JP3548811B2 - アクティブマトリクス液晶表示装置及びアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法 - Google Patents
アクティブマトリクス液晶表示装置及びアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、アクティブマトリクス液晶表示装置及びアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法に関し、特に、アクティブ素子のオフに伴う画素電極の電圧の低下を抑えることができるアクティブマトリクス液晶表示装置及びアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチング素子として、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いたアクティブマトリクス液晶表示素子中の各画素は図６に示すように、ＴＦＴ、画素容量ＣLC、補償容量ＣＳ、ゲート信号線ＧＬ、データ信号線ＤＬからなる等価回路で表現できる。一般に、画素容量ＣLCは一方の基板に形成された画素電極と他方の基板に形成された対向電極とその間の液晶とから形成され、補償容量ＣＳは画素電極と絶縁膜を介して複数の画素電極に対向する補償容量線とから形成される。
【０００３】
図７に示すように、各画素の選択期間には、対応するゲート信号線ＧＬにゲートパルスを印加してＴＦＴをオンさせ、データ信号線ＤＬにデータ信号を印加して、液晶容量ＣLCに表示データに対応する電圧を印加する。一方、非選択期間には、ゲート信号線ＧＬのゲートパルスをオフしてＴＦＴをオフさせ、印加電圧を液晶容量ＣLCに保持させる。
【０００４】
ここで、ゲートパルスがオンからオフに切り替わる際、即ち、ＴＦＴがオンからオフに切り替わる際に、画素容量ＣLCを構成する画素電極の電圧がΔＶ降下する。これは、ＴＦＴのゲート・ドレイン間の寄生容量Ｃgdのために、ゲートパルスの電圧の降下（オンからオフ）が画素電極の電圧に影響するためのである。
【０００５】
この問題を解決するため、図６に示すように、液晶容量ＣLCに補償容量ＣＳを並列に接続し、液晶容量ＣLCから寄生容量Ｃdgに奪われた電荷を補償容量ＣＳから補うことにより、電圧降下ΔＶを小さくする手法を用いている。
補償容量ＣＳを設けた場合の電圧降下量ΔＶは数式１で表される。
【０００６】
【数１】
ΔＶ＝Ｃgd・（Ｖon−Ｖoff）／（Ｃgd＋ＣLC＋ＣＳ）
ここで、Ｖonはゲートパルスのオンレベル、Ｖoffはゲートパルスのオフレベルである。
【０００７】
数式１から明らかなように、電圧降下ΔＶは完全には解消できず、それを小さく抑えるほど補償容量ＣＳが大きくなり、ドライバの負荷が大きくなる等の問題が発生する。このため、電圧降下量ΔＶは、一般に０．５〜２Ｖに設定されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
補償容量ＣＳを形成するためには、画素電極に対向してＣＳ形成用の電極を配置する必要があり、しかも、補償容量ＣＳが大きくなるに従って対向部分の面積を大きくしなければならない。このため、表示エリアが狭くなり、且つ、基板上のパターン密度が高くなってしまう。また、補償容量ＣＳを大きくするに従って、ドライバの負荷が大きくなって。従って、なるべく補償容量を小さくし、できれば付加したくないという実状がある。
【０００９】
この発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、ゲートパルスのオフにより、液晶に印加される電圧が低下する現象を抑えることが可能なアクティブマトリクス液晶表示装置及びアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法を提供することを目的とする。
また、この発明は、スイッチング素子の寄生容量に関わらず、液晶に本来印加したい電圧に近い電圧を印加できるアクティブマトリクス液晶表示装置及びアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法を提供することを目的とする。
また、この発明は、開口率が高いアクティブマトリクス液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、この発明に係るアクティブマトリックス液晶表示装置は、
スイッチング素子と該スイッチング素子の電流路の一端に接続された画素電極とがマトリクス状に形成された一方の基板と、前記画素電極に対向する対向電極が形成された他方の基板と、前記一方の基板と前記他方の基板との間に配置された液晶と、前記スイッチング素子の制御端に接続された走査信号線と、前記スイッチング素子の電流路の他端に接続されたデータ信号線と、を備える液晶表示素子と、
前記走査信号線に接続され、前記走査信号線に高い電圧のパルス電圧を順次印加して、各走査信号線に接続されたスイッチング素子をオンさせる期間と、前記走査信号線に前記スイッチング素子をオンさせる電圧より低い電圧を印加して、各走査信号線に接続されたスイッチング素子をオフさせる期間とを繰り返す走査信号線ドライバと、
前記データ信号線に接続され、前記走査信号線に印加されるパルス電圧に同期して、前記データ信号線に順次表示データに対応する電圧を印加するデータ信号線ドライバと、
前記対向電極に接続され、順次繰り返される各スイッチング素子をオフさせる期間と各スイッチング素子をオンさせる期間とのうち、前記スイッチング素子をオフさせる各期間の全ての前記スイッチング素子がオフしているタイミングで前記対向電極の電圧を、前記スイッチング素子をオンさせる期間に前記対向電極に印加される電圧より、前記スイッチング素子をオフさせる前記低い電圧の方へ所定電圧降下させる対向電極ドライバと、
より形成されることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明に係るアクティブマトリックス液晶表示素子の駆動方法は、
スイッチング素子と該スイッチング素子の電流路の一端に接続された画素電極とがマトリクス状に形成された一方の基板と、前記画素電極に対向する対向電極が形成された他方の基板と、前記一方の基板と前記他方の基板との間に配置された液晶と、を備える液晶表示素子の駆動方法において、
各画素の選択期間に電圧の高い信号を印加することにより対応するスイッチング素子をオンして、オンしたスイッチング素子を介して前記画素電極に表示信号に対応する電圧を印加し、電圧の低い信号を印加することによりスイッチング素子をオフして印加電圧を画素電極と対向電極とその間の液晶とより構成される液晶容量に保持させ、
順次繰り返される各画素のスイッチング素子がオフしている期間と各画素のスイッチング素子がオンしている各期間のうち、前記スイッチング素子をオフさせる各期間の電圧を、少なくとも１つの前記スイッチング素子がオンしているタイミングで前記対向電極に印加された電圧より低くした、
ことを特徴とする。
【００１２】
【作用】
