JP2002202761A - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
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Abstract
液晶表示装置において、液晶へのDC電圧の印加を防止
し、ヤキツキやフリッカなどの表示不良を抑制する。 【解決手段】 順方向走査時と逆方向走査時とで異なる
電圧を生成して対向電極に印加する対向電極電圧生成回
路を備え、さらに該対向電極電圧生成回路が、順方向走
査時に対向電極に印加する電圧および逆方向走査時に対
向電極に印加する電圧の調整機能を備え、該調整済みの
電圧のいずれか一つを選択して対向電極に印加する。
Description
ス型の液晶表示装置に関する。
示装置について、その一画素の等価回路を示す。
一対の基板間に液晶を挟持してなり、基板上には複数の
ゲート配線Gおよび複数のソース配線Sが設けられてい
る。さらに、ゲート配線Gとソース配線Sとの交点に
は、スイッチング素子としてTFT(薄膜トランジス
タ)7が設けられている。TFT7のゲート電極はゲー
ト配線Gに接続され、ソース電極はソース配線Sに接続
されている。ゲート配線Gに印加される電圧(以下、ゲ
ート電圧という)が、“H”(高)レベルであるときT
FT7は“オン”となり、ソース配線Sの電圧がTFT
7のドレイン電極へと印加される。
COMが印加されており、ドレイン電極の電圧(以下、
ドレイン電圧VDという)と対向電極電圧VCOMとの
差によって、両電極間の液晶が駆動され、表示がおこな
われる。
のゲート電圧を印加していき、これに同期して各ソース
配線Sに所望の電圧を与えることにより、すべての画素
のドレイン電極にそれぞれ所望の電圧を印加し、一画面
の表示を得ることができる。なお、ゲート配線に“H”
レベルのゲート電圧を入力することを、ゲート配線を選
択するという。また、隣り合うゲート配線を順番に選択
していく方式を、順次走査方式という。
再度“H”レベルのゲート電圧が印加されるまでの間、
ドレイン電極の電圧は、対向電極8とドレイン電極の間
の液晶により形成される液晶容量CLC、およびドレイ
ン電極とゲート配線とのあいだに設ける蓄積容量CSに
よって保持される。なお、ドレイン電極とゲート配線と
の間に蓄積容量CSを形成する構造を、CSオンゲート
構造という。
示装置について、各部の電圧波形を図5に示す。
n番目のゲート配線Gnおよびn+1番目のゲート配線
Gn+1に入力されるゲート電圧であり、ゲート電圧が
“H”レベル(VGH)にあるときTFTは“オン”さ
れ、“L”レベル(VGL)のときTFTは“オフ”さ
れる。
る電圧(以下、ソース電圧という)であり、液晶に印加
される電圧の極性が交互に反転するように、中心値VS
Oを中心とした交番状電圧とされている。
Mより電位が高い正極性の場合、ゲート電圧VGn+1が
“H”レベルに変化すると、TFTが“オン”され、ド
レイン電極の電圧VDはソース電圧VSmと同じ電位ま
で上昇する。
ル(VGL)へと変化しTFTが“オフ”する瞬間に、
ドレイン電圧VDは、ゲート電極とドレイン電極との間
の容量カップリングの影響を受けてΔVGD1だけ減少
する。ΔVGD1はフィードスルー電圧と呼ばれ、次の
(式1)で表わされる。
量であり、ΔVGn+1はゲート電圧VGn+1の変化量、す
なわちΔVGn+1=VGH−VGLである。
表示装置内部の容量や抵抗の影響を受け、破線で示した
理想的な波形から遅延して、実線で示した波形となる。
したがって、ゲート電圧VGn+1がVGHからVGLに
変化し始めても、TFTは瞬時に完全に“オフ”となる
わけではない。したがって、TFTが完全に“オフ”す
るまでのわずかの期間、ドレイン電極は再充電されドレ
イン電極の電圧VDはΔVRC1だけ増加する。
圧VSmよりΔVDC1(=ΔVGD1−ΔVRC1)
だけ低い電位となり、つぎにゲート電圧VGn+1が
“H”レベルとなるまでの間、この電圧を保持すること
になる。
