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Abstract
【課題】画素部の周辺回路の構成を簡単にし、その分パネルの額縁面積を低減すると共に、配線数を低減する。
【解決手段】ドレイン信号線２を通して、デジタル映像信号を各画素部にシリアル転送する。このデジタル映像信号を画素選択トランジスタＧＴ０〜ＧＴ３でサンプリングして、シリアル・パラレル変換した後、ＤＡ変換部でアナログ映像信号に変換する。このＤＡ変換部は、画素電極１９と重み付けされた容量比を持って容量結合された複数の容量電極４１〜４４と、デジタル映像信号に応じて周期的なクロック信号を複数の容量電極４１〜４４に供給するクロック供給部とから成る。そのアナログ映像信号は画素電極１９に印加される。
【選択図】 図１
【解決手段】ドレイン信号線２を通して、デジタル映像信号を各画素部にシリアル転送する。このデジタル映像信号を画素選択トランジスタＧＴ０〜ＧＴ３でサンプリングして、シリアル・パラレル変換した後、ＤＡ変換部でアナログ映像信号に変換する。このＤＡ変換部は、画素電極１９と重み付けされた容量比を持って容量結合された複数の容量電極４１〜４４と、デジタル映像信号に応じて周期的なクロック信号を複数の容量電極４１〜４４に供給するクロック供給部とから成る。そのアナログ映像信号は画素電極１９に印加される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表示装置に関し、特にデジタル映像信号をアナログ映像信号に変換するＤＡ変換部を備えた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯可能な表示装置、例えば携帯テレビ、携帯電話等が市場ニーズとして要求されている。かかる要求に応じて表示装置の小型化、軽量化、省消費電力化に対応すべく研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
図１０に従来例に係る液晶表示装置の一表示画素の回路構成図を示す。絶縁性基板（不図示）上に、ゲート信号線５１、ドレイン信号線６１とが交差して形成されており、その交差部近傍に両信号線５１、６１に接続された画素選択薄膜トランジスタ７２が設けられている。以下、薄膜トランジスタをＴＦＴと略す。画素選択ＴＦＴ７２のソース１１ｓは液晶２１の表示電極８０に接続されている。
【０００４】
また、表示電極８０の電圧を１フィールド期間、保持するための補助容量８５が設けられており、この補助容量８５の一方の端子８６は画素選択ＴＦＴ７２のソース１１ｓに接続され、他方の電極８７には各表示画素に共通の電位が印加されている。
【０００５】
ここで、ゲート信号線５１に走査信号（Ｈレベル）が印加されると、画素選択ＴＦＴ７２はオン状態となり、ドレイン信号線６１からアナログ映像信号が表示電極８０に伝達されると共に、補助容量８５に保持される。表示電極８０に印加された映像信号電圧が液晶２１に印加され、その電圧に応じて液晶２１が配向することにより液晶表示を得ることができる。したがって、動画像、静止画像に関係なく液晶表示を行うことができる。
【０００６】
ところで、ドレイン信号線６１に入力されるアナログ映像信号は、入力デジタル映像信号をＤＡ変換器によりデジタル・アナログ変換して得られる。従来、表示パネル内部にＤＡ変換器を内蔵する液晶表示装置においては、画素周辺部のドライバ回路に近接してＤＡ変換器を配置していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の液晶表示装置では、ドライバ回路に近接してＤＡ変換器が配置されていたため、画素部の周辺回路が複雑になり、表示パネルの額縁面積が増加するという問題があった。特に、階調電圧を外部から入力する場合、端子数が階調の数だけ増加してしまう。
【０００８】
また、ＤＡ変換器によって変換されたアナログデータを、画素選択ＴＦＴ７２を通して画素部に書き込むため、その（最大振幅電圧＋Ｖｔｈ）以上の電圧を走査信号として供給しなければならない。Ｖｔｈは画素選択ＴＦＴ７２のしきい値電圧である。このため、液晶表示装置の低電圧化及び低消費電力化を行うことが困難であった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の表示装置は、複数の画素部を備える表示装置であって、各画素部にシリアル転送されるデジタル映像信号をパラレル信号に変換するシリアル・パラレル変換部と、各画素部内に設けられ、前記パラレル信号をアナログ映像信号に変換するＤＡ変換部と、このアナログ映像信号が供給される画素電極と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、ＤＡ変換部を画素部内に設けたので、画素部の周辺回路の構成が簡単になり、その分表示パネルの額縁面積を低減することができる。また、デジタル映像信号を外部から各画素部にシリアル転送し、このデジタル映像信号をシリアル・パラレル変換した後、ＤＡ変換するように構成したので、デジタル映像信号をパラレル転送する場合に比べて、データ転送のための配線の数が削減され、各画素部に占める配線面積も縮小される結果、多階調、高精細の表示装置を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施形態に係る表示装置について図面を参照しながら説明する。図１はこの液晶表示装置の回路図である。図において、簡単のため一つの画素部のみを示しているが、実際にはこの画素部が行列上に複数配置されている。
【００１２】
ドレインドライバ（不図示）からデジタル映像信号がシリアル転送され、トランスミッションゲート１を通して、ドレイン信号線２に供給される。トランスミッションゲート１は制御クロックＣＰ及び＊ＣＰ（ＣＰの反転クロック）によってオンオフが制御されている。
