JPH05249433A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アクティブマトリクス型の液晶表示素子の対
向電極（コモン電極）の電位を常時自動的に最適値に調
整し、液晶材料の劣化防止、画面のちらつき防止等を図
る。 【構成】 第ｎゲートライン(1) 及び第（ｎ＋１）ゲー
トライン(2) にそれぞれ光センサ(3),(4) を配置し、且
つ、各光センサ(3),(4) の出力波形に基づいて、第ｎゲ
ートライン(1) 上の光センサ(3) の出力波形と第（ｎ＋
１）ゲートライン(2) 上の光センサ(4) の出力波形とが
一致するよう対向電極(12)の電位を制御するフィードバ
ック制御回路(10)をもうけたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は液晶表示素子、詳しく
は、アクティブマトリクス型の液晶表示素子の対向電極
（コモン電極ともいわれる。）の電位を常時自動的に最
適値に調整し、液晶材料の劣化防止、画面のちらつき防
止等を図るようにした液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】公知のように、アクティブマトリクス型
の液晶表示素子においては、液晶材料の劣化防止のた
め、対向電極の電位を所定の直流電圧レベルと一致する
最適値に調整して液晶材料に印加される交番電界が正極
側と負極側とでその大きさが等しくなるようにしてい
る。また、同じく画面のちらつき防止（表示品位の向
上）のため、互いに隣り合ったゲートライン間で、異な
る極性（所定の直流電圧レベルを中心とする交流電圧信
号における正極性及び負極性）の電圧をソース電極に印
加するようにしている従来、上述したような対向電極の
電位調整は、製品出荷時に行なっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、製品出荷後は
対向電極電位を調整する機会が無く、このため温度、経
時変化、電源電圧変動等により対向電極電位が最適値か
ら外れ、液晶材料の劣化、画面のちらつき等を招き易か
った。

【０００４】この発明は、上記問題点にかんがみ、さら
には、液晶材料に印加される交番電界が正極側と負極側
とでその大きさが等しいときには液晶材料の光学応答波
形が同一になることに着目し、光センサで液晶材料の光
学応答波形を調査するようにし、この光センサ出力信号
に基づいて対向電極電位を常時自動的に最適値に制御す
ることにより、製品出荷時の対向電極電位の調整作業を
省略することができるとともに、その後も対向電極電位
が最適値から外れることがなく、液晶材料の劣化、画面
のちらつき等を招くことがない液晶表示素子を提供する
ことを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明に係る液晶表示素子は、アクティブマトリ
クス型の液晶表示素子において、第ｎゲートライン及び
第（ｎ＋１）ゲートラインにそれぞれ光センサを配置
し、且つ、各光センサの出力波形に基づいて、第ｎゲー
トライン上の光センサの出力波形と第（ｎ＋１）ゲート
ライン上の光センサの出力波形とが一致するよう対向電
極の電位を制御するフィードバック制御回路をもうけた
ことを特徴とする。

【０００６】

【発明の作用効果】フィードバック制御回路は第ｎゲー
トラインの光センサの出力波形と第（ｎ＋１）ゲートラ
インの光センサの出力波形とに基づいて両出力波形が一
致するように、換言すると、液晶材料全体のうち第ｎゲ
ートラインの液晶材料部分に印加される交番電界の大き
さと第（ｎ＋１）ゲートラインの液晶材料部分に印加さ
れる交番電界の大きさとが一致するように対向電極の電
位を制御する。

【０００７】従って、対向電極電位は、両ゲートライン
の液晶材料部分に印加される交番電界の正極側と負極側
の大きさを等しくさせる最適値に常時自動的に調整され
る。なお、このように調整された対向電極電位は、第ｎ
ゲートライン、第（ｎ＋１）ゲートライン以外の他のゲ
ートラインにおいても、当該他のゲートラインの液晶材
料部分に印加される交番電界の正極側と負極側の大きさ
を等しくさせる最適値でもあるため、上記対向電極電位
は、液晶材料全体に対し最適値に維持されるといえる。

【０００８】このため、本発明によると、製品出荷時の
対向電極電位の調整作業を省略することができるととも
に、その後も対向電極電位が最適値から外れることがな
く、液晶材料の劣化、画面のちらつき等を招くことがな
くなる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。