Mより電位が低い負極性の場合も、同様に、フィードス
ルー電圧ΔVGD1、およびTFTが完全に“オフ”す
るまでの間の再充電ΔVRC1により、ドレイン電圧V
Dは、やはりソース電圧VS mよりΔVDC1(=ΔV
GD1−ΔVRC1)だけ低い電位となる。
ース電圧VSmの中心値VSOに設定すると、正極性と
逆極性で液晶に印加される電圧が異なってしまい、液晶
へDC電圧が印可され、ヤキツキやフリッカなどの表示
不良を引き起こすという問題があった。
電圧低下および再充電を補償するために、対向電極電圧
VCOMを、ソース電圧VSmの中心値VSOよりΔV
DC1だけ低い電圧に設定していた。
置には、ゲート配線の選択順序の切り替えをおこなうも
のがある。すなわち、通常はn番目のゲート配線Gn、
n+1番目のゲート配線Gn+1の順序でゲート配線の選
択をおこない(順方向走査)、切り替え時には、n+1
番目のゲート配線Gn+1、n番目のゲート配線Gnの順序
でゲート配線Gの選択をおこなう(逆方向走査)。
向走査を行なった場合の各部の電圧波形を図6に示す。
明した順方向走査の場合と同様、ゲート配線Gn+1のゲ
ート電圧VGn+1がVGHからVGLに変化する際に、
ドレイン電圧VDに、電圧低下(フィードスルー電圧)
が生じる。
ート配線Gnのゲート電圧VGnがVGLからVGHに変
化し、ゲート配線Gnとドレイン電極との間に設けた蓄
積容量CSの影響によりドレイン電圧VDに変化が生じ
る。
(式2)で表わされるΔVGD2だけ変動する。 ΔVGD2=CGD/(CGD+CLC+CS)・ΔVGn+1 −CS/(CGD+CLC+CS)・ΔVGn (式2) ここで、ΔVGn+1=ΔVGn=VGH−VGLである。
一般に、ゲート・ドレイン間の寄生容量CGDよりも蓄
積容量CSの方が大きい、すなわちCGD<CSである
ので、ドレイン電圧VDはソース電圧VSmより上の電
位へと変動する。
フ”までの間の再充電期間において、ドレイン電圧VD
はΔVRC2だけ減少する。さらに、その後、ドレイン
電圧VDはゲート配線Gnのゲート電圧VGnがVGHか
らVGLへと変動する瞬間に、蓄積容量CSの影響を受
けて、CS/(CGD+CLS+CS)・ΔVGnだけ
減少する。
ソース電圧VSmよりΔVDC2だけ低い電位を保持す
ることになる。ここでΔVDC2は、次の(式3)によ
りあらわすことができる。 ΔVDC2=ΔVGD2+ΔVRC2 +CS/(CGD+CLS+CS)・ΔVGn =CGD/(CGD+CLC+CS)・ΔVGn+1+ΔVRC2 =ΔVGD1+ΔVRC2 (式3)
電極電圧VCOMが最適電圧となるように設定した場
合、VCOM=VSO−ΔVDC1となる。一方、逆方
向走査時には、最適VCOM値はVCOM=VSO−Δ
VDC2である。
OMを設定した場合、逆方向走査時にはVCOMが最適
値からΔVDC2−ΔVDC1だけずれることになり、
液晶にDC電圧が印可される。このようなDC電圧の印
加は、ヤキツキやフリッカなどの表示不良の原因とな
る。
ト構造の液晶表示装置に特有のものではなく、蓄積容量
CSが対向電極と同電位の共通配線とドレイン電極との
あいだに形成される共通CS構造においても、ドレイン
電極の一部がゲート配線と絶縁層を介して対向している
構造などでも同様に生じる。
するものであり、順次走査方式の液晶表示装置におい
て、順方向走査時と逆方向走査時とで対向電極電圧VC
OMが異なることを特徴とする。
向走査時と逆方向走査時とで異なる電圧を生成して対向
電極に印加する対向電極電圧生成回路を備えることを特
徴とする。
走査時に対向電極に印加する電圧および逆方向走査時に
対向電極に印加する電圧の調整機能を備え、調整済みの
電圧のいずれか一つを選択して対向電極に印加すること
を特徴とする。
電極電圧生成回路)を示す。
報をもった信号であり、通常、液晶表示装置が取り付け
られるパソコン、液晶モニター装置などの信号源から供
給される。ここでは一例として、SCMD信号は0
〔V〕、3.3〔V〕レベルのロジック信号であると
し、SCMD=L(0〔V〕)のとき順方向走査がおこ
