JP4730744B2

JP4730744B2 - 液晶ディスプレイパネルおよびその駆動方法

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Publication number: JP4730744B2
Application number: JP2007243690A
Authority: JP
Inventors: 亭偉蘇; 振嘉蘇
Original assignee: 友▲達▼光電股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2007-04-26
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2027-09-20
Also published as: US8077167B2; JP2008276161A; TWI333113B; TW200842466A; US20080266218A1

Description

この発明は、表示装置に関し、特に、液晶ディスプレイ（liquid crystal display = LCD）パネルおよびその駆動方法に関する。

現在までのところ、高いコントラスト比（high contrast ratio）・グレイスケール反転がないこと（no gray scale inversion）・低い色シフト（little color shift）・高輝度(high luminance) ・フルカラー（full color）・高い色彩飽和度（high color saturation）・高い応答速度（high response speed）および広い視野角（wide viewing angles）を備える薄膜トランジスター液晶ディスプレイ（thin film transistor liquid crystal displays = TFT-LCDs）が求められている。現時点で、広視野フィルムを有するツイストネマチック（twisted nematic = TN）液晶ディスプレイ・インプレーンスイッチング（in-plane switching = IPS）ディスプレイ・フリンジフィールドスイッチング（fringe field switching = FFS）ディスプレイおよびマルチドメイン垂直配向（multi-domain vertical alignment = MVA）ディスプレイのような幾つかのディスプレイが広視野角の目的を達成するために発展してきている。

カラーフィルター構造またはＴＦＴアレイ構造上に形成された配向突起物（alignment protrusion）あるいはスリット（slit）により、従来のMVA LCDパネルは、液晶分子を多方向に配列できるので、異なる配向領域（alignment domain）を得ることができる。かくして、MVA LCDパネルは、広視野角の必要性に応ずることができる。

図１Ａは、従来のMVA LCDパネルの正規化透過率（normalized transmittance）およびそのグレイレベル間の関係を示すグラフである。図１Ａにおいて、水平軸は、グレイレベルを示し、垂直軸は、正規化透過率を示す。図１Ａから分かるように、従来のMVA LCDパネルは、広視野角の必要性に応ずることができるものの、異なる視角において透過率−グレイレベルカーブの曲率は変化する。言い換えれば、視角が変化すれば、従来のMVA LCDパネルにより表示される輝度（brightness）が変わり、カラーシフト（color shift）・カラーウォシュアウト（color washout）などが起こる。

カラーシフトという結果を解決するために、多くの従来技術が提案されており、その１つが単一画素中に異なる輝度を備える２つの表示領域を提示するものである。異なるデータ電圧を２つの表示領域または２つの表示領域のデータ電圧を連結する異なるキャパシターに入力するために、異なる電界が単一画素中の２つの表示領域に生成されて、２つの表示領域中の液晶分子が異なる傾斜角に配列される。

図１Ｂは、従来のMVA LCDパネルの表示状態を示す概略図である。図１Ｂにおいて、ＬＣＤパネル１０は、アレイ中に配列された複数の画素１２により形成されるとともに、各画素１２が明るい表示領域Ｂおよび暗い表示領域Ｄを含む。図１Ｂに示すように、各画素１２中の明るい表示領域Ｂの配列ならびに暗い表示領域Ｄの配列は、行方向において周期的に変化しており、各画素１２中の明るい表示領域Ｂの配列ならびに暗い表示領域Ｄの配列は、列方向において変化していない。

上述したように輝度分布によりカラーシフトが改善される。しかしながら、ＬＣＤパネルのサイズ増大にともない、画素のサイズおよび画素間のピッチが人間の眼により識別されるものに近づき、ＬＣＤパネルによって表示される画像が上記した輝度分布の結果による鋸（のこ）の歯状エッジを有するものとなる。従って、ＬＣＤパネルの表示品質が低下してしまう。

