JP4966341B2

JP4966341B2 - 液晶ディスプレイ装置

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Publication number: JP4966341B2
Application number: JP2009155235A
Authority: JP
Inventors: 明昇頼; 雪瑛黄; 振國楊; 明峰江
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2029-06-30
Also published as: CN101510414A; TWI407422B; JP2010020302A; US20100007594A1; US8373633B2; TW201003622A

Description

本発明は液晶ディスプレイ装置に関し、特にマルチドメイン垂直配向型（multi-domain vertical alignment,ＭＶＡ）液晶ディスプレイ装置に関する。

周知のように、カラー液晶ディスプレイ（liquid crystal display,ＬＣＤ）パネル１は、図１に示すように二次元画素１０アレイを備えている。各画素は、通常赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の三原色の複数の副画素を含む。これら赤・緑・青（ＲＧＢ）のカラー素子（color components）はそれぞれのカラーフィルタを用いることで構成される。図２ａは、従来の透過型液晶ディスプレイ装置における画素構造の平面図を示している。図２ａに示すように、画素１０は３つの副画素１２Ｒ、１２Ｇおよび１２Ｂに分けられる。３本のデータ線２１、２２および２３は、データ線信号をそれぞれ副画素１２Ｒ、１２Ｇおよび１２Ｂに供給する。データ線２４はデータ線信号を隣接する画素行へ供給するのに用いられ、ゲート線３１は画素１０を起動する（activate）のに用いられ、ゲート線３２はゲート線信号を隣接する画素列へ供給するのに用いられる。ここで注意すべきことは、カラー副画素１２Ｒ、１２Ｇおよび１２Ｂは、違う方向に配置されることも可能である。図２ｂに示すように、データ線２１はデータ線信号を全ての三原色の副画素１２Ｒ、１２Ｇおよび１２Ｂに供給するのに用いられ、なお、３本のゲート線３１、３２および３３は、カラー副画素１２Ｒ、１２Ｇおよび１２Ｂをそれぞれ起動するのに用いられる。データ線２２はデータ線信号を隣接する画素行へ供給するのに用いられ、ゲート線３４は隣接する画素列を起動するのに用いられる。図２ａに示す画素１０はいわゆるトライゲート（tri-gate）画素でもある。

垂直配向型液晶ディスプレイ装置（vertical alignment liquid crystal display,ＶＡ−ＬＣＤ）において、ディスプレイ装置中の液晶分子は垂直軸に沿って配向され、当該垂直軸は、電界のかかっていない基板にほぼ垂直である。基板に形成された電極に、所定値より大きい電圧を印加すると、分子は異なる方向に配列され、当該垂直軸からそれる。従って、垂直配向型ディスプレイ装置は広視野角という長所を持ち、従来の液晶ディスプレイ装置に比べてコントラスト比が高い。

垂直配向型ディスプレイ装置は、各画素中にカットアウトまたは突起を用いることで、液晶をそれぞれ異なるドメインで方向を変更させ、ことによりさらなる改善を図った。このタイプの垂直配向型液晶ディスプレイ装置が、いわゆるマルチドメイン垂直配向型液晶ディスプレイ装置（マルチドメインＶＡ−ＬＣＤまたはＭＶＡ−ＬＣＤ）である。マルチドメイン垂直配向型ディスプレイ装置は更なる広視野角を実現した。マルチドメイン垂直配向型ディスプレイ装置において、その側面からの可視度（visibility）は正面の可視度に比べ、はるかに劣ることが知られている。

パターン化垂直配向型（patterned vertical alignment）液晶ディスプレイ装置は、画素を２つの副画素に分けることにより側面の可視度を改善させている。そのうち、１つの副画素の印加電圧が、容量結合（capacitive coupling）によってもう１つの副画素に共用され、これにより２つの副画素電圧が異なる。従って、図３に示すように各画素は２つの電極を有している。図３に示すように、液晶ディスプレイ装置は、第１基板、第２基板、および第１基板と第２基板との間に配置される液晶層を備える。各画素１２において、共通電圧Ｖｃｏｍに接続される共通電極が一方の基板上に配置され、また、２つの独立した電極が他方の基板上に配置されており、画素１２がゲート信号線によって起動された後の少なくともある一定の期間内において、２つの異なる垂直電界が提供される。通常、画素１２は複数のキャパシタと関連している。例えば、副画素における液晶層の充電容量、および当該副画素中に形成された各種の蓄積キャパシタは、ゲート信号線が導通した後、上下電極間の電圧電位（voltage potential）を維持させる。例として、ゲート信号線が導通する時、薄膜トランジスタを駆動してこれらキャパシタを充電させ、これによって、少なくともゲート信号線が導通する前に、各副画素電極の電圧レベルをデータ線の信号とほぼ同じようにする。パターン化垂直配向型液晶ディスプレイ装置において、ゲート信号線が導通した後、２つの副画素間の電圧電位が異なる。従来技術は、１つまたは複数のキャパシタを用いて電荷共有（charge sharing）を行うことにより実現されている。

