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JP2012137708A - Liquid crystal display - Google Patents

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JP2012137708A
JP2012137708A JP2010291604A JP2010291604A JP2012137708A JP 2012137708 A JP2012137708 A JP 2012137708A JP 2010291604 A JP2010291604 A JP 2010291604A JP 2010291604 A JP2010291604 A JP 2010291604A JP 2012137708 A JP2012137708 A JP 2012137708A
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Japan
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video signal
pixel
transistor
transistors
source follower
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Application number
JP2010291604A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Shimizu
健 清水
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JVCKenwood Corp
Original Assignee
JVCKenwood Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve linearity without any substrate effect of a transistor for source follower.SOLUTION: With respect to PMOS transistors Tr3 and Tr4 for source follower, a source is connected to a back gate. A PMOS transistor Tr8 that is commonly connected to each pixel in the same column direction in a pixel part is a transistor for constant current which is connected to each source and each back gate of the PMOS transistors Tr3 and Tr4 for source follower within each pixel. Transistors Tr3, Tr5, Tr4, Tr6, Tr7 and Tr8 constitute a read-out part that alternately reads out a positive pixel value retained by retention volume C1 and a negative pixel value retained by retention volume C2 to a pixel electrode PE with a period shorter than a vertical scanning period. Threshold voltages Vth3 and Vth4 of the PMOS transistors Tr3 and Tr4 for source follower fall into a state of not varying by a signal level (gate voltage) (a state of no substrate effect) and become fixed voltages.

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に各画素において正極性映像信号と負極性映像信号とを2つの保持容量に別々にサンプリング保持した後、それらの保持電圧を交互に画素電極に印加して液晶表示素子を交流駆動する液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device, and in particular, in each pixel, a positive-polarity video signal and a negative-polarity video signal are separately sampled and held in two holding capacitors, and then those holding voltages are alternately applied to the pixel electrodes. The present invention relates to a liquid crystal display device in which a display element is AC driven.

近年、プロジェクタ装置やプロジェクションテレビには画像を投影するための中心部品としてLCOS(Liquid Crystal on Silicon)型液晶表示装置が多く用いられている。このLCOS型液晶表示装置の表示方式には、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の半導体素子へアナログ映像信号を入力し、その信号を画素毎の液晶表示素子の画素電極にそのまま保持して、液晶表示素子の液晶の配向を変える方式や、デジタル信号によりパルス幅変調(PWM;Pulse Width Modulation)した映像信号を液晶表示素子の画素電極に印加して、液晶表示素子の液晶の配向を時間的に切り替えて駆動する方式などがある。その中でアナログ映像信号を画素電極へ直接印加する方式は液晶の焼き付き等を起こし易いという問題がある。   In recent years, a liquid crystal on silicon (LCOS) type liquid crystal display device is often used as a central part for projecting an image in a projector device or a projection television. In this LCOS type liquid crystal display device, an analog video signal is inputted to a semiconductor element such as a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), and the signal is held as it is on the pixel electrode of the liquid crystal display element for each pixel. A method of changing the orientation of the liquid crystal in the display element or applying a video signal pulse-width modulated (PWM) with a digital signal to the pixel electrode of the liquid crystal display element to temporally align the liquid crystal in the liquid crystal display element. There is a method of driving by switching. Among them, the method of directly applying an analog video signal to the pixel electrode has a problem that liquid crystal burn-in easily occurs.

その問題を解決するため、本出願人は先に、2本のデータ線(列信号線)を一組とする複数組のデータ線と、複数本のゲート線(行走査線)との各交差部にそれぞれ画素を配置し、それらの各画素において正極性映像信号と負極性映像信号とを2つの保持容量に別々にサンプリング保持した後、それらの保持電圧を交互に画素電極に印加して液晶表示素子を交流駆動する液晶表示装置を提案した(例えば、特許文献1参照)。   In order to solve the problem, the present applicant firstly intersects each of a plurality of data lines each including two data lines (column signal lines) and a plurality of gate lines (row scanning lines). Each pixel is disposed in a portion, and in each of the pixels, a positive video signal and a negative video signal are separately sampled and held in two holding capacitors, and then the holding voltage is alternately applied to the pixel electrode to liquid crystal A liquid crystal display device in which the display element is AC driven has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

この液晶表示装置は、画素電極に印加する電圧を各画素内の2つの保持容量に1フレーム期間それぞれ保持しておくことができるので、液晶表示素子の交流駆動周波数は、垂直走査周波数によらず、画素回路での反転制御周期で自由に設定することができる。これにより、この液晶表示装置によれば、交流駆動周波数を垂直走査周波数よりも極めて高く設定でき、それにより従来に比べて焼き付きを防止でき、シミなどの表示品位低下を防止でき、更にデジタルのPWM方式より階調を正しく表現できるなどの特長が得られる。   In this liquid crystal display device, the voltage applied to the pixel electrode can be held in two holding capacitors in each pixel for one frame period. Therefore, the AC drive frequency of the liquid crystal display element does not depend on the vertical scanning frequency. It can be set freely in the inversion control cycle in the pixel circuit. As a result, according to this liquid crystal display device, the AC drive frequency can be set to be extremely higher than the vertical scanning frequency, thereby preventing burn-in compared to the prior art, preventing deterioration of display quality such as spots, and digital PWM. Features such as the ability to express gradation correctly than the method are obtained.

また、この液晶表示装置は、デジタル映像信号を黒レベルから白レベルまで1水平走査期間(1H)周期で単調的に変化する、正極性及び負極性の2つのランプ信号を1ラインの画素数に対応した数の各ビデオスイッチに共通に供給する。そして、そのビデオスイッチを水平走査期間開始毎に全てオンにした後、ランプ信号に同期したクロックをカウンタによりカウントして得た階調を示すカウンタ値とデジタル映像信号の画素値とを1ライン上の各画素単位で比較するコンパレータから、両者が一致した時に一致パルスを出力して、その画素に対応して設けられたビデオスイッチをオフとし、このときの2つのランプ信号の電圧をオフとされたビデオスイッチに一組2本のデータ線を介して接続された画素内の2つの保持容量にそれぞれ保持することでアナログ映像信号へのDA変換が行われる。この液晶表示装置では、上記のDA変換を行うDA変換部をチップ内に取り込みデジタル映像信号を入力することで、従来のアナログ映像信号を直接入力する方式に比べて使用し易く、外部回路の削減でもメリットがある。   In addition, this liquid crystal display device converts the positive and negative ramp signals, which change monotonically in one horizontal scanning period (1H) period from the black level to the white level, into the number of pixels in one line. Commonly supplied to the corresponding number of video switches. Then, after all the video switches are turned on every time the horizontal scanning period starts, the counter value indicating the gradation obtained by counting the clock synchronized with the ramp signal by the counter and the pixel value of the digital video signal are displayed on one line. The comparator for comparing each pixel outputs a coincidence pulse when both coincide with each other, turns off the video switch provided corresponding to the pixel, and turns off the voltages of the two ramp signals at this time. The D / A conversion into the analog video signal is performed by holding the video switches in the two holding capacitors in the pixels connected to the video switch via a set of two data lines. In this liquid crystal display device, the DA conversion unit that performs the DA conversion described above is taken into the chip and the digital video signal is input, making it easier to use and reducing the number of external circuits compared to the conventional method of directly inputting an analog video signal. But there are benefits.

特開2009−223289号公報JP 2009-223289 A

しかしながら、上記の液晶表示装置では以下のような課題がある。   However, the above liquid crystal display device has the following problems.

第1の課題は、画素回路が2つの保持容量に別々に保持された正極性映像信号と負極性映像信号(具体的には正極性ランプ信号と負極性ランプ信号)の保持電圧を、ソースフォロワを用いた回路構成で液晶表示素子の画素電極に交互に印加する構成の場合、CMOSソースフォロワ特有の問題でリニアリティが悪化し、ゲインの低下も含め、液晶駆動電圧のダイナミックレンジを下げて、明るさや焼き付きに影響が出てしまう。   The first problem is that the holding voltage of the positive video signal and the negative video signal (specifically, the positive ramp signal and the negative ramp signal) in which the pixel circuit is separately held in the two holding capacitors is used as the source follower. In the case of a circuit configuration in which the voltage is alternately applied to the pixel electrodes of the liquid crystal display element, linearity deteriorates due to a problem peculiar to the CMOS source follower, and the dynamic range of the liquid crystal drive voltage is lowered, including gain reduction, to increase brightness. Saddle seizure will be affected.

