JP2010117509A

JP2010117509A - 表示装置及びその駆動方法

Info

Publication number: JP2010117509A
Application number: JP2008290087A
Authority: JP
Inventors: Hideki Sashita; 英樹指田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2010-05-27

Abstract

【課題】フリッカを視認しにくくしながらも音鳴りが発生しにくい表示装置及びその駆動方法を提供すること。
【解決手段】電圧振幅の中心電圧Ｖｃｏｍｃに対する電圧極性が、ゲートオン電圧ＶＧＨ出力期間のそれぞれにおいて開始タイミングと終了タイミングとで等しくなるように、且つ、少なくとも１回は反転するように、コモン信号Ｖｃｏｍを生成して共通電極に出力する。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶に印加する電圧の極性を所定数の走査ラインに対応する表示画素毎に反転させる表示装置及びその駆動方法に関する。

液晶表示装置に用いられるドットマトリクス方式の表示パネルとして、単純マトリクス方式の表示パネルとアクティブマトリクス方式の表示パネルとが知られている。このうち、アクティブマトリクス方式の表示パネルにおいては、表示パネルの一方の基板上に複数の走査ラインを配置するとともにこれら走査ラインに対して複数の信号ラインが直交するように配置されている。そして、走査ラインと信号ラインとの交点近傍には、それぞれ、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、ＴＦＴと記す）と、当該ＴＦＴを介して走査ラインや信号ラインに接続される画素電極とが配置されている。また、他方の基板上には、各画素電極に対向するように共通電極が配置されている。そして、画素電極と共通電極との間に液晶を充填することで各表示画素を構成している。

各表示画素では、走査信号として走査ラインを介して入力されたゲートオン電圧によって選択状態（オン状態）とされたＴＦＴを介して信号ラインに供給されている表示信号が画素電極に印加され、その後、走査信号として入力されるゲートオフ電圧によってＴＦＴがオフ状態となり、印加された表示信号に対応する電圧が画素電極に保持される。また、共通電極には各表示画素間で等しい電位となるコモン信号が印加されている。そして、各表示画素では、画素電極に保持された電圧レベルとコモン信号における電圧レベルとの差に相当する電圧が液晶に印加され、液晶に印加される電圧に応じて液晶の配向状態が変化する。

ここで、長寿命化等の理由で、液晶の駆動には交流駆動が必須である。この交流駆動の手法として、例えば液晶に印加される電圧の極性を１垂直期間（１フレーム）毎に反転させるフレーム反転駆動が知られている。また、フレーム反転駆動に起因して発生するフリッカを視認しにくくするために、更に、１走査ラインに対応する表示画素毎に、液晶に印加される電圧の極性を反転させるライン反転駆動が知られている（例えば、特許文献１参照）。ライン反転駆動においては、信号ラインに供給する表示信号の極性（電圧レベル）を１水平期間毎に反転させ、隣接する走査ライン間で、対応する表示画素の画素電極に保持させる電圧の極性を反転させている。また、近年では、表示信号における電圧極性を変化させるのと同期させてコモン信号における電圧極性も１水平期間毎に反転させるようにしている。このようにすることで液晶を挟持する２つの電極のうちの一方のみの電圧の極性を反転させる場合よりも扱う電圧レベルを低くすることが可能に構成されている。
特開２００６−７２２１１号公報

