JP2008268395A - 表示装置および表示装置のプリチャージ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プリチャージ機能を備えた表示装置において、すべての階調において、縦スジの発生を抑制すること。
【解決手段】本発明は、画素２０に対して所定期間ごとに駆動信号の極性を反転させる水平駆動回路１３と、水平駆動回路１３による駆動信号の供給前のタイミングでその後に供給される前記駆動信号の極性に合わせたプリチャージ信号を画素に与えるプリチャージ回路１４とを備えており、プリチャージ回路１４が、駆動信号の極性に合わせたプリチャージ信号として各極性ごとに中間調レベルで電位の異なる複数種類を与えるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、画素に対して所定期間ごとに駆動信号の極性を反転させる駆動を行うにあたり、所定のプリチャージ信号を供給する表示装置および表示装置のプリチャージ方法に関する。

従来、液晶表示装置において液晶を駆動する信号の極性を所定期間ごとに反転してユニフォーミティを改善する駆動が行われている。すなわち、液晶に対して一定の電圧を印加すると液晶を駆動する場合、液晶の特性劣化などが起こり得るため、これを防ぐ観点から、所定のタイミングで印加電圧の極性を反転した駆動を行っている。

また、駆動電圧の極性を反転するにあたり、映像信号の書き込み期間の前に、予め所定の電位（プリチャージ信号）の書き込みを行い、液晶応答性を向上させる技術も適用されている（特許文献１参照。）。

特開２００６−３０８７１２号公報

ここで、縦スジの改善を目的としたユニフォーミティ改善信号（ＰＳＩＧＧ：プリチャージグレイ）は、水平ブランキング期間中に入力され、映像信号の極性に合わせて極性反転している。図９は、１Ｈ（水平走査期間）反転の場合のプリチャージグレイを用いた駆動信号のタイミングを説明する図、図１０は、１Ｆ（フレーム期間）反転の場合のプリチャージグレイを用いた駆動信号のタイミングを示す説明する図である。プリチャージぐれＩＰＳＩＧＧ電位は一般的に映像信号の最大振幅と最小振幅との間（ＶＳＩＧＣ：シグナルセンター）を中心に設定され、駆動信号ＶＳＩＧＧの極性に合わせてハイ側となるＰＳＩＧＧ−Ｈとロー側となるＰＳＩＧＧ−Ｌとを印加している。この際、VSIGCに対する振幅は常に一定である。このため映像信号の階調によっては、映像信号電位とＰＳＩＧＧ電位に大きな電位差が生じ、データ線（信号線）へ書き込む電位がばらつくことによる縦スジが発生してしまうという問題が生じる（図１１参照）。

本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、画素に対して所定期間ごとに駆動信号の極性を反転させる駆動回路と、駆動回路による駆動信号の供給前のタイミングでその後に供給される前記駆動信号の極性に合わせたプリチャージ信号を画素に与えるプリチャージ回路とを備えており、プリチャージ回路が、駆動信号の極性に合わせたプリチャージ信号として各極性ごとに中間調レベルで電位の異なる複数種類を与えるものである。

また、本発明は、画素に対して所定期間ごとに駆動信号の極性を反転させる駆動回路と、駆動回路による駆動信号の供給前のタイミングでその後に供給される前記駆動信号の極性に合わせたプリチャージ信号を画素に与えるプリチャージ回路とを備える表示装置のプリチャージ方法において、プリチャージ回路が、駆動信号の極性に合わせたプリチャージ信号として各極性ごとに中間調レベルで電位の異なる複数種類を与えるものである。

このような本発明では、駆動信号の極性に合わせたプリチャージ信号として、中間調レベルで複数の電位から成る信号を一定期間ごとに切り替えて与えるため、プリチャージ信号の振幅レベルを複数種類切り替えて使用でき、すべての階調において、縦スジの発生を抑制することができるようになる。

したがって、本発明によれば、すべての階調において、縦スジの発生を抑制することができ、表示装置の画質向上を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。

（システム構成）
図１は、本実施形態に係る表示装置の全体構成の概略を示すシステム構成図である。ここでは、一例として、画素の電気光学素子として液晶セルを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置を例に挙げて説明するものとする。

