JP2002350810A - 液晶表示装置及びその駆動方法並びに画像表示応用機器 - Google Patents
液晶表示装置及びその駆動方法並びに画像表示応用機器Info
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Abstract
点不良」に対して、黒挿入駆動のための回路構成を簡略
化すること。 【解決手段】 画素TFT4がオフ期間中に、黒表示デ
ータを画素TFTを介さずに、容量結合で各画素電極3
に発生させる。第1の方法では画素TFTがオンする直
前に発生させ、第2の方法ではTFTのオフ期間の適当
なタイミングで発生させる。
Description
を用いた液晶表示装置、特にポリシリコン薄膜トランジ
スタによる周辺駆動回路を内蔵した液晶表示装置とその
駆動方法、並びにこの液晶表示装置を搭載した画像表示
応用機器に関する。
う)を用いた従来の液晶表示装置の構成図を図4に示
し、またその駆動方法の代表例を図5に示す。
の画面部6があり、画面部6には走査線1と画像信号線
2とがマトリクス状に配置され、各マトリクス位置に画
素電極3と画素用薄膜トランジスタ4(以下、画素TF
Tという)が配置されている。画素TFT4のゲート配
線は走査線1に接続され、ソース配線は画像信号線2に
接続され、ドレイン配線は画素電極3に接続されてい
る。
を挟むことにより、信号保持用容量Cstにも接続され
ている。また走査線1は走査信号回路7に接続されてお
り、画像信号線2には画像信号回路8から画像信号が書
き込まれる構成になっている。ここでは走査信号回路7
の内部構成や回路図、画像信号回路8の内部構成や回路
図は図示していない。
らの回路を構成するICを基板10に直接実装(COG
法:チップオンガラス法)したり、又はTFTに高移動
度のポリシリコン薄膜トランジスタを用いて基板10上
に直接形成することによって画面部6に接続される。
向電極11を有する対向基板12との間に、配向処理を
した液晶を封じ込め、実装電極9を介してさらに外部回
路と接続することにより、液晶表示パネルを製造する。
このような液晶表示パネルに対してバックライトや偏光
板といった周辺部材と、入力信号を整形する外部回路及
びその結線部材等を取り付け、液晶表示装置が出来上が
る。
おける1つの画素の構成を示す回路図である。以下、走
査線1の電位をVg、画像信号線2の電位をVs、画素
電極3の電位をVp、容量用配線5の電位をVst、対
向電極11の電位をVcom、信号保持用容量をCs
t、画素電極3と対向電極11間の液晶層の容量をCl
cと定義する。
各信号の電位の関係を示す波形図である。画素TFT4
にn型TFTを用いた場合、走査線1に正のパルスが印
加されたときに画素TFTはオン状態となり、画像信号
線2に印加された信号(Vs)が画素電極3に書き込ま
れる。画素TFT4がオフする際に画素TFT4の寄生
容量に伴う若干の変動が発生するものの、対向電極11
(電位Vcom)と画素電極3(電位Vp)の間の電位
差Vsigで液晶が駆動される。液晶は通常図5(b)
に示すように交流駆動される。即ちVsigの極性反転
が周期的に行われる。
決しようとする第1の課題について説明する。TFTを
用いた多くの液晶表示装置では、液晶層に電圧を印加し
ないときに白表示となるモード(ノーマリーホワイト表
示)が用いられている。そしてTFTタイプの液晶表示
装置の製造時における歩留まり課題として、輝点欠陥不
良がある。これはノーマリーホワイト表示の場合、画素
電極に画像信号が伝達されない場合、又は極めて伝達さ
れにくい場合に生じる。これは、暗い画面や単色表示の
場合に非常に目立つ表示欠陥であり、最近では輝点欠陥
が1つでもあれば、液晶表示装置が不良として処理され
ることがある。
変な労力を注ぎ込んで黒点化、例えばレーザーレスキュ
ー(レザーによる加工)するを行い、輝点の無いパネル
の生産を行っていた。何故なら、黒点に関しては目立た
ないため、輝点を黒点化することで良品率が格段に向上
するからである。
合(画素TFTオープンモードという)の駆動波形図で
