JP5172212B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置に係わり、特に、携帯型装置の表示部に用いられる液晶表示装置の駆動回路に適用して有効な技術に関する。
TFT(Thin Film Transistor)方式の液晶表示装置は、パソコン、TV等の表示装置として広く使用されている。これらの液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルを駆動する駆動回路とを備えている。
そして、このような液晶表示装置において小型のものが、携帯電話機等の携帯機器の表示装置として広く利用されている。液晶表示装置を携帯機器の表示装置として用いる場合には、従来の液晶表示装置に比べて、低消費電力であることが望まれている。
下記「特許文献1」には、液晶表示パネルにコモン電圧を供給するためにコモン用ゲートドライバを設け、各走査信号線にコモン電圧を供給する記載がある。しかしながら、「特許文献1」にはコモン電圧を制御することについては記載が無い。
特開平05−224626号公報
携帯機器の表示装置として、液晶表示装置のさらなる低消費電力化がのぞまれている。そのため、駆動回路は低電圧で駆動するものが開発されている。また、従来の液晶表示装置では、コモン電圧を一定として、画素電極に印加する階調電圧を反転させていたが、低電圧駆動化のために画素電極に印加する電圧とは逆極性側にコモン電圧も変化させる、いわゆるコモン交流化駆動が行われている。
しかしながら、コモン交流化駆動において画素電極に書き込まれる電圧の大きさ、または信号線の長さによってコモン電圧が変動するといった問題が生じていた。
すなわち、コモン交流化駆動では、ある行を走査する期間において、1本のコモン配線により正極性用または負極性用のコモン電圧が、走査される行を構成する画素全てに供給されている。
このような方式では、横方向の画素数が多くなると、1本のコモン配線により供給する電荷量が増加し、供給能力が不足する。また、縦方向の画素数が多くなると、フレーム周波数が同じであれば、1行を走査する期間が短くなってしまい、1本のコモン配線から充分に電荷を供給するための時間も不足する。そのため、画素電極の電圧の変化によりコモン電圧が変動するといった問題が顕著になった。
このように高解像度化がすすむと、より多くの電流をより短い期間内に供給する必要が生じ、コモン電圧の電圧変動を表示に問題が生じない程度に抑えるためには、配線抵抗の低減が必要となる。しかしながら、高開口率化の要求もあり、高開口率化のためには、逆にコモン配線の幅は狭くすることが要求されている。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、小型の液晶表示装置において、コモン電圧を安定して印加できる駆動回路及び液晶表示パネルの構成を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
液晶表示装置は、2枚の基板と、2枚の基板の間に挟まれた液晶組成物と、基板に設けられた複数の画素と、画素に設けられた画素電極と、記画素電極に対向する対向電極と、オン状態で画素電極に映像信号を供給するスイッチング素子と、スイッチング素子に映像信号を供給する映像信号線と、スイッチング素子のオン・オフを制御する走査信号を供給する走査信号線と、対向電極に対向電圧を供給する対向電極信号線と、映像信号を出力する第1の駆動回路と、走査信号を出力する第2の駆動回路と、対向電圧を出力する第3の駆動回路とを備える。
隣合う第1の走査信号線と第2の走査信号線と第3の走査信号線には、第1の走査信号線に制御されるスイッチング素子により映像信号が供給される第1の画素電極と、第2の走査信号線に制御されるスイッチング素子により映像信号が供給される第2の画素電極と、第3の走査信号線に制御されるスイッチング素子により映像信号が供給される第3の画素電極とを設け、第1の画素電極に対向する対向電極には第1の対向電極信号線が接続し、第2の画素電極に対向する対向電極には第2の対向電極信号線が接続し、第3の画素電極に対向する対向電極には第3の対向電極信号線が接続し、第1の走査信号線に走査信号が出力する第1の走査期間に、第2の画素電極の対向電極と第3の画素電極の対向電極とに、直前のフレーム期間に印加された電圧とは逆極性の対向電圧が供給される。
1つの走査期間に2本の対向電極信号線により正極性用の対向電極電圧と負極性用の対向電極電圧を供給することが可能となり、1本の対向電圧信号線により1走査期間に供給する電荷量が減少し、充分に対向電極を駆動することができ、対向電極電圧の変動を抑えることが可能となる。
液晶表示装置は、2枚の基板と、2枚の基板の間に挟まれた液晶組成物と、基板に設けられた複数の画素と、画素に設けられた画素電極と、画素電極に対向する対向電極と、オン状態で画素電極に映像信号を供給するスイッチング素子と、スイッチング素子に映像信号を供給する映像信号線と、スイッチング素子のオン・オフを制御する走査信号を供給する走査信号線と、対向電極に対向電圧を供給する対向電極信号線と、映像信号を映像信号線に出力する第1の駆動回路と、走査信号を走査信号線に出力する第2の駆動回路と、対向電圧を対向電極信号線に出力する第3の駆動回路とを備える。
走査信号線に沿って複数の画素電極が形成され、該複数の画素電極のそれぞれはスイッチング素子を有し、走査信号線に走査信号が供給される1走査期間には、走査信号に制御されて複数の画素電極に映像信号が供給される。
