JP4708142B2 - 表示素子駆動回路およびこれを備える液晶表示装置、表示素子駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、アクティブマトリクス型の表示素子を駆動する表示素子駆動回路およびこれを備える液晶表示装置、ならびに表示素子駆動方法に関するものである。

携帯電話や、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ノート型コンピュータ等の携帯用情報機器では、その表示デバイスとして、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）によるアクティブマトリクス型液晶表示装置（以下「ＴＦＴ−ＬＣＤ装置」という）が使用されることが多い。また、ＴＦＴ−ＬＣＤ装置の画素数の増加に伴い、従来、非結晶シリコンで形成していたＴＦＴを、多結晶シリコン（以下「ポリシリコン」という）や、連続粒界結晶シリコン（以下「ＣＧシリコン」という）で形成したＴＦＴとすることも増えている。

このポリシリコンＴＦＴ−ＬＣＤ装置や、ＣＧシリコンＴＦＴ−ＬＣＤ装置では、駆動方法として、アナログの映像信号を１〜ｎ（ｎは２以上の任意の整数）画素（ドット）毎に画素容量に印加していく点順次駆動と呼ばれる駆動方法が用いられることが多い。

これに対し、従来の非結晶シリコンＴＦＴ−ＬＣＤ装置では、映像信号を１走査信号線毎に画素容量に印加していく、すなわち、走査信号線を順次１本ずつ選択し、選択した走査信号線に接続されている全ての画素容量に映像信号を印加していく、線順次駆動と呼ばれる駆動方法が用いられていた。

従来、とりわけ点順次駆動においては、各画素容量への映像信号の供給に先立ち、映像信号の極性と同じ極性のプリチャージを行う技術が広く採用されている。プリチャージとは、画素電極に映像信号を印加する前に、画素電極およびそれに接続された映像信号線に、元の電位より目標電位に近いプリチャージ電圧を印加しておき、画素容量を予め充電しておく処理である。すなわち、水平走査期間の前にプリチャージを行って映像信号線を高電位のプリチャージ電位に保持しておくことによって、映像信号の書き込み時における充電量を小さくして、映像信号書き込みの負担を小さくすることができる。プリチャージ電圧の値は駆動される液晶パネルの特性に応じて決定されており、一般的には、液晶表示装置に入力されるビデオ信号レベルが中間調のときに、縦筋等の表示不良が画面に目立たないような値に設定される。

また、プリチャージを行うことによって、映像信号書き込みの負担低減に加え、プリチャージ電位から目的階調表示のための電位になるまで映像信号線を短時間で充放電できるとともに、サンプリング期間が短くなっても正確な中間調表示が可能となる。

例えば、特許文献１には、アクティブマトリクス型液晶パネルの駆動回路において、入力ビデオ信号レベルを検出する検出回路、および検出回路によって検出された入力ビデオ信号レベルに応じた信号レベルのプリチャージ信号を生成するプリチャージ信号生成回路、を備えていることを特徴とする液晶パネルの駆動回路が記載されている。

このようなプリチャージは、点順次駆動だけでなく線順次駆動においても採用される。
特開２００３−２１６１１９号公報（２００３年７月３０日公開）

しかしながら、従来技術の画素充電技術には、次のような問題が存在していた。
一般に、ＴＦＴ−ＬＣＤ装置では、液晶にかかる電圧の偏りによる表示むらをなくし、液晶にかかる直流電流によって液晶が劣化することを防ぐために、映像信号線に印加する映像信号の、共通電極に印加する共通電極信号に対する正または負の電圧極性を１走査期間毎に反転させながら駆動する極性反転駆動が採用されている。

この極性反転駆動の種別としては、走査信号線を選択するごとに映像信号の極性反転を行ういわゆるライン毎の極性反転方式に加えて各走査信号線に接続された画素毎に映像信号の極性反転を行ういわゆるドット毎の極性反転方式が知られている。このような映像信号の極性反転（交流化）に併せて、共通電極信号の映像信号に対する極性も反転され交流化されているようになってきている。このように、映像信号の交流化に併せて共通電極信号を交流化（対向交流駆動）することで、映像信号の振幅を所定の範囲に抑えることができる。

このような極性反転駆動を採用する場合、前回供給された電荷を打ち消しながら、今回与えたい逆極性の電圧レベルに到達するために必要な電荷を画素容量に与えることによって、画素容量が必要な電圧差を保持するために、駆動回路より映像信号線及び共通電極を介して画素容量に対して多くの電荷を、交流化周期毎に供給する必要がある。したがって、極性反転駆動を採用する場合、ＴＦＴ−ＬＣＤ装置の駆動に多くの電流が消費されることになる。例えば、映像信号と共通電極信号との両方を交流化する構成の場合、正極性と負極性では、最大約８Ｖ程度の電圧差が必要である。

