JP3666147B2 - アクティブマトリクス表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアクティブマトリクス表示装置に関し、特に点順序駆動されるアクティブマトリクス表示装置のユニフォミティの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５にそって従来のアクティブマトリクス表示装置の構成を簡潔に説明する。図示するように、アクティブマトリクス表示装置は行状のゲート線Ｘと列状の信号線Ｙとを備え、両者の交差部には行列状の画素が配置されている。個々の画素は、例えば液晶セルＬＣとこれを駆動する薄膜トランジスタＴｒと信号電荷を保持するコンデンサＣからなる。
【０００３】
ゲート線ＸはＶスキャナ（垂直走査回路）によって駆動され、Ｖスキャナは各ゲート線Ｘを順次走査して、一水平期間毎に一行分の液晶画素を選択する。
信号線Ｙは水平走査回路によって駆動され、水平走査回路Ｈスキャナは各信号線Ｙに対して順次映像信号ＶSIG をサンプリングして、一水平期間内に選択された一行分の画素に対してそれぞれ映像信号ＶSIG を書き込む。
【０００４】
水平走査回路はここの信号線Ｙの端部に設けられた水平スイッチＨSWと、これらを順次開閉制御するＨスキャナからなっている。各信号線Ｙはこの水平スイッチＨSWによってビデオラインに接続され、このビデオラインにはシグナルドライバから映像信号ＶSIG が供給される。Ｈスキャナは各水平スイッチＨSWを順次開閉制御するためのサンプリングパルス信号φH1、φH2、φH3……を出力している。
【０００５】
ところで、アクティブマトリクス表示装置の微細化が進み、画素数が顕著に増大すると、これに応じて映像信号のサンプリングレートが高速化されることになる。このアクティブマトリクス表示装置の微細化、サンプリングレートの高速化が相俟ってサンプリングパルス信号の幅にばらつきが発生するようになる。
【０００６】
サンプリングパルス信号が対応する水平スイッチＨSWに印加されると、ビデオラインから供給される映像信号ＶSIG が導通した水平スイッチＨSWを介して各信号線Ｙにサンプリングされる。
ところで、個々の信号線Ｙには所定の容量成分があるため、サンプリングパルス信号に応じて信号線Ｙの充放電が発生し、これによってビデオラインの電位に揺らぎが発生する。この揺らぎは先に述べたサンプリングパルス信号の幅のばらつきのため充放電量が一定しないことによっても一層大きくなり、いわゆるユニフォミティーが悪くなって表示された画像に縦縞が発生するなど画像品位を損なうなどの問題があった。
【０００７】
通常のＮＴＳＣ（National Television System Committee）規格に従った映像信号の場合には、サンプリングレートが比較的低く、ビデオラインの電位の揺らぎが治まってから次のサンプリングパルス信号が立ちさがるタイミングとなるために、電位の揺らぎによる影響は比較的少ない。しかし、ＨＤＴＶ（High Definition TV）駆動や倍速ＮＴＳＣ駆動となるとサンプリングレートが極端に上昇し、ビデオラインの電位の揺らぎを有効に抑圧するのは困難である。
【０００８】
水平スイッチＨSWに供給されるサンプリングパルス信号は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成されるシフトレジスタからなるＨスキャナで作成される。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は単結晶シリコンで作成した通常のトランジスタに比べてモビリティが低く、また、各物理定数のばらつきも大きいため、この回路で作成されるサンプリングパルス信号の幅を精密に制御することは困難である。さらに、サンプリングパルス信号の幅のばらつきに加えて、水平スイッチＨSWのオン抵抗にもある程度のばらつきがあるため、信号の充放電特性が変動する原因が一層大きくなる。
【０００９】
