JP2009122561A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型携帯機器に用いられる液晶表示装置において、低消費電力でかつ高表示品質の駆動回路を実現する。
【解決手段】 液晶表示素子と、液晶駆動回路とを備える液晶表示装置であって、液晶駆動回路は液晶表示パネルの１辺に実装され、液晶駆動回路は２系統の対向電極電圧を出力可能で、第１の対向電圧と第２の対向電圧が逆極性である第１のモードと同極性である第２のモードが選択可能である。第１のモードで駆動しながら、映像信号によっては第２のモードを選択して省電力化を可能とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、液晶表示装置に係わり、特に、携帯型装置の表示部に用いられる液晶表示装置の駆動回路に適用して有効な技術に関する。

ＴＦＴ（Thin Film Transistor）方式の液晶表示装置は、パソコン、ＴＶ等の表示装置として広く使用されている。これらの液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルを駆動する駆動回路とを備えている。

そして、このような液晶表示装置において小型のものが、携帯電話機等の携帯機器の表示装置として広く利用されている。液晶表示装置を携帯機器の表示装置として用いる場合には、従来の液晶表示装置に比べて、複雑な表示モードにも対応可能なものが望まれている。

特許文献１には、２系統の対向電極の記載があり、１フレームごとに極性が反転する互いに逆相のコモン電圧の記載がある。しかしながら、特許文献１は２系統のコモン電圧が記載されてあるのみで、２系統のコモン電圧の出力を制御することについては記載が無い。

特開平０８−２１１４１１号公報

携帯機器の表示装置として、液晶表示装置のさらなる低消費電力化がのぞまれている。そのため、駆動回路は低電圧で駆動するものが開発されている。また、従来の液晶表示装置では、コモン電圧を一定として、画素電極に印加する階調電圧を反転させていたが、低電圧駆動のために画素電極に印加する電圧とは逆極性側にコモン電圧も変化させる、いわゆるコモン交流駆動が行われている。

しかしながら、コモン交流駆動において画素電極に書き込まれる電圧の大きさ、または信号線の長さによってコモン電圧が変動するといった問題が生じていた。

すなわち、コモン交流駆動では、ある行を走査する期間において、１本のコモン配線により正極性用または負極性用のコモン電圧を、走査される行を構成する画素全てに供給している。

このような方式では、横方向の画素数が多くなると、１本のコモン配線により供給する電荷量が増加し、供給能力が不足する。また、縦方向の画素数が多くなり、フレーム周波数が同じであれば、１行を走査する期間が短くなってしまい、１本のコモン配線から充分に電荷を供給するための時間も不足する。そのため、画素電極の電圧の変化によりコモン電圧が変動するといった問題が顕著になった。

さらに高解像度化がすすむと、より多くの電流をより短い期間内に供給する必要が生じ、コモン電圧の電圧変動を表示に問題が生じない程度に抑えるためには、配線抵抗の低減が必要となる。しかしながら、高開口率化の要求もあり、高開口率化のためには、逆にコモン配線の幅は狭くすることが要求されている。

本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、小型の液晶表示装置において、コモン電圧を安定して印加できる駆動回路及び液晶表示パネルの構成を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。

液晶表示装置は、２枚の基板と、２枚の基板の間に挟まれた液晶組成物と、基板に設けられた複数の画素と、画素に設けられた画素電極と、画素電極に対向する対向電極と、オン状態で画素電極に映像信号を供給するスイッチング素子と、スイッチング素子に映像信号を供給する映像信号線と、スイッチング素子のオン・オフを制御する走査信号を供給する走査信号線と、対向電極に対向電圧を供給する対向電極信号線と、映像信号と走査信号と対向電圧とを出力する駆動回路とを備える。

隣合う第１の走査信号線と第２の走査信号線には、第１の走査信号線に制御されるスイッチング素子により映像信号が供給される第１の画素電極と、第２の走査信号線に制御されるスイッチング素子により映像信号が供給される第２の画素電極とを設け、第１の画素電極に対向する対向電極には第１の対向電極信号線が接続し、第２の画素電極に対向する対向電極には第２の対向電極信号線が接続する。

第１の走査信号線に走査信号が出力する第１の走査期間には、第２の画素電極の対向電極に、直前のフレーム期間に印加された電圧とは逆極性の対向電圧が供給され、第１の対向電極信号線と第２の対向電極信号線に印加される電圧の極性が逆極性である第１のモードで駆動される。

省電力化のためには、映像信号線に同極性の映像信号を連続して出力するために、第１の対向電極信号線と第２の対向電極信号線に印加される電圧の極性が同極性である第２のモードが選択可能である。

走査信号線に走査信号が出力されない帰線期間には、第１の対向電極信号線と第２の対向電極信号線に印加される電圧の極性が同極性である第２のモードが選択可能である。

また、複数の走査信号線に同時に走査信号が出力される走査線同時駆動時には、第１の対向電極信号線と第２の対向電極信号線に印加される電圧の極性が同極性である第２のモードが選択可能である。

２系統の対向電極信号線により正極性用の対向電圧と負極性用の対向電圧を供給することが可能となる。駆動回路に正極性用の対向電圧と負極性用の対向電圧を供給する回路を形成することで、一方の回路より供給する電荷量が減少し、充分に対向電極を駆動することができる。そのため、対向電圧の変動を抑えることが可能となる。

また、２系統の対向電極信号線に出力する対向電圧を逆極性の電圧を出力する第１のモードと、同極性の電圧を出力する第２のモードに切換が可能とすることで、第２のモードに切換て映像信号を一定の極性で連続して出力することにより、省電力化にも対応可能である。

また、画素電極に信号が書き込まれない帰線期間または複数の走査信号が出力する走査線同時駆動時に、最適な対向電圧を選択可能とすることで、高い表示品質の液晶パネルを提供することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

