JPH0335218A - 液晶表示装置の駆動方法 - 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 本発明は、表示素子に薄膜トランジスタ（以下ＴＰＴと
略す）を設け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ものである。

従来の技術 液晶表示デバイスは低消費電力、ポータビリティの点に
おいてＣＲＴにかわる次世代デイスプレィとして大きく
期待されている。さらにＯＡ化が進む中で表示画面の大
面積化、高精細度化が進んでいる。それに伴いフントラ
ストの向上が必要となり、液晶を電極でサンドイッチし
ただけの構造である単純マトリックス方式から各々の画
素にＴＰＴ等のスイッチング素子を付加したアクティブ
マトリックス方式のものが商品化されている。この液晶
表示デバイスによりテレビ受像を行う場合についてのべ
る。

Ｍ　４　図（ａ）（ｂ）を用いて従来のアクティブマト
リックス型液晶表示パネルの駆動方法について説明する
。

第４図（ａ）において、テレビ信号はラインＡ１、ＡＰ
・・Ａ＠に加えられも　このラインには走査ラインＢ１
、ＢＰ・・Ｂ−との交点にあるＴＰＴ５１のソース（あ
るいはドレイン）が接続されていも　さらに走査ライン
Ｂ１、ＢＰ・・Ｂ−にはＴＰＴ５１のゲート電極が接続
されてい＆　　ＴＰＴ５１のドレイン（ソース）電極は
液晶セルを通して対向電極Ｔに通じていも　走査ライン
ＢＴ、ＢＰ・・Ｂ−を介して、第４図（ｂ）に示すよう
に　駆動パルスΦ１、Φ２・・・Φ−が順次ゲート電極
に印加されてＴＰＴ５１がオン状態となり、ソース電極
を通じてそれぞれの画素電極にテレビ信号が書き込まれ
も　この状態は次のフィールドで走査パルスがＴＰＴ５
１のゲート電極に印加されるまで保持されも　このよう
にしてテレビ画像の表示が行われも一般に液晶で表示を
行う場合、液晶セルの信頼性確保のために交流駆動を行
なわねばならなへ１液晶セルにＤＣ電圧が印加された場
合、液晶の電圧−透過率曲線が変化するために　表示品
位の劣化を起こも　これを避けるために１フイールド毎
に画素信号の極性を反転させることが必要となも第５図
４＆　　１画素単位における液晶セルの等倍回路であ７
ｈ　　Ｃｔｃは液晶の容ｔＣＳはドレインでの電荷を保
持するための容量であん　この蓄積容量により、液晶セ
ルに印加された電圧が次の書き込みまでの間保持するは
たらきがあも　蓄積容量の一方の電極としては第５図に
示したように独立して設けられる他に　第６図のように
　前段のゲートパスラインとの間で作られる場合がある
（特開昭８１−１５１５１６号公報　特開昭６２−１０
６１９号公報　特開昭６２−１３４６２８号公報）。

一般にこれらの容量の他に液晶セルにはＴＰＴ５１やパ
スラインのクロス部分での寄生容量が存在すも　これら
の寄生容量としては第５図に示したようなゲートライン
とソースラインとのクロス容量Ｃ翼、ＴＰＴ５１部での
ゲートとソースのオーバーラツプ容量Ｃａｍ、ＴＰＴ５
１部でのゲートとドレインとのオーバーラツプ部での容
量Ｃ１１４、ソー入　ドレイン間の容量Ｃ・−などであ
んこの中で特に影響の大きいものとしてはＣａｔ等の影
響よりゲート電圧がオン状態からオフ状態に変化する場
合にドレインの電位も変化し正　負の状態で等しくなら
ないことが挙げられも　このままの状態で駆動を行なっ
た場合、先に述べたように液晶セルにＤＣ電圧が印加さ
れてしまう。

この状態を第７図（ａ）（ｂ）を用いて説明すも　ゲー
ト電圧がオンの状態で画素電極はソースと同電位まで充
電される（第７図（ａ））。次にゲート電圧がオフにな
った時点で画素の電位は低下する（ｊＩ７図（ｂ））。