本発明の目的は、液晶ディスプレイ装置およびその駆動方法を提供することにある。

マルチドメイン垂直配向型液晶ディスプレイ装置等のカラー液晶ディスプレイ装置において、各画素は２つの副画素を有する。本発明は、付加スイッチング素子例えばトランジスタを利用して、電荷共有期間またはその後に、１つの副画素ともう１つの副画素との電極電圧電位間に電圧差を生じさせる。二つの副画素の電極は、通常、電荷共有キャパシタおよび制御スイッチング素子例えば他のトランジスタを通じて、互いに接続される。電荷共有期間の前、当該制御スイッチング素子は非導通状態で動作され、かつ、二つの副画素電極間の電圧電位はほぼ同じである。電荷共有期間において、当該制御スイッチング素子は導通状態で動作され、電荷共有がスムーズに行われるようにする。付加スイッチング素子は、追加のキャパシタを必要とせずに、より効率的に電圧差を生じさせることができる。

したがって、本発明の一つの態様は液晶ディスプレイ装置の駆動方法を提供する。当該液晶ディスプレイ装置は複数の画素を備え、そのうち、少なくとも一部の画素が第１副画素および第２副画素を有しており、なお、各画素は充電期間の後に電荷共有期間を有しており、当該駆動方法は、
第１副画素の第１電極および第２副画素の第２電極を提供する工程と、
前記第１電極に接続される第１キャパシタ端および第２キャパシタ端を有するキャパシタを提供する工程と、
を含み、充電期間において、
前記第１および第２電極は、第１電圧源に関連するデータ線電圧レベルを持つデータ線に電気的に接続され、
第２キャパシタ端は第２電圧源に電気的に接続され、
且つ、電荷共有期間において、
前記第１及び第２電極とデータ線とを電気的に切断し、
第２キャパシタ端と第２電圧源とを電気的に切断し、かつ、
第２キャパシタ端と第２電極とを電気的に接続することによって、電荷共有期間に、第１電圧源に関連する第１電極の電圧電位が、第１電圧源に関連する第２電極の電圧電位と異なるようにする。

正電荷充電時、充電期間においてデータ線電圧レベルが第２電圧源より高い。よって、電荷共有期間において、第１電圧源に関連する第１電極の電圧電位が、第１電圧源に関連する第２電極の電圧電位より高い。

負電荷充電時、充電期間においてデータ線電圧レベルが第２電圧源より低い。よって、電荷共有期間において、第１電圧源に関連する第１電極の電圧電位が、第１電圧源に関連する第２電極の電圧電位より低い。

第１電圧源と第２電圧源はそれぞれ独立である。

本発明の１例によれば、第１電極は第１スイッチング素子を介してデータ線に接続され、第２電極は第２スイッチング素子を介してデータ線に接続され、かつ第２キャパシタ端は第３スイッチング素子を介して第２電圧源に接続される。そのうち、第１、第２および第３スイッチング素子は、それぞれ導通状態および非導通状態で動作可能であり、充電期間において、第１、第２および第３スイッチング素子はそれぞれ導通状態で動作され、電荷共有期間において、第１、第２および第３スイッチング素子はそれぞれ非導通状態で動作される。また、第２キャパシタ端は第４スイッチング素子を介して第２電極に接続され、当該第４スイッチング素子は導通状態および非導通状態で動作可能であり、且つ、充電期間において、当該第４スイッチング素子は非導通状態で動作され、電荷共有期間において、当該第４スイッチング素子は導通状態で動作される。

各画素は、充電期間に第１ゲート信号を提供するための第１ゲート線を含む。当該第１、第２および第３スイッチング素子は、それぞれ第１ゲート線に接続されるゲート端を有するトランジスタを含み、これによって、第１、第２および第３スイッチング素子が第１ゲート信号によりそれぞれ導通状態で動作される。各画素は、電荷共有期間で第２ゲート信号を提供するための第２ゲート線をさらに含む。第４スイッチング素子が、第２ゲート線に接続されるゲート端を有する付加トランジスタを含み、これにより第４スイッチング素子が第２ゲート信号によって導通状態で動作される。電荷共有期間後の一定の時間内、及び、充電期間と電荷共有期間との間の一定の時間内において、当該第１、第２、第３および第４スイッチング素子はそれぞれ非導通状態で動作する。

本発明はカラー液晶ディスプレイ装置に関し、そのうち、上記各画素は、カラー画素中の複数のカラーセクション（color section）のうちの１つであり、且つ、当該複数のカラーセクションは赤色、青色および緑色のカラーセクションを含む。

