JP2005338830A - 薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ及びその駆動方法 - Google Patents

薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ及びその駆動方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ドット反転形態又はカラム反転形態の駆動方法の課題である低開口比及び漏光やライン反転形態の駆動方法の課題である高システムロードを改善する薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ及びその駆動方法を提供する。
【解決手段】複数のデータ線と走査線とからなり、前記データ線及び前記走査線は、互いに交差し複数の画素を定め、各走査線上の前記画素は、複数の群に分けられ、且つ、前記群は、N個の連続した前記画素を有し、前記Nは2以上の整数であるディスプレイユニットと、複数の画素データ信号を前記データ線に提供するデータ駆動ユニットとからなり、前記の群中、前記データ線に対応する前記画素データ信号の極性は、互いに同一で、前記少なくとも一つの走査線上で、連続した前記群の前記画素データ信号の極性は、第一極性と第二極性間で入替わる薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ及びその駆動方法を採用する。
【選択図】 図19

Description

本発明は、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイに関するものであって、特に、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイの駆動方法に関するものである。
一般に、液晶ディスプレイLCDは、ビデオ信号に基づいて、各液晶セルの光線透過率を制御し、画像を表示している。言い換えると、LCDは、液晶セルからなる複数の画像素子又は画素を有し、液晶セルは、ビデオ信号の電圧に基づいて、光の偏向方向(polarization direction)を変更させる。液晶セルに提供される電圧を制御することにより、LCDが発射する光の量を変更させる。様々な駆動方法において、アクティブマトリクスLCDは、好ましいディスプレイ品質を有する。アクティブマトリクスLCDの各画素は、例えば、薄膜トランジスタ等のスイッチ素子を有し、電圧を液晶に与えるのを制御する。よって、近年来、アクティブマトリクスLCDは非常に発達し、パーソナルコンピュターのモニターに幅広く応用されている。
図1は、従来のLCDを示す図である。図1のLCDは、上パネル110、下パネル120及び上パネル110と下パネル120間の液晶材料130からなる。上パネル110は、上基板112、上偏向板114、カラーフィルター片116及びコモン電極118を有する。下パネル120は、下基板122及び下偏向板124を有する。下基板122の回路は、複数の走査線140、走査線と垂直な複数のデータ線142、複数の薄膜トランジスタTFT144及び複数の画素電極146からなる。
図2中、データ駆動回路210は、ビデオデータ信号212及び配置制御信号214を受信し、且つ、画素データ信号をデータ線D1〜DNに提供する。画素データ信号は、赤、緑、青のグレイレベル(gray level)を表示する。走査駆動回路220は、走査制御信号222を受信し、且つ、走査線S1〜SNに電気的に接続される。電圧が走査線に提供される時、この走査線に接続されるTFTは導通する。よって、画素データ信号は、この走査線のTFTにより、画素電極に伝送され、且つ、電圧は画素電極に提供される。一方、定電圧Vcomはコモン電極に提供される。コモン電極と画素電極間の電圧差は、電界を生成し、液晶分子の電界での旋回と特定のグレイレベルを生じる。
一般に、画素データ信号は、画素データ信号の電圧がコモン電極電圧Vcomより高いか低いかに基づいて正極又は負極を有する。画素データ信号の電圧がコモン電極電圧Vcomより低い時、画素データ信号は負極である。画素データ信号の電圧がコモン電極電圧Vcomより高い時、画素データ信号は正極である。液晶材料からの光の量(画素のグレイレベル)は、画素データ信号の電圧とコモン電極電圧Vcomの差に関係し、画素データ信号の極性とは無関係である。しかし、正極の画素データ信号が生成する液晶分子の配向は互いに相反する。LCDの寿命を延長するため、ある従来の駆動形態、例えば、ドット反転(dot inversion)、ライン反転(line inversion)及びカラム反転(column inversion)により、画素データ信号の極性を変更する。