走査信号線の第1の走査信号線と第2の走査信号線と第3の走査信号線とには、第1の走査信号線に制御される第1の画素電極と、第2の走査信号線に制御される第2の画素電極と、第3の走査信号線に制御される第3の画素電極とを設け、第2の画素電極に対向して設けられる第2の対向電極と、第3の画素電極に対向して設けられる第3の対向電極は、それぞれに供給される対向電圧が互いに逆極性となるように駆動され、第1の走査信号線に走査信号が出力する第1の走査期間に、第2の対向電極と第3の対向電極とに対向電圧が供給される。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図1は、本発明の実施の形態の液晶表示装置の基本構成を示すブロック図である。同図に示すように、本実施の形態の液晶表示装置100は、液晶表示パネル1と、駆動回路5と、フレキシブル基板70と、バックライト110と、収納ケース(図示せず)とから構成される。
液晶表示パネル1は、薄膜トランジスタ10、画素電極11、対向電極15等が形成されるTFT基板2と、カラーフィルタ等が形成されるカラーフィルタ基板(図示せず)とを、所定の間隙を隔てて重ね合わせ、該両基板間の周縁部近傍に枠状に設けたシール材により、両基板を貼り合わせると共に、シール材の内側に液晶組成物を封入、封止し、さらに、両基板の外側に偏光板を貼り付けて構成される。
なお、本実施の形態は対向電極15がTFT基板2に設けられる所謂横電界方式の液晶表示パネルにも、対向電極15がカラーフィルタ基板に設けられる所謂縦電界方式の液晶表示パネルにも同様に適用される。
TFT基板2には、図中x方向に延在しy方向に並設される走査信号線(ゲート線とも呼ぶ)21と、y方向に延在しx方向に並設される映像信号線(ドレイン信号線とも呼ぶ)22とが設けられており、走査信号線21と映像信号線22とで囲まれる領域に画素部8が形成されている。
なお、液晶表示パネル1は多数の画素部8をマトリクス状に備えているが、図を解り易くするため、図1では画素部8を1つだけ示している。マトリクス状に配置された画素部8は表示領域9を形成し、各画素部8が表示画像の画素の役割をはたし、表示領域9に画像を表示する。
各画素部8の薄膜トランジスタ10は、ソースが画素電極11に接続され、ドレインが映像信号線22に接続され、ゲートが走査信号線21に接続される。この薄膜トランジスタ10は、画素電極11に表示電圧(階調電圧)を供給するためのスイッチとして機能する。
なお、ソース、ドレインの呼び方は、バイアスの関係で逆になることもあるが、ここでは、映像信号線22に接続される方をドレインと称する。
駆動回路5は、TFT基板2を構成する透明な絶縁基板(ガラス基板、樹脂基板等)に配置される。駆動回路5は走査線駆動回路51、分配回路60、対向電極線駆動回路52とに電気的に接続している。
TFT基板2には、フレキシブル基板70が接続されている。フレキシブル基板70にはコネクタ4が設けられている。
コネクタ4は外部信号線と接続され外部からの信号が入力する。コネクタ4と駆動回路5の間には配線71が設けられており、外部からの信号は配線71を介して駆動回路5に入力する。
液晶表示パネル1は非発光素子であるため、光源を必要とするが、液晶表示装置100にはバックライト110が設けられており、バックライト110は液晶表示パネル1に光を照射する。液晶表示パネル1は照射された光の透過・反射量を制御して表示を行う。なお、バックライト110は液晶表示パネル1の背面または前面に設けられるが、図1では図をわかり易くするために液晶表示パネル1と並べて示した。
液晶表示装置100の外部に設けられた制御装置(図示せず)から送出された制御信号、および外部電源回路(図示せず)から供給される電源電圧が、コネクタ4、配線31を介して駆動回路5に入力する。
外部から駆動回路5に入力する信号は、クロック信号、ディスプレイタイミング信号、水平同期信号、垂直同期信号等の各制御信号および表示用デ−タ(R・G・B)、表示モード制御コマンドであり、入力した信号を基に、駆動回路5は液晶表示パネル1を駆動する。
駆動回路5は1チップの半導体集積回路(LSI)から構成され、制御信号線64を介して走査線駆動回路51へ制御信号を出力し、制御信号線66を介して制御信号を対向電極線駆動回路52に出力している。また、分配回路60には映像信号を出力している。
走査線駆動回路51は、駆動回路5内部で発生させる基準クロックに基づき、1水平走査時間毎に、順次液晶表示パネル1の各走査信号線21に“High”レベルの選択電圧(走査信号)を供給する。これにより、液晶表示パネル1の各走査信号線21に接続された複数の薄膜トランジスタ10が、1水平走査期間の間、映像信号線22と画素電極11との間を電気的に導通させる。
また、駆動回路5は画素が表示すべき階調に対応する階調電圧(映像信号)を分配回路60に出力する。分配回路60は1水平走査期間を分割して異なる映像信号線22に階調電圧を分配する。映像信号線22に分配回路60から諧調電圧が供給されると、オン状態(導通)の薄膜トランジスタ10を介して、映像信号線22から階調電圧が画素電極11に供給される。その後、薄膜トランジスタ10がオフ状態となることで画素が表示すべき映像に基づく階調電圧が画素電極11に保持される。
次に図2に液晶表示装置1の画素部8の平面図を示す。また図2のA−A線で示す断面図を図3に示す。図2、図3では、横電界方式(In-plane switching mode)の液晶パネルの画素部8を示している。図2に示すようにTFT基板2には画素部8が形成されており、画素部8は走査信号線21と対向電極信号線25と映像信号線22とに囲まれた領域となる。
走査信号線21と映像信号線22の交差部近傍にスイッチング素子(以後、薄膜トランジスタ、TFTとも呼ぶ)10が形成される。前述したように、TFT10は走査信号線21を介して供給されるゲート信号によりオン状態となり、映像信号線22を介して供給される映像信号を画素電極11に書き込む。
画素電極11と対向電極15とは櫛歯状に形成され、交互に配置されている。画素電極11に供給された映像信号と、対向電極15に供給される対向電圧との間に生じる電位差により、液晶分子の配向方向が変化して透過光の強度を制御することができる。
