JP4638564B2 - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置（liquid crystal display：以下“ＬＣＤ”と略称する）及びその駆動方法に関するもので、特にデータ電圧の信号処理を通じてＬＣＤパネルの画素電極と隣接データ線との間のカップリング容量によって生ずる隣接画素間の明るさの差を無くすためのものであり、また二つの画素が短絡した場合に生ずる画素結合を防止するためのものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＣＤは二つの基板の間に注入されている誘電率異方性を有する液晶物質に電界を印加し、この電界の強さを調節して基板を透過する光の量を調節することによって、所望する画像信号を得る表示装置である。
かかるＬＣＤの一つの基板上には互いに平行な複数のゲート線とこのゲート線と絶縁されて交差する複数のデータ線が形成され、これらゲート線とデータ線によって囲まれた領域が一つの画素領域を形成する。ゲート線とデータ線が交差する部分に薄膜トランジスタ（thin film transistor：以下“ＴＦＴ”と称する）が形成されている。このＴＦＴはゲート電極、ドレーン電極、ソース電極を有している。ドレーン電極には画素電極が連結され、画素電極が形成されている基板とこれに向き合っている対向基板との間に液晶物質が注入される。この時、共通電極はこの対向基板に存在する可能性もあり、画素電極とともに同じ基板に存在する可能性もある。
【０００３】
このようなＬＣＤパネルの動作を説明すると次の通りである。
まず、表示しようとするゲート線に連結されたゲート電極にゲートオン電圧を印加してＴＦＴを導通させた後、画像信号を表わすデータ電圧をデータ線を通じてソース電極に印加して、このデータ電圧がＴＦＴのチャンネルを通じてドレーン画素電極に印加されるようにする。そうすると、前記データ電圧が画素電極に伝達され、画素電極と共通電極の電位差によって電界が形成される。この電界の強さはデータ電圧の大きさによって調節され、この電界の強さによって基板に透過する光の量が調節される。
【０００４】
この場合、画素電極と対向基板との間にある液晶物質に電界が続けて同じ方向に印加されると液晶が劣化するので、電界の方向を変えつづけなければならない。すなわち、共通電極電圧に対する画素電極電圧（データ電圧）値を正、負交互にしなければならない。
かかる駆動方式を反転駆動方式と言い、従来の反転駆動方式としてはフレーム（frame)反転、ライン（line）反転、ドット（dot)反転、コラム（column）反転駆動方式がある。
【０００５】
フレーム反転は、共通電極電圧に対する画素電極電圧の極性がフレーム周期で変わるもので、フレーム単位で画素電極電圧の極性が変わるので残像またはフリッカなどの現象が現れやすいという問題点がある。
ライン反転は、水平周期で共通電極電圧に対する画素電極電圧の極性が変わるもので、データ線と共通電極とのカップリング容量（coupling capacitance）と画素電極と共通電極とのカップリング容量とによって生ずる相互電圧の揺れによってクロストーク（crosstalk)が生ずるという問題点がある。
【０００６】
従って、従来は主にドット反転とコラム反転の駆動方式を使っており、かかるような反転方式を図１（ａ）及び図１（ｂ）に図示した。
ここで、（＋）は共通電圧に対する画素電圧が正であることを意味し、（−）は負であることを意味する。図１（ａ）はドット反転駆動方式を表わすもので、上下左右に各々隣接した画素ごとに極性が異なって配列されてある。図１（ｂ）はコラム反転駆動方式を表わしたもので、一つのコラム内の画素の極性は同一に、隣接した画素のコラムの極性は異なって配列されている。
【０００７】
かかるドット及びコラムの反転によると、ＬＣＤ駆動の基本方式である一行（row)ごとに画素をリプレーさせることにおいて、共通電極電圧に対して正の極性と負の極性を有するデータ電圧が同じ画素数分だけ印加される。したがって、ライン反転とは違ってデータ線と共通電極とのカップリング容量と画素電極と共通電極とのカップリング容量とによって生ずる相互電圧の揺れを相殺することができる。
【０００８】
しかし、前記ドット反転及びコラム反転駆動方式においても以下で説明するような問題点がある。
実際の画素電極及びデータ線のパターン工程では誤整列（misalignment）及び線幅の差が発生して画素電極と隣接データ線との間のカップリング容量が変わる。
【０００９】
図２は図１（ａ）及び図１（ｂ）に図示した従来の反転駆動方式において、画素電極とデータ線との間の誤整列状態を表わす図面である。このような誤整列及び線幅の差は、基板を分割していろいろな領域に分けてパターン化する工程で特に多く発生する。
図２に図示したようにＰａ、Ｐｂは各々互いに分割されてパターン化される隣接した画素電極であり、Ｖp-a 、Ｖp-b は各々画素電極Ｐａ、Ｐｂの電圧である。ここでＶp-a は共通電極電圧に比べて負の電圧が印加され、Ｖp-b は正の電圧が印加されると仮定する。