図3及び図4は、ライン反転形態により駆動する画素データ信号の極性を示す図で、各走査線の画素データ信号の極性は互いに相反する。図5及び図6のカラム反転形態の駆動において、各データ線の画素データ信号の極性は互いに相反する。図7及び図8のドット反転形態の駆動において、各走査線及び各データ線の画素データ信号の極性は互いに相反する。図3、図5、図7は、フレーム期間の極性状態を示し、図4、図6、図8は、次のフレーム期間の極性状態を示す。よって、ある画素にとって、画素を走査する時ごとに、その極性が変化する。
あるフレーム期間において、隣接する画素の画素データ信号は、相違する極性を有し、漏光を生じる。これは、隣接する画素の一つが、エッジ電界効果(edge electric field effect)を生成するからである。図9は、画素電極632及び634を有する隣接する画素を示す図である。図10は、図9の直線6B−6Bに沿った断面図である。データ線625を有するTFT層620は、基板610上に配置される。画素電極632及び634は、TFT層620上に配置される。液晶材料630は、コモン電極640下方に充填される。カラーフィルター片650は、コモン電極640上に配置される。画素電極632の電極と画素電極634の極性は異なるので、エッジ電界効果を生成して、液晶分子の電界での旋回を生じる。これにより、光線を阻止するのに充分なデータ線625の幅がない場合、漏光660を生じる。幅の広いデータ線を使用して漏光を防止すれば、LCDの開口比(aperture ratio)を犠牲にしてしまう。
ドット反転形態の駆動方法は、低開口比又は漏光の重大な欠点を有する。走査線に連接される画素電極の総電圧値は高いので、ライン反転形態の駆動方法は、高いシステムロードを有する。カラム反転形態は、ドット反転形態と同一の欠点を有する。よって、上述の問題を改善する駆動方法が必要である。
特許文献1(特開2004−271719号公報)には、画素領域に印加される電圧の極性は2フレーム毎に反転し、かつ偶数行目の走査線は偶数フレームで反転し、奇数行目の走査線は奇数フレームで反転する工程、または偶数行目の走査線は奇数フレームで反転し、奇数行目の走査線は偶数フレームで反転する工程を含む液晶装置の表示方法が開示され、この駆動方法によって動画画質改善効果を最大限にし、フリッカを防ぐことができると記載されている。
しかし、特許文献1に記載されているような駆動方法においても、上述の問題を改善するものではない。
特開2004−271719号公報
従って、本発明は、上述の問題を解決し、ドット反転形態又はカラム反転形態の駆動方法の課題である低開口比及び漏光やライン反転形態の駆動方法の課題である高システムロードを改善することができる薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ及びその駆動方法を提供することを目的とする。
本発明の前記目的は、以下に示す薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ及びその駆動方法によって達成される。
すなわち、本発明は、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイであって、
複数のデータ線及び複数の走査線からなり、前記データ線及び前記走査線は、互いに交差して複数の画素を定め、各走査線上の前記画素は、複数の群に分けられ、且つ、前記群は、N個の連続した前記画素を有し、前記Nは2以上の整数であるディスプレイユニットと、
複数の画素データ信号を前記データ線に提供するデータ駆動ユニットとからなり、
前記の群中、前記データ線に対応する前記画素データ信号の極性は、互いに同一で、
前記少なくとも一つの走査線上で、連続した前記群の前記画素データ信号の極性は、第一極性と第二極性間で入れ替わることを特徴とする薄膜トランジスタ液晶ディスプレイを提供するものである。
本発明に係る前記薄膜トランジスタ液晶ディスプレイは、フレーム期間で、前記走査線に垂直な一行上で、連続した前記群の前記画素データ信号の極性は、前記第一極性と前記第二極性間で入れ替わる。
