JP2003131633A

JP2003131633A - 表示装置の駆動方法

Info

Publication number: JP2003131633A
Application number: JP2001330373A
Authority: JP
Inventors: Masato Takatoku; 真人高徳
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2003-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】画面走査周波数を下げても画品位を落とさず
に、多彩な表示が可能となる、低消費電力の表示装置の
駆動方法を提供する。【解決手段】表示装置は、行列状に配された画素を備
えて画面を構成する画素アレイ部４と、画素アレイ部４
を駆動して画面に画像を表示する駆動部５，６とからな
る。駆動部５，６は、画素を行毎に順次選択するととも
に選択された画素に逐次画像信号を書き込んで画像を画
面に表示する書込動作を行ない、さらに該書込動作を繰
り返して画面に表示される画像を書き換えていく。駆動
部５，６は、１秒より長い周期ＴＬで少くとも２つの静
止画像Ｆ１，Ｆ２を入れ換えて書き込んで行く省電力モ
ードを有し、各周期の一部の期間Ｔｏｎで該書込動作を
行なって画像を書き込むとともに各周期の残部の期間Ｔ
ｏｆｆは動作を停止して該書き込まれた画像をそのまま
保持しておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶ディスプレイな
どで代表されるアクティブマトリクス型の表示装置の駆
動方法に関する。より詳しくは、アクティブマトリクス
型表示装置の消費電力低減を可能にする技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、アクティブマトリクス型表示装
置の一例を示す模式的な斜視図である。図示する様に、
表示装置は一対のガラス基板１，２と両者の間に保持さ
れた液晶３とを備えたフラット構造を有する。液晶３に
代えて、他の電気光学物質を用いることもできる。下側
のガラス基板１には、画素アレイ部４と周辺の駆動部と
が集積形成されている。駆動部は垂直走査回路５と水平
走査回路６とに分かれている。又、基板１の周辺部上端
には外部接続用の端子７が形成されている。端子７は配
線８を介して垂直走査回路５及び水平走査回路６に接続
している。画素アレイ部４には行状のゲート配線Ｘと列
状の信号配線Ｙが形成されている。両配線の交差部には
画素電極９とこれを駆動する薄膜トランジスタＴｒが形
成されている。薄膜トランジスタＴｒのゲート電極は対
応するゲート配線Ｘに接続され、ドレイン領域は対応す
る画素電極９に接続され、ソース領域は対応する信号配
線Ｙに接続している。ゲート配線Ｘは垂直走査回路５に
接続する一方、信号配線Ｙは水平走査回路６に接続して
いる。一方、上側のガラス基板２の内表面には、図示し
ないが対向電極が形成されており、各画素電極９と対面
配置している。

【０００３】係る構成において、垂直走査回路５は、ゲ
ート配線Ｘ及び薄膜トランジスタＴｒを介して画素電極
４を行毎に順次選択する。これに合わせて水平走査回路
６は、選択された画素４に逐次信号配線Ｙ及び薄膜トラ
ンジスタＴｒを介して画像信号を書き込んで画像を画面
に表示する書込動作を行なう。垂直走査回路５及び水平
走査回路６を含む駆動部は、この様な書込動作を所定の
リフレッシュ周波数で繰り返して、画面に表示される画
像を書き換えていく。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したアクティブマ
トリクス型の表示装置は、軽量で薄く又低消費電力であ
る為、携帯電話やＰＤＡなど携帯型情報端末機器のモニ
タ用ディスプレイとして幅広く用いられている。この様
な携帯型機器用途においては、駆動源となるバッテリの
電力消費を抑制し連続稼働時間を延長化させる為に、携
帯型機器全体の消費電力を低減することが市場で強く要
求されている。モニタ用のディスプレイに用いられる表
示装置においても、一層の低消費電力化が重要な解決す
べき課題となっている。

【０００５】近年の通信技術の発達により、携帯型情報
端末機器のディスプレイには、より高精細な画像の表示
能力が要求されている。この点、図３に示したアクティ
ブマトリクス型の表示装置は、各画素にアクティブ素子
として薄膜トランジスタを設けており、画素数を大きく
してもコントラストが高く、動画表示でも応答が早く良
好な表示品質が得られる。薄膜トランジスタの能動層と
して高性能な多結晶シリコンを用いれば、図３に示した
様に周辺の駆動部も同一のガラス基板上に取り込める
為、実用的な価値が高い。

