JP2008233259A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置からの音なりを防止し、かつ、画質的に良好な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】対向電極が走査線１６と平行に形成された複数本の対向電極線３０から構成され、これら対向電極線３０は１本ごとに極性が異なるように対向電圧が印加され、かつ、前記極性が所定期間毎に反転するものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、対向電極の対向電圧を映像信号の極性と共に反転させる液晶表示装置に関するものである。

従来より、１フレーム毎に映像信号の極性を反転させるライン反転駆動法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

上記のようなライン反転駆動の場合において、フレームレートを６０Ｈｚ程度に設定すると、対向電極の反転周波数が可聴周波数領域に入り、液晶表示装置から音なりが発生してしまう場合がある。例えば、携帯電話等に用いられている液晶表示装置においては、走査線の本数が１６０本のＱＱＶＧＡ（１６０ｘ１２０ＲＧＢ）であり、対向電極の反転周波数は、６０Ｈｚｘ１６０／２＝４．８ｋＨｚとなる。

また、走査線の本数が３２０本のＱＶＧＡ（３２０ｘ２４０ＲＧＢ）の場合には、対向電極の反転周波数は、６０Ｈｚｘ３２０／２＝９．６ｋＨｚとなる。

即ち、携帯電話等に使用される走査線本数が１６０〜３２０本程度の液晶表示装置では、フレームレートが６０Ｈｚの場合、その対向電極の反転周波数は４．８ｋＨｚ〜９．６ｋＨｚである。この周波数は、人間の可聴周波数領域（２０〜２０ｋＨｚ）にあり、液晶表示装置は容量性であることから、コンデンサの音なりと同じ原理で液晶表示装置からの音なりが聞こえてしまう。特に、携帯電話の場合には人間の耳に近づけて使用するためこの音なりが問題となる。
特開平８−５１５８４号公報

上記問題を解決するために、従来では下記のような方法が考えられている。

第１の方法は、対向電極を固定したライン反転駆動を行う。

第２の方法は、ライン反転駆動を止めてフレーム反転駆動を行う。

第３の方法は、ライン反転駆動を止めて、カラム反転駆動法やドット反転駆動を行う。

第１の方法の場合には、対向電極を固定するため原理的に液晶表示装置から音なりは発生しないが、交流駆動を実現するために信号線の駆動振幅が大きくなり、０．２５μｍや０．１８μｍ等の微細加工の液晶ドライバーＩＣでは実現できないという問題点がある。

第２の方法の場合には、対向電極の反転周波数は、６０Ｈｚｘ１／２＝３０Ｈｚとなり、人間の可聴周波数ぎりぎりの値であり、かつ、低音側であるので殆ど音なりは聞こえないが、クロストークの発生など画質的な問題が発生する。

第３の方法の場合には、対向電極の反転周波数は、例えばＱＱＶＧＡの場合において、６０Ｈｚｘ１６０ｘ１２０／２＝５７６ｋＨｚとなり、人間の可聴周波数を超えているので音なりは聞こえないが、点順次駆動が必要となり、ＴＦＴの駆動能力が低いアモルファスシリコンを用いた液晶表示装置では実現できないという問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、液晶表示装置からの音なりを防止し、かつ、画質的に良好な液晶表示装置を提供する。

本発明は、絶縁基板上に配線された複数本の信号線と、前記複数本の信号線と直交するように配線された複数本の走査線と、前記信号線と前記走査線の交叉部近傍に形成されたスイッチング素子と、を含んだアレイ基板と、前記アレイ基板に液晶層を介して配され、かつ、絶縁基板上に透明な対向電極が形成された対向基板と、を有した液晶表示装置において、前記対向電極は、前記走査線と平行に形成された複数本の対向電極線から構成され、前記対向電極線はｎ本毎に極性が異なるように対向電圧が印加され、かつ、前記極性が所定期間毎に反転する液晶表示装置である。

本発明によれば、ｎ本毎に対向電極線を極性反転するため、音なりが発生せず、画質の劣化もない。

本発明の実施形態を説明する前に、従来技術の問題点を具体的に説明する、
（従来技術の問題点）
上記従来技術の問題点について、図８，９に基づいてさらに説明する。

図８は、走査線の本数が２２０本のＱＣＩＦ＋（２２０ｘ１７６ＲＧＢ）の携帯電話用の液晶表示装置をフレームレート６０Ｈｚでライン反転駆動した場合の音なり測定データを示す。この測定データに示すように音圧レベルは約６．９ｋＨｚにピークがあり、その大きさは約２５ｄＢ程度である。この６．９ｋＨｚにピークがあるのは、ブランキング期間を１０ラインとすると、対向電極の反転周波数が６０Ｈｚｘ（２２０＋１０）／２＝６．９ｋＨｚであるためである。

