JP3596716B2 - アクティブマトリクス型表示装置の調整方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の表示画素が行および列のマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス型表示装置の調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置に代表されるマトリクス型表示装置は、薄型、軽量、低消費電力の特徴を生かして、パーソナルコンピュータやワードプロセッサ等の表示装置として、TV表示装置として、更に投射型の表示装置として各種分野で利用されている。
【0003】
中でも、スイッチ素子が各画素電極に電気的に接続されたアクティブマトリックス型表示装置は、隣接画素間でクロストークのない良好な表示画像を実現できることから、盛んに研究開発が行われている。
【0004】
ところで、アクティブマトリクス型表示装置では、画素電極と対向電極との間に直流電圧が長時間にわたり印加されると、液晶材料等の光変調層の劣化を招き、その結果、表示画面の焼きつきやコントラスト比の低下を招き、長期間にわたり良好な表示品位が得られなくなる。このため、一般に画素電極と対向電極との間の電位差の極性を一垂直走査期間(F)毎に反転させて駆動する、いわゆるフレーム反転駆動が知られている。
【0005】
また、表示画面のちらつき(以下、フリッカと称する。)を防止するべく、画素電極と対向電極との間に印加される電位差の極性を一垂直走査期間(F)毎に反転させると共に、各垂直走査期間(F)内で表示画素単位あるいは行単位で電位差の極性を反転させる技術が、例えば、特開昭61−275822号公報、特開昭62−218943号公報等で知られている。
【0006】
要するに、図15(a)および図5(b)に示すように、画素電極と対向電極との間に印加される電位差の極性を一垂直走査期間(F)毎に反転させることに加え、更に行毎、すなわち一あるいは複数の水平画素ライン毎に画素電極と対向電極との間に印加される電位差の極性を反転させる、いわゆる水平(H)ライン反転駆動、また図16(a)および図6(b)に示すように、画素電極と対向電極との間に印加される電位差の極性を一垂直走査期間(F)毎に反転させることに加え、更に列毎、すなわち一あるいは複数の垂直画素ライン毎に画素電極と対向電極との間に印加される電圧差の極性を反転させる、いわゆる垂直(V)ライン反転駆動、また図17(a)および図17(b)に示すように、画素電極と対向電極との間に印加される電圧差の極性を一垂直走査期間(F)毎に反転させることに加え、更に一あるいは複数の表示画素毎に画素電極と対向電極との間に印加される電圧差の極性を反転させる、いわゆるドット(HV)反転駆動が知られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アクティブマトリクス型液晶表示装置の各表示画素は、例えば図18に示すように、信号線Xiと走査線Yjとの交差部近傍に配置される薄膜トランジスタ(以下、TFTと略称する。)と、この薄膜トランジスタに接続される画素電極Eと、この画素電極Eに液晶層を介して対向して液晶容量Clcを構成する対向電極Cと、画素電極電位Veの変動を抑えるために液晶容量Clcと並列に設定される補助容量Csとて構成される。
【0008】
このような構成にあっては、TFTのゲート・ソース間および信号線Xiと画素電極Eとの間に存在する寄生容量Cgsを排除できない。このため、n型のTFTでは、液晶容量Clcに保持される電荷がTFTのオフと同時に寄生容量Cgsに再配分され、この結果、画素電極電位Veが負側にレベルシフトする。尚、p型のTFTでは、これとは逆にレベルシフトする。ここでは、画素電極電位Veが対向電極電位Vcよりも高電位に設定される電位差方向を正極性とし、画素電極電位Veが対向電極電位Vcよりも低電位に設定される電位差方向を負極性とする。
【0009】
フリッカの発生が防止され直流電圧の長期印加が阻止され良好な表示画像を維持するには、このような寄生容量Cgsに起因する画素電極電位Veのレベルシフト量を考慮して対向電極および信号線に印加される電圧を決定することが必要となる。
【0010】
しかしながら、画素電極電位Veのレベルシフト量は、製品毎にばらつきのある液晶容量Clc、補助容量Csあるいは寄生容量Cgsに依存するため、これら印加電圧を予め設計により厳密に決定することができない。従って、通常、画面全体にわたって同輝度の画像表示を成した状態で観察者により目視によってフリッカが低減されるよう画素電極と対向電極との間の電位差が調整される。
【0011】
ところが、上述したVライン反転駆動、Hライン反転駆動あるいはHV反転駆動されるアクティブマトリクス型表示装置にあっては、画素電極と対向電極との間の電位差の極性反転周期が通常のフレーム反転駆動に比べて短く、このためフリッカが目立ちにくい駆動であることから、目視によっても直流電圧の印加を阻止する厳密な調整が難しい。このため、フリッカは抑えられるものの、電位差の調整が不十分であるために、直流電圧が画素電極と対向電極との間に長期間にわたって印加される結果となる。このため、良好な画像表示を維持できない上、製品毎の寿命にばらつきが生じることもある。
【0012】
本発明は、上述した技術的課題に対処すべく成されたもので、フリッカの発生が十分に抑えられるVライン反転駆動、Hライン反転駆動あるいはHV反転駆動のような駆動方式のアクティブマトリクス型表示装置であっても、直流電圧が長期間にわたり印加されることを軽減し、長期間にわたり良好な表示画像を確保するアクティブマトリクス型表示装置の調整方法を提供することを目的とする。
【0013】
また、本発明は、製品毎にばらつきを少なくするアクティブマトリクス型表示装置の調整方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決すための手段】
