以下に添付図面を参照して、液晶表示装置の実施形態を詳細に説明する。実施形態の説明に先んじて、理解を容易とするために、既存技術による液晶表示装置の例について説明する。
(既存技術による液晶表示装置)
図1は、既存技術による、LCOS型の液晶表示装置に適用可能なアクティブマトリクス型による液晶表示パネル部100の基本構成の例を示す。液晶表示パネル部100は、データ線駆動回路110と、垂直シフトレジスタ回路111と、画素部112とを有する。画素部112は、映像信号による映像が表示される画面を構成する部分であって、複数の画素部データ線D1、D2、…、Dmおよび行走査線G1、G2、…、Gnが互いに直交する方向に形成され、各交差部に対し、画素回路1301,1、1302,1、…、130m,1、…、130m,nが形成されている。
図2は、画素回路130の一例の構成を示す。画素選択トランジスタTrにおいて、ゲートが行走査線Gに接続され、ドレインが画素部データ線Dに接続される。画素選択トランジスタTrのソースは、信号保持容量Csの一端に接続されると共に、画素表示部131の画素駆動電極PEに接続される。画素表示部131は、画素駆動電極PEと、固定電圧Vcomに接続される共通電極CEとで液晶表示体LCMを挟んで構成される。画素表示部131は、映像信号による1画素の表示を行う。
画素部データ線Dに映像信号を供給し、行走査線Gをオンとすることで、映像信号が画素選択トランジスタTrを介して信号保持容量Csに蓄積され、信号保持容量Csから画素駆動電極PEに対して、映像信号に従った電圧が転送される。画素駆動電極PEと固定電圧Vcomとの電位差によって液晶表示体LCMが駆動され、液晶表示体LCMの光変調率が制御されて映像としての表示がなされる。
図1の説明に戻り、データ線駆動回路110は、水平シフトレジスタ回路120と、画素部112に配される各画素回路1301,1、1302,1、…、130m,1、…、130m,nに接続される各画素部データ線D1、D2、…、Dm毎に設けられるスイッチ1211、1212、…、121mとを有する。
デジタル映像信号が映像信号処理回路150で所定の映像処理を施された後、フレームメモリ151に一旦格納される。デジタル映像信号は、フレームメモリ151からライン毎に読み出され、極性反転処理回路152において例えば1フレーム周期毎に極性が反転され、D/A変換部153でアナログ映像信号に変換されてバッファアンプ154を介してデータ線駆動回路110に供給される。このアナログ映像信号は、データ線駆動回路110において、それぞれ水平シフトレジスタ回路120にオン/オフを制御されるスイッチ1211、1212、…、121mに供給される。
垂直シフトレジスタ回路111は、タイミング制御回路140から垂直クロックVCKおよび垂直走査開始信号VSTが供給され、垂直走査開始信号VSTをトリガとして、垂直クロックVCKに従い各行走査線G1、G2、…、Gnを順次選択する。水平シフトレジスタ回路120は、タイミング制御回路140から水平クロックHCKおよび水平走査開始信号HSTが供給され、水平走査開始信号HSTをトリガとして、水平クロックHCKに従い各スイッチ1211、1212、…、121mを順次オンにする。
垂直シフトレジスタ回路111で選択された行走査線Gyに接続される各画素回路1301,y、1302,y、…、130m,yに対して順次アナログ映像信号が供給される。各画素回路1301,y、1302,y、…、130m,yにおいて、供給されたアナログ映像信号が信号保持容量Csに保持されて、画素表示部131が駆動され、1ライン分の映像が表示される。
(実施形態に適用可能な既存技術)
次に、実施形態に適用可能な既存技術について説明する。図3は、本実施形態に適用可能な既存技術による画素回路10の一例の構成を示す。画素回路10は、画素表示部30と、保持容量Cs1およびCs2と、スイッチング用のトランジスタTr1、Tr2、Tr5およびTr6と、正極性側のバッファ回路を構成するトランジスタTr3およびTr7と、負極性側のバッファ回路を構成するトランジスタTr4およびTr8とを有する。
画素表示部30は、液晶表示体LCMを画素駆動電極PEおよび共通電極CEによって挟んで構成される。共通電極CEは、共通電源Vcomに接続される。
スイッチング用のトランジスタTr1およびTr2は、正極性側の画素信号電圧Di+が供給されるデータ線35aと、負極性側の画素信号電圧Di−が供給されるデータ線35bとがそれぞれドレインに接続されると共に、走査パルスGjが供給される行走査線31がそれぞれゲートに接続される。また、トランジスタTr1およびTr2のソースには、それぞれ保持容量Cs1およびCs2が接続される。トランジスタTr1およびTr2は、行走査線31から走査パルスGjが供給されると同時にオン状態となり、データ線35aおよび35bを介して供給される正極性および負極性の画素信号電圧Di+およびDi−が、それぞれ保持容量Cs1およびCs2に蓄積される。
