JPH0476458B2 - - Google Patents

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JPH0476458B2
JPH0476458B2 JP61060660A JP6066086A JPH0476458B2 JP H0476458 B2 JPH0476458 B2 JP H0476458B2 JP 61060660 A JP61060660 A JP 61060660A JP 6066086 A JP6066086 A JP 6066086A JP H0476458 B2 JPH0476458 B2 JP H0476458B2
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JP
Japan
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liquid crystal
voltage
display
potential
signal
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JP61060660A
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Koichi Kasahara
Toshio Yanagisawa
Motoji Kajimura
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0476458B2 publication Critical patent/JPH0476458B2/ja
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    • G09G3/3614Control of polarity reversal in general

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明はアクテイブマトリツクス形液晶表示装
置に関する。
(従来の技術) 最近、画素表示等を指向した多画素で高密度の
アクテイブマトリツクス形液晶表示装置の開発が
盛んである。これらの液晶表示装置では、一方の
基板に薄膜IC技術を用いて形成された薄膜トラ
ンジスタ(TFT)アレイが多く用いられている。
第7図は従来のアクテイブマトリツクス形液晶
表示装置の1画素の構成の一例を示す図である。
同図において、TFT1のドレイン電極に接続さ
れた信号線Xと、TFT1のゲート電極に接続さ
れたアドレス線Yとが直交して設けられている。
またTFT1のソース電極は、液晶セルの容量CLC
及びTFT1のゲート電極と表示電極を兼ねたソ
ース電極とが重なりを有すること等により生ずる
ゲート・表示電極間容量CGSの一端に接続されて
いる。
すなわち、アモルフアスシリコンのTFTを駆
動スイツチング素子に使用したマトリツクス表示
では、各画素を構成する液晶セルの容量CLCのみ
により、一走査期間中の画素の信号電位を保持さ
せており、そのためコンデンサーを別個に並列に
設けていない。この分、マトリツクス表示パネル
に占める各画素の表示面積比が向上する。しか
し、一方では、この信号保持用のコンデンサーが
減少するので、ゲート・ソース間容量CGSが動作
上、無視出来なくなる。
第8図は第7図に示した画素の駆動を説明する
ための波形図である。同図aにおいて、実線の波
形はアドレス線Yに供給される走査信号電圧VY
破線の波形は信号線Xに供給される表示信号電圧
VXを表示している。また同図bは、液晶セルの
容量CLCに書き込んで保持される表示信号電圧VS
を表している。即ち第8図aに示すように、走査
信号電圧VYは、フレーム走査周期TFを有してい
る。また第8図aに示すように、表示信号電圧
VXはフレーム走査周期TFごとに極性反転基準電
位VBを基準として極性反転されている。このよ
うな走査信号電圧VY、及び表示信号電圧VXがそ
れぞれアドレス線Y及び信号線Xに供給される
と、液晶セルの容量CLCには、第8図bに示すよ
うな波形の液晶セル電圧VSが書き込まれ保持さ
れるが、最終書込電圧と保持電圧との間にはレベ
ルシフトΔVを生じる。このΔVが液晶セル電圧
に重畳するため、反転する正負のセル電圧間に不
均衡が生じることになる。すなわち、正反転時に
