JPH02309318A - Ｔｆｔアクティブマトリクス液晶パネルの交流駆動装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、Ｔ　Ｆ　Ｔ　（Ｔｈｉｎ　ＦｉｌＩＩＩＴ
ｒａｎｓｉｓｔｏｒ）アクティブマトリクス液晶パネル
を交流駆動する　。

ための映像信号処理部の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図はＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネルのモジ
ュールの等価回路である。図において、１はマトリクス
状に配置された液晶セル、２は各液晶セル１と並列に接
続されている記憶用コンデンサ、３は各液晶セル１毎に
その一方の電極（ドレイン電極又は画素電極）に接続さ
れて設けられている電界効果トランジスタ（ＦＥＴ又は
ＴＦＴ）であって、これらの３つの素子にて１画素を構
成している。

４はマトリクスの各列毎にＦＥＴ３の人力電極（ソース
電極）共通に接続された複数のＸ電極、５はマトリクス
の各行毎にＦＥＴ３のゲート電極に共通接続された複数
のＸ電極である。また６はＸ電極５に順次走査パルスを
印加する走査回路、７は映像信号をサンプリングしホー
ルドすることにより１水平走査線分の映像信号をＸ電極
と同数の並列の映像信号に変換し、Ｘ電極４に印加する
直並列変換回路、１２は液晶をドライブするために増幅
、交流化された前記映像信号を直並列変換回路７へ供給
するための交流化映像信号入力端子である。８は全ての
液晶セルｌの他方の電極に共通接続された共通電極であ
る。

また、第５図は前記ＴＦＴアクティブマトリクスパネル
モジュールの交流化映像信号入力端子１２へ所定の信号
Ｓを供給するための従来の映像信号処理回路のブロック
図である。図において、映像信号入力端子１３に到来し
た映像信号■１は階調補正回路１４を経る事により■。

なる信号に変換され、この信号■。が交流化回路１５を
経る事によりＳなる信号に変換され、この信号Ｓは交流
化映像信号入力端子１２を経て第４図のＴ　Ｐ　Ｔアク
ティブマトリクス液晶パネルモジュールの直並列変換回
路７に加えられる。

次に第４図のＴＦＴアクティブマトリクスパネルモジュ
ールを駆動する方法について説明する。

今Ｙ電極の１行目の電極をＹ、とすると、Ｙ電極５の各
電極、例えばＹ１〜Ｙ４の電極には第６図のＹ　Ｉ””
　Ｙ　ａのようなタイミングの波形信号が走査回路６に
より印加されている。この走査パルスがＦＥＴ３のゲー
トに加わるとその選択された行の総てのＦＥＴ３はオン
状態となり、Ｘ電極４から並列映像信号に応じた電荷が
ＦＥＴ３を介して記憶用コンデンサ２に充電される。そ
してＦＥＴ３がオフ状態になっても次に書込まれるまで
の１フレームの期間、記憶用コンデンサ２に蓄えられた
電荷により液晶に映像信号に対応した電圧が印加され続
けるため各液晶セルの透過光が映像信号により制御され
表示できることになる。

なお液晶に同極性の電荷を印加し続けると寿命が短くな
るという問題があるため、液晶に印加する電圧の極性が
逆になっても同じ光透過特性を有していることを利用し
て第６図のＳ（■グレイスケールの場合）のように基準
電位■６に対して画素電極の電位をフレーム周期でその
極性を反転するようにしている。このため、第５図の映
像信号処理部の交流化回路１５は第７図に示すような特
性になっている。すなわち、入力信号■。に対し、出力
信号Ｓが■。±（ｄ＋ｂＶｏ）のように、正橿性時と負
橿性時とでドライブ信号が基準電位■。

を中心として対称となっている。

ここで、第６図のＳの信号波形と同時に第４図の共通電
極８に印加する共通電極電位ｖｃｏｓのレベルを示す。

本来、ＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネルモジュー
ルの等価回路が第４図に示す通りであれば、■、。、と
■１とは一致するものである。しかし、現実には液晶パ
ネル部の等価回路が種々の要因でより複雑になっており
、この影響により第６図に示すようにΔ■、なる差をと
らなければならなくなっている。この理由を第８図。

