JP4062877B2 - アクティブマトリクス型表示装置およびこれを用いた携帯端末 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブマトリクス型表示装置およびこれを用いた携帯端末に関し、特に画素がマトリクス状に配置されてなる表示エリア部と同一基板上に駆動回路を一体形成してなるいわゆる駆動回路一体型のアクティブマトリクス型表示装置およびこれを表示部として用いた携帯端末に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯電話機やPDA(Personal Digital Assistants)などの携帯端末の普及がめざましい。これら携帯端末の急速な普及の要因の一つとして、その出力表示部として搭載されている液晶表示装置が挙げられる。その理由は、液晶表示装置が原理的に駆動するための電力を要しない特性を持ち、低消費電力の表示デバイスであるためである。
【0003】
液晶表示装置等のアクティブマトリクス型表示装置では、画素がマトリクス状(行列状)に配置されてなる表示エリア部と同一基板上に駆動回路を一体的に形成する傾向にある。この駆動回路一体型アクティブマトリクス型表示装置は、表示エリア部の周辺部(額縁)に水平駆動回路や垂直駆動回路が配された構成となっている。水平駆動回路や垂直駆動回路は、シフトレジスタを用いて構成されている。そして、シフトレジスタには各転送段に対して互いに逆相の2相の転送クロックが与えられることになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、2相の転送クロックを2本のクロック線で伝送し、シフトレジスタの各転送段に供給する構成を採った場合、シフトレジスタの各転送段に2相の転送クロックを伝送する過程で2本のクロック線が必ずクロスすることになるため、その配線クロス部分に起因する負荷容量によって消費電力が増加し、また位相の遅延が生ずることになる。
【0005】
しかも、水平駆動回路にあっては、例えばディジタルインターフェース駆動回路の場合、シフトレジスタの他にサンプリングラッチ回路、線順次化ラッチ回路およびDA(ディジタル−アナログ)変換回路を有する構成となっているため、2相の転送クロックをそれぞれ伝送する2本のクロック線が他の配線とクロスする箇所が多くなり、そのクロス部分でも負荷容量によって消費電力が増加し、また位相の遅延が生ずることになる。これらの問題は、水平駆動回路の場合、転送周波数が高いため特に顕著に現れる。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、クロック線の配線容量を低減することで、低消費電力化を可能としたアクティブマトリクス型表示装置およびこれを表示部として用いた携帯端末を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、電気光学素子を有する画素がマトリクス状に配置されてなる表示エリア部と共に、この表示エリア部の各画素を行単位で選択する垂直駆動回路およびこの垂直駆動回路によって選択された行の各画素に対して画像信号を供給する水平駆動回路が同一基板上に一体形成されてなるアクティブマトリクス型表示装置において、水平駆動回路を構成するシフトレジスタを表示エリア部に対して最も外側に配置し、そのさらに外側に単相の転送クロックをシフトレジスタの各転送段に対して伝送するクロック線を配線するとともに、前記同一基板上にドットクロックを2分周して前記単相の転送クロックを生成するクロック生成回路を有する構成を採っている。そして、このアクティブマトリクス型表示装置は、携帯端末の表示部として用いられる。
【0008】
上記構成のアクティブマトリクス型表示装置あるいはこれを用いた携帯端末において、シフトレジスタのさらに外側に単相転送クロックのクロック線を配線することで、シフトレジスタからその後段の回路に至る出力配線と交差させることなく当該クロック線を配線でき、しかも転送クロックが2相の場合のようなクロック線同士がクロスするような問題を生ずることもない。これにより、クロック線の配線容量を小さく抑えることができるため、転送クロックの高速化、さらには低消費電力化が図れる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置の構成例を示す概略構成図である。ここでは、例えば、各画素の電気光学素子として液晶セルを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置に適用した場合を例に採って説明するものとする。
