JP5818722B2 - 液晶表示装置、表示駆動方法、電子機器 - Google Patents
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Description
このため上記特許文献1,2,3のように、信号線に所定レベルにプリチャージすることで、縦クロストークの改善を図ることが提案されている。
但し、プリチャージを行うことで消費電力の増大は避けられない。
また本開示の電子機器は、このような表示装置を備える。
チャージ電圧を与えることで、画素における画素トランジスタのチャネル部の電位が、リーク電流によって画素容量に書き込まれた画素信号の電位より高くなることがないようにする。これによって、各画素による表示輝度の誤差を解消し、縦クロストークを改善する。そしてこのチャージ電圧印加を、間欠的に実行することで、消費電力低減を実現する。
<1.表示装置の構成>
<2.縦クロストーク解消のための間欠的チャージ電圧印加>
<3.第1の実施の形態>
<4.第2の実施の形態>
<5.第1、第2の実施の形態の具体例>
<6.第3の実施の形態>
<7.変形例、適用例>
実施の形態として液晶表示装置の構成を図1で説明する。
この液晶表示装置は、アクティブマトリクス方式の表示装置の一例であり、図1に示すようにコントローラ1、信号線ドライバ2、走査線ドライバ3、画素アレイ4、選択スイッチ部5を有する。
図において画素10(10R、10G、10B)は、画素トランジスタTrと液晶セルLCにより示している。液晶画素を構成する回路は多様な例が考えられる。ここではあくまで説明上、簡略的に示したものである。また液晶セルLCは、書き込まれた画素信号電圧を保持する画素容量の意味で容量の記号で示している。
R画素、G画素、B画素に対応しては、図示していないが、R、G、Bの各カラーフィルタが配置される。R画素、G画素、B画素が例えば図示のように配列されることでカラー表示画面を構成する。
なお、ここではR画素、G画素、B画素の3原色画素構成としているが、例えばR画素、G画素、B画素に加えてW(白)画素を設ける場合もある。
以下では、サブピクセルを特に区別する必要がない場合は「画素10」と表記する。
画素トランジスタTrは、ゲート電極(制御端子)が走査線GL(GL_1〜GL_Nのいずれか)と接続され、ソース電極・ドレイン電極の一方(入力端子)が信号線SL(SL_1R〜SL_MBのいずれか)と接続される。
液晶セルLCは、その画素電極が画素トランジスタTrのソース電極・ドレイン電極の他方(出力端子)と接続され、対向電極が、図示しないVcom線(共通電極)に接続されている。
液晶セルLCは書き込まれた画素信号電圧に応じて透過率が制御され、図示しないバックライトからの光の表示輝度が制御される。
走査線ドライバ3は、1フレーム期間において、各走査線GL_1〜GL_Nを順次駆動する。つまり順次走査パルスを印加する。
信号線SL_1R、SL_2R・・・はR画素10Rの画素列に対して画素信号を供給する。
信号線SL_1G、SL_2G・・・はG画素10Gの画素列に対して画素信号を供給する。
信号線SL_1B、SL_2B・・・はB画素10Bの画素列に対して画素信号を供給する。
信号線ドライバ2は、1ライン期間毎に、画素アレイ4に配設された複数の信号線SLに対し、各画素10に対する画素信号を、極性信号SPに応じた極性で出力する。
コントローラ1は、外部より供給された映像信号Vsについて、画素アレイ4での表示を実行させるため、信号線ドライバ2及び走査線ドライバ3を垂直クロックVCK、垂直同期信号Vsy、水平同期信号Hsyに基づいて制御し、これらが互いに同期して動作するように制御する。
例えばコントローラ1は、1フレーム期間を規定する垂直スタートパルスVCKを例えば垂直同期信号Vsyや垂直クロックVCKを用いて生成し、信号線ドライバ2及び走査線ドライバ3に供給する。
またコントローラ1は、例えば垂直クロックVCKを分周して極性信号SPを生成し、信号線ドライバ2に供給する。
走査線ドライバ3には垂直スタートパルスVSTを垂直クロックVCKのタイミングで順次転送するシフトレジスタが設けられる。これにより、垂直スタートパルスのタイミングを起点として、走査線GL_1、GL_2・・・GL_Nに、順次操作パルスを出力する。これによって画素アレイ4では、第1ライン目の画素10から第Nライン目の画素までが、順次垂直クロックVCKのタイミング毎に画素信号書込のための選択状態となる。
ここで、この構成例の場合、選択スイッチ部5が設けられている。
信号線ドライバ2は、カラー画素単位で時分割多重化した画素信号を各多重化信号線MSL(MSL_1〜MSL_M)に出力する。
選択スイッチ部5では、1本の多重化信号線MSLに対して、3本の信号線SLのそれぞれを選択するスイッチSWR、SWG、SWBを有する。
スイッチSWRは、R画素10Rの列に対応する信号線SL_xRと多重化信号線MSLを断接する。(xは1〜M)
スイッチSWGは、G画素10Gの列に対応する信号線SL_xGと多重化信号線MSLを断接する。
スイッチSWBは、B画素10Bの列に対応する信号線SL_xBと多重化信号線MSLを断接する。
信号線ドライバ2は、多重化信号線MSLに多重画素信号を出力するタイミングに合わせてスイッチ制御信号selR、selG、selBを出力する。