【００１３】
画素選択トランジスタＧＴ０〜ＧＴ３のドレインは、各ドレイン信号線２に共通に接続されている。画素選択トランジスタＧＴ０〜ＧＴ３の各ゲートにはデジタル映像信号を所定のタイミングでサンプリングするためサンプリングパルスＳＰ０〜ＳＰ３がそれぞれ供給されている。
【００１４】
このサンプリングパルスＳＰ０〜ＳＰ３は、シフトレジスタＳＲによって作成される。シフトレジスタＳＲは、シフトクロックＣＬＫ及び＊ＣＬＫ（＊ＣＬＫはＣＬＫの反転クロック）が印加されたクロックド・インバータ１１１，１１２及びインバータ１１３によって構成することができる。このシフトレジスタＳＲは入力クロックＡＰをシフトクロックＣＬＫ及び＊ＣＬＫに応じて順次シフトし、シフトレジスタの各段より、サンプリングパルスＳＰ０〜ＳＰ３が得られる。
【００１５】
画素選択トランジスタＧＴ０〜ＧＴ３の各ソースには画素選択トランジスタＧＴ０〜ＧＴ３を通して書き込まれたデジタル映像信号の各ビットデータを保持するための容量ＣＳ０〜ＣＳ３が接続されている。
【００１６】
容量ＣＳ０〜ＣＳ３に保持された各ビットデータは、次段に設けられたクロック供給用トランジスタＳＴ０〜ＳＴ３のゲートに供給される。クロック供給用トランジスタＳＴ０〜ＳＴ３のソースにはピクセル信号（Ｐｉｘｅｌ Ｓｉｇｎａｌ、周期的なクロック）が供給されている。そして、クロック供給用トランジスタＳＴ０〜ＳＴ３のドレインには、画素電極１９と容量結合した容量電極４１，４２，４３，４４に接続されている。
【００１７】
したがって、画素電極１９と容量電極４１，４２，４３，４４の間には容量Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が形成されている。画素電極１９と対向電極３２の間には液晶２１が封入されている。
【００１８】
すなわち、クロック供給用トランジスタＳＴ０〜ＳＴ３は、ドレイン信号線２から画素選択トランジスタＧＴ０〜ＧＴ３を通して容量ＣＳ０〜ＣＳ３に保持されたデジタル映像信号に応じてオンオフする。例えば、クロック供給用トランジスタＳＴ０がオンすると、ピクセル信号がクロック供給用トランジスタＳＴ０を通して容量電極４１に印加される。これにより、画素電極１９にはクロックの電圧振幅ＶＰ−Ｐ及び容量値Ｃ０に応じた電圧変化ΔＶが生じる。
ΔＶ＝Ｃ０・ＶＰ−Ｐ／（ＣＬＣ＋Ｃ０） ・・・・・（１）
ここで、ＣＬＣは画素電極１９と対向電極３２との間の容量値である。したがって、容量Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３をデジタル映像信号のビットに対応させて重み付けをすれば、このデジタル映像信号をアナログ変換した電圧を画素電極１９に供給することができる。
【００１９】
上記ΔＶは一般的には次式で表すことができる。
ΔＶ＝ΣＣ・ＶＰ−Ｐ／（ＣＬＣ＋ΣＣ）・・・・・（２）
ΣＣ＝ｎ０・Ｃ０＋ｎ１・Ｃ１＋ｎ２・Ｃ２＋ｎ３・Ｃ３ ・・・・・（３）
（ｎ０，ｎ１，ｎ２，ｎ３）はデジタル映像信号データであり、各ビットは「１」または「０」である。ここで、各結合容量は例えば、Ｃ１＝２Ｃ０，Ｃ２＝２２Ｃ０，Ｃ３＝２３Ｃ０となるように対向面積若しくは電極間距離が設定され、容量値の重み付けされている。
【００２０】
なお、画素電極１９にリセット信号を供給するリセット用トランジスタＲＴが設けられている。これにより、後述するように液晶２１に対して交互に反転電圧を加える反転駆動方式を実現することができる。
【００２１】
次に、上述した構成の液晶表示装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図３及び図４に、液晶表示装置のタイミング図を示す。まず図３を参照して、シリアル・パラレル変換の動作について説明する。制御クロックＣＰがハイに立ち上がると、トランスミッションゲート１がオンし、デジタル映像信号Ｄａｔａがトランスミッションゲート１を通って、ドレイン信号線２にシリアルデータとして時系列的に供給される。デジタル映像信号Ｄａｔａの各ビットデータは、サンプリングパルスＳＰ０〜ＳＰ３によってサンプリングされ、画素選択トランジスタＧＴ０〜ＧＴ３を通してパラレルデータに変換されて容量ＣＳ０〜ＣＳ３に保持される。図３の例では、（１，０，１，０）の４ビットのデジタル映像信号Ｄａｔａが保持される。
【００２３】
次に、パラレル変換後のＡＤ変換動作について説明する。ピクセル信号は、トランジスタＳＴ０〜ＳＴ３を介して容量電極４１〜４４に供給される信号であり、所定の周期で０Ｖと３Ｖとを繰り返す。リセット制御信号は、リセット用トランジスタＲＴのゲートに供給される信号である。リセット制御信号は、ピクセル信号が反転する直前にハイになるパルス信号である。対向電極３２は例えば３Ｖの直流レベルに固定されている。
【００２４】
いま、ドレイン信号線２に供給されたシリアルのデジタル映像信号が、上述のシリアル・パラレル変換動作により、例えば４ビットのパラレル信号（１，０，０，０，）に変換されるとする。すると、画素選択トランジスタＧＴ０〜ＧＴ３を通して容量ＣＳ０〜ＣＳ３のうち、「１」のデータが供給されるＣＳ０が充電され、ＣＳ１〜ＣＳ３が放電されて、（１，０，０，０）のデータが保持される。これにより、クロック供給用トランジスタＳＴ０がオン、ＳＴ１〜ＳＴ３がオフとなり、ピクセル信号がクロック供給用トランジスタＳＴ０を通して容量電極４１に印加される。
【００２５】
