JPH06167696A - アクティブマトリックス表示装置およびこの装置を駆動する方法 - Google Patents

アクティブマトリックス表示装置およびこの装置を駆動する方法

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JPH06167696A
JPH06167696A JP5200691A JP20069193A JPH06167696A JP H06167696 A JPH06167696 A JP H06167696A JP 5200691 A JP5200691 A JP 5200691A JP 20069193 A JP20069193 A JP 20069193A JP H06167696 A JPH06167696 A JP H06167696A
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signal
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circuit
tft
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Neil C Bird
クリストファー バード ニール
Alan G Knapp
ジョージ ナップ アラン
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Koninklijke Philips Electronics NV
Philips Electronics NV
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力デジタルビデオ信号を表示する表示装置
を提供する。 【構成】 行導体18および列導体19の組と、その間
に電気−光学材料を有する第1および第2電極を各々が
有する表示素子12のアレイとを具え、前記第1電極は
ソースおよびゲートが列導体および行導体にそれぞれ接
続された各TFT17のドレインに接続され、ほかに表
示素子を行導体に供給する走査駆動回路21および列導
体に接続されビデオ情報を表わす時間応動パルス信号を
発生する手段を含む列導体に接続されたデータ信号駆動
回路25を有する表示素子を駆動する駆動回路を具える
アクティブマトリックス表示装置において、前記データ
信号駆動回路は時間応動パルス信号を列導体に供給する
ように配列し、前記駆動回路はこれに選択信号を供給す
る間中前記TFTをバイアスしてこのTFTを電流源と
して作動させる手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は行導体および列導体の組
と、その間に電気−光学材料を有する第1および第2電
極を各々が有する表示素子のアレイとを具え、前記第1
電極はソースおよびゲートが列導体および行導体にそれ
ぞれ接続された各TFTのドレインに接続され、ほかに
表示素子を行導体に供給する走査駆動回路および列導体
に接続されビデオ情報を表わす時間応動パルス信号を発
生する手段を含む列導体に接続されたデータ信号駆動回
路を有する表示素子を駆動する駆動回路を具えるアクテ
ィブマトリックス表示装置に関するものである。また、
本発明はかかるアクティブマトリックス表示装置を駆動
する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】上述した種類のアクティブマトリックス
液晶表示装置は既知である。デジタルビデオ信号ととも
に作動するかかる表示装置の種々の例はヨーロッパ特許
出願EP-A-0391654およびEP-A-0298255に記載されてい
る。例えばこれらアナログ回路の動作速度の制限におけ
る表示装置の増大した数の行および列を有する特に大面
積表示装置において、デジタルビデオ信号とともに作動
するデータ信号駆動回路はアナログビデオ信号とともに
