JP4495724B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
このような4色画素構造では副画素の数が偶数であるので、行方向に偶数個単位で同じ色相の副画素が表示される。その結果、毎行ごとにデータ電圧の極性を変える従来のN×1ドット反転データ駆動集積回路(IC)を使用すれば、同色副画素に対する極性反転を得ることができない。つまり、一つの行で同じ色相の副画素は常に同じ極性のデータ電圧のみの印加を受ける。
第1副画素対と第2副画素対で構成される第1副画素群と、第3副画素対と第4副画素対で構成される第2副画素群が規則的に配置されていること、特に第1副画素群と第2副画素群が行方向に規則的に配置されていることが好ましい。
第1及び第2副画素群に属する副画素は各々三原色と白色を表示することができる。
同一列の副画素は同一色相を表示することができ、この時副画素は三原色又は三原色と白色を表示することが好ましい。
本発明の他の実施例によれば、三原色と白色を表示する4つの隣接副画素が各々画素を構成し、副画素は全て同一側のデータ線に連結されていて、行方向に隣接した二つの画素の副画素は互いに異なるゲート線に連結されていて、列方向に隣接した二つの画素の副画素は同一側のゲート線に連結されている。
この時、第2画素の副画素は全て同一なゲート線に連結されていることが好ましく、各画素内の副画素は同一側のデータ線に連結されていても良い。
図面における多様な層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似な部分については同一図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“直上”にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。これと反対に、ある部分が他の部分の“直上”にあるとする時には中間に他の部分がないことを意味する。
図1は本発明の一実施例による液晶表示装置のブロック図であり、図2は本発明の一実施例による液晶表示装置の一つの副画素についての等価回路図である。
図1に示したように、本発明の一実施例による液晶表示装置は液晶表示板組立体300及び、これに連結されたゲート駆動部400、データ駆動部500、データ駆動部500に連結された階調電圧生成部800、そしてこれらを制御する信号制御部600を含む。
表示信号線G1-Gn、D1-Dmは、下部表示板100上に設けられ、ゲート信号(“走査信号”とも言う)を伝達する複数のゲート線G1-Gnとデータ信号を伝達するデータ信号線又はデータ線D1-Dmを含む。ゲート線G1-Gnはほぼ行方向に伸びていて互いに実質的に平行であり、データ線D1-Dmはほぼ列方向に伸びていて互いに実質的に平行である。
スイッチング素子Qは下部表示板100に備えられており、三端子素子としてその制御端子及び入力端子は各々ゲート線G1-Gn及びデータ線D1-Dmに連結されており、出力端子は液晶キャパシタCLC及びストレージキャパシタCSTに連結されている。
液晶表示板組立体300の二つの表示板100、200のうちの少なくとも一つの外側面には光を偏光させる偏光子(図示せず)が付着されている。
ゲート駆動部400は液晶表示板組立体300のゲート線G1-Gnに連結されて外部からのゲートオン電圧Vonとゲートオフ電圧Voffの組合わせからなるゲート信号をゲート線G1-Gnに印加する。
信号制御部600はゲート駆動部400及びデータ駆動部500などの動作を制御する。
以下ではこのような液晶表示装置の表示動作についてさらに詳細に説明する。
データ制御信号CONT2は映像データ(R’、G’、B’、W)の入力開始を指示する水平同期開始信号STHとデータ線D1-Dmに当該データ電圧を印加することを命令するロード信号LOADまたはTP、共通電圧Vcomに対するデータ電圧の極性(以下、“データ電圧の極性”と言う)を反転させる反転信号RVS及びデータクロック信号HCLKなどを含む。
ゲート駆動部400は信号制御部600からのゲート制御信号CONT1によってゲートオン電圧Vonをゲート線G1-Gnに印加して、このゲート線G1-Gnに連結されたスイッチング素子Qを導通させる。その結果、データ線D1-Dmに印加されたデータ電圧は導通したスイッチング素子Qを通じて副画素に供給される。
