JP2005062535A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】映像信号線１本につき複数の信号線を切り替えて接続する液晶表示装置における垂直ブランキング期間中の表示ムラの発生を防止する。
【解決手段】垂直ブランキング期間中においても垂直表示期間中と同様に、映像信号の極性反転を制御する極性反転信号ＳＴＢおよび映像信号線１本につき２本の信号線を切り替えて接続するためのスイッチを制御するスイッチ制御信号ＡＳＷ１Ｕ，ＡＳＷ２Ｕを動作させる。これにより、垂直ブランキング期間中に各信号線の電位が一定値を保持することを防止し、各画素で液晶層に印加する実効電圧が垂直表示期間における実効電圧と同一になるようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、映像信号線１本につき複数の信号線をスイッチで切り替えて接続する信号線選択回路を備えた液晶表示装置に関する。

従来、液晶表示装置は、ガラス製のアレイ基板上に複数の走査線と複数の信号線を交差するように配線し、その各交差部に画素電極、液晶容量、補助容量等を備えた画素を配置した構成である。そして、アレイ基板外部に配置された駆動ＩＣからの複数の映像信号線をアレイ基板上でそれぞれ信号線に接続するようになっている。駆動ＩＣは映像信号線を通じて映像信号を信号線に供給する。

この駆動ＩＣの回路規模を削減するため、映像信号線の数を削減し、１本の映像信号線に対して複数の信号線をスイッチにより切り替えて接続するようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

垂直表示期間においては、走査線に供給する走査線信号、映像信号、映像信号の極性反転を制御する極性反転信号、スイッチの切り替えを制御するスイッチ制御信号といった信号を動作させ、映像信号を信号線を介して画素電極に書き込み、このときの電圧を液晶層へ印加することで液晶表示を行うようになっている。映像信号の極性反転は、画面内における映像信号の極性分布が偏らないように制御される。そして、低消費電力化を図るため、垂直表示期間に続く垂直ブランキング期間では、これら走査線信号、映像信号、極性反転信号、スイッチ制御信号の動作を停止させていた。
特開２００１−３１２２５５号公報

しかしながら、垂直ブランキング期間中にこれらの信号の動作を停止させると、この期間における信号線の電位は、垂直表示期間中の最後に書き込まれた映像信号の電位レベルを保持することとなる。すなわち、各信号線の電位はＤＣ成分となり、同一の電位をずっと保持するため、信号線毎に液晶層に印加される実効電位に差が生じ、表示ムラが発生することがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、映像信号線１本につき複数の信号線を切り替えて接続するようにした液晶表示装置における垂直ブランキング期間中の表示ムラの発生を防止することにある。

本発明に係る液晶表示装置は、複数の走査線と複数の信号線の各交差部に画素が配置された画素表示部と、複数の映像信号線を通じて映像信号を供給する駆動ＩＣと、前記駆動ＩＣからの映像信号線１本につき複数の信号線をスイッチで切り替えて接続する信号線選択回路とを備え、垂直表示期間に続く垂直ブランキング期間中においても前記映像信号の極性反転を制御する極性反転信号および前記スイッチの切り替えを制御するスイッチ制御信号を動作させることを特徴とする。

本発明にあっては、垂直ブランキング期間中においても垂直表示期間中と同様に映像信号用の極性反転信号およびスイッチ制御用のスイッチ制御信号を動作させることで、各信号線の電位がＤＣ成分となることを防止し、各画素で液晶層に印加する実効電圧が垂直表示期間における実効電圧と同一となるようにしている。

本発明によれば、垂直ブランキング期間中においても液晶層に印加される実効電圧が画面内で均一になり、表示ムラのない良好な画像表示を行うことができる。

以下、一実施の形態における液晶表示装置について図面を用いて説明する。

図１の回路ブロック図に示すように、本実施の形態における液晶表示装置は、ガラス製のアレイ基板上に画素表示部１と、走査線駆動回路２ａ，２ｂと、信号線選択回路３を備え、アレイ基板の外部に駆動ＩＣ（Integrated Circuit）４を備えた構成である。

画素表示部１では、走査線駆動回路２ａ，２ｂからの複数の走査線Ｇと、信号線選択回路３からの複数の信号線Ｓが交差するように配線される。各交差部には薄膜トランジスタ１１と、液晶容量１２と、補助容量１３を含む画素が配置される。薄膜トランジスタ１１は例えばＭＯＳ−ＴＦＴであり、そのドレイン端子は液晶容量１２と補助容量１３に接続され、ソース端子は信号線Ｓに接続され、ゲート端子は走査線Ｇに接続される。

