(57)【要約】表示装置は、行アドレス信号を供給する行駆動回路（３０）と、画素駆動信号を供給する列アドレス回路（３２）とを有する。この行アドレス信号は、所望の駆動法を実現するための複数の電圧レベル（Ｖ１〜Ｖ４）を有する。列アドレス回路は、当該行アドレス信号のうちの少なくとも幾つかについての低電圧相当値を発生するための回路（７０）を有する。行アドレス回路は、それら相当値を行アドレス信号レベル（そのうちの１つは高電圧振幅を有する）に変換する変換回路（７２）を有する。本発明は、行ドライバと列ドライバとの間において適正に行電圧供給回路の異なるセクションに分けるアーキテクチャを提供する。これにより、電力効率を向上させることのできる簡単な電源を提供することが可能となる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶画素のアレイと液晶セルとを有する表示装置であって、各画素は薄膜トランジスタのスイッチング素子を有し、そのアレイは、行及び列形態で配置され、各行の画素は、当該行の画素の薄膜トランジスタのゲートに接続する行導電体を共用し、各列の画素は、画素駆動信号が供給される列導電体を共用し、行駆動回路は、当該行の画素のトランジスタのスイッチングを制御するための行アドレス信号を供給し、列アドレス回路は、前記画素駆動信号を供給し、前記行アドレス信号は、複数の電圧レベルを有し、前記列アドレス回路は、前記行アドレス電圧レベルの少なくとも幾つかの相当値を生成する回路を有し、前記行アドレス回路は、前記相当値を前記行アドレスレベルに変換する変換回路を有する表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記相当値は、比較的低電圧の信号を含み、前記行アドレスレベルは、比較的高電圧の信号を含む、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、前記相当値は、１０ボルト又はこれを下回る電圧強度を有し、前記行アドレスレベルの少なくとも１つは、１０ボルト又はこれを上回る電圧強度を有する、装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちいずれか１つに記載の装置であって、前記相当値は、前記行アドレスレベルのディジタル相当値を有し、前記変換回路は、ディジタル−アナログ変換回路を有する、装置。
【請求項５】
請求項１ないし３のうちいずれか１つに記載の装置であって、前記相当値は、前記アドレスレベルの倍率変化処理の施された相当値を有し、前記変換回路は、増幅回路を有する、装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のうちいずれか１つに記載の装置であって、前記列アドレス回路により発生された相当値は、キックバック及び／又は輝度制御及び／又はバンドギャップを考慮に入れた補償が施される、装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちいずれか１つに記載の装置であって、前記相当値は最大でフレーム毎１度発生される、装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のうちいずれか１つに記載の装置であって、前記行アドレス回路は、２つの電力線路により駆動される、装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のうちいずれか１つに記載の表示装置を有する移動電話機であって、前記行駆動回路は、バッテリ電源から、前記行アドレス回路を駆動するための２つの電力線路を生成する電力供給部を有する、電話機。
【請求項１０】
請求項９に記載の移動電話機であって、前記電力供給部は、前記行アドレスレベルの１つとして高電圧出力をさらに供給し、その残りの行アドレスレベルは、前記相当値の変換により提供される、移動電話機。
【請求項１１】
アクティブマトリクス表示装置の列アドレス回路であって、当該装置の行駆動回路は、複数のレベルを有する行アドレス信号を供給し、前記列アドレス回路は、画素駆動信号を生成するのに設けられかつ前記行アドレスレベルの少なくとも幾つかの相当値を発生するための回路をさらに有し、前記相当値は、前記行アドレス回路により比較的高電圧の行アドレスレベルに変換するための比較的低電圧の信号を含む、列アドレス回路。
