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JP2008146080A - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

液晶表示装置及びその駆動方法 Download PDF

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JP2008146080A JP2007319923A JP2007319923A JP2008146080A JP 2008146080 A JP2008146080 A JP 2008146080A JP 2007319923 A JP2007319923 A JP 2007319923A JP 2007319923 A JP2007319923 A JP 2007319923A JP 2008146080 A JP2008146080 A JP 2008146080A
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Abstract

【課題】本発明は映像残留現象を有効改善することができる液晶表示装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、走査駆動回路と、共通電圧産生回路と、複数のソースラインと、複数の画素電極と、共通電極と、を含み、前記走査駆動回路は複数のソースラインを介して前記複数の画素電極に走査電圧を提供し、前記共通電圧産生回路は前記共通電極に共通電圧を提供する液晶表示装置の駆動方法において、何れか1つのフレームで、前記共通電圧は、一定の第一共通電圧と周期的に変化する第二共通電圧が重なって構成され、前記第二共通電圧の絶対値は、何れか1つのフレーム中の走査電圧と第一共通電圧の差値より小さく、1つの周期内で、前記第二共通電圧値が正数になる次数と負数になる次数が同じであることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法を提供する。
【選択図】図5

Description

本発明は、液晶表示装置及び前記液晶表示装置の駆動方法に関するものである。
液晶表示装置は、軽く、薄く、電力の消耗量が小さく、輻射が低い特性を有するので、表示装置として広く用いられている。
図1は、従来の液晶表示装置の構造を示す図である。前記液晶表示装置10は、第一基板11と、共通電極12と、第一配向層13と、液晶層14と、第二配向層15と、複数の画素電極16と、第二基板17と、を備える。前記第一基板11と前記第二基板17が相対に設置され、前記第一基板11と前記第二基板17の間に前記液晶層14が設置されている。前記第一基板11の内表面に、前記共通電極12と前記第一配向層13が順に設置され、前記第二基板17の内表面に、前記画素電極16と第二配向層15が順に設置されている。各々の画素電極16と、前記画素電極16に対応する液晶分子と、前記画素電極16に対応する一部分の共通電極12と、が1つの画素を構成する。
1つの走査駆動回路が前記複数の画素電極16に走査電圧を提供し、1つの共通電圧回路が前記共通電極12に共通電圧を提供する。前記画素電極16と前記共通電極12に別々に走査電圧と共通電圧を印加されるとき、前記画素電極16と前記共通電極12の間に電場が生じる。前記電場は、液晶の配向状態を変化させてここを通過する光の状態を制御し、その通過する光の量の差により現れるパターンを表示する。
図2は、図1に示す液晶表示装置の1つの画素に印加された走査電圧と共通電圧の波形図である。第n−1フレームで、前記画素の画素電極16に正電圧Vdata1を印加し、前記共通電極12に正電圧Vcomを印加する。これで、Vcom>Vdata1である。第nフレームで、前記画素の画素電極16に正電圧Vdata2を印加し、前記共通電極12に正電圧Vcomを印加する。これで、Vdata2>Vcomであり、且つ、Vdata2−Vcom=Vcom−Vdata1である。第n+1フレームで、前記画素の画素電極16に正電圧Vdata1を印加し、前記共通電極12に正電圧Vcomを印加する。即ち、第n+1フレームの状態と第n−1フレームの状態が同じであり、波形が規則に変化する。
前記駆動過程で、フレームが不同になることに従って、前記画素電極16と前記共通電極12の間の電場の方向が変化するが、電場の大小が不変する。電場の方向が変化し、大小が不変するときに、液晶の回転角度が同じである。実際産品中において、液晶表示装置10の液晶層14に分布される不純なイオンが、有機材料から製造した第一、第二配向膜13、15に付着される。この場合も、前記画素電極16及び前記共通電極12の間の電場の大小が不変しても、液晶分子が転動する角度が不変する。即ち、液晶分子が同じな位置に停止している。液晶分子は、不純なイオンに対する摩擦力が小さいので、前記液晶層14の中の不純なイオンが前記第一、第二配向膜13、15に大量に付着され、前記第一配向膜13と第二配向膜15の間に直流電場が形成される。前記画素電極16及び前記共通電極12の間の電場が変化するときに、前記第一、第二配向膜13、15の間に形成される直流電場が続いて存在するので、液晶分子が一定に回転するか、全然回転しない。従って、映像が停止する状況が現れる可能性がある。
