JP2010191384A

JP2010191384A - アクティブマトリックス液晶表示装置及びその駆動方法

Info

Publication number: JP2010191384A
Application number: JP2009038369A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yoshiga; 正博吉賀
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp; TPO Displays Corp
Current assignee: TPO Displays Corp
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2029-02-20
Also published as: TW201032209A; JP4735998B2; US20100214326A1; CN101840678B; US8390655B2; TWI413088B; CN101840678A

Abstract

【課題】追加のソースラインまたはゲートラインを加えることなく、１つのサブ画素内における２つの画素に異なるガンマ信号電圧を得ることができるアクティブマトリックス液晶表示装置及びその駆動方法を提供する。
【解決手段】第１画素１１及び第２画素１２を有するサブ画素内の第１画素１１がゲートライン３２のみでスイッチングされ、第２画素１２がゲートライン３２とソースライン３１とによってスイッチングされ、第１画素１１は第１ＴＦＴ２１と静電容量３４とを有し、第２画素１２は直列接続された第２ＴＦＴ２２及び第３ＴＦＴ２３を有し、一方の第２ＴＦＴ２２のゲート端はゲートライン３２に接続され、他方の第３ＴＦＴ２３のゲート端はソースライン３１に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、アクティブマトリックス液晶表示装置に関し、特に、視野角の向上を図るためのアクティブマトリックス液晶表示装置及びその駆動方法に関するものである。

アクティブマトリックス液晶表示装置は、スイッチであるアクティブ素子をマトリックス状に配列させ、表示すべき画像データに応じた電圧を各画素に印加して液晶物質の光透過率を制御することにより、画像表示を行う液晶表示装置である。

図４は、アクティブマトリックス液晶表示装置の構成を示す図である。アクティブマトリックス液晶表示装置は、マトリックス状に配された複数の画素により画像を表示する液晶パネル１と、液晶パネル１における駆動を制御するゲートドライバ２及びソースドライバ３と、表示対象の映像信号を入力してゲートドライバ２及びソースドライバ３へ制御信号及び表示データを出力する信号処理回路４とを備えている。

画素電極４０は行方向及び列方向に対してマトリックス状に配置された電極である。走査信号線４１はゲートドライバ２の制御により同一行方向の画素を選択する走査信号線であり、データ信号線４２はソースドライバ３の制御により同一列方向の画素に表示データに応じた印加電圧を伝達するデータ信号線である。スイッチング素子４３は、走査信号によりデータ信号線４２のデータを液晶セルの画素に伝えるスイッチング素子であり、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）で構成される。対向電極４４は各液晶セルの共通電圧を供給するための電極である。画素電極４０と対向電極４４との間に液晶セルが介挿されており、１組の画素電極４０と対向電極４４との間に介挿された液晶セルを画素と呼ぶ。

液晶セルは画素電極４０及び対向電極４４間の印加電圧によって、光を調節するシャッターの役目を果たす。画素を規則的にＲＧＢに割り当て、対向電極４４側にＲＧＢのカラーフィルタを設ければ、人間の目には、ＲＧＢの光が合成されてカラー画像が認識される。画素のＲＧＢ配列に対応する部分をそれぞれサブ画素と呼ぶ。

各サブ画素には、信号電圧が印加され、それに対応した輝度が表示される。図５及び図６は、信号電圧と輝度との関係を表したガンマ曲線である。曲線ａは液晶画面を正面から見た際のガンマ曲線である。しかしながら、液晶表示画面の輝度は視野角依存性があり、実際には、正面からずれた斜め方向から見た際のガンマ曲線は理想のガンマ曲線からはずれてしまい、観察者に不鮮明な画像を表示する。

そこで、図５及び図６に示されるように、各サブ画素を２分割し、それぞれに斜めから見たときの輝度の平均値が理想のガンマ曲線ａとなるような曲線ｂと曲線ｃとの２種類の異なる信号電圧を与えることによって、視野角依存性を低減することが提案されている。このような２種類の信号電圧としては、図５及び図６以外にも各種の組合せが考えられる。

特開平９−６２８９号公報

しかしながら、各サブ画素を２分割して２種類の異なる信号電圧を与えようとすると、通常よりソースラインまたはゲートラインを増やさなければならず、液晶画面の開口率が低下してしまうという問題があった。

