JP4241850B2 - 液晶装置、液晶装置の駆動方法、および電子機器 - Google Patents

液晶装置、液晶装置の駆動方法、および電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、液晶装置、液晶装置の駆動回路、液晶装置の駆動方法、および電子機器に関する。
従来より、表示装置として液晶装置が知られている。この液晶装置は、例えば、液晶パネルと、この液晶パネルに光を供給するバックライトと、を備える。
液晶パネルは、素子基板と、この素子基板に対向配置された対向基板と、素子基板と対向基板との間に設けられた液晶と、を備える。
素子基板は、所定間隔おきに交互に設けられた複数の走査線および複数の容量線と、これら複数の走査線および複数の容量線に交差し所定間隔おきに設けられた複数のデータ線と、複数の走査線に接続された走査線駆動回路と、複数のデータ線に接続されたデータ線駆動回路と、複数の容量線に接続された容量線駆動回路と、を有する。
各走査線と各データ線との交差部分には、画素が設けられている。画素は、画素電極および共通電極からなる画素容量と、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(以降、TFT(Thin Film Transistor)と呼ぶ)と、一方の電極が容量線に接続され他方の電極が画素電極に接続された蓄積容量と、を備える。この画素は、マトリクス状に複数配列されて表示領域を形成する。TFTのゲートには、走査線が接続され、TFTのソースには、データ線が接続され、TFTのドレインには、画素電極および蓄積容量の他方の電極が接続されている。
容量線駆動回路は、所定の電圧を各容量線に供給する。
走査線駆動回路は、走査線を選択する選択電圧を所定の順番で各走査線に供給する。走査線に選択電圧が供給されると、この走査線に接続されたTFTが全てオン状態となる。
データ線駆動回路は、画像信号を各データ線に供給し、オン状態のTFTを介して、この画像信号に基づく画像電圧を画素電極に書き込む。ここで、データ線駆動回路は、共通電極の電圧よりも電位の高い電圧(以降、正極性と呼ぶ)の画像信号をデータ線に供給して、この正極性の画像信号に基づく画像電圧を画素電極に書き込む正極性書込と、共通電極の電圧よりも電位の低い電圧(以降、負極性と呼ぶ)の画像信号をデータ線に供給して、この負極性の画像信号に基づく画像電圧を画素電極に書き込む負極性書込と、を交互に行う。
対向基板は、各画素に対応して、R(赤)、G(緑)、B(青)といったカラーフィルタを有する。
以上の液晶装置は、以下のように動作する。
すなわち、走査線に選択電圧を順次供給することで、ある走査線に接続されたTFTを全てオン状態にして、この走査線に係る画素を全て選択する。そして、これら画素の選択に同期して、データ線に画像信号を供給する。すると、選択した全ての画素に、オン状態のTFTを介して画像信号が供給され、この画像信号に基づく画像電圧が画素電極に書き込まれる。
画素電極に画像電圧が書き込まれると、画素電極と共通電極との電位差により、液晶に駆動電圧が印加される。液晶に駆動電圧が印加されると、液晶の配向や秩序が変化して、液晶を透過するバックライトからの光が変化する。この変化した光がカラーフィルタを透過することで、階調表示が行われる。なお、液晶に印加される駆動電圧は、蓄積容量により、画像電圧が書き込まれる期間よりも3桁も長い期間に亘って保持される。
ところで、以上のような液晶装置は、例えば、携帯機器に用いられるが、この携帯機器では、近年、消費電力の低減が要請されている。そこで、画像電圧を画素電極に書き込んだ後に、TFTをオフ状態にするとともに容量線の電圧を変動させることで、消費電力を低減できる液晶装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1のような容量線の電圧を変動させる液晶装置の動作について、図12、13を用いて説明する。図12は、従来例に係る液晶装置の正極性書込時のタイミングチャートである。図13は、従来例に係る液晶装置の負極性書込時のタイミングチャートである。ここで、例えば、従来例に係る液晶装置は、320行の走査線および容量線と、240列のデータ線と、を有するものとする。図12、13において、GATE(m)は、320行の走査線のうちm行目(mは、1≦m≦320を満たす整数)の走査線の電圧であり、VST(m)は、320行の容量線のうちm行目の容量線の電圧である。また、SOURCE(n)は、240列のデータ線のうちn列目(nは、1≦n≦240を満たす整数)のデータ線の電圧である。また、PIX(m、n)は、m行目の走査線と、n列目のデータ線と、の交差に対応して設けられたm行n列目の画素が備える画素電極の電圧であり、VCOM(m)は、m行n列目の画素が備える共通電極の電圧である。
まず、従来例に係る液晶装置の正極性書込時について、図12を用いて説明する。時刻t51において、走査線駆動回路により、m行目の走査線に選択電圧を供給する。すると、m行目の走査線の電圧GATE(m)は、上昇して、時刻t52では、電圧VGHとなる。これにより、m行目の走査線に接続されたTFTが全てオン状態となる。
時刻t53において、データ線駆動回路により、n列目のデータ線に正極性の画像信号を供給する。すると、n列目のデータ線の電圧SOURCE(n)は、徐々に上昇して、時刻t54では、電圧VP8となる。n列目のデータ線の電圧SOURCE(n)は、正極性の画像信号に基づく画像電圧として、m行目の走査線に接続されたオン状態のTFT51を介して、m行n列目の画素が備える画素電極に書き込まれる。このため、m行n列目の画素が備える画素電極の電圧PIX(m、n)は、徐々に上昇して、時刻t54では、n列目のデータ線の電圧SOURCE(n)と同電位である電圧VP8となる。
時刻t55において、走査線駆動回路により、m行目の走査線に選択電圧を供給するのを停止する。すると、m行目の走査線の電圧GATE(m)は、低下して、時刻t56では、電圧VGLとなる。これにより、m行目の走査線に接続されたTFT51が全てオフ状態となる。同時に、容量線駆動回路により、容量線の電圧を上昇させる電圧をm行目の容量線に供給する。すると、m行目の容量線の電圧VST(m)は、徐々に上昇して、時刻t57では、電圧VSTHとなる。m行目の容量線の電圧VST(m)が上昇すると、m行目の容量線に係る全ての画素では、この上昇した分に相当する電荷が蓄積容量と画素容量との間で分配される。このため、m行n列目の画素が備える画素電極の電圧PIX(m、n)は、徐々に上昇して、時刻t57では、電圧VP9となる。
次に、従来例に係る液晶装置の負極性書込時について、図13を用いて説明する。時刻t61において、走査線駆動回路により、m行目の走査線に選択電圧を供給する。すると、m行目の走査線の電圧GATE(m)は、上昇して、時刻t62では、電圧VGHとなる。これにより、m行目の走査線に接続されたTFTが全てオン状態となる。
時刻t63において、データ線駆動回路により、n列目のデータ線に負極性の画像信号を供給する。すると、n列目のデータ線の電圧SOURCE(n)は、徐々に低下して、時刻t64では、電圧VP11となる。n列目のデータ線の電圧SOURCE(n)は、負極性の画像信号に基づく画像電圧として、m行目の走査線に接続されたオン状態のTFTを介して、m行n列目の画素が備える画素電極に書き込まれる。このため、m行n列目の画素が備える画素電極の電圧PIX(m、n)は、徐々に低下して、時刻t64では、n列目のデータ線の電圧SOURCE(n)と同電位である電圧VP11となる。
時刻t65において、走査線駆動回路により、m行目の走査線に選択電圧を供給するのを停止する。すると、m行目の走査線の電圧GATE(m)は、低下して、時刻t66では、電圧VGLとなる。これにより、m行目の走査線に接続されたTFTが全てオフ状態となる。同時に、容量線駆動回路により、容量線の電圧を低下させる電圧をm行目の容量線に供給する。すると、m行目の容量線の電圧VST(m)は、徐々に低下して、時刻t67では、電圧VSTLとなる。m行目の容量線の電圧VST(m)が低下すると、m行目の容量線に係る全ての画素では、この低下した分に相当する電荷が蓄積容量と画素容量との間で分配される。このため、m行n列目の画素が備える画素電極の電圧PIX(m、n)は、徐々に低下して、時刻t67では、電圧VP10となる。
