JP2728698B2 - アクティブマトリクス形液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は画素毎に薄膜トランジスタによるスイッチを
集積したアクティブマトリクス形液晶表示装置、特に大
形或いは走査線数の多いアクティブマトリクス型液晶表
示装置に関し、その表示特性を改善したものである。

（従来の技術） アクティブマトリクス形液晶表示装置は、互いに交差
する走査電極と信号電極とを有し、走査電極に走査信号
を順次印加しながら、走査信号に同期して信号電極に表
示信号を印加することにより表示がなされる。

このようなマトリクス形液晶表示装置は、OA機器等の
情報処理装置、テレビ等の表示装置として利用され、こ
れらの機器では増々表示容量の増大と大画面化が要求さ
れている。

液晶表示素子が大画面になるにつれ、比較的小型の場
合にはあまり問題とならなかった表示ムラが目立つとい
う問題が新たに生じて来た。即ち、マトリクス形液晶表
示装置では、走査信号は液晶表示装置の一端部に設けら
れた端子より供給され、走査電極を他端部に向って伝播
していくが、他端部近傍では走査信号の波形に歪が生
じ、走査電極の駆動回路に近い部分と遠い部分とで液晶
の動作条件が大きく異なるようになり、表示ムラを発生
する。この現象は、液晶表示装置の大型化、或いは走査
線数の増大に伴って、走査電極を走査信号が伝播すると
きの歪みが増大し、顕著に現われる。

この波形の歪は、アクティブマトリクス形液晶表示装
置の場合には、走査電極に沿って、薄膜トランジスタの
ゲート制御信号（走査信号）の画素への突き抜け電圧の
大きさの異なりをもたらし、これが走査電極に沿った輝
度傾斜を生じたり、フリッカの原因になったりする。

この波形の歪の原因は、走査電極の電気抵抗と、走査
電極と、それと対向する電極及び周辺の電極との間の静
電容量等による分布定数回路の高域遮断特性である。走
査電極及び周辺の電極からなる分布定数回路が低域通過
フィルタとして働くので、走査電極の駆動信号の高域が
削られて、駆動信号波形が歪む。また走査電極の駆動回
路が接続された所から離れるほど、高域の削られる割合
が大きくなり、この歪が増す。

このため、従来より、電極の材料の改良、或いは良導
体を電極に並設することなどにより電極抵抗を低くする
ことにより、より高い周波数成分を持った信号が走査電
極を伝播し易くすることが提案されている。

しかしながら、これらの工夫によっても、その改善効
果は十分ではなく、更に特性改善が望まれている。

（発明が解決しようとする課題） 上記のように、大形のアクティブマトリクス形液晶表
示装置では、走査信号が歪み、表示ムラによる表示品位
の低下が生じ易い。

本発明は、表示ムラが起りにくいマトリクス形液晶表
示装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、選択信号と非選択信号とを選択して走査電
極に与える走査電極駆動回路を備えたアクティブマトリ
クス形液晶表示装置において、選択信号は方形波に比べ
て周波数帯域幅の狭い信号であり、かつ互いに隣接する
走査電極に供給される選択信号が時間的に一部重なるこ
とを特徴とするアクティブマトリクス形液晶表示装置で
ある。

（作 用） マトリクス形液晶表示装置の走査電極の駆動回路は、
走査信号として通常、方形波電圧を出力する。方形波電
圧は周波数帯域幅が広く、走査電極を一端から他端へ伝
播していく際に、その波形は歪を生じ易い。

本発明では、伝播路である電極自体の特性を改善する
のではなく、走査信号そのものの波形を工夫したもので
ある。即ち、本発明では走査電極を駆動する信号の高域
成分を予め削って、走査電極を駆動する信号の周波数帯
域幅を狭くすることにより歪を生じにくくし、走査電極
の駆動回路側および他端部側とで駆動波形をほぼ等しく
し、一様な走査信号が供給されるようにするものであ
る。帯域幅の狭い歪み難い波形としては、例えば２乗余
弦波がある。また、台形波も方形波よりは帯域幅が狭
い。これらの波形を走査信号に使用すれば、歪みが小さ
く、表示特性の劣化を小さくできる。

なお、走査信号は方形波に近いことが望ましいことは
勿論であるが、アクティブマトリクス形液晶表示器の場
合は、走査信号波形が歪むと走査信号の画素へのつき抜
け電圧が変わるので、走査電極の端から端まで歪みのな
い一様な波形の走査信号を供給することが重要である。

帯域幅の狭い走査信号を得る駆動波形の制御手段とし
ては、演算増幅器を使用した台形波の発生回路、D/Aコ
ンバータとROM（リードオンリーメモリ）を使用した波
形発生回路等の電圧波形の発生回路が利用できる。ま
た、通常、選択される走査電極は常に１本で変化しない
から、走査電極を選択する信号の発生する回路に対する
負荷は、あまり変化しない。このため、負荷電流を制御
することによっても、電圧波形を制御でき、例えば抵抗
器、或いは電界効果トランジスタ等の電流制御手段によ
って、負荷電流を一定電流に制限することによっても台
形波を発生させることができる。