【請求項１２】
複数のレベルを有する行アドレス信号を供給する、アクティブマトリクス表示装置の行駆動回路であって、当該装置の列アドレス回路は、画素駆動信号と当該行アドレスレベルの少なくとも幾つかの比較的低電圧の相当値とを供給し、前記行アドレス回路は、当該相当値を比較的高電圧の行アドレスレベルに変換し前記行アドレスレベルから前記行アドレス信号を形成する変換回路を有する、行駆動回路。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の回路であって、集積回路として形成される回路。
【請求項１４】
請求項１２に記載の行駆動回路と請求項１１に記載の列アドレス回路とを有する表示駆動回路。
【請求項１５】
アクティブマトリクス液晶表示装置の行アドレス信号を生成する方法であって、前記行アドレス信号は、複数の電圧レベルを有し、
列アドレス回路において、当該行アドレスレベルの少なくとも幾つかの相当値であって比較的低電圧の信号を有する相当値を生成し、
行駆動回路において、前記相当値を比較的高電圧の行アドレスレベルに変換し、前記行アドレスレベルから前記行アドレス信号を形成する、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、前記相当値は、前記行アドレスレベルの倍率変倍処理された相当値を有し、当該変換は、増幅回路により行われる、方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法であって、前記相当値は、前記行アドレスレベルのディジタル相当値を有し、当該変換は、ディジタル／アナログ変換回路により行われる、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブマトリクス表示装置に関し、特に薄膜トランジスタスイッチング素子を用いた画素構成を有するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このタイプの表示装置は、行及び列の形で配される画素のアレイを有するのが普通である。各行の画素は、当該行における画素の薄膜トランジスタのゲートに接続する行導電体を共有する。各列の画素は、画素駆動信号が供給される列導電体を共有する。行導電体上の信号は、そのトランジスタがオンとされるか又はオフとされるかを決定し、当該トランジスタがオンとされる場合は、当該行導電体上の高電圧パルスによって当該列導電体からの信号が液晶材料のエリアへと伝送されることを可能とし、これにより、当該材料の光伝送特性が変わる。付加的な蓄積キャパシタは、かかる行電極パルスの消滅後においてもその液晶材料において電圧が保持されることを可能とするように画素構造の一部として設けられることもある。
【０００３】
米国特許のＵＳ−Ａ−５ １３０ ８２９の内容は、参照することにより本記載に編入されるものであり、これにはこうしたアクティブマトリクス表示装置の各例の構成及び駆動についてより詳しく開示されている。
【０００４】
アクティブマトリクス表示装置のフレーム（フィールド）期間は、短い時間で１行分の画素がアドレス指定されることを必要としており、その結果として当該液晶材料を所望の電圧レベルに充電又は放電するために、当該トランジスタの電流駆動能力に条件を課すものとなっている。こうした電流の条件に合致するため、薄膜トランジスタに供給されるゲート電圧は、概して３０ボルトほど間をおいた２つの値の間で変動することを必要としている。例えば、かかるトランジスタは、約−１０ボルト又はこれよりも低い値（当該ソースに対し）のゲート電圧を供給することによってオフに切り換え可能であるのに対し、約２０ボルト又はこれよりも高い電圧は、当該液晶材料を十分素早く充電又は放電するために必要なソース−ドレイン電流を供給するよう当該トランジスタを十分にバイアスすることが必要となることがある。
【０００５】
かかる行導電体における高電圧振幅のための条件によって、高電圧部品を用いて行駆動回路を実現することが必要となる。