作動しアナログサンプルホールド回路を具えるデータ信
号駆動回路以上の利点を得ることができる。また、特に
データグラフィック表示装置においてデジタルビデオ信
号を用いるのが好適な場合がしばしばある。これらデジ
タルビデオ信号はそのアナログコンピュータよりも大き
な融通性の得られるデジタルビデオ処理回路によって得
ることができる。デジタルビデオ信号は例えばコンピュ
ータのRAM記憶素子から供給することができる。或は
又、この信号はアナログTVビデオ信号をデジタル形態
に返簡することにより得ることができる。
【0003】上述したヨーロッパ特許出願明細書に記載
されたデータ信号駆動回路では、デジタルビデオ信号は
表示装置の列導体に供給する前に、従って表示素子にア
ナログ電圧を転送するスイッチとして作動する表示素子
に関連するTFTに供給す前にデータ信号駆動回路でア
ナログ(振幅変調)信号に変換する。このデジタル−ア
ナログ変換は代表的にはデジタル信号を時間応動パルス
信号、例えばその幅がマルチビットデジタル信号によっ
て決まるパルスに変換することを含み、このマルチビッ
トデジタル信号を用いて時間とともに変化する基準電圧
をステップ状にあるいは連続してサンプルし、振幅が時
間応動信号の持続幅により決まる出力電圧を得るように
する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】かかるデジタル−アナ
ログ変換はデータ信号駆動回路を複雑にすると云う欠点
がある。また、駆動回路は完全にデジタルではなく、デ
ジタル構成素子およびアナログ構成素子の混合されたも
のを具えるようになる。
【0005】本発明の目的は入力デジタルビデオ信号を
表示する表示装置を提供せんとするにある。
【0006】本発明の他の目的はデータ信号駆動回路を
簡単化し得るとともに高速で作動せしめ得るデジタルビ
デオ信号を処理する表示装置を提供せんとするにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明アクティブマトリ
ックス表示装置の駆動方法は行導体および列導体の組
と、その間に電気−光学材料を有する第1および第2電
極を各々が具える表示素子のアレイとを有し、前記第1
電極をソースおよびゲートが列導体および行導体にそれ
ぞれ接続された各TFTのドレインに接続され、選択信
号を行導体に供給し、ビデオ情報信号を関連する時間応
動信号に変換するようにしてアクティブマトリックス表
示装置を駆動するに当たり、前記時間応動信号を列導体
に供給し、選択信号をTFTの行に供給する間にTFT
をバイアスして電流源として作用させてその関連する表
示素子を供給された時間応動信号の持続幅に依存するレ
ベルに荷電するようにしたことを特徴とする。
【0008】飽和状態で電流源として作用するTFTの
作動は従来のアクティブマトリックス表示装置のTFT
の作動の通常のモードとは完全に相違する。従来のTF
T型表示装置および上記ヨーロッパ特許出願明細書の同
様の表示装置では、すべての表示素子に共通の連続電極
の各領域によって通常構成される表示素子の第2電極を
表示装置の作動中固定電位、例えば大地電位に保持する
とともにTFTをそのドレイン−ソース電流対ドレイン
−ソース電圧特性の直線領域において簡単なスイッチと
して作動する。
【0009】TFTを電流源として作動させることによ
る結果として、選択電圧をそのゲートに供給することに
よりTFTがターンオンされる際に表示素子に転送され
る電荷の量は時間応動パルス信号がそのソースに供給さ
れる時間の長さに比例する。これがため、アドレス指定
に追従する表示素子の電圧、従って表示効果、例えば発
生するグレイスケールはこの信号の持続幅に依存し、こ
れにより決まる。この技術を用いると、デジタルビデオ
信号のアナログ信号への変換がこの表示素子で完了す
る。上述したヨーロッパ特許出願明細書に記載された表
示装置と比較するに時間応動パルス信号を列導体に供給
する前にデータ信号駆動回路においてアナログ(振幅変