本発明のもう一つの態様は液晶ディスプレイ装置を提供する。当該液晶ディスプレイ装置は、第１基板、第２基板、及び第１基板と第２基板との間に配置されて、複数の画素を形成する液晶層を含み、当該複数の画素のうち、少なくとも一部の画素が第１副画素および第２副画素を有し、前記各画素は充電期間の後に電荷共有期間を有する。前記第１副画素は、第１基板上に配置され、且つキャパシタの第１端に電気的に接続され第１電極を含み、当該第１電極は、第２基板の第１電圧レベルに関連する第１電圧電位を第１副画素の液晶層に印加するのに用いられ、及び、
前記第２副画素は、第１基板に配置される第２電極を含み、当該第２電極は、第１電圧レベルに関連する第２電圧電位を第２副画素の液晶層に印加するのに用いられ、そのうち、充電期間において、
第１および第２電極は、第１電圧レベルに関連するデータ線電圧レベルを持つデータ線に電気的に接続され、
前記キャパシタの第２端は、第２電圧レベルを有する電圧源に電気的に接続され、
電荷共有期間において、
第１及び第２電極とデータ線とを電気的に切断し、
前記キャパシタの第２端と電圧源とを電気的に切断し、かつ、
前記キャパシタの第２端が第２電極に電気的に接続され、キャパシタの第２端と第２電極は初期の電位が異なっており、電荷の再配分を通じ、キャパシタの第２端と第２電極の電位を、元の異なっていた電位から同じようにし、これにより、電荷共有期間において、第１電圧レベルと第２電圧レベルが異なる。

正電荷充電時において、充電期間にデータ線の電圧レベルが第２電圧源より高く、これによって電荷共有期間に、第１電圧源に関連する第１電極の電圧電位が、第１電圧源に関連する第２電極の電圧電位より高くなる。

負電荷充電時において、充電期間にデータ線の電圧レベルが第２電圧源より低く、これによって電荷共有期間に、第１電圧源に関連する第１電極の電圧電位が、第１電圧源に関連する第２電極の電圧電位より低くなる。

本発明の１例によれば、前記液晶ディスプレイ装置は、第１電極とデータ線を電気的に接続させるための第１スイッチング素子と、第２電極とデータ線を電気的に接続させるための第２スイッチング素子と、キャパシタの第２端と電圧源を電気的に接続させるための第３スイッチング素子と、キャパシタの第２端と第２電極を電気的に接続させるための第４スイッチング素子と、を更に含み、前記第１、第２および第３スイッチング素子はそれぞれ導通状態および非導通状態で動作可能であり、充電期間において、第１、第２および第３スイッチング素子はそれぞれ導通状態で動作され、電荷共有期間において、第１、第２および第３スイッチング素子はそれぞれ非導通状態で動作され、また、前記第４スイッチング素子も導通状態および非導通状態で動作可能であり、充電期間において、当該第４スイッチング素子は非導通状態で動作され、電荷共有期間において該第４スイッチング素子は導通状態で動作される。前記第１電圧レベルは第２電圧レベルと同じであってもよい。

本発明の実施例によれば、各画素は、充電期間において第１ゲート信号を提供するための第１ゲート線を含み、前記第１、第２および第３スイッチング素子が、それぞれ第１ゲート線に接続されるゲート端を有するトランジスタを含み、従って、前記第１、第２および第３スイッチング素子が、第１ゲート信号によってそれぞれ導通状態で動作される。各画素は、電荷共有期間において第２ゲート信号を提供するための第２ゲート線を更に含み、前記第４スイッチング素子が、当該第２ゲート線に接続されるゲート端を有する付加トランジスタを含み、従って、前記第４スイッチング素子が第２ゲート信号によって導通状態で動作される。電荷共有期間後の一定の時間内に、前記第１、第２、第３および第４スイッチング素子がそれぞれ非導通状態で動作され、かつ、充電期間と電荷共有期間との間の一定の時間内に、前記第１、第２、第３および第４スイッチング素子がそれぞれ非導通状態で動作される。

前記液晶ディスプレイ装置はカラー液晶ディスプレイ装置であり、前記各画素は、カラー画素中の複数のカラーセクション（color section）のうちの１つであり、かつ、当該複数のカラーセクションは赤色、青色および緑色のカラーセクションを含む。

従来の液晶ディスプレイパネルを示す略図である。従来の液晶ディスプレイパネルの画素構造を示す平面図である。トライゲート画素を有する液晶ディスプレイパネルの画素構造を示す平面図である。一つの画素を示す断面図であり、当該画素が２対の電極を有して、それぞれ２つの副画素内の液晶分子を配向させる。本発明の実施例による画素設計を示すレイアウト図である。本発明の実施例による液晶ディスプレイ装置の画素の回路を示す略図である。図５ａに示す回路の等価回路を示す略図である。本発明の実施例による画素が正電荷充電時における関連の各種信号を示すタイミング図であり、当該データ線の駆動はドット反転駆動法により実現される。本発明の実施例による画素が負電荷充電時における関連の各種信号を示すタイミング図であり、当該データ線の駆動はドット反転駆動法により実現される。本発明の他の実施例による液晶ディスプレイ装置の画素の回路を示す略図である。本発明のその他の実施例による液晶ディスプレイ装置の画素の回路を示す略図である。本発明の実施例による画素が正電荷充電時における関連の各種信号を示すタイミング図であり、データ線の駆動は２ライン反転駆動法により実現される。本発明の実施例による画素が負電荷充電時における関連の各種信号を示すタイミング図であり、データ線の駆動は２ライン反転駆動法により実現される。本発明の実施例による画素が正電荷充電時における関連の各種信号を示すタイミング図であり、データ線の駆動はカラム反転駆動法により実現される。本発明の実施例による画素が負電荷充電時における関連の各種信号を示すタイミング図であり、データ線の駆動はカラム反転駆動法により実現される。本発明の他の実施例による画素を示すレイアウト図である。本発明のその他の実施例による画素を示すレイアウト図である。

