JP3176846B2 - 液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents
液晶表示装置の駆動方法Info
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Description
子として薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリッ
クス型液晶表示装置の駆動方法に関する。
ディスプレイとして、特に、カラーノートパソコンやナ
ビゲーションシステムにおいて、著しい進展を遂げてい
る。更に将来的には、液晶テレビにおいて、画面の大型
化および高精細化という方向に向かうので、特に薄膜ト
ランジスタ(以下「TFT」という)を用いたアクティ
ブマトリックス型液晶表示装置の利用範囲は拡大してい
る。しかし、フリッカやクロストーク等の問題があり、
これらの問題を解決するため様々な駆動方法の検討およ
び実用化がなされている。
−157815号公報に示されているように、画素電極
と容量的に結合しているゲートバスラインの電位を変化
させることにより、画素電極の電位を変調する方法(以
下「容量結合駆動法」という)では、液晶の誘電異方性
等によるDC(直流)成分を除去し、ソース信号振幅小
すなわち低消費電力化を実現することが可能である。
電位の与え方によっては、画素に書き込まれた映像信号
の一部を、本来書き込まれるべきではない信号、つまり
他の画素に書き込むべき映像信号の一部で書き変えてし
まい、画素の電荷保持特性が劣化するという欠点があ
る。この問題を解決する方法としては、特開平7−14
0441号公報に示されている。
て、従来例の液晶表示装置の駆動方法として、特開平7
−140441号公報に示される液晶表示装置の容量結
合駆動法について述べる。図2は液晶表示装置の1画素
の等価回路を示すものである。図2において、1はゲー
トバスラインであり、k番目,k+1番目のゲートバス
ライン1をそれぞれGk ,Gk+1 とする。2はソースバ
スラインであり、j番目,j+1番目のソースバスライ
ン2をそれぞれSj ,Sj+1 とする。3はTFT、4は
共通電極である。また、Clcは液晶容量、Cgdはゲ
ート・ドレイン間の寄生容量、Cstはドレインでの電
荷を保持するための蓄積容量である。なお、Clc,C
gd,Cstはそれぞれの容量値も示すものとする。
インの等価回路図であり、Rgは単位長当たりのゲート
配線抵抗、Cgは単位長当たりのゲート配線容量、S,
Eはそれぞれゲートバスラインの給電端,終電端であ
る。液晶表示装置のゲートバスラインの給電端Sより供
給されるゲート電圧は、ゲート配線抵抗Rgおよびゲー
ト配線容量Cgからなるフィルタ回路を通るため、ゲー
トバスラインの終電端Eではゲート電圧の立ち上がりお
よび立ち下がりの期間で遅延時間が生じ、例えば図8に
示す駆動波形となる。
いて、以下その従来の駆動方法について説明する。図7
は従来の液晶表示装置の駆動方法による信号波形図であ
り、図7(a)はゲート駆動回路からk番目のゲートバ
スラインGk (図2)に与えられる信号を示し、図7
(b)はゲート駆動回路からk+1番目のゲートバスラ
インGk+1 (図2)に与えられる信号を示し、図7
(c)はソース駆動回路からソースバスライン2に与え
られる信号(Vsig)を示し、図7(d)はゲートバ
スラインGk とソースバスラインSj に接続したTFT
3のドレインに接続された画素電極の電位(以下「画素
電位」という)を示す。
(b)のように、ゲートバスライン1に、1水平走査期
間(1H)よりΔtの期間だけ短い期間保持されるTF
T3をオンするゲート電位Vghの前に、1水平走査期
間とΔtの期間保持される変調信号を与える。この変調
信号は1フィールド毎に電圧がVge+ とVge- とで
交互に変化する信号である。
えるソース信号は、1水平走査期間(1H)毎に極性を
逆にするとともに、図7(a)の第nフィールドのVg