以上のように、従来例に係る液晶装置では、正極性書込時において、正極性の画像電圧を画素電極に書き込んだ後に、容量線の電圧を上昇させる。このため、画素電極の電圧は、正極性の画像電圧により上昇した電圧と、容量線の電圧を上昇させた分に相当する電荷により上昇した電圧と、を合わせた分だけ上昇する。また、従来例に係る液晶装置では、負極性書込において、負極性の画像電圧を画素電極に書き込んだ後に、容量線の電圧を低下させる。このため、画素電極の電圧は、負極性の画像電圧により低下した電圧と、容量線の電圧を低下させた分に相当する電荷により低下した電圧と、を合わせた分だけ低下する。
したがって、容量線の電圧を変動させることで、共通電極の電圧を基準として画素電極の電圧を変動させて、液晶に印加される駆動電圧の振幅を大きくできる。よって、画像電圧の振幅を小さくしても、液晶に印加される駆動電圧の振幅を確保できるので、画像電圧の振幅を小さくして、消費電力を低減できる。
特開2002−196358号公報
上述の従来例に係る液晶装置では、容量線の電圧を変動させて、蓄積容量と画素容量との間で電荷を移動させることで、画素電極の電圧を変動させる。このため、蓄積容量に特性ばらつきが発生すると、蓄積容量と画素容量との間で移動する電荷に影響を及ぼすので、画素電極に同一の画像電圧を書き込んでも、画素電極の電圧にばらつきが生じ、表示品位が低下する場合があった。
また、液晶を挟持する一対の基板のうち一方の基板に、画素容量を構成する画素電極および共通電極を備えるIPS(In-Plane Switching)やFFS(Fringe-Field Switching)といった液晶装置では、画素容量と蓄積容量とを一体に形成する。ところが、上述の従来例に係る液晶装置では、容量線の電圧を、画素電極や共通電極とは異なる電圧で変動させるので、容量線に接続された蓄積容量の一方の電極を、画素電極や共通電極とは別個に形成する必要がある。このため、画素容量と蓄積容量とを別個に形成する必要があるので、画素容量と蓄積容量とを一体に形成するIPSやFFSといった液晶装置では、上述の従来例に係る液晶装置を構成するのは困難であった。
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、蓄積容量に特性ばらつきが発生しても、表示品位が低下しない液晶装置を提供することを目的とする。とくに、液晶を挟持する一対の基板のうち一方の基板に、画素容量を構成する画素電極および共通電極を備える液晶装置において、表示品位の低下を抑制できる液晶装置、液晶装置の駆動回路、液晶装置の駆動方法、および液晶装置を備える電子機器を提供することを目的とする。
本発明の液晶装置は、第1の基板と、第2の基板と、前記第1の基板と第2の基板との間に設けられた液晶と、を備える液晶装置であって、前記第1の基板に設けられた複数の走査線と、前記第1の基板に設けられた複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子に接続された複数の画素電極と、前記画素電極に対応して共通電極と、第1電圧と当該第1電圧よりも電位の高い第2電圧と、を交互に前記共通電極に供給する制御回路と、前記第1電圧よりも電位の高い正極性の画像信号と、前記第2電圧よりも電位の低い負極性の画像信号と、を交互に前記複数のデータ線に供給するデータ線駆動回路と、を備えてなることを特徴とする。
具体的な制御例としては、制御回路により第1電圧を共通電極に供給した後に、選択電圧を走査線に供給し、データ線駆動回路により正極性の画像信号をデータ線に供給する。そして、制御回路により第2電圧を前記共通電極に供給した後に、選択電圧を走査線に供給するとともに、データ線駆動回路により負極性の画像信号をデータ線に供給すればよい。
この発明によれば、第1電圧と当該第1電圧よりも電位の高い第2電圧と、を交互に共通電極に供給する制御回路を備えてなるので、第1電圧を共通電極に供給した後に、正極性の画像信号をデータ線に供給し、第2電圧を共通電極に供給した後に、負極性の画像信号をデータ線に供給することができるようになる。このため、上述した従来例のように、蓄積容量と画素容量との間で電荷が移動しないので、蓄積容量に特性ばらつきが発生しても、画素電極の電圧にばらつきが生じない。よって、表示品位の低下を抑制できる。
また、この発明によれば、共通電極の電圧を第1電圧または第2電圧に変動させた。このため、上述した従来例のように、蓄積容量の一方の電極に接続された容量線の電圧を、画素容量が有する画素電極や共通電極とは異なる電圧で変動させる必要がない。したがって、蓄積容量の一方の電極の電圧を、共通電極と同様に変動させることができるので、蓄積容量を画素容量と一体に形成できる。よって、液晶を挟持する一対の基板としての第1基板および第2基板のうち第1基板に、画素容量を構成する画素電極および共通電極を備える液晶装置により、本発明の液晶装置を構成できる。
本発明の液晶装置では、前記共通電極は、複数に分割されており、複数に分割されたうちの一つの共通電極に第1の電圧及び前記第2電圧のいずれか一方の電圧が供給される期間に、他の一の共通電極には他方の電圧が供給されるよう構成されてなることを特徴とする。この場合にあって、共通電極は、一水平ライン毎に分割されてなると好ましい。
この発明によれば、共通電極を分割した。このため、共通電極ごとに、制御回路から第1電圧または第2電圧のいずれかの電圧を供給できる。したがって、例えば、第1電圧と第2電圧とを1水平ラインごとに交互に共通電極に供給するとともに、これら共通電極の電圧に対応して、正極性の画像信号と、負極性の画像信号とを、1水平ラインごとに交互に各データ線に供給できる。これにより、1フレーム内に正極性書込を行った画素と負極性書込を行った画素とを混在させ、これら画素の間でフリッカを相殺させることができるので、表示品位の低下をさらに抑制できる。もちろん、共通電極の分割は一水平ライン毎に限らず、複数水平ライン毎に分割することもできる。。
また本発明の液晶装置においては、前記制御回路は、前記第1電圧または前記第2電圧のいずれかを選択する極性信号が供給される単位制御回路を備えてなり、前記単位制御回路は、前記極性信号を保持するラッチ回路と、前記ラッチ回路により保持した前記極性信号に応じて、前記第1電圧または前記第2電圧のいずれかを選択的に出力する選択回路と、を備えることを特徴とする。共通電極を走査線に対応して複数に分割する場合には、単位制御回路は、走査線に対応して複数設けると好ましい。そうすれば、走査線駆動回路により、前記単位制御回路に対応する走査線に隣接する走査線に選択電圧が供給されたときに、ラッチ回路に極性信号を保持することができる。
この発明によれば、制御回路により、第1電圧または第2電圧のいずれかを選択的に共通電極に供給でき、特に、共通電極を走査線に対応して複数に分割する場合に、各共通電極に第1電圧または第2電圧のいずれかを選択的に供給できる。
また、この発明によれば、単位制御回路に対応する走査線に隣接する走査線に選択電圧が供給されると、ラッチ回路により、極性信号を保持した。このため、複数の単位制御回路には、走査線駆動回路により複数の走査線に順次供給される選択電圧に基づいて、極性信号が順次保持される。このため、制御回路は、複数の単位制御回路に順次極性信号を転送するために、シフトレジスタ回路といった順次転送回路を必要としないので、消費電力を低減できる。
また、本発明の液晶装置の駆動方法は、複数の走査線と、複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子に接続される複数の画素電極と、前記画素電極に対応して設けた共通電極と、を備える液晶装置を駆動する方法であって、第1電圧と、当該第1電圧よりも電位の高い第2電圧と、を交互に前記共通電極に供給する手順と、前記複数の走査線に選択電圧を順次供給する手順と、前記第1電圧よりも電位の高い正極性の画像信号と、前記第2電圧よりも電位の低い負極性の画像信号と、を交互に前記複数のデータ線に供給する手順と、を含み、前記第1電圧を前記共通電極に供給した後に、前記走査線駆動回路により前記選択電圧を前記走査線に供給するとともに、前記正極性の画像信号を前記データ線に供給する正極性書込手順と、前記第2電圧を前記共通電極に供給した後に、前記選択電圧を前記走査線に供給するとともに、前記負極性の画像信号を前記データ線に供給する負極性書込手順と、を備えることを特徴とする。また、前記共通電極が複数に分割されており、複数に分割された共通電極のうち一の共通電極に前記第1電圧及び前記第2電圧のうちの一方の電圧が供給されている間、他の一の共通電極には他の電圧が供給されることを特徴とする。