（発明の目的）
そこで、この発明の目的は、良好な表示品質を有するＬＣＤパネルを提供することにある。

さらに、この発明の別な目的は、ＬＣＤパネルを駆動する方法を提供することにある。その駆動方法は、ＬＣＤパネルに望ましい表示性能を備えさせることができる。

ここに具体的かつ広範に記載するように、複数の走査線と複数のデータ線と複数の第１共用線と複数の第２共用線と走査線およびデータ線に電気接続された複数の画素とを含むＬＣＤパネルが提供される。画素が駆動される時に各画素が第１表示領域および１対の第２表示領域を有している。各画素の第１表示領域および１対の第２表示領域がそれぞれ第１共用線および第２共用線により連結されて、異なるレベルの輝度を表示する。また、各画素の第１表示領域および第２表示領域が列方向に整列され、かつ各画素の第１表示領域が各画素の１対の第２表示領域間に配置される。

ここに具体的かつ広範に記載するように、この発明は、さらに、ＬＣＤパネルを駆動するための駆動方法を提供する。駆動方法は、データ信号を各データ線から異なる行中の各画素へ入力することと、第１交流信号および第２交流信号を第１共用線ならびに第２共用線にそれぞれ提供することとを含む。ここで、第１および第２交流信号の振幅周期は同一であり、第１交流信号および第２交流信号は、１８０°の位相シフトを有している。かくして、各画素の第１表示領域および第２表示領域がそれぞれ第１ならびに第２共用線によって連結され、かつ異なるレベルの輝度を表示する。

（作用）
上記に基づいて、この発明のＬＣＤパネル中の各画素は、２つの表示領域に分けられる。異なる共用線の異なる連結によって、各画素中の２つの表示領域が異なるレベルの輝度を表示するとともに、カラーシフトの問題が更に改善される。また、各画素中の２つの表示領域の配列および面積が設計要求に基づいて調整することができるので、ＬＣＤパネルの望ましい輝度分布を達成することができる。さらに、この発明に基づいて、ＬＣＤパネルの駆動方法は、ＬＣＤパネルの輝度分布をより良い範囲に調整することができ、ＬＣＤパネルの表示性能をよりデリケートなものとすることができる。

以上に基づき、この発明のＬＣＤパネル中の各画素は、第１表示領域と第１表示領域の各側に配置される第２表示領域とに分けられる。また、異なる共用線の異なる連結により、異なるレベルの輝度を表示することができ、カラーシフトの問題を解決する。さらに、各画素中の第１表示領域および第２表示領域の配列ならびに面積を設計要求に基づいて調整することができるため、ＬＣＤパネルの望ましい輝度分布を達成することができるとともに、表示品質を更に改善することができる。他方では、この発明に基づき、ＬＣＤパネルの駆動方法がＬＣＤパネルの輝度分布をより優れた範囲に調整することができ、ＬＣＤパネルの表示性能が消費者の必要性をさらに満たすものとなる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図２は、この発明にかかるＬＣＤパネルの表示状態を示す概略図である。図２において、ＬＣＤパネル１００は、複数の走査線１１０と、複数のデータ線１２０と、複数の第１共用線１３０と、複数の第２共用線１４０と、走査線１１０およびデータ線１２０に電気接続された複数の画素１５０とを含む。各画素１５０は、画素１５０が駆動される時、第１表示領域Ａ１および１対の第２表示領域Ａ２，Ａ２を有する。各画素１５０の第１表示領域Ａ１および１対の第２表示領域Ａ２，Ａ２がそれぞれ第１共用線１３０ならびに第２共用線によって連結される（coupled）ので、異なるレベルの輝度（brightness）を表示する。また、各画素１５０の第１表示領域Ａ１および第２表示領域Ａ２が列（column）方向に整列される（aligned）とともに、各画素１５０の第１表示領域Ａ１が各画素１５０の１対の第２表示領域Ａ２，Ａ２間に配置される。例えば、第１表示領域Ａ１が各画素１５０の１対の第２表示領域Ａ２，Ａ２は、矩形である。

