JP2013065032A - 液晶ディスプレイパネルおよびその駆動方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】カラーウォッシュアウト(color washout)を改善する液晶ディスプレイパネルを提供する。
【解決手段】液晶ディスプレイパネルは、マトリクス状に配列される複数の画素{Pn,m}(ただしn=1,2,…,N、m=1,2,…,M)を含む。各画素Pn,mは、副画素電極を有する第1の副画素Pn,m(1)および第2の副画素Pn,m(2)を含む。画素に表示される画像のグレースケール値gはグレースケール電圧と関連し、グレースケール電圧が画素Pn,mに印加されるとき、第1および第2の副画素の副画素電極に電位差ΔV12(g)が生じるように複数の画素{Pn,m}を配置する。該電位差ΔV12(g)は画素に表示される画像のグレースケール値gに伴って変化する。(ただしg=0,1,2,…,Rであってhビットで表現される画像の階調に対応し、hは0より大きい整数、R=(2h−1)である)。
【選択図】図1

Description

本発明は液晶ディスプレイに関し、特に液晶ディスプレイ装置において、カラーウォッシュアウト(color washout)を改善する液晶ディスプレイパネルに関する。
液晶ディスプレイ(liquid crystal display,LCD)は、低消費電力且つ高画質な画像表示ができるため、表示装置として汎用されている。液晶ディスプレイ装置は、複数の液晶セルおよび画素素子から構成される液晶ディスプレイパネルを含み、各画素素子は対応する液晶セルに接続され、かつ液晶コンデンサおよび蓄積コンデンサ、ならびに、液晶コンデンサおよび蓄積コンデンサに電気的に接続される薄膜トランジスタ(thin film transistor,TFT)を含む。基本的に、これら画素素子は、複数の画素列(pixel rows)と複数の画素行(pixel columns)を有するマトリクス状に配列される。通常、走査信号がこれらの画素列に順次に印加されて、画素素子を一列ずつ連続的にオンにする。走査信号を画素列に印加して、該画素列における画素素子の対応する薄膜トランジスタをオンすると同時に、該画素列のソース信号(画像信号)を複数の画素行に印加して、該画素列の対応する液晶コンデンサと蓄積コンデンサを変化させる。これにより該画素列に対応する液晶セルを配向させて、光線の透過率を制御する。すべての画素列にこのプロセスを繰り返すことで、画像信号としてのソース信号を対応するすべての画素素子に供給して、画像信号を表示させる。
液晶分子(liquid crystal molecules)はその細長い特徴で、常にある特定方向に配列される。液晶ディスプレイパネルにおいて、液晶セルの中の液晶分子を透過する光線の透過率は、液晶分子の配列方向によって決められる。例えば、ねじれネマチック(twist nematic,TN)型の液晶ディスプレイにおいて、液晶分子が傾斜状態を呈したとき、光の入射方向は各種異なる反射率の影響を受ける。液晶ディスプレイの機能(functionality)は複屈折効果(birefringence effect)に頼るため、光線の透過率は観察する角度によって変化する。この光線の透過率の違いによって、液晶ディスプレイを見る最適な角度が狭い視野角に制限されてしまう。液晶ディスプレイの視野角が制限されることは、液晶ディスプレイの最大の欠点の一つであり、液晶ディスプレイの応用を制限する主な要因でもある。
すでに、例えばインプレーンスイッチング(in-plane switching,IPS)モードおよびマルチドメイン垂直配向(multi-domain vertical alignments,MVA)など、液晶ディスプレイの視野角を広げるいくつかの方法が知られている。インプレーンスイッチングモードは、櫛状のインターデジタル電極(comb-like inter-digitized electrodes)によって基板の平面内に電界を発生し、液晶分子を基板に沿って配向させることで広視野角を実現するものであり、広視野角モニターまたはその他の用途に用いられている。しかし、インプレーンスイッチングモードは広視野角を実現することはできるが、高電圧及び低開口率(aperture ratio)を必要とする。また、インプレーンスイッチングモードには、その平面の電界構造に起因する深刻な残像現象の問題がある。またマルチドメイン垂直配向は、突起構造により液晶分子をそれぞれ異なる方向に傾斜させるものである。しかし、マルチドメイン垂直配向は、製造プロセスにおいてフォトリソグラフィー(photolithography)のステップを余分に必要とする。
従って、依然として上述したような欠陥を解決する需要がある。
本発明の目的は、カラーウォッシュアウト(color washout)を改善する液晶ディスプレイパネルを提供することにある。
本発明の1つの態様は、カラーウォッシュアウトを改善する液晶ディスプレイパネルに関する。1つの実施例において、該液晶ディスプレイパネルは、マトリクス状に配列される複数の画素{Pn,m}(ただしn=1,2,…,N、m=1,2,…,Mであり、かつNおよびMは0より大きい整数である)を含み、各画素Pn,mは、少なくとも副画素電極をそれぞれ有する第1の副画素Pn,m(1)および第2の副画素Pn,m(2)を含む。
1つの実施例において、画素Pn,mに表示される画像のグレースケール値gは、グレースケール電圧と関連しており、グレースケール電圧を画素Pn,mに印加するとき、これら複数の画素{Pn,m}は、画素Pn,mの第1および第2の副画素の副画素電極に電位差ΔV12(g)が生じるように配置され、なお、前記電位差ΔV12(g)は、グレースケール値gに伴って変化し、(i)グレースケールgが0からgの範囲内にあるとき、グレースケール値gの電位差ΔV12(g)がグレースケール値(g+1)の電位差ΔV12(g+1)より小さく、かつ(ii)グレースケール値gがgからRの範囲内にあるとき、グレースケール値gの電位差ΔV12(g)がグレースケール値(g+1)の電位差ΔV12(g+1)より大きい(ただしg=0,1,2,…,Rであってhビットで表現される画像のグレースケールに対応し、hは0より大きい整数、R=(2−1)であり、0<g≦g<Rであり、かつgおよびgはいずれも0より大きい整数である)。