は、適正値よりΔVだけ降下し、負反転時には
ΔV分だけ増加する。
従来、セルに印加される電圧を正負とも等しく
しようとする提案が特開昭59−119328号公報でな
されている。すなわち、トランジスタのドレイン
電圧をゲート電圧に対して、ΔVに相当する一定
電圧でバイアスすることにより、ΔVを補償しよ
うとするものである。また、その変形例の一つと
して、液晶セルのコモン電極にバイアス電圧を印
加することで補償している。しかし、この手段で
は本質的にΔVを補償することにはならない。
このレベルシフトΔVは、ゲート・表示電極間
容量CGSが存在するために生じ、走査信号電圧VY
の振幅をVGとしたとき V=CGS/CGS+CLC・VG で与えられる。ここで液晶セルの容量CLCは、セ
ルギヤツプをd、表示電極の面積をA、液晶材料
の誘電率をεLC、真空誘電率をεpとすると、 CLC=εp・εLC/d・A で与えられるが、液晶材料の誘電率εLCは液晶分
子の配列状態、つまり印加電圧VSにより変化す
るので、 CLC=K1・f(Vs) のように印加電圧Vsの関数として与えられる。
故にレベルシフトΔVについても印加電圧Vsの関
数となり、 ΔV=K2・f(Vs) で与えられる。なおK1とK2は定数である。こう
して画像表示等において、液晶セルに印加させる
実効電圧が種々の値をとるときには、レベルシフ
トΔVの値も種々変化することがわかる。
第9図はこの様子を説明するための線図で、縦
軸Vは表示信号電圧VX及び液晶セルに印加され
る電圧VSの値を示している。また実線または
ON黒レベルから白レベルに至る表示信号電圧VX
の振幅を与えるもので、便宜上直線で表してい
る。更にO点を通る横線VBは表示信号の極性反
転基準電位を示している。もしレベルシフトΔV
がない場合であれば、実線またはを縦軸
に投影したものが、表示信号電圧VXであると同
時に液晶セルへの印加電圧Vsである。このとき
液晶セルの対向共通電極電位は、極性反転基準電
位VBが用いられるはずである。しかし実際には、
レベルシフトΔVが存在するため、TN形液晶セ
ルで偏光板がパラレルの場合は、白レベルに対応
するP点とN点はそれぞれP′点とN′点にシフト
し、黒レベルに対応するO点O′点にシフトする。
ここで、黒レベルに対応するO点のレベルシフト
量ΔVBLの方が白レベルに対応するP点とN点で
のレベルシフト量ΔVWHより大きいのは、液晶の
誘電率が小さい状態即ち液晶分子が電界方向に対
し垂直に近い状態にあり、液晶セルの容量CLC
白レベルに対応するP点またはN点に比較して小
さいためである。故にO′点を液晶セルの対向共
通電極電位VCに設定すると、入力の表示信号電
圧VXが極性反転基準電位VBに対して正負同振幅
であつても、液晶セルに印加される電圧VSは対
向共通電極電位VCに対する正側と負側で値が異
なることになる。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このことは液晶セルに直流が印
加されることを意味し、寿命の点で好ましくない
ばかりでなく、液晶セルに印加される電圧VS
基本周波数が半分になるため、表示にフリツカー
が生ずる。また対向共通電極電位VCを第8図の
場合より高めていくと、フリツカーがなくなる点
が存在するが、この状態では表示における階調再
現性が損なわれ、結局、理想的な交流駆動の条件
が存在しない。
前述の特開昭59−119328号公報で、ΔVWH分の
バイアス電圧をドレインおよびソースに対してゲ
ートに印加したとしても、第9図の曲線Vsのよ
うになり、同様の問題が残ることになる。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明は、信号線に供給される表示信号はフレ
ーム走査周期に関連して極性反転され、且つ極性
反転基準電位に対し正電位側にある一方の極性の
表示信号振幅と負電位側にある他方の極性の表示
信号振幅とが異なる値に設定されていることを特
徴とする。
(作用) 駆動トランジスタのゲート・表示電極間容量、
及び液晶セルの容量に起因するレベルシフト量を
考慮して、表示信号の振幅を正側と負側とで異な
らしめ、表示信号の正負振幅比は駆動の質を保持
するために、望ましくは1.5〜3の範囲に止どめ
るのがよい。即ち、極性反転基準電位に対し正電
位側にある表示信号電圧の振幅をV1、これと同
じ階調レベルに対応した負電位側にある表示信号
