JP4492480B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画素の表示エレメント（電気光学素子）を表示領域にマトリクス状に配列したアクティブマトリクス型の表示装置に関するものである。

表示装置、たとえば液晶セルを画素の表示エレメント（電気光学素子）に用いた液晶表示装置は、薄型で低消費電力であるという特徴をいかして、たとえば携帯情報端末(Personal Digital Assistant ：ＰＤＡ) 、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ用表示装置等、幅広い電子機器に適用されている。

図１は、液晶表示装置の構成例を示すブロック図である（たとえば特許文献１，２参照）。
液晶表示装置１は、図１に示すように、有効画素部２、垂直駆動回路（ＶＤＲＶ）３、および水平駆動回路（ＨＤＲＶ）４を有している。

有効画素部２は、複数の画素回路２１が、マトリクス状に配列されている。
各画素回路２１は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；thin film transistor）２１と、ＴＦＴ２１のドレイン電極（またはソース電極）に画素電極が接続された液晶セルＬＣ２１と、ＴＦＴ２１のドレイン電極に一方の電極が接続された保持容量Ｃｓ２１により構成されている。
これら画素回路２１の各々に対して、走査ライン（ゲートライン）５−１〜５−ｍが各行ごとにその画素配列方向に沿って配線され信号ライン６−１〜６−ｎが各列ごとにその画素配列方向に沿って配線されている。
そして、各画素回路２１のＴＦＴ２１のゲート電極は、各行単位で同一の走査ライン５−１〜５−ｍにそれぞれ接続されている。また、各画素回路２１のソース電極（または、ドレイン電極）は、各列単位で同一の信号ライン６−１〜６−ｎに各々接続されている。

さらに、一般的な液晶表示装置においては、保持容量配線Ｃｓを独立に配線し、この保持容量配線とＣｓと液晶セルＬＣ２１の第１電極との間に保持容量Ｃｓ２１を形成するが、保持容量配線Ｃｓは、コモン電圧ＶＣＯＭと同相パルスが入力され、保持容量として用いる。一般的な液晶表示装置においては、有効画素部２におけるすべての画素回路２１の保持容量Ｃｓ２１は、一つの保持容量配線Ｃｓに共通に接続されている。
そして、各画素回路２１の液晶セルＬＣ２１の第２電極は、たとえば１水平走査期間（１Ｈ）毎に極性が反転するコモン電圧Ｖｃｏｍの供給ライン７に共通に接続されている。

各走査ライン５−１〜５−ｍは、垂直駆動回路３により駆動され、各信号ライン６−１〜６−ｎは水平駆動回路４により駆動される。

垂直駆動回路３は、１フィールド期間ごとに垂直方向（行方向）に走査して走査ライン５−１〜５−ｍに接続された各画素回路２１を行単位で順次選択する処理を行う。
すなわち、垂直駆動回路３から走査ライン５−１に対して走査パルスＳＰ１が与えられたときには第１行目の各列の画素が選択され、走査ライン５−２に対して走査パルスＳＰ２が与えられたときには第２行目の各列の画素が選択される。以下同様にして、走査ライン５−３，…，５−ｍ対して走査パルスＳＰ３，…，ＳＰｍが順に与えられる。

図２（Ａ）〜（Ｅ）に、図１に示す一般的な液晶表示装置のいわゆる１ＨＶｃｏｍ反転駆動方式におけるタイミングチャートを示す。

また、他の駆動方式として、保持容量配線Ｃｓからのカップリングを利用して液晶への印加電圧を変調させる容量結合駆動方式が知られている（たとえば特許文献３参照）。
特開平１１−１１９７４６号公報 特開２０００−２９８４５９号公報 特開平２−１５７８１５号公報

上述した容量結合駆動方式は、１ＨＶｃｏｍ反転駆動方式に比べ、いわゆるオーバドライブによる液晶の応答速度を改善でき、また、Ｖｃｏｍ周波数帯域で発生するオーディオノイズを低減でき、超高精細パネルにおけるコントラスト補償（最適化）が行えるなどの特徴がある。

ところが、特許文献３に記載されたこの容量結合駆動方式を、図３に示すような、印加電圧に対する液晶誘電率εの特性を有する液晶材料（ノーマリホワイト対応）を用いて液晶表示装置に採用した場合、下記の式（１）、図４および図５に示すように、黒輝度を最適化しようとした際、白輝度が黒くなる（沈んでしまう）という不利益がある。
このことにより、現在の容量結合駆動方式を採用した液晶表示装置においては、黒輝度、白輝度の両者を同時に最適化することができないという不利益がある。

（数１）
ΔＶｐｉｘ１＝Ｖｓｉｇ＋{Ｃｃｓ／（Ｃｃｓ＋Ｃｌｃ）}＊ΔＶｃｓ−Ｖｃｏｍ …（１）

式（１）において、ΔＶｐｉｘは実効画素電位、Ｖｓｉｇは映像信号電圧、Ｃｃｓは保持容量、Ｃｌｃは液晶容量を、ΔＶｃｓは信号ＣＳの電位を、Ｖｃｏｍはコモン電圧をそれぞれ示している。
上述したように、黒輝度を最適化しようとした際、白輝度が沈んでしまうのは、上記式（１）の{Ｃｃｓ／（Ｃｃｓ＋Ｃｌｃ）}＊ΔＶｃｓの項にあり、液晶誘電率の非線形性が実効画素電位に影響を与えるためである。