次に、液晶表示パネル1は図3に示すような断面構造をしており、TFT基板2とカラーフィルタ基板3とが対向して配置されている。TFT基板2とカラーフィルタ基板3との間には、液晶組成物4が保持されている。なお、TFT基板2とカラーフィルタ基板3との周辺部には、シール材(図示せず)が設けられており、TFT基板2とカラーフィルタ基板3とシール材とは、狭い隙間を有する容器を形成し、液晶組成物4はTFT基板2とカラーフィルタ基板3との間に封止される。また、符号14と符号18は液晶分子の配向を制御する配向膜である。
カラーフィルタ基板3には赤(R)、緑(G)、青(B)毎にカラーフィルタ150が形成されており、各カラーフィルタ150の境界には遮光のためにブラックマトリクス162が形成されている。
TFT基板2は、少なくとも一部が透明なガラス、樹脂等からなる。TFT基板2上には下地膜が形成されその上にポリシリコン膜からなる半導体層134が形成される。
半導体層134の上にはゲート絶縁膜136が形成され、ゲート絶縁膜136の上にはゲート電極131が形成される。前述したようにTFT基板2には走査信号線21が形成されているが、走査信号線21の一部はゲート電極131を形成する。走査信号線21は、クロム(Cr)または、ジルコニウム(Zirconium)を主体とする層と、アルミニウム(Al)を主体とする層の多層膜から形成される。また、上面からTFT基板側の下面に向けて線幅が広がるように側面が傾斜している。
半導体層134の両端部には不純物が注入されドレイン領域132とソース領域133とが離間して形成されている。前述したように、ドレインとソースの呼び方は電位によって変化するが、本明細書では映像信号線22と接続する方をドレインと呼び、画素電極11と接続する方をソースと呼ぶ。
映像信号線22は、モリブデン(Mo)とクロム(Cr)の合金や、モリブデン(Mo)又はタングステン(W)を主体とする2つの層で、アルミニウム(Al)を主体とする層を挟んだ多層膜から形成されている。また、TFT30を覆うように無機絶縁膜143と有機絶縁膜144が形成されている。ソース領域133は無機絶縁膜143と有機絶縁膜144とに形成されたスルーホール146を介して画素電極11と接続されている。
なお、無機絶縁膜143は窒化シリコンや酸化シリコンを用いて形成可能であり、有機絶縁膜144は有機樹脂膜を用いることができ、その表面は比較的平坦に形成することが可能なものであるが、凹凸を形成すように加工することも可能である。
画素電極11及び対向電極15は透明導電膜からなり、透明導電膜は、ITO(indium tin oxide)、ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)、IZO (Indium Zinc Oxide)、ZnO (Zinc Oxide)、SnO(酸化スズ)、In2O3(酸化インジウム)等の透光性の導電層から構成されている。
また、前述したクロムを主体とする層は、クロム単体でもクロムとモリブデン(Mo)等の合金でもよく、ジルコニウムを主体とする層は、ジルコニウム単体でもジルコニウムとモリブデン等の合金でもよく、タングステンを主体とする層は、タングステン単体でもタングステンとモリブデン等の合金でもよく、アルミニウムを主体とする層は、アルミニウム単体でもアルミニウムとネオジウム(Neodymium)等の合金でもよい。
次に、図4に対向電極15に供給する対向電圧VCOMを一定周期で反転させる、所謂対向電圧反転駆動方式を用いる場合の走査信号VSCNと映像信号VSIGと対向電圧VCOMとを示す。
図4に示す走査信号VSCNは、任意の走査信号線21に出力される走査信号を示している。図4に示すように走査信号線21に供給される走査信号VSCNがハイ(High)電圧である期間を1水平走査期間(1H)と呼ぶ。対向電圧反転駆動方式では、対向電圧VCOMを1水平走査期間毎に反転する。対向電圧反転駆動方式を用いると、映像信号VSIGの振幅が小さくても、映像信号VSIGと対向電圧VCOMとの電位差が大きくとることが可能で、低電圧駆動、低消費電力化が可能である。
映像信号NSIGの符号VSHは、画素に供給される階調電圧が対向電圧VCOMに対して正極性の信号である正階調電圧を示す。符号VSLは対向電圧VCOMに対して負極性である負階調電圧を示す。
符号VCOMHは対向電極ハイ電圧で、VCOMLは対向電極ロウ電圧である。対向電圧VCOMは1水平走査期間(1H)毎にハイ電圧VCOMHとロウ電圧VCOMLとの間で反転している。
走査信号VSCNの符号VGONは画素部の薄膜トランジスタ(TFT)10をオンするための走査信号VSCNのハイ電圧で、正階調電圧VSHの最大値よりしきい値電圧分以上高い電圧が必要となる。また、符号VGOFFは薄膜トランジスタ10をオフするためのロウ(Low)電圧であり、負階調電圧VSLの最小値よりしきい値電圧分以上低い電圧が必要となる。
次に、図5を用いて分配回路60について説明する。図5ではTFT基板2に設けられた分配回路60と、TFT基板2に搭載された駆動回路5とを主に示しており、他の構成は省略している。
駆動回路5からは映像信号出力線65が分配回路60に入力している。分配回路60にはスイッチング素子62が形成されており、入力端子は映像信号出力線65に接続し、出力端子は映像信号線22に接続している。また、スイッチング素子62の制御端子には分配制御線63が接続している。
駆動回路5の映像信号出力線65の1本は、3個のスイッチング素子62と接続しており、3個並列に接続されたスイッチング素子62が1組となって、3本の分配制御線63に接続している。
駆動回路5は1水平走査期間を3つに分割して、3つの映像信号線22に出力すべき映像信号を順番に出力する。スイッチング素子62が順番にオン状態となることで、出力されるべき映像信号が各映像信号線22に分配される。
分配回路60を設けることで、駆動回路5の映像信号出力線65の数を1/3に減少させることが可能で、映像信号出力線65の接続信頼性を高めることが可能となる。また、駆動回路5の回路規模も小さく抑えることが可能となる。
