JP2010020171A - 液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を低減するとともに、画質劣化を抑制する液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法を提供する。
【解決手段】第１基板１０１と、第１基板１０１と対向するように配置された第２基板１０２と、第１基板１０１と第２基板１０２との間に挟持された液晶層と、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸからなる表示部１１０と、複数の表示画素ＰＸを駆動する駆動手段１２１、１２２と、駆動手段１２１、１２２を制御する制御手段と、を備え、第１基板１０１は、表示画素ＰＸの配列する行に沿って配置された複数の走査線Ｇと、表示画素ＰＸの配列する列に沿って配置された複数の信号線Ｓと、複数の表示画素ＰＸのそれぞれに配置された第１電極ＰＥと、信号線Ｓと第１電極ＰＥとの接続を切り替えるスイッチ手段ＳＷと、を備え、信号線Ｓが延びる方向に並んだ隣合う表示画素ＰＸのスイッチ手段ＳＷは、互いに異なる信号線Ｓに接続されている液晶表示装置。
【選択図】 図２

Description

この発明は、液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法に関し、特に、アクティブマトリクス型液晶表示装置およびその駆動方法に関する。

液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルを制御する制御回路とを有している。液晶表示パネルは、互いに対向する一対の基板と、この一対の基板間に挟持された液晶層と、マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部ＤＹＰとを有している。

表示部ＤＹＰには、表示画素が配列する行に沿って延びるゲート線と、表示画素が配列する列に沿って延びるソース線とが配置されている。それぞれの表示画素には、画素電極と、画素電極とソース線との間を導通させる画素スイッチが配置されている。

近年、ＣＣＤ(charge-coupled device)の高画素化などによる画像の高精細化に伴い、液晶表示装置も高精細化の要求が強くなっている。また、液晶表示装置の動画ボケ対策として、倍速駆動の採用が検討されている。

一般に、液晶表示装置では交番電界駆動を実施しており、フリッカ対策のため走査ライン毎に液晶印加電圧の極性を反転させている。横ライン毎の極性反転または縦ライン毎の極性反転のいずれか一方だけでは、横ライン状または縦ライン状のフリッカが見えることがあり、高画質液晶表示装置では、横と縦との両方のライン毎に極性反転するドット反転駆動を採用することがある（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−２９５１５７号公報

しかしながら、ドット反転駆動を採用した場合、１走査期間（１水平期間）毎に信号線に供給する映像信号の極性を反転させるため、高精細かつ倍速駆動に対応するためには、信号線駆動回路のドライバＩＣは非常に高いスルーレートが必要となる。信号線駆動回路のドライバＩＣのスルーレートが十分ではない場合には、映像信号の画素電極への書き込み時間も短くなることがあった。その結果、表示画像の輝度・コントラスト低下を引き起こすなど、高画質を実現するのが困難であった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、消費電力を低減するとともに、画質劣化を抑制する液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法を提供することを目的とする。

本発明の第１態様による液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板と対向するように配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部と、前記複数の表示画素を駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と、を備え、前記第１基板は、前記表示画素の配列する行に沿って配置された複数の走査線と、前記表示画素の配列する列に沿って配置された複数の信号線と、前記複数の表示画素のそれぞれに配置された第１電極と、前記信号線と前記第１電極との接続を切り替えるスイッチ手段と、を備え、前記信号線が延びる方向に並んだ隣合う表示画素のスイッチ手段は、互いに異なる信号線に接続されている液晶表示装置。

本発明の第２態様による液晶表示装置の駆動方法は、走査線を駆動して、複数の表示画素のそれぞれに配置された第１電極と信号線とを接続するスイッチ手段を導通させる選択ステップと、隣合う信号線に異なる極性の映像信号を供給して、前記スイッチ手段を介して、隣合う前記第１電極に異なる極性の映像信号を充電する充電ステップと、１垂直期間毎に、前記信号線に供給する映像信号の極性を反転させる極性反転ステップと、を備える。