本発明によれば、画素電極と対向電極との間の電位差に基づいて第1表示輝度からこの第1表示輝度よりも小さい第2表示輝度までの間の表示輝度に制御される表示画素が行および列方向にマトリクス状に配列されて成る表示パネルと、一垂直走査期間内で前記画素電極と前記対向電極との間の電位差の極性を一または複数の前記表示画素毎に異ならしめて画像表示を成す駆動回路部とを備えたアクティブマトリクス型表示装置の調整方法において、前記一垂直走査期間内で前記画素電極と前記対向電極との間の電位差の極性が互いに等しい第1の表示画素群の表示輝度を前記第1表示輝度または前記第2表示輝度に設定する工程と、前記一垂直走査期間内で前記画素電極と前記対向電極との間の電位差の極性が互いに等しい前記第1の表示画素群と異なる第2の表示画素群の表示輝度を前記第1表示輝度と前記第2表示輝度との間の第3表示輝度に設定する工程と、前記電位差を調整する工程とを備えたアクティブマトリクス型表示装置の調整方法が提供される。
【0015】
このアクティブマトリクス型表示装置の調整方法では、上述した一垂直走査期間(F)において、第1または第2表示輝度が画素電極と対向電極との間に印加される電位差の極性が等しい表示画素群に設定され、第1表示輝度と第2表示輝度との間の第3表示輝度が他の表示画素群を設定される。
【0016】
例えば図19に示すように最大表示輝度あるいは最小表示輝度付近では、画素電極と対向電極との間の電位差の絶対値の変動に対する輝度変化が小さく、中間輝度(中間調)表示では電位差の絶対値の変動に対する輝度変化が大きい。このため、上述の表示状態とすることで、中間調表示に対する画素電極と対向電極との間の電位差の絶対値の変動を旨く抽出することができる。しかも、この中間調表示が成される表示画素群は、画素電極と対向電極との間の電位差の極性が各垂直走査期間(F)内でいずれも等しい。このため、観察者等にとっては、一垂直走査期間(F)内で所定の表示画素群毎に電位差の極性が異ならしめられて駆動されるにもかかわらず、一垂直走査期間(F)内で各表示画素に印加される電位差の極性が等しい駆動と実質的に同等の画像周波数に低減された中間調表示として視認することができる。すなわち、画像周波数が高い動作であるにもかかわらず、その画像周波数が低減された如く中間調表示を視認することができる。
【0017】
これにより、フリッカの発生が十分に抑えられるVライン反転駆動、Hライン反転駆動あるいはHV反転駆動のような駆動方式のアクティブマトリクス型表示装置であっても、フリッカを抑えることで容易に画素電極と対向電極との間の電位差の不均一性を調整することができ、画素電極と対向電極との間に直流電圧が長期間にわたり印加されることを防止して良好な表示特性を維持できる。
【0018】
また、フリッカの視認性を高めるためには、最大表示輝度を100および最小表示輝度を0として中間輝度が30から70の表示輝度を達成する状態、更に好ましくは35から45の表示輝度を達成する状態が望ましい。また、ここで最大あるいは最小表示輝度とは、画素電極と対向電極との間の電位差の絶対値の変動に対する輝度変化が小さい領域の輝度を示すものである。また、最大あるいは最小表示輝度は、必ずしも白あるいは黒表状態を示すものではなく、緑や青等の表示状態であっても構わない。
【0019】
尚、反射式の表示を考慮しなければ、表示画素の表示輝度という本明細書の表現を光透過率として読み替えても構わない。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の調整方法について図面を参照して詳細に説明する。
【0021】
このアクティブマトリクス型液晶表示装置は、ノーマリーホワイト・モードの光透過型の液晶表示装置であって、カラー表示が可能に構成された対角6インチの表示領域を備えている。
【0022】
そして、このアクティブマトリクス型液晶表示装置は、同一階調表示(ラスター表示)を成した場合に、一垂直走査期間(F)毎に画素電極と対向電極との間の電位差の極性を反転させるフレーム反転駆動と共に、一垂直走査期間(F)内で行毎、すなわち一水平画素ライン毎に画素電極と対向電極との間の電位差の極性を反転させる1Hライン反転駆動に、更に信号振幅が低減されるよう対向電極電圧Vcom と映像信号電圧Vsig とを一水平走査期間(H)毎に反転させるコモン反転駆動方法が採用されるものである。
【0023】
このアクティブマトリクス型液晶表示装置1 は、図1に示すように、液晶パネル100と、液晶パネル100を駆動するXドライバ500、Yドライバ600および対向電極駆動回路700とを含む。
【0024】
液晶パネル100は、図3および図4に示すようにアレイ基板101と対向基板301とが、それぞれ配向膜191, 391を介して、ツイスト・ネマチック(TN)型の液晶層400を保持し、図示しないがシール剤によって貼り合わされている。これら基板101, 301の外側表面は、偏光軸が互いに直交するように配置された偏光板195, 395で覆われる。尚、液晶層400として、透明樹脂と液晶材料との混合系を用いた高分子分散型液晶を用いるのであれば、特に配向膜や偏光板を設ける必要はない。
【0025】
アレイ基板101では、320×3本の信号線Xi(i=1,2,…,960)と240本の走査線Yj(j=1,2,…,240)とが略直交するように配置されている。各信号線Xiと各走査線Yjとの交点近傍には、逆スタガ構造のTFT121が配置される。このTFT121は走査線Yj自体で構成されるゲート電極と、この走査線Yj上に形成される窒化シリコンのゲート絶縁膜111と、ゲート絶縁膜111上に形成される非晶質シリコン薄膜(a−Si:H)の活性層113、活性層113上に形成されるチャネル保護膜115と、n+型非結晶シリコン薄膜(a−Si:H)の第1オーミックコンタクト層117を介して活性層113に接続され信号線Xiから延在するドレイン電極118と、n+型非結晶シリコン薄膜(a−Si:H)の第2オーミックコンタクト層117を介して活性層113に接続されさらにITO(Indium Tin Oxide)の透明導電膜で構成される画素電極151に接続されるソース電極119を備える。
【0026】
