JPH05100635A - アクテイブマトリクス型液晶デイスプレイの駆動用集積回路と駆動方法 - Google Patents

アクテイブマトリクス型液晶デイスプレイの駆動用集積回路と駆動方法

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JPH05100635A
JPH05100635A JP3258994A JP25899491A JPH05100635A JP H05100635 A JPH05100635 A JP H05100635A JP 3258994 A JP3258994 A JP 3258994A JP 25899491 A JP25899491 A JP 25899491A JP H05100635 A JPH05100635 A JP H05100635A
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signal
liquid crystal
integrated circuit
power supply
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Fujio Okumura
藤男 奥村
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】アクティブマトリクス型液晶ディスプレイの高
階調化を図る。 【構成】ラッチ回路１０１に記憶させたデジタル信号の
うち上位のビットを使ってアドレスデコーダ１０２で構
成されるマルチレベル選択回路で外部電源を選択し、し
かも薄膜トランジスタ１１２および液晶容量１１４のア
クティブマトリクスへ電源電圧を書き込んでいる間に、
この電源電圧を変化させ、これを下位のビットとタイミ
ングコントロール端子１０９との論理で決定されるタイ
ミングでアナログスイッチ１０６をオン・オフすること
によって最終的にアクティブマトリクスに書き込む電圧
を決定することを特徴とする。これによりマルチレベル
ドライバ方式でも電源数を増大させることなく高階調化
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アクティブマトリスク
型液晶ディスプレイの映像信号側の走査駆動集積回路と
その駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３にアクティブマトリスク型液晶ディ
スプレイの駆動系の概略を示す。アクティブマトリクス
は等価回路としては一般にゲート配線３０１、ドレイン
配線３０３、薄膜トランジスタ３０７、液晶容量３０
６、対向電極３０８からなる。これを駆動するためにゲ
ート線走査用の集積回路３０２とドレイン線データ入力
用集積回路３０４が複数実装接続されている。３０５は
現在駆動方式として主流になりつつあるマルチレベルド
ライバ方式用の複数電源回路である。駆動の動作は、デ
ータ入力用集積回路３０４が１走査ライン分の信号電圧
を出力している間にゲート線走査用の集積回路３０２が
書き込むべき走査線にゲートパルスを加えることによっ
てこれにつながる薄膜トランジスタ３０７をオン状態に
し、上記信号電圧を液晶容量３０６に書き込む。
【０００３】次に駆動用集積回路３０４の構成を図４に
示す。図において、４０１は複数ある駆動用集積回路を
選択するためのチップセレクタ回路で制御用信号群４０
２によって制御される。４０３はシフトレジスタで、４
０４はクロックである。シフトレジスタ４０３はチップ
セレクタ回路４０１と制御用信号群４０２によって制御
されデータ転送用シフトレジスタ４０５を走査するため
の走査パルスを発生する。データ転送用のシフトレジス
タ４０５は階調表示分のデジタル信号を読み込むもので
ある。このとき通常はカラー用の信号を基本とするため
赤、緑、青それぞれのデジタル信号を１列に割り振って
入力する必要があるためシフトレジスタ４０３がそのタ
イミングを制御している。従って、白黒の場合シフトレ
ジスタ４０３は省く事が可能である。次に４０７は入力
されたデジタル信号を１列一度にシフトレジスタ４０５
から読み込むラッチ回路である。ラッチのタイミングを
制御するのが信号線４０８である。これは信号を出力中
に次のラインの信号を読み込む動作を実現するための回
路である。最後に４０９はラッチ回路４０７からのデジ
タル信号を受け各信号線毎に外部電源群４１０の１つを
選択するように組まれたマルチレベルドライバ、４１１
はドレイン信号線につながる出力端子である。
【０００４】更に詳しくマルチレベルドライバを説明し
たのが図５である。図において、５０１はラッチ回路４
０７の１画素分で、ここでは８階調を例にとるためデジ
タル信号としてＤ１，Ｄ２，Ｄ３の３ビットが記憶され
ている。次に５０２はデータ５０１を元にＶ０〜Ｖ７ま
での外部電源５０３のいずれかを選択するため、アナロ
グスイッチ５０４を選択するための信号を選択信号線群
５０５に出力する役目をはたすアドレスデコーダであ
る。更に選択された信号がアクティブマトリクスに書き
込まれた後これをホールドするためにオフとなるアナロ
グスイッチ５０６とその制御をおこなうゲート端子５０
７がこれにつながり、最後に薄膜トランジスタ５０８，
ゲート電極５０９，液晶容量５１０，対向電極５１１か
らなるアクティブマトリクスにつながっている。この回
路は複数の電源から１つを選択して信号としているとこ