なわれ、SCMD=H(3.3〔V〕)のとき逆方向走
査がおこなわれるものとする。
号は、VCC(=9〔V〕)とGND(=0〔V〕)を
電源とした非反転バッファ3を介し、信号SCMD2と
してPチャンネルMOS FET1のゲートに入力され
る。したがって、信号SCMD2は、順方向走査時には
0〔V〕、逆方向走査時には9〔V〕である。
〔V〕)とGND(=0〔V〕)を電源とした反転バッ
ファ4を介し、信号SCMD3としてNチャンネルMO
SFET2のゲートに入力される。したがって、信号S
CMD3は順方向走査時には9〔V〕、逆方向走査時に
は0〔V〕であり、信号SCMD2と信号SCMD3は反
転の関係である。
力SCMD2=0〔V〕のとき“オン”され、Nチャン
ネルMOS FET2はゲート入力SCMD3=9
〔V〕のとき“オン”される。前述のとおり、順方向走
査時にはSCMD=Lであるため、SCMD2=0
〔V〕、SCMD3=9〔V〕となり、したがって、P
チャンネルMOS FET1およびNチャンネルMOS
FET2はともに“オン”される。一方、逆方向走査
時にはSCMD=Hであるため、SCMD2=9
〔V〕、SCMD3=0〔V〕となり、PチャンネルM
OS FET1およびNチャンネルMOS FET2は
ともに“オフ”される。
ン”されたときにはVR2が無視できる程度に、“オ
フ”されたときはMOS FET1、2のオフ抵抗が無
視できるように、VR2は数〔kΩ〕から数十〔kΩ〕
程度に設定する。
定し、順方向走査を行ない、3端子の可変抵抗VR1に
て、前述のΔVDC1を補償するようにVCOMを調整
する。このときのVCOM値は、R1、R2、MOS
FET1、2のオン抵抗およびVR1の調整値の比で与
えられる。つぎにSCMD=Hと設定し、逆方向走査を
行ない、3端子の可変抵抗VR2にて前述のΔVDC2
を補償するようにVCOMを調整する。このときのVC
OM値はR1、R2、およびVR1、VR2の調整値の
比で表わされる。
て、さらに詳細に説明する。
〔V〕、ΔVDC1=0.5〔V〕、ΔVDC2=1.
0〔V〕である液晶表示装置を考える。この液晶表示装
置において、順方向走査時の最適VCOM値は4.0
〔V〕となり、逆方向走査時の最適VCOM値は3.5
〔V〕となる。さらに、図1に示すVCOM生成回路に
おいて、VCC=9〔V〕、R1=R2=20〔k
Ω〕、VR1=50〔kΩ〕、VR2=20〔kΩ〕で
あるとする。ここでは簡単のため、MOS FET1、
2のオン抵抗は0〔Ω〕であると仮定する。
2がオンとなり、VR2がバイパスされているので、V
CC(=9〔V〕)をR1、R2、VR1の抵抗比率で
分割してVCOMが4.0〔V〕となるように、3端子
の可変抵抗器VR1を調整する。この場合は、電源側
(VCC側)が30〔kΩ〕、接地側が20〔kΩ〕と
なるようにVR1を調整すれば、VCOM=4.0
〔V〕となる。
MはR1、R2、VR1、VR2の抵抗比率で決定され
る。ここで、3端子の可変抵抗器VR2を電源側(VC
C側)が12.9〔kΩ〕となるように調整すれば、V
COM=3.5〔V〕とすることができる。
ば、SCMD信号の状態によって順方向走査、逆方向走
査の双方でVCOMが最適化されるため、走査方向に関
係なく液晶へのDC電圧の印加を低減できるため、ヤキ
ツキやフリッカなどの表示不良を低減できる。
ン抵抗は0〔Ω〕でなく、VR2の調整によりゲート・
ソース間電圧VGSは変化するため、本実施の形態のよ
うに充分なVGSが得られない場合は、MOS FET
の伝達特性(ドレイン電流ID−ゲート・ソース間電圧
VGS特性)の非線型領域における相互コンダクタンス
gmの変化からわかるように、オン抵抗が変化してしま
う。
VCOMをVR1にて調整したのち、逆方向走査時の最
適VCOMをVR2を変化させて調整した場合、逆方向
走査時のVR2による調整の前後でMOS FETのオ
ン抵抗が変化してしまい、再度順方向走査時のVCOM
をVR1で調整し、その後逆方向走査時のVCOMをV
R2で調整し、さらにまた順方向走査時のVCOMをV
