JP5191639B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、液晶テレビなどの解像度の高い液晶表示装置に適用して有効な技術に関するものである。
従来、アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、たとえば、液晶テレビなどに用いられている。アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、一対の基板の間に液晶材料を封入した液晶表示パネルを有し、前記一対の基板のうちの一方の基板に、TFTなどのスイッチング素子(アクティブ素子と呼ぶこともある)がマトリクス状に配置されている。
従来の液晶表示パネルは、たとえば、図7に示すような回路構成になっているのが一般的である。図7は、従来の液晶表示パネルの回路構成の一例を示す模式回路図である。なお、図7には、x方向に並んだ4つの画素の構成を示している。
従来の液晶表示パネルは、たとえば、前記一対の基板のうちの一方の基板(以下、TFT基板と呼ぶ)に、x方向に長く延びる複数本の走査信号線GL(GL,GL,…)と、y方向に長く延びる複数本の映像信号線DL(DL,DL,DL,DL,DL,…)が設けられており、TFTおよび画素電極PXを有する画素が、x方向およびy方向にマトリクス状に配置されている。このとき、前記TFTのゲートは前記走査信号線GLに接続され、前記TFTのドレインは前記映像信号線DLに接続され、前記TFTのソースは画素電極PXに接続されている。また、画素電極PXは、液晶材料LCおよび共通電極CTとともに画素容量(液晶容量と呼ぶこともある)を形成している。
また、液晶テレビなどに用いられるカラー表示に対応した液晶表示パネルの場合、図7に示した4つの画素は、サブ画素と呼ばれ、RGB方式のカラー液晶表示パネルの場合、R(赤色)の表示を行うサブ画素、G(緑色)の表示を行うサブ画素、B(青色)の表示を行うサブ画素の3つのサブ画素で、映像の1ドットが構成されている。このとき、x方向に並んだ複数の画素(サブ画素)は、たとえば、R(赤色)の表示を行うサブ画素、G(緑色)の表示を行うサブ画素、B(青色)の表示を行うサブ画素の順に周期配置されている。
また、従来の一般的な液晶表示パネルでは、x方向に一列に並んだ複数の画素に対して1本ずつ走査信号線GLが配置されており、x方向に一列に並んだ複数の画素のTFT素子は、共通の走査信号線GL(GL)に接続されている。同様に、y方向に一列に並んだ複数の画素に対して1本ずつ映像信号線DLが配置されており、y方向に一列に並んだ複数の画素のTFT素子は、共通の映像信号線DLに接続されている。
しかしながら、図7に示したような画素構成の液晶表示パネルの場合、たとえば、各映像信号線DLに入力する映像信号(階調電圧)を生成する駆動回路(データドライバ)の数が多くなり、たとえば、消費電力が増加したり、データドライバの発熱量の増加にともない映像信号の電位が不安定になり画質が低下したりするという問題があった。
そのため、近年の液晶表示パネルでは、たとえば、図8に示すように、走査信号線GLの延在方向に一列に並んだ複数の画素に対して、2つの隣接する画素毎に映像信号線DL(DL,DL,…)を1本ずつ配置し、前記一列に並んだ複数の画素を挟むように走査信号線GL(…,GLn−1,GL,GLn+1,GLn+2,…)を2本ずつ配置した2倍走査線方式と呼ばれる回路構成のものが提案されている。図8は、従来の2倍走査線方式の液晶表示パネルの回路構成の一例を示す模式回路図である。なお、図8には、x方向に並んだ4つの画素の構成を示している。
このとき、x方向に並んだ複数の画素は、TFTのゲートが走査信号線GLn+1に接続された画素と、TFTのゲートが走査信号線GLに接続された画素とが交互に配置されている。このような回路構成の液晶表示パネルにおける映像の表示方法の一例を図9(a)および図9(b)に沿って簡単に説明する。図9(a)は、従来の2倍走査線方式の液晶表示パネルの一構成例と1フレーム期間における画素電極の極性を示す模式回路図である。図9(b)は、図9(a)に示した構成の液晶表示パネルにおける駆動方法の一例を示す模式図である。
図8に示したような2倍走査線方式の回路構成の液晶表示パネルの場合、x方向に並んだ複数の画素で構成される列を画素列とすると、たとえば、図9(a)に示すように、各画素のTFTと走査信号線GLおよび映像信号線DLとの相対的な位置関係(接続関係)は、すべての画素列で一致している。このような構成の表示パネルで、1フレーム期間分の映像データを表示するときには、たとえば、図9(b)に示すように、共通電極CTに加える共通電圧Vcomを一定にしておき、各走査信号線GL(…,GL,GLn+1,GLn+2,GLn+3,GLn+4,GLn+5,GLn+6,…)は、一定の時間間隔で順番に走査信号をONにしていく。このとき、ある映像信号線DLには、たとえば、図9(b)に示したように、GLの走査信号がONになるタイミングに合わせて、共通電圧Vcomと同じ電位または共通電圧Vcomよりも電位の高い映像信号(正極性の階調電圧)を入力し、GLn+1の走査信号がONになるタイミングに合わせて、共通電圧Vcomと同じ電位または共通電圧Vcomよりも電位の低い映像信号(負極性の階調電圧)を入力する。その後、走査信号がONになる走査信号線が変わる毎に、前記正極性の階調電圧と、前記負極性の階調電圧とを切り替えて入力していく。
しかしながら、図9(b)に示したような方法で映像信号および走査信号を入力した場合、1フレーム期間分の映像データを表示したときの各画素の極性は、たとえば、図9(a)に示したようになる。なお、図9(a)において、各画素電極PXに示した「+」は前記正極性の階調電圧が書き込まれていることを意味し、各画素電極PXに示した「−」は前記負極性の階調電圧が書き込まれていることを意味する。すなわち、図9(a)および図9(b)に示したような構成の液晶表示装置の場合、映像信号線DLの延在方向に並んだ複数の画素の画素電極は階調電圧が同じ極性になる。そのため、たとえば、縦方向の筋が見え、表示品質が低下することがある。