走査線駆動回路２ａ，２ｂは各走査線Ｇをそれぞれ駆動し、信号線選択回路３は各信号線Ｓをそれぞれ駆動する。信号線選択回路３は、各信号線毎にアナログスイッチを備えており、アナログスイッチを切り替えることで、駆動ＩＣ４からの複数の映像信号線の各々につき複数の信号線を切り替えて接続する。本実施の形態では、一例として映像信号線１本につき２本の信号線を切り替えて接続するものとする。

駆動ＩＣ４には、ＴＡＢ（Tpae Automated Bonding）法によりＴＣＰ（Tape Carrier Package）が実装されており、極性反転信号ＳＴＢによって極性が制御された映像信号およびアナログスイッチを制御するスイッチ制御信号ＡＳＷ１Ｕ，ＡＳＷ２Ｕを信号線選択回路３へ出力するとともに、走査線の電位を制御する走査線制御信号、スタートパルス、クロックパルスを走査線駆動回路２ａ，２ｂへ出力する。

図２の等価回路に示すように、各画素は、液晶容量１２、補助容量１３、画素電極１４を備える。画素電極１４と自信号線Ｓ１との間にはカップリング容量Ｃｐ１が存在し、画素電極１４と隣接信号線Ｓ２との間にはカップリング容量Ｃｐ２が存在する。また、画素電極１４と上の画素との間にはカップリング容量Ｃｐ３が存在し、画素電極１４と下の画素との間にはカップリング容量Ｃｐ４が存在する。また、自信号線Ｓ１、隣接信号線Ｓ２にはそれぞれ信号線容量Ｃｓｉｇが存在する。後述するように、映像信号を保持中の画素の電位は、これらのカップリング容量を介して自信号線あるいは隣接信号線における電位変動の影響を受けて変動することとなる。

同図では、信号線Ｓ１にアナログスイッチＡＳＷ１が設けられ、信号線Ｓ２にアナログスイッチＡＳＷ２が設けられており、いずれか一方のアナログスイッチＡＳＷをオンし他方をオフすることで、１本の映像信号線Ｄ１を２本の信号線Ｓ１、Ｓ２のどちらか一方に接続するようになっている。アナログスイッチＡＳＷ１のオンオフ制御は、スイッチ制御信号ＡＳＷ１Ｕにより行い、アナログスイッチＡＳＷ２のオンオフ制御は、スイッチ制御信号ＡＳＷ２Ｕにより行う。

図３のタイミングチャートに示すように、本液晶表示装置では、垂直表示期間に続いて垂直ブランキング期間中でも極性反転信号ＳＴＢ、映像信号、スイッチ制御信号ＡＳＷ１Ｕ，ＡＳＷ２Ｕを動作させるようになっている。同図に示すように、極性反転信号ＳＴＢがオンしたときに映像信号の極性が反転する。スイッチ制御信号ＡＳＷ１Ｕがロー電位になったときにアナログスイッチＡＳＷ１がオンして信号線Ｓ１と映像信号線Ｄ１が接続し、スイッチ制御信号ＡＳＷ２Ｕがロー電位になったときにアナログスイッチＡＳＷ２がオンして信号線Ｓ２が映像信号線Ｄ１に接続される。

このようにして、各信号線Ｓに映像信号線Ｄを通じて映像信号が供給される。映像信号は信号線Ｓを通じて画素電極１４に書き込まれ、このときの画素の電圧が液晶層に印加されて画像表示を行うようになっている。

次に、本液晶表示装置の動作について説明する。ここでは、一例として、２水平走査期間毎に信号線に供給される映像信号の極性を切り替え、かつ隣接する信号線については２本おきに極性を反転させるようにした２Ｈ２Ｖ反転駆動方式を採用するとともに、正極性の電位が７Ｖ、負極性の電位が３Ｖであるような中間調ラスタ表示を想定する。

図４は垂直表示期間中における信号線電位波形と画素電位波形を示しており、図５は垂直表示期間中の各画素における書き込み電位を示している。図５のｍ−３，ｍ−２，…は走査線の番号、ａ，ｂ，…は信号線の番号を示している。

ａ列，ｂ列，…の各画素にはそれぞれ図４の映像信号（ａ），（ｂ），…が書き込まれる。図４の信号線電位波形に示すように、各映像信号は極性反転によって正極性電位７Ｖと負極性電位３Ｖが２水平走査期間（２Ｈ）毎に切り替わるようになっている。例えば、図５のａ列における各画素には、ｍ−３の走査線から順に７Ｖ，７Ｖ，３Ｖ，３Ｖの電位が書き込まれる。

図４の画素電位波形については、走査線の番号と信号線の番号とで画素を特定している。例えばｍ−３の走査線とａの信号線の交差部における画素の電位波形については（ｍ−３）−ａで示している。各画素電位波形では、▼印は正極性電位７Ｖが画素に印加されるタイミングを示し、▲印は負極性電位３Ｖが画素に印加されるタイミングを示している。