【００１０】
画素電極と隣接するデータ線との距離は同一に設計するが、実際のパターンは誤整列と線幅の差によって各データ線であるＤ１、Ｄ２、Ｄ３とＰａ、Ｐｂとの間の距離は異なり、これによって画素電極とデータ線とのカップリング容量値が変わる。
要するに、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を基準にしてＰａが左側に、Ｐｂが右側に移動したとすると、その容量値はＣa-d1＞Ｃa-d2、Ｃb-d2＜Ｃb-d3となる。ここでＣa-d1、Ｃa-d2は各々画素電極Ｐａとデータ線Ｄ１、Ｄ２とのカップリング容量を表わし、Ｃb-d2、Ｃb-d3は各々画素電極Ｐｂとデータ線Ｄ２、Ｄ３とのカップリング容量を表わす。
【００１１】
データ線Ｄ１、Ｄ２の電圧変動量Ｖd1、Ｖd2とカップリング容量Ｃa-d1、Ｃa-d2とによる画素電極の影響を表わす等価回路を図３に図示した。
図３で、Ｖp は画素電極の電圧を表わし、Ｃ1 は液晶容量を表わす。図３において共通電極電圧は定数値であるので接地レベルとして表わし、回路解釈を簡単にするために蓄積容量は無視した。かかる回路によると、電荷量保存の法則によって次の式が成立する。
【００１２】
（Ｖd1−Ｖp ）×Ｃa-d1＋（Ｖd2−Ｖp ）×Ｃa-d2＝Ｃ1 ×Ｖp
従って、Ｖp ＝（Ｖd1×Ｃa-d1＋Ｖd2×Ｃa-d2）／（Ｃa-d1＋Ｃa-d2＋Ｃ1 ）となる。一般に液晶容量はカップリング容量よりはるかに大きいため前記式は次のように近似する。
Ｖp ＝（Ｖd1×Ｃa-d1＋Ｖd2×Ｃa-d2）／Ｃ1
前記式からわかるように、Ｖp はカップリング容量が大きい方のデータ電圧の影響をより多く受けるようになる。
【００１３】
図４は図２に図示したパターンをドットまたはコラム反転駆動させる場合に、時間による電圧の変動分を表わす図面である。
前記で説明したように、Ｃa-d1＞Ｃa-d2であるのでＶd2よりＶd1の影響が大きくなり、これによってＶp-a はＶd1の電圧の方に引張られるようになる。
一方、Ｃb-d2＜Ｃb-d3であるのでＶd2よりＶd3の影響がさらに大きくなり、これによってＶp-b はＶd3の電圧のほうに引張られるようになる。
【００１４】
すなわち、図４でＶp-a の本来の値は点線で図示したように共通電圧に比べて一定して小さい値になるべきであるが、実際にはカップリング容量によってＶd1の方に引張られるようになる。同様にＶp-b も共通電圧に比べて一定して大きい値になるべきであるが、実際にはＶd3のほうに引張られるようになる。
従って、Ｖp-a の実効値（Root Mean Square：ＲＭＳ）は本来の値より小さく、Ｖp-b の実効値は大きくなって二つの画素間の明るさが変わるという問題点が生ずる。
【００１５】
また、図５（ａ）に図示したように従来のドット反転及びコラム反転駆動方式によると、正常状態で共通電圧（Ｖｃｏｍ）を中心にＶp-a は負の値になり、Ｖp-b は正の値になってブラック状態を表示することができる。しかし、図５（ｂ）に図示したように隣接する二つの画素の電極が短絡すると、Ｖp-a とＶp-b とは二つの電圧の平均値となって共通電圧と同一になる。従って、二つの画素はいつもホワイト状態を表わすようになって欠点として認知される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決するためのもので、画素電極と隣接データ線との間のカップリング容量によって生ずる隣接画素間の明るさの変化を無くすためのものであり、また二つの画素が短絡した場合に生ずる画素の欠点を防止するためのものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の液晶表示装置の駆動方法によると、
行列形態に配列される複数の画素に共通電圧とデータ電圧とを次のように印加する。すなわち、同じ画素行にあって隣接する二つ以上の画素よりなる画素群を単位にして、データ電圧が共通電圧に対して極性が反転するようにする。
【００１８】
ここで、画素群は三つの画素を有するのが好ましく、この画素は各々レッド、グリーン、ブルー画素であるのが好ましい。
この時、同列にある隣接する画素群は同じ極性が印加されてもよく、互いに異なる極性が印加されても良い。
本発明の液晶表示装置パネルは、基板と、複数個のゲート線と、このゲート線に絶縁されて交差する複数個のデータ線に定義される複数個の画素とを含む。ここで、複数個の画素には共通電圧が印加され、複数個のデータ線にはデータ電圧が印加される。このデータ電圧は同じ画素行にあって、隣接する二つ以上の画素を含む画素群を単位にして、共通電圧に対して極性が反転するように印加される。
【００１９】
また、画素群に隣接するデータ線とこのデータ線に隣接する画素との距離ｄ２は、画素群と交差するデータ線とこのデータ線に隣接する画素との距離ｄ１の２倍ないし６倍であるのが好ましく、特にｄ２がｄ１の４倍であるのが好ましい。