すなわち、極性反転駆動を採用する場合には、映像信号線および共通電極線の駆動回路の負荷ないし消費電力が大きくなってしまうという問題が生じていた。

この問題は、画素充電技術としてプリチャージ技術を採用する場合でも同様である。すなわち、プリチャージを行う場合、映像信号線の駆動負荷ないし消費電力の一部を映像信号駆動回路の代わりに、プリチャージ電位に達するまでの充電をプリチャージ回路が負担することになるので、駆動回路全体としては極性反転駆動の採用によって負荷ないし消費電力が大きくなっていた。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、極性反転駆動の駆動負荷ないし消費電力を低減することが可能な表示素子駆動回路および液晶表示装置、ならびに表示素子駆動方法を提供することにある。

本発明の表示素子駆動回路は、上記の課題を解決するために、画素を構成する複数の画素容量と、上記画素容量の一方の電極である画素電極に接続されたスイッチング素子と、上記スイッチング素子に走査信号を供給する走査信号線と、上記スイッチング素子を介して、上記画素電極に映像信号を供給する映像信号線と、上記画素容量の他方の電極である共通電極に共通電極信号を供給する共通電極信号線とを備える表示素子を駆動する表示素子駆動回路であって、各画素容量における上記映像信号の上記共通電極信号に対する極性を走査期間毎に反転させるとともに、上記画素電極に極性を反転した映像信号を印加する前の期間に、上記映像信号線と上記共通電極信号線とを短絡させる短絡手段を備えていることを特徴としている。

また、本発明の表示素子駆動方法は、画素を構成する複数の画素容量と、上記画素容量の一方の電極である画素電極に接続されたスイッチング素子と、上記スイッチング素子に走査信号を供給する走査信号線と、上記スイッチング素子を介して、上記画素電極に映像信号を供給する映像信号線と、上記画素容量の他方の電極である共通電極に共通電極信号を供給する共通電極信号線とを備える表示素子を駆動する表示素子駆動方法であって、各画素容量における上記映像信号の上記共通電極信号に対する極性を走査期間毎に反転させるとともに、上記画素電極に極性を反転した映像信号を印加する前の期間に、上記映像信号線と上記共通電極信号線とを短絡させることを特徴としている。

上記の構成において、表示素子は、画素を構成する複数の画素容量と、画素容量の一方の電極である画素電極に接続されたスイッチング素子と、スイッチング素子に走査信号を供給する走査信号線と、スイッチング素子を介して画素電極に映像信号を供給する映像信号線と、画素容量の他方の電極である共通電極に共通電極信号を供給する共通電極信号線とを備えている。そして、表示素子駆動回路は、走査信号線およびスイッチング素子に走査信号を供給する一方、映像信号線に映像信号を供給することによって、表示素子を駆動し、その画素によって画像を表示させる。

上記の構成によれば、表示素子駆動回路によって各画素容量における上記映像信号の上記共通電極信号に対する極性が走査期間毎に反転される。そして、表示素子駆動回路の短絡手段によって、上記画素電極に極性を反転した映像信号を印加する前の期間に、上記映像信号線と上記共通電極信号線とが短絡される。このとき、上記映像信号線と上記共通電極信号線との間で互いの電位差をなくすように充放電されるので、両者の電位は、これらの中間電位に向けて収束する。この結果、画素電極の電位が、あらかじめ極性反転後に到達させる目標電位に近づくので、極性反転後の映像信号を印加するための電荷供給量が少なくなる。

これにより、表示素子駆動回路は、映像信号線および共通電極信号線の駆動に必要な電荷供給能力を削減できるので、表示素子の駆動に要する負荷ないし消費電力を低減することが可能となる。

本発明の表示素子駆動回路は、上記の課題を解決するために、上記映像信号線によって画素電極に供給される映像信号の電圧の正負と上記共通電極信号線によって共通電極に供給される共通電極信号の電圧の正負とが異なっていることを特徴としている。

上記の構成によれば、前述の作用効果に加えて、上記映像信号線と上記共通電極信号線とを短絡したときの両者の電位極性が異なるので、短絡時の電荷移動がより速やかになるとともに、映像信号線および共通電極信号線が収束する中間電位は、短絡前の各電位よりも確実に次の目標電位に近い値となる。したがって、映像信号線および共通電極信号線の駆動に必要な電荷供給能力の削減、表示素子の駆動に要する負荷ないし消費電力をより効果的に低減することが可能となる。

本発明の表示素子駆動回路は、上記の課題を解決するために、前記構成において、上記映像信号線と上記共通電極信号線との短絡と同時に、上記映像信号線および上記共通電極信号への信号出力を高インピーダンス化することを特徴としている。

上記の構成によれば、前述の作用効果に加えて、上記映像信号線と上記共通電極信号線との短絡と同時に、上記映像信号線および上記共通電極信号への信号出力が高インピーダンス化される。したがって、短絡時における映像信号線と共通電極信号線との間の電荷移動をより効果的なものとして、映像信号線および共通電極信号線の駆動に必要な電荷供給能力を削減することが可能となる。

本発明の表示素子駆動回路は、上記の課題を解決するために、前記構成において、上記映像信号線と上記共通電極信号線との短絡と同時に、上記映像信号線および上記共通電極信号に信号を出力する信号出力回路のスイッチをオフとすることを特徴としている。

