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JPWO2011145360A1 - 表示装置およびその駆動方法、ならびに表示システム - Google Patents

表示装置およびその駆動方法、ならびに表示システム Download PDF

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Abstract

本発明に係る表示装置の駆動方法は、複数の走査信号線を線順次に選択する走査線駆動回路と、電流が流れる出力回路が設けられ、当該出力回路および複数のデータ信号線を介して、選択された走査信号線上の画素にデータ信号を順次供給する信号線駆動回路とを備える装置において、入力された水平同期信号および垂直同期信号に基づいて、当該水平同期信号の周期よりも短い周期の水平同期制御信号と垂直同期制御信号を出力する同期信号出力工程と、垂直同期制御信号により規定される1垂直期間内において複数の走査信号線上における全ての画素にデータ信号を供給する走査工程と、1垂直期間内において、走査工程が終了した後、出力回路の能力を低下させる能力制御工程とを含んでいる。

Description

本発明は、消費電力を低減できる表示装置およびその駆動方法、ならびに表示システムに関する。
近年、液晶表示装置に代表される薄型、軽量、および低消費電力の表示装置が盛んに活用されている。こうした表示装置は、例えば携帯電話、スマートフォン、またはラップトップ型パーソナルコンピュータへの搭載が顕著である。また、今後はより薄型の表示装置である電子ペーパーの開発および普及も急速に進むことが期待されている。このような状況の中、現在、各種の表示装置において消費電力を低下させることが共通の課題となっている。
特許文献1には、画面を1回走査する走査期間よりも長い非走査期間であって、全走査信号線を非走査状態とする休止期間を設けることによって、低消費電力を実現する表示装置の駆動方法が開示されている。
日本国公開特許公報「特開2001−312253号公報(2001年11月9日公開)」
しかしながら、特許文献1に記載の技術においては、以下のような問題がある。
特許文献1の技術においては、走査期間よりも長い非走査期間すなわち休止期間を設けることによって、低消費電力を実現する。この走査期間と非走査期間とを合わせて1垂直期間としているため、当該1垂直期間は従来の1垂直期間よりも長く、単位時間あたりに画面を書き換える回数が少なくなる。したがって、各画素の駆動周波数(リフレッシュレート)が低くなる。リフレッシュレートが低くなると、表示パネルの特性によっては、画面上におけるフリッカ(ちらつき)を生じ易くなる。
また、リフレッシュレートが低くなることは、1秒間に表示できる画像枚数が減ることと同義であるため、動画を滑らかに表示することができない。通常、リフレッシュレート=60Hzに設定して、1秒間に60枚の画像を書き換えている。ここで特許文献1に記載の技術を使用して、走査期間を1フレーム、休止期間を2フレームとすると、リフレッシュレートは上記通常の場合の3分の1の20Hzとなる。つまり1秒間に20枚の画像しか書き換えられないため、コマ落ちした動画表示となってしまう。このため、特許文献1に記載の技術においては、特に動画を表示することは困難である。
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、フリッカを発生させることなく動画を表示でき、なおかつ消費電力を低減できる表示装置の駆動方法、ならびに液晶表示装置を提供することにある。
本発明に係る表示装置は、上記課題を解決するために、マトリクス状に配置された画素からなる画面に表示を行う表示装置であって、複数の走査信号線を線順次に選択する走査線駆動回路と、電流が流れる出力回路が設けられ、選択された走査信号線上の画素に、当該出力回路および複数のデータ信号線を介して、データ信号を順次供給する信号線駆動回路と、入力された水平同期信号に基づいて、当該水平同期信号の周期よりも短い周期の水平同期制御信号を出力し、かつ、入力された垂直同期信号に基づいて垂直同期制御信号を出力する同期信号出力手段と、上記垂直同期制御信号により規定される1垂直期間内において、上記信号線駆動回路が、上記水平同期制御信号に従って、上記複数の走査信号線上における全ての画素にデータ信号を供給した後、上記出力回路の能力を低下させる能力制御手段とを備えていることを特徴としている。
上記構成では、同期信号出力手段が、入力された水平同期信号および垂直同期信号に基づいて、水平同期制御信号および垂直同期制御信号を生成し出力する。水平同期制御信号および垂直同期制御信号は、走査線駆動回路と信号線駆動回路とを同期させる信号である。水平同期制御信号の周期は、入力された水平同期信号の周期よりも短い。このため、垂直同期制御信号により規定される1垂直期間よりも短い期間内に、走査線駆動回路が全ての走査信号線を選択し、信号線駆動回路は全ての走査信号線上の画素に対してデータ信号を供給することが可能になる。
ここで、1垂直期間内において、全ての走査信号線上の画素に対してデータ信号を供給する期間を走査期間と称する。また1垂直期間内における走査期間経過後の期間を非走査期間と称する。
上記構成によれば、非走査期間において、上記出力回路が低能力状態になるため、当該出力回路に流れる電流をカットできる。この結果、信号線駆動回路の平均消費電流が、従来の信号線駆動回路に比べて小さくなる。なお、上記出力回路には定常電流が流れていることが一般的であるため、上記出力回路に定常電流が流れている場合において、特に効果を発揮する。
したがって本発明の表示装置は、1垂直期間の長さを従来よりも長くすることなく、当該1垂直期間内に十分な休止期間を設けることができる。このため、単位時間あたりの走査期間の頻度を従来よりも少なくすることがない。これによって、本発明の表示装置は、フリッカを発生させることなく動画を表示でき、なおかつ消費電力を低減できる効果を奏する。
