説明

液晶ディスプレイパネルおよびその駆動方法

【目的】良好な表示品質を有するLCDパネルを提供し、LCDパネルを駆動する方法を提供する。
【解決手段】複数の走査線と複数のデータ線と複数の第1共用線と複数の第2共用線と走査線およびデータ線に電気接続された複数の画素とを含むLCDパネルが提供される。画素が駆動される時に各画素が第1表示領域および1対の第2表示領域を有している。各画素の第1表示領域および1対の第2表示領域がそれぞれ第1共用線および第2共用線により連結されて、異なるレベルの輝度を表示する。また、各画素の第1表示領域および第2表示領域が列方向に整列され、かつ各画素の第1表示領域が各画素の1対の第2表示領域間に配置される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、表示装置に関し、特に、液晶ディスプレイ(liquid crystal display = LCD)パネルおよびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【0002】
現在までのところ、高いコントラスト比(high contrast ratio)・グレイスケール反転がないこと(no gray scale inversion)・低い色シフト(little color shift)・高輝度(high luminance) ・フルカラー(full color)・高い色彩飽和度(high color saturation)・高い応答速度(high response speed)および広い視野角(wide viewing angles)を備える薄膜トランジスター液晶ディスプレイ(thin film transistor liquid crystal displays = TFT-LCDs)が求められている。現時点で、広視野フィルムを有するツイストネマチック(twisted nematic = TN)液晶ディスプレイ・インプレーンスイッチング(in-plane switching = IPS)ディスプレイ・フリンジフィールドスイッチング(fringe field switching = FFS)ディスプレイおよびマルチドメイン垂直配向(multi-domain vertical alignment = MVA)ディスプレイのような幾つかのディスプレイが広視野角の目的を達成するために発展してきている。
【0003】
カラーフィルター構造またはTFTアレイ構造上に形成された配向突起物(alignment protrusion)あるいはスリット(slit)により、従来のMVA LCDパネルは、液晶分子を多方向に配列できるので、異なる配向領域(alignment domain)を得ることができる。かくして、MVA LCDパネルは、広視野角の必要性に応ずることができる。
【0004】
図1Aは、従来のMVA LCDパネルの正規化透過率(normalized transmittance)およびそのグレイレベル間の関係を示すグラフである。図1Aにおいて、水平軸は、グレイレベルを示し、垂直軸は、正規化透過率を示す。図1Aから分かるように、従来のMVA LCDパネルは、広視野角の必要性に応ずることができるものの、異なる視角において透過率−グレイレベルカーブの曲率は変化する。言い換えれば、視角が変化すれば、従来のMVA LCDパネルにより表示される輝度(brightness)が変わり、カラーシフト(color shift)・カラーウォシュアウト(color washout)などが起こる。
【0005】
カラーシフトという結果を解決するために、多くの従来技術が提案されており、その1つが単一画素中に異なる輝度を備える2つの表示領域を提示するものである。異なるデータ電圧を2つの表示領域または2つの表示領域のデータ電圧を連結する異なるキャパシターに入力するために、異なる電界が単一画素中の2つの表示領域に生成されて、2つの表示領域中の液晶分子が異なる傾斜角に配列される。
【0006】
図1Bは、従来のMVA LCDパネルの表示状態を示す概略図である。図1Bにおいて、LCDパネル10は、アレイ中に配列された複数の画素12により形成されるとともに、各画素12が明るい表示領域Bおよび暗い表示領域Dを含む。図1Bに示すように、各画素12中の明るい表示領域Bの配列ならびに暗い表示領域Dの配列は、行方向において周期的に変化しており、各画素12中の明るい表示領域Bの配列ならびに暗い表示領域Dの配列は、列方向において変化していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述したように輝度分布によりカラーシフトが改善される。しかしながら、LCDパネルのサイズ増大にともない、画素のサイズおよび画素間のピッチが人間の眼により識別されるものに近づき、LCDパネルによって表示される画像が上記した輝度分布の結果による鋸(のこ)の歯状エッジを有するものとなる。従って、LCDパネルの表示品質が低下してしまう。
