JP4754064B2

JP4754064B2 - 表示装置の駆動方法

Info

Publication number: JP4754064B2
Application number: JP2000371825A
Authority: JP
Inventors: 孝志前田; 貴徳綱島; 裕之木村
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AUO Corp
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2020-12-06
Also published as: JP2002175051A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯電話や電子ブック等に使用される高画質、低消費電力な表示装置に関し、詳しくはデジタルメモリを備えた表示装置の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置は軽量、薄型、低消費電力という利点を活かして携帯電話や電子ブック等の小型情報端末のディスプレイとして使われている。このような小型情報端末は、一般にバッテリー駆動方式が採用されていることから、低消費電力化が重要な課題となっている。
【０００３】
とくに携帯電話においては、待ち受け時間中に低消費電力で表示できることが求められており、これを実現するための技術としては、例えば特開昭５８−２３０９１号などが挙げられる。ここに開示された画像表示装置は、画素内にデジタルメモリを備えており、待ち受け時（以下、静止画表示時）には、液晶を交流駆動するための交流駆動回路のみを動作させ、その他の周辺駆動回路を止めることにより、大幅な消費電力の低減を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようなデジタルメモリを備えた従来の液晶表示装置では、静止画表示から通常表示に切り替わった後でも、デジタルメモリには静止画表示時の映像データ（以下、静止画データ）がそのまま保持されるため、次に静止画表示を行った時には、デジタルメモリに新たな静止画データの書き込みが完了するまでの期間、前回表示していた静止画データが表示される。このように、従来のデジタルメモリを備えた液晶表示装置では、通常画表示から静止表示に切り替わった際に、一瞬ではあるが前回表示されていた全く別の静止画データが表示されるため、観察者は画像の変化に違和感を感じることになり、場合によっては画像の乱れとして認識されてしまうという問題点があった。
【０００５】
この発明の目的は、表示切り替え時の画像の変化を改善して、表示切り替え時にも優れた表示品位を得ることができる表示装置の駆動方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、マトリクス状に配置された複数の走査線、信号線、画素電極及びデジタルメモリを有する第１の電極基板と、前記画素電極と対向して形成された対向電極を有する第２の電極基板と、前記２つの電極基板間に狭持された表示層とを備えた表示装置に対して、通常表示期間では、前記信号線に供給された第１の映像データを前記画素電極に書き込むことで表示を行い、静止画表示期間では、前記信号線に供給された第２の映像データを前記デジタルメモリに保持させ、前記デジタルメモリに保持させた前記第２の映像データを前記画素電極に書き込むことで表示を行う表示装置の駆動方法において、前記静止画表示期間から前記通常表示期間へ切り替える際に、前記複数のデジタルメモリに、全黒又は全白の２値化された映像データ、又は、RGBの各色毎に同一の２値化された映像データである第３の映像データを保持させた後に前記通常表示期間に切り替えることを特徴とする。
【０００７】