また、前記2倍走査線方式の液晶表示パネルには、たとえば、特許文献1のように、ラインクローリングと呼ばれる現象の発生を防ぎ、表示品位(表示品質)を向上させる回路構成にしたものがある。特許文献1に記載された回路構成は、たとえば、図10に示すような構成であり、映像信号線DLに沿った方向において2の倍数の画素毎に画素電極の極性が反転し、かつ、走査信号線GLに沿った方向において同一のデータ線によって制御される2画素毎に画素電極の極性が反転する液晶駆動電圧を各画素電極に付加するものである。なお、図10は、特許文献1に記載された回路構成を参照してTFTの配置および各画素電極の極性を示した模式図である。
特開平11−326869号公報
しかしながら、従来の2倍走査線方式の液晶表示パネルの場合、一般に、共通電極CTに加える共通電圧Vcomを一定にしているので、前記データドライバでは、共通電圧Vcomと正極性の最大階調電圧との電位差の2倍の振幅を最大振幅とする映像信号(階調電圧)を生成する必要がある。そのため、液晶テレビなどの高解像度の液晶表示装置の場合、前記2倍走査線方式であっても、データドライバの発熱量が高く、映像信号の電位が不安定になり画質が低下しやすいという問題があった。
また、液晶表示パネルを駆動するときには、たとえば、高コントラスト、低クロストークで高品位の表示が可能なドット反転駆動、すなわち、走査信号線の延在方向で隣接する2つの画素の画素電極に書き込まれた階調電圧の極性、および映像信号線の延在方向で隣接する2つの画素の画素電極に書き込まれた階調電圧の極性が常に逆の極性になるようにすることが望ましい。
しかしながら、たとえば、図9(a)に示したような構成の液晶表示パネルの場合、ドット反転駆動をさせるには、1本の映像信号線DL(たとえば、DL)に加える映像信号を、正極性、負極性、負極性、正極性、正極性、負極性・・・というように、2画素毎に正極性と負極性の順番を反転させるとともに、隣接する2本の映像信号線(たとえば、DLとDL)に加える映像信号の極性を反転させる必要がある。そのため、極性を反転させる回数が多くなり、映像信号の電位が不安定になりやすいという問題があった。
また、たとえば、特許文献1(図10)に示したような構成の液晶表示パネルの場合、ドット反転駆動とは別の駆動方法で表示品質を向上させており、ドット反転駆動させることは難しいという問題がある。
本発明の目的は、たとえば、液晶表示パネルに接続されるデータドライバの発熱量を低くし、画質の低下を防ぐことが可能な技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、たとえば、2倍走査線方式の液晶表示パネルを、容易にドット反転駆動させることが可能な技術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、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概略を説明すれば、以下の通りである。
(1)複数本の映像信号線と、複数本の走査信号線と、スイッチング素子および画素電極を有し前記画素電極および液晶材料ならびに共通電極により画素容量を形成する画素とを有し、前記映像信号線の延在方向および前記走査信号線の延在方向のそれぞれに複数個ずつ前記画素を並べて構成される表示領域を有する表示パネルと、前記複数本の映像信号線に映像信号を入力する第1の駆動回路と、前記複数本の走査信号線に順番に走査信号を入力する第2の駆動回路と、前記共通電極に入力する共通電圧の電位を制御する共通電圧制御回路とを有する液晶表示装置であって、前記複数本の映像信号線は、前記走査信号線の延在方向に一列に並んだ複数の画素電極に対して、2つの隣接する画素電極毎に1本ずつ配置されており、前記複数本の走査信号線は、前記映像信号線の延在方向に並んで隣接する2つの画素電極の間に2本ずつ配置され、かつ、前記走査信号線の延在方向に一列に並んだ複数の画素電極に対して該複数の画素電極を挟むように2本ずつ配置されており、前記走査信号線の延在方向に一列に並んだ複数の画素は、前記複数の画素の画素電極を挟むように配置された2本の走査信号線のうちの第1の走査信号線にスイッチング素子が接続された画素と、前記2本の走査信号線のうちの第2の走査信号線にスイッチング素子が接続された画素とが、交互に配置されており、1本の前記映像信号線を挟んで隣接する2つの画素は、各画素のスイッチング素子が前記1本の前記映像信号線に接続されており、かつ、前記2本の走査信号線のうちの前記第1の走査信号線にスイッチング素子が接続された画素と、前記2本の走査信号線のうちの第2の走査信号線にスイッチング素子が接続された画素との位置が、前記映像信号線の延在方向に並んだ前記2つの画素の組毎に反転しており、前記共通電圧制御回路は、前記第2の駆動回路が前記走査信号を入力する走査信号線が変わる毎に、共通電圧の電位を、第1の電位と、前記第1の電位よりも電位が高い第2の電位とに交互に切り替えて前記共通電極に入力し、前記第1の駆動回路は、前記共通電極に前記第1の電位の共通電圧が入力されるときには前記第1の電位と同じ電位または前記第1の電位よりも高い電位の映像信号を入力し、前記共通電極に前記第2の電位の共通電圧が入力されるときには前記第2の電位と同じ電位または前記第2の電位よりも低い電位の映像信号を入力する液晶表示装置。