図９は、上記の液晶表示装置の７４個のサンプルの音圧レベルを測定して得られた６．９ｋＨｚの最大音圧レベルの分布を示している。最大音圧レベルの分布は、２２ｄＢ辺りを中心に多少ばらついているが、何れも１５ｄＢ以上あり、充分人間の耳で聞き取れる音の大きさであることが分かる。特に、携帯電話では耳に近づけて使用するので、この高周波の音は携帯電話を使用する際に大きな弊害となっている。

（実施形態）
本発明の一実施形態の液晶表示装置１０について図１〜図７に基づいて説明する。

この液晶表示装置１０は、携帯電話に用いられるものであり、信号線の本数が１７６ｘ３（ＲＧＢ）本であり、走査線の本数が２２０本のＱＣＩＦ＋のものである。

（１）液晶表示装置１０の構成
図１に基づいて、液晶表示装置１０の構成について図１及び図２に基づいて説明する。

液晶表示装置１０のアレイ基板１２は、ガラス基板より形成され、縦方向に１７６ｘ３本の信号線１４が配線され、横方向に２２０本の走査線が配線されている。また、信号線１４と走査線１６の交叉部近傍にはアモルファスシリコンよりなる薄膜トランジスタ（以下、単にＴＦＴという）１８が形成され、このＴＦＴ１８のソース電極が信号線１４に接続され、ゲート電極が走査線１６に形成され、ドレイン電極が画素電極に接続されている。

複数本の信号線１４に映像信号を出力するためにソースドライバー２０が設けられ、また、走査線１６にゲート信号を出力するためにゲートドライバー２２が設けられている。

このソースドライバー２０とゲートドライバー２２を制御するためにコントローラ２４が設けられている。このコントローラ２４は、ソースドライバー２０に映像信号やクロック信号を供給し、ゲートドライバー２２にもクロック信号を供給している。さらに、コントローラ２４は後から説明する対向基板２６における対向電圧を制御するための対向電圧発生回路２８も制御している。

（２）対向基板２６の構成
次に、対向基板２６の構成について図２に基づいて説明する。

本実施形態の対向基板２６は、ガラス基板上に透明電極を積層した後、エッチング等により２２０本の対向電極線３０を形成している。そして、これら対向電極線３０を１本毎にかつ、互いに異なるように櫛形形状に加工し、奇数番目の対向電極線３０については左側に設けられた第１共通電極３２に接続され、偶数番目の対向電極線３０は対向基板２６の右側に設けられた第２共通電極３４に接続されている。これによって、複数本の対向電極線３０は櫛形に形成されている。この対向電極線３０のピッチは、アレイ基板１２の２２０本の走査線１６に対応するように、かつ、平行に設ける。

第１共通電極３２と第２共通電極３４は対向電圧発生回路２８に接続され、互いに異なる正負の極性の対向電圧が印加される。図２（ａ）では第１共通電極３２にＶｃｏｍＨ（正）が印加され、第２共通電極３４にはＶｃｏｍＬ（負）が印加されている。

（３）電圧の印加状態
次に、アレイ基板１２及び対向基板２６に対する電圧の印加状態について説明する。

図３に示すように、信号線１４に印加される階調−電圧特性（γ補正）を示す。対向電極がＶｃｏｍＨ（正）のときは、図３の正特性のγカーブに従い、逆に、対向電極がＶｃｏｍＬ（負）のときは、負特性のγカーブに従って階調電圧がソースドライバー２０から出力される。

例えば、対向電極がＶｃｏｍＨの場合、図３の正特性のγカーブに基づくと、階調レベル０（黒）では０．８Ｖ、階調レベル６３（白）では４．５Ｖの電圧が、ソースドライバー２０から信号線１４に出力される。実際に各画素に書き込まれる電圧は、突き抜け電圧δＶを引いた値である。仮に、この突き抜け電圧をδＶ＝１．９Ｖとすると、階調レベル０（黒）では０．８Ｖ−１．９Ｖ＝−１．１Ｖとなる。

階調レベル６３（白）では４．５Ｖ−１．９Ｖ＝２．６Ｖとなる。そしてこれら電圧が各画素に書き込まれる。対向電圧をＶｃｏｍＨ＝３．５Ｖと設定すると、図４（ａ）の電位レベルに示すように階調レベル０（黒）では４．５Ｖとなり、階調レベル６３（白）では０．９Ｖの電位差が各画素と対向電極間に発生する。

同様に、対向電極がＶｃｏｍＬの場合、図２の負特性のγカーブに基づくと、階調レベル０（黒）では４．５Ｖ、階調レベル６３（白）では０．８Ｖの電圧がソースドライバー２０から信号線１４に出力される。実際に各画素に書き込まれる電圧は、上記と同様に突き抜け電圧δＶを引いた値であるのでδＶ＝１．９Ｖとすると、階調レベル０（黒）では４．５Ｖ−１．９Ｖ＝２．６Ｖとなり、階調レベル６３（白）では、０．８Ｖ−１．９Ｖ＝−１．１Ｖとなる。そして、これら電圧が各画素に書き込まれる。