好ましい形態として、前記静止画表示期間の最後にデジタルメモリリセット期間を１フレーム分設定し、この期間内に前記第３の映像データを前記複数のデジタルメモリに保持させる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、前記画素電極と前記信号線とが第１のスイッチ素子を介して接続され、前記画素電極と前記デジタルメモリとが第２のスイッチ素子を介して接続された表示装置に対して、前記通常表示期間では前記第１のスイッチ素子を間欠的にオン、前記第２のスイッチ素子をオフとし、前記静止画表示期間では前記第１のスイッチ素子をオフ、前記第２のスイッチ素子をオンとすることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２において、前記第２のスイッチ素子が、前記デジタルメモリの出力端子及び反転出力端子と前記画素電極との間を接続する２つのスイッチ素子で構成された前記表示装置に対して、前記静止画表示期間に、前記２つのスイッチ素子を交互にオンするとともに、これと同期して前記対向電極の電位の極性を反転させることを特徴とする。
【００１１】
好ましい形態として、前記画素電極は、金属薄膜で構成された光反射型の画素電極であることを特徴とする。
【００１２】
好ましい形態として、前記デジタルメモリは２つのインバータ回路と第３のスイッチ素子により構成され、前記第３のスイッチ素子は、前記第１のスイッチ素子とは逆チャネルのスイッチ素子であり、前記第３のスイッチ素子のゲートは前記第１のスイッチ素子のゲートと同じ走査線に接続されることを特徴とする。
【００１３】
好ましい形態として、前記第３の映像データは、ＲＧＢの各色毎に同一の２値化された映像データであることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係わる表示装置の駆動方法を、デジタルメモリを備えたアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動方法に適用した場合の実施形態について説明する。
【００１５】
図３は、この実施形態に係わるアクティブマトリクス型液晶表示装置の回路構成図であり、図４は図３の概略断面図である。
【００１６】
この液晶表示装置１００は、複数の表示画素１０が形成された表示画素部１１０、走査線駆動回路１２０及び信号線駆動回路１３０とから構成されている。
【００１７】
この実施形態では、アレイ基板１０１（図４）上において、走査線駆動回路１２０及び信号線駆動回路１３０が後述する信号線１１、走査線１２及び画素電極１３などと一体に形成されている列について示すが、走査線駆動回路１２０及び信号線駆動回路１３０は、図示しない外部駆動基板上に配置されていてもよい。
【００１８】
表示画素部１１０は、アレイ基板１０１上に複数本の信号線１１及びこれと交差する複数本の走査線１２が図示しない絶縁膜を介してマトリクス状に配置されており、両線の各交差部には表示画素１０が配置されている。
【００１９】
表示画素１０は、画素電極１３、第１のスイッチ素子１４、対向電極１５、液晶層１６、第２のスイッチ素子１７及びデジタルメモリ（以下、ＤＭ）１８により構成されている。
【００２０】
表示画素１０において、第１のスイッチ素子１４のソースは信号線１１に、ゲートは走査線１２に、ドレインは画素電極１３にそれぞれ接続されている。また画素電極１３は第２のスイッチ素子１７を介してＤＭ１８に接続されており、その第２のスイッチ素子１７のゲートは制御信号線１９に、ソースは画素電極１３に、ドレインはＤＭ１８にそれぞれ接続されている。第２のスイッチ素子１７及びＤＭ１８の構成については後述する。なお、各画素電極１３には電気的に並列に図示しない補助容量が接続されており、この補助容量と画素電極１３との間に容量Ｃｓを形成している。また、制御信号線１９は、後述するように１９ａ，１９ｂとして２本配置されているが、図３では説明を容易にするために１本の制御信号線１９として図示している。
【００２１】
画素電極１３はアレイ基板１０１上に形成され、この画素電極１３と相対する対向電極１５は対向基板１０２（図４）上に形成されている。対向電極１５には、図示しない外部駆動基板上に配置されたコントロールＩＣから所定の対向電位が与えられている。画素電極１３と対向電極１５の間には表示層として例えば液晶層１６が狭持され、アレイ基板１０１及び対向基板１０２の周囲はシール材１０３により封止されている。