ある。画素電極の電位Vpがほとんど対向電極の電位V
comに近い値となり、液晶に電圧が殆ど印加されない
ため、その部分は「輝点」となる。本願発明者の経験で
は、多くの輝点欠陥はこのモードによるものであり、加
工形状の異常を伴わないことも多く、レーザーレスキュ
ー工程の形状検査では、つかみにくいモードである。
課題について説明する。液晶表示装置を用いて動画画像
表示を行う際、1秒間に何枚もの画面を表示する。この
際1枚1枚の画面表示の間に黒表示の画面を挿入するこ
とにより、より臨場感のある動画が得られることが報告
されている。またフィールドシーケンシャル法による表
示などでも、この黒表示挿入が有効であることが報告さ
れている。
黒表示を行う際には画素TFTを一旦オン状態にして黒
データを画素電極に書き込む必要があった。そのため駆
動上の制約が大きくなる。例えば通常画面と黒画面を交
互に書き込むために、通常の倍の速度で画像データを各
画素に書きこむことが必要となったり、データを倍の速
度で処理するために、画像メモリを新たに必要とすると
いう問題があった。
てなされたものであって、TFTオープンモードの輝点
不良を、容量用配線の電位変化により視認できにくいも
のにしたり、又は黒画面表示の挿入を倍速駆動で行わな
くて済む液晶表示装置とその駆動方法を実現し、この液
晶表示装置を搭載した画像表示応用機器を提供すること
を目的としている。
は、第1の基板上に画素電極と走査線と画像信号線とに
接続された薄膜トランジスタを有し、前記画素電極と容
量用配線間に信号保持用容量が設けられ、且つ第2の基
板上に作られた対向電極と前記第1の基板上の画素電極
との間に液晶を挟み、前記液晶に電圧を印加しないとき
その部分が白表示となる液晶表示装置の駆動方法であっ
て、前記対向電極の電位をVcom、前記容量用配線の
電位をVstとしたとき、前記薄膜トランジスタのオフ
期間中に前記Vcomと前記Vstの電位差(Vcom
−Vst)を変化させて前記画素電極に黒表示相当の電
位を発生させ、前記薄膜トランジスタのオン期間に前記
画素電極に画像信号を書き込むことを特徴とする。
表示装置の駆動方法において、前記薄膜トランジスタの
オフ期間に前記Vcomと前記Vstの電位差(Vco
m−Vst)を変化させて画素電極に黒表示相当の電位
を発生させるタイミングを、前記薄膜トランジスタのオ
ン期間の前記画素電極に画像信号を書き込む直前に行う
ことにより、前記薄膜トランジスタがオープン不良の画
素電極を概ね黒表示にすることを特徴とする。
表示装置の駆動方法において、前記薄膜トランジスタの
オフ期間中に前記Vcomと前記Vstの電位差を変化
させる際の電位差変化をΔ(Vcom−Vst)とし、
前記信号保持用容量をCstとし、前記画素電極と対向
電極間の液晶による容量をClcとし、液晶を黒表示に
するための必要な電位差をVbとしたとき、次の(1)
式 |Δ(Vcom−Vst)|*Cst/(Clc+Cst)>2・Vb ・・・(1) を満たす条件で前記Vcomと前記Vstの電位を変化
させ、且つΔ(Vcom−Vst)の極性を前記薄膜ト
ランジスタのオフ期間毎に反転することを特徴とする。
表示装置の駆動方法において、前記薄膜トランジスタの
オフ期間に前記Vcomと前記Vstの電位差を(Vc
om−Vst)とするとき、前記電位差(Vcom−V
st)を変化させて画素電極に黒表示相当の電位を発生
させるタイミングを、前記薄膜トランジスタのオン期間
の前記画素電極に画像信号を書き込んだ後の前記薄膜ト
ランジスタのオフ期間における一定期間の後に行うこと
により、表示画像に黒挿入を行うことを特徴とする。
表示装置の駆動方法において、前記薄膜トランジスタの
オフ期間中に前記Vcomと前記Vstの電位差を変化
させる際の電位差変化をΔ(Vcom−Vst)とし、
信号保持用容量をCstとし、前記画素電極と対向電極
間の液晶による容量をClcとし、かつ液晶を黒表示に
するために必要な電位差をVbとしたとき、次の(2)
式 |Δ(Vcom−Vst)|*Cst/(Clc+Cst)>Vb ・・・(2) を満たす条件で前記Vcomと前記Vstの電位を変化