後に図7、図8の具体例で示すが、信号線ドライバ2は、1H期間に1つの多重化信号線MSLに、R画素10Rに対する画素信号VR、G画素10Gに対する画素信号VG、B画素10Bに対する画素信号VBを時分割多重化して出力する。これとともに信号線ドライバ2は、画素信号VRの出力タイミングでスイッチ制御信号selRによりスイッチSWRをオンとさせ、画素信号VRを信号線SL_xRに供給させる。同様に画素信号VGの出力タイミング、画素信号VBの出力タイミングで、それぞれスイッチ制御信号selG、selBRによりスイッチSWR、SWBをオンとさせ、画素信号VG、VBを信号線SL_xG、SL_xBに供給させる。
なお液晶セルLCの極性反転駆動を行うため、信号線ドライバ2は極性信号SPに従って、多重化信号線MSLに出力する画素信号電圧の極性反転を行う。
本実施の形態では、画素トランジスタのリーク電流起因の縦クロストークを改善するために、信号線ドライバ2は、選択スイッチ部5を介して、各信号線SLに対し、1フレーム期間において1回以上となる間欠的に、所定の画素信号電圧より低電位のチャージ電圧を出力する動作を行うこととなる。
バックライト輝度が上がると画素トランジスタTrのリーク電流も増加するが、あるリーク量を超えると、縦クロストーク不良が発生する。
縦クロストークとは、例えばグレー背景に白または黒ウインドウを表示した時に、ウインドウの上下のグレー部分の輝度が変わってしまう現象である。
図2は白ウインドウパターンが入力された液晶表示装置の表示状態を模式的に示している。領域ARwが白ウインドウパターン、領域ARg1、ARg2がグレーラスタパターンの表示状態であるとする。
領域ARg1に相当する列の画素10では、当該列の信号線SLには、各ラインのタイミングでグレーレベルの画素信号電圧が供給されている。
一方、白ウインドウの上下である領域ARg2の画素が接続されている信号線SLには、白ウインドウとされる領域ARwに相当するラインのタイミングで、白レベルの画素信号電圧が供給される。
領域ARg2、ARwを含むウインドウ表示列では、図示のように、ウインドウとなるラインの走査期間では、信号線SLの電圧は、白レベルの正極電圧又は負極電圧(白(+)又は白(−))となり、領域ARg2に相当するラインの走査期間ではグレーレベルの正極電圧又は負極電圧(グレー(+)又はグレー(−))となる。
領域ARg1に相当するグレーラスタ表示列では、1フレーム期間、信号線SLの電圧は、グレーレベルの正極電圧又は負極電圧(グレー(+)又はグレー(−))となる。
この影響で、ウインドウ表示列の領域ARg2の画素と、グレーラスタ表示列である領域ARg1の画素との間において、画素のリーク電流の差が生じ、グレー表示画素の輝度差が発生してしまう。つまり、本来同じグレー表示している領域ARg1、ARg2に輝度差が生じてしまう。これが縦クロストークとして視認される。
図4Aは、或る2フレームの期間において、画素電位波形と画素トランジスタのチャネル電位を示している。
図4Bは、画素10の画素トランジスタTrと液晶セルLCについて、画素トランジスタTrをダイオードと容量による等価回路として示している。
画素電位Vpixは、液晶セルLCに書き込まれた画素信号電圧に基づく電位とし、チャネル電位Vchとは、画素トランジスタTrのチャネル電位としている。電位Vgateは画素トランジスタTrのゲート電位、電位Vsigは信号線SLの電位である。
なお、ここではシングルゲートの図で示しているが、以下の事情はダブルゲートの場合も同様である。
なお図4Aでは左側のフレーム期間は正極の画素信号(グレー(+)電位)印加を行い、右側のフレーム期間では負極の画素信号(グレー(−)電位)印加を行う画素の例としている。
VGL電位とは、画素トランジスタTrのオフ時のゲート電位である。
このリークにより、図4Aに示すように画素信号(グレー(+)又はグレー(−))が書き込まれた後、画素電位Vpixは下がっていくが、チャネル電位Vchと画素電位Vpixが逆転すると、画素電位Vpixは上昇に転じる。
チャネル電位Vchは、1フレーム期間の先頭でVGL電位付近に下がり、その後はリーク電流により上昇していく。
一方、ウインドウ非表示列である領域ARg1の画素では、信号線SLはグレー電位が印加され続ける。そのため、チャネル電位Vch(点線)は、白(−)電位にクリップされるということはなく、グレー(−)電位にいたるまで上昇を続ける。
ところが、このとき、ウインドウ表示列における領域ARg2の画素では、正極駆動フレームの時と同様、ウインドウ表示期間中はチャネル電位Vch(一点鎖線)が、白(−)電位にクリップされることで、画素電位Vpix−チャネル電位Vchの逆転するタイミングが後ろにずれる。例えば逆転が生じない。
チャネル電位Vch(一点鎖線)が画素電位Vpix(破線)より高くならないことで、P部においても、画素電位Vpixの低下傾向は変わらない。
その結果、グレーラスタ表示列の電位逆転ポイント以降、画素電位波形に乖離が生ずる。
このようなP部で領域ARg1の画素と領域ARg2の画素の画素電位Vpixの差が、領域ARg1の画素と領域ARg2の画素の輝度差となり、これが縦クロストークとして視認されてしまうこととなる。
即ち表示画像に依らず、各信号線SLに対し、図3Bのように、1フレーム周期に1回以上、低めのチャージ電圧Vcg(ダイナミックレンジの低め〜VGL程度の電圧)を書き込む事で、ウインドウ表示列/非表示列での画素電位リーク波形の差分を小さくし、縦クロストークを抑制する。
例えば100H(Hは水平期間)に1回、VGL電位+1Vなどの低い電位のチャージ電圧印加を行うなどである。
第1の実施の形態としてのチャージ電圧印加を図5で説明する。図5Aは上記図4Aと同様に、領域ARg1(ウインドウ非表示列)のグレー表示画素の画素電位Vpix(実線)とチャネル電位Vch(点線)、及び領域ARg2(ウインドウ表示列)のグレー表示画素の画素電位Vpix(破線)とチャネル電位Vch(一点鎖線)を示している。