【0010】
図1において、透明絶縁基板、例えばガラス基板11上には、液晶セルを含む画素がマトリクス状(行列状)に多数配置されてなる表示エリア部12、Hドライバ(水平駆動回路)13、Vドライバ(垂直駆動回路)14、タイミング発生回路15およびバッファ回路16が実装されている。ガラス基板11は、能動素子(例えば、トランジスタ)を含む多数の画素回路がマトリクス状に配置形成される第1の基板と、この第1の基板と所定の間隙をもって対向して配置される第2の基板とによって構成される。そして、これら第1,第2の基板間に液晶が封入される。
【0011】
図2に、表示エリア部12の具体的な構成の一例を示す。ここでは、図面の簡略化のために、3行(n−1行〜n+1行)4列(m−2列〜m+1列)の画素配列の場合を例に採って示している。図2において、表示エリア部12には、垂直走査ライン…,21n−1,21n,21n+1,…と、データライン…,22m−2,22m−1,22m,22m+1,…とがマトリクス状に配線され、それらの交点部分に単位画素23が配置されている。
【0012】
単位画素23は、画素トランジスタである薄膜トランジスタTFT、液晶セルLCおよび保持容量Csを有する構成となっている。ここで、液晶セルLCは、薄膜トランジスタTFTで形成される画素電極(一方の電極)とこれに対向して形成される対向電極(他方の電極)との間で発生する容量を意味する。
【0013】
薄膜トランジスタTFTは、ゲート電極が垂直走査ライン…,21n−1,21n,21n+1,…に接続され、ソース電極がデータライン…,22m−2,22m−1,22m,22m+1,…に接続されている。液晶セルLCは、画素電極が薄膜トランジスタTFTのドレイン電極に接続され、対向電極が共通ライン24に接続されている。保持容量Csは、薄膜トランジスタTFTのドレイン電極と共通ライン24との間に接続されている。共通ライン24には、対向電極電圧(コモン電圧)Vcomが与えられる。
【0014】
垂直走査ライン…,21n−1,21n,21n+1,…の各一端は、図1に示すVドライバ14の対応する行の各出力端にそれぞれ接続される。Vドライバ14は、例えばシフトレジスタによって構成され、垂直スタートパルスVSTに応答して動作を開始し、垂直転送クロックVCKに同期して順次垂直選択パルスを発生して垂直走査ライン…,21n−1,21n,21n+1,…に与えることによって垂直走査を行う。
【0015】
データライン…,22m−2,22m−1,22m,22m+1,…は、各一端が図1に示すHドライバ13の対応する列の各出力端にそれぞれ接続される。Hドライバ13は、図1から明らかなように、シフトレジスタ131、サンプリングラッチ回路(データ信号入力回路)132、線順次化ラッチ回路133およびDA変換回路135を有するディジタルインターフェースドライバ構成となっており、表示エリア部12に対して例えばその上辺に沿って配置されている。
【0016】
このディジタルインターフェースのHドライバ13において、シフトレジスタ131は、表示エリア部12に対して最も外側に配置されており、水平スタートパルスHSTに応答して動作を開始し、水平転送クロックHCKに同期して各転送段から順次シフトパルスを出力することによって水平走査を行う。サンプリングラッチ回路132は、シフトレジスタ131から与えられるシフトパルスに応答して、入力される所定ビットのディジタル画像データを点順次にてサンプリングしてラッチする。
【0017】
線順次化ラッチ回路133は、サンプリングラッチ回路132で点順次にてラッチされたディジタル画像データを1ライン単位で再度ラッチすることによって線順次化し、この1ライン分のディジタル画像データを一斉に出力する。DA変換回路134は例えば基準電圧選択型の回路構成をとり、線順次化ラッチ回路133から出力される1ライン分のディジタル画像データをアナログ画像信号に変換して先述した表示エリア部12のデータライン…,22m−2,22m−1,22m,22m+1,…に与える。
【0018】
