【実施例1】
【0012】
以下、本発明第1の実施例の構成と動作を、
図1を用いて説明する。まず、
図1は本発明の実施例に係る表示装置用駆動装置のブロック図であり、100はCPU、101は駆動回路、102はシステムインタフェース部、103はレジスタ部、104はメモリ制御部、105は表示メモリ部、106はタイミング生成部、107はラッチ回路部、108はデータ電圧生成部、109は基準電圧生成部、110はデータ電圧選択部、111はオペアンプ部、112は走査線駆動回路用制御信号生成部、113はコモン信号生成部、114は表示部、115は画素部、116は奇数走査線用駆動回路、117は偶数走査線用駆動回路である。
【0013】
駆動回路101は、いわゆる表示メモリ内蔵型のコントローラ・ドライバであり、本実施例の実現手段を含む。ここで、本実施例の駆動回路101は、表示メモリ内蔵型に限定するものではなく、メモリを内蔵しないタイプにも適用可能である。以下、駆動回路101の内部ブロックの構成と動作について説明する。
【0014】
システムインタフェース部102は、CPU100が出力する表示データ及びインストラクションを受け、レジスタ部103へ出力する動作を行う。ここで、インストラクションとは、駆動回路101の内部動作を決定するための情報であり、フレーム周波数、駆動ライン数、駆動電圧等の各種パラメータを含む。また、本実施例の特徴である、走査信号の動作タイミングに関する情報も含まれているものとする。
【0015】
レジスタ部103は、インストラクションのデータを格納し、これを各ブロックへ出力するブロックである。例えば、前記のフレーム周波数、駆動ライン数、データ電圧切り換えタイミングに関するインストラクションはタイミング生成部106へ出力され、駆動電圧に関するインストラクションは基準電圧生成部109へ出力される。なお、表示データも一旦レジスタ部103に格納され、表示位置を指示するインストラクションと共に、メモリ制御部104へ出力される。メモリ制御部104は、表示メモリ部105のライト及びリード動作を行うブロックである。まず、ライト動作時には、レジスタ部103から転送される表示位置のインストラクションに基づき、表示メモリ部105のアドレスを選択する信号を出力する。これと同時に表示データを表示メモリ部105へ転送する。この動作により、表示メモリ部105の所定のアドレスに表示データをライトすることができる。一方、リード動作時には、表示メモリ部105における所定のワード線群を1本ずつ順次に選択する動作を繰り返す。この動作により、選択されたワード線上の表示データを、ビット線を介して一斉にリードすることができる。なお、リードするワード線の範囲、1回の選択期間(1走査期間と等価)、選択動作の繰り返し周期(1フレーム期間と等価)等の設定は、インストラクションにて指示されるものとする。表示メモリ部105は、表示部114の走査線とデータ線に相当するワード線とビット線を有し、上記した表示データのライト動作及びリード動作を行う。なお、リードされた表示データは、ラッチ回路部107へ出力される。
【0016】
タイミング生成部106は、内蔵の発振器が生成する基準クロックに基づき、1走査期間や1フレーム期間を指示する信号郡を自己生成して出力すると共に、走査線駆動回路用制御信号生成部112へ出力する。ラッチ回路部107は、タイミング生成部106より出力された信号に基づき、表示メモリ部105より入力された表示データをラッチし、データ電圧選択部110に出力する。基準電圧生成部109は、入力の電源電圧Vciから、駆動回路101内で必要な電圧レベルを生成する。データ電圧生成部108は、基準電圧生成部109から入力される電圧を分圧し、例えばCPU100より24bitの表示データが出力されるのであれば、256レベルのデータ電圧を生成して、データ電圧選択部110へ出力する。データ電圧選択部110は、ラッチ回路部107が出力する表示データの値に従い、256レベルのデータ電圧のうちから1レベルを選択し、データ電圧として出力する。