JPH05307371A - アクティブマトリックス液晶表示装置の駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、液晶容量変化を生じても安定した
実効印加電圧を与えることができ、残像やフリッカー発
生の問題をなくしたアクティブマトリックス液晶表示装
置の駆動回路を提供することを目的とする。 【構成】 本発明は、液晶表示装置に交流駆動信号を印
加する交流駆動回路と、液晶表示装置との間に、非線形
変換を行なって前記寄生容量の発生と液晶素子の容量変
化により生じる直流電圧成分を打ち消すように交流駆動
信号を変調する変換回路を設けたものである。 【効果】 本発明によれば、変調された駆動信号を液晶
表示素子に印加することになる。そして、この変調され
た駆動信号は、直流電圧成分を打ち消すように信号を非
線形変換するので、印加電圧により液晶素子の容量に変
動を生じた場合であっても、入力電圧が大小した場合で
あっても、入力電圧に対して常に安定した所望の実効印
加電圧を液晶素子に印加することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＴＦＴ（薄膜トランジ
スタ）を備えたアクティブマトリックス液晶表示装置の
駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、薄膜トランジスタをスイッチ素
子に用いたＴＦＴアクティブマトリックス液晶表示装置
の等価回路の一構成例を示すものである。図８におい
て、多数の走査電極線Ｇ1，Ｇ2，…，Ｇnと、多数の信
号電極線Ｓ1，Ｓ2，…，Ｓmとが交差状態で設けられ、
各走査電極線Ｇは走査回路１に、各信号電極線Ｓは信号
供給回路２にそれぞれ接続され、各線の交差部分の近傍
にトランジスタ３が設けられ、このトランジスタ３のド
レイン電極にコンデンサとなる容量部４と液晶素子５が
接続されている。なお、実際の液晶表示装置の構造にお
いては、通常、基板上に走査電極線とゲート電極と画素
電極を成膜した後に、絶縁層を被覆し、その上に薄膜状
のトランジスタや絶縁層からなる容量部あるいは信号電
極線などを適宜絶縁層を介しながら成膜し、絶縁層の必
要箇所にコンタクトホールなどを形成して絶縁層上下の
部分を適宜結線して構成されている。

【０００３】図８に示す構成の回路においては、走査電
極線Ｇ1，Ｇ2，…，Ｇnを順次走査して１つの走査電極
線Ｇ上のすべてのトランジスタ３を一斉にオン状態と
し、この走査に同期させて信号供給回路２から信号電極
線Ｓ1，Ｓ2，…，Ｓmを介し、このオン状態のトランジ
スタ３に接続されている容量部４のうち、表示するべき
液晶素子５に対応した容量部４に信号電荷を蓄積する。
この蓄積された信号電荷は、トランジスタ３がオフ状態
になっても次の走査に至るまで、対応する液晶素子５を
励起し続けるので、液晶素子５が制御信号により制御さ
れ、表示されることになる。即ち、このような駆動を行
なうことで、外部の駆動用の回路１、２からは時分割駆
動していても、各液晶素子５はスタティック駆動されて
いることになる。

【０００４】ところで、液晶素子５に同極性の電荷を印
加し続けると、直流成分によって液晶素子内の配向膜の
イオン成分が片方にかたまり、吸着した電荷により電場
が生じて表示が焼き付いてしまう問題があるために、液
晶素子５に印可する電圧の極性が逆になっても同じ光透
過特性を有することを利用し、図９に示すように基準電
位Ｖｃに対して電極電位をフレーム周期で反転させるよ
うにして液晶の交流駆動を行ない、前記焼き付きの問題
の解消を図っている。図９に、液晶の交流駆動時の基準
電位Ｖｃと、信号電圧Ｖｓと、走査電圧Ｖｇと、ドレイ
ン電圧Ｖｄのそれぞれの関係を示す。

【０００５】ところで、液晶素子５の理想的な交流駆動
を行なうためには、前記ドレイン電圧Ｖｄが、基準電位
Ｖｃを中心として正電圧側と負電圧側とで対称にならな
くてはならない。ところが、図９の斜線で示すように、
ドレイン電圧Ｖｄの実効値を示す斜線部分の形状は、正
電圧側と負電圧側とで非対称になるとともに、ドレイン
電圧Ｖｄの実効値にΔＶで示す電圧シフトを生じてしま
う問題があった。このΔＶで示される電圧のシフトは、
液晶素子５の容量が印加電圧により変動すること、また
ＴＦＴの寄生容量の発生によるものとして知られてい
る。