電圧の振幅をV2としたときに、駆動トランジス
タがnチヤネルTFT、或いはnチヤネル及びp
チヤネルTFTで構成される相補TFT対の場合で
V1:V2=1:1.5〜3とし、駆動トランジスタが
pチヤネルTFTの場合でV1:V2=1.5〜3:1
とする。それによつて液晶に印加される電圧が実
質的に正・負で同振幅として交流駆動を行なわせ
しめたアクテイブマトリツクス形液晶表示装置が
得られる。
(実施例) 以下本発明の詳細を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す概略図であ
る。同図からわかるように液晶表示パネル10に
おいて、n(整数)本のアドレス線Y1,…,Yo
と、m(整数)本の信号線X1,…,Xnが等間隔
で直交して配置される。両線の各交点には、第2
図に示すように駆動トランジスタ20と画素表示
電極を含む画素21が配列されてマトリツクスを
形成する。これらアドレス線Y1,…,Yoと信号
線X1,…,Xnはそれぞれアドレス線駆動回路1
1と信号線駆動回路12に接続されている。そし
てアドレス線駆動回路11は、入力端子111,
112に供給される垂直走査スタートパルス及び
垂直シフトクロツクパルスより走査信号をつく
り、アドレス線Y1,…,Yoを順次走査・駆動す
る。また信号線駆動回路12は、入力端子12
1,122に供給される水平走査スタートパルス
及び水平シフトクロツクパルスよりサンプルパル
スをつくり、入力端子123に供給される表示信
号をサンプルホールドして並列信号に変換し、信
号線X1,…,Xnを駆動する。そして表示信号の
極性反転回路13において、入力端子131より
エミツタとコレクタにそれぞれ負荷抵抗132と
可変負荷抵抗133が接続されたトランジスタ1
34のベースに単極性の表示信号を入力すると、
エミツタ及びコレクタに互いに逆極性の表示信号
を得る。これらの表示信号はスイツチ回路135
に入力され、制御端子136に供給されるスイツ
チ制御信号により、例えばフレーム走査周期ごと
に極性が反転する表示信号として出力され、パツ
フア増幅器137及び出力端子138を介して、
信号線駆動回路12の入力端子123に供給され
る。なお可変負荷抵抗133の働きで、極性反転
基準電位に対し正電位側の表示信号電圧の振幅を
負電位側に振幅に対して調節することができる。
調節後は固定抵抗に置き替えてよい。また極性反
転基準電位は、トランジスタ134に与えられる
ベース・バイアスで決められる。更に対向共通電
極の電圧には、極性反転基準電位よりレベルシフ
トΔVBLだけ低い電圧が与えられる。
第3図はこの実施例における電界効果トランジ
スタ例えばnチヤネルTFTのアレイを示す等価
回路図で、電界効果トランジスタ20のドレイン
に列ごとに共通接続された信号線X1,…,Xn
と、電界効果トランジスタ20のゲートに行ごと
に共通接続されたアドレス線Y1,…,Yoとが直
交して設けられている。また電界効果トランジス
タ20のソースは画素表示電極21と電気的に接
続され、この電極21、対向共通電極22及び両
電極21,22間に挾持された液晶層23で液晶
セル即ち画素が構成されている。このようにn行
m列に配置された液晶セルの各々に、電界効果ト
ランジスタ20よりなるスイツチが設けられてい
る。
第4図はこの実施例の液晶表示パネル10の一
部分を示す断面図である。この液晶表示パネル1
0は偏光板がパラレルのTN形で、第4図に示す
ように、第1の透光性基板30上に光しやへい層
31が形成され、更にこれを覆うように絶縁膜3
2が形成されている。そして絶縁膜32上には、
信号線X1,…,Xnと一体のドレイン電極33
や、画素表示電極21と一体のソース電極34等
が透明導電膜で形成されている。また光しやへい
層31の上部に位置するドレイン電極33とソー
ス電極34の間隙を覆うように、半導体層35例
えばアモルフアスシリコンが形成され、更に半導
体層35の上部には、ゲート絶縁膜36を介して
アドレス線Y1,…,Yoと一体のゲート電極37
が形成されている。そして画素表示電極21を除
いた部分は保護膜38例えばポリイミドで覆わ
れ、更に画素表示電極21及び保護膜38上には
液晶配向膜39が形成される。一方、第2の透光
性基板40上には、対向共通電極22と液晶配向
膜41が順次形成されている。カラー表示パネル
では基板40と対向共通電極22の間に3原色カ