hの電位期間と第n+1フィールドのVghの電位期間
とでは極性を逆にしているように、1フィールド毎に極
性が逆になるようにしている。更に、図8は、図6に示
す液晶表示装置の配線抵抗や容量による遅延時間を考慮
した液晶表示装置の終電端の駆動波形を示す。図7よ
り、ゲート電圧がVghでTFT3がオン状態のとき、
画素電位はソース電位と同電位まで充電される(図7
(d)のA点)。次にTFT3がオフすると、理想では
A点の画素電位が保持されるが、ゲート・ドレイン間の
寄生容量Cgdの影響でΔVだけ画素電位が低下する
(図7(d)のB点)。これを突き抜け電圧と呼び、ゲ
ート電圧の変化量をΔVgとすると、前述したように容
量値を示す液晶容量Clc,ゲート・ドレイン間の寄生
容量Cgd,蓄積容量Cstを用いて、突き抜け電圧Δ
Vは次式で表される。
g=Vgh−Vglである。また、t3 の期間における
ゲート電圧の変化量ΔVgおよび突き抜け電圧ΔVもt
1 の期間と同様に示される。更に、突き抜け電圧後のt
2 およびt4 の期間で、画素電位が蓄積容量Cstを介
して次段のゲート電圧(図2ではゲートバスラインG
k+1 の信号電圧)により変化し、その変化量をΔV* と
すると、次式で示される。
st+Cgd) ここで、ΔVg* は次段のゲート電圧の変化量であり、
t2 の期間ではΔVg * =|(Vge- )−Vgl|、
t4 の期間ではΔVg* =|(Vge+ )−Vgl|と
なる。なお、特開平2−157815号公報等では、変
調信号のVge+ およびVge- の電位を調整して、Δ
V* で突き抜け電圧ΔVを補正する方法をとっている。
来の駆動方法では、以下に示すような課題がある。それ
は、図6に示すように液晶表示装置のゲートバスライン
の配線抵抗(Rg)や容量(Cg)により、遅延時間が
生じる。したがって、液晶表示装置の終電端Eでは、図
7の駆動波形は駆動電圧の立ち上がりおよび立ち下がり
の期間で遅延時間が生じ、図8に示す駆動波形になる。
第nフィールドと第n+1フィールドではVghの電位
に上昇するまでのゲート電圧の変化量ΔVg(第nフィ
ールドでΔVg=Vgh−Vge+ 、第n+1フィール
ドでΔVg=Vgh−Vge- )は異なるので、1水平
走査期間が短いほど立ち上がりの遅延時間の影響でTF
T3をオンするゲート電位が第nフィールドと第n+1
フィールドでは変化する。これにより、第nフィールド
と第n+1フィールドの突き抜け電圧が変化し、画素電
極と共通電極4の間にDC成分がかかる問題やTFT3
の充電特性が悪くなるという問題を有していた。すなわ
ち、Vghは液晶表示装置の遅延時間を考慮すると、次
式に示す電位Vgh(t)となり、時間に依存する関数と
なる。
EXP(−t/CR)〕+Vge 上式において、C、Rは液晶表示装置の配線抵抗や容量
である。Vgeは電圧Vghを印加する直前の電圧であ
り、第nフィールドでは、Vge=Vge+ であり、第
n+1フィールドでは、Vge=Vge- であるため、
Vgh(t)は、図8に示すようにΔVgh(=Vgh1
−Vgh2 )の差が生じる。ここで、1280×102
4ドットの画素を持つ液晶表示装置を1フィールドを6
0Hzで駆動したとき、TFT3をオンするゲート電圧
の保持期間はton=9μsecとなった。更に、著者ら
は画面サイズ43cmの液晶表示装置を作製し、駆動電
圧を最適にしたところ、Vgh=24V、Vgl=−8
V、Vge+ =−7.8V、Vge- =−19.8Vで
あった。この時、ゲートの配線材料にアルミニウムを用
いた場合、ゲートバスラインの時定数はCR=2.0μ
secとなった。この結果、フィールド毎のVgh(t)
の電位差(=ΔVgh)は0.14Vとなった。また、
突き抜け電圧ΔVの第nフィールドと第n+1フィール
ドとの差は、15mVとなった。これにより、液晶印加
電圧の第nフィールドと第n+1フィールドの差も15
mVととなり、これはクロストークの視認限界とされる
10mVを超え、クロストークが明瞭に観測できた。更
に、フリッカも観測された。