本発明に係る表示装置の駆動方法は、上記課題を解決するために、複数の走査信号線を線順次に選択する走査線駆動回路と、電流が流れる出力回路が設けられ、選択された走査信号線上の画素に、当該出力回路および複数のデータ信号線を介してデータ信号を順次供給する信号線駆動回路とを備える表示装置の駆動方法であって、入力された水平同期信号に基づいて、当該水平同期信号の周期よりも短い周期の水平同期制御信号を出力し、かつ、入力された垂直同期信号に基づいて垂直同期制御信号を出力する同期信号出力工程と、上記垂直同期制御信号により規定される1垂直期間内において、上記信号線駆動回路が、上記水平同期制御信号に従って、上記複数の走査信号線上における全ての画素にデータ信号を供給する走査工程と、上記1垂直期間内において、上記走査工程が終了した後、上記出力回路の能力を低下させる能力制御工程とを含むことを特徴としている。
上記方法によれば、本発明に係る表示装置と同様の作用効果を奏する。
本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
本発明に係る表示装置は、フリッカを発生させることなく動画を表示でき、なおかつ消費電力を低減できるという効果を奏する。
本発明の第1の実施形態に係る表示装置の表示パネルを駆動する際の各種信号波形を示す図である。 第1の実施形態に係る表示装置の全体構成を示す図である。 (a)は、信号線駆動回路の内部構成、特に出力部分を示す図であり、(b)は、AMP_Enable信号の波形および信号線駆動回路の消費電流波形を示す図である。 従来技術と比較した第1の実施形態の効果を説明する図である。 本発明の第2の実施形態に係る表示装置の回路構成を示す図である。 本発明の第3の実施形態に係る表示装置の回路構成を示す図である。 第3の実施形態に係る表示装置のタッチパネルを駆動する際の各種信号波形を示す図である。 図6に示す回路構成の他の例を示す図である。 (a)は、従来の表示装置における信号線駆動回路の内部構成、特に出力部分を示す図であり、(b)は、従来の表示装置における信号線駆動回路の消費電流波形を示す図である。 従来の表示装置の表示装置を示す図である。
〔実施形態1〕
本発明の第1の実施形態について図1から図4に基づいて説明すると以下の通りである。
(1.表示装置1の構成)
まず、本実施形態に係る表示装置(液晶表示装置)1の構成について、図2を参照して説明する。図2は、表示装置1の全体構成を示す図である。この図に示すように、表示装置1は、表示パネル2、走査線駆動回路(ゲートドライバ)4、信号線駆動回路(ソースドライバ)6、共通電極駆動回路8、タイミングコントローラ(同期信号出力手段、極性反転手段)10、電源生成回路14、およびメモリ(記録手段)16を備えている。タイミングコントローラ10はさらに制御信号出力部(能力制御手段)12を備えている。
表示パネル2は、マトリクス状に配置された複数の画素からなる画面と、前記画面を線順次に選択して走査するためのN本(Nは任意の整数)の走査信号線G(ゲートライン)と、選択されたラインに含まれる一行分の画素にデータ信号を供給するM本(Mは任意の整数)のデータ信号線S(ソースライン)とを備えている。走査信号線Gとデータ信号線Sとは互いに直交している。
図2に示すG(n)はn本目(nは任意の整数)の走査信号線Gを表す。たとえばG(1)、G(2)およびG(3)は、それぞれ1本目、2本目および3本目の走査信号線Gを表す。一方、S(i)はi本目(iは任意の整数)のデータ信号線Sを表す。たとえば、S(1)、S(2)およびS(3)は、それぞれ1本目、2本目および3本目のデータ信号線Sを表す。
なお、本実施形態は、説明の簡便のため等価回路を対象にした駆動を例にしており、表示パネル2内の各画素にはTFTが設けられており、TFTのドレインは図示しない画素電極に接続されている。
走査線駆動回路4は、各走査信号線Gを画面の上から下に向かって線順次走査する。その際、各走査信号線Gに対して、画素に備えられ画素電極に接続されるスイッチング素子(TFT)をオン状態にさせるための矩形波(走査信号)を出力する。これにより、画面内の1行分の画素を選択状態にする。
信号線駆動回路6には、メモリ16から入力された映像信号(矢印E)に基づき、選択された1行分の各画素に出力すべき電圧の値を算出し、その値の電圧を各データ信号線Sに出力する。結果、選択された走査信号線G上にある各画素に対して画像データ(データ信号)を供給する。
表示装置1は、画面内の各画素に対して、更に共通電極(COM:不図示)を備えている。共通電極駆動回路8は、タイミングコントローラ10から入力される極性反転信号(矢印G)に基づき、所定の共通電圧を共通電極に出力することで共通電極を駆動する。
タイミングコントローラ10には、入力映像同期信号として、水平同期信号(Hsync)、垂直同期信号(Vsync)が入力される(矢印B)。タイミングコントローラ10は、これらの入力映像同期信号に基づき、各回路が同期して動作するための基準となる映像同期信号として、水平同期制御信号(GCKなど)および垂直同期制御信号(GSPなど)を生成し、走査線駆動回路4、信号線駆動回路6、およびメモリ16に出力する(矢印C、D、F)。
水平同期制御信号は、信号線駆動回路6において、メモリ16から入力された映像信号を表示パネル2へ出力するタイミングを制御する出力タイミング信号として使用され、走査線駆動回路4において、表示パネル2へ走査信号を出力するタイミングを制御するタイミング信号として使用される。また、垂直同期制御信号は、走査線駆動回路4において、走査信号線Gの走査スタートのタイミングを制御するタイミング信号として使用される。
なお、本明細書において、特段の断りがない限り、「1垂直期間」とは、上記垂直同期制御信号により規定される期間を意味し、「1水平期間」とは、上記水平同期制御信号により規定される期間を意味する。
走査線駆動回路4は、タイミングコントローラ10から受け取った水平同期制御信号および垂直同期制御信号に従って、表示パネル2の走査を開始し、各走査信号線Gを順次選択して走査信号を出力する。
信号線駆動回路6は、タイミングコントローラ10から受け取った水平同期制御信号に従って、メモリ16から入力された映像信号に基づく画像データ(データ信号)を、表示パネル2の各データ信号線Sに書き込む。
電源生成回路14は、表示装置1内の各回路が動作するために必要な電圧であるVdd、Vdd2、Vcc、Vgh、およびVglを生成する。そして、Vcc、Vgh、Vglを走査線駆動回路4に出力し、VddおよびVccを信号線駆動回路6に出力し、Vccをタイミングコントローラ10に出力し、Vdd2を共通電極駆動回路8に出力する。