本発明の目的は、追加のソースラインまたはゲートラインを加えることなく、１つのサブ画素内における２つの画素に異なるガンマ信号電圧を得ることができ、液晶画面の開口率を低下させることなく、視野角の向上を図ることができるアクティブマトリックス液晶表示装置及びその駆動方法を提供することにある。

本発明に係るアクティブマトリックス液晶表示装置は、入力データが新しいデータに変換されるデータ処理によって１つのサブ画素に２つの異なるガンマ信号を生成させることにより目標ガンマ信号を得るアクティブマトリックス液晶表示装置であって、各サブ画素は、第１画素と、第２画素と、前記第１画素及びソースラインの間に接続され、そのゲートがゲートラインに接続された第１薄膜トランジスタと、前記第１画素及びゲートラインの間に接続された静電容量と、前記第２画素及び信号線の間に直列接続され、そのゲートが前記ゲートラインに接続された第２薄膜トランジスタ並びにそのゲートが前記ソースラインに接続された第３薄膜トランジスタとを含み、前記第１画素が前記ゲートラインによってスイッチングされ、前記第２画素が前記ゲートライン及び前記ソースラインによってスイッチングされ、前記第１画素と前記第２画素とで異なるガンマ信号を生成することを特徴とする。

本発明に係るアクティブマトリックス液晶表示装置は、前記信号線がコモンラインであることを特徴とする。

本発明に係るアクティブマトリックス液晶表示装置は、前記２つの異なるガンマ信号の一方が黒色信号または白色信号であり、その他方が灰色信号であることを特徴とする。

本発明に係るアクティブマトリックス液晶表示装置は、前記静電容量が前記第１画素に接続される前記第１薄膜トランジスタのドレイン電圧を調整することを特徴とする。

本発明に係る電子装置は、上記のアクティブマトリックス液晶表示装置を使用する電子装置であって、携帯電話、デジタルカメラ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、自動車用ディスプレイ、航空用ディスプレイ、デジタルフォトフレーム、またはポータブルＤＶＤプレーヤであることを特徴とする。

本発明に係るアクティブマトリックス液晶表示装置の駆動方法は、上記のアクティブマトリックス液晶表示装置の駆動方法であって、ゲートラインをオンにする工程と、ソースラインの電圧を低電位にする工程と、ソースラインの電圧を高電位にする工程と、信号線の電圧を反転する工程と、ソースラインの電圧を再び低電位にし、第２画素の電圧を信号線の電圧と同じ電圧にして、第２画素を黒表示とする工程と、ソースラインの電圧を再び高電位にし、第２画素の電圧を固定する工程とにより、暗いグレイスケール信号を生成することを特徴とする。

本発明に係るアクティブマトリックス液晶表示装置の駆動方法は、上記のアクティブマトリックス液晶表示装置の駆動方法であって、ゲートラインをオンにする工程と、ソースラインの電圧を低電位にする工程と、ソースラインの電圧を高電位にする工程と、信号線の電圧を反転する工程と、ソースラインの電圧を高電位に保持したまま、第２画素の電圧を固定する工程とにより、明るいグレイスケール信号を生成することを特徴とする。

本発明は、上記課題を解決するために、既存のソースラインにゲートラインと同じ働きをさせ、サブ画素内の片方の画素のスイッチングに使用するものである。

本発明のアクティブマトリクス液晶表示装置では、第１画素及び第２画素を有するサブ画素内の第１画素が１つのゲートラインのみでスイッチングされ、第２画素がゲートラインとソースラインとによってスイッチングされ、第１画素は１つの薄膜トランジスタと１つの静電容量とを有し、第２画素は直列接続された２つの薄膜トランジスタを有し、この２つの薄膜トランジスタのうちの一方の薄膜トランジスタのゲート端はゲートラインに接続され、他方の薄膜トランジスタのゲート端はソースラインに接続されている。

本発明によれば、１つのサブ画素において、追加のソースラインまたはゲートラインを加えることなく、２つのガンマ電圧信号を得るための回路配置を提供することができ、これによって、液晶表示装置の開口率を低下させることなく、視野角の向上を図ることができる。

