JPH02129618A - アクティブマトリクス形液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
成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）の画素への突き扱は電圧の大
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、人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ククシ、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、−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汰は
電圧が変わるので、走査電極の端から端まで歪みのない
−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１ｎ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Ｉ　Ｃｌ０ａ　、　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Ｉ　Ｃｌ０ａ　、　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Ｉ　Ｃｌ０ａ　、　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ニ出カーする。コ
ノ駆１ｊＪ　Ｉ　Ｃｌ０ａ　、　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＠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＠５１ａ　、　５１ｂは、選択信号発生回路２１
ａ。

２１ｂにより生成され、方形波と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Ｉ　Ｃｌ
０ａ　、　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１
２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Ｉ　Ｃｌ０ａ　、　１０ｂのバス・ライン１２．１
３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Ｉ　Ｃｌ０ａ　、　１０ｂの特徴
となる。なお、駆動Ｉ　Ｃｌ０ａ　、　１０ｂのアナロ
グ・スイッチ１４群のオン抵抗が駆動１Ｇ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　、　５１ｂの波形は滑らかに変化
させ、かつ、駆動Ｉ　Ｃｌ０ａ　、　１０ｂのアナログ
スイッチ１４で切り出したときの出力６０ａ　、　６０
ｂ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Ｉ　Ｃｌ０ａ　、　１０ｂに供給す
るシフトクロック５４ａ　、　５４ｂを鈍らせたものを
使用し、また左右の駆動Ｉ　Ｃｌ０ａ　、　１０ｂに１
８０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１ｌＪＩ！
ｌするものである。第２図は電界効果トランジスタ７０
ａ　、　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、ｎ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に置ぎ変えたものである。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。−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
位を撮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１辰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か得られる
。

【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。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　竹　花　喜久男 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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。
2. （２）前記選択信号を発生するための手段が複数の走査
   電極に対して共通に用いられ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。