JP4142136B2

JP4142136B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP4142136B2
Application number: JP30008497A
Authority: JP
Inventors: 長生神谷; 諭平野
Original assignee: ティーピーオーホンコンホールディングリミテッド
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2017-10-31
Also published as: JPH11133927A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は例えばテレビジョン受像機或はパーソナルコンピュータ等の表示器として利用される液晶表示装置に関し、特に薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと称す）を設けたアクティブマトリックス型ＬＣＤ（以下ＡＬＣＤと称す）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６にＡＬＣＤの概略の構成を示す。基板１は透明なアレイ基板、２は透明なコモン基板である。アレイ基板１には行状のゲートバスＹ₁，Ｙ₂，Ｙ₃…Ｙ_mと、列状のソースバスＸ₁，Ｘ₂，Ｘ₃…Ｘ_nが形成され、ゲートバスＹ₁，Ｙ₂，Ｙ₃…Ｙ_mとソースバスＸ₁，Ｘ₂，Ｘ₃…Ｘ_nの交叉点付近にＴＦＴ３が形成され、ゲートバスとソースバスによって囲まれた領域に、そのＴＦＴに接続される画素電極４が形成される。
【０００３】
コモン基板２にはコモン電極５が形成され、これら基板１と２の間に液晶が密封されてＡＬＣＤが構成される。
このＡＬＣＤの駆動方法を図７を用いて説明する。図６に示すＶ_YA，Ｖ_YB，Ｖ_YC…はゲートバスＹ₁，Ｙ₂，Ｙ₃…Ｙ_mに与えるゲート制御信号を示す。ゲート制御信号Ｖ_YA，Ｖ_YB，Ｖ_YC…の１周期Ｔ_Vは１フレーム周期であり、ゲート制御信号Ｖ_YのＨ論理期間Ｔ_Hは１水平走査時間（１Ｈ）に相当する。
【０００４】
例えばゲートバスＹ₁にゲート制御信号Ｖ_YAを与えると、ゲートバスＹ₁に接続されているＴＦＴ３が全てオンの状態に制御される。この状態でソースバスＸ₁，Ｘ₂，Ｘ₃…Ｘ_nに画素電圧を与え、各ＴＦＴ３を通じて画素電極４に各画素の輝度を決定するための画素電圧を与える。
画素電極４とコモン電極５との間には液晶を介して静電容量（以下画素容量と称す）が形成される。従ってＴＦＴ３を通じて画素電極４に与えられた画素電圧はこの画素容量に充電される。ゲート制御信号Ｖ_YAがＬ論理に立下ると、ゲートバスＹ₁に接続されているＴＦＴ３は全てオフに戻る。ＴＦＴ３がオフに戻った後、次の走査が開始されるまでの間、画素容量に充電された電荷は保持され、１水平走査線の輝度が保持される。図７Ｅは一つの画素に印加されて保持される画素電圧の様子を示す。ゲート制御信号Ｖ_YAがＨ論理の間、画素電圧Ｖ_a（図７Ｄ参照）が与えられていたものとすると、ゲート制御信号Ｖ_YAがＬ論理に立下る時点で画素電極４に与えられる電圧はわずかに低下し、その時点から次の走査開始時点まで液晶を流れる洩れ電流等により、序々に電圧が低下する。
【０００５】
図７Ｄに示す画素電圧Ｖ_bは例えば飛越し走査した場合はゲートバスＹ₃に接続されているＴＦＴ３の何れかに与える画素電圧を示す。つまり、水平走査期間ｔ₁，ｔ₂，ｔ₃…毎に、ゲートバスＹ₁，Ｙ₃，Ｙ₅，Ｙ₇…にゲート制御信号Ｖ_YA，Ｖ_YB，Ｖ_YC…が与えられ、各水平走査ライン毎に各画素電極４に画素電圧が与えられ、画像の表示が行なわれる。
