JP3925016B2 - 表示装置の駆動方法、その駆動回路、表示装置、および、電子機器 - Google Patents
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- G09G3/2007—Display of intermediate tones
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、時間軸における幅階調によって階調表示を行う際に、低消費電力化を図った表示装置の駆動方法、その駆動回路、表示装置、および、電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、携帯用電子機器には、各種の情報をユーザに示すために表示装置が設けられる。この種の表示装置は、電気光学材料の電気光学的変化を用いて表示を行うが、一般には、液晶装置が広く用いられている。一方、近年では、単純な白黒(オンオフ、または、2値)表示のみならず、豊かな中間階調で表示を行うように高階調表示化が要求されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、携帯型電子機器は、電池駆動が原則であるため、低消費電力であることが強く求められているが、周知のように、高階調表示を行うと、単純な白黒表示と比較して、著しく消費電力が高くなることが知られている。すなわち、携帯型電子機器に用いられる表示装置には、高階調表示化と、低消費電力化という一見すると相矛盾する2つの要求を同時に解決することが求められている。
【0004】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、消費電力を低く抑えた上で、階調表示が可能な表示装置の駆動方法、その駆動回路、表示装置、および、電子機器を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本件第1の発明は、行方向に延在する複数の走査線と列方向に延在する複数のデータ線との交差に対応して設けられた画素を階調表示させる表示装置の駆動方法であって、前記複数の走査線のうち、1行の走査線を、1水平走査期間で選択するとともに、当該1水平走査期間を2つの期間に分割した一方の期間において、当該走査線に選択電圧を印加し、当該走査線に相隣接する1行の走査線を、次の1水平走査期間で選択するとともに、当該1水平走査期間を2つの期間に分割した他方の期間において、当該相隣接する走査線に選択電圧を印加する一方、選択する走査線に位置する画素に対し、前記選択電圧が印加される期間のうち、階調に応じた期間に点灯電圧を、その残余期間に非点灯電圧を、それぞれ当該データ線を介して印加することを特徴としている。この第1の発明によれば、画素を中間階調表示させるときに、当該画素へのデータ線に印加される点灯電圧と非点灯電圧との切り替え回数が低減される結果、この切り替えに伴って消費される電力を抑えることが可能となる。
【0006】
ところで、第1の発明では、画素を白色または黒色表示として、中間階調表示を行わない場合、データ線に印加される点灯電圧と非点灯電圧との切り替え回数が低減されないばかりか、却って、消費電力が増加するときがある。このため、第1の発明においては、モードを移行するか否かを指示し、前記モードの移行が指示された場合には、当該走査線に相隣接する1行の走査線を、次の1水平走査期間で選択する際に、当該1水平走査期間を2つの期間に分割した一方の期間において、当該相隣接する走査線に選択電圧を印加する方法が望ましい。これにより、中間階調表示を行わない場合には、モードの移行を指示することによって、消費電力の増大が防止されることとなる。
【0007】
ここで、モードの移行については、例えば、第1に、アプリケーションによる指示や、第2に、ユーザによる指示、第3に、画素の階調データを検査してその検査結果にしたがって指示を行うことが考えられる。このうち、第3による指示とする場合において、白色または黒色のいずれか一方の色で表示すべき画素が列方向にわたって連続するものが、選択すべき1行の走査線に位置する画素の所定数を越えるとき、前記モードの移行を指示することが望ましいと考える。これにより、消費電力の増大が防止されることとなる。
【0008】
また、第1の発明において、白色で表示すべき画素と黒色で表示すべき画素とが列方向にわたって交互に配列するものが、選択すべき1行の走査線に位置する画素の所定数を越えるとき、前記モードの移行を禁止することが望ましい。中間階調表示を行わない場合であっても、このような画素のデータ線に印加される点灯電圧と非点灯電圧との切り替え回数が低減されるので、モードの移行を指示すると、却って消費電力が増大するからである。
【0009】
次に、上記目的を達成するために、本件第2の発明は、行方向に延在する複数の走査線と列方向に延在する複数のデータ線との交差に対応して設けられた画素を階調表示させる表示装置の駆動回路であって、前記複数の走査線のうち、1行の走査線を、1水平走査期間で選択するとともに、当該1水平走査期間を2つの期間に分割した一方の期間において、当該走査線に選択電圧を印加し、当該走査線に相隣接する1行の走査線を、次の1水平走査期間で選択するとともに、当該1水平走査期間を2つの期間に分割した他方の期間において、当該相隣接する走査線に選択電圧を印加する走査線駆動回路と、前記走査線駆動回路によって選択された走査線に位置する画素に対し、前記選択電圧が印加される期間のうち、階調に応じた期間に点灯電圧を、その残余期間に非点灯電圧を、それぞれ当該データ線を介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している。この第2の発明によれば、上記第1の発明と同様に、データ線に印加される点灯電圧と非点灯電圧との切り替え回数が低減される結果、この切り替えに伴って消費される電力を抑えることが可能となる。
【0010】
同様に、上記目的を達成するために、本件第3の発明は、行方向に延在する複数の走査線と列方向に延在する複数のデータ線との交差に対応して設けられた画素を階調表示させる表示装置であって、前記複数の走査線のうち、1行の走査線を、1水平走査期間で選択するとともに、当該1水平走査期間を2つの期間に分割した一方の期間において、当該走査線に選択電圧を印加し、当該走査線に相隣接する1行の走査線を、次の1水平走査期間で選択するとともに、当該1水平走査期間を2つの期間に分割した他方の期間において、当該相隣接する走査線に選択電圧を印加する走査線駆動回路と、前記走査線駆動回路によって選択された走査線に位置する画素に対し、前記選択電圧が印加される期間のうち、階調に応じた期間に点灯電圧を、その残余期間に非点灯電圧を、それぞれ当該データ線を介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している。この第3の発明によれば、上記第1および第2の発明と同様に、データ線に印加される点灯電圧と非点灯電圧との切り替え回数が低減される結果、この切り替えに伴って消費される電力を抑えることが可能となる。
【0011】
ここで、第3の発明において、前記画素は、スイッチング素子と容量素子とを含み、前記容量素子は、前記スイッチング素子により駆動される構成が望ましい。この構成によれば、スイッチング素子により選択画素と非選択画素とが電気的に分離されるので、コントラストやレスポンスなどが良好であり、かつ、高精細な表示が可能となる。
【0012】
この構成において、前記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薄膜ダイオード素子であって、その一方が、前記走査線または前記データ線のいずれかに接続され、他方が、前記容量素子に接続されている構成が望ましい。このようにスイッチング素子として薄膜ダイオード素子を用いると、製造プロセスが簡略化される点、および、走査線とデータ線との配線短絡が原理的に発生しない点において有利である。
【0013】
加えて、上記目的を達成するために本件第4の発明に係る電子機器にあっては、上記表示装置を備えるので、上述したように、階調表示を行う場合において、なお一層の低消費電力化を図ることが可能となる。
【0014】
【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。
【0015】
<電気的構成>
はじめに、本発明の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。図において、液晶パネル100には、320本のデータ線(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、240本の走査線(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、液晶層118と、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。なお、本実施形態にあっては、説明の便宜上、走査線312の総数を240本とし、データ線212の総数を320本として、240行×320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。
【0016】
次に、Yドライバ350は、一般には走査線駆動回路と呼ばれて、走査信号Y1、Y2、…、Y240を、それぞれ対応する走査線312に供給するものである。詳細には、Yドライバ350は、走査線312を1本毎に順次選択して、その選択期間の前半期間または後半期間のいずれか一方の期間で選択電圧を印加し、選択期間の前半期間または後半期間のいずれか他方の期間および非選択期間で非選択電圧を印加するものである。
【0017】
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、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、…、X320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。ここで、Xドライバ250からは判別信号SGが出力されて、制御回路400に供給されている。ここで、判別信号SGについては、本実施形態におけるモードを指示する信号であるが、その詳細については後述するものとする。同様に、Xドライバ250およびYドライバ350の詳細構成についても後述するものとする。
【0018】
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、後述する各種制御信号や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、データ信号におけるデータ電圧と走査信号の非選択電圧とで兼用される電圧±VD/2と、走査信号の選択電圧として用いられる電圧±VSとをそれぞれ生成するものである。
【0019】
なお、本実施形態においては、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の中間電位を基準として高電位側を正とし、低電位側を負としている。
【0020】
<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、この表示装置の全体構成を示す斜視図である。この図に示されるように、液晶パネル100にあっては、素子基板200と対向基板300とを互いに貼付した構成となっている。そして、素子基板200の対向面において対向基板300から張り出した端子部分には、ベアチップのXドライバ250がCOG(Chip On Glass)技術により実装されるとともに、Xドライバ250に各種信号を供給するためのFPC(Flexible Printed Circuit)基板260の一端が接続される。同様に、対向基板300の対向面において素子基板200から張り出した端子部分には、ベアチップのYドライバ350がCOG技術により実装されるとともに、Yドライバ350に各種信号を供給するためのFPC基板360の一端が接続される。なお、FPC基板260、360の他端は、それぞれ図1における制御回路400や駆動電圧形成回路500などに接続される。
【0021】
ここで、Xドライバ250およびYドライバ350における実装は、それぞれ、第1に、基板との所定位置において、接着材中に導電性微粒子を均一に分散させたフィルム状の異方性導電膜を挟持し、第2に、ベアチップたるドライバを基板に加圧・加熱することにより行われる。FPC基板260、360の接続も同様にして行われる。なお、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および対向基板300に実装する替わりに、例えば、TAB(Tape Automated Bonding)技術を用いて、ドライバが実装されたTCP(Tape Carrier Package)を、基板の所定位置に設けられる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。
【0022】
<液晶パネルの詳細構成>
次に、液晶パネル100における画素116の詳細構成について説明する。図3は、その構造を示す部分破断斜視図である。この図に示されるように、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画素電極234が、X方向およびY方向にマトリクス状に配列しており、このうち、同一列に配列する240個の画素電極234が、Y方向に延在するデータ線212の1本に、それぞれTFD220を介して接続されている。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、データ線212から枝分かれした第1の導電体222と、この第1の導電体222を陽極酸化してなる絶縁体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。
【0023】
また、絶縁体201は、素子基板200の上面に形成されて、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。
【0024】
一方、対向基板300の対抗面には、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。したがって、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。
【0025】
そして、このような素子基板200と対向基板300とは、基板周辺に沿って塗布されるシール剤(図示省略)と、適切に散布されたスペーサ(図示省略)とによって、一定の間隙を保っており、この閉空間に例えば、TN(Twisted Nematic)型の液晶105が封入されている。したがって、図1における液晶層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、両者の間に位置する液晶105とで構成されることになる。
【0026】
ほかに、対向基板300には、液晶パネル100の用途に応じて、例えば、ストライプ状や、モザイク状、トライアングル状等に配列されたカラーフィルタが設けられ、それ以外の領域には遮光のためブラックマトリクスが設けられる。くわえて、素子基板200および対向基板300の各対向面には、それぞれ所定の方向にラビング処理された配向膜などが設けられる一方、各基板の背面には配向方向に応じた偏光子などがそれぞれ設けられる(いずれも図示省略)。
【0027】
<駆動>
