JP2009064002A - 液晶表示パネルのデータ線信号の極性を反転制御するデバイスおよびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶表示パネルのデータ線信号の極性を反転制御するデバイスおよびその方法を提供する。
【解決手段】 液晶表示パネルのデータ線信号の極性を反転制御するデバイスおよびその方法が提供される。このデバイスおよび方法では、少なくとも２本の極性信号線により、それぞれ異なる出力バッファブロックを制御し、互いに異なるタイミングで出力バッファブロックを駆動して出力電圧の極性を反転させる。それにより、複数の出力端の電圧の極性が互いに異なるタイミングで分割して反転される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、極性反転制御デバイスおよびその方法に関する。特に、ピーク電流を低減することのできる液晶表示パネルのデータ線信号の極性を反転制御するデバイスおよびその方法に関する。

液晶分子は、ある一定の電圧が印加された状態に長時間おかれると、その特性が損なわれることから、電圧がオフになっても電界の変化に応じて動くことができなくなる。その結果、分極という問題が生じ、残像現象が誘発される。そこで、液晶表示装置は、液晶の分極を避けるために、通常、液晶に交流の電圧が印加されるように設計されている。

このため、液晶表示装置内の表示電圧は、正か負のいずれかの極性を有するようになる。ここで、表示電極の電圧がコモン電極の電圧よりも高い場合を正極性と称し、低い場合を負極性と称している。正と負のいずれの極性においても同一の輝度の階調値が１組ずつ存在するので、極性を正と負に交互に絶え間なく反転することにより、液晶分子の特性を損なうことなく、同じ表示画面を保つことを可能にしている。

液晶表示パネルには様々な極性反転方式があるが、いずれもの方式においても、次の画面データに更新する時点で極性を変換するという点で共通している。例えば６０Ｈｚの更新周波数であれば、１６ｍｓごとに画面の極性が反転される。即ち、パネル上のある１つのドットに注目すれば、その極性は絶え間なく反転している。しかし、そのドットが隣接するドットと同じ極性であるかどうかについては、それぞれの極性反転方式によって異なる。例えば、図１（ａ）に示すフレーム反転方式では、その画面上のすべてのドット１０は、隣接ドットと同じ極性を有する。図１（ｂ）の行反転方式では各行１１において、また、図１（ｃ）の列反転方式では各列１２において、それぞれ隣接ドットと同じ極性を有する。さらに、図１（ｄ）のドット反転方式では、各ドット１３は、隣接する上下左右の４つのドットのすべてと極性を異にする。最後に、図１（ｅ）の２ライン反転方式または図１（ｆ）の４ライン反転方式では、それぞれ隣接する２ライン１４または４ライン１４１ごとに、同じ極性となるように極性の反転が行われる。

上記のいずれの反転方式であっても、現フレームが上記の各状態にあるとき、次のフレームの正負の極性は、これを反転したものとなる。極性を反転する制御は、一般に、極性信号線（ｐｏｌ）によって行われる。
図２は、従来のデータドライバの構造を示している。この構造では、極性信号線１５が、他の制御デバイス（例えばタイミング制御デバイス）から送られた極性制御信号を受信し、複数のバッファブロック１６、１７に伝えている。各バッファブロック１６は（ここではバッファブロック１６を代表として説明する）、ｐ型トランジスタのバッファ１８およびｎ型トランジスタのバッファ１９を含み、上記の極性制御信号に基づいて２つの出力端１８１および１９１から正極性および負極性の電圧を出力させる。ｐ型トランジスタのバッファ１８が出力端１８１を駆動して正極性の電圧を出力させるとき、出力端１９１はｎ型トランジスタのバッファ１９により駆動されて負極性の電圧しか出力することができない。逆も同様である。極性信号線１５は、各出力端１８１、１９１および１８２、１９２の出力電圧が正極性か負極性のいずれになるかを決定する。例えば、極性信号線から正極性の極性制御信号が送られたときは、出力端１８１、１８２はいずれも正極性となり、出力端１９１、１９２はいずれも負極性となる。一方、極性信号線１５から負極性の極性制御信号が送られたときは、出力端１８１、１８２はいずれも負極性となり、出力端１９１、１９２はいずれも正極性となる。

