JP2013167773A

JP2013167773A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2013167773A
Application number: JP2012031221A
Authority: JP
Inventors: Ryutaro Oke; 隆太郎桶
Original assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd
Current assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2013-08-29
Also published as: US20130215372A1; US20150049272A1; US8902389B2; US9030632B2

Abstract

【課題】水平分割駆動する液晶表示装置において、画面内でのソース線の分断は、分断個所の近傍の画素行と他の画素行とで表示状態に差異を生じる。
【解決手段】上側の表示領域のソース線３０ｕと下側の表示領域のソース線３０ｄとの分断個所４０は、ソース線３０とゲート線３２との交差部分に配置される。ソース線３０のうち分断個所４０を配置されているゲート線３２ａに重なる部分は、分断個所４０を配置されていないゲート線３２ｂに重なる部分と対比して、分断個所４０にて除去された部分と同じ面積の拡張部分４６（突起部４６ａ，４６ｂ）を付加された平面形状とされる。
【選択図】図２

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特に、画面を複数の表示領域に水平分割し、それらを並列に垂直走査する技術に関する。

液晶表示装置は薄型テレビ、パソコン、タブレット端末、スマートフォンなどの製品に用いられている。特に薄型テレビに代表される大型パネルのアプリケーションでは、高精細な画像表示、三次元表示及び動画質向上のため、４Ｋ解像度（４Ｋ２Ｋ）など画素数の増大や、倍速、４倍速といった高フレームレートでの駆動への要求がある。これらの要求は、画面の垂直走査において各水平走査線に割り当てられるデータ書き込み時間を短くし、通常の駆動方法では画素へのデータ書き込み不足という問題を生じ得る。この問題の解決策の一つとして、画面を複数の表示領域に分割し、データ書き込みを各表示領域に対して並列して行う分割駆動方式が知られている。例えば、下記特許文献１，２には画面を上下２つの表示領域に水平分割する分割駆動方式の液晶表示装置が示されている。

例えば、画面を上下２つの表示領域Ａ_Ｕ，Ａ_Ｄに水平分割する分割駆動方式では、上半分の表示領域Ａ_Ｕのゲート線（走査配線）を順次選択する垂直走査と下半分の表示領域Ａ_Ｄのゲート線を順次選択する垂直走査とが並列して行われる。各表示領域Ａ_Ｕ，Ａ_Ｄにて選択された画素行に並列して映像信号を書き込むために、ソース線（映像配線）は領域Ａ_Ｕ，Ａ_Ｄ間の境界にて、領域Ａ_Ｕに配置されるソース線と領域Ａ_Ｄに配置されるソース線とに分断される。

特開平９−２５８１６３号公報特開平１０−４８５９５号公報

画面内でのソース線の分断は、分断個所の近傍の画素行の動作に影響を与え、当該画素行と他の画素行とで表示状態に差異を生じるという問題があった。その影響の１つとして、配向膜のラビング処理に関係するものがある。図４は水平分割駆動を行う従来の液晶表示装置における、ソース線の分断個所の近傍の模式的な部分平面図である。ＴＦＴ基板には、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）１、ソース線２、ゲート線３が形成され、その上に配向膜が積層される。当該配向膜はその下に形成されたソース線２の段差の影響を受けて、その表面に起伏を生じる。ソース線２の近傍領域での当該起伏は、ソース線２の分断個所４の近傍とソース線２のそれ以外の近傍領域とで異なる。その結果、配向膜に対するラビングが十分になされず液晶の配向を制御できない領域は、分断個所４の近傍領域ではそれ以外の近傍領域に比べて画素の有効領域（開口領域）側へ広がり得る。例えば、図４に示すように、分断個所４の近傍に生じる配向制御不能な領域５は、画素電極６が配置された画素の有効領域内にまで広がり得る。電圧印加により液晶を非透過状態に制御する際に、配向制御できない領域では液晶は透過状態に留まる。よって、分断個所４に有効領域が隣接する画素とそれ以外の画素とでは同じ画素データに対する輝度に差異が生じるという問題があった。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、水平分割駆動する液晶表示装置において、ソース線の分断個所に隣接する画素と、それ以外の画素とで表示状態に差異が生じることを防止して、画質向上を図ることを目的とする。