上記の構成によれば、前述の作用効果に加えて、映像信号線および共通電極信号への信号出力の高インピーダンス化を簡便な構成によって実現することができる。

本発明の表示素子駆動回路は、上記の課題を解決するために、前記構成において、上記画素を予め充電するためのプリチャージ電圧を上記映像信号線に印加するプリチャージ手段を備え、上記短絡手段は、上記プリチャージ手段が上記映像信号線にプリチャージ電圧を印加する前の期間に、上記映像信号線と上記共通電極信号線とを短絡させることを特徴としている。

上記の構成によれば、プリチャージ手段によって、画素を予め充電するためのプリチャージ電圧が上記映像信号線に印加する前の期間に、上記映像信号線と上記共通電極信号線とが短絡される。

それゆえ、前述の作用効果に加えて、画素電極の電位をあらかじめ極性反転後に到達させる目標電位ないしプリチャージ電位に近づけ、その近づけた電位からプリチャージを開始することができる。これにより、プリチャージに必要な電荷供給能力を削減できるので、表示素子の駆動に要する負荷ないし消費電力を低減することが可能となる。

本発明の表示素子駆動回路は、上記の課題を解決するために、前記構成において、上記プリチャージ手段は、各映像信号線にプリチャージ電圧を印加するためのプリチャージ用バスラインを備え、上記短絡手段は、上記プリチャージ用バスラインと上記共通電極信号線との間に接続されたスイッチであることを特徴としている。

それゆえ、前述の作用効果に加えて、各映像信号線にプリチャージ電圧を印加するために設けられているプリチャージ用バスラインを有効活用した簡便な構成によって、映像信号線と共通電極信号線との短絡を実現することができる。

本発明の表示素子駆動回路は、上記の課題を解決するために、前記構成において、あるフレームの表示時点まで、その前のフレームの映像信号に関するデータを保持するためのデータ保持手段と、上記短絡手段があるフレームの表示時に上記映像信号線と上記共通電極信号線とを短絡させるか否かを、上記データ保持手段に保持された前のフレームの映像信号に関するデータに応じて決定する短絡制御手段とを備えることを特徴としている。

上記の構成によれば、上記短絡制御手段は、あるフレームの表示時に映像信号線と共通電極信号線とを短絡手段が短絡させるか否かを、データ保持手段に保持された前のフレームの映像信号に関するデータに応じて決定する。

これにより、上記作用効果に加えて、前のフレームの映像信号に関するデータに応じて、共通電極信号線との短絡による電荷移動によって、映像信号線の電位が、次のフレームの表示しようとする映像信号の目標電位に近づく場合のみに上記短絡を行って、表示素子の駆動に要する負荷ないし消費電力をより効果的に低減することが可能となる。

本発明の表示素子駆動回路は、上記の課題を解決するために、前記構成において、上記短絡手段は、上記映像信号線と上記共通電極信号線とを短絡させる期間を可変設定されるようになっていることを特徴としている。

上記の構成によれば、例えば、上記映像信号線と上記共通電極信号線との短絡期間を短くすることによって、画素容量への充電時間（プリチャージ時間を含む）を長く設定することができる。これにより、画素容量への電位書き込み精度を向上させることができる。

本発明の液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、前記の表示素子駆動回路と上記表示素子としての液晶パネルとを備えることを特徴としている。

上記構成によれば、前述の作用効果を奏する液晶表示装置を実現することができる。

本発明の表示素子駆動回路および液晶表示装置は、以上のように、画素電極の電位をあらかじめ極性反転後に到達させるべき目標電位に近づけることができるので、極性反転駆動に要する負荷ないし消費電力を低減することが可能となる。

〔実施の形態１〕
本発明に係る実施の一形態を、図１〜図８に基づいて説明すれば以下の通りである。

ここでは、アクティブマトリックス駆動の表示装置としてＴＦＴ−ＬＣＤ装置（液晶表示装置）を例示し、また、映像信号の交流化に併せて、共通電極信号も交流化されている、いわゆる対向交流駆動されているＴＦＴ−ＬＣＤ装置を例示する。

図１は、本実施形態のＴＦＴ−ＬＣＤ装置の構成を示す等価回路図である。同図において、１はＴＦＴ−ＬＣＤ装置の表示パネル部分の境界線を示すラインである。ＴＦＴ−ＬＣＤ装置の表示パネルとして、ここでは、所定の距離を隔てて平行に対向配置されたマトリックス基板と対向基板との間に液晶が充填された構成の液晶パネルを用いている。
マトリックス基板には、互いに平行な複数の映像信号線ＤＬと、映像信号線ＤＬに交差する互いに平行な複数の走査信号線ＧＬとが設けられている。各走査信号線ＧＬには、走査信号線駆動回路２より、各走査信号線ＧＬに応じたタイミングで、走査信号が印加される。また、各映像信号線ＤＬには、映像信号線駆動回路３より、各映像信号線ＤＬに対応する映像信号が印加される。ここで、映像信号線駆動回路３は、ＶＣＣ−ＧＮＤ電圧、若しくはＶＣＣ−ＧＮＤ電圧の間にある電圧で動作しており、映像信号はこの範囲内に収まっている。そして、映像信号の極性、つまりＣＯＭ電極に印加される共通電極信号に対する極性は、１走査期間毎に反転されている。