本発明の目的は、黒輝度および白輝度の両方をともに最適化することが可能な表示装置を供することにある。

本発明の第１の観点の表示装置は、スイッチング素子を通して信号ラインを伝搬される映像用画素データを書き込む複数の画素回路がマトリクス状に配置された画素部と、上記画素回路の行配列に対応するように配置され、上記スイッチング素子の導通制御のための複数の走査ラインと、上記画素回路の行配列に対応するように配置された複数の容量配線と、上記複数の走査ライン、および上記複数の容量配線を選択的に駆動する駆動回路と、所定の周期でレベルが切り替わるコモン電圧信号を生成する生成回路と、上記駆動回路の容量配線を駆動する信号を補正する補正部と、を有し、上記画素部に配列された各画素回路は、第１画素電極および第２画素電極を有する表示エレメントと、第１電極および第２電極を有する保持容量と、を含み、上記表示エレメントの第１画素電極と上記保持容量の第１電極と上記スイッチング素子の一端子が接続され、上記保持容量の第２電極が対応する行に配列された上記容量配線に接続され、上記表示エレメントの第２画素電極には上記コモン電圧信号が印加され、上記駆動回路は、上記容量配線を駆動する信号を、第１レベルと当該第１レベルより低い第２レベルとのいずれかを選択して対応する容量配線に印加し、上記駆動回路の駆動によって、上記コモン電圧信号の振幅値および上記第１レベルと上記第２レベルとの電位差の値は、上記コモン電圧信号および上記電位差による実効画素電位の増加分について、黒表示のときの上記増加分に対する白表示のときの上記増加分の変動を上記コモン電圧信号により補償するように選定され、上記補正部は、上記画素回路を模して形成され上記画素部の画素電位をモニタするモニタ画素回路と、上記駆動回路で選定された上記容量配線を駆動する信号のレベルを、上記モニタ画素回路のモニタ結果に基づき、温度に応じて重み付けし、重み付けの度合いを上記表示エレメントの光学特性に応じて変えて補正する補正回路と、を有する。

好適には、上記補正部は、所定の温度を境として高温領域と低温領域に分け、当該２つの領域で異なる重み付けを行う。

好適には、上記補正部は、所定の温度を境として高温領域と低温領域に分け、当該高温領域の重み付け値を低温領域の重み付け値より大きな値として補正を行う。

好適には、上記駆動回路は、選択された行の走査ラインを駆動して所望の画素回路に画素データを書き込ませた後、同一の行の上記容量配線を駆動する。

好適には、上記駆動回路は、上記容量配線を駆動する信号の第１レベルと当該第１レベルより低い第２レベルとのいずれかを選択して対応する容量配線に印加する。

好適には、上記画素回路の表示エレメントが液晶セルである。

本発明によれば、黒輝度および白輝度の両方をともに最適化することができる利点がある。

以下、本発明の実施の形態について図面に関連付けて詳細に説明する。

図６は、たとえば液晶セルを画素の表示エレメント（電気光学素子）として用いた本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置の構成例を示す図である。

本表示装置１００は、図６に示すように、有効画素部１０１、垂直駆動回路（ＶＤＲＶ）１０２、水平駆動回路（ＨＤＲＶ）１０３、およびコモン電圧生成回路（ＶｃｏｍＧｅｎ）１０４、ゲートライン（走査ライン）１０５−１〜１０５−ｍ、保持容量配線（以下、ストレージラインという）１０６−１〜１０６−ｍ、信号ライン１０７−１〜１０７−ｎ、ダミー画素部（モニタ部）１０８、および検出回路１０９を主構成要素として有している。

有効画素部１０１は、図７に示すように、複数の画素回路ＰＸＬＣが、ｍ×ｎのマトリクス状に配列されている。具体的には、全体としてノーマル表示が可能なように、たとえば３２０×ＲＧＢ×３２０個の画素回路が配列されている。
なお、図７においては、図面の簡単化のために、４×４のマトリクス配列として示している。

各画素回路ＰＸＬＣは、図７に示すように、スイッチング素子としてＴＦＴ（薄膜トランジスタ；thin film transistor）２０１と、ＴＦＴ２０１のドレイン電極（またはソース電極）に第１画素電極が接続された液晶セルＬＣ２０１と、ＴＦＴ２０１のドレイン電極に第１電極が接続された保持容量Ｃｓ２０１により構成されている。
なお、ＴＦＴ２０１のドレインと、液晶セルＬＣ２０１の第１画素電極と、保持容量ＣＳ２０１の第１電極との接続点によりノードＮＤ２０１が形成されている。

これら画素回路ＰＸＬＣの各々に対して、ゲートライン（走査ライン）１０５−１〜１０５−ｍおよびストレージライン１０６−１〜１０６−ｍが各行ごとにその画素配列方向に沿って配線され、信号ライン１０７−１〜１０７−ｎが各列ごとにその画素配列方向に沿って配線されている。

そして、各画素回路ＰＸＬＣのＴＦＴ２０１のゲート電極は、各行単位で同一のゲートライン１０５−１〜１０５−ｍにそれぞれ接続されている。
各画素回路ＰＸＬＣの保持容量Ｃｓの第２電極は、各行単位で同一のストレージライン１０６−１〜１０６−ｍにそれぞれ接続されている。
また、各画素回路ＰＸＬＣのソース電極（または、ドレイン電極）は、各列単位で同一の信号ライン１０７−１〜１０７−ｎに各々接続されている。
そして、各画素回路ＰＸＬＣの液晶セルＬＣ２０１の第２画素電極は、１水平走査期間（１Ｈ）に極性が反転する小振幅のコモン電圧ＶＣＯＭの図示しない供給ラインに共通に接続されている。

各ゲートライン１０５−１〜１０５−ｍは、垂直駆動回路１０２のゲートドライバにより駆動され、各ストレージライン１０６−１〜１０６−ｍは垂直駆動回路１０２の容量ドライバ（ＣＳドライバ）により駆動され、各信号ライン１０７−１〜１０７−ｎは水平駆動回路１０３により駆動される。

