JP4966022B2 - 平面表示装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、平面表示装置及びその制御方法に関するものであり、特にコモン電圧の制御手段及び制御方法を改善したものである。

液晶表示装置においては、隣接するラインの画素の駆動電圧極性を逆極性にし、かつ、同一ラインの駆動電圧極性を一定時間毎（たとえばフレーム毎）に反転する駆動方法が採用されている（例えば特許文献１参照）。これは、常に同一電極が同一極性で駆動されると、液晶駆動能力が低下し、画質の低下を招くからである。
特開２００３−１６２２５８公報

上記したように、画素の駆動電圧極性を切換える際に、対向電極（共通電極）の駆動電圧（コモン電圧）の極性も切換えている。対向電極に与えられるコモン電圧の極性はライン周期で正極、負極に切換えられ、平均的な電圧が一定の直流電圧となるように制御されている。

上記対向電極に与えられるコモン電圧の極性を切換えるためのコモン電圧制御信号は、水平同期タイミング信号及び垂直同期タイミング信号、さらにはクロック信号が用いられて、作成される。

今、フレーム周期が（２ｍ＋１）ラインで実現されている映像信号を考える。この映像信号の水平同期タイミング信号及び垂直同期タイミング信号を用いて作成したコモン電圧制御信号により、対向電極に供給する交流電圧を印加した場合、対向電極の電圧は、比較的安定した直流電圧となる。これに対して、フレーム周期が（２ｍ）ラインで実現されている映像信号を考える。この映像信号の水平同期タイミング信号及び垂直同期タイミング信号を用いて作成したコモン電圧制御信号により、対向電極に供給する交流電圧を印加した場合、対向電極の電圧は、フレーム周期で変動する直流電圧となる。この結果、上記した対向電極の駆動回路を有する平面表示装置によると、入力する映像信号のフレーム内のライン数によっては、画面の明るさが変動する。

そこでこの実施形態では、コモン電極を交流駆動したとしても、入力する映像信号のライン数によって、画面の明るさが変動するのを抑制し得る平面表示装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

この発明の一面では、 隣接するラインの画素の駆動電圧極性を逆極性にし、かつ、同一ラインの駆動電圧極性をフレーム毎に反転する駆動を行い、１フレームが奇数ラインの場合と偶数ラインの場合の画像を表示するための平面表示装置において、画素アレイ基板に対向する対向基板に設けられたコモン電極に所定周期で交互に極性反転される直流電圧を供給するコモン電圧信号を発生するコモン電圧発生手段と、コモン電圧発生手段に供給するコモン電圧制御信号を発生する手段と、を具備し、
前記コモン電圧制御信号を発生する手段が、
水平同期タイミング信号に基づきライン毎に反転する（ｆｈ／２）の周波数（ｆｈ：水平周波数）である第１の信号を発生する手段と、垂直同期タイミング信号に基づきフレーム毎に反転する（ｆｖ／２）の周波数（ｆｖ：垂直周波数）である第２の信号を発生する手段と、前記水平同期タイミング信号とクロック信号に基づき、ｆｈのｎ倍の周波数の正極性の第３の信号と負極性の第３の信号を発生する手段と、前記第１と第２の信号の乗算を行い第４の信号を出力する乗算手段と、前記第２の信号の１周期に、前記第１の信号が奇数サイクル存在するか、偶数サイクル存在するかに応じて、選択手段の信号選択モードを決定する選択制御手段と、前記正極性の第３の信号と負極性の第３の信号と第４の信号が供給され、前記選択制御手段が前記奇数サイクルを検出した場合には、前記第４の信号を選択し、前記選択制御手段が前記偶数サイクルを検出した場合には、前記第４の信号に所定の期間のみ前記正極性及び負極性のいずれかの極性の前記第３の信号を交互に加算した信号を選択して出力する前記信号選択モードとなる前記選択手段と、前記選択手段から得られた信号に基づいて、前記コモン電圧信号を発生するコモン電圧出力手段と、を有する。

この発明によれば、コモン電極を交流駆動したとしても、入力する映像信号のライン数によって、画面の明るさが変動するのを抑制することができる。

以下、この発明に係る実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１はこの発明が適用された平面表示装置１００であり、図２は、一部を断面にて示す図である。図１、図２を参照しながら説明する。

