JP2011090151A

JP2011090151A - 表示装置

Info

Publication number: JP2011090151A
Application number: JP2009243560A
Authority: JP
Inventors: Susumu Hayakawa; 進早川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2009-10-22
Publication date: 2011-05-06

Abstract

【課題】表示装置の残像を低減する技術を提供する。
【解決手段】全セル７０に映像Ａの輝度データの設定が終了すると、フレーム切替制御ドライバ１５は、フレーム切替信号ＦＳをフレーム切替線ＦＬに印加する。書込切替スイッチ５０では、フレーム切替信号ＦＳによって、第１及び第３の端子５１、５３が接続され、第２及び第４の端子５２、５４が接続される。つまり、データ設定用トランジスタ２５と第１の電荷保持素子３１が接続され、液晶電極２０と第２の電荷保持素子３２が接続される。フレーム切替信号ＦＳは、全セル７０に対して同一のタイミングで印加されるため、第２の電荷保持素子３２に設定されていた輝度データは、液晶電極２０に対して同一タイミングで反映される。
【選択図】図６

Description

本発明は、表示装置に係り、特にアクティブマトリックス方式の表示パネルを有する表示装置に関するものである。

フラットパネル表示装置の代表的なものとして、アクティブマトリックス液晶表示装置がある。図１は、一般的な液晶パネルにおける映像データの表示手順を示す図である。図示のように、この種の液晶パネルでは、図１（ａ）に示すような「映像信号をパネル上に表示する」場合、まず、図１（ｂ）に示すように横方向１ライン分の映像データを準備する。そして、図１（ｃ）及び図１（ｄ）に示すように、準備した映像データを順次パネル表面上に並べていく、いわばスダレ状の転送方式が用いられている。

一般に、動画像は時間方向に連続した静止画群とみなすことができる。図２は、一般的な表示パネルにおける、前フレームと現フレームの移り変わりを説明する図である。また、図３は、前フレームと現フレームの移り変わりのタイミングチャートを示している。これまでの液晶パネルの表示においては、図２（ａ）及び図２（ｂ）のように連続した静止画を表示していく際に、図２（ｃ）のように前の絵（フレーム）である映像Ａに対して次の絵（フレーム）である映像Ｂを上書きしていく方法を採用していた。これを一般にホールド駆動という。しかし、この方法では、図２（ｃ）の矢印部分で示すように、前フレーム（映像Ａ）と現フレーム（映像Ｂ）との間の書き換えの遷移が発生してしまう。しかしながら、この際、人間の視覚特性上、この変化を滑らかに補間しようとするため、それを残像として認識してしまう。また、映像Ａから映像Ｂに完全に書き換わり、表示されている期間は、次の映像Ｃを書き始めるまでの垂直帰線期間分だけであり、非常に短い期間のみとなっている。

一方で、上述のような残像を低減するために様々な技術が提案されている。例えば、入力画像信号のフレーム周波数を変換して、液晶表示パネルの高速駆動表示を行う際、当該フレーム周波数変換率に応じて、オーバーシュート駆動を制御することで、動きぼけによる画質劣化を抑制するとともに、残像による画質劣化を防止する技術がある（特許文献１参照）。

特開２００４−２３３９４９号公報

ところで、特許文献１に開示の技術によって、残像低減を実現できたが、依然として、映像Ａから映像Ｂに完全に書き換わり表示されている期間は、次の映像Ｃを書き始めるまでの垂直帰線期間分だけである。したがって、残像低減の余地が依然として存在しており、また、市場の映像品位向上のニーズはより一層高まっており、さらなる改善が求められていた。

本発明は、以上のような状況に鑑みなされたものであって、その目的は、表示装置における残像を低減する技術を提供することにある。

本発明は、表示装置に関する。この表示装置は、表示素子と、走査信号によって前記表示素子に輝度データを設定するために駆動するトランジスタを備えたセルを複数備えたアクティブマトリックス方式の表示装置であって、前記表示素子と前記トランジスタとの間に、前記輝度データを一時的に保持するために並列に設けられた第１のデータ保持手段及び第２のデータ保持手段と、前記第１及び前記第２のデータ保持手段と前記表示素子の間に設けられ、前記第１又は前記第２のデータ保持手段と前記トランジスタとを接続し、前記トランジスタと接続されていない前記第１又は前記第２のデータ保持手段を前記表示素子に接続するように動作する経路切替手段と、を備える。
また、前記経路切替手段によって前記トランジスタに接続されている前記第１又は前記第２のデータ保持手段にデータ信号からの前記輝度データが設定されている期間に、前記表示素子に接続されている前記第１及び前記第２のデータ保持手段の前記輝度データが前記表示素子に反映されるように、前記経路切替手段を制御する経路切替制御手段を備えてもよい。
また、前記表示素子は、液晶表示素子であり、前記第１及び前記第２のデータ保持手段は、キャパシタであってもよい。

