JP2565130B2 - アクティブ・マトリクスパネルの駆動方法 - Google Patents

アクティブ・マトリクスパネルの駆動方法

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JP2565130B2
JP2565130B2 JP6050673A JP5067394A JP2565130B2 JP 2565130 B2 JP2565130 B2 JP 2565130B2 JP 6050673 A JP6050673 A JP 6050673A JP 5067394 A JP5067394 A JP 5067394A JP 2565130 B2 JP2565130 B2 JP 2565130B2
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伸治 両角
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は能動素子を用いて液晶を
駆動する、いわゆるアクティブ・マトリクスパネルの駆
動方法、特に画像信号の調整方法に関するものてある
【0002】
【従来の技術】従来、時計電卓を中心として液晶が表示
体として用いられてきたが、今後はコンピュータ用の端
末やポケツトTV等の大容量表示の要求が高まってきて
いる。しかし、従来の電圧平均化法では駆動デューティ
は1/30〜1/50が限界であり、1/500程度の
大容量化は因難である。そのため、薄膜トランジスタ
(TFT)等のトランジスタ、金属−絶縁物−金属(M
IM)素子等のアクティブ(MIMは厳密にはアクティ
ブではないが、本発明ではこう定義する)素子を用い
て、一画素毎に書き込み保持を行なうことにより駆動
デューティを向上させることが提案されている。
【0003】図1は、(n×m)個のマトリックス状に
配置されたセルを示し、n本のデータ線とm本のゲート
線により各画素を選択し、書き込み・保持動作を行う
クティブ・マトリックスパネルである。
【0004】図2は、TFTを用いたアクティブマトリ
ックスの構成と駆動方法を、ある特定のデータ線Diに
ついて示している。セルはPil〜Pimまで縦にm個
配列されており、ゲート線によりトランジスタをONさ
せて、データ線から画素に表示内容を書き込み、次にト
ランジスタをOFFさせて、次に選択されるまで書き込
んだデータを保持させる。トランジスタには等価的な液
晶の抵抗RLと容量CLが接続される。このデータ線
は、画像信号VSを順次シフトレジスタ1からの選択に
より、トランジスタ2を介して容量Csiにサンプルホ
ールドさせる、いわゆる点順次駆動である。
【0005】図3は一画素セルの等価回路であり、トラ
ンジスタは可変チャネル抵抗RTRと重なり容量COV
SとCOVDで表現できる。RTRは、ON時で10
Ω以下OFF時で10Ω以上になるべく設定され
る。
【0006】図4はこの点順次駆動における動作波形
の一例である。液晶を交流駆動するために1フレームを
2フィールドに分け、奇数フィールドでは正電圧を偶数
フィールドでは負電圧を書き込む。データ線の電位VD
は液晶点灯時±VDH、非点灯時は±VDLを与え、階
調はこの範囲内の電圧を印加する。また、ゲート電圧V
Gは、図の如く順次上から下へ選択してゆく。例えば、
走査線を200本程度利用したテレビ画面の表示を考え
ると、一走査線の選択時間Tsは60μsec、フィー
ルド周期は16msecとなる。従って各画素は60μ
secで書き込まれて、16msec間書き込まれた内
容を保持する。従って、ゲート信号VGl〜VGmによ
り、各Yライン(走査線に対応)が順次書き込まれ、図
4(ハ)の如く各画素電位Vcl〜Vcmをホールドす
る。
【0007】また、一走査線期間では図5に示すように
画像信号VS入力を、サンプルホールドクロックSHに
より順次VDl〜VDnまでサンプルホールドし、この
データが、ゲート信号VGjが選択されている間所定の
ラインに書き込まれる。
【0008】このような点順次方式によって、各画素を
スキャンしながら所定の画像を形成すべく、各画素にデ
ータが書き込まれる。しかしながら入力される画像信号
が不安定であったり、用いる電源電圧が変動したり、
晶の特性、トランジスタの特性等様々な要因によって、
液晶の画素における適切な実効値が変動することがあり
得る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、様々な条件変動等に対して、常に最適な表示動作か
行なえるように、各画素における液易表示体の実効値を
必要に応じて適切かつ簡単に可変させる方法を提供する
ことにある。本発明のより具体的な目的は、前記実効値
の調整手段として、データ線における画像信号のバイア
スレベル及び振幅の変更する方法を提供することにあ
る。また、ゲート線における選択信号の選択電位とバイ
アスレべルを可変にする方法を提供することにある。特
に、本発明の目的は、画像信号の交流分をバランス良く
増幅し、フリッカーを生じることなく画像のコントラス