本発明をより容易に判るよう以下に本発明の好ましい実施例を説明するが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の保護範囲は特許請求の範囲の記載を基準にする。

図１に示すように、通常カラー液晶ディスプレイ装置は、二次元画素アレイを備え、且つ、図２ａに示すように、各画素は複数のカラー副画素１２Ｒ、１２Ｇおよび１２Ｂに分けられている。異なるカラー副画素間の主な相違点は、異なるカラーフィルタを用いて液晶層を通った光線を濾過することである。異なるカラー副画素の基本構造はほぼ同じである。よって、本発明はカラー副画素１２Ｒ、１２Ｇおよび１２Ｂのうちの任意の１つを参照して説明する。各カラー副画素を略して画素１２といい、且つ、各画素１２を２つの副画素に分ける。２つの副画素は、２つの電圧電位を保持するための２つの独立した電極を有し、これにより、画素１２上に２つの異なる電界を提供する。

図４および図５ａに示すように、１つの副画素の電極が電圧電位Ｖｐ_Ａを有し、もう１つの副画素の電極が電圧電位Ｖｐ_Ｂを有する。１つの画素１２は通常２本のゲート線、つまり第１ゲート線Ｇａｔｅ_ｎおよび第２ゲート線Ｇａｔｅ_ｎ＋１に関連しており、これらゲート線は図２ａに示したゲート線３１および３２と類似し、Ｇａｔｅ_ｎ＋１は次の画素信号の第１ゲート線となることも可能である。ゲート線Ｇａｔｅ_ｎは、スイッチング素子または薄膜トランジスタ（thin-film transistor，ＴＦＴ）を介し、電圧電位Ｖｐ_ＡおよびＶｐ_Ｂを有する各電極をデータ線（図２ａに示したデータ線２１と類似）に電気的に接続させるのに用いられる。本発明の他の実施例によれば、画素１２において、４つの薄膜トランジスタをスイッチング素子として用いる。図５ａに示すように、副画素Ａの電極はＴＦＴ_１を介してデータ線に接続され、副画素Ｂの電極はＴＦＴ_２を介して当該データ線に接続される。副画素において、副画素Ａに関連する液晶層の充電容量はＣｌｃ_Ａであり、副画素Ａに形成される電荷蓄積キャパシタはＣｓｔ_Ａであって、液晶層両側に位置する電極と共通電圧との間の電圧電位を保つために用いられる（図３参照）。同様に、副画素において、副画素Ｂに関連する液晶層の充電容量はＣｌｃ_Ｂであり、副画素Ｂに形成される電荷蓄積キャパシタはＣｓｔ_Ｂであって、液晶層両側に位置する電極と共通電圧との間の電圧電位を保つために用いられる。

１例において、図５ａに示すように、蓄積キャパシタＣｓｔ_Ａは２つの端を有しており、第１端は副画素Ａの電極に接続され、第２端はスイッチング素子ＴＦＴ_３を介して電圧源Ｖｃｏｍに接続される。各スイッチング素子ＴＦＴ_１、ＴＦＴ_２およびＴＦＴ_３はゲート線Ｇａｔｅ_ｎに接続され、充電期間においてゲート線信号がオンの時、これらスイッチング素子は導通状態（conducting state）で動作される。これにより、電圧電位Ｖｐ_ＣがＶｃｏｍまで充電され、充電期間において電圧電位Ｖｐ_ＡおよびＶｐ_Ｂはほぼデータ線電圧レベルまで充電される（図６ａに示すように）。第４スイッチング素子ＴＦＴ_４は、蓄積キャパシタＣｓｔ_Ａの第２端と副画素Ｂの電極とを電気的に接続させるのに用いられる。ＴＦＴ_４のゲートはゲート線Ｇａｔｅ_ｎ＋１に接続され、ゲート線Ｇａｔｅ_ｎ＋１のゲート線信号がオンの時、ＴＦＴ_４は、充電期間後の電荷共有期間において導通状態で動作される（図６ａ参照）。

