JP4161484B2 - 電気光学装置の駆動回路、電気光学装置および電子機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気光学装置の駆動回路、電気光学装置およびこの電気光学装置を表示装置に用いた電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
電気光学装置の一例として、アクティブマトリックス型液晶パネルが知られている。このアクティブマトリックス型液晶パネルは、素子基板と対向基板との間に電気光学材料たる液晶を封入したものである。図10は、この種のアクティブマトリックス型液晶パネルの一例である液晶パネル1の構成を示すブロック図である。この図10には、この液晶パネル1の他に、その周辺回路であるタイミング信号生成回路2およびγ補正回路3が図示されている。これらの周辺回路は、1または複数の半導体集積回路によって構成されている。
【0003】
液晶パネル1の構成を説明するのに先立ち、これらの周辺回路について説明する。タイミング信号発生回路2は、液晶パネル1内の各部の動作タイミングを制御するための各種タイミング信号を発生する回路である。このタイミング信号発生回路2によって発生されるタイミング信号のうち主要なものとして、走査線選択パルスGと、データ線選択パルスDSと、選択信号SELAおよびSELBとがある。ここで、走査線選択パルスGは、1フレーム(1垂直走査)期間毎に1個ずつタイミング信号発生回路2から出力される。また、データ線選択パルスDSは、各フレーム期間内の各水平走査期間毎に1個ずつ出力される。また、選択信号SELAおよびSELBは、水平走査期間に同期し、排他的にレベルが切り換わる信号であり、選択信号SELAが例えば奇数番目の水平走査期間においてハイレベルとなるとすると、選択信号SELBは偶数番目の水平走査期間においてハイレベルとなる。
【0004】
γ補正回路3は、液晶パネル1に供給されるアナログ画像信号のγ補正を行う回路である。すなわち、液晶パネル1における画素(後述)は、その表示の階調が印加電圧に対して非線形に変化する特性を有していることから、このγ補正回路3により、画素の非線形特性と逆関数の関係にある非線形変換(γ補正)を予めアナログ画像信号に施して液晶パネル1に供給し、表示の階調をアナログ画像信号に対してリニアに変化させるようにしているのである。
【0005】
次に、液晶パネル1について説明する。この液晶パネル1は、既に説明したように、素子基板と対向基板との間に電気光学材料たる液晶を封止したものである。ここで、液晶パネル1の素子基板には、図10に示すように、M本の平行な走査線11−i(i=1〜M)と、これらと交差するN本の平行なデータ線12−j(j=1〜N)が形成されている。そして、これらの走査線11−i(i=1〜M)とデータ線12−j(j=1〜N)との各交差点に、各々M行N列をなす画素Qij(i=1〜M、j=1〜N)とスイッチングトランジスタTij(i=1〜M、j=1〜N)とが形成されている。
【0006】
各画素Qij(i=1〜M、j=1〜N)は、素子基板に設けられた画素電極と、対向基板に設けられた対向電極と、画素電極と対向電極との間に挟まれた液晶とにより構成されている。スイッチングトランジスタTij(i=1〜M、j=1〜N)は、素子基板上に形成されたTFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)である。
【0007】
各データ線12−jは、画素における表示階調を決定するアナログ画像信号を伝送するための配線であり、列を同じくするM個のスイッチングトランジスタTij(i=1〜M)のソースに接続されている。また、各走査線11−iは、アナログ画像信号の書き込みを指令する選択電圧を伝送するための配線であり、行を同じくするN個のスイッチングトランジスタTij(j=1〜N)のゲートに各々接続されている。各スイッチングトランジスタTij(i=1〜M、j=1〜N)のドレインは、画素Qij(i=1〜M、j=1〜N)の画素電極に各々接続されている。各スイッチングトランジスタTij(i=1〜M、j=1〜N)は、各々に対応した走査線11−iを介してゲートに選択電圧が印加されることにより導通し、各々のソースに接続されたデータ線12−j上のアナログ画像信号を画素Qijの画素電極に印加する。
【0008】
液晶パネル1の素子基板には、以上説明した各要素の他、走査線駆動 回路13と、データ線駆動回路14と、N個のサンプリング回路15− j(j=1〜N)が各々形成されている。
【0009】
走査線駆動回路13は、タイミング信号生成回路2による制御の下、1フレーム(1垂直走査)期間内の各水平走査期間毎に、走査線11−i(i=1〜M)に選択電圧Gi(i=1〜M)を順次供給する回路である。この走査線駆動回路13は、例えば走査線選択パルスGを順次シフトするシフトレジスタによって構成することが可能である。このシフトレジスタを用いる場合、同シフトレジスタの各ステージから得られるパルスを走査線11−i(i=1〜M)に供給するように構成すればよい。
【0010】
データ線駆動回路14は、各走査線に選択電圧が出力されている間、N個のサンプリングパルスSPj(j=1〜N)を順次出力する回路である。このデータ線駆動回路14は、例えばデータ線選択パルスDSを順次シフトするシフトレジスタによって構成することが可能である。このシフトレジスタを用いる場合、同シフトレジスタの各ステージからサンプリングパルスSPj(j=1〜N)を取り出すように構成すればよい。