また図5Bは、図4Bと同様に液晶セルLCと画素トランジスタTrを等価回路で示している。
ここではチャージ電圧Vcg=白(−)電位としている。
チャネル電位Vchについては、信号線電位Vsigとの関係で、Vsig>Vchとなると、等価回路で示したダイオードがオンし、即座にVch=Vsigとなる。
まず領域ARg2(ウインドウ表示列)のグレー表示画素のチャネル電位Vchについてみてみると、VGL電位付近からリーク電流により上昇していき、ウインドウ期間には白(−)電位にクリップされる。
チャージ電圧Vcg=白(−)電位としているため、ウインドウ期間以外では、チャネル電位Vchが白(−)電位を越えたときのチャージ電圧印加タイミングのみ、チャネル電位Vch=チャージ電圧Vcg(=白(−)電位)とされる。
そのため、図のように、画素電位Vpixとチャネル電位Vchの逆転が起きず、図4のP部として示したような画素波形の乖離が起きないため、縦クロストークが現れないこととなる。
但し、第2の実施の形態で述べるが、チャージ電圧Vcgはなるべく低い電位とする方が好ましい。
縦クロストークを生じさせないようにするためには、頻繁にチャージ電圧印加を行えばよいといえる。例えば最も簡単には、1H毎にチャージ電圧印加を行うようにすればよい。
ところがこのように頻繁に信号線SLにチャージ電圧Vcgの印加を行うことは、消費電力の点で好ましくない。
そこで本実施の形態では。図5Aに示したように、1フレーム期間内に間欠的にチャージ電圧印加を行うようにして、消費電力を低減しつつ、縦クロストーク改善を実現している。
即ちチャージ電圧Vcgの印加は毎ライン行わず、1フレーム期間に数回〜十数回程度とすることで、消費電力削減に有効である。
上記より、縦クロストーク改善のためには、画素トランジスタTrのチャネル電位Vchが、リーク電流によって画素容量に書き込まれた画素信号電位Vpixより高くなることがないようにする頻度で、各信号線SLに対しチャージ電圧Vcgを印加すればよいことが理解される。
Tcg≦Cch・(VgL−Vcg)/(Ipx+Ips)
とすればよい。
但し、Cchは画素トランジスタTrのチャネル部の容量、VgLはクロストークが問題となる所定の画素信号電圧であり、図5の例で言えば具体的にはグレー(−)電位である。またIpxは図5Bに示したように、画素容量(液晶セルLC)側から画素トランジスタTrのチャネル部へ流れる画素トランジスタリーク電流、Ipsは信号線SL側からチャネル部へ流れる画素トランジスタリーク電流である。
この条件を満たす時間間隔Tcgでチャージ電圧Vcgの印加を行うことで、画素トランジスタTrのチャネル電位Vchが、画素電位Vpixより高くなる前に、チャネル電位Vchをチャージ電圧Vcgにリフレッシュすることができる。
第2の実施の形態を図6で説明する。図6Aは上記図4Aと同様に、領域ARg1(ウインドウ非表示列)のグレー表示画素の画素電位Vpix(実線)とチャネル電位Vch(点線)、及び領域ARg2(ウインドウ表示列)のグレー表示画素の画素電位Vpix(破線)とチャネル電位Vch(一点鎖線)を示している。
また図6Bは、図4Bと同様に液晶セルLCと画素トランジスタTrを等価回路で示している。
ここではチャージ電圧Vcg=VGL電位+αとしている。例えばVGL電位+1Vとする。
領域ARg2(ウインドウ表示列)のグレー表示画素のチャネル電位Vchについてみてみると、VGL電位付近からリーク電流により上昇していき、ウインドウ期間には白(−)電位にクリップされる。
また領域ARg1(ウインドウ非表示列)と、領域ARg2(ウインドウ表示列)のいずれのグレー表示画素でも、チャネル電位Vchは、チャージ電圧印加タイミングで、チャネル電位Vch=VGL電位+αにリフレッシュされる。
そのため、図のように、画素電位Vpixとチャネル電位Vchの逆転が起きず、図4のP部として示したような画素波形の乖離が起きないため、縦クロストークが現れないこととなる。
チャージ電圧Vcgを低く設定すれば、それだけ時間間隔Tcgは長くとれる。つまりチャージ電圧Vcgが低い程、1フレーム期間内に実行するチャージ回数は少なくできる。
チャージ回数が少なければ、それだけ消費電力の低減に有効である。
この図6Aに示したように、チャージ電圧Vcgをなるべく低く設定し、1フレーム期間内のチャージ回数を少なくすることで、事実上、チャージを実行しない場合と殆ど同程度の消費電力で、縦クロストーク改善を実現できる。
この意味で、チャージ電圧Vcgは、ゲート−信号線間電圧差不足によるリークを生じない範囲において、画素信号の駆動最大階調の負極性電位以下(図6Aの例でいえば白(−)電位以下)で、かつ画素トランジスタTrのオフ時のゲート電位であるVGL電位以上の範囲の電圧とすることが好適である。
以上説明した第1,第2の実施の形態の具体的な動作波形を説明する。
まず図7は、サブピクセル毎に画素信号を極性反転して駆動する場合の動作波形を示している。
ここでは、1フレーム内の或る3水平期間として、Hn−1期間、Hn期間、Hn+1期間を例示している。(「n」は「1」〜「N−1」のいずれか:Nは行数)
また信号線ドライバ2は、各H期間に多重化信号線MSL_m、MSL_m+1に図示のように多重化画素信号DT_m、DT_m+1を出力する。(「m」は「1」〜「M−1」のいずれか:Mは列数)
例えばHn−1期間には、信号線ドライバ2は、グランド電位GND、正極性のR画素信号VR+、負極性のG画素信号VG−、正極性Bの画素信号VB+を時分割多重化した多重化画素信号DT_mを、多重化信号線MSL_mに出力する。