図５ｂは、図５ａに示した画素構造の等価回路図を示す。充電期間、またはゲート線Ｇａｔｅ_ｎのゲート線信号がオンの時、スイッチング素子ＴＦＴ_１、ＴＦＴ_２およびＴＦＴ_３はそれぞれ導通状態で動作される。充電期間が終了する時、電圧電位Ｖｐ_Ａ及びＶｐ_Ｂはデータ線信号の電圧レベルによって決められ、かつ電圧レベルＶｐ_ＣはほぼＶｃｏｍと同じようになる（図６ａ参照）。ゲート線Ｇａｔｅ_ｎのゲート線信号が通過した後、スイッチング素子ＴＦＴ_１、ＴＦＴ_２およびＴＦＴ_３はそれぞれ非導通状態（non-conducting state）で動作される。蓄積キャパシタと液晶容量Ｃｓｔ_Ａ、Ｃｓｔ_Ｂ、Ｃｌｃ_ＡおよびＣｌｃ_Ｂのために、電圧電位Ｖｐ_Ａ、Ｖｐ_ＢおよびＶｐ_Ｃは放電によって僅かしか下がらない。ただし、Ｖｐ_Ｂは実質的にＶｐ_Ｃより高い。電荷共有期間中、ＴＦＴ_４は導通状態で動作され、Ｖｐ_Ｂは下がってＶｐ_Ｃと等しくなる。この時、Ｖｐ_ＣがＶｃｏｍより高くなり、そのため、Ｖｐ_Ａが同時に上昇される。よって、副画素Ａの電圧電位Ｖｐ_Ａが副画素Ｂの電圧電位Ｖｐ_Ｂより高くなる。この電圧電位差は、ゲート線Ｇａｔｅ_ｎ+１のゲート線信号が通過した後もほぼ同じである。そのため、副画素Ａの垂直電界が副画素Ｂの垂直電界より高い。故に、同一画素内の液晶分子が異なるドメインにおいて異なる方向に配向されるようになるので、液晶ディスプレイ装置のカラー品質が改善される。ここで注意すべきことは、容量Ｃｌｃ_ＡおよびＣｌｃ_Ｂ及びキャパシタＣｓｔ_Ｂの一端（図５ｂ参照）が、図３に示す第２基板のＶｃｏｍに接続されることである。本発明の１例では、同じＶｃｏｍが図５ａ、図７および図８に示すＴＦＴ_３（例えばドレイン端）にも接続される。これにより、充電期間が終了しょうとする時、電圧Ｖｐ_Ｃが図６ａに示すＶｃｏｍとほぼ等しい。また本発明の別の実施例において、ＴＦＴ_３に接続される直流電圧源がＶｃｏｍとは異なり、第１基板または第２基板により提供されることも可能である。例えば、当該直流電圧がＶｃｏｍより低くまたは高くでも良い。よって、ＴＦＴ_３のドレイン電圧が、ポジティブフレーム（positive frame）とネガティブフレーム（negative frame）との間の電圧差（Ｖｐ_Ａ−Ｖｐ_Ｂ）の平衡を保つように最適化される。

図６ａに示すタイミング図において、データ電圧またはデータ線の電圧レベルは、充電期間（正電荷充電）においてＶｃｏｍより高い。したがって、正電荷充電期間において、
データ電圧＝Ｖｐ_Ａ＝Ｖｐ_Ｂ＞Ｖｐ_Ｃ＝Ｖｃｏｍであり、
電荷共有期間において、
Ｖｐ_Ａ＞Ｖｐ_Ｂ＝Ｖｐ_Ｃ＞Ｖｃｏｍである。

ここで注意すべきことは、本発明は負電荷充電にも適用可能である。負電荷充電の場合、図６ｂに示すように、充電期間において当該データ電圧がＶｃｏｍより低い。よって負電荷充電期間では、
データ電圧＝Ｖｐ_Ａ＝Ｖｐ_Ｂ＜Ｖｐ_Ｃ＝Ｖｃｏｍであり、
電荷共有期間では、
Ｖｐ_Ａ＜Ｖｐ_Ｂ＝Ｖｐ_Ｃ＜Ｖｃｏｍである。

図７および図８は本発明の異なる実施例を示している。図７に示す実施例では、Ｃｓｔ_Ａの代わりにキャパシタＣｃｓを用いて、副画素Ａと副画素Ｂと間の電荷共有を実現する。よって、キャパシタＣｃｓの第１端が副画素Ａの電極に電気的に接続される。キャパシタＣｃｓの第２端がＴＦＴ_３を介してＶｃｏｍに接続され、かつ、ＴＦＴ_４を介して副画素Ｂの電極に接続される。この実施例における画素構造の動作原理は図５ａに示す実施例と類似している。

図８に示す実施例では、付加キャパシタＣｃｓがＶｐ_ＣおよびＶｐ_Ｂに接続される。

図１１は、図２ａに示したカラー画素１２Ｒ、１２Ｇおよび１２Ｂのうちの任意の１つのようなカラー画素の例示的な設計レイアウトを示している。図１１におけるゲート線Ｇａｔｅ_ｎおよびＧａｔｅ_ｎ＋１は図２ａのゲート線３１および３２に相当する。データ線ＤａｔａはＴＦＴ_１およびＴＦＴ_２を介してＶｐ_ＡおよびＶｐ_Ｂの電極にそれぞれ接続される。Ｖｐ_Ｃの電気的導通経路はＴＦＴ_４を介してＶｐ_Ｂの電極に接続され、かつＴＦＴ_３を介してＶｃｏｍに接続される。データ線Ｄａｔａ＋１は隣接するカラー画素のデータ線である。