オペアンプ部111は、データ電圧選択部110の出力をインピーダンス変換するためのバッファであり、ボルテージフォロア回路によって構成される。走査線駆動回路用制御信号生成部112は、後述する表示部114内に内蔵されている奇数走査線用駆動回路116及び偶数走査線用駆動回路117を駆動する際に用いる制御信号を生成し出力するためのブロックである。なお、出力タイミングに関しては後述する。コモン信号生成部113は、タイミング生成部106より出力されるタイミング信号に基づき、基準電圧生成部109にて生成されたコモンハイ電圧(VcomH)とコモンロー電圧(VcomL)を切り替えて、コモン信号とし表示素子の対向側の共通コモン電極に出力する。表示部114は、データ線と走査線の交点に位置する各画素部115にスイッチング用のトランジスタが配置された、いわゆるアクティブマトリクス型と呼ばれるフラットパネルである。画素部115は、スイッチング用のトランジスタ(以下、TFTと呼ぶ)のドレイン端子にデータ線を介してオペアンプ部111の出力に接続され、ゲート端子は走査線を介して走査線駆動回路116及び117の出力に接続される。また、TFTのソース端子は、表示素子Cpix及びソース端子の電荷の抜けを低減する保持容量Cstに接続される。なお、表示素子Cpix及び保持容量Cstの対向側は、共通のコモン電極が接続され、コモン電極へはコモン信号生成部113にて生成したコモン信号が出力される。従って、選択状態にある走査線においては、前述のデータ電圧とコモン電圧との差が表示素子Cpixへの印加電圧となる。なお、表示素子の種類は液晶等が代表的であるが、走査パルスが1走査期間毎に順次印加され、データ線には選択された走査線上の表示データに応じたデータ電圧を印加することで表示輝度の制御が可能であれば、その他の素子を用いても構わない。奇数走査線用駆動回路116及び偶数走査線用駆動回路117は、走査線駆動回路用制御信号生成部112より出力された制御信号に基づき、表示部114の走査線に走査信号を出力する。
【0017】
次に、本発明の実施例に係る、奇数走査線用駆動回路116及び偶数走査線用駆動回路117の回路構成及び動作に関して、
図2〜
図4を用いて説明する。
図2は、後述する8相クロック駆動を用いた場合の奇数走査線駆動回路116及び偶数走査線用駆動回路117のブロック図である。奇数走査線駆動回路116及び偶数走査線用駆動回路117は、後述するシフトレジスタ回路200及び補助シフトレジスタ回路201から構成される。
図2において、太線で示したブロックが補助シフトレジスタ回路201であり、太線でない方のブロックがシフトレジスタ回路200である。シフトレジスタ回路200と補助シフトレジスタ回路201は互い違いに配置される。奇数走査用駆動回路116においては、奇数ライン目にシフトレジスタ回路200が配置され、偶数ライン目に補助シフトレジスタ回路201が配置される。偶数走査用駆動回路117においては、偶数ライン目にシフトレジスタ回路200が配置され、奇数ライン目に補助シフトレジスタ回路201が配置される。
【0018】
奇数走査線用駆動回路116には後述する制御信号CK、V1、V3、V5、V7及び電圧源であるVGH及びVGLが入力され、偶数走査線用駆動回路117には後述する制御信号CKB、V2、V4、V6、V8及び電圧源であるVGH及びVGLが入力される。なお、1ライン目のシフトレジスタ回路200及び補助シフトレジスタ回路201へのスタート信号は、走査線駆動回路用制御信号生成部112にて生成したVST信号を入力し、2ライン目以降のシフトレジスタ回路200及び補助シフトレジスタ回路201へのスタート信号は、前段の走査信号(Gn−1)を入力する。また、シフトレジスタ回路200のリセット信号は次段の走査信号(Gn+1)を入力する。なお、VGH電圧とVGL電圧はVGH>VGLの関係であり、画素部115内のTFTをオン可能な電圧(選択状態を示す走査電圧)をVGH電圧とし、上記TFTをオフ可能な電圧(非選択状態を示す非走査電圧)をVGL電圧とする。