上記のソースフォロワのリニアリティの悪化について更に図6と共に説明する。図6は、特許文献1に記載の液晶表示装置の一画素の等価回路図を示す。図6において、ソースフォロワ用トランジスタTr3、Tr4は、ゲートが保持容量C1、C2と画素選択用トランジスタTr1、Tr2のドレインとの接続点に接続され、ソースがスイッチング用トランジスタTr21、Tr22のドレイン・ソースを通して定電流用トランジスタTr23のドレインに接続されている。トランジスタTr21、Tr22及びTr23の各接続点は画素電極PEに接続されている。トランジスタTr21、Tr22はスイッチング信号2k、2kbにより交互にオンとされ、保持容量C1、C2に保持されている正極性保持電圧と負極性保持電圧とをソースフォロワ用トランジスタTr3、Tr4を通して交互に画素電極PEに印加する。   The deterioration of the linearity of the source follower will be further described with reference to FIG. FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of one pixel of the liquid crystal display device described in Patent Document 1. In FIG. 6, the source follower transistors Tr3 and Tr4 have gates connected to connection points between the holding capacitors C1 and C2 and the drains of the pixel selection transistors Tr1 and Tr2, and sources connected to the drains and sources of the switching transistors Tr21 and Tr22. To the drain of the constant current transistor Tr23. Each connection point of the transistors Tr21, Tr22, and Tr23 is connected to the pixel electrode PE. The transistors Tr21 and Tr22 are alternately turned on by the switching signals 2k and 2kb, and the positive electrode holding voltage and the negative electrode holding voltage held in the holding capacitors C1 and C2 are alternately supplied to the pixel electrodes through the source follower transistors Tr3 and Tr4. Apply to PE.

ここで、以下の式で表わされる上記のソースフォロワ用トランジスタTr3、Tr4の閾値電圧Vthが基板効果の影響で、Tr3、Tr4のソース電圧により変化する。   Here, the threshold voltage Vth of the source follower transistors Tr3 and Tr4 expressed by the following equation changes due to the source voltage of Tr3 and Tr4 due to the influence of the substrate effect.

Vth=Vth0+γ[√(2×φf+Vsb)−√(2×φf)] (1)
Vth0 : Vsb=0の時のVth Vsb:トランジスタの基板電圧
φf :フェルミ準位 2×φf≒0.6V
γ:基板効果定数
NチャネルMOS型電界効果トランジスタであるTr1、Tr2のVth基板効果により、ソースフォロワ用トランジスタTr3、Tr4の入力電圧はVDDからTr1、Tr2のVthだけ低い電圧までしか保持容量C1、C2に保持できない。従って、以下の式が成立する。
Vth = Vth0 + γ [√ ( 2 × φ f + Vsb) -√ (2 × φ f)] (1)
Vth0: Vth when Vsb = 0 Vsb: substrate voltage of transistor
φ f : Fermi level 2 × φ f ≒ 0.6V
γ: Substrate effect constant Due to the Vth substrate effect of Tr1 and Tr2 which are N-channel MOS type field effect transistors, the input voltage of the source follower transistors Tr3 and Tr4 can be held from VDD to a voltage lower by Vth of Tr1 and Tr2. Cannot hold at C2. Therefore, the following formula is established.

Vc1=VDD−Vth1 (2)
Vc1:C1に保持できる最大電圧
Vth1:Tr1のソース電圧がVc1の時のTr1のVth
Vc2=VDD−Vth2 (3)
Vc2:C2に保持できる最大電圧
Vth2:Tr2のソース電圧がVc2の時のTr1のVth
また、PチャネルMOS型電界効果トランジスタであるTr21、Tr22の基板効果も含むVthにより画素電極PEに出力される電圧は電圧を下げてもVth分下がらなくなる。つまり、次式が成立する。
Vc1 = VDD-Vth1 (2)
Vc1: Maximum voltage that can be held at C1
Vth1: Vth of Tr1 when the source voltage of Tr1 is Vc1
Vc2 = VDD-Vth2 (3)
Vc2: Maximum voltage that can be held at C2
Vth2: Vth of Tr1 when the source voltage of Tr2 is Vc2
In addition, the voltage output to the pixel electrode PE by Vth including the substrate effect of Tr21 and Tr22 which are P-channel MOS field effect transistors does not decrease by Vth even if the voltage is lowered. That is, the following equation is established.

Vbl=Vth3m (4)
Vbml=Vth4m (5)
Vbl:正極性側の最小出力電圧
Vbml:負極性側の最小出力電圧
Vth3m:Tr3のソース電圧がVblの場合のVth
Vth4m:Tr4のソース電圧がVbmlの場合のVth
以上の結果から画素部の液晶層にかかる電圧Vbはリニアリティが悪く、直線からはずれ曲線となる。特に基板効果の影響でゲインも約0.8程度になり、入力電圧範囲が0V〜5Vで傾きの変化が50mV程度となる。
Vbl = Vth3m (4)
Vbml = Vth4m (5)
Vbl: Minimum output voltage on the positive polarity side
Vbml: Minimum output voltage on the negative polarity side
Vth3m: Vth when the source voltage of Tr3 is Vbl
Vth4m: Vth when the source voltage of Tr4 is Vbml
From the above results, the voltage Vb applied to the liquid crystal layer of the pixel portion has poor linearity and becomes a curve deviating from a straight line. In particular, the gain is about 0.8 due to the influence of the substrate effect, the change of the slope is about 50 mV when the input voltage range is 0V to 5V.

第2の課題は、画素ピッチの問題で1画素に入れることができるトランジスタの数に制限があるため、回路構成を変更することが難しく、リニアリティの改善に限界がある。   The second problem is that the number of transistors that can be included in one pixel is limited due to the problem of the pixel pitch. Therefore, it is difficult to change the circuit configuration, and there is a limit to the improvement in linearity.

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、ソースフォロワ用トランジスタの基板効果を無くして、リニアリティを改善し得る液晶表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device which can improve the linearity by eliminating the substrate effect of the source follower transistor.

上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、2本のデータ線を一組とする複数組のデータ線と複数本の行走査線とがそれぞれ交差する交差部に設けられた複数の画素のそれぞれが、
対向する画素電極と共通電極との間に液晶層が挟持された表示素子と、一組の2本のデータ線のうち一方のデータ線を介して供給される正極性映像信号をサンプリングして一定期間第1の保持容量に保持する第1のサンプリング及び保持手段と、一組の2本のデータ線のうち他方のデータ線を介して供給される、正極性映像信号とは逆極性の負極性映像信号をサンプリングして一定期間第2の保持容量に保持する第2のサンプリング及び保持手段と、それぞれソースがバックゲートに接続された第1及び第2のソースフォロワ用トランジスタと、第1及び第2のソースフォロワ用トランジスタのドレインに別々に接続されており、第1の保持容量に保持された正極性映像信号電圧を第1のソースフォロワ用トランジスタのソースから出力させ、第2の保持容量に保持された負極性映像信号電圧を第2のソースフォロワ用トランジスタのソースから出力させる動作を、垂直走査周期より短い所定の周期で交互に切り替える第1及び第2のスイッチング用トランジスタと、第1及び第2のソースフォロワ用トランジスタの各ソースにドレインとバックゲートとが共通接続され、かつ、画素電極にソースが接続されており、第1及び第2のスイッチング用トランジスタの切り替えに同期して切り替わり、第1のソースフォロワ用トランジスタを通して入力される第1の保持容量に保持された正極性映像信号電圧と、第2のソースフォロワ用トランジスタを通して入力される第2の保持容量に保持された負極性映像信号電圧とを画素電極に印加する第3のスイッチング用トランジスタと、を備え、
複数の画素のうち列方向の各画素毎に、画素内の第1及び第2のソースフォロワ用トランジスタと第3のスイッチング用トランジスタとの共通接続点にドレインが共通に接続された定電流用トランジスタを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the liquid crystal display device of the present invention has a plurality of data lines and a plurality of row scanning lines provided at a crossing portion where a plurality of data lines intersect each other. Each of the pixels
A display element in which a liquid crystal layer is sandwiched between an opposing pixel electrode and a common electrode, and a positive video signal supplied via one data line of a set of two data lines are sampled and fixed. The first sampling and holding means for holding in the first holding capacitor for the period and the negative polarity having the opposite polarity to the positive video signal supplied through the other data line of the set of two data lines Second sampling and holding means for sampling the video signal and holding it in the second holding capacitor for a certain period of time, first and second source follower transistors each having a source connected to the back gate, The positive-polarity video signal voltage, which is separately connected to the drains of the two source follower transistors and is held in the first holding capacitor, is output from the source of the first source follower transistor. The first and second switching operations for alternately switching the operation of outputting the negative video signal voltage held in the second holding capacitor from the source of the second source follower transistor at a predetermined cycle shorter than the vertical scanning cycle. A drain and a back gate are connected in common to each source of the transistor and the first and second source follower transistors, and a source is connected to the pixel electrode. Switching between the first and second switching transistors And the positive video signal voltage held in the first holding capacitor input through the first source follower transistor and the second holding capacitor input through the second source follower transistor. A third switching transistor for applying the held negative video signal voltage to the pixel electrode; For example,
A constant current transistor having a drain connected in common to a common connection point between the first and second source follower transistors and the third switching transistor in each pixel of the plurality of pixels in the column direction. It is characterized by having.