させ、且つΔ(Vcom−Vst)の極性を前記薄膜ト
ランジスタのオフ期間毎に反転することを特徴とする。
1〜5の何れか1項記載の液晶表示装置の駆動方法によ
り駆動されることを特徴とする。
表示装置において、前記Δ(Vcom−Vst)の信号
をポリシリコン薄膜トランジスタによる回路を介して印
加することを特徴とする。
求項6又は7記載の液晶表示装置を搭載したことを特徴
とする。
ける液晶表示装置とその駆動方法について、図面を参照
しつつ説明する。
示装置の基本的な構成を図3に示す。図3において、基
板10上に液晶表示装置の画面部6があり、画面部6に
は走査線1と画像信号線2とがマトリクス状に配置さ
れ、各マトリクス位置に画素電極3と画素TFT4とが
配置されている。画素TFT4のゲートは走査線1と接
続され、ソースは画像信号線2と接続され、ドレインは
画素電極3と接続されている。走査線1は走査信号回路
7に接続されており、画像信号線2には画像信号回路8
から画像信号が書き込まれる構成になっていることは、
従来例と同様である。
動回路20に接続されており、画面の各行の容量用配線
5に別々の信号を印加できるようになっていることであ
る。
する駆動方法を実現するものである。図1は本実施の形
態における液晶表示装置の駆動方法に関する説明図であ
り、(a)は液晶表示装置における1つの画素構成を示
す回路図である。基本的な構造は従来例の図5(a)と
同じであるが、図3に示すように容量用配線5の電位V
stは各行(走査線)ごとに独立して周辺駆動回路20
より印加されるようになっている。図5と同様、走査線
1の電位をVg、画像信号線2の電位をVs、画素電極
3の電位をVp、容量用配線5の電位をVst、対向電
極11の電位をVcom、信号保持用容量をCst、画
素電極3と対向電極11との間の液晶層の容量をClc
と定義する。
各信号の電位の関係を示す波形図である。画素TFT4
にn型TFTを用いた場合、走査線1に正のパルスが印
加されたときに画素TFT4はオン状態となり、画像信
号線2に印加された信号(Vs)が画素電極3に書き込
まれる。画素TFT4がオフする際に、画素TFT4の
寄生容量に伴う若干の変動が発生するものの、対向電極
11の電位Vcomと画素電極3の電位Vpとの間の電
位差Vsigで液晶が駆動される。
する。本実施の形態では図1(b)及び(c)に示すよ
うに、画素TFT4がオンする直前に容量用配線5の電
位Vstを画像信号の電位Vsと同位相でVstppの
振幅で変位させる。このとき画素電極3の電位は振幅V
aで変化する。このときVaが黒表示に必要な電位差の
2倍程度になるようVstppを設定しておく。黒表示
を行う期間は図1(b),(c)では画素TFT4がオ
ンする直前であり、画像表示期間の1/10程度の期間
を設定したが、これより短くてもかまわない。
素TFT4のオープンモードの輝点欠陥であっても画素
TFT4のオン電流は必要としないので、図1(c)の
ように容量用配線5の電位変化(Vstpp)に伴って
正常部と同様に画素電極3の電位がVaだけ変化する。
このため画素電極3と対向電極11との間には黒表示に
必要な電位差が発生する。また画素TFT4にオン信号
が入っても不良TFTはほとんど電流を流さないので、
そのまま黒表示の電位が保たれる。従って従来の駆動方
法では「輝点欠陥」となっていた画素が、本実施の形態
の駆動方法により「黒点欠陥」に変わることになる。従
って画素TFTのレスキュー工程を必要とせず、液晶表
示装置としての良品率が格段に向上する。
算出する。尚、この値は実験的にも求めることもでき
る。液晶を黒表示にするために必要なVsigの電位差
をVbとしたとき、図1でVaの値がVbの2倍以上で
あれば黒表示に必要な電位となる。そこでVa>2・V
bなる値を発生させるためのVstppを求める。図1
のように対向電極11の電位が一定の場合には、次の
(A)式の条件を満たせばよい。実際に使用する場合は
各パラメータの値に多少誤差があっても概ね黒になれば
よいので、荒い値で良い。 VstPP*Cst/Ctot>2・Va・・・(A) ここでCtotは画素電極に関わる容量の総和である。
