(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示画素をマトリクス状に配設してなる画素部を有し、
前回の書き込みに関連する第１の電圧を保持する第１コンデンサと、
今回の書き込みに関連する第２の電圧を保持する第２コンデンサと、
前記第１および第２コンデンサに保持された電圧を比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に基づき画素電圧を変化させる画素電圧変更手段とを画素毎に備えた液晶表示装置。
【請求項２】
前記コンデンサが画素容量と一端が接続された記憶用容量である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記画素容量が液晶素子容量とこれに並列に設けられた補助容量よりなる、請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記比較手段は、前回の書き込みにより画素液晶に印加される電圧の絶対値が、今回の書き込みにより画素液晶に印加される電圧の絶対値より大きい場合は、今回の書き込み電圧よりもさらに小さい電圧の絶対値が画素液晶に印加されるような電圧値を画素に印加し、前回の書き込みにより画素液晶に印加される電圧の絶対値が、今回の書き込みにより画素液晶に印加される電圧の絶対値より小さい場合は、今回の書き込み電圧よりもさらに大きい電圧の絶対値が画素液晶に印加されるような電圧値を画素に印加し、前回の書き込みにより画素液晶に印加される電圧の絶対値が、今回の書き込みにより画素液晶に印加される電圧の絶対値と同じである場合は、今回の書き込み電圧を画素に印加するような出力を前記画素電圧変更手段に対して出力することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記比較手段は、オーバドライブ供給線と、前記画素容量と前記記憶用容量の一端との接続ノードとの間に並列に接続され、前記記憶容量の他端側がそれぞれのゲートに接続された第１導電型の第１のトランジスタおよび第１導電型とは逆の第２導電型の第２のトランジスタよりなり、前記記憶用容量の前記他端側電圧が前記第１のトランジスタのしきい値よりも高いときには、前記第１のトランジスタが導通することにより、前記画素容量は前記オーバードライブ供給線によって、第１オーバドライブ電位まで充電され、前記記憶容量の他端側電圧が前記第２のトランジスタのしきい値電圧よりも低いときには、前記画素容量は前記オーバドライブ供給線によって、第２オーバドライブ電位まで充電され、前記第１オーバドライブ電位は前記第2オーパドライブ電位より高いことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の液晶表示装置を備え、携帯型電話装置、ディジタルカメラ、個人用情報端末装置（PDA）、ノート型コンピュータ、デスクトップコンビュータ、テレビ受像器、車載ディスプレイ、ポータブルDVDプレーヤのいずかである電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関するもので、特に動画に対しても高品位表示が可能なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置においては、印加電圧による液晶材料の光学特性の変化を利用し、透過特性が変わることで明度の変化を得ている。
【０００３】
しかしながら、液晶はその画素印加電圧値の絶対値(以下印加電圧)の時間変化に対する光学特性の変化が緩慢であるため、特に動画表示における表示品位、特に早い動きに追随できない特性が問題となっている。
【０００４】
このため、従来、このような動画特性を改善する様々な手法が提案されている。
【０００５】
その一つは、「オーバドライブ」方式と称されるもので、前回フレーム書き込み時の印加電圧と、今回フレーム書き込み時の印加電圧との差分に基づき、液晶応答特性が最良となる電圧値へと換算した電圧値を画素印加電圧とするものであり、最も一般的となっている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開06-189232号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のオーバドライブ方法では、前回フレーム書き込み時の全画素に対するそれぞれの書き込み電圧値を記憶させておくための、大容量の外部メモリを設けなければならず、コスト面で問題であった。