図１に示すように、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置１０は、画素アレイ部１１に加えて、当該画素アレイ部１１の各画素を駆動する周辺回路、例えば垂直駆動回路１２、水平駆動回路１３およびプリチャージ回路１４を具備し、これら周辺回路が画素アレイ部１１と同一の基板（以下、「液晶パネル」と記述する）１５上に形成された構成となっており、当該液晶パネル１５の外部に設けられた映像信号アナログバッファ部１６からＮ系統の映像信号ＳＩＧ＃１〜ＳＩＧ＃Ｎが、プリチャージバッファ部１７からプリチャージ信号ＰＳＩＧが、制御回路部１８から各種の制御パルスがそれぞれ入力されるようになっている。

画素アレイ部１１は、電気光学素子である液晶セルを含む画素２０が、透明絶縁基板、例えば第１のガラス基板（図示せず）上に行列状（ｍ行、ｎ列）に２次元配置され、この行列状の画素配置に対して画素行ごとに走査線２５−１〜２５−ｍが配線され、画素列ごとに信号線２６−１〜２６−ｎが配線された構成となっている。第１のガラス基板に対して、第２のガラス基板が所定の間隙を持って対向配置され、これら２枚のガラス基板間の間隙に液晶材料が封止されることによって上記液晶パネル１５が構成されている。

（回路構成）
図２は、画素（画素回路）の回路構成の一例を示す回路図である。図２から明らかなように、画素２０は、画素トランジスタ、例えばＴＦＴ(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)２１と、このＴＦＴ２１のドレイン電極に画素電極が接続された液晶セル２２と、ＴＦＴ２１のドレイン電極に一方の電極が接続された保持容量２３とを有する構成となっている。ここで、液晶セル２２は、画素電極とこれに対向して形成される対向電極との間に発生する液晶容量を意味する。

ＴＦＴ２１は、ゲート電極が走査線２５（２５−１〜２５−ｍ）に接続され、ソース電極が信号線２６（２６−１〜２６−ｎ）に接続されている。また、例えば、液晶セル２２の対向電極と保持容量２３の他方の電極がコモン線２４に対して各画素共通に接続されている。そして、液晶セル２２の対向電極には、コモン線２４を介してコモン電圧（対向電極電圧）ＶＣＯＭが各画素共通に与えられる。

プリチャージ回路１４には、液晶パネル１５の外部に設けられたプリチャージバッファ部１７からプリチャージ信号ＰＳＩＧが、制御回路部１８からスイッチドライブパルスＰＳＷがそれぞれ入力される。プリチャージ信号ＰＳＩＧは、２ステッププリチャージ方式に対応して、信号レベルとして、映像信号の最大振幅レベル、例えばノーマリホワイトでは黒レベル（ノーマリブラックでは白レベル）と、中間調レベル、例えばグレーレベルを持っている。

図３は、プリチャージバッファ部の構成を説明する図である。プリチャージバッファ部１７には、図示しない信号生成部より黒レベルのプリチャージ信号（ＢＨ，ＢＬ）とグレーレベルのプリチャージ信号（ＧＨ１，ＧＬ１，ＧＨ２，ＧＬ２）と、いずれのプリチャージ信号を選択するかを制御する各種制御信号（ＳＥＬ１〜ＳＥＬ３）が入力され、選択されたいずれかのプリチャージ信号ＰＳＩＧが出力される構成となっている。なお、プリチャージ信号を示す符号のうち、Ｂは黒レベル、Ｇはグレーレベル、Ｈは中心電位ＶＳＩＧＣに対してハイ側、Ｌは中心電位ＶＳＩＧＣに対してロー側、１と２は各々異なる電位であることを示している。

本実施形態では、このようなプリチャージ信号のうち、グレーレベルのプリチャージ信号として異なる電位から成る複数種類を用いている。図３に示す例では、グレーレベルのハイ側となるプリチャージ信号がＧＨ１とＧＨ２の２種類、ロー側となるプリチャージ信号がＧＬ１とＧＬ２の２種類用意されている。