図１は、本発明の実施の形態の液晶表示装置の基本構成を示すブロック図である。同図に示すように、本実施の形態の液晶表示装置１００は、液晶表示パネル１と、駆動回路５と、フレキシブル基板３０とから構成される。

液晶表示パネル１は、薄膜トランジスタ１０、画素電極１１、対向電極１５等が形成されるＴＦＴ基板２と、カラーフィルタ等が形成されるフィルタ基板（図示せず）とを、所定の間隙を隔てて重ね合わせ、該両基板間の周縁部近傍に枠状に設けたシール材（図示せず）により、両基板を貼り合わせると共に、シール材の内側に液晶組成物を封入、封止し、さらに、両基板の外側に偏光板を貼り付けて構成される。

なお、本実施の形態は対向電極１５がＴＦＴ基板２に設けられる所謂横電界方式の液晶表示パネルにも、対向電極１５がフィルタ基板に設けられる所謂縦電界方式の液晶表示パネルにも同様に適用される。

図１においては、図中ｘ方向に延在しｙ方向に並設される走査信号線（ゲート信号線とも呼ぶ）２１と、ｙ方向に延在しｘ方向に並設される映像信号線（ドレイン信号線とも呼ぶ）２２とが設けられており、走査信号線２１とドレイン信号線２２とで囲まれる領域に画素部８が形成されている。

なお、液晶表示パネル１は多数の画素部８をマトリクス状に備えているが、図を解り易くするため、図１では画素部８を１つだけ示している。マトリクス状に配置された画素部８は表示領域９を形成し、各画素部８が表示画像の画素の役割をはたし、表示領域９に画像を表示する。

各画素部８の薄膜トランジスタ１０は、ソースが画素電極１１に接続され、ドレインが映像信号線２２に接続され、ゲートが走査信号線２１に接続される。この薄膜トランジスタ１０は、画素電極１１に表示電圧（階調電圧）を供給するためのスイッチとして機能する。

なお、ソース、ドレインの呼び方は、バイアスの関係で逆になることもあるが、ここでは、映像信号線２２に接続される方をドレインと称する。

駆動回路５は、ＴＦＴ基板２を構成する透明な絶縁基板（ガラス基板、樹脂基板等）に配置される。駆動回路５は走査信号線２１と映像信号線２２と分配信号線２３と対向電極信号線２５に接続している。

ＴＦＴ基板２には、フレキシブル基板３０が接続されている。フレキシブル基板３０にはコネクタ４、ＬＥＤ１５０が設けられている。

コネクタ４は外部信号線と接続され外部からの信号が入力する。コネクタ４と駆動回路５の間には配線３１が設けられており、外部からの信号は駆動回路５に入力する。

ＬＥＤ（発光ダイオード）１５０には定電圧がコネクタ４を介して供給される。ＬＥＤ１５０は液晶表示装置１００の光源として使用される。

液晶表示装置１００の外部に設けられた制御装置（図示せず）から送出された制御信号、および外部電源回路（図示せず）から供給される電源電圧が、コネクタ４、配線３１を介して駆動回路５に入力する。

外部から駆動回路５に入力する信号は、クロック信号、ディスプレイタイミング信号、水平同期信号、垂直同期信号等の各制御信号および表示用デ−タ（Ｒ・Ｇ・Ｂ）、表示モード制御コマンドであり、入力した信号を基に、駆動回路５は液晶表示パネル１を駆動する。

駆動回路５は１チップの半導体集積回路（ＬＳＩ）から構成され、走査信号線２１への走査信号の出力回路と、映像信号線２２への映像信号の出力回路と、対向電極信号線２５への対向電圧を出力する出力回路とを有している。駆動回路５は、内部で発生させる基準クロックに基づき、１水平走査時間毎に、順次液晶表示パネル１の各走査信号線２１に“Ｈｉｇｈ”レベルの選択電圧（走査信号）を供給する。これにより、液晶表示パネル１の各走査信号線２１に接続された複数の薄膜トランジスタ１０が、１水平走査期間の間、映像信号線２２と画素電極１１との間を電気的に導通させる。

また、駆動回路５は画素が表示すべき階調に対応する階調電圧を分配トランジスタ６を介して映像信号線２２に出力する。薄膜トランジスタ１０がオン状態（導通）になると、映像信号線２２から階調電圧（映像信号）が画素電極１１に供給される。その後、薄膜トランジスタ１０がオフ状態となることで画素が表示すべき映像に基づく階調電圧が画素電極１１に保持される。

分配トランジスタ６は、駆動回路５から出力する映像信号を例えば３本の映像信号線２２に分配している。図１では３本の映像信号線２２に映像信号を分配するよう分配トランジスタ６を記載したが、分配可能な映像信号線２２を６本とすることも、またそれ以上とすることも可能である。

また、駆動回路５は交流化駆動を実施するため、対向電極信号線２５に一定期間毎に極性が反転する対向電圧を出力するコモン反転駆動を行っている。さらに、駆動回路５からは２系統の対向電極信号線２５が出力している。一方の系統の対向電極信号線を符号２５−１で示し、他方の系統の対向電極信号線を符号２５−２で表示している。

液晶表示パネル１は第１の系統の対向電極信号線２５−１と、第２の系統の対向電極信号線２５−２を有しているため、２系統の対向電極信号線により対向電極電圧を供給することが可能となり、各画素８の対向電極１５への対向電圧の供給能力が向上する。

また、第１の系統の対向電極信号線２５−１と、第２の系統の対向電極信号線２５−２は隣合う２本の走査信号線２５に対応して形成されている。図１に示す、隣合う第１の走査信号線２１−１と第２の走査信号線２１−２について説明すると、第１の走査信号線と電気的に接続する画素８には第１の系統の対向電極信号線２５−１が対向電圧を供給し、第２の走査信号線と電気的に接続する画素８には第２の系統の対向電極信号線２５−２が対向電圧を供給している。