本発明のアクティブマトリックス液晶表示装置における１つのサブ画素内の回路配置を示す図である。本発明のアクティブマトリックス液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。本発明のアクティブマトリックス液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。アクティブマトリックス液晶表示装置の構成を示す図である。信号電圧と輝度との関係（ガンマ曲線）を示すグラフである。信号電圧と輝度との関係（ガンマ曲線）を示すグラフである。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。

図１は、本発明のアクティブマトリックス液晶表示装置における１つのサブ画素内の回路配置を示した図である。各サブ画素内には、第１画素１１及び第２画素１２があり、それぞれラインが選択されるときスイッチングとして働く第１ＴＦＴ２１及び第２ＴＦＴ２２に接続されている。第１ＴＦＴ２１及び第２ＴＦＴ２２の各ゲートは、ゲートライン３２に接続されている。第２画素１２は、さらに、ゲート端がソースライン３１に接続されている追加の第３ＴＦＴ２３を有している。

ソースライン３１の電圧が十分に低い場合、第２画素１２の第３ＴＦＴ２３のゲートは開き、信号線としてのコモンライン３３及び第２ＴＦＴ２２を通じて白色信号または黒色信号を得る。第１画素１１の構成は従来例と同様であるが、ソースライン３１の電圧範囲は第３ＴＦＴ２３が適正に動くように通常より高く設定されている。ゲートライン３２が閉じるとき、追加の静電容量３４によって第１画素１１の電圧は減少し、適切な画素電圧にすることができる。本発明に使用される静電容量３４は、第１画素１１に接続される第１ＴＦＴ２１のドレイン電圧を調整するために使用される。

次に、タイミングチャートを参照することにより、本発明のアクティブマトリックス液晶表示装置の具体的な駆動方法の実施例を詳細に説明する。

（実施例１）
暗い（５０％以下）グレイスケールを達成するときの駆動方法の実施例について説明する。図２のタイミングチャートに示されるように、ゲートライン３２をオン（１５Ｖ）にすることにより第１ＴＦＴ２１及び第２ＴＦＴ２２のゲートを開く。次に、ソースライン３１の電圧をオン（０Ｖ）にすることにより、第３ＴＦＴ２３のゲートを開き、第２画素１２の電圧をコモンライン３３の電圧と同じ電圧（１Ｖ）にする。

ソースライン３１の電圧を９Ｖにすることにより第３ＴＦＴ２３のゲートを閉じ、第２画素１２の電圧を１Ｖに固定する。次に、コモンライン３３の電圧を１Ｖから６Ｖに反転する。ソースライン３１の電圧を０Ｖにし、第２画素１２の電圧をコモンライン３３の電圧と同じ電圧（６Ｖ）にして、第２画素１２を黒表示とする。この状態で、ソースライン３１の電圧を再び９Ｖにすることにより第２画素１２を黒表示に固定する。

最後に、ゲートライン３２をオフ（−５Ｖ）にすることにより第１ＴＦＴ２１及び第２ＴＦＴ２２のゲートを閉じ、第２画素１２の電圧を６Ｖに固定する。ゲートが閉じたときのカップリングの影響により、第１画素１１の電圧は９Ｖから４Ｖに変化する。このように、第１画素１１では電圧４Ｖが得られ、第２画素１２では電圧６Ｖが得られ、サブ画素として暗いグレイスケール信号が生成される。

（実施例２）
明るい（５０％以上）グレイスケールを達成するときの駆動方法の実施例について説明する。図３のタイミングチャートに示されるように、ゲートライン３２をオン（１５Ｖ）にすることにより第１ＴＦＴ２１及び第２ＴＦＴ２２のゲートを開く。次に、ソースライン３１の電圧をオン（０Ｖ）にすることにより、第３ＴＦＴ２３のゲートを開き、第２画素１２の電圧をコモンライン３３の電圧と同じ電圧（１Ｖ）にする。

ソースライン３１の電圧を９Ｖにすることにより第３ＴＦＴ２３のゲートを閉じ、第２画素１２の電圧を１Ｖに固定する。次に、コモンライン３３の電圧を１Ｖから６Ｖに反転する。ソースライン３１の電圧を９Ｖに保持することにより、第２画素１２を白表示に固定する。