上記液晶ディスプレイパネルは、共通電極と、列方向に配列される複数の走査線{G}(ただしn=1,2,…,Nである)と、および複数の走査線{G}と交差し、かつ列方向に垂直な行方向に配列される複数のデータ線{D}(ただしm=1,2,…,Mである)と、をさらに含み、各画素Pn,mは隣り合う2本の走査線(GおよびGn+1)と隣り合う2本のデータ線(DおよびDm+1)との間に位置する。
1つの実施例において、画素Pn,mの各第1の副画素Pn,m(1)および第2の副画素Pn,m(2)は、副画素電極と共通電極との間に電気的且つ並列に接続される液晶コンデンサおよび蓄積コンデンサ、ならびに、走査線Gに電気的に接続されるゲート、副画素電極に電気的に接続されるソース、およびドレインを有するトランジスタをさらに含む。
さらに、本発明は液晶ディスプレイパネルに関する。1つの実施例において、該液晶ディスプレイパネルは、マトリクス状に配列される複数の画素{Pn,m}(ただしn=1,2,…,N、m=1,2,…,Mであり、かつNおよびMは0より大きい整数である)を含み、各画素Pn,mは、副画素電極をそれぞれ有する第1の副画素Pn,m(1)および第2の副画素Pn,m(2)を少なくとも含む。画素に表示される画像のグレースケール値gはグレースケール電圧と関連し、複数の画素{Pn,m}は、グレースケール電圧が画素Pn,mに印加されるとき、画素Pn,mの第1および第2の副画素の副画素電極に電位差ΔV12(g)が生じ、且つ、グレースケール値gに伴って変化する。即ち、(i)グレースケール値gが0からgの範囲にあるときにグレースケール値gの電位差ΔV12(g)が定電圧Vを有し、(ii)グレースケール値gがgからgの範囲にあるときにグレースケール値gの電位差ΔV12(g)が定電圧Vを有し、かつ(iii)グレースケール値gがgからRの範囲にあるときにグレースケール値gの電位差ΔV12(g)が定電圧Vを有する(ただしg=0,1,2,…,Rであってhビットで表示される画像のグレースケール値の階調に対応し、hは0より大きい整数、R=(2−1)である。さらに、0<g≦g<Rであり、gおよびgはいずれも0より大きい整数である)。
さらに、本発明は液晶ディスプレイパネルに関する。1つの実施例において、該液晶ディスプレイパネルは、マトリクス状に配列される複数の画素{Pn,m}(ただしn=1,2,…,N、m=1,2,…,Mであり、かつNおよびMは0より大きい整数である)を含み、各画素Pn,mが副画素電極をそれぞれ有する第1の副画素Pn,m(1)および第2の副画素Pn,m(2)を少なくとも含む。1つの実施例において、画素に表示される画像のグレースケール値gはグレースケール電圧と関連し、複数の画素{Pn,m}は、グレースケール電圧が画素Pn,mに印加されるとき、画素Pn,mの第1および第2の副画素の副画素電極に電位差ΔV12(g)が生じると共に、該電位差が画素に表示される画像のグレースケール値gに伴って変化するように構成される(ただしg=0,1,2,…,Rであってhビットで表示される画像のグレースケール値の階調に対応し、hは0より大きい整数、R=(2−1)である)。
また、本発明は、カラーウォッシュアウト(color washout)を改善する液晶ディスプレイパネルの駆動方法に関する。1つの実施例において、該方法は、液晶ディスプレイパネルを提供することを含む。該ディスプレイパネルはマトリクス状に配列される複数の画素{Pn,m}(ただしn=1,2,…,N、m=1,2,…,Mであり、かつNおよびMは0より大きい整数である)を含む。更に、該方法は、各画素Pn,mは、それぞれ副画素電極を有する第1の副画素Pn,m(1)および第2の副画素Pn,m(2)を少なくとも含む。各画素の第1および第2の副画素の副画素電極に、画素に表示される画像のグレースケール値gに伴って変化する電位差ΔV12(g)が生じるように、液晶ディスプレイパネルに複数の駆動信号を印加すること(ただしg=0,1,2,…,Rであってhビットで表現される画像のグレースケールに対応し、hは0より大きい整数であり、かつR=(2−1)である)も含む。
上記駆動方法の1つの実施例において、画素Pn,mの第1および第2の副画素の副画素電極に生じる電位差ΔV12(g)は次の関係を満たす。
(1).0≦g≦gであるとき、ΔV12(g)<ΔV12(g+1)、かつ
(2).g≦g≦Rであるとき、ΔV12(g)>ΔV12(g+1)である
(ただし0<g≦g<Rであり、gおよびgはいずれも0より大きい整数である)。
上記駆動方法の別の実施例において、電位差ΔV12(g)は次の関係を満たす。
(i).0≦g≦gであるとき、ΔV12(g)=V
(ii).g≦g≦gであるとき、ΔV12(g)=V、かつ
(iii).g≦g≦Rであるとき、ΔV12(g)=Vである
(ただし0<g≦g<R、gおよびgはいずれも0より大きい整数であり、V、VおよびVは定電圧であり、かつV>V>Vである)。
本発明によれば、液晶ディスプレイ装置のカラーウォッシュアウト(color washout)の問題が解消される。
本発明の実施例による液晶ディスプレイパネルの一部の等価回路を示すブロック図である。 (a)は本発明の実施例による液晶ディスプレイパネルに印加される駆動信号を示す波形図である。(b)は液晶ディスプレイパネルのレイアウトを示す略図であり、ゲート線GおよびGに電気的に接続されるトランジスタはオンであって、ゲート線Gに電気的に接続されるトランジスタはオフである。 (a)は図2(b)の液晶ディスプレイパネルに印加される駆動信号を示す波形図である。(b)は液晶ディスプレイパネルのレイアウトを示す略図であり、ゲート線Gに電気的に接続されるトランジスタはオンであって、ゲート線GおよびGに電気的に接続されるトランジスタはオフである。 (a)は図2(b)の液晶ディスプレイパネルに印加される駆動信号を示す波形図である。(b)は液晶ディスプレイパネルのレイアウトを示す略図であり、ゲート線Gに電気的に接続されるトランジスタはオフであって、ゲート線GおよびGに電気的に接続されるトランジスタはオンである。 (a)は図2(b)の液晶ディスプレイパネルに印加される駆動信号を示す波形図である。(b)は液晶ディスプレイパネルのレイアウトを示す略図であり、ゲート線GおよびGに電気的に接続されるトランジスタはオフであって、ゲート線Gに電気的に接続されるトランジスタはオンである。 (a)は本発明の実施例による液晶ディスプレイパネルの画素に画像を表示する為に、液晶ディスプレイパネルの画素の第1および第2の副画素電極の電圧とグレースケール値との関係を表すシミュレーション結果を示す図である。(b)は本発明の実施例による液晶ディスプレイパネルの画素に画像を表示する為に、液晶ディスプレイパネルの画素の第1および第2の副画素電極の電圧とグレースケール値との関係表す実験結果を示す図である。 (a)は図6の実施例による液晶ディスプレイパネルにおいて、画素の第1の副画素電極の電圧と第2の副画素電極の電圧との関係を表すシミュレーション結果を示す図である。(b)は図6の実施例による液晶ディスプレイパネルにおいて、画素の第1の副画素電極の電圧と第2の副画素電極の電圧との関係を表す実験結果を示す図である。 (a)は図6の実施例による液晶ディスプレイパネルにいて、画素の第1及び第2の副画素電極の電圧差とグレースケール値との関係を表すシミュレーション結果を示す図である。(b)は図6の実施例による液晶ディスプレイパネルにいて、画素の第1及び第2の副画素電極の電圧差とグレースケール値との関係を表す実験結果を示す図である。 (a)は図6の実施例による液晶ディスプレイパネルのガンマ曲線を表すシミュレーション結果を示す図である。(b)は図6の実施例による液晶ディスプレイパネルのガンマ曲線を表す実験結果を示す図である。 本発明の実施例による液晶ディスプレイパネルの画素に画像を表示する為に、液晶ディスプレイパネルの画素の第1および第2の副画素電極の電圧とグレースケール値との関係を表すシミュレーション結果を示す図である。 図10の実施例による液晶ディスプレイパネルにおいて、画素の第1の副画素電極の電圧と第2の副画素電極の電圧との関係を表すシミュレーション結果を示す図である。 図10の実施例による液晶ディスプレイパネルにおいて、画素に画像を表示する為に、液晶ディスプレイパネルの画素の第1および第2の副画素電極の電圧差とグレースケール値との関係を表すシミュレーション結果を示す図である。 図10の実施例による液晶ディスプレイパネルのガンマ曲線を表すシミュレーション結果を示す図である。
上述した本発明の目的、特徴および長所がより明確に判るよう、以下に好適な実施例を挙げ、図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。図面において同じ符合は同じ構成要素を示す。以下の説明を読めば、当業者は容易に変更および変形を加えることができる。
以下に実施例を挙げ、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。よって、当業者であれば、変更および修飾を行うことができる。本発明の各種実施例を以下に詳述する。説明する過程において、全図面における同じ符号は同じ構成要素を示している。
ここで用いられる“ガンマ(gamma)”および/または“ガンマ曲線(gamma curve)”という用語は、画像表示システムの輝度特性を言う。例えば、液晶ディスプレイ装置の光線透過率対グレースケール値の特性を示す。ガンマは、単一の数値パラメータで該画像表示システムのグレースケールと輝度間の非線形関係を要約するものである。
グレースケールという用語は、画像の(不連続な)灰色の階調、または画像に対し観察される光線の量を表す。画像の輝度をhビット(hは0より大きい整数である)のグレースケールで表すと、グレースケールは黒を表す0から白を表す(2−1)の値をとり、中間の値は光線の透過率によるグレースケールの階調を表す。液晶ディスプレイ装置において、液晶を透過する光線の量によりグレースケールを表す。
本明細書に用いられる“グレースケール電圧”および“駆動電圧”という用語は、データドライバが生成する電圧のことを言い、液晶ディスプレイ装置の特定の領域または画素の駆動に用いられ、且つ液晶ディスプレイ装置の特定の領域または画素に表示される画像フレームのグレースケールに対応している。
本明細書に用いられる“光線の透過率(light transmittance)/透過率(transmission)”、および“輝度(luminance)”という用語は、本明細書では同義の用語であって、液晶ディスプレイ装置の特定の領域を透過する光線の量のことを表す。
液晶ディスプレイパネルの液晶セルにおいて、液晶分子の配向によって透過する光線の透過率を決めることはすでに公知されている。例えば、ねじれネマチック(twist nematic,TN)型の液晶ディスプレイにおいて、液晶分子が傾斜状態を呈したとき、光の入射方向は各種異なる反射率の影響を受ける。液晶ディスプレイの機能(functionality)は複屈折効果(birefringence effect)に依るため、光線の透過率は見る角度によって変わる。このような光線の透過率の違いにより、液晶ディスプレイを見る最適な角度が狭い視野角に制限されてしまう。また、液晶ディスプレイパネルにおいて、異なるグレースケール値に対し、液晶の応答時間(response time)がそれぞれ異なる。例えば、8ビットのデータ信号では通常、グレースケール値が255のときの応答時間が、他のグレースケール値のときと比べ短い。液晶ディスプレイパネルの異なる領域における異なるグレースケール値にとって、その異なるグレースケール値における応答時間の違いが、ガンマ曲線のずれ(deviations)を生じることがある。
よって、本発明は更にカラーシーケンシャル(color-sequential)液晶ディスプレイ装置の欠点を克服する方法を提供する。