【0008】
(発明の目的)
そこで、この発明の目的は、良好な表示品質を有するLCDパネルを提供することにある。
【0009】
さらに、この発明の別な目的は、LCDパネルを駆動する方法を提供することにある。その駆動方法は、LCDパネルに望ましい表示性能を備えさせることができる。
【課題を解決するための手段】
【0010】
ここに具体的かつ広範に記載するように、複数の走査線と複数のデータ線と複数の第1共用線と複数の第2共用線と走査線およびデータ線に電気接続された複数の画素とを含むLCDパネルが提供される。画素が駆動される時に各画素が第1表示領域および1対の第2表示領域を有している。各画素の第1表示領域および1対の第2表示領域がそれぞれ第1共用線および第2共用線により連結されて、異なるレベルの輝度を表示する。また、各画素の第1表示領域および第2表示領域が列方向に整列され、かつ各画素の第1表示領域が各画素の1対の第2表示領域間に配置される。
【0011】
ここに具体的かつ広範に記載するように、この発明は、さらに、LCDパネルを駆動するための駆動方法を提供する。駆動方法は、データ信号を各データ線から異なる行中の各画素へ入力することと、第1交流信号および第2交流信号を第1共用線ならびに第2共用線にそれぞれ提供することとを含む。ここで、第1および第2交流信号の振幅周期は同一であり、第1交流信号および第2交流信号は、180°の位相シフトを有している。かくして、各画素の第1表示領域および第2表示領域がそれぞれ第1ならびに第2共用線によって連結され、かつ異なるレベルの輝度を表示する。
【0012】
(作用)
上記に基づいて、この発明のLCDパネル中の各画素は、2つの表示領域に分けられる。異なる共用線の異なる連結によって、各画素中の2つの表示領域が異なるレベルの輝度を表示するとともに、カラーシフトの問題が更に改善される。また、各画素中の2つの表示領域の配列および面積が設計要求に基づいて調整することができるので、LCDパネルの望ましい輝度分布を達成することができる。さらに、この発明に基づいて、LCDパネルの駆動方法は、LCDパネルの輝度分布をより良い範囲に調整することができ、LCDパネルの表示性能をよりデリケートなものとすることができる。
【発明の効果】
【0013】
以上に基づき、この発明のLCDパネル中の各画素は、第1表示領域と第1表示領域の各側に配置される第2表示領域とに分けられる。また、異なる共用線の異なる連結により、異なるレベルの輝度を表示することができ、カラーシフトの問題を解決する。さらに、各画素中の第1表示領域および第2表示領域の配列ならびに面積を設計要求に基づいて調整することができるため、LCDパネルの望ましい輝度分布を達成することができるとともに、表示品質を更に改善することができる。他方では、この発明に基づき、LCDパネルの駆動方法がLCDパネルの輝度分布をより優れた範囲に調整することができ、LCDパネルの表示性能が消費者の必要性をさらに満たすものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図2は、この発明にかかるLCDパネルの表示状態を示す概略図である。図2において、LCDパネル100は、複数の走査線110と、複数のデータ線120と、複数の第1共用線130と、複数の第2共用線140と、走査線110およびデータ線120に電気接続された複数の画素150とを含む。各画素150は、画素150が駆動される時、第1表示領域A1および1対の第2表示領域A2,A2を有する。各画素150の第1表示領域A1および1対の第2表示領域A2,A2がそれぞれ第1共用線130ならびに第2共用線によって連結される(coupled)ので、異なるレベルの輝度(brightness)を表示する。また、各画素150の第1表示領域A1および第2表示領域A2が列(column)方向に整列される(aligned)とともに、各画素150の第1表示領域A1が各画素150の1対の第2表示領域A2,A2間に配置される。例えば、第1表示領域A1が各画素150の1対の第2表示領域A2,A2は、矩形である。