一般にデータドライバは、画面の画像データのほかに、内部の回路に要する動作電源または基準電圧（例えば接地電圧Ｖ_ＧＮＤ）の供給を、外部電源から受ける必要がある。このとき、外部電源とデータドライバとの間の配線抵抗に起因する減衰のために、データドライバの受け取る基準電圧には変化が生じる。上述した従来の極性信号線の並列配置方式では、特に力消耗が最も大きくなる極性反転時に、大きなピーク電流がいっそう生じやすく、これはワイヤリング・オン・アレイ（ＷＯＡ）方式の設計において極めて重大な問題となっている。ＷＯＡ方式では、一部のデータドライバは他のデータドライバから画像データ、電源、基準電圧などを受け取っており、外部電源、信号源との間の配線が長くなっている。このため、電流が瞬間的に高まると外部回路の負荷も瞬時に上昇し、さらにガラスは抵抗が大きいことから、この瞬間にデータドライバの受け取る基準電圧値には大きな変化が生じることになる。図３はデータドライバの受ける接地基準電圧の波形を示している。図３に示すように、接地基準電圧は、正常時の約０．２Ｖから、異常時の約１．７Ｖまで変化することが明らかに確認される。電圧の変化がこれほど大きいと、データドライバの動作異常を引き起こし、さらには液晶表示パネルの表示に支障を来たすおそれがある。

上記の問題に鑑み、本発明は液晶表示パネルのデータ線信号極性反転制御デバイスとその方法を提供することを主な目的とする。特に、極性反転に時間差を設けることにより、ピーク電流の強さを低減し、これにより液晶表示パネルの特性を向上させ、従来技術のかかえる問題をほぼ解決する。

上記の目的を達成するために、本発明の開示する液晶表示パネルのデータ線信号極性反転制御デバイスは、各々が２つの出力端の極性電圧を制御することのできる出力バッファブロックを複数備えており、かつ、少なくとも２本の極性信号線によってそれぞれ異なる出力バッファブロックを制御する。即ち、本発明では、１本の極性信号線によって一部の出力バッファブロックの出力する極性電圧を制御するとともに、もう１本の極性信号線によってその他の出力バッファブロックの出力する極性電圧を制御する。当然ながら、さらに多くの極性信号線をそれぞれ異なるタイムポイントで使用して、それぞれ異なる出力バッファブロックの極性電圧の出力を制御することも可能である。

さらに具体的に述べれば、上記の複数の出力バッファブロックは基本的に少なくとも２つのグループに分けられ（以下、出力バッファブロックの各グループを出力バッファブロック群という）、少なくとも２本の極性信号線により上記の少なくとも２つの出力バッファブロック群の出力する極性電圧をそれぞれ制御し、かつ、２本の極性信号線は互いに時間差を設けながら２つの出力バッファブロック群の出力電圧の極性を反転させる。即ち、極性反転のタイミングをずらして、同じタイミングで大きなピーク電流が出力されないようにすることにより、ピーク電流の強さを低減するという目的を達する。

また、本発明の開示する液晶表示パネルのデータ線信号極性反転制御方法は、次のようなステップを含む。第１の極性信号線および第２の極性信号線から極性制御信号を出力することによって、それぞれデータドライバ内の第１の出力バッファブロック群および第２の出力バッファブロック群の出力電圧の極性を制御し、第１の出力バッファブロック群と第２の出力バッファブロック群より液晶表示パネル上の２グループのデータ線に対しそれぞれ極性電圧を出力する。極性反転を行う際は、第１のタイムポイントにおいて、第１の極性制御信号が第１の出力バッファブロック群の出力する電圧の極性を反転させ、第２のタイムポイントにおいて、第２の極性制御信号が第２の出力バッファブロック群の出力する電圧の極性を反転させ、こうしてこの２グループのデータ線信号の極性反転が時間差をもって行われるようにする。

本発明の目的、技術的特徴およびその機能をより理解しやすくするために、次に図面を参照しながら詳細に説明する。

図４は、本発明の一実施形態に係る液晶表示パネルのデータ線信号極性反転制御デバイスを示している。

この極性反転制御デバイスは、液晶表示パネル上の液晶分子に極性反転を起こすためのデバイスである。極性反転制御デバイスは、データドライバ内に位置する２つの出力バッファブロック群２０、３０および２本の極性信号線４０、５０を備えている。２つの出力バッファブロック群２０、３０は、それぞれ順に、複数の出力バッファブロック２１、２２および３１、３２を含み（以下、このうち出力バッファブロック群２０を代表として説明する）、各出力バッファブロック２１、２２はｐ型トランジスタのバッファ２３、２５およびｎ型トランジスタのバッファ２４、２６を備えており、２つの出力端２１１、２１２および２２１、２２２を駆動して正極性および負極性の電圧を出力させることができる。即ち、出力バッファブロック２１は、出力端２１１および２１２から出力する電圧の極性を制御し、出力バッファブロック２２は出力端２２１および２２２から出力する電圧の極性を制御する。

