JPH06222733A - 垂直方向液晶駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶パネルの垂直方向の信号線を制御する垂
直方向液晶駆動装置において垂直方向液晶駆動装置を構
成するチップのサイズを小さくし、かつ色むら画像むら
の生じない高精度の垂直方向液晶駆動装置を提供する。 【構成】 液晶パネル１の垂直方向の信号線を制御する
垂直方向液晶駆動装置１００において、１つのＤＡコン
バータ７と水平画素数と同数のサンプルホールド８を設
けることにより信号に変換しているのでチップサイズを
小さくすることができ、また、ＤＡコンバータのバラツ
キをなくすことができ、高精度の液晶表示をすることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶パネルの画像表示
に用いる液晶駆動装置、特に液晶パネルを垂直方向に制
御する液晶駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報通信機器の小型軽量化が求め
られ、各要素について小型軽量化への技術革新が進めら
れている。画像表示器についても、従来の陰極線管（以
下、ＣＲＴと記す）から、薄型軽量の液晶ディスプレイ
が使用されるようになってきている。この液晶ディスプ
レイが、現在テレビなどに使用されているＣＲＴに代わ
る画像表示器としての位置を占めるには、高画質、大画
面、低コストが達成されなければならない。特に、高画
質を達成するためには、フルカラーに近い多色表示を可
能にすることが必要となる。この液晶ディスプレイの性
能に大きく関わってくるのが液晶駆動装置である。

【０００３】従来の薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと記
す）液晶パネルを垂直方向に制御する液晶駆動装置（以
下垂直方向液晶駆動装置）は、表示データをディジタル
信号で転送し、各出力端子毎に１つずつ設けられたＤＡ
コンバータ、すなわち出力端子数と同数のＤＡコンバー
タでアナログ信号に変換して出力していた。

【０００４】以下、１つの垂直方向液晶駆動装置を用い
た従来例について図５を参照にしながら説明する。

【０００５】１は、複数の画素で構成されている液晶パ
ネルで、各画素にそれぞれトランジスタが配されてい
る。１００は、液晶パネル１を構成する画素を垂直方向
に制御する垂直方向液晶駆動装置で、２は液晶パネル１
を構成する画素を水平方向に制御する液晶駆動装置（以
下ゲートドライバーという）である。また、３は液晶パ
ネル１に表示する液晶表示データを保持するＲＡＭであ
る。

【０００６】次に垂直方向液晶駆動装置１００の構成に
ついて詳細に説明する。４は液晶パネル１の水平表示画
素数と同数のビットを持つシフトレジスタ、５はシフト
レジスタ４の指示に従いＲＡＭ３のディジタル液晶表示
データを水平表示画素に対応させ順次取り込み保持する
データラッチである。６はデータラッチ５の電圧レベル
（約５Ｖ）を昇圧（約１０Ｖ）する水平表示画素と同数
のビット数をもつレベルシフタ、３７はレベルシフタ６
の出力データをアナログ信号レベルに変換する水平表示
画素数と同数のＤＡコンバータである。

【０００７】以上のように構成された垂直方向液晶駆動
装置について、以下その動作を説明する。

【０００８】まずゲートドライバー２が液晶パネル１の
任意の水平ライン中の１ライン上のゲート電極に電圧を
印加し、１ライン分の画素のトランジスターをＯＮ状態
にする。

【０００９】次に、ＲＡＭ３に保持している液晶表示デ
ータをシフトレジスタ４の指示に従ってデータラッチ５
に順次入力していく。シフトレジスタ４は水平表示画素
数と同数のビットがあり水平表示画素数と同数のデータ
ラッチ５にＲＡＭ３からの液晶表示データを順次１つず
つラッチしていく。データラッチ５に１ライン分（水平
表示画素数と同数）の液晶表示データがラッチされる
と、データはレベルシフタ６に送られ、１ライン分のデ
ータが同時にレベルシフタ６で昇圧される。昇圧した水
平表示画素数と同数の液晶表示データを同時にそれぞれ
別のＤＡコンバータ３７ａ，３７ｂ……に入力し、そこ
でアナログ信号に交換する。そしてＤＡコンバータ３７
から液晶パネル１に、１ライン分の液晶表示データを同
時に出力する。液晶パネル１のＯＮ状態となっている１
ラインにＤＡコンバータ３７の出力が入力され、液晶パ
ネル１の１ラインが表示される。