【０００６】
尚、ここで画素電圧Ｖ_a，Ｖ_b，Ｖ_c…は１フレーム毎に図７Ｄに示すように極性を反転し、次のフレームでは各画素電極に逆極性の画素電圧を与えて液晶に平均して直流電圧が印加されないようにし、これにより液晶の劣化を防止している。
ＡＬＣＤは上述したように、各画素電極４が形成する画素容量に各ＴＦＴ３がオフの状態に戻される時点の直前の電圧を次のフレームで走査されるまで保持し、輝度を維持する。
【０００７】
ところで１水平走査ライン上の各画素電極４に画素電圧を印加した場合、画素電極４とコモン電極５との間に充電電流が流れる。この充電電流がコモン電極の抵抗成分を流れることによりコモン電位が変動し、コモン電位の変動により、表示される画素の輝度に変動を与え、いわゆるクロストークが発生する不都合が生じる。
【０００８】
図７Ｆにコモン電極５の電位変動を示す。図示するように各ゲートバスＹ₁，Ｙ₃，Ｙ₅…にゲート制御信号Ｖ_YA，Ｖ_YB，Ｖ_YC…が供給され、更に各ゲートバスＹ₁，Ｙ₃，Ｙ₅…に接続されているＴＦＴ３がオンに制御され、ソースバスＸ₁，Ｘ₂，Ｘ₃…Ｘ_nに画素電圧が与えられる毎に、コモン電極の電位ＶＣは画素電圧の極性に対応してコモン基準電圧ＶＣ_iから正側及び負側に変動し、この変動の最終電圧ΔＶ₀が自己の水平走査ライン上の画素の輝度に影響を与える。この現象を一般にクロストークと称する。特に最終電圧ΔＶ₀は１水平走査期間中に各画素電極に与えられる画素電圧の累積加算値に対応して変動し、単一の電位でないためその除去はむずかしいこととされている。
【０００９】
従来のＴＦＴを設けたＡＬＣＤのコモン電極駆動回路は、コモン電極の電位をモニタし、このモニタ信号を差動増幅器の反転入力端子に与え、差動増幅器において基準電圧との差動信号を生成させ、この差動信号をコモン電極に帰還させ、コモン電極に発生する電位変動を抑圧するように構成したものである。
図８に従来のコモン電極駆動回路を備えたＡＬＣＤを示す。図８ではＴＦＴ３を設けたＡＬＣＤパネルを電気的等価回路で表わしている。ＡＬＣＤパネルはコモン電極５と、ゲートバスＹ₁，Ｙ₂…と、ソースバスＸ₁，Ｘ₂…及びＴＦＴ３と、画素電極４と、画素電極４とコモン電極５との間に形成される画素容量Ｃとによって表わすことができる。
【００１０】
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄはコモン電極５に形成した外部接続端子を示す。コモン電極５には可及的に均一な電位分布を持たせるために、周囲の複数点からコモン電圧を供給するように構成した場合を示す。更に、一つの端子５Ｄをコモン電圧モニタ端子と定め、このコモン電圧モニタ端子５Ｄからコモン電極５の電位ＶＣを検出する。各端子５Ａ〜５Ｄには例として引き出し線等の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒｆが等価的に存在する。抵抗Ｒｆに電流を流さなければ、引き出し線の抵抗Ｒｆの値によらずに正確にコモン電極５の電位ＶＣを読み取ることができる。このモニタした電位をＶＣｆと記すことにする。
【００１１】
この従来例ではコモン電極５の電位ＶＣを検出した検出信号ＶＣｆを差動増幅器６の反転入力端子に供給する。差動増幅器６の非反転入力端子には基準電圧源７からコモン基準電圧ＶＣｉを与え、差動増幅器６の出力端子を複数の電圧供給端子５Ａ，５Ｂ，５Ｃに接続し、モニタ電圧ＶＣｆとコモン基準電圧ＶＣｉとの差動出力電圧をコモン電極５に与える構成としている。
【００１２】
