KR20130105330A - 액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 기기 - Google Patents

액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

기억 기능을 갖는 화소가 배치되어 있는 액정 표시 장치는 복수의 프레임을 1 주기로 해서 이 1 주기 내에서 각 화소의 계조를 시간적으로 변화시킴으로써 중간 계조를 얻는 구동법에 의해 표시 구동을 행하는 표시 구동부와, 소정의 주기에서 극성이 반전하고 액정 용량 소자의 대향 전극에 인가되는 공통 전압에 대하여 동상의 전압 또는 역상의 전압을 액정 용량 소자의 화소 전극에 공급하는 화소 구동부를 구비한다. 상기 화소 구동부는 상기 동상의 전압의 공급으로부터 상기 역상의 전압의 공급으로 천이할 때 상기 공통 전압의 고전압측과 저전압측 사이의 중간 전압을 액정 용량 소자의 화소 전극에 공급한다.

Description

액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 기기{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, DRIVING METHOD OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 개시 내용은 액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 기기에 관한 것이다.
표시 장치에서 표시(표현)가능한 계조 수를 올리기 위한 기술의 하나로서, 복수의 프레임을 1 주기로 해서 이 1 주기 내에서 각 화소의 계조를 시간적으로 변화시킴으로써 중간 계조(halftone gray scales)를 얻는 구동법이 알려져 있다(예를 들어, 일본 특개 2007-147932호 공보(특허 문헌 1) 참조). 여기서, 복수의 프레임을 1 주기로 한다는 것은 1 프레임의 화상 생성을 복수의 서브프레임으로 분할하는 것을 의미한다(소위, 시 분할 구동법).
본 구동법, 즉, 시 분할 구동법은, FRC(Frame Rate Control) 구동이라고도 부르고 있다. FRC 구동은 상이한 복수의 계조 휘도를 서브프레임 단위로 고속으로 전환하는 것에 의해 인간의 눈의 잔상 특성(잔상 효과)을 이용하여 복수의 계조 휘도의 중간조 휘도를 표시하는 구동법이며, 1 프레임을 1 주기로 하는 통상 구동의 경우에 비해 표시 계조 수를 올릴 수 있다.
그런데, 계조 수를 올리기 위해 FRC 구동을 이용할 경우, 액정 표시 장치에서는, 액정의 특성상, 예를 들어 노멀리 화이트 액정에서는 백(액정 오프(OFF))으로부터 흑(액정 온(ON))으로의 천이시의 응답 속도와 흑으로부터 백으로의 천이시의 응답 속도가 상이하다. 이와 같이 액정 온/OFF시의 응답 속도가 상이하면, FRC 구동을 적용할 경우, 원하는 중간조를 표시할 수 없게 된다.
상기를 감안하여, FRC 구동을 적용하는 경우 원하는 중간조의 표시를 실현할 수 있는 액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 기기를 제공하는 것이 바람직하다.
본 개시 내용의 실시 형태는, 기억 기능을 갖는 화소가 배치되어 있고 복수의 프레임을 1 주기로 해서 이 1 주기 내에서 각 화소의 계조를 시간적으로 변화시킴으로써 중간 계조를 얻는 구동법에 의해 표시 구동을 행하는 표시 구동부와, 소정의 주기에서 극성이 반전하고 액정 용량 소자의 대향 전극에 인가되는 공통 전압에 대하여 동상의 전압 또는 역상의 전압을 액정 용량 소자의 화소 전극에 공급하는 화소 구동부를 구비하고, 상기 화소 구동부는 상기 동상의 전압의 공급으로부터 상기 역상의 전압의 공급으로 천이할 때 상기 공통 전압의 고전압측과 저전압측 사이의 중간 전압을 액정 용량 소자의 화소 전극에 공급하는 액정 표시 장치이다. 본 개시 내용의 액정 표시 장치는 각종 전자 기기에서, 그 표시부로서 이용하기에 적합하다.
본 개시 내용의 다른 실시 형태는 기억 기능을 갖는 화소가 배치되어 있고 복수의 프레임을 1 주기로 해서 이 1 주기 내에서 각 화소의 계조를 시간적으로 변화시킴으로써 중간 계조를 얻는 구동법에 의해 표시 구동을 행하는 표시 구동부를 구비하고, 소정의 주기에서 극성이 반전하고 액정 용량 소자의 대향 전극에 인가되는 공통 전압에 대하여 동상의 전압 또는 역상의 전압을 액정 용량 소자의 화소 전극에 공급하는 액정 표시 장치의 구동 방법으로서, 상기 동상의 전압의 공급으로부터 상기 역상의 전압의 공급으로 천이할 때 상기 공통 전압의 고전압측과 저전압측 사이의 중간 전압을 액정 용량 소자의 화소 전극에 공급하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법이다.
기억 기능을 갖는 화소가 배치되어 있는 액정 표시 장치에서, FRC 구동을 적용하는 경우에 공통 전압에 대하여 동상의 전압의 공급으로부터 역상의 전압의 공급으로 천이할 때 공통 전압의 고전압측과 저전압측 사이의 중간 전압을 개재시킨다. 즉, 공통 전압의 역상의 전압을, 동상의 전압→ 중간 전압→역상의 전압으로 하도록 단계적으로 천이시킨다. 이에 의해, 액정 온시의 응답 속도가 느려지기 때문에, 액정 온/오프시의 응답 속도의 차를 중간 전압을 개재시키지 않을 때, 즉, 동상의 전압으로부터 직접 역상의 전압으로 천이할 때보다도 작게 할 수 있다.
본 개시 내용의 실시 형태에 의하면, 공통 전압에 대하여 동상의 전압의 공급으로부터 역상의 전압의 공급으로 천이할 때 중간 전압을 개재시킴으로써, 액정 온/오프시의 응답 속도의 차를, 중간 전압을 개재시키지 않을 때보다도 작게 할 수 있으므로, 원하는 중간조의 표시를 실현할 수 있다.
도 1은 본 개시 내용의 실시 형태에 관한 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치의 구성의 개략을 도시하는 시스템 구성도.
도 2는 MIP 방식의 화소의 회로 구성의 일례를 도시하는 블록도.
도 3은 MIP 방식의 화소의 동작 설명에 제공하는 타이밍 차트.
도 4는 MIP 방식의 화소의 구체적인 회로 구성의 일례를 도시하는 회로도.
도 5a 내지 5c는 면적 계조법에서의 화소 분할에 관한 설명도.
도 6은 3 분할 화소 구조에서의 3개의 부 화소 전극과 2조의 구동 회로간의 대응 관계를 도시하는 회로도.
도 7a 및 7b는 2 비트 면적 계조의 경우(도 7a)와 2 비트 면적 계조 + 1 비트 FRC 구동의 경우(도 7b)에 관한 설명도.
도 8은 2 비트 면적 계조 + 2 비트 FRC 구동의 경우에 관한 설명도.
도 9는 노멀리 화이트 액정의 경우에서의 FRC 구동시의 문제점의 설명에 제공하는 타이밍 파형도.
도 10은 실시 형태에 관한 구동법을 적용했을 때의 노멀리 화이트 액정의 경우에서의 FRC 구동시의 동작 설명에 제공하는 타이밍 파형도(1).
도 11은 실시 형태에 관한 구동법을 적용했을 때의 노멀리 화이트 액정의 경우에서의 FRC 구동시의 동작 설명에 제공하는 타이밍 파형도(2).
도 12는 액정 표시 패널 상에서의 화소 어레이부, 제어선 구동부, 및 화소 구동부 간의 관계를 도시하는 블록도.
도 13은 4 라인 분의 주사 펄스 GATEa 내지 GATEd, 역상의 전압 XFRPa 내지 XFRPd, 동상의 전압 FRP, 및 공통 전압 VCOM 간의 타이밍 관계를 나타내는 타이밍 파형도.
도 14는 보통 환경 하에서 중간 전압 VM의 공급을 제어하는 제어계의 구성의 일례를 도시하는 블록도.
도 15는 보통 환경 하에서 중간 전압 VM의 공급을 제어하는 실시예 1에 관한 설명에 제공하는 타이밍 파형도.
도 16은 고온 환경 하에서 중간 전압 VM의 공급을 제어하는 실시예 2에 관한 설명에 제공하는 타이밍 파형도.