【0011】
サンプリング回路15−j(j=1〜N)は、データ線12−j(j=1〜N)に対応して各々設けられている。各サンプリング回路15−j(j=1〜N)には、選択信号SELAおよびSELBが供給される。また、各サンプリング回路15−j(j=1〜N)には、1水平期間毎に、サンプリングパルスSPj(j=1〜N)のうち対応するものが与えられる。
【0012】
各サンプリング回路15−jは、アナログスイッチSA−j、SB−j、SC−j、SD−jおよびSS−jと、ボルテージフォロア型バッファBUFA−jおよびBUFB−jと、容量CA−jおよびCB−jとが、図示のように接続されてなるものである。
【0013】
各アナログスイッチSA−j等は、素子基板上のTFTにより構成されたアナログスイッチスイッチである。ここで、アナログスイッチSS−jは、ハイレベルのサンプリングパルスSPjが印加されることにより導通する。また、アナログスイッチSA−jは、選択信号SELAがハイレベルである間だけ導通し、アナログスイッチSB−jは、選択信号SELAがローレベルである間だけ導通する。また、アナログスイッチSC−jは、選択信号SELBがハイレベルである間だけ導通し、アナログスイッチSD−jは、選択信号SELBがローレベルである間だけ導通する。
【0014】
図11は、以上説明した液晶パネルの動作を示すタイムチャートである。以下、このタイムチャートを参照し、従来のアクティブマトリックス型液晶表示装置の動作について説明する。
【0015】
図11に示すように、各フレーム期間では、水平走査期間毎に、選択電圧G1、G2、…が順次出力される。また、選択信号SELAおよびSELBは、水平走査期間に同期してレベルが排他的に切り換えられる。
【0016】
図11に示す例において、選択電圧G1の出力が行われる第1番目の水平走査期間では選択信号SELAがハイレベル、選択信号SELBがローレベルとされる。このため、各サンプリング回路15−j(j=1〜N)では、アナログスイッチSA−jおよびSD−jが導通し、アナログスイッチSB−jおよびSC−jが非導通となる。
【0017】
この状態において、サンプリングパルスSPj(j=1〜N)がデータ線駆動回路14から順次出力されると、各サンプリング回路15−j(j=1〜N)のアナログスイッチSS−j(j=1〜N)が順次導通する。そして、γ補正回路3から順次出力される各画素に対応したアナログ画像信号は、アナログスイッチSS−j(j=1〜N)およびSA−j(j=1〜N)を介してキャパシタCA−j(j=1〜N)に順次印加され、各キャパシタによって保持される。
【0018】
この間、直前の水平走査期間において各サンプリング回路15−j(j=1〜N)のキャパシタCB−j(j=1〜N)に書き込まれた電圧が、アナログスイッチSD−j(j=1〜N)を介することにより、データ線12−j(j=1〜N)に出力される。データ線12−j(j=1〜N)上の各出力電圧は、選択電圧G1がハイレベルである間、スイッチングトランジスタT1j(j=1〜N)を介して、第1行目の画素Q1j(j=1〜N)の各画素電極に印加される。図11では、キャパシタCB−j(j=1〜N)からデータ線12−j(j=1〜N)に出力される電圧のうち画素Q1j(j=1〜N)の各画素電極に印加される部分が斜線によって示されている。
【0019】
次に、選択電圧G2の出力が行われる第2番目の水平走査期間では選択信号SELAがローレベル、選択信号SELBがハイレベルとされる。このため、各サンプリング回路15−j(j=1〜N)では、アナログスイッチSB−jおよびSC−jが導通し、アナログスイッチSA−jおよびSD−jが非導通となる。
【0020】
この状態において、サンプリングパルスSPj(j=1〜N)がデータ線駆動回路14から順次出力されると、各サンプリング回路15−j(j=1〜N)のアナログスイッチSS−j(j=1〜N)が順次導通する。そして、γ補正回路3から順次出力される各画素に対応したアナログ画像信号は、アナログスイッチSS−j(j=1〜N)およびSB−j(j=1〜N)を介してキャパシタCB−j(j=1〜N)に順次印加され、各キャパシタによって保持される。
【0021】
この間、直前の水平走査期間において各サンプリング回路15−j(j=1〜N)のキャパシタCA−j(j=1〜N)に書き込まれた各電圧が、アナログスイッチSC−j(j=1〜N)を介することにより、データ線12−j(j=1〜N)に出力される。このデータ線12−j(j=1〜N)上の各出力電圧は、選択電圧G2がハイレベルである間、スイッチングトランジスタT2j(j=1〜N)を介して、第2行目の画素Q2j(j=1〜N)の各画素電極に印加される。図11では、キャパシタCA−j(j=1〜N)からデータ線12−j(j=1〜N)に出力される電圧のうち画素Q1j(j=1〜N)の各画素電極に印加される部分が斜線によって示されている。
【0022】
以後の各水平走査期間においても、同様な動作が繰り返され、これにより1画面分の全画素に対応した各アナログ画像信号が、液晶パネル1における画素Qij(i=1〜M、j=1〜N)の各画素電極に印加される。
【0023】
