表示装置及びその駆動方法
【課題】 画素トランジスタ及び補助容量の駆動方式を改善して、書き込み不足やリーク性輝点欠陥などに起因する画質不良を取り除く。
【解決手段】 画素Pは、走査線X及び信号線Yに接続し選択パルスに応答して導通するトランジスタTrと、導通したトランジスタTrを介して信号が書き込まれる画素電極と、書き込まれた信号を保持する補助容量Csとからなる。補助容量Csは、一方の電極が対応するトランジスタTrに接続し、他方の電極が行単位で共通に補助走査線Xsに接続する。補助走査回路4は、所定の基準電位COMに対して電位が反転する補助パルスを選択パルスにあわせて順次補助走査線Xsに印加し、選択される画素行の補助容量Csの電極電位が選択された画素行の画素電極に書き込まれる信号電位と逆極性になる様制御するとともに、画素行の選択が解除されたとき補助容量Csの電極電位を基準電位に戻す。
【解決手段】 画素Pは、走査線X及び信号線Yに接続し選択パルスに応答して導通するトランジスタTrと、導通したトランジスタTrを介して信号が書き込まれる画素電極と、書き込まれた信号を保持する補助容量Csとからなる。補助容量Csは、一方の電極が対応するトランジスタTrに接続し、他方の電極が行単位で共通に補助走査線Xsに接続する。補助走査回路4は、所定の基準電位COMに対して電位が反転する補助パルスを選択パルスにあわせて順次補助走査線Xsに印加し、選択される画素行の補助容量Csの電極電位が選択された画素行の画素電極に書き込まれる信号電位と逆極性になる様制御するとともに、画素行の選択が解除されたとき補助容量Csの電極電位を基準電位に戻す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はLCDなどによって代表されるアクティブマトリクス型の表示装置及びその駆動方法に関する。より詳しくは、表示装置の画素毎に集積形成されるトランジスタ及び補助容量の駆動制御技術に関する。
【背景技術】
【0002】
図17は従来の表示装置の一例を示すブロック図である。表示装置は画素アレイ部1と垂直方向シフトレジスタ2aと水平方向シフトレジスタ3aとで構成されている。画素アレイ部1は、行状に配された走査線X、列状に配された信号線Y、各走査線Xと信号線Yの交差部に対応して行列状に配された画素P及び走査線Xと並行に配された補助容量線Xsを含んでいる。垂直方向シフトレジスタ2aは左右に分かれて一対配されており、画素アレイ部1を両側から同時に駆動する。すなわち、垂直方向シフトレジスタ2aは各走査線Xに順次選択パルスを印加して画素Pを行単位で順次選択する。水平方向シフトレジスタ3aは、所定の基準電位COMに対して電位が反転する信号VIDEOを各信号線Yに印加して、選択された行の画素Pに何れか一方の電位を書き込む。具体的に見ると、各信号線Yは対応する水平スイッチHSWを介して共通の映像ライン3bに接続している。この映像ライン3bには外部から信号VIDEOが供給されている。水平方向シフトレジスタ3aは水平スイッチHSWを順次開閉制御して、信号VIDEOを各信号線Yにサンプリングしていく。尚、各信号線Yの下端には、画質改善回路5が接続されている。
【0003】
各画素Pは、トランジスタTrと画素電極と補助容量Csとで構成されている。トランジスタTrは、走査線X及び信号線Yに接続し選択パルスに応答して導通する。画素電極はTrとCsの中間ノードとして表わされており、導通したトランジスタTrを介して信号VIDEOが書き込まれる。補助容量Csは画素電極に書き込まれた信号VIDEOを保持する。補助容量Csは一方の電極が対応するトランジスタTr及び画素電極に接続し、他方の電極が行単位で共通に補助容量線Xsに接続している。各補助容量線Xsは一本に束ねられ、所定の基準電位COMに保持されている。すなわち、各補助容量Csの電極電位はCOMに固定されている。
【0004】
図示しないが、表示装置は各画素電極と所定の間隙を介して対向配置された対向電極を備えている。各画素電極と対向電極との間には液晶などの電気光学物質が挟持されている。対向電極は所定の基準電位COMに保持される一方、画素電極に書き込まれる信号電位は基準電位VIDEOに対して正極性又は負極性となっている。
【0005】
図18は、画素アレイ部のN段(N行)及びN+1段(N+1行)を取り出した模式図である。前述した様に、画素PはトランジスタTrと補助容量Csを含んでいる。補助容量Csの一方の電極はトランジスタTrに接続する一方、他方の電極は補助容量線Xsを介して所定の基準電位COMに接続している。本明細書では、補助容量Csの他方の電極を、Cs対向電極と呼ぶ場合がある。
【0006】
図19は、図17及び図18に示した表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートであり、1フィールドと2フィールドを表わしている。1フィールド目で全走査線が一回順次走査される。2フィールド目では再び全走査線が順次走査される。画素アレイ部のN段(N行)に着目すると、1フィールド目のある水平期間で走査線に選択パルス(GATE)が印加され、N段目の画素行が選択される。その際Cs対向電位はCOMに固定されている。従来の場合、Cs対向電位は線順次走査に関わらず、常に基準電位COMに固定されている。選択されたN段の画素行には、例えば基準電位に対して正極性の信号が書き込まれる。1フィールド目で次の水平期間に移ると、N+1段目の画素行が選択される。この選択された画素行には、基準電位COMに対して負極性の信号が書き込まれる。1フィールド目で更に次の水平期間に移ると、N+2段目の画素行が選択される。この選択された画素行には基準電位COMに対して正極性の信号が書き込まれる。この様に、従来の表示装置では、一般に1水平期間(1H)毎に各画素行に書き込まれる映像信号の極性が反転しており、いわゆる1H反転駆動となっている。2フィールド目でも同様に1H反転駆動が行われる。但し、1フィールド目と2フィールド目では同一画素行について見ると、信号の極性が反転しており、いわゆる1F反転駆動が行われている。例えば、N段目の画素行に着目すると、1フィールド目は正極性の映像信号が書き込まれるのに対し、2フィールド目では負極性の映像信号が書き込まれる。
【0007】
上述した従来の表示装置の具体的な駆動方法は、例えば以下の特許文献1や特許文献2に記載されている。
【特許文献1】特開平11−271787号公報
【特許文献2】特開2001−159877号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
アクティブマトリクス型表示装置の画素は、画素電極に信号を書き込む為のトランジスタと画素電極に書き込まれた信号を保持する補助容量とで構成されている。これらの能動素子及び受動素子は例えばシリコン薄膜などを用いた薄膜デバイスで構成されている。従来の駆動方式では、画素部の補助容量については、1フィールドに亘って信号を安定に保持しておく為、キャパシタンスを大きくすることが望まれている。補助容量を大きくすることで、トランジスタ側の光リークなどに対処することができる。一方、画素トランジスタについては、チャネル幅を縮小化して、リークを減らす様にしている。トランジスタのチャネル抵抗は増加する為、電流駆動能力は制限される傾向にある。従って、補助容量を充電する能力は抑えられる傾向にある。この様な従来の技術の延長では、補助容量の拡大とトランジスタ抵抗の増加という二律背反の状態に陥り、信号の書き込み不足とリーク性輝点欠陥の問題から抜け出せなくなっている。特にアクティブマトリクス型表示装置の高精細化に伴い、画素数の増加は急激なものになっている。個々の画素に割り当てられる書き込み時間はその分短縮化されており、書き込み不足とリーク性輝点欠陥による画質低下の状況は厳しくなっており、解決すべき課題である。
【0009】
尚、上述した課題の対応策として、従来からコモン反転方式が提案されている。この方式は、映像信号の1H反転駆動に合わせて、対向電極(コモン電極)側も逆相で基準電位に対し反転する方式である。対向電極の反転に合わせ、補助容量のCs対向電極電位も反転させている。しかしながら、このコモン反転方式は、全ての画素に対して共通に配されている対向電極の電位を1H周期で正負に変動させることとなり、非常に多くの電荷が必要になる。現実には、対向電極を高速で充放電することは困難であり、コモン反転方式は有力な解決方策とはなり得ない。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明は画素トランジスタ及び補助容量の駆動方式を改善して、書き込み不足やリーク性輝点欠陥などに起因する画質不良を取り除くことを目的とする。係る目的を達成する為に以下の手段を講じた。即ち本発明は、行状に配された走査線、列状に配された信号線、各走査線及び信号線の交差部に対応して行列状に配された画素及び該走査線と並行に配された補助走査線を含む画素アレイ部と、各走査線に順次選択パルスを印加して画素を行単位で順次選択する垂直走査回路と、所定の基準電位に対して電位が反転する信号を各信号線に印加して、選択された行の画素にいずれか一方の電位を書き込む水平駆動回路と、該垂直走査回路に同期して動作し、各補助走査線に順次補助パルスを印加する補助走査回路とを備えた表示装置であって、各画素は、走査線及び信号線に接続し選択パルスに応答して導通するトランジスタと、導通したトランジスタを介して信号が書き込まれる画素電極と、書き込まれた信号を保持する補助容量とからなり、各補助容量は、一方の電極が対応するトランジスタに接続し、他方の電極が行単位で共通に補助走査線に接続し、前記補助走査回路は、所定の基準電位に対して電位が反転する補助パルスを該選択パルスにあわせて順次補助走査線に印加し、選択される画素行の補助容量の電極電位が該選択された画素行の画素電極に書き込まれる信号電位と逆極性になる様制御するとともに、該画素行の選択が解除されたとき該補助容量の電極電位を基準電位に戻す様制御することを特徴とする。
【0011】
