JP4778473B2 - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示装置及びその駆動方法に関し、特に、共通電圧が独立的に印加される２以上に分割された複数の共通電極を備え、共通電圧の電位を分割された共通電極単位に変化させることにより、スキャンパルスの振幅を減らして、フィードスルー電圧による表示品質の低下を防ぐようにした液晶表示装置及びその駆動方法に関する。
通常の液晶表示装置は、電界を用いて液晶の光透過率を調節することにより画像を示す。このような液晶表示装置は、液晶セルがマトリクス状に配列された液晶表示パネルと、この液晶表示パネルを駆動するための駆動回路とを備える。
液晶表示パネルには、図１に示すように、ゲートラインＧＬとデータラインＤＬとが交差し、そのゲートラインＧＬとデータラインＤＬとの交差部に液晶セルＣｌｃを駆動するための薄膜トランジスタＴＦＴが形成される。薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲートラインＧＬを通して供給されるスキャンパルスに応じて、データラインを通して供給されるデータ電圧Ｖｄを液晶セルＣｌｃの画素電極Ｅｐに供給する。このために、薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極はゲートラインＧＬに接続され、ソース電極はデータラインＤＬに接続され、かつドレイン電極は液晶セルＣｌｃの画素電極に接続される。
液晶セルＣｌｃは、画素電極Ｅｐに供給されるデータ電圧Ｖｄと、共通電極Ｅｃに供給される共通電圧Ｖｃｏｍとの電位差で充電され、この電位差によって形成される電界により液晶分子の配列が変わることにより、透過される光の光量を調節するか、あるいは光を遮るようになる。共通電極Ｅｃは、液晶セルＣｌｃに電界を印加する方式によって液晶表示パネルの上部基板または下部基板に形成され、共通電圧Ｖｃｏｍが供給されるストレージラインと液晶セルＣｌｃの画素電極Ｅｐとの間には、液晶セルＣｌｃの充電電圧を保持させるためのストレージキャパシタＣｓｔが形成される。
このような液晶表示パネルは、液晶セルＣｌｃの劣化を防いで、表示品質を向上させるために、液晶セルＣｌｃの極性を一定単位で反転させる反転方法により駆動される。反転方法には、フレーム単位で液晶セルの極性を反転させるフレーム反転（ＦｒａｍｅＩｎｖｅｒｓｉｏｎ）、水平ライン単位で液晶セルの極性を反転させるライン反転（Ｌｉｎｅ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）、垂直ライン単位で液晶セルの極性を反転させるカラム反転（Ｃｏｌｕｍｎ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ）、そして液晶セル単位で液晶セルの極性を反転させるドット反転（Ｄｏｔ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）等がある。
このうち、ライン反転方法は、カラム反転及びドット反転に比べて消費電力において有利である。カラム及びドット反転がデータ信号のみを用いて極性を反転させることによりデータ信号の駆動電圧範囲が相対的に大きいのに比べ、ライン反転方法はデータ信号と共に液晶セルＣｌｃに基準電圧として供給される共通電圧Ｖｃｏｍを交流駆動することによりデータ信号の駆動電圧範囲を低くすることができるためである。
図２は、従来ライン反転方法に駆動される液晶表示パネルの一部を示す図面であり、図３は、図２の液晶表示パネルに供給される駆動電圧を示す図面である。図２において、「Ｖｃｏｍ２」は第１及び第２共通電極Ｅｃ１、Ｅｃ２に共通に供給される共通電圧を示す。また、図３において、「ＳＰ１、ＳＰ２」のそれぞれは、第１及び第２ゲートラインＧＬ１、ＧＬ２に供給されるスキャンパルス、「Ｖｃｏｍ１」はストレージラインＳＬに供給される共通電圧、「Ｖｄ」はデータラインＤＬに供給されるデータ電圧、「ＶＥｐ１」は第１画素電極Ｅｐ１の電位、「ＶＥｐ２」は第２画素電極Ｅｐ２の電位を示す。
図２及び図３に示すように、スキャンパルスＳＰは、薄膜トランジスタＴＦＴをターンオンさせるための電圧に設定されるゲートハイ電圧ＶＧＨと、薄膜トランジスタＴＦＴをターンオフさせるための電圧に設定されるゲートロー電圧ＶＧＬとの間でスイングされる。ストレージラインＳＬに供給される共通電圧Ｖｃｏｍ１は１水平期間１Ｈを周期にその電位−Ｖｃｏｍ、＋Ｖｃｏｍが反転される。データラインＤＬに供給されるデータ電圧Ｖｄは共通電圧Ｖｃｏｍ１を基準に１水平期間１Ｈごとにその極性＋Ｖｄ、−Ｖｄが反転される。
ここで、＋Ｖｄは共通電圧Ｖｃｏｍ１より電位が高い正極性データ電圧を指し、−Ｖｄは共通電圧Ｖｃｏｍ１より電位が低い負極性データ電圧を指す。データ電圧Ｖｄは、スキャンパルスＳＰがゲートハイ電圧ＶＧＨを保持するスキャン区間の間、データラインＤＬを経由して液晶セルＣｌｃの画素電極Ｅｐに供給される。画素電極Ｅｐと対向する共通電極Ｅｃには共通電圧Ｖｃｏｍ２が供給される。共通電極Ｅｃに供給される共通電圧Ｖｃｏｍ２とストレージラインＳＬに供給される共通電圧Ｖｃｏｍ１はその値が実質的に同一である。液晶表示パネルのストレージラインＳＬは一つに連結されているため、画素電極Ｅｐの電位ＶＥｐは、スキャンパルスＳＰがゲートロー電圧ＶＧＬを保持する非スキャン区間の間、共通電圧Ｖｃｏｍ１のスイングから影響を受けることにより変動されるようになる。