そしてゲート線は第１ゲート線と第２ゲート線とに二重化され、第１ゲート線と第２ゲート線とを連結する連結部をさらに含むのが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を参照して本発明の実施例に対して詳しく説明する。
図６（ａ）と図６（ｂ）は本発明の実施例による反転駆動方式を表わす図面である。
図６（ａ）では三つのコラムごとに共通電圧を中心にして極性を反転させ、また一つの列ごとに極性を反転させる。三つのコラム画素ごとにレッドＲ、グリーンＧ、ブルーＢ画素が存在するＬＣＤにおいて、かかるように駆動するものはＲＧＢを一つの単位とするドット反転のように動作する。
【００２１】
一方、図６（ｂ）は三つのコラムごとに共通電圧を中心にして極性を反転させる。かかるように駆動するものはＲＧＢを単位とするコラム反転のように動作する。
図７は図６（ａ）及び図６（ｂ）のような反転駆動方式で駆動する場合における、画素電極とデータ線との間の誤整列状態を表わす。
【００２２】
図７に図示したようにＰａ、Ｐｂは各々互いに分割されてパターンされる隣接している画素電極であり、Ｖp-a 、Ｖp-b は各々画素電極Ｐａ、Ｐｂの電圧である。ここで、Ｖp-a とＶp-b はすべて負の電圧が印加される。また、図２と同様にＤ１、Ｄ２、Ｄ３を基準にしてＰａが左側に、Ｐｂが右側に移動したと仮定するとその容量値はＣa-d1＞Ｃa-d2、Ｃb-d2＜Ｃb-d3になる。ここで、Ｃa-d1、Ｃa-d2は各々画素電極Ｐａとデータ線Ｄ１、Ｄ２とのカップリング容量を表わし、Ｃb-d2、Ｃb-d3は各々画素電極Ｐｂとデータ線Ｄ２、Ｄ３とのカップリング容量を表わす。
【００２３】
図８は図６に図示した反転駆動方式において、隣接する画素での時間による電圧の変動分を表わす。前述したように画素電圧はカップリング容量が大きい方のデータ電圧の影響をより受ける。
従って、画素Ｐａの電圧Ｖp-a はＣa-d1＞Ｃa-d2になってＶd2よりＶd1の影響がより大きくなるが、Ｖd1とＶd2が同一な位相で動くため、Ｖp-a は同じ方向（図８では上側）に引張られる。同様に画素Ｐｂの電圧Ｖp-b はＣb-d2＜Ｃb-d3になってＶd2よりＶd3の影響がさらに大きくなるが、Ｖd3とＶd2が同一な位相で動くためＶp-b は同じ方向（図８では上側）に引張られる。
【００２４】
すなわち、Ｖp-a とＶp-b はたとえ図８で図示した点線のようになるのではなくても、カップリング容量によって同一方向にシフトされるので隣接する二つの画素間の実効（ＲＭＳ）電圧はほとんど同じになる。従ってＲＧＢを一つの単位とする画素群内の隣接画素間には従来のような明るさの差は発生しない。
また、図６（ａ）及び図６（ｂ）に図示した反転駆動方式によると、図９に図示したように正常状態で共通電圧（Ｖｃｏｍ）を中心にしてＶp-a とＶp-b 全てが負の値になってブラック状態を表示する。一方、二つの画素電極が短絡するとしてもＶp-a とＶp-b はすべて負の値になるため正常状態のようにブラック状態を表わすようになる。したがって、本発明の実施例によると、隣接する画素間の短絡が生じた場合にも画素の欠陥として見なされない。
【００２５】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に図示した本発明の実施例によると、三つのコラム画素を一つの単位として反転させたが、その他の数のコラム画素を一つの単位として反転させても良い。
前記本発明の実施例によっても次のような問題点がある。すなわち、図６（ａ）及び図６（ｂ）に図示した反転駆動方式においても一つの単位として駆動されるＲＧＢ画素とこれに隣接するＲＧＢ画素との間には従来のドット反転及びコラム反転と同様にカップリング容量による二つの画素間の明るさの差が発生し、二つの画素が短絡する場合に画素欠陥となる。しかし、この場合にも従来のドット反転及びコラム反転の場合に比べて１／３の確率の減少をもたらす。
【００２６】
かかるようなＲＧＢ画素とこれに隣接するＲＧＢ画素との間に生ずる明るさの変化と画素の欠陥を防止するための画素構造の変形例を図１０に図示した。
図１０で、ブルーＢの画素電極と右側のデータ線Ｄ４との間の距離は充分に隔離されており（図面でｄ２で表わす）、残りの画素とこれに隣接する距離ｄ１はできるだけ小さく維持されている。
【００２７】
かかるようにブルー画素電極とデータ線との距離が充分に隔離されれば、カップリング容量が小さくなるのでカップリング容量による明るさ不良を減少させることができるだけでなく、ＲＧＢ内の画素電極とこれに隣接するＲＧＢ画素電極が短絡する確率を減らすことができる。また、充分な隔離距離を有するので短絡が発生する時にもレーザーなどを用いた切断が容易になる。
【００２８】