【００２２】
走査線駆動回路１２０は、シフトレジスタ１２１及び図示しないバッファ回路などで構成されており、図示しない外部駆動回路からコントロール信号として供給されるＹクロック信号（垂直クロック信号）、Ｙスタート信号（垂直スタート信号）に基づいて、走査線１２に対し一水平走査期間毎に順にオンレベルの走査信号を出力する。
【００２３】
走査線駆動回路１２０では、中間調表示や動画表示時（以下、通常表示時）は制御信号線１９をオフレベルとし、通常のアクティブマトリクス型液晶表示装置と同様に上から順に走査線１２に走査信号を出力する。また静止画表示時には、全ての走査線１２をオフレベルとし、制御信号線１９をオンレベルとする。なお、制御信号線１９には図示しない外部駆動回路から、走査線駆動回路１２０を介さずに、直接、コントロール信号を入力してもよい。
【００２４】
信号線駆動回路１３０は、シフトレジスタ１３１、ＡＳＷ（アナログスイッチ）１３２などで構成されており、図示しないコントロールＩＣからコントロール信号としてＸクロック信号（水平クロック信号）、Ｘスタート信号（水平スタート信号）が供給されると共に、同じくコントロールＩＣからビデオバス１３３を通じて静止画データ又は動画データ（通常表示時の映像データ）が供給されている。信号線駆動回路１３０では、Ｘクロック／Ｘスタート信号に基づいて、シフトレジスタ１３１からＡＳＷ１３２にオン・オフ信号を供給することにより、ビデオバス１３３から供給される静止画データ又は動画データを所定のタイミングで信号線１１にサンプリングする。
【００２５】
ここで、通常のアクティブマトリクス型液晶表示装置として駆動する場合の基本的な動作について簡単に説明する。
【００２６】
走査線駆動回路１２０からオンレベルの走査信号を出力して、各走査線１２を一水平走査期間毎に上から順に走査し、これと同期して信号線１１に動画データをサンプリングすると、走査された走査線１２に接続するすべての第１のスイッチ素子１４は一水平走査期間だけオン状態となり、信号線１１にサンプリングされていた動画データは第１のスイッチ素子１４を通じて画素電極１３に書き込まれる。この動画データは画素電極１３と対向電極１５（及び図示しない補助容量）との間に信号電圧として充電され、この信号電圧の大きさに応じて液晶層１６が応答することで各表示画素１０からの透過光量が制御される。このような動作を一フレーム期間内にすべての走査線１２について実施することにより、一画面の映像が出来上がる。
【００２７】
次に、表示画素１０に含まれるＤＭ１８と各スイッチ素子の回路構成について説明する。
【００２８】
図２は、表示画素１０の回路構成図であり、図３と同等部分を同一符号で示している。第２のスイッチ素子１７は、ＤＭ１８の出力端子及び反転出力端子と、画素電極１３との間に挿入された２つのスイッチ素子２１、２２で構成されている。このうち、スイッチ素子２１のゲートは制御信号線１９ａに接続され、スイッチ素子２２のゲートは制御信号線１９ｂにそれぞれ接続されており、それぞれの制御信号線に対し走査線駆動回路１２０からオン又はオフレベルの制御信号が供給されることで、２つのスイッチ素子２１、２２は独立して制御される。この第２のスイッチ素子１７と第１のスイッチ素子１４は、ともにＭＯＳトランジスタで構成されている。
【００２９】
ＤＭ１８は、２つのインバータ回路２３、２４と、第３のスイッチ素子２５で構成されている。このうち、第３のスイッチ素子２５は、第１のスイッチ素子１４とは逆チャネルのスイッチ素子であり、第１のスイッチ素子１４と相補型のＭＯＳトランジスタで構成されている。また、第３のスイッチ素子２５のゲートは、第１のスイッチ素子１４のゲートと同じ走査線１２に接続されている。
【００３０】
次に、上記ように構成された液晶表示装置１００の動作を図１に示す信号波形のタイミングチャートを参照しながら説明する。
【００３１】