本発明の第一の目的は、前記のこうした課題を解決し、映像が停止する状況を有効改善することができる液晶表示装置を提供することである。
本発明の第二の目的は、前記のこうした課題を解決し、映像が停止する状況を有効改善することができる液晶表示装置の駆動方法を提供することである。
前記第一の目的を達成するため、本発明は、走査駆動回路と、共通電圧産生回路と、複数ソースラインと、複数画素電極と、共通電極と、を備える液晶表示装置であって、前記走査駆動回路は、複数ソースラインを介して前記複数画素電極に走査電圧を提供し、前記共通電圧産生回路は、前記共通電極に共通電圧を提供し、何れか1つのフレームで、前記共通電圧は、一定の第一共通電圧と周期的に変化する第二共通電圧が重なって構成され、前記第二共通電圧の絶対値は、何れか1つのフレーム中の走査電圧と第一共通電圧の差値より小さく、1つの周期内で、前記第二共通電圧値が正数になる次数と負数になる次数が同じであることを特徴とする液晶表示装置を提供する。
前記第二の目的を達成するため、本発明は、走査駆動回路と、共通電圧産生回路と、複数のソースラインと、複数の画素電極と、共通電極と、を含み、前記走査駆動回路は複数のソースラインを介して前記複数の画素電極に走査電圧を提供し、前記共通電圧産生回路は前記共通電極に共通電圧を提供する液晶表示装置の駆動方法において、何れか1つのフレームで、前記共通電圧は、一定の第一共通電圧と周期的に変化する第二共通電圧が重なって構成され、前記第二共通電圧の絶対値は、何れか1つのフレーム中の走査電圧と第一共通電圧の差値より小さく、1つの周期内で、前記第二共通電圧値が正数になる次数と負数になる次数が同じであることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法を提供する。
本発明の液晶表示装置及びその駆動方法において、共通電圧を少し改変させると、画素電極と共通電極との間の電場の大小が少し変化され、液晶分子も少し回転する。しかし、こんな小さい変化は人の眼で感じることができなく、表示効果を影響しない。液晶分子が少し回転するので、液晶層中の不純なイオンが互いに突き当たる確率が増加される。第一配向膜及び第二配向膜に付着される確率が減少される。従って、前記第一配向膜と第二配向膜の間に形成した直流電場の強度が減少され、液晶表示装置の映像が停止することも防ぐことができる。
図3は、本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の構造を示す図である。前記液晶表示装置20は、第一基板21と、共通電極22と、第一配向層23と、液晶層24と、第二配向層25と、複数の画素電極26と、第二基板27と、を備える。前記第一基板21と前記第二基板27が対向に設置され、前記第一基板21と前記第二基板27の間に前記液晶層24が配置されている。前記第一基板21の内表面に、前記共通電極22と前記第一配向層23が順番に設置され、前記第二基板27の内表面に、前記画素電極26と第二配向層25が順番に設置されている。各々の画素電極26と、前記画素電極26に対応する液晶分子と、前記画素電極26に対応する一部分共通電極22は、1つの画素を構成する。
図4は、本発明の液晶表示装置の回路構造を示す図である。前記液晶表示装置20は、制御回路31と、ゲート駆動回路32と、走査駆動回路33と、共通電圧産生回路34と、互いに平行する複数のゲートライン201と、互いに平行し、且つ前記ゲートライン201と絶縁的に交差する複数のソースライン202と、前記ゲートライン201とソースライン202が交差する個所に隣接する複数の薄膜トランジスタ206と、複数画素電極26と、前記複数画素電極26と対向する複数の共通電極22と、前記電極26と電極22との間の充填される液晶分子と、を備える。
外界の信号を前記制御回路31に入力すると、前記制御回路31は、制御信号を出力して前記ゲート駆動回路32と前記走査駆動回路33が正常に作業するように制御する同時に、前記走査駆動回路33に対応する走査信号を送信する。前記ゲート駆動回路32からの走査電圧が前記複数ソースライン201を介して対応する前記薄膜トランジスタ206のゲート電極に印加されると、この薄膜トランジスタ206が開く。前記走査駆動回路33からのゲート電圧が前記ソースライン202を介して対応する前記薄膜トランジスタ206のソース電極に印加される。このとき、もし前記薄膜トランジスタ206が開く状態であると、前記ゲート電圧が薄膜トランジスタ206のドレイン電極に送信され、且つ画素電極26に印加される。同時に、前記共通電圧産生回路34で生じる共通電圧が共通電圧前記共通電極22に印加される。従って、前記画素電極26と前記共通電極22との間に液晶分子の回転を制御する電場が生じる。