ピクセル信号が０Ｖから３Ｖに変化すると、容量電極４１は画素電極１９と容量結合しているので、画素電極１９の電圧は、対向電極３２と同じ電位の３Ｖから、容量電極４１と画素電極１９の容量値に応じた電位△Ｖ０だけ上昇する。同様に、４ビットの他のデータが入力されれば、各ビットの「１」「０」に応じてトランジスタＳＴ０〜ＳＴ３がオン、オフし、画素電極１９の電位は４ビットのデジタル映像信号に応じた電位となる。４ビットのデジタル映像信号は、容量ＣＳ０〜ＣＳ３に保持される。これら容量ＣＳ０〜ＣＳ３に充電された電荷がトランジスタのリーク等によって放電され、トランジスタＳＴ０〜ＳＴ３のしきい値よりも低くなると、データとして消失されるので、その前にデータをリフレッシュする必要がある。
【００２６】
このように、容量ＣＳ０〜ＣＳ３を有するデータ保持部にデータを保持することによって、静止画を表示する際に、データ保持部のリフレッシュに必要な最低限の周波数までフレームレートを低下させることができるので、表示装置の消費電力を削減することができる。また、従来のようにドライバ周辺部にＤＡＣを設けず、画素内に容量結合によってＤＡＣを内蔵させたので、表示装置の額縁をより狭くすることができる。
【００２７】
次に、リセット信号が「Ｈ」になると、リセット用トランジスタＲＴがオンし、画素電極１９の電圧を対向電極３２の電位と等しい電位、即ち３Ｖにリセットする。リセット信号が「Ｌ」に戻った後、ピクセル信号が３Ｖから０Ｖに変化する。これにより、画素電極１９の電圧は容量結合により３Ｖから△Ｖ０だけ下降する。このように、画素電極１９の電圧は対向電極３２に対して反転するように変化するので、液晶２１の劣化を招くことなく駆動することができる。
【００２８】
データ保持部のリフレッシュ周期は、ピクセル信号の周期と全く同期させず、独立した周期とすることができる。それぞれデータ保持部のリフレッシュの必要性と、液晶の劣化を考慮したピクセル信号の反転必要性とを満たす範囲で、それぞれ最も遅い周期に設定すれば、より消費電力を削減することができて好適である。ただし、データのリフレッシュによって回路動作すると、回路内の配線同士の寄生容量などによって画像にノイズが生じる恐れがあるため、それぞれの周期をできるだけ遅く設定しつつ、両者を同期させるのが最も好適である。
【００２９】
図５に、液晶表示装置の他のタイミング図を示す。この図についても、パラレル変換後のＡＤ変換動作のタイミングを示している。この場合では、対向電極３２は交流駆動されている。ピクセル信号は基準クロックを分周し、それを遅延させて作成され、０Ｖと３Ｖの電圧振幅を有している。対向電極３２とピクセル信号とは、位相のずれがある。
【００３０】
また、リセット用トランジスタＲＴは、リセット制御信号に応じて、画素電極１９の電圧をリセット信号＃１またはリセット信号＃２の信号レベルにリセットする。図においては、リセット信号＃１が選択された場合を示している。リセット信号＃１は、対向電極より先行し、リセット制御信号がハイになる直前もしくは同時に変動する信号である。今、対向電極が０Ｖであり、リセット制御信号がハイになると、画素電極は、２Ｖにリセットされる。
【００３１】
そして、リセット制御信号がロウに戻り、ピクセル信号が反転して０Ｖとなると、容量電極４１〜４４と画素電極との容量結合により、画素電極の電位が２Ｖから△Ｖ下がる。以下同様に、このタイミング図から明らかなように、画素電極１９は対向電極３２に対して交互に反転するように駆動される。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態に係る表示装置について図面を参照しながら説明する。図６は、第２の実施形態に係る表示装置の回路図である。図において、簡単のため一つの画素部のみを示しているが、実際の表示装置ではこの画素部が行列上に複数配置されている。また、第１の実施形態を説明した図１と同一の構成部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３３】
本実施形態では、第１の実施形態におけるデータ保持用の容量ＣＳ０〜ＣＳ３に代えて、スタティック型メモリ回路５〜８を設けた点が大きく異なっている。スタティック型メモリ回路５〜８は、正帰還された２つのインバータ回路によって構成することができる。第１の実施形態では、データ保持にリフレッシュ動作が必要であったが、本実施形態では、スタティック型メモリ回路であるので、データの保持をより確実に行うことができる。また、静止画表示する際、外部回路や各ドライバ回路を止めて、データ保持部に保持されたデータを表示すれば良いので、第１の実施形態に比較して、さらに低消費電力とすることができる。ただし、第１の実施形態に比較して素子数が多く、回路が複雑で、必要な面積も大きくなる。なお、この表示装置の動作については第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００３４】
次に、本発明の反射型液晶表示装置への適用例について説明する。反射型液晶表示装置のデバイス構造について図７を参照しながら説明する。
【００３５】
図７に示すように、一方の絶縁性基板１０上に、多結晶シリコンから成り島化された半導体層１１上にゲート絶縁膜１２が形成されている。半導体層１１の上方には、ゲート絶縁膜１２を介在してゲート電極１３が形成される。ゲート電極１３の両側に位置する下層の半導体層１１には、ソース１１ｓ及びドレイン１１ｄが形成されている。このような構造の薄膜トランジスタは、画素選択トランジスタＧＴ０〜ＧＴ３やリセット用トランジスタＲＴに用いられる。この図では、リセット用トランジスタＲＴに対応させて描かれている。
【００３６】
ゲート電極１３及びゲート絶縁膜１２上には層間絶縁膜１４が堆積され、そのドレイン１１ｄに対応した位置にコンタクトホール１５が形成されており、そのコンタクトホール１５を介してドレイン１１ｄはドレイン電極１６に接続されている。また、ソース１１ｓは層間絶縁膜１４上に設けた平坦化絶縁膜１７に設けたコンタクトホール１８も介して画素電極１９に接続されている。また、薄膜トランジスタと離れて層間絶縁膜１４上にアルミニウム（Ａｌ）等から成る容量電極４１，４２，４３が形成されており、上方の画素電極１９と容量結合することにより、容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が形成される。