図6のタイミングチャートに示すように、駆動回路5から映像信号出力線65には、1水平走査期間1Hを3つに分けて、3本の映像信号線22分の映像信号VSIGNが出力される。また、駆動回路5からは分配制御線63に分配信号BL1、BL2、BL3が順番に出力することで、3本の映像信号線22に映像信号が供給される。
次に図7と図8を用いて、走査線駆動回路51と対向電極線駆動回路52とに用いられるシフトレジスタ回路について説明する。
図7はシフトレジスタ回路の概略を示す回路図で、第1段目のシフトレジスタ回路181−1と第2段目のシフトレジスタ回路181−2とを示している。図8はシフトレジスタ回路のタイミングチャートでクロックΦ1とΦ2に従って出力OUT1とOUT2から順番に信号が出力する様子を示す。
まず、スタートパルスΦINが入力トランジスタ81に入力すると、スタートパルスΦINに従ってノードN1の電圧が上昇する。ノードN1が上昇してトランジスタ82のしきい値を超えるとトランジスタ82はオン状態となる。
この時、トランジスタ86はオフ状態のため、ノードN1はフローティング状態である。そのため、トランジスタ82がオン状態で、クロックΦ1がロウ電圧からハイ電圧に変化するに従い、ノードN1とノードN2に生じている容量95によりノードN1の電圧は上昇する。よって、トランジスタ82のゲート端子に印加された電圧はクロックΦ1よりも充分(しきい値電圧分に比較して)大きくなり、ノードN2の電圧はクロックΦ1のハイ電圧と同等となる。
ノードN2の電圧がクロックΦ1のハイ電圧となることで、トランジスタ83を介してノードN3もハイ電圧となり、次段のトランジスタ84はオン状態となる。
同様にトランジスタ93のゲート端子もノードN1に接続しており、出力端子OUT1からはクロックΦ1のハイ電圧が出力する。
次段のトランジスタ84もオン状態で、クロックΦ2がロウ電圧からハイ電圧に変化すると、ノードN3とノードN4に生じている容量96によりノードN3の電圧はクロックΦ2よりも充分大きくなり、ノードN4の電圧はクロックΦ2のハイ電圧と同等となる。
ノードN4の電圧がクロックΦ2のハイ電圧となることで、出力OUT2からハイ電圧が出力し、トランジスタ85を介してノードN5もハイ電圧となり、次段にオン状態が伝えられる。
この時、トランジスタ91がオン状態となりノードN6がハイ電圧となることで、トランジスタ86の制御端子にハイ電圧が伝えられトランジスタ86がオン状態となり、ノードN1と電源電圧VSSが導通状態となり、ノードN1は電圧VSSで供給されるロウ電圧となる。
そして、ノードN6はオン状態が保持されて、ノードN1がロウ電圧で安定するため、トランジスタ82等がノイズで誤動作することが防げるが、次のフレーム開始時にはスタートパルスΦINによりトランジスタ88がオン状態となりトランジスタ86の制御端子にロウ電圧を供給することで、ノードN1をフローティング状態とする。なお、トランジスタ89、トランジスタ92もトランジスタ88と同様の動作を行う。
このシフトレジスタを走査線駆動回路51と対向電極線駆動回路52に用いることで、小型で低消費電力な回路が実現できる。
次に図9、図10を用いて、対向電極線駆動回路52の動作について説明する。図9は対向電極線駆動回路52の交流駆動回路182の概略構成図であり、図10は対向電極線駆動回路52の動作を示すタイミングチャートである。
図9に示す対向電極線駆動回路52には、図中左側から前述のシフトレジスタ回路の出力が入力する。シフトレジスタ回路は図中下から上に出力がシフトするものとする。例えば、入力端子170に出力OUT2が入力し、入力端子175に出力OUT1が入力する。
まず前段の出力OUT1により、入力端子175にハイ電圧が入力し、ノードN13がハイ電圧となる。ノードN13がハイ電圧となると、トランジスタ123とトランジスタ124がオン状態となり、ノードN14とノードN15は電源電圧線173と導通状態となる。電源電圧線173にはロウ電圧(VSS)が供給されているので、ノードN14とノードN15とはロウ電圧となる。
さらに、ノードN14と接続されたノードN11および、ノードN15に接続されたノードN12もロウ電圧となるので、トランジスタ127とトランジスタ128はオフ状態となる。この時、出力端子179はフローティング状態FLとなる。
次に、入力端子170に出力OUT2が入力すると、ノードN10はハイ電圧となり、トランジスタ121とトランジスタ122とはオン状態となる。そのため、交流駆動信号線171とノードN11とが導通状態となり、交流駆動信号線172とノードN12とが導通状態となる。
交流駆動信号線171には図10に示す交流信号Mが供給されており、交流駆動信号線172には交流信号Mbarが供給されている。交流信号Mと交流信号Mbarとはそれぞれ位相が反転した信号である。そのため、ノードN11がハイ電圧の場合にノードN12はロウ電圧となる。
ノードN11がハイ電圧で、ノードN12がロウ電圧の場合には、トランジスタ127がオン状態で、トランジスタ128がオフ状態となり、出力端子179は電源電圧線177と導通状態となり、電源電圧線178と非導通状態となる。
電源電圧線177には対向電極ハイ電圧VCOMHが供給され、電源電圧線178には対向電極ロウ電圧VCOMLが供給されており、出力端子179は対向電極信号線25に接続しているため、ノードN11がハイ電圧の場合には対向電極信号線25には対向電極ハイ電圧VCOMHが出力する。対して、ノードN12がハイ電圧でノードN11がロウ電圧の場合には、対向電極信号線25には対向電極ロウ電圧VCOMLが出力する。
その後、出力OUT2がロウ電圧となってもノードN11にはハイ電圧が保持され、トランジスタ125によってノードN14は電源電圧線176からロウ電圧(VSS)が供給され、さらにノードN12がロウ電圧となってトランジスタ126をオフ状態とするので、ノードN15、ノードN11にはハイ電圧が保持されることで対向電極信号線25には対向電極ハイ電圧VCOMHが継続して出力する。
