JP6076253B2 - 表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置およびその駆動方法に関し、特に、表示部と映像信号線駆動回路とが一体的に形成された表示装置およびその駆動方法に関する。
従来、液晶表示装置のソースライン(映像信号線)を駆動するためのソースドライバ(映像信号線駆動回路)は、液晶パネルを構成する基板の周辺部にIC(Integrated Circuit)チップとして搭載されることが多かった。しかし近年、基板上に直接的にソースドライバを形成する試みがなされてきている。このようなソースドライバは「モノリシックソースドライバ」等と呼ばれている。このモノリシックソースドライバを備えた液晶表示装置(以下「ソースドライバモノリシック型の液晶表示装置」という)は、例えば特許文献1に開示されている。このソースドライバモノリシック型の液晶表示装置によれば、狭額縁化および低コスト化を図ることができる。なお、このソースドライバモノリシック型の液晶表示装置では、従来よりアモルファスシリコン(a−Si)を半導体層に用いた薄膜トランジスタ(以下「a−SiTFT」という)等が駆動素子として採用されている。
ところで、特許文献2には、ゲートラインを走査する走査期間T1の後に、全てのゲートラインを非走査状態にする休止期間T2を設ける表示装置の駆動方法が開示されている。この休止期間T2では、ゲートドライバにクロック信号等が与えられない。このため、走査期間T1においてゲートラインを60Hzで走査したとしても、例えばこの走査期間T1の同じ長さの休止期間T2を設けることにより、全体としてのゲートラインの駆動周波数が30Hz程度になる。このため、低消費電力化を図ることができる。
日本の特開2004−78172号公報 日本の特開2001−312253号公報
従来から、表示装置等の電子機器には低消費電力化が求められている。
そこで、本発明は、消費電力を低減した、表示部と映像信号線駆動回路とが一体的に形成された表示装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。
本発明の第1の局面は、表示装置であって、
複数の映像信号線、該複数の映像信号線と交差する複数の走査信号線を含み、複数の原色に基づくカラー画像を表示するための表示部と、
前記表示部と一体的に形成され、前記複数の映像信号線を駆動するための映像信号線駆動回路と、
前記映像信号線駆動回路に、オンレベルとオフレベルとを周期的に繰り返すクロック信号、および前記複数の原色にそれぞれ対応する所定数の映像信号を与える表示制御回路と、
前記複数の走査信号線が順次選択される走査期間と該複数の走査信号線のいずれもが非選択状態となる休止期間とが、該走査期間と該休止期間とからなるフレーム期間を周期として交互に現れるように、前記複数の走査信号線を駆動するための走査信号線駆動回路とを備え、
前記映像信号線駆動回路は、
前記クロック信号に基づいて複数の出力信号を順次にオンレベルにするシフトレジスタと、
前記複数の原色にそれぞれ対応する所定数の映像信号線を含む映像信号線群を1組として前記複数の映像信号線を組み分けすることにより得られる複数組の映像信号線群にそれぞれ対応し前記複数の出力信号がそれぞれ与えられる複数のサンプリングブロックとを含み、
各サンプリングブロックが、該サンプリングブロックの受け取る前記出力信号に基づいて、前記所定数の映像信号のそれぞれを、該サンプリングブロックに対応する組における前記所定数の映像信号線のうち同一の原色に対応する映像信号線に与え、
前記休止期間が前記走査期間よりも長く、
前記走査期間における前記クロック信号の周波数よりも、前記休止期間における該クロック信号の周波数が低いことを特徴とする。
本発明の第2の局面は、本発明の第1の局面において、
前記休止期間における前記クロック信号の振幅が、前記走査期間における該クロック信号の振幅よりも小さいことを特徴とする。
本発明の第3の局面は、本発明の第1の局面において、
各サンプリングブロックは、前記複数の原色にそれぞれ対応する所定数のスイッチング素子を有し、
各サンプリングブロックにおける前記所定数のスイッチング素子のそれぞれは、該サンプリングブロックの受け取る前記出力信号制御端子に与えられ、前記所定数の映像信号のうち同一の原色に対応する映像信号を第1導通端子に与えられ、該サンプリングブロックに対応する組における前記所定数の映像信号線のうち同一の原色に対応する映像信号線を第2導通端子に接続されていることを特徴とする。
本発明の第4の局面は、本発明の第1の局面において、
前記表示制御回路は、前記複数の原色にそれぞれ対応する所定数の映像信号を1組とする2以上の組の映像信号群を前記映像信号線駆動回路に与え、
各サンプリングブロックは、前記複数の原色にそれぞれ対応する所定数のスイッチング素子を1組として、前記2以上の組の映像信号群にそれぞれ対応する2以上の組のスイッチング素子群を含み
各組の映像信号線群は、前記複数の原色にそれぞれ対応する所定数の映像信号線を1つのサブグループとして、対応するサンプリングブロックに含まれる前記2以上の組のスイッチング素子群にそれぞれ対応する2以上のサブグループの映像信号線群からなり、
各サンプリングブロックにおける各組のスイッチング素子群を構成する各スイッチング素子は、該サンプリングブロックの受け取る前記出力信号を制御端子に与えられ、該組のスイッチング素子群に対応する組の映像信号群における同一の原色に対応する映像信号を第1導通端子に与えられ、該サンプリングブロックに対応する組の映像信号線群のうち該組のスイッチング素子群に対応するサブグループの映像信号線群における同一の原色に対応する映像信号線を第2導通端子に接続されていることを特徴とする。
本発明の第5の局面は、本発明の第1の局面において、
前記映像信号線駆動回路は、
前記表示部に対して一方に位置する第1映像信号線駆動回路と、
前記表示部に対して他方に位置する第2映像信号線駆動回路とにより構成されることを特徴とする。
本発明の第6の局面は、本発明の第1の局面から第5の局面までのいずれかにおいて、
前記映像信号線駆動回路が、酸化物半導体により半導体層が形成された薄膜トランジスタを用いて実現されていることを特徴とする。
本発明の第7の局面は、本発明の第1の局面から第5の局面までのいずれかにおいて、
前記映像信号線駆動回路が、アモルファスシリコンにより半導体層が形成された薄膜トランジスタを用いて実現されていることを特徴とする。
本発明の第8の局面は、複数の映像信号線および該複数の映像信号線と交差する複数の走査信号線を含み、複数の原色に基づくカラー画像を表示するための表示部と、オンレベルとオフレベルとを周期的に繰り返すクロック信号および前記複数の原色にそれぞれ対応する所定数の映像信号を出力する表示制御回路と、該表示部と一体的に形成され、該クロック信号に基づいて複数の出力信号を順次にオンレベルにするシフトレジスタと前記複数の原色にそれぞれ対応する所定数の映像信号線を1組として前記複数の映像信号線を組み分けすることにより得られる複数組の映像信号線群にそれぞれ対応し該複数の出力信号がそれぞれ与えられる複数のサンプリングブロックとを含む映像信号線駆動回路と、前記複数の走査信号線を駆動するための走査信号線駆動回路とを備える表示装置の駆動方法であって、
前記複数の走査信号線が順次選択される走査期間と該複数の走査信号線のいずれもが非選択状態となる休止期間とが、該走査期間と該休止期間とからなるフレーム期間を周期として交互に現れるように前記複数の走査信号線を駆動するステップと、
各サンプリングブロックの受け取る前記出力信号に基づいて、前記所定数の映像信号のそれぞれを、該サンプリングブロックに対応する組における前記所定数の映像信号線のうち同一の原色に対応する映像信号線に与えるステップと、
前記走査期間における前記クロック信号の周波数よりも、前記休止期間における該クロック信号の周波数を低くするステップとを備え
前記休止期間が前記走査期間よりも長いことを特徴とする。
本発明の第9の局面は、本発明の第8の局面において、
前記休止期間における前記クロック信号の振幅が、前記走査期間における該クロック信号の振幅よりも小さいことを特徴とする。
本発明の第1の局面によれば、表示部と映像信号線駆動回路とが一体的に形成された表示装置において、1フレーム期間が上記走査期間および上記休止期間からなる。この休止期間におけるクロック信号の周波数は、走査期間におけるクロック信号の周波数よりも低くなる。このため、1フレーム期間全体での選択回路の駆動周波数が低減される。これにより、消費電力が低減される。また、表示部と映像信号線駆動回路とが一体的に形成されているので、額縁面積が縮小されると共に、映像信号線駆動回路のコストが低減される。
本発明の第2の局面によれば、休止期間におけるクロック信号の振幅が、走査期間におけるクロック信号の振幅よりも小さくなる。このため、さらなる低消費電力化を図ることができる。
本発明の第3の局面によれば、表示部に表示されるカラー画像の原色にそれぞれ対応する所定数のスイッチング素子によりサンプリングブロックを実現することができる。ここで、休止期間において、クロック信号に基づいてシフトレジスタの出力信号がハイレベルになるタイミングで、この出力信号が与えられるサンプリングブロック内のスイッチング素子に映像信号が与えられる。このため、休止期間において映像信号線が受けるノイズ等の影響が低減される。これにより、表示品位の低下を抑制することができる。また、休止期間におけるクロック信号の周波数が走査期間におけるものよりも低くなるので、スイッチング素子に掛かる負荷が低減される。したがって、スイッチング素子におけるしきい値変動が低減されるので、当該スイッチング素子の信頼性低下を抑制することができる。