이하, 본 개시 내용의 기술을 실시하기 위한 형태(이하, 실시 형태라고 기술한다)에 대해서 도면을 이용해서 상세히 설명한다. 본 개시 내용은 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 실시 형태에서의 다양한 수치 등은 예시이다. 이하의 설명에서, 동일 요소 또는 동일 기능을 갖는 요소에는 동일 부호를 이용하는 것으로 하고 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 본 개시 내용의 액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 기기 전반에 관한 설명
2. 실시 형태에 관한 액정 표시 장치
2-1. 시스템 구성
2-2. MIP 방식의 화소
2-3. 면적 계조법
2-4. 실시 형태의 특징 부분
3. 전자 기기
4. 본 개시 내용의 구성
<1. 본 개시 내용의 액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 기기 전반에 관한 설명>
본 개시 내용의 액정 표시 장치는, 기억 기능을 갖는 화소가 배치되어 있는 액정 표시 장치이다. 이러한 종류의 액정 표시 장치로서는, 예를 들어, 화소 내에 데이터를 기억할 수 있는 메모리부를 포함하는, 소위, MIP(Memory In Pixel) 방식의 액정 표시 장치를 예시할 수 있다. 화소에 메모리성 액정을 이용함으로써, 화소에 기억 기능을 갖는 액정 표시 장치를 실현할 수 있다. 본 개시 내용의 액정 표시 장치는 모노크롬 표시 대응의 액정 표시 장치, 또는 컬러 표시 대응의 액정 표시 장치일 수 있다.
화소에 기억 기능을 갖는 액정 표시 장치는, 화소에 데이터를 기억할 수 있는 것으로, 모드 전환 스위치에 의해 아날로그 표시 모드에 의한 표시와 메모리 표시 모드에 의한 표시를 실현할 수 있다. 여기서, "아날로그 표시 모드"란, 화소의 계조를 아날로그 방식으로 표시하는 표시 모드이다. 또한, "메모리 표시 모드"란, 화소에 기억되어 있는 2진 데이터(논리 "1"/논리 "0")에 기초하여, 화소의 계조를 디지털 방식으로 표시하는 표시 모드이다.
화소에 기억 기능을 갖는 액정 표시 장치, 예를 들어, MIP 방식의 액정 표시 장치에서는, 해상도의 제약으로 인해, 화소에 내장하는 회로 규모가 한정되기 때문에 표시 계조 수가 저하되는 경향이 있다. 따라서, MIP 방식의 액정 표시 장치에서는, 복수의 프레임을 1 주기로 해서, 즉, 1 프레임의 화상 생성을 복수의 서브프레임으로 분할하고, 이 1 주기(1 프레임의 화상 생성 주기) 내에서 각 화소의 계조를 시간적으로 변화시킴으로써 중간 계조를 얻는 FRC 구동에 의해 표시 구동을 행하는 구성으로 할 수 있다.
위에 설명한 바와 같이, "FRC 구동"이란, 상이한 복수의 계조 휘도를 서브프레임 단위로 고속으로 전환하는 것에 의해 인간의 눈의 잔상 특성(잔상 효과)을 이용하여 복수의 계조 휘도의 중간조 휘도를 표시하는 구동법이다. 여기서, "서브프레임"이란, 복수의 프레임을 1 주기(1 프레임의 화상 생성 주기)로 할 때의 각 프레임을 말한다. 이 FRC 구동을 행함으로써, 1 프레임을 1 주기(1 프레임의 화상 생성 주기)로 하는 프레임 단위로의 구동의 경우에 비해, 표시(표현)가능한 계조 수를 올릴 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 개시 내용의 액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 기기는 기억 기능을 갖는 화소가 배치되어 있고 FRC 구동에 의해 표시 구동을 행하는 구성을 전제로 하고 있다. 기억 기능을 갖는 화소를 구동하는 경우에, 액정 용량 소자의 대향 전극에 인가되는 공통 전압에 대하여 동상의 전압 또는 역상의 전압을 액정 용량 소자의 화소 전극에 인가(공급)하게 된다. 공통 전압은 극성이 소정의 주기에서 반전하는 전압이다.
액정 표시 장치에서는, 액정의 특성상, 액정 온 상태로부터 액정 오프 상태로의 천이시와 액정 오프 상태로부터 액정 온 상태로의 천이시의 응답 속도가 상이하다. 액정에 대해서는 특별히 한정하는 것은 아니며, 노멀리 화이트 액정 또는 노멀리 블랙 액정이 이용될 수 있다. 여기에서는, 노멀리 화이트 액정의 경우를 예로 들어서 설명하지만, 노멀리 블랙 액정에서는 노멀리 화이트 액정의 반대 특성을 갖는다.
노멀리 화이트 액정의 경우, 액정에 전압이 인가되지 않는 상태가 액정 오프의 상태이며 백 표시가 된다. 반면, 액정에 전압이 인가되어 있는 상태가 액정 온의 상태이며 흑 표시가 된다. 노멀리 화이트 액정에서는, 백(액정 오프)으로부터 흑(액정 온)으로의 천이시의 응답 속도와 흑으로부터 백으로의 천이시의 응답 속도가 상이하다.
구체적으로는, 액정 오프로부터 액정 온으로 천이할 때의 응답 속도는, 액정 온으로부터 액정 오프로 천이할 때의 응답 속도보다 빠르다. 이와 같이, 액정온/오프시의 응답 속도가 상이하면, FRC 구동을 적용할 경우, 중간조가 흑에 가까워지므로, 원하는 중간조를 표시할 수 없게 된다.
따라서, 본 개시 내용의 액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 기기에서는, 공통 전압에 대하여 동상의 전압의 공급으로부터 역상의 전압의 공급으로 천이할 때, 공통 전압의 고전압측과 저전압측 사이의 중간 전압을 액정 용량 소자의 화소 전극에 공급하도록 한다.
FRC 구동을 적용하는 경우에 동상의 전압의 공급으로부터 역상의 전압의 공급으로 천이할 때 중간 전압을 개재시킴으로써, 액정 온/오프시의 응답 속도의 차를 중간 전압을 개재시키지 않을 때보다도 작게 할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어, 노멀리 화이트 액정의 경우, 중간조가 흑에 가까워지는 현상을 회피할 수 있고, 결과적으로, 원하는 중간조의 표시를 실현할 수 있다.
상술한 바람직한 구성을 포함하는 본 개시 내용의 액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 기기에서는, 공통 전압의 고전압측과 저전압측 사이의 중간 전압을 공급하는 타이밍을, 표시 구동하는 라인(화소 행)에 따라 제어하는 구성으로 할 수 있다. 이때, 화소의 기억 내용의 재기입 타이밍에 따라 중간 전압을 공급하도록 하는 것이 바람직하다.
상술한 바람직한 구성을 포함하는 본 개시 내용의 액정 표시 장치, 액정 표시 장치의 구동 방법 및 전자 기기에서는, 액정 표시 장치(액정 표시 패널)의 주변 환경의 온도에 따라 중간 전압의 공급을 제어하는 구성으로 할 수 있다.
액정의 응답 특성은 주변 환경의 온도에 따라 변한다. 구체적으로는, 주변 환경의 온도가 소정의 온도를 초과하는 고온 상태의 환경 하에서는 액정의 응답 특성이 빨라진다. 이에 의해, 예를 들어, 노멀리 화이트 액정에서는, 액정 온으로부터 액정 오프로 천이할 때의 액정의 응답 속도도 빨라진다.
이러한 관점으로부터, 주변 환경의 온도가 소정의 온도를 초과할 때는 중간 전압의 공급을 행하지 않는 것이 바람직하고 또한 주변 환경의 온도가 소정의 온도 이하일 때에 중간 전압의 공급을 행하도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 주변 환경의 온도에 따라 중간 전압의 전압값을 조정하거나, 주변 환경의 온도에 따라 중간 전압의 공급 시간을 조정하거나 하는 구성이 실현될 수 있다.
MIP 방식의 액정 표시 장치에서는, 화소마다 1 비트로 2 계조만 표현할 수 있다. 그 때문에, 화소의 구동에서 계조 표현 방식으로서, 1개의 화소가 복수의 부 화소를 포함하고, 당해 복수의 부 화소의 전극의 면적의 조합에 의해 계조를 표시하는 면적 계조법을 적용하는 것이 바람직하다.