また、上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、2本のデータ線を一組とする複数組のデータ線と複数本の行走査線とがそれぞれ交差する交差部に設けられた複数の画素のそれぞれが、
対向する画素電極と共通電極との間に液晶層が挟持された表示素子と、一組の2本のデータ線のうち一方のデータ線を介して供給される正極性映像信号をサンプリングして一定期間第1の保持容量に保持する第1のサンプリング及び保持手段と、一組の2本のデータ線のうち他方のデータ線を介して供給される、正極性映像信号とは逆極性の負極性映像信号をサンプリングして一定期間第2の保持容量に保持する第2のサンプリング及び保持手段と、第1の保持容量に保持された正極性映像信号電圧を差動増幅して出力するゲイン1の第1の差動アンプと、第2の保持容量に保持された負極性映像信号電圧を差動増幅して出力するゲイン1の第2の差動アンプと、第1及び第2の差動アンプを垂直走査周期より短い所定の周期で交互に選択し、選択された差動アンプから正極性映像信号電圧又は負極性映像信号電圧を出力させる第1及び第2のスイッチング用トランジスタと、第1及び第2の差動アンプの出力端子にドレインが共通接続され、第1及び第2のスイッチング用トランジスタの切り替えに同期して切り替わり、第1の差動アンプを通して入力される第1の保持容量に保持された正極性映像信号電圧と、第2の差動アンプを通して入力される第2の保持容量に保持された負極性映像信号電圧とを画素電極に印加する第3のスイッチング用トランジスタと、を備え、
複数の画素のうち列方向の各画素毎に、画素内の第1及び第2のスイッチング用トランジスタの各ドレインにドレインが共通に接続された定電流用トランジスタを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the liquid crystal display device of the present invention is provided at an intersection where a plurality of sets of data lines and a plurality of row scanning lines intersect each other. Each of the plurality of pixels
A display element in which a liquid crystal layer is sandwiched between an opposing pixel electrode and a common electrode, and a positive video signal supplied via one data line of a set of two data lines are sampled and fixed. The first sampling and holding means for holding in the first holding capacitor for the period and the negative polarity having the opposite polarity to the positive video signal supplied through the other data line of the set of two data lines A second sampling and holding means for sampling the video signal and holding it in the second holding capacitor for a certain period, and a gain of 1 for differentially amplifying and outputting the positive video signal voltage held in the first holding capacitor A first differential amplifier; a second differential amplifier having a gain of 1 that differentially amplifies and outputs the negative-polarity video signal voltage held in the second holding capacitor; and the first and second differential amplifiers Are alternately selected at a predetermined cycle shorter than the vertical scanning cycle. The drains are commonly connected to the first and second switching transistors for outputting the positive video signal voltage or the negative video signal voltage from the selected differential amplifier, and the output terminals of the first and second differential amplifiers. The positive video signal voltage held in the first holding capacitor, which is switched in synchronism with the switching of the first and second switching transistors and inputted through the first differential amplifier, and the second differential amplifier A third switching transistor that applies to the pixel electrode a negative video signal voltage held in the second holding capacitor input through the pixel electrode,
Each pixel in the column direction among the plurality of pixels has a constant current transistor having a drain connected in common to each drain of the first and second switching transistors in the pixel.

本発明によれば、ソースフォロワ用トランジスタの基板効果を無くすようにしたため、リニアリティを改善することができ、ゲインがほぼ1の理想的な回路により保持電圧を液晶層に印加することができる。   According to the present invention, since the substrate effect of the source follower transistor is eliminated, the linearity can be improved, and the holding voltage can be applied to the liquid crystal layer by an ideal circuit having a gain of about 1.

本発明の液晶表示装置の一実施の形態のブロック図である。It is a block diagram of one embodiment of a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置における一画素の第1の実施の形態の等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the first embodiment of one pixel in the liquid crystal display device of the present invention. 図2の動作説明用タイミングチャートである。3 is a timing chart for explaining the operation of FIG. 2. 本発明の液晶表示装置における一画素の第2の実施の形態の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of the second embodiment of one pixel in the liquid crystal display device of the present invention. 図4の動作説明用タイミングチャートである。5 is a timing chart for explaining the operation of FIG. 4. 特許文献1に記載の液晶表示装置の一画素の等価回路図である。6 is an equivalent circuit diagram of one pixel of a liquid crystal display device described in Patent Literature 1. FIG.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明になる液晶表示装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図に示すように、本実施の形態の液晶表示装置100は、シフトレジスタ及びコンパレータ101と、ビデオスイッチ等からなる水平駆動回路102と、水平駆動回路102に接続された2本一組で全部でn組(nは2以上の自然数)のデータ線(列信号線)Di+、Di-(i=1,2,3,・・・,n)と、全部でm本(mは2以上の自然数)のゲート線(行走査線)G1〜Gmとの各交差部に配置された全部でm×n個の画素10311〜103mnと、各列のm個の画素毎に共通に接続されたn個の定電流用トランジスタ104〜104nと、垂直駆動回路105及び106とから構成される。 FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention. As shown in the figure, the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment includes a shift register and comparator 101, a horizontal drive circuit 102 including a video switch, and a set of two connected to the horizontal drive circuit 102. N sets (n is a natural number of 2 or more) data lines (column signal lines) Di +, Di- (i = 1, 2, 3,..., N), and a total of m lines (m is 2 or more) A total number of m × n pixels 103 11 to 103 mn arranged at the intersections of (natural number) gate lines (row scanning lines) G1 to Gm and connected in common to m pixels in each column. N constant current transistors 104 1 to 104 n and vertical drive circuits 105 and 106.

シフトレジスタ及びコンパレータ101は、入力されるデジタル映像信号(画像データ)の1ライン分をシフトレジスタにより展開し、かつ、一時保持してコンパレータに供給する。シフトレジスタ及びコンパレータ101のコンパレータは、n組のデータ線(列信号線)に対応して各列毎にn個設けられている。n個のコンパレータは、複数の階調値が例えば最小値から最大値まで水平走査期間内で一定期間毎に段階的に変化するカウンタ(図示せず)からの基準階調データが共通に供給される一方、上記のシフトレジスタにより保持された画像データが1ラインのn画素の各画素単位で供給されて両者を比較し、両者が一致したとき一致パルスを水平駆動回路102に供給する。   The shift register and comparator 101 develops one line of the input digital video signal (image data) by the shift register, temporarily holds it, and supplies it to the comparator. N shift registers and comparators of the comparator 101 are provided for each column corresponding to n sets of data lines (column signal lines). The n comparators are commonly supplied with reference gradation data from a counter (not shown) in which a plurality of gradation values change stepwise at regular intervals within a horizontal scanning period from, for example, a minimum value to a maximum value. On the other hand, the image data held by the shift register is supplied for each pixel unit of n pixels in one line, compared with each other, and when the two match, a matching pulse is supplied to the horizontal drive circuit 102.

水平駆動回路102は、2本一組のデータ線(列信号線)Di+、Di-の一方のデータ線Di+に接続された正極性用ビデオスイッチと、他方のデータ線Di-に接続された負極性用ビデオスイッチとが各組のデータ線(列信号線)単位で全部でn組設けられると共に、前述したシフトレジスタ及びコンパレータ101内のn個のコンパレータのうち対応して設けられたコンパレータから一致パルスがバッファアンプを通して供給される構成である。以上の構成は前述した特許文献1記載の液晶表示装置の構成と同様である。   The horizontal drive circuit 102 includes a video switch for positive polarity connected to one data line Di + of a pair of data lines (column signal lines) Di + and Di−, and a negative electrode connected to the other data line Di−. N video switches for each data line (column signal line) unit are provided in total, and are matched with the corresponding comparators among the n comparators in the shift register and comparator 101 described above. The pulse is supplied through a buffer amplifier. The above configuration is the same as the configuration of the liquid crystal display device described in Patent Document 1 described above.