【０００７】
そこで本発明は、外部メモリが不要で、しかも動画性能を改善することのできるオーバドライブを行うことのできる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、表示画素をマトリクス状に配設してなる画素部を有し、
前回の書き込みに関連する第１の電圧を保持する第１コンデンサと、
今回の書き込みに関連する第２の電圧を保持する第２コンデンサと、
前記第１および第２コンデンサに保持された電圧を比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に基づき画素電圧を変化させる画素電圧変更手段とを画素毎に備えた液晶表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる液晶表示装置によれば、画素内部に保持手段を設けて前回フレーム時印加電圧を記憶し、今回フレーム印加電圧と比較してその差分を記憶し、それにより動画か静止画かに応じて、オーバドライブを必要に応じて行うようにしているので、外部メモリを備えることなく、動画性能を改善することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施例のいくつか詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明にかかる液晶表示装置１０の一実施例における回路図であり、１画素分の構成を示している。
【００１２】
ゲート線１１が横方向に、ソース線１９が縦方向に配設され、ゲート線１１にゲートが、ソース線１９にソースがそれぞれ接続されたゲート薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)２１を介して容量として表された液晶３１がコモン線１２との間に接続されている。ここでは液晶容量３１に並列に補助容量３２も接続されている。
【００１３】
横方向に配設された線としては他にサンプル線１３、サブトラクション線１４、ブート線１５、センスＰ線１６、センスＮ線１７、オーバドライブ線１８が設けられている。
【００１４】
サンプル線１３にゲートが、ソース線１９にソースが接続されたｎチャネルトランジスタ２２ａのドレインはキャパシタ３３を介してｎチャネルトランジスタ２２ｂのソースに接続され、このトランジスタ２２ｂのゲートはサンプル線１３に、ドレインはコモン線１２に接続されている。また、ゲートがサブトラクション線１４に接続され、ソースがソース線１９に接続されたｎチャネルトランジスタ２３ａがトランジスタ２２ａに対応して設けられ、そのドレインはキャパシタ３４を介してｎチャネルトランジスタ２４のソースに接続され、そのドレインはトランジスタ２１のドレインと接続されている。トランジスタ２４のゲートはブート線１５に接続されている。さらにトランジスタ２３ａとゲートを共通接続され、ソースがコモン線１２に接続されたｎチャネルトランジスタ２３ｂのドレインはトランジスタ２２ａのドレインと共通接続されている。さらに、トランジスタ２４のソースとトランジスタ２２ｂのドレインとが共通接続されている。
【００１５】
一方、オーバドライブ線１８とトランジスタ２１のドレイン間には、それぞれ直列接続されたｎチャネルトランジスタ２６ａと２５ａ、およびｎチャネルトランジスタ２６ｂとｐチャネルトランジスタ２５ｂが接続され、トランジスタ２５ａと２５ｂのゲートはトランジスタ２３ａのソースとキャパシタ３４の接続ノードに接続されている。トランジスタ２６ａのゲートはセンスＰ線１６に、トランジスタ２６ｂのゲートはセンスＮ線１７にそれぞれ接続されている。さらにキャパシタ３４とトランジスタ２４のソースの接続ノードと、キャパシタ３３とトランジスタ２２ｂの接続ノードも共通接続されている。
【００１６】
図２は図１に示した回路における動作の概略を説明するタイミングチャートである。ここでは５０マイクロ秒でソースバスの極性が切り替わりラインが変わるものとする。
