JPH11161246A - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents
液晶表示装置及びその駆動方法Info
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Abstract
グ容量によって生ずる隣接画素間の明るさの変化を無く
すためのものであり、また二つの画素が短絡した場合に
生ずる画素の欠点を防止する。 【解決手段】 液晶表示装置の駆動方法は、行列形態に
配列される複数の画素に共通電圧を印加し、画像信号を
表わすデータ電圧を印加する液晶表示装置の駆動方法に
おいて、データ電圧が同じ画素行にあって、隣接する二
つ以上の画素よりなる画素群を単位にして共通電圧に対
して極性を反転させる。
Description
id crystal display:以下“LCD”と略称する)及び
その駆動方法に関するもので、特にデータ電圧の信号処
理を通じてLCDパネルの画素電極と隣接データ線との
間のカップリング容量によって生ずる隣接画素間の明る
さの差を無くすためのものであり、また二つの画素が短
絡した場合に生ずる画素結合を防止するためのものであ
る。
る誘電率異方性を有する液晶物質に電界を印加し、この
電界の強さを調節して基板を透過する光の量を調節する
ことによって、所望する画像信号を得る表示装置であ
る。かかるLCDの一つの基板上には互いに平行な複数
のゲート線とこのゲート線と絶縁されて交差する複数の
データ線が形成され、これらゲート線とデータ線によっ
て囲まれた領域が一つの画素領域を形成する。ゲート線
とデータ線が交差する部分に薄膜トランジスタ(thin f
ilm transistor:以下“TFT”と称する)が形成され
ている。このTFTはゲート電極、ドレーン電極、ソー
ス電極を有している。ドレーン電極には画素電極が連結
され、画素電極が形成されている基板とこれに向き合っ
ている対向基板との間に液晶物質が注入される。この
時、共通電極はこの対向基板に存在する可能性もあり、
画素電極とともに同じ基板に存在する可能性もある。
と次の通りである。まず、表示しようとするゲート線に
連結されたゲート電極にゲートオン電圧を印加してTF
Tを導通させた後、画像信号を表わすデータ電圧をデー
タ線を通じてソース電極に印加して、このデータ電圧が
TFTのチャンネルを通じてドレーン画素電極に印加さ
れるようにする。そうすると、前記データ電圧が画素電
極に伝達され、画素電極と共通電極の電位差によって電
界が形成される。この電界の強さはデータ電圧の大きさ
によって調節され、この電界の強さによって基板に透過
する光の量が調節される。
る液晶物質に電界が続けて同じ方向に印加されると液晶
が劣化するので、電界の方向を変えつづけなければなら
ない。すなわち、共通電極電圧に対する画素電極電圧
(データ電圧)値を正、負交互にしなければならない。
かかる駆動方式を反転駆動方式と言い、従来の反転駆動
方式としてはフレーム(frame)反転、ライン(line)反
転、ドット(dot)反転、コラム(column)反転駆動方式
がある。
素電極電圧の極性がフレーム周期で変わるもので、フレ
ーム単位で画素電極電圧の極性が変わるので残像または
フリッカなどの現象が現れやすいという問題点がある。
ライン反転は、水平周期で共通電極電圧に対する画素電
極電圧の極性が変わるもので、データ線と共通電極との
カップリング容量(coupling capacitance)と画素電極
と共通電極とのカップリング容量とによって生ずる相互
電圧の揺れによってクロストーク(crosstalk)が生ずる
という問題点がある。
転の駆動方式を使っており、かかるような反転方式を図
1(a)及び図1(b)に図示した。ここで、(+)は
共通電圧に対する画素電圧が正であることを意味し、
(−)は負であることを意味する。図1(a)はドット
反転駆動方式を表わすもので、上下左右に各々隣接した
