JPWO2008015813A1 - アクティブマトリクス基板およびそれを備えた表示装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、アクティブマトリクス基板を備えた表示装置において、大型化や高解像度化が進み駆動周波数が上昇しても表示品質の低下が生じないようにすることを目的とする。 液晶表示装置におけるアクティブマトリクス基板において、各ゲートライン(GLj)に沿うように放電制御信号線(GshLj)が配設され、各ソースライン(SLi)につき、ゲートライン数に等しい個数の放電用TFT(12)が設けられている。この放電用TFT(12)のゲート端子(12g)は放電制御信号線(GshLj)に、ソース端子は保持容量線(CsL)に、ドレイン端子は近傍のソースライン(SLi)に、それぞれ接続されている。各保持容量線(CsL)には共通電位Vcomが供給されている。各放電制御信号線(GshLj)には放電用TFT(12)を1水平期間毎に所定期間Tshだけオン状態とする信号Gshが与えられる。

Description

本発明は、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス基板、および、それを備えた液晶表示装置等のアクティブマトリクス型の表示装置に関する。
アクティブマトリクス基板は、液晶表示装置やEL(Electroluminescence)表示装置等のアクティブマトリクス型表示装置において広く用いられている。例えばアクティブマトリクス型の液晶表示装置では、液晶パネルとその駆動回路から主要部が構成されており、液晶パネルは、通常、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor。以下「TFT」と略記する。)や画素電極等を含む画素回路がマトリクス状に配置されたアクティブマトリクス基板と、ガラス等の透明な絶縁性基板上に全面にわたって対向電極や配向膜が順次積層された対向基板と、両基板の間に挟持された液晶層と、両基板のそれぞれの外表面に貼り付けられた偏光板とから構成される。
図32は、上記のような液晶表示装置に用いられる従来のアクティブマトリクス基板700の構造を示す平面図であり、1つの画素に相当する部分のパターン構成を示している。アクティブマトリクス基板700は、複数のデータ信号線715と、当該複数のデータ信号線715と交差する複数の走査信号線716と、当該複数のデータ信号線715と当該複数の走査信号線716との各交差点近傍に形成されたスイッチング素子としてのTFT712と、画素電極717とを備える。走査信号線716はTFT712のゲート電極を兼ねており、TFT712のソース電極719がデータ信号線715に接続され、ドレイン電極708がドレイン引き出し電極707を介して画素電極717に接続される。ドレイン引き出し電極707と画素電極717との間に配される絶縁膜には穴が開けられており、これによってドレイン引き出し電極707と画素電極717とを接続するコンタクトホール710が形成されている。画素電極717はITO(Indium Tin Oxide)等の透明電極であり、当該アクティブマトリクス基板700を含む液晶パネルの後方からの光(バックライト光)を透過させる。
このアクティブマトリクス基板700においては、走査信号線716に与えられる走査信号としてのゲートオン電圧によってTFT712がオン状態(ソース電極719とドレイン電極708とが導通した状態)となり、この状態においてデータ信号線715に与えられるデータ信号が、ソース電極719、ドレイン電極708およびドレイン引き出し電極707を介して画素容量(画素電極717と対向電極によって形成される容量)に書き込まれる。なお、このアクティブマトリクス基板700には、走査信号線716に沿って保持容量線718が形成されており、この保持容量線718は、TFT712のオフ期間中における液晶層の自己放電を回避する等の機能を有する。
このようなアクティブマトリクス基板700を用いた液晶表示装置は、表示品位の劣化を防止するために、通常、交流電圧で駆動され、アクティブマトリクス基板700に液晶層を挟んで対向する対向基板に設けられた対向電極(「共通電極」ともいう)に印加される対向電圧を基準電位として、画素電極に一定時間ごとに正極性電圧と負極性電圧が交互に供給され、例えば2水平期間ごとに極性を反転する技術(以下「2H反転駆動」という)が提案されている(例えば日本の特開平8−43795号公報(特許文献2))。
しかしながら、この2H反転駆動での極性反転の単位である2ラインのうち1ライン目の駆動では、当該1ライン目の駆動開始直前にデータ信号線への印加電圧の極性が反転するのに対し、当該2ラインにおける1ライン目の駆動から2ライン目の駆動に移行するときにはデータ信号線への印加電圧の極性は反転しない。このため、1ライン目の駆動では、2ライン目の駆動に比べてデータ信号線への充電に時間を要し、その結果、1ライン目と2ライン目とでは画素容量における充電量に差が生じる。この充電量の差は、1フレームにおいて極性反転単位の1ライン目に相当するN番目のラインの画素と、極性反転単位の2ライン目に相当する(N+1)番目のラインの画素との間の輝度差として現れ、ライン状の横筋ムラが視認されることになる。
そこで、データ信号を1水平期間毎のブランキング期間に正極性と負極性の間のある中間電位とすることで充電特性を均一にする方法が提案されている(日本の特開2004−61590号公報(特許文献3))。
日本の特開平9−152625号公報 日本の特開平8−43795号公報 日本の特開2004−61590号公報 日本の特開平9−243998号公報 日本の特開2002−268613号公報 日本の特開11−30975号公報
ところで、液晶パネルのデータ信号線に印加されるデータ信号の極性が1または2水平期間毎に反転すると共にデータ信号線毎にも反転するドット反転駆動方式が採用されたアクティブマトリクス型の液晶表示装置において、消費電力を低減するためにデータ信号S(1)〜S(N)の極性反転時に隣接データ信号線間を短絡するという方式(以下「チャージシェア方式」という)が採用される場合がある(例えば日本の特開平9−243998号公報(特許文献4))。また、このようなチャージシェア方式の代わりに、上記アクティブマトリクス型の液晶表示装置において、消費電力を低減するために、データ信号S(1)〜S(N)の極性反転時に各データ信号線を共通電極に短絡させる(共通電極電位にショートさせる)という方式(以下「共通電位短絡方式」という)が採用される場合もある(例えば日本の特開11−30975号公報(特許文献6))。
2水平期間毎にデータ信号の極性が反転されるドット反転駆動方式(以下「2Hドット反転駆動方式」という)の液晶表示装置においてチャージシェア方式を採用した場合、2水平期間毎に隣接データ信号線が短絡される。したがって、この場合も、極性反転単位としての2ラインの間で画素容量の充電量に差が生じ、ライン状の横筋ムラが視認されることがある。また、2Hドット反転駆動方式の液晶表示装置において共通電位短絡方式を採用した場合も、同様の理由でライン状の横筋ムラが視認されることがある。
このような2Hドット反転駆動の液晶表示装置において、隣接データ信号線間を2水平期間毎ではなく1水平期間毎に短絡することで、日本の特開2004−61590号公報(上記特許文献3)の技術と同様に、極性反転単位としての2ラインの充電特性を均一化(画素容量の充電量の差を解消)することができる。しかし、隣接データ信号線の短絡によって電荷が再分配されて各データ信号線の電位が一定値に落ち着くまでの時間が、極性反転単位としての2ラインのうちの1ライン目と2ライン目とで異なる。このため、電荷再分配のために隣接データ信号線が短絡される期間(以下「チャージシェア期間」という)において、図13に示すようにデータ信号線の電圧Vsは、上記一定値すなわちデータ信号線電位の中央値(以下「ソースセンター電位」という)に到達せず、1ライン目の駆動開始前のチャージシェア期間直後の電位と、2ライン目の駆動開始前のチャージシェア期間直後の電位とが異なる。この場合、1ライン目と2ライン目の間で画素容量の充電量の差は十分には解消されず、ライン状の横筋ムラが依然として視認されることがある。
また、2Hドット反転駆動の液晶表示装置において、各データ信号線間を2水平期間毎ではなく1水平期間毎に共通電位に短絡することで、日本の特開2004−61590号公報(上記特許文献3)の技術と同様に、極性反転単位としての2ラインの充電特性を均一化することができる。しかし、この場合も、放電のために各データ信号線が共通電位に短絡される期間(以下「共通電位短絡期間」という)において、データ信号線の電圧Vsは、共通電位に到達せず、1ライン目の駆動開始前のチャージシェア期間直後の電位と、2ライン目の駆動開始前のチャージシェア期間直後の電位とが異なり、その結果、1ライン目と2ライン目の間で画素容量の充電量の差は十分には解消されず、ライン状の横筋ムラが依然として視認されることがある。
近年、液晶表示装置等のアクティブマトリクス型の表示装置において解像度の向上が進んでおり、また、動画性能の改善等のために駆動周波数を高めるという手法が採用されることもある。このため、画素データの画素容量への書き込みに確保可能な充電時間が短くなる傾向にある。充電時間が短くなると、充電不足のために画素容量に正しい画素データが書き込めない虞が生じると共に、十分なチャージシェア期間または共通電位短絡期間の確保も困難になって2Hドット反転駆動方式の液晶表示装置における上記問題がより顕在化する。また、十分なチャージシェア期間または共通電位短絡期間を確保できないために各データ信号線電位がソースセンター電位または共通電位に達しない場合には、そのことが充電不足を悪化させる要因にもなる。このように解像度の向上や駆動周波数の上昇に伴って充電不足が問題になる点は、1Hドット反転駆動方式の液晶表示装置においても同様である。
これに対し日本の特開2002−268613号公報(特許文献5)には、隣接するデータ信号線を短絡させるスイッチング素子が、データドライバ(「データ信号線駆動回路」または「ソースドライバ」ともいう)から遠い側の液晶パネルの端部付近に形成された液晶表示装置が開示されている。このような構成によれば、データドライバから遠くなるほど増加するデータ線の電圧の歪曲を改善させることができるので、液晶表示装置の大型化に伴って寄生容量が増大しデータ線にデータ電圧が十分に充電されないという問題を低減または解消することができる。また、チャージシェア方式が採用されない従来の液晶表示装置に比べて、データ線にデータ電圧を十分に充電させることができる。しかし、上記のように解像度の向上や駆動周波数の上昇に起因する充電不足は、この構成によっては解決できない。
以上のようにアクティブマトリクス基板を使用した従来の液晶表示装置においては、大型化や高解像度化が進み駆動周波数が上昇すると、画素容量における充電量の差や充電不足によって良好な画像の表示が困難となる。
そこで本発明の目的は、表示装置の大型化や高解像度化が進み駆動周波数が上昇しても表示品質の低下が生じないアクティブマトリクス基板を提供することである。また、本発明の他の目的は、大型化や高解像度化が進み駆動周波数が上昇しても表示品質の低下が生じないアクティブマトリクス型の表示装置を提供することである。
本発明の第1の局面は、アクティブマトリクス基板であって、
複数のデータ信号線と、
前記複数のデータ信号線と交差する複数の走査信号線と、
前記複数のデータ信号線と前記複数の走査信号線との各交差点に対応して設けられ、対応する交差点を通過する走査信号線によってオンおよびオフされる画素スイッチング素子と、
前記画素スイッチング素子に対応する交差点を通過するデータ信号線に前記画素スイッチング素子を介して接続された画素電極と、
前記画素電極との間に所定容量が形成されるように前記複数の走査信号線のそれぞれに沿って配設された保持容量線と、
前記複数のデータ信号線のそれぞれにつき当該データ信号線の延びる方向に2以上の所定数ずつ設けられた放電用スイッチング素子であって、オン状態のときに前記複数のデータ信号線のそれぞれが前記保持容量線に短絡されるように前記複数のデータ信号線と前記保持容量線に接続された放電用スイッチング素子と、
前記放電用スイッチング素子をオンおよびオフするための放電用制御信号線と
を備えることを特徴とする。
本発明の第2の局面は、本発明の第1の局面において、
前記複数のデータ信号線のそれぞれは、互いに電気的に分離された第1および第2の信号線からなり、
前記放電用スイッチング素子は、前記第1および第2の信号線のそれぞれにつき前記データ信号線の延びる方向に2以上の所定数ずつ設けられていることを特徴とする。
本発明の第3の局面は、本発明の第1の局面において、
前記放電用スイッチング素子は、前記データ信号線の延びる方向に略均等間隔で配置されていることを特徴とする。
本発明の第4の局面は、本発明の第1の局面において、
前記放電用制御信号線は、前記複数の走査信号線にそれぞれ沿って配置された複数の制御信号線を含み、
前記放電用スイッチング素子は、前記複数のデータ信号線のそれぞれにつき前記複数の制御信号線に対応して設けられた複数のスイッチング素子を含み、
前記複数のスイッチング素子のそれぞれは、対応する制御信号線によってオンおよびオフされることを特徴とする。
本発明の第5の局面は、本発明の第1の局面において、
前記放電用スイッチング素子は、前記複数のデータ信号線の一端近傍に配置されたスイッチング素子群と、前記複数のデータ信号線の他端近傍に配置されたスイッチング素子群とからなることを特徴とする。
本発明の第6の局面は、本発明の第1の局面において、
前記保持容量線は、前記データ信号線に沿った方向に延びる延伸部を有し、
前記放電用スイッチング素子は、ドレイン電極およびソース電極を有する薄膜トランジスタであり、
前記ドレイン電極は、前記放電用スイッチング素子がオン状態のときに前記保持容量線に短絡させるべきデータ信号線に接続されており、
前記ソース電極は、所定のソース引き出し電極を介して前記延伸部に接続されていることを特徴とする。
本発明の第7の局面は、本発明の第6の局面において、
前記延伸部と前記ソース引き出し電極とは、前記画素電極の外縁に沿って環状に配置された構造体を構成することを特徴とする。
本発明の第8の局面は、本発明の第6の局面において、
前記延伸部と前記ソース引き出し電極とは、所定の層間絶縁膜に設けられたコンタクトホール部に形成された導通電極を介して接続されていることを特徴とする。
本発明の第9の局面は、本発明の第8の局面において、
前記導通電極は、前記画素電極の材料と同一の材料からなることを特徴とする。
本発明の第10の局面は、本発明の第1の局面において、