本発明は、図２ａに示すようにトライゲート画素アレイを有する液晶ディスプレイ装置に適用することも可能である。図１２は、図２ｂのカラー画素１２Ｒ、１２Ｇおよび１２Ｂのうち任意の１つのようなカラー画素１２の例示的な設計レイアウトを示している。図１２におけるデータ線ＤａｔａおよびＤａｔａ＋１は図２ｂのデータ線２１および２２に相当する。データ線ＤａｔａはＴＦＴ_１およびＴＦＴ_２を介してＶｐ_ＡおよびＶｐ_Ｂの電極にそれぞれ接続される。データ線Ｄａｔａ＋１は隣接するカラー画素のデータ線である。図１２に示すカラー画素１２が図２ｂに示す副画素１２Ｒに相当するとすれば、ゲート線Ｇａｔｅ_ｎ、Ｇａｔｅ_ｎ＋１およびＧａｔｅ_ｎ＋２は図２ｂのゲート線３１、３２および３３に相当する。

従来のパターン化垂直配向型液晶ディスプレイ装置において、Ｖｐ_ＣとＶｃｏｍの間に接続される付加キャパシタが、電荷共有期間においてＶｐ_ＡとＶｐ_Ｂ間の電荷共有に用いられる。当該付加キャパシタがカラー画素１２の一部面積を占めるため、カラー画素の開口率（aperture ratio）が低下されてしまう。また、充電期間終了時、当該電圧電位Ｖｐ_ＣがＶｃｏｍより高い。一方、本発明のその他の実施例によれば、充電期間終了時、電圧電位Ｖｐ_ＣがほぼＶｃｏｍと等しい。よって、電荷共有前、従来のパターン化垂直配向型液晶ディスプレイ装置におけるＶｐ_ＢとＶｐ_Ｃ間の電圧電位差が、本発明の各実施例によるＶｐ_ＢとＶｐ_Ｃ間の電圧電位差より小さい。その結果、電荷共有後、従来のパターン化垂直配向型液晶ディスプレイ装置におけるＶｐ_ＢとＶｐ_Ｃ間の電圧電位差が、本発明の各実施例によるＶｐ_ＢとＶｐ_Ｃ間の電圧電位差より小さい。上記のような理由により、本発明の電荷共有方法によって、液晶ディスプレイ装置のカラー品質が向上される。

図６ａおよび図６ｂのタイミング図は、ドット反転（dot inversion）駆動法を用いたときのデータ電圧レベルを示している。ドット反転駆動法において、時間フレームＮの時、当該データ線電圧レベルは充電期間において高いレベルにあり、電荷共有期間において低いレベルにある。時間フレームＮ＋１の時、データ線電圧レベルは充電期間において低いレベルにあり、電荷共有期間において高いレベルにある。注意すべきことは、本発明は２ライン（2-line）反転駆動法およびカラム（column）反転駆動法に適用することも可能である。２ライン反転駆動法による正電荷充電時、図９ａに示すように、時間フレームＮにおいてデータ線電圧レベルは充電期間または電荷共有期間のいずれにおいても高いレベルにある。２ライン反転駆動法による負電荷充電時、図９ｂに示すように、時間フレームＮ＋１においてデータ線電圧レベルは充電期間または電荷共有期間のいずれにおいても低いレベルにある。また、カラム反転駆動法による正電荷充電時、図１０ａに示すように、時間フレームＮにおいてデータ線電圧レベルは高いレベルにある。カラム反転駆動法による負電荷充電時、図１０ｂに示すように、時間フレームＮ＋１においてデータ線電圧レベルは低いレベルにある。

つまり、本発明の各実施例によれば、複数の画素を有する液晶ディスプレイ装置に用いる駆動方法は、
第１副画素の第１電極および第２副画素の第２電極を提供する工程、及び、
前記第１電極に接続される第１キャパシタ端および第２キャパシタ端を有するキャパシタを提供する工程、
を含み、
充電期間において、
第１および第２電極をデータ線に電気的に接続させ、当該データ線は第１電圧源に関連するデータ線電圧レベルを持ち、
第２キャパシタ端を第２電圧源に電気的に接続させ、
電荷共有期間において、
第１及び第２電極とデータ線とを電気的に切断させ、
第２キャパシタ端と第２電圧源とを電気的に切断させ、且つ、
第２キャパシタ端と第２電極を電気的に接続させ、電荷共有期間において第１電圧源に関連する第１電極の電圧電位を、第１電圧源に関連する第２電極の電圧電位より高くまたは低くする。

第１電圧源と第２電圧源は互いに電気的に独立している。第１電極は第１スイッチング素子を介してデータ線に接続され、第２電極は第２スイッチング素子を介してデータ線に接続され、かつ第２キャパシタ端は第３スイッチング素子を介して第２電圧源に接続される。前記第１、第２および第３スイッチング素子はそれぞれ導通状態および非導通状態で動作可能であり、充電期間において前記第１、第２および第３スイッチング素子はそれぞれ導通状態で動作され、電荷共有期間において前記第１、第２および第３スイッチング素子はそれぞれ非導通状態で動作される。前記第２キャパシタ端は第４スイッチング素子を介して第２電極に接続され、前記第４スイッチング素子は導通状態および非導通状態で動作可能であり、充電期間において当該第４スイッチング素子は非導通状態で動作され、電荷共有期間において当該第４スイッチング素子は導通状態で動作される。各画素は、充電期間においてゲート信号を供給するための第１ゲート線を含み、第１、第２および第３スイッチング素子はそれぞれトランジスタを含み、当該トランジスタは第１ゲート線に接続されるゲート端を有し、これによって、第１、第２および第３スイッチング素子がそれぞれ第１ゲート信号に応じて導通状態で動作される。各画素は、電荷共有期間において第２ゲート信号を供給するための第２ゲート線を更に含み、第４スイッチング素子は付加トランジスタを含み、当該付加トランジスタは第２ゲート線に接続されるゲート端を有することによって、第４スイッチング素子が第２ゲート信号により導通状態で動作される。電荷共有期間後の一定の期間内で、当該第１、第２、第３および第４スイッチング素子は非導通状態で動作され、及び、充電期間と電荷共有期間との間の一定の期間内においても、それぞれ非導通状態で動作される。その内、第４スイッチング素子の切り替えに用いられる第２ゲート線は、次の画素信号の第１ゲート線としても良く、従って、１ユニットの画素が１本のゲート信号のみを有するだけで良く、画素の光透過効率が高められる。