図９ＡにＬＣＤパネルを更に簡素化して表わした等価回路図を示す。図中１０はＬＣＤパネルの全体を示す。抵抗Ｒｉは図８に示した抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を並列接続した値を持つ抵抗、Ｒｆは電圧モニタ端子の引き出し線部分の抵抗を示す。これらの抵抗ＲｉとＲｆはコモン電極５の内部で共通接続され、その共通接続点に画素容量Ｃの一端が接続される。画素容量Ｃの他端は端子１０Ａに接続される。この端子１０Ａは図８に示したソースバスＸ₁，Ｘ₂，Ｘ₃…とゲートバスＹ₁，Ｙ₂，Ｙ₃…を総称して示すものであり、この端子１０Ａに画素電圧或はゲート制御信号のような外乱雑音成分Ｖｎが入力されるものとする。
【００１３】
抵抗Ｒｉの他端は端子１０Ｂに接続され、この端子１０Ｂに差動増幅器６の出力端子を接続する。抵抗Ｒｆの他端は端子１０Ｃに接続し、この端子１０Ｃから差動増幅器６の反転入力端子にモニタ電圧ＶＣｆを供給する。差動増幅器６の非反転入力端子には基準電圧源７からコモン基準電圧ＶＣｉを供給して構成される。尚、基準電圧源７は差動増幅器６からコモン電極５に最適なコモン電圧に設定することができるようにコモン基準電圧ＶＣｉを調整できるように構成している。
【００１４】
この構成によれば、主にソースバスＸ₁，Ｘ₂…を通じて例えば正極性の画素電圧又はゲートバスＹ₁，Ｙ₂，Ｙ₃…に正極性のゲート制御信号が各ＴＦＴ３のソース又はゲートに与えられたとすると、その電圧により、端子１０Ａから画素容量Ｃを通じてコモン電極５に向って充電電流Ｉ₁（図９参照）が流れる。この充電電流Ｉ₁によりコモン電極５の電位が上昇し、この電位が抵抗Ｒｆを通じて差動増幅器６の反転入力端子に与えられる。
【００１５】
反転入力端子に上昇した電圧が入力されることにより、差動増幅器６の出力電圧は低下する方向に変化する。この電圧の低下が端子１０Ｂを通じてコモン電極５に与えられるから、この電圧の低下により、コモン電極５の電圧上昇は抑えられる。
画素電圧が負側に振れる電圧の場合には、コモン電極５側から画素容量Ｃを通じて端子１０Ａに向って放電電流Ｉ₂が流れる。この放電電流Ｉ₂によりコモン電極５の電位ＶＣは負電位側に低下する方向に変化する。この電圧が電位ＶＣｆとして差動増幅器６の反転入力端子に与えられるから、差動増幅器６の出力電圧は上昇方向に変化し、コモン電極５の電位の低下を抑制する。
【００１６】
このように、コモン電極５の電位ＶＣが画素電圧の供給によって正側及び負側の何れに変化しても、その変化を打消す方向の電圧が差動増幅器から出力され、コモン電極５の電位変動を解消することができる。
図９Ｂに図７のコモン電極５の電圧変化をモニタした波形データを示す。１水平ラインのＴＦＴ３がオンになった直後にコモン電極５のモニタ電圧ＶＣｆは画素電圧の極性に対応した方向に変動するが、その後わずかな時間の範囲内（実測した例では５μｓ程度）でモニタ電圧ＶＣｆは元のコモン基準電圧ＶＣｉの状態に戻されている。コモン電極の電位変動が抑圧されるので、これにより、各画素の輝度は、入力された画素電圧だけでほぼ決定され水平ライン上のクロストークが改善される。
【００１７】
しかし、この従来の方法では、コモン電極端子や、モニタ端子近傍ではΔＶ₀をクロストークが見えない大きさにできるが、ＬＣＤパネル中央に近いコモン電圧供給端子から見てインピーダンスが高い領域ではある程度以上抵抗が大きいと、ΔＶ₀を充分に小さくすることができず、クロストークがムラ的に一部の領域で見られることがある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のクロストーク補正手段では前述のようなクロストークが見える領域がムラ的に存在する。