本発明に係る前記薄膜トランジスタ液晶ディスプレイは、連続した前記フレーム期間で、前記群の前記画素データ信号の極性は、前記第一極性と前記第二極性間で入れ替わる。
本発明に係る前記薄膜トランジスタ液晶ディスプレイにおいて、二つの連続した前記群間の前記データ線の一つの幅は、前記群中の前記データ線より広い。
本発明に係る前記薄膜トランジスタ液晶ディスプレイにおいて、前記Nは3、6又は9である。
また、本発明は、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイであって、
複数のデータ線及び複数の走査線からなり、前記データ線及び前記走査線は、互いに交差して、複数の画素を定め、各走査線上の前記画素は、複数の群に分けられ、且つ、前記群は、N個の連続した前記画素を有し、前記Nは2以上の整数であるディスプレイユニットと、
複数の画素データ信号を前記データ線に提供するデータ駆動ユニットとからなり、
前記群中、前記データ線に対応する前記画素データ信号の極性は、互いに同一で、
前記同一の走査線上で、前記群の前記画素データ信号の極性は、隣接する前記群の前記画素データ信号の極性と相反することを特徴とする薄膜トランジスタ液晶ディスプレイを提供するものである。
また、本発明は、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイの駆動方法であって、前記薄膜トランジスタ液晶ディスプレイは、複数のデータ線及び複数の走査線からなり、前記データ線及び前記走査線は互いに交差して複数の画素を定め、各走査線上の前記画素は複数の群に分けられ、且つ、前記群はN個の連続した前記画素を有し、前記Nは2以上の整数であり、前記駆動方法は、
前記群中、前記データ線に対応する前記画素データ信号の極性を互いに同一にする工程と、
前記走査線上で、連続した前記群の前記画素データ信号の極性を、第一極性と第二極性間で入れ替えさせる工程と、
前記複数のデータ信号を、前記データ線に提供する工程とからなることを特徴とする薄膜トランジスタ液晶ディスプレイの駆動方法を提供するものである。
本発明に係る薄膜トランジスタの液晶ディスプレイの駆動方法は、更に、フレーム期間、前記走査線に垂直な一行上で、連続した前記群の前記画素データ信号の極性を、前記第一極性と前記第二極性間で入れ替わるようにする工程を含む。
本発明に係る薄膜トランジスタの液晶ディスプレイの駆動方法は、更に、連続した前記フレーム期間で、前記群の前記画素データ信号の極性を、前記第一極性と前記第二極性間で入れ替わるようにする工程を含む。
本発明により、ドット反転形態又はカラム反転形態の駆動方法の重大な欠点であった低開口比及び漏光やライン反転形態の駆動方法の欠点であった高システムロードを改善することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図11を参照すると、本発明の実施形態であるLCDは、複数の走査線S1〜SN、複数のデータ線D1〜DN、データ反転駆動回路710及び走査駆動回路720からなる。走査線S1〜SNとデータ線D1〜DNは交差し、複数の画素を形成する。データ反転駆動回路710は、ビデオデータ信号712及び配置制御信号714を受信して、データ線D1〜DNに提供する画素データ信号を生成する。
ビデオデータ信号712は、赤、緑、青のグレイレベルを表示する。データ反転駆動回路710は、配置制御信号714を使用し、所定の反転駆動形態に基づいてビデオデータ信号712を画素データ信号に転換する。画素データ信号は、画素データ信号の電圧がコモン電極電圧Vcomより高いか低いかに基づいて正極又は負極を有する。画素データ信号の電圧がコモン電極電圧Vcomより低い時、画素データ信号は負極である。画素データ信号の電圧が、コモン電極電圧Vcomより高い時、画素データ信号は正極である。液晶材料からの光の量(画素のグレイレベル)は、画素データ信号の電圧とコモン電極電圧Vcomの差に関係し、画素データ信号の極性とは無関係である。しかし、正極の画素データ信号が生成する液晶分子の配向と負極の画素データ信号が生成する液晶分子配向は互いに相反する。