タイミング発生回路15は、外部から与えられる水平同期信号HDや垂直同期信号VD、さらには表示エリア部12の水平方向の画素(ドット)数で決まる周波数のドットクロックに基づいて、先述した垂直スタートパルスVST、垂直転送クロックVCK、水平スタートパルスHST、水平転送クロックHCK等の各種のタイミング信号を発生する。
【0019】
タイミング発生回路15で発生される各種のタイミング信号のうち、水平転送クロックHCKは、ドットクロックを2分周することによって得られる単相クロックである。この単相の水平転送クロックHCKは、表示エリア部12に対してシフトレジスタ131よりもさらに外側に配線されたクロック線17に対して、バッファ回路16を通して与えられる。クロック線17は、シフトレジスタ131の転送(シフト)方向に沿って配線され、単相の水平転送クロックHCKをシフトレジスタ131の各転送段に供給する。
【0020】
このように、シフトレジスタ131を表示エリア部12に対して最も外側に配置するとともに、そのさらに外側に単相の水平転送クロックHCKを伝送するクロック線17を配線する構成を採ったことにより、シフトレジスタ131からその後段のサンプリングラッチ回路132に至る出力配線と交差させることなく、クロック線17を配線できる。これにより、クロック線17の配線容量を小さく抑えることができるため、水平転送クロックHCKの高速化が可能になるとともに、低消費電力化が図れる。
【0021】
特に、単相の水平転送クロックHCKは、ドットクロックを2分周して得られるクロック信号であることから、水平転送クロックHCKの周波数がドットクロックの半分になるため、クロック周波数の低減に伴ってさらなる低消費電力化が可能になる。また、高速な回路動作が可能なことにより、さらなる高解像度化を考えた場合に、Hドライバを複数個配置して並列処理しなくても、単一のHドライバで対応できるため、インターフェースの端子数を増やしたり、並列処理を行わなくても高解像度のディスプレイを実現できる。
【0022】
図3は、シフトレジスタ131の具体的な回路構成の一例を示すブロック図である。ここでは、図面の簡略化のために、n段目の転送段131nおよびn+1段目の転送段131n+1のみを示しているが、他の転送段も全く同じ構成となっている。また、具体的な構成の説明については、n段目の転送段131nを例にとって説明するものとする。
【0023】
図3において、先ず、クロック線17とn段目の転送段131nとの間には、スイッチ31が接続されている。このスイッチ31は、後述するクロック選択制御回路による制御によってオン(閉)/オフ(開)動作を行うことにより、クロック線17によって伝送される水平転送クロックHCKをn段目の転送段131nに対して選択的に供給する作用をなす。
【0024】
n段目の転送段131nは、スイッチ31を通して選択的に供給される水平転送クロックHCKをラッチするラッチ回路32と、このラッチ回路32のラッチパルスを次段のサンプリングラッチ回路33へ供給するバッファ回路33と、前段のラッチパルスAinと自段のラッチパルスAoutとに基づいてスイッチ31を制御するクロック選択制御回路、例えばOR回路34とを有する構成となっている。
【0025】
次に、上記構成のシフトレジスタ131の回路動作について、図4のタイミングチャートを用いて説明する。
【0026】
前段(n−1段目)の転送段からラッチパルスAinが入力されると、このラッチパルスAinはOR回路34を通過してスイッチ31に供給され、このスイッチ31をオン動作させる。これにより、クロック線17によって伝送される水平転送クロックHCKは、スイッチ31を通してn段目の転送段131nに供給され、ラッチ回路32でラッチされる。
【0027】
ラッチパルスAinの消滅後は、自段のラッチ回路32のラッチパルスAoutがOR回路34を通してスイッチ31に供給されて、このスイッチ31のオン状態を維持する。そして、自段のラッチパルスAoutも消滅することで、スイッチ31がオフ状態となる。なお、図4のタイミングチャートから明らかなように、水平転送クロックHCKと各段のラッチパルスAout,Boutとの間には、スイッチ31およびラッチ回路32を通る分だけ若干の遅延(Δt)が生じることになる。
【0028】
このように、単相の水平転送クロックHCKを伝送するクロック線17とシフトレジスタ131の各転送段との間にスイッチ31を接続し、水平転送クロックHCKを必要とする転送段のスイッチのみをオン動作させるようにしたことにより、個々の転送段に対してクロック線17が必要なときのみ選択的に接続されることになるため、転送段の各々についてクロック線17のさらなる配線容量の低減が可能となる。その結果、シフトレジスタ131のさらなる高速の回路動作が可能になるとともに、さらなる低消費電力化が図れる。
