JPH04309926A - 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］

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は液晶表示装置に関する
。

【０００２】

【従来の技術】周知のごとく、液晶表示装置は、（イ）
消費電力が少ない。 （ロ）携帯に便である等の長所をもつため、電卓や時計
の文字表示等に利用されている。さらに最近は、ＯＡ化
、つまり事務機械のオートメーション化が進み、ＯＡ機
器を高密度デバイスとしてより一層高性能にした液晶表
示装置が求められ、画素毎にスイッチング用の薄膜トラ
ンジスタ（以下「ＴＦＴ」と略称する）を備えた液晶表
示装置（以下ＴＦＴ・ＬＣＤ」と略称する）が開発され
、製品化されている。

【０００３】ＴＦＴ・ＬＣＤは図７に示すごとく、マト
リクスアレイ状に配列した画素Ｐ１１，Ｐ１２，……；
Ｐ２１，Ｐ２２，……；…Ｐｎｍ…をそれぞれ信号線Ｘ
および走査線Ｙで結んでおき、信号電極駆動回路１及び
走査電極駆動回路２を介して、例えばＸ軸上ｍ番目、Ｙ
軸上ｎ番目の交点の画素Ｐｎｍをスイッチオンして画素
Ｐｎｍの表示信号を取り出すように構成したものである
。このＴＦＴ・ＬＣＤの各画素は図８に示すごとく液晶
ドット３ｎｍと例えばＴＦＴなどのスイッチング素子４
ｎｍとから構成されており、スイッチング素子４ｎｍは
通常、アモルファスシリコン、ポリシリコン、シリコン
サルファ等のＴＦＴで構成されている。

【０００４】また、ＴＦＴ・ＬＣＤの駆動は走査電極駆
動回路２から走査線Ｙを介して液晶ドット３ｎｍに走査
パルスを送ると共に、表示パターンに応じて信号電極駆
動回路１から信号線Ｘを通して信号電圧パルスを加える
ことにより行われる。そして走査線Ｙｎ　から送られる
電極によりＴＦＴ４ｎｍが「オン」になると、コンデン
サ５ｎｍに信号電圧がチャージされ、ＴＦＴ４ｎｍがオ
フされると、次にオンするまでコンデンサ５ｎｍにチャ
ージされた信号電圧は保持され、液晶ドット３ｎｍに印
加される。

【０００５】次に、図９に示すように信号線Ｘ１　，Ｘ
２　，…，Ｙｍ　，…と走査線Ｙ１　，Ｙ２，……，Ｙ
ｎ　　…の交点にそれぞれ、ＴＦＴ４１１，４１２，…
…，４１ｍ；４２１，４２２，……；４ｎ１，４ｎ２，
…，４ｎｍ…を配置し、ＴＦＴ４１１，４１２，…；４
２１；４２２，…；…；４ｎ１，４ｎ２，…にはそれぞ
れコンデンサ５１１，５１２，……；５２１，５２２，
…；５ｍ１，５ｍ２，…と液晶ドット３１１，３１２，
…；３２１，３２２，…；３ｍ１，３ｍ２，…を接続し
、さらに各コンデンサ５１１，５１２，……；液晶ドッ
ト３１１，３１２，…３２１，３２２，…の一端を共通
電位６に接続してＴＦＴ・ＬＣＤを構成したＴＦＴ・Ｌ
ＣＤの駆動する方法について説明する。

【０００６】図９に示す構成のＴＦＴ・ＬＣＤを駆動す
るときは、信号線Ｘ（Ｘ１　，Ｘ２　，…，Ｘｍ　…）
に図１０（ａ）に示すごとき時間ｔ対電圧特性をもつ波
形パルスの電圧Ｖａｍを信号として入力する一方、走査
電極駆動回路２から走査線（Ｙ１　，Ｙ２　，…，Ｙｎ
　…）へ図９（ｂ）に示すパルス波形のゲート電圧Ｖｇ
ｎを送り、交点の液晶ドットにフィールド毎に選択され
たドレーン電圧ＶＤ　（図９（ｃ））を与えるものであ
る。このとき、「オン電流」Ｉｏ　は 　　　　Ｉｏ　＝Ｃｏｘ・μ（Ｗ／Ｌ）（ＶＤ　−ＶＳ
Ｎ）　　　　　　　　｛Ｖｇｎ−Ｖｔｈ−（ＶＤ　＋Ｖ
ｓｍ）／２｝　　　　　　　　　　　　…（１）で表わ
せる。ここで、Ｃｏｘはゲート絶縁膜容量、μは易動度
、Ｖｔｈはしきい値電圧、ＷはＴＦＴのチャネル幅、Ｌ
はチャネル長である。

