JP3820897B2 - 表示装置、その駆動回路、その駆動方法および電子機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、薄膜ダイオードによって画素をスイッチングする構成において、表示品位の低下を抑えつつ低消費電力化を図った表示装置、その駆動回路、その駆動方法、および、電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、液晶や有機EL(エレクトロ・ルミネッセンス)などの電気光学物質の電気光学的な変化により表示を行う表示装置が、陰極線管(CRT)に代わるディスプレイ・デバイスとして、各種電子機器やテレビジョンなどに広く用いられつつある。
【0003】
この表示装置は、駆動方式等によって分類すると、スイッチングにより画素を駆動するアクティブ・マトリクス型と、スイッチング素子を用いないで画素を駆動するパッシブ・マトリクス型とに大別することができる。このうち、前者に係るアクティブ・マトリクス型では、スイッチング素子の種類によって、さらに、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)などの三端子型スイッチング素子を用いる型と、薄膜ダイオード(TFD:Thin Film Diode)などの二端子型スイッチング素子を用いる型とに大別することができるが、後者の二端子型スイッチング素子を用いる型の方が、配線の交差部分がないために、配線間の短絡不良が原理的に発生しない点、成膜工程およびフォトリソグラフィ工程を短縮できる点、さらに低消費電力に向いている点において有利とされている。
【0004】
一方、二端子型スイッチング素子によって画素をスイッチングする表示装置においては、表示品位を低下させる様々なモードが存在する。ただし、最終的には、データ線(セグメント電極)がとり得る2つの電圧が印加される期間の割合が、いかなるパターンを表示させたとしても半分ずつとなる、という4値駆動法(1/2Hセレクト、1H反転)を採用すると、このような表示品位の低下を解消することが知られている。
【0005】
ところで、特にPDA(Personal Digital Assistant)や携帯電話などのような携帯型電子機器にあっては、電池駆動が原則であるため、低消費電力であることの要求が強い。このため、携帯型電子機器に適用される表示装置にも、低消費電力であることが強く求められている。
さらに、この種の携帯型電子機器には、近年、音楽再生のような様々な機能が追加されつつあり、こうした新機能に割り当てられる電力を捻出するためにも、表示装置の消費電力についてはたとえ1mWでも削減したい、という要求すら存在している状況にある。
一方、近年では、表示装置には、単純な黒白表示のみならず、豊かな中間階調で表示を行う高階調表示化も要求されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記4値駆動法(1/2Hセレクト、1H反転)において、中間階調表示を行うと、データ線の電圧切替頻度が高くなるので、データ線に付随する容量によって無駄に電力が消費される、という欠点があった。一方、上記4値駆動法を採用しないと、今度は、モードによっては、表示品位が低下する、という問題が発生することになる。
【0007】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、表示示品位の低下を抑えつつ、低消費電力化を図ることが可能な表示装置、その駆動回路、その駆動方法および電子機器を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素を駆動する表示装置の駆動回路であって、1垂直走査期間を選択期間と補正期間との組に分割し、前記選択期間において複数本の走査線を1本ずつ選択して選択電圧を印加する一方、前記選択期間のうち選択されない期間及び前記補正期間では、前記選択電圧に対応する非選択電圧を走査線に印加する走査線駆動回路と、前記選択期間においては、走査線が選択されて選択電圧が印加されたときに、当該走査線と当該データ線との交差に対応する画素の表示内容に応じてオン電圧またはオフ電圧を前記データ線に印加する一方、前記補正期間においては、前記選択期間に印加したパルス幅の総期間に等しい期間連続させた幅のパルス信号を、前記オン電圧および前記オフ電圧の中心電圧を基準として反転させて前記補正信号として印加するデータ線駆動回路と、を具備する構成を特徴としている。
この構成によれば、選択期間において、データ線に印加された(または、印加する)電圧の実効成分は、補正期間に印加される補正信号によってキャンセルされるので、表示品位の低下が防止される。さらに、補正期間において、走査線に印加される電圧には、切り替わりが発生しないので、データ線に印加する電圧については、走査線の印加電圧を考慮しないで済む。このため、補正期間において、データ線に印加される補正信号については、切替頻度を容易に抑えることができるので、データ線やその駆動回路に付随する容量の充放電によって無駄に消費される電力を抑えて、その分、低消費電力化を図ることが可能となる。また、この構成によれば、選択期間においてデータ線に印加された電圧の実効成分は、パルス幅が連続する補正信号によって補正期間においてキャンセルされることになるので、電圧の切替頻度は激減する。
また、本件におけるオン電圧とは、ある1本の走査線が選択された期間に着目した場合に、その期間において印加される選択電圧とは逆極性にあるデータ信号電圧をいい、またオフ電圧とは、同じくある1本の走査線が選択された期間において印加される選択電圧とは同一極性にあるデータ信号電圧をいう。
【0009】
この構成において、前記データ線駆動回路は、前記選択期間に印加した(または、印加する)電圧波形を、前記点灯電圧および前記非点灯電圧の中心電圧を基準として反転して、前記補正信号とする構成が好ましい。この構成によれば、選択期間においてデータ線に印加された電圧の実効成分は、それとは全く逆に反転された補正信号によって補正期間においてキャンセルされることになり、また、データ線に印加する電圧の切替頻度も低減される。
【0011】
さらに、前記データ線駆動回路は、前記選択期間において、前記パルス信号の一方の電圧が印加される期間を計数する計数回路と、前記計数回路による計数結果にしたがって前記補正信号を生成する生成回路とを含む構成としても良い。この構成によれば、選択期間においてデータ線に印加されるパルス信号の一方の電圧が印加される期間が計数される。このため、選択期間に印加した(または、印加する)パルス幅の総期間に略等しい期間連続させた幅のパルス信号を反転させて、補正信号とすることが容易となる。
【0012】
ここで、前記選択期間と前記補正期間との組が1垂直走査期間について複数設けられ、前記走査線駆動回路は、各組の選択期間において、複数本の走査線を順番に連続して選択する構成が好ましい。本発明では、奇数行・偶数行や、選択期間における選択の先・後によって、選択期間においてデータ線に印加される信号による影響と、補正期間においてデータ線に印加される信号による影響とに差が発生する場合があるが、このような構成のように、選択期間と補正期間との組を複数に分けると、その差が低減される。
【0013】
このような構成において、前記データ線駆動回路は、画素の階調を指示する階調データを、少なくとも連続して選択する走査線分、保持するメモリを有する構成が好ましい。このような構成によれば、選択期間と補正期間との双方において、画素の表示内容を規定するデータを供給する手間が省かれるので、データ転送時において消費される電力等を削減することができる。
【0014】
ここで、本発明は、表示装置の駆動方法としても実現できる。すなわち、複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素を駆動する表示装置の駆動方法であって、1垂直走査期間を選択期間と補正期間との組に分割し、前記選択期間において複数本の走査線を1本ずつ選択して選択電圧を印加する一方、前記選択期間のうち選択されない期間及び前記補正期間では、前記選択電圧に対応する非選択電圧を走査線に印加し、前記選択期間においては、走査線が選択されて選択電圧が印加されたときに、当該走査線と当該データ線との交差に対応する画素の表示内容に応じてオン電圧またはオフ電圧を印加する一方、前記補正期間においては、前記選択期間に印加したパルス幅の総期間に等しい期間連続させた幅のパルス信号を、前記オン電圧および前記オフ電圧の中心電圧を基準として反転させて前記補正信号として印加する方法を特徴としている。
この方法によれば、選択期間において、データ線に印加された電圧の実効成分は、補正期間に印加される補正信号によってキャンセルされるので、表示品位の低下が防止される一方、補正期間においてデータ線に印加される補正信号の切替頻度を容易に抑えることができるので、データ線やその駆動回路に付随する容量の充放電によって無駄に消費される電力を抑えて、その分、低消費電力化を図ることが可能となる。また、この構成によれば、選択期間においてデータ線に印加された電圧の実効成分は、パルス幅が連続する補正信号によって補正期間においてキャンセルされることになるので、電圧の切替頻度は激減する。
【0015】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る表示装置は、複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素を駆動する表示装置であって、1垂直走査期間を選択期間と補正期間との組に分割し、前記選択期間において複数本の走査線を1本ずつ選択して、選択電圧を印加する一方、前記選択期間のうち選択されない期間及び前記補正期間では、前記選択電圧に対応する非選択電圧を走査線に印加する走査線駆動回路と、前記選択期間においては、走査線が選択されて選択電圧が印加されたときに、当該走査線と当該データ線との交差に対応する画素の表示内容に応じてオン電圧またはオフ電圧を印加する一方、前記補正期間においては、前記選択期間に印加したパルス幅の総期間に等しい期間連続させた幅のパルス信号を、前記オン電圧および前記オフ電圧の中心電圧を基準として反転させて前記補正信号として印加するデータ線駆動回路と、を具備する構成を特徴としている。