メモリ16は、入力された入力映像信号(矢印A)を記録する機能を有する。また、メモリ16は、タイミングコントローラ10から受け取った映像同期信号に従って、記録した入力映像信号に基づく映像信号(矢印E)を、信号線駆動回路6に出力する。
(2.従来の表示装置における消費電力)
従来の表示装置における消費電力の問題について図9を参照して説明する。図9の(a)は信号線駆動回路106の出力部分に関する内部構成を示す図であり、図9の(b)は信号線駆動回路106の消費電流波形(I(Vdd))を示す図である。一般的な解像度WSVGA(1024RGB×600)を有する表示装置を例に挙げると、このような表示装置の信号線駆動回路106は1024×3(RGB)=3072個のアナログアンプ118を必要とする。各アナログアンプ118は、データ信号線Sにデータ信号を出力する素子である。個々のアナログアンプ118には、出力能力を確保するために、0.01mA程度の常時定常電流が流れている。
したがって、3072個のアナログアンプ118では常時定常電流の総計は約30.7mAとなる。信号線駆動回路106に供給される電圧源(Vdd)は通常10V程度であるため、10V×30.7mA=307mWの電力を信号線駆動回路が消費する。結果、平均消費電流は図9の(b)の矢印P2に示す値となり、この値は表示装置全体の消費電力に対して相当量を占めており、表示装置の低消費電力化を妨げる1つの大きな原因となっている。
(3.表示装置1における消費電力)
本実施形態の表示装置1は、前記した従来の表示装置に比べてより少ない平均電力で動作する。この点について以下に説明する。
<アナログアンプ18の動作>
まず、信号線駆動回路6の備えるアナログアンプ(出力回路)18について図3を参照して説明する。図3の(a)は、信号線駆動回路6の内部構成、特に出力部分を示す図であり、図3の(b)は、AMP_Enable信号の波形を示す図である。
図3の(a)に示すように、信号線駆動回路6において、各アナログアンプ18はデータ信号線Sごとに設けられる。したがって、本実施形態に係る信号線駆動回路6はM個のアナログアンプ18を備えている。すなわちアナログアンプ18の数とデータ信号線Sの数とは互いに等しい。
信号線駆動回路6は、各アナログアンプ18にAMP_Enable信号を入力するためのAMP_Enable信号線をさらに備えている。この信号線は、タイミングコントローラ10の制御信号出力部12に接続されている。また、信号線駆動回路6の内部においては、各アナログアンプ18に並列に接続されている。
上述したように、Vddは表示装置1内の電源生成回路14から供給される電圧源であり、信号線駆動回路6を含め、各アナログアンプ18もVddの供給を受けて動作する。
タイミングコントローラ10の制御信号出力部12は、各アナログアンプ18の動作状態を規定する制御信号であるAMP_Enable信号を、予め定められたタイミングで信号線駆動回路6の各アナログアンプ18に出力する。アナログアンプ18は、AMP_Enable信号がH値のときには動作し、L値のときには休止する。
後述にて詳細に説明するが、表示装置1では、表示パネル2を駆動する際、垂直同期制御信号に規定される1垂直期間が走査期間と非走査期間とに分割される。制御信号出力部12は、図3の(b)に示すように、走査期間においてはAMP_Enable信号をH値にしてアナログアンプ18を動作させる。また、制御信号出力部12は、非走査期間においては、AMP_Enable信号をL値にしてアナログアンプ18を休止させる。
<信号波形>
表示パネル2を駆動する際の各種信号の波形について、図1を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る表示装置1の表示パネル2を駆動する際の各種信号波形を示す図である。
図1の上段には、タイミングコントローラ10およびメモリ16へ入力される入力信号について示している。例えば、タイミングコントローラ10には、入力映像同期信号として、垂直同期信号(Vsync)および水平同期信号(Hsync)が入力される。また、タイミングコントローラ10への入力映像同期信号の入力と共に、メモリ16には、入力映像信号が入力される。入力映像信号の1フレーム分の画像データ転送期間は、Hsyncに規定される1垂直期間に相当する。
また、図1の下段には、タイミングコントローラ10およびメモリ16が出力する出力信号について示している。
例えば、タイミングコントローラ10は、入力された入力映像同期信号に基づき、各回路が同期して動作するための基準となる映像同期信号として、水平同期制御信号および垂直同期制御信号を生成する。ここで、タイミングコントローラ10は、入力されたVsyncと同じ周期の垂直同期制御信号を生成し、入力されたHsyncの周期よりも短い周期の水平同期制御信号を生成する。図1では、生成される水平同期制御信号の周期は、Hsyncの周期の1/3に相当する。タイミングコントローラ10は、生成した水平同期制御信号および垂直同期制御信号を、画像同期信号として、走査線駆動回路4、信号線駆動回路6、およびメモリ16に出力する。
ここで、水平同期制御信号の周期は短いため、1垂直期間内において、当該1垂直期間よりも短い期間(走査期間)に1フレーム分の走査が行われる。なお、水平同期制御信号の周期は例示したものに限られない。例えば、水平同期制御信号の周期は、Hsyncの整数分の1(周波数が整数倍)であることが好ましい。
メモリ16は、記録している入力映像信号に基づき、入力された垂直同期制御信号および水平同期制御信号に従って映像信号を出力する。映像信号の1フレーム分の画像データ転送期間は、走査期間に相当する。
制御信号出力部12は、生成された垂直同期制御信号および水平同期制御信号に同期して、AMP_Enable信号を出力する。
また、信号線駆動回路6は、AMP_Enable信号がH値を維持する間、データ信号線Sへデータ信号の供給を行う。
<表示パネル2の駆動>
以下、上述の各種信号によって制御される表示パネル2の駆動について、さらに図1を参照して説明する。
表示装置1では、垂直同期制御信号が1垂直期間ごとに入力される。まず、制御信号出力部12が、垂直同期制御信号に同期して、AMP_Enable信号の電圧をL値からH値に変化させる。これにより、信号線駆動回路6が備えるアナログアンプ18が、非動作状態から動作状態(通常状態)へと切り替わる。