例えば、図３において、液晶セルＣｌｃ１、Ｃｌｃ２を３Ｖに充電するために、共通電圧Ｖｃｏｍ１を１水平期間１Ｈを周期に０Ｖ、５Ｖに交互に印加し、データ電圧Ｖｄを１水平期間１Ｈを周期に３Ｖ、２Ｖに交互に印加する場合、第１及び第２画素電極の電位ＶＥｐ１、ＶＥｐ２はスキャンパルスの非スキャン区間の間にも続けて変動されるようになる。即ち、第１画素電極の電位ＶＥｐ１はスキャン区間１Ｈの間に供給されるデータ電圧＋Ｖｄにより３Ｖに保持された後、非スキャン区間２Ｈ、３Ｈ等の間、共通電圧Ｖｃｏｍ１のスイングから影響を受け、１水平期間を周期に８Ｖと３Ｖに変動される。第２画素電極の電位ＶＥｐ２は、スキャン区間２Ｈの間に供給されるデータ電圧−Ｖｄにより２Ｖに保持された後、非スキャン区間３Ｈ、４Ｈ等の間、共通電圧Ｖｃｏｍ１のスイングから影響を受け、１水平期間を周期に−３Ｖと２Ｖに変動される。このような非スキャン区間の間の画素電極Ｅｐの電位ＶＥｐの変動は必然的にスキャンパルスの振幅を増加させる結果をもたらす。
図４は、従来の非スキャン区間の間の画素電極Ｅｐの電位ＶＥｐの変動によりスキャンパルスの振幅が増加することを説明するための図面である。図４を参照すると、共通電圧Ｖｃｏｍのスイングを用いたライン反転駆動の場合、各画素電極の電位ＶＥｐ１、ＶＥｐ２は共通電圧Ｖｃｏｍのスイングにより上下に変動される。特に、高電位共通電圧Ｖｃｏｍ−Ｈｉｇｈが供給されるスキャン期間の間に充電された画素電極の電位ＶＥｐ２は、低電位共通電圧Ｖｃｏｍ−Ｌｏｗが供給される非スキャン期間の間、共通電圧の低電位Ｖｃｏｍ−Ｌｏｗから｜Ｖｃｏｍ−Ｈｉｇｈ−ＶＥｐ２｜ほどさらに低くなるようになる。ゲートオフ電圧は、この低くなった画素電極の電位ＶＥｐ２を保持するために、低くなった画素電極の電位ＶＥｐ２よりさらに低い電圧を必要とするようになる。
従って、スキャンパルスの振幅は｜（Ｖｄ−Ｈｉｇｈ＋Ｇａｔｅ−Ｏｎ）−（Ｖｄ−Ｌｏｗ−Ｇａｔｅ−Ｏｆｆ−Ｖｃｏｍ振幅）｜となる。これは、共通電圧Ｖｃｏｍのスイングを用いたライン反転駆動の場合、スキャンパルスの振幅が共通電圧Ｖｃｏｍの振幅ほどさらに大きくなるということを意味する。スキャンパルスの振幅の増加はフィードスルー電圧（Ｆｅｅｄ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ）を増加させる要因となる。
一般的に、薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極とドレイン電極との間の寄生キャパシタＣｇｄにより、液晶セルＣｌｃの充電電圧はΔＶｐだけの電圧シフトが発生されるようになる。このようなΔＶｐをフィードスルー電圧といい、フィードスルー電圧ΔＶｐの大きさはスキャンパルスの振幅ＶＧＨ−ＶＧＬに比例する。フィードスルー電圧ΔＶｐにより、液晶セルＣｌｃはビデオデータに対応するデータ電圧ＶｄよりΔＶｐだけ低くなった電圧に充電されるようになるが、即ち、正極性（＋）駆動時には共通電圧Ｖｃｏｍに対してデータ電圧ＶｄよりΔＶｐだけ小さな電位差を有する電圧に充電され、負極性（−）駆動時には共通電圧Ｖｃｏｍに対してデータ電圧ＶｄよりΔＶｐだけ大きな電位差を有する電圧に充電されるようになる。
このような従来の共通電圧Ｖｃｏｍのスイングを用いたライン反転方式により駆動される液晶表示装置は次のような問題点がある。
第一に、従来では高電位と低電位との間でスイングされる共通電圧を印加するために、薄膜トランジスタが形成される下部基板に別途のストレージラインを必要とすることにより、このストレージラインにより開口率が減少されるという問題があった。
第二に、従来では一つに連結されたストレージラインを通してスイングされる共通電圧を印加させることにより、このスイングされる共通電圧の影響により、非スキャン区間の間の画素電極の電位が変動され、スキャンパルスの振幅が増加されてしまう結果を生じる。従って、従来の液晶表示装置には、スキャンパルス振幅の増加によりフィードスルー電圧ΔＶｐが増加され、液晶表示パネルの画面にはフリッカまたは残像が生じてしまい、表示品質が悪化されるという問題があった。
従って、本発明の目的は、ｎ番目のラインの画素電極とｎ−１番目のラインのゲートラインとの間にストレージキャパシタを配置させることにより、別途のストレージラインを除去して開口率を増加させた液晶表示装置及びその駆動方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、共通電圧が独立的に印加される２以上に分割された複数の共通電極を備え、共通電圧の電位を分割された共通電極単位に変化させることにより、スキャンパルスの振幅を減らして、フィードスルー電圧による表示品質の低下を防ぐようにした液晶表示装置及びその駆動方法を提供することにある。