このため、第１の系統の対向電極信号線２５−１の対向電圧と、第２の系統の対向電極信号線２５−２の対向電圧の極性を反転させることで、第１の走査信号線と電気的に接続する画素８に供給する映像信号電圧と、第２の走査信号線と電気的に接続する画素８に供給する映像信号電圧の極性を反転して駆動することが可能となる。

次に図２は駆動回路５の内部ブロック図である。駆動回路５のシステムインターフェース７１には、外部信号入力用の端子を介して制御信号、映像信号が入力し、外部表示インターフェース７２には映像信号が入力する。また、出力端子である走査信号用端子４１や映像信号線用端子４２や電圧出力用端子４３から液晶表示パネル１の駆動に必要な信号や電圧が出力する。

駆動回路５は後述するようにグラフィックＲＡＭ５２を内蔵しており、このグラフィックＲＡＭ５２に表示データを格納している。液晶表示パネル１を駆動する場合には、液晶表示パネル１に応じたグラフィックＲＡＭ５２のアドレスを指定し、グラフィックＲＡＭ５２内に表示データを書き込む、駆動回路５はグラフィックＲＡＭ５２内の表示データを基に階調電圧を液晶表示パネル１に出力する。

特に低消費電力化のためには、表示領域９内で、必要最小限な部分だけを表示させるパーシャル表示が行われている。このようなパーシャル表示は、例えば、携帯電話機の待ち受け画面時に液晶表示装置１００の表示領域９の一部に電池残量、時刻表示などのための固定パターン表示領域を設け、他の領域は非点灯領域とし、パワーセーブ時に固定パターン表示領域のみを駆動するものである。

なお、パーシャル表示を行うには、表示領域９の一部にグラフィックＲＡＭ５２の表示データを出力し、他はグラフィックＲＡＭ５２の表示データを出力しない非点灯領域とする。非点灯領域には表示データによらず黒表示または白表示となる電圧が映像信号として液晶表示パネル１に出力される。

また、表示可能な階調数以下の階調表示を行うこともある。例えば最大表示可能な階調数は２６万色であるにもかかわらず、省電力化のために待ち受け画面時には８色表示としたりする要求がある。

また、表示領域の上下に非点灯領域を設ける場合に、同時に複数の走査信号線に走査信号を出力し、同時に選択された複数の行に黒表示の階調電圧を書き込み省電力化する要求もある。すなわち、黒表示が複数行連続する場合に、複数行まとめて黒表示に相当する階調電圧を書き込むことで、書き込み動作の反復を省略して省電力化している。

このように駆動回路５は、省電力化のための各種表示モードを有し、表示モード毎に最適な映像信号や対向電極電圧の出力が必要となる。

このため、システムインターフェース７１を介して外部から各種表示モードを指定すると共に、対向電極電圧の出力についてもインストラクション信号を用いて駆動回路５を制御する。駆動回路５はインストラクション信号に基づき各種の表示モードに対応可能にできており、駆動回路５を１個のＩＣチップに形成することで実装面積を小さく抑えて、多機能な駆動回路を実現している。

また、各種の表示モード以外にも、近年様々な機能を有する携帯電話機が開発されており、携帯電話機に用いられる液晶表示装置も様々な表示モードに対応するよう要求されている。

よって、駆動回路５も様々な仕様の液晶表示パネル１に対応するために機能が増加し、それら各機能を制御する必要が生じている。本発明の液晶表示装置１００に用いられる駆動回路５では、レジスタを備えておりレジスタの値を設定することで各機能を実行している。

また、多数のレジスタを設定する煩雑さを避けるためには、オートシーケンス機能を採用することも可能である。ただし、オートシーケンス機能は機能を前もって限定する必要があり、液晶表示パネル毎のカスタム仕様となる。そのため、液晶表示パネル毎に仕様が異なる駆動回路を用意する必要が生じる。

他に、駆動回路５とは別にＥＰＲＯＭを設け、各液晶表示パネルに対応するようにレジスタの設定値を格納しておき、外部制御回路からはインストラクション信号を駆動回路５に入力することで、必要な各設定値をＥＰＲＯＭから読み出すようにすることも可能である。

一般にインストラクション信号の設定は、システムインターフェース７１を介して行われる。システムインターフェース７１は１８ビット、１６ビット等の任意のｎビットのバスおよびクロック同期シリアルの２種類のインターフェースを備えており、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の外部制御回路から送られてくるパラレル、シリアル両方の信号に対応可能である。

駆動回路５にはインデックスレジスタ７４、コントロールレジスタ７５の１６ビットレジスタと、ライトデータレジスタ７８、リードデータレジスタ７９の１８ビットのレジスタがあり、各レジスタにはシステムインターフェース７１を介してデータの読み書きが行われる。符号３１は入力信号線で符号３２は出力信号線である。なお、符号３３はベリファイ信号出力線である。ベリファイ信号により入力・出力データの照合が可能である。

他に、外部表示インターフェース７２は動画表示用にＲＧＢインターフェースと垂直同期インターフェースを備えており、外部からの入力信号線３４を介して映像信号が入力する。ＲＧＢインターフェース動作時には、外部より供給される垂直同期信号と水平同期信号に合わせて表示データを取り込む。

垂直同期インターフェース動作時には垂直同期信号によりフレームの同期を行い、内部クロックにより表示データの取り込みを行う。

インデックスレジスタ７４はコントロールレジスタ７５またはグラフィックＲＡＭ５２のアクセス情報を格納するレジスタで、インデックスレジスタ７４によりコントロールレジスタ７５およびグラフィックＲＡＭ５２のアドレスを指定することが可能である。

コントロールレジスタ７５は駆動回路５の各種機能を指定することができる。コントロールレジスタ７５に設定された値により、表示動作を制御することが可能となる。例えばタイミング生成回路７６に駆動する信号線の数等を指定することができる。