ところで、ライン反転駆動では、フレーム反転駆動と比較し、コモン信号の極性反転周波数が高くなるため、この極性反転周波数が可聴域（１ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ）により近づき、表示パネルの駆動時に音鳴りが発生することが問題になっている。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、フリッカを視認しにくくしながらも音鳴りが発生しにくい表示装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の一態様の表示装置は、行方向に延伸配置された複数の走査ラインと、前記各走査ラインに交差するように延伸配置された複数の信号ラインと、前記走査ラインと前記信号ラインとの交点に対応するように配置され、スイッチング素子を介して前記信号ラインに接続される画素電極と、液晶を介して前記画素電極に対向するように配置された共通電極と、を備え、所定数の走査ラインに対応した表示画素毎に、前記液晶に印加する電圧の極性を反転させる表示装置であって、前記走査ライン毎に、前記スイッチング素子をオン状態にするゲートオン電圧を所定の期間出力する走査側駆動手段と、電圧振幅の中心電圧に対する電圧極性が、前記各所定の期間のそれぞれにおいて開始タイミングと終了タイミングとで等しくなるように且つ少なくとも１回は反転するように、コモン信号を生成して前記共通電極に出力する共通電極駆動手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の一態様の表示装置の駆動方法は、行方向に延伸配置された複数の走査ラインと、前記各走査ラインに交差するように延伸配置された複数の信号ラインと、前記走査ラインと前記信号ラインとの交点に対応するように配置され、スイッチング素子を介して前記信号ラインに接続される画素電極と、液晶を介して前記画素電極に対向するように配置された共通電極と、を備え、所定数の走査ラインに対応した表示画素毎に、前記液晶に印加する電圧の極性を反転させる表示装置の駆動方法であって、前記走査ライン毎に、前記スイッチング素子をオン状態にするゲートオン電圧を所定の期間出力する走査側駆動ステップと、電圧振幅の中心電圧に対する電圧極性が、前記各所定の期間のそれぞれにおいて開始タイミングと終了タイミングとで等しくなるように且つ少なくとも１回は反転するように、コモン信号を生成して前記共通電極に出力する共通電極駆動ステップと、を有したことを特徴とする。

本発明によれば、フリッカを視認しにくくしながらも音鳴りを発生しにくくすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置の一例としての液晶表示装置の構成を示す図である。図１に示す液晶表示装置は、表示パネル１０と、走査ドライバ２０と、信号ドライバ３０と、コモン信号生成回路４０と、タイミングジェネレータ５０と、電源回路６０と、入力部７０とを有している。

表示パネル１０は、一対の基板間に液晶を挟持している。そして、一方の基板上には、行方向に延伸配設された複数の走査ラインＧ（ｊ）と、各走査ラインＧ（ｊ）に対して交差するように列方向に延伸配設された複数の信号ラインＳ（ｉ）とが形成されている。走査ラインＧ（ｊ）と信号ラインＳ（ｉ）との交点近傍には、それぞれ、当該交点に対応するように、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、当該ＴＦＴを介して走査ラインＧ（ｊ）や信号ラインＳ（ｉ）に接続される画素電極とが形成されている。また、他方の基板上には、各表示画素間で等しい電位に設定される共通電極が各画素電極に対向するように形成されている。ここで、ｉ＝１，２，３，・・・，ｍ、ｊ＝１，２，３，・・・，ｎ。

図２は、表示パネル１０に設けられる１つの表示画素の等価回路を示す図である。図２に示す走査ラインＧ（ｊ）にはＴＦＴ１１のゲート電極が接続され、信号ラインＳ（ｉ）にはＴＦＴ１１のドレイン電極が接続されている。更に、ＴＦＴ１１のソース電極には画素電極が接続されている。そして、画素電極と対向するように共通電極が配され、画素電極と共通電極との間に液晶が充填（挟持）されている。さらに、このようにして構成される液晶容量ＣＬｃｄには蓄積容量Ｃｃｓが並列接続されている。このような構成において、画素電極と共通電極との間に電圧が印加されると、この電圧に応じて画素電極と共通電極との間に充填された液晶の配向状態が変化して液晶層中における光の透過率が変化する。これにより、図２に示す表示画素の背面に配置された図示しない光源からの光の透過状態が変化して階調表示が行われる。

走査ドライバ２０は、表示パネル１０における各走査ラインＧ（ｊ）が接続されるものであり、例えばタイミングジェネレータ５０から出力される垂直制御信号Ｖｓｉｇや、水平制御信号Ｈｓｉｇに基づいて、各走査ラインに各ＴＦＴ１１を行毎に所定期間だけオン状態にする走査信号を出力する。即ち、走査ドライバ２０は、図３に示すように、垂直制御信号Ｖｓｉｇに応じて当該フレームでの走査を開始するとともに、水平制御信号Ｈｓｉｇ（ゲートクロックＧＣＫ１、ＧＣＫ２からなる）に応じて、所定の期間だけゲートオフ電圧ＶＧＬからゲートオン電圧ＶＧＨに切り換えるといった電圧出力を、最前段の走査ラインＧ（１）から順に最後段の走査ラインＧ（ｎ）まで、走査ライン毎に行う。

つまり、走査ドライバ２０は、走査ライン毎に、当該走査ラインに対応するＴＦＴを順次オン状態にし、このときに信号ラインに出力されている表示信号Ｖｓを対応する画素電極に画素電極電圧Ｖｓ’として保持させる。