この方法によれば、上記駆動回路と同様に、選択期間において、データ線に印加された電圧の実効成分は、補正期間に印加される補正信号によってキャンセルされるので、表示品位の低下が防止される一方、補正期間においてデータ線に印加される補正信号の切替頻度を容易に抑えることができるので、データ線やその駆動回路に付随する容量の充放電によって無駄に消費される電力を抑えて、その分、低消費電力化を図ることが可能となる。また、この構成によれば、選択期間においてデータ線に印加された電圧の実効成分は、パルス幅が連続する補正信号によって補正期間においてキャンセルされることになるので、電圧の切替頻度は激減する。
【0016】
ここで、本発明に係る表示装置において、前記画素は、前記走査線または前記データ線のいずれか一方に一端が接続された二端子型スイッチング素子と、前記走査線または前記データ線のいずれか他方と、前記二端子型スイッチング素子の他端に接続された画素電極との間に電気光学物質が挟持された電気光学容量とを含む構成が好ましい。このように二端子型スイッチング素子を用いると、三端子型スイッチング素子を用いた構成と比較して、配線間の短絡不良が原理的に発生しない点や、製造プロセスが簡略化される点などにおいて有利である。
【0017】
さらに、このような二端子型スイッチング素子は、導電体/絶縁体/導電体の構造を有する構成が望ましい。この構成では、いずれかの導電体が、そのまま走査線またはデータ線として用いることが可能であり、また、絶縁体は、該導電体自体を酸化することで形成可能である。
【0018】
また、本発明における電子機器は、上記表示装置を備えるので、表示品位の低下を抑えた上で、低消費電力化等が可能になる。なお、このような電子機器としては、パーソナルコンピュータや、携帯電話、ディジタルスチルカメラなどなどが挙げられる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0020】
<構成>
はじめに、本発明の第1実施形態に係る表示装置の電気的構成について説明する。図1は、この表示装置の電気的な構成を示すブロック図である。
この図に示されるように、表示装置100には、複数のデータ線(セグメント電極)212が列(Y)方向に延在して形成される一方、複数の走査線(コモン電極)312が行(X)方向に延在して形成されるとともに、データ線212と走査線312との各交差に対応して画素116が形成されている。さらに、各画素116は、液晶容量118と、二端子型スイッチング素子の一例であるTFD(Thin Film Diode:薄膜ダイオード)220との直列接続からなる。このうち、液晶容量118は、後述するように、対向電極として機能する走査線312と画素電極との間に、電気光学物質の一例たる液晶を挟持した構成となっている。
なお、この第1実施形態にあっては、説明の便宜上、走査線312の総数を160本とし、データ線212の総数を120本として、160行×120列のマトリクス型表示装置として説明するが、本発明をこれに限定する趣旨ではない。
【0021】
次に、Yドライバ350は、一般には走査線駆動回路と呼ばれるものであり、走査信号Y1、Y2、Y3、…、Y160を、それぞれ1行目、2行目、3行目、…、160行目の走査線312に供給するものである。詳細には、Yドライバ350は、160本の走査線312を後述するような順番で1本ずつ選択して、選択した走査線312には選択電圧を、他の走査線312には非選択電圧を、それぞれ供給するものである。
【0022】
また、Xドライバ250は、一般にはデータ線駆動回路と呼ばれるものであり、Yドライバ350により選択された走査線312に位置する画素116に対し、データ信号X1、X2、X3、…、X120を、表示内容に応じてそれぞれ対応するデータ線212を介して供給するものである。なお、Xドライバ250およびYドライバ350の詳細構成については後述することとする。
【0023】
一方、制御回路400は、Xドライバ250およびYドライバ350に対して、後述する階調データや、各種制御信号、クロック信号などを供給して、両者を制御するものである。また、駆動電圧形成回路500は、電圧±VSと電圧±VD/2とをそれぞれ生成するものである。
本実施形態において、電圧±VSは、走査信号における選択として用いられ、また、電圧±VD/2は、走査信号における非選択電圧と、データ信号におけるデータ電圧とで兼用される構成となっているが、これらの電圧を異ならせても良い。
なお、本実施形態において、走査線312やデータ線212に印加される電圧の極性は、データ線212に印加されるデータ電圧±VD/2の中間電圧を基準として高電位側を正極とし、低電位側を負極としている。
【0024】
<機械的構成>
次に、本実施形態に係る表示装置の機械的な構成について説明する。図2は、表示装置100の全体構成を示す斜視図であり、図3は、この表示装置100をX方向に沿って破断した場合の構成を示す部分断面図である。
これらの図に示されるように、表示装置100は、観察者側に位置する対向基板300と、その背面側に位置する素子基板200とが、スペーサを兼ねる導電性粒子(導通材)114の混入されたシール材110によって一定の間隙を保って貼り合わせられるとともに、この間隙に例えばTN(Twisted Nematic)型の液晶160が封入された構成となっている。なお、シール材110は、図2に示されるように、対向基板300の内周縁に沿って枠状に形成されるが、液晶160を封入するために、その一部が開口している。このため、液晶の封入後に、その開口部分が封止材112によって封止された構成となっている。
【0025】
さて、対向基板300の対向面には、行(X)方向に延在して形成される走査線312のほか、配向膜308が形成されて、所定の方向にラビング処理が施されている。ここで、対向基板300に形成された走査線312は、図3に示されるように、シール材110に分散された導電性粒子114を介し、各走査線312と1対1に対応する配線342であって、素子基板200に形成された配線342の一端に接続されている。すなわち、対向基板300に形成された走査線312は、導電性粒子114および配線342を介して、素子基板200側に引き出された構成となっている。
一方、対向基板300の外側(観察側)には偏光子131が貼り付けられて(図2では省略)、その吸収軸が、配向膜308へのラビング処理の方向に対応して設定されている。
【0026】
また、素子基板300の対向面には、Y(列)方向に延在して形成されるデータ線212に隣接して矩形状の画素電極234が形成されるほか、配向膜208が形成されて、所定の方向にラビング処理が施されている。一方、素子基板200の外側(観察側の反対側)には偏光子121が貼り付けられて(図2では省略)、その吸収軸が、配向膜208へのラビング処理の方向に対応して設定されている。このほかに、素子基板200の外側には、均一に光を照射するバックライトユニットが設けられるが、本件とは直接に関係しないので、図示を省略している。
【0027】
続いて表示領域外について説明すると、図2に示されるように、素子基板200にあって対向基板300から張り出した2辺には、データ線212を駆動するためのXドライバ250、および、走査線312を駆動するためのYドライバ350が、それぞれCOG(Chip On Glass)技術により実装されている。これにより、Xドライバ250は、データ線212にデータ信号を直接的に供給する一方、Yドライバ350は、配線342および導電性粒子114を介し、走査線312に走査信号を間接的に供給する構成となっている。
【0028】
また、Xドライバ250が実装される領域の外側近傍には、FPC(Flexible Printed Circuit)基板150が接合されて、制御回路400など(図1参照)による各種信号や電圧信号などが、Yドライバ350およびXドライバ250にそれぞれ供給される構成となっている。
なお、図1におけるXドライバ250およびYドライバ350は、図2とは異なり、それぞれ表示装置100の左側および上側にそれぞれ位置しているが、これは、電気的な構成を説明するための便宜上の措置に過ぎない。また、Xドライバ250およびYドライバ350を、それぞれ素子基板200にCOG実装する替わりに、例えば、TAB(Tape Automated Bonding)技術を用いて、各ドライバが実装されたTCP(Tape Carrier Package)を、異方性導電膜により電気的および機械的に接続する構成としても良い。
【0029】
<画素の構成>
次に表示装置における画素116の詳細構成について説明する。図4は、その構造を示す部分破断斜視図である。なお、この図では、説明理解のために、図3における配向膜208、308および偏光子121、131が省略されている。
さて、図4に示されるように、素子基板200の対向面には、ITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電体からなる矩形状の画素電極234がマトリクス状に配列しており、このうち、同一列にて配列された画素電極234が、1本のデータ線212に、それぞれTFD220を介して共通接続されている。ここで、TFD220は、基板側からみると、タンタル単体やタンタル合金などから形成され、かつ、データ線212からT字状に枝分かれした第1の導電体222と、この第1の導電体222を陽極酸化させた絶縁体224と、クロム等などの第2の導電体226とから構成されて、導電体/絶縁体/導電体のサンドイッチ構造を採る。このため、TFD220は、電流−電圧特性が正負双方向にわたって非線形となるダイオードスイッチング特性を有することになる。
【0030】