いずれのプリチャージ信号を選択するかは、制御信号（ＳＥＬ１〜ＳＥＬ３）の組み合わせによって決定される。制御信号SEL1は、黒レベルかグレーレベルかの選択を行う。また、制御信号ＳＥＬ２はハイ側かロー側かの選択を行う。また、制御信号ＳＥＬ３は電位１か電位２かの選択を行う。

プリチャージ回路１４は、プリチャージ線１４１、バッファ１４２、スイッチ制御線１４３およびスイッチ回路１４４を有する構成となっている。液晶パネル１５内に入力されたプリチャージ信号ＰＳＩＧは、プリチャージ線１４１によってプリチャージ回路１４へ伝送される。スイッチドライブパルスＰＳＷは、バッファ１４２を介してスイッチ制御線１４３に与えられる。

スイッチ回路１４４は、信号線２６−１〜２６−ｎの各々とプリチャージ線１４１との間に接続されたｎ個のプリチャージスイッチＰＳ１〜ＰＳｎによって構成されている。これらプリチャージスイッチＰＳ１〜ＰＳｎとしては、ＮチャネルＭＯＳトランジスタからなるＮＭＯＳスイッチ、ＰチャネルＭＯＳトランジスタからなるＰＭＯＳスイッチ、あるいはＮチャネルＭＯＳトランジスタとＰチャネルＭＯＳトランジスタとが並列接続されてなるトランスファスイッチなどのスイッチ素子を用いることができる。

プリチャージスイッチＰＳ１〜ＰＳｎは、水平駆動回路１３によって信号線２６−１〜２６−ｎの各々に映像信号が書き込まれるのに先立って、制御回路部１８から１Ｈごとにバッファ１４２を介してスイッチ制御線１４３に与えられるスイッチドライブパルスＰＳＷに応答して一斉にオン状態になることにより、プリチャージバッファ部１７からプリチャージ線１４１によって伝送されるプリチャージ信号ＰＳＩＧを一括して信号線２６−１〜２６−ｎの各々に書き込む。

ここで、ノーマリホワイトの場合を例に挙げて説明すると、プリチャージ信号ＰＳＩＧは、上述したように、映像信号の最大振幅レベルである黒レベルと複数電位の中間調レベル（例えば、グレーレベル）を持っている。すなわち、プリチャージ方式として、黒レベルと中間調レベルを水平ブランキング期間に信号線２６−１〜２６−ｎにプリチャージする２ステッププリチャージ方式が採られている。なお、実際には、黒レベルは、映像信号の最大振幅レベルよりも若干高めに設定される。

アクティブマトリクス型液晶表示装置において、２ステッププリチャージ方式を採用することで、先述したように、中間調レベルのプリチャージによって縦スジを低減し、ユニフォーミティ改善による画質向上を図ることができるとともに、黒レベルのプリチャージによって縦クロストークを低減し、画品位の向上を図ることができる。

（プリチャージ方法の例）
本実施形態では、一定期間毎にグレーレベルのプリチャージ信号ＰＳＩＧＧとして異なる電位のものを用い、振幅レベルを切り替えることで、すべての階調において、縦スジの発生を抑制することを目的とする。

グレーレベルのプリチャージ信号ＰＳＩＧＧの振幅レベルは、外部入力信号により制御するため、数多くのレベルを持つことも可能である。ただし、縦スジが視認されるには、映像信号電位とＰＳＩＧＧ電位にある程度大きな電位差がある場合であることから、振幅レベルとして、本実施形態では２レベルの場合を例として説明する。

ここで、グレーレベルのプリチャージ信号ＰＳＩＧＧ電位の設定としては、１つを振幅センターとなる中心電位ＶＳＩＧＣから信号電位の最大Ｖｓｉｇ Ｍａｘとの間に設定し、もうひとつを振幅センターとなる中心電位ＶＳＩＧＣから信号電位の最小Ｖｓｉｇ Ｍｉｎの間に設定することが望ましい。