本実施形態では、a−Si:Hの活性層113を用いた逆スタガ構造のTFT121が例示されたが、このTFT121はスタガ構造であっても良く、活性層113は多結晶シリコン(p−Si)あるいは微結晶シリコン(μC−Si)等で構成されても良い。
【0027】
また、走査線Yjに対し略平行に、しかも画素電極151と重複する領域を有して配置される補助容量線Cjを備え、画素電極151と補助容量線Cjとによって補助容量Csが形成されている。この補助容量Csは、隣接する走査線Yjとの間で形成するものであっても構わない。
【0028】
対向基板301は、アレイ基板101側に形成されたTFT121、信号線Xiと画素電極151との間隙、および走査線Yjと画素電極151との間隙に対向する格子状の遮光層311、カラー表示を実現するために遮光層311で囲まれた領域に配置された赤(R),緑(G),青(B)という3原色のカラーフィルタ層321、並びに画素電極151のアレイに対向して配置されるITOの対向電極331を備える。
【0029】
このような液晶表示装置1の表示領域は垂直方向に配列される240本の水平画素ラインで構成される。各水平画素ラインは赤(R),緑(G),青(B)の3原色に対応する3個一組でカラー表示を行う[320×3]個の表示画素を有する。
【0030】
本実施形態では、アレイ基板101上の画素電極151と対向基板301上の対向電極331との間に液晶層400を保持させる構成としたが、アレイ基板101上に画素電極151と対向電極331を形成し、これら電極151, 331間の横方向の電界を用いる液晶パネル100を用いるものであっても構わない。
【0031】
次に、Xドライバ500について簡単に説明する。Xドライバ500は、図1に示すように、水平クロック信号HCKに基づいて水平スタート信号HSTを順次転送し出力する960段のシフトレジスタSR1、シフトレジスタSR1の各段からの出力に基づいて、3本のアナログ映像信号供給ラインLR,LG,LBからのアナログ映像信号VR,VG,VBを順次サンプリングするサンプリング回路SP、サンプリング回路SPからの出力を制御信号LSに基づいて保持し出力するラッチ回路LA、および各アナログ映像信号供給ラインLR,LG,LBに水平同期信号Hsyncに基づいて一水平走査期間(1H)毎にアナログ映像信号VR,VG,VBの極性を反転させて対応するアナログ信号供給ラインLR,LG,LBに出力する極性反転回路PRとを備えて構成される。
【0032】
Yドライバ600は、垂直クロック信号VCKに基づいて垂直スタート信号VSTを順次転送し出力する240段のシフトレジスタSR2を備えて構成される。
【0033】
対向電極駆動回路700は、図2に示すように、水平同期信号Hsyncを反転出力する反転回路711、反転回路711の出力に基づいて5Vの第1電圧V1と0Vの第2電圧V2とを一水平走査期間(IH)毎に交互に選択する選択回路721、選択回路721からの方形波電圧の振幅を抵抗分圧して決定する第1抵抗R1および第2抵抗R2を含む分圧回路731、方形波電圧の反転中心をバイアスして決定する7Vの第3電圧V3とグランドとの間に介挿される第3抵抗R3、分圧回路731の出力をゲート入力として7Vの第3電圧V3と−5Vの第4電圧V4との間で方形波電圧の電位を決定する出力電圧調整回路751とを含む。
【0034】
以上の構成により、このアクティブマトリクス型液晶表示装置1は次のように動作する。
【0035】
図5は最低表示輝度に対応した黒色表示の場合における駆動波形である。ここで、図5(a)は第1水平画素ラインL1の一表示画素について示し、図5(b)は隣接する第2水平画素ラインL2の一表示画素について示す。
【0036】
この場合、信号線と対向電極とには、それぞれ映像信号電圧Vsig と対向電極電圧Vcom が印加され、これらはそれぞれ一水平走査期間(H)毎に互いに逆位相でそれぞれの基準電位Vsig−c ,Vcom−c に対して極性反転する。
【0037】
第1水平画素ラインL1の一表示画素では、第1垂直走査期間(1F)内で対応する走査線Y1に走査パルスVgが印加され、TFT121がオン状態の間、画素電極には対向電極電圧Vcom に対し、黒色表示に対応した高電圧側の映像信号電圧Vsig がTFT121を介して印加される。そして、走査パルスVgが立ち下がりTFT121がオフ状態となると、対向電極電位Vcと画素電極電位Veとの間の正の電位差が、次の垂直走査期間(F)である第2垂直走査期間(2F)内で対応する走査線Y1に走査パルスVgが印加され、再びTFT121がオン状態となるまでの間保持される。この保持される電位差に対応した表示画像、つまり黒色表示が成される。また、この表示画素は、第2垂直走査期間(2F)内で対応する走査線Y1に走査パルスVgが印加され、TFT121がオン状態の間、画素電極には対向電極電圧Vcom に対して低電圧側の映像信号電圧Vsig が書き込まれる。そして、対向電極電位Vcと画素電極電位Veとの間の負の電位差が、第3垂直走査期間(3F)内で対応する走査線Y1に走査パルスVgが印加され、再びTFT121がオン状態となるまでの間保持される。この保持される電位差に対応した表示画像、つまり黒色表示が成される。そして、この第1および第2垂直走査期間を1サイクルとして順次繰り返される。
【0038】
第1水平画素ラインL1と隣接する第2水平画素ラインL2の一表示画素では、第1垂直走査期間(1F)内で対応する走査線Y2に走査パルスVgが印加され、TFT121がオン状態の間、画素電極には対向電極電圧Vcom に対して低電圧側の映像信号電圧Vsig が書き込まれる。そして、走査パルスVgが立ち下がりTFT121がオフ状態となると、対向電極電位Vcと画素電極電位Veとの間の負の電位差が、次の垂直走査期間(F)である第2垂直走査期間(2F)内で対応する走査線Y2に走査パルスVgが印加され、再びTFT121がオン状態となるまでの間保持される。この保持される電位差に対応した表示画像、つまり黒色表示が成される。また、第2水平画素ラインL2の同一の表示画素では、第2垂直走査期間(2F)内で対応する走査線Y2に走査パルスVgが印加され、TFT121がオン状態の間、画素電極には対向電極電圧Vcom に対して高電圧側の映像信号電圧Vsig が書き込まれる。そして、対向電極電位Vcと画素電極電位Veとの間の正の電位差が、第3垂直走査期間(3F)内で対応する走査線Y2に走査パルスVgが印加され、再びTFT121がオン状態となるまでの間保持される。この保持される電位差に対応した表示画像、つまり黒色表示が成される。そして、この第1および第2垂直走査期間を1サイクルとして順次繰り返される。