２本の極性信号線４０、５０は、出力バッファブロック群２０および３０にそれぞれ接続されている。２本の極性信号線４０、５０は、外部制御回路（例えばタイミング制御デバイス）から極性制御信号を受け取り、その極性制御信号を出力バッファブロック群２０、３０のそれぞれに入力する。それにより、出力バッファブロック群２０、３０が出力する電圧の極性が制御され、各出力端から出力される電圧の極性が正極性または負極性のいずれかに決定される。極性信号線４０が正極性の電位であるときは、出力バッファブロック群２０内の出力バッファブロック２１、２２は、出力端２１１、２２１を正極性に制御し、出力端２１２、２２２を負極性に制御する。逆に、極性信号線４０が負極性の電位であるときは、出力端２１１、２２１は負極性になり、出力端２１２、２２２は正極性になる。同様に、極性信号線５０が正極性の電位であるときは、出力バッファブロック群３０内の出力バッファブロック３１、３２は出力端３１１、３２１を正極性に制御し、出力端３１２、３２２を負極性に制御する。逆に、極性信号線５０が負極性の電位であるときは、出力端３１１、３２１は負極性になり、出力端３１２、３２２は正極性になる。

この２本の極性信号線４０、５０は、互いに異なるタイミングで、各出力端に極性反転を起こさせる。即ち、本実施形態の極性反転制御方法では、極性反転の際、まず第１の時点で、極性信号線４０から送られる極性制御信号を反転させ、極性信号線４０によって制御される出力バッファブロック群２０の出力端２１１、２１２、２２１、２２２の出力する電圧の極性を反転させる。次いで第２の時点で、もう１本の極性信号線５０から送られる極性制御信号を反転させ、極性信号線５０により制御されるもう一方の出力バッファブロック群３０の出力端３１１、３１２、３２１、３２２の出力する電圧の極性を反転させる。上記の出力端２１１、２１２、２２１、２２２、３１１、３１２、３２１、３２２は、それぞれ液晶表示パネル上の別々のデータ線に信号を送っている。出力バッファブロック群２０の出力端２１１、２１２、２２１、２２２から信号を受信するデータ線と、出力バッファブロック群３０の出力端３１１、３１２、３２１、３２２から信号を受け取るデータ線では、その信号の極性が反転するタイミングがずれることになる。

図５（ａ）に示すように、極性信号線４０と極性信号線５０は、１／２Ｔ（ここで、Ｔは電圧信号の周期であり、例えば液晶表示パネル上の１行の画素データが更新されるのに要する時間）の時間差をもって、その電圧信号の極性が反転される。それにより、２つの出力バッファブロック群２０、３０の出力電圧の極性も、１／２Ｔの時間差をもって反転する。その結果、１つの時点において、半数の出力端だけで、極性の反転が行われることになる。ここで、本実施例では、２ライン反転方式の極性反転を行っている。
また、図５（ｂ）に示すように、データドライバの受け取る基準電圧は、正負の極性反転が行われるときに最も大きな影響を受ける一方で、正正または負負のように極性反転のないときはほとんど影響を受けない。したがって、本実施形態の極性反転方式においては、極性反転の各タイミングにおいて半分では正負の極性反転が行われ、半分では前の極性が保持され、かつこれらが交互に行われるため、電圧波形の振幅を半分に抑えることができる。以上からわかるように、この方式においては、全ての極性反転が同時に行われる場合と比べ、ピーク電流が大幅に低減し、それにより液晶表示パネルの特性を向上させることが可能になる。

本発明の実施形態では、複数の極性信号線の極性反転に設ける時間差を、１／８Ｔ、１／４Ｔ、１／３Ｔまたは１／２Ｔとすることができる（ここでＴは電圧信号の周期である）。また、極性信号線を２本以上備えることにより、出力端の極性電圧を組に分けて制御し、ドット反転方式、２ライン反転方式、４ライン反転方式、同極性反転方式のいずれを採用することもできる。図６は、本発明のもう１つの実施形態を示すものであり、４本の極性信号線６０、７０、８０、９０を用いて、４ライン極性反転方式を実現したものを示している。この４本の極性信号線６０、７０、８０、９０は、１／８Ｔの時間差をもって、その電圧信号の極性が反転される。それにより、各極性信号線６０、７０、８０、９０に接続される出力バッファブロックでは、１／８Ｔの時間差をもって出力バッファブロックに極性反転が生じるようになっている。それにより、極性反転の各タイミングで１／４の出力端のみが極性反転を行うようにし、ピーク電流の強さのさらなる低減を図っている。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