前記目的の達成のために、本発明に係る液晶表示装置は、共通電圧が独立的に印加される２以上に分割された複数の共通電極；画素電極と前記共通電極の電位差により駆動される液晶分子を用いて画像を示すｍ×ｎ（ｍ及びｎは正の整数）マトリクスの液晶セル；データ電圧が供給される前記ｍ個のデータライン；スキャンパルスが供給される前記ｎ個のゲートライン；前記液晶セルの画素電極と前記ゲートラインとの間に形成され、前記液晶セルの電圧を保持させるｍ×ｎ個のストレージキャパシタ；前記データ電圧の極性をｎ／ｋ（ｋは前記共通電極の分割数、２≦ｋ≦ｎ）ライン単位に反転させ、前記データラインに供給するデータ駆動部；及び前記共通電圧の電位を前記ｎ／ｋ個の共通電極単位に変化させる共通電圧制御部を備え、前記ｎ番目のラインの液晶セルに接続された前記ストレージキャパシタは、前記ｎ番目のラインの画素電極と前記ｎ−１番目のゲートラインとの間に形成され、前記画素電極と前記共通電極は同一基板上に形成され、前記各共通電極に供給される第１電位の共通電圧が一フレームの間維持され、次のフレームで第２電位に可変されて一フレームの間維持され、ブランク区間の間前記各共通電極に供給される共通電圧の電位は前記第１電位と反転される電位を有し、ブランク区間の間各共通電極に供給される共通電圧の電位はｎ／ｋ個の共通電極単位で反転され、前記画素電極の電位は、非スキャン区間において初期値に維持されることを特徴とする。
また、本発明の液晶表示装置の駆動方法は、共通電圧が独立的に印加される２以上に分割された複数の共通電極、画素電極と前記共通電極の電位差により駆動される液晶分子を用いて画像を示すｍ×ｎ（ｍ及びｎは正の整数）マトリクスの液晶セル、データ電圧が供給される前記ｍ個のデータライン、スキャンパルスが供給される前記ｎ個のゲートラインを有する液晶表示装置の駆動方法において、前記データ電圧の極性をｎ／ｋ（ｋは前記共通電極の分割数）ライン単位に反転させ、前記データラインに供給する段階；前記共通電圧の電位を前記ｎ／ｋ個の共通電極単位に変化させる段階；及び前記液晶セルの画素電極と前記ゲートラインとの間に形成されたｍ×ｎ個のストレージキャパシタを用いて前記液晶セルの電圧を保持させる段階を含み、 前記ｎ番目のラインの液晶セルに接続された前記ストレージキャパシタは、前記ｎ番目のラインの画素電極と前記ｎ−１番目のゲートラインとの間に形成され、前記画素電極と前記共通電極は同一基板上に形成され、前記各共通電極に供給される第１電位の共通電圧が一フレームの間維持され、次のフレームで第２電位に可変されて一フレームの間維持され、ブランク区間の間前記各共通電極に供給される共通電圧の電位は前記第１電位と反転される電位を有し、ブランク区間の間各共通電極に供給される共通電圧の電位はｎ／ｋ個の共通電極単位で反転され、前記画素電極の電位は、非スキャン区間において初期値に維持されることを特徴とする。
本発明に係る液晶表示装置とその駆動方法は、共通電圧が独立的に印加される２以上に分割された複数の共通電極を備え、共通電圧の電位を分割された共通電極単位に変化させることにより、スキャンパルスの振幅を減らして、フィードスルー電圧ΔＶｐを減少させることにより、残像及びフリッカを大きく減らして表示品質を大幅向上させる効果がある。
以下、図５〜図１０Ｃを参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図５は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置を示すブロック図である。図５を参照すると、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置は、複数のゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎ（ｎは正の整数）と複数のデータラインＤＬ１〜ＤＬｍ（ｍは正の整数）とが互いに交差し、その交差により定義される画素領域に形成された液晶セル及びゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎとデータラインＤＬ１〜ＤＬｍとの交差部ごとに形成され、それぞれの液晶セルを駆動する薄膜トランジスタを含む液晶表示パネル１４０と、データラインＤＬ１〜ＤＬｍにビデオ信号を供給するデータ駆動回路１２０と、ゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎにスキャンパルスを供給するゲート駆動回路１３０と、データ駆動回路１２０及びゲート駆動回路１３０を制御するタイミングコントローラ１１０と、液晶表示パネル１４０の２以上に分割された共通電極ラインに高電位／低電位共通電圧＋Ｖｃｏｍ、−Ｖｃｏｍが交互に供給されるように制御する共通電圧制御部１５０とを備える。