映像信号線ＤＬと走査信号線ＧＬとが交差する各箇所には、表示の一単位の画素となる液晶容量５の一方の電極となる画素電極（不図示）が形成されている。画素電極への映像信号の書き込みは、画素毎に設けられた画素ＴＦＴ４（スイッチング素子）にて制御される。画素ＴＦＴ４におけるゲート電極は、走査信号線ＧＬに接続されており、画素ＴＦＴ４は、走査信号線ＧＬが選択される（選択パルスが出力され、“Ｈ”レベルとなる）とＯＮ状態となり、そのときに映像信号線ＤＬに印加されている映像信号の電圧を画素電極へと印加する。そして、走査信号線ＧＬが選択されていない（“Ｌ”レベル）期間は、ＯＦＦ状態となり、画素電極の電位を先の書き込みにて印加された映像信号の電位に保持する。

一方、対向基板には、液晶容量５の他方の電極となるＣＯＭ電極が形成されている。ＣＯＭ電極は、全画素共通に設けられており、該ＣＯＭ電極には、上記マトリックス基板の周辺に配設されたコモン端子（不図示）を介して、マトリックス基板側から適切なＣＯＭ信号（共通電極信号）が印加される。そして、本実施の形態のＴＦＴ−ＬＣＤ装置は、対向交流駆動であるので、ＣＯＭ信号の極性、つまり映像信号に対する極性も、映像信号の極性反転に対応して反転されている。

上記液晶容量５には、画素電極の電位とＣＯＭ電極の電位との差（電位差）に相当する電圧が印加されることとなり、液晶容量５に印加される電圧を制御することで、液晶の光透過率を制御して、画像の表示が可能となる。なお、ここまでの構成は、最も基本的なＴＦＴ−ＬＣＤ装置のパネル構成である。

本発明の構成において注目すべき点は、映像・ＣＯＭ短絡回路７が設けられている点にある。映像・ＣＯＭ短絡回路７は、マトリックス基板上、つまりパネル内に、全ての映像信号線ＤＬと接続可能に設けられたパネル内共通配線１０と、該パネル内共通配線１０を介して全映像信号線ＤＬと接続されている、パネル外に設けられた短絡制御回路１１よりなる。

全映像信号線ＤＬとパネル内共通配線１０との接続は、映像信号線毎に設けられたパネル内スイッチＳにて制御される。これらパネル内スイッチＳは、共通に設けられた制御信号線１２を介して短絡制御回路１１より供給される第１の制御信号にて一斉駆動され、第１の制御信号が“Ｈ”レベルの期間にＯＮし、“Ｌ”レベルの期間にＯＦＦする。

したがって、全ての映像信号線ＤＬは、第１の制御信号が“Ｈ”レベルの期間に短絡制御回路１１と接続され、該制御信号が“Ｌ”レベルの期間に、短絡制御回路１１と非導通となる。第１の制御信号は、ＣＯＭ電極の信号である共通電極信号の極性が変化するタイミングで、所定の期間において“Ｈ”レベルとなる信号である。

映像・ＣＯＭ短絡回路７は、適宜のパネル内配線を設計することによって、ＴＦＴ−ＬＣＤ装置の任意の箇所に設けることができるとともに、映像信号線駆動回路３に内蔵することもできる。
図２は、映像・ＣＯＭ短絡回路７を、映像信号線駆動回路３に内蔵する場合の構成例を示すブロック図である。

同図において、入力Ｉ／Ｆ（インタフェース）２０を介してビデオ信号がコントロールロジック２１に入力されると、その内容がラインメモリ２２に一時記憶される。コントロールロジック２１は、映像信号線駆動回路３にサンプル＆ホールド回路用のクロック信号ＣＫおよびその他制御信号を送信する一方、上記映像信号をデジタル信号としてＤＡＣ２４に出力する。なお、コントロールロジック２１を動作させるためのプログラムは、コントロールロジック２１に接続されたＥＰＲＯＭ２３に格納されている。

コントロールロジック２１から出力されたデジタル信号は、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）２４によってアナログ信号に変換され、アナログビデオ信号として映像信号線駆動回路３に入力される。

映像信号線駆動回路３は、ＤＡＣ２４から入力されたアナログビデオ信号に基づいて、パネル内の各映像信号線ＤＬに映像信号を出力する。映像信号線駆動回路３には、短絡制御回路１１が内蔵されている。

図３は、映像信号線駆動回路３の短絡制御回路１１が、各映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡する構成を示した模式図である。同図において、ＤＡＣ２４から映像信号線駆動回路３に出力されたアナログビデオ信号はアナログバスラインを経て選択回路３０に入力される。選択回路３０は、各種のクロック信号に基づいて、各映像信号線ＤＬを順次選択しながら各映像信号線ＤＬに映像信号を出力する。同図に示されるとおり、各映像信号線ＤＬは、共通配線３１、短絡スイッチ３２、および短絡スイッチ３５を介して共通電極信号線と短絡される構成となっている。同図の共通配線３１は、各映像信号線ＤＬにプリチャージするためのプリチャージ用配線を兼ねている。すなわち、短絡スイッチ３３が導通した場合には、共通配線３１および各映像信号線ＤＬに正（＋）極のプリチャージ電位が与えられる一方、短絡スイッチ３４が導通した場合には、共通配線３１および各映像信号線ＤＬに負（−）極のプリチャージ電位が与えられる。