トランジスタTr3およびTr7は、正極性側のソースフォロワ・バッファ32aを構成し、トランジスタTr4およびTr8は、負極性側のソースフォロワ・バッファ32bを構成する。それぞれ、トランジスタTr3およびTr4が信号入力トランジスタ、トランジスタTr7およびTr8がそれぞれ定電流源負荷として機能する。ソースフォロワ・バッファ32aおよび32bは、電源電圧Vddにて駆動される。
ソースフォロワ・バッファ32aおよび32bにおいて、定電流源負荷のトランジスタTr7およびTr8のゲートが、それぞれ負荷特性制御信号Bが供給される配線33に接続される。この配線33には、当該画素回路10と同一行に配列される他の画素回路におけるバッファ回路の定電流源負荷トランジスタのゲートにも、共通して接続され、これらの定電流源負荷のバイアス制御が可能とされている。
ここで、トランジスタTr7およびTr8にMOS(Metal-Oxide Semiconductor)型の電界効果トランジスタを用いた場合、ソースフォロワの入力抵抗が略無限大となる。そのため、保持容量Cs1およびCs2の蓄積電荷のリークが抑制され、保持容量Cs1およびCs2の蓄積電荷は、1垂直走査期間後に画素信号電圧が新たに書き込まれるまで保持される。
トランジスタTr5およびTr6は、それぞれソースフォロワ・バッファ32aおよび32bの出力が入力ドレインに供給され、ソースが画素表示部30の画素駆動電極PEに接続される。トランジスタTr5およびTr6のゲートが、それぞれ正極性側のゲート制御信号S+および負極性側のゲート制御信号S−が供給される配線34aおよび34bに接続される。これら配線34aおよび34bは、それぞれ当該画素回路10と同一行に配列される他の画素回路における、ソースが画素駆動電極PEに接続されるトランジスタのゲートにも、共通して接続され、これらのトランジスタのオン/オフ制御が可能とされている。
配線34aおよび34bに対して、交互にゲート制御信号S+およびS−を送信することにより、トランジスタTr5およびTr6を交互にオン状態とする。これにより、保持容量Cs1およびCs2から正極性および負極性の画素信号電圧を交互に読み出して、正極性および負極性に反転する液晶駆動信号(画素信号電圧)を画素駆動電極PEに供給することができる。
また、配線33に供給される負荷特性制御信号Bをオン/オフ制御することで、保持容量Cs1およびCs2からの読み出しのオン/オフを制御することができる。
このように構成された画素回路10がマトリクス状に配されて、映像信号による映像を表示するための画素部が構成される。画素部におけるマトリクスの行方向が映像の水平方向となり、各行が映像信号による各ラインとなる。また、当該マトリクスの列方向が映像の垂直方向となり、一定の垂直走査周期で各ラインを垂直方向に順に走査することで、1フレームの映像が表示される。
ところで、1画素回路10当たりのソースフォロワ・バッファ32aまたは32bの定常的な回路電流が例えば1μAの微少電流であったとしても、液晶表示装置の全画素が定常的に電流を消費する条件では、多大な消費電流となってしまう。一例として、フルハイビジョンの略200万画素(1920画素×1080ライン)の液晶表示装置では、消費電流が略2Aにも達する見積もりとなる。
そこで、ソースフォロワ・バッファ32aおよび32bの定電流源負荷のトランジスタTr7およびTr8は、この画素回路10が用いられる液晶表示装置全体での消費電流を考慮して、常時アクティブにせず、極性切り替えスイッチ用のトランジスタTr5およびTr6の導通期間内における限られた期間でのみアクティブになるように制御を行う。
より具体的には、定電流源負荷のトランジスタTr7およびTr8に対するゲートバイアスである負荷特性制御信号Bのハイ(High)期間を、ゲート制御信号S+およびS−のハイ期間内に制限して画素電極電圧VPEを画素駆動電極PEに供給する。そして、画素表示部30が目標レベルまで充放電された時点で、負荷特性制御信号Bをロー(Low)状態として、ソースフォロワ・バッファ32aおよび32bの電流を停止させる。これにより、全画素にソースフォロワ・バッファ32aおよび32bを備えた構成でありながら、実質的な消費電流を小さく抑えることが可能である。
図4は、本実施形態に適用可能な画素回路10’の別の例の構成を示す。なお、図4において、上述の図3と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。図4に示される画素回路10’は、上述の画素回路10に対して、ソースフォロワ・バッファ32aおよび32bにおいて定電流源負荷を構成するトランジスタTr7およびTr8を共通のトランジスタTr7’として、スイッチ回路Tr5およびTr6の後段すなわち画素駆動電極PEに接続している。すなわち、トランジスタTr7’は、正極性および負極性のソースフォロワ・バッファ32aおよび32bに共通する電流源負荷として機能する。