本発明の第4の局面によれば、複数の原色に基づく画像表示を行う表示装置において、複数の原色からなる画素の整数倍分の映像信号が一度に書き込まれる。走査期間を短くすることにより十分な休止期間を確保することができるか、または、映像信号の書き込み時間を十分に確保することができる。また、サンプリングブロックの数を削減することができるので、シフトレジスタの段数を削減することができる。
本発明の第5の局面によれば、映像信号線駆動回路の段数が約半分になる。このため、走査信号線の延びる方向におけるレイアウトピッチが倍に広がる。これにより、例えば表示部の高精細化を図ることができる。
本発明の第6の局面によれば、酸化物半導体により半導体層が形成された薄膜トランジスタを用いて映像信号線駆動回路が実現される。この薄膜トランジスタのリーク電流は十分に小さいので、休止期間におけるクロック信号の周波数をさらに低くすることができる。このため、さらなる低消費電力化を図ることができる。また、酸化物半導体により半導体層が形成された薄膜トランジスタのオン電流は十分に大きいので、この薄膜トランジスタのサイズを十分に小さくすることができる。これにより、さらなる狭額縁化を図ることができる。
本発明の第7の局面によれば、アモルファスシリコンにより半導体層が形成された薄膜トランジスタを用いて映像信号線駆動回路が実現される。このため、さらなる低コスト化を図ることができる。
本発明の第8の局面から第9の局面までによれば、表示装置の駆動方法において、本発明の第1の局面から第2の局面までとそれぞれ同様の効果を奏することができる。

本発明の第1の実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。 上記第1の実施形態におけるソースドライバの構成を説明するためのブロック図である。 上記第1の実施形態におけるシフトレジスタの構成を示すブロック図である。 上記第1の実施形態におけるシフトレジスタの動作を説明するための信号波形図である。 上記第1の実施形態における双安定回路の構成を示す回路図である。 上記第1の実施形態における双安定回路の動作を説明するための信号波形図である。 上記第1の実施形態におけるサンプリング回路の構成を説明するための回路図である。 上記第1の実施形態における液晶表示装置の走査期間での動作を説明するための信号波形図である。 上記第1の実施形態における液晶表示装置の休止期間での動作を説明するための信号波形図である。 上記第1の実施形態における双安定回路の休止期間での動作を説明するための信号波形図である。 a−SiTFTおよびIGZOTFTのドレイン電流−ゲート電圧特性を示す図である。 本発明の第2の実施形態における液晶表示装置の休止期間での動作を説明するための信号波形図である。 本発明の第3の実施形態におけるサンプリング回路の構成を説明するための回路図である。 上記第3の実施形態における液晶表示装置の走査期間での動作を説明するための信号波形図である。 上記第3の実施形態における液晶表示装置の休止期間での動作を説明するための信号波形図である。 本発明の第4の実施形態におけるソースドライバの構成を説明するための回路図である。 上記第4の実施形態におけるソースドライバの構成の他の例を説明するための回路図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、薄膜トランジスタのゲート端子は制御端子に相当し、ソース端子は第1導通端子に相当し、ドレイン端子は第2導通端子に相当する。また、薄膜トランジスタはすべてnチャネル型であるものとして説明する。

<1.第1の実施形態>
<1.1 全体構成および動作>
図1は、本発明の第1の実施形態に係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。この液晶表示装置は、電源100とDC/DCコンバータ110と表示制御回路200とソースドライバ(映像信号線駆動回路)300とゲートドライバ(走査信号線駆動回路)400と共通電極駆動回路500と表示部600とを備えている。
ソースドライバ300は、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン、または酸化物半導体(例えばIGZO)等を用いて、表示部600を含む液晶表示パネル700上に形成されている。すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置は、ソースドライバ300と表示部600とが同一基板(液晶表示パネルを構成する2枚の基板のうちの一方の基板であるアレイ基板)上に形成されたソースドライバモノリシック型の液晶表示装置である。なお、ゲートドライバ400もアモルファスシリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン、または酸化物半導体等を用いて液晶表示パネル700上に形成されていても良い。これらのアモルファスシリコンおよびIGZOを用いた具体的な実現例については後述する。
表示部600には、n本のソースライン(映像信号線)SL1〜SLnと、m本のゲートライン(走査信号線)GL1〜GLmと、これらのソースラインSL1〜SLnとゲートラインGL1〜GLmとの交差点にそれぞれ対応して設けられたm×n個の画素形成部とが形成されている。上記m×n個の画素形成部は、マトリクス状に配置されることにより画素アレイを構成している。各画素形成部は、対応する交差点を通過するゲートラインにゲート端子が接続されると共に当該交差点を通過するソースラインにソース端子が接続されたスイッチング素子である画素薄膜トランジスタ80と、その画素薄膜トランジスタ80のドレイン端子に接続された画素電極と、上記複数個の画素形成部に共通的に設けられた対向電極である共通電極Ecと、上記複数個の画素形成部に共通的に設けられ画素電極と共通電極Ecとの間に挟持された液晶層とからなる。そして、画素電極と共通電極Ecとにより形成される液晶容量により、画素容量Cpが構成される。なお通常、画素容量Cpに確実に電圧を保持すべく、液晶容量に並列に補助容量が設けられるが、補助容量は本発明には直接に関係しないのでその説明および図示を省略する。
本実施形態に係る液晶表示装置では、RGBの3原色によるカラー画像表示が行われる。このため、上記画素形成部は、R、G、およびBにそれぞれ対応する3個の画素形成部を1組として構成されている。この1組により1画素が形成される。以下では、R、G、およびBにそれぞれ対応する画素形成部を「R画素形成部」、「G画素形成部」、および「B画素形成部」という。
電源100は、DC/DCコンバータ110と表示制御回路200と共通電極駆動回路500とに所定の電源電圧を供給する。DC/DCコンバータ110は、ソースドライバ300およびゲートドライバ400を動作させるための所定の直流電圧を電源電圧から生成し、それをソースドライバ300およびゲートドライバ400に供給する。共通電極駆動回路500は、共通電極Ecに所定の電位Vcomを与える。
表示制御回路200は、外部から送られる画像信号DATおよび水平同期信号や垂直同期信号などのタイミング信号群TGを受け取り、映像信号Vidと、表示部600における画像表示を制御するためのソーススタートパルス信号SSP、ソースクロック信号SCK、ゲートスタートパルス信号GSP、およびゲートクロック信号GCKを出力する。ソースクロック信号SCKのハイレベル側の電位はVdd電位、ローレベル側の電位はVss電位となっている。
本実施形態では、このソースクロック信号SCKは2相のソースクロック信号SCK1およびSCK2からなっている。以下では、ソースクロック信号SCK1を「第1ソースクロック信号」といい、ソースクロック信号SCK2を「第2ソースクロック信号」という。また、第1ソースクロック信号SCK1および第2ソースクロック信号SCK2のそれぞれがローレベル電位からハイレベル電位に変化する時点から、ハイレベル電位からローレベル電位に変化する時点までの期間を便宜上「サンプリング期間」という。これらの第1ソースクロック信号SCK1および第2ソースクロック信号SCK2は、互いに1サンプリング期間だけ位相がずれており、いずれも2サンプリング期間中の1サンプリング期間だけハイレベル電位(Vdd電位)になる(ただし、後述の休止期間T2を除く)。
ソースドライバ300は、表示制御回路200から出力される映像信号Vid、ソーススタートパルス信号SSP、およびソースクロック信号SCKを受け取る。このソースドライバ300は、受け取った映像信号Vidを所定のタイミングでソースラインSL1〜SLnに与える。この映像信号Vidは、3つの映像信号Vidr、Vidg、およびVidbからなっている。以下では、映像信号Vidrを「R用映像信号」といい、映像信号Vidgを「G用映像信号」といい、映像信号Vidbを「B用映像信号」という。R用映像信号Vidr、G用映像信号Vidg、およびB用映像信号VidbはそれぞれR画素形成部、G画素形成部、およびB画素形成部に対応している。本実施形態におけるソースドライバ300は、いわゆる点順次駆動を行う。なお、このソースドライバについての詳しい説明は後述する。
ゲートドライバ400は、表示制御回路200から出力されるゲートスタートパルス信号GSPおよびゲートクロック信号GCKに基づいて、ハイレベル電位の走査信号GS(1)〜GS(m)のゲートラインGL1〜GLmそれぞれへの印加を1フレーム期間を周期として繰り返す。以下では、各ゲートラインにハイレベル電位が与えられることにより、当該ゲートラインが選択状態となっている期間(1水平走査期間)を「走査選択期間」という。さらに、ゲートラインGLiが選択状態となっている期間(1水平走査期間)を「第i走査選択期間」という(i=1〜m)。本実施形態では、1フレーム期間が走査期間T1と、当該走査期間T1の後に設けられた休止期間T2とからなっている。ゲートドライバ400は、この走査期間T1では走査信号GS(1)〜GS(m)をゲートクロック信号GCKに基づいて順次にハイレベル電位にする。一方休止期間T2では、ゲートドライバ400は、m本のゲートラインGL1〜GLm(走査信号GS(1)〜GS(m))をローレベル電位にする。
