JP6606394B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置に関する。
電位を保持するデジタルメモリ素子が保持する電位を画素の液晶セルに供給することで表示を行う液晶表示装置が知られている(例えば特許文献1)。このような所謂メモリ機能による表示出力方法は、階調信号に応じて毎フレーム液晶セルに対する印加電圧を更新する表示出力方法に比して省電力性に優れる傾向を有する。
特開2011−118307号公報
特許文献1に記載されているようなデジタルメモリ素子では、画素のON/OFFを切り替えることができるのみであり、3値以上の階調性を有することができない。しかしながら、メモリ機能を有する液晶表示装置においても状況に応じてより高階調な出力を行いたいという需要があった。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、メモリ機能と、2値を超える階調性での表示出力機能とを両立することができる液晶表示装置を提供することを目的とする。又は、メモリ機能を用いた表示出力と、2値を超える階調性での表示出力とを切り替えることができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様による液晶表示装置は、液晶に印加された電圧に応じた度合いで光を透過させる表示領域で前記液晶に電圧を印加する画素駆動回路と、前記表示領域で前記液晶に電圧を印加するか否かを示す少なくとも1ビットの信号である設定信号を保持するメモリと、前記画素駆動回路への接続を切り替えるための2つのスイッチ素子である第1スイッチ及び第2スイッチを有する画素が行列方向に配置された表示部と、前記2つのスイッチ素子のうち、一方のスイッチ素子のみをONとすることで画像データに基づいて生成された階調信号に応じた表示出力を前記表示部に行わせる第1モードと、前記2つのスイッチ素子のうち、いずれか一方のスイッチ素子のみをONとすることで前記メモリに保持された前記設定信号に応じた表示出力を前記表示部に行わせる第2モードのいずれのモードで前記表示部を動作させるかを切り替える場合に、前記メモリに前記設定の情報を書き込む制御部とを備える。
図1は、本発明の実施形態1に係る液晶表示装置の構成の一例を示す図である。 図2は、実施形態1に係る表示部の構造を模式的に示す断面図である。 図3は、実施形態1における単位画素と、単位画素を構成するサブ画素と、サブ画素を構成する画素との関係の一例を示す図である。 図4は、サブ画素を構成する3つの画素のON/OFFパターンの一例を示す図である。 図5は、画素駆動回路及びMIP回路の概略構成の一例を示す図である。 図6は、液晶表示装置の電源ON後のモード移行の流れを示す図である。 図7は、電源ON後にWMA又はWMMに移行する前の画素駆動回路及びMIP回路の各部の動作状態を示す図である。 図8は、電源ON後にWMA又はWMMに移行する前における信号線、対向電極、走査線、第2走査線及び配線の電位を模式的に示すタイミングチャートである。 図9は、WMAの画素駆動回路及びMIP回路の各部の動作状態を示す図である。 図10は、WMAにおける信号線、対向電極、第1走査線、第2走査線及び配線の電位を模式的に示すタイミングチャートである。 図11は、AMの画素駆動回路及びMIP回路の各部の動作状態を示す図である。 図12は、AMにおける信号線、対向電極、第1走査線、第2走査線及び配線の電位を模式的に示すタイミングチャートである。 図13は、WMMの画素駆動回路及びMIP回路の各部の動作状態を示す図である。 図14は、WMMにおける信号線、対向電極、第1走査線、第2走査線及び配線の電位を模式的に示すタイミングチャートである。 図15は、MMの画素駆動回路及びMIP回路の各部の動作状態を示す図である。 図16は、MMにおける信号線、対向電極、第1走査線、第2走査線及び配線の電位を模式的に示すタイミングチャートである。 図17は、実施形態1における液晶表示装置のモードと、信号線に出力される信号と、対向電極に出力される信号と、表示部による表示出力の有無との関係を示すタイミングチャートである。 図18は、実施形態1における液晶表示装置のモードと、信号線に出力される信号と、対向電極に出力される信号と、表示部による表示出力の有無との関係を示すタイミングチャートである。 図19は、実施形態1における液晶表示装置のモードと、信号線に出力される信号と、対向電極に出力される信号と、表示部による表示出力の有無との関係を示すタイミングチャートである。 図20は、WMAの1H期間中における1つの単位画素に関する信号の出力に伴う電位の変化の一例を示すタイミングチャートである。 図21は、AMの1H期間中における1つの単位画素に関する信号の出力に伴う電位の変化の一例を示すタイミングチャートである。 図22は、WMMの1H期間中における1つの単位画素に関する信号の出力に伴う電位の変化の一例を示すタイミングチャートである。 図23は、MMの1H期間中における1つの単位画素に関する信号の出力に伴う電位の変化の一例を示すタイミングチャートである。 図24は、1H中に含まれるWMA、AM及びWMMとして用いることができる期間の設定例を示す概略図である。 図25は、AM動作時の1フレーム目における1H中の信号出力の一例を示すタイミングチャートである。 図26は、AM動作時の2フレーム目以降における1H中の信号出力の一例を示すタイミングチャートである。 図27は、MM動作時の1フレーム目における1H中の信号出力の一例を示すタイミングチャートである。 図28は、MM動作時の2フレーム目以降における1H中の信号出力の一例を示すタイミングチャートである。 図29は、実施形態2における液晶表示装置のモード移行の流れを示す図である。 図30は、実施形態3の液晶表示装置の積層構造の一例を示す概略図である。 図31は、タッチ検出部の主要構成の一例を示す分解斜視図である。 図32は、AM動作時の1フレーム目における1H中の信号出力とタッチ検出期間との関係の一例を示すタイミングチャートである。 図33は、AM動作時の2フレーム目以降における1H中の信号出力とタッチ検出期間との関係の一例を示すタイミングチャートである。 図34は、MM動作時の1フレーム目における1H中の信号出力とタッチ検出期間との関係の一例を示すタイミングチャートである。 図35は、MM動作時の2フレーム目以降における1H中の信号出力とタッチ検出期間との関係の一例を示すタイミングチャートである。 図36は、1H中に含まれるWMA、AM及びWMMとして用いることができる期間と、タッチ検出期間との関係の別の一例を示す図である。
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る液晶表示装置1の構成の一例を示す図である。図2は、実施形態1に係る液晶表示装置1の構成の一例を示すブロック図である。液晶表示装置1は、表示部10と、制御部20とを有する。液晶表示装置1は、外光を表示部10で反射させることにより、画像を表示する。具体的には、液晶表示装置1は、例えば図1に示すように、複数の単位画素48が行列方向に沿ってマトリクス状に設けられた表示パネル40を有する表示部10と、表示パネル40の単位画素48を構成する画素49(図2参照)を動作させるLCDドライバ30を介して表示部10の表示出力に係る各種の制御を行う回路である制御部20と、を有する。また、液晶表示装置1は、外部に延出されたFPCを有し、FPCを介して接続された外部の装置から出力された画像データに応じた表示を行うことができる。なお、実施形態1に係る液晶表示装置1は反射型の液晶表示装置であるが、透過型又は半透過型の液晶表示装置でもよい。
図2は、実施形態1に係る表示部10の構造を模式的に示す断面図である。図2に示すように、表示部10は、互いに対向する画素基板41と対向基板42とを有し、画素基板41と対向基板42との間に液晶素子が封入された液晶層43が設けられている。
画素基板41は、液晶層43側の面に、複数の画素電極44を有する。画素電極44は、スイッチング素子を介して信号線DTLに接続されており、映像信号としての階調信号又は設定信号としての1ビット信号が印加される。画素電極44は、例えばアルミニウム又は銀製の反射性を有する部材であり、外光を反射する。すなわち、実施形態1においては、画素電極44が反射部を構成し、反射部は、表示部10の表示面である前面側から入射した光を反射して、画像を表示させる。反射部は、液晶層43より画素基板41側に配置されていれば、画素電極44ではなく、画素電極44とは異なる層として形成されてもよい。なお、その場合、画素電極44は反射性部材ではなく、ITO(Indium Tin Oxide)などの透明性の導電部材で形成されてもよい。なお、画素基板は、液晶層43の反対側に偏光板を有してもよい。
対向基板42は、例えばガラス等の透明性を有する基板である。対向基板42は、対向電極45、カラーフィルタ46、偏光板47及び導光板55を有する。カラーフィルタ46は、画素基板41側に形成されてもよい。