またこのHn−1期間に信号線ドライバ2は、グランド電位GND、負極性のR画素信号VR−、正極性のG画素信号VG+、負極性のB画素信号VB−を時分割多重化した多重化画素信号DT_m+1を、多重化信号線MSLm+1に出力する。
さらに信号線SL_m+1R、SL_m+1G、SL_m+1Bにはそれぞれ図示のように、R画素信号VR−、G画素信号VG+、B画素信号VB−が供給される
これにより、信号線SL_mR、SL_mG、SL_mBに印加されたR画素信号VR+、G画素信号VG−、B画素信号VB+が、走査線GL_n−1の行の、信号線SL_mR、SL_mG、SL_mBが接続された画素10R、10G、10Bに書き込まれることになる。
また信号線SL_m+1R、SL_m+1G、SL_m+1Bに印加されたR画素信号VR−、G画素信号VG+、B画素信号VB−が、走査線GL_n−1の行の、信号線SL_m+1R、SL_m+1G、SL_m+1Bが接続された画素10R、10G、10Bに書き込まれる。
例えばHn期間には、走査線ドライバ3は走査線GL_nにHレベルパルスとなる走査パルスを与える。これにより、走査線GL_nの行の、信号線SL_mR、SL_mG、SL_mBが接続された画素10R、10G、10Bに、信号線SL_mR、SL_mG、SL_mBに印加された各画素信号(VR−、VG+、VB−)が書き込まれることになる。
また、走査線GL_nの行の、信号線SL_m+1R、SL_m+1G、SL_m+1Bが接続された画素10R、10G、10Bに、信号線SL_m+1R、SL_m+1G、SL_m+1Bに印加された各画素信号(VR+、VG−、VB+)が書き込まれる。
このため、Hn期間では、信号線ドライバ2は、最初にスイッチ制御信号selR、selG、selBにより、選択スイッチ部5の全てのスイッチSWR、SWG、SWBをオンに制御する。
そしてスイッチSWR、SWG、SWBを共にオンとする期間において、多重化画素信号DT_m、DT_m+1として図示するようにチャージ電圧Vcgを多重化する。
ここではm列とm+1列のみしか示していないが、信号線ドライバ2は、全ての多重化信号線MSL_1〜MSL_Mに対する多重化画素信号DT_1、DT_Mにチャージ電圧Vcgを多重化する。
この動作により、全ての信号線SLに、チャージ電圧Vcgが入力されることとなる。
即ち走査線ドライバ3は、Hn期間など、1フレーム期間内でチャージ電圧Vcgの印加を行うH期間のみ、走査パルス出力タイミングを遅延させるようにする。
1フレーム内に何回チャージ電圧印加を行うかは、上述の時間間隔Tcgの条件を満たすように設定すればよい。
ここでは、1フレーム内の或る4水平期間として、Hn−1期間、Hn期間、Hn+1期間、Hn+2を例示している。
また信号線ドライバ2は、各H期間に多重化信号線MSL_m、MSL_m+1に図示のように多重化画素信号DT_m、DT_m+1を出力する。
この場合、信号線ドライバ2は、各1Hの期間において、グランド電位GND、正極性のR画素信号VR+、正極性のG画素信号VG+、正極性Bの画素信号VB+を時分割多重化した多重化画素信号、又はグランド電位GND、負極性のR画素信号VR−、負極性のG画素信号VG−、負極性のB画素信号VB−を時分割多重化した多重化画素信号を出力する(DT_m、DT_m+1として図示)
Hn期間では、信号線SL_m+1R、SL_m+1G、SL_m+1Bにチャージ電圧Vcgの印加を行うようにしている。
即ちHn期間では、信号線ドライバ2は、最初にスイッチ制御信号selR、selG、selBにより、選択スイッチ部5の全てのスイッチSWR、SWG、SWBをオンに制御する。
そして多重化画素信号DT_m+1として図示するようにチャージ電圧Vcgを多重化する。
なお多重化画素信号DT_mは、この期間、グランド電位とする。
例えば、信号線SL_m+1R、SL_m+1G、SL_m+1Bに相当するのは、3つのサブピクセルで構成されるカラー画素(ピクセル)単位での偶数列であり、信号線SL_mR、SL_mG、SL_mBに相当するのは、カラー画素単位での奇数列であるとすると、ここでいう偶数列に相当する信号線SLに対し、チャージ電圧印加が行われることになる。
即ちHn+1期間では、信号線ドライバ2は、最初にスイッチ制御信号selR、selG、selBにより、選択スイッチ部5の全てのスイッチSWR、SWG、SWBをオンに制御する。
そして多重化画素信号DT_mとして図示するようにチャージ電圧Vcgを多重化する。
なお多重化画素信号DT_m+1は、この期間、グランド電位とする。
例えば、全ての信号線SLのうち、奇数列に相当する信号線SLに対し、チャージ電圧印加が行われる。
例えば信号線SL_mR、SL_mG、SL_mBについてみると、画素信号VR−、VG−、VB−とされた後のタイミングで、チャージ電圧Vcgが印加される。
信号線SL_m+1R、SL_m+1G、SL_m+1Bも同様で、画素信号VR−、VG−、VB−とされた後のタイミングで、チャージ電圧Vcgが印加される。
このような動作を行うようにすることで、低電圧であるチャージ電圧Vcgを与える前に、信号線ドライバ2の出力回路や選択スイッチ部5の耐圧越え対策として一旦信号線SLをグランド電位GNDに引く動作を省くことができる。
これによって低消費電力化を促進できる。
続いて第3の実施の形態を説明する。
第3の実施の形態は、タッチパネル構造を有する場合に、走査線ドライバによる画素信号書込のための書込走査と、タッチ操作検出のための検出走査とが、1フレーム期間にそれぞれ複数回、時分割的に実行されるようにした駆動方式において。信号線ドライバ2によるチャージ電圧Vcgの出力を、検出走査と書込走査の境界期間で実行するようにした例である。