このように構成される画素116の1個分は、図12(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、同図に示されるように、画素116は、TFD220と液晶層118との直列回路で示されるとともに、両者は、それぞれ抵抗RTおよび容量CTの並列回路、抵抗RLCおよび容量CLCの並列回路により表すことができる。
【0028】
このような等価回路で示される画素116の両端には、それぞれデータ信号Xiおよび走査信号Yjが所定の駆動方法にしたがって印加される。なお、データ信号Xiとは、図1において左から数えてi列目のデータ線212に印加されるデータ信号を一般的に意味し、また、走査信号Yjとは、図1において上から数えてj行目の走査線312に印加される走査信号を一般的に意味するものとする。
【0029】
ここで、一般的な駆動方法たる4値駆動法(1H反転)について説明する。図13は、この4値駆動法(1H反転)において、ある画素116に印加される走査信号Yjおよびデータ信号Xiの波形例を示す図である。この駆動方法は、走査信号Yjとして、1水平走査期間1Hに選択電圧+VSを印加した後、保持期間に非選択電圧+VD/2を印加して、前回の選択から1垂直走査期間(1フレーム)1V経過すると、選択電圧−VSを印加して、保持期間に非選択電圧−VD/2を印加する、という動作を繰り返す一方、データ信号Xiとして、データ電圧±VD/2のいずれかを印加するというものである。また、ある走査線への走査信号Yjとして選択電圧+VSを印加すると、その次の走査線への走査信号Yj+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、選択電圧の極性を反転する動作も行う。なお、この4値駆動法(1H反転)におけるデータ信号Xiのデータ電圧は、選択電圧+VSを印加する場合であって、画素116を黒色(オン)表示とするときには−VD/2となり、画素116を白色(オフ)表示とするときには+VD/2となる一方、選択電圧−VSを印加する場合であって、画素116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。
【0030】
ところで、この4値駆動法(1H反転)において、例えば、図14に示されるように、走査線の1本おきの白黒からなるゼブラ表示を、表示画面100aにおける一部の領域Aで行うと、いわゆるクロストークが、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。
【0031】
この理由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の切り替え周期が走査信号の反転周期と一致してしまうので、そのデータ信号の電圧は、領域Aにかかる走査線が選択される期間において±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、保持期間の一部期間におけるデータ電圧が一方に固定化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において、保持期間の一部期間で印加される電圧実効値は、奇数行に位置する画素116と奇数行に位置する画素116とにおいて異なってしまう。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。
【0032】
この問題を解消するために、4値駆動法(1/2H反転)という駆動方法が用いられる。この4値駆動方法(1/2反転)は、図15に示されるように、4値駆動方法(1H反転)における1水平走査期間1Hを前半期間と後半期間とに分け、このうち例えば後半期間1/2Hにおいて走査線の選択を行うとともに、1水平走査期間1Hにおいてデータ電圧−VD/2と+VD/2とが印加される期間の割合をそれぞれ50%としたものである。この4値駆動方法(1/2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Xiにおいて、電圧−VD/2の印加期間と電圧+VD/2の印加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。
【0033】
次に、階調表示を行う場合の駆動方法について説明する。階調表示の方法は、電圧変調とパルス幅変調とに大別されるが、前者の電圧変調では、所定の階調を表示するための電圧制御が困難であるため、一般には、後者のパルス幅変調が用いられる。このパルス幅変調を、上述した4値駆動法(1/2H反転)に適用する場合には、図16(a)に示されるように、選択期間の終わりに点灯電圧を印加する、といういわゆる右寄変調法と、同図(b)に示されるように、選択期間の始めに点灯電圧を印加する、といういわゆる左寄変調法と、階調データの各ビットの重みに対応した時間幅の点灯電圧を、選択期間において分散させる、といういわゆる分散変調法(図示省略)との3通りが存在する。ここで、点灯電圧とは、i列目のデータ線212に印加されるデータ信号Xiにおいて、選択電圧±VSの印加期間における当該選択電圧とは逆極性となるデータ電圧をいい、いわば画素116の書き込みに寄与する電圧を意味する。
【0034】
さて、3通りの変調法のうち、左寄変調法と分散変調法とにおいては、点灯電圧を一旦書き込んだ後に、放電が発生することになるので、階調制御が困難となる上、駆動電圧を高くしなければならない。このため、4値駆動法において、階調表示を行う場合には、一般的に右寄変調法が用いられる。そこで、以下の説明では、右寄変調法を用いた場合について説明するが、本発明は左寄変調法を用いた場合にも適用可能である。
【0035】
一方、図1に示される表示装置において、走査線312の総数は240本であるから、1垂直走査期間1Vにおける保持期間(非選択期間)は、1水平走査期間1Hの239倍である239Hの期間となる。この保持期間では、TFD220がオフとなるから、その抵抗RTは十分に大きく、また、液晶層118の抵抗RLCは、TFD220のオンオフにかかわらず十分に大きい。そこで、保持期間における画素116の等価回路は、図12(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。ここで、容量Cpixは、(CT・CLC)/(CT+CLC)である。
【0036】
いま、ある走査線312が非選択である場合であって、当該走査線への走査信号Yjの非選択電圧が例えば+VD/2である場合、データ信号Xiのデータ電圧は、図17(a)または同図(b)に示されるように、+VD/2または−VD/2に交互に切り替えられる。図示は省略するが、当該走査線への走査信号Yjの非選択電圧が−VD/2である場合でも、同様に、データ信号Xiのデータ電圧は、+VD/2または−VD/2に交互に切り替えられる。このため、1つの画素116では、保持(非選択)期間であっても、データ信号Xiにおける2回の電圧切り替えにより、Cpix・VDの電荷が電源から供給されて、画素116において容量負荷による電力が消費されることになる。
【0037】
ここで、4値駆動法において階調表示のために右寄変調法を用いた場合において、あるデータ線212に対応する1列の画素116が白色(オフ)または黒色(オン)の表示であるとき、当該データ線212へのデータ信号Xiは、図18に示される通りとなって、その電圧切り替え回数は、1水平走査期間1Hあたり1回となる。しかしながら、あるデータ線212に対応する1列の画素116が中間階調(例えば、やや白、やや黒などの灰色)の表示であるとき、当該データ線212へのデータ信号Xiにおける電圧切り替え回数は、同図に示されるように1水平走査期間1Hあたり3回となる。したがって、ある画素116を中間階調表示させると、保持期間において消費される電力が、白色または黒色表示にさせときと比較して3倍となってしまう。
【0038】
そこで、本発明の実施形態に係る表示装置は、中間階調表示を行う場合には、原則として図5に示されるように、奇数行の走査線312に対しては、1水平走査期間の後半期間1/2Hに選択電圧+VSまたは−VSのいずれかを印加する一方、偶数行の走査線312に対しては、1水平走査期間の前半期間に選択電圧+VSまたは−VSのいずれかを印加して、中間階調表示の画素へのデータ信号Xiにおける電圧切り替え回数を、図8または図10(c)に示されるように1水平走査期間1Hあたり2回として、保持期間において消費される電力を抑えたものである。以下、このような駆動を行うための回路について説明する。
【0039】
<制御回路>
まず、図1における制御回路400により生成される制御信号やクロック信号などの各種制御信号について説明する。第1に、開始パルスYDは、図5または図6に示されるように、1垂直走査期間(1フレーム)の最初に出力されるパルスである。第2に、クロック信号YCLKは、走査線側の基準信号であり、図5または図6に示されるように、1水平走査期間に相当する1Hの周期を有する。第3に、交流駆動信号MYは、走査線側において画素116を交流駆動するための信号であり、図5または図6に示されるように、1水平走査期間1H毎に信号レベルが反転し、かつ、同一の走査線が選択される水平走査期間においては1垂直走査期間毎に信号レベルが反転する。
【0040】
第4に、制御信号INHa、INHbは、判別信号SGのレベルに応じて互いに排他的に用いられるものであって、それぞれ1水平走査期間において選択電圧の印加期間を規定するための信号である。このうち、制御信号INHaは、判別信号SGがHレベルである場合に用いられる信号であり、図5に示されるように、クロック信号YCLKの2倍の周期を有するとともに、奇数行の走査線312を選択する1水平走査期間1Hの後半期間1/2Hと、偶数行の走査線312を選択する1水平走査期間1Hの前半期間とにおいてHアクティブとなる。一方、制御信号INHbは、判別信号SGがLレベルである場合に用いられる信号であり、図6に示されるように、クロック信号YCLKと同一の周期を有するとともに、奇数行の走査線312を選択する1水平走査期間1Hの後半期間1/2Hと、偶数行の走査線312を選択する1水平走査期間1Hの後半期間とにおいてHアクティブとなる。
【0041】
第5に、ラッチパルスLPは、データ線側において、データ信号をラッチするためのものであり、図8または図9に示されるように、1水平走査期間1Hの最初に出力される。第6に、リセット信号RESは、図8または図9に示されるように、データ線側において1水平走査期間の前半期間の最初および後半期間の最初にそれぞれ出力されるパルスである。第7に、奇偶信号SSは、図8または図9に示されるように、奇数行の走査線312が選択される1水平走査期間においてHレベルとなる一方、偶数行の走査線312が選択される1水平走査期間においてLレベルとなる信号である。第8に、交流駆動信号MXは、データ線側において画素116を交流駆動するための信号であり、図8または図9に示されるように、ある水平走査期間1Hの後半期間から次の水平走査期間1Hの前半期間まで同レベルを維持し、その後、レベル反転する信号である。なお、水平走査期間1Hの後半期間における交流駆動信号MXと、同後半期間における交流駆動信号MYとは、互いに反転レベルとなる関係にある。
【0042】
第9に、階調コードパルスGCPは、図8または図9に示されるように、1水平走査期間1Hを分割した前半期間・後半期間の各終点から手前側にあって中間階調のレベルに応じた期間の位置にパルスをそれぞれ配列させたものである。ここで、本実施形態では、画素の濃度を指示する階調データが3ビットで表されて8階調表示を行うものとし、このうち階調データの(000)が白色(オフ)を指示する一方、(111)が黒色(オン)を指示するものとすると、階調コードパルスGCPは、前半期間・後半期間の各々において、白色または黒色を除く(001)〜(110)の6個に対応するパルスが、その中間階調レベルに対応して配列したものとなっている。詳細には、階調データの(001)、(010)、(011)、(100)、(101)および(110)は、図8または図9において階調コードパルスGCPの「1」、「2」、「3」、「4」、「5」および「6」にそれぞれ対応している。なお、図8または図9において、階調コードパルスGCPは、説明の便宜のために等ピッチで配列しているが、実際には、画素の印加電圧−濃度特性(V−I特性)にしたがって異ピッチとなる場合が多い。
【0043】
<走査線駆動回路と、それによる走査信号の電圧波形>
次に、走査線駆動回路350の詳細について説明する。図4は、この走査線駆動回路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3502は、走査線312に総数に対応する240ビットシフトレジスタであり、1フレームの最初に供給される開始パルスYDを、1水平走査期間1Hの周期を有するクロック信号YCLKにしたがってシフトして、転送信号YS1、YS2、…、YS240として順次出力するものである。ここで、転送信号YS1、YS2、…、YS240は、それぞれ1行目、2行目、…、240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ものである。
【0044】
続いて、電圧選択信号形成回路3504は、交流駆動信号MYと制御信号INHaまたはINHbとから、各走査線312に印加すべき電圧を定める電圧選択信号を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値であり、このうち、選択電圧+VSまたは−VSが実際に印加される期間は、1水平走査期間のうち、前半期間または後半期間1/2Hのいずれかである。さらに、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、選択電圧により一義的に定まっている。
【0045】
このため、電圧選択信号形成回路3504は、走査信号Y1、Y2、…、Y240の電圧レベルが次のような関係となるように、電圧選択信号を240個生成する。すなわち、転送信号YS1、YS2、…、YS240のいずれかHレベルになって、それに対応する走査線312の選択が指示されると、電圧選択信号形成回路3504は、当該走査線312への走査信号の電圧レベルを、第1に、制御信号INHaまたはINHbがHレベルとなる期間において交流駆動信号MYに応じた選択電圧とし、第2に、制御信号INHaまたはINHbがLレベルに遷移後、当該選択電圧に対応する非選択電圧となるように電圧選択信号を生成する。具体的には、電圧選択信号形成回路3504は、制御信号INHaまたはINHbがHアクティブとなる期間において、交流駆動信号MYがHレベルであれば正側選択電圧+VSを選択させる電圧選択信号を当該期間に出力し、この後、正側非選択電圧+VD/2を選択させる電圧選択信号を出力する一方、交流駆動信号MYがLレベルであれば負側選択電圧−VSを選択させる電圧選択信号を当該期間に出力し、この後、負側非選択電圧−VD/2を選択させる電圧選択信号を出力することとなる。そして、このような電圧選択信号の生成を、電圧選択信号形成回路3504は、240本の走査線312の各々に対応して実行する。
【0046】
次に、レベルシフタ3506は、電圧選択信号形成回路3504によって出力される電圧選択信号の電圧振幅を拡大するものである。そして、セレクタ3508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る電圧を、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。
【0047】
ここで、上記構成の走査線駆動回路350によって供給される走査信号の電圧波形について図5および図6を参照して説明する。上述したように、制御信号INHaまたはINHbのいずれか一方が、判別信号SGのレベルに応じて排他的に出力されるので、まず、判別信号SGがHレベルであって、制御信号INHaが供給される場合について説明する。
