JP2005099770A - 表示装置とその駆動方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ソース信号線の充放電に伴う瞬間電流を低減し、電源線での負荷を軽減した表
示装置及びその駆動方法を提供する。
【解決手段】 ソース信号線群は第1〜第nの群に分割され、それぞれの群は、異なるタ
イミングで入力される第1〜第nのラッチパルスに従って充放電が行われる。同時に充放
電が開始されるソース信号線の本数を減らすことが出来るため、充放電に伴う瞬間電流を
低減し、電源線での負荷を軽減した表示装置及びその駆動方法を提供することができる。
【選択図】 図1


Description

本発明は、発光素子を備えた表示装置、およびその駆動方法に関する。
近年、中、大型のディスプレイ装置のみならず、携帯情報端末の表示部にも広く用いられるようになったフラットパネル型の表示装置は、その高精細化に伴った画素数の増加により、駆動方式がパッシブマトリクス方式から、画素への映像信号の書き込みが迅速に行われるアクティブマトリクス方式へと主流が移行している。
アクティブマトリクス方式には、ドット単位で順次画素の駆動が行われる点順次方式と、行単位で順次画素の駆動が行われる線順次方式がある。両者の回路構成例を図5(A)(B)に示す。
図5(A)は、点順次方式のアクティブマトリクス型表示装置の回路構成例を示している。画素部501の周辺部には、シフトレジスタ504、サンプリングスイッチ505、レベルシフタ・バッファ506を有するソース信号線駆動回路502と、シフトレジスタ507、レベルシフタ・バッファ508を有するゲート信号線駆動回路503が配置されている。
シフトレジスタ507は、クロック信号(GCK)、スタートパルス(GSP)にしたがって、1段目から順次行選択パルスを出力する。その後、レベルシフタ・バッファ508によって振幅変換等をうけ、1行目から順次ゲート信号線が選択される。
ゲート信号線が選択されている行において、シフトレジスタ504は、クロック信号(SCK)、スタートパルス(SSP)にしたがって、1段目から順次サンプリングパルスを出力する。サンプリングスイッチ505は、サンプリングパルスが入力されるタイミングで、映像信号(Video)の取り込みを行い、それぞれソース信号線を充放電する。
以上の動作が1行目から最終行まで繰り返され、1フレームの書き込みが完了する。以後、同様の動作を繰り返し、映像の表示を行う。
図5(B)は、線順次方式のアクティブマトリクス型表示装置の回路構成例を示している。画素部511の周辺部には、シフトレジスタ514、第1のラッチ回路515、第2のラッチ回路516、レベルシフタ・バッファ517を有するソース信号線駆動回路512と、シフトレジスタ518、レベルシフタ・バッファ519を有するゲート信号線駆動回路513が配置されている。
シフトレジスタ518は、クロック信号(GCK)、スタートパルス(GSP)にしたがって、1段目から順次行選択パルスを出力する。その後、レベルシフタ・バッファ519によって振幅変換等をうけ、1行目から順次ゲート信号線が選択される。
ゲート信号線が選択されている行において、シフトレジスタ514は、クロック信号(SCK)、スタートパルス(SSP)にしたがって、1段目から順次サンプリングパルスを出力する。第1のラッチ回路515は、サンプリングパルスが入力されるタイミングで、映像信号の取り込みを行い、各段で取り込まれた映像信号は第1のラッチ回路515において保持される。
1行分の映像信号の取り込みが完了した後、ラッチパルス(LAT)が入力されると、第1のラッチ回路515において保持されていた映像信号は、一斉に第2のラッチ回路516へと転送され、全てのソース信号線が一斉に充放電される。
以上の動作が1行目から最終行まで繰り返され、1フレームの書き込みが完了する。以後、同様の動作を繰り返し、映像の表示を行う。