好ましくは、前記水平駆動回路は、基準電位に対して反転する該補助パルスの電位に見合った分、該補助パルスと逆極性になる該信号の振幅を低減化して各信号線に印加する。又、前記補助走査回路は、該走査線に選択パルスが印加される直前に該走査線と対応する補助走査線に補助パルスを印加し、該選択パルスの印加が解除された直後該補助走査線に対する該補助パルスの印加を解除する。又好ましくは、前記水平駆動回路は、一行毎に電位が反転する信号を各画素行に書き込み、前記補助走査回路は、該信号と逆極性で一行毎に電位が反転する補助パルスを各補助走査線に印加する。又本表示装置は、各画素電極と所定の間隙を介して対向配置された対向電極を備えており、該間隙には液晶が挟持されており、該対向電極は所定の基準電位に保持される一方、該画素電極に書き込まれる信号電位及び該補助容量の電極電位は互いに逆極性で該基準電位に対し正負に反転する。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、基準電位に対して電位が反転する補助パルスを順次補助走査線に印加し、選択された画素行の補助容量のCs対向電極電位が、当該選択された画素行の画素電極に書き込まれる信号電位と逆極性になる様制御している。更に、当該画素行の選択が解除された時、対応する補助容量のCs対向電極電位を基準電位に戻している。この様に、補助容量の共通電極側を行単位で走査しながら、その電位を変化させることにより、補助容量と他の電極側で接続している画素トランジスタの動作点を変化させている。画素トランジスタの動作点を変化させることでその電流駆動能力を引き出し、従来問題となっている画素電極への信号書き込み不足を解消し、以って輝点欠陥を改善することが可能である。又、この方法は、画素トランジスタの電流駆動能力が高まる分、信号の入力振幅を従来に比し小さくすることができる。これにより、従来信号振幅に依存して問題となっていたリーク性の輝点欠陥や、横クロストーク、縦クロストーク、ウィンドウ帯などの画質不良も大幅に改善することができる。横クロストークは、画素アレイの走査線と平行な横方向に現われるクロストークである。縦クロストークは画素アレイの信号線と平行な縦方向に現われるクロストークである。ウィンドウ帯は、画素アレイにウィンドウを表示した時などに現われる帯状の画質不良である。加えて本発明の方式では画素部の補助容量の共通電極側を行単位で走査する方式であり、対向電極の様に非常に大きな容量を変化させる必要はなく、高速化に対しても対応可能である。
【0013】
以上の様に、画素部の補助容量の共通電極側を行単位で走査し、その電位を変化させることで以下の効果が得られる。第1に、画素トランジスタの電流供給量が増加する為、補助容量を拡大しても書き込み不足による輝点欠陥は生じなくなる。第2に、信号線にサンプリングされる映像信号の振幅変化が小さくなる為、画素からの光リークに起因する輝点欠陥を改善できる。第3に、信号線へ入力される信号の変化が少ない為、従来振幅に依存して問題となっていた縦クロストーク、横クロストーク、ウィンドウ帯などの画質劣化を改善できる。第4に、画素部の補助容量の共通電極側を行単位で走査している為、多くの電荷を必要とせず高速化に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明に係る表示装置の全体構成を示すブロック図である。図示する様に、本表示装置は基本的に、画素アレイ部1と垂直走査回路2と水平駆動回路3と補助走査回路4とで構成されている。画素アレイ部1は、行状に配された走査線X、列状に配された信号線Y、各走査線Xと信号線Yの交差部に対応して行列状に配された画素P及び走査線Xと並行に配された補助走査線Xsを含んでいる。垂直走査回路2はゲート用垂直方向シフトレジスタ2aからなり、画素アレイ部1の左右に分かれて一対配され、画素アレイ部1を左右から同時に駆動する。具体的には、垂直走査回路2は、各走査線Xに順次選択パルスを印加して画素Pを行単位で順次選択する。
【0015】
水平駆動回路3は画素アレイ部1の上側に配されており、所定の基準電位COMに対して電位が反転する信号VIDEOを各信号線Yに印加して、選択された行の画素Pに正極性又は負極性何れか一方の信号電位を書き込む。本実施形態では、この水平駆動回路3は水平方向シフトレジスタ3aと各信号線Yの上端に接続された水平スイッチHSWとで構成されている。外部から供給される信号VIDEOは共通のビデオライン3bを通り、各水平スイッチHSWを介して対応する信号線Yにサンプリングされる。その際、水平方向シフトレジスタ3aは各水平スイッチHSWを順次開閉駆動して、信号VIDEOを信号線Yにサンプリングさせる。尚、画質改善回路5が各信号線Yの下端に接続されており、各信号線Yに映像信号VIDEOがサンプリングされる前にあらかじめ信号線Yをプリチャージすることで、画素アレイ部1に表示される画像の画質を改善している。
【0016】
補助走査回路4も画素アレイ部1の左右に一対配されており、垂直走査回路2と同期して動作する。補助走査回路4は各補助走査線Xsに順次補助パルスを印加する。本実施形態では、補助走査回路4は画素アレイ部1の各段(各行)毎に設けたスイッチSWとこれらのスイッチSWを順次開閉制御するCOM用垂直方向シフトレジスタ4aとで構成されている。
【0017】
各画素Pは、トランジスタTrと画素電極と補助容量Csとからなる。トランジスタTrは、走査線X及び信号線Yに接続し選択パルスに応答して導通する。本実施形態ではこのトランジスタTrは電界効果型の薄膜トランジスタからなり、チャネルを制御するゲートとチャネル両端のソース/ドレインとで構成されている。ゲートが対応する走査線Xに接続し、ソースが対応する信号線Yに接続し、ドレインが対応する画素電極に接続している。但し、本実施形態では1H反転駆動を行う為、チャネルを流れる電流方向は1H毎に切り替わる。これに応じ、チャネルのソース側及びドレイン側も1H毎に切り替わる様になっている。画素電極は導通したトランジスタTrを介して信号が書き込まれる。図では、この画素電極を補助容量CsとトランジスタTrを接続する中間ノードの○印で表わしてある。補助容量Csは画素電極に書き込まれた信号を1フィールドに亘って保持する。補助容量Csは一方の電極が対応するトランジスタTrのドレイン/ソースに接続し、他方の電極(Cs対向電極)が行単位で共通に補助走査線Xsに接続している。
【0018】
係る構成において、補助走査回路4は、所定の基準電位COMに対して電位がハイ側CSCOMHとロー側CSCOMLとで反転する補助パルスを、選択パルスに合わせて順次補助走査線Xsに印加している。これにより、選択される画素行の補助容量Csの対向電極電位が、該選択された画素行の画素電極に書き込まれる信号電位と逆極性になる様制御するとともに、該画素行の選択が解除された時該補助容量のCs対向電極電位をCSCOMH/CSCOMLから基準電位COMに戻す様制御している。水平駆動回路3は、基準電位COMに対して反転する補助パルスの電位CSCOMH/CSCOMHに見合った分、補助パルスと逆極性になる信号VIDEOの振幅を低減化して各信号線Yに印加する。
【0019】
本実施形態では、補助走査回路4は、走査線Xに選択パルスが印加される直前に走査線Xと対応する補助走査線Xsに補助パルスを印加し、選択パルスの印加が解除された直後補助走査線Xsに対する補助パルスの印加を解除している。尚、補助パルスのハイ側電位CSCOMH及びロー側電位CSCOMLは画素アレイ部1を構成するパネルの外部からパネル内部に導いているが、本発明はこれに限られるものではない。CSCOMH、CSCOML、COMを外部で一つにまとめ、あらかじめ合成された形でパネル内の補助走査回路4に供給する様にしてもよい。
【0020】
本実施形態では、水平駆動回路3は1行毎に電位が正負に反転する信号VIDEOを各画素行に書き込む。これに合わせて補助走査回路4は、信号VIDEOと逆極性で1行毎に電位がCSCOMH/CSCOMLとで反転する補助パルスを各補助走査線Xsに印加している。換言すると、本実施形態の表示装置は1H反転駆動を行っており、これに合わせて補助走査回路4も補助容量の対向電極側を1H反転駆動している。但し、同じ1H反転駆動でも映像信号VIDEO側とCs対向電極側とでは、電位が逆位相となっている。
【0021】
図示しないが、本表示装置は、各画素電極と所定の間隙を介して対向配置された対向電極を備えている。各画素電極と対向電極との間には電気光学物質として例えば液晶が挟持されている。対向電極は所定の基準電位COMに保持される一方、画素電極に書き込まれる信号電位及び補助容量のCs対向電極電位は互いに逆極性で基準電位COMに対し正負に反転する。
【0022】
図2Aは、図1に示した表示装置の主要部を示す部分ブロック図である。図示する様に、走査線Xにはゲート用垂直方向シフトレジスタ2aが接続し、補助走査線Xsには補助走査回路4が接続している。一方、信号線Yには水平方向シフトレジスタ3aと画質改善回路5が接続している。走査線Xと信号線Yの交差部には画素Pが形成されている。画素PはトランジスタTrと液晶セルLCと補助容量Csとで構成されている。液晶セルLCは画素電極と対向電極との間に挟持された液晶で構成されている。液晶セルLCの対向電極側は基準電位COMに接続されている。液晶セルLCの画素電極側はトランジスタTrのドレインに接続している。一方補助容量Csの一方の電極(Cs対向電極)は補助走査線Xsに接続され、他方の電極はトランジスタTrのドレインに接続している。従来の表示装置は液晶セルLC側の対向電極と補助容量Csの対向電極側は共に基準電位COMに固定されている。これに対し本発明では、補助容量Csの対向電極側が行単位で補助走査回路4により走査され、1H反転駆動する様になっている。
【0023】
図2Bは、図2Aに示した補助走査回路4の具体的な構成を示す回路図である。理解を容易にする為、N段とN+1段の二行分を示している。補助走査回路内でN段に対応するスイッチSWは、実際には3つのスイッチSW1,SW2,SW3で構成されている。各スイッチSW1,SW2,SW3の共通出力端子は対応するN行目の補助走査線Xs(N)に接続されており、画素側のCs対向電極へとつながっている。SW1の入力端子には基準電位COMに対してハイ側(H側)のCSCOMHが供給され、SW2の入力端子にはロー側(L側)の電位CSCOMLが供給され、SW3の入力端子には基準電位COMが供給されている。次のN+1段のスイッチSWも同様の構成を有しており、その出力端子は対応するN+1行目の補助走査線Xs(N+1)に接続している。
【0024】
図2Cは、図2A及び図2Bに示した垂直走査回路及び補助走査回路の動作説明に供するタイミングチャートである。1フィールド目でまずN段に着目すると、ある水平期間でN行目の走査線に選択パルス(GATE)が出力され、N行目の画素が選択される。選択されたN行目の画素に対し、水平駆動回路から負極性の映像信号が書き込まれる。選択パルスGATEの出力に合わせて、補助走査回路がN行目の補助走査線に補助パルスを出力する。この補助パルスはCs対向電位CSCOMを規定するもので、H側となる様にしている。補助パルスが解除されるとCs対向電位は基準電位に戻る。この様な補助パルスを出力する為SW1はONとなる一方SW3がONからOFFに切り替わっている。この様にN行目の画素では、負極性の信号が書き込まれる一方、Cs対向電位は正側(H側)に制御される。
【0025】
1フィールド目で次の水平期間に移行すると、N+1段目の走査線に選択パルスが出力され、N+1行目の画素が選択される。選択されたN+1行目の画素にはN行目と逆に正極性の信号が書き込まれる。選択パルスと同期してN+1行目の補助走査線に補助パルスも出力される。この補助パルスの電位はN段目と逆に負極性となっている。この様に、N+1段でも、選択された画素行に書き込まれる信号とCs対向電位とは互いに逆位相となっている。次のN+2段目では、画素行に書き込まれる信号電位が負側になる一方、Cs対向電位は正側となっている。この様に、補助パルスの極性は水平期間毎に反転しており、いわゆる1H反転駆動となっている。又各画素行に書き込まれる信号の極性も水平期間毎に反転しており、1H反転駆動となっている。但し、映像信号の1H反転駆動とCs対向電極の1H反転駆動は、位相が逆である。同様に2フィールド目でも映像信号及びCs対向電位の1H反転駆動が行われる。但し、1フィールド目と2フィールド目では、同一段に印加される補助パルスの極性が反転しており、いわゆる1F反転となっている。映像信号についてもこれに合わせ1F反転となっている。