また、有効画素部１０１には、１行分あるいは１画素を含むモニタ回路としてのダミー画素部１０８が形成されている。ダミー画素部１０８は、通常の有効画素と同様の画素構成を有し、たとえば有効画素部１０１に１行分余分に形成する、あるいは有効画素部１０１の最下位に位置するｍ行目を割り当てる等の態様が可能である。
このダミー画素部１０８は、画素回路ＰＸＬＣの接続ノードＮＤ２０１の電位を検出して検出回路１０９に出力する。
ダミー画素部１０８は、以下の理由により設けられている。
駆動温度の変化によって、保持容量（ストレージ容量）ＣＳ２０１を形成している絶縁膜および液晶の誘電率および屈折率が変動し、液晶印加電圧が変動してしまうことから、この温度変化による液晶誘電率および屈折率の変動分を電気的に検知し、液晶印加電圧の変動を抑制することで表示の温度による変化を抑制するために設けられている。
後述するように、ダミー画素部１０８から検出した画素電位が任意の電位になるように、ＣＳドライバから出力するストレージ信号ＣＳを光学的特性を加味した形で補正する。

垂直駆動回路１０２は、基本的には、１フィールド期間ごとに垂直方向（行方向）に走査してゲートライン１０５−１〜１０５−ｍに接続された各画素回路ＰＸＬＣを１行単位で順次選択する処理を行う。
すなわち、垂直駆動回路１０２は、ゲートライン１０５−１に対してゲートパルスＧＰ１を与えて第１行目の各列の画素が選択し、ゲートライン１０５−２に対してゲートパルスＧＰ２を与えて第２行目の各列の画素を選択する。以下同様にして、ゲートライン１０５−３，…，１０５−ｍ対してゲートパルスＧＰ３，…，ＧＰｍを順に与える。

さらに、垂直駆動回路１０２は、各ゲートライン毎に対応して独立に配線された各ストレージライン１０６−１〜１０６−ｍ毎に第１レベル（ＣＳＨ、たとえば３Ｖ〜４Ｖ）または第２レベル（ＣＳＬ、たとえば０Ｖ）のいずれかに選択した容量信号（以下、ストレージ信号という）ＣＳ１〜ＣＳｍを順に与える。

図８（Ａ）〜（Ｌ）は、本実施形態の垂直駆動回路のゲートラインとストレージラインの駆動例を示すタイミングチャートである。

垂直駆動回路１０２は、たとえば第１行目から順番にゲートライン１０５−１〜１０５−ｍ、ストレージライン１０６−１〜１０６−ｍを駆動していくが、ゲートパルスで一のゲートラインを駆動した後（信号書き込み後）、次のゲートラインのゲートパルスの立ち上がりのタイミングで、ストレージライン１０６−１〜１０６−ｍに印加するストレージ信号ＣＳ１〜ＣＳｍのレベルを、以下のように、第１レベルＣＳＨと第２レベルＣＳＬを交互に選択して印加する。
たとえば、垂直駆動回路１０２は、第１行目のストレージライン１０６−１に第１レベルＣＳＨを選択してストレージ信号ＣＳ１を印加した場合、第２行目のストレージライン１０６−２には第２レベルＣＳＬを選択してストレージ信号ＣＳ２を印加し、第３行目のストレージライン１０６−３には第１レベルＣＳＨを選択してストレージ信号ＣＳ３を印加し、第４行目のストレージライン１０６−４には第２レベルＣＳＬを選択してストレージ信号ＣＳ４を印加し、以下同様にして交互に第１レベルＣＳＨと第２レベルＣＳＬを選択してストレージ信号ＣＳ５〜ＣＳｍをストレージライン１０６−５〜１０６−ｍに印加する。
また、第１行目のストレージライン１０６−１に第２レベルＣＳｌを選択してストレージ信号ＣＳ１を印加した場合、第２行目のストレージライン１０６−２には第１レベルＣＳＨを選択してストレージ信号ＣＳ２を印加し、第３行目のストレージライン１０６−３には第２レベルＣＳＬを選択してストレージ信号ＣＳ３を印加し、第４行目のストレージライン１０６−４には第１レベルＣＳＨを選択してストレージ信号ＣＳ４を印加し、以下同様にして交互に第２レベルＣＳＬと第１レベルＣＳＨを選択してストレージ信号ＣＳ５〜ＣＳｍをストレージライン１０６−５〜１０６−ｍに印加する。

本実施形態においては、ゲートパルスＧＰの立下り後（信号ラインからの書き込み後）、ストレージライン１０６−１〜１０６−ｍを駆動し、保持容量ＣＳ２０１を介してカップリングさせることにより画素電位（ノードＮＤ２０１の電位）を変化させて、液晶印加電圧を変調させている。
また、後述するように、ＣＳドライバ１０２０によるストレージ信号ＣＳは、検出回路１０９により、ダミー画素部１０８から検出した画素電位が任意の電位になるように光学的特性を加味した形で補正される。

図７には、垂直駆動回路１０２のＣＳドライバ１０２０のレベル選択出力部の一例を模式的に示している。
ＣＳドライバ１０２０は、可変電源部１０２１と、電源部１０２１の正極側に接続された第１レベル供給ライン１０２２と、電源部１０２１の負極側に接続された第２レベル供給ライン１０２３と、第１レベル供給ライン１０２２または第２レベル供給ライン１０２３とを画素配列の各行毎に配線したストレージライン１０６−１〜１０６−ｍとを選択的に接続するスイッチＳＷ１〜ＳＷｍを含んで構成されている。

また、図７中にΔＶｃｓは第１レベルＣＳＨと第２レベルＣＳＬとのレベル差（電位差）を示している。
後で詳述するように、このΔＶｃｓと小振幅の交番のコモン電圧Ｖｃｏｍの振幅ΔＶｃｏｍは、黒輝度および白輝度をともに最適化できるような値に選定される。
たとえば後述するように、白表示のときに液晶に印加される実効画素電位ΔＶｐｉｘ Ｗが０．５Ｖ以下の値となるようにΔＶｃｓとΔＶｃｏｍの値が決定される。