これは突き抜は電圧ΔＶと呼ばれその大きさｉＬＶｇを
走査信号とすると次式で表されも これを避けるために従来１上　液晶の対向電極の電位の
平均をこの電圧の変異分ΔＶだけ変化させて液晶にＤＣ
ｔ分が印加されないようにしていた（特開昭６２−２５
７３１号公報）。

また液晶には誘電率異方性が存在しこれにより表示装置
内に発生するＤＣ電圧成分は上述の方法では防ぐことが
できな鶏　この対策としては画像信号を奇、偶フェーズ
に於て極性反転基準電圧に対する振幅を変えてやる（特
開昭６２−１１８２９号公報）などがあも 発明が解決しようとする課題 前述のごとく対向電極の電位を調整することによって画
素電極と対向電極間にかかるＤＣ成分は除くことが可能
であるバ　ソース電極と画素電極間には常にＤＣ成分が
かかることになん従ってソー入　ドレイン間に存在する
液晶がこのＤＣ電圧により影響を受は表示品位が劣化す
る問題が生じも　たとえば静止画を長時間表示させた場
合、パターンが画面に焼き付いてしまう等の問題があり
ん 課題を解決するための手段 上記の問題の解決法として、蓄積容量が前段のゲート電
極の一部で形成されるＴＰＴの走査電極にＴＰＴをオン
する為の走査信号以外に変調信号を印加すると共に偶数
番目と奇数番目の走査電極で前記変調信号の大きさを変
化させ、さらに奇フイールド、偶フィールドでこの関係
を逆転させることを特徴とするものであム 作　　　用 上記構成により、画像信号を伝えるソース電鳳画素電楓
　対向電極の電圧の平均を等しくすることが可能となり
、液晶パネル内部でのいずれの部分においてもＤＣ電圧
が時間平均として印加されることがないために　前述の
表示品質の劣化やパターンの焼付けがない高信頼化　高
画質の液晶表示パネルを得ることができるものであも以
下にこの駆動方法の理論的な背景を、第１図（ａ）〜（
ｆ）を用いて説明すも 第１図（ａ）に（Ｎ−１）番目の走査信号配線に与えら
れる信号を、第１図（ｂ）にＮ番目のゲートに与えられ
る信号をそれぞれ示す。走査信号配線にはＴＰＴをオン
するための走査信号電圧Ｖｇの他に　次の水平走査期間
（ＩＨ）の間にＶｇｅなる変調信号が印加されていも　
このＶｇｅは偶数番目の走査電極と奇数番目の走査電極
でＶｇ＝０を中心として、それぞれの変調の方向および
その振幅が図に示すように異なっている。Ｖｇ＝Ｏに対
して正方向にあるものをｖｇｅ″、負方向にあるものを
Ｖｇｅ−とする。さらに奇フィールド、偶フィールドで
この関係は逆転する。

対向電極に与えられる電圧は一定であり、その電位は画
像信号電圧の平均値と等しく取る（第１図（Ｃ））。画
像信号電圧の変化を第１図（ｄ）に、画素電極での電圧
の変化を第１図（ｅ）（ｆ）に各々示す。

いまあるフィールドでのｎ番目の走査電極に接続されて
いるＴＰＴの画素電極での容量結合による電位変化ΔＶ
＊は、次式で表される。

・・・　１式 ％式％） 次のフィールドでのｎ番目の走査電極に接続されている
ＴＰＴの画素電極での容量結合による電位変化ΔＶ＊は
、次式で表される。

Ｃｇｄ　　　　　　　　　　Ｃｓ ・・・　２式 従って奇フィールド、偶フィールドでのそれぞれの電位
変化をゼロにするためには１式および２式をそれぞれゼ
ロとおくことによって以下のように求められる。