ライトデータレジスタ７８はグラフィックＲＡＭ５２に書き込むデータを一時記憶する。コントロールレジスタ７５の設定値や、後述するアドレスカウンタ７７の値、各種制御端子の値に従い、外部表示インターフェース７２を介して一時格納した表示データをグラフィックＲＡＭ５２に書き込む。

リードデータレジスタ７９はグラフィックＲＡＭ５２からの読み出しデータを一時格納するレジスタである。コントロールレジスタ７５の設定値や、後述するアドレスカウンタ７７の値、各種制御端子の値に従い、一時格納したデータを外部に出力する。

アドレスカウンタ７７はグラフィックＲＡＭ５２にアドレスを与えるカウンタである。インデックスカウンタ７４にアドレス設定のインストラクションを書き込むと、インデックスカウンタ７４からアドレスカウンタへアドレス情報が転送される。

グラフィックＲＡＭ５２は、例えば、１画素あたり１８ビットの構成で、１７２，８００バイトのビットパターンデータを記憶するＳＲＡＭ（Static RAM）を内蔵しており、最大２４０RGB×３２０サイズの表示に対応する。

タイミング生成回路７６は、表示に必要な内部回路を動作させるためのタイミング信号を発生させる。表示に必要なグラフィックＲＡＭ５２の読み出しタイミングや、外部からのアクセスに対応する内部動作タイミング等のインターフェース信号を発生させる。

ラッチ回路５３は映像信号線側２４０出力分のデジタルデータを一旦保持する。出力する信号がラッチ回路５３に準備できると、ラッチ回路５３は表示データをＲＧＢデータセレクタ回路５１に出力する。

ＲＧＢデータセレクタ回路５１は、液晶表示パネル１に内蔵された分配トランジスタ６の制御に同期して、ＲＧＢの各表示データをラッチ回路５３から選択して第１レベルシフタ５４に出力する。

第１レベルシフタ５４は、ラッチ回路５３に保持された信号の電圧レベルを変換して、デコーダ回路５５を制御可能な電圧とする。

デコーダ回路５５は入力した信号に従い階調電圧を出力する。デコーダ回路５５から出力された電圧を第１出力回路５６で電流増幅して映像信号用出力線４２へ出力する。

映像信号線用端子４２は液晶表示パネルの映像信号線２２に電気的に接続しており、階調電圧が映像信号線２２に出力されることになる。階調電圧が出力される映像信号線２２の数や、出力開始される映像信号線２２の位置等はインストラクション信号によりコントロールレジスタ７５に設定される。

他方、駆動回路５は走査信号線２１用の走査信号発生回路５７を備えている。走査信号発生回路５７から走査タイミング信号が出力し、第２レベルシフト回路で電圧が変換され、第２出力回路５９から走査信号線として走査信号用端子４１に走査信号が出力する。

階調電圧生成回路６２は、階調電圧を発生させ、デコーダ回路５５に供給している。γ調整回路６３は、階調電圧の増減の割合をγ関数に近似させて、人間の目の特性に適応した輝度変化を実現している。レギュレータ６４は、内部ロジック回路用の電源電圧を出力している。

ＲＧＢデータセレクタ制御回路６５は、液晶表示パネル１上に形成された分配トランジスタ６のオン・オフを制御する信号を生成し液晶表示パネル１へ出力する。液晶駆動電圧生成回路６１は、液晶表示パネルの駆動に必要な電圧を生成し、電圧出力用端子４３から出力する。

次に、図３に対向電極１５に供給する対向電圧ＶＣＯＭを一定周期で反転させる、所謂コモン反転駆動方式を用いる場合の液晶駆動電圧生成回路６１が生成する電圧および各電圧から生成される信号波形を示す。

図３に示す走査信号ＶＳＣＮは、任意の走査信号線２１に出力される走査信号を示している。図３に示すように走査信号線２１に供給される走査信号ＶＳＣＮがハイ（Ｈｉｇｈ）電圧ＶＧＯＮである期間を１水平走査期間（１Ｈ）と呼ぶ。なお、ＶＧＯＦＦはロウ（Ｌｏｗ）電圧を示す。

コモン反転駆動方式では、例えば図３に示すように対向電圧ＶＣＯＭは１水平走査期間毎にＶＣＯＭＨとＶＣＯＭＬの間で反転する。また、映像信号ＶＳＩＧも対向電圧ＶＣＯＭの反転に合わせて交流駆動となるように反転する。コモン反転駆動方式を用いると、映像信号ＶＳＩＧの振幅が小さくても、映像信号ＶＳＩＧと対向電圧ＶＣＯＭとの電位差を大きくとることが可能で、低電圧駆動、低消費電力化が可能である。

図中、映像信号ＶＳＩＧの符号ＶＳＨは、画素に供給される階調電圧が対向電圧ＶＣＯＭに対して正極性の信号である正階調電圧を示す。符号ＶＳＬは対向電圧ＶＣＯＭに対して負極性である負階調電圧を示す。

符号ＶＣＯＭＨは対向電極ハイ電圧で、ＶＣＯＭＬは対向電極ロウ電圧である。対向電圧ＶＣＯＭは一定期間毎にハイ電圧ＶＣＯＭＨとロウ電圧ＶＣＯＭＬとの間で反転している。符号ＶＤＨは対向電極ハイ電圧ＶＣＯＭＨの基準となる基準電圧で、ＶＤＷは対向電圧の振幅を示す振幅基準電圧である。

なお、図３では、解り易くするために１水平走査期間毎に極性が反転する場合を示しているが、数水平走査期間毎に極性を反転させることや、１フレーム期間毎に極性を反転させることも可能である。

走査信号ＶＳＣＮの符号ＶＧＯＮは画素部の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０をオンするための走査信号ＶＳＣＮのハイ電圧で、正階調電圧ＶＳＨの最大値よりしきい値電圧分以上高い電圧が必要となる。また、符号ＶＧＯＦＦは薄膜トランジスタ１０をオフするためのロウ（Ｌｏｗ）電圧であり、負階調電圧ＶＳＬの最小値よりしきい値電圧分以上低い電圧が必要となる。