以上のようにして、ソースラインSL1〜SLnに映像信号が印加され、ゲートラインGL1〜GLmに走査信号GS(1)〜GS(m)がそれぞれ印加されることにより、外部から送られた画像信号DATに基づく画像が表示部600に表示される。
<1.2 ソースドライバの構成および動作>
図2は、本実施形態におけるソースドライバ300の構成を示すブロック図である。図2に示すように、このソースドライバ300は、シフトレジスタ310およびサンプリング回路320により構成されている。
シフトレジスタ310は、表示制御回路200から出力されたソーススタートパルス信号SSPおよびソースクロック信号SCKを受け取る。このシフトレジスタ310は、これらのソーススタートパルス信号SSPおよびソースクロック信号SCKに基づいて、ソーススタートパルス信号SSPに含まれるパルスを入力端から出力端へと順次転送する。この転送に応じて、このシフトレジスタ310の出力信号である選択信号SEL(1)〜SEL(k)が順次にハイレベル電位になる。これらの選択信号SEL(1)〜SEL(k)は、サンプリング回路320に与えられる。
サンプリング回路320は、シフトレジスタ310から出力された選択信号SEL(1)〜(k)と、表示制御回路200から出力された映像信号Vidとを受け取る。サンプリング回路320は、これらの選択信号SEL(1)〜(k)がハイレベル電位になるタイミングで、映像信号VidをソースラインSL1〜SLnに与える。
<1.3 シフトレジスタの構成および動作>
図3は、本実施形態におけるシフトレジスタ310の構成を示すブロック図である。このシフトレジスタ310は、k個の双安定回路30(1)〜30(k)と、1個のダミー用双安定回路30(k+1)により構成されている。なお、以下の説明では、x段目(x=1〜k+1)の双安定回路のことを、単に「x段目」ということがある。また、k+1段目を「ダミー段」ということがある。各双安定回路は、各時点において2つの状態(第1の状態および第2の状態)のうちのいずれか一方の状態となっていて当該状態を示す信号(以下「状態信号」という。)を出力する。本実施形態では、双安定回路が第1の状態となっていれば、当該双安定回路からはハイレベル(オンレベル)電位の状態信号が出力され、双安定回路が第2の状態となっていれば、当該双安定回路からはローレベル(オフレベル)電位の状態信号が出力される。この状態信号は、上述の選択信号に相当する。すなわち、双安定回路30(1)〜30(k)の状態信号はそれぞれ、選択信号SEL(1)〜SEL(k)に相当する。
各双安定回路には、クロック信号CK1(以下「第1クロック信号」という)を受け取るための入力端子、クロック信号CK2(以下「第2クロック信号」という)を受け取るための入力端子、ローレベルの直流電源電位Vss(この電位の大きさのことを上記「Vss電位」ともいう)を受け取るための入力端子(図示しない)、セット信号Sを受け取るための入力端子、リセット信号Rを受け取るための入力端子、および状態信号Zを出力するための出力端子が設けられている。
このシフトレジスタ310には、ソースクロック信号SCKとして、上述のように2相の第1ソースクロック信号SCK1および第2ソースクロック信号SCK2が与えられる。なお、本発明はこれに限定されるものではなく、3相以上のソースクロック信号を用いた態様としても良い。
シフトレジスタ310の各段(各双安定回路)の入力端子に与えられる信号は次のようになっている。すなわち、第1ソースクロック信号SCK1が第1クロック信号CK1として与えられ、第2ソースクロック信号SCK2が第2クロック信号CK2として与えられる。偶数段目には、第1ソースクロック信号SCK1が第2クロック信号CK2として与えられ、第2ソースクロック信号SCK2が第1クロック信号CK1として与えられる。また、各段には図示しない手段によりローレベルの直流電源電位Vssが共通的に与えられる。
各段には、前段から出力される状態信号Zがセット信号Sとして与えられ、次段から出力される状態信号Zがリセット信号Rとして与えられる。ただし、1段目(最前段)30(1)には、ソーススタートパルス信号SSPがセット信号Sとして与えられる。このソーススタートパルス信号SSPは、各走査選択期間のうちの、最初の1サンプリング期間においてハイレベル電位になる信号である。また、k段目(最後段)30(k)には、ダミー段30(k+1)から出力される状態信号がリセット信号Rとして与えられる。なお、ダミー段30(k+1)には、k段目30(k)から出力される状態信号Zがセット信号Sとして与えられ、自身の状態信号Zがリセット信号Rとして与えられる。このため、ダミー段30(k+1)の状態信号Zがハイレベル電位になっている期間は、他の段の状態信号Zがハイレベル電位になっている期間よりも短い。このようなダミー段30(k+1)を設けることに代えて、k段目30(k)にリセット信号Rとして、ソースエンドパルス信号SEPを与えても良い。このソースエンドパルス信号SEPは、k段目の走査選択期間終了後の1サンプリング期間においてハイレベル電位になる信号である。
以上のような構成において、シフトレジスタ310の1段目30(1)にセット信号Sとしてのソーススタートパルス信号SSPが与えられると、第1ソースクロック信号SCK1および第2ソースクロック信号SCK2に基づいて、ソーススタートパルス信号SSPに含まれるパルス(このパルスは各段から出力される状態信号Zに含まれる)が1段目30(1)からk段目30(k)へと順次に転送される。そして、このパルスの転送に応じて、1段目30(1)〜k段目30(k)からそれぞれ出力される状態信号Zが順次にハイレベル電位となる。これらの1段目30(1)〜30(k)からそれぞれ出力される状態信号Zは、選択信号SEL(1)〜SEL(k)としてサンプリング回路320に与えられる。以上により、図4に示すように、1サンプリング期間ずつ順次にハイレベル電位となる選択信号がサンプリング回路320に与えられる。以下では、各選択信号がハイレベル電位になる期間を「サンプリング選択期間」という。さらに、選択信号SEL(j)がハイレベルになる期間を「第jサンプリング選択期間」という。
<1.4 双安定回路の構成および動作>
図5は、本実施形態における各双安定回路の構成を示す回路図である。図5に示すように、この双安定回路は、4個の薄膜トランジスタ(スイッチング素子)M1〜M4、コンデンサC1、4個の入力端子31〜34、ローレベルの直流電源電位Vss用の入力端子、および出力端子39により構成されている。ここで、第1クロック信号CK1を受け取る入力端子には符号31を付し、第2クロック信号CK2を受け取る入力端子には符号32を付し、セット信号Sを受け取る入力端子には符号33を付し、リセット信号Rを受け取る入力端子には符号34を付している。また、状態信号Zを出力する出力端子には符号39を付している。なお、シフトレジスタ310の双安定回路としては、本実施形態における双安定回路の構成に限定されるものではなく、種々の構成の双安定回路を採用することができる。
次に、この双安定回路内における構成要素間の接続関係について説明する。薄膜トランジスタM1のゲート端子、薄膜トランジスタM3のソース端子、薄膜トランジスタM4のドレイン端子、およびコンデンサC1の一端は互いに接続されている。以下では、これらが互いに接続されている接続点(配線)のことを便宜上「第1ノード」という。この第1ノードには符号N1を付す。
薄膜トランジスタM1については、ゲート端子が第1ノードN1に接続され、ドレイン端子が入力端子31に接続され、ソース端子が出力端子39に接続されている。薄膜トランジスタM2については、ゲート端子が入力端子32に接続され、ドレイン端子が出力端子39に接続され、ソース端子が直流電源電位Vss用の入力端子に接続されている。薄膜トランジスタM3については、ゲート端子およびドレイン端子が入力端子33に接続され(すなわち、ダイオード接続となっている)、ソース端子が第1ノードN1に接続されている。薄膜トランジスタM4については、ゲート端子が入力端子34に接続され、ドレイン端子が第1ノードN1に接続され、ソース端子が直流電源電位Vss用の入力端子に接続されている。コンデンサC1については、一端が第1ノードN1に接続され、他端が出力端子39に接続されている。
次に、この双安定回路における各構成要素の機能について説明する。薄膜トランジスタM1は、第1ノードN1の電位がハイレベルになっているときに、第1クロック信号CKの電位を出力端子39に与える。薄膜トランジスタM2は、第2クロック信号CK2の電位がハイレベルになっているときに、出力端子39の電位をVss電位に向けて変化させる。薄膜トランジスタM3は、セット信号Sの電位がハイレベルになっているときに、第1ノードN1の電位をハイレベルに向けて変化させる。薄膜トランジスタM4は、リセット信号Rの電位がハイレベルになっているときに、第1ノードN1の電位をVss電位に向けて変化させる。コンデンサC1は、第1ノードN1がブートストラップされるときの補助容量として機能する。
図6は、本実施形態における双安定回路の動作のうち、特に走査期間T1での動作を説明するための信号波形図である。なお、他の双安定回路の動作も同様であるので、説明を省略する。ここで、この双安定回路は奇数段目であるものとして説明する。奇数段目では、第1ソースクロック信号SCK1および第2ソースクロック信号SCK2がそれぞれ第1クロック信号CK1および第2クロック信号CK2に相当する。図6における時点t1から時点t2までの期間はサンプリング選択期間に相当する。走査期間T1での動作説明においては、サンプリング選択期間直前の1サンプリング期間のことを「セット期間」といい、サンプリング選択期間直後の1サンプリング期間のことを「リセット期間」という。また、走査期間のうちの、選択期間、セット期間、およびリセット期間以外の期間のことを「通常動作期間」という。