本発明に係る液晶表示装置は、相互間に液晶を挟んで対向配置された一対の基板の一方に、行列配置された画素の各行に沿って延在され当該画素行へ画素信号の書き込みを可能とする選択電圧を印加する走査配線と、前記画素の各列に沿って延在され前記選択信号を印加された前記画素行に前記画素信号を供給する映像配線と、を備え、画面を水平分割した複数の表示領域ごとに垂直走査を行う分割駆動方式の液晶表示装置であって、前記各映像配線は前記表示領域ごとに分断され、前記映像配線の分断個所は前記走査配線との交差部分に配置され、前記映像配線のうち前記分断個所を配置されている前記走査配線に重なる部分は、前記分断個所を配置されていない前記走査配線に重なる部分と対比して、前記分断個所にて除去された部分と同じ面積の拡張部分を付加された平面形状とされる。

他の本発明に係る液晶表示装置は、相互間に液晶を挟んで対向配置された一対の基板の一方に、行列配置される画素の各行に沿って延在され当該画素行へ画素信号の書き込みを可能とする選択電圧を印加する走査配線と、前記画素の各列に沿って延在され前記選択信号を印加された前記画素行に前記画素信号を供給する映像配線と、を備え、画面を水平分割した複数の表示領域ごとに垂直走査を行う分割駆動方式の液晶表示装置であって、水平方向に隣接する前記画素間に設けられた画素分離領域を覆う遮光膜を有し、前記各映像配線は、前記画素分離領域を通って垂直方向に延びると共に、当該画素分離領域内にて分断個所を設けて前記表示領域ごとに分断され、前記遮光膜は、前記分断個所に隣接する前記画素において、当該分断個所の近傍に水平方向に突き出た凸部を有した平面形状とされると共に、前記分断個所に隣接しない前記画素においても前記平面形状とされ、前記各画素における画素開口率を均等にする。

上記発明の好適な態様においては、前記遮光膜の前記凸部は、前記分断個所の近傍に生じる液晶の配向を制御できない領域を覆う。

本発明によれば、水平分割駆動する液晶表示装置において、ソース線の分断個所に隣接する画素と、それ以外の画素とで表示状態に差異が生じることを防止して、画質向上を図ることができる。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す模式図である。本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置における、ソース線の分断個所の近傍の模式的な部分平面図である。本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置における、ソース線の分断個所の近傍の模式的な部分平面図である。水平分割駆動を行う従来の液晶表示装置における、ソース線の分断個所の近傍の模式的な部分平面図である。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る液晶表示装置１０の構成を示す模式図である。液晶表示装置１０は、液晶パネル２０、走査線駆動回路２２ｕ，２２ｄ、映像線駆動回路２４ｕ，２４ｄ、制御装置２６、バックライトユニット（不図示）及びバックライト駆動回路（不図示）を備える。

液晶表示装置１０は、例えば、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式、かつアクティブマトリクス駆動方式である。液晶パネル２０は、間隙を設けて対向配置されたカラーフィルタ基板とＴＦＴ基板とを備え、それらの間隙に液晶が充填される。

ＴＦＴ基板の液晶側の面には、ＴＦＴ、ソース線、ゲート線、画素電極及び共通電極などが形成されている。具体的には、画素電極及びＴＦＴがそれぞれ画素配列に対応してマトリクス状に配置される。各画素には画素電極と同様、透明電極材からなる共通電極も配置される。ソース線３０はＴＦＴの列（垂直方向の並び）ごとに設けられ、当該列の複数のＴＦＴのソースに共通に接続される。ゲート線３２はＴＦＴの行（水平方向の並び）ごとに設けられ、当該行の複数のＴＦＴのゲート電極に共通に接続される。ソース線３０は、画素列間に設けられる画素分離領域に沿って配置され、ゲート線３２は、画素行間に設けられる画素分離領域に沿って配置され、複数のソース線３０と複数のゲート線３２とは互いに概ね直交して配置される。各ＴＦＴのドレインには当該ＴＦＴに対応する画素電極が接続される。

カラーフィルタ基板の液晶側の面には、ブラックマトリクス及びカラーフィルタが形成される。ブラックマトリクスは遮光膜であり画素分離領域に形成される。

ＴＦＴ基板及びカラーフィルタ基板はそれぞれ液晶に面する配向膜を備える。配向膜はラビング処理を施される。

各ＴＦＴはゲート線３２に印加される走査パルスに応じて行単位で導通状態を制御される。オン状態とされたＴＦＴを介して画素電極はソース線３０に接続され、ソース線３０から画素値に応じた信号電圧（画素電圧）を印加される。共通電極は共通電極配線を介して各画素に共通な所定のコモン電位を印加される。液晶は画素電極と共通電極との電位差に応じて生じる電界により画素ごとに配向を制御されて、バックライトユニットから入射した光に対する透過率を変化させ、これにより表示面に画像が形成される。

