JP5301673B2 - 液晶表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

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Description

本発明は、メモリ型の液晶表示装置に関する。
液晶表示装置では、一般に、画素ごとに設けられた薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下、TFTと称す)におけるゲート−ドレイン間の寄生容量に起因する画素電位の電位変動により、フリッカが発生するという問題がある。
図16は、液晶表示装置における1画素の等価回路を示している。この図に示すように、ソースライン11は、列方向(縦方向)に互いに平行となるように各列に1本ずつ形成されており、ゲートライン12は行方向(横方向)に互いに平行となるように各行に1本ずつ形成されている。TFT13及び画素電極14は、ソースライン11とゲートライン12との各交点に対応してそれぞれ形成されており、TFT13のソース電極sがソースライン11に、ゲート電極gがゲートライン12に、ドレイン電極dが画素電極14にそれぞれ接続されている。また、画素電極14と共通電極(対向電極)19との間には、液晶を介して液晶容量Clcが形成されている。
CSライン15は、行方向(横方向)に互いに平行となるように各行に1本ずつ形成されており、ゲートライン12と対をなすように配置されている。各CSライン15と、それぞれ各行に配置された画素電極14との間には、保持容量Ccs(「補助容量」ともいう)が形成されている。
上記の構成において、TFT13には、その構造上、ゲート電極gとドレイン電極dとの間に引き込み容量(寄生容量)Cgdが必然的に形成されるため、寄生容量Cgdに起因して、画素電極に書き込まれた電位が変動する。図17は、画素電極14の電位(画素電位)の変化の様子を示すタイミングチャートである。なお、図17の動作は、TFT13をオンしてソースライン11から画素電極14にデータ信号電位を供給した後TFT13をオフして、次にTFT13をオンするまで、供給したデータ信号電位を保持する様子を表している。
ここで、ゲートオン電圧をVgh、ゲートオフ電圧をVgl、これらの差(Vgh−Vgl)を△Vg、ソース電極sとドレイン電極dとの間の寄生容量をCsdとすると、変動電位(引き込み電圧)ΔVpixは次式で表される。
△Vpix=Cgd・△Vg/(Clc+Ccs+Cgd+Csd)・・・(1)
上記引き込み電圧ΔVpixにより生じるフリッカを低減する方法として、共通電極電位(対向電位)Vcomを、ΔVpixに応じて設定(シフト)する方法がある。図17は、対向電位Vcomを、ΔVpixに応じてシフトした状態を示している。具体的には、対向電位Vcomは、ΔVpixを考慮して、正極性駆動時の画素電位と対向電位Vcomとの電位差と、負極性駆動時の画素電位と対向電位Vcomとの電位差とが等しくなるように設定される。この対向電位Vcomを最適対向電位Vcomという。
これにより、正極性駆動時と負極性駆動時とで同輝度の表示を行うことができるため、フリッカを低減することができる。
日本国公開特許公報「特開2002−229532号公報(2002年8月16日公開)」
しかしながら、上記従来の方法では、白表示に相当する電位を書き込む場合と、黒表示に相当する電位を書き込む場合とでは、最適対向電位Vcomが一致せず、所定の階調においてフリッカが発生するという問題がある。ここで、白表示時と黒表示時とで最適対向電位Vcomがずれる原因について、図18を用いて以下に説明する。図18は、最適対向電位Vcomがずれた様子を示すタイミングチャートである。
一般に、液晶容量Clcの容量値は、液晶がオンしている場合とオフしている場合とで異なる。以下では、ノーマリーブラックの場合を例に挙げる。この場合、液晶がオンしているときは白表示となり、液晶がオフしているときは黒表示となる。
液晶がオンしているときの、液晶容量をClc_on、引き込み電圧をΔVpix_onとし、液晶がオフしているときの、液晶容量をClc_off、引き込み電圧をΔVpix_offとすると、ΔVpix_onおよびΔVpix_offは、以下の式で表される。
△Vpix_on=Cgd・ΔVg/(Clc_on+Ccs+Cgd+Csd)・・・(2)
△Vpix_off=Cgd・ΔVg/(Clc_off+Ccs+Cgd+Csd)・・・(3)
式(2)および(3)から、液晶容量Clcが異なると、引き込み電圧△Vpixも異なることが分かる。そして、最適対向電位Vcomは、上述のように引き込み電圧△Vpixに応じて設定されるため、電圧印加時と電圧非印加時とで引き込み電圧△Vpixがずれることにより、最適対向電位Vcomもずれることになる。
一般に、液晶がオンしているときの液晶容量Clc_onは、液晶がオフしているときの液晶容量Clc_offよりも大きい(Clc_on>Clc_off)ため、△Vpix_on<△Vpix_offとなる。よって、液晶オン時の最適対向電位をVcom_on、液晶オフ時の最適対向電位をVcom_offとすると、Vcom_on>Vcom_offとなる。
具体例を挙げると、液晶容量Clc_on=100fF、液晶容量Clc_off=50fF、補助容量Ccs=200fF、ゲート−ドレイン間の寄生容量Cgd=10fF、ソース−ドレイン間の寄生容量Csd=10fF、ΔVg=15Vとすると、式(2)および(3)より、
△Vpix_on=0.469V
△Vpix_off=0.556V
となる。
上記の結果より、引き込み電圧の差が約0.1Vであることが分かる。そのため、例えば、最適対向電位Vcomを、中間調表示を基準に設定した場合、すなわち、センター電位((Vgh+Vgl)/2)に対してロー(Low)側に0.5Vシフトさせた値に設定した場合、白表示では−0.031Vずれる一方、黒表示では+0.056Vずれてしまう。この場合、画素電位がセンター電位から離れるほど(白書き込みの画素電位が大きくなるほど、または、黒書き込みの画素電位が小さくなるほど)、最適対向電位Vcomのずれが大きくなる。また、最適対向電位Vcomを、白階調表示を基準に設定した場合、すなわち、センター電位に対してロー側に0.469Vシフトさせた値に設定した場合、黒表示では0.1Vずれてしまう。この場合、画素電位がセンター電位から離れるほど(黒書き込みの画素電位が小さくなるほど)、最適対向電位Vcomのずれが大きくなる。
このように、液晶がオンしているときとオフしているときとでは、液晶容量Clcの容量値が異なるため、最適対向電位Vcomを一致させることができず、これにより、所定の階調でフリッカが視認され易くなる。
上記の問題は、特に、画素メモリを備えた液晶表示装置(メモリ型の液晶表示装置)(例えば、特許文献1)において顕著となる。メモリ型の液晶表示装置では、一旦、画素に書き込まれた画像データを保持して、該画像データの極性を反転させながらリフレッシュ動作を行って表示(メモリ動作モード)を行う。多色(多階調)表示を行う通常動作(通常動作モード、多色表示モード)においては、データ信号線を通して画素に1フレームごとに新しい画像データに書き換える一方、メモリ動作モードにおいては、メモリ回路(画素メモリ)に保持した画像データを用いることから、リフレッシュ動作を行う間はデータ信号線に書き換え用の画像データを供給する必要がない。
従って、メモリ動作モードにおいては、走査信号線およびデータ信号線を駆動する回路の動作を停止させることが可能であるので消費電力を削減することが可能であるし、大きな容量を有するデータ信号線の充放電回数の削減や、メモリ動作期間に対応する画像データをコントローラに伝送せずに済むことによる、消費電力の低減も可能である。そのため、当該メモリ動作モードは、携帯電話の待ち受け画面表示などの低消費電力化の要求が強い画像表示によく用いられる。
このようなメモリ型の液晶表示装置では、2値の駆動を行っているため、上記のとおり最適対向電位Vcomが、白表示時と黒表示時とで一致せず、フリッカによる表示品位の低下が顕著となる。
本発明では、上記問題点に鑑み、メモリ型の液晶表示装置において、フリッカを低減することにより表示品位を向上させうる構成を提案する。
本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、
データ信号電位の書き込み後のデータ保持期間にリフレッシュ動作を行うメモリ型の液晶表示装置であって、
データ信号線と、走査信号線と、保持容量配線と、データ転送線と、リフレッシュ線と、画素電極と、対向電極と、制御端子が該走査信号線に接続された第1トランジスタと、制御端子が該データ転送線に接続された第2トランジスタと、制御端子が該第2トランジスタを介して該画素電極に接続された第3トランジスタと、制御端子が該リフレッシュ線に接続された第4トランジスタと、該画素電極に接続された第1保持容量と、該第2トランジスタを介して該画素電極に接続された第2保持容量と、を備え、
上記画素電極は、上記第1トランジスタを介して上記データ信号線に接続されるとともに、上記第3トランジスタおよび第4トランジスタを介して上記データ転送線に接続され、
上記データ保持期間では、上記各走査信号線を同時にアクティブにしている間に、上記保持容量配線に供給する保持容量配線信号の電位を一旦低下させ、上記各走査信号線を同時に非アクティブにしてから上記リフレッシュ線をアクティブにするまでの間に、上記保持容量配線信号の電位をもとの電位に戻すことを特徴とする。
上記構成によれば、データ保持期間では、上記データ信号線に、上記第3トランジスタをONにする定電位を与え、上記データ転送線を非アクティブにしながら、上記走査信号線を一旦アクティブにした後に上記リフレッシュ線をアクティブにすることにより、適切にリフレッシュ動作を行うことができる。さらに、上記各走査信号線を同時にアクティブにしている間に、上記保持容量配線に供給する保持容量配線信号の電位を一旦低下させ、上記各走査信号線を同時に非アクティブにしてから上記リフレッシュ線をアクティブにするまでの間に、上記保持容量配線信号の電位をもとの電位に戻すことにより、トランジスタの寄生容量等に起因して低下した画素電極の電位(画素電位)を、もとの電位に戻すことができる。そのため、対向電極の電位Vcomを調整することなく、最適対向電位(センター電位)を設定することができる。また、データ信号電位の値(例えば、黒表示に対応する電位および白表示に対応する電位)に関わらず、最適対向電位を共通に設定することができる。よって、フリッカを低減することができるため、表示品位を向上させることができる。
本液晶表示装置では、上記保持容量配線信号の電位の変化量は、上記画素電極の電位の低下量に応じて設定されている構成とすることもできる。
本液晶表示装置では、上記保持容量配線信号の電位の変化量は、上記第1トランジスタをOFFしたときのゲート端子およびドレイン端子間の寄生容量に起因する上記画素電極の電位の低下量に応じて設定されている構成とすることもできる。
本液晶表示装置では、上記保持容量配線信号の電位の変化量は、上記第1トランジスタをOFFしたときのゲート端子およびドレイン端子間の寄生容量と、上記データ保持期間における上記データ信号線に供給されるデータ信号電位の変動とに起因する上記画素電極の電位の低下量に応じて設定されている構成とすることもできる。
本液晶表示装置では、データ信号電位の書き込み期間では、上記データ転送線をアクティブにしておき、上記各データ信号線にデータ信号電位を出力しながら上記各走査信号線を順次選択する構成とすることもできる。
本液晶表示装置では、上記データ保持期間では、上記データ信号線に、上記第3トランジスタをONにする定電位を与える構成とすることもできる。
本液晶表示装置では、上記データ保持期間では、上記データ転送線を非アクティブにしながら、上記各走査信号線を一旦同時にアクティブにした後に上記各リフレッシュ線を同時にアクティブにすることによりリフレッシュ動作を行う構成とすることもできる。
本液晶表示装置では、上記対向電極の電位を、リフレッシュ動作ごとに2値間で入れ替える構成とすることもできる。
本液晶表示装置では、上記2値はともに、データ信号電位の最小値よりも大きく、データ信号電位の最大値よりも小さい構成とすることもできる。
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、上記課題を解決するために、
データ信号電位の書き込み後のデータ保持期間にリフレッシュ動作を行うメモリ型の液晶表示装置の駆動方法であって、