この発明によれば、消費電力を低減するとともに、画質劣化を抑制する液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法について図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置は、互いに対向するように配置された一対の基板、すなわちアレイ基板１０１と対向基板１０２と、アレイ基板（第１基板）１０１と対向基板（第２基板）１０２との間に挟持された液晶層（図示せず）と、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸからなる表示部１１０とを有している。表示部１１０の周囲の領域には、表示画素ＰＸを駆動する走査線駆動回路１２１と信号線駆動回路１２２とが配置されている。

表示部１１０には、表示画素ＰＸの配列した行に沿って延びる複数の走査線Ｇ（Ｇ１、Ｇ２、…）と、表示画素ＰＸの配列した列に沿って延びる複数の信号線Ｓ（Ｓ１、Ｓ２、…）とが配置されている。走査線Ｇは、走査線駆動回路１２１に接続されている。信号線Ｓは信号線駆動回路１２２に接続されている。走査線駆動回路１２１と信号線駆動回路１２２とは、制御部（図示せず）によってその動作を制御される。制御部は、例えばフレキシブル基板等によってアレイ基板１０１に接続される。

図２に示すように、アレイ基板１０１は、表示画素のそれぞれに配置された画素電極（第１電極）ＰＥと、画素電極ＰＥと信号線Ｓとの接続を切り替える画素スイッチＳＷとを有している。画素スイッチＳＷは、スイッチング素子として例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有している。

画素スイッチＳＷのゲート電極は、対応する走査線Ｇに接続されている。画素スイッチＳＷのソース−ドレインパスは信号線Ｓと画素電極ＰＥとに接続されている。走査線Ｇに画素スイッチＳＷのオン電圧が印加されると、画素スイッチＳＷのソース−ドレイン間が導通し、信号線Ｓから画素電極ＰＥに映像信号Ｖｓが印加される。本実施形態に係る液晶表示装置では、制御部は、信号線駆動回路１２２を制御して、信号線Ｓに印加する映像信号Ｖｓの極性を１垂直期間毎に反転させる極性反転制御部（図示せず）を有している。

本実施形態に係る液晶表示装置では、隣合う表示画素ＰＸの画素スイッチＳＷ、例えば、信号線Ｓが延びる方向に並んだ隣合う表示画素ＰＸの画素スイッチＳＷは、ソース電極が互いに異なる信号線Ｓに接続されている。

例えば、表示画素ＰＸＡに着目すると、表示画素ＰＸＡの画素スイッチＳＷは、信号線Ｓが延びる方向に並んだ隣合う表示画素ＰＸＢの画素スイッチＳＷとは異なる信号線Ｓに接続されている。すなわち、表示画素ＰＸＡの画素スイッチＳＷは、ソース電極が信号線Ｓ（ｍ）に接続され、表示画素ＰＸＢの画素スイッチＳＷは、ソース電極が信号線Ｓ（ｍ＋１）に接続されている。

上記のように、隣合う表示画素ＰＸの画素スイッチＳＷが互いに異なる信号線Ｓに接続されることによって、信号線Ｓに印加される信号の極性を１水平期間毎に反転させることなく、隣合う表示画素ＰＸに配置された画素電極ＰＥに異なる極性の映像信号Ｖｓを供給することが可能となる。

例えば、表示画素ＰＸＡに配置された画素電極ＰＥには、信号線Ｓ（ｍ）から正極性の映像信号Ｖｓ（ｍ）が供給され、表示画素ＰＸＢに配置された画素電極ＰＥには、信号線Ｓ（ｍ＋１）から負極性の映像信号Ｖｓ（ｍ＋１）が供給される。

複数の表示画素ＰＸのそれぞれは、画素電極ＰＥと対向電極（図示せず）とにより生じる画素容量（図示せず）と、画素電極ＰＥに結合する補助容量Ｃｓｔとを有している。表示部１１０には、走査線Ｇと略平行に延びるとともに、補助容量Ｃｓｔに補助容量電圧Ｖｃｓを供給する補助容量線Ｃｓが配置されている。

補助容量線Ｃｓは、補助容量線駆動回路（図示せず）に接続されている。補助容量線駆動回路は、例えばフレキシブル基板等によってアレイ基板１０１に接続された制御部（図示せず）によって動作を制御される。