るので(A)式は次の(B)式で近似代用しても差し支
えない。但しClcは液晶の誘電異方性を考えて黒表示
のときの値を用いる。 VstPP*Cst/(Cst+Clc)>2・Vb・・・(B)
の場合、即ちVstとVcom両方を変化させる場合に
は、対向電極11の電位Vcomと容量用配線5の電位
Vstの電位差の変化量をΔ(Vcom−Vst)とす
れば,Ctot≒Cst+Clcの近似下では、次の
(1)式の値を満たすよう電位変化を与えればよい。 |Δ(Vcom−Vst)|*Cst/(Clc+Cst)>2・Vb ・・・(1)
2における液晶表示装置とその駆動方法について説明す
る。本実施の形態の駆動方法は、前述した第2の課題、
即ち黒表示画面の挿入方法を実現するものである。本実
施の形態の液晶表示装置の構成は図3に示すものと同一
であり、その駆動方法を図2に示す。
画素構成を示す回路図であり、図1の場合と同様に容量
用配線5の電位Vstは各行(走査線)ごとに独立して
印加されるようになっている。図2(b)は、ある画素
に着目したときの各信号の電位の関係を示す波形図であ
る。
/3のタイミングで、容量用配線5の電位をVstpp
だけ変化させ、画素電極3にVcの電位変化を発生さ
せ、黒表示を行っている。これにより1枚1枚の画面表
示の間に画素TFT4をオンすることなく、倍速駆動や
メモリを使わずに黒表示の画面を挿入することができ
る。このため、より臨場感のある動画表示やフィールド
シーケンシャル法による表示を行うことができる。
るので、図2で発生する電位変化がVb以上であれば、
黒表示に必要な電位が得られる。図2に示すように対向
電極11の電位が一定の場合には、次の(C)式の条件
を満たせばよい。この場合も実際に使用する場合は、各
パラメータの値に多少誤差があっても概ね黒になればよ
いので、荒い値で良い。また実験的に条件を求めても良
い。 Vstpp*Cst/Ctot>Va・・・(C)
るので、実施の形態1と同様に(C)式は次の(D)式
で近似代用しても差し支えない。但しClcは液晶の誘
電異方性を考えて黒表示のときの値を用いる。 Vstpp*Cst/(Cst+Clc)>Vb・・・(D)
合には、対向電極11の電位Vcomと容量用配線5の
電位Vstの電位差の変化量をΔ(Vcom−Vst)
とすれば、Ctot≒Cst+Clcの近似下では、次
の(2)式の値を満たす電位変化を与えればよい。 |Δ(Vcom−Vst)|*Cst/(Clc+Cst)>Vb ・・・(2)
た駆動方法を、図3の構造の液晶表示装置で実現した
が、走査信号回路7、画像信号回路8、周辺駆動回路2
0を、画素TFTと共に高移動度の特性を有するポリシ
リコンTFTで作製すれば、合理的な液晶表示装置が得
られる。
のを用いたが、p型のものを用いてももちろんかまわな
い。この場合には画素TFTをオンさせるパルスを負パ
ルスに変えるだけでよい。
機器を含む画像表示応用機器に用いることができる。画
像表示応用機器の低価格化に伴い、液晶表示装置のコス
ト低減が急務である。液晶表示装置の製造コストはその
歩留り率に大きく依存している。この場合、一定数以下
の薄膜トランジスタのオープン不良を持つ液晶表示装置
に対し、上記のような駆動方法を採用すると、液晶表示
装置の実質的な不良率が大幅に削減でき、そのコストを
下げることができる。
スタに対しては、本発明の駆動方法を用いても正常に動
作をし、画像信号回路8から出力された画像信号を何ら
変化させることなく表示することができる。
トランジスタのオープンモードによる輝点不良が存在す
る場合、この部分の駆動を制御することにより黒表示に
変換し、画素欠陥が視認されにくくすることができる。
このため液晶表示装置の製造歩留が大幅に向上する。ま
た薄膜トランジスタのオフ期間における定期間の後に容
量用配線の電位を変化させることにより、黒画面表示の
挿入を倍速駆動で行わなくてすみ、臨場感のある動画表
示やフィールドシーケンシャルへの展開が容易となる。
駆動方法の説明図
駆動方法の説明図
置の構成図
変化
Claims (8)