여기서, "면적 계조법"은 면적비를 20, 21, 22, ..., 및 2N-1로 하도록 N개의 부 화소 전극을 가중함으로써 2N개의 계조를 표현하는 계조 표현 방식이다. 이 면적 계조법은, 예를 들어, 화소 회로를 구성하는 TFT(Thin Film Transistor: 박막 트랜지스터)의 특성 변동에 의한 화질의 불균일성을 개선하는 목적을 위해 적용된다.
면적 계조법에 의해 구동되는 화소의 화소 전극에서는, 복수의 부 화소마다 복수의 전극으로 분할되고, 당해 복수의 전극의 면적의 조합에 의해 계조 표시를 행하는 것이 바람직하다. 이때, 복수의 전극은 3개의 전극을 포함하고, 중간 전극과 당해 중간 전극을 사이에 끼우는 2개의 전극의 면적의 조합에 의해 계조 표시를 행하는 것이 바람직하다. 또한, 중간 전극을 끼우는 2개의 전극은, 서로 전기적으로 결선되어, 1개의 구동 회로에 의해 구동되는 것이 바람직하다.
<2. 실시 형태에 관한 액정 표시 장치>
계속해서, 본 개시 내용의 실시 형태에 관한 액정 표시 장치인 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치에 대해서 설명한다.
[2-1. 시스템 구성]
도 1은 본 개시 내용의 실시 형태에 관한 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치의 구성의 개략을 도시하는 시스템 구성도이다. 액정 표시 장치는, 적어도 한쪽이 투명한 2매의 기판(도시 생략)이 소정의 간격을 두고 대향해서 배치되고, 이들 2매의 기판 간에 액정이 봉입된 패널 구조로 되어 있다.
본 실시 형태에 관한 액정 표시 장치(10)는 액정 용량 소자를 포함하는 복수의 화소(20)가 행렬 형상으로 2차원 배열되어 있는 화소 어레이부(30)와, 당해 화소 어레이부(30)의 주변에 배치된 표시 구동부를 갖는 구성으로 되어 있다. 표시 구동부는 신호선 구동부(40), 제어선 구동부(50), 및 구동 타이밍 발생부(60) 등을 포함하고, 예를 들어, 화소 어레이부(30)와 같은 액정 표시 패널(기판)(11) 위에 집적되어, 화소 어레이부(30)의 각 화소(20)를 구동한다.
액정 표시 장치(10)가 컬러 표시 대응인 경우에는, 1개의 화소는 복수의 부 화소를 포함하고, 이 부 화소 각각이 화소(20)에 상당하게 된다. 보다 구체적으로는, 컬러 표시용의 액정 표시 장치에서, 1개의 화소는, 적색(R) 광의 부 화소, 녹색(G) 광의 부 화소, 및 청색(B) 광의 부 화소를 포함한다.
1개의 화소로서는, RGB의 3 원색의 부 화소의 조합에 한정되는 것은 아니고, 3 원색의 부 화소에 또한 1 색 혹은 복수 색의 부 화소를 가해서 1개의 화소를 구성하는 것도 가능하다. 보다 구체적으로는, 예를 들어, 휘도 향상을 위해 백색 광의 부 화소를 가해서 1개의 화소를 구성하거나, 색 재현 범위를 확대하기 위해 보색 광의 적어도 1개의 부 화소를 가해서 1개의 화소를 구성하는 것도 가능하다.
본 실시 형태에 관한 액정 표시 장치(10)는 기억 기능을 갖는 화소, 예를 들어, 화소마다 데이터를 기억할 수 있는 메모리부를 갖는 MIP 방식의 화소를 이용하고, 아날로그 표시 모드에 의한 표시와 메모리 표시 모드에 의한 표시의 양쪽에 대응가능한 구성으로 하고 있다. MIP 방식의 화소를 이용하는 액정 표시 장치(10)에서는, 화소(20)에 항상 일정 전압이 걸리기 때문에, 화소 트랜지스터의 광 리크에 의해 생기는 시간에 따른 전압 변동으로 인한 셰이딩(shading) 문제를 해소할 수 있다는 이점이 있다.
도 1에서, 화소 어레이부(30)의 m행 n열의 화소 배열에 대하여, 열 방향을 따라 신호선(311 내지 31n)(이하, 단순히 "신호선(31)"이라고 기술할 경우도 있다)이 화소 열마다 배치되어 있다. 또한, 행 방향을 따라 제어선(321 내지 32m)(이하, 단순히 "제어선(32)"이라고 기술할 경우도 있다)이 화소 행마다 배치되어 있다. 여기서, "열 방향"은 화소 열의 화소의 배열 방향(즉, 수직 방향)을 말하고, "행 방향"은 화소 행의 화소의 배열 방향(즉, 수평 방향)을 말한다.
신호선(31)(311 내지 31n))의 각 단자는 신호선 구동부(40)의 화소 열에 대응한 각 출력 단자에 접속되어 있다. 신호선 구동부(40)는 임의의 계조를 반영한 신호 전위(아날로그 표시 모드에서는 아날로그 전위, 메모리 표시 모드에서는 2진 전위)를 대응하는 신호선(31)에 출력하도록 동작한다. 또한, 신호선 구동부(40)는, 예를 들어 메모리 표시 모드의 경우라도, 화소(20) 내에 유지하는 신호 전위의 논리 레벨을 교체할 경우, 필요한 계조를 반영한 신호 전위를 대응하는 신호선(31)에 출력하도록 동작한다.
제어선(321 내지 32m) 각각이 1개의 배선으로서 도시되어 있지만, 이 배선이 1개로 한정되는 것은 아니다. 실제로는, 제어선(321 내지 32m) 각각은 복수 개의 배선을 포함한다. 이 제어선(321 내지 32m)의 각 일단부는, 제어선 구동부(50)의 화소 행에 대응하는 각 출력단에 접속되어 있다. 제어선 구동부(50)는, 예를 들어 아날로그 표시 모드의 경우, 신호선 구동부(40)로부터 신호선(311 내지 31n)에 출력되는, 계조를 반영한 신호 전위의 화소(20)에 대한 기입 동작의 제어를 행한다.
구동 타이밍 발생부(TG: timing generator)(60)는 신호선 구동부(40) 및 제어선 구동부(50)를 구동하기 위한 각종 구동 펄스(타이밍 신호)를 생성하고, 이 신호들을 구동부(40 및 50)에 공급한다.
[2-2. MIP 방식의 화소]
계속해서, 화소(20)로서 이용하는 MIP 방식의 화소에 대해서 설명한다. MIP 방식의 화소는, 아날로그 표시 모드에 의한 표시와 메모리 표시 모드에 의한 표시의 양쪽에 대응할 수 있다. 위에 설명한 바와 같이, 아날로그 표시 모드는 화소의 계조를 아날로그 방식으로 표시하는 표시 모드이다. 메모리 표시 모드는 화소 내의 메모리에 기억되어 있는 2진 정보(논리 "1"/"0")에 기초하여, 화소의 계조를 디지털 방식으로 표시하는 표시 모드이다.
메모리 표시 모드의 경우, 메모리부에 유지되어 있는 정보를 이용하기 위해, 계조를 반영한 신호 전위의 기입 동작을 프레임 주기에서 실행할 필요가 없다. 그 때문에, 메모리 표시 모드의 경우에는, 계조를 반영한 신호 전위의 기입 동작을 프레임 주기에서 실행할 필요가 있는 아날로그 표시 모드의 경우에 비해 소비 전력이 감소한다. 바꾸어 말하면, 표시 장치의 저소비 전력화를 도모할 수 있는 이점이 있다.
도 2는 MIP 방식의 화소(20)의 회로 구성의 일례를 도시하는 블록도이다. 도 3에, MIP 방식의 화소(20)의 동작 설명에 제공하는 타이밍 차트를 도시한다.