【００１０】以上の動作を１ラインごとに順次繰り返
し、最終的に画像を表示する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の垂直方向液晶駆動装置には、水平表示画素数（一般
に１２０〜２４０）と同数のＤＡコンバータを有するた
め、垂直方向液晶駆動装置を半導体チップで構成する場
合、チップサイズが大きくなってしまうという問題があ
った。また、多数のＤＡのコンバータを用いるため、Ｄ
Ａコンバータを構成するトランジスターのゲート長の差
などから生じるＤＡコンバータの精度のバラツキが出力
電圧の精度バラツキに影響を与えやすいという問題が生
じた。

【００１２】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、垂直方向液晶駆動装置を構成する半導体チップのサ
イズを小さくし、高精度の垂直方向液晶駆動装置を提供
することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の垂直方向液晶駆動装置はデータラッチ手段
で液晶表示データを保持し、その液晶表示データを１つ
のＤＡコンバータでアナログ信号に変換する。そして変
換後のアナログ信号を液晶パネルの１ライン分を同時に
サンプルホールド手段から液晶パネルに印加するもので
ある。

【００１４】

【作用】この構成によって、液晶表示データを１つのＤ
Ａコンバータでアナログ信号に変換することができるの
でＤＡコンバータ数を減少させることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の垂直方向液晶駆動装置を用い
た第１の実施例について、図１を参照しながら説明す
る。

【００１６】図１に示した実施例において、従来例にお
ける構成要素と対応する要素に同じ符号を付している。

【００１７】なお、本実施例も従来例と同様に、１つの
垂直方向液晶駆動装置を用いたものである。

【００１８】次に垂直方向液晶駆動装置１００の構成を
説明する。４は液晶パネル１の水平表示画素数と同数の
ビットを持つシフトレジスタ、５はＲＡＭ３のディジタ
ル液晶表示データをシフトレジスタ４により液晶パネル
１の水平表示画素に対応させて、順次取り込み保持する
データラッチである。６はデータラッチ５の電圧レベル
（約５Ｖ）を昇圧（約１０Ｖ）するレベルシフタで、７
はレベルシフタ６の出力データを１データずつ切り換え
てアナログ信号レベルに変換する１つのＤＡコンバー
タ、８はＤＡコンバータ７で変換したアナログ信号を保
持し液晶パネル１に印加する水平表示画素数と同数のサ
ンプルホールドである。

【００１９】以上のように構成された垂直方向液晶駆動
装置について、以下その動作を説明する。

【００２０】まず、ゲートドライバー２は従来例と同様
に液晶パネル１の１ライン分の画素のトランジスターを
ＯＮ状態にする。続いて、ＲＡＭ３からの液晶表示デー
タは、水平表示画素数と同数のデータラッチ５に入力さ
れ保持される。シフトレジスタ４は水平表示画素数と同
数のビットがあり、データラッチ５のどこに液晶表示デ
ータを入力するかを指定する。１ライン分の液晶表示デ
ータがラッチされると、データはレベルシフタ６に送ら
れ、１ライン分のデータを同時にレベルシフタ６で昇圧
する。昇圧したデータは１つのＤＡコンバータ７に順次
入力され、アナログ信号に変換される。変換されたアナ
ログ信号をサンプルホールド８で順次保持する。１ライ
ン分が保持されると液晶パネル１に１ライン分のアナロ
グ信号を同時に出力する。液晶パネル１にアナログ信号
が印加されると、ゲートドライバー２によりＯＮ状態に
なっている液晶パネル１の１ラインにデータが表示され
る。以上のような動作を１ラインごとに順次繰り返し、
最終的にパネル全体に画像を表示する。