液晶表示パネル１４０は、上部基板と下部基板とが合着された構造で形成される。液晶表示パネル１４０の下部基板にはゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎとデータラインＤＬ１〜ＤＬｍとが互いに交差するように形成される。ゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎとデータラインＤＬ１〜ＤＬｍとの交差部ごとに形成された薄膜トランジスタのそれぞれは、ゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎからのスキャンパルスに応じて、データラインＤＬ１〜ＤＬｍからのデータ電圧を液晶セルの画素電極に供給する。
液晶セルは、画素電極に供給されるデータ電圧と共通電極に供給される共通電圧との電位差で充電されて、この電位差に形成される電界により液晶分子の配列が変わることによって、透過される光の光量が調節される。共通電極は、共通電圧が独立的に印加されるように２以上に分割され、液晶セルに電界を印加する方式によって上部基板または下部基板に形成される。
液晶セルの画素電極と前段のゲートラインとの間には、液晶セルの充電電圧を保持させるためのストレージキャパシタが形成される。この共通電極及びストレージキャパシタについては、図６Ａ〜図７Ｂを参照して詳細に説明する。液晶表示パネル１４０の上部基板には、色を具現するためのカラーフィルター、隣接した画素間の光干渉を減らすためのブラックマトリクス等が形成される。さらに、上部基板及び下部基板には、互いに光軸が直交する偏光板がそれぞれ付着され、基板の内面には液晶のプレチルト角を設定するための配向膜が形成される。
タイミングコントローラ１１０は、図示しないシステムインタフェース回路からデジタルビデオデータＲＧＢ、垂直／水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、Ｖｓｙｎｃ及びクロック信号ＣＬＫ等の供給を受け、データ駆動回路１２０を制御するためのデータ制御信号ＤＤＣ及びゲート駆動回路１３０を制御するためのゲート制御信号ＧＤＣを発生すると共に、デジタルビデオデータＲＧＢをクロック信号ＣＬＫに合わせて再整列し、データ駆動回路１２０に供給する。ここで、データ制御信号ＤＤＣは、ソーススタートパルスＳＳＰ、ソースシフトクロックＳＳＣ、ソース出力信号ＳＯＥ、極性制御信号ＰＯＬ等を含み、ゲート制御信号ＧＤＣは、ゲートスタートパルスＧＳＰ、ゲートシフトクロックＧＳＣ、ゲート出力信号ＧＯＥ等を含む。
データ駆動回路１２０は、タイミングコントローラ１１０から供給されるデジタルビデオデータＲＧＢを、アナログガンマ補償電圧、即ちデータ電圧に変換して、データ電圧の極性をｎ／ｋ（ｋは前記共通電極の分割数、２≦ｋ≦ｎ）水平ライン単位に反転させ、データラインＤＬ１〜ＤＬｍに供給する。このようなデータ駆動回路１２０は、クロック信号ＣＬＫをサンプリングするためのシフトレジスタ、デジタルビデオデータＲＧＢを一時貯蔵するためのレジスタ、シフトレジスタからのクロック信号に応じて、データＲＧＢを１ライン分ずつ貯蔵し、貯蔵された１ライン分のデータを同時に出力するためのラッチ、ラッチからのデジタルデータ値に対応して正極性／負極性のガンマ電圧を選択するためのデジタル／アナログ変換器、正極性／負極性ガンマ電圧により変換されたアナログデータが供給されるデータラインを選択するためのマルチプレックサ及びマルチプレックサとデータラインとの間に接続された出力バッファ等を含む。
ゲート駆動回路１３０は、データ電圧が供給される液晶表示パネル１４０の水平ラインを選択するスキャンパルスをゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎに順次供給する。このようなゲート駆動回路１３０は、タイミングコントローラ１１０からのゲートスタートパルスＧＳＰを順次シフトさせてシフト出力信号を発生するシフトレジスタと、シフトレジスタからのシフト出力信号を薄膜トランジスタ駆動に適する電圧レベルのスキャンパルスに変換してゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎに供給するレベルシフタと、レベルシフタとゲートラインＧＬ１〜ＧＬｎとの間に配置されてスキャンパルスを安定化させる出力バッファ等を備える。
共通電圧制御部１５０は、液晶表示パネル１４０の２以上に分割された共通電極ラインに高電位／低電位共通電圧＋Ｖｃｏｍ、−Ｖｃｏｍが交互に供給されるように制御する。即ち、共通電圧制御部１５０は、正極性データ電圧が供給される水平ラインの画素電極に対向する共通電極には低電位共通電圧−Ｖｃｏｍが供給されるように制御し、負極性データ電圧が供給される水平ラインの画素電極に対向する共通電極には高電位共通電圧＋Ｖｃｏｍが供給されるように制御する。
図６Ａは、本発明の実施の形態に係る垂直電界型液晶表示装置における下部基板の一部に対する等価回路図であり、図６Ｂは、本発明の実施の形態に係る垂直電界型液晶表示装置における上部基板に複数に分割された共通電極ラインを示す図面である。垂直電界型液晶表示装置においては、上部基板上に形成された共通電極と下部基板上に形成された画素電極とが互いに対向して配置され、これらの間に形成される垂直電界によりＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｓｔｉｃ）モードの液晶を駆動する。
