JP2743841B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
に低消費電力化を達成する液晶表示装置に関する。
晶表示装置はコンピュータ等のディスプレイとしての利
用が急速に増大している。
を示す。図6において、1はゲート線、2はソース線、
3は画素電極、4は薄膜電界効果型トランジスタ、5は
液晶からなるコンデンサ、6は蓄積コンデンサ、7は対
向電極である。
2等から構成され、ゲート線1は薄膜電界効果型トラン
ジスタ4のゲート電極に接続されている。また、ソース
線2はS1、S2等から構成され、薄膜電界効果型トラ
ンジスタ4のソース電極に接続されている。ゲート線1
とソース線2とは互いに直交して絶縁して形成されてい
る。
にはスイッチとして用いられており、また、半導体材料
として好ましくは非晶質シリコン等を使用して形成され
る。
れた画素電極3と他方の基板に形成された対向電極7と
液晶とで構成される。蓄積コンデンサ6は液晶に印加す
る電圧を安定にする役割を果たす。対向電極7は全ての
液晶コンデンサ5と蓄積コンデンサ6の一側の電極に接
続されており、共通である。
電圧波形の一例を示す。図7において、VG1、VG2
は、図6の相隣るゲート線1(G1、G2)に入力する
走査パルスであり、オン(高電位)側で+20V、オフ
(低電位)側で−5Vである。
2(S1、S2)に入力する液晶用映像信号であり、0
〜+10V(5±5V)程度の信号である。
で、約5Vである。
1、VS2は、VCOMに対する極性を互いに逆とし、
ソース線毎に反転駆動され、さらに走査パルスVG1、
VG2がオンする期間(1H)毎にもその極性を反転し
ている。なお、1Hは一水平走査期間(即ち1ライン)
を表わす。
ある。図8において、8は液晶パネル、9は信号処理回
路、10はゲートドライバー回路、11はソースドライ
バー回路である。液晶パネル8内には、図6に示す画素
がマトリクス状に配置されている。
信号(VG1、VG2)を対応するゲート線1(G1、
G2)に出力する。ソースドライバー回路11は、液晶
用映像信号(VS1、VS2)を対応するソース線2
(S1、S2)に出力する。
れる同期信号や映像信号から、制御信号や、液晶用映像
信号を発生させ、ゲートドライバー回路10及びソース
ドライバー回路11に送る。液晶用映像信号VS1、V
S2等の極性は、信号処理回路9にて決定する。
おける1画素の動作を説明する。ゲート線1(G1)に
印加される走査パルス信号VG1がオン(高電位)にな
ると薄膜電界効果型トランジスタ4がオン状態となり、
走査パルス信号VG1に同期してソース線2(S2)に
液晶用映像信号VS1が印加され、液晶用映像信号VS
1が液晶コンデンサ5及び蓄積コンデンサ6に書き込ま
れる。液晶コンデンサ5及び蓄積コンデンサ6に書き込
まれる電位をVLCとする。
になる)と薄膜電界効果型トランジスタ4はオフ状態と
なり、電位VLCは液晶コンデンサ5及び蓄積コンデン
サ6に保持される。この保持された電位VLCにより液
晶を駆動し、透過光量を制御して、映像信号を表示す
る。
VG1がオンしたときには、書き込まれる液晶用映像信
号VS1の極性が反転し、電位VLCの極性が反転す
る。
毎)に液晶用映像信号VS1の極性を反転させるのは、
液晶を交流駆動し、寿命を確保するためである。
信号に応じて透過光量を制御し、他の画素との組み合わ
せで液晶パネル全体で映像を表示している。
極性を示す。従来例として示すこの駆動方法は、ドット
(画素)毎に極性が反転することから、「ドット反転駆
動」と呼ばれ、詳細は、SID 92 DIGEST
(ソサイアティ フォア インフォメーション ディス
プレイ 92 ダイジェスト)の第59頁以降に記載さ
れている。
示すように、1フレーム内では、縦方向、横方向ともに
隣接する画素間では必ず液晶駆動電圧の極性が反転され
ており、さらに、次のフレームでは、図9(B)に示す
ように、各画素の極性が反転されることである。
は、前述の文献に記載されているように、相隣るソース
線間で極性が反転しているため、比較的電気抵抗の高い
共通電極においても、電荷は隣接する画素までの移動で
済むため、液晶パネル全体では電荷の移動は打ち消し合
うことになり、横方向のクロストークが発生しない。