２００は、表示部であり、画素部を２次元的に配列したアレイ基板２０１と、コモン電極を有する対向基板２０２が含まれる。Ｐ（１，１）、Ｐ（２，１）、・・・、Ｐ（１，２）、Ｐ（２，２）、Ｐ（３，２）、・・・などは、画素部である。アレイ基板２０１と対向基板２０２の間には、液晶層２０３が介在する。

対向基板２０２は、ガラス基板２１、コモン電極２２、配向膜２３を含む。図１では、コモン電極２２及び液晶層２０３をシンボル化して示している。

各画素部には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を利用したスイッチＳＷが形成されている。スイッチＳＷの一方の端子は、信号線に接続されており、他方の端子は、画素電極に接続されている。Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３、…は信号線である。また各スイッチＳＷのゲート電極には、走査線が接続されている。Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３、・・・が走査線である。信号線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３、…には、ソースドライバ３００から、各画素に与える画素信号が出力される。また走査線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３、・・・には、ゲートドライバ４００が接続されており、このゲートドライバ４００は、複数の走査線を行毎に順次アクセスする。アクセスされた走査線に接続されているスイッチＳＷは、オンし、対応する信号線を介して、画素信号を画素電極部に書き込むことができる。これにより、画素電極とコモン電極との間の液晶が駆動される。

上記のように、表示部２００においては、複数の画素が２次元に配列され、行毎の複数の画素に沿って複数の走査線が配列されるとともに、列毎の複数の画素に沿って複数の信号線が配列されている。そして、複数の走査線をゲートドライバ４００が駆動し、ソースドライバ３００が複数の信号線を介して複数の画素に映像信号を供給する。

５００は、制御部であり、外部から入力される映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ信号）を、ソースドライバ３００に転送する。また制御部５００は、水平同期タイミング信号ｆｈ及び垂直同期タイミング信号ｆｖに同期したクロック及び各種のタイミング信号を生成している。そして、適切なタイミング信号をソースドライバ３００及びゲートドライバ４００に供給している。

さらに制御部５００は、各走査線に対して与える電圧、及びコモン電極２２に与える電圧も制御している。即ち、この装置は、制御部５００の制御の元で、隣接するラインの画素の駆動電圧極性を逆極性にし、かつ、同一ラインの駆動電圧極性をフレーム毎に反転する駆動を行っている。さらに、この装置は、コモン電極２２にも交流の電圧を与えている。これにより、液晶分子が効果的に駆動され、表示が安定することになる。

この平面表示装置１００は、コモン電極２２に与える交流電圧の与え方及び交流電圧の生成方法が特徴的である。コモン電圧発生部６００は、例えば制御部５００内に設けられる。

図３は、コモン電圧発生部６００の構成例を示している。コモン電圧発生部６００は、水平同期タイミング信号ｆｈに基づきライン毎に反転する（ｆｈ／２）の周波数（ｆｈ：水平周波数）である第１の信号を発生する（ｆｈ／２）信号生成回路６０１を有する。また垂直同期タイミング信号ｆｖに基づきフレーム毎に反転する（ｆｖ／２）の周波数（ｆｖ：垂直周波数）である第２の信号を発生する（ｆｖ／２）信号生成回路６０２を有する。また、水平同期タイミング信号ｆｈとクロック信号に基づき、ｆｈのｎ倍の周波数の正極性第３の信号と負極性第３の信号とを発生する（ｆｎ×ｎ）信号生成回路６０３を有する。さらにまた前記第１と第２の信号の乗算を行い第４の信号を出力する乗算回路（排他的論理和回路）６０４を有する。

基本的には、この乗算回路６０４の出力（第４の信号）が、コモン電圧制御信号となる。しかし、第４の信号のみであると、交流コモン電圧を平均化したとき、安定した直流電圧とならない。そこで、第４の信号を補うために、正極性第３の信号と負極性第３の信号が適切なタイミングで選択されて出力される。