図６Ａに示すように、本発明の実施の形態に係る垂直電界型液晶表示装置における下部基板には、ゲートラインＧＬ１、ＧＬ２とデータラインＤＬとが交差し、そのゲートラインＧＬ１、ＧＬ２とデータラインＤＬとの交差部に液晶セルＣｌｃ１、Ｃｌｃ２を駆動するための薄膜トランジスタＴＦＴが形成される。薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲートラインＧＬ１、ＧＬ２を通して供給されるスキャンパルスに応じて、データラインＤＬを通して供給されるデータ電圧を液晶セルＣｌｃ１、Ｃｌｃ２の画素電極Ｅｐ１、Ｅｐ２に供給する。このために、薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極ＧはゲートラインＧＬ１、ＧＬ２に接続され、ソース電極ＳはデータラインＤＬに接続され、かつドレイン電極Ｄは液晶セルＣｌｃ１、Ｃｌｃ２の画素電極Ｅｐ１、Ｅｐ２に接続される。
第１液晶セルＣｌｃ１は、第１画素電極Ｅｐ１に供給されるデータ電圧と、第１共通電極Ｅｃ１に供給される第１共通電圧Ｖｃｏｍ１との電位差で充電される。第１共通電極Ｅｃ１は、図６Ｂに示すように、上部基板に複数に分割された共通電極ラインＶｃｏｍＬ１〜ＶｃｏｍＬｎのうち、第１共通電極ラインＶｃｏｍＬ１に接続され、この第１共通電極ラインＶｃｏｍＬ１を通して独立的に第１共通電圧Ｖｃｏｍ１の供給を受ける。
そして、第２液晶セルＣｌｃ２は、第２画素電極Ｅｐ２に供給されるデータ電圧と、第２共通電極Ｅｃ２に供給される第２共通電圧Ｖｃｏｍ２との電位差で充電される。第２共通電極Ｅｃ２は、図６Ｂに示すように、上部基板に複数に分割された共通電極ラインＶｃｏｍＬ１〜ＶｃｏｍＬｎのうち、第２共通電極ラインＶｃｏｍＬ２に接続され、この第２共通電極ラインＶｃｏｍＬ２を通して独立的に第２共通電圧Ｖｃｏｍ２の供給を受ける。
ここで、第１画素電極Ｅｐ１に供給されるデータ電圧と第２画素電極Ｅｐ２に供給されるデータ電圧は、共通電圧を基準に極性が互いに反転されるように供給される。このデータ電圧の極性の反転に合わせて供給される共通電圧の電位も、分割された共通電極ライン単位に反転される。例えば、第１画素電極Ｅｐ１に供給されるデータ電圧が正極性であり、第２画素電極Ｅｐ２に供給されるデータ電圧が負極性である場合、第１共通電圧Ｖｃｏｍ１は高電位に、第２共通電圧Ｖｃｏｍ２は低電位に供給されるようになる。これを通じてライン反転が具現される。
一方、上部基板の共通電極ラインはｎ個に分割される代わりに、ｋ（２≦ｋ≦ｎ）個に分割されることもできる。この場合、データ電圧の極性はｎ／ｋ水平ライン単位に反転され、共通電圧の電位が分割された共通電極ライン単位に反転されるので、ｎ／ｋライン反転が具現される。以下、上部基板の共通電極ラインがｎ個に分割される場合を仮定して説明する。
第１ストレージキャパシタＣｓｔ１は、図６Ａに示すように、第１液晶セルＣｌｃ１の画素電極Ｅｐ１とダミーゲートライン（図示せず）との間に形成され、第２ストレージキャパシタＣｓｔ２は、第２液晶セルＣｌｃ２の画素電極Ｅｐ２と第１ゲートラインＧＬ１との間に形成される。第１及び第２ストレージキャパシタＣｓｔ１、Ｃｓｔ２のそれぞれは、第１及び第２液晶セルＣｌｃ１、Ｃｌｃ２の充電電圧を一フレームの間に保持させる役割をする。このように、本発明においては、ストレージキャパシタを形成するために別途のストレージラインを備える従来とは異なり、前段ゲートラインを用いることにより開口率を大幅に向上させることができる。
図７Ａは、本発明の実施の形態に係る水平電界型液晶表示装置における下部基板の一部に対する等価回路図であり、図７Ｂは、本発明の実施の形態に係る水平電界型液晶表示装置における下部基板に複数に分割された共通電極ラインを示す図面である。水平電界型液晶表示装置においては、下部基板に並べて配置された画素電極と共通電極との間の水平電界によりＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈ）モードの液晶を駆動する。
図７Ａに示すように、本発明の実施の形態に係る水平電界型液晶表示装置における下部基板には、ゲートラインＧＬ１、ＧＬ２とデータラインＤＬとが交差し、そのゲートラインＧＬ１、ＧＬ２とデータラインＤＬとの交差部に液晶セルＣｌｃ１、Ｃｌｃ２を駆動するための薄膜トランジスタＴＦＴが形成される。薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲートラインＧＬ１、ＧＬ２を通して供給されるスキャンパルスに応じて、データラインＤＬを通して供給されるデータ電圧を液晶セルＣｌｃ１、Ｃｌｃ２の画素電極Ｅｐ１、Ｅｐ２に供給する。このために、薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極ＧはゲートラインＧＬ１、ＧＬ２に接続され、ソース電極ＳはデータラインＤＬに接続され、かつドレイン電極Ｄは液晶セルＣｌｃ１、Ｃｌｃ２の画素電極Ｅｐ１、Ｅｐ２に接続される。