【０００６】アクティブマトリクス型の表示装置の各画
素には、通常画素電極駆動用の薄膜トランジスタに加
え、画像信号蓄積用の補助容量が設けられている。前述
した様に、垂直走査回路から各ゲート配線に順に印加さ
れるパルスによって薄膜トランジスタがオンし、この時
水平走査回路側から各信号配線に供給される画像信号
を、各画素電極と対向電極との間に保持された液晶など
の電気光学物質に印加する。他の行の画素を駆動してい
る間は、ゲート配線に印加されたパルスが解除されてい
るので薄膜トランジスタはオフになる。これにより、液
晶及び補助容量に蓄積された信号電荷は、次の書込動作
を行なうまで保持される。

【０００７】現在、アクティブマトリクス型表示装置の
画面走査周波数（リフレッシュ周波数）は大部分が６０
Ｈｚである。すなわち、１秒間に６０回の割合で、画面
に表示する画像が順次書き換えられる。この画面走査周
波数（リフレッシュレート）を低減できれば、周辺の駆
動部の消費電力を大幅に低減することが可能である。し
かしながら、モニタ用のディスプレイにおいて、画面の
リフレッシュレートを６０Ｈｚよりも低周波数化する
と、画面にフリッカが現われる為好ましくない。動画表
示と異なり、静止画を表示する場合には、リフレッシュ
レートを６０Ｈｚに設定する必要はなく、例えば１Ｈｚ
以下の人間の目ではっきりと書き換えが認識できるリフ
レッシュレートでも、原理的には差し支えない。しか
し、実際には、リフレッシュレートを１Ｈｚ以下にする
と、画像が１秒以上画面に保持されたままになる。画素
電極を駆動する薄膜トランジスタはリーク電流がある
為、保持期間中画素に蓄積された信号電荷が放電してい
く。従って、書き換え直前の画素電位は書き換え直後の
画素電位より僅かではあるが低下している。従って、１
Ｈｚ以下のリフレッシュレートで同一の静止画像を表示
し続けた場合、画像をリフレッシュする度にコントラス
トや輝度の差が視認されてしまい、画品位の劣る映像と
なってしまう。

【０００８】従って、従来は高速のリフレッシュが必要
でない静止画像についても、６０Ｈｚの画面走査周波数
で常時画像の書き換えを行なっていた。例えば、携帯電
話機器に組み込まれたディスプレイでは、待ち受け時の
様に画像の書き換えの必要のない静止画を表示している
場合であっても、６０Ｈｚのリフレッシュレートで駆動
を行なっていた。よって、モニタ用ディスプレイの電源
を落とさない限り、電力を大幅に削減することは困難で
あった。逆に、ディスプレイの電源を落とすと、待ち受
け表示もできなくなってしまう。

【０００９】待ち受け表示時の低消費電力化を目的とし
て、近年種々の技術が提案されている。例えば、低温ポ
リシリコン技術を用いて、各画素内に半導体メモリを搭
載し、画面走査駆動を行なわずに同一画像を表示する技
術が開発されている。しかしながら、現在の段階では、
各画素に１ビット程度のメモリを搭載することが設計ル
ール上の限界である為、ＲＧＢ三原色のカラーフィルタ
を用いた場合８色程度の表示しかできず、フルカラー表
示は困難な状況にある。この様に画素内にメモリを設け
る技術は、例えば特開平９−１３８４２８号公報や特開
平１１−３０５２５７号公報に開示されているが、実用
段階には至っていない。

【００１０】仮に、設計ルールの微細化が進み、フルカ
ラー表示が可能になったとしても、メモリが加わる分ア
クティブマトリクス型表示装置全体の歩留りが低下し、
製造現価が高騰することが予想される。その他、特開２
００１−１２５５２６号公報にも表示装置の低消費電力
化を目的とした低周波数駆動技術が開示されているが、
実用段階には至っていない。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明は画面走査周波数を下げても画品位を
落とさずに、又多彩な表示が可能となる、低消費電力の
表示装置の駆動方法を提供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、行列
状に配された画素を備えて画面を構成する画素アレイ部
と、該画素アレイ部を駆動して画面に画像を表示する駆
動部とからなり、該駆動部は、画素を行毎に順次選択す
るとともに選択された画素に逐次画像信号を書き込んで
画像を画面に表示する書込動作を行ない、さらに該書込
動作を繰り返して画面に表示される画像を書き換えてい
く表示装置の駆動方法において、前記駆動部は、１秒よ
り長い周期で少くとも２つの静止画像を入れ換えて書き
込んで行く省電力モードを有し、各周期の一部の期間で
該書込動作を行なって画像を書き込むとともに各周期の
残部の期間は動作を停止して該書き込まれた画像をその
まま保持しておくことを特徴とする。好ましくは、前記
駆動部は該省電力モードの他に通常モードを有してお
り、一秒より短くフリッカの生じない周期で該書込動作
を繰り返し、画像を連続的に切り換えていく。この場
合、前記駆動部は、待機状態で該省電力モードを選択
し、使用状態に移行した時該通常モードに切り換える。