図３Ａは、この発明にかかるＬＣＤパネルを示す概略図であるが、実例として１つの画素１５０だけが図３Ａ中に描かれている。図３Ａにおいて、画素１５０は、第１能動デバイス１６１と、第２能動デバイス１６２と、第１画素電極１７１と、第２画素電極１７２とを含む。この実施形態中、画素１５０の第１能動デバイス１６１および第２能動デバイス１６２は、同一の走査線１１０ならびに同一のデータ線１２０に電気接続されている。第１画素電極１７１が第１能動デバイス１６１に接続されるとともに、第１画素電極１７１が第１表示領域Ａ１に対応するように位置し、かつ第１共用線１３０上面に配置される。第２画素電極１７２が第２能動デバイス１６２に接続されるとともに、第２画素電極１７２が第２表示領域Ａ２に対応するように位置し、かつ第２共用線１４０上面に配置される。この実施形態中、第１画素電極１７１および第２画素電極１７２が複数のスリット１７４を有して、第１画素電極１７１および第２画素電極１７２上方の液晶分子が複数の配向ドメイン中に配列される。

画素１５０の第１画素電極１７１および第２画素電極１７２は、それぞれ第１共用線１３０ならびに第２共用線１４０の下にある異なるキャパシタンス−カップリング効果を受けて、対応する第１表示領域Ａ１および第２表示領域Ａ２が異なるレベルの輝度を表示する。

図３Ａにおいて、第２画素電極１７２は、第１表示電極１７２ａと、第２表示電極１７２ｂと、接続電極１７２ｃとを含む。第１表示電極１７２ａは、第２能動デバイス１６２に電気接続される。第１画素電極１７１は、第１表示電極１７２ａおよび第２表示電極１７２ｂに挟まれている。第２表示電極１７２ｂは、接続電極１７２ｃを介して第２表示電極１７２ｂに接続される。

ＬＣＤパネル１００の表示品質を更に改善するために、この実施形態に基づいて、画素１５０は、さらに、第１キャパシター電極１８１と、第２キャパシター電極１８２とを含む。第１キャパシター電極１８１は、第１共用線１３０および第１画素電極１７１間に配置されるとともに、第２キャパシター電極１８２は、第２共用線１４０および第２画素電極１７２間に配置される。図３Ｂは、図３Ａの等価回路を示す回路図である。図３Ａと図３Ｂとにおいて、第１蓄積キャパシターＣｓ_１は、第１共用線１３０および第１キャパシター電極１８１間に形成され、第２蓄積キャパシターＣｓ_２は、第１キャパシター電極１８１および第１画素電極１７１間に形成され、第３蓄積キャパシターＣｓ_３は、第２共用線１４０および第２キャパシター電極１８２間に形成される。また、Ｃ_ＬＣ１およびＣ_ＬＣ２は、それぞれ第１画素電極１７１および第２画素電極１７２の液晶キャパシターである。この実施形態中、第１画素電極１７１および第２画素電極１７２は、第１蓄積キャパシターＣｓ_１と第２蓄積キャパシターＣｓ_２と第３蓄積キャパシターＣｓ_３とを介して各画素１５０の表示安定性をアップグレードする。

注記すべきは、この実施形態中、第１キャパシター電極１８１が接続電極１７２ｃの一部分の下方に延伸されて、各画素１５０の第１キャパシター電極１８１および接続電極１７２ｃの一部分が一緒にカップリングキャパシターＣｃを形成することである。第２画素電極１７２がカップリングキャパシターＣｃを介して第１画素電極１７１に連結されて、第１表示領域Ａ１により表示される輝度および第２表示領域Ａ２により表示される輝度間の特定関係を維持し、それによって望ましくない表示品質が更に防止されている。とりわけ、画素１５０の第１表示領域Ａおよび第２表示領域Ａ２間の相互関係は、カップリングキャパシターＣｃのキャパシタンスを調整することによりモニターされることができる。例えば、この実施形態中、画素１５０中の接続電極１７２ｃが第１画素電極１７１の一側に配置される。しかしながら、他の実施形態中、接続電極１７２ｃは、図４Ａに示すように、第１画素電極１７１の各側に配置される。