図5(A)に示した点順次方式では、回路構成が比較的簡単であり、駆動回路規模が小さく出来る反面、1本のソース信号線の充放電に要する時間が短い。一方、図5(B)に示した線順次方式では、回路構成がやや複雑で、駆動回路規模が大きくなるが、全てのソース信号線の充放電が並行して行われるため、書き込み時間に余裕を持たせることが出来る。
ところで、ソース信号線は、画素部に設けられた複数のTFTや寄生容量により、バッファに対する負荷となっている。線順次方式においては、ラッチ信号(LAT)が入力されることによって、全てのソース信号線が一斉に充放電を行うため、バッファを介して大きな瞬間電流が流れる。この瞬間電流に対し、電源線の電流供給能力が十分でないと、電源線自体の電圧降下による回路の誤作動を生ずる可能性がある。また、外部回路においても、高い電流供給能力が求められるため、負担が非常に大きい。
特に、携帯情報端末等に用いられる表示装置においては、画質向上のための高精細化が求められる一方、小型化、低消費電力化が重視されるため、この問題は無視できないものとなっている。つまり、電源線に十分な能力を与えるために配線幅を拡大する、外部回路に用いる電源ICに能力の高いものを採用するといった方法は、駆動回路のサイズ拡大、コスト上昇を招くため、現実的な解とは言えない。
本発明は前述の課題に鑑みてなされたものであり、線順次方式の利点である、余裕のあるソース信号線の充放電時間と、電源線および外部回路の負担軽減を実現する表示装置およびその駆動方法を提供するものである。
前述の課題を解決するために、本発明においては以下のような手段を講じた。
線順次方式においては、前述のとおり、ラッチパルス(LAT)の入力を機に、一斉にソース信号線の充放電を開始する。そのため、充放電開始後、ごく初期の期間には大電流が流れ、ソース信号線の電位変化とともに徐々に電流量は減少し、充放電の完了によって電流は停止する。
そこで、ソース信号線を複数の組に分割し、各組に異なるタイミングでラッチパルスを入力することで、ソース信号線の充放電開始のタイミングを前後させる。これにより、一度に充放電が開始されるソース信号線の本数を減少させることにより、電源線の負荷を低減する。充放電開始のタイミングは前後するが、結果的に電流値の総和は変わらず、かつ電源線での電圧降下等の影響が緩和されるため、最終的に全てのソース信号線が正常に充放電を完了することが出来る。
本発明は、画素部に設けられ、各画素の制御信号が出力されるソース信号線群と、クロック信号とスタートパルスに従って順次サンプリングパルスを出力するシフトレジスタと、サンプリングパルスに従って映像信号のサンプリングおよび保持を行う第1のラッチ回路と、ラッチパルスに従って、第1のラッチ回路に保持された映像信号に基づき、ソース信号線群の充放電を行う第2のラッチ回路とを有し、線順次駆動を行う表示装置において、ソース信号線群は、第1〜第n(nは2以上の整数)の組に分割され、第1〜第nのソース信号線群の充放電タイミングを制御する第1〜第nのラッチパルスを入力する、第1〜第nの信号経路を有し、分割されたn組のソース信号線群はそれぞれ異なるタイミングで入力される第1〜第nのラッチパルスに従って充放電を行うことを特徴とする表示装置に関するものである。
本発明において、ラッチパルスは、外部より入力され、第1〜第nのラッチパルスは、シフトレジスタの初段もしくは最終段に設けられたダミー段より出力されるn個のサンプリングパルスを用いることを特徴とする。
本発明は、クロック信号とスタートパルスに従って順次サンプリングパルスを出力し、サンプリングパルスに従って映像信号のサンプリングおよび保持を行い、ラッチパルスに従って、保持された映像信号に基づきソース信号線群の充放電を行う表示装置の駆動方法において、ソース信号線群は、第1〜第n(nは2以上の整数)の組に分割され、分割されたn組のソース信号線群はそれぞれ、異なるタイミングで入力される第1〜第nのラッチパルスに従って充放電を行うことを特徴とする表示装置の駆動方法に関するものである。