第９図を用いて説明する。

第８図は実際に近いＴＦＴアクティブマトリクス液晶パ
ネルの１画素の等価回路である。ＦＥＴ３及び容量が０
１の記憶用コンデンサ２、共通電極８は従来例と同様で
あり、ＦＥＴ３のソースおよびゲートは第４図のＸ電極
４およびＹ電極５にそれぞれ接続されている。またＣｔ
、９およびＲ１，（１０はそれぞれ第４図の液晶セルｌ
の等価回路の容量分と抵抗分に相当している。更に、Ｃ
ｇａｌｌはゲートとドレインとの重なりにより生じる、
ゲート・ドレインカップリング容量である。

第９図は第８図の等価回路に基づく動特性を説明する図
であり、画素（ドレイン）電圧の実時間の波形を示して
いる。まず、ゲート選択期間（ゲートがオンの期間）、
正極性側、負掻性側共に、ソース電圧に応じた電位にＣ
，２およびＣＬｃ９が充電される。次にゲートがオフに
なった瞬間、ゲートパルスの振幅■９がＣ，２およびＣ
，ｃ９の並列容量と０□１１により分圧される分、即ち
、たけ電位が図示のようにシフトする。そして、ゲート
がオフとなるほぼ１フレームの期間、Ｒ，ｃｌｏにより
放電され、Δ■３たけ電位が低下し、上記のサイクルが
繰返されることになる。従って、液晶を理想的に近い状
態で交流駆動するには、第９図の画素（ドレイン）電圧
の実時間波形のほぼセンターに共通電極８の電位をもっ
てくる必要があり、このため、図示のように実際の共通
電極電位Ｖ　Ｃｏｎを交流化を行なう際の基準電位■。

より上記Ｃ１４による降下分ΔｖｇｄおよびＲｔｃによ
る降下分Δｖｌｌを考慮した分Δｖｃだけ低めに設定し
ている。

最後に、ｅｔｃの特性について説明しておく。現在、液
晶を用いたデバイスの表示原理は、概ねその電気、光学
的な異方性に基づいている。即ち、液晶はその分子自体
、誘電率異方性を有しており、電気的にその並びをコン
トロールできる。その結果、誘電体中の光の伝播のし方
も変化し、光学的に光を変調できる事となり、表示デバ
イスとして利用できる事となる。従って、階調を表現す
る際、その印加電圧により、液晶の並びをコントロール
するということは、液晶の誘電率も変化していることに
なり、故に表示する階調に応じて、上記Ｃ目の容量が変
化することになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネルの交流駆
動装置は以上のように構成されており、液晶の容量分Ｃ
ｔ。が画素（ドレイン）！圧のシフトに影響を与え、こ
の容量ＣＬｃが階調により変化するため、結果的には階
調により交流化の基準レベル（交流信号のＤＣ分）がず
れ、液晶にＤＣ分がかかることになり、残像やフリッカ
が増大したり、液晶の寿命が短くなる等の問題点があっ
た。

また上記ＤＣ分を信号処理で補正するにも、回路が複雑
となるという問題点があった。

この発明は、上記のような従来のものの問題点を解消す
るためになされたもので、簡単な回路で、階調による交
流化基準レベルを制御して、残像やフリッカを低減でき
、液晶の寿命を延ばすことができるＴＦＴアクティブマ
トリクス液晶パネルの交流駆動装置を得ることを目的と
する。

Ｃ課題を解決するための手段〕 この発明に係るＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネル
の交流駆動装置は、階調に依存する範囲のドライブ電圧
信号に対し、黒ピーク時あるいは白ピーク時のゲートパ
ルスのドレイン（画素）電極へのもれこみによる画素電
位の降下分の絶対値の大きい方をｆ、液晶を理想交流駆
動した際の黒ピーク時のドライブ電位と共通電極電位の
差の絶対値と白ピーク時のドライブ電位と共通電極電位
の差の絶対値との差の絶対値をｅとするとき、正極性側
と負極性側のダイナミックレンジの比が、（ｅ−ｆ）／
　（ｅｔｃ）となるように交流駆動するようにしたもの
である。

〔作用〕

この発明においては、階調に依存する範囲のドライブ電
圧信号に対し、上記の如く正極性側と負極性側のダイナ
ミックレンジの比を（ｅｉ）／（ｅ＋ｆ）となるように
交流駆動することは、簡単な信号処理で、階調により交
流化の基準レベルを制御したことに相当するので、簡単
な信号処理回路で理想に近い交流駆動を行なう事ができ
、残像やフリッカを低減して、液晶の寿命を延ばすこと
ができる。