なお、素子基板200の上面に形成された絶縁体201は、透明性および絶縁性を有するものである。この絶縁体201が形成される理由は、第2の導電体226の堆積後における熱処理により、第1の導電体222が剥離しないようにするため、および、第1の導電体222に不純物が拡散しないようにするためである。したがって、これらが問題とならない場合には、絶縁体201は省略可能である。
【0031】
一方、対向基板300の対向面には、ITOなどからなる走査線312が、データ線212とは直交する行方向に延在し、かつ、画素電極234の対向する位置に配列している。これにより、走査線312は、画素電極234の対向電極として機能することになる。したがって、図1における液晶容量118は、データ線212と走査線312との交差において、当該走査線312と、画素電極234と、両者の間に挟持された液晶160とによって構成されることになる。
【0032】
このような構成において、データ線212に印加されているデータ電圧にかかわらず、TFD220がオンする選択電圧を走査線312に印加すると、当該走査線312および当該データ線212の交差に対応するTFD220がオンして、オンしたTFD220に接続された液晶容量118に、当該選択電圧および当該データ電圧の差に応じた電荷が蓄積される。電荷蓄積後、走査線312に非選択電圧を印加して、当該TFD220をオフさせても、液晶容量118における電荷の蓄積が維持される。
ここで、液晶容量118に蓄積される電荷量に応じて、液晶160の配向状態が変化する。このため、偏光子121、131を通過する光量も、蓄積された電荷量に応じて変化する。したがって、選択電圧が印加されたときのデータ電圧によって、液晶容量118における電荷の蓄積量を画素毎に制御することで、所定の階調表示が可能になる。
【0033】
<駆動>
ところで、上述した画素116の1個分は、図21(a)に示されるような等価回路で表すことができる。すなわち、一般的に、i(iは、1≦i≦160を満たす整数)行目の走査線312と、j(jは、1≦j≦120を満たす整数)列目のデータ線212との交差に対応する画素116は、同図に示されるように、抵抗RTおよび容量CTの並列回路で示されるTFD220と、抵抗RLCおよび容量CLCの並列回路で示される液晶容量118との直列回路により表すことができる。
【0034】
ここで、一般的な駆動方法たる4値駆動法(1Hセレクト、1H反転)について説明する。図22は、この4値駆動法(1Hセレクト、1H反転)において、i行j列の画素116に印加される走査信号Yiとデータ信号Xjとの波形例を示す図である。
この駆動法では、走査信号Yiとして、1水平走査期間(1H)に選択電圧+VSを印加した後、非選択(保持)期間に非選択電圧+VD/2を印加するとともに、前回の選択から1垂直走査期間(1F)経過すると、今度は選択電圧−VSを印加して、非選択期間に非選択電圧−VD/2を印加する、という動作を繰り返す一方、データ信号Xjとして電圧±VD/2のいずれかを印加する、というものである。
この際、ある走査線312への走査信号Yiとして選択電圧+VSを印加すると、その次行に位置する走査線312への走査信号Yi+1として選択電圧−VSを印加する、というように1水平走査期間(1H)毎に選択電圧の極性が反転される動作も行われる。
【0035】
一方、データ信号Xjの電圧は、選択電圧+VSを印加する場合であって、画素116を、ノーマリーホワイトモードにおいて黒色表示とするときには−VD/2となり、画素116を白色表示とするときには+VD/2となる。また、選択電圧−VSを印加する場合であって、画素116を黒色表示とするときには+VD/2となり、画素116を白色表示とするときには−VD/2となる。
【0036】
ところで、この4値駆動法(1Hセレクト、1H反転)では、例えば図23に示されるように、表示画面100aの一部領域Aにおいて、1行毎の白色および黒色からなるゼブラ表示とし、それ以外の領域では単なる例えば白色表示とする場合に、クロストークが発生する、という問題、すなわち濃淡差を伴う白色表示が、領域Aに対してY方向に発生する、という問題が知られている。
【0037】
この発生原因を簡単に説明すれば次のような理由による。すなわち、領域Aにおいてゼブラ表示を行うと、領域Aにかかるデータ線へのデータ信号においては、電圧±VD/2の切替周期が走査信号の反転周期と一致してしまうので、そのデータ信号は、領域Aにかかる走査線が選択される期間にわたって、電圧±VD/2のいずれか一方に固定されてしまう。これを、領域Aに対してY方向に隣接する領域の画素からみれば、保持期間のうち、領域Aに対応するデータ信号が供給される特定期間において、電圧±VD/2のいずれか一方に固定されることを意味する。一方、相隣接する走査線での選択電圧は、上述したように互いに反対極性である。
したがって、領域Aに対しY方向に隣接する領域の画素に印加される電圧実効値は、奇数行と偶数行とにおいて互いに異なってしまう。この結果、領域Aに対してY方向に隣接する領域において、奇数行の画素116と偶数行の画素116とにおいて濃度差が生じて、上述したようなクロストークが発生してしまうのである。なお、このようなクロストークは、ゼブラ表示のほか、市松模様を表示させる場合にも発生する。
【0038】
そこで、このクロストークを解消するために、4値駆動法(1/2Hセレクト、1H反転)という駆動方法が用いられる。この駆動法は、図24に示されるように、4値駆動法(1Hセレクト、1H反転)における1水平走査期間(1H)を2分割して前半期間と後半期間とに分け、このうちの一方の期間、例えば後半期間1/2Hにおいて走査線に選択電圧を印加するとともに、1水平走査期間1Hにわたって、データ信号に電圧−VD/2と+VD/2とを印加する期間の割合をそれぞれ50%としたものである。この4値駆動法(1/2Hセレクト、1H反転)によれば、いかなるパターンを表示させたとしても、データ信号Xjにおいて、電圧−VD/2が印加される期間と電圧+VD/2が印加される期間とが互いに半分ずつとなるので、上述したクロストークの発生が防止されることとなる。
なお、この後半期間に印加する選択電圧の逆極性の選択電圧を、前半期間に印加する場合もあるが、本件に直接関与しないので説明を省略する。
【0039】
しかしながら、この4値駆動法(1/2Hセレクト、1H反転)いう駆動方法では、特に階調表示を行うと、データ信号Xjの電圧切替頻度が高くなる、という問題がある。例えば、j列目のデータ線212に供給されるデータ信号Xjの電圧は、図24に示されるように、中間階調(灰色)とすべき画素が列方向に連続していると、走査線312を1本選択する毎(1水平走査期間毎)に3回の割合にて切り替わる。
ここで、データ信号Xjの電圧切替頻度が高くなることに伴う問題について説明するため、1垂直走査期間(1F)の大部分を占める非選択期間に着目する。この非選択期間では、TFD220がオフになるから、その抵抗RTは十分に大きくなる。また、液晶容量118の抵抗RLCは、TFD220のオンオフにかかわらず十分に大きい。このため、保持期間における画素116の等価回路は、図21(b)に示されるように、容量CTおよび容量CLCの直列合成容量からなる容量Cpixで表すことができる。なお、容量Cpixは、(CT・CLC)/(CT+CLC)である。
【0040】
次に、図25(a)に示されるように、例えばi行目の走査線312が非選択であって、当該走査線への走査信号Yiが例えば非選択電圧+VD/2に保持されている場合に、j列目のデータ線212へのデータ信号Xjの電圧が+VD/2である状態とする。この状態から、データ信号Xjの電圧が、図25(b)に示されるように−VD/2に切り替わると、1つの画素116にCpix・VDの電荷が供給される。したがって、非選択期間においてデータ信号Xjに電圧切替が発生すると、j列目のデータ線212に接続されるほぼすべての画素116の容量Cpixにわたって、充電または放電が行われることになる(選択走査線との交差に対応する画素は除かれる)。なお、ここでは、画素116における容量Cpixについて説明したが、データ線には、このほかにも種々の容量が寄生する。例えば、図3において、データ線212と走査線312とは、液晶160を介して互いに対向するため、データ線212には、他方の電極が走査線312とし、液晶160を誘電体とする寄生容量が形成される。このため、データ信号Xjの電圧切替頻度が高いと、容量Cpixとともに種々の寄生容量においてそれだけ頻繁に充放電が行われて、電力が消費されてしまうので、低消費電力を阻害する大きな要因となる。
【0041】
そこで、本実施形態に係る表示装置は、クロストークの発生を抑えた上で、データ信号Xjの電圧切替頻度を少なくするため、走査線を順番に選択するための選択期間と、走査線のいずれも選択しない補正期間とを設けて、このうち、選択期間には、選択走査線とデータ線との交差に対応する画素の表示内容に応じたデータ信号を供給する一方、補正期間には、選択期間に供給したデータ信号を反転して供給する構成とした。以下、このような走査信号やデータ信号を供給するための回路について説明する。
【0042】
<制御回路>
便宜上、図1における制御回路400によって生成される制御信号やクロック信号などの各種信号について説明する。
まず、Y(垂直走査)側に用いられる信号について説明する。
第1に、スタートパルスDYは、図6に示されるように、1垂直走査期間(1F)の最初に出力されるパルスである。
第2に、クロック信号YCKは、Y側の基準信号であり、同図に示されるように、1水平走査期間(1H)の周期を有する。
第3に、期間指示信号S/Cは、選択期間または補正期間のいずれかを指示するための信号であり、詳細には、同図に示されるように、Hレベルであれば選択期間であることを、Lレベルであれば補正期間であることを、それぞれ指示する信号である。ここで、本実施形態では、連続して選択する走査線312の本数を、便宜上「4」にすると、期間指示信号S/Cは、1垂直走査期間のうち、最初の4水平走査期間にわたってHレベルとなり、続く4水平走査期間にわたってLレベルとなって、以降同様に、4水平走査期間毎にレベル反転することになる。