【００１７】
図２に示すように、ゲート線１１、サブストラクション線１４、ブート線１５、センスＰ線１６、センスＮ線１７、サンプル線１３を順次活性化することにより、通常書き込み状態、減算、増加方向オーバドライブ、減少方向オーバドライブ、サンプルの各状態を得ることができる。
【００１８】
以下、ノーマリホワイトの液晶を用いたライン反転駆動時のオーバドライブ動作の例を示す。まず、オーバドライブを行うか否かについては、表示画像の動作モードにより異なる。
【００１９】
（１）静止画時
静止画の場合には、画像の内容にフレーム間で変化はなく、フレーム毎に交番する画素液晶に印加される電圧の絶対値が常に同じである。したがって、オーバドライブは行う必要がない。
【００２０】
（２）動画時
動画の場合には、フレーム毎に刻々と画像の内容が変化しているため、前回のフレーム期間に書き込まれた電圧の絶対値は今回のフレーム期間に書き込まれた電圧の絶対値とは異なっている。したがって、この場合には液晶光学特性改善のため、オーバドライブを実施する必要が生ずる。
【００２１】
このとき、液晶に印加されるオーバドライブ電圧は前回と今回の電圧の変化極性に依存する。すなわち、前回の液晶印加電圧を（Vpn-1）、今回の液晶印加電圧を（Vpn）とすると、その変化量はVdn＝（Vpn）＋（Vpn-1）により求まる。
【００２２】
液晶電圧が増加傾向(黒傾向)の場合はVdn>0となり、オーバドライブ回路は、液晶電圧の変化傾向を増幅する形で、最大値(黒電圧)を印加し、そのフレーム期間の液晶電圧とする。逆に減少傾向(白傾向)の場合はVdn<0となり、最小値(白電圧)を印加、そのフレーム期間の液晶電圧とする。
【００２３】
以下、図２に示すように、ある特定の任意の画素に注目して、前回のフレーム期間(n-1番目フレーム)が負電圧書き込みであり、今回のフレーム期間(n番目フレーム)が正電圧書き込みである場合のオーバドライブ回路の動作を時間順に説明する。ここでは簡便のため、フィードスルー、TFTのリーク電流による電圧変動、バックライトによる光電効果、隣接画素電圧などによるクロストークなどの影響は考慮しないものとする。
【００２４】
この画素が選択される期間はソースバスが正側にドライブされる基準時刻から５０マイクロ秒までであってこれを1ライン期間とし、これを通常の画素書き込みが行われる"通常書き込み期間"、前フレーム画素電圧との差分を計算する"サブトラクション期間"、高電圧側のオーバドライブ判定と書き込みを行う"OD/P期間"、低電圧側のオーバドライブ判定と書き込みを行う"OD/N期間"、次フレームの動画判定を行うために電圧を記憶させるための"サンプル期間"に区分し、これらが繰り返されるものとする。
【００２５】
なお、前フレーム時のソース線電位をVsn-1、今フレーム時のソース線電位をVsn、ソース線最大電位をVmax、最低電位をVmin、コモン電位をVcomとする。
【００２６】
以下、図２に表示された順序を追って説明する。  
（ａ）  まず、１８マイクロ秒までの通常書き込み期間にゲート線１１を活性化させて、ゲートトランジスタ２１をオンさせ、液晶容量３１と補助容量３２にVsn-Vcomを充電し、１８マイクロ秒でゲートトランジスタ21をオフする。
【００２７】
（ｂ）  次に、２０マイクロ秒から２４マイクロ秒にかけてのサブトラクション期間中サブトクション線１４を活性化し、トランジスタ２３aと２３bをオンし、前フレーム時画素電圧と今フレーム時画素電圧の引き算を行う。キャパシタ３３には前フレーム時画素電圧Vsn-1-Vcomがサンプル容量として充電されており、キャパシタ３３に蓄積されるサブトラクション容量がサンプル容量に比べて十分小さいとすると、一般にソース電位と画素電位は等しいので、このサブトラクション期間後にはキャパシタ３４にはVsub＝（Vpn）＋（Vpn-1）  が充電される。
【００２８】
（ｃ）  次に、２６マイクロ秒にブート線１５を活性化すると、トランジスタ２４がオンとなって、前述した差分電圧が保持されているキャパシタ３４の片方の電極を画素電極、すなわち液晶容量３１と補助容量３２に接続する。
【００２９】