次に図４に前述の各電圧を生成する液晶駆動電圧生成回路６１のブロック図を示す。符号１８１は対向電圧出力回路で、１８２は対向電圧基準電圧回路で、１８３は対向電圧ハイレベル調整回路で、１８４は対向電圧ロウレベル調整回路、１８５は基準電圧生成回路である。

基準電圧生成回路１８５から出力する基準電圧に基いて対向電圧基準電圧回路１８２は対向電圧の基準となる基準電圧ＶＤＨを出力する。対向電圧基準電圧回路１８２は基準電圧ＶＤＨから対向電極ハイ電圧ＶＣＯＭＨの基準となる電圧を出力する。

対向電圧基準電圧回路１８２の出力は可変抵抗１９４に印加されており、対向電圧ハイレベル調整回路１８３は可変抵抗１９４からの入力する基準電圧により対向電極ハイ電圧ＶＣＯＭＨを生成している。また、対向電圧ロウレベル設定回路１８４は対向電圧の振幅基準電圧ＶＤＷを設定することで、対向電極ロウ電圧ＶＣＯＭＬを生成している。

なお、対向電圧ハイレベル調整回路１８３は可変抵抗１９４を用いずに、内部の不揮発性メモリ、フューズ回路等により保持する調整値を基に、基準電圧ＶＤＨに調整値倍した電圧値になるよう対向電極ハイ電圧ＶＣＯＭＨを生成することも可能である。

対向電圧ハイレベル調整回路１８３の出力は対向電圧出力回路１８１の対向電圧ハイレベル出力回路１９１ａに入力し、対向電圧ロウレベル調整回路１８４の出力は対向電圧出力回路１８１の対向電圧ロウレベル出力回路１９１ｂに入力している。

対向電圧ハイレベル出力回路１９１ａからは対向電極ハイ電圧ＶＣＯＭＨが出力しているが、対向電極ハイ電圧ＶＣＯＭＨは切換素子１９２ａと切換素子１９２ｂとに入力している。同様に対向電圧ロウレベル出力回路１９１ｂからは対向電極ロウ電圧ＶＣＯＭＬが出力し、切換素子１９２ａと切換素子１９２ｂとに入力している。

切換素子１９２ａと１９２ｂとは互いに一定周期で、対向電圧ハイレベル出力回路１９１ａと対向電圧ロウレベル出力回路１９１ｂとからの出力と、第１対向電圧出力端子１９３ａと第２対向電圧出力端子１９３ｂとの間の接続を切り替えるように形成されている。

そのため、第一の期間に第１対向電圧出力端子１９３ａから対向電極ハイ電圧ＶＣＯＭＨを出力し、第２対向電圧出力端子１９３ｂから対向電極ロウ電圧ＶＣＯＭＬ出力する場合と、第２の期間に第１対向電圧出力端子１９３ａから対向電極ロウ電圧ＶＣＯＭＬ出力し、第２対向電圧出力端子１９３ｂから対向電極ハイ電圧ＶＣＯＭＨを出力することが可能となっている。

なお、液晶駆動電圧生成回路６１内の符号１８６は第１昇圧基準電圧回路で、第１昇圧回路１５１および第２昇圧回路１５２用の基準電圧ＶＣＩを出力する。また、符号１８７は第２昇圧基準電圧回路で第３昇圧回路１５３および第４昇圧回路１５４用の基準電圧ＶＤＣＤＣを出力する。

第１昇圧回路１５１は映像信号線用端子４２に映像信号を出力する回路用の電源電圧ＤＤＶＤＨを基準電圧ＶＣＩを昇圧し生成する。電源電圧ＤＤＶＤＨはラッチ回路５３、第１レベルシフタ５４、デコーダ回路５５を、第１出力回路５６で使用される。

第２昇圧回路１５２は対向電圧ロウレベル出力回路１９１ｂ駆動用の電源電圧ＶＣＬを基準電圧ＶＣＩを昇圧し生成する。

第３昇圧回路１５３は走査信号線２１用の走査信号発生回路５７、第２レベルシフト回路、第２出力回路５９で使用される電源電圧ＶＧＨと電源電圧ＶＧＬを基準電圧ＶＤＣＤＣから昇圧して生成する。

第４昇圧回路１５４は分配トランジスタ駆動回路６５で使用される電源電圧ＶＳＷＨと電源電圧ＶＳＷＬを基準電圧ＶＤＣＤＣから昇圧して生成する。

なお、容量Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３は昇圧容量で、各昇圧回路の昇圧動作に使用される。また、容量Ｃｏｕｔ１、Ｃｏｕｔ２、Ｃｏｕｔ３、Ｃｏｕｔ４、Ｃｏｕｔ５、Ｃｏｕｔ６は出力端子に接続された保持容量素子である。

次に図５を用いて液晶表示パネル１の非点灯領域について説明する。例えばパーシャル表示などで、表示領域９に比較してグラフィックRAM５２から出力する表示データの領域が小さい場合などでは、グラフィックＲＡＭ５２の表示データが書き込まれない領域が生じる。このグラフィックＲＡＭ５２の表示データが書き込まれない領域を黒表示（または白表示）とする場合がある。このグラフィックＲＡＭ５２の表示データが書き込まれない黒表示（または白表示）の領域を非点灯領域２７と呼ぶ。

図５に示すように、走査信号線２１の最初の数行と最後の数行に接続される画素８（図示せず）に、黒表示映像信号電圧を書き込み、図５（ｂ）に示すように、非点灯領域２７−１、２７−２とすることが可能である。

