JPH04368992A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に係り、
詳しくは、フラットパネルディスプレイの分野に用いて
好適な、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：ＴｈｉｎＦｉｌｍ
　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）によるアクティブマトリクス
型の液晶表示装置に関する。近年、通常の陰極線管（Ｃ
ＲＴ：Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）を用いた表
示装置と比較して極めて薄型で、低消費電力であること
から今後の表示装置の主流となるべく液晶表示装置（Ｌ
ＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ
）が数多く開発されている。

【０００２】現在、多数市場に出ている液晶表示装置は
、大別して、アクティブマトリクス型と単純マトリクス
型との２種類の液晶表示装置が一般的であり、中でも３
端子素子である薄膜トランジスタを用いたアクティブマ
トリクス型の液晶表示装置はＣＲＴに匹敵する高画質が
得られることから特に注目されている。アクティブマト
リクス型の液晶表示装置は、複数の画素となるセルをそ
れぞれ単独に駆動するのと同様の動作をさせることがで
き、表示容量の増大に伴って表示するライン数が増加し
ても、単純マトリクス型のように駆動のデューティ比が
低下してコントラストの低下や視野角の減少をきたす等
の問題が生じないという利点があり、きめ細かい中間調
の制御が可能であることから薄型のフラットパネルディ
スプレイとして用途を拡げつつある。

【０００３】しかし、アクティブマトリクス型の液晶表
示装置では、データドライバがアナログ回路主体の回路
構成となるため、データドライバ部分をＬＳＩ化した場
合にチップサイズが大きなものとなり、また、デジタル
回路と比較して製造歩留りも低いため、液晶表示装置全
体としてコストが高くなる。そこで、データドライバの
低コスト化を図ったアクティブマトリクス型の液晶表示
装置が要求される。

【０００４】

【従来の技術】従来のこの種の液晶表示装置としては、
例えば、図６，７に示すようなものがあり、図６は従来
例の全体構成を示すブロック図、図７は図６の要部構成
を示す概略回路図である。以下、説明を容易にするため
に、４×４の画素を有するモノクロの液晶表示装置を例
に採り、その構成を説明する。

【０００５】図６に示す液晶表示装置１は、大別して、
インターフェース回路２、制御回路３、データドライバ
用のシフトレジスタ４、ゲートドライバ用のシフトレジ
スタ５、データドライバ６、ゲートドライバ７、液晶表
示パネル８から構成されており、データドライバ６は、
図６に示すように、第１信号保持回路９、第２信号保持
回路１０からなり、第１信号保持回路９は第１アナログ
スイッチＳ１１〜Ｓ１４、第１信号保持回路用キャパシ
タＣ１１〜Ｃ１４、バッファアンプＡ１１〜Ａ１４から
、第２信号保持回路１０は第２アナログスイッチＳ２１
〜Ｓ２４、第２信号保持回路用キャパシタＣ２１〜Ｃ２
４、バッファアンプＡ２１〜Ａ２４から構成され、ゲー
トドライバ６はバッファアンプＡＹ１〜ＡＹ２から構成
されている。

【０００６】液晶表示パネル８は、４×４のマトリクス
構造のパネルであり、各画素毎にスイッチング素子とし
ての薄膜トランジスタＱ、及び液晶を有している。イン
ターフェース回路２は、外部から入力される、水平同期
信号ＨＳ、垂直同期信号ＶＳ、画像信号ＶＤ、及びクロ
ック信号ＣＬＫを取り込むものである。制御回路３は、
インターフェース回路２によって取り込まれた各種信号
を液晶表示パネル８を駆動するための信号に変換する回
路であり、具体的には、スタートパルスＳＰ１　、及び
シフトクロックＣＫ１　をデータドライバ用のシフトレ
ジスタ４に、スタートパルスＳＰ２　、及びシフトクロ
ックＣＫ２　をゲートドライバ用のシフトレジスタ５に
、出力パルスＯＰ、及び信号Ｓをデータドライバ６に、
それぞれ出力するものである。

