CN102376284A

CN102376284A - 电光装置以及电子设备

Info

Publication number: CN102376284A
Application number: CN2011102293179A
Authority: CN
Inventors: 伊藤昭彦
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2031-08-11
Also published as: JP5552954B2; US9111496B2; JP2012037827A; CN102376284B; US20120038692A1

Abstract

本发明涉及电光装置，其中，信号提供电路向控制线提供在写入期间开始前的预充电期间被设定成预充电电位并且在写入期间以时分的方式被设定成灰度电位的控制信号。多个开关的各个控制各信号线和控制线的连接。控制电路在预充电期间将多个开关同时控制为导通状态，在写入期间内的多个单位期间的各个单位期间将各开关依次控制为导通状态。多个单位期间的预充电期间经过后的最初的单位期间被设定成比其它单位期间长的时间。

Description

电光装置以及电子设备

技术领域

本发明涉及利用液晶元件等电光元件显示图像的技术。

背景技术

在现有技术中，提出了与多个扫描线和多个信号线的各交叉处对应地将像素电路排列成矩阵状的电光装置。在专利文献1中公开了对于按规定条数区分多个信号线的多个集合(以下称为“布线群”)的各个，向该布线群的各信号线同时提供规定的预充电电位，然后对该布线群的各信号线在每个写入期间以时分的方式提供与各像素电路的指定灰度相应的灰度电位的构成。

专利文献1：特开2009-116247号公报

但是，在专利文献1的构成中，可能发生信号线的电位从预充电电位未完全到达目标的灰度电位的情况(以下称为“写入不足”)。如果充分地确保各写入期间的时间长度，则可消除写入不足。但是，为了实现防止活动图像模糊的倍速驱动和以时分的方式显示视差图像的立体显示、或者实现显示图像的高精细化，必须将对各像素电路提供灰度电位进行高速化，因此难以充分地确保写入期间的时间长度。此外，如果采用驱动能力高的驱动电路，则虽然也可能在短时间使信号线的电位达到目标的灰度电位，但是会产生电路规模、消耗电力增大的问题。考虑以上的情况，本发明的目的是在抑制电路规模、消耗电力的同时防止对各像素电路的灰度电位的写入不足。

发明内容

为了解决以上的问题，本发明的电光装置具备：多个像素电路，其与多个扫描线和多个信号线的各交叉处对应地配置，并显示与选择扫描线时的信号线的电位相应的灰度；扫描线驱动电路，其在每个包含写入期间的选择期间，依次选择多个扫描线的各个；信号提供电路，其向控制线提供在写入期间开始前的预充电期间被设定成预充电电位并且在写入期间以时分的方式被设定成与各像素电路的指定灰度相应的灰度电位的控制信号；多个开关，其控制多个信号线的各个和控制线的连接；以及控制电路，其将多个开关的各个，在预充电期间同时控制为导通状态，在写入期间内的多个单位期间的各个单位期间依次控制为导通状态；控制电路将多个单位期间之中预充电期间经过后的最初的单位期间(例如，单位期间U[1])设定成比其它单位期间长的时间(例如，时间长度ta)。本发明的电光装置可作为显示装置搭载在各种电子设备(例如，便携电话、投射型显示装置)中。

在以上的构成中，刚刚预充电期间之后的单位期间被设定成长的时间，因此，即使在预充电电位和灰度电位的差异大的情况下，也可以使信号线的电位可靠地从预充电电位变化到灰度电位(即，抑制写入不足)。此外，由于不必过度加强信号提供电路和多个开关的驱动能力，因此，具有能够在抑制电路规模和消耗电力的同时抑制写入不足的优点。