なお、入力端子170から入力したハイ電圧は次段に出力端子174から出力しており、次段のノードN14、ノードN11、ノードN15、ノードN12をロウ電圧とし、次段のトランジスタ127とトランジスタ128をオフ状態とする。
前述のシフトレジスタ回路181と交流駆動回路182とを組合わせた走査回路53について図11を用いて説明する。
シフトレジスタ回路181からは出力OUTが出力するので、走査信号OUTを走査信号線21に走査信号VSCNとして出力し、さらに出力OUTを交流駆動回路182の駆動にも利用している。
ただし、走査信号線21と対向電極信号線25とを同時に切り換えたのでは、画素電極11と対向電極15との間で電位が変動する可能性があるので、先に対向電極の電圧を反転した後で、走査信号線21に走査信号VSCNを出力することとした。
図12に図11の走査回路53の動作について説明するタイミングチャートを示す。シフトレジスタ回路181−1に入力するスタートパルスΦINで交流駆動回路182−1のトランジスタ127とトランジスタ128(図9参照)を非導通状態とすることで、対向電極信号線25−1を一旦フローティング状態FLとする。
その後、クロック信号Φ1がトランジスタ93(図7参照)から出力することで、シフトレジスタ回路181−1からハイ電圧が出力OUT1として交流駆動回路182−1に入力し交流信号Mがロウ電圧で、交流信号Mbarがハイ電圧の場合にはトランジスタ128と電源電圧線178とが導通状態となり、対向電極信号線25−1には対向電極電圧Vcom(1)として対向電極ロウ電圧VCOMLが出力する。
次に、シフトレジスタ回路181−1から出力する出力OUT1で交流駆動回路182−2のトランジスタ127とトランジスタ128を非導通状態とすることで、対向電極信号線25−2を一旦フローティング状態FLとする。
その後、クロック信号Φ2がトランジスタ94(図7参照)から出力することで、シフトレジスタ回路181−2からハイ電圧が出力OUT2として交流駆動回路182−2に入力し交流信号Mがハイ電圧で、交流信号Mbarがロウ電圧の場合にはトランジスタ127と電源電圧線177とが導通状態となり、対向電極信号線25−2には対向電極電圧Vcom(2)として対向電極ハイ電圧VCOMHが出力する。
この時、シフトレジスタ回路181−2から出力する出力OUT2を走査信号線21−1に出力する走査信号VSCN−1として利用する。
このように、走査回路53は走査信号線駆動回路51と対向電極線駆動回路52の機能を合わせ持っており、小さな回路規模で走査信号と対向電極信号とを出力することが可能となっている。
図13にこの回路規模を小さくできる走査回路53を走査信号線21の両端に設け両側から走査信号と対向電極信号を供給する液晶表示パネルの概略ブロック図を示す。
図13では分配回路60と、走査回路53と画素部8とを主に示しており、他の構成は省略している。走査信号線21の両側から走査回路53−1と53−2とが走査信号を供給し、対向電極信号線25の両側から対向電極信号を供給している。このように、走査回路53を形成する面積が小さいため1基板上に2個の走査回路53を形成することが可能となっている。
つぎに、図13に示す回路のタイミングチャートを図14に示す。走査信号線21−1がハイ電圧を出力する1水平期間前に対向電極信号線25−1はハイ電圧になっており、その後、走査信号線21−1がハイ電圧となることで、走査信号線21−1に接続された薄膜トランジスタ10がオン状態となり、分配信号BLによりオン状態のスイッチング素子62を介して映像信号線22に映像信号VSIGが供給される。
図14に示す走査期間では、映像信号VSIGは対向電極に対して負極性のため、画素電極が対向電極に対して負側に変動する。このため、画素電極と容量を形成する対向電極も負側に変動して図14に示すノイズが発生する。
次の走査信号線21−2がオン状態の場合は、映像信号VSIGは対向電極に対して正極性のため、対向電極は正側に変動してノイズ発生の要因となる。
図13に示す回路では、走査信号線21の両側から走査信号を供給し、対向電極信号線25の両側から対向電極信号を供給しているので、走査回路53の駆動能力が強化されているため、ノイズは小さく抑えられている。
ただし、図13に示す回路では、走査信号線21−1を走査する期間において、対向電極信号線25−1を例えばハイ電圧とする場合では、図9の電源電圧線177から対向電極ハイ電圧VCOMHが対向電極信号線25−1に供給されることとなる。そして、次の行である走査信号線21−2を走査する期間において、対向電極信号線25−2を例えばロウ電圧とする場合では、図9の電源電圧線178から対向電極ロウ電圧VCOMLが対向電極信号線25−2に供給される。
このような構成では、1本の対向電極信号線25はその行の走査期間において、対向電極ハイ電圧VCOMHまたは対向電極ロウ電圧VCOMLをその行を構成する全ての画素に供給することとなる。
このような、図11または、図13に示す回路では、横方向の画素数が多くなると、1本の対向電極信号線25から供給する電荷量が大きくなるといった問題が生じる。また、縦方向の画素数が多くなると、フレーム周波数が同じであれば、1行を走査する期間が短くなるといった問題が生じる。
すなわち、画素数が増加し高解像度化すると、より多くの電流をより短期間内に供給することになり、画素に書き込んだ電圧と対向電極間の電圧変動を一定範囲内に抑えて、高い表示品質を保つためには、対向電極信号線25の配線抵抗の低減が必要となる。
しかし、一方では開口率の維持という要求もあり、安易に配線幅を広げて配線抵抗を低くすると、1本の対向電極信号線25当たりの長さ÷配線幅が大きくなり開口率を低くすることとなる。そのため、開口率を考慮すると配線幅は狭くなり抵抗値は高くなるといった制約がある。
そこで、本発明では、1走査期間内に2本の対向電極信号線25を駆動することとした。
図15に示す回路では、図中左側から走査回路53−Lで1走査期間先に対向電極信号線25の極性を反転し、走査回路53−Rは1走査期間遅れて対向電極信号線25の極性を反転する。