上述した構成のアクティブマトリクス液晶表示装置によれば、すべてのスイッチング素子がオフしている帰線期間に、対向電極の電圧を、前記スイッチング素子をオンさせる期間に前記対向電極に印加される電圧より、前記スイッチング素子をオフさせる低い電圧の方へ所定レベル低下させる。このことは、対向電極の電圧を基準として考えた場合は、画素電極の電圧が所定量上昇することを意味し、電気的には補償容量を大きくしたことと等価である。このため、この発明によれば、スイッチング素子がオフした際に生ずる画素電極の電圧の低下の度合を抑えることができる。また、補償容量を配置する場合には、その容量を小さくすることができ、開口率が大きい液晶表示装置（素子）を提供できる。
【００１３】
また、上述した駆動方法によれば、例えば、全てのスイッチング素子がオフしている帰線期間内の所定のタイミングで前記対向電極に印加する電圧を、スイッチング素子がオンしている期間に前記対向電極に印加する電圧より低くし、対向電極の電圧を基準として考えた場合、このことは、画素電極の電圧が所定量上昇することを意味し、電気的には補償容量を大きくしたことと等価な効果が得られる。このため、この発明によれば、スイッチング素子のオフに伴う画素電極の電圧の変化の少なくとも一部を相殺し、本来画素電極に印加したい電圧に近い電圧を印加することができる。また、補償容量を配置する場合には、その容量を小さくすることができ、開口率が大きい液晶表示装置（素子）を提供できる。
【００１４】
【実施例】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
（第１実施例）
図３はこの発明の第１実施例にかかるアクティブマトリクス液晶表示素子の断面構成を示す。
図示するように、このアクティブマトリクス型液晶表示素子は、 一対の絶縁性で透明な基板１１、１２と、基板１１と１２とを接合する封止材ＳＣと、基板１１と１２との間に封止された液晶１７とから構成される液晶セル１８と、液晶セル１８を挟んで配置された一対の偏光板２１と２２とを備えている。
【００１５】
基板１１には、画素電極１３とスイッチング素子としてのＴＦＴ３１とが図３及び図４に示すように、マトリクス状に配置されている。
ＴＦＴ３１は、基板１１上に形成されたゲート電極３４とゲート絶縁膜３５と半導体層３６とドレイン電極３７とソース電極３８とより構成される。
画素電極１３及びＴＦＴ３１の上には配向膜１５が配置されている。
【００１６】
さらに、基板１１の上には、複数の画素電極１３にゲート絶縁膜を介して対向する補償容量線ＣＬが形成されている。
【００１７】
図４に示すように、各ＴＦＴ３１のゲート電極は対応する行の走査信号線（ゲートライン）ＧＬに接続され、ドレイン電極は対応する画素電極１３に接続され、ソース電極は対応する列のデータ信号線ＤＬに接続されている。
各走査信号線ＧＬは走査信号線ドライバ４１に接続され、データ信号線ＤＬ、補償容量線ＣＬ、対向電極１４はデータ信号線ドライバ４２に接続されている。
【００１８】
基板１２には、画素電極１３と対向する対向電極１４と、対向電極１４の上に形成された配向膜１６とが設けられている。
液晶１７は、例えば、ＴＮ液晶、或いは、ＳＴＮ液晶から構成される。
【００１９】
次に、図１（Ａ）〜（Ｅ）及び図２（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、上記構成の液晶表示素子の駆動方法を説明する。
図１（Ａ）はデータ信号線ドライバ４２に供給される映像信号、図１（Ｂ）は走査信号線ドライバ４１が任意の走査信号線ＧＬに印加する走査信号（ゲートパルス）の電圧波形、図１（Ｃ）はデータ信号線ドライバ４２が対向電極１４に印加する電圧ＶCOMの波形、図１（Ｄ）は画素電極１３の電圧（フレーム毎に極性を反転した場合の例）、図１（Ｅ）は対向電極１４の電圧を基準とした場合の画素電極１３の電圧の波形をそれぞれ示す。
【００２０】
走査信号線ドライバ４１は図１（Ｂ）に示すように、各行の選択期間Ｔ１に対応する走査信号線ＧＬに順次ゲートパルスを印加する。ゲートパルスが印加された走査信号線ＧＬに接続されたＴＦＴ３１はオンする。
このとき、データ信号線ドライバ４２は、図１（Ａ）に示す映像信号に従って、映像信号により指示される輝度（階調）を選択画素に表示するために液晶１７に印加すべき電圧を、各データ信号線ＤＬに印加する。
図２（Ａ）に示すように、データ信号線ＤＬの電圧ＶＤはゲートパルスによりオンしているＴＦＴ３１を介して画素電極１３に印加され、画素電極１３の電圧もほぼＶＤとなる。
【００２１】
選択期間Ｔ１が終了し、非選択期間Ｔ２となると、ゲートパルスがオフし、それまで画素電極１３に印加されていた電圧ＶＤに応じて、画素電極１３と対向電極１４の対向部分とその間の液晶１７とから形成される液晶容量ＣLCと、画素電極１３と補償容量線ＣＬとゲート絶縁膜３５とから構成される補償容量ＣＳに電荷が保持される。
【００２２】
このとき、ＴＦＴ３１がオフすると同時に走査信号線ＧＬの電圧がオフレベルに低下するため、図２（Ｂ）に示すように、液晶容量ＣLCと補償容量ＣＳに保持された電荷でＴＦＴ３１のゲート・ドレイン間の寄生容量Ｃgdを充電する。このため、画素電極１３の電圧は電圧ＶＤからΔＶ１降下する。このとき、電圧降下量ΔＶ１は数式２で表される。
【００２３】
【数２】
ΔＶ１＝Ｃgd・（Ｖon−Ｖoff）／（Ｃgd＋ＣLC＋ＣＳ）
Ｖonはゲートオンレベル、Ｖoffはゲートオフレベルである。
【００２４】
以後、液晶容量ＣLC及び補償容量ＣＳは保持電圧を維持する。しかし、ＴＦＴ３１、液晶１７にも漏電流が存在するため、保持電圧は徐々に低下する。
【００２５】
時間が経過し、垂直帰線期間Ｔ３になると、データ信号線ドライバ４２は、対向電極１４の電圧ＶCOMを図１（Ｃ）に示すように通常時の平均的な電圧（基準電圧）よりも所定値ＶＣだけ降下させる。なお、この際、補償容量線ＣＬの電圧も降下させる。
【００２６】
対向電極１４の電圧ＶCOMの降下に伴って対向電極１４の電圧が低下するため、図２（Ｃ）に示すように、寄生容量Ｃgdに蓄積された正電荷が液晶容量ＣLCに移動する。これにより、対向電極１４の電圧ＶCOMを基準とした画素電極１３の電圧はΔＶ２だけ上昇し、画素電極１３の電圧はデータ信号線ドライバ４２がデータ信号線ＤＬに印加した電圧ＶＤに近づく（もしくは、それを超える）。
【００２７】
垂直帰線期間ＴＳが終了すると、データ信号線ドライバ４２は、図１（Ｃ）に示すように基準電圧を対向電極１４に印加する。このため、図２（Ｄ）に示すように、液晶容量ＣLCに保持された電荷が再び寄生容量Ｃgdに移動し、対向電極１４の電圧ＶCOMはΔＶ２降下する。しかし、垂直帰線期間Ｔ３に取り戻した電圧分ΔＶ２により、実効値的には、正しい電圧（データ信号線ドライバ４２がデータ信号線ＤＬに印加した電圧ＶＤ）に近づく。
【００２８】
次に、該当画素の選択期間になると、前述と同様の一連の動作を繰り返す。
【００２９】
以上説明したように、この実施例によれば、垂直帰線期間Ｔ３に対向電極１４の電圧ＶCOMを基準値よりもＶＣ降下させる。対向電極１４の電圧の変化に対応して画素電極１３の電圧も降下するが、対向電極１４の電圧を基準とする相対的な画素電極１３の電圧はΔＶ２上昇する。このため、１フレーム当たりの実効値では、寄生容量Ｃgdによる電圧降下ΔＶ１が減少した結果となり、実効電圧は本来の電圧（データ信号線ドライバ４２がデータ信号線ＤＬに印加した電圧）に近づく。従って、補償容量ＣＳを増加させたのと同様の効果が得られる。
【００３０】
次に、映像信号がＮＴＳＣコンポジットビデオ信号である場合を例に、電圧降下量ＶＣの値等を検討する。