対向電極45は、例えばITO、又はIZO(Indium Zinc Oxide)等の透明性を有する導電性材料である。対向電極45は、画素電極44が接続されているスイッチング素子と接続されている。画素電極44と対向電極45とは対向して設けられているため、画素電極44と対向電極45との間に階調信号による電圧が印加されると、画素電極44と対向電極45とは、液晶層43内に電界を生じさせる。液晶層43内に生じた電界により液晶素子がツイストして複屈折率が変化し、液晶表示装置1は、表示部10から反射される光量を調整する。実施形態1における表示部10は、いわゆる縦電界方式であるが、表示部10の表示面に平行な方向に電界を発生させる横電界方式であってもよい。より具体的には、対向電極45を画素基板41側に配置しても良く、画素電極44に対して、絶縁層を介して、上層・同層・下層のいずれに配置されてもよい。また、対向電極45が反射性の部材で構成され、対向電極45が反射部としての機能を有してもよい。
カラーフィルタ46は、画素電極44に対応して複数設けられる。対向基板42の液晶層43と反対側の面には、偏光板47及び導光板55が設けられている。偏光板47は、例えば、セルローストリアセテート(TAC)樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)樹脂等の透明性を有する板状又は膜状の部材である。偏光板47は、表示パネル40の外部から入射する外光LO1及び表示パネル40から出射される光LO2の偏光角度を調節する。導光板55は、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体(MS樹脂)等の透明性を有する板状部材である。導光板55は、対向基板42と反対側の面(上面)に、プリズム加工がなされている。導光板55は、表示パネル40の外部から入射する外光LO1及び表示パネル40から出射される光LO2の射線を調節する。
次に、表示部10による光の反射について説明する。図2に示すように、表示パネル40には、外光LO1が入射される。外光LO1は、導光板55、偏光板47、対向基板42、カラーフィルタ46等を通って画素電極44に入射される。画素電極44に入射された外光LO1は、画素電極44に反射され、光LO2として外部に出射される。
すなわち、画素電極44は、表示部10の前面側から表示部10に入射される外光LO1を外部に反射する。外部に反射された光LO2は、液晶層43及びカラーフィルタ46を通る。そのため、液晶表示装置1は、外部に反射される光LO2により、画像を表示することができる。このように、実施形態1に係る液晶表示装置1は、反射型の液晶表示装置である。
図3は、実施形態1における単位画素48と、単位画素48を構成するサブ画素と、サブ画素を構成する画素49との関係の一例を示す図である。表示部10は、行列方向に配置された複数の単位画素48を有する。1つの単位画素48は、図3に示すように、複数のサブ画素を有する。サブ画素にはそれぞれ異なる色のカラーフィルタ46が設けられる。実施形態1における1つの単位画素48は、3つのサブ画素を有する。3つのサブ画素に設けられたカラーフィルタ46による色の組み合わせは、赤(R)、緑(G)、青(B)である。係るサブ画素の数及び色の組み合わせはあくまで一例であり、適宜変更可能である。図3では、赤(R)のカラーフィルタ46が設けられたサブ画素に符号49Rを付している。また、緑(G)のカラーフィルタ46が設けられたサブ画素に符号49Gを付している。また、青(B)のカラーフィルタ46が設けられたサブ画素に符号49Bを付している。
1つのサブ画素は、複数(例えば、3つ)の画素49を有する。画素49は、サブ画素内に複数設けられて個別に制御される最小単位として機能する。実施形態1のサブ画素は、それぞれ表示領域の大きさが異なる画素49a、画素49b及び画素49cのON/OFFパターンによる3ビットの面積階調による出力を行う機能を有する。ここでいう表示領域は、液晶層43に存する液晶に印加された電圧に応じた度合いで光を透過させる領域である。画素49a、画素49b及び画素49cを区別する必要がない場合、画素49と記載する。例えば、表示に係る仕組みは画素49a、画素49b及び画素49cで共通であるため、図2では画素49と記載している。画素49a、画素49b、画素49cは、それぞれ画素電極44又は画素電極44及び対向電極45の面積を異ならせることで、表示領域を異ならせている。また、単に「画素49」と記載した場合、サブ画素を構成する複数の画素49a、画素49b及び画素49cのうちいずれか1つをさす。
図4は、サブ画素を構成する3つの画素49のON/OFFパターンの一例を示す図である。図4では、非透過の画素49にマスキングを施している。図4に示すように、実施形態1のサブ画素は、3つの画素49の透過(ON)/非透過(OFF)の組み合わせによって3ビット(8通り)の階調値に対応する出力を行うことができる。ここで、透過(ON)とは、例えば、画素49が最高階調の出力を行っている状態をさす。また、非透過(OFF)とは、例えば、画素49が最低階調の出力を行っている状態をさす。なお、透過時の出力は最高階調に限らず、非透過時より高い階調の出力であればよい。
図4を参照して説明した3ビットの階調値に対応する出力は、画素49の透過(ON)/非透過(OFF)のみの切り替えによるものであるが、実施形態1の画素49は、透過(ON)/非透過(OFF)のみに限らない多階調出力を行うことができる。各画素49が多階調出力を行った場合、実施形態1における1つのサブ画素は、例えば18ビットの多階調出力を行うことができるが、サブ画素の階調性は、画素49が発揮することができる階調性に応じる。
実施形態1では、1つのサブ画素が有する3つの画素49はそれぞれ表示領域の大きさが異なるが、これはあくまで一例であってこれに限られるものでない。1つのサブ画素が有する複数の画素49の一部又は全部は、表示領域の形状及び大きさが同一であってもよい。
また、サブ画素を構成する画素49の数は図4を参照して説明した例に限らず任意である。また、面積階調のビット数は、1つのサブ画素を構成する画素49の数、画素49の各々の表示領域の大きさ等に応じる。
図5は、画素駆動回路50及びMIP回路60の概略構成の一例を示す図である。画素駆動回路50及びMIP回路60の概略構成は、画素49の表示領域の大きさに関わらず全ての画素49で共通である。図2及び図5に示すように、1つの画素49は、画素電極44と画素基板41との間に設けられた画素駆動回路50及びMIP(Memory In Pixel)回路60を有する。
画素駆動回路50は、表示領域で液晶層43の液晶に電圧を印加する。具体的には、画素駆動回路50は、例えば、画素電極44に接続された接続配線と、当該接続配線に設けられて第1走査線SCLを介して伝送される駆動信号に応じて動作する薄膜トランジスタ(TFT)51とを有する。接続配線は、選択配線を介して信号線DTL又は対向電極45のいずれか一方に接続される。選択配線によって接続配線と信号線DTLとが接続された状態で駆動信号に応じてTFT51がONになると、信号線DTLを介して伝送される階調信号等の信号が画素電極44に印加される。これによって、画素電極44と対向電極45との間に信号に応じた電圧が印加される。選択配線によって接続配線と対向電極45とが接続された状態で駆動信号に応じてTFT51がONになると、画素電極44と対向電極45が電気的に接続されることで画素電極44と対向電極45が同電位になり、画素電極44と対向電極45との間の電圧が0になる。実施形態1では、画素電極44と対向電極45との間の電圧が0になると、画素49はOFFになる。
なお、図5等に記載されているTFT51はダブルゲート方式となるよう設けられている、これに限られるものでなく、シングルゲート方式であってもよい。
選択配線は、接続配線と信号線DTLとを接続する第1分岐線と、接続配線と対向電極45とを接続する第2分岐線と、第1分岐線及び第2分岐線の各々に設けられたTFT71,72とを有する。第1分岐線は、TFT71がONの状態である場合に信号線DTLと接続配線とを接続する。第2分岐線は、TFT72がONの状態である場合に対向電極45と接続配線とを接続する。
MIP回路60は、実施形態1におけるメモリとして機能する。具体的には、MIP回路60は、例えば、1ビット信号を保持するラッチ回路と、当該ラッチ回路と信号線DTLとを接続する配線と、当該配線に設けられて第2走査線SCLMを介して伝送されるラッチ更新信号に応じて動作するTFT81とを有する。
ラッチ回路は、所定のグランド電位(GND電位)を示す配線VSS及び制御部20が有するオシレータから出力されるVGH電位又はVDD電位の信号が印加される配線VRAMと接続されている。VGH電位は、VDD電圧及びGND電位より高い。VDD電位は、GND電位より高い。配線VRAMからVGH電位が印加されている場合、ラッチ回路は1ビット信号を保持し続ける。
ラッチ回路は、保持している値に応じてTFT71又はTFT72のいずれか一方をONにし、他方をOFFにする。実施形態1におけるラッチ回路が保持する値をLow(0)又はHigh(1)で表した場合、Lowである場合にTFT71がONになり、Highである場合にTFT72がONになる。以後、単に「Low」又は「High」と記載した場合、これらはラッチ回路が保持する値を示す。Lowの場合、接続配線は信号線DTLと接続されることになる。Highの場合、接続配線は対向電極45と接続されることになる。
