JP5072639B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関するものであり、特に、映像信号線により供給される映像信号を複数の信号線に分配する方式の液晶表示装置においてアナログスイッチ回路を制御する制御ラインの改良に関する。

近年、パーソナルコンピュータやワードプロセッサ等の情報機器の表示装置、テレビ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、カーナビゲーションシステム等の映像機器の表示装置として、軽量、薄型、低消費電力という特長を持つ液晶表示装置が広く用いられている。液晶表示装置は、２枚の基板（例えばアレイ基板と対向基板）の間に液晶材料が封入された液晶表示パネルを備え、当該液晶表示パネルにおいて、電圧のオン・オフにより液晶材料の配向を制御し、透過光をオン・オフすることで画像表示を行っている。

前述の液晶表示パネルにおいては、走査線駆動用回路の電源や制御信号、対向電極に供給する電源、補助容量に接続する電源等を供給する手段として、映像信号を供給するための駆動ＩＣが実装されたフレキシブル配線基板が利用されている。この場合、映像信号を供給するための配線部分を避け、フレキシブル配線基板の両端部分を使用して前記電源や制御信号等を駆動ＩＣを介さずに供給するのが一般的である。

一方で、近年、液晶表示パネルを構成するアレイ基板上にアナログスイッチ回路を形成し、駆動ＩＣからの映像信号線とアレイ基板上の信号線とを１対２の比率で割り当て、前記アナログスイッチ回路で２本の信号線のうちのいずれか一方を選択して映像信号を供給する信号線駆動方式が提案されており、駆動ＩＣの規模を削減することを可能としている。とりわけ、多結晶シリコン薄膜トランジスタを用いた液晶表示パネルでは、このような信号線駆動方式の採用が容易である。なお、映像信号線とアレイ基板上の信号線の比率は、前記１対２に限られるものではなく、１対３や１対４等も考えられる。

前記信号線駆動方式においては、アレイ基板上のアナログスイッチ回路に電源や制御信号を供給する必要があるが、これら電源や制御信号を供給するための制御ラインも、駆動ＩＣが実装されたフレキシブル配線基板の両端部に配線されている（例えば、特許文献１等を参照）。

特許文献１に記載される液晶表示装置は、液晶表示パネルと該液晶表示パネルに形成された映像信号線に映像信号を供給する駆動回路を有し、駆動回路は液晶表示パネルに設けられる画素と同様の工程で形成される第１の駆動回路と、液晶表示パネル形成後に液晶表示パネルに接続される第２の駆動回路とで形成し、第１の駆動回路は第２の駆動回路の出力を複数の映像信号線に分配可能なスイッチング回路で構成している。そして、特許文献１の図８や図９には、スイッチング回路を駆動する分配制御信号線をフレキシブル基板の両端部分に形成した例が開示されている。
特開２００３−２７０６６０号公報

近年、液晶表示パネルに使用する駆動ＩＣの１パネル当たりの使用量を削減する方向にあり、しかもアスペクト比が４：３から１６：９に移行しつつある。この場合、スイッチング回路に電源や制御信号を供給する分割制御信号線を、駆動ＩＣが実装されたフレキシブル配線基板の両端部分から引き回す構成とすると、アレイ基板上の配線長さが長くなってしまい、配線抵抗による電圧降下や制御信号の遅延や減衰といった問題が生ずるおそれがある。

特に、アレイ基板上にアナログスイッチ回路を形成し、映像信号を供給する信号線を切り替える信号線選択駆動を実施する場合、アナログスイッチを駆動する制御信号の動作周波数が速いため、信号の遅延や減衰が液晶表示パネルに表示される画質に大きな影響を与える可能性がある。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、アナログスイッチ回路に電源や制御信号を供給する制御信号線の配線長さを最小限に抑え、電圧降下や制御信号の遅延、減衰による画質の劣化を抑えることが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、複数の走査線と複数の信号線の各交差部に画素が配置された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルと接続され映像信号線を通じて映像信号を供給する駆動ＩＣが実装されたフレキシブル配線基板とを備え、１本の映像信号線に対してＮ本（Ｎは２以上の整数）の信号線が割り当てられ、各映像信号線においてＮ本の中から選択された信号線を切り替えて接続するアナログスイッチ回路を有する液晶表示装置であって、前記アナログスイッチ回路を駆動するための電源及び制御信号の少なくとも一方を供給する制御ラインが、前記駆動ＩＣが実装されたフレキシブル配線基板の駆動ＩＣ実装領域を横切って形成され、フレキシブル配線基板の中央部から液晶表示パネル上に引き出されていることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置では、前述の通り、アナログスイッチ回路に電源や制御信号を供給するための制御ラインが、駆動ＩＣが実装されたフレキシブル配線基板の駆動ＩＣ実装領域を横切って形成され、フレキシブル配線基板の中央部から液晶表示パネル上に引き出されている。フレキシブル配線基板の両端部分から制御ラインを引き回す場合、一度液晶表示パネルの外側まで制御ラインを引き出した後、中央に向かって折り返し形成する必要があり、配線長さが長くなる。これに対して、制御ラインを中央部から液晶表示パネル上に引き出すようにすれば、前記折り返しが不要となり、配線長さが最小限で済む。