信号ドライバ３０は、表示パネル１０における各信号ラインＳ（ｉ）が接続されるものであり、入力部７０を介して外部から入力された階調データを例えばタイミングジェネレータ５０から出力される水平制御信号Ｈｓｉｇに基づいて１行分の表示画素単位で取り込み、この取り込んだ各階調データに対応するアナログ電圧としての表示信号Ｖｓを生成して、それぞれを対応する信号ラインＳ（ｉ）に供給する。

また、信号ドライバ３０は、図３に示すように、タイミングジェネレータ５０から入力される第１の極性反転制御信号Ｐｏｌ１に応じて表示信号Ｖｓの電圧極性が所定の中心電圧Ｖｓｃを基準にして反転するように表示信号Ｖｓを生成して信号ラインＳ（ｉ）に供給する。即ち、信号ドライバ３０は、１画面分の階調データに対応した表示信号を表示パネル１０に供給する毎に各表示画素の液晶に印加される電圧の極性が反転するように、且つ、１行毎に隣接する表示画素間で液晶に印加される電圧の極性が反転するように、表示信号Ｖｓの電圧極性を切り換える。

コモン信号生成回路４０は、共通電極に接続されるものであり、図３に示すように、タイミングジェネレータ５０から入力される第２の極性反転制御信号Ｐｏｌ２に対応させて、電源回路６０によって供給される２種類のコモン信号電圧ＶｃｏｍＨ、ＶｃｏｍＬのうちの一方を選択することでコモン信号Ｖｃｏｍを生成して共通電極に供給する。なお、本実施形態においては、コモン信号Ｖｃｏｍの電圧レベルがこの２種類のコモン信号電圧ＶｃｏｍＨ、ＶｃｏｍＬに切り換わることをコモン信号Ｖｃｏｍの極性反転と称する。また、本実施の形態では、説明を簡略化するために、ＴＦＴ１１のゲート電極と当該ＴＦＴ１１に対応する画素電極との間に生成される寄生容量Ｃｇｄの影響を考慮せずに、コモン信号Ｖｃｏｍの振幅中心電圧Ｖｃｏｍｃと上述した所定の中心電圧Ｖｓｃとが等しい電圧レベルに設定されているものとして説明するが、コモン信号Ｖｃｏｍの振幅中心電圧Ｖｃｏｍｃと上述した所定の中心電圧Ｖｓｃとの関係は寄生容量Ｃｇｄの値の大きさに応じて微調整されていることが好ましい。

ここで、第１の極性反転制御信号Ｐｏｌ１は、図３に示すように、１水平期間（１Ｈ）毎に電圧レベルが切り換わることで、信号ラインＳ（ｉ）に供給される表示信号Ｖｓの電圧極性が１水平期間毎に切り換わるように設定されている。また、第２の極性反転制御信号Ｐｏｌ２は、第１の極性反転制御信号Ｐｏｌ１に対して電圧レベルの切り換え周期を１／３にすることで、共通電極に供給されるコモン信号Ｖｃｏｍの電圧極性反転周波数が表示信号Ｖｓの電圧極性反転周波数の３倍になるように設定されている。

タイミングジェネレータ５０は、入力部７０から入力される垂直同期信号や水平同期信号に基づいて、上述したような垂直制御信号Ｖｓｉｇや、第１の極性反転制御信号Ｐｏｌ１、第２の極性反転制御信号Ｐｏｌ２、水平制御信号Ｈｓｉｇを生成し、生成した各制御信号をそれぞれ供給する。

電源回路６０は、走査ドライバ２０、信号ドライバ３０、コモン信号生成回路４０における各種駆動電圧を生成して供給するもので、電源電圧Ｖｃｃを昇圧する昇圧回路等を備えて構成されている。

次に、図１のような構成を有する表示装置の動作について説明する。
映像データが入力部７０に供給されると、当該映像データに含まれる垂直同期信号及び水平同期信号を入力部７０からタイミングジェネレータ５０に供給する。タイミングジェネレータ５０は、入力部７０から供給される垂直同期信号に基づいて垂直制御信号Ｖｓｉｇを生成する。そして、タイミングジェネレータ５０によって生成された垂直制御信号Ｖｓｉｇは走査ドライバ２０及び信号ドライバ３０に出力される。