調)電圧に変換する必要はない。これがため、必要なデ
ータ信号駆動回路は著しく簡単化されるようになる。重
要なことは、デジタル−アナログ変換機能を設けない場
合に純粋なデジタル回路を用いてデータ信号駆動回路を
容易に構成し得ることである。これは、表示素子に関連
する駆動回路と同時に形成するTFTを例えば用いて表
示パネルの基板にデータ信号駆動回路を集積化する際に
特に重要である。この集積化はアナログ処理が含まれる
と満足に達成するのが困難となる。デジタルデータ信号
駆動回路は比較的高速で作動させることができるがこの
回路にアナログ回路が存在す場合には制限を受けるよう
になる。実際上回路のアナログ部分を表示素子アレイに
移すことによりこのアナログ部分はライン速度で作動さ
せる必要があるだけであり、デジタルデータ信号駆動回
路の高速化は完全に行うことができる。
【0010】本発明の他の重要な利点はTFTおよび表
示素子の位置でのデジタル−アナログ変換処理の完了は
何ら追加の構成素子を必要とせず、表示素子の開口は何
ら悪影響は与えないと云う他の重要な利点がある。
【0011】本発明の好適な例では、前記TFTは、こ
れに接続された表示素子の第2電極に供給された電位
を、そのゲートに供給された選択信号のレベルおよびそ
のスレシホルド電圧レベル間の差よりも大きなレベルに
切換えることにより電流源として有利且つ簡単に作用さ
せるようにする。これがため行導体および列導体に必要
な駆動信号の特性を簡単化することができる。或は又、
表示素子の第2電極を一定電位レベル、所望の効果を得
るために適宜に切換えられた行導体および列導体に供給
される電位レベルに切換えるようにする。
【0012】好適な例では、バイアスレベルを供給する
周期を前記時間応動パルス信号の最大持続幅に少なくと
も等しくし、且つ列導体をバイアスレベルの残りの持続
幅に対し前記選択信号のレベルにほぼ相当する電圧レベ
ルに切換えるようにする。この場合列導体の電位を簡単
に切換えることによって選択信号が存在する際でもTF
Tをターンオフさせることができる。また、バイアスレ
ベルの供給は選択信号とほぼ同時に終了するようにする
のが好適である。斯様にして、アドレス指定される順次
の行導体かんには空隙を必要としなくなる。さらに好適
には、前記選択信号の第1部分中且つ前記TFTのバイ
アス前にリセット信号を列導体に供給することにより関
連する行の表示素子を所定レベルにリセットさせるよう
にする。これがため、表示素子は、行アドレス周期の一
部分で簡単にリセットすることができ、この際動作サイ
クルの表示素子荷電状態は直ちに連続し、単一選択信号
を用いることができる。前記リセット電圧は順次のフィ
ールドに対し2つのレベル間を交互に切換えて表示素子
が交互の周期に正および負の電圧に荷電されるようにす
るのが好適である。 本発明の他の例では、行導体およ
び列導体の組と、その間に電気−光学材料を有する第1
および第2電極を各々が有する表示素子のアレイとを具
え、前記第1電極はソースおよびゲートが列導体および
行導体にそれぞれ接続された各TFTのドレインに接続
され、ほかに表示素子を行導体に供給する走査駆動回路
および列導体に接続されビデオ情報を表わす時間応動パ
ルス信号を発生する手段を含む列導体に接続されたデー
タ信号駆動回路を有する表示素子を駆動する駆動回路を
具えるアクティブマトリックス表示装置において、前記
データ信号駆動回路は時間応動パルス信号を列導体に供
給するように配列し、前記駆動回路はこれに選択信号を
供給する間中前記TFTをバイアスしてこのTFTを電
流源として作動させる手段を有するようにする。
【0013】
【実施例】図面につき本発明の実施例を説明する。図1
に示すアクティブマトリックス液晶表示装置は表示区域
14を画成する液晶表示素子12の行および列アレイを
具える。各表示素子12は2つの離間された基板の対向
表面にそれぞれ設けられた2つの離間された電極より成