垂直駆動回路１０２は、垂直シフトレジスタ群を含み、画素配列に対応して各行毎に配列されたゲートラインが接続されたゲートバッファに対応して設けられた複数のシフトレジスタＶＳＲを有する。各シフトレジスタＶＳＲは、図示しないクロックジェネレータにより生成された垂直走査の開始を指令する垂直スタートパルスＶＳＴ、垂直走査の基準となる垂直クロックＶＣＫ（または互いに逆相の垂直クロックＶＣＫ，ＶＣＫＸ）が供給される。
たとえばシフトレジスタは、垂直スタ−トパルスＶＳＴを、垂直クロックＶＣＫに同期にてシフト動作を行い、対応するゲートバッファに供給する。
また、垂直スタートパルスＶＳＴは、有効画素部１０１の上部側から、または下部側から伝搬され、各シフトレジスタに順番にシフトインされていく。
したがって、基本的には、シフトレジスタＶＳＲにより供給された垂直クロックにより各ゲートバッファを通して各ゲートラインが順番に駆動されていく。

水平駆動回路１０３は、水平走査の開始を指令する水平スタートパルスＨＳＴ、水平走査の基準となる水平クロックＨＣＫ（または互いに逆相の垂直クロックＨＣＫ，ＨＣＫＸ）に基づいて、入力される映像信号Ｖｓｉｇを１Ｈ（Ｈは水平走査期間）毎に順次サンプリングし、信号ライン１０７−１〜１０７−ｎを介して垂直駆動回路１０２によって行単位で選択される各画素回路ＰＸＬＣに対して書き込む処理を行う。

コモン電圧生成回路１０４は、１水平走査期間（１Ｈ）毎に極性が反転する小振幅のコモン電圧ＶＣＯＭを生成して図示しない供給ラインを通して有効画素部１０１の全画素回路ＰＸＬＣの液晶セルＬＣ２０１の第２画素電極に共通に供給する。
コモン電圧Ｖｃｏｍの振幅の振幅ΔＶｃｏｍの値は、ストレージ信号ＣＳの第１レベルとＣＳＨと第２レベルＣＳＬとの差ΔＶｃｓとともに、黒輝度および白輝度をともに最適化できるような値に選定される。
たとえば後述するように、白表示のときに液晶に印加される実効画素電位ΔＶｐｉｘ Ｗが０．５Ｖ以下の値となるようにΔＶｃｓとΔＶｃｏｍの値が決定される。

図６においては、コモン電圧生成回路１０４を液晶パネル内に設ける構成を例として示しているが、パネル外に配置して、パネル外からコモン電圧Ｖｃｏｍを供給するように構成することも可能である。

図９は、本実施形態に係るコモン電圧生成回路の構成例を示す回路図である。
図９の例は、パネルの外部部品により小振幅のコモン電圧Ｖｃｏｍを生成する場合を示している。

図９のコモン電圧生成回路は、フリッカ調整用抵抗素子Ｒ１，Ｒ２、平滑キャパシタＣ１、小振幅ΔＶｃｏｍだけ振幅させるためのキャパシタＣ２、Ｖｃｏｍ供給ライン１０８の配線抵抗Ｒｃｏｍ、およびＶｃｏｍ供給ライン１０８の寄生容量Ｃｃｏｍを含んで構成されている。

電源電圧ＶＣＣの供給ラインと接地ラインＧＮＤとの間に抵抗素子Ｒ１、Ｒ２が直列に接続され、両抵抗素子Ｒ１，Ｒ２で抵抗分圧した電圧を抵抗素子の接続ノードＮＤ１に発生する。抵抗素子Ｒ２は可変抵抗で、発生する電圧を調整可能となっている。
接続ノードＮＤ１がパネル端子Ｔに接続されている。キャパシタＣ１の第１電極が接続ノードＮＤ１と端子Ｔとの接続ラインに接続され、第２電極が接地されている。
キャパシタＣ２の第１電極が接続ノードＮＤ１と端子Ｔとの接続ラインに接続され、第２電極が信号ＦＲＰの供給ラインに接続されている。

図９のコモン電圧生成回路においては、次式に従って小振幅ΔＶｃｏｍが決定される。

（数２）
ΔＶｃｏｍ＝｛Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃｃｏｍ）｝×ＦＲＰ …（２）

小振幅は容量カップリング（結合）を利用、またはデジタル的に生成して、使用することが可能である。
小振幅ΔＶｃｏｍの値は、極力小さい振幅、たとえば１０ｍＶ〜１．０Ｖ程度の振幅が良い。理由は、それ以外であるとオーバドライブによる応答速度の改善、音響ノイズ低減などの効果が小さくなってしまうためである。

以上のように、本実施形態においては、液晶表示装置１００において、容量カップリングを利用した容量結合駆動を行う際に、コモン電圧Ｖｃｏｍの振幅の振幅ΔＶｃｏｍの値と、ストレージ信号ＣＳの第１レベルとＣＳＨと第２レベルＣＳＬとの差ΔＶｃｓの値が、黒輝度および白輝度をともに最適化できるような値に選定される。
たとえば、白表示のときに液晶に印加される実効画素電位ΔＶｐｉｘ Ｗが０．５Ｖより低い値となるようにΔＶｃｓとΔＶｃｏｍの値が決定される。
以下、本実施形態の容量結合駆動についてさらに詳細に説明する。

図１０（Ａ）〜（Ｅ）は、本実施形態の主要な液晶セルの駆動波形を示すタイミングチャートである。
図１０（Ａ）がゲートパルスＧＰ Ｎを、図１０（Ｂ）がコモン電圧Ｖｃｏｍを、図１０（Ｃ）がストレージ信号ＣＳ Ｎを、図１０（Ｄ）が映像信号Ｖｓｉｇを、図１０（Ｅ）が液晶セルに印加される信号Ｐｉｘ Ｎをそれぞれ示している。