データ信号線と、走査信号線と、保持容量配線と、データ転送線と、リフレッシュ線と、画素電極と、対向電極と、制御端子が該走査信号線に接続された第1トランジスタと、制御端子が該データ転送線に接続された第2トランジスタと、制御端子が該第2トランジスタを介して該画素電極に接続された第3トランジスタと、制御端子が該リフレッシュ線に接続された第4トランジスタと、該画素電極に接続された第1保持容量と、該第2トランジスタを介して該画素電極に接続された第2保持容量と、を備え、
上記画素電極は、上記第1トランジスタを介して上記データ信号線に接続されるとともに、上記第3トランジスタおよび第4トランジスタを介して上記データ転送線に接続され、
データ信号電位の書き込み期間では、上記データ転送線をアクティブにしておき、上記各データ信号線にデータ信号電位を出力しながら上記各走査信号線を順次選択する一方、
上記データ保持期間では、上記データ信号線に、上記第3トランジスタをONにする定電位を与えるとともに、上記データ転送線を非アクティブにしながら、上記各走査信号線を一旦同時にアクティブにした後に上記各リフレッシュ線を同時にアクティブにし、かつ、
上記各走査信号線を同時にアクティブにしている間に、上記保持容量配線に供給する保持容量配線信号の電位を一旦低下させ、上記各走査信号線を同時に非アクティブにしてから上記リフレッシュ線をアクティブにするまでの間に、上記保持容量配線信号の電位をもとの電位に戻すことを特徴とする。
上記構成によれば、上記液晶表示装置と同様に効果を得ることができる。
以上のように、本発明の液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法では、データ信号線と、走査信号線と、保持容量配線と、データ転送線と、リフレッシュ線と、画素電極と、対向電極と、制御端子が該走査信号線に接続された第1トランジスタと、制御端子が該データ転送線に接続された第2トランジスタと、制御端子が該第2トランジスタを介して該画素電極に接続された第3トランジスタと、制御端子が該リフレッシュ線に接続された第4トランジスタと、該画素電極に接続された第1保持容量と、該第2トランジスタを介して該画素電極に接続された第2保持容量と、を備え、
上記画素電極は、上記第1トランジスタを介して上記データ信号線に接続されるとともに、上記第3トランジスタおよび第4トランジスタを介して上記データ転送線に接続され、
上記データ保持期間では、上記各走査信号線を同時にアクティブにしている間に、上記保持容量配線に供給する保持容量配線信号の電位を一旦低下させ、上記各走査信号線を同時に非アクティブにしてから上記リフレッシュ線をアクティブにするまでの間に、上記保持容量配線信号の電位をもとの電位に戻す構成である。
これにより、メモリ型の液晶表示装置において、フリッカを低減することができるため、表示品位を向上させることができる。
本実施の形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 本液晶表示装置における画素メモリの構成を示すブロック図である。 図2の画素メモリの動作を示す図であり、(a)ないし(h)は、各動作を示している。 本液晶表示装置における画素メモリの構成を示す回路図である。 図4の画素メモリにおいて、実施例1の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図5の動作における他の動作を示すタイミングチャートである。 図4の画素メモリにおいて、最適対向電位Vcomのずれが生じた場合の様子を示すタイミングチャートである。 図4の画素メモリにおいて、実施例1の画素に対応する動作を示すタイミングチャートである。 本発明の思想を説明するためのタイミングチャートである。 図4の画素メモリにおいて、実施例2の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図4の画素メモリにおいて、実施例2の動作を説明するための回路図である。 図4の画素メモリにおいて、実施例2の動作を説明するための回路図である。 図4の画素メモリにおいて、最適対向電位Vcomのずれが生じた場合の様子を示すタイミングチャートである。 図4の画素メモリにおいて、実施例2の画素に対応する動作を示すタイミングチャートである。 本発明の思想を説明するためのタイミングチャートである。 従来の液晶表示装置における画素の構成を示す回路図である。 図16における画素電極の電位(画素電位)の変化の様子を示すタイミングチャートである。 図16の画素において、最適対向電位Vcomのずれが生じた場合の様子を示すタイミングチャートである。
本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図1に、本実施の形態に係る液晶表示装置の構成を示す。本液晶表示装置1は、メモリ回路(画素メモリMR)が設けられた液晶パネルを備え、データ信号電位の書き込み後のデータ保持期間にリフレッシュ動作を行うメモリ型の液晶表示装置であり、携帯電話の動作時の画面表示等に用いられる多色(多階調)表示モード(通常動作モード)と、携帯電話の待ち受け時の画面表示等に用いられるメモリ動作モードとを切り替えて動作する。
液晶表示装置1は、ゲートドライバ/CSドライバ2(走査信号線駆動回路/保持容量配線駆動回路)、制御信号バッファ回路3、駆動信号発生回路/映像信号発生回路4(表示制御回路)、デマルチプレクサ5、画素アレイ6、を備えている。ゲートライン(走査信号線)GL(i)、CSライン(補助容量配線)CSL(i)、データ転送制御線(データ転送線)DT(i)、リフレッシュ出力制御線(リフレッシュ線)RC(i)、ソースライン(データ信号線)SL(j)、および、出力信号線vd(k)を備えている。但し、iは1≦i≦nの整数、jは1≦j≦mの整数、kは1≦k≦l<mの整数とする。
画素アレイ6は、画素メモリMR(メモリ回路)を含む画素40がn行m列のマトリクス状に配置された構成である。各画素メモリMRは画像データを独立に保持する。i行とj列との交点に位置する画素メモリMRに対応して、ゲートラインGL(i)、データ転送制御線DT(i)、リフレッシュ出力制御線RC(i)、CSラインCSL(i)、及び、ソースラインSL(j)が配されている。
ゲートドライバ/CSドライバ2は、ゲートラインGL(i)およびCSラインCSL(i)を介してn行分の画素40を駆動する駆動回路である。ゲートラインGL(i)およびCSラインCSL(i)は、i行目の各画素40に接続されている。
制御信号バッファ回路3は、データ転送制御線DT(i)およびリフレッシュ出力制御線RC(i)を介してn行分の画素40を駆動する駆動回路である。
駆動信号発生回路/映像信号発生回路4は、画像表示およびメモリ動作を行うための制御駆動回路であり、メモリ動作に用いられるタイミングのみならず、表示動作に用いられるゲートスタートパルス、ゲートクロック、ソーススタートパルス、および、ソースクロックなどのタイミングを生成する回路を兼ねることができる。
駆動信号発生回路/映像信号発生回路4は、多色表示モード(メモリ回路非動作)時にビデオ出力端子から多階調ビデオ信号を出力し、出力信号線vd(k)およびデマルチプレクサ5を介してソースラインSL(j)を駆動する。また、駆動信号発生回路/映像信号発生回路4は、同時に、ゲートドライバ/CSドライバ2を駆動・制御する信号s1を出力する。これによって各画素40に表示データを書き込み、多階調の表示を行う。
また、駆動信号発生回路/映像信号発生回路4は、メモリ回路動作モード時に、ビデオ出力端子から画素40内に保持するデータを出力信号線vd(k)(kは1≦k≦l<mの整数)およびデマルチプレクサ5を介してソースラインSL(j)に送出するとともに、ゲートドライバ/CSドライバ2を駆動・制御する信号s2および制御信号バッファ回路3を駆動・制御する信号s3を出力する。これによって、画素40にデータを書き込んで表示および保持したり、画素40に保持されたデータを読み出したりする。
但し、画素40に書き込んでメモリ回路に保持したデータは表示に用いられるだけでもよいので、画素40からの読み出し動作は必ずしも行われなくてよい。駆動信号発生回路/映像信号発生回路4がメモリ回路動作モードにおいてビデオ出力端子から出力信号線vd(k)に出力するデータは、第1の電位レベルと第2の電位レベルとで表される2値論理レベルである。画素40が、カラー表示の各画素に対応する場合には、2に対して画素の色数だけ累乗した色数での表示が可能になる。例えば、画素がRGBの3色分ある場合には、2の3乗=8色の表示モードでの表示が可能になる。
デマルチプレクサ5は、出力信号線vd(k)に出力されたデータを、対応するソースラインSL(j)に振り分けて出力する。
図2に、各画素メモリMRの構成の概念を示す。
画素メモリMRは、スイッチ回路SW1、第1データ保持部DS1、データ転送部TS1、第2データ保持部DS2、リフレッシュ出力制御部RS1、および、供給源VS1を備えている。
また、画素メモリMRには、ソースラインSL(1)に相当するデータ入力線IN1、ゲートラインGL(1)に相当するスイッチ制御線SC1、データ転送制御線DT1、および、リフレッシュ出力制御線RC1が設けられている。
スイッチ回路SW1は、ゲートドライバ/CSドライバ2によりスイッチ制御線SC1を介して駆動されることによって、データ入力線IN1と第1データ保持部DS1との間の導通と遮断とを選択的に行う。
第1データ保持部DS1は、第1データ保持部DS1に入力される2値論理レベルを保持する。
データ転送部DT1は、制御信号バッファ回路3によりデータ転送制御線DT1を介して駆動されることによって、第1データ保持部DS1に保持されている2値論理レベルを第1データ保持部DS1が保持したまま第2データ保持部DS2へ転送する転送動作と、上記転送動作を行わない非転送動作とを選択的に行う。なお、データ転送制御線DT1に供給される信号は全画素メモリMRに共通であるので、データ転送制御線DT1は必ずしも行ごとに設けられて制御信号バッファ回路3によって駆動される必要はなく、駆動信号発生回路/映像信号発生回路4やその他のものによって駆動されてもよい。
第2データ保持部DS2は、第2データ保持部DS2に入力される2値論理レベルを保持する。
リフレッシュ出力制御部RS1は、制御信号バッファ回路3によりリフレッシュ出力制御線RC1を介して駆動されることによって第1の動作を行う状態または第2の動作を行う状態に選択的に制御される。なお、リフレッシュ出力制御線RC1に供給される信号は全画素メモリMRに共通であるので、リフレッシュ出力制御線RC1は必ずしも行ごとに設けられて制御信号バッファ回路3によって駆動される必要はなく、駆動信号発生回路/映像信号発生回路4やその他のものによって駆動されてもよい。
第1の動作は、第2データ保持部DS2に保持されている2値論理レベルが第1の電位レベルであるか第2の電位レベルであるかという制御情報に応じて、リフレッシュ出力制御部RS1への入力を取り込んでリフレッシュ出力制御部RS1の出力として第1データ保持部DS1に供給するアクティブ状態となるか、リフレッシュ出力制御部RS1の出力を停止する非アクティブ状態となるかを選択する動作である。
第2の動作は、上記制御情報に関わらずリフレッシュ出力制御部RS1の出力を停止する動作である。
供給源VS1は、リフレッシュ出力制御部RS1の入力に、設定された電位の供給を行う。
次に、上記画素メモリMRの状態の遷移について、図3の(a)〜(h)を用いて説明する。ここでは、第1の電位レベルをHighとして「H」を、第2の電位レベルをLowとして「L」を、それぞれ図に示してある。また、上下に「H」および「L」が並んで記載されている箇所は、上段が画素メモリMRに「H」を書き込む場合の電位レベルの遷移状態を、下段が画素メモリMRに「L」を書き込む場合の電位レベルの遷移状態をそれぞれ示す。
データの書き込みモードにおいては、まず、データの書き込み期間T1が設けられる。
書き込み期間T1においては、図3の(a)に示すように、スイッチ制御線SC1によってスイッチ回路SW1がON状態とされ、データ入力線IN1からスイッチ回路SW1を介して第1データ保持部DS1に、データに対応した第1の電位レベルと第2の電位レベルとのいずれかで表される保持対象の2値論理レベルが入力される。