この発明に基づき、各画素１５０中の第１表示領域Ａおよび第２表示領域Ａ２の配置は、各画素１５０中の第１画素電極１７１と第１表示電極１７２ａと第２表示電極１７２ｂとの形状ならびに面積を調整することを介して変更することができ、カラーシフトの抑制を最適化することができる。例えば、図３Ａと図４Ａとにおいて、各画素１５０中の第１表示領域Ａ１の面積および第２表示領域Ａ２の面積は、実質的に等しく、各画素１５０中の第１表示領域Ａ１は、矩形の形状である。第２表示領域Ａ２は、第１表示領域Ａの形状に基づいて第１表示領域Ａの各側に対応するように分配される。第１画素電極１７１の形状は、実際の設計要求に基づいて適当に修正することができるとともに、隣接する第１表示電極１７２ａおよび第２表示電極１７２ｂも修正することができ、図４Ｂに示すように、画素１５０の第１表示領域Ａおよび第２表示領域Ａ２を多角形にアレンジすることができる。従って、各画素１５０中の第１画素電極１７１および第２画素電極１７２の面積・形状ならびに配置は、実際の設計要求に基づいて適当に調整することができ、この発明中の記載に限定されるものではない。

特記すべきは、この発明のＬＣＤパネル中の各画素１５０が複数の輝度分布を表示するとともに、画素１５０の輝度分布が行方向および列方向ともに周期的に変化することである。特に、輝度分布は、第１表示領域Ａおよび第２表示領域Ａ２の輝度条件の配置に関連しており、その面積は、前記した輝度分布の決定に影響を及ぼさない。例えば、図５に示すように、第１輝度分布Ｍ１は、画素１５０中の第１表示領域Ａ１により表示される輝度レベルが第２表示領域Ａ２により表示される輝度レベルより低いことを表し、第２輝度分布Ｍ２は、画素１５０中の第１表示領域Ａ１により表示される輝度レベルが第２表示領域Ａ２により表示される輝度レベルより高いことを表している。言い換えれば、第１輝度分布Ｍ１は、画素１５０中の暗い表示領域Ｄが２つの明るい領域Ｂ間に配置されていることを示しており、第２輝度分布Ｍ２は、画素１５０中の明るい領域Ｂが２つの暗い領域Ｄ間に挟まれていることを示している。

図５は、この発明にかかる他のＬＣＤパネルの表示状態を示す概略図である。図５において、ＬＣＤパネル２００の第１行中の画素は、左から右へ連続的かつ周期的に第１輝度分布Ｍ１と第２輝度分布Ｍ２とが配列されている。同様に、第１列中の画素は、上から下へ連続的かつ周期的に第１輝度分布Ｍ１と第２輝度分布Ｍ２とが配列されている。言い換えれば、この実施形態に基づき、２つの画素１５０の第１輝度分布Ｍ１および第２輝度分布Ｍ２がユニットＵとして考えられ、ユニットＵの分布が行方向ならびに列方向ともそれぞれ周期的に変化している。他方、図５に示すように、第１輝度分布Ｍ１中の第１表示領域Ａ１の面積が第２輝度分布Ｍ２中の第１表示領域Ａ１の面積を上回っている。しかしながら、第１表示領域Ａ１および第２表示領域Ａ２の面積と形状とは、この発明中で提供されるものに限定されない。

図６は、この発明にかかる更に別なＬＣＤパネルの表示状態を示す概略図である。図６において、３つの画素１５０の第１輝度分布Ｍ１と第２輝度分布Ｍ２と第１輝度分布Ｍ１とがユニットＵとして考えられ、ユニットＵの分布が行方向ならびに列方向ともそれぞれ周期的に変化している。図６に示すように、同一のユニットＵに分類された３つの画素１５０中、２つの第１表示領域Ａ１の面積が等しく、他の第１表示領域Ａ１が比較的小さい面積を占めている。もちろん、各画素中の各第１表示領域Ａ１の面積は、実際の設計要求に基づいて適当に調整することができるとともに、第１表示領域Ａ１および第２表示領域Ａ２の面積と形状とは、この発明中で提供されるものに限定されない。