図5は、図3に示す液晶表示装置の1つの画素に印加される走査電圧と共通電圧の波形図である。第n−2フレームで、前記画素の画素電極26に正電圧Vdata1を印加し、前記共通電極22に正電圧Vcomを印加する。これで、Vcom>Vdata1である。第n−1フレームで、前記画素の画素電極26に正電圧Vdata2を印加し、前記共通電極22に正電圧Vcom−Vaを印加する、これで、Vdata2>Vcomであり、Va<Vdata2−Vcomであり共通電圧、且つ、Vdata2−Vcom=Vcom−Vdata1である。第nフレームで、前記画素の画素電極26に正電圧Vdata1を印加し、前記共通電極22に正電圧Vcomを印加する。第n+1フレームで、前記画素の画素電極26に正電圧Vdata2を印加し、前記共通電極22に正電圧Vcom+Vaを印加する。第n+2フレームで、前記画素の画素電極26に正電圧Vdata1を印加し、前記共通電極22に正電圧Vcomを印加する。即ち、第n+2フレームの状態と第n−2フレームの状態が同じであり、波形が規則に変化する。
電場の作用によって、液晶分子に電気双極子のような極性が生じる。第n−2フレームで、電場方向が共通電極22から画素電極26へ向く。液晶分子が電場によって回転する角度は、電場の大小によって決まる。ここで、共通電極22と画素電極26の間の距離をdとすると、電場の大きさは、
Figure 2008146080
であり、液晶分子の電気双極子モーメント方向と電場方向の夾角はθである。
第n−1フレームで、電場方向は画素電極26から共通電極22へ向き、電場の大きさは、
Figure 2008146080
であり、液晶分子の電気双極子モーメント方向と電場方向の夾角は(θ−ψ)である。
第nフレームで、電場方向は共通電極22から画素電極26へ向き、電場の大きさは、
Figure 2008146080
であり、液晶分子の電気双極子モーメント方向と電場方向の夾角はθである。
第n+1フレームで、電場方向は画素電極26から共通電極22へ向き、電場の大きさは、
Figure 2008146080
であり、液晶分子の電気双極子モーメント方向と電場方向の夾角は(θ+ψ)である。
第n+2フレームで、電場方向は共通電極22から画素電極26へ向き、電場の大きさは、
Figure 2008146080
であり、液晶分子の電気双極子モーメント方向と電場方向の夾角はθである。
即ち、電場の大きさがV/d変化するとき、液晶分子もψ回転する。しかし、こんな小さい変化は人の眼で感じることができないので、表示効果に影響しない。液晶分子が同じな位置に停止していないので、液晶層中の不純なイオンが互いに突き当たる確率が増加され、配向膜に付着される確率が減少される。従って、配向膜に付着される不純なイオンにより直流電場の強度を減少し、液晶表示装置の映像が停止することも防ぐことができる。
図6は、図4に示す共通電圧産生回路の具体的な回路構造を示す図である。前記共通電圧産生回路34は、電源入力端子301と、オペアンプ302と、第一制御信号入力端子303と、第二制御信号入力端子304と、トランジスタQ1と、トランジスタQ2と、抵抗素子R1と、抵抗素子R2と、抵抗素子R0と、抵抗素子R3と、抵抗素子R4と、を備える。前記電源入力端子301は電圧Vddを接収し、前記抵抗素子R0は抵抗値可変型抵抗素子であり、前記抵抗素子R3と抵抗素子R4の抵抗値が同じである。前記抵抗素子R1と、抵抗素子R2と、抵抗素子R0と、抵抗素子R3と、抵抗素子R4とは、前記電源入力端子301と地面との間に順に直列されて、1つの分圧回路を構成する。前記トランジスタQ1のソース電極、ドレイン電極と前記抵抗素子R3は、並列方式に接続され該トランジスタQ1のゲート電極は、前記第一制御信号入力端子303に接続されている。前記トランジスタQ2のソース電極、ドレイン電極と前記抵抗素子R4は、並列方式に接続され、該トランジスタQ2のゲート電極は、前記第二制御信号入力端子304に接続されている。前記抵抗素子R1と抵抗素子R2の間の1つの接続点が前記オペアンプ302の入力端子に接続されている。前記オペアンプ302の逆相入力端子は、直接出力端子に接続され、共通電圧該出力端子から共通電圧が出力される。
図7は、前記第一制御信号入力端子と第二制御信号入力端子の入力信号の波形を示す図である。これで、図6と一緒に前記共通電圧産生回路34の作業過程を説明する。第n−2フレームにおいて、前記第一制御信号入力端子303は高レベルの電位を接収し、前記第二制御信号入力端子304は低レベルの電位を接収する。且つ、前記トランジスタQ1がオンされ、前記トランジスタQ2がオフされ、前記抵抗素子R3がショートされる。このとき、前記オペアンプ302の出力端子が出力する電圧値は、