また、本発明の他の液晶装置は、第1の基板と、第2の基板と、前記第1の基板と第2の基板との間に設けられた液晶と、を備える液晶装置であって、前記第1の基板に設けられた複数の走査線と、前記第1の基板に設けられた複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に対応して設けられる複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子に接続された複数の画素電極と、前記第1の基板に設けられ、分割して形成された複数の共通電極と、を備えることを特徴とする。共通電極は、少なくとも一水平ライン毎に分割されてなると好ましい。また、複数に分割されたうちの一つの共通電極に第1の電圧及び前記第1電圧よりも電位の高い第2電圧のいずれか一方の電圧が供給される期間に、他の一の前記共通電極には他方の電圧が供給されるよう構成されてなると好ましい。さらには、複数に分割された各共通電極に第1の電圧及び前記第1電圧及び第2の電圧を交互に供給すると好ましい。
本発明の液晶装置によれは、画素電極が形成された第1の基板に、分割して形成された複数の共通電極を備える。そのため、分割して形成した各共通電極毎に電圧を供給することができるようになる。したがって、容量線の電圧を変動させる必要がなくなり、画素容量と蓄積容量とを一体に形成するIPSやFFSといった液晶装置においても、液晶に印加される駆動電圧の振幅を大きくでき、画像電圧の振幅を小さくしても、液晶に印加される駆動電圧の振幅を確保できる。
また、前記画素電極と、前記共通電極との間に絶縁膜を更に備え、前記画素電極と、前記共通電極との間に容量が形成されてなることを特徴とする。
また、前記第1の基板と前記画素電極、又は前記共通電極との間に第2の絶縁膜を更に備えることを特徴とする。
また、前記共通電極に電気的に接続される補助共通線を備えてなることを特徴とする。
補助共通線は、例えば、隣り合う共通電極間に共通電極に沿って設け、共通電極と接続することで、共通電極の時定数を下げることができる。補助共通線、共通電極より電気抵抗の低い材料により形成すると好ましい。
上述してきた本発明の液晶装置は、例えば各種の電子機器の表示部として適用することができる。特に、電池で駆動する携帯用の電子機器、例えば、デジタルスチルカメラ、携帯電話等に適用すると電池の使用時間を延ばすことができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態および変形例の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る液晶装置1のブロック図である。
液晶装置1は、液晶パネルAAと、液晶パネルAAに対向配置されて光を出射するバックライト41と、を備える。この液晶装置1は、バックライト41からの光を利用して、透過型の表示を行う。
液晶パネルAAは、複数の画素50を有する表示領域Aと、この表示領域Aの周辺に設けられて画素50を駆動する走査線駆動回路10、データ線駆動回路20、および制御回路30を備える。
バックライト41は、液晶パネルAAの裏面に設けられ、例えば、冷陰極蛍光管(CCFL)やLED(発光ダイオード)、あるいはエレクトロルミネッセンス(EL)で構成されて、液晶パネルAAの画素50に光を供給する。
以下、液晶パネルAAの構成について詳述する。
液晶パネルAAは、所定間隔おきに交互に設けられた320行の走査線Y1〜Y320および320行の共通線Z1〜Z320と、これら走査線Y1〜Y320および共通線Z1〜Z320に交差するように設けられた240列のデータ線X1〜X240と、を備える。各走査線Yおよび各データ線Xの交差部分には、画素50が設けられている。
画素50は、TFT51、画素電極55、この画素電極55に対向して設けられた共通電極56、および、一方の電極が共通線Zに接続され他方の電極が画素電極55に接続された蓄積容量53で構成される。画素電極55および共通電極56は、画素容量54を構成する。
共通電極56は、走査線Yに対応して、1水平ラインごとに分割されている。1水平ラインごとに分割された複数の共通電極56は、それぞれ、対応する共通線Zに接続されている。
TFT51のゲートには、走査線Yが接続され、TFT51のソースには、データ線Xが接続され、TFT51のドレインには、画素電極55および蓄積容量53の他方の電極が接続されている。したがって、このTFT51は、走査線Yから選択電圧が印加されるとオン状態となり、データ線Xと画素電極55および蓄積容量53の他方の電極とを導通状態とする。
図2は、画素50の拡大平面図である。図3は、図2に示す画素50のA−A断面図である。
図3に示すように、液晶パネルAAは、複数の画素電極55を有する素子基板60と、この素子基板60に対向配置された対向基板70と、素子基板60と対向基板70との間に設けられた液晶と、を備える。
図2に示すように、素子基板60において、各画素50は、互いに隣り合う2本の導電材料からなる走査線Yと、互いに隣り合う2本の導電材料からなるデータ線Xと、で囲まれた領域となっている。つまり、各画素50は、走査線Yとデータ線Xとで区画されている。
本実施形態では、TFT51は、逆スタガ型のアモルファスシリコンTFTであり、走査線Yとデータ線Xとの交差部の近傍には、このTFT51が形成される領域50C(図2中破線で囲まれた部分)が設けられている。
まず、素子基板60について説明する。
素子基板60は、ガラス基板68を有し、このガラス基板68の上には、ガラス基板68の表面荒れや汚れによるTFT51の特性の変化を防止するために、素子基板60の全面に亘って下地絶縁膜(図示省略)が形成されている。
下地絶縁膜の上には、導電材料からなる走査線Yが形成されている。
走査線Yは、隣接する画素50の境界に沿って設けられ、データ線Xとの交差部の近傍において、TFT51のゲート電極511を構成する。
走査線Y、ゲート電極511、および下地絶縁膜の上には、素子基板60の全面に亘って、ゲート絶縁膜62が形成されている。
ゲート絶縁膜62の上のTFT51が形成される領域50Cには、ゲート電極511に対向して、アモルファスシリコンからなる半導体層(図示省略)、N+アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト層(図示省略)が積層されている。このオーミックコンタクト層には、ソース電極512およびドレイン電極513が積層されて、これにより、アモルファスシリコンTFTが形成されている。
ソース電極512は、データ線Xと同一の導電材料で形成されている。すなわち、データ線Xからソース電極512が突出する構成となっている。データ線Xは、走査線Yおよび共通線Zに対して交差するように設けられている。
上述のように、走査線Yの上には、ゲート絶縁膜62が形成され、このゲート絶縁膜62の上には、データ線Xが形成されている。このため、データ線Xは、走査線Yとはゲート絶縁膜62により絶縁されている。
データ線X、ソース電極512、ドレイン電極513、およびゲート絶縁膜62の上には、素子基板60の全面に亘って、平坦化膜として絶縁膜63が形成されている。絶縁膜63は、例えばアクリル樹脂等で形成することができる。
絶縁膜63の上には、ITO(Indium Tin Oxide)といった透明導電材料からなる共通線Zが形成されている。共通線Zは、走査線Yに沿って設けられており、この共通線Zは、1水平ラインごとに分割された共通電極56と一体に形成されている。
共通線Z、共通電極56、および絶縁膜63の上には、素子基板60の全面に亘って、絶縁膜64が形成されている。絶縁膜63としては、SiO2、SiNx等透明な無機絶縁膜を用いることができ、必要な補助容量に応じて厚みが調整される。例えば、精細度200ppi以上では、50nm〜400nmに、それ以未満の精細度では200nm〜1000nmに形成する。
絶縁膜64の上には、共通電極56に対向する領域に、ITO(Indium Tin Oxide)といった透明導電材料からなる画素電極55が形成されている。画素電極55は、上述の絶縁膜63および絶縁膜64、及び共通電極56に形成されたコンタクトホール(図示省略)を介して、ドレイン電極513に接続されている。
この画素電極55には、自身と共通電極56との間で、フリンジフィールド(電界E)を発生させるための複数のスリット55Aが所定間隔おきに設けられている。すなわち、液晶装置1の液晶は、FFSモードで動作する。
画素電極55および第2絶縁膜64の上には、素子基板60の全面に亘って、ポリイミド膜などの有機膜からなる配向膜(図示省略)が形成されている。
次に、対向基板70について説明する。