このような問題を解決するため、発明者らは各信号線Ｙに対する映像信号の順次サンプリングに先行して所定のプリチャージ信号を各信号線Ｙに順次供給するプリチャージ手段（点順次プリチャージ手段）を備えたアクティブマトリクス表示装置（特開平７−２９５５２０）および一行分の画素に対して映像信号を書き込む直前に各信号線Ｙに一斉に所定のプリチャージ信号を供給するプリチャージ手段（一括プリチャージ手段）を備えたアクティブマトリクス表示装置（特開平７−２９５５２１）を提唱している。
【００１０】
プリチャージ手段が供給するプリチャージ信号は白レベルと黒レベルとの間でレベルが変化する映像信号に対して、白レベルと黒レベルとの中間の灰色レベルを有する。このように表示動作に影響を与えないタイミングで信号線Ｙを映像信号に近い電位にまで予めプリチャージしておくと、実映像信号が各信号線Ｙにサンプリングされた時の充放電量を、映像信号レベルとプリチャージの差に止めて少なくすることができるので、ビデオラインの電位揺れを抑制することができ、縦筋の固定パターンを除去でき画質が改善される。
【００１１】
ところで、特開平７−２９５５２０の点順次プリチャージの方法はゲート線や電源ラインの電位揺れを少なくでき動作マージンが広がり、プリチャージ手段の駆動能力も小さなもので良く消費電力が節約できるメリットがあり、特開平７−２９５５２１の一括プリチャージの方法は比較的簡単な回路構成で短時間にプリチャージを行うことができるというメリットがある。
【００１２】
しかし、プリチャージは水平ブランキング期間内に終了しなくてはならないが、信号線Ｙの分布容量があるために水平ブランキング期間に十分早く立ち上がるとは限らない。殊に高解像度のグラフィックス表示規格であるＸＧＡ（Extended Graphics Array ）、Ｓ−ＸＧＡ（Super Extended Graphics Array ）あるいはＨＤＴＶなどでは、
１）垂直画素の数が増えるので、配線のクロス容量が増える。
２）水平ブランキング期間が３〜４μｓｅｃ程度と非常に短い。
ので、従来の方法でこれに対応することには困難があり、プリチャージレベルが本来書き込みたいレベルにまで達しないままプリチャージを終了しなくてはならないようなことがあった。
【００１３】
これに対応する一つの方法として、発明者らはプリチャージの方法として、さらに、分割プリチャージを提唱している。
図３に、従来の分割プリチャージを行うアクティブマトリクス表示装置の回路図を示した。
この方法は、画素トランジスタのゲート線、ＣＳライン等の行状のラインをマトリックスの中央付近で切り離し、またＶスキャナの入力クロックを左Ｖスキャナ分（ＶCKL ）と右Ｖスキャナ分（ＶCKR ）とでそれぞれ別に設け、またプリチャージ信号（ＰSIGL、ＰSIGR）、プリチャージパルス（ＰCGL 、ＰCGR ）も左右別々にし、その上、ＶCKL とＶCKR 、ＰSIGLとＰSIGR、ＰCGL とＰCGR を１水平期間の約半分ほど位相をずらすようにした。
【００１４】
このようにすると、プリチャージ信号から見た信号線の分布容量が半分になり、アクティブマトリクス表示装置の画面左半分が映像信号を書き込んでいるときには画面右半分がプリチャージ信号（ＰSIGR）を書き込み、画面右半分が映像信号を書き込んでいるときには画面左半分がプリチャージ信号（ＰSIGL）を書き込むので、１水平期間の半分近くの時間をプリチャージ信号の書き込みに当てることができ、プリチャージレベルを十分本来書き込みたいレベルにまで引き上げることができる。
【００１５】
図４にこの装置の各部のタイミングチャートを示した。
例として水平スイッチＨSWの数を１４とし各水平スイッチＨSWを順次開閉制御するサンプリングパルス信号φH1、φH2、φH3……φH14 の波形図を図４の（ａ）に示した。また、図４の（ｂ）および（ｃ）に行状のラインの例として信号電荷を保持するコンデンサの画素トランジスタの対向側の左右の電極ライン（ＣＳライン）の電圧の変化を示した。
【００１６】