（１Ｈ反転駆動その１）
グレーレベルのプリチャージ信号ＰＳＩＧＧの振幅レベルの切り替えは、液晶表示装置の駆動方式によってタイミングが異なる。図４は、１Ｈ（水平走査期間）反転駆動方式（その１）の場合のプリチャージ信号の切り替えを説明する図である。１Ｈ（水平走査期間）反転駆動方式（その１）では、映像信号ＶＳＩＧは１Ｈ毎に中心電位ＶＳＩＧＣを中心としてハイ側となるＶＳＩＧＧ−Ｈとロー側となるＢＳＩＧＧ−Ｌとの極性反転を行うにあたり、プリチャージ信号として、２Ｈ毎に振幅レベルの切り替えを行う。

すなわち、図４に示す例では、映像信号ＶＳＩＧのハイ側となる１Ｈに対応して、ハイ側の黒レベルのプリチャージ信号ＰＳＩＧＢ−Ｈとハイ側のグレーレベルの電位２に対応したプリチャージ信号ＰＧＩＧＧ−Ｈ２が供給され、次の映像信号ＶＳＩＧのロー側となる１Ｈに対応して、ロー側の黒レベルのプリチャージ信号ＰＳＩＧＢ−Ｌとロー側のグレーレベルの電位２に対応したプリチャージ信号ＰＧＩＧＧ−Ｌ２が供給される。

次いで、次の映像信号ＶＳＩＧのハイ側となる１Ｈに対応して、ハイ側の黒レベルのプリチャージ信号ＰＳＩＧＢ−Ｈとハイ側のグレーレベルの電位１に対応したプリチャージ信号ＰＧＩＧＧ−Ｈ１が供給され、次の映像信号ＶＳＩＧのロー側となる１Ｈに対応して、ロー側の黒レベルのプリチャージ信号ＰＳＩＧＢ−Ｌとロー側のグレーレベルの電位１に対応したプリチャージ信号ＰＧＩＧＧ−Ｌ１が供給される。

このように、１Ｈごとにグレーレベルのプリチャージ信号のハイ、ローが切り替わるとともに、ハイ側、ロー側ともそれぞれ２種類の電位が順次切り替わる状態となり、あらゆる階調から成る映像信号が供給されてもプリチャージ信号との間で大きな電位差が連続して発生することを回避でき、縦スジの発生を抑制できるようになる。

（１Ｈ反転駆動その２）
図５は、１Ｈ（水平走査期間）反転駆動方式（その２）の場合のプリチャージ信号の切り替えを説明する図である。１Ｈ（水平走査期間）反転駆動方式（その２）では、映像信号ＶＳＩＧは１Ｈ毎に中心電位ＶＳＩＧＣを中心としてハイ側となるＶＳＩＧＧ−Ｈとロー側となるＢＳＩＧＧ−Ｌとの極性反転を行うにあたり、プリチャージ信号として、１Ｆ毎に振幅レベルの切り替えを行う。

すなわち、図５に示す例では、映像信号ＶＳＩＧのハイ側となる１Ｈに対応して、ハイ側の黒レベルのプリチャージ信号ＰＳＩＧＢ−Ｈとハイ側のグレーレベルの電位２に対応したプリチャージ信号ＰＧＩＧＧ−Ｈ２が供給され、次の映像信号ＶＳＩＧのロー側となる１Ｈに対応して、ロー側の黒レベルのプリチャージ信号ＰＳＩＧＢ−Ｌとロー側のグレーレベルの電位２に対応したプリチャージ信号ＰＧＩＧＧ−Ｌ２が供給される。そして、これを１Ｆの期間で繰り返し行う。

次いで、次の１Ｆの期間で、映像信号ＶＳＩＧのハイ側となる１Ｈに対応して、ハイ側の黒レベルのプリチャージ信号ＰＳＩＧＢ−Ｈとハイ側のグレーレベルの電位１に対応したプリチャージ信号ＰＧＩＧＧ−Ｈ１が供給され、次の映像信号ＶＳＩＧのロー側となる１Ｈに対応して、ロー側の黒レベルのプリチャージ信号ＰＳＩＧＢ−Ｌとロー側のグレーレベルの電位１に対応したプリチャージ信号ＰＧＩＧＧ−Ｌ１が供給される。これを１Ｆの期間で繰り返し行う。

