JP4079473B2

JP4079473B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP4079473B2
Application number: JP33957696A
Authority: JP
Inventors: 淳也柴田
Original assignee: ティーピーオーホンコンホールディングリミテッド
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2016-12-19
Also published as: JPH10187097A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＴＦＴドットマトリクス型の液晶表示素子（以下ＬＣＤと言う）を備え、ドット反転専用のソースドライバを表示画面の上方及び下方に配置して、互いに異なる列のソースバスを、上側及び下側から駆動する液晶表示装置に関し、特に表示画質を損なわない列間または行列間交流駆動を実現する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクティブマトリクス型液晶表示装置の表示画質を改善する１手段として、画素電極に印加する表示信号の対向電圧に対する極性を、１フィールドの期間中、奇数列群と偶数列群によって互いに反転させることにより、表示画面全体にわたって、フリッカを実質的に認識させないように構成する駆動技術（列間交流駆動と言う）が、特開平２−８９０９１等において公知である。
【０００３】
この列間交流駆動を実現するためのアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成として、図５Ａに示すように対向電圧に対する出力電圧の極性が全ての出力端子で同極性であるソースドライバ、即ち、奇数列ソースバス駆動用ドライバ２と偶数列ソースバス駆動用ドライバ３とを、ＬＣＤ１の上下に分けて配置し、奇数列ソースバスと偶数列ソースバスとで互いに極性を反転させて同時に表示信号を供給することにより実現していた。
【０００４】
図５のように上下からソース信号を入力する場合、入力信号データは、通常ＲＧＢ×２ (上下）の６データを、１クロックでドライバに取り込む。即ち図５Ｂに示すように、ＯＲ（ｏｄｄｇｒｅｅｎ）、ＯＢ（ｏｄｄｂｌｕｅ）、ＥＧ（ｅｖｅｎｇｒｅｅｎ）の３データを奇数列駆動ソースドライバ２に入力し、ＯＧ（ｏｄｄｇｒｅｅｎ）、ＥＲ（ｅｖｅｎｒｅｄ）、ＥＢ（ｅｖｅｎｂｌｕｅ）の３データを偶数列駆動ソースドライバに入力して図５Ｃに示すような色表示を行っている。フィールド毎に極性の反転する交流化信号Ｓｆに応じて、各ドライバの出力の対向電圧に対する極性は反転される。
【０００５】
ソースドライバ２、３として６つのＲ，Ｇ，Ｂ画素信号（データ）を入力する型式のものを使用した例を図６に示す。
近年の中耐圧用ソースドライバでは、液晶表示装置の外形寸法（額縁部）をできるだけ小さくする目的から、ソースドライバを液晶表示素子の片側にだけ配置して上記の列間交流化駆動を実現するために、対向電圧に対して、その出力電圧の極性を、一本おきに反転させるドット反転専用ソースドライバが開発され、日本電気（株）製μＰＤ１６６３０や日本テキサス・インスツルメンツ（株）製ＴＭＳ５７５５０等のように各ドライバメーカーはドット反転専用ソースドライバしか発表していない状況である。
【０００６】
しかし、昨今では、ＸＧＡ（１０２４×７６８ドット）やＳＸＧＡ（１２８０×１０２４ドット）等、高精細の液晶表示装置が注目されており、これら高精細の液晶表示装置を駆動するには、クロック周波数が高く、現状のソースドライバでは対応できない場合もあり、クロック周波数を分周する用途から上記の構成のように奇数列ソースバス駆動用と偶数列ソースバス駆動用とで、液晶表示素子の上下に分けてソースドライバを配置することが必要となってくる。現状のドット反転専用ソースドライバを奇／偶数列駆動ソースドライバに用いて、上記のような両側配置構成とした場合を図７に示す。図７から分るように、極性が２列毎に反転する駆動となってしまう。図７の場合、対向電圧に対するソースバス電圧の極性を２列毎に反転すると、例えば第１列の画素を挟む両側のソースバス（図７、図８参照）は逆極性の電圧で駆動され、第２列の画素の両側のソースバスは同極性で駆動され、第３列の画素の両側のソースバスは逆極性で駆動され、第４列の画素の両側のソースバスは同極性で駆動されることになる。画素電極はソースバスと寄生容量によって結合しているので、逆極性駆動に挟まれた画素電極は、両側のソースバスによるカップリング信号が互いに打ち消し合う方向であるので、寄生容量の影響は受けにくいが、同極性駆動に挟まれた画素電極は隣接双方のソースバスによるカップリング信号が相加わる方向であるので、寄生容量の影響を直接受ける。以下、これについて詳述する。
【０００７】
ここで図９のように、ＴＦＴのゲートバス・画素電極間に存在する寄生容量をＣｇｄ、液晶セルの画素容量をＣＬｃｄ、信号蓄積キャパシタのストレージ容量をＣｓ、ＴＦＴのソースバス・画素電極間に存在する寄生容量をＣｓｄ１、その画素とその隣に隣接するソースバスとの間に存在する寄生容量をＣｓｄ２として画素電極が両側のソースバスから受ける影響を考えてみる。
【０００８】
▲１▼ 逆極性のソースバスに挟まれた画素電極の場合
画素電極に正極性のソース信号を書き込んだ後、ＴＦＴがオフとなってから、ソース信号の極性が反転する（図１０参照）まえにおいてのＣｇｄ、ＣＬｃｄ、Ｃｓ、Ｃｓｄ１、Ｃｓｄ２に貯えられる画素電極における電荷の総量Ｑｄ１は、