この図4の構成によれば、図3に示した画素回路10の構成に対してトランジスタ素子数が1個少なくて済むと共に、同一画素回路10’内での正極性および負極性のソースフォロワ・バッファの負荷ばらつきを要因とした正負極間での特性差を抑制できる。なお、以下では、特に記載のない限り、図3に示した画素回路10を用いるものとする。
(実施形態に適用可能な、水平方向の駆動動作)
次に、実施形態に適用可能な、水平方向の駆動動作について説明する。図5は、実施形態に係る液晶表示装置1の一例の構成を、水平ドライバ回路を中心に示す。
液晶表示装置1において、画素回路101,1〜10m,nがマトリクス状に配置されて有効表示画素部が構成される。より詳細には、各画素回路101,1〜10m,nは、正極性の画素信号電圧D1+〜Dm+および負極性の画素信号電圧D1−〜Dm−をそれぞれ供給する2系統毎のデータ線35a1〜35amおよび35b1〜35bmと、走査パルスG1〜Gnを供給する行走査線311〜31nとの交差部にそれぞれ配置されている。
なお、以下では、特に個体を区別する必要のない場合、画素回路101,1〜10m,nを画素回路10として代表させて記述する。
各画素回路10には、図示されない電源入力端子から供給された電源電圧VddおよびVssが供給される。また、共通電圧入力端から共通電圧Vcomが入力され、基準レベルVRに対して、ゲート制御信号S+およびS−のハイ状態の切り替えと同期して、ゲート制御信号S+およびS−と逆相で反転されて各画素回路10に供給される。
極性切り替え制御回路21bに対して、基準クロック2K−に基づきタイミング生成部22で生成されたシフトクロックSCKと、基準電流信号Buf−Curに基づき電流バイアス部23で生成されるバイアス信号とが供給される。極性切り替え制御回路21bは、これら供給された各信号に基づき、所定のタイミングおよび期間でハイ状態とされた正極性のゲート制御信号S+および負極性のゲート制御信号S−、ならびに、負荷特性制御信号Bを生成する。そして、生成したこれらの信号を、グループ毎に、シフトクロックSCKに従いシフトさせ、垂直走査方向に時間差を持たせて出力する。
グループ毎に正極性のゲート制御信号S+および負極性のゲート制御信号S−、ならびに、負荷特性制御信号Bのタイミングをシフトされた各信号は、それぞれグループが対応する各画素回路10に対して、配線34a1〜34an、配線34b1〜34bn、ならびに、配線331〜33nをそれぞれ介して供給される。なお、信号S+、S−およびBのタイミングのシフトについては、後述する。
垂直シフトレジスタ/レベルシフタ21aに対して、垂直走査の開始を示す信号VSTと、垂直走査のタイミングを制御する垂直クロックVCK1およびVCK2と、制御信号UD_CTLとが供給される。さらに、図示は省略するが、水平同期信号HDおよび水平クロックHCKも、垂直シフトレジスタ/レベルシフタ21aに供給される。垂直シフトレジスタ/レベルシフタ21aは、供給された各信号に基づき、各走査パルスG1〜Gnを生成し、1垂直走査周期で順次出力して、行走査線311〜31nを介して各画素回路10に供給する。
一方、水平シフトレジスタ27、1ラインラッチ部26、コンパレータ25および階調カウンタ28は、水平ドライバ回路を構成する。水平ドライバ回路は、アナログスイッチ24と共にデータ線駆動回路を構成し、各画素毎の正極性の画素信号電圧Di+と、負極性の画素信号電圧Di−とをそれぞれ生成して、各画素回路10に供給する。なお、図5では、コンパレータ25が1の構成として示されているが、実際には、コンパレータ25は、画素回路10の各列毎に設けられる。
アナログスイッチ24は、正極性の画素信号電圧Di+および負極性の画素信号電圧Di−のための一対のスイッチ24iをm個、有する。各スイッチ241〜24mの一方(正極性の画素信号電圧Di+に対応)に対して、正極性側の基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)がそれぞれ供給される。また、各スイッチ241〜24mの他方(負極性の画素信号電圧Di−に対応)に対して、負極性側の基準ランプ電圧Ref_Ramp(−)がそれぞれ供給される。
基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)は、水平走査期間周期で映像の黒レベルから白レベルにレベルが上昇する方向に変化する、周期的な掃引信号である。同様に、基準ランプ電圧Ref_Ramp(−)は、水平走査期間周期で映像の黒レベルから白レベルにレベルが減少する方向に変化する、周期的な掃引信号である。基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)および基準ランプ電圧Ref_Ramp(−)は、デジタル映像信号をアナログ映像信号に変換し、正極性用データ線35a1、…、35amおよび負極性用データ線35b1、…、35bmに供給するために用いられる。