このように、１Ｈごとにグレーレベルのプリチャージ信号のハイ、ローが切り替わるとともに、１Ｆごとにプリチャージ信号の振幅が順次切り替わる状態となり、あらゆる階調から成る映像信号が供給されてもプリチャージ信号との間で大きな電位差が連続して発生することを回避でき、縦スジの発生を抑制できるようになる。

（１Ｆ反転駆動その１）
図６は、１Ｆ（フィールド期間）反転駆動方式（その１）の場合のプリチャージ信号の切り替えを説明する図である。１Ｆ反転駆動方式（その１）の場合は、映像信号ＶＳＩＧが１Ｆ毎に極性反転するにあたり、１Ｈごとにハイ側もしくはロー側のプリチャージ信号の電位１、２を順次切り替えるものである。

すなわち、図６に示す例では、映像信号ＶＳＩＧのハイ側となる１Ｆに対応して、その期間での１Ｈごとハイ側のプリチャージ信号の電位１であるＰＳＩＧＧ−Ｈ１とハイ側のプリチャージ信号の電位２であるＰＳＩＧＧ−Ｈ２とを順次切り替える。

そして、次の映像信号ＶＳＩＧのロー側となる１Ｆに対応して、その期間で１Ｈごとロー側のプリチャージ信号の電位１であるＰＳＩＧＧ−Ｌ１とロー側のプリチャージ信号の電位２であるＰＳＩＧＧ−Ｌ２とを順次切り替える。

このように、１Ｆごとに映像信号のハイ、ローが切り替わる１Ｆ反転駆動において、各１Ｆの１Ｈごとにグレーレベルのプリチャージ信号の電位が切り替わることで、あらゆる階調から成る映像信号が供給されてもプリチャージ信号との間で大きな電位差が連続して発生することを回避でき、縦スジの発生を抑制できるようになる。

（１Ｆ反転駆動その２）
図７は、１Ｆ（フィールド期間）反転駆動方式（その２）の場合のプリチャージ信号の切り替えを説明する図である。１Ｆ反転駆動方式（その２）の場合は、映像信号ＶＳＩＧが１Ｆ毎に極性反転するにあたり、２Ｆごとにハイ側もしくはロー側のプリチャージ信号の電位１、２を順次切り替えるものである。

すなわち、図７に示す例では、映像信号ＶＳＩＧのハイ側となる１Ｆに対応して、その期間でのハイ側のプリチャージ信号の電位１であるＰＳＩＧＧ−Ｈ１を１Ｈごとに供給し、次に映像信号ＶＳＩＧのロー側となる１Ｆに対応して、その期間でのロー側のプリチャージ信号の電位１であるＰＳＩＧＧ−Ｌ１を１Ｈごとに供給する。

次いで、次に映像信号ＶＳＩＧがハイ側となる１Ｆに対応して、その期間でのハイ側のプリチャージ信号の電位２であるＰＳＩＧＧ−Ｈ２を１Ｈごとに供給し、次に映像信号ＶＳＩＧのロー側となる１Ｆに対応して、その期間でのロー側のプリチャージ信号の電位２であるＰＳＩＧＧ−Ｌ２を１Ｈごとに供給する。

このように、１Ｆごとに映像信号のハイ、ローが切り替わる１Ｆ反転駆動において、２Ｆごとにグレーレベルのプリチャージ信号の電位が切り替わることで、あらゆる階調から成る映像信号が供給されてもプリチャージ信号との間で大きな電位差が連続して発生することを回避でき、縦スジの発生を抑制できるようになる。

図８は、１Ｈ反転駆動（その１）での実施の効果を説明する図である。映像信号ＰＳＩＧとグレーレベルのプリチャージ信号ＰＳＩＧＧとの電位差が、従来技術では常に一定であったのに対し（図９参照）、本実施形態では２Ｈ毎に変化する。このように、非常に速い時間で、ＰＳＩＧＧ電位の切り替えを行うため、時間的に平均化され、人間の目にはその影響を視認できない程度となる。従来技術では、階調によっては大きな電位差が常に続くことになるため、縦スジが視認できたのに対し、本実施形態では、あらゆる階調において大きな電位差が常に続くことはないため、縦スジの発生を抑制することが可能となる。