ンの遅延時間に関係なく、全てのフィールドにおいて突
き抜け電圧を一定とし、フリッカの原因となる画素電極
と共通電極の間のDC成分を除去できる液晶表示装置の
駆動方法を提供することである。この発明の第2の目的
は、第1の目的に加え、薄膜トランジスタの充電特性を
改善できる液晶表示装置の駆動方法を提供することであ
る。
装置の駆動方法は、順次駆動される複数のゲートバスラ
インと複数のソースバスラインとを直交配置し、ゲート
バスラインとソースバスラインで囲まれた各領域に画素
電極を配置し、ゲートバスラインとソースバスラインと
の各交差点にゲートバスラインとゲートを接続しソース
バスラインとソースを接続し画素電極とドレインを接続
した薄膜トランジスタを配置し、画素電極を液晶容量を
介して共通電極と接続し、各画素電極を駆動順における
次段のゲートバスラインと蓄積容量を介して接続した液
晶表示装置の駆動方法であって、ゲートバスラインに、
薄膜トランジスタをオンする駆動電圧を印加する直前に
一定の電圧を1水平走査期間より短い期間のみ印加し、
一定の電圧を印加する直前にフィールド毎に異なる2つ
の変調電圧を交互に印加することを特徴とする。
なる変調電圧を印加後、薄膜トランジスタをオンする駆
動電圧を印加する直前に、一定の電圧を1水平走査期間
より短い期間印加することにより、ゲートバスラインの
遅延時間に関係なく、全てのフィールドにおいて突き抜
け電圧(薄膜トランジスタがオフした後の画素電位の変
化)を一定とし、フリッカの原因となる画素電極と共通
電極の間のDC成分を除去することができる。
は、請求項1記載の液晶表示装置の駆動方法において、
1水平走査期間より短い期間のみ印加する一定の電圧
は、異なる2つの変調電圧のうちのどちらか一方の電圧
とする。このように、一定の電圧を、異なる2つの変調
電圧のうちのどちらか一方の電圧とすることにより、ゲ
ートバスラインに印加する電圧の種類は変わらず、新た
な電圧を設定する必要はない。
は、請求項1記載の液晶表示装置の駆動方法において、
1水平走査期間より短い期間のみ印加する一定の電圧
は、異なる2つの変調電圧のうちの高い方の変調電圧を
超えて薄膜トランジスタをオンする駆動電圧までの間の
電圧とする。このように、一定の電圧を、高い方の変調
電圧を超えて薄膜トランジスタをオンする駆動電圧まで
の間の電圧とすることにより、薄膜トランジスタの充電
特性を改善することができる。
について、図面を参照しながら説明する。図1はこの発
明の第1の実施の形態における液晶表示装置の信号波形
図を示す。図2は液晶表示装置の1画素の等価回路図を
示し、従来の技術で説明したのと同じであるため、ここ
での説明は省略する。図3は第1の実施の形態における
液晶表示装置の終電端の遅延時間を考慮したゲート駆動
波形図を示す。
成は、図2に示すように、従来例と同様であり、順次駆
動される複数のゲートバスライン1と複数のソースバス
ライン2とを直交配置し、ゲートバスライン1とソース
バスライン2で囲まれた各領域に画素電極を配置し、ゲ
ートバスライン1とソースバスライン2との各交差点に
ゲートバスライン1とゲートを接続しソースバスライン
2とソースを接続し画素電極とドレインを接続したTF
T3を配置し、画素電極を液晶容量Clcを介して共通
電極4と接続し、k番目のゲートバスラインGk にTF
T3を介して接続した画素電極を、駆動順における次段
のk+1番目のゲートバスラインGk+1と蓄積容量Cs
tを介して接続している。
では、図示しない駆動回路から駆動電圧として、ゲート
バスラインGk には図1(a)の電圧が印加され、ゲー
トバスラインGk+1 には図1(b)の電圧がされる。す
なわち、図1(a),(b)に示すように、各ゲートバ
スライン1にTFT3をオンする駆動電圧Vghを印加
する直前に、一定の電圧として高い方の変調電圧Vge
+ と同電圧を1水平走査期間(1H)より短いΔtの期
間印加し、この変調電圧Vge+ と同電圧の一定の電圧
を印加する直前にフィールド毎に異なる2つの変調電圧