(2)前記(1)の液晶表示装置において、前記スイッチング素子は、TFT(Thin Film Transistor)であり、前記TFTのゲート電極は前記走査信号線に接続され、前記TFTのドレイン電極またはソース電極のいずれか一方は前記映像信号線に接続され、前記TFTのドレイン電極またはソース電極のうちの前記映像信号線に接続されていないほうは前記画素電極に接続されている液晶表示装置。
(3)前記(1)の液晶表示装置において、前記表示パネルは、一対の基板を有し、前記画素電極と前記共通電極とは、同じ前記基板の上に形成されており、当該表示パネルは、横電界方式で動作する液晶表示装置。
(4)前記(1)の液晶表示装置において、前記表示パネルは、一対の基板を有し、前記画素電極と前記共通電極とは、異なる前記基板の上に形成されており、当該表示パネルは、縦電界方式で動作する液晶表示装置。
一対の基板と、前記一対の基板のうちの一方の基板に形成された複数本の映像信号線と、複数本の走査信号線と、前記映像信号線と前記走査信号線の交差位置であり、かつ画素領域のそれぞれに設けられたスイッチング素子とを有し、前記画素領域には、それぞれ画素電極と共通電極とが形成された表示パネルと、前記複数本の映像信号線に映像信号を入力する第1の駆動回路と、前記複数本の走査信号線に順番に走査信号を入力する第2の駆動回路と、前記共通電極に入力する共通電圧の電位を制御する共通電圧制御回路とを有する液晶表示装置であって、前記複数本の映像信号線は、前記走査信号線の延在方向に一列に並んだ複数の画素電極に対して、2つの隣接する画素電極毎に1本ずつ配置されており、前記複数本の走査信号線は、前記映像信号線の延在方向に並んで隣接する2つの画素電極の間に2本ずつ配置されており、前記共通電圧制御回路は、前記第2の駆動回路が前記走査信号を入力する走査信号線が変わる毎に、共通電圧の電位を、第1の電位と、前記第1の電位よりも電位が高い第2の電位とに交互に切り替えて前記共通電極に入力し、前記第1の駆動回路は、前記共通電極に前記第1の電位の共通電圧が入力されるときには前記第1の電位と同じ電位または前記第1の電位よりも高い電位の映像信号を入力し、前記共通電極に前記第2の電位の共通電圧が入力されるときには前記第2の電位と同じ電位または前記第2の電位よりも低い電位の映像信号を入力する液晶表示装置。
(6)前記(5)の液晶表示装置において、前記スイッチング素子は、TFTであり、前記TFTのゲート電極は前記走査信号線に接続され、前記TFTのドレイン電極またはソース電極のいずれか一方は前記映像信号線に接続され、前記TFTのドレイン電極またはソース電極のうちの前記映像信号線に接続されていないほうは前記画素電極に接続されている液晶表示装置。
(7)前記(5)の液晶表示装置において、前記画素電極と前記共通電極とは、同じ基板の上に形成されており、前記表示パネルは、横電界方式で動作する液晶表示装置。
(8)前記(5)の液晶表示装置において、前記画素電極と前記共通電極とは、異なる基板の上に形成されており、前記表示パネルは、縦電界方式で動作する液晶表示装置。
本発明によれば、2倍走査線方式の液晶表示パネルをコモン反転駆動させることで、データドライバの発熱量を低くし、画質の低下を防ぐことができる。
また、本発明によれば、コモン反転駆動をさせることで、見かけ上はドット反転駆動になる。そのため、映像信号の極性を反転させる回数が激減し、表示画質を容易に向上させることができる。
以下、本発明について、図面を参照して実施の形態(実施例)とともに詳細に説明する。
なお、実施例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、本発明による一実施例の液晶表示装置の概略構成を示す模式ブロック図である。
図2(a)は、本実施例の液晶表示パネルの一構成例と1フレーム期間における画素電極の極性を示す模式回路図である。図2(b)は、図2(a)に示した構成の液晶表示パネルにおける駆動方法の一例を示す模式図である。
本発明が適用される液晶表示装置は、たとえば、図1に示すように、y方向に長く延びる複数本の映像信号線DLと、x方向に長く延びる複数本の走査信号線GLとを有する液晶表示パネル1と、複数本の映像信号線DLのそれぞれに入力する映像信号(階調電圧)を生成するデータドライバ2と、複数本の走査信号線GLに走査信号を順次入力する走査ドライバ3と、液晶表示パネル1の共通電極(図示しない)に入力する共通電圧Vcomの電位を制御する共通電圧制御回路4とを有する。また、図1では省略しているが、本発明の液晶表示装置は、たとえば、データドライバ2,走査ドライバ3,共通電圧制御回路4の動作を同期させるクロック信号などを生成するタイミングコントローラや、外部システムから入力された映像データを一時的に保持するフレームメモリなどを有する。
液晶表示パネル1は、一対の基板の間に液晶材料を封入した表示パネルであり、前記一対の基板のうちの一方の基板には、図2(a)に示すように、スイッチング素子として用いるTFTと画素電極PXを有する画素がマトリクス状に配置されている。なお、図2(a)では省略しているが、画素電極PXは、液晶材料および共通電極CTとともに画素容量(液晶容量と呼ぶこともある)を形成している。また、本実施例の液晶表示パネルにおいて、共通電極CTは、後述するように、TFTなどを有する基板に形成されていてもよいし、もう一方の基板に形成されていてもよい。
また、液晶テレビなどに用いられるカラー表示に対応した液晶表示パネルの場合、図2(a)に示した1つの画素は、サブ画素と呼ばれ、RGB方式のカラー液晶表示パネルの場合、R(赤色)の表示を行うサブ画素、G(緑色)の表示を行うサブ画素、B(青色)の表示を行うサブ画素の3つのサブ画素で、映像の1ドットが構成されている。このとき、x方向に並んだ複数の画素(サブ画素)は、たとえば、R(赤色)の表示を行うサブ画素、G(緑色)の表示を行うサブ画素、B(青色)の表示を行うサブ画素の順に周期配置されている。