まず、通常表示時には、２本の制御信号線１９ａ、１９ｂをともにオフレベルとし、第２のスイッチ素子１７の機能を停止する。この間は、走査線駆動回路１２０及び信号線駆動回路１３０に対し、それぞれＸ／Ｙのクロック信号、スタート信号、及び動画データを供給して、通常のアクティブマトリクス型液晶表示装置と同様に駆動を行うことにより、フルカラーによる高画質な中間調／動画表示を行う。なお、図中の１Ｖ期間とは一垂直走査期間であり、この１Ｖ期間毎に出力されるＹスタート信号に同期して走査線駆動回路１２０からオンレベルの走査信号が出力される。
【００３２】
一方、通常表示から静止画表示に切り替える際は、通常表示から静止画表示に移行する最後の１フレーム（静止画書き込み期間）において、制御信号線１９ａをオンレベルとする（制御信号線１９ｂはオフレベル）。そして、第１のスイッチ素子１４がオンレベルの走査信号によりオンしている間に、信号線１１に２値化された静止画データをサンプリングし、これを第１のスイッチ素子１４及びスイッチ素子２１を通じてＤＭ１８に書き込む。この２値化された静止画データは、静止画表示時に表示するマルチカラー画像用の映像データである。
【００３３】
ＤＭ１８に書き込まれた映像データは、短時間であればこの状態で保持することもできるが、長時間保持すると直流成分により液晶層１６が劣化するため、交流駆動する必要がある。この実施形態では、静止画表示期間において、一定の周期で制御信号線１９ａ、同１９ｂを交互にオンレベルとすることによって、スイッチ素子２１、２２を交互にオンし、同時に対応電極１５の電位（図１では図示を省略）を反転させることで交流駆動を実現している。
【００３４】
このように、２つのスイッチ素子２１、２２を交互にオンすることで、画素電極１３の電位はハイ電源／ロー電源が交互に出力され、これと同期させて対向電極１５の電位をハイ電源／ロー電源間でシフトすることにより、対向電極１５と極性が同じ表示画素１０では液晶層１６に電圧がかからず、逆極性の表示画素１０では液晶層１６に電圧がかかるため、２値表示（マルチカラー表示）を行うことができる。このとき、表示画素部１１０で動作しているのは、低周波数の制御信号線１９と対向電極１５だけであるため、静止画表示期間では、低消費電力でマルチカラー表示を行うことができる。
【００３５】
なお、画素電極１３を金属薄膜で構成された光反射型の画素電極とした場合はバックライトが不要となるため、バックライトを用いた透過型の構成に比べて、さらに低消費電力での駆動が可能となる。ちなみに、対角５ｃｍ、２５万画素の液晶パネルについてフレーム周波数６０Ｈｚで静止画表示を行ったところ、消費電力を５ｍＷとすることができた。
【００３６】
次に、静止画表示から通常表示に切り替える際は、静止画表示期間の最後に１フレーム分だけ設定されたデジタルメモリリセット期間において、静止画書き込み期間と同様に制御信号線１９ａをオンレベルとし（制御信号線１９ｂはオフレベル）、第１のスイッチ素子１４がオンレベルの走査信号によりオンしている間に、信号線１１に一画面の全てが全黒表示又は全白表示となる２値化された映像データ（以下、全黒／全白データ）をサンプリングし、これを第１のスイッチ素子１４及びスイッチ素子２１を通じてＤＭ１８に書き込む。ここで、先にＤＭ１８に書き込まれていた静止画データは全黒／全白データに更新されることになる。
【００３７】
続いて、通常表示期間の開始とともに再び２本の制御信号線１９ａ、１９ｂをともにオフレベルとし、走査線駆動回路１２０及び信号線駆動回路１３０に対し、それぞれＸ／Ｙのクロック信号、スタート信号及び動画データを供給する。
【００３８】
先のデジタルメモリリセット期間でＤＭ１８に書き込まれた全黒／全白データは、次に静止画表示に切り替わるまでの間ＤＭ１８に保持される。ここで、ＤＭ１８に書き込まれた全黒／全白データの電位を保つために、一定時間毎に電荷の書き込みを行うようにしてもよい。
【００３９】
