JP2019120740A - 液晶表示装置、液晶パネルの駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置の駆動周波数の切り替えに伴って走査信号線に供給する電圧を変えると、フリッカ等の表示不具合が生じうる。【解決手段】走査信号線に対して選択時のゲートオン電圧（ＶＧＨ）および非選択時のゲートオフ電圧（ＶＧＬ）を供給し、共通電極に対して共通電圧（Ｖｃｏｍ）を供給する液晶表示装置であって、第１モードと、前記第１モードよりも低い周波数で駆動される第２モードとを有し、第２モードでは、ゲートオン電圧（Ｈ２）の絶対値が第１モードのそれ（Ｈ１）よりも小さく、共通電圧（Ｍ２）が第１モードのそれ（Ｍ１）とは異なる。【選択図】図５

Description

液晶表示装置に関する。

特許文献１には、液晶表示装置の駆動周波数の切り替えに伴ってゲートパルスの電圧を変える技術が開示されている。

日本国公開特許公報「特開２０１３−１８６２７５号公報（２０１３年９月１９日公開）」

液晶表示装置の駆動周波数の切り替えに伴って走査信号線に供給する電圧を変えると、フリッカ等の表示不具合が生じうる。

本発明の一態様に係る液晶表示装置は、トランジスタを介してデータ信号線および走査信号線に接続する画素電極と、前記画素電極とともに液晶容量を形成する共通電極とを備え、前記走査信号線に対して選択時のゲートオン電圧および非選択時のゲートオフ電圧を供給し、前記共通電極に対して共通電圧を供給する液晶表示装置であって、第１モードと、前記第１モードよりも低い周波数で駆動される第２モードとを有し、前記第２モードでは、前記ゲートオン電圧の絶対値および前記ゲートオフ電圧の絶対値の少なくとも一方が前記第１モードよりも小さく、前記共通電圧が前記第１モードとは異なる。

本発明の一態様によれば、液晶表示装置の駆動周波数の切り替えに伴って生じうる表示不具合を改善することができる。

また、駆動周波数（リフレッシュレート）の変動に応じて、前記ゲートオン電圧の絶対値および前記ゲートオフ電圧の絶対値の少なくとも一方を小さくすることで走査信号線駆回路の消費電力を低減することができる。

本実施形態にかかる液晶表示装置の構成例を示す模式図である。 サブ画素の構成例を示す回路図である。 本実施形態にかかる表示制御回路の構成例を示すブロック図である。 ゲートオン電圧およびゲートオフ電圧並びに引き込み電圧を説明するタイミングチャートである。 実施形態１にかかる第１モードおよび第２モードの駆動方法を示すタイミングチャートである。 実施形態２にかかる第１モードおよび第２モードの駆動方法を示すタイミングチャートである。 実施形態３にかかる第１モードおよび第２モードの駆動方法を示すタイミングチャートである。

図１は本実施形態にかかる液晶表示装置の構成例を示す模式図である。図２はサブ画素の構成例を示す回路図である。図１・図２に示すように、液晶表示装置１０は、液晶パネル３、バックライトユニット４、ゲートドライバ（走査信号線駆動回路）５、ソースドライバ６、Ｖｃｏｍ供給回路７、および表示制御回路８を備える。ゲートドライバ５については、液晶パネル３とは別体のＩＣであってもよいし、液晶パネル３にモノリシックに形成されるＧＤＭのような構成でもよい。

液晶パネル３は、画素電極ＰＥ、共通電極ＫＥ、トランジスタＴｒ、走査信号線Ｇｎ、データ信号線ＤＬ、および補助容量配線Ｃｓを含む。画素電極ＰＥはトランジスタＴｒを介してデータ信号線ＤＬおよび走査信号線Ｇｎに接続され、画素電極ＰＥおよび共通電極ＫＥ間に液晶容量Ｃｌｃが形成され、画素電極ＰＥおよび補助容量配線Ｃｓ間に補助容量Ｃｃｓが形成される。シャッターとして機能する液晶容量Ｃｌｃおよびカラーフィルタ（図示せず）によってサブ画素が構成される。