【0039】
図6は最高表示輝度に対応した白色表示の場合における駆動波形である。ここで、図6(a)は図5同様に第1水平画素ラインL1の一表示画素について示し、図6(b)は隣接する第2水平画素ラインL2の一表示画素について示す。
【0040】
この場合、映像信号電圧Vsig と対向電極電圧Vcom は、それぞれ一水平走査期間(H)毎に同位相で基準電位Vsig−c ,Vcom−c に対して極性反転する。
【0041】
第1水平画素ラインL1の一表示画素では、第1垂直走査期間(1F)内で対応する走査線Y1に走査パルスVgが印加され、TFT121がオン状態の間、画素電極には対向電極電圧Vcom に対して高電圧側の映像信号電圧Vsig が書き込まれる。そして、走査パルスVgが立ち下がりTFT121がオフ状態となると、対向電極電位Vcと画素電極電位Veとの間の正の電位差(実質的に零)が、次の垂直走査期間(F)である第2垂直走査期間(2F)内で対応する走査線Y1に走査パルスVgが印加され、再びTFT121がオン状態となるまでの間保持される。この保持される電位差に対応した表示画像、つまり白色表示が成される。また、この表示画素では、第2垂直走査期間(2F)内で対応する走査線Y1に走査パルスVgが印加され、TFT121がオン状態の間、画素電極には対向電極電圧Vcom に対して低電圧側の映像信号電圧Vsig が書き込まれる。そして、対向電極電位Vcと画素電極電圧Veとの間の負の電位差が、第3垂直走査期間(3F)内で対応する走査線Y1に走査パルスVgが印加され、再びTFT121がオン状態となるまでの間保持される。この保持される電位差に対応した表示画像、つまり白色表示が成される。やはりこの場合も、第1および第2垂直走査期間を1サイクルとして順次繰り返される。
【0042】
第2水平画素ラインL2についての説明はここでは省略する。
【0043】
ところで、このようなアクティブマトリクス型液晶表示装置1にあっては、上述したフレーム反転駆動と共に1Hライン反転駆動が成されるため、フリッカを視認することが困難となり、このため通常の表示状態で画素電極と対向電極との間の直流電圧の印加をフリッカを抑えることで解消することが極めて困難である。
【0044】
そこで、本実施形態では、例えば図7に示すように、奇数水平画素ライン群に最低表示輝度に対応した黒色表示、偶数水平画素ラインには中間表示輝度に対応した灰色表示を成す。
【0045】
図8は、図7に示す表示状態を実現するための駆動波形である。ここで、図8(a)は第1水平画素ラインL1の一表示画素について示し、図8(b)は隣接する第2水平画素ラインL2の一表示画素について示す。尚、本実施形態における中間表示輝度は、最低表示輝度を0、最大表示輝度を100とした場合、40の表示輝度である。
【0046】
第1水平画素ラインL1の一表示画素では、第1垂直走査期間(1F)内で対応する走査線Y1に20Vの走査パルスVgが印加され、TFT121がオン状態の間、画素電極には0Vの対向電極電圧Vcom に対して高電圧側の6Vの映像信号電圧Vsig が書き込まれる。画素電極電位VeはTFT121のオフと同時に電荷が寄生容量Cgsに再配分されるため電位が略1V低下し、これにより対向電極電位Vcと画素電極電位Veとの間の5Vの正の電位差が、第1垂直走査期間(1F)に連続する第2垂直走査期間(2F)内で対応する走査線Y1に走査パルスVgが印加され、再びTFT121がオン状態となるまでの間保持される。この保持される電位差に対応した表示画像、つまり黒表示が成される。第2垂直走査期間(2F)においても、上述した動作により、画素電極には5Vの対向電極電圧Vcom に対して十分に低電圧側の1Vの映像信号電圧Vsig が書き込まれ、やはりTFT121のオフと同時に寄生容量Cgsに電荷の再配分がなされ、画素電極電位Veは電位が略1V低下する。このため、対向電極電位Vcと画素電極電位Veとの間の5Vの負の電位差が保持され、これに基づいて黒表示が成される。そして、第1および第2垂直走査期間を1サイクルとして順次繰り返される。
【0047】
第1水平画素ラインL1と連続する第2水平画素ラインL2の一表示画素では、第1垂直走査期間(1F)内で対応する走査線Y2に20Vの走査パルスVgが印加され、TFT121がオン状態の間、画素電極には5Vの対向電極電圧Vcom に対して若干低電圧側の4Vの映像信号電圧Vsig が書き込まれる。画素電極電位Veは、TFT121のオフと同時に寄生容量Cgsへの電荷の再配分の影響を受けて電位が略1V低下するため、対向電極電位Vcと画素電極電位Veとの間の2Vの負の電位差が、第1垂直走査期間(1F)に連続する第2垂直走査期間(2F)内で対応する走査線Y2に走査パルスVgが印加され、再びTFT121がオン状態となるまでの間保持される。この保持される電位差に対応した表示画像、つまり灰色表示が成される。また、第2垂直走査期間(2F)の走査パルスVgのオン期間の間、画素電極には0Vの対向電極電圧Vcom に対して若干高電圧側の3Vの映像信号電圧Vsig が書き込まれ、同様に画素電極電位VeはTFT121のオフと同時に電位が略1V低下するため、対向電極電位Vcと画素電極電位Veとの間の2Vの正の電位差が所定の期間保持され、この電位差に対応した表示画像、やはり灰色表示が成される。そして、第1および第2垂直走査期間を1サイクルとして順次繰り返される。
【0048】