また、本実施例の液晶表示パネルでは、映像信号線DL(DL,DL,DL,…)は、走査信号線GLの延在方向(x方向)に並んだ隣接する2つの画素を1組とし、その1組の画素に対して1本ずつ配置されている。このとき、1本の映像信号線DL(たとえば、DL)を挟んで隣接する2つの画素のTFTのドレインは、同じ映像信号線DLに接続される。
また、本実施例の液晶表示パネルでは、走査信号線GLの延在方向(x方向)に並んだ複数の画素からなる列を画素列とすると、1つの画素列に対して、各画素の画素電極PXを挟むように2本の走査信号線GLが配置されている。またこのとき、映像信号線DLの延在方向(y方向)で隣接する2つの画素の画素電極PXの間には、2本の走査信号線GLが配置されている。このとき、隣接する2本の走査信号線GL(たとえば、GLとGLn+1)の間に画素電極PXが配置されている画素列は、TFTのゲートが一方の走査信号線GLn+1に接続されている画素と、TFTのゲートが他方の走査信号線GLに接続されている画素とが交互に配置されている。
また、1本の映像信号線DL(たとえば、DL)を挟んで隣接する2つの画素を1つの組として、映像信号線DLの延在方向に沿って見ると、映像信号線DLの入力端に近いほうの走査信号線GLに接続されたTFTを有する画素と、入力端から遠い方の走査信号線GLに接続されたTFTを有する画素の位置(向き)が、前記2つの画素の組毎に反転している。
本実施例の液晶表示パネルは、図2(a)に示したような回路構成にし、コモン反転駆動させることで、データドライバの発熱量を低減し、かつ、ドット反転駆動を実現する。このとき、液晶表示パネルは、たとえば、図2(b)に示したような方法で駆動させる。
本実施例の液晶表示パネルで1フレーム期間分の映像データを表示するときには、たとえば、図2(b)に示すように、各走査信号線GL(…,GL,GLn+1,GLn+2,GLn+3,GLn+4,GLn+5,GLn+6,…)に入力される走査信号を、一定の時間間隔で順番にONにしていく。この走査信号の制御は走査ドライバ3で行い、たとえば、フレームレート(リフレッシュレートと呼ぶこともある)が60Hzの場合は、タイミングコントローラからのクロック信号に基づいて、1/60秒を1周期として、各走査信号線に入力される走査信号を順番にONにしていく。
このとき、共通電極に入力する共通電圧Vcomは、走査信号をONにする走査信号線GLを切り替えるタイミングと同期させて、第1の電位と、第1の電位よりも電位の低い第2の電位とを交互に切り替えながら入力する。この共通電圧Vcomの電位の切り替えは、共通電圧制御回路4で行い、走査ドライバ3で用いるクロック信号と同期させて切り替える。
また、映像信号線DL(たとえば、DL)に入力する映像信号線DATAは、共通電圧Vcomが第1の電位で入力される期間には第1の電位と同じ電位または第1の電位よりも高い電位の階調電圧を生成し、共通電圧Vcomが第2の電位で入力される期間には第2の電位と同じ電位または第2の電位よりも低い電位の階調電圧を生成する。この階調電圧の生成は、データドライバ2で行い、走査ドライバ3で用いるクロック信号、共通電圧制御回路4における電位と切り替えのタイミングと同期させて生成する。
このようにすると、共通電圧Vcomが第1の電位で入力される期間に走査信号がONになる走査信号線GL(たとえば、GL)にTFTのゲートが接続された画素の画素電極PXには、共通電圧Vcomと同じ電位または共通電圧Vcomよりも電位の高い階調電圧、すなわち正極性の階調電圧が書き込まれる。また、共通電圧Vcomが第2の電位で入力される期間に走査信号がONになる走査信号線GL(たとえば、GLn+1)にTFTのゲートが接続された画素の画素電極PXには、共通電圧Vcomと同じ電位または共通電圧Vcomよりも電位の低い階調電圧、すなわち負極性の階調電圧が書き込まれる。
なお、図2(b)には、1本の映像信号線DLに入力される映像信号DATAのみを示しているが、残りの映像信号DL(DL,DL,…)にもおなじパターンで映像信号が入力される。すなわち、たとえば、走査信号線GLにTFTのゲートが接続されたすべての画素の画素電極PXには、前記正極性の階調電圧が書き込まれる。
こうして、1フレーム期間分の階調電圧を各画素の画素電極に書き込むと、各画素電極PXの極性は、たとえば、図2(a)に示すようになる。なお、図2(a)では、正極性の階調電圧が書き込まれた画素電極PXに「+」の記号を付し、負極性の階調電圧が書き込まれた画素電極PXに「−」の記号を付している。
このように、本実施例の液晶表示パネルは、図2(b)に示したような画素列単位のコモン反転駆動をさせることで、ドット反転駆動と同じ反転形態を実現することができる。
また、本実施例の液晶表示パネルは、データドライバ2において各映像信号線DLに入力する映像信号(階調電圧)を生成するときに、各映像信号線DLにおける正極性、負極性の反転関係が同じ、すなわち1本の走査信号線に接続された各画素の画素電極に書き込まれる階調電圧の極性が同じ極性である。そのため、従来の2倍走査線方式の液晶表示装置に比べて、データドライバ2で映像信号の極性を反転させる回数が激減し、データドライバ2の消費電力や発熱量を低減することができる。また、コモン反転駆動をさせることで、たとえば、図9(b)に示したような駆動方式に比べ、データドライバ2で生成する階調電圧の最大振幅を半分にすることができ、データドライバ2の発熱量をさらに低減することができる。その結果、映像信号の電位を安定化でき、表示品質を向上できる。
図3(a)は、液晶表示パネルの概略構成の一例を示す模式平面図である。図3(b)は、図3(a)のA−A’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
図4(a)は、図3(a)および図3(b)に示した液晶表示パネルにおけるTFT基板の第1の構成例を示す模式平面図である。図4(b)は、図4(a)のB−B’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。