本実施形態の容量結合駆動においては、コモン電圧Ｖｃｏｍは一定の直流電圧ではなく１水平走査期間（１Ｈ）毎に極性が反転する小振幅の交番の信号として生成され、各画素回路ＰＸＬＣの液晶セルＬＣ２０１の第２画素電極に印加される。
また、ストレージ信号ＣＳ Ｎは、各ゲートライン毎に対応して独立に配線された各ストレージライン１０６−１〜１０６−ｍ毎に第１レベル（ＣＳＨ、たとえば３Ｖ〜４Ｖ）または第２レベル（ＣＳＬ、たとえば０Ｖ）のいずれかに選択して与える。
このように駆動された場合の、液晶に印加される実効画素電位ΔＶｐｉｘは次式で与えられる。

図１１に示すように、式（３）において、Ｖｓｉｇは映像信号電圧、Ｃｃｓは保持容量、Ｃｌｃは液晶容量を、ＣｇはノードＮＤ２０１とゲートライン間の容量を、ＣｓｐはノードＮＤ２０１と信号ライン間の容量を、ΔＶｃｓは信号ＣＳの電位を、Ｖｃｏｍはコモン電圧をそれぞれ示している。
式（３）において、近似式の第２項｛（Ｃｃｓ／Ｃｃｓ＋Ｃｌｃ）＊ΔＶｃｓ｝が液晶誘電率の非線形性により低階調（白輝度側）が黒くなる（沈む）要因となる項であり、近似式の第３項｛（Ｃｃｌ／Ｃｃｓ＋Ｃｌｃ）＊ΔＶｃｏｍ／２｝が液晶誘電率の非線形性により低階調側を白くする（浮かせる）項である。
すなわち、近似式の第２項の低階調（白輝度側）が黒くなる（沈む）傾向部分が第３項により低階調側を白くする（浮かせる）機能により補償するように動作する。
そして、黒輝度および白輝度をともに最適化できるような値に選定することで、最適なコントラストを得ることができる。

図１２（Ａ），（Ｂ）は液晶表示装置で使用される液晶材料（ノーマリホワイト液晶）を用いた場合の白表示のときに液晶に印加される実効画素電位ΔＶｐｉｘ Ｗの選定基準を説明するための図である。図１２（Ａ）が印加電圧に対する比誘電率εの特性を示す図であり、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）の特性が大きく変化する領域を拡大して示す図である。

図に示すように、液晶表示装置に使用されている液晶特性では、約０．５Ｖ以上の電圧を印加すると、白輝度が沈んでしまう。
そのため、白輝度を最適化するためには、白表示のときに液晶に印加される実効画素電位ΔＶｐｉｘ Ｗが０．５Ｖ以下とする必要がある。したがって、実効画素電位ΔＶｐｉｘ Ｗが０．５Ｖ以下となるようにΔＶｃｓとΔＶｃｏｍの値が決定される。

実際に評価した結果としては、ΔＶｃｓ＝３．８Ｖ、ΔＶｃｏｍ＝０．５Ｖのとき、最適なコントラストが得られた。

図１３は、本発明の実施形態に係る駆動方式、関連する容量結合駆動方式、および通常の１ＨＶｃｏｍ駆動方式の映像信号電圧と実効画素電位との関係を示す図である。
図１３において、横軸が映像信号電圧Ｖｓｉｇを、縦軸が実効画素電位ΔＶｐｉｘをそれぞれ示している。また、図１３中、Ａで示す線が本発明の実施形態に係る駆動方式の特性を、Ｂで示す線が関連する容量結合駆動方式の特性を、Ｃで示す線が通常の１ＨＶｃｏｍ駆動方式の特性を示している。

図１３からわかるように、本実施形態に係る駆動方式によれば、関連する容量結合駆動方式に比べて十分な特性改善が得られている。

図１４は、本発明の実施形態に係る駆動方式、および関連する容量結合駆動方式の映像信号電圧と輝度との関係を示す図である。
図１４において、横軸が映像信号電圧Ｖｓｉｇを、縦軸が輝度をそれぞれ示している。また、図１４中、Ａで示す線が本発明の実施形態に係る駆動方式の特性を、Ｂで示す線が関連する容量結合駆動方式の特性を示している。

図１４からわかるように、関連する容量結合駆動方式では黒輝度（２）を最適化した際に、白輝度（１）が沈んでいた。これに対して、本実施形態に係る駆動方式によれば、Ｖｃｏｍを小振幅としたことで、黒輝度（１）および白輝度（１）の両方とも最適化することができる。

下記の式（４）に、本実施形態に係る駆動方式の上記式（３）に具体的な数値を設定した場合の黒表示のときと、黒表示のときの実効画素電位ΔＶｐｉｘ Ｂと白表示のときの実効画素電位ΔＶｐｉｘ Ｗの値を示す。
また、式（５）に関連する容量結合駆動方式の上記式（１）に具体的な数値を設定した場合の黒表示のときと、黒表示のときの実効画素電位ΔＶｐｉｘ Ｂと実効画素電位ΔＶｐｉｘ Ｗの値を示す。

式（４）および式（５）に示すように、黒表示のときは本実施形態に係る駆動方式と関連する駆動方式ともに実効画素電位ΔＶｐｉｘ Ｂは３．３Ｖとなり、黒輝度が最適化されている。
白表示のときは、式（５）に示すように、関連する駆動方式の実効画素電位ΔＶｐｉｘ Ｗは０．５Ｖ以上の０．８Ｖとなり、図１２（Ｂ）に関連付けて説明したように白輝度が沈んでしまう。
これに対して、本実施形態に係る駆動方式の実効画素電位ΔＶｐｉｘ Ｗは０．５Ｖ以下の０．４Ｖとなり、図１２（Ｂ）に関連付けて説明したように白輝度が最適化される。

