JP2004020756A - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents

アクティブマトリクス型液晶表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】交流駆動を行う場合の印加電圧の非対称性に起因するフリッカー等の発生を防止する。
【解決手段】素子基板には、水平方向駆動回路1から配線されるソース線S1 〜Sn と垂直方向駆動回路2から配線されるゲート線G1 〜Gm とが配置され、各線の交差位置に薄膜トランジスタ(TFT)T11〜Tnmと画素電極とが配置される。薄膜トランジスタT11〜Tnmのゲート電極は、行毎に共通のゲート線G1 〜Gm に接続されている。また、ソース線S1 〜Sn には、画像信号が印加される。対向基板には、垂直方向の複数の画素を一組とした垂直ライン毎に、分割されている対向電極V1 〜Vnが配置される。対向電圧駆動回路4は、TFTがオフする際に発生する画素電極電位のシフトによる対向電極の電位とソース線の中心電位の差を解消する電位を各対向電極V1 〜Vnに与える。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタなどを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置に関し、特に、フリッカーを低減させることができるアクティブマトリクス型液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、従来のアクティブマトリクス型の液晶表示装置における液晶パネルと駆動回路を示す回路構成図である。図5に示す液晶表示装置における液晶パネルは、素子基板と、対向基板と、素子基板と対向基板との間に配置され画素を形成する液晶とから構成される。素子基板には、水平方向駆動回路1から配線されるソース線S1 〜Sn と垂直方向駆動回路2から配線されるゲート線G1 〜Gm とが配置され、各線の交差位置に薄膜トランジスタT11〜Tnm(Thin Film Transistor:TFT)と画素電極とが配置される。薄膜トランジスタT11〜Tnmのゲート電極は、行毎に共通のゲート線G1 〜Gm に接続されている。また、ソース線S1 〜Sn には画像信号が印加される。
【0003】
対向基板には、液晶表示装置全面にわたって対向電極が設けられている。対向電極には、対向電極電位印加端子3から、所定の電圧VCOM が印加される。垂直方向駆動回路2によって順次ゲート線G1 〜Gm の電位を制御してTFT(T11〜Tnm)のオン/オフを制御すると、ソース線S1 〜Sn の各電位がオン状態のTFTを介して画素電極に印加される。そして、各液晶セルC11〜Cnmには、画素電極と対向電極の電位VCOM との差に相当する電圧が印加される。
【0004】
印加電圧の極性を常に同じにすると、フリッカーや焼き付きといった問題が生ずるので、一般に、対向電極の電位を中心として、画素電極に印加される電圧極性を一定周期毎に反転させて液晶表示装置を駆動する交流駆動が採用されている。
【0005】
TFTのオン/オフ制御において、TFT(T11〜Tnm)がオンすると各画素電極の電位はソース線S1 〜Sn の各電位と等しくなる。また、TFTをオフすると各液晶セルC11〜Cnmに書き込まれた信号は保持されるが、TFTがオフする瞬間に各画素電極の電位はdVだけシフトする。電位のシフトはTFTのゲート−ドレイン間の寄生容量Cgdと液晶の静電容量Clcおよび保持容量Cstの間のカップリングによって生ずる。その大きさは(1)式で表される。
【0006】
dV=dVg *Cgd/(Cgd+Clc+Cst)   ・・・(1)
【0007】
ここで、dVg はゲート線の電位の変化量である。シフト電圧dVは、画素電極に印加される電圧極性に関係なく常に画素電極の電位を下げることになる。そこで、対向電極の電位VCOM をソース線の中心電位に対して一律にdVだけ低く設定するといった対処がなされている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際の液晶表示装置においてはカップリング量およびゲート線の配線容量等により液晶表示装置の周辺よりも中心の方でdVが減少する傾向にある。従って、交流駆動を行う場合に、対向電極の電位VCOM をソース線の中心電位に対して一律にdVだけ低くしても液晶に印加される電圧を完全に対象な波形にすることはできない。そして、発生する非対称成分が光学的成分となってフリッカー(ちらつき)として認識される。