本実施例の液晶表示パネル1は、たとえば、図3(a)および図3(b)に示すように、TFT基板101と対向基板102の一対の基板の間に液晶材料103を封入した構成になっている。このとき、TFT基板101と対向基板102は、たとえば、表示領域DAの外側に環状に設けられたシール材104で接着されており、液晶材料103は、TFT基板101および対向基板102ならびにシール材104で囲まれた空間に封入されている。
また、液晶表示パネル1が透過型または半透過型の場合、TFT基板101および対向基板102の外側を向いた面には、一対の偏光板105A,105Bが配置されている。またこのとき、図3(b)では省略しているが、たとえば、TFT基板101と偏光板105Aとの間、対向基板102と偏光板105Bとの間のそれぞれに、1層または複数層の位相差板が配置されていることもある。
また、液晶表示パネル1が反射型の場合、たとえば、TFT基板101側に配置される偏光板105Aや位相差板などは、一般に不要である。
このような構成の液晶表示パネル1の表示領域DAには、たとえば、図2(a)に示した回路構成と等価な構成になるように映像信号線DL、走査信号線GL、TFT、画素電極PXなどが形成されている。液晶表示パネル1が、たとえば、IPS(In−Plane Switching)方式と呼ばれる横電界駆動方式の場合、映像信号線DL、走査信号線GL、TFT、画素電極PX、対向電極CTは、TFT基板101に形成されており、その構成は、たとえば、図4(a)および図4(b)に示すような構成になっている。
横電界駆動方式の場合、TFT基板101は、たとえば、図4(a)および図4(b)に示すように、ガラス基板などの絶縁基板SUB1の表面に、複数本の走査信号線GLおよび対向電極CTが設けられている。走査信号線GLは、たとえば、アルミなどの導体膜をエッチングして形成し、対向電極CTは、たとえば、ITOなどの光透過率が高い導体膜をエッチングして形成する。また、対向電極CTは、たとえば、1つの画素列を挟む隣接した2本の走査信号線の間(たとえば、GLとGLn+1の間)に帯状に設けられている。また、帯状の各対向電極CTは、たとえば、表示領域DAの外側において、バスラインなどで電気的に接続されている。なお、図4(b)に示した断面構成は、たとえば、走査信号線GLと対向電極CTとを、それぞれ独立した工程で形成した場合の一構成例である。走査信号線GLと対向電極CTは、たとえば、絶縁基板SUB1の表面に前記ITO膜および前記導体膜を続けて成膜し、一括エッチングで形成することもあり、その場合は、絶縁基板SUB1と走査信号線GLとの間に、走査信号線GLとほぼ同じパターンのITO膜が介在する。
また、走査信号線GLおよび対向電極CTの上には、第1の絶縁層PAS1を介して半導体層SC、映像信号線DL(ドレイン電極SD1)、ソース電極SD2が設けられている。半導体層は、たとえば、アモルファスシリコン(a−Si)膜をエッチングした後、ドレイン領域およびソース領域に不純物を注入して形成する。映像信号線DLおよびソース電極SD2は、たとえば、アルミなどの導体膜をエッチングして形成する。また、ドレイン電極SD1は、映像信号線DLの一部を分岐させて形成するが、このとき、分岐させる方向は、たとえば、図2(a)に示した回路と等価になるようにする。なお、図4(a)に示した例では、ドレイン電極SD1は、平面形状がU字型であり、走査信号線GLの延在方向が上下方向になるように配置しているが、これに限らず、映像信号線DLの延在方向が上下方向になるように配置してもよい。またさらに、ドレイン電極SD1の平面形状は、U字型に限らず、直線状または階段状になっていてもよい。
また、映像信号線DLなどの上には、第2の絶縁層PAS2を介して画素電極PXが設けられている。画素電極PXは、たとえば、ITOなどの光透過率が高い導体膜をエッチングして形成し、スルーホールTHでソース電極SD2と接続させる。また、画素電極PXは、平面で見て対向電極CTと重なる領域に複数のスリットSLを有する櫛歯状にする。このとき、スリットSLの数や向きなどは、適宜変更できることはもちろんである。
また、画素電極PXの上には、配向膜ORI1が設けられている。
一方、対向基板102は、ガラス基板などの絶縁基板SUB2の表面に、ブラックマトリクスと呼ばれる遮光膜BMおよびカラーフィルタCFが設けられている。遮光膜BMは、たとえば、光透過率がほぼ0の導体膜または絶縁膜をエッチングして、各画素を分離するような格子状のパターンに形成する。カラーフィルタCFは、たとえば、絶縁膜をエッチングまたは露光、現像して形成し、遮光膜BMの開口領域に、R(赤色)の表示を担うフィルタ、G(緑色)の表示を担うフィルタ、B(青色)の表示を担うフィルタが周期配列するように形成する。
また、遮光膜BMおよびカラーフィルタCFの上には、たとえば、オーバーコート層OCを介して、配向膜ORI2が設けられている。
このように、横電界駆動方式の液晶表示パネル1において、TFT基板101の構造を図2(a)に示した回路構成と等価な構造にし、図2(b)に示したような方法で駆動させることで、データドライバ2の発熱量を低減し、表示品質を向上させることができる。また、画素列単位のコモン反転駆動をさせることで、ドット反転駆動と同じ反転形態を容易に実現できる。
なお、本実施例では、横電界駆動方式の液晶表示パネル1の構成例として、図4(a)および図4(b)に示したような構成を挙げたが、これに限らず、種々の横電界駆動方式の構成を適用できることはもちろんである。またさらに、図4(a)および図4(b)には、共通電極CTと画素電極PXが絶縁層PAS1,PAS2を介して設けられており、画素電極PXがスリットSLを有する構成を挙げたが、これに限らず、共通電極CTと画素電極PXが同じ層にある構成であってもよいことはもちろんである。