第1データ保持部DS1に2値論理レベルが入力されると、スイッチ制御線SC1によってスイッチ回路SW1はOFF状態とされる。またこのとき、データ転送制御線DT1によってデータ転送部TS1がON状態すなわち転送動作する状態とされ、第1データ保持部DS1に入力された2値論理レベルは保持されたまま、第1データ保持部DS1からデータ転送部TS1を介して第2データ保持部DS2に2値論理レベルが転送される。第2データ保持部DS2に2値論理レベルが転送されると、データ転送部TS1はOFF状態すなわち非転送動作を行う状態とされる。
また、書き込み期間T1に続いてリフレッシュ期間T2(データ保持期間)が設けられる。
図3の(b)に示すように、リフレッシュ期間T2においては、まず、デマルチプレクサ15からデータ入力線IN1に、第1の電位レベルを出力しておく。
そして、図3の(c)に示すように、スイッチ制御線SC1によってスイッチ回路SW1がON状態とされ、データ入力線IN1からスイッチ回路SW1を介して第1データ保持部DS1に、第1の電位レベルが入力される。第1データ保持部DS1に第1の電位レベルが入力されると、スイッチ制御線SC1によってスイッチ回路SW1はOFF状態とされる。
次いで、図3の(d)に示すように、リフレッシュ出力制御線RC1によってリフレッシュ出力制御部RS1は第1の動作を行う状態に制御される。リフレッシュ出力制御部RS1の第1の動作は、このときに第2データ保持部DS2に2値論理レベルとして第1の電位レベルと第2の電位レベルとのうちのいずれが保持されているかを表す制御情報に応じて異なる。
すなわち、第2データ保持部DS2に第1の電位レベルが保持されている場合には、リフレッシュ出力制御部RS1は、第2データ保持部DS2に第1の電位レベルが保持されていることを示す第1の制御情報が第2データ保持部DS2からリフレッシュ出力制御部RS1に伝達されることによりアクティブ状態となり、リフレッシュ出力制御部RS1への入力を取り込んでリフレッシュ出力制御部RS1の出力として第1データ保持部DS1に供給する動作を行う。リフレッシュ出力制御部RS1がこの第1の動作を行うとき、供給源VS1の電位は、第1の制御情報がリフレッシュ出力制御部RS1に伝達されている期間において少なくとも最終的にはリフレッシュ出力制御部RS1の入力に第2の電位レベルを供給することができるように、設定されている。この場合には、第1データ保持部DS1は、それまで保持していた2値論理レベルに上書きされる状態で、リフレッシュ出力制御部RS1から供給された第2の電位レベルを保持する。
一方、第2データ保持部DS2に第2の電位レベルが保持されている場合には、リフレッシュ出力制御部RS1は非アクティブ状態となり、第2データ保持部DS2に第2の電位レベルが保持されていることを示す第2の制御情報が第2データ保持部DS2からリフレッシュ出力制御部RS1に伝達されることにより、出力を停止した状態(図中「×」で示す)となる。この場合には、第1データ保持部DS1はそれまで保持していた第1の電位レベルを保持し続ける。
その後、リフレッシュ出力制御線RC1によってリフレッシュ出力制御部RS1は第2の動作を行う状態に制御される。
リフレッシュ期間T2では、次いで、図3の(e)に示すように、データ転送制御線DT1によってデータ転送部TS1が転送動作する状態とされ、それまで第1データ保持部DS1に保持されていた2値論理データは、第1データ保持部DS1に保持されたまま、第1データ保持部DS1からデータ転送部TS1を介して第2データ保持部DS2に転送される。第1データ保持部DS1から第2データ保持部DS2にデータが転送されると、データ転送部TS1はOFF状態すなわち非転送動作を行う状態とされる。
次いで、図3の(f)に示すように、スイッチ制御線SC1によってスイッチ回路SW1がON状態とされ、データ入力線IN1からスイッチ回路SW1を介して第1データ保持部DS1に、第1の電位レベルが入力される。第1データ保持部DS1に第1の電位レベルが入力されると、スイッチ制御線SC1によってスイッチ回路SW1はOFF状態とされる。
次いで、図3の(g)に示すように、リフレッシュ出力制御線RC1によってリフレッシュ出力制御部RS1が第1の動作を行う状態に制御される。第2データ保持部DS2に第1の電位レベルが保持されている場合には、リフレッシュ出力制御部RS1はアクティブ状態となり、供給源VS1から供給される第2の電位レベルを第1データ保持部DS1に供給する動作を行う。この場合には、第1データ保持部DS1は、それまで保持していた2値論理レベルに上書きされる状態で、リフレッシュ出力制御部RS1から供給された第2の電位レベルを保持する。一方、第2データ保持部DS2に第2の電位レベルが保持されている場合には、リフレッシュ出力制御部RS1は非アクティブ状態となり、出力を停止した状態となる。この場合には、第1データ保持部DS1はそれまで保持していた第1の電位レベルを保持し続ける。その後、リフレッシュ出力制御線RC1によってリフレッシュ出力制御部RS1が第2の動作を行う状態に制御され、出力を停止した状態となる。
次いで、図3の(h)に示すように、データ転送制御線DT1によってデータ転送部TS1が転送動作する状態とされ、それまで第1データ保持部DS1に保持されていた2値論理レベルは、第1データ保持部DS1に保持されたまま、第1データ保持部DS1からデータ転送部TS1を介して第2データ保持部DS2に転送される。第1データ保持部DS1から第2データ保持部DS2に2値論理レベルが転送されると、データ転送部TS1はOFF状態すなわち非転送動作を行う状態とされる。
上記の一連の動作により、図3の(h)では、第1データ保持部DS1および第2データ保持部DS2において、図3の(a)の書き込み期間T1で書き込んだ2値論理レベルが復元される。従って、図3の(h)の後に図3の(b)〜(h)までの動作を任意数繰り返しても書き込み期間T1で書き込んだデータが同様に復元される。
ここで、書き込み期間T1に第1の電位レベル(ここではHigh)が書き込まれた場合には、図3の(d)と図3の(f)とで1回ずつレベル反転されてリフレッシュされることにより、第1の電位レベルに復元され、書き込み期間T1に第2の電位レベル(ここではLow)が書き込まれた場合には、図3の(c)と図3の(g)とで1回ずつ反転されてリフレッシュされることにより、第2の電位レベルに復元される。
なお、第1の電位レベルをLow、第2の電位レベルをHighとする場合には、上述の動作論理を反転させればよい。
上記構成によれば、リフレッシュ期間T2において、図3の(c)・(f)のようにデータ入力線IN1から第1データ保持部DS1に第1の電位レベルを供給するとともに、図3の(d)・(g)のようにリフレッシュ出力制御部RS1が供給源VS1から第1データ保持部DS1に第2の電位レベルを供給するようにしたので、リフレッシュ動作を行うのに例えばインバータを備える必要がない。
従って、データ転送部TS1に用いられるデータ転送素子にオフリーク電流が存在して第2データ保持部DS2のデータ保持ノードの電位が変動しても、当該データ保持ノードの電位に基づいてリフレッシュ動作を行う回路であるリフレッシュ出力制御部RS1に、消費電流の増加や誤動作のない動作を適切に行わせることができる。
次に、当該画素メモリMRの具体的な構成および動作について説明する。
図4に、本実施の形態に係る画素メモリMR(メモリ回路)の構成を、等価回路として示す。
画素メモリMRは、前述したように、スイッチ回路SW1、第1データ保持部DS1、データ転送部TS1、第2データ保持部DS2、および、リフレッシュ出力制御部RS1を備えている。
スイッチ回路SW1は、Nチャネル型のTFTであるトランジスタN1(第1トランジスタ)からなる。第1データ保持部DS1は容量Ca1(第1保持容量)からなる。データ転送部TS1は転送素子としてのNチャネル型のTFTであるトランジスタN2(第2トランジスタ)からなる。第2データ保持部DS2は容量Cb1(第2保持容量)からなる。リフレッシュ出力制御部RS1は、Nチャネル型のTFTであるトランジスタN3(第4トランジスタ)と、Nチャネル型のTFTであるトランジスタN4(第3トランジスタ)とからなる。容量Ca1は容量Cb1よりも容量値が大きい。
すなわち、図4では、画素メモリMRを構成する全てのトランジスタがNチャネル型のTFT(電界効果トランジスタ)からなる。従って、画素メモリMRはアモルファスシリコン中にも作り込みやすい。
また、各画素メモリMRを駆動する信号線として、前述のゲートラインGL(i)、データ転送制御線DT(i)、リフレッシュ出力制御線RC(i)、ソースラインSL(j)、及び、CSラインCSL(i)が液晶表示装置1に設けられている。
また、上記のTFTのような電界効果型トランジスタの一方のドレイン/ソース端子(導通端子)を第1のドレイン/ソース端子、他方のドレイン/ソース端子を第2のドレイン/ソース端子と呼ぶものとする。このことについては他の実施例でも同様とする。
トランジスタN1のゲート端子(制御端子)はゲートラインGL(i)、トランジスタN1の第1のドレイン/ソース端子はソースラインSL(j)に、トランジスタN1の第2のドレイン/ソース端子は容量Ca1の一端であるノードPIX(保持ノード)に、それぞれ接続されている。容量Ca1の他端はCSラインCSL(i)に接続されている。トランジスタN1がON状態であるときはスイッチ回路SW1は導通状態となり、トランジスタN1がOFF状態であるときはスイッチ回路SW1は遮断状態となる。
トランジスタN2のゲート端子はデータ転送制御線DT(i)、トランジスタN2の第1のドレイン/ソース端子はノードPIXに、トランジスタN2の第2のドレイン/ソース端子は容量Cb1の一端であるノードMRY(保持ノード)に、それぞれ接続されている。容量Cb1の他端はCSラインCSL(i)に接続されている。トランジスタN2がON状態であるときはデータ転送部TS1は転送動作する状態となり、トランジスタN2がOFF状態であるときはデータ転送部TS1は非転送動作を行う状態となる。
トランジスタN3のゲート端子はリフレッシュ出力制御部RS1の入力端子IN1としてノードMRYに、トランジスタN3の第1のドレイン/ソース端子はデータ転送制御線DT(i)に、トランジスタN3の第2のドレイン/ソース端子はトランジスタN4の第1のドレイン/ソース端子に、それぞれ接続されている。トランジスタN4のゲート端子はリフレッシュ出力制御線RC(i)に、トランジスタN4の第2のドレイン/ソース端子はリフレッシュ出力制御部RS1の出力端子OUT1としてノードPIXに、それぞれ接続されている。すなわち、トランジスタN3とトランジスタN4とは、リフレッシュ出力制御部RS1の入力とリフレッシュ出力制御部RS1の出力との間に、トランジスタN3がリフレッシュ出力制御部RS1の入力側に配置されるように、互いに直列に接続されている。なお、トランジスタN3とトランジスタN4との互いの接続位置は、上記例の場合と入れ替わってもよく、トランジスタN3とトランジスタN4とは、リフレッシュ出力制御部RS1の入力とリフレッシュ出力制御部RS1の出力との間に互いに直列に接続されていればよい。
トランジスタN4がON状態であるときに、リフレッシュ出力制御部RS1は第1の動作を行う状態に制御され、トランジスタN4がOFF状態であるときに、リフレッシュ出力制御部RS1は第2の動作を行う状態に制御される。トランジスタN3はNチャネル型であるので、リフレッシュ出力制御部RS1が第1の動作を行うときに、アクティブ状態となる制御情報すなわちアクティブレベルはHigh、非アクティブ状態となる制御情報すなわち非アクティブレベルはLowである。
なお、ノードPIXと対向電極(共通電極)COMとの間に、液晶容量Clcが接続されている。
次に、上記構成の画素メモリMRの動作について説明する。なお、ここでは、画素メモリMRの基本的な動作説明を主とするため、上述した寄生容量に起因した電位変動は考慮しないものとする。
図5および図6に、画素メモリMRのデータの書き込み動作を示す。本実施例では、画素アレイ6の各行を線順次に駆動(走査)する。従って、書き込み期間T1は行ごとに決められており、i行の書き込み期間T1をT1iと表記する。図5では書き込み期間T1iに第1のデータとしての「1」=Highが書き込まれる場合を示し、図6では書き込み期間T1iに第2のデータとしての「0」=Lowが書き込まれる場合を示している。また、図5および図6の下方に、図3の(a)〜(h)に対応する各期間におけるノードPIXの電位(左側)およびノードMRYの電位(右側)を併せて示した。