液晶表示装置１０は画面を上下２つの表示領域Ａ_Ｕ，Ａ_Ｄに水平分割した分割駆動方式であり、領域Ａ_Ｕと領域Ａ_Ｄとは並列して垂直走査される。

分割駆動を行うため、ソース線３０は領域Ａ_Ｕに配置されるソース線３０ｕと領域Ａ_Ｄに配置されるソース線３０ｄとに分断され、ソース線３０ｕ，３０ｄはそれぞれ映像線駆動回路２４ｕ，２４ｄに接続される。また、領域Ａ_Ｕのゲート線３２は走査線駆動回路２２ｕに接続され、領域Ａ_Ｄのゲート線３２は走査線駆動回路２２ｄに接続される。

制御装置２６は、不図示のチューナやアンテナで受信した映像信号や、映像再生装置など別の装置が生成した映像信号を入力される。制御装置２６は入力された映像信号に基づいて、各画素の階調値を示す画素データを生成し映像線駆動回路２４ｕ，２４ｄへ出力したり、液晶表示装置１０の各部へのタイミング信号を生成したりする。

走査線駆動回路２２ｕ，２２ｄは領域Ａ_Ｕ及び領域Ａ_Ｄそれぞれのゲート線３２を順番に選択し、選択したゲート線３２に走査パルスを出力する。これにより、選択された画素行のＴＦＴがオンされる。

映像線駆動回路２４ｕ，２４ｄはそれぞれ走査線駆動回路２２ｕ，２２ｄによるゲート線３２の選択に同期して、当該行の各画素データに応じた電圧をソース線３０ｕ，３０ｄへ出力する。

図２はソース線３０の分断個所の近傍における液晶表示装置１０の模式的な部分平面図であり、ＴＦＴ３４、ソース線３０、ゲート線３２、画素電極３６及びブラックマトリクス３８の形状、配置が模式的に示されている。特に、画素電極３６は液晶の配向が制御される画素の有効領域を表すために描いており、実際の画素電極のパターンとは異なり得る。ソース線３０ｕ，３０ｄの境目となるソース線３０の分断個所４０はソース線３０とゲート線３２との交差部分に配置される。ソース線３０のうち、分断個所４０が配置されるゲート線３２ａ上に重なる部分（重複部分４２ａ）と、分断個所４０が配置されないゲート線３２ｂ上にて重なる部分（重複部分４２ｂ）との平面形状を対比すると、重複部分４２ａは分断個所４０に配線材を有さないだけでなく、重複部分４２ａの面積を拡張する拡張部分４６を付加されている点でも重複部分４２ｂと相違する。

拡張部分４６の面積は、分断個所４０の削除されている配線の面積と同じになるようにする。これにより、ソース線３０とゲート線３２との重複部分に起因するゲート線３２の負荷容量の増加量は、分断個所４０が配置されるゲート線３２ａとそれ以外のゲート線３２ｂとで同じになり、各ゲート線３２の配線負荷を同一にすることができる。

本願発明は上述したように、ソース線３０の分断個所４０の近傍の画素行とそれ以外の画素行とで表示状態に差異を生じるという問題を解決することを目的としている。この点に関し、本実施形態では分断個所４０を画素列間の画素分離領域ではなく、ゲート線３２の上に配置したことにより、分断個所４０に起因するラビング不良領域（図４の領域５）が画素の有効領域に生じることが防止される。従って、上下の表示領域Ａ_Ｕ，Ａ_Ｄの境界部分の画素行にて配向制御不能な領域が画素開口内に生じ、他の画素行と比べて表示状態に違いが生じるという上述の問題が解決される。

その一方で、ゲート線３２の上に重なるソース線３０のうち単に分断個所４０を除去するだけでは、分断個所４０が配置されるゲート線３２ａとそれ以外のゲート線３２ｂとの配線負荷に違いが生じる。具体的には、ゲート線３２ａの配線負荷はゲート線３２ｂより小さくなる。その結果、ゲート線３２ａに印加される走査パルスの波形鈍りはゲート線３２ｂにおける波形鈍りより小さくなり、画素電極への画素電圧の書き込み動作の状態・条件が、ゲート線３２ａで選択される画素行だけ他の画素行とは異なる。すなわち、ゲート線３２ａで選択される画素行と他の画素行とで表示状態に違いが生じるという問題が発生する。

