JP3069280B2 - アクティブマトリックス型液晶表示素子及びその駆動方法 - Google Patents

アクティブマトリックス型液晶表示素子及びその駆動方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、OA機器及びAV
機器などに利用されているアクティブマトリックス型液
晶表示素子及びその駆動方法に関する。さらに詳しく
は、低駆動電力、高画質を実現する大型の高精細液晶表
示素子及びその駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、液晶を用いた表示素子は、ビデオ
カメラのビューファインダーやポケットTVさらには高
精細投写型TV、パソコン、ワープロなどの情報表示端
末など種々の分野で応用されてきており、開発、商品化
が活発に行われている。その中でも特に、アクティブマ
トリックス型の液晶表示素子は、高画質化が実現できる
ことから非常に注目を集めている。アクティブマトリッ
クス型とは従来の単純マトリックス型に対比して言われ
ている液晶の駆動方式を意味しているもので、マトリッ
クス上に配置された画素電極にそれぞれスイッチ素子を
設け、それらのスイッチ素子を介して各画素電極に液晶
の光学特性を制御する電気信号を独立に供給する方式で
ある。スイッチング素子としては、薄膜トランジスタ
(TFT)を用いたものが主流である。アクティブマト
リックス型液晶表示素子は、各画素に設けられたスイッ
チ素子によって液晶に印加する電圧を独立に制御できる
ため、原理的には単純マトリックス方式のようなクロス
トークがなく、多階調表示に極めて適しているものであ
る。同時に、上記アクティブマトリックス型液晶表示素
子をさらに低電力化、高画質化することを目的として、
様々なパネル構成や駆動法が検討、実用化されている。
【0003】特に、特開平02−000913号公報、
特開平02−157815号公報に提案されているよう
な、絵素電極に容量的に結合している走査配線の電位を
変化させることによって、絵素電極の電位を変調する駆
動法(以下、容量結合駆動と記す。)では、対向電極の
電位を一定に保ったままで信号電圧振幅を小さく出来る
ことから、低消費電力が実現できる駆動法として非常に
有効である。
【0004】しかしながら、前記従来の容量結合駆動で
は、エンジニアリングワークステーション等の超大型、
大容量表示に対しては、対向電極の負荷が増大すること
に起因する横方向のクロストークが発生する等の問題が
あった。特に横クロストークの発生は、画質上極めて深
刻な問題である。横クロストークとは、本来同一輝度を
持たなければならない画面上の領域が、それぞれ同時刻
にオン状態になる他の絵素のパターンに依存して異なる
輝度となる現象である。
【0005】このような横クロストークの原因は、信号
配線と対向電極とが容量的に結合しているために、信号
配線の電位変化によって、対向電極の電位が歪みを受
け、結果として本来希望する液晶印加電圧が得られない
ことにある。従来からよく知られている、信号配線毎に
信号配線の電位変化の方向が反転する、即ち信号配線毎
に電圧の極性を反転する駆動法(以下、カラム反転駆動
と記す。)によれば、隣接する信号線電位同士で、対向
電極への歪みを打ち消し合うために、横クロストークは
観測されなくなるが、信号振幅が大きい等の大きな問題
が存在する。また、上記した容量結合駆動とカラム反転
との併用を実現するために、絵素電極と走査配線との間
に形成する蓄積容量を、各絵素電極に対応する走査配線
の前段及び後段に交互に配置する構成も提案されている
(特開平4−294109号公報)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平4−294109号公報の提案では、絵素電極に供
給される電圧が走査方向に対して交互に1ラインずれる
という問題があった。
【0007】本発明は、各走査配線に対して、絵素電極
がずれることなく容量結合駆動でカラム反転駆動を可能
とするアクティブマトリックス型液晶表示素子を提供す
ることによって、容量結合駆動の特徴を保持したまま
で、横クロストーク現象を解消し、低電力、高画質のア
クティブマトリックス型液晶表示素子を提供することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の複数の走査配線と複数の信号配線がマトリ
ックス状に形成され、それぞれの組み合わせに対応して
設けた少なくとも1つのスイッチング素子と絵素電極が
形成され、前記各絵素電極に対応する走査配線が、前記
絵素電極に対して上下に1本ずつ配置され、前記スイッ
チング素子が、各絵素電極に対して、前記走査配線の一
方に形成され、前記絵素電極とそれに対応する走査配線