【０００７】シフトレジスタ４は、スタートパルスＳＰ
１　、シフトクロックＣＫ１　に基づいてデータドライ
バ６内の信号保持回路９，１０への制御信号Ｄ１　〜Ｄ
４　を生成して出力するものであり、シフトレジスタ５
は、スタートパルスＳＰ２　、シフトクロックＣＫ２　
に基づいてゲートドライバ７への制御信号Ｇ１　〜Ｇ４
を生成して出力するものである。

【０００８】データドライバ６は、液晶表示パネル２の
各画素に書き込みを行うべく、液晶にアナログ信号Ｘ１
　〜Ｘ４　を出力するものであり、ゲートドライバ７は
、薄膜トランジスタＱのゲートにゲート信号Ｙ１　〜Ｙ
４　を出力し、薄膜トランジスタＱのオン・オフ動作を
制御するものである。以上の構成において、作用を説明
する。

【０００９】まず、画像表示のための信号として、水平
同期信号ＨＳ、垂直同期信号ＶＳ、画像信号ＶＤ、及び
、クロック信号ＣＬＫが、例えば、パソコン等の画像信
号出力装置からインターフェース回路２を介して制御回
路３に入力され、これら水平同期信号ＨＳ、垂直同期信
号ＶＳ、画像信号ＶＤ、クロック信号ＣＬＫが、制御回
路３によって液晶表示パネル８の駆動のための信号に変
換される。

【００１０】図８に示すように、水平同期信号ＨＳ間の
画像信号が１ライン分の信号であり、これを液晶表示パ
ネル２の１ライン分に表示するため、直列信号として与
えられる画像信号ＶＤがデータドライバ６の第１保持回
路９に制御信号Ｄ１　〜Ｄ４　のタイミングでサンプル
ホールドされる。すなわち、制御信号Ｄ１　〜Ｄ４　は
スタートパルスＳＰ１　によりトリガされ、クロックＣ
Ｋ１　のタイミングでシフトレジスタＳＲ１　からの制
御信号Ｄ１　〜Ｄ４　が第１アナログスイッチＳ１１〜
Ｓ１４をオンすることにより、制御回路３からの信号Ｓ
が第１信号保持回路用キャパシタＣ１１〜Ｃ１４に保持
されてサンプルホールドが完了する。

【００１１】そして、第１信号保持回路９へのサンプル
ホールドが完了した後、制御回路３からの出力パルスＯ
Ｐによって第２アナログスイッチＳ２１〜Ｓ２４がオン
し、第１信号保持回路用キャパシタＣ１１〜Ｃ１４に保
持された信号が一斉に第２信号保持回路１０に転送され
て、第１信号保持回路９は次のラインの画像信号の保持
のために明け渡される。

【００１２】第２信号保持回路１０に転送されたアナロ
グ信号Ｘ１　〜Ｘ４　は、データドライバ６からせデー
タラインＤＬに出力される。このとき、図７に示すよう
に、データラインＤＬは分布抵抗ｒ１　、及び分布容量
ｃ１　を有するため、アナログ信号Ｘ１　〜Ｘ４は容量
ｃ１　を充電しながら薄膜トランジスタＱに到達する。

【００１３】一方、薄膜トランジスタＱのゲートに印加
されるゲート信号Ｙ１　〜Ｙ４　は、シフトレジスタ５
からの制御信号Ｇ１　〜Ｇ４　をレベル変換して生成さ
れ、制御信号Ｇ１　〜Ｇ４　は制御回路３からのスター
トパルスＳＰ２　によって起動されるシフトレジスタ５
に、シフトクロックＣＫ２　が与えられることにより生
成される。そして、ゲート信号Ｙ１　〜Ｙ４　によって
薄膜トランジスタがオンし、データラインＤＬのアナロ
グ信号Ｘ１　〜Ｘ４　が液晶に書き込まれる。

【００１４】このとき、図７に示すように、ゲートライ
ンＧＬも前述のデータラインＤＬと同様に、分布抵抗ｒ
２　、及び分布容量ｃ２　を有するため、ゲート信号Ｙ
１　〜Ｙ４　は容量ｃ２　を充電しながら薄膜トランジ
スタＱのゲートに到達する。したがって、薄膜トランジ
スタＱのゲートに到達するまで、ある程度の時間を要す
ることとなる。