- 【請求項1】 第1の基板上に画素電極と走査線と画像
信号線とに接続された薄膜トランジスタを有し、前記画
素電極と容量用配線間に信号保持用容量が設けられ、且
つ第2の基板上に作られた対向電極と前記第1の基板上
の画素電極との間に液晶を挟み、前記液晶に電圧を印加
しないときその部分が白表示となる液晶表示装置の駆動
方法であって、 前記対向電極の電位をVcom、前記容量用配線の電位
をVstとしたとき、前記薄膜トランジスタのオフ期間
中に前記Vcomと前記Vstの電位差(Vcom−V
st)を変化させて前記画素電極に黒表示相当の電位を
発生させ、前記薄膜トランジスタのオン期間に前記画素
電極に画像信号を書き込むことを特徴とする液晶表示装
置の駆動方法。 - 【請求項2】 前記薄膜トランジスタのオフ期間に前記
Vcomと前記Vstの電位差(Vcom−Vst)を
変化させて画素電極に黒表示相当の電位を発生させるタ
イミングを、前記薄膜トランジスタのオン期間の前記画
素電極に画像信号を書き込む直前に行うことにより、前
記薄膜トランジスタがオープン不良の画素電極を概ね黒
表示にすることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装
置の駆動方法。 - 【請求項3】 前記薄膜トランジスタのオフ期間中に前
記Vcomと前記Vstの電位差を変化させる際の電位
差変化をΔ(Vcom−Vst)とし、前記信号保持用
容量をCstとし、前記画素電極と対向電極間の液晶に
よる容量をClcとし、液晶を黒表示にするための必要
な電位差をVbとしたとき、次の(1)式 |Δ(Vcom−Vst)|*Cst/(Clc+Cst)>2・Vb ・・・(1) を満たす条件で前記Vcomと前記Vstの電位を変化
させ、且つΔ(Vcom−Vst)の極性を前記薄膜ト
ランジスタのオフ期間毎に反転することを特徴とする請
求項2記載の液晶表示装置の駆動方法。 - 【請求項4】 前記薄膜トランジスタのオフ期間に前記
Vcomと前記Vstの電位差を(Vcom−Vst)
とするとき、 前記電位差(Vcom−Vst)を変化させて画素電極
に黒表示相当の電位を発生させるタイミングを、前記薄
膜トランジスタのオン期間の前記画素電極に画像信号を
書き込んだ後の前記薄膜トランジスタのオフ期間におけ
る一定期間の後に行うことにより、表示画像に黒挿入を
行うことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置の駆
動方法。 - 【請求項5】 前記薄膜トランジスタのオフ期間中に前
記Vcomと前記Vstの電位差を変化させる際の電位
差変化をΔ(Vcom−Vst)とし、信号保持用容量
をCstとし、前記画素電極と対向電極間の液晶による
容量をClcとし、かつ液晶を黒表示にするために必要
な電位差をVbとしたとき、次の(2)式 |Δ(Vcom−Vst)|*Cst/(Clc+Cst)>Vb ・・・(2) を満たす条件で前記Vcomと前記Vstの電位を変化
させ、且つΔ(Vcom−Vst)の極性を前記薄膜ト
ランジスタのオフ期間毎に反転することを特徴とする請
求項4記載の液晶表示装置の駆動方法。 - 【請求項6】 請求項1〜5の何れか1項記載の液晶表
示装置の駆動方法により駆動されることを特徴とする液
晶表示装置。 - 【請求項7】 前記Δ(Vcom−Vst)の信号をポ
リシリコン薄膜トランジスタによる回路を介して印加す
ることを特徴とする請求項6記載の液晶表示装置。 - 【請求項8】 請求項6又は7記載の液晶表示装置を搭
載したことを特徴とする画像表示応用機器。
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JP2001153590A JP2002350810A (ja) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | 液晶表示装置及びその駆動方法並びに画像表示応用機器 |
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