以下に本発明の各実施例について、図1〜13を参照しながら説明する。以上で開示および記載したように本発明の目的により、本発明の1つの態様は、カラーウォッシュアウトを改善する液晶ディスプレイパネルに関する。1つの実施例において、該液晶ディスプレイパネルは、マトリクス状に配列される複数の画素を含む。各画素は、少なくとも第1の副画素と第2の副画素を含んでおり、該第1及び第2の副画素はそれぞれ副画素電極を有する。画素に表示される画像のグレースケール値gはグレースケール電圧と関連しており、複数の画素は、グレースケール電圧が画素に印加されるとき、画素の第1および第2の副画素の副画素電極に電位差が生じ、且つ、画素に示される画像のグレースケール値gに伴って変化するように構成される(ただしg=0,1,2,…,Rであってhビットで表現される画像のグレースケールに対応し、hは0より大きい整数である)。画素の第1および第2の副画素の副画素電極に生じる電位差によって、画素の第1および第2の副画素中の液晶分子は異なる配向を持つようになり、これにより液晶ディスプレイパネルのカラーウォッシュアウトが改善される。
図1は、本発明の実施例による液晶ディスプレイパネルの一部を示すブロック図である。液晶ディスプレイパネル100は、共通電極160と、列(走査)方向130に配列される複数の走査線G,G,…,Gn−1,G,Gn+1,…,Gと、複数の走査線G,G,…,Gn−1,G,Gn+1,…,Gと交差し、かつ列方向130に垂直な行方向140に配列される複数のデータ線D,D,…,Dm−1,D,Dm+1,…,Dと、を含む。NおよびMは0より大きい整数である。液晶ディスプレイパネル100はさらに、マトリクス状に配列される複数の画素{Pn,m}110を含む。各画素Pn,m110は隣り合う2本の走査線(GおよびGn+1)と隣り合う2本のデータ線(DおよびDm+1)との間に位置する。本発明の実施例を説明するために、図1には液晶ディスプレイパネル100の4本の走査線Gn−1,G,Gn+1,およびGn+2、2本のデータ線DおよびDm+1、ならびに対応する3個の画素のみを示している。
さらに、各画素Pn,m110は、2個またはそれ以上の副画素を備えるように構成されている。図1に示されるように、例えば、画素Pn,m110は、隣り合う2本の走査線(GおよびGn+1)と、隣り合う2本の走査線(GおよびGn+1)に交差する隣り合う2本のデータ線(DおよびDm+1)との間に位置し、かつ第1の副画素Pn,m(1)111aおよび第2の副画素Pn,m(2)111bを備える。第1の副画素Pn,m(1)111aおよび第2の副画素Pn,m(2)111bのそれぞれは、副画素電極115a/115bと、液晶コンデンサ113a/113bと、蓄積コンデンサ114a/114bと、トランジスタ112/116と、を含む。各画素はhビットの画像データを表示することができる。
画素Pn,m110の第1の副画素Pn,m(1)111aの液晶コンデンサ113aおよび蓄積コンデンサ114aはいずれも、共通電極160と画素Pn,m110の第1の副画素Pn,m(1)111aの副画素電極115aとの間に電気的且つ並列に接続される。画素Pn,m110の第1の副画素Pn,m(1)111aのトランジスタ112は、走査線Gに電気的に接続されるゲート112g、画素Pn,m110の第1の副画素Pn,m(1)111aの副画素電極115aに電気的に接続されるソース112s、およびデータ線Dに電気的に接続されるドレイン112dを有する。そして、画素Pn+1,mの第2の副画素Pn+1,m(2)のトランジスタ116のドレイン116dは、画素Pn,m110の第1の副画素Pn,m(1)111aの副画素電極115aに電気的に接続される。
さらに、画素Pn,m110の第2の副画素Pn,m(2)111bの液晶コンデンサ113bおよび蓄積コンデンサ114bはいずれも、共通電極160と画素Pn,m110の第2の副画素Pn,m(2)111bの副画素電極115bとの間に電気的かつ並列に接続される。画素Pn,m110の第2の副画素Pn,m(2)111bのトランジスタ116は、走査線Gに電気的に接続されるゲート116gと、画素Pn,m110の第2の副画素Pn,m(2)111bの副画素電極115bに電気的に接続されるソース116sと、画素Pn−1,mの第1の副画素Pn−1,m(1)の副画素電極115aに電気的に接続されるドレイン116dと、を有する。
1つの実施例において、各画素Pn,m110の第1の副画素Pn,m(1)111aおよび第2の副画素Pn,m(2)111bの副画素電極115a/115bは、いずれも第1の基板(図示せず)上に設置され、共通電極160は第1の基板と異なる第2の基板(図示せず)上に設置される。液晶分子は第1と第2の基板との間のセル中に充填される。各セルは液晶ディスプレイパネル100の各画素Pn,m110と関連している。液晶セルにおいて、対応する副画素電極に供給される電圧(電位)により、液晶分子の配向をコントロールする。
1つの実施例において、トランジスタ112およびトランジスタ116は電界効果トランジスタ(field effect TFT)であり、それぞれ第1の副画素Pn,m(1)111aおよび第2の副画素Pn,m(2)111bを動作させるのに用いられる。また、他のタイプのトランジスタを用いても本発明を実施することができる。走査線Gは、トランジスタ112のゲート112gおよびトランジスタ116のゲート116gに電気的に接続され、走査信号が印加されるとき、トランジスタ112およびトランジスタ116がオンされる。このとき、第1の副画素Pn,m(1)111aおよび第2の副画素Pn,m(2)111bの液晶コンデンサ113a/113bおよび蓄積コンデンサ114a/114bに充電させることにより、対応するデータ線Dを介してデータ信号が第1の副画素Pn,m(1)111aおよび第2の副画素Pn,m(2)111bに印加される。画素110の第1および第2の副画素111a/111bの液晶コンデンサ113a/113bの充電電位は、第1および第2の基板の間の対応する液晶セルに印加される電界を反映している。蓄積コンデンサ114aおよび蓄積コンデンサ114bは、結合電圧をそれぞれ対応する液晶コンデンサ113a/113bに供給して、そこからの電荷の漏れ(charge leakage)を補償する。第1の副画素111aおよび第2の副画素111bの蓄積コンデンサ114a/114bは同じであってもまたは実質的に異なるものであってもよい。