本発明の各実施例による液晶ディスプレイ装置は、第１基板、第２基板および液晶層を含む。当該液晶層は第１基板と第２基板との間に配置され、複数の画素を形成されており、そのうち、少なくとも一部の画素が第１副画素および第２副画素を有し、また、各画素は、充電期間後に電荷共有期間を有する。前記第１副画素は、第１基板に配置される第１電極を含み、当該第１電極は、第２基板の第１電圧レベルに関連する第１電圧電位を第１副画素中の液晶層に印加するのに用いられ、且つ、当該第１電極はキャパシタの第１端に電気的に接続される。

また、第２副画素は、第１基板に配置される第２電極を含み、当該第２電極は、前記第１電圧レベルに関連する第２電圧電位を第２副画素中の液晶層に印加するのに用いられる。

充電期間において、
第１および第２電極はデータ線に電気的に接続され、当該データ線は第１電圧レベルに関連するデータ線電圧レベルを持ち、
キャパシタの第２端は、第２電圧レベルを持つ電圧源に電気的に接続され、
電荷共有期間において、
第１および第２電極とデータ線とが電気的に切断され、
キャパシタの第２端と電圧源とが電気的に切断され、かつ、
キャパシタの第２端が第２電極に電気的に接続される。

そのうち、充電期間において当該データ線電圧レベルが第２電圧レベルより高い或いは低い。よって、電荷共有期間において、当該第１電圧レベルが第２電圧レベルより高い或いは低い。

前記液晶ディスプレイ装置は、第１電極とデータ線とを電気的に接続させる第１スイッチング素子と、第２電極とデータ線とを電気的に接続させる第２スイッチング素子と、キャパシタの第２端を同一または異なる電圧源に電気的に接続させる第３スイッチング素子と、を含み、前記第１、第２および第３スイッチング素子は、それぞれ導通状態および非導通状態で動作可能であり、充電期間において当該第１、第２および第３スイッチング素子はそれぞれ導通状態で動作され、電荷共有期間において当該第１、第２および第３スイッチング素子はそれぞれ非導通状態で動作される。前記液晶ディスプレイ装置は、キャパシタの第２端と第２電極とを電気的に接続させる第４スイッチング素子を更に含み、当該第４スイッチング素子は導通状態および非導通状態で動作可能であり、充電期間において当該第４スイッチング素子は非導通状態で動作され、電荷共有期間において当該第４スイッチング素子は導通状態で動作される。

本発明の１例によれば、各画素は、充電期間において第１ゲート信号を提供するための第１ゲート線を含み、第１、第２および第３スイッチング素子はトランジスタを含み、当該トランジスタは第１ゲート線に接続されるゲート端を有し、よって、第１、第２および第３スイッチング素子が第１ゲート信号によりそれぞれ導通状態で動作される。各画素は、電荷共有期間において第２ゲート信号を提供するための第２ゲート線を更に含み、第４スイッチング素子は付加トランジスタを含み、当該付加トランジスタが第２ゲート線に接続されるゲート端を有し、これによって第４スイッチング素子が第２ゲート信号により導通状態で動作される。電荷共有期間後の一定の期間内に、当該第１、第２、第３および第４スイッチング素子はそれぞれ非導通状態で動作され、かつ、充電期間と電荷共有期間との間の一定の期間内において、それぞれ非導通状態で動作される。

以上、本発明の好適な実施例をあげ説明したが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。当業者であれば、本発明の精神と範囲を逸脱しない限り、多少の変更や潤色を加えることができる。よって、本発明の保護範囲は特許請求の範囲の記載を基準とする。

１液晶ディスプレイパネル
１０画素
１２画素
１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ副画素
２１、２２、２３、２４データ線
Ｄａｔａ、Ｄａｔａ＋１データ線
３１、３２、３３、３４ゲート線
Ｇａｔｅ_ｎ、Ｇａｔｅ_ｎ＋１、Ｇａｔｅ_ｎ＋２ゲート線
ＴＦＴ_１、ＴＦＴ_２、ＴＦＴ_３、ＴＦＴ_４薄膜トランジスタ
Ｃｓｔ_Ａ、Ｃｓｔ_Ｂ、Ｃｃｓキャパシタ