【0019】
次に、従来のシフトレジスタ回路200の回路構成及び動作を
図3(a)(b)を用いて説明する。
図3(a)は従来のシフトレジスタ回路200の回路構成である。シフトレジスタ回路200は、Tr4個(M1〜M4)、容量1個(C1)にて構成され、制御信号としてはスタート信号ST(Gn−1)、リセット信号RST(Gn+1)、入力クロック信号CK(V1〜V8)、電圧源としてはVGLが入力される。すなわち、シフトレジスタ回路200は、VGL電圧(非選択状態を示す非走査電圧)を入力する電圧入力端子と、表示部の走査線に走査信号Gnを出力する出力端子と、クロック信号CK(V1〜V8)を入力するクロック端子と、スタート信号ST(Gn−1)を入力するスタート端子と、リセット信号RST(Gn+1)を入力するリセット端子とを備える。なお、入力される制御信号は全てハイ電圧はVGH、ロー電圧はVGLである。
【0020】
シフトレジスタ回路200の回路動作に関して
図3(b)を用いて説明する。なお、
図3(b)は1ライン目のシフトレジスタ回路200を例にて示す。まずT1期間において、スタート信号であるST(VST)が入力されることでM3がオンとなり、シフトレジスタ回路200の内部ノードN1(M1のゲート線)がVGL電位からVGH電位へと変化し、M1がオンとなる。この際、容量C1にも電荷が充電される。次にT2期間にてクロック信号CK(V1)が入力されることで、M1よりクロック信号CK(V1)が走査線Gn(G0)に出力される。なお、容量C1のカップリングにより内部ノードN1はVGH×2の電位となるため、M1のゲート電圧は通常時(VGH)の2倍の電位が供給されることから、通常時と比較しM1の電荷移動度は高くなり、走査信号の収束特性が向上する。次に、T3期間において、リセット信号RST(G0)が入力されることでM2及びM4がオンとなり、走査線Gn(G0)の電位はVGLに放電され、内部ノードN1の電位も同様にVGLへと放電されるため、以降M1はオフ状態(Gn=VGL)を保持する。なお、シフトレジスタ回路200のクロック信号としてV1〜V8を入力したが、
図3(b)に示すとおりV1〜V8は8H周期にてパルス出力する信号である。この低Dutyなクロック信号を用いることで、シフトレジスタ回路200(主にM1)にて消費する電力を低減可能となる。このような8本のクロック信号を用いた駆動方法を8相クロック駆動と呼ぶ。
【0021】
次に、補助シフトレジスタ回路201の回路構成及び動作を、
図4(a)〜(c)を用いて説明する。
図4(a)は補助シフトレジスタ回路201の回路構成である。補助シフトレジスタ回路201は、Tr3個(MS1〜MS3)、容量1個(C1)にて構成され、制御信号としてはスタート信号ST(Gn−1)、入力クロック信号CK(CK/CKB)、電圧源としてはVGHが入力される。すなわち、補助シフトレジスタ回路201は、VGH電圧(選択状態を示す走査電圧)を入力する電圧入力端子と、シフトレジスタ回路200の出力端子と走査線を介して接続する出力端子と、クロック信号CK(CK/CKB)を入力するクロック端子と、スタート信号ST(Gn−1)を入力するスタート端子とを備える。そして、補助シフトレジスタ回路201は、クロック端子に入力されるクロック信号CK(CK/CKB)を出力端子に供給するTr(MS2)と、スタート端子に入力されるスタート信号ST(Gn−1)にて電圧入力端子に入力される走査電圧(VGH電圧)をTr(MS2)のゲートノードに供給するTr(MS1)と、クロック端子に入力されるクロック信号CK(CK/CKB)にてTr(MS2)のゲートノードを出力端子に放電するTr(MS3)と、出力端子とTr(MS2)のゲートノード間に接続される容量CS1とを備える。
【0022】
回路動作に関して
図4(b)(c)を用いて説明する。なお、