ろからマルチレベルドライバという名がついている。こ
の方式の利点は、これ以前の方式として用いられていた
サンプルホールド回路とバッファの組み合わせに対し、
信号をデジタルで転送できるため高速化が容易であるこ
と、信号が電源電圧によって厳密に規定され、サンプル
ホールド回路のような信号の揺らぎが小さいことがあげ
られる。また、いくつかのサンプルホールド回路方式で
必要であったりリセットの動作を省くことができるため
信号書き込み時間を長くとれるという利点もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来型の集積回路
及び駆動方法の問題点は高階調化が困難なことである。
これはサンプルホールド回路方式が純粋にアナログ信号
をデータとするため、理想的には無限階調にすることが
できるのに対し、このマルチレベルドライバ方式では階
調は外部電源数で一意に決まってしまうことに対応して
いる。一般にディスプレイは信号線数が多く、そのため
従来の集積回路の出力数は１２０から２００に及んでい
る。これだけ数が多いため実用的なサイズにおさめるた
めに８電源による８階調対応がやっとである。１６階調
にするだけで回路規模は２倍近くにもなる。ましてや３
２階調、６４階調は実用には絶望的である。また、１６
階調から６４階調とるためには電源用集積回路も１６か
ら６４個の電源を内蔵しなくてはならない。これはコス
トおよび消費電力の増大を招き望ましくない。
【０００６】本発明の目的は上記従来技術の欠点を除去
せしめ、実用的な集積回路規模の増大の範囲でより多階
調の表示が得られる駆動用集積回路および駆動方法を与
えることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、アクテ
ィブマトリクス基板へ画像信号を出力する駆動用集積回
路において、その１個の集積回路が受け持つ出力数をｋ
としたとき、１画素ｍビットからなるデジタル画像信号
をｋ組入力し記憶するデジタルメモリと、ｍビットのう
ちｎビットを使い、２のｎ乗個の外部電源の内１つを選
択するｋ組のマルチプレクサと、このマルチプレクサの
出力につながり、かつ残りのｍ−ｎビットと外部タイミ
ング線によって駆動されるｋ個のアナログスイッチから
なることを特徴とする駆動用集積回路と、この駆動用集
積回路を用いて、各信号線に出力する電源を選択し各画
素に信号を書き込む際、この電源の電圧を一定期間一定
電位に保った後その電源が規定する階調と次の電源が規
定する階調の間を変化させ、これを各信号線ごとに設け
られたアナログスイッチのオフのタイミングをコントロ
ールして各信号線に入力することを特徴とするアクティ
ブマトリクス型液晶ディスプレイの駆動方法が得られ
る。
【０００８】
【実施例】以下、実施例を示しつつ本発明のアクティブ
マトリクス型液晶ディスプレイの駆動用集積回路と駆動
方法について説明する。図１は本発明の駆動用集積回路
の主要部分を示す図で、従来例を説明した図５に対応す
る部分を示している。この例では３２階調表示の場合を
示している。従って、１画素分のデジタル信号は図に示
すようにＤ１からＤ５の５ビットとなる。１０１は１画
素分のラッチ回路、１０２はアドレスデコーダで、ラッ
チ回路１０１のうちＤ１からＤ３の上位３ビットに対応
している。１０３は外部電源、１０４はアナログスイッ
チ、１０５は選択信号線である。従来例と異なるのはＤ
４，Ｄ５の下位２ビットに関わる部分である。１０６は
アナログスイッチで、これをＤ４，Ｄ５のデータとＡ，
Ｂ，Ｃの３つのタイミングコントロール線１０９とで制
御している。ここで１０７は論理和回路、１０８は論理
積回路である。この部分の動作については後述する。次
に１１０もアナログスイッチで、１１１はこれを制御す
るためのゲート端子である。基本的にはこれらは図５の
５０６，５０７に対応する。ここまでが集積回路の内部
で薄膜トランジスタ１１２，ゲート電極１１３，液晶容
量１１４，対向電極１１５はアクティブマトリクス基板
の回路である。
【０００９】次に図２を用いて動作を説明する。図は１
ライン書き込み期間中の各信号線の電圧変化を示してい
る。最上部に示すのがゲートパルスであり、ハイレベル
になっている期間が書き込み期間である。この例では、
Ｄ１からＤ５がバイナリ表示で１０１１０になっている
場合を示す。上位３ビットが１０１であるからＶ５の電
源が選択される。Ｖ５の電源電圧の変化をゲートパルス
の下に示す。図に示すようにＶ５の初期値はＥ５でこれ
がＥ６までＥ５１，Ｅ５２，Ｅ５３と階段状に変化して
いる。それぞれのレベルは各階調に対応している。この
とき液晶の電圧対透過率特性は非線形であるから、これ
らのレベルは必ずしも等分で増加していくわけではな
い。次にタイミングコントロール線Ａ，Ｂ，Ｃ、ゲート
端子１１１には図のような電圧がかかる。Ｄ４，Ｄ５の
データは１０であるからこの場合Ｃのタイミングが選択
され論理和回路１０７の出力は図に示すようにＣと同一
となる。従って、Ｃがロウレベルになるタイミングでア
ナログスイッチ１０６がオフ状態になる。このとき液晶
容量１１４にかかる電圧を見ていくと図の最下部に示す
ようになる。立ち上がりの波形のなまりはゲート線の信
号伝達遅延や薄膜トランジスタと液晶容量の時定数で起
こるものである。図に示すように電圧はＶ５の電圧変化
に追随していきアナログスイッチ１０６がオフになった