【００１５】以上の信号電圧が順次書き込まれる動作が
全ての画素に対して行われることにより、１画面（１フ
レーム）の書き込みが終了し、次の垂直同期信号ＶＳの
待ち状態となる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の液晶表示装置にあっては、データドライバ６
は、２つの信号保持回路、すなわち、第１信号保持回路
９、及び第２信号保持回路１０からなるという構成とな
っていたため、以下に述べるような問題点があった。

【００１７】すなわち、前述の従来例の説明は、説明を
容易にするために、４×４の画素を有するモノクロの液
晶表示装置を例に採って説明したが、実際の液晶表示装
置は、水平（Ｘ）方向に６４０、垂直（Ｙ）方向に４０
０〜４８０程度に分割された画素を持ち、さらに、カラ
ー表示のためにはＲ（ｒｅｄ），Ｇ（ｇｒｅｅｎ），Ｂ
（Ｂｌｕｅ）の３プレーン分の画素を備えたものが一般
的である。

【００１８】したがって、液晶表示パネルを駆動するド
ライバの規模は、この画素数に比例して増えるため、液
晶表示装置が高精細になればなるほどドライバの規模が
大きくなり、液晶表示装置全体に占めるドライバの価格
比が大きくなる。ドライバの中でも、特にデータドライ
バは、バッファアンプと容量値の大きなキャパシタとを
含むアナログ回路が主体の回路であるため、ＬＳＩ化し
た場合には、例えば、データドライバを１２０回路作り
つけたＬＳＩの場合、チップ面積は１０ｍｍ×１０ｍｍ
程度にもなってしまうというように、チップサイズが大
きくなってしまうという問題点があった。

【００１９】また、アナログ回路はデジタル回路と比較
して製造歩留りも低いため、一般に、データドライバは
非常に高価格となり、液晶表示装置全体としてコストが
高くなるという問題点があった。［目的］そこで本発明
は、データドライバを小型・低コスト化することで、安
価な液晶表示装置を提供することを目的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示装
置は上記目的達成のため、その原理説明図を図１に示す
ように、互いに直交する複数のゲートラインＧＬ、及び
データラインＤＬの交点に対応するセルをマトリクス状
に複数配置してなる液晶表示パネル８と、該ゲートライ
ンＧＬを介して所定の電圧を該液晶表示パネル８の各セ
ルに印加し、所定の書き込みラインを選択するゲートド
ライバ７と、該データラインＤＬ毎に第１スイッチＳ１
１〜Ｓ１４、及び第２スイッチＳ２１〜Ｓ２４に挟まれ
て設けた１つの信号保持用キャパシタＣ１１〜Ｃ１４を
有し、該データラインＤＬを介して該液晶表示パネル８
の各セルに所定の電圧を印加するデータドライバ６とを
備え、前記データドライバ６は前記第１スイッチＳ１１
〜Ｓ１４の開閉を制御して前記信号保持用キャパシタＣ
１１〜Ｃ１４に所定信号を保持し、外部からの所定の制
御信号ＯＰ１　〜ＯＰ４　に基づいて開閉が制御される
前記第２スイッチＳ２１〜Ｓ２４により、該信号保持用
キャパシタＣ１１〜Ｃ１４に保持された所定信号が前記
データラインＤＬの有する分布容量を信号保持手段とし
て該液晶表示パネル８の各セルに印加されるように構成
している。

【００２１】

【作用】本発明では、データラインの有する分布容量を
信号保持手段として信号保持用キャパシタに保持された
所定信号が液晶表示パネルの各セルに印加され、データ
ライン毎に１つの信号保持用キャパシタが対応するよう
にデータドライバが構成される。

【００２２】すなわち、データの書き込み時間を確保し
つつ、データドライバが小型化・低コスト化され、液晶
表示装置のコストの低減化が図られる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
２〜４は本発明に係る液晶表示装置の実施例１を示す図
であり、図２は本実施例の全体構成を示すブロック図、
図３は図２の要部構成を示す概略回路図、図４は本実施
例の動作例を説明するためのタイムチャートである。