図４の（ｂ）および（ｃ）を見ると、左右のＣＳラインの電圧ＶL およびＶR は当初電圧Ｖcom のレベルにある。しかし、サンプリングパルス信号φH1、φH2、φH3……によって水平スイッチＨSW1 、ＨSW2 、ＨSW3 ……が順次開閉され、各コンデンサに順次ビデオレベルＶｖの信号が蓄積されるとこのＣＳラインの電圧ＶL およびＶR もＣＳラインにある分布インピーダンスのために若干上昇してゆく。このＣＳラインの電圧上昇の影響は各コンデンサＣの充電レベルに対して影響を与え、例えプリンタチャージを行っていても、充電レベルの揺らぎ、すなわち液晶セルＬＣの表示レベルの差となって現れる。
【００１７】
これと同様な事象は画素トランジスタのゲート線Ｘに対してもいえる。
殊に分割プリンタチャージを行っている場合、中央でＣＳラインおよびゲート線Ｘが切り離されているため、切り離した部分のすぐ左と右ではこの揺れが図４の（ｂ）と（ｃ）に示すように異なってくる。すなわち、切り離したすぐ左の部分では、コンデンサＣに充電する画素書き込み電位がＶPLであるのに対し、切り離したすぐ右の部分では、画素書き込み電位がＶPRで、ＶPR＞ＶPLの関係になりこの部分での輝度の異なりが目につくことになってしまう。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のごとく、高解像度で水平ブランキング期間が短い表示方式に対して、分割してプリチャージを行う分割プリチャージ法を用いたアクティブマトリクス表示装置において、分割部分で輝度の差が見られる問題があった。
本発明はこの点を解決して、分割部分での輝度差を解消して表示のユニフォミティに優れたアクティブマトリクス表示装置を簡単な方法で実現することを課題とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、行状の複数のゲート線と、列状の複数の信号線と、前記ゲート線と前記信号線との各交差部に配置された行列状の複数の画素子と、前記各ゲート線を順次走査し一水平期間毎に一行分の前記画素子を選択する垂直走査回路と、一水平期間内に前記各信号線を順次サンプリングして前記垂直走査回路で選択された一行分の画素子に点順次で映像信号の書き込みを行う水平走査回路と、前記各信号線に対する映像信号の順次サンプリングに先行して所定のプリチャージ信号を前記各信号線に供給するプリチャージ手段とを具備するアクティブマトリクス表示装置において、前記各ゲート線を中央部で左右に分割すると共に、前記垂直走査回路を左右の分割されたゲート線に対してそれぞれに設け、前記各信号線をゲート線の分割部で左右の群に分割し、前記プリチャージ手段は所定のプリチャージ信号を前記分割された信号線の左右の群のそれぞれに対して位相をずらして供給し、以ってプリチャージ手段から見た信号線の分布容量を半減し、前記水平走査回路は前記垂直走査回路で選択された一行分の画素子に対し前記分割された信号線の左の群に対しては各信号線を左端部から順次分割部に向けてサンプリングし前記分割された信号線の右の群に対しては各信号線を右端部から順次分割部に向けてサンプリングして分割部での輝度差が生じないように映像信号の書き込みを行うか、あるいは前記分割された信号線の左の群に対しては各信号線を分割部から順次左端部に向けてサンプリングし前記分割された信号線の右の群に対しては各信号線を分割部から順次右端部へ向けてサンプリングして分割部での輝度差が生じないように映像信号の書き込みを行うことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるアクティブマトリクス表示装置を添付図面を参照にして詳細に説明する。
図１は、本発明のアクティブマトリクス表示装置の一実施の形態を示す回路図である。また図２は図１に示した実施の形態の動作を説明するための各部のタイミングチャートである。
図１において、１−１は左Ｖスキャナ、１−２は右Ｖスキャナ、２−１は左Ｈスキャナ、２−２は右Ｈスキャナ、３はビデオライン、４は分割プリチャージ手段、Ｃはコンデンサ、ＣＳ１は左ＣＳライン、ＣＳ２は右ＣＳライン、ＨSW1 〜ＨSW14は水平スイッチ、ＬＣは液晶画素子、ＰSW1 〜ＰSW14はプリチャージスイッチ、Ｔｒはトランジスタ、Ｖcom はＣＳラインの印加電圧、Ｘはゲート線、Ｙは信号線である。