各画素Qij(i=1〜M、j=1〜N)では、印加電圧に応じて、画素電極と対向電極とに挟まれた液晶の配向が変化し、画素の透過率が変化する。これにより各画素ではアナログ画像信号に応じた階調での表示が行われる。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の液晶パネルにおいて、外部から入力されたアナログ画像信号は、アナログ信号のまま液晶パネル内に保持され、各画素へと供給されるため、その保持および供給過程において、サンプリングスイッチSS−j(j=1〜N)のスイッチングによって発生するノイズの影響を受け易い。このため、アナログ画像信号をそのままの大きさで各画素に印加するのが困難であり、このことが表示画像の品質を高める上での障害となっていた。
【0025】
また、特に大型の液晶パネルは、極めて大きな寄生容量が各データ線に介在しており、その容量値がnFのオーダに達するものもある。このような大型の液晶パネルでは、データ線を駆動するために大きな駆動力が必要となる。図10に示す液晶パネル1において、バッファBUFA−j(j=1〜N)およびBUFB−j(j=1〜N)が用いられているのは、このような大きな寄生容量を持ったデータ線12−j(j=1〜N)を駆動するためである。ここで、高品質の画像表示を行うためには、液晶パネル1に与えられるアナログ画像信号に正確に対応した電圧がこれらのデータ線12−j(j=1〜N)に印加され、画素の駆動に用いられるべきである。
【0026】
しかし、TFTを用いた液晶パネルの場合、TFTを用いたオペアンプによって、これらのバッファが構成されることとなる。ここで、TFTは、その閾値やいわゆるkパラメータ(相互コンダクタンスをトランジスタのチャネル幅/チャネル長によって除したパラメータ)の製造ばらつきが大きい。このため、TFTの閾値やkパラメータの製造ばらつきに起因したオフセットがバッファBUFA−j(j=1〜N)およびBUFB−j(j=1〜N)に生じ、本来のアナログ画像信号に対応した電圧からずれた電圧がデータ線に印加され、画像表示の品質が劣化することとなる。
【0027】
このような不都合を回避するためには、オペアンプのオフセットをキャンセルする回路を液晶パネルに設けたり、あるいはオペアンプのオフセットをキャンセルするためのトリミングを個々の液晶パネル毎に実施する、といった策を講じる必要があるが、そのような策を講じた場合には製造コストの増大という別の問題が発生する。
【0028】
また、従来の液晶パネル1では、ある水平走査期間においてサンプリングパルスSPj(j=1〜N)によって容量CA−j(j=1〜N)またはCB−j(j=1〜N)へのアナログ画像信号の書き込みが順次行われた後、その次の水平走査期間においてこれらの各アナログ画像信号がデータ線12−j(j=1〜N)に印加される。この間、容量CA−j(j=1〜N)またはCB−j(j=1〜N)に保持されたアナログ画像信号がリークにより減衰することとなるが、その減衰量が大きいと、表示画像のコントラストの低下を招くこととなる。しかも、図11に例示されるように、例えば1列目の画素に対応した容量CA−1は、水平走査期間内の最初にアナログ画像信号の書き込みが行われるため、次の水平走査期間が始まるまでの間にアナログ画像信号が著しく減衰するのに対し、例えばN列目の画素に対応した容量CA−Nは、水平走査期間内の最後にアナログ画像信号の書き込みが行われるため、次の水平走査期間が始まるまでの間におけるアナログ画像信号の減衰は比較的少ない。このように1行を構成する各画素の順位に応じて、異なった減衰量でアナログ画像信号が減衰すると、表示画像のコントラストが画面左右方向に傾斜することになる。
【0029】
このような問題を回避するためには、1水平走査期間という長期間に亙って容量CA−j(j=1〜N)またはCB−j(j=1〜N)に保持されたアナログ画像信号をほぼ一定に維持する必要があり、そのためには、これらの容量を大きくする必要がある。しかし、これらの容量を大きくすると、各容量にアナログ画像信号を書き込む動作が遅くなってしまうため、液晶パネルを高速駆動することが困難になるという問題があった。
【0030】
この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、スイッチングノイズやリークの影響を受けることなくアナログ画像信号に対応した電圧を精度良く画素に供給することができ、かつ、アナログ画像信号の高速サンプリングが可能な電気光学装置およびこれを表示装置に用いた電子機器を提供することを目的としている。
【0031】
この発明は、アナログ画像信号に基づいて、基板にマトリックス状に形成された複数の画素を駆動することにより画像表示を行う電気光学装置の駆動回路において、1水平走査期間内に入力される複数の前記アナログ画像信号を順次サンプリングするサンプリングスイッチと、前記サンプリングスイッチでサンプリングした信号を保持する複数の容量と、前記容量に保持された各アナログ画像信号を各々デジタル信号に変換する複数のA/D変換器を具備するA/D変換手段と、前記複数のA/D変換器から得られる複数のデジタル信号を保持する複数の第1段ラッチと、前記1水平走査期間ごとに与えられるラッチパルスに起因して、前記第1段ラッチに保持された前記複数のデジタル信号を一斉に保持する第2段ラッチと、前記第2段ラッチに保持された複数のデジタル信号を各々アナログ信号に変換して複数の画素に供給する複数のD/A変換器を具備するD/A変換手段と、を具備し、前記サンプリングスイッチとD/A変換手段との間には、前記容量、前記A/D変換手段、第1段ラッチ、及び第2段ラッチが電気的に接続されることを特徴とする電気光学装置の駆動回路を提供するものである。
【0032】