【0029】
なお、n段目の転送段131nでは、水平転送クロックHCKの正極性のパルスをラッチすることから、ラッチ回路のラッチ出力は直接ラッチパルスAoutとなるが、隣の転送段131n+1では、水平転送クロックHCKの負極性のパルスをラッチすることから、ラッチ回路のラッチパルスはインバータ回路35で極性反転されてラッチパルスBoutとなる。本回路例においても、単相の水平転送クロックHCKとして、ドットクロックを2分周したものが用いられる。
【0030】
また、本回路例に係るシフトレジスタでは、各転送段をラッチ回路およびクロック選択制御回路によって構成した場合を例にとって説明したが、ラッチ回路に代えてクロックトインバータを用いて構成することも可能である。ただし、ラッチ回路は一般にインバータを2個逆向きに並列接続した回路構成であるのに対して、クロックトインバータは当該ラッチ回路の電源側/グランド側にスイッチングトランジスタを配した構成となるため、前者の回路構成の方が、トランジスタ数が少ない分だけより高速な回路を実現できるという利点がある。
【0031】
図5は、本発明の他の実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置の構成例を示す概略構成図であり、図中、図1と同等部分には同一符号を付して示している。
【0032】
本実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置では、表示エリア部12に対して、例えばその上下の2辺に沿って上下一対のHドライバ13U,13Dを配置した構成を採っている。この構成を採る場合には、表示エリア部12において、例えば、奇数番目のデータライン…,22m−1,22m+1,…の各一端がHドライバ13Uの対応する列の各出力端に、偶数番目のデータライン…,22m−2,22m,…の各他端がHドライバ13Dの対応する列の各出力端にそれぞれ接続される。
【0033】
このように、表示エリア部12に対して上下一対のHドライバ13U,13Dを配置する構成を採ることにより、一般的に額縁エリアを小さくできる利点がある。それは、額縁エリアは必ず必要であることから、同じ回路面積を必要とするHドライバを一方側にのみ配置するよりも、両側に分散して配置した方が最低限必要となる額縁エリアを有効に利用できるため、両側の額縁エリアのトータルとして小さくできるのである。
【0034】
また、表示エリア12のデータライン…,22m−2,22m−1,22m,22m+1,…に対する駆動を一対のHドライバ13U,13Dで分担できることから、Hドライバ13U,13Dがそれぞれ有するシフトレジスタ131U,131Dの転送周波数を低く抑えることができるため、動作マージンの拡大や高解像度ディスプレイへの対応が可能になる。
【0035】
この一対のHドライバ13U,13Dにおいて、シフトレジスタ131U,131Dは表示エリア部12に対して最も外側に配置され、それらのさらに外側に2種類の水平転送クロックHCK1,2を伝送するクロック線17U,17Dが配線されている。2種類の水平転送クロックHCK1,2は共に単相のクロックであり、タイミング発生回路15において、ドットクロックを4分周することによって生成され、かつHドライバ13U,13Dがデータライン…,22m−2,22m−1,22m,22m+1,…を交互に駆動することから、一方のクロックがもう一方のクロックに対して位相が90°ずれた関係となっている。
【0036】
図6に、ドットクロック、データ信号、2種類の転送クロックHCK1,HCK2、スタートパルスHST1,HST2、シフトレジスタ1(131U)の1段目、2段目、3段目の各出力パルスおよびシフトレジスタ2(131D)の1段目、2段目、3段目の各出力パルスのタイミング関係を示す。
【0037】
上述したように、表示エリア部12に対してその上下にHドライバ13U,13Dを一対配置した構成のアクティブマトリクス型液晶表示装置において、シフトレジスタ131U,131Dを表示エリア部12に対して最も外側に配置し、それらのさらに外側に2種類の水平転送クロックHCK1,2を伝送するクロック線17U,17Dを配線したことにより、Hドライバ13U,13Dを一対配置したことに伴ってシフトレジスタ131U,13Dの転送周波数を低く抑えることができることに加えて、先の実施形態の場合と同様に、クロック線17U,17Dの配線容量を小さく抑えることができるため、水平転送クロックHCK1,2の高速化が可能になるとともに、低消費電力化が図れる。