【０００６】
列導電体に供給される電圧は、白から黒までの状態に液晶材料を駆動するのに必要な駆動信号間の差を表す概ね１０ボルトほど変化するのが普通である。この列導電体の電圧振幅を減らすことを可能にする色々な駆動法が提案されているので、当該列駆動回路に低電圧部品が用いられうる。いわゆる「共通電極駆動法」においては、液晶材料層全体に結合される共通電極は、振動する電圧に駆動される。いわゆる「４レベル駆動法」は、容量結合効果を用いて、当該列導電体の電圧振幅を減らすために、より複雑な行電極波形を用いている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
これらの駆動法は、低電圧部品が列駆動回路に用いられることを可能にするものの、どれもより複雑な行導電体波形、特に、複数の電圧レベルを有するものを結果的に伴うことになる。これは、行駆動回路をより複雑化し、従来は複数の電圧供給回路を種々の行電極電圧を発生するのに用いることによってなされていたものである。
【０００８】
本発明は、こうした行電圧の生成に着目するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、液晶画素のアレイと液晶セルとを有する表示装置であって、各画素は薄膜トランジスタのスイッチング素子を有し、そのアレイは、行及び列形態で配置され、各行の画素は、当該行の画素の薄膜トランジスタのゲートに接続する行導電体を共用し、各列の画素は、画素駆動信号が供給される列導電体を共用し、行駆動回路は、当該行の画素のトランジスタのスイッチングを制御するための行アドレス信号を供給し、列アドレス回路は、前記画素駆動信号を供給し、前記行アドレス信号は、複数の電圧レベルを有し、前記列アドレス回路は、前記行アドレス電圧レベルの少なくとも幾つかの相当値を生成する回路を有し、前記行アドレス回路は、前記相当値を前記行アドレスレベルに変換する変換回路を有する表示装置が提供される。
【００１０】
本発明は、列アドレス回路における行信号発生回路の第１のセクションと、行駆動回路における第２のセクションとを提供するものである。行駆動回路は、いずれの場合も当該行導電体の高電圧を切り換えるのに必要とされるので、高電圧部品を用いて実現されなければならない。したがって本発明は、当該行ドライバと当該列ドライバとの間で適切にその行電圧供給回路の異なるセクションに分けるアーキテクチャを提供する。これにより、電力効率を向上させることのできる簡単な電力供給部（手段）を提供することができる。
【００１１】
好ましくは、前記相当値は、比較的低電圧の信号（例えば１０Ｖ又はこれを下回る強度のもの）を含み、前記行アドレスレベルは、比較的高電圧の信号（例えば１０Ｖ又はこれを上回る強度のもの）を含むものとするのが良い。
【００１２】
低電圧セクションは、当該表示装置をアドレス指定するのに行ドライバに用いられる電圧の等価なものを発生する。これらは、複数の異なるレベルを採用することもできる共通電極電圧とともに、用いられている特定のアドレス（指定）法に必要とされる異なる電圧レベルである。
【００１３】
当該行ドライバに用いられる電圧の等価なものを有する相当値は、ディジタルの相当値又はスケール処理又は変倍処理されたアナログの相当値を含みうるものである。当該変換回路は、ディジタル−アナログ変換回路か又はアナログ増幅回路のどちらかを有するものとされる。これら相当値電圧は、キックバック（逆起電力）補正、温度効果のために訂正可能であり、輝度制御を可能とする。
【００１４】
当該相当値は、各フレーム期間につき１度だけ発生されるものとしてもよい。当該電圧が再発生されなければならないものとしている規則性は、使用される回路からの漏れの量による。
【００１５】
かかる電力供給部の簡素化によって、当該行アドレス回路が２つの電力線路だけで駆動されることが可能となる。このようにして、ディジタル−アナログ変換器又は増幅器がこれら２つの線路から給電され得ることになり、行駆動回路における多数の電源の必要性を回避することとなる。
【００１６】
本表示装置は、例えば、移動電話機に用いられうる。
【００１７】
本発明はまた、表示装置アーキテクチャが実現されることを可能とするよう構成される列アドレス回路及び行アドレス回路も提供する。