本発明によれば、表示装置の残像を低減する技術を提供することができる。

従来技術に係る、一般的な液晶パネルにおける映像データの表示手順を示す図である。従来技術に係る、一般的な表示パネルにおける、前フレームと現フレームの移り変わりを説明する図である。従来技術に係る、前フレームと現フレームの移り変わりのタイミングチャートを示した図である。発明の実施形態に係る、表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。発明の実施形態に係る、表示装置の概略構成を示す機能ブロック図である。発明の実施形態に係る、表示装置の一つのセルについて模式的に示した機能ブロック図である。発明の実施形態に係る、前フレームと現フレームの移り変わりのタイミングチャートを示した図である。発明の実施形態の変形例に係る、表示装置の一つのセルについて模式的に示した機能ブロック図である。

以下、本発明を実施する形態（以下、単に「実施形態」という）を図面を参照して説明する。本実施形態の概要は、アクティブマトリックス方式の液晶表示装置において、各セルの表示素子である液晶電極と隣接してデータ保持手段として二つのコンデンサ（キャパシタ）を配置する。そして、一方のコンデンサに設定されていた輝度データを液晶電極に設定し、その輝度データの表示中に、次のフレームの輝度データを全セルの他方のコンデンサに順次設定する。そして、次のフレームの輝度データを表示するタイミングとなったときに、所定のスイッチ素子を駆動して、全セル同一タイミングで、液晶電極に次の輝度データを設定する。以下、詳細に説明する。

図４及び図５は、本実施形態に係る表示装置１０の概略構成を示す機能ブロック図であり、主に駆動回路８０及び表示パネル９０に着目して示している。この表示装置１０は、例えばＴＦＴアクティブマトリックス液晶表示装置である。表示装置１０は、表示パネル９０と表示パネル９０の駆動回路８０とを備えている。なお、図４及び図５の違いは、後述する書込切替スイッチ５０の接続態様が異なっている点にある。

駆動回路８０は、画像データ回路１１と、タイミング・コントローラ１２と、ソースドライバ１３と、ゲートドライバ１４と、フレーム切替制御ドライバ１５とを備える。

画像データ回路１１は、外部から入力されるクロック信号に基づいて水平同期信号、垂直同期信号および輝度データであるＲＧＢのデータ信号を生成し、各同期信号はタイミング・コントローラ１２へ、データ信号はソースドライバ１３に出力する。

タイミング・コントローラ１２は、ソースドライバ１３及びゲートドライバ１４の動作のタイミング制御を行うとともに、フレーム切替制御ドライバ１５に対して、フレーム切替信号ＦＳの出力の為の基準となる信号を出力する。

ソースドライバ１３は、電圧駆動回路（図示せず）によって出力された駆動電圧を、ゲートドライバ１４の走査に同期して表示内容、つまり輝度データに対応した信号電圧をデータ線ＤＬに重畳して出力する。

ゲートドライバ１４は、タイミング・コントローラ１２から出力された駆動電圧を、所定の制御タイミングに基づいてゲート線ＧＬに走査パルスとして印加し、そのゲート線ＧＬに接続されたスイッチング素子であるデータ設定用トランジスタ２５を順次選択状態にする。ソースドライバ１３及びゲートドライバ１４の走査は、上述の通りタイミング・コントローラ１２によってタイミング制御される。

表示パネル９０は、アクティブマトリックス方式の液晶表示パネルであって、マトリックス状にセル７０が配置されている。なお、図４及び図５では、３×３の９セルについて例示している。図６（ａ）及び（ｂ）は、一つのセル７０について模式的に示した機能ブロック図であり、それぞれ図４及び図５に対応している。図示のように、セル７０は、液晶電極２０と、データ設定用トランジスタ２５と、第１の電荷保持素子３１と、第２の電荷保持素子３２と、書込切替スイッチ５０とを備えている。