1水平周期(この期間を“1H”とも言って水平同期信号Hsync、データイネーブル信号DE、ゲートクロックCPVの一周期と同一である)を一単位としてこのような過程を繰り返すことによって、一つのフレームの間に全てのゲート線G1-Gnに対して順次にゲートオン電圧Vonを印加して、全ての画素にデータ電圧を印加する。一つのフレームが終われば、次のフレームが始まって、各画素に印加されるデータ電圧の極性が直前フレームにおける極性と反対になるようにデータ駆動部500に印加される反転信号RVSの状態が制御される(“フレーム反転”)。この時、一つのフレーム内でも反転信号RVSの特性に応じて一つのデータ線を通じて流れるデータ電圧の極性が変わったり(“ライン反転”)、一回に印加されるデータ電圧の極性も互いに異なることがある(“ドット反転”)。
前述したように、各副画素はスイッチング素子Qを通じて一対のゲート線G1-Gnとデータ線D1-Dmに連結されている。i番目ゲート線Giとj番目データ線Djに連結された副画素を(i、j)で、数字(i+j)の偶奇性をP(i+j)で表現し、二つの副画素(i、j)と(k、l)を考慮する。
狭い意味のドット反転、つまり、1×1ドット反転の場合にはP(i+j)=P(k+l)である時二つの副画素の極性が同一であり、これと反対に、
P(k+l)≠P(i+j) ・・・(1)
であれば、二つの副画素の極性が反対である。
P(l)≠P(j) ・・・(2)
であれば二つの副画素の極性が反対である。
N×1(Nは2以上の自然数)ドット反転の場合には、i=x1N+y1、k=x2N+y2[x1及びx2は整数、y1及びy2=0,1,…,(N-1)]で表現する時、P(x1+j)=P(x2+l)である時二つの副画素の極性が同一であり、これと反対に、
P(x1+j)≠P(x2+l) ・・・(3)
であれば、二つの副画素の極性が反対である。
1.帯状配列
図3乃至図6は帯状構造の4色画素配置を示している。つまり、行方向に隣接した赤色、緑色、青色及び白色副画素で構成された画素が行方向、列方向に繰り返して配置されている形態である。
k=i又はk=i±1、l=j+4又はl=(j+4)±1 ・・・(4)
である。
ところが、(k、l)=(i、j+4)であれば従来の構造と同一であり、したがって、通常のデータ駆動ICとしては所望の反転が得られないので、この場合は排除する。
(k、l)=(i、(j+4)±1)又は(i±1、j+4)又は(i±1、(j+4)±1)・・・(5)
になる。図3では式(5)に示されている二つの接合副画素(PX1、PX1')の三つの連結関係を各々1、2、3で表示した。各数字の位置は当該副画素がその位置に最も近いゲート線、データ線対と連結されることを意味する。
P(k+l)=P[i+(j+4)±1]=P[(i+j)±1]≠P(i、j)、
P(l)=P[(j+4)±1]=P(j±1)≠P(i、j)
であるので、データ駆動部500におけるドット反転と列反転に対して全て色相別反転が得られる。
P(k+l)=P[(i±1)+(j+4)]=P[(i+j)±1]≠P(i、j)、
P(l)=P[(j+4)]=P(j)
であるので、ドット反転に対しては色相別反転が得られるが、列反転に対しては色相別反転が不可能である。
P(k+l)=P[(i±1)+[(j+4)±1]]=P[(i+j)±1±1]=P(i、j)、
P(l)=P[(j+4)±1]=P(j±1)≠P(i、j)
であるので、列反転に対しては色相別反転が得られるが、ドット反転に対しては色相別反転が不可能である。
(k、l)=(i、(j+4)±1)又は(i±1、j+4) ・・・(6)
が要求され、列反転の場合には接合副画素が連結位置(1、3)に位置すること、つまり、
(k、l)=(i、(j+4)±1)又は(i±1、(j+4)±1) ・・・(7)
が要求される。
1.1列方向に同一な画素構造を有する場合
この場合には行方向に隣接した二つの副画素が同一データ線に連結されてはならない。