【0038】
なお、上記各実施形態では、Hドライバ13,13U,13Uとして、シフトレジスタ、サンプリングラッチ回路、線順次化ラッチ回路およびDA変換回路から構成されるディジタルインターフェースドライブ構成の場合を例にとって説明したが、シフトレジスタとアナログサンプリング回路とから構成されるアナログインターフェースドライブ構成の場合にも同様に適用可能である。
【0039】
また、上記各実施形態では、アクティブマトリクス型液晶表示装置に適用した場合を例に採って説明したが、これに限定されるものではなく、エレクトロルミネッセンス(EL)素子を各画素の電気光学素子として用いたEL表示装置などの他のアクティブマトリクス型表示装置にも同様に適用可能である。
【0040】
またさらに、上記各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代表されるアクティブマトリクス型表示装置は、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ等のOA機器やテレビジョン受像機などのディスプレイとして用いられる外、特に装置本体の小型化、コンパクト化が進められている携帯電話機やPDAなどの携帯端末の表示部として用いて好適なものである。
【0041】
図7は、本発明が適用される携帯端末、例えば携帯電話機の構成の概略を示す外観図である。
【0042】
本例に係る携帯電話機は、装置筐体41の前面側に、スピーカ部42、表示部43、操作部44およびマイク部45が上部側から順に配置された構成となっている。かかる構成の携帯電話機において、表示部43には例えば液晶表示装置が用いられ、この液晶表示装置として、先述した各実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置が用いられる。
【0043】
このように、携帯電話機などの携帯端末において、先述した各実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置を表示部43として用いることにより、当該液晶表示装置が低消費電力化および高速動作が可能であるため、端末本体の低消費電力化および高速動作が可能になる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、駆動回路一体型のアクティブマトリクス型表示装置あるいはこれを表示部として用いた携帯端末において、水平駆動回路を構成するシフトレジスタを表示エリア部に対して最も外側に配置し、そのさらに外側に単相転送クロックのクロック線を配線するようにしたことにより、当該クロック線の配線容量を小さく抑えることができるため、転送クロックの高速化、さらには低消費電力化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置の構成例を示す概略構成図である。
【図2】液晶表示装置の表示エリア部の構成例を示す回路図である。
【図3】シフトレジスタの具体的な回路構成の一例を示すブロック図である。
【図4】シフトレジスタの回路動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図5】本発明の他の実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置の構成例を示す概略構成図である。
【図6】他の実施形態に係る表示装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図7】本発明に係る携帯端末である携帯電話機の構成の概略を示す外観図である。
【符号の説明】
11…ガラス基板、12…表示エリア部、13,13U,13D…Hドライバ(水平駆動回路)、14…Vドライバ(垂直駆動回路)、15…タイミング発生回路、17,17U,17D…クロック線、23…単位画素、31…スイッチ、32…ラッチ回路、131,131U,131D…シフトレジスタ
Claims (16)