【0048】
この場合において、図5に示されるように、1垂直走査期間(1フレーム)の最初に開始パルスYDが供給されると、この開始パルスYDは、クロック信号YCLKにより1水平走査期間1H毎に順次シフトされて、これが転送信号YS1、YS2、…、YS240として順次出力される。ここで、制御信号INHaのHアクティブによって、奇数行の走査線312に対しては1水平走査期間の後半期間1/2Hが選択される一方、偶数行の走査線312に対しては1水平走査期間1Hの前半期間1/2Hが選択され、さらに、当該期間1/2Hにおける交流駆動信号MYのレベルに応じて選択電圧の極性が定められる。
【0049】
このため、奇数行の走査線312に供給される走査信号の電圧は、1水平走査期間の後半期間1/2Hにおいて、交流駆動信号MYが例えばHレベルであれば正側選択電圧+VSとなり、その後、当該選択電圧に対応する正側非選択電圧+VD/2を保持する。そして、1フレーム経過した1水平走査期間の後半期間1/2Hにおいては、交流駆動信号MYのレベルが反転してLレベルとなるので、当該走査線に供給される走査信号の電圧は、負側選択電圧−VSとなり、その後、当該選択電圧に対応する負側非選択電圧−VD/2を保持することになる。例えば、上から数えて1行目の走査線312に供給される走査信号Y1は、ある第nフレームにおいて最初の水平走査期間の後半期間1/2Hに正側選択電圧+VSとなり、その後、非選択電圧+VD/2を保持し、次の第(n+1)フレームにおいて、最初の1水平走査期間の後半期間に負側選択電圧−VSとなり、その後、負側非選択電圧−VD/2を保持する、というサイクルの繰り返しとなる。
【0050】
また、偶数行の走査線312に供給される走査信号の電圧は、1水平走査期間の前半期間1/2Hにおいて、交流駆動信号MYが例えばLレベルであれば負側選択電圧−VSとなり、その後、当該選択電圧に対応する負側非選択電圧−VD/2を保持する。そして、1フレーム経過した1水平走査期間の前半期間1/2Hにおいては、交流駆動信号MYのレベルが反転してHレベルとなるので、当該走査線に供給される走査信号の電圧は、正側選択電圧+VSとなり、その後、当該選択電圧に対応する正側非選択電圧+VD/2を保持することになる。例えば、上から数えて2行目の走査線312に供給される走査信号Y2は、ある第nフレームにおいて2番目の水平走査期間の前半期間1/2Hに負側選択電圧−VSとなり、その後、非選択電圧−VD/2を保持し、次の第(n+1)フレームにおいて、2番目の1水平走査期間の前半期間に正側選択電圧+VSとなり、その後、正側非選択電圧+VD/2を保持する、というサイクルの繰り返しとなる。
【0051】
さらに、交流駆動信号MYは、1水平走査期間1H毎にレベルが反転するので、隣接する走査線に供給される走査信号の電圧は、1水平走査期間1H毎に交互に極性が反転する関係となる。例えば、図5に示されるように、ある第nフレームにおいて最初に選択される走査線への走査信号Y1の電圧が、当該水平走査期間の後半期間において正側選択電圧+VSであれば、2番目に選択される走査線への走査信号Y2の電圧は、当該水平走査期間の後半期間において負側選択電圧−VSとなる。
【0052】
次に、判別信号SGがLレベルであって、制御信号INHbが供給される場合について説明する。この場合、制御信号INHbは、図6に示されるように、奇数行、偶数行の走査線312の選択にかかわらず、1水平走査期間の後半期間1/2HにおいてHアクティブとなる。このため、各走査線312に対しては1水平走査期間の後半期間1/2Hが選択され、さらに、当該後半期間1/2Hにおける交流駆動信号MYのレベルに応じて選択電圧の極性が定められる。
【0053】
したがって、奇数行の走査線312に供給される走査信号の電圧は、1水平走査期間の後半期間1/2Hにおいて、交流駆動信号MYが例えばHレベルであれば正側選択電圧+VSとなり、その後、当該選択電圧に対応する正側非選択電圧+VD/2を保持する。そして、1フレーム経過した1水平走査期間の後半期間1/2Hにおいては、交流駆動信号MYのレベルが反転してLレベルとなるので、当該走査線に供給される走査信号の電圧は、負側選択電圧−VSとなり、その後、当該選択電圧に対応する負側非選択電圧−VD/2を保持することになる。
【0054】
例えば、上から数えて1行目の走査線312に供給される走査信号Y1が、ある第nフレームにおいて最初の水平走査期間の後半期間1/2Hに正側選択電圧+VSとなり、その後、非選択電圧+VD/2を保持し、次の第(n+1)フレームにおいて、最初の1水平走査期間の後半期間1/2Hに負側選択電圧−VSとなり、その後、負側非選択電圧−VD/2を保持する、というサイクルの繰り返しとなる点において、判別信号SGがHレベルである場合と共通であるが、上から数えて2行目の走査線312に供給される走査信号Y2が、ある第nフレームにおいて最初の水平走査期間の後半期間1/2Hに正側選択電圧+VSとなり、その後、非選択電圧+VD/2を保持し、次の第(n+1)フレームにおいて、最初の1水平走査期間の後半期間1/2Hに負側選択電圧−VSとなり、その後、負側非選択電圧−VD/2を保持する、というサイクルの繰り返しとなる点において、判別信号SGがHレベルである場合と相違する。
【0055】
すなわち、奇数行の走査線312には、判別信号SGのレベルにかかわらず、1水平走査期間の後半期間1/2Hで選択電圧が印加されるが、偶数行の走査線312には、判別信号SGがHレベルであれば、1水平走査期間の前半期間1/2Hで選択電圧が印加される一方、判別信号SGがLレベルであれば、1水平走査期間の後半期間1/2Hで選択電圧が印加されることとなる。
【0056】
<データ線駆動回路と、それによるデータ信号の電圧波形>
次に、データ線駆動回路250の詳細について説明する。図7は、このデータ線駆動回路250の構成を示すブロック図である。この図において、アドレス制御回路2502は、階調データの読み出しに用いる行アドレスRadを生成するものであり、当該行アドレスRadを、1フレームの最初に供給される開始パルスYDによりリセットするとともに、1水平走査期間毎に供給されるラッチパルスLPで歩進させる構成となっている。
【0057】
表示データRAM2504は、240行×320列の画素に対応する領域を有するデュアルポートRAMであり、書き込み側では、図示しない処理回路から供給される階調データDnを、書込アドレスWadにしたがって任意の番地に書き込む一方、読み出し側では、行アドレスRadで指定された番地の階調データDnの1行分320個を、一括して読み出す構成となっている。
【0058】
一方、階調判別回路2505は、行アドレスRadで指定された番地よりも手前の番地に格納された階調データを数行分だけ先読みして、行アドレスRadで読み出された1行分の階調データからデータ信号を生成する際に、いずれかのモードを用いるのかを、判別信号SGを生成して指示するするものである。ここで、本実施形態にいうモードとは、走査信号Y1、Y2、…、Y240の走査パターンを、図5に示されるものとするか、あるいは、図6に示されるものとするか、を定めるものである。また、先読みした階調データからいずれのモードを指示するかについての判断基準は、後述するものとする。
【0059】
次に、PWMデコーダ2506は、データ信号X1、X2、…、X320のデータ電圧をそれぞれ選択するための電圧選択信号を、読み出された320個の階調データDnに応じて、リセット信号RES、奇偶信号SS、交流駆動信号MX、階調コードパルスGCPおよび判別信号SGとから生成するものである。
【0060】
ここで、本実施形態において、データ線212に印加されるデータ電圧は、+VD/2または−VD/2のいずれかであり、また、階調データDnは、3ビット(8階調)であり、さらに、奇数行の走査線312には、判別信号SGのレベルにかかわらず、1水平走査期間の後半期間1/2Hで選択電圧が印加される一方、偶数行の走査線312には、判別信号SGのレベルに応じて、1平走査期間の前半期間または後半期間で選択電圧が印加されるのは上述した通りである。
【0061】
このため、PWMデコーダ2506は、奇偶信号SSがHレベルである期間(奇数行の走査線312が選択される1水平走査期間1H)では、判別信号SGのレベルによらずに電圧選択信号を生成する一方、奇偶信号SSがLレベルである期間(偶数行の走査線312が選択される1水平走査期間1H)では、判別信号SGのレベルに応じて電圧選択信号を生成する。
【0062】
詳細には、PWMデコーダ2506は、奇偶信号SSがHレベルである期間では、判別信号SGのレベルによらずに、1個の階調データDnに対応するデータ信号が、第1に、1水平走査期間の前半期間1/2Hの最初に供給されるリセット信号RESによって、交流駆動信号MXのレベルとは反対のレベルとなるように、第2に、階調コードパルスGCPのうち、当該階調データDnに対応するものの立ち下がりにて、交流駆動信号MXと同一のレベルになるように、第3に、1水平走査期間の後半期間1/2Hの最初に供給されるリセット信号RESを無視し、第4に、階調コードパルスGCPのうち、当該階調データDnに対応するものの立ち下がりにて、交流駆動信号MXと同一のレベルになるように、電圧選択信号を生成する。ただし、PWMデコーダ2506は、奇偶信号SSがHレベルである期間において、1個の階調データDnが(000)であれば、それに対応するデータ信号が交流駆動信号MXを反転したレベルとなるように、また、階調データDnが(111)であれば、交流駆動信号MXとは同一のレベルとなるように、それぞれ電圧選択信号を生成する。
【0063】
また、PWMデコーダ2506は、奇偶信号SSがLレベルである期間であって、判別信号SGがHレベルであれば、1個の階調データDnに対応するデータ信号が、第1に、1水平走査期間の前半期間1/2Hの最初に供給されるリセット信号RESによって、交流駆動信号MXのレベルとは同一のレベルとなるように、第2に、階調コードパルスGCPのうち、当該階調データDnに対応するものの立ち下がりにて、交流駆動信号MXと反対のレベルになるように、第3に、1水平走査期間の後半期間1/2Hの最初に供給されるリセット信号RESを無視し、第4に、階調コードパルスGCPのうち、当該階調データDnに対応するものの立ち下がりにて、交流駆動信号MXと反対のレベルになるように、電圧選択信号を生成する。ただし、PWMデコーダ2506は、奇偶信号SSがLレベルであって、判別信号SGがHレベルである期間において、1個の階調データDnが(000)であれば、それに対応するデータ信号が交流駆動信号MXとは同一のレベルとなるように、また、階調データDnが(111)であれば、交流駆動信号MXを反転したレベルとなるように、それぞれ電圧選択信号を生成する。
【0064】
一方、PWMデコーダ2506は、奇偶信号SSがLレベルである期間であって、判別信号SGがLレベルであれば、1個の階調データDnに対応するデータ信号が、第1に、1水平走査期間の前半期間1/2Hの最初に供給されるリセット信号RESによって、交流駆動信号MXのレベルとは反対のレベルとなるように、第2に、階調コードパルスGCPのうち、当該階調データDnに対応するものの立ち下がりにて、交流駆動信号MXと同一のレベルになるように、第3に、1水平走査期間の後半期間1/2Hの最初に供給されるリセット信号RESを無視し、第4に、階調コードパルスGCPのうち、当該階調データDnに対応するものの立ち下がりにて、交流駆動信号MXと同一のレベルになるように、電圧選択信号を生成する。ただし、PWMデコーダ2506は、奇偶信号SSがHレベルである期間において、1個の階調データDnが(000)であれば、それに対応するデータ信号が交流駆動信号MXを反転したレベルとなるように、また、階調データDnが(111)であれば、交流駆動信号MXとは同一のレベルとなるように、それぞれ電圧選択信号を生成する。
【0065】
このような電圧選択信号の生成を、PWMデコーダ2506は、読み出された320個の階調データDnの各々に対応して実行する。そして、セレクタ2508は、PWMデコーダ2506による電圧選択信号によって指示される電圧を実際に選択して、対応するデータ線212の各々に印加する。
【0066】
結局、データ線駆動回路250によって供給されるデータ信号Xiの電圧波形は、判別信号SGがHレベルであれば、図8に示されるようなものとなる一方、判別信号SGがLレベルであれば、図9に示されるようなものとなる。なお、図8および図9は、PWMデコーダ2506に入力される階調データDnの2進数表示と、それをデコードした結果たるデータ信号Xiとの関係を示すものである。
【0067】
<データ信号Xiにおける電圧の切り替わり>
次に、判別信号SGがHレベルである場合とLレベルである場合とにおいて、データ信号Xiが表示すべき画素の内容に応じてどのようになるかについて検討する。ここで、図10は、判別信号SGがHレベルである場合におけるデータ信号Xiの電圧波形を示すものであり、また、図11は、判別信号SGがLレベルである場合におけるデータ信号Xiの電圧波形を示すものである。いずれも、列方向にわたって4個連続する画素116の表示色が、それぞれ(a)白白白白、(b)黒黒黒黒、(c)灰灰灰灰、(d)白黒白黒、(e)黒白黒白、(f)灰白灰白、(g)白灰白灰、(h)灰黒灰黒、および、(i)黒灰黒灰となるときにおけるデータ信号Xiの電圧波形を示すものである。なお、灰とは、白または黒色以外の中間階調を総称したものであり、本実施形態では、階調データの(001)、(010)、(011)、(100)、(101)および(110)に対応するものをいう。
【0068】
これらの図を見れば判るように、列方向にわたって4個連続する画素116の表示色が、それぞれ(f)灰白灰白、(g)白灰白灰、(h)灰黒灰黒、および、(i)黒灰黒灰となるとき、データ信号Xiの電圧切り替わり回数は、判別信号SGのレベルにかかわらず、1水平走査期間1Hあたり2回となる。しかしながら、列方向にわたって4個連続する画素116の表示色が、(c)灰灰灰灰、(d)白黒白黒、および、(e)黒白黒白となるとき、データ信号Xiの電圧切り替わり回数は、判別信号SGがHレベルである場合の方がLレベルである場合と比較して、それぞれ1水平走査期間1Hあたり1回だけ少なくとなる。一方、列方向にわたって4個連続する画素116の表示色が、(a)白白白白、および、(b)黒黒黒黒となるとき、データ信号Xiの電圧切り替わり回数は、判別信号SGがHレベルである場合の方がLレベルである場合と比較して、それぞれ1水平走査期間1Hあたり1回だけ多くなる。
【0069】
ここで、上述したようにデータ信号Xiにおいて(単位時間当たりの)電圧切り替わり回数の少ない方がより低消費電力となるので、階調判別回路2505(図7参照)は、次のように判別信号SGのレベルを規定して、モードを指示する。
【0070】
すなわち、階調判別回路2505は、先読みした画素116の階調データDnに灰色表示のものが存在すれば、原則として、当該灰色画素を選択する1水平走査期間(の先頭タイミング)において判別信号SGをHレベルとする。ただし、ある1水平走査期間において着目した場合に、列方向にわたって灰色の連続する画素の数が、列方向にわたって白色または黒色の連続する画素の数よりも少なければ、階調判別回路2505は、当該1水平走査期間において判別信号SGをLレベルとする。
【0071】