本実施形態に係る液晶表示装置では、隣合う表示画素ＰＸの補助容量Ｃｓｔは、互いに異なる補助容量線Ｃｓに接続されている。例えば、表示画素ＰＸＡの補助容量Ｃｓｔに注目すると、走査線Ｇが延びる方向に並んだ隣合う表示画素ＰＸＣの補助容量Ｃｓｔとは異なる補助容量線Ｃｓに接続されている。すなわち、表示画素ＰＸＡの補助容量Ｃｓｔは補助容量線Ｃｓ（ｎ＋１）に接続され、表示画素ＰＸＣの補助容量Ｃｓｔは補助容量線Ｃｓに接続されている。

上記のように、隣合う表示画素ＰＸの補助容量Ｃｓｔが互いに異なる補助容量線Ｃｓに接続されていることによって、隣合う表示画素ＰＸの補助容量Ｃｓｔに供給される補助容量電圧Ｖｃｓを互いに異なる極性とすることができる。

本実施形態に係る液晶表示装置では、極性反転方式としてドット反転駆動を採用している。図３に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置では、１水平期間毎に信号線Ｓに印加する映像信号Ｖｓの極性を反転させることなく、ドット反転駆動を行うことが可能である。

すなわち、走査線駆動回路１２１は、走査線Ｇを順次駆動する。例えば、走査線Ｇ（ｎ）に画素スイッチＳＷのオン電圧（Ｖｇｏｎ）が１水平期間（１Ｈ）印加されると、走査線Ｇ（ｎ）に接続された画素スイッチＳＷのソース−ドレイン間が導通する。

信号線Ｓに供給される映像信号Ｖｓは、映像信号Ｖｓｃを中心に負極性から正極性まで変化する。図３に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置では、隣合う信号線Ｓには互いに異なる極性の映像信号が供給されている。

例えば、信号線Ｓ（ｍ）に印加されている映像信号Ｖｓ（ｍ）は正極性で、信号線Ｓ（ｍ＋１）に印加されている映像信号Ｖｓ（ｍ＋１）は負極性となっている。したがって、表示画素ＰＸＡの画素電極ＰＥには正極性の映像信号Ｖｓ（ｍ）が印加され、表示画素ＰＸＣの画素電極ＰＥには負極性の映像信号Ｖｓ（ｍ＋１）が印加される。

補助容量線Ｃｓには、蓄積容量信号センター電圧Ｖｃｓｃを中心に、正極性の電圧Ｖｓｃ＋と、負極性の電圧Ｖｓｃ−が印加される。図３に示すように、隣合う補助容量線Ｃｓには異なる極性の補助容量信号（電圧Ｖｓｃ＋または電圧Ｖｓｃ−）が印加される。さらに、１垂直期間毎に、補助容量信号Ｖｃｓの極性は反転される。

例えば、走査線Ｇ（ｎ）が選択されたタイミングでは、補助容量線Ｃｓ（ｎ）には負極性の補助容量信号Ｖｃｓ（ｎ）が印加され、補助容量線Ｃｓ（ｎ＋１）には正極性の補助容量信号Ｖｃｓ（ｎ＋１）が印加されている。そのため、補助容量信号Ｖｃｓの電圧変化を重畳された後の表示画素ＰＸＡの電位は正極性となり、表示画素ＰＸＣの電位は負極性となる。

なお、補助容量信号は、補助容量配線Ｃｓに隣合う走査線Ｇが走査される期間は、一定の電圧Ｖｃｓ＋または電圧Ｖｃｓ−を維持し、それ以外の期間は、蓄積容量信号センター電圧Ｖｃｓｃを維持する。

次の１水平期間（１Ｈ）では、走査線駆動回路１２１は、走査線Ｇ（ｎ＋１）を選択する。走査線Ｇ（ｎ＋１）が選択されると、走査線Ｇ（ｎ＋１）に接続された画素スイッチＳＷのソース−ドレイン間が導通する。このとき、信号線Ｓ（ｍ＋１）に印加されている映像信号Ｖｓ（ｍ＋１）は負極性で、信号線Ｓ（ｍ＋２）に印加されている映像信号Ｖｓ（ｍ＋２）は正極性となっている。したがって、表示画素ＰＸＢの画素電極ＰＥには負極性の映像信号Ｖｓ（ｍ＋１）が印加され、表示画素ＰＸＤの画素電極ＰＥには正極性の映像信号Ｖｓ（ｍ＋２）が印加される。