階調カウンタ28は、クロックCount_CKをカウントして、複数の階調値が水平走査期間内で最小値から最大値まで段階的に変換する基準階調データC−outを水平走査期間毎に出力する。この基準階調データC−outは、コンパレータ25に供給される。階調カウンタ28は、信号Count_Resetにより、水平走査期間毎にカウント値をリセットされる。
水平シフトレジスタ27に対して、水平クロックHCKが供給されると共に、画素信号Dxが水平クロックHCKに同期的に、画素順次に供給される。1ラインラッチ部26は、水平シフトレジスタ27に供給された画素信号Dxを、1ライン分、ラッチする。ラッチされた1ライン分の画素信号D1〜Dmは、信号H_REG−SETに従い1ラインラッチ部26から出力され、コンパレータ25に供給される。
コンパレータ25は、1ラインラッチ部26から供給された画素信号D1〜Dmのそれぞれと、階調カウンタ28から供給された基準階調データC−outの値(階調値)とを比較し、両者が一致したタイミングでそれぞれ一致パルスを生成する。各一致パルスは、アナログスイッチ24の各スイッチ241〜24mの制御信号として、アナログスイッチ24に対して出力される。
各スイッチ241〜24mは、後述する信号SW−Startに従い水平走査期間の開始時点で一斉にオン状態とされ、コンパレータ25から一致パルスが供給された時点でオフとされる。これにより、正極性側の基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)および、負極性側の基準ランプ電圧Ref_Ramp(−)がサンプリングされ、画素信号電圧Di+およびDi−として各画素回路101,1〜10m,nに供給される。
図6は、図5の水平ドライバ回路の動作を説明するための一例のタイミングチャートを示す。図6において、図6(a)は、水平同期信号HD、図6(b)は、画素DATA、図6(c)は、水平クロックHCKを示す。また、図6(d)は、図6(b)の画素データDATAの1ライン分が1ラインラッチ部26に保持された状態を示す。
図6(e)は、階調カウンタ28に供給するクロックCount_CK、図6(f)は、階調カウンタ28から出力される基準階調データC−outを示す。この例では、図6(f)の図中の数値が階調値を示している。基準階調データC−outは、水平同期信号HDと同期した信号Count_Reset(図示しない)でリセットされ、次の水平周期で再び階調値「0」からカウントが行われる。
図6(g)は、水平同期信号HDに同期してハイ状態となる信号SW−Startを示す。上述したように、信号SW−Startがハイ状態となると、アナログスイッチ24の各スイッチ241〜24mが一斉にオン状態となる。
図6(i)および図6(j)は、それぞれ正極性側の基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)および、負極性側の基準ランプ電圧Ref_Ramp(−)を示す。基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)およびRef_Ramp(−)は、水平走査期間における水平有効期間内で、黒レベルから白レベルまでのレベルを、それぞれの極性に応じた方向に掃引する。
図6(h)に示される波形SPは、階調レベルに対応した画素列の各スイッチ241〜24mの開閉タイミングを示す。この例では、階調レベル「k」の画素データDATAに対応た開閉タイミングを、波形SP(k)として示している。この波形SPの立ち下がりに応じてアナログスイッチ24の各スイッチ241〜24mがオン状態となり、図6(i)および図6(j)にそれぞれ示されるように、時点Pおよび時点Qでそれぞれ基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)およびRef_Ramp(−)がサンプリングされ、画素信号Di+およびDi−として各画素回路101,1〜10m,nに供給される。
(実施形態に適用可能な、垂直方向の駆動動作)
次に、実施形態に適用可能な、垂直方向の駆動動作について説明する。既に説明したように、正極性側および負極性側の保持容量に保持された信号電圧を画素駆動電極に転送する際に、画素部の全画素が同時にオン状態となってしまうと、各画素回路において画素電圧の振幅低減が発生したり、瞬時過大電流が発生し、液晶表示装置における表示品質の劣化や、誤動作などを引き起こす要因となるおそれがある。
画素部を連続する複数行からなるグループに分割し、グループ毎に、垂直走査方向に時間差を持たせて画素回路10をオン状態とさせることで、液晶表示装置全体において全画素が同時にオン状態とならないようにできる。