本発明はこのムラを圧縮し、クロストークを軽減することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１の発明は、コモン電極にコモン電圧を供給したり、コモン電極の電圧をモニタしたりするための第１乃至第ｎ（ｎ≧２）端子を設けたＬＣＤパネルと、コモン電極駆動回路とを備えたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）・アクティブマトリクス型の液晶表示装置に関する。前記コモン電極駆動回路は、反転入力端子に入力された第１乃至第ｎ端子の内の所定の端子の電圧と非反転入力端子に入力されたコモン基準電圧との差電圧を増幅して第１乃至第ｎ端子の内の他の所定の端子に供給する差動増幅器と、第１乃至第ｎ端子を順に切替選択して反転入力端子に接続するコモン電圧モニタ用のモニタスイッチ回路と、そのモニタスイッチ回路で選択された１つの端子を第ｉ（ｉ＝１〜ｎ）端子とするとき、モニタスイッチ回路と連動し前記第ｉ端子を除く第１乃至第ｎ端子を切替選択して差動増幅器の出力端子に接続する出力スイッチ回路と、モニタスイッチ回路及び出力スイッチ回路の動作を制御する制御回路とが設けられる。
【００２０】
（２）請求項２の発明は、コモン電極にコモン電圧を供給したり、コモン電極の電圧をモニタしたりするための第１乃至第ｎ（ｎ≧３）端子を設けたＬＣＤパネルと、コモン電極駆動回路とを備えたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）・アクティブマトリクス型の液晶表示装置に関する。前記コモン電極駆動回路は、前記差動増幅器と、前記モニタスイッチ回路と、そのモニタスイッチ回路で選択された１つの端子を第ｉ（ｉ＝１〜ｎ）端子とするとき、モニタスイッチ回路と連動し第ｉ端子及び第ｉ＋１端子（ｉ＝ｎのときは第１端子）を除く第１乃至第ｎ端子を切替選択して差動増幅器の出力端子に接続する出力スイッチ回路と、前記制御回路とが設けられる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図８の従来のＡＬＣＤにおいてコモン電極のモニタ電圧ＶＣｆのリップルに含まれるΔＶ₀が除去できてもコモン電極に場所による電位分布が存在し、図８において端子５Ｄよりモニタした電圧ＶＣｆはコモン電極の電位を必ずしも代表していないためと考えられる。すなわち、場所によりΔＶ₀の値が異なり、クロストークとして見えることがある。そこでこの発明では、コモン電極の外部接続端子をモニタ端子及び電圧供給端子のいずれかに固定せずに共用化すると共に、１Ｈ（水平時間）内において、それら全ての端子を順次切替選択してモニタ端子に使用し、コモン電極の電位分布に対処している。また電圧供給端子も固定化されず、モニタ端子に選んだ端子以外のものを切替選択して、コモン電極の電位を平均化し、均一化することにより、電圧モニタ方法の改善と合わせてコモン電極の電位のリップルの低減を図っている。
【００２２】
請求項１の発明では１Ｈ内において、コモン電極にコモン電圧を供給したり、コモン電極の電圧をモニタしたりするための端子Ｔ１，Ｔ２…，Ｔｎ（ｎ≧２）がＬＣＤパネル１０のコモン電極に設けられる。また、コモン電極駆動回路１００には従来例と同様の差動増幅器６が設けられる。
１１はコモン電圧モニタ用のモニタスイッチ回路であり、端子Ｔ１，Ｔ２…，Ｔｎを順にＨ／ｎ時間ずつ切替選択して差動増幅器６の反転入力端子に接続する。１２は出力スイッチ回路であり、モニタスイッチ回路１１で選択された１つの端子をＴｉ（ｉ＝１〜ｎ）とすると、出力スイッチ回路１２はモニタスイッチ回路１１と連動し、Ｔｉ端子を除くＴ１〜Ｔｎ端子を選択して差動増幅器６の出力端子に接続する。
【００２３】