しかし、かかるように画素とデータとの間の距離を大きくすると開口率の減少をもたらすので、本実施例ではＲＧＢ３つの画素の中の一部分だけ隔離距離ｄ２を広くし、残りの部分ｄ１はできるだけ隔離距離を短くした。本実施例によると、ｄ２をｄ１の２倍ないし６倍にした場合に好ましい結果が得られ、特にｄ２をｄ１の４倍にする場合、もっとも好ましい結果を得た。
【００２９】
一方、図１０に図示したようにゲート線が第１ゲート線Ｇｎと第２ゲート線Ｇｎ′に二重化されている場合には、第１ゲート線と第２ゲート線との間に連結部Ｃを取り付けると次のような理由によってカップリング容量に起因する明るさ不良がさらに防止できる。
この連結部には主にデータ電圧より低い電圧であるゲートオフ電圧が印加されるため画素電極とデータ線との間が電気的に遮蔽される。したがって、実際にカップリング容量が減少する効果が生じてカップリングの容量に起因する明るさ不良がさらに防止される。この時、連結部はＲＧＢ画素群とこれに隣接するＲＧＢ画素群との間に形成するのが好ましい。
【００３０】
一方、前記のように配線間に連結部を設けることにより明るさ不良を除去する方法はＩＰＳ（In Plane Switching）モードでも使える。
図１１はＩＰＳモードに適用される画素構造の変形例を表わす。図１１で、データ線１０とゲート線２０とが交差する付近にソース電極、ドレーン電極、ゲート電極を有するＴＦＴ８０が形成され、このゲート電極に画素電極３０が二重化された構造で連結される。ゲート線２０に平行に第１共通線５０と第２共通線６０が配列され、この共通線５０、６０間に共通電極４０が連結される。共通電極４０は二重化された画素電極３０の間に配置される。
【００３１】
この共通線５０、６０の間には共通電極４０の以外にも連結部７０が連結されるが、この連結部７０は図１０に図示した画素構造と同様に画素電極３０とデータ線１０との間を電気的に遮蔽させるためのものである。すなわち、共通電圧が連結部７０に印加され、この共通電圧によって画素電極とデータ線との間が電気的に遮蔽されるので、画素電極とデータ線との間のカップリング容量に起因する明るさ不良を最少化することができる。このような連結部はＲＧＢ画素群とこれに隣接する画素群との間に形成するのが好ましい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によると、画素電極と隣接データ線との間のカップリング容量によって生ずる隣接画素間の明るさの変化を減少することができ、また二つの画素が短絡した場合に生ずる画素欠陥を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のドット反転駆動方式及びをコラム反転駆動方式を表わす図面。
【図２】図１（ａ）及び図１（ｂ）に図示した従来の反転駆動方式において、画素電極とデータ線との間の誤整列状態を表わす図面。
【図３】電圧変動量とカップリング容量とによる画素電極電圧の影響を表わす等価回路図。
【図４】図２に図示したパターンをドット反転駆動方式で駆動させる場合において、時間に伴う電圧の変動分を表わす図面。
【図５】図２で正常状態である画素にデータ電圧が印加された状態及び図２に図示した画素が短絡される場合にこの画素にデータ電圧が印加された状態を表わすを表わす図面。
【図６】本発明の実施例による反転駆動方式を表わす図面。
【図７】図６（ａ）及び図６（ｂ）に図示した従来の反転駆動方式において、画素電極とデータ線との間の誤整列状態を表わす図面。
【図８】図７に図示したパターンを本発明の実施例の反転駆動方式で駆動させる場合において、時間による電圧の変動分を表わす図面。
【図９】図７で正常状態である場合と画素が短絡した場合とに、この画素にデータ電圧が印加された状態を表わす図面。
【図１０】本発明の他の画素の構造例を表わす図面。
【図１１】ＩＰＳ（In Plane Switching）モードに適用される画素構造の変形例を表わす図面。
【符号の説明】
１０ データ線
２０ ゲート線
３０ 画素電極
４０ 共通電極
５０、６０ 共通線
７０ 連結部
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置（liquid crystal display：以下“ＬＣＤ”と略称する）及びその駆動方法に関するもので、特にデータ電圧の信号処理を通じてＬＣＤパネルの画素電極と隣接データ線との間のカップリング容量によって生ずる隣接画素間の明るさの差を無くすためのものであり、また二つの画素が短絡した場合に生ずる画素結合を防止するためのものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＣＤは二つの基板の間に注入されている誘電率異方性を有する液晶物質に電界を印加し、この電界の強さを調節して基板を透過する光の量を調節することによって、所望する画像信号を得る表示装置である。