【００２１】次に図１に示したサンプルホールド８を図
２を参照にしながらさらに詳細に説明する。図２は、図
１に示したサンプルホールド８の一例を示す回路図であ
る。

【００２２】スイッチ１４ａの一方はＤＡコンバータ
（図示せず）に接続され、サンプリング信号１７ａによ
りＯＮ、ＯＦＦが制御される。

【００２３】スイッチ１４ａの他方の端子はコンデンサ
１３ａ及び差動増幅回路１２ａを介して別のスイッチ１
５ａに接続される。スイッチ１５ａは切換信号１６によ
りＯＮ，ＯＦＦが制御される。また、コンデンサ１３ａ
の一方の端子は接地されており、スイッチ１４ａ、差動
増幅回路１２ａ、コンデンサ１３ａ、スイッチ１５ａに
より１つのサンプルホールド８ａを構成する。サンプル
ホールド８ａと同様に８ｂ，……が構成され、並列に接
続されている。

【００２４】以上の様に構成されたサンプルホールドの
動作を説明する。まず、切換信号１６によりすべてのス
イッチ１５ａ，１５ｂ……がＯＦＦ状態でサンプリング
信号１７ａ，１７ｂ……によりスイッチ１４ａ，１４ｂ
……を１つずつ順次ＯＮ状態にしていく。ＯＮ状態とな
ったスイッチ１４ａ，１４ｂ……を介してアナログ信号
が順次コンデンサ１３ａ，１３ｂ……にサンプリングさ
れる。そして、すべてのコンデンサ１３ａ，１３ｂ……
にアナログ信号が保持されると、切換信号１６によりス
イッチ１５ａ，１５ｂ…が同時にＯＮ状態になる。そし
て１ライン分のアナログ信号が同時に液晶パネル１に印
加される。

【００２５】このように本発明の一実施例における垂直
方向液晶駆動装置によれば、すべての液晶表示データを
１つのＤＡコンバータ７でアナログ信号に交換している
のでアナログ信号の精度バラツキを減少させることがで
き出力電圧のバラツキがなくなり、高精度の液晶表示が
可能となる。

【００２６】また従来例では、液晶パネル１の水平表示
画素数（一般に１２０〜２４０）と同数のＤＡコンバー
タが必要であったが、本発明によれば、ＤＡコンバータ
を１つにすることができるので垂直方向液晶駆動装置を
構成するチップサイズを大幅に減少させることが可能と
なる。

【００２７】以下に、垂直方向液晶駆動装置を構成する
半導体チップのサイズ減少という効果について、詳細に
説明する。ただし半導体チップを構成するトランジスタ
の数（以下、素子数と記す）で比較をする。液晶パネル
１の水平表示画素数が１９２で、１つのＤＡコンバータ
を構成する素子数が１２０素子の場合について図５に示
した従来例と、図１に示した本発明の第１の実施例をＤ
Ａコンバータ３７及び７を構成する素子数で比較する。

【００２８】まず従来例ではＤＡコンバータ３７ａ，３
７ｂ…が水平表示画素数と同数分必要なため、ＤＡコン
バータ３７は１２０素子（ＤＡコンバータの素子数）×
１９２＝２３０４０素子となる。

【００２９】一方、本発明の第１の実施例では１つのＤ
Ａコンバータ７で構成されているためＤＡコンバータ７
は１２０素子×１＝１２０素子となる。しかし第１の実
施例ではＤＡコンバータ７を１つで構成するためにサン
プルホールド８を追加構成しているので、サンプルホー
ルド８の素子数を考えなくてはならない。１つのサンプ
ルホールドは４０素子（ＤＡコンバータ７の３分の１）
で構成され、水平表示画素数と同数だけ必要である。よ
ってサンプルホールド８は、４０素子×１９２＝７６８
０素子となる。