【００１８】
また、本発明は、アクティブマトリクス液晶表示装置の行アドレス信号を生成する方法であって、前記行アドレス信号は、複数の電圧レベルを有し、列アドレス回路において、当該行アドレスレベルの少なくとも幾つかの相当値であって比較的低電圧の信号を有する相当値を生成し、行駆動回路において、前記相当値を比較的高電圧の行アドレスレベルに変換し、前記行アドレスレベルから前記行アドレス信号を形成する、方法を提案するものでもある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１は、アクティブマトリクス液晶表示装置の通常の画素構成を示している。この表示装置は、行及び列の形態を採る画素のアレイとして構成される。各行の画素は、共通の行導電体１０を共用し、各列の画素は、共通の列導電体１２を共用する。各画素は、列導電体１２と共通電位１８との間に直列構成された薄膜トランジスタ１４及び液晶セル１６を有する。トランジスタ１４は、行導電体１０に供給された信号によりオンオフ切り換えがなされる。このように、行導電体１０は、該当する行の画素の各トランジスタ１４のゲート１４ａに接続される。各画素は、この他に、一端２２において次の行電極、前の行電極又は分離したキャパシタ電極に接続される蓄積キャパシタ２０を有する。このキャパシタ２０は、駆動電圧を保持してトランジスタ１４がオフに切り換えられた後にも液晶セル１６に信号が持続されるようにしている。
【００２１】
所望の中間調レベルを得るべく液晶セル１６を所望の電圧に駆動するため、行導電体１０における行アドレスパルスと同期して列導電体１２に適切な信号が供給される。この行アドレスパルスは、薄膜トランジスタ１４をオンに切り換え、これにより、列導電体１２が液晶セル１６を所望の電圧に充電し、また蓄積キャパシタ２０を同じ電圧に充電することを可能としている。かかる行アドレスパルスの終点では、トランジスタ１４がオフに切り換えられ、蓄積キャパシタ２０が用いられる場合には、他の行がアドレス指定されているときにセル１６に電圧を保持させる。蓄積キャパシタ２０は、液晶の漏れの作用を軽減し、当該液晶セルのキャパシタンスの電圧依存性によって生じる画素キャパシタンスにおけるパーセンテージ変動を減らす。これらの行は順次アドレス指定されて全ての行が１フレーム期間内でアドレス指定され後続するフレーム期間でリフレッシュされる。
【００２２】
図２に示されるように、行アドレス信号は行駆動回路３０により、画素駆動信号は列アドレス回路３２により、表示画素のアレイ３４に供給される。
【００２３】
アモルファスシリコン薄膜素子として実現される当該薄膜トランジスタ１４を介して十分な電流が駆動されることを可能にするためには、高いゲート電圧を用いなければならない。特に、当該トランジスタがオンに切り換えられている期間は、行の数だけ分けられ、当該表示装置がリフレッシュされなければならない全フレーム期間とほぼ等しい。オフ状態における必要な少しの漏れ電流と当該利用可能時間内で液晶セル１６を充電又は放電するためのオン状態における十分な電流とを提供するために、オン状態の電圧とオフ状態の電圧とを約３０ボルトだけ異ならせることはよく知られている。結果として、行駆動回路３０は、高電圧部品を使用するのである。
【００２４】
図３は、図１の表示装置を駆動する既知のアドレス指定法の第１の例を示している。各行に供給される信号は、約３０ボルトの波高３９を有する矩形パルスを有する。かかる列信号の発振は、液晶材料の透過状態から非透過状態へと発振するため、普通は約１０ボルトの電圧変動４０を有する。図３における行波形は、ある１行に対しての行駆動パルス４２と、後続の行に対しての行駆動パルス４４と、行波形４６として列導電体に供給されるべき信号とを表わしている。液晶材料を正及び負の電圧に交互に充電し動作中の当該ＬＣセルに対する平均電圧をゼロとすることは知られている。これは、当該材料の劣化を防止するものであり、反転法として知られ、点線の列波形により図３に示されている。
【００２５】