以下、図16に示すタイミングチャートと併せて、図15に示す回路を説明する。まず時刻t1に、スタートパルスΦIN−Lが走査回路53−Lに入力すると同じタイミングで、スタートパルスΦIN−Rが走査回路53−Rに入力する。スタートパルスΦIN−Lが走査回路53−Lに入力すると交流駆動回路182−1Lはリセットされ、対向電極信号線25−1Lへの出力はフローティング状態FLとなる。
同時に時刻t1にはスタートパルスΦIN−Rが交流駆動回路182−1Rに入力すると、交流駆動回路182−1Rはリセットされ、対向電極信号線25−2Rへの出力はフローティング状態FLとなる。
次に1走査期間後の時刻t2に、シフトレジスタ回路181−1Lから出力OUT1Lとシフトレジスタ回路181−1Rから出力OUT1Rが出力して、対向電極信号線25−1Lには対向電極ロウ電圧VCOMLが出力し、対向電極信号線25−2Rには対向電極ハイ電圧VCOMHが出力する。
よって時刻t2では、対向電極信号線25−1Lと対向電極信号線25−2Rとに前フレームと極性が反転した対向電極電圧が出力する。
なお、時刻t2では、シフトレジスタ回路181−1Lの出力OUT1Lにより、交流駆動回路182−2Lはリセットされ対向電極信号線25−2Lへの出力はフローティング状態FLとなる。また、出力OUT2Rにより交流駆動回路182−3Rはリセットされ対向電極信号線23−3Rへの出力もフローティング状態FLとなる。
さらに1走査期間後の時刻t3には、シフトレジスタ回路181−2Lの出力OUT2Lにより対向電極信号線25−2Lには対向電極ハイ電圧VCOMHが出力する。また、走査信号線21−1Lと21−1Rには走査信号が出力する。
さらに1走査期間後の時刻t4には、シフトレジスタ回路181−3Lの出力OUT3Lとシフトレジスタ回路181−3Rの出力OUT3Rにより走査信号線21−2Lと21−2Rには走査信号が出力する。
このように時刻t2には、対向電極信号線25−2Rに対向電極ハイ電圧VCOMHが出力し、時刻t3に対向電極信号線25−2Lに対向電極ハイ電圧VCOMHが出力した後、走査信号線21−2Lと21−2Rに走査信号が出力するので、対向電極信号線25を充分駆動した後に走査信号が出力することとなり、対向電極信号線25を駆動する能力が増強されるために、対向電極信号線25に生じるノイズを抑えることが可能となる。
次に図17に同じ走査信号線21にゲート端子が接続された薄膜トランジスタ10を有する画素8の列において、交互に異なる対向電極信号線25に接続する構成を示す。図17においては、符号1R1で示す画素は対向電極信号線25−1に接続し、符号1G1で示す画素は対向電極信号線25−2に接続している。
このような構成にすると、画素1R1と画素1G1とで、画素電極に書き込む映像信号の極性を逆極性とすることができ、いわゆるドット反転駆動が可能となる。ドット反転駆動とすると交流化される単位が画素毎の市松模様となるので、対向電極に生じるノイズによる画面のちらつきが抑えられる。
図17に示す回路では、まず対向電極信号線25−1が走査回路53−Lにより極性が反転し、対向電極信号線25−2が走査回路53−Rによって極性が反転する。また、対向電極信号線25−1に出力する対向電極電圧と対向電極信号線25−2に出力する対向電極電圧とは逆極性にしている。
その後、走査信号線21−1に走査信号が出力するが、画素1R1には対向電極信号線25−1により対向電極信号が供給され、画素1G1には対向電極信号線25−2により、画素1R1とは逆極性の対向電極信号が供給されため、映像信号も画素1R1と画素1G1では逆極性となる。
このように、1走査期間に2本の対向電極信号線25の極性を反転し、1本の走査信号線21にゲート端子が接続した薄膜トランジスタ10の列において、交互に対向電極を対向電極信号線25−1と対向電極信号線25−2に接続すると、隣合う2つの画素8で異なる極性の映像信号を書き込むことが可能となり、1方の極性で映像信号が書き込まれることにより生じるノイズを抑えることが可能となる。
なお、対向電極信号線25−2は走査信号線21−1にゲート電極が接続する薄膜トランジスタを有する画素1G1と1R2の対向電極に信号を供給するが、次段の走査信号線21−2にゲート電極が接続する薄膜トランジスタを有する画素2R1と2B1の対向電極にも信号を供給している。
すなわち、対向電極信号線25は1列の画素の半分に、1走査期間早く対向電極電圧を供給することができ、1列の画素を2走査期間に分けて駆動することになり、走査回路53の駆動能力に余裕をもたせることが可能になる。
また、ドット反転駆動を行う場合の分配回路60の動作として、1走査期間を2つに分けて、例えば1走査期間の前半で対向電極電圧に対して正極性の映像信号を出力し、後半で負極性の映像信号を出力するように用いることが可能である。
次に図18に図17に示す回路の画素部の概略平面図を示す。画素8−1の対向電極15は対向電極信号線25−1にスルーホール147を介して接続しており、画素8−2の対向電極15は対向電極信号線25−2にスルーホール147を介して接続している。
なお、対向電極信号線25と走査信号線21とは隣接して形成しているため、同じ導電層で形成する場合には、対向電極15は走査信号線21を乗越えて接続する必要が生じる。そのため、対向電極15は絶縁層に形成されるスルーホール147を介して対向電極信号線25と接続されることになる。
次に図19に、3画素毎に接続する対向電極信号線25を異ならせる回路を示す。分配回路60はRGB1組になっており、画素1R1、1G1、1B1に正極性の映像信号が出力すると、画素1R2、1G2、1B2には負極性の映像信号が出力する。
画素1R1、1G1、1B1の対向電極15には対向電極信号線25−1から対向電極電圧が供給されており、例えば画素1R1、1G1、1B1に正極性の映像信号が出力すると、対向電極15には正極性用の対向電極電圧が供給される。