図12は、本発明に係る実施形態中のフレーム期間の極性を示す図である。各走査線の画素は複数の群に分けられ、各群は、3個の連続した画素、赤、緑、青画素を有する。各群中、複数のデータ線に対応する複数の画素データ信号は、同一の極性を有する。例えば、第一走査線上で、画素R1、G1及びB1の画素データ信号の極性は同一で、すべて正極である。走査線上で、各連続した群の画素データ信号の極性は、第一極性と第二極性間で入れ替わる。例えば、第一走査線下で、画素R2、G2及びB2の画素データ信号の極性は同一で、すべて負極であるが、画素R2、G2及びB2の極性と隣接する群中の画素R1、G1及びB1の極性は相反する。画素R3、G3及びB3の画素データ信号の極性は、互いに同一で、且つ、入れ替わって正極になる。
実施形態中、本発明に係る反転駆動形態は、各群中、複数のデータ線に対応する複数の画素データ信号が同一の極性を有し、同一の走査線上で、各連続した群の画素データ信号の極性は、第一極性と第二極性間で入れ替わる。
各フレーム期間中、連続した走査線上で、且つ、同一のデータ線の各連続した群の画素データ信号の極性は、第一極性と第二極性間で入れ替わる。例えば、第一走査線上で、画素R1、G1及びB1の画素データ信号は正極である。第二走査線上で、画素R1、G1及びB1の画素データ信号は負極で、第一走査線上の極性と相反する。第三走査線上で、画素R1、G1及びB1の画素データ信号は入れ替わって正極である。実施形態中、データ反転駆動回路710は、連続した走査線上で、且つ、同一のデータ線の各連続した群の画素データ信号の極性を第一極性と第二極性間で入れ替える。
図13は、図12の次のフレーム期間の極性を示す図である。連続したフレーム期間中、各群の画素データ信号の極性は、第一極性と第二極性間で入れ替わる。例えば、図13中、第一走査線上の画素R1、G1及びB1の画素データ信号は正極である。次の連続したフレーム期間で、図13で示されるように、第一走査線上の画素R1、G1、及び、B1の画素データ信号は負極で、図12の極性と相反する。実施形態中、連続したフレーム期間中、データ反転駆動回路710は、ある群の画素データ信号の極性を第一極性と第二極性間で入れ替える。
図14は、本発明のもう一つの実施形態中のフレーム期間の極性を示す図である。各走査線の画素は複数の群に分けられ、各群は、6個の連続した画素を有する。ある群中、複数の画素のデータ信号は同一の極性を有する。例えば、第一走査線上で、画素R1、G1、B1、R2、G2、B2(第一画素群)の画素データ信号の極性は同一で、すべて正極である。走査線上で、各連続した群の画素データ信号の極性は、第一極性と第二極性間で入れ替わる。例えば、第一走査線下で、画素R3、G3、B3、R4、G4、B4(第二画素群)の画素データ信号の極性は同一で、すべて負極であるが、第一画素群と相反する。
あるフレーム期間中、連続した走査線上で、且つ、同一のデータ線の各連続した群の画素データ信号の極性は、第一極性と第二極性間で入れ替わる。例えば、第一走査線上で、画素R1、G1、B1、R2、G2、B2の画素データ信号の極性は正極である。第二走査線上で、画素R1、G1、B1、R2、G2、B2の画素データ信号は負極で、第一走査線上の極性と相反する。第三走査線上で、画素R1、G1、B1、R2、G2、B2の画素データ信号は入れ替わって正極になる。
図15は、図14の次のフレーム期間の極性を示す図である。連続したフレーム期間中、各群の画素データ信号の極性は、第一極性と第二極性間で入れ替わる。例えば、図14中、第一走査線上の画素R1、G1、B1、R2、G2、B2の画素データ信号は正極である。次のフレーム期間中、図15で示されるように、第一走査線上の画素R1、G1、B1、R2、G2、B2の画素データ信号は負極で、図14の極性と相反する。
図16は、本発明のもう一つの実施形態中のフレーム期間の極性を示す図で、各走査線の画素は複数の群に分けられ、各群中、9個の連続した画素を有する。同様に、図17は、本発明のもう一つの実施例中、フレーム期間の極性を示す図である。各走査線の画素は、複数の群に分けられ各群は、2個の連続した画素を有する。走査線の画素は、N群の連続した画素に分けられ、Nは2以上であれば、走査線上の画素の総数量はNの倍数である必要はない。
図18において、信号POL1及びPOL2は、配置制御信号714となり、反転駆動形態を生成する。当業者であるならば、その他の方式により反転駆動形態にすることもできる。