【0026】
以下図3〜図16を参照して、従来技術と比較しながら本発明の特徴を詳細且つ具体的に説明する。図3は、対象画素Pのパネル内での位置関係と時間関係を模式的に示している。表示装置を構成するパネルは直方形の基板でできており、その中央に画素アレイ1が配されている。画素アレイ1の周囲には図示しないが垂直走査回路、水平駆動回路、補助走査回路などが形成されている。又基板の上端には内蔵回路と外部とを接続する為のPAD部が形成されている。ここでは、パネルの画素アレイ部1の中央付近に位置する画素を、説明の為に着目する対象画素Pとする。時間的には、パネルのPAD部を上部とし、左から右に向かって1H期間の間信号線をスキャンする。1H期間における時間をアルファベットのA,B,C・・・で表わしている。又パネルの上方から下方に向かって1F期間の間走査線をスキャンする。1F期間における時間を(1),・・・(4)の様に表わす。図では、1F期間のうちのタイミング(1)でゲートが開き、対象画素Pが選択される。又次の1F期間のタイミング(4)でも同じ様にゲートが開き、対象画素Pが再び選択される。これに合わせ1H期間のうちタイミング(E)でHSWが開き、対象画素Pに信号が書き込まれる。駆動方式については1H反転駆動を前提としており、7.5V±5.5Vの振幅を有する信号をパネルに入力する。ハイ側(H側)の最高レベルは13.0Vとなり、ロー側(L側)の最低レベルは2.0Vとなっている。合わせて1F反転駆動を採用しており、対象画素Pにはフィールド毎に極性の反転した信号が書き込まれる。又、液晶を間にして各画素電極に対向する対向電極の電位については、従来例及び本発明共、基準電位7.5Vに固定された理想系とする。
【0027】
図4は、従来パネルの対象画素Pのフィールド期間における画素電位及び信号線電位の変化を示している。縦軸に電圧を取り、横軸に垂直方向スキャンの経過時間を取っている。信号線電位については1H反転駆動を行っており、1行毎に対向電極電位COMに対し、H側の位相とL側の位相が交互に現われる様になっている。タイミング(1)で対象画素PにH側の画素電位が書き込まれ、これが1F期間保持される。その後タイミング(4)でL側の信号線電位が対象画素Pに書き込まれる。タイミング(2)及び(3)は対象画素Pが選択されておらず、ゲートが閉じた時点を表わしている。
【0028】
図5は、図4においてちょうど対象画素PにH側の信号線電位が書き込まれる時点(1)における画素電位の変化を表わしている。縦軸に電圧を取り、横軸に水平方向スキャンの経過時間を表わしてある。詳しくは時点(1)に対応した1H期間におけるゲート電位、画素電位及びCs対向電位の変化を示している。前述した様にタイミング(1)では画素に書き込まれる電位がL側からH側へ遷移する。まずタイミング(A)で水平帰線が終わり、タイミング(C)で対象画素のゲート電位が立ち上がる。この後タイミング(G)で対象画素のゲート電位が立ち下がり、タイミング(H)で水平帰線に入る。対象画素Pが画素アレイ部の中央付近の為、1H期間のうちタイミング(E)にてHSWが開閉制御され、対象画素Pの電位がH側からL側に書き換えられる。その後対象画素のゲート電位が立ち下がった時点で対象画素Pの電位が固定され、1F期間の間保持される。前述した様に従来例はCs対向電位が基準電位に固定されている。
【0029】
図6は、逆に垂直方向スキャンの時点(4)で、対象画素PがH側の電位からL側の電位に書き換えられる場合の電位変化を表わしている。1H期間の中で、タイミング(C)になると対象画素のゲート電位が開き選択状態になる。その後タイミング(E)でHSWが開閉制御され、対象画素Pの信号電位がL側からH側に書き換えられる。その後タイミング(G)で対象画素のゲート電位が立ち下がり、書き込まれた信号電位が次の1F期間固定される。
【0030】
図7は、本発明における対象画素Pの1Fに亘る画素電位と信号線電位のマクロ的な変化を表わしている。縦軸に電圧を取り横軸に垂直方向スキャンにおける経過時間を取ってある。信号線電位については1H反転駆動を行っており、1行毎に対向電極に対してH側の位相とL側の位相が交互に現われる様になっている。信号振幅は7.5V±3.5Vとなっており、従来例に比べH側のレベル及びL側のレベルともに2Vだけ小さくしている。又補助容量の対向電極側電位についても1H反転駆動を行っており、対向電極の電位を中心に考えて、逆位相となるCS電極電位CSCOMH/CSCOMLを走査しながら、補助容量の対向電極電位を制御している。本実施形態では、Cs対向電極電位のH側CSCOMHを10.0Vに設定し、L側CSCOMLを5.5Vに設定している。
【0031】
図示する様にタイミング(1)で画素電位はL側からH側に書き換えられ、1F期間保持される。次のタイミング(4)で画素電位はH側からL側に書き換えられ、同じく次の1F期間保持される。
【0032】
図8は、タイミング(1)で現われるL側からH側への画素電位の遷移状態を拡大して表わしたタイミングチャートである。縦軸に電圧を取り横軸に水平方向スキャンにおける経過時間を取っている。水平帰線のタイミング(A)の後、タイミング(B)で対象画素のCs対向電極電位がCOM側の7.5VからCSCOML側の5.5Vに切り替えられる。その後タイミング(C)で対象画素のゲート電位が立ち上がり選択状態となる。続いてタイミング(E)でHSWが開閉制御され、対象画素Pの電位がL側の2.0VからH側の11.0Vに書き換えられる。その後タイミング(G)で対象画素のゲート電位が立ち下がり信号電位もH側の11.0Vに固定される。更にタイミング(G)で対象画素のCs対向電極電位がCSCOML側からCOM側に復帰する。この時点ではすでにゲートが閉じている為、Cs電位の上方変動により画素電位が持ち上げられ、13.0Vに達している。
【0033】
この様に本発明ではCsの電極電位をゲートが開く前に信号電位とは逆位相となる様に制御している。図示の例ではタイミング(B)で5.5Vに切り替えている。その後信号線に信号が書き込まれHSWが閉じる。この時の信号電圧はCsの電圧降下分を考慮して入力する。ここではタイミング(E)で信号電圧11.0Vとしている。その後タイミング(G)近辺でゲートが閉じ続いて補助容量のCs対向電極電位が液晶の対向電極電位と同じとなる様に戻す。この時画素はゲートが閉じており、補助容量Csの電位変動分だけトランジスタ側の電位(画素電位)が持ち上げられる。図示の例では、タイミング(H)で対象画素Pの電位が13.0Vに上昇している。補助容量の電位変動はゲート電極と同様に走査を行っている為、この信号電位13.0Vは1F期間保持される。
【0034】
図9は図7に示したタイミング(4)で、対象画素の電位がH側からL側に遷移する状態を表わしている。図8と同様に図9についても、ゲートが開く少し前(タイミング(B))に補助容量のCs対向電極電位が変化し、信号線の入力電位と逆位相となる(ここでは9.5V)。その後ゲートが開き更にHSWが開いて信号線に信号が書き込まれる(タイミング(E))。ゲートが閉じた後補助容量のCs対向電極は基準の電位(ここでは7.5V)に戻る。ゲートが閉じている為、対象画素Pの画素電位は補助容量のCs対向電極電位の変化分をそのまま受ける。図示の例では、ゲートが閉じている為Cs電極電位の変動により画素電位が2.0Vだけ持ち下げられる。補助容量のCs対向電極はゲート電極同様に走査を行っている為、持ち下げられたこの画素電位2.0Vが1F期間保持される。
【0035】
図10は対象画素Pの等価回路図を示す。画素PはトランジスタTrと補助容量Csとで構成されている。トランジスタTrのゲートGは走査線Xに接続し、ソースSは信号線Yに接続し、ドレインDは画素電極に接続している。補助容量Csの一方の電極はトランジスタTrのドレインDに接続し、他方の電極(Cs対向電極)は補助走査線Xsに接続している。本発明は映像信号に関し1H反転駆動及び1F反転駆動を行っている為、画素電位は1H毎及び1F毎にH側とL側とで反転する。この関係で、トランジスタTrのソースとドレインは1H毎及び1F毎に役割が交互に入れ替わる。従ってある時点では画素電位が図示のドレイン電位となり、又別の時点ではソース電位となる。この様なゲートG、ドレインD及びソースSを備えた3端子型の電界効果型トランジスタTrの動作点はゲートG、ドレインD及びソースSの電位関係によって決まる。本発明は補助容量Csの電極電位を走査することでトランジスタTrの動作点を強制的に変化させ、以って電流駆動能力の強化を図っている。なお、本発明は3端子型の電界効果型トランジスタに限られるものではなく、例えば4端子型の電界効果型トランジスタにも適用され且つ同様の効果が得られる。
【0036】
図11は、従来例の対象画素Pにおける信号線、ゲート線及び画素の電位の時間変化を2F期間に亘って示した表図である。縦軸に垂直方向スキャンの経過時間(1)(2)(3)(4)を取り、横軸に水平方向スキャンの経過時間(A)(C)(E)(F)(H)を取ってある。(A)は水平帰線タイミング、(C)は水平スキャンが画素アレイ部の有効領域に到達し始めた時点を表わし、(E)は信号を書き始める時点を表わし、(F)は信号を書き終える時点を表わし、(H)は水平帰線タイミングを表わしている。1フィールド期間のうちタイミング(1)では、対象画素Pのゲートが開き、H側の信号電位が書き込まれる。まず時間(C)でゲートが開き、次に時間(E)で信号線に対する書き込みが行われ、13.0Vが入力される。時間(F)はゲートが閉じる直前を示しており、画素が信号線の電圧になったことを表わしている。時間(H)ではゲートが閉じており、その後1F期間画素電位が保持される。タイミング(2)は対象画素のゲートが閉じており且つ信号線に印加される信号が画素に保持された信号とは逆位相となっている時点を表わしている。すなわちゲートが閉じた状態で信号線に逆極性の電位が書き込まれた時の電位配置を示している。逆にタイミング(3)ではゲートが閉じた状態で信号線に同極性の電位が書き込まれた時の電位配置を示している。最後にタイミング(4)はタイミング(1)から1F後を示しており、対象画素Pのゲートが再び開き、L側の信号書き込みが行われる。対象画素のゲートが時間(C)で開き、信号線に1F後の電位が入力され、その後ゲートが閉じるまでの電位配置を表わしている。
【0037】
図12は、図11に示した電位配置を画素トランジスタ基準で書き直した表図である。トランジスタのソースを基準とし、ゲート電位及びドレイン電位を求めている。表図ではトランジスタのチャネルの両端に印加される電圧を見て、低い方をソースとして基準にする。電流駆動能力の観点から見ると、網掛けで強調したタイミング(1)(F)の時点における電位配置が最も厳しい状態となっており、ゲート電位は2.5Vに過ぎない。これでは画素電極や補助容量に対して十分な信号の書き込みが難しい。これは画素トランジスタとしてNチャネル形を用いた場合ソースに対する電位差がなくなる為である。この様な状態である為、書き込み不足に起因する輝点欠陥の発生が顕著となる。又(2)(E)から(3)(C)までの間については、画素トランジスタのソースとドレインの間の電位差が大きく(ソース/ドレイン間電圧11.0V)リークの発生原因となっている。一方(4)(F)のタイミングではゲート電位が13.5Vとなっており、信号の書き込みに関しては最も効果的な状態となっている。