- 電気光学素子を有する画素がマトリクス状に配置されてなる表示エリア部と共に、前記表示エリア部の各画素を行単位で選択する垂直駆動回路および前記垂直駆動回路によって選択された行の各画素に対して画像信号を供給する水平駆動回路が同一基板上に一体形成されてなるアクティブマトリクス型表示装置であって、
前記水平駆動回路を構成するシフトレジスタが前記表示エリア部に対して最も外側に配置され、前記シフトレジスタのさらに外側に単相の転送クロックを前記シフトレジスタの各転送段に対して伝送するクロック線が配線され、
前記同一基板上にドットクロックを2分周して前記単相の転送クロックを生成するクロック生成回路を有する
ことを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置。 - 前記シフトレジスタの各転送段と前記クロック線との間に、前記シフトレジスタの各転送段に対して前記単相の転送クロックを選択的に供給するスイッチが設けられている
ことを特徴とする請求項1記載のアクティブマトリクス型表示装置。 - 前記シフトレジスタの各転送段は、前記スイッチを通して供給される前記単相の転送クロックをラッチするラッチ回路と、前段の転送段のラッチ出力と自段の転送段のラッチ出力とに基づいて前記スイッチを制御するクロック選択制御回路とを有する
ことを特徴とする請求項2記載のアクティブマトリクス型表示装置。 - 前記水平駆動回路は、前記表示エリア部の2辺に沿って一対配置されている
ことを特徴とする請求項1記載のアクティブマトリクス型表示装置。 - 前記一対の水平駆動回路中の各シフトレジスタは、それぞれ位相が90°異なる2種類の転送クロックに基づいて動作する
ことを特徴とする請求項4記載のアクティブマトリクス型表示装置。 - 前記同一基板上にドットクロックを4分周して前記2種類の転送クロックを生成するクロック生成回路を有する
ことを特徴とする請求項5記載のアクティブマトリクス型表示装置。 - 前記電気光学素子が液晶セルである
ことを特徴とする請求項1記載のアクティブマトリクス型表示装置。 - 前記電気光学素子がエレクトロルミネッセンス素子である
ことを特徴とする請求項1記載のアクティブマトリクス型表示装置。 - 表示部として、
電気光学素子を有する画素がマトリクス状に配置されてなる表示エリア部と共に、前記表示エリア部の各画素を行単位で選択する垂直駆動回路および前記垂直駆動回路によって選択された行の各画素に対して画像信号を供給する水平駆動回路が同一基板上に一体形成され、
前記水平駆動回路を構成するシフトレジスタが前記表示エリア部に対して最も外側に配置され、前記シフトレジスタのさらに外側に単相の転送クロックを前記シフトレジスタの各転送段に対して伝送するクロック線が配線され、
前記同一基板上にドットクロックを2分周して前記単相の転送クロックを生成するクロック生成回路を有するアクティブマトリクス型表示装置を用いた
ことを特徴とする携帯端末。 - 前記シフトレジスタの各転送段と前記クロック線との間に、前記シフトレジスタの各転送段に対して前記単相の転送クロックを選択的に供給するスイッチが設けられている
ことを特徴とする請求項9記載の携帯端末。 - 前記シフトレジスタの各転送段は、前記スイッチを通して供給される前記単相の転送クロックをラッチするラッチ回路と、前段の転送段のラッチ出力と自段の転送段のラッチ出力とに基づいて前記スイッチを制御するクロック選択制御回路とを有する
ことを特徴とする請求項10記載の携帯端末。 - 前記水平駆動回路は、前記表示エリア部の2辺に沿って一対配置されている
ことを特徴とする請求項9記載の携帯端末。 - 前記一対の水平駆動回路中の各シフトレジスタは、それぞれ位相が90°異なる2種類の転送クロックに基づいて動作する
ことを特徴とする請求項12記載の携帯端末。 - 前記同一基板上にドットクロックを4分周して前記2種類の転送クロックを生成するクロック生成回路を有する
ことを特徴とする請求項13記載の携帯端末。 - 前記アクティブマトリクス型表示装置は、前記電気光学素子として液晶セルを用いた液晶表示装置である
ことを特徴とする請求項9記載の携帯端末。 - 前記アクティブマトリクス型表示装置は、前記電気光学素子としてエレクトロルミネッセンス素子を用いたエレクトロルミネッセンス表示装置である
ことを特徴とする請求項9記載の携帯端末。
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