垂直駆動回路105及び106は、ゲート線G1〜Gmに対して行選択信号を1水平走査期間(1H)周期で順次に供給し、また同じゲート線に同じ行選択信号を同時に供給する。これは、チップが横に長い(水平画素数が多い)ために、左右からドライブしないと配線抵抗等で波形鈍りなどが発生し、画質に影響するためである。左右の垂直駆動回路105及び106によりドライブすることで、上記の波形鈍りを軽減できて、スピードを速くできるという効果が得られる。   The vertical drive circuits 105 and 106 sequentially supply row selection signals to the gate lines G1 to Gm in one horizontal scanning period (1H) cycle, and simultaneously supply the same row selection signals to the same gate lines. This is because the chip is long horizontally (the number of horizontal pixels is large), and unless it is driven from the left and right, waveform dullness occurs due to wiring resistance and the like, which affects the image quality. Driving with the left and right vertical drive circuits 105 and 106 can reduce the waveform dullness and increase the speed.

全体として画素部を構成しているマトリクス状に配置された画素10311〜103mnは、それぞれ前述した特許文献1記載の液晶表示装置の画素とは異なる本発明特有の構成であり、各列の画素単位で定電流用トランジスタ104〜104nに接続されている。 The pixels 103 11 to 103 mn arranged in a matrix constituting the pixel portion as a whole have a configuration unique to the present invention, which is different from the pixels of the liquid crystal display device described in Patent Document 1 described above. The constant current transistors 104 1 to 104 n are connected in units of pixels.

図2は、本発明になる液晶表示装置における一画素の第1の実施の形態の等価回路図を示す。同図中、図6と同一構成部分には同一符号を付してある。図2の等価回路に示す画素103Aは、図1中の画素10311〜103mnのうち任意の一つの第1の実施の形態の画素で、画素選択用NチャネルMOS型電界効果トランジスタ(以下、NMOSトランジスタという)Tr1及びTr2と、NMOSトランジスタTr1、Tr2のソースにゲートが接続されたソースフォロワ用のPチャネルMOS型電界効果トランジスタ(以下、PMOSトランジスタという)Tr3、Tr4と、スイッチング用のNMOSトランジスタTr5及びTr6と、PMOSトランジスタTr3及びTr4の各ソースと各バックゲートに、ドレインとバックゲートがそれぞれ共通接続されたPMOSトランジスタTr7と、2つの保持容量C1及びC2と、トランジスタTr7のソースに画素電極PEが接続されている液晶表示素子とから構成されている。この液晶表示素子は、図示を省略したが、上記の画素電極PEと図示しない共通電極との間に液晶層が挟持された公知の構成である。 FIG. 2 shows an equivalent circuit diagram of the first embodiment of one pixel in the liquid crystal display device according to the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. A pixel 103A shown in the equivalent circuit of FIG. 2 is a pixel according to any one of the first embodiments among the pixels 103 11 to 103 mn in FIG. Tr1 and Tr2 (referred to as NMOS transistors), P-channel MOS field effect transistors (hereinafter referred to as PMOS transistors) Tr3 and Tr4 for source followers whose gates are connected to the sources of the NMOS transistors Tr1 and Tr2, and NMOS transistors for switching A PMOS transistor Tr7 having a drain and a back gate connected in common to the sources and back gates of Tr5 and Tr6, PMOS transistors Tr3 and Tr4, two holding capacitors C1 and C2, and a pixel electrode to the source of the transistor Tr7 PE is connected Liquid crystal display element. Although not shown, this liquid crystal display element has a known configuration in which a liquid crystal layer is sandwiched between the pixel electrode PE and a common electrode (not shown).

また、PMOSトランジスタTr8は、ドレインがPMOSトランジスタTr3、Tr4及びTr7の共通接続点であるB点に接続され、ソースとバックゲートが電源電圧VDDの電源ラインに接続され、ゲートが制御信号curの配線に接続されている。このPMOSトランジスタTr8は、i列目の各画素内の上記B点に共通接続された図1に示した定電流用トランジスタ104iに相当する。   Further, the PMOS transistor Tr8 has a drain connected to a point B that is a common connection point of the PMOS transistors Tr3, Tr4, and Tr7, a source and a back gate connected to a power supply line of the power supply voltage VDD, and a gate connected to the control signal cur. It is connected to the. The PMOS transistor Tr8 corresponds to the constant current transistor 104i shown in FIG. 1 that is commonly connected to the point B in each pixel in the i-th column.

画素選択用NMOSトランジスタTr1及びTr2は、各ドレインがi列目の一組のデータ線(列信号線)Di+、Di-に接続され、各ゲートが同じj行目のゲート線Gjに接続されて行選択信号SW1が供給されて同時にスイッチング制御される。保持容量C1は、NMOSトランジスタTr1のソースとPMOSトランジスタTr3のゲートとの接続点Cに一端が接続され、他端が接地されている。一方、保持容量C2は、NMOSトランジスタTr2のソースとPMOSトランジスタTr4のゲートとの接続点Aに一端が接続され、他端が接地されている。ソースフォロワ用PMOSトランジスタTr3と定電流用PMOSトランジスタTr8とはスイッチング用NMOSトランジスタTr5を駆動する第1のソースフォロワ回路を構成している。また、ソースフォロワ用PMOSトランジスタTr4と定電流用PMOSトランジスタTr8とはスイッチング用NMOSトランジスタTr6を駆動する第2のソースフォロワ回路を構成している。   In the pixel selection NMOS transistors Tr1 and Tr2, each drain is connected to a set of data lines (column signal lines) Di + and Di− in the i-th column, and each gate is connected to a gate line Gj in the same j-th row. A row selection signal SW1 is supplied and switching control is performed simultaneously. The storage capacitor C1 has one end connected to a connection point C between the source of the NMOS transistor Tr1 and the gate of the PMOS transistor Tr3, and the other end grounded. On the other hand, the holding capacitor C2 has one end connected to a connection point A between the source of the NMOS transistor Tr2 and the gate of the PMOS transistor Tr4, and the other end grounded. The source follower PMOS transistor Tr3 and the constant current PMOS transistor Tr8 constitute a first source follower circuit that drives the switching NMOS transistor Tr5. The source follower PMOS transistor Tr4 and the constant current PMOS transistor Tr8 constitute a second source follower circuit for driving the switching NMOS transistor Tr6.

PMOSトランジスタTr5のゲートには第1のスイッチング信号2kpが印加され、PMOSトランジスタTr6のゲートには第2のスイッチング信号2kmが印加される。また、PMOSトランジスタTr7のゲートには制御信号2kが印加される。トランジスタTr3、Tr5、Tr4、Tr6、Tr7及びTr8は、保持容量C1に保持された正極性の画素値と、保持容量C2に保持された負極性の画素値とを、垂直走査周期より短い周期で交互に画素電極PEへ読み出す読み出し部を構成している。   The first switching signal 2kp is applied to the gate of the PMOS transistor Tr5, and the second switching signal 2km is applied to the gate of the PMOS transistor Tr6. A control signal 2k is applied to the gate of the PMOS transistor Tr7. The transistors Tr3, Tr5, Tr4, Tr6, Tr7, and Tr8 are configured so that the positive pixel value held in the holding capacitor C1 and the negative pixel value held in the holding capacitor C2 are shorter than the vertical scanning cycle. A readout unit that alternately reads out to the pixel electrode PE is configured.

ここで、本実施の形態では、ソースフォロワ用PMOSトランジスタTr3及びTr4は、それぞれソースがバックゲートに接続されている。また、スイッチング用のPMOSトランジスタTr7もドレインとバックゲートがトランジスタTr3及びTr4のソース及びバックゲートに共通接続されている。また、PMOSトランジスタTr8のバックゲートには電源電位VDDが印加される構成とされている。PMOSトランジスタTr3、Tr4、Tr7、Tr8の各バックゲートは基板に形成された同じNウェルの端子であるため、そのNウェル電位がVDDとされていることになる。なお、本実施の形態では、各列の画素毎に1個の定電流用PMOSトランジスタTr8が追加された構成であるが、画素103Aのトランジスタ数は特許文献1記載の液晶表示装置の画素のトランジスタ数と同じであるので、画素ピッチの変更は不要である。   In this embodiment, the source follower PMOS transistors Tr3 and Tr4 have their sources connected to the back gates. Further, the drain and back gate of the switching PMOS transistor Tr7 are commonly connected to the sources and back gates of the transistors Tr3 and Tr4. Further, the power supply potential VDD is applied to the back gate of the PMOS transistor Tr8. Since the back gates of the PMOS transistors Tr3, Tr4, Tr7, Tr8 are terminals of the same N well formed on the substrate, the N well potential is set to VDD. In this embodiment, one constant current PMOS transistor Tr8 is added for each pixel in each column. However, the number of transistors in the pixel 103A is the number of transistors in the pixel of the liquid crystal display device described in Patent Document 1. Since it is the same as the number, it is not necessary to change the pixel pitch.