隣接した画素の同色副画素、つまり、接合副画素が同一側のデータ線に連結される場合は図3に示した三つの連結位置(1、2、3)の中で一つの連結位置(2)しかなく、この場合にデータ駆動部500でドット反転は適用できるが、列反転は適用できない。また、全ての行の画素に対してこの連結位置2が適用されなければならないためにN×1反転もまた適用できない。
1.1.1全ての副画素が同一側のデータ線に連結される。
1.1.2二つの接合副画素は互いに異なるゲート線に連結される。
図5はこのような例を示している。全ての副画素が同一側のデータ線に連結されており、各画素行の奇数番目画素の副画素は全て下側ゲート線に連結されており、偶数番目画素の副画素は全て上側ゲート線に連結されている。
このような配列で共通電極270を基準に見る時、隣接した同色の副画素がドット反転をしているので共通電極270による水平クロストークは無くなる。
この場合は行方向にだけでなく、列方向にも内部副画素配列が異なる二つの画素が隣接している場合である。
例えば、図6に示したように副画素PX1、PX2、PX3、PX4からなる画素とその接合副画素PX1'、PX2'、PX3'、PX4'からなる画素が行方向、列方向に繰り返されている。
結局、接合副画素は互いに異なる側データ線に連結されなければならず、これは図3で連結位置(1、3)が成立することを意味する。
この時、副画素PX7の可能な連結位置は1、2、3で、接合副画素PX7'の対応連結位置は1'、2'、3'である。しかし、図9に示したように副画素PX7'の連結位置2'は副画素PX6'の連結位置と重複するために除外しなければならない。したがって、副画素PX7、PX7'の連結位置は1と1'又は3と3'のみが可能である。
副画素PX7が連結位置1にあれば、その接合副画素PX7'は連結位置1'にあり、この位置は副画素PX8の連結位置4と重複し、また、副画素PX8'の連結位置6'と重複する。したがって、副画素PX7、PX7'の連結位置1、1'は除外される。
このようにすれば、副画素PX7、PX7'の可能な連結位置がないためにこれは成立しない。
したがって、少なくとも一つの接合副画素は図3の連結位置(3)の関係を有する。これは結局、連結位置3の関係を有する接合副画素はデータ駆動部500がドット反転する場合に色相別反転を行うことができないことを意味する。
以上のことを整理すれば次の通りである。
ところが、列反転の場合、全ての画素行に対して一つの画素内で隣接した副画素の極性が反対になれば、一つの画素内の全ての副画素が同一側のデータ線に連結されなければならない。
1.2.2一つの画素内の全ての副画素は同一側のデータ線に連結される。
図12は図10に示した画素構造に2×1反転を適用した例を示しているが、奇数行では白色副画素Wを除いた全ての副画素がドット反転しており、偶数行では全ての副画素がドット反転する。列方向に見れば、二行ごとに一回ずつ反転する形態である。
また、一つのゲート線に連結された接合副画素の極性が反転するのでゲート線の寄生容量による水平クロストークもまた遮断することができる。例えば、図5に示した例の場合ゲート線Gjに連結された赤色副画素Rは全て極性が(-)であるのでゲート線の寄生容量による水平クロストークは依然として減らず上下に分散させる役割を果たすだけであるが、図10でゲート線Gjに連結された赤色副画素Rは(+)と(-)を繰り返す。
2.碁盤構造
図13乃至図18は碁盤構造の4色画素配置を示している。
碁盤構造は2×2行列に配置された隣接した赤色、緑色、青色及び白色副画素からなる画素が行方向、列方向に繰り返して配置されている形態である。
k=i又はk=i±1、l=j+2又はl=(j+2)±1 ・・・(8)
である。
碁盤画素構造では一つの画素が二つの副画素行を占めているので、基本的に2N×1反転を考慮することが好ましく、本実施例では2×1反転を行うこととする。
奇数番目ゲート線にゲートオン電圧Vonが印加される時、データ駆動部500から出力されるデータ電圧を奇数番目データ電圧とし、偶数番目ゲート線にゲートオン電圧Vonが印加される時、データ駆動部500から出力されるデータ電圧を偶数番目データ電圧とし、任意の奇数番目データ電圧とその次の偶数番目データ電圧の極性は同一であるとする。そうすれば任意の偶数番目データ電圧とその次の奇数番目データ電圧の極性は互いに反対である。