具体的には、ゲート線３２ａで選択される画素行では、走査パルスの立ち上がりが他の画素行に比べて迅速となるので、ソース線３０に印加された画素電圧が他の行と比較して良好に書き込まれる。よって、ゲート線３２ａで選択される画素行とその隣接行とで画素値が同じであっても、ゲート線３２ａによる選択行は隣接行より明るく表示されるという問題が生じる。

また、ゲート線３２ａによる選択行と他の画素行とで表示状態に違いが生じるという上記問題は、走査パルスの波形に応じて画素電極の電圧Ｖ_Ｐの変動（フィードスルー）が異なることによっても生じる。以下、この点について説明する。フレーム反転駆動では、画素電圧は共通電極の電位Ｖ_ＣＯＭに対する極性を１フレームごとに反転され、画素電圧が正極性の場合は、走査パルスの印加時に選択行にてＶ_Ｐは上昇し、一方、画素電圧が負極性の場合はＶ_Ｐは下降する。走査パルスの立ち下がり時には、ＴＦＴのドレイン（又は画素電極）とゲート線３２との間の寄生容量に起因してＶ_Ｐはやや低下する。この走査パルス立ち下がり時の電圧Ｖ_Ｐの変動がフィードスルー電圧であり、ΔＶで表す。

ΔＶはフレーム反転によって極性は変わらず、また走査パルスの立ち下がりが急峻であるほど大きくなるので、正極性の画素電圧を印加したときに設定されるＶ_Ｐと、負極性の画素電圧を印加したときに設定されるＶ_Ｐとの中心電圧Ｖ_ＣＮＴは、ゲート線３２ａによる選択行とそれ以外の行とで差を生じる。具体的には、ゲート線３２ａによる選択行でのＶ_ＣＮＴは他の行より低くなる。ここで、Ｖ_ＣＮＴとＶ_ＣＯＭとの間に差が存在すると、直流電圧（ＤＣオフセット）が持続的に液晶に印加され、画像の焼き付きを生じ得る。そこで、Ｖ_ＣＯＭはＶ_ＣＮＴに対する差を小さくするように調整される。その際、Ｖ_ＣＯＭはＶ_ＣＮＴが画素電圧に応じて変化し得ることを考慮に入れて好適な値に調整される。しかし、ゲート線３２ａに対応する行でのＶ_ＣＮＴのシフトの影響まで含めて、Ｖ_ＣＯＭを好適に調整することは困難である。例えば、分断個所４０が配置されない行においてＶ_ＣＯＭを好適に調整しても、ゲート線３２ａに対応する行では当該Ｖ_ＣＯＭとＶ_ＣＮＴとの差を十分には小さくできない。そのため、例えば、全体が白表示となる画像を１フレーム期間表示した後に、中間調の画像を表示すると、ゲート線３２ａに対応する行での残像が他の行より目立ち、ゲート線３２ａに対応する行とそれ以外の行との間に表示状態の違いが生じる。

そこで、本実施形態では上述したように重複部分４２ａに拡張部分４６を設けて各ゲート線３２の配線負荷を均等にすることにより、分断個所４０をゲート線３２上に配置したことに起因する上述の問題の解決を図っている。

図２では拡張部分４６の一例として、分断個所４０の両側のソース線３０、つまりソース線３０ｕ，３０ｄそれぞれの端部から水平方向に突き出た突起部が設けられている。拡張部分４６はソース線３０ｕ及びソース線３０ｄのいずれか一方だけに設けることもできる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る液晶表示装置の概略の構成は図１に示した上記実施形態の液晶表示装置１０と基本的に同じである。以下の説明では、第１の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して説明の簡素化を図る。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、ソース線３０の分断個所の近傍の画素行とそれ以外の画素行とで表示状態に差異を生じるという問題を解決する構成にある。以下、第１の実施形態との相違点を説明する。

