JP3191093B2 - カラーフィルター画素配列構造とこれを用いた液晶表示素子及びその駆動方法 - Google Patents
カラーフィルター画素配列構造とこれを用いた液晶表示素子及びその駆動方法Info
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Description
に関し、特に水平方向の情報及び曲線を含む情報の処理
能力を向上させることができるカラーフィルター画素配
列と、これを用いた液晶表示素子及び画像のフリッカー
を減らすことができる液晶表示素子の駆動方法の技術に
関する。
と、この多数の画素の色相をR,G,Bの減算混合(su
btracted mixing)により発現させるカラーフィルター基
板と、各画素を制御するための薄膜トランジスタ基板
と、前記カラーフィルター基板と前記薄膜トランジスタ
基板との間に注入された液晶とを備える。前記多数の画
素は赤,緑,青で構成された単位画素(sub-pixel) から
構成される。
示すように、ストライプ,モザイク及びデルタの各方式
で配列する。図5に示すRGBストライプ方式は、各列
でR,G,B順に配列し、 図6に示すRGBモザイク方
式は、第1列ではR,G,B順に、第2列ではG,B,
R順に、第3列ではB,R,G順に反復配列する。図7
に示すデルタ方式は、偶数列でR,G,B順に配列され
た画素が奇数列でR,G,B順に配列された画素から所
定間隔突出する構造で反復配列する。そして、図5乃至
図7の画素配列によれば、各単位画素の大きさが、行方
向(縦方向)より列方向(横方向)に長い構造となって
いる。
分よりは水平方向成分において多くの動信号を有してい
る。したがって、図5乃至図7に図示すような単位画素
構造では横方向のデータ表示に緻密さが欠けることにな
り、自然な動信号の処理ができない。この水平方向の動
信号を自然に処理するためには解像度を高めればよい
が、解像度を高めるためには単位画素を極小化する必要
があり、この単位画素の極小化は技術的には可能ではあ
っても、製造工程において困難が伴い、製品の製造費用
が上昇するという問題がある。
鑑みて創案されたものであり、その目的は、解像度を高
めることなく、水平方向に対してのみ解像度を高めたと
同様の効果を生じるように、水平方向の信号を自然に処
理できる画素配列及びこれを用いた液晶表示素子を提供
することにある。また他の目的は、曲線処理が必要な映
像信号を処理できる画素配列及びこれを用いた液晶表示
素子を提供することにある。さらに他の目的は、画像の
フリッカーを減らすことができる液晶表示素子の駆動方
法を提供することにある。
ため、走査進行方向(横方向)に実質的に垂直な方向に
R、G、Bが順次的に配列された単位カラーフィルター
画素複数個をマトリックス形態で配列し、前記走査進行
方向の偶数列のカラーフィルター画素は前記偶数列のカ
ラーフィルター画素に隣接する奇数列のカラーフィルタ
ー画素から走査方向に一定距離突出するデルタ方式の画
素配列構造とする。
表示素子は、第1基板に第1方向に配置する多数のゲー
トラインと、前記第1方向に実質的に垂直な第2方向に
配置して前記ゲートラインと交差する多数のデータライ
ンと、前記データラインと前記ゲートラインとの交差点
で前記データラインと前記ゲートラインに各々連結する
薄膜トランジスタと、前記第1電極に対向する第2基板
の前記薄膜トランジスタにより駆動される画素電極に対
向する部分で、前記第2方向にR、G、Bが順次的に配
列されるカラーフィルター画素とを備え、前記第1方向
の偶数列の前記カラーフィルター画素は、前記偶数列の
前記カラーフィルター画素に隣接する奇数列のカラーフ
ィルター画素から走査方向から一定距離突出する構成と
する。
示素子は、第1基板に第1方向に配置する多数のゲート
ラインと、前記第1方向に実質的に垂直な第2方向に配