화소(20)는, 액정 용량 소자(21) 외에도, 도면의 간략화를 위해 도시를 생략하지만, 예를 들어, 박막 트랜지스터(TFT)로 이루어지는 화소 트랜지스터 및 축적 용량 소자를 포함한다. 액정 용량 소자(21)는 화소 전극과 이 화소 전극에 대향해서 형성되는 대향 전극 사이에서 발생하는 액정 재료의 용량 성분을 의미한다. 액정 용량 소자(21)의 대향 전극에는 공통 전압 VCOM이 전 화소에 공통인 전압으로서 인가된다. 도 3의 타이밍 차트에 도시하는 것과 같이, 공통 전압 VCOM은, 소정의 주기(예를 들어, 각 프레임 주기)에서 극성이 반전하는 전압이다.
화소(20)는 또한 3개의 스위치 소자(22 내지 24) 및 래치부(25)를 포함하는 SRAM 기능을 갖는 화소 구성으로 되어 있다. 스위치 소자(22)는 신호선(31)(도 1의 신호선(311 내지 31n)중 하나에 상당)에 일단부가 접속되어 있다. 그리고, 도 1의 제어선 구동부(50)로부터 제어선(32)(도 1의 제어선(321 내지 32m) 중 하나에 상당)을 통해서 주사 신호 φV가 부여되는 것에 의해, 스위치 소자(22)는 온(개방) 상태로 되고, 도 1의 신호선 구동부(40)로부터 신호선(31)을 통해서 공급되는 데이터 SIG을 수신한다. 이 경우의 제어선(32)은 주사선이 된다. 래치부(25)는 서로 반대 방향으로 병렬 접속된 인버터(251 및 252)를 포함하고, 스위치 소자(22)에 의해 수신된 데이터 SIG에 따른 전위를 유지(래치)한다.
스위치 소자(23 및 24)의 각 한쪽의 단자에는 공통 전압 VCOM의 동상의 전압 FRP 및 역상의 전압 XFRP이 부여된다. 스위치 소자(23 및 24)의 각 다른 쪽의 단자는 공통으로 접속되어 본 화소 회로의 출력 노드 NOUT이 된다. 스위치 소자(23 및 24)는 래치부(25)의 유지 전위의 극성에 따라 어느 한쪽이 온 상태로 된다. 이에 의해, 대향 전극에서 공통 전압 VCOM이 인가되어 있는 액정 용량 소자(21)의 화소 전극에 대하여, 공통 전압 VCOM의 동상의 전압 FRP 또는 역상의 전압 XFRP이 인가된다.
도 3으로부터 분명한 바와 같이, 노멀리 블랙(무 전압 인가 시에 흑 표시)의 액정 패널의 경우, 래치부(25)의 유지 전위가 마이너스측 극성일 때는, 액정 용량 소자(21)의 화소 전위가 공통 전압 VCOM과 동상이 되어, 화소가 흑 표시로 된다. 또한, 래치부(25)의 유지 전위가 플러스측 극성일 때는, 액정 용량 소자(21)의 화소 전위가 공통 전압 VCOM과 역상이 되고, 화소가 백 표시로 된다.
상술한 것으로부터 분명한 바와 같이, MIP 방식의 화소(20)에서는, 래치부(25)의 유지 전위의 극성에 따라 스위치 소자(23 및 24)의 어느 한쪽이 온 상태로 되는 것에 의해, 액정 용량 소자(21)의 화소 전극에 대하여, 동상의 전압 FRP 또는 역상의 전압 XFRP이 인가된다. 이에 의해, 전술한 것과 같이, 화소(20)에는 항상일정 전압이 인가되어, 셰이딩이 발생할 염려는 없다.
도 4는 화소(20)의 구체적인 회로 구성의 일례를 도시하는 회로도로서, 도면에서, 도 2와 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙여서 도시하고 있다.
도 4에서, 스위치 소자(22)는, 예를 들어 Nch-MOS 트랜지스터 Qn10에 의해 구성된다. Nch-MOS 트랜지스터 Qn10은 소스/드레인 전극 중 하나가 신호선(31)에 접속되고, 게이트 전극이 제어선(주사선)(32)에 접속되어 있다.
스위치 소자(23 및 24)는 함께, 예를 들어, Nch-MOS 트랜지스터 및 Pch-MOS 트랜지스터가 병렬에 접속되어 있는 트랜스퍼 스위치로 이루어진다. 구체적으로는, 스위치 소자(23)는 Nch-MOS 트랜지스터 Qn11 및 Pch-MOS 트랜지스터 Qp11가 서로 병렬로 접속된 구성으로 되어 있다. 스위치 소자(24)는 Nch-MOS 트랜지스터 Qn12 및 Pch-MOS 트랜지스터 Qp12가 서로 병렬로 접속된 구성으로 되어 있다.
스위치 소자(23 및 24)는 반드시 Nch-MOS 트랜지스터 및 Pch-MOS 트랜지스터를 병렬 접속해서 이루어지는 트랜스퍼 스위치일 필요는 없다. 스위치 소자(23 및 24을 단일 도전형의 MOS 트랜지스터, 즉, Nch-MOS 트랜지스터 혹은 Pch-MOS 트랜지스터를 이용해서 구성하는 것도 가능하다. 스위치 소자(23 및 24)의 공통 접속 노드는 본 화소 회로의 출력 노드 NOUT이 된다.
인버터(251 및 252)는 함께, 예를 들어, CMOS 인버터로 이루어진다. 구체적으로는, 인버터(251)는 Nch-MOS 트랜지스터 Qn13 및 Pch-MOS 트랜지스터 Qp13의 게이트 전극끼리 및 드레인 전극끼리가 공통으로 접속된 구성으로 되어 있다. 인버터(252)는 Nch-MOS 트랜지스터 Qn14 및 Pch-MOS 트랜지스터 Qp14의 게이트 전극끼리 및 드레인 전극끼리가 공통으로 접속된 구성으로 되어 있다.
상기의 회로 구성을 갖는 화소(20)가 행 방향(수평 방향) 및 열 방향(수직 방향)으로 전개되어서 행렬 모양으로 배치된다. 이 화소(20)의 행렬 형상 배열에 대하여, 화소 열마다의 신호선(31) 및 화소 행마다의 제어선(32) 외에도, 공통 전압 VCOM의 동상, 역상의 전압 FRP, XFRP를 전송하는 배선(33 및 34), 및 플러스측 전원 전압 VDD과 마이너스측 전원 전압 VSS의 전원선(35 및 36)이 화소 열마다 배치되어 있다.
액정 용량 소자(21)의 화소 전극에는, 공통 전압 VCOM의 동상의 전압 FRP, 및 역상의 전압 XFRP이 화소 구동부(70)로부터 배선(33 및 34) 및 스위치 소자(23 및 24)를 통해서 공급된다. 화소 구동부(70)는 전술한 표시 구동부를 구성하는 요소들 중 하나이기도 하다. 화소 구동부(70)는 공통 전압 VCOM의 역상의 전압 XFRP에 대해서, 공통 전압 VCOM의 고전압측과 저전압측 사이의 중간 전압을 적절히 설정한다. 이 중간 전압에 대해서는 본 실시 형태가 특징으로 하는 부분이며, 그 상세에 대해서는 후술한다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치(10)는 표시 데이터에 따른 전위를 유지하는 래치부(25)를 갖는 SRAM 기능을 갖는 화소(MIP)(20)가 행렬 모양으로 각각 배치된 구성으로 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 화소(20)에 내장하는 메모리부로서 SRAM을 이용하는 경우를 예로 들었지만, SRAM은 일례에 불과하고, 다른 구성의 메모리부, 예를 들어, DRAM을 갖는 다른 구성이 이용될 수도 있다.
본 MIP 방식의 액정 표시 장치(10)는 위에 설명한 바와 같이 화소(20)마다 기억 기능(메모리부)을 가짐으로써, 아날로그 표시 모드에 의한 표시와 메모리 표시 모드에 의한 표시를 실현할 수 있다. 그리고, 메모리 표시 모드의 경우, 메모리부에 유지되어 있는 화소 데이터를 이용해서 표시를 행하기 때문에, 계조를 반영한 신호 전위의 기입 동작을 한 번에 실행하기 위해 항상 프레임 주기에서 실행할 필요가 없으므로, 액정 표시 장치(10)의 소비 전력의 저감을 도모할 수 있다는 이점이 있다.
