JP2007140192A - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents

アクティブマトリクス型液晶表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】補助容量ライン反転方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置において、額縁が大きくなることを防止する。
【解決手段】ガラス基板100上に行列状に配置された複数の画素GS11,GS12,・・からなる表示領域10と、列方向に配列された各画素のスイッチングTFT11のドレインに共通接続されたドレインライン20−1,20−2,・・にビデオ信号を出力する水平駆動回路30と、行方向に配列された各画素のスイッチングTFT11のゲートに共通接続されたゲートライン40−1,40−2,・・にゲート信号を出力する垂直駆動回路50と、各行の画素に対応して行方向に延びる第1の補助容量ライン61−1及び第2の補助容量ライン62−1の電位が互いに逆相となるように駆動する補助容量ライン反転駆動回路70を備える。垂直駆動回路50と補助容量ライン反転駆動回路70は表示領域10を間に挟んで表示領域10の両側に夫々配置する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、アクティブマトリクス型液晶表示装置に関し、特に補助容量ラインの反転駆動機能を有したアクティブマトリクス型液晶表示装置に関する。
従来、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)のようなスイッチング素子を介して、各画素の画素電極にビデオ信号を供給するアクティブマトリクス型液晶表示装置において、画素電極に対向する対向電極及び補助容量に交流電位を与える対極ACライン反転駆動を行うことにより、液晶の劣化を防止していた。
しかし、1水平期間ごとに各ドレインラインに与えるビデオ信号の極性を反転する対極AC反転駆動では、1水平期間ごとに、対向電極及び補助容量ラインの電位の極性を反転させるため、対向電極及び全補助容量ラインにおける容量性の負荷及びこれらによる消費電力は大きかった。
そこで、低消費電力化を実現するため、対向電極の電位を一定にした状態で、補助容量ラインの電位の極性を一定周期で反転さることにより、ビデオ信号の正・負極性間の電位差を小さくして、水平駆動回路の消費電力を下げるという駆動方式(以下、「補助容量ライン反転駆動方式」、略して「SC反転駆動方式」と称する。)が特許文献1に開示されている。
また、そのようなSC反転駆動において生じる容量結合及びそれに起因する画像のムラを防止するために、ゲートライン方向に隣り合う画素電極に対して極性が異なる電圧を印加し、図8のように、上下左右隣り合う画素全てに逆の極性の電圧を印加するドット反転駆動方式が特許文献2に開示されている。
特開平12−81606号公報 特開2003−150127号公報
しかしながら、上述のSC反転駆動方式では、SC反転駆動回路を設ける必要があるため、回路面積が大きくなり、パネルの額縁が大きくなるという問題があった。
本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、行列状に配置された複数の画素から成る表示領域と、前記複数の画素毎に配置された画素電極と、前記画素電極と対向電極の間に封入された液晶と、前記画素電極それぞれに接続され、ゲート信号に応じてスイッチングするスイッチング素子と、前記ゲート信号を垂直クロックに基づいて出力する垂直駆動回路と、各行の画素に対応して配置された第1及び第2の補助容量ラインと、所定の周期で第1及び第2の補助容量ラインの電位が互いに逆相とするように反転駆動を行う補助容量ライン反転駆動回路と、前記第1補助容量ラインと前記画素電極との間に接続された第1の補助容量と、前記第2補助容量ラインと前記画素電極との間に接続された第2の補助容量と、各画素に前記スイッチング素子を通して所望のビデオ信号を供給する水平駆動回路と、を備え、前記垂直駆動回路と前記補助容量ライン反転駆動回路は前記表示領域を間に挟んで前記表示領域の両側にそれぞれ配置されたことを特徴とするものである。
本発明によれば、補助容量ライン反転方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置において、垂直駆動回路と補助容量ライン反転駆動回路とを表示領域の片側に並べて配置するのではなく、垂直駆動回路と補助容量ライン反転駆動回路は表示領域を間に挟んで表示領域の両側にそれぞれ配置するようにしたので、基板上に回路をバランス良く配置して、額縁が大きくなることを防止することが可能になる。