画像表示のための構成としては、図1と同様に、コントローラ1,信号線ドライバ2,走査線ドライバ3,選択スイッチ部5,表示パネル8を有する。
表示パネル部8は、図1に示したものと同様に画素アレイ4が形成され、液晶画素(画素10)がマトリクス状に配置されて表示動作を実行する部位として示している。
また信号線ドライバ2から選択スイッチ部5への多重化信号線MSL(MSL_1〜MSL_M)及びスイッチ制御信号sel(selR、selG、selB)の供給のための構成、選択スイッチ部5におけるスイッチSWR、SWG、SWB、信号線SL(SL_1R〜SL_MB)、走査線GL(GL_1〜GL_N)の構成は、図1と同様とする。
これらの構成に加えて、タッチパネル部30、タッチ検出部40、駆動電極ドライバ7を有する。
図では、コントローラ1において入力された映像信号Vsを一時記憶するメモリ1aを示しているが、メモリ1aの記憶容量は、この例では、1フレーム分の映像情報の1/10のデータ量に少なくとも対応できるようにしている。例えば、垂直方向の表示解像度が1280ピクセルである場合には、メモリ19は、128ライン分の映像信号Vsを記憶する。
具体的には、メモリ1aは、1フレーム分の映像信号Vsのうちの1/10のデータを1水平ラインずつ順に書き込み、その後に、同様に次の1/10のデータを、1水平ラインずつ順に、前の1/10のデータを上書きしながら書き込む。そして、メモリ1aは、書き込まれたデータを、そのデータが上書きされることにより消去される前に、書き込みよりも速い速度で1水平ラインずつ順に読み出す。そして、表示パネル部8では、後述するように、表示画面を垂直方向に10等分した部分表示領域RDごとに、この読み出されたデータに基づく表示が行われるようにしている。
信号線ドライバ2は、コントローラ1から供給される映像信号Vsおよび制御信号に基づいて、画素信号を、選択スイッチ部5を介して信号線SLに出力する動作を行う。
これらの動作は基本的には上述した第1,第2の実施の形態と同様である。
但し、図13、図14で後述するように、この第3の実施の形態では、タッチ検出期間Ptと表示期間Pdが1フレーム内で分割設定されるようにする。走査線ドライバ3による走査と、信号線ドライバ2による画素信号出力(及びチャージ電圧印加)は、タッチ検出期間Ptと表示期間Pdが1フレーム内で分割設定されることに応じて、タイミングが規定されることとなる。
その際、駆動電極ドライバ7は、所定の数の駆動電極COからなるブロック(後述する部分検出領域RT)ごとに駆動電極COを駆動する。
このタッチ検出部40はLPF(Low Pass Filter)部42と、A/D変換部43と、信号処理部44と、座標抽出部45と、検出タイミング制御部46とを有している。
LPF部42は、タッチパネル部30から供給されるタッチ検出信号Vdetに含まれる高い周波数成分(ノイズ成分)を除去し、タッチ成分を取り出してそれぞれ出力する低域通過フィルタである。LPF部42の入力端子のそれぞれと接地との間には、直流電位(例えば0V)を与えるための抵抗Rが接続されている。A/D変換部43は、交流駆動信号VcomACに同期したタイミングで、LPF部42から出力されるアナログ信号をそれぞれサンプリングしてデジタル信号に変換する。信号処理部44は、A/D変換部43の出力信号に基づいて、タッチ検出デバイス30に対するタッチの有無を検出する論理回路である。座標抽出部45は、信号処理部44においてタッチ検出がなされたときに、そのタッチパネル座標を求める論理回路である。検出タイミング制御部46は、これらの回路が同期して動作するように制御する機能を有している。
TFT基板21は例えばガラスにより構成される。TFT基板21の上には、駆動電極COが形成される。駆動電極COは、複数の画素10に共通の電圧を供給するための電極である。この駆動電極COは、液晶表示動作のための共通駆動電極として機能するとともに、タッチ検出動作のための駆動電極としても機能する。
駆動電極COの上には絶縁層23が形成され、その上に画素電極22が形成される。画素電極22は、画素信号を供給するための電極を供給するための電極であり、透光性を有する。駆動電極COおよび画素電極22は、例えばITO(Indium Tin Oxide)により構成される。
また、ガラス基板31の他方の面には、タッチ検出電極TDLが形成されている。タッチ検出電極TDLは、例えばITOにより構成され、透光性を有する電極である。このタッチ検出電極TDLの上には、偏光板35が配設されている。
駆動電極COは、図の左右方向に延在する帯状の電極パターンを有している。タッチ検出動作を行う際は、各電極パターンには、所定の数の駆動電極COからなるブロック(後述する部分検出領域RT)ごとに交流駆動信号VcomACが順次供給され、時分割的に順次走査駆動が行われる。
タッチ検出電極TDLは、駆動電極COの電極パターンの延在方向と直交する方向に延びる帯状の電極パターンを有している。タッチ検出電極TDLの各電極パターンは、タッチ検出部40のLPF部42の入力にそれぞれ接続されている。駆動電極COとタッチ検出電極TDLにより互いに交差した電極パターンは、その交差部分に静電容量を形成している。
図示のように、互いに交差した電極パターンは、静電容量式タッチセンサをマトリックス状に構成するものである。よって、タッチパネル部30のタッチ検出面全体にわたって走査することにより、外部近接物体の接触または近接が生じた位置の検出が可能となる。