【０００７】式１から明らかなごとく、Ｖｓｎが正電圧
の場合「オン電流」は不足し、図１０（ｃ）に示すよう
に正負電圧駆動時に非対称を示し、フリッカが生ずる可
能性がある。

【０００８】これは、液晶ドット３ｎｍが、駆動電圧の
実効値で反応するため、Ｖｃｏｍ　６で折り返した電圧
がフィールド毎に異なるために、液晶の透過率、換言す
れば輝度がフィールド毎に変化することに起因している
。

【０００９】さらに、画素電位は、図７に示す一画素の
等価回路から明らかなように、ゲート電圧Ｖｇｍが「オ
フ」になる瞬間に、ゲート−ドレイン間の寄生容量Ｃｇ
ｄを通して液晶ドットへ漏れ、ΔＶｐ　、すなわち　　
　　ΔＶｐ　＝Ｃｇｄ／Ｃｄｓ＋Ｃｓ　＋ＣＬＣ＋Ｃｇ
ｄ＋Ｃｐｄ　　　　　　　　　　…（２）だけ降下する
。ただし、式２におけるＣｄｓは信号線とドレイン電極
間容量、Ｃｓ　は蓄積容量、ＣＬＳは液晶ドットの容量
、Ｃｇｄはゲート−ドレイン間真性容量、Ｃｐｄは隣接
の信号線と液晶ドット間容量、この電圧変化ΔＶｐ　は
、やはりフィールド毎の周期として表われ、フリッカと
なる。

【００１０】以上の二要因以外に、大きなフリッカを起
す要因として、ＴＦＴの「オフ電流」がある。これは、
「オフ電流」がＴＦＴのゲート−ソース間電圧（Ｖｇｓ
）に依存して変化、つまり画素電位が正の場合と負の場
合で異なるために、図１０（ｃ）に示す（ΔＶｏｆｆ　
−ΔＶｏｆｆ　）の分だけフィールドフリッカとして表
われるものである。以上を要約すると、フリッカの要因
には（ｉ）ＴＦＴの「オン電流」不足、（ｉｉ）ＴＦＴ
のゲート−ドレイン間容量によるゲート電圧の漏れ込み
、（ｉｉｉ）ＴＦＴの「オフ電流」等がある。

【００１１】以上説明したように、画素に信号を書き込
むためのスイッチング素子（ＴＦＴ）の特性が不十分な
ために、書き込みを行うときの駆動電圧の正負極性によ
り、画素の実効電圧が異なり、通常のフィールド反転駆
動を行なうと、３０Ｈｚの面フリッカが現われる。そこ
で、この面フリッカを低減するため、フレーム内で駆動
電圧の極性を反転する液晶表示装置駆動方法が提案され
ている。つまり、面フリッカをラインフリッカ、又はも
っと微小な面フリッカ（例えば画素フリッカ）に変換す
ることにより、視覚的にフリッカ量を低減しようとする
ものである。現在まで提案されているフリッカレス駆動
には図１１（ａ）、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）に示
すように、特開昭６０−１５６０９５号公報明細書に記
載されている信号線の極性を反転させる駆動方法（図１
１（ｂ））、特開昭６０−３６９８号公報明細書に記載
されている信号線と走査線の極性を反転させる駆動方法
（図１１（ｃ））及び特開昭６０−１５１６１５号公報
明細書に記載されている走査ごとに極性を反転させる駆
動方法（図１１（ａ））がある。

【００１２】図１１（ｂ）は走査毎に極性を反転するラ
イン反転方式で、フレーム内だけでなく、フレーム間で
も反転駆動することで、画素毎の交流駆動を実現してい
る。また、図１１（ｃ）は図９に示す信号線駆動ごとに
極性を反転させ、ライン反転と同様にフレーム間でも極
性を反転させて、面フリッカを信号線毎のフリッカに変
換したものである。図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示
す駆動方式で代表されるフレーム内反転方式は、フレー
ム毎の面フリッカは、各フレームで輝度がバランスして
いるために、理論上だけでなく、実際上も、視覚検知限
以下になることが実験的に確認されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、カメラの回
し撮り、いわゆるパン等のように画面に動きが生じる場
合これを目で追う動作をすると、つまりライン反転を例
にとると、上下方向に視覚が速度Ｖｅ 　　　　Ｖｅ　＝（２ｎ−１）ｌｙ　／Ｔｆ　　ただし
、ｌｙ　は垂直方向の画素ピッチ、ｎは０，１，２，…
…、Ｔｆ　はフィールド周期、で移動した場合は、丁度
、フレーム内の正負反転駆動によって生じている横スジ
の移動時間と一致するため、フレーム内の横スジが止ま
って見える。その結果、画面上に横スジがはっきり知覚
されて極めて不具合である。図１１（ｃ）の信号線反転
についても横スジが縦スジに変わっただけで基本的な違
いはほとんどないと考えられる。