図7を用いてより具体的に説明する。図7は、既存技術による液晶表示装置の一例の構成を概略的に示す。この既存技術によれば、画素部全体を、それぞれ複数行からなるグループに分割する。図7の例では、画素部全体がそれぞれ所定数の行(ライン)を含むグループ#1、#2、…、#hに分割されている。シフトレジスタ20a、20bおよび20cは、それぞれ正極性のゲート制御信号S+、負極性のゲート制御信号S−および負荷特性制御信号Bが供給され、各信号を共通のシフトクロックSCKに同期してシフトさせるh段のシフトレジスタである。すなわち、シフトレジスタ20a、20bおよび20cは、図5で説明した極性切り替え制御回路21bに対応する。
例えば、シフトレジスタ20aは、各グループ#1、#2、…、#hに対して、正極性のゲート制御信号S+をシフトクロックSCKに応じて順次シフトさせた各正極性のゲート制御信号S+(1)、S+(2)、…、S+(h)をそれぞれ入力する。例えばグループ#1では、当該グループ#1に含まれる各行に配列される各画素回路10に接続される配線34aに対して、正極性のゲート制御信号S+(1)が共通に供給される。他のグループ#2、#3、…、#hでも同様である。
同様に、シフトレジスタ20bは、各グループ#1、#2、…、#hに対して、負極性のゲート制御信号S−をシフトクロックSCKに応じて順次制御させた各負極性のゲート制御信号S−(1)、S−(2)、…、S−(h)をそれぞれ入力する。また、シフトレジスタ20cは、各グループ#1、#2、…、#hに対して、負荷特性制御信号BをシフトクロックSCKに応じて順次シフトさせた負荷特性制御信号B(1)、B(2)、…、B(h)をそれぞれ入力する。
図8は、図7に示した各部の動作の例を示すタイムチャートである。図8(a)は、各シフトレジスタ20a、20bおよび20cに供給されるシフトクロックSCKを示す。図8(b)は、シフトレジスタ20aに入力される、所定期間においてハイ状態とされた正極性のゲート制御信号S+と、各グループ#1〜#hに対してそれぞれ出力される各正極性のゲート制御信号S+(1)〜S+(h)を示す。同様に、図8(c)は、シフトレジスタ20bに入力される、所定期間においてハイ状態とされた負極性のゲート制御信号S−と、各グループ#1〜#hに対してそれぞれ出力される各負極性のゲート制御信号S−(1)〜S−(h)を示す。また、図8(d)は、各ゲート制御信号S+およびS−のハイ状態の期間内でハイ状態とされて入力される負荷特性制御信号Bと、グループ#1〜#hに対してそれぞれ出力される負荷特性制御信号B(1)〜B(h)を示す。
シフトレジスタ20aは、シフトクロックSCKに同期して、入力された所定期間においてハイ状態とされた正極性のゲート制御信号S+を、例えばシフトクロックSCKの1クロックずつシフトさせて、各正極性のゲート制御信号S+(1)、S+(2)、…、S+(h)を順次出力する。したがって、各グループ#1、#2、…、#hに対して、シフトクロックSCKの1クロック毎の時間差を持って順次ハイ状態とされた各正極性のゲート制御信号S+(1)、S+(2)、…、S+(h)が入力される。
シフトレジスタ20bについても同様に、シフトクロックSCKに同期して、入力された所定長の負極性のゲート制御信号S−を例えばシフトクロックSCKの1クロックずつシフトさせて、各負極性のゲート制御信号S−(1)、S−(2)、…、S−(h)を順次出力する。したがって、各グループ#1、#2、…、#hに対して、シフトクロックSCKの1クロック毎の時間差を持って順次ハイ状態とされた各負極性のゲート制御信号S−(1)、S−(2)、…、S−(h)が入力される。
シフトレジスタ20cは、入力された負荷特性制御信号BをシフトクロックSCKに従いシフトさせて、シフトレジスタ20aおよび20bからそれぞれ出力される各正極性のゲート制御信号S+(1)、S+(2)、…、S+(h)、ならびに、各負極性のゲート制御信号S−(1)、S−(2)、…、S−(h)のハイ状態期間内にハイ状態となる負荷特性制御信号B(1)、B(2)、…、B(h)を出力する。図8の例では、シフトレジスタ20cに入力される負荷特性制御信号Bは、各ゲート制御信号S+およびS−のハイ状態期間に対して、シフトクロックSCKの1クロック後にハイ状態となり、2シフトクロックSCK分先にロー状態となる。
図9は、既存技術による、図8に示した各信号と、各行(ライン)の走査の基準となる水平同期信号HDとの関係の例を示す。図9(a)は、シフトクロックSCKを示す。図9(b)は、正極性のゲート制御信号S+および各正極性のゲート制御信号S+(1)〜S+(h)を示す。図9(c)は、負荷特性制御信号Bおよび負荷特性制御信号B(1)〜B(h)を示す。図9(d)は、ソースフォロワ・バッファ32aおよび32bに供給する電圧Vddを概略的に示す。図9(e)は、水平同期信号HDを示す。また、図9(f)は、水平同期期間において画素部の各行に配列される各画素回路10にサンプリングされる、正極性の画素信号電圧Di+の基準電圧となる基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)を示す。