図5においては、ゲートラインGL(i)、データ転送制御線DT(i)、および、リフレッシュ出力制御線RC(i)には、制御信号バッファ回路13からHigh(アクティブレベル)とLow(非アクティブレベル)とからなる2値レベルの電位が印加される。上記2値レベルのHigh電位およびLow電位については、上記の各線に個別に設定されてもよい。ソースラインSL(j)には、デマルチプレクサ5を介して駆動信号発生回路/映像信号発生回路14から、ゲートラインGL(i)のHigh電位より低いHighとLowとからなる2値論理レベルが出力される。データ転送制御線DT(i)のHigh電位は、ソースラインSL(j)のHigh電位とゲートラインGL(i)のHigh電位とのいずれかに等しく、データ転送制御線DT(i)のLow電位は上記2値論理レベルのLow電位に等しい。また、CSラインCSL(i)が供給する電位(CS電位)は一定である。
データの書き込み動作に対しては、書き込み期間T1iとリフレッシュ期間T2とが設けられている。書き込み期間T1iは行ごとに決められた時刻twiから開始される。リフレッシュ期間T2は全行の画素メモリMRへのデータ書き込みが終了した後に、全行に対して時刻trから一斉に開始される。書き込み期間T1iは、画素メモリMR1に保持させようとするデータを書き込む期間であり、順に連続する期間t1iおよび期間t2iからなる。リフレッシュ期間T2は、画素メモリMRに書き込んだデータをリフレッシュしながら保持する期間であり、順に連続する期間t3〜期間t14を有している。
書き込み期間T1iにおいて、期間t1iではゲートラインGL(i)およびデータ転送制御線DT(i)の電位がともにHighとなる。リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位はLowである。これによりトランジスタN1・N2がON状態になるため、スイッチ回路SW1は導通状態、データ転送部TS1は転送動作する状態となり、ノードPIXにソースラインSL(j)に供給された第1の電位レベル(ここではHighとする)が書き込まれる。期間t2iではゲートラインGL(i)の電位がLowとなる一方、データ転送制御線DT(i)の電位はHighを持続する。リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位はLowである。これによりトランジスタN1がOFF状態になるため、スイッチ回路SW1は遮断状態になる。また、トランジスタN2がON状態を持続するため、データ転送部TS1は転送動作する状態を維持する。従って、ノードPIXからノードMRYに第1の電位レベルが転送されるとともに、ノードPIX・MRYはソースラインSL(j)から切り離される。上記過程は、図3の(a)の状態に相当する。
次にリフレッシュ期間T2が開始される。リフレッシュ期間T2では、ソースラインSL(j)の電位(Vsig)は、第1の電位レベルであるHighとされる。また、ゲートラインGL(i)、データ転送制御線DT(i)、および、リフレッシュ出力制御線RCiについては、1≦i≦nの全てについて以下に説明する駆動が行われる、すなわち、全画素メモリMRについて一斉にリフレッシュ動作を行う(以下、これを「全リフレッシュ動作」と呼ぶことがある)。
リフレッシュ期間T2において、期間t3では、ゲートラインGL(i)の電位がLowとなり、データ転送制御線DT(i)の電位がLowとなり、リフレッシュ出力制御線RC(i)iの電位がLowとなる。これによりトランジスタN2がOFF状態となるため、データ転送部TS1は非転送動作を行う状態となり、ノードPIXとノードMRYとは互いに切り離される。ノードPIXとノードMRYとには、ともにHighが保持される。上記過程は図3の(b)の状態に相当する。
期間t4では、ゲートラインGL(i)の電位がHighとなり、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がLowを持続する。これによりトランジスタN1がON状態となるため、スイッチ回路SW1が導通状態となり、ノードPIXにソースラインSL(j)から再びHigh電位が書き込まれる。
期間t5では、ゲートラインGL(i)の電位がLowとなり、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がLowを持続する。これによりトランジスタN1がOFF状態となるため、スイッチ回路SW1が遮断状態となり、ノードPIXは、ソースラインSL(j)から切り離されてHighを保持する。
期間t4〜期間t5の過程は図5(c)の状態に相当する。
期間t6では、ゲートラインGL(i)の電位がLowを持続し、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がHighになる。これによりトランジスタN4がON状態にななり、リフレッシュ出力制御部RS1は第1の動作を行う。また、ノードMRYの電位がHighであることからトランジスタN3はON状態であるので、リフレッシュ出力制御部RS1がアクティブ状態となり、データ転送制御線DT(i)からトランジスタN3・N4を介してノードPIXにLow電位が供給される。データ転送制御線DT(i)は図2における供給源VS1を兼ねている。
期間t7では、ゲートラインGL(i)の電位がLowを持続し、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がLowになる。これによりトランジスタN4がOFF状態になるので、リフレッシュ出力制御部RS1は第2の動作を行う状態となり、ノードPIXは、第2ワード線Xi(2)から切り離されてLowを保持する。
期間t6〜期間t7の過程は図3の(d)の状態に相当する。
期間t8では、ゲートラインGL(i)の電位がLowを持続し、データ転送制御線DT(i)の電位がHighになり、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がLowを持続する。これによりトランジスタN2がON状態となるため、データ転送部TS1が転送動作する状態となる。このとき、容量Ca1と容量Cb1との間で電荷の移動が起こり、ノードPIXおよびノードMRYの両方の電位がLowとなる。ノードPIXの電位は、容量Cb1からトランジスタN2を介して容量Ca1に正電荷が移動することにより、若干の電圧ΔVxだけ上昇するが、Lowの電位範囲内にある。
この期間t8はリフレッシュされた2値論理データを、データ転送部TS1を介して互いに接続された第1データ保持部DS1と第2データ保持部DS2との両方によって保持する期間であり、長く設定することが可能である。このことは以後の実施例でも同様である。
期間t9では、ゲートラインGL(i)の電位がLowを持続し、データ転送制御線DT(i)の電位がLowになり、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がLowを持続する。これによりトランジスタN2がOFF状態となるため、データ転送部TS1が非転送動作を行う状態となり、ノードPIXとノードMRYとは互いに切り離される。ノードPIXとノードMRYとには、ともにLowが保持される。期間t8〜期間t9の上記過程は図3の(e)の状態に相当する。
期間t10では、ゲートラインGL(i)の電位がHighになり、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がLowを持続する。これによりトランジスタN1がON状態となるため、スイッチ回路SW1は導通状態となり、ノードPIXにソースラインSL(j)から再びHigh電位が書き込まれる。
期間t11では、ゲートラインGL(i)の電位がLowになり、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がLowを持続する。これによりトランジスタN1がOFF状態となるため、スイッチ回路SW1は遮断状態となり、ノードPIXは、ソースラインSL(j)から切り離されてHighを保持する。
期間t10〜期間t11の過程は図3の(f)の状態に相当する。
期間t12では、ゲートラインGL(i)の電位がLowを持続し、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がHighになる。これによりトランジスタN4がON状態になるため、リフレッシュ出力制御部RS1は第1の動作を行う状態となる。また、ノードMRYの電位がLowであることからトランジスタN3はOFF状態であるので、リフレッシュ出力制御部RS1は非アクティブ状態となり、出力を停止した状態となる。従って、ノードPIXはHighを保持したままとなる。
期間t13では、ゲートラインGL(i)の電位がLowを持続し、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がLowになる。これによりトランジスタN4はOFF状態となるため、ためリフレッシュ出力制御部RS1は第2の動作を行う状態となり、ノードPIXはHighを保持する。
期間t12〜期間t13の上記過程は図3の(g)の状態に相当する。
期間t14では、ゲートラインGL(i)の電位がLowを持続し、データ転送制御線DT(i)の電位がHighになり、リフレッシュ出力制御部RS1の電位がLowを持続する。これによりトランジスタN2がON状態となるため、データ転送部TS1は転送動作する状態となる。このとき、容量Ca1と容量Cb1との間で電荷の移動が起こり、ノードPIXおよびノードMRYの両方の電位がHighとなる。ノードPIXの電位は、容量Ca1からトランジスタN2を介して容量Cb1に正電荷が移動することにより、若干の電圧ΔVyだけ低下するが、Highの電位範囲内にある。上記過程は図3の(h)の状態に相当する。
この期間t14はリフレッシュされた2値論理データを、データ転送部TS1を介して互いに接続された第1データ保持部DS1と第2データ保持部DS2との両方によって保持する期間であり、長く設定することが可能である。このことは以後の実施例でも同様である。
以上の動作により、ノードPIXの電位は、期間t1i〜期間t5および期間t10〜期間t14でHigh、期間t6〜期間t9でLowとなり、ノードMRYの電位は、期間t1i〜期間t7および期間t14でHigh、期間t8〜期間t13でLowとなる。
この後、リフレッシュ期間T2を継続する場合には、期間t3〜期間t14の動作を繰り返す。新たなデータを書き込む場合には、リフレッシュ期間T2を終了して全リフレッシュ動作モードを解除する。
以上が、図5についての説明である。
なお、全リフレッシュ動作の命令を、外部からの信号ではなく、発振器等にて内部で発生させたクロックにより生成するようにしてもよい。そうすることで外部システムが一定時間毎にリフレッシュ命令を入力する必要がなくなり、柔軟なシステム構築ができるという利点がある。本実施例による画素メモリMRを用いたダイナミックメモリ回路においては、全リフレッシュ動作を、ゲートラインGL(i)ごとにスキャンすることによって行う必要がなく、アレイ全体に一括で行うことができるため、一般の従来のダイナミックメモリ回路においてソースラインSL(j)の電位を破壊読み出ししながらリフレッシュするのに必要となるような周辺回路を削減することができる。
次に、図6についての説明を行う。
図6では、書き込み期間T1iに画素メモリMRに第2の電位レベルとしてのLowを書き込むが、書き込み期間T1iにソースラインSL(j)の電位をLowとする他は、各期間における、ゲートラインGL(i)、データ転送制御線DT(i)、および、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位変化は図5と同様である。
これにより、ノードPIXの電位は、期間t1i〜期間t3および期間t12〜期間t14でLow、期間t4〜期間t11でHighとなり、ノードMRYの電位は、期間t1i〜期間t7および期間t14でLow、期間t8〜期間t13でHighとなる。
なお、図3の(a)〜(h)は画素メモリMRの状態遷移を表すものであったが、図5および図6における画素メモリMRの動作ステップとしては、以下のように区分することができる。
(1)第1のステップ(期間t1i〜期間t2i(書き込み期間T1i))
第1のステップでは、駆動信号発生回路/映像信号発生回路4からソースラインSL(j)にデータに対応する2値論理レベルを供給した状態、かつ、リフレッシュ出力制御部RS1に第2の動作を行わせた状態としてスイッチ回路SW1を導通させることにより画素メモリMRに上記2値論理レベルを書き込み、画素メモリMRに上記2値論理レベルが書き込まれた状態、かつ、リフレッシュ出力制御部RS1に第2の動作を行わせた状態としてデータ転送部TS1によって転送動作を行う。