【００３７】
平坦化絶縁膜１７上に形成された各画素電極１９はアルミニウム（Ａｌ）等の反射材料から成っている。各画素電極１９及び平坦化絶縁膜１７上には液晶２１を配向するポリイミド等から成る配向膜２０が形成されている。
【００３８】
他方の絶縁性基板３０上には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を呈するカラーフィルタ、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電性膜から成る対向電極３２、及び液晶２１を配向する配向膜３３が順に形成されている。カラー表示としない場合にはカラーフィルタは不要である。
【００３９】
こうして形成された一対の絶縁性基板１０，３０の周辺を接着性シール材によって接着し、それによって形成された空隙に液晶２１を充填して、反射型液晶表示装置が完成する。
【００４０】
図８は反射型液晶表示装置の他のデバイス構造を示す図である。この構造では、画素電極１９は層間絶縁膜１４上に設けた電極１９Ａに、平坦化絶縁膜１７に設けられたコンタクトホール１８Ａを介して接続される。そして、ゲート絶縁膜１２上に容量電極４１，４２，４３が形成される。これにより、容量電極４１，４２，４３は電極１９Ａを介して画素電極１９と容量結合される。
【００４１】
次に、本発明の第３の実施形態に係る表示装置について図面を参照しながら説明する。図９は、第３の実施形態に係る表示装置の回路図である。図において、簡単のため一つの画素部のみを示しているが、実際の表示装置ではこの画素部が行列上に複数配置されている。また、第１の実施形態を説明した図１と同一の構成部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４２】
本実施形態は、本発明をエレクトロルミネッセンス表示装置に適用した例である。各画素に設けられた浮遊電極４５と複数の容量電極４１〜４４とが容量結合し、浮遊電極４５の電位を変動させる点は、上記第１，２の実施形態と同様である。さらに、ＥＬ駆動トランジスタ４６、定電流源４７、ＥＬ素子４８を有する。ＥＬ素子４８は、素子に流れる電流の大きさに応じた輝度で発光する発光素子である。本実施形態において、浮遊電極４５は、ＥＬ駆動トランジスタ４６のゲートに接続されている。ＥＬ駆動トランジスタは、浮遊電極４５の電位に応じて導電率が変化するようにしきい値が設定され、浮遊電極４５の電位に応じた大きさの電流が定電流源４７からＥＬ素子４８に供給され、それに応じた輝度でＥＬ素子４８が発光する。もちろん、ＥＬ素子４８をＬＥＤなど、その他の発光素子に置換することで、電流駆動型の表示装置に容易に適用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の表示装置によれば、画素部にデジタル映像信号をアナログ映像信号に変換するＤＡ変換器を設けたので、画素部の周辺回路の構成が簡単になり、その分額縁の面積を低減することができる。また、デジタル映像信号を外部から各画素部にシリアル転送し、このデジタル映像信号をシリアル・パラレル変換した後、ＤＡ変換するように構成したので、デジタル映像信号をパラレル転送する場合に比べて、データ転送のための配線の数が削減され、各画素部に占める配線面積も縮小される結果、多階調、高精細の表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を示す回路構成図である。
【図２】図１のシフトレジスタＳＲの回路図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の動作を説明するタイミング図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の動作を説明するタイミング図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の動作を説明する他のタイミング図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置を示す回路構成図である。
【図７】反射型液晶表示装置のデバイス構造を示す断面図である。
【図８】反射型液晶表示装置の他のデバイス構造を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス表示装置を示す回路構成図である。
【図１０】従来例に係る液晶表示装置の他の回路構成図である。
【符号の説明】
１ トランスミッションゲート
２ ドレイン信号線
５〜８ スタティック型メモリ回路
１９ 画素電極
２１ 液晶
３２ 対向電極
４１〜４４ 容量電極
ＳＲ シフトレジスタ
Ｃ０〜Ｃ３ 容量
ＣＳ０〜ＣＳ３ 容量
ＧＴ０〜ＧＴ３ 画素選択トランジスタ
ＲＴ リセット用トランジスタ
ＳＴ０〜ＳＴ３ クロック供給用トランジスタ
【発明の属する技術分野】
本発明は表示装置に関し、特にデジタル映像信号をアナログ映像信号に変換するＤＡ変換部を備えた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯可能な表示装置、例えば携帯テレビ、携帯電話等が市場ニーズとして要求されている。かかる要求に応じて表示装置の小型化、軽量化、省消費電力化に対応すべく研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