在本发明的优选方式中，信号提供电路将控制信号的预充电电位相对于基准电位设定成第1极性的电位，将控制信号的灰度电位在第1选择期间内(例如，垂直扫描期间V1内的各选择期间H内)的写入期间设定成第1极性的电位并在第2选择期间内(例如，垂直扫描期间V2内的各选择期间H内)的写入期间设定成与第1极性相反极性的电位；控制电路在第1选择期间内的写入期间将多个单位期间设定成相等的时间长度(例如，时间长度tb)，在第2选择期间内的写入期间将多个单位期间中最初的单位期间设定成比其它单位期间长的时间(例如，时间长度ta)。在以上的构成中，在信号线的电位从预充电电位跨过基准电位而变化到灰度电位的情况下(即，信号线的电位的变化大的情况下)，通过将最初的单位期间设定成长的时间长度，能够抑制写入不足，在预充电电位和灰度电位相对于基准电位是同极性的情况下，通过将多个单位期间设定成相等的时间长度，能够防止例如由于单位期间的时间长度的差异而导致的显示不均匀。

本发明的电光装置对于将多个信号线按规定条数区分成多个布线群并向每个布线群以时分的方式提供灰度电位的构成特别适用。以上观点所涉及的电光装置具备：多个像素电路，其与多个扫描线和多个信号线的各交叉处对应地配置，并显示与扫描线选择时的信号线的电位相应的灰度；扫描线驱动电路，其在每个包含写入期间的选择期间，依次选择多个扫描线的各个；信号提供电路，其向与区分多个信号线的各布线群对应的控制线提供在写入期间开始前的预充电期间被设定成预充电电位并且在写入期间以时分的方式被设定成与各像素电路的指定灰度相应的灰度电位的控制信号；与各布线群对应的多个分配电路，其每一个包含控制该布线群的各信号线和与该布线群对应的控制线的连接的多个开关；以及控制电路，其将各分配电路的多个开关，在预充电期间同时控制为导通状态，在写入期间内的多个单位期间的各个单位期间依次控制为导通状态；控制电路将多个单位期间之中预充电期间经过后的最初的单位期间设定成比其它单位期间长的时间。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式所涉及的电光装置的方框图。

图2是像素电路的电路图。

图3是电光装置的操作的说明图。

图4是信号线驱动电路的方框图。

图5是第2实施方式所涉及的电光装置的操作的说明图。

图6是示出电子设备的形态(个人计算机)的立体图。

图7是示出电子设备的形态(便携电话)的立体图。

图8是示出电子设备的形态(投射型显示装置)的立体图。

符号说明：

100：电光装置；10：像素部；PIX：像素电路；12：扫描线；14：信号线；16：控制线；20：驱动电路；22：扫描线驱动电路；24：信号线驱动电路；30：控制电路；42：液晶元件；44：选择开关；52：信号提供电路；54：信号分配电路；56[1]～56[J]：分配电路；58[1]～58[K]：开关；B[1]～B[J]：布线群。

具体实施方式

A：第1实施方式

图1是本发明的第1实施方式所涉及的电光装置100的方框图。电光装置100作为显示图像的显示设备，是在各种电子设备中搭载的液晶装置。如图1所示，电光装置100具备：多个像素电路PIX排列成平面状的像素部10；驱动各像素电路PIX的驱动电路20；以及控制驱动电路20的控制电路30。驱动电路20包含扫描线驱动电路22和信号线驱动电路24。

在像素部10形成有相互交叉的M条扫描线12和N条信号线14(M、N是自然数)。像素部10内的N条信号线14以相邻的K条(K是2以上的自然数)为单位被区分成J个布线群(块)B[1]～B[J](J＝N/K)。多个像素电路PIX与各扫描线12和各信号线14的交叉处对应地配置，并排列成纵M行×横N列的矩阵状。

图2是各像素电路PIX的电路图。如图2所示，各像素电路PIX包含液晶元件42和选择开关44。液晶元件42是由相对的像素电极421和共用电极423以及两电极间的液晶425构成的电光元件。根据像素电极421和共用电极423之间的施加电压，液晶425的透过率发生变化。另外，在以下的说明中，为了方便，将像素电极421与共用电极423相比是高电位时的液晶元件42的施加电压标记为正极性，而将像素电极421是低电位时的施加电压标记为负极性。