データ設定用トランジスタ２５は、スイッチング素子として機能するＴＦＴ（Thin Film Transistor）であり、ゲートはゲート線ＧＬに接続されている。また、ソースはデータ線ＤＬに接続され、ドレインは書込切替スイッチ５０に接続されている。

液晶電極２０は、書込切替スイッチ５０を介してデータ設定用トランジスタ２５に接続されるプラス電極２０ａと、全面に対向電極（コモンＣＯＭ）が形成されるコモン電極２０ｂとが液晶層を挟んで構成される。

第１の電荷保持素子３１及び第２の電荷保持素子３２は、例えばコンデンサであって、輝度データが電圧として設定される。詳細は後述するが、液晶電極２０に輝度データを設定する際に、表示の１フレーム前に第１の電荷保持素子３１又は第２の電荷保持素子３２に輝度データを一旦設定し、表示タイミングになるとその輝度データが液晶電極２０に設定される。そして、第１の電荷保持素子３１に輝度データが設定されるときには、第２の電荷保持素子３２の輝度データが液晶電極２０に反映される。また、第２の電荷保持素子３２に輝度データが設定されるときには、第１の電荷保持素子３１の輝度データが液晶電極２０に反映される。

書込切替スイッチ５０は、第１〜第４の端子５１〜５４を備えている。第１の端子５１は、データ設定用トランジスタ２５のドレインに接続される。第２の端子５２は、液晶電極２０のプラス電極２０ａに接続される。第３の端子５３は、第１の電荷保持素子３１の一方の電極に接続される。そして、第１の電荷保持素子３１の他方の電極はコモンＣＯＭに接続される。第４の端子５４は、第２の電荷保持素子３２の一方の電極に接続される。そして、第２の電荷保持素子３２の他方の電極は、第１の電荷保持素子３１と同様に、コモンＣＯＭに接続される。そして、書込切替スイッチ５０のスイッチ切替動作は、フレーム切替制御ドライバ１５からのフレーム切替信号ＦＳにより制御され、第１の端子５１は第３の端子５３又は第４の端子５４に接続され、第２の端子５２は第１の端子５１と接続されていない第３の端子５３又は第４の端子５４と接続される。図６（ａ）は、第１の端子５１と第３の端子５３が接続され、第２の端子５２と第４の端子５４とが接続されている状態を示している。また、図６（ｂ）は、第１の端子５１と第４の端子５４とが接続され、第２の端子５２と第３の端子５３とが接続されている状態を示している。

以上の構成による動作を、上述の図４〜６及び図７のタイミングチャートをもとに説明する。ここでは、映像Ａのフレームから映像Ｂのフレーム、さらに次の映像Ｃのフレームに切り替わるケースに関する。

全セル７０について映像Ａの輝度データを第２の電荷保持素子３２へ設定することが終了すると（時間Ｔ１）、フレーム切替制御ドライバ１５は、書込切替スイッチ５０の接続を切り替えるために、フレーム切替信号ＦＳをフレーム切替線ＦＬにハイレベルを出力する。そして、書込切替スイッチ５０では、フレーム切替信号ＦＳがハイレベルとなったことをトリガとして、図４及び図６（ａ）に示すように、第１の端子５１と第３の端子５３が接続され、第２の端子５２と第４の端子５４とが接続される。つまり、データ設定用トランジスタ２５と第１の電荷保持素子３１が接続され、液晶電極２０と第２の電荷保持素子３２が接続される。

フレーム切替信号ＦＳは、全セル７０に対して同一のタイミングで印加されることから、第２の電荷保持素子３２に設定されていた輝度データは、液晶電極２０に対して同一タイミングで、瞬時に反映される。したがって、図２（ｃ）で示したような、途中で映像が分離してしまうと言った不完全な形の表示は避けられる。

つぎに、垂直帰線期間が終了すると（時間Ｔ２）、ソースドライバ１３から輝度データが出力されるとともに、ゲートドライバ１４からゲート線ＧＬにゲート制御信号ＧＳが出力され、各セル７０の第１の電荷保持素子３１に映像Ｂの輝度データが順次設定される。このとき、液晶電極２０には、第２の電荷保持素子３２から反映された輝度データが保持されている。つまり、次のフレームである映像Ｂの輝度データが全セル７０の第１の電荷保持素子３１に設定終了されるまで（時間Ｔ１〜Ｔ３）、液晶電極２０では映像Ａの輝度データが保持され、表示パネル９０には映像Ａが表示される。