従来技術の液晶表示パネルで行われるフレーム反転方式による極性反転を示す模式図。 従来技術の液晶表示パネルで行われる列反転方式による極性反転を示す模式図。 従来技術の液晶表示パネルで行われる行反転方式による極性反転を示す模式図。 従来技術の液晶表示パネルで行われるドット反転方式による極性反転を示す模式図。 従来技術の液晶表示パネルで行われる２ライン反転方式による極性反転を示す模式図。 従来技術の液晶表示パネルで行われる４ライン反転方式による極性反転を示す模式図。 従来技術のデータドライバの構造を示しており、１本の極性信号線に対して複数のバッファブロックが並列に配置されている様子を示す模式図。 従来技術の２ライン反転方式を行った場合に、データドライバが受け取る接地基準電圧の変化を示すグラフ。 本発明の一実施形態に係る液晶表示パネルのデータ線信号の極性を反転制御するデバイスを示す模式図。 本発明の一実施形態において、２組の極性信号線によって２ライン反転方式の極性反転を行うときに、２組の極性信号線に現われる電圧信号の変化を示す模式図。 本発明の一実施形態において、２ライン反転方式の極性反転を行うときに、データドライバが受信する接地基準電圧を示すグラフ。 本発明の他の実施形態において、４組の極性信号線によって４ライン反転を行うときに、４組の極性信号線に現われる電圧信号の変化を示す模式図。

符号の説明

１０、１３：ドット
１１：行
１２：列
１４：２ライン
１４１：４ライン
１５：極性信号線
１６、１７：バッファブロック
１８：ｐ型トランジスタのバッファ
１８１、１８２、１９１、１９２：出力端
１９：ｎ型トランジスタのバッファ
２０、３０：出力バッファブロック群
２１、２２、３１、３２：出力バッファブロック
２１１、２１２、２２１、２２２、３１１、３１２、３２１、３２２：出力端
２３、２５：ｐ型トランジスタのバッファ
２４、２６：ｎ型トランジスタのバッファ
４０、５０、６０、７０、８０、９０：極性信号線

Claims (17)