最後にゲートライン３２をオフ（−５Ｖ）にすることにより第１ＴＦＴ２１及び第２ＴＦＴ２２のゲートを閉じ、第２画素１２の電圧を１Ｖに固定する。ゲートが閉じたときのカップリングの影響により、第１画素１１の電圧は９Ｖから４Ｖに変化する。このように、第１画素１１では電圧４Ｖが得られ、第２画素１２では電圧１Ｖが得られ、サブ画素として明るいグレイスケール信号が生成される。

以上のように、本発明によれば、１つのサブ画素において、追加のソースラインまたはゲートラインを加えることなく、２つのガンマ電圧を得るための回路配置及びその駆動方法が提供される。

本発明のアクティブマトリックス液晶表示装置は、携帯電話、デジタルカメラ、パーソナルデジタルアシスタント、自動車用ディスプレイ、航空用ディスプレイ、デジタルフォトフレーム、またはポータブルＤＶＤプレーヤである電子装置に適用できることは言うまでもない。

１液晶パネル
２ゲートドライバ
３ソースドライバ
４信号処理回路
１１第１画素
１２第２画素
２１第１ＴＦＴ（第１薄膜トランジスタ）
２２第２ＴＦＴ（第２薄膜トランジスタ）
２３第３ＴＦＴ（第３薄膜トランジスタ）
３１ソースライン
３２ゲートライン
３３コモンライン（信号線）
３４静電容量

Claims

入力データが新しいデータに変換されるデータ処理によって１つのサブ画素に２つの異なるガンマ信号を生成させることにより目標ガンマ信号を得るアクティブマトリックス液晶表示装置であって、
各サブ画素は、
第１画素と、
第２画素と、
前記第１画素及びソースラインの間に接続され、そのゲートがゲートラインに接続された第１薄膜トランジスタと、
前記第１画素及びゲートラインの間に接続された静電容量と、
前記第２画素及び信号線の間に直列接続され、そのゲートが前記ゲートラインに接続された第２薄膜トランジスタ並びにそのゲートが前記ソースラインに接続された第３薄膜トランジスタとを含み、
前記第１画素が前記ゲートラインによってスイッチングされ、前記第２画素が前記ゲートライン及び前記ソースラインによってスイッチングされ、前記第１画素と前記第２画素とで異なるガンマ信号を生成することを特徴とするアクティブマトリックス液晶表示装置。
前記信号線は、コモンラインであることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリックス液晶表示装置。
前記２つの異なるガンマ信号は、一方が黒色信号または白色信号であり、他方が灰色信号であることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリックス液晶表示装置。
前記静電容量は、前記第１画素に接続される前記第１薄膜トランジスタのドレイン電圧を調整することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のアクティブマトリックス液晶表示装置。
請求項１から４のいずれかに記載のアクティブマトリックス液晶表示装置を使用する電子装置であって、携帯電話、デジタルカメラ、パーソナルデジタルアシスタント、自動車用ディスプレイ、航空用ディスプレイ、デジタルフォトフレーム、またはポータブルＤＶＤプレーヤであることを特徴とする電子装置。
請求項１に記載のアクティブマトリックス液晶表示装置の駆動方法であって、
ゲートラインをオンにする工程と、
ソースラインの電圧を低電位にする工程と、
ソースラインの電圧を高電位にする工程と、
信号線の電圧を反転する工程と、
ソースラインの電圧を再び低電位にし、第２画素の電圧を信号線の電圧と同じ電圧にして、第２画素を黒表示とする工程と、
ソースラインの電圧を再び高電位にし、第２画素の電圧を固定する工程と
により、暗いグレイスケール信号を生成することを特徴とするアクティブマトリックス液晶表示装置の駆動方法。
請求項１に記載のアクティブマトリックス液晶表示装置の駆動方法であって、
ゲートラインをオンにする工程と、
ソースラインの電圧を低電位にする工程と、
ソースラインの電圧を高電位にする工程と、
信号線の電圧を反転する工程と、
ソースラインの電圧を高電位に保持したまま、第２画素の電圧を固定する工程と
により、明るいグレイスケール信号を生成することを特徴とするアクティブマトリックス液晶表示装置の駆動方法。