ＮＴＳＣ方式の場合、規格上、１フィールドは２６２．５Ｈ（Ｈは水平走査期間）であり、垂直帰線期間（Ｖブンランキング期間）を２０Ｈ含む。また、液晶表示装置の場合、一般に２００〜２３４ライン（Ｈ）が有効エリアであり、Ｖブランク期間は２８．５〜４２．５Ｈに拡大する。このブランク期間（約３０〜４０Ｈ）の間、対向電極１４の電圧ＶCOMを基準値よりもＶＣだけ低下させる。
【００３１】
数式２から明らかなように、ΔＶ１＝ΔＶ２とする場合、ＶＣ＝Ｖon−Ｖoffである。
Ｖブランキング期間を３５Ｈとした場合、Ｖブランキング期間の間はΔＶ１が解消されるとすると、平均的な電圧降下ΔＶ１’は数式３で表される。
【００３２】
【数３】
【００３３】
即ち、１フィールドを平均化して考えた場合には、ＴＦＴのゲートドレイン間の寄生容量Ｃgdによる電圧の降下量ΔＶ１’は、通常駆動の場合の降下量ΔＶ１の８７％に低減する。
【００３４】
ΔＶ１’を０とするためには、数式４が成立する必要がある。
【数４】
ΔＶ１・（２６２．５−３５）＝（ΔＶ２−ΔＶ１）・３５
数式４を整理すると数式５が得られる。
【数５】
ΔＶ２＝７．５・ΔＶ１
従って、ＶＣは７．５・（Ｖon−Ｖoff）となる。即ち、電圧降下量ＶＣをゲートパルスのパルス高さの７．５倍とすればよい。このとき、補償容量ＣＳは必要なくなる。
【００３５】
また、ΔＶ１’をΔＶ１の５０％とするためには、数式６が成立する必要がある。
【数６】
数式６を解くと数式７が得られる。
【数７】
ΔＶ２＝３．７５・ΔＶ１
従って、ＶＣは３．７５（Ｖon−Ｖoff）となる。即ち、電圧降下量ＶＣをゲートパルスのパルス高の３．７５倍とすればよい。
【００３６】
今、データ信号線ＤＬに印加された電圧をＶＤ、ゲートパルスがオフした際の画素電極１３の電圧の降下量をΔＶ0、ゲートパルスがオフした後の画素電極１３の電圧をＶD−ΔＶOに設定したい場合を考える。
この場合、従来では数式８が成立するように補償容量ＣＳを設定する。
【数８】
ΔＶO＝Ｃgd・（Ｖon−Ｖoff）／（Ｃgd＋ＣLC＋ＣＳ）
【００３７】
一方、この実施例の駆動方法により、寄生容量Ｃgdによる画素電極１３の電圧の降下量が実効的に従来のａ倍（＜０ａ＜１）になっている場合、数式９が成立するように補償容量ＣＳ’を設定する。
【数９】
ΔＶO＝Ｃgd・ａ・（Ｖon−Ｖoff）／（Ｃgd＋ＣLC＋ＣＳ’）
【００３８】
数式８と９より、補償容量ＣＳ’は数式１０で示される。
【数１０】
ＣＳ’＝ａ・ＣＳ＋（ａ−１）（Ｃgd＋ＣLC）
ここで、ＣLCとＣgdとＣＳの比を４０対３対６０とし、ａ＝１／２とすると、ＣＳ’＝８５ＣＳ／６００＝０．１０８ＣＳとなる。
従って、ＣＳを通常のほぼ１／１０の面積に設定できる。
【００３９】
（第２実施例）
上記実施例においては、垂直帰線期間Ｔ３に対向電極１４の電圧ＶCOMを基準値から降下させたが、各水平走査期間内の適当なタイミングで対向電極１４の電圧ＶCOMを降下させてもよい。このような第２実施例を、次に、図５（Ａ）〜（Ｇ）を参照して説明する。
【００４０】
図５（Ａ）はデータ信号線ドライバに供給される約２走査期間分の映像信号を示し、図５（Ｂ）はデータ信号線ドライバ４２がデータ信号線ＤＬに印加するデータ信号の電圧波形を示し、図５（Ｃ）は走査信号線ドライバ４１に供給されるゲート信号イネーブル信号の電圧波形を示し、図５（Ｄ）は走査信号線ドライバ４１が第ｎ行の走査信号線ＧＬに印加する走査信号の電圧波形を示し、図５（Ｅ）は走査信号線ドライバ４１が第ｎ＋１行の走査信号線ＧＬに印加する走査信号の電圧波形を示し、図５（Ｆ）はデータ信号線ドライバ４２が対向電極１４に印加する信号の電圧波形を示し、図５（Ｇ）は対向電極１４の電圧を基準とした場合の画素電極１３の電圧波形（ライン反転の場合）を、それぞれ示す。
【００４１】
ここで、ＴＦＴ３１として、Ｈ／３（Ｈは水平走査期間）で液晶容量ＣLCと補償容量ＣＳを充電できる電流駆動能力を有するものを使用し、プリチャージ期間（データ信号線ＤＬを予め高電圧にチャージするために要する時間）がＨ／６であるとする。この場合、１水平走査期間Ｈのうち、Ｈ／２期間、ＴＦＴ３１をオフさせても液晶表示素子は正しく動作する。このＨ／２期間中は、どの走査信号線ＧＬもオフ電圧（Ｖoff）となる。このため、ＴＦＴ３１のゲート・ドレイン間の寄生容量Ｃgdによる画素電極１３の電圧の降下ΔＶ１が発生する。
そこで、第２実施例では、以下に詳述するように、このＨ／２期間中に対向電極１４の電圧ＶCOMを基準値よりもＶＣ降下させる。
【００４２】
即ち、走査信号線ドライバ４１は、図５（Ｃ）〜（Ｅ）に示すように、各水平走査期間Ｈの後半で非活性レベルとなるゲート出力イネーブル信号を受けており、ゲート出力イネーブル信号がイネーブル（ハイ）レベルの期間に、その水平走査期間に対応する走査信号線ＧＬにゲートパルスを印加する。
【００４３】
一方、データ信号線ドライバ４２は、図５（Ｂ）に示すように、各水平走査期間Ｈに、各データ信号線ＤＬをプリチャージする（所定電圧レベルに引き上げる）ための電圧信号を出力し、表示期間には、表示階調に対応する電圧を有するデータ信号を出力する。
また、データ信号線ドライバ４２は、図５（Ｃ）に示すゲート出力イネーブル信号がデスエーブル（ロー）レベルの期間に、対向電極１４の電圧を通常時の中心レベルＶCOMよりもＶCだけ低下させる。
【００４４】
次に、図５（Ａ）〜（Ｇ）及び図２（Ａ）〜（Ｄ）を参照して第２実施例の駆動方法を説明する。
１ライン分の走査が終了し、水平帰線期間となると、図５（Ｃ）に示すゲート出力イネーブル信号はアクティブレベルとなり、これに応答して、走査信号線ドライバ４１は、図５（Ｄ）に示すように、選択対象の第ｎ行の走査信号線ＧＬにゲートパルスを出力する。ゲートパルスが印加された第１ｎ行の走査信号線ＧＬに接続されたＴＦＴ３１はオンする。
【００４５】
一方、データ信号線ドライバ４２は、図５（Ｂ）に示すように、プリチャージ用の電圧と図５（Ａ）に示す映像信号により指示される輝度（階調）を表示するための電圧ＶＤを各データ信号線ＤＬに印加する。
データ信号線ＤＬ上の電圧ＶＤは、図２（Ａ）に示すように、ゲートパルスによりオンしているＴＦＴ３１を介して画素電極１３に印加される。
液晶容量ＣLCと補償容量ＣＳの充電が実質的に完了した時点で、図５（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、ゲート信号イネーブル信号がオフし、これに伴って第ｎ行のゲートパルスがオフし、それまで画素電極１３に印加されていた電圧ＶＤに応じた電荷が液晶容量ＣLCと補償容量ＣＳに保持される。
【００４６】
同時にゲートパルスがオフレベルに低下するため、図２（Ｂ）に示すように、液晶容量ＣLCと補償容量ＣＳに保持された電荷でＴＦＴ３１のゲート・ドレイン間の寄生容量Ｃgdが充電され、画素電極１３の電圧は本来の値ＶＤよりもΔＶ１だけ低くなろうとする。
一方、データ信号線ドライバ４２は、対向電極１４の電圧を図５（Ｆ）に示すように、通常時の平均的な電圧（基準電圧）よりもＶＣ低くする。この際、補償容量線ＣＬの電圧も降下させる。このため、図２（Ｃ）に示すように、対向電極１４の電圧ＶCOMを基準とした画素電極１３の電圧はΔＶ２だけ上昇しようとする。
【００４７】
降下量ΔＶ１と上昇量ΔＶ２が一部相殺するため、対向電極１４の電圧ＶCOMを基準とした画素電極１３の電圧はΔＶ１とΔＶ２の差分だけ上昇する。
【００４８】