なお、図9において、負極性のゲート制御信号S−および各負極性のゲート制御信号S−(1)〜S−(h)、ならびに、基準ランプ電圧Ref_Ramp(−)は、記載を省略されている。また、以下では、繁雑さを避けるため、「正極性のゲート制御信号S+および各正極性のゲート制御信号S+(1)〜S+(h)」を、各正極性のゲート制御信号S+〜S+(h)、「負極性のゲート制御信号S−および各負極性のゲート制御信号S−(1)〜S−(h)」を各負正極性のゲート制御信号S−〜S−(h)、「負荷特性制御信号Bおよび負荷特性制御信号B(1)〜B(h)」を各負荷特性制御信号B〜B(h)と呼ぶ。
この例では、正極性のゲート制御信号S+〜S+(h)、図示されない負極性のゲート制御信号S−〜S−(h)、ならびに、負荷特性制御信号B〜B(h)を、映像信号の水平ブランキング期間内の期間200において転送し、転送タイミングが基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)の掃引期間と重ならないようにされている。なお、ここでは、水平ブランキング期間を、水平走査期間内の水平有効期間以外の期間を示すものとする。
この理由について図10を用いて説明する。図7を用いて説明したように、画素部全体をそれぞれ複数ラインを含むグループ#1、#2、…、#hに分割する。そして、図8に示されるようにして、正極性のゲート制御信号S+〜S+(h)、負極性のゲート制御信号S−〜S−(h)、ならびに、負荷特性制御信号B〜B(h)を各グループ#1、#2、…、#hにそれぞれ転送する。この場合、図10に例示される各グループ#1、#2、…、#hの境界部分2101、2102、…、210h-1において、階調の変動などの、表示画像上の不具合が生じる場合がある。
この、各グループ#1、#2、…、#hの境界部分2101、2102、…、210h-1は、各画素回路10において、正極性のゲート制御信号S+〜S+(h)、負極性のゲート制御信号S−〜S−(h)、ならびに、負荷特性制御信号B〜B(h)により画素表示部30の極性が切り替わる、極性切り替え行である。この極性切り替え行で発生する上述した表示画像上の不具合は、これら正極性のゲート制御信号S+〜S+(h)、負極性のゲート制御信号S−〜S−(h)、ならびに、負荷特性制御信号B〜B(h)が、データ線35aおよび35bにより転送される正極性および負極性の画素信号電圧Di+およびDi−とクロストークするためであると考えられる。
例えば図5に示されるように、正極性のゲート制御信号S+〜S+(h)、負極性のゲート制御信号S−〜S−(h)、ならびに、負荷特性制御信号B〜B(h)が転送される配線331、…、33nと、配線34a1、…、34anと、配線35a1、…、35b1は、それぞれ行方向に各画素回路10を接続する。一方、データ線35aおよび35bは、それぞれ列方向に各画素回路10を接続する。したがって、正極性のゲート制御信号S+〜S+(h)、負極性のゲート制御信号S−〜S−(h)、ならびに、負荷特性制御信号B〜B(h)と、正極性および負極性の画素信号電圧Di+およびDi−とのクロストークを完全に除去することは、困難である。
そこで、図9を用いて説明したように、正極性および負極性の画素信号電圧Di+およびDi−の基準となる基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)の掃引期間と、正極性のゲート制御信号S+〜S+(h)、負極性のゲート制御信号S−〜S−(h)、ならびに、負荷特性制御信号B〜B(h)のハイ状態の期間とを時間的にずらすことで、これらの信号のクロストークを除去する。
図11は、実施形態による、画素回路10の一例の駆動方法を説明するためのタイムチャートである。図11(a)は、映像信号の垂直走査の基準となる垂直同期信号VDを示す。例えば垂直同期信号VDがハイ状態で、垂直ブランキング期間を含めた垂直走査の開始を示し、映像信号の1垂直走査周期でnラインの走査(行走査)を行うものとする。
図11(b)は、画素表示部30の画素駆動電極PEに供給される画素電極電圧VPEを示し、図11(c)は、画素表示部30の共通電極CEに供給される共通電圧Vcomを示す。さらに、図11(d)は、画素表示部30における画素駆動電極PEおよび共通電極CE間の電位差である液晶駆動電圧VLCを概略的に示す。また、図11(e)は、配線33から供給される負荷特性制御信号Bを示す。図11(f)および図11(g)は、それぞれ配線34aおよび34bから供給されるゲート制御信号S+およびS−を示す。