표시 화면을 부분적으로, 즉, 표시 화면의 일부만을 재기입할 필요성이 있다. 이 경우, 부분적으로 화소 데이터를 재기입하는 것이 충분하다. 표시 화면을 부분적으로 재기입하면, 즉, 화상 데이터를 부분적으로 재기입하면, 재기입을 행하지 않는 화소에 대해서는 데이터를 전송할 필요가 없어진다. 따라서, 데이터 전송량을 줄일 수 있기 때문에, 액정 표시 장치(10)가 전력 절약화를 도모할 수 있다는 이점이 있다.
[2-3. 면적 계조법]
화소 내부에 기억 기능을 갖는 표시 장치, 예를 들어, MIP 방식의 액정 표시 장치의 경우, 화소(20)마다 1 비트로 2 계조만을 표현할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 액정 표시 장치(10)에서는, MIP 방식을 적용하는 경우 면적 계조법을 이용하는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 화소(20)의 표시 영역이 되는 화소 전극을, 면적에 따라 가중한 복수의 화소(부 화소) 전극으로 분할하는 면적 계조법을 이용한다. 화소 전극은 투과 전극 또는 반사 전극일 수 있다. 그리고, 래치부(25)의 유지 전위에 의해 선택된 화소 전위를 면적에 따라 가중한 화소 전극에 인가함으로써, 가중한 면적들의 조합에 의해 계조 표시를 행하도록 한다.
여기에서는, 이해가 쉽도록, 화소 전극(부 화소 전극)의 면적(화소 면적)에 2:1의 가중을 하는 것에 의해 2 비트로 4 계조를 표현하는 면적 계조법을 예로 들어서 보다 구체적으로 설명한다.
화소 면적에 2:1의 가중을 하는 구조로서는, 화소(20)의 화소 전극을 면적 "1"의 부 화소 전극(201)과 당해 부 화소 전극(201)의 2배의 면적(면적 "2")의 부 화소 전극(202)으로 분할하는 구조가 일반적이다. 그러나, 도 5a의 구조의 경우에는, 1 화소의 중심(무게 중심)과 각 계조(표시 화상)의 중심(무게 중심)이 맞지 않기(상응하지 않기) 때문에, 계조 표현의 점에서 바람직하지 않다.
1 화소의 중심과 각 계조의 중심이 맞는 구조로서는, 도 5b에 도시하는 것과 같이, 면적 "2"의 부 화소 전극(204)의 중심부를 예를 들어 직사각형 형상으로 도려 내고, 그 도려낸 직사각형 영역의 중심부에 면적 "1"의 부 화소 전극(203)을 배치하는 구조가 고려될 수 있다. 그러나, 도 5b의 구조의 경우에는, 부 화소 전극(203)의 양측에 위치하는 부 화소 전극(204)의 연결부(204A 및 204B)의 폭이 좁기 때문에, 부 화소 전극(204) 전체의 반사 면적이 작아지고, 연결부(204A 및 204B)의 부근의 액정 배향이 어렵게 된다.
상술한 바와 같이, 면적 계조에서 무 전계 시에 액정 분자가 기판에 거의 수직인 VA(Vertical Aligned: 수직 배향) 모드가 취해지는 경우에, 액정 분자에 걸리는 전압의 상태가 전극 형상이나 전극 사이즈에 따라 변하는 양호한 상태로 액정 배향시키는 것이 어렵다. 또한, 부 화소 전극의 면적비가 반드시 반사율비가 된다고는 할 수 없으므로, 계조 설계가 어렵게 된다. 반사율은 부 화소 전극의 면적이나 액정 배향 등에 의해 결정된다. 도 5a의 구조의 경우에는, 면적비가 1:2이어도 전극 주변의 길이의 비가 1:2이 안 된다. 따라서, 부 화소 전극의 면적비가 반드시 반사율비가 되지 않는다.
이러한 관점으로부터, 면적 계조법을 적용하기 위해, 계조의 표현성과 반사 면적의 유효 활용을 고려하여, 도 5c에 도시하는 것과 같이, 화소 전극을 예를 들어 같은 면적(크기)의 3개의 부 화소 전극(205, 206A, 및 206B)으로 분할하는, 소위, 3 분할의 전극 구성을 적용하는 것이 바람직하다.
이 3 분할의 전극의 경우, 중앙의 부 화소 전극(205)을 사이에 끼우도록 상하 배치된 2개의 부 화소 전극(206A 및 206B)을 한 조로 하여 당해 조가 되는 2개의 부 화소 전극(206A 및 206B)을 동시에 구동한다. 이 경우, 하위 비트에는 면적 "1"의 부 화소 전극(205)을 접속하고, 상위 비트에는 면적 "2"의 부 화소 전극(206A 및 206B)을 접속한다. 이에 의해, 2개의 부 화소 전극(206A 및 206B)과 중앙의 부 화소 전극(205) 사이의 화소 면적에 2:1의 가중을 할 수 있다. 상위 비트의 면적 "2"의 부 화소 전극(206A 및 206B)을 2 등분하여 그 중앙에 부 화소 전극(205)을 끼우도록 상하에 배치하여, 1 화소의 중심(무게 중심)에 각 계조의 중심(무게 중심)을 맞출 수 있다.
여기서, 3개의 부 화소 전극(205, 206A, 및 206B) 각각이 구동 회로와 전기적으로 콘택트를 취할 때, 도 5a 및 5b의 구조와 비교해서 금속 배선의 콘택트 수가 증가하고, 화소 사이즈가 커져서, 고정밀화의 저해 요인으로 된다. 특히, 화소(20)마다 메모리부를 갖는 MIP 방식의 화소 구성의 경우에는, 도 4로부터 분명한 바와 같이, 1개의 화소(20) 내에 트랜지스터 등의 많은 회로 구성 소자나 콘택트부가 존재하게 되고, 레이아웃 면적이 여유가 없기 때문에, 하나의 콘택트부가 화소 사이즈에 크게 영향을 미친다.
콘택트 수를 줄이기 위해서는, 1개의 부 화소 전극(205)을 사이에 끼우는 것에 의해 서로 거리가 떨어진 2개의 부 화소 전극(206A 및 206B)을 전기적으로 결합하는(결선하는) 화소 구조가 적용될 수 있다. 그리고, 도 6에 도시하는 것과 같이, 1개의 구동 회로(207A)로 1개의 부 화소 전극(205)을 구동하고, 다른 1개의 구동 회로(207B)로 남은 2개의 부 화소 전극(206A 및 206B)을 동시에 구동하도록 한다. 여기서, 구동 회로(207A 및 207B)는 도 4에 도시한 화소 회로에 상당한다.
이렇게, 2개의 부 화소 전극(206A 및 206B)을 1개의 구동 회로(207B)에 의해 구동하도록 함으로써, 2개의 부 화소 전극(206A 및 206B)을 별도의 구동 회로에 의해 구동하는 구성을 적용할 경우에 비해 화소(20)의 회로 구성을 간략화할 수 있는 이점이 있다.
여기에서는, 메모리 기능을 갖는 화소로서, 화소마다 데이터를 기억할 수 있는 메모리부를 갖는 MIP 방식의 화소를 이용할 경우를 예로 들었지만, 이 구성은 일례에 불과하다. 예를 들어, 메모리 기능을 갖는 화소로서는, MIP 방식의 화소 이외에, 예를 들어, 주지의 메모리성 액정을 이용하는 화소를 예시할 수 있다.
[면적 계조 + FRC 구동]
그런데, MIP 기술은 디자인 룰의 제약으로 인해 집적할 수 있는 1 화소당의 메모리 수가 한정되기 때문에, 표현 색 수도 한정되어 버린다. 예를 들어, 180 PPI(7인치 XGA 상당)의 표시 장치에서는, 메모리의 집적 수의 한계는 RGB의 각 색의 2 비트이며, 면적 계조를 이용하는 통상 구동에서는 각 색에 대해 4계조, 총 64색의 표현 색 수가 된다. 이것에 대하여, FRC 구동을 도입하고, 면적 계조 + FRC 구동의 구동을 행함으로써, 표현 계조 수의 증가를 도모할 수 있다.
(2 비트 면적 계조 + 1 비트 FRC 구동)
여기서, 2 비트의 면적 계조(면적비 = 1:2)에 대하여, 1 비트의 FRC 구동을 행하는 경우에 대해 도 7a와 도 7b를 이용하여 설명한다. 이 2 비트 면적 계조 + 1 비트 FRC 구동의 경우에는 7 계조 표시가 된다.