ラーフイルタが設けられる。そして第1の透光性
基板30と第2の透光性基板40とは、10μm程
度の間隔を保つて周辺部が封着され、更にこの間
隙内には液晶23が封入されて液晶表示パネル1
0が形成されている。
次に液晶表示パネル10の動作を説明する。ア
ドレス線Y1,…,YnはYドライバからの走査信
号により順次走査駆動され、TFをフレーム走査
周期とすると、電界効果トランジスタ20は行ご
とにTF/nの期間だけ順次導通状態にもたらさ
れる。この走査と同期して信号線X1,…,Xn
表示信号を同時に供給すると、この表示信号の電
圧はキヤパシタに行ごとに順次書き込まれ、TF
の期間にわたつて保持される。この保持された信
号電圧は画素表示電極21に導かれ、対向共通電
極22との間の液晶層23の表示信号電圧に応じ
て励起する。こうして画像等の表示がなされる。
以後はこの実施例の駆動を第5図と第6図を用
いて説明する。第5図は第9図と対応する図であ
り、縦軸Vは信号線に供給する表示信号電圧VX
及び液晶セルに印加される電圧VSの値を示して
いる。また実線またはは黒レベルから白
レベルに至る表示信号電圧VXの振幅を与えるも
ので、便宜上直線で表している。更にO点を通る
横線VBは表示信号の極性反転基準電位を示して
いる。この実施例では黒レベル及び白レベルにお
けるレベルシフトΔVBL,ΔVWHを考慮したうえ
で、印加電圧VSが対向共通電極電位VCに対して
正負対称となるように、信号線に供給する表示信
号電圧VXの振幅が、極性反転基準電位VBに対す
る正電位側と負電位側とでは、異なる値に設定さ
れている。即ち対向共通電極電位VCを通る双方
の極性において振幅が対称な所望の印加電圧VS
の直線を想定し、黒レベル及び白レベルにおける
レベルシフトΔVBL,ΔVWHを上乗せして表示信号
電圧VX及び極性反転基準電位VBが求められる。
具体的には正電位側にある一方の極性の振幅を、
負電位側にある他方の極性の振幅より小さくして
いる。PCH(フエニル、シクロ、ヘキサン)系液
晶で、ε11(液晶の分子軸方向の誘電率)8、ε⊥
(液晶の分子軸と垂直方向の誘電率)が4のもの
では、 Δε=ε11−ε⊥=4、ε11=/ε⊥=2 であり、第5図において、たとえば縦軸単位を
1Vにとれば、ΔVBLが4V,ΔVWHが2Vで、正負両
信号電圧比VBを基準にして、 7/3=2.3となる。
なお正負両信号電圧比が極端に大きすぎるのは
望ましくなく、従つて、液晶材料をε11/ε⊥の
実用的な1.5〜3内に選ぶのがよい。このような
双方極性において非対称な振幅を有する例えば第
6図の波形図に示すような表示信号電圧VXを信
号線に供給すると、レベルシフトΔVWH、ΔVBL
より、白レベルに対応するP点とN点はそれぞれ
P′点とN′点にシフトし、黒レベルに対応するO
点とO′点にシフトする。故にO′点を液晶セルの
対向共通電極電位VCに設定することにより点線
O′P′または′′からわかるように、液晶セルに
は対向共通電極電位VCを中心に、黒から白に至
る各表示レベルにおいて対称の電圧VSが印加さ
れる。この結果、この実施例は表示の階調表現性
に優れ、しかもフリツカーを生じることがなく長
寿命である。
なお第5図においてレベルシフトΔVは、黒レ
ベルと白レベルの場合についてのみ考慮したが、
理想的には中間レベルも含めて電界効果トランジ
スタのゲート・ソース兼表示電極間容量、液晶セ
ルの容量及びアドレス線に供給する走査信号の振
幅を考慮して、信号線に供給する表示信号電圧
VXの各表示レベルでの振幅を設定すべきであり、
このとき及びは必ずしも直線にならない。
また液晶表示装置の特性を考慮して表示信号にガ
ンマ補正を施すこともあるが、この場合にも
及びは直線とはならない。
なお今までは電界効果トランジスタとして、ソ
ースとドレインはそれぞれ画素表示電極と信号線
に接続されている構造のものを用いたが、ソース
とドレインの設定は任意であり、逆に立場でもよ
いことは言うまでもない。また電界効果トランジ
スタがnチヤネル及びpチヤネルTFTで構成さ
れる相補TFT対であるときは、nチヤネルTFT
の場合と同様に使用できるが、pチヤネルTFT
であるときは、電圧の極性がnチヤネルTFTの
場合と逆転する。即ち信号線に供給する表示信号
電圧に関し、極性反転基準電位に対し正電位側に
ある一方の極性の振幅を、負電位側にある他方の