前記保持容量線は、前記画素電極の外縁に沿って前記データ信号線に平行に延びる部分と前記画素電極の外縁に沿って前記走査信号線に平行に延びる部分とを含む環状部分を有していることを特徴とする。
本発明の第11の局面は、本発明の第1の局面において、
前記放電用スイッチング素子は、前記放電用制御信号線を形成する電極パターンに重なるように配置されていることを特徴とする。
本発明の第12の局面は、本発明の第1の局面において、
前記放電用スイッチング素子は、第1および第2のドレイン電極とソース電極とを有する薄膜トランジスタであり、
前記ソース電極は、前記保持容量線に接続されており、
前記第1のドレイン電極は、前記放電用スイッチング素子を挟んで隣接する2つのデータ信号線のうちの一方に接続され、かつ、前記第2のドレイン電極は、前記2つのデータ信号線のうちの他方に接続されていることを特徴とする。
本発明の第13の局面は、本発明の第1の局面において、
前記画素電極は、前記放電用制御信号線に重なるように配置されていることを特徴とする。
本発明の第14の局面は、表示装置であって、
本発明の第1から第13の局面のいずれかに係るアクティブマトリクス基板と、
前記複数の走査信号線を選択的に駆動するための複数の走査信号を生成し、当該複数の走査信号を前記複数の走査信号線に印加する走査信号線駆動回路と、
表示すべき画像を表す複数のデータ信号を所定数の水平期間毎に極性が反転する電圧信号として生成し、当該複数のデータ信号を前記複数のデータ信号線に印加するデータ信号線駆動回路と、
前記保持容量線に所定電位を与える電位供給部と、
前記複数のデータ信号線のそれぞれが前記保持容量線に1水平期間毎に所定期間だけ短絡されるように、前記放電用制御信号線に与えるべき放電制御信号を生成する放電制御回路と
を備えることを特徴とする。
本発明の第15の局面は、本発明の第14の局面において、
前記データ信号線駆動回路は、2以上の所定数の水平期間毎に電圧極性が反転するように前記複数のデータ信号を生成することを特徴とする。
本発明の第16の局面は、本発明の第14の局面において、
前記データ信号線駆動回路は、
1水平期間毎に前記所定期間は、前記複数のデータ信号線への前記複数のデータ信号の印加を遮断すると共に前記複数のデータ信号線を互いに短絡するスイッチ回路を含み、
前記複数のデータ信号を所定数のデータ信号線毎に極性が反転する電圧信号として生成することを特徴とする。
本発明の第17の局面は、本発明の第16の局面において、
前記データ信号線駆動回路は、前記スイッチ回路によって前記複数のデータ信号線が互いに短絡されている時に前記所定電位を前記複数のデータ信号線に与えることを特徴とする。
本発明の第18の局面は、本発明の第14の局面において、
前記データ信号線駆動回路は、1水平期間毎に前記所定期間は、前記複数のデータ信号線への前記複数のデータ信号の印加を遮断すると共に前記複数のデータ信号線のそれぞれを前記所定電位に短絡させるスイッチ回路を含むことを特徴とする。
本発明の第19の局面は、本発明の第14の局面において、
前記アクティブマトリクス基板における各画素電極に対向するように配置された共通電極を更に備え、
前記電位供給部は、前記共通電極に所定の共通電位を与え、当該共通電位を前記所定電位として前記保持容量線に与えることを特徴とする。
本発明の第20の局面は、本発明の第14の局面において、
前記電位供給部は、前記データ信号の最小値と最大値との間の中央値に相当する電位を前記所定電位として前記保持容量線に与えることを特徴とする。
本発明の第21の局面は、本発明の第14の局面において、
前記所定電位は、黒表示に対応する電位であり、
前記走査信号線駆動回路は、前記複数の走査信号線のそれぞれは各フレーム期間において少なくとも1回は前記所定期間以外の期間である有効走査期間で選択状態となり、当該有効走査期間で選択状態となった走査信号線は当該選択状態から非選択状態に変化する時点から所定の画素値保持期間が経過した後であって次のフレーム期間における有効走査期間で選択状態となる前に少なくとも1回は前記所定期間で選択状態となるように、前記複数の走査信号線を選択的に駆動することを特徴とする。
本発明の第22の局面は、本発明の第21の局面において、
前記走査信号線駆動回路は、前記有効走査期間で選択状態となった走査信号線を、当該選択状態から非選択状態に変化する時点から前記画素値保持期間が経過した後であって次のフレーム期間における有効走査期間で選択状態となる前に、複数回、前記所定期間で選択状態とすることを特徴とする。
本発明の第23の局面は、本発明の第22の局面において、
前記複数の走査信号線のそれぞれが前記有効走査期間で選択状態となる期間は、前記所定期間において前記複数の走査信号線のいずれかが選択状態となる期間と重ならないことを特徴とする。
本発明の第24の局面は、本発明の第14の局面において、
前記データ信号線駆動回路は、
前記複数のデータ信号線に印加すべき前記複数のデータ信号を出力する複数のバッファと、
前記所定期間において前記複数のバッファを休止させる休止制御部とを含むことを特徴とする。
本発明の第25の局面は、テレビジョン受信機であって、本発明の第14の局面に係る表示装置を備えたことを特徴とする。
本発明の第26の局面は、複数のデータ信号線と、前記複数のデータ信号線と交差する複数の走査信号線と、前記複数のデータ信号線と前記複数の走査信号線との各交差点に対応して設けられ、対応する交差点を通過する走査信号線によってオンおよびオフされる画素スイッチング素子と、前記画素スイッチング素子に対応する交差点を通過するデータ信号線に前記画素スイッチング素子を介して接続された画素電極と、前記画素電極との間に所定容量が形成されるように前記複数の走査信号線のそれぞれに沿って配設された保持容量線とを含むアクティブマトリクス基板の駆動方法であって、
前記複数の走査信号線を選択的に駆動するための複数の走査信号を生成し、当該複数の走査信号を前記複数の走査信号線に印加する走査信号線駆動ステップと、
表示すべき画像を表す複数のデータ信号を所定数の水平期間毎に極性が反転する電圧信号として生成し、当該複数のデータ信号を前記複数のデータ信号線に印加するデータ信号線駆動ステップと、
前記保持容量線に所定電位を与える電位供給ステップと、
前記複数のデータ信号線のそれぞれを前記保持容量線に1水平期間毎に短絡させる放電ステップとを備え、
前記アクティブマトリクス基板は、
前記複数のデータ信号線のそれぞれにつき当該データ信号線の延びる方向に2以上の所定数ずつ設けられた放電用スイッチング素子であって、オン状態のときに前記複数のデータ信号線のそれぞれが前記保持容量線に短絡されるように前記複数のデータ信号線と前記保持容量線に接続された放電用スイッチング素子と、
前記放電用スイッチング素子をオンおよびオフするための放電用制御信号線とを更に含み、
前記放電ステップでは、1水平期間毎に所定期間だけ前記放電用スイッチング素子をオンするための信号を前記放電用制御信号線に与えることにより、前記複数のデータ信号線のそれぞれが前記保持容量線に短絡されることを特徴とする。
本発明の第1の局面によれば、各データ信号線は複数の放電用スイッチング素子を介して保持容量線に接続されているので、各データ信号線が保持容量線に短絡される期間である放電期間においてデータ信号線と保持容量線の間での電荷の移動が促進される。ここで、放電用スイッチング素子を1つのデータ信号線につき複数設けることは、1本のデータ信号線に充電されている電荷を細分化して各々の放電用スイッチング素子により移動させることに相当する。これにより、各データ信号線の電位を短い時間で所定電位(保持容量線の電位)に到達させることができる。その結果、アクティブマトリクス基板を使用した表示装置の大型化や高解像度化が進み駆動周波数が上昇しても、画素容量における充電量の差や充電不足による表示品質の低下を抑制することができる。
本発明の第2の局面では、各データ信号線は、互いに電気的に分離された第1および第2の信号線からなり、上下分割駆動方式に対応した構成となっているので、本発明の当該局面に係るアクティブマトリクス基板は、駆動周波数を高くし動画表示性能向上を目的とする表示装置に好適である。このようなアクティブマトリクス基板において、各データ信号線は保持容量線に複数の放電用スイッチング素子を介して接続されているので、放電期間においてデータ信号線と保持容量線の間での電荷の移動が促進される。これにより、画素容量における充電量の差や充電不足による表示品質の低下を抑制することができる。
本発明の第3の局面によれば、放電用スイッチング素子が、データ信号線の延びる方向に略均等間隔で配置されているので、表示装置の大型化や高解像度化が進んでも、放電期間において、データ信号線の電位をアクティブマトリクス基板全体で均一に所定電位に到達させることができる。
本発明の第4の局面によれば、各走査信号線に沿って放電のための制御信号線が配設され、各データ信号線につき各制御信号線に対応して放電のためのスイッチング素子が設けられているので、各データ信号線につき走査信号線の数に等しい個数のスイッチング素子が存在し、これらのスイッチング素子によって、放電期間にデータ信号線と保持容量線の間で電荷の移動が行われる。したがって、放電期間が短くなっても、またアクティブマトリクス基板が大型化しても、データ信号線の電位をアクティブマトリクス基板全体で均一に所定電位に到達させることができる。また、放電のためのスイッチング素子が画素毎に存在し、そのスイッチング素子をオンおよびオフするための制御信号線が1画素行毎に存在することから、放電のためのスイッチング素子や制御信号線の配置は、アクティブマトリクス基板によって形成されるべき画像の画素配置に整合しており、放電のためのスイッチング素子や制御信号線の追加によって画素配置の規則性が乱されることもない。
本発明の第5の局面によれば、データ信号線の一端近傍に配置されたスイッチング素子群とデータ信号線の他端近傍に配置されたスイッチング素子群とによって、放電期間にデータ信号線と保持容量線の間で電荷の移動が行われる。したがって、データ信号線駆動回路内のスイッチ回路によってデータ信号線間(またはデータ信号線と共通電極との間)での電荷の移動が行われる従来方式に比べ、放電期間直後のデータ信号線の電位をアクティブマトリクス基板内で均一化することができる。
本発明の第6の局面によれば、保持容量線はデータ信号線に平行に延びる延伸部を有するので、画素電極の電位に対する他の電極の電位変動による影響を抑制することができる。
本発明の第7の局面によれば、保持容量線の延伸部と放電用スイッチング素子としての薄膜トランジスタのソース引き出し電極とは、画素電極の外縁に沿って環状に配置された構造体を構成するので、データ信号線や走査信号線の電位変動による画素電極電位への影響を抑制することができる。
本発明の第8の局面によれば、保持容量線の延伸部と薄膜トランジスタのソース引き出し電極とが、コンタクトホール部に形成された導通電極を介して接続されることで、各データ信号線が放電用スイッチング素子としての当該薄膜トランジスタを介して保持容量線に電気的に接続される。
本発明の第9の局面によれば、保持容量線の延伸部と放電用スイッチング素子としての薄膜トランジスタのソース引き出し電極とを接続するための導通電極は画素電極の材料と同一の材料からなるので、当該延伸部と当該ソース引き出し電極との電気的接続を、画素スイッチング素子としての薄膜トランジスタのドレイン電極と画素電極との電気的接続と同一の工程で実現することができる。これにより、製造コストの増大を抑えつつ、各データ信号線を放電用スイッチング素子を介して保持容量線に接続することができる。
本発明の第10の局面によれば、保持容量線は、画素電極の外縁に沿ってデータ信号線に平行に延びる部分と画素電極の外縁に沿って走査信号線に平行に延びる部分とを有しているので、データ信号線や走査信号線の電位変動による画素電極電位への影響を抑制することができる。
本発明の第11の局面によれば、放電用スイッチング素子は、放電用制御信号線を形成する電極パターンに重なるように配置されているので、開口率を大きくすることができる。
本発明の第12の局面によれば、放電用スイッチング素子としての薄膜トランジスタの第1および第2のドレイン電極が、隣接する2つのデータ信号線にそれぞれ接続されるので、放電期間における隣接データ信号線間での電荷移動および各データ信号線と保持容量線の間での電荷移動が促進される。これにより、より短い放電期間で各データ信号線の電位を保持容量線の電位に到達させることができる。
本発明の第13の局面によれば、放電用制御信号線に重なるように画素電極が配置されることにより、画素領域として広い領域が確保されるので、開口率を大きくすることができる。
本発明の第14の局面によれば、アクティブマトリクス型表示装置において、データ信号の極性反転時の放電期間に各データ信号線が保持容量線に短絡されて各データ信号線と保持容量線の間で電荷が移動することにより、消費電力が低減される。また、例えば従来の2H反転駆動方式の液晶表示装置では、極性反転の単位である2ラインの間で画素容量の充電量に差が生じ、ライン状の横筋ムラが視認されることがあったが、本発明の当該局面に係る表示装置では、各データ信号線が保持容量線に短絡される放電期間が1水平期間毎に設けられるので、このような充電量差やライン状の横筋ムラが抑制される。さらに、各データ信号線は保持容量線に複数の放電用スイッチング素子を介して接続されているので、短い放電期間でデータ信号線と保持容量線の間での電荷移動を行うことができる。その結果、表示装置の大型化や高解像度化が進み駆動周波数が上昇しても、画素容量における充電量の差や充電不足による表示品質の低下を抑制することができる。
本発明の第15の局面によれば、データ信号の極性反転の周期が2水平期間以上となるので、データ信号線駆動回路での発熱量や消費電力を低減することができる。一般的には極性反転の周期が長くなるほど、すなわちnHドット反転駆動方式を採用した場合においてnが大きくなるほど、データ信号線駆動回路での発熱量や消費電力が大きく低減される。また、本発明の第14の局面の場合と同様の理由により、表示装置の大型化や高解像度化が進み駆動周波数が上昇しても、画素容量における充電量の差や充電不足による表示品質の低下を抑制することができる。
本発明の第16の局面によれば、データ信号は所定数のデータ信号線毎に極性が反転する電圧信号として生成され、データ信号線駆動回路内のスイッチ回路によって放電期間(1水平期間毎の所定期間)にアクティブマトリクス基板上のデータ信号線が互いに短絡されることにより、データ信号線間で電荷の移動が行われる。これにより、放電期間において各データ信号線の電位が所定電位(保持容量線の電位)に到達するのに要する時間が短縮される。
本発明の第17の局面によれば、データ信号線駆動回路内のスイッチ回路によってアクティブマトリクス基板上のデータ信号線が互いに短絡されている時にそれらのデータ信号線に所定電位が与えられるので、放電期間において各データ信号線の電位が所定電位に到達するのに要する時間が更に短縮される。