R1で調整するというように、調整を何度も繰り返して
微調整を行なうことが必要となる。
PチャンネルおよびNチャンネルMOS FETを並列
に使用することが望ましい。これによりVR2の値に関
係なく実効的なオン抵抗(gm)を一定にすることが可
能となる。
段としてオペアンプ5を使用しているが、VCOM負荷
が大きく、大きなラッシュ電流が要求される場合はオペ
アンプ5の出力に大容量のコンデンサやプッシュプル回
路を付加してもよい。
電極電圧生成回路)を示す。
情報をもった信号であり、通常、液晶表示装置が取り付
けられるパソコン、液晶モニター装置などの信号源から
供給される。ここでは一例として、SCMD信号は0
〔V〕、3.3〔V〕レベルのロジック信号であると
し、SCMD=L(0〔V〕)のとき順方向走査がおこ
なわれ、SCMD=H(3.3〔V〕)のとき逆方向走
査がおこなわれるものとする。
号は、VDD(=20〔V〕)とGND(=0〔V〕)
を電源とした反転バッファ12を介し、信号SCMD2
としてNチャンネルMOS FET11のゲートに入力
される。したがって、信号SCMD2は、順方向走査時
には20〔V〕、逆方向走査時には0〔V〕である。
入力SCMD2=20〔V〕のとき“オン”される。前
述のとおり、順方向走査時にはSCMD=Lであるた
め、SCMD2=20〔V〕となり、したがって、Nチ
ャンネルMOS FET11は“オン”される。一方、
逆方向走査時にはSCMD=Hであるため、SCMD2
=0〔V〕となり、NチャンネルMOS FET11は
“オフ”される。
たときにはVR2が無視できる程度に、“オフ”された
ときはMOS FETのオフ抵抗が無視できるように、
VR2は数〔kΩ〕から数十〔kΩ〕程度に設定する。
定し、順方向走査を行ない、3端子の可変抵抗VR1に
て、前述のΔVDC1を補償するようにVCOMを調整
する。このときのVCOM値は、R1、R2、MOS
FETのオン抵抗およびVR1の調整値の比で与えられ
る。つぎにSCMD=Hと設定し、逆方向走査を行な
い、3端子の可変抵抗VR2にて前述のΔVDC2を補
償するようにVCOMを調整する。このときのVCOM
値はR1、R2、およびVR1、VR2の調整値の比で
表わされる。
て、さらに詳細に説明する。
〔V〕、ΔVDC1=0.5〔V〕、ΔVDC2=1.
0〔V〕である液晶表示装置を考える。この液晶表示装
置において、順方向走査時の最適VCOM値は4.0
〔V〕となり、逆方向走査時の最適VCOM値は3.5
〔V〕となる。さらに、図2に示すVCOM生成回路に
おいて、VCC=9〔V〕、R1=R2=20〔k
Ω〕、VR1=50〔kΩ〕、VR2=20〔kΩ〕で
あるとする。ここでは簡単のため、MOS FETのオ
ン抵抗は0〔Ω〕であると仮定する。
がオンとなり、VR2がバイパスされているので、VC
C(=9〔V〕)をR1、R2、VR1の抵抗比率で分
割してVCOMが4.0〔V〕となるように、3端子の
可変抵抗器VR1を調整する。この場合は、電源側(V
CC側)が30〔kΩ〕、接地側が20〔kΩ〕となる
ようにVR1を調整すれば、VCOM=4.0〔V〕と
なる。
MはR1、R2、VR1、VR2の抵抗比率で決定され
る。ここで、3端子の可変抵抗器VR2を電源側(VC
C側)が12.9〔kΩ〕となるように調整すれば、V
COM=3.5〔V〕とすることができる。
ば、SCMD信号の状態によって順方向走査、逆方向走
査の双方でVCOMが最適化されるため、走査方向に関
係なく液晶へのDC電圧の印可を低減できるため、ヤキ
ツキやフリッカなどの表示不良を低減できる。
FETの“オン”時のゲート電圧は20〔V〕であ
り、VCOM生成回路の電源電圧9〔V〕に対して充分
大きく、伝達特性における線形領域での使用が可能とな
り、VR2の設定に依存したオン抵抗(gm)の変化は
ほとんど発生しない。
段としてオペアンプ13を使用しているが、VCOM負
荷が大きく、大きなラッシュ電流が要求される場合はオ
ペアンプ13の出力に大容量のコンデンサやプッシュプ