画素ごとに極性が異なって配列されてある。図1(b)
はコラム反転駆動方式を表わしたもので、一つのコラム
内の画素の極性は同一に、隣接した画素のコラムの極性
は異なって配列されている。
LCD駆動の基本方式である一行(row)ごとに画素をリ
プレーさせることにおいて、共通電極電圧に対して正の
極性と負の極性を有するデータ電圧が同じ画素数分だけ
印加される。したがって、ライン反転とは違ってデータ
線と共通電極とのカップリング容量と画素電極と共通電
極とのカップリング容量とによって生ずる相互電圧の揺
れを相殺することができる。
動方式においても以下で説明するような問題点がある。
実際の画素電極及びデータ線のパターン工程では誤整列
(misalignment)及び線幅の差が発生して画素電極と隣
接データ線との間のカップリング容量が変わる。
た従来の反転駆動方式において、画素電極とデータ線と
の間の誤整列状態を表わす図面である。このような誤整
列及び線幅の差は、基板を分割していろいろな領域に分
けてパターン化する工程で特に多く発生する。図2に図
示したようにPa、Pbは各々互いに分割されてパター
ン化される隣接した画素電極であり、Vp-a 、Vp-b は
各々画素電極Pa、Pbの電圧である。ここでVp-a は
共通電極電圧に比べて負の電圧が印加され、Vp-b は正
の電圧が印加されると仮定する。
一に設計するが、実際のパターンは誤整列と線幅の差に
よって各データ線であるD1、D2、D3とPa、Pb
との間の距離は異なり、これによって画素電極とデータ
線とのカップリング容量値が変わる。要するに、D1、
D2、D3を基準にしてPaが左側に、Pbが右側に移
動したとすると、その容量値はCa-d1>Ca-d2、Cb-d2
<Cb-d3となる。ここでCa- d1、Ca-d2は各々画素電極
Paとデータ線D1、D2とのカップリング容量を表わ
し、Cb-d2、Cb-d3は各々画素電極Pbとデータ線D
2、D3とのカップリング容量を表わす。
d2とカップリング容量Ca-d1、Ca- d2とによる画素電極
の影響を表わす等価回路を図3に図示した。図3で、V
p は画素電極の電圧を表わし、C1 は液晶容量を表わ
す。図3において共通電極電圧は定数値であるので接地
レベルとして表わし、回路解釈を簡単にするために蓄積
容量は無視した。かかる回路によると、電荷量保存の法
則によって次の式が成立する。
×Ca-d2=C1 ×Vp 従って、Vp =(Vd1×Ca-d1+Vd2×Ca-d2)/(C
a-d1+Ca-d2+C1 )となる。一般に液晶容量はカップ
リング容量よりはるかに大きいため前記式は次のように
近似する。 Vp =(Vd1×Ca-d1+Vd2×Ca-d2)/C1 前記式からわかるように、Vp はカップリング容量が大
きい方のデータ電圧の影響をより多く受けるようにな
る。
たはコラム反転駆動させる場合に、時間による電圧の変
動分を表わす図面である。前記で説明したように、C
a-d1>Ca-d2であるのでVd2よりVd1の影響が大きくな
り、これによってVp-a はVd1の電圧の方に引張られる
ようになる。一方、Cb-d2<Cb-d3であるのでVd2より
Vd3の影響がさらに大きくなり、これによってVp-b は
Vd3の電圧のほうに引張られるようになる。
で図示したように共通電圧に比べて一定して小さい値に
なるべきであるが、実際にはカップリング容量によって
Vd1の方に引張られるようになる。同様にVp-b も共通
電圧に比べて一定して大きい値になるべきであるが、実
際にはVd3のほうに引張られるようになる。従って、V
p-a の実効値(Root Mean Square:RMS)は本来の値
より小さく、Vp-b の実効値は大きくなって二つの画素
間の明るさが変わるという問題点が生ずる。
ドット反転及びコラム反転駆動方式によると、正常状態
で共通電圧(Vcom)を中心にVp-a は負の値にな
り、V p-b は正の値になってブラック状態を表示するこ