本発明において、ラッチパルスは、外部より入力されることを特徴とし、第1〜第nのラッチパルスは、シフトレジスタの初段もしくは最終段に設けられたダミー段より出力されるn個のサンプリングパルスを用いることを特徴とする。
本発明によって、線順次方式の利点である、余裕のあるソース信号線の充放電時間と、電源線および外部回路の負担軽減を実現する表示装置およびその駆動方法が提供される。
(実施の形態1)
図1(A)は、本発明の表示装置に用いる、線順次方式のソース信号線駆動回路のブロック図を示している。図5(B)に示した従来の腺順次方式のものと同様、シフトレジスタ101、第1のラッチ回路102、第2のラッチ回路103、104、レベルシフタ・バッファ105を有する。第2のラッチ回路は、複数の組に分割される。図1(A)においては、第2のラッチ回路(1群)104、第2のラッチ回路(2群)105の2組に分割されている。
図1(B)を用いて、動作について説明する。クロック信号(SCK)、スタートパルス(SSP)にしたがって、シフトレジスタ101は、1段目から順次、最終段(n段目)までサンプリングパルス(SR1、SR2、SR3、・・・、SRn)を出力する。第1のラッチ回路102においては、前記サンプリングパルスが出力された段から順次、映像信号(Video)の取り込みを行う。ここで取り込まれた映像信号は、後にラッチパルス(LAT)が入力されるまでの間、第1のラッチ回路102において保持される。
データサンプリング期間において、1段目から最終段(n段目)、つまり1行分全ての映像信号の取り込みが完了すると、帰線期間中にラッチパルスが入力される。このとき、ラッチパルスはLATa、LATbの2種類があり、それぞれ入力されるタイミングが異なっている。
ラッチパルス(LATa)の入力にしたがって、第2のラッチ回路(1群)104へと映像信号が転送され、ソース信号線(1群)106の充放電が開始される。続いて、ラッチパルス(LATb)の入力にしたがって、第2のラッチ回路(2群)105へと映像信号が転送され、ソース信号線(2群)107の充放電が開始される。
以上の動作が1行目から最終行まで繰り返され、1フレームの書き込みが完了する。以後、同様の動作を繰り返し、映像の表示を行う。ここで、ソース信号線(1群)106、ソース信号線(2群)107の充放電のタイミングを見ると、ラッチパルス(LATa、LATb)のタイミングによって、それぞれ電位の立ち上がりタイミングが前後している。これにより、ソース信号線の充放電に伴う瞬間電流は、理想的には従来の50%程度に抑えられる。
ラッチパルスのタイミングが前後することによって、全てのソース信号線の充放電に要する時間はやや長くなるが、線順次方式においては、一度ラッチパルス(LATa、LATb)が入力されてから次のラッチパルス(LATa、LATb)が入力されるまでの間にソース信号線の充放電を完了すれば良く、全く問題とならない。
本実施形態においては、ソース信号線の充放電を2つの組に分けて行う例を示したが、3組、あるいは4組以上に分割して行っても構わない。例えばカラー表示可能な表示装置においては、ソース信号線の充放電タイミングを、R、G、B別に分けて行うといった方法も挙げられる。
(実施の形態2)
図2(A)は、本発明の表示装置に用いる、線順次方式のソース信号線駆動回路であって、実施形態1とは異なる構成としたブロック図を示している。主な構成は、従来例、実施形態1と同様、シフトレジスタ201、第1のラッチ回路202、第2のラッチ回路203、レベルシフタ・バッファ204を有する。本実施形態においては、第2のラッチ回路203は、R、G、Bの3つの組に分割されている。さらに、第2のラッチ回路の動作およびソース信号線の充放電タイミングを制御しているラッチパルスは、図2(A)において点線枠205で示すダミー段を設け、クロック信号(SCK)、スタートパルス(SSP)を用いて内部生成される。
図2(B)を用いて、動作について説明する。クロック信号(SCK)スタートパルス(SSP)にしたがって、シフトレジスタ201は、1段目から順次、最終段(n段目)までサンプリングパルス(SR1、SR2、SR3、・・・、SRn)を出力する。図2(A)においては、シフトレジスタの1段目〜4段目はダミー段となっており、実際に映像信号のサンプリングに用いられるサンプリングパルスは、シフトレジスタ5段目〜最終段の出力となる。