（ｄ）  続いて２８マイクロ秒から３２マイクロ秒にかけてセンスＰ線１６、３４マイクロ秒から３８マイクロ秒にかけてセンスＮ線１７がそれぞれ活性化され、それぞれの期間でオーバドライブＯＤ／ＰおよびＯＤ／Ｎが行われる。ブート線１５は４０マイクロ秒で非活性となる。
【００３０】
まず、ＯＤ／Ｐ期間には、センストランジスタであるトランジスタ２６ａがオンしており、キャパシタ３４に蓄積された差分電圧Vsubの電圧に基づきオーバドライブトランジスタであるＰチャネルトランジスタ２５ａのオンオフが決定されるので、このトランジスタがオンとなった場合にはVmaxが供給されるオーバドライブ線がトランジスタ２６チａとトランジスタ２５ａを介して液晶容量３１と補助容量３２に接続され、Vmaxへ充電が行われる。一方、キャパシタ３４に蓄積された差分電圧Ｖsubが十分高く、トランジスタ２５ｂがオフとなる場合には、画素電極電圧に変化はなくVsnのままである。ここで、チャネルトランジスタとnチャネルトランジスタがオンするしきい電圧をVthとすると、オーバドライブトランジスタ２５ａがオンするためのVsubの条件は、
Vsub＝（Vpn）＋（Vpn-1）≧Vthとなる。
【００３１】
図３から図６は図１においてブート線１５が活性化され、ブートトランジスタ２４が導通しているものとして、トランジスタ２６ａ、２６ｂ、２５ａ、２５ｂ、キャパシタ３４と、液晶容量３１及び補助容量３２を抜き出して表した説明図である。ここではキャパシタ３４には前回と今回のフレーム間での差の容量が記憶されているものとする。
【００３２】
図３は増加傾向の場合において、オーバドライブが行われる場合を示しており、例えばオーバドライブ電圧を５Ｖとし、キャパシタ３４のトランジスタ２５ａのゲートに接続される側のノードが４Ｖであり、前回フレームと今回フレームの間で２Ｖの電位差を生じており、反対側のノードが２Ｖであったとすれば、トランジスタ２６ａと２５ａがオンとなることによって、ブートトランジスタ２４を介しキャパシタ３４のサブトラクション容量がブートストラップ容量として動作し、画素電極電圧はVmaxまで引き上げられ。このとき、キャパシタ３４の＋側ノードは７Ｖに上昇し、センスＰ線１６が非活性になるまで続く。
【００３３】
図４は増加傾向の場合において、オーバドライブが行われない場合を示しており、前回フレームと今回フレームの間で電位差を生じなかったために、キャパシタ３４には電荷が蓄積されていない。この場合、上述したように、トランジスタ２５ａのゲートに印加される電圧がそのしきい値より下回っている場合にはトランジスタ２５ａはオンとならず、オーバドライブ電圧は画素電極には供給されない。
【００３４】
（ｅ）  次にＯＤ／Ｎ期間では、（ｄ）で説明したのと同様に、センス線Ｎ線１７が活性化され、差分電圧Vsubの電圧に基づきトランジスタ２５ｂがオンされるか否かによりオーバドライブが行われる。ブートトランジスタ２４を介しキャパシタ３４のサブトラクション容量がブートストラップ容量として動作し、画素電極はVminへ放電が行われる。この場合、オーバドライブトランジスタ２５ｂがオンするためのVsubの条件は、
Vsub＝（Vpn）＋（Vpn-1）≦-Vth
である。
【００３５】
図５は減少傾向の場合において、オーバドライブが行われる場合を示しており、例えばオーバドライブ電圧を０Ｖとし、キャパシタ３４のトランジスタ２５ａのゲートに接続される側のノードが０Ｖであり、前回フレームと今回フレームの間で２Ｖの電位差を生じており、他方側のノードが２Ｖであったとすれば、トランジスタ２６ａと２５ａがオンとなることによって、ブートトランジスタ２４を介しキャパシタ３４のサブトラクション容量がブートストラップ容量として動作し、画素電極電圧はVminまで引き下げられ、画素電極は０Ｖになる。このとき、キャパシタ３４のトランジスタ２５ａのゲートに接続される側のノードは、相対的にさらに電位が低下し、この動作はセンスN線１７が非活性になるまで続く。
【００３６】
図６は増加傾向の場合において、オーバドライブが行われない場合を示しており、前回フレームと今回フレームの間で電位差を生じなかったために、キャパシタ３４には電荷が蓄積されていない。この場合、上述したように、トランジスタ２５ｂのゲートに印加される電圧がそのしきい値より下回っている場合にはトランジスタ２５ａはオンとならず、オーバドライブは行われない。