【0015】
図3Aは、この発明にかかるLCDパネルを示す概略図であるが、実例として1つの画素150だけが図3A中に描かれている。図3Aにおいて、画素150は、第1能動デバイス161と、第2能動デバイス162と、第1画素電極171と、第2画素電極172とを含む。この実施形態中、画素150の第1能動デバイス161および第2能動デバイス162は、同一の走査線110ならびに同一のデータ線120に電気接続されている。第1画素電極171が第1能動デバイス161に接続されるとともに、第1画素電極171が第1表示領域A1に対応するように位置し、かつ第1共用線130上面に配置される。第2画素電極172が第2能動デバイス162に接続されるとともに、第2画素電極172が第2表示領域A2に対応するように位置し、かつ第2共用線140上面に配置される。この実施形態中、第1画素電極171および第2画素電極172が複数のスリット174を有して、第1画素電極171および第2画素電極172上方の液晶分子が複数の配向ドメイン中に配列される。
【0016】
画素150の第1画素電極171および第2画素電極172は、それぞれ第1共用線130ならびに第2共用線140の下にある異なるキャパシタンス−カップリング効果を受けて、対応する第1表示領域A1および第2表示領域A2が異なるレベルの輝度を表示する。
【0017】
図3Aにおいて、第2画素電極172は、第1表示電極172aと、第2表示電極172bと、接続電極172cとを含む。第1表示電極172aは、第2能動デバイス162に電気接続される。第1画素電極171は、第1表示電極172aおよび第2表示電極172bに挟まれている。第2表示電極172bは、接続電極172cを介して第2表示電極172bに接続される。
【0018】
LCDパネル100の表示品質を更に改善するために、この実施形態に基づいて、画素150は、さらに、第1キャパシター電極181と、第2キャパシター電極182とを含む。第1キャパシター電極181は、第1共用線130および第1画素電極171間に配置されるとともに、第2キャパシター電極182は、第2共用線140および第2画素電極172間に配置される。図3Bは、図3Aの等価回路を示す回路図である。図3Aと図3Bとにおいて、第1蓄積キャパシターCsは、第1共用線130および第1キャパシター電極181間に形成され、第2蓄積キャパシターCsは、第1キャパシター電極181および第1画素電極171間に形成され、第3蓄積キャパシターCsは、第2共用線140および第2キャパシター電極182間に形成される。また、CLC1およびCLC2は、それぞれ第1画素電極171および第2画素電極172の液晶キャパシターである。この実施形態中、第1画素電極171および第2画素電極172は、第1蓄積キャパシターCsと第2蓄積キャパシターCsと第3蓄積キャパシターCsとを介して各画素150の表示安定性をアップグレードする。
【0019】
注記すべきは、この実施形態中、第1キャパシター電極181が接続電極172cの一部分の下方に延伸されて、各画素150の第1キャパシター電極181および接続電極172cの一部分が一緒にカップリングキャパシターCcを形成することである。第2画素電極172がカップリングキャパシターCcを介して第1画素電極171に連結されて、第1表示領域A1により表示される輝度および第2表示領域A2により表示される輝度間の特定関係を維持し、それによって望ましくない表示品質が更に防止されている。とりわけ、画素150の第1表示領域Aおよび第2表示領域A2間の相互関係は、カップリングキャパシターCcのキャパシタンスを調整することによりモニターされることができる。例えば、この実施形態中、画素150中の接続電極172cが第1画素電極171の一側に配置される。しかしながら、他の実施形態中、接続電極172cは、図4Aに示すように、第1画素電極171の各側に配置される。
【0020】