対向基板70は、ガラス基板74を有し、このガラス基板74の上のうち走査線Yに対向する位置には、ブラックマトリクスとしての遮光膜71が形成されている。また、ガラス基板74の上のうち遮光膜71が形成されている領域を除く領域には、カラーフィルタ72が形成されている。
遮光膜71およびカラーフィルタ72の上には、対向基板70の全面に亘って、配向膜(図示省略)が形成されている。
図1に戻って、走査線駆動回路10は、TFT51をオン状態にする選択電圧を複数の走査線Yに順次供給する。例えば、ある走査線Yに選択電圧を供給すると、この走査線Yに接続されたTFT51が全てオン状態となり、この走査線Yに係る画素50が全て選択される。
データ線駆動回路20は、画像信号をデータ線Xに供給し、オン状態のTFT51を介して、この画像信号に基づく画像電圧を画素電極55に書き込む。
ここで、データ線駆動回路20は、共通電極56の電圧よりも電位の高い正極性の画像信号をデータ線Xに供給して、この正極性の画像信号に基づく画像電圧を画素電極55に書き込む正極性書込と、共通電極56の電圧よりも電位の低い負極性の画像信号をデータ線Xに供給して、この負極性の画像信号に基づく画像電圧を画素電極55に書き込む負極性書込と、を1水平ラインごとに交互に行う。
制御回路30は、第1電圧としての電圧VCOMLと、この電圧VCOMLよりも電位の高い第2電圧としての電圧VCOMHと、を交互に共通線Zに供給する。
以上の液晶装置1は、以下のように動作する。
すなわち、まず、制御回路30から共通線Zに電圧VCOMLまたは電圧VCOMHのいずれかを選択的に供給する。
具体的には、各共通線Zには、1フレーム期間ごとに、電圧VCOMLと電圧VCOMHとを交互に供給する。例えば、ある1フレーム期間において、p行目の共通線Zp(pは、1≦p≦320を満たす整数)に電圧VCOMLを供給した場合、次の1フレーム期間では、共通線Zpに電圧VCOMHを供給する。一方、ある1フレーム期間において、共通線Zpに電圧VCOMHを供給した場合、次の1フレーム期間では、共通線Zpに電圧VCOMLを供給する。
また、隣接する共通線Zには、互いに異なる電圧を供給する。例えば、ある1フレーム期間において、共通線Zpに電圧VCOMLを供給した場合、同一の1フレーム期間において、(p−1)行目の共通線Z(p−1)と、(p+1)行目の共通線Z(p+1)と、に電圧VCOMHを供給する。一方、ある1フレーム期間において、共通線Zpに電圧
VCOMHを供給した場合、同一の1フレーム期間において、共通線Z(p−1)と共通線Z(p+1)とに電圧VCOMLを供給する。
次に、走査線駆動回路10から320行の走査線Y1〜Y320に選択電圧を順次供給することで、各走査線Yに接続された全てのTFT51を順次オン状態にして、各走査線Yに係る全ての画素50を順次選択する。
次に、これら画素50の選択に同期して、共通電極56の電圧に応じて、データ線駆動回路20からデータ線Xに、正極性の画像信号と、負極性の画像信号と、1水平ラインごとに交互に供給する。具体的には、320行の共通線Z1〜Z320のうち、選択した画素50に係る共通線Zpに電圧VCOMLを供給した場合には、正極性の画像信号をデータ線Xに供給する。一方、320行の共通線Z1〜Z320のうち、選択した画素50に係る共通線Zpに電圧VCOMHを供給した場合には、負極性の画像信号をデータ線Xに供給する。
すると、走査線駆動回路10で選択した全ての画素50に、データ線駆動回路20からデータ線Xおよびオン状態のTFT51を介して画像信号が供給されて、この画像信号に基づく画像電圧が画素電極55に書き込まれる。これにより、画素電極55と共通電極56との間に電位差が生じて、駆動電圧が液晶に印加される。
液晶に駆動電圧が印加されると、液晶の配向や秩序が変化して、液晶を透過するバックライト41からの光が変化する。この変化した光がカラーフィルタを透過することで、階調表示が行われる。なお、液晶に印加される駆動電圧は、蓄積容量53により、画像電圧が書き込まれる期間よりも3桁も長い期間に亘って保持される。
図4は、制御回路30のブロック図である。
制御回路30は、320行の走査線Y1〜Y320に対応して、320個の単位制御回路P1〜P320を備える。各単位制御回路Pには、電圧VCOMLと、電圧VCOMHと、電圧VCOMLまたは電圧VCOMHのいずれかを選択する極性信号POLと、が供給される。
単位制御回路Pは、極性信号POLを保持するラッチ回路Qと、極性信号に応じて電圧VCOMLまたは電圧VCOMHのいずれかを選択的に出力する選択回路Rと、を備える。
ラッチ回路Qは、極性信号POLを保持する方法から、2つに大別できる。1つは、1行目の走査線Y1に対応して設けられたラッチ回路Q1と、320行目の走査線Y320に対応して設けられたラッチ回路Q320と、である。もう1つは、上述のラッチ回路Q1、Q320を除くラッチ回路Q2〜Q319である。
まず、ラッチ回路Q2〜Q319について、以下に説明する。
q行目(qは、2≦q≦319を満たす整数)の走査線Yqに対応して設けられたラッチ回路Qqは、否定論理和演算回路(以降、NOR回路と呼ぶ)31と、第1のインバータ32と、第2のインバータ33と、第1のクロックドインバータ34と、第2のクロックドインバータ35と、を備える。
NOR回路31の2つの入力端子には、それぞれ、(q−1)行目の走査線Y(q−1)と、(q+1)行目の走査線Y(q+1)と、が接続されている。NOR回路31の出力端子には、第1のインバータ32の入力端子と、第1のクロックドインバータ34の反転入力制御端子と、第2のクロックドインバータ35の非反転入力制御端子と、が接続されている。
第1のインバータ32の出力端子には、第1のクロックドインバータ34の非反転入力制御端子と、第2のクロックドインバータ35の反転入力制御端子と、が接続されている。
第1のクロックドインバータ34の入力端子からは、極性信号POLが入力される。第1のクロックドインバータ34の出力端子には、第2のインバータ33の入力端子が接続されている。
第2のクロックドインバータ35の入力端子には、第2のインバータ33の出力端子が接続され、第2のクロックドインバータ35の出力端子には、第2のインバータ33の入力端子が接続されている。
以上のラッチ回路Qqは、以下のように動作する。
すなわち、走査線Y(q−1)と走査線Y(p+1)とのうち少なくともいずれかに選択電圧が供給されると、ラッチ回路Qqが備えるNOR回路31は、Lレベルの信号を出力する。このLレベルの信号は、第1のクロックドインバータ34の反転入力制御端子に入力されるとともに、第1のインバータ32で反転され、Hレベルの信号として第1のクロックドインバータ34の非反転入力端子に入力される。このため、第1のクロックドインバータ34は、オン状態となり、極性信号POLを反転して出力する。この第1のクロクドインバータ34から反転して出力された極性信号POLは、第2のインバータ33により反転されて出力される。
以上のように、走査線駆動回路により走査線Y(q−1)と走査線Y(q+1)とのうち少なくともいずれかに選択電圧が供給されると、ラッチ回路Qpは、極性信号POLを取り込む。
一方、走査線Y(q−1)と走査線Y(p+1)との両方に選択電圧が供給されないと、ラッチ回路Qqが備えるNOR回路31は、Hレベルの信号を出力する。このHレベルの信号は、第2のクロックドインバータ35の非反転入力制御端子に入力されるとともに、第1のインバータ32で反転され、Lレベルの信号として第2のクロックドインバータ35の反転入力端子に入力される。このため、第2のクロックドインバータ35は、オン状態となり、第2のインバータ33から出力された極性信号POLを反転して出力する。この第2のクロックドインバータ35から反転して出力された極性信号POLは、再度、第2のインバータ33により入力される。
以上のように、走査線駆動回路により走査線Y(q−1)と走査線Y(p+1)との両方に選択電圧が供給されないと、ラッチ回路Qpは、既に取り込んでいる極性信号POLを第2のインバータ33および第2のクロックドインバータ35により保持する。
次に、ラッチ回路Q1、Q320について、以下に説明する。
ラッチ回路Q1、Q320は、上述のラッチ回路Qqと比べて、NOR回路31の代わりに、Lレベルの信号を出力する低電位電源VLLを備える。その他の構成は、上述のラッチ回路Qqと同様である。
これらラッチ回路Q1、Q320は、以下のように動作する。