図19は、本発明に係るLCDを示す図である。二つの連続した画素群間のデータ線は各画素群のデータ線より幅が広い。この実施形態は、図12の反転駆動形態により駆動する。データ線1330、1332、1334、1336及び1338を有するTFT層1320は、基板1310上に配置される。画素電極1350、1352、1354、1356及び1358は、TFT層1320上に配置される。液晶材料1340は、コモン電極1360下に充填される。カラーフィルター片1370は、コモン電極1360上に配置される。3個の連続した画素を一つの群とするので、画素電極1350、1352及び1354は正極で、画素電極1356、1358及び1359は負極である。画素電極1350と1352間及び画素電極1352と1354間には、エッジ電界がないが、画素電極1354と1356間のエッジ電界は、漏光を生じる。よって、データ線1334は広く漏光を減少させる。
図19の実施形態において、各第三データ線の幅は広く、図12及び図13中の3個の画素により構成される群に適用される。各群中、N個の画素が同一の極性を有し、且つ、連続した群の極性は、相互に入れ替わり、この他、各第Nデータ線は幅が広く漏光を減少させることが理解される。これにより、Nを2以上にすることにより、開口比を大幅に減少させなくても漏光を減少させることができる。
本発明では好ましい実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動、変形、付加及び改善を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
本発明に係る薄膜トランジス液晶ディスプレイの駆動方法によって、ドット反転形態又はカラム反転形態の駆動方法の課題である低開口比及び漏光やライン反転形態の駆動方法の課題である高システムロードが改善される。従って、これを用いた本発明に係る薄膜トランジス液晶ディスプレイは、当該技術分野で好適に用いられる。
図1は、従来のLCDを示す図である。 図2は、図1中の下パネルを示す図である。 図3は、ライン反転形態で駆動する画素データ信号の極性を示す図である。 図4は、ライン反転形態で駆動する画素データ信号の極性を示す図である。 図5は、カラム反転形態で駆動する画素データ信号の極性を示す図である。 図6は、カラム反転形態で駆動する画素データ信号の極性を示す図である。 図7は、ドット反転形態で駆動する画素データ信号の極性を示す図である。 図8は、ドット反転形態で駆動する画素データ信号の極性を示す図である。 図9は、走査線上の二つの隣接する画素を示す図である。 図10は、図9の6B−6Bに沿った断面図である。 図11は、本発明に係る反転駆動形態を使用した液晶ディスプレイを示す図である。 図12は、本発明に係る駆動方法により駆動し、且つ、3個の画素を一つの群とする画素データ信号の極性を示す図である。 図13は、本発明に係る駆動方法により駆動し、且つ、3個の画素を一つの群とする画素データ信号の極性を示す図である。 図14は、本発明に係る駆動方法により駆動し、且つ、6個の画素を一つの群とする画素データ信号の極性を示す図である。 図15は、本発明に係る駆動方法により駆動し、且つ、6個の画素を一つの群とする画素データ信号の極性を示す図である。 図16は、本発明に係る駆動方法により駆動し、且つ、9個の画素を一つの群とする画素データ信号の極性を示す図である。 図17は、本発明に係る駆動方法により駆動し、且つ、2個の画素を一つの群とする画素データ信号の極性を示す図である。 図18は、配置制御信号を使用し、反転駆動形態を生成する実施形態を示す図である。 図19は、本発明に係るLCDを示す図である。
符号の説明
110…上パネル
112…基板
114…上偏向板
116…カラーフィルター片
118…コモン電極
120…下パネル
122…下基板
130…液晶材料
124…下偏向板
140…走査線
142…データ線
144…薄膜トランジスタ
146…画素電極
210…データ駆動回路
212…ビデオデータ信号
214…配置制御信号
220…走査駆動回路
222…走査制御信号
D1〜DN…データ線
S1〜SN…走査線
610…基板
620…TFT層
625…データ線
630…液晶材料
632、634…画素電極
640…コモン電極
650…カラーフィルター片
660…漏光
710…データ反転駆動回路
712…ビデオデータ信号
714…配置制御信号
720…走査駆動回路
R1〜R4、G1〜G4、B1〜B4…画素
POL1、POL2…配置制御信号
1310…基板
1320…TFT層
1330、1332、1334、1336、1338…データ線
1340…液晶材料
1350、1352、1354、1356、1358…画素電極
1360…コモン電極