【００２４】まず、構成を説明する。なお、図２，３に
おいて、図６，７に示した従来例に付された番号と同一
番号は同一部分を示す。本実施例の液晶表示装置１は、
大別して、インターフェース回路２、制御回路３、デー
タドライバ用のシフトレジスタ４、ゲートドライバ用の
シフトレジスタ５、データドライバ６、ゲートドライバ
７、液晶表示パネル８から構成されており、データドラ
イバ６は、図３に示すように、第１スイッチであるアナ
ログスイッチＳ１１〜Ｓ１４、第２スイッチであるアナ
ログスイッチＳ２１〜Ｓ２４、信号保持回路用キャパシ
タＣ１１〜Ｃ１４、及びバッファアンプＡ１１〜Ａ１４
からなる信号保持回路１１から構成されている。

【００２５】制御回路３は、インターフェース回路２に
よって取り込まれた各種信号を液晶表示パネル８の駆動
のための信号に変換する回路であり、具体的には、スタ
ートパルスＳＰ１　、及びシフトクロックＣＫ１　をデ
ータドライバ用のシフトレジスタ４に、スタートパルス
ＳＰ２　、及びシフトクロックＣＫ２　をゲートドライ
バ用のシフトレジスタ５に、信号Ｓ、及び制御信号ＯＰ
１　〜ＯＰ４　をデータドライバ６にそれぞれ出力する
ものである。

【００２６】シフトレジスタ５は、スタートパルスＳＰ
２　、シフトクロックＣＫ２　に基づいてゲートドライ
バ７への制御信号Ｇ１　〜Ｇ４　を生成して出力するも
のである。ゲートドライバ７は、薄膜トランジスタＱの
ゲートにゲート信号Ｙ１　〜Ｙ４　を出力し、薄膜トラ
ンジスタＱのオン・オフ動作を制御するものであり、ゲ
ートドライバ７は、薄膜トランジスタＱのゲートにゲー
ト信号Ｙ１　〜Ｙ４　を出力し、薄膜トランジスタＱの
オン・オフ動作を制御するものである。

【００２７】なお、アナログスイッチＳ２１〜Ｓ２４は
、データラインＤＬに予め存在する分布容量に信号電圧
を充電する期間を決定するためのものである。次に、作
用を説明する。まず、従来例と同様に、例えば、パソコ
ン等の画像信号出力装置からインターフェース回路２を
介して、水平同期信号ＨＳ、垂直同期信号ＶＳ、画像信
号ＶＤ、クロック信号ＣＬＫが制御回路３に入力され、
制御回路３により、これら各種信号が液晶表示パネル８
の駆動のための信号に変換され、スタートパルスＳＰ１
　，ＳＰ２　、シフトクロックＣＫ１　，ＣＫ２　、信
号Ｓ、制御信号ＯＰ１　〜ＯＰ４　として出力される。

【００２８】そして、シフトレジスタ４では制御信号Ｄ
１〜Ｄ４がスタートパルスＳＰ１　によりトリガされて
クロックＣＫ１　のタイミングでシフトレジスタ４から
の制御信号Ｄ１〜Ｄ４がアナログスイッチＳ１１〜Ｓ１
４をオンすることにより、制御回路３からの信号Ｓが信
号保持回路用キャパシタＣ１１〜Ｃ１４に保持される。 通常、本実施例のようにデータドライバ６が１組の信号
保持回路１１だけで構成されている場合、従来例のよう
に１走査ライン毎に一斉にゲート信号を駆動すると、セ
ルへの書き込み時間が大幅に不足する。

【００２９】そこで、本実施例では、データラインＤＬ
に予め存在する分布容量を用いてアナログスイッチＳ２
１〜Ｓ２４により、信号電圧を充電する期間が決められ
るように構成されている。すなわち、制御信号ＯＰ１　
〜ＯＰ４　により、１つのデータラインＤＬ上において
、所定の薄膜トランジスタＱが１個だけオンし、他の薄
膜トランジスタＱが全てオフ状態とすることで、データ
ラインＤＬに存在する分布容量が信号保持用のキャパシ
タとして用いられる。

【００３０】一般に、データラインＤＬの分布容量の合
計値は２００ｐＦ程度、液晶の等価容量ＣＬは１ｐＦ程
度の大きさであるため、分布容量からの電荷を液晶容量
に充電した場合の誤差は非常に小さく、実使用に際して
なんら問題とならない。図５は本発明に係る液晶表示装
置の実施例２を示す図であり、図５は本実施例の動作例
を説明するためのタイムチャートである。