映像・ＣＯＭ短絡回路７は、共通電極信号線と短絡すべき各映像信号線ＤＬを選択することが可能となっており、映像・ＣＯＭ短絡回路７は、共通配線３１、短絡スイッチ３２、および短絡スイッチ３５の導通を制御することによって、フレームの書き換え時に映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡する。より詳細には、映像・ＣＯＭ短絡回路７は、各液晶容量５の画素電極に極性を反転したプリチャージ電圧を印加する前の期間に、映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡する構成となっている。

各映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡するための短絡スイッチ３２および短絡スイッチ３５は、スイッチ外部から入力される制御信号ＣＴＲＬ１およびＣＴＲＬ２によって制御されている。制御信号ＣＴＲＬ１およびＣＴＲＬ２は、単一の制御信号を元に生成された互いに逆相の制御信号である。本実施形態の短絡スイッチ３２および短絡スイッチ３５は、単一の制御信号を元に作成された制御信号ＣＴＲＬ１およびＣＴＲＬ２によって各トランジスタを一括制御することができる。

このような短絡スイッチ３２および短絡スイッチ３５は、例えば、図４に示すように、ＰチャンネルトランジスタとＮチャンネルトランジスタとを各一個ずつ用いた簡易なアナログスイッチ回路によって構成することができる。

なお、映像・ＣＯＭ短絡回路７が共通電極信号線と各映像信号線ＤＬとを短絡する場合には、その短絡と同時に、共通電極信号線および各映像信号線ＤＬへの信号出力が高インピーダンス化されることが好ましい。例えば、各映像信号線ＤＬに信号を出力するサンプル／ホールド回路のラッチ側のスイッチを全てＯＦＦにすることによって、映像信号線駆動回路をハイインピーダンスすることができる。このような構成によれば、共通電極信号線と各映像信号線ＤＬと間の電荷移動をより効果的なものとすることができる。

一方、図５は、映像・ＣＯＭ短絡回路７を、映像信号線駆動回路３が接続された側と反対側の端部において各映像信号線ＤＬと接続する場合の構成例を示すブロック図である。

図５において、ＤＡＣ２４から出力されたアナログ信号がアナログバスラインを経て選択回路３０に入力されるまでの構成は図３と同様であるが、図５の構成では、共通配線３１は各映像信号線ＤＬにプリチャージ電圧を印加するためのプリチャージ専用配線となっている一方、各映像信号線ＤＬと共通電極信号線との短絡は、映像信号線駆動回路３が接続された側と反対側の端部において各映像信号線ＤＬと接続れた映像・ＣＯＭ短絡回路５７によって行われる。このような構成を採用すれば、映像信号線駆動回路３と映像・ＣＯＭ短絡回路７とをＴＦＴ−ＬＣＤ装置内に配置するにあたって、映像信号線駆動回路３のレイアウトに余裕を持たせ、設計の自由度を確保することができる。

図５に示されるとおり、映像・ＣＯＭ短絡回路５７は、短絡スイッチ３６および３７、シフトレジスタ３８を備えている。すなわち、映像・ＣＯＭ短絡回路５７は、外部から入力される選択信号に基づいてシフトレジスタ３８を作動させ、シフトレジスタ３８の出力信号によって短絡スイッチ３６および３７の導通を制御する。これによって、映像・ＣＯＭ短絡回路５７は、共通電極信号線と短絡すべき各映像信号線ＤＬを選択することが可能となっており、映像・ＣＯＭ短絡回路５７は、フレームの書き換え時に映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡する。より詳細には、映像・ＣＯＭ短絡回路５７は、各液晶容量５の画素電極に極性を反転したプリチャージ電圧を印加する前の期間に、映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡する構成となっている。

また、映像・ＣＯＭ短絡回路５７は、各映像信号線ＤＬにおいて、前回フレームのデータ（映像信号）と、次回フレームのデータ（映像信号）とを比較することによって、各映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡すべきか否かを判定する構成としてもよい。例えば、映像・ＣＯＭ短絡回路５７は、対象となる映像信号線ＤＬを短絡すべきと判定したときには１（ＯＮ）の値を、対象となる映像信号線ＤＬを短絡すべきでないと判定したときには０（ＯＦＦ）の値を順次シフトレジスタ３８にデータ保持しておき、この保持データに応じて、次のフレームの表示時に各映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡するかを制御する。

この構成によれば、共通電極信号線との短絡による電荷移動（後述）によって、映像信号線の電位が、次のフレームの表示しようとする映像信号の目標電位に近づく場合のみに短絡を行うことが可能となる。

例えば、前回フレームの映像信号と次回フレームの映像信号とに対応付けた形式で、各映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡するか否かの情報を映像・ＣＯＭ短絡回路５７内の不揮発性メモリ（不図示）に適宜設けるルックアップテーブルに格納しておくことも好ましい。