データサンプリング期間において、第1のラッチ回路は、1段目から順次、映像信号の取り込みを行い、保持する。最終段での映像信号の取り込みが完了した後、再びクロック信号(SCK)とスタートパルス(SSP)にしたがって、シフトレジスタ201は順次サンプリングパルスの出力を開始する。ここで、ダミー段から出力されたサンプリングパルスのうち、1段目〜3段目をラッチパルスとして用い、それぞれ第2のラッチ回路203を駆動する。
第2のラッチ回路203においては、まず1段目のサンプリングパルス(SR1)を用いたラッチパルスが入力されると、Rの群に属する段においてソース信号線の充放電が開始される。続いて、2段目のサンプリングパルス(SR2)を用いたラッチパルスが入力されると、Gの群に属する段においてソース信号線の充放電が開始される。さらに、3段目のサンプリングパルス(SR3)を用いたラッチパルスが入力されると、Bの群に属する段においてソース信号線の充放電が開始される。
続く映像信号のサンプリング〜ソース信号線の充放電が最終行まで繰り返され、1フレームの書き込みが完了する。以後、同様の動作を繰り返し、映像の表示を行う。
本実施形態の構成によると、ラッチパルスを外部入力する必要がなく、シフトレジスタの動作に同期して自動的に映像信号のサンプリング〜ソース信号線の充放電が行われるため、パネルへの入力ピン数の減少に貢献出来る。携帯情報端末等に用いられる表示装置においては、入力ピン数の減少はパネルサイズ縮小に大変有効である。
なお、ここではラッチパルスの内部生成手段の例として、シフトレジスタの前端部にダミー段を設け、1段目〜3段目のサンプリングパルスを流用していたが、図3(A)に示すように、シフトレジスタ末端部をダミー段とし、最終段付近のサンプリングパルスをラッチパルスとして用いる方法も考えられる。この場合、1段目〜n段目がサンプリングパルスとして映像信号の取り込みに用いられ、ダミー段としてn+1段目〜n+4段目を設け、n+2段目〜n+4段目のサンプリングパルスを、R、G、Bそれぞれのソース信号線の充放電タイミングを制御するラッチパルスとして用いている。本発明においては、ラッチパルスの内部生成の手段は特に問わない。
携帯情報端末用に作製した、発光部に有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子を用いた表示装置に本発明を用い、従来の方法による表示装置との消費電流の比較を行った。
結果を図4(A)(B)に示す。
実験に用いた表示装置は、240×3(RGB)列×320行の画素数を有し、線順次方式でソース信号線の充放電を行っている。従来の方法によると、同時に720本のソース信号線の充放電が行われ、本発明を適用した表示装置によると、同時に240本のソース信号線の充放電が行われる。
図4(A)は、従来の方法における、パネルに入力されているラッチパルスおよび、ソース信号線の充放電を行っている最終バッファ部に接続された正電源、負電源各々の電位変動を表すオシロスコープ画面である。図中、401はラッチパルス、402は負電源側の電位変動、403は正電源側の電位変動を示している。電源線の電位変動は、電源線に直列に100Ωの抵抗素子を挿入し、その部分の電位変動を測定している。ラッチパルスの入力によって、ソース信号線の充放電が行われる。ここでは、映像信号として全てのソース信号線にHレベルの信号を書き込む場合(充電)と、全てのソース信号線にLレベルの信号を書き込む場合(放電)を1ライン期間ごとに交互に行うモードを与えて実験した。ラッチパルスの入力タイミングとほぼ同時に、負電源側、正電源側で交互に電位の変動が生じているのがわかる。
図4(A)の波形402によると、負電源側に挿入した抵抗素子部分で、瞬間の最大電圧降下(負電源のため、電圧降下によって電位は0Vに近づく、つまり上昇している)は3.6Vであった。つまり、瞬間最大電流は、