以上の表示状態とすることにより、奇数水平画素ラインは黒色表示(最低表示輝度)であるため、画素電極と対向電極との間の電位差の絶対値の変動に対する輝度変化が小さいのに対し、偶数水平画素ラインは灰色表示(中間表示輝度)であるため、画素電極と対向電極との間の電位差の絶対値の変動に対する輝度変化が大きい。このため、観察者は、偶数水平画素ラインの輝度変化を注意深く観察することができる。しかも、この偶数水平画素ライン群は、画素電極と対向電極との間に印加される電位差の極性が各垂直走査期間(F)において等しい。このため、観察者にとっては一水平画素ライン毎に画素電極と対向電極との間の電位差の極性が異ならしめて駆動されるにもかかわらず、一垂直走査期間(F)内で電位差の極性が等しい場合と実質的に同等に画像周波数が低減された如く灰色表示(中間表示輝度)の輝度変化、すなわちフリッカを視認することができる。
【0049】
例えば、対向電極電圧Vcom の極性反転の基準電位Vcom−c が理想値よりも低い設定であった場合、画素電極と対向電極との間には正の電位差が継続的に印加されることとなるが、本実施形態の手法によれば観察者はフリッカを比較的容易に視認することができる。そこで、観察者は、フリッカが解消されるように対向電極駆動回路700の可変抵抗R2を調整し、極性反転の基準電位Vcom−c を高く設定することにより、画素電極と対向電極との間に長期間にわたり直流電圧が印加されることを解消することができる。
【0050】
逆に、対向電極電圧Vcom の極性反転の基準電位が理想値よりも高い設定であった場合、やはり観察者にとってフリッカが視認される。この場合も、同様にして観察者は対向電極駆動回路700の可変抵抗R2を調整し、極性反転の基準電位Vcom−c を低く設定することにより、画素電極と対向電極との間に長期間にわたり直流電圧が印加されることを解消することができる。
【0051】
上述した実施形態では、フレーム反転駆動と共に、1Hライン反転駆動に、更にコモン反転駆動方法が採用されたアクティブマトリクス型液晶表示装置を例にとり調整方法を説明したが、隣接する2水平画素ライン毎あるいは3水平画素ライン毎等の複数水平画素ライン毎に画素電極と対向電極との間の電位差の極性が反転するHライン反転駆動であっても、同様にして調整することができる。
【0052】
また、Vライン反転駆動方法が採用されたアクティブマトリクス型液晶表示装置であれば、図9に示すように一垂直走査期間(F)において画素電極と対向電極との間に印加される電位差の極性が等しい表示画素群を最低表示輝度となし、一垂直走査期間において電位差の極性が等しい他の表示画素群に中間表示輝度となすことによりフリッカの視認が容易となる。この場合、対向電極電圧Vcom を直接調整してフリッカを解消することにより、画素電極と対向電極との間に長期間にわたり直流電圧が印加されることを防止できる。
【0053】
上述した実施形態では、対向電極電圧Vcom を調整する場合を説明したが、映像信号電圧Vsig の極性反転の基準電位Vsig−c を調整しても構わない。すなわち、この調整は、画素電極電位Veと対向電極電位Vcとの電位差が調整されるものであれば良く、補助容量線Cjに印加される電圧を制御して電位差を調整するものであっても構わない。しかしながら、対向電極電圧Vcom の調整が表示画像に与える影響が少なく簡便であることから望ましい。
【0054】
次に、本発明の他の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の調整方法について図面を参照して詳細に説明する。尚、上述した実施形態と同一箇所には同一符号を付してある。
【0055】
このアクティブマトリクス型液晶表示装置は、ノーマリーホワイト・モードの光透過型の液晶表示装置であって、カラー表示が可能に構成された対角12. 1インチの表示領域を備えている。
【0056】
そして、このアクティブマトリクス型液晶表示装置は、同一画像表示を成した場合に、一垂直走査期間(F)毎に画素電極と対向電極との間の電位差の極性を反転させるフレーム反転駆動と共に、各垂直走査期間(F)内で各表示画素毎に画素電極と対向電極との間の電位差の極性を反転させるHV反転駆動方法が採用されるものである。
【0057】
すなわち、このアクティブマトリクス型液晶表示装置1 は、図10に示すように、液晶パネル100と、液晶パネル100を駆動するXドライバ500、Yドライバ600および対向電極駆動回路700とを含む。この液晶表示装置の表示領域は、垂直方向に配列される768本の水平画素ラインで構成される。各水平画素ラインは赤(R),緑(G),青(B)の3原色に対応する3個一組でカラー表示を行う[1024×3]個の表示画素で構成される。
【0058】
液晶パネル100は、その表示画素数が異なる他は上述した実施形態と同様の構成であるため説明は省略する。
【0059】
次に、Xドライバ500について簡単に説明する。Xドライバ500は、水平クロック信号HCKに基づいて水平スタート信号HSTを順次転送し出力する1024段のシフトレジスタSR1、シフトレジスタSR1の各段からの出力に基づいて、シリアル入力される各8ビットの赤(R),緑(G),青(B)のディジタル映像データDR ,DG ,DB のそれぞれを各表示画素に対応するディジタルデータに直並列変換し、ディジタルデータに対応する所望のアナログ電圧に変換するディジタル−アナログ変換するディジタル−アナログ変換回路DAC、ディジタル−アナログ変換回路DACからの出力を制御信号LSに基づいて保持し出力するラッチ回路LAとを備えて構成される。尚、入力される各8ビットの赤(R),緑(G),青(B)のディジタル映像データDR ,DG ,DB は隣接する表示画素毎に極性が反転されるよう予め処理されている。
【0060】
Yドライバ600は、垂直クロック信号VCKに基づいて垂直スタート信号VSTを順次転送し出力する768段のシフトレジスタSR2を備えて構成される。
【0061】
対向電極駆動回路700は、図11に示すように10Vの第1電圧V1に直列接続された第1抵抗R1および第2抵抗R2を備え、これら抵抗により分圧された5Vの直流電圧を対向電極電圧Vcom として出力するように構成され、第2抵抗R2を調整することにより対向電極電圧Vcom が可変できるように構成されている。
【0062】
以上の構成により、このアクティブマトリクス型液晶表示装置1は次のように動作する。
【0063】