以下では、画素信号電圧Di+およびDi−は、k(<n)ラインを反転周期として説明する。すなわち、映像信号は、このkラインを反転周期として正極性および負極性が切り替わる。この場合、画素回路10において駆動電極PEに対して印加される画素駆動電圧VPEは、図11(b)に示されるように、画素信号電圧Di+およびDiの反転周期で正極および負極が切り替わるように制御される。この駆動電圧VPEの制御については、後述する。
図11(c)に示す共通電圧Vcomは、画素駆動電極PEにおける電位の反転基準Vcと略等しい基準レベルVRに対して、映像信号の極性反転周期に対応して反転される。液晶表示体LCMに対する実質的な交流駆動電圧は、画素駆動電極PEの電位と共通電極CEの電位との差電圧であることから、液晶表示体LCMには、画素駆動電極PEに供給される駆動電圧VPEが共通電圧Vcomで拡大された液晶駆動電圧VLCが印加される。この液晶駆動電圧VLCで、液晶表示体LCMが駆動される。
このように、画素表示部30において、共通電極CEに印加する電圧を、画素駆動電極PEに印加する駆動電圧VPEに対して逆相で切り替えることによって、低い画素駆動電極PEで大きな液晶駆動電圧VLCを得ることができる。これにより、駆動回路側において駆動トランジスタの耐圧や、消費電力を低減することができる。
駆動電圧VPEの制御について説明する。既に説明したように、ゲート制御信号S+がハイ状態の期間に負荷特性制御信号Bをハイ状態とすると、ソースフォロワ・バッファ32aがアクティブとなり、ソースフォロワ・バッファ32aから、保持容量Cs1に蓄積された正極性の画素信号電圧Di+に応じた出力が取り出される。この出力が画素駆動電極PEに供給され、画素信号電圧Di+に応じた駆動電圧VPEが画素駆動電極PEに印加される。画素表示部30は、この駆動電圧VPEにより充電される。画素表示部30が完全に充電された状態となった時点で、負荷特性制御信号Bをロー状態とし、さらにゲート制御信号S+をロー状態とする。これにより、画素駆動電極PEがフローティング状態となり、液晶表示体LCMに正極性の駆動電圧(画素信号電圧)が保持される。
一方、ゲート制御信号S−がハイ状態の期間に負荷特性制御信号Bをハイ状態とすると、ソースフォロワ・バッファ32bがアクティブとなり、ソースフォロワ・バッファ32bから、保持容量Cs2に蓄積された負極性の画素信号電圧Di−に応じた出力が取り出される。この出力が画素駆動電極PEに供給され、画素信号電圧Di−に応じた駆動電圧VPEが画素駆動電極PEに印加される。画素表示部30は、この駆動電圧VPEにより充電される。画素表示部30が完全に充電された状態となった時点で、負荷特性制御信号Bをロー状態とし、さらにゲート制御信号S−をロー状態とする。これにより、画素駆動電極PEがフローティング状態となり、液晶表示体LCMに負極性の駆動電圧が保持される。
実施形態では、駆動電圧VPEの制御に関し、映像信号の極性反転周期において、ゲート制御信号S+およびゲート制御信号S−を、それぞれ複数回、ハイ状態とする。より詳細には、図11(f)に示されるように、ゲート制御信号S+を、映像信号が正極性の期間内に複数回ハイ状態とする。同様に、図11(g)に示されるように、ゲート制御信号S−を、映像信号が負極性の期間内に複数回ハイ状態とする。また、負荷特性制御信号Bは、図11(e)に示されるように、ゲート制御信号S+およびゲート制御信号S−のハイ状態に対応してハイ状態とする。
このような駆動電圧VPEの制御を行う理由について説明する。例えば、図7を参照し、ゲート制御信号S+(1)およびS−(1)を含むグループ#1において、各画素回路10における画素駆動電極PEの電位は、例えばゲート制御信号S+(1)がハイ状態となって保持容量Cs1に対応する電圧が画素駆動電極PEに転送され、一定時間後にゲート制御信号S+(1)がロー状態となって、フローティング状態となる。
以降、グループ#2、#3、…と順次同様にして保持容量Cs1に対応する電圧が画素駆動電極PEに転送される。このとき、グループ#1の画素駆動電極PEは、隣接するグループ#2、#3、…との容量結合により、当該グループ#2、#3、…における電位変化の影響を受けて、電位が徐々に変化していく。なお、グループ間での容量結合は、例えば画素部の各配線や、液晶そのものを介して発生する。
図12は、グループ#1の各画素回路10における駆動電圧VPEの一例の変化を示す。図中、S+(1回目)で、駆動電圧VPEの極性が負極側から正極側へと反転してから最初に、ゲート制御信号S+がハイ状態とされる。S+(1回目)では、各グループ#1、#2、…の駆動電圧VPEの極性が負極側から正極側に順次、切り替わるため、容量結合の影響を大きく受けることになる。特に、グループ#1は、他のグループ#2、#3、…に先んじて駆動電圧VPEの極性が切り替わり、より大きく容量結合の影響を受ける。