【0038】
図13は画素トランジスタのVg−Id特性を示しており、特に(1)(F)及び(4)(F)における動作点を示してある。画素への信号書き込みが厳しくなる(1)(F)の動作点については、図13のグラフに示す様に、画素トランジスタの特性を見ても指数的にIdsが小さくなる。一般にトランジスタのIdsは下記の式で表わされ、ゲート電圧の二乗に比例してドレイン電流Idsが小さくなる。
Ids=k{(Vgs−Vth)2−(Vgd−Vth)2}
k=(μ・Cox・W)/(2L)
μ:移動度 Cox:酸化膜の容量 W:トランジスタの幅 L:トランジスタの長さ
【0039】
図14は、本発明における対象画素Pの時系列的な電位配置を2F期間分示したものである。理解を容易にする為従来例を示す図12と同様な表記を用いている。但し水平方向スキャンのタイミングについてはCs対向電極電位が変化し始める時点(B)、水平方向スキャンが画素アレイ部の有効領域に掛かっている時点(D)、ゲートが閉じる時点(G)を加えてある。表図に示す様に、タイミング(1)では対象画素PのCs対向電極に接続されている補助走査線が時間(B)にて7.5Vから5.5Vへ変化する。次に時間(C)でゲートが開く。その後時間(E)にて信号線へ電圧11.0Vの信号が書き込まれる。信号入力はCsの変動分を考慮して11.0Vの入力を行う。次に時間(F)はゲートが閉じる直前を示しており、画素が信号線の電圧になったことを表わしている。その後時間(G)にてゲートが閉じ、時間(H)にてCs対向電極電位が元の7.5Vに戻り、その後1F期間保持される。
【0040】
タイミング(2)はゲートが閉じた状態で信号線に逆極性の電位が書き込まれた時の電位配置を示している。尚、Cs電極電位はゲート電位と同期して変動している為、ゲートが閉じた状態ではCs電極電位自体の変化はない。タイミング(3)は、ゲートが閉じた状態で信号線に同極性の電位が書き込まれた時の電位配置を示している。尚、Cs電極電位はゲート電位と同期して変動している為、ゲートが閉じた状態ではCs電極電位の変化はない。
【0041】
タイミング(4)は1F後の状態を示しており、対象画素のCs電極電位を7.5Vから9.5Vへ時間(B)で変化させ、その後ゲートを時間(C)で開き、時間(E)にて信号線に1F後の電位が入力され、該ゲートが時間(G)で閉じ、時間(H)にてCs電極電位が7.5Vへ戻る。
【0042】
図15は、図14に示した電極配置を画素トランジスタ基準で書き直した表図である。図13と同じ表記を用いており、画素トランジスタのソースを基準とし、ゲート及びドレインの電圧を求めている。図15の表から明らかな様に、網掛けで強調したタイミング(1)(F)の時点における電位配置が、信号の書き込みに対して最も厳しい状態となる。この時点におけるゲート電位は4.5Vである。逆に(4)(F)時点における電位配置が信号の書き込みに対して最も好ましい状態となり、ゲート電位は11.5Vである。しかし最も厳しい状態であっても、図13に示した従来の方法に比べ、ゲート電圧が4.5Vと2.0Vも高く、Idsの電流値は、従来に比べて{(4.5−Vth)2/(2.5−Vth)2}倍も多く流れることになる。例えば画素トランジスタの閾電圧Vthを1Vとすると、従来に比し約5.4倍もの電流を流すことができる。
【0043】
一方リークに対してはソースとドレイン間の電位差が大きく影響しており、図15の(2)(E)から(3)(D)までが最も厳しくなる。この点についても、従来例の図13で示した(2)(E)から(3)(D)までにおけるソース/ドレイン間電圧11.0Vに比べ、本発明ではソース/ドレイン間電圧は9.0Vであり、2.0V程差が小さく、リークに対して強くなっている。
【0044】
図16は、画素トランジスタのゲート電圧Vg−ドレイン電流Id特性を表わしており、特に本発明に従って規定された動作点(1)(F)及び(4)(F)を表わしている。ゲート電圧が低い領域で本発明の効果は大きく、Idsが増加して従来問題となっていた書き込み不足を防ぐことができる。以上のことから、本発明では補助容量のCs対向電極をゲート電極と同じ様に走査し、且つCs対向電極の電位を信号線の入力電位に対して逆位相で印加することにより、画素トランジスタの動作点を変化させ、画素への書き込み電流を増加させ書き込み不足に起因する輝点欠陥を防ぐとともに、ソースとドレイン間の電位差を縮小させ、リーク性の輝点欠陥を防いでいる。又、この方法では信号の入力振幅を小さくすることができ、従来振幅に依存して問題となっていた横クロストーク、縦クロストーク、ウィンドウ帯などの画質不良に対して大幅な改善効果がある。一方本発明では従来のコモン反転駆動の様に液晶の対向電極を変化させることがない為、容易に高速化に対処可能である。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本発明に係る表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図2A】本発明に係る表示装置の主要部を示す部分ブロック図である。
【図2B】本発明に係る表示装置に組み込まれる補助走査回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図2C】本発明に係る表示装置の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図3】本発明に係る表示装置の説明用に設定した対象画素を示す模式図である。
【図4】従来の表示装置の駆動方法を示す波形図である。
【図5】図4に示した波形の拡大図である。
【図6】図4に示した波形の拡大図である。
【図7】本発明に係る表示装置の駆動方法を示す波形図である。
【図8】図7に示した波形の拡大図である。
【図9】図7に示した波形の拡大図である。
【図10】対象画素の等価回路図である。
【図11】従来の表示装置の動作を示す表図である。
【図12】従来の表示装置の動作を示す表図である。
【図13】従来の表示装置に組み込まれる画素トランジスタの動作特性図である。
【図14】本発明に係る表示装置に組み込まれる画素トランジスタの動作説明に供する表図である。
【図15】本発明に係る表示装置に組み込まれる画素トランジスタの動作説明に供する表図である。
【図16】本発明に係る表示装置に組み込まれる画素トランジスタの動作特性図である。
【図17】従来の表示装置の一例を示す回路図である。
【図18】従来の表示装置の画素の等価回路図である。
【図19】従来の表示装置の動作説明に供するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【0046】
1・・・画素アレイ部、2・・・垂直走査回路、3・・・水平駆動回路、4・・・補助走査回路、5・・・画質改善回路
【技術分野】
【0001】
本発明はLCDなどによって代表されるアクティブマトリクス型の表示装置及びその駆動方法に関する。より詳しくは、表示装置の画素毎に集積形成されるトランジスタ及び補助容量の駆動制御技術に関する。
【背景技術】
【0002】
図17は従来の表示装置の一例を示すブロック図である。表示装置は画素アレイ部1と垂直方向シフトレジスタ2aと水平方向シフトレジスタ3aとで構成されている。画素アレイ部1は、行状に配された走査線X、列状に配された信号線Y、各走査線Xと信号線Yの交差部に対応して行列状に配された画素P及び走査線Xと並行に配された補助容量線Xsを含んでいる。垂直方向シフトレジスタ2aは左右に分かれて一対配されており、画素アレイ部1を両側から同時に駆動する。すなわち、垂直方向シフトレジスタ2aは各走査線Xに順次選択パルスを印加して画素Pを行単位で順次選択する。水平方向シフトレジスタ3aは、所定の基準電位COMに対して電位が反転する信号VIDEOを各信号線Yに印加して、選択された行の画素Pに何れか一方の電位を書き込む。具体的に見ると、各信号線Yは対応する水平スイッチHSWを介して共通の映像ライン3bに接続している。この映像ライン3bには外部から信号VIDEOが供給されている。水平方向シフトレジスタ3aは水平スイッチHSWを順次開閉制御して、信号VIDEOを各信号線Yにサンプリングしていく。尚、各信号線Yの下端には、画質改善回路5が接続されている。
【0003】
各画素Pは、トランジスタTrと画素電極と補助容量Csとで構成されている。トランジスタTrは、走査線X及び信号線Yに接続し選択パルスに応答して導通する。画素電極はTrとCsの中間ノードとして表わされており、導通したトランジスタTrを介して信号VIDEOが書き込まれる。補助容量Csは画素電極に書き込まれた信号VIDEOを保持する。補助容量Csは一方の電極が対応するトランジスタTr及び画素電極に接続し、他方の電極が行単位で共通に補助容量線Xsに接続している。各補助容量線Xsは一本に束ねられ、所定の基準電位COMに保持されている。すなわち、各補助容量Csの電極電位はCOMに固定されている。
【0004】
図示しないが、表示装置は各画素電極と所定の間隙を介して対向配置された対向電極を備えている。各画素電極と対向電極との間には液晶などの電気光学物質が挟持されている。対向電極は所定の基準電位COMに保持される一方、画素電極に書き込まれる信号電位は基準電位VIDEOに対して正極性又は負極性となっている。
【0005】
図18は、画素アレイ部のN段(N行)及びN+1段(N+1行)を取り出した模式図である。前述した様に、画素PはトランジスタTrと補助容量Csを含んでいる。補助容量Csの一方の電極はトランジスタTrに接続する一方、他方の電極は補助容量線Xsを介して所定の基準電位COMに接続している。本明細書では、補助容量Csの他方の電極を、Cs対向電極と呼ぶ場合がある。
【0006】
図19は、図17及び図18に示した表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートであり、1フィールドと2フィールドを表わしている。1フィールド目で全走査線が一回順次走査される。2フィールド目では再び全走査線が順次走査される。画素アレイ部のN段(N行)に着目すると、1フィールド目のある水平期間で走査線に選択パルス(GATE)が印加され、N段目の画素行が選択される。その際Cs対向電位はCOMに固定されている。従来の場合、Cs対向電位は線順次走査に関わらず、常に基準電位COMに固定されている。選択されたN段の画素行には、例えば基準電位に対して正極性の信号が書き込まれる。1フィールド目で次の水平期間に移ると、N+1段目の画素行が選択される。この選択された画素行には、基準電位COMに対して負極性の信号が書き込まれる。1フィールド目で更に次の水平期間に移ると、N+2段目の画素行が選択される。この選択された画素行には基準電位COMに対して正極性の信号が書き込まれる。この様に、従来の表示装置では、一般に1水平期間(1H)毎に各画素行に書き込まれる映像信号の極性が反転しており、いわゆる1H反転駆動となっている。2フィールド目でも同様に1H反転駆動が行われる。但し、1フィールド目と2フィールド目では同一画素行について見ると、信号の極性が反転しており、いわゆる1F反転駆動が行われている。例えば、N段目の画素行に着目すると、1フィールド目は正極性の映像信号が書き込まれるのに対し、2フィールド目では負極性の映像信号が書き込まれる。