【００１２】本発明によれば、２つ以上の異なった静止
画像を１Ｈｚ以下の周波数で順次表示させる省電力モー
ドを備えている。２つ以上の静止画像の表示を切り換え
るタイミングの時のみ駆動部を作動させて画像信号の書
き込みを行なう。このタイミング以外の期間は、駆動部
を停止しておき、画素アレイ部に対する画像信号の書込
は行なわない。これにより、常時６０Ｈｚのリフレッシ
ュレートで書き換えを行なっている通常モードと比較す
ると、省電力モードで消費電力を半分以下に節約するこ
とができる。同一の静止画像を１Ｈｚ以下の周波数でリ
フレッシュした場合には、薄膜トランジスタの電流リー
クなどにより画面の輝度変化が目立ってしまう。本発明
では、２以上の静止画像を１Ｈｚ以下の周波数で入れ換
えることにより、輝度変化が視覚的に目立たない様にし
ている。この様に、２以上の異なった静止画像を１秒以
上の間隔で入れ換える方式を、本明細書では「スライド
ショー表示」と呼ぶ場合がある。

【００１３】

【発明の実施の形態】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は本発明の好適な実施形
態を示す模式図であり、（Ａ）は表示装置の構成を表わ
した回路図であり、（Ｂ）はその駆動方法を表わしたタ
イミングチャートである。

【００１４】（Ａ）に示す様に、本表示装置は画素アレ
イ部４と周辺の駆動部とで構成されている。周辺の駆動
部は垂直走査回路５と水平走査回路６とを含んでいる。
本実施形態の場合、周辺の駆動部は画面を構成する画素
アレイ部４と同一の基板上に形成されている。画素アレ
イ部４は、行状に配した複数のゲート配線Ｘと列状に配
した複数の信号配線Ｙと両者の交差部に設けられた複数
の画素ＰＸＬとを有している。この画素ＰＸＬは例えば
微細な液晶セルからなり、行列状に配置して画面を構成
する。図３に示した様に、液晶セルは画素電極と対向電
極と両者の間に保持された液晶とで構成される。画素Ｐ
ＸＬの両端には信号電荷を保持する為の補助容量Ｃｓも
配されている。個々の画素ＰＸＬに対してこれを駆動す
る為、薄膜トランジスタＴｒなどのスイッチング素子が
集積形成されている。

【００１５】垂直走査回路５は、外部から入力される垂
直スタート信号ＶＳＴや垂直クロック信号ＶＣＫなどの
タイミング信号に応じ各ゲート配線Ｘを順次垂直走査し
て、一水平期間（１Ｈ）毎に１行分の画素ＰＸＬを選択
する。一垂直期間（１Ｖ）で１回の垂直走査（画面走
査）を完了する。具体的には、垂直走査回路５はシフト
レジスタを含んでおり、端子７を介して外部のタイミン
グジェネレータから供給されるＶＳＴを、同じく外部か
ら供給されるＶＣＫで順次転送することにより、選択パ
ルスを各ゲート配線Ｘに出力している。

【００１６】水平走査回路６は、同じく外部のタイミン
グジェネレータから端子７を介して供給される水平スタ
ート信号ＨＳＴ及び水平クロック信号ＨＣＫに応じて一
水平期間（１Ｈ）内で各信号配線Ｙを順次走査し、ビデ
オライン８ａを介して外部から供給された画像信号Ｖｓ
ｉｇをサンプリングして、選択された１行分の画素ＰＸ
Ｌに点順次で書き込む。具体的には、各信号配線Ｙは水
平スイッチＨＳＷを介してビデオライン８ａに接続され
ており、外部のビデオデコーダなどから画像信号Ｖｓｉ
ｇの供給を受ける。水平走査回路６はシフトレジスタを
含んでおり、水平クロック信号ＨＣＫに応じて水平スタ
ート信号ＨＳＴを順次転送することにより、順次サンプ
リングパルスを出力し、各水平スイッチＨＳＷを順次開
閉駆動して各信号配線Ｙに画像信号Ｖｓｉｇをサンプリ
ングする。