【0009】
そこで、本発明は、交流駆動を行う場合の印加電圧の非対称性に起因するフリッカー等の発生を防止できるアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明によるアクティブマトリクス型液晶表示装置は、水平方向駆動回路によって駆動されるソース線、垂直方向駆動回路によって駆動されるゲート線および画素電極に接続される多数のトランジスタが形成された素子基板と、対向電極が形成された対向基板とを含む構成において、対向電極が垂直方向の複数の画素を一組とした垂直ライン毎に分割された複数の分割電極で形成され、トランジスタがオフする際に発生する画素電極電位のシフトによる対向電極の電位とソース線の中心電位の差を解消する所定の電位を各分割電極に対して与える対向電圧供給手段を備えたことを特徴とする。
【0011】
垂直方向駆動回路が選択期間毎に線順次にゲート線を走査し、水平方向駆動回路が各選択期間で画像信号に対応した電圧をソース線に順次印加する場合に、対向電圧供給手段は、水平方向駆動回路がソース線に順次電圧を印加するタイミングに同期して各分割電極に対して所定の電位を与える。このような構成によれば、点順次駆動を行う場合に、交流駆動を行うときの印加電圧の非対称性に起因するフリッカー等の発生を防止できる。
【0012】
対向電圧供給手段は、例えば、各分割電極に対する所定の電位を順次発生する電圧発生回路と、電圧発生回路から所定の電圧を入力する対向電圧駆動回路とを含む構成であり、対向電圧駆動回路が、順次入力される所定の電圧を各分割電極に分配するためのスイッチ素子と、所定の電圧を保持する保持容量とを有する構成であってもよい。
【0013】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、例えば、選択期間毎に交流化を行う。
【0014】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、水平方向の複数画素毎に対向電圧供給手段が設けられている構成であってもよい。このような構成によれば、より細かく所定の電圧を制御することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置における液晶パネルと駆動回路を示す回路構成図である。図1に示す液晶表示装置における液晶パネルは、素子基板と、対向基板と、素子基板と対向基板との間に配置され画素を形成する液晶とから構成される。図1に示す例では、m行n列の画素が形成されている。
【0016】
素子基板には、水平方向駆動回路(信号線駆動回路)1から配線されるソース線S1 〜Sn と垂直方向駆動回路(走査線駆動回路)2から配線されるゲート線G1 〜Gm とが配置され、各線の交差位置に薄膜トランジスタ(TFT)T11〜Tnmと画素電極とが配置される。薄膜トランジスタT11〜Tnmのゲート電極は、行毎に共通のゲート線G1 〜Gm に接続されている。また、ソース線S1 〜Sn には、画像信号が印加される。
【0017】
この実施の形態では、点順次駆動が行われる。すなわち、垂直方向駆動回路2は、1水平走査期間(1選択期間)毎に線順次にゲート線G1 〜Gm を走査する。また、水平方向駆動回路1は、各選択期間において、画像信号を順次サンプリングし、サンプリングした画像信号に対応した電圧を、ソース線S1 〜Sn に順次印加する。
【0018】
対向基板には、垂直方向(ゲート線G1 〜Gm と直交する方向)の複数の画素を一組とした垂直ライン毎に、分割されている対向電極V1 〜Vnが配置される。図1に示す例では、各液晶セルC11,C12,・・・,C1m、C21,C22,・・・,C2m、・・・、Cn1,Cn2,・・・,Cnmに対応して、対向電極V1 、V2 、・・・、Vnが配置されている。そして、各対向電極V1 〜Vn には、対向電圧駆動回路4から、対向電極電位印加端子3に印加される対向電極電位(入力電位)VCOM が印加される。なお、以下、対向電極をV1 〜Vn とするとともに、各対向電極V1 〜Vn に印加される電圧を電圧V1 〜Vn と呼ぶ。
【0019】