次に、走査線駆動回路4は、垂直同期制御信号および水平同期制御信号に同期して、1本目の走査信号線Gに走査信号を出力する。これによって、走査信号線G(1)に接続された画素のTFTのゲートがオン状態になる。
次に、信号線駆動回路6は、水平同期制御信号に同期して、データ信号線Sごとに、当該データ信号線Sに接続されたアナログアンプ18からデータ信号を出力する。これにより、表示に必要な電圧が各データ信号線Sに供給され、TFTを通じて走査信号線G(1)上の画素電極に書き込まれる。当該書き込みの終了後、走査信号線G(1)に接続された画素のTFTのゲートがオン状態からオフ状態に戻る。
最初の1水平期間が経過したら、次の垂直同期制御信号が入力される。2本目以降の走査信号線Gに接続された画素は、1本目の走査信号線Gに接続された画素と同様の手順によって書き込みが行われる。このようにして、N本全ての走査信号線Gの画素に書き込みが行われる期間を書き込み期間と称する。当該書き込み期間は走査期間と同じ期間を示す。
AMP_Enable信号は、上記書き込み期間の間、H値を維持している。
最初の1垂直期間において、上記書き込み期間(走査期間)が経過した後、制御信号出力部12は、AMP_Enable信号をH値からL値に変化させる。この結果、アナログアンプ18が非動作状態になる。
最初の1垂直期間が経過したら、次の垂直同期制御信号が入力され、2フレーム目以降の駆動についても、上述と同様の手順によって行われる。
なお、アナログアンプ18が非動作状態の間、アナログアンプ18の出力とデータ信号線S(i)との接続が切られる。詳しくは後述するが、データ信号線S(i)は電気的に浮いた状態にしてもよく、Vdd等に接続させた状態にしてもよい。
<作用効果>
以上の構成によれば、非走査期間の間、アナログアンプ18の定常電流がカットされている。結果、平均消費電流は図3の(b)の矢印P1に示す値となり、この値は従来の表示装置における平均消費電流(図9の(b)の矢印P2)に比べて著しく小さい。また、1走査期間内に休止期間をまとめて設けているため、走査状態と休止状態とを切り替える際に瞬間に流れる電流についても極力省くことができる。したがって表示装置1では、従来の表示装置に比べて消費電力を低減する効果を奏する。
次に、従来の表示装置を比較例1とし、上記特許文献1の表示装置を比較例2として用い、本実施形態の効果をより詳細に説明する。各例において、走査信号線GはN本とする。
図4は、垂直同期制御信号、水平同期制御信号、および走査信号の各種信号波形を示す図であり、図4の(a)は本実施形態を示し、図4の(b)は比較例1を示し、また図4の(c)は比較例2を示す。
比較例1では、図4の(b)に示すように、走査期間が1垂直期間に相当する。このため、比較例1では、信号線駆動回路が常時電力を消費し続けなくてはならない。
比較例2では、図4の(c)に示すように、走査期間が比較例1の走査期間と同じ時間であるが、走査期間後に当該走査期間よりも長い時間の休止期間が設けられている。このため、比較例2では、1垂直期間が、比較例1の1垂直期間の数倍に相当する。すなわち、単位時間あたりの走査期間の頻度が減っているため、動画を滑らかに表示することが難しい。
本実施形態では、図4の(a)に示すように、1垂直期間は比較例1の1垂直期間と同じである。しかし、本実施形態では、1水平期間が比較例1および比較例2よりも短いため(図4では比較例1および2の1/2に相当する)、本実施形態に係る走査期間は比較例1および比較例2よりも短い。すなわち、表示装置1は、1垂直期間よりも短い期間に、全ての画素に対する走査を終える。
したがって、図4の(a)〜図4の(b)を参照すると、本実施形態は、単位時間あたりの走査期間の頻度を従来よりも少なくすることなく、1垂直期間内に十分な休止期間(非走査期間)を設けることができることが分かる。この休止期間中に、上述する消費電力の低減を行うことができる。
なお、本実施形態において、1水平期間、すなわち、ある走査信号線Gにおける各画素にデータ信号線S(1)〜S(M)が電荷を書き込む時間は、従来(比較例1および比較例2)の時間よりも短い。しかしながら、近年開発されている、能力を大幅に向上されたシリコンからなるTFTを用いれば、上述のような短い1水平期間においても、画素に対して表示に必要な電荷を十分に書き込むことが可能である。
このようなTFTとして、例えば、インジウム、ガリウム、および酸化亜鉛を組み合わせて半導体層を構成するTFT(例えば特開2010−98305公報参照)などが挙げられる。
(4.従来の表示装置における輝度分布)
次に、従来の表示装置における輝度分布の問題について図10を参照して説明する。図10は、ノーマリブラックの表示パネル102における輝度分布を説明するための図である。
液晶表示装置は、画素電極とデータ信号線S間に寄生容量を有しており、フレーム反転駆動の際、この寄生容量の影響によって表示パネルには面内輝度分布が生じてしまう。
面内輝度分布が生じる理由については、あるフレーム(正極性書き込み)及びその次のフレーム(負極性書き込み)におけるデータ信号線Sの電圧と、当該フレームにおいて最初に走査を行う最上段の画素のドレイン電圧と、当該フレームにおいて最後に走査を行う最下段の画素のドレイン電圧との関係を考えることで理解できる。例えば全画面で同じ階調を表示することを想定した上で、以下に具体的に説明する。
あるフレームの1垂直期間の最初に、最上段の走査信号線G1が走査され、そのデータ信号線G1に繋がるTFTがONになり、ドレイン電極にデータ信号線Sからの所定の電圧値(正極)が印加される。フレーム反転駆動であるため、同じフレーム内では同じ電圧がデータ信号線Sに出力され続ける。この後、次のフレームにおいては極性反転を行い、データ信号線Sには所定の電圧値(負極)が出力された状態で、再度走査信号線G1を走査する。よって、走査信号線G1にとっては、走査完了後ほぼ1垂直期間の間、データ信号線Sの電圧は変動しない。