かかるＬＣＤの一つの基板上には互いに平行な複数のゲート線とこのゲート線と絶縁されて交差する複数のデータ線が形成され、これらゲート線とデータ線によって囲まれた領域が一つの画素領域を形成する。ゲート線とデータ線が交差する部分に薄膜トランジスタ（thin film transistor：以下“ＴＦＴ”と称する）が形成されている。このＴＦＴはゲート電極、ドレーン電極、ソース電極を有している。ドレーン電極には画素電極が連結され、画素電極が形成されている基板とこれに向き合っている対向基板との間に液晶物質が注入される。この時、共通電極はこの対向基板に存在する可能性もあり、画素電極とともに同じ基板に存在する可能性もある。
【０００３】
このようなＬＣＤパネルの動作を説明すると次の通りである。
まず、表示しようとするゲート線に連結されたゲート電極にゲートオン電圧を印加してＴＦＴを導通させた後、画像信号を表わすデータ電圧をデータ線を通じてソース電極に印加して、このデータ電圧がＴＦＴのチャンネルを通じてドレーン画素電極に印加されるようにする。そうすると、前記データ電圧が画素電極に伝達され、画素電極と共通電極の電位差によって電界が形成される。この電界の強さはデータ電圧の大きさによって調節され、この電界の強さによって基板に透過する光の量が調節される。
【０００４】
この場合、画素電極と対向基板との間にある液晶物質に電界が続けて同じ方向に印加されると液晶が劣化するので、電界の方向を変えつづけなければならない。すなわち、共通電極電圧に対する画素電極電圧（データ電圧）値を正、負交互にしなければならない。
かかる駆動方式を反転駆動方式と言い、従来の反転駆動方式としてはフレーム（frame)反転、ライン（line）反転、ドット（dot)反転、コラム（column）反転駆動方式がある。
【０００５】
フレーム反転は、共通電極電圧に対する画素電極電圧の極性がフレーム周期で変わるもので、フレーム単位で画素電極電圧の極性が変わるので残像またはフリッカなどの現象が現れやすいという問題点がある。
ライン反転は、水平周期で共通電極電圧に対する画素電極電圧の極性が変わるもので、データ線と共通電極とのカップリング容量（coupling capacitance）と画素電極と共通電極とのカップリング容量とによって生ずる相互電圧の揺れによってクロストーク（crosstalk)が生ずるという問題点がある。
【０００６】
従って、従来は主にドット反転とコラム反転の駆動方式を使っており、かかるような反転方式を図１（ａ）及び図１（ｂ）に図示した。
ここで、（＋）は共通電圧に対する画素電圧が正であることを意味し、（−）は負であることを意味する。図１（ａ）はドット反転駆動方式を表わすもので、上下左右に各々隣接した画素ごとに極性が異なって配列されてある。図１（ｂ）はコラム反転駆動方式を表わしたもので、一つのコラム内の画素の極性は同一に、隣接した画素のコラムの極性は異なって配列されている。
【０００７】
かかるドット及びコラムの反転によると、ＬＣＤ駆動の基本方式である一行（row)ごとに画素をリプレーさせることにおいて、共通電極電圧に対して正の極性と負の極性を有するデータ電圧が同じ画素数分だけ印加される。したがって、ライン反転とは違ってデータ線と共通電極とのカップリング容量と画素電極と共通電極とのカップリング容量とによって生ずる相互電圧の揺れを相殺することができる。
【０００８】
しかし、前記ドット反転及びコラム反転駆動方式においても以下で説明するような問題点がある。
実際の画素電極及びデータ線のパターン工程では誤整列（misalignment）及び線幅の差が発生して画素電極と隣接データ線との間のカップリング容量が変わる。
【０００９】
図２は図１（ａ）及び図１（ｂ）に図示した従来の反転駆動方式において、画素電極とデータ線との間の誤整列状態を表わす図面である。このような誤整列及び線幅の差は、基板を分割していろいろな領域に分けてパターン化する工程で特に多く発生する。
図２に図示したようにＰａ、Ｐｂは各々互いに分割されてパターン化される隣接した画素電極であり、Ｖp-a 、Ｖp-b は各々画素電極Ｐａ、Ｐｂの電圧である。ここでＶp-a は共通電極電圧に比べて負の電圧が印加され、Ｖp-b は正の電圧が印加されると仮定する。
【００１０】
画素電極と隣接するデータ線との距離は同一に設計するが、実際のパターンは誤整列と線幅の差によって各データ線であるＤ１、Ｄ２、Ｄ３とＰａ、Ｐｂとの間の距離は異なり、これによって画素電極とデータ線とのカップリング容量値が変わる。
要するに、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を基準にしてＰａが左側に、Ｐｂが右側に移動したとすると、その容量値はＣa-d1＞Ｃa-d2、Ｃb-d2＜Ｃb-d3となる。ここでＣa-d1、Ｃa-d2は各々画素電極Ｐａとデータ線Ｄ１、Ｄ２とのカップリング容量を表わし、Ｃb-d2、Ｃb-d3は各々画素電極Ｐｂとデータ線Ｄ２、Ｄ３とのカップリング容量を表わす。
【００１１】
データ線Ｄ１、Ｄ２の電圧変動量Ｖd1、Ｖd2とカップリング容量Ｃa-d1、Ｃa-d2とによる画素電極の影響を表わす等価回路を図３に図示した。