Claims

液晶ディスプレイ装置であって、
第１基板と、
第２基板と、
前記第１基板と第２基板との間に配置されて、複数の画素を形成する液晶層と、
を含み、
前記複数の画素において、少なくとも一部の画素が第１副画素および第２副画素を有しており、前記各画素は充電期間の後に電荷共有期間を有し、
前記第１副画素には、前記液晶層両側に位置する電極と共通電圧との間の電圧電位を保つために用いられる電荷蓄積キャパシタが形成され、
前記第１副画素は、前記第１基板に配置され且つ前記電荷蓄積キャパシタの第１端に電気的に接続される第１電極を含み、前記第１電極は前記第２基板の第１電圧レベルに関連する第１電圧電位を前記第１副画素中の前記液晶層に印加するのに用いられ、
前記第２副画素は、前記第１基板に配置される第２電極を含み、前記第２電極は前記第１電圧レベルに関連する第２電圧電位を前記第２副画素中の前記液晶層に印加するのに用いられ、
前記充電期間において、
前記第１電極と第２電極がデータ線に電気的に接続され、前記データ線は前記第１電圧レベルに関連するデータ線電圧レベルを持ち、
前記電荷蓄積キャパシタの第２端が、第２電圧レベルを持つ電圧源に電気的に接続され、
前記電荷共有期間において、
前記第１電極と第２電極が前記データ線から電気的に切断され、
前記電荷蓄積キャパシタの第２端が前記電圧源から電気的に切断され、及び、
前記電荷蓄積キャパシタの第２端が前記第２電極に電気的に接続され、前記電荷蓄積キャパシタの第２端と前記第２電極は初期の電位が異なるため、電荷の再配分が起き、これにより前記電荷蓄積キャパシタの第２端と前記第２電極の電位が、異なる電位から同じ電位になり、よって、前記電荷共有期間において、前記第１電圧レベルと前記第２電圧レベルが異なることを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
前記充電期間において、前記データ線電圧レベルが前記第２電圧源より高いため、前記電荷共有期間において、前記第１電圧源に関連する前記第１電極の前記電圧電位が、前記第１電圧源に関連する前記第２電極の前記電圧電位より高いことを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置。
前記充電期間において、前記データ線電圧レベルが前記第２電圧源より低いため、前記電荷共有期間において、前記第１電圧源に関連する前記第１電極の前記電圧電位が、前記第１電圧源に関連する前記第２電極の前記電圧電位より低いことを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置。
前記第１電圧源と前記第２電圧源の電圧レベルが異なることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置。
前記第１電極を前記データ線に電気的に接続させるための第１スイッチング素子と、
前記第２電極を前記データ線に電気的に接続させるための第２スイッチング素子と、
前記電荷蓄積キャパシタの前記第２端を前記第２電圧源に電気的に接続させるための第３スイッチング素子と、
を更に含み、
前記第１、第２および第３スイッチング素子はそれぞれ導通状態および非導通状態で動作可能であり、前記充電期間において前記第１、第２および第３スイッチング素子はそれぞれ前記導通状態で動作され、前記電荷共有期間において前記第１、第２および第３スイッチング素子はそれぞれ前記非導通状態で動作されることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置。
前記電荷蓄積キャパシタの第２端を前記第２電極に電気的に接続させるための第４スイッチング素子を更に含み、前記第４スイッチング素子は前記導通状態および前記非導通状態で動作可能であり、前記充電期間において前記第４スイッチング素子は前記非導通状態で動作され、前記電荷共有期間において前記第４スイッチング素子は前記導通状態で動作されることを特徴とする請求項５に記載の液晶ディスプレイ装置。
前記各画素が、前記充電期間に第１ゲート信号を供給するための第１ゲート線を含み、前記第１、第２および第３スイッチング素子がそれぞれトランジスタを含み、前記トランジスタが前記第１ゲート線に接続されるゲート端を有することで、前記第１、第２および第３スイッチング素子が前記第１ゲート信号によりそれぞれ前記導通状態で動作されることを特徴とする請求項６に記載の液晶ディスプレイ装置。
前記各画素が、前記電荷共有期間に第２ゲート信号を供給するための第２ゲート線を更に含み、前記第４スイッチング素子が付加トランジスタを含み、前記付加トランジスタが前記第２ゲート線に接続されるゲート端を有することで、前記第４スイッチング素子が前記第２ゲート信号により前記導通状態で動作されることを特徴とする請求項７に記載の液晶ディスプレイ装置。
前記電荷共有期間後の一定の期間内において、前記第１、第２、第３および第４スイッチング素子がそれぞれ前記非導通状態で動作されることを特徴とする請求項８に記載の液晶ディスプレイ装置。
前記充電期間と前記電荷共有期間との間の一定の期間内において、前記第１、第２、第３および第４スイッチング素子がそれぞれ前記非導通状態で動作されることを特徴とする請求項８に記載の液晶ディスプレイ装置。
前記各画素が、カラー画素中の複数のカラーセクション（color section）のうちの１
つであることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置。
前記カラーセクションが、赤色、青色および緑色のカラーセクションを含むことを特徴とする請求項１１に記載の液晶ディスプレイ装置。