に、ドット反転駆動は、隣接する画素同士で画素駆動電
圧の極性が互いに反転するため、各画素の持つフリッカ
は隣接する画素のフリッカ成分と空間的に打ち消される
ため、フリッカが最も目立ちにくい駆動方法である。
に、基本的に、電荷は隣接する画素間で移動するだけで
あり、共通電極と外部回路との電荷の移動量が少ないた
めに、共通電極駆動電圧VCOM発生回路の消費電力が
少ないという特徴がある。
液晶表示装置として、例えば特開平4-309926号公報に
は、フレーム内の縦スジ及び横スジを低減できると同時
にフリッカのない高画質の画像を得ることを目的とし
て、同一の走査線(ゲート線)によって駆動される画素
が信号線(ソース線)の一画素毎に上下にずれているこ
とを特徴とする液晶表示装置(「従来例2」という)が
開示されている。
示された画素配置図を示す。図14に示すように、従来
例2においては、画素を駆動する薄膜電界効果型トラン
ジスタ4は、ソース線毎に交互に図示上下のゲート線に
接続されており、1ゲート線だけをみるとジグザクに駆
動していることになる。ゲート線がジグザクの画素に接
続されていることにより、ライン毎に極性反転をしてい
るにもかかわらず、妨害縞はライン毎に生ぜず、視覚的
に目立ちにくい画素毎の縞とされる。
ゲート線がオンしている期間は、全てのソース線から供
給される信号の極性が同一であるため、クロストークが
発生するという問題があった。
レートコントローラ(以下「FRC」という)により、
中間調を表示する方法を以下に説明する。
することにより、その中間調を表示する方法である。
合に画素に印加する液晶駆動電圧の例を示している。図
10において、図示上側に示す駆動電圧VP1は、VC
OMの電位を基準として、低い正電圧/高い負電圧
を交互に印加する場合であり、図10の下側に示す駆動
電圧VP2は、低い負電圧/高い正電圧を交互に印
加する場合である。ここで、符号〜は各位相を説明
する場合に使用している。
互に表示することになるために、各画素においては、フ
レーム期間の2分の1の周期のフリッカ成分を持つ。例
えば、フレーム周期が16.7msec(フレーム周波
数は60Hz)の場合には、33.3msec(=30
Hz)のフリッカ成分を持つ。
は目視で視認されるため、全画素を同一の位相で駆動す
るとフリッカ成分が目立ち、表示品質を低下させる。
ついて、駆動電圧VP1とVP2を混在させ、さらに位
相〜が混在するように駆動電圧を工夫することによ
り、フリッカ成分を除去している。
いて、位相〜がそれぞれ互いに隣接しないように配
置した場合の駆動位相の配置図である。この場合にも、
各画素の極性については、隣接する画素同士で互いに極
性が異なるドット反転駆動である。
内には、位相〜が必ず含まれ、さらに同一の位相同
士は互いに隣接しないために、各画素の持つフリッカ成
分は空間的に打ち消され、目視ではほとんど視認されな
い。
画素に印加する駆動電圧の極性決定回路を図12に示
す。
ップであり、FF4とFF5の2つが設けられている。
13は排他的論理和回路、VSは垂直同期信号、HSは
水平同期信号、POL2は極性信号である。また、図1
3は、図12の回路の動作を説明するタイミング図であ
る。図13には、垂直同期信号VS、水平同期信号H
S、及び極性信号POL2の各波形が示されている。
の動作を説明する。
F4、FF5は分周回路として用いられており、FF4
は垂直同期信号VSを1/2分周し、FF5は水平同期信
号HSを1/2分周する。排他的論理和回路13で、これ
らの分周された信号の排他的論理和をとることにより、
図13に示すように、1H毎に極性が反転し、さらに1
フレーム毎に位相が反転する極性信号POL2が生成さ
れる。
ドット反転駆動においては、前述したように、液晶用映
像信号VS1は、5±5Vとされ振幅が10V必要であ
り、また1H(1Hは、通常のパーソナルコンピュータ
等では、30〜40μsec程度)毎に極性を反転する
必要があることから、図8における信号処理回路9や、
ソースドライバー回路11において消費電力が大きくな
るという問題があった。
示される中間調は、理想的には同一となるはずである
が、実際には図6に示される画素の等価回路中にはいく
つかの寄生容量等が存在するために、図10におけるV