ここで、画素電位波形の電位変動について説明する。例えば、（ｍ−３）−ａの画素電位波形では、映像信号（ａ）により正極性電位７Ｖが印加されてから１水平走査期間（１Ｈ）経過後に映像信号（ｂ）の電位が負極性に反転することとなるが、ａ列の信号線は、隣接するｂ列の信号線とのカップリング容量接合によりｂ列の信号線における電位変動の影響を受けるため、（ｍ−３）−ａの画素電位は一定のΔＶだけ電位が下がることとなる。次の１水平走査期間が経過すると映像信号（ａ）の電位が負極性に反転するため、（ｍ−３）−ａの画素電位はさらにΔＶだけ下がる。次の１水平走査期間が経過すると映像信号（ｂ）の電位が正極性に反転するので、この影響を受けて（ｍ−３）−ａの画素電位はΔＶだけ上がる。さらに１水平走査期間が経過すると映像信号（ａ）の電位が正極性に反転するので、（ｍ−３）−ａの画素電位は７Ｖになる。

このように、（ｍ−３）−ａの画素電位波形は、ａ列の自信号線における極性反転とｂ列の隣接信号線における極性反転の影響を受けて、４水平走査期間を１周期とする電位変動を繰り返すこととなる。このため、実効電位は同図の破線に示すように７ＶよりもΔＶだけ低い電位となる。

同様に、（ｍ−３）−ｂの画素電位波形は、ｂ列の自信号線における極性反転とａ列ｃ列の隣接信号線における極性反転の影響を受けて電位が変動することとなるが、実効電位は同図の破線に示すように７Ｖとなる。同様に、（ｍ−３）−ｃの画素電位波形の実効電位は負極性電位３ＶよりもΔＶだけ高い電位となり、（ｍ−３）−ｄの画素電位波形の実効電位は負極性電位３Ｖに等しい電位となる。他の走査線ｍ−２、ｍ−１、ｍにおける各画素の電位波形も同様に変動する。

図６は垂直表示期間から垂直ブランキング期間に切り替わるときの信号線電位波形と画素電位波形を示しており、図７は垂直ブランキング期間中の各画素における書き込み電位を示している。

本液晶表示装置では、図３を用いて説明したように、垂直ブランキング期間においても極性反転信号ＳＴＢ、スイッチ制御信号ＡＳＷ１Ｕ，ＡＳＷ２Ｕを動作させるので、図６に示すように、各画素電位波形の実効電位は垂直表示期間と垂直ブランキング期間とで同一となっている。また、図７に示すように、垂直ブランキング期間中の各画素における書き込み電位は、図５の垂直表示期間中のものと同一となっている。

続いて、比較例の液晶表示装置の動作について説明する。比較例では、図８のタイミングチャートに示すように、垂直ブランキング期間では、極性反転信号ＳＴＢ、スイッチ制御信号ＡＳＷ１Ｕ，ＡＳＷ２Ｕの動作を停止させる。そして、垂直表示期間中の最後に書き込まれた映像信号の電位レベルを画素電極で保持する。

図９は比較例における垂直表示期間から垂直ブランキング期間に切り替わるときの信号線電位波形と画素電位波形を示しており、図１０は比較例における垂直表示期間中の最後に各画素に書き込まれた電位および画面に横スジムラが生じるプロセスを示している。図９および図１０では、走査線の番号はｎ−３，ｎ−２…で示してある。また図９の画素電位波形では、例えばｎ−３の走査線とａの信号線の交差部における画素の電位波形については（ｎ−３）−ａで示してある。

比較例の垂直表示期間における動作は本液晶表示装置と同様であり、図９に示す垂直表示期間における信号線電位波形および画素電位波形、図１０の左側の図に示す各画素の書き込み電位は、図６、図７に示した本液晶表示装置のもとの同一である。

一方、垂直ブランキング期間では、極性反転信号ＳＴＢが停止するので、図９に示すように映像信号（ａ）〜（ｅ）は極性が反転しないようになる。このため、各画素電位波形は垂直表示期間の最後に書き込まれた電位を保持することとなる。

垂直ブランキング期間で保持される電位は、図９に示すように、例えば（ｎ−３）−ａの画素電位波形では、垂直表示期間の最後における電位が破線で示す正極性電位７Ｖを印加したときの実効電位に等しく、この電位が保持されることとなる。（ｎ−３）−ｂの画素電位波形では、正極性電位を印加したときの実効電位よりもΔＶだけ高い電位となる。（ｎ−３）−ｃの画素電位波形では、負極性電位３Ｖを印加したときの実効電位に等しい電位となる。（ｎ−３）−ｄの画素電位波形では、負極性電位を印加したときの実効電位よりもΔＶだけ低い電位となる。