【0007】
上述した従来の表示装置の具体的な駆動方法は、例えば以下の特許文献1や特許文献2に記載されている。
【特許文献1】特開平11−271787号公報
【特許文献2】特開2001−159877号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
アクティブマトリクス型表示装置の画素は、画素電極に信号を書き込む為のトランジスタと画素電極に書き込まれた信号を保持する補助容量とで構成されている。これらの能動素子及び受動素子は例えばシリコン薄膜などを用いた薄膜デバイスで構成されている。従来の駆動方式では、画素部の補助容量については、1フィールドに亘って信号を安定に保持しておく為、キャパシタンスを大きくすることが望まれている。補助容量を大きくすることで、トランジスタ側の光リークなどに対処することができる。一方、画素トランジスタについては、チャネル幅を縮小化して、リークを減らす様にしている。トランジスタのチャネル抵抗は増加する為、電流駆動能力は制限される傾向にある。従って、補助容量を充電する能力は抑えられる傾向にある。この様な従来の技術の延長では、補助容量の拡大とトランジスタ抵抗の増加という二律背反の状態に陥り、信号の書き込み不足とリーク性輝点欠陥の問題から抜け出せなくなっている。特にアクティブマトリクス型表示装置の高精細化に伴い、画素数の増加は急激なものになっている。個々の画素に割り当てられる書き込み時間はその分短縮化されており、書き込み不足とリーク性輝点欠陥による画質低下の状況は厳しくなっており、解決すべき課題である。
【0009】
尚、上述した課題の対応策として、従来からコモン反転方式が提案されている。この方式は、映像信号の1H反転駆動に合わせて、対向電極(コモン電極)側も逆相で基準電位に対し反転する方式である。対向電極の反転に合わせ、補助容量のCs対向電極電位も反転させている。しかしながら、このコモン反転方式は、全ての画素に対して共通に配されている対向電極の電位を1H周期で正負に変動させることとなり、非常に多くの電荷が必要になる。現実には、対向電極を高速で充放電することは困難であり、コモン反転方式は有力な解決方策とはなり得ない。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明は画素トランジスタ及び補助容量の駆動方式を改善して、書き込み不足やリーク性輝点欠陥などに起因する画質不良を取り除くことを目的とする。係る目的を達成する為に以下の手段を講じた。即ち本発明は、行状に配された走査線、列状に配された信号線、各走査線及び信号線の交差部に対応して行列状に配された画素及び該走査線と並行に配された補助走査線を含む画素アレイ部と、各走査線に順次選択パルスを印加して画素を行単位で順次選択する垂直走査回路と、所定の基準電位に対して電位が反転する信号を各信号線に印加して、選択された行の画素にいずれか一方の電位を書き込む水平駆動回路と、該垂直走査回路に同期して動作し、各補助走査線に順次補助パルスを印加する補助走査回路とを備えた表示装置であって、各画素は、走査線及び信号線に接続し選択パルスに応答して導通するトランジスタと、導通したトランジスタを介して信号が書き込まれる画素電極と、書き込まれた信号を保持する補助容量とからなり、各補助容量は、一方の電極が対応するトランジスタに接続し、他方の電極が行単位で共通に補助走査線に接続し、前記補助走査回路は、所定の基準電位に対して電位が反転する補助パルスを該選択パルスにあわせて順次補助走査線に印加し、選択される画素行の補助容量の電極電位が該選択された画素行の画素電極に書き込まれる信号電位と逆極性になる様制御するとともに、該画素行の選択が解除されたとき該補助容量の電極電位を基準電位に戻す様制御することを特徴とする。
【0011】
好ましくは、前記水平駆動回路は、基準電位に対して反転する該補助パルスの電位に見合った分、該補助パルスと逆極性になる該信号の振幅を低減化して各信号線に印加する。又、前記補助走査回路は、該走査線に選択パルスが印加される直前に該走査線と対応する補助走査線に補助パルスを印加し、該選択パルスの印加が解除された直後該補助走査線に対する該補助パルスの印加を解除する。又好ましくは、前記水平駆動回路は、一行毎に電位が反転する信号を各画素行に書き込み、前記補助走査回路は、該信号と逆極性で一行毎に電位が反転する補助パルスを各補助走査線に印加する。又本表示装置は、各画素電極と所定の間隙を介して対向配置された対向電極を備えており、該間隙には液晶が挟持されており、該対向電極は所定の基準電位に保持される一方、該画素電極に書き込まれる信号電位及び該補助容量の電極電位は互いに逆極性で該基準電位に対し正負に反転する。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、基準電位に対して電位が反転する補助パルスを順次補助走査線に印加し、選択された画素行の補助容量のCs対向電極電位が、当該選択された画素行の画素電極に書き込まれる信号電位と逆極性になる様制御している。更に、当該画素行の選択が解除された時、対応する補助容量のCs対向電極電位を基準電位に戻している。この様に、補助容量の共通電極側を行単位で走査しながら、その電位を変化させることにより、補助容量と他の電極側で接続している画素トランジスタの動作点を変化させている。画素トランジスタの動作点を変化させることでその電流駆動能力を引き出し、従来問題となっている画素電極への信号書き込み不足を解消し、以って輝点欠陥を改善することが可能である。又、この方法は、画素トランジスタの電流駆動能力が高まる分、信号の入力振幅を従来に比し小さくすることができる。これにより、従来信号振幅に依存して問題となっていたリーク性の輝点欠陥や、横クロストーク、縦クロストーク、ウィンドウ帯などの画質不良も大幅に改善することができる。横クロストークは、画素アレイの走査線と平行な横方向に現われるクロストークである。縦クロストークは画素アレイの信号線と平行な縦方向に現われるクロストークである。ウィンドウ帯は、画素アレイにウィンドウを表示した時などに現われる帯状の画質不良である。加えて本発明の方式では画素部の補助容量の共通電極側を行単位で走査する方式であり、対向電極の様に非常に大きな容量を変化させる必要はなく、高速化に対しても対応可能である。
【0013】
以上の様に、画素部の補助容量の共通電極側を行単位で走査し、その電位を変化させることで以下の効果が得られる。第1に、画素トランジスタの電流供給量が増加する為、補助容量を拡大しても書き込み不足による輝点欠陥は生じなくなる。第2に、信号線にサンプリングされる映像信号の振幅変化が小さくなる為、画素からの光リークに起因する輝点欠陥を改善できる。第3に、信号線へ入力される信号の変化が少ない為、従来振幅に依存して問題となっていた縦クロストーク、横クロストーク、ウィンドウ帯などの画質劣化を改善できる。第4に、画素部の補助容量の共通電極側を行単位で走査している為、多くの電荷を必要とせず高速化に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明に係る表示装置の全体構成を示すブロック図である。図示する様に、本表示装置は基本的に、画素アレイ部1と垂直走査回路2と水平駆動回路3と補助走査回路4とで構成されている。画素アレイ部1は、行状に配された走査線X、列状に配された信号線Y、各走査線Xと信号線Yの交差部に対応して行列状に配された画素P及び走査線Xと並行に配された補助走査線Xsを含んでいる。垂直走査回路2はゲート用垂直方向シフトレジスタ2aからなり、画素アレイ部1の左右に分かれて一対配され、画素アレイ部1を左右から同時に駆動する。具体的には、垂直走査回路2は、各走査線Xに順次選択パルスを印加して画素Pを行単位で順次選択する。
【0015】
水平駆動回路3は画素アレイ部1の上側に配されており、所定の基準電位COMに対して電位が反転する信号VIDEOを各信号線Yに印加して、選択された行の画素Pに正極性又は負極性何れか一方の信号電位を書き込む。本実施形態では、この水平駆動回路3は水平方向シフトレジスタ3aと各信号線Yの上端に接続された水平スイッチHSWとで構成されている。外部から供給される信号VIDEOは共通のビデオライン3bを通り、各水平スイッチHSWを介して対応する信号線Yにサンプリングされる。その際、水平方向シフトレジスタ3aは各水平スイッチHSWを順次開閉駆動して、信号VIDEOを信号線Yにサンプリングさせる。尚、画質改善回路5が各信号線Yの下端に接続されており、各信号線Yに映像信号VIDEOがサンプリングされる前にあらかじめ信号線Yをプリチャージすることで、画素アレイ部1に表示される画像の画質を改善している。
【0016】
補助走査回路4も画素アレイ部1の左右に一対配されており、垂直走査回路2と同期して動作する。補助走査回路4は各補助走査線Xsに順次補助パルスを印加する。本実施形態では、補助走査回路4は画素アレイ部1の各段(各行)毎に設けたスイッチSWとこれらのスイッチSWを順次開閉制御するCOM用垂直方向シフトレジスタ4aとで構成されている。
【0017】
各画素Pは、トランジスタTrと画素電極と補助容量Csとからなる。トランジスタTrは、走査線X及び信号線Yに接続し選択パルスに応答して導通する。本実施形態ではこのトランジスタTrは電界効果型の薄膜トランジスタからなり、チャネルを制御するゲートとチャネル両端のソース/ドレインとで構成されている。ゲートが対応する走査線Xに接続し、ソースが対応する信号線Yに接続し、ドレインが対応する画素電極に接続している。但し、本実施形態では1H反転駆動を行う為、チャネルを流れる電流方向は1H毎に切り替わる。これに応じ、チャネルのソース側及びドレイン側も1H毎に切り替わる様になっている。画素電極は導通したトランジスタTrを介して信号が書き込まれる。図では、この画素電極を補助容量CsとトランジスタTrを接続する中間ノードの○印で表わしてある。補助容量Csは画素電極に書き込まれた信号を1フィールドに亘って保持する。補助容量Csは一方の電極が対応するトランジスタTrのドレイン/ソースに接続し、他方の電極(Cs対向電極)が行単位で共通に補助走査線Xsに接続している。
【0018】
