(57)【要約】【課題】パネルのプリチャージ方式を改善して液晶表示装置の消費電力を低減化する。【解決手段】表示装置は、画素アレイ部２とこれを駆動する周辺回路部とを同一の基板１上に形成したパネルからなる。画素アレイ部２は、行状に配された走査線Ｘと、列状に配された信号線Ｙと、各走査線Ｘ及び信号線Ｙの交差部に対応して行列状に配された画素ＰＸＬとからなる。周辺回路部は、走査線Ｘを順次走査して画素ＰＸＬを行毎に選択する垂直駆動回路３と、信号線Ｙを介して映像信号を該選択された行の画素ＰＸＬに書き込んで画像を表示する水平駆動回路４と、画像の画質を改善するため映像信号を書き込む前に信号線Ｙに予備的にプリチャージ信号を印加するプリチャージ回路５とを備える。パネルには、プリチャージ信号用の電圧を蓄電するコンデンサを含む電圧保持供給回路６が形成されており、パネル内部でプリチャージ回路５にプリチャージ信号用の電圧を供給する。【選択図】図１
2005091505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素アレイ部とこれを駆動する周辺回路部とを同一の基板上に形成したパネルからなり、
前記画素アレイ部は、行状に配された走査線と、列状に配された信号線と、各走査線及び信号線の交差部に対応して行列状に配された画素とからなり、
前記周辺回路部は、行状の走査線を順次走査して画素を行毎に選択する垂直駆動回路と、列状の信号線を介して映像信号を該選択された行の画素に書き込んで画像を表示する水平駆動回路と、該画像の画質を改善するため該映像信号を書き込む前に列状の信号線に予備的にプリチャージ信号を印加するプリチャージ回路とを備えた表示装置において、
前記パネルには、該プリチャージ信号用の電圧を蓄電するコンデンサを含む電圧保持供給回路が形成されており、パネル内部で該プリチャージ回路に該プリチャージ信号用の電圧を供給可能なことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記プリチャージ回路は映像信号を書き込む期間以外のブランキング期間に該プリチャージ信号を各信号線に印加し、
前記電圧保持供給回路は、該ブランキング期間に合わせて該コンデンサに対する充放電を制御することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記画素は、液晶セルと、該走査線及び信号線に接続され該液晶セルに映像信号を書き込む薄膜トランジスタと、該液晶セルに書き込まれた映像信号を保持する薄膜容量とからなり、
前記コンデンサは、該薄膜容量と同一の層構成を有し且つ同時に形成されることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブマトリクス型で且つ周辺回路部も同一基板上に形成した表示装置に関する。より詳しくは、周辺回路部に含まれるプリチャージ回路の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のアクティブマトリクス型表示装置は、画素アレイ部とこれを駆動する周辺回路部とを同一の基板上に形成したパネルからなる。画素アレイ部は、行状に配された走査線と、列状に配された信号線と、各走査線及び信号線の交差部に対応して行列状（マトリクス状）に配された画素とで構成されている。これに対し周辺回路部は、行状の走査線を順次走査して画素を行毎に選択する垂直駆動回路と、列状の信号線を介して映像信号を選択された行の画素に書き込んで画像を表示する水平駆動回路とを含んでいる。更に近年プリチャージ回路を含むパネルが開発されている。プリチャージ回路は、画像の画質を改善する為映像信号を書き込む前に列状の信号線に予備的にプリチャージ信号を印加する。