ここでＶｄ１は極性が反転するまえの画素電極の電位、ＶｇＬは低レベルのゲートバス電位、Ｖｃは液晶セルの対向電極電位、Ｖｓｐは正極性のソースバス電位、Ｖｓｎは負極性のソースバス電位とする。
【０００９】
次にこの状態においてソースバスの極性が反転すると、Ｃｇｄ、ＣＬｃｄ、Ｃｓ、Ｃｓｄ１、Ｃｓｄ２に貯えられる画素電極における電荷の総量Ｑｄ２は、次式のようになる。

ここでＶｄ２は極性が反転したあとの画素電極の電位とする。
【００１０】
ＴＦＴはゲート電圧がＶｇＨを選択したときだけ、ソースとドレインがオン状態となり電流が流れるが、ゲート電圧がＶｇＬを選択しているときは、オフ状態を保つので、画素電極（ドレイン）への電流の流れはない。極性が反転する前後においては、ゲートバスは、ＶｇＬを選択しているため、ＴＦＴはオフ状態であり、図９における画素電極Ｄ′はどのバスとも接続していないので、どこからも電荷は出入りできず、電荷の総量は保存される。この状態で、極性反転により、ソースバスの電位が変化してもＣｇｄ，ＣＬｃｄ，Ｃｓ，Ｃｓｄ１，Ｃｓｄ２の各容量成分にたくわえられている電荷の比率が変化するだけで、全体の電荷量は変化しない。
【００１１】
上述の電荷の保存則によってＱｄ１＝Ｑｄ２が成立する。よって、

（３）式を整理すると、

Ｖｄ２−Ｖｄ１はソースバスの極性が反転した後の画素電極電位の変化量を表しているが、ここでＣｓｄ１とＣｓｄ２は、ほぼ同程度の値となるので、近似的に等しいとすると、この画素電極電位の変化量は０となり、隣接するソースバスからうける影響は互いに相殺される。
【００１２】
▲２▼ 同極性のソースバスに挟まれた画素電極の場合
画素電極に正極性のソース信号を書き込んだ後、ＴＦＴがオフとなってから、ソース信号の極性が反転するまえにおいてのＣｇｄ、ＣＬｃｄ、Ｃｓ、Ｃｓｄ１、Ｃｓｄ２に貯えられる画素電極における電荷の総量Ｑｄ１は、

次にこの状態においてソースバスの極性が反転すると、Ｃｇｄ、ＣＬｃｄ、Ｃｓ、Ｃｓｄ１、Ｃｓｄ２に貯えられる画素電極における電荷の総量Ｑｄ２は次式のようになる。
【００１３】