本発明の第18の局面によれば、アクティブマトリクス基板内の放電用スイッチング素子に加えてデータ信号線駆動回路内のスイッチ回路によっても、放電期間(1水平期間毎の所定期間)に各データ信号線が所定電位に短絡されるので、放電期間において各データ信号線の電位が所定電位に到達するのに要する時間が短縮される。
本発明の第19の局面によれば、共通電極に与えるべき共通電位が保持容量線にも与えられるので、共通電極に対する電位供給部と保持容量線に対する電位供給部とを共通化することができる。
本発明の第20の局面によれば、放電期間直後には各データ信号線の電位がデータ信号の最小値と最大値との間の中央値となるので、画素電極に印加すべきデータ信号の極性によらず画素容量の充電量を均一化することができる。
本発明の第21の局面によれば、アクティブマトリクス基板上の複数のデータ信号線が保持容量線に短絡される期間である放電期間では、各データ信号線の電圧は、保持容量線に与えられている所定電位に等しくなる。これは、各データ信号線の電圧が黒表示に対応する値(黒電圧)となることを意味する。一方、各走査信号線は、画素値書込のために有効走査期間で選択されてから所定の画素値保持期間が経過した後に少なくとも1回は放電期間で選択状態となる。これにより、次に画素値書込のために有効走査期間で選択状態となるまでは黒表示の期間となるので、全ての表示ラインにつき同じ長さの黒挿入を行い、画素値書込のための画素容量での充電期間を短縮することなく、十分な黒挿入期間の確保によるインパルス化によって動画像の表示性能を改善することができる。また、黒挿入のためにデータ信号線駆動回路等の動作速度を上げる必要もない。
本発明の第22の局面によれば、有効走査期間に選択状態とされた走査信号線は、当該選択状態から非選択状態に変化する時点から画素値保持期間が経過した後であって次のフレーム期間における有効走査期間で選択状態となる前に、複数回、放電期間で選択状態とされる。これにより、インパルス化のための黒表示期間において表示輝度を十分な黒レベルとすることができる。
本発明の第23の局面によれば、各走査信号線が有効走査期間で選択状態となる期間は、放電期間で走査信号線のいずれかが選択状態となる期間と重ならないので、走査信号線を選択状態とするための電源の負荷が過度に大きくならず、有効走査期間における画素値書込のためのパルスおよび放電期間における黒電圧書込のためのパルスとして各走査信号に含まれるパルスの波形鈍りが抑制される。これにより、黒表示期間において画素の輝度を十分な黒レベルとしつつ、画素値書込用パルスの波形鈍りによる画素容量の充電不足を抑制することができる。
本発明の第24の局面によれば、各データ信号線が保持容量線に短絡される期間である放電期間ではデータ信号線駆動回路内のバッファが休止状態となるので、データ信号線駆動回路の消費電力を低減することができる。
本発明の第1の実施形態におけるアクティブマトリクス基板のパターン構成の第1の例を示す平面図である。 上記第1の実施形態におけるアクティブマトリクス基板のパターン構成の第2の例を示す平面図である。 図2のA−A線における断面図である。 上記第1の実施形態におけるアクティブマトリクス基板のパターン構成の第3の例を示す平面図である。 図4のB−B線における断面図である。 上記第1の実施形態におけるアクティブマトリクス基板のパターン構成の第4の例を示す平面図である。 上記第1の実施形態におけるアクティブマトリクス基板のパターン構成の第5の例を示す平面図である。 上記第1の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 上記第1の実施形態におけるアクティブマトリクス基板の回路構成の第1の例を示す等価回路図である。 上記第1の実施形態に係る液晶表示装置におけるソースドライバの構成を示すブロック図である。 上記ソースドライバの出力部の第1の構成例を示す回路図である。 上記第1の実施形態に係る液晶表示装置の動作を説明するための信号波形図(A〜F)である。 チャージシェア方式または共通電位短絡方式が採用された従来の2Hドット反転駆動の液晶表示装置におけるアクティブマトリクス基板の動作を説明するための詳細な信号波形図である。 上記第1の実施形態におけるアクティブマトリクス基板の動作を説明するための詳細な信号波形図である。 上記第1の実施形態におけるアクティブマトリクス基板の回路構成の第2の例を示す等価回路図である。 上記ソースドライバの出力部の第2の構成例を示す回路図である。 上記ソースドライバの出力部の第3の構成例を示す回路図である。 本発明の第2の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第3の実施形態におけるゲートドライバの構成例を示すブロック図(A,B)である。 上記第3の実施形態におけるゲートドライバの動作を説明するための信号波形図(A〜F)である。 上記第3の実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法を説明するための信号波形図(A〜H)である。 上記第3の実施形態の変形例に係る液晶表示装置の走査信号を説明するための信号波形図(A〜G)である。 上記第1の実施形態の第1の変形例に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 上記第1の変形例におけるアクティブマトリクス基板の電気的構成を示す回路図である。 上記第1の実施形態の第2の変形例に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 上記第2の変形例におけるアクティブマトリクス基板の電気的構成を示す回路図である。 上記第1から第3の実施形態の他の変形例に係る液晶表示装置のソースドライバの出力部の構成を示す回路図である。 図27に示すソースドライバの出力部における出力バッファの構成を示す回路図である。 本発明に係るアクティブマトリクス基板を使用したテレビジョン受信機用の表示装置の構成例を示すブロック図である。 本発明に係るアクティブマトリクス基板を使用したテレビジョン受信機のチューナ部を含めた全体構成を示すブロック図である。 上記テレビジョン受信機の機械的構成を示す分解斜視図である。 従来のアクティブマトリクス基板のパターン構成を示す部分平面図である。
符号の説明
10 …画素TFT(画素スイッチング素子)
12 …放電用TFT(放電用スイッチング素子)
12d …ドレイン電極
12s …ソース電極
14 …ソース引き出し電極
16a〜16e …(保持容量線の)延伸部
100 …表示部
110,112,114,116 …アクティブマトリクス基板
120 …対向基板
200 …表示制御回路
300 …ソースドライバ(データ信号線駆動回路)
302 …データ信号生成部
304 …出力部
400 …ゲートドライバ(走査信号線駆動回路)
500 …放電制御回路
600 …共通電極駆動回路(電位供給部)
Clc …液晶容量
Ccs …保持容量
Ep …画素電極
Ec …共通電極
SWa …第1のMOSトランジスタ
SWb …第2のMOSトランジスタ
SWb2 …第3のMOSトランジスタ
SWc …第2のMOSトランジスタ
SLi …ソースライン(データ信号線)(i=1,2,…,N)
GLj …ゲートライン(走査信号線)(j=1,2,…,2M)
CsL …保持容量線
GshLj…放電制御信号線(j=1,2,…,2M)
S(i) …データ信号(i=1,2,…,N)
G(j) …走査信号(j=1,2,…,2M)
Vcom …共通電位(対向電圧)
Csh …放電制御信号
Gsh …マトリクス基板用放電制御信号
Psh …放電制御パルス
Pw …画素データ書込パルス
Pb …黒電圧印加込パルス
Tsh …放電期間
Thd …画素データ保持期間(画素値保持期間)
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
<1.第1の実施形態>
<1.1 構成および動作>
本発明に係るアクティブマトリクス基板を使用した液晶表示装置の一例を第1の実施形態として説明する。図8は、本実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図9は、本実施形態におけるアクティブマトリクス基板110の回路構成の第1の例を示す等価回路図であり、このアクティブマトリクス基板110の一部(隣接4画素に相当する部分)101の電気的構成を示している。
この液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板110を用いたアクティブマトリクス型の表示部100と、データ信号線駆動回路としてのソースドライバ300と、走査信号線駆動回路としてのゲートドライバ400と、放電制御回路500と、共通電極駆動回路600と、ソースドライバ300、ゲートドライバ400、放電制御回路500および共通電極駆動回路600を制御するための表示制御回路200とを備えている。
上記液晶表示装置における表示部100は、液晶層を挟持する1対の電極基板からなり、各電極基板の外表面には偏光板が貼り付けられている。上記1対の電極基板の一方はアクティブマトリクス基板110である。図8および図9に示すように、このアクティブマトリクス基板110では、ガラス等の絶縁性基板上に、複数本(2M本)の走査信号線としてのゲートラインGL1〜GL2Mと、それらのゲートラインGL1〜GL2Mのそれぞれと交差する複数本(N本)のデータ信号線としてのソースラインSL1〜SLNと、それらのゲートラインGL1〜GL2MとソースラインSL1〜SLNとの交差点にそれぞれ対応して設けられた複数個(2M×N個)の画素回路と、複数本(2M本)の放電制御信号線GshL1〜GshL2Mとが形成されている。各画素回路は、対応する交差点を通過するゲートラインGLjにゲート端子が接続される共に当該交差点を通過するソースラインSLiにソース端子が接続されたスイッチング素子であるTFT(以下「画素TFT」という)10と、その画素TFT10のドレイン端子(電極)に接続された画素電極Epとからなる。
一方、上記1対の電極基板の他方は対向基板120と呼ばれ、ガラス等の透明な絶縁性基板上に全面にわたって共通電極Ecが形成されている。この共通電極Ecは、上記複数個(2M×N個)の画素回路に共通的に設けられている。そして、アクティブマトリクス基板110における各画素回路は、共通的に設けられた共通電極Ecおよび液晶層と共に画素形成部を構成し、この画素形成部では、画素電極Epと共通電極Ecとにより画素容量としての液晶容量Clcが形成されている。また、この画素容量に確実に電圧を保持すべく、液晶容量Clcに並列に保持容量Ccsが設けられる。すなわち、アクティブマトリクス基板110では、各ゲートラインGLjに平行に保持容量線CsLが配設されており、この保持容量線CsLと絶縁膜等を挟んで対向する画素電極Epとによって上記保持容量Ccsが形成されている。したがって、画素データとしてのデータ信号S(i)を書き込んで保持すべき容量(以下ではこの容量を「画素容量」と呼び、記号“Cp”で示すものとする)は、液晶容量Clcと補助容量Ccsとからなる。すなわち、これらの記号“Cp”、“Clc”、“Ccs”が容量値をも示すものとすると、Cp=Clc+Ccsとなる。
さらに本実施形態では、アクティブマトリクス基板110において、各ゲートラインGLj(j=1,2,…,2M)に沿って配設された放電制御信号線GshLjにゲート端子が接続された放電用スイッチング素子としてのTFT(以下「放電用TFT」という)12が形成されている。この放電用TFT12のソース端子は近傍の保持容量線CsLに接続されると共に、ドレイン端子は近傍のデータ信号線SLiに接続されており、各放電制御信号線GshLjにアクティブな信号(TFT12をオンさせる電圧)が与えられると、アクティブマトリクス基板110上の全てのデータ信号線が保持容量線CsLに短絡される。すなわち、この放電用TFT12は、各ソースラインSLiにつきゲートラインGLjの本数(2M)に等しい個数だけ存在し、各放電制御信号線GshLjにアクティブな信号が与えられると、各データ信号線SLi(i=1,2,…,N)は、M個の放電用TFT12を介してM本の保持容量線CsLに短絡される。
図8および図9に示すように、各画素形成部における画素電極Epには、後述のように動作するソースドライバ300およびゲートドライバ400により、表示すべき画像に応じた電位が与えられ、共通電極Ecには、共通電極駆動回路600から所定電位が共通電位Vcomとして与えられる(この共通電位Vcomは「対向電圧」または「共通電圧」とも呼ばれる)。これにより、画素電極Epと共通電極Ecとの間の電位差に応じた電圧が液晶に印加され、この電圧印加によって液晶層に対する光の透過量が制御されることで画像表示が行われる。ただし、液晶層への電圧印加によって光の透過量を制御するためには偏光板が使用され、例えば、本実施形態に係る液晶表示装置では、ノーマリブラックとなるように偏光板が配置される。なお、図8に示すように、共通電極Ecに与えられる共通電位Vcomは保持容量線CsLおよびソースドライバ300にも与えられる。
表示制御回路200は、外部の信号源から、表示すべき画像を表すデジタルビデオ信号Dvと、当該デジタルビデオ信号Dvに対応する水平同期信号HSYおよび垂直同期信号VSYと、表示動作を制御するための制御信号Dcとを受け取り、それらの信号Dv,HSY,VSY,Dcに基づき、そのデジタルビデオ信号Dvの表す画像を表示部100に表示させるための信号として、データスタートパルス信号SSPと、データクロック信号SCKと、放電制御信号Cshと、表示すべき画像を表すデジタル画像信号DA(ビデオ信号Dvに相当する信号)と、ゲートスタートパルス信号GSPと、ゲートクロック信号GCKと、ゲートドライバ出力制御信号GOEとを生成し出力する。より詳しくは、ビデオ信号Dvを内部メモリで必要に応じてタイミング調整等を行った後に、デジタル画像信号DAとして表示制御回路200から出力し、そのデジタル画像信号DAの表す画像の各画素に対応するパルスからなる信号としてデータクロック信号SCKを生成し、水平同期信号HSYに基づき1水平期間毎に所定期間だけハイレベル(Hレベル)となる信号としてデータスタートパルス信号SSPを生成し、垂直同期信号VSYに基づき1フレーム期間(1垂直走査期間)毎に所定期間だけHレベルとなる信号としてゲートスタートパルス信号GSPを生成し、水平同期信号HSYに基づきゲートクロック信号GCKを生成し、水平同期信号HSYおよび制御信号Dcに基づき放電制御信号Cshおよびゲートドライバ出力制御信号GOEを生成する。