(k、l)=(i±1、j+2)又は(i、j+2±1)の関係を充足しなければならない。これは二つの接合副画素が異なるゲート線、同一側データ線に連結されたり、同一ゲート線、異なる側側データ線に連結されなければならないという意味である。
l=j+2±1
でなければならない。これは二つの接合副画素が異なるデータ線に連結されなければならないという意味である。
任意の副画素行は奇数番目副画素行であってもよく、偶数番目副画素行であっても良い。したがって、狭い意味のドット反転と列反転の場合に全て色相別極性反転を行えなければならず、この時の副画素配置は
(k、l)=(i、j+2±1)
を充足する。
2.1接合副画素は同一なゲート線、互いに異なる側データ線に連結される。
これがこの構造で重要な第一配列原則である。
図13から見れば、連結位置(1、4)は除外される。
配列の第2原則は次の通りである。
構造的に簡単にするために行方向に繰り返される二つの画素構造が列方向にも繰り返される場合と、列方向には同一な画素構造を有する場合に分けて説明する。
まず、列方向に同一な画素構造が繰り返される場合を考慮する。
図14Aの場合には各々一つの列の副画素が全て右側データ線に連結され、これによってその接合副画素列の副画素が全て左側データ線に連結される。この場合、二つの接合副画素列の間の副画素列に属する副画素PX1、PX2は連結するゲート線とデータ線の対がなくなるので、このような構造は成立しない。
次に、列方向に異なる二つの画素構造が繰り返される場合を考慮する。
この場合には接合副画素が常に反対側データ線に連結され、その構造が列方向にも表示されるので、図16のような配列又は図16で連結されたゲート線が上下が変わった配列になる。
図17はこのような構造の例で、各色相別ドット反転がよく行われていることを示している。
整理すれば、副画素をゲート線及びデータ線に連結する大原則、つまり、一つの副画素は一対のゲート線及びデータ線と固有に連結されるという原則下で、第一に、接合副画素を互いに異なる側データ線に連結し、第二に、上下に隣接した一つの副画素対を、両者の間のゲート線に連結するかまたは互いに反対側ゲート線に連結することによって、成功的な色相別極性反転が得られる。
このような構造を有する画素の副画素配列の場合の数は全て16種類である。つまり、一つの列の副画素対が両者の間のゲート線に連結される場合の数が2種類、他の列の副画素対が互いに反対側ゲート線に連結される場合の数が2×2=4種類であるので全2×4=8種類であるが、第1列の二つの副画素が両者の間のゲート線に連結され、第2列の二つの副画素が反対側のゲート線に連結される場合とその反対の場合の2種類の場合があるので、全場合の数は2×8=16となる。
(1)上下に隣接した二つの副画素行(以下、第1及び第2副画素行)に各々属する任意の一対の副画素(以下、“基準副画素対”)を両者の間を通過するゲート線に共に連結するが、互いに異なるデータ線に連結する。
(2)基準副画素対から行方向に奇数列だけ離れた副画素対は互いに反対側ゲート線に連結する。
(4)基準副画素対から行方向には偶数であるが、4の倍数ではない列だけ離れた副画素対は基準副画素対と同一ゲート線、反対位置のデータ線に連結する。
(5)第2副画素行とこれに隣接した第3副画素行の各副画素対又は第1副画素行とこれに隣接した第4副画素行の各副画素対に対しては(1)乃至(4)と同様な方式で配列するが、行方向に一つの熱ずつ外れるように配置する。
このようにすれば、共通電極270に対してだけでなく、ゲート線及びデータ線に対しても同色の副画素別極性反転が行われるので、全ての形態のクロストークが無くなる。
以上、データ駆動部500が2×1反転を行うことを考慮したが、2N×1反転をする場合には各色相別に見る時N×1反転を行うことになる。
2.1及び2.2に提示した原則を拡張すれば4色画素構造だけでなくその他の多数色の画素構造で所望の多様な形態の反転を実現することができる。
前記碁盤構造では2×2行列形態に配列された副画素からなる画素を考慮したが、これを画素でなく一つの副画素群として見なせばよい。つまり、各副画素群は縦に隣接した二つの副画素対を含み、その中で一つの副画素対を両者の間に位置した同一なゲート線、反対側データ線に連結し、他の副画素対は互いに反対側ゲート線に連結する。