り、これら電極間に配置されたTN液晶材料を有する容
量性素子を具える。一方の基板の表示素子電極はアレイ
の全表示素子に共通の連続対向電極層15の各領域によ
って構成する。表示素子の他方の電極16は各々が関連
するTFT17のドレインに接続され他方の基板上に電
極16とともに支持され表示素子を駆動する個別の電極
を具える。アレイのTFT17は上記基板に支持された
行アドレス導体18および列アドレス導体19の組を経
てアドレス指定され、この際関連する表示素子およびT
FTは個別に交差する行導体および列導体に隣接して位
置する。同一行の全TFTのゲートを各行導体18に接
続するとともに一列の全TFTのソースを各列導体19
に接続する。本例ではr行およびc列の表示素子が存在
するため、全体でアレイにrc個の表示素子を設けるこ
とができる。
【0014】表示素子アレイは、選択(ゲート)パルス
信号を行導体18の各々に順次に供給して既知のように
TFTの行を順次に走査し、この操作を順次のフィール
ド周期に繰返す走査駆動回路21を含む周辺駆動手段に
よって駆動する。この走査駆動回路21は例えばデジタ
ルシフトレジスタ回路を具える慣例の型のものとすると
ともに選択および非選択信号レベルを規定する必要な電
位レベルをも供給するバス24に沿ってタイミング兼制
御型の23から供給されるタイミング信号によって制御
する。
【0015】さらに、駆動手段には表示データ信号駆動
回路25を設け、これにデジタルビデオ情報信号をバス
26に沿って供給し、これを作動させて列導体の組に各
順次のビデオラインに対しデジタル形態のデータ信号を
ほぼ並列に供給する。
【0016】データ信号駆動回路は各列導体19に対し
各1段を具える。このデータ信号駆動回路の1例の代表
的な段のブロック図を図2に線図的に示し、この図2に
は表示素子アレイの1部分および行走査駆動回路21を
も示す。説明の便宜上、本例では表示装置を白黒表示装
置として示すものとする。或は又、表示装置は三色マイ
クロフィルタアレイを表示素子アレイに関連させるフル
カラー表示装置とすることもできる。この場合にはデー
タ信号駆動回路は既知のように例えばヨーロッパ特許出
願EP-A-0391654号に記載されているような回路を用いて
個別のR, GおよびBビデオ信号入力を処理し得るよう
に好適に変形する。
【0017】代表的にはアナログサンプルホールド回路
を具える作動させる慣例のアナログ列駆動回路と同様
に、ビット情報の表示素子への書込みは、1ラインのビ
デオ情報を列駆動回路によってサンプルし、次いで選択
された行の表示素子に書込み、選択された行の識別が走
査駆動回路によって決められるようにしてライン順次
(行順次)に行う。
【0018】図2につき説明するように、nビットを具
え、供給されたビデオ情報信号の1ラインからのデジタ
ルビデオデータサンプルVDSをnビットラッチ回路3
0に記憶し、その出力をデジタル−パルス幅変換回路3
1に供給し、これにより持続幅がビデオ信号情報を表わ
すパルス幅変調信号を具える時間応動信号を供給する。
次いでこん変換回路31をスイッチング回路32に接続
し、その出力を列導体19に供給する。これら回路3
0,31および32の作動はすべてタイミング兼制御回
路23により供給されたタイミング信号によって制御
し、このタイミング兼制御回路23は後述する理由でス
イッチング回路32に所定の一定な電圧レベルを供給す
る電力源をも具える。データ信号駆動回路25に供給さ
れるデジタルビデオ信号はデマルチプレクシングを必要
とするため、表示素子の関連する列に好適なように完全
に1ラインのビデオ情報からのサンプルをラッチ回路3
0に記憶することができる。これを達成する2つの異な
る手段を図3aおよび3bに線図的に示す。図3aは1
ラインの直列形状のビデオ情報をライン33に沿ってラ
ッチ回路30に書込む状態を示す。ラッチ回路は長いシ
フトレジスタとして作動するとともにビデオラインをサ
ンプルし、サンプルされた情報を書込む。完全なビデオ