上記のようにして表示制御回路200において生成された信号のうち、デジタル画像信号DAと放電制御信号Cshとデータスタートパルス信号SSPおよびデータクロック信号SCKとは、ソースドライバ300に入力され、ゲートスタートパルス信号GSPおよびゲートクロック信号GCKとゲートドライバ出力制御信号GOEとは、ゲートドライバ400に入力される。また、放電制御信号Cshは放電制御回路500にも入力される。
ソースドライバ300は、デジタル画像信号DAとデータスタートパルス信号SSPおよびデータクロック信号SCKに基づき、デジタル画像信号DAの表す画像の各水平走査線における画素値に相当するアナログ電圧としてデータ信号S(1)〜S(N)を1水平期間毎(1H毎)に生成し、これらのデータ信号S(1)〜S(N)をソースラインSL1〜SLNにそれぞれ印加する。
本実施形態では、液晶層への印加電圧の極性が1フレーム期間毎に反転されると共に各フレーム内においてnゲートライン毎(nは2以上)かつ1ソースライン毎にも反転されるようにデータ信号S(1)〜S(N)が出力される駆動方式すなわちnHドット反転駆動方式が採用されている。したがって、ソースドライバ300は、ソースラインSL1〜SLNへの印加電圧の極性をソースライン毎に反転させ、かつ、各ソースラインSLiに印加されるデータ信号S(i)の極性をn水平期間毎に反転させる。ここで、ソースラインへの印加電圧の極性反転の基準となる電位は、データ信号S(1)〜S(N)の直流レベル(直流成分に相当する電位)であり、この直流レベルは、一般的には共通電極Ecの直流レベルとは一致せず、各画素形成部におけるTFTのゲート・ドレイン間の寄生容量Cgdによる引き込み電圧ΔVdだけ共通電極Ecの直流レベルと異なる。ただし、寄生容量Cgdによる引き込み電圧ΔVdが液晶の光学的しきい値電圧Vthに対して十分に小さい場合には、データ信号S(1)〜S(N)の直流レベルは共通電極Ecの直流レベルに等しいとみなせるので、データ信号S(1)〜S(N)の極性すなわちソースラインへの印加電圧の極性は共通電極Ecの電位Vcomを基準としてn水平期間毎に反転すると考えてもよい。
図10は、本実施形態におけるソースドライバの構成を示すブロック図である。このソースドライバは、データ信号生成部302と出力部304とから構成されている。データ信号生成部302は、データスタートパルス信号SSPおよびデータクロック信号SCKに基づきデジタル画像信号DAから、ソースラインSL1〜SLNにそれぞれ対応するアナログ電圧信号d(1)〜d(N)を生成する。このデータ信号生成部302の構成は、従来のソースドライバと同様であるので説明を省略する。出力部304は、データ信号生成部302で生成されるアナログ電圧信号d(i)をインピーダンス変換し、データ信号S(i)として出力する(i=1,2,…,N)。
また、このソースドライバ300では、消費電力を低減するため及びnHドット反転駆動時のライン状の横筋ムラを改善するために、1水平期間毎に隣接ソースライン間が短絡されるチャージシェア方式が採用されている。このため、ソースドライバ300における出力部304は、図11に示すように構成されている。すなわち、この出力部304は、デジタル画像信号DAに基づき生成されたアナログ電圧信号d(1)〜d(N)を受け取り、これらのアナログ電圧信号d(1)〜d(N)をインピーダンス変換することによって、ソースラインSL1〜SLNで伝達すべき映像信号としてデータ信号S(1)〜S(N)を生成し、このインピーダンス変換のための電圧ホロワとしてN個の出力バッファ31を有している。各バッファ31の出力端子にはスイッチング素子としての第1のMOSトランジスタSWaが接続され、各バッファ31からのデータ信号S(i)は第1のMOSトランジスタSWaを介してソースドライバ300の出力端子から出力される(i=1,2,…,N)。また、ソースドライバ300の隣接する出力端子間は、スイッチング素子としての第2のMOSトランジスタSWbによって接続されている(これにより隣接ソースライン間が第2のMOSトランジスタSWbによって接続されることになる)。そして、表示制御回路200からチャージシェアの制御信号として放電制御信号Cshが入力され、この放電制御信号Cshは、上記の出力端子間の第2のMOSトランジスタSWbのゲート端子に与えられ、各バッファ31の出力端子に接続された第1のMOSトランジスタSWaのゲート端子には、インバータ33の出力信号すなわち放電制御信号Cshの論理反転信号が与えられる。
また、ソースドライバ300の出力部304は、スイッチング素子としての第3のMOSトランジスタSWb2を含み、この第3のMOSトランジスタSWb2のゲート端子にも放電制御信号Cshが与えられる。そして、共通電極Ecに与えられる共通電位Vcomが、この第3のMOSトランジスタSWb2を介して、いずれかのソースラインSL(i)に接続されるべきソースドライバの出力端子に接続されている(図11に示した例では、1番目のソースラインSL1に接続されるべき出力端子に接続されている)。
上記構成によれば、放電制御信号Cshが非アクティブ(ローレベル)のときには、第1のMOSトランジスタSWaがオンし(導通状態となり)、第2のMOSトランジスタSWbがオフする(遮断状態となる)ので、各バッファ31からのデータ信号は、第1のMOSトランジスタSWaを介してソースドライバ300から出力される。一方、放電制御信号Cshがアクティブ(ハイレベル)のときには、第1のMOSトランジスタSWaがオフし(遮断状態となり)、第2のMOSトランジスタSWbがオンする(導通状態となる)ので、各バッファ31からのデータ信号は出力されず(すなわちデータ信号S(1)〜S(N)のソースラインSL1〜SLNへの印加は遮断され)、表示部100における隣接ソースラインが、第2のMOSトランジスタSWbを介して短絡される。このとき、ソースラインSL1に第3のMOSトランジスタSWb2を介して共通電位Vcomが与えられる。なお、図9の構成からわかるように、このときにはアクティブマトリクス基板110内の放電用TFT12によっても各ソースラインSL1〜SLNに共通電位Vcomが与えられる。
本構成におけるソースドライバ300では、図12(A)に示すように、n水平期間(nH)毎、ここではn=2である2水平期間(2H)毎に極性の反転する映像信号としてアナログ電圧信号d(i)が生成され、表示制御回路200では、図12(B)に示すように、各アナログ電圧信号d(i)の1水平ブランキング期間程度の短い期間Tshだけハイレベル(Hレベル)となる放電制御信号Cshが生成される。この放電制御信号CshがHレベルとなる期間は、電荷再分配のために隣接データ信号線が短絡される期間であり、「チャージシェア期間」と呼ばれる。一方、アクティブマトリクス基板110では、この期間Tshにおいて各ソースラインSL1〜SLNが放電用TFT12を介して保持容量線CsLに短絡され、各ソースラインSL1〜SLNの配線容量に蓄積された電荷(以下、便宜上「各ソースラインSL1〜SLNの蓄積電荷」という)が放電される。そこで以下では、この期間Tshを「放電期間」と呼ぶものとする。
上記のように、ソースドライバ300では、放電制御信号Cshがローレベル(Lレベル)のときに、各アナログ電圧信号d(i)がデータ信号S(i)として出力され、放電制御信号CshがHレベルのときに、データ信号S(1)〜S(N)のソースラインSL1〜SLNへの印加が遮断されると共に隣接ソースラインが互いに短絡される。本構成では、nHドット反転駆動方式が採用されていることから隣接ソースラインの電圧は互いに逆極性であるため、各データ信号S(i)の値すなわち各ソースラインSLiの電圧は、放電期間(チャージシェア期間)Tshにおいて、正極性と負極性の間の或る中間電位に向かって変化する。また、この放電期間Tshでは、上記のように、各ソースラインSL1〜SLNに共通電位Vcomが与えられるので、結局、各データ信号S(i)の値すなわち各ソースラインSLiの電圧は共通電位Vcomに等しくなる。
本液晶表示装置では、各データ信号S(i)は、データ信号S(i)の直流レベルVSdcを基準として極性が反転し、この直流レベルVSdcは共通電位Vcomに近い値である。そして図12(F)に示すように、各データ信号S(i)は、放電期間Tshにおいて、チャージシェア動作および共通電位Vcomへの短絡動作により、共通電位Vcomに等しくなる(すなわちデータ信号S(i)の直流レベルVSdcにほぼ等しくなる)。ただし、ここでは理想的なデータ信号波形を記載しており、実際には後述する放電制御信号線GshLjに接続された放電用TFT12の動作により、後述の図14に示すようにソースラインの電位Vsが、放電期間Tsh内に共通電位Vcomに到達することが可能となる。ちなみに、データ信号の極性反転時に隣接ソースラインを短絡することで各ソースラインの電圧をデータ信号S(i)の直流レベルVSdcに等しくするという構成は、図11に示した構成に限定されるものではない。
ゲートドライバ400は、ゲートスタートパルス信号GSPおよびゲートクロック信号GCKと、ゲートドライバ出力制御信号GOEとに基づき、各データ信号S(1)〜S(N)を各画素形成部(の画素容量Cp)に書き込むために、デジタル画像信号DAの各フレーム期間(各垂直走査期間)においてゲートラインGL1〜GL2Mをほぼ1水平期間ずつ順次選択する。すなわち、ゲートドライバ400は、図12(C)および図12(D)に示すような画素データ書込パルスPwを含む走査信号G(1)〜G(2M)をゲートラインGL1〜GL2Mにそれぞれ印加する。これにより、パルスPwが印加されているゲートラインGLjは選択状態となり、選択状態のゲートラインGLjに接続された画素TFT10がオン状態となる(非選択状態のゲートラインに接続された画素TFT10はオフ状態となる)。ここで、画素データ書込パルスPwは水平期間(1H)のうち表示期間に相当する有効走査期間でHレベルとなる。
この画素データ書き込みパルスPwによって或る画素TFT10がオン状態である間、当該画素TFT10のソース端子に接続されたソースラインSLiの電位が当該画素TFT10を介して画素電極Epに与えられる。これにより、ソースラインSLiの電圧としてのデータ信号S(i)が当該画素電極Epに対応する画素容量Cpに書き込まれる。その後、当該画素TFT10がオフ状態になると、その画素容量Cpに書き込まれた電圧は、当該画素TFT10に接続されたゲートラインGLjに次の画素データ書き込みパルスPwが印加されるまで(ゲートラインGLjの次の選択まで)、画素データとして当該画素容量Cpに保持される。
放電制御回路500は、表示制御回路200からの放電制御信号Cshに基づき、図12(E)に示すような放電制御パルスPshを含むマトリクス基板用放電制御信号Gshを生成し、これを各放電制御信号線GshL1〜GshL2Mに印加する。これにより、放電期間Tshにおいて、放電制御信号線GshL1〜GshL2Mが一括選択され、全ての放電用TFT12がオン状態となる。ここで、放電制御パルスPshは1水平期間(1H)のうちブランキング期間に相当する放電期間Tsh内でHレベルとなる。
共通電極駆動回路600は、表示制御回路200の制御の下に、所定の固定電位である共通電位Vcomを、対向基板120における共通電極Ecに与えると共に、アクティブマトリクス基板110上の保持容量線CsLにも与える。したがって、この共通電極駆動回路600は、保持容量線駆動回路としての役割も有している。すなわち、この共通電極駆動回路600は、共通電極Ecに第1の所定電位として共通電位Vcomを与えると共に保持容量線CsLに第2の所定電位として共通電位Vcomを与える電位供給部として機能している。なお、本実施形態では第1の所定電位と第2の所定電位とは同一であるが、後述のように、第1の所定電位と第2の所定電位とは異なっていてもよい。
<1.2 効果>
図13は、チャージシェア方式が採用された従来の2Hドット反転駆動の液晶表示装置におけるアクティブマトリクス基板の動作を示す詳細な信号波形図である。この従来の液晶表示装置では、各ソースラインSLiの電位Vsは、チャージシェア期間Tsh内に中間電位VSdcに達しないことから、極性反転の単位である2ラインのうちの1ライン目の画素容量の充電量と2ライン目の画素容量の充電量とに差が生じ、この差が輝度差となって現れ、ライン状の横筋ムラが視認されることがある。
これに対し本実施形態では、上記チャージシェア期間に相当する放電期間Tshの間は、ソースドライバ300の出力部304(図11等参照)におけるチャージシェア動作および共通電位Vcomへの短絡動作に加え、アクティブマトリクス基板110において各放電制御信号線GshLjに接続された放電用TFT12によって各ソースラインSL1〜SLNがその近傍の保持容量線CsLに短絡される。これにより、各ソースラインSL1〜SLNの蓄積電荷が放電され、図14に示すように、放電期間Tshに各ソースラインSLiの電位Vsが共通電位Vcomに到達するので、横筋ムラの発生を抑制することができる。すなわち、このようなアクティブマトリクス基板110における放電動作によって各ソースラインSLiの電位Vsが従来よりも短い時間で共通電位Vcomに到達するので、液晶表示装置の大型化や高解像度化が進み駆動周波数が上昇しても、画素容量における充電量の差や充電不足による表示品質の低下を抑制することができる。
また、本実施形態では、放電用TFT12が画素毎に存在し、その放電用TFT12をオンおよびオフするための放電制御信号線GshLjが1画素行毎に存在することから、これらの放電用TFT12や放電制御信号線GshLjの配置は、アクティブマトリクス基板110によって形成されるべき画像の画素配置に整合しており、放電用TFT12や放電制御信号線GshLjの追加によって画素配置の規則性が乱されることもない。
<1.3 アクティブマトリクス基板のパターン構成>
次に、図1〜図7を参照して、上記実施形態に係る液晶表示装置を実現するためのアクティブマトリクス基板110のパターン構成について説明する。
図1は、本実施形態におけるアクティブマトリクス基板110のパターン構成の第1の例を示す平面図であって、6画素に相当する部分のパターン構成を示している。ゲートラインGLjとソースラインSLiの交差部近傍に画素TFT10が設けられている(i=1,2,…,N;j=1,2,…,2M)。この例では、ゲートラインGLjが画素TFT10のゲート電極(端子)10gを兼ねており、画素TFT10のソース電極(端子)10sはソースラインSLiに接続され、ドレイン電極(端子)10dは、層間絶縁膜に設けられたコンタクトホール11を介して画素電極Epに接続されている。