次の水平帰線期間が開始し、ゲート出力イネーブル信号が再びＨレベルとなると、データ信号線ドライバ４２は、対向電極１４の電圧ＶCOMをその基準値に設定する。このため、図２（Ｄ）に示すように寄生容量Ｃgdが再充電され、対向電極１４の電圧ＶCOMを基準とした画素電極１３の電圧はΔＶ２だけ降下し、データ信号線ＤＬの電圧ＶＤよりもΔＶ１だけ低い電圧となる。
【００４９】
次のフレームまで、この走査信号線ＧＬにゲートパルスが供給されることはなく、ＴＦＴ３１はオフした状態を維持する。一方、対向電極１４の電圧ＶCOMは周期的にその基準値と基準値よりもＶＣ低い電圧との間で変化する。
このため、対向電極１４の電圧を基準とした画素電極１３の電圧は正しい値（データ信号線を介して印加された値）ＶＤよりΔＶ２−ΔＶ１高い値と、正しい値よりもよりΔＶ１低い値とを繰り返す。
【００５０】
このため、この駆動方法によっても、第１実施例と同様に、ゲートパルスがオフすることによる画素電極１３の電圧の実効的な降下量を小さくすることができる。
【００５１】
ΔＶ１＝ΔＶ２とする場合、第１実施例と同様に、ＶＣ＝Ｖon−Ｖoffとなる。
ここで、対向電極１４の電圧ＶCOMを降下させる期間を１水平走査期間Ｈの１／２とすると、画素電極１３の電圧の実効的な電圧降下量は、ΔＶ１の１／２となる。
【００５２】
また、Ｖｃを２・（Ｖon−Ｖoff）とすれば、補償容量ＣＳは実効的に不要になる。
【００５３】
なお、この発明は上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、第１実施例では、垂直帰線期間内の３５Ｈの期間に対向電極１４の電圧ＶCOMを降下させる場合を例に説明したが、全てのＴＦＴ３１がオフしている期間内の任意の期間、例えば、垂直帰線期間内の全期間或いは任意の期間だけ対向電極１４の電圧ＶCOMを降下させてもよい。同様に、第２実施例の水平走査期間内の全てのＴＦＴ３１がオフしている期間内の任意の期間に対向電極１４の電圧ＶCOMを降下させてもよい。
【００５４】
また、対向電極１４の電圧ＶCOMの降下量ＶＣは、電圧ＶCOMを降下させる期間、補償容量ＣＳの値、画素電極１３の電圧の低下量ΔＶ１を低減する割合等を考慮して任意に設定され、ゲートパルスのパルス高の０．５〜１０倍に設定される。但し、ゲートパルスの５倍以内が望ましい。
また、上記実施例では、補償容量ＣＳを配置したが、補助容量ＣＳは必要に応じて設ければよい。
【００５５】
第１実施例では、フレーム単位で画素電極１３の電圧の極性を反転するフレーム反転の例を、第２実施例では、ライン単位で画素電極１３の電圧の極性を反転するライン反転の例を示したが、第１実施例でライン反転を採用し、第２実施例でフレーム反転を採用してもよい。
上記実施例では、通常状態での対向電極１４の電圧が基準値でほぼ一定として説明したが、対向電極１４はフレーム単位或いは水平走査期間単位で所定量異ならせてもよい。
なお、対向電極１４の電圧と補償容量線ＣＬの電圧を独立に制御し、対向電極の電圧だけを、全てのＴＦＴ３１がオフしている期間に降下させるようにしてもよい。
【００５６】
また、この発明は、透過型素子、反射型素子、モノクローム表示素子、カラー表示素子、ＴＮ液晶素子、ＳＴＮ液晶素子、強誘電性液晶素子、反強誘電性液晶素子等の別に関わらず、広く適用可能である。その他、素子構造、駆動方法などは、発明の要旨を損なわない範囲で、任意に変更可能である。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、全てのスイッチング素子がオフしている期間に対向電極の電圧を、各画素のスイッチング素子がオンしている各期間に前記対向電極に印加される電圧よりも所定量降下させることにより、走査信号のオフに伴う画素電極の電圧の降下量を実効的に低減することができる。従って、液晶に本来印加したい電圧に近い電圧を印加することができ、期待通りの画像を表示させることができる。
また、補償容量が存在する場合には、その容量値を小さくすることができ、液晶表示素子の開口率を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｅ）はこの発明の第１実施例に係るアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、図１に示す方法でアクティブマトリクス液晶表示素子を駆動した際に、画素内の各素子の動作、電荷の動き等を説明するための図である。
【図３】この発明の一実施例に係るアクティブマトリクス液晶表示素子の構造を示す断面図である。
【図４】この発明の一実施例に係るアクティブマトリクス液晶表示素子の一方の基板の構成を示す図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｇ）はこの発明の第２実施例に係るアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】従来のアクティブマトリクス液晶表示素子の各画素の等価回路である。
【図７】従来のアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法による、走査信号と画素電極の電圧の波形図である。
【符号の説明】
１１…基板、１２…基板、１３…画素電極、１４…対向電極、１５…配向膜、１６…配向膜、１７…液晶、１８…液晶セル、２１…偏光板、２２…偏光板、３１…ＴＦＴ、４１…走査信号線ドライバ、４２…データ信号線ドライバ、ＣLC…液晶容量、ＣＳ…補償容量、ＤＬ…データ信号線、ＧＬ…走査信号線、ＣＬ…補償容量線
【産業上の利用分野】
この発明は、アクティブマトリクス液晶表示装置及びアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法に関し、特に、アクティブ素子のオフに伴う画素電極の電圧の低下を抑えることができるアクティブマトリクス液晶表示装置及びアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチング素子として、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いたアクティブマトリクス液晶表示素子中の各画素は図６に示すように、ＴＦＴ、画素容量ＣLC、補償容量ＣＳ、ゲート信号線ＧＬ、データ信号線ＤＬからなる等価回路で表現できる。一般に、画素容量ＣLCは一方の基板に形成された画素電極と他方の基板に形成された対向電極とその間の液晶とから形成され、補償容量ＣＳは画素電極と絶縁膜を介して複数の画素電極に対向する補償容量線とから形成される。
【０００３】
図７に示すように、各画素の選択期間には、対応するゲート信号線ＧＬにゲートパルスを印加してＴＦＴをオンさせ、データ信号線ＤＬにデータ信号を印加して、液晶容量ＣLCに表示データに対応する電圧を印加する。一方、非選択期間には、ゲート信号線ＧＬのゲートパルスをオフしてＴＦＴをオフさせ、印加電圧を液晶容量ＣLCに保持させる。
【０００４】
ここで、ゲートパルスがオンからオフに切り替わる際、即ち、ＴＦＴがオンからオフに切り替わる際に、画素容量ＣLCを構成する画素電極の電圧がΔＶ降下する。これは、ＴＦＴのゲート・ドレイン間の寄生容量Ｃgdのために、ゲートパルスの電圧の降下（オンからオフ）が画素電極の電圧に影響するためのである。
【０００５】
この問題を解決するため、図６に示すように、液晶容量ＣLCに補償容量ＣＳを並列に接続し、液晶容量ＣLCから寄生容量Ｃdgに奪われた電荷を補償容量ＣＳから補うことにより、電圧降下ΔＶを小さくする手法を用いている。