部分検出領域RTは、例えば、操作するユーザの指の大きさに対応する幅(例えば5mm程度)に設定される。駆動電極ドライバ7は、駆動電極COに対して、部分検出領域RTごとに交流駆動信号VcomACを印加する。斜線部は、交流駆動信号VcomACが供給された部分検出領域RTを示しており、その他の部分検出領域RTには、直流駆動信号VcomDCが供給される。
駆動電極ドライバ7は、図12A、図12B、図12Cに示したように、タッチ検出動作の対象となる部分検出領域RTを順次選択して、その部分検出領域RTに属する駆動電極COMLに交流駆動信号VcomACを印加することにより、全ての部分検出領域RTにわたって走査する。
なお、この例では、説明の便宜上、部分検出領域RTの個数を10個としているが、これに限定されるものではない。
図13は1フレーム期間(1F)における動作を模式的に示している。この図13において、横軸は時間を示し、縦軸は表示画面の垂直方向における位置を示す。なお、垂直ブランキング期間は省略している。
また図14は、液晶表示装置の動作のタイミング図を表すものであり、垂直同期信号Vsy、水平同期信号Hsyの波形を示している。また図14には、メモリ書き込み(WM)の動作により書き込まれた映像信号Vsが表示される部分表示領域RD、表示駆動(DD)の対象となる部分表示領域RD、及びタッチ検出駆動(DT)の対象となる部分検出領域RTを示している。
従って、この表示駆動DDが行われる表示期間Pdの時間幅は、メモリ1aが1フレーム分の映像情報のうちの1/10のデータを書き込む時間よりも短くなる
このように表示期間Pdを短くすることにより確保した時間をタッチ検出期間Ptとし、このタッチ検出期間Ptを利用して、部分検出領域RTごとに、タッチ検出駆動DTが行われる。
図14に示すように、本実施の形態の液晶表示装置では、1フレーム期間においてタッチ検出期間Ptのタッチ検出駆動DTと、表示期間Pdの表示駆動DDが交互に実行される。
このようにタッチ検出走査を行うタッチ検出期間Ptと、表示のための画素信号書込走査を行う表示期間Pdを分離した駆動方式の場合、この両期間の境界のタイミングで、信号線SLにチャージ電圧印加を行う。
例えば、図14においては、各表示期間Pdにそれぞれ表示駆動DDが行われる部分表示領域RD1、RD2・・・RD10を示しているが、この各部分表示領域RD1、RD2・・・RD10の先頭ラインとなる1水平期間の開始部分に、チャージ期間tcgを設け、チャージ電圧印加を実行する。
また図15には、信号線ドライバ2が多重化信号線MSLに出力する多重化画素信号DT(DT_1〜DT_M)と、信号線ドライバ2が選択スイッチ部5に与えるスイッチ制御信号sel(selR、selG、selB)と、信号線SL(SL_mR、SL_mG、SL_mB)に供給される信号を示している。画素信号電圧VR、VG、VBについては簡単のため極性は示していない。
さらに図15には駆動電極ドライバ7が駆動電極COに与える駆動信号Vcomを示している。表示期間Pdであるため、駆動信号Vcomは直流駆動信号VcomDCとされている。
そしてこのチャージ期間tcgにおいては、信号線ドライバ2はチャージ電圧Vcgを各多重化信号線MSLに出力するともに、スイッチ制御信号selR、selG、selBにより選択スイッチ部5の全スイッチSWR、SWG、SWBをオンとさせる。
これにより、チャージ電圧Vcgが全ての信号線SLに書き込まれることになる。
このチャージ電圧印加により、上述した第1,第2の実施の形態と同様、縦クロストーク改善が実現される。
信号線ドライバ2、走査線ドライバ3、駆動電極ドライバ7には、表示期間Pdとタッチ検出期間Ptの分割的な動作を実現すべく、各走査駆動のためのロジック回路が形成されるが、このように各期間の境界となるタイミングでチャージ期間tcgを設定すれば、ロジック回路の大幅な変更を避けることができ、このような分割駆動方式の液晶表示装置において、間欠的なチャージ電圧印加動作を容易に加えることが可能となる。
従って、全ての表示期間Pdの先頭期間においてチャージ電圧印加を行うものではなく、一部の表示期間Pdの先頭期間でチャージ電圧印加を行うことも有効である。
即ち上述のチャージ電圧印加の時間間隔Tcgの条件が満たされるように、チャージ電圧印加が行われればよい。
また、チャージ電圧印加は、表示期間Pdの先頭期間ではなく、タッチ検出期間Ptへ移行する直前の終端期間に行うようにしてもよい。
以上、実施の形態を説明してきたが、上述した液晶表示装置の構成は一例であり、また画素10の構成も一例である。
また、ノーマリホワイト、ノーマリブラックに関わらず本開示の技術は適用できる。
また本開示の技術は、各種液晶表示装置に用いられる装置構成において適用できるものである。
また本開示はアクティブマトリクス型の表示装置として液晶表示装置だけでなく、プラズマ表示装置、有機EL表示装置等にも広く適用できる。
図16Aは、実施の形態の液晶表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル511およびフィルターガラス512を含む映像表示画面部510等を有しており、この映像表示画面部510は、上記実施の形態に係る液晶表示装置により構成されている。
図16Bは、上記実施の形態の液晶表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体531、文字等の入力操作のためのキーボード532および画像を表示する表示部533等を有しており、その表示部533は、上記実施の形態に係る液晶表示装置により構成されている。