次に、画素103Aの動作について図3のフローチャートを併せ参照して説明する。   Next, the operation of the pixel 103A will be described with reference to the flowchart of FIG.

画素103Aの書き込み期間では、スイッチング信号2kp及び2kmがそれぞれ図3(F)、(G)に示すようにハイレベルとされてPMOSトランジスタTr5及びTr6がオフ状態とされる。また、制御信号curが図3(E)に示すようにハイレベルとされてPMOSトランジスタTr8もオフ状態とされる。この状態で図3(C)に示すように、行選択信号SW1が時刻t1から時刻t2まで、1垂直走査期間(1V)よりもかなり短い期間、ハイレベルになると、このゲート線Gjに接続されている同一行方向の各画素が選択され、NMOSトランジスタTr1及びTr2が同時にオン状態とされる。   In the writing period of the pixel 103A, the switching signals 2kp and 2km are set to the high level as shown in FIGS. 3F and 3G, respectively, and the PMOS transistors Tr5 and Tr6 are turned off. Further, the control signal cur is set to the high level as shown in FIG. 3E, and the PMOS transistor Tr8 is also turned off. In this state, as shown in FIG. 3C, when the row selection signal SW1 becomes high level from time t1 to time t2 for a period considerably shorter than one vertical scanning period (1V), it is connected to the gate line Gj. The pixels in the same row direction are selected, and the NMOS transistors Tr1 and Tr2 are simultaneously turned on.

これにより、水平駆動回路102からデータ線(列信号線)Di+を通して入力される画像データの正極性DA変換画素値がNMOSトランジスタTr1によりサンプリングされて保持容量C1に保持される。また、これと同時に、水平駆動回路102からデータ線(列信号線)Di-を通して入力される画像データの負極性DA変換画素値がNMOSトランジスタTr2によりサンプリングされて保持容量C2に保持される。ここで、保持容量C1に保持されてPMOSトランジスタTr3のゲートに印加されるC点の電圧VCと、保持容量C2に保持されてPMOSトランジスタTr4のゲートに印加されるA点の電圧VAとは、それぞれ以下のように設定されているものとする。   Thus, the positive DA conversion pixel value of the image data input from the horizontal drive circuit 102 through the data line (column signal line) Di + is sampled by the NMOS transistor Tr1 and held in the holding capacitor C1. At the same time, the negative DA conversion pixel value of the image data input from the horizontal drive circuit 102 through the data line (column signal line) Di− is sampled by the NMOS transistor Tr2 and held in the holding capacitor C2. Here, the voltage VC at point C held in the holding capacitor C1 and applied to the gate of the PMOS transistor Tr3, and the voltage VA at point A held in the holding capacitor C2 and applied to the gate of the PMOS transistor Tr4 are: Assume that the settings are as follows.

VC=Vp−Von1 (6)
Von1:Tr1のオン電圧 VpがTr1の閾値電圧Vth1よりも大きい範囲
Vp :Di+から入力される信号電圧
VA=Vm−Von2 (7)
Von2:Tr2のオン電圧 VmがTr2の閾値電圧Vth2よりも大きい範囲
Vm :Di-から入力される信号電圧
時刻t1から時刻t2までの行選択信号SW1がハイレベルの期間は、上記の電圧VC、VAはそれぞれ図3(A)、(B)に示すように変化する。
VC = Vp-Von1 (6)
Von1: Tr1 ON voltage Vp is larger than Tr1 threshold voltage Vth1
Vp: Signal voltage input from Di + VA = Vm-Von2 (7)
Von2: Tr2 ON voltage Vm is larger than Tr2 threshold voltage Vth2
When the row selection signal SW1 input from Vm: Di- is high level from time t1 to time t2, the voltages VC and VA change as shown in FIGS. 3A and 3B, respectively. To do.

次に、画素103Aの読み出し期間では、行選択信号SW1が図3(C)に示すように時刻t2以降ローレベルとされてNMOSトランジスタTr1及びTr2がオフ状態とされる。この状態で、保持容量C1の正極性の保持電圧を読み出す場合は、図3(H)に示すように時刻t3でスイッチング信号2kをローレベルとしてPMOSトランジスタTr7をオン状態とした後、スイッチング用NMOSトランジスタTr5及びTr6のうちTr5のみを図3(F)に示すように時刻t4でスイッチング信号2kpをハイレベルとすることでオンとし、更に制御信号curを図3(E)に示すように時刻t5でローレベルとすることで定電流用トランジスタTr8をオンとして定電流を流す。これにより、保持容量C1の正極性の保持電圧がソースフォロワ用PMOSトランジスタTr3のソースからPMOSトランジスタTr7のドレイン・ソースを通して画素電極PEに印加される。この時の正極性の保持電圧のB点での読み出し電圧VBpは次式で表わされる。   Next, in the readout period of the pixel 103A, the row selection signal SW1 is set to a low level after time t2 as shown in FIG. 3C, and the NMOS transistors Tr1 and Tr2 are turned off. In this state, when reading the positive holding voltage of the holding capacitor C1, as shown in FIG. 3H, the switching signal 2k is set to the low level at time t3 to turn on the PMOS transistor Tr7, and then the switching NMOS Of the transistors Tr5 and Tr6, only Tr5 is turned on by setting the switching signal 2kp to high level at time t4 as shown in FIG. 3F, and the control signal cur is turned on at time t5 as shown in FIG. By setting the low level, the constant current transistor Tr8 is turned on and a constant current flows. Thus, the positive holding voltage of the holding capacitor C1 is applied from the source of the source follower PMOS transistor Tr3 to the pixel electrode PE through the drain / source of the PMOS transistor Tr7. At this time, the read voltage VBp at the point B of the positive holding voltage is expressed by the following equation.

VBp=Vp−Von1+Vth3 (8)
ただし、(8)式中、Vth3は基板効果のないトランジスタTr3の閾値電圧であり、素子特有の電圧で固定値である。図3(D)はB点の読み出し電圧VBを示し、制御信号curがハイレベルになる時刻t6後に(2)式で表わされる電圧VBpになる。
VBp = Vp-Von1 + Vth3 (8)
However, in the formula (8), Vth3 is a threshold voltage of the transistor Tr3 having no substrate effect, and is a fixed voltage and a voltage specific to the element. FIG. 3D shows the read voltage VB at point B, which becomes the voltage VBp expressed by the equation (2) after time t6 when the control signal cur becomes high level.

次に、保持容量C2の負極性の保持電圧を読み出す場合は、図3(H)に示すようにスイッチング信号2kをローレベルとしてPMOSトランジスタTr7をオン状態とした状態で、スイッチング用NMOSトランジスタTr5及びTr6のうちTr6のみを図3(G)に示すように時刻t7でスイッチング信号2kmをハイレベルとすることでオンとし、更に制御信号curを図3(E)に示すように時刻t8でローレベルとすることで定電流用トランジスタTr8をオンとして定電流を流す。これにより、保持容量C2の負極性の保持電圧がソースフォロワ用PMOSトランジスタTr4のソースからPMOSトランジスタTr7のドレイン・ソースを通して画素電極PEに印加される。この時の負極性の保持電圧のB点での読み出し電圧VBmは次式で表わされる。   Next, when reading the negative holding voltage of the holding capacitor C2, as shown in FIG. 3H, the switching NMOS transistor Tr5 and the switching NMOS transistor Tr5 and the PMOS transistor Tr7 are turned on with the switching signal 2k set to the low level. Of Tr6, only Tr6 is turned on by setting the switching signal 2km to high level at time t7 as shown in FIG. 3G, and the control signal cur is set to low level at time t8 as shown in FIG. 3E. As a result, the constant current transistor Tr8 is turned on to allow a constant current to flow. As a result, the negative holding voltage of the holding capacitor C2 is applied from the source of the source follower PMOS transistor Tr4 to the pixel electrode PE through the drain / source of the PMOS transistor Tr7. The read voltage VBm at the point B of the negative holding voltage at this time is expressed by the following equation.

VBm=Vm−Von2+Vth4 (9)
ただし、(9)式中、Vth4は基板効果のないトランジスタTr4の閾値電圧であり、素子特有の電圧で固定値である。B点の読み出し電圧は、図3(D)に示すように制御信号curがハイレベルになる時刻t9後に(4)式で表わされる電圧VBmになる。
VBm = Vm-Von2 + Vth4 (9)
However, in the formula (9), Vth4 is a threshold voltage of the transistor Tr4 which has no substrate effect, and is a fixed voltage which is a voltage peculiar to the element. As shown in FIG. 3D, the read voltage at the point B becomes the voltage VBm expressed by the equation (4) after time t9 when the control signal cur becomes high level.