図６は、このようなルックアップテーブルの概略構成を示す説明図である。図６のルックアップテーブルでは、前回フレームのデータ（映像信号）の値Ｄ１と、今回フレームのデータ（映像信号）Ｄ２の値とが互いに対応づけられており、Ｄ１とＤ２との組み合わせに対して、「０」（短絡しない）または「１」（短絡する）が規定されている。したがって、映像・ＣＯＭ短絡回路７は、その映像信号を付与すべき映像信号線ＤＬのＤ１およびＤ２が決まれば、上記ルックアップテーブルを参照することによって、その映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡すべきか否かを決定することが可能となる。本構成によれば、全ての映像信号線ＤＬを共通電極信号線と短絡させる以外に、特定の映像信号線ＤＬのみを対象として共通電極信号線と短絡させることができる。

なお、上記では、ルックアップテーブルを設けてその映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡すべきか否かを決定しているが、必ずしもテーブルである必要はなく、例えば、関数でもよい。つまり前回のデータＤ１と今回のデータＤ２とから予め用意された関数から映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡すべきか否かを決定してもよい。

また、映像信号に関するデータは、シフトレジスタ３８の他、表示用メモリとして常備される前述のラインメモリに保持させることも好ましい。表示用メモリを有効活用すれば、専用メモリなどの複雑な構成を採用することなく、映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡すべきか否かを決定することが可能となる。

ここで、本実施形態のＴＦＴ−ＬＣＤ装置およびその駆動回路によって、映像信号線および共通電極信号線の駆動に必要な電荷供給能力、駆動に要する負荷ないし消費電力を低減することができる原理について説明する。

前述のとおり、本実施形態のＴＦＴ−ＬＣＤ装置では、映像信号がフレーム毎に極性反転駆動されるとともに、ＣＯＭ信号の極性、つまり映像信号に対する極性も、映像信号の極性反転に対応して反転されている。

そして、前述の映像・ＣＯＭ短絡回路によって、フレームの書き換え時、より詳細には、各液晶容量５の画素電極に極性を反転したプリチャージ電圧を印加する前の期間に映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡する。

このとき、映像信号線ＤＬと共通電極信号線との間で互いの電位差をなくすように充放電されるので、両者の電位は、これらの中間電位に向けて収束する。この結果、画素電極の電位が、あらかじめ極性反転後に到達させる目標電位に近づくので、極性反転後の映像信号を印加するための電荷供給量が少なくなる。

これにより、表示素子駆動回路は、映像信号線および共通電極信号線の駆動に必要な電荷供給能力を削減できるので、表示素子の駆動に要する負荷ないし消費電力を低減することが可能となる。

図７（ａ）〜（ｃ）は、表示すべきビデオ信号の階調別に、共通電極信号線に印加される共通電極信号Ｖ_COMおよび映像信号Ｖ_DLの波形例を示した図である。同図において、（ａ）は黒階調、すなわちノーマリホワイトにおいて画素容量に高い実効電圧を印加する場合の波形例である一方、（ｃ）は白階調、すなわちノーマリホワイトにおいて画素容量に実効電圧をほとんど印加しない場合の波形例である。（ｂ）は、（ａ）と（ｃ）との中間、すなわち中間階調に対応する実効電圧を画素容量に印加する場合の波形例である。

あるフレーム（図７では水平期間）において映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡したとき収束する中間電位が、次のフレームで極性反転された目標電位に近づくのは、図７（ａ）〜（ｃ）のうち、（ａ）（ｂ）の場合である。

特に（ａ）の場合、映像信号線ＤＬによって画素電極に供給される映像信号の電圧の正負と上記共通電極信号線によって共通電極に供給される共通電極信号の電圧の正負とが異なっているので、短絡時の電荷移動がより速やかになるとともに、映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡したとき収束する中間電位は、短絡前の各電位よりも確実に次の目標電位に近い値となる。したがって、（ａ）のように、画素容量に高い実効電圧を印加する場合には、特に短絡による電荷供給能力の削減効果が高くなる。

図７（ｂ）において、映像信号線ＤＬの電圧波形が１水平期間毎に振幅５Ｖでスイッチングする一方、ＣＯＭ電極の電圧波形が０Ｖであると仮定すると、映像信号線ＤＬと共通電極信号線との短絡によって、両者が収束すべき中間電位はおおよそ２．５Ｖになると考えられる。一般に、画素容量などの容量性負荷に交流充電するときの消費電力は、Ｐ ∝ ｆ×ｃ×ｖ^２の関係を満たすことが知られている。ここで、Ｐは消費電力、ｆは交流周波数、ｃは容量、ｖは電圧である。すなわち、消費電力Ｐは電圧ｖの二乗に比例するので、上記のように、映像信号線ＤＬに付与すべき電圧が５Ｖから２．５Ｖに半減すれば、映像信号線ＤＬを充電する駆動回路の消費電力は、１／４程度になることが期待できる。