本発明によれば、アナログスイッチ回路に電源や制御信号を供給する制御ラインの配線長さを最小限に抑えることができるので、配線抵抗による電圧降下や信号の遅延、減衰を抑制することができ、画質劣化のない高品位の液晶表示装置を提供することが可能である。また、本発明によれば、アレイ基板上のアナログスイッチ回路による信号線選択駆動を実施するに際し、例えば映像信号を供給する駆動ＩＣが実装されたフレキシブル配線基板が１箇所にのみ設置されている場合であっても、アレイ基板上の配線抵抗を気にすることなく、アナログスイッチ回路に電源や制御信号を供給することが可能となる。

以下、本発明を適用した液晶表示装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

先ず、アナログスイッチ回路による信号線選択駆動方式の液晶表示装置の概略構成について説明する。図１は、アナログスイッチ回路による信号線選択駆動方式の液晶表示装置の一例を示すものである。

液晶表示装置は、各画素電極を駆動するｎチャネルのトランジスタからなる画素トランジスタ１がマトリクス状に配列されて構成される。例えばカラー液晶表示装置の場合、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のそれぞれに対応する３つの画素トランジスタ１によって駆動される３つの画素電極によって１画素が構成される。このうち、赤色の画素トランジスタ１は、それぞれ、各列毎に、画素電極からみて左側に位置する信号線Ｒ１，Ｒ２，・・・に接続され、緑色の画素トランジスタ１は、それぞれ、各列毎に、画素電極からみて左側に位置する信号線Ｇ１，Ｇ２，・・・に接続され、青色の画素トランジスタ１は、それぞれ、各列毎に、画素電極からみて左側に位置する信号線Ｂ１，Ｂ２，・・・に接続されている。

各画素トランジスタ１のドレイン電極には、それぞれ、画素の補助容量２と、容量性の負荷である液晶層３とが接続される。また、画素トランジスタ１は、そのソース電極に信号線４が接続され、そのゲート電極にゲート線（走査線）５が接続される。このうち、信号線４は、信号線駆動回路６によって駆動され、ゲート線５は、走査線駆動回路７によって駆動される。さらに、信号線４には、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）コンバータ８が接続され、表示する画像データの階調に応じたアナログ振幅の電圧がこのＤ／Ａコンバータ８から供給される。さらにまた、補助容量２と液晶層３との対向電極側は、対向電極制御線９を介して、外部に設置された対向電極駆動回路１０によって駆動される。

また、各画素トランジスタ１の信号線４（Ｒ），４（Ｇ），４（Ｂ）は、それぞれ、マルチプレクサ回路（アナログスイッチ回路）を構成するｎチャネルのトランジスタ１１に接続される。これらトランジスタ１１からなるマルチプレクサ回路に対して制御信号を供給する制御ライン１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、それぞれ、信号線４（Ｒ），４（Ｇ），４（Ｂ）に接続されるスイッチとしてのトランジスタ１１にそれぞれ対応している。本実施形態の液晶表示装置では、信号線駆動回路６の出力をトランジスタ１１によって切り替えることにより、１本の信号線駆動回路６の出力によって３つの信号線４を駆動することができる。本実施形態の液晶表示装置では、１本の映像信号線に対してＮ本（Ｎは２以上の整数）の信号線が割り当てられているが、Ｎ＝３である。すなわち、各映像信号線において、Ｎ本（３本）の中から選択された信号線を切り替えて接続する。

このような構成の液晶表示装置においては、走査線駆動回路７によってゲート線５を順次走査し、同一のゲート線５に接続された画素トランジスタ１をオン状態とさせる電圧を当該ゲート線５に印加するとともに、信号線駆動回路６によって表示したい画像データに応じた電圧（映像信号）を信号線４に印加することにより、画素トランジスタ１を介して補助容量２と液晶層３とを所望の電圧に印加する。そして、走査線駆動回路７によって同一のゲート線５に接続された画素トランジスタ１をオフ状態とさせる電圧を当該ゲート線５に印加することにより、画素トランジスタ１がオフ状態となった後は、補助容量２と液晶層３とに印加された電圧が次の走査まで保持されることになる。液晶表示装置においては、このような走査線駆動回路７によるゲート電線５の走査を順次行い、当該ゲート線５に接続された画素トランジスタ１を順次オン状態とさせていくことにより、画面全体の表示を行う。