以外の走査配線との間に、付加容量形成され、前記各
走査配線に対応する前記各絵素電極との間に前記付加容
量を形成する走査配線が、前記信号配線の1本毎に交互
に異なることを特徴とする。
【0009】に本発明のアクティブマトリックス型液
晶表示素子の駆動方法は、前記構成のアクティブマトリ
ックス型液晶表示素子を用いた駆動方法であって、スイ
ッチング素子のオン期間に、信号配線電位を絵素電極に
伝達し、オフ期間に、前記絵素電極との間に付加容量を
形成した走査配線の電位を前記信号配線1本毎に互いに
逆方向に変化させることによって、前記絵素電極の電位
を変調することを特徴とする。
【0010】前記方法においては、絵素電極の電位を変
調するための走査配線の電位が、走査配線の選択期間の
前後で供給されることが好ましい。前記した発明のアク
ティブマトリックス型液晶表示素子の構成及びその駆動
方法によれば、絵素電位がずれることなく容量結合駆動
でカラム反転駆動を可能とするアクティブマトリックス
型液晶表示素子を提供することが可能となる。これによ
って、容量結合駆動の特徴を保持したままで、大型、高
精細パネル実現の上で最大の課題であった横クロストー
ク現象を完全に解消することができる。これにより、低
電力、高画質のアクティブマトリックス型液晶表示素子
を実現できる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施例のアクティ
ブマトリックス型液晶表示素子の薄膜トランジスタアレ
イの絵素部の平面構成概略図を示したものである。図1
において、101は走査配線、102は信号配線を示し
ている。103は、逆スタガ型の薄膜トランジスタ(T
FT)である。104は、透明導電膜で形成された絵素
電極を示している。前記走査配線101は、各絵素電極
104の上下の分割されて配置される。絵素電極104
は、薄膜トランジスタ103を介して信号配線102と
電気的に接続されており、信号配線102と前記絵素電
極104間の電気的な導通状態が制御される。105は
絵素電極104と走査配線101との間に形成された蓄
積容量を示している。前記蓄積容量105は、それに対
応する走査配線の1ライン前、又は1ライン後の走査配
線との間で形成され、その形成位置は、隣り合う信号配
線102毎に交互に配置される。
【0012】次に、図1に示したアクティブマトリック
ス型液晶表示素子に印加される本発明の駆動信号波形と
その動作について説明する。図2は、図1に示したアク
ティブマトリックス型液晶表示素子の絵素領域の等価回
路図を示したものである。同図(a)において、201
は、薄膜トランジスタ103のゲートと絵素電極間に発
生する寄生容量(以下、Cgdと記す。)である。また、
202は、絵素電極104と対向電極203との間に形
成される液晶層による静電容量(以下、Clcと記す。)
である。前記したように、蓄積容量105(以下、Cst
と記す。)は、信号配線102毎に交互に、前段及び後
段の異なる走査配線との間で形成される。同図(b)に
おける1vは走査配線に供給される走査信号、同図
(c)における2vは、信号配線に供給される表示信号
である。
【0013】次に、各配線に供給される信号波形と、絵
素電極の駆動電位関係について図3を参考にしながら説
明する。本発明の素子の構成では、信号配線毎に、蓄積
容量を前段の走査配線との間で形成した絵素電極と、後
段との間で形成された絵素電極が存在する。同図(a)
は、オン期間直後負側補償電位による変調、同図(b)
は、オン期間直前正側補償電位による変調、同図(c)
は、オン期間直後正側補償電位による変調、同図(d)
は、オン期間直後正側補償電位による変調を表す。1v
aは注目している絵素のTFTゲート電極に接続する走
査配線に印加される電位、1vbは絵素電極に蓄積容量
を介して接続する走査配線に印加される電位、1v1
は、TFTオフ電位レベル、1v2はTFTオン電位レ
ベル、1v3は補償電位(+)レベル、1v4は補償電
位(−)レベル、4vは絵素電極に伝達される電位、5
vは対向電極の電位(一定値)である。補償電圧はTF
Tオン期間の前後で印加される。表示信号2vの極性は
信号配線の1本毎に位相が反転しており(カラム反
転)、これに対応して、補償電圧はTFTオン期間前後
で極性が反転している。なお、表示信号2vは、走査配
線の1本毎に反転しており(以下、H反転と記す。)、
これに対応して、補償電圧は走査配線の1本毎に極性が
反転している。図2に示した構成に図3で示した電位を
印加したときの絵素電極電位を4vに示す。ここで、下
記式(数1)としたときに、下記式(数2)の値がほぼ
0となるように各電位を設定しておいた。
【0014】
【数1】
【0015】
【数2】
【0016】これにより、表示信号振幅中心と絵素電極