ラインがレジスタに沿ってシフトされると、バイト幅の
サンプルが変換回路31にロードされるようになる。図
3bに示す変形例では図2の駆動回路の例に用いられる
ように慣例のデマルチプレクサ配置34を用いて適切な
ラッチ回路31にバイト幅のサンプルを転送する。
【0019】デジタル−パルス幅変換回路31を種々の
既知の形状のものとし得ることは当業者にとってあきら
かである。その好適な回路の1例を図4に示す。ラッチ
回路30からのデジタルデータをプリセット可能なnビ
ット2進計数器35にロードし、この計数器35にはク
ロック信号CLおよびスタート信号STを回路23から
供給する。スタートフラグを受けると、変換回路の出力
をセットし、クロック信号によって計数器を0値までカ
ウントダウンし、この時点で出力ラッチ36を論理値
“0”にリセットする。これがため、ラッチ36のQ出
力は持続幅(幅)が入力デジタルデータによって決まる
1パルスを具え、これにより入力デジタルデータを表わ
す。このパルス信号をスイッチング回路32に供給し、
これにより関連する時間応動信号、即ち、変調信号を有
し、振幅が回路23からか回路32に供給される基準電
位によって決まり、持続幅が変換回路31からのパルス
の幅に相当するパルスを発生する。
【0020】図3aおよび3bのデマルチプレクシング
は双方ともそれ自体ラッチ機能を固有に組込まれている
図4に示す種類の変換回路31とともに使用するもので
ある。斯様に(n−1)番目の行からのサンプルをデジ
タル−パルス幅変換回路によって処理する期間中n番目
の行に対するデータはラッチ回路30にシフトすること
ができ、即ち、パイプライン処理することができる。そ
れ自体ラッチ機能を有さないデジタル−パルス幅変換回
路に対する他の変形例では、シフトレジスタまたはマル
チプレクサをパイプラインモードで作動し得るようにす
るために第2ラッチ回路を必要とする。
【0021】スイッチング回路32の機能は、後述する
ように正しい時間に回路23から供給された所定電圧レ
ベルにより決まるように、各列導体19を所望電圧レベ
ルとするものである。この回路の作動のタイミングは回
路23により主として決まるとともに変換回路31から
の出力によっても部分的に決まることはあきらかであ
る。
【0022】ビデオ情報データ信号の表示素子アレイへ
の書込みは1ラインの情報をサンプルして選択された行
の表示素子に書込むようにして行順次に行う。1行書込
みサイクルを形成する操作順序は3つの部分より成る。
【0023】第1に、1ラインのデジタルビデオ情報を
サンプルし、駆動回路25の回路段のラッチ回路30に
よって記憶する。この作動は慣例のアナログ列駆動回路
のサンプル−ホールド回路の作動と同様である。
【0024】第2に、関連する行の各LC(液晶)表示
素子12はビデオデータ信号の表示素子への転送直前の
基準電圧に設定する。LC表示素子のこの予備設定は行
および列導体18、19並びに共通計数器電極15に適
宜の電圧をスイッチングすることによって行う。この作
動は表示素子の行がアドレス指定される度毎に生じ、こ
れを以下リセッチング状態と称する。
【0025】第3に、次いでLC表示素子にはラッチ回
路に記憶されたデジタルビデオサンプルの値に比例した
電荷を与える。書込みサイクルのこの部分に対し、回路
32からの時間応動パルス信号を列導体に供給し、且つ
そのゲートに供給される選択信号と相俟ってデジタルビ
デオサンプル値に従ってある時間周期に亘り表示素子の
行に関連するTFTをターンオンする。従って以下に説
明するように時間応動パルス信号に持続幅に比例する量
の電荷をLC表示素子に記憶する。LC表示素子の透過
率とこのせるに蓄積された電荷との間に単一値関係が存
在するため、デジタルビデオサンプルからアナログ輝度
値への変換が完了する。
【0026】動作サイクルのこれら3つの部分をアレイ
の各行に対し繰返して1フィールド周期の完全な像が形
成されるようになる。