図３はソース線３０の分断個所の近傍における液晶表示装置１０の模式的な部分平面図であり、ＴＦＴ３４、ソース線３０、ゲート線３２、画素電極３６及びブラックマトリクス６０の形状、配置が模式的に示されている。本実施形態ではソース線３０ｕ，３０ｄの境目となるソース線３０の分断個所６２はゲート線３２上ではなく、画素列間の画素分離領域に配置される。ブラックマトリクス６０は、分断個所６２に隣接する画素において、分断個所６２の近傍に水平方向に突き出た凸部６４ａを有した平面形状とされる。凸部６４ａは、ラビング不良に起因して分断個所６２の近傍に生じると考えられる液晶の配向制御不能な領域（図４の領域５）を覆う大きさ・形状に形成される。分断個所６２の左右両側に画素が存在する場合には、凸部６４ａも左右両側に形成される。

また、分断個所６２に隣接していない画素におけるブラックマトリクス６０は、分断個所６２に隣接する画素における凸部６４ａと同じ大きさ・形状の凸部６４ｂを有した平面形状とされる。これにより、各画素における画素開口率が均等とされる。

本願発明は上述したように、ソース線３０の分断個所６２の近傍の画素行とそれ以外の画素行とで表示状態に差異を生じるという問題を解決することを目的としている。この点に関し、本実施形態では分断個所６２の近傍に生じる配向制御不能な領域を凸部６４ａで覆ったことにより、配向制御不能な領域にて液晶を透過した光が画素の輝度に寄与することが阻止される。よって、例えば、全体が黒表示となる画像において、分断個所６２の近傍画素をその他の画素と同様の黒表示とすることができる。

また、分断個所６２の近傍以外の画素に凸部６４ｂを設け、各画素の開口率を同じにしたことにより、画素データが黒以外の輝度を示す場合においても、分断個所６２の近傍画素とその他の画素とが同じ輝度で表示される。

従って、上下の表示領域Ａ_Ｕ，Ａ_Ｄの境界部分の画素行と他の画素行との間に表示状態に違いが生じるという問題が解決される。

１０液晶表示装置、２０液晶パネル、２２ｕ，２２ｄ走査線駆動回路、２４ｕ，２４ｄ映像線駆動回路、２６制御装置、３０，３０ｕ，３０ｄソース線、３２ゲート線、３４ＴＦＴ、３６画素電極、３８，６０ブラックマトリクス、４０，６２分断個所、４２ａ，４２ｂ重複部分、４６拡張部分、６４ａ，６４ｂ凸部。

Claims

相互間に液晶を挟んで対向配置された一対の基板の一方に、行列配置された画素の各行に沿って延在され当該画素行へ画素信号の書き込みを可能とする選択電圧を印加する走査配線と、前記画素の各列に沿って延在され前記選択信号を印加された前記画素行に前記画素信号を供給する映像配線と、を備え、画面を水平分割した複数の表示領域ごとに垂直走査を行う分割駆動方式の液晶表示装置であって、
前記各映像配線は前記表示領域ごとに分断され、
前記映像配線の分断個所は前記走査配線との交差部分に配置され、
前記映像配線のうち前記分断個所を配置されている前記走査配線に重なる部分は、前記分断個所を配置されていない前記走査配線に重なる部分と対比して、前記分断個所にて除去された部分と同じ面積の拡張部分を付加された平面形状とされること、
を特徴とする液晶表示装置。
相互間に液晶を挟んで対向配置された一対の基板の一方に、行列配置される画素の各行に沿って延在され当該画素行へ画素信号の書き込みを可能とする選択電圧を印加する走査配線と、前記画素の各列に沿って延在され前記選択信号を印加された前記画素行に前記画素信号を供給する映像配線と、を備え、画面を水平分割した複数の表示領域ごとに垂直走査を行う分割駆動方式の液晶表示装置であって、
水平方向に隣接する前記画素間に設けられた画素分離領域を覆う遮光膜を有し、
前記各映像配線は、前記画素分離領域を通って垂直方向に延びると共に、当該画素分離領域内にて分断個所を設けて前記表示領域ごとに分断され、
前記遮光膜は、前記分断個所に隣接する前記画素において、当該分断個所の近傍に水平方向に突き出た凸部を有した平面形状とされると共に、前記分断個所に隣接しない前記画素においても前記平面形状とされ、前記各画素における画素開口率を均等にすること、
を特徴とする液晶表示装置。
請求項２に記載の液晶表示装置において、
前記遮光膜の前記凸部は、前記分断個所の近傍に生じる液晶の配向を制御できない領域を覆うこと、を特徴とする液晶表示装置。