次に、本発明の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置について図面を参照しながら説明する。図1は、このアクティブマトリクス型液晶表示装置の回路図である。
このアクティブマトリクス型液晶表示装置は、ガラス基板100上に行列状に配置された複数の画素GS11,GS12,・・・からなる表示領域10と、列方向に配列された各画素のスイッチングTFT11のドレインに共通接続されたドレインライン20−1,20−2,・・・にビデオ信号を出力する水平駆動回路30と、行方向に配列された各画素のスイッチングTFT11のゲートに共通接続されたゲートライン40−1,40−2,・・・にゲート信号を出力する垂直駆動回路50と、各行の画素に対応して行方向に延びる第1の補助容量ライン61−1及び第2の補助容量ライン62−1の電位が互いに逆相となるように駆動する補助容量ライン反転駆動回路70(以下、「SC反転駆動回路」と略称する)と、ドレインライン20−1,20−2,・・・にプリチャージ信号を供給するプリチャージ回路80とを備えている。
本発明の特徴とする点は、垂直駆動回路50と補助容量ライン反転駆動回路70は表示領域10を間に挟んで表示領域10の両側にそれぞれ配置した点であり、これにより、ガラス基板100上に垂直駆動回路50と補助容量ライン反転駆動回路70をバランス良く配置して、額縁が大きくなることを防止することが可能になる。
以下、上記の各回路の構成について詳しく説明する。まず、表示領域10において、第1行目については、赤色の画素GS11、緑色の画素GS12、青色の画素GS13、赤色の画素GS14、というように、赤、緑、青の順番に配置され、この配列が行方向に繰り返されている。同様に、第2行目についても、赤色の画素GS21、緑色の画素GS22、青色の画素GS23、赤色の画素GS24、というように、赤、緑、青の順番に配置され、この配列が行方向に繰り返されている。
1つの画素、例えば、画素GS11内には、ゲートライン40−1がゲートに接続されたスイッチングTFT11、スイッチングTFT11のソースに接続された画素電極12、画素電極12と対向電極13の間に封入された液晶14、画素電極12と第1の補助容量ライン61−1との間に接続された第1の補助容量15が設けられている。また、画素GS11に隣接する画素GS12についても同様であるが、画素電極12と第2の補助容量ライン62−1との間に第2の補助容量16が設けられている。
そして、画素GS12に隣接する画素GS13については、画素電極12と第1の補助容量ライン61−1との間に第1の補助容量15が設けられている。即ち、ドット反転駆動を可能とするために、各画素内の補助容量は、第1の補助容量ライン61−1と第2の補助容量ライン62−1に交互に接続されている。
水平駆動回路30は、外部から入力されるビデオ信号を出力する信号線S1,S2,・・・と、これらの信号線S1,S2,・・・からのビデオ信号をドレインライン20−1,20−2,・・・に選択的に出力するための第1のビデオスイッチ31、第2のビデオスイッチ32、第3のビデオスイッチ33とを備えている。
例えば、赤色ビデオ信号イネーブル信号RENBがハイレベルになると、第1のビデオスイッチ31がオンとなり、それに同期して信号線S1,S2,・・・から赤色のビデオ信号がドレインライン20−1に出力される。次に、緑色ビデオ信号イネーブル信号GENBがハイになると、第2のビデオスイッチ32がオンとなり、それに同期して信号線S1,S2,・・・から緑色のビデオ信号がドレインライン20−2に出力される。次に、青色ビデオ信号イネーブル信号BENBがハイレベルになると、第3のビデオスイッチ33がオンとなり、それに同期して信号線S1,S2,・・・から青色のビデオ信号がドレインライン20−3に出力される。
ここで、水平駆動回路30は、SC反転駆動表示領域制御信号ENBSCに応じて、複数の画素で構成される表示領域10の中から選択された表示領域の各画素にビデオ信号を供給する。ここで、アクティブマトリクス型液晶表示装置の表示には、図2に示すような表示領域10の全体に対して表示を行う通常表示(図2(a))と、パーシャル表示領域10Pに対してのみ表示を行うパーシャル表示(図2(b))があるが、SC反転駆動表示領域制御信号は、SC反転駆動を行う表示領域の指定を行う制御信号であり、外部入力を受けた駆動IC(不図示)から供給される信号である。即ち、SC反転駆動表示領域制御信号ENBSCがロウレベルの期間がパーシャル表示領域に対応し、SC反転駆動表示領域制御信号ENBSCがハイレベルの期間が背景表示領域に対応する。