非点灯領域２７−１と２７−２の走査信号線２１の数は、レジスタにより設定可能で、レジスタを設定することで黒表示する走査信号線２１の数は指定可能である。

非点灯領域２７−１と２７−２に映像信号電圧を出力する場合は、省電力のため２系統の対向電極電圧を同極性とし、映像信号を同一極性で連続して出力することも可能である。

すなわち、隣合う２本の走査信号線に接続する画素に映像信号を出力する場合に、１走査期間毎に出力する映像信号電圧の極性を切替えると、映像信号線等を充電する動作を繰り返すことで消費電量が増加する。そのため、省電力の目的では、隣合う２本の走査信号線に接続する画素には同一極性の映像信号電圧を供給することがのぞましい。

また、非点灯領域２７では複数の走査線を同時に選択し、複数行の画素に同時に黒表示映像信号電圧を書き込む動作も可能である。この場合、対向電極電圧が２系統でVCOMHとVCOMLが出ていたのでは、正極性用の黒表示映像信号電圧と負極性用の黒表示映像信号電圧とを１本の映像信号線で同時に出力する必要が生じ、実現が困難である。

そのため、非点灯領域２７−１と２７−２では、２系統で逆極性の対向電極電圧の出力を停止し、同一極性の対向電極電圧を出力する必要がある。前述した対向電圧出力回路１８１では、切換素子１９２ａと切換素子１９２ｂとにより、対向電圧ハイレベル出力回路１９１ａからの出力が、第１対向電圧出力端子１９３ａと第２対向電圧出力端子１９３ｂとの両方に接続される場合と、または、対向電圧ロウレベル出力回路１９１ｂからの出力が、第１対向電圧出力端子１９３ａと第２対向電圧出力端子１９３ｂとの両方に接続される場合とに選択可能となっている。

すなわち、非点灯領域２７−１と２７−２とで映像信号を同一極性で連続して出力する場合や、複数の走査線を同時に選択する場合には、第１対向電圧出力端子１９３ａと第２対向電圧出力端子１９３ｂとに、同時に対向電極ハイ電圧ＶＣＯＭＨを出力するように設定するか、または、第１対向電圧出力端子１９３ａと第２対向電圧出力端子１９３ｂとに、同時に対向電極ロウ電圧ＶＣＯＭＬ出力するように、対向電圧出力回路１８１を設定する。

対向電圧出力回路１８１はコントロールレジスタ７５の設定値に従って、第１対向電圧出力端子１９３ａと第２対向電圧出力端子１９３ｂとから逆相の対向電圧を出力する第１のモードと、同相の対向電圧を出力する第２のモードとを選択可能である。

駆動回路５では、コントロールレジスタ７５の設定値により、第１のモードでは、２系統の対向電圧を出力し、第２のモードでは、１系統の対向電圧を出力するように対向電圧出力回路１８１を動作させる。

なお、切換素子１９２ａと切換素子１９２ｂは単に第１対向電圧出力端子１９３ａ、第２対向電圧出力端子１９３ｂと対向電圧ハイレベル出力回路１９１ａ、対向電圧ロウレベル出力回路１９１ｂとの接続を切換るのではなく、基準となる走査信号線に対応する画素に出力した映像信号の極性を記録しており、基準となる映像信号の極性から判断して、第１対向電圧出力端子１９３ａ、第２対向電圧出力端子１９３ｂとに接続すべき対向電圧ハイレベル出力回路１９１ａ、対向電圧ロウレベル出力回路１９１ｂとを設定している。

また、第１のモードと第２のモードとのレジスタの設定には、インストラクション信号を用いるが、直接外部の制御回路からインストラクション信号を用いてレジスタの値を設定することも可能であるが、オートシーケンス機能を用いることや、他に、ＥＰＲＯＭを設けてインストラクション信号を格納しておき、必要な各設定値をＥＰＲＯＭから読み出すようにすることも可能である。

次に帰線期間の動作について説明する。表示領域９内の最後の走査信号線２１−３２０を走査し、その後、表示領域９の最初の走査信号線２１−１を走査するまでの期間を帰線期間と呼ぶ。この帰線期間にも対向電圧を出力する必要があるが、駆動回路５はコントロールレジスタ７５の設定値に従って、帰線期間でも第１対向電圧出力端子１９３ａと第２対向電圧出力端子１９３ｂとから逆相の対向電圧を出力する第１のモードと、同相の対向電圧を出力する第２のモードとが選択可能となっている。

次に前述した非点灯領域２７の駆動回路について図６を用いて説明する。符号１６１は第１出力回路５６内に設けられた出力アンプである。デコーダ回路５５から出力された階調電圧は電圧線１７３を介して出力アンプ１６１に入力する。出力アンプ１６１では電流増幅して映像信号用出力線４２へ階調電圧を出力する。

非点灯領域７２に黒表示（または白表示）する場合には出力アンプ１６１の動作を停止して出力インバータ１６２から黒表示（または白表示）電圧を出力することで、消費電力を低減する低消費モードとすることができる。

すなわち、低消費モードでは制御信号線１７２によりスイッチング素子１６３を用いて出力アンプ１６１への電源線１７１と１７５の接続を切断し、出力アンプ１６１の動作を停止させる。

このとき、表示データの転送も不要なので、デコーダ回路５５の動作を停止させることも可能である。また、必要に応じてラッチ回路５３、ＲＧＢデータセレクタ回路５１、第１レベルシフタ回路５４の一部の動作を停止することも可能である。

出力インバータ１６２の電源線１７６には黒表示に用いられる最大階調電圧（Ｖ６３）が供給されており、電源線１７８には白表示に用いられる最小階調電圧（Ｖ０）が供給されている。

黒表示の場合は、信号線１７７にはロウ電圧が供給され、最大階調電圧（Ｖ６３）が映像信号用出力線４２に出力する。白表示の場合は、信号線１７７にはハイ電圧が供給され、最小階調電圧（Ｖ０）が映像信号用出力線４２に出力する。

なお、この時黒表示（または白表示）であるので、ＲＧＢ全ての画素に階調電圧が書き込まれるので、ＲＧＢデータセレクタ制御回路６５からは、分配トランジスタ６が全てオン状態となるような制御信号が出力している。