本発明では、上述の走査電極の選択及び非選択信号の
駆動波形の制御手段を複数の走査電極に対して共通とす
ることにより、駆動回路の出力それぞれ全てに波形の制
御回路を付加する場合に比べ、遥かに低いコストで実現
できるとともに、走査電極間の走査信号波形のばらつき
を小さくできる。

なお、周波数帯域幅の狭い滑らかな駆動波形を使用
し、かつ、同時には１本の走査電極しか選択しないと、
どの走査電極も充分には選択されない時間を生じる。こ
の時間が存在すると、１ライン当りの走査時間を一定と
すればその分フレーム時間が長くなる、あるいはフレー
ム時間を一定とすれば特定の走査電極が選択される時間
が短くなり、アクティブマトリクス形液晶表示器の動作
上好ましくない。このため、本発明では、走査電極を選
択する信号が、走査に関して互いに隣り合う走査電極に
ついて、１部が時間的に重なり合うようにする。このた
め走査電極の選択信号の発生回路は、互いに位相が異な
る選択信号を発生できるように、例えば２組設ける。な
お、この重なりを１ライン当りの走査時間の半分よりも
長くする場合は、走査電極の選択信号の発生回路を更に
余分に設ける。

（実施例） 以下、この発明を図面を参照して詳細に説明する。第
１図は本発明の一実施例を示す回路構成図である。

第１図の中央には、アクティブマトリクス形液晶表示
器１が配置され、液晶表示器１の左右両辺に走査電極の
駆動IC10a,10bを配置している。液晶表示器１からは走
査電極２の端子が左右に交互に引き出され、駆動IC10a,
10bの出力端子に順に接続されている。なお、液晶表示
器１は、周知のアクティブマトリクス形液晶表示器と同
様の構成を成し、信号電極、薄膜トランジスタ、共通電
極等を備えるが、本発明の説明とは直接的な関係が少な
いので、第１図には走査電極２のみを示した。

走査電極の駆動IC10a,10bは、それぞれシフトレジス
タ11、走査電極の選択信号のバス・ライン12と非選択信
号のバス・ライン13、アナログ・スイッチ14群等から構
成されている。各アナログ・スイッチ14は、シフトレジ
スタ11から供給される情報に従ってバス・ライン12,13
に供給された選択信号と非選択信号のどちらか一方を出
力端子に出力する。この駆動IC10a,10bには、外部よ
り、選択信号51a,51b、非選択信号53およびその他の制
御信号54a〜55bが与えられて、所定のタイミングで選択
信号51a、非選択信号51bを夫々の出力端子より順次走査
電極２に与える。

選択信号51a,51bは、選択信号発生回路21a,21bにより
生成され、方形波の比べて周波数帯域幅の狭い、例えば
台形波であり、選択信号51a,51bはそれぞれ位相が互い
に180度ずれている。また非選択信号53は、非選択信号
発生回路22により生成され、通常直流電圧である。な
お、図中20はタイミング発生回路である。選択信号発生
回路21a,21bは、タイミング発生回路20からの信号によ
り、所定のタイミングで台形波を生成する。

液晶表示器１の両辺に配置した走査電極の駆動IC10a,
10bの非選択信号のバス・ライン13の端子は共通に結
び、非選択信号発生回路22の出力に接続する。また駆動
IC10aの選択信号のバス・ライン12の端子は選択信号発
生回路21aの出力に、また駆動IC10bの選択信号のバス・
ライン12の端子は選択信号発生回路21bの出力に、それ
ぞれ個別に接続する。

駆動IC10a,10bのバス・ライン12,13を電源ラインと共
用せず、独立に設けることが周知のアクティブマトリク
ス形液晶表示器の駆動ICと異なる点で、これがこの駆動
IC10a,10bの特徴となる。なお、駆動IC10a,10bのアナロ
グ・スイッチ14群のオン抵抗が駆動ICの出力波形の制限
要素になると、個々のアナログ・スイッチ14のオン抵抗
の差によって、出力波形がばらつくので、アナログ・ス
イッチ14のオン抵抗が出力波形の主たる制限要素となら
ないように、それらのオン抵抗は充分小さくする。

この実施例の主要なタイミングと駆動波形を第６図に
示す。それぞれの選択信号発生回路21a,21bの出力51a,5
1bの波形は滑らかに変化させ、かつ、駆動IC10a,10bの
アナログスイッチ14で切り出したときの出力60a,60b
は、走査電極の非選択信号と連続するようにする。第６
図には走査電極の選択信号として、例えば第２図に示す
回路を用いて駆動IC10a,10bに供給するシフトクロック5
4a,54bを鈍らせたものを使用し、また左右の駆動IC10a,
10bに180度位相の異なる信号を供給する場合の波形を示
した。

次に、駆動信号の周波数帯域幅の制御をする選択信号
発生回路21a,21bについて説明する。これには、電流波
形の制御回路を使用するものと、電圧波形の発生回路を
使用するものがある。