すなわち、低電位電源VLLからは、常にLレベルの信号が出力される。このLレベルの信号は、第1のクロックドインバータ34の反転入力制御端子に入力されるとともに、第1のインバータ32で反転され、Hレベルの信号として第1のクロックドインバータ34の非反転入力制御端子に入力される。このため、第1のクロックドインバータ34は、常にオン状態となり、常に極性信号POLを反転して出力する。この第1のクロックドインバータ34から反転して出力された極性信号POLは、第2のインバータ33により反転されて出力される。以上のように、ラッチ回路Q1、Q320は、常に極性信号POLを取り込む。
選択回路Rは、インバータ36と、第1のトランスファゲート37と、第2のトランスファゲート38と、を備える。
インバータ36の入力端子には、ラッチ回路Qが備える第2のインバータ33の出力端子が接続され、インバータ36の出力端子には、第1のトランスファゲート37の非反転入力制御端子と、第2のトランスファゲート38の反転入力制御端子と、が接続されている。
第1のトランスファゲート37の反転入力制御端子には、ラッチ回路Qが備える第2のインバータ33の出力端子が接続され、第1のトランスファゲート37の出力端子には、共通線Zが接続されている。また、奇数行目の走査線Yに対応して設けられた選択回路Rが備える第1のトランスファゲート37の入力端子からは、電圧VCOMHが入力される。一方、偶数行目の走査線Yに対応して設けられた選択回路Rが備える第1のトランスファゲート37の入力端子からは、電圧VCOMLが入力される。
第2のトランスファゲート38の非反転入力制御端子には、ラッチ回路Qが備える第2のインバータ33の出力端子が接続され、第2のトランスファゲート38の出力端子には、共通線Zが接続されている。また、奇数行目の走査線Yに対応して設けられた選択回路Rが備える第2のトランスファゲート38の入力端子からは、電圧VCOMLが入力される。一方、偶数行目の走査線Yに対応して設けられた選択回路Rが備える第2のトランスファゲート38の入力端子からは、電圧VCOMHが入力される。
以上の選択回路Rは、以下のように動作する。
すなわち、ラッチ回路Qが備える第2のインバータ33からLレベルの極性信号POLが出力されると、このLレベルの極性信号POLは、第1のトランスファゲート37の反転入力制御端子に入力されるとともに、インバータ36で反転され、Hレベルの極性信号POLとして第1のトランスファゲート37の非反転入力制御端子に入力される。このため、第1のトランスファゲート37は、オン状態となる。
オン状態となった第1のトランスファゲート37が、奇数行目の走査線Yに対応して設けられた選択回路Rが備えるものであれば、電圧VCOMHを共通線Zに出力する。一方、オン状態となった第1のトランスファゲート37が、偶数行目の走査線Yに対応して設けられた選択回路Rが備えるものであれば、電圧VCOMLを共通線Zに出力する。
一方、ラッチ回路Qが備える第2のインバータ33からHレベルの極性信号POLが出力されると、このHレベルの極性信号POLは、第2のトランスファゲート38の非反転入力制御端子に入力されるとともに、インバータ36で反転され、Lレベルの極性信号POLとして第2のトランスファゲート38の反転入力制御端子に入力される。このため、第2のトランスファゲート38は、オン状態となる。
オン状態となった第2のトランスファゲート38が、奇数行目の走査線Yに対応して設けられた選択回路Rが備えるものであれば、電圧VCOMLを共通線Zに出力する。一方、オン状態となった第2のトランスファゲート38が、偶数行目の走査線Yに対応して設けられた選択回路Rが備えるものであれば、電圧VCOMHを共通線Zに出力する。
以上のラッチ回路Qおよび選択回路Rを備えた制御回路30の動作について、図5を用いて説明する。
図5は、制御回路30のタイミングチャートである。
まず、時刻t1において、極性信号POLを電圧VLLとして、極性信号POLをLレベルとする。すると、単位制御回路P1、P320は、常に極性信号POLを取り込むラッチ回路Q1、Q320により、Lレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R1、R320により、電圧VCOMHおよび電圧VCOMLをそれぞれ出力する。このため、単位制御回路P1に接続された共通線Z1は、電圧VCOMHとなり、単位制御回路P320に接続された共通線Z320は、電圧VCOMLとなる。また、電圧VGHは、8Vであり、電圧VGLは、−1Vである。
次に、時刻t2において、走査線駆動回路10から1行目の走査線Y1に選択電圧を供給して、走査線Y1の電圧を電圧VGHとする。すると、走査線Y1に隣接する走査線Y2に対応して設けられた単位制御回路P2は、ラッチ回路Q2により、Lレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R2により、電圧VCOMLを出力する。このため、単位制御回路P2に接続された共通線Z2は、電圧VCOMLとなる。
次に、時刻t3において、走査線駆動回路10から走査線Y1に選択電圧を供給するのを停止して、走査線Y1の電圧を電圧VGLとする。同時に、走査線駆動回路10から2行目の走査線Y2に選択電圧を供給して、走査線Y2の電圧を電圧VGHとする。すると、走査線Y2に隣接する走査線Y3に対応して設けられた単位制御回路P3は、ラッチ回路Q3により、Lレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R3により、電圧VCOMHを出力する。このため、単位制御回路P3に接続された共通線Z3は、電圧VCOMHとなる。
次に、時刻t4において、走査線駆動回路10から走査線Y2に選択電圧を供給するのを停止して、走査線Y2の電圧を電圧VGLとする。同時に、走査線駆動回路10から3行目の走査線Y3に選択電圧を供給して、走査線Y3の電圧を電圧VGHとする。すると、走査線Y3に隣接する走査線Y4に対応して設けられた単位制御回路P4は、ラッチ回路Q4により、Lレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R4により、電圧VCOMLを出力する。このため、単位制御回路P4に接続された共通線Z4は、電圧VCOMLとなる。また、走査線Y3に隣接する走査線Y2に対応して設けられた単位制御回路P2は、ラッチ回路Q2により、Lレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R2により、電圧VCOMLを出力する。このため、単位制御回路P2に接続された共通線Z2は、電圧VCOMLとなる。
次に、時刻t5において、走査線駆動回路10から走査線Y3に選択電圧を供給するのを停止して、走査線Y3の電圧を電圧VGLとする。同時に、走査線駆動回路10から4行目の走査線Y4に選択電圧を供給して、走査線Y4の電圧を電圧VGHとする。すると、走査線Y4に隣接する走査線Y5に対応して設けられた単位制御回路P5は、ラッチ回路Q5により、Lレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R5により、電圧VCOMHを出力する。このため、単位制御回路P5に接続された共通線Z5は、電圧VCOMHとなる。また、走査線Y4に隣接する走査線Y3に対応して設けられた単位制御回路P3は、ラッチ回路Q3により、Lレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R3により、電圧VCOMHを出力する。このため、単位制御回路P3に接続された共通線Z3は、電圧VCOMHとなる。
以降、走査線駆動回路10から奇数行目の走査線Y(ただし、1行目の走査線Y1を除く)に選択電圧を供給すると、時刻t4のように動作し、偶数行目の走査線Y(ただし、320行目の走査線Y320を除く)に選択電圧を供給すると、時刻t5のように動作する。
次に、時刻t7において、走査線駆動回路10から320行目の走査線Y320に選択電圧を供給するのを停止して、走査線Y320の電圧を電圧VGLとする。同時に、極性信号POLを電圧VHHとして、極性信号POLをHレベルとする。すると、単位制御回路P1、P320は、常に極性信号POLを取り込むラッチ回路Q1、Q320により、Hレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R1、R320により、電圧VCOMLおよび電圧VCOMHをそれぞれ出力する。このため、単位制御回路P1に接続された共通線Z1は、電圧VCOMLとなり、単位制御回路P320に接続された共通線Z320は、電圧VCOMHとなる。