置して前記ゲートラインと交差する多数のデータライン
と、前記データラインと前記ゲートラインとの交差点で
前記データラインと前記ゲートラインに各々連結する薄
膜トランジスタと、前記第1方向の偶数列に配置された
薄膜トランジスタは一双で構成し前記データラインの両
側に各々一つずつ連結し、前記第1方向の奇数列に配置
した薄膜トランジスタは前記データラインの一側に前記
データラインと1:1で連結し、前記第1電極に対向す
る第2基板の前記薄膜トランジスタ素子により駆動され
る画素電極に対向する部分で、前記第2方向にR、G、
Bが順次的に配列されるカラーフィルター画素とを備
え、前記第1方向の偶数列の前記カラーフィルター画素
は、前記偶数列の前記カラーフィルター画素に隣接する
奇数列のカラーフィルター画素から走査方向に一定距離
突出する構成とする。ここで、前記第1方向の前記偶数
列を通る前記データラインと、前記第1方向の前記奇数
列を通る前記データラインとが実質的に180°をなし
てデータラインの直線化を成すことができる。
G、Bで構成される単位カラーフィルター画素を多数個
有する液晶表示素子の駆動方法は、一つのフレームを第
1乃至第3のサブフレームに分け、前記第1サブフレー
ムでは前記多数のR信号を駆動し、前記第2サブフレー
ムでは前記多数のG信号を駆動し、前記第3サブフレー
ムでは前記多数のB信号を駆動する段階で構成され、さ
らに、いずれか一つのフレームの第1サブフレームの所
定のR信号に対応するデータラインの位相は、前記所定
のR信号と一緒に単位画素を構成する前記いずれか一つ
のフレームの第2サブフレームのG信号に対応するデー
タラインとほぼ180°の位相差を有し、前記いずれか
一つのフレームの前記第2サブフレームの前記G信号に
対応する前記データラインの位相は、前記所定のR信号
及び前記所定のG信号と一緒に単位画素を構成する前記
いずれか一つのフレームの第3サブフレームのB信号に
対応するデータラインとほぼ180°の位相差を有する
ようにするサブフレームの反転を行う。
至第3サブフレーム各々での前記R、G、B信号各々に
対応するデータラインの位相は、前記いずれか一つのフ
レームに隣接する他のフレームの第1乃至第3サブフレ
ーム各々でのR、G、B信号各々に対応するデータライ
ンとほぼ180°の位相差を有するようにするフレーム
の反転を行う。
実施の形態を説明する。図1を参照して、R,G,Bで
構成されるカラーフィルターは、図5乃至図7に示す従
来の技術においてはR、G、Bを水平方向に順次的に配
列したのに対して、本発明では縦に配列する。各々のカ
ラーフィルターの単位画素をサブピクセルSPで示す。
また、この単位画素SPは、デルタ方式,すなわち偶数
列の単位画素が奇数列の単位画素から走査方向に対して
一定距離突出する構造(図7参照)に配列する。
1,G−G1,G−B1,G−R2,G−G2,G−B
2,G−R3,G−G3,G−B3・・・G−Bnと、
この各ゲートラインと交差するデータラインD−1,D
−2,D−3・・・D−mを液晶表示装置のパネルの下
部基板(図示せず)に配置する。前記各データラインは
点線で表示されている。また、G−R1,G−R2,G
−R3・・・G−Rnは、カラーフィルターR信号に対
応するゲートラインを示し、G−G1,G−G2,G−
G3,G−G4・・・G−Gnは、同G信号に対応する
ゲートラインを示し、G−B1,G−B2,G−B3・
・・G−Bnは、同B信号に対応するゲートラインを示
す。前記ゲートラインとデータラインとの交点には、画
素電極(図示せず)を駆動するためのスイッチング素子
である薄膜トランジスタTFT11を形成する。この薄
膜トランジスタTFT11の一端はゲートラインに連結
し、他の一端はデータラインに連結し、残りの一端は画
素電極に連結する。
板(図示せず)で画素電極に対向する部分にカラーフィ
ルターを形成する。R,G,Bで構成されるこのカラー