우선, 2 비트의 면적 계조만의 경우에 대해, 도 7a를 이용하여 설명한다. 2 비트의 면적 계조 만의 경우에는, 1 화면을 1 프레임 주기로 구성한다. 도 7a에 도시하는 것과 같이, 3개의 부 화소가 모두 소등 상태로 되는 "0", 중앙의 부 화소만이 점등 상태로 되는 "1", 상하의 2개의 부 화소가 점등 상태로 되는 "2", 그리고 3개의 부 화소가 모두 점등 상태로 되는 "3"인 총 4계조 표시가 된다.
이에 반해, 2 비트의 면적 계조 + 1 비트의 FRC 구동의 경우에는, 1 화면을 2개의 프레임(서브프레임) 주기로 구성한다. 그리고, 2개의 프레임에서 같은 점등 구동이 되는 상기의 4 계조에, 도 7b에 도시하는 바와 같이 0.5, 1.5, 및 2.5의 3 계조가 가해진다.
계조 0.5에서는, 제1 프레임에서 3개의 부 화소가 모두 소등 상태로 되고, 제2 프레임에서 중앙의 부 화소만이 점등 상태로 된다. 계조 1.5에서는, 제1 프레임에서 중앙의 부 화소만이 점등 상태로 되고, 제2 프레임에서 상하의 2개의 부 화소가 점등 상태로 된다. 계조 2.5에서는, 제1 프레임에서 상하의 2개의 부 화소가 점등 상태로 되고, 제2 프레임에서 3개의 부 화소가 모두 점등 상태로 된다.
상술한 것으로부터 분명한 바와 같이, 면적 계조와 FRC 구동을 병용함으로써, FRC 구동 비트만큼 표시 계조 수를 늘릴 수 있다. 단순하게 3 비트의 화소 구성으로 했을 경우, 화소용의 회로를 화소(부 화소)(20) 내에 가득 채우는 것이기 때문에, 배선 룰이 고정밀화되지 않는 한 화소 사이즈가 커지고, 표시 장치의 고정밀화를 도모하는데 있어서 불리하게 된다.
화소(20)가 3 분할의 전극 구성이며, 부 화소 전극(205)을 사이에 끼우는 상하 2개의 부 화소 전극(206A 및 206B)을 동시 구동하는 화소 구조에서의 면적 계조에 의하면, 계조 표시의 화소의 중심과 복수의 프레임 간의 표시 화상(계조)의 중심을 일치시킬 수 있다. 여기서, "일치"는, 계조 표시의 화소의 중심과 복수의 프레임 간의 표시 화상의 중심이 엄밀하게 일치할 경우뿐만 아니라, 실질적으로 일치할 경우도 포함한다. 설계상 혹은 제조상 발생하는 다양한 변동의 존재는 허용된다.
그리고, 화소의 중심과 계조(표시 화상)의 중심이 프레임(서브프레임) 간에서 일치하는 것으로, 표시 화상에 프레임 주기에서의 변동이 발생하지 않기 때문에, 표시 특성이 더 향상될 수 있다. 또한, 표시 화상에 프레임 주기에서의 변동이 발생하지 않기 때문에, 프레임 주기의 시간(프레임 레이트)을 지연할 수 있으므로, FRC 구동 하에서의 소비 전력의 저감을 도모할 수 있다.
(2 비트 면적 계조 + 2 비트 FRC 구동)
다음에, 2 비트의 면적 계조(면적비 = 1:2)에 대하여, 2 비트의 FRC 구동을 행하는 경우에 대해 도 8을 이용하여 설명한다.
도 8에 도시하는 것과 같이, 2 비트 면적 계조 + 2 비트 FRC 구동의 경우, 1개의 계조를 표현하기 위한 시간(계조 표현에 요하는 시간)을 1:4로 분할함으로써, 공간적으로 2 비트 및 시간적으로 2 비트를 포함하는 총 4 비트(=16 계조)의 계조 표현을 실현할 수 있다. 여기서, 1개의 계조를 표현하기 위한 시간을 1:4로 분할한다는 것은, 1개의 계조를 5 프레임(서브프레임)으로 표현하는 것을 의미한다.
이렇게, 2 비트 면적 계조 + 2 비트 FRC 구동의 경우, 계조 표현에 5 프레임이 필요해지기 때문에, 1개의 계조를 1 프레임으로 표현하며, 즉, 1 프레임을 1 주기로 하는 통상의 구동의 경우의 5배속으로 구동하게 된다.
[2-4. 실시 형태의 특징 부분]
상술한 바와 같이, 액정 표시 장치에서는, 액정의 특성상, 액정 온 상태로부터 액정 오프 상태로의 천이시와 액정 오프 상태로부터 액정 온 상태로의 천이시의 응답 속도가 상이하므로, FRC 구동을 적용할 경우, 원하는 중간 계조를 표시할 수 없게 된다.
일례로서, 노멀리 화이트 액정의 경우를 예로 들고, 도 9의 타이밍 파형도를 이용하여 설명한다. 도 9에는, 공통 전압 VCOM, 당해 공통 전압 VCOM의 동상, 역상의 전압 FRP, XFRP, 액정 용량 소자(21)에 인가되는 전압 |Vpix|, 및 휘도 특성을 나타내고 있다. 또한, 도 9에서, (1) 및 (2)는 FRC 구동에서의 서브프레임을 나타내고 있다. (1)은 역상의 전압 XFRP 선택(흑)의 서브프레임을 표시하고 (2)는 동상의 전압 FRP 선택(백)의 서브프레임을 표시한다.
노멀리 화이트 액정의 경우, 액정 오프(백)로부터 액정 온(흑)으로 천이할 때의 응답 속도가 액정 온으로부터 액정 오프로 천이할 때보다도 빠르다. 즉, 도 9에 도시하는 중간조(그레이(gray))의 휘도 특성에서, 하강이 상대적으로 빠르고, 상승이 상대적으로 느리다. 인간의 눈에는 휘도 특성의 적분값이 그레이 계조로서 시인된다. 따라서, 액정 온/오프시의 응답 속도가 상이하면, FRC 구동을 적용할 때, 노멀리 화이트 액정에서는, 계조가 흑에 가까운 그레이로서 시인된다. 즉, 원하는 중간조를 표시할 수 없게 된다.
상기에 대응하여, 본 실시 형태에서는, 도 10의 타이밍 파형도에 도시한 바와 같이, 공통 전압 VCOM의 역상의 전압 XFRP를, 서브프레임(2)으로부터 서브프레임(1)으로 전환되는 타이밍(도면에서 화살표의 타이밍)에서, 중간 전압 VM으로 전환하도록 한다. 여기서, 서브프레임(2)으로부터 서브프레임(1)으로 전환되는 타이밍, 즉, FRC 구동의 전환 타이밍은, 노멀리 화이트 액정에서는, 백 표시로부터 흑 표시로 전환되는 타이밍이며, 또한, 화소(20)의 메모리부의 기억 내용을 재기입하는 타이밍이다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 동상의 전압 FRP의 공급으로부터 역상의 전압 XFRP의 공급으로 천이할 때 중간 전압 VM을 개재시킴으로써, 당해 중간 전압 VM을 화소 전극에 공급하게 된다. 이 역상의 전압 XFRP으로의 전압값의 전환은 도 4에 도시하는 화소 구동부(70)에서 실행된다.
이렇게, FRC 구동을 적용하는 경우에, 공통 전압 VCOM의 역상의 전압 XFRP에 대해서, 액정 온(백)로부터 액정 오프(흑)로 천이할 때 중간 전압 VM을 개재(삽입)시킴으로써, 도 10(Gray)에 도시하는 것과 같이, 액정의 응답 속도가 지연된다(소위, 언더-드라이브).
액정 온으로부터 액정 오프로 천이할 때의 액정의 응답 속도를 지연시킬 때, 액정 온/오프시의 응답 속도의 차를 중간 전압 VM을 개재시키지 않을 때보다도 작게 할 수 있다. 따라서, 노멀리 화이트 액정에서는, 중간조가 흑에 가까워지는 현상을 회피할 수 있기 때문에, 원하는 중간조의 표시를 실현할 수 있다.