Figure 2008146080
であり、Vout=Vcomである。
第n−1フレームにおいて、前記第一制御信号入力端子303は高レベルの電位を接収し、前記第二制御信号入力端子304は高レベルの電位を接収する。且つ、前記トランジスタQ1がオンされ、前記トランジスタQ2もオンされ、前記抵抗素子R3と抵抗素子R4がショートされる。このとき、オペアンプ302の出力端子が出力する電圧値は、
Figure 2008146080
であり、Vout=Vcom−Vaである。
第nフレームにおいて、前記第一制御信号入力端子303は低レベルの電位を接収し、前記第二制御信号入力端子304は高レベルの電位を接収する。且つ、前記トランジスタQ1がオフされ、前記トランジスタQ2がオンされ、抵抗素子R4がショートされる。このとき、オペアンプ302の出力端子が出力する電圧値は、
Figure 2008146080
であり、Vout=Vcomである。
第n+1フレームにおいて、前記第一制御信号入力端子303は低レベルの電位を接収し、前記第二制御信号入力端子304は低レベルの電位を接収する。且つ、前記トランジスタQ1がオフされ、前記トランジスタQ2がオフされる。このとき、オペアンプ302の出力端子が出力する電圧値は、
Figure 2008146080
であり、Vout=Vcom+Vaであり、第n+2フレームと第n−2フレームが同じだから、これで再度説明しない。
本発明の液晶表示装置20の駆動方法において、共通電圧を少し改変させると、画素電極26と共通電極22との間の電場の大きさが少し変化して、液晶分子も少し回転する。しかし、こんな小さい変化は人の眼で感じることができないので、表示効果に影響しない。液晶分子が少し回転するので、液晶層24中の不純なイオンが互いに突き当たる確率が増加される。第一配向膜23及び第二配向膜25に付着される確率が減少される。従って、前記第一配向膜23と第二配向膜23、25の間に形成した直流電場の強度が減少され、液晶表示装置20の映像が停止することも防ぐことができる。
以下、本発明の第2実施形態について説明する。
図8に示すように、第n−2フレームに、前記画素の画素電極26は正の電圧Vdata1を印加し、前記共通電極22は正の電圧Vcom−Vbを印加し、そのうち、Vcom>Vdata1、Vbが0ボルトより大きくかつ前記共通電圧Vcomの5%より小さい。第n−1フレームに、前記画素の画素電極26は正の電圧Vdata2を印加し、前記共通電極22は正の電圧Vcom−Vbを印加し、そのうち、Vdata2>Vcom、且つVdata2−Vcom=Vcom−Vdata1。第nフレームに、前記画素の画素電極26は正の電圧Vdata1を印加し、前記共通電極22は正の電圧Vcom+Vbを印加する。第n+1フレームに、前記画素の画素電極26は正の電圧Vdata2を印加し、前記共通電極22は正の電圧Vcom+Vbを印加する。第n+2フレームに、前記画素の画素電極26は正電圧Vdata1を印加し、前記共通電極22は正電圧Vcom−Vbを印加する。即ち、第n+2フレームの状態は第n−2フレームの状態と同じであって、これのように1つの循環を完成する。これから各々のフレームは以上に記述した規律を重複する。
以上に述べることを総合すると前記共通電圧の変更規律を総括することができる。これは以下に記述するようなものである。何れか1つのフレームで、前記共通電圧は一定の主共通電圧(Vcom)と周期的に変化する副共通電圧(Va或いはVb)が重なって構成され、前記副共通電圧(Va或いはVb)の値は、何れか1つのフレーム中の走査電圧(Vdata1或はVdata2)と主共通電圧(Vcom)の差値より小さく、一つの周期内で、前記副共通電圧(Va或いはVb)の取る値が正になる次数は、負になる次数と同じである。
従来の液晶表示装置の構造の一例を示す図である。 図1に示す液晶表示装置の一つの画素に印加した走査電圧と共通電圧の波形図である。 本発明の液晶表示装置の第1の実施形態の構成を示す図である。 本発明の液晶表示装置の回路構造を示す図である。 図3に示す液晶表示装置の一つの画素に印加した走査電圧と共通電圧の波形図である。 図4に示す共通電圧産生回路の具体的回路構造の一例を示す図である。 第一、第二制御信号入力端子の入力信号波形図である。 本発明の液晶表示装置共通電極に印加した共通電圧別の波形図の一例である。
符号の説明
20 液晶表示装置
21 第一基板
22 共通電極
23 第一配向層
24 液晶層
25 第二配向層
26 複数の画素電極
27 第二基板
31 制御回路
32 ゲート駆動回路
33 走査駆動回路
34 共通電圧産生回路
201 ゲートライン
202 ソースライン
206 薄膜トランジスタ
301 電源入力端子
302 オペアンプ