【0027】この作動において、TFTの機能はデジタ
ル−パルス幅変換回路によって決まる幅の電圧パルスを
パルスの幅に比例する電荷の量に変換することにある。
この目的のために、TFTを電流源として作用するよう
にバイアスし、即ち、これによってTFTに流れる電流
が列導体電圧およびゲート電圧の値によって決まり、且
つこれがドレイン電圧とは無関係となるようにする。斯
様にTFTを作動させるに必要なバイアス条件を図5a
および5bにつき説明する。図5aは代表的な表示素子
およびこれに関連するTFTの回路構成を示し、図5b
は種々のゲート−ソース電圧Vgsに対するTFTのド
レイン−ソース電流Idsおよびドレイン−ソース電圧
Vds間の関係を示し、ここにVgs1>Vgs2>V
gs3およびVgs3>Vt(TFTのスレシホルド電
圧)とする。図5bの破線の右側の領域はいわゆる飽和
領域であり、この領域内ではTFTが作動の電流源モー
ドと達成するように作動する。かかる作動するの電流源
モードは次式で示す関係を満足する場合に得ることがで
きる。 Vds>Vgs−Vt (1) このモードでは Ids=(1/2)μCo(Vgs−Vt)2 (2) ここにIdsはドレイン電流、μはTFTチャネルのキ
ャリアの有効移動度およびCoは単位面積当たりのゲー
ト絶縁体のチャパシタンスである。
【0028】図5bの破線の左側の領域はいわゆるリニ
アまたはトリオード領域,(ここにVds<Vgs−V
t)であり、破線自体はリニア領域および飽和領域を分
離するピンチオフ領域を表わす。電流源モードのTFT
はAMLC表示装置でTFTを作動させる常規モードと
は全く相違することを確かめた。通常のアクティブマト
リックス(AM)表示装置ではTFTはリニア領域で簡
単なスイッチとして作動する。
【0029】式(2)はTFTが無限出力インピーダン
ス(IdsはVdsとは無関係)を有する状態を示す。
実際上、TFTの出力インピーダンスは数Mオーム程度
であり、僅かに非直線性となる。
【0030】動作サイクルの数部分をリセットし且つ変
化させる表示素子に対してTFTをバイアスするほか
に、駆動手段により生ずる駆動波形は表示素子がAC駆
動される、即ち、LC材料の品質低下を防止する場合の
ように正および負の電圧に交互に荷電されるように構成
する。
【0031】行および列導体の組並びに正および負に交
互に荷電する順序を発生する共通電極の駆動手段によっ
て生ずる波形と、表示素子に現われる波形との好適な例
を図6aおよび7aにそれぞれ示す。発生した表示素子
の電圧VLCは図6bおよび7bにそれぞれ示す。図6a
および7aに示される文字においてVgはゲート電圧、
Veは共通電極電圧、Vsは列導体(ソース)電圧およ
びVdはドレイン電圧をそれぞれ示す。
【0032】選択された行、即ち、行導体に回路21か
ら選択信号を供給する行の代表的な表示素子について以
下に説明を行う。選択信号はVghighで示し、これを適
宜選定してTFTがターンオンされるようにする。TF
Tのその他の選択されない行に対しては回路21によっ
てそのTFTを導通状態としない程度の低い値のゲート
電圧Vglow を発生させるようにする。順次の行導体に
供給される選択信号は任意に分離し、3つの順次の行に
対する3つのかかる一連の信号を図2に線図的に示す。
Vghigh信号の持続幅によって行選択周期Tを規定す
る。この信号の終了に次いで同様の信号を続く行導体に
供給し、以下同様とする。
【0033】書込み作動は周期trを占めるリセット状
態で開始し、この周期において行導体電圧VghighでT
FTをターンオンし表示素子を電圧Vcresetpに従って
基準電圧に設定し、次いで電圧スイッチング回路32に
よって列導体に供給する。この作動前にドレイン電圧V
dは前のアドレス周期で設定された可能なレベルの範囲
のレベルにある。図示の波形例では基準電圧レベルは零
となるようにする。このリセット状態では、TFTは直
線性領域で作動し従来の表示装置と同様の簡単なスイッ