(2)第2のステップ(期間t3〜期間t4と期間t9〜期間t10とのそれぞれ)
第2のステップでは、第1ステップに続いて、リフレッシュ出力制御部RS1に第2の動作を行わせた状態、かつ、データ転送部TS1に非転送動作を行わせた状態としてスイッチ回路SW1を導通させることにより、リフレッシュ出力制御部RS1をアクティブ状態とする制御情報に相当するレベルと同じ2値論理レベルをソースラインSL(j)を介して第1データ保持部DS1に入力する。
(3)第3のステップ(期間t5〜期間t6と期間t11〜期間t12とのそれぞれ)
第3のステップでは、第2ステップに続いて、スイッチ回路SW1を遮断した状態、かつ、データ転送部TS1に非転送動作を行わせた状態としてリフレッシュ出力制御部RS1によって第1の動作を行うとともに、第1の動作の終了時には供給源VS1からリフレッシュ出力制御部RS1の入力にリフレッシュ出力制御部RS1をアクティブ状態とする制御情報に相当するレベルの反転レベルの2値論理レベルを供給している状態とする。
(4)第4のステップ(期間t7〜期間t8と期間t13〜期間t14とのそれぞれ)
第4のステップでは、第3ステップに続いて、スイッチ回路SW1を遮断した状態、かつ、リフレッシュ出力制御部RS1に第2の動作を行わせた状態としてデータ転送部TS1によって転送動作を行う。
そして、書き込み動作全体としては、まず第1ステップを実行し、第1のステップに続いて、第2のステップの開始から第4のステップの終了までの一連の動作(期間t3〜期間t8)を1回以上実行する動作となる。
ここで、図4の液晶容量Clcは、ノードPIXと共通電極COMとの間に液晶層が配置されてなる容量である。すなわち、ノードPIXは画素電極に接続されている。このとき、容量Ca1は画素40の補助容量としても機能する。また、スイッチ回路SW1を構成するトランジスタN1は画素40の選択素子としても機能する。共通電極(対向電極)COMは、図4の回路が形成されるマトリクス基板に対向する共通電極基板上に設けられる。但し、共通電極COMはマトリクス基板と同一基板上にあってもよい。
画素メモリMRにおいて、多階調表示モード(通常動作モード)では、画素40に2値レベルよりも電位レベル数の多いデータ信号を供給して、リフレッシュ制御部RS1にアクティブ状態となる第1の動作を行わせない状態で表示を行えばよい。多階調表示モードでは、データ転送制御線DT(i)の電位をLowに固定することにより容量Ca1のみを補助容量として機能させてもよいし、データ転送制御線DT(i)の電位をHighに固定することにより、容量Ca1と容量Cb1とを合わせて補助容量として機能させてもよい。また、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位をLowに固定してトランジスタN4をOFF状態に保持することにより、もしくはデータ転送制御線DT(i)の電位をトランジスタN3がOFF状態となるように高く設定することにより、データ転送制御線DT(i)の電位が第1データ保持部DS1に蓄積された電荷によって決められる液晶容量Clcの表示階調に影響を与えないようにすることができ、メモリ機能を持たない液晶表示装置と同一の表示性能を実現することができる。
これに対して、メモリ動作モードでは、第1データ保持部の電位に応じた表示を行うことができる。液晶はAC的に極性を反転させない場合、焼きつきや液晶の劣化を引き起こすため、液晶をオンしているとき(白表示)および液晶をオフしているとき(黒表示)のどちらの場合でも、液晶に印加させる電圧の絶対値を同じにしながら極性を反転させる必要がある。そのため、対向電極COMの電位Vcomは、正極性駆動時の画素電位と対向電位Vcomとの電位差と、負極性駆動時の画素電位と対向電位Vcomとの電位差とが等しくなるように設定される(最適対向電位)。
なお、図5および図6では、共通電極COMの電位は、トランジスタN1がON状態となるごとにHighとLowとの間で反転するように駆動される。ここで、共通電極COMのHigh電位は上記2値論理レベルのHigh電位に等しく、共通電極COMのLow電位は上記2値論理レベルのLow電位に等しいとすると、共通電極COMの電位がLowであるときに、ノードPIXの電位がLowならば正極性の黒表示、ノードPIXの電位がHighならば正極性の白表示となり、共通電極COMの電位がHighであるときに、ノードPIXの電位がLowならば負極性の白表示、ノードPIXの電位がHighならば負極性の黒表示となる。従って、ノードPIXの電位がリフレッシュされるごとに、表示階調をほぼ維持したまま液晶印加電圧の向きが反転するように液晶が駆動されることになり、液晶印加電圧の実効値が正負で一定となる液晶の交流駆動が可能になる。また、共通電極COMの電位(2値)はともに、データ信号電位の最小値よりも大きく、データ信号電位の最大値よりも小さい構成とすることもできる。また、共通電極COMの電位は、後述する実施例1および2に示すように、一定の値に設定されていても良い。
しかしながら、従来の液晶表示装置では、図18に示したように、白表示に相当する電位を書き込む場合と、黒表示に相当する電位を書き込む場合とでは、最適対向電位(Vcom_W、Vcom_Bが一致せず、所定の階調においてフリッカが発生するという問題がある。
図5および図6では、トランジスタN1の寄生容量Cgdを考慮していないため、画素電位(ノードPIXの電位)は、トランジスタN1がオフしても変動せず理想的な波形となっているが、現実には、寄生容量Cgdに起因して画素電位が変動するため、図18と同様、最適対向電位Vcomがずれることになる。図7は、図4の画素メモリMRにおいて、最適対向電位Vcomのずれが生じた場合の様子を示している。図7では、図5における、リフレッシュ期間T2の、ゲートラインGL(i)、データ転送部DT(i)、リフレッシュ出力制御線RC(i)、CSラインCSL(i)、および、ノードPIXの電位変化の詳細を示している。図7に示すように、ゲートラインGL(i)がHigh電位からLow電位(トランジスタN1がOFF)になると、トランジスタN1の寄生容量Cgdに起因してノードPIXの電位が低下することにより、最適対向電位Vcomがセンター電位からずれてしまう。また、白表示に相当する電位を書き込む場合の最適対向電位(Vcom_W)と、黒表示に相当する電位を書き込むの最適対向電位(Vcom_B)が一致しない。これにより、フリッカが発生し表示品位の低下を招くという問題がある。
そこで、本液晶表示装置では、上記の構成に加えて、CSラインCSL(i)に供給する電位(CS電位)を調整することにより最適対向電位Vcom(VcomW・VcomB)を設定する構成を有している。この構成について、以下、実施例1〜3を挙げて説明する。
(実施例1)
図8は、本液晶表示装置の画素(図4)に対応する動作を示すタイミングチャートである。なお、以下では、説明の便宜上、図18に示した従来の動作と比較するため、図16の画素において本発明の思想を適用した場合の動作について、図9を例に挙げて説明することとし、図8に示す動作の説明は後述する。
図9は、図18の動作に本発明の思想を適用した場合の、画素電極14(図16参照)の電位(画素電位)の変化の様子を示すタイミングチャートである。なお、図9の動作は、TFT13(図16)をオンしてソースライン11から画素電極14にデータ信号電位を供給した後、TFT13をオフして、次にTFT13をオンするまで、供給したデータ信号電位を保持する様子を表している。
図9に示すように、まず、ゲートラインGL(i)(ゲートライン12)の電位がHighの期間に、CSラインCSL(i)(CSライン15)の電位(CS電位)をΔVcs分下げる(図9の(i))。このとき、トランジスタ13はON状態であるため、画素電極14はトランジスタ13を介してソースライン11に接続される。そのため、CS電位が低下(ΔVcs)しても、画素電極14の電位(画素電極に書き込まれた電位、「画素電位」ともいう)(High電位)は変動しない。
続いて、ゲートライン12の電位がLowになると、トランジスタ13がOFFし、画素電極14がフローティング状態となり、トランジスタ13のゲート電極gとドレイン電極dとの間の寄生容量Cgdに起因して、画素電位がΔVpix(引き込み電圧)だけ低下する。その後、CS電位をΔVcs分引き上げて、もとの電位に戻す(図9の(ii))。このとき、トランジスタ13はOFF状態であり、画素電極14は電荷を保持したままフローティング状態にあるため、CS電位をΔVcs分引き上げることにより、画素電位が突き上がる。
なお、図9の(ii)に示す画素電位が突き上がる方向は、引き込みの変動方向と反対方向としているため、引き込み電圧が、本来の充電すべき電圧に補正されることになる。
ここで、画素電位の変動電圧(引き込み電圧)ΔVpix、及び、CS電位を調整(引き下げ、引き上げ)することによって補正される電圧(補正電圧)ΔVpix′は、それぞれ次式で表すことができる。なお、ゲートオン電圧をVgh、ゲートオフ電圧をVgl、これらの差を△Vgとする。
△Vpix=Cgd×△Vg/(Clc+Ccs+Cgd+Csd)・・・(4)
ΔVpix′=ΔVcs×Ccs/(Clc+Ccs+Cgd+Csd)・・・(5)
ここで、例えば、理想的な状態として、引き込み電圧(ΔVpix)が完全に補正された場合を想定すると、次式が成り立つ。
ΔVpix=ΔVpix′・・・(6)
したがって、式(4)〜(6)より、CS電位の調整電圧ΔVcsは、次式で表される。
ΔVcs=△Vg×Cgd/Ccs・・・(7)
式(7)から分かるように、液晶のオン/オフにより変動する液晶容量Clcが消去されている。したがって、引き込み電圧(ΔVpix)を補正するために設定したCS電位の調整電圧(ΔVcs)を、式(7)を参照して所望の値に設定すれば、液晶のオン/オフに関わらず、式(6)の理想的な条件を満たすことが可能となる。すなわち、画素電位の低下分(引き込み電圧ΔVpix)を補正することができるため、対向電位Vcomを調整することなく、液晶のオン時とオフ時とで最適対向電位Vcom(VcomW・VcomB)を一致させることができ、フリッカの発生を抑えることができる。
具体例を以下に示す。液晶容量Clc_on=100(fF)、液晶容量Clc_off=50(fF)、補助容量Ccs=200(fF)、ゲート−ドレイン間の寄生容量Cgd=10(fF)、ソース−ドレイン間の寄生容量Csd=10(fF)、(Vgh−Vgl)=15(V)とすると、CS電位の調整電圧ΔVcsは、式(7)より、
△Vcs=0.75V
となる。
白表示および黒表示それぞれの、トランジスタN1の寄生容量Cgdに起因する引き込み電圧△Vpix_on、△Vpix_offは、式(2)(3)より、
ΔVpix_on=0.469V
ΔVpix_off=0.556V
となる。
これに対して、白表示および黒表示の場合の補正電圧ΔVpix′_on、ΔVpix′_offは、式(5)より、
ΔVpix′_on=0.469V
ΔVpix′_off=0.556V
となる。
上記のように、画素電位の変動(引き込み電圧)があっても、それに応じた補正が可能であることが分かる。すなわち、CS電位の調整電圧(突き下げ/突き上げ電圧)ΔVcsを、0.75Vに設定することにより、画素電位の低下分(引き込み電圧ΔVpix_on=0.469V、ΔVpix_off=0.556V)を補正する(元に戻す)ことができるため、対向電位Vcomを調整する必要がなく、また、液晶がオンしているときの最適対向電位VcomWと、液晶がオフしているときの最適対向電位VcomBとを一致させることができる。当然、中間調に対してもこれに応じた補正が可能となる。よって、フリッカを低減することができるため表示品位を向上させることができる。
ここで、本液晶表示装置の画素(図4)に対応する動作について、図8を用いて説明する。
図8には、図6のリフレッシュ期間T2における、ゲートラインGL(i)、データ転送部DT(i)、リフレッシュ出力制御線RC(i)、CSラインCSL(i)、および、ノードPIXの電位変化の詳細を示している。
まず、期間t4において、ゲートラインGL(i)の電位がHighとなり、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がLowを持続する。これによりトランジスタN1がON状態となるため、スイッチ回路SW1が導通状態となり、ノードPIXにソースラインSL(j)から、白表示に相当するHigh電位(VHW)が書き込まれる。トランジスタN1がON状態の間に、CSラインCSL(i)の電位がΔVcsだけ低下する(図8の(i))。