補償容量ＣＳを設けた場合の電圧降下量ΔＶは数式１で表される。
【０００６】
【数１】
ΔＶ＝Ｃgd・（Ｖon−Ｖoff）／（Ｃgd＋ＣLC＋ＣＳ）
ここで、Ｖonはゲートパルスのオンレベル、Ｖoffはゲートパルスのオフレベルである。
【０００７】
数式１から明らかなように、電圧降下ΔＶは完全には解消できず、それを小さく抑えるほど補償容量ＣＳが大きくなり、ドライバの負荷が大きくなる等の問題が発生する。このため、電圧降下量ΔＶは、一般に０．５〜２Ｖに設定されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
補償容量ＣＳを形成するためには、画素電極に対向してＣＳ形成用の電極を配置する必要があり、しかも、補償容量ＣＳが大きくなるに従って対向部分の面積を大きくしなければならない。このため、表示エリアが狭くなり、且つ、基板上のパターン密度が高くなってしまう。また、補償容量ＣＳを大きくするに従って、ドライバの負荷が大きくなって。従って、なるべく補償容量を小さくし、できれば付加したくないという実状がある。
【０００９】
この発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、ゲートパルスのオフにより、液晶に印加される電圧が低下する現象を抑えることが可能なアクティブマトリクス液晶表示装置及びアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法を提供することを目的とする。
また、この発明は、スイッチング素子の寄生容量に関わらず、液晶に本来印加したい電圧に近い電圧を印加できるアクティブマトリクス液晶表示装置及びアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法を提供することを目的とする。
また、この発明は、開口率が高いアクティブマトリクス液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、この発明に係るアクティブマトリックス液晶表示装置は、
スイッチング素子と該スイッチング素子の電流路の一端に接続された画素電極とがマトリクス状に形成された一方の基板と、前記画素電極に対向する対向電極が形成された他方の基板と、前記一方の基板と前記他方の基板との間に配置された液晶と、前記スイッチング素子の制御端に接続された走査信号線と、前記スイッチング素子の電流路の他端に接続されたデータ信号線と、を備える液晶表示素子と、
前記走査信号線に接続され、前記走査信号線に高い電圧のパルス電圧を順次印加して、各走査信号線に接続されたスイッチング素子をオンさせる期間と、前記走査信号線に前記スイッチング素子をオンさせる電圧より低い電圧を印加して、各走査信号線に接続されたスイッチング素子をオフさせる期間とを繰り返す走査信号線ドライバと、
前記データ信号線に接続され、前記走査信号線に印加されるパルス電圧に同期して、前記データ信号線に順次表示データに対応する電圧を印加するデータ信号線ドライバと、
前記対向電極に接続され、順次繰り返される各スイッチング素子をオフさせる期間と各スイッチング素子をオンさせる期間とのうち、前記スイッチング素子をオフさせる各期間の全ての前記スイッチング素子がオフしているタイミングで前記対向電極の電圧を、前記スイッチング素子をオンさせる期間に前記対向電極に印加される電圧より、前記スイッチング素子をオフさせる前記低い電圧の方へ所定電圧降下させる対向電極ドライバと、
より形成されることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明に係るアクティブマトリックス液晶表示素子の駆動方法は、
スイッチング素子と該スイッチング素子の電流路の一端に接続された画素電極とがマトリクス状に形成された一方の基板と、前記画素電極に対向する対向電極が形成された他方の基板と、前記一方の基板と前記他方の基板との間に配置された液晶と、を備える液晶表示素子の駆動方法において、
各画素の選択期間に電圧の高い信号を印加することにより対応するスイッチング素子をオンして、オンしたスイッチング素子を介して前記画素電極に表示信号に対応する電圧を印加し、電圧の低い信号を印加することによりスイッチング素子をオフして印加電圧を画素電極と対向電極とその間の液晶とより構成される液晶容量に保持させ、
順次繰り返される各画素のスイッチング素子がオフしている期間と各画素のスイッチング素子がオンしている各期間のうち、前記スイッチング素子をオフさせる各期間の電圧を、少なくとも１つの前記スイッチング素子がオンしているタイミングで前記対向電極に印加された電圧より低くした、
ことを特徴とする。
【００１２】
【作用】
上述した構成のアクティブマトリクス液晶表示装置によれば、すべてのスイッチング素子がオフしている帰線期間に、対向電極の電圧を、前記スイッチング素子をオンさせる期間に前記対向電極に印加される電圧より、前記スイッチング素子をオフさせる低い電圧の方へ所定レベル低下させる。このことは、対向電極の電圧を基準として考えた場合は、画素電極の電圧が所定量上昇することを意味し、電気的には補償容量を大きくしたことと等価である。このため、この発明によれば、スイッチング素子がオフした際に生ずる画素電極の電圧の低下の度合を抑えることができる。また、補償容量を配置する場合には、その容量を小さくすることができ、開口率が大きい液晶表示装置（素子）を提供できる。
【００１３】
また、上述した駆動方法によれば、例えば、全てのスイッチング素子がオフしている帰線期間内の所定のタイミングで前記対向電極に印加する電圧を、スイッチング素子がオンしている期間に前記対向電極に印加する電圧より低くし、対向電極の電圧を基準として考えた場合、このことは、画素電極の電圧が所定量上昇することを意味し、電気的には補償容量を大きくしたことと等価な効果が得られる。このため、この発明によれば、スイッチング素子のオフに伴う画素電極の電圧の変化の少なくとも一部を相殺し、本来画素電極に印加したい電圧に近い電圧を印加することができる。また、補償容量を配置する場合には、その容量を小さくすることができ、開口率が大きい液晶表示装置（素子）を提供できる。
【００１４】
【実施例】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
（第１実施例）
図３はこの発明の第１実施例にかかるアクティブマトリクス液晶表示素子の断面構成を示す。
図示するように、このアクティブマトリクス型液晶表示素子は、 一対の絶縁性で透明な基板１１、１２と、基板１１と１２とを接合する封止材ＳＣと、基板１１と１２との間に封止された液晶１７とから構成される液晶セル１８と、液晶セル１８を挟んで配置された一対の偏光板２１と２２とを備えている。
【００１５】
基板１１には、画素電極１３とスイッチング素子としてのＴＦＴ３１とが図３及び図４に示すように、マトリクス状に配置されている。
ＴＦＴ３１は、基板１１上に形成されたゲート電極３４とゲート絶縁膜３５と半導体層３６とドレイン電極３７とソース電極３８とより構成される。
画素電極１３及びＴＦＴ３１の上には配向膜１５が配置されている。
【００１６】
さらに、基板１１の上には、複数の画素電極１３にゲート絶縁膜を介して対向する補償容量線ＣＬが形成されている。
【００１７】