すなわち、ある走査線312に位置する320個の画素116のうち、列方向にわたって灰色が連続する画素へのデータ信号の電圧切り替わり回数は、判別信号SGをHレベルとすることによって、1水平走査期間あたり3回から2回に減少するので、低消費電力化が期待できる。ただし、階調表示とする場合であっても、列方向にわたって灰色が連続する画素と、列方向に白または黒色で連続する画素とが混在し、かつ、後者の画素数が前者の画素数よりも上回るとき、前者の画素へのデータ信号の電圧切り替わり回数が1水平走査期間あたり3回から2回に減少する効果よりも、後者の画素へのデータ信号の電圧切り替わり回数が1水平走査期間あたり1回から2回に増加する弊害の方が目立つことになり、却って消費電力が増大することになる。そこで、このようなときには、判別信号をLレベルとして、消費電力が増大するのを防止したのである。
【0072】
また、階調判別回路2505は、先読みした画素116の階調データDnに灰色表示のものが存在しないのであれば(白または黒色しか表示しないのであれば)、原則として、当該画素を選択する1水平走査期間(の先頭タイミング)において判別信号SGをLレベルとする。ただし、ある1水平走査期間において着目した場合に、列方向にわたって白色および黒色に交互に配列する画素の数が過半数を占めれば、階調判別回路2505は、当該1水平走査期間において判別信号SGをHレベルとする。
【0073】
すなわち、ある走査線312に位置する320個の画素116のうち、列方向にわたって白色または黒色の連続する画素が、列方向にわたって白色および黒色表示に交互に配列する画素の数よりも上回れば、前者の画素へのデータ信号の電圧切り替わり回数が1水平走査期間あたり2回から1回に減少する効果が、後者の画素へのデータ信号の電圧切り替わり回数が1水平走査期間あたり1回から2回に増加する弊害よりも目立つことになって、低消費電力化が期待できる。ただし、列方向にわたって白色または黒色の連続する画素が、列方向にわたって白色および黒色に交互に配列する画素の数よりも下回れば、前者の画素へのデータ信号の電圧切り替わり回数が1水平走査期間あたり2回から1回に減少する効果よりも、後者の画素へのデータ信号の電圧切り替わり回数が1水平走査期間あたり1回から2回に増加する弊害の方が目立つことになって、却って消費電力が増大することになる。そこで、このようなときには、判別信号をHレベルとして、消費電力が増大するのを防止したのである。
【0074】
このように本実施形態に係る表示装置によれば、階調表示を行う場合(すなわち、画素を灰色表示する場合)には、原則として判別信号SGをHレベルとする一方、階調表示を行わない場合(すなわち、画素を白または黒色表示する場合)には、原則として判別信号SGをLレベルとして、それぞれの場合において、データ信号における電圧の切り替わり回数を減少させて、これにより、低消費電力化を図っている。
【0075】
ただし、階調表示する場合であっても、却って消費電力が増大するような場合には、例外として、判別信号SGをLレベルとする一方、同様に、階調表示を行わない場合であっても、却って消費電力が増大するような場合には、例外として、判別信号SGをHレベルとして、これにより、低消費電力化を阻害する場合が発生するのが防止されることになる。
【0076】
<その他>
なお、上述した実施形態では、奇数行の走査線312における選択電圧の印加期間を、1水平走査期間の後半期間として固定する一方、偶数行の走査線312における選択電圧の印加期間を、判別信号のレベルに応じて、1水平走査期間の前半期間または後半期間として変動させる構成としたが、奇数行の走査線312における選択電圧の印加期間を、判別信号のレベルに応じて、1水平走査期間の前半期間または後半期間として変動させる一方、奇数行の走査線312における選択電圧の印加期間を、1水平走査期間の後半期間として固定する構成としても良いのはもちろんである。
【0077】
また、上述した実施形態では、階調判別回路2505によって判別信号SGのレベルを規定してモードを指示する構成としたが、本発明はこれに限られない。例えば、階調データDnをXドライバ250に供給する処理回路(図示省略)が、アプリケーションプログラムの実行状態にしたがって、判別信号SGのレベルを規定することとしても良いし、また、別途スイッチを設け、このスイッチを操作することによってユーザが指示することとしても良い。
【0078】
一方、図1において、TFD220はデータ線212の側に接続され、液晶層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。
【0079】
一方、上述した液晶パネル100におけるTFD220は、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)などを用いた素子や、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の二端子型素子が適用可能であり、さらに、TFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)や、絶縁ゲート型電界効果トランジスタなどの三端子型素子が適用可能である。
【0080】
ここで、スイッチング素子としてTFTを適用する場合には、例えば、素子基板200の表面にシリコン薄膜を形成するとともに、この薄膜にソース、ドレイン、チャネルを形成すれば良い。また、スイッチング素子として絶縁ゲート型電界効果トランジスタを適用する場合には、例えば、素子基板200を半導体基板とし、当該半導体基板表面にソース、ドレイン、チャネルを形成すれば良いが、半導体基板が光透過性を有しないので、画素電極234をアルミニウムなどの金属からなる反射電極から形成して、反射型として用いることになる。
【0081】
なお、スイッチング素子として三端子型素子を適用する場合には、素子基板200にデータ線212および走査線312の一方だけではなく、双方を交差させて形成しなければならないので、それだけ配線ショートの可能性が高まる点、さらに、TFT自体は、TFDよりも構成が複雑であるので、製造プロセスが複雑化する点において、不利である。
【0082】
また、TFDやTFTなどのようなスイッチング素子を用いずに、STN(Super Twisted Nematic)型液晶を用いたパッシィブ型液晶などにも適用可能である。また、画素電極234を反射性金属から構成して、あるいは、画素電極234の下側に反射層を別途形成して、反射型として用いても良いし、さらには、当該反射層を極めて薄く形成して半透過・半反射型として用いても良い。
【0083】
さらに、上述した説明にあっては、電気光学材料として液晶を用いた表示装置を例にとって説明したが、エレクトロルミネッセンスや、蛍光表示管、プラズマディスプレイなど、電気光学効果により表示を行う表示装置に適用可能である。すなわち、本発明は、上述した表示装置と類似の構成を有するすべての表示装置に適用なものである。
【0084】
<電子機器>
次に、上述した液晶装置を具体的な電子機器に用いた例のいくつかについて説明する。
【0085】
<その1:モバイル型コンピュータ>
次に、上述した表示装置を、モバイル型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19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。図において、コンピュータ2200は、キーボード2202を備えた本体部2204と、表示部として用いられる液晶パネル100とを備えている。なお、この液晶パネル100の背面には、視認性を高めるためにバックライトが設けられるが、外観には表れないので、図示を省略している。
【0086】
<その2:携帯電話>
さらに、上述した表示装置を、携帯電話の表示部に適用した例について説明する。図20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2300は、複数の操作ボタン2302のほか、受話口2304、送話口2306とともに、上述した液晶パネル100を備えるものである。なお、この液晶パネル100の背面にも、視認性を高めるためのバックライトが設けられるが、外観には表れないので、図示を省略している。
【0087】
<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21は、このディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図であるが、外部機器との接続についても簡易的に示すものである。
【0088】
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するのに対し、ディジタルスチルカメラ2400は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled 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2400におけるケース2402の背面には、上述した液晶パネル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、液晶パネル100は、被写体を表示するファインダとして機能する。また、ケース2402の前面側(図21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2404が設けられている。
【0089】
ここで、撮影者が液晶パネル100に表示された被写体像を確認して、シャッタボタン2406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2408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2400にあっては、ケース2402の側面に、ビデオ信号出力端子2412と、データ通信用の入出力端子2414とが設けられている。そして、図に示されるように、前者のビデオ信号出力端子2412にはテレビモニタ2420が、また、後者のデータ通信用の入出力端子2414にはパーソナルコンピュータ2430が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作によって、回路基板2408のメモリに格納された撮像信号が、テレビモニタ2420や、パーソナルコンピュータ2430に出力される構成となっている。
【0090】
なお、電子機器としては、図19のパーソナルコンピュータや、図20の携帯電話、図21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。
【0091】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、中間階調の表示を行う場合に、データ線に印加される電圧の切り替わり頻度が低下するので、その切り替わりに伴って消費される電力を低く抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の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】 同表示装置における液晶パネルの構成を示す斜視図である。
【図3】 同液晶パネルの要部構成を摸式的に示す部分破断斜視図である。
【図4】 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5】 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8】 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9】 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10】 判別信号SGがHレベルである場合におけるデータ信号Xiの電圧波形を、画素階調の組み合わせにおいて示すタイミングチャートである。
【図11】 判別信号SGがLレベルである場合におけるデータ信号Xiの電圧波形を、画素階調の組み合わせにおいて示すタイミングチャートである。
【図12】 (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13】 4値駆動法(1H反転)における走査信号Yjおよびデータ信号Xiの波形例を示す図である。
【図14】 表示の不具合を説明するための図である。
【図15】 4値駆動法(1/2H反転)における走査信号Yjおよびデータ信号Xiの波形例を示す図である。
【図16】 (a)は、右寄変調法を説明するための図であり、(b)は、左寄変調法を説明するための図である。
【図17】 (a)、(b)は、それぞれ保持期間におけるデータ信号Xiの電圧切り替えによる電力消費を説明するための図である。
【図18】 右寄変調法における走査信号Yjおよびデータ信号Xiの波形例を示す図である。
【図19】 同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20】 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21】 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構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
100……液晶パネル
105……液晶
116……画素
118……液晶層
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)
2200……パーソナルコンピュータ
2300……携帯電話
2400……ディジタルスチルカメラ
2500……PWMデコーダ
2505……階調判別回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、時間軸における幅階調によって階調表示を行う際に、低消費電力化を図った表示装置の駆動方法、その駆動回路、表示装置、および、電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、携帯用電子機器には、各種の情報をユーザに示すために表示装置が設けられる。この種の表示装置は、電気光学材料の電気光学的変化を用いて表示を行うが、一般には、液晶装置が広く用いられている。一方、近年では、単純な白黒(オンオフ、または、2値)表示のみならず、豊かな中間階調で表示を行うように高階調表示化が要求されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、携帯型電子機器は、電池駆動が原則であるため、低消費電力であることが強く求められているが、周知のように、高階調表示を行うと、単純な白黒表示と比較して、著しく消費電力が高くなることが知られている。すなわち、携帯型電子機器に用いられる表示装置には、高階調表示化と、低消費電力化という一見すると相矛盾する2つの要求を同時に解決することが求められている。
【0004】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、消費電力を低く抑えた上で、階調表示が可能な表示装置の駆動方法、その駆動回路、表示装置、および、電子機器を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本件第1の発明は、行方向に延在する複数の走査線と列方向に延在する複数のデータ線との交差に対応して設けられた画素を階調表示させる表示装置の駆動方法であって、前記複数の走査線のうち、1行の走査線を、1水平走査期間で選択するとともに、当該1水平走査期間を2つの期間に分割した一方の期間において、当該走査線に選択電圧を印加し、当該走査線に相隣接する1行の走査線を、次の1水平走査期間で選択するとともに、当該1水平走査期間を2つの期間に分割した他方の期間において、当該相隣接する走査線に選択電圧を印加する一方、選択する走査線に位置する画素に対し、前記選択電圧が印加される期間のうち、階調に応じた期間に点灯電圧を、その残余期間に非点灯電圧を、それぞれ当該データ線を介して印加することを特徴としている。この第1の発明によれば、画素を中間階調表示させるときに、当該画素へのデータ線に印加される点灯電圧と非点灯電圧との切り替え回数が低減される結果、この切り替えに伴って消費される電力を抑えることが可能となる。