電荷の保存則によってＱｄ１＝Ｑｄ２であるので次式が成立する。

（７）式を整理すると、

Ｃｓｄ１とＣｓｄ２は近似的に等しいとすると、この画素電極電位の変化量Ｖｄ２−Ｖｄ１はソースバス電位の極性反転振幅の２倍に比例し、その大きさは画素電極に付随する全負荷容量に対するソースバス・画素電極間寄生容量の割合によって決まり、画素電極電位を小さくする方向であることが（８）式より読み取れる。しかし負書き込み時には（８）式のＶｓｐとＶｓｎとを交換した式となり、画素電極電位は大きくなる方向に変化される。
【００１４】
これにより、ソースバス電圧が同じであっても、逆極性駆動に挟まれた画素電極（例えば図７、図８の第１列、第３列の画素）と同極性駆動に挟まれた画素電極（例えば図７、図８の第２列、第４列の画素）とでは、その電圧に差を生じ、それが隣接する列の画素間の輝度差となって見える。逆極性駆動に挟まれた画素電極列と同極性駆動に挟まれた画素電極列は１列毎に交互に配列しているので、表示画面全体にわたって縦筋状の輝度差をもった画面となり、表示画質を損なう結果となる。
【００１５】
この表示画質の劣化を対策するためには、画素電極とソースバス間の寄生容量をできるだけ小さくしなければならず、高精度の液晶素子製造技術が必要となり、生産性の低下が予想される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように従来の液晶表示装置ではドット反転駆動専用のソースドライバをＬＣＤの上下に配置して上下から駆動する場合に、両側のソースバスが同極性のソース信号で駆動される画素列が１列おきに存在する。この画素列の各画素電極は両側のソースバスと寄生容量を介して接続されており、同極性のソース信号の影響を受け、次のフィールドでソース信号の極性が反転されると、電位が下降または上昇し（異極性駆動の場合には、各ソース信号による影響はキャンセルされて画素電極の電位は変化しない。）、画面全体に縦じまが発生し、画質が低下する欠点がある。この発明はこのような従来の欠点を解決することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１の液晶表示素子では、マルチプレクサが用いられ、１クロック毎に入力される２組のＲ，Ｇ，Ｂ画素信号（合計６信号）を入れ替えて、３信号ずつ上側及び下側ソースドライバに供給する。上側及び下側ソースドライバは、３つのＲ，Ｇ，Ｂ画素信号入力端子を有し、ソースバスに出力するＲ，Ｇ，Ｂ画素信号の対向電圧に対する極性をソースバス１本ごとに反転させるドット反転専用ソースドライバで構成される。
【００１８】
上側（または下側）ソースドライバは、ソースバスＳ（４ｊ＋１），Ｓ（４ｊ＋４）〔ｊ＝０，１，…，（ｎ／４−１）〕を上側（または下側）から駆動し、下側（または上側）ソースドライバは、ソースバスＳ（４ｊ＋２），Ｓ（４ｊ＋３）を下側（または上側）から駆動する。
（２）請求項２の発明では、前記（１）において、マルチプレクサは、クロックごとに入力された第１組のＲ，Ｇ，Ｂ画素信号ＯＲ（ｏｄｄｒｅｄ）、ＥＲ（ｅｖｅｎｒｅｄ）、ＥＧ（ｅｖｅｎｇｒｅｅｎ）及び第２組のＲ，Ｇ，Ｂ画素信号ＯＧ（ｏｄｄｇｒｅｅｎ）、ＯＢ（ｏｄｄｂｌｕｅ）、ＥＢ（ｅｖｅｎｂｌｕｅ）に対して、１つのクロックで第１組を上側（または下側）ソースドライバに、第２組を下側（または上側）ソースドライバにそれぞれ供給し、次のクロックで第２組を上側（または下側）ソースドライバに、第１組を下側（または上側）ソースドライバにそれぞれ供給し、以下同様にクロックごとに第１組及び第２組を交換して上側及び下側ソースドライバに供給する。
（３）請求項３の液晶表示装置では、上側及び下側ソースドライバは、６つのＲ，Ｇ，Ｂ画素信号入力端子を有し、ソースバスに出力するＲ，Ｇ，Ｂ画素信号の対向電圧に対する極性をソースバス１本ごとに反転させるドット反転専用ソースドライバで構成される。上側（または下側）ソースドライバは、ソースバスＳ（４ｊ＋１），Ｓ（４ｊ＋２）〔ｊ＝０，１，…，（ｎ／４−１）〕を上側（または下側）から駆動し、下側（または上側）ソースドライバは、ソースバスＳ（４ｊ＋３），Ｓ（４ｊ＋４）を下側（または上側）から駆動する。
（４）請求項４の発明では、前記（１）または（３）において、上側及び下側ソースドライバは、ソースバス駆動電圧の極性を１走査線毎に反転させて行列間交流駆動を行う。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
従来の図５の液晶表示装置において、画素信号入力端子を３個有する奇数列または偶数列駆動ソースドライバ２及び３を単に３入力ドット反転駆動ソースドライバに置き換えただけでは、ソースバス駆動信号の極性が２列毎に反転する駆動となってしまうことがすぐ分る。
【００２０】