チング素子として作用する。
【0034】リセット状態の終わりには電流源としてバ
イアスされるTFTによる所望の表示効果に対する所望
のレベルに容易に荷電されるようになる。このバイアス
はTFTドレイン電圧を同一レベルとする図1のライン
22を経てより高い電圧Vehighに共通電極を切換える
タイミング兼制御回路23から取出す。これと同時に
(説明の便宜上図6aに僅かにふらつく立ち上がり縁を
示すが)列導体電圧Vsはデジタル−パルス幅変換回路
31からの出力パルスの幅によって決まる周期に亘って
電圧スイッチング回路32により供給されるより高いプ
リセットレベル値Vcinteg に切換えるようにする。こ
の周期t+はこれにより荷電周期を構成するとともにサ
ンプルデジタルビデオ信号VDSに従って変化させるよ
うにする。電荷は表示素子で積分し、信号Vcinteg の
終わりに列導体電圧VsをVghigh即ち、TFTをター
ンオフする行選択周期Tの残部に対し選択信号のレベル
と同一レベルに関連するレベルに切換える。説明の便宜
上、信号の後縁は僅かにふらついて図6aに示すように
なるが、実際にはこれらはほぼ同時となる。
【0035】荷電周期t+の始端では次式(3)が成立
し、荷電周期の終端では次式(4)が成立する。 Vehigh=Vd>Vghigh−Vt (3) Vehigh−VLC=Vd>Vghigh−Vt (4) ここにVLCは表示素子の電圧を示す。TFTは電流源と
してバイアスされたままであり、この周期中直線性荷電
特性を呈する。回路31からのパルス幅変調信号の持続
幅によって決まるように荷電周期の終端では、TFTは
行選択周期の残部に対しターンオフしその後他のすべて
の行はアドレス指定されるがこの行がVglow の行導体
により次のフィールドで次にアドレス指定されるまでこ
のターンオフを保持し、この電荷をこの(フィールド)
周期に対し表示素子に記憶する。図6bはこの作動中表
示素子電圧VLCを示す。この電圧VLCはその始端では前
の行導体選択周期でセットされた所と同様に値の範囲を
有し、この範囲を図6bに斜線を付して示す。このリセ
ット状態に続き電荷は荷電周期中表示素子で積分しかつ
この周期の終わりにある量の電荷をVcinteg のレベル
および周期t+の持続幅に依存する表示素子に記憶す
る。表示素子はVcinteg の持続幅に従うレベルの連続
範囲のレベルに荷電することができ、その最終値は時間
応動信号の時間素子に依存する。
【0036】同一行の他の表示素子も同様に各パルス幅
信号に従って同時にアドレス指定する。表示素子の次の
行も同様に1度の1つずつアドレス指定し、前の行に関
連するTFTは非選択電圧Vglow によってオフ状態に
保持する。
【0037】図7aおよび7bに示すように表示素子の
負の荷電に対し次のフィールドの行選択周期で次にアド
レス指定される際の作動はリセット状態中差が発生する
点以外は上述した所と同様である。電流源として作動す
るように所望のTFTバイアス状態を与えることにより
荷電状態中のドレイン電流はユニポーラとなり、即ち、
電流がTFTのドレインに流れその結果表示素子の荷電
方向は同様にユニポーラとなる。表示素子をAC駆動す
ると表示素子に与えられるリセット電圧は負の荷電に対
し表示素子に必要な最大電圧よりも大きな負の電圧(即
ち、液晶飽和電圧よりも大きな電圧)となる。
【0038】この目的のため、列導体電圧を値Vcrese
tnにセットし、共通電極電圧Veを前述したようにリセ
ット位相tr中Vcresetpにリセットする。TFTをこ
の位相中直線性領域で作動させる場合にはリセット状態
の終わりに表示素子に現われる電圧は次式(6)で表わ
すようになる。 VLC=Vcresetp−Vcresetn (6)
【0039】この後荷電状態t中TFTを電流源として
作動するようにバイアスすうると、表示素子は前述した
ように正の方向に荷電されるが、変換回路31からのパ
ルス信号の幅によって決まる荷電周期t−の終わりには