［実施例〕 以下、この発明の実施例を図について説明する。

但し、ＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネルモジュー
ル部は、第４図の従来例と同様であるので、省略する。

第１図は、本発明の一実施例によるＴＦＴアクティブマ
トリクス液晶パネルの交流駆動装置を示し、これは、従
来の映像信号回路の交流化等の機能に加え、階調による
交流化基準レベルのずれを信号処理的に補正する機能も
持たせたものである。

図において、映像信号入力端子に１３に到来した映像信
号■１は階調補正回路１４により■。なる信号に変換さ
れ、ゲイン調整回路１６と交流化回路１５にそれぞれ加
えられる。交流化信号１５の出力Ｓとゲイン調整回路１
６の出力−ａＶｏは加算回路１７により加算され、その
出力信号Ｓｃは交流化映像信号入力端子１２に供給され
る。

なお、説明の都合上上記第１図の交流化回路１５は第７
図の従来例と同様の特性を持つものと仮定しているが、
このブロックの特性を工夫することにより、第１図と同
様の機能を持つ映像信号処理回路を、第２図に示す構成
で実現できる。第２図において、映像信号入力端子１３
に到来した映像信号■１は、階調補正回路１４により■
。なる信号に変換され、非線形交流化回路１８に加えら
れ、その出力信号Ｓｃは、交流化映像信号入力端子１２
へ供給される。

次に動作について説明する。但し、ＴＦＴアクティブマ
トリックス液晶パネル部の動作については、その動特性
も含め、従来例と同様であるので省略する。

まず、第１図において、映像信号入力端子１３に到来し
た映像信号が階調補正回路１４により補正されて■。な
る信号に変換され、この信号が交流化回路１５によりＳ
なる信号に交流化される。

ここまでの部分は従来と同様である。また、この交流化
回路１４の特性も第７図の従来例と同様のものを仮定し
ており、信号についても、Ｓ＝Ｖ、＋　（ｄ＋ｂＶｏ　
）　　　　　　　＝・（１）となり、これは従来例と同
様である。

ここで、ゲイン調整回路１６は第１０図に示すように、
オペアンプ１６ａと可変抵抗Ｒ１，抵抗Ｒ２により構成
され、抵抗Ｒ１を調整することにより■。を−ａＶ。と
なるようゲイン調整している。

そしてこの信号を加算回路１７により加算することによ
り出力信号Ｓｃが得られるが、この信号を加算回路１７
により加算しているのは、既に述べたように、階調によ
りゲートパルスの影響によるドレイン（画素）電極電位
の降下分が異なることを補償するため、信号処理的な手
段であらかじめ交流化の基準レベル（ＤＣ分）を階調に
比例させて制御しておくことで、階調によりゲートパル
スの影響による画素電極電位の降下分に差が生じても、
ＤＣ的な偏りが生じないようにするためである。従って
、第１図の出力信号Ｓｃは次式のようになる。

５ｃ＝Ｖ、−ａＶ、±（ｄ　＋　ｂ　ｖｏ　）　　−（
２）ここで、ａは階調により、ゲートパルスの影響によ
る画素電極の電位の降下分の変動を吸収するように定め
られた値であり、今、黒ピーク時あるいは白ピーク時の
ゲートパルスのドレイン（画素）電極へのもれこみによ
る画素電位の降下分の絶対値の大きい方をｆとしておく
。従って、ｆ−ｍａ　ｘ　（ｌ　ａＶ。（黒）ｌ、　　
１ａＶｏ　　（白）１）　　　　　　　　　　　　　　
　　・・・（３）ａＶ。（黒）−Δ■、４（黒） ＝ｖｓ　・Ｃ＊ａ／　（Ｃｍ　十Ｃｓ４＋ＣＩｃ（黒）
）　　　　　　　　　　　　　・・・（４）ａＶ。（白
）−Δ■、４（白） −Ｖ＊　・ｃａｔ／　（Ｃ，＋ｃ、、ｔ＋ＣＬｃ（白）
）　　　　　　　　　　　　　　・・・（５）となる、
但し、「（黒）Ｊ、’（白）」を付したものはそれぞれ
黒ピーク時および白ピーク時の値を示す。

また、液晶を理想交流駆動した際の黒ピーク時のドライ
ブ電位と共通電極電位との差の絶対値と白ピーク時のド
ライブ電位と共通電極電位との差の絶対値との差の絶対
値をｅとする。即ち、ｅ　＝　Ｉ　ｂ　Ｖｏ　　ｌ　　
　　　　　　　　　　−（６）とする。