つづいて、映像Ｂの輝度データの設定が全セル７０の第１の電荷保持素子３１において終了すると（時間Ｔ３）、時間Ｔ１と同様に、フレーム切替制御ドライバ１５は、書込切替スイッチ５０の接続を切り替えるために、ローレベルのフレーム切替信号ＦＳをフレーム切替線ＦＬに出力する。

書込切替スイッチ５０では、フレーム切替信号ＦＳによって、図５及び図６（ｂ）に示すように、第１の端子５１と第４の端子５４が接続され、第２の端子５２と第３の端子５３とが接続される。つまり、データ設定用トランジスタ２５と第２の電荷保持素子３２が接続され、液晶電極２０と第１の電荷保持素子３１が接続される。

ここでも、フレーム切替信号ＦＳは、全セル７０に対して同一のタイミングで印加されることから、第１の電荷保持素子３１に設定されていた輝度データは、液晶電極２０に対して同一タイミングで、瞬時に反映される。

つぎに、垂直帰線期間が終了すると（時間Ｔ４）、ソースドライバ１３から輝度データが出力されるとともに、ゲートドライバ１４からゲート線ＧＬにゲート制御信号ＧＳが出力され、各セル７０の第２の電荷保持素子３２に映像Ｃの輝度データが順次設定される。このとき、液晶電極２０には、第１の電荷保持素子３１から反映された輝度データが保持されている。つまり、映像Ｃの輝度データが全セル７０の第２の電荷保持素子３２に設定終了されるまで（時間Ｔ３〜Ｔ５）、液晶電極２０では映像Ｂの輝度データが保持され、表示パネル９０には映像Ｂが表示される。

以降、以上のように、第１の電荷保持素子３１又は第２の電荷保持素子３２に設定されていた輝度データが液晶電極２０に反映されて保持されるとともに、つぎの映像の輝度データは、液晶電極２０を駆動していない方の第１の電荷保持素子３１又は第２の電荷保持素子３２に設定される。

このように、本実施形態で提案する表示装置１０では、「完全な形で映像が表示されている期間」を増加させることができる。その結果、映像の表示品質を向上させることができる。より具体的には、ユーザの感じる残像感を大幅に削減することができる。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、上記実施形態では、表示装置１０として液晶表示装置について例示したが、有機ＥＬ表示装置についても適用できる。図８は、有機ＥＬ表示装置の一つのセル１７０を模式的にしてもしている。図７と異なる点は、表示素子として直流駆動タイプのＯＬＥＤ（Organic Electro-Luminescence）１２０と、ＯＬＥＤ１２０に電流を供給する電源線ＩＬと、ＯＬＥＤ１２０に輝度データを設定するデータ設定用トランジスタ１６０とを備える点にある。そして、第１の電荷保持素子３１及び第２の電荷保持素子３２に一時的に設定された輝度データは、データ設定用トランジスタ１６０のゲートに設定される。

１０表示装置
１１画像データ回路
１２タイミング・コントローラ
１３ソースドライバ
１４ゲートドライバ
１５フレーム切替制御ドライバ
２０液晶電極
２５データ設定用トランジスタ
３１第１の電荷保持素子
３２第２の電荷保持素子
５０書込切替スイッチ
７０、１７０セル
８０駆動回路
９０表示パネル
１２０ＯＬＥＤ
１６０データ設定用トランジスタ

Claims

表示素子と、走査信号によって前記表示素子に輝度データを設定するために駆動するトランジスタを備えたセルを複数備えたアクティブマトリックス方式の表示装置であって、
前記表示素子と前記トランジスタとの間に、前記輝度データを一時的に保持するために並列に設けられた第１のデータ保持手段及び第２のデータ保持手段と、
前記第１及び前記第２のデータ保持手段と前記表示素子の間に設けられ、前記第１又は前記第２のデータ保持手段と前記トランジスタとを接続し、前記トランジスタと接続されていない前記第１又は前記第２のデータ保持手段を前記表示素子に接続するように動作する経路切替手段と、
を備えたことを特徴とする表示装置。
前記経路切替手段によって前記トランジスタに接続されている前記第１又は前記第２のデータ保持手段にデータ信号からの前記輝度データが設定されている期間に、前記表示素子に接続されている前記第１及び前記第２のデータ保持手段の前記輝度データが前記表示素子に反映されるように、前記経路切替手段を制御する経路切替制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記表示素子は、液晶表示素子であり、
前記第１及び前記第２のデータ保持手段は、キャパシタであることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。