また、あるフレームの1垂直期間の最後に、最下段の走査信号線Gnが走査され、その走査信号線Gnに繋がるTFTがONなり、ドレイン電極にデータ信号線Sからの所定の電圧値(正極)が印加される。この後、直ぐに次のフレームに切り替わり、この次のフレームにおいては極性反転を行い、データ信号線Sには所定の電圧値(負極)が出力される。よって、走査信号線Gnにとっては、あるフレームにおける走査の後直ぐにデータ信号線Sの電圧が逆極性へと変動するため、これに伴い寄生容量によるドレイン電圧の変動が生じる。このようにドレイン電圧が変動した状態(所定の正極電圧と異なった状態)が1垂直期間保持される。
このメカニズムにより、最上段と最下段では、走査後の保持期間において、ドレイン電圧が異なってしまう。また、このメカニズムによる現象は、最上段と最下段に限らず、ある走査信号線Gを走査後、データ信号線Sへの印加電圧が極性反転するまでの時間に応じて生じる現象である。
したがって、従来の表示装置では、図10に示すように、画面の上部から下部にかけて輝度傾斜が生じることとなる。
(5.表示装置1における輝度分布)
表示装置1においても、共通電極駆動回路8は、極性反転信号に従って、1垂直期間毎にデータ信号線Sの極性を反転するフレーム反転駆動を行っているものとする。
ここで、表示装置1では、上述したように、1垂直期間よりも短い期間に1フレーム分の走査を完了させることができる。このため、フレーム反転の際、当該フレーム走査完了後に極性反転を行うまでの期間が最上段から最下段まであまり変わらなくなるため、表示パネル2に輝度分布が発生することを低減できる。
なお、隣り合うデータ信号線S毎に、印加される極性が反対の極性となる、列反転駆動を行うことがより好ましい。具体的には、あるフレームにおいて、偶数番目のデータ信号線Sには正極性の電圧を印加し、奇数番目のデータ信号線Sには負極性の電圧を印加する。次のフレームでは、それぞれ逆の極性の電圧を印加する。こうすることで、正負極性の切替えにおけるチラツキを空間的に相殺させることができるため、表示パネル2におけるフリッカの発生を低減させることができる。
(その他構成)
<階調アンプを備える場合>
本発明では、アナログアンプ18の数と、データ信号線Sの数とは必ずしも同一である必要はない。たとえばアナログアンプ18を階調毎に構成する方式にすると、その数をデータ信号線Sの数よりも少なくできる。例えば、表示パネル2の駆動時には、選択された走査信号線G上の画素に接続されたデータ信号線S(i)を、当該画素が表示する階調に応じた電圧を出力するアナログアンプ18に接続させることができる。
この場合においても、上述した駆動方法を実行できるため、非走査期間における定常電流を削減でき、結果、消費電力を低減できる。
<非走査期間におけるデータ信号線の接続先>
非走査期間において、データ信号線S(i)の接続先は不定であってもよく、または任意の電源であってもよい。
例えば、非走査期間においてデータ信号線S(i)が電気的に浮いている状態であってもよい。この場合、非走査期間(AMP_Enable信号がL値になっている期間)において、アナログアンプ18とデータ信号線S(i)との接続は切れており、データ信号線S(i)の接続先は不定である。
また、非走査期間においてデータ信号線S(i)が共通のVddに接続されていてもよい。この場合、非走査期間において、アナログアンプ18とデータ信号線S(i)との接続は切れており、かつ、いずれのデータ信号線S(i)も、共通の電圧力源(Vdd)に接続されている。これにより、データ信号線S(i)に出力された電圧は、走査期間の終了後、すなわちAMP_Enable信号がH値からL値に変化した後、ピークの値から一定値だけ減少し、その値を安定して保つ。結果、非走査期間において、データ信号線Sに出力された電圧が安定するので、安定した表示を維持することができる。
なお、非走査期間におけるデータ信号線S(i)の接続先は、任意の電圧源(Vdd)に限らず、グラウンド(GND)または共通のノードであってもよい。いずれの場合も、非走査期間における、データ信号線Sに出力された電圧を安定化できる効果が得られる。
<タイミングをずらす例>
表示装置1では、アナログアンプ18を非動作状態から動作状態に復帰させた場合、アナログアンプ18の正常な動作が可能となるまでに、ある程度の時間が必要になる。そのため、アナログアンプ18を復帰させるタイミングと、次の走査期間を開始するタイミングとを同じにした場合、アナログアンプ18からデータ信号線Sに出力する信号の状態が安定しなくなってしまう。これにより、本来は意図しない電圧を画素に印加してしまう可能性が生じる。
そこで、表示装置1では、アナログアンプ18を非動作状態から動作状態に復帰させるタイミングを、次の走査期間を開始するタイミングよりも早めに設定することが好ましい。これにより、アナログアンプ18が非動作状態から復帰して安定するまでの時間が経過した後に、次の走査期間が開始される。結果、正常な電圧を画素に印加できる。
(付記事項)
非走査期間においては、信号線駆動回路6内の全てのアナログアンプ18のうち、少なくとも1つを休止させれば、動画表示を可能にしつつ、消費電力を削減できる効果が得られる。全てのアナログアンプ18を動作させれば、消費電力を最も多く削減できるので望ましい。
非走査期間の開始時点は、1フレーム分の走査が終了した直後に限らず、終了時点の少しあとでもよい。一方、非走査期間の終了時点は、1垂直期間が終了する時点に限らず、その少し前でも限らない。すなわち、走査期間が終了した時点から1垂直期間が終了する時点までの間における任意の長さの期間が、非走査期間となりうる。
非走査期間においては動作休止の対象とするのは、アナログアンプ18に限られない。すなわち、アナログアンプ18を含む、定常電流が流れる何らかの回路群(素子群)の能力を低下させてもよい。このような回路群の例として、たとえば階調毎の電圧を決定するDAC(Digital-Analogue-Converter)回路部、およびVdd生成回路部がある。
表示装置1では、上述のように非走査期間にアナログアンプ18の能力(駆動能力)を低下させることによって低消費電力化を図ることができる。しかし、アナログアンプ18は完全に休止(Off)させることによって、低消費電力化の効果を最も高くすることが可能である。従って表示装置1では、非走査期間において「アナログアンプ18の駆動能力を低下させる」代わりに「アナログアンプ18を休止させる」ことによっても、本発明の効果を奏することができる。なお、アナログアンプ18の能力を最も低下させた状態が、アナログアンプ18を休止させた状態に相当する。
〔実施形態2〕