図１０に従来例に係る液晶表示装置の一表示画素の回路構成図を示す。絶縁性基板（不図示）上に、ゲート信号線５１、ドレイン信号線６１とが交差して形成されており、その交差部近傍に両信号線５１、６１に接続された画素選択薄膜トランジスタ７２が設けられている。以下、薄膜トランジスタをＴＦＴと略す。画素選択ＴＦＴ７２のソース１１ｓは液晶２１の表示電極８０に接続されている。
【０００４】
また、表示電極８０の電圧を１フィールド期間、保持するための補助容量８５が設けられており、この補助容量８５の一方の端子８６は画素選択ＴＦＴ７２のソース１１ｓに接続され、他方の電極８７には各表示画素に共通の電位が印加されている。
【０００５】
ここで、ゲート信号線５１に走査信号（Ｈレベル）が印加されると、画素選択ＴＦＴ７２はオン状態となり、ドレイン信号線６１からアナログ映像信号が表示電極８０に伝達されると共に、補助容量８５に保持される。表示電極８０に印加された映像信号電圧が液晶２１に印加され、その電圧に応じて液晶２１が配向することにより液晶表示を得ることができる。したがって、動画像、静止画像に関係なく液晶表示を行うことができる。
【０００６】
ところで、ドレイン信号線６１に入力されるアナログ映像信号は、入力デジタル映像信号をＤＡ変換器によりデジタル・アナログ変換して得られる。従来、表示パネル内部にＤＡ変換器を内蔵する液晶表示装置においては、画素周辺部のドライバ回路に近接してＤＡ変換器を配置していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の液晶表示装置では、ドライバ回路に近接してＤＡ変換器が配置されていたため、画素部の周辺回路が複雑になり、表示パネルの額縁面積が増加するという問題があった。特に、階調電圧を外部から入力する場合、端子数が階調の数だけ増加してしまう。
【０００８】
また、ＤＡ変換器によって変換されたアナログデータを、画素選択ＴＦＴ７２を通して画素部に書き込むため、その（最大振幅電圧＋Ｖｔｈ）以上の電圧を走査信号として供給しなければならない。Ｖｔｈは画素選択ＴＦＴ７２のしきい値電圧である。このため、液晶表示装置の低電圧化及び低消費電力化を行うことが困難であった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の表示装置は、複数の画素部を備える表示装置であって、各画素部にシリアル転送されるデジタル映像信号をパラレル信号に変換するシリアル・パラレル変換部と、各画素部内に設けられ、前記パラレル信号をアナログ映像信号に変換するＤＡ変換部と、このアナログ映像信号が供給される画素電極と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、ＤＡ変換部を画素部内に設けたので、画素部の周辺回路の構成が簡単になり、その分表示パネルの額縁面積を低減することができる。また、デジタル映像信号を外部から各画素部にシリアル転送し、このデジタル映像信号をシリアル・パラレル変換した後、ＤＡ変換するように構成したので、デジタル映像信号をパラレル転送する場合に比べて、データ転送のための配線の数が削減され、各画素部に占める配線面積も縮小される結果、多階調、高精細の表示装置を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施形態に係る表示装置について図面を参照しながら説明する。図１はこの液晶表示装置の回路図である。図において、簡単のため一つの画素部のみを示しているが、実際にはこの画素部が行列上に複数配置されている。
【００１２】
ドレインドライバ（不図示）からデジタル映像信号がシリアル転送され、トランスミッションゲート１を通して、ドレイン信号線２に供給される。トランスミッションゲート１は制御クロックＣＰ及び＊ＣＰ（ＣＰの反転クロック）によってオンオフが制御されている。
【００１３】
画素選択トランジスタＧＴ０〜ＧＴ３のドレインは、各ドレイン信号線２に共通に接続されている。画素選択トランジスタＧＴ０〜ＧＴ３の各ゲートにはデジタル映像信号を所定のタイミングでサンプリングするためサンプリングパルスＳＰ０〜ＳＰ３がそれぞれ供給されている。
【００１４】
このサンプリングパルスＳＰ０〜ＳＰ３は、シフトレジスタＳＲによって作成される。シフトレジスタＳＲは、シフトクロックＣＬＫ及び＊ＣＬＫ（＊ＣＬＫはＣＬＫの反転クロック）が印加されたクロックド・インバータ１１１，１１２及びインバータ１１３によって構成することができる。このシフトレジスタＳＲは入力クロックＡＰをシフトクロックＣＬＫ及び＊ＣＬＫに応じて順次シフトし、シフトレジスタの各段より、サンプリングパルスＳＰ０〜ＳＰ３が得られる。
【００１５】
画素選択トランジスタＧＴ０〜ＧＴ３の各ソースには画素選択トランジスタＧＴ０〜ＧＴ３を通して書き込まれたデジタル映像信号の各ビットデータを保持するための容量ＣＳ０〜ＣＳ３が接続されている。
【００１６】
容量ＣＳ０〜ＣＳ３に保持された各ビットデータは、次段に設けられたクロック供給用トランジスタＳＴ０〜ＳＴ３のゲートに供給される。クロック供給用トランジスタＳＴ０〜ＳＴ３のソースにはピクセル信号（Ｐｉｘｅｌ Ｓｉｇｎａｌ、周期的なクロック）が供給されている。そして、クロック供給用トランジスタＳＴ０〜ＳＴ３のドレインには、画素電極１９と容量結合した容量電極４１，４２，４３，４４に接続されている。
【００１７】
したがって、画素電極１９と容量電極４１，４２，４３，４４の間には容量Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が形成されている。画素電極１９と対向電極３２の間には液晶２１が封入されている。
【００１８】