次に、本実施形態の特徴の一つであるストレージ信号ＣＳを、検出回路１０９により、ダミー画素部１０８から検出した画素電位が任意の電位になるように光学的特性を加味した形で補正する具体的な構成例について説明する。

本実施形態においては、駆動温度の変化によって、保持容量（ストレージ容量）ＣＳ２０１を形成している絶縁膜および液晶の誘電率および屈折率が変動し、液晶印加電圧が変動してしまうことから、この温度変化による液晶誘電率および屈折率の変動分を電気的に検知し、液晶印加電圧の変動を抑制することで表示の温度による変化を抑制する。

図１５は、本実施形態に係る補正回路システムの基本構成を示す図である。
補正回路システム３００は、画素電位を検出するダミー画素部１０８、検出された画素電位に基づいて粗調整および微調整を行って補正として最適な電圧を検出する検出回路１０９、検出回路１０９による最適電圧を受けて光学特性を加味したストレージ信号ＣＳを対応するストレージライン１０６−１〜１０６−ｍに印加するＣＳバッファ１１０、電源部１１１、およびばらつき分を吸収するための外付けのキャリブレーション可変抵抗１１２を主構成要素として有している。

図１６は、本実施形態に係る補正回路システムのさらに詳細な構成を示す回路図である。

検出回路１０９は、概念的には、ファレンス画素部１０９１、メモリ１０９２、ラダー抵抗部１０９３、ラダー抵抗１０９３部の各分割端子に接続されたスイッチ（ＰＭＯＳ）群１０９４、およびコンパレータ１０９５を有している。
また、ＣＳドライバ１０２０のＣＳバッファ１１０は、メモリ１１０１、重み付けされた抵抗がラダー状に形成されたラダー抵抗部１１０２、およびラダー抵抗部１１０２の各分割端子に接続されたスイッチ（ＰＭＯＳ）群１１０３を有している。

ラダー抵抗部１１０２の抵抗重み付けは、以下のようにして行われている。
図１７に示すように、光学的特性である液晶誘電率εと屈折率ｎを考慮し、常温である２５℃を境に境界を求め、常温に対して高温領域と低温領域のストレージ信号Ｖｃｓの光学的特性である液晶誘電率εと屈折率ｎを考慮したストレージ信号の特性曲線を考慮して重み付けの度合いを変えている。
本実施形態においては、高温領域の方が低温領域より急な傾斜特性を有することから、高温領域の重み付け値を低温領域の重み付け値より大きくしている（重み付けを重くしている）。
図１６の例では、概念的ではあるが、ラダー抵抗部においては、高温領域に対応した抵抗を通常の抵抗値Ｒの３倍の３Ｒに設定し、低温領域に対応した抵抗を通常の抵抗Ｒの２倍の２Ｒに設定している。

なお、メモリ１１０１には、初期値として、ダミー画素部１０８の画素電位とリファレンス画素部１０９１の画素電位をコンパレータ１０９５で時分割で比較して基本となる電圧値がセットされる。

図１８および図１９は粗調整および微調整による最適電圧値の検索動作を概念的に示す図であって、図１８は回路図、図１９はタイミングチャートを示している。

粗調整および微調整は、たとえば１０フレームの前半で５回Ｒ０〜Ｒ４で示すように、粗調整し、後半で５回Ｆｘ０〜Ｆｘ４で示すように、微調整を行う。
このようにして、１０フレーム期間内に最適なＶｃｓ値（１／２５）を選択出力する。

なお、図１５および図１６は概念的な部分を含めて図示しいているが、たとえば図２０に示すように、検出回路１０９とＣＳバッファ１１０とでラダー抵抗部を共有するように構成することが可能である。

図２１（Ａ）は１ＨＶｃｏｍ反転駆動方式の入力階調と透過率との関係を示す図であり、図２１（Ｂ）は本実施形態の駆動方式でかつ光学的特性を加味した入力階調と透過率との関係を示す図である。

１ＨＶｃｏｍ反転駆動方式の場合には、高温側での透過率特性のばらつきが大きいが、本実施形態の駆動方式でかつ光学的特性を加味した場合には、ばらつきを抑えることができる。

次に、上記構成による動作を説明する。

垂直駆動回路１０２のシフトレジスタには、図示しないクロックジェネレータにより生成された垂直走査の開始を指令する垂直スタートパルスＶＳＴ、垂直走査の基準となる互いに逆相の垂直クロックＶＣＫ，ＶＣＫＸが供給される。
シフトレジスタにおいては、垂直クロックのレベルシフト動作が行われ、かつ、それぞれ異なる遅延時間で遅延される。たとえばシフトレジスタにおいては、垂直スタ−トパルスＶＳＴが、垂直クロックＶＣＫに同期にてシフト動作が行われ、対応するゲートバッファに供給される。
また、垂直スタートパルスＶＳＴは、有効画素部１０１の上部側から、または下部側から伝搬され、各シフトレジスタに順番にシフトインされていく。
したがって、基本的には、シフトレジスタＶＳＲにより供給された垂直クロックにより各ゲートバッファを通して各ゲートライン１０５−１〜１０５−ｍが順番に駆動されていく。

このように、垂直駆動回路１０２により、たとえば第１行目から順番にゲートライン１０５−１〜１０５−ｍが駆動されていくが、これに伴い、ストレージライン１０６−１〜１０６−ｍが駆動されていく。このとき、ゲートパルスで一のゲートラインを駆動した後、次のゲートラインのゲートパルスの立ち上がりのタイミングで、ストレージライン１０６−１〜１０６−ｍに印加するストレージ信号ＣＳ１〜ＣＳｍのレベルが、第１レベルＣＳＨと第２レベルＣＳＬが交互に選択されて印加される。
たとえば、第１行目のストレージライン１０６−１に第１レベルＣＳＨを選択してストレージ信号ＣＳ１が印加された場合、第２行目のストレージライン１０６−２には第２レベルＣＳＬが選択されてストレージ信号ＣＳ２が印加され、第３行目のストレージライン１０６−３に第１レベルＣＳＨが選択されてストレージ信号ＣＳ３が印加され、第４行目のストレージライン１０６−４には第２レベルＣＳＬが選択されストレージ信号ＣＳ４が印加され、以下同様にして交互に第１レベルＣＳＨと第２レベルＣＳＬが選択されストレージ信号ＣＳ５〜ＣＳｍがストレージライン１０６−５〜１０６−ｍに印加される。
このストレージ信号は、ダミー画素部１０８の画素電位が検出回路１０９で検出されて、この検出電位に基づいて、任意の電位になるように光学的特性を加味した形で補正される。