【００１４】次に、この縦スジ、横スジはどのような場
合に最も知覚されやすいかを考えてみる。図１２に線が
移動している場合の視覚対弁別しきい特性の実験結果を
図１２（ａ），（ｂ）に示す。図１２の特性図からも明
らかなように、移動の速さが速い場合には、空間周波数
特性は低減−通過特性、遅い場合は３サイクル／度に最
大感度を持つ帯域通過（ｂａｎｄ−ｐａｓｓ）特性にな
っている。また止まっている時よりも若干動いている時
の方が最高感度が高いことがわかる。いずれにしても、
コントラストと空間周波数により視覚できる範囲が決ま
り、現状のＴＦＴ特性では従来のフリッカレス駆動方式
によって現われる縦すじ、横すじが知覚され易いという
問題があった。

【００１５】この発明は、従来の液晶表示装置を線順次
に走査するに際して、フレーム内の縦スジ及び横スジを
低減できると同時にフリッカのない高画質の画像を得る
液晶表示装置を提供しようとするものである。 ［発明の構成］

【００１６】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、この発明の液晶表示装置は、表示画素を液晶ドット
とスイッチング素子とＲ，Ｇ，Ｂの色信号を入力する色
フィルタで構成すると共に、当該画素を複数個互いにマ
トリクスアレイ状に配列し、各列及び各行の表示画素間
をそれぞれ、複数の信号線及び走査線を互いに直交する
ように交叉されて接続して構成される液晶表示装置にお
いて駆動素子であるアクティブ素子の接続画素が、上記
信号線毎に一走査線分ずれていることを特徴とするもの
である。

【００１７】

【作用】この発明は、駆動素子の接続画素が信号線毎に
一走査線分ずれている事により、通常の走査線毎に極性
を反転するフリッカレス駆動を行なうだけで、画素毎に
反転している様に視覚され、縦すじ、横すじが目立たな
くなる。

【００１８】

【実施例】図１に本発明の第１の実施例を示す。これは
、図より明らかな様に格子配列を想定した場合の実施例
である。まず、横方向に走っている線は画面の水平走査
のためのゲート線１０１であり、縦方向に走っているの
は、各画素の信号を入力する信号線１０２である。各画
素を駆動するＴＦＴ１０３は、信号線１本毎に同一のゲ
ート線に接続されており、１ゲート線だけを見るとジグ
ザグに駆動している事になる。

【００１９】この様な構造でフリッカレス駆動としてラ
イン反転駆動を行なった場合のフレーム内の妨害縞がど
の様に発生するかを示したのが図２である。つまり、ゲ
ートがジグザグの画素に接続されている事により、ライ
ン毎に極性反転をしているにもかかわらず、妨害縞はラ
イン毎に生ぜず、最も視覚的に目立ち難い画素毎の縞に
なる。従来、画素毎に縞を発生させようとすると、どう
してもライン毎と信号線毎の両方の極性反転駆動が必要
になる。そこで、極性反転の周波数が高く、電圧も大き
いので非常に無駄な消費電力を費していた。しかし、本
発明の様な構成にすれば、従来提案されているコモン反
転駆動法を併用する事ができ、ドット反転による高画質
化と、コモン反転による低消費電力化を両方実現する事
ができる。

【００２０】次に、この様な構成にした場合の外部の駆
動回路構成例を示したのが図３である。同一ゲート線に
信号線１本毎に上下の画素が接続されているので、上の
画素は１水平走査線分だけ遅らせて駆動しなければなら
ない。フルライン駆動として、倍速ノンインターレース
駆動を仮定すると１水平走査線分の時間は、丁度、通常
の走査期間をＨとすると１／２Ｈとなる。そこで、図３
に示す様にパネル３０１が信号線１本毎に上下のドライ
バーが駆動する様な構成であるとすると、下もしくは上
のドライバーに入力するビデオ信号を１／２Ｈ遅延させ
る事により、本発明による液晶パネルを高画質に駆動す
る事ができる。