また、タイミングジェネレータ５０は、入力部７０から供給される水平同期信号に基づいて水平制御信号Ｈｓｉｇを生成する。そして、タイミングジェネレータ５０によって生成された水平制御信号Ｈｓｉｇは走査ドライバ２０及び信号ドライバ３０に出力される。

さらに、タイミングジェネレータ５０は、入力部７０から供給される垂直同期信号及び水平同期信号に基づいて第１の極性反転制御信号Ｐｏｌ１及び第２の極性反転制御信号Ｐｏｌ２を生成する。そして、タイミングジェネレータ５０によって生成された第１の極性反転制御信号Ｐｏｌ１は信号ドライバ３０に出力され、第２の極性反転制御信号Ｐｏｌ２はコモン信号生成回路４０に出力される。

走査ドライバ２０に垂直制御信号Ｖｓｉｇが入力されると、走査ドライバ２０は当該フレームにおける走査ラインの走査を開始する。また、信号ドライバ３０に垂直制御信号Ｖｓｉｇが入力されると、信号ドライバ３０は当該フレームにおける階調データに対応した表示信号Ｖｓの信号ラインＳ（ｉ）への供給を開始する。

また、各フレームにおいて、走査ドライバ２０及び信号ドライバ３０に水平制御信号Ｈｓｉｇが入力されると、走査ドライバ２０は、１行分のＴＦＴ１１毎に各ＴＦＴ１１をオン状態とするために、水平制御信号Ｈｓｉｇに同期させて、最前段の走査ラインＧ（１）から最後段の走査ラインＧ（ｎ）まで順に、走査ラインに出力する走査信号Ｖｇ（ｊ）の電圧レベルを所定の期間だけゲートオフ電圧ＶＧＬからゲートオン電圧ＶＧＨに切り換える。

また、信号ドライバ３０は、走査ドライバ２０が走査信号ＶｇによってＴＦＴ１１をオン状態にする表示画素に対応した表示信号Ｖｓを各信号ラインＳ（ｉ）に供給する。なお、このとき、信号ドライバ３０は、水平制御信号Ｈｓｉｇとともに入力される第１の極性反転制御信号Ｐｏｌ１に対応させて、上述したように、表示信号Ｖｓの電圧レベルを所定の中心電圧Ｖｓｃを基準にして反転させる。

一方、コモン信号生成回路４０に第２の極性反転制御信号Ｐｏｌ２が入力されると、コモン信号生成回路４０は、第２の極性反転制御信号Ｐｏｌ２に対応させて、互いに異なる電圧レベルのコモン信号電圧ＶｃｏｍＨ、ＶｃｏｍＬのうちの一方を選択することでコモン信号Ｖｃｏｍを生成して共通電極に供給する。

そして表示パネル１０において各表示画素では、図４に示すように、ゲートオン電圧ＶＧＨが供給されてＴＦＴ１１がオン状態となったときに当該ＴＦＴ１１を介して画素電極に表示信号Ｖｓが画素電極電圧Ｖｓ’として印加されるとともに、その後、ゲートオフ電圧ＶＧＬが供給されてＴＦＴ１１がオフ状態になることにより当該画素電極に画素電極電圧Ｖｓ’が保持される。これにより、画素電極電圧Ｖｓ’とコモン信号電圧Ｖｃｏｍ（ＶｃｏｍＬ又はＶｃｏｍＨ）との差からなる電圧ＶＬＣＤが液晶に印加される。これによって液晶の配向状態が変化して液晶層中における光の透過率が変化して階調表示が行われる。ここで、液晶に印加された電圧は次のフレームにおける表示信号Ｖｓの当該画素電極への印加時まで（即ち、次のフレームにおいてＴＦＴ１１が再びオン状態となるまで）、補助容量Ｃｃｓによって保持される。