【0006】
ところで、第1の発明では、画素を白色または黒色表示として、中間階調表示を行わない場合、データ線に印加される点灯電圧と非点灯電圧との切り替え回数が低減されないばかりか、却って、消費電力が増加するときがある。このため、第1の発明においては、モードを移行するか否かを指示し、前記モードの移行が指示された場合には、当該走査線に相隣接する1行の走査線を、次の1水平走査期間で選択する際に、当該1水平走査期間を2つの期間に分割した一方の期間において、当該相隣接する走査線に選択電圧を印加する方法が望ましい。これにより、中間階調表示を行わない場合には、モードの移行を指示することによって、消費電力の増大が防止されることとなる。
【0007】
ここで、モードの移行については、例えば、第1に、アプリケーションによる指示や、第2に、ユーザによる指示、第3に、画素の階調データを検査してその検査結果にしたがって指示を行うことが考えられる。このうち、第3による指示とする場合において、白色または黒色のいずれか一方の色で表示すべき画素が列方向にわたって連続するものが、選択すべき1行の走査線に位置する画素の所定数を越えるとき、前記モードの移行を指示することが望ましいと考える。これにより、消費電力の増大が防止されることとなる。
【0008】
また、第1の発明において、白色で表示すべき画素と黒色で表示すべき画素とが列方向にわたって交互に配列するものが、選択すべき1行の走査線に位置する画素の所定数を越えるとき、前記モードの移行を禁止することが望ましい。中間階調表示を行わない場合であっても、このような画素のデータ線に印加される点灯電圧と非点灯電圧との切り替え回数が低減されるので、モードの移行を指示すると、却って消費電力が増大するからである。
【0009】
次に、上記目的を達成するために、本件第2の発明は、行方向に延在する複数の走査線と列方向に延在する複数のデータ線との交差に対応して設けられた画素を階調表示させる表示装置の駆動回路であって、前記複数の走査線のうち、1行の走査線を、1水平走査期間で選択するとともに、当該1水平走査期間を2つの期間に分割した一方の期間において、当該走査線に選択電圧を印加し、当該走査線に相隣接する1行の走査線を、次の1水平走査期間で選択するとともに、当該1水平走査期間を2つの期間に分割した他方の期間において、当該相隣接する走査線に選択電圧を印加する走査線駆動回路と、前記走査線駆動回路によって選択された走査線に位置する画素に対し、前記選択電圧が印加される期間のうち、階調に応じた期間に点灯電圧を、その残余期間に非点灯電圧を、それぞれ当該データ線を介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している。この第2の発明によれば、上記第1の発明と同様に、データ線に印加される点灯電圧と非点灯電圧との切り替え回数が低減される結果、この切り替えに伴って消費される電力を抑えることが可能となる。
【0010】
同様に、上記目的を達成するために、本件第3の発明は、行方向に延在する複数の走査線と列方向に延在する複数のデータ線との交差に対応して設けられた画素を階調表示させる表示装置であって、前記複数の走査線のうち、1行の走査線を、1水平走査期間で選択するとともに、当該1水平走査期間を2つの期間に分割した一方の期間において、当該走査線に選択電圧を印加し、当該走査線に相隣接する1行の走査線を、次の1水平走査期間で選択するとともに、当該1水平走査期間を2つの期間に分割した他方の期間において、当該相隣接する走査線に選択電圧を印加する走査線駆動回路と、前記走査線駆動回路によって選択された走査線に位置する画素に対し、前記選択電圧が印加される期間のうち、階調に応じた期間に点灯電圧を、その残余期間に非点灯電圧を、それぞれ当該データ線を介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している。この第3の発明によれば、上記第1および第2の発明と同様に、データ線に印加される点灯電圧と非点灯電圧との切り替え回数が低減される結果、この切り替えに伴って消費される電力を抑えることが可能となる。
【0011】
ここで、第3の発明において、前記画素は、スイッチング素子と容量素子とを含み、前記容量素子は、前記スイッチング素子により駆動される構成が望ましい。この構成によれば、スイッチング素子により選択画素と非選択画素とが電気的に分離されるので、コントラストやレスポンスなどが良好であり、かつ、高精細な表示が可能となる。
【0012】
この構成において、前記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薄膜ダイオード素子であって、その一方が、前記走査線または前記データ線のいずれかに接続され、他方が、前記容量素子に接続されている構成が望ましい。このようにスイッチング素子として薄膜ダイオード素子を用いると、製造プロセスが簡略化される点、および、走査線とデータ線との配線短絡が原理的に発生しない点において有利である。
【0013】
加えて、上記目的を達成するために本件第4の発明に係る電子機器にあっては、上記表示装置を備えるので、上述したように、階調表示を行う場合において、なお一層の低消費電力化を図ることが可能となる。
【0014】
【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。
【0015】
<電気的構成>
はじめに、本発明の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。図において、液晶パネル100には、320本のデータ線(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、240本の走査線(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、液晶層118と、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。なお、本実施形態にあっては、説明の便宜上、走査線312の総数を240本とし、データ線212の総数を320本として、240行×320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。
【0016】
次に、Yドライバ350は、一般には走査線駆動回路と呼ばれて、走査信号Y1、Y2、…、Y240を、それぞれ対応する走査線312に供給するものである。詳細には、Yドライバ350は、走査線312を1本毎に順次選択して、その選択期間の前半期間または後半期間のいずれか一方の期間で選択電圧を印加し、選択期間の前半期間または後半期間のいずれか他方の期間および非選択期間で非選択電圧を印加するものである。
【0017】
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、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、…、X320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。ここで、Xドライバ250からは判別信号SGが出力されて、制御回路400に供給されている。ここで、判別信号SGについては、本実施形態におけるモードを指示する信号であるが、その詳細については後述するものとする。同様に、Xドライバ250およびYドライバ350の詳細構成についても後述するものとする。
【0018】
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、後述する各種制御信号や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、データ信号におけるデータ電圧と走査信号の非選択電圧とで兼用される電圧±VD/2と、走査信号の選択電圧として用いられる電圧±VSとをそれぞれ生成するものである。
【0019】
なお、本実施形態においては、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の中間電位を基準として高電位側を正とし、低電位側を負としている。
【0020】
<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、この表示装置の全体構成を示す斜視図である。この図に示されるように、液晶パネル100にあっては、素子基板200と対向基板300とを互いに貼付した構成となっている。そして、素子基板200の対向面において対向基板300から張り出した端子部分には、ベアチップのXドライバ250がCOG(Chip On Glass)技術により実装されるとともに、Xドライバ250に各種信号を供給するためのFPC(Flexible Printed Circuit)基板260の一端が接続される。同様に、対向基板300の対向面において素子基板200から張り出した端子部分には、ベアチップのYドライバ350がCOG技術により実装されるとともに、Yドライバ350に各種信号を供給するためのFPC基板360の一端が接続される。なお、FPC基板260、360の他端は、それぞれ図1における制御回路400や駆動電圧形成回路500などに接続される。
【0021】
ここで、Xドライバ250およびYドライバ350における実装は、それぞれ、第1に、基板との所定位置において、接着材中に導電性微粒子を均一に分散させたフィルム状の異方性導電膜を挟持し、第2に、ベアチップたるドライバを基板に加圧・加熱することにより行われる。FPC基板260、360の接続も同様にして行われる。なお、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および対向基板300に実装する替わりに、例えば、TAB(Tape Automated Bonding)技術を用いて、ドライバが実装されたTCP(Tape Carrier Package)を、基板の所定位置に設けられる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。
【0022】
<液晶パネルの詳細構成>
次に、液晶パネル100における画素116の詳細構成について説明する。図3は、その構造を示す部分破断斜視図である。この図に示されるように、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画素電極234が、X方向およびY方向にマトリクス状に配列しており、このうち、同一列に配列する240個の画素電極234が、Y方向に延在するデータ線212の1本に、それぞれTFD220を介して接続されている。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、データ線212から枝分かれした第1の導電体222と、この第1の導電体222を陽極酸化してなる絶縁体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。
【0023】
また、絶縁体201は、素子基板200の上面に形成されて、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。
【0024】
一方、対向基板300の対抗面には、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。したがって、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。
【0025】
そして、このような素子基板200と対向基板300とは、基板周辺に沿って塗布されるシール剤(図示省略)と、適切に散布されたスペーサ(図示省略)とによって、一定の間隙を保っており、この閉空間に例えば、TN(Twisted Nematic)型の液晶105が封入されている。したがって、図1における液晶層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、両者の間に位置する液晶105とで構成されることになる。
【0026】
ほかに、対向基板300には、液晶パネル100の用途に応じて、例えば、ストライプ状や、モザイク状、トライアングル状等に配列されたカラーフィルタが設けられ、それ以外の領域には遮光のためブラックマトリクスが設けられる。くわえて、素子基板200および対向基板300の各対向面には、それぞれ所定の方向にラビング処理された配向膜などが設けられる一方、各基板の背面には配向方向に応じた偏光子などがそれぞれ設けられる(いずれも図示省略)。
【0027】
<駆動>
このように構成される画素116の1個分は、図12(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、同図に示されるように、画素116は、TFD220と液晶層118との直列回路で示されるとともに、両者は、それぞれ抵抗RTおよび容量CTの並列回路、抵抗RLCおよび容量CLCの並列回路により表すことができる。
【0028】
このような等価回路で示される画素116の両端には、それぞれデータ信号Xiおよび走査信号Yjが所定の駆動方法にしたがって印加される。なお、データ信号Xiとは、図1において左から数えてi列目のデータ線212に印加されるデータ信号を一般的に意味し、また、走査信号Yjとは、図1において上から数えてj行目の走査線312に印加される走査信号を一般的に意味するものとする。
【0029】
ここで、一般的な駆動方法たる4値駆動法(1H反転)について説明する。図13は、この4値駆動法(1H反転)において、ある画素116に印加される走査信号Yjおよびデータ信号Xiの波形例を示す図である。この駆動方法は、走査信号Yjとして、1水平走査期間1Hに選択電圧+VSを印加した後、保持期間に非選択電圧+VD/2を印加して、前回の選択から1垂直走査期間(1フレーム)1V経過すると、選択電圧−VSを印加して、保持期間に非選択電圧−VD/2を印加する、という動作を繰り返す一方、データ信号Xiとして、データ電圧±VD/2のいずれかを印加するというものである。また、ある走査線への走査信号Yjとして選択電圧+VSを印加すると、その次の走査線への走査信号Yj+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、選択電圧の極性を反転する動作も行う。なお、この4値駆動法(1H反転)におけるデータ信号Xiのデータ電圧は、選択電圧+VSを印加する場合であって、画素116を黒色(オン)表示とするときには−VD/2となり、画素116を白色(オフ)表示とするときには+VD/2となる一方、選択電圧−VSを印加する場合であって、画素116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。
【0030】
ところで、この4値駆動法(1H反転)において、例えば、図14に示されるように、走査線の1本おきの白黒からなるゼブラ表示を、表示画面100aにおける一部の領域Aで行うと、いわゆるクロストークが、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。