【００１７】この様に、垂直走査回路５及び水平走査回
路６を含む駆動部は、画素ＰＸＬを行毎に順次選択する
とともに選択された画素ＰＸＬに逐次画像信号Ｖｓｉｇ
を書き込んで画像を画面に表示する書込動作を行なう。
更に駆動部は、この書込動作を繰り返して画面に表示さ
れる画像を書き換えていく。

【００１８】（Ｂ）に示すタイミングチャートにおい
て、上段は駆動部の通常モードを表わし、下段は省電力
モードを表わしている。通常モードでは、駆動部は１秒
より短くフリッカの生じない周期ＴＳで書込動作を繰り
返し、画像を連続的に切り換えていく。具体的には、外
部のタイミングジェネレータは短周期ＴＳで逐次ＶＳＴ
を供給するとともに、クロック信号ＶＣＫを連続的に供
給している。この短周期ＴＳは例えば１／６０秒であ
り、通常の１Ｖに相当している。換言すると、画面走査
周波数（リフレッシュレート）は通常の６０Ｈｚに設定
されている。又外部のビデオデコーダは、ＶＳＴに同期
してフレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３，・・・Ｆｎに分かれた
画像信号Ｖｓｉｇを供給する。最初の画面走査でフレー
ムＦ１が書き込まれ、次の画面走査でフレームＦ２が書
き込まれ、以下順に短周期ＴＳで各フレームＦが書き換
えられていく。この時、垂直走査回路には通常動作用の
クロック信号ＶＣＫが供給されており、所定の電力を消
費している。当然、水平走査回路６側にもＨＳＴ及びＨ
ＣＫが供給されており、必要な動作電力を消費してい
る。

【００１９】一方省電力モードでは、駆動部は１秒より
長い周期ＴＬで少くとも２つの静止画像Ｆ１，Ｆ２を入
れ換えて書き込んでいく。この省電力モードでは、各周
期ＴＬの一部の時間Ｔｏｎで書込動作を行なって画像Ｆ
を書き込むとともに、各周期ＴＬの残部の時間Ｔｏｆｆ
は動作を停止して、書き込まれた画像Ｆをそのまま保持
しておく。具体的には、外部のタイミングジェネレータ
は１秒以上の長周期ＴＬで垂直スタート信号ＶＳＴをパ
ネル側に供給する。これに合わせて、外部のビデオデコ
ーダは最初の長周期ＴＬで第一の画像Ｆ１を供給し、次
の長周期ＴＬで第二の画像Ｆ２を供給する。タイミング
ジェネレータはＶＳＴに加えクロック信号ＶＣＫを供給
している。通常モードと異なる点は、ＶＣＫが画像Ｆ１
の書込に要する時間Ｔｏｎの間のみ供給されることであ
る。残りの時間Ｔｏｆｆでは、書き込んだ画像Ｆ１をそ
のまま保持する為、ＶＣＫの供給は遮断される。従っ
て、垂直走査回路５はＴｏｎの期間のみ動作し、Ｔｏｆ
ｆの期間では休止状態となる為、消費電力を大幅に削減
することが可能である。当然、水平走査回路６側も、Ｔ
ｏｎで動作する一方Ｔｏｆｆでは休止状態に置かれる。
ここで重要なことは、画像Ｆ１とＦ２が異なっており、
いわゆる「スライドショー表示」を行なっていることで
ある。画像Ｆ１を画面に書き込んだ後長期間保持してお
くと、薄膜トランジスタのリークなどにより輝度が低下
する。次の期間が来た時、再び同一の画像Ｆ１を書き込
むと輝度差が目立ってしまう。そこで本発明では、画像
Ｆ１とは異なる画像Ｆ２に入れ換えることで、輝度の経
時的な低下を目立たなくしている。

【００２０】この様に、通常モードに加え省電力モード
を備えた表示装置は、例えば携帯電話機器のモニタ用デ
ィスプレイに好適である。携帯電話機器が待機状態の
時、ディスプレイは例えば待ち受け表示を行なう。携帯
電話機器が使用状態にある時は、動画表示を行なう場合
が生ずる。この様な用途の場合、表示装置の駆動部は、
待機状態では省電力モードを選択し、使用状態に移行し
た時通常モードに切り換えることが可能になっている。

【００２１】図２は省電力モードにおける表示例を示し
た模式図である。この例では、携帯電話機の待ち受け表
示用に、時計表示画像、カレンダ表示画像、使用者の好
みのカラー画像など、３種類程度の静止画像を用意す
る。用意した画像を、スライドショーの様に例えば２秒
に１回程度の割合で、表示装置の画面に表示させる。ま
ず（１）に示す様に、第一の例えば時計表示画像を画面
走査によりアクティブマトリクス型表示装置の画素アレ
イ部に書き込む。この書込動作は１回でもよく、あるい
は数回程度繰り返してもよい。