3.6V/100Ω=36mA
であった。
同様に、図4(A)の波形403によると、正電源側に挿入した抵抗素子部分で、瞬間の最大電圧降下は2.8Vであった。つまり、瞬間最大電流は、
2.8V/100Ω=28mA
であった。
図4(B)は、本発明を用いた場合の、同様のオシロスコープ画面を示している。本実施例にて用いた表示装置は、実施形態2(図3)で示した構成としている。404、405、406がそれぞれ、R、G、Bのソース信号線の充放電タイミングを制御するラッチパルス407は負電源側の電位変動、408は正電源側の電位変動を示している。測定方法は前述の従来例のものと同様である。
図4(B)の波形407によると、負電源側に挿入した抵抗素子部分で、瞬間の最大電圧降下は2.0Vであった。つまり、瞬間最大電流は、
2.0V/100Ω=20mA
であった。
同様に、図4(B)の波形408によると、正電源側に挿入した抵抗素子部分で、瞬間の最大電圧降下は2.4Vであった。つまり、瞬間最大電流は、
2.4V/100Ω=24mA
であった。
ここで、従来の方法と本発明を用いた場合との瞬間最大電流を比較すると、負電源側の瞬間最大電流は約44%減少し、正電源側の瞬間最大電流は約29%減少しており、本発明の効果が認められた。瞬間電流は、理想的には充放電を行うソース信号線群の分割数に比例するが、本実施例のタイミングによると、それぞれのラッチパルスのタイミングが近接しており、Gのソース信号線の充放電が開始された瞬間には、まだRのソース信号線の充放電が完了しておらず、Bのソース信号線の充放電が開始された瞬間には、まだGのソース信号線の充放電が完了していないため、この重複期間では充放電を行うソース信号線の本数が増加するためである。瞬間電流はより小さい方が望ましいので、各ソース信号線の充放電のタイミングは、可能な範囲で近接しないように設定することが望ましいといえる。
発光素子を含む画素領域を備えた表示装置を用いた電子機器として、テレビジョン装置(テレビ、テレビジョン受信機)、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話装置(携帯電話機)、PDA等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、モニター、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。その具体例について、図6を参照して説明する。
図6(A)に示す本発明の表示装置を用いた携帯情報端末は、本体9201、表示部9202等を含み、本発明によりソース信号線の充放電時間と、外部回路の負担を軽減することができる。
図6(B)に示す本発明の表示装置を用いたデジタルビデオカメラは、表示部9701、9702等を含み、本発明によりソース信号線の充放電時間と、外部回路の負担を軽減することができる。
図6(C)に示す本発明の表示装置を用いた携帯端末は、本体9101、表示部9102等を含み、本発明によりソース信号線の充放電時間と、外部回路の負担を軽減することができる。
図6(D)に示す本発明の表示装置を用いた携帯型のテレビジョン装置は、本体9301、表示部9302等を含み、本発明によりソース信号線の充放電時間と、外部回路の負担を軽減することができる。
図6(E)に示す本発明の表示装置を用いた携帯型のコンピュータは、本体9401、表示部9402等を含み、本発明によりソース信号線の充放電時間と、外部回路の負担を軽減することができる。
図6(F)に示す本発明の表示装置を用いたテレビジョン装置は、本体9501、表示部9502等を含み、本発明によりソース信号線の充放電時間と、外部回路の負担を軽減することができる。
本発明の一実施形態を示す図。 本発明の他の実施形態を示す図。 本発明の他の実施形態を示す図。 従来の方法による表示装置と、本発明の表示装置との瞬間電流の測定結果を 示す図。 従来の点順次方式、線順次方式の表示装置の構成を示す図。 本発明が適用される電子機器の図。