【特許文献１】特開平８−６９０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来、映像信号と同様にプリチャージ信号も外部からパネルに供給されていた。例えばＬＣＤパネルを各種機器のディスプレイに用いる場合、機器本体からプリチャージ信号をパネルへ供給している。この為、機器本体からパネル側へ常に電流が流れている構造となっている。パネルにはプリチャージ信号に加え映像信号（ビデオ信号）や電源電圧などの高電圧が入力される為、本体側からパネルに流れる電流が大きく、システム全体として消費電力が大きくなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明はパネルのプリチャージ方式を改善して表示装置の消費電力を低減化することを目的とする。係る目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち、画素アレイ部とこれを駆動する周辺回路部とを同一の基板上に形成したパネルからなり、前記画素アレイ部は、行状に配された走査線と、列状に配された信号線と、各走査線及び信号線の交差部に対応して行列状に配された画素とからなり、前記周辺回路部は、行状の走査線を順次走査して画素を行毎に選択する垂直駆動回路と、列状の信号線を介して映像信号を該選択された行の画素に書き込んで画像を表示する水平駆動回路と、該画像の画質を改善するため該映像信号を書き込む前に列状の信号線に予備的にプリチャージ信号を印加するプリチャージ回路とを備えた表示装置において、前記パネルには、該プリチャージ信号用の電圧を蓄電するコンデンサを含む電圧保持供給回路が形成されており、パネル内部で該プリチャージ回路に該プリチャージ信号用の電圧を供給可能なことを特徴とする。
【０００５】
好ましくは、前記プリチャージ回路は映像信号を書き込む期間以外のブランキング期間に該プリチャージ信号を各信号線に印加し、前記電圧保持供給回路は、該ブランキング期間に合わせて該コンデンサに対する充放電を制御する。また、前記画素は、液晶セルと、該走査線及び信号線に接続され該液晶セルに映像信号を書き込む薄膜トランジスタと、該液晶セルに書き込まれた映像信号を保持する薄膜容量とからなり、前記コンデンサは、該薄膜容量と同一の層構成を有し且つ同時に形成される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、アクティブマトリクス型の表示装置を構成するパネルの周辺回路部に、大容量のプリチャージ信号用電圧保持供給回路を内蔵している。この電圧保持供給回路は大容量の薄膜コンデンサを備えている。この大容量コンデンサを定期的に充電することで得られた電圧を用いてプリチャージ信号とする。これにより、パネルの消費電力の低減化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
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。図１は本発明に係る表示装置の好適な実施形態を示す模式的なブロック図である。図示する様に、本表示装置は、画素アレイ部２とこれを駆動する周辺回路部とを同一の基板１上に形成したパネルからなる。画素アレイ部２は、行状に配された走査線Ｘと、列状に配された信号線Ｙと、各走査線Ｘ及び信号線Ｙの交差部に対応して行列状に配された画素ＰＸＬとから構成されている。一方、周辺回路部は中央の画素アレイ部２を囲む様に配されている。周辺回路部は、垂直駆動回路３と水平駆動回路４とプリチャージ回路５とを含んでいる。垂直駆動回路３は、行状の走査線Ｘを順次走査して画素ＰＸＬを行毎に選択する。本実施形態では、垂直駆動回路３は基板１の左右両側に配されており、行状の走査線Ｘを両側から同時に駆動している。水平駆動回路４は列状の信号線Ｙを介して映像信号を該選択された行の画素ＰＸＬに書き込んで画像を表示する。本実施形態では、この水平駆動回路４は列状の信号線Ｙの上端側に接続されている。プリチャージ回路５は画素アレイ部２に表示される画像の画質を改善する為、映像信号を書き込む前に列状の信号線Ｙに予備的にプリチャージ信号を印加する。本実施形態では、プリチャージ回路５は列状の信号線Ｙの下端側に接続されている。なお、基板１の上端には外部接続用の端子７も形成されている。