第4に、極性指示信号POLは、走査信号における選択電圧の極性を指示するための信号であり、同図に示されるように、選択期間では、1水平走査期間(1H)毎に論理レベルが反転し、直後の補正期間では、選択期間での論理レベルを反転したものとなる。さらに、極性指示信号POLでは、交流駆動化のために、ある垂直走査期間と、その直前・直後の垂直走査期間とにおいても、論理レベルが反転する関係となっている。
【0043】
次に、X(水平走査)側に用いられる信号について説明する。
第1に、スタートパルスDXは、図11に示されるように、1行分の階調データDpixの供給開始タイミングにおいて出力されるパルスである。ここで、階調データDpixは、画素の階調を指示するデータであり、本実施形態では、便宜上、3ビットする。したがって、本実施形態に係る表示装置は、3ビットの階調データDpixにしたがって8(=23)階調の濃淡表示を画素毎に行うものとなる。
第2に、クロック信号XCKは、X側の基準信号であり、その周期は、同図に示されるように、階調データDpixの1画素分が供給される期間に相当している。
第3に、ラッチパルスLPは、1水平走査期間(1H)の開始時に立ち上がるパルスであって、図11に示されるように、1行分の階調データDpixが供給された後のタイミングにて出力されるパルスである。
第4に、階調コードパルスGCPは、図12に示されるように、1水平走査期間(1H)において、中間階調に応じた期間の位置にそれぞれ配列するパルスである。ここで、本実施形態において、3ビットの階調データDpixが、(000)であれば白色表示を指示する一方、(111)であれば黒色表示を指示するものとすると、階調コードパルスGCPは、1水平走査期間(1H)において、白色または黒色を除く灰色の(110)、(101)、(100)、(011)、(010)、(001)の6個に対応してパルスを配列したものとなっている。なお、図12において、階調コードパルスGCPは、実際には、画素の印加電圧−濃度特性(V−I特性)を考慮して設定される。
【0044】
<Yドライバ>
次に、Yドライバ350の詳細について説明する。図5は、このYドライバ350の構成を示すブロック図である。この図において、シフトレジスタ352は、走査線312に総数に対応した160ビットシフトレジスタである。
詳細には、シフトレジスタ352は、期間指示信号S/CがHレベルあれば、1垂直走査期間の最初に供給されるスタートパルスDYをクロック信号YCKにしたがって順次シフトして、転送信号YS1、YS2、YS3、…、YS160として順次出力する一方、期間指示信号S/CがLレベルであれば、転送動作を一時的に停止するとともに、転送信号YS1、YS2、YS3、…、YS160のすべてをLレベルとするものである。
ここで、転送信号YS1、YS2、YS3、…、YS160は、それぞれ1行目、2行目、3行目、…、160行目の走査線312にそれぞれ1対1に対応するものであって、いずれかの転送信号がHレベルになると、それに対応する走査線312を選択すべきであることを意味する。
【0045】
続いて、電圧選択信号形成回路354は、転送信号と極性指示信号POLとから、走査線312に印加すべき電圧を選択させるための電圧選択信号YC1、YC2、YC3、…、YC160を、それぞれ1行目、2行目、3行目、…、160行目の走査線312にそれぞれ1対1に対応して出力するものである。ここで、本実施形態において、走査線312に印加される走査信号の電圧は、上述したように+VS(正側選択電圧)、+VD/2(正側非選択電圧)、−VS(負側非選択電圧)、−VD/2(負側選択電圧)の4値である。このうち、非選択電圧は、選択電圧+VSが印加された後では+VD/2であり、選択電圧−VSが印加された後では−VD/2であって、直前の選択電圧により一義的に定まっている。
【0046】
このため、電圧選択信号形成回路354は、走査信号の電圧が次のような関係となるように、電圧選択信号YC1、YC2、YC3、…、YC160を生成する。
すなわち、電圧選択信号形成回路3504は、第1に、一般的にi行目に対応する転送信号YSiがHレベルになったとき、極性指示信号POLがHレベルであれば、正側選択電圧+VSを選択させ、その後、転送信号YSiがLレベルに遷移すると、正側非選択電圧+VD/2を選択させるような電圧選択信号YCiを出力する一方、転送信号YSiがHレベルになったとき、極性指示信号POLがLレベルであれば、負側選択電圧−VSを選択させ、その後、転送信号YSiがLレベルに遷移すると、負側非選択電圧−VD/2を選択させるような電圧選択信号YCiを出力する。
【0047】
次に、レベルシフタ356は、電圧選択信号形成回路354によって出力される電圧選択信号YC1、YC2、YC3、…、YC160の電圧振幅を拡大するものである。
そして、セレクタ358は、電圧振幅が拡大された電圧選択信号によって指示された電圧を、実際に選択して、対応する走査線312の各々に印加するものである。
【0048】
<走査信号の電圧波形>
次に、走査信号の電圧波形を説明するために、Yドライバ350の動作について検討する。
まず、図6に示されるように、1垂直走査期間(1F)のはじめに、スタートパルスDYが供給されるとともに、期間指示信号S/Cが4水平走査期間においてHレベルとなって、選択期間であることが指示される。このため、スタートパルスDYが、シフトレジスタ352によりクロック信号YCKにしたがって転送される結果、当該選択期間では、転送信号YS1、YS2、YS3、YS4が順番にHレベルとなる。
【0049】
次に、期間指示信号S/CがLレベルになって、補正期間であることが指示されると、すべての転送信号がLレベルにされるが、この補正期間では、シフトレジスタ352による転送動作が一時的に停止しているだけである。このため、期間指示信号S/CがLレベルとなって4水平走査期間経過し、再び期間指示信号S/CがHレベルになって選択期間が指示されると、転送動作が再開して、転送信号YS5、YS6、YS7、YS8が順番にHレベルになる。この後、期間指示信号S/CがLレベルとなって再び補正期間が指示されることになって、以降、同様な動作が繰り返される。
【0050】
上述したように本実施形態では、走査線312の本数を「160」とし、また、連続して選択する走査線312の本数を「4」としているので、1垂直走査期間において、選択期間と補正期間とが「40」回出現することになる。このため、垂直走査期間の開始から数えて、一般的にp(pは、1≦p≦40を満たす整数)番目の選択期間では、転送信号YS(4・p−3)、YS(4・p−2)、YS(4・p−1)、YS(4・p)が順番にHレベルとなる一方、該選択期間後における補正期間では、すべての転送信号がLレベルとなる。
【0051】
一方、走査信号の電圧は、上述したように、対応する転送信号がHレベルとなったときにおける極性指示信号POLの論理レベルによって指示される。このため、転送信号が上述したように変化すると、各走査信号の電圧波形は、図7に示される通りとなる。
すなわち、一般的にi行目の走査線312に供給される走査信号Yiは、転送信号YSiがHレベルになったときに、極性指示信号POLがHレベルであれば、正側選択電圧+VSとなって、その後、正側非選択電圧+VD/2に保持される一方、転送信号YSiがHレベルになったときに、極性指示信号POLがLレベルであれば、負側選択電圧−VSとなって、その後、負側非選択電圧−VD/2に保持される。
【0052】
また、極性指示信号POLは、期間指示信号S/Cの論理レベルが変化しなければ、1水平走査期間毎にレベル反転するので(図6参照)、走査信号の極性は、1本毎に極性反転されることになる。
さらに、次の1垂直走査期間における極性指示信号POLの論理レベルは、直前の1垂直走査期間に対して反転するので(図6参照)、ある垂直走査期間において、ある走査線が選択されたときの選択電圧が、例えば正側選択電圧+VSであったとすると、次の垂直走査期間において、当該走査線が選択されたときの選択電圧は、負側選択電圧−VSとなる。
【0053】
<階調データの供給>
次に、制御回路400のうち、階調データDpixを供給するための構成について図8を参照して説明する。
この図において、メモリ452は、図示せぬ上位装置から、図9に示されるようなタイミングにて供給される階調データDpを、4行分(4行×120列×3ビット)の記憶するためのものである。詳細には、メモリ452は、期間指示信号S/CがHレベルである(選択期間である)場合に、階調データDpを順番に書き込む一方、期間指示信号S/CがLレベルである(補正期間である)場合に、書き込んだ階調データDpを、書き込んだ順番にて読み出して出力するものである。このため、メモリ452への書込・読出アドレスは、スタートパルスDXおよびクロック信号DXに同期して生成される構成となっている。
続いて、セレクタ454は、期間指示信号S/CがHレベルであれば入力端aを選択する一方、Lレベルであれば入力端bを選択して、選択した入力端に供給されている階調データDpを、Dpixとして、Xドライバ250に出力するものである。
【0054】
したがって、選択期間では、上位装置からの階調データDpが、Dpixとして出力されるとともに、メモリ452に順番に書き込まれる一方、補正期間では、メモリ452から順番に読み出された階調データDpが、Dpixとして出力されることになる。
このため、本実施形態において、選択期間に供給される階調データDpixと、この直後の補正期間に供給される階調データDpixとは、図9に示されるように、互いに同一のものとなる。
なお、図9において、階調データDp、Dpixにおいて、例えば「3−2」という表記は、3行2列の画素に対応している、ということを意味している。
【0055】
<Xドライバ>
次に、Xドライバ250の詳細について説明する。図10は、このXドライバ250の構成を示すブロック図である。この図において、シフトレジスタ2510は、1行分の階調データDpixの供給開始タイミングにおいて出力されるスタートパルスDXを、クロック信号XCKの立ち上がり毎に順次シフトして、サンプリング制御信号Xs1、Xs2、Xs3、…、Xs120として出力するものである。