【００２１】
この図からわかるようにゲート線Ｘは中央部で左右に分割され、これに応じて信号線Ｙとも左右の群に区分され、コンデンサＣ、トランジスタＴｒ、液晶画素子ＬＣで構成される画素も左右の群に区分されている。
【００２２】
分割プリンタチャージ手段４は、各画素に映像信号ＶSIG を書き込む直前に所定のプリチャージ信号（ＰSIGL、ＰSIGR）を供給し、映像信号ＶSIG をサンプリングする際の各信号線Ｙの充放電量を低減する。この時、プリチャージ信号（ＰSIGL、ＰSIGR）とプリチャージパルス（ＰCGL 、ＰCGR ）も左右別々にし、その上、Ｖスキャナの入力クロックを左Ｖスキャナ分（ＶCKL ）と右Ｖスキャナ分（ＶCKR ）、プリチャージ信号（ＰSIGL、ＰSIGR）、プリチャージパルス（ＰCGL 、ＰCGR ）とを左右で１水平期間の約半分ほど位相をずらすようにした。
【００２３】
このようにすると、プリチャージ信号から見た信号線の分布容量が半分になり、アクティブマトリクス表示装置の画面左半分が映像信号を書き込んでいるときには画面右半分でプリチャージ信号（ＰSIGR）を一斉に書き込み、画面右半分が映像信号を書き込んでいるときには画面左半分でプリチャージ信号（ＰSIGL）を一斉に書き込むので、１水平期間の半分近くの時間をプリチャージ信号の書き込みに当てることができ、プリチャージレベルを十分本来書き込みたいレベルにまで引き上げることができる。
【００２４】
プリチャージ信号（ＰSIGL、ＰSIGR）のプリチャージレベルは白レベルと黒レベルの間で変化する映像信号に対して灰レベルを有している。
また、ビデオライン３に供給される映像信号ＶSIG が一水平期間毎に極性が反転する交流駆動の場合にはプリチャージ信号（ＰSIGL、ＰSIGR）のプリチャージレベルも一水平期間毎に極性を反転させ、映像信号ＶSIG と極性を一致させる。例として水平スイッチＨSWの数を１４とし各水平スイッチＨSWを順次開閉制御するサンプリングパルス信号φH1、φH2、φH3……φH14 の波形図を図２の（ａ）に示した。また、図２の（ｂ）および（ｃ）に信号電荷を保持するコンデンサの画素トランジスタの対向側の電極ライン（ＣＳライン）の電圧の変化の有様を示した。
【００２５】
図２の（ｂ）および（ｃ）から分かるように、左ＣＳラインＣＳ１の電圧ＶLおよび右ＣＳラインＣＳ２の電圧ＶR は当初電圧Ｖcom のレベルにある。しかし、サンプリングパルス信号φH1、φH2、φH3……によって水平スイッチＨSW1 、ＨSW2 、ＨSW3 ……が順次開閉され、各コンデンサに順次ビデオレベルＶｖの信号が蓄積されると、このＣＳラインの電圧ＶL およびＶR もＣＳラインにＭある分布インピーダンスのために若干上昇してゆく。このＣＳラインの電圧上昇の影響は各コンデンサＣの充電レベルに対して影響を与え、例えプリンタチャージを行っていても、充電レベルの揺らぎ、すなわち液晶セルＬＣの表示レベルの差となって現れる。
このような同様な事象は画素トランジスタのゲート線Ｘに対してもいえる。
【００２６】
ところで、本発明が図３の従来例と異なる点は、水平スイッチＨSW1 、ＨSW2 、ＨSW3 ……の開閉の順序を従来とは変えて、図２（ａ）に示すように、左半分は従来通り水平スイッチＨSWを左側から開閉してビデオライン３からビデオ信号を書き込むが、右半分は従来通りのとは逆に水平スイッチＨSWを右側から開閉してビデオライン３からビデオ信号を書き込むようにした点である。
これにより、切り離したすぐ左の部分では、コンデンサＣに充電する画素書き込み電位がＶPLと、切り離したすぐ右の部分での画素書き込み電位がＶPRがほぼ等しくなり、この部分で輝度の大きな差が生まれなくなる。