図2に示すように、対向電圧駆動回路4は、対向電極電位印加端子3に印加される入力電位VCOM を各対向電極V1  〜Vn に分配するためのスイッチ素子SW1 〜SWn と、スイッチ素子SW1 〜SWn をオン/オフを制御するためのタイミングを生成するタイミング生成回路5と、各対向電極電圧を保持するための保持容量Cv1〜Cvnとを含む。
【0020】
次に、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の動作を、図3のタイミング図を参照して説明する。なお、図3に示す例では、各水平走査期間(選択期間)をTg1〜Tgmで示し、水平走査期間毎に極性反転が行われている。すなわち、選択期間毎に交流化が行われている。
【0021】
図1に示すアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、図5に示された従来のアクティブマトリクス型の液晶表示装置と同様に、垂直方向駆動回路2によって順次ゲート線G1 〜Gm の電位を制御してTFT(T11〜Tnm)のオン/オフを制御すると、各選択期間Tg1〜Tgnにおいて、ソース線S1 〜Sn の各電位が、Ts1〜Tsnの各タイミングでオン状態のTFTを介して画素電極に印加される。
【0022】
一方、対向電圧駆動回路4において、タイミング生成回路5は、Tv1〜Tvnのタイミングで各スイッチSW1〜SWnを順次オンさせる電位をVS1〜VSnに印加する。従って、対向電圧駆動回路4に入力される電圧VCOM がTv1〜Tvnの各タイミングで各対向電極V1 〜Vn に印加される。なお、Tv1〜TvnのタイミングとTs1〜Tsnのタイミングとは同期している。
【0023】
各スイッチSW1〜SWnのそれぞれがオンの期間、各スイッチSW1〜SWnのそれぞれに印加された各電位は各電圧保持容量Cv1〜Cvnに蓄積され、各スイッチSW1〜SWnがオフの期間に各対向電極V1 〜Vn の電位を一定に保つ。ここで、各対向電極V1 〜Vn の領域毎にフリッカーが最適となる電圧波形を液晶表示装置の外部で発生させ、入力電圧VCOM として入力される。
【0024】
つまり、Tv1の期間では対向電極電位印加端子3に入力電圧VCOM としてV1 が印加され、Tv2の期間では対向電極電位印加端子3に入力電圧VCOM としてV2 が印加され、Tvnの期間では対向電極電位印加端子3に入力電圧VCOM としてVn が印加される。換言すれば、Tv1の期間では対向電極電位印加端子3にV1 を印加し、Tv2の期間では対向電極電位印加端子3にV2 を印加し、Tvnの期間では対向電極電位印加端子3にVn を印加することを可能にする所定の電圧を発生する電圧発生回路が外部に設けられている。従って、TFTがオフする際に発生する画素電極電位のシフトによる対向電極の電位とソース線の中心電位の差を解消する電位を与える対向電圧供給手段が、電圧発生回路と対向電圧駆動回路4とで実現される。なお、液晶表示装置を電圧発生回路を含んだものとして定義してもよい。
【0025】
そして、電圧V1 はソース線S1 に接続される画素電極に対向する対向電極電圧となり、電圧V2 はソース線S2 に接続される画素電極に対向する対向電極電圧となり、電圧Vn はソース線Sn に接続される画素電極に対向する対向電極電圧となる。
【0026】
図3に示す例では、電圧V1 および電圧Vn が相対的に高い電圧であり、その間、中央(図3におけるTv1およびTvnを端とした場合の中央、液晶パネルの中央でもある)に向かって低くなるように設定されている。
【0027】
なお、図3に示す対向電極波形は単なる例示であって、実際には、液晶パネルの画面の表示品質を目視で観測したり、カメラ等で撮像してパーソナルコンピュータ等の演算装置で所定の見本と比較する等の処理を行って、全体的にフリッカーが小さくなるように、対向電極電位印加端子3に印加されるべき電圧V1 〜Vn の値を決定する。
【0028】
このように、対向基板に配置された対向電極を垂直方向の複数の画素を一組とした垂直ライン毎に分割し、素子基板に配置されたTFTがオフする瞬間に発生する画素電極電位のシフト量dVによる対向電極の電位とソース線の中心電位の差を、各分割電極(対向電極V1 〜Vn)に印加される電圧を最適化することで減少させ、光学的成分となるフリッカーを減少させることができる。
【0029】
実施の形態2.