COMは理想値からはずれることがある。
と、駆動電圧VP2による中間調とは異なる場合が生じ
る。
では、図11の駆動位相の配置図において、ある列に注
目すると、例えば矢印a、bで指示する列に示すよう
に、列aには位相、のみの電圧波形が印加され、列
bには位相、のみの電圧波形が印加されている。こ
のため、FRCによる中間調表示においては、a、b列
毎の縦すじのムラが目立つという問題がある。
消し、従来のドット反転駆動に対して信号処理回路の消
費電力を低減させ、また、FRC中間表示時の縦すじム
ラをなくした液晶表示装置を提供することにある。
め、本発明は、2枚の透光性絶縁基板間に液晶が充填さ
れ、一方の基板の内面に並列配置された複数のゲート線
と、並列配置された複数のソース線とが互いに交差して
形成され、前記ゲート線と前記ソース線とで囲まれた領
域に画素電極が形成され、前記ゲート線と前記ソース線
との各交差部付近に薄膜トランジスタが形成され、他方
の基板の内面には対向電極が形成されて成る液晶表示装
置において、前記対向電極の電位を基準として、横方向
については隣接する前記画素電極同士の信号電位の極性
が反転して駆動され、縦方向については前記画素電極2
個毎に信号電位の極性が反転して駆動され、さらに前記
各画素電極は、1フレーム期間毎に極性が反転されるこ
とを特徴とする液晶表示装置を提供する。
枚の透光性絶縁基板間に液晶が充填され、一方の基板上
にゲート線と、ソース線とが互いにマトリックス状にパ
ターン形成され、前記ゲート線と前記ソース線とで囲ま
れた領域に画素電極が形成され、前記ゲート線と前記ソ
ース線との各交差部に薄膜トランジスタが形成され、他
方の基板の対向面上には対向電極が形成され、前記対向
電極の電位を基準として、低い正電圧及び高い負電圧の
2つの駆動位相から成る駆動電圧と、低い負電圧及び高
い正電圧の2つの駆動位相から成る駆動電圧を交互に画
素に印加し、中間調を表示する液晶表示装置において、
任意の2×2画素の行列内に前記4つの駆動位相が含ま
れると共に、任意の列が縦方向に前記4つの駆動位相を
含むように、前記画素を駆動することを特徴とする液晶
表示装置を提供する。
前記4つの駆動位相について同一の駆動位相同士が互い
に隣接することがないように各画素を駆動することを特
徴としている。
前記対向電極の電位を基準として、横方向について相隣
る前記ソース線毎に前記駆動電圧の極性が互いに反転さ
れ、縦方向については2画素(2ライン)毎に前記駆動
電位の極性が反転され、さらに、1フレーム毎に各画素
の駆動電圧の極性が反転されることを特徴としている。
分周した信号と、水平同期信号を1/4分周した信号の
排他的論理和出力に基づき、前記ソース線に印加される
信号電圧の極性を決定するように構成されている。
ジスタが、好ましくは、非晶質シリコン、あるいは多結
晶シリコン等の半導体材料から形成される。
期が、従来の1H毎から2H毎にと2倍とされ、従来は
1H毎に階調電圧の極性を反転していたが、本発明では
2H毎に極性を反転するため、消費電力が低減されてい
る。
加する駆動電圧の位相を工夫することで、任意の2×2
の行列内には、駆動位相〜が必ず含まれ、さらに各
列毎に、駆動位相からが必ず含まれることになる。
従って、本発明によれば、4つの電圧パターンが均一に
分散するため、均一な表示が得られ表示品質が向上す
る。
明する。
素部の等価回路は、図6に示す前記従来例で説明したも
のと同様であり、その説明を省略する。
で、VG1、VG2は、図6の相隣るゲート線1(G
1、G2)に入力する走査パルスであり、オン(高電
位)側で+20V、オフ(低電位)側で−5Vである。
2(S1、S2)に入力する液晶用映像信号であり、0
〜+10V(5±5V)程度の信号である。
約5Vである。
1、VS2は、VCOMに対する極性をソース線毎に反
転している。また液晶用映像信号VS1、VS2はそれ
ぞれ走査パルスVG1、VG2がオンする期間2H毎に
極性を反転している。
ある。図8において、8は液晶パネル、9は信号処理回
路、10はゲートドライバー回路、11はソースドライ
バー回路である。液晶パネル8内には、図6に示す画素
がマトリクス状に配置されている。
信号(VG1、VG2)を対応するゲート線1(G1、
G2)に出力する。ソースドライバー回路11は、液晶