すなわち、クロック供給用トランジスタＳＴ０〜ＳＴ３は、ドレイン信号線２から画素選択トランジスタＧＴ０〜ＧＴ３を通して容量ＣＳ０〜ＣＳ３に保持されたデジタル映像信号に応じてオンオフする。例えば、クロック供給用トランジスタＳＴ０がオンすると、ピクセル信号がクロック供給用トランジスタＳＴ０を通して容量電極４１に印加される。これにより、画素電極１９にはクロックの電圧振幅ＶＰ−Ｐ及び容量値Ｃ０に応じた電圧変化ΔＶが生じる。
ΔＶ＝Ｃ０・ＶＰ−Ｐ／（ＣＬＣ＋Ｃ０） ・・・・・（１）
ここで、ＣＬＣは画素電極１９と対向電極３２との間の容量値である。したがって、容量Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３をデジタル映像信号のビットに対応させて重み付けをすれば、このデジタル映像信号をアナログ変換した電圧を画素電極１９に供給することができる。
【００１９】
上記ΔＶは一般的には次式で表すことができる。
ΔＶ＝ΣＣ・ＶＰ−Ｐ／（ＣＬＣ＋ΣＣ）・・・・・（２）
ΣＣ＝ｎ０・Ｃ０＋ｎ１・Ｃ１＋ｎ２・Ｃ２＋ｎ３・Ｃ３ ・・・・・（３）
（ｎ０，ｎ１，ｎ２，ｎ３）はデジタル映像信号データであり、各ビットは「１」または「０」である。ここで、各結合容量は例えば、Ｃ１＝２Ｃ０，Ｃ２＝２２Ｃ０，Ｃ３＝２３Ｃ０となるように対向面積若しくは電極間距離が設定され、容量値の重み付けされている。
【００２０】
なお、画素電極１９にリセット信号を供給するリセット用トランジスタＲＴが設けられている。これにより、後述するように液晶２１に対して交互に反転電圧を加える反転駆動方式を実現することができる。
【００２１】
次に、上述した構成の液晶表示装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図３及び図４に、液晶表示装置のタイミング図を示す。まず図３を参照して、シリアル・パラレル変換の動作について説明する。制御クロックＣＰがハイに立ち上がると、トランスミッションゲート１がオンし、デジタル映像信号Ｄａｔａがトランスミッションゲート１を通って、ドレイン信号線２にシリアルデータとして時系列的に供給される。デジタル映像信号Ｄａｔａの各ビットデータは、サンプリングパルスＳＰ０〜ＳＰ３によってサンプリングされ、画素選択トランジスタＧＴ０〜ＧＴ３を通してパラレルデータに変換されて容量ＣＳ０〜ＣＳ３に保持される。図３の例では、（１，０，１，０）の４ビットのデジタル映像信号Ｄａｔａが保持される。
【００２３】
次に、パラレル変換後のＡＤ変換動作について説明する。ピクセル信号は、トランジスタＳＴ０〜ＳＴ３を介して容量電極４１〜４４に供給される信号であり、所定の周期で０Ｖと３Ｖとを繰り返す。リセット制御信号は、リセット用トランジスタＲＴのゲートに供給される信号である。リセット制御信号は、ピクセル信号が反転する直前にハイになるパルス信号である。対向電極３２は例えば３Ｖの直流レベルに固定されている。
【００２４】
いま、ドレイン信号線２に供給されたシリアルのデジタル映像信号が、上述のシリアル・パラレル変換動作により、例えば４ビットのパラレル信号（１，０，０，０，）に変換されるとする。すると、画素選択トランジスタＧＴ０〜ＧＴ３を通して容量ＣＳ０〜ＣＳ３のうち、「１」のデータが供給されるＣＳ０が充電され、ＣＳ１〜ＣＳ３が放電されて、（１，０，０，０）のデータが保持される。これにより、クロック供給用トランジスタＳＴ０がオン、ＳＴ１〜ＳＴ３がオフとなり、ピクセル信号がクロック供給用トランジスタＳＴ０を通して容量電極４１に印加される。
【００２５】
ピクセル信号が０Ｖから３Ｖに変化すると、容量電極４１は画素電極１９と容量結合しているので、画素電極１９の電圧は、対向電極３２と同じ電位の３Ｖから、容量電極４１と画素電極１９の容量値に応じた電位△Ｖ０だけ上昇する。同様に、４ビットの他のデータが入力されれば、各ビットの「１」「０」に応じてトランジスタＳＴ０〜ＳＴ３がオン、オフし、画素電極１９の電位は４ビットのデジタル映像信号に応じた電位となる。４ビットのデジタル映像信号は、容量ＣＳ０〜ＣＳ３に保持される。これら容量ＣＳ０〜ＣＳ３に充電された電荷がトランジスタのリーク等によって放電され、トランジスタＳＴ０〜ＳＴ３のしきい値よりも低くなると、データとして消失されるので、その前にデータをリフレッシュする必要がある。
【００２６】
このように、容量ＣＳ０〜ＣＳ３を有するデータ保持部にデータを保持することによって、静止画を表示する際に、データ保持部のリフレッシュに必要な最低限の周波数までフレームレートを低下させることができるので、表示装置の消費電力を削減することができる。また、従来のようにドライバ周辺部にＤＡＣを設けず、画素内に容量結合によってＤＡＣを内蔵させたので、表示装置の額縁をより狭くすることができる。
【００２７】
次に、リセット信号が「Ｈ」になると、リセット用トランジスタＲＴがオンし、画素電極１９の電圧を対向電極３２の電位と等しい電位、即ち３Ｖにリセットする。リセット信号が「Ｌ」に戻った後、ピクセル信号が３Ｖから０Ｖに変化する。これにより、画素電極１９の電圧は容量結合により３Ｖから△Ｖ０だけ下降する。このように、画素電極１９の電圧は対向電極３２に対して反転するように変化するので、液晶２１の劣化を招くことなく駆動することができる。
【００２８】
データ保持部のリフレッシュ周期は、ピクセル信号の周期と全く同期させず、独立した周期とすることができる。それぞれデータ保持部のリフレッシュの必要性と、液晶の劣化を考慮したピクセル信号の反転必要性とを満たす範囲で、それぞれ最も遅い周期に設定すれば、より消費電力を削減することができて好適である。ただし、データのリフレッシュによって回路動作すると、回路内の配線同士の寄生容量などによって画像にノイズが生じる恐れがあるため、それぞれの周期をできるだけ遅く設定しつつ、両者を同期させるのが最も好適である。
【００２９】