垂直駆動回路50は、ゲートライン40−1,40−2,・・・に順次ゲート信号GL1,GL2,・・・を出力する回路である。この垂直駆動回路50は、直列に接続された複数のシフトレジスタユニットS/R1,S/R2,S/R3,・・・からなるシフトレジスタを備えている。このシフトレジスタは、1段目の第1のシフトレジスタユニットS/R1に入力される垂直スタート信号STVを垂直クロックCKV1,CKV2(CKV2はCKV1の反転クロック)に基づいて順次シフトする。そして、第1のシフトレジスタユニットS/R1の出力、第2のシフトレジスタユニットS/R2の出力及び出力イネーブル信号ENBが入力された第1のアンド回路51を備え、この第1のアンド回路51から第1行目のゲートライン40−1に第1のゲート信号GL1が出力される。
また、第2のシフトレジスタユニットS/R2の出力、第3のシフトレジスタユニットS/R3の出力及び出力イネーブル信号ENBが入力された第2のアンド回路52を備え、この第2のアンド回路52から第2行目のゲートライン40−2に第2のゲート信号GL2が出力される。出力イネーブル信号ENBは垂直クロックCKV1の半周期毎にロウレベルに立ち下がるクロックであり、隣接するゲートラインに出力されるゲート信号、例えば、GL1とGL2との重なりを防止し、それらの信号の相互干渉を無くすための信号である。
SC反転駆動回路70は、各行に対応して設けられたSC反転制御ユニット71,72,・・・を備えており、SC反転制御ユニット71,72,・・・はそれぞれ対応する各行の第1及び第2の補助容量ライン(61−1,62−1)、(61−2,62−2),・・・の電位を反転するための反転制御信号SC1,SC2,・・・をそれぞれ出力する。そして、これらの反転制御信号SC1,SC2,・・・は各行に対応して設けられたスイッチSW1,SW2,・・・のスイッチングをそれぞれ制御する。
第1行に対応するSC反転制御ユニット71は、1フレーム周期で反転を繰り返すSC反転基準信号CKVSC、SC反転駆動表示領域制御信号ENBSC及び、第2行に対応するゲート信号である、第2のゲート信号GL2に基づいて、反転制御信号SC1を出力する。反転制御信号SC1は、第2のゲート信号GL2の立ち上がりに同期して1フレーム周期で反転を繰り返す。また、第2行に対応するSC反転制御ユニット72は、1フレーム周期で反転を繰り返すSC反転基準信号CKVSC、SC反転駆動表示領域制御信号ENBSC及び、第3行に対応するゲート信号である、第3のゲート信号GL3に基づいて、反転制御信号SC2を出力する。反転制御信号SC2は、第3のゲート信号GL3の立ち上がりに同期して1フレーム周期で反転を繰り返す。他の行に対応するSC反転制御ユニットについても同様の構成である。
例えば、反転制御信号SC1がハイレベルに変化すると、スイッチSW1によって、第1の補助容量ライン61−1の電位はロウレベル(VSCL)に遷移し、第2の補助容量ライン62−1の電位はハイレベル(VSCH)に遷移し、反転制御信号SC1がロウレベルに変化すると、スイッチSW1によって、第1の補助容量ライン61−1の電位は逆にハイレベル(VSCH)に反転し、第2の補助容量ライン62−1の電位はロウレベル(VSCL)に反転する。
SC反転駆動表示領域制御信号ENBSCに応じて、表示領域10の中から選択されたパーシャル表示領域に対してのみ、SC反転駆動回路70の反転駆動を行い、背景表示領域に対しては反転駆動を停止することで、消費電力を低減できる。即ち、SC反転駆動回路70の反転駆動は、SC反転駆動表示領域制御信号ENBSCがロウレベルであるパーシャル表示領域に対してのみ行われる。そして、SC反転駆動回路70の反転駆動は、SC反転駆動表示領域制御信号ENBSCがハイレベルである背景表示領域に対しては停止される。SC反転駆動回路70の反転駆動が停止されるときは、背景表示領域に対応する反転制御信号は一定に固定され、これにより、背景表示領域に対応する第1の補助容量ライン61−1,62−1,・・・及び第2の補助容量ライン62−1,62−2,・・・はロウレベル又はハイレベルの一定電位に保たれる。
プリチャージ回路80は、プリチャージ制御信号DSGに応じて、プリチャージ信号DSDをドレインライン20−1,20−2,20−3、・・・に出力するプリチャージスイッチ81−1,81−2,81−3,・・・を備えている。これらのプリチャージスイッチ81−1,81−2,81−3,・・・は、水平駆動回路30からのビデオ信号が画素へ書き込まれる前に、オンする。すると、ドレインライン20−1,20−2,20−3,・・・はプリチャージ信号DSDのレベルに設定される。このプリチャージ信号DSDを背景表示信号として利用し、この信号を背景表示領域の各画素にスイッチングTFT11を通して書き込むようにした。
