JP4682279B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特にオフアクシス視野角において画像が白つぶれする状況(white washout)が改善された液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、薄型で消費電力が少ないという利点を有することから、現在、コンピューターのモニター、携帯機器などのモニター、テレビなどに広く使用されている。このような液晶表示装置は、一対の電極の間に液晶が封入されており、基板上に形成された電極によって液晶の配向を制御することによって表示を行っている。

半透過型液晶表示装置は、環境の明るさに応じ、内蔵のバックライトを使用する透過モードと外部光を使用する反射モードとを使い分ける。透過モードでは、透過領域が主に使用され、反射モードでは反射領域が主として使用される、透過領域では、表示パネルの背面から入射した光が液晶層を一度通過して表示の前面から出射され、反射領域では表示パネルの前面から入射した光が液晶層を一度通過して表示パネルの前面から出射される。

近年、携帯電話等の小型液晶表示装置の用途が急速に拡大するに伴って、半透過型液晶表示装置は高画質化が要求されている。従来の半透過型液晶表示装置では、透過モードと反射モードとでガンマ曲線を一致させるために、透過領域と反射領域とでセル間隔を変化させる方式がとられているが、製造工程が複雑になり、また、境界部の段差のために液晶分子の配向を高精度に制御することが困難となる。一方、反射モードと透過モードで異なる駆動電圧を印加する方式では、透過領域の画素を分割して電圧制御を行うため、回路が複雑となり、開口率が低下するという問題がある。

図3は、従来の半透過型液晶表示装置において、透過領域の画素を分割して、電圧制御する場合のガンマ曲線を示したものである。視野角が正面0°におけるガンマ曲線aに対して正面45°方向から見た場合のガンマ曲線bは図のようにずれが生じている。ここで、透過領域の画素T1およびT2に異なる階調（信号電圧）を与えると、正面45°方向から見た場合の輝度の平均値は、図3の矢印に示されるようにガンマ曲線aに近づく。したがって、透過領域の画素を分割してそれぞれ異なる階調（信号電圧）を与え、その輝度の平均値を反射領域の輝度に近接させることができる。ところが、従来の液晶表示装置は、オフアクシス視野角の表示において画像が白つぶれするという問題が生じる。

画像が白つぶれするという問題を解決するため、従来の液晶表示装置は、二本のゲートラインによって二種類の異なる電圧をコントロールして、同一ユニットピクセル内の二個のピクセル電極に書き込む。しかしながら、このような構造は開口率の低下をもたらす。さらに、通常このような構造が半透過型液晶表示装置に応用された場合、反射モードのピクセル電極は対応するデータを書き込まない。このため、白色飽和画像現象及び黒色飽和画像現象が生じる。
特開２００６−３１３３５８号公報

本発明は、余分なゲートラインを追加することなく、サブ画素が三つの異なる電圧を有することで画像の質を高めることにより、従来の技術においてゲートラインを追加することで開口率の低下をもたらすという問題を解決する液晶表示装置を提供することを課題とする。

本発明の構成は次のとおりである。

本発明の液晶表示パネルは、ソースライン、第nゲートライン、第n+1ゲートライン及びサブ画素を備える。サブ画素は第n行に配列され、第1半導体スイッチ、第2半導体スイッチ、第3半導体スイッチ、第4半導体スイッチ、第1ピクセル電極、第2ピクセル電極、第3ピクセル電極及び第4ピクセル電極を有する。このうち、前記第1半導体スイッチは前記第nゲートライン、前記ソースライン及び前記第1ピクセル電極に電気的に接続され、前記第nゲートラインが前記第1半導体スイッチをオンにすることで、前記ソースライン及び前記第1ピクセル電極を通電させる。前記第2半導体スイッチは第n+1ゲートライン、前記第1ピクセル電極及び前記第2ピクセル電極に電気的に接続され、前記第n+1ゲートラインが前記第2半導体スイッチをオンにすることで、前記第1ピクセル電極及び前記第2ピクセル電極を通電させる。前記第3半導体スイッチは前記第nゲートライン、前記第1ピクセル電極及び前記第3ピクセル電極に電気的に接続され、前記第nゲートラインが前記第3半導体スイッチをオンにすることで、前記第1ピクセル電極及び前記第3ピクセル電極を通電させる。前記第4半導体スイッチは前記第nゲートライン、前記第2ピクセル電極及び前記第4ピクセル電極に電気的に接続され、前記第nゲートラインが前記第4半導体スイッチをオンにすることで、前記第2ピクセル電極及び前記第4ピクセル電極を通電させる。第n行のデータ書き込み期間後、前記第2ピクセル電極及び前記第4ピクセル電極は第1電圧を有し、前記第1ピクセル電極及び前記第3ピクセル電極は第2電圧を有する。第n+1行のデータ書き込み期間内に、前記第n+1ゲートラインが前記第2半導体スイッチをオンにして、前記第1ピクセル電極及び前記第2ピクセル電極を通電させることにより、前記第1ピクセル電極及び前記第2ピクセル電極のそれぞれに第3電圧をもたらす。