図４に示すように、各ＴＦＴ３１のゲート電極は対応する行の走査信号線（ゲートライン）ＧＬに接続され、ドレイン電極は対応する画素電極１３に接続され、ソース電極は対応する列のデータ信号線ＤＬに接続されている。
各走査信号線ＧＬは走査信号線ドライバ４１に接続され、データ信号線ＤＬ、補償容量線ＣＬ、対向電極１４はデータ信号線ドライバ４２に接続されている。
【００１８】
基板１２には、画素電極１３と対向する対向電極１４と、対向電極１４の上に形成された配向膜１６とが設けられている。
液晶１７は、例えば、ＴＮ液晶、或いは、ＳＴＮ液晶から構成される。
【００１９】
次に、図１（Ａ）〜（Ｅ）及び図２（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、上記構成の液晶表示素子の駆動方法を説明する。
図１（Ａ）はデータ信号線ドライバ４２に供給される映像信号、図１（Ｂ）は走査信号線ドライバ４１が任意の走査信号線ＧＬに印加する走査信号（ゲートパルス）の電圧波形、図１（Ｃ）はデータ信号線ドライバ４２が対向電極１４に印加する電圧ＶCOMの波形、図１（Ｄ）は画素電極１３の電圧（フレーム毎に極性を反転した場合の例）、図１（Ｅ）は対向電極１４の電圧を基準とした場合の画素電極１３の電圧の波形をそれぞれ示す。
【００２０】
走査信号線ドライバ４１は図１（Ｂ）に示すように、各行の選択期間Ｔ１に対応する走査信号線ＧＬに順次ゲートパルスを印加する。ゲートパルスが印加された走査信号線ＧＬに接続されたＴＦＴ３１はオンする。
このとき、データ信号線ドライバ４２は、図１（Ａ）に示す映像信号に従って、映像信号により指示される輝度（階調）を選択画素に表示するために液晶１７に印加すべき電圧を、各データ信号線ＤＬに印加する。
図２（Ａ）に示すように、データ信号線ＤＬの電圧ＶＤはゲートパルスによりオンしているＴＦＴ３１を介して画素電極１３に印加され、画素電極１３の電圧もほぼＶＤとなる。
【００２１】
選択期間Ｔ１が終了し、非選択期間Ｔ２となると、ゲートパルスがオフし、それまで画素電極１３に印加されていた電圧ＶＤに応じて、画素電極１３と対向電極１４の対向部分とその間の液晶１７とから形成される液晶容量ＣLCと、画素電極１３と補償容量線ＣＬとゲート絶縁膜３５とから構成される補償容量ＣＳに電荷が保持される。
【００２２】
このとき、ＴＦＴ３１がオフすると同時に走査信号線ＧＬの電圧がオフレベルに低下するため、図２（Ｂ）に示すように、液晶容量ＣLCと補償容量ＣＳに保持された電荷でＴＦＴ３１のゲート・ドレイン間の寄生容量Ｃgdを充電する。このため、画素電極１３の電圧は電圧ＶＤからΔＶ１降下する。このとき、電圧降下量ΔＶ１は数式２で表される。
【００２３】
【数２】
ΔＶ１＝Ｃgd・（Ｖon−Ｖoff）／（Ｃgd＋ＣLC＋ＣＳ）
Ｖonはゲートオンレベル、Ｖoffはゲートオフレベルである。
【００２４】
以後、液晶容量ＣLC及び補償容量ＣＳは保持電圧を維持する。しかし、ＴＦＴ３１、液晶１７にも漏電流が存在するため、保持電圧は徐々に低下する。
【００２５】
時間が経過し、垂直帰線期間Ｔ３になると、データ信号線ドライバ４２は、対向電極１４の電圧ＶCOMを図１（Ｃ）に示すように通常時の平均的な電圧（基準電圧）よりも所定値ＶＣだけ降下させる。なお、この際、補償容量線ＣＬの電圧も降下させる。
【００２６】
対向電極１４の電圧ＶCOMの降下に伴って対向電極１４の電圧が低下するため、図２（Ｃ）に示すように、寄生容量Ｃgdに蓄積された正電荷が液晶容量ＣLCに移動する。これにより、対向電極１４の電圧ＶCOMを基準とした画素電極１３の電圧はΔＶ２だけ上昇し、画素電極１３の電圧はデータ信号線ドライバ４２がデータ信号線ＤＬに印加した電圧ＶＤに近づく（もしくは、それを超える）。
【００２７】
垂直帰線期間ＴＳが終了すると、データ信号線ドライバ４２は、図１（Ｃ）に示すように基準電圧を対向電極１４に印加する。このため、図２（Ｄ）に示すように、液晶容量ＣLCに保持された電荷が再び寄生容量Ｃgdに移動し、対向電極１４の電圧ＶCOMはΔＶ２降下する。しかし、垂直帰線期間Ｔ３に取り戻した電圧分ΔＶ２により、実効値的には、正しい電圧（データ信号線ドライバ４２がデータ信号線ＤＬに印加した電圧ＶＤ）に近づく。
【００２８】
次に、該当画素の選択期間になると、前述と同様の一連の動作を繰り返す。
【００２９】
以上説明したように、この実施例によれば、垂直帰線期間Ｔ３に対向電極１４の電圧ＶCOMを基準値よりもＶＣ降下させる。対向電極１４の電圧の変化に対応して画素電極１３の電圧も降下するが、対向電極１４の電圧を基準とする相対的な画素電極１３の電圧はΔＶ２上昇する。このため、１フレーム当たりの実効値では、寄生容量Ｃgdによる電圧降下ΔＶ１が減少した結果となり、実効電圧は本来の電圧（データ信号線ドライバ４２がデータ信号線ＤＬに印加した電圧）に近づく。従って、補償容量ＣＳを増加させたのと同様の効果が得られる。
【００３０】
次に、映像信号がＮＴＳＣコンポジットビデオ信号である場合を例に、電圧降下量ＶＣの値等を検討する。
ＮＴＳＣ方式の場合、規格上、１フィールドは２６２．５Ｈ（Ｈは水平走査期間）であり、垂直帰線期間（Ｖブンランキング期間）を２０Ｈ含む。また、液晶表示装置の場合、一般に２００〜２３４ライン（Ｈ）が有効エリアであり、Ｖブランク期間は２８．５〜４２．５Ｈに拡大する。このブランク期間（約３０〜４０Ｈ）の間、対向電極１４の電圧ＶCOMを基準値よりもＶＣだけ低下させる。
【００３１】
数式２から明らかなように、ΔＶ１＝ΔＶ２とする場合、ＶＣ＝Ｖon−Ｖoffである。
Ｖブランキング期間を３５Ｈとした場合、Ｖブランキング期間の間はΔＶ１が解消されるとすると、平均的な電圧降下ΔＶ１’は数式３で表される。
【００３２】
【数３】
即ち、１フィールドを平均化して考えた場合には、ＴＦＴのゲートドレイン間の寄生容量Ｃgdによる電圧の降下量ΔＶ１’は、通常駆動の場合の降下量ΔＶ１の８７％に低減する。
【００３４】
ΔＶ１’を０とするためには、数式４が成立する必要がある。
【数４】
ΔＶ１・（２６２．５−３５）＝（ΔＶ２−ΔＶ１）・３５
数式４を整理すると数式５が得られる。
【数５】
ΔＶ２＝７．５・ΔＶ１
従って、ＶＣは７．５・（Ｖon−Ｖoff）となる。即ち、電圧降下量ＶＣをゲートパルスのパルス高さの７．５倍とすればよい。このとき、補償容量ＣＳは必要なくなる。
【００３５】
また、ΔＶ１’をΔＶ１の５０％とするためには、数式６が成立する必要がある。
【数６】
【数７】
ΔＶ２＝３．７５・ΔＶ１
従って、ＶＣは３．７５（Ｖon−Ｖoff）となる。即ち、電圧降下量ＶＣをゲートパルスのパルス高の３．７５倍とすればよい。
【００３６】
今、データ信号線ＤＬに印加された電圧をＶＤ、ゲートパルスがオフした際の画素電極１３の電圧の降下量をΔＶ0、ゲートパルスがオフした後の画素電極１３の電圧をＶD−ΔＶOに設定したい場合を考える。
この場合、従来では数式８が成立するように補償容量ＣＳを設定する。
【数８】
ΔＶO＝Ｃgd・（Ｖon−Ｖoff）／（Ｃgd＋ＣLC＋ＣＳ）
【００３７】
一方、この実施例の駆動方法により、寄生容量Ｃgdによる画素電極１３の電圧の降下量が実効的に従来のａ倍（＜０ａ＜１）になっている場合、数式９が成立するように補償容量ＣＳ’を設定する。
【数９】
ΔＶO＝Ｃgd・ａ・（Ｖon−Ｖoff）／（Ｃgd＋ＣLC＋ＣＳ’）
【００３８】
数式８と９より、補償容量ＣＳ’は数式１０で示される。
【数１０】
ＣＳ’＝ａ・ＣＳ＋（ａ−１）（Ｃgd＋ＣLC）