符号の説明
501 画素部
502 ソース信号線駆動回路
503 ゲート信号線駆動回路
504 シフトレジスタ
505 サンプリングスイッチ
506 レベルシフタ・バッファ
507 シフトレジスタ
508 レベルシフタ・バッファ
511 画素部
512 ソース信号線駆動回路
513 ゲート信号線駆動回路
514 シフトレジスタ
515 第1のラッチ回路
516 第2のラッチ回路
517 レベルシフタ・バッファ
518 シフトレジスタ
519 レベルシフタ・バッファ
101 シフトレジスタ
102 第1のラッチ回路
103 第2のラッチ回路(1群)
104 第2のラッチ回路(2群)
105 レベルシフタ・バッファ
106 ソース信号線(1群)
107 ソース信号線(2群)
201 シフトレジスタ
202 第1のラッチ回路
203 第2のラッチ回路
204 レベルシフタ・バッファ
205 ダミー段
206 ソース信号線(R)
207 ソース信号線(G)
208 ソース信号線(B)
401 ラッチパルス
402 不電極側の電位変動
403 生電源側の電位変動
404 Rのソース信号線の充放電タイミングを制御するラッチパルス
405 Gのソース信号線の充放電タイミングを制御するラッチパルス
406 Bのソース信号線の充放電タイミングを制御するラッチパルス
407 不電源側の電位変動
408 生電源側の電位変動
9201 本体
9202 表示部
9701 表示部
9702 表示部
9101 本体
9102 表示部
9301 本体
9302 表示部
9401 本体
9402 表示部
9501 本体
9502 表示部

Claims (6)

  1. 画素部に設けられ、各画素の制御信号が出力されるソース信号線群と、
    クロック信号とスタートパルスに従って順次サンプリングパルスを出力するシフトレジスタと、
    前記サンプリングパルスに従って映像信号のサンプリングおよび保持を行う第1のラッチ回路と、
    ラッチパルスに従って、前記第1のラッチ回路に保持された映像信号に基づき、前記ソース信号線群の充放電を行う第2のラッチ回路とを有し、
    線順次駆動を行う表示装置において、前記ソース信号線群は、第1〜第n(nは2以上の整数)の組に分割され、
    前記第1〜第nのソース信号線群の充放電タイミングを制御する第1〜第nのラッチパルスを入力する、第1〜第nの信号経路を有し、
    前記分割されたn組のソース信号線群はそれぞれ、異なるタイミングで入力される前記第1〜第nのラッチパルスに従って充放電を行うことを特徴とする表示装置。
  2. 請求項1において、前記ラッチパルスは、外部より入力されることを特徴とする表示装置。
  3. 請求項1において、前記第1〜第nのラッチパルスは、前記シフトレジスタの初段もしくは最終段に設けられたダミー段より出力されるn個のサンプリングパルスを用いることを特徴とする表示装置。
  4. クロック信号とスタートパルスに従って順次サンプリングパルスを出力し、
    前記サンプリングパルスに従って映像信号のサンプリングおよび保持を行い、
    ラッチパルスに従って、前記保持された映像信号に基づき前記ソース信号線群の充放電を行う表示装置の駆動方法において、前記ソース信号線群は、第1〜第n(nは2以上の整数)の組に分割され、
    前記分割されたn組のソース信号線群はそれぞれ、異なるタイミングで入力される第1〜第nのラッチパルスに従って充放電を行うことを特徴とする表示装置の駆動方法。
  5. 請求項4において、前記ラッチパルスは、外部より入力されることを特徴とする表示装置の駆動方法。
  6. 請求項4において、前記第1〜第nのラッチパルスは、前記シフトレジスタの初段もしくは最終段に設けられたダミー段より出力されるn個のサンプリングパルスを用いることを特徴とする表示装置の駆動方法。
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