セット期間になると(時点t0になると)、セット信号Sの電位がローレベルからハイレベルに変化する。薄膜トランジスタM3が図5に示すようにダイオード接続となっているので、セット信号Sの電位がハイレベルになることによって薄膜トランジスタM3がオン状態になり、コンデンサC1が充電(ここではプリチャージ)される。これにより、第1ノードN1の電位がローレベルからハイレベルに変化し、薄膜トランジスタM1がオン状態となる。しかし、セット期間では、第1ソースクロック信号SCK1(第1クロック信号CK1)の電位がローレベルとなっているので、状態信号Zの電位はローレベルで維持される。
サンプリング選択期間になると(時点t1になると)、セット信号Sがハイレベルからローレベルに変化する。これにより、薄膜トランジスタM3がオフ状態になる。このとき、第1ノードN1はフローティング状態になる。この時点t1では、第1ソースクロック信号SCK1の電位がローレベルからハイレベルに変化する。薄膜トランジスタM1はオン状態でありゲート容量が存在するので、入力端子31の電位の上昇に伴って第1ノードN1の電位も上昇する(第1ノードN1がブートストラップされる)。この際、コンデンサC1は第1ノードN1の電位上昇を促進するように働く。その結果、薄膜トランジスタM1のゲート電位は十分に高いレベルになるので、第1ソースクロック信号SCK1のハイレベル(Vdd電位)まで状態信号Zの電位が上昇する。
リセット期間になると(時点t2になると)、第1ソースクロック信号SCK1の電位がハイレベルからローレベルに変化する。時点t2には薄膜トランジスタM1がオン状態となっているので、入力端子31の電位の低下と共に状態信号Zの電位が低下する。このように状態信号Zの電位が低下することによって、コンデンサC1を介して第1ノードN1の電位も低下する。また、リセット期間には、リセット信号Rがローレベルからハイレベルに変化する。このため、薄膜トランジスタM4がオン状態になる。その結果、リセット期間には、第1ノードN1の電位が確実にローレベルに低下する。さらに、リセット期間には、第2ソースクロック信号SCK2(第2クロック信号CK2)がローレベルからハイレベルに変化する。このため、薄膜トランジスタM2がオン状態になるので、状態信号Zの電位が確実にローレベルに低下する。
通常動作期間では、第2ソースクロック信号SCK2の電位が1水平走査期間毎にハイレベルとローレベルとを繰り返すことにより、薄膜トランジスタM2が1水平走査期間毎にオン状態になる。このため、状態信号Zの電位をローレベルに維持することができる。
なお、以下の説明では、走査期間T1における第1ソースクロック信号SCK1および第2ソースクロック信号SCK2のそれぞれの周期(以下「走査期間周期」という)を符号tck1で表す。また、走査期間T1における第1ゲートクロック信号GCK1および第2ゲートクロック信号GCK2のそれぞれの周波数(以下「走査期間周波数」という)を符号fck1で表す。さらに、走査期間T1における第1ソースクロック信号SCK1および第2ソースクロック信号SCK2のそれぞれの振幅(以下「走査期間振幅」という)を符号Vck1で表す。
<1.5 サンプリング回路の構成>
図7は、本実施形態におけるサンプリング回路320の構成を説明するための回路図である。図7に示すように、このサンプリング回路320は、k個のサンプリングブロック40(1)〜40(k)により構成されている。表示部600には上述のようにm行×n列の画素マトリクスが形成されており、これらの画素マトリクスの各列と3対1で対応するように上記サンプリングブロックが設けられている。
サンプリングブロック40(1)〜40(k)にはそれぞれ選択信号SEL(1)〜SEL(k)が与えられている(対応している)。また、サンプリングブロック40(1)〜40(k)のそれぞれには互いに異なる3本のソースラインが接続されている。サンプリングブロック40(j)にはソースラインSL3j−2〜SL3jが接続されている(j=1〜k)。各サンプリングブロックには、R用映像信号Vidr、G用映像信号Vidg、およびB用映像信号Vidbが与えられている。
図7に示すように、ソースラインSL1〜SLnは、3本を単位としてソースライン組SG1〜SGkに組み分けされている。ここで、ソースライン組SGjは3本のソースラインSL3j−2〜SL3jからなっている。これらのソースライン組SG1〜SGkはそれぞれ、サンプリングブロック40(1)〜40(k)に対応している。図7において、ソースライン組SGj中の、Rに対応するソースライン(以下「R用ソースライン」という)を符号SLrjで表し、Gに対応するソースライン(以下「G用ソースライン」という)を符号SLgjで表し、Bに対応するソースライン(以下「B用ソースライン」という)を符号SLbjで表している。また、R用ソースラインSLrjとゲートラインGLiとの交差点に対応して設けられたR画素形成部を符号rijで表し(i=1〜m)、G用ソースラインSLgjとゲートラインGLiとの交差点に対応して設けられたG画素形成部を符号gijで表し、B用ソースラインSLbjとゲートラインGLiとの交差点に対応して設けられてB画素形成部を符号bijで表している。
図7に示すように、各サンプリングブロックは3つの薄膜トランジスタにより構成されている。以下では、サンプリングブロック40(j)内の3つの薄膜トランジスタをそれぞれ、「R用薄膜トランジスタ41r(j)」、「G用薄膜トランジスタ41g(j)」、および「B用薄膜トランジスタ41b(j)」という。
各R用薄膜トランジスタについては、ゲート端子には当該R用薄膜トランジスタを含むサンプリングブロックに対応する選択信号が与えられ、ソース端子にはR用映像信号Vidrが与えられ、ドレイン端子には当該R用薄膜トランジスタを含むサンプリングブロックに対応するソースライン組内のR用ソースラインが接続されている。各G用薄膜トランジスタについては、ゲート端子には当該G用薄膜トランジスタを含むサンプリングブロックに対応する選択信号が与えられ、ソース端子にはG用映像信号Vidgが与えられ、ドレイン端子には当該G用薄膜トランジスタを含むサンプリングブロックに対応するソースライン組内のG用ソースラインが接続されている。各B用薄膜トランジスタについては、ゲート端子には当該B用薄膜トランジスタを含むサンプリングブロックに対応する選択信号が与えられ、ソース端子にはB用映像信号Vidbが与えられ、ドレイン端子には当該B用薄膜トランジスタを含むサンプリングブロックに対応するソースライン組内のB用ソースラインが接続されている。
このようなサンプリング回路320を含むソースドライバ300により、1水平走査期間において映像信号VidをR/G/Bの各画素からなる絵素単位で順次にソースラインに与える点順次駆動が実現される。なお、この動作について詳しい説明は後述する。
<1.6 液晶表示装置の動作>
本実施形態では、上述のように1フレーム期間が走査期間T1と、当該走査期間T1の後に設けられた休止期間T2とからなっている。ここで、本実施形態に係る液晶表示装置の動作を、走査期間T1における動作と休止期間T2における動作とに分けて説明する。
<1.6.1 走査期間の動作>
図8は、本実施形態に係る液晶表示装置の走査期間T1における動作を説明するための信号波形図である。図8に示すように、走査期間T1では走査信号GS(1)〜GS(m)がゲートクロック信号GCKに基づいて順次に選択状態になる。各選択期間では、ブロック単位(ソース組単位)でソースラインに映像信号が順次に与えられる。図8では、第1走査選択期間における、ソースドライバ300の駆動に関する各種信号波形を示している。なお、第1走査選択期間以外の走査選択期間での動作についても同様であるので、その説明を省略する。
第1走査選択期間において、最初の1サンプリング期間でソーススタートパルス信号SSPがハイレベル電位になる。その後、第1ソースクロック信号SCK1および第2ソースクロック信号SCK2に基づいて選択信号SEL(1)〜SEL(k)が順次にハイレベル電位になる。図8に示すように、本実施形態では、走査期間周期tck1は2サンプリング期間である。
R用映像信号Vidrは、第i走査選択期間中の第jサンプリング期間でR画素形成部rijに対応する電位となっている(i=1〜m、j=1〜k)。G用映像信号Vidgは、第i走査選択期間中の第jサンプリング期間でG画素形成部gijに対応する電位となっている。B用映像信号Vidbは、第i走査選択期間中の第jサンプリング期間でB画素形成部bijに対応する電位となっている。なお、本実施形態および後述の各実施形態では、1サンプリング期間毎に各映像信号の極性を反転させ且つ互いに隣接する出力信号線に与えられる映像信号の極性を互いに反転させると共に、フレーム期間毎に各映像信号の極性を反転させることにより極性反転駆動を行っているが、本発明はこれに限定されるものではない。
第1サンプリング期間では選択信号SEL(1)がハイレベル電位になるので、図7に示すサンプリングブロック40(1)内のR用薄膜トランジスタ41r(1)、G用薄膜トランジスタ41g(1)、およびB用薄膜トランジスタ41b(1)がオン状態になる。このため、R画素形成部r11に対応する電位になっているR用映像信号VidrがR用ソースラインSLr1に与えられ、G画素形成部g11に対応する電位になっているG用映像信号VidgがG用ソースラインSLg1に与えられ、B画素形成部b11に対応する電位になっているB用映像信号VidbがB用ソースラインSLb1に与えられる。この第1サンプリング期間では、R用ソースラインSLr1、G用ソースラインSLg1、およびB用ソースラインSLb1の電位は、先行の休止期間T2における電位(Vcom電位)からそれぞれ、正極性、負極性、および正極性に変化する。これらのR用ソースラインSLr1、G用ソースラインSLg1、およびB用ソースラインSLb1の電位はそれぞれ、R画素形成部r11、G画素形成部g11、およびB画素形成部b11に書き込まれる。なお、第2〜mサンプリング期間での動作も同様であるので、その説明を省略する。