このように、（ｎ−３）−ｂの画素では保持される電位が正極性電位を印加したときの実効電圧よりも高くなるため、その分だけ表示が黒くなる。また、（ｎ−３）−ｄの画素では保持される電位が負極性電位を印加したときの実効電圧よりも低くなるため、その分だけ表示が黒くなる。

次段のｎ−２番目の走査線における各画素電位波形について垂直ブランキング期間で保持される電位は、図９に示すように、（ｎ−２）−ａの画素電位波形では、正極性電位を印加したときの実効電位に等しい電位となる。（ｎ−２）−ｂの画素電位波形では、負極性電位を印加したときの実効電位よりもΔＶだけ高い電位となる。（ｎ−２）−ｃの画素電位波形では、負極性電位を印加したときの実効電位に等しい電位となる。（ｎ−２）−ｄの画素電位波形では、正極性電位を印加したときの実効電位よりもΔＶだけ低い電位となる。

このように、（ｎ−２）−ｂの画素では保持される電位が負極性電位を印加したときの実効電圧よりも高くなるため、その分だけ表示が白くなる。また、（ｎ−２）−ｄの画素では保持される電位が正極性電位を印加したときの実効電圧よりも低くなるため、その分だけ表示が白くなる。他の走査線ｎ−１、ｎにおいても各画素で保持される電位と実効電位との差により表示に影響を与えることとなる。

図１０の真中の図では、表示が黒くなる画素については黒、白くなる画素については白、特に変化しない画素については何も記載しないこととして、黒と白の分布を示している。ｂ列とｄ列の各信号線では、同図の上から順に黒、白、白、黒、黒…となり、走査線２本毎に黒と白を繰り返すこととなる。このように走査線２本毎に黒と白を繰り返す信号線は１本おきにあるため、図１０の右側の図に示すように、画像表示としては横スジムラが生じることとなる。

これに対し、本実施の形態の液晶表示装置では、垂直ブランキング期間中においても、垂直表示期間中と同様に映像信号の極性を反転させる極性反転信号ＳＴＢおよび映像信号線１本につき複数の信号線を切り替えて接続するためのアナログスイッチＡＳＷを制御するスイッチ制御信号ＡＳＷ１Ｕ，ＡＳＷ２Ｕを動作させることで、各信号線の電位が一定値を保持することが防止され、垂直ブランキング期間においても各画素で液晶層に印加される実効電圧が垂直表示期間における実効電圧と同一となるので、表示ムラのない良好な画像表示を行うことができる。

垂直ブランキング期間においては、映像信号が極性反転していること、およびアナログスイッチＡＳＷが動作していることが重要であり、この期間における映像信号レベルは任意である。

また、垂直ブランキング期間中は、全ての画素が電位の保持動作を行っており、走査線Ｇを駆動する必要はない。よって、垂直ブランキング期間中は走査線駆動回路２ａ，２ｂの動作を停止することができ、もって低消費電力化を図ることができる。

本実施の形態においては、２Ｈ２Ｖ反転駆動方式を採用した場合について説明したが、反転駆動方式はこれに限られるものではなく、他の反転駆動方式を採用した場合にも同様の効果を得ることができる。

一実施形態における液晶表示装置の構成を示す回路ブロック図である。 上記液晶表示装置における一画素の構成を示す等価回路である。 上記液晶表示装置の動作を示すタイミングチャートである。 垂直表示期間中における信号線電位波形と画素電位波形を示す図である。 垂直表示期間中の各画素における書き込み電位を示す図である。 垂直表示期間から垂直ブランキング期間に切り替わるときの信号線電位波形と画素電位波形を示す図である。 垂直ブランキング期間中の各画素における書き込み電位を示す図である。 比較例の動作を示すタイミングチャートである。 比較例における垂直表示期間から垂直ブランキング期間に切り替わるときの信号線電位波形と画素電位波形を示す図である。 比較例における垂直表示期間の最後に各画素に書き込んだ電位および画面に横スジムラが生じるプロセスを示す図である。

符号の説明

１…画素表示部
２ａ，２ｂ…走査線駆動回路
３…信号線選択回路
４…駆動ＩＣ
１１…薄膜トランジスタ
１２…液晶容量
１３…補助容量
１４…画素電極

Claims (1)

1. 複数の走査線と複数の信号線の各交差部に画素が配置された画素表示部と、
   複数の映像信号線を通じて映像信号を供給する駆動ＩＣと、
   前記駆動ＩＣからの映像信号線１本につき複数の信号線をスイッチで切り替えて接続する信号線選択回路とを備え、
   垂直表示期間に続く垂直ブランキング期間中においても前記映像信号の極性反転を制御する極性反転信号および前記スイッチの切り替えを制御するスイッチ制御信号を動作させることを特徴とする液晶表示装置。
   

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