電位振幅中心および対向電極電位中心が一致するため、
液晶の誘電異方性等に起因する直流成分は現れず、ま
た、表示信号振幅は小さいままで液晶印加電圧を大きく
することができるため、低消費電力が実現できる。
【0017】実際に、図1に示すTFTアレイ構造を持
つ液晶パネルに、図3で示した電位を印加して、特性改
善の効果を検証した。表示画面内にウィンドウ状のパタ
ーンを表示して対向電極の電位波形を観察したところ、
信号配線電位による電圧振動成分は観察されなかった。
また、実際の表示画面を目視観察したところでも、横方
向クロストークは完全に解消した。
【0018】なお、本発明の実施例では表示信号はH反
転で供給されたが、1フレーム毎に信号の電圧極性を反
転する、いわゆる1F反転駆動の場合も適用できること
は容易に類推できる。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の構成のアク
ティブマトリックス型液晶表示素子及びその駆動方法に
よれば、各絵素電極に対して走査配線を2本に分割する
ことによって、絵素電極に、信号配線の1本毎に異なる
走査配線との間で蓄積容量を形成することを可能とし、
スイッチング素子のオフ期間に絵素電極にかける変調の
極性を、信号配線1本毎に反転させること、すなわち、
容量結合駆動でカラム反転駆動を可能とするアクティブ
マトリックス型液晶表示素子を提供することが可能とな
る。これによって、対向電極の電位歪みは消滅し、容量
結合駆動の特徴を保持したままで、大型、高精細パネル
実現の上で最大の課題であった横クロストーク現象を完
全に解消することができる。これにより、低電力、高画
質のアクティブマトリックス型液晶表示素子を実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態のアクティブマトリック
ス型液晶表示素子の絵素部の平面構成概略図。
【図2】 本発明の一実施形態のアクティブマトリック
ス型液晶表示素子の絵素部の等価回路図。
【図3】 本発明の一実施形態における絵素電位の変化
を説明する電位波形図
【符号の説明】
101 走査配線 102 信号配線 103 薄膜トランジスタ 104 絵素電極 105 蓄積容量(Cst) 201 ゲートと絵素電極間の寄生容量(Cgd) 202 液晶容量(Clc) 203 対向電極 1v 走査信号 2v 表示信号 1va 走査配線電位(当該絵素電極に対する) 1vb 走査配線電位(絵素電極電位変調線) 1v1 走査配線電位(スイッチング素子のオフ電
位、V(off)) 1v2 走査配線電位(スイッチング素子のオン電
位、V(on)) 1v3 走査配線電位(正側補償電圧、Vge(+)) 1v4 走査配線電位(負側補償電圧、Vge(-)) 2v 表示信号 4v 絵素電極電位 5v 対向電極電位
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/136 G02F 1/133 G09G 3/36

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の走査配線と複数の信号配線がマト
    リックス状に形成され、それぞれの組み合わせに対応し
    て設けた少なくとも1つのスイッチング素子と絵素電極
    が形成され、前記各絵素電極に対応する走査配線が、前
    記絵素電極に対して上下に1本ずつ配置され、前記スイ
    ッチング素子が、各絵素電極に対して、前記走査配線
    方に形成され、前記絵素電極とその絵素電極に対応
    する走査配線以外の走査配線との間に、付加容量形成
    れ、前記各走査配線に対応する前記各絵素電極との間
    に前記付加容量を形成する走査配線が、前記信号配線の
    1本毎に交互に異なることを特徴とするアクティブマト
    リックス型液晶表示素子。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のアクティブマトリック
    ス型液晶表示素子を用いた駆動方法であって、スイッチ
    ング素子のオン期間に、信号配線電位を絵素電極に伝達
    し、オフ期間に、前記絵素電極との間に付加容量を形成
    した走査配線の電位を前記信号配線1本毎に互いに逆方
    向に変化させることによって、前記絵素電極の電位を変
    調することを特徴とするアクティブマトリックス型液晶
    表示素子の駆動方法。
  3. 【請求項3】 絵素電極の電位を変調するための走査配
    線の電位が、走査配線の選択期間の前後で供給される請
    求項に記載のアクティブマトリックス型液晶表示素子
    の駆動方法。
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