选择开关44由栅极与扫描线12连接的N沟道型薄膜晶体管构成，并介于液晶元件42(像素电极421)和信号线14之间，控制两者的电气连接(导通/非导通)。因此，像素电路PIX(液晶元件42)显示与选择开关44被控制为导通状态时的信号线14的电位(后述的灰度电位VG)相应的灰度。另外，与液晶元件42并联连接的辅助电容等的图示被省略。

图1的控制电路30用包含同步信号的各种信号的输出控制驱动电路20。例如，控制电路30向信号线驱动电路24提供以时分的方式指定各像素电路PIX的灰度的图像信号VID。此外，从控制电路30向信号线驱动电路24提供与各布线群B[j](j＝1～J)内的信号线14的条数相当的K系统的选择信号SEL[1]～SEL[K]和指定液晶元件42的施加电压的极性的极性信号POL。如图3所示，控制电路30生成极性信号POL，以致液晶元件42的施加电压的极性在每个垂直扫描期间V(V1，V2)反相(帧反相)。但是，极性反相的周期可任意改变。

图1的扫描线驱动电路22通过向各扫描线12提供扫描信号G[1]～G[M]，依次选择M条扫描线12的各个。如图3所示，向第m行的扫描线12提供的扫描信号G[m]在各垂直扫描期间V内的M个选择期间(水平扫描期间)H中第m个选择期间H被设定成高电平(意味着选择扫描线12的电位)。当扫描线驱动电路22选择第m行的扫描线12时，第m行的N个像素电路PIX的各选择开关44迁移到导通状态。

图1的信号线驱动电路24与扫描线驱动电路22进行的各扫描线12的选择同步，控制N条信号线14的各个的电位。图4是信号线驱动电路24的方框图。如图4所示，信号线驱动电路24包含信号提供电路52和信号分配电路54。信号提供电路52和信号分配电路54通过与不同的布线群B[j]对应的J条控制线16相互连接。信号提供电路52以集成电路(芯片)的形式安装，扫描线驱动电路22和信号分配电路54与像素电路PIX一起由在基板的表面形成的薄膜晶体管构成。但是，扫描线驱动电路22和信号线驱动电路24的安装的形式可任意地改变。

图4的信号提供电路52将与不同布线群B[j]对应的J系统的控制信号C[1]～C[J]并行地提供给各控制线16。如图3所示，扫描线驱动电路22选择扫描线12的各选择期间H包含预充电期间TPRE和写入期间TWRT。信号提供电路52在各选择期间H的预充电期间TPRE将控制信号C[1]～C[J]设定成规定的预充电电位VPRE。预充电电位VPRE相对于规定的基准电位VREF(例如，成为控制信号C[j]的振幅中心的电位)被设定成负极性的电位。

此外，信号提供电路52在选择第m行的扫描线12的选择期间H内的写入期间TWRT中，将控制信号C[j]以时分的方式设定成与同第m行的扫描线12和布线群B[j]的K条信号线14的各交叉处对应的K个像素电路PIX的指定灰度相应的灰度电位VG。各像素电路PIX的指定灰度由从控制电路30提供的图像信号VID规定。相对于基准电位VREF的灰度电位VG的极性根据极性信号POL设定。即，如图3所示，信号提供电路52在极性信号POL指示负极性(-)的垂直扫描期间V1内的各选择期间H的写入期间TWRT，在相对于基准电位VREF负极性的范围内设定与指定灰度相应的灰度电位VG，在极性信号POL指示正极性(+)的垂直扫描期间V2内的各选择期间H的写入期间TWRT，在相对于基准电位VREF正极性的范围内设定与指定灰度相应的灰度电位VG。

如图4所示，信号分配电路54具备与不同的布线群B[j]对应的J个分配电路56[1]～56[J]。第j个分配电路56[j]是将向第j个控制线16提供的控制信号C[j]分配到布线群B[j]的K条信号线14的各个的电路(解复用器)，包含与布线群B[j]的不同的信号线14对应的K个开关58[1]～58[K]。分配电路56[j]的第k个开关58[k]介于布线群B[j]的K条信号线14中第k列的信号线14和J条控制线16中第j个控制线16之间，控制两者间的电气连接(导通/非导通)。控制电路30生成的各选择信号SEL[k]被并行地提供给J个分配电路56[1]～56[J]的各个中的第k个开关58[k](在信号分配电路54内合计J个开关58[k])的栅极。