図３で、Ｖp は画素電極の電圧を表わし、Ｃ1 は液晶容量を表わす。図３において共通電極電圧は定数値であるので接地レベルとして表わし、回路解釈を簡単にするために蓄積容量は無視した。かかる回路によると、電荷量保存の法則によって次の式が成立する。
【００１２】
（Ｖd1−Ｖp ）×Ｃa-d1＋（Ｖd2−Ｖp ）×Ｃa-d2＝Ｃ1 ×Ｖp
従って、Ｖp ＝（Ｖd1×Ｃa-d1＋Ｖd2×Ｃa-d2）／（Ｃa-d1＋Ｃa-d2＋Ｃ1 ）となる。一般に液晶容量はカップリング容量よりはるかに大きいため前記式は次のように近似する。
Ｖp ＝（Ｖd1×Ｃa-d1＋Ｖd2×Ｃa-d2）／Ｃ1
前記式からわかるように、Ｖp はカップリング容量が大きい方のデータ電圧の影響をより多く受けるようになる。
【００１３】
図４は図２に図示したパターンをドットまたはコラム反転駆動させる場合に、時間による電圧の変動分を表わす図面である。
前記で説明したように、Ｃa-d1＞Ｃa-d2であるのでＶd2よりＶd1の影響が大きくなり、これによってＶp-a はＶd1の電圧の方に引張られるようになる。
一方、Ｃb-d2＜Ｃb-d3であるのでＶd2よりＶd3の影響がさらに大きくなり、これによってＶp-b はＶd3の電圧のほうに引張られるようになる。
【００１４】
すなわち、図４でＶp-a の本来の値は点線で図示したように共通電圧に比べて一定して小さい値になるべきであるが、実際にはカップリング容量によってＶd1の方に引張られるようになる。同様にＶp-b も共通電圧に比べて一定して大きい値になるべきであるが、実際にはＶd3のほうに引張られるようになる。
従って、Ｖp-a の実効値（Root Mean Square：ＲＭＳ）は本来の値より小さく、Ｖp-b の実効値は大きくなって二つの画素間の明るさが変わるという問題点が生ずる。
【００１５】
また、図５（ａ）に図示したように従来のドット反転及びコラム反転駆動方式によると、正常状態で共通電圧（Ｖｃｏｍ）を中心にＶp-a は負の値になり、Ｖp-b は正の値になってブラック状態を表示することができる。しかし、図５（ｂ）に図示したように隣接する二つの画素の電極が短絡すると、Ｖp-a とＶp-b とは二つの電圧の平均値となって共通電圧と同一になる。従って、二つの画素はいつもホワイト状態を表わすようになって欠点として認知される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決するためのもので、画素電極と隣接データ線との間のカップリング容量によって生ずる隣接画素間の明るさの変化を無くすためのものであり、また二つの画素が短絡した場合に生ずる画素の欠点を防止するためのものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の液晶表示装置の駆動方法によると、
行列形態に配列される複数の画素に共通電圧とデータ電圧とを次のように印加する。すなわち、同じ画素行にあって隣接する二つ以上の画素よりなる画素群を単位にして、データ電圧が共通電圧に対して極性が反転するようにする。
【００１８】
ここで、画素群は三つの画素を有するのが好ましく、この画素は各々レッド、グリーン、ブルー画素であるのが好ましい。
この時、同列にある隣接する画素群は同じ極性が印加されてもよく、互いに異なる極性が印加されても良い。
本発明の液晶表示装置パネルは、基板と、複数個のゲート線と、このゲート線に絶縁されて交差する複数個のデータ線に定義される複数個の画素とを含む。ここで、複数個の画素には共通電圧が印加され、複数個のデータ線にはデータ電圧が印加される。このデータ電圧は同じ画素行にあって、隣接する二つ以上の画素を含む画素群を単位にして、共通電圧に対して極性が反転するように印加される。
【００１９】
また、画素群に隣接するデータ線とこのデータ線に隣接する画素との距離ｄ２は、画素群と交差するデータ線とこのデータ線に隣接する画素との距離ｄ１の２倍ないし６倍であるのが好ましく、特にｄ２がｄ１の４倍であるのが好ましい。
そしてゲート線は第１ゲート線と第２ゲート線とに二重化され、第１ゲート線と第２ゲート線とを連結する連結部をさらに含むのが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を参照して本発明の実施例に対して詳しく説明する。
図６（ａ）と図６（ｂ）は本発明の実施例による反転駆動方式を表わす図面である。
図６（ａ）では三つのコラムごとに共通電圧を中心にして極性を反転させ、また一つの列ごとに極性を反転させる。三つのコラム画素ごとにレッドＲ、グリーンＧ、ブルーＢ画素が存在するＬＣＤにおいて、かかるように駆動するものはＲＧＢを一つの単位とするドット反転のように動作する。
【００２１】
一方、図６（ｂ）は三つのコラムごとに共通電圧を中心にして極性を反転させる。かかるように駆動するものはＲＧＢを単位とするコラム反転のように動作する。
図７は図６（ａ）及び図６（ｂ）のような反転駆動方式で駆動する場合における、画素電極とデータ線との間の誤整列状態を表わす。
【００２２】