第１液晶セルＣｌｃ１は、第１画素電極Ｅｐ１に供給されるデータ電圧と、第１共通電極Ｅｃ１に供給される第１共通電圧Ｖｃｏｍ１との電位差で充電される。第１共通電極Ｅｃ１は、図７Ｂに示すように、下部基板に複数に分割された共通電極ラインＶｃｏｍＬ１〜ＶｃｏｍＬｎのうち、第１共通電極ラインＶｃｏｍＬ１に接続され、この第１共通電極ラインＶｃｏｍＬ１を通して独立的に第１共通電圧Ｖｃｏｍ１の供給を受ける。
そして、第２液晶セルＣｌｃ２は、第２画素電極Ｅｐ２に供給されるデータ電圧と、第２共通電極Ｅｃ２に供給される第２共通電圧Ｖｃｏｍ２との電位差で充電される。第２共通電極Ｅｃ２は、図７Ｂに示すように、下部基板に複数に分割された共通電極ラインＶｃｏｍＬ１〜ＶｃｏｍＬｎのうち、第２共通電極ラインＶｃｏｍＬ２に接続され、この第２共通電極ラインＶｃｏｍＬ２を通して独立的に第２共通電圧Ｖｃｏｍ２の供給を受ける。
ここで、第１画素電極Ｅｐ１に供給されるデータ電圧と第２画素電極Ｅｐ２に供給されるデータ電圧は、共通電圧を基準に極性が互いに反転されるように供給される。このデータ電圧の極性の反転に合わせて供給される共通電圧の電位も、分割された共通電極ライン単位で反転される。例えば、第１画素電極Ｅｐ１に供給されるデータ電圧が正極性であり、第２画素電極Ｅｐ２に供給されるデータ電圧が負極性である場合、第１共通電圧Ｖｃｏｍ１は高電位に、第２共通電圧Ｖｃｏｍ２は低電位に供給されるようになる。これを通じてライン反転が具現される。
一方、下部基板の共通電極ラインは、ｎ個に分割される代わりに、ｋ（２≦ｋ≦ｎ）個に分割されることもできる。この場合、データ電圧の極性はｎ／ｋ水平ライン単位で反転され、共通電圧の電位が分割された共通電極ライン単位で反転されるので、ｎ／ｋライン反転が具現される。以下、下部基板の共通電極ラインがｎ個に分割される場合を仮定して説明する。
第１ストレージキャパシタＣｓｔ１は、図７Ａに示すように、第１液晶セルＣｌｃ１の画素電極Ｅｐ１とダミーゲートライン（図示せず）との間に形成され、第２ストレージキャパシタＣｓｔ２は、第２液晶セルＣｌｃ２の画素電極Ｅｐ２と第１ゲートラインＧＬ１との間に形成される。第１及び第２ストレージキャパシタＣｓｔ１、Ｃｓｔ２のそれぞれは、第１及び第２液晶セルＣｌｃ１、Ｃｌｃ２の充電電圧を一フレームの間に保持させる役割をする。このように、本発明においては、ストレージキャパシタを形成するために別途のストレージラインを備える従来とは異なり、前段ゲートラインを用いることにより開口率を大幅に向上させることができる。
図８は、図６Ｂ及び図７Ｂに示すｎ個に分割された共通電圧ラインに供給される共通電圧の波形図である。図８を参照すると、図６Ｂ及び７Ｂの第１共通電圧ラインＶｃｏｍＬ１に供給される第１共通電圧Ｖｃｏｍ１の電位はブランク区間の間ハイ（Ｈｉｇｈ）論理状態に保持され、第１ゲートラインに第１スキャンパルスＳＰ１が供給されるタイミングと同期して、ロー（Ｌｏｗ）論理状態に反転される。この第１共通電圧Ｖｃｏｍ１の電位はロー論理状態で一フレーム（Ｆｒａｍｅ）の間保持された後、次のフレームの第１スキャンパルスＳＰ１が供給されるタイミングに同期して、ハイ論理状態に反転される。第１共通電圧Ｖｃｏｍ１がロー論理状態で保持される一番目の水平期間（１Ｈ）の間、一番目の水平ラインの画素電極には第１共通電圧Ｖｃｏｍ１より高い電位の正極性データ電圧が供給される。
図６Ｂ及び図７Ｂの第２共通電圧ラインＶｃｏｍＬ２に供給される第２共通電圧Ｖｃｏｍ２の電位は、ブランク区間の間ロー論理状態に保持され、第２ゲートラインに第２スキャンパルスＳＰ２が供給されるタイミングと同期して、ハイ論理状態に反転される。この第２共通電圧Ｖｃｏｍ２の電位、はハイ論理状態で一フレームの間保持された後、次のフレームの第２スキャンパルスＳＰ２が供給されるタイミングに同期して、ロー論理状態に反転される。第２共通電圧Ｖｃｏｍ２がハイ論理状態で保持される二番目の水平期間（２Ｈ）の間、二番目の水平ラインの画素電極には第２共通電圧Ｖｃｏｍ２より低い電位の負極性データ電圧が供給される。
図６Ｂ及び図７Ｂの第３共通電圧ラインＶｃｏｍＬ３に供給される第３共通電圧Ｖｃｏｍ３の電位はブランク区間の間ハイ論理状態に保持され、第３ゲートラインに第３スキャンパルスＳＰ３が供給されるタイミングと同期して、ロー論理状態に反転される。この第３共通電圧Ｖｃｏｍ３の電位はロー論理状態で一フレームの間保持された後、次のフレームの第３スキャンパルスＳＰ３が供給されるタイミングに同期して、ハイ論理状態に反転される。第３共通電圧Ｖｃｏｍ３がロー論理状態に保持される三番目の水平期間（３Ｈ）の間、三番目の水平ラインの画素電極には第３共通電圧Ｖｃｏｍ３より高い電位の正極性データ電圧が供給される。
下記の表１を参照して説明する。
このように、ｎ個に分割された共通電圧ラインに供給される共通電圧の電位は、分割された共通電圧ライン別に独立的に反転されると共に、それぞれフレーム別に反転される。従って、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置は、共通電極を水平ライン別に独立的にスキャニングすることが可能となることにより、画素電極の電位を変動せずにライン反転することができる。これに対しては、図９〜図１０Ｃを参照して詳細に説明する。
