JP4249785B2 - 液晶表示素子の駆動方法および液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示素子の駆動方法および液晶表示装置 Download PDF

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本発明は、液晶表示素子の駆動方法に関し、特に、駆動回路に用いられるＴＦＴ素子の低電圧化、小型化を図り、したがって低コストとし、さらに低消費電力での駆動方法の実現に関する。
従来から、画素ごとにスイッチ素子をつけ、スイッチ素子の制御によって画素を駆動するアクティブマトリックス型液晶表示装置が知られている。
アクティブマトリックス型液晶表示装置は、液晶を挟む２枚の基板のうちの一方の基板上に、同方向に並んだ複数のソースラインとソースラインに直交する複数のゲートラインが形成されている。ソースラインとゲートラインの交差部には、スイッチ素子であるＴＦＴと、液晶素子に画素値に応じた電圧を印加する画素電極と、画素電極に並列に接続された補助容量とを有する画素が設けられている。
液晶素子と並列に接続された補助容量は、合成容量を大きくすることにより、ＴＦＴのドレイン−ゲート間の寄生容量の影響や、スイッチ素子のオフ期間におけるリーク電流を低減させる役割を有する。
液晶表示装置に関しては、これまでに様々な技術が研究されており、低消費電力で駆動する技術も提案されている。特許文献１は、補助容量に印加する電圧を画素電極電圧と共通電極電圧との関係に応じて変化させることにより、スイッチ素子のソース電圧の振幅を小さくすることによって駆動回路の電源電圧を低くし、低消費電力化を図る発明を開示している。
図３は、特許文献１に記載された液晶表示装置の駆動時の信号波形図である。図３では、キックバックシフトや、電流のリークによる電圧のシフトを省略して記載している。特許文献１に記載された液晶表示装置では、補助容量に印加する電圧を、ドレイン電圧（画素電極電圧）にソース信号の正極性信号電圧が書き込まれて、スイッチ素子がオフした直後に低レベルから高レベルに変化させる（タイミングｔ１１）。これにより、液晶容量と補助容量との間で電荷再配分が生じて、画素電圧がΔＶP1だけ上昇する。逆に、ドレイン電圧にソース信号の負極性信号電圧が書き込まれて、スイッチ素子がオフした直後に高レベルから低レベルに変化させる（タイミングｔ１２）。これにより、液晶容量と補助容量との間で電荷再配分が生じて、画素電圧がΔＶP2だけ下降する。このように補助容量に印加する電圧によってドレイン電圧を制御できるので、その分だけソース電圧の振幅を小さくすることができる。
特開２０００−８１６０６号公報
本発明は、低消費電力化が要望されている中で、特許文献１に記載された方法より、さらに低消費電力で駆動可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明の液晶表示素子の駆動方法は、スイッチ素子と、画素電極と、前記画素電極を一方の電極として用いる補助容量とを備えた液晶表示素子の駆動方法であって、前記補助容量の他方の電極に、前記画素電極の電圧を負極性信号電圧から正極性信号電圧に切り替えた直後に低レベルから高レベルに変化し、正極性信号電圧から負極性信号電圧に切り替えるために前記スイッチ素子をオンする直前に高レベルから低レベルに変化する電圧を印加する。
本発明では、正極性信号電圧から負極性信号電圧に切り替えるためにスイッチ素子をオンする直前に、補助容量の他方の電極に印加する電圧を高レベルから低レベルに変化させる。このようにスイッチ素子をオンする前にあらかじめ補助容量に印加する電圧を低レベルにしておくことにより、スイッチ素子のオフ期間に、画素電圧を低下させる補助容量の電圧制御を行う必要がない。スイッチ素子のオフ期間に、画素からの電流のリークを防止するためには、画素電圧に対してスイッチ素子のゲート電圧を所定の閾値以上低い電圧値とする必要があるが、本発明によればスイッチ素子のオフ期間に画素電圧を低下させないので、ゲート電圧の振幅を小さくすることができ、低消費電力化を図ることができる。
本発明の液晶表示装置は、スイッチ素子と、画素電極と、前記画素電極を一方の電極として用いる補助容量とを備え、前記補助容量の他方の電極に、前記画素電極の電圧を負極性信号電圧から正極性信号電圧に切り替えた直後に低レベルから高レベルに変化し、正極性信号電圧から負極性信号電圧に切り替えるために前記スイッチ素子をオンする直前に高レベルから低レベルに変化する電圧を印加する。
この構成により、本発明の液晶表示素子の駆動方法と同様に、スイッチ素子のオフ期間に画素電圧を低下させないので、ゲート電圧の振幅を小さくでき、駆動回路に用いられるＴＦＴ素子の低電圧化、小型化を図り、したがって低コストとし、低消費電力化を図ることができる。
本発明によれば、画素電圧が負極性に切り替わった後のオフ期間に、画素電圧を低下させないので、ゲート電圧の振幅を小さくすることができ、低消費電力化を図ることができる。