また、前記液晶表示装置では、図２に示すようなタイミングで信号線の選択駆動を行う。なお、同図には、走査線駆動回路７によってゲート線５に印加されるゲート線電圧Ｖ_ｇと、信号線４（Ｒ）に接続されるトランジスタ１１のゲート電極に対して供給される制御信号ＳＷ（Ｒ）と、信号線４（Ｇ）に接続されるトランジスタ１１のゲート電極に対して供給される制御信号ＳＷ（Ｇ）と、信号線線４（Ｂ）に接続されるトランジスタ１１のゲート電極に対して供給される制御信号ＳＷ（Ｂ）と、有効表示領域の左端画素に位置する画素トランジスタ１に接続された信号線４（Ｒ１）の電圧Ｖ_ｓｉｇ（Ｒ１）と、信号線４（Ｒ１）の３画素右側の画素トランジスタ１に接続された信号線４（Ｒ２）の電圧Ｖ_ｓｉｇ（Ｒ２）と、対向電極電位Ｖ_ｃｏｍとを示している。

すなわち、前記液晶表示装置において、ゲート線電圧Ｖ_ｇが、画素トランジスタ１をオフ状態とさせる電圧Ｖ_ｇｌから当該画素トランジスタ１をオン状態とさせる電圧Ｖ_ｇｈへと遷移すると、この水平走査期間内で、制御信号ＳＷ（Ｒ），ＳＷ（Ｇ），ＳＷ（Ｂ）がそれぞれ順次ハイレベルとなる。換言すれば、液晶表示装置においては、ゲート線電圧Ｖ_ｇが電圧Ｖ_ｇｈになる水平走査期間内で、信号線４（Ｒ）、信号線４（Ｇ）、及び信号線４（Ｂ）が、この順序で順次選択される。これに応じて、液晶表示装置においては、電圧Ｖ_ｓｉｇ（Ｒ１），Ｖ_ｓｉｇ（Ｒ２）に示すように、選択されたトランジスタ１１に対応する画素トランジスタ１に接続された画素電極に表示信号が書き込まれる。なお、ここでは、黒の表示信号が書き込まれている様子を示している。そして、表示信号が書き込まれた画素電極に接続された画素トランジスタ１は、次の走査まで電圧Ｖ_ｓｉｇ（Ｒ１），Ｖ_ｓｉｇ（Ｒ２）を保持する。これに対して、図２において、対向電極電位Ｖ_ｃｏｍとして示すように、水平走査期間毎に、画素電極に書き込まれた表示信号と逆極性の信号が対向電極に対して供給される。

このように、マルチプレクサ回路を用いた液晶表示装置においては、ゲート線の選択期間において、信号線の選択を時分割で行うことにより、信号線４の総数の１／３の個数の信号線駆動回路６の出力端子と切り替えスイッチとして機能するトランジスタ１１とによって画面全体の表示を行うことができる。

次に、前記マルチプレクサ回路を用いた液晶表示装置における制御ラインの引き回しについて説明する。前記液晶表示装置は、図３に示すように、液晶表示パネル２１と駆動回路基板２２とがフレキシブル配線基板２３を介して電気的に接続されることにより構成されている。前記フレキシブル配線基板２３には、前記信号線駆動回路６に対応する駆動ＩＣ２４が実装され、ここから映像信号線２５が出力されている。

駆動ＩＣ２４から出力される映像信号線２５は、前述のマルチプレクサ回路において切り替えスイッチとして機能するトランジスタ１１を介して３本の信号線４（Ｒ），４（Ｇ），４（Ｂ）と接続される。例えばＷＸＧＡ（１２８０×８００）パネルにおいて、映像信号を供給する駆動ＩＣ２４が１個の場合、映像信号線２５と信号線４（Ｒ），４（Ｇ），４（Ｂ）の比が１対４であれば、駆動ＩＣ２４の出力数は９６０本、映像信号線２５と信号線４（Ｒ），４（Ｇ），４（Ｂ）の比が１対５であれば、駆動ＩＣ２４の出力数は７６８本となる。

一方、前記映像信号線２５とは別に、液晶表示パネル２１のアレイ基板に形成されたトランジスタ１１に制御信号や電源を供給する制御ライン２６（制御ライン１２ａ，１２ｂ，１２ｃに相当）や、走査線駆動回路７に制御信号や電源を供給する走査線駆動回路用ライン２７を形成する必要がある。本実施形態の液晶表示装置においては、２本の制御ライン２６を、駆動ＩＣ２４の設置領域を横切る形でフレキシブル配線基板２３の中央位置に配線し、液晶表示パネル２１の中央位置に引き出している。引き出された２本の制御ライン２６は、それぞれ水平方向（互いに反対方向）に配線されている。すなわち、中央部から液晶表示パネル２１の両端部に向けてそれぞれ反対方向に延在されている。走査線駆動回路用ライン２７は、フレキシブル配線基板２３の両側部を介して液晶表示パネル２１の両側部に配線されている。