以上のような1サンプリング期間が繰り返されることにより1走査選択期間の動作が実現され、この1走査選択期間が繰り返されることにより走査期間T1の動作が実現される。
<1.6.2 休止期間の動作>
図9は、本実施形態に係る液晶表示装置の休止期間T2における動作を説明するための信号波形図である。図9に示すように、休止期間T2では、m本のゲートラインGL1〜GLm(走査信号GS(1)〜GS(m))のいずれもがローレベル電位になっている。実施形態および後述の各実施形態では、休止期間T2が走査期間T1よりも長く設けられている。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、休止期間T2が走査期間T1よりも短くても良い。図9では、休止期間T2における最初の、X回分の1走査選択期間(1水平走査期間)の長さに相当する期間(以下「X水平走査期間」という)でのソースドライバ300の駆動に関する各種信号波形を示している。ここで、Xは例えば2以上の整数であるが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、他のX水平走査期間での動作についても同様であるので、その説明を省略する。
図9に示すように、この休止期間T2では、第1ソースクロック信号SCK1および第2ソースクロック信号SCK2は走査期間周期tck1よりも長い周期で、1サンプリング期間でハイレベル電位になる。以下では、休止期間T2における第1ソースクロック信号SCK1および第2ソースクロック信号SCK2のそれぞれの周期(以下「休止期間周期」という)を符号tck2で表す。また、休止期間T2における第1ソースクロック信号SCK1および第2ソースクロック信号SCK2のそれぞれの周波数(以下「休止期間周波数」という)を符号fck2で表す。また、休止期間T2における第1ソースクロック信号SCK1および第2ソースクロック信号SCK2のそれぞれの振幅(以下「休止期間振幅」という)を符号Vck2で表す。
上述のように、休止期間周期tck2は走査期間周期tck1よりも長い。すなわち、休止期間周波数fck2は走査期間周波数fck1よりも低い。ここで、走査期間周波数fck1は休止期間周波数fck2の整数倍であることが望ましい。これにより、表示制御回路200等を簡易な構成とすることができる。また、走査期間周波数fck1は休止期間周波数fck2の2倍以上であることが望ましい。言い換えると、休止期間周波数fck2は走査期間周波数fck1の1/2倍以下であることが望ましい。これにより、ソースドライバ300の駆動に要する消費電力を十分に低減することができる。このようなソースクロック信号SCKの周波数(周期)の制御は、例えば表示制御回路200において行われる。なお、本実施形態では、休止期間振幅Vck2および走査期間振幅Vck1は互いに同じ大きさである。
図9に示すように、休止期間T2ではR用映像信号Vidr、G用映像信号Vidg、およびB用映像信号VidbがVcom電位になっている。なお、Vcom電位に限らず、他の固定電位となっていても良い。また、休止期間T2では走査信号GS(1)〜GS(m)はハイレベル電位にならないので、R画素形成部rij、G画素形成部gij、およびB画素形成部bijには映像信号は書き込まれない。
図9に示すように、X水平走査期間での最初の1サンプリング期間においてソーススタートパルス信号SSPがハイレベル電位になる。したがって、走査期間周波数fck1よりも低い休止期間周波数fck2である第1ソースクロック信号SCK1および第2ソースクロック信号SCK2に基づいて、選択信号SEL(1)〜SEL(k)が順次にハイレベル電位になる。
図10は、本実施形態における双安定回路の動作のうち、特に休止期間T2での動作を説明するための信号波形図である。なお、他の双安定回路の動作も同様であるので、説明を省略する。休止期間T2での動作説明においては、セット信号Sがハイレベル電位になっている1水平走査期間を「セット期間」といい、セット期間の終了時点からサンプリング選択期間開始時点までの期間を「選択待ち期間」といい、サンプリング選択期間終了時点からリセット信号Rがハイレベル電位に変化する時点までの期間を「リセット待ち期間」といい、リセット信号Rがハイレベル電位になっている期間を「リセット期間」という。また、休止期間T2のうちの、サンプリング選択期間、セット期間、選択待ち期間、リセット待ち期間およびリセット期間以外の期間のことを「通常動作期間」という。
セット期間(時点s0〜s1)の動作については、走査期間T1におけるセット期間での動作と同様であるので説明を省略する。
選択待ち期間になると(時点s1になると)、セット信号Sの電位がハイレベルからローレベルに変化するので薄膜トランジスタM3がオフ状態になる(図5を参照)。このため、第1ノードN1はフローティング状態になる。また、第1ソースクロック信号SCK1はローレベル電位のままである。このため、選択待ち期間では、セット期間における第1ノードN1の電位が維持される。なお、第2ソースクロック信号SCK2の電位がローレベルに変化するので、薄膜トランジスタM2がオフ状態になる。
サンプリング選択期間(時点s2〜s3)の動作については、走査期間T1におけるセット期間での動作と同様であるので説明を省略する。
リセット待ち期間になると(時点s3になると)、第1ソースクロック信号SCK1の電位がハイレベルからローレベルに変化するので、薄膜トランジスタM1のゲート−ドレイン間の寄生容量の影響により第1ノードN1の電位が下降する。この電位の下降量は、上述のブーストストラップによる電位の上昇量に相当する。このため、薄膜トランジスタM1はオフ状態にはならない。したがって、上述のように第1ソースクロック信号SCK1の電位がハイレベルからローレベルに変化することにより、状態信号Zの電位がローレベルに変化する。また、その後も、第1ソースクロック信号SCK1の電位はローレベルを維持するので、状態信号Zの電位はローレベルを維持する。
このようにして、本実施形態では、休止期間T2において、走査期間T1における周期よりも長い周期で選択信号SEL(1)〜SEL(k)が順次にハイレベル電位になる。このため、サンプリングブロック40(1)〜40(k)のそれぞれのR用薄膜トランジスタ、G用薄膜トランジスタ、およびB用薄膜トランジスタが順次にオン状態になる。R用薄膜トランジスタがオン状態になると、Vcom電位になっているR用映像信号VidrがR用ソースラインに与えられる。G用薄膜トランジスタがオン状態になると、Vcom電位になっているG用映像信号VidgがG用ソースラインに与えられる。B用薄膜トランジスタがオン状態になると、Vcom電位になっているB用映像信号VidbがB用ソースラインに与えられる。なお、上述のように休止期間T2では走査信号GS(1)〜GS(m)がハイレベル電位にならないので、これらのR用ソースライン、G用ソースライン、B用ソースラインの電位はそれぞれR画素形成部、G画素形成部、およびB画素形成部に書き込まれない。
<1.7 考察>
上記従来のソースドライバモノリシック型の液晶表示装置において特許文献2に記載の駆動方法を単純に用いる場合、休止期間T2においてソースラインを所定電位(Vcom電位)に固定するために、休止期間T2においてサンプリング回路320内の各薄膜トランジスタをオフ状態に維持するか、または、休止期間T2において当該薄膜トランジスタをオン状態維持すると共に各映像信号をVcom電位にすることが考えられる。
しかし、休止期間T2においてサンプリング回路320内の各薄膜トランジスタをオフ状態に維持すると、ソースラインがフローティング状態になる。このため、休止期間T2においてソースラインがノイズ等の影響を受けやすくなってしまう。ソースラインと画素電極との間には寄生容量があり、画素電極もフローティング状態なので、ソースラインのノイズは容量カップリングにより画素電位へも影響する。その結果、表示品位の低下を招くおそれがある。これに対して、本実施形態では、休止期間T2において、第1ソースクロック信号SCK1および第2ソースクロック信号SCK2にシフトレジスタ310が動作することにより、選択信号SEL(1)〜SEL(k)が順次にハイレベル電位になる。このため、各選択信号がハイレベルになるタイミングでこれに対応するソースライン組内のソースラインにVcom電位が与えられることとなる。これにより、休止期間T2においてソースラインSL1〜SLmがフローティング状態になることによりこれらのソースラインSL1〜SLmが受けるノイズ等の影響が低減される。その結果、表示品位の低下を抑制することができる。
一方、休止期間T2においてサンプリング回路320内の各薄膜トランジスタをオン状態維持すると共に各映像信号をVcom電位にすると、薄膜トランジスタのゲート端子にハイレベル電位を与え続ける必要がある。この薄膜トランジスタにゲートバイアスストレスが長時間掛かることとなるので、この薄膜トランジスタおけるしきい値変動が大きくなる。その結果、この薄膜トランジスタが低下する。これに対して、本実施形態では、休止期間T2において、第1ソースクロック信号SCK1および第2ソースクロック信号SCK2に基づいてシフトレジスタ310が動作することにより、各X水平走査期間で選択信号SEL(1)〜SEL(k)が順次にハイレベル電位になる。このように、各X水平走査期間中の1サンプリング期間にのみ、サンプリング回路320内の薄膜トランジスタのゲート端子にハイレベル電位が与えられる。これにより、本実施形態ではこの薄膜トランジスタに掛かるゲートバイアスストレスが低減されるので、この薄膜トランジスタにおけるしきい値変動が低減される。その結果、サンプリング回路320内の各薄膜トランジスタの駆動能力(信頼性)の低下を抑制することができる。