図９は、図６Ａ〜図７Ｂの液晶表示パネルに供給される駆動電圧の波形図である。図９において、「ＳＰ１、ＳＰ２」のそれぞれは第１及び第２ゲートラインＧＬ１、ＧＬ２に供給されるスキャンパルス、「Ｖｃｏｍ１」は第１共通電極Ｅｃ１に供給される第１共通電圧、「Ｖｃｏｍ２」は第２共通電極Ｅｃ２に供給される第２共通電圧、「Ｖｄ」はデータラインＤＬに供給されるデータ電圧、「ＶＥｐ１」は第１画素電極Ｅｐ１の電位、「ＶＥｐ２」は第２画素電極Ｅｐ２の電位を示す。
図９に示すように、第１及び第２スキャンパルスＳＰ１、ＳＰ２は、薄膜トランジスタＴＦＴをターンオンさせるための電圧に設定されるゲートハイ電圧ＶＧＨと、薄膜トランジスタＴＦＴをターンオフさせるための電圧に設定されるゲートロー電圧ＶＧＬとの間でスイングされる。第１共通電圧Ｖｃｏｍ１の電位は、図８に示すように、ブランク区間の間ハイ論理状態に保持され、第１ゲートラインＧＬ１に第１スキャンパルスＳＰ１が供給されるタイミングと同期して、ロー論理状態に反転されて一フレームの間に保持される。
第１共通電圧Ｖｃｏｍ１がロー論理状態に保持される一番目の水平期間（１Ｈ）の間、一番目の水平ラインに配置された第１画素電極Ｅｐ１には第１共通電圧Ｖｃｏｍ１より高い電位の正極性データ電圧＋Ｖｄが供給される。第１画素電極Ｅｐ１に充電されたデータ電圧＋Ｖｄは、非スキャン区間（二番目の水平期間（２Ｈ）〜ｎ番目の水平期間（ｎＨ））の間もこのまま保持される。なぜならば、第１共通電圧Ｖｃｏｍ１が非スキャン区間の間にも変わらずロー論理状態に保持されるからである。
また、第２共通電圧Ｖｃｏｍ２の電位は、図８に示すように、ブランク区間の間にロー論理状態に保持され、第２ゲートラインＧＬ２に第２スキャンパルスＳＰ２が供給されるタイミングと同期して、ハイ論理状態に反転されて一フレームの間に保持される。第２共通電圧Ｖｃｏｍ２がハイ論理状態に保持される二番目の水平期間（２Ｈ）の間、二番目の水平ラインに配置された第２画素電極Ｅｐ２には第２共通電圧Ｖｃｏｍ２より低い電位の負極性データ電圧−Ｖｄが供給される。第２画素電極Ｅｐ２に充電されたデータ電圧−Ｖｄは、非スキャン区間（三番目の水平期間（３Ｈ）〜ｎ番目の水平期間（ｎＨ））の間もこのまま保持される。なぜならば、第２共通電圧Ｖｃｏｍ２が非スキャン区間の間にも変わらずハイ論理状態に保持されるからである。
例えば、図９において、液晶セルＣｌｃ１、Ｃｌｃ２を３Ｖに充電するために、一フレームの間、第１共通電圧Ｖｃｏｍ１を０Ｖに、第２共通電圧Ｖｃｏｍ２を５Ｖに印加し、データ電圧Ｖｄを１水平期間を周期に３Ｖ、２Ｖに交互に印加する場合、第１画素電極の電位ＶＥｐ１は一フレームの間に３Ｖに保持され、第２画素電極の電位ＶＥｐ２は一フレームの間に２Ｖに保持される。これを通じて、本発明は、画素電極の電位を変えなくてもライン反転できるということが分かる。
図１０Ａ〜図１０Ｃは、非スキャン区間の間の画素電極Ｅｐの電位ＶＥｐの保持を通じて、スキャンパルスの振幅が減少することを説明するための図面である。図１０Ａ〜図１０Ｃを参照すると、第１画素電極の電位ＶＥｐ１は、第１スキャンパルスＳＰ１が供給される時点に同期され、一フレームの間にロー論理状態に保持される第１共通電圧Ｖｃｏｍ１により、非スキャン区間においても変わらずに初期値（Ａ）に保持される。初期値（Ａ）は、第１共通電圧Ｖｃｏｍ１より高い電位を有する。
第２画素電極の電位ＶＥｐ２は、第２スキャンパルスＳＰ２が供給される時点に同期され、一フレームの間にハイ論理状態に保持される第２共通電圧Ｖｃｏｍ２により、非スキャン区間においても変わらずに初期値（Ｂ）に保持される。初期値（Ｂ）は、第２共通電圧Ｖｃｏｍ２より低い電位を有する。第３画素電極の電位ＶＥｐ３は、第３スキャンパルスＳＰ３が供給される時点に同期され、一フレームの間にロー論理状態に保持される第３共通電圧Ｖｃｏｍ３により、非スキャン区間においても変わらずに初期値（Ｃ）に保持される。初期値（Ｃ）は、第３共通電圧Ｖｃｏｍ３より高い電位を有する。
従って、スキャンパルスの振幅ＶＧＨ−ＶＧＬは｜（Ｖｄ−Ｈｉｇｈ ＋ Ｇａｔｅ−Ｏｎ）−（Ｖｄ−Ｌｏｗ − Ｇａｔｅ−Ｏｆｆ｜となる。これは、従来のライン反転駆動に比べてＶｃｏｍの振幅だけスキャンパルスの振幅が減少されたということを意味する。例えば、−４Ｖと９Ｖとの間でスイングされるスキャンパルスの場合には大略（３．５Ｖ＋α）、−３Ｖと６Ｖとの間でスイングされるスキャンパルスの場合には（２．５Ｖ＋α）だけスキャンパルスの振幅が減少される。このようなスキャンパルスの振幅の減少によってフィードスルー電圧ΔＶｐが減少されることにより、残像及びフリッカが大きく抑えられ、画質が改善される。
前述したように、本発明に係る液晶表示装置とその駆動方法は、従来のライン反転駆動のために、有効表示領域内の別途のストレージラインを用いてストレージキャパシタを形成したのとは異なり、ｎ番目のラインの画素電極とｎ−１番目のラインのゲートラインとの間にストレージキャパシタを形成することにより、前記ストレージラインの除去を可能とするので、開口率の増加において非常に有効である。