そこで請求項１の発明では、図１に示すように、上側（または下側）ソースドライバ２は、ソースバスＳ（４ｊ＋１）、Ｓ（４ｊ＋４）〔ｊ＝０，１，…，（ｎ／４−１）〕を上側（または下側）から駆動し、下側（または上側）ソースドライバ３は、ソースバスＳ（４ｊ＋２）、Ｓ（４ｊ＋３）を下側（または上側）から駆動する。
【００２１】
このようにすると図１から明らかなようにソース駆動信号の極性は１列ごとに反転した列間交流駆動が可能となり、従来のような縦じまの発生が防止される。しかしこのままでは、ソースバスＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２…を、画素信号Ｒ１，Ｇ１，Ｒ２，Ｂ１，Ｇ２，Ｂ２，Ｇ３，Ｒ３，Ｂ３，Ｒ４，Ｂ４，Ｇ４…で駆動することとなり、図５Ｃのように同じ行の画素を画素信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１，Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２，Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３，Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４，…で順に駆動できなくなってしまう。そこでこの発明ではマルチプレクサにより、１クロック毎に入力される２組のＲ，Ｇ，Ｂ画素信号（合計６信号）を入れ替えて、３信号ずつソースドライバ２及び３に供給する。
【００２２】
図１の例では、入力画素信号をＯＲ，ＥＲ，ＥＧと、ＯＧ，ＯＢ，ＥＢとに組分けすると共に、各組の信号を１クロックごとにマルチプレクサで切り換えてソースドライバ２と３とに供給することにより、図５Ｃの表示を実現している（請求項２）。
図２に示すのは、ソースドライバ２及び３により、ソースバス駆動電圧の極性を１走査線（ゲートバス）毎に反転させることにより、行列間交流駆動（列間交流駆動と行間交流駆動を同時に行う方式）を実現した列である（請求項４）。
（実施例２）
６個の画素信号入力端子を有するドット反転駆動専用ソースドライバを用いた図７の従来例では、隣接のソースバスが２本ずつ同極性信号で駆動され、図８に示したように同極性で駆動されるソースバスで挟まれる画素列が１本おきに存在していた。そこで請求項３の発明では列間交流化を実現するために図３に示すように、ソースバスＳ（４ｊ＋１）、Ｓ（４ｊ＋２）〔ｊ＝０，１，…，（ｎ／４−１）〕を上側（または下側）から駆動し、下側（または上側）ソースドライバは、ソースバスＳ（４ｊ＋３）、Ｓ（４ｊ＋４）を下側（または上側）から駆動するように変更している。この変更に伴ない、ソースドライバ２及び３の各６つの入力端子に与えるＲ，Ｇ，Ｂ画素信号の配列を図３のように変更している。この配列の変更によって、図５Ｃのような表示が実現できることは図３Ｂからも確認できる。
【００２３】
図４に示すのは、図３の列間交流駆動を行列間交流駆動とするためにソースドライバ２及び３がソースバス駆動電圧の極性を１走査線（ゲートバス）毎に反転させるようにした場合である（請求項４）。
【００２４】
【発明の効果】
この発明では、ドット反転駆動専用ソースドライバを表示画面の上側及び下側に配置すると共に、ソースドライバ出力ピンとＬＣＤのソースバスとの接続を従来より変更することによって、列間交流または行列間交流を実現している。これにより画素電極を挟む両側のソースバスの駆動信号の極性は必ず異極性となるので、両側ソースバス駆動信号が寄生容量を介して画素電極の電位に与える影響は互いにキャンセルされ、従来のように同極性駆動により画素電極の電位が下降または上昇し、画面に縦じまが現れると言った不都合がなくなり、画質を大幅に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の実施例を示す図で、Ａはブロック図、ＢはＡの要部の波形図。
【図２】図１の装置を行列間交流駆動に変更した場合のブロック図。
【図３】請求項３の実施例を示す図で、Ａはブロック図、ＢはＡの要部の波形図。
【図４】図３の装置を行列間交流駆動に変更した場合のブロック図。
【図５】従来の液晶表示装置の説明に供する図で、Ａはブロック図、ＢはＡの要部の波形図、ＣはＢのドライバ入力データに対応するＬＣＤ１の各画素の表示状態を示す図。
【図６】従来の他の液晶表示装置の説明に供する図で、Ａはブロック図、ＢはＡの要部の波形図。
【図７】図６の液晶表示装置にドット反転専用ソースドライバを用いた場合のブロック図。
【図８】図７のＬＣＤ１の各画素電極の電圧が、次のフィールドでソースバス駆動信号の極性反転によって変化を受ける状態を説明するためのＬＣＤの等価回路図。
【図９】ＬＣＤの各画素の電気的等価回路図。
【図１０】図９の要部の波形図。