このタイミングで、補助容量線Ｃｓ（ｎ＋１）には正極性の補助容量信号Ｖｃｓ（ｎ＋１）が印加され、補助容量線Ｃｓ（ｎ＋２）には負極性の補助容量信号Ｖｃｓ（ｎ＋２）が印加されている。そのため、補助容量信号Ｖｃｓの電圧変化を重畳された後の表示画素ＰＸＢの電位は負極性となり、表示画素ＰＸＤの電位は正極性となる。

上記のように、走査線駆動回路１２１は、１垂直期間（１Ｖ）で走査線Ｇを順次駆動する。信号線駆動回路１２２は、制御部の極性反転制御部に制御されて、次の１垂直期間（１Ｖ）となるタイミングで、映像信号Ｖｓの極性を反転させる。同様に、補助容量線駆動回路は、制御部の極性反転制御部に制御されて、次の１垂直期間（１Ｖ）となるタイミングで、補助容量信号Ｖｃｓの極性を反転させる。

上記のように、本実施形態に係る液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法によれば、１水平期間毎に信号線Ｓに印加する映像信号Ｖｓの極性を反転することなく、ドット反転駆動を行うことができる。

さらに、上記のように、補助容量Ｃｓｔを通して、補助容量信号Ｖｃｓを画素電極ＰＥに重畳することで、画素電圧Ｖｄ（Ｖｄｍｉｎ、Ｖｄｍａｘ）を所定の電圧に到達させている。そのため、本実施形態に係る液晶表示装置では、映像信号Ｖｓの振幅を小さくすることができる。なお、図４および図５に示す画素電圧Ｖｄｍｉｎは白表示に対応する画素電圧であって、画素電圧Ｖｄｍａｘは黒表示に対応する画素電圧である。

例えば、図５に示すように、補助容量信号Ｖｃｓを用いないで表示画素ＰＸを駆動する場合には、映像信号Ｖｓ（Ｖｓｍｉｎ、Ｖｓｍａｘ）の振幅が大きくなるが、本実施形態に係る液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法によれば、図４に示すように、映像信号Ｖｓ（Ｖｓｍｉｎ、Ｖｓｍａｘ）の振幅を小さくすることができる。

ここで、例えば、信号線Ｓが延びる方向に並んだ隣合う表示画素ＰＸの画素スイッチＳＷは、そのソース電極が同一の信号線Ｓに接続されているとともに、走査線Ｇが延びる方向に並んだ隣合う表示画素ＰＸの補助容量Ｃｓｔが同一の補助容量線Ｃｓに接続されている場合には、図５に示すように、１水平期間（１Ｈ）毎に、信号線Ｓに印加する映像信号Ｖｓの極性を反転させてドット反転駆動を行う。

図５に示すようなドット反転駆動を行う場合、高精細かつ倍速駆動などで走査時間が短くなると、信号線駆動回路１２２のスルーレートの時間分、画素電極ＰＥへの充電が不利となる。例えば、Ｆｕｌｌ−ＨＤで１２０Ｈｚ駆動を行う場合、１水平期間（１Ｈ）は約７．５μｓである。

このとき、例えば、スルーレートが３Ｖ／μｓの信号線駆動回路１２２を用いて、信号振幅１０Ｖのドット反転駆動を行うと、信号線Ｓの電位が所定の値に到達するまで約３．３μｓかかり、信号線Ｓの電位が所定の値となるまで１水平期間（１Ｈ）の約４４％必要となる。

一方、本実施形態に係る液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法では、映像信号Ｖｓの振幅を小さくすることができるため、信号線Ｓの電位が所定の値に到達するまでの時間を短縮することができる。