<1.8 実現例>
本実施形態におけるサンプリング回路320内の各薄膜トランジスタの半導体層には、例えば、a−Siまたは酸化物半導体等を用いることができる。なお、酸化物半導体としては、典型的には、インジウム、ガリウム、亜鉛、および酸素を主成分とする酸化物半導体であるInGaZnOx(以下、「IGZO」という)が用いられるが本発明はこれに限定されるものではない。例えば、インジウム、ガリウム、亜鉛、銅、珪素、錫、アルミニウム、カルシウム、ゲルマニウム、および鉛のうち少なくとも1つを含む酸化物半導体であれば良い。
図11は、a−SiTFTおよびIGZOを半導体層に用いたTFT(以下「IGZOTFT」という)のドレイン電流−ゲート電圧特性を示す図である。図11において、横軸はゲート電圧Vgを表し、縦軸はドレイン電流Idsを表している。図11に示すように、IGZOTFTのリーク電流はa−SiTFTのリーク電流の1/1000以下であると共に、IGZOTFTのオン電流はa−SiTFTのオン電流の約20倍である。
IGZOTFTは上述のようにリーク電流が小さいので、IGZOTFTを本実施形態におけるサンプリング回路320内の各薄膜トランジスタとして用いた場合、a−SiTFTをこの薄膜トランジスタとして用いた場合によりも、ソースドライバ300(サンプリング回路320)の駆動電力を低減することができる(1/100以下)。
また、IGZOTFTは上述のようにオン電流が大きいので、IGZOTFTを用いた場合、a−SiTFTを用いた場合に比べてTFTのサイズを1/20程度に小さくすることができる。
なお、a−SiTFTを用いた場合は、IGZOTFTを用いた場合よりも低コストで本実施形態を実現することができる。
<1.9 効果>
本実施形態によれば、点順次駆動方式のソースドライバモノリシック型の液晶表示装置において、1フレーム期間内で走査期間T1の後に休止期間T2が設けられる。休止期間周波数fck2が走査期間周波数fck1よりも低いので、ソースドライバ300の1フレーム期間全体の駆動周波数が低減される。このため、ソースドライバ300の駆動に要する消費電力が低減される。また、ソースドライバ300がモノリシック化されて形成されているので、液晶表示パネル700の額縁面積が縮小されると共に、ソースドライバ300のコストが低減される。
また、本実施形態によれば、休止期間T2において、各選択信号がハイレベルになるタイミングでこれに対応するソースライン組内のソースラインにVcom電位が与えられる。このため、休止期間T2においてソースラインSL1〜SLmがフローティング状態になることによりこれらのソースラインSL1〜SLmが受けるノイズ等の影響が低減される。これにより、表示品位の低下を抑制することができる。また、休止期間T2において、各X水平走査期間中の1サンプリング期間にのみ、サンプリング回路320内の各薄膜トランジスタのゲート端子にハイレベル電位が与えられるので、この薄膜トランジスタに掛かるゲートバイアスストレスが低減される。その結果、サンプリング回路320内の各薄膜トランジスタの駆動能力(信頼性)の低下を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、休止期間T2が走査期間T1よりも長く設けられているので、さらなる消費電力化を図ることができる。
IGZOTFTを本実施形態におけるサンプリング回路320内の各薄膜トランジスタとして用いた場合には、IGZOTFTのリーク電流が十分に小さいので、休止期間周波数fck2をさらに低くすることができる。このため、消費電力を低減することができる。また、この場合、IGZOTFTのオン電流が十分に大きいので、TFTサイズを十分に小さくすることができる。これにより、さらなる狭額縁化を図ることができる。なお、IGZOTFTを、双安定回路内の各薄膜トランジスタとしても用いることにより、さらなる低消費電力化および狭額縁化を図ることができる。
一方、a−SiTFTを本実施形態におけるサンプリング回路320内の各薄膜トランジスタとして用いた場合には、さらなる低コスト化を図ることができる。
<2.第2の実施形態>
<2.1 休止期間の動作>
図12は、本発明の第2の実施形態における液晶表示装置の休止期間T2での動作を説明するための信号波形図である。なお、本実施形態は、休止期間の動作を除き上記第1の実施形態と同様であるので、当該同様の部分についての説明を省略する。本実施形態における休止期間振幅Vck2は走査期間振幅Vck1よりも小さい。なお、休止期間T2においてサンプリング回路320内の各薄膜トランジスタを確実にオン状態にするためには、この薄膜トランジスタのしきい値電圧よりも大きい必要がある。すなわち、本実施形態における休止期間振幅Vckは、走査期間振幅Vck2よりも小さく且つサンプリング回路320内の各薄膜トランジスタのしきい値電圧よりも大きい。
<2.2 効果>
本実施形態によれば、休止期間T2における第1ソースクロック信号SCK1および第2ソースクロック信号SCK2のそれぞれの振幅である休止期間振幅Vck2が、走査期間T1における第1ソースクロック信号SCK1および第2ソースクロック信号SCK2のそれぞれの振幅である走査期間振幅Vck1よりも小さい。このため、さらなる低消費電力化を図ることができる。また、休止期間T2にR用薄膜トランジスタ、G用薄膜トランジスタ、およびB用薄膜トランジスタに掛かるゲートバイアスストレスがさらに低減されるので、これらのR用薄膜トランジスタ、G用薄膜トランジスタ、およびB用薄膜トランジスタのさらなる高信頼性化を図ることができる。
<3.第3の実施形態>
<3.1 サンプリング回路の構成>
図13は、本発明の第3の実施形態におけるサンプリング回路320の構成を説明するための回路図である。なお、本実施形態は、サンプリング回路320の構成および液晶表示装置の詳細な動作を除き上記第1の実施形態と同様であるので、当該同様の部分についての説明を省略する。本実施形態では、サンプリングブロック40(1)〜40(k)とソースラインSL1〜SLnとの関係が上記第1の実施形態と異なり、画素マトリクスの各列と24対1で対応するようにサンプリングブロックが設けられている。
本実施形態では、映像信号Vidが24個の映像信号Vidr1〜Vidr8、Vidg1〜Vidg8、およびVidb1〜Vidb8からなっている。以下では、映像信号Vidrxを「第xR用映像信号」といい、映像信号Vidgxを「第xG用映像信号」といい、映像信号Vidbxを「第xB用映像信号」という(x=1〜8)。第1〜第8R用映像信号Vidr1〜Vidr8はR画素形成部に対応し、第1〜8G用映像信号Vidg1〜Vidg8はG画素形成部に対応し、第1〜8B用映像信号Vidb1〜Vidb8はB画素形成部に対応している。
サンプリングブロック40(1)〜40(k)にはそれぞれ選択信号SEL(1)〜SEL(k)が与えられている(対応している)。また、サンプリングブロック40(1)〜40(k)のそれぞれには互いに異なる24本のソースラインが接続されている。サンプリングブロック40(j)にはソースラインSL24j−23〜SL24jが接続されている(j=1〜k)。各サンプリングブロックには、第1〜第8R用映像信号Vidr1〜Vidr8、第1〜8G用映像信号Vidg1〜Vidg8、および第1〜8B用映像信号Vidb1〜Vidb8が与えられている。
本実施形態では、ソースラインSL1〜SLnが24本を単位としてソースライン組SG1〜SGkに組み分けされている。ここで、ソースライン組SGjは24本のソースラインSL24j−23〜SL24jからなっている。これらのソースライン組SG1〜SGkはそれぞれ、サンプリングブロック40(1)〜40(k)に対応している。各ソースライン組内には、同色に対応するソースラインが8本設けられている。図13において、ソースライン組SGj中の8本のR用ソースラインをそれぞれ「第xR用ソースライン」といい、それぞれを符号SLrj_xで表す(x=1〜8)。同様に、ソースライン組SGj中の8本のG用ソースラインをそれぞれ「第xG用ソースライン」といい、それぞれを符号SLgj_xで表す。また同様に、ソースライン組SGj中の8本のB用ソースラインをそれぞれ「第xB用ソースライン」といい、それぞれ符号SLbj_xで表している。
また、第xR用ソースラインSLrj_xとゲートラインGLiとの交差点に対応して設けられたR画素形成部を符号rij_xで表し(i〜m)、第xG用ソースラインSLgj_xとゲートラインGLiとの交差点に対して設けられたG画素形成部を符号gij_xで表し、第xb用ソースラインSLbj_xとゲートラインGLiとの交差点に対応して設けられたG画素形成部を符号bij_xで表している。
各サンプリングブロックは、図13に示すように24個の薄膜トランジスタにより構成されている。以下では、サンプリングブロック40(j)内の24個の薄膜トランジスタをそれぞれ、第xR用薄膜トランジスタ41x1(j)、第xG用薄膜トランジスタ41gx(j)、および第xB用薄膜トランジスタ41bx(j)という(x=1〜8)。