Claims

液晶表示素子と、この液晶表示素子の表示画面の上方及び下方にそれぞれ配された上側及び下側ソースドライバと、ゲートドライバと、マルチプレクサとを有する液晶表示装置において、
前記液晶表示素子は、ソースバスが列状に配列され、ゲートバスが行状に配列されている薄膜トランジスタドットマトリクス型とされ、
前記マルチプレクサは、１クロック毎に入力される２組のＲ、Ｇ、Ｂ画素信号（合計６信号）を入れ替えて、３信号ずつ前記上側及び下側ソースドライバに供給し、
前記上側及び下側ソースドライバは、３つの画素信号入力端子を有し、ソースバスに出力する画素信号の対向電圧に対する極性をソースバス１本ごとに反転させるドット反転専用ソースドライバであり、
前記上側（又は下側）ソースドライバは、ソースバスＳ（４ｊ＋１）、Ｓ（４ｊ＋４）〔ｊ＝０，１，・・・、（ｎ／４−１）〕を上側（又は下側）から駆動し、前記下側（又は上側）ソースドライバは、ソースバスＳ（４ｊ＋２）、Ｓ（４ｊ＋３）を下側（又は上側）から駆動し、
前記マルチプレクサは、クロックごとに入力された第１組のＲ、Ｇ、Ｂ画素信号ＯＲ（ＯｄｄＲｅｄ）、ＥＲ（ＥｖｅｎＲｅｄ）、ＥＧ（ＥｖｅｎＧｒｅｅｎ）及び第２組のＲ、Ｇ、Ｂ画素信号ＯＧ（ＯｄｄＧｒｅｅｎ）、ＯＢ（ＯｄｄＢｌｕｅ）、ＥＢ（ＥｖｅｎＢｌｕｅ）に対して、１つのクロックで第１組を上側（又は下側）ソースドライバに、第２組を下側（又は上側）ソースドライバにそれぞれ供給し、次のクロックで第２組を上側（又は下側）ソースドライバに、第１組を下側（又は上側）ソースドライバにそれぞれ供給し、以下同様にクロックごとに第１組及び第２組を交換して上側及び下側ソースドライバに供給することを特徴とする液晶表示装置。
前記上側及び下側ソースドライバは、ソースバス駆動電圧の極性を１走行線毎に反転させて、行間交流駆動を行うことを特徴すとする請求項１記載の液晶表示装置。