【0031】
この理由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の切り替え周期が走査信号の反転周期と一致してしまうので、そのデータ信号の電圧は、領域Aにかかる走査線が選択される期間において±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、保持期間の一部期間におけるデータ電圧が一方に固定化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において、保持期間の一部期間で印加される電圧実効値は、奇数行に位置する画素116と奇数行に位置する画素116とにおいて異なってしまう。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。
【0032】
この問題を解消するために、4値駆動法(1/2H反転)という駆動方法が用いられる。この4値駆動方法(1/2反転)は、図15に示されるように、4値駆動方法(1H反転)における1水平走査期間1Hを前半期間と後半期間とに分け、このうち例えば後半期間1/2Hにおいて走査線の選択を行うとともに、1水平走査期間1Hにおいてデータ電圧−VD/2と+VD/2とが印加される期間の割合をそれぞれ50%としたものである。この4値駆動方法(1/2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Xiにおいて、電圧−VD/2の印加期間と電圧+VD/2の印加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。
【0033】
次に、階調表示を行う場合の駆動方法について説明する。階調表示の方法は、電圧変調とパルス幅変調とに大別されるが、前者の電圧変調では、所定の階調を表示するための電圧制御が困難であるため、一般には、後者のパルス幅変調が用いられる。このパルス幅変調を、上述した4値駆動法(1/2H反転)に適用する場合には、図16(a)に示されるように、選択期間の終わりに点灯電圧を印加する、といういわゆる右寄変調法と、同図(b)に示されるように、選択期間の始めに点灯電圧を印加する、といういわゆる左寄変調法と、階調データの各ビットの重みに対応した時間幅の点灯電圧を、選択期間において分散させる、といういわゆる分散変調法(図示省略)との3通りが存在する。ここで、点灯電圧とは、i列目のデータ線212に印加されるデータ信号Xiにおいて、選択電圧±VSの印加期間における当該選択電圧とは逆極性となるデータ電圧をいい、いわば画素116の書き込みに寄与する電圧を意味する。
【0034】
さて、3通りの変調法のうち、左寄変調法と分散変調法とにおいては、点灯電圧を一旦書き込んだ後に、放電が発生することになるので、階調制御が困難となる上、駆動電圧を高くしなければならない。このため、4値駆動法において、階調表示を行う場合には、一般的に右寄変調法が用いられる。そこで、以下の説明では、右寄変調法を用いた場合について説明するが、本発明は左寄変調法を用いた場合にも適用可能である。
【0035】
一方、図1に示される表示装置において、走査線312の総数は240本であるから、1垂直走査期間1Vにおける保持期間(非選択期間)は、1水平走査期間1Hの239倍である239Hの期間となる。この保持期間では、TFD220がオフとなるから、その抵抗RTは十分に大きく、また、液晶層118の抵抗RLCは、TFD220のオンオフにかかわらず十分に大きい。そこで、保持期間における画素116の等価回路は、図12(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。ここで、容量Cpixは、(CT・CLC)/(CT+CLC)である。
【0036】
いま、ある走査線312が非選択である場合であって、当該走査線への走査信号Yjの非選択電圧が例えば+VD/2である場合、データ信号Xiのデータ電圧は、図17(a)または同図(b)に示されるように、+VD/2または−VD/2に交互に切り替えられる。図示は省略するが、当該走査線への走査信号Yjの非選択電圧が−VD/2である場合でも、同様に、データ信号Xiのデータ電圧は、+VD/2または−VD/2に交互に切り替えられる。このため、1つの画素116では、保持(非選択)期間であっても、データ信号Xiにおける2回の電圧切り替えにより、Cpix・VDの電荷が電源から供給されて、画素116において容量負荷による電力が消費されることになる。
【0037】
ここで、4値駆動法において階調表示のために右寄変調法を用いた場合において、あるデータ線212に対応する1列の画素116が白色(オフ)または黒色(オン)の表示であるとき、当該データ線212へのデータ信号Xiは、図18に示される通りとなって、その電圧切り替え回数は、1水平走査期間1Hあたり1回となる。しかしながら、あるデータ線212に対応する1列の画素116が中間階調(例えば、やや白、やや黒などの灰色)の表示であるとき、当該データ線212へのデータ信号Xiにおける電圧切り替え回数は、同図に示されるように1水平走査期間1Hあたり3回となる。したがって、ある画素116を中間階調表示させると、保持期間において消費される電力が、白色または黒色表示にさせときと比較して3倍となってしまう。
【0038】
そこで、本発明の実施形態に係る表示装置は、中間階調表示を行う場合には、原則として図5に示されるように、奇数行の走査線312に対しては、1水平走査期間の後半期間1/2Hに選択電圧+VSまたは−VSのいずれかを印加する一方、偶数行の走査線312に対しては、1水平走査期間の前半期間に選択電圧+VSまたは−VSのいずれかを印加して、中間階調表示の画素へのデータ信号Xiにおける電圧切り替え回数を、図8または図10(c)に示されるように1水平走査期間1Hあたり2回として、保持期間において消費される電力を抑えたものである。以下、このような駆動を行うための回路について説明する。
【0039】
<制御回路>
まず、図1における制御回路400により生成される制御信号やクロック信号などの各種制御信号について説明する。第1に、開始パルスYDは、図5または図6に示されるように、1垂直走査期間(1フレーム)の最初に出力されるパルスである。第2に、クロック信号YCLKは、走査線側の基準信号であり、図5または図6に示されるように、1水平走査期間に相当する1Hの周期を有する。第3に、交流駆動信号MYは、走査線側において画素116を交流駆動するための信号であり、図5または図6に示されるように、1水平走査期間1H毎に信号レベルが反転し、かつ、同一の走査線が選択される水平走査期間においては1垂直走査期間毎に信号レベルが反転する。
【0040】
第4に、制御信号INHa、INHbは、判別信号SGのレベルに応じて互いに排他的に用いられるものであって、それぞれ1水平走査期間において選択電圧の印加期間を規定するための信号である。このうち、制御信号INHaは、判別信号SGがHレベルである場合に用いられる信号であり、図5に示されるように、クロック信号YCLKの2倍の周期を有するとともに、奇数行の走査線312を選択する1水平走査期間1Hの後半期間1/2Hと、偶数行の走査線312を選択する1水平走査期間1Hの前半期間とにおいてHアクティブとなる。一方、制御信号INHbは、判別信号SGがLレベルである場合に用いられる信号であり、図6に示されるように、クロック信号YCLKと同一の周期を有するとともに、奇数行の走査線312を選択する1水平走査期間1Hの後半期間1/2Hと、偶数行の走査線312を選択する1水平走査期間1Hの後半期間とにおいてHアクティブとなる。
【0041】
第5に、ラッチパルスLPは、データ線側において、データ信号をラッチするためのものであり、図8または図9に示されるように、1水平走査期間1Hの最初に出力される。第6に、リセット信号RESは、図8または図9に示されるように、データ線側において1水平走査期間の前半期間の最初および後半期間の最初にそれぞれ出力されるパルスである。第7に、奇偶信号SSは、図8または図9に示されるように、奇数行の走査線312が選択される1水平走査期間においてHレベルとなる一方、偶数行の走査線312が選択される1水平走査期間においてLレベルとなる信号である。第8に、交流駆動信号MXは、データ線側において画素116を交流駆動するための信号であり、図8または図9に示されるように、ある水平走査期間1Hの後半期間から次の水平走査期間1Hの前半期間まで同レベルを維持し、その後、レベル反転する信号である。なお、水平走査期間1Hの後半期間における交流駆動信号MXと、同後半期間における交流駆動信号MYとは、互いに反転レベルとなる関係にある。
【0042】
第9に、階調コードパルスGCPは、図8または図9に示されるように、1水平走査期間1Hを分割した前半期間・後半期間の各終点から手前側にあって中間階調のレベルに応じた期間の位置にパルスをそれぞれ配列させたものである。ここで、本実施形態では、画素の濃度を指示する階調データが3ビットで表されて8階調表示を行うものとし、このうち階調データの(000)が白色(オフ)を指示する一方、(111)が黒色(オン)を指示するものとすると、階調コードパルスGCPは、前半期間・後半期間の各々において、白色または黒色を除く(001)〜(110)の6個に対応するパルスが、その中間階調レベルに対応して配列したものとなっている。詳細には、階調データの(001)、(010)、(011)、(100)、(101)および(110)は、図8または図9において階調コードパルスGCPの「1」、「2」、「3」、「4」、「5」および「6」にそれぞれ対応している。なお、図8または図9において、階調コードパルスGCPは、説明の便宜のために等ピッチで配列しているが、実際には、画素の印加電圧−濃度特性(V−I特性)にしたがって異ピッチとなる場合が多い。
【0043】
<走査線駆動回路と、それによる走査信号の電圧波形>
次に、走査線駆動回路350の詳細について説明する。図4は、この走査線駆動回路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3502は、走査線312に総数に対応する240ビットシフトレジスタであり、1フレームの最初に供給される開始パルスYDを、1水平走査期間1Hの周期を有するクロック信号YCLKにしたがってシフトして、転送信号YS1、YS2、…、YS240として順次出力するものである。ここで、転送信号YS1、YS2、…、YS240は、それぞれ1行目、2行目、…、240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ものである。
【0044】
続いて、電圧選択信号形成回路3504は、交流駆動信号MYと制御信号INHaまたはINHbとから、各走査線312に印加すべき電圧を定める電圧選択信号を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値であり、このうち、選択電圧+VSまたは−VSが実際に印加される期間は、1水平走査期間のうち、前半期間または後半期間1/2Hのいずれかである。さらに、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、選択電圧により一義的に定まっている。
【0045】
このため、電圧選択信号形成回路3504は、走査信号Y1、Y2、…、Y240の電圧レベルが次のような関係となるように、電圧選択信号を240個生成する。すなわち、転送信号YS1、YS2、…、YS240のいずれかHレベルになって、それに対応する走査線312の選択が指示されると、電圧選択信号形成回路3504は、当該走査線312への走査信号の電圧レベルを、第1に、制御信号INHaまたはINHbがHレベルとなる期間において交流駆動信号MYに応じた選択電圧とし、第2に、制御信号INHaまたはINHbがLレベルに遷移後、当該選択電圧に対応する非選択電圧となるように電圧選択信号を生成する。具体的には、電圧選択信号形成回路3504は、制御信号INHaまたはINHbがHアクティブとなる期間において、交流駆動信号MYがHレベルであれば正側選択電圧+VSを選択させる電圧選択信号を当該期間に出力し、この後、正側非選択電圧+VD/2を選択させる電圧選択信号を出力する一方、交流駆動信号MYがLレベルであれば負側選択電圧−VSを選択させる電圧選択信号を当該期間に出力し、この後、負側非選択電圧−VD/2を選択させる電圧選択信号を出力することとなる。そして、このような電圧選択信号の生成を、電圧選択信号形成回路3504は、240本の走査線312の各々に対応して実行する。
【0046】
次に、レベルシフタ3506は、電圧選択信号形成回路3504によって出力される電圧選択信号の電圧振幅を拡大するものである。そして、セレクタ3508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る電圧を、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。
【0047】
ここで、上記構成の走査線駆動回路350によって供給される走査信号の電圧波形について図5および図6を参照して説明する。上述したように、制御信号INHaまたはINHbのいずれか一方が、判別信号SGのレベルに応じて排他的に出力されるので、まず、判別信号SGがHレベルであって、制御信号INHaが供給される場合について説明する。
【0048】
この場合において、図5に示されるように、1垂直走査期間(1フレーム)の最初に開始パルスYDが供給されると、この開始パルスYDは、クロック信号YCLKにより1水平走査期間1H毎に順次シフトされて、これが転送信号YS1、YS2、…、YS240として順次出力される。ここで、制御信号INHaのHアクティブによって、奇数行の走査線312に対しては1水平走査期間の後半期間1/2Hが選択される一方、偶数行の走査線312に対しては1水平走査期間1Hの前半期間1/2Hが選択され、さらに、当該期間1/2Hにおける交流駆動信号MYのレベルに応じて選択電圧の極性が定められる。
【0049】
このため、奇数行の走査線312に供給される走査信号の電圧は、1水平走査期間の後半期間1/2Hにおいて、交流駆動信号MYが例えばHレベルであれば正側選択電圧+VSとなり、その後、当該選択電圧に対応する正側非選択電圧+VD/2を保持する。そして、1フレーム経過した1水平走査期間の後半期間1/2Hにおいては、交流駆動信号MYのレベルが反転してLレベルとなるので、当該走査線に供給される走査信号の電圧は、負側選択電圧−VSとなり、その後、当該選択電圧に対応する負側非選択電圧−VD/2を保持することになる。例えば、上から数えて1行目の走査線312に供給される走査信号Y1は、ある第nフレームにおいて最初の水平走査期間の後半期間1/2Hに正側選択電圧+VSとなり、その後、非選択電圧+VD/2を保持し、次の第(n+1)フレームにおいて、最初の1水平走査期間の後半期間に負側選択電圧−VSとなり、その後、負側非選択電圧−VD/2を保持する、というサイクルの繰り返しとなる。
【0050】