図16Cは、上記実施の形態の液晶表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部541、この本体部541の前方側面に設けられた被写体撮像用のレンズ542、撮像時のスタート/ストップスイッチ543および表示部544等を有しており、その表示部544は、上記実施の形態に係る液晶表示装置により構成されている。
図17A、図17Bは、上記実施の形態の液晶表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。図17Aは正面側、図17Bは背面側の外観を示している。このデジタルカメラは、例えば、タッチパネル付きの表示部520、撮像レンズ521、フラッシュ用の発光部523、シャッターボタン524等を有しており、その表示部520は、上記実施の形態に係る液晶表示装置により構成されている。
図18は、上記実施の形態の液晶表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。図18Aは筐体を開いた状態の操作面及び表示面、図18Bは筐体を閉じた状態の上面側、図18Cは筐体を閉じた状態の底面側をそれぞれ示している。図18D、図18Eは筐体を閉じた状態の上面側からと底面側からの斜視図である。
この携帯電話機は、例えば、上側筐体550と下側筐体551とを連結部(ヒンジ部)556で連結したものであり、ディスプレイ552、サブディスプレイ553、キー操作部554、カメラ555等を有している。ディスプレイ740またはサブディスプレイ750は、上記実施の形態に係る液晶表示装置により構成されている。
(1)書き込まれた画素信号に応じて表示階調が制御される複数の画素が行方向及び列方向に配設されて成る画素アレイ部と、
上記画素アレイに対して配設され、各行の画素に対する走査パルスを供給する複数の走査線と、
上記画素アレイに対して配設され、各列の画素に対する画素信号を供給する複数の信号線と、
上記複数の走査線に上記走査パルスを順次与え、各行の画素へ、上記信号線に出力された画素信号についての書込を実行させる走査線ドライバと、
上記複数の信号線に各画素に対する画素信号を出力するとともに、上記各信号線に対し、1フレーム期間において1回以上となる間欠的に、所定の画素信号電圧より低電位のチャージ電圧を出力する信号線ドライバと、
を備えた表示装置。
(2)上記信号線ドライバは、上記画素における上記走査パルスで制御される画素トランジスタのチャネル部の電位が、リーク電流によって画素容量に書き込まれた画素信号の電位より高くなることがないようにする頻度で、上記各信号線に対し上記チャージ電圧を出力する上記(1)に記載の表示装置。
(3)上記信号線ドライバが上記チャージ電圧を出力する時間間隔Tcgは、
上記画素トランジスタのチャネル部の容量をCch、
上記所定の画素信号電圧をVgL、
上記チャージ電圧をVcg、
上記画素容量側から上記チャネル部へ流れる画素トランジスタリーク電流をIpx、
上記信号線側から上記チャネル部へ流れる画素トランジスタリーク電流をIpsとしたとき、
Tcg≦Cch・(VgL−Vcg)/(Ipx+Ips)
である上記(1)又は(2)に記載の表示装置。
(4)上記チャージ電圧は、
上記画素信号の駆動最大階調の負極性電位以下で、かつ上記画素における上記走査パルスで制御される画素トランジスタのオフ時のゲート電位以上の範囲の電圧とする上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の表示装置。
(5)上記信号線ドライバは上記各信号線に対して、負極性の画素信号出力後のタイミングで、上記チャージ電圧の出力を行う上記(1)乃至(4)のいずれかに記載の表示装置。
(6)上記画素アレイによる表示領域に重畳配置されたタッチパネル機構と、
上記タッチパネル機構に対するタッチ操作を検出するための検出走査及びタッチ操作信号の検出を行う検出走査部とを備え、
上記走査線ドライバによる画素信号書込のための書込走査と、上記検出走査部によるタッチ操作検出のための検出走査とが、1フレーム期間にそれぞれ複数回、時分割的に実行され、
上記信号線ドライバによる上記チャージ電圧の出力は、上記検出走査と上記書込走査の境界期間で実行される上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の表示装置。
Claims (6)
- 書き込まれた画素信号に応じて表示階調が制御される複数の画素が行方向及び列方向に配設されて成る画素アレイ部と、
上記画素アレイに対して配設され、各行の画素に対する走査パルスを供給する複数の走査線と、
上記画素アレイに対して配設され、各列の画素に対する画素信号を供給する複数の信号線と、
上記複数の走査線に上記走査パルスを順次与え、各行の画素へ、上記信号線に出力された画素信号についての書込を実行させる走査線ドライバと、
上記複数の信号線に各画素に対する画素信号を出力するとともに、上記各信号線に対し、1フレーム期間において1回以上となる間欠的に、所定の画素信号電圧より低電位のチャージ電圧を、ある行の上記画素に対する負極性の画素信号出力後且つ次の行の上記画素に上記走査パルスが印加される前のタイミングで出力する信号線ドライバと、
を備え、
各上記画素には、ゲート電極が上記走査線に接続され且つソース電極およびドレイン電極の一方が上記信号線に接続されるNチャネル薄膜トランジスタが設けられ、
上記チャージ電圧は、上記画素信号の駆動最大階調の負極性電位以下で、かつ上記画素における上記走査パルスで制御される上記Nチャネル薄膜トランジスタのオフ時のゲート電位以上の範囲の電圧とし、
上記信号線ドライバは、上記画素信号の極性を垂直クロック毎に反転させる