次に、時刻t8において、時刻t2と同様に、走査線駆動回路10から走査線Y1に選択電圧を供給して、走査線Y1の電圧を電圧VGHとする。すると、単位制御回路P2は、電圧VCOMHを出力するので、この単位制御回路P2に接続された共通線Z2は、電圧VCOMHとなる。
次に、時刻t9において、時刻t3と同様に、走査線駆動回路10から走査線Y1に選択電圧を供給するのを停止して、走査線Y1の電圧を電圧VGLとする。同時に、時刻t3と同様に、走査線駆動回路10から走査線Y2に選択電圧を供給して、走査線Y2の電圧を電圧VGHとする。すると、単位制御回路P3は、電圧VCOMLを出力するので、この単位制御回路P3に接続された共通線Z3は、電圧VCOMLとなる。
次に、時刻t10において、時刻t4と同様に、走査線駆動回路10から走査線Y2に選択電圧を供給するのを停止して、走査線Y2の電圧を電圧VGLとする。同時に、時刻t4と同様に、走査線駆動回路10から走査線Y3に選択電圧を供給して、走査線Y3の電圧を電圧VGHとする。すると、単位制御回路P4は、電圧VCOMHを出力するので、この単位制御回路P4に接続された共通線Z4は、電圧VCOMHとなる。
また、時刻t4と同様に、単位制御回路P2は、電圧VCOMHを出力するので、この単位制御回路P2に接続された共通線Z2は、電圧VCOMHとなる。
次に、時刻t11において、時刻t5と同様に、走査線駆動回路10から走査線Y3に選択電圧を供給するのを停止して、走査線Y3の電圧を電圧VGLとする。同時に、時刻t5と同様に、走査線駆動回路10から走査線Y4に選択電圧を供給して、走査線Y4の電圧を電圧VGHとする。すると、単位制御回路P5は、電圧VCOMLを出力するので、この単位制御回路P5に接続された共通線Z5は、電圧VCOMLとなる。また、時刻t5と同様に、単位制御回路P3は、電圧VCOMLを出力するので、この単位制御回路P3に接続された共通線Z3は、電圧VCOMLとなる。
以降、走査線駆動回路10から奇数行目の走査線Y(ただし、走査線Y1を除く)に選択電圧を供給すると、時刻t10のように動作し、偶数行目の走査線Y(ただし、走査線Y320を除く)に選択電圧を供給すると、時刻t11のように動作する。
以上の制御回路30を備えた液晶装置1の動作について、図6、7を用いて説明する。
図6は、液晶装置1の正極性書込時のタイミングチャートである。図7は、液晶装置1の負極性書込時のタイミングチャートである。図6、7において、GATE(r)は、320行の走査線Yのうちr行目(rは、1≦r≦320を満たす整数)の走査線Yrの電圧であり、SOURCE(s)は、240列のデータ線Xのうちs列目(sは、1≦s≦240を満たす整数)のデータ線Xsの電圧である。また、PIX(r、s)は、r行目の走査線Yrと、s列目のデータ線Xsと、の交差に対応して設けられたr行s列目の画素50が備える画素電極55の電圧である。また、VCOM(r)は、r行目の共通線Zrに接続された共通電極56の電圧である。
まず、液晶装置1の正極性書込時について、図6を用いて説明する。
時刻t21において、制御回路30により、共通線Zrに電圧VCOMLを供給する。すると、共通線Zrに接続された共通電極56の電圧VCOM(r)は、徐々に低下して、時刻t22では、電圧VCOMLとなる。
共通線Zrに接続された共通電極56の電圧VCOM(r)が低下すると、r行s列目の画素50が備える画素電極55の電圧PIX(r、s)は、電圧VCOM(r)と電圧PIX(r、s)との電位差を保つように低下する。このため、r行s列目の画素50が備える画素電極55の電圧PIX(r、s)は、徐々に低下して、時刻t22では、電圧VP1となる。
時刻t23において、走査線駆動回路10により、走査線Yrに選択電圧を供給する。すると、走査線Yrの電圧GATE(r)は、上昇して、時刻t24では、電圧VGHとなる。これにより、走査線Yrに接続されたTFT51が全てオン状態となる。
時刻t25において、データ線駆動回路20により、データ線Xsに正極性の画像信号を供給する。すると、データ線Xsの電圧SOURCE(s)は、徐々に上昇して、時刻t26では、電圧VP3となる。
データ線Xsの電圧SOURCE(s)は、正極性の画像信号に基づく画像電圧として、走査線Yrに接続されたオン状態のTFT51を介して、r行s列目の画素50が備える画素電極55に書き込まれる。このため、r行s列目の画素50が備える画素電極55の電圧PIX(r、s)は、徐々に上昇して、時刻t26では、データ線Xsの電圧SOURCE(s)と同電位である電圧VP3となる。
時刻t27において、走査線駆動回路10により、走査線Yrに選択電圧を供給するのを停止する。すると、走査線Yrの電圧GATE(r)は、低下して、時刻t28では、電圧VGLとなる。これにより、走査線Yrに接続されたTFT51が全てオフ状態となる。
次に、液晶装置1の負極性書込時について、図7を用いて説明する。
時刻t31において、制御回路30により、共通線Zrに電圧VCOMHを供給する。すると、共通線Zrに接続された共通電極56の電圧VCOM(r)は、徐々に上昇して、時刻t32では、電圧VCOMHとなる。共通線Zrに接続された共通電極56の電圧VCOM(r)が上昇すると、r行s列目の画素50が備える画素電極55の電圧PIX(r、s)は、電圧VCOM(r)と電圧PIX(r、s)との電位差を保つように上昇する。このため、r行s列目の画素50が備える画素電極55の電圧PIX(r、s)は、徐々に上昇して、時刻t32では、電圧VP6となる。
時刻t33において、走査線駆動回路10により、走査線Yrに選択電圧を供給する。すると、走査線Yrの電圧GATE(r)は、上昇して、時刻t34では、電圧VGHとなる。これにより、走査線Yrに接続されたTFT51が全てオン状態となる。
時刻t35において、データ線駆動回路20により、データ線Xsに負極性の画像信号を供給する。すると、データ線Xsの電圧SOURCE(s)は、徐々に低下して、時刻t36では、電圧VP4となる。
データ線Xsの電圧SOURCE(s)は、負極性の画像信号に基づく画像電圧として、走査線Yrに接続されたオン状態のTFT51を介して、r行s列目の画素50が備える画素電極55に書き込まれる。このため、r行s列目の画素50が備える画素電極55の電圧PIX(r、s)は、徐々に低下して、時刻t36では、データ線Xsの電圧SOURCE(s)と同電位である電圧VP4となる。
時刻t37において、走査線駆動回路10により、走査線Yrに選択電圧を供給するのを停止する。すると、走査線Yrの電圧GATE(r)は、低下して、時刻t38では、電圧VGLとなる。これにより、走査線Yrに接続されたTFT51が全てオフ状態となる。
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(1)電圧VCOMLを共通線Zに供給して、共通電極56の電圧を電圧VCOMLとした後に、正極性の画像信号をデータ線Xに供給して、正極性の画像電圧を画素電極55に書き込んだ。また、電圧VCOMHを共通線Zに供給して、共通電極56の電圧を電圧VCOMHとした後に、負極性の画像信号をデータ線Xに供給して、負極性の画像電圧を画素電極55に書き込んだ。このため、上述した従来例のように、蓄積容量53と画素容量54との間で電荷が移動しないので、蓄積容量53に特性ばらつきが発生しても、画素電極55の電圧にばらつきが生じない。よって、表示品位の低下を抑制できる。
(2)共通電極56の電圧VCOM(r)を電圧VCOMLまたは電圧VCOMHに変動させた。したがって、蓄積容量53の一方の電極の電圧を、共通電極56と同様に変動させることができるので、蓄積容量53を画素容量54と一体に形成できる。よって、液晶を挟持する一対の基板としての素子基板60および対向基板70のうち素子基板60に、画素容量54を構成する画素電極55および共通電極56を備える液晶装置1により、本発明の液晶装置を構成できる。
(3)1水平ラインごとに共通電極56を分割した。そして、電圧VCOMLと電圧VCOMHとを1水平ラインごとに交互に共通電極56に供給するとともに、これら共通電極56の電圧に対応して、正極性の画像信号と、負極性の画像信号とを、1水平ラインごとに交互に各データ線Xに供給した。このため、1フレーム内に正極性書込を行った画素50と負極性書込を行った画素50とを混在させ、これら画素50の間でフリッカを相殺させることができるので、表示品位の低下をさらに抑制できる。