出力インバータ１６２を用いた省電力動作は、８階調表示、２階調表示にも用いることができる。８階調表示の場合では、ラッチ回路５３の出力する表示データの最上位ビットを用いて、最上位ビットが“１”の場合は信号線１７７にロウ電圧を供給して出力インバータ１６２からは最大階調電圧（Ｖ６３）を出力し、最上位ビットが“０”の場合は信号線１７７にハイ電圧を供給して出力インバータ１６２からは最小階調電圧（Ｖ０）を出力するようにする。

なお、省電力動作の８階調表示の場合は、ＲＧＢデータセレクタ制御回路６５からは、分配トランジスタ６がＲＧＢ出力に対応してオン状態となるような制御信号が出力する。

次に図７に液晶表示装置１の画素部８の平面図を示す。また図７のＡ−Ａ線で示す断面図を図８に示す。図７、図８では、横電界方式（In-plane switching mode）の液晶パネルの画素部８を示している。図７に示すようにＴＦＴ基板２には画素部８が形成されており、画素部８は走査信号線２１と対向電極信号線２５と映像信号線２２とに囲まれた領域となる。

前述したように、走査信号線２１と映像信号線２２の交差部近傍にスイッチング素子（以後ＴＦＴとも呼ぶ）１０と画素電極１１とが形成される。画素電極１１と対向電極１５とは櫛歯状に形成され、交互に配置されている。画素電極１１に供給された映像信号と、対向電極１５に供給される対向電圧との間に生じる電位差により、液晶分子の配向方向が変化して透過光の強度を制御することができる。

符号１３２はドレイン領域で符号１３３はソース領域で後述する半導体層１３４に形成され、ＴＦＴ１０を形成する。符号１４６はスルーホールでソース領域１３３と画素電極１１とを電気的に接続する。符号１４７は対向電極１５と対向電極信号線２５とを電気的に接続しているスルーホールである。

次に、液晶表示パネル１は図８に示すような断面構造をしており、ＴＦＴ基板２とカラーフィルタ基板３とが対向して配置されている。ＴＦＴ基板２とカラーフィルタ基板３との間には、液晶組成物４が保持されている。なお、ＴＦＴ基板２とカラーフィルタ基板３との周辺部には、シール材（図示せず）が設けられており、ＴＦＴ基板２とカラーフィルタ基板３とシール材とは、狭い隙間を有する容器を形成し、液晶組成物４はＴＦＴ基板２とカラーフィルタ基板３との間に封止される。また、符号１４と符号１８は液晶分子の配向を制御する配向膜である。

カラーフィルタ基板３には赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）毎にカラーフィルタ１５０が形成されており、各カラーフィルタ１５０の境界には遮光のためにブラックマトリクス１６２が形成されている。

ＴＦＴ基板２は、少なくとも一部が透明なガラス、樹脂等からなる。ＴＦＴ基板２上には下地膜が形成されその上にポリシリコン膜からなる半導体層１３４が形成される。

半導体層１３４の上にはゲート絶縁膜１３６が形成され、ゲート絶縁膜１３６の上にはゲート電極１３１が形成される。前述したようにＴＦＴ基板２には走査信号線２１が形成されているが、走査信号線２１の一部はゲート電極１３１を形成する。走査信号線２１は、クロム（Ｃｒ）または、ジルコニウム（Zirconium）を主体とする層と、アルミニウム（Ａｌ）を主体とする層の多層膜から形成される。また、上面からＴＦＴ基板側の下面に向けて線幅が広がるように側面が傾斜している。

半導体層１３４の両端部には不純物が注入されドレイン領域１３２とソース領域１３３とが離間して形成されている。前述したように、ドレインとソースの呼び方は電位によって変化するが、本明細書では映像信号線２２と接続する方をドレインと呼び、画素電極１１と接続する方をソースと呼ぶ。

映像信号線２２は、モリブデン（Mo）とクロム（Cr）の合金や、モリブデン（Mo）又はタングステン（Ｗ）を主体とする２つの層で、アルミニウム（Al）を主体とする層を挟んだ多層膜から形成されている。また、ＴＦＴ３０を覆うように無機絶縁膜１４３と有機絶縁膜１４４が形成されている。ソース領域１３３は無機絶縁膜１４３と有機絶縁膜１４４とに形成されたスルーホール１４６を介して画素電極１１と接続されている。

なお、無機絶縁膜１４３は窒化シリコンや酸化シリコンを用いて形成可能であり、有機絶縁膜１４４は有機樹脂膜を用いることができ、その表面は比較的平坦に形成することが可能なものであるが、凹凸を形成すように加工することも可能である。

画素電極１１及び対向電極１５は透明導電膜からなり、透明導電膜は、ＩＴＯ（indium tin oxide）、ＩＴＺＯ(Indium Tin Zinc Oxide)、ＩＺＯ (Indium Zinc Oxide)、ＺｎＯ (Zinc Oxide)、ＳｎＯ（酸化スズ）、Ｉｎ2Ｏ3（酸化インジウム）等の透光性の導電層から構成されている。

また、前述したクロムを主体とする層は、クロム単体でもクロムとモリブデン（Ｍｏ）等の合金でもよく、ジルコニウムを主体とする層は、ジルコニウム単体でもジルコニウムとモリブデン等の合金でもよく、タングステンを主体とする層は、タングステン単体でもタングステンとモリブデン等の合金でもよく、アルミニウムを主体とする層は、アルミニウム単体でもアルミニウムとネオジウム（Neodymium）等の合金でもよい。

本発明の実施の形態１の液晶表示装置を示す概略ブロック図である。 本発明の実施の形態１の液晶表示装置を示す概略ブロック図である。 本発明の実施の形態１の液晶表示装置に用いられる駆動回路を示す概略ブロック図である。 本発明の実施の形態１の液晶表示装置に用いられる駆動回路の状態遷移を示す概略状態遷移図である。 本発明の実施の形態１の液晶表示装置に用いられるメモリ素子に記録されるコマンドを示す概略図である。 本発明の実施の形態１の液晶表示装置のベリファイ機能を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態１の液晶表示装置の画素部を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態１の液晶表示装置の画素部を示す概略断面図である。