選択制御回路６０５が、正極性第３の信号と負極性第３の信号と第４の信号のいずれかを採用するかを決めている。この選択制御回路６０５から出力された選択信号に応答して、選択回路６０６は、正極性第３の信号と負極性第３の信号と第４の信号のいずれかを選択出力する。そしてコモン電圧出力回路６０７が、選択回路６０６から出力された選択信号のタイミングに基づいて、コモン電圧を出力する。選択制御回路６０５は、水平同期タイミング信号ｆｈ、垂直同期タイミング信号ｆｖを用いて、選択制御信号を作成している。

図４と図５は、選択制御信号が作成される例を示している。図４は、１フレーム内に奇数個のラインが存在する場合の、各部出力信号の例を示している。また、図５は、１フレーム内に偶数個のラインが存在する場合の、各部出力信号の例を示している。

図４に示すように、垂直同期タイミング信号ｆｖの１周期に、奇数サイクルの水平周期タイミング信号ｆｈが存在する場合を説明する。この例であると、１フレーム内に７個の水平同期タイミング信号ｆｈが存在する。ここで、乗算回路６０４の出力（ｆｈ／２）×（ｆｖ／２）(第４の信号)をそのまま、コモン電圧制御信号として用いると直流電位が安定化する。

次に、図５に示すように、垂直同期タイミング信号ｆｖの１周期に、偶数サイクルの水平同期タイミング信号ｆｈが存在する場合を説明する。この例であると、１フレーム内に６個の水平同期タイミング信号ｆｈが存在する。この場合は、乗算回路６０４の出力（ｆｈ／２）×（ｆｖ／２）(第４の信号)は、垂直同期タイミング信号ｆｖの前後で、１水平期間ハイレベルになる期間と、１水平期間ローレベルになる期間が交互に繰り返している。この第４の信号（（ｆｈ／２）×（ｆｖ／２））をそのまま、コモン電圧制御信号として用いると、コモン電圧の平均レベルが変動する。これを改善するために、第４の信号のローレベルが２水平期間連続する部分と、ハイレベルが２水平期間連続する部分とに、正極性第３の信号、負極性第３の信号を合成したコモン電圧制御信号を生成する。このようにコモン制御信号を生成した場合、コモン電圧は平均化した場合の直流電位が安定化する。

ところで、上記したコモン電圧を得るために、選択制御信号を生成する必要がある。この選択制御信号は、フレーム内の水平同期タイミング信号が、奇数サイクルの場合と、偶数サイクルの場合とで、選択モードが異なる。したがって、選択制御回路６０５は、フレーム内の水平同期タイミング信号が、奇数である場合と、偶数である場合とを識別し、適切な信号を選択しなければならない。

図６には、選択制御回路６０５の一例を示している。水平同期タイミング信号ｆｈは、カウンタ６５１に入力される。また垂直同期タイミング信号ｆｖは、（１／２）水平期間遅延回路６５２を介した後、遅延回路６５３のリセット端子と、シフトレジスタ６５４のクロック端子に供給されている。遅延回路６５３は、垂直同期タイミング信号をＪ個分遅延させて、シフトレジスタ６５４のリセットパルスを得るとともに、自己リセットしている。したがって、シフトレジスタ６５４は、垂直同期タイミング信号がＪ個到来する毎にリセットされる。

シフトレジスタ６５４は、リセットされた後、垂直同期タイミング信号（（１／２）Ｈ位相シフトしている）をクロックとして、カウンタ６５１のＱ１出力を取り込む。カウンタ６５１のＱ１出力がＪ個シフトレジスタ６５４に取り込まれると、比較回路６５５は、シフトレジスタ６５４の取り込んだレジスタデータと、参照データとのパターン比較を行う。

比較回路６５５は、図７に示すように、レジスタデータが”０１０１０・・・０１”，又は”１０１０１・・・１０”のときは、現在の１フレーム内のライン数は奇数本であると判定する。また比較回路６５５は、図８に示すように、レジスタデータが”１１１１１・・・１１”，又は”０００００・・・００”のときは、現在の１フレーム内のライン数は偶数本であると判定する。