【００２２】次に（２）に示す様に、第一の画像の書込
が終了した後、残りの期間（約２秒間）は、表示装置の
駆動部の画面走査を停止し、各画素に蓄積された信号電
位を保持することで、第一の画像を表示しておく。約２
秒間の保持の間、薄膜トランジスタの電流リークによ
り、各画素に蓄積された信号電荷は減少し、液晶に印加
される駆動電圧が低下することから、表示コントラスト
は自然に低下する。

【００２３】次に（３）に示す様に、２秒後第二の画像
の書込時間となった時、第一の静止画像とは異なった第
二の静止画像を、画面走査により表示装置の各画素に書
き込む。この時、仮に第一の画像と第二の画像が同一で
ある場合には、前述した表示コントラストの低下が突然
に回復するので、観察者の目に違和感が生じる。しかし
ながら、本発明の様に第一の画像と第二の画像が異なる
場合には、観察者の目にちらつきや再書込による違和感
を与えることはない。

【００２４】（４）に示す様に、次の画像の書込時間ま
では、第二の画像がそのまま画面に保持され、駆動部の
書込動作は停止される。この画面走査を繰り返すことに
より、ほとんどの時間において表示装置の画面走査駆動
を停止させることが可能となり、低消費電力で高品位の
フルカラー静止画像を、「スライドショー表示」するこ
とが可能となる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る表示装
置の駆動方法により、表示装置の構成を変えることな
く、現在の歩留りや品質を保ったまま、フルカラー且つ
スライドショー形式で、低消費電力の画像表示を行なう
ことができる。係る駆動方法は、携帯電話や携帯情報端
末機器の待ち受け表示に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表示装置の駆動方法を示す模式図
である。

【図２】本発明に係る表示装置の駆動方法の一例を示す
模式図である。

【図３】従来の表示装置の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１・・・基板、２・・・基板、３・・・液晶、５・・・
垂直走査回路、６・・・水平走査回路、９・・・画素電
極、Ｔｒ・・・薄膜トランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｇ 3/20 Ｇ０９Ｇ 3/20 ６２１Ｋ６７０６７０ＫＦターム(参考） 2H093 NA16 NC10 NC11 NC16 NC23 NC34 NC35 ND10 5C006 AA02 AC11 BB16 FA04 FA47 GA03 5C080 AA10 BB05 DD26 EE26 FF11 JJ01 JJ02 JJ04 JJ06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】行列状に配された画素を備えて画面を構
成する画素アレイ部と、該画素アレイ部を駆動して画面
に画像を表示する駆動部とからなり、該駆動部は、画素を行毎に順次選択するとともに選択さ
れた画素に逐次画像信号を書き込んで画像を画面に表示
する書込動作を行ない、さらに該書込動作を繰り返して
画面に表示される画像を書き換えていく表示装置の駆動
方法において、前記駆動部は、１秒より長い周期で少くとも２つの静止
画像を入れ換えて書き込んで行く省電力モードを有し、
各周期の一部の期間で該書込動作を行なって画像を書き
込むとともに各周期の残部の期間は動作を停止して該書
き込まれた画像をそのまま保持しておくことを特徴とす
る表示装置の駆動方法。
【請求項２】前記駆動部は該省電力モードの他に通常
モードを有しており、一秒より短くフリッカの生じない
周期で該書込動作を繰り返し、画像を連続的に切り換え
ていくことを特徴とする請求項１記載の表示装置の駆動
方法。
【請求項３】前記駆動部は、待機状態で該省電力モー
ドを選択し、使用状態に移行した時該通常モードに切り
換えることを特徴とする請求項１記載の表示装置の駆動
方法。
【請求項４】行列状に配された画素を備えて画面を構
成する画素アレイ部と、該画素アレイ部を駆動して画面
に画像を表示する駆動部とからなり、該駆動部は、画素を行毎に順次選択するとともに選択さ
れた画素に逐次画像信号を書き込んで画像を画面に表示
する書込動作を行ない、さらに該書込動作を繰り返して
画面に表示される画像を書き換えていく表示装置におい
て、前記駆動部は、１秒より長い周期で少くとも２つの静止
画像を入れ換えて書き込んで行く省電力モードを有し、
各周期の一部の期間で該書込動作を行なって画像を書き
込むとともに各周期の残部の期間は動作を停止して該書
き込まれた画像をそのまま保持しておくことを特徴とす
る表示装置。