例えば、スルーレートが３Ｖ／μｓの信号線駆動回路１２２を用いて、信号振幅５Ｖのドット反転駆動を行うと、信号線Ｓが所定の電圧に到達するまでの時間が約１．７μｓとなり、信号線Ｓの電位が所定の値となるまで１水平期間（１Ｈ）の２３％で完了する。

すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法によれば、信号線Ｓが所定の電圧となるまでの期間を短縮することができ、画素電極ＰＥの充電不足を防止することが可能となる。

したがって、本実施形態に係る液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法によれば、信号線Ｓの電位が映像信号Ｖｓとなるまでの時間が短くなるため、画素電極ＰＥの充電不足を防止することができる。

また、本実施形態に係る液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法では、信号線駆動回路１２２の出力を１垂直期間（１Ｖ）毎に反転させる。したがって、ベタ画面を表示させる場合では、１水平期間（１Ｈ）毎に映像信号Ｖｓの極性を反転させる必要が無く、さらに信号線駆動回路１２２のスルーレート時間もほぼ０となるため、さらに画素電極ＰＥの充電不足を防止することが可能となる。

さらに、図５に示すようなドット反転駆動を行うと、１水平期間（１Ｈ）毎に映像信号Ｖｓの極性を反転させるため、信号線駆動回路１２２のＩＣ自体の充放電も大きくなるが、本実施形態に係る液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法によれば、１垂直期間（１Ｖ）に映像信号Ｖｓの極性を反転させるため、信号線駆動回路１２２の充放電を小さくすることができ、消費電力を抑えることが可能である。

すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法によれば、消費電力を低減するとともに、画素電極ＰＥの充電不足を防止することにより画質劣化を抑制する液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法を提供することができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す図。 図１に示す液晶表示装置の表示部の一構成例を概略的に示す図。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法の一例を説明するためのタイミングチャート。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法の一例を説明するための図。 ドット反転駆動の液晶表示装置の駆動方法の一例を説明するための図。

符号の説明

ＰＸ…表示画素、Ｇ…走査線、Ｓ…信号線、ＰＥ…画素電極（第１電極）、ＳＷ…画素スイッチ（スイッチ手段）、Ｖｄ…画素電圧、１０１…アレイ基板（第１基板）、１０２…対向基板（第２電極）、１１０…表示部、１２１…走査線駆動回路、１２２…信号線駆動回路

Claims (5)

1. 第１基板と、
   前記第１基板と対向するように配置された第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、
   マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部と、
   前記複数の表示画素を駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記第１基板は、前記表示画素の配列する行に沿って配置された複数の走査線と、前記表示画素の配列する列に沿って配置された複数の信号線と、前記複数の表示画素のそれぞれに配置された第１電極と、前記信号線と前記第１電極との接続を切り替えるスイッチ手段と、を備え、
   前記信号線が延びる方向に並んだ隣合う表示画素のスイッチ手段は、互いに異なる信号線に接続されている液晶表示装置。
2. 前記第２基板は、前記第１電極と対向して配置された第２電極を備え、
   複数の表示画素のそれぞれは、前記第１電極と前記第２電極とによって生じる液晶容量と、前記第１電極に結合する補助容量と、を備え、
   前記第１基板は、前記表示画素の配列する行に沿って配置された補助容量線をさらに備え、
   前記走査線が延びる方向に並んだ隣合う表示画素の補助容量は、異なる補助容量線に接続されている請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記制御手段は、前記駆動手段を制御して前記信号線に供給する映像信号の極性を１垂直期間毎に反転させる極性反転手段を有している請求項１又は請求項２記載の液晶表示装置。
4. 走査線を駆動して、複数の表示画素のそれぞれに配置された第１電極と信号線とを接続するスイッチ手段を導通させる選択ステップと、
   隣合う信号線に異なる極性の映像信号を供給して、前記スイッチ手段を介して、隣合う前記第１電極に異なる極性の映像信号を充電する充電ステップと、
   １垂直期間毎に、前記信号線に供給する映像信号の極性を反転させる極性反転ステップと、を備えた液晶表示装置の駆動方法。
5. 前記第１電極に補助容量線から補助容量を介して補助容量信号を重畳させるステップをさらに有する請求項４記載の液晶表示装置の駆動方法。

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