【０００８】
本発明の特徴事項として、パネルには、プリチャージ信号用の電圧を蓄電するコンデンサを含む電圧保持供給回路６が形成されており、パネル内部でプリチャージ回路５にプリチャージ信号用の電圧を供給している。電圧保持供給回路６に含まれる大容量コンデンサは、中央の画素アレイ部２の占有面積を圧迫しない様、周辺回路部の空いた部分に適宜形成可能である。本実施形態では、プリチャージ回路５は映像信号を書き込む期間以外のブランキング期間にプリチャージ信号を各信号線Ｙに印加している。電圧保持供給回路６は、このブランキング期間に合わせてコンデンサに対する充放電を制御している。尚、本実施形態のパネルはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）となっている。すなわち、個々の画素ＰＸＬは液晶セルＬＣと、走査線Ｘ及び信号線Ｙに接続され液晶セルＬＣに映像信号を書き込む薄膜トランジスタＴＦＴと、液晶セルＬＣに書き込まれた映像信号を保持する薄膜容量Ｃｓとからなる。一方、電圧保持供給回路６に含まれる大容量コンデンサは、画素の薄膜容量Ｃｓと同一の層構成を有し且つ同時に形成される。
【０００９】
薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極は対応する走査線Ｘに接続されている。ＴＦＴのソース電極は対応する信号線Ｙに接続されている。ＴＦＴのドレイン電極は対応する液晶セルＬＣの画素電極に接続されている。尚液晶セルＬＣは画素電極と対向電極との間に保持された液晶で構成されている。対向電極は基板１と対向する別の基板に形成されている。薄膜容量Ｃｓは補助容量とも呼ばれ、その一方の電極がＴＦＴのドレイン電極に接続される一方、他方の電極は所定の電位に接続されている。
【００１０】
以上の説明から明らかな様に、本発明は、ＬＣＤパネル内部にプリチャージ用の大容量コンデンサを追加し、プリチャージの為の電圧保持供給回路を構成している。大容量コンデンサに蓄積された電圧を使って信号線のプリチャージを行う。ＬＣＤパネルの周辺回路部に形成されたプリチャージ用電圧保持供給回路に使用する大容量コンデンサは、各画素に形成された補助容量Ｃｓと同じプロセスにより形成できる。又、電圧保持供給回路６の他の部分も通常のプロセスにより垂直駆動回路３、水平駆動回路４及びプリチャージ回路５と同時に形成できる為、工程数の増加をもたらすことはない。この大容量コンデンサを例えば基板１の下方空隅に配置することで、レイアウト上画素アレイ部２や周辺回路部に含まれる他の回路と重ならない様に配置することができる。
【００１１】
図２は図１に示した電圧保持供給回路６の具体的な構成を示す回路図である。図示する様に、電圧保持供給回路６は定抵抗Ｒｓｗ、コンデンサＣ、抵抗Ｒ、スイッチＳＷなどで構成されている。定抵抗Ｒｓｗと抵抗ＲはスイッチＳＷを介して電源電圧レベルと接地レベルとの間に直列接続されている。本例では電源電圧ＶＤＤは例えば１５Ｖであり、接地電圧ＧＮＤは例えば０Ｖである。コンデンサＣは抵抗Ｒの両端に接続されている。定抵抗Ｒｓｗと抵抗Ｒの接続点から本電圧保持供給回路６の出力電圧が得られる。出力電圧は、電源電圧ＶＤＤを入力として、コンデンサＣと抵抗Ｒによって所望のレベルに調整される。この出力電圧は、大容量コンデンサＣを使った保持回路によって一定期間の充電によりその電位を保持し、プリチャージ信号として利用される。充電期間はブランキング期間に対応して設定されており、水平方向走査と垂直方向走査の両方のブランキング期間に対応している。この構成によれば、従来機器本体（システム）側から入力されていたプリチャージ信号が、パネル内部で供給されることによって、定常的な消費電流を削減可能である。定常的な消費電流の削減に伴い、消費電力の低下を実現できる。
