JP2008164848A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＶ反転駆動方式によるＩＰＳ液晶において、ＴＦＴのバイアス電圧を低減できる液晶表示装置を得る。
【解決手段】互いに交差するゲートラインおよびデータラインで規定される画素ごとにコモン電極および表示電極を有し、コモン電極と表示電極との間の電位差に応じて所望の画像を表示する液晶表示装置において、コモン電極は、ゲートライン方向で隣接する所定のコモン電極同士を、ゲートラインのそれぞれと対になった個別のコモンライン（Ｃ１、Ｃ２）で接続するように構成され、表示電極は、データライン方向の表示電極のそれぞれを、所定の順番で表示電極の左側のデータライン（Ｄ１）または右側のデータライン（Ｄ２）の何れかに接続するように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＰＳ液晶において、ＴＦＴのバイアス電圧を低減することのできる液晶表示装置に関する。

ＩＰＳ液晶は、ＴＮ液晶にくらべて駆動電圧が高い。それは、開口率を上げるために、櫛歯電極の間隔をあけなければならないためであり、その間隔は、１０μｍ程度になる。

通常のＴＮ液晶では、５μｍ程度の基板を水平に置いたときに、液晶を上下の平板ＩＴＯ電極に挟み込む。縦電界に応答するので、電圧をＶ、ギャップをｄとすると、Ｖ／ｄの電界が液晶に加わる。一方、ＩＰＳ液晶では、横電界を使うことから、ｄを電極間隔とすると、Ｖ／ｄよりは小さい電界となる。この結果、ＩＰＳ液晶の駆動電圧は、ＴＮに比べて高くなる。

さらに、液晶は、交流駆動しないと劣化してしまうため、プラス電圧とマイナス電圧を交互に駆ける反転駆動が行われている。具体的には、正負の電圧を、画面のフレ−ム周期、すなわち、通常のテレビ放送の１６ｍｓｅｃ毎に、交互に印加している。

このような状況下でのＩＰＳ方式の液晶表示装置においては、駆動電圧を下げることにより消費電力を低減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、コモン線に印加する電位を高低２値用意し、各フレーム毎に反転させることで、画素の両電極にかかる電圧の極性が反転される。これにより、ドライバから出力される信号の電位変動を抑え、消費電力を低減することができる。

特開平１０−３１４６４号公報

しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
特許文献１における従来の液晶表示装置は、Ｈコモン反転駆動に相当し、データ線に加える電圧を低減できるので、ドライバＩＣや駆動回路の低電圧化を図ることができる。しかしながら、単純に、フレーム周期で正負の電圧を反転するだけでは、正負それぞれに対応する透過率が異なるために、３０Ｈｚ周期のフリッカーが見えてしまい、見苦しい。そこで、ＩＰＳ液晶においては、上下左右１画素毎に、正負逆の電圧を印加するＨＶ反転駆動方式が多く採用されている。

図６は、従来のＨＶ反転駆動方式の概念図であり、上下左右１画素毎に、正負逆の電圧が印加されている。しかしながら、特許文献１の従来技術では、Ｖ反転には対応できない。すなわち、上下左右１画素毎に、正負逆の電圧を印加するＨＶ反転駆動方式に対しては、特許文献１の技術をそのまま適用することはできない。

図７は、従来の液晶表示装置の等価回路図である。ＨＶ反転駆動方式において、全画素を束ねたコモン線は、一定電圧である。そして、コモン電圧を全画素共通として、それぞれの画素に印加するデータ電圧を、例えばチェッカーパターンにしたがって、プラス電圧とマイナス電圧に分けている。このため、フリッカーノイズに対しては強いものの、電圧の振幅が大きいことから消費電力が高いという問題がある。

図８は、従来のＩＰＳ液晶をＨＶ反転駆動した場合における各電極の電圧波形を示した図であり、全画素に白レベルを表示する場合の波形を例示している。一点鎖線で示されたコモン電圧は、全画素一定である。また、細かい点線で示されたデータ電圧は、画素ごとに正負が切り替えられて印加されている。すなわち、従来の方法では、１フレーム内において、データ電圧を正負に切り替えて印加する必要がある。