１３は制御回路で、モニタスイッチ回路１１及び出力スイッチ回路１２の動作を制御する回路である。１Ｈ内の最初のモード１では、モニタ端子として端子Ｔ１が選択され、コモン電圧供給端子として端子Ｔ１以外のＴ２〜Ｔｎが選択される。モード２ではモニタ端子として端子Ｔ２が選択され、コモン電圧供給端子として端子Ｔ２を除くＴ１〜Ｔｎが選択される。一般にモードｉではモニタ端子として端子Ｔｉ（ｉ＝１〜ｎ）が選択され、コモン電圧供給端子として端子Ｔｉを除くＴ１〜Ｔｎが選択される。このように１Ｈ内において、両スイッチ回路１１，１２によって端子Ｔ１〜Ｔｎをコモン電圧モニタ端子またはコモン電圧供給端子として切替選択して、コモン電極を駆動するｎ個のモードが設定される。
【００２４】
このように１Ｈ内においてモニタ端子及びコモン電圧供給端子を固定せずに各モードごとに切替選択してコモン電極を駆動することによって、きめ細かにコモン電極の電位をモニタできると共に、コモン電圧供給端子から見てインピーダンスの高い領域（ムラ的に存在するクロストークが見える領域）を時間的に分散させることによって、ムラを圧縮し、クロストークが減少することが期待できる。
【００２５】
図１の例では、モードｉにおいてモニタ端子としてＴｉが選択されると、Ｔｉの最初のモニタ電圧ＶＣｆにモード（ｉ−１）でＴｉに供給されたコモン電圧ＶＣｏにほぼ等しい電圧になっている。即ち、モニタ電圧ＶＣｆは前のモードのコモン電圧ＶＣｏの影響を強く受ける。しかしながら、コモン電極の電位をモニタする目的からすれば、あまり前のモードのコモン電圧ＶＣｏに影響されない方がより適切にコモン電極の電位をモニタできると考えられる。そこで考えられたのが請求項２の発明であって、その実施例を図２に示す。
【００２６】
この場合は、各モードｉ（ｉ＝１〜ｎ）において、モニタ端子Ｔｉが選択されたとき、端子Ｔi+1 （ｉ＝ｎのときはＴ１とする）はモニタスイッチ回路１１及び出力スイッチ回路１２のいずれでも選択されず、オープン状態とされる。この端子を以後オープン端子と呼ぶ。コモン電圧供給端子としては端子Ｔｉ及びＴi+1 を除くＴ１〜Ｔｎが選択される。モードｉにおいてコモン端子に選択された端子Ｔｉは、その前のモード（ｉ−１）でオープン端子とされていたものである。従って、モードｉで端子Ｔｉがモニタ端子に選択されたとき、その最初のモニタ電圧ＶＣｆが図１の場合のように前のモード（ｉ−１）のコモン電圧ＶＣｏにほぼ等しくなると言った問題はなく、より適切にコモン電極の電位を代表していると考えられる。
【００２７】
図３に示すのは図２においてｎ＝４とした場合の実施例である。図４に実測した図３の要部の波形図示す。Ａは水平同期信号ＨＳである。Ｂは差動増幅器６より出力されるコモン電圧ＶＣｏ、Ｃはその反転入力端子に入力されるモニタ電圧ＶＣｆであり、Ｄは端子Ｔ４の電圧、Ｅ，Ｆ，Ｇはそれぞれ端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の電圧である。
【００２８】
Ｃのモニタ電圧ＶＣｆは端子Ｔ１〜Ｔ４の電圧をＨ／４ずつ順に選択して得た電圧である。
図４Ｂ，Ｃのコモン電圧ＶＣｏ及びモニタ電圧ＶＣｆを拡大して図５Ｃ，Ｄに示す。比較のために、図３においてスイッチ回路１１，１２を動作させずに、従来例と同様にＴ３をモニタ端子とし、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ４をコモン電圧供給端子に固定した場合のコモン電圧ＶＣｏ及びモニタ電圧ＶＣｆを実測した波形を図５Ａ，Ｂに示す。
【００２９】