期間t5では、ゲートラインGL(i)の電位がLowとなり、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がLowを持続する。これによりトランジスタN1がOFF状態となるため、スイッチ回路SW1が遮断状態となり、ノードPIXは、ソースラインSL(j)から切り離され、フローティング状態となる。ノードPIXの電位は、トランジスタN1がOFFした瞬間、ゲート−ドレイン間の寄生容量Cgdに起因して、VWHからΔVpix_Wだけ低下する。その後、CSラインCSL(i)の電位がΔVcsだけ上昇する(図8の(ii))。すると、ノードPIXの電位は上昇し、もとの電位VWHに戻る。
期間t6では、ゲートラインGL(i)の電位がLowを持続し、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がHighになる。これによりトランジスタN4がON状態にななり、リフレッシュ出力制御部RS1は第1の動作を行う。また、ノードMRYの電位がHighであることからトランジスタN3はON状態であるので、リフレッシュ出力制御部RS1がアクティブ状態となり、データ転送制御線DT(i)からトランジスタN3・N4を介してノードPIXにLow電位(VWL)が供給される。
期間t7〜期間t9では、図6と同様の動作を行う。
期間t10では、ゲートラインGL(i)の電位がHighになり、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がLowを持続する。これによりトランジスタN1がON状態となるため、スイッチ回路SW1は導通状態となり、ノードPIXにソースラインSL(j)から再びHigh電位が書き込まれる。また、CSラインCSL(i)の電位がΔVcsだけ低下する(図8の(iii))。
期間t11では、ゲートラインGL(i)の電位がLowとなり、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がLowを持続する。これによりトランジスタN1がOFF状態となるため、スイッチ回路SW1が遮断状態となり、ノードPIXは、ソースラインSL(j)から切り離され、フローティング状態となる。ノードPIXの電位は、トランジスタN1がOFFした瞬間、ゲート−ドレイン間の寄生容量Cgdに起因して、VWHからΔVpix_Wだけ低下する。その後、CSラインCSL(i)の電位がΔVcsだけ上昇する(図8の(iv))。すると、ノードPIXの電位は上昇し、もとの電位VWHに戻る。
期間t12では、ゲートラインGL(i)の電位がLowを持続し、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がHighになる。これによりトランジスタN4がON状態になるため、リフレッシュ出力制御部RS1は第1の動作を行う状態となる。また、ノードMRYの電位がLowであることからトランジスタN3はOFF状態であるので、リフレッシュ出力制御部RS1は非アクティブ状態となり、出力を停止した状態となる。従って、ノードPIXはHigh(VWH)を保持したままとなる。
期間t13〜期間t14では、図6と同様の動作を行う。
なお、ノードPIXにソースラインSL(j)から、黒表示に相当するHigh電位(VHB)が書き込まれる場合には、ノードPIXの電位は、トランジスタN1がOFFした瞬間(期間t5,t11)、ゲート−ドレイン間の寄生容量Cgdに起因して、VWBからΔVpix_Bだけ低下する。なお、式(2)、(3)より、引き込み電圧は液晶容量に応じて変化するため、△Vpix_W<△Vpix_Bの関係となる。この場合にも、ゲートラインGL(i)がHigh電位の期間に低下したCSラインCSL(i)の電位がΔVcsだけ上昇する(図8の(ii),(iv))と、ノードPIXの電位は上昇し、もとの電位VWBに戻る(期間t5,期間t11)。
以上のように、本実施例1に係る液晶表示装置では、画素に書き込まれた画像データを保持して、該画像データの極性を反転させながらリフレッシュ動作を行う期間(T2:データ保持期間)において、ゲートラインGL(i)をアクティブにしている間(期間t4,期間t10)に、CSラインCSL(i)を所定電位だけ低下させ、その後ゲートラインGL(i)を非アクティブにしてからリフレッシュ出力制御線RC(i)をアクティブにするまで(期間t5、期間t11)に、CSラインCSL(i)の電位をもとの電位に戻す(該所定電位だけ上昇させる)構成を有している。これにより、寄生容量Cgdに起因して低下したノードPIXの電位(画素電位)を、もとの電位に戻すことができるため、対向電位Vcomを調整することなく、最適対向電位(センター電位)を設定することができる。また、ソースラインSL(j)へ供給するデータ信号電位の値に関わらず、最適対向電位を共通に設定することができる。よって、フリッカを低減することができるため、表示品位を向上させることができる。
(実施例2)
上記実施例1では、トランジスタN1をOFFしたときのトランジスタN1のゲート−ドレイン間の寄生容量Cgdに起因する電位変動(引き込み電圧)のみに着目している。次に、複数の要因により画素電位の変動が生じた場合に、フリッカを低減するための構成(実施例2)について説明する。
トランジスタN1をOFFした後に画素電位が変動する要因としては、上記のようにトランジスタN1のゲート−ドレイン間の寄生容量Cgdに起因する引き込み電圧の他に、ソースラインSL(j)の電位変動による引き込み電圧が考えられる。
そこで、トランジスタN1をOFFした後にソースラインSL(j)の電位(Vsig)を変動させる構成について簡単に説明する。
本実施例3の画素メモリMRは図4と同じである。なお、ソースラインSL(j)はサンプリングスイッチSMPを介して駆動信号発生回路/映像信号発生回路4に接続されている。また、図4におけるノードPIXをnodeA、ノードMRYをnodeB、データ転送制御線DT(i)をnodeCとする。
図10に示すように、リフレッシュ期間においては、リフレッシュ出力制御部RS1に出力端子OUT1を遮断させた状態において、第1データ保持部DS1と第2データ保持部DS2とが同じ2値論理レベルを保持し、データ転送制御線DT(i)の電位を第1の電位レベルと第2の電位レベルとのうちの一方(例えば図10ではLow)とするとともに、駆動信号発生回路/映像信号発生回路4からソースラインSL(j)に第1の電位レベルと第2の電位レベルとのうちの他方(例えば図10ではHigh)を供給してからソースラインSL(j)がフローティングとされた状態にある所定期間をtxを設ける。
図11に、nodeA=0V、nodeB=0V、nodeC=5Vの場合に、ソースラインSL(j)を0Vとしてからフローティングとした状態における、期間txのnodeAに対するリーク状態を示す。トランジスタN1においてはリーク電流が発生せず、トランジスタN3・N4においてnodeCからnodeAに向うリーク電流が発生する。
図12に、nodeA=5V、nodeB=5V、nodeC=5Vの場合に、ソースラインSL(j)を0Vとしてからフローティングとした状態における、期間txのnodeAに対するリーク状態を示す。トランジスタN1においてnodeAからソースラインSL(j)に向うリーク電流が発生し、トランジスタN3・N4においてはリーク電流が発生しない。
本実施例3によれば、第1データ保持部DS1の2値論理レベルの保持ノードが、第1の電位レベルを保持している場合と、第2の電位レベルを保持している場合とで、当該保持ノードに対して発生するリークが平衡している。
よって、書き込まれたデータに対応する2値論理レベルを保持する2つの保持部と、2つの保持部の間の2値論理レベルの転送を行うデータ転送部と、一方の保持部の保持する2値論理レベルに基づいて他方の保持部のリフレッシュ動作を行う回路とを備えたメモリ装置であって、メモリセルに2値論理レベルを供給する配線から当該2値論理レベルを書き込む1つ目の保持部に対するリーク量を異なる回路状態間で平衡させることのできるメモリ装置を実現することができる。
また、ソースラインSL(j)をフローティングとするので、リーク電流を減少させることができ、低消費電力化を図ることができる。
なお、所定期間txにおいて、リフレッシュ出力制御部RS1に出力端子OUT1を遮断させた状態において、第1データ保持部DS1と第2データ保持部DS2とが同じ2値論理レベルを保持し、データ転送制御線DT(i)の電位を第1の電位レベルと第2の電位レベルとのうちの一方(例えば図10ではLow)とするとともに、駆動信号発生回路/映像信号発生回路4からソースラインSL(j)に第1の電位レベルと第2の電位レベルとのうちの他方(例えば図10ではHigh)を供給し続けてもよい。
上記の動作を行う液晶表示装置では、トランジスタN1のゲート−ドレイン間の寄生容量Cgdに起因する引き込み電圧の他に、ソースラインSL(j)の電位変動による引き込み電圧による画素電位の変動が生じ得る。図10では、これらの引き込み電圧を考慮していないため、画素電位(ノードPIXの電位)は、トランジスタN1がオフしても変動せず理想的な波形となっているが、現実には、トランジスタN1の寄生容量CgdおよびソースラインSL(j)の電位変動に起因して画素電位が変動するため、最適対向電位Vcomがずれることになる。図13は、図4の画素メモリMRにおいて、最適対向電位Vcomのずれが生じた場合の様子を示している。図13では、図10における、リフレッシュ期間T2の、ゲートラインGL(i)、データ転送部DT(i)、リフレッシュ出力制御線RC(i)、ソースラインSL(j)、CSラインCSL(i)、および、ノードPIXの電位変化の詳細を示している。図13に示すように、まず、ゲートラインGL(i)がHigh電位からLow電位(トランジスタN1がOFF)になると、トランジスタN1の寄生容量Cgdに起因してノードPIXの電位ΔVpix1だけ低下する。次に、ソースラインSL(j)の電位VsigがHighからLowに変化すると、ノードPIXの電位は、さらにΔVpix2だけ低下する。これにより、最適対向電位Vcomがセンター電位からずれてしまう。また、白表示に相当する電位を書き込む場合の最適対向電位(Vcom_W)と、黒表示に相当する電位を書き込むの最適対向電位(Vcom_B)が一致しない。これにより、フリッカが発生し表示品位の低下を招くという問題がある。
本実施例2では、このようなトランジスタN1のゲート−ドレイン間の寄生容量Cgdに起因する引き込み電圧と、ソースラインSL(j)の電位変動による引き込み電圧とによる画素電位の変動を補正する構成について説明する。図14は、本液晶表示装置の画素(図4)に対応する動作を示すタイミングチャートである。なお、以下では、説明の便宜上、図18に示した従来の動作と比較するため、図16の画素において、本発明の思想を適用した場合の動作を例に挙げて説明することとし、図14に示す動作の説明は後述する。
図15は、図18の動作に本発明の思想を適用した場合の、画素電極14(図16参照)の電位(画素電位)の変化の様子を示すタイミングチャートである。なお、図15の動作は、TFT13をオンしてソースライン11から画素電極14にデータ信号電位を供給した後、TFT13をオフして、次にTFT13をオンするまで、供給したデータ信号電位を保持する様子を表している。
図15に示すように、まず、ゲートラインGL(i)(ゲートライン12)の電位がHighの期間に、CSラインCSL(i)(CSライン15)の電位(CS電位)をΔVcs分下げる(図15の(i))。このとき、トランジスタ13はON状態であるため、画素電極14はトランジスタ13を介してソースライン11に接続される。そのため、CS電位が低下(ΔVcs)しても、画素電極14の電位(画素電位)(High電位)は変動しない。
続いて、ゲートラインGL(i)の電位がLowになると、トランジスタ13がOFFし、画素電極14がフローティング状態となり、トランジスタ13のゲート電極gとドレイン電極dとの間の寄生容量Cgdに起因して、画素電位がΔVpix1(引き込み電圧)だけ低下する。次に、ソースラインSL(j)の電位(Vsig)がHighからLowに変化すると、画素電位は、さらにΔVpix2(引き込み電圧)だけ低下する。