図７は、この発明にかかるＬＣＤパネルの駆動波形を示す概略図である。図２と図７とにおいて、この発明の駆動方法は、順番に異なる行において走査信号Ｓ_１に基づいた対応する各走査線１１０を連続的にオンとして、各画素１５０の対応する各データ線１２０から対応する各画素１５０へデータ信号Ｄ_１を入力する。その後、第１交流信号Ｖｃ_１および第２交流信号Ｖｃ_２が第１共用線１３０および第２共用線１４０にそれぞれ提供される。ここで、第１交流信号Ｖｃ_１および第２交流信号Ｖｃ_２が実質的に同一の振幅周期を有するが、１８０°の位相シフトを有する。従って、各画素１５０の第１表示領域Ａ１および第２表示領域Ａ２がそれぞれ第１共用線１３０および第２共用線１４０に連結されるとともに、異なるレベルの輝度を表示する。具体的に言えば、タイムフレームＴ１間に、第１表示領域Ａ１の表示信号Ｖｐ_１が正の第１交流信号Ｖｃ_１により連結され、第２表示領域Ａ２の表示信号Ｖｐ_２が逆の（reverse）第２交流信号Ｖｃ_２により連結されるので、第１表示領域Ａ１および第２表示領域Ａ２が異なるレベルの輝度を表示する。同様に、タイムフレームＴ２間に、第１表示領域Ａ１および第２表示領域Ａ２がそれぞれ逆および正の信号によって連結されるため、異なるレベルの輝度を表示する。

特記すべきは、異なる行においてデータ信号Ｄ_１を各画素１５０に入力する方法が、例えば、この実施形態中はドット反転（dot inversion）駆動であることである。他の実施形態では、しかし、異なる行においてデータ信号Ｄ_１を各画素１５０に入力する方法が線反転（line inversion）駆動、２線反転（two-line inversion）駆動または別な駆動タイプである。

図８は、この発明にかかる別なＬＣＤパネルの駆動波形を示す概略図である。図８において、この実施形態により提供される駆動方法は、上記実施形態により提供されるものと類似しているとともに、差異は、第１交流信号Ｖｃ_１および第２交流信号Ｖｃ_２の振幅周期がデータ信号Ｄ_１の２倍であることである。さもなければ、その他の実施形態中、第１交流信号Ｖｃ_１および第２交流信号Ｖｃ_２の振幅周期がデータ信号Ｄ_１の整数倍であることもできる。

以上のごとく、この発明を最良の実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

従来のMVA LCDパネルの正規化透過率（normalized transmittance）およびそのグレイレベル間の関係を示すグラフである。従来のMVA LCDパネルの表示状態を示す概略図である。この発明にかかるＬＣＤパネルの表示状態を示す概略図である。この発明にかかるＬＣＤパネルを示す概略図である。図３Ａの等価回路を示す回路図である。この発明にかかる他のＬＣＤパネルを示す概略図である。この発明にかかる更に別なＬＣＤパネルを示す概略図である。この発明にかかる他のＬＣＤパネルの表示状態を示す概略図である。この発明にかかる更に別なＬＣＤパネルの表示状態を示す概略図である。この発明にかかるＬＣＤパネルの駆動波形を示す概略図である。この発明にかかる別なＬＣＤパネルの駆動波形を示す概略図である。

符号の説明

１０ＬＣＤパネル
１２画素
１００ＬＣＤパネル
１１０走査線
１２０データ線
１３０第１共用線
１４０第２共用線
１５０画素
Ａ１第１表示領域
Ａ２第２表示領域
１６１第１能動デバイス
１６２第２能動デバイス
１７１第１画素電極
１７２第２画素電極
１７４スリット
１８１第１キャパシター電極
１８２第２キャパシター電極
２００ＬＣＤパネル
Ｍ１第１輝度分布
Ｍ２第２輝度分布
Ｕユニット
Ｂ明るい表示領域
Ｄ暗い表示領域