この偶数・奇数判定出力は、選択信号出力回路６５６に供給される。選択信号出力回路６５６は、偶数・奇数判定出力に応じて、選択信号を出力する。奇数判定出力が得られているときは、選択信号出力回路６５６は、第４の信号（（ｆｈ／２）×（ｆｖ／２））を選択するように制御される。偶数判定出力が得られているときは、選択信号出力回路６５６は、第４の信号（（ｆｈ／２）×（ｆｖ／２））に対して、正極性第３の信号と負極性第３の信号を交互に、図５に示したように加算するように制御する。正極性第３の信号と負極性第３の信号とのどちらかを決定するために、図５に示すように第１の信号（ｆｈ／２）と、乗算回路６０４から得られている第４の信号の論理判定結果を用いている。即ち、図５の例であると、第１の信号と第４の信号が１，０のときは、正極性第３の信号を選択し、第１の信号と第４の信号が１，１のときは、負極性第３の信号を選択する。

図９には、選択制御回路６０５の他の実施形態を示している。選択制御回路は、各種の実施形態が可能である。この回路６０５の場合は、垂直同期タイミング信号によりカウンタ７５１は、水平同期タイミング信号をカウントする。水平同期タイミングより遅れた時点で、垂直同期タイミング信号により、カウンタ７５１の出力が奇数・偶数判定用比較回路７５３にて比較される。これにより、カウンタ出力が奇数か偶数かの判定出力が得られ、偶数判定出力は、積分・比較回路７５４、奇数判定出力は、積分・比較回路７５５に入力される。またこれに遅れてカウンタ７５１がリセットされるとともに奇数・偶数判定用比較回路７５３への入力データもリセットされる。

積分・比較回路７５４、積分・比較回路７５５は、数フレーム或いは数十フレーム分、同じ判定出力が得られるかどうかを判定するものである。例えば１０フレーム分同じ偶数判定が得られたときに、正式な偶数判定出力を選択信号出力回路６５６に入力する。また例えば１０フレーム分同じ奇数判定が得られたときに、正式な奇数判定出力を選択信号出力回路６５６に入力する。選択信号出力回路６５６の動作は、先に説明した通りである。

上記した装置では、予め半導体回路によりコモン電圧発生部が構成される。すると、どのような入力映像信号にも自動的に対応可能である。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

この発明が適用された平面表示装置の全体的な機能ブロックを示す図である。 図１の平面表示装置の断面を概略的に示す図である。 図１のコモン電圧発生部６００の具体的構成例を示す図である。 図３の回路の動作例を説明するために示したタイミングチャートである。 図３の回路の別の動作例を説明するために示したタイミングチャートである。 図３の選択制御回路の構成例を示す図である。 図６の回路の動作例を説明するために示したタイミングチャートである。 図６の回路の別の動作例を説明するために示したタイミングチャートである。 図３の選択制御回路の他の構成例を示す図である。

符号の説明

２００・・・表示部、３００・・・ソースドライバ、４００・・・ゲートドライバ、５００・・・制御部、６００・・・コモン電圧発生部、６０１・・・第１の信号を発生する（ｆｈ／２）信号生成回路、６０２・・・第２の信号を発生する（ｆｖ／２）信号生成回路、６０３・・・正極性第３の信号と負極性第３の信号とを発生する（ｆｎ×ｎ）信号生成回路、６０４・・・乗算回路、６０５・・・選択制御回路、６０６・・・選択回路、６０７・・・コモン電圧出力回路。

Claims (4)