本発明の他の実施の形態(第2の実施の形態)を、図4の説明図を参照して説明する。第2の実施の形態では、対向基板6に配置される対向電極を水平s画素分毎に垂直分割する。ここでは、液晶パネルの全面を3分割にした場合を説明する。例えば、図1に示す液晶セルC11〜Cnmが、6行6列の液晶セルC11〜C66であるとすると、液晶セルC11〜C16およびC21〜C26が第1の対向電極Va のグループとされ、C31〜C36およびC41〜C46が第2の対向電極Vb のグループとされ、C51〜C56およびC61〜C66が第3の対向電極Vc のグループとされる。この例ではs=2である。
【0030】
そして、3分割された対向電極Va 〜Vc について各領域毎に、フリッカーが最適となる電圧VCOMa〜VCOMcを液晶表示装置の外部で発生させて入力させる。なお、最適となる電圧VCOMa〜VCOMcを発生する電圧発生回路を含めて液晶表示装置と捉えてもよい。なお、電圧VCOMa〜VCOMcは、それぞれ、第1の実施の形態におけるVCOMb に相当するものである。また、対向電極Va 〜Vc は、それぞれ、s本の分割電極を含むものである。
【0031】
つまり、第1の実施の形態(図2参照)の場合と同様に、電圧VCOMaを供給する対向電極電位印加端子に、素子基板に配置されたTFTがオフする瞬間に発生する画素電極電位のシフト量dVによる対向電極Va の電位とソース線の中心電位の差を減少させるための電圧を順次印加する。また、電圧VCOMbを供給する対向電極電位印加端子に、素子基板に配置されたTFTがオフする瞬間に発生する画素電極電位のシフト量dVによる対向電極Vb の電位とソース線の中心電位の差を減少させるための電圧を順次印加する。そして、電圧VCOMcを供給する対向電極電位印加端子に、素子基板に配置されたTFTがオフする瞬間に発生する画素電極電位のシフト量dVによる対向電極Vc の電位とソース線の中心電位の差を減少させるための電圧を順次印加する。従って、この実施の形態では、対向電極Va 〜Vc のそれぞれについて、図2に示されたような対向電圧駆動回路が設けられる。
【0032】
この実施の形態では、分割数を増加させた場合、液晶表示装置に供給する対向電極電圧の入力信号数が増加するが、より細かく対向電圧(対向電極の電位)を制御することができる。従って、例えば、液晶パネルの画面中央と両周辺(上下周辺および左右周辺)とのフリッカーの発生の差を軽減することが可能になる。
【0033】
以上に説明したように、上記の各実施の形態では、点順次駆動が行われるアクティブマトリクス型の液晶表示装置において、対向基板に配置された対向電極を垂直方向の複数の画素を一組とした垂直ライン毎に分割して、素子基板に配置されたスイッチとして機能するTFTがオフする瞬間に発生する画素電極電位のシフト量による対向電極の電位とソース線の中心電位の差を、各分割電極に印加される電圧を最適化することによって減少させることができる。従って、光学的成分となるフリッカーを減少させることができる。
【0034】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を、対向電極が垂直方向の複数の画素を一組とした垂直ライン毎に分割された複数の分割電極で形成され、トランジスタがオフする際に発生する画素電極電位のシフトによる対向電極の電位とソース線の中心電位の差を解消する所定の電位を各分割電極に対して与える対向電圧供給手段を備えた構成にしたので、交流駆動を行う場合の印加電圧の非対称性に起因するフリッカー等の発生を防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】液晶表示装置における液晶パネルと駆動回路を示す回路構成図である。
【図2】対向電圧駆動回路の構成を示す回路図である。
【図3】ソース線電位および対向電極電位の一例を示すタイミング図である。
【図4】第2の実施の形態における対向電極を示す説明図である。
【図5】従来の液晶表示装置における液晶パネルと駆動回路を示す回路構成図である。
【符号の説明】
1 水平方向駆動回路
2 垂直方向駆動回路
3 対向電極電位印加端子
4 対向電極駆動回路
S1 〜Sn  ソース線
G1 〜Gm  ゲート線
C11〜Cnm 液晶セル
T11〜Tnm TFT
V1 〜Vn  対向電極

Claims (5)

  1. 水平方向駆動回路によって駆動されるソース線、垂直方向駆動回路によって駆動されるゲート線および画素電極に接続される多数のトランジスタが形成された素子基板と、対向電極が形成された対向基板とを含むアクティブマトリクス型液晶表示装置において、
    対向電極が、垂直方向の複数の画素を一組とした垂直ライン毎に分割された複数の分割電極で形成され、
    各分割電極に対して、トランジスタがオフする際に発生する画素電極電位のシフトによる対向電極の電位とソース線の中心電位の差を解消する所定の電位を与える対向電圧供給手段を備えた
    ことを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。
  2. 垂直方向駆動回路は、選択期間毎に線順次にゲート線を走査し、
    水平方向駆動回路は、各選択期間で、画像信号に対応した電圧をソース線に順次印加し、
    対向電圧供給手段は、前記水平方向駆動回路がソース線に順次電圧を印加するタイミングに同期して、各分割電極に対して所定の電位を与える
    請求項1記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
  3. 対向電圧供給手段は、各分割電極に対する所定の電位を順次発生する電圧発生回路と、前記電圧発生回路から前記所定の電圧を入力する対向電圧駆動回路とを含み、
    前記対向電圧駆動回路は、順次入力される前記所定の電圧を前記各分割電極に分配するためのスイッチ素子と、前記所定の電圧を保持する保持容量とを有する
    請求項2記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
  4. 選択期間毎に交流化を行う請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
  5. 水平方向の複数画素毎に対向電圧供給手段が設けられている
    請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
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