ここで、例えば、ＱＶＧＡ（Quarter Video Graphics Array ３２０×２４０画素）の表示パネルにおいて、１Ｈに１回だけコモン信号Ｖｃｏｍの電圧レベルを切り替える場合には、コモン信号Ｖｃｏｍの電圧極性反転周波数は、例えば約７．２ｋＨｚとなる（フレーム周波数６０Ｈｚ×２４０／２）。しかし、この７．２ｋＨｚという周波数は可聴域（１ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ）の範囲内であるため、コモン信号Ｖｃｏｍの電圧レベル切り替えに伴って音鳴りが発生してしまう。これに対し、１Ｈに３回だけコモン信号Ｖｃｏｍの電圧レベルを切り換えることにより、コモン信号Ｖｃｏｍの電圧極性反転周波数を約２１．６ｋＨｚ、即ち、可聴域外とすることができ、音鳴りを防止することが可能である。また、１Ｈに３回だけ、コモン信号Ｖｃｏｍの電圧レベルを切り換えることにより、ＴＦＴ１１がオン状態にされるオン期間のうち、当該オン期間の開始タイミングと終了タイミングとで電圧レベルを等しくできるとともに、隣接する走査ライン間で、オン期間におけるコモン信号Ｖｃｏｍの電圧極性状態を反転させることができる。したがって、液晶に印加される電圧の極性を隣接する走査ラインに対応する画素間で確実に反転させることができ、各表示画素の液晶に印加する電圧の極性をフレーム毎に反転させてもフリッカを視認しにくくすることができる。また、表示信号Ｖｓの極性（電圧レベル）に対しては大凡１Ｈの間、一定に維持させているので、不必要に電力を消費することなく、書き込むべき表示信号Ｖｓを画素電極に画素電極電圧Ｖｓ’として保持させることができる。

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。例えば、上述の例では、コモン信号Ｖｃｏｍの電圧レベルの切り替え回数を１Ｈ内で３回としているが、１Ｈの開始時点と終了時点とでコモン信号Ｖｃｏｍの電圧極性が等しくなるように、３以上の奇数回としてもよい。即ち、共通電極に供給されるコモン信号Ｖｃｏｍの電圧極性反転周波数が表示信号Ｖｓの電圧極性反転周波数に対して３以上の奇数倍になるように設定してもよい。

さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

表示装置の概略構成図である。表示画素１つ分の等価回路を示す図である。各走査ラインにおける走査信号とコモン信号との関係を示すタイミングチャートである。表示信号、コモン信号及び画素電極電圧の関係を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１０…表示パネル、１１…薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、２０…走査ドライバ、３０…信号ドライバ、４０…コモン信号電圧生成回路、５０…タイミングジェネレータ、６０…電源回路、７０…入力部

Claims

行方向に延伸配置された複数の走査ラインと、
前記各走査ラインに交差するように延伸配置された複数の信号ラインと、
前記走査ラインと前記信号ラインとの交点に対応するように配置され、スイッチング素子を介して前記信号ラインに接続される画素電極と、
液晶を介して前記画素電極に対向するように配置された共通電極と、を備え、
所定数の走査ラインに対応した表示画素毎に、前記液晶に印加する電圧の極性を反転させる表示装置であって、
前記走査ライン毎に、前記スイッチング素子をオン状態にするゲートオン電圧を所定の期間出力する走査側駆動手段と、
電圧振幅の中心電圧に対する電圧極性が、前記各所定の期間のそれぞれにおいて開始タイミングと終了タイミングとで等しくなるように且つ少なくとも１回は反転するように、コモン信号を生成して前記共通電極に出力する共通電極駆動手段と、
を備えたことを特徴とする表示装置。
前記各所定の期間のそれぞれにおいて、当該期間の間、一定の電圧レベルが維持されるように、前記各信号ラインに表示信号を供給する信号側駆動手段を、備えたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記コモン信号の極性反転周波数が前記表示信号の極性反転周波数の３倍に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記コモン信号の極性反転周波数が可聴周波数よりも高いことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
前記表示信号の極性反転周波数が可聴周波数範囲内であることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
行方向に延伸配置された複数の走査ラインと、
前記各走査ラインに交差するように延伸配置された複数の信号ラインと、
前記走査ラインと前記信号ラインとの交点に対応するように配置され、スイッチング素子を介して前記信号ラインに接続される画素電極と、
液晶を介して前記画素電極に対向するように配置された共通電極と、を備え、
所定数の走査ラインに対応した表示画素毎に、前記液晶に印加する電圧の極性を反転させる表示装置の駆動方法であって、
前記走査ライン毎に、前記スイッチング素子をオン状態にするゲートオン電圧を所定の期間出力する走査側駆動ステップと、
電圧振幅の中心電圧に対する電圧極性が、前記各所定の期間のそれぞれにおいて開始タイミングと終了タイミングとで等しくなるように且つ少なくとも１回は反転するように、コモン信号を生成して前記共通電極に出力する共通電極駆動ステップと、
を有したことを特徴とする表示装置の駆動方法。