1. 隣接するラインの画素の駆動電圧極性を逆極性にし、かつ、同一ラインの駆動電圧極性をフレーム毎に反転する駆動を行い、１フレームが奇数ラインの場合と偶数ラインの場合の画像を表示するための平面表示装置において、画素アレイ基板に対向する対向基板に設けられたコモン電極に所定周期で交互に極性反転される直流電圧を供給するコモン電圧信号を発生するコモン電圧発生手段と、コモン電圧発生手段に供給するコモン電圧制御信号を発生する手段と、を具備し、
   前記コモン電圧制御信号を発生する手段が、
   水平同期タイミング信号に基づきライン毎に反転する（ｆｈ／２）の周波数（ｆｈ：水平周波数）である第１の信号を発生する手段と、
   垂直同期タイミング信号に基づきフレーム毎に反転する（ｆｖ／２）の周波数（ｆｖ：垂直周波数）である第２の信号を発生する手段と、
   前記水平同期タイミング信号とクロック信号に基づき、ｆｈのｎ倍の周波数の正極性の第３の信号と負極性の第３の信号を発生する手段と、
   前記第１と第２の信号の乗算を行い第４の信号を出力する乗算手段と、
   前記第２の信号の１周期に、前記第１の信号が奇数サイクル存在するか、偶数サイクル存在するかに応じて、選択手段の信号選択モードを決定する選択制御手段と、
   前記正極性の第３の信号と負極性の第３の信号と第４の信号が供給され、
   前記選択制御手段が前記奇数サイクルを検出した場合には、前記第４の信号を選択し、
   前記選択制御手段が前記偶数サイクルを検出した場合には、前記第４の信号に所定の期間のみ前記正極性及び負極性のいずれかの極性の前記第３の信号を交互に加算した信号を選択して出力する前記信号選択モードとなる前記選択手段と、
   前記選択手段から得られた信号に基づいて、前記コモン電圧信号を発生するコモン電圧出力手段と、
   を具備したことを特徴とする平面表示装置。
2. 前記選択制御手段は、前記垂直同期タイミング信号によりリセットされ、前記水平同期タイミング信号をカウントするカウンタを有することを特徴とする請求項１記載の平面表示装置。
3. 前記選択制御手段は、
   前記垂直同期タイミング信号によりリセットされ、前記水平同期タイミング信号をカウントするカウンタと、
   前記カウンタのカウント出力が奇数か偶数かを判定する奇数・偶数判定用比較回路と、
   前記奇数・偶数判定用比較回路から出力された、奇数判定出力を複数周期分積分し、積分値が所定値を超えたときに正式の奇数判定出力を得る積分手段と、
   前記奇数・偶数判定用比較回路から出力された、偶数判定出力を複数周期分積分し、積分値が所定値を超えたときに正式の偶数判定出力を得る積分手段と、
   を具備したことを特徴とする請求項１記載の平面表示装置。
4. 隣接するラインの画素の駆動電圧極性を逆極性にし、かつ、同一ラインの駆動電圧極性をフレーム毎に反転する駆動を行い、１フレームが奇数ラインの場合と偶数ラインの場合の画像を表示するための平面表示装置の制御方法において、画素アレイ基板に対向する対向基板に設けられたコモン電極に所定周期で交互に極性反転される直流電圧を供給するコモン電圧信号を発生するコモン電圧発生手段と、コモン電圧発生手段に供給するコモン電圧制御信号を発生する手段と、を具備し、前記コモン電圧制御信号を発生する手段が、
   （ｆｈ／２）信号生成回路により、水平同期タイミング信号に基づきライン毎に反転する（ｆｈ／２）の周波数（ｆｈ：水平周波数）である第１の信号を生成し、
   （ｆｖ／２）信号生成回路により、垂直同期タイミング信号に基づきフレーム毎に反転する（ｆｖ／２）の周波数（ｆｖ：垂直周波数）である第２の信号を生成し、
   （ｆｈ×ｎ）信号生成回路により、前記水平同期タイミング信号とクロック信号に基づき、ｆｈのｎ倍の周波数の正極性の第３の信号と負極性の第３の信号を生成し、
   乗算回路により、前記第１と第２の信号の乗算を行い第４の信号を生成し、
   選択制御回路は、前記第２の信号の１周期に、前記第１の信号が奇数サイクル存在するか、偶数サイクル存在するかに応じて、選択回路の信号選択モードを決定し、
   前記選択回路は、前記正極性の第３の信号と負極性の第３の信号と第４の信号が供給され、前記信号選択モードは、前記選択制御回路が前記奇数サイクルを検出した場合には、前記第４の信号を選択し、前記選択制御回路が前記偶数サイクルを検出した場合には、前記第４の信号に所定の期間のみ前記正極性及び負極性のいずれかの極性の前記第３の信号を交互に加算した信号を選択して出力する前記信号選択モードとなり、
   前記選択回路から得られた信号に基づいて、前記コモン電圧信号を発生する、
   ことを特徴とする平面表示装置の制御方法。

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