制御部20は、例えば、電源回路、オシレータ、タイミングコントローラ、画像メモリ、インタフェース制御回路及びパネル制御回路等が統合された集積回路(Integrated Circuit:IC)である。電源回路は、VGH電位、VDD電位及びGND電位を供給する。オシレータは、反転駆動等に用いられる交流を供給する。タイミングコントローラ(Timing Controller)T−CONは、クロック信号を出力する。インタフェース制御回路は、液晶表示装置1が設けられた電子機器が備える制御装置からフレキシブルプリント基板(FPC)を介して入力される画像信号に基づいて表示部10の各画素49に入力するための階調信号又は1ビット信号を生成する。パネル制御回路は、後述する外部の制御装置が出力する液晶表示装置1の動作モードを決定するためのモード指定信号に応じて表示部10の動作状態をアナログモード(Analog Mode:AM)又はメモリモード(Memory Mode:MM)のいずれかで動作させるための各種の制御信号を出力する。単に「AM」、「MM」と記載した場合、係る記載は「アナログモード」、「メモリモード」を示す。AMは、画像データに基づいて生成された階調信号に応じた表示出力を表示部10に行わせるモードである。MMは、メモリ(MIP回路60)に保持された1ビット信号に応じた表示出力を表示部10に行わせるモードである。
制御部20は、LCDドライバ30を構成するXドライバ32及びYドライバ31と接続されている。制御部20は、Xドライバ32を介して第1走査線SCL及び第2走査線SCLMに信号を出力することで、画素駆動回路50及びMIP回路60の動作状態を制御する。また、制御部20は、Yドライバ31を介して階調信号又は1ビット信号を信号線DTLに出力することで、画素49の階調を制御する。Xドライバ32は、制御部20の制御下で第1走査線SCLに駆動信号を出力し、第2走査線SCLMにラッチ更新信号を出力する回路である。Yドライバ31は、制御部20の制御下で階調信号又は1ビット信号を各画素49に接続された信号線DTLに出力する回路である。
また、実施形態1の制御部20は、起動時設定(AM又はMM)を示す情報を保持するためのメモリを有する。起動時設定は、モード指定信号に応じて設定される。
次に、表示部10のモード切替について説明する。表示部10は、第1モードであるAM又は第2モードであるMMで動作する。制御部20は、表示部10をAMで動作させる場合、事前に第1モード準備処理(Write Mode A:WMA)を行う。また、制御部20は、表示部10をメモリモードで動作させる場合、事前に第2モード準備処理(Write Mode M:WMM)を行う。単に「WMA」、「WMM」と記載した場合、係る記載は「第1モード準備処理」、「第2モード準備処理」を示す。
図6は、液晶表示装置1のモード移行の流れを示す図である。液晶表示装置1は、電源ON後にWMA又はWMMに移行する。液晶表示装置1は、電源ON後にWMAを経てAMに移行する。また、液晶表示装置1は、電源ON後にWMMを経てMMに移行する。AMからMMに移行する場合、液晶表示装置1は、WMMを経てMMに移行する。MMからAMに移行する場合、液晶表示装置1は、WMAを経てAMに移行する。また、MMによる表示内容を更新する場合、液晶表示装置1は、MMからWMMを経て改めてMMになる。
図7は、電源ON後にWMA又はWMMに移行する前の画素駆動回路50及びMIP回路60の各部の動作状態を示す図である。図7等では、信号線DTLの入力側に「Sig」を付し、第1走査線SCLの入力側に「Gate」を付し、対向電極45の入力側に「CS」を付し、配線VRAMの入力側に「VRAM」を付し、配線VSSの入力側に「VSS」を付し、第2走査線SCLMの入力側に「GateM」を付している。図8は、電源ON後にWMA又はWMMに移行する前における信号線DTL、対向電極45、第1走査線SCL、第2走査線SCLM及び配線VRAMの電位を模式的に示すタイミングチャートである。電源ON後にWMA又はWMMに移行する前の場合、配線VRAMの電位がVGH電位である。また、第2走査線SCLMの電位がラッチ更新信号の電位(VGH電位)であり、TFT81がONになっている。この状態のMIP回路60は、Lowである。このため、TFT71がONであり、TFT72がOFFである。また、電源ON後にWMA又はWMMに移行する前の場合、第1走査線SCLの電位がVGH電位である。このため、TFT51は、ONである。信号線DTLは、信号が供給されていないことからGND電位を示す。また、対向電極45の電位は、GND電位である。このため、液晶層43に加えられる電圧が0になることから、画素49の表示領域はOFFになる。
図9は、WMAの画素駆動回路50及びMIP回路60の各部の動作状態を示す図である。図10は、WMAにおける信号線DTL、対向電極45、第1走査線SCL、第2走査線SCLM及び配線VRAMの電位を模式的に示すタイミングチャートである。WMAの場合、対向電極45の電位は、GND電位である。また、第1走査線SCLの電位がVGL電位とされる。VGL電位は、VGH電位より低い。この場合、TFT51は、OFFである。この状態の表示領域は、モード移行時の表示状態(PDM:Previous Display Mode)になる。モード移行時の表示状態(PDM)の際の表示領域は、非透過状態(黒)になる。単に「1H」と記載した場合、係る記載は「1水平走査期間」を示す。1水平走査期間とは、所定数の画素行に存する画素49に対する信号入力の期間である。所定数は任意であり、表示部10が有する画素49による画素行を分割駆動することを想定して適宜設定することができる。
また、WMAの場合、第2走査線SCLMにラッチ更新信号が供給される。ラッチ更新信号の供給は、画素行単位で表示部10の表示領域全体を垂直方向(画素列方向)に走査するように行われる。すなわち、1H毎に異なる画素行に存する画素のMIP回路60に接続されたTFT81を駆動するようにラッチ更新信号が供給される。図9等では、このような垂直方向の走査に対応した信号供給が行われる対象の状態をアクティブ(Active)と表している。図9では、第2走査線SCLM及びTFT81がアクティブになっている。WMAでTFT81がアクティブになっているとき、配線VRAMの電位は、VDD電位である。配線VRAMの電位がVDD電位である場合、MIP回路60はTFT81がONになることで信号線DTLから入力される信号の電位に応じた状態(High又はLow)になる。WMAの場合、信号線DTLの電位はGND電位であり、配線VRAMの電位(VDD)より低い。これによって、MIP回路60は直前の状態に関わらずLowになる。すなわち、WMAのタイミングで、全ての画素のMIP回路60はLowになる。
図11は、AMの画素駆動回路50及びMIP回路60の各部の動作状態を示す図である。図12は、AMにおける信号線DTL、対向電極45、第1走査線SCL、第2走査線SCLM及び配線VRAMの電位を模式的に示すタイミングチャートである。AMの場合、画素行単位で表示部10の表示領域全体を垂直方向(画素列方向)に走査するように、第1走査線SCLに駆動信号が供給される。また、信号線DTLに各画素49の階調値に応じた階調信号が供給される。すなわち、AMの場合、画素49の表示領域は階調信号が示す階調値に応じた多階調出力を行う。このように、AMの場合、画像データに基づいて生成された階調信号に応じた表示出力を行うように画素49が駆動される。また、AMの場合、配線VRAMの電位がVGH電位である。また、第2走査線SCLMの電位がVGL電位であり、TFT81がOFFになっている。このような配線VRAM及び第2走査線SCLMの電位である場合、MIP回路60は設定を維持する。WMAのタイミングでMIP回路60はLowに設定されているので、AMでの動作中、MIP回路60はLowで維持されることになる。
なお、AMの場合、図12に示すように、例えば1H単位で反転駆動が行われる。具体的には、信号線DTLを介して画素駆動回路50に供給される階調信号の電位及び対向電極45の駆動電圧(VCOM)に応じた電位の正負が反転する。
図13は、WMMの画素駆動回路50及びMIP回路60の各部の動作状態を示す図である。図14は、WMMにおける信号線DTL、対向電極45、第1走査線SCL、第2走査線SCLM及び配線VRAMの電位を模式的に示すタイミングチャートである。WMMの場合、表示領域は、WMAの場合と同様にモード移行時の表示状態(PDM)になる。また、WMMの場合、WMAの場合と同様に第2走査線SCLM及びTFT81がアクティブになり、配線VRAMの電位がVDD電位になる。ただし、WMMの場合、WMAの場合と異なり、信号線DTLから1ビットの信号が入力される。当該1ビットの信号(デジタル信号)が示す電位は2通りである。この2通りの信号の一方に応じた電位(VGH電位)はVDD電位より高く、他方に応じた電位(GND電位)はVDD電位より低い。ここで、VDD電位より高い電位である場合、MIP回路60はHighになる。一方、VDD電位より低い電位である場合、MIP回路60はLowになる。すなわち、WMMのタイミングでMIP回路60はHigh又はLowに設定される。WMMのタイミングで各画素のMIP回路60がHigh又はLowのいずれに設定されるかは、信号線DTLを介して伝送されるデジタル信号が示す値に応じる。
このように、メモリ(MIP回路60)は、所定の中間電位(VDD電位の電圧)を示す配線(配線VRAM)と接続される。1ビット信号は、当該中間電位に対する電位の高低で2値を表す信号としてメモリに入力される。