ここで、（２）式を変形すると、 Ｓｃ””’Ｖｃ±（ｄ＋（ｂ−ａ）Ｖ。）＝ＶＣ±（ｄ
十（ｅ−ｒ　）　ｌ　　　　□”（７）となる。即ち、
第３図に示したように、階調に依存する範囲のドライブ
電圧信号に対し、正極性側と負極性側のダイナミックレ
ンジの比が（ｅ−ｆ）／（ｅ＋ｆ）のような特性を有す
る非線形交流化回路１８を用いれば、第１図の機能を第
２図の構成で代用できることになる。

そしてこの非線形交流化回路は例えば第１２図のように
、本来の交流化回路１５にオペアンプ１８ｂ、ダイオー
ド１８ｃおよび抵抗Ｒ２，Ｒ３゜Ｒ４からなる非線形増
幅回路１８ａを付加して構成できるものであり、この非
線形増幅回路１８ａの人力信号が正極性の場合（交流化
基準信号より高い場合）、その増幅率はダイオード１８
ｃがオフするために−Ｒ２／Ｒ４となり、入力信号が負
極性の場合（交流化基準信号より低い場合）、その増幅
率はダイオード１８ｃがオンするために−（Ｒ２）／Ｒ
３）／Ｒ４（但しＲ２／／Ｒ３＝（Ｒ２・Ｒ３）／（Ｒ
２＋Ｒ３）である）となる。故に、第１１図の信号Ｓを
この非線形増幅回路１８ａに供給することにより同図に
示すようなプロセスで出力信号ＳＣが得られることとな
る。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るＴＦＴアクティブマトリ
クス液晶パネルの交流駆動装置によれば、簡単な回路で
、階調による交流化の基準レベルを信号処理で補正し、
理想に近い状態で液晶を交流駆動する方式としたので、
コンパクトで容易、ひいては安価な回路で、フリッカや
残像が少なく、液晶の寿命を延ばすこともできるものが
得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるＴＦＴアクティブマ
トリクス液晶パネルの交流駆動装置の概念を説明する映
像信号処理部のブロック図、第２図はこの発明の一実施
例によるＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネルの交流
駆動装置を簡易に実現した映像信号処理部のブロック図
、第３図は第２図の非線形交流化回路の特性を説明する
図、第４図はＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネルモ
ジュールの構成図、第５図は従来の交流駆動方式を説明
する映像信号処理部のブロック図、第６図は第４図のＴ
ＦＴアクティブマトリクス液晶パネルモジュールの駆動
の様子を説明する図、第７図は第５図の交流化回路の特
性を説明する図、第８図は第４図のＴＦＴアクティブマ
トリクス液晶パネルの１画素の詳細な等価回路を示す図
、第９図は第８図の１画素の動特性を説明する図、第１
０図は第１図のゲイン調整回路の内部構成を示す図、第
１１図は第２図の非線形交流化回路の内部構成を示す図
、第１２図は第１１図の動作を示す波形図である。 図において、１は液晶セル、２は記憶用コンデンサ、３
はＦＥＴ、４はＸ電極、５はＸ電極、６は走査回路、７
は直並列変換回路、８は共通電極、９は液晶の０分、１
０は液晶のＲ分、１１はゲート・ドレインカップリング
容量、工２は交流化映像信号入力端子、１３は映像信号
入力端子、１４は階調補正回路、１５は交流化回路、１
６はゲイン調整回路、１７は加算回路、１８は非線形交
流化回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネルの交流駆
   動を行う装置において、 黒ピーク時あるいは白ピーク時のゲートパルスのドレイ
   ン（画素）電極へのもれこみによる画素電位の降下分の
   絶対値の大きい方をｆ、 液晶を理想交流駆動した際の黒ピーク時のドライブ電位
   と共通電極電位の差の絶対値と白ピーク時のドライブ電
   位と共通電極電位の差の絶対値との差の絶対値をｅとし
   た時、 階調に依存する範囲のドライブ電圧信号に対する正極性
   側と負極性側のダイナミックレンジの比が、（ｅ−ｆ）
   ／（ｅ＋ｆ）となるように交流駆動する駆動手段を備え
   たことを特徴とするＴＦＴアクティブマトリクス液晶パ
   ネルの交流駆動装置。