【００３０】ＤＡコンバータ７とサンプルホールド８に
必要な素子数の合計は１２０素子＋７６８０素子＝７８
００素子となる。

【００３１】つまり、従来例のＤＡコンバータ３７は２
３０４０素子で構成されていたが本発明の第１の実施例
ではＤＡコンバータとサンプルホールド８をあわせても
７８００素子に減少させることができる。

【００３２】垂直方向液晶駆動装置１００、ＤＡコンバ
ータ７または３７及びサンプルホールド８以外の構成
（シフトレジスタ４、データラッチ５、レベルシフタ
６）は、従来例及び第１の実施例とでまったく同様であ
るためチップサイズを比較する時に考慮する必要はな
い。

【００３３】上記説明から明らかなように、本発明によ
ると垂直方向液晶駆動装置を構成する半導体のチップサ
イズを減少させることができる。チップサイズを減少さ
せることによって一枚のウエハーから生産されるチップ
数が増加する。また１枚当たりのチップ数が増加する
と、歩留まりの上昇にもつながり、製造原価を下げるこ
とができる。

【００３４】なお、本実施例ではデータラッチ５に液晶
表示データを順次ラッチし、１ライン分のデータをラッ
チしてからレベルシフタ６で同時に昇圧していたが、必
ずしもその必要はない。例えば、まず、データラッチ５
に１画素分の液晶表示データが入力されると、すぐにレ
ベルシフタ６で昇圧し、続いてＤＡコンバータ７でアナ
ログ信号に交換していく。同様に１画素分ごとに液晶表
示データを順次昇圧、アナログ交換していき、サンプル
ホールド８ａ，８ｂ…に保持していく。

【００３５】最終的にサンプルホールド８に１ライン分
の液晶表示データが保持されてから同時に液晶パネル１
に出力すれば問題はない。

【００３６】次に、本発明の垂直方向液晶駆動装置の第
２の実施例について図３を参照にしながら説明する。

【００３７】図３に示した垂直方向液晶駆動装置は赤、
緑、青用の３本の信号伝達ラインそれぞれにＤＡコンバ
ータを１つずつ設けた場合のものである。

【００３８】同図において６は第１の実施例と同様に水
平表示画素数と同数のレベルシフタであるが、各レベル
シフタには、赤用、緑用、青用のものの３種類がある。
２７は、赤用、緑用、青用の信号伝達ライン９，１０，
１１のそれぞれに対応する３つのＤＡコンバータ２７
Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂであり、２７Ｒは、赤用のレベルシ
フタ６と接続されているＤＡコンバータ、又、２７Ｇ，
２７Ｂも同様に、緑用、青用のレベルシフタ６と接続さ
れているＤＡコンバータである。

【００３９】８は、ＤＡコンバータ２７Ｒ，２７Ｇ，２
７Ｂで変換したアナログ信号を交互に順次保持し、液晶
パネル１に印加する水平表示画素数と同数のサンプルホ
ールドである。

【００４０】その他の構成については図１に示した実施
例と同じであるので説明を省略する。

【００４１】次に図３を参照にしながら第２の実施例に
おける垂直方向液晶駆動装置の動作を説明する。

【００４２】レベルシフタ６からは赤、緑、青用の液晶
表示データそれぞれが対応するＤＡコンバータ２７Ｒ，
２７Ｇ，２７Ｂに交互に入力される。そして、そこでデ
ィジタル信号からアナログ信号に交換される。交換され
た赤用アナログ信号、緑用アナログ信号、青用アナログ
信号を交互に順次サンプルホールド８ａ，８ｂ，８ｃ…
で保持する。そして、サンプルホールド８に１ライン分
のデータが保持されると液晶パネル１に１ライン分のア
ナログ信号を同時に出力する。その後第１の実施例と同
様にゲートドライバー２によりＯＮ状態となっている液
晶パネル１の１ラインにデータが表示され、以上のよう
な動作をくり返し最終的にパネル全体に画像を表示す
る。