極性の振幅より大きくしている。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明のアクテイブマトリ
ツクス形液晶表示装置は、極性反転基準電位にバ
イアス電圧を印加するのではなく、信号線に供給
する表示信号電圧の振幅を、極性反転基準電位に
対する正電位側と負電位側とで変え、液晶に印加
される電圧を正電位側と負電位側とで実質的に同
一とすることにより、階調再現性が良好で且つフ
リツカーが生じることなく長寿命とすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す概略図、第2
図は本発明の電界効果トランジスタのアレイの一
例を示す概略平面図、第3図は本発明の電界効果
トランジスタのアレイの一例を示す等価回路図、
第4図は本発明の液晶表示パネルの一例を示す断
面図、第5図と第6図と本発明の駆動方法の一例
を説明するための図、第7図は従来のアクテイブ
マトリツクス形液晶表示装置の1画素の構成の一
例を示す図、第8図と第9図は従来のアクテイブ
マトリツクス形液晶表示装置の駆動方法の一例を
説明するための図である。 20……電界効果トランジスタ、X1,…,Xo
……信号線、Y1,…,Yo……アドレス線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 n行m列に配置された液晶セルの各々に電界
    効果形薄膜トランジスタよりなるスイツチが設け
    られたアクテイブマトリツクス形液晶表示装置に
    おいて、行ごとに前記電界効果形薄膜トランジス
    タのゲートを共通接続したn本のアドレス線に順
    次走査信号電圧を供給し、列ごとに前記電界効果
    形薄膜トランジスタのドレイン(またはソース)
    を共通接続したm本の信号線にフレーム走査周期
    に関連して極性反転基準電位の上下に極性反転さ
    せた表示信号電圧を供給し、前記液晶セルの対向
    共通電極に対向電極電圧を供給し、液晶容量が印
    加電圧に変化することに対応して、表示信号電圧
    が極性反転基準電位に対して正電位側にある場合
    に液晶に印加される電圧と負電位側にある場合に
    液晶に印加される電圧とが同じ階調レベルに対し
    て等しくなるように、前記表示信号電圧について
    は、前記極性反転基準電位を固定した状態で、該
    電位の正電位側及び負電位側にある表示信号電圧
    を、電圧印加時の液晶画素容量と前記電界効果形
    薄膜トランジスタのゲート・ソース(又はドレイ
    ン)兼表示電極間容量及び前記走査信号電圧の振
    幅で決まる画素電位シフト分だけそれぞれ同一方
    向にシフトさせて前記極性反転基準電位に対する
    正電位側及び負電位側の信号振幅が異なるように
    設定するとともに、前記対向電極電圧について
    は、電圧無印加時の液晶画素容量と前記電界効果
    形薄膜トランジスタのゲート・ソース(又はドレ
    イン)兼表示電極間容量及び前記走査信号電圧の
    振幅で決まる画素電位シフト分だけ前記極性反転
    基準電位よりシフトした電位に設定することを特
    徴とするアクテイブマトリツクス形液晶表示装
    置。
JP61060660A 1985-03-28 1986-03-20 アクテイブマトリツクス形液晶表示装置 Granted JPS6211829A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6185885 1985-03-28
JP60-61858 1985-03-28

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30078293A Division JPH075429A (ja) 1993-11-08 1993-11-08 アクティブマトリックス形液晶表示装置の駆動方法
JP5300783A Division JP2511243B2 (ja) 1993-11-08 1993-11-08 アクティブマトリックス形液晶表示装置
JP30078493A Division JPH075431A (ja) 1993-11-08 1993-11-08 アクティブマトリックス形液晶表示装置

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