なお、通常入力されるビデオ信号においては、画素階調は黒階調から白階調までの様々な階調で時間変動し、各階調に応じた電圧波形が各画素容量に印加されるので、本実施形態のＴＦＴ−ＬＣＤ装置およびその駆動回路によれば、常に、映像信号線および共通電極信号線の駆動に必要な電荷供給能力、駆動に要する負荷ないし消費電力を低減することができると考えてよい。

ただし、図７（ａ）〜（ｃ）のうち、（ａ）の場合のみ、または（ａ）（ｂ）の場合のみを対象として、映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡すれば、短絡による電荷供給能力の削減効果がより高くなる可能性が期待できる。このような短絡を実現するには、例えば、前述のルックアップテーブルのテーブル値として「０」（短絡しない）または「１」（短絡する）の値をあらかじめ規定するにあたって、映像信号線ＤＬによって画素電極に供給される映像信号の電圧の正負と共通電極信号線によってＣＯＭ電極に供給される共通電極信号の電圧の正負とが同じ（同相）場合には「０」（短絡しない）を割り当てる一方、映像信号線ＤＬによって画素電極に供給される映像信号の電圧の正負と上記共通電極信号線によって共通電極に供給される共通電極信号の電圧の正負とが異なる（逆相）場合には「１」（短絡する）を割り当てておけばよい。映像・ＣＯＭ短絡回路７（５７）は、その映像信号を付与する映像信号線ＤＬのＤ１およびＤ２が決まれば、上記ルックアップテーブルを参照することによって、その映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡すべきか否かを決定することが可能となる。

本発明のＴＦＴ−ＬＣＤ装置は、映像・ＣＯＭ短絡回路７・５７は、映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡させる期間を可変設定されるように構成することも好ましい。上記の構成によれば、例えば、映像信号線ＤＬと共通電極信号線との短絡期間を短くすることによって、画素容量への充電時間（プリチャージ時間を含む）を長く設定することができる。これにより、画素容量への電位書き込み精度を向上させることができる。

図８のグラフは、短絡期間および充電期間における共通電極信号線の電位変動、短絡期間および充電期間における映像信号線ＤＬの電位変動を示すものである。映像信号線ＤＬに付与すべき電圧はビデオ信号の階調によって異なるが、目標電圧が小さい場合には、映像信号線ＤＬと共通電極信号線との短絡期間が長すぎて、図８に示すように、映像信号線ＤＬと共通電極信号線とを短絡したとき収束する中間電位が目標電圧より高くなってしまうことがあり得る。このような場合、映像信号線ＤＬと共通電極信号線との短絡期間を短くすることによって、短絡後の到達電位を目標電圧に近づけることができる。

適切な短絡期間を設定する具体的手法としては、全ての映像信号線ＤＬにおける前回フレームのデータ（映像信号）と次回フレームのデータ（映像信号）との変化量の平均値に基づいて、全ての映像信号線ＤＬの短絡期間を一律に設定することもできるし、前述のように、各映像信号線ＤＬに個別の短絡期間を設定し、例えば内部クロックによって個別の短絡期間を制御してもよい。後者の場合、図６のルックアップテーブルに、「０」（短絡しない）または「１」（短絡する）を記憶させるのではなく、各映像信号線ＤＬの短絡期間（例えばクロック数）を記憶させておくことも好ましい。前者の手法によれば、回路構成を簡単なものとすることができる一方、後者の手法によれば、よりきめ細やかな短絡期間の制御が可能となる。

なお、上記では、ライン毎の極性反転方式によってＴＦＴ−ＬＣＤ装置を駆動することを前提として本発明に係る表示素子駆動回路を説明したが、本発明に係る表示素子駆動回路は、ライン毎の極性反転方式によって表示素子を駆動する場合だけでなく、ドット毎の極性反転方式によって表示素子を駆動する場合であっても適用可能である。

また、本発明の表示素子駆動回路が駆動すべき表示素子は、液晶表示装置に限らず、有機ＥＬ表示装置などでもよく、配線容量を充電する必要のある表示装置であればどのようなものでもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

最後に、本実施形態における液晶表示装置の各ブロック、特に映像・ＣＯＭ短絡回路の制御部は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。

すなわち、本実施形態における液晶表示装置は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである液晶表示装置の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記液晶表示装置に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

また、液晶表示装置を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は、表示素子のアクティブマトリックス駆動等に好適に利用できる。

本発明の一実施形態に係るＴＦＴ−ＬＣＤ装置の構成を示す等価回路図である。 映像・ＣＯＭ短絡回路を映像信号線駆動回路に内蔵する場合の構成例を示すブロック図である。 映像信号線駆動回路の短絡制御回路が各映像信号線と共通電極信号線とを短絡する構成を示した模式図である。 アナログスイッチ回路の構成例を示す図である。 映像・ＣＯＭ短絡回路を、映像信号線駆動回路が接続された側と反対側の端部において各映像信号線と接続する場合の構成例を示すブロック図である。 ルックアップテーブルの構成例を示す説明図である。 （ａ）は黒階調、（ｂ）は中間階調、（ｃ）は白階調において、画素容量に印加される電圧波形の例を示す図である。 短絡期間および充電期間における共通電極信号線の電位変動例、短絡期間および充電期間における映像信号線の電位変動例を示すグラフである。