とができる。しかし、図5(b)に図示したように隣接
する二つの画素の電極が短絡すると、Vp-a とVp-b と
は二つの電圧の平均値となって共通電圧と同一になる。
従って、二つの画素はいつもホワイト状態を表わすよう
になって欠点として認知される。
解決するためのもので、画素電極と隣接データ線との間
のカップリング容量によって生ずる隣接画素間の明るさ
の変化を無くすためのものであり、また二つの画素が短
絡した場合に生ずる画素の欠点を防止するためのもので
ある。
めの本発明の液晶表示装置の駆動方法によると、行列形
態に配列される複数の画素に共通電圧とデータ電圧とを
次のように印加する。すなわち、同じ画素行にあって隣
接する二つ以上の画素よりなる画素群を単位にして、デ
ータ電圧が共通電圧に対して極性が反転するようにす
る。
好ましく、この画素は各々レッド、グリーン、ブルー画
素であるのが好ましい。この時、同列にある隣接する画
素群は同じ極性が印加されてもよく、互いに異なる極性
が印加されても良い。本発明の液晶表示装置パネルは、
基板と、複数個のゲート線と、このゲート線に絶縁され
て交差する複数個のデータ線に定義される複数個の画素
とを含む。ここで、複数個の画素には共通電圧が印加さ
れ、複数個のデータ線にはデータ電圧が印加される。こ
のデータ電圧は同じ画素行にあって、隣接する二つ以上
の画素を含む画素群を単位にして、共通電圧に対して極
性が反転するように印加される。
ータ線に隣接する画素との距離d2は、画素群と交差す
るデータ線とこのデータ線に隣接する画素との距離d1
の2倍ないし6倍であるのが好ましく、特にd2がd1
の4倍であるのが好ましい。そしてゲート線は第1ゲー
ト線と第2ゲート線とに二重化され、第1ゲート線と第
2ゲート線とを連結する連結部をさらに含むのが好まし
い。
の実施例に対して詳しく説明する。図6(a)と図6
(b)は本発明の実施例による反転駆動方式を表わす図
面である。図6(a)では三つのコラムごとに共通電圧
を中心にして極性を反転させ、また一つの列ごとに極性
を反転させる。三つのコラム画素ごとにレッドR、グリ
ーンG、ブルーB画素が存在するLCDにおいて、かか
るように駆動するものはRGBを一つの単位とするドッ
ト反転のように動作する。
通電圧を中心にして極性を反転させる。かかるように駆
動するものはRGBを単位とするコラム反転のように動
作する。図7は図6(a)及び図6(b)のような反転
駆動方式で駆動する場合における、画素電極とデータ線
との間の誤整列状態を表わす。
いに分割されてパターンされる隣接している画素電極で
あり、Vp-a 、Vp-b は各々画素電極Pa、Pbの電圧
である。ここで、Vp-a とVp-b はすべて負の電圧が印
加される。また、図2と同様にD1、D2、D3を基準
にしてPaが左側に、Pbが右側に移動したと仮定する
とその容量値はCa-d1>Ca-d2、Cb-d2<Cb-d3にな
る。ここで、Ca-d1、C a-d2は各々画素電極Paとデー
タ線D1、D2とのカップリング容量を表わし、
Cb-d2、Cb-d3は各々画素電極Pbとデータ線D2、D
3とのカップリング容量を表わす。
て、隣接する画素での時間による電圧の変動分を表わ
す。前述したように画素電圧はカップリング容量が大き
い方のデータ電圧の影響をより受ける。従って、画素P
aの電圧Vp-a はCa-d1>Ca-d2になってVd2よりVd1
の影響がより大きくなるが、Vd1とVd2が同一な位相で
動くため、Vp-a は同じ方向(図8では上側)に引張ら
れる。同様に画素Pbの電圧Vp-b はCb-d2<Cb-d3に
なってVd2よりVd3の影響がさらに大きくなるが、Vd3
とVd2が同一な位相で動くためVp-b は同じ方向(図8
では上側)に引張られる。
図示した点線のようになるのではなくても、カップリン
グ容量によって同一方向にシフトされるので隣接する二
つの画素間の実効(RMS)電圧はほとんど同じにな
る。従ってRGBを一つの単位とする画素群内の隣接画