符号の説明

１…液晶表示パネル、２…ＴＦＴ基板、４…コネクタ、５…駆動回路、８…が素部、９…表示領域、１０…スイッチング素子（薄膜トランジスタ）、１１…画素電極、２１…走査信号線、２２…映像信号線、３０…フレキシブルプリント基板、５１…シフトレジスタ回路、５２…グラフィックＲＡＭ、５３…ラインラッチ回路、５４…レベルシフタ回路、５５…デコード回路、５６…出力回路、５７シフトレジスタ回路、７０…メモリ素子、７１…システムインターフェース、７２…外部表示インターフェース、７４…インデックスレジスタ、７５…コントロールレジスタ、１００…液晶表示装置。

Claims (9)

1. 第１の基板と、第２の基板と、
   前記第１の基板と第２の基板の間に挟まれた液晶組成物と、
   前記第１の基板に設けられた複数の画素電極と、
   前記画素電極に対向配置された対向電極と、
   前記画素電極に映像信号を供給するスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子に映像信号を供給する映像信号線と、
   前記スイッチング素子を制御する走査信号を供給する走査信号線と、
   前記対向電極に第１の電圧を供給する第１の対向電圧線と、
   前記対向電極に第２の電圧を供給する第２の対向電圧線と、
   前記映像信号と走査信号を出力する駆動回路とを有し、
   隣合う２本の走査信号線である第１の走査信号線と第２の走査信号線には、第１の走査信号線に制御されるスイッチング素子により映像信号が供給される第１の画素電極と、第２の走査信号線に制御されるスイッチング素子により映像信号が供給される第２の画素電極とを設け、第１の画素電極に対向する対向電極には第１の対向電極信号線が接続し、第２の画素電極に対向する対向電極には第２の対向電極信号線が接続し、
   第１の走査信号線に走査信号が出力する第１の走査期間には、第１の対向電極信号線と第２の対向電極信号線に印加される電圧の極性が逆極性である第１のモードで駆動され、
   最終行の走査信号の出力終了後から開始行の走査信号の出力開始される間の帰線期間には、第１の対向電極信号線と第２の対向電極信号線に印加される電圧の極性が同極性である第２のモードが選択可能であることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記駆動回路は第１の電圧を出力する第１電圧生成回路と第２の電圧を出力する第２電圧生成回路とを備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記駆動回路は第１の電圧を出力する第１電圧生成回路と第２の電圧を出力する第２電圧生成回路と、
   第１電圧生成回路と第１の対向電圧線または第２の対向電圧線との間の接続を切り替える第１のスイッチング回路と、
   第２電圧生成回路と第１の対向電圧線または第２の対向電圧線との間の接続を切り替える第２のスイッチング回路とを備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 第１の基板と、第２の基板と、
   前記第１の基板と第２の基板の間に挟まれた液晶組成物と、
   前記第１の基板に設けられた複数の画素電極と、
   前記画素電極に対向して配置される対向電極と、
   前記画素電極に映像信号を供給するスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子に映像信号を供給する映像信号線と、
   前記スイッチング素子を制御する走査信号を供給する走査信号線と、
   前記対向電極に第１の電圧を供給する第１の対向電圧線と、
   前記対向電極に第２の電圧を供給する第２の対向電圧線と、
   前記映像信号と前記走査信号を出力する駆動回路とを有し、
   前記駆動回路は複数の走査信号線に走査信号を供給する省電力駆動時に、
   前記第１の電圧と第２の電圧の極性を反転して出力する第１のモードと、
   前記第１の電圧と第２の電圧の極性を同相で出力する第２のモードとに切替が可能であることを特徴とする液晶表示装置。
5. 前記駆動回路は第１の電圧を出力する第１電圧生成回路と第２の電圧を出力する第２電圧生成回路とを備えることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記駆動回路は第１の電圧を出力する第１電圧生成回路と第２の電圧を出力する第２電圧生成回路と、
   第１電圧生成回路と第１の対向電圧線または第２の対向電圧線との間の接続を切り替える第１のスイッチング回路と、
   第２電圧生成回路と第１の対向電圧線または第２の対向電圧線との間の接続を切り替える第２のスイッチング回路とを備えることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
7. 第１の基板と、第２の基板と、
   前記第１の基板と第２の基板の間に挟まれた液晶組成物と、
   前記第１の基板に設けられた複数の画素電極と、
   前記画素電極に対向して配置される対向電極と、
   前記画素電極に映像信号を供給するスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子に映像信号を供給する映像信号線と、
   前記スイッチング素子を制御する走査信号を供給する走査信号線と、
   前記対向電極に第１の電圧を供給する第１の対向電圧線と、
   前記対向電極に第２の電圧を供給する第２の対向電圧線と、
   前記映像信号と前記走査信号を出力する駆動回路とを有し、
   前記駆動回路は出力回路に設けられたインバータ回路から映像信号が出力する省電力動作時に、
   前記第１の電圧と第２の電圧の極性を反転して出力する第１のモードと、
   前記第１の電圧と第２の電圧の極性を同相で出力する第２のモードとに切替が可能であることを特徴とする液晶表示装置。
8. 前記駆動回路は第１の電圧を出力する第１電圧生成回路と第２の電圧を出力する第２電圧生成回路とを備えることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記駆動回路は第１の電圧を出力する第１電圧生成回路と第２の電圧を出力する第２電圧生成回路と、
   第１電圧生成回路と第１の対向電圧線または第２の対向電圧線との間の接続を切り替える第１のスイッチング回路と、
   第２電圧生成回路と第１の対向電圧線または第２の対向電圧線との間の接続を切り替える第２のスイッチング回路とを備えることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。

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