係る構成において、補助走査回路4は、所定の基準電位COMに対して電位がハイ側CSCOMHとロー側CSCOMLとで反転する補助パルスを、選択パルスに合わせて順次補助走査線Xsに印加している。これにより、選択される画素行の補助容量Csの対向電極電位が、該選択された画素行の画素電極に書き込まれる信号電位と逆極性になる様制御するとともに、該画素行の選択が解除された時該補助容量のCs対向電極電位をCSCOMH/CSCOMLから基準電位COMに戻す様制御している。水平駆動回路3は、基準電位COMに対して反転する補助パルスの電位CSCOMH/CSCOMHに見合った分、補助パルスと逆極性になる信号VIDEOの振幅を低減化して各信号線Yに印加する。
【0019】
本実施形態では、補助走査回路4は、走査線Xに選択パルスが印加される直前に走査線Xと対応する補助走査線Xsに補助パルスを印加し、選択パルスの印加が解除された直後補助走査線Xsに対する補助パルスの印加を解除している。尚、補助パルスのハイ側電位CSCOMH及びロー側電位CSCOMLは画素アレイ部1を構成するパネルの外部からパネル内部に導いているが、本発明はこれに限られるものではない。CSCOMH、CSCOML、COMを外部で一つにまとめ、あらかじめ合成された形でパネル内の補助走査回路4に供給する様にしてもよい。
【0020】
本実施形態では、水平駆動回路3は1行毎に電位が正負に反転する信号VIDEOを各画素行に書き込む。これに合わせて補助走査回路4は、信号VIDEOと逆極性で1行毎に電位がCSCOMH/CSCOMLとで反転する補助パルスを各補助走査線Xsに印加している。換言すると、本実施形態の表示装置は1H反転駆動を行っており、これに合わせて補助走査回路4も補助容量の対向電極側を1H反転駆動している。但し、同じ1H反転駆動でも映像信号VIDEO側とCs対向電極側とでは、電位が逆位相となっている。
【0021】
図示しないが、本表示装置は、各画素電極と所定の間隙を介して対向配置された対向電極を備えている。各画素電極と対向電極との間には電気光学物質として例えば液晶が挟持されている。対向電極は所定の基準電位COMに保持される一方、画素電極に書き込まれる信号電位及び補助容量のCs対向電極電位は互いに逆極性で基準電位COMに対し正負に反転する。
【0022】
図2Aは、図1に示した表示装置の主要部を示す部分ブロック図である。図示する様に、走査線Xにはゲート用垂直方向シフトレジスタ2aが接続し、補助走査線Xsには補助走査回路4が接続している。一方、信号線Yには水平方向シフトレジスタ3aと画質改善回路5が接続している。走査線Xと信号線Yの交差部には画素Pが形成されている。画素PはトランジスタTrと液晶セルLCと補助容量Csとで構成されている。液晶セルLCは画素電極と対向電極との間に挟持された液晶で構成されている。液晶セルLCの対向電極側は基準電位COMに接続されている。液晶セルLCの画素電極側はトランジスタTrのドレインに接続している。一方補助容量Csの一方の電極(Cs対向電極)は補助走査線Xsに接続され、他方の電極はトランジスタTrのドレインに接続している。従来の表示装置は液晶セルLC側の対向電極と補助容量Csの対向電極側は共に基準電位COMに固定されている。これに対し本発明では、補助容量Csの対向電極側が行単位で補助走査回路4により走査され、1H反転駆動する様になっている。
【0023】
図2Bは、図2Aに示した補助走査回路4の具体的な構成を示す回路図である。理解を容易にする為、N段とN+1段の二行分を示している。補助走査回路内でN段に対応するスイッチSWは、実際には3つのスイッチSW1,SW2,SW3で構成されている。各スイッチSW1,SW2,SW3の共通出力端子は対応するN行目の補助走査線Xs(N)に接続されており、画素側のCs対向電極へとつながっている。SW1の入力端子には基準電位COMに対してハイ側(H側)のCSCOMHが供給され、SW2の入力端子にはロー側(L側)の電位CSCOMLが供給され、SW3の入力端子には基準電位COMが供給されている。次のN+1段のスイッチSWも同様の構成を有しており、その出力端子は対応するN+1行目の補助走査線Xs(N+1)に接続している。
【0024】
図2Cは、図2A及び図2Bに示した垂直走査回路及び補助走査回路の動作説明に供するタイミングチャートである。1フィールド目でまずN段に着目すると、ある水平期間でN行目の走査線に選択パルス(GATE)が出力され、N行目の画素が選択される。選択されたN行目の画素に対し、水平駆動回路から負極性の映像信号が書き込まれる。選択パルスGATEの出力に合わせて、補助走査回路がN行目の補助走査線に補助パルスを出力する。この補助パルスはCs対向電位CSCOMを規定するもので、H側となる様にしている。補助パルスが解除されるとCs対向電位は基準電位に戻る。この様な補助パルスを出力する為SW1はONとなる一方SW3がONからOFFに切り替わっている。この様にN行目の画素では、負極性の信号が書き込まれる一方、Cs対向電位は正側(H側)に制御される。
【0025】
1フィールド目で次の水平期間に移行すると、N+1段目の走査線に選択パルスが出力され、N+1行目の画素が選択される。選択されたN+1行目の画素にはN行目と逆に正極性の信号が書き込まれる。選択パルスと同期してN+1行目の補助走査線に補助パルスも出力される。この補助パルスの電位はN段目と逆に負極性となっている。この様に、N+1段でも、選択された画素行に書き込まれる信号とCs対向電位とは互いに逆位相となっている。次のN+2段目では、画素行に書き込まれる信号電位が負側になる一方、Cs対向電位は正側となっている。この様に、補助パルスの極性は水平期間毎に反転しており、いわゆる1H反転駆動となっている。又各画素行に書き込まれる信号の極性も水平期間毎に反転しており、1H反転駆動となっている。但し、映像信号の1H反転駆動とCs対向電極の1H反転駆動は、位相が逆である。同様に2フィールド目でも映像信号及びCs対向電位の1H反転駆動が行われる。但し、1フィールド目と2フィールド目では、同一段に印加される補助パルスの極性が反転しており、いわゆる1F反転となっている。映像信号についてもこれに合わせ1F反転となっている。
【0026】
以下図3〜図16を参照して、従来技術と比較しながら本発明の特徴を詳細且つ具体的に説明する。図3は、対象画素Pのパネル内での位置関係と時間関係を模式的に示している。表示装置を構成するパネルは直方形の基板でできており、その中央に画素アレイ1が配されている。画素アレイ1の周囲には図示しないが垂直走査回路、水平駆動回路、補助走査回路などが形成されている。又基板の上端には内蔵回路と外部とを接続する為のPAD部が形成されている。ここでは、パネルの画素アレイ部1の中央付近に位置する画素を、説明の為に着目する対象画素Pとする。時間的には、パネルのPAD部を上部とし、左から右に向かって1H期間の間信号線をスキャンする。1H期間における時間をアルファベットのA,B,C・・・で表わしている。又パネルの上方から下方に向かって1F期間の間走査線をスキャンする。1F期間における時間を(1),・・・(4)の様に表わす。図では、1F期間のうちのタイミング(1)でゲートが開き、対象画素Pが選択される。又次の1F期間のタイミング(4)でも同じ様にゲートが開き、対象画素Pが再び選択される。これに合わせ1H期間のうちタイミング(E)でHSWが開き、対象画素Pに信号が書き込まれる。駆動方式については1H反転駆動を前提としており、7.5V±5.5Vの振幅を有する信号をパネルに入力する。ハイ側(H側)の最高レベルは13.0Vとなり、ロー側(L側)の最低レベルは2.0Vとなっている。合わせて1F反転駆動を採用しており、対象画素Pにはフィールド毎に極性の反転した信号が書き込まれる。又、液晶を間にして各画素電極に対向する対向電極の電位については、従来例及び本発明共、基準電位7.5Vに固定された理想系とする。
【0027】
図4は、従来パネルの対象画素Pのフィールド期間における画素電位及び信号線電位の変化を示している。縦軸に電圧を取り、横軸に垂直方向スキャンの経過時間を取っている。信号線電位については1H反転駆動を行っており、1行毎に対向電極電位COMに対し、H側の位相とL側の位相が交互に現われる様になっている。タイミング(1)で対象画素PにH側の画素電位が書き込まれ、これが1F期間保持される。その後タイミング(4)でL側の信号線電位が対象画素Pに書き込まれる。タイミング(2)及び(3)は対象画素Pが選択されておらず、ゲートが閉じた時点を表わしている。
【0028】
図5は、図4においてちょうど対象画素PにH側の信号線電位が書き込まれる時点(1)における画素電位の変化を表わしている。縦軸に電圧を取り、横軸に水平方向スキャンの経過時間を表わしてある。詳しくは時点(1)に対応した1H期間におけるゲート電位、画素電位及びCs対向電位の変化を示している。前述した様にタイミング(1)では画素に書き込まれる電位がL側からH側へ遷移する。まずタイミング(A)で水平帰線が終わり、タイミング(C)で対象画素のゲート電位が立ち上がる。この後タイミング(G)で対象画素のゲート電位が立ち下がり、タイミング(H)で水平帰線に入る。対象画素Pが画素アレイ部の中央付近の為、1H期間のうちタイミング(E)にてHSWが開閉制御され、対象画素Pの電位がH側からL側に書き換えられる。その後対象画素のゲート電位が立ち下がった時点で対象画素Pの電位が固定され、1F期間の間保持される。前述した様に従来例はCs対向電位が基準電位に固定されている。
【0029】
図6は、逆に垂直方向スキャンの時点(4)で、対象画素PがH側の電位からL側の電位に書き換えられる場合の電位変化を表わしている。1H期間の中で、タイミング(C)になると対象画素のゲート電位が開き選択状態になる。その後タイミング(E)でHSWが開閉制御され、対象画素Pの信号電位がL側からH側に書き換えられる。その後タイミング(G)で対象画素のゲート電位が立ち下がり、書き込まれた信号電位が次の1F期間固定される。
【0030】
図7は、本発明における対象画素Pの1Fに亘る画素電位と信号線電位のマクロ的な変化を表わしている。縦軸に電圧を取り横軸に垂直方向スキャンにおける経過時間を取ってある。信号線電位については1H反転駆動を行っており、1行毎に対向電極に対してH側の位相とL側の位相が交互に現われる様になっている。信号振幅は7.5V±3.5Vとなっており、従来例に比べH側のレベル及びL側のレベルともに2Vだけ小さくしている。又補助容量の対向電極側電位についても1H反転駆動を行っており、対向電極の電位を中心に考えて、逆位相となるCS電極電位CSCOMH/CSCOMLを走査しながら、補助容量の対向電極電位を制御している。本実施形態では、Cs対向電極電位のH側CSCOMHを10.0Vに設定し、L側CSCOMLを5.5Vに設定している。
【0031】
図示する様にタイミング(1)で画素電位はL側からH側に書き換えられ、1F期間保持される。次のタイミング(4)で画素電位はH側からL側に書き換えられ、同じく次の1F期間保持される。
【0032】