1つの実施例において、駆動信号は複数の走査信号、複数のデータ信号および共通信号を含む。図1に示す液晶ディスプレイパネル100において、走査信号を走査線Gに供給して、走査線Gに接続している対応のトランジスタ112および116をオンにするとき、複数のデータ信号を複数のデータ線{D}に同時に供給して、該画素列の各画素に対応させることで、液晶コンデンサ113a/113bおよび蓄積コンデンサ114a/114bを充電し、これにより画素Pn,m110の第1の副画素Pn,m(1)111aおよび第2の副画素Pn,m(2)111bにそれぞれ対応する液晶セルの状態を調整して、光線の透過率をコントロールする。よって、画素Pn,mの第1の副画素Pn,m(1)の副画素電極115aと画素Pn+1,mの第2の副画素Pn+1,m(2)の副画素電極115bとが連結するため、第1の副画素Pn,m(1)111aの副画素電極115aに発生する電圧Vp1と、第2の副画素Pn,m(2)111bの副画素電極115bに発生する電圧Vp2とが異なるものとなる。言い換えれば、画素Pn,mの第1の副画素Pn,m(1)および第2の副画素Pn,m(2)に関連する液晶分子は、画素Pn,mの第1の副画素Pn,m(1)の副画素電極115aと、第2の副画素Pn+1,m(2)の副画素電極115bとの電圧差ΔV12=(Vp2−Vp1)に応じて、異なる方向に配向される。
実際には、複数のデータ信号は複数のグレースケール電圧を含む。各グレースケール電圧は、画素Pn,mに表示される画像のグレースケール値gに関連している。g=0,1,2…,Rであって、hビットで表現される画像のグレースケールに対応しており、hは0より大きい整数であり、かつR=(2−1)である。グレースケール電圧を画素Pn,mに印加するとき、画素の第1および第2の副画素の副画素電極に電位差ΔV12=(Vp2−Vp1)が生じ、この電位差はグレースケール値gに伴って変化する。1つの実施例において、画素Pn,mの第1の副画素Pn,m(1)および第2の副画素Pn,m(2)の副画素電極115a/115bに生じる電位差ΔV12(g)は次の関係を満たす。
(1).0≦g≦gであるとき、ΔV12(g)<ΔV12(g+1)、かつ
(2).g≦g≦Rであるとき、ΔV12(g)>ΔV12(g+1)である
(ただし0<g≦g<Rであり、gおよびgはいずれも0より大きい整数である)。
別の実施例において、電位差ΔV12(g)は次の関係を満たす。
(i).0≦g≦gであるとき、ΔV12(g)=V
(ii).g≦g≦gであるとき、ΔV12(g)=V、かつ
(iii).g≦g≦Rであるとき、ΔV12(g)=Vである
(ただし0<g≦g<Rであり、gおよびgはいずれも0より大きい整数である。またV、VおよびVは定電圧(constant voltage)であり、かつV>V>Vである)。
本発明のもう一つの態様は液晶ディスプレイパネルに関する。該液晶ディスプレイパネルは、共通電極と、列方向に配列する複数の走査線G,G,…,Gn−1,G,Gn+1,…,Gと、複数の走査線G,G,…,Gn−1,G,Gn+1,…,Gに交差し、かつ列方向に垂直な行方向に配列する複数のデータ線D,D,…,Dm−1,D,Dm+1,…,Dと、マトリクス状に配列する複数の画素{Pn,m}110と、を含む。NおよびMは0より大きい整数である。各画素Pn,mは、少なくとも第1の副画素Pn,m(1)および第2の副画素Pn,m(2)を含む。第1の副画素Pn,m(1)および第2の副画素Pn,m(2)の各々は、副画素電極と、副画素電極と共通電極との間に電気的かつ並列に接続される液晶コンデンサおよび蓄積コンデンサと、走査線Gに電気的に接続されるゲート、副画素電極に電気的に接続されるソース、およびドレインを有するトランジスタと、を含む。
1つの実施例において、画素Pn,mの第1の副画素Pn,m(1)のトランジスタのドレインはデータ線Dに電気的に接続され、画素Pn,mの第2の副画素Pn,m(2)のトランジスタのドレインは画素Pk,mの第1の副画素Pk,m(1)の副画素電極に電気的に接続される(ただしk=n+1またはn−1、かつk=1,2,…,N、かつNは0より大きい整数である)。図1の示す実施例において、k=n−1である。
別の実施例において、画素Pn,mの第2の副画素Pn,m(2)のトランジスタのドレインは、データ線Dに電気的に接続され、画素Pn,mの第1の副画素Pn,m(1)のトランジスタのドレインは画素Pk,mの第2の副画素Pk,m(2)の副画素電極に電気的に接続される(ただしk=n+1またはn−1、かつk=1,2,…,N、かつNは0より大きい整数である)。
図2〜5は、本発明の実施例による液晶ディスプレイパネル200において、液晶ディスプレイパネル200に印加される駆動信号、及び対応する副画素電極215aおよび215bへの充電を示す波形図である。この実施例では、液晶ディスプレイパネル200の一部である3×3個の画素について例示しており、例えば、3×3個の画素のマトリクスにおける1行目に示す画素がそれぞれP1,1、P2,1およびP3,1である。各画素は、第1の副画素電極215a、第2の副画素電極215b、第1のトランジスタ(スイッチング素子)212および第2のトランジスタ(スイッチング素子)216を備え、各トランジスタ212および216は、それぞれゲート、ソースおよびドレインを有している。各画素の第1のトランジスタ212および第2のトランジスタ216のゲートは、いずれも該画素を定義する対応の走査線(例えばG、GまたはG)に電気的に接続される。各画素の第1のトランジスタ212および第2のトランジスタ216のソースは、それぞれ該画素の第1の副画素電極215aおよび第2の副画素電極215bに電気的に接続される。各画素の第2のトランジスタ216のドレインは、該画素を定義する対応のデータ線(例えばDまたはD)に電気的に接続され、各画素の第1のトランジスタ212のドレインは、同じ行における隣り合う画素の副画素電極215bに電気的に接続される。例えば、図2〜5に示すように、画素P1,1の第1のトランジスタ212のドレインは、画素P2,1の副画素電極215bに電気的に接続され、画素P2,1の第1のトランジスタ212のドレインは、画素P3,1の副画素電極215bに電気的に接続される。以降についてはこれに基づいて類推する。