303 第一制御信号入力端子
304 第二制御信号入力端子
Q1 トランジスタ
Q2 トランジスタ
R1 抵抗素子
R2 抵抗素子
R0 抵抗素子
R3 抵抗素子
R4 抵抗素子

Claims (7)

  1. 走査駆動回路と、共通電圧産生回路と、複数ソースラインと、複数画素電極と、共通電極と、を備える液晶表示装置であって、
    前記走査駆動回路は、複数ソースラインを介して前記複数画素電極に走査電圧を提供し、前記共通電圧産生回路は、前記共通電極に共通電圧を提供し、何れか1つのフレームで、前記共通電圧は、一定の第一共通電圧と周期的に変化する第二共通電圧が重なって構成され、前記第二共通電圧の絶対値は、何れか1つのフレーム中の走査電圧と第一共通電圧の差値より小さく、1つの周期内で、前記第二共通電圧値が正数になる次数と負数になる次数が同じであることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 走査駆動回路と、共通電圧産生回路と、複数のソースラインと、複数の画素電極と、共通電極と、を含み、前記走査駆動回路は複数のソースラインを介して前記複数の画素電極に走査電圧を提供し、前記共通電圧産生回路は前記共通電極に共通電圧を提供する液晶表示装置の駆動方法において、
    何れか1つのフレームで、前記共通電圧は、一定の第一共通電圧と周期的に変化する第二共通電圧が重なって構成され、前記第二共通電圧の絶対値は、何れか1つのフレーム中の走査電圧と第一共通電圧の差値より小さく、1つの周期内で、前記第二共通電圧値が正数になる次数と負数になる次数が同じであることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  3. 前記第二共通電圧の絶対値は、前記第一共通電圧値の5%より小さいことを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  4. 第n−2フレームから第n+1フレームまで1つの周期を定義し、
    第n−2フレームで、前記第一共通電圧がVcomであり、前記第二共通電圧が零であり、
    第n−1フレームで、前記第一共通電圧がVcomであり、前記第二共通電圧が−Vaであり、且つ、該Vaが前記走査電圧と共通電圧Vcomの差値より小さく、
    第nフレームで、前記第一共通電圧がVcomであり、前記第二共通電圧が零であり、
    第n+1フレームで、前記第一共通電圧がVcomであり、前記第二共通電圧が+Vaであることを特徴とする請求項2或いは3に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  5. 第n−2フレームで、何れか1つの画素の画素電極に正電圧Vdata1を印加し、且つVcom>Vdata1であり、
    第n−1フレームで、前記画素の画素電極に正電圧Vdata2を印加し、且つVdata2>Vcomであり、Vdata2−Vcom=Vcom−Vdata1であり、
    第nフレームで、前記画素の画素電極に正電圧Vdata1を印加し、
    第n+1フレームで、前記画素の画素電極に正電圧Vdata2を印加することを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  6. 前記共通電圧産生回路は、電源入力端子と、オペアンプと、第一制御信号入力端子と、第二制御信号入力端子と、トランジスタQ1と、トランジスタQ2と、抵抗素子R1と、抵抗素子R2と、抵抗素子R0と、抵抗素子R3と、抵抗素子R4と、を備え、
    前記抵抗素子R1と、抵抗素子R2と、抵抗素子R0と、抵抗素子R3と、抵抗素子R4とは、前記電源入力端子と接地点との間に順に直列接続され、
    前記トランジスタQ1のソース電極とドレイン電極は、それぞれ前記抵抗素子R3の両端に接続され、該トランジスタQ1のゲート電極は、前記第一制御信号入力端子に接続され、
    前記トランジスタQ2のソース電極とドレイン電極は、それぞれ前記抵抗素子R4の両端に接続され、該トランジスタQ2のゲート電極は、前記第二制御信号入力端子に接続され、
    前記抵抗素子R1と抵抗素子R2の間の1つの接続点は、前記オペアンプの入力端子に接続され、前記オペアンプの他の入力端子は、該オペアンプの出力端子に直接接続されていることを特徴とする請求項2或いは3に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  7. 前記抵抗素子R0は、抵抗値が可変の抵抗素子であり、前記抵抗素子R3と抵抗素子R4の抵抗値は同じであることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置の駆動方法。
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