トランジスタＴｒのチャネルは、酸化物半導体、例えばＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系の半導体を含む。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体は、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｚｎ（亜鉛）の三元系酸化物であって、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎの割合（組成比）は特に限定されず、例えばＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：２等を含む。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系の半導体は、アモルファスでもよいし、結晶質でもよい。

バックライトユニット４は、ＬＥＤ等の光源を含み、液晶パネル３に光を照射する。ゲートドライバ５は走査信号線Ｇｎを駆動し、ソースドライバ６はデータ信号線ＤＬを駆動し、Ｖｃｏｍ供給回路７は共通電極ＫＥおよび補助容量配線ＣｓにＶｃｏｍ（共通電圧）を供給する。

図３は、本実施形態にかかる表示制御回路の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、表示制御回路８は、インターフェース回路８ｆと、コントローラ８ｃと、メモリ８ｒと、電圧生成回路８ｐとを含み、ゲートドライバ５、ソースドライバ６およびＶｃｏｍ供給回路７を制御する。なお、電圧生成回路８ｐとＶｃｏｍ供給回路７とが同一回路基板に形成されていてもよい。メモリ８ｒとインターフェース８ｆはコントローラ８ｃに内蔵される場合もある。

具体的には、インターフェース回路８ｆを介して映像信号を受けたコントローラ８ｃは、メモリ８ｒと協働しつつ、ソースドライバ６に対して映像データＤＡおよびタイミング信号Ｔｓを送るとともに、ゲートドライバ５に対してタイミング信号Ｔｇを送り、かつ電圧生成回路８ｐおよびＶｃｏｍ供給回路７に対してモード信号ＭＳを送る。モード信号ＭＳは、第１モード（例えば、６０Ｈｚの通常周波数駆動）あるいは第２モード（例えば、６０Ｈｚ未満の低周波数駆動）を示す信号であり、コントローラ８ｃは、例えば、映像信号が動画信号であれば第１モード、静止画信号であれば第２モードとする。

電圧生成回路８ｐは、ソースドライバ６に対してソース基準電圧ＶＳＨ・ＶＳＬを出力するとともに、ゲートドライバ５に対してモード信号ＭＳに基づくゲートオン電圧ＶＧＨおよびゲートオフ電圧ＶＳＬを出力する。

ソースドライバ６は、タイミング信号Ｔｓおよび映像データＤＡに基づき、ソース基準電圧ＶＳＨ・ＶＳＬを用いてデータ信号線ＤＬにソース電圧（書き込み電圧）を供給する。ゲートドライバ５は、タイミング信号Ｔｇに基づき、ゲートオン電圧ＶＧＨおよびゲートオフ電圧ＶＳＬを用いて走査信号線Ｇｎにゲート信号（ゲートパルス）を供給する。Ｖｃｏｍ供給回路７は、モード信号ＭＳに基づき、共通電極ＫＥおよび補助容量配線Ｃｓに対してＶｃｏｍ（共通電圧）を供給する。

図４は、ゲートオン電圧およびゲートオフ電圧並びに引き込み電圧を説明するタイミングチャートである。ゲートドライバ５は、走査信号線Ｇｎに対して、非選択期間ＮＴにはＶＧＬを供給する一方、選択期間ＣＴにはＶＧＨを供給してトランジスタＴｒをＯＮさせる。走査信号線の電圧ＶＧｎがＶＧＬからＶＧＨに立ち上がると、ソースドライバ６からデータ信号線ＤＬにソース電圧が供給され、ソース電圧がプラス極性であれば、画素電極ＰＥの電圧Ｖｐｅが上昇する。その後、走査信号線の電圧ＶＧｎがＶＧＨからＶＧＬに戻るタイミングで、画素電極ＰＥの電圧ＶｐｅがΔＶｄだけ引き込まれる。このΔＶｄは、図２の寄生容量Ｃｇｄ（走査信号線および画素電極間の容量）に起因する引き込み電圧である。