図７に図示したようにＰａ、Ｐｂは各々互いに分割されてパターンされる隣接している画素電極であり、Ｖp-a 、Ｖp-b は各々画素電極Ｐａ、Ｐｂの電圧である。ここで、Ｖp-a とＶp-b はすべて負の電圧が印加される。また、図２と同様にＤ１、Ｄ２、Ｄ３を基準にしてＰａが左側に、Ｐｂが右側に移動したと仮定するとその容量値はＣa-d1＞Ｃa-d2、Ｃb-d2＜Ｃb-d3になる。ここで、Ｃa-d1、Ｃa-d2は各々画素電極Ｐａとデータ線Ｄ１、Ｄ２とのカップリング容量を表わし、Ｃb-d2、Ｃb-d3は各々画素電極Ｐｂとデータ線Ｄ２、Ｄ３とのカップリング容量を表わす。
【００２３】
図８は図６に図示した反転駆動方式において、隣接する画素での時間による電圧の変動分を表わす。前述したように画素電圧はカップリング容量が大きい方のデータ電圧の影響をより受ける。
従って、画素Ｐａの電圧Ｖp-a はＣa-d1＞Ｃa-d2になってＶd2よりＶd1の影響がより大きくなるが、Ｖd1とＶd2が同一な位相で動くため、Ｖp-a は同じ方向（図８では上側）に引張られる。同様に画素Ｐｂの電圧Ｖp-b はＣb-d2＜Ｃb-d3になってＶd2よりＶd3の影響がさらに大きくなるが、Ｖd3とＶd2が同一な位相で動くためＶp-b は同じ方向（図８では上側）に引張られる。
【００２４】
すなわち、Ｖp-a とＶp-b はたとえ図８で図示した点線のようになるのではなくても、カップリング容量によって同一方向にシフトされるので隣接する二つの画素間の実効（ＲＭＳ）電圧はほとんど同じになる。従ってＲＧＢを一つの単位とする画素群内の隣接画素間には従来のような明るさの差は発生しない。
また、図６（ａ）及び図６（ｂ）に図示した反転駆動方式によると、図９に図示したように正常状態で共通電圧（Ｖｃｏｍ）を中心にしてＶp-a とＶp-b 全てが負の値になってブラック状態を表示する。一方、二つの画素電極が短絡するとしてもＶp-a とＶp-b はすべて負の値になるため正常状態のようにブラック状態を表わすようになる。したがって、本発明の実施例によると、隣接する画素間の短絡が生じた場合にも画素の欠陥として見なされない。
【００２５】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に図示した本発明の実施例によると、三つのコラム画素を一つの単位として反転させたが、その他の数のコラム画素を一つの単位として反転させても良い。
前記本発明の実施例によっても次のような問題点がある。すなわち、図６（ａ）及び図６（ｂ）に図示した反転駆動方式においても一つの単位として駆動されるＲＧＢ画素とこれに隣接するＲＧＢ画素との間には従来のドット反転及びコラム反転と同様にカップリング容量による二つの画素間の明るさの差が発生し、二つの画素が短絡する場合に画素欠陥となる。しかし、この場合にも従来のドット反転及びコラム反転の場合に比べて１／３の確率の減少をもたらす。
【００２６】
かかるようなＲＧＢ画素とこれに隣接するＲＧＢ画素との間に生ずる明るさの変化と画素の欠陥を防止するための画素構造の変形例を図１０に図示した。
図１０で、ブルーＢの画素電極と右側のデータ線Ｄ４との間の距離は充分に隔離されており（図面でｄ２で表わす）、残りの画素とこれに隣接する距離ｄ１はできるだけ小さく維持されている。
【００２７】
かかるようにブルー画素電極とデータ線との距離が充分に隔離されれば、カップリング容量が小さくなるのでカップリング容量による明るさ不良を減少させることができるだけでなく、ＲＧＢ内の画素電極とこれに隣接するＲＧＢ画素電極が短絡する確率を減らすことができる。また、充分な隔離距離を有するので短絡が発生する時にもレーザーなどを用いた切断が容易になる。
【００２８】
しかし、かかるように画素とデータとの間の距離を大きくすると開口率の減少をもたらすので、本実施例ではＲＧＢ３つの画素の中の一部分だけ隔離距離ｄ２を広くし、残りの部分ｄ１はできるだけ隔離距離を短くした。本実施例によると、ｄ２をｄ１の２倍ないし６倍にした場合に好ましい結果が得られ、特にｄ２をｄ１の４倍にする場合、もっとも好ましい結果を得た。
【００２９】
一方、図１０に図示したようにゲート線が第１ゲート線Ｇｎと第２ゲート線Ｇｎ′に二重化されている場合には、第１ゲート線と第２ゲート線との間に連結部Ｃを取り付けると次のような理由によってカップリング容量に起因する明るさ不良がさらに防止できる。
この連結部には主にデータ電圧より低い電圧であるゲートオフ電圧が印加されるため画素電極とデータ線との間が電気的に遮蔽される。したがって、実際にカップリング容量が減少する効果が生じてカップリングの容量に起因する明るさ不良がさらに防止される。この時、連結部はＲＧＢ画素群とこれに隣接するＲＧＢ画素群との間に形成するのが好ましい。
【００３０】
一方、前記のように配線間に連結部を設けることにより明るさ不良を除去する方法はＩＰＳ（In Plane Switching）モードでも使える。