【００１０】この実施例に係るアクティブマトリクス型
の液晶表示素子は、図１に示すように、２つの互いに隣
り合うゲートライン、すなわち第ｎゲートライン１及び
第（ｎ＋１）ゲートライン２に、それぞれ１つづつ光セ
ンサ３，４が配設されている。各光センサ３，４は、外
部へ信号を取り出し易いよう液晶表示画面の周縁部の同
一ソースライン（以下、第ｍソースラインという。）５
に配設されている。各光センサ３，４は受光量に応じて
電気抵抗値が変化するアモルファス・シリコン等により
構成され、図２に示すように、透明画素電極６，７と対
向して形成されている。なお、この光センサ３，４とし
てアモルファス・シリコンを用いた場合、ＴＦＴ（薄膜
トランジスタ）形成過程においてアモルファス・シリコ
ンからなる半導体層（図示せず。）を形成する工程で、
同時に光センサ３，４を形成させることができるため、
光センサ形成のための特別な工程を組込まなくて済む。

【００１１】各光センサ３，４は、信号取出し線８，９
を介してフィードバック制御回路１０に接続される。フ
ィードバック制御回路１０は出力信号線１１を介して対
向電極（コモン電極）１２に接続される。

【００１２】フィードバック制御回路１０は、図３に示
すように、各光センサ３，４の出力信号を入力して両信
号のレベル差に応じた信号を出力する差動増幅器１３
と、差動増幅器１３の出力側にもうけられたアナログ・
スイッチ１４と、アナログ・スイッチ１４のスイッチ動
作を制御するスイッチ制御回路１５と、アナログ・スイ
ッチ１４の出力側にもうけられた増幅器１６と、増幅器
１６の出力側にもうけられ、増幅器出力信号を平滑化し
て対向電極１２に平滑な電圧を印加する平滑コンデンサ
１７とから構成される。

【００１３】スイッチ制御回路１５は、液晶の各動作周
期毎に、動作周期Ｔの１／２の時間だけアナログ・スイ
ッチ１４をオンさせるよう構成されている。

【００１４】なお、図１及び図２において、符号１８は
ゲートパルス出力回路、１９はソース信号出力回路、２
０は液晶材料、２１はＴＦＴ、２２はゲートラインに接
続されたＴＦＴ２１のゲート電極、２３はソースライン
に接続されたＴＦＴ２１のソース電極、２４は透明画素
電極６，７に接続されたＴＦＴ２１のドレイン電極をそ
れぞれ表わしている。

【００１５】次に、上記構成の液晶表示素子の動作原理
について図４及び図５を併せ参照しつつ説明する。

【００１６】まず、対向電極１２の電位が最適値よりも
低い場合の動作について、図４を参照して説明する。

【００１７】対向電極１２の電位が最適値よりも低い場
合、第ｎゲートライン１且つ第ｍソースライン５の液晶
材料部分２０に印加される電界は、正極側が負極側より
も大きいものになる。このため第ｎゲートライン１の光
センサ３の出力波形は、図４(a) に示すゲートパルスに
対し、図４(b) に示すように、強弱のある周期的な波形
となる。一方、第（ｎ＋１）ゲートライン２の光センサ
４の出力波形は、第（ｎ＋１）ゲートライン２のソース
電極２３に印加される電圧の極性が第ｎゲートライン１
のソース電極２３に印加される電圧の極性と異なるもの
であることから、図４(c) に示すように、上記第ｎゲー
トライン１の光センサ３の出力波形を１８０度だけ位相
をずらした出力波形となる。そして、図４(b) に示す出
力波形の信号及び図４(c) に示す出力波形の信号はそれ
ぞれ差動増幅器１３へ入力される。

【００１８】一方、スイッチ制御回路１５によりスイッ
チ動作が制御されるアナログ・スイッチ１４は、図４
(a) に示すゲートパルスに対して、図４(f) に示すよう
にオン・オフを繰り返す。従って、増幅器１６の入力信
号は、図４(d) に示すような波形となる。

【００１９】そして、増幅器１６の出力信号は平滑コン
デンサ１７により平滑化され、図４(e) に示すような正
電圧が対向電極１２に印加される。ここで、図４(e) に
示す正電圧の大きさは、対向電極１２の電位の不足分に
対応させてある。