〔実施形態１〕
図５は、実施形態１にかかる第１モードおよび第２モードの駆動方法を示すタイミングチャートである。以下、グランド電圧Ｖｇｎｄを基準（０Ｖ）として電圧の正負を示す。

コントローラ８ｃは、例えば映像信号が動画信号であると判定すると、第１モード用のタイミング信号Ｔｓ・Ｔｇおよび第１モードを示すモード信号ＭＳを送信する。図５に示すように、第１モード（通常周波数駆動）では、タイミング信号Ｔｇの１つであるゲートスタートパルスＧＳＰの周波数が６０〔Ｈｚ〕である。第１モードを示すモード信号ＭＳを受けた電圧生成回路８ｐは、ゲートドライバ５に出力するＶＧＨをプラスの電圧Ｈ１に設定し、ゲートドライバ５に出力するＶＧＬをマイナスの電圧Ｌ１に設定する。第１モードを示すモード信号ＭＳを受けたＶｃｏｍ供給回路７は、Ｖｃｏｍをプラスの電圧Ｍ１に設定する。

コントローラ８ｃは、例えば映像信号が静止画信号であると判定すると、第２モード用のタイミング信号Ｔｓ・Ｔｇおよび第２モードを示すモード信号ＭＳを送信する。図５に示すように、第２モード（低周波数駆動）では、タイミング信号Ｔｇの１つであるゲートスタートパルスＧＳＰの周波数が３０〔Ｈｚ〕である。第２モードを示すモード信号ＭＳを受けた電圧生成回路８ｐは、ゲートドライバ５に出力するＶＧＨをプラスの電圧Ｈ２に設定し、ゲートドライバ５に出力するＶＧＬをマイナスの電圧Ｌ２に設定する。第２モードを示すモード信号ＭＳを受けたＶｃｏｍ供給回路７は、Ｖｃｏｍをプラスの電圧Ｍ２に設定する。

図５では、プラスの電圧Ｈ２の絶対値＜プラスの電圧Ｈ１の絶対値、マイナスの電圧Ｌ２の絶対値＜マイナスの電圧Ｌ１の絶対値、プラスの電圧Ｍ２の絶対値＞プラスの電圧Ｍ１の絶対値である。

第２モードでは駆動周波数（リフレッシュレート）が小さいため、１水平走査期間（１Ｈ）を長くとれる。よって、電圧Ｈ２の絶対値を電圧Ｈ１の絶対値よりも小さくすることで、画素電極の充電率に支障をきたすことなく低消費電力化を図ることができる。また、トランジスタＴｒは酸化物半導体のチャネルを有するスイッチング特性の高いトランジスタである。よって、電圧Ｌ２の絶対値を電圧Ｌ１の絶対値よりも小さくすることで、リーク電流を抑えつつ、低消費電力化を図ることができる。

ソースドライバ６からデータ信号線ＤＬに供給するソース電圧は、図４の引き込み電圧ΔＶｄを考慮した値である。引き込み電圧ΔＶｄは、ゲートパルスＰＬが低く（ＶＧＨとＶＧＬの差が小さく）なると小さくなるため、第２モードでは第１モードよりも小さくなる。よって、ソース電圧およびＶｃｏｍ（共通電圧）それぞれを第１モードおよび第２モードで共通にするとフリッカの発生、ＤＣ電圧の印可による焼き付き懸念（信頼性の低下）といった問題が生じる。そこで、第２モードでは引き込み電圧ΔＶｄが小さくなることを考慮し、第２モードでの共通電圧（プラスの電圧Ｍ２）の絶対値を第１モードでの共通電圧（プラスの電圧Ｍ１）の絶対値よりも大きくし（Ｖｃｏｍのレベルを上げて）、引き込み電圧の変化をＶｃｏｍの補正で補償する。こうすれば、前記のような問題を解消し、同色同階調のデータに対応するソース電圧については第１モードおよび第２モードで共通とする（第２モードでのソース電圧の補正を不要とする）ことができる。