図15は、MMの画素駆動回路50及びMIP回路60の各部の動作状態を示す図である。図16は、MMにおける信号線DTL、対向電極45、第1走査線SCL、第2走査線SCLM及び配線VRAMの電位を模式的に示すタイミングチャートである。MMの場合、配線VRAMの電位がVGH電位であり、かつ、第2走査線SCLMの電位がVGL電位である。すなわち、MIP回路60は設定を維持する。また、MMの場合、第1走査線SCLの電位がVGH電位である。このため、TFT51は、ONである。また、信号線DTLの電位は、MM時に信号線DTLに供給される専用の信号(xCS)に応じた電位を示す。係る専用の信号は、例えば、MMの場合に対向電極45に供給される駆動電圧(VCOM)の正負を逆転した信号である。また、MMの場合、反転駆動が行われる。具体的には、例えば1フレーム(60Hz)周期で信号の正負が反転する。
MMの場合、TFT71,72のON/OFFは、WMMのタイミングに行われたMIP回路60の設定に応じる。MIP回路60がLowである場合、TFT71がONになり、TFT72がOFFになる。すなわち、MIP回路60がLowである場合、接続配線は信号線DTLと接続されることになり、画素電極44の電位が信号線DTLの信号に応じた電位になる。ここで、MMの場合における対向電極45の電位は、画素電極44の電位と正負が逆の電位である。よって、MIP回路60がLowであるとき、液晶層43に電圧が印加される。実施形態1では、MMの場合にMIP回路60がLowであるとき、画素49の表示領域がONになるよう専用の信号(xCS)及び駆動電圧(VCOM)の電位が設定されている。一方、MIP回路60がHighである場合、TFT72がONになり、TFT71がOFFになる。すなわち、MIP回路60がHighである場合、接続配線は対向電極45と接続されることになる。この場合、画素電極44と対向電極45が同電位になる。よって、MIP回路60がHighであるとき、液晶に加えられる電圧が0になることから、画素49の表示領域はOFFになる。このように、MMの場合、メモリ(MIP回路60)に保持された1ビット信号(High又はLow)に応じた表示出力を行うように画素49が駆動される。
以上のように、表示部10が有する信号線DTLは、階調信号及びメモリに設定される1ビット信号を伝送する。また、表示部10が有する第1走査線SCLは、画素駆動回路50と信号線DTLとを接続するか否かを示す第1走査信号(駆動信号)を伝送することで、TFT51のON/OFFを切り替える。また、表示部10が有する第2走査線SCLMは、メモリ(MIP回路60)と信号線DTLとを接続するか否かを示す第2走査信号(ラッチ更新信号)を伝送する。
また、画素駆動回路50は、周期的に正負が反転する基準電位(VCOM)を示す基準電極(対向電極45)に対する電位差による電圧を液晶に印加することで、表示領域の表示状態(階調)を制御する。また、メモリ(MIP回路60)は、画素駆動回路50と信号線DTLとの接続と非接続とを切り替える第1スイッチ(TFT71)と、画素駆動回路50と基準電極との接続と非接続とを切り替える第2スイッチ(TFT72)とを有する。制御部20は、第1モード(AM)で画素49が動作する場合に階調信号を信号線DTLに出力し、第2モード(MM)で画素49が動作する場合に基準電位(VCOM)と異なる電位を示すメモリ設定信号(xCS)を信号線DTLに出力する。これによって、制御部20は、第1モードで画素49が動作する場合及び第2モードで動作する画素49の表示領域で液晶に電圧が印加される場合に画素駆動回路50と信号線DTLとを接続状態にするとともに画素駆動回路50と基準電極とを非接続状態にする。また、制御部20は、第2モードで動作する画素49の表示領域で液晶に実質的に電圧が印加されない場合に画素駆動回路50と信号線DTLとを非接続状態にするとともに画素駆動回路50と基準電極とを接続状態にする。なお、「実質的に電圧が印加されない」とは、画素電極44の電位が基準電極(対向電極45)と等しくなることで、画素電極44と基準電極との間に電位差がなくなることによって電圧が印加されないことをさす。
制御部20は、図7〜図16を参照して説明した各モードで表示部10の各画素49を動作させるための信号出力及び係る信号出力のための処理を行う。具体的には、制御部20は、WMA及びWMMの場合、第2走査線SCLM及びTFT81をアクティブにし、配線VRAMの電位をVDD電位にするための処理を行う。また、制御部20は、WMAの場合、信号線DTLに信号を出力せずにGND電位にするための処理を行う。また、制御部20は、WMMの場合、各画素49のON/OFFに応じた1ビット信号を信号線DTLに出力するための処理を行う。また、制御部20は、AM及びMMの場合、配線VRAMの電位をVGH電位にするとともに第2走査線SCLMの電位をVGL電位にすることで、MIP回路60に設定された1ビット信号(High又はLow)を維持するための処理を行う。また、制御部20は、AMの場合、画像信号に基づいて各画素49の階調信号を生成し、各画素49に接続された信号線DTLを介して各画素49に階調信号を出力する。また、制御部20は、MMの場合、画像信号に基づいて表示部10の各画素49のMIP回路60に設定する1ビット信号を生成し、各画素49に接続された信号線DTLを介して各画素49に1ビット信号を出力する。
上記の処理によって、制御部20は、第1期間(WMA期間)中及び第3期間(WMM期間)中に画素駆動回路50と信号線DTLとを非接続状態にするとともにメモリ(MIP回路60)と信号線DTLとを接続状態にするように第1走査信号(駆動信号)及び第2走査信号(ラッチ更新信号)を出力し、第1期間中にメモリを非動作状態(Low)にし、第3期間中にメモリに1ビット信号を書き込んでいる。
制御部20による各モードに応じた処理の一部は、表示部10に設けられた回路であるXドライバ32及びYドライバ31に対する信号出力によって行われる。具体的には、例えば図5に示すように、第1走査線SCL、対向電極45及び第2走査線SCLMは、Xドライバ32に接続されている。制御部20は、Xドライバ32を介して、各モードにおける第1走査線SCL、対向電極45及び第2走査線SCLMを用いた信号出力を行う。また、信号線DTLは、Yドライバ31に接続されている。制御部20は、Yドライバ31を介して、各モードにおける信号線DTLを用いた信号出力を行う。
実施形態1では、配線VRAM及び配線VSSが制御部20に直接接続されているが、制御部20と独立して設けられたMIP回路60に対する信号出力のための専用の回路を介してMIP回路60を制御するようにしてもよい。
各モードの切り替えは、FPCを介して接続された制御装置が行う。制御装置は、液晶表示装置1のモードを指定するためのモード指定信号を出力する。制御部20は、当該モード指定信号が示すモードに応じて、AM又はMMのいずれかで表示部10を動作させる。制御部20は、AMに移行する場合に事前にWMAに係る処理を行い、MMに移行する場合に事前にWMMに係る処理を行う。また、MMでの動作中に表示内容を更新する旨のモード指定信号が制御装置から出力された場合、制御部20は、WMMを経てMMでの表示内容を更新する。
図17、図18及び図19は、実施形態1における液晶表示装置1のモードと、信号線DTLに出力される信号と、対向電極45に出力される信号と、表示部10による表示出力の有無との関係を示すタイミングチャートである。
例えば、図17に示すように液晶表示装置1の起動時におけるモードの設定(起動時設定)がMMの場合、制御部20は、電源ON後の最初の1F中にWMMに係る処理を行う。WMMに係る処理が行われる1F中、信号線DTLは、上記で説明した通りアクティブになる。また、対向電極45の電位は、モード移行時の表示状態(PDM)の際の電位(GND電位)である。電源ONまでの時間及びWMM中、画素49は非透過の状態である。
WMMに係る処理が行われた1F後、制御部20は、MMでの表示に係る処理を行う。これによって、信号線DTLの電位と対向電極45の電位は、正負が逆になる関係を保ちつつ1F単位で反転する。
また、図18に示すように起動時設定がAMの場合、制御部20は、電源ON後の最初の1F中にWMAに係る処理を行う。WMAに係る処理が行われる1F中、信号線DTL及び対向電極45の電位は、モード移行時の表示状態の際の電位(GND電位)である。
WMAに係る処理が行われた1F後、制御部20は、AMでの表示に係る処理を行う。これによって、信号線DTLの電位と対向電極45の電位は、正負が逆になる関係を保ちつつ1H単位で反転する。
また、図19に示すように、AMからMMに移行する場合、制御部20は、移行前後の1F時間中にWMMに係る処理を行う。また、MM中にモードを維持しつつ表示内容を変更する場合、制御部20は、表示内容の変更前後の1F時間中にWMMに係る処理を行う。また、MMからAMに移行する場合、制御部20は、移行前後の1F時間中にWMAに係る処理を行う。
このように、制御部20は、画像データに基づいて生成された階調信号に応じた表示出力を表示部10に行わせる第1モード(AM)と、メモリ(MIP回路60)に保持された1ビット信号に応じた表示出力を表示部10に行わせる第2モード(MM)とを切り替える。また、液晶表示装置1では、画素49に対する信号入力の期間として、第1モード(AM)で画素49が動作する場合にメモリを非動作状態(Low)にするための信号が出力される第1期間(WMA期間)と、第1モードで画素49が動作する場合に階調信号が画素駆動回路50に出力される第2期間(AM中の期間)と、第2モードで画素49が動作する場合に1ビット信号がメモリに出力される第3期間(WMM期間)とが設けられている。