【0056】
続いて、レジスタ(Reg)2520は、データ線212と1対1に対応して設けられ、上述したように供給された階調データDpixを、サンプリング制御信号の立ち上がりにてサンプリングして、保持するものである。
さらに、ラッチ回路(L)2530は、レジスタ2520と1対1に対応して設けられ、対応するレジスタ2520によって保持された階調データDpixを、水平走査期間の開始時に供給されるラッチパルスLPの立ち上がりによってラッチして出力するものである。
【0057】
一方、カウンタ2540は、ラッチパルスLPの立ち上がりにて、階調データの黒色表示に相当する(111)を初期値としてセットするとともに、該初期値を階調コードパルスGCPが立ち上がる毎にダウンカウントして、その計数結果Cを出力するものである。
次に、コンパレータ(CMP)2550は、ラッチ回路2530と1対1に対応して設けられ、カウンタ2540による計数結果Cと、対応するラッチ回路2530によりラッチされた階調データDpixとを比較して、後者が前者以上となったときに、Hレベルとなる信号を出力するものである。
【0058】
また、スイッチ2560は、極性指示信号POLがHレベルであれば、図において実線で示される位置をとって、データ電圧+VD/2を電圧供給線2562に、データ電圧−VD/2を電圧供給線2564に、それぞれ供給する一方、極性指示信号POLがLレベルであれば、図において破線で示される位置をとって、データ電圧+VD/2を電圧供給線2564に、データ電圧−VD/2を電圧供給線2562に、それぞれ供給するものである。
そして、スイッチ2570は、コンパレータ2550と1対1に対応して、すなわち、データ線212と1対1に対応して設けられるものである。詳細には、スイッチ2570は、コンパレータ2550による比較結果を示す信号がLレベルであれば、図において実線で示されるように電圧供給線2562を選択する一方、該信号がHレベルであれば、図において破線で示されるように電圧供給線2564を選択して、それぞれ選択した電圧供給線に供給されているデータ電圧を、データ信号として、対応するデータ線212に印加するものである。
【0059】
<データ信号の電圧波形>
次に、データ信号の電圧波形を説明するために、Xドライバ350の動作について検討する。
まず、図11に示されるように、スタートパルスDXがHレベルに立ち上がると、いずれかの行における1列目、2列目、3列目、…、120列目の画素に対応する階調データDpixが順番に供給される。
【0060】
このうち、1列目の画素に対応する階調データDpixが供給されるタイミングにおいて、シフトレジスタ2510から出力されるサンプリング制御信号Xs1がHレベルに立ち上がると、当該階調データが、1列目に対応するレジスタ2520によってサンプリングされる。
次に、2列目の画素に対応する階調データDpixが供給されるタイミングにおいて、サンプリング制御信号Xs2がHレベルに立ち上がると、当該階調データが、2列目に対応するレジスタ2520によってサンプリングされる。以下同様にして、3列目、4列目、…、120列目の画素に対応する階調データDpixの各々が、それぞれ3列目、4列目、…、120列目に対応するレジスタ2520によってサンプリングされることになる。
【0061】
続いて、ラッチパルスLPが出力されると(その論理レベルがHレベルに立ち上がると)、それぞれ各列のレジスタ2520によってサンプリングされた階調データDpixが、それぞれの列に対応するラッチ回路2530によって一斉にラッチされる。そして、このようにラッチされた階調データDpixと、カウンタ2540による計数結果Cとが、コンパレータ2550によってそれぞれ比較されることになる。
一方、計数結果Cは、図12に示されるように、ラッチパルスLPの立ち上がりによってセットされた(111)を、階調コードパルスGCPが立ち上がる毎に、カウンタ2550によってダウンカウントした値となる。
【0062】
ここで、一般的にj列目のラッチ回路2530によってラッチされた階調データDpixが、白色に相当する(000)である場合を想定する。この場合、ラッチパルスLPが出力されてから階調コードパルスGCPが6回出力されても、計数結果Cが、ラッチされた(000)以下にならないので、j列目のコンパレータ2550による出力信号は、当該ラッチパルスLPによって規定される1水平走査期間にわたってLレベルを維持する。このため、j列目のスイッチ2570では、電圧供給線2562の選択が維持される。
そして、当該水平走査期間において極性指示信号POLがHレベルであれば、スイッチ2560によって電圧+VD/2が電圧供給線2562に供給されるので、データ信号Xjは、図12に示されるように、該水平走査期間にわたって電圧+VD/2のままとなる。
反対に、当該水平走査期間において極性指示信号POLがLレベルであれば、スイッチ2560によって電圧−VD/2が電圧供給線2562に供給されるので、データ信号Xjは、同図に示されるように、該水平走査期間にわたって電圧−VD/2のままとなる。
【0063】
次に、一般的にj列目のラッチ回路2530によってラッチされた階調データDpixが、灰色に相当する(100)である場合を想定する。この場合、ラッチパルスLPが出力されてから階調コードパルスGCPが3回出力された時点にて、計数結果Cが、ラッチされた(100)以下になるので、当該時点にて、j列目のコンパレータ2550による出力信号は、LレベルからHレベルに遷移する。このため、j列目のスイッチ2570における選択は、当該時点にて、電圧供給線2562から電圧供給線2564に選択が切り替わる。
そして、当該水平走査期間において極性指示信号POLがHレベルであれば、スイッチ2560によって、電圧+VD/2が電圧供給線2562に、電圧−VD/2が電圧供給線2564に、それぞれ供給されるので、データ信号Xjは、図12に示されるように、当該時点にて電圧+VD/2から電圧−VD/2に切り替わる。
反対に、当該水平走査期間において極性指示信号POLがLレベルであれば、スイッチ2560によって、電圧−VD/2が電圧供給線2562に、電圧+VD/2が電圧供給線2564に、それぞれ供給されるので、データ信号Xjは、同図12に示されるように、当該時点にて電圧−VD/2から電圧+VD/2に切り替わる。
なお、ラッチされた階調データDpixが、(100)以外の灰色に相当する場合でも、コンパレータ2550による出力信号の遷移タイミングが異なる点を除いて、同様となる。
【0064】
さらに、一般的にj列目のラッチ回路2530によってラッチされた階調データDpixが、黒色に相当する(111)である場合を想定する。この場合、ラッチパルスLPが出力された時点にて、直ちに、計数結果Cがラッチされた(111)以下になるので、j列目のコンパレータ2550による出力信号は、当該ラッチパルスLPによって規定される1水平走査期間にわたってHレベルを維持する。このため、j列目のスイッチ2570では、電圧供給線2564の選択が維持される。
そして、当該水平走査期間において極性指示信号POLがHレベルであれば、スイッチ2560によって電圧−VD/2が電圧供給線2564に供給されるので、データ信号Xjは、図12に示されるように、該水平走査期間にわたって電圧−VD/2のままとなる。
反対に、当該水平走査期間において極性指示信号POLがLレベルであれば、スイッチ2560によって電圧+VD/2が電圧供給線2562に供給されるので、データ信号Xjは、同図に示されるように、該水平走査期間にわたって電圧+VD/2のままとなる。
【0065】
したがって、ラッチ回路2530によってラッチされた階調データDpixが同一である場合に、極性指示信号POLがHレベルである場合におけるデータ信号Xjと、極性指示信号POLがLレベルである場合におけるデータ信号Xjとは、データ電圧±VD/2を中心とする仮想的な電圧に対して、互いに反転した関係になる。
【0066】
<選択期間と補正期間との関係>
次に、本実施形態に係る表示装置において、選択期間と補正期間との関係について中心に説明する。
まず、図9に示されるように、選択期間に供給される階調データDpixと、その直後の補正期間に供給される階調データDpixとは、供給される順番も含めて互いに同一である。
一方、図6に示されるように、選択期間に供給される極性指示信号POLと、その直後の補正期間に供給される極性指示信号POLとは、互いレベル反転した関係にある。
ここで、上述したように、階調データDpixが同一である場合に、極性指示信号POLがHレベルである時とLレベルである時とでは、データ信号Xjも、データ電圧±VD/2を中心として反転した関係となる。
【0067】
したがって、第1実施形態において、補正期間に印加されるデータ信号Xjの電圧波形は、図14に示されるように、その直前の選択期間に印加された電圧波形を、データ電圧±VD/2を中心として反転したものとなる。
このため、選択期間から補正期間まで通してみた場合、データ信号が電圧+VD/2となる期間の割合と、電圧−VD/2となる期間の割合とは、いかなるパターンを表示させたとしても、それぞれ50%となるので、図24における4値駆動法(1/2セレクト、1H反転)と同様に、クロストークの発生が防止されることとなる。
【0068】
一方、第1実施形態では、選択期間において、走査線312を4本選択して、選択走査線に位置する画素の表示内容に応じたデータ電圧が印加される一方、補正期間において、該選択期間に印加された電圧波形を反転させた電圧波形が印加される。この際、中間階調(灰色)とすべき画素が列方向に連続する場合であって、データ信号Xjの電圧切替回数は、図14に示されるように、選択期間から補正期間までの期間にわたって10回である。選択期間から補正期間までの期間は、本実施形態では、4本の走査線を選択するとともに、データ電圧±VD/2の印加期間を等しくするのに要する期間であるので、走査線の1本当たりに換算すると、2.5回となる。したがって、第1実施形態では、4値駆動法(1/2セレクト、1H反転)における1本当たり3回と比較して、データ信号Xjの電圧切替頻度が低減されるので、その分、低消費電力化が可能となる。