液晶層に印加される電圧は、B点の電圧にPMOSトランジスタTr7のオン電圧Von7が加算される。このため、正極性の保持電圧読み出し時の液晶層に印加される電圧Vopと、負極性の保持電圧読み出し時の液晶層に印加される電圧Vomとは、それぞれ次式で表わされる。   As the voltage applied to the liquid crystal layer, the ON voltage Von7 of the PMOS transistor Tr7 is added to the voltage at the point B. Therefore, the voltage Vop applied to the liquid crystal layer at the time of reading out the positive holding voltage and the voltage Vom applied to the liquid crystal layer at the time of reading out the negative holding voltage are expressed by the following equations, respectively.

Vop=VBp+Von7 (10)
Vom=VBm+Von7 (11)
この場合、(10)式、(11)式は、VBp又はVBmがPMOSトランジスタTr7の閾値電圧Vthより高い電圧以上で有効となる。下限はVthにより制限される。
Vop = VBp + Von7 (10)
Vom = VBm + Von7 (11)
In this case, the expressions (10) and (11) are effective when VBp or VBm is higher than the threshold voltage Vth of the PMOS transistor Tr7. The lower limit is limited by Vth.

結果的にVon1、Von2、Von7が0Vとなっている範囲で、上記の電圧Vop、Vomは(8)式〜(11)式から次式で表わされる。   As a result, in the range where Von1, Von2, and Von7 are 0V, the above voltages Vop and Vom are expressed by the following equations from equations (8) to (11).

Vop=Vp+Vth3 (12)
Vom=Vm+Vth4 (13)
上記(12)式及び(13)式中のソースフォロワ用PMOSトランジスタTr3、Tr4の閾値電圧Vth3、Vth4は、信号レベル(ゲート電圧)により変動しない(基板効果がない)状態となり固定の電圧となるため、ソースフォロワ用PMOSトランジスタTr3、Tr4によるゲイン1の理想的なソースフォロワ回路により保持電圧を液晶層に印加することができる。以下、NMOSトランジスタTr5及びTr6は、垂直走査周期よりも短い所定の周期で交互に切り替えられ、上記と同様の動作が行われる。
Vop = Vp + Vth3 (12)
Vom = Vm + Vth4 (13)
The threshold voltages Vth3 and Vth4 of the source follower PMOS transistors Tr3 and Tr4 in the above expressions (12) and (13) do not vary depending on the signal level (gate voltage) (no substrate effect) and become fixed voltages. Therefore, the holding voltage can be applied to the liquid crystal layer by an ideal source follower circuit having a gain of 1 by the source follower PMOS transistors Tr3 and Tr4. Thereafter, the NMOS transistors Tr5 and Tr6 are alternately switched at a predetermined cycle shorter than the vertical scanning cycle, and the same operation as described above is performed.

このように、本実施の形態では、画素内のトランジスタ数を増やす事が難しいという第1の制約と、Nウェルを用いてPMOSトランジスタのソースと基板(Nウェル)とを同電位にすることは可能であるが、1画素内にはプロセスルール上1種類の電位のNウェルのみ配置可能であるという第2の制約とをクリアして図2に示すような画素103Aの回路を構成しており、結果的に以下のような効果が得られる。   As described above, in this embodiment, it is difficult to increase the number of transistors in the pixel, and the source of the PMOS transistor and the substrate (N well) are made to have the same potential by using the N well. However, the circuit of the pixel 103A as shown in FIG. 2 is configured by clearing the second restriction that only one type of potential N-well can be arranged in one pixel due to the process rule. As a result, the following effects can be obtained.

(a)基板効果を無くしているため、リニアリティはほぼ直線となり、ゲイン1の理想的なソースフォロワ回路により保持電圧を液晶層に印加することができる。   (A) Since the substrate effect is eliminated, the linearity is substantially linear, and a holding voltage can be applied to the liquid crystal layer by an ideal source follower circuit having a gain of 1.

(b)回路構成上、画素部の1列(1カラム)に1個の定電流用PMOSトランジスタTr8を設けたため、画素103Aからの信号読出しは必ず1水平ラインとなるため、読み出しの時間はかかるが、消費電力は低減される。   (B) Due to the circuit configuration, since one constant current PMOS transistor Tr8 is provided in one column (one column) of the pixel portion, signal readout from the pixel 103A always takes one horizontal line, and therefore it takes time for readout. However, power consumption is reduced.

(c)電流源が定電流用PMOSトランジスタTr8の1個のため、同じ列の画素毎の電流変動による出力電圧のバラツキは減る。   (C) Since the current source is one constant-current PMOS transistor Tr8, the variation in output voltage due to current fluctuation for each pixel in the same column is reduced.

次に、本発明になる液晶表示装置における画素の第2の実施の形態について説明する。   Next, a second embodiment of the pixel in the liquid crystal display device according to the present invention will be described.

図4は、本発明になる液晶表示装置における一画素の第2の実施の形態の等価回路図を示す。同図中、図2及び図6と同一構成部分には同一符号を付してある。図4の等価回路に示す画素103Bは、図1中の画素10311〜103mnのうち任意の一つの第2の実施の形態の画素で、PMOSトランジスタTr11、NMOSトランジスタTr12、Tr13、PMOSトランジスタTr14からなるゲイン1の第1の差動アンプと、PMOSトランジスタTr11、NMOSトランジスタTr12、Tr13、PMOSトランジスタTr16からなるゲイン1の第2の差動アンプとを切り替える構成である。なお、PMOSトランジスタTr15は第1の差動アンプを動作又は非動作とする第1のスイッチング用トランジスタである。また、PMOSトランジスタTr17は第2の差動アンプを動作又は非動作とする第2のスイッチング用トランジスタである。 FIG. 4 shows an equivalent circuit diagram of the second embodiment of one pixel in the liquid crystal display device according to the present invention. In the figure, the same components as those in FIGS. 2 and 6 are denoted by the same reference numerals. A pixel 103B shown in the equivalent circuit of FIG. 4 is a pixel according to any one of the second embodiments among the pixels 103 11 to 103 mn in FIG. 1, and includes a PMOS transistor Tr11, NMOS transistors Tr12 and Tr13, and a PMOS transistor Tr14. And a gain 1 second differential amplifier composed of a PMOS transistor Tr11, NMOS transistors Tr12 and Tr13, and a PMOS transistor Tr16. The PMOS transistor Tr15 is a first switching transistor that operates or deactivates the first differential amplifier. The PMOS transistor Tr17 is a second switching transistor that operates or inactivates the second differential amplifier.

NMOSトランジスタTr1のソースと保持容量C1との接続点Cは、PMOSトランジスタTr14のゲートに接続されている。また、NMOSトランジスタTr2のソースと保持容量C2との接続点Aは、PMOSトランジスタTr16のゲートに接続されている。PMOSトランジスタTr14及びTr16の各ソースは、NMOSトランジスタTr12及びTr13のゲートに共通接続されている。また、PMOSトランジスタTr14、Tr16の各ドレインは、PMOSトランジスタTr15、Tr17を介してPMOSトランジスタTr11のドレインに接続されている。   A connection point C between the source of the NMOS transistor Tr1 and the storage capacitor C1 is connected to the gate of the PMOS transistor Tr14. The connection point A between the source of the NMOS transistor Tr2 and the storage capacitor C2 is connected to the gate of the PMOS transistor Tr16. The sources of the PMOS transistors Tr14 and Tr16 are commonly connected to the gates of the NMOS transistors Tr12 and Tr13. The drains of the PMOS transistors Tr14 and Tr16 are connected to the drain of the PMOS transistor Tr11 via the PMOS transistors Tr15 and Tr17.