この発明に基づき、各画素150中の第1表示領域Aおよび第2表示領域A2の配置は、各画素150中の第1画素電極171と第1表示電極172aと第2表示電極172bとの形状ならびに面積を調整することを介して変更することができ、カラーシフトの抑制を最適化することができる。例えば、図3Aと図4Aとにおいて、各画素150中の第1表示領域A1の面積および第2表示領域A2の面積は、実質的に等しく、各画素150中の第1表示領域A1は、矩形の形状である。第2表示領域A2は、第1表示領域Aの形状に基づいて第1表示領域Aの各側に対応するように分配される。第1画素電極171の形状は、実際の設計要求に基づいて適当に修正することができるとともに、隣接する第1表示電極172aおよび第2表示電極172bも修正することができ、図4Bに示すように、画素150の第1表示領域Aおよび第2表示領域A2を多角形にアレンジすることができる。従って、各画素150中の第1画素電極171および第2画素電極172の面積・形状ならびに配置は、実際の設計要求に基づいて適当に調整することができ、この発明中の記載に限定されるものではない。
【0021】
特記すべきは、この発明のLCDパネル中の各画素150が複数の輝度分布を表示するとともに、画素150の輝度分布が行方向および列方向ともに周期的に変化することである。特に、輝度分布は、第1表示領域Aおよび第2表示領域A2の輝度条件の配置に関連しており、その面積は、前記した輝度分布の決定に影響を及ぼさない。例えば、図5に示すように、第1輝度分布M1は、画素150中の第1表示領域A1により表示される輝度レベルが第2表示領域A2により表示される輝度レベルより低いことを表し、第2輝度分布M2は、画素150中の第1表示領域A1により表示される輝度レベルが第2表示領域A2により表示される輝度レベルより高いことを表している。言い換えれば、第1輝度分布M1は、画素150中の暗い表示領域Dが2つの明るい領域B間に配置されていることを示しており、第2輝度分布M2は、画素150中の明るい領域Bが2つの暗い領域D間に挟まれていることを示している。
【0022】
図5は、この発明にかかる他のLCDパネルの表示状態を示す概略図である。図5において、LCDパネル200の第1行中の画素は、左から右へ連続的かつ周期的に第1輝度分布M1と第2輝度分布M2とが配列されている。同様に、第1列中の画素は、上から下へ連続的かつ周期的に第1輝度分布M1と第2輝度分布M2とが配列されている。言い換えれば、この実施形態に基づき、2つの画素150の第1輝度分布M1および第2輝度分布M2がユニットUとして考えられ、ユニットUの分布が行方向ならびに列方向ともそれぞれ周期的に変化している。他方、図5に示すように、第1輝度分布M1中の第1表示領域A1の面積が第2輝度分布M2中の第1表示領域A1の面積を上回っている。しかしながら、第1表示領域A1および第2表示領域A2の面積と形状とは、この発明中で提供されるものに限定されない。
【0023】
図6は、この発明にかかる更に別なLCDパネルの表示状態を示す概略図である。図6において、3つの画素150の第1輝度分布M1と第2輝度分布M2と第1輝度分布M1とがユニットUとして考えられ、ユニットUの分布が行方向ならびに列方向ともそれぞれ周期的に変化している。図6に示すように、同一のユニットUに分類された3つの画素150中、2つの第1表示領域A1の面積が等しく、他の第1表示領域A1が比較的小さい面積を占めている。もちろん、各画素中の各第1表示領域A1の面積は、実際の設計要求に基づいて適当に調整することができるとともに、第1表示領域A1および第2表示領域A2の面積と形状とは、この発明中で提供されるものに限定されない。
【0024】
図7は、この発明にかかるLCDパネルの駆動波形を示す概略図である。図2と図7とにおいて、この発明の駆動方法は、順番に異なる行において走査信号Sに基づいた対応する各走査線110を連続的にオンとして、各画素150の対応する各データ線120から対応する各画素150へデータ信号Dを入力する。その後、第1交流信号Vcおよび第2交流信号Vcが第1共用線130および第2共用線140にそれぞれ提供される。ここで、第1交流信号Vcおよび第2交流信号Vcが実質的に同一の振幅周期を有するが、180°の位相シフトを有する。従って、各画素150の第1表示領域A1および第2表示領域A2がそれぞれ第1共用線130および第2共用線140に連結されるとともに、異なるレベルの輝度を表示する。具体的に言えば、タイムフレームT1間に、第1表示領域A1の表示信号Vpが正の第1交流信号Vcにより連結され、第2表示領域A2の表示信号Vpが逆の(reverse)第2交流信号Vcにより連結されるので、第1表示領域A1および第2表示領域A2が異なるレベルの輝度を表示する。同様に、タイムフレームT2間に、第1表示領域A1および第2表示領域A2がそれぞれ逆および正の信号によって連結されるため、異なるレベルの輝度を表示する。
【0025】