その後、CS電位をΔVcs分引き上げて、もとの電位に戻す(図15の(ii))。このとき、トランジスタ13はOFF状態であり、画素電極14は電荷を保持したままフローティング状態にあるため、CS電位をΔVcs分引き上げることにより、画素電位が突き上がる。
なお、図15の(ii)に示す画素電位が突き上がる方向は、引き込みの変動方向と反対方向としているため、引き込み電圧が、本来の充電すべき電圧に補正されることになる。
ここで、画素電位の変動電圧(引き込み電圧)ΔVpixは、次のように表すことができる。すなわち、1回目の引き込み(トランジスタN1の寄生容量Cgdに起因する引き込み)が生じてから、2回目の引き込み(ソースラインSL(j)の電位変動による引き込み)が生じるまでの間、ゲートラインGLiはOFF状態であるため、画素電位は一定に維持される。よって、引き込み電圧ΔVpixは、1回目および2回目の引き込み電圧の合計で表される。ΔVpix1、ΔVpix2、ΔVpixは、次式で表される。
ΔVpix1=ΔVg×Cgd/(Clc+Ccs+Cgd+Csd)
ΔVpix2=ΔVsig×Csd/(Clc+Ccs+Cgd+Csd)
ΔVpix=ΔVpix1+ΔVpix2=(ΔVg×Cgd+ΔVsig×Csd)/(Clc+Ccs+Cgd+Csd)・・・(8)
また、CS電位を調整する(ΔVcs分引き上げる)ことによって補正される(突き上がる)電圧(補正電圧)ΔVpix′は、次式で表すことができる。
ΔVpix′=ΔVcs×Ccs/(Clc+Ccs+Cgd+Csd)・・・(9)
ここで、例えば、理想的な状態として、引き込み電圧(ΔVpix)が完全に補正された場合を想定すると、次式が成り立つ。
ΔVpix=ΔVpix′・・・(10)
したがって、式(8)〜(10)より、CS電位の調整電圧ΔVcsは、次式で表される。
ΔVcs=ΔVg×Cgd/Ccs+ΔVsig×Csd/Ccs・・・(11)
また、トランジスタN1の寄生容量Cgdに起因する引き込み電圧ΔVpix1に対する調整電圧をΔVcs_gd、ソースラインSL(j)の電位変動による引き込み電圧ΔVpix2に対する調整電圧をΔVcs_sdとすると、式(7)と同様の考え方から次式が成り立つ。
ΔVcs_gd=ΔVg×Cgd/Ccs・・・(12)
ΔVcs_sd=ΔVsig×Csd/Ccs・・・(13)
式(9)〜(11)より、次式が成り立つ。
ΔVcs=ΔVcs_gd+ΔVcs_sd・・・(14)
したがって、式(14)より、複数の寄生容量の影響を考慮した場合でも、それぞれ独立した調整電圧(ΔVcs_gd、ΔVcs_sd)を算出し、線形的な和を求めることにより、全体の調整電圧(ΔVcs)を算出することができる。そして、式(12)〜(14)から分かるように、液晶のオン/オフにより変動する液晶容量Clcが消去されている。したがって、引き込み電圧(ΔVpix)を補正するために設定したCS電位の調整電圧(ΔVcs)を、式(12)(13)を参照して所望の値に設定すれば、液晶のオン/オフに関係なく、式(10)の理想的な条件を満たすことが可能となる。すなわち、画素電位の低下分(引き込み電圧ΔVpix)を補正することができるため、対向電圧Vcomを調整することなく、液晶のオン時とオフ時とで最適対向電位Vcom(VcomW・VcomB)を一致させることができ、フリッカの発生を抑えることができる。
具体例を以下に示す。液晶容量Clc_on=100fF、液晶容量Clc_off=50fF、補助容量Ccs=200fF、ゲート−ドレイン間の寄生容量Cgd=10fF、ソース−ドレイン間の寄生容量Csd=10fF、ΔVg=Vgh−Vgl=15V、ΔVsig=5Vとすると、CS電位の調整電圧ΔVcsは、式(12)〜(14)より、
ΔVcs=1.0V
となる。
白表示および黒表示それぞれの、トランジスタN1の寄生容量Cgdと、ソースラインSL(j)の電位変動とに起因する引き込み電圧△Vpix_on、△Vpix_offは、式(8)より、
ΔVpix_on=0.625V
ΔVpix_off=0.741V
となる。
これに対して、白表示および黒表示の場合の補正電圧ΔVpix′_on、ΔVpix′_offは、式(9)より、
ΔVpix′_on=0.625V
ΔVpix′_off=0.741V
となる。
上記のように、複数の要因による画素電位の変動(引き込み電圧)があっても、それに応じた補正が可能であることが分かる。すなわち、CS電位の調整電圧(突き下げ/突き上げ電圧)ΔVcsを、1.0Vに設定することにより、画素電位の低下分(引き込み電圧ΔVpix_on=0.625V、ΔVpix_off=0.741V)を補正する(元に戻す)ことができるため、対向電位Vcomを調整する必要がなく、液晶に電圧が印加されているときの最適対向電位Vcomと、液晶に電圧が印加されていないときの最適対向電位Vcomとを一致させることができる。当然、中間調に対してもこれに応じた補正が可能となる。よって、液晶のオン・オフ時における液晶容量Clcの違いによるフリッカ等の発生を抑えることができる。
ここで、本液晶表示装置の画素(図4)に対応する動作について、図14を用いて説明する。
図14には、図10のリフレッシュ期間T2における、ゲートラインGL(i)、データ転送部DT(i)、リフレッシュ出力制御線RC(i)、ソースラインSL(j)、CSラインCSL(i)、および、ノードPIXの電位変化の詳細を示している。
まず、期間t4において、ゲートラインGL(i)の電位がHighとなり、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がLowを持続する。これによりトランジスタN1がON状態となるため、スイッチ回路SW1が導通状態となり、ノードPIXにソースラインSL(j)から、白表示に相当するHigh電位(VHW)が書き込まれる。トランジスタN1がON状態の間に、CSラインCSL(i)の電位がΔVcsだけ低下する(図14の(i))。
期間t5では、ゲートラインGL(i)の電位がLowとなり、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がLowを持続する。これによりトランジスタN1がOFF状態となるため、スイッチ回路SW1が遮断状態となり、ノードPIXは、ソースラインSL(j)から切り離され、フローティング状態となる。ノードPIXの電位は、トランジスタN1がOFFした瞬間、ゲート−ドレイン間の寄生容量Cgdに起因して、VWHからΔVpix_W1だけ低下する。続いて、ソースラインSL(j)の電位がHighからLowに変化すると、画素電位は、さらにΔVpix_W2(引き込み電圧)だけ低下する。
その後、CSラインCSL(i)の電位がΔVcsだけ上昇する(図14の(ii))。すると、ノードPIXの電位は上昇し、もとの電位VWHに戻る。
期間t6では、ゲートラインGL(i)の電位がLowを持続し、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がHighになる。これによりトランジスタN4がON状態にななり、リフレッシュ出力制御部RS1は第1の動作を行う。また、ノードMRYの電位がHighであることからトランジスタN3はON状態であるので、リフレッシュ出力制御部RS1がアクティブ状態となり、データ転送制御線DT(i)からトランジスタN3・N4を介してノードPIXにLow電位(VWL)が供給される。
期間t7〜期間t9では、図10と同様の動作を行う。
期間t10では、ゲートラインGL(i)の電位がHighになり、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がLowを持続する。これによりトランジスタN1がON状態となるため、スイッチ回路SW1は導通状態となり、ノードPIXにソースラインSL(j)から再びHigh電位が書き込まれる。また、CSラインCSL(i)の電位がΔVcsだけ低下する(図14の(iii))。
期間t11では、ゲートラインGL(i)の電位がLowとなり、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がLowを持続する。これによりトランジスタN1がOFF状態となるため、スイッチ回路SW1が遮断状態となり、ノードPIXは、ソースラインSL(j)から切り離され、フローティング状態となる。ノードPIXの電位は、トランジスタN1がOFFした瞬間、ゲート−ドレイン間の寄生容量Cgdに起因して、VWHからΔVpix_W1だけ低下する。続いて、ソースラインSL(j)の電位がHighからLowに変化すると、画素電位は、さらにΔVpix_W2(引き込み電圧)だけ低下する。
その後、CSラインCSL(i)の電位がΔVcsだけ上昇する(図14の(iv))。すると、ノードPIXの電位は上昇し、もとの電位VWHに戻る。
期間t12では、ゲートラインGL(i)の電位がLowを持続し、データ転送制御線DT(i)の電位がLowを持続し、リフレッシュ出力制御線RC(i)の電位がHighになる。これによりトランジスタN4がON状態になるため、リフレッシュ出力制御部RS1は第1の動作を行う状態となる。また、ノードMRYの電位がLowであることからトランジスタN3はOFF状態であるので、リフレッシュ出力制御部RS1は非アクティブ状態となり、出力を停止した状態となる。従って、ノードPIXはHigh(VWH)を保持したままとなる。
期間t13〜期間t14では、図10と同様の動作を行う。
なお、ノードPIXにソースラインSL(j)から、黒表示に相当するHigh電位(VHB)が書き込まれる場合には、ノードPIXの電位は、トランジスタN1がOFFした瞬間(期間t5,期間t11)、ゲート−ドレイン間の寄生容量Cgdに起因して、VWBからΔVpix_B1だけ低下し、その後、ソースラインSL(j)の電位がHighからLowに変化すると、画素電位は、さらにΔVpix_B2(引き込み電圧)だけ低下する。なお、式(2)、(3)より、引き込み電圧は液晶容量に応じて変化するため、△Vpix_W(△Vpix_W1+△Vpix_W2)<△Vpix_B(△Vpix_B1+△Vpix_B2)の関係となる。この場合にも、ゲートラインGL(i)がHigh電位の期間に低下したCSラインCSL(i)の電位がΔVcsだけ上昇する(図14の(ii),(iv))と、ノードPIXの電位は上昇し、もとの電位VWBに戻る(期間t5,期間t11)。
以上のように、本実施例2に係る液晶表示装置においても、実施例1と同様、画素に書き込まれた画像データを保持して、該画像データの極性を反転させながらリフレッシュ動作を行う期間(T2:データ保持期間)において、ゲートラインGL(i)をアクティブにしている間に、CSラインCSL(i)を所定電位だけ低下させ、その後ゲートラインGL(i)を非アクティブにしてからリフレッシュ出力制御線RC(i)をアクティブにするまで(期間t5、期間t11)に、CSラインCSL(i)の電位をもとの電位に戻す(該所定電位だけ上昇させる)構成を有している。これにより、トランジスタN1のゲート−ドレイン間の寄生容量Cgdに起因する引き込み電圧と、ソースラインSL(j)の電位変動による引き込み電圧とによるノードPIXの電位(画素電位)を、もとの電位に戻すことができるため、対向電位Vcomを調整することなく、最適対向電位(センター電位)を設定することができる。また、ソースラインSL(j)へ供給するデータ信号電位の値に関わらず、最適対向電位を共通に設定することができる。よって、フリッカを低減することができるため、表示品位を向上させることができる。
なお、上記実施例1および2では、対向電極(共通電極)COMの電位(対向電位Vcom)は、一定の構成を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図5,6に示したように、High電位とLow電位の2値間で変化するAC的に変化する構成としても良い。この場合には、対向電極の電位を、リフレッシュ動作ごとに2値間で入れ替える構成とすることができる。また、上記2値はともに、データ信号電位の最小値よりも大きく、データ信号電位の最大値よりも小さい構成とすることもできる。
本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、
データ信号電位の書き込み後のデータ保持期間にリフレッシュ動作を行うメモリ型の液晶表示装置であって、