【００４３】本実施例では、水平表示画素数と同数だけ
必要であったＤＡコンバータを３つに減少することがで
き、従来よりも垂直方向液晶駆動装置を構成するチップ
サイズを減少させることができる。また液晶表示データ
の色ごとに１つのＤＡコンバータで変換しているので各
色階調のバラツキを抑えることができ、１つの画面上で
の色むらを実施例１と同様に減少させることができる。
そのうえ、本実施例では３つのＤＡコンバータを用いて
アナログ信号に変換しているので変換速度を第１の実施
例の３倍にすることができる。

【００４４】なお、複数色用の信号伝達ラインが必要な
場合の垂直方向液晶駆動装置は必ずしも第２の実施例に
示したようなＤＡコンバータを３つ備えたものである必
要はない。第１の実施例に示したようなＤＡコンバータ
が１つで構成されている垂直方向液晶表示装置を用いて
も何ら問題はない。

【００４５】次に複数色用の信号伝達ラインを有する垂
直方向液晶駆動装置の別の実施例について説明する。

【００４６】カラーの画像表示を行う場合、３本の信号
伝達ラインを用いる他に、赤用、緑用、青用、白用の４
本の信号伝達ラインで構成される場合がある。

【００４７】この時は、赤用、緑用、青用、白用の４本
の信号伝達ラインそれぞれにＤＡコンバータを１つずつ
設ければ、図３に示した第２の実施例と同様の効果が得
られる。

【００４８】つまり、信号伝達ラインのデータのうち同
色のものが同一のＤＡコンバータで変換されれば何ら問
題はない。

【００４９】なお、赤用、緑用のデータを１つのＤＡコ
ンバータで変換し、青用、白用のデータを１つのＤＡコ
ンバータで変換するなどの方法をとり垂直方向液晶駆動
装置を２つのＤＡコンバータで構成しても何ら問題はな
い。

【００５０】次に、より大きい画面の液晶パネルに、画
像を表示する場合に用いられる垂直方向液晶駆動装置に
ついて図４を参照にしながら説明する。

【００５１】図４に示した液晶パネル１のパネルサイズ
は０．７インチであり、水平表示画素数が３２０、垂直
表示画素数が２２０で、約７万画素で構成されていると
する。

【００５２】以下、構成について説明する。１００ａ
は、液晶パネル１の領域ａを垂直方向に制御する垂直方
向液晶駆動装置で、１００ｂは液晶パネル１の領域ｂを
垂直方向に制御する垂直方向液晶駆動装置である。２は
液晶パネル１の領域ａ及びｂを水平方向に制御するゲー
トドライバーである。

【００５３】垂直方向液晶駆動装置１００ａ及び１００
ｂはそれぞれ図１または図３を参照に説明した第１の実
施例または第２の実施例などの垂直方向液晶駆動装置で
構成される。

【００５４】動作については垂直方向液晶駆動装置１０
０ａ及び１００ｂのそれぞれが第１の実施例または第２
の実施例と同様の動作をする。

【００５５】さらにこの液晶パネルの垂直方向液晶駆動
装置について説明する。１つの垂直方向液晶駆動装置で
制御できる水平表示画素数には限界（約２００画素）が
ある。このため図４に示した液晶パネル１の水平表示画
素数が３２０である場合、１枚の液晶パネル１を１６０
の水平表示画素ずつの領域ａ，ｂに分けて垂直方向液晶
駆動装置１００ａ及び１００ｂを２個用いて液晶パネル
１を制御する。