図12は最低表示輝度に対応した黒色表示の場合における駆動波形である。ここで、図12(a)は第1水平画素ラインL1の一表示画素について示し、図12(b)は同一の信号線に接続された隣接する第2水平画素ラインL2の一表示画素について示す。
【0064】
対向電極電圧Vcom は5Vに設定され、映像信号電圧Vsig は一水平走査期間(H)毎に基準電位Vsig−c に対して極性反転する。
【0065】
第1水平画素ラインL1の一表示画素では、第1垂直走査期間(1F)内で対応する走査線Y1に走査パルスVgが印加され、TFT121がオン状態の間、画素電極には対向電極電圧Vcom に対して高電圧側の11Vの映像信号電圧Vsig が書き込まれる。画素電極電位Veは、走査パルスVgの立ち下がりによるTFT121のオフと同時に寄生容量Cgsへの電荷の再配分に伴い電位が略1V低下するため、対向電極電位Vcom と画素電極電位Veとの間の正の5Vの電位差が、次の垂直走査期間(F)である第2垂直走査期間(2F)内で対応する走査線Y1に走査パルスVgが印加され、再びTFT121がオン状態となるまでの間保持される。この保持される電位差に対応した表示画像、つまり黒色表示が成される。また、この表示画素は、第2垂直走査期間(2F)内で対応する走査線Y1に走査パルスVgが印加され、TFT121がオン状態の間、画素電極には対向電極電圧Vcom に対して低電圧側の1Vの映像信号電圧Vsig が書き込まれる。画素電極電位VeはTFT121のオフと同時に、やはり電荷の寄生容量Cgsへの再配分に伴い電位が略1V低下し、対向電極電位Vcと画素電極電位Veとの間の負の5Vの電位差が、第3垂直走査期間(3F)内で対応する走査線Y1に走査パルスVgが印加され、再びTFT121がオン状態となるまでの間保持される。この保持される電位差に対応した表示画像、つまり黒色表示が成される。そして、この第1および第2垂直走査期間(F)を1サイクルとして順次繰り返される。
【0066】
第1水平画素ラインL1と隣接する第2水平画素ラインL2の一表示画素では、第1垂直走査期間(1F)内で対応する走査線Y2に走査パルスVgが印加され、TFT121がオン状態の間、画素電極には5Vの対向電極電圧Vcom に対して低電圧側の1Vの映像信号電圧Vsig が書き込まれる。画素電極電圧VeはTFT121のオフと同時に寄生容量Cgsへの電荷の再配分に伴い電位が略1V低下し、対向電極電位Vcと画素電極電位Veとの間の負の5Vの電位差が、次の垂直走査期間(F)である第2垂直走査期間(2F)内で対応する走査線Y2に走査パルスVgが印加され、再びTFT121がオン状態となるまでの間保持される。この保持される電位差に対応した表示画像、つまり黒色表示が成される。また、第2水平画素ラインL2の同一の表示画素では、第2垂直走査期間(2F)内で対応する走査線Y2に走査パルスVgが印加され、TFT121がオン状態の間、画素電極には対向電極電圧Vcom に対して高電圧側の11Vの映像信号電圧Vsig が書き込まれる。そして、画素電極電位Veはやはり寄生容量Cgsへの電荷の再配分の影響を受けて電位が略1V低下し、対向電極電位Vcと画素電極電位Veとの間の正の5Vの電位差が、第3垂直走査期間(3F)内で対応する走査線Y2に走査パルスVgが印加され、再びTFT121がオン状態となるまでの間保持される。この保持される電位差に対応した表示画像、つまり黒色表示が成される。そして、この第1および第2垂直走査期間(F)を1サイクルとして順次繰り返される。
【0067】
ここで、最高輝度表示に対応する白色表示の場合における駆動波形については説明を省略するが、このアクティブマトリクス型液晶表示装置1によれば隣接する表示画素毎に画素電極と対向電極との間の電位差の極性が反転されるため、フリッカが極めて視認されにくい。
【0068】
そこで、本実施形態においても、一垂直走査期間(F)において画素電極と対向電極との間に印加される電位差の極性が等しい表示画素群を最低表示輝度とし、偶数水平画素ラインには中間表示輝度とする。
【0069】
すなわち図13に示すように、隣接する表示画素毎に最高表示輝度と中間表示輝度とを交互に表示させることにより調整を行う。
【0070】
図14は図13に示す表示状態を実現するための駆動波形である。ここで、図13(a)は第1水平画素ラインL1の一表示画素について示し、図14(b)は隣接する第2水平画素ラインL2の同一信号線に接続される一表示画素について示す。
【0071】
尚、本実施形態における中間表示輝度は、最低表示輝度を0、最大表示輝度を100とした場合、40の表示輝度である。
【0072】
第1水平画素ラインL1の一表示画素では、第1垂直走査期間(1F)内で対応する走査線Y1に20Vの走査パルスVgが印加され、TFT121がオン状態の間、画素電極には5Vの対向電極電圧Vcom に対して高電圧側の11Vの映像信号電圧Vsig が書き込まれる。画素電極電圧VeはTFT121のオフと同時に寄生容量Cgsへの電荷の再配分に伴い電位が略1V低下するため、対向電極電位Vcと画素電極電位Veとの間の5Vの正の電位差が、第1垂直走査期間(1F)に連続する第2垂直走査期間(2F)内で対応する走査線Y1に走査パルスVgが印加され、再びTFT121がオン状態となるまでの間保持される。この保持される電位差に対応した表示画像、つまり最低表示輝度での表示が成される。第2垂直走査期間(2F)においても、上述した動作により、画素電極には5Vの対向電極電圧Vcom に対して十分に低電圧側の1Vの映像信号電圧Vsig が書き込まれ、画素電極電位VeはTFT121のオフと同時に寄生容量Cgsへの電荷の再配分に伴い電位が略1V低下するため、対向電極電位Vcom と画素電極電位Veとの間の5Vの負の電位差に基づいて最低表示輝度での表示が成され、この第1および第2垂直走査期間を1サイクルとして順次繰り返される。
【0073】