AM及びMMにおける反転駆動による信号の正負の反転の周期は任意であるが、MMの場合における反転駆動の周期は、AMの場合における反転駆動の周期よりも長い。反転駆動の周期をより長くすることで、表示出力に係る消費電力を低減することができる。また、MMの場合、各画素49に対する毎フレームの階調信号の出力が行うことなく表示出力を行うことができることから、AMに比して消費電力を低減することができる。
図20は、WMAの1H期間中における1つの単位画素に関する信号の出力に伴う電位の変化の一例を示すタイミングチャートである。図21は、AMの1H期間中における1つの単位画素に関する信号の出力に伴う電位の変化の一例を示すタイミングチャートである。図22は、WMMの1H期間中における1つの単位画素に関する信号の出力に伴う電位の変化の一例を示すタイミングチャートである。WMA、AM及びWMMの1H期間中、1つの単位画素が有する3つのサブ画素のうちいずれか1つのサブ画素に信号線DTLからの信号を伝送するためのスイッチ(ASW1,ASW2,ASW3)のON/OFFを順次切り替えるように各スイッチを駆動する信号が出力される。
WMAでは、制御部20は、MIP回路60をLowにするための処理に伴う信号の出力を行う。これによって、第1走査線SCLの電位(Gate)がVGL電位となり、第2走査線SCLM(GateM)がアクティブとなり、信号線DTLの電位がGND電位となる。
AMでは、制御部20は、階調信号による多階調出力を行うための処理に伴う信号の出力を行う。これによって、第1走査線SCL(Gate)がアクティブとなり、信号線DTLの電位が3つのサブ画素(RGB)の各々の階調値を示す信号に応じた電位となる。また、AMでは、MIP回路60がLowで維持されることから、第2走査線SCLMの電位(GateM)がVGL電位となる。
WMMでは、制御部20は、MIP回路60をHigh又はLowにするための処理に伴う信号の出力を行う。これによって、第1走査線SCLの電位(Gate)がVGL電位となり、第2走査線SCLM(GateM)がアクティブとなる。実施形態1では、図4を参照して説明した通り、1つのサブ画素による出力階調値が3ビットとなることから、信号線DTLを介して伝送される信号も3ビット分の情報に対応した信号になる。より具体的には、1つのサブ画素を構成する3つの画素49の各々に対して1ビットの信号が伝送されることから、1つのサブ画素に対する信号は、1[ビット]×3=3[ビット]になる。
図23は、MMの1H期間中における1つの単位画素に関する信号の出力に伴う電位の変化の一例を示すタイミングチャートである。MMでは、制御部20は、画素49の表示内容の更新を行わない。このため、1つの単位画素が有する3つのサブ画素のうちいずれか1つのサブ画素に信号線DTLからの信号を伝送するためのスイッチ(ASW1,ASW2,ASW3)はOFFで維持される。また、第1走査線SCLの電位(Gate)がVGH電位となり、信号線DTLの電位がMM時に信号線DTLに供給される専用の信号(xCS)に応じた電位となる。また、MMでは、MIP回路60がWMM期間中に設定された状態(High又はLow)で維持されることから、第2走査線SCLMの電位(GateM)がVGL電位となる。
以上、実施形態1によれば、液晶表示装置1は、液晶に印加された電圧に応じた度合いで光を透過させる表示領域で液晶に電圧を印加する画素駆動回路50と、表示領域で液晶に電圧を印加するか否かを示す1ビット信号を保持するメモリ(MIP回路60)と、を有する画素49が行列方向に配置された表示部10と、画像データに基づいて生成された階調信号に応じた表示出力を表示部10に行わせる第1モード(AM)と、メモリに保持された1ビット信号に応じた表示出力を表示部10に行わせる第2モード(MM)と、を切り替える制御部20とを備える。このため、第1モードによる2値を超える階調性での表示出力機能と第2モードによるメモリ機能とを両立することができる。また、第2モードにおけるメモリ機能を用いた表示出力と、第1モードにおける2値を超える階調性での表示出力とを切り替えることができる。
また、画素49に対する信号入力の期間として、第1モードで画素が動作する場合にメモリを非動作状態にするための信号が出力される第1期間(WMA期間)と、第1モードで画素が動作する場合に階調信号が画素駆動回路50に出力される第2期間(AM中の期間)と、第2モードで画素49が動作する場合に1ビット信号がメモリに出力される第3期間(WMM期間)とが設けられている。このため、第1期間を経て第2期間に移行することで、第2モードで動作していた表示部10を第1モードに移行させることができる。また、第3期間を経ることで、第1モードで動作していた表示部10を第2モードに移行させることができる。
また、表示部10が、階調信号及び1ビット信号を伝送する信号線DTLと、画素駆動回路50と信号線DTLとを接続するか否かを示す第1走査信号(駆動信号)を伝送する第1走査線SCLと、メモリと信号線DTLとを接続するか否かを示す第2走査信号(ラッチ更新信号)を伝送する第2走査線SCLMとを有する。このため、第1走査信号と第2走査信号を使い分けることで、画素駆動回路50への階調信号の伝送及びメモリへの1ビット信号の伝送を共通の信号線DTLで行うことができる。
また、制御部20が、第1期間中及び第3期間中に画素駆動回路50と信号線DTLとを非接続状態にするとともにメモリと信号線DTLとを接続状態にし、第1期間中にメモリを非動作状態にし、第3期間中にメモリに1ビット信号を書き込む。このように、第1モードと第2モードのそれぞれの場合におけるメモリの状態を切り替えることができる。
また、メモリが所定の中間電位を示す配線(配線VRAM)と接続され、1ビット信号が中間電位に対する電位の高低で2値を表す信号としてメモリに入力される。このため、メモリに対する1ビット信号の伝送を簡易な方法で行うことができる。
また、画素駆動回路50が、周期的に正負が反転する基準電位(VCOM)を示す基準電極(対向電極45)に対する電位差による電圧を液晶に印加する。また、メモリ(MIP回路60)は、画素駆動回路50と信号線DTLとの接続と非接続とを切り替える第1スイッチ(TFT71)と、画素駆動回路50と基準電極との接続と非接続とを切り替える第2スイッチ(TFT72)とを有し、制御部20は、第1モード(AM)で画素49が動作する場合に階調信号を信号線DTLに出力し、第2モード(MM)で画素49が動作する場合に基準電位(VCOM)と異なる電位を示すメモリ設定信号(xCS)を信号線DTLに出力し、第1モードで画素49が動作する場合及び第2モードで動作する画素49の表示領域で液晶に電圧が印加される場合に画素駆動回路50と信号線DTLとを接続状態にするとともに画素駆動回路50と基準電極とを非接続状態にし、第2モードで動作する画素49の表示領域で液晶に電圧が印加されない場合に画素駆動回路50と信号線DTLとを非接続状態にするとともに画素駆動回路50と基準電極とを接続状態にする。このように、第1モードと第2モードとで液晶に電圧が印加される仕組みを切り替えることができることから、第1モードによる多階調出力と、第2モードによる画素49のON/OFFによる出力とを切り替えることができる。
(実施形態2)
次に、本発明の実施形態2について説明する。実施形態1と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略することがある。実施形態2では、1水平走査期間(1H)は、第1期間(WMA期間)、第2期間(AM中の期間)及び第3期間(WMM期間)として用いることができる期間を含む。また、第1モード(AM)と第2モード(MM)とを切り替える場合、1水平走査期間中に、第1期間(WMA期間)と第2期間(AM中の期間)が連続する期間及び第2期間(AM中の期間)と第3期間(WMM期間)とが連続する期間の少なくともいずれか一方が存する。また、第1期間(WMA期間)及び第3期間(WMM期間)は、階調信号が画素駆動回路50に出力されない時間である。実施形態2の液晶表示装置の具体的構成(ハードウェア)は、実施形態1と同様である。
図24は、1H中に含まれるWMA、AM及びWMMとして用いることができる期間の設定例を示す概略図である。実施形態2に係る説明では、第1期間(WMA期間)に係る処理に用いられる期間を「WMA相当期間」とし、第2期間(AM中の期間)に係る処理に用いられる期間を「AM相当期間」とし、第3期間(WMM期間)に係る処理に用いられる期間を「WMM相当期間」としている。図24に示すように、実施形態2では、WMA相当期間、AM相当期間、WMM相当期間の順で、これらの期間が1H期間中に連続するように設定されている。実施形態2の制御部20は、モードに応じて1H期間中にこれらの期間に対応する処理を行う。具体的には、実施形態2の制御部20は、実施形態1の説明にて図20等を参照して説明したWMAの際の信号の出力をWMA相当期間中に行う。また、実施形態2の制御部20は、実施形態1の説明にて図21等を参照して説明したAMの際の信号の出力をAM相当期間中に行う。また、実施形態2の制御部20は、実施形態1の説明にて図22等を参照して説明したWMMの際の信号の出力をWMM相当期間中に行う。
なお、図24は、あくまで実施形態2において1H期間に含めることができる信号出力のポテンシャルを示すものであり、実施形態1におけるWMAの際の信号の出力、AMの際の出力及びWMMの際の出力の全てが1H期間中に連続するわけではない。以下、図25〜図28を参照して実施形態2における1H期間中の信号出力パターンを例示する。