対して、画素1R2、1G2、1B2の対向電極15には対向電極信号線25−2から対向電極電圧が供給されており、例えば画素1R2、1G2、1B2に負極性の映像信号が出力すると、対向電極15には負極性用の対向電極電圧が供給される。
図19に示す回路構成とすると、駆動回路5(図1参照)は分配回路60に対して、1走査期間に同極性の映像信号を出力することとなり、駆動回路5の負担が軽減される。
次に、図20にゲート電極を走査信号線21に対してジグザグに接続した回路を示す。図20に示すように、走査信号線21は図中X方向に延伸するが、1画素毎に走査信号線21に接続するゲート電極が図中Y方向に交互に配置されている。
そのため、同じ走査信号線21によって薄膜トランジスタ10がオン状態となり映像信号が書き込まれる画素はY方向にずれており、X方向に隣合う2つの画素は異なる走査信号線21によって駆動されることとなる。
例えば、走査信号線21−1に走査信号が出力する場合には、画素1G1、1R2、1B2に映像信号が書き込まれる。よって、対向電極信号線25−1に接続する画素の半分に映像信号が書き込まれることになる。
次に、走査信号線25−2に走査信号が出力すると、対向電極信号線25−1に接続する残りの画素1R1、1B1、1G2、1R3に映像信号が書き込まれる。
また同時に、対向電極信号線25−2に接続する画素2G1、2R2、2B2、に映像信号が書き込まれる。このように、ゲート電極を走査信号線21に対してジグザグに接続することで、1走査信号線により2本の対向電極信号線に接続する画素に映像信号を書き込むこととなる。
図20に示す回路では、1本の対向電極信号線25に接続する画素の半分に映像信号を1走査期間で書き込み、残りの画素を別の1走査期間で書き込むことが可能となり、1本の対向電極信号線25が受け持つ画素が半分になる。よって、1本の対向電極信号線25が供給する電荷の量が約半分となることで、対向電極信号線25の負担が軽減する。
図21に図20に示す回路の概略画素構成を示す。図21では対向電極信号線25がY方向に折れ曲がり蛇行している。図21の構成とすることで、ソース電極133は対向電極信号線25と重なり合うことが無く、不要な寄生容量の発生を抑えることが可能となっている。
図21では、対向電極信号線25は走査信号線21と同層で形成し、対向電極15は画素電極11と同層で形成されている。そのため、対向電極信号線25と対向電極15とはスルーホール147を介して接続されている。
次に、図22に走査信号線21を蛇行して形成した概略画素構成を示す。走査信号線21は映像信号線22に重ねて形成され、Y方向に折れ曲がっている。走査信号線21が蛇行することで、X方向に隣あう画素は異なる対向電極信号線25と接続しており、X方向に隣あう画素で異なる極性の映像信号を書き込むことが可能となる。また、1本の対向電極信号線25が受け持つ画素が半分になり、1本の対向電極信号線25が供給する電荷の量が約半分となることで、対向電極信号線25の負担が軽減する。
次に、図23に対向電極15を画素電極11の下層に帯状に形成した概略画素構成を示す。対向電極15を画素電極11の下層に形成していることで、対向電極15を乗越える構成について考慮する必要がなくシンプルな構成で液晶表示パネル1を形成することが可能である。











本発明の実施の形態の液晶表示装置を示す概略ブロック図である。 本発明の実施の形態の液晶表示装置の概略画素平面図である。 本発明の実施の形態の液晶表示装置に概略画素断面図である。 本発明の実施の形態の液晶表示装置に用いられる駆動波形を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態の液晶表示装置に用いられる駆動回路の概略図である。 本発明の実施の形態の液晶表示装置の駆動波形を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態の液晶表示装置の駆動回路を示す概略回路図である。 本発明の実施の形態の液晶表示装置の駆動波形を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態の液晶表示装置の駆動回路を示す概略回路図である。 本発明の実施の形態の液晶表示装置の駆動波形を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態の液晶表示装置の駆動回路を示す概略回路図である。 本発明の実施の形態の液晶表示装置の駆動波形を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態の液晶表示装置を示す概略回路図である。 本発明の実施の形態の液晶表示装置の駆動波形を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態の液晶表示装置を示す概略回路図である。 本発明の実施の形態の液晶表示装置の駆動波形を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態の液晶表示装置を示す概略回路図である。 本発明の実施の形態の液晶表示装置を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態の液晶表示装置を示す概略回路図である。 本発明の実施の形態の液晶表示装置を示す概略回路図である。 本発明の実施の形態の液晶表示装置を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態の液晶表示装置を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態の液晶表示装置を示す概略平面図である。
符号の説明
1…液晶表示パネル、2…TFT基板、5…駆動回路、8…画素部、9…表示領域、10…スイッチング素子(薄膜トランジスタ)、11…画素電極、21…走査信号線、22…映像信号線、70…フレキシブルプリント基板、100…液晶表示装置。