次に、上述した構成のアクティブマトリクス型液晶表示装置の動作について詳細に説明する。まず、SC反転駆動が行われる場合の動作について説明する。このようなSC反転駆動を伴う動作は、図2に示すような表示領域10の全体に対して通常表示を行う場合(図2(a))と、パーシャル表示領域10Pに対してのみ、パーシャル表示を行う場合(図2(b))に行われる。
図3は、水平走査系のタイミング図であり、画素へのプリチャージ信号及びビデオ信号の書き込みを説明する図である。図4、図5は垂直走査系のタイミング図であり、さらに詳しくは、図4は垂直駆動回路50、SC反転駆動回路70への入力信号のタイミング図、図5は、垂直駆動回路50、SC反転駆動回路70の内部信号のタイミング図である。
ゲート信号GL1がハイレベルに立ち上がると、第1行の各画素のスイッチングTFT11がオンし、水平同期信号Hsyncに応じてプリチャージ制御信号DSGがパルス出力され、プリチャージ信号DSDがドレインライン20−1,20−2,20−3,・・・に書き込まれる。その後、赤色ビデオ信号イネーブル信号RENBがパルス出力されると、第1のビデオスイッチ31がオンし、信号線S1,S2,・・・から赤色のビデオ信号がドレインライン20−1に出力され、スイッチングTFT11を通して対応する赤色の画素GS11に書き込まれる。
その後、緑色ビデオ信号イネーブル信号GENBがパルス出力されると、第2のビデオスイッチ32がオンし、信号線S1,S2,・・・から緑色のビデオ信号がドレインライン20−2に出力され、スイッチングTFT11を通して対応する緑色の画素GS12に書き込まれる。
その後、青色ビデオ信号イネーブル信号BENBがパルス出力されると、第3のビデオスイッチ33がオンし、信号線S1,S2,・・・から青色のビデオ信号がドレインライン20−3に出力され、スイッチングTFT11を通して対応する青色の画素GS13に書き込まれる。
そして、ゲート信号GL1が立ち下がり、次のラインに対応するゲート信号GL2が立ち上がると、SC反転制御ユニット71からの反転制御信号SC1がハイレベルに立ち上がり、それに応じて、スイッチSW1によって、第1の補助容量ライン61−1の電位はロウレベル(VSCL)に遷移し、第2の補助容量ライン62−1の電位はハイレベル(VSCH)に遷移する。これにより、図6に示すように、画素GS11の画素電極12の電位は第1の補助容量15の容量結合により負極性方向に変化し、隣接する画素GS12の電位は第2の補助容量16の容量結合により正極性方向に変化する。ここで、ドット反転駆動においては、互いに隣接した画素GS11と画素GS12に対して水平駆動回路30から供給されるビデオ信号の極性は逆となっている。
なお、上述の動作は第1行のラインに関するものであるが、第2行のラインについても同様である。ただし、図1に示すように、第1の補助容量ライン61−2及び第2の補助容量ライン62−2と各画素内の補助容量との接続は1行目と逆になる。尚、奇数ラインは1行目と同じ接続となり、偶数ラインは2行目と同じ接続となる。
このようなSC反転駆動によれば、ビデオ信号のビデオ信号の正・負極性間の電位差を小さくして、水平駆動回路の消費電力を下げることができるが、SC反転駆動そのものは電力消費を伴うものである。そこで、パーシャル表示時において、背景表示領域10Bに対してはSC反転駆動を停止することにより、さらなる低消費電力化を実現している。そのようなSC反転動作の停止について図7を参照しながら説明する。
本実施形態では、1フレーム期間の中、最初の80水平期間、即ち、第1ライン〜第80ラインに対応する表示領域をパーシャル表示領域10Pとし、残りの239ラインに対応する表示領域を背景表示領域10Bとして設定している。そして、パーシャル表示領域10Pについては、SC反転駆動表示領域制御信号ENBSCはロウレベルに設定され、上述したSC反転駆動が行われるが、背景表示領域10Bについては、SC反転駆動表示領域制御信号ENBSCはハイレベルに固定され、この背景表示領域10Bに対応したSC反転駆動回路70のSC反転制御ユニット71,72,・・・はすべて動作を停止する。
このとき、背景表示領域10Bの各画素には、水平駆動回路30から背景表示信号を供給してもよいが、プリチャージ制御信号DSGをハイレベルに固定し、プリチャージ信号DSDを背景表示信号として供給することが好ましい。これにより、水平駆動回路30の動作を停止することができ、さらに消費電力を低減することができる。なお、背景表示信号は対向電極13の一定電位を基準として1V程度の低電圧の信号であり、ノーマリーホワイトの液晶表示装置では白表示となり、ノーマリーブラックの液晶表示装置では黒表示となる信号である。