かかる電気光学装置の駆動回路によれば、入力されたアナログ画像信号はデジタル信号に変換され、画素への供給時期まで、デジタル信号として第1段ないし第2段ラッチに保存される。従って、入力されたアナログ画像信号を劣化させることなく画素に供給することができる。
なお、以下での説明では、第1段ラッチ及び第2段ラッチのいずれか一方又は双方を指して、「記憶手段」という用語を使うことがある。
【0033】
この電気光学装置の駆動回路は、1水平走査期間内に入力される前記アナログ画像信号を順次サンプリングして保持する複数のサンプリング回路を前記基板上にさらに具備し、前記A/D変換手段は、前記複数のサンプリング回路に保持された各アナログ画像信号を各々デジタル信号に変換する複数のA/D変換器を具備し、前記記憶手段は、前記複数のA/D変換器から得られる複数のデジタル信号を記憶し、前記D/A変換手段は、前記記憶手段に記憶された複数のデジタル信号を各々アナログ信号に変換して複数の画素に供給する複数のD/A変換器を具備するものであってもよい。
【0034】
この場合において、前記複数のA/D変換器および記憶手段は、前記複数のサンプリング回路に保持された各アナログ画像信号を、各々が保持されてから1水平走査期間よりも短い時間内にデジタル信号に変換して記憶するようにしてもよい。
【0035】
また、A/D変換手段を複数のA/D変換器により構成するのではなく、前記記憶手段が、一定期間内に前記A/D変換手段から得られる複数のデジタル信号を記憶し、前記D/A変換手段は、前記記憶手段に記憶された複数のデジタル信号を各々アナログ信号に変換して複数の画素に供給する複数のD/A変換器を具備するものであってもよい。
【0036】
この場合において、前記A/D変換手段から得られるデジタル信号を前記記憶手段に供給する経路と、外部からのデジタル信号を前記記憶手段に供給する経路とを設けてもよい。
【0037】
かかる電気光学装置の駆動回路によれば、アナログ画像信号を取り扱う用途と、デジタル画像信号を取り扱う用途の両方に適用することができるので、電気光学装置を必要とする複数種類の電子機器を製造する場合に、その部品たる電気光学装置を共用化し、製造コストを低減することが可能となる。
【0038】
また、以上説明した各電気光学装置の駆動回路において、D/A変換手段は、前記記憶手段に記憶されたデジタル信号に対応したアナログ信号にγ補正などの非線形変換を施したアナログ信号を当該デジタル信号から生成するD/A変換器によって構成してもよい。
【0039】
このようにすることで、γ補正などのためのアナログ回路を別途設ける必要がなくなり、装置を簡素化することができる。
【0040】
本発明は、特に、基板に薄膜トランジスタを形成することにより構成されたTFTアクティブマトリックス型液晶パネルに好適である。
【0041】
本発明に係る電気光学装置の駆動回路を有する電気光学装置は、それ単体で製造・販売等される他、プロジェクタやコンピュータなどの各種電子機器の表示装置として用いられる。
【0042】
【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。
【0043】
A・第1の実施形態
図1は、この発明に係る電気光学装置の第1の実施形態であるアクティブマトリックス型液晶パネル1Aの構成を示すブロック図である。なお、この図において、上述した図10と対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0044】
この液晶パネル1Aにおいては、データ線12−j(j=1〜N)に対応し、サンプリングスイッチSS−j(j=1〜N)と、容量C−j(j=1〜N)と、A/D変換器16−j(j=1〜N)と、第1のラッチ17−j(j=1〜N)と、第2のラッチ18−j(j=1〜N)と、D/A変換器19−j(j=1〜N)とが設けられている。
【0045】
これらの回路を構成する素子は、画素の画素電極やスイッチングトランジスタ等と共に素子基板上に形成されている。
【0046】
A/D変換器16−j(j=1〜N)は、例えば逐次比較型のA/D変換器である。これらのA/D変換器16−j(j=1〜N)の各アナログ入力端子は、サンプリングスイッチSS−j(j=1〜N)を各々介して、アナログ画像信号の入力信号ラインに接続されている。また、A/D変換器16−j(j=1〜N)の各アナログ信号入力端子は、容量C−j(j=1〜N)の一方の電極に接続され、これらの容量における他方の電極は接地されている。
【0047】
A/D変換器16−j(j=1〜N)は、容量C−j(j=1〜N)に保持されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。ここで、A/D変換器16−j(j=1〜N)による各A/D変換は、各々に対応したサンプリングスイッチSS−j(j=1〜N)がオン状態となって容量C−j(j=1〜N)にアナログ画像信号が書き込まれた後、1水平走査期間よりも短い時間内に開始される。
【0048】
各ラッチ17−j(j=1〜N)は、各々に対応したA/D変換器16−j(j=1〜N)によるA/D変換が終了した直後、各A/D変換器16−j(j=1〜N)から出力されたデジタル信号を各々保持する。
【0049】
A/D変換器16−j(j=1〜N)および第1のラッチ17−j(j=1〜N)の動作タイミングを制御するタイミング制御回路については各種考えられるが、かかる回路は例えば図2に示すように構成することができる。