また、小振幅ΔＶｃｏｍで交番のコモン電圧Ｖｃｏｍが有効画素部１０１の全画素回路ＰＸＬＣの液晶セルＬＣ２０１の第２画素電極に共通に印加される。

そして、水平駆動回路１０３では、図示しないクロックジェネレータにより生成された水平走査の開始を指令する水平スタートパルスＨＳＴ、水平走査の基準となる互いに逆相の水平クロックＨＣＫ，ＨＣＫＸを受けてサンプリングパルスが生成され、入力される映像信号が生成したサンプリングパルスに応答して順次サンプリングされて、各画素回路ＰＸＬＣに書き込むベきデータ信号ＳＤＴとして各信号ライン１０７−１〜１０７−ｎに供給される。
たとえば、まず、Ｒ対応のセレクタスイッチが導通状態に駆動制御されてＲデータが各信号ラインに出力されてＲデータが書き込まれる。Ｒデータの書き込みが終了すると、Ｇ対応のセレクタスイッチのみが導通状態に駆動制御されてＧデータが各信号ラインに出力されて書き込まれる。Ｇデータの書き込みが終了すると、Ｂ対応のセレクタスイッチのみが導通状態に駆動制御されてＢデータが各信号ラインに出力されて書き込まれる。

本実施形態においては、この信号ラインからの書き込み後（ゲートパルスＧＰの立下り後）、ストレージライン１０６−１〜１０６−ｍから保持容量ＣＳ２０１を介してカップリングさせることにより画素電位（ノードＮＤ２０１の電位）を変化させて、液晶印加電圧を変調させている。
このとき、コモン電圧Ｖｃｏｍは一定値ではなく小振幅ΔＶｃｏｍ（１０ｍＶ〜１．０Ｖ）で交番信号として供給される。
これにより、黒輝度のみならず白輝度も最適化されている。

以上説明したように、本実施形態によれば、ＴＦＴ２０１を通して映像用画素データを書き込む複数の画素回路ＰＸＬＣがマトリクス状に配置された有効画素部１０１と、画素回路の行配列に対応するように配置されたゲートライン１０５−１〜１０５−ｍと、画素回路の行配列に対応するように配置された複数の容量配線１０６−１〜１０６−ｍと、画素回路の列配列に対応するように配置された信号ライン１０７−１〜１０７−ｍと、ゲートライン、および容量配線を選択的に駆動する垂直駆動回路１０２と、所定の周期でレベルが切り替わる小振幅のコモン電圧信号を生成する生成回路１０４と、を有し、各画素回路は、第１画素電極および第２画素電極を有する液晶セルＬＣ２０１と、第１電極および第２電極を有する保持容量ＣＳ２０１と、を含み、液晶セルの第１画素電極と保持容量の第１電極とＴＦＴの一端子が接続され、保持容量の第２電極が対応する行に配列された容量配線に接続され、液晶セルの第２画素電極にはコモン電圧信号が印加されることから、黒輝度および白輝度の両方をともに最適化することができる。その結果、コントラストを最適化することができる利点がある。

また、本実施形態においては、駆動温度の変化によって、保持容量（ストレージ容量）ＣＳ２０１を形成している絶縁膜および液晶の誘電率および屈折率が変動し、液晶印加電圧が変動してしまうことから、この温度変化による液晶誘電率および屈折率の変動分を電気的に検知し、液晶印加電圧の変動を抑制するように構成したことから、表示の温度による変化を抑制することができる。

また、本実施形態の垂直駆動回路１０２におけるＣＳドライバは、ドライバ段の前後段あるいは前フレームの極性に依存せず、画素書き込み時の極性（ＰＯＬで示される）のみでＣＳ信号の極性を決めている。
すなわち、本実施形態の前後段の信号に依存せず、自段の信号のみで制御可能となっている。
また、本実施形態の垂直駆動回路のＣＳブロック等は、少ない素子数で形成することができ、回路規模の縮小に貢献している。たとえば２０個以下のトランジスタにより構成することが可能である。

なお、上記実施形態では、液晶表示装置にアナログ映像信号を入力とし、これをラッチした後アナログ映像信号を点順次にて各画素に書き込むアナログインターフェース駆動回路を搭載した液晶表示装置に適用した場合について説明したが、デジタル映像信号を入力とし、セレクタ方式にて線順次にて画素に映像信号を書き込む駆動回路を搭載した液晶表示装置にも、同様に適用可能である。

また、上記実施形態においては、各画素の表示エレメント（電気光学素子）として液晶セルを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置に適用した場合を例に採って説明したが、液晶表示装置への適用に限られるものではなく、各画素の表示エレメントとしてエレクトロルミネッセンス（ＥＬ:electroluminescence）素子を用いたアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置などアクティブマトリクス型表示装置全般に適用可能である。
以上説明した実施形態に係る表示装置は、直視型映像表示装置（液晶モニタ、液晶ビューファインダ）、投射型液晶表示装置（液晶プロジェクタ）の表示パネル、すなわちＬＣＤ(liquid crystal display)パネルとして用いることが可能である。