とすればよい。

第１図（ｄ）において画像信号としてＶｓｉｇ（ｈ）及
びＶｓｉｇ（１）が印加された場合の各々の画素電極の
変化を同図（ｅ）（ｆ）にそれぞれ示している。

Ｖｇｅ−及びＶｇｅ◆の値を式３．４に合わすことによ
り、寄生容量による画素電位の変化をゼロとすることが
できる。同図（ｅ）（ｆ）においてＶａ（奇フィールド
）、ｖａ′　（偶フィールド）とも画像信号電圧は変化
を受けないことが分かる。更に式３、４はともにＣＬＣ
を含まな賎　これは上述のＶｇｅ”、Ｖｇｅ−の設定は
液晶容量に無関係に設定され　以後液晶による誘電率異
方性の影響は消失すん 実施例 実施例１ 上述の計算式により求めた駆動電圧で液晶パネルを駆動
し？、　　この装置に用いた上記の容量　電圧パラメー
タの概略値を掲げも Ｃ，ｓ＝０．６３ｐＦ、Ｃｇｄ＝０．０６ｐＦＣＬＣ＝
０．２　ｐＦ、　　　Ｖｇ＝２０Ｖ上記パラメータを考
慮した場合３式および４式よりＶｇｅ−およびＶｇ　ｅ
”はそれぞれＶｇｅ−＝−１，９Ｖ、　　Ｖｇｅ”＝１
．９Ｖとなん 本実施例では信号電圧の振幅Ｖｓｉｇｐｐを６Ｖ程度で
、黒から白までの表示を行うことが可能でありｔ４　　
さらに対向電極と画像信号電極との間でＤＣ電圧差をゼ
ロにしている状態型　１０００時間以上の６０℃での動
作信頼性試験においてもその表示特性に変化はみられな
かっ１．　　また数時間以上静止画を表示させたの板　
パターンを変化させても先の静止画パターンが残るいわ
ゆる画像の焼付は現象も観察されなかった 実施例２ 実施例１では画像信号の極性が１フイールドでのあいだ
で変化しなかった戟　実施例２では走査ライン１本毎に
画像信号の極性を変化させ丸　本実施例において第２図
（ａ）に（Ｎ−１）番目の走査信号配線に与えられる信
号を、同図（ｂ）にＮ番目のゲートに与えられる信号を
示す。対向電圧を同図（ｃ）　ｊＱ　　画像信号電極の
電圧変化を同図（ｄ）に　ドレインＡ点での電圧の変化
を同図（ｅ）（ｆ）にそれぞれ示ｔｏ　　Ｖ　ｇ　ｅ−
１Ｖｇｅ”の設定はすべて実施例１と同様であも 本実施例により、実施例１では防ぐことのできなＩ、Ｘ
、パネルの上部と下部でＴＰＴのオフ時での抵抗の差あ
るいはソー入　ドレイン間の容量を介して次のフィール
ドでの逆極性の電圧が絵素電極に飛び込むことに起因す
る画面上部と下部で輝度の傾銖　いわゆるシェーディン
グ現象を解消することができも 本実施例では実施例１に比較して、画像信号をＩＨの期
間で反転させるために表示装置全体としての駆動電力は
増加するバ　実施例１での高信頼法　焼付は効果のない
表示に加えて画面上部と下部とで輝度の傾斜がない優れ
た表示性能が得られｔら 実施例３ 実施例３は実施例２をさらに改良した駆動方法であも　
実施例２では画像を白から黒まで表示させるのに必要な
信号振幅はＶｓｉｇｐｐである場合番ご　　実施例３で
は走査電極にＶｇｅ−１Ｖｇｅ”のほかにＶｅなる振幅
を持ＳＶｇ＝０を中心としてその変調の方向がＩＨの間
隔で反転した信号が付加されており、さらに対向電極も
振幅がＶｅと等しくＩＨの間隔でＶｅと同じ位相で反転
している信号Ｖｔを加えるものであも このような駆動方法を用いると画像を黒から白まで表示
させるのに必要な振幅は前述のＶｓｉｇｐｐからＶｓ　
ｉ　ｇｐｐ−Ｖｅ／２まで減少させることができる。画
像信号の振幅を減少させることはＶｅおよびＶｔを印加
しても相補型ＭＯ８ＩＣで構成した駆動系全体としては
省電力化に結び付く。