すなわち、図12に例示されるように、S+(1回目)では、グループ#1における駆動電圧VPEは、時間の経過に伴いグループ#2、#3、…で順次極性が切り替わるのに従い、変動する。グループ#1における駆動電圧VPEの変動は、グループ#1に近いグループ#2においてゲート制御信号S+がハイ状態となった場合が最も大きい。さらに、グループ#3、#4、…というようにグループ#1から遠ざかった場合でも、各グループ#3、#4、…においてゲート制御信号S+がハイ状態になった場合に、駆動電圧VPEの変動は発生する。
その結果、駆動電圧VPEが中間電圧に対して高電圧側の場合、駆動電圧VPEは、各グループ#2、#3、…においてゲート制御信号S+が順次ハイ状態になるのに従い、徐々に高い電圧に変動する。そして、駆動電圧VPEは、本来印加されるべき電圧Vaに対して高い電圧Vbで安定してしまう。同様に、駆動電圧VPEが中間電圧に対して低電圧側の場合、駆動電圧VPEは、徐々に低い電圧に変動し、本来印加されるべき電圧に対して低い電圧で安定してしまう。これらの場合、正しい映像信号が画素に書き込まれないことになり、画素部全体で、垂直方向に表示ムラが発生する。
ここで、S+(1回目)で各グループ#1、#2、#3、…のゲート制御信号S+がハイ状態にされた後の、S+(1回目)と駆動電圧VPEの極性が変化していない所定タイミングに、再びゲート制御信号S+をハイ状態とした場合(S+(2回目)とする)について考える。この場合、駆動電圧VPEの極性は、S+(1回目)において各グループ#1、#2、…で既に正極側に切り替えられている。そのため、各グループ#1、#2、…における容量結合による駆動電圧VPEの変動は、図12に示されるように、S+(1回目)の場合と比べて小さくなる。そして、S+(3回目)、S+(4回目)、…と同様にして所定タイミング毎にゲート制御信号S+をハイ状態とすることで、駆動電圧VPEは、本来印加されるべき電圧に向けて安定する。そのため、画素に対して略正しい映像信号が書き込まれるようになる。
このように、極性反転周期内で、複数回、ゲート制御信号S+をハイ状態とし、画素駆動電極PEに対して保持容量Cs1に対応する駆動電圧VPEを繰り返し印加することで、画素部全体における垂直方向の表示ムラの発生が抑制され、表示画質が向上される。
なお、図11を用いて説明したように、極性反転周期は、kラインの走査を含む。極性反転周期内で、複数回、ゲート制御信号S+をハイ状態とする場合、少なくとも1ラインの走査期間に1回、ゲート制御信号S+をハイ状態とすると好ましい。すなわち、少なくとも各ラインの走査期間に1回ずつゲート制御信号S+をハイ状態とすることで、画素部全体における垂直方向の表示ムラを効果的に抑制することが可能である。
図13は、図9を用いて説明した、ゲート制御信号S+およびS−、ならびに、負荷特性制御信号B〜B(h)の転送タイミングと、基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)およびRef_Ramp(−)の掃引期間とが重ならないようにする制御に対して、この極性反転周期内でゲート制御信号S+またはS−を複数回ハイ状態とする制御を組み合わせた例を示す。この場合、図示されるように、水平ブランキング期間内の期間200において、例えばゲート制御信号S+および負荷特性制御信号Bが複数回、ハイ状態とされる。
ところで、水平ブランキング期間内でゲート制御信号S+およびS−、ならびに、負荷特性制御信号Bを複数回転送するためには、シフトレジスタ20a、20bおよび20cにおいて十分高いシフトクロック周波数を選択する必要がある。一方、垂直走査周波数が通常の60Hzから、2倍速の120Hzや4倍速の240Hzなどに高速化して動画応答の特性改善を図ったり、映像信号のビット深度をより高ビット化して階調数を上げ、より高画質化を図る技術が開発されている。このような技術においては、階調カウンタ28の高周波に伴い、水平ブランキング期間内の期間200を、十分に確保できない可能性がある。
そこで、実施形態では、ゲート制御信号S+およびS−、ならびに、負荷特性制御信号Bの複数回の転送を、図14に例示されるように、水平有効期間の全域を用いて行うように制御する。これは、ゲート制御信号S+およびS−、ならびに、負荷特性制御信号Bを、画素信号電圧Di+およびDi−に対して積極的にクロストークさせることを意味する。
水平有効期間の全域、例えば、基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)およびRef_Ramp(−)の掃引期間の全域を含む期間201でゲート制御信号S+およびS−、ならびに、負荷特性制御信号Bを、画素信号電圧Di+およびDi−に対して積極的にクロストークさせることで、クロストークによる基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)およびRef_Ramp(−)に対する影響を均一化することができる。これにより、ゲート制御信号S+およびS−、ならびに、負荷特性制御信号Bの、画素信号電圧Di+およびDi−に対するクロストークを起因とする表示画像上の不具合を抑制することが可能である。