各第xR用薄膜トランジスタについては、ゲート端子には当該第xR用薄膜トランジスタを含むサンプリングブロックに対応する選択信号が与えられ、ソース端子には第xR用映像信号Vidrxが与えられ、ドレイン端子には当該第xR用薄膜トランジスタを含むサンプリングブロックに対応するソースライン組内の第xR用ソースラインが接続されている。各第xG用薄膜トランジスタについては、ゲート端子には当該第xG用薄膜トランジスタを含むサンプリングブロックに対応する選択信号が与えられ、ソース端子には第xG用映像信号Vidgxが与えられ、ドレイン端子には当該第xG用薄膜トランジスタを含むサンプリングブロックに対応するソースライン組内の第xG用ソースラインが接続されている。各第xB用薄膜トランジスタについては、ゲート端子には当該第xB用薄膜トランジスタを含むサンプリングブロックに対応する選択信号が与えられ、ソース端子には第xB用映像信号Vidbxが与えられ、ドレイン端子には当該第xB用薄膜トランジスタを含むサンプリングブロックに対応するソースライン組内の第xB用ソースラインが接続されている。
このようなサンプリング回路320を含むソースドライバ300により、1水平走査期間において映像信号Vidをブロック単位(ソース組単位)で順次にソースラインに与えて複数の絵素を同時に書き込むブロック順次駆動が実現される。なお、この動作について詳しい説明は後述する。
<3.2 液晶表示装置の動作>
<3.2.1 走査期間の動作>
図14は、本実施形態に係る液晶表示装置の走査期間T1における動作を説明するための信号波形図である。ここで、本実施形態において上記第1の実施形態との共通部分については適宜説明を省略する。図14では、第1走査選択期間における、ソースドライバ300の駆動に関する各種信号波形を示している。なお、第1走査選択期間以外の走査選択期間での動作についても同様であるので、その説明を省略する。
第xR映像信号Vidrxは、第i走査選択期間中の第jサンプリング期間で第xR画素形成部rij_xに対応する電位となっている(x=1〜8、i=1〜m、j=1〜k)。第xG映像信号Vidgxは、第i走査選択期間中の第jサンプリング期間で第xG画素形成部gij_xに対応する電位となっている。第xB映像信号Vidbxは、第i走査選択期間中の第jサンプリング期間で第xB画素形成部bij_xに対応する電位となっている。
第1サンプリング期間では選択信号SEL(1)がハイレベル電位になるので、図13に示すサンプリングブロック40(1)内の第xR用薄膜トランジスタ41rx(1)、第xG用薄膜トランジスタ41gx(1)、および第xB用薄膜トランジスタ41bx(1)がオン状態になる。このため、R画素形成部r11_xに対応する電位になっている第xR用映像信号Vidrxが第xR用ソースラインSLr1_xに与えられ、G画素形成部g11_xに対応する電位になっている第xG用映像信号Vidgxが第xG用ソースラインSLg1_xに与えられ、B画素形成部b11_xに対応する電位になっている第xB用映像信号Vidbxが第xB用ソースラインSLb1_xに与えられる。この第1サンプリング期間では、第xR用ソースラインSLr1_x、第xG用ソースラインSLg1_x、および第xB用ソースラインSLb1_xの電位は、先行の休止期間T2における電位(Vcom電位)から正極性または負極性に変化する。これらの第xR用ソースラインSLr1_x、第xG用ソースラインSLg1_x、および第xB用ソースラインSLb1_xの電位はそれぞれ、R画素形成部r11_x、G画素形成部g11_x、およびB画素形成部b11_xに書き込まれる。なお、第2〜mサンプリング期間での動作も同様であるので、その説明を省略する。
以上のような1サンプリング期間が繰り返されることにより1走査選択期間の動作が実現され、この1走査選択期間が繰り返されることにより走査期間T1の動作が実現される。
<3.2.2 休止期間の動作>
図15は、本実施形態に係る液晶表示装置の休止期間T2における動作を説明するための信号波形図である。図15に示すように、この休止期間T2では第xR用Vidrx、第xG用Vidgx、および第xB用VidbxがVcom電位になっている。なお、Vcom電位に限らず、他の固定電位となっていても良い。
本実施形態では、上記第1の実施形態と同様に、休止期間T2において、走査期間T1における周期よりも長い周期で選択信号SEL(1)〜SEL(k)が順次にハイレベル電位になる。このため、サンプリングブロック40(1)〜40(k)のそれぞれの第xR用薄膜トランジスタ、第xG用薄膜トランジスタ、および第xB用薄膜トランジスタが順次にオン状態になる(x=1〜8)。第xR用薄膜トランジスタがオン状態になると、Vcom電位になっている第xR用映像信号Vidrxが第xR用ソースラインに与えられる。第xG用薄膜トランジスタがオン状態になると、Vcom電位になっている第xG用映像信号Vidgxが第xG用ソースラインに与えられる。第xB用薄膜トランジスタがオン状態になると、Vcom電位になっている第xB用映像信号Vidbxが第xB用ソースラインに与えられる。なお、上述のように休止期間T2では走査信号GS(1)〜GS(m)がハイレベル電位にならないので、これらの第xR用ソースライン、第xG用ソースライン、第xB用ソースラインの電位はそれぞれR画素形成部、G画素形成部、およびB画素形成部に書き込まれない。
<3.3 効果>
本実施形態によれば、上記第1の実施形態によりも映像信号を一度に書き込める画素形成部数が増加する。このため、上記第1の実施形態よりも走査期間T1を短くすることにより十分な休止期間T2を確保することができるか、または、上記第1の実施形態と同じ長さ走査期間T1を設けることにより各画素形成部に対する映像信号の書き込み時間を十分に確保することができる。また、サンプリングブロックの数を削減することにより、シフトレジスタ310の段数を削減することができる。
<4.第4の実施形態>
<4.1 ソースドライバの構成>
図16は、本発明の第4の実施形態におけるソースドライバ300の構成を説明するための回路図である。本実施形態はソースドライバ300の構成を除く上記第1の実施形態と同様であるので、当該同様の部分についての説明を省略する。図16に示すように、本実施形態におけるソースドライバ300は、表示部600の両側(図16における上下)にそれぞれ分れて構成されている。以下では、ソースドライバ300のうち、表示部600の上側に配置されている部分を「第1ソースドライバ」といい、符号300aで表す。また、ソースドライバ300のうち、表示部600の下側に配置されている部分を「第2ソースドライバ」といい、符号300bで表す。
本実施形態におけるシフトレジスタ310は、表示部600の両側にそれぞれ分けて構成されている。以下では、シフトレジスタ310のうち、表示部600の上側に配置されている部分を「第1シフトレジスタ」といい、符号310aで表す。また、シフトレジスタ310のうち、表示部600の下側に配置されている部分を「第2シフトレジスタ」といい、符号310bで表す。第1シフトレジスタ310aは、上記第1の実施形態におけるシフトレジスタ310のうちの奇数段の双安定回路からなる部分に相当する。第2シフトレジスタ310bは、上記第1の実施形態におけるシフトレジスタのうちの偶数段の双安定回路からなる部分に相当する。
本実施形態におけるサンプリング回路320は、表示部600の両側にそれぞれ分けて構成されている。以下では、サンプリング回路320のうち、表示部600の上側に配置されている部分を「第1サンプリング回路」といい、符号320aで表す。また、サンプリング回路320のうち、表示部600の下側に配置されている部分を「第2サンプリング回路」といい、符号320bで表す。第1サンプリング回路320aは、上記第1の実施形態におけるサンプリング回路320のうちの、ゲートドライバ400が配置されている側から数えて奇数番目のサンプリングブロックからなる部分に相当する。第2サンプリング回路320bは、上記第1の実施形態におけるサンプリング回路320のうちの、ゲートドライバ400が配置されている側から数えて偶数番目のサンプリングブロックからなる部分に相当する。
第1ソースドライバ300aは、第1シフトレジスタ310aおよび第1サンプリング回路320aにより構成されている。第2ソースドライバ300bは、第2シフトレジスタ310bおよび第2サンプリング回路320bにより構成されている。
<4.2 効果>
本実施形態によれば、表示部の上側および下側にそれぞれ配置された第1ソースドライバ300aおよび第2ソースドライバ300bのそれぞれの段数が、上記第1の実施形態におけるソースドライバ300の段数の約半分になる。このため、ゲートラインの延びる方向におけるレイアウトピッチが倍に広がる。これにより、例えばより高精細な液晶表示パネルに対応可能となる。
なお、本実施形態の構成に限らず、例えば図17に示すように、第1サンプリング回路320aと第2サンプリング回路320bがサンプリングブロック40(1)〜40(k)を共有した構成としても良い。すなわちこの場合、ゲートドライバ400が配置されている側から数えて奇数番目のサンプリングブロックは、表示部600の上側に配置されたR用薄膜トランジスタおよびB用薄膜トランジスタと、表示部600の下側に配置されたG用薄膜トランジスタとにより構成されている。また、ゲートドライバ400が配置されている側から数えて偶数番目のサンプリングブロックは、表示部600の上側に配置されたG用薄膜トランジスタと、表示部600の下側に配置されたR用薄膜トランジスタおよびB用薄膜トランジスタとにより構成されている。なお、この場合、第1シフトレジスタ310aおよび第2シフトレジスタ310bに代えて、2つの上記第1の実施形態におけるシフトレジスタ310がそれぞれ設けられる。このように、図17に示す例では、第1ソースドライバ300aはシフトレジスタ310および第1サンプリング回路320aにより構成され、第2ソースドライバ300aはシフトレジスタ310および第2サンプリング回路320bにより構成される。