また、背景表示領域10Bに対する垂直クロックCKV1、CKV2の周波数は、パーシャル表示領域10Pに対する垂直クロックCKV1、CKV2の周波数に比して高くすることが好ましい。背景表示領域10Bは上述のように同色信号を書き込み続けるため、パーシャル表示領域10Pのようにビデオ信号の立ち上がり時間等を考慮する必要がなく、高速な信号書き込みが可能だからである。これにより、フレームレートが従来と同じ場合、背景表示領域10Bの表示動作を高速に行う分、パーシャル表示領域10Pのビデオ信号の書き込み動作を低速に行うことができるので、さらに消費電力を低減できる。
また、背景表示領域10Bに対しては、垂直駆動回路50に入力される出力イネーブル信号ENBをハイレベルに固定して、さらなる低消費電力化を図ることができる。背景表示領域10Bは上述のように同色信号を書き込み続けるため、隣接するゲートラインに出力されるゲート信号(例えばGL1とGL2)、ドレインラインに出力されるビデオ信号の相互干渉を考慮する必要がない。そのため、出力イネーブル信号ENBを一定レベルに固定し、さらに消費電力を低減することができる。
本発明の実施形態にかかるアクティブマトリクス型液晶表示装置の回路図である。 本発明の実施形態にかかるアクティブマトリクス型液晶表示装置における表示モードを示す図である。 本発明の実施形態にかかるアクティブマトリクス型液晶表示装置における水平走査系のタイミング図である。 本発明の実施形態にかかるアクティブマトリクス型液晶表示装置における垂直駆動回路50、SC反転駆動回路への入力信号のタイミング図である。 本発明の実施形態にかかるアクティブマトリクス型液晶表示装置における垂直駆動回路50、SC反転駆動回路の内部信号のタイミング図である。 本発明の実施形態にかかるアクティブマトリクス型液晶表示装置におけるSC反転駆動による画素電位の変化を説明する図である。 本発明の実施形態にかかるアクティブマトリクス型液晶表示装置の動作を説明するタイミング図である。 アクティブマトリクス型液晶表示装置のドット反転駆動を説明する図である。
符号の説明
10 表示領域 11 スイッチングTFT 12 画素電極
13 対向電極 14 液晶 15 第1の補助容量
16 第2の補助容量
20−1、20−2、20−3 ドレインライン
30 水平駆動回路 31 第1のビデオスイッチ 32 第2のビデオスイッチ
33 第3のビデオスイッチ
40−1、40−2 ゲートライン
50 垂直駆動回路 51 第1のアンド回路 52 第2のアンド回路
61−1 第1の補助容量ライン 61−2 第2の補助容量ライン
70 SC反転駆動回路 71、72 SC反転制御ユニット
80 プリチャージ回路 81−1、81−2、81−3 プリチャージスイッチ
S/R1,S/R2,S/R3 シフトレジスタユニット

Claims (3)

  1. 行列状に配置された複数の画素から成る表示領域と、
    前記複数の画素毎に配置された画素電極と、
    前記画素電極と対向電極の間に封入された液晶と、
    前記画素電極それぞれに接続され、ゲート信号に応じてスイッチングするスイッチング素子と、
    前記ゲート信号を垂直クロックに基づいて出力する垂直駆動回路と、
    各行の画素に対応して配置された第1及び第2の補助容量ラインと、
    所定の周期で第1及び第2の補助容量ラインの電位が互いに逆相とするように反転駆動を行う補助容量ライン反転駆動回路と、
    前記第1補助容量ラインと前記画素電極との間に接続された第1の補助容量と、
    前記第2補助容量ラインと前記画素電極との間に接続された第2の補助容量と、
    各画素に前記スイッチング素子を通して所望のビデオ信号を供給する水平駆動回路と、を備え、前記垂直駆動回路と前記補助容量ライン反転駆動回路は前記表示領域を間に挟んで前記表示領域の両側にそれぞれ配置されたことを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。
  2. 前記補助容量ライン反転駆動回路は、各行に対応して設けられ、1フレーム周期で反転を繰り返す反転基準信号及び次行に対応したゲート信号に基づき、このゲート信号の立ち上がりに同期して1フレーム周期で反転を繰り返す反転制御信号を出力する補助容量ライン反転駆動ユニットと、前記反転制御信号に応じて前記第1及び第2の補助容量ラインの電位を切り換えるスイッチとを備えることを特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
  3. 前記水平駆動回路は、行方向に隣接する画素に互いに極性が異なるビデオ信号を供給することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。






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