フィルター単位画素は、前記説明のようにデータライン
の伸長方向にR,G,Bが連続的に配置される。しかし
ながら、カラーフィルター単位画素を前記デルタ方式で
配列するので、データラインは偶数列のカラーフィルタ
ー単位画素に沿って曲折,突出する。したがって、水平
方向、すなわち走査が進行する方向に動きが多い情報及
び曲線を含む情報を自然に処理できる。
を参照して図1の液晶表示素子の駆動方法を説明する。
この実施の形態では、一つのフレームを三部分に分割す
るフレーム駆動方式を使用する。この分割される各部分
をサブフレーム(sub-frame)と称する。フレーム駆動時
間(T=1/f;fは周波数)を三つに分けて各々を第
1乃至第3サブフレームに割当てる。すなわち、初めの
(1/3)Tの間(第1サブフレーム)にはR信号を走
査し、連続して二番目の(1/3)Tの間(第2サブフ
レーム)にはG信号を走査し、最後の(1/3)Tの間
(第3サブフレーム)にはB信号を走査する。
ータラインとn個のゲートラインを備える場合、第1サ
ブフレームではカラーフィルターのR成分に駆動電圧が
印加されてR信号が発生する。この際に、図3(a)乃
至図3(c),図3(h),図3(i)に示すように、
R信号に対応するゲートラインG−R1,G−R2,G
−R3・・・G−Rnも順次的に論理“ハイ”信号を受
け、ゲートラインG−R1,G−R2,G−R3・・・
G−Rnに連結された薄膜トランジスタがターン・オン
し、位相反転があるパルスもデータラインD1,D2,
D3・・・Dmに印加される。すなわち、順次的に印可
された論理“ハイ”信号により薄膜トランジスタがター
ン・オンし、これにより画素電極が駆動されてデータラ
インと画素電極との間の液晶が駆動される。これによ
り、カラーフィルターのR成分ではR信号が発生するの
で、液晶層を透過した光はR信号により赤色を帯びるよ
うになる。
ルターのG成分に駆動電圧が印加されてG信号が発生す
る。これにより、図3(d),図3(e),図3
(h),及び図3(i)に示すようにG信号に対応する
ゲートラインG−G1,G−G2,G−G3・・・G−
Gnも、順次的に論理“ハイ”信号を受け、前記ゲート
ラインG−G1,G−G2,G−G3・・・G−Gnに
連結された薄膜トランジスタがターン・オンし、位相反
転がある信号もデータラインD1,D2,D3・・・D
mに印加される。すなわち、順次的に提供された論理
“ハイ”信号により薄膜トランジスタがターン・オン
し、これにより画素電極が駆動されてデータラインと画
素電極との間の液晶が駆動される。これにより、カラー
フィルターのG成分ではG信号が発生し、液晶層を透過
した光はG信号により緑色を帯びるようになる。
ターのB成分に駆動電圧が印加されてB信号が発生す
る。これにより、図3(f)乃至図3(i)に示すよう
に、B信号に対応するゲートラインG−B1,G−B
2,G−B3・・・G−Bnも順次的に論理“ハイ”信
号を受け、前記ゲートラインG−B1,G−B2,G−
B3・・・G−Bnに連結された薄膜トランジスタがタ
ーン・オンし、位相反転がある信号もデータラインD
1,D2,D3・・・Dmに印加される。すなわち、順
次的に提供された論理“ハイ”信号により、薄膜トラン
ジスタがターン・オンし、これにより画素電極が駆動さ
れてデータラインと画素電極との間の液晶が駆動され
る。これにより、カラーフィルターのB成分ではB信号
が発生し、液晶層を透過した光はB信号により青色を帯
びるようになる。
各サブフレームでR,G,B信号に対応するデータライ
ン信号の位相は反転(サブフレーム反転)する。すなわ
ち、Nフレームの第1サブフレームではR1信号に対応
するデータラインD1,D2・・・Dmの位相は+であ
り、R2信号に対応するデータラインの位相は−であ
り、Nフレームの第2サブフレームではG1信号に対応