1. 各々が第１のバッファおよび第２のバッファを含み、第１の出力端から出力する電圧及び第２の出力端から出力する電圧をそれぞれ制御する複数の出力バッファブロックと、
   各々が互いに異なる出力バッファブロックを制御し、互いに異なるタイミングで、出力バッファブロックの第１のバッファおよび第２のバッファが出力する電圧の極性をそれぞれ反転させる少なくとも２本の極性信号線と、
   を備える液晶表示パネルのデータ線信号の極性を反転制御するデバイス。
2. 前記第１のバッファはｐ型トランジスタを用いて構成されており、前記第１のバッファによって前記第１の出力端または第２の出力端を駆動して正極性の電圧を出力させることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
3. 前記第２のバッファは、ｎ型トランジスタを用いて構成されており、前記第２のバッファによって前記第１の出力端または第２の出力端を駆動して負極性の電圧を出力させることを特徴とする請求項１又は２に記載のデバイス。
4. 前記少なくとも２本の極性信号線は、第１の極性信号線および第２の極性信号線を含み、
   前記第１の極性信号線が正の電圧信号のときは、前記第１の極性信号線に接続する各出力バッファブロックの第１の出力端の出力信号が正極性となるとともに第２の出力端の出力信号が負極性となり、
   前記第１の極性信号線が負の電圧信号のときは、前記第１の極性信号線に接続する各出力バッファブロックの第１の出力端の出力信号が負極性となるとともに第２の出力端の出力信号が正極性となる、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のデバイス。
5. 前記少なくとも２本の極性信号線は、第１の極性信号線および第２の極性信号線を含み、
   前記第２の極性信号線が正の電圧信号のときは、前記第２の極性信号線に接続する各出力バッファブロックの第１の出力端の出力信号が正極性となるとともに第２の出力端の出力信号が負極性となり、
   前記第２の極性信号線が負の電圧信号のときは、前記極性信号線に接続する各出力バッファブロックの第１の出力端の出力信号が負極性となるとともに第２の出力端の出力信号が正極性となる、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
6. 前記少なくとも２本の極性信号線によって行われる電圧極性の反転における時間差は、電圧信号の周期Ｔに対して、１／８Ｔ、１／４Ｔ、１／３Ｔまたは１／２Ｔであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のデバイス。
7. 少なくとも第１の極性信号線および第２の極性信号線により、各々が複数の出力バッファブロックを含み、液晶表示パネル上の異なるデータ線が送信する信号の電圧極性を制御する第１出力バッファブロック群および第２の出力バッファブロック群をそれぞれ制御する際に、
   第１のタイミングで、前記第１の極性信号線により第１の出力バッファブロック群に対して出力電圧の極性反転を行う工程と、
   第２のタイミングで、前記第２の極性信号線により第２の出力バッファブロック群に対して出力電圧の極性反転を行う工程と、
   を含む液晶表示パネルのデータ線信号の極性を反転制御する方法。
8. 前記複数の出力バッファブロックのそれぞれは、第１の出力端および第２の出力端を備え、
   前記第１の極性信号線に正の電圧信号を与え、前記第１の極性信号線に接続する前記第１の出力バッファブロック群の第１の出力端の出力信号を正極性とするとともに第２の出力端の出力信号を負極性とし、次いで、
   前記第２の極性信号線にも正の電圧信号を与え、前記第２の極性信号線に接続する前記第２の出力バッファブロック群の第１の出力端の出力信号を正極性とするとともに第２の出力端の出力信号を負極性とする、
   ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記複数の出力バッファブロックのそれぞれは、第１の出力端および第２の出力端を備え、
   前記第１の極性信号線に負の電圧信号を与え、前記第１の極性信号線に接続する前記第１の出力バッファブロック群の第１の出力端の出力信号を負極性とするとともに第２の出力端の出力信号を正極性とし、次いで、
   前記第２の極性信号線にも負の電圧信号を与え、前記第２の極性信号線に接続する前記第２の出力バッファブロック群の第１の出力端の出力信号を負極性とするとともに第２の出力端の出力信号を正極性とする、
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
10. 前記第１のタイミングと第２のタイミングとの時間差が、電圧信号の周期Ｔに対して、１／８Ｔ、１／４Ｔ、１／３Ｔまたは１／２Ｔであることを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 液晶表示パネル上のそれぞれ異なるデータ線が送信する電圧信号の極性を制御する複数の出力バッファブロックをそれぞれ含む第１の出力バッファブロック群および第２の出力バッファブロック群と、
    前記第１の出力バッファブロック群および第２の出力バッファブロック群をそれぞれ制御し、前記第１の出力バッファブロック群および第２の出力バッファブロック群に制御されるデータ線に、一定の時間差を設けながら電圧極性の反転を生じさせる２本の極性信号線と、
    を備える液晶表示パネルのデータ線信号の極性を反転制御するデバイス。
12. 前記出力バッファブロックのそれぞれは、第１のバッファおよび第２のバッファを含み、これにより第１の出力端および第２の出力端の極性電圧をそれぞれ制御することを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
13. 前記第１のバッファはｐ型トランジスタを用いて構成されており、前記第１のバッファによって前記第１の出力端または前記第２の出力端を駆動して正極性の電圧を出力させることを特徴とする請求項１２に記載のデバイス。
14. 前記第２のバッファはｎ型トランジスタを用いて構成されており、前記第２のバッファによって前記第１の出力端または前記第２の出力端を駆動して負極性の電圧を出力させることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のデバイス。
15. 前記２本の極性信号線は、第１の極性信号線および第２の極性信号線を含み、
    前記第１の極性信号線が正の電圧信号のときは、前記第１の極性信号線に接続する前記第１の出力バッファブロック群内の各出力バッファブロックの第１の出力端の出力信号が正極性となるとともに第２の出力端の出力信号が負極性となり、
    前記第１の極性信号線が負の電圧信号のときは、前記第１の極性信号線に接続する前記第１の出力バッファブロック群内の各出力バッファブロックの第１の出力端の出力信号が負極性となるとともに第２の出力端の出力信号が正極性となる、
    ことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか一項に記載のデバイス。
16. 前記２本の極性信号線は、第１の極性信号線および第２の極性信号線を含み、
    前記第２の極性信号線が正の電圧信号のときは、前記第２の極性信号線に接続する前記第２の出力バッファブロック群内の各出力バッファブロックの第１の出力端の出力信号が正極性となるとともに第２の出力端の出力信号が負極性となり、
    前記第２の極性信号線が負の電圧信号のときは、前記第２の極性信号線に接続する前記第２の出力バッファブロック群内の各出力バッファブロックの第１の出力端の出力信号が負極性となるとともに第２の出力端の出力信号が正極性となる、
    ことを特徴とする請求項１２から１５のいずれか一項に記載のデバイス。
17. 前記２本の極性信号線によって行われる電圧信号の反転における時間差が、電圧信号の周期Ｔに対して、１／８Ｔ、１／４Ｔ、１／３Ｔまたは１／２Ｔであることを特徴とする請求項１１から１６のいずれか一項に記載のデバイス。

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