図5(a)は、図3(a)および図3(b)に示した液晶表示パネルにおけるTFT基板の第2の構成例を示す模式平面図である。図5(b)は、図5(a)のC−C’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。
本実施例の液晶表示パネル1は、表示領域DAの画素が図4(a)および図4(b)に示したような構成の横電界駆動方式のものに限らず、共通電極CTが対向基板102側に設けられた縦電界駆動方式のものであってもよい。縦電界駆動方式の液晶表示パネルの一構成例を図5(a)および図5(b)に示す。
縦電界駆動方式の場合、TFT基板101は、たとえば、図5(a)および図5(b)に示すように、ガラス基板などの絶縁基板SUB1表面には、複数本の走査信号線GLのみが設けられている。
また、走査信号線GLの上には、第1の絶縁層PAS1を介して半導体層SC、映像信号線DL(ドレイン電極SD1)、ソース電極SD2が設けられている。このときも、ドレイン電極SD1は、映像信号線DLの一部を分岐させて形成し、分岐させる方向は、たとえば、図2(a)に示した回路と等価になるようにする。なお、図5(a)に示した例では、ドレイン電極SD1は、平面形状がU字型であり、走査信号線GLの延在方向が上下方向になるように配置しているが、これに限らず、映像信号線DLの延在方向が上下方向になるように配置してもよい。またさらに、ドレイン電極SD1の平面形状は、U字型に限らず、直線状または階段状になっていてもよい。
また、映像信号線DLなどの上には、第2の絶縁層PAS2を介して画素電極PXが設けられている。画素電極PXは、スルーホールTHでソース電極SD2と接続させる。また、縦電界駆動方式の場合、画素電極PXは、スリットSLが不要である。またこのとき、画素電極PXは、その一部分が、スルーホールTFで接続されたTFTのゲートが接続されている走査信号線とは反対側の走査信号線と平面で見て重なるように形成し、走査信号線および画素電極PXならびにそれらの間に介在する絶縁層PAS1,PAS2による保持容量を形成する。
また、画素電極PXの上には、配向膜ORI1が設けられている。
一方、対向基板102は、ガラス基板などの絶縁基板SUB2の表面に、ブラックマトリクスと呼ばれる遮光膜BMおよびカラーフィルタCFが設けられている。遮光膜BMは、たとえば、光透過率がほぼ0の導体膜または絶縁膜をエッチングして、各画素を分離するような格子状のパターンに形成する。カラーフィルタCFは、たとえば、絶縁膜をエッチングまたは露光、現像して形成し、遮光膜BMの開口領域に、R(赤色)の表示を担うフィルタ、G(緑色)の表示を担うフィルタ、B(青色)の表示を担うフィルタが周期配列するように形成する。
また、遮光膜BMおよびカラーフィルタCFの上には、たとえば、オーバーコート層OCを介して、対向電極CTが設けられている。また、対向電極CTの上には、配向膜ORI2が設けられている。
このように、縦電界駆動方式の液晶表示パネル1において、表示領域DAの画素の構造(配列)を図2(a)に示した回路構成と等価な構造にし、図2(b)に示したような方法で駆動させることで、データドライバ2の発熱量を低減し、表示品質を向上させることができる。また、画素列単位のコモン反転駆動をさせることで、ドット反転駆動と同じ反転形態を容易に実現できる。
図6(a)は、図3(a)および図3(b)に示した液晶表示パネルにおけるTFT基板の第3の構成例を示す模式平面図である。図6(b)は、図6(a)のD−D’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。
本実施例の液晶表示パネル1が縦電界駆動方式の場合、たとえば、図5(a)に示したように、走査信号線および画素電極PXならびに介在する第1の絶縁層PAS1による保持容量を形成する代わりに、たとえば、TFT基板101に、走査信号線とは別の導体層(保持容量線)を形成してもよい。TFT基板101に保持容量線を形成した縦電界駆動方式の液晶表示パネルの一構成例を図6(a)および図6(b)に示す。
保持容量線を有する縦電界駆動方式の場合、TFT基板101は、たとえば、図(a)および図(b)に示すように、ガラス基板などの絶縁基板SUB1の表面に、複数本の走査信号線GLおよび保持容量線StgLが設けられている。走査信号線GLは、たとえば、アルミなどの導体膜をエッチングして形成し、保持容量線StgLは、たとえば、ITOなどの光透過率が高い導体膜をエッチングして形成する。また、保持容量線StgLは、たとえば、1つの画素列を挟む隣接した2本の走査信号線の間(たとえば、GLとGLn+1の間)に帯状に設けられている。また、帯状の各保持容量線StgLは、たとえば、表示領域DAの外側において、バスラインなどで電気的に接続されている。
また、走査信号線GLおよび保持容量線StgLの上には、第1の絶縁層PAS1を介して半導体層SC、映像信号線DL(ドレイン電極SD1)、ソース電極SD2が設けられている。このときも、ドレイン電極SD1は、映像信号線DLの一部を分岐させて形成するが、このとき、分岐させる方向は、たとえば、図2(a)に示した回路と等価になるようにする。なお、図6(a)に示した例では、ドレイン電極SD1は、平面形状がU字型であり、走査信号線GLの延在方向が上下方向になるように配置しているが、これに限らず、映像信号線DLの延在方向が上下方向になるように配置してもよい。またさらに、ドレイン電極SD1の平面形状は、U字型に限らず、直線状または階段状になっていてもよい。