するデータラインD1、D2・・・Dmの位相は−であ
り、G2信号に対応するデータラインの位相は+であ
る。第3サブフレームでもB1とB2信号に対応するデ
ータラインの位相も反転する。
において、第1走査ラインに印加されるR1信号に対応
するデータラインの位相と、同一フレームの第2サブフ
レームにおいて同一の第1走査ラインに印加されるG1
信号に対応するデータラインの位相とが180°をな
し、同一フレームの第3サブフレームにおいて同一の第
1走査ラインに印加されるB1信号に対応するデータラ
インの位相も、同一フレームの第2サブフレームにおい
て同一のG1信号に対応するデータラインに対して反転
する。
定のR,G,B信号に該当するデータライン信号の位相
も反転(フレーム反転)する。すなわち、Nフレームの
第1サブフレームのR1信号に対応するデータラインD
1,D2・・・Dmの位相はN+1フレームの第1サブ
フレームのR1信号に対応するデータラインD1,D2
・・・Dmの位相と反転する。G信号及びB信号に対し
ても同じ説明が適用できる。結果的に一つのフレームを
三つのサブフレームに分け、フレーム反転とサブフレー
ム反転を行いながら従来に比べて3倍増加した走査周波
数を使用して走査過程を進行するので、フリッカー現象
を減らすことができる。
施の形態を示す。多数のゲートライン,多数のデータラ
イン,及びR,G,B成分は図1の構成要素と同一のも
のであり、図1の参照番号と同じ参照番号を使用し、同
一の部分に対しては説明を省略する。ただし、図1に示
す実施の形態では薄膜トランジスタTFT11を単位画
素の各成分と1:1で連結したが、図4に示す実施の形
態では、奇数列の単位画素では薄膜トランジスタTFT
11と単位画素各成分を1:1で連結するが、偶数列の
単位画素は、薄膜トランジスタTFT21,TFT22
と単位画素各成分を2:1で連結する。すなわち、デー
タラインD1,D2,D3・・・Dmが偶数列に配置さ
れた二つのトランジスタに共通に連結する。したがっ
て、水平方向の情報及び曲線を含む情報を円滑に処理で
きるだけでなく、偶数列で二つの薄膜トランジスタ中の
一つに欠陥が生じても残りの一つの薄膜トランジスタを
用いて液晶表示素子を駆動させることができるので、薄
膜トランジスタの冗長効果も得ることができる。
横切って直線に設けられる構造であり、このデータライ
ンの直線化によりデータラインの抵抗が減少する。した
がって、信号の歪みが減少して正確な映像が得られる。
ひいてはデータラインが占める面積も狭くなって、液晶
表示素子の開口率も増加する。
像度を高めることなく水平方向に対して解像度を高めた
と同様の効果を生じることから、水平方向の映像信号と
曲線が含まれた映像信号をよりスムースに処理すること
ができ、また、フリッカー現象を減少させることができ
る画素配列構造とこれを用いた液晶表示素子及び当該液
晶表示素子の駆動方法を実現することができる。
ター単位画素の配列を示す図である。
液晶表示素子の駆動方法を説明するための図である。
号に対応するゲートラインに印加される電圧パルスを示
す図であり、(H),(I)はデータラインの時間によ
る電圧パルス及びその位相を示す図である。
ー単位画素の配列を示す図である。
画素の配列を示す図である。
画素の配列を示す図である。
画素の配列を示す図である。
G−Gn,G−R1,G−R2〜G−Rn ゲート
ライン D1,D2,D3〜Dm データライン TFT11,TFT21,TFT22 トランジス
タ SP サブピクセル
Claims (6)
- 【請求項1】 走査方向に略直交する方向にR,G,B
を順次的に配列した単位カラーフィルター画素を複数個
マトリックス形態に配列するとともに、偶数列のカラー
フィルター画素を、隣接する奇数列のカラーフィルター
画素から走査方向に一定距離突出させて配列したことを
特徴とするカラーフィルター画素配列構造。 - 【請求項2】 第1基板の第1方向に配置する多数のゲ