図25は、AM動作時の1フレーム目における1H中の信号出力の一例を示すタイミングチャートである。AM動作時の1フレーム目では多階調出力の開始に先立ってMIP回路60のリセットが行われることから、制御部20は、WMA相当期間にWMAの際の信号の出力、すなわち、MIP回路60をLowにする処理に係る信号の出力を行う。制御部20は、MIP回路60をLowにするのと同一の1H期間中のAM相当期間に1フレーム目の画像信号に基づいて生成された階調信号の出力及び当該階調信号に応じた出力を各サブ画素に行わせるための信号(第1走査線SCL及びスイッチASW1,ASW2,ASW3への信号)の出力を行う。すなわち、制御部20は、1フレーム目のAM相当期間の直前に、モード切替のためのWMAに係る処理を当該1フレーム目のAM相当期間を含む同一の1H期間中に行う。
図26は、AM動作時の2フレーム目以降における1H中の信号出力の一例を示すタイミングチャートである。AM動作時の2フレーム目以降では、制御部20は、WMA相当期間中に信号の出力を行わず、多階調出力のための信号の出力をAM相当期間中に行う。
図25及び図26に示すように、MMに移行しないAM動作中、制御部20は、WMM相当期間中に信号の出力を行わない。
図27は、MM動作時の1フレーム目における1H中の信号出力の一例を示すタイミングチャートである。MM動作時の1フレーム目では、各画素49による1ビット出力、サブ画素単位での3ビット出力に先立ってMIP回路60の設定(High又はLow)が行われることから、制御部20は、WMM相当期間にWMMの際の信号の出力、すなわち、MIP回路60の設定に係る信号の出力を行う。なお、図27は、AM動作開始後にMMに移行する場合のタイミングチャートを示している。起動時設定がMMである場合、図27におけるAM相当期間の信号の出力はない。
図28は、MM動作時の2フレーム目以降における1H中の信号出力の一例を示すタイミングチャートである。MM動作時の2フレーム目以降では、MIP回路60の設定及びリセットが必要ないことから、制御部20は、WMA相当期間及びWMM相当期間における信号の出力を行わない。なお、MM動作時に信号線DTLに供給される専用の信号(xCS)は、WMA相当期間及びWMM相当期間を含んだ1H期間を通して供給される。なお、MM動作中にモードを維持しつつ表示内容の切り替えを行う場合、制御部20は、図28に示すタイミングチャートにおけるWMM相当期間に、図27に示すWMM相当期間の信号と同様の信号を出力する。
図29は、実施形態2における液晶表示装置のモード移行の流れを示す図である。実施形態2では、1H期間中にWMA相当期間及びWMM相当期間があるので、実施形態1において1Fの期間をかけて行われていたWMA及びWMMの処理を省略することができる。このため、図29に示すように、1F単位でAMとMMとの移行及びMM中の表示内容の切替を行うことができる。
以上、実施形態2によれば、所定数の画素行に対する信号入力の期間である1水平走査期間が、第1期間、第2期間及び第3期間として用いることができる期間を含む。このため、1F時間を費やしてWMA、WMMを行うことなく1F単位でAMとMMとの移行及びMM中の表示内容の切替を行うことができる。よって、AMとMMとのモード切替時及びMM中の表示内容の切替をより高速に行うことができる。
(実施形態3)
次に、本発明の実施形態3について説明する。実施形態1,2と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略することがある。
図30は、実施形態3の液晶表示装置の積層構造の一例を示す概略図である。実施形態3の液晶表示装置は、実施形態2の構成に加えて、表示部10の表示面に対するタッチ操作を検出するタッチ検出部として機能するタッチパネル90をさらに備える。実施形態3の液晶表示装置の構成のうち、タッチパネル90以外の構成は実施形態1と同様である。
図31は、タッチパネル90の主要構成の一例を示す分解斜視図である。タッチパネル90は、タッチ検出電極TDLと、タッチ検出駆動電極COMtとを有する。タッチ検出電極TDLが設けられた層とタッチ検出駆動電極COMtが設けられた層とは所定の距離を置いて非接触の状態となるよう設けられている。タッチ検出電極TDLとタッチ検出駆動電極COMtは、長手方向がそれぞれ異なる方向である電極であり、ねじれの位置にある。
タッチパネル90の動作時、すなわち、タッチパネル90によるタッチ検出が行われる場合、制御部20は、タッチ検出駆動電極COMtにタッチ検出用の駆動信号Vcomtを出力する。駆動信号Vcomtの出力に応じて、タッチ検出電極TDLとタッチ検出駆動電極COMtとの間に静電容量が生じる。タッチパネル90が設けられた表示面に対して指F等の物体が近接又は接触すると、当該静電容量が変化する。制御部20は、係る静電容量の変化をタッチ検出信号Vdetとして検出することで、タッチ検出を行う。
タッチ検出電極TDL及びタッチ検出駆動電極Comtはそれぞれ複数設けられている。制御部20は、並列するタッチ検出駆動電極Comtにそれぞれ異なるタイミングで駆動信号Vcomtを出力するスキャン操作(Scan)を行う。どのタッチ検出駆動電極Comtに駆動信号Vcomtが出力されたタイミングでどのタッチ検出電極TDLからタッチ検出信号Vdetが検出されたかによって、表示面のどの位置において物体の近接又は接触が行われたかを判別することができる。
図30及び図31を参照して説明したタッチパネル90は、表示部10と別個に設けられるタッチパネル90であるが、表示部10とタッチパネル90とが一体となったインセル型のタッチパネル液晶ディスプレイを採用することもできる。また、タッチ検出の方式は、タッチパネル90の具体的構成に限られない。例えば、マトリクス状に電極を配置して、それぞれの電極に駆動電圧を印加して信号検出する所謂セルフマトリクス方式であってもよい。この場合、タッチパネル90におけるタッチ検出電極TDLに相当する構成とタッチ検出駆動電極COMtに相当する構成は共通の電極となる。また、タッチ検出における他の方式として、行列方向にタイル状の電極を設け、ブリッジ配線でそれぞれ行列方向に接続することでタッチ検出電極TDLとタッチ検出駆動電極COMtとを同一層に形成する所謂一層式(シングルレイヤ)としてもよい。
実施形態3におけるタッチパネル90によるタッチ操作の検出が行われるタッチ検出期間は、第1走査線SCL及び第2走査線SCLMにおける信号の伝送が行われない期間である。タッチ検出期間と各モードにおける信号出力タイミングとの関係について、図32〜図36を参照して説明する。図32〜図36におけるタッチ検出期間は、「TPScan」における「ON」の期間である。タッチ検出期間とは、上記で説明したタッチ検出用の駆動信号Vcomtが出力される期間である。
図32は、AM動作時の1フレーム目における1H中の信号出力とタッチ検出期間との関係の一例を示すタイミングチャートである。実施形態2で図25を参照して説明したように、MMに移行しないAM動作中、制御部20は、WMM相当期間中に信号の出力を行わない。このため、AM動作時の1フレーム目には、タッチ検出期間をWMM相当期間中とすることで、表示部10による表示出力に係る信号出力が行われるタイミングとタッチパネル90によるタッチ検出期間が行われるタイミングとを異なるタイミングにすることができる。
表示部10による表示出力に係る信号出力が行われるタイミングにタッチ検出を同時に行うと、表示部10による表示出力に係る信号出力に伴い生じるノイズがタッチパネル90における静電容量に影響を与えることでタッチ検出の精度に影響を与える可能性がある。そこで、表示部10による表示出力に係る信号出力が行われるタイミングと、タッチパネル90によるタッチ検出期間が行われるタイミングとを異なるタイミングにすることで、タッチ検出における外部のノイズによる影響を低減することができる。
なお、図32に示すように、AM動作時の1フレーム目には、WMA相当期間中における信号出力のタイミングの後にAM相当期間が開始されるまでに信号出力が行われない期間が存する。そこで、この期間にもタッチ検出期間を設定してよい。
図33は、AM動作時の2フレーム目以降における1H中の信号出力とタッチ検出期間との関係の一例を示すタイミングチャートである。実施形態2で図26を参照して説明したように、AM動作時の2フレーム目以降、制御部20は、WMA相当期間及びWMM相当期間中に信号の出力を行わない。このため、AM動作時の2フレーム目以降には、タッチ検出期間をWMA相当期間及びWMM相当期間中とすることで、表示部10による表示出力に係る信号出力が行われるタイミングとタッチパネル90によるタッチ検出期間が行われるタイミングとを異なるタイミングにすることができる。
図34は、MM動作時の1フレーム目における1H中の信号出力とタッチ検出期間との関係の一例を示すタイミングチャートである。実施形態2で図27を参照して説明したように、MM動作時、制御部20は、WMA相当期間中に信号の出力を行わない。このため、MM動作時の1フレーム目には、タッチ検出期間をWMA相当期間中とすることで、表示部10による表示出力に係る信号出力が行われるタイミングとタッチパネル90によるタッチ検出期間が行われるタイミングとを異なるタイミングにすることができる。