また、ゲートラインGLjに沿うように放電制御信号線GshLjが配置され、放電制御信号線GshLjの近傍には放電用TFT12が設けられている。この放電用TFT12のゲート電極(端子)12gは、放電制御信号線GshLjに接続されており、その放電用TFT12のソース電極(端子)12sは、ソース引き出し電極14およびコンタクトホール15を介して保持容量線CsLに接続されており、そのドレイン電極(端子)12dは近傍のソースラインSLiに接続されている。この放電制御信号線GshLjは表示領域内に複数設けられることが好ましく、既述のように、本例ではゲートラインGLjと同数だけ設けられている。
図1の例では、放電用TFT12のソース電極12sおよびドレイン電極12dにそれぞれ接続されているソース引き出し電極14およびドレイン引き出し電極13は、放電制御信号線GshLjと重ならない。このようにすれば、放電用TFT12のチャネル部で膜残り欠陥等により放電用TFT12が常時導通状態となった場合(TFT12の短絡故障の場合)に、レーザ照射等によりソース引き出し電極14またはドレイン引き出し電極13を分断することで当該短絡故障の修正が可能となる。また、放電制御信号線GshLjとソースラインSLiとが短絡する確率を低減することができる。
図2は、本実施形態に係るアクティブマトリクス基板110のパターン構成の第2の例を示す平面図であって、2画素に相当する部分のパターン構成を示している。図3は、図2のA−A線における断面図である。この第2の例における構成要素のうち第1の例の構成要素と同一または対応するものについては同一の参照符号を付すものとし、以下では同一部分の説明を省略する。
この第2の例では、ゲートラインGLj(j=1,2,…,2M)に平行であって画素電極Epの中央を通過するように配設された保持容量線CsLが、各画素回路において、画素電極Epの外縁部に沿ってソースラインSLiに平行に延びる4つの延伸部16a〜16dを有している。これらの延伸部16a〜16dは、画素電極Epに対するソースラインSL1,SL2の電位変化の影響を抑制するためのシールド電極として機能する。これら4つの延伸部16a〜16dのうち放電制御信号線GshLjに向かう延伸部16b,16cの両端部は、コンタクトホール15を介してソース引き出し電極14によって互いに接続され、そのソース引き出し電極14は放電用TFT12のソース電極12sに接続されている。
すなわち、図3に示すように、透明性絶縁基板としてのガラス基板20上に保持容量線CsLの延伸部16b,16cとシリコンナイトライド(SiNx)等からなるゲート絶縁膜22が順に形成されており、その上に形成されたソース引き出し電極14が、ゲート絶縁膜22に設けられたコンタクトホール15を介して保持容量線CsLの延伸部16b,16cと電気的に接続されている。このソース引き出し電極14の上には、シリコンナイトライド等からなるパッシベーション膜としての層間絶縁膜24およびアクリル系感光性樹脂等からなる層間絶縁膜26が順に形成されており、更にその上にITO(Indium Tin Oxide)等からなる透明性電極として画素電極Epが形成されている。
また図2に示すように、この第2の例では、放電制御信号線GshLjが放電用TFT12のゲート電極(端子)を兼ねており、この放電用TFT12は、絶縁層を介して放電制御信号線GshLjに覆われている。アクティブマトリクス基板の製造時の歩留まりの点では、放電用TFT12とそのソース引き出し電極およびドレイン引き出し電極が放電制御信号線GshLjと重ならない上記第1の例が有利であるが、開口率の点ではこの第2の例が有利である。
図4は、本実施形態に係るアクティブマトリクス基板110のパターン構成の第3の例を示す平面図であり、2画素に相当する部分のパターン構成を示している。図5は、図4のB−B線における断面図である。この第3の例における構成要素のうち第1または第2の例の構成要素と同一または対応するものについては同一の参照符号を付すものとし、以下では同一部分についての詳しい説明を省略する。
この第3の例においても、保持容量線CsLは、上記第2の例と同様に各画素回路において4つの延伸部16a〜16dを有している。そして、これらの延伸部16a〜16dのうち放電制御信号線GshLjに向かう延伸部16b,16cの両端部は、コンタクトホール15を介してソース引き出し電極14によって互いに接続され、そのソース引き出し電極14は放電用TFT12のソース電極12sに接続されている。しかし、上記第2の例とは異なり、延伸部16b,16cの端部とソース引き出し電極14とを接続するためのコンタクトホール15を覆うように透明導電膜28が形成されており、この透明導電膜28は導通電極として機能する。すなわち、上記延伸部16b,16cのそれぞれは、コンタクトホール15において、ソース引き出し電極14と直接に接続されるのではなく、この透明導電膜28を介してソース引き出し電極14と接続されている(図5)。この透明導電膜28は、ITO(Indium Tin Oxide)等からなる画素電極Epと同一のマスクを用いて作製される。
すなわち、図5に示すように、透明性絶縁基板としてのガラス基板20上に保持容量線CsLの延伸部16b,16cとシリコンナイトライド(SiNx)等からなるゲート絶縁膜22が順に形成されており、その上にソース引き出し電極14、シリコンナイトライド等からなるパッシベーション膜としての層間絶縁膜24、およびアクリル系感光性樹脂等からなる層間絶縁膜26が順に形成されている。そして、層間絶縁膜24,26やゲート絶縁膜22に設けられたコンタクトホール15に形成された透明電電膜28を介して、ソース引き出し電極14と保持容量線CsLの延伸部16b,16cとが電気的に接続されている。
このような第3の例は、上記第2の例と同様の利点に加えて、保持容量線CsL(の延伸部16b、16c)とソース引き出し電極14とが、画素電極Epと同時に形成される透明導電膜28を介して電気的に接続されるので、第2の例に比べて製造工程が簡略化できるという利点を有している。すなわち、画素TFT10のドレイン電極10dと画素電極Epとの電気的接続のための工程において、同時に、保持容量線CsL(の延伸部16b、16c)とソース引き出し電極14との電気的接続を実現することができる。
図6は、本実施形態に係るアクティブマトリクス基板110のパターン構成の第4の例を示す平面図であり、2画素に相当する部分のパターン構成を示している。この第4の例における構成要素のうち第1または第2の例の構成要素と同一または対応するものについては同一の参照符号を付すものとし、以下では同一部分についての詳しい説明を省略する。
この第4の例では、上記第2の例と同様、画素電極Epの電位に対するソースラインSL1,SL2の電位変化の影響を抑制すべく、保持容量線CsLが、各画素回路において、画素電極Epの外縁部に沿ってソースラインSLiに平行に延びる4つの延伸部16a〜16dを有している。これらの延伸部16a〜16dのうちゲートラインGLjに向かって延びる延伸部16a,16dは、画素電極Epの外縁に沿ってゲートラインGLjに平行に延びる電極(以下「水平延伸部」という)16eによって互いに接続され、この水平延伸部16eと共に保持容量線CsLに一体化したパターンとして形成されている。この水平延伸部16eは、画素電極Epの電位に対するゲートラインGLjの電位変化の影響を抑制するためのシールド電極として機能する。また、放電制御信号線GshLjに向かう延伸部16b,16cの両端部は、上記第2の例と同様、コンタクトホール15を介してソース引き出し電極14によって互いに接続され、そのソース引き出し電極14は放電用TFT12のソース電極12sに接続されている。この第4の例では、このようにして画素電極Epの外縁部に沿って形成された保持容量線CsLの5つの延伸部16a〜16eとソース引き出し電極14とによって環状の構造体が構成されている。
なお、上記のように保持容量線CsLは水平延伸部16eを有することから、画素TFT10のドレイン電極10dは、ドレイン引き出し電極18およびコンタクトホール11を介して画素電極Epの中央部で当該画素電極Epに接続されている。また、ドレイン引き出し電極18は、この接続箇所において保持容量線CsLと対向する部分19を有しており、この部分19が保持容量電極として絶縁膜を介して保持容量線CsLと対向することにより保持容量Ccsが形成されている。
図7は、本実施形態に係るアクティブマトリクス基板110のパターン構成の第5の例を示す平面図であり、2画素に相当する部分のパターン構成を示している。この第5の例における構成要素のうち第1または第2の例の構成要素と同一または対応するものについては同一の参照符号を付すものとし、以下では同一部分についての詳しい説明を省略する。
この第5の例では、ゲートラインGLjに平行であって画素電極Epの中央を通過するように配設された保持容量線CsLが、コンタクトホール15を介して放電用TFT12のソース引き出し電極14と電気的に接続されている。この放電用TFT12は、放電制御信号線GshLjの近傍に設けられていて、そのゲート電極(端子)12gは、放電制御信号線GshLjに接続されている。また、この放電用TFT12には2つのドレイン電極が設けられており、一方のドレイン電極は第1のドレイン引き出し電極12d1を介して、この放電用TFT12を挟む2つのソースラインのうちの一方のソースラインSLiに接続され、他方のドレイン電極は第2のドレイン引き出し電極12d2を介して、当該2つのソースラインのうちの他方ソースラインSLi+1に接続されている(i=1,2,…,N−1)。
なお、この第5の例では、画素電極Epが放電制御信号線GshLjおよび放電用TFT12と重なっている。このパターン構成は、画素領域を広くすることができるので、開口率の向上に有効である。ただし、放電用TFT12に接続されている各ソースライン(およびソース引き出し電極12d1,12d2)と画素電極Epとの間の寄生容量を低減するという観点から、画素電極Epと放電用TFT12の間には数μmの厚みを有する層間絶縁膜を有することが望ましい。この層間絶縁膜としては、例えばアクリル系樹脂やSOG (Spin-on-Glass)材料からなる有機膜や、それら有機膜とシリコンナイトライド(SiNx)等との積層構造が用いられる。
アクティブマトリクス基板110の等価回路は、既述の第1〜第4の例の場合は図9に示したような構成となるが、この第5の例の場合には図15に示すような構成となる。すなわち、第5の例では、隣接する2つのソースラインSLi,SLi+1(i=1,2,…,N−1)が、2つのドレイン電極を有する上記放電用TFT12に相当する第1TFT121および第2TFT122によって互いに接続され、各ソースラインSLi(i=1,2,…,N)は、保持容量線CsLに、第1TFT121を介して接続されると共に第2TFT122を介しても接続されている。このような構成によれば、放電期間Tshにおける各ソースラインSL1〜SLNの蓄積電荷の移動が促進され、各ソースラインSL1〜SLNの電位Vsは、第1〜第4の例よりも短い時間で共通電位Vcomに到達する。これにより、本実施形態の効果、すなわち、液晶表示装置の大型化や高解像度化が進み駆動周波数が上昇しても画素容量における充電量の差や充電不足による表示品質の低下を抑制することができるという効果を更に高めることができる。
<1.4 ソースドライバの他の構成例>
図11に示した構成では、ソースドライバ300の出力部304は、スイッチング素子としてのN個の第1のMOSトランジスタSWa、(N−1)個の第2のMOSトランジスタSWbおよび第3のMOSトランジスタSWb2と、インバータ33とからなるスイッチ回路を含んでおり、このスイッチ回路によりチャージシェア動作および共通電位Vcomへの短絡動作が実現されている。しかし、ソースドライバ300の出力部304の構成は、図11に示した構成(以下「第1の構成例」という)に限定されるものではなく、例えば図16に示す構成または図17に示す構成であってもよい。
図16は、ソースドライバ300の出力部304の第2の構成例を示す回路図である。この構成例による出力部304における構成要素のうち第1の構成例におけるものと同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
本構成例による出力部304も、第1の構成例と同様、各ソースラインSLi(i=1〜N)に対しスイッチング素子としての第2のMOSトランジスタSWcが1個ずつ設けられている。しかし、第1の構成例では、隣接ソースライン間に1個ずつ第2のMOSトランジスタSWbが挿入されるようにスイッチ回路が構成されるのに対し、本構成例では、ソースドライバ300がその外部から共通電圧Vcomを受け取るための入力端子(以下「共通電圧入力端子」という)と各ソースラインSLiとの間に1個ずつ第2のMOSトランジスタSWcが挿入されるようにスイッチ回路が構成される。すなわち本構成例では、各ソースラインSLiに接続されるべきソースドライバの出力端子は、これら第2のMOSトランジスタSWcのいずれか1つを介して共通電圧入力端子に接続されている。そして、これら第2のMOSトランジスタSWcのゲート端子のいずれにも放電制御信号Cshが与えられる。
上記のような第2の構成例によっても、第1の構成例と同様、放電制御信号Cshに基づき、放電期間Tsh以外(の有効走査期間)では、データ信号生成部302で生成されたアナログ電圧信号d(1)〜d(N)がバッファ31を介してデータ信号S(1)〜S(N)として出力されてソースラインSL1〜SLNに印加され、放電期間Tshでは、データ信号S(1)〜S(N)のソースラインSL1〜SLNへの印加が遮断されると共に全ソースラインSL1〜SLNに共通電位Vcomが与えられる。しかも、この第2の構成例によれば、放電期間Tshにおいて各ソースラインSLi(i=1〜N)には、1つのMOSトランジスタSWcのみを介して共通電位Vcomが与えられる。
図17は、ソースドライバ300の出力部304の第3の構成例を示す回路図である。この第3の構成例は、通常のチャージシェア方式の構成に相当するものであり、スイッチング素子としての第3のMOSトランジスタSWb2が削除され、共通電位Vcomが供給されない点を除けば、第1の構成例(図11)と同様である。この構成例による出力部304における構成要素のうち第1の構成例におけるものと同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
このような構成によれば、放電期間Tshにおいてソースドライバ300からはソースラインSL1〜SLNに共通電位Vcomが与えられないが、アクティブマトリクス基板110において放電期間Tshに各ソースラインSL1〜SLNに対し共通電位Vcomが与えられる(図9等参照)。したがって、この第3の構成例によっても、各ソースラインSL1〜SLNの電位を従来よりも短時間で共通電位Vcomに到達させることができる。
<2.第2の実施形態>