用映像信号(VS1、VS2)を対応するソース線2
(S1、S2)に出力する。信号処理回路9はコンピュ
ータ等から送られる同期信号や映像信号から、制御信号
や、液晶用映像信号を発生させ、ゲートドライバー回路
10及びソースドライバー回路11に送る。液晶用映像
信号VS1、VS2等の極性は信号処理回路9にて決定
する。
明する。1画素の動作としては従来と同様であり、走査
パルスVG1がオンする(高電位になる)と薄膜電界効
果型トランジスタ4がオン状態となり、液晶用映像信号
VS1が液晶コンデンサ5及び蓄積コンデンサ6に書き
込まれる。液晶コンデンサ5及び蓄積コンデンサ6に書
き込まれた電位をVLCとする。
る)と薄膜電界効果型トランジスタ4がオフ状態とな
り、液晶コンデンサ5及び蓄積コンデンサ6に保持され
る。この保持された電位VLCにより液晶を駆動し、透
過光量を制御して、映像信号を表示する。
がオンしたときには、書き込まれる液晶用映像信号VS
1の極性が反転し、電位VLCの極性は反転する。書き
込み毎に極性を反転させるのは、液晶を交流駆動し、寿
命を確保するためである。
信号に応じて透過光量を制御し、他の画素との組み合わ
せで液晶パネル全体で映像を表示する。
示す。
性図に示すように1フレーム内では、横方向に隣接する
画素間では必ず液晶駆動電圧の極性を反転させ、かつ、
縦方向については2画素毎に極性を反転させている。そ
して、次のフレーム(図2(B)参照)では、前フレー
ム(図2(A)参照)と各画素の極性を反転させる。
おいても、従来のドット反転駆動が有する特長と同様
に、相隣るソース線間で極性が反転しているため、比較
的電気抵抗の高い共通電極においても、電荷は隣接する
画素までの移動で済むため、液晶パネル全体では電荷の
移動は打ち消し合うことになり、横方向のクロストーク
は発生しない。
極性が反転するため、各画素の持ちフリッカは隣接する
画素のフリッカ成分と空間的に打ち消されるため、フリ
ッカが目立ちにくい。
に電荷は隣接する画素間で移動するだけで、共通電極と
外部回路との電荷の移動量が少ないので、共通電極駆動
電圧VCOM発生回路の消費電力が比較的少ない。
て、さらに液晶用映像信号VS1、VS2等の極性が、
従来の技術の2倍の2H期間毎に反転することになるの
で、信号処理回路9及びソースドライバー回路11にお
ける消費電力が低減される。
の表示装置が信号処理回路で1.0Wの消費電力であっ
たのに対して、本発明の信号処理回路においては、0.
8Wに減少させることができた。
て、フレームレートコントローラ(FRC)により、中
間調を表示する駆動方法の実施例を説明する。
互に表示する場合に画素に印加する液晶駆動電圧であ
る。図10において、図示上側に示す駆動電圧VP1
は、VCOMの電位を基準にして、低い正電圧/高い
負電圧を交互に印加する場合であり、図示下側に示す
駆動電圧VP2は、低い負電圧/高い正電圧を交互
に印加する場合である。ここで符号〜は位相を説明
する場合に使用する。各画素に印加する駆動電圧波形に
ついて、VP1とVP2を混在させ、さらに位相〜
が混在するように駆動電圧を工夫することで、フリッカ
成分を除去する。
置図を示す。図3(B)は、図3(A)のフレームの次
のフレームの駆動位相の配置を示している。
おいて、位相〜のそれぞれが各自互いに隣接するこ
とはなく、任意の2×2画素の行列内には位相〜が
必ず含まれ、さらに、各列毎に位相からが必ず含ま
れるように配置されている。
隣接する画素間では駆動電圧の極性は互いに反転され、
また、第1列を参照して、、が正電圧、、が負
電圧という具合に、縦方向には2画素(2ライン)毎に
駆動電位の極性が反転されている。次のフレーム(図3
(B)参照)では、前フレーム(図3(A)参照)と各
画素の極性が反転されている。
したように、各列において、位相からを全て含むこ
とはできなかったが、本実施例によれば、図3に示すよ
うに、各列においても位相からを含むことができる
ので、縦すじムラを除去できて、表示品質を向上させる
ことができる。
ように、任意の2×2画素の行列内には、位相〜が
必ず含まれ、さらに同一位相同士がそれぞれ互いに隣接
しないために、各画素の持つフリッカ成分は空間的に打
ち消され、目視ではほとんど視認されない。