特記すべきは、異なる行においてデータ信号Dを各画素150に入力する方法が、例えば、この実施形態中はドット反転(dot inversion)駆動であることである。他の実施形態では、しかし、異なる行においてデータ信号Dを各画素150に入力する方法が線反転(line inversion)駆動、2線反転(two-line inversion)駆動または別な駆動タイプである。
【0026】
図8は、この発明にかかる別なLCDパネルの駆動波形を示す概略図である。図8において、この実施形態により提供される駆動方法は、上記実施形態により提供されるものと類似しているとともに、差異は、第1交流信号Vcおよび第2交流信号Vcの振幅周期がデータ信号Dの2倍であることである。さもなければ、その他の実施形態中、第1交流信号Vcおよび第2交流信号Vcの振幅周期がデータ信号Dの整数倍であることもできる。
【0027】
以上のごとく、この発明を最良の実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1A】従来のMVA LCDパネルの正規化透過率(normalized transmittance)およびそのグレイレベル間の関係を示すグラフである。
【図1B】従来のMVA LCDパネルの表示状態を示す概略図である。
【図2】この発明にかかるLCDパネルの表示状態を示す概略図である。
【図3A】この発明にかかるLCDパネルを示す概略図である。
【図3B】図3Aの等価回路を示す回路図である。
【図4A】この発明にかかる他のLCDパネルを示す概略図である。
【図4B】この発明にかかる更に別なLCDパネルを示す概略図である。
【図5】この発明にかかる他のLCDパネルの表示状態を示す概略図である。
【図6】この発明にかかる更に別なLCDパネルの表示状態を示す概略図である。
【図7】この発明にかかるLCDパネルの駆動波形を示す概略図である。
【図8】この発明にかかる別なLCDパネルの駆動波形を示す概略図である。
【符号の説明】
【0029】
10 LCDパネル
12 画素
100 LCDパネル
110 走査線
120 データ線
130 第1共用線
140 第2共用線
150 画素
A1 第1表示領域
A2 第2表示領域
161 第1能動デバイス
162 第2能動デバイス
171 第1画素電極
172 第2画素電極
174 スリット
181 第1キャパシター電極
182 第2キャパシター電極
200 LCDパネル
M1 第1輝度分布
M2 第2輝度分布
U ユニット
B 明るい表示領域
D 暗い表示領域

【特許請求の範囲】
【請求項1】
液晶ディスプレイ(LCD)パネルであり、
複数の走査線と、
複数のデータ線と、
複数の第1共用線と、
複数の第2共用線と、
前記走査線の1つ及び前記データ線の1つに対応するように電気接続される複数の画素と
を含むものであって、
前記画素が駆動される時に各画素が第1表示領域および1対の第2表示領域を有し、そのうち、前記した各画素の前記第1表示領域ならびに1対の前記第2表示領域がそれぞれ前記第1共用線の1つ及び前記第2共用線の1つによって連結され、前記した各画素の前記第1表示領域ならびに前記第2表示領域が列方向上に整列されるとともに、前記した各画素の前記第1表示領域が前記した各画素の1対の前記第2表示領域間に配置される液晶ディスプレイ(LCD)パネル。
【請求項2】
前記した各画素が、
前記走査線の1つ及び前記データ線の1つに対応するように接続される第1能動素子と、
前記走査線の1つ及び前記データ線の1つに対応するように接続される第2能動素子と、
第1画素電極であり、前記第1能動素子に接続され、そのうち、前記画素電極が前記第1表示領域と対応するように位置するとともに、前記第1共用線上面に配置される所の第1画素電極と、
第2画素電極であり、前記第2能動素子に接続され、そのうち、前記画素電極が前記第2表示領域と対応するように位置するとともに、前記第2共用線上面に配置される所の第2画素電極と
を含む請求項1に記載のLCDパネル。
【請求項3】
前記した各画素の前記第1能動素子および前記第2能動素子が同一走査線ならびに同一データ線に電気接続される請求項2に記載のLCDパネル。
【請求項4】
前記第2画素電極が、
前記第2能動素子に電気接続された第1表示電極と、
第2表示電極であり、そのうち、第1画素電極が前記第1表示電極および前記第2表示電極間にはさまれるものである所の第2表示電極と、
前記第2表示電極および前記第1表示電極に接続される接続電極と
を含む請求項2に記載のLCDパネル。
【請求項5】