Claims (6)

  1. 第1の基板と、第2の基板と、
    前記第1の基板と前記第2の基板の間に挟まれた液晶組成物と、
    前記第1の基板に設けられた複数の画素と、
    前記複数の画素がマトリクス状に配置された表示領域と、
    前記画素に設けられた画素電極と、
    前記画素電極に対向する対向電極と、
    オン状態で前記画素電極に映像信号を供給するスイッチング素子と、
    前記スイッチング素子に映像信号を供給する映像信号線と、
    前記スイッチング素子のオン・オフを制御する走査信号を供給する走査信号線と、
    前記対向電極に対向電圧を供給する対向電極信号線と、
    前記映像信号を出力する第1の駆動回路と、
    前記走査信号を出力する第2の駆動回路と、
    前記対向電圧を出力する第3の駆動回路とを有し、
    前記第3の駆動回路は、前記表示領域の左側と右側に形成され、互いに極性が反転した対向電極ハイ電圧と対向電極ロウ電圧のうち、同じ極性の対向電圧を同じ前記対向電極信号線に出力し、
    前記第3の駆動回路は、前記映像信号が前記対向電圧に対して正極性の場合に対向電極ロウ電圧を出力し、前記映像信号が前記対向電圧に対して負極性の場合に対向電極ハイ電圧を出力し、
    前記走査信号線は、第1の走査信号線と前記第1の走査信号線に隣接する第2の走査信号線とを有し、
    前記第1の走査信号線が選択された後に前記第2の走査信号線が選択され、
    前記画素電極は、前記第1の走査信号線に制御され映像信号が供給される第1の画素電極と、前記第2の走査信号線に制御され映像信号が供給される第2の画素電極とを有し、
    前記第2の駆動回路から前記第1の走査信号線に走査信号が出力する第1の走査期間に、前記表示領域の左側に設けられた前記第3の駆動回路は前記第2の駆動回路の出力信号を受けて、前記第2の画素電極に対向する対向電極に対向電圧を出力し、
    前記第2の画素電極に対向する対向電極に対向電圧が出力する際には、前記表示領域の右側に設けられた前記第3の駆動回路から、1水平期間前に前記第2の画素電極に対向する対向電極に対向電圧が出力していることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記第1の駆動回路の出力は、第4の駆動回路に入力し、該第4の駆動回路は前記第1の駆動回路の1本の出力から前記液晶表示装置のn本の映像信号線の1本を選択して、前記第1の走査期間に前記n本の映像信号線に順次映像信号を供給可能なことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記第2の駆動回路は前記走査信号の両端に形成され、前記第3の駆動回路は前記対向電極信号線の両端に形成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。
  4. 第1の基板と、第2の基板と、
    前記第1の基板と前記第2の基板の間に挟まれた液晶組成物と、
    前記第1の基板に設けられた複数の画素電極と、
    前記複数の画素電極がマトリクス状に配置された表示領域と、
    前記画素電極に映像信号を供給するスイッチング素子と、
    前記スイッチング素子に映像信号を供給する映像信号線と、
    前記スイッチング素子を制御する走査信号を供給する走査信号線と、
    前記映像信号を出力する第1の駆動回路と、
    前記走査信号を出力する複数の第2の駆動回路と、
    前記複数の画素電極に対向する対向電極に対向電極信号線を介して対向電圧を出力する第3の駆動回路とを有し、
    前記第3の駆動回路は、前記表示領域の左側と右側に形成され、互いに極性が反転した対向電極ハイ電圧と対向電極ロウ電圧のうち、同じ極性の対向電圧を同じ前記対向電極信号線に出力し、
    前記第3の駆動回路は、前記映像信号が前記対向電圧に対して正極性の場合に対向電極ロウ電圧を出力し、前記映像信号が前記対向電圧に対して負極性の場合に対向電極ハイ電圧を出力し、
    前記走査信号線は、第1の走査信号線と前記第1の走査信号線に隣接する第2の走査信号線とを有し、
    前記第1及び第2の走査信号線は順に選択され、
    前記走査信号線は水平方向に延在し、該走査信号線により制御されるスイッチング素子に接続され、
    前記第1の走査信号線により制御される前記スイッチング素子に接続された前記画素電極は、隣接する第1の画素電極と第2の画素電極とが、前記第1の走査信号線を挟んで配置され、
    前記第1の走査信号線に走査信号が出力する走査期間に、前記表示領域の左側に設けられた前記第3の駆動回路は前記第2の駆動回路の出力信号を受けて、前記第1及び第2の走査信号線に間に配置された画素電極に対向する対向電極に対向電圧を出力し、
    前記第1及び第2の走査信号線に間に配置された対向電極に対向電圧を出力する際には、前記表示領域の右側に設けられた前記第3の駆動回路から、1水平期間前に前記第1及び第2の走査信号線に間に配置された対向電極に対向電圧が出力していることを特徴とする液晶表示装置。
  5. 前記第1の駆動回路の出力は、第4の駆動回路に入力し、該第4の駆動回路は前記第1の駆動回路の1本の出力から前記液晶表示装置のn本の映像信号線の1本を選択して、前記第1の走査期間に前記n本の映像信号線に順次映像信号を供給可能なことを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
  6. 前記第2の駆動回路は前記走査信号の両端に形成され、前記第3の駆動回路は前記対向電極信号線の両端に形成されることを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
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