この実施例において、駆動信号201は、走査線G、GおよびGに順次供給される3組の走査信号271、272および273と、同時にデータ線DおよびDに供給される2組のデータ信号281および282と、共通電極(図示せず)に供給される共通信号Vcom290と、を含む。走査信号271、272および273の各々は、対応する画素列の対応のトランジスタを有効にオンおよびオフするための高電位(high voltage potential)Vhおよび低電位(low voltage potential)Vlを有するように構成される。共通信号Vcom290は定電位(電圧)を有する。データ信号281および282の生成は、これら画素に表示される画像により決められる。データ信号281および282が対応する画素に印加されるとき、画素の第1の副画素電極215aおよび第2の副画素電極215bの間に電位(電圧)差が生じ、該電位差は、グレースケール値の関数であって、画像の表示に用いられる。
図2に示されるように、(t1−t0)の期間221において、走査線GおよびGに電気的に接続されたトランジスタ212および216はオンであって、一方、走査線Gに電気的に接続されたトランジスタ212および216はオフである。よって、データ信号281を画素P1,1およびP2,1の第2のトランジスタ216のドレインへ直接印加することにより、画素P1,1およびP2,1の第2の副画素電極215bに電位(電圧)Vp2が生じる。そして、画素P1,1の第1のトランジスタ212のドレインに、画素P2,1の第2の副画素電極215bに生じた電圧Vp2を印加することで、画素P1,1の第1の副画素電極215aに電位(電圧)Vp1が生じる。後者の充電のプロセスは矢印218aの示すとおりである。この場合、画素P1,1の第1の副画素電極215aおよび第2の副画素電極215bに電圧差ΔV12(Vp2−Vp1)が生じる。
図3に示すように、(t2−t1)の期間222において、走査線Gに電気的に接続されるトランジスタ212および216はオンであって、一方、走査線GおよびGに電気的に接続されるトランジスタ212および216はオフである。よって、データ信号281を画素P1,1の第2のトランジスタ216のドレインへ直接印加することにより、画素P1,1の第2の副画素電極215bに電位(電圧)Vp2が生じる。また、画素P2,1のトランジスタ216はオフであるため、画素P1,1の第1の副画素電極215aには電圧が生じない。画素P1,1の第2の副画素電極215bの充電プロセスは矢印218bの示すとおりである。したがって、画素P1,1の第1の副画素電極215aおよび第2の副画素電極215bの電圧差ΔV12はVp2に対応している。
図4に示すように、(t3−t2)の期間223において、走査線GおよびGに電気的に接続されるトランジスタ212および216はオンであって、走査線Gに電気的に接続されるトランジスタ212および216はオフである。よって、データ信号281を画素P2,1および画素P3,1の第2のトランジスタ216のドレインへ直接印加することにより、画素P2,1および画素P3,1の第2の副画素電極215bに電位(電圧)Vp2が生じる。そして、画素P2,1の第1のトランジスタ212のドレインに、画素P3,1の第2の副画素電極215bに生じた電圧Vp2を印加することにより、画素P2,1の第1の副画素電極215aに電位(電圧)Vp1が生じる。後者の充電プロセスは矢印218cの示すとおりである。この場合、画素P2,1の第1の副画素電極215aおよび第2の副画素電極215bの電圧差ΔV12は(Vp2−Vp1)に対応する。
図5に示すように、(t4−t3)の期間224において、走査線Gに電気的に接続されるトランジスタ212および216はオンであって、走査線GおよびGに電気的に接続されたトランジスタ212および216はオフである。よって、データ信号281を画素P2,1の第2のトランジスタ216のドレインに直接印加することにより、画素P2,1の第2の副画素電極215bに電位(電圧)Vp2が生じる。また、画素P3,1のトランジスタ216はオフであるため、画素P2,1の第1の副画素電極215aに電圧は生じない。画素P2,1の第2の副画素電極215bの充電プロセスは矢印218dの示すとおりである。したがって、画素P2,1の第1の副画素電極215aおよび第2の副画素電極215bの電圧差ΔV12はVp2に対応する。
図2〜図5の実施例において、画素の第1の副画素電極215aは区域A1を有し、第2の副画素電極215bは区域A2を有する。1つの実施例では、A1/A2の比率は0.2から5.0の間である。
図6は、本発明の実施例によるシミュレーションおよび実験結果であって、液晶ディスプレイパネルにおける画素の第1および第2の副画素電極の電圧Vp1およびVp2とグレースケール値との関係を説明し、該グレースケール値は、液晶ディスプレイパネルの対応の画素に画像を表示させ、なお、区域比率A1/A2は1/1.6であって、グレースケールは8ビットで表示される。図6において、Vp’1=Vp1−VcomかつVp’2=Vp2−Vcomであり、中で、Vcomは共通電極に印加される電圧である。画素の第1および第2の副画素電極の電圧差はΔV12=(Vp’2−Vp’1)=(Vp2−Vp1)と表すことができる。図7は、図6に示す本発明の実施例によるシミュレーションおよび実験結果を示し、液晶ディスプレイパネルの画素の第1および第2の副画素電極の電圧Vp1とVp2との関係を説明する。この実施例では、含まれる第1の副画素電極が、より低い電圧およびより大きい区域を持つ。
よって、図8に示すように、画素の第1および第2の副画素電極の電圧差ΔV12はグレースケール値に伴って変化する。グレースケール値gが0からgへと増加するとき、電圧差ΔV12もこれに伴って増加し、すなわちΔV12(g)<ΔV12(g+1)となる(ただし0≦g≦gである)。また、グレースケール値gがgからR=255へと増加するとき、電圧差ΔV12はこれに伴って低下し、すなわちΔV12(g)>ΔV12(g+1)となる(ただしg≦g≦Rである)。gおよびgより大きいgはいずれも、0より大きくかつRより小さく、液晶の特性および第1の副画素電極と第2の副画素電極の区域の比率によって変わることができる。