この例によれば、表示部の上側および下側のそれぞれに配置されたシフトレジスタ310の段数は、上記第1の実施形態におけるシフトレジスタ310の段数と同じであるものの、表示部の上側および下側にそれぞれ配置された第1サンプリング回路320aおよび第2サンプリング回路320bのそれぞれの段数が、上記第1の実施形態におけるサンプリング回路320の段数の約半分になる。このため、上記第4の実施形態と同様に、ゲートラインの延びる方向におけるレイアウトピッチを倍に広げることができる。
<5.その他>
上記各実施形態では、ソースクロック信号SCKの周波数および振幅の制御は表示制御回路200において行われることが望ましいが、ソースドライバ300においてこのような制御が行われる構成としても良い。
上記各実施形態では、RGBの3原色によるカラー画像表示が行われる例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えばRGBY等の4原色、または5原色以上によりカラー画像表示が行われても良い。またモノクロ画像表示が行われて良い。
上記第3の実施形態では、各ソースライン組が24本のソースラインにより構成されているが本発明はこれに限定されるものではない。例えば、各ソースライン組が原色数の倍数のソースラインにより構成されていれば良い。
上記各実施形態では、薄膜トランジスタはすべてnチャネル型であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。薄膜トランジスタがpチャネル型であっても本発明を適用することができる。
上記各実施形態では液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。有機EL(Electro Luminescence)表示装置等の他の表示装置にも本発明を適用することができる。また、その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態を種々変形して実施することができる。
以上により、消費電力を低減した、表示部と映像信号線駆動回路とが一体的に形成された表示装置および当該表示装置内の映像信号線駆動回路の制御方法を提供する。
本発明は、表示部と映像信号線駆動回路とが一体的に形成された表示装置に適用することができる。
40(j)…サンプリングブロック
41x(j)…薄膜トランジスタ(x=r、g、b)
41x1(j)〜41x8(j)…薄膜トランジスタ(x=r、g、b)
200…表示制御回路
300…ソースドライバ(映像信号線駆動回路)
310…シフトレジスタ
320…サンプリング回路
400…ゲートドライバ(走査信号線駆動回路)
600…表示部
700…液晶表示パネル
SCK1、SCK2…ソースクロック信号
Vidx…映像信号(x=r、g、b)
Vidx1〜Vidx8…映像信号(x=r、g、b)
SLxj…ソースライン(映像信号線)(x=r、g、b)
SLxj_1〜SLxj_8…ソースライン(映像信号線)(x=r、g、b)
SGj…ソースライン組(映像信号線組)
xij…画素形成部(x=r、g、b)
xij_1〜xij_8…画素形成部(x=r、g、b)
T1…走査期間
T2…休止期間
tck1…走査期間周期
tck2…休止期間周期
fck1…走査期間周波数
fck2…休止期間周波数
Vck1…走査期間振幅
Vck2…休止期間振幅
Vss…ローレベルの直流電源電位
Vdd…ハイレベルの直流電源電位

Claims (9)

  1. 複数の映像信号線、該複数の映像信号線と交差する複数の走査信号線を含み、複数の原色に基づくカラー画像を表示するための表示部と、
    前記表示部と一体的に形成され、前記複数の映像信号線を駆動するための映像信号線駆動回路と、
    前記映像信号線駆動回路に、オンレベルとオフレベルとを周期的に繰り返すクロック信号、および前記複数の原色にそれぞれ対応する所定数の映像信号を与える表示制御回路と、
    前記複数の走査信号線が順次選択される走査期間と該複数の走査信号線のいずれもが非選択状態となる休止期間とが、該走査期間と該休止期間とからなるフレーム期間を周期として交互に現れるように、前記複数の走査信号線を駆動するための走査信号線駆動回路とを備え、
    前記映像信号線駆動回路は、
    前記クロック信号に基づいて複数の出力信号を順次にオンレベルにするシフトレジスタと、
    前記複数の原色にそれぞれ対応する所定数の映像信号線を含む映像信号線群を1組として前記複数の映像信号線を組み分けすることにより得られる複数組の映像信号線群にそれぞれ対応し前記複数の出力信号がそれぞれ与えられる複数のサンプリングブロックとを含み、
    各サンプリングブロックが、該サンプリングブロックの受け取る前記出力信号に基づいて、前記所定数の映像信号のそれぞれを、該サンプリングブロックに対応する組における前記所定数の映像信号線のうち同一の原色に対応する映像信号線に与え、
    前記休止期間が前記走査期間よりも長く、
    前記走査期間における前記クロック信号の周波数よりも、前記休止期間における該クロック信号の周波数が低いことを特徴とする、表示装置。
  2. 前記休止期間における前記クロック信号の振幅が、前記走査期間における該クロック信号の振幅よりも小さいことを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
  3. 各サンプリングブロックは、前記複数の原色にそれぞれ対応する所定数のスイッチング素子を有し、
    各サンプリングブロックにおける前記所定数のスイッチング素子のそれぞれは、該サンプリングブロックの受け取る前記出力信号制御端子に与えられ、前記所定数の映像信号のうち同一の原色に対応する映像信号を第1導通端子に与えられ、該サンプリングブロックに対応する組における前記所定数の映像信号線のうち同一の原色に対応する映像信号線を第2導通端子に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
  4. 前記表示制御回路は、前記複数の原色にそれぞれ対応する所定数の映像信号を1組とする2以上の組の映像信号群を前記映像信号線駆動回路に与え、
    各サンプリングブロックは、前記複数の原色にそれぞれ対応する所定数のスイッチング素子を1組として、前記2以上の組の映像信号群にそれぞれ対応する2以上の組のスイッチング素子群を含み
    各組の映像信号線群は、前記複数の原色にそれぞれ対応する所定数の映像信号線を1つのサブグループとして、対応するサンプリングブロックに含まれる前記2以上の組のスイッチング素子群にそれぞれ対応する2以上のサブグループの映像信号線群からなり、
    各サンプリングブロックにおける各組のスイッチング素子群を構成する各スイッチング素子は、該サンプリングブロックの受け取る前記出力信号を制御端子に与えられ、該組のスイッチング素子群に対応する組の映像信号群における同一の原色に対応する映像信号を第1導通端子に与えられ、該サンプリングブロックに対応する組の映像信号線群のうち該組のスイッチング素子群に対応するサブグループの映像信号線群における同一の原色に対応する映像信号線を第2導通端子に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
  5. 前記映像信号線駆動回路は、
    前記表示部に対して一方に位置する第1映像信号線駆動回路と、
    前記表示部に対して他方に位置する第2映像信号線駆動回路とにより構成されることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
  6. 前記映像信号線駆動回路が、酸化物半導体により半導体層が形成された薄膜トランジスタを用いて実現されていることを特徴とする、請求項1からまでのいずれか1項に記載の表示装置。
  7. 前記映像信号線駆動回路が、アモルファスシリコンにより半導体層が形成された薄膜トランジスタを用いて実現されていることを特徴とする、請求項1からまでのいずれか1項に記載の表示装置。
  8. 複数の映像信号線および該複数の映像信号線と交差する複数の走査信号線を含み、複数の原色に基づくカラー画像を表示するための表示部と、オンレベルとオフレベルとを周期的に繰り返すクロック信号および前記複数の原色にそれぞれ対応する所定数の映像信号を出力する表示制御回路と、該表示部と一体的に形成され、該クロック信号に基づいて複数の出力信号を順次にオンレベルにするシフトレジスタと前記複数の原色にそれぞれ対応する所定数の映像信号線を含む映像信号線群を1組として前記複数の映像信号線を組み分けすることにより得られる複数組の映像信号線群にそれぞれ対応し該複数の出力信号がそれぞれ与えられる複数のサンプリングブロックとを含む映像信号線駆動回路と、前記複数の走査信号線を駆動するための走査信号線駆動回路とを備える表示装置の駆動方法であって、
    前記複数の走査信号線が順次選択される走査期間と該複数の走査信号線のいずれもが非選択状態となる休止期間とが、該走査期間と該休止期間とからなるフレーム期間を周期として交互に現れるように前記複数の走査信号線を駆動するステップと、
    各サンプリングブロックの受け取る前記出力信号に基づいて、前記所定数の映像信号のそれぞれ、該サンプリングブロックに対応する組における前記所定数の映像信号線のうち同一の原色に対応する映像信号線に与えるステップと、
    前記走査期間における前記クロック信号の周波数よりも、前記休止期間における該クロック信号の周波数を低くするステップとを備え
    前記休止期間が前記走査期間よりも長いことを特徴とする、駆動方法。
  9. 前記休止期間における前記クロック信号の振幅が、前記走査期間における該クロック信号の振幅よりも小さいことを特徴とする、請求項8に記載の駆動方法。
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