【００２１】以上の実施例は格子配列についてであるが
、現在、液晶ＴＶの色フィルター配列の主流はデルタ配
列であり、この配列の場合についての実施例を図４に示
す。同一のゲート線４０１には信号線３本周期で、上の
画素２（又は１）下の画素１（又は２）の割合で接続さ
れている。この様な構成でライン反転フリッカレス駆動
を行なうと、フレーム内で生じる妨害縞は図５に示す様
に縦縞になる。通常の構成でライン反転を行うとフレー
ム内で横縞になるが、本発明の構成では縦縞になるとい
う事で、高解像化して水平画素数が増えてくると妨害が
見え難くなり有利になる（特願平１−２１８５４６）。

【００２２】次に、この様な構成にした場合の外部の駆
動回路構成例を図６に示す。各入力Ｒ，Ｇ，Ｂは、各々
のサンプリングクロックｆＲ　，ｆＧ　，ｆＢ　によっ
てサンプルされる。ｆＲ　，ｆＧ，ｆＢ　は、デルタ配
列に合わせて各々位相が６０°ずつずれているもので、
図６中に示した様にＤｕｔｙは５０％である。又、これ
らのクロックは、水平走査線毎に１８０°位相を変える
必要があるため、１／２Ｈ周期の切換えパルスｆ１／２
Ｈを用いて反転、非反転を切換えている。この様にｆＲ
　，ｆＢ，ｆＧ　によってサンプルされた出力は、ＲＧ
Ｂの内１つもしくは２つの信号のみ１／２Ｈ遅延され、
パネルに入力される。これは、同一ゲートに接続された
画素が１：２、もしくは２：１の割合で上下に配置して
いるために上にある画素は２／２Ｈ遅延して駆動しなけ
ればならない事によるものである。基本的に、ｆＲ　，
ｆＧ　，ｆＢ　，ｆ１／２Ｈ等のクロックは、パネルが
通常の構成においても必要であり、全体の回路規模は殆
んど変わらないで実現できる。以上、説明してきた実施
例は、白黒及びカラー表示装置どちらでも、特許請求の
範囲を逸脱しない範囲で適用できる。また、近年、投射
型液晶ＴＶも大型ＴＶの最有力候補として開発されてき
ているが、直視型、投射型どちらでも本発明は効果があ
り、適用できる。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかな様に、本発明の
構成による液晶表示装置であれば、フレーム内に生じる
縦スジ、横スジの妨害を視認し難くすると共に、低消費
電力化を容易に実現する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明で格子配列を想定した場合の実施例
を示す図

【図２】　　フレーム内の妨害縞の発生の様子を示す図

【図３】　　外部の駆動回路の構成例を示す図

【図４】
　　本発明でデルタ配列を用いた場合の実施例を示す図

【図５】　　妨害縞の発生の様子を示す図

【図６】　　
外部の駆動回路の構成例を示す図

【図７】　　ＴＦＴ・
ＬＣＤの画素配列を示す図

【図８】　　ＴＦＴ・ＬＣＤ
の一画素の構成例を示す図

【図９】　　ＴＦＴ・ＬＣＤ
の画素構成例を示す図

【図１０】　　駆動信号のタイム
チャートを表わす図

【図１１】　　従来行なわれてきた
フリッカレス駆動方法を示す図

【図１２】　　線が移動している場合の視覚対弁別しき
い特性の実験結果を示す図

【符号の説明】

１０１…ゲート線 １０２…信号線 １０３…ＴＦＴ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　表示画素を液晶セルとスイッチング素
   子と当該画素を複数個互いにマトリックスアレイ状に配
   列し、各列及び各行の表示画素間をそれぞれ複数の信号
   線及び走査線が互いにほぼ直交するように交叉されて接
   続して構成される液晶表示装置において上記同一の走査
   線によって駆動される画素が上記信号線の少なくとも１
   画素毎に上下にずれている事を特徴とする液晶表示装置
   。
2. 【請求項２】　　上記液晶表示装置は、上記信号線１本
   もしくは２本毎に同時に駆動される画像信号が１水平走
   査線分遅れている事を特徴とする請求項１記載の液晶表
   示装置。
3. 【請求項３】　　上記液晶表示装置の画素は、一走査線
   毎に半画素分ずれて配置されている事を特徴とする請求
   項１記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】　　上記液晶表示装置は、一水平走査期明
   に同時に駆動される画像信号が一水平走査期間毎に極性
   が反転している事を特徴とする請求項１記載の液晶表示
   装置。
5. 【請求項５】　　上記液晶表示装置は、同一の走査線に
   よって駆動される画素が信号線１本毎もしくは２本毎に
   上下に１画素ずれている事を特徴とする請求項１記載の
   液晶表示装置。
6. 【請求項６】　　　　上記液晶表示装置は、各表示画素
   毎にＲＧＢいずれかの色フィルターが備えられたカラー
   表示装置である事を特徴とする請求項１記載の液晶表示
   装置。