図8は、タイミング(1)で現われるL側からH側への画素電位の遷移状態を拡大して表わしたタイミングチャートである。縦軸に電圧を取り横軸に水平方向スキャンにおける経過時間を取っている。水平帰線のタイミング(A)の後、タイミング(B)で対象画素のCs対向電極電位がCOM側の7.5VからCSCOML側の5.5Vに切り替えられる。その後タイミング(C)で対象画素のゲート電位が立ち上がり選択状態となる。続いてタイミング(E)でHSWが開閉制御され、対象画素Pの電位がL側の2.0VからH側の11.0Vに書き換えられる。その後タイミング(G)で対象画素のゲート電位が立ち下がり信号電位もH側の11.0Vに固定される。更にタイミング(G)で対象画素のCs対向電極電位がCSCOML側からCOM側に復帰する。この時点ではすでにゲートが閉じている為、Cs電位の上方変動により画素電位が持ち上げられ、13.0Vに達している。
【0033】
この様に本発明ではCsの電極電位をゲートが開く前に信号電位とは逆位相となる様に制御している。図示の例ではタイミング(B)で5.5Vに切り替えている。その後信号線に信号が書き込まれHSWが閉じる。この時の信号電圧はCsの電圧降下分を考慮して入力する。ここではタイミング(E)で信号電圧11.0Vとしている。その後タイミング(G)近辺でゲートが閉じ続いて補助容量のCs対向電極電位が液晶の対向電極電位と同じとなる様に戻す。この時画素はゲートが閉じており、補助容量Csの電位変動分だけトランジスタ側の電位(画素電位)が持ち上げられる。図示の例では、タイミング(H)で対象画素Pの電位が13.0Vに上昇している。補助容量の電位変動はゲート電極と同様に走査を行っている為、この信号電位13.0Vは1F期間保持される。
【0034】
図9は図7に示したタイミング(4)で、対象画素の電位がH側からL側に遷移する状態を表わしている。図8と同様に図9についても、ゲートが開く少し前(タイミング(B))に補助容量のCs対向電極電位が変化し、信号線の入力電位と逆位相となる(ここでは9.5V)。その後ゲートが開き更にHSWが開いて信号線に信号が書き込まれる(タイミング(E))。ゲートが閉じた後補助容量のCs対向電極は基準の電位(ここでは7.5V)に戻る。ゲートが閉じている為、対象画素Pの画素電位は補助容量のCs対向電極電位の変化分をそのまま受ける。図示の例では、ゲートが閉じている為Cs電極電位の変動により画素電位が2.0Vだけ持ち下げられる。補助容量のCs対向電極はゲート電極同様に走査を行っている為、持ち下げられたこの画素電位2.0Vが1F期間保持される。
【0035】
図10は対象画素Pの等価回路図を示す。画素PはトランジスタTrと補助容量Csとで構成されている。トランジスタTrのゲートGは走査線Xに接続し、ソースSは信号線Yに接続し、ドレインDは画素電極に接続している。補助容量Csの一方の電極はトランジスタTrのドレインDに接続し、他方の電極(Cs対向電極)は補助走査線Xsに接続している。本発明は映像信号に関し1H反転駆動及び1F反転駆動を行っている為、画素電位は1H毎及び1F毎にH側とL側とで反転する。この関係で、トランジスタTrのソースとドレインは1H毎及び1F毎に役割が交互に入れ替わる。従ってある時点では画素電位が図示のドレイン電位となり、又別の時点ではソース電位となる。この様なゲートG、ドレインD及びソースSを備えた3端子型の電界効果型トランジスタTrの動作点はゲートG、ドレインD及びソースSの電位関係によって決まる。本発明は補助容量Csの電極電位を走査することでトランジスタTrの動作点を強制的に変化させ、以って電流駆動能力の強化を図っている。なお、本発明は3端子型の電界効果型トランジスタに限られるものではなく、例えば4端子型の電界効果型トランジスタにも適用され且つ同様の効果が得られる。
【0036】
図11は、従来例の対象画素Pにおける信号線、ゲート線及び画素の電位の時間変化を2F期間に亘って示した表図である。縦軸に垂直方向スキャンの経過時間(1)(2)(3)(4)を取り、横軸に水平方向スキャンの経過時間(A)(C)(E)(F)(H)を取ってある。(A)は水平帰線タイミング、(C)は水平スキャンが画素アレイ部の有効領域に到達し始めた時点を表わし、(E)は信号を書き始める時点を表わし、(F)は信号を書き終える時点を表わし、(H)は水平帰線タイミングを表わしている。1フィールド期間のうちタイミング(1)では、対象画素Pのゲートが開き、H側の信号電位が書き込まれる。まず時間(C)でゲートが開き、次に時間(E)で信号線に対する書き込みが行われ、13.0Vが入力される。時間(F)はゲートが閉じる直前を示しており、画素が信号線の電圧になったことを表わしている。時間(H)ではゲートが閉じており、その後1F期間画素電位が保持される。タイミング(2)は対象画素のゲートが閉じており且つ信号線に印加される信号が画素に保持された信号とは逆位相となっている時点を表わしている。すなわちゲートが閉じた状態で信号線に逆極性の電位が書き込まれた時の電位配置を示している。逆にタイミング(3)ではゲートが閉じた状態で信号線に同極性の電位が書き込まれた時の電位配置を示している。最後にタイミング(4)はタイミング(1)から1F後を示しており、対象画素Pのゲートが再び開き、L側の信号書き込みが行われる。対象画素のゲートが時間(C)で開き、信号線に1F後の電位が入力され、その後ゲートが閉じるまでの電位配置を表わしている。
【0037】
図12は、図11に示した電位配置を画素トランジスタ基準で書き直した表図である。トランジスタのソースを基準とし、ゲート電位及びドレイン電位を求めている。表図ではトランジスタのチャネルの両端に印加される電圧を見て、低い方をソースとして基準にする。電流駆動能力の観点から見ると、網掛けで強調したタイミング(1)(F)の時点における電位配置が最も厳しい状態となっており、ゲート電位は2.5Vに過ぎない。これでは画素電極や補助容量に対して十分な信号の書き込みが難しい。これは画素トランジスタとしてNチャネル形を用いた場合ソースに対する電位差がなくなる為である。この様な状態である為、書き込み不足に起因する輝点欠陥の発生が顕著となる。又(2)(E)から(3)(C)までの間については、画素トランジスタのソースとドレインの間の電位差が大きく(ソース/ドレイン間電圧11.0V)リークの発生原因となっている。一方(4)(F)のタイミングではゲート電位が13.5Vとなっており、信号の書き込みに関しては最も効果的な状態となっている。
【0038】
図13は画素トランジスタのVg−Id特性を示しており、特に(1)(F)及び(4)(F)における動作点を示してある。画素への信号書き込みが厳しくなる(1)(F)の動作点については、図13のグラフに示す様に、画素トランジスタの特性を見ても指数的にIdsが小さくなる。一般にトランジスタのIdsは下記の式で表わされ、ゲート電圧の二乗に比例してドレイン電流Idsが小さくなる。
Ids=k{(Vgs−Vth)2−(Vgd−Vth)2}
k=(μ・Cox・W)/(2L)
μ:移動度 Cox:酸化膜の容量 W:トランジスタの幅 L:トランジスタの長さ
【0039】
図14は、本発明における対象画素Pの時系列的な電位配置を2F期間分示したものである。理解を容易にする為従来例を示す図12と同様な表記を用いている。但し水平方向スキャンのタイミングについてはCs対向電極電位が変化し始める時点(B)、水平方向スキャンが画素アレイ部の有効領域に掛かっている時点(D)、ゲートが閉じる時点(G)を加えてある。表図に示す様に、タイミング(1)では対象画素PのCs対向電極に接続されている補助走査線が時間(B)にて7.5Vから5.5Vへ変化する。次に時間(C)でゲートが開く。その後時間(E)にて信号線へ電圧11.0Vの信号が書き込まれる。信号入力はCsの変動分を考慮して11.0Vの入力を行う。次に時間(F)はゲートが閉じる直前を示しており、画素が信号線の電圧になったことを表わしている。その後時間(G)にてゲートが閉じ、時間(H)にてCs対向電極電位が元の7.5Vに戻り、その後1F期間保持される。
【0040】
タイミング(2)はゲートが閉じた状態で信号線に逆極性の電位が書き込まれた時の電位配置を示している。尚、Cs電極電位はゲート電位と同期して変動している為、ゲートが閉じた状態ではCs電極電位自体の変化はない。タイミング(3)は、ゲートが閉じた状態で信号線に同極性の電位が書き込まれた時の電位配置を示している。尚、Cs電極電位はゲート電位と同期して変動している為、ゲートが閉じた状態ではCs電極電位の変化はない。
【0041】
タイミング(4)は1F後の状態を示しており、対象画素のCs電極電位を7.5Vから9.5Vへ時間(B)で変化させ、その後ゲートを時間(C)で開き、時間(E)にて信号線に1F後の電位が入力され、該ゲートが時間(G)で閉じ、時間(H)にてCs電極電位が7.5Vへ戻る。
【0042】
図15は、図14に示した電極配置を画素トランジスタ基準で書き直した表図である。図13と同じ表記を用いており、画素トランジスタのソースを基準とし、ゲート及びドレインの電圧を求めている。図15の表から明らかな様に、網掛けで強調したタイミング(1)(F)の時点における電位配置が、信号の書き込みに対して最も厳しい状態となる。この時点におけるゲート電位は4.5Vである。逆に(4)(F)時点における電位配置が信号の書き込みに対して最も好ましい状態となり、ゲート電位は11.5Vである。しかし最も厳しい状態であっても、図13に示した従来の方法に比べ、ゲート電圧が4.5Vと2.0Vも高く、Idsの電流値は、従来に比べて{(4.5−Vth)2/(2.5−Vth)2}倍も多く流れることになる。例えば画素トランジスタの閾電圧Vthを1Vとすると、従来に比し約5.4倍もの電流を流すことができる。
【0043】
一方リークに対してはソースとドレイン間の電位差が大きく影響しており、図15の(2)(E)から(3)(D)までが最も厳しくなる。この点についても、従来例の図13で示した(2)(E)から(3)(D)までにおけるソース/ドレイン間電圧11.0Vに比べ、本発明ではソース/ドレイン間電圧は9.0Vであり、2.0V程差が小さく、リークに対して強くなっている。
【0044】
図16は、画素トランジスタのゲート電圧Vg−ドレイン電流Id特性を表わしており、特に本発明に従って規定された動作点(1)(F)及び(4)(F)を表わしている。ゲート電圧が低い領域で本発明の効果は大きく、Idsが増加して従来問題となっていた書き込み不足を防ぐことができる。以上のことから、本発明では補助容量のCs対向電極をゲート電極と同じ様に走査し、且つCs対向電極の電位を信号線の入力電位に対して逆位相で印加することにより、画素トランジスタの動作点を変化させ、画素への書き込み電流を増加させ書き込み不足に起因する輝点欠陥を防ぐとともに、ソースとドレイン間の電位差を縮小させ、リーク性の輝点欠陥を防いでいる。又、この方法では信号の入力振幅を小さくすることができ、従来振幅に依存して問題となっていた横クロストーク、縦クロストーク、ウィンドウ帯などの画質不良に対して大幅な改善効果がある。一方本発明では従来のコモン反転駆動の様に液晶の対向電極を変化させることがない為、容易に高速化に対処可能である。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本発明に係る表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図2A】本発明に係る表示装置の主要部を示す部分ブロック図である。