PMOSトランジスタTr18は、ゲートがスイッチング信号2kの配線に接続され、ドレインがPMOSトランジスタTr11のゲートとNMOSトランジスタTr12のドレインとの接続点に接続され、ソースが画素電極PEに接続された第3のスイッチング用トランジスタである。PMOSトランジスタTr11、Tr15、Tr17の共通接続点であるB点は、同じ列の複数の画素に共通に設けられた1個の定電流用PMOSトランジスタTr8のドレインに接続されている。また、画素内のすべてのPMOSトランジスタTr11、Tr14、Tr15、Tr16、Tr17と定電流用のPMOSトランジスタTr8の各バックゲート(Nウェル端子)はすべて電源電圧VDDが印加される構成とされている。   The PMOS transistor Tr18 has a gate connected to the wiring of the switching signal 2k, a drain connected to the connection point between the gate of the PMOS transistor Tr11 and the drain of the NMOS transistor Tr12, and a source connected to the pixel electrode PE. Transistor. A point B that is a common connection point of the PMOS transistors Tr11, Tr15, and Tr17 is connected to the drain of one constant current PMOS transistor Tr8 that is provided in common to a plurality of pixels in the same column. The back gates (N well terminals) of all the PMOS transistors Tr11, Tr14, Tr15, Tr16, Tr17 and the constant current PMOS transistor Tr8 in the pixel are all configured to be supplied with the power supply voltage VDD.

次に、本実施の形態の画素103Bの特有の動作について図5のタイミングチャートを参照して説明する。図5(A)、(B)は図4中の接続点C、Aの電圧VC、VAを示し、同図(C)に示す行選択信号SW1によりゲート線Gjに接続された1ラインの複数の画素内のトランジスタTr1、Tr2がオンとされるとトランジスタTr1、Tr2によりサンプリングされたデータ線Di+、Di-よりの正極性映像信号Vp、負極性映像信号Vmが保持容量C1、C2に保持される。図5(A)、(B)のVp−Von1、Vm−Von2は、(6)式、(7)式に示した保持容量C1、C2の保持電圧を示す。   Next, a specific operation of the pixel 103B of this embodiment will be described with reference to a timing chart of FIG. 5A and 5B show the voltages VC and VA at the connection points C and A in FIG. 4, and a plurality of one line connected to the gate line Gj by the row selection signal SW1 shown in FIG. When the transistors Tr1 and Tr2 in the pixel are turned on, the positive video signal Vp and the negative video signal Vm from the data lines Di + and Di− sampled by the transistors Tr1 and Tr2 are held in the holding capacitors C1 and C2. The Vp−Von1 and Vm−Von2 in FIGS. 5A and 5B indicate the holding voltages of the holding capacitors C1 and C2 shown in the equations (6) and (7).

その後、保持容量C1の正極性の保持電圧を読み出す場合は、図5(H)に示すように時刻t11でスイッチング信号2kをローレベルとしてPMOSトランジスタTr18をオン状態とした後、時刻t12でスイッチング信号2kpを図5(F)に示すようにローレベルとしてPMOSトランジスタTr15をオンとし、更に制御信号curを図5(E)に示すように時刻t13でローレベルとすることで定電流用トランジスタTr8をオンとする。このときは、スイッチング信号2kmは図5(G)に示すようにハイレベルであるため、PMOSトランジスタTr17はオフである。   Thereafter, when reading the positive holding voltage of the holding capacitor C1, as shown in FIG. 5H, the switching signal 2k is set to the low level at time t11 to turn on the PMOS transistor Tr18, and then the switching signal at time t12. 2kp is set to the low level as shown in FIG. 5F, the PMOS transistor Tr15 is turned on, and the control signal cur is set to the low level at time t13 as shown in FIG. Turn on. At this time, since the switching signal 2 km is at a high level as shown in FIG. 5G, the PMOS transistor Tr 17 is off.

PMOSトランジスタTr15のオンにより、トランジスタTr11、Tr12、Tr13、Tr14からなるゲイン1の第1の差動アンプが動作し、PMOSトランジスタTr14のゲートに印加される保持容量C1の正極性の保持電圧が第1の差動アンプを通してPMOSトランジスタTr18のドレインに印加され、更にそのTr18を通して画素電極PEに印加される。このときの接続点Bの電圧は図5(D)に示すように(Vp−Von1)であるため、画素電極PEに印加される正極性の保持電圧Vopは次式で表わされる。   When the PMOS transistor Tr15 is turned on, the first differential amplifier of gain 1 including the transistors Tr11, Tr12, Tr13, and Tr14 operates, and the positive holding voltage of the holding capacitor C1 applied to the gate of the PMOS transistor Tr14 is the first. 1 is applied to the drain of the PMOS transistor Tr18 through the differential amplifier, and further applied to the pixel electrode PE through the Tr18. Since the voltage at the connection point B at this time is (Vp−Von1) as shown in FIG. 5D, the positive holding voltage Vop applied to the pixel electrode PE is expressed by the following equation.

Vop=Vp−Von1+Von18 (14)
ただし、(14)式中、Von1はトランジスタTr1のオン電圧、Von18はトランジスタTr18のオン電圧である。
Vop = Vp-Von1 + Von18 (14)
In the equation (14), Von1 is an on-voltage of the transistor Tr1, and Von18 is an on-voltage of the transistor Tr18.

その後、保持容量C2の負極性の保持電圧を読み出す場合は、図5(H)に示すように時刻t14でスイッチング信号2kをローレベルとしてPMOSトランジスタTr18をオン状態とした後、時刻t15でスイッチング信号2kmを図5(G)に示すようにローレベルとしてPMOSトランジスタTr17をオンとし、更に制御信号curを図5(E)に示すように時刻t16でローレベルとすることで定電流用トランジスタTr8をオンとする。このときは、スイッチング信号2kpは図5(F)に示すようにハイレベルであるため、PMOSトランジスタTr15はオフである。   After that, when reading the negative holding voltage of the holding capacitor C2, as shown in FIG. 5H, the switching signal 2k is set to the low level at time t14 to turn on the PMOS transistor Tr18, and then the switching signal at time t15. As shown in FIG. 5G, 2 km is set to the low level to turn on the PMOS transistor Tr17, and the control signal cur is set to the low level at time t16 as shown in FIG. Turn on. At this time, since the switching signal 2kp is at a high level as shown in FIG. 5F, the PMOS transistor Tr15 is off.

PMOSトランジスタTr17のオンにより、トランジスタTr11、Tr12、Tr13、Tr16からなるゲイン1の第2の差動アンプが動作し、PMOSトランジスタTr16のゲートに印加される保持容量C2の負極性の保持電圧が第2の差動アンプを通してPMOSトランジスタTr18のドレインに印加され、更にそのTr18を通して画素電極PEに印加される。このときの接続点Bの電圧は図5(D)に示すように(Vm−Von2)であるため、画素電極PEに印加される負極性の保持電圧Vomは次式で表わされる。   When the PMOS transistor Tr17 is turned on, the second differential amplifier having a gain of 1 including the transistors Tr11, Tr12, Tr13, and Tr16 operates, and the negative holding voltage of the holding capacitor C2 applied to the gate of the PMOS transistor Tr16 is the first. 2 is applied to the drain of the PMOS transistor Tr18 through the differential amplifier, and further applied to the pixel electrode PE through the Tr18. Since the voltage at the connection point B at this time is (Vm−Von2) as shown in FIG. 5D, the negative holding voltage Vom applied to the pixel electrode PE is expressed by the following equation.

Vom=Vm−Von2+Von18 (15)
ただし、(15)式中、Von2はトランジスタTr2のオン電圧、Von18はトランジスタTr18のオン電圧である。以下、PMOSトランジスタTr15及びTr17は、垂直走査周期よりも短い所定の周期で交互に切り替えられ、上記と同様の動作が行われる。
Vom = Vm-Von2 + Von18 (15)
In equation (15), Von2 is the on-voltage of the transistor Tr2, and Von18 is the on-voltage of the transistor Tr18. Thereafter, the PMOS transistors Tr15 and Tr17 are alternately switched at a predetermined cycle shorter than the vertical scanning cycle, and the same operation as described above is performed.

このように、本実施の形態によれば、画素内のトランジスタ数は従来よりも若干増加するものの、1画素内にはプロセスルール上1種類の電位のNウェルのみ配置可能であるという制約をクリアして図4に示す画素103Bを構成している。これにより、本実施の形態によれば、ソースフォロワトランジスタの基板効果を無くしているため、リニアリティはほぼ直線となり、ゲイン1の理想的な差動アンプにより保持電圧を液晶層に印加することができる。また、本実施の形態も図2の実施の形態と同様に、画素部の1列(1カラム)に1個の定電流用PMOSトランジスタTr8を設けたため、消費電力を低減でき、また同じ列の画素毎の電流変動による出力電圧のバラツキも低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, the number of transistors in the pixel is slightly increased as compared with the conventional case, but the restriction that only one N-type potential can be arranged in one pixel in accordance with the process rule is cleared. Thus, the pixel 103B shown in FIG. 4 is configured. Thus, according to the present embodiment, since the substrate effect of the source follower transistor is eliminated, the linearity is substantially linear, and the holding voltage can be applied to the liquid crystal layer by an ideal differential amplifier having a gain of 1. . Further, in the present embodiment, similarly to the embodiment of FIG. 2, since one constant current PMOS transistor Tr8 is provided in one column (one column) of the pixel portion, power consumption can be reduced, and Variations in output voltage due to current fluctuations for each pixel can also be reduced.