ここで、ＣLCとＣgdとＣＳの比を４０対３対６０とし、ａ＝１／２とすると、ＣＳ’＝８５ＣＳ／６００＝０．１０８ＣＳとなる。
従って、ＣＳを通常のほぼ１／１０の面積に設定できる。
【００３９】
（第２実施例）
上記実施例においては、垂直帰線期間Ｔ３に対向電極１４の電圧ＶCOMを基準値から降下させたが、各水平走査期間内の適当なタイミングで対向電極１４の電圧ＶCOMを降下させてもよい。このような第２実施例を、次に、図５（Ａ）〜（Ｇ）を参照して説明する。
【００４０】
図５（Ａ）はデータ信号線ドライバに供給される約２走査期間分の映像信号を示し、図５（Ｂ）はデータ信号線ドライバ４２がデータ信号線ＤＬに印加するデータ信号の電圧波形を示し、図５（Ｃ）は走査信号線ドライバ４１に供給されるゲート信号イネーブル信号の電圧波形を示し、図５（Ｄ）は走査信号線ドライバ４１が第ｎ行の走査信号線ＧＬに印加する走査信号の電圧波形を示し、図５（Ｅ）は走査信号線ドライバ４１が第ｎ＋１行の走査信号線ＧＬに印加する走査信号の電圧波形を示し、図５（Ｆ）はデータ信号線ドライバ４２が対向電極１４に印加する信号の電圧波形を示し、図５（Ｇ）は対向電極１４の電圧を基準とした場合の画素電極１３の電圧波形（ライン反転の場合）を、それぞれ示す。
【００４１】
ここで、ＴＦＴ３１として、Ｈ／３（Ｈは水平走査期間）で液晶容量ＣLCと補償容量ＣＳを充電できる電流駆動能力を有するものを使用し、プリチャージ期間（データ信号線ＤＬを予め高電圧にチャージするために要する時間）がＨ／６であるとする。この場合、１水平走査期間Ｈのうち、Ｈ／２期間、ＴＦＴ３１をオフさせても液晶表示素子は正しく動作する。このＨ／２期間中は、どの走査信号線ＧＬもオフ電圧（Ｖoff）となる。このため、ＴＦＴ３１のゲート・ドレイン間の寄生容量Ｃgdによる画素電極１３の電圧の降下ΔＶ１が発生する。
そこで、第２実施例では、以下に詳述するように、このＨ／２期間中に対向電極１４の電圧ＶCOMを基準値よりもＶＣ降下させる。
【００４２】
即ち、走査信号線ドライバ４１は、図５（Ｃ）〜（Ｅ）に示すように、各水平走査期間Ｈの後半で非活性レベルとなるゲート出力イネーブル信号を受けており、ゲート出力イネーブル信号がイネーブル（ハイ）レベルの期間に、その水平走査期間に対応する走査信号線ＧＬにゲートパルスを印加する。
【００４３】
一方、データ信号線ドライバ４２は、図５（Ｂ）に示すように、各水平走査期間Ｈに、各データ信号線ＤＬをプリチャージする（所定電圧レベルに引き上げる）ための電圧信号を出力し、表示期間には、表示階調に対応する電圧を有するデータ信号を出力する。
また、データ信号線ドライバ４２は、図５（Ｃ）に示すゲート出力イネーブル信号がデスエーブル（ロー）レベルの期間に、対向電極１４の電圧を通常時の中心レベルＶCOMよりもＶCだけ低下させる。
【００４４】
次に、図５（Ａ）〜（Ｇ）及び図２（Ａ）〜（Ｄ）を参照して第２実施例の駆動方法を説明する。
１ライン分の走査が終了し、水平帰線期間となると、図５（Ｃ）に示すゲート出力イネーブル信号はアクティブレベルとなり、これに応答して、走査信号線ドライバ４１は、図５（Ｄ）に示すように、選択対象の第ｎ行の走査信号線ＧＬにゲートパルスを出力する。ゲートパルスが印加された第１ｎ行の走査信号線ＧＬに接続されたＴＦＴ３１はオンする。
【００４５】
一方、データ信号線ドライバ４２は、図５（Ｂ）に示すように、プリチャージ用の電圧と図５（Ａ）に示す映像信号により指示される輝度（階調）を表示するための電圧ＶＤを各データ信号線ＤＬに印加する。
データ信号線ＤＬ上の電圧ＶＤは、図２（Ａ）に示すように、ゲートパルスによりオンしているＴＦＴ３１を介して画素電極１３に印加される。
液晶容量ＣLCと補償容量ＣＳの充電が実質的に完了した時点で、図５（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、ゲート信号イネーブル信号がオフし、これに伴って第ｎ行のゲートパルスがオフし、それまで画素電極１３に印加されていた電圧ＶＤに応じた電荷が液晶容量ＣLCと補償容量ＣＳに保持される。
【００４６】
同時にゲートパルスがオフレベルに低下するため、図２（Ｂ）に示すように、液晶容量ＣLCと補償容量ＣＳに保持された電荷でＴＦＴ３１のゲート・ドレイン間の寄生容量Ｃgdが充電され、画素電極１３の電圧は本来の値ＶＤよりもΔＶ１だけ低くなろうとする。
一方、データ信号線ドライバ４２は、対向電極１４の電圧を図５（Ｆ）に示すように、通常時の平均的な電圧（基準電圧）よりもＶＣ低くする。この際、補償容量線ＣＬの電圧も降下させる。このため、図２（Ｃ）に示すように、対向電極１４の電圧ＶCOMを基準とした画素電極１３の電圧はΔＶ２だけ上昇しようとする。
【００４７】
降下量ΔＶ１と上昇量ΔＶ２が一部相殺するため、対向電極１４の電圧ＶCOMを基準とした画素電極１３の電圧はΔＶ１とΔＶ２の差分だけ上昇する。
【００４８】
次の水平帰線期間が開始し、ゲート出力イネーブル信号が再びＨレベルとなると、データ信号線ドライバ４２は、対向電極１４の電圧ＶCOMをその基準値に設定する。このため、図２（Ｄ）に示すように寄生容量Ｃgdが再充電され、対向電極１４の電圧ＶCOMを基準とした画素電極１３の電圧はΔＶ２だけ降下し、データ信号線ＤＬの電圧ＶＤよりもΔＶ１だけ低い電圧となる。
【００４９】
次のフレームまで、この走査信号線ＧＬにゲートパルスが供給されることはなく、ＴＦＴ３１はオフした状態を維持する。一方、対向電極１４の電圧ＶCOMは周期的にその基準値と基準値よりもＶＣ低い電圧との間で変化する。
このため、対向電極１４の電圧を基準とした画素電極１３の電圧は正しい値（データ信号線を介して印加された値）ＶＤよりΔＶ２−ΔＶ１高い値と、正しい値よりもよりΔＶ１低い値とを繰り返す。
【００５０】
このため、この駆動方法によっても、第１実施例と同様に、ゲートパルスがオフすることによる画素電極１３の電圧の実効的な降下量を小さくすることができる。
【００５１】
ΔＶ１＝ΔＶ２とする場合、第１実施例と同様に、ＶＣ＝Ｖon−Ｖoffとなる。
ここで、対向電極１４の電圧ＶCOMを降下させる期間を１水平走査期間Ｈの１／２とすると、画素電極１３の電圧の実効的な電圧降下量は、ΔＶ１の１／２となる。
【００５２】
また、Ｖｃを２・（Ｖon−Ｖoff）とすれば、補償容量ＣＳは実効的に不要になる。
【００５３】
なお、この発明は上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、第１実施例では、垂直帰線期間内の３５Ｈの期間に対向電極１４の電圧ＶCOMを降下させる場合を例に説明したが、全てのＴＦＴ３１がオフしている期間内の任意の期間、例えば、垂直帰線期間内の全期間或いは任意の期間だけ対向電極１４の電圧ＶCOMを降下させてもよい。同様に、第２実施例の水平走査期間内の全てのＴＦＴ３１がオフしている期間内の任意の期間に対向電極１４の電圧ＶCOMを降下させてもよい。
【００５４】
また、対向電極１４の電圧ＶCOMの降下量ＶＣは、電圧ＶCOMを降下させる期間、補償容量ＣＳの値、画素電極１３の電圧の低下量ΔＶ１を低減する割合等を考慮して任意に設定され、ゲートパルスのパルス高の０．５〜１０倍に設定される。但し、ゲートパルスの５倍以内が望ましい。
また、上記実施例では、補償容量ＣＳを配置したが、補助容量ＣＳは必要に応じて設ければよい。
【００５５】