【0069】
<連続選択走査線数>
上述した第1実施形態では、連続して選択する走査線の本数を、便宜上「4」にしたが、本発明は、これに限られない。ここで、連続して選択する走査線の本数を「k」とすると、データ信号の電圧切替回数は、1本の走査線当たりに換算すると、(2・k+2)/kと表すことができる。このため、図17に示されるように、連続選択走査線kを大きく設定するにつれて、データ信号の電圧切替頻度を、4値駆動法(1/2セレクト、1H反転)における3回よりも、低減させることが可能となる。
例えば、連続選択走査線kを「20」程度に設定すると、データ信号の電圧切替頻度が、4値駆動法(1/2セレクト、1H反転)1回と比較して、約3割、減少することになる。
【0070】
ただし、データ信号の電圧切替頻度の低減による低消費電力化の観点のみを考慮して、連続選択走査線数kをむやみに大きく設定するのは、好ましくない。この理由は、選択期間におけるデータ信号の影響と、補正期間におけるデータ信号の影響とが、選択期間の始まりの方で選択される走査線と、選択期間の終わりの方で選択される走査線とにおいて異なるので、さらに、奇数行と偶数行とでも異なるので、連続選択走査線数kを大きくすると、図15に示されるように、その相違が顕著となって、表示の差として視認される可能性が高くなるからである。
【0071】
そこで、連続選択走査線kをある程度小さくして、1垂直走査期間における選択期間と補正期間とを複数組に分割すれば、選択期間におけるデータ信号の影響と、補正期間におけるデータ信号の影響との差を小さくすることができる。例えば、図16に示されるように、1垂直走査期間において、選択期間と補正期間とを2組設けると、図15における1組設ける場合と比較して、選択期間におけるデータ信号の影響と、補正期間におけるデータ信号の影響との差は小さくなる。
一方、連続選択走査線数kを小さくして、1垂直走査期間における選択期間と補正期間とを多数に分割すると、影響の差は少なくなるが、図17に示されるように、データ信号の電圧切替回数が増加するので、低消費電力化の効果が薄れることになる。
したがって、連続選択走査線数kについては、表示装置としての走査線本数や、低消費電力化、表示の差などを総合的に勘案して設定する必要がある。
【0072】
なお、図15および図16は、黒色画素と白色画素とが列(Y方向)に連続するような表示(図13参照)とする場合に、各行の画素における電圧実効値を簡略的に斜線領域で示したものである。このうち、図15は、1垂直走査期間を2分割して、選択期間と補正期間とに分けた場合を示し、図16は、1垂直走査期間を4分割して、選択期間と補正期間とに分けた場合を示している。
【0073】
<Xドライバの別構成>
なお、上述した第1実施形態においては、Xドライバ250を、図10に示される構成のほか、図18に示される構成としても良い。
この図に示される構成が、図10に示される構成と相違する点は、各列毎に、カウンタ2542およびコンパレータ2552が設けられている点にある。このうち、カウンタ2542は、ラッチ回路2530によってラッチされた階調データDpixを、ラッチパルスLPの立ち上がりにて初期値としてセットするとともに、該初期値を階調コードパルスGCPが立ち上がる毎にアップカウントして、その計数結果を出力するものである。
次に、コンパレータ(CMP)2552は、カウンタ2542による計数結果と、黒色に相当する(111)とを比較して、前者が後者に一致すれば、Hレベルとなる信号を保持出力するものである。
この図18に示されるXドライバ250によっても、図10に示される構成と同様なデータ信号を生成することになる。
【0074】
<第2実施形態>
上述した第1実施形態は、選択期間に印加された電圧波形をデータ電圧±VD/2の中心電圧を基準として反転させて、補正期間に印加するので、データ信号の電圧切替回数が、必然的に、選択期間と補正期間とにおいて互い同一回数となる。ここで、補正期間におけるデータ信号の役目は、選択期間から補正期間まで通してみた場合に、電圧+VD/2になる期間の割合と、電圧−VD/2になる期間の割合とがそれぞれ50%となるように調整することにある。したがって、この役目が達成されるのであれば、補正期間におけるデータ信号の電圧切替回数は、選択期間における回数と同一である必要はなく、それよりも少ない回数とした構成の方が、低消費電力化の観点から言えば望ましい。
【0075】
そこで、このように、補正期間におけるデータ信号の電圧切替回数を、第1実施形態と比較して少なくなるように構成した第2実施形態について説明する。図19は、この第2実施形態に係る表示装置のXドライバの要部構成を示すブロック図である。
なお、この図においては、シフトレジスタの図示が省略され、また、一般的にj列目および(j+1)列目のデータ線212に対応する構成のみが示されている。
また、このXドライバには、補正期間に階調データは供給されない。すなわち、第2実施形態では、図8に示される構成を介してではなく、階調データDpが、上位装置から直接的に図9に示されるタイミングにて供給される構成となっている。
【0076】
さて、図19において、アキュムレータ(Acc)2580は、期間指示信号S/Cの立ち上がりにて累算値をゼロリセットするとともに、ラッチ回路2530によりラッチ出力された階調データDpを、極性指示信号POLの論理レベルにしたがって累算値に加算、または、累算値から減算するものである。詳細には、アキュムレータ2580は、極性指示信号POLがHレベルであれば、ラッチ出力された階調データDpを、累算値に加算して新たな累算値とする一方、極性指示信号POLがLレベルであれば、ラッチ出力された階調データDpを、累算値から減算して新たな累算値とする。
ここで、アキュムレータ2580の累算値は、負の値となり得る一方、本実施形態において、階調データDpは、3ビットの自然2進表記で供給される。このため、アキュムレータ2580は、ラッチされた階調データDpを、5ビットの2の補数表記に変換した上で、加算・減算を行う構成となっている。
【0077】
一方、カウンタ2545は、期間指示信号S/Cの立ち下がりにて、二の補数表記で(10011)を、すなわち十進表記で「−14」を、初期値としてセットするとともに、該初期値を、ラッチパルスLPまたは階調コードパルスGCPが立ち上がる毎にアップカウントして、その計数結果Eを出力するものである。このため、ラッチパルスLPと階調コードパルスGCPとの論理和がORゲート2592によって求められて、カウンタ2545の計数基準となる構成となっている。
続いて、コンパレータ(CMP)2555は、アキュムレータ2580と1対1に対応して設けられ、カウンタ2545による計数結果Eと、対応するラッチ回路2530による累算値とを比較して、前者が後者以上となったときに、Hレベルとなる信号を出力するものである。
【0078】
また、スイッチ2575は、コンパレータ2550、2555と、スイッチ2570との間に介挿されて、次のような選択を行うものである。すなわち、スイッチ2575は、期間指示信号S/CがHレベルとなる選択期間では、図において実線で示される位置をとって、コンパレータ2550による比較結果を示す信号を選択する一方、期間指示信号S/CがLレベルとなる補正期間では、図において破線で示される位置をとって、コンパレータ2555による比較結果を示す信号を選択して、スイッチ2570の制御信号として供給するものである。
【0079】
なお、第2実施形態において、スイッチ2560の選択制御は、極性指示信号POLではなく、ORゲート2594による論理和信号にしたがって行われる。ここで、ORゲート2594は、極性指示信号POLと、期間指示信号S/Cをインバータ2596によって反転させた信号との論理和を求めるものである。
したがって、期間指示信号S/CがHレベルとなる選択期間において、スイッチ2560は、図10または図18に示される構成と同様に、極性指示信号POLの論理レベルにしたがって選択を行うことになる。一方、期間指示信号S/CがLレベルである補正期間において、スイッチ2560は、極性指示信号POLとは無関係に、図19において実線で示される位置をとって、データ電圧+VD/2を電圧供給線2562に、データ電圧−VD/2を電圧供給線2564に、それぞれ供給することになる。
なお、そのほかの構成については、図10に示される構成と全く同一である。
【0080】
<動作とデータ信号の電圧波形>
この第2実施形態に係る表示装置のYドライバ250については、第1実施形態と同一であるので、ここでは、Xドライバ350の動作について説明することにする。
まず、期間指示信号S/CがHレベルとなる選択期間において、スイッチ2560は、極性指示信号POLの論理レベルにしたがって選択を行うとともに、スイッチ2575は、コンパレータ2550による比較結果を示す信号を選択するので、構成的には図10に示される構成と同一となる。このため、動作的にも図11および図12に示される動作と同一となる。
【0081】
例えば、4水平走査期間に相当する選択期間において、極性指示信号がH、L、H、Lレベルと変化する場合に、j列目のラッチ回路2530によってラッチされた4列分の階調データDpの各々が、(110)、(100)、(010)、(101)である場合を想定する。
この場合、第1実施形態において説明した理由から、データ信号Xjは、当該4水平走査期間において次のように変化することになる。すなわち、データ信号Xjは、1番目の水平走査期間のうち、計数結果Cが(110)となったタイミングにて、電圧+VD/2から電圧−VD/2に遷移し、2番目の水平走査期間のうち、計数結果Cが(100)となったタイミングにて、電圧+VD/2に遷移し、3番目の水平走査期間のうち、計数結果Cが(010)となったタイミングにて、電圧−VD/2に遷移し、4番目の水平走査期間のうち、計数結果Cが(101)となったタイミングにて、電圧+VD/2に遷移することになる。