また、偶数行の走査線312に供給される走査信号の電圧は、1水平走査期間の前半期間1/2Hにおいて、交流駆動信号MYが例えばLレベルであれば負側選択電圧−VSとなり、その後、当該選択電圧に対応する負側非選択電圧−VD/2を保持する。そして、1フレーム経過した1水平走査期間の前半期間1/2Hにおいては、交流駆動信号MYのレベルが反転してHレベルとなるので、当該走査線に供給される走査信号の電圧は、正側選択電圧+VSとなり、その後、当該選択電圧に対応する正側非選択電圧+VD/2を保持することになる。例えば、上から数えて2行目の走査線312に供給される走査信号Y2は、ある第nフレームにおいて2番目の水平走査期間の前半期間1/2Hに負側選択電圧−VSとなり、その後、非選択電圧−VD/2を保持し、次の第(n+1)フレームにおいて、2番目の1水平走査期間の前半期間に正側選択電圧+VSとなり、その後、正側非選択電圧+VD/2を保持する、というサイクルの繰り返しとなる。
【0051】
さらに、交流駆動信号MYは、1水平走査期間1H毎にレベルが反転するので、隣接する走査線に供給される走査信号の電圧は、1水平走査期間1H毎に交互に極性が反転する関係となる。例えば、図5に示されるように、ある第nフレームにおいて最初に選択される走査線への走査信号Y1の電圧が、当該水平走査期間の後半期間において正側選択電圧+VSであれば、2番目に選択される走査線への走査信号Y2の電圧は、当該水平走査期間の後半期間において負側選択電圧−VSとなる。
【0052】
次に、判別信号SGがLレベルであって、制御信号INHbが供給される場合について説明する。この場合、制御信号INHbは、図6に示されるように、奇数行、偶数行の走査線312の選択にかかわらず、1水平走査期間の後半期間1/2HにおいてHアクティブとなる。このため、各走査線312に対しては1水平走査期間の後半期間1/2Hが選択され、さらに、当該後半期間1/2Hにおける交流駆動信号MYのレベルに応じて選択電圧の極性が定められる。
【0053】
したがって、奇数行の走査線312に供給される走査信号の電圧は、1水平走査期間の後半期間1/2Hにおいて、交流駆動信号MYが例えばHレベルであれば正側選択電圧+VSとなり、その後、当該選択電圧に対応する正側非選択電圧+VD/2を保持する。そして、1フレーム経過した1水平走査期間の後半期間1/2Hにおいては、交流駆動信号MYのレベルが反転してLレベルとなるので、当該走査線に供給される走査信号の電圧は、負側選択電圧−VSとなり、その後、当該選択電圧に対応する負側非選択電圧−VD/2を保持することになる。
【0054】
例えば、上から数えて1行目の走査線312に供給される走査信号Y1が、ある第nフレームにおいて最初の水平走査期間の後半期間1/2Hに正側選択電圧+VSとなり、その後、非選択電圧+VD/2を保持し、次の第(n+1)フレームにおいて、最初の1水平走査期間の後半期間1/2Hに負側選択電圧−VSとなり、その後、負側非選択電圧−VD/2を保持する、というサイクルの繰り返しとなる点において、判別信号SGがHレベルである場合と共通であるが、上から数えて2行目の走査線312に供給される走査信号Y2が、ある第nフレームにおいて最初の水平走査期間の後半期間1/2Hに正側選択電圧+VSとなり、その後、非選択電圧+VD/2を保持し、次の第(n+1)フレームにおいて、最初の1水平走査期間の後半期間1/2Hに負側選択電圧−VSとなり、その後、負側非選択電圧−VD/2を保持する、というサイクルの繰り返しとなる点において、判別信号SGがHレベルである場合と相違する。
【0055】
すなわち、奇数行の走査線312には、判別信号SGのレベルにかかわらず、1水平走査期間の後半期間1/2Hで選択電圧が印加されるが、偶数行の走査線312には、判別信号SGがHレベルであれば、1水平走査期間の前半期間1/2Hで選択電圧が印加される一方、判別信号SGがLレベルであれば、1水平走査期間の後半期間1/2Hで選択電圧が印加されることとなる。
【0056】
<データ線駆動回路と、それによるデータ信号の電圧波形>
次に、データ線駆動回路250の詳細について説明する。図7は、このデータ線駆動回路250の構成を示すブロック図である。この図において、アドレス制御回路2502は、階調データの読み出しに用いる行アドレスRadを生成するものであり、当該行アドレスRadを、1フレームの最初に供給される開始パルスYDによりリセットするとともに、1水平走査期間毎に供給されるラッチパルスLPで歩進させる構成となっている。
【0057】
表示データRAM2504は、240行×320列の画素に対応する領域を有するデュアルポートRAMであり、書き込み側では、図示しない処理回路から供給される階調データDnを、書込アドレスWadにしたがって任意の番地に書き込む一方、読み出し側では、行アドレスRadで指定された番地の階調データDnの1行分320個を、一括して読み出す構成となっている。
【0058】
一方、階調判別回路2505は、行アドレスRadで指定された番地よりも手前の番地に格納された階調データを数行分だけ先読みして、行アドレスRadで読み出された1行分の階調データからデータ信号を生成する際に、いずれかのモードを用いるのかを、判別信号SGを生成して指示するするものである。ここで、本実施形態にいうモードとは、走査信号Y1、Y2、…、Y240の走査パターンを、図5に示されるものとするか、あるいは、図6に示されるものとするか、を定めるものである。また、先読みした階調データからいずれのモードを指示するかについての判断基準は、後述するものとする。
【0059】
次に、PWMデコーダ2506は、データ信号X1、X2、…、X320のデータ電圧をそれぞれ選択するための電圧選択信号を、読み出された320個の階調データDnに応じて、リセット信号RES、奇偶信号SS、交流駆動信号MX、階調コードパルスGCPおよび判別信号SGとから生成するものである。
【0060】
ここで、本実施形態において、データ線212に印加されるデータ電圧は、+VD/2または−VD/2のいずれかであり、また、階調データDnは、3ビット(8階調)であり、さらに、奇数行の走査線312には、判別信号SGのレベルにかかわらず、1水平走査期間の後半期間1/2Hで選択電圧が印加される一方、偶数行の走査線312には、判別信号SGのレベルに応じて、1平走査期間の前半期間または後半期間で選択電圧が印加されるのは上述した通りである。
【0061】
このため、PWMデコーダ2506は、奇偶信号SSがHレベルである期間(奇数行の走査線312が選択される1水平走査期間1H)では、判別信号SGのレベルによらずに電圧選択信号を生成する一方、奇偶信号SSがLレベルである期間(偶数行の走査線312が選択される1水平走査期間1H)では、判別信号SGのレベルに応じて電圧選択信号を生成する。
【0062】
詳細には、PWMデコーダ2506は、奇偶信号SSがHレベルである期間では、判別信号SGのレベルによらずに、1個の階調データDnに対応するデータ信号が、第1に、1水平走査期間の前半期間1/2Hの最初に供給されるリセット信号RESによって、交流駆動信号MXのレベルとは反対のレベルとなるように、第2に、階調コードパルスGCPのうち、当該階調データDnに対応するものの立ち下がりにて、交流駆動信号MXと同一のレベルになるように、第3に、1水平走査期間の後半期間1/2Hの最初に供給されるリセット信号RESを無視し、第4に、階調コードパルスGCPのうち、当該階調データDnに対応するものの立ち下がりにて、交流駆動信号MXと同一のレベルになるように、電圧選択信号を生成する。ただし、PWMデコーダ2506は、奇偶信号SSがHレベルである期間において、1個の階調データDnが(000)であれば、それに対応するデータ信号が交流駆動信号MXを反転したレベルとなるように、また、階調データDnが(111)であれば、交流駆動信号MXとは同一のレベルとなるように、それぞれ電圧選択信号を生成する。
【0063】
また、PWMデコーダ2506は、奇偶信号SSがLレベルである期間であって、判別信号SGがHレベルであれば、1個の階調データDnに対応するデータ信号が、第1に、1水平走査期間の前半期間1/2Hの最初に供給されるリセット信号RESによって、交流駆動信号MXのレベルとは同一のレベルとなるように、第2に、階調コードパルスGCPのうち、当該階調データDnに対応するものの立ち下がりにて、交流駆動信号MXと反対のレベルになるように、第3に、1水平走査期間の後半期間1/2Hの最初に供給されるリセット信号RESを無視し、第4に、階調コードパルスGCPのうち、当該階調データDnに対応するものの立ち下がりにて、交流駆動信号MXと反対のレベルになるように、電圧選択信号を生成する。ただし、PWMデコーダ2506は、奇偶信号SSがLレベルであって、判別信号SGがHレベルである期間において、1個の階調データDnが(000)であれば、それに対応するデータ信号が交流駆動信号MXとは同一のレベルとなるように、また、階調データDnが(111)であれば、交流駆動信号MXを反転したレベルとなるように、それぞれ電圧選択信号を生成する。
【0064】
一方、PWMデコーダ2506は、奇偶信号SSがLレベルである期間であって、判別信号SGがLレベルであれば、1個の階調データDnに対応するデータ信号が、第1に、1水平走査期間の前半期間1/2Hの最初に供給されるリセット信号RESによって、交流駆動信号MXのレベルとは反対のレベルとなるように、第2に、階調コードパルスGCPのうち、当該階調データDnに対応するものの立ち下がりにて、交流駆動信号MXと同一のレベルになるように、第3に、1水平走査期間の後半期間1/2Hの最初に供給されるリセット信号RESを無視し、第4に、階調コードパルスGCPのうち、当該階調データDnに対応するものの立ち下がりにて、交流駆動信号MXと同一のレベルになるように、電圧選択信号を生成する。ただし、PWMデコーダ2506は、奇偶信号SSがHレベルである期間において、1個の階調データDnが(000)であれば、それに対応するデータ信号が交流駆動信号MXを反転したレベルとなるように、また、階調データDnが(111)であれば、交流駆動信号MXとは同一のレベルとなるように、それぞれ電圧選択信号を生成する。
【0065】
このような電圧選択信号の生成を、PWMデコーダ2506は、読み出された320個の階調データDnの各々に対応して実行する。そして、セレクタ2508は、PWMデコーダ2506による電圧選択信号によって指示される電圧を実際に選択して、対応するデータ線212の各々に印加する。
【0066】
結局、データ線駆動回路250によって供給されるデータ信号Xiの電圧波形は、判別信号SGがHレベルであれば、図8に示されるようなものとなる一方、判別信号SGがLレベルであれば、図9に示されるようなものとなる。なお、図8および図9は、PWMデコーダ2506に入力される階調データDnの2進数表示と、それをデコードした結果たるデータ信号Xiとの関係を示すものである。
【0067】
<データ信号Xiにおける電圧の切り替わり>
次に、判別信号SGがHレベルである場合とLレベルである場合とにおいて、データ信号Xiが表示すべき画素の内容に応じてどのようになるかについて検討する。ここで、図10は、判別信号SGがHレベルである場合におけるデータ信号Xiの電圧波形を示すものであり、また、図11は、判別信号SGがLレベルである場合におけるデータ信号Xiの電圧波形を示すものである。いずれも、列方向にわたって4個連続する画素116の表示色が、それぞれ(a)白白白白、(b)黒黒黒黒、(c)灰灰灰灰、(d)白黒白黒、(e)黒白黒白、(f)灰白灰白、(g)白灰白灰、(h)灰黒灰黒、および、(i)黒灰黒灰となるときにおけるデータ信号Xiの電圧波形を示すものである。なお、灰とは、白または黒色以外の中間階調を総称したものであり、本実施形態では、階調データの(001)、(010)、(011)、(100)、(101)および(110)に対応するものをいう。
【0068】
これらの図を見れば判るように、列方向にわたって4個連続する画素116の表示色が、それぞれ(f)灰白灰白、(g)白灰白灰、(h)灰黒灰黒、および、(i)黒灰黒灰となるとき、データ信号Xiの電圧切り替わり回数は、判別信号SGのレベルにかかわらず、1水平走査期間1Hあたり2回となる。しかしながら、列方向にわたって4個連続する画素116の表示色が、(c)灰灰灰灰、(d)白黒白黒、および、(e)黒白黒白となるとき、データ信号Xiの電圧切り替わり回数は、判別信号SGがHレベルである場合の方がLレベルである場合と比較して、それぞれ1水平走査期間1Hあたり1回だけ少なくとなる。一方、列方向にわたって4個連続する画素116の表示色が、(a)白白白白、および、(b)黒黒黒黒となるとき、データ信号Xiの電圧切り替わり回数は、判別信号SGがHレベルである場合の方がLレベルである場合と比較して、それぞれ1水平走査期間1Hあたり1回だけ多くなる。
【0069】
ここで、上述したようにデータ信号Xiにおいて(単位時間当たりの)電圧切り替わり回数の少ない方がより低消費電力となるので、階調判別回路2505(図7参照)は、次のように判別信号SGのレベルを規定して、モードを指示する。
【0070】
すなわち、階調判別回路2505は、先読みした画素116の階調データDnに灰色表示のものが存在すれば、原則として、当該灰色画素を選択する1水平走査期間(の先頭タイミング)において判別信号SGをHレベルとする。ただし、ある1水平走査期間において着目した場合に、列方向にわたって灰色の連続する画素の数が、列方向にわたって白色または黒色の連続する画素の数よりも少なければ、階調判別回路2505は、当該1水平走査期間において判別信号SGをLレベルとする。
【0071】
すなわち、ある走査線312に位置する320個の画素116のうち、列方向にわたって灰色が連続する画素へのデータ信号の電圧切り替わり回数は、判別信号SGをHレベルとすることによって、1水平走査期間あたり3回から2回に減少するので、低消費電力化が期待できる。ただし、階調表示とする場合であっても、列方向にわたって灰色が連続する画素と、列方向に白または黒色で連続する画素とが混在し、かつ、後者の画素数が前者の画素数よりも上回るとき、前者の画素へのデータ信号の電圧切り替わり回数が1水平走査期間あたり3回から2回に減少する効果よりも、後者の画素へのデータ信号の電圧切り替わり回数が1水平走査期間あたり1回から2回に増加する弊害の方が目立つことになり、却って消費電力が増大することになる。そこで、このようなときには、判別信号をLレベルとして、消費電力が増大するのを防止したのである。
【0072】
また、階調判別回路2505は、先読みした画素116の階調データDnに灰色表示のものが存在しないのであれば(白または黒色しか表示しないのであれば)、原則として、当該画素を選択する1水平走査期間(の先頭タイミング)において判別信号SGをLレベルとする。ただし、ある1水平走査期間において着目した場合に、列方向にわたって白色および黒色に交互に配列する画素の数が過半数を占めれば、階調判別回路2505は、当該1水平走査期間において判別信号SGをHレベルとする。
【0073】
すなわち、ある走査線312に位置する320個の画素116のうち、列方向にわたって白色または黒色の連続する画素が、列方向にわたって白色および黒色表示に交互に配列する画素の数よりも上回れば、前者の画素へのデータ信号の電圧切り替わり回数が1水平走査期間あたり2回から1回に減少する効果が、後者の画素へのデータ信号の電圧切り替わり回数が1水平走査期間あたり1回から2回に増加する弊害よりも目立つことになって、低消費電力化が期待できる。ただし、列方向にわたって白色または黒色の連続する画素が、列方向にわたって白色および黒色に交互に配列する画素の数よりも下回れば、前者の画素へのデータ信号の電圧切り替わり回数が1水平走査期間あたり2回から1回に減少する効果よりも、後者の画素へのデータ信号の電圧切り替わり回数が1水平走査期間あたり1回から2回に増加する弊害の方が目立つことになって、却って消費電力が増大することになる。そこで、このようなときには、判別信号をHレベルとして、消費電力が増大するのを防止したのである。
【0074】