【図2B】本発明に係る表示装置に組み込まれる補助走査回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図2C】本発明に係る表示装置の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図3】本発明に係る表示装置の説明用に設定した対象画素を示す模式図である。
【図4】従来の表示装置の駆動方法を示す波形図である。
【図5】図4に示した波形の拡大図である。
【図6】図4に示した波形の拡大図である。
【図7】本発明に係る表示装置の駆動方法を示す波形図である。
【図8】図7に示した波形の拡大図である。
【図9】図7に示した波形の拡大図である。
【図10】対象画素の等価回路図である。
【図11】従来の表示装置の動作を示す表図である。
【図12】従来の表示装置の動作を示す表図である。
【図13】従来の表示装置に組み込まれる画素トランジスタの動作特性図である。
【図14】本発明に係る表示装置に組み込まれる画素トランジスタの動作説明に供する表図である。
【図15】本発明に係る表示装置に組み込まれる画素トランジスタの動作説明に供する表図である。
【図16】本発明に係る表示装置に組み込まれる画素トランジスタの動作特性図である。
【図17】従来の表示装置の一例を示す回路図である。
【図18】従来の表示装置の画素の等価回路図である。
【図19】従来の表示装置の動作説明に供するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【0046】
1・・・画素アレイ部、2・・・垂直走査回路、3・・・水平駆動回路、4・・・補助走査回路、5・・・画質改善回路
【特許請求の範囲】
【請求項1】
行状に配された走査線、列状に配された信号線、各走査線と信号線の交差部に対応して行列状に配された画素及び該走査線と並行に配された補助走査線を含む画素アレイ部と、
各走査線に順次選択パルスを印加して画素を行単位で順次選択する垂直走査回路と、
所定の基準電位に対して電位が反転する信号を各信号線に印加して、選択された行の画素にいずれか一方の電位を書き込む水平駆動回路と、
該垂直走査回路に同期して動作し、各補助走査線に順次補助パルスを印加する補助走査回路とを備えた表示装置であって、
各画素は、走査線及び信号線に接続し選択パルスに応答して導通するトランジスタと、導通したトランジスタを介して信号が書き込まれる画素電極と、書き込まれた信号を保持する補助容量とからなり、
各補助容量は、一方の電極が対応するトランジスタに接続し、他方の電極が行単位で共通に補助走査線に接続し、
前記補助走査回路は、所定の基準電位に対して電位が反転する補助パルスを該選択パルスにあわせて順次補助走査線に印加し、選択される画素行の補助容量の電極電位が該選択された画素行の画素電極に書き込まれる信号電位と逆極性になる様制御するとともに、該画素行の選択が解除されたとき該補助容量の電極電位を基準電位に戻す様制御することを特徴とする表示装置。
【請求項2】
前記水平駆動回路は、基準電位に対して反転する該補助パルスの電位に見合った分、該補助パルスと逆極性になる該信号の振幅を低減化して各信号線に印加することを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項3】
前記補助走査回路は、該走査線に選択パルスが印加される直前に該走査線と対応する補助走査線に補助パルスを印加し、該選択パルスの印加が解除された直後該補助走査線に対する該補助パルスの印加を解除することを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項4】
前記水平駆動回路は、一行毎に電位が反転する信号を各画素行に書き込み、
前記補助走査回路は、該信号と逆極性で一行毎に電位が反転する補助パルスを各補助走査線に印加することを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項5】
各画素電極と所定の間隙を介して対向配置された対向電極を備えており、該間隙には液晶が挟持されており、該対向電極は所定の基準電位に保持される一方、該画素電極に書き込まれる信号電位及び該補助容量の電極電位は互いに逆極性で該基準電位に対し正負に反転することを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項6】
行状に配された走査線、列状に配された信号線、各走査線と信号線の交差部に対応して行列状に配された画素及び該走査線と並行に配された補助走査線を含み、各画素は、走査線及び信号線に接続し選択パルスに応答して導通するトランジスタと、導通したトランジスタを介して信号が書き込まれる画素電極と、書き込まれた信号を保持する補助容量とからなり、各補助容量は、一方の電極が対応するトランジスタに接続し、他方の電極が行単位で共通に補助走査線に接続している画素アレイを駆動するため、
各走査線に順次選択パルスを印加して画素を行単位で順次選択する垂直走査手順と、
所定の基準電位に対して電位が反転する信号を各信号線に印加して、選択された画素行の各画素電極にいずれか一方の電位を書き込む水平駆動手順と、
該垂直走査手順に同期して動作し、各補助走査線に順次補助パルスを印加する補助走査手順とを行う表示装置の駆動方法であって、
前記補助走査手順は、所定の基準電位に対して電位が反転する補助パルスを該選択パルスにあわせて順次補助走査線に印加し、選択された画素行の補助容量の電極電位が該選択された画素行の画素電極に書き込まれる信号電位と反対極性になる様制御するとともに、該画素行の選択が解除されたとき該補助容量の電極電位を基準電位に戻す様制御することを特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項1】
行状に配された走査線、列状に配された信号線、各走査線と信号線の交差部に対応して行列状に配された画素及び該走査線と並行に配された補助走査線を含む画素アレイ部と、
各走査線に順次選択パルスを印加して画素を行単位で順次選択する垂直走査回路と、
所定の基準電位に対して電位が反転する信号を各信号線に印加して、選択された行の画素にいずれか一方の電位を書き込む水平駆動回路と、
該垂直走査回路に同期して動作し、各補助走査線に順次補助パルスを印加する補助走査回路とを備えた表示装置であって、
各画素は、走査線及び信号線に接続し選択パルスに応答して導通するトランジスタと、導通したトランジスタを介して信号が書き込まれる画素電極と、書き込まれた信号を保持する補助容量とからなり、
各補助容量は、一方の電極が対応するトランジスタに接続し、他方の電極が行単位で共通に補助走査線に接続し、
前記補助走査回路は、所定の基準電位に対して電位が反転する補助パルスを該選択パルスにあわせて順次補助走査線に印加し、選択される画素行の補助容量の電極電位が該選択された画素行の画素電極に書き込まれる信号電位と逆極性になる様制御するとともに、該画素行の選択が解除されたとき該補助容量の電極電位を基準電位に戻す様制御することを特徴とする表示装置。
【請求項2】
前記水平駆動回路は、基準電位に対して反転する該補助パルスの電位に見合った分、該補助パルスと逆極性になる該信号の振幅を低減化して各信号線に印加することを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項3】
前記補助走査回路は、該走査線に選択パルスが印加される直前に該走査線と対応する補助走査線に補助パルスを印加し、該選択パルスの印加が解除された直後該補助走査線に対する該補助パルスの印加を解除することを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項4】
前記水平駆動回路は、一行毎に電位が反転する信号を各画素行に書き込み、
前記補助走査回路は、該信号と逆極性で一行毎に電位が反転する補助パルスを各補助走査線に印加することを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項5】
各画素電極と所定の間隙を介して対向配置された対向電極を備えており、該間隙には液晶が挟持されており、該対向電極は所定の基準電位に保持される一方、該画素電極に書き込まれる信号電位及び該補助容量の電極電位は互いに逆極性で該基準電位に対し正負に反転することを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項6】
行状に配された走査線、列状に配された信号線、各走査線と信号線の交差部に対応して行列状に配された画素及び該走査線と並行に配された補助走査線を含み、各画素は、走査線及び信号線に接続し選択パルスに応答して導通するトランジスタと、導通したトランジスタを介して信号が書き込まれる画素電極と、書き込まれた信号を保持する補助容量とからなり、各補助容量は、一方の電極が対応するトランジスタに接続し、他方の電極が行単位で共通に補助走査線に接続している画素アレイを駆動するため、
各走査線に順次選択パルスを印加して画素を行単位で順次選択する垂直走査手順と、
所定の基準電位に対して電位が反転する信号を各信号線に印加して、選択された画素行の各画素電極にいずれか一方の電位を書き込む水平駆動手順と、
該垂直走査手順に同期して動作し、各補助走査線に順次補助パルスを印加する補助走査手順とを行う表示装置の駆動方法であって、
前記補助走査手順は、所定の基準電位に対して電位が反転する補助パルスを該選択パルスにあわせて順次補助走査線に印加し、選択された画素行の補助容量の電極電位が該選択された画素行の画素電極に書き込まれる信号電位と反対極性になる様制御するとともに、該画素行の選択が解除されたとき該補助容量の電極電位を基準電位に戻す様制御することを特徴とする表示装置の駆動方法。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【公開番号】特開2008−225507(P2008−225507A)
【公開日】平成20年9月25日(2008.9.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−148767(P2008−148767)
【出願日】平成20年6月6日(2008.6.6)
【分割の表示】特願2003−291413(P2003−291413)の分割
【原出願日】平成15年8月11日(2003.8.11)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年9月25日(2008.9.25)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年6月6日(2008.6.6)
【分割の表示】特願2003−291413(P2003−291413)の分割
【原出願日】平成15年8月11日(2003.8.11)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】
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