Vge+ ,Vge- を交互に印加するようにしている。
したがって、駆動電圧Vghを印加する前に変調電圧と
してVge+ を印加するフィールドでは、変調電圧Vg
e+ の後に印加される一定の電圧もVge+ であるの
で、従来同様の変調電圧Vge+ が印加されることにな
り、駆動電圧Vghを印加する前に変調電圧としてVg
e-を印加するフィールドでは、変調電圧Vge- の後
に電圧Vge+ がΔtの期間印加され、その直後に駆動
電圧Vghが印加されることになる。また、ソースバス
ライン2には、従来同様の図1(c)の信号(Vsi
g)が印加される。そして、図1(d)はゲートバスラ
インGk とソースバスラインSj に接続したTFT3の
ドレインに接続された画素電極の電位(以下「画素電
位」という)を示す。
(a)の電圧が印加され、ゲートバスラインGk+1 に図
1(b)の電圧が印加され、ソースバスラインSj に図
1(c)の電圧が印加され、画素電極にソース信号電圧
分書き込まれた後、t2 およびt4 の期間(図1
(d))において、画素電位はΔV1 −ΔV(t2 の期
間),ΔV2 +ΔV(t4 の期間)変化する。ΔVは、
従来例で説明した突き抜け電圧であり、ゲート電圧の変
化量をΔVgとし、液晶容量Clc,ゲート・ドレイン
間の寄生容量Cgd,蓄積容量Cstを用いて、次式で
示される。
h−Vglである。さらに、突き抜け電圧後、t2 およ
びt4 の期間において、次段のゲート電圧(図2ではゲ
ートバスラインGk+1 の信号電圧)により画素電位が変
化し、その変化量ΔV1 ,ΔV2 は次式で示される。こ
れが液晶の実効電圧に直接的に関係する。
(Clc+Cst+Cgd) ここで、ΔVg* は次段のゲート電圧の変化量であり、
t2 の期間ではΔVg * =|(Vge- )−Vgl|、
t4 の期間ではΔVg* =|(Vge+ )−Vgl|と
なる。更に、Vge+ およびVge- の電位を調整する
ことで、ΔV1,ΔV2 で突き抜け電圧ΔVを補正す
る。
考慮すると、次式に示す電位Vgh(t)となり、時間に
依存する関数となる。 Vgh(t)=(Vgh−Vge)・〔1−EXP(−t
/CR)〕+Vge 図3に示されるTFT3をオンするゲート電圧の印加期
間である第nフィールドのton1 と第n+1フィールド
のton2 が等しいため、Vgh(t)はVghを印加する
直前の電圧Vgeに依存し、ゲート電圧の印加期間t
on1 ,ton2 の直前のΔtの期間にVge+ の電位を与
えることにより、Vgeは第nフィールドでも第n+1
フィールドでもVge+ で等しくなる。したがって、第
nフィールドでも第n+1フィールドでもVgh(t)は
等しくなり、Vgh1 =Vgh2 となり、フィールド毎
のVgh1 とVgh2 との差ΔVgh=Vgh1 −Vg
h2=0となる。
き込み期間後および第n+1フィールドのソース信号電
圧書き込み期間後の突き抜け電圧ΔVは、次式で示され
る。 ΔV=ΔVg・Cgd/(Clc+Cst+Cgd) ここで、ΔVg=Vgh1 −Vgl=Vgh2 −Vgl
であるため、第nフィールドのソース信号電圧書き込み
期間後と第n+1フィールドのソース信号電圧書き込み
期間後の突き抜け電圧ΔVは等しくなる。
電圧書き込み期間後と第n+1フィールドのソース信号
電圧書き込み期間後の突き抜け電圧ΔVは等しくなり、
突き抜け電圧の後、従来例と同様にVge+ およびVg
e- の変調信号により、画素電位が変化する。この変化
量はΔV1 ,ΔV2 と等しく、ΔV1 ,ΔV2 で突き抜
け電圧ΔVを補正することができる。したがって、画素
電極と共通電極4の間にDC成分がかからなくなる。
ートバスライン1にTFT3をオンする駆動電圧Vgh
を印加する直前のΔtの期間に、一定の電圧として変調
電圧Vge+ を印加することにより、Vghの電位に上
昇するまでのゲート電圧の変化量ΔVgが第nフィール
ドと第n+1フィールドとで等しくなり、液晶表示装置
の遅延時間に関係なく突き抜け電圧ΔVを一定にでき、