【００１２】
尚、プリチャージ信号は通常複数の電位レベルが必要である。必要な電位レベルの数に合わせて、図２に示した電圧保持供給回路がパネルに組み込まれる。その場合出力電圧が電源電圧ＶＤＤに比べて低い程抵抗Ｒを通じての放電が多い為、これを補う様コンデンサＣの容量は大きくしなければならない。又、プリチャージ期間が長い程、安定した出力電圧を供給する為コンデンサＣの容量を大きくする必要がある。
【００１３】
図３は、図１に示したＴＦＴとコンデンサＣの断面構造を示す模式図である。ＴＦＴは基板１に形成された多結晶シリコンなどの半導体薄膜１１を素子領域とし、その上に絶縁膜１２を介して同じく多結晶シリコンなどの半導体薄膜１３からなるゲート電極Ｇが形成されている。係る構成を有するＴＦＴは第１層間絶縁膜１４により被覆されており、その上に金属配線１５が形成されている。一方の金属配線１５は第１層間絶縁膜１４に形成されたコンタクトホールを介してＴＦＴのドレインＤに接続している。他方の金属配線１５は同じく第１層間絶縁膜１４に形成されたコンタクトホールを介してＴＦＴのソースＳに接続している。この金属配線１５は信号線Ｙの一部となっている。アルミニウムなどでできた金属配線１５は第２層間絶縁膜１６により被覆されており、その上に画素電極１７が形成されている。画素電極１７は第２層間絶縁膜１６に形成したコンタクトホールを介してドレイン側の金属配線１５に接続している。
【００１４】
一方、大容量コンデンサＣは、薄膜トランジスタＴＦＴと同じく薄膜構造を有し、ＴＦＴと同時に形成可能である。図示の例では、大容量コンデンサＣは、ゲート絶縁膜と同層の絶縁膜１２を誘電体とし、その上下を一対の電極で保持した構成となっている。下側の電極はＴＦＴの素子領域を構成する半導体薄膜１１と同層である。上側の電極はＴＦＴのゲート電極を構成する半導体薄膜１３と同層である。下側の電極は金属配線１５を介して接地電位ＧＮＤに接続されている。上側の電極は別の金属配線１５を介して出力端子（ＯＵＴ）に接続されている。尚、画素に形成される補助容量Ｃｓも大容量コンデンサＣと同一の層構成を有する。換言すると、大容量コンデンサＣは、画素部の薄膜容量Ｃｓと同一の層構成を有し且つ同時に形成される。
【００１５】
図４は、図１に示したプリチャージ回路５の一部を示す回路図である。プリチャージ回路は電圧保持供給回路６からプリチャージに必要な電圧ＰｓｉｇＢＨとＰｓｉｇＢＬの供給を受ける。プリチャージ回路は一対のトランスミッションゲート素子ＴＧ１，ＴＧ２を備えており、外部から供給される周期信号ＦＲＰとその反転信号に応じて、ＰｓｉｇＢＨとＰｓｉｇＢＬを交互に選択し、合成された信号ＰｓｉｇＢを得ている。
【００１６】
波形図に示す様に、ＰｓｉｇＢは所定の周期で高電圧レベルＰｓｉｇＢＨと低電圧レベルＰｓｉｇＢＬとが交互に現われている。所定の周期は水平走査期間もしくは垂直走査期間に対応している。一般に、液晶表示素子に書き込まれる映像信号は１水平期間もしくは１垂直期間で極性が切り替わっている。これに応じてプリチャージ信号も極性を切り替える必要があり、ＰｓｉｇＢＨとＰｓｉｇＢＬを組み合わせてプリチャージ信号ＰｓｉｇＢを得ている。このプリチャージ信号ＰｓｉｇＢは、あらかじめ画素に映像信号を書き込む前に、ＴＦＴで隔てられた画素電極と信号線との間のリーク量を一定に揃える為に供給される。この目的で信号線に印加するプリチャージ信号は正極性及び負極性共に絶対値の大きい電圧が必要である。ノーマリホワイトモードの表示装置の場合、このプリチャージ信号ＰｓｉｇＢに必要なレベルはブラックレベルである。
【００１７】
この他プリチャージ信号としては、ＰｓｉｇＢの他、ＰｓｉｇＧも必要である。このプリチャージ信号ＰｓｉｇＧはホワイトレベルとブラックレベルの間の中間レベル（グレイレベル）に設定されており、あらかじめ信号線を中間レベルの電位でプリチャージすることにより、画像のユニフォーミティを改善している。ＰｓｉｇＧも映像信号の極性反転に合わせて高低２レベル必要であり、同じく図２に示した構成の電圧保持供給回路から供給される。