実施例において、第n行のデータ書き込み期間内に、前記ソースラインが順序どおりに前記第1電圧及び前記第2電圧をもたらす。第n行のデータ書き込み期間において、前記第nゲートライン及び前記第n+1ゲートラインは前記第1電圧をコントロールして、前記第1ピクセル電極、前記第2ピクセル電極、前記第3ピクセル電極及び前記第4ピクセル電極に書き込んだ後、前記第nゲートラインが前記第2電圧をコントロールして、前記第1ピクセル電極及び前記第3ピクセル電極に書き込む。前記第3電圧は前記第1電圧と前記第2電圧の間に位置する。前記第1ピクセル電極及び前記第2ピクセル電極は反射モードにおいて使用される。前記第1半導体スイッチ、前記第2半導体スイッチ、前記第3半導体スイッチ及び前記第4半導体スイッチは薄膜トランジスタである。前記液晶表示パネルは電子デバイスに用いられる。

本発明の液晶表示装置の作動方法は以下のステップを備える。第ｎ行のデータ書き込み期間に、第ｎゲートラインは第１半導体スイッチ、第３半導体スイッチ、及び第４半導体スイッチをオンにするとともに、ソースラインは順に第１電圧及び第２電圧を供給する。ソースラインが第１電圧を供給している期間に、第ｎ＋１ゲートラインが第２半導体スイッチをオンにすることで、第1電圧がサブ画素の第1ピクセル電極、第2ピクセル電極、第3ピクセル電極及び第4ピクセル電極に書き込まれる。ソースラインが第２電圧を供給している期間に、第ｎゲートラインが第１半導体スイッチ、第３半導体スイッチ、及び第４半導体スイッチをオンにすることで、第2電圧がサブ画素の第1ピクセル電極及び第3ピクセル電極に書き込まれる。第ｎ＋１行のデータ書き込みの期間に、第ｎ＋１ゲートラインが第２半導体スイッチをオンにすることで、第1ピクセル電極及び第2ピクセル電極を通電させて、第3電圧をもたらす。

本発明によれば、開口率の低下をもたらすことなく液晶表示パネルのオフアクシス視野角において画像が白つぶれする状況の改善を図ることができる。

図1に示したように、液晶表示パネルはソースライン、複数のゲートライン及びサブ画素1を備える。サブ画素1は第n行に配列され、第1-4半導体スイッチTFT1-4及び第1-4ピクセル電極11-14を有する。第1半導体スイッチTFT1は第nゲートライン、ソースライン及び第1ピクセル電極11に電気的に接続され、第nゲートラインが第1半導体スイッチTFT1をオンにすることで、ソースライン及び第1ピクセル電極11を通電させる。第2半導体スイッチTFT2は第n+1ゲートライン、第1ピクセル電極11及び第2ピクセル電極12に電気的に接続され、第n+1ゲートラインが第2半導体スイッチTFT2をオンにすることで、第1ピクセル電極11及び第2ピクセル電極12を通電させる。第3半導体スイッチTFT3は第nゲートライン、第1ピクセル電極11及び第3ピクセル電極13に電気的に接続され、第nゲートラインが第3半導体スイッチTFT3をオンにすることで、第1ピクセル電極11及び第3ピクセル電極13を通電させる。第4半導体スイッチTFT4は第nゲートライン、第2ピクセル電極12及び第4ピクセル電極14に電気的に接続され、第nゲートラインが第4半導体スイッチTFT4をオンにすることで、第2ピクセル電極12及び第4ピクセル電極14を通電させる。

本実施例において、第1-4半導体スイッチTFT1-4は薄膜トランジスタであり、それはN−薄膜トランジスタである。第1半導体スイッチTFT1のソース端はソースラインに接続され、ドレイン端は画素電極11に接続され、ゲート端は第nゲートラインに接続されている。第2半導体スイッチTFT2のソース端は前記第1半導体スイッチTFT1のドレイン端に接続され、ドレイン端は画素電極12に接続され、ゲート端は第n+1ゲートラインに接続されている。第3半導体スイッチTFT3のソース端は前記画素電極11に接続され、ドレイン端は前記画素電極13に接続され、ゲート端は前記第nゲートラインに接続されている。第4半導体スイッチTFT4のソース端は前記画素電極12に接続され、ドレイン端は画素電極14に接続され、ゲート端は前記第n+1ゲートラインに接続されている。