素間には従来のような明るさの差は発生しない。また、
図6(a)及び図6(b)に図示した反転駆動方式によ
ると、図9に図示したように正常状態で共通電圧(Vc
om)を中心にしてVp-a とVp-b 全てが負の値になっ
てブラック状態を表示する。一方、二つの画素電極が短
絡するとしてもVp-a とVp-b はすべて負の値になるた
め正常状態のようにブラック状態を表わすようになる。
したがって、本発明の実施例によると、隣接する画素間
の短絡が生じた場合にも画素の欠陥として見なされな
い。
明の実施例によると、三つのコラム画素を一つの単位と
して反転させたが、その他の数のコラム画素を一つの単
位として反転させても良い。前記本発明の実施例によっ
ても次のような問題点がある。すなわち、図6(a)及
び図6(b)に図示した反転駆動方式においても一つの
単位として駆動されるRGB画素とこれに隣接するRG
B画素との間には従来のドット反転及びコラム反転と同
様にカップリング容量による二つの画素間の明るさの差
が発生し、二つの画素が短絡する場合に画素欠陥とな
る。しかし、この場合にも従来のドット反転及びコラム
反転の場合に比べて1/3の確率の減少をもたらす。
RGB画素との間に生ずる明るさの変化と画素の欠陥を
防止するための画素構造の変形例を図10に図示した。
図10で、ブルーBの画素電極と右側のデータ線D4と
の間の距離は充分に隔離されており(図面でd2で表わ
す)、残りの画素とこれに隣接する距離d1はできるだ
け小さく維持されている。
の距離が充分に隔離されれば、カップリング容量が小さ
くなるのでカップリング容量による明るさ不良を減少さ
せることができるだけでなく、RGB内の画素電極とこ
れに隣接するRGB画素電極が短絡する確率を減らすこ
とができる。また、充分な隔離距離を有するので短絡が
発生する時にもレーザーなどを用いた切断が容易にな
る。
の距離を大きくすると開口率の減少をもたらすので、本
実施例ではRGB3つの画素の中の一部分だけ隔離距離
d2を広くし、残りの部分d1はできるだけ隔離距離を
短くした。本実施例によると、d2をd1の2倍ないし
6倍にした場合に好ましい結果が得られ、特にd2をd
1の4倍にする場合、もっとも好ましい結果を得た。
第1ゲート線Gnと第2ゲート線Gn′に二重化されて
いる場合には、第1ゲート線と第2ゲート線との間に連
結部Cを取り付けると次のような理由によってカップリ
ング容量に起因する明るさ不良がさらに防止できる。こ
の連結部には主にデータ電圧より低い電圧であるゲート
オフ電圧が印加されるため画素電極とデータ線との間が
電気的に遮蔽される。したがって、実際にカップリング
容量が減少する効果が生じてカップリングの容量に起因
する明るさ不良がさらに防止される。この時、連結部は
RGB画素群とこれに隣接するRGB画素群との間に形
成するのが好ましい。
ることにより明るさ不良を除去する方法はIPS(In P
lane Switching)モードでも使える。図11はIPSモ
ードに適用される画素構造の変形例を表わす。図11
で、データ線10とゲート線20とが交差する付近にソ
ース電極、ドレーン電極、ゲート電極を有するTFT8
0が形成され、このゲート電極に画素電極30が二重化
された構造で連結される。ゲート線20に平行に第1共
通線50と第2共通線60が配列され、この共通線5
0、60間に共通電極40が連結される。共通電極40
は二重化された画素電極30の間に配置される。
0の以外にも連結部70が連結されるが、この連結部7
0は図10に図示した画素構造と同様に画素電極30と
データ線10との間を電気的に遮蔽させるためのもので
ある。すなわち、共通電圧が連結部70に印加され、こ
の共通電圧によって画素電極とデータ線との間が電気的
に遮蔽されるので、画素電極とデータ線との間のカップ
リング容量に起因する明るさ不良を最少化することがで
きる。このような連結部はRGB画素群とこれに隣接す
る画素群との間に形成するのが好ましい。