図9は液晶ディスプレイパネルのガンマ曲線を説明するシミュレーションおよび実験結果であり、ここでGamma_0は2.4に設定されており、かつ含まれる第1の副画素電極がより低い電圧およびより大きい区域を持つ。図9(a)に示されるガンマ曲線のシミュレーション結果において区域比率はA1/A2=1/1.6であり、また図9(a)に示されるガンマ曲線の実験結果において、区域比率はA1/A2=1/1.2である。ガンマ曲線のシミュレーション結果において、グレースケール値gが0〜96の範囲にあるとき、光線が第1の副画素を透過しないかまたは少量の光線のみが透過し(該グレースケールの範囲内のガンマ曲線は、曲線910で示されている)、またグレースケール値gが96より大きいときには、大量の光線が第1の副画素を透過するように駆動信号を構成する。さらに、グレースケール値gが176〜225の範囲にあるとき、最大量の光線が第2の副画素を透過する(該グレースケールの範囲のガンマ曲線は曲線920で示している)。g<176のとき、第2の副画素の輝度は次第に低下する。
図10および12は、本発明の別の実施例による液晶ディスプレイパネルの画素の第1および第2の副画素電極の電圧Vp1およびVp2ならびにその電圧差ΔV12=(Vp2−Vp1)と、液晶ディスプレイパネルの該画素に表示される画像のグレースケール値との関係を説明するシミュレーション結果を示している。画素の第1および第2の副画素電極の電圧差ΔV12はグレースケール値gに伴って変化する。この実施例において、0≦g≦gであるとき、ΔV12(g)=Vであり、g≦g≦gであるときΔV12(g)=Vであって、g≦g≦RであるときΔV12(g)=Vである。ここでV=1.2V、V=1.1V、V=0.8Vである。図11は、液晶ディスプレイパネルの画素の第1および第2の副画素電極の電圧Vp1およびVp2の関係を説明するシミュレーション結果を示している。図13は液晶ディスプレイパネルのガンマ曲線のシミュレーション結果を示している。
本発明の1つの態様は、液晶ディスプレイパネルのカラーウォッシュアウト(color washout)を改善する方法を提供する。1つの実施例において、該方法はマトリクス状に配列される複数の画素{Pn,m}(ただしn=1,2,…,N、m=1,2,…,Mであり、かつNおよびMは0より大きい整数である)を有する液晶ディスプレイパネルを提供する工程を含む。各画素Pn,mは、少なくとも副画素電極を有する第1の副画素Pn,m(1)と、副画素電極を有する第2の副画素Pn,m(2)と、を含む。該方法は、各画素の第1および第2の副画素の副画素電極に電位差ΔV12(g)がそれぞれ生じるよう、複数の駆動信号を液晶ディスプレイパネルに印加する工程をさらに含み、該電位差は画素に表示される画像のグレースケール値gに伴って変化する(ただしg=0,1,2,…,Rであってhビットで表現される画像のグレースケールの階調に対応する。hは0より大きい整数であって、かつR=(2−1)である)。
1つの実施例において、画素の第1および第2の副画素の副画素電極に生じる電位差ΔV12(g)はグレースケール値gに伴って変化する。即ち、(i)グレースケール値gが0からgの範囲にあるとき、グレースケール値gの電位差ΔV12(g)がグレースケール値(g+1)の電位差ΔV12(g+1)より小さく、かつ(ii)グレースケール値gがgからRの範囲にあるとき、グレースケール値gの電位差ΔV12(g)がグレースケール値(g+1)に対する電位差ΔV12(g+1)より大きい、(ただし0<g≦g<Rであり、gおよびgはいずれも0より大きい整数である)。
別の実施例において、電位差ΔV12(g)はグレースケール値gに伴って変化する。即ち、(i)グレースケール値gが0からgの範囲にあるとき、グレースケール値gの電位差ΔV12(g)が定電圧Vを有し、(ii)グレースケール値gがgからgの範囲にあるとき、グレースケール値gの電位差ΔV12(g)が定電圧Vを有し、かつ(iii)グレースケール値gがgからRの範囲にあるとき、グレースケール値gの電位差ΔV12(g)が定電圧Vを有する。(ただしV>V>Vである)。
以上、本発明の好適な実施例を挙げて説明したが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。当業者であれば、本発明の精神および範囲を逸脱しない限り、多少の変更や潤色を加えることができる。よって、本発明の保護範囲は添付の特許請求の範囲の記載を基準とする。
100、200 液晶ディスプレイパネル
n−1、G、Gn+1、Gn+2、G、G、G 走査線
、Dm+1、D、D、D データ線
111a、111b、Pn−1,m、Pn,m
n+1,m、P1,1、P2,1、P3,1 画素
113a、113b 液晶コンデンサ
114a、114b 蓄積コンデンサ
115a、115b、215a、215b 副画素電極
112、116、212、216 トランジスタ
160 共通電極

Claims (9)

  1. マトリクス状に配列される複数の画素{Pn,m}(ただしn=1,2,…,N、m=1,2,…,Mであり、かつNおよびMは0より大きい整数である)を含む液晶ディスプレイパネルであって、
    前記複数の画素{Pn,m}における各画素Pn,mは、少なくとも第1の副画素Pn,m(1)および第2の副画素Pn,m(2)を含んでおり、該第1の副画素Pn,m(1)および第2の副画素Pn,m(2)はそれぞれ副画素電極を有し、
    画素Pn,mに表示される画像のグレースケール値gはグレースケール電圧と関連しており、前記グレースケール電圧を前記画素Pn,mに印加するとき、前記画素Pn,mの前記第1および第2の副画素の副画素電極に電位差ΔV12(g)が生じ、なお、該電位差が前記グレースケール値gに伴って変化するように前記複数の画素{Pn,m}を配置し、
    (i)前記グレースケール値gが0からgaの範囲にあるとき、前記グレースケール値gの電位差ΔV12(g)がグレースケール値(g+1)の電位差ΔV12(g+1)より小さく、かつ