また、左半分は水平スイッチＨSWを右側から開閉してビデオライン３からビデオ信号を書き込み、右半分は水平スイッチＨSWを左側から開閉してビデオライン３からビデオ信号を書き込むようにしても同様の結果が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１の発明は、行状の複数のゲート線と、列状の複数の信号線と、ゲート線と信号線との各交差部に配置された行列状の複数の画素子と、各ゲート線を順次走査し一水平期間毎に一行分の画素子を選択する垂直走査回路と、一水平期間内に各信号線を順次サンプリングして垂直走査回路で選択された一行分の画素子に点順次で映像信号の書き込みを行う水平走査回路と、各信号線に対する映像信号の順次サンプリングに先行して所定のプリチャージ信号を各信号線に供給するプリチャージ手段とを具備するアクティブマトリクス表示装置において、各ゲート線を中央部で左右に分割すると共に、垂直走査回路を左右の分割されたゲート線に対してそれぞれに設け、各信号線をゲート線の分割部で左右の群に分割し、プリチャージ手段は所定のプリチャージ信号を分割された信号線の左右の群のそれぞれに対しては異なったタイミングで群内の各信号線に対しては一斉に供給し、水平走査回路は垂直走査回路で選択された一行分の画素子に対し分割された信号線の左の群に対しては各信号線を左端部から順次分割部に向けてサンプリングし分割された信号線の右の群に対しては各信号線を右端部から順次分割部に向けてサンプリングして映像信号の書き込みを行うことを特徴とする。
本発明の請求項２の発明は、請求項１の発明とは逆に水平走査回路は垂直走査回路で選択された一行分の画素子に対し、分割された信号線の左の群に対しては各信号線を分割部から順次左端部に向けてサンプリングし分割された信号線の右の群に対しては各信号線を分割部から順次右端部へ向けてサンプリングして映像信号の書き込みを行うことを特徴とする。
これにより、高解像度で水平ブランキング期間が短い表示方式に対して、分割プリチャージ法を用いて時間的に余裕を持ってプリチャージを行うことができ、ビデオラインのノイズを大幅に低減して、かつ、簡単な方法で分割部分での輝度の差を解消することができ、縦筋固定パタンを解消し表示のユニフォミティに優れたアクティブマトリクス表示装置を実現することができる。
【００２８】
本発明の請求項３の発明は、プリチャージ手段は分割された信号線の右の群に対して映像信号の書き込みが行われているときに分割された信号線の左の群に対してプリチャージ信号を供給し、分割された信号線の左の群に対して映像信号の書き込みが行われているときに分割された信号線の右の群に対してプリチャージ信号を供給することを特徴とする。
これにより、高解像度で水平ブランキング期間が短い表示方式に対して、分割プリチャージ法を用いて時間的に余裕を持ってプリチャージを行うことができる。
【００２９】
本発明の請求項４の発明は、プリチャージ手段は、白レベルと黒レベルの間で変化する映像信号に対して灰レベルを有するプリチャージ信号を供給することを特徴とする。
これにより、ビデオラインのノイズを大幅に低減して縦筋固定パタンを解消することができる。
【００３０】
本発明の請求項５の発明は、プリチャージ手段は、一水平期間毎に反転する映像信号には極性を一致させるため、同じく一水平期間毎に反転するプリチャージ信号を供給することを特徴とする。
これにより、映像信号が交流駆動の場合でも効果的にプリチャージを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアクティブマトリクス表示装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】図１に示した実施の形態の動作を説明するための各部のタイミングチャートである。
【図３】従来の分割プリチャージ型のアクティブマトリクス表示装置を示す回路図である。
【図４】図３の従来例の動作を説明するための各部のタイミングチャートである。
【図５】従来のアクティブマトリクス表示装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１−１……左Ｖスキャナ、１−２……右Ｖスキャナ、２−１……左Ｈスキャナ、２−２……右Ｈスキャナ、３……ビデオライン、４……分割プリチャージ手段、Ｃ……コンデンサ、ＣＳ１……左ＣＳライン、ＣＳ２……右ＣＳライン、ＨSW1 〜ＨSW14……水平スイッチ、ＬＣ……液晶画素子、ＰSW1 〜ＰSW14……プリチャージスイッチ、Ｔｒ……トランジスタ、Ｖcom ……ＣＳラインの印加電圧、Ｘ……ゲート線、Ｙ……信号線。