画素に印加する駆動電圧の極性決定回路の一実施例を示
す。
プであり、FF1、FF2及びFF3の3つが設けられ
ている。13は排他的論理和回路、VSは垂直同期信
号、HSは水平同期信号、POL1は極性信号である。
図5は、図4の回路の動作を説明するタイミング図であ
る。図5には、垂直同期信号VS、水平同期信号HS及
び極性信号POL1の各波形が示されている。
動作を説明する。
1、FF2及びFF3は分周回路として用いている。す
なわち、FF1は垂直同期信号VSを1/2分周する。F
F2は水平同期信号HSを1/2分周し、FF3はFF2
の出力信号を分周して、水平同期信号HSを1/4分周し
た信号を出力する。D型フリップフロップFF1の出力
信号とFF3の出力信号は、排他的論理和回路13に入
力されて排他的論理和がとられ、図5に示すように、2
H(2水平走査期間、即ち2ライン)毎に極性が反転
し、さらに、1フレーム毎に位相が反転する極性信号P
OL1が生成される。
の半導体材料として非晶質シリコンを用いて説明した
が、多結晶シリコン等、他の半導体材料を用いても良
い。
置によれば、液晶用映像信号の極性反転周期が、従来の
1H毎から2H毎と2倍とされ、信号処理回路及びソー
スドライバー回路の消費電力を低減し、液晶表示装置の
低消費電力化を達成するという効果を有する。
液晶表示装置における信号処理回路では1.0Wの消費
電力であったのに対して、本発明の信号処理回路におい
ては、0.8Wとされ、信号処理回路の消費電力を20
%程度も低減している。
4つの電圧パターンが均一に分散するため、均一な表示
が得られ表示品質が向上すると共に、縦すじムラの発生
を抑えることができるため、実用上極めて有効である。
である。
例を示す図である。
図である。
図である。
Claims (4)
- 【請求項1】2枚の透光性絶縁基板間に液晶が充填さ
れ、一方の基板の内面に並列配置された複数のゲート線
と、並列配置された複数のソース線とが互いに交差して
形成され、前記ゲート線と前記ソース線とで囲まれた領
域に画素電極が形成され、前記ゲート線と前記ソース線
との各交差部付近に薄膜トランジスタが形成され、他方
の基板の内面には対向電極が形成されて成る液晶表示装
置において、 前記対向電極の電位を基準として、横方向については隣
接する前記画素電極同士の信号電位の極性が反転して駆
動され、縦方向については前記画素電極2個毎に信号電
位の極性が反転して駆動され、さらに前記各画素電極
は、1フレーム期間毎に極性が反転されることを特徴と
する液晶表示装置。 - 【請求項2】2枚の透光性絶縁基板間に液晶が充填さ
れ、一方の基板上にゲート線と、ソース線とが互いにマ
トリックス状にパターン形成され、前記ゲート線と前記
ソース線とで囲まれた領域に画素電極が形成され、前記
ゲート線と前記ソース線との各交差部に薄膜トランジス
タが形成され、他方の基板の対向面上には対向電極が形
成され、前記対向電極の電位を基準として、低い正電圧
及び高い負電圧の2つの駆動位相から成る駆動電圧と、
低い負電圧及び高い正電圧の2つの駆動位相から成る駆
動電圧を交互に画素に印加して中間調を表示する液晶表
示装置において、 任意の2×2画素の行列内に前記4つの駆動位相が含ま
れると共に、任意の列が縦方向に前記4つの駆動位相を
含むように、各画素を駆動することを特徴とする液晶表
示装置。 - 【請求項3】前記4つの駆動位相について、同一の駆動
位相同士が互いに隣接することがないように各画素を駆
動することを特徴とする請求項2記載の液晶表示装置。 - 【請求項4】前記対向電極の電位を基準として、横方向
について相隣る前記ソース線毎に前記駆動電圧の極性が
互いに反転され、縦方向については2画素(2ライン)
毎に前記駆動電位の極性が反転され、さらに、1フレー
ム毎に各画素の駆動電圧の極性が反転されることを特徴
とする請求項2記載の液晶表示装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6194593A JP2743841B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 液晶表示装置 |
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