【０００６】前記寄生容量とは、図１０に示す等価回路
で示すように、ＴＦＴアクティブマトリックス液晶表示
装置の等価回路の一部に、トランジスタ３、容量部４、
液晶素子５と走査電極線Ｇnとを接続する回路が形成さ
れ、この回路に寄生容量６が形成されてしまうためであ
る。これは、実際の液晶表示装置の構造において、基板
上に走査電極線Ｇを形成した後に走査電極線Ｇを覆う絶
縁層を形成し、この絶縁層上にソース電極、ドレイン電
極を形成する関係から、これらの部分と走査電極線Ｇと
の間の絶縁層が容量を構成し、これが寄生容量となって
しまうことに起因しており、現在の液晶表示装置では構
造的に避けられないものである。

【０００７】また、前記の関係において、寄生容量をＣ
ｇｓ、容量部の容量をＣｓ、液晶素子の容量をＣLｃ、
走査（ゲート）電圧をＶｇとすると、電圧シフト量ΔＶ
は以下の関係式で示すことができる。 ΔＶ＝Ｃｇｓ・Ｖｇ／（ＣLｃ＋Ｃｇｓ＋Ｃｓ）

【０００８】一方、一般的な液晶素子においては、光の
透過率と印加電圧との関係は、図１１に示すような関係
になり、印加電圧をある値以上に上げると透過率は急激
に低下することが知られている。また、液晶素子の容量
と前記電圧シフト量との関係は図１２に示す関係にな
り、液晶素子の容量と印加電圧の関係は図１３に示すよ
うな関係になり、結果として印可電圧と電圧シフト量と
の関係は、図１４に示すような関係になる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】即ち、液晶素子５の容
量が前記ドレイン電圧の電圧シフト量に影響を与える
が、液晶素子５の容量は印加電圧によって変化するた
め、結果的には印加電圧により、交流化の基準レベルが
ずれ、前記ＴＦＴの寄生容量Ｃｇｓによる電圧シフト量
ΔＶを補正しきれずに液晶に直流成分がかかってしまう
こととなり、残像やフリッカーが増大したり、液晶表示
装置の寿命が短くなる等の欠点があった。

【００１０】以上の関係を総合すると、液晶素子５に対
する入力電圧と液晶素子５に対する実効印加電圧の関係
は、定性的に図１５に示すような関係になる。即ち、所
定の入力電圧に対して鎖線で示すような理想実効印加電
圧になるべきものが、正電圧側と負電圧側のいずれにお
いても実線で示すように負の方向にシフトしてしまうこ
とになる。よって例えば、Ｖｉなる入力電圧を印加した
場合、正電圧側ではＶ 0'1なる実効印加電圧になるのに
対し、負電圧側ではＶ0'2なる実効電圧になり、それぞ
れ理想実効印加電圧値から相違を生じる問題があった。
しかも、この相違は、入力電圧の大きさにより異なり、
正電圧側と負電圧側とでも異なるので、液晶表示装置の
駆動信号の一部に一定のオフセットをかけても前記相違
を除去できない問題がある。

【００１１】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
あり、液晶素子の容量に変化を生じても常に正負対称の
実効印加電圧を与えることができ、残像やフリッカー発
生の問題をなくし、長寿命化を図ったアクティブマトリ
ックス液晶表示装置の駆動回路を提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は前
記課題を解決するために、走査電極線と信号電極線とが
マトリックス状に配線され、これら走査電極線と信号電
極線とによって区切られた部分にスイッチ素子と静電容
量を有する容量部と画素電極とが設けられ、液晶素子が
交流駆動されるアクティブマトリックス液晶表示装置の
駆動回路において、液晶表示装置に交流駆動信号を印加
する交流駆動回路と、液晶表示装置との間に、非線形変
換を行なって液晶素子の容量変化により生じる直流電圧
成分を打ち消すように交流駆動信号を変調する変換回路
を設けたものである。

【００１３】

【作用】液晶表示装置の交流駆動回路と、液晶表示装置
との間に、非線形変換を行なって交流駆動信号を変調す
る変換回路を設けたので、実際に交流駆動装置が印加す
る信号とは別個の変調された信号を液晶素子に印加する
ことになる。そして、この変換回路は、液晶表示装置に
おける寄生容量と液晶素子の容量変化により生じる直流
電圧成分を打ち消すように駆動信号を非線形変換するの
で、印加電圧により液晶素子の容量に変動を生じた場合
であっても、入力電圧が大小した場合であっても、入力
電圧に対して常に直流成分のない実効印加電圧を液晶素
子に印加する。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明に係る駆動装置の一実施例を
示すものであり、９は液晶表示装置の交流駆動用回路、
１０は変換回路、１１は選択回路をそれぞれ示し、従来
装置と同等の交流駆動回路から出された交流駆動信号が
変換回路１０で変調された後に、選択回路１１により正
電圧側の信号と負電圧側の信号に分配されて図８に示す
信号供給回路２に入力されるようになっている。