図５に、液晶表示装置の他のタイミング図を示す。この図についても、パラレル変換後のＡＤ変換動作のタイミングを示している。この場合では、対向電極３２は交流駆動されている。ピクセル信号は基準クロックを分周し、それを遅延させて作成され、０Ｖと３Ｖの電圧振幅を有している。対向電極３２とピクセル信号とは、位相のずれがある。
【００３０】
また、リセット用トランジスタＲＴは、リセット制御信号に応じて、画素電極１９の電圧をリセット信号＃１またはリセット信号＃２の信号レベルにリセットする。図においては、リセット信号＃１が選択された場合を示している。リセット信号＃１は、対向電極より先行し、リセット制御信号がハイになる直前もしくは同時に変動する信号である。今、対向電極が０Ｖであり、リセット制御信号がハイになると、画素電極は、２Ｖにリセットされる。
【００３１】
そして、リセット制御信号がロウに戻り、ピクセル信号が反転して０Ｖとなると、容量電極４１〜４４と画素電極との容量結合により、画素電極の電位が２Ｖから△Ｖ下がる。以下同様に、このタイミング図から明らかなように、画素電極１９は対向電極３２に対して交互に反転するように駆動される。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態に係る表示装置について図面を参照しながら説明する。図６は、第２の実施形態に係る表示装置の回路図である。図において、簡単のため一つの画素部のみを示しているが、実際の表示装置ではこの画素部が行列上に複数配置されている。また、第１の実施形態を説明した図１と同一の構成部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３３】
本実施形態では、第１の実施形態におけるデータ保持用の容量ＣＳ０〜ＣＳ３に代えて、スタティック型メモリ回路５〜８を設けた点が大きく異なっている。スタティック型メモリ回路５〜８は、正帰還された２つのインバータ回路によって構成することができる。第１の実施形態では、データ保持にリフレッシュ動作が必要であったが、本実施形態では、スタティック型メモリ回路であるので、データの保持をより確実に行うことができる。また、静止画表示する際、外部回路や各ドライバ回路を止めて、データ保持部に保持されたデータを表示すれば良いので、第１の実施形態に比較して、さらに低消費電力とすることができる。ただし、第１の実施形態に比較して素子数が多く、回路が複雑で、必要な面積も大きくなる。なお、この表示装置の動作については第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００３４】
次に、本発明の反射型液晶表示装置への適用例について説明する。反射型液晶表示装置のデバイス構造について図７を参照しながら説明する。
【００３５】
図７に示すように、一方の絶縁性基板１０上に、多結晶シリコンから成り島化された半導体層１１上にゲート絶縁膜１２が形成されている。半導体層１１の上方には、ゲート絶縁膜１２を介在してゲート電極１３が形成される。ゲート電極１３の両側に位置する下層の半導体層１１には、ソース１１ｓ及びドレイン１１ｄが形成されている。このような構造の薄膜トランジスタは、画素選択トランジスタＧＴ０〜ＧＴ３やリセット用トランジスタＲＴに用いられる。この図では、リセット用トランジスタＲＴに対応させて描かれている。
【００３６】
ゲート電極１３及びゲート絶縁膜１２上には層間絶縁膜１４が堆積され、そのドレイン１１ｄに対応した位置にコンタクトホール１５が形成されており、そのコンタクトホール１５を介してドレイン１１ｄはドレイン電極１６に接続されている。また、ソース１１ｓは層間絶縁膜１４上に設けた平坦化絶縁膜１７に設けたコンタクトホール１８も介して画素電極１９に接続されている。また、薄膜トランジスタと離れて層間絶縁膜１４上にアルミニウム（Ａｌ）等から成る容量電極４１，４２，４３が形成されており、上方の画素電極１９と容量結合することにより、容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が形成される。
【００３７】
平坦化絶縁膜１７上に形成された各画素電極１９はアルミニウム（Ａｌ）等の反射材料から成っている。各画素電極１９及び平坦化絶縁膜１７上には液晶２１を配向するポリイミド等から成る配向膜２０が形成されている。
【００３８】
他方の絶縁性基板３０上には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を呈するカラーフィルタ、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電性膜から成る対向電極３２、及び液晶２１を配向する配向膜３３が順に形成されている。カラー表示としない場合にはカラーフィルタは不要である。
【００３９】
こうして形成された一対の絶縁性基板１０，３０の周辺を接着性シール材によって接着し、それによって形成された空隙に液晶２１を充填して、反射型液晶表示装置が完成する。
【００４０】
図８は反射型液晶表示装置の他のデバイス構造を示す図である。この構造では、画素電極１９は層間絶縁膜１４上に設けた電極１９Ａに、平坦化絶縁膜１７に設けられたコンタクトホール１８Ａを介して接続される。そして、ゲート絶縁膜１２上に容量電極４１，４２，４３が形成される。これにより、容量電極４１，４２，４３は電極１９Ａを介して画素電極１９と容量結合される。
【００４１】
次に、本発明の第３の実施形態に係る表示装置について図面を参照しながら説明する。図９は、第３の実施形態に係る表示装置の回路図である。図において、簡単のため一つの画素部のみを示しているが、実際の表示装置ではこの画素部が行列上に複数配置されている。また、第１の実施形態を説明した図１と同一の構成部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４２】