また、第1-4半導体スイッチTFT1-4は、N−薄膜トランジスタには限定されず、P−薄膜トランジスタでも可能である。

次に、本発明の液晶表示装置の作動方法を図2に示されるタイミングチャートを参照して説明する。本発明は、まず第n行のデータ書き込み期間内に、ソースラインが順序どおりに第1電圧V1(n)及び第2電圧V2(n)をもたらす。そして、第nゲートライン及び次の一行の第n+1ゲートラインによって第1-4半導体スイッチTFT1-4をコントロールし、全てをオンの状態にすることで、ソースラインに全てのピクセル電極11-14に第1電圧V1(n)をもたらした後、さらに、第nゲートラインによって第1、3、4半導体スイッチTFT1、TFT3、TFT4のみをオンにするため、一部のピクセル電極12、14の電圧が第1電圧V1(n)固定されて、ソースラインが、さらにその他のピクセル電極11、13に第2電圧V2(n)をもたらす。

また、第nゲートラインのデータ書き込み期間内に、第1電圧V1(n)を次の一行のピクセルの第1、3半導体スイッチTFT1、3に通過させて、ピクセル電極11、13に書き込み、続いて次の一行の正確なデータが書き込まれることも可能である。

次に、次の第n+1行の書き込み期間において、次の第ｎ＋１ゲートラインによって第n行中の第2半導体スイッチTFT2をコントロールし、オンにすることで、二個のそれぞれ異なる第1電圧V1(n)、第2電圧V2(n)を有するピクセル電極11、12を通電させる。このため、次の第n+1行のデータ書き込み期間において、第n行内のピクセル電極11、12は第3電圧V3(n)を有する。第3電圧V3(n)は第1電圧V1(n)と第2電圧V2(n)の間に位置する。したがって、一個のピクセル構造内に、三種類の異なる電圧のピクセル電極を有する。

同時に、第n+1行における第n+1ゲートライン及びサブ画素の動作は、前の一行の第n行における第nゲートライン及びサブ画素が、第n行のデータ書き込み期間内における動作に類似している。このため、第n+1行のピクセル電極11、13には正確なデータが書き込まれる。

上記の構造により、余分なゲートラインまたはソースラインを追加する必要がなく、サブ画素内のピクセル電極に同時に三種類の異なる電圧をもたらすことができる。したがって、開口率の低下を回避できると同時に、画像表示の質を向上させることが可能である。また、第3ピクセル電極及び第4ピクセル電極が透過モードにおいて使用され、第1ピクセル電極及び第2ピクセル電極が反射モードにおいて使用されることで、オフアクシス視野角における画像が白つぶれする問題が改善されて、白色飽和画像現象及び黒色飽和画像現象が生じるのを回避する。

本発明の液晶表示パネルは、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）、自動車用ディスプレイ、航空用ディスプレイ、デジタルフォトフレーム、またはポータブルＤＶＤプレーヤなどの電子装置に適用できることは言うまでもない。

本発明の透過型液晶表示装置の画素配列図を示す。 本発明の透過型液晶表示装置の駆動回路のタイミングチャートを示す。 ガンマ曲線を示す。

符号の説明

1 サブ画素
11 第1ピクセル電極
12 第2ピクセル電極
13 第3ピクセル電極
14 第4ピクセル電極
TFT1 第1半導体スイッチ
TFT2 第2半導体スイッチ
TFT3 第3半導体スイッチ
TFT4 第4半導体スイッチ
a 正面方向からの輝度を表すガンマ曲線
b 正面45°方向からの輝度を表すガンマ曲線
x 平均値

Claims (8)