また、図34に示すように、MM動作時の1フレーム目には、WMM相当期間中における信号出力のタイミングの後に次フレームのWMA相当期間が開始されるまでに信号出力が行われない期間が存する。そこで、この期間にもタッチ検出期間を設定してよい。
図35は、MM動作時の2フレーム目以降における1H中の信号出力とタッチ検出期間との関係の一例を示すタイミングチャートである。実施形態1で説明したように、MM動作時、信号線DTLの電位及び対向電極45の電位の反転周期は1フレームとなる。このとき、制御部20は、各画素49に対して個別の信号出力を行わない。このため、MM動作時の2フレーム目では、WMA相当期間、AM相当期間及びWMM相当期間をタッチ検出期間として用いることができる。
図32〜図35を参照した説明では、AM動作時の1フレーム目、AM動作時の2フレーム目以降、MM動作時の1フレーム目、MM動作時の2フレーム目以降の各々で異なるタッチ検出期間を設定する場合を例示しているが、これらの一部又は全部におけるタッチ検出期間の設定ルールを同一にしてもよい。
図36は、1H中に含まれるWMA、AM及びWMMとして用いることができる期間と、タッチ検出期間との関係の別の一例を示す図である。AM動作時の1フレーム目、AM動作時の2フレーム目以降、MM動作時の1フレーム目、MM動作時の2フレーム目以降のいずれにおいても、WMA相当期間中における信号出力のタイミングの後にAM相当期間が開始されるまでの期間及びWMM相当期間中における信号出力のタイミングの後に次フレームのWMA相当期間が開始されるまでの期間、制御部20は、各画素49に対する信号出力を行わない。そこで、図36に示すように、WMA相当期間中における信号出力のタイミングの後にAM相当期間が開始されるまでの期間及びWMM相当期間中における信号出力のタイミングの後に次フレームのWMA相当期間をタッチ検出期間とすることで、AM動作時の1フレーム目、AM動作時の2フレーム目以降、MM動作時の1フレーム目、MM動作時の2フレーム目以降のいずれのタイミングであっても、表示部10による表示出力に係る信号出力が行われるタイミングとタッチパネル90によるタッチ検出期間が行われるタイミングとを異なるタイミングにすることができる。
以上、実施形態3によれば、タッチ検出部(タッチパネル90)によるタッチ操作の検出が行われるタッチ検出期間が、第1走査線SCL及び第2走査線SCLMにおける信号の伝送が行われない期間である。このため、タッチ検出における外部のノイズによる影響を低減することができることから、タッチ検出の精度をより高めることができる。
なお、実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
例えば、上記の実施形態では設定信号を1ビット信号としているが、これは一例であってこれに限られるものでない。設定信号は、2ビット以上の信号であってもよい。メモリは、設定信号のビット数に応じた情報量を保持するための構成として設けられる。
本発明の特徴は、以下のように記載することができる。
(1)
液晶に印加された電圧に応じた度合いで光を透過させる表示領域で前記液晶に電圧を印加する画素駆動回路と、前記表示領域で前記液晶に電圧を印加するか否かを示す少なくとも1ビットの信号である設定信号を保持するメモリと、前記画素駆動回路への接続を切り替えるための2つのスイッチ素子である第1スイッチ及び第2スイッチを有する画素が行列方向に配置された表示部と、
前記2つのスイッチ素子のうち、一方のスイッチ素子のみをONとすることで画像データに基づいて生成された階調信号に応じた表示出力を前記表示部に行わせる第1モードと、前記2つのスイッチ素子のうち、いずれか一方のスイッチ素子のみをONとすることで前記メモリに保持された前記設定信号に応じた表示出力を前記表示部に行わせる第2モードのいずれのモードで前記表示部を動作させるかを切り替える場合に、前記メモリに前記設定の情報を書き込む制御部と
を備える液晶表示装置。
(2)
前記画素は、前記2つのスイッチ素子とは異なるスイッチ素子であって前記メモリと前記設定信号が伝送される配線とを接続するスイッチ素子である第3スイッチを有し、
前記制御部は、第1モードと第2モードを切り替える場合に、前記第3スイッチ素子をONにして前記メモリに前記設定の情報を書き込む
(1)に記載の液晶表示装置。
(3)
前記画素に対する信号入力の期間として、前記第1モードで前記画素が動作する場合に前記メモリを非動作状態にするための信号が出力される第1期間と、前記第1モードで前記画素が動作する場合に前記階調信号が前記画素駆動回路に出力される第2期間と、前記第2モードで前記画素が動作する場合に前記設定信号が前記メモリに出力される第3期間とが設けられている
(1)に記載の液晶表示装置。
(4)
所定数の画素行に対する信号入力の期間である1水平走査期間は、前記第1期間、前記第2期間及び前記第3期間として用いることができる期間を含む
(3)に記載の液晶表示装置。
(5)
前記第1モードと前記第2モードとを切り替える場合、1水平走査期間中に、前記第1期間と前記第2期間が連続する期間及び前記第2期間と前記第3期間とが連続する期間の少なくともいずれか一方が存する
(3)に記載の液晶表示装置。
(6)
前記第1期間及び前記第3期間は、前記階調信号が前記画素駆動回路に出力されない時間である
(3)に記載の液晶表示装置。
(7)
前記表示部は、
前記階調信号及び前記設定信号を伝送する信号線と、
前記画素駆動回路と前記信号線とを接続するか否かを示す第1走査信号を伝送する第1走査線と、
前記メモリと前記信号線とを接続するか否かを示す第2走査信号を伝送する第2走査線とを有する
(1)に記載の液晶表示装置。
(8)
前記表示部の表示面に対するタッチ操作を検出するタッチ検出部を備え、
前記タッチ検出部によるタッチ操作の検出が行われるタッチ検出期間は、前記第1走査線及び前記第2走査線における信号の伝送が行われない期間である
(7)に記載の液晶表示装置。
(9)
前記制御部は、前記第1期間中及び前記第3期間中に前記画素駆動回路と前記信号線とを非接続状態にするとともに前記メモリと前記信号線とを接続状態にし、前記第1期間中に前記メモリを非動作状態にし、前記第3期間中に前記メモリに前記設定信号を書き込む
(7)又は(8)に記載の液晶表示装置。
(10)
前記メモリは、所定の中間電位を示す配線と接続され、
前記設定信号は、前記中間電位に対する電位の高低で2値を表す信号として前記メモリに入力される
(9)に記載の液晶表示装置。
(11)
前記画素駆動回路は、周期的に正負が反転する基準電位を示す基準電極に対する電位差による電圧を前記液晶に印加し、
前記第1スイッチは、前記画素駆動回路と前記信号線との接続と非接続とを切り替え、
前記第2スイッチは、前記画素駆動回路と前記基準電極との接続と非接続とを切り替え、
前記制御部は、前記第1モードで前記画素が動作する場合に前記階調信号を前記信号線に出力し、前記第2モードで前記画素が動作する場合に前記基準電位と異なる電位を示すメモリ設定信号を前記信号線に出力し、前記第1モードで前記画素が動作する場合及び前記第2モードで動作する前記画素の前記表示領域で前記液晶に電圧が印加される場合に前記画素駆動回路と前記信号線とを接続状態にするとともに前記画素駆動回路と前記基準電極とを非接続状態にし、前記第2モードで動作する前記画素の前記表示領域で前記液晶に電圧が印加されない場合に前記画素駆動回路と前記信号線とを非接続状態にするとともに前記画素駆動回路と前記基準電極とを接続状態にする
(7)〜(10)のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
(12)
前記第1モードの場合に1水平走査期間毎に前記基準電位の正負が反転し、前記第1モードの場合に1垂直走査期間毎に前記基準電位の正負が反転する
(11)に記載の液晶表示装置。
また、本発明の特徴は、以下のように記載することができる。
(13)
行列方向に配置される複数の画素が設けられて液晶に印加された電圧に応じて光を透過させる表示領域を有する表示部と、
少なくとも前記液晶に前記画素の階調値に対応する電圧を印加するための階調信号を伝送する信号線と、
所定の基準電位を示す基準電極とを有し、
前記画素は、
前記表示領域で前記液晶に前記基準電位との電位差に応じた電圧を印加する画素駆動回路と、
前記画素駆動回路と前記信号線との接続と非接続とを切り替える第1スイッチと、
前記画素駆動回路と前記基準電極との接続と非接続とを切り替える第2スイッチと、
前記液晶に電圧を印加するか否かを示す設定信号を保持するメモリとを有し、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチは、前記メモリに保持されている前記設定信号に応じて一方のスイッチ素子がONとなり、かつ、他方のスイッチ素子がOFFとなり、
前記メモリは、前記階調信号に応じた電圧が前記液晶に印加される第1モードの開始前及び前記設定信号に応じて前記液晶に電圧が印加されるか否かが決定される第2モードの開始前に前記設定信号が書き込まれる
液晶表示装置。
(14)
行列方向に配置される複数の画素が設けられて液晶に印加された電圧に応じて光を透過させる表示領域を有する表示部と、
複数種類の信号を伝送する信号線と、
所定の基準電位を示す基準電極とを有し、
前記画素は、
前記表示領域で前記液晶に電圧を印加する画素駆動回路と、
前記設定信号を保持するメモリと、
前記画素駆動回路と前記信号線との接続と非接続とを切り替える第1スイッチと、
前記画素駆動回路と前記基準電極との接続と非接続とを切り替える第2スイッチと、