本発明の第2の実施形態について、図5に基づいて説明すると以下の通りである。図5は、第2の実施形態に係る表示装置30の回路構成を示す図である。なお、図5において、表示パネル2の図示は省略されている。
上述した実施形態1に対する本実施形態の主な相違点は、表示装置30が、発振回路20、Hカウンタ21およびVカウンタ22をさらに備えており、メモリ16に予め格納された映像信号を信号線駆動回路6に出力する制御を行う点にある。
したがって、以下では、上記相違点を中心に説明する。なお、実施形態1における構成要素と対応する機能を有する構成要素には、同一符号を用いることとする。
発振回路20は、ドットクロック(クロック信号)を発振する回路である。発振回路20から発振されたドットクロックは、タイミングコントローラ10およびHカウンタ21に供給される。
Hカウンタ21は、供給されたドットクロックに基づいてHsyncを生成し、タイミングコントローラ10およびVカウンタ22に供給する。Vカウンタ22は、供給されたHsyncからVsyncを生成し、タイミングコントローラ10に供給する。
タイミングコントローラ10は、供給されたドットクロック、Vsync、およびHsyncに基づいて、水平同期制御信号(GCKなど)および垂直同期制御信号(GSPなど)を映像同期信号として生成し、走査線駆動回路4、信号線駆動回路6、およびメモリ16に出力する。
本実施形態において、メモリ16は、信号線駆動回路6に転送する映像信号を予め格納している。メモリ16は、タイミングコントローラ10から受け取った映像同期信号に従って、メモリ16に格納された映像信号をフレーム単位で信号線駆動回路6に転送することができる。
上記構成によれば、表示装置30に入力映像同期信号および入力画像データが入力されていない場合であっても、表示装置30は1垂直期間内に非走査期間を設けて映像表示を行うことができる。
また、本実施形態に係る表示装置30では、発振回路20、Hカウンタ21およびVカウンタ22が消費する電力を必要するが、表示のたびにメモリ16に入力画像データを書き込む必要がなくなるため、当該書き込みのための消費電力が削減される。また、実施形態1において表示装置1に入力映像同期信号および入力画像データを入力するためのセット側が消費していた分の電力は、本実施形態において削減される。したがって、本実施形態に係る表示装置30を搭載した電子機器全体では、低消費電力化が実現される。
(表示装置30の動作)
本実施形態に係る表示装置30では、上述した輝度分布の発生を防止するために、Vカウンタ22が生成するVsyncの周波数を60Hzよりも高い周波数にすることがより好ましい。
具体的には、表示装置30に入力映像同期信号および入力画像データが入力されていない場合、発振回路20は、Vカウンタ22が生成するVsyncの周波数を60Hzよりも高い周波数になるように、ドットクロックを発振することが好ましい。これによって、このVsyncと同じように、60Hzよりも高い周波数の垂直同期制御信号が生成され、表示装置30では、データ信号線Sの極性反転が60Hzよりも高い周期で行われる。
ここで、表示装置30では、実施形態1と同様に、1垂直期間の前半部分において1フレームの走査を完了させる。
上記構成によれば、フレーム反転の際、極性反転周波数が早くなるためフリッカをより低減させることができる。
〔実施形態3〕
本発明の第3の実施形態について、図6および図7に基づいて説明すると以下の通りである。
(1.表示装置40の構成)
図6は、実施形態3に係る表示装置40の概略的な構成を示す図である。
上述した実施形態1に対する本実施形態の主な相違点は、表示装置40が、タッチパネル24およびタッチパネル制御回路26をさらに備えたタッチパネル一体型の表示装置である点にある。
したがって、以下では、上記相違点を中心に説明する。なお、実施形態1における構成要素と対応する機能を有する構成要素には、同一符号を用いることとする。
タッチパネル24は、表示パネル2に対向して配置され、表示パネル2の表示面へのタッチ入力(指や専用ペンなどによって表示面内のある位置に触れること)を受け付けるパネルである。タッチパネル24は、表示面へのタッチ入力がなされると、その位置に応じた信号(入力信号)を生成し、その信号をタッチパネル制御回路26へ送る。タッチパネル24は、静電容量方式タッチパネルであってもよいし、電磁誘導方式タッチパネルであってもよい。なお、タッチパネル24は周知のものを用いることができるため、ここではその具体的構成に関する説明を省略する。
タッチパネル制御回路26は、タッチパネル24とともにタッチ入力検出部(タッチ入力検出手段)を構成する回路である。タッチパネル制御回路26は、タッチ入力がなされることによりタッチパネル24から送られてくる入力信号を検出し、検出した入力信号に基づいて、表示パネル2内でのタッチ入力の位置(座標)を示す座標データを生成し、さらに、この座標データをタイミングコントローラ10へ送る。
本実施形態において、タイミングコントローラ10は、タッチパネル制御回路26から送られてくる座標データに基づいて、タッチ入力により指示された操作内容等を認識し、その認識結果によって他の部材や装置等を制御する機能をさらに有してもよい。
(2.従来の表示装置におけるタッチ入力検出のノイズ)
次に、従来の表示装置におけるタッチ入力検出の問題について説明する。
一般に、タッチパネル入力装置として機能する表示装置を駆動する際、表示パネルの駆動によるノイズにより、タッチパネルのタッチ位置検出精度が悪化してしまうという問題が存在する。従来の液晶表示装置では、上記ノイズを防止するための回路の追加や、表示パネルとタッチパネルとの距離をあけること等の対策を行っている。しかしながら、このような対策にはコストがかかったり、装置の小型化の弊害になったりしてしまう。
具体的には、タッチパネルが静電容量方式タッチパネルである場合、タッチパネルのITOと、共通電極(COM)との間に容量を形成してしまう。このため、タッチ位置検出には、COM信号の電位レベルの変動に応じてノイズが載りやすい。
また、タッチパネルが電磁誘導方式タッチパネルである場合、表示パネルの表面側で専用ペンが動いた際の電界・磁界の変化を、タッチパネルで読み取っている。しかし、表示パネルが極性反転などにより、常に電界・磁界を変動させていると、専用ペンとタッチパネルとの間にノイズが載ることになる。