アクティブマトリクス型の液晶表示装置。 - 上記信号線ドライバは、上記画素における上記走査パルスで制御される上記Nチャネル薄膜トランジスタのチャネル部の電位が、リーク電流によって画素容量に書き込まれた画素信号の電位より高くなることがないようにする頻度で、上記各信号線に対し上記チャージ電圧を出力する請求項1に記載の液晶表示装置。
- 上記信号線ドライバが上記チャージ電圧を出力する時間間隔Tcgは、
上記Nチャネル薄膜トランジスタのチャネル部の容量をCch、
上記所定の画素信号電圧をVgL、
上記チャージ電圧をVcg、
上記画素容量側から上記チャネル部へ流れるリーク電流をIpx、
上記信号線側から上記チャネル部へ流れるリーク電流をIpsとしたとき、
Tcg≦Cch・(VgL−Vcg)/(Ipx+Ips)
である請求項2に記載の液晶表示装置。 - 書き込まれた画素信号に応じて表示階調が制御される複数の画素が行方向及び列方向に配設されて成る画素アレイ部と、
上記画素アレイに対して配設され、各行の画素に対する走査パルスを供給する複数の走査線と、
上記画素アレイに対して配設され、各列の画素に対する画素信号を供給する複数の信号線と、
上記複数の走査線に上記走査パルスを順次与え、各行の画素へ、上記信号線に出力された画素信号についての書込を実行させる走査線ドライバと、
上記複数の信号線に各画素に対する画素信号を出力するとともに、上記各信号線に対し、1フレーム期間において1回以上となる間欠的に、所定の画素信号電圧より低電位のチャージ電圧を、ある行の上記画素に対する上記走査パルスの印加が終わった後且つ次の行の上記画素に上記走査パルスが印加される前のタイミングで出力する信号線ドライバと、 上記画素アレイによる表示領域に重畳配置されたタッチパネル機構と、
上記タッチパネル機構に対するタッチ操作を検出するための検出走査及びタッチ操作信号の検出を行う検出走査部と、
を備え、
各上記画素には、ゲート電極が上記走査線に接続され且つソース電極およびドレイン電極の一方が上記信号線に接続されるNチャネル薄膜トランジスタが設けられ、
上記チャージ電圧は、上記画素信号の駆動最大階調の負極性電位以下で、かつ上記画素における上記走査パルスで制御される上記Nチャネル薄膜トランジスタのオフ時のゲート電位以上の範囲の電圧とし、
上記走査線ドライバによる画素信号書込のための書込走査と、上記検出走査部によるタッチ操作検出のための検出走査とが、1フレーム期間にそれぞれ複数回、時分割的に実行され、
上記信号線ドライバによる上記チャージ電圧の出力は、上記検出走査と上記書込走査の境界となる期間で実行されるアクティブマトリクス型の液晶表示装置。 - 書き込まれた画素信号に応じて表示階調が制御される複数の画素が行方向及び列方向に配設されて成る画素アレイ部と、
上記画素アレイに対して配設され、各行の画素に対する走査パルスを供給する複数の走査線と、
上記画素アレイに対して配設され、各列の画素に対する画素信号を供給する複数の信号線と、
走査線ドライバと、
信号線ドライバと、
を備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置の表示駆動方法として、
上記走査線ドライバが、上記複数の走査線に上記走査パルスを順次与え、各行の画素へ、上記信号線に出力された画素信号についての書込を実行させ、
上記信号線ドライバは、上記複数の信号線に各画素に対する画素信号を出力するとともに、上記各信号線に対し、1フレーム期間において1回以上となる間欠的に、所定の画素信号電圧より低電位のチャージ電圧を、ある行の上記画素に対する負極性の画素信号出力後且つ次の行の上記画素に上記走査パルスが印加される前のタイミングで出力し、
各上記画素には、ゲート電極が上記走査線に接続され且つソース電極およびドレイン電極の一方が上記信号線に接続されるNチャネル薄膜トランジスタが設けられ、
上記チャージ電圧は、上記画素信号の駆動最大階調の負極性電位以下で、かつ上記画素における上記走査パルスで制御される上記Nチャネル薄膜トランジスタのオフ時のゲート電位以上の範囲の電圧とし、
上記信号線ドライバは、上記画素信号の極性を垂直クロック毎に反転させる
表示駆動方法。 - アクティブマトリクス型の液晶表示装置を有し、
上記液晶表示装置は、
書き込まれた画素信号に応じて表示階調が制御される複数の画素が行方向及び列方向に配設されて成る画素アレイ部と、
上記画素アレイに対して配設され、各行の画素に対する走査パルスを供給する複数の走査線と、
上記画素アレイに対して配設され、各列の画素に対する画素信号を供給する複数の信号線と、
上記複数の走査線に上記走査パルスを順次与え、各行の画素へ、上記信号線に出力された画素信号についての書込を実行させる走査線ドライバと、
上記複数の信号線に各画素に対する画素信号を出力するとともに、上記各信号線に対し、1フレーム期間において1回以上となる間欠的に、所定の画素信号電圧より低電位のチャージ電圧を、ある行の上記画素に対する負極性の画素信号出力後且つ次の行の上記画素に上記走査パルスが印加される前のタイミングで出力する信号線ドライバと、
を備え、
各上記画素には、ゲート電極が上記走査線に接続され且つソース電極およびドレイン電極の一方が上記信号線に接続されるNチャネル薄膜トランジスタが設けられ、
上記チャージ電圧は、上記画素信号の駆動最大階調の負極性電位以下で、かつ上記画素における上記走査パルスで制御される上記Nチャネル薄膜トランジスタのオフ時のゲート電位以上の範囲の電圧とし、
上記信号線ドライバは、上記画素信号の極性を垂直クロック毎に反転させる
電子機器。
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