前記説明では、第１モードの駆動周波数（リフレッシュレート）を６０Ｈｚ以上、第２モードの駆動周波数を６０Ｈｚ未満としているが、これに限定されない。第１モードの駆動周波数を６０Ｈｚ未満（第２モードの駆動周波数＜第１モードの駆動周波数）とすることもできるし、第２モードの駆動周波数を６０Ｈｚ以上（第１モードの駆動周波数＞第２モードの駆動周波数）とすることもできる。

〔実施形態２〕
図６は、実施形態２にかかる第１モードおよび第２モードの駆動方法を示すタイミングチャートである。図６では、プラスの電圧Ｈ２の絶対値＜プラスの電圧Ｈ１の絶対値、マイナスの電圧Ｌ２の絶対値＝マイナスの電圧Ｌ１の絶対値、プラスの電圧Ｍ２の絶対値＞プラスの電圧Ｍ１の絶対値である。このように、第２モードではＶＧＨおよびＶｃｏｍだけを変更し、ＶＧＬを変更しないことも可能である。

〔実施形態３〕
図７は、実施形態３にかかる第１モードおよび第２モードの駆動方法を示すタイミングチャートである。図７では、プラスの電圧Ｈ２の絶対値＝プラスの電圧Ｈ１の絶対値、マイナスの電圧Ｌ２の絶対値＜マイナスの電圧Ｌ１の絶対値、プラスの電圧Ｍ２の絶対値＞プラスの電圧Ｍ１の絶対値である。このように、第２モードではＶＧＬおよびＶｃｏｍだけを変更し、ＶＧＨを変更しないことも可能である。

〔実施形態４〕
前記実施形態では、第２モードにおけるＶＧＨおよびＶＧＬの少なくとも一方の変更によってゲートパルスが低くなり、トランジスタオフ時の引き込み電圧ΔＶｄ（電位差、図４参照）が第１モードよりも小さくなる場合を説明しているがこれに限定されない。第２モードにおけるＶＧＨおよびＶＧＬの少なくとも一方の変更によってゲートパルスが（第１モードよりも）高くなり、トランジスタオフ時の引き込み電圧ΔＶｄが（第１モードよりも）大きくなる場合は、Ｖｃｏｍのレベルを下げてＶｇｎｄに近づける（プラスの電圧Ｍ２の絶対値＜プラスの電圧Ｍ１の絶対値とする）ことができる。
〔態様１〕
トランジスタを介してデータ信号線および走査信号線に接続する画素電極と、前記画素電極とともに液晶容量を形成する共通電極とを備え、前記走査信号線に対して選択時のゲートオン電圧および非選択時のゲートオフ電圧を供給し、前記共通電極に対して共通電圧を供給する液晶表示装置であって、第１モードと、前記第１モードよりも低い周波数で駆動される第２モードとを有し、前記第２モードでは、前記ゲートオン電圧の絶対値および前記ゲートオフ電圧の絶対値の少なくとも一方が前記第１モードよりも小さく、前記共通電圧が前記第１モードとは異なる液晶表示装置。
〔態様２〕
前記第２モードでは、前記ゲートオン電圧の絶対値が前記第１モードよりも小さい例えば態様１記載の液晶表示装置。
〔態様３〕
前記第２モードでは、前記ゲートオフ電圧の絶対値が前記第１モードよりも小さい例えば態様１または２に記載の液晶表示装置。
〔態様４〕
前記トランジスタはＮ型のチャネルを有し、
グラウンド電圧を基準として前記共通電圧が前記第１モードおよび第２モードで正の値であり、
前記第２モードでは、前記共通電圧の絶対値が前記第１モードよりも大きい例えば態様１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
〔態様５〕
前記トランジスタのチャネルに酸化物半導体が含まれる例えば態様１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
〔態様６〕
前記データ信号線にソース電圧を供給し、同色同階調のデータに対応するソース電圧については、前記第１モードおよび第２モードで共通とされる例えば態様１〜５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
〔態様７〕
前記第１モードでは６０Ｈｚ以上の周波数で駆動され、前記第２モードでは６０Ｈｚ未満の周波数で駆動される例えば態様１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
〔態様８〕
トランジスタを介してデータ信号線および走査信号線に接続する画素電極と、前記画素電極とともに液晶容量を形成する共通電極とを備える液晶パネルを駆動するために、前記走査信号線に対して選択時のゲートオン電圧および非選択時のゲートオフ電圧を供給し、前記共通電極に対して共通電圧を供給する液晶パネルの駆動方法であって、第１モードと、前記第１モードと異なる周波数で液晶パネルを駆動する第２モードとを含み、前記第２モードでは、前記ゲートオン電圧の絶対値およびゲートオフ電圧の絶対値の少なくとも一方が前記第１モードと異なり、かつ前記共通電圧が前記第１モードとは異なる液晶パネルの駆動方法。
〔態様９〕
前記第１モードでは６０Ｈｚ以下の周波数で駆動され、前記第２モードは第1モードよりも低い周波数で駆動される例えば態様１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
〔態様１０〕
前記第１モードでは６０Ｈｚを超える周波数で駆動され、前記第２モードは第1モードよりも低い周波数かつ６０Ｈｚ以上で駆動される例えば態様１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