【0050】
この図2に例示するタイミング制御回路は、クロック発生回路20と、N個のA/D変換タイミング制御回路21−j(j=1〜N)とを有する。ここで、クロック発生回路20は、図3に例示するように、一定周波数のクロックCLKを出力する。また、各A/D変換タイミング制御回路21−jは、図3に例示するように、サンプリングパルスSPjが出力されてから所定個数のクロックCLKが出力された後、A/D変換器16−jがA/D変換を行って1個のデジタル信号を出力するのに必要な一連のタイミング制御信号をクロックCLKに同期して出力し、その後、A/D変換器16−jから出力されるデジタル信号をラッチ17−jに書き込むためのラッチパルスを出力する。
【0051】
このように本実施形態では、サンプリングパルスSPjによってサンプリングされ、容量C−jに保持されたアナログ画像信号は、その後、1水平走査期間よりも短い時間内にデジタル信号に変換され、ラッチ17−jに保持される。従って、従来の液晶パネル1における容量CA−j(j=1〜N)やCB−j(j=1〜N)よりも容量C−j(j=1〜N)の容量値を小さくすることができる。
【0052】
第2のラッチ18−j(j=1〜N)は、第1のラッチ17−j(j=1〜N)の出力データを保持する手段である。図1に示す構成では、タイミング信号生成回路2からこれらのラッチ18−j(j=1〜N)に対し、1水平走査期間毎にラッチパルスLatが与えられる。これにより第1のラッチ17−j(j=1〜N)に保持されたN画素分のデジタル信号は第2のラッチ18−j(j=1〜N)に転送される。
【0053】
D/A変換器19−j(j=1〜N)は、第2のラッチ18−j(j=1〜N)に保持された各デジタル信号のD/A変換を行う。ここで、D/A変換器19−j(j=1〜N)は、単にデジタル信号をこれに対応したアナログ信号に変換するのではなく、D/A変換時にγ補正を行い、γ補正のなされたアナログ信号をデータ線12−j(j=1〜N)に各々出力する。
【0054】
このD/A変換器19−j(j=1〜N)として、例えばスイッチドキャパシタ型のD/A変換器を用いることができる。
【0055】
一般的にこの種のスイッチドキャパシタ型のD/A変換器は、変換対象であるデジタル信号の各ビットに対応した複数の容量と、各容量に対する充放電を行うためのスイッチング回路とを有している。ここで、各容量は、デジタル信号の各ビットの重みに対応した容量値を有している。そして、スイッチング回路のスイッチング動作により、変換対象である各ビットのうち値が“1”であるビットに対応した容量のみに基準電源からの基準電圧が与えられ、その後、各容量に保持された電荷が加算され、この加算後の電荷に相当するアナログ電圧が出力されるのである。このスイッチドキャパシタ型のD/A変換器は、オペアンプを用いることなく、容量とスイッチング用のTFTのみにより構成することができるので、オフセットを生じさせることなく、D/A変換を行うことができる。
【0056】
本実施形態におけるD/A変換器19−j(j=1〜N)は、このスイッチドキャパシタ型のD/A変換器に対しγ補正機能を付加したものである。簡単のため、3ビットのデジタルデータD0〜D2のD/A変換の場合を例に本実施形態におけるD/A変換器の概略を説明すると次の通りである。
【0057】
まず、このD/A変換器は、3ビットのデジタルデータD0〜D2に対応した3個の容量を有している。これらの3個の容量は、ビットD0〜D2の各々の重みに対応した容量値Cdac、2Cdacおよび4Cdacを各々有している。また、3個の容量とこのD/A変換器の出力端子との間にはスイッチが介挿されている。ここで、D/A変換器の出力端子には、容量値Cslnの寄生容量が介在している。さらにこのD/A変換器には、3個の容量に所定の電圧Vdacを印加するとともに、D/A変換器の出力端子に所定の電圧Vslnを印加する直流電源を有している。
【0058】
このような構成において、上記スイッチを開放した状態で、3個の容量のうち“1”であるビットに対応した容量に直流電源から電圧Vdacが印加され、D/A変換器の出力端子に電圧Vslnが印加される。その後、上記スイッチが導通状態とされる。この結果、3個の容量と出力端子側の寄生容量との間で電荷の移動が行われ、次式により与えられる電圧VがD/A変換器の出力端子から出力される。
【0059】
V=(N・Cdac・Vdac+Csln・Vsln)/(N・Cdac+Csln)
上記式において、Nは下位3ビットに対応した数値である。上記の各容量値と各電圧値とを適当に選ぶことにより、D/A変換器の出力電圧Vを3ビットのデジタルデータに対応した数値Nに応じてS字状に増加させ、Nに対応したアナログ電圧に対してγ補正を施したアナログ電圧を得ることができる。
【0060】
なお、デジタルデータのビット数が多い場合には、上位ビットの値により上記電圧VdacおよびVslnを切り換え、広い範囲のアナログ電圧を得るようにしてもよい。
【0061】
以上が本実施形態の構成である。
【0062】
図4は、以上説明した液晶パネル1Aの動作を示すタイムチャートである。以下、このタイムチャートを参照し、本実施形態の動作について説明する。
【0063】