本実施形態は、本発明をエレクトロルミネッセンス表示装置に適用した例である。各画素に設けられた浮遊電極４５と複数の容量電極４１〜４４とが容量結合し、浮遊電極４５の電位を変動させる点は、上記第１，２の実施形態と同様である。さらに、ＥＬ駆動トランジスタ４６、定電流源４７、ＥＬ素子４８を有する。ＥＬ素子４８は、素子に流れる電流の大きさに応じた輝度で発光する発光素子である。本実施形態において、浮遊電極４５は、ＥＬ駆動トランジスタ４６のゲートに接続されている。ＥＬ駆動トランジスタは、浮遊電極４５の電位に応じて導電率が変化するようにしきい値が設定され、浮遊電極４５の電位に応じた大きさの電流が定電流源４７からＥＬ素子４８に供給され、それに応じた輝度でＥＬ素子４８が発光する。もちろん、ＥＬ素子４８をＬＥＤなど、その他の発光素子に置換することで、電流駆動型の表示装置に容易に適用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の表示装置によれば、画素部にデジタル映像信号をアナログ映像信号に変換するＤＡ変換器を設けたので、画素部の周辺回路の構成が簡単になり、その分額縁の面積を低減することができる。また、デジタル映像信号を外部から各画素部にシリアル転送し、このデジタル映像信号をシリアル・パラレル変換した後、ＤＡ変換するように構成したので、デジタル映像信号をパラレル転送する場合に比べて、データ転送のための配線の数が削減され、各画素部に占める配線面積も縮小される結果、多階調、高精細の表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を示す回路構成図である。
【図２】図１のシフトレジスタＳＲの回路図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の動作を説明するタイミング図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の動作を説明するタイミング図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の動作を説明する他のタイミング図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置を示す回路構成図である。
【図７】反射型液晶表示装置のデバイス構造を示す断面図である。
【図８】反射型液晶表示装置の他のデバイス構造を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス表示装置を示す回路構成図である。
【図１０】従来例に係る液晶表示装置の他の回路構成図である。
【符号の説明】
１ トランスミッションゲート
２ ドレイン信号線
５〜８ スタティック型メモリ回路
１９ 画素電極
２１ 液晶
３２ 対向電極
４１〜４４ 容量電極
ＳＲ シフトレジスタ
Ｃ０〜Ｃ３ 容量
ＣＳ０〜ＣＳ３ 容量
ＧＴ０〜ＧＴ３ 画素選択トランジスタ
ＲＴ リセット用トランジスタ
ＳＴ０〜ＳＴ３ クロック供給用トランジスタ
Claims (8)
- 複数の画素部を備える表示装置であって、各画素部にシリアル転送されるデジタル映像信号をパラレル信号に変換するシリアル・パラレル変換部と、各画素部内に設けられ、前記パラレル信号をアナログ映像信号に変換するＤＡ変換部と、このアナログ映像信号が供給される画素電極と、を備えることを特徴とする表示装置。
- 前記シリアル・パラレル変換部は、シリアル転送されるデジタル映像信号が供給されるドレイン信号線と、このドレイン信号線に接続された複数の画素選択トランジスタと、各々の画素選択トランジスタのゲートに前記デジタル映像信号を所定のタイミングでサンプリングするためのサンプリングパルスを供給するシフトレジスタと、を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記ＤＡ変換部は、前記画素電極と重み付けされた容量比を持って容量結合された複数の容量電極と、デジタル映像信号に応じて周期的なクロック信号を前記複数の容量電極に供給するクロック供給部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記複数の容量電極の面積は、デジタル映像信号の各ビットに対応して重み付けされていることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
- 外部からシリアル転送されて来るデジタル映像信号が供給されるドレイン信号線と、このドレイン信号線に接続された複数の画素選択トランジスタと、各々の画素選択トランジスタのゲートにデジタル映像信号を所定のタイミングでサンプリングするためサンプリングパルスを供給するシフトレジスタと、前記複数の画素選択トランジスタを通してパラレル変換されたデジタル映像信号を保持するデータ保持部と、複数の画素部毎に設けられた画素電極と、該画素電極と重み付けされた容量比を持って容量結合された複数の容量電極と、前記信号保持部に保持されたデジタル映像信号に応じて周期的なクロック信号を前記複数の容量電極に供給するクロック供給部と、を備えることを特徴とする表示装置。
- 前記複数の容量電極の面積は、デジタル映像信号の各ビットに対応して重み付けされていることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
- 前記データ保持部はデータを保持するための容量を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の表示装置。
- 前記データ保持部はスタティック型メモリ回路から成ることを特徴とする請求項５又は６に記載の表示装置。
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