なお、上記各実施形態では、画素の電気光学素子として液晶セルを用いた液晶表示装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこの適用例に限られるものではなく、画素の電気光学素子として例えばＥＬ素子を用いたＥＬ表示装置など、電気光学素子を含む画素が行列状に２次元配置されてなり、プリチャージ方式を採る平面型表示装置全般に適用可能である。

本実施形態に係る表示装置の全体構成の概略を示すシステム構成図である。 画素（画素回路）の回路構成の一例を示す回路図である。 プリチャージバッファ部の構成を説明する図である。 １Ｈ（水平走査期間）反転駆動方式（その１）の場合のプリチャージ信号の切り替えを説明する図である。 １Ｈ（水平走査期間）反転駆動方式（その２）の場合のプリチャージ信号の切り替えを説明する図である。 １Ｆ（フィールド期間）反転駆動方式（その１）の場合のプリチャージ信号の切り替えを説明する図である。 １Ｆ（フィールド期間）反転駆動方式（その２）の場合のプリチャージ信号の切り替えを説明する図である。 １Ｈ反転駆動（その１）での実施の効果を説明する図である。 １Ｈ（水平走査期間）反転の場合のプリチャージグレイを用いた駆動信号のタイミングを説明する図である。 １Ｆ（フレーム期間）反転の場合のプリチャージグレイを用いた駆動信号のタイミングを示す説明する図である。 縦スジの発生について説明する図である。

符号の説明

１０…アクティブマトリクス型液晶表示装置、１１…画素アレイ部、１２…垂直駆動回路、１３…水平駆動回路、１４…プリチャージ回路、１５…液晶パネル、１６…映像信号アナログバッファ部、１７…プリチャージバッファ部、１８…制御回路部、２０…画素、２１…ＴＦＴ(薄膜トランジスタ)、２２…液晶セル、２３…保持容量、２５（２５−１〜２５−ｍ）…走査線、２６（２６−１〜２６−ｎ）…信号線

Claims (6)

1. 画素に対して所定期間ごとに駆動信号の極性を反転させる駆動回路と、
   前記駆動回路による駆動信号の供給前のタイミングでその後に供給される前記駆動信号の極性に合わせたプリチャージ信号を前記画素に与えるプリチャージ回路とを備えており、
   前記プリチャージ回路は、前記駆動信号の極性に合わせた前記プリチャージ信号として各極性ごとに中間調レベルで電位の異なる複数種類を与える
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記駆動信号の一方の極性に対応した複数種類のプリチャージ信号の電位は、当該駆動信号と当該駆動信号の反転極性となる駆動信号との中間の電位から当該駆動信号の最大の電位との間で設定され、
   前記駆動信号の他方の極性に対応した複数種類のプリチャージ信号の電位は、当該駆動信号と当該駆動信号の反転極性となる駆動信号との中間の電位から当該駆動信号の最小の電位との間に設定される
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記駆動回路から供給される前記駆動信号の極性が１水平走査期間ごとに反転する場合、前記プリチャージ回路から与えられる電位の異なる複数種類のプリチャージ信号の極性反転が２水平走査期間または１フィールド期間ごとに行われる
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
4. 前記駆動回路から供給される前記駆動信号の極性が１フィールド期間ごとに反転する場合、前記プリチャージ回路から与えられる電位の異なる複数種類のプリチャージ信号の極性反転が１水平走査期間または２フィールド期間ごとに行われる
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
5. 前記プリチャージ回路は、前記複数種類のプリチャージ信号を外部の信号生成手段から受ける
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
6. 画素に対して所定期間ごとに駆動信号の極性を反転させる駆動回路と、
   前記駆動回路による駆動信号の供給前のタイミングでその後に供給される前記駆動信号の極性に合わせたプリチャージ信号を前記画素に与えるプリチャージ回路とを備える表示装置のプリチャージ方法において、
   前記プリチャージ回路は、前記駆動信号の極性に合わせた前記プリチャージ信号として各極性ごとに中間調レベルで電位の異なる複数種類を与える
   ことを特徴とする表示装置のプリチャージ方法。

Images