ところで保持される。この保持される電位はＤ４，Ｄ５
のデータによってＡ，Ｂ，Ｃいずれかのタイミングを選
択することによってＥ５，Ｅ５１，Ｅ５２，Ｅ５３と変
化させることができる。たとえばＤ４，Ｄ５が００であ
ればＥ５，Ｅ４，Ｄ５が１１であればＥ５３を書き込む
ことができる。この駆動方法では以上のような動作で電
源の個数以上の階調表示を行うことが可能である。
【００１０】一般論に拡張すれば、この方式は１画素分
のデジタル信号がｍビットの場合上位ｎビットで２のｎ
乗個の電源を選択し、残りのｍ−ｎビットとタイミング
パルスとのロッジクでタイミングを選択し、２のｍ−ｎ
乗階調分変化させた外部電源変化を取り込むことによっ
て、結果的に２のｍ乗の階調表示を可能としたものであ
る。
【００１１】なお電源電圧の変化はこの場合階段状であ
るとしたが、アナログ的に増加するものでも可能であ
る。また、この例ではたとえばＶ５からＶ６に電圧を増
加させているが、逆にＶ５からＶ４に降下させて書き込
む方式をとることもできることを注意しておく。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のアクティ
ブマトリクス型液晶ディスプレイの駆動方法によれば、
マルチレベルドライバ方式の欠点とされていた高階調化
にともなう回路規模の大幅な増大がなく、極めて容易に
高階調の表示を得ることができる。具体的には本発明の
一部である駆動用集積回路の簡単化と電源回路の簡単化
である。電源は従来の駆動方式では階調の数だけ必要で
あったが、本方式では階調数以下にすることができる。
本方式の場合電源電圧を変化させる必要があるが、従来
方法でも液晶に交流を印加させる必要があるため各電源
の電圧をフレーム毎に変化させており、これを拡張する
ことは困難ではない。電源にとって最も回路規模が大き
く電力を消費する部分は出力の電流アンプであり、これ
の数を小さくできる効果は非常に大きい。
【００１３】駆動用集積回路については従来方法では階
調を増加させるためにはアドレスデコーダ部、アナログ
マルチプレクサ部がその分だけ増加させる必要があっ
た。階調として要求されているのは８階調から最大で２
５６階調にも及ぶ、このために増加するトランジィスタ
の数は数万素子から数十万素子になる。しかしながら、
本発明では上述したようにわずかな論理回路を付加する
だけで済むため、数千個の範囲で増加するに過ぎない。
以上説明したように、本発明によれば高階調表示用の駆
動用集積回路および駆動方法が容易に得られ、工業的に
非常に有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアクティブマトリクス型液晶ディスプ
レイの駆動用集積回路の主要部分のブロックダイアグラ
ムである。
【図２】本発明のアクティブマトリクス型液晶ディスプ
レイの駆動方法を示したタイミングチャートである。
【図３】アクティブマトリクス型液晶ディスプレイの構
成を示す図である。
【図４】アクティブマトリスクス型液晶ディスプレイの
駆動用集積回路の構成を示す図である。
【図５】従来型の駆動用集積回路の主要部分のブロック
ダイアグラムである。
【符号の説明】
１０１ ラッチ回路 １０２ アドレスデコーダ １０３ 外部電源群 １０４，１０６，１１０ アナログスイッチ １０５ 選択信号線群 １０７ 論理和回路 １０８ 論理積回路 １０９ タイミングコントロール線 １１１ ホールドゲート端子 １１２ 薄膜トランジスタ １１３ 薄膜トランジスタのゲート端子 １１４ 液晶の等価容量 １１５ 対向電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アクティブマトリクス基板へ画像信号を
    出力する駆動用集積回路において、その１個の集積回路
    が受け持つ出力数をｋとしたとき、１画素ｍビットから
    なるデジタル画像信号をｋ組入力し記憶するデジタルメ
    モリと、ｍビットのうちｎビットを使い、２のｎ乗個の
    外部電源の内１つを選択するｋ組のマルチプレクサと、
    このマルチプレクサの出力につながり、かつ残りのｍ−
    ｎビットと外部タイミング線によって駆動されるｋ組の
    アナログスイッチとを有することを特徴とするアクティ
    ブマトリクス型液晶ディスプレイの駆動用集積回路。
  2. 【請求項２】 アクティブマトリスクス基板に映像信号
    を入力するマルチレベルドライバ方式、詳しくは所望の
    階調分の電源を各信号線毎に設けられたマルチプレクサ
    で選択してアクティブ素子に入力する信号駆動方式にお
    いて、各信号線に出力する電源を選択し各画素に信号を
    書き込む際、この電源の電圧を一定期間一定電位に保っ
    た後その電源が規定する階調と次の電源が規定する階調
    の間の変化させ、これを各信号線ごとに設けられたアナ
    ログスイッチのオフのタイミングをコントロールして各
    信号線に入力することを特徴とするアクティブマトリク
    ス型液晶ディスプレイの駆動方法。
JP3258994A 1991-10-07 1991-10-07 アクテイブマトリクス型液晶デイスプレイの駆動用集積回路と駆動方法 Pending JPH05100635A (ja)

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