３ 液晶パネル
４ バックライトユニット
５ ゲートドライバ
６ ソースドライバ
７ Ｖｃｏｍ供給回路
８ 表示制御回路
１０ 液晶表示装置
Ｇｎ 走査信号線
ＤＬ データ信号線
Ｔｒ トランジスタ
ＫＥ 共通電極
ＰＥ 画素電極
ＶＧＨ ゲートオン電圧
ＶＧＬ ゲートオフ電圧
Ｖｃｏｍ 共通電圧

Claims (8)

1. トランジスタを介してデータ信号線および走査信号線に接続する画素電極と、前記画素電極とともに液晶容量を形成する共通電極とを備え、前記走査信号線に対して選択時のゲートオン電圧および非選択時のゲートオフ電圧を供給し、前記共通電極に対して共通電圧を供給する液晶表示装置であって、
   第１モードと、前記第１モードよりも低い周波数で駆動される第２モードとを有し、
   前記第２モードでは、前記ゲートオン電圧の絶対値および前記ゲートオフ電圧の絶対値の少なくとも一方が前記第１モードよりも小さく、前記共通電圧が前記第１モードとは異なる液晶表示装置。
2. 前記第２モードでは、前記ゲートオン電圧の絶対値が前記第１モードよりも小さい請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記第２モードでは、前記ゲートオフ電圧の絶対値が前記第１モードよりも小さい請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記トランジスタはｎ型のチャネルを有し、
   グラウンド電圧を基準として前記共通電圧が前記第１モードおよび第２モードで正の値であり、
   前記第２モードでは、前記共通電圧の絶対値が前記第１モードよりも大きい請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記トランジスタのチャネルに酸化物半導体が含まれる請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記データ信号線にソース電圧を供給し、
   同色同階調のデータに対応するソース電圧については、前記第１モードおよび第２モードで共通とされる請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１モードでは６０Ｈｚ以上の周波数で駆動され、前記第２モードでは６０Ｈｚ未満の周波数で駆動される請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
8. トランジスタを介してデータ信号線および走査信号線に接続する画素電極と、前記画素電極とともに液晶容量を形成する共通電極とを備える液晶パネルを駆動するために、前記走査信号線に対して選択時のゲートオン電圧および非選択時のゲートオフ電圧を供給し、前記共通電極に対して共通電圧を供給する液晶パネルの駆動方法であって、
   第１モードと、前記第１モードと異なる周波数で液晶パネルを駆動する第２モードとを含み、
   前記第２モードでは、前記ゲートオン電圧の絶対値およびゲートオフ電圧の絶対値の少なくとも一方が前記第１モードと異なり、かつ前記共通電圧が前記第１モードとは異なる液晶パネルの駆動方法。

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