本発明は、表示部100の上半分と下半分を別個の駆動回路で駆動する方式(以下「上下分割駆動方式」)の液晶表示装置にも適用可能である。以下、本発明に係るアクティブマトリクス基板を使用したこのような液晶表示装置の一例を第2の実施形態として説明する。
図18は、本実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。この液晶表示装置のアクティブマトリクス基板112では、各ソースラインは、中央で電気的に互いに分離された上部ソースラインSLi(上)と下部ソースラインSLi(下)からなる。このアクティブマトリクス基板112の他の構成は、上記第1の実施形態におけるアクティブマトリクス基板110と同様である。したがって、このアクティブマトリクス基板112の画素回路の構成も、第1の実施形態におけるアクティブマトリクス基板110の画素回路と同様であり、隣接4画素に相当する部分101の等価回路は図9に示す通りである。
アクティブマトリクス基板112の各ソースラインが上記のように上下に分離されていることに対応して、ソースドライバは、上部ソースラインSL1(上)〜SLN(上)を駆動する上部ソースドライバ300aと、下部ソースラインSL1(下)〜SLN(下)を駆動する下部ソースドライバ300bとからなる。また、ゲートドライバは、上部ソースラインSL1(上)〜SLN(上)と交差するM本のゲートラインGL1〜GLMを駆動する上部ゲートドライバ400aと、下部ソースラインSL1(下)〜SLN(下)と交差するM本のゲートラインGLM+1〜GL2Mを駆動する下部ゲートドライバ400bとからなる。そして、放電制御回路は、上部ソースラインSL1(上)〜SLN(上)と交差するM本の放電制御信号線GshL1〜GshLMにマトリクス基板用放電制御信号Gshを印加する上部放電制御回路500aと、下部ソースラインSL1(下)〜SLN(下)と交差するM本の放電制御信号線GshLM+1〜GshL2Mにマトリクス基板用放電制御信号Gshを印加する下部放電制御回路500bとからなる。
また、表示制御回路200は、ソースドライバに供給されるべきデジタル画像信号として、上部ソースドライバ300aに供給される上部デジタル画像信号DAaと、下部ソースドライバ300bに供給される下部デジタル画像信号DAbとを生成し、ゲートドライバに供給されるべきゲートスタートパルス信号として、上部ゲートドライバ400aに供給される上部ゲートスタートパルス信号GSPaと、下部ゲートドライバ400bに供給される下部ゲートスタートパルス信号GSPbとを生成する。上部ソースドライバ300aは、上部ソースラインSL1(上)〜SLN(上)に印加すべきデータ信号Sa(1)〜Sa(N)を上部デジタル画像信号DAaを用いて生成し、下部ソースドライバ300bは、下部ソースラインSL1(下)〜SLN(下)に印加すべきデータ信号Sb(1)〜Sb(N)を下部デジタル画像信号DAbを用いて生成する。上部ゲートドライバ400aは、ゲートラインGL1〜GLMに印加すべき走査信号G(1)〜G(M)を上部ゲートスタートパルスGSPaを用いて生成し、下部ゲートドライバ400bは、ゲートラインGLM+1〜GL2Mに印加すべき走査信号G(M+1)〜G(2M)を下部ゲートスタートパルスGSPbを用いて生成する。この液晶表示装置における上記以外の構成は、第1の実施形態と同様であるので、同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。
上記のような構成の液晶表示装置においても、放電期間Tshの間は、上部および下部ソースドライバ300a,300bにおけるチャージシェア動作(および共通電位Vcomへの短絡動作)に加え、アクティブマトリクス基板112において各放電制御信号線GshLjに接続された放電用TFT12によって各ソースラインSL1〜SLNが近傍の保持容量線CsLに短絡されるので、上記第1の実施形態と同様の効果が得られる。
<3.第3の実施形態>
次に、黒表示期間の挿入(黒挿入)により表示をインパルス化する方式を採用した本発明に係る液晶表示装置の一例を、本発明の第3の実施形態として説明する。本実施形態に係る液晶表示装置の全体的な構成は、上記第1の実施形態に係る液晶表示装置と同様であって図8に示す通りであり、同一または対応する部分には同一の参照符号を付すものとし、詳しい説明を省略する。本実施形態ではゲートドライバの内部構成が上記第1の実施形態におけるゲートドライバ400等の通常のゲートドライバと相違する。そこで以下では、本実施形態につきゲートドライバを中心に説明する。
本実施形態におけるゲートドライバは、ゲートスタートパルス信号GSPおよびゲートクロック信号GCKと、ゲートドライバ出力制御信号GOEr(r=1,2,…,q)とに基づき、各データ信号S(1)〜S(N)を各画素形成部(の画素容量Cp)に書き込むために、デジタル画像信号DAの各フレーム期間においてゲートラインGL1〜GLMをほぼ1水平期間(有効走査期間)ずつ順次選択すると共に、後述の黒挿入のために、表示制御回路200からの放電制御信号CshがHレベルとなる1水平期間毎の放電期間Tshのうち各走査信号線GLjにつき予め選ばれた放電期間Tsh内において所定期間(後述の図20に示す黒電圧印加パルスPbに相当する期間)だけゲートラインGLjを選択する(j=1〜2M)。
図19(A)(B)は、ゲートドライバ400の一構成例を示すブロック図である。この構成例によるゲートドライバ400は、シフトレジスタを含む複数個(q個)の部分回路としてのゲートドライバ用IC(Integrated Circuit)チップ411,412,…,41qからなる。
各ゲートドライバ用ICチップは、図19(B)に示すように、シフトレジスタ40と、当該シフトレジスタ40の各段に対応して設けられた第1および第2のANDゲート41,43と、第2のANDゲート43の出力信号g1〜gpに基づき走査信号G1〜Gpを出力する出力部45とを備え、外部からスタートパルス信号SPi、クロック信号CKおよび出力制御信号OEを受け取る。スタートパルス信号SPiはシフトレジスタ40の入力端に与えられ、シフトレジスタ40の出力端からは、後続のゲートドライバ用ICチップに入力されるべきスタートパルス信号SPoを出力する。また、第1のANDゲート41のそれぞれにはクロック信号CKの論理反転信号が入力され、第2のANDゲート43のそれぞれには出力制御信号OEの論理反転信号が入力される。そして、シフトレジスタ40の各段の出力信号Qk(k=1〜p)は、当該段に対応する第1のANDゲート41に入力され、当該第1のANDゲート41の出力信号は当該段に対応する第2のANDゲート43に入力される。
本構成例によるゲートドライバは、図19(A)に示すように、上記構成の複数(q個)のゲートドライバ用ICチップ411〜41qが縦続接続されることによって実現される。すなわち、ゲートドライバ用ICチップ411〜41q内のシフトレジスタ40が1つのシフトレジスタを形成するように(以下、このように縦続接続によって形成されるシフトレジスタを「結合シフトレジスタ」という)、各ゲートドライバ用ICチップ内のシフトレジスタの出力端(スタートパルス信号SPoの出力端子)が次のゲートドライバ用ICチップ内のシフトレジスタの入力端(スタートパルス信号SPiの入力端子)に接続される。ただし、先頭のゲートドライバ用ICチップ411内のシフトレジスタの入力端には、表示制御回路200からゲートスタートパルス信号GSPが入力され、最後尾のゲートドライバ用ICチップ41q内のシフトレジスタの出力端は外部と未接続となっている。また、表示制御回路200からのゲートクロック信号GCKは、各ゲートドライバ用ICチップ411〜41qにクロック信号CKとして共通に入力される。一方、表示制御回路200において生成されるゲートドライバ出力制御信号GOEは第1〜第qのゲートドライバ出力制御信号GOE1〜GOEqからなり、これらのゲートドライバ出力制御信号GOE1〜GOEqは、ゲートドライバ用ICチップ411〜41qに出力制御信号OEとしてそれぞれ個別に入力される。
次に、図20を参照しつつ上記構成例によるゲートドライバの動作について説明する。表示制御回路200は、図20(A)に示すように、画素データ書込パルスPwに対応する期間Tspwと3個の黒電圧印加パルスPbに対応する期間TspbwだけHレベル(アクティブ)となる信号をゲートスタートパルス信号GSPとして生成すると共に、図20(B)に示すように、1水平期間(1H)毎に所定期間だけHレベルとなるゲートクロック信号GCKを生成する。このようなゲートスタートパルス信号GSPおよびゲートクロック信号GCKが図19(A)のゲートドライバに入力されると、先頭のゲートドライバ用ICチップ411のシフトレジスタ40の初段の出力信号Q1として、図20(C)に示すような信号が出力される。この出力信号Q1は、各フレーム期間において、画素データ書込パルスPwに対応する1個のパルスPqwと、3個の黒電圧印加パルスPbに対応する1個のパルスPqbwとを含み、これらの2個のパルスPqwとPqbwとの間は所定期間Thdだけ離れている。このような2個のパルスPqwおよびPqbwがゲートクロック信号GCKに従ってゲートドライバ内の結合シフトレジスタを順次転送されていく。それに応じて結合シフトレジスタの各段から、図20(C)に示すような波形の信号が1水平走査期間(1H)ずつ順次ずれて出力される。
また、表示制御回路200は、既述のように、ゲートドライバを構成するゲートドライバ用ICチップ411〜41qに与えるべきゲートドライバ出力制御信号GOE1〜GOEqを生成する。ここで、r番目のゲートドライバ用ICチップ41rに与えるべきゲートドライバ出力制御信号GOErは、当該ゲートドライバ用ICチップ41r内のシフトレジスタ40のいずれかの段から画素データ書込パルスPwに対応するパルスPqwが出力されている期間では、画素データ書込パルスPwの調整のためにゲートクロック信号GCKのパルス近傍の所定期間TadでHレベルとなることを除きLレベルとなり、それ以外の期間では、ゲートクロック信号GCKがHレベルからLレベルに変化した直後の所定期間ToeだけLレベルとなることを除きHレベルとなる。ただし、この所定期間Toeは、いずれかの放電期間Tshに含まれるように設定される。例えば、先頭のゲートドライバ用ICチップ411には、図20(D)に示すようなゲートドライバ出力制御信号GOE1が与えられる。なお、画素データ書込パルスPwの調整のためにゲートドライバ出力制御信号GOE1〜GOEqに含まれるパルス(これは上記所定期間TadでHレベルとなることに相当し、以下「書込期間調整パルス」という)は、必要な画素データ書込パルスPwに応じて、ゲートクロック信号GCKの立ち上がりよりも早く立ち上がったり、ゲートクロック信号GCKの立ち下がりよりも遅く立ち下がったりする。また、このような書込期間調整パルスを使用せずに、ゲートクロック信号GCKのパルスだけで画素データ書込パルスPwを調整するようにしてもよい。
各ゲートドライバ用ICチップ41r(r=1〜q)では、上記のようなシフトレジスタ40各段の出力信号Qk(k=1〜p)、ゲートクロック信号GCKおよびゲートドライバ出力制御信号GOErに基づき、第1および第2のANDゲート41,43により、内部走査信号g1〜gpが生成され、それらの内部走査信号g1〜gpが出力部45でレベル変換されて、ゲートラインに印加すべき走査信号G1〜Gpが出力される。これにより、図20(E)(F)に示すように、ゲートラインGL1〜GLMには、順次画素データ書込パルスPwが印加されると共に、各ゲートラインGLj(j=1〜2M)では、画素データ書込パルスPwの印加終了時点(立ち下がり時点)から所定期間Thdだけ経過した時点で、黒電圧印加パルスPbが印加され、その後、1水平期間(1H)間隔で2個の黒電圧印加パルスPbが印加される。このようにして3個の黒電圧印加パルスPbが印加された後は、次のフレーム期間の画素データ書込パルスPwが印加されるまでLレベルが維持される。
次に図21を参照しつつ、本実施形態における上記のソースドライバ300およびゲートドライバ400による表示部100(図8、図9)の駆動について説明する。表示部100における各画素形成部では、それに含まれるTFT10のゲート端子に接続されるゲートラインGLjに画素データ書込パルスPwが印加されることにより、当該TFT10がオンし、当該TFT10のソース端子に接続されるソースラインSLiの電圧がデータ信号S(i)の値として当該画素形成部に書き込まれる。すなわちソースラインSLiの電圧が画素容量Cpに保持される。その後、当該ゲートラインGLjは黒電圧印加パルスPbが現れるまでの期間Thdは非選択状態となるので、当該画素形成部に書き込まれた電圧がそのまま保持される。
黒電圧印加パルスPbは、その非選択状態の期間(以下「画素データ保持期間」という)Thdの後の放電期間TshにゲートラインGLjに印加される。既述のように放電期間Tshでは、各データ信号S(i)の値すなわち各ソースラインSLiの電圧は、データ信号S(i)の直流レベルにほぼ等しくなる(すなわち黒電圧となる)。したがって、当該ゲートラインGLjへの黒電圧印加パルスPbの印加により、当該画素形成部の画素容量Cpに保持される電圧は、黒表示に対応する電圧(黒電圧)に向かって変化する。しかし、黒電圧印加パルスPbのパルス幅は短いので、画素容量Cpにおける保持電圧を確実に黒電圧にするために、図21(D)(E)に示すように、各フレーム期間において1水平走査期間(1H)間隔で3個の黒電圧印加パルスPbが続けて当該ゲートラインGLjに印加される。これにより、当該ゲートラインGLjに接続される画素形成部によって形成される画素の輝度(画素容量での保持電圧によって決まる透過光量)L(j,i)は、図21(H)に示すように変化する。
したがって、各ゲートラインGLjに接続される画素形成部に対応する1表示ラインにおいて、画素データ保持期間Thdではデジタル画像信号DAに基づく表示が行われ、その後に上記3個の黒電圧印加パルスPbが印加されてから次に当該ゲートラインGLjに画素データ書込パルスPwが印加される時点までの期間Tbkでは黒表示が行われる。このようにして、黒表示の行なわれる期間(以下「黒表示期間」という)Tbkが各フレーム期間に挿入されることにより、液晶表示装置による表示のインパルス化が行われる。
図21(D)(E)からもわかるように、画素データ書込パルスPwの現れる時点は走査信号G(j)毎に1水平走査期間(1H)ずつずれているので、黒電圧印加パルスPbの現れる時点も走査信号G(j)毎に1水平走査期間(1H)ずつずれている。したがって、黒表示期間Tbkも1表示ライン毎に1水平走査期間(1H)ずつずれて、全ての表示ラインにつき同じ長さの黒挿入が行われる。このようにして、画素データ書込のための画素容量Cpでの充電期間を短縮することなく、十分な黒挿入期間が確保される。また、黒挿入のためにソースドライバ300等の動作速度を上げる必要もない。