【００２０】従って、対向電極１２の電位が最適値より
も小さい場合、フィードバック制御回路１０はこの不足
電圧分を補うよう動作し、対向電極１２の電位は最適値
に回復する。

【００２１】次に、対向電極１２の電位が最適値よりも
高い場合の動作について、図５を参照して説明する。

【００２２】対向電極１２の電位が最適値よりも高い場
合、第ｎゲートライン１且つ第ｍソースライン５の液晶
材料部分２０に印加される電界は、上述したような対向
電極電位が最適値よりも低い場合とは反対に、正極側が
負極側よりも小さいものになる。このため第ｎゲートラ
イン１の光センサ３の出力波形は、図５(a) に示すゲー
トパルスに対し、図５(b) に示すように、図４(b) の出
力波形を１８０度だけ位相をずらしたような強弱のある
周期的な波形となる。一方、第（ｎ＋１）ゲートライン
２の光センサ４の出力波形は、図５(c) に示すように、
上記第ｎゲートライン１の光センサ３の出力波形を１８
０度だけ位相をずらした出力波形となる。

【００２３】一方、スイッチ制御回路１５によりスイッ
チ動作が制御されるアナログ・スイッチ１４は、図４に
示した場合と同様、図５(a) に示すゲートパルスに対し
て、図５(f) のようにオン・オフを繰り返すため、増幅
器１６の入力信号は、図５(d) に示すように、図４(d)
の波形の極性を反転させたような波形となる。

【００２４】そして、図５(e) に示すような負電圧が対
向電極１２に印加される。ここで、図５(e) に示す負電
圧の大きさは、対向電極１２の電位の過剰分に対応させ
てある。

【００２５】従って、対向電極１２の電位が最適値より
も大きい場合、フィードバック制御回路１０はこの過剰
電圧分をキャンセルするよう動作し、対向電極１２の電
位は最適値に回復する。

【００２６】以上説明したように、フィードバック制御
回路１０は、第ｎゲートライン１の光センサ３の出力波
形と第（ｎ＋１）ゲートライン２の光センサ４の出力波
形とに基づいて両出力波形が一致するように、換言する
と、液晶材料全体のうち第ｎゲートライン１の液晶材料
部分２０に印加される交番電界の大きさと第（ｎ＋１）
ゲートライン２の液晶材料部分２０に印加される交番電
界の大きさとが一致するように対向電極１２の電位を制
御する。

【００２７】従って、対向電極１２の電位は、両ゲート
ライン１，２の液晶材料部分２０に印加される交番電界
の正極側と負極側の大きさを等しくさせる最適値に常時
自動的に調整される。なお、このように調整された対向
電極１２の電位は、第ｎゲートライン１、第（ｎ＋１）
ゲートライン２以外の他のゲートラインにおいても、当
該他のゲートラインの液晶材料部分に印加される交番電
界の正極側と負極側の大きさを等しくさせる最適値でも
あるため、上記対向電極１２の電位は、液晶材料全体に
対し最適値に維持されるといえる。

【００２８】このため、本実施例によると、製品出荷時
の対向電極電位の調整作業を省略することができるとと
もに、その後も対向電極電位が最適値から外れることが
なく、液晶材料の劣化、画面のちらつき等を招くことが
なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例に係る液晶表示素子の全体的な概略構
成図

【図２】同液晶表示素子における光センサの位置を説明
するための平面図

【図３】同液晶素子におけるフィードバック制御回路を
中心とした電気系統図

【図４】対向電極電位が最適値よりも小さい場合の動作
を説明するためのタイミングチャート

【図５】対向電極電位が最適値よりも大きい場合の動作
を説明するためのタイミングチャート

【符号の説明】

１ 第ｎゲートライン ２ 第（ｎ＋１）ゲートライン ３，４ 光センサ １０ フィードバック制御回路 １２ 対向電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクティブマトリクス型の液晶表示素子
   において、 第ｎゲートライン及び第（ｎ＋１）ゲートラインにそれ
   ぞれ光センサを配置し、且つ、 各光センサの出力波形に基づいて、第ｎゲートライン上
   の光センサの出力波形と第（ｎ＋１）ゲートライン上の
   光センサの出力波形とが一致するよう対向電極の電位を
   制御するフィードバック制御回路をもうけたことを特徴
   とする液晶表示素子。