図4(b)は1ライン目の補助シフトレジスタ回路201、
図4(c)は2ライン目の補助シフトレジスタ回路201を例にて示す。
【0023】
まず
図4(b)ではT1期間において、スタート信号ST(VST)が入力されることでMS1がオンとなり、補助シフトレジスタ回路201の内部ノードNS1(MS2のゲート信号)がVGL電位からVGH電位へと変化し、MS2がオンとなる。この際、容量CS1にも電荷が充電される。次にT2期間において1H周期にてパルス出力するクロック信号CK(CKB)が入力されることで、MS2よりクロック信号CKが走査線Gn(G0)に出力される。なお、MS3も同様にオンとなるが、このとき走査線Gn(G0)はVGH電位であることから、容量CS1のカップリングにより内部ノードNS1はVGH×2の電位となり、MS2のゲート電圧は通常時(VGH)の2倍の電位が供給され、通常時と比較しMS2の電荷移動度は高くなり、走査信号の収束特性が向上する。次にT3期間において、走査線Gn(G0)はシフトレジスタ回路200によりVGH電位からVGL電位へと変化するため、容量CS1のカップリング変動により内部ノードNS1はVGH×2電位からVGH電位へと変化する。次にT4期間においては、クロック信号CK(CKB)にてMS3がオンとなるが、走査線Gn(G0)はシフトレジスタ回路200によりVGL電位を保持しているため、内部ノードNS1はVGH電位からVGL電位へと放電する。
【0024】
次に、
図4(C)ではT2期間において、スタート信号ST(G0)が入力されることでMS1がオンとなり、補助シフトレジスタ回路201の内部ノードNS1(MS2のゲート信号)がVGL電位からVGH電位へと変化し、MS2がオンとなる。この際、容量CS1にも電荷が充電される。次にT3期間において1H周期にてパルス出力するクロック信号CKが入力されることで、MS2よりクロック信号CKが走査線Gn(G1)に出力される。なお、MS3も同様にオンとなるが、このとき走査線Gn(G1)はVGH電位であることから、容量CS1のカップリングにより内部ノードNS1はVGH×2の電位となり、MS2のゲート電圧は通常時(VGH)の2倍の電位が供給され、通常時と比較しMS2の電荷移動度は高くなり、走査信号の収束特性が向上する。次にT4期間において、走査線Gn(G1)はシフトレジスタ回路200によりVGH電位からVGL電位へと変化するため、容量CS1のカップリング変動により内部ノードNS1はVGH×2電位からVGH電位へと変化する。次にT5期間においては、クロック信号CKにてMS3がオンとなるが、走査線Gn(G1)はシフトレジスタ回路200によりVGL電位を保持しているため、内部ノードNS1はVGH電位からVGL電位へと放電する。
【0025】
以上のように、高精細・高解像度な表示装置にて、走査線への走査信号を量が給電とした場合、片方には従来のシフトレジスタ回路、もう片方には少ないTr数及び制御信号数にて構成される補助シフトレジスタ回路にて両側給電することで、表示装置の狭額縁化を図りながら、走査信号の収束特性向上が可能となる。
【0026】
なお、本実施例において8本のクロック信号(V1〜V8)を用いた低電力効果のある8相クロック駆動にて説明したがこれに限らず、表示装置の額縁サイズに応じて、クロック信号を増減させてもよい。
【0027】
また、補助シフトレジスタ回路201において、クロック信号をGnに供給するMS2のチャネル幅は、シフトレジスタ回路200内のM1のチャネル幅と同等もしくは大きい場合は走査信号の収束特性向上効果は大きくなり、シフトレジスタ回路200内のM1より小さい場合は走査信号の収束特性向上効果も小さくなる。
【0028】