図4に示すように、各水平走査期間では、データ線駆動回路14からサンプリングパルスSPj(j=1〜N)が順次出力され、サンプリングスイッチSS−j(j=1〜N)が順次導通状態とされる。そして、外部から液晶パネル1Aに入力されるアナログ画像信号SigAは、導通状態となっているサンプリングスイッチSS−jを介して容量C−jに印加され、当該サンプリングスイッチSS−jが非導通状態に戻ることにより容量C−jに保持される。このようなサンプリング動作が各サンプリングスイッチSS−j(j=1〜N)によって順次行われる結果、アナログ画像信号のN個のサンプルSigAj(j=1〜N)が容量C−j(j=1〜N)に順次保持される。
【0064】
各A/D変換器16−j(j=1〜N)では、各々に対応した容量C−jにアナログ画像信号のサンプル(以下、アナログサンプルという)SigAjが保持されてから1水平走査期間より短い所定時間内にアナログサンプルSigAjが開始される。そして、各A/D変換器16−j(j=1〜N)からN個のアナログサンプルSigAj(j=1〜N)に対応したデジタル信号Dj(j=1〜N)が順次出力される。各デジタル信号Dj(j=1〜N)は、各々A/D変換器からの出力後、直ちに第1のラッチ17−j(j=1〜N)に保持される。
【0065】
そして、タイミング信号発生回路2からラッチパルスLatが出力されることにより、第1のラッチ17−j(j=1〜N)に保持されたデジタル信号Dj(j=1〜N)は、第2のラッチ18−j(j=1〜N)に一斉に書き込まれる。その後直ちに、D/A変換器18−j(j=1〜N)により、第2のラッチ18−j(j=1〜N)に保持されたデジタル信号Dj(j=1〜N)のD/A変換が開始される。このD/A変換が終了すると、γ補正のなされたアナログ信号がD/A変換器18−j(j=1〜N)から出力され、データ線12−j(j=1〜N)に各々供給される。
【0066】
このデータ線12−j(j=1〜N)上の各アナログ信号は、ハイレベルの選択電圧Giが出力されている間、スイッチングトランジスタTij(j=1〜N)を介して、画素Qij(j=1〜N)の各画素電極に印加される。
【0067】
以後の各水平走査期間においても、同様な動作が繰り返され、これにより1画面分の全画素に対応した各アナログ信号が、液晶パネル1における画素Qij(i=1〜M、j=1〜N)の各画素電極に印加され、画像の表示が行われる。
【0068】
以上のように、本実施形態によれば、サンプリングパルスSPjによって容量C−jに保持されたアナログサンプルSigAjは、その保持後、僅かな時間のうちにデジタル信号Djに変換され、このデジタル信号DjはD/A変換器18−jによるD/A変換が開始されるまでラッチ17−jに保持される。このため、容量C−jに保持されたアナログサンプルSigAjがリークによって減衰したとしても、画素に印加される電圧にはその影響が殆ど現れない。従って、本実施形態によれば、高品質での画像表示が可能となる。また、本実施形態によれば、従来の液晶パネル1における容量CA−j(j=1〜N)やCB−j(j=1〜N)よりも容量C−j(j=1〜N)の容量値を小さくすることができ、アナログ画像信号の高速サンプリングが可能になるとともに消費電力を低減することができる。
【0069】
なお、上記実施形態では、各サンプリングパルスSPjが出力されるのに応じて、A/D変換器16−jおよびラッチ17−jの動作タイミングを制御する制御信号を発生させるようにしたが、N個のA/D変換器16−j(j=1〜N)およびN個のラッチ17−j(j=1〜N)をグループ分けし、各グループ単位でA/D変換の動作制御およびラッチへの書き込み制御を行うようにしてもよい。図5はその場合のタイミング制御回路の構成例を示すものである。この例では、A/D変換器16−j(j=1〜N)およびラッチ17−j(j=1〜N)がk個ずつにグループ分けされている。そして、例えば最初のグループでは、サンプリングパルスSPk+1が出力されることにより、A/D変換タイミング制御回路21−(k+1)によるA/D変換器16−j(j=1〜k)およびラッチ17−j(j=1〜k)の動作タイミングの制御が開始される。また、次のグループでは、サンプリングパルスSP2k+1が出力されることにより、A/D変換タイミング制御回路21−(2k+1)によるA/D変換器16−j(j=k+1〜2k)およびラッチ17−j(j=k+1〜2k)の動作タイミングの制御が開始される。それ以後の各グループについても同様である。
【0070】
B.第2の実施形態
図6はこの発明の第2の実施形態である液晶パネル1Bの構成を示すブロック図である。なお、この図において、上述した図1と対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。この液晶パネル1Bは、上述した第1の実施形態におけるサンプリングスイッチSS−j(j=1〜N)、容量C−j(j=1〜N)およびA/D変換器16−j(j=1〜N)に相当するものを有していない。その代わりにこの液晶パネル1Bは、A/D変換器22を有している。このA/D変換器22には、液晶パネル1Bの外部からアナログ画像信号が入力される。A/D変換器22は、このアナログ画像信号のA/D変換を1走査期間の間にN回繰り返す。1走査期間の間にはデータ線駆動回路14によってサンプリングパルスSPj(j=1〜N)が順次出力される。A/D変換器22によるA/D変換は、各サンプリングパルスSPjが出力される前に行われ、サンプリングパルスSPjが出力されるときにはA/D変換によって得られたデジタル信号がラッチ17−j(j=1〜N)に供給される。
【0071】