このように本実施形態に係る表示装置によれば、階調表示を行う場合(すなわち、画素を灰色表示する場合)には、原則として判別信号SGをHレベルとする一方、階調表示を行わない場合(すなわち、画素を白または黒色表示する場合)には、原則として判別信号SGをLレベルとして、それぞれの場合において、データ信号における電圧の切り替わり回数を減少させて、これにより、低消費電力化を図っている。
【0075】
ただし、階調表示する場合であっても、却って消費電力が増大するような場合には、例外として、判別信号SGをLレベルとする一方、同様に、階調表示を行わない場合であっても、却って消費電力が増大するような場合には、例外として、判別信号SGをHレベルとして、これにより、低消費電力化を阻害する場合が発生するのが防止されることになる。
【0076】
<その他>
なお、上述した実施形態では、奇数行の走査線312における選択電圧の印加期間を、1水平走査期間の後半期間として固定する一方、偶数行の走査線312における選択電圧の印加期間を、判別信号のレベルに応じて、1水平走査期間の前半期間または後半期間として変動させる構成としたが、奇数行の走査線312における選択電圧の印加期間を、判別信号のレベルに応じて、1水平走査期間の前半期間または後半期間として変動させる一方、奇数行の走査線312における選択電圧の印加期間を、1水平走査期間の後半期間として固定する構成としても良いのはもちろんである。
【0077】
また、上述した実施形態では、階調判別回路2505によって判別信号SGのレベルを規定してモードを指示する構成としたが、本発明はこれに限られない。例えば、階調データDnをXドライバ250に供給する処理回路(図示省略)が、アプリケーションプログラムの実行状態にしたがって、判別信号SGのレベルを規定することとしても良いし、また、別途スイッチを設け、このスイッチを操作することによってユーザが指示することとしても良い。
【0078】
一方、図1において、TFD220はデータ線212の側に接続され、液晶層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。
【0079】
一方、上述した液晶パネル100におけるTFD220は、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)などを用いた素子や、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の二端子型素子が適用可能であり、さらに、TFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)や、絶縁ゲート型電界効果トランジスタなどの三端子型素子が適用可能である。
【0080】
ここで、スイッチング素子としてTFTを適用する場合には、例えば、素子基板200の表面にシリコン薄膜を形成するとともに、この薄膜にソース、ドレイン、チャネルを形成すれば良い。また、スイッチング素子として絶縁ゲート型電界効果トランジスタを適用する場合には、例えば、素子基板200を半導体基板とし、当該半導体基板表面にソース、ドレイン、チャネルを形成すれば良いが、半導体基板が光透過性を有しないので、画素電極234をアルミニウムなどの金属からなる反射電極から形成して、反射型として用いることになる。
【0081】
なお、スイッチング素子として三端子型素子を適用する場合には、素子基板200にデータ線212および走査線312の一方だけではなく、双方を交差させて形成しなければならないので、それだけ配線ショートの可能性が高まる点、さらに、TFT自体は、TFDよりも構成が複雑であるので、製造プロセスが複雑化する点において、不利である。
【0082】
また、TFDやTFTなどのようなスイッチング素子を用いずに、STN(Super Twisted Nematic)型液晶を用いたパッシィブ型液晶などにも適用可能である。また、画素電極234を反射性金属から構成して、あるいは、画素電極234の下側に反射層を別途形成して、反射型として用いても良いし、さらには、当該反射層を極めて薄く形成して半透過・半反射型として用いても良い。
【0083】
さらに、上述した説明にあっては、電気光学材料として液晶を用いた表示装置を例にとって説明したが、エレクトロルミネッセンスや、蛍光表示管、プラズマディスプレイなど、電気光学効果により表示を行う表示装置に適用可能である。すなわち、本発明は、上述した表示装置と類似の構成を有するすべての表示装置に適用なものである。
【0084】
<電子機器>
次に、上述した液晶装置を具体的な電子機器に用いた例のいくつかについて説明する。
【0085】
<その1:モバイル型コンピュータ>
次に、上述した表示装置を、モバイル型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19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。図において、コンピュータ2200は、キーボード2202を備えた本体部2204と、表示部として用いられる液晶パネル100とを備えている。なお、この液晶パネル100の背面には、視認性を高めるためにバックライトが設けられるが、外観には表れないので、図示を省略している。
【0086】
<その2:携帯電話>
さらに、上述した表示装置を、携帯電話の表示部に適用した例について説明する。図20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2300は、複数の操作ボタン2302のほか、受話口2304、送話口2306とともに、上述した液晶パネル100を備えるものである。なお、この液晶パネル100の背面にも、視認性を高めるためのバックライトが設けられるが、外観には表れないので、図示を省略している。
【0087】
<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21は、このディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図であるが、外部機器との接続についても簡易的に示すものである。
【0088】
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するのに対し、ディジタルスチルカメラ2400は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled 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2400におけるケース2402の背面には、上述した液晶パネル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、液晶パネル100は、被写体を表示するファインダとして機能する。また、ケース2402の前面側(図21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2404が設けられている。
【0089】
ここで、撮影者が液晶パネル100に表示された被写体像を確認して、シャッタボタン2406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2408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2400にあっては、ケース2402の側面に、ビデオ信号出力端子2412と、データ通信用の入出力端子2414とが設けられている。そして、図に示されるように、前者のビデオ信号出力端子2412にはテレビモニタ2420が、また、後者のデータ通信用の入出力端子2414にはパーソナルコンピュータ2430が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作によって、回路基板2408のメモリに格納された撮像信号が、テレビモニタ2420や、パーソナルコンピュータ2430に出力される構成となっている。
【0090】
なお、電子機器としては、図19のパーソナルコンピュータや、図20の携帯電話、図21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。
【0091】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、中間階調の表示を行う場合に、データ線に印加される電圧の切り替わり頻度が低下するので、その切り替わりに伴って消費される電力を低く抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の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】 同表示装置における液晶パネルの構成を示す斜視図である。
【図3】 同液晶パネルの要部構成を摸式的に示す部分破断斜視図である。
【図4】 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5】 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8】 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9】 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10】 判別信号SGがHレベルである場合におけるデータ信号Xiの電圧波形を、画素階調の組み合わせにおいて示すタイミングチャートである。
【図11】 判別信号SGがLレベルである場合におけるデータ信号Xiの電圧波形を、画素階調の組み合わせにおいて示すタイミングチャートである。
【図12】 (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13】 4値駆動法(1H反転)における走査信号Yjおよびデータ信号Xiの波形例を示す図である。
【図14】 表示の不具合を説明するための図である。
【図15】 4値駆動法(1/2H反転)における走査信号Yjおよびデータ信号Xiの波形例を示す図である。
【図16】 (a)は、右寄変調法を説明するための図であり、(b)は、左寄変調法を説明するための図である。
【図17】 (a)、(b)は、それぞれ保持期間におけるデータ信号Xiの電圧切り替えによる電力消費を説明するための図である。
【図18】 右寄変調法における走査信号Yjおよびデータ信号Xiの波形例を示す図である。
【図19】 同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20】 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21】 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構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
100……液晶パネル
105……液晶
116……画素
118……液晶層
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)
2200……パーソナルコンピュータ
2300……携帯電話
2400……ディジタルスチルカメラ
2500……PWMデコーダ
2505……階調判別回路
Claims (9)
- 行方向に延在する複数の走査線と列方向に延在する複数のデータ線との交差に対応して設けられた画素を階調表示させる表示装置の駆動方法であって、
前記複数の走査線のうち、1行の走査線を、1水平走査期間で選択するとともに、
当該1水平走査期間を2つの期間に分割した一方の期間において、当該走査線に選択電圧を印加し、
当該走査線に相隣接する1行の走査線を、次の1水平走査期間で選択するとともに、
当該1水平走査期間を2つの期間に分割した他方の期間において、当該相隣接する走査線に選択電圧を印加する一方、
選択する走査線に位置する画素に対し、前記選択電圧が印加される期間のうち、階調に応じた期間に点灯電圧を、その残余期間に非点灯電圧を、それぞれ当該データ線を介して印加する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。 - モードを移行するか否かを指示し、
前記モードの移行が指示された場合には、
当該走査線に相隣接する1行の走査線を、次の1水平走査期間で選択する際に、当該1水平走査期間を2つの期間に分割した一方の期間において、当該相隣接する走査線に選択電圧を印加する
ことを特徴とする請求項1に記載の表示装置の駆動方法。 - 白色または黒色のいずれか一方の色で表示すべき画素が列方向にわたって連続するものが、
選択すべき1行の走査線に位置する画素の所定数を越えるとき、前記モードの移行を指示する
ことを特徴とする請求項2に記載の表示装置の駆動方法。 - 白色で表示すべき画素と黒色で表示すべき画素とが列方向にわたって交互に配列するものが、
選択すべき1行の走査線に位置する画素の所定数を越えるとき、前記モードの移行を禁止する
ことを特徴とする請求項2に記載の表示装置の駆動方法。 - 行方向に延在する複数の走査線と列方向に延在する複数のデータ線との交差に対応して設けられた画素を階調表示させる表示装置の駆動回路であって、
前記複数の走査線のうち、1行の走査線を、1水平走査期間で選択するとともに、
当該1水平走査期間を2つの期間に分割した一方の期間において、当該走査線に選択電圧を印加し、
当該走査線に相隣接する1行の走査線を、次の1水平走査期間で選択するとともに、
当該1水平走査期間を2つの期間に分割した他方の期間において、当該相隣接する走査線に選択電圧を印加する走査線駆動回路と、
前記走査線駆動回路によって選択された走査線に位置する画素に対し、前記選択電圧が印加される期間のうち、階調に応じた期間に点灯電圧を、その残余期間に非点灯電圧を、それぞれ当該データ線を介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。 - 行方向に延在する複数の走査線と列方向に延在する複数のデータ線との交差に対応して設けられた画素を階調表示させる表示装置であって、
前記複数の走査線のうち、1行の走査線を、1水平走査期間で選択するとともに、
当該1水平走査期間を2つの期間に分割した一方の期間において、当該走査線に選択電圧を印加し、
当該走査線に相隣接する1行の走査線を、次の1水平走査期間で選択するとともに、
当該1水平走査期間を2つの期間に分割した他方の期間において、当該相隣接する走査線に選択電圧を印加する走査線駆動回路と、
前記走査線駆動回路によって選択された走査線に位置する画素に対し、前記選択電圧が印加される期間のうち、階調に応じた期間に点灯電圧を、その残余期間に非点灯電圧を、それぞれ当該データ線を介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、スイッチング素子と容量素子とを含み、
前記容量素子は、前記スイッチング素子により駆動される
ことを特徴とする請求項6に記載の表示装置。 - 前記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薄膜ダイオード素子であって、
その一方が、前記走査線または前記データ線のいずれかに接続され、他方が、前記容量素子に接続されている
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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