さて、上記のようにＤＭ１８に全黒／全白データが書き込まれた状態において、通常表示から静止画表示に切り替える際は、静止画書き込み期間に新たな静止画データがＤＭ１８に書き込まれるが、この書き込みが完了するまでの間は、前回書き込まれた全黒／全白データが表示される。この全黒／全白データは静止画書き込み期間のみ表示され、その後の静止画表示期間では新たに書き込まれた静止画データによりマルチカラー表示が行われる。
【００４０】
上記のような駆動方法によれば、通常表示から静止画表示に切り替わった際に、一画面が全黒表示又は全白表示となり、前回の静止画データが表示されることはない。したがって、表示切り替え時に無関係な前回の静止画データが表示される場合に比べて、観察者が画像の変化に違和感を感じることがなく、表示切り替え時の画像の変化が画像の乱れとして認識されることもなくなることから、表示切り替え時においても優れた表示品位を得ることができる。
【００４１】
なお、上記実施形態では、デジタルメモリリセット期間において、全てのＤＭ１８に２値化された全黒／全白データを書き込み、静止画書き込み期間では全黒又は全白の表示を行うようにしているが、ＲＧＢの各色毎に同一の２値化された映像データを書き込み、静止画書き込み期間では色ラスター（縞模様）表示を行うようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係わる表示装置の駆動方法によれば、通常表示から静止画表示に切り替わった際に、無関係な前回の静止画データが表示されることがないので、観察者が画像の変化に違和感を感じることがなく、表示切り替え時の画像の変化が画像の乱れとして認識されることもなくなるため、表示切り替え時においても優れた表示品位を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶表示装置の動作を示す信号波形のタイミングチャート。
【図２】表示画素の回路構成図。
【図３】実施形態に係わるアクティブマトリクス型液晶表示装置の回路構成図。
【図４】図３の概略断面図。
【符号の説明】
１０…表示画素、１１…信号線、１２…信号線、１３…画素電極、１４…第１のスイッチ素子、１５…対向電極、１７…第２のスイッチ素子、１８…デジタルメモリ（ＤＭ）、１９…制御信号線、２１，２２…スイッチ素子、２３，２４…インバータ回路、２５…第３のスイッチ素子、１１０…表示画素部、１２０…走査線駆動回路、１３０…信号線駆動回路

Claims

マトリクス状に配置された複数の走査線、信号線、画素電極及びデジタルメモリを有する第１の電極基板と、前記画素電極と対向して形成された対向電極を有する第２の電極基板と、前記２つの電極基板間に狭持された表示層とを備えた表示装置に対して、通常表示期間では、前記信号線に供給された第１の映像データを前記画素電極に書き込むことで表示を行い、静止画表示期間では、前記信号線に供給された第２の映像データを前記デジタルメモリに保持させ、前記デジタルメモリに保持させた前記第２の映像データを前記画素電極に書き込むことで表示を行う表示装置の駆動方法において、
前記静止画表示期間から前記通常表示期間へ切り替える際に、前記複数のデジタルメモリに、全黒又は全白の２値化された映像データ、又は、RGBの各色毎に同一の２値化された映像データである第３の映像データを保持させた後に前記通常表示期間に切り替えることを特徴とする表示装置の駆動方法。
前記画素電極と前記信号線とが第１のスイッチ素子を介して接続され、前記画素電極と前記デジタルメモリとが第２のスイッチ素子を介して接続された前記表示装置に対して、
前記通常表示期間では前記第１のスイッチ素子を間欠的にオン、前記第２のスイッチ素子をオフとし、前記静止画表示期間では前記第１のスイッチ素子をオフ、前記第２のスイッチ素子をオンとすることを特徴とする請求項１に記載の表示装置の駆動方法。
前記第２のスイッチ素子が、前記デジタルメモリの出力端子及び反転出力端子と前記画素電極との間を接続する２つのスイッチ素子で構成された前記表示装置に対して、
前記静止画表示期間に、前記２つのスイッチ素子を交互にオンするとともに、これと同期して前記対向電極の電位の極性を反転させることを特徴とする請求項２に記載の表示装置の駆動方法。