上記第3の実施形態では、図21(D)〜(G)に示すように、画素データ書込パルスPwと黒電圧印加パルスPbとが時間的に重なっている。例えば、走査信号G(j+m)の画素データ書込パルスPwが走査信号G(j)の黒電圧印加パルスPbと時間的に重なっており、走査信号G(j+m+1)の画素データ書込パルスPwが走査信号G(j)およびG(j+1)の黒電圧印加パルスPbと時間的に重なっている。ここで、1フレーム期間において各走査信号G(j)(j=1,2,…,2M)に含まれる黒電圧印加パルスPbの個数(以下「1フレーム当たりの黒電圧印加パルス数」という)を増やすと、画素データ書込パルスPwと時間的に重なる黒電圧印加パルスPbの個数も増える。これによりアクティブマトリクス基板100上のゲートラインGL1〜GL2Mのうち同時にHレベルとなるゲートラインの本数が増えるので、当該Hレベルを与えるための電源の負荷が増大することになり、画素データ書込パルスPwおよび黒電圧印加パルスPbの波形が鈍る。黒電圧印加パルスPbの時間幅は画素データ書込パルスPwの時間幅に比べて格段に短いので、この波形鈍りは主として黒電圧印加パルスPbに影響する。図21(H)からわかるように、1フレーム当たりの黒電圧印加パルス数を1から増やしていくと、黒表示期間Tbkにおいて画素の輝度がより十分な黒レベルとなるが、上記のように黒電圧印加パルスの波形鈍りの影響も大きくなるので、1フレーム当たりの黒電圧印加パルス数を所定個数以上増やすと、黒表示期間Tbkにおいて画素の輝度を十分な黒レベルとすることができなくなる。また、近年、アクティブマトリクス基板を使用した表示装置において、解像度の向上や、フレーム周波数を高めて補間画像の画素データを画素形成部に書き込むような動画視認性改善技術が求められており、このような状況下では、画素データ書込パルスPwと黒電圧印加パルスPbとの時間的な重なりによる画素データ書込パルスPwの波形鈍りが、画素データの書込不足(画素容量の充電不足)につながる虞もある。
そこで、図22に示すように、画素データ書込パルスPwと黒電圧印加パルスPbとが時間的に重ならないような走査信号G(1)〜G(2M)がアクティブマトリクス基板100上のゲートラインGL1〜GL2Mにそれぞれ印加される構成とするのが好ましい。上記第3の実施形態(図21参照)とは異なり、図22に示す例では、各走査信号G(k)(k=1〜2M)における画素データ書込パルスPwは、いずれの走査信号における黒電圧印加パルスとも時間的に重なることがない(図22(D)〜(G))。ゲートドライバをこのような走査信号G(1)〜G(2M)が出力される構成とすることにより、同時にHレベルとなるゲートラインの本数(同時にHレベルとなる走査信号の個数)が少なくなる。その結果、黒表示期間Tbkにおいて画素の輝度を十分な黒レベルとしつつ、画素データ書込パルスPwの波形鈍りによる画素容量の充電不足を抑制することができる。
<4.変形例>
上記第1の実施形態では、チャージシェア用のスイッチング素子として、ソースドライバの出力部304にMOSトランジスタSWbが設けられると共に(図11等)、アクティブマトリクス基板110に放電用TFT12が設けられている(図8、図9)。しかし、放電期間Tsh内にソースラインSLiの電位を共通電位Vcomに等しい値に到達させることができるのであれば、ソースドライバの出力部304におけるチャージシェア用のスイッチング素子(MOSトランジスタSWb)を省略してもよい。
また、上記第1および第2の実施形態におけるアクティブマトリクス基板では、各ゲートラインGLjに沿って放電制御信号線GshLjが配設されており(j=1,2,…,2M)、各ソースラインSLiにつき、ゲートラインの本数(2M)に等しい個数の放電用TFT12が設けられている(i=1,2,…,N)(図8、図9等)。しかし、本発明はこのような構成に限定されものではなく、放電期間Tsh内に、各ソースラインの電位を共通電位Vcomに等しい値に到達させることができるようにすればよい。
例えば、図8および図9に示す第1の実施形態の構成に代えて、図23および図24に示すように、ゲートラインGLjの1本おきに放電制御信号線を配設し、各ソースラインSLiにつき、ゲートラインの本数(2M)の1/2に等しい個数(M個)の放電用TFT12を設けるようにしてもよい。ここで、図24は、図23に示す液晶表示装置のアクティブマトリクス基板114の一部(4画素に相当する部分)104の等価回路を示す回路図である。
また、図8および図9に示す第1の実施形態の構成に代えて、図25および図26に示すように、ソースラインSL1〜SLNの両端部にのみ放電制御信号線GshLa,GshLbを配設し、各ソースラインSLiの一端と他端に1個ずつ放電用TFT12を設けるようにしてもよい。ここで、図26は、図25に示す液晶表示装置のアクティブマトリクス基板116の一部(2画素列に相当する部分)106の等価回路を示す回路図である。
ところで、放電期間Tsh内に各ソースラインの電位を共通電位Vcomに等しい値に到達させるのに必要な放電用TFT12の個数は、ソースラインの配線抵抗および配線容量や確保可能な放電期間Tshの長さに依存し、これらは表示装置の画面サイズ(これはアクティブマトリクス基板のサイズに相当)や解像度等によって決まる。したがって、一般的には、このような画面サイズや解像度等に応じて、各ソースラインSLiについて設けるべき放電用TFT12の適切な個数を決定し、その個数の放電用TFT12をソースラインSLiの延びる方向に略均等に配置すればよい。そして、その個数に応じた本数の放電制御信号線を配設し、それらの放電制御信号線によって全ての放電用TFT12を放電期間Tshはオン状態とすることができるように構成されていればよい。このような構成によれば、各ソースラインSL1〜SLNの蓄積電荷を、放電期間Tshにおいて、アクティブマトリクス基板全体で均等にかつ短時間で放電させることができる。これにより、各ソースラインの電位をアクティブマトリクス基板全体で均等にかつ短時間で共通電位Vcomに等しい値に到達させることができる。その結果、表示装置の大型化や高解像度化が進み駆動周波数が上昇しても、画素容量における充電量の差や充電不足による表示品質の低下を抑制することができる。
なお、上記第1および第2の実施形態ではドット反転駆動方式が採用されているが、本発明は、これに限定されるものではなく、所定数の水平期間毎にデータ信号の極性が反転するように構成されていれば、他の駆動方式の表示装置にも適用可能である。例えば、全てのデータ信号の極性が同一であって2水平期間毎に反転する方式すなわち2ライン反転駆動方式のアクティブマトリクス型の表示装置についても、共通電位短絡方式の採用により消費電力を低減しつつ、本発明を適用することにより、画素容量における充電量の差や充電不足による表示品質の低下を抑制することができる。
また、上記第1〜第3の実施形態では、アクティブマトリクス基板110における放電用TFT12およびソースドライバの出力部304におけるスイッチ回路により、放電期間Tshには各ソースラインSL1〜SLNに共通電位Vcomが与えられるが、これに代えて、データ信号S(i)の直流レベル(ソースセンター電位)VSdcに等しい固定電位を放電期間Tshに各ソースラインSL1〜SLNに与えるように構成されていてもよい。この場合、共通電極Ecに共通電位Vcomを供給するための電位供給部としての共通電極駆動回路600とは別に、データ信号S(i)の直流レベルVSdcに等しい固定電位をアクティブマトリクス基板110内の各保持容量線CsLおよびソースドライバ300に供給するための電位供給部としての保持容量線駆動回路が設けられる。この固定電位の具体的な値としては、例えばデータ信号S(i)の最小値と最大値との間の中央値を使用すればよい。このような構成によれば、画素電極に印加すべきデータ信号の極性によらず画素容量Cpの充電量を均一化することができる。
また、上記第1〜第3の実施形態では、ソースドライバ300の出力バッファ31として電圧ホロワが使用されており、この電圧ホロワを動作させるにはバイアス電圧の供給が必要である。しかし、出力バッファ31としての電圧ホロワは、バイアス電圧を供給されている間は、ソースラインSLiを駆動していない場合であっても内部電流により電力を消費する。したがって、各出力バッファ31とソースラインSLiとの電気的接続が遮断される放電期間Tshでは、各出力バッファ31へのバイアス電圧の供給を停止して内部電流が流れないようにするのが好ましい。図27は、このためのソースドライバの出力部304の構成例を示す回路図である。
図28は、図27の構成で使用される出力バッファ32の構成例を示す回路図である。なお、他の構成の出力部においても図28の構成の出力バッファの使用が可能である。図28に示すように、出力バッファ32は、定電流源として機能すべきNチャネル型MOSトランジスタ(以下「Nchトランジスタ」と略記する)Q1を有する第1の差動増幅器321と、定電流源として機能すべきPチャネル型MOSトランジスタ(以下「Pchトランジスタ」と略記する)Q2を有する第2の差動増幅器322と、PchトランジスタQ3とNchトランジスタQ4からなるプッシュプル形式の出力回路323とから構成されており、非反転入力端子Tinと、反転入力端子TinRと、出力端子Toutと、NchトランジスタQ1のゲート端子に接続された第1のバイアス用端子Tb1と、PchトランジスタQ2のゲート端子に接続された第2のバイアス用端子Tb2とを有している。そして出力端子Toutが反転入力端子TinRに直接に接続されており、この出力バッファ32は、第1のバイアス用端子Tb1に所定の第1バイアス電圧Vba1を、第2のバイアス用端子Tb2に所定の第2バイアス電圧Vba2をそれぞれ与えられると、電圧ホロワとして動作する。一方、第1のバイアス用端子Tb1に接地電位VSSを、第2のバイアス用端子Tb2に電源電圧VDDをそれぞれ与えられた場合には、NchトランジスタQ1およびPchトランジスタQ2がオフ状態となり、出力回路323のPchトランジスタQ3には電源電圧VDDに略等しい電圧が与えられ、NchトランジスタQ4には接地電位VSSに略等しい電圧が与えられる。これによって出力回路323のPchトランジスタQ3およびNchトランジスタQ4もオフ状態となる。これは、出力バッファ32が休止状態となることを意味し、この休止状態では、出力バッファ32の内部には電流が流れず、その出力は高インピーダンス状態となる。
図27の構成例では、上記実施形態とは異なり、第1のMOSトランジスタSWaおよびインバータ33が削除され、各出力バッファ32の出力端Toutはソースドライバ300の出力端子に直接に接続されている。一方、この構成例では、第1および第2の切換スイッチ37,38と、各出力バッファ32の第1のバイアス用端子Tb1を第1の切換スイッチ37に接続するための第1のバイアスラインLb1と、各出力バッファ32の第2のバイアス用端子Tb2を第2の切換スイッチ38に接続するための第2のバイアスラインLb2とを備えている。なお、各出力バッファ32の入力端としての非反転入力端子Tinには内部データ信号d(i)が与えられる。第1の切換スイッチ37は、第1のバイアスラインLb1に与えるべき電圧を放電制御信号Cshに基づき切り替えるためのスイッチである。この第1の切換スイッチ37により、第1のバイアスラインLb1には、放電制御信号CshがLレベルのときに第1バイアス電圧Vba1が与えられ、Hレベルのときに接地電位VSSが与えられる。第2の切換スイッチ38は、第2のバイアスラインLb2に与えるべき電圧を放電制御信号Cshに基づき切り替えるためのスイッチである。この第2の切換スイッチ38により、第2のバイアスラインLb2には、放電制御信号CshがLレベルのときに第2バイアス電圧Vba2が与えられ、Hレベルのときに電源電圧VDDが与えられる。これにより、各出力バッファ32は、放電制御信号CshがLレベルのときには電圧ホロワとして動作し、Hレベルのときに休止状態となる。このように第1および第2の切換スイッチ37,38は各出力バッファ32の休止制御部として機能する。図27に示すソースドライバの出力部の他の構成は、図16に示すソースドライバの出力部304と同様であるので、同一部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。なお、第1および第2バイアス電圧Vba1,Vba2の生成のための構成についても、従来と同様であるので説明を省略する。
上記のような構成によれば、放電期間Tsh以外の期間では、放電制御信号CshがLレベルとなるので、各内部データ信号d(i)は出力バッファ32を介しデータ信号S(i)としてソースラインSLiに印加される(i=1〜N)。一方、放電期間Tshでは、放電制御信号CshがHレベルとなるので、出力バッファ32は休止状態であってその出力は高インピーダンス状態となり、各ソースラインSLiには、第2のMOSトランジスタSWcを介して共通電位Vcomが与えられる。このようにして上記実施形態と同様の機能を実現しつつ、放電期間Tshにおいて各出力バッファを休止状態とすることによりソースドライバ300の消費電力を削減することができる。
なお、出力バッファ32の構成は、図28の構成に限定されるものではなく、バイアス電圧の切換によって内部電流を低減または遮断して休止状態にできるものであればよい。また、出力バッファ32の出力が休止状態において高インピーダンス状態にならない構成の場合には、図16に示す構成と同様に、第1のMOSトランジスタSWaを各出力バッファ32とソースドライバの出力端子との間に介挿してもよい。さらに、図27に示す構成において、第2のMOSトランジスタSWcへの共通電位Vcomの供給を行わずに、各出力バッファ32の出力端子が第2のMOSトランジスタSWcを介して互いに接続される構成としてもよい。更にまた、第2のMOSトランジスタSWcを削除してもよい。
<5.テレビジョン受信機への適用>
次に、本発明に係るアクティブマトリクス基板をテレビジョン受信機に使用した例について説明する。図29は、テレビジョン受信機用の表示装置800の構成を示すブロック図である。この表示装置800は、Y/C分離回路80と、ビデオクロマ回路81と、A/Dコンバータ82と、液晶コントローラ83と、液晶パネル84と、バックライト駆動回路85と、バックライト86と、マイコン(マイクロコンピュータ)87と、階調回路88とを備えている。
上記液晶パネル84は、本発明に係るアクティブマトリクス基板を使用した表示部と、その表示部を駆動するためのソースドライバ、ゲートドライバおよび放電制御回路を含んでおり、その具体的な構成については、本発明の各実施形態や各変形例につき説明した何れの構成であってもよい(図8、図9、図15、図18、図23〜26参照)。