まず、第２図及び第３図に示す選択信号発生回路は、
出力電流を制御することによって、出力波形を制御する
ものである。第２図は電界効果トランジスタ70a,70bに
よる定電流制限回路と、液晶表示器の負荷容量によっ
て、台形波に近いものを出力しようとするものである。
負荷容量が無ければ、ｐチャネルのトランジスタとｎチ
ャネルのトランジスタで、それぞれ、走査電極を選択す
る電圧71と選択しない電圧72を交互に選択して、方形波
電圧が出力される。また、第３図は第２図の電流制限回
路を簡略化して、トランジスタを抵抗器73a,73bに置き
変えたものである。出力電圧が所定の電圧になるまでの
時間を一定として第２図の回路と第３図の回路を比較す
ると、第２図の回路の方が、周波数帯域幅を狭くでき
る。

次に、第４図及び第５図に示す選択信号発生回路は、
直接出力の電圧波形を制御するものである。第４図は負
荷容量を利用せずに台形波電圧を発生しようとするもの
で、演算増幅器80を使用した一般的な構成の台形波の発
生器である。また、第５図に示すものは、D/A変換器81
と波形を記憶させたROM82を使用した電圧波形の発生回
路である。第５図に示す回路を使用すれば、走査電極を
一周期の２乗余弦波や、サンプリング関数で駆動するこ
とも容易であるが、他の選択信号発生回路と比べるとコ
ストが高くなる。一周期の２乗余弦波で走査電極を駆動
する場合は、選択信号発生回路の出力は、例えば位相の
180度異なる正弦波を用意すればよい。

なお、第２図および第３図に示すもののように、電圧
波形を直接発生するのではなく、電流を制御して間接的
に電圧波形を制御するものでは、負荷の変動が無ければ
問題ないが、負荷が変動する場合は、出力電圧波形が変
化して、規定の時間内には出力電圧が規定の電圧に達し
なくなる恐れがある。例えば、アクティブマトリクス形
液晶表示器の信号電極と走査電極との間には静電結合が
存在するので、信号電極を駆動する信号の振幅が変化す
ると選択信号発生回路に対する負荷が変化する。信号振
幅は表示画像によって変化するので、この負荷変動を防
ぐことはできない。従って、第４図および第５図に示す
もののように直接選択信号の電圧波形を発生する回路の
方が、アクティブマトリクス形液晶表示器の動作上は好
ましい。

また、アクティブマトリクス形液晶表示器において
は、選択信号の発生回路に対する負荷変動は、共通電極
の電位を振ることによっても生じる。共通電極の電位を
振る駆動方法においては、その振幅が一定で、かつ、走
査電極と共通電極間の浮遊容量がほとんど変化しないの
で、キャパシタを介して、選択信号発生回路の出力に共
通電極の駆動信号と逆位相の信号を供給すれば、選択信
号発生回路に対する負荷変動をほとんど零に補償でき
る。この例を第７図に示す。第７図の例では、共通電極
の駆動信号と同振幅の信号で補償しているが、精度良く
補償するためには、この振幅を可変にして調節する。

なお、本発明では、走査信号の走査電極上での歪みを
小さくするため、走査信号そのものを周波数帯域が狭い
ものとしたが、走査電極の電気抵抗を小さくする等の技
術と組合わせることも好ましい。

［発明の効果］ 本発明によれば、走査電極の駆動信号の周波数帯域幅
を狭くすることで、走査信号が走査電極を伝播するとき
の歪によって生じる表示特性の劣化を軽減でき、表示品
位の高いアクティブマトリクス形液晶表示装置が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す回路構成図、第２図
乃至第５図は本発明における選択信号発生回路を例を示
す図、第６図は第１図の駆動回路の主要タイミングと波
形を示す図、第７図は本発明の他の実施例の回路図を示
す図である。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】選択信号と非選択信号とを選択して走査電
   極に与える走査電極駆動回路を備えたアクティブマトリ
   クス形液晶表示装置において、 前記走査電極駆動回路は、シフトレジスタと、前記シフ
   トレジスタ出力によりスイッチングを制御され各々が前
   記走査電極に接続された複数のスイッチと、前記複数の
   スイッチに共通に選択信号を供給する第一のバス配線及
   び非選択信号を供給する第二のバス配線と、前記第一の
   バス配線に方形波に比べて周波数帯域の狭い選択信号を
   供給する選択信号発生回路とを具備し、 前記スイッチは前記第一のバス配線に供給された選択信
   号と第二のバス配線に供給された非選択信号とを選択し
   て走査電極に供給することを特徴とするアクティブマト
   リクス形液晶表示装置。
2. 【請求項２】互いに隣接する走査電極に供給される選択
   信号が時間的に一部重なることを特徴とする請求項１記
   載のアクティブマトリクス形液晶表示装置。
3. 【請求項３】前記アクティブマトリクス形液晶表示装置
   は二系統の選択信号発生回路及び第一のバス配線を有
   し、隣接する前記走査電極に接続されたスイッチには交
   互に前記二系統のうち一方の第一のバス配線が接続され
   ていることを特徴とする請求項１記載のアクティブマト
   リクス形液晶表示装置。