前記した各画素中の前記接続電極が前記第1画素電極の一側または各側に配置される請求項4に記載のLCDパネル。
【請求項6】
前記した各画素が、更に、前記第1共用線および前記第1画素電極間に配置される第1キャパシター電極と、前記第1共用線および前記第1キャパシター電極間に形成される第1蓄積キャパシターと、前記第1キャパシター電極および前記第1画素電極間に配置される第2蓄積キャパシターとを含む請求項2に記載のLCDパネル。
【請求項7】
前記した各画素が、更に、前記第1共用線および前記第1画素電極間に配置される第1キャパシター電極と、前記第1共用線および前記第1キャパシター電極間に形成される第1蓄積キャパシターと、前記第1キャパシター電極および前記第1画素電極間に配置される第2蓄積キャパシターとを含む請求項4に記載のLCDパネル。
【請求項8】
前記した各画素の前記第1キャパシター電極および前記接続電極の一部分がカップリングキャパシターを形成する請求項7に記載のLCDパネル。
【請求項9】
前記した各画素が、更に、前記第2共用線および前記第2画素電極間に挟まれた第2キャパシター電極と、前記第2共用線および前記第2画素電極間に形成された第3キャパシター電極とを含む請求項2に記載のLCDパネル。
【請求項10】
前記第1画素電極および前記第2画素電極が複数のスリットを含む請求項2に記載のLCDパネル。
【請求項11】
前記した各画素中の前記第1表示領域の面積が1対の前記第2表示領域の面積と実質的に等しい請求項1に記載のLCDパネル。
【請求項12】
前記第1表示領域および1対の前記第2表示領域が矩形である請求項1に記載のLCDパネル。
【請求項13】
前記した各画素が複数の輝度分布を有するとともに、前記輝度分布が行方向中および列方向中のいずれでも周期的に変化する請求項1に記載のLCDパネル。
【請求項14】
前記LCDパネルを駆動する方法が、
順序正しく異なる行中の前記した各データ線から前記した各画素へデータ信号を入力するために前記した各走査線をオンにすることと、
第1交流信号および第2交流信号を前記第1共用線および前記第2共用線にそれぞれ提供するものであり、そのうち、前記第1交流信号および前記第2交流信号の振幅周期が同一であるとともに、前記第1交流信号および前記第2交流信号が180°の位相シフトを有しており、前記した各画素の前記第1表示領域および前記第2表示領域がそれぞれ前記第1ならびに第2共用線によって連結され、かつ異なるレベルの輝度を表示することと
を含む請求項1に記載のLCDパネルを駆動する方法。
【請求項15】
前記データ信号を異なる行中の前記した各画素へ入力する方法が、ドット反転駆動・線反転駆動または2線反転駆動を含む請求項14に記載のLCDパネルを駆動する方法。
【請求項16】
前記第1および第2交流信号の振幅周期が、前記データ信号の振幅周期と実質的に同一である請求項14に記載のLCDパネルを駆動する方法。
【請求項17】
前記第1および第2交流信号の振幅周期が、前記データ信号の振幅周期の整数倍である請求項14に記載のLCDパネルを駆動する方法。

【図1A】
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【図1B】
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【図2】
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【図3A】
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【図3B】
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【図4A】
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【図4B】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2008−276161(P2008−276161A)
【公開日】平成20年11月13日(2008.11.13)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2007−243690(P2007−243690)
【出願日】平成19年9月20日(2007.9.20)
【出願人】(599010163)友▲達▼光電股▲ふん▼有限公司 (13)
【Fターム(参考)】