第１実施例では、フレーム単位で画素電極１３の電圧の極性を反転するフレーム反転の例を、第２実施例では、ライン単位で画素電極１３の電圧の極性を反転するライン反転の例を示したが、第１実施例でライン反転を採用し、第２実施例でフレーム反転を採用してもよい。
上記実施例では、通常状態での対向電極１４の電圧が基準値でほぼ一定として説明したが、対向電極１４はフレーム単位或いは水平走査期間単位で所定量異ならせてもよい。
なお、対向電極１４の電圧と補償容量線ＣＬの電圧を独立に制御し、対向電極の電圧だけを、全てのＴＦＴ３１がオフしている期間に降下させるようにしてもよい。
【００５６】
また、この発明は、透過型素子、反射型素子、モノクローム表示素子、カラー表示素子、ＴＮ液晶素子、ＳＴＮ液晶素子、強誘電性液晶素子、反強誘電性液晶素子等の別に関わらず、広く適用可能である。その他、素子構造、駆動方法などは、発明の要旨を損なわない範囲で、任意に変更可能である。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、全てのスイッチング素子がオフしている期間に対向電極の電圧を、各画素のスイッチング素子がオンしている各期間に前記対向電極に印加される電圧よりも所定量降下させることにより、走査信号のオフに伴う画素電極の電圧の降下量を実効的に低減することができる。従って、液晶に本来印加したい電圧に近い電圧を印加することができ、期待通りの画像を表示させることができる。
また、補償容量が存在する場合には、その容量値を小さくすることができ、液晶表示素子の開口率を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｅ）はこの発明の第１実施例に係るアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、図１に示す方法でアクティブマトリクス液晶表示素子を駆動した際に、画素内の各素子の動作、電荷の動き等を説明するための図である。
【図３】この発明の一実施例に係るアクティブマトリクス液晶表示素子の構造を示す断面図である。
【図４】この発明の一実施例に係るアクティブマトリクス液晶表示素子の一方の基板の構成を示す図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｇ）はこの発明の第２実施例に係るアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】従来のアクティブマトリクス液晶表示素子の各画素の等価回路である。
【図７】従来のアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法による、走査信号と画素電極の電圧の波形図である。
【符号の説明】
１１…基板、１２…基板、１３…画素電極、１４…対向電極、１５…配向膜、１６…配向膜、１７…液晶、１８…液晶セル、２１…偏光板、２２…偏光板、３１…ＴＦＴ、４１…走査信号線ドライバ、４２…データ信号線ドライバ、ＣLC…液晶容量、ＣＳ…補償容量、ＤＬ…データ信号線、ＧＬ…走査信号線、ＣＬ…補償容量線
Claims (7)
- スイッチング素子と該スイッチング素子の電流路の一端に接続された画素電極とがマトリクス状に形成された一方の基板と、前記画素電極に対向する対向電極が形成された他方の基板と、前記一方の基板と前記他方の基板との間に配置された液晶と、前記スイッチング素子の制御端に接続された走査信号線と、前記スイッチング素子の電流路の他端に接続されたデータ信号線と、を備える液晶表示素子と、
前記走査信号線に接続され、前記走査信号線に高い電圧のパルス電圧を順次印加して、各走査信号線に接続されたスイッチング素子をオンさせる期間と、前記走査信号線に前記スイッチング素子をオンさせる電圧より低い電圧を印加して、各走査信号線に接続されたスイッチング素子をオフさせる期間とを繰り返す走査信号線ドライバと、
前記データ信号線に接続され、前記走査信号線に印加されるパルス電圧に同期して、前記データ信号線に順次表示データに対応する電圧を印加するデータ信号線ドライバと、
前記対向電極に接続され、順次繰り返される各スイッチング素子をオフさせる期間と各スイッチング素子をオンさせる期間とのうち、前記スイッチング素子をオフさせる各期間の全ての前記スイッチング素子がオフしているタイミングで前記対向電極の電圧を、前記スイッチング素子をオンさせる期間に前記対向電極に印加される電圧より、前記スイッチング素子をオフさせる前記低い電圧の方へ所定電圧降下させる対向電極ドライバと、
より形成されることを特徴とするアクティブマトリクス液晶表示装置。 - 前記対向電極ドライバは、垂直帰線期間内の所定期間に前記対向電極の電圧を、前記スイッチング素子をオンさせる期間に前記対向電極に印加される電圧より所定量降下させることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス液晶表示装置。
- 前記対向電極ドライバは、水平走査期間内の所定期間に前記対向電極の電圧を、前記スイッチング素子をオンさせる期間に前記対向電極に印加される電圧より所定量降下させることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクティブマトリクス液晶表示装置。
- 前記スイッチング素子は、前記画素電極と前記対向電極とその間の液晶とから形成される液晶容量を各水平期間の１／４乃至４／５の期間で充電可能な電流駆動能力を有することを特徴とする請求項１、２、又は３に記載のアクティブマトリクス液晶表示装置。
- スイッチング素子と該スイッチング素子の電流路の一端に接続された画素電極とがマトリクス状に形成された一方の基板と、前記画素電極に対向する対向電極が形成された他方の基板と、前記一方の基板と前記他方の基板との間に配置された液晶と、を備える液晶表示素子の駆動方法において、
各画素の選択期間に電圧の高い信号を印加することにより対応するスイッチング素子をオンして、オンしたスイッチング素子を介して前記画素電極に表示信号に対応する電圧を印加し、電圧の低い信号を印加することによりスイッチング素子をオフして印加電圧を画素電極と対向電極とその間の液晶とより構成される液晶容量に保持させ、
順次繰り返される各画素のスイッチング素子がオフしている期間と各画素のスイッチング素子がオンしている各期間のうち、前記スイッチング素子をオフさせる各期間の電圧を、少なくとも１つの前記スイッチング素子がオンしているタイミングで前記対向電極に印加された電圧より低くした、
ことを特徴とするアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法。 - 全ての前記スイッチング素子がオフしている期間内の所定のタイミングで前記対向電極に印加される電圧は、前記スイッチング素子をオフさせるための信号の電圧変動による前記画素電極の電圧の変動を相殺するための電圧である、ことを特徴とする請求項５に記載のアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法。
- 全ての前記スイッチング素子がオフしている期間は、垂直帰線期間である、ことを特徴とする請求項５又は６に記載のアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動方法。
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