このような波形において、画素電圧とゲート電圧間の電位差Ｖｇと、画素電圧とデータ電圧間の電位差Ｖｄは、図８に示したように、（Ｖｇ１、Ｖｄ１）、（Ｖｇ２、Ｖｄ２）、（Ｖｇ３、Ｖｄ３）、（Ｖｇ４、Ｖｄ４）の４通りの組合せを有する。

図９は、ＴＦＴのＩｄ−Ｖｇ特性を示したグラフである。先の図８で示した４通りの組合せは、この図９に示された曲線上にプロットすることが可能であり、図９中には（Ｖｇ１、Ｖｄ１）と（Ｖｇ３、Ｖｄ３）に対応する位置がプロットされている。図９に示されたように、Ｖｄｓが大きい場合には相対的にＩｄｓも増加し、消費電力の増大を招くこととなる。

したがって、図８、図９からも明らかなように、ＩＰＳ液晶においては、画質のよいＨＶ反転駆動方式を採用した上で、いかに駆動電圧を下げるかが大きな解決課題となる。

本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、ＨＶ反転駆動方式によるＩＰＳ液晶において、ＴＦＴのバイアス電圧を低減できる液晶表示装置を得ることを目的とする。

本発明に係る液晶表示装置は、互いに交差するゲートラインおよびデータラインで規定される画素ごとにコモン電極および表示電極を有し、コモン電極と表示電極との間の電位差に応じて所望の画像を表示する液晶表示装置において、コモン電極は、ゲートライン方向で隣接する所定のコモン電極同士を、ゲートラインのそれぞれと対になった個別のコモンラインで接続するように構成され、表示電極は、データライン方向の表示電極のそれぞれを、所定の順番で表示電極の左側のデータラインまたは右側のデータラインの何れかに接続するように構成されるものである。

本発明によれば、ゲートライン方向で隣接する所定のコモン電極同士を、ゲートラインと対になった個別のコモンラインで接続し、データライン方向の表示電極のそれぞれを、所定の順番で左右のデータラインに交互に接続する構成とすることにより、ＨＶ反転駆動方式によるＩＰＳ液晶において、ＴＦＴのバイアス電圧を低減できる液晶表示装置を得ることができる。

以下、本発明の液晶表示装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における液晶表示装置の等価回路図である。図１においては、説明の便宜上、データラインを左から順にＤ１、Ｄ２、Ｄ３とし、ゲートラインを上から順にＧ１、Ｇ２、Ｇ３として示している。また、ゲートラインと対になったコモンラインを上から順にＣ１、Ｃ２として示している。さらに、ゲートラインとデータラインにより規定される画素を、その位置に応じてＰ（１、１）、Ｐ（１、２）、Ｐ（２、１）、Ｐ（２、２）として示している。

この図１に示した液晶表示装置は、次の３点を特徴としている。まず、第１の特徴は、縦方向に並んだ各画素に対応するＴＦＴのドレーン電極を、右と左のデータラインに交互に接続している点である。具体的には、縦に並んだ画素Ｐ（１、１）とＰ（２、１）において、Ｐ（１、１）は、左側のデータラインＤ１に接続され、Ｐ（２、１）は、右側のデータラインＤ２に接続されている。

次に、第２の特徴は、コモン電圧を全画素で共通にするのではなく、ゲートラインと対になるコモンラインを個別に設けている点である。具体的には、ゲートラインＧ１の対となるコモンラインＣ１、ゲートラインＧ２の対となるコモンラインＣ２のように、ゲートラインと対になる個別のコモンラインを有している。

さらに、第３の特徴は、各画素の画素電極に接続されるコモンラインを、図１に示すように、上下でジグザグに接続する点である。具体的には、コモンラインＣ１は、画素Ｐ（１、１）、Ｐ（２、２）、Ｐ（１、３）・・・という順で、上下のラインの画素をジグザグに接続する形で１ラインの画素数に相当する数の画素と結線される。このジグザグの接続が、いわゆる千鳥掛けの接続に相当する。