図３の駆動法に必要とされる列電極信号の電圧の振幅は、列アドレス回路３２が高電圧部品を用いて実現されることも要求する。しかし、交流駆動法は、列電極１２の電圧振幅を減らすことを目的としているので、列アドレス回路３２が低電圧部品を用いて実現されることを可能にしている。図４は、「共通電極駆動」として知られる既知の交流駆動法を示している。この場合、共通電極１８における電圧は、もはや一定ではなく変動するように生成される。これはプロット４８に示される。これにより、列電極１２の電圧振幅を小さくすることができる。但し、この駆動法は、より複雑な行波形を必要としており、図４に示されるように、各行パルスは、行信号波形を規定する３つの離散した電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を有する。
【００２６】
他の既知の交流駆動法は、図５に示されており、ここでは列電極１２の電圧振幅縮小化に寄与するのに、隣接行間の容量結合に基づいている。この方法では、隣の行に接続される蓄積キャパシタを備える画素構成が必要となる。この方法において、ある１行に対する行パルス５０は、増大するステップ増加分５２の後に来るのに対し、その次の行の行パルス６０は、インクリメントステップ減少分６２の後に来る。これの各中間ステップレベルは、当該パルス５０，６０の両側又は当該パルス５０，６０の導入部に設けられる。
【００２７】
これら駆動法は当業者にとって周知である。また、これらの動作技術の幾つかは、例えばＵＳ−Ａ−５ １３０ ８２９及びＷＯ９９／５２０１２により詳しく説明されており、これらの文献は、文献内容を参照することにより本文に組み入れられるものである。
【００２８】
本発明は、どんな特異な行波形にも適用可能であり、それ故、特定の駆動法の詳細な動作についてはこれ以上の説明をしないものとする。こうしたものは当業者がよく知っているものである。
【００２９】
図６は、本発明による多数行信号レベルを生成する回路の最初の例を示している。この回路は、当該列アドレス回路に設けられる比較的低電圧のセクション７０と、当該行駆動回路に設けられる比較的高電圧のセクション７２とを有する。低電圧セクション７０は、当該表示装置をアドレス駆動するのに当該行ドライバにおいて使用される電圧（群）の等価なものを生成する。これら電圧は、Ｖ１ないしＶ４と図５に基づいて簡単に説明した容量結合駆動法のための共通電極電圧か、或いは電圧Ｖ１ないしＶ３と図４に基づいて簡単に説明した駆動法のための２つの共通電極電圧レベルである。低電圧回路７０には、キックバック又はフリッカ信号を供給する入力７４と、バンドギャップ基準信号を供給する入力７６と、輝度制御信号７８とが供給される。これら入力信号は、キックバック（逆起電力）、フリッカ及び温度を考慮に入れた補償された行電圧に等価なものを供給するのに用いることができる。これら効果に対する補償をなす行電圧の調整も、当業者には周知であり、本文において説明はしないこととする。
【００３０】
当該回路の低電圧部７０において生成される電圧は、０〜１０ボルト又は０〜５ボルトの範囲に入るのが普通であり、行アドレス信号を形成する電圧レベルの代表値を有する。これら信号は、出力にその必要な電圧を保持するバッファ８０に供給される。
【００３１】
低電圧回路７０からの出力は、当該行駆動回路における高電圧回路７２に供給される。この高電圧回路は、増幅器８２を有し、この増幅器は、必要な行及び共通電極電圧をその列駆動回路の残りの部分８４に供給する。
【００３２】
図６は、アナログシステムを示しており、ここでは低電圧回路７０により供給され表現される値がアナログであり、これら表現値の必要な行アドレス信号への変換にはアナログ増幅作用が含まれる。
【００３３】
その代わりとしては、当該処理をディジタルで行ってもよく、図７はこの構成例を示している。また、この回路は、低電圧セクション７０及び高電圧セクション７２を有し、その低電圧セクションがキックバック補正のための補償、温度効果及び輝度制御を可能とする入力を有するようにしている。但し、低電圧セクション７０の出力は、ディジタルインターフェース９０に従って高電圧セクション７２に供給されるディジタル信号を有する。高電圧セクション７２はまた、ディジタル−アナログ変換器９２と、出力として所望の行アドレス信号を供給する出力バッファ９４とを有する。またユニット８４は、この行駆動回路の残りの部分に相当する。