以下、本発明の実施の形態の液晶表示装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施の形態の液晶表示装置１の等価回路を示す図である。液晶表示装置１は、同方向に並んだ複数のソースライン１０と、ソースライン１０に直交する複数のゲートライン１２とを有する。ソースライン１０とゲートライン１２の交差部には、スイッチ素子であるＴＦＴ１４と、液晶素子１６に画素値に応じた電圧を印加する画素電極１８と、画素電極１８に並列に接続された補助容量２０とを有する画素が設けられている。液晶を挟む２枚の基板のうちの他方の基板には、一体的に共通電極２２が設けられている。
補助容量２０は、補助容量ライン２４に接続されている。補助容量ライン２４は、同一のゲートライン１２に接続された複数の画素に共通となっている。
図２は、本実施の形態の液晶表示装置１を駆動する信号波形を示す図である。図２では、タイミングｔ１以前は、画素電極（ドレイン電圧）１８に負極性信号電圧が印加されている。タイミングｔ１に、ＴＦＴ１４のゲートに、ソース電圧より所定の閾値ＶON以上高いゲート電圧が印加されると、ＴＦＴ１４がオンされてソースライン１０と画素電極１８とが導通し、ドレイン電圧、すなわち画素電極１８の電圧値がソース電圧と等しくなる。
タイミングｔ２に、ゲート電圧を下げ、ＴＦＴ１４をオフした直後、タイミングｔ３に補助容量電圧を低レベルから高レベルに変化させる。これにより、液晶容量と補助容量２０との間で電荷再配分が生じて、ドレイン電圧がΔＶPだけ上昇する。
次に、液晶表示装置１の画素電極１８に印加する電圧を負極性信号電圧に切り替える直前のタイミングｔ４に、補助容量電圧を高レベルから低レベルに変化させる。これにより、液晶容量と補助容量２０との間で電荷再配分が生じて、画素電極１８の電圧（ドレイン電圧）がΔＶPだけ低下する。続いて、タイミングｔ５に、ＴＦＴ１４のゲートに、ソース電圧より所定の閾値ＶON以上高いゲート電圧が印加されると、ＴＦＴ１４がオンされてソースライン１０と画素電極１８とが導通し、画素電極１８の電圧値がソース電圧と等しくなる。タイミングｔ６にゲート電圧を低下させて、ＴＦＴ１４のスイッチをオフにする。
ＴＦＴ１４のオフ期間におけるゲート電圧値は、液晶容量および補助容量２０からの電流のリークを防止するために、ソース電圧およびドレイン電圧より所定の閾値ＶOFF以上低い電圧とする必要がある。
本実施の形態の液晶表示装置は、画素電圧（ドレイン電圧）を正極性信号電圧から負極性信号電圧に切り替える際、ＴＦＴ１４にゲート電圧を印加する直前のタイミングｔ４に、補助容量電圧を高レベルから低レベルに切り替える。ＴＦＴ１４のゲートのオン、オフを行った後のオフ期間に補助容量電圧を高レベルから低レベルに切り替えると、その分だけドレイン電圧が低下するが（図３に示すΔＶP2）、本実施の形態では、ＴＦＴ１４をオンする前に補助容量電圧を高レベルから低レベルに切り替えているので、負極性期間におけるドレイン電圧を高く保つことができる。これにより、スイッチオフ時におけるゲート電圧を従来より高く保持することができるので、ゲート電圧の振幅を小さくすることができる。従って、電源電圧を小さくし、消費電力を低減させることができる。
以上説明したように、本発明によれば、ゲート電圧の振幅を小さくすることができ、低消費電力化を図ることができるという効果を有し、アクティブマトリックス型液晶表示素子の駆動方法として有用である。
本実施の形態の液晶表示装置の等価回路を示す図である。 本実施の形態の液晶表示装置の駆動時の信号波形を示す図である。 従来の液晶表示装置の駆動時の信号波形を示す図である。
符号の説明
１０ ソースライン
１２ ゲートライン
１４ ＴＦＴ
１６ 液晶素子
１８ 画素電極
２０ 補助容量
２２ 共通電極

Claims (2)

  1. スイッチ素子と、画素電極と、前記画素電極を一方の電極として用いる補助容量とを備えた液晶表示素子の駆動方法であって、
    前記補助容量の他方の電極に、前記画素電極の電圧を負極性信号電圧から正極性信号電圧に切り替えた直後に低レベルから高レベルに変化し、正極性信号電圧から負極性信号電圧に切り替えるために前記スイッチ素子をオンする直前に高レベルから低レベルに変化する電圧を印加する液晶表示素子の駆動方法。
  2. スイッチ素子と、
    画素電極と、
    前記画素電極を一方の電極として用いる補助容量と、を備え、
    前記補助容量の他方の電極に、前記画素電極の電圧を負極性信号電圧から正極性信号電圧に切り替えた直後に低レベルから高レベルに変化し、正極性信号電圧から負極性信号電圧に切り替えるために前記スイッチ素子をオンする直前に高レベルから低レベルに変化する電圧を印加する液晶表示装置。
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