このような第１から第３の特徴を備えた構造により、ある１つのゲートタイミングにおいて、＋駆動するデータライン（図１におけるＤ１、Ｄ３に相当）と＋駆動に対応したコモンライン（図１におけるＣ１に相当）との交点の画素（図１におけるＰ（１、１）、Ｐ（２、２）に相当）には、データ電圧として＋電圧を加えることができ、１フレーム内で正負の反転を行う必要がない。

同様に、−駆動するデータライン（図１におけるＤ２に相当）と−駆動に対応したコモンライン（図１におけるＣ２に相当）との交点の画素（図１におけるＰ（２、１）に相当）には−電圧を加えることができ、１フレーム内で正負の反転を行う必要がない。

さらに、＋駆動に対応したコモンラインと、−駆動に対応したコモンラインを個別に設けているため、データ電圧の振幅を低く抑えることが可能となる。すなわち、コモン電極と表示電極との間の電位差を保つように、コモン電圧を切り替えることにより、データ電圧の振幅を抑えることができる。この結果、図１の構成を備えた液晶表示装置は、ＩＰＳ液晶をＨＶ反転方式により駆動できるとともに、ＴＦＴのバイアス電圧の低減を実現できることとなる。

図２は、本発明の実施の形態１のＩＰＳ液晶をＨＶ反転駆動した場合における各電極の電圧波形を示した図であり、従来技術による先の図８と同様に、全画素に白レベルを表示する場合の波形を例示している。

一点鎖線で示されたコモン電圧は、ゲート電圧に同期して２値で切り替えられるとともに、フレーム内では一定の値となっている。また、細かい点線で示されたデータ電圧は、画素ごとに正負が切り替えられて印加されることなく、１フレーム内での極性が同一であり、ゲート電圧に同期して正負が切り替えられて印加される。そして、フレーム周期で、データ電圧の正負に応じてコモン電圧の値を切り替えることにより、データ電圧の振幅を低く抑えることができる。

このような波形において、画素電圧とゲート電圧間の電位差Ｖｇと、画素電圧とデータ電圧間の電位差Ｖｄは、図２に示したように、（Ｖｇ１、Ｖｄ１）、（Ｖｇ３、Ｖｄ３）の２通りの組合せを有する。このように、本発明の液晶表示装置においては、第１から第３の特徴を有することにより、データ電圧を１フレーム内で正負に切り替える必要がなく、フレーム周期で正負を切り替えればよく、さらに、コモン電圧をデータ電圧の正負に合わせて、電圧の振幅が減るように切り替えることができる。

図３は、本発明の実施の形態１における液晶表示装置と従来の液晶表示装置との比較データをまとめたものである。より具体的には、図２における本発明の液晶表示装置によるデータと、図８における従来の液晶表示装置によるデータとを比較したものである。この図８においては、例として、データ電圧の正負それぞれの振幅は５Ｖとし、データ電圧の最低値とゲート電圧の差は２Ｖとしている。さらに、図８に示した「時間」は、その電圧が加わっている期間を示している。

本発明の液晶表示装置は、ＶｇとＶｄの組合せが４通りから２通りに減っている。その結果、従来は、１フレーム内で１回の切り替えを行っていたために、ある１つの電圧が加わっている時間が８ｍｓであったが、本発明では、１フレーム内で切り替える必要がないため、ある１つの電圧が加わっている時間が１６ｍｓに延びている。さらに、コモン電圧を切り替える本発明の効果により、Ｖｇ、Ｖｄの値を従来よりも小さく抑えることができる。このことは、ＴＦＴに加わっているバイアスが少ないことを意味している。

先の図２に示したように、本発明の液晶表示装置において、コモン電圧の切り替えは、ゲート電圧に同期して切り替えればよい。したがって、先の図１に示したように、ゲート信号を利用したフリップフロップ回路を構成することのみで、コモン電圧の切り替え信号を容易に発生することができる。

図４は、本発明の実施の形態１における液晶表示装置の別の等価回路図である。先の図１の等価回路図では、コモン電圧用のドライバ回路は、ゲートドライバ回路に組み込まれる構成をしていた。これに対して、図４の等価回路図では、ゲートドライバ回路とは別にコモン電圧用のドライバ回路を設けている。