(4)制御回路30に、320行の走査線Y1〜Y320に対応して、320個の単位制御回路P1〜P320を設け、各単位制御回路Pに、ラッチ回路Qおよび選択回路Rを設けた。よって、制御回路30により、電圧VCOMLまたは電圧VCOMHのいずれかを選択的に共通電極56に供給できる。
(5)単位制御回路Pに対応する走査線Yに隣接する走査線Yに選択電圧が供給されると、ラッチ回路Qにより、極性信号を保持した。このため、複数の単位制御回路Pには、走査線駆動回路10により複数の走査線Yに順次供給される選択電圧に基づいて、極性信号が順次保持される。このため、制御回路30は、複数の単位制御回路Pに順次極性信号を転送するために、シフトレジスタ回路といった順次転送回路を必要としないので、消費電力を低減できる。
(6)ラッチ回路Q1、Q320により、常に極性信号POLを取り込むとともに、ラッチ回路Q2〜Q319により、隣接する2つの走査線Yのうち少なくともいずれかに選択電圧が供給されると、極性信号を取り込んだ。このため、走査線駆動回路10により走査線Y1から走査線Y320の順に選択される場合だけでなく、走査線駆動回路10により走査線Y320から走査線Y1の順に選択される場合でも、制御回路30は、複数の単位制御回路Pに順次極性信号を転送できる。
(7)上述した従来例では、容量線の電圧を変動させた後に、画素電極に書き込んだ画像電圧がオフ状態のTFTから漏れ出すのを防ぐために、TFTをオフ状態にする電圧を例えば−4V程度に設定する。このため、TFTをオン状態にする電圧が例えば8Vであれば、走査線の電圧振幅は、12Vとなる。そこで、TFT51をオフ状態にする電圧を−1Vに設定し、TFT51をオン状態にする電圧を8Vに設定して、走査線Yの電圧振幅を9Vとした。このため、消費電力を低減できるとともに、TFT51の信頼性を向上できる。
<第2実施形態>
図8は、本発明の第2実施形態に係る制御回路30Aのブロック図である。
本実施形態では、1行目の走査線Y1に対応して設けられたラッチ回路Q1Aと、320行目の走査線Y320に対応して設けられたラッチ回路Q320Aと、の構成が、第1実施形態のラッチ回路Q1、Q320とは異なる。その他の構成については、第1実施形態と同様であり、説明を省略する。
ラッチ回路Q1A、Q320Aは、それぞれ、第1のインバータ32と、第2のインバータ33と、第1のクロックドインバータ34と、第2のクロックドインバータ35と、第3のインバータ39と、を備える。
ラッチ回路Q1Aが備える第3のインバータ39の入力端子には、走査線Y1が接続され、ラッチ回路Q320Aが備える第3のインバータ39の入力端子には、走査線Y320が接続されている。これら第3のインバータ39の出力端子には、第1のインバータ32の入力端子と、第1のクロックドインバータ34の反転入力制御端子と、第2のクロックドインバータ35の非反転入力制御端子と、が接続されている。
このラッチ回路Q1Aは、以下のように動作する。
すなわち、走査線Y1に選択電圧が供給されると、ラッチ回路Q1Aが備える第3のインバータ39は、Lレベルの信号を出力する。このLレベルの信号は、第1のクロックドインバータ34の反転入力制御端子に入力されるとともに、第1のインバータ32で反転され、Hレベルの信号として第1のクロックドインバータ34の非反転入力端子に入力される。このため、第1のクロックドインバータ34は、オン状態となり、極性信号POLを反転して出力する。この第1のクロックドインバータ34から反転して出力された極性信号POLは、第2のインバータ33により反転されて出力される。
また、ラッチ回路Q320Aは、走査線Y320に選択電圧が供給されると、上述のラッチ回路Q1Aと同様に動作する。
以上のように、走査線駆動回路10により走査線Y1に選択電圧が供給されると、ラッチ回路Q1Aは、極性信号POLを取り込み、走査線駆動回路10により走査線Y320に選択電圧が供給されると、ラッチ回路Q320Aは、極性信号POLを取り込む。
図9は、制御回路30Aのタイミングチャートである。
図9に示す制御回路30Aのタイミングチャートでは、図5に示した第1実施形態の制御回路30のタイミングチャートと比べて、共通線Z1、Z320の電圧が変動するタイミングが異なる。
共通線Z1は、走査線駆動回路10から走査線Y1に選択電圧を供給すると同時に、電圧が反転する。
具体的には、時刻t41において、走査線駆動回路10から走査線Y1に選択電圧が供給されると同時に、単位制御回路P1Aは、ラッチ回路Q1Aにより、Lレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R1により、電圧VCOMHを出力する。このため、単位制御回路P1Aに接続された共通線Z1は、電圧VCOMHとなる。
また、時刻t44において、走査線駆動回路10から走査線Y1に選択電圧が供給されると同時に、単位制御回路P1Aは、ラッチ回路Q1Aにより、Hレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R1により、電圧VCOMLを出力する。このため、単位制御回路P1Aに接続された共通線Z1は、電圧VCOMLとなる。
また、共通線Z320は、共通線Z1と同様に、走査線駆動回路10から走査線Y320に選択電圧が供給されると同時に、電圧の極性が反転する。
具体的には、時刻t43において、走査線駆動回路10から走査線Y320に選択電圧が供給されると同時に、単位制御回路P320Aは、ラッチ回路Q320Aにより、Lレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R320により、電圧VCOMLを出力する。このため、単位制御回路P320Aに接続された共通線Z320は、電圧VCOMLとなる。
また、時刻t44において、走査線駆動回路10から走査線Y320に選択電圧が供給されると同時に、単位制御回路P320Aは、ラッチ回路Q320Aにより、Hレベルの極性信号POLを取り込んで、選択回路R320により、電圧VCOMHを出力する。このため、単位制御回路P320Aに接続された共通線Z320は、電圧VCOMHとなる。
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(8)図2に示したように、共通電極56は、1水平ラインごとに分割されている。このため、共通電極56の電圧が隣接する1水平ラインごとに異なると、これらの間で電界が発生して、液晶の配向や秩序が微妙に変化する場合がある。特に、第1実施形態では、図5で示したように、時刻t6〜t7の期間において、共通線Z319の電圧は、電圧VCOMHであり、共通線Z320の電圧は、電圧VCOMLである。ここで、時刻t6〜t7の期間は、走査線駆動回路10により走査線Yを選択する期間の3倍の期間に相当する。このため、時刻t6〜t7の期間において、共通線Z319に接続された共通電極56と、共通線Z320に接続された共通電極56と、の間で電界が発生して、液晶の配向や秩序が大きく変化する場合があった。そこで、走査線Y320に選択電圧が供給されると同時に、共通線Z320の電圧の極性を反転させ、共通線Z319の電圧と、共通線Z320の電圧と、が異なる期間を時刻t42〜t43の期間とした。ここで、時刻t42〜t43の期間は、走査線駆動回路10により走査線Yを選択する期間の2倍の期間に相当するので、第1実施形態と比べて、共通線Z319の電圧と、共通線Z320の電圧と、が異なる期間が短い。このため、第1実施形態と比べて、共通線Z319に接続された共通電極56と、共通線Z320に接続された共通電極56と、の間で電界が発生して、液晶の配向や秩序が変化するのを抑制できる。
<第3実施形態>
図10は、本発明の第3実施形態に係る画素50Aの拡大平面図である。
本実施形態では、画素50Aが補助共通線ZAおよびコンタクト部58を備える点が、第1実施形態の画素50とは異なる。その他の構成については、第1実施形態と同様であり、説明を省略する。
補助共通線ZAは、導電性の金属からなり、1水平ラインごとに分割して設けられた共通電極56に対応して設けられている。この補助共通線ZAは、走査線Yに沿って形成されている。補助共通線ZAとしては、共通電極56より電気抵抗の小さい材料を用いることができる。例えば共通電極がITO等の透明導電膜である場合は、アルミニウム、チタン、あるいはそれらの積層構造等を用いることができる。また、走査走査線Yと同層、同材料で形成することで製造プロセスを増やすことなく、補助共通線を設けることができる。補助共通線ZAは画素間の表示に関係ない箇所に設けるので、共通電極56のように透明である必要はない。