トを可変とする駆動方法の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明における画素実効
値の調整手段は大きく分けて2つあり、1つは、データ
線における画像信号のバイアスレベル及び振幅の変更す
る方法であり、もう1つは、ゲート線における選択信号
の選択電位とバイアスレべルを可変にする方法である。
本発明のアクティブ・マトリクスパネルの駆動方法は、
原映像信号を増幅して反転画像信号と非反転画像信号と
を出力する反転増幅回路と、所定の時間間隔をもった信
号に応じて前記反転増幅回路から前記反転画像信号また
は前記非反転画像信号を選択出力する選択回路とを有
し、前記選択回路の出力を画像信号としてアクティブ・
マトリクスパネルの駆動回路に供給してなるアクティブ
・マトリクスパネルの駆動方法において、前記反転増幅
回路の前段に、前記原映像信号が入力され該原映像信号
を増幅する増幅トランジスタと該トランジスタのエミッ
タに接続された振幅可変手段とを設け、前記増幅トラン
ジスタの出力を前記反転増幅回路に入力し、前記反転画
像信号の振幅及び前記非反転画像信号の振幅を前記振幅
可変手段に基づいて可変することを特徴とする。
【0011】
【実施例】まず、画像信号のバイアスレベル及び振幅を
変更する方式から説明する。図6は液晶表示体のコント
ラストカーブであり、横軸は実効値、縦軸はコントラス
を示す。画像表示を行なう場合は、中心実効値のバイ
アス電圧VBを定めて、この値を中心に画像信号を形成
して画像表示を行なう。
【0012】図7は本発明で用いる画像信号V.Sであ
る。テレビ受信回路のビデオIFを通過した画像信号に
対し、図4(イ)で示した如く1フィールド毎(奇数フ
ィールド、偶数フィールド毎)にデータ反転を行なう。
図7は、奇数フィールドと偶数フィールドとで反転され
た画像信号を示す。この波形において、反転の基準とな
る電圧と画像信号の振幅の中心電圧と差をバイアス電圧
VBとし、その時の画像信号の振幅をAとする。この
VBとAはトランジスタ特性に合わせてフィールド毎
に多少ずらすことにより、よりよい画質が得られる時も
あるが、考えやすくするため一応同一とする。このバイ
アス電圧VBを先程の図6のコントラストカーブのバイ
アス点と考えると、この場合は、VBを大きくすると画
面が暗く、又小さくすると明るくできる。すなわち
度調整が可能となる。また、振幅Aを大きくすると、
黒レベルと白レベルがはっきり分化し、逆に振幅A
小さくすると全体が灰色がかかる。つまり、コントラス
トの調整が可能となる。
【0013】図8はこの方式の具体例である。ビデオI
Fの出力 IF の信号は単極性の信号である。トランジ
スタ81及びボリューム80は、バイアス電圧可変回路
を構成する。トランジスタ81は同期信号部Sをクラ
ンプするダイオードと同じ役割をする。ボリューム80
を可変すると、図8(ロ)に示すクランプレベルV
変化して、増幅トランジスタ84への入力バイアス・レ
ベルが変わる。つまり、V が可変されて表示装置の輝
度調整ができる。
【0014】また、抵抗88及びボリューム89は、振
幅値可変回路を構成する。ボリューム89は、増幅トラ
ンジスタ84のエミツタ抵抗を可変にすることにより、
画像信号を反転増幅するトランジスタ93への出力振幅
を可変にする。トランジスタ93、抵抗91、92は、
反転増幅回路を構成する。トランジスタ93のエミッタ
側から出力をとりだすとそのまま増幅された信号が取り
出せ、トランジスタ93のコレクタ側から出力を取り出
すと反転増幅された信号が取り出せる。反転増幅回路の
出力は、トランスミッションゲート94、95からなる
選択回路へ入力される。選択回路は、フレーム信号S
によりフィールド毎にトランスミッションゲート94、
95を交互に選択し、フィールド毎に反転された信号を
選択する。選択回路により選択された信号は、バツファ
96を通して画像信号VSとなる 。画像信号VSは、図
2に示した表示装置に供給される。
【0015】従って、ボリューム80を可変することに
よりバイアス電圧VBが変わり輝度調整が可能となり、
ボリューム89を可変することにより振幅A を変わり
コントラスト調整が可能となる。
【0016】本発明のもう一つの可変方式について述べ
る。図9は代表的な薄膜トランジスタ(TFT)の特性
例てあり、横軸がゲート電圧、縦軸はソース・ドレイン
電圧を一定にした時のドレイン電流である。また、図1
0は一走査線を選択するためのゲート信号であり、画像
信号のフィールド間の中心値をGND電位と仮定する
と、この電位に対し選択時VW、非選択時VHの電位が
印加されるものとすると、VWの値により選択時のON
電流IONは変化する。これは図3中RTRが変化する
ことと同じである。もしVWが小さくなり、RTRが大
きくなるとデータ線の信号が決められた期間TS内に
は、十分画素に書き込めなくなり、画素の実効値を下げ
ることになる。この関係を図11に示す。横軸が書き込
み電圧VW、縦軸はデータ線の電位がどの程度トランジ
スタを介して画素に書き込まれたかの比率である。この
カーブからVWを可変することにより、画像信号が一定