従来の駆動方法による図8のΔVghの電位差を0にで
き、画素電極と共通電極4の間のDC成分を除去するこ
とができ、クロストークやフリッカを抑制することがで
きる。
示装置で画像を映したところ、従来の駆動方法では、ク
ロストークやフリッカが見られたが、この実施の形態の
駆動方法では、全く確認できなかった。なお、第1の実
施の形態において、Δtは1水平走査期間より短い期間
としたが、Δtは個々の液晶表示装置において、ゲート
バスラインの遅延時間CR以上にする必要がある。
の直前のΔtの期間の一定の電圧を高い方の変調電圧V
ge+ としたが、低い方の変調電圧Vge- としてもよ
いし、TFT3をオフする電圧Vglとしてもよい。い
ずれにしても、ゲートバスライン1に印加する電圧はV
gh,Vgl,Vge+ ,Vge- の従来同様4種類で
あり、駆動回路を複雑にしなくてすむ。
の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
この第2の実施の形態で用いる液晶表示装置の構成は第
1の実施の形態で用いた図2と同様である。図4はこの
発明の第2の実施の形態における液晶表示装置の信号波
形図である。図5は第2の実施の形態における液晶表示
装置の終電端の遅延時間を考慮したゲート駆動波形図で
ある。
3をオンする駆動電圧Vghの直前のΔtの期間に印加
する一定の電圧を高い方の変調電圧Vge+ としたが、
この第2の実施の形態では、TFT3をオンする駆動電
圧Vghの直前のΔtの期間に印加する一定の電圧を、
高い方の変調電圧Vge+ を超えてTFT3のオン電圧
Vghまでの間における一定の電圧としており、その他
は第1の実施の形態と同様である。
Δtの期間に印加する一定の電圧を(Vge+ )+ΔV
X としている。図5において、Vgh1 は第1の実施の
形態におけるTFT3をオンする駆動電圧であり、この
第2の実施の形態では、Vgh1 →Vgh3 に上昇する
ため、充電特性が改善される。さらに、Vghは液晶表
示装置の遅延時間を考慮すると、次式において電位Vg
h(t)となり、時間に依存する関数となる。
EXP(−t/CR)〕+Vge ここで、第1の実施の形態のようにVge=Vge+ の
場合、Vgh1 となり、この第2の実施の形態のように
Vge=(Vge+ )+ΔVX の場合、Vgh3とな
る。ここで、ΔVX =15Vととし、数値を代入する
と、Vgh1 =23.65V、Vgh3 =23.81V
となり、TFT3のオンする電圧Vghを0.16V上
げることができ、充電特性を改善することができる。
平走査期間が非常に短い場合や、液晶表示装置の遅延時
間が大きい場合に、Δtの期間保持する電位を高くする
ことにより、第1の実施の形態では充電が完全にできな
い場合でも容易に充電できるようになる。また、上記第
1および第2の実施の形態では、複数のゲートバスライ
ン1において、ソースバスライン2にソース信号を印加
する駆動回路に近い側を前段とし、遠い側を後段とし、
最前段〜最後段を第1ライン〜最終ラインとした場合
に、画素電極を後段のゲートバスラインと蓄積容量を介
して接続した構成(後段ゲート構成)の液晶表示装置に
おいて、ゲートバスライン1の第1ラインから順次走査
する駆動方法について説明したが、画素電極を前段のゲ
ートバスラインと蓄積容量を介して接続した構成(前段
ゲート構成)の液晶表示装置において、ゲートバスライ
ンの最終ラインから逆走査する駆動方法についても同じ
であることは言うまでもない。
駆動方法は、ゲートバスラインにフィールド毎に異なる
変調電圧を印加後、薄膜トランジスタをオンする駆動電
圧を印加する直前に、一定の電圧を1水平走査期間より
短い期間印加することにより、ゲートバスラインの遅延
時間に関係なく、全てのフィールドにおいて突き抜け電
圧(薄膜トランジスタがオフした後の画素電位の変化)
を一定とし、画素電極と共通電極の間のDC成分を除去
することができ、クロストークやフリッカを抑制するこ
とができる。