【００１５】図２は変換回路１０の一構造例を示し、図
３は変換回路１０の他の構造例を示す。図２に示す変換
回路１０は、交流駆動信号が入力されるＡ／Ｄ変換器１
２を備え、このＡ／Ｄ変換器１２からメモリ１３および
メモリ１５に、それぞれ、交流駆動信号をＡ／Ｄ変換し
たパルス信号が入力され、各メモリ１３、１５で処理さ
れた後、Ｄ／Ａ変換器１４、１６によりＤ／Ａ変換され
てアナログ交流信号にされて選択回路１１に至り、この
選択回路１１を介して図８に示す信号供給回路２の出力
部から各信号電極線Ｓ1，Ｓ2，…，Ｓmにそれぞれ入力
されるようになっている。

【００１６】前記Ａ／Ｄ変換器１２は、信号アドレスを
作成するものであり、メモリ１３、１５には非線形な変
換を行なうテーブルが書き込まれている。この非線形な
テーブルを作成する基準となるものを図４を基に以下に
説明する。

【００１７】図４は実効印加電圧と入力電圧の関係を示
すもので、実効印加電圧と入力電圧の関係は、図１５に
示すものと同等である。この関係は、特定の構造の液晶
表示装置を実際に製造し、その液晶表示装置について入
力解析して得られるものである。ここで、本発明に係る
変換回路１０を設けていない場合、例えば、Ｖｉなる入
力電圧を印加すると、本来ならば、正電圧側ではＶ01な
る理想実効印加電圧になることが好ましいが、実際はＶ
01よりも低いＶ0'1なる実効印加電圧になる。また、負
電圧側では、Ｖｉなる入力電圧を印加すると、Ｖ02なる
理想実効印加電圧になることが好ましいが、実際はＶ02
よりも小さい（負電圧なので絶対値は大きい）Ｖ0'2な
る実効印加電圧になる。

【００１８】そこで、前記変換回路１０には、前記Ｖｉ
なる入力電圧が液晶表示装置に入力されようとした場合
に、正電圧側では、自動的に図４のＶｉ1なる入力電圧
を印加し、負電圧側ではＶｉ2なる入力電圧を印加する
ように変換を行なう。図２に示す実施例では、例えばメ
モリ１３が正電圧側の変換を行ない、メモリ１５が負電
圧側の変換を行なう。なお、メモリ１３が負電圧側の変
換を行ない、メモリ１５が正電圧側の変換を行なっても
良い。そして、これらの変換した信号を選択回路１１が
特定の周期でもつて液晶駆動用の画素電極に付加する。
また、図４に示すように、入力電圧の大小により理想実
効印加電圧と実効印加電圧との差異が微妙に異なるの
で、各メモリ１３、１５には多数の入力電圧に合わせて
適正に変換できるようなテーブルを書き込んでおき、入
力電圧が大小しても適正な補正ができるようにしておく
ことが必要である。

【００１９】図３は変換回路の第２実施例を示すもので
ある。この例の変換回路１０’は、交流駆動信号が入力
される非線形変換回路１７、１８を備え、非線形変換回
路１７が選択回路１１の正電圧出力側に、非線形変換回
路１８が反転回路１９を介して選択回路１１の負電圧側
にそれぞれ接続されている。前記反転回路１９は、所定
の基準電圧に対する反転電圧を作り出すものである。

【００２０】前記非線形変換回路１７、１８の一具体例
を図５に示す。非線形変換回路１７、１８は、構成的に
は同一のものであり、それぞれ図５に示すように対数変
換部２０と加算回路２１とから構成されている。対数変
換部２０は、トランジスタ２２とダイオード２３とコン
デンサ２４とアンプ２５と抵抗２６を備えている。コン
デンサ２４として容量０.１μＦなどのものを用いるこ
とができる。加算回路２１は、抵抗２７とアンプ２８と
抵抗２９と抵抗３０とを具備している。アンプ２８のマ
イナス入力側は基準電位とされ、プラス入力側には対数
変換部２０の出力が抵抗２７を介して入力されるように
なっている。