上記構成の表示装置800では、まず、テレビジョン信号としての複合カラー映像信号Scvが外部からY/C分離回路80に入力され、そこで輝度信号と色信号に分離される。これらの輝度信号と色信号は、ビデオクロマ回路81にて光の3原色に対応するアナログRGB信号に変換され、さらに、このアナログRGB信号はA/Dコンバータ82により、デジタルRGB信号に変換される。このデジタルRGB信号は液晶コントローラ83に入力される。また、Y/C分離回路80では、外部から入力された複合カラー映像信号Scvから水平および垂直同期信号も取り出され、これらの同期信号もマイコン87を介して液晶コントローラ83に入力される。
液晶パネル84には、液晶コントローラ83からデジタルRGB信号が、上記同期信号に基づくタイミング信号と共に所定のタイミングで入力される。また、階調回路88では、カラー表示の3原色R,G,Bそれぞれの階調電圧が生成され、それらの階調電圧も液晶パネル84に供給される。液晶パネル84では、これらのRGB信号、タイミング信号および階調電圧に基づき内部のソースドライバやゲートドライバ等により駆動用信号(データ信号、走査信号、放電制御信号等)が生成され、それらの駆動用信号に基づきに(アクティブマトリクス基板を使用した)内部の表示部にカラー画像が表示される。なお、この液晶パネル84によって画像を表示するには、液晶パネル84の後方から光を照射する必要があり、この表示装置800では、マイコン87の制御の下にバックライト駆動回路85がバックライト86を駆動することにより、液晶パネル84の裏面に光が照射される。
上記の処理を含め、システム全体の制御はマイコン87が行う。なお、外部から入力される映像信号(複合カラー映像信号)としては、テレビジョン放送に基づく映像信号のみならず、カメラにより撮像された映像信号や、インターネット回線を介して供給される映像信号なども使用可能であり、この表示装置800では、様々な映像信号に基づいた画像表示が可能である。
上記構成の表示装置800でテレビジョン放送に基づく画像を表示する場合には、図30に示すように、当該表示装置800にチューナ部90が接続される。このチューナ部90は、アンテナ(不図示)で受信した受信波(高周波信号)の中から受信すべきチャンネルの信号を抜き出して中間周波信号に変換し、この中間周波数信号を検波することによってテレビジョン信号としての複合カラー映像信号Scvを取り出す。この複合カラー映像信号Scvは、既述のように表示装置800に入力され、この複合カラー映像信号Scvに基づく画像が当該表示装置800によって表示される。
図31は、上記構成の表示装置をテレビジョン受信機とするときの機械的構成の一例を示す分解斜視図である。図31に示した例では、テレビジョン受信機は、その構成要素として、上記表示装置800の他に第1筐体801および第2筐体806を有しており、表示装置800を第1筐体801と第2筐体806とで包み込むようにして挟持した構成となっている。第1筐体801には、表示装置800で表示される画像を透過させる開口部801aが形成されている。また、第2筐体806は、表示装置800の背面側を覆うものであり、当該表示装置800を操作するための操作用回路805が設けられると共に、下方に支持用部材808が取り付けられている。
以上のようなテレビジョン受信機によれば、液晶パネル84内のアクティブマトリクス基板において各ソースラインSLiにつき多数の放電用TFT12が設けられているので、表示装置の大型化や高解像度化が進み駆動周波数が上昇しても、画素容量における充電量の差や充電不足を抑制して良好な画像表示を行うことができる。
本発明は、アクティブマトリクス基板またはそれを備えた表示装置に適用されるものであって、特に、アクティブマトリクス型の液晶表示装置およびそれに使用されるアクティブマトリクス基板に適している。

Claims (26)

  1. 複数のデータ信号線と、
    前記複数のデータ信号線と交差する複数の走査信号線と、
    前記複数のデータ信号線と前記複数の走査信号線との各交差点に対応して設けられ、対応する交差点を通過する走査信号線によってオンおよびオフされる画素スイッチング素子と、
    前記画素スイッチング素子に対応する交差点を通過するデータ信号線に前記画素スイッチング素子を介して接続された画素電極と、
    前記画素電極との間に所定容量が形成されるように前記複数の走査信号線のそれぞれに沿って配設された保持容量線と、
    前記複数のデータ信号線のそれぞれにつき当該データ信号線の延びる方向に2以上の所定数ずつ設けられた放電用スイッチング素子であって、オン状態のときに前記複数のデータ信号線のそれぞれが前記保持容量線に短絡されるように前記複数のデータ信号線と前記保持容量線に接続された放電用スイッチング素子と、
    前記放電用スイッチング素子をオンおよびオフするための放電用制御信号線と
    を備えることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
  2. 前記複数のデータ信号線のそれぞれは、互いに電気的に分離された第1および第2の信号線からなり、
    前記放電用スイッチング素子は、前記第1および第2の信号線のそれぞれにつき前記データ信号線の延びる方向に2以上の所定数ずつ設けられていることを特徴とする、請求項1に記載のアクティブマトリクス基板。
  3. 前記放電用スイッチング素子は、前記データ信号線の延びる方向に略均等間隔で配置されていることを特徴とする、請求項1に記載のアクティブマトリクス基板。
  4. 前記放電用制御信号線は、前記複数の走査信号線にそれぞれ沿って配置された複数の制御信号線を含み、
    前記放電用スイッチング素子は、前記複数のデータ信号線のそれぞれにつき前記複数の制御信号線に対応して設けられた複数のスイッチング素子を含み、
    前記複数のスイッチング素子のそれぞれは、対応する制御信号線によってオンおよびオフされることを特徴とする、請求項1に記載のアクティブマトリクス基板。
  5. 前記放電用スイッチング素子は、前記複数のデータ信号線の一端近傍に配置されたスイッチング素子群と、前記複数のデータ信号線の他端近傍に配置されたスイッチング素子群とからなることを特徴とする、請求項1に記載のアクティブマトリクス基板。
  6. 前記保持容量線は、前記データ信号線に沿った方向に延びる延伸部を有し、
    前記放電用スイッチング素子は、ドレイン電極およびソース電極を有する薄膜トランジスタであり、
    前記ドレイン電極は、前記放電用スイッチング素子がオン状態のときに前記保持容量線に短絡させるべきデータ信号線に接続されており、
    前記ソース電極は、所定のソース引き出し電極を介して前記延伸部に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載のアクティブマトリクス基板。
  7. 前記延伸部と前記ソース引き出し電極とは、前記画素電極の外縁に沿って環状に配置された構造体を構成することを特徴とする、請求項6に記載のアクティブマトリクス基板。
  8. 前記延伸部と前記ソース引き出し電極とは、所定の層間絶縁膜に設けられたコンタクトホール部に形成された導通電極を介して接続されていることを特徴とする、請求項6に記載のアクティブマトリクス基板。
  9. 前記導通電極は、前記画素電極の材料と同一の材料からなることを特徴とする、請求項8に記載のアクティブマトリクス基板。
  10. 前記保持容量線は、前記画素電極の外縁に沿って前記データ信号線に平行に延びる部分と前記画素電極の外縁に沿って前記走査信号線に平行に延びる部分とを含む環状部分を有していることを特徴とする、請求項1に記載のアクティブマトリクス基板。
  11. 前記放電用スイッチング素子は、前記放電用制御信号線を形成する電極パターンに重なるように配置されていることを特徴とする、請求項1に記載のアクティブマトリクス基板。
  12. 前記放電用スイッチング素子は、第1および第2のドレイン電極とソース電極とを有する薄膜トランジスタであり、
    前記ソース電極は、前記保持容量線に接続されており、
    前記第1のドレイン電極は、前記放電用スイッチング素子を挟んで隣接する2つのデータ信号線のうちの一方に接続され、かつ、前記第2のドレイン電極は、前記2つのデータ信号線のうちの他方に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載のアクティブマトリクス基板。
  13. 前記画素電極は、前記放電用制御信号線に重なるように配置されていることを特徴とする、請求項1に記載のアクティブマトリクス基板。
  14. 請求項1から13までのいずれか1項に記載のアクティブマトリクス基板と、
    前記複数の走査信号線を選択的に駆動するための複数の走査信号を生成し、当該複数の走査信号を前記複数の走査信号線に印加する走査信号線駆動回路と、
    表示すべき画像を表す複数のデータ信号を所定数の水平期間毎に極性が反転する電圧信号として生成し、当該複数のデータ信号を前記複数のデータ信号線に印加するデータ信号線駆動回路と、
    前記保持容量線に所定電位を与える電位供給部と、
    前記複数のデータ信号線のそれぞれが前記保持容量線に1水平期間毎に所定期間だけ短絡されるように、前記放電用制御信号線に与えるべき放電制御信号を生成する放電制御回路と
    を備えることを特徴とする表示装置。
  15. 前記データ信号線駆動回路は、2以上の所定数の水平期間毎に電圧極性が反転するように前記複数のデータ信号を生成することを特徴とする、請求項14に記載の表示装置。
  16. 前記データ信号線駆動回路は、
    1水平期間毎に前記所定期間は、前記複数のデータ信号線への前記複数のデータ信号の印加を遮断すると共に前記複数のデータ信号線を互いに短絡するスイッチ回路を含み、
    前記複数のデータ信号を所定数のデータ信号線毎に極性が反転する電圧信号として生成することを特徴とする、請求項14に記載の表示装置。
  17. 前記データ信号線駆動回路は、前記スイッチ回路によって前記複数のデータ信号線が互いに短絡されている時に前記所定電位を前記複数のデータ信号線に与えることを特徴とする、請求項16に記載の表示装置。
  18. 前記データ信号線駆動回路は、1水平期間毎に前記所定期間は、前記複数のデータ信号線への前記複数のデータ信号の印加を遮断すると共に前記複数のデータ信号線のそれぞれを前記所定電位に短絡させるスイッチ回路を含むことを特徴とする、請求項14に記載の表示装置。
  19. 前記アクティブマトリクス基板における各画素電極に対向するように配置された共通電極を更に備え、
    前記電位供給部は、前記共通電極に所定の共通電位を与え、当該共通電位を前記所定電位として前記保持容量線に与えることを特徴とする、請求項14に記載の表示装置。
  20. 前記電位供給部は、前記データ信号の最小値と最大値との間の中央値に相当する電位を前記所定電位として前記保持容量線に与えることを特徴とする、請求項14に記載の表示装置。
  21. 前記所定電位は、黒表示に対応する電位であり、
    前記走査信号線駆動回路は、前記複数の走査信号線のそれぞれは各フレーム期間において少なくとも1回は前記所定期間以外の期間である有効走査期間で選択状態となり、当該有効走査期間で選択状態となった走査信号線は当該選択状態から非選択状態に変化する時点から所定の画素値保持期間が経過した後であって次のフレーム期間における有効走査期間で選択状態となる前に少なくとも1回は前記所定期間で選択状態となるように、前記複数の走査信号線を選択的に駆動することを特徴とする、請求項14に記載の表示装置。
  22. 前記走査信号線駆動回路は、前記有効走査期間で選択状態となった走査信号線を、当該選択状態から非選択状態に変化する時点から前記画素値保持期間が経過した後であって次のフレーム期間における有効走査期間で選択状態となる前に、複数回、前記所定期間で選択状態とすることを特徴とする、請求項21に記載の表示装置。
  23. 前記複数の走査信号線のそれぞれが前記有効走査期間で選択状態となる期間は、前記所定期間において前記複数の走査信号線のいずれかが選択状態となる期間と重ならないことを特徴とする、請求項22に記載の表示装置。
  24. 前記データ信号線駆動回路は、
    前記複数のデータ信号線に印加すべき前記複数のデータ信号を出力する複数のバッファと、
    前記所定期間において前記複数のバッファを休止させる休止制御部と
    を含むことを特徴とする、請求項14に記載の表示装置。
  25. 請求項14に記載の表示装置を備えたことを特徴とするテレビジョン受信機。
  26. 複数のデータ信号線と、前記複数のデータ信号線と交差する複数の走査信号線と、前記複数のデータ信号線と前記複数の走査信号線との各交差点に対応して設けられ、対応する交差点を通過する走査信号線によってオンおよびオフされる画素スイッチング素子と、前記画素スイッチング素子に対応する交差点を通過するデータ信号線に前記画素スイッチング素子を介して接続された画素電極と、前記画素電極との間に所定容量が形成されるように前記複数の走査信号線のそれぞれに沿って配設された保持容量線とを含むアクティブマトリクス基板の駆動方法であって、
    前記複数の走査信号線を選択的に駆動するための複数の走査信号を生成し、当該複数の走査信号を前記複数の走査信号線に印加する走査信号線駆動ステップと、
    表示すべき画像を表す複数のデータ信号を所定数の水平期間毎に極性が反転する電圧信号として生成し、当該複数のデータ信号を前記複数のデータ信号線に印加するデータ信号線駆動ステップと、
    前記保持容量線に所定電位を与える電位供給ステップと、
    前記複数のデータ信号線のそれぞれを前記保持容量線に1水平期間毎に短絡させる放電ステップとを備え、
    前記アクティブマトリクス基板は、
    前記複数のデータ信号線のそれぞれにつき当該データ信号線の延びる方向に2以上の所定数ずつ設けられた放電用スイッチング素子であって、オン状態のときに前記複数のデータ信号線のそれぞれが前記保持容量線に短絡されるように前記複数のデータ信号線と前記保持容量線に接続された放電用スイッチング素子と、
    前記放電用スイッチング素子をオンおよびオフするための放電用制御信号線とを更に含み、
    前記放電ステップでは、1水平期間毎に所定期間だけ前記放電用スイッチング素子をオンするための信号を前記放電用制御信号線に与えることにより、前記複数のデータ信号線のそれぞれが前記保持容量線に短絡されることを特徴とする駆動方法。
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