또한, 흑 표시시도 중간 전압 VM을 개재시키지만, 흑 표시에 대응하는 제2 전압 VL으로부터 중간 전압 VM으로의 응답 속도는 매우 늦고, 따라서 도 10(Black)에 도시하는 것과 같이, 잘못 조정된 흑 레벨은 낮기 때문에, 시인상 문제가 되지는 않는다.
또한, 상술한 바와 같이, FRC 구동의 전환 타이밍은 화소(20)의 기억 내용의 재기입 타이밍이며, 화소(20)의 위치에 따라 상이하다. 따라서, 공통 전압 VCOM의 역상의 전압 XFRP에 대해서, FRC 구동의 전환 타이밍에 대응한 파형, 즉, 화소(20)의 기억 내용의 재기입 타이밍에 따른 파형을 생성할 필요가 있다. 이것에 대해서, 도 12 및 도 13을 이용해서 보다 구체적으로 설명한다.
도 12에는, 액정 표시 패널(11) 상에서의 화소 어레이부(30), 제어선 구동부(50), 및 화소 구동부(70) 간의 관계를 나타내고 있다. 위에 설명한 바와 같이, 제어선 구동부(50)는 계조를 반영한 신호 전위의 화소(20)에 관한 기입 동작의 제어를 라인(화소 행) 단위로 행한다. 화소 구동부(70)는 공통 전압 VCOM의 동상, 및 역상의 전압 FRP, 및 XFRP의 공급을 라인 단위로 행한다.
도 12에서는, 도면의 간략화를 위해, 화소 어레이부(30)가 "a" 내지 "j"의 10 라인으로 이루어지는 것으로서 도시하고 있다. 그리고, 화소 어레이부(30)의 각 라인 "a" 내지 "j"에 대하여, 제어선 구동부(50)로부터 주사 펄스 GATEa 내지 GATEj가 공급되어, 화소 구동부(70)로부터 공통 전압 VCOM의 역상의 전압 XFRPa 내지 XFRPj가 공급된다. 또한, 여기에서는, 공통 전압 VCOM의 동상의 전압 FRP에 대해서는 도시를 생략한다.
도 13에는, 4 라인 분의 주사 펄스 GATEa 내지 GATEd, 역상의 전압 XFRPa 내지 XFRPd, 동상의 전압 FRP, 및 공통 전압 VCOM 간의 타이밍 관계를 나타내고 있다. 도 13의 타이밍 파형도에서, 주사 펄스 GATEa 내지 GATEd가 활성화되는(상승하는) 타이밍이, 도 10 및 도 11에서의 FRC 구동의 전환 타이밍(화살표로 표시된 타이밍)이다.
도 13에 도시하는 것과 같이, 공통 전압 VCOM의 역상의 전압 XFRP에 대해서, 화소(20)의 기억 내용의 재기입 타이밍과 동기하여 중간 전압 VM을 공급하도록 함으로써, 액정 온(백)로부터 액정 오프(흑)로 천이할 때 중간 전압 VM을 개재(삽입)시킴으로써 생기는 작용 및 효과를 확실하게 얻을 수 있다.
여기서, 공통 전압 VCOM의 역상의 전압 XFRP에 대해서, FRC 구동의 전환 타이밍에 대응한 파형일 때, 중간 전압 VM을 공급하는 타이밍을, 제어선 구동부(50)에 의해 표시 구동하는 라인에 따라 제어한다.
또한, 공통 전압 VCOM의 역상의 전압 XFRP에 대해서, 액정 온으로부터 액정오프로 천이할 때 중간 전압 VM을 개재시키는 경우에, 액정 표시 패널(11)의 주변 환경의 온도에 따라 중간 전압 VM의 공급을 제어하는 구성을 적용하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 위에 설명한 바와 같이, 액정의 응답 특성은 액정 표시 장치(액정 표시 패널)의 주변의 환경 온도에 따라 변하기 때문이다.
구체적으로는, 도 14에 도시하는 것과 같이, 액정 표시 패널(11) 위에 또는 그 근방에 온도 센서(80)를 배치한다. 그리고, 온도 센서(80)가 검출한(측정한) 주변 환경의 온도에 기초하여, 제어부(90)에 의한 제어 하에, 화소 구동부(70)로부터 출력되는, 공통 전압 VCOM의 역상의 전압 XFRP, 보다 구체적으로는, 중간 전압 VM의 공급을 제어하도록 한다.
주변 환경의 온도가 소정의 온도(예를 들어, 70도 정도)를 초과하는 고온 상태의 환경 하에서는, 액정의 응답 특성이 빨라진다. 이에 의해, 예를 들어 노멀리 화이트 액정에서는, 액정 온으로부터 액정 오프로 천이할 때의 액정의 응답 속도도 빨라진다. 이때, 중간 전압 VM이 불변인 채로 있는 동안 잘못 조정된 흑 레벨이 현저하게 나타날 우려가 있다.
따라서, 주변 환경의 온도가 소정의 온도를 초과할 때는 중간 전압 VM의 공급을 행하지 않도록 하고, 주변 환경의 온도가 소정의 온도 이하일 때에 중간 전압VM의 공급을 행하도록 함으로써, 주변 환경의 온도의 영향을 받지 않으며, 즉, 잘못 조정된 흑 레벨이 발생하지 않는 제어를 행할 수 있다.
이하에, 소정의 온도 이하의 통상 환경 하에서 중간 전압 VM의 공급을 제어하는 구체적인 실시예에 대해서 설명한다.
(실시예 1)
도 15는 보통 환경 하에서 중간 전압 VM의 공급을 제어하는 실시예 1에 관한 설명에 제공하는 타이밍 파형도이다.
실시예 1에서는, 주변 환경의 온도가 소정의 온도 이하일 때에, 온도 센서(80)의 검출 온도에 따라 중간 전압 VM의 전압값을 조정하며, 즉, 온도 센서(80)의 측정 결과를 중간 전압 VM의 전압값으로 피드백하도록 한다. 이때, 중간 전압 VM의 전압값을, 온도 센서(80)의 검출 온도에 따라 단계적으로 조정할 수 있거나, 또는 연속적으로 조정할 수 있다. 이들 조정은 제어부(90)에 의한 제어 하에 실행된다.
(실시예 2)
도 16은 보통 환경 하에서 중간 전압 VM의 공급을 제어하는 실시예 2에 관한 설명에 제공하는 타이밍 파형도이다.
실시예 2에서는, 주변 환경의 온도가 소정의 온도 이하일 때에, 온도 센서(80)의 검출 온도에 따라 중간 전압 VM의 공급 시간(펄스 폭)을 조정하며, 즉, 온도 센서(80)의 측정 결과를 중간 전압 VM의 공급 시간으로 피드백하도록 한다. 이때, 중간 전압 VM의 공급 시간을, 온도 센서(80)의 검출 온도에 따라 단계적으로 조정할 수 있거나, 또는 연속적으로 조정할 수 있다. 이들 조정은 제어부(90)에 의한 제어 하에 실행된다.
<3. 전자 기기>
이상 설명한 본 개시 내용의 액정 표시 장치는, 전자 기기에 입력된 영상 신호, 혹은, 전자 기기 내에서 생성한 영상 신호를 화상 혹은 영상으로서 표시하는 모든 분야의 전자 기기의 표시부(표시 장치)로서 이용하는 것이 가능하다.
전술한 실시 형태의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 개시 내용의 액정 표시 장치는 FRC 구동을 적용하는 경우에 원하는 중간조의 표시를 실현할 수 있다는 특징을 갖는다. 따라서, 모든 분야의 전자 기기에서, 그 표시부로서 본 개시 내용의 액정 표시 장치를 이용함으로써, FRC 구동에 의해 표시 계조 수가 많은 화상 표시를 실현하면서, 원하는 중간조의 표시를 실현할 수 있다.
본 개시 내용의 액정 표시 장치를 표시부에 이용하는 전자 기기로서는, 예를 들어, 디지털 카메라, 비디오 카메라, 게임 기기, 노트형 퍼스널 컴퓨터 등을 예시할 수 있다. 특히, 본 개시 내용의 액정 표시 장치는 전자 서적 기기, 전자 손목 시계 등의 휴대 정보 기기나, 휴대 전화기나 PDA(Personal Digital Assistant) 등의 휴대 통신 기기 등의 전자 기기에서, 그 표시부로서 이용하기에 적합하다.