であっても、画素の実効値を可変にすることができる。
【0017】更に、非選択時のゲートバイアス電圧V
は、図9中では非選択時のトランジスタ抵抗RTRを可
変にできる。もしV(−)側へ大きくとると、非選択
時の抵抗値が下がる。この結果非選択時においてもデー
タ線の信号が画素にわずかに書き込まれる。この結果、
図4(ハ)で示した各画素の信号での放電特性が緩やか
となり、画素実効値の増大をもたらす。
【0018】図12はこの関係の具体例を示すものであ
り、トランジスタの電流が最小になる電位にVを設定
した時がほぼ実効値が最小となる。
【0019】図13はこの方式の実現例を示したもので
あり、ゲートドライバ103の電源電圧VDD、VSS
がそのままゲート出力の選択信号の選択レベル、非選択
レベルを決定している。電源回路100はVCC入力を
VDD・VSS電位に変換する。ボリューム101はV
SS、即ち非選択レベルVを、ボリューム102はV
DD、即ち選択レベルVWを可変にする。
【0020】本発明におけるデータ線に送り出す画像信
号のバイアス電圧VB、振幅Aを可変する方式は輝度
とコントラスト各々独立に可変できるので、特に図6
のような液晶のコントラストカーブが滑らかでない場合
や、ビデオIF信号が不安定で変わりやすい場合は有効
である。
【0021】一方ゲート信号の選択レベル 、非選択
レベルVを可変にする方式は、輝度、コントラストが
同時に変えられる簡便さがあり、比較的定まったコント
ラストカーブのもとでは使いやすい。特に は黒レベ
ルを上げるのに、Vは白レベルを上げるのに役立ち、
各々非線形を利用すると両者を同時に用いて両方の使い
分けにより安定した画質を得られる。また、コントラス
トカーブによっては、画像信号とゲート線のレベルを両
者混合して用いても当然よりよい調整が可能となる。
【0022】
【発明の効果】本発明は以上述べた如く、画像号入力の
バイアス値及び振幅、またはゲート線の選択レべル及び
非選択レベル、または両者を併用して可変することによ
り、各画素に与える実効値を最適の画質かどんな条件下
でも利用者の希望に応じて簡単に得られるように調整を
可能とするものであり、本発明の方式により、常に良好
なテレビ表示を実現できるものでる。特に、本発明の
アクティブ・マトリクスパネルの駆動方法は、原映像信
号を増幅する増幅トランジスタと振幅可変手段とを反転
/非反転画像信号を出力する反転増幅回路の前段に設け
たため、増幅トランジスタのエミッタに接続された振幅
可変手段でもって反転/非反転画像信号の振幅を同時に
調整することができる。また、1つの振幅可変手段によ
り可変できるため、反転/非反転画像信号のバランスを
崩すこと無く、おなじ増幅率で増幅できる。そのため、
本願発明は、反転/非反転画像信号の振幅のアンバラン
スに基づくフリッカーの発生を防止し、簡単な手段によ
り容易にコントラストの調整を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】アクティブマトリックス基板を用いた液晶表示
体の構成例を示す図。
【図2】その回路図。
【図3】セルの等価回路図。
【図4】図2の回路の駆動波形図。
【図5】図2の回路の駆動波形図。
【図6】液晶表示素子のコントラストカーブを示す図。
【図7】本発明による画像入力信号の可変部V、A
を示す波形図。
【図8】その具体的回路例を示す図。
【図9】もとになるトランジスタ特性図。
【図10】本発明によるゲート信号のレベルの可変部を
示す波形図。
【図11】可変効果を表すグラフ。
【図12】可変効果を表すグラフ。
【図13】その実施例を各々示す図。
【符号の説明】
1・・・データ側シフトレジスタ 2・・・サンプルホールドトランジスタ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原映像信号を増幅して反転画像信号と非反
    転画像信号とを出力する反転増幅回路と、所定の時間間
    隔をもった信号に応じて前記反転増幅回路から前記反転
    画像信号または前記非反転画像信号を選択出力する選択
    回路とを有し、前記選択回路の出力を画像信号としてア
    クティブ・マトリクスパネルの駆動回路に供給してなる
    アクティブ・マトリクスパネルの駆動方法において、 前記反転増幅回路の前段に、前記原映像信号が入力され
    該原映像信号を増幅する増幅トランジスタと該トランジ
    スタのエミッタに接続された振幅可変手段とを設け、 前記増幅トランジスタの出力を前記反転増幅回路に入力
    し、 前記反転画像信号の振幅及び前記非反転画像信号の振幅
    を前記振幅可変手段に基づいて可変すること を特徴とす
    るアクティブ・マトリクスパネルの駆動方法。
JP6050673A 1994-03-22 1994-03-22 アクティブ・マトリクスパネルの駆動方法 Expired - Lifetime JP2565130B2 (ja)

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