ートラインと、前記第1方向に略直交する第2方向に配
置されて前記ゲートラインと交差する多数のデータライ
ンと、前記データラインと前記ゲートラインとの交点に
配置されて前記データラインと前記ゲートラインに各々
連結する薄膜トランジスタと、前記第1基板に対向する
第2基板の、前記薄膜トランジスタにより駆動される画
素電極に対向する部分で、前記第2方向にR,G,Bが
順次的に配列されるカラーフィルター画素を備えるとと
もに、前記第1方向の偶数列の前記カラーフィルター画
素は、隣接する奇数列の前記カラーフィルター画素から
走査方向に一定距離突出させて配置したことを特徴とす
る液晶表示素子。 - 【請求項3】 第1基板の第1方向に配置する多数のゲ
ートラインと、前記第1方向に略直交する第2方向に配
置されて前記ゲートラインと交差する多数のデータライ
ンと、前記データラインと前記ゲートラインとの交点に
配置されて前記データラインと前記ゲートラインに各々
連結する薄膜トランジスタを備えるとともに、前記第1
方向の偶数列に配置された薄膜トランジスタは一対で構
成されて前記データラインの両側にそれぞれ連結し、前
記第1方向の奇数列に配置された薄膜トランジスタは前
記データラインの一側に前記データラインと1:1で連
結し、第1電極に対向する第2電極の前記薄膜トランジ
スタ素子により駆動される画素電極に対向する部分で、
前記第2方向にR,G,Bが順次的に配列されるカラー
フィルター画素を備えるとともに、前記第1方向の偶数
列の前記カラーフィルター画素は、隣接する奇数列の前
記カラーフィルター画素から走査方向に一定距離突出さ
せて配置したことを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項4】 前記第1方向の前記偶数列を通る前記デ
ータラインと、前記第1方向の前記奇数列を通る前記デ
ータラインとが実質的に180°をなすことを特徴とす
る請求項3記載の液晶表示素子。 - 【請求項5】 R,G,Bで構成される単位カラーフィ
ルター画素を多数有する液晶表示素子の駆動方法におい
て、一つのフレームを第1乃至第3のサブフレームに分
割し、前記第1サブフレームでは前記多数のR信号を駆
動し、前記第2サブフレームでは前記多数のG信号を駆
動し、前記第3サブフレームでは前記多数のB信号を駆
動し、 さらに、いずれか一つのフレームの第1サブフレームの
所定のR信号に対応するデータラインの位相は、前記所
定のR信号と一緒に単位画素を構成する前記いずれか一
つのフレームの第2サブフレームのG信号に対応するデ
ータラインと略180°の位相差を有し、前記いずれか
一つのフレームの前記第2サブフレームの前記G信号に
該当する前記データラインの位相は、前記所定のR信号
及び前記所定のG信号と一緒に単位画素を構成する前記
第3サブフレームのB信号に対応するデータラインと略
180°の位相差を有することを特徴とする 液晶表示素
子の駆動方法。 - 【請求項6】 R,G,Bで構成される単位カラーフィ
ルター画素を多数有する液晶表示素子の駆動方法におい
て、一つのフレームを第1乃至第3のサブフレームに分
割し、前記第1サブフレームでは前記多数のR信号を駆
動し、前記第2サブフレームでは前記多数のG信号を駆
動し、前記第3サブフレームでは前記多数のB信号を駆
動し、 さらに、いずれか一つのフレームの第1乃至第3サブフ
レーム各々での前記R,G,B信号各々に対応するデー
タラインの位相は、前記いずれか一つのフレームに隣接
する他のフレームの第1乃至第3サブフレーム各々での
R,G,B信号各々に対応するデータラインと略180
°の位相差を有することを特徴とする請求項5に記載の
液晶表示素子の駆動方法。
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