線との間のカップリング容量によって生ずる隣接画素間
の明るさの変化を減少することができ、また二つの画素
が短絡した場合に生ずる画素欠陥を防止することができ
る。
動方式を表わす図面。
転駆動方式において、画素電極とデータ線との間の誤整
列状態を表わす図面。
極電圧の影響を表わす等価回路図。
で駆動させる場合において、時間に伴う電圧の変動分を
表わす図面。
された状態及び図2に図示した画素が短絡される場合に
この画素にデータ電圧が印加された状態を表わすを表わ
す図面。
面。
転駆動方式において、画素電極とデータ線との間の誤整
列状態を表わす図面。
転駆動方式で駆動させる場合において、時間による電圧
の変動分を表わす図面。
合とに、この画素にデータ電圧が印加された状態を表わ
す図面。
される画素構造の変形例を表わす図面。
Claims (15)
- 【請求項1】行列形態に配列される複数の画素に共通電
圧を印加し、画像信号を表わすデータ電圧を印加する液
晶表示装置の駆動方法において、 前記データ電圧が同じ画素行にあって、隣接する二つ以
上の画素よりなる画素群を単位にして前記共通電圧に対
して極性が反転する液晶表示装置の駆動方法。 - 【請求項2】前記画素群は三つの画素を有する請求項1
に記載の液晶表示装置の駆動方法。 - 【請求項3】前記画素群はレッド、グリーン、ブルーの
画素を有する請求項2に記載の液晶表示装置の駆動方
法。 - 【請求項4】同列にある隣接する前記画素群には同じ極
性が印加される請求項1ないし請求項3の中のいずれか
に記載の液晶表示装置の駆動方法。 - 【請求項5】同列にある隣接する前記画素群には相違す
る極性が印加される請求項1ないし請求項3の中のいず
れかに記載の液晶表示装置の駆動方法。 - 【請求項6】基板と、 前記基板上に形成されている複数のゲート線と、 前記基板上に形成されてデータ電圧を伝達し、前記ゲー
ト線と絶縁されて交差する複数のデータ線と、 前記ゲート線とデータ線によって定義される複数の画素
とを含み、 前記複数の画素に共通電圧が印加され、 前記データ電圧は、同じ画素行にあって二つ以上の画素
よりなる画素群を単位にして前記共通電圧に対して極性
が反転して印加される液晶表示装置。 - 【請求項7】前記画素群は三つの画素を有する請求項6
に記載の液晶表示装置。 - 【請求項8】前記画素群はレッド、グリーン、ブルーの
画素を有する請求項7に記載の液晶表示装置。 - 【請求項9】前記画素群に隣接するデータ線とこのデー
タ線に隣接する画素との距離d2は、前記画素群と交差
するデータ線とこのデータ線に隣接する画素との距離d
1の2倍ないし6倍である請求項6ないし請求項8の中
のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 【請求項10】前記d2は前記d1の4倍である請求項
9に記載の液晶表示装置。 - 【請求項11】前記ゲートは第1ゲート線と第2ゲート
線とで二重化されており、 前記第1ゲート線と第2ゲート線とを連結する連結部を
さらに含む請求項6ないし請求項8の中のいずれかに記
載の液晶表示装置。 - 【請求項12】前記連結部は前記画素群とこれに隣接す
る画素群との間にある請求項11に記載の液晶表示装
置。 - 【請求項13】前記共通電圧は前記基板に備えられる共
通電極を通じて印加される請求項6ないし請求項8の中
のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 【請求項14】前記共通電極に共通電圧を印加する共通
配線が連結され、 前記共通配線は第1共通配線と第2共通配線で二重化さ
れており、前記第1共通配線と第2共通配線とを連結す
る連結部を含む請求項13に記載の液晶表示装置。 - 【請求項15】前記連結部は前記画素群とこれに隣接す
る画素群との間にある請求項14に記載の液晶表示装
置。
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