また、映像信号線DLなどの上には、第2の絶縁層PAS2を介して画素電極PXが設けられている。画素電極PXは、スルーホールTHでソース電極SD2と接続させる。このとき、画素電極PXは、平面で見て保持容量線StgLと重なる部分があり、画素電極PXおよび保持容量線StgLならびにそれらの間に介在する絶縁層PAS1,PAS2による保持容量Cstgが形成される。このとき、保持容量線StgLの幅や、平面で見て画素電極PXと重なる部分の形状を変えることで、保持容量の大きさを容易に変えることができる。
また、画素電極PXの上には、配向膜ORI1が設けられている。
一方、対向基板102は、ガラス基板などの絶縁基板SUB2の表面に、ブラックマトリクスと呼ばれる遮光膜BMおよびカラーフィルタCFが設けられている。遮光膜BMは、たとえば、光透過率がほぼ0の導体膜または絶縁膜をエッチングして、各画素を分離するような格子状のパターンに形成する。カラーフィルタCFは、たとえば、絶縁膜をエッチングまたは露光、現像して形成し、遮光膜BMの開口領域に、R(赤色)の表示を担うフィルタ、G(緑色)の表示を担うフィルタ、B(青色)の表示を担うフィルタが周期配列するように形成する。
また、遮光膜BMおよびカラーフィルタCFの上には、たとえば、オーバーコート層OCを介して、対向電極CTが設けられている。また、対向電極CTの上には、配向膜ORI2が設けられている。
このように、縦電界駆動方式の液晶表示パネル1において、TFT基板101の構造を図2(a)に示した回路構成と等価な構造にし、図2(b)に示したような方法で駆動させることで、データドライバ2の発熱量を低減し、表示品質を向上させることができる。また、画素列単位のコモン反転駆動をさせることで、ドット反転駆動と同じ反転形態を容易に実現できる。なお、図6(a)および図6(b)に示したような構成の場合、共通電極CTに加える共通電圧Vcomの電位の切り替えと同期して、保持容量配線StgLの電位を切り替えることが望ましい。
なお、本実施例では、縦電界駆動方式の液晶表示パネル1の構成例として、図5(a)および図5(b)に示したような構成、図6(a)および図6(b)に示したような構成を挙げたが、これに限らず、種々の縦電界駆動方式の構成を適用できることはもちろんである。
以上、本発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはもちろんである。
本発明による一実施例の液晶表示装置の概略構成を示す模式ブロック図である。 本実施例の液晶表示パネルの一構成例と1フレーム期間における画素電極の極性を示す模式回路図である。 図2(a)に示した構成の液晶表示パネルにおける駆動方法の一例を示す模式図である。 液晶表示パネルの概略構成の一例を示す模式平面図である。 図3(a)のA−A’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。 図3(a)および図3(b)に示した液晶表示パネルにおけるTFT基板の第1の構成例を示す模式平面図である。 図4(a)のB−B’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。 図3(a)および図3(b)に示した液晶表示パネルにおけるTFT基板の第2の構成例を示す模式平面図である。 図5(a)のC−C’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。 図3(a)および図3(b)に示した液晶表示パネルにおけるTFT基板の第3の構成例を示す模式平面図である。 図6(a)のD−D’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。 従来の液晶表示パネルの回路構成の一例を示す模式回路図である。 従来の2倍走査線方式の液晶表示パネルの回路構成の一例を示す模式回路図である。 従来の2倍走査線方式の液晶表示パネルの一構成例と1フレーム期間における画素電極の極性を示す模式回路図である。 図9(a)に示した構成の液晶表示パネルにおける駆動方法の一例を示す模式図である。 特許文献1に記載された回路構成を参照してTFTの配置および各画素電極の極性を示した模式回路図である。
符号の説明
1…液晶表示パネル
101…TFT基板
102…対向基板
103,LC…液晶材料
104…シール材
105A,105B…偏光板
SUB1,SUB2…絶縁基板
DL,DL,DL,DL,DL,DL…映像信号線
GL,GL,GL,GLn−1,GL,GLn+1,GLn+2,GLn+3,GLn+4,GLn+5,GLn+6…走査信号線
PX…画素電極
CT…対向電極
StgL…保持容量線
SD1…ドレイン電極
SD2…ソース電極
PAS1,PAS2…絶縁層
ORI1,ORI2…配向膜
BM…遮光膜
CF…カラーフィルタ
OC…オーバーコート層
2…データドライバ
3…走査ドライバ
4…共通電圧制御回路

Claims (8)

  1. 複数本の映像信号線と、複数本の走査信号線と、スイッチング素子および画素電極を有し前記画素電極および液晶材料ならびに共通電極により画素容量を形成する画素とを有し、前記映像信号線の延在方向および前記走査信号線の延在方向のそれぞれに複数個ずつ前記画素を並べて構成される表示領域を有する表示パネルと、
    前記複数本の映像信号線に映像信号を入力する第1の駆動回路と、
    前記複数本の走査信号線に順番に走査信号を入力する第2の駆動回路と、
    前記共通電極に入力する共通電圧の電位を制御する共通電圧制御回路とを有する液晶表示装置であって、
    前記複数本の映像信号線は、前記走査信号線の延在方向に一列に並んだ複数の画素電極に対して、2つの隣接する画素電極毎に1本ずつ配置されており、
    前記複数本の走査信号線は、前記映像信号線の延在方向に並んで隣接する2つの画素電極の間に2本ずつ配置され、かつ、前記走査信号線の延在方向に一列に並んだ複数の画素電極に対して該複数の画素電極を挟むように2本ずつ配置されており、