データ信号線と、走査信号線と、保持容量配線と、データ転送線と、リフレッシュ線と、画素電極と、対向電極と、制御端子が該走査信号線に接続された第1トランジスタと、制御端子が該データ転送線に接続された第2トランジスタと、制御端子が該第2トランジスタを介して該画素電極に接続された第3トランジスタと、制御端子が該リフレッシュ線に接続された第4トランジスタと、該画素電極に接続された第1保持容量と、該第2トランジスタを介して該画素電極に接続された第2保持容量と、を備え、
上記画素電極は、上記第1トランジスタを介して上記データ信号線に接続されるとともに、上記第3トランジスタおよび第4トランジスタを介して上記データ転送線に接続され、
上記データ保持期間では、上記各走査信号線を同時にアクティブにしている間に、上記保持容量配線に供給する保持容量配線信号の電位を一旦低下させ、上記各走査信号線を同時に非アクティブにしてから上記リフレッシュ線をアクティブにするまでの間に、上記保持容量配線信号の電位をもとの電位に戻すことを特徴とする。
上記構成によれば、データ保持期間では、上記データ信号線に、上記第3トランジスタをONにする定電位を与え、上記データ転送線を非アクティブにしながら、上記走査信号線を一旦アクティブにした後に上記リフレッシュ線をアクティブにすることにより、適切にリフレッシュ動作を行うことができる。さらに、上記各走査信号線を同時にアクティブにしている間に、上記保持容量配線に供給する保持容量配線信号の電位を一旦低下させ、上記各走査信号線を同時に非アクティブにしてから上記リフレッシュ線をアクティブにするまでの間に、上記保持容量配線信号の電位をもとの電位に戻すことにより、トランジスタの寄生容量等に起因して低下した画素電極の電位(画素電位)を、もとの電位に戻すことができる。そのため、対向電極の電位Vcomを調整することなく、最適対向電位(センター電位)を設定することができる。また、データ信号電位の値(例えば、黒表示に対応する電位および白表示に対応する電位)に関わらず、最適対向電位を共通に設定することができる。よって、フリッカを低減することができるため、表示品位を向上させることができる。
本液晶表示装置では、上記保持容量配線信号の電位の変化量は、上記画素電極の電位の低下量に応じて設定されている構成とすることもできる。
本液晶表示装置では、上記保持容量配線信号の電位の変化量は、上記第1トランジスタをOFFしたときのゲート端子およびドレイン端子間の寄生容量に起因する上記画素電極の電位の低下量に応じて設定されている構成とすることもできる。
本液晶表示装置では、上記保持容量配線信号の電位の変化量は、上記第1トランジスタをOFFしたときのゲート端子およびドレイン端子間の寄生容量と、上記データ保持期間における上記データ信号線に供給されるデータ信号電位の変動とに起因する上記画素電極の電位の低下量に応じて設定されている構成とすることもできる。
本液晶表示装置では、データ信号電位の書き込み期間では、上記データ転送線をアクティブにしておき、上記各データ信号線にデータ信号電位を出力しながら上記各走査信号線を順次選択する構成とすることもできる。
本液晶表示装置では、上記データ保持期間では、上記データ信号線に、上記第3トランジスタをONにする定電位を与える構成とすることもできる。
本液晶表示装置では、上記データ保持期間では、上記データ転送線を非アクティブにしながら、上記各走査信号線を一旦同時にアクティブにした後に上記各リフレッシュ線を同時にアクティブにすることによりリフレッシュ動作を行う構成とすることもできる。
本液晶表示装置では、上記対向電極の電位を、リフレッシュ動作ごとに2値間で入れ替える構成とすることもできる。
本液晶表示装置では、上記2値はともに、データ信号電位の最小値よりも大きく、データ信号電位の最大値よりも小さい構成とすることもできる。
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、上記課題を解決するために、
データ信号電位の書き込み後のデータ保持期間にリフレッシュ動作を行うメモリ型の液晶表示装置の駆動方法であって、
データ信号線と、走査信号線と、保持容量配線と、データ転送線と、リフレッシュ線と、画素電極と、対向電極と、制御端子が該走査信号線に接続された第1トランジスタと、制御端子が該データ転送線に接続された第2トランジスタと、制御端子が該第2トランジスタを介して該画素電極に接続された第3トランジスタと、制御端子が該リフレッシュ線に接続された第4トランジスタと、該画素電極に接続された第1保持容量と、該第2トランジスタを介して該画素電極に接続された第2保持容量と、を備え、
上記画素電極は、上記第1トランジスタを介して上記データ信号線に接続されるとともに、上記第3トランジスタおよび第4トランジスタを介して上記データ転送線に接続され、
データ信号電位の書き込み期間では、上記データ転送線をアクティブにしておき、上記各データ信号線にデータ信号電位を出力しながら上記各走査信号線を順次選択する一方、
上記データ保持期間では、上記データ信号線に、上記第3トランジスタをONにする定電位を与えるとともに、上記データ転送線を非アクティブにしながら、上記各走査信号線を一旦同時にアクティブにした後に上記各リフレッシュ線を同時にアクティブにし、かつ、
上記各走査信号線を同時にアクティブにしている間に、上記保持容量配線に供給する保持容量配線信号の電位を一旦低下させ、上記各走査信号線を同時に非アクティブにしてから上記リフレッシュ線をアクティブにするまでの間に、上記保持容量配線信号の電位をもとの電位に戻すことを特徴とする。
上記構成によれば、上記液晶表示装置と同様に効果を得ることができる。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、携帯電話のディスプレイなどに好適に使用することができる。
1 液晶表示装置
2 ゲートドライバ/CSドライバ(走査信号線駆動回路/保持容量配線駆動回路)
3 制御信号バッファ回路
4 駆動信号発生回路/映像信号発生回路(表示制御回路)
5 デマルチプレクサ
6 画素アレイ
40 画素
64 対向電極(共通電極)
GL ゲートライン(走査信号線)
CSL CSライン(補助容量配線)
DT データ転送制御線(データ転送線)
RC リフレッシュ出力制御線(リフレッシュ線)
SL ソースライン(データ信号線)
MR 画素メモリ(メモリ回路)
SW1 スイッチ回路
DS1 第1データ保持部
TS1 データ転送部
DS2 第2データ保持部
RS1 リフレッシュ出力制御部
VS1 供給源
N1〜N4 トランジスタ(Nチャネル型の電界効果トランジスタ)
P1 トランジスタ(Pチャネル型の電界効果トランジスタ、第5トランジスタ)
N1 トランジスタ(第1トランジスタ)
N2 トランジスタ(第2トランジスタ)
N3 トランジスタ(第3トランジスタ)
N4 トランジスタ(第4トランジスタ)
Ca1 容量(第1保持容量)
Cb1 容量(第2保持容量)
PIX 画素電極の電位(画素電位)

Claims (10)

  1. データ信号電位の書き込み後のデータ保持期間にリフレッシュ動作を行うメモリ型の液晶表示装置であって、
    データ信号線と、走査信号線と、保持容量配線と、データ転送線と、リフレッシュ線と、画素電極と、対向電極と、制御端子が該走査信号線に接続された第1トランジスタと、制御端子が該データ転送線に接続された第2トランジスタと、制御端子が該第2トランジスタを介して該画素電極に接続された第3トランジスタと、制御端子が該リフレッシュ線に接続された第4トランジスタと、一端が該画素電極に接続され、他端が該保持容量配線と接続された第1保持容量と、一端が該第2トランジスタを介して該画素電極に接続され、他端が該保持容量配線と接続された第2保持容量と、を備え、
    上記画素電極は、上記第1トランジスタを介して上記データ信号線に接続されるとともに、上記第3トランジスタおよび第4トランジスタを介して上記データ転送線に接続され、
    上記データ保持期間では、上記各走査信号線を同時にアクティブにしている間に、上記保持容量配線に供給する保持容量配線信号の電位を一旦低下させ、上記各走査信号線を同時に非アクティブにしてから上記リフレッシュ線をアクティブにするまでの間に、上記保持容量配線信号の電位をもとの電位に戻すことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 上記保持容量配線信号の電位の変化量は、上記画素電極の電位の低下量に応じて設定されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 上記保持容量配線信号の電位の変化量は、上記第1トランジスタをOFFしたときのゲート端子およびドレイン端子間の寄生容量に起因する上記画素電極の電位の低下量に応じて設定されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  4. 上記保持容量配線信号の電位の変化量は、上記第1トランジスタをOFFしたときのゲート端子およびドレイン端子間の寄生容量と、上記データ保持期間における上記データ信号線に供給されるデータ信号電位の変動とに起因する上記画素電極の電位の低下量に応じて設定されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  5. データ信号電位の書き込み期間では、上記データ転送線をアクティブにしておき、上記各データ信号線にデータ信号電位を出力しながら上記各走査信号線を順次選択することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  6. 上記データ保持期間では、上記データ信号線に、上記第3トランジスタをONにする定電位を与えることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
  7. 上記データ保持期間では、上記データ転送線を非アクティブにしながら、上記各走査信号線を一旦同時にアクティブにした後に上記各リフレッシュ線を同時にアクティブにすることによりリフレッシュ動作を行うことを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。
  8. 上記対向電極の電位を、リフレッシュ動作ごとに2値間で入れ替えることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
  9. 上記2値はともに、データ信号電位の最小値よりも大きく、データ信号電位の最大値よりも小さいことを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
  10. データ信号電位の書き込み後のデータ保持期間にリフレッシュ動作を行うメモリ型の液晶表示装置の駆動方法であって、
    該液晶表示装置は、データ信号線と、走査信号線と、保持容量配線と、データ転送線と、リフレッシュ線と、画素電極と、対向電極と、制御端子が該走査信号線に接続された第1トランジスタと、制御端子が該データ転送線に接続された第2トランジスタと、制御端子が該第2トランジスタを介して該画素電極に接続された第3トランジスタと、制御端子が該リフレッシュ線に接続された第4トランジスタと、一端が該画素電極に接続され、他端が該保持容量配線と接続された第1保持容量と、一端が該第2トランジスタを介して該画素電極に接続され、他端が該保持容量配線と接続された第2保持容量と、を備え、
    該液晶表示装置において、上記画素電極は、上記第1トランジスタを介して上記データ信号線に接続されるとともに、上記第3トランジスタおよび第4トランジスタを介して上記データ転送線に接続されており
    データ信号電位の書き込み期間では、上記データ転送線をアクティブにしておき、上記各データ信号線にデータ信号電位を出力しながら上記各走査信号線を順次選択する一方、
    上記データ保持期間では、上記データ信号線に、上記第3トランジスタをONにする定電位を与えるとともに、上記データ転送線を非アクティブにしながら、上記各走査信号線を一旦同時にアクティブにした後に上記各リフレッシュ線を同時にアクティブにし、かつ、
    上記各走査信号線を同時にアクティブにしている間に、上記保持容量配線に供給する保持容量配線信号の電位を一旦低下させ、上記各走査信号線を同時に非アクティブにしてから上記リフレッシュ線をアクティブにするまでの間に、上記保持容量配線信号の電位をもとの電位に戻すことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
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