対向電圧をＶｃｏｍＬ＝−２．０Ｖと設定すると、図４（ｂ）の電位レベルに示すように階調レベル０（黒）では４．６Ｖ、階調レベル６３（白）では、０．９Ｖの電位差が各画素と対向電極間に発生する。

即ち、対向電極がＶｃｏｍＨであろうとＶｃｏｍＬであろうと、各画素と対向電極間には階調レベル０の場合は４．６Ｖ、階調レベル６３の場合は０．９Ｖの電位差が発生する。

液晶表示装置１０のＴ−Ｖ特性（透過率−液晶電圧）を図５に示すようなノーマリーホワイト型とすると、階調レベル０（電位差４．６Ｖ）では透過率はほぼ０であるので黒色となり、階調レベル６３（電位差０．９Ｖ）では透過率は１（１００％）となるので白色となり、正常に表示されることが明らかである。

（４）対向電圧
上記のような櫛形構造の対向電極線３０を有する液晶表示装置１０において、正特性では如何なる階調レベルにおいても、画素電圧が対向電圧より小さくなり、負特性では如何なる階調レベルにおいても画素電圧が対向電圧より大きくなる。即ち、正特性を＋、負特性を−で表すと対向電極線３０は走査線１６毎の櫛形構造であるので、液晶表示装置１０に書き込まれる電圧の極性は、図６（ａ）のように正負交互となる。さらに、図２（ｂ）に示すように１フレーム毎に対向電極の極性を反転させると、液晶表示装置１０に書き込まれる電圧の極性は図６（ｂ）に示すように１フレーム毎に反転する。これは、対向電極がフレーム毎にしか反転していないのに、画質的には１ライン反転駆動を実現していることに他ならない。

この場合、対向電極の反転周波数はフレームレートが６０Ｈｚの場合、６０Ｈｚｘ１／２＝３０Ｈｚとなり、人間の可聴周波数ぎりぎりの値であり、かつ、低音側であるので殆ど音なりは聞こえない。また、対向電極はフレーム反転駆動でありながら、画質的には１ライン反転駆動であるので、クロストークの発生等画質的な問題も発生しない。

（５）効果
上記構成の携帯電話用の液晶表示装置１０をフレームレート６０Ｈｚでフレーム反転駆動した場合の音なりの測定データを図７に示す。

従来の平面構造の対向電極を有する液晶表示装置では、図８に示すようにフレームレート６０Ｈｚで１ライン反転駆動した際に発生していた６．９ｋＨｚの音圧レベルのピーク値が全く観測されていないことが図７より明らかである。即ち、音なりが発生せず、かつ、画質的には１ライン反転駆動となっているのでクロストークも発生しない。

（変更例）
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。

上記実施形態では、１ライン毎に対向電極線３０を極性反転させたが、これに代えて２〜３本毎に極性を反転させてもよい。

本発明の一実施形態を示す液晶表示装置のブロック図である。 対向基板の説明図である。 信号線に印加される階調−電圧特性のグラフである。 正特性及び負特性の画素電極に書き込まれる電圧の説明図である。 Ｔ−Ｖ特性のグラフである。 対向基板の対向電極線における極性を示す図である。 本実施形態の液晶表示装置における音圧レベルと周波数の関係を示すグラフである。 従来の液晶表示装置における周波数と音圧レベルの関係を示すグラフである。 従来の液晶表示装置における音なりレベルの分布図である。

符号の説明

１０ 液晶表示装置
１２ アレイ基板
１４ 信号線
１６ 走査線
１８ ＴＦＴ
２０ ソースドライバー
２２ ゲートドライバー
２４ コントローラ
２６ 対向基板
２８ 対向電圧発生回路
３０ 対向電極線
３２ 第１共通電極
３４ 第２共通電極

Claims (6)

1. 絶縁基板上に配線された複数本の信号線と、
   前記複数本の信号線と直交するように配線された複数本の走査線と、
   前記信号線と前記走査線の交叉部近傍に形成されたスイッチング素子と、
   を含んだアレイ基板と、
   前記アレイ基板に液晶層を介して配され、かつ、絶縁基板上に透明な対向電極が形成された対向基板と、
   を有した液晶表示装置において、
   前記対向電極は、前記走査線と平行に形成された複数本の対向電極線から構成され、
   前記対向電極線はｎ本毎に極性が異なるように対向電圧が印加され、かつ、前記極性が所定期間毎に反転する、
   液晶表示装置。
2. 前記対向電極線の極性を１フレーム毎に反転させる、
   請求項１記載の液晶表示装置。
3. ｎ＝１、ｎ＝２、または、ｎ＝３である、
   請求項１記載の液晶表示装置。
4. 前記走査線が１６０本から３２０本である、
   請求項１記載の液晶表示装置。
5. 前記スイッチング素子がアモルファスシリコンよりなる薄膜トランジスタである、
   請求項１記載の液晶表示装置。
6. フレーム反転駆動法で映像を表示する、
   請求項１記載の液晶表示装置。

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