符号の説明

２ 走査信号線駆動回路
３ 映像信号線駆動回路
４ 画素ＴＦＴ（スイッチング素子）
５ 画素容量
７ 映像・ＣＯＭ短絡回路（短絡手段）
１０ パネル内共通配線
１１ 短絡制御回路（短絡手段）

Claims (8)

1. 画素を構成する複数の画素容量と、
   上記画素容量の一方の電極である画素電極に接続されたスイッチング素子と、
   上記スイッチング素子に走査信号を供給する走査信号線と、
   上記スイッチング素子を介して、上記画素電極に映像信号を供給する映像信号線と、
   上記画素容量の他方の電極である共通電極に共通電極信号を供給する共通電極信号線と、
   各画素容量における上記映像信号の上記共通電極信号に対する極性を走査期間毎に反転させるとともに、上記画素電極に極性を反転した映像信号を印加する前の期間に、上記映像信号線と上記共通電極信号線とを短絡させることができる短絡制御手段と、
   あるフレームの表示時点まで、その前のフレームの映像信号に関するデータを保持するためのデータ保持手段と、
   上記映像信号線と上記共通電極信号線とを短絡させるか否かの情報を格納するルックアップテーブルとを備えており、
   上記ルックアップテーブルに格納される情報は、あるフレームの表示時に、上記映像信号線と上記共通電極信号線とを短絡させるか否かを、上記データ保持手段に保持された前のフレームの映像信号と現フレームの映像信号とに応じて決定するための情報であり、
   上記短絡制御手段は上記ルックアップテーブルを参照して、特定の映像信号線のみを対象として上記共通電極信号線と短絡させるものであって、
   上記短絡制御手段により上記共通電極信号線と短絡される上記特定の映像信号線は、
   上記共通電極信号線との短絡による電荷移動によって、上記映像信号線の電位が、次のフレームで表示しようとする映像信号の目標電位に近づく映像信号線のみであることを特徴とする表示素子駆動回路。
2. 上記ルックアップテーブルには、上記映像信号線と上記共通電極信号線とを短絡させる短絡期間をも記憶させておき、短絡期間を可変設定したことを特徴とする請求項１に記載の表示素子駆動回路。
3. 上記映像信号線によって画素電極に供給される映像信号の電圧の正負と上記共通電極信号線によって共通電極に供給される共通電極信号の電圧の正負とが異なっていることを特徴とする請求項１又は２の何れか一項に記載の表示素子駆動回路。
4. 上記映像信号線と上記共通電極信号線との短絡と同時に、上記映像信号線および上記共通電極信号線への信号出力を高インピーダンス化することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の表示素子駆動回路。
5. 上記画素を予め充電するためのプリチャージ電圧を上記映像信号線に印加するプリチャージ手段を備え、
   上記短絡制御手段は、上記プリチャージ手段が上記映像信号線にプリチャージ電圧を印加する前の期間に、上記映像信号線と上記共通電極信号線とを短絡させることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の表示素子駆動回路。
6. 上記プリチャージ手段は、各映像信号線にプリチャージ電圧を印加するためのプリチャージ用バスラインを備え、
   上記短絡制御手段は、上記プリチャージ用バスラインと上記共通電極信号線との間に接続されたスイッチであることを特徴とする請求項５に記載の表示素子駆動回路。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載の表示素子駆動回路と、上記表示素子としての液晶パネルとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
8. 画素を構成する複数の画素容量と、
   上記画素容量の一方の電極である画素電極に接続されたスイッチング素子と、
   上記スイッチング素子に走査信号を供給する走査信号線と、
   上記スイッチング素子を介して、上記画素電極に映像信号を供給する映像信号線と、
   上記画素容量の他方の電極である共通電極に共通電極信号を供給する共通電極信号線と、
   各画素容量における上記映像信号の上記共通電極信号に対する極性を走査期間毎に反転させるとともに、上記画素電極に極性を反転した映像信号を印加する前の期間に、上記映像信号線と上記共通電極信号線とを短絡させることができる短絡制御手段と、
   あるフレームの表示時点まで、その前のフレームの映像信号に関するデータを保持するためのデータ保持手段と、
   上記映像信号線と上記共通電極信号線とを短絡させるか否かの情報を格納するルックアップテーブルとを備えた表示素子の駆動方法であって、
   上記ルックアップテーブルに格納される情報は、あるフレームの表示時に、上記映像信号線と上記共通電極信号線とを短絡させるか否かを、上記データ保持手段に保持された前のフレームの映像信号と現フレームの映像信号とに応じて決定するための情報であり、
   上記短絡制御手段は上記ルックアップテーブルを参照して、特定の映像信号線のみを対象として上記共通電極信号線と短絡させるものであって、
   上記短絡制御手段により上記共通電極信号線と短絡される上記特定の映像信号線は、
   上記共通電極信号線との短絡による電荷移動によって、上記映像信号線の電位が、次のフレームで表示しようとする映像信号の目標電位に近づく映像信号線のみであることを特徴とする表示素子駆動方法。
   

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