【００３４】
いずれの場合も、ディジタルの場合はバッファの前で、アナログの場合には例えばサンプルホールド回路を用いてアンプの前で電圧を記憶することができるので、稀に、例えばフレーム当たり１度又はそれより低いペースで当該電圧偏倚が必要となるに過ぎない。これにより、当該回路における消費電力が最小化される。
【００３５】
本発明は、かかる行駆動回路において簡単な電力供給手段を実現可能とするものである。
【００３６】
図８は、本発明の表示装置に用いられる第１の電源構成を示している。増幅器８２又はＤ／Ａ変換器９２及びバッファ９４は、Ｖｒａｉｌ（＋）及びＶｒａｉｌ（−）の２つの電圧線路１００が供給されるので、簡単な電源１０２で済む。この電源１０２は、列駆動回路に統合されるようにしてもよい。バッテリ動作型の装置、例えばディスプレイ１０４を有する手持ちタイプの電子機器に関しては、当該電源は、バッテリ電圧Ｖｂａｔｔにより電力供給される。この電圧を当該行駆動信号の必要なレベルに変倍するため、容量的又は誘導的な変換が行われる。これは、当該表示装置の低電流要件の結果として可能である。
【００３７】
そして増幅器又はバッファの出力は、必要な種々の電圧レベルを提供する。列アドレス回路の電力は、当該上側電力線路Ｖｒａｉｌ（＋）から得ることもでき、或いは独立して得られるようにしてもよい。
【００３８】
図９は、本発明の表示装置に用いられる第２の電源構成を示している。この場合、最高電圧（図３，図４又は図５のＶ１）は、電源１０２により個別に発生されるものとしてもよい。特に、この電圧は、２０Ｖ程度のものとすることができるのに対し、恐らく他の必要な電圧の全ては、概ね−１０Ｖから６Ｖの範囲にあるものとされる。この場合、Ｖ１又はＶｒａｉｌ（＋）を、当該列アドレス回路の電源供給をなすのに用いることができる。
【００３９】
図１０は、本発明の表示装置１１２を有する移動電話機１１０を示している。この行駆動回路は、バッテリ電源から上記２つの電源線路及び上記列アドレス回路電源系を生成する電力供給部１０２（図８又は図９）を有する。
【００４０】
本発明は、キックバック及び温度効果のための低電圧段における効率的な補償を可能とし、より効率的な電源を実現可能とするアーキテクチャを提供する。
【００４１】
用語「行」及び「列」は、発明の詳細な説明及び特許請求の範囲において若干恣意的ではある。これらの用語は、共通の接続を共用する直交ラインの要素部分によりエレメントのアレイがあることを明らかにしようとしたものである。行は表示装置の左右に走り、列はその上下に走るものと考えられるのが普通であるが、これらの用語を使用することがこの点に限定しようとするものではない。
【００４２】
上記行及び列回路は、集積回路として実現されることも可能であり、本発明は、上述した表示アーキテクチャを実現するための行及び列回路にも関するものである。
【００４３】
本発明の他の特徴は、当業者にとって明らかなものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アクティブマトリクス液晶表示装置の既知の画素構成の一例を示す図。
【図２】行及び列ドライバ回路を含む表示装置を示す図。
【図３】アクティブマトリクス表示装置の駆動に用いられる種々の（知られた）行波形の一例を示す図。
【図４】アクティブマトリクス表示装置の駆動に用いられる種々の（知られた）行波形の他の例を示す図。
【図５】アクティブマトリクス表示装置の駆動に用いられる種々の（知られた）行波形のさらに他の例を示す図。
【図６】本発明による行信号発生回路の第１の例を示す図。
【図７】本発明による行信号発生回路の第２の例を示す図。
【図８】本発明の表示装置において用いられる第１の電源構成を示す図。
【図９】本発明の表示装置において用いられる第２の電源構成を示す図。
【図１０】本発明の表示装置を用いた移動電話機を示す図。
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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2004506952.tif 000032