ラッチ17−j(j=1〜N)には、データ線駆動回路14からのサンプリングパルスSPj(j=1〜N)が、ラッチパルスとして供給される。各ラッチ17−jは、各々に対応したサンプリングパルスSPjが与えられることにより、その時点においてA/D変換器22から出力されているデジタル信号を保持する。
【0072】
本実施形態では、このようなアナログ形式による画像信号の入力経路の他に、デジタル形式による画像信号の入力経路が設けられており、いずれかの入力経路を選択することが可能である。デジタル形式による画像信号の入力経路が選択された場合、外部からのデジタル画像信号SigDは1画素分ずつサンプリングパルスSPj(j=1〜N)の発生タイミングに同期してこの液晶パネル1Bに入力される。そして、サンプリングパルスSPj(j=1〜N)によりラッチ17−j(j=1〜N)に順次書き込まれる。
【0073】
他の構成は第1の実施形態と同様である。
【0074】
図7は本実施形態の動作を示すタイムチャートである。
【0075】
このタイムチャートに示すように、本実施形態では、各サンプリングパルスSPjが出力される毎に、A/D変換器22からアナログサンプルSigAjに対応したデジタル信号SigDjが出力され、これがデジタル信号Djとしてラッチ17−jに保持される。
【0076】
それ以外の動作は、上記第1の実施形態と同様である。
【0077】
本実施形態によれば、液晶パネル1Bに供給されたアナログ画像信号は、直ちにデジタル信号に変換され、データ線への印加を行う時期が到来するまでデジタル信号としてラッチ17−j(j=1〜N)やラッチ18−j(j=1〜N)に保存され、データ線への印加時にアナログ信号に戻される。従って、液晶パネル1Bに入力されてからデータ線に印加されるまでの過程におけるアナログ画像信号の劣化が少なく、高品質での画像表示を行うことができる。
【0078】
また、本実施形態によれば、電気光学装置によれば、アナログ形式による画像信号の入力経路の他に、デジタル形式による画像信号の入力経路が設けられているので、デジタル形式による画像信号の入力経路アナログ画像信号を取り扱う用途と、デジタル画像信号を取り扱う用途の両方に適用することができる。従って、液晶パネルを必要とする複数種類の電子機器を製造する場合に、その部品たる液晶パネルを共用化し、製造コストを低減することが可能となる。
【0079】
C.第3の実施形態
次に、上述した液晶パネル1Aまたは1Bを電子機器に用いた例について説明する。
【0080】
<その1:プロジェクタ>
まず、この液晶パネルをライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。図8は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。
【0081】
この図に示すように、プロジェクタ1100内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット1102が設けられている。このランプユニット1102から射出された投射光は、ライトガイド1104内に配置された4枚のミラー1106および2枚のダイクロイックミラー1108によってRGBの3原色に分離され、各原色に対応するライトバルブとしての液晶パネル1110R、1110Bおよび1110Gに入射される。
【0082】
液晶パネル1110R、1110Bおよび1110Gは、上述した液晶パネル1Aまたは1Bと同じ構成を有しており、図示しない画像信号処理回路から供給されるR、G、Bの原色信号が上述したアナログ画像信号SigAとして与えられる。これらの液晶パネルによって変調された光は、ダイクロイックプリズム1112に3方向から入射される。このダイクロイックプリズム1112においては、RおよびBの光が90度に屈折する一方、Gの光が直進する。したがって、各色の画像が合成される結果、投射レンズ1114を介して、スクリーン等にカラー画像が投写されることとなる。
【0083】
なお、液晶パネル1110R、1110Bおよび1110Gには、ダイクロイックミラー1108によって、R、G、Bの各原色に対応する光が入射するので、対向基板にカラーフィルタを設ける必要はない。
【0084】
<その2:モバイル型コンピュータ>
次に、この液晶パネルを、モバイル型のコンピュータに適用した例について説明する。図9は、このコンピュータの構成を示す正面図である。図において、コンピュータ1200は、キーボード1202を備えた本体部1204と、液晶ディスプレイ1206とから構成されている。この液晶ディスプレイ1206は、先に述べた液晶パネル1Aまたは1Bの背面にバックライトを付加することにより構成されている。
【0085】
なお、図8および図9を参照して説明した電子機器の他にも、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、携帯電話、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた装置等などが挙げられる。そして、本発明にかかるこれらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。
【0086】
さらに、本発明は、アクティブマトリクス型の液晶パネルとしてTFTを用いたものを例にとって説明したが、これに限られず、スイッチング素子としてTFD(Thin Film Diode:薄膜ダイオード)を用いたものや、STN液晶を用いたパッシブ型の液晶装置などにも適用可能であり、またシリコン基板にスイッチング素子を作り込む場合にも適用可能である。さらに、液晶表示装置に限られず、エレクトロルミネッセンス素子など、各種の電気光学効果を用いて表示を行う表示装置にも適用可能である。