如图3所示，控制电路30在各选择期间H内的预充电期间TPRE，将K系统的选择信号SEL[1]～SEL[K]同时设定成激活电平(使开关58[k]迁移到导通状态的电位)。因此，在各选择期间H内的预充电期间TPRE中，信号分配电路54内的所有开关58[k]迁移到导通状态，向N条信号线14的各个(进而，各像素电路PIX内的像素电极421)提供预充电电位VPRE。如上所述，在对各像素电路PIX提供灰度电位VG前(写入前)，各信号线14的电位被初始化为预充电电位VPRE，因此，能够防止显示图像的灰度不均匀(纵向串扰)。

另一方面，在各选择期间H内的写入期间TWRT，控制电路30将K系统的选择信号SEL[1]～SEL[K]在K个单位期间U[1]～U[K]中顺序地设定成激活电平。因此，在选择第m行的扫描线12的选择期间H内的单位期间U[k]中，分配电路56[1]～56[J]的各个中的K个开关58[1]～58[K]中第k个开关58[k](在信号分配电路54内合计J个开关58[k])迁移到导通状态，向各布线群B[j]的第k列的信号线14提供控制信号C[j]的灰度电位VG。即，在写入期间TWRT，在J个布线群B[1]～B[J]的各个中，向该布线群B[j]内的K条信号线14以时分的方式提供灰度电位VG。在第m个选择期间H内的单位期间U[k]，灰度电位VG根据与第m行的扫描线12和布线群B[j]的第K列的信号线14的交差对应的像素电路PIX的指定灰度而设定。

如图3所示，控制电路30将写入期间TWRT内的K个单位期间U[1]～U[K]中预充电期间TPRE经过后的最初的单位期间U[1]的时间长度(选择信号SEL[1]的脉冲宽度)ta设定成比其它单位期间U[2]～U[K]的时间长度(选择信号SEL[2]～SEL[K]的脉冲宽度)tb长的时间。即，在刚刚预充电期间TPRE之后的单位期间U[1]中，与其它单位期间U[2]～U[K]相比，在长时间内，向信号线14(各布线群B[j]内的第1列的信号线14)提供灰度电位VG。

如以上所说明的，由于在刚刚预充电期间TPRE之后的单位期间U[1]中确保了长的时间长度ta，因此，即使在向各布线群B[j]的第1列的信号线14提供的灰度电位VG和预充电电位VPRE的差异大的情况下，也能够使信号线14的电位在单位期间U[1]内从预充电电位VPRE可靠地变化到灰度电位VG(即，抑制写入不足)。另一方面，单位期间U[2]～U[K]被设定成比单位期间U[1]短的时间tb，因此，与将全部单位期间U[1]～U[K]设定成长的时间ta的情况相比，各写入期间TWRT的时间长度被缩短。因此，也具有将对各像素电路PIX提供灰度电位VG(写入动作)高速化的优点。此外，由于通过将单位期间U[1]设定成时间长度ta而抑制写入不足，因此，不必过度加强信号线驱动电路24(信号分配电路54)的驱动能力。因此，能够抑制电路规模和消耗电力，同时抑制写入不足。

B：第2实施方式

接着说明本发明的第2实施方式。另外，对于在以下示例的各方式中作用和功能与第1实施方式相同的要素，沿用以上说明中参照的符号，并适当省略各个的详细说明。

图5是第2实施方式的电光装置100的操作的说明图。如图5所示，预充电期间TPRE经过后的信号线14的电位的变化量δ(VPRE→VG)在写入期间TWRT中的灰度电位VG和预充电电位VPRE相对于基准电位VREF是相反极性的情况下(垂直扫描期间V2)，与两个电位是相同极性的情况(垂直扫描期间V1)相比更显著。如图5所示，第2实施方式中也与第1实施方式相同，预充电电位VPRE相对于基准电位VREF被设定成负极性的电位。因此，在灰度电位VG相对于基准电位VREF被设定成正极性的电位的垂直扫描期间V2(向液晶元件42施加正极性的电压时)，容易发生灰度电位VG的写入不足。换言之，在灰度电位VG被设定成与预充电电位VPRE相同极性的垂直扫描期间V1，灰度电位VG的写入不足不明显。