Claims

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルであり、
複数の走査線と、
複数のデータ線と、
複数の第１共用線と、
複数の第２共用線と、
それぞれが前記走査線の１つ及び前記データ線の１つに電気接続された複数の画素と
を含み、
前記複数の画素の各々は、
前記走査線の１つ及び前記データ線の１つに接続された第１能動素子と、
前記第１能動素子が接続された前記走査線及び前記第１能動素子が接続された前記データ線に接続された第２能動素子と、
前記第１能動素子に接続され、且つ、前記第１共用線の１つの上面に配置されてキャパシタンス−カップリング効果を受けて前記第１共用線に連結された第１画素電極と、
前記第２能動素子に接続され、且つ、前記第２共用線の１つの上面に配置されて、前記第１画素電極のキャパシタンス−カップリング効果と異なるキャパシタンス−カップリング効果を受けて前記第２共用線に連結された第２画素電極と、
前記第１共用線および前記第１画素電極の間に配置され、前記第２画素電極の一部分の下方に延伸されて、前記第２画素電極を前記第１画素電極に連結するカップリングキャパシターを形成する第１キャパシター電極と、
を有し
前記第２画素電極に対応するように位置すると共に、列方向に整列された一対の第２表示領域と、
前記第１画素電極に対応するように位置すると共に、前記一対の第２表示領域の間に配置された第１表示領域と
が、それぞれ駆動される液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル。
前記第２画素電極が、
前記第２能動素子に電気接続された第１表示電極と、
第２表示電極であり、そのうち、第１画素電極が前記第１表示電極および前記第２表示電極間にはさまれるものである所の第２表示電極と、
前記第２表示電極および前記第１表示電極に接続される接続電極と
を含む請求項１に記載のＬＣＤパネル。
前記した各画素中の前記接続電極が前記第１画素電極の一側または各側に配置される請求項２に記載のＬＣＤパネル。
前記した各画素が、更に、
前記第１共用線および前記第１画素電極間に配置される第１キャパシター電極と、
前記第１共用線および前記第１キャパシター電極間に形成される第１蓄積キャパシターと、
前記第１キャパシター電極および前記第１画素電極間に配置される第２蓄積キャパシターと
を含む請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のＬＣＤパネル。
前記した各画素の前記第１キャパシター電極および前記接続電極の一部分がカップリングキャパシターを形成する請求項４に記載のＬＣＤパネル。
前記した各画素が、更に、前記第２共用線および前記第２画素電極間に挟まれた第２キャパシター電極と、前記第２共用線および前記第２画素電極間に形成された第３キャパシター電極とを含む請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のＬＣＤパネル。
前記第１画素電極および前記第２画素電極が複数のスリットを含む請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のＬＣＤパネル。
前記した各画素中の前記第１表示領域の面積が１対の前記第２表示領域の面積と実質的に等しい請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のＬＣＤパネル。
前記第１表示領域および１対の前記第２表示領域が矩形である請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のＬＣＤパネル。
前記した各画素が複数の輝度分布を有するとともに、前記輝度分布が行方向中および列方向中のいずれでも周期的に変化する請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載のＬＣＤパネル。
前記ＬＣＤパネルを駆動する方法が、
順序正しく異なる行中の前記した各データ線から前記した各画素へデータ信号を入力するために前記した各走査線をオンにすることと、
第１交流信号および第２交流信号を前記第１共用線および前記第２共用線にそれぞれ提供するものであり、そのうち、前記第１交流信号および前記第２交流信号の振幅周期が同一であるとともに、前記第１交流信号および前記第２交流信号が１８０°の位相シフトを有しており、前記した各画素の前記第１表示領域および前記第２表示領域がそれぞれ前記第１ならびに第２共用線によって連結され、かつ異なるレベルの輝度を表示することと
を含む請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載のＬＣＤパネルを駆動する方法。
前記データ信号を異なる行中の前記した各画素へ入力する方法が、ドット反転駆動・線反転駆動または２線反転駆動を含む請求項１１に記載のＬＣＤパネルを駆動する方法。
前記第１および第２交流信号の振幅周期が、前記データ信号の振幅周期と実質的に同一である請求項１１に記載のＬＣＤパネルを駆動する方法。
前記第１および第２交流信号の振幅周期が、前記データ信号の振幅周期の整数倍である請求項１１に記載のＬＣＤパネルを駆動する方法。