なお、スイッチ回路１１，１２は電子スイッチとし、ＬＳＩ化できることは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明では、コモン電圧モニタ端子及びコモン電圧供給端子を固定せずに、１Ｈ内において適宜に切換選択するようにしたので、従来より適切にコモン電極の電位をモニタできると共にコモン電極の場所による電位が平均化され、それだけクロストークの改善を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の実施例を示す図で、ＡはＡＬＣＤのブロック図、ＢはＡの動作モードを示す図。
【図２】請求項２の実施例を示す図で、ＡはＡＬＣＤのブロック図、ＢはＡの動作モードを示す図。
【図３】図２においてｎ＝４とした場合の実施例を示す図、ＡはＡＬＣＤのブロック図、ＢはＡの動作モードを示す図。
【図４】図３の要部の動作波形図。
【図５】Ａ及びＢはそれぞれ、図３においてスイッチ回路１１，１２を動作させずにＴ３をモニタ端子、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ４をコモン電圧供給端子に固定した場合のコモン電圧ＶＣｏ及びモニタ電圧ＶＣｆの波形図、Ｃ及びＤはそれぞれ、図４Ｂ，ＣのＶＣｏ及びＶＣｆを拡大して示した波形図。
【図６】ＴＦＴ・アクティブマトリクス型のＬＣＤパネルの電気的な構成を示す図。
【図７】図８の要部の動作波形図。
【図８】従来のコモン電極駆動回路をＬＣＤパネルと共に示す回路図。
【図９】Ａは図８の回路を簡素化して表わした等価回路図、Ｂは図８のコモン電極の電圧をモニタした電圧ＶＣｆの波形図。

Claims

コモン電極にコモン電圧を供給したり、コモン電極の電圧をモニタしたりするために第１乃至第ｎ（ｎ≧２）端子を設けたＬＣＤパネルと、コモン電極駆動回路とを備えたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）・アクティブマトリクス型の液晶表示装置であって、
前記コモン電極駆動回路は、
反転入力端子に入力された前記第１乃至第ｎ端子の内の所定の端子の電圧と非反転入力端子に入力されたコモン基準電圧との差電圧を増幅して前記第１乃至第ｎ端子の内の他の所定の端子に供給する差動増幅器と、
各水平走査時間（１Ｈ）において前記第１乃至第ｎ端子を順にＨ／ｎ時間ずつ切替選択して前記反転入力端子に接続するコモン電圧モニタ用のモニタスイッチ回路と、
そのモニタスイッチ回路で選択された１つの端子を第ｉ（ｉ＝１〜ｎ）端子とするとき、前記モニタスイッチ回路と連動して前記第ｉ端子を除く第１乃至第ｎ端子を選択して前記差動増幅器の出力端子に接続する出力スイッチ回路と、
前記モニタスイッチ回路及び出力スイッチ回路の動作を制御する制御回路とを具備することを特徴とする液晶表示装置。
コモン電極にコモン電圧を供給したり、コモン電極の電圧をモニタしたりするために第１乃至第ｎ（ｎ≧３）端子を設けたＬＣＤパネルと、コモン電極駆動回路とを備えたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）・アクティブマトリクス型の液晶表示装置であって、
前記コモン電極駆動回路は、
反転入力端子に入力された前記第１乃至第ｎ端子の内の所定の端子の電圧と非反転入力端子に入力されたコモン基準電圧との差電圧を増幅して前記第１乃至第ｎ端子の内の他の所定の端子に供給する差動増幅器と、
各水平走査時間（１Ｈ）において前記第１乃至第ｎ端子を順にＨ／ｎ時間ずつ切替選択して前記反転入力端子に接続するコモン電圧モニタ用のモニタスイッチ回路と、
そのモニタスイッチ回路で選択された１つの端子を第ｉ（ｉ＝１〜ｎ）端子とするとき、前記モニタスイッチ回路と連動して前記第ｉ端子及び第ｉ＋１端子（ｉ＝ｎのときは第１端子）を除く第１乃至第ｎ端子を選択して前記差動増幅器の出力端子に接続する出力スイッチ回路と、
前記モニタスイッチ回路及び出力スイッチ回路の動作を制御する制御回路とを具備することを特徴とする液晶表示装置。