因此，在极性信号POL指示正极性的垂直扫描期间V2，与第1实施方式相同，将各选择期间H内的写入期间TWRT的最初的单位期间U[1]设定成比其它单位期间U[2]～U[K]长的时间长度ta，在极性信号POL指示负极性的垂直扫描期间V1，将各选择期间H内的写入期间TWRT的全部(K个)单位期间U[1]～U[K]设定成相等的时间长度tb。写入期间TWRT的时间长度在垂直扫描期间V1和垂直扫描期间V2相同。但是，由于无需将单位期间U[1]设定成时间长度ta，因此，也可以采用将垂直扫描期间V1内的各写入期间TWRT(选择期间H)设定成比垂直扫描期间V2内的各写入期间TWRT短的时间的构成。

在第2实施方式中，也可以在垂直扫描期间V2实现与第1实施方式相同的效果。此外，在第2实施方式中，由于在垂直扫描期间V1内的各写入期间TWRT中，K个单位期间U[1]～U[K]被设定成相等的时间长度tb，因此，也具有消除例如由于各单位期间U[k]的时间长度的不同而导致的产生显示不均匀的可能性的优点。

C：变形方式

以上的各方式能够进行多样的变形。具体的变形方式如下例示。从以下的示例中任意选择的两个以上的方式能够适当合并。

(1)变形方式1

预充电电位VPRE可适当改变。例如，也可以采用将预充电电位VPRE相对于基准电位VREF设定成正极性的电位的构成、或者根据灰度电位VG的极性(极性信号POL)使预充电电位VPRE变化的构成(在垂直扫描期间V1和垂直扫描期间V2预充电电位VPRE不同的构成)。

(2)变形方式2

在以上的各方式中，虽然示例了各选择期间H包含预充电期间TPRE的构成(即，预充电电位VPRE经由通过扫描线12的选择而成为导通状态的选择开关44到达像素电极421的构成)，但是，也可以采用在选择期间H开始前向各信号线14提供预充电电位VPRE的构成(即，在预充电期间TPRE不选择扫描线12，使预充电电位VPRE不到达像素电极421的构成)。在任何一个构成中都由于信号线14被初始化成预充电电位VPRE，因此，能够抑制显示图像的灰度不均匀。

(3)变形方式3

也可以采用在各选择期间H内的写入期间TWRT使得使开关58[1]～58[K]迁移到导通状态的顺序依次变化的构成。例如，采用特开2004-45967号公报所公开的构成。在以上的构成中，被设定成时间长度ta的单位期间U[k]并不固定为使开关58[1]迁移到导通状态的单位期间U[1]，而是随时改变。与选择开关58[1]～58[K]的顺序无关而将写入期间TWRT中预充电期间TPRE经过后的最初的单位期间U[k]设定成长的时间长度ta的构成是优选的。

(4)变形方式4

将N条信号线14区分成J个布线群B[1]～B[J]的构成可以省略。即，本发明也适用于仅仅着眼于以上的各方式中的1个布线群B[j]的构成。

(5)变形方式5

液晶元件42只是电光元件的示例。对于本发明所适用的电光元件，并不管自身发光的自发光型和使外光的透过率和反射率变化的非发光型(例如液晶元件42)的区别或者通过电流的提供而驱动的电流驱动型和通过电场(电压)的施加而驱动的电压驱动型的区别。例如，在利用有机EL元件、无机EL元件、LED(发光二极管)、电场电子发射元件(FE(场发射)元件)、表面传导型电子发射元件(SE元件)、弹道电子发射元件(BS元件)、电泳元件、电致变色元件等各种电光元件的电光装置100中适用本发明。即，电光元件包括利用灰度(透过率或亮度等光学特性)根据电流的提供、电压(电场)的施加这样的电气作用变化的电光物质(例如液晶425)的被驱动元件(典型地，根据灰度信号控制灰度的显示元件)。