Claims (5)

1. 行状の複数のゲート線と、列状の複数の信号線と、前記ゲート線と前記信号線との各交差部に配置された行列状の複数の画素子と、前記各ゲート線を順次走査し一水平期間毎に一行分の前記画素子を選択する垂直走査回路と、一水平期間内に前記各信号線を順次サンプリングして前記垂直走査回路で選択された一行分の画素子に点順次で映像信号の書き込みを行う水平走査回路と、前記各信号線に対する映像信号の順次サンプリングに先行して所定のプリチャージ信号を前記各信号線に供給するプリチャージ手段とを具備するアクティブマトリクス表示装置において、
   前記各ゲート線を中央部で左右に分割すると共に、前記垂直走査回路を左右の分割されたゲート線に対してそれぞれに設け、
   前記各信号線をゲート線の分割部で左右の群に分割し、
   前記プリチャージ手段は所定のプリチャージ信号を前記分割された信号線の左右の群のそれぞれに対して位相をずらして供給し、以ってプリチャージ手段から見た信号線の分布容量を半減し、
   前記水平走査回路は前記垂直走査回路で選択された一行分の画素子に対し前記分割された信号線の左の群に対しては各信号線を左端部から順次分割部に向けてサンプリングし前記分割された信号線の右の群に対しては各信号線を右端部から順次分割部に向けてサンプリングして分割部での輝度差が生じないように映像信号の書き込みを行うことを特徴とするアクティブマトリクス表示装置。
2. 行状の複数のゲート線と、列状の複数の信号線と、前記ゲート線と前記信号線との各交差部に配置された行列状の複数の画素子と、前記各ゲート線を順次走査し一水平期間毎に一行分の前記画素子を選択する垂直走査回路と、一水平期間内に前記各信号線を順次サンプリングして前記垂直走査回路で選択された一行分の画素子に点順次で映像信号の書き込みを行う水平走査回路と、前記各信号線に対する映像信号の順次サンプリングに先行して所定のプリチャージ信号を前記各信号線に供給するプリチャージ手段とを具備するアクティブマトリクス表示装置において、
   前記各ゲート線を中央部で左右に分割すると共に、前記垂直走査回路を左右の分割されたゲート線に対してそれぞれに設け、
   前記各信号線をゲート線の分割部で左右の群に分割し、
   前記プリチャージ手段は所定のプリチャージ信号を前記分割された信号線の左右の群のそれぞれに対して位相をずらして供給し、以ってプリチャージ手段から見た信号線の分布容量を半減し、
   前記水平走査回路は前記垂直走査回路で選択された一行分の画素子に対し前記分割された信号線の左の群に対しては各信号線を分割部から順次左端部に向けてサンプリングし前記分割された信号線の右の群に対しては各信号線を分割部から順次右端部へ向けてサンプリングして分割部での輝度差が生じないように映像信号の書き込みを行うことを特徴とするアクティブマトリクス表示装置。
3. 前記プリチャージ手段は前記分割された信号線の右の群に対して映像信号の書き込みが行われているときに前記分割された信号線の左の群に対してプリチャージ信号を供給し、前記分割された信号線の左の群に対して映像信号の書き込みが行われているときに前記分割された信号線の右の群に対してプリチャージ信号を供給することを特徴とする請求項１または請求項２記載のアクティブマトリクス表示装置。
4. 前記プリチャージ手段は、白レベルと黒レベルの間で変化する映像信号に対して灰レベルを有するプリチャージ信号を供給することを特徴とする請求項１または請求項２記載のアクティブマトリクス表示装置。
5. 前記プリチャージ手段は、一水平期間毎に反転する映像信号には極性を一致させるため、同じく一水平期間毎に反転するプリチャージ信号を供給することを特徴とする請求項１または請求項２記載のアクティブマトリクス表示装置。

Images