前記信号線と前記メモリとの接続と非接続とを切り替える第3スイッチとを有し、
前記複数種類の信号は、前記液晶に前記画素の階調値に対応する電圧を印加するための階調信号及び前記液晶に電圧を印加するか否かを示す設定信号を含み、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチは、前記メモリに保持されている前記設定信号に応じて一方のスイッチ素子がONとなり、かつ、他方のスイッチ素子がOFFとなり、
前記メモリは、前記階調信号に応じた電圧が前記液晶に印加される第1モードの開始前及び前記設定信号に応じて前記液晶に電圧が印加されるか否かが決定される第2モードの開始前に前記第3スイッチがONになって前記設定信号が書き込まれる
液晶表示装置。
(15)
前記信号線と前記メモリとの接続と非接続とを切り替える第3スイッチとを有し、
前記メモリは、前記第1モードの開始前及び前記第2モードの開始前に前記第3スイッチがONになって前記設定信号が書き込まれる
(13)に記載の液晶表示装置。
(16)
前記第1モードから前記第2モードに切り替わる場合、1水平走査期間中に、前記信号線から前記階調信号が前記画素駆動回路に伝送された後、前記メモリに前記設定信号が伝送されて前記第1スイッチがONになり、かつ、前記第第2スイッチがOFFになる
(13)又は(15)に記載の液晶表示装置。
(17)
前記第2モードから前記第1モードに切り替わる場合、1水平走査期間中に、前記第1モード時に前記信号線から前記階調信号が前記画素駆動回路に伝送されるタイミングを含む期間と、前記メモリに前記設定信号が伝送されて前記第1スイッチがONになり、前記第第2スイッチがOFFになり、かつ、前記階調信号が前記画素駆動回路に伝送されない期間とが設けられる
(16)に記載の液晶表示装置。
(18)
前記第1モードから前記第2モードに切り替わる場合に前記メモリに前記設定信号が伝送されて前記第1スイッチがONになり、かつ、前記第第2スイッチがOFFになる期間は、前記1水平走査期間中に前記階調信号が前記画素駆動回路に伝送されない期間である
(16)又は(17)に記載の液晶表示装置。
1 液晶表示装置
10 表示部
20 制御部
48 単位画素
49,49a,49b,49c 画素
50 画素駆動回路
60 MIP回路(メモリ)
71 TFT(第1スイッチ)
72 TFT(第2スイッチ)
90 タッチパネル(タッチ検出部)
DTL 信号線
SCL 第1走査線
SCLM 第2走査線
VSS 配線
VRAM 配線(中間電位を示す配線)

Claims (10)

  1. 液晶に印加された電圧に応じた度合いで光を透過させる表示領域で前記液晶に電圧を印加する画素駆動回路と、前記表示領域で前記液晶に電圧を印加するか否かを示す少なくとも1ビットの信号である設定信号を保持するメモリと、前記画素駆動回路への接続を切り替えるための2つのスイッチ素子である第1スイッチ及び第2スイッチを有する画素が行列方向に配置された表示部と、
    前記2つのスイッチ素子のうち、一方のスイッチ素子のみをONとすることで画像データに基づいて生成された階調信号に応じた表示出力を前記表示部に行わせる第1モードと、前記2つのスイッチ素子のうち、いずれか一方のスイッチ素子のみをONとすることで前記メモリに保持された前記設定信号に応じた表示出力を前記表示部に行わせる第2モードのいずれのモードで前記表示部を動作させるかを切り替える場合に、前記メモリに前記設定の情報を書き込む制御部と
    を備え、
    前記画素に対する信号入力の期間である水平走査期間は、第1期間と第2期間と第3期間を含み、
    前記第1モードの1つの前記水平走査期間において、前記第1期間では、前記画素が動作する場合に前記メモリを非動作状態にするための信号が出力され、前記第2期間では、前記第1モードに対応する前記階調信号が前記画素駆動回路に出力され、前記第3期間では、前記メモリに対する入力が行われず、
    前記第1モードから前記第2モードと切り替える場合、1つの前記1水平走査期間中において、前記第2期間では、前記第1モードに対応する前記階調信号が前記画素駆動回路に出力され、前記第3期間では、前記第2モードに対応する前記設定信号が前記メモリに出力される
    液晶表示装置。
  2. 前記画素は、前記2つのスイッチ素子とは異なるスイッチ素子であって前記メモリと前記設定信号が伝送される配線とを接続するスイッチ素子である第3スイッチを有し、
    前記制御部は、第1モードと第2モードを切り替える場合に、前記第3スイッチをONにして前記メモリに前記設定の情報を書き込む
    請求項1の液晶表示装置。
  3. 前記第1期間及び前記第3期間は、前記階調信号が前記画素駆動回路に出力されない時間である
    請求項1に記載の液晶表示装置。
  4. 前記表示部は、
    前記階調信号及び前記設定信号を伝送する信号線と、
    前記画素駆動回路と前記信号線とを接続するか否かを示す第1走査信号を伝送する第1走査線と、
    前記メモリと前記信号線とを接続するか否かを示す第2走査信号を伝送する第2走査線とを有する
    請求項1に記載の液晶表示装置。
  5. 前記表示部の表示面に対するタッチ操作を検出するタッチ検出部を備え、
    前記タッチ検出部によるタッチ操作の検出が行われるタッチ検出期間は、前記第1走査線及び前記第2走査線における信号の伝送が行われない期間である
    請求項に記載の液晶表示装置。
  6. 前記制御部は、前記第1期間中及び前記第3期間中に前記画素駆動回路と前記信号線とを非接続状態にするとともに前記メモリと前記信号線とを接続状態にし、前記第1期間中に前記メモリを非動作状態にし、前記第3期間中に前記メモリに前記設定信号を書き込む
    請求項又はに記載の液晶表示装置。
  7. 前記メモリは、所定の中間電位を示す配線と接続され、
    前記設定信号は、前記中間電位に対する電位の高低で2値を表す信号として前記メモリに入力される
    請求項1に記載の液晶表示装置。
  8. 前記画素駆動回路は、周期的に正負が反転する基準電位を示す基準電極に対する電位差による電圧を前記液晶に印加し、
    前記第1スイッチは、前記画素駆動回路と前記信号線との接続と非接続とを切り替え、
    前記第2スイッチは、前記画素駆動回路の画素電極と、前記基準電極への基準電位の供給配線と、の接続と非接続とを切り替え、
    前記制御部は、前記第1モードで前記画素が動作する場合に前記階調信号を前記信号線に出力し、前記第2モードで前記画素が動作する場合に前記基準電位と異なる電位を示すメモリ設定信号を前記信号線に出力し、前記第1モードで前記画素が動作する場合及び前記第2モードで動作する前記画素の前記表示領域で前記液晶に電圧が印加される場合に前記画素駆動回路と前記信号線とを接続状態にするとともに前記画素電極と前記供給配線とを非接続状態にし、前記第2モードで動作する前記画素の前記表示領域で前記液晶に電圧が印加されない場合に前記画素駆動回路と前記信号線とを非接続状態にするとともに前記画素電極と前記供給配線とを接続状態にする
    請求項からのいずれか一項に記載の液晶表示装置。
  9. 前記第1モードの場合に1水平走査期間毎に前記基準電位の正負が反転し、前記第2モードの場合に1垂直走査期間毎に前記基準電位の正負が反転する
    請求項に記載の液晶表示装置。
  10. 行列方向に配置される複数の画素が設けられて液晶に印加された電圧に応じて光を透過させる表示領域を有する表示部と、
    少なくとも前記液晶に前記画素の階調値に対応する電圧を印加するための階調信号を伝送する信号線と、
    所定の基準電位を示す基準電極とを有し、
    前記画素は、
    前記表示領域で前記液晶に前記基準電位との電位差に応じた電圧を印加する画素駆動回路と、
    前記画素駆動回路と前記信号線との接続と非接続とを切り替える第1スイッチと、
    前記画素駆動回路の画素電極と、前記基準電極への基準電位の供給配線と、の接続と非接続とを切り替える第2スイッチと、
    前記液晶に電圧を印加するか否かを示す設定信号を保持するメモリとを有し、
    前記第1スイッチ及び前記第2スイッチは、前記メモリに保持されている前記設定信号に応じて一方のスイッチ素子がONとなり、かつ、他方のスイッチ素子がOFFとなり、
    前記メモリは、前記階調信号に応じた電圧が前記液晶に印加される第1モードの開始前及び前記設定信号に応じて前記液晶に電圧が印加されるか否かが決定される第2モードの開始前に前記設定信号が書き込まれ、
    前記画素に対する信号入力の期間である水平走査期間は、第1期間と第2期間と第3期間を含み、
    前記第1モードの1つの前記水平走査期間において、前記第1期間では、前記画素が動作する場合に前記メモリを非動作状態にするための信号が出力され、前記第2期間では、前記第1モードに対応する前記階調信号が前記画素駆動回路に出力され、前記第3期間では、前記メモリに対する入力が行われず、
    前記第1モードから前記第2モードと切り替える場合、1つの前記1水平走査期間中において、前記第2期間では、前記第1モードに対応する前記階調信号が前記画素駆動回路に出力され、前記第3期間では、前記第2モードに対応する前記設定信号が前記メモリに出力される
    液晶表示装置。
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