図５は、本発明の実施の形態１における図４の等価回路に対応した駆動電圧のタイミングチャートである。図４のようなコモン電圧用のドライバ回路を個別に設ける構成を有することにより、コモン側もゲート側と異なるシフトレジスタを用いれば、図５に示すような所望の波形のコモン電圧を得ることができる。

さらに、ゲートドライバ回路とコモン電圧用のドライバ回路とは、同様の回路構成を有しており、既存のゲートドライバ回路を流用してコモン電圧用のドライバ回路に適用することができる。

以上のように、実施の形態１によれば、ゲートライン方向で隣接する所定のコモン電極同士を、ゲートラインと対になった個別のコモンラインで接続し、データライン方向の表示電極のそれぞれを、所定の順番で左右のデータラインに交互に接続する構成を備えている。これにより、１フレーム内では同一極性のデータ電圧を印加できるとともに、データ電圧の極性に応じて２種類のコモン電圧を切り替えて印加でき、ＴＦＴに加わる電圧を低減することができる。その結果、ＴＦＴのリークによるクロストークやバイアスストレスによる信頼性劣化を低減することができる。

なお、上述の実施の形態では、コモン電極、表示電極の接続パターンとして、１画素おきにチェッカ状に接続する場合を説明したが、本願発明は、これに限定されるものではない。ある１つのフレーム周期において、＋駆動するデータラインと＋駆動に対応したコモンラインとが接続される画素と、−駆動するデータラインと−駆動に対応したコモンラインとが接続される画素とにグループ分けするように所定の配線を行うことによっても、同様の効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１における液晶表示装置の等価回路図である。 本発明の実施の形態１のＩＰＳ液晶をＨＶ反転駆動した場合における各電極の電圧波形を示した図である。 本発明の実施の形態１における液晶表示装置と従来の液晶表示装置との比較データをまとめたものである。 本発明の実施の形態１における液晶表示装置の別の等価回路図である。 本発明の実施の形態１における図４の等価回路に対応した駆動電圧のタイミングチャートである。 従来のＨＶ反転駆動方式の概念図である。 従来の液晶表示装置の等価回路図である。 従来のＩＰＳ液晶をＨＶ反転駆動した場合における各電極の電圧波形を示した図である。 ＴＦＴのＩｄ−Ｖｇ特性を示したグラフである。

符号の説明

Ｄ１〜Ｄ３ データライン、Ｇ１〜Ｇ３ ゲートライン、Ｃ１、Ｃ２ 個別のコモンライン。

Claims (4)

1. 互いに交差するゲートラインおよびデータラインで規定される画素ごとにコモン電極および表示電極を有し、前記コモン電極と前記表示電極との間の電位差に応じて所望の画像を表示する液晶表示装置において、
   前記コモン電極は、前記ゲートライン方向で隣接する所定のコモン電極同士を、前記ゲートラインのそれぞれと対になった個別のコモンラインで接続するように構成され、
   前記表示電極は、前記データライン方向の表示電極のそれぞれを、所定の順番で前記表示電極の左側のデータラインまたは右側のデータラインの何れかに接続するように構成される
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
   前記コモン電極は、前記ゲートライン方向で、上下２ラインで隣接するコモン電極同士を別々のコモンラインを用いて千鳥掛けで接続するように構成され、
   前記表示電極は、前記データライン方向の表示電極のそれぞれを、１つずつ交互に前記表示電極の左側のデータラインまたは右側のデータラインに接続するように構成される
   ことを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１または２に記載の液晶表示装置において、
   前記データラインのそれぞれは、フレームごとに正負反転の電圧が印加されるとともに、隣接するデータライン同士では異なる極性のデータ電圧が印加され、
   前記個別のコモンラインのそれぞれは、前記データラインに印加される電圧の極性に応じて、フレームごとに２種類の異なるコモン電圧の何れかが印加される
   ことを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項３に記載の液晶表示装置において、
   前記２種類の異なるコモン電圧は、前記ゲートラインのゲート信号に同期して生成され、対応する個別のコモンラインに印加されることを特徴とする液晶表示装置。

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