1. ソースラインと、
   第nゲートラインと、
   第n+1ゲートラインと、
   第n行に配列され、第1半導体スイッチ、第2半導体スイッチ、第3半導体スイッチ、第4半導体スイッチ、第1ピクセル電極、第2ピクセル電極、第3ピクセル電極及び第4ピクセル電極を有するサブ画素とを備え、
   このうち、前記第1半導体スイッチは前記第nゲートライン、前記ソースライン及び前記第1ピクセル電極に電気的に接続され、前記第nゲートラインが前記第1半導体スイッチをオンにすることで、前記ソースライン及び前記第1ピクセル電極を通電させ、前記第2半導体スイッチは前記第n+1ゲートライン、前記第1ピクセル電極及び前記第2ピクセル電極に電気的に接続され、前記第n+1ゲートラインが前記第2半導体スイッチをオンにすることで、前記第1ピクセル電極及び前記第2ピクセル電極を通電させ、前記第3半導体スイッチは前記第nゲートライン、前記第1ピクセル電極及び前記第3ピクセル電極に電気的に接続され、前記第nゲートラインが前記第3半導体スイッチをオンにすることで、前記第1ピクセル電極及び前記第3ピクセル電極を通電させ、前記第4半導体スイッチは前記第nゲートライン、前記第2ピクセル電極及び前記第4ピクセル電極に電気的に接続され、前記第nゲートラインが前記第4半導体スイッチをオンにすることで、前記第2ピクセル電極及び前記第4ピクセル電極を通電させて、第n行のデータ書き込み期間後、
   前記第2ピクセル電極及び前記第4ピクセル電極は第1電圧を有し、前記第1ピクセル電極及び第3ピクセル電極は第2電圧を有し、第n+1行のデータ書き込み期間内に、前記第n+1ゲートラインが前記第2半導体スイッチをオンにして、前記第1ピクセル電極及び前記第2ピクセル電極を通電させることで、前記第1ピクセル電極及び前記第2ピクセル電極のそれぞれに第3電圧をもたらすことを特徴とする液晶表示装置。
2. 第n行のデータ書き込み期間内に、前記ソースラインが順序どおりに前記第1電圧及び前記第2電圧をもたらすことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 第n行のデータ書き込み期間において、前記第nゲートライン及び前記第n+1ゲートラインが前記第1電圧をコントロールして、前記第1ピクセル電極、前記第2ピクセル電極、前記第3ピクセル電極及び前記第4ピクセル電極に書き込んだ後、前記第nゲートラインが前記第2電圧をコントロールして、前記第1ピクセル電極及び前記第3ピクセル電極に書き込むことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第3電圧は前記第1電圧と前記第2電圧の間に位置することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記第1ピクセル電極及び前記第2ピクセル電極は反射モードにおいて使用されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記第1半導体スイッチ、前記第2半導体スイッチ、前記第3半導体スイッチ及び前記第4半導体スイッチは薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 請求項1〜6の前記液晶表示装置を含むことを特徴とする電子デバイス。
8. ソースラインと、第ｎゲートラインと、第ｎ＋１ゲートラインと、第ｎ行に配列され、第１半導体スイッチ、第２半導体スイッチ、第３半導体スイッチ、第４半導体スイッチ、第１ピクセル電極、第２ピクセル電極、第３ピクセル電極及び第４ピクセル電極を有するサブ画素とを備え、ここで、前記第１半導体スイッチは前記第ｎゲートライン、前記ソースライン及び前記第１ピクセル電極に電気的に接続され、前記第ｎゲートラインが前記第１半導体スイッチをオンにすることで、前記ソースライン及び前記第１ピクセル電極を通電させ、前記第２半導体スイッチは前記第ｎ＋１ゲートライン、前記第１ピクセル電極及び前記第２ピクセル電極に電気的に接続され、前記第ｎ＋１ゲートラインが前記第２半導体スイッチをオンにすることで、前記第１ピクセル電極及び前記第２ピクセル電極を通電させ、前記第３半導体スイッチは前記第ｎゲートライン、前記第１ピクセル電極及び前記第３ピクセル電極に電気的に接続され、前記第ｎゲートラインが前記第３半導体スイッチをオンにすることで、前記第１ピクセル電極及び前記第３ピクセル電極を通電させ、前記第４半導体スイッチは前記第ｎゲートライン、前記第２ピクセル電極及び前記第４ピクセル電極に電気的に接続され、前記第ｎゲートラインが前記第４半導体スイッチをオンにすることで、前記第２ピクセル電極及び前記第４ピクセル電極を通電させる液晶表示装置の作動方法であって、
   第ｎ行のデータ書き込み期間に、前記第ｎゲートラインが前記第１半導体スイッチ、第３半導体スイッチ、及び第４半導体スイッチをオンにするとともに、前記ソースラインが順に第１電圧及び第２電圧を供給し、かつ、前記ソースラインが第１電圧を供給している期間に、前記第ｎ＋１ゲートラインが前記第２半導体スイッチをオンにすることで、前記第１電圧が前記サブ画素の前記第１ピクセル電極、前記第２ピクセル電極、前記第３ピクセル電極及び前記第４ピクセル電極に書き込まれ、前記ソースラインが第２電圧を供給している期間に、前記第ｎゲートラインが前記第１半導体スイッチ、第３半導体スイッチ、及び第４半導体スイッチをオンにすることで、前記第２電圧が前記サブ画素の前記第１ピクセル電極及び前記第３ピクセル電極に書き込まれ、
   前記第ｎ＋１行のデータ書き込みの期間に、前記第ｎ＋１ゲートラインが前記第２半導体スイッチをオンにすることで、前記第１ピクセル電極及び第２ピクセル電極を通電させて、第３電圧をもたらすというステップを含むことを特徴とする液晶表示装置の作動方法。