一方、各副画素群で第1列の副画素対が同一ゲート線に連結されているとし、第1行、第1列の副画素(以下、“第1副画素”と言う)を(i、j)とする。
第1行、第2列の副画素(以下、“第3副画素”と)言うは(i-1、j+1)又は(i-1、j+2)であり、第1副画素に対して前者の場合には同一極性、後者の場合には反対極性になる。
これを表示領域全体にわたって配列する時には次のような順に配列する。
(2)基準副画素対から行方向に奇数列だけ離れた副画素対は互いに反対側ゲート線に連結する。
(4)列方向にはデータ駆動部500に印加される反転制御信号RVSを制御して所望の行単位で極性を反転させる。
例えば、碁盤構造の4色画素配列では画素内部の副画素配置を考慮する必要がなく、接合副画素の配置とデータ駆動部500の反転形態のみを考慮すればよい。行方向には接合画素を交互に配置すれば色相別N×1反転、2つずつ交互に配置すれば色相別N×2反転などとなる。列方向にはデータ駆動部500の反転形態を考慮しなければならないが、例えば、列反転や狭い意味のドット反転の場合、接合画素を交互に配置すれば色相別1×N反転、2つずつ交互に配置すれば色相別2×N反転などとなる。
このような配置を三色画素構造の場合にも適用することができる。
例えば、前記で定義した第1副画素が(i、j)であり、データ駆動部500がドット反転すれば第3副画素を(i-1、j+2)とし、第4副画素を(i+1、j+1)とすれば、一つの副画素群内で隣接した副画素は極性が反対となる。したがって、同一な副画素群のみを行方向及び列方向に継続して配列すれば色相別1×1ドット反転形態が実現される。データ駆動部500が列反転を行い、第3副画素を(i-1、j+1)とし、第4副画素を(i+1、j+2)とすれば、色相別1×1ドット反転形態が実現される。
以上で説明した帯状構造と碁盤構造の画素配列を有する4色液晶表示装置では一つの行の副画素が互いに異なるゲート線に連結されており、一つのデータ線には互いに異なる色相の副画素が連結されているので、入力される映像データの配列を信号制御部600又はデータ駆動部500で変える必要がある。このために帯状構造では1行分量のデータを保存するラインバッファーが必要であり、碁盤構造では2行分量のデータを保存するラインバッファーが必要である。これらを利用して入力データをいったん保存した後、再配置して出力する。
Claims (4)
- 行列形態に配列されている複数の画素であって、各画素が複数の副画素を有し、各副画
素がスイッチング素子を有しているように構成された複数の画素と、
前記副画素のひとつのスイッチング素子を通じて副画素のひとつに連結され、前記スイッチング素子を導通または遮断させるゲート信号を伝達する複数のゲート線と、
前記副画素の対応するひとつのスイッチング素子を通じて対応する副画素のひとつに連結され、データ電圧を伝達する複数のデータ線とを含み、
前記副画素は三原色と白色を表示し、
前記副画素のうち同一列にある隣り合う2つの画素において、同一色相を有する副画素に印加される電圧の極性は互いに異なり、
1つの行における同一色相の副画素の少なくともひとつは第1ゲート線に接続され、
前記第1ゲート線は前記少なくともひとつの同一色相の副画素の上側に配置され、
前記行における同一色相の副画素のその他は、第2ゲート線に接続され、
前記第2ゲート線は前記同一色相の副画素のその他の下側に配置され、
前記データ線を通じてデータ電圧を印加し、N行×1列毎に1回ずつ反転させる(Nは自然数)または列反転させるデータ駆動部をさらに含む、液晶表示装置。 - 前記副画素のうちの同一列の副画素は同一色相を表示する、請求項1に記載の液晶表示
装置。 - 前記副画素は、互いに隣接しその間のゲート線に接続される第1の副画素対と、互いに
隣接しそれぞれ反対側のゲート線に接続される第2の副画素対と、を有している、請求項2に記載の液晶表示装置。 - 同一行にある同一色相の副画素の少なくともひとつはその左側に配置されたデータ線に
接続され、同一行にある同一色相の副画素のその他はそれぞれの右側に配置されたデータ線に接続されている、請求項1に記載の液晶表示装置。
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