【００３７】
尚、（ｄ）（ｅ）の場合において、Vth≧Vsub≧-Vthとなっている範囲では、トランジスタ２５ａおよび２５ｂはいずれもオフのままであるので、オーバドライブは行われず画素電極に供給される電圧はVsnのままである。これは、前回のフレーム期間から今回のフレーム期間において、画像が変化せず、すなわち静止画が表示されていると判断されたことを意味する。
【００３８】
（ｆ）  最後に４２マイクロ秒から４８マイクロ秒にかけてのサンプル期間では、サンプル線１３が活性化され、サンプルトランジスタとしての２つのトランジスタ２２ａおよび２２ｂをオンし、キャパシタ３３にソース電圧を充電し、次フレーム時のオーバドライブ判定用に備える。
【００３９】
このとき前述したオーバドライブが実施されている場合は、実際の画素電極電圧とキャパシタ３３に蓄積されるものとは異なる電圧となることに注意すべきである。
【００４０】
すなわち、画素電極電圧をサンプル容量として用い、あるフレームでオーバドライブが実施され、その後は静止画である状態を想定する。当該フレームで回路はそのフレーム期間は動画であると判定してオーバドライブが実施され、画素電圧はソース電圧に関わらず最大値又は最小値が充電されてその期間を終了する。したがって、実際のオーバドライブ後の画素電圧がサンプル容量として記憶されると、次以降の静止画フレーム期間では、オーバドライブ判定において、差分電圧がOVとなるべきところが、サンプル電圧が前フレーム期間のオーバドライブ後の電圧であるため、以後のフレームにおいて誤った動画判定が伝播して、画素電圧が収束しないという問題が生じる。
【００４１】
したがって、動画判定は、前フレームと今フレームのソース線印加電圧の差によって行われるべきであるため、この意味で、オーバドライブ後の画素電極電圧ではなく、元々のソース線電圧をサンプルする必要がある。
【００４２】
また、以上説明した実施例はあくまで一例であり、当業者が容易に行うことのできる変形等は本発明の範囲に属するものである。
【００４３】
本発明は以上の実施例に限られることなく、本発明はフレーム反転やドット反転など他の駆動方式にも応用が可能である。
【００４４】
また、このような液晶表示装置は図７に示すような携帯型電話装置１００のディスプレイ装置１として好適であるが、携帯型電話装置に限られることなく、ディジタルカメラ、個人用情報端末装置（PDA）、ノート型コンピュータ、デスクトップコンビュータ、テレビ受像器、車載ディスプレイ、ポータブルDVDプレーヤのいずかのような電子装置に適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明にかかる液晶表示装置の一実施例における回路図である。
【図２】図１に示した回路における動作の概略を説明するタイミングチャートである。
【図３】本発明における動作を説明する概略回路図である。
【図４】本発明における動作を説明する概略回路図である。
【図５】本発明における動作を説明する概略回路図である。
【図６】本発明における動作を説明する概略回路図である。
【図７】本発明にかかる液晶表示装置が適用される携帯型電話装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  液晶表示装置
１１  ゲート線
１２  コモン線
１３  サンプル線
１４  サブトラクション線
１５  ブート線
１６  センスＰ線
１７  センスＮ線
１８  オーバドライブ線
１９  ソース線
２１  ゲートトランジスタ
２２ａ、２２ｂ  サンプルトランジスタ
２３ａ、２３ｂ  サブトラクショントランジスタ
２４  ブートトランジスタ
２５ａ、２５ｂ  オーバドライブトランジスタ
２６ａ、２６ｂ  センストランジスタ
３１  液晶容量
３２  補助容量
３３  キャパシタ（サンプル容量）
３４  キャパシタ（サブとラクション容量）
１００  携帯型電話装置
【図１】
0004447627.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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