【0087】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る電気光学装置または電子機器によれば、入力されたアナログ画像信号はデジタル信号に変換され、画素への供給時期まで、デジタル信号として保存される。従って、スイッチングノイズや装置内でのリークの影響によって劣化させることなく、アナログ画像信号を画素に供給し、高品質での画像表示を行うことができる。また、本発明によれば、サンプリングされたアナログ画像信号を保持するための容量を大きなものとする必要がないので、高速サンプリングが可能になり、かつ、消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1の実施形態に係る液晶パネルの構成を示すブロック図である。
【図2】 同実施形態におけるタイミング制御回路の構成を示すブロック図である。
【図3】 同タイミング制御回路の動作を示すタイムチャートである。
【図4】 同実施形態の動作を示すタイムチャートである。
【図5】 タイミング制御回路の他の構成例を示すブロック図である。
【図6】 この発明の第2の実施形態に係る液晶パネルの構成を示すブロック図である。
【図7】 同実施形態の動作を示すタイムチャートである。
【図8】 この発明の第3の実施形態に係る電子機器の例であるプロジェクタの構成を示す図である。
【図9】 同電子機器の他の例であるモバイル型コンピュータを示す図である。
【図10】 従来のアクティブマトリックス型液晶パネルの構成を示すブロック図である。
【図11】 同液晶パネルの動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
1A、1B……液晶パネル
Qij(i=1〜M、j=1〜N)……画素
Tij(i=1〜M、j=1〜N)……スイッチングトランジスタ
11−i(i=1〜M)……走査線
12−j(j=1〜N)……データ線
13……走査線駆動回路
14……データ線駆動回路
SS−j(j=1〜N)……サンプリングスイッチ
C−j(j=1〜N)……容量
16−j(j=1〜N)……A/D変換器
17−j(j=1〜N)……第1のラッチ
18−j(j=1〜N)……第2のラッチ
19−j(j=1〜N)……D/A変換器
22……A/D変換器
Claims (8)
- アナログ画像信号に基づいて、基板にマトリックス状に形成された複数の画素を駆動することにより画像表示を行う電気光学装置の駆動回路において、
1水平走査期間内に入力される複数の前記アナログ画像信号を順次サンプリングするサンプリングスイッチと、
前記サンプリングスイッチでサンプリングした信号を保持する複数の容量と、
前記容量に保持された各アナログ画像信号を各々デジタル信号に変換する複数のA/D変換器を具備するA/D変換手段と、
前記複数のA/D変換器から得られる複数のデジタル信号を保持する複数の第1段ラッチと、
前記1水平走査期間ごとに与えられるラッチパルスに起因して、前記第1段ラッチに保持された前記複数のデジタル信号を一斉に保持する第2段ラッチと、
前記第2段ラッチに保持された複数のデジタル信号を各々アナログ信号に変換して複数の画素に供給する複数のD/A変換器を具備するD/A変換手段と、
を具備し、
前記サンプリングスイッチとD/A変換手段との間には、前記容量、前記A/D変換手段、第1段ラッチ、及び第2段ラッチが電気的に接続される、
ことを特徴とする電気光学装置の駆動回路。 - 前記複数のA/D変換器および前記第1段ラッチは、前記複数のサンプリング回路に保持された各アナログ画像信号を、各々が保持されてから前記1水平走査期間よりも短い時間内にデジタル信号に変換して保持することを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置の駆動回路。
- 前記第1段ラッチは、一定期間内に前記A/D変換手段から得られる複数のデジタル信号を保持し、
前記D/A変換手段は、前記第2段ラッチに保持された複数のデジタル信号を各々アナログ信号に変換して複数の画素に供給する複数のD/A変換器を具備することを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置の駆動回路。 - 前記A/D変換手段から得られるデジタル信号を前記第1段ラッチに供給する経路と、外部からのデジタル信号を前記第1段ラッチに供給する経路とを具備することを特徴とする請求項3に記載の電気光学装置の駆動回路。
- 前記D/A変換手段は、前記第2段ラッチに保持されたデジタル信号に対応したアナログ信号に非線形変換を施したアナログ信号を当該デジタル信号から生成するD/A変換器によって構成されてなることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置の駆動回路。
- 前記基板上に薄膜トランジスタを形成することにより構成されてなることを特徴とする請求項1乃至5に記載の電気光学装置の駆動回路。
- 請求項1乃至6に記載の電気光学装置の駆動回路を備えたことを特徴とする電気光学装置。
- 請求項7に記載の電気光学装置を表示装置に用いたことを特徴とする電子機器。
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