【００２１】ここで例えば、対数変換部２０において、
入力電圧をＶin、出力電圧をＶ01、トランジスタ２２の
熱電圧をＥｃ、トランジスタ２２のコレクタ飽和電流を
Ｉｃとすると、以下の式が成立する。 Ｖ01＝−Ｅ×log e （Ｖin／Ｉｃ・Ｒｉ） この式において、Ｅｃを約２６ｍＶ、Ｉｃを約５００ｍ
Ａとすると以下の式が成立する。 Ｖ01＝−２.６×１０^-2×log e （Ｖin／０.５×Ｒｉ） また、正極性信号（正電圧側信号）の場合、ＮＰＮトラ
ンジスタを用いてＶｉ＝２ＶとＶｉ＝６Ｖの時で、ＤＣ
シフトの変化量は、ΔＶ2−ΔＶ1＝０.３Ｖとなる。よ
って前記トランジスタ２２を用いた場合、 ｜ΔＶ2’-ΔＶ1’｜ ＝［{-2.6×10^-2×log e 2/(0.5×Ri)}-{-2.6×10^-2×log e 6/(0.5×Ri)}］ ＝｜-2.6×10^-2×log e (2/6)｜ ＝0.028 よってこの出力Ｖ01を加算回路２１で増幅する。前記対
数変換部２０の増幅率は、Ａｖ＝０.３／０.０２８＝１
０.５となる。よってＲ2／Ｒ1＝１０.５となる。

【００２２】なお、負電圧側信号（負極性信号）の場
合、トランジスタ２２としてＰＮＰトランジスタを用い
ることで前述の場合と同様に信号調整がて゛きる。ま
た、基準電圧は、液晶表示装置のそれぞれの構造に独特
であるので、適宜決定する。

【００２３】なお、前記式におけるＶ01とＶinとの関係
および前記計算式の関係を図示すると図６と図７のよう
になる。図６によれば、入力電圧が向上するにつれて出
力電圧が対数的に減少する関係となり、このように対数
減少するように入力電圧を調整するならば、図７に示す
入力電圧と実効印加電圧の関係を理想液晶印加電圧にほ
ぼ一致させることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、液晶表示
装置の交流駆動回路と、液晶表示装置との間に、非線形
変換を行なって交流駆動信号を変調する変換回路を設け
たので、実際に交流駆動装置が印加する信号とは別個の
変調された駆動信号を液晶表示素子に印加することにな
る。そして、この変調された駆動信号は、液晶表示装置
における寄生容量と液晶素子の容量変化により生じる直
流電圧成分を打ち消すように信号を非線形変換するの
で、印加電圧により液晶素子の容量に変動を生じた場合
であっても、入力電圧が大小した場合であっても、入力
電圧に対して常に安定した所望の実効印加電圧を液晶素
子に印加することができる。よってフリッカや残像が少
なく、液晶の寿命を伸ばすことができる液晶駆動回路を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る駆動回路の一実施例を示す
構成図である。

【図２】図２は図１に示す駆動回路に備えられる変換回
路の一例を示す構成図である。

【図３】図３は図１に示す駆動回路に備えられる変換回
路の他の構成例を示す構成図である。

【図４】図４は入力電圧と実効印加電圧の関係を示す図
である。

【図５】図５は図３に示す変換回路の要部を示す構成図
である。

【図６】図６は図５に示す回路により得られる入力電圧
と出力電圧の関係を示す図である。

【図７】図７は図５に示す回路を用いた場合に得られる
入力電圧と実効印加電圧の関係を説明するための図であ
る。

【図８】図８は従来の液晶表示装置の等価回路を示す回
路図である。

【図９】図９は従来の液晶表示装置子の交流駆動を説明
するための図である。

【図１０】図１０は従来の液晶表示装置の等価回路にお
いて生成されている寄生容量を示す回路図である。

【図１１】図１１は液晶素子の光の透過率と印加電圧の
関係を示す図である。

【図１２】図１２は液晶容量と電圧シフト量との関係を
示す図である。

【図１３】図１３は印可電圧と液晶容量の関係を示す図
である。

【図１４】図１４は印加電圧と電圧シフト量を示す図で
ある。

【図１５】図１５は従来の液晶表示装置において入力電
圧と実効印加電圧の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 走査回路、 ２ 信号供給回路、 ３ トランジスタ、 ４ 容量部、 ５ 液晶素子、 ９ 交流駆動回路、 １０ 変換回路、 １１ 選択回路、 １２ Ａ／Ｄ変換器、 １３、１５ メモリ、 １４、１６ Ｄ／Ａ変換器、 １７、１８ 非線形変換回路、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走査電極線と信号電極線とがマトリック
   ス状に配線され、これら走査電極線と信号電極線とによ
   って区切られた部分にスイッチ素子と静電容量を有する
   容量部と画素電極とが設けられ、液晶素子が交流駆動さ
   れるアクティブマトリックス液晶表示装置の駆動回路に
   おいて、 液晶表示装置に交流駆動信号を印加する交流駆動回路
   と、液晶表示装置との間に、非線形変換を行なって液晶
   素子の容量変化により生じる直流電圧成分を打ち消すよ
   うに交流駆動信号を変調する変換回路を設けたことを特
   徴とするアクティブマトリックス液晶表示装置の駆動回
   路。