100 液晶表示装置
101 シフトレジスタ及びコンパレータ
102 水平駆動回路
10311〜103mn、103A、103B 画素
1041〜104n 定電流用トランジスタ
105、106 垂直駆動回路
D1+〜Dn+、Di+ 正極性側ゲート線(列信号線)
D1-〜Dn-、Di- 負極性側ゲート線(列信号線)
G1〜Gm、Gj ゲート線(行走査線)
Tr1、Tr2 画素選択用NMOSトランジスタ
Tr3、Tr4 ソースフォロワ用PMOSトランジスタ
Tr5、Tr6、Tr7、Tr18 スイッチング用PMOSトランジスタ
Tr8 定電流用PMOSトランジスタ
Tr11〜Tr17 差動アンプ用トランジスタ
C1、C2 保持容量
PE 画素電極
100 liquid crystal display device 101 a shift register and a comparator 102 horizontal driving circuit 103 11 ~103 mn, 103A, 103B pixel 104 1 -104 n constant current transistor 105 and 106 vertical driving circuit D1 + ~Dn +, Di + positive polarity side gate line (column Signal line)
D1- to Dn-, Di- Negative polarity side gate line (column signal line)
G1 to Gm, Gj gate lines (row scanning lines)
Tr1, Tr2 Pixel selection NMOS transistor Tr3, Tr4 Source follower PMOS transistor Tr5, Tr6, Tr7, Tr18 Switching PMOS transistor Tr8 Constant current PMOS transistor Tr11-Tr17 Differential amplifier transistor C1, C2 Holding capacitance PE Pixel electrode

Claims (2)

2本のデータ線を一組とする複数組のデータ線と複数本の行走査線とがそれぞれ交差する交差部に設けられた複数の画素のそれぞれが、
対向する画素電極と共通電極との間に液晶層が挟持された表示素子と、
一組の前記2本のデータ線のうち一方のデータ線を介して供給される正極性映像信号をサンプリングして一定期間第1の保持容量に保持する第1のサンプリング及び保持手段と、
一組の前記2本のデータ線のうち他方のデータ線を介して供給される、前記正極性映像信号とは逆極性の負極性映像信号をサンプリングして一定期間第2の保持容量に保持する第2のサンプリング及び保持手段と、
それぞれソースがバックゲートに接続された第1及び第2のソースフォロワ用トランジスタと、
前記第1及び第2のソースフォロワ用トランジスタのドレインに別々に接続されており、前記第1の保持容量に保持された正極性映像信号電圧を前記第1のソースフォロワ用トランジスタのソースから出力させ、前記第2の保持容量に保持された負極性映像信号電圧を前記第2のソースフォロワ用トランジスタのソースから出力させる動作を、垂直走査周期より短い所定の周期で交互に切り替える第1及び第2のスイッチング用トランジスタと、
前記第1及び第2のソースフォロワ用トランジスタの各ソースにドレインとバックゲートとが共通接続され、かつ、前記画素電極にソースが接続されており、前記第1及び第2のスイッチング用トランジスタの切り替えに同期して切り替わり、前記第1のソースフォロワ用トランジスタを通して入力される前記第1の保持容量に保持された正極性映像信号電圧と、前記第2のソースフォロワ用トランジスタを通して入力される前記第2の保持容量に保持された負極性映像信号電圧とを前記画素電極に印加する第3のスイッチング用トランジスタと、
を備え、前記複数の画素のうち列方向の各画素毎に、前記画素内の前記第1及び第2のソースフォロワ用トランジスタと前記第3のスイッチング用トランジスタとの共通接続点にドレインが共通に接続された定電流用トランジスタを有することを特徴とする液晶表示装置。
Each of a plurality of pixels provided at intersections where a plurality of sets of data lines and a plurality of row scanning lines intersect each other with two data lines as one set,
A display element in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pixel electrode and a common electrode facing each other;
First sampling and holding means for sampling a positive video signal supplied via one of the two data lines in a set and holding it in a first holding capacitor for a certain period;
The negative polarity video signal having the opposite polarity to the positive polarity video signal supplied through the other data line of the set of the two data lines is sampled and held in the second holding capacitor for a certain period. Second sampling and holding means;
First and second source follower transistors each having a source connected to the back gate;
Separately connected to the drains of the first and second source follower transistors, the positive video signal voltage held in the first holding capacitor is output from the source of the first source follower transistor. The first and second switching operations for alternately outputting the negative video signal voltage held in the second holding capacitor from the source of the second source follower transistor at a predetermined cycle shorter than the vertical scanning cycle. Switching transistors of
A drain and a back gate are connected in common to the sources of the first and second source follower transistors, and a source is connected to the pixel electrode. Switching between the first and second switching transistors The positive video signal voltage held in the first holding capacitor input through the first source follower transistor and the second input through the second source follower transistor. A third switching transistor for applying a negative-polarity video signal voltage held in the holding capacitor to the pixel electrode;
A drain common to a common connection point of the first and second source follower transistors and the third switching transistor in the pixel for each pixel in the column direction of the plurality of pixels. A liquid crystal display device having a connected constant current transistor.
2本のデータ線を一組とする複数組のデータ線と複数本の行走査線とがそれぞれ交差する交差部に設けられた複数の画素のそれぞれが、
対向する画素電極と共通電極との間に液晶層が挟持された表示素子と、
一組の前記2本のデータ線のうち一方のデータ線を介して供給される正極性映像信号をサンプリングして一定期間第1の保持容量に保持する第1のサンプリング及び保持手段と、
一組の前記2本のデータ線のうち他方のデータ線を介して供給される、前記正極性映像信号とは逆極性の負極性映像信号をサンプリングして一定期間第2の保持容量に保持する第2のサンプリング及び保持手段と、
前記第1の保持容量に保持された正極性映像信号電圧を差動増幅して出力するゲイン1の第1の差動アンプと、
前記第2の保持容量に保持された負極性映像信号電圧を差動増幅して出力するゲイン1の第2の差動アンプと、
前記第1及び第2の差動アンプを垂直走査周期より短い所定の周期で交互に選択し、選択された前記差動アンプから前記正極性映像信号電圧又は前記負極性映像信号電圧を出力させる第1及び第2のスイッチング用トランジスタと、
前記第1及び第2の差動アンプの出力端子にドレインが共通接続され、前記第1及び第2のスイッチング用トランジスタの切り替えに同期して切り替わり、前記第1の差動アンプを通して入力される前記第1の保持容量に保持された正極性映像信号電圧と、前記第2の差動アンプを通して入力される前記第2の保持容量に保持された負極性映像信号電圧とを前記画素電極に印加する第3のスイッチング用トランジスタと、
を備え、前記複数の画素のうち列方向の各画素毎に、前記画素内の前記第1及び第2のスイッチング用トランジスタの各ドレインにドレインが共通に接続された定電流用トランジスタを有することを特徴とする液晶表示装置。
Each of a plurality of pixels provided at intersections where a plurality of sets of data lines and a plurality of row scanning lines intersect each other with two data lines as one set,
A display element in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pixel electrode and a common electrode facing each other;
First sampling and holding means for sampling a positive video signal supplied via one of the two data lines in a set and holding it in a first holding capacitor for a certain period;
The negative polarity video signal having the opposite polarity to the positive polarity video signal supplied through the other data line of the set of the two data lines is sampled and held in the second holding capacitor for a certain period. Second sampling and holding means;
A first differential amplifier of gain 1 for differentially amplifying and outputting the positive video signal voltage held in the first holding capacitor;
A second differential amplifier having a gain of 1 that differentially amplifies and outputs the negative video signal voltage held in the second holding capacitor;
The first and second differential amplifiers are alternately selected at a predetermined cycle shorter than a vertical scanning cycle, and the positive video signal voltage or the negative video signal voltage is output from the selected differential amplifier. First and second switching transistors;
The drains are commonly connected to the output terminals of the first and second differential amplifiers, and are switched in synchronization with the switching of the first and second switching transistors, and input through the first differential amplifier. A positive video signal voltage held in the first holding capacitor and a negative video signal voltage held in the second holding capacitor input through the second differential amplifier are applied to the pixel electrode. A third switching transistor;
A constant current transistor having a drain commonly connected to each drain of the first and second switching transistors in the pixel for each pixel in the column direction among the plurality of pixels. A characteristic liquid crystal display device.
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