ル回路を付加してもよい。
電極電圧生成回路)を示す。
情報をもった信号であり、ここでは順方向走査時に
“L”レベル、逆方向走査時に“H”レベルであるとす
る。SCMD信号はアナログスイッチ21のコントロー
ル信号として作用し、SCMD=L(順方向走査)の場
合、アナログスイッチ21はVR1を選択し、SCMD
=L(逆方向走査)の場合には、VR2を選択する。
行ない、3端子の可変抵抗VR1にて前述のΔVDC1
を補償するようVCOMを調整する。このときのVCO
M値はR1、R2およびVR1の調整値の比で与えられ
る。つぎに逆方向走査を行ない、3端子の可変抵抗VR
2にて前述のΔVDC2を補償するようにVCOMを調
整する。このときのVCOM値はR3、R4、およびV
R2の調整値の比で表わされる。
て、さらに詳細に説明する。
〔V〕、ΔVDC1=0.5〔V〕、ΔVDC2=1.
0〔V〕である液晶表示装置を考える。この液晶表示装
置において、順方向走査時の最適VCOM値は4.0
〔V〕となり、逆方向走査時の最適VCOM値は3.5
〔V〕となる。さらに、図3に示すVCOM生成回路に
おいて、VCC=9〔V〕、R1=R2=R3=R4=
20〔kΩ〕、VR1=50〔kΩ〕、VR2=50
〔kΩ〕であるとする。
〔V〕)をR1、R2、VR1の抵抗比率で分割してV
COMが4.0〔V〕となるように3端子の可変抵抗V
R1を調整する。この場合は、電源側(VCC側)が3
0〔kΩ〕、接地側が20〔kΩ〕となるようにVR1
を調整すれば、VCOM=4.0〔V〕となる。つぎに
逆方向走査を行なうと、VCOMはR3、R4、VR2
の抵抗比率で決定される。ここで、3端子の可変抵抗V
R2を電源側(VCC側)が35〔kΩ〕、接地側が1
5〔kΩ〕となるように調整して、VCOM=3.5
〔V〕とする。
ば、SCMD信号の状態によって順方向走査、逆方向走
査の双方でVCOMが最適化されるため、走査方向に関
係なく液晶へのDC電圧の印可を低減できるため、ヤキ
ツキやフリッカなどの表示不良を低減できる。
段としてオペアンプ22を使用しているが、VCOM負
荷が大きく、大きなラッシュ電流が要求される場合はオ
ペアンプ22の出力に大容量のコンデンサやプッシュプ
ル回路を付加してもよい。
の生成回路に走査方向情報をもった信号を入力し、それ
ぞれ順方向および逆方向の走査方向に対応した最適な電
圧VCOMを液晶表示装置の対向電極へと供給するよう
にしたため、走査方向に関係なく液晶へのDC電圧の印
可を低減でき、ヤキツキやフリッカなどの表示不良を低
減することができる。
路を示す図である。
路を示す図である。
路を示す図である。
画素の等価回路図である。
の、各部の電圧波形である。
の、各部の電圧波形である。
Claims (3)
- 【請求項1】 順次走査方式の液晶表示装置であって、
順方向走査時と逆方向走査時とで対向電極電圧が異なる
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】 順次走査方式の液晶表示装置であって、
順方向走査時と逆方向走査時とで異なる電圧を生成して
対向電極に印加する対向電極電圧生成回路を備えること
を特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項3】 前記対向電極電圧生成回路が、前記順方
向走査時に対向電極に印加する電圧および前記逆方向走
査時に対向電極に印加する電圧の調整機能を備え、該調
整済みの電圧のいずれか一つを選択して対向電極に印加
することを特徴とする請求項2記載の液晶表示装置。
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---|---|---|---|
JP2000401329A JP4606577B2 (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 液晶表示装置 |
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