一般的な液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。 図１に示す一般的な液晶表示装置のいわゆる１ＨＶｃｏｍ反転駆動方式におけるタイミングチャートを示す。 ノーマリホワイト液晶の印加電圧と比誘電率との関係を示す図である。 １ＨＶｃｏｍ反転駆動方式と関連する容量結合駆動方式を採用した液晶表示装置の映像信号電圧と実効画素電位との関係を示す図である。 関連する容量結合駆動方式を採用した液晶表示装置の黒輝度を最適化すると、白輝度が黒くなる（沈んでしまう）ことを示す図である。 本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置の構成例を示す図である。 図１の回路の画素部の具体的な構成例を示す回路図である。 本実施形態の垂直駆動回路のゲートラインとストレージラインの駆動例を示すタイミングチャートである。 本実施形態に係るコモン電圧生成回路の構成例を示す回路図である。 本実施形態の主要な液晶セルの駆動波形を示すタイミングチャートである。 式３における液晶セルの各容量を示す図である。 液晶表示装置で使用される液晶材料（ノーマリホワイト液晶）を用いた場合の白表示のときに液晶に印加される実効画素電位ΔＶｐｉｘ Ｗの選定基準を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る駆動方式、関連する容量結合駆動方式、および通常の１ＨＶｃｏｍ駆動方式の映像信号電圧と実効画素電位との関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る駆動方式、および関連する容量結合駆動方式の映像信号電圧と輝度との関係を示す図である。 本実施形態に係る補正回路システムの基本構成を示す図である。 本実施形態に係る補正回路システムのさらに詳細な構成を示す回路図である。 ラダー抵抗部の重み付け値の設定例を説明するための図である。 粗調整および微調整による最適電圧値の検索動作を概念的に示す回路図である。 粗調整および微調整による最適電圧値の検索動作を概念的に示すタイミングチャートである。 補正回路システムの好適な構成例を示す回路図である。 １ＨＶｃｏｍ反転駆動方式の入力階調と透過率との関係と、本実施形態の駆動方式でかつ光学的特性を加味した入力階調と透過率との関係を示す図である。

符号の説明

１００・・・液晶表示装置、１０１・・・有効画素部、１０２・・・垂直駆動回路（ＶＤＲＶ）、１０３・・・水平駆動回路（ＨＤＲＶ）、１０４・・・コモン電圧生成回路、１０５−１〜１０５−ｍ・・・ゲートライン、１０６−１〜１０６−ｍ・・・容量配線（ストレージライン）、１０７−１〜１０７−ｎ・・・信号ライン、１０８・・・ダミー画素部、１０９・・・検出回路、ＰＸＬＣ…画素回路、２０１・・・ＴＦＴ（スイッチング素子）、ＬＣ２０１…液晶セル、ＣＳ２０１…保持容量。

Claims (8)

1. スイッチング素子を通して信号ラインを伝搬される映像用画素データを書き込む複数の画素回路がマトリクス状に配置された画素部と、
   上記画素回路の行配列に対応するように配置され、上記スイッチング素子の導通制御のための複数の走査ラインと、
   上記画素回路の行配列に対応するように配置された複数の容量配線と、
   上記複数の走査ライン、および上記複数の容量配線を選択的に駆動する駆動回路と、
   所定の周期でレベルが切り替わるコモン電圧信号を生成する生成回路と、
   上記駆動回路の容量配線を駆動する信号を補正する補正部と、
   を有し、
   上記画素部に配列された各画素回路は、
   第１画素電極および第２画素電極を有する表示エレメントと、
   第１電極および第２電極を有する保持容量と、
   を含み、
   上記表示エレメントの第１画素電極と上記保持容量の第１電極と上記スイッチング素子の一端子が接続され、
   上記保持容量の第２電極が対応する行に配列された上記容量配線に接続され、上記表示エレメントの第２画素電極には上記コモン電圧信号が印加され、
   上記駆動回路は、上記容量配線を駆動する信号を、第１レベルと当該第１レベルより低い第２レベルとのいずれかを選択して対応する容量配線に印加し、
   上記駆動回路の駆動によって、上記コモン電圧信号の振幅値および上記第１レベルと上記第２レベルとの電位差の値は、上記コモン電圧信号および上記電位差による実効画素電位の増加分について、黒表示のときの上記増加分に対する白表示のときの上記増加分の変動を上記コモン電圧信号により補償するように選定され、
   上記補正部は、
   上記画素回路を模して形成され上記画素部の画素電位をモニタするモニタ画素回路と、
   上記駆動回路で選定された上記容量配線を駆動する信号のレベルを、上記モニタ画素回路のモニタ結果に基づき、温度に応じて重み付けし、重み付けの度合いを上記表示エレメントの光学特性に応じて変えて補正する補正回路と、
   を有する表示装置。
2. 上記補正部は、所定の温度を境として高温領域と低温領域に分け、当該２つの領域で異なる重み付けを行う
   請求項１記載の表示装置。
3. 上記補正部は、所定の温度を境として高温領域と低温領域に分け、当該高温領域の重み付け値を低温領域の重み付け値より大きな値として補正を行う
   請求項２に記載の表示装置。
4. 上記駆動回路は、選択された行の走査ラインを駆動して所望の画素回路に画素データを書き込ませた後、同一の行の上記容量配線を駆動する
   請求項１〜３記載の表示装置。
5. 上記駆動回路は、上記容量配線を駆動する信号の第１レベルと当該第１レベルより低い第２レベルとのいずれかを選択して対応する容量配線に印加する
   請求項１〜４記載の表示装置。
6. 上記画素回路の表示エレメントが液晶セルである
   請求項１〜５記載の表示装置。
7. 上記コモン電圧信号の振幅値および上記電位差の値は、白表示のときの実効画素電位が所定のしきい値以下となるように選定されている
   請求項６記載の表示装置。
8. 上記所定のしきい値は、上記液晶セルの液晶の印加電圧に対する誘電率の特性において、上記印加電圧を上げていったときに上記誘電率が変化し始める電圧値である
   請求項７記載の表示装置。

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