【００５６】従って、本実施例の垂直方向液晶駆動装置
は１つの垂直方向液晶駆動装置で制御できる画素ごとに
ＤＡコンバータのバラツキをなくすことができ、１つの
垂直方向液晶駆動装置で制御できる液晶パネルの領域ご
とに高精度の画面表示をすることができる。そのうえ、
第１の実施例及び第２の実施例と同様に垂直方向液晶駆
動装置を構成するチップサイズを減少させることができ
る。

【００５７】なお、上記の例では２つの垂直方向液晶駆
動装置を用いて１枚の液晶パネルを垂直方向に制御して
いたが、パネルのサイズが大きくなり、水平表示画素数
がさらに増えることによって垂直方向液晶駆動装置の数
も増やす必要がある。この場合でも本発明を適用するこ
とで１つの垂直方向液晶駆動装置に１つのＤＡコンバー
タを設ける（カラーの場合は、第２の実施例のように各
色ごとに１つずつの計３つでも良い）ことにより、総素
子数の減少によりチップサイズを小さくすることができ
る。

【００５８】

【発明の効果】以上のように、本発明は、液晶パネルの
水平表示画素に対応させた液晶表示情報を、順次切り換
えて１つのＤＡコンバータでアナログ信号に変換し、変
換されたアナログ信号を順次取り込むサンプルホールド
手段を設けることにより、液晶パネルの水平表示画素数
（一般に１２０〜２４０）と同数必要であったＤＡコン
バータを１つにすることができ、アナログ信号の精度バ
ラツキを減少させ、高精度の液晶表示を可能にする。さ
らにチップサイズの減少、低コストの製造を可能にする
ことができる優れた垂直方向液晶駆動装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における垂直方向液晶駆
動装置の構成を示すブロック図

【図２】本発明のサンプルホールドの一例を示す回路図

【図３】本発明の第２の実施例における垂直方向液晶駆
動装置の構成を示すブロック図

【図４】本発明の垂直方向液晶駆動装置をより大きい液
晶パネルに用いた場合の一例を示すブロック図

【図５】従来の垂直方向液晶駆動装置の構成を示すブロ
ック図

【符号の説明】

１ 液晶パネル ２ ゲートドライバー ３ ＲＡＭ ４ シフトレジスタ ５ データラッチ ６ レベルシフタ ７ ＤＡコンバータ ８ サンプルホールド ９ 赤用信号伝達ライン １０ 緑用信号伝達ライン １１ 青用信号伝達ライン １２ 差動増幅回路 １３ コンデンサ １４ スイッチ １５ スイッチ １６ 切換信号 １７ サンプリング信号 ２７ ＤＡコンバータ ３７ ＤＡコンバータ １００ 垂直方向液晶駆動装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶表示データを保持するデータラッチ手
   段と、前記データラッチ手段の出力を順次アナログ信号
   に変換する１つのＤＡコンバータと、前記１つのＤＡコ
   ンバータの出力を順次取り込み前記液晶パネルに印加す
   る複数のサンプルホールド手段とを備え、前記１つのＤ
   Ａコンバータの出力を前記複数のサンプルホールド手段
   に順次保持し、１ライン分を同時に前記複数のサンプル
   ホールド手段から液晶パネルに印加することを特徴とす
   る垂直方向液晶駆動装置。
2. 【請求項２】複数色の液晶表示データを保持するデータ
   ラッチ手段と、前記データラッチ手段の出力を順次アナ
   ログ信号に変換する原色数と同数のＤＡコンバータと、
   前記原色数と同数のＤＡコンバータの出力を順次取り込
   み前記液晶パネルに印加する複数のサンプルホールド手
   段とを備え、前記データラッチ手段の出力を原色ごとに
   前記原色数と同数のＤＡコンバータで別々に変換し、前
   記原色数と同数のＤＡコンバータの出力を前記複数のサ
   ンプルホールド手段に順次保持し、１ライン分を同時に
   前記複数のサンプルホールド手段から液晶パネルに印加
   することを特徴とする垂直方向液晶駆動装置。