図１１はＩＰＳモードに適用される画素構造の変形例を表わす。図１１で、データ線１０とゲート線２０とが交差する付近にソース電極、ドレーン電極、ゲート電極を有するＴＦＴ８０が形成され、このゲート電極に画素電極３０が二重化された構造で連結される。ゲート線２０に平行に第１共通線５０と第２共通線６０が配列され、この共通線５０、６０間に共通電極４０が連結される。共通電極４０は二重化された画素電極３０の間に配置される。
【００３１】
この共通線５０、６０の間には共通電極４０の以外にも連結部７０が連結されるが、この連結部７０は図１０に図示した画素構造と同様に画素電極３０とデータ線１０との間を電気的に遮蔽させるためのものである。すなわち、共通電圧が連結部７０に印加され、この共通電圧によって画素電極とデータ線との間が電気的に遮蔽されるので、画素電極とデータ線との間のカップリング容量に起因する明るさ不良を最少化することができる。このような連結部はＲＧＢ画素群とこれに隣接する画素群との間に形成するのが好ましい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によると、画素電極と隣接データ線との間のカップリング容量によって生ずる隣接画素間の明るさの変化を減少することができ、また二つの画素が短絡した場合に生ずる画素欠陥を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のドット反転駆動方式及びをコラム反転駆動方式を表わす図面。
【図２】図１（ａ）及び図１（ｂ）に図示した従来の反転駆動方式において、画素電極とデータ線との間の誤整列状態を表わす図面。
【図３】電圧変動量とカップリング容量とによる画素電極電圧の影響を表わす等価回路図。
【図４】図２に図示したパターンをドット反転駆動方式で駆動させる場合において、時間に伴う電圧の変動分を表わす図面。
【図５】図２で正常状態である画素にデータ電圧が印加された状態及び図２に図示した画素が短絡される場合にこの画素にデータ電圧が印加された状態を表わすを表わす図面。
【図６】本発明の実施例による反転駆動方式を表わす図面。
【図７】図６（ａ）及び図６（ｂ）に図示した従来の反転駆動方式において、画素電極とデータ線との間の誤整列状態を表わす図面。
【図８】図７に図示したパターンを本発明の実施例の反転駆動方式で駆動させる場合において、時間による電圧の変動分を表わす図面。
【図９】図７で正常状態である場合と画素が短絡した場合とに、この画素にデータ電圧が印加された状態を表わす図面。
【図１０】本発明の他の画素の構造例を表わす図面。
【図１１】ＩＰＳ（In Plane Switching）モードに適用される画素構造の変形例を表わす図面。
【符号の説明】
１０ データ線
２０ ゲート線
３０ 画素電極
４０ 共通電極
５０、６０ 共通線
７０ 連結部
Claims (9)
- 基板と、
前記基板上に形成されている複数のゲート線と、
前記基板上に形成されてデータ電圧を伝達し、前記ゲート線と絶縁されて交差する複数のデータ線と、
前記ゲート線とデータ線によって定義される複数の画素とを含み、
前記複数の画素に共通電圧が印加され、
前記データ電圧は、同じ画素行にあって二つ以上の画素よりなる画素群を単位にして前記共通電圧に対して極性が反転して印加され、
前記画素群に隣接する他の画素群の前記画素群に近接するデータ線と、前記画素群中の前記他の画素群に隣接する画素の画素電極との距離ｄ２は、前記画素群に隣接する他の画素群の前記画素群に近接するデータ線以外のデータ線と、このデータ線と隣接する画素電極であって、当該データ線がデータ電圧を印加する画素と同じ画素群に含まれる画素の画素電極との距離ｄ１の２倍ないし６倍である液晶表示装置。 - 前記画素群は三つの画素を有する請求項１に記載の液晶表示装置。
- 前記画素群はレッド、グリーン、ブルーの画素を有する請求項２に記載の液晶表示装置。
- 前記ｄ２は前記ｄ１の４倍である請求項１に記載の液晶表示装置。
- 前記ゲートは第１ゲート線と第２ゲート線とで二重化されており、
前記第１ゲート線と第２ゲート線とを連結する連結部をさらに含む請求項１ないし請求項３の中のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 前記連結部は前記画素群とこれに隣接する画素群との間にある請求項５に記載の液晶表示装置。
- 前記共通電圧は前記基板に備えられる共通電極を通じて印加される請求項１ないし請求項３の中のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記共通電極に共通電圧を印加する共通配線が連結され、
前記共通配線は第１共通配線と第２共通配線で二重化されており、前記第１共通配線と第２共通配線とを連結する連結部を含む請求項７に記載の液晶表示装置。 - 前記連結部は前記画素群とこれに隣接する画素群との間にある請求項８に記載の液晶表示装置。
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