(3.表示装置40におけるタッチ入力検出)
本実施形態の表示装置40は、表示パネル2の駆動によるノイズの影響を受けることなく、タッチパネル24へのタッチ入力を精度よく検出することができる。この点について以下に説明する。
本実施形態において、タッチパネル制御回路26は、タイミングコントローラ10からTP_Enable信号の入力を受けるためのTP_Enable信号線をさらに備えている。この信号線は、タイミングコントローラ10の制御信号出力部12に接続されている。
タイミングコントローラ10の制御信号出力部(検出制御手段)12は、TP_Enable信号を一定のタイミングでタッチパネル制御回路26に出力する。TP_Enable信号は、タッチパネル制御回路26がタッチパネル24からの入力信号を検出する検出状態を規定するための制御信号である。
具体的には、図7に示すように、制御信号出力部12は、AMP_Enable信号の電圧をL値(低い値)にするタイミングに合わせて、TP_Enable信号の電圧をH値(高値)にする。その後、次にAMP_Enable信号の電圧がH値になるタイミングに合わせて、当該TP_Enable信号の電圧をL値にする。
タッチパネル制御回路26は、TP_Enable信号がH値のときには動作し、L値のときには休止する。
上記駆動によれば、図7に示すように、タッチパネル制御回路26は、非走査期間に、タッチパネル24からの入力信号の検出を行うように制御される。非走査期間には、表示装置1の主要な回路は停止しているため、表示パネル2からの駆動ノイズを受けることなく、当該検出が可能である。これによって、座標データの精度が悪化することを防止できる。
(変形例)
本発明は、表示装置40がタッチパネル24及びタッチパネル制御回路26を含んで構成されることに限定されない。例えば、図8に示すように、本発明は、表示装置40aと、タッチ入力検出装置50(タッチパネル24及びタッチパネル制御回路26)とをそれぞれ備える表示システム100(例えば情報入力装置等)として実現されてもよい。
図8に示す例では、システム側コントローラー28が、表示装置40aと、タッチ入力検出装置50との仲介を行う。具体的には、表示装置40aの制御信号出力部12が出力したTP_Enable信号をシステム側コントローラー28が受け取って、タッチ入力検出装置50のタッチパネル制御回路26を制御する。タッチパネル制御回路26は、非走査期間に、タッチパネル24からの入力信号の検出を行うように制御される。
また、システム側コントローラー28は、タッチパネル制御回路26から出力された座標データを受信し、当該座標データに基づいて、タッチ入力により指示された操作内容等を認識し、その認識結果によって他の部材や装置等を制御する。
本例においても、図7に示す実施形態と同様に、表示パネル2からの駆動ノイズを受けることなく入力信号を検出でき、座標データの精度が悪化することを防止できる。
また、本発明に係る表示装置において、上記能力制御手段は、上記1垂直期間において、上記信号線駆動回路が、上記垂直同期制御信号に従って、上記複数の走査信号線上における全ての画素にデータ信号を供給した後、上記出力回路を休止させることが好ましい。
上記構成によれば、消費電力をより一層低減できる。
また、本発明に係る表示装置において、上記水平同期制御信号の周期は、上記水平同期信号の周期の整数分の1であることが好ましい。
上記構成によれば、簡易な回路構成で、短い周期の水平同期制御信号を生成することが可能となる。
また、本発明に係る表示装置は、入力された映像信号を記録する記録手段をさらに備え、上記記録手段は、上記水平同期制御信号に従って、記録した映像信号を上記信号線駆動回路に出力することが好ましい。
上記構成によれば、信号線駆動回路に対して、映像信号を水平同期制御信号にタイミングを合わせて好適に入力することができる。
また、本発明に係る表示装置は、クロック信号を生成する発振回路と、上記クロック信号に基づいて、上記水平同期信号および上記垂直同期信号を生成し、上記同期信号出力手段に出力するカウンタとをさらに備えていることが好ましい。
上記構成によれば、外部からの映像入力がない場合であっても、上記発振回路により生成したクロック信号を基に、水平同期信号および垂直同期信号が生成される。結果、水平同期制御信号および垂直同期制御信号が生成され、記録手段に記録された映像データを表示させることができる。すなわち、フリッカを発生させることなく記録動画を表示でき、なおかつ消費電力を低減できる効果を奏する。
また、本発明に係る表示装置において、上記1垂直期間毎に上記複数のデータ信号線の極性を反転する極性反転手段をさらに備えていることが好ましい。
上記構成によれば、1垂直期間の前半部分で走査が終了するため、フレーム反転駆動による画面に輝度分布を生じさせることなく、低消費電力化を実現できる。
また、本発明に係る表示装置において、上記極性反転手段は、互いに隣り合った上記データ信号線の極性を逆極性にする機能をさらに有していることが好ましい。
上記構成によれば、ソース反転駆動が行われるため、フリッカの発生をより低減させることができる。
また、本発明に係る表示装置は、上記表示パネルの表示面へのタッチ入力を検出するタッチ入力検出手段と、上記タッチ入力検出手段による検出動作を、上記1垂直期間において上記出力回路の能力が低下している間に行わせる検出制御手段とをさらに備えていることが好ましい。
上記構成によれば、タッチ入力検出手段は、能力制御手段に制御され、タッチ入力の座標データの検出を非走査期間に行う。非走査期間において、表示装置の主要な回路類は停止している。したがって、タッチ入力検出手段は、表示パネルの駆動ノイズを受けることなく検出が可能となり、検出精度の悪化が防止される。
また、本発明に係る表示装置において、上記タッチ入力検出手段は、静電容量方式タッチパネルまたは電磁誘導方式タッチパネルを備えていることが好ましい。
上記構成によれば、検出精度の悪化を防止する効果がより効果的に現れた表示装置を実現できる。
また、本発明に係る表示システムは、上述した表示装置と、上記表示パネルの表示面へのタッチ入力を検出するタッチ入力検出装置と、上記タッチ入力検出装置による検出動作を、上記1垂直期間において上記出力回路の能力が低下している間に行わせる検出制御手段とを備えていることを特徴としている。