【００３１】なお、図５において、図４に示した実施例
１に付された番号と同一番号は同一部分を示す。本実施
例では、実施例１において動作原理上、データラインＸ
１　の充電時間が１番短くなってしまうのを補償するた
め、ゲート信号Ｇ１　〜Ｇ４　の位相を早めて充電時間
を長くするものである。

【００３２】この場合、信号保持回路１１への信号の充
電のためのアナログスイッチＳ２４がオンとなる前に、
ゲート信号がオフとなって、液晶容量ＣＬが正しい信号
電圧に充電できるため、制御信号ＯＰ４　で駆動される
データラインＸ４　のためのアナログスイッチＳ２４は
オンのままでよい。このように本実施例では、データラ
インの有する分布容量を信号保持手段として信号保持用
キャパシタに保持された所定信号を液晶表示パネルの各
セルに印加でき、データドライバの構成を、データライ
ン毎に１つの信号保持用キャパシタが対応するだけの簡
略化した構成とすることができる。

【００３３】したがって、従来例と比較して、データド
ライバを小型・低コスト化でき、液晶表示装置の低コス
ト化を図ることができる。なお、上記実施例は第２スイ
ッチであるアナログスイッチＳ２１〜Ｓ２４の後に、す
ぐデータラインＤＬを接続しているが、これに限らず、
バッファアンプを介してデータラインＤＬに接続しても
よい。この場合、アナログスイッチＳ２１〜Ｓ２４の後
に、バッファアンプを挿入することで、アナログスイッ
チＳ２１〜Ｓ２４のオン抵抗の影響によりデータライン
ＤＬの分布容量への書き込み時間が延びるのを防止でき
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明では、データラインの有する分布
容量を信号保持手段として信号保持用キャパシタに保持
された所定信号を液晶表示パネルの各セルに印加でき、
データドライバの構成を、データライン毎に１つの信号
保持用キャパシタが対応するだけの簡略化したものとす
ることができる。

【００３５】したがって、データの書き込み時間を確保
しつつ、データドライバを小型化・低コスト化でき、液
晶表示装置のコストの低減化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の原理説明図である。

【図２】実施例１の全体構成を示すブロック図である。

【図３】図２の要部構成を示す概略回路図である。

【図４】実施例１の動作例を説明するためのタイムチャ
ートである。

【図５】実施例２の動作例を説明するためのタイムチャ
ートである。

【図６】従来例の全体構成を示すブロック図である。

【図７】図６の要部構成を示す概略回路図である。

【図８】従来例の動作例を説明するためのタイムチャー
トである。

【符号の説明】

１　　液晶表示装置 ２　　インターフェース回路 ３　　制御回路 ４　　シフトレジスタ ５　　シフトレジスタ ６　　データドライバ ７　　ゲートドライバ ８　　液晶表示パネル ９　　第１信号保持回路 １０　　第２信号保持回路 １１　　　　信号保持回路 ＤＬ　　　　データライン ＧＬ　　　　ゲートライン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　互いに直交する複数のゲートライン、
   及びデータラインの交点に対応するセルをマトリクス状
   に複数配置してなる液晶表示パネルと、該ゲートライン
   を介して所定の電圧を該液晶表示パネルの各セルに印加
   し、所定の書き込みラインを選択するゲートドライバと
   、該データライン毎に第１スイッチ、及び第２スイッチ
   に挟まれて設けた１つの信号保持用キャパシタを有し、
   該データラインを介して該液晶表示パネルの各セルに所
   定の電圧を印加するデータドライバと、を備え、前記デ
   ータドライバは前記第１スイッチの開閉を制御して前記
   信号保持用キャパシタに所定信号を保持し、外部からの
   所定の制御信号に基づいて開閉が制御される前記第２ス
   イッチにより、該信号保持用キャパシタに保持された所
   定信号が前記データラインの有する分布容量を信号保持
   手段として該液晶表示パネルの各セルに印加されること
   を特徴とする液晶表示装置。