【００１８】
図５は、図１に示したプリチャージ回路５の別の部分を示す回路図である。図示の回路は、制御信号ＰＣＧ及びＰＲＧによって制御され、前段階で形成されたグレイレベルのプリチャージ信号ＰｓｉｇＧとブラックレベルのプリチャージ信号ＰｓｉｇＢを合成して最終的なプリチャージ信号Ｐｓｉｇを、各信号線に供給するものである。この回路は、図示の様にナンドゲート素子ＮＡＮＤ１，ＮＡＮＤ２と、インバータ素子ＩＮＶ１，ＩＮＶ２と、トランスミッションゲート素子ＴＧ３，ＴＧ４とで構成されている。
【００１９】
図６は、図５に示したプリチャージ回路の動作説明に供するタイミングチャートである。前述した様に、水平駆動回路は映像信号Ｖｓｉｇを各信号線にサンプリングする一方、プリチャージ回路はプリチャージ信号Ｐｓｉｇを各信号線に印加する。図示する様に、映像信号Ｖｓｉｇはブランキング期間と映像期間に分かれている。又所定の期間（例えば１水平期間）毎に中心電圧（例えば７．５Ｖ）に対して極性が反転している。第１の制御信号ＰＣＧはブランキング期間にハイレベルＨとなり映像期間にローレベルＬとなっている。この制御信号ＰＣＧはハイレベルの時プリチャージを実行する様にプリチャージ回路を制御する。第２の制御信号ＰＲＧはブランキング期間の前半部分でハイレベルＨとなり後半でローレベルＬとなっている。この制御信号ＰＲＧはブラックレベルのプリチャージ信号とグレイレベルのプリチャージ信号を切り替える。ＰＲＧがＨの時、ブラックレベルのプリチャージ信号が選択される様になっている。前述した様に、図５のプリチャージ回路は、制御信号ＰＣＧ及びＰＲＧに応じて制御され、最終的なプリチャージ信号Ｐｓｉｇを各ブランキング期間毎信号線に印加する。映像信号Ｖｓｉｇの極性反転に応じてＰｓｉｇも極性が反転している。図示の例では最初のブランキング期間にまずブラックレベルで正極性の電位ＰｓｉｇＢＨ（例えば１２．５Ｖ）が印加され続いて同じく正極性でグレイレベルの電位ＰｓｉｇＧＨ（例えば１０．０Ｖ）が印加される。次のブランキング期間では初めに負極性のブラックレベルＰｓｉｇＢＬ（例えば２．５Ｖ）が印加され、続いて同じく負極性のグレイレベルＰｓｉｇＧＬ（例えば５．５Ｖ）が印加される。尚、上述したプリチャージ信号Ｐｓｉｇの波形は一例に過ぎず、本発明はこれに限られるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
以上説明した様に、本発明によれば、パネル内部に大容量のプリチャージ信号用電圧保持供給回路を組み込んでいる。プリチャージ信号をパネル内部で生成することによって、定常的な消費電流を削減することができる。これに伴い、消費電力の削減を目的として表示装置に本発明を利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した表示装置に組み込まれる電圧保持供給回路の具体的な構成例を示す回路図である。
【図３】電圧保持供給回路に組み込まれる大容量コンデンサの構造を示す模式的な部分断面図である。
【図４】図１に示した表示装置に組み込まれるプリチャージ回路の前段部分を示す回路図である。
【図５】プリチャージ回路に組み込まれる後段部分の回路図である。
【図６】図５に示したプリチャージ回路の動作説明に供するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
１・・・基板、２・・・画素アレイ部、３・・・垂直駆動回路、４・・・水平駆動回路、５・・・プリチャージ回路、６・・・電圧保持供給回路、７・・・接続端子
【図１】
2005091505.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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