【0082】
一方、選択期間の開始において期間指示信号S/Cが立ち上がると、アキュムレータ2558の累算値がオールゼロにリセットされるとともに、ラッチ回路2530によりラッチされた階調データDpが、アキュムレータ2558にも供給されて、極性指示信号POLの論理レベルにしたがって加算・減算が行われることになる。
例えば、当該4水平走査期間において、階調データDpの各々が、上述したようにそれぞれ(110)、(100)、(010)、(101)である場合、アキュムレータ2558は、初期値のゼロに、+(110)−(100)+(100)−(101)という演算を行うので、該選択期間の終了時における累算値は、最終的に二の補数表記で(11111)となり、十進表記で「−1」となる。
【0083】
次に、期間指示信号S/CがLレベルとなる補正期間では、スイッチ2560は、データ電圧+VD/2を電圧供給線2562に、データ電圧−VD/2を電圧供給線2564に、それぞれ供給する一方、スイッチ2575は、コンパレータ2555による比較結果を示す信号を選択する。したがって、この補正期間におけるデータ信号Xjは、コンパレータ2555による比較結果によって定まることになる。
ここで、コンパレータ2555の比較対象の一方たる計数結果Eは、カウンタ2545によって、図20(b)に示されるように、期間指示信号S/CがLレベルに立ち下がるタイミングにてセットされた初期値(10011)を、ラッチパルスLPまたは階調コードパルスGCPが立ち上がる毎にアップカウントしたものである。また、本実施形態では、補正期間に階調データDpが供給されないので、選択期間の終了時におけるアキュムレータ2580の累算値が、該補正期間においてそのまま保持されて、コンパレータ2555の比較対象の他方となる。
【0084】
したがって、補正期間では、計数結果Eが累算値以上となったときに、データ信号Xjは、電圧+VD/2から電圧−VD/2に遷移することになる。
例えば、選択期間では、階調データDpの各々が、上述したようにそれぞれ(110)、(100)、(010)、(101)であって、該選択期間の終了時における累算値が(11111)となっている場合、補正期間では、図20(b)に示されるように、計数結果Eが累算値たる(11111)以上となったときに、データ信号Xjが、電圧+VD/2から電圧−VD/2に遷移することになる。
【0085】
このように、第2実施形態では、補正期間に、データ信号Xjとして連続して電圧+VD/2となるの期間は、選択期間において電圧−VD/2となる期間の総和に等しく、また、補正期間に、データ信号Xjとして連続して電圧−VD/2となるの期間は、選択期間において電圧+VD/2となる期間の総和に等しくなる。
このため、第2実施形態では、選択期間から補正期間まで通してみた場合に、電圧+VD/2になる期間の割合と、電圧−VD/2になる期間の割合とがそれぞれ50%となる上、補正期間におけるデータ信号の電圧切替回数は、選択期間における回数よりも少なく、1回(厳密に言えば、補正期間終了後の選択期間開始において電圧が反転するので2回)で済む。したがって、第2実施形態では、クロストークの発生を抑えた上で、第1実施形態と比較して、低消費電力化を図ることが可能となる。
さらに、この第2実施形態では、補正期間に階調データを供給する必要もないので、図8に示されるような構成が不要となる。このため、第2実施形態では、メモリ452への書込・読出に要する電力等が削減されるので、さらなる低消費電力化を図ることが可能となる。
【0086】
<実施形態のまとめ>
なお、上述した実施形態では、階調データを3ビットとして、8階調表示をする場合について説明したが、本発明はこれに限られず、2ビットの階調データによる4階調表示としても良いし、また、4ビット、5ビット、6ビット、…、nビットの階調データによる16、32、64、…、2n階調表示としても良い。また、R(赤)、G(緑)、B(青)の3画素で1ドットを構成して、カラー表示を行うとしても良い。
さらに、実施形態にあっては、液晶容量の電圧無印加状態において白色表示を行うノーマリーホワイトモードとして説明したが、同状態において黒色表示となるノーマリーブラックモードとしても良い。
くわえて、実施形態にあっては、透過型としたが、反射型としても良いし、両者を併用した半透過半反射型としても良い。
【0087】
また、実施形態にあっては、選択走査線に位置する画素の表示内容に応じたデータ信号を印加する選択期間が、該データ信号をキャンセルさせる信号を印加する補正期間よりも、時間的に先行した構成となっていたが、反対に、補正期間が選択期間に先行した構成としても良い。
さらに、実施形態にあっては、選択期間において選択電圧が印加されたときに、黒色表示に寄与する点灯電圧を、時間的に後方に寄せて印加する構成としたが、時間的に前方に印加する構成としても良いし、時間的に分散させる構成としても良い。
くわえて、実施形態では、選択期間にあっては、画素の表示色と走査線の選択電圧とに応じてデータ電圧±VD/2の印加期間を調整してデータ信号としたが、画素の表示色と走査線の選択電圧とに応じてデータ電圧そのものを規定したものをデータ信号としても良い。このように、画素の表示色と走査線の選択電圧とに応じてデータ信号の電圧を規定する場合、選択期間に印加されたデータ信号の逆極性電圧を、補正期間におけるデータ信号とすれば良い。
さらに、実施形態にあっては、液晶容量の書込極性を1垂直走査期間毎に反転する構成としたが、これに限られず、例えば2垂直走査期間以上の周期で反転駆動する構成としても良い。
【0088】
また、上述した表示装置100におけるTFD220は、データ線212の側に接続され、液晶容量118が走査線312の側に接続されているが、これとは逆に、TFD220が走査線312の側に、液晶層118がデータ線212の側にそれぞれ接続される構成でも良い。
さらに、TFD220は、二端子型スイッチング素子の一例であり、他に、ZnO(酸化亜鉛)バリスタや、MSI(Metal Semi-Insulator)などを用いた素子のほか、これら素子を2つ逆向きに直列接続または並列接続したものなどを、二端子型スイッチング素子として用いることが可能である。
また、TFD220などのようなスイッチング素子を用いずに、画素を駆動するパッシブ・マトリクス型の表示装置にも適用可能である。
【0089】
さらに、実施形態にあっては、液晶としてTN型やSTN型とした場合について説明したが、BTN(Bi-stable Twisted Nematic)型・強誘電型などのメモリ性を有する双安定型、高分子分散型、さらには、分子の長軸方向と短軸方向とで可視光の吸収に異方性を有する染料(ゲスト)を一定の分子配列の液晶(ホスト)に溶解して、染料分子を液晶分子と平行に配列させたゲストホスト型などの液晶を用いても良い。
くわえて、電圧無印加時には液晶分子が両基板に対して垂直方向に配列する一方、電圧印加時には液晶分子が両基板に対して水平方向に配列する、という垂直配向(ホメオトロピック配向)の構成としても良いし、電圧無印加時には液晶分子が両基板に対して水平方向に配列する一方、電圧印加時には液晶分子が両基板に対して垂直方向に配列する、という平行(水平)配向(ホモジニアス配向)の構成としても良い。
【0090】
このように、本発明の駆動方法に適合するものであれば、液晶や配向方式として、種々のものを用いることが可能であり、さらには、これらの液晶装置のほかに、有機ELや、蛍光表示管、プラズマディスプレイなどの自発光型表示装置にも適用可能である。
【0091】
<電子機器>
次に、上述した実施形態に係る表示装置を電子機器に用いた例について説明する。
【0092】
<その1:パーソナルコンピュータ>
まず、上述した表示装置100を、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータの表示部に適用した例について説明する。図26は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
この図に示されるように、コンピュータ1100の本体1110には、表示部として用いられる表示装置100や、光学ディスクの読取・書込ドライブ1112、磁気ディスクの読取・書込ドライブ1114、ステレオ用スピーカ1116などが備えられる。また、キーボード1122およびポインティングデバイス(マウス)1124は、本体1110とは入力信号・制御信号等の授受を、赤外線等を介してワイヤレスで行う構成となっている。
この表示装置100は、カラー表示装置として用いられるので、RGBの3つの画素で1ドットが構成される。また、表示装置100として、液晶装置を用いる場合には、透過型であればバックライト(図示省略)が設けられる。
【0093】
<その2:携帯電話>
さらに、上述した表示装置100を、携帯電話の表示部に適用した例について説明する。図27は、この携帯電話の構成を示す斜視図である。
図において、携帯電話1200は、複数の操作ボタン1202のほか、受話口1204、送話口1206とともに、上述した表示装置100を備えるものである。なお、表示装置100として、液晶装置を用いる場合には、暗所での視認性を確保するため、透過型や半透過半反射型であれば、バックライトが、反射型であればフロントライト(いずれも図示省略)が、それぞれ設けられる。
【0094】
<その3:ディジタルスチルカメラ>
次に、上述した表示装置を、ファインダに用いたディジタルスチルカメラについて説明する。