また、奇数走査用駆動回路116においては奇数ライン目にシフトレジスタ回路200が配置され、偶数ライン目に補助シフトレジスタ回路201が配置され、偶数走査用駆動回路117においては偶数ライン目にシフトレジスタ回路200が配置され、奇数ライン目に補助シフトレジスタ回路201が配置されると説明したがこれに限らず、奇数走査用駆動回路116においては奇数ライン目に補助シフトレジスタ回路201が配置され、偶数ライン目にシフトレジスタ回路200が配置され、偶数走査用駆動回路117においては偶数ライン目に補助シフトレジスタ回路201が配置され、奇数ライン目にシフトレジスタ回路200が配置されても構わない。
【実施例2】
【0029】
次に、
図5〜
図6を参照して本発明の実施例2を説明する。
図4(b)において、T4期間時ではクロック信号CKが入力されることからMS3がオンとなる。ここで、MS3の電荷移動度が高い場合は問題ないが、電荷移動度が低い場合、内部ノードNS1はVGH電位からVGL電位へと放電するまでにある程度の時間(以下、遷移時間Tと呼ぶ)が掛かってしまう。そのため、遷移時間Tの期間、MS2は半オン状態となる恐れがある。MS2が半オン状態時では、走査線Gnにクロック信号CKが出力されるため、走査信号のオフ期間(VGL電位出力)でありながらVGH電位なみとなり、画素部115内のTFTを半オンさせ、ソース端子に意図しないデータ電圧を書き込み、画質劣化を発生させる恐れがある。そこで、補助シフトレジスタ回路にリセット機能を追加することとした。
【0030】
図5は、本発明の実施例2を説明する奇数走査線駆動回路116及び偶数走査線用駆動回路117の回路構成である。奇数走査線駆動回路116及び偶数走査線用駆動回路117はシフトレジスタ回路200及び補助シフトレジスタ回路500にて構成される。補助シフトレジスタ回路500に入力されるスタート信号ST及びクロック信号CKは、補助シフトレジスタ回路201と同様であるが、シフトレジスタ回路200と同様にリセット信号として次段の走査信号を入力する構成である。すなわち、補助シフトレジスタ回路500は、リセット信号RST(Gn+1)を入力するリセット端子と、VGL電圧(非選択状態を示す非走査電圧)を入力する電圧入力端子と、リセット端子に入力されるリセット信号RST(Gn+1)にてTr(MS2)のゲートノードをVGL電圧に放電するTr(MS4)とを備える。
【0031】
次に、補助シフトレジスタ回路500の回路構成及び動作を
図6(a)〜(c)を用いて説明する。
図6(a)は補助シフトレジスタ回路500の回路構成であり、Tr4個(MS1〜MS4)、容量CS1から構成され、制御信号としてはスタート信号ST(Gn−1)、リセット信号(Gn+1)、入力クロック信号CK(CK/CKB)、電圧源としてはVGLが入力される。回路動作に関して
図6(b)(c)を用いて説明する。なお、
図6(b)は1ライン目の補助シフトレジスタ回路500、
図6(c)は2ライン目の補助シフトレジスタ回路500を例にて示す。まず
図6(b)では、T1期間〜T2期間においては補助シフトレジスタ回路201と同様である。T3期間において、リセット信号RST(G1)が入力されることでMS4がオンとなり、内部ノードNS1の電位を強制的にVGLへと放電する。なおT3期間ではクロック信号CKはVGL電位であることから、内部ノードNS1のVGH×2電位からVGL電位への遷移時間Tにおいても、走査線Gn(G0)にクロック信号CKが出力されることはない。次に
図6(c)では、T2期間〜T3期間においては補助シフトレジスタ回路201と同様である。T4期間において、リセット信号RST(G2)が入力されることでMS4がオンとなり、内部ノードNS1の電位を強制的にVGLへと放電する。なおT4期間ではクロック信号CKBはVGL電位であることから、内部ノードNS1のVGH×2電位からVGL電位への遷移時間Tにおいても、走査線Gn(G1)にクロック信号CKBが出力されることはない。
【0032】
以上のように、補助シフトレジスタ回路内の内部ノードNS1の電位をVGLへと強制的に変化するリセット機能を設けることで、走査線オフ期間時において、走査信号の電位はVGL電位を保持することが可能となる。