液晶表示装置の遅延時間が大きい場合でも、一定の電圧
を、高い方の変調電圧を超えて薄膜トランジスタをオン
する駆動電圧までの間の電圧とすることにより、薄膜ト
ランジスタのゲートオン電位が上がるため、充電特性を
改善することができる。
駆動方法による信号波形図である。
1画素の等価回路図である。
装置の遅延時間を考慮したゲート駆動波形図である。
駆動方法による信号波形図である。
装置の遅延時間を考慮したゲート駆動波形図である。
である。
図である。
したゲート駆動波形図である。
の変化量 Δt 一定電圧の印加期間 1 ゲートバスライン 2 ソースバスライン 3 TFT(薄膜トランジスタ) 4 共通電極 Gk k番目のゲートバスライン Gk+1 k+1番目のゲートバスライン Sj j番目のソースバスライン Sj+1 j+1番目のソースバスライン Clc 液晶容量 Cgd ゲート・ドレイン間の寄生容量 Cst 蓄積容量 Vgh1 ,Vgh2 ,Vgh3 液晶表示装置の遅延の
影響を考慮した場合のTFTをオンするゲート電圧
Claims (3)
- 【請求項1】 順次駆動される複数のゲートバスライン
と複数のソースバスラインとを直交配置し、前記ゲート
バスラインと前記ソースバスラインで囲まれた各領域に
画素電極を配置し、前記ゲートバスラインと前記ソース
バスラインとの各交差点に前記ゲートバスラインとゲー
トを接続し前記ソースバスラインとソースを接続し前記
画素電極とドレインを接続した薄膜トランジスタを配置
し、前記画素電極を液晶容量を介して共通電極と接続
し、各画素電極を駆動順における次段のゲートバスライ
ンと蓄積容量を介して接続した液晶表示装置の駆動方法
であって、 前記ゲートバスラインに、前記薄膜トランジスタをオン
する駆動電圧を印加する直前に一定の電圧を1水平走査
期間より短い期間のみ印加し、前記一定の電圧を印加す
る直前にフィールド毎に異なる2つの変調電圧を交互に
印加することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。 - 【請求項2】 1水平走査期間より短い期間のみ印加す
る一定の電圧は、異なる2つの変調電圧のうちのどちら
か一方の電圧とする請求項1記載の液晶表示装置の駆動
方法。 - 【請求項3】 1水平走査期間より短い期間のみ印加す
る一定の電圧は、異なる2つの変調電圧のうちの高い方
の変調電圧を超えて薄膜トランジスタをオンする駆動電
圧までの間の電圧とする請求項1記載の液晶表示装置の
駆動方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP17330096A JP3176846B2 (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | 液晶表示装置の駆動方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP17330096A JP3176846B2 (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | 液晶表示装置の駆動方法 |
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JPH1020281A JPH1020281A (ja) | 1998-01-23 |
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---|---|---|---|---|
JP3518851B2 (ja) * | 1999-02-23 | 2004-04-12 | シャープ株式会社 | アクティブマトリクス基板の駆動方法 |
-
1996
- 1996-07-03 JP JP17330096A patent/JP3176846B2/ja not_active Expired - Fee Related
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