<4. 본 개시 내용의 구성>
또한, 본 개시 내용은 이하와 같은 구성을 채용할 수 있다.
(1) 기억 기능을 갖는 화소가 배치되어 있는 액정 표시 장치로서,
복수의 프레임을 1 주기로 해서 상기 1 주기 내에서 각 화소의 계조를 시간적으로 변화시킴으로써 중간 계조(halftone gray scales)를 얻는 구동법에 의해 표시 구동을 행하는 표시 구동부와,
소정의 주기에서 극성이 반전되고 액정 용량 소자의 대향 전극에 인가되는 공통 전압에 대하여 동상의 전압 또는 역상의 전압을 상기 액정 용량 소자의 상기 화소 전극에 공급하는 화소 구동부를 구비하고,
상기 화소 구동부는 상기 동상의 전압의 공급으로부터 상기 역상의 전압의 공급으로 천이할 때 상기 공통 전압의 고전압측과 저전압측 사이의 중간 전압을 상기 액정 용량 소자의 상기 화소 전극에 공급하는, 액정 표시 장치.
(2) 상기 화소 구동부는 상기 중간 전압을 공급하는 타이밍을 표시 구동하는 라인에 따라 제어하는, 상기 (1)에 기재된 액정 표시 장치.
(3) 상기 화소 구동부는 상기 화소의 기억 내용의 재기입 타이밍에 따라 상기 중간 전압을 공급하는, 상기 (2)에 기재된 액정 표시 장치.
(4) 상기 화소 구동부는 주변 환경의 온도에 따라 상기 중간 전압의 공급을 제어하는, 상기 (1) 내지 상기 (3) 중 어느 하나에 기재된 액정 표시 장치.
(5) 상기 화소 구동부는 상기 주변 환경의 온도가 소정의 온도 이하일 때 상기 중간 전압의 공급을 행하는, 상기 (4)에 기재된 액정 표시 장치.
(6) 상기 화소 구동부는 상기 주변 환경의 온도에 따라 상기 중간 전압의 전압값을 조정하는, 상기 (5)에 기재된 액정 표시 장치.
(7) 상기 화소 구동부는 상기 주변 환경의 온도에 따라 상기 중간 전압의 공급 시간을 조정하는, 상기 (1)에 기재된 액정 표시 장치.
(8) 기억 기능을 갖는 화소가 배치되어 있고, 복수의 프레임을 1 주기로 해서 상기 1 주기 내에서 각 화소의 계조를 시간적으로 변화시킴으로써 중간 계조를 얻는 구동법에 의해 표시 구동을 행하는 표시 구동부를 구비하고, 소정의 주기에서 극성이 반전되고 액정 용량 소자의 대향 전극에 인가되는 공통 전압에 대하여 동상의 전압 또는 역상의 전압을 상기 액정 용량 소자의 상기 화소 전극에 공급하는 액정 표시 장치의 구동 방법으로서, 상기 동상의 전압의 공급으로부터 상기 역상의 전압의 공급으로 천이할 때 상기 공통 전압의 고전압측과 저전압측 사이의 중간 전압을 상기 액정 용량 소자의 상기 화소 전극에 공급하는 단계를 포함하는, 액정 표시 장치의 구동 방법.
(9) 전자 기기로서, 기억 기능을 갖는 화소가 배치되어 있는 액정 표시 장치를 포함하고, 상기 액정 표시 장치는, 복수의 프레임을 1 주기로 해서 상기 1 주기 내에서 각 화소의 계조를 시간적으로 변화시킴으로써 중간 계조를 얻는 구동법에 의해 표시 구동을 행하는 표시 구동부와, 소정의 주기에서 극성이 반전되고 액정 용량 소자의 대향 전극에 인가되는 공통 전압에 대하여 동상의 전압 또는 역상의 전압을 상기 액정 용량 소자의 상기 화소 전극에 공급하는 화소 구동부를 구비하고, 상기 화소 구동부는 상기 동상의 전압의 공급으로부터 상기 역상의 전압의 공급으로 천이할 때 상기 공통 전압의 고전압측과 저전압측 사이의 중간 전압을 상기 액정 용량 소자의 상기 화소 전극에 공급하는, 전자 기기.
본 개시 내용은, 그 전체가 본 명세서에 참고로 원용되는, 2012년 3월 15일자 일본 특허청에 출원된 일본 우선권 특허 출원 2012-058356호에 개시된 것과 관련된 요지를 포함한다.
첨부된 청구 범위 또는 그에 상당하는 범위 내에 있는 한 다양한 변형, 조합, 부조합 및 변경이 설계 요건 및 다른 인자에 따라 이루어질 수 있다는 것을 당업자라면 이해할 것이다.

Claims (9)

  1. 기억 기능을 갖는 화소가 배치되어 있는 액정 표시 장치로서,
    복수의 프레임을 1 주기로 해서 상기 1 주기 내에서 각 화소의 계조를 시간적으로 변화시킴으로써 중간 계조(halftone gray scales)를 얻는 구동법에 의해 표시 구동을 행하는 표시 구동부와,
    소정의 주기에서 극성이 반전되고 액정 용량 소자의 대향 전극에 인가되는 공통 전압에 대하여 동상의 전압 또는 역상의 전압을 상기 액정 용량 소자의 상기 화소 전극에 공급하는 화소 구동부를 구비하고,
    상기 화소 구동부는 상기 동상의 전압의 공급으로부터 상기 역상의 전압의 공급으로 천이할 때 상기 공통 전압의 고전압측과 저전압측 사이의 중간 전압을 상기 액정 용량 소자의 상기 화소 전극에 공급하는, 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화소 구동부는 상기 중간 전압을 공급하는 타이밍을 표시 구동하는 라인에 따라 제어하는, 액정 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 화소 구동부는 상기 화소의 기억 내용의 재기입 타이밍에 따라 상기 중간 전압을 공급하는, 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화소 구동부는 주변 환경의 온도에 따라 상기 중간 전압의 공급을 제어하는, 액정 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 화소 구동부는 상기 주변 환경의 온도가 소정의 온도 이하일 때 상기 중간 전압의 공급을 행하는, 액정 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 화소 구동부는 상기 주변 환경의 온도에 따라 상기 중간 전압의 전압값을 조정하는, 액정 표시 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 화소 구동부는 상기 주변 환경의 온도에 따라 상기 중간 전압의 공급 시간을 조정하는, 액정 표시 장치.
  8. 기억 기능을 갖는 화소가 배치되어 있고, 복수의 프레임을 1 주기로 해서 상기 1 주기 내에서 각 화소의 계조를 시간적으로 변화시킴으로써 중간 계조를 얻는 구동법에 의해 표시 구동을 행하는 표시 구동부를 구비하고, 소정의 주기에서 극성이 반전되고 액정 용량 소자의 대향 전극에 인가되는 공통 전압에 대하여 동상의 전압 또는 역상의 전압을 상기 액정 용량 소자의 상기 화소 전극에 공급하는 액정 표시 장치의 구동 방법으로서,
    상기 동상의 전압의 공급으로부터 상기 역상의 전압의 공급으로 천이할 때 상기 공통 전압의 고전압측과 저전압측 사이의 중간 전압을 상기 액정 용량 소자의 상기 화소 전극에 공급하는 단계를 포함하는, 액정 표시 장치의 구동 방법.
  9. 전자 기기로서,
    기억 기능을 갖는 화소가 배치되어 있는 액정 표시 장치를 포함하고,
    상기 액정 표시 장치는,
    복수의 프레임을 1 주기로 해서 상기 1 주기 내에서 각 화소의 계조를 시간적으로 변화시킴으로써 중간 계조를 얻는 구동법에 의해 표시 구동을 행하는 표시 구동부와,
    소정의 주기에서 극성이 반전되고 액정 용량 소자의 대향 전극에 인가되는 공통 전압에 대하여 동상의 전압 또는 역상의 전압을 상기 액정 용량 소자의 상기 화소 전극에 공급하는 화소 구동부를 구비하고,
    상기 화소 구동부는 상기 동상의 전압의 공급으로부터 상기 역상의 전압의 공급으로 천이할 때 상기 공통 전압의 고전압측과 저전압측 사이의 중간 전압을 상기 액정 용량 소자의 상기 화소 전극에 공급하는, 전자 기기.
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