上記構成によれば、タッチ入力検出装置は、能力制御手段により制御されて、タッチ入力の座標データの検出を非走査期間に行う。非走査期間において表示装置の主要な回路類は停止している。したがって、タッチ入力検出装置は、表示パネルの駆動ノイズを受けることなく検出が可能となり、検出精度の悪化が防止される。
本発明は上述した各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、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜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。
発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
本発明に係る表示装置は、液晶表示装置、有機EL表示装置、および電子ペーパーなどの各種の表示装置として広く利用できる。
1、30、40 表示装置
2 表示パネル
4 走査線駆動回路
6 信号線駆動回路
8 共通電極駆動回路
10 タイミングコントローラ(同期信号出力手段、極性反転手段)
12 制御信号出力部(能力制御手段、検出制御手段)
14 電源生成回路
16 メモリ(記録手段)
18 アナログアンプ(出力回路)
20 発振回路
21 Hカウンタ(カウンタ)
22 Vカウンタ(カウンタ)
24 タッチパネル(タッチ入力検出手段)
26 タッチパネル制御回路(タッチ入力検出手段)
28 システム側コントローラー
50 タッチ入力検出装置
100 表示システム
G 走査信号線
S データ信号線

Claims (11)

  1. マトリクス状に配置された画素からなる画面に表示を行う表示装置であって、
    複数の走査信号線を線順次に選択する走査線駆動回路と、
    電流が流れる出力回路が設けられ、選択された走査信号線上の画素に、当該出力回路および複数のデータ信号線を介して、データ信号を順次供給する信号線駆動回路と、
    入力された水平同期信号に基づいて、当該水平同期信号の周期よりも短い周期の水平同期制御信号を出力し、かつ、入力された垂直同期信号に基づいて垂直同期制御信号を出力する同期信号出力手段と、
    上記垂直同期制御信号により規定される1垂直期間内において、上記信号線駆動回路が、上記水平同期制御信号に従って、上記複数の走査信号線上における全ての画素にデータ信号を供給した後、上記出力回路の能力を低下させる能力制御手段とを備えていることを特徴とする表示装置。
  2. 上記能力制御手段は、上記1垂直期間において、上記信号線駆動回路が、上記垂直同期制御信号に従って、上記複数の走査信号線上における全ての画素にデータ信号を供給した後、上記出力回路を休止させること
    を特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. 上記水平同期制御信号の周期は、上記水平同期信号の周期の整数分の1である
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。
  4. 入力された映像信号を記録する記録手段をさらに備え、
    上記記録手段は、上記水平同期制御信号に従って、記録した映像信号を上記信号線駆動回路に出力する
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の表示装置。
  5. クロック信号を生成する発振回路と、
    上記クロック信号に基づいて、上記水平同期信号および上記垂直同期信号を生成し、上記同期信号出力手段に出力するカウンタとをさらに備えている
    ことを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
  6. 上記1垂直期間毎に上記複数のデータ信号線の極性を反転する極性反転手段をさらに備える
    ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の表示装置。
  7. 上記極性反転手段は、互いに隣り合った上記データ信号線の極性を逆極性にする機能をさらに有している
    ことを特徴とする請求項6に記載の表示装置。
  8. 上記画面へのタッチ入力を検出するタッチ入力検出手段と、
    上記タッチ入力検出手段による検出動作を、上記1垂直期間において上記出力回路の能力が低下している間に行わせる検出制御手段とをさらに備える
    ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の表示装置。
  9. 上記タッチ入力検出手段は、静電容量方式タッチパネルまたは電磁誘導方式タッチパネルを備えていることを特徴とする請求項8に記載の表示装置。
  10. 請求項1から7のいずれか1項に記載の表示装置と、
    上記画面へのタッチ入力を検出するタッチ入力検出装置と、
    上記タッチ入力検出装置による検出動作を、上記1垂直期間において上記出力回路の能力が低下している間に行わせる検出制御手段とを備える
    ことを特徴とする表示システム。
  11. 複数の走査信号線を線順次に選択する走査線駆動回路と、
    電流が流れる出力回路が設けられ、選択された走査信号線上の画素に、当該出力回路および複数のデータ信号線を介してデータ信号を順次供給する信号線駆動回路とを備える表示装置の駆動方法であって、
    入力された水平同期信号に基づいて、当該水平同期信号の周期よりも短い周期の水平同期制御信号を出力し、かつ、入力された垂直同期信号に基づいて垂直同期制御信号を出力する同期信号出力工程と、
    上記垂直同期制御信号により規定される1垂直期間内において、上記信号線駆動回路が、上記水平同期制御信号に従って、上記複数の走査信号線上における全ての画素にデータ信号を供給する走査工程と、
    上記1垂直期間内において、上記走査工程が終了した後、上記出力回路の能力を低下させる能力制御工程とを含む表示装置の駆動方法。
JP2012515768A 2010-05-21 2011-01-28 表示装置およびその駆動方法、ならびに表示システム Pending JPWO2011145360A1 (ja)

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