D：应用方式

在以上的各方式中示例的电光装置100可用于各种电子设备。在图6至图8中示例了采用电光装置100的电子设备的具体形式。

图6是采用了电光装置100的移动型个人计算机的立体图。个人计算机2000具备显示各种图像的电光装置100和设置有电源开关2001和键盘2002的本体部2010。

图7是适用了电光装置100的便携电话的立体图。便携电话3000具备多个操作按钮3001和滚动按钮3002以及显示各种图像的电光装置100。通过操作滚动按钮3002，在电光装置100上显示的画面滚动。

图8是适用了电光装置100的投射型显示装置(三板式投影机)4000的示意图。投射型显示装置4000包含与不同的显示色(红色、绿色、蓝色)对应的3个电光装置100(100R，100G，100B)。照明光学系统4001将来自照明装置(光源)4002的射出光中的红色分量r提供给电光装置100R，绿色分量g提供给电光装置100G，蓝色分量B提供给电光装置100B。各电光装置100具有根据显示图像调制从照明光学系统4001提供的各单色光的光调制器(光阀)的功能。投射光学系统4003合成来自各电光装置100的射出光并向投影面4004投射。

另外，作为适用本发明所涉及的电光装置的电子设备，除了图6至图8所示例的设备之外，还有便携信息终端(PDA：个人数字助理)、数码相机、电视、视频摄像机、车载导航装置、车载用的显示器(仪表板)、电子手册、电子纸、电子计算器、字处理器、工作站、电视电话、POS终端、打印机、扫描仪、复印机、视频播放器、具备触摸面板的设备等。

Claims

1.一种电光装置，其特征在于，具备：

多个像素，其与多个扫描线和多个信号线的各交叉处对应地配置，并显示与选择上述扫描线时的上述信号线的电位相应的灰度；

扫描线驱动电路，其在每个包含写入期间的选择期间，依次选择上述多个扫描线的各个；

信号提供电路，其向控制线提供在上述写入期间开始前的预充电期间被设定成预充电电位并且在上述写入期间以时分的方式被设定成与上述各像素的指定灰度相应的灰度电位的控制信号；

多个开关，其控制上述多个信号线的各个和上述控制线的连接；以及

控制电路，其在上述预充电期间将上述多个开关同时控制为导通状态，在上述写入期间内的多个单位期间的各个单位期间将上述多个开关的各个依次控制为导通状态；

上述控制电路将上述多个单位期间之中上述预充电期间经过后的最初的单位期间设定成比其它单位期间长的时间。

2.根据权利要求1所述的电光装置，其特征在于，

上述信号提供电路将上述控制信号的预充电电位相对于基准电位设定成第1极性的电位，将上述控制信号的灰度电位在第1选择期间内的写入期间设定成上述第1极性的电位并且在第2选择期间内的写入期间设定成与上述第1极性相反极性的电位；

上述控制电路在上述第1选择期间内的写入期间将上述多个单位期间设定成相等的时间长度，在上述第2选择期间内的写入期间将上述多个单位期间之中最初的单位期间设定成比其它单位期间长的时间。

3.一种电光装置，其特征在于，具备：

信号提供电路，其向与区分上述多个信号线的各布线群对应的控制线提供在上述写入期间开始前的预充电期间被设定成预充电电位并且在上述写入期间以时分的方式被设定成与上述各像素的指定灰度相应的灰度电位的控制信号；

与上述各布线群对应的多个分配电路，其每一个包含控制该布线群的上述各信号线和与该布线群对应的上述控制线的连接的多个开关；以及

控制电路，其将上述各分配电路的上述多个开关，在上述预充电期间同时控制为导通状态，在上述写入期间内的多个单位期间的各个单位期间依次控制为导通状态；

上述控制电路将上述多个单位期间之中上述预充电期间经过后的最早的单位期间设定成比其它单位期间长的时间。

4.一种电子设备，其特征在于，具备权利要求1至3任意一项所述的电光装置。