第1水平画素ラインL1と連続する第2水平画素ラインL2の隣接する一表示画素では、第1垂直走査期間(1F)内で対応する走査線Y2に走査パルスVgが印加され、TFT121がオン状態の間、画素電極には5Vの対向電極電圧Vcom に対して若干低電圧側の4Vの映像信号電圧Vsig が書き込まれ、画素電極電圧VeはTFT121のオフと同時に寄生容量Cgsへの電荷の再配分に伴い電位が略1V低下するため、対向電極電位Vcと画素電極電位Veとの間の2Vの負の電位差が、第1垂直走査期間(F1)に連続する第2垂直走査期間(2F)内で対応する走査線Y2に走査パルスVgが印加され、再びTFT121がオン状態となるまでの間保持される。この保持される電位差に対応した表示画像、つまり中間表示輝度での表示が成される。また、第2垂直走査期間(2F)の走査パルスVgのオン期間の間、画素電極には5Vの対向電極電圧Vcom に対して若干高電圧側の8Vの映像信号電圧Vsig が書き込まれ、画素電極電位VeはTFT121のオフと同時に寄生容量Cgsへの電荷の再配分の影響を受けて電位が略1V低下するため、対向電極電位Vcと画素電極電位Veとの間の2Vの正の電位差が所定の期間保持され、この電位差に対応した表示画像、やはり中間表示輝度での表示が成され、この第1および第2垂直走査期間を1サイクルとして順次繰り返される。
【0074】
以上の表示状態とすることにより、特定の表示画素群は最低表示輝度であるため、画素電極と対向電極との間の電位差の絶対値の変動に対する輝度変化が小さいのに対し、他の表示画素群は中間表示輝度であるため、画素電極と対向電極との間の電位差の絶対値の変動に対する輝度変化が大きい。このため、観察者は、中間表示輝度を成すの表示画素群の輝度変化を注意深く観察することができる。しかも、この表示画素群は、画素電極と対向電極との間に印加される電位差の極性が各垂直走査期間(F)において等しい。このため、観察者にとっては一表示画素毎に画素電極と対向電極との間の電位差の極性が異ならしめて駆動されるにもかかわらず、一垂直走査期間(F)内で電位差の極性が等しい場合と実質的に同等に画像周波数が低減された如く全体として灰色表示を成す中間表示輝度の輝度変化、すなわちフリッカを視認することができる。
【0075】
例えば、対向電極電圧Vcom が理想値よりも低い設定であった場合、液晶層には正の電位差が継続的に印加されることとなるが、本実施形態の手法によれば観察者はフリッカを比較的容易に視認することができる。そこで、対向電極駆動回路700の可変抵抗R2を調整し、これによりフリッカの発生を抑え、また液晶層への直流電圧の印加を解消して長寿命化が図れる。
【0076】
逆に、対向電極電圧Vcom が理想値よりも高い設定であった場合、液晶層には正の電位差が継続的に印加されることとなり、やはり観察者にとってフリッカが視認される。従って、対向電極駆動回路700の可変抵抗R2を調整し、これによりフリッカの発生を抑え、また液晶層への直流電圧の印加を解消して長寿命化が図れる。
【0077】
上述した実施形態は、表示画素毎に画素電極と対向電極との間の電位差の極性が異ならしめられるHV反転駆動方法のアクティブマトリクス型液晶表示装置を例にとり、その調整方法について説明したが、例えば赤(R),緑(G),青(B)の3表示画素から成る表示絵素毎に画素電極と対向電極との間の電位差の極性が異ならしめられる場合であっても、一垂直走査期間(F)において画素電極と対向電極との間に印加される電位差の極性が等しい表示画素群に最大表示輝度あるいは最小表示輝度をなし、一垂直走査期間において電位差の極性が等しい他の表示画素群に中間表示輝度をなす表示状態により、観察者は同様にしてフリッカ調整が可能となり、これにより液晶層への直流電圧の印加を解消して長寿命化が図れる。
【0078】
また、本実施形態においても、対向電極電圧Vcom を調整する場合を説明したが、映像信号電圧Vsig の極性反転の基準電位Vsig−c を調整しても構わない。すなわち、この調整は、画素電極電位Veと対向電極電位Vcとの電位差が調整されるものであれば良く、補助容量線Cjに印加される電圧を制御して電位差を調整するものであっても構わない。しかしながら、対向電極電圧Vcom の調整が表示画像に与える影響が少なく簡便であることから望ましい。
【0079】
上述した実施形態は、いずれも目視によりフリッカが低減されるよう電位差を調整するものとしたが、光学機器を用いてフリッカを検出し電位差を調整しても良いことは言うまでもない。
【0080】
また、本発明は透過方式の液晶表示装置だけに限定されず、例えば反射方式の液晶表示装置にも適用できる。
【0081】
【発明の効果】
本発明のアクティブマトリクス型表示装置の調整方法によれば、容易に画素電極と対向電極との間に直流電圧が長期間にわたり印加されることを防止でき、これにより長期間にわたり良好な表示画像が確保できる。また、本発明によれば、製品毎に寿命のばらつきを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を概略的に示す回路図である。
【図2】図1に示す対向電極駆動回路の構成を概略的に示す回路図である。
【図3】図1に示す液晶パネルに設けられるアレイ基板を部分的に示す平面図である。
【図4】図3に示すA−A’線に沿って液晶パネルの構成を示す断面図である。
【図5】図1に示す液晶表示装置の一駆動波形を示す波形図である。
【図6】図1に示す液晶表示装置の一駆動波形を示す波形図である。
【図7】図1に示す液晶表示装置の調整工程に用いられる表示状態を示す図である。
【図8】図7に示す表示状態を実現するための一駆動波形を示す波形図である。
【図9】図7に示す表示状態とは異なる他の表示状態を示す図である。
【図10】本発明の他の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を概略的に示す回路図である。
【図11】図10に示す対向電極駆動回路の構成を概略的に示す回路図である。
【図12】図10に示す液晶表示装置の一駆動波形を示す波形図である。
【図13】図10に示す液晶表示装置の調整工程に用いられる表示状態を示す図である。
【図14】図13の表示状態を実現するための一駆動波形を示す波形図である。
【図15】アクティブマトリクス型液晶表示装置の第1駆動例を説明するための図である。