ここで、前記制御ライン２６を駆動ＩＣ２４の設置領域を横切る形で配線するためには、フレキシブル配線基板２３としてチップ・オン・フィルム（ＣＯＦ：Chip On Film）と称されるパッケージを採用することが好ましい。ＣＯＦにおいては、フレキシブル配線基板２３の駆動ＩＣ２４を実装する部分に穴を開ける必要がないため、駆動ＩＣ２４の下部に駆動ＩＣ２４を介さない配線（制御ライン２６）を配置することが可能になる。液晶表示パネルに映像信号を供給する駆動ＩＣを実装するフレキシブル配線基板としては、これまでＴＣＰ（Tape Career Package）が使用されてきたが、ＴＣＰではフレキシブル配線基板の駆動ＩＣを実装する部分に駆動ＩＣよりもひと回り大きなサイズの穴を開ける必要があり、駆動ＩＣの下部に駆動ＩＣを介さない配線を設置することは不可能である。

本実施形態の液晶表示装置では、前述の通り、駆動ＩＣ２４を実装するフレキシブル配線基板２３のパッケージにＣＯＦを使用し、駆動ＩＣ２４の下部に駆動ＩＣ２４を介さずに制御ライン２６を配置し、この制御ライン２６を使用してアナログスイッチ回路に電源や制御信号を供給するようにしている。これにより、液晶表示パネル２１のアレイ基板上における制御ライン２６の配線長さを飛躍的に短くすることができ、配線抵抗を気にすることなく、電源や制御信号を供給することが可能となる。

一方、図４は、従来例に相当するものであり、駆動ＩＣ２４が実装されたフレキシブル配線基板２３の両端を使用してアナログスイッチ回路の電源及び制御信号を供給するようにしている。すなわち、前記電源や制御信号を供給する制御ライン２６は、映像信号線２５の外周に配線する構成とされており、駆動ＩＣ２４が実装されたフレキシブル配線基板２３の両端位置に配線され、液晶表示パネル２１のアレイ基板上で内側に向かって折り返される形で配線されている。この場合には、制御ライン２６の配線長さが長くなり、配線抵抗が大きくなることが問題になる。

アナログスイッチ回路（マルチプレクサ回路）を備えた液晶表示装置の構成例を示す図である。 マルチプレクサ回路を用いた液晶表示装置における駆動動作を示すタイミングチャートであり、有効表示領域の左端のソース線の電圧変化について説明する図である。 本発明を適用した液晶表示装置における制御ラインの引き出し状態を示す概略平面図である。 従来の液晶表示装置における制御ラインの引き出し状態を示す概略平面図である。

符号の説明

１ 画素トランジスタ、２ 補助容量、３ 液晶層、４ 信号線、５ ゲート線、６ 信号線駆動回路、７ 走査線駆動回路、８ Ｄ／Ａコンバータ、９ 対向電極制御線、１０ 対向電極駆動回路、１１ トランジスタ、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 制御ライン、２１ 液晶表示パネル、２２ 駆動回路基板、２３ フレキシブル配線基板、２４ 駆動ＩＣ、２５ 映像信号線、２６ 制御ライン、２７ 走査線駆動回路用ライン

Claims (3)

1. 複数の走査線と複数の信号線の各交差部に画素が配置された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルと接続され映像信号線を通じて映像信号を供給する駆動ＩＣが実装されたフレキシブル配線基板とを備え、
   １本の映像信号線に対してＮ本（Ｎは２以上の整数）の信号線が割り当てられ、各映像信号線においてＮ本の中から選択された信号線を切り替えて接続するアナログスイッチ回路を有する液晶表示装置であって、
   前記アナログスイッチ回路を駆動するための電源及び制御信号の少なくとも一方を供給する制御ラインが、前記駆動ＩＣが実装されたフレキシブル配線基板の駆動ＩＣ実装領域を横切って形成され、フレキシブル配線基板の中央部から液晶表示パネル上に引き出されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記駆動ＩＣは、チップ・オン・フィルム方式によりフレキシブル配線基板に実装されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. ２本の制御ラインがフレキシブル配線基板の中央部から液晶表示パネル上に引き出され、前記中央部から液晶表示パネルの両端部に向けてそれぞれ反対方向に延在されていることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。

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