1370…カラーフィルター片

Claims (11)

  1. 薄膜トランジスタ液晶ディスプレイであって、
    複数のデータ線及び複数の走査線からなり、前記データ線及び前記走査線は、互いに交差して複数の画素を定め、各走査線上の前記画素は、複数の群に分けられ、且つ、前記群は、N個の連続した前記画素を有し、前記Nは2以上の整数であるディスプレイユニットと、
    複数の画素データ信号を前記データ線に提供するデータ駆動ユニットとからなり、
    前記の群中、前記データ線に対応する前記画素データ信号の極性は、互いに同一で、
    前記少なくとも一つの走査線上で、連続した前記群の前記画素データ信号の極性は、第一極性と第二極性間で入れ替わることを特徴とする薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ。
  2. フレーム期間で、前記走査線に垂直な一行上で、連続した前記群の前記画素データ信号の極性は、前記第一極性と前記第二極性間で入れ替わる請求項1に記載の薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ。
  3. 連続した前記フレーム期間で、前記群の前記画素データ信号の極性は、前記第一極性と前記第二極性間で入れ替わる請求項1に記載の薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ。
  4. 二つの連続した前記群間の前記データ線の一つの幅は、前記群中の前記データ線より広い請求項1に記載の薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ。
  5. 前記Nは3である請求項1に記載の薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ。
  6. 前記Nは6である請求項1に記載の薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ。
  7. 前記Nは9である請求項1に記載の薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ。
  8. 薄膜トランジスタ液晶ディスプレイであって、
    複数のデータ線及び複数の走査線からなり、前記データ線及び前記走査線は、互いに交差して、複数の画素を定め、各走査線上の前記画素は、複数の群に分けられ、且つ、前記群は、N個の連続した前記画素を有し、前記Nは2以上の整数であるディスプレイユニットと、
    複数の画素データ信号を前記データ線に提供するデータ駆動ユニットとからなり、
    前記群中、前記データ線に対応する前記画素データ信号の極性は、互いに同一で、
    前記同一の走査線上で、前記群の前記画素データ信号の極性は、隣接する前記群の前記画素データ信号の極性と相反することを特徴とする薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ。
  9. 薄膜トランジスタ液晶ディスプレイの駆動方法であって、前記薄膜トランジスタ液晶ディスプレイは、複数のデータ線及び複数の走査線からなり、前記データ線及び前記走査線は互いに交差して複数の画素を定め、各走査線上の前記画素は複数の群に分けられ、且つ、前記群はN個の連続した前記画素を有し、前記Nは2以上の整数であり、前記駆動方法は、
    前記群中、前記データ線に対応する前記画素データ信号の極性を互いに同一にする工程と、
    前記走査線上で、連続した前記群の前記画素データ信号の極性を、第一極性と第二極性間で入れ替えさせる工程と、
    前記複数のデータ信号を、前記データ線に提供する工程とからなることを特徴とする薄膜トランジスタ液晶ディスプレイの駆動方法。
  10. 更に、フレーム期間、前記走査線に垂直な一行上で、連続した前記群の前記画素データ信号の極性を、前記第一極性と前記第二極性間で入れ替わるようにする工程を含む請求項9に記載の薄膜トランジスタ液晶ディスプレイの駆動方法。
  11. 更に、連続した前記フレーム期間で、前記群の前記画素データ信号の極性を、前記第一極性と前記第二極性間で入れ替わるようにする工程を含む請求項9に記載の薄膜トランジスタ液晶ディスプレイの駆動方法。
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