図28は、このディジタルスチルカメラの背面を示す斜視図である。通常の銀塩カメラは、被写体の光像によってフィルムを感光させるのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Couple d Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号を生成するものである。ここで、ディジタルスチルカメラ1300におけるケース1302の背面には、上述した表示装置100が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて、表示を行う構成となっている。このため、表示装置100は、被写体を表示するファインダとして機能することになる。また、ケース1302の前面側(図28においては裏面側)には、光学レンズやCCDなどを含んだ受光ユニット1304が設けられている。
【0095】
ここで、撮影者が表示装置100に表示された被写体像を確認して、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、回路基板1308のメモリに転送・格納される。
また、このディジタルスチルカメラ1300にあっては、ケース1302の側面には、外部表示を行うために、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。
【0096】
なお、電子機器としては、図26のパーソナルコンピュータや、図27の携帯電話、図28のディジタルスチルカメラの他にも、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、上述した表示装置が適用可能なのは言うまでもない。
【0097】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、表示示品位の低下を抑えつつ、低消費電力化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態に係る表示装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図2】 同表示装置の構成を示す斜視図である。
【図3】 同表示装置をX方向で破断した場合の構成を示す部分断面図である。
【図4】 同表示装置の要部構成を示す部分破断斜視図である。
【図5】 同表示装置におけるYドライバの構成を示すブロック図である。
【図6】 同Yドライバの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図7】 同Yドライバの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図8】 同表示装置に階調データを供給するためのメモリ構成を示すブロック図である。
【図9】 同メモリ構成の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図10】 同表示装置におけるXドライバの構成を示すブロック図である。
【図11】 同Xドライバの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図12】 同Xドライバの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図13】 同表示装置における表示例を示す図である。
【図14】 同表示を行う場合に画素に印加される電圧波形等を示す図である。
【図15】 走査線を連続して選択する場合における影響を示す図である。
【図16】 走査線をブロック化して選択する場合における影響を示す図である。
【図17】 走査線を連続して選択する本数と電圧切替回数(消費電力)との関係を示す図である。
【図18】 同Xドライバにおける別構成を示すブロック図である。
【図19】 本発明の第2実施形態に係る表示装置のXドライバの要部構成を示すブロック図である。
【図20】 (a)、(b)は、それぞれ同Xドライバの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図21】 (a)および(b)は、それぞれ実施形態に係る表示装置における画素の等価回路を示す図である。
【図22】 4値駆動法(1Hセレクト、1H反転)における走査信号Yi、Yi+1およびデータ信号Xjの波形例を示す図である。
【図23】 表示の不具合を説明するための図である。
【図24】 4値駆動法(1/2Hセレクト、1H反転)における走査信号Yi、Yi+1およびデータ信号Xjの波形例を示す図である。
【図25】 (a)、(b)は、それぞれ非選択期間(保持期間)におけるデータ信号Xjの電圧切り替わりによる電力消費を説明するための図である。
【図26】 実施形態に係る表示装置を適用した電子機器の一例たるパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
【図27】 同表示装置を適用した電子機器の一例たる携帯電話の構成を示す斜視図である。
【図28】 同表示装置を適用した電子機器の一例たるディジタルスチルカメラの背面構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
100……表示装置
105……液晶
116……画素
118……液晶
200……素子基板
212……データ線
220……TFD
234……画素電極
250……Xドライバ(データ線駆動回路)
300……対向基板
312……走査線
350……Yドライバ(走査線駆動回路)
452……メモリ
1100……パーソナルコンピュータ
1200……携帯電話
1300……ディジタルスチルカメラ
2540、2545……カウンタ
2550、2555……コンパレータ
2580……アキュムレータ
Claims (9)
- 複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素を駆動する表示装置の駆動回路であって、
1垂直走査期間を選択期間と補正期間との組に分割し、前記選択期間において複数本の走査線を1本ずつ選択して選択電圧を印加する一方、
前記選択期間のうち選択されない期間及び前記補正期間では、前記選択電圧に対応する非選択電圧を走査線に印加する走査線駆動回路と、
前記選択期間においては、走査線が選択されて選択電圧が印加されたときに、当該走査線と当該データ線との交差に対応する画素の表示内容に応じてオン電圧またはオフ電圧を前記データ線に印加する一方、
前記補正期間においては、前記選択期間に印加したパルス幅の総期間に等しい期間連続させた幅のパルス信号を、前記オン電圧および前記オフ電圧の中心電圧を基準として反転させて前記補正信号として印加するデータ線駆動回路と、
を具備することを特徴とする表示装置の駆動回路。 - 前記データ線駆動回路は、
前記選択期間において、前記パルス信号の一方の電圧が印加される期間を計数する計数回路と、
前記計数回路による計数結果にしたがって前記補正信号を生成する生成回路と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動回路。 - 前記選択期間と前記補正期間との組が1垂直走査期間について複数設けられ、
前記走査線駆動回路は、各組の選択期間において、複数本の走査線を順番に連続して選択することを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動回路。 - 前記データ線駆動回路は、
画素の階調を指示する階調データを、少なくとも連続して選択する走査線分、保持するメモリを有することを特徴とする請求項3に記載の表示装置の駆動回路。 - 複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素を駆動する表示装置の駆動方法であって、
1垂直走査期間を選択期間と補正期間との組に分割し、前記選択期間において複数本の走査線を1本ずつ選択して選択電圧を印加する一方、
前記選択期間のうち選択されない期間及び前記補正期間では、前記選択電圧に対応する非選択電圧を走査線に印加し、
前記選択期間においては、走査線が選択されて選択電圧が印加されたときに、当該走査線と当該データ線との交差に対応する画素の表示内容に応じてオン電圧またはオフ電圧を印加する一方、
前記補正期間においては、前記選択期間に印加したパルス幅の総期間に等しい期間連続させた幅のパルス信号を、前記オン電圧および前記オフ電圧の中心電圧を基準として反転させて前記補正信号として印加する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。 - 複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数の画素を駆動する表示装置であって、
1垂直走査期間を選択期間と補正期間との組に分割し、前記選択期間において複数本の走査線を1本ずつ選択して、選択電圧を印加する一方、
前記選択期間のうち選択されない期間及び前記補正期間では、前記選択電圧に対応する非選択電圧を走査線に印加する走査線駆動回路と、
前記選択期間においては、走査線が選択されて選択電圧が印加されたときに、当該走査線と当該データ線との交差に対応する画素の表示内容に応じてオン電圧またはオフ電圧を印加する一方、
前記補正期間においては、前記選択期間に印加したパルス幅の総期間に等しい期間連続させた幅のパルス信号を、前記オン電圧および前記オフ電圧の中心電圧を基準として反転させて前記補正信号として印加するデータ線駆動回路と、
を具備することを特徴とする表示装置。 - 前記画素は、
前記走査線または前記データ線のいずれか一方に一端が接続された二端子型スイッチング素子と、
前記走査線または前記データ線のいずれか他方と、前記二端子型スイッチング素子の他端に接続された画素電極との間に電気光学物質が挟持された電気光学容量と、
を含むことを特徴とする請求項6に記載の表示装置。 - 前記二端子型スイッチング素子は、導電体/絶縁体/導電体の構造を有することを特徴とする請求項7に記載の表示装置。
- 請求項6乃至8のいずれか1項に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
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