【図16】アクティブマトリクス型液晶表示装置の第2駆動例を説明するための図である。
【図17】アクティブマトリクス型液晶表示装置の第3駆動例を説明するための図である。
【図18】アクティブマトリクス型液晶表示装置に設けられる各画素の等価回路図である。
【図19】画素電極と対向電極との間の電位差の絶対値に対する相対表示輝度の依存性を示す図である。
【符号の説明】
1…アクティブマトリクス型液晶表示装置
100…液晶パネル
500…Xドライバ
600…Yドライバ
700…対向電極駆動回路
Claims (16)
- 画素電極と対向電極との間の電位差に基づいて第1表示輝度からこの第1表示輝度よりも小さい第2表示輝度までの間の表示輝度に制御される表示画素が行および列方向にマトリクス状に配列されて成る表示パネルと、一垂直走査期間内で前記画素電極と前記対向電極との間の電位差の極性を一または複数の前記表示画素毎に異ならしめて画像表示を成す駆動回路部とを備えたアクティブマトリクス型表示装置の調整方法において、
前記一垂直走査期間内で前記画素電極と前記対向電極との間の電位差の極性が互いに等しい第1の表示画素群の表示輝度を実質的に前記第1表示輝度または前記第2表示輝度に設定する工程と、
前記一垂直走査期間内で前記画素電極と前記対向電極との間の電位差の極性が互いに等しい前記第1の表示画素群と異なる第2の表示画素群の表示輝度を前記第1表示輝度と前記第2表示輝度との間の第3表示輝度に設定する工程と、
前記電位差を調整する工程と、
を備えたことを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置の調整方法。 - 前記電位差を調整する工程は、フリッカが低減される電位差に設定することを特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリクス型表示装置の調整方法。
- 前記駆動回路部は、一または複数の垂直走査期間毎にそれぞれの前記画素電極と前記対向電極との間の電位差の極性を異ならしめることを特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリクス型表示装置の調整方法。
- 前記表示パネルはスイッチ素子を介して信号線および走査線に接続される画素電極がマトリクス状に配列されるアレイ基板と、前記画素電極に対向する対向電極を含む対向基板とを備えたことを特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリクス型表示装置の調整方法。
- 前記調整工程は、前記対向電極に印加される対向電極電位を調整することを特徴とする請求項4に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置の調整方法。
- 前記第1の表示画素群と前記第2の表示画素群とは、一または複数の行毎に順次配列されることを特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
- 前記第1の表示画素群と前記第2の表示画素群とは、一または複数の列毎に順次配列されることを特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
- 前記第1の表示画素群と前記第2の表示画素群とは、一または複数の表示画素毎に順次配列されることを特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
- 前記第3表示輝度は、前記第1表示輝度を100、前記第2表示輝度を0とした場合、30から70の表示輝度を達成する状態であることを特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
- 前記第3表示輝度は、40から50の表示輝度を達成する状態であることを特徴とする請求項9に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
- 前記第1の表示画素群の表示輝度設定工程が、前記第1表示輝度に設定することを特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
- 前記第1表示画素群が白表示を成すことを特徴とする請求項11に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
- 前記第1の表示画素群の表示輝度設定工程が、前記第2表示輝度に設定することを特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
- 前記第2表示画素群が黒表示を成すことを特徴とする請求項13に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
- 画素電極と対向電極との間の電位差に基づいて第1光透過率から第2光透過率の間に光透過率が制御される表示画素が行および列方向にマトリクス状に配列されて成る表示パネルと、一垂直走査期間内で前記画素電極と前記対向電極との間の電位差の極性を一または複数の前記表示画素毎に異ならしめて画像表示を成す駆動回路部とを備えたアクティブマトリクス型表示装置の調整方法において、
前記一垂直走査期間内で前記画素電極と前記対向電極との間の電位差の極性が互いに等しい第1の表示画素群の光透過率を前記第1光透過率または前記第2光透過率に設定する工程と、
前記一垂直走査期間内で前記画素電極と前記対向電極との間の電位差の極性が互いに等しい前記第1の表示画素群と異なる第2の表示画素群の光透過率を前記第1光透過率と前記第2光透過率との間の第3光透過率に設定する工程と、
前記電位差を調整する工程と、
を備えたことを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置の調整方法。 - 前記画素電極と前記対向電極との間に液晶層が保持されて成ることを特徴とする請求項15に記載のアクティブマトリクス型表示装置の調整方法。
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