コンタクト部58は、導電性の金属からなり、領域581において、補助共通線ZAと接続され、領域582において、絶縁膜63に設けたコンタクトホールを介して共通電極56および共通線Zに接続されている。
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(9)1水平ラインごとに分割して設けられた共通電極56に対応して導電性の金属からなる補助共通線ZAを設け、導電性の金属からなるコンタクト部58を介して、共通電極56および共通線Zと、補助共通線ZAと、を接続した。よって、共通電極56および共通線Zの時定数を小さくできる。
<変形例>
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。例えば、上述の各実施形態では、320行の走査線Yと、240列のデータ線Xと、を備えるものとしたが、これに限らず、例えば、480行の走査線Yと、640列のデータ線Xと、を備えてもよい。
また、上述の各実施形態では、透過型の表示を行うものとしたが、これに限らず、例えば、バックライト41からの光を利用する透過型表示と、外光の反射光を利用する反射型表示と、を兼ね備えた半透過反射型の表示を行ってもよい。
また、上述の各実施形態では、TFTとしてアモルファスシリコンからなるTFT51を設けたが、これに限らず、例えば低温ポリシリコンからなるTFTを設けてもよい。
また、上述の各実施形態では、共通電極56の上に絶縁膜64を形成し、この絶縁膜64の上に画素電極55を形成したが、これに限らず、例えば、画素電極55の上に絶縁膜64を形成し、この絶縁膜64の上に共通電極56を形成してもよい。この場合にあっては、第1実施形態において画素電極に設けたスリットは、共通電極に設けることになる。共通電極にスリットを設けると、スリットにより共通電極の面積が小さくなり、抵抗値が上がってしまうので、第3実施形態の補助共通線ZAを設けて、共通電極の時定数を下げるとよい。
また、上述の各実施形態では、液晶がFFSモードで動作するものとしたが、これに限らず、例えばIPSモードで動作するものであってもよい。
また、上述の各実施形態では、共通電極56を1水平ラインごとに分割して設けたが、これに限らず、例えば、2水平ラインごとや3水平ラインごとに分割して設けてもよい。
ここで、例えば、共通電極56を2水平ラインごとに分割して設けた場合には、制御回路30は、電圧VCOMLと電圧VCOMHとを、各共通電極56に接続された2つの共通線Zごとに、交互に供給する。また、データ線駆動回路20は、正極性書込と負極性書込とを、共通電極56に対応する2水平ラインごとに交互に行う。
<応用例>
次に、上述した第1実施形態に係る液晶装置1を適用した電子機器について説明する。
図11は、液晶装置1を適用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。携帯電話機3000は、複数の操作ボタン3001およびスクロールボタン3002、ならびに液晶装置1を備える。スクロールボタン3002を操作することによって、液晶装置1に表示される画面がスクロールされる。
なお、液晶装置1が適用される電子機器としては、図11に示すもののほか、パーソナルコンピュータ、情報携帯端末、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した液晶装置が適用可能である。
本発明の第1実施形態に係る液晶装置のブロック図。 前記液晶装置が備える画素の拡大平面図。 前記液晶装置が備える画素の断面図。 前記液晶装置が備える制御回路のブロック図。 前記液晶装置が備える制御回路のタイミングチャート。 前記液晶装置の正極性書込時のタイミングチャート。 前記液晶装置の負極性書込時のタイミングチャート。 本発明の第2実施形態に係る制御回路のブロック図。 前記制御回路のタイミングチャート。 本発明の第3実施形態に係る画素の拡大平面図。 上述した液晶装置を適用した携帯電話機の構成を示す斜視図。 従来例に係る液晶装置の正極性書込時のタイミングチャート。 従来例に係る液晶装置の負極性書込時のタイミングチャート。
符号の説明
1,1A…液晶装置、10…走査線駆動回路、20…データ線駆動回路、30,30A…制御回路、55…画素電極、56…共通電極、60…素子基板(第1基板)、70…対向基板(第2基板)、3000…携帯電話機(電子機器)、P…単位制御回路、Q…ラッチ回路、R…選択回路、X…データ線、Y…走査線、Z…共通線、ZA…補助共通線。

Claims (9)

  1. 第1の基板と、第2の基板と、前記第1の基板と第2の基板との間に設けられた液晶と、を備える液晶装置であって、
    前記第1の基板に設けられた複数の走査線と、
    前記第1の基板に設けられた複数のデータ線と、
    前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数のスイッチング素子と、
    前記複数のスイッチング素子に接続される複数の画素電極と、
    前記画素電極に対応して設けられた共通電極と、
    第1電圧と、当該第1電圧よりも電位の高い第2電圧と、を交互に前記共通電極に供給する制御回路と、
    前記第1電圧よりも電位の高い正極性の画像信号と、前記第2電圧よりも電位の低い負極性の画像信号と、を交互に前記複数のデータ線に供給するデータ線駆動回路と、を備えて、
    前記第1電圧を前記共通電極に供給した後に、選択信号を前記走査線に供給し、前記正極性の画像信号を前記データ線に供給し、
    前記第2電圧を前記共通電極に供給した後に、選択信号を前記走査線に供給し、前記負極性の画像信号を前記データ線に供給することを特徴とする液晶装置。
  2. 請求項1に記載の液晶装置において、
    前記共通電極が前記第1の基板に形成されてなることを特徴とする液晶装置。
  3. 請求項に記載の液晶装置において、
    前記共通電極は複数に分割されており、複数に分割されたうちの一の前記共通電極に前記第1の電圧及び前記第2電圧のいずれか一方の電圧が供給される期間に、他の一の前記共通電極には他方の電圧が供給されるよう構成されてなることを特徴とする液晶装置。
  4. 請求項3に記載の液晶装置において、
    前記共通電極は、一水平ライン毎に分割されてなることを特徴とする液晶装置。
  5. 請求項1に記載の液晶装置において、
    前記制御回路は、前記第1電圧または前記第2電圧のいずれかを選択する極性信号が供給される単位制御回路を備えてなり、
    前記単位制御回路は、
    前記極性信号を保持するラッチ回路と、
    前記ラッチ回路により保持した前記極性信号に応じて、前記第1電圧または前記第2電圧のいずれかを選択的に出力する選択回路と、を備えることを特徴とする液晶装置。
  6. 請求項5に記載の液晶装置において、
    前記制御回路は、前段の前記走査線に供給された前記選択信号に応じて、前記極性信号を出力することを特徴とする液晶装置。
  7. 複数の走査線と、複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差に対応して設けられた複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子に接続される複数の画素電極と、前記画素電極に対応して設けた共通電極と、を備える液晶装置を駆動する方法であって、
    第1電圧と、当該第1電圧よりも電位の高い第2電圧と、を交互に前記共通電極に供給する手順と、
    前記第1電圧よりも電位の高い正極性の画像信号と、前記第2電圧よりも電位の低い負極性の画像信号と、を交互に前記複数のデータ線に供給する手順と、を含み、
    前記第1電圧を前記共通電極に供給した後に、前記正極性の画像信号を前記データ線に供給する正極性書込手順と、
    前記第2電圧を前記共通電極に供給した後に、前記負極性の画像信号を前記データ線に供給する負極性書込手順と、を備えることを特徴とする液晶装置の駆動方法。
  8. 請求項に記載の液晶装置を駆動する方法であって、
    前記共通電極が複数に分割されており、
    複数に分割された共通電極のうち一の共通電極に前記第1電圧及び前記第2電圧のうちの一方の電圧が供給されている間、他の一の共通電極には他の電圧が供給されることを特徴とする液晶装置の駆動方法。
  9. 請求項1乃至6のいずれかに記載の液晶装置を備える電子機器。
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