    (ii)前記グレースケール値gがgからRの範囲にあるとき、前記グレースケール値gの電位差ΔV12(g)がグレースケール値(g+1)の電位差ΔV12(g+1)より大きく、
    ただしg=0,1,2,…,Rであってhビットで表示される前記画像のグレースケールの階調に対応し、hは0より大きい整数であって、R=(2h−1)であり、0<g≦g<Rであり、かつgおよびgはいずれも0より大きい整数であることを特徴とする液晶ディスプレイパネル。
  2. a.共通電極と、
    b.列方向に配列される複数の走査線{G}(ただしn=1,2,…,Nである)と、
    c.前記複数の走査線{G}に交差し、かつ前記列方向に垂直な行方向に配列される複数のデータ線{D}(ただしm=1,2,…,Mである)と、
    をさらに含み、
    各画素Pn,mが隣り合う2本の走査線(GおよびGn+1)と隣り合う2本のデータ線(DおよびDm+1)との間に位置することを特徴とする請求項1に記載の液晶ディスプレイパネル。
  3. 各画素Pn,mの前記第1の副画素Pn,m(1)および第2の副画素Pn,m(2)のそれぞれが、前記副画素電極と前記共通電極との間に電気的且つ並列に接続される液晶コンデンサおよび蓄積コンデンサと、前記走査線Gに電気的に接続されるゲート、前記副画素電極に電気的に接続されるソース、およびドレインを有するトランジスタと、をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の液晶ディスプレイパネル。
  4. マトリクス状に配列される複数の画素{Pn,m}(ただしn=1,2,…,N、m=1,2,…,Mであり、かつNおよびMは0より大きい整数である)を含む液晶ディスプレイパネルであって、
    各画素Pn,mが少なくとも第1の副画素Pn,m(1)および第2の副画素Pn,m(2)を含んでおり、前記第1の副画素Pn,m(1)および第2の副画素Pn,m(2)はそれぞれ副画素電極を有し、
    画素に表示される画像のグレースケール値gはグレースケール電圧と関連しており、前記グレースケール電圧を前記画素Pn,mに印加するとき、前記画素Pn,mの前記第1および第2の副画素の副画素電極に電位差ΔV12(g)が生じ、かつ該電位差が前記グレースケール値gに伴って変化するように前記複数の画素{Pn,m}を配置し、
    (i)前記グレースケール値gが0からgの範囲にあるとき、前記グレースケール値gの電位差ΔV12(g)が定電圧Vを有し、
    (ii)前記グレースケール値gがgからgの範囲にあるとき、前記グレースケール値gの電位差ΔV12(g)が定電圧Vを有し、かつ
    (iii)前記グレースケール値gがgからRの範囲にあるとき、前記グレースケール値gの電位差ΔV12(g)が定電圧Vを有し、
    ただしg=0,1,2,…,Rであってhビットで表示される前記画像のグレースケールの階調に対応し、hは0より大きい整数で、R=(2h−1)であり、0<g≦g<Rであり、gおよびgはいずれも0より大きい整数であることを特徴とする液晶ディスプレイパネル。
  5. マトリクス状に配列される複数の画素{Pn,m}(ただしn=1,2,…,N、m=1,2,…,Mであり、かつNおよびMは0より大きい整数である)を含む液晶ディスプレイパネルであって、
    前記複数の画素{Pn,m}の各々が少なくとも第1の副画素Pn,m(1)および第2の副画素Pn,m(2)を含んでおり、該第1及び第2の副画素は、それぞれ副画素電極を有し、
    画素に表示される画像のグレースケール値gはグレースケール電圧と関連しており、前記グレースケール電圧を前記画素Pn,mに印加するとき、前記画素Pn,mの前記第1および第2の副画素の副画素電極に電位差ΔV12(g)が生じ、該電位差が前記画素に表示される前記画像のグレースケール値gに伴って変化するように前記複数の画素{Pn,m}を配置し、
    ただしg=0,1,2,…,Rであってhビットで表示される前記画像のグレースケールの階調に対応し、hは0より大きい整数、R=(2h−1)であることを特徴とする液晶ディスプレイパネル。
  6. カラーウォッシュアウト(color washout)を改善する液晶ディスプレイパネルの駆動方法であって、
    a.液晶ディスプレイパネルを提供する工程を含み、該液晶ディスプレイパネルは、マトリクス状に配列される複数の画素{Pn,m}(ただしn=1,2,…,N、m=1,2,…,Mであり、かつNおよびMは0より大きい整数である)を含んでおり、該複数の画素{Pn,m}の各画素Pn,mが第1の副画素Pn,m(1)および第2の副画素Pn,m(2)を少なくとも含んでおり、かつ該第1及び第2の副画素はそれぞれ副画素電極を有し、
    b.複数の駆動信号を前記液晶ディスプレイパネルに印加して、各画素の第1および第2の副画素の副画素電極に電位差ΔV12(g)を生成させ、かつ該電位差を前記画素に表示される画像のグレースケール値gに伴って変化させる工程を更に含み、
    ただしg=0,1,2,…,Rであってhビットで表現される前記画像の階調に対応し、hは0より大きい整数であり、かつR=(2h−1)であることを特徴とする駆動方法。
  7. a.0≦g≦gであるとき、ΔV12(g)<ΔV12(g+1)、かつ
    b.g≦g≦Rであるとき、ΔV12(g)>ΔV12(g+1)であり、
    ただし0<g≦g<Rであり、gおよびgはいずれも0より大きい整数であることを特徴とする請求項6に記載の駆動方法。
  8. a.0≦g≦gであるとき、ΔV12(g)=V
    b.g≦g≦gであるとき、ΔV12(g)=V、かつ
    c.g≦g≦Rであるとき、ΔV12(g)=Vであり、
    ただし0<g≦g<Rであり、gおよびgはいずれも0より大きい整数であり、V、VおよびVは定電圧であり、かつV>V>Vであることを特徴とする請求項6記載の駆動方法。
  9. 前記複数の駆動信号を生成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の駆動方法。
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