第３図（ａ）に（Ｎ−１）番目の走査信号配線に与えら
れる信号を、同図（ｂ）にＮ番目のゲートに与えられる
信号をそれぞれ示す。対向電極の電圧の変化を同図（ｃ
）に、画像信号電極の電圧変化を同図（ｄ）画素電極で
の電圧の変化を同図（ｅ）（ｆ）にそれぞれ示す。

本実施例の場合、各フィールドにおけるｎ番目の走査電
極に接続されているＴＰＴの画素電極での容量結合によ
る電位変化ΔＶ本は、次式で表される。

ｃｔ　　　　　　　　　　ｃｔ ５式 ％式％） 次のフィールドでのｎ番目の走査電極に接続されている
ＴＰＴの画素電極での容量結合による電位変化ΔＶ＊は
、次式で表される。

ｃｔ　　　　　　　　　　ｃｔ ・・・　６式 従って奇フィールド、偶フィールドでのそれぞれの電位
変化をゼロにするためには５式および６式をそれぞれゼ
ロとおくことによって以下の、ように求められる。

Ｃｓ　　　　　　　　　　Ｃｓ ・・・　７式 ８式 本実施例に用いた上記の容量、電圧パラメータの概略値
を掲げる。

Ｃ５＝０．６３ｐＦＳ　Ｃｇｄ＝０．０６ｐＦＣＬｃ＝
０，２ｐＦ、Ｖｇ＝２０ＶＳ　Ｖｅ＝３Ｖ実施例１と同
様のパラメータを考慮した場合、７式および８式より求
められるＶｇｅ−およびＶｇｅ゛はそれぞれ Ｖｇｅ−＝５．１９　　　Ｖｇｅ’″＝１．３９Ｖとな
ａ 本実施例において画像を黒から白まで表示するのに必要
な信号の振幅はほぼ３ｖ程度となつｒ＝本実施例によれ
（ｉ　実施例２による効果に加えて信号駆動回路の出力
信号電圧を大幅に減少させた為にアナログ信号を取り扱
う同駆動回路の消費電力を減少させることができも　さ
らにカラー表示に使用する場合にはクロマ■Ｃの出力振
幅をも減少させ表示装置全体としての駆動電力の削減が
可能であａ 発明の効果 本発明により画質の救急　信頼性の向上を遠戚できその
技術的意義は大きし１

【図面の簡単な説明】 第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施例１での各電極の
電位変化を表した波形＠　第２図（ａ）〜（ｆ）は本発
明の実施例２での各電極の電位変化を表した波形は　第
３図（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施例３での各電極の電
位変化を表した波形は　第４図は液晶パネルの従来駆動
方法での駆動原理説明は　第５図および第６図は液晶パ
ネル１画素当りでの等価回路を示し　第５図は蓄積容量
の一方の電極が独立して設けられた場合の回路は　第６
図は同電極が前段のゲートパスラインとの間で作られた
場合の回路＠　第７図（ａ）及び（ｂ）は従来駆動方法
での各電極の電位変化を表した波形図である。 Ｖｇ・・・・・・走査信号　Ｖｇｅ・・・・・・変調信
号Ｖｓ　ｉｇ・・・・・・画像信残

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）画素電極には画像信号配線と走査信号配線に電気
   的に接続された薄膜トランジスタが接続され、電荷保持
   用電極が前段の走査電極の一部からなり、前記画素電極
   と対向電極の間に挟まれた液晶により表示を行なう装置
   において、前記薄膜トランジスタの走査電極に、この薄
   膜トランジスタをオンする為の走査信号以外に変調信号
   を印加すると共に偶数番目と奇数番目の走査電極で前記
   変調信号の大きさを変化させることにより、前記画素電
   極と前記画像信号配線と前記対向電極の平均の電圧を等
   しくすることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法
2. （２）画像信号配線に与えられる画像信号が走査線１本
   ごとに極性が反転していることを特徴とする請求項１記
   載の液晶表示装置の駆動方法