さらに、本発明に係る液晶表示装置とその駆動方法は、共通電圧が独立的に印加される２以上に分割された複数の共通電極を備え、共通電圧の電位を分割された共通電極単位で変化させることによって、スキャンパルスの振幅を減らしてフィードスルー電圧ΔＶｐを減少させることにより、残像及びフリッカを大きく減らして、表示品質を大幅に向上させる効果がある。
以上、説明した内容を通じて、当業者であれば本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で種々なる変更および修正が可能であることが分かる。従って、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載した内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲により定めなければならない。
１１０：タイミングコントローラ １２０：データ駆動回路
１３０：ゲート駆動回路 １４０：液晶表示パネル
１５０：共通電圧制御部
１３０：ゲート駆動回路 １４０：液晶表示パネル
１５０：共通電圧制御部
Claims (4)
- 共通電圧が独立的に印加される２以上に分割された複数の共通電極；
画素電極と前記共通電極の電位差により駆動される液晶分子を用いて画像を示すｍ×ｎ（ｍ及びｎは正の整数）マトリクスの液晶セル；
データ電圧が供給される前記ｍ個のデータライン；
スキャンパルスが供給される前記ｎ個のゲートライン；
前記液晶セルの画素電極と前記ゲートラインとの間に形成され、前記液晶セルの電圧を保持させるｍ×ｎ個のストレージキャパシタ；
前記データ電圧の極性をｎ／ｋ（ｋは前記共通電極の分割数、２≦ｋ≦ｎ）ライン単位に反転させ、前記データラインに供給するデータ駆動部；
前記共通電圧の電位を前記ｎ／ｋ個の共通電極単位に変化させる共通電圧制御部
を備え、
前記ｎ番目のラインの液晶セルに接続された前記ストレージキャパシタは、前記ｎ番目のラインの画素電極と前記ｎ−１番目のゲートラインとの間に形成され、
前記画素電極と前記共通電極は同一基板上に形成され、
前記各共通電極に供給される第１電位の共通電圧が一フレームの間維持され、次のフレームで第２電位に可変されて一フレームの間維持され、ブランク区間の間前記各共通電極に供給される共通電圧の電位は前記第１電位と反転される電位を有し、ブランク区間の間各共通電極に供給される共通電圧の電位はｎ／ｋ個の共通電極単位で反転され、
前記画素電極の電位は、非スキャン区間において初期値に維持される
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記共通電圧制御部は、前記データ電圧の極性が正極性であれば第１電位の共通電圧が前記共通電極に供給されるようにし、前記データ電圧の極性が負極性であれば前記第１電位より高い第２電位の共通電圧が前記共通電極に供給されるようにすることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 共通電圧が独立的に印加される２以上に分割された複数の共通電極、画素電極と前記共通電極の電位差により駆動される液晶分子を用いて画像を示すｍ×ｎ（ｍ及びｎは正の整数）マトリクスの液晶セル、データ電圧が供給される前記ｍ個のデータライン、スキャンパルスが供給される前記ｎ個のゲートラインを有する液晶表示装置の駆動方法において、
前記データ電圧の極性をｎ／ｋ（ｋは前記共通電極の分割数）ライン単位に反転させ、前記データラインに供給する段階；
前記共通電圧の電位を前記ｎ／ｋ個の共通電極単位に変化させる段階；
前記液晶セルの画素電極と前記ゲートラインとの間に形成されたｍ×ｎ個のストレージキャパシタを用いて前記液晶セルの電圧を保持させる段階
を含み、
前記ｎ番目のラインの液晶セルに接続された前記ストレージキャパシタは、前記ｎ番目のラインの画素電極と前記ｎ−１番目のゲートラインとの間に形成され、
前記画素電極と前記共通電極は同一基板上に形成され、
前記各共通電極に供給される第１電位の共通電圧が一フレームの間維持され、次のフレームで第２電位に可変されて一フレームの間維持され、ブランク区間の間前記各共通電極に供給される共通電圧の電位は前記第１電位と反転される電位を有し、ブランク区間の間各共通電極に供給される共通電圧の電位はｎ／ｋ個の共通電極単位で反転され、
前記画素電極の電位は、非スキャン区間において初期値に維持される
ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。 - 前記共通電圧の電位を変化させる段階において、前記データ電圧の極性が正極性であれば第１電位の共通電圧が前記共通電極に供給されるようにし、前記データ電圧の極性が負極性であれば前記第１電位より高い第２電位の共通電圧が前記共通電極に供給されるようにすることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置の駆動方法。
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