    前記走査信号線の延在方向に一列に並んだ複数の画素は、前記複数の画素の画素電極を挟むように配置された2本の走査信号線のうちの第1の走査信号線にスイッチング素子が接続された画素と、前記2本の走査信号線のうちの第2の走査信号線にスイッチング素子が接続された画素とが、交互に配置されており、
    1本の前記映像信号線を挟んで隣接する2つの画素は、各画素のスイッチング素子が前記1本の前記映像信号線に接続されており、かつ、前記2本の走査信号線のうちの前記第1の走査信号線にスイッチング素子が接続された画素と、前記2本の走査信号線のうちの第2の走査信号線にスイッチング素子が接続された画素との位置が、前記映像信号線の延在方向に並んだ前記2つの画素の組毎に反転しており、
    前記共通電圧制御回路は、前記第2の駆動回路が前記走査信号を入力する走査信号線が変わる毎に、共通電圧の電位を、第1の電位と、前記第1の電位よりも電位が高い第2の電位とに交互に切り替えて前記共通電極に入力し、
    前記第1の駆動回路は、前記共通電極に前記第1の電位の共通電圧が入力されるときには前記第1の電位と同じ電位または前記第1の電位よりも高い電位の映像信号を入力し、前記共通電極に前記第2の電位の共通電圧が入力されるときには前記第2の電位と同じ電位または前記第2の電位よりも低い電位の映像信号を入力することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記スイッチング素子は、TFT(Thin Film Transistor)であり、前記TFTのゲート電極は前記走査信号線に接続され、前記TFTのドレイン電極またはソース電極のいずれか一方は前記映像信号線に接続され、前記TFTのドレイン電極またはソース電極のうちの前記映像信号線に接続されていないほうは前記画素電極に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記表示パネルは、一対の基板を有し、前記画素電極と前記共通電極とは、同じ前記基板の上に形成されており、当該表示パネルは、横電界方式で動作することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  4. 前記表示パネルは、一対の基板を有し、前記画素電極と前記共通電極とは、異なる前記基板の上に形成されており、当該表示パネルは、縦電界方式で動作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. 一対の基板と、前記一対の基板のうちの一方の基板に形成された複数本の映像信号線と、複数本の走査信号線と、前記映像信号線と前記走査信号線の交差位置であり、かつ画素領域のそれぞれに設けられたスイッチング素子とを有し、前記画素領域には、それぞれ画素電極と共通電極とが形成された表示パネルと、
    前記複数本の映像信号線に映像信号を入力する第1の駆動回路と、
    前記複数本の走査信号線に順番に走査信号を入力する第2の駆動回路と、
    前記共通電極に入力する共通電圧の電位を制御する共通電圧制御回路とを有する液晶表示装置であって、
    前記複数本の映像信号線は、前記走査信号線の延在方向に一列に並んだ複数の画素電極に対して、2つの隣接する画素電極毎に1本ずつ配置されており、
    前記複数本の走査信号線は、前記映像信号線の延在方向に並んで隣接する2つの画素電極の間に2本ずつ配置されており、
    1本の前記映像信号線を挟んで隣接する2つの画素電極は、各画素電極のスイッチング素子と前記1本の前記映像信号線とが接続し、
    前記映像信号線の延在方向に配列されたそれぞれの画素電極は、それぞれの画素電極を挟むように配線された2本の前記走査信号線のうち同じ側の走査信号線とスイッチング素子を介して接続し、
    前記走査信号線の延在方向に一列に並んだ複数の画素は、前記複数の画素の画素電極を挟むように配置された2本の走査信号線のうちの第1の走査信号線にスイッチング素子が接続された画素と、前記2本の走査信号線のうちの第2の走査信号線にスイッチング素子が接続された画素とが、交互に配置されており、
    前記共通電圧制御回路は、前記第2の駆動回路が前記走査信号を入力する走査信号線が変わる毎に、共通電圧の電位を、第1の電位と、前記第1の電位よりも電位が高い第2の電位とに交互に切り替えて前記共通電極に入力し、
    前記第1の駆動回路は、前記共通電極に前記第1の電位の共通電圧が入力されるときには前記第1の電位と同じ電位または前記第1の電位よりも高い電位の映像信号を入力し、前記共通電極に前記第2の電位の共通電圧が入力されるときには前記第2の電位と同じ電位または前記第2の電位よりも低い電位の映像信号を入力することを特徴とする液晶表示装置。
  6. 前記スイッチング素子は、TFT(Thin Film Transistor)であり、前記TFTのゲート電極は前記走査信号線に接続され、前記TFTのドレイン電極またはソース電極のいずれか一方は前記映像信号線に接続され、前記TFTのドレイン電極またはソース電極のうちの前記映像信号線に接続されていないほうは前記画素電極に接続されていることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
  7. 前記画素電極と前記共通電極とは、同じ基板の上に形成されており、前記表示パネルは、横電界方式で動作することを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
  8. 前記画素電極と前記共通電極とは、異なる基板の上に形成されており、前記表示パネルは、縦電界方式で動作することを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
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