図7bから明らかなように表示素子はいまだ負の電荷を
保持する。この電荷のレベルは、パルス信号の持続幅t
−に従って変化してその所望の表示効果を呈するように
なる。
【0040】電荷の積分周期t+およびt−は上述した
ように連続とする必要はないが、全期間がt+またはt
−に一致する複数の個別のサブ周期を具えるようにする
必要がある。
【0041】また、ある信号の前処理も必要である。例
えば、表示素子の非直線性電荷対透過率特性に対しては
あるビデオ信号処理が必要である。ビデオ信号のこの処
理は図1のビデオ信号処理回路50を用いて駆動手段2
0にビデオ信号を供給する前に行う。表示素子のAC作
動から追加の処理作動が生じる。正の表示素子荷電サイ
クル(図6b)中表示素子の最終電荷は(正のサイクル
リセットレベル値が零の場合)デジタルビデオサンプル
VDSに比例する。しかし、負のサイクル(図7b)で
は、表示素子は負の値にリセットされ、TFTの電流に
よって表示素子を零値に荷電し、この際の表示素子の電
圧VLCの振幅は周期t−が増大するにつれて減少する。
従ってtvidを所定のビデオ信号に相当する荷電時間と
し、tmaxを最大荷電時間(tmax =T−tr)とする
と、t+およびt−は次式で与えられる。 t+=tvid (7) t−=tmax −tvid (8)
【0042】従って回路25の回路段の変換回路31に
供給されるデジタルビデオデータ信号は適宜の手段で符
号化しデジタル値Npw(ここにNはサンプルの値を表
わす数)によって2つの極性に対しかろ31から異なる
列データ信号を発生させる。
【0043】正のサイクル中次式が成立し、 Npw=Nvid (9) また負のサイクル中次式が成立する。 Npw=Nmax −Nvid (10) ここにNmax は最大可能なビデオ信号サンプル値であ
る。
【0044】図8はビデオ信号処理回路50の1部分を
具えるデジタル処理回路を線図的に示し、これにより所
望の補正を達成し得るようにする。入力ビデオ信号はデ
ジタルビデオ信号でもアナログビデオ信号でもよく、後
者の場合にはアナログ−デジタル変換器80を含むよう
にする。代表的には3乃至8ビットの長さのデジタルビ
デオ信号Nvid を第1支路を経て列信号反転切換えスイ
ッチ81に供給し、かつ反転器82を経て加算器83に
も供給し、ここでこれをNmax に加算してNmax −Nvi
d を得、この値を切換えスイッチ81に供給する。この
切換えスイッチはフィールド周波数で作動してそれぞれ
正および負の駆動サイクルに対しデータ信号駆動回路2
5に交互のフィールド周期でNvid およびNmax −Nvi
d を供給する。
【0045】電流源としてバイアスするTFT17の出
力インピーダンスは、所望に応じ代表的な表示素子の回
路構成を示す図9に示されるようにカスコード装置を追
加することによって増大させることができ、このカスコ
ード装置は表示素子12および列導体19間にTFT1
7に直列に接続された他のTFT86を具える。カスコ
ード装置の効果は出力電圧の変化の結果としてTFT1
7が遭遇するドレイン電圧の変化を減少せしめんとする
ものであり、これにより出力インピーダンスを係数gm
2/go2だけ増大する。ここにgm2およびgo2は
TFT86の相互コンダクタンスおよび出力コンダクタ
ンスである。回路を簡単とするためにはTFT86のゲ
ートを固定電位でバイアスする。
【0046】駆動回路21および25はTFTを用いて
容易に構成することができ、従ってTFT17のアレイ
およびアドレス導体18および19の組と同一基板に慣
例のように集積化することができ、TFT1819のア
レイおよび駆動回路は例えばポリシリコンTFTを用い
る共通処理によって同時に形成する。かかる回路配置を
図1に示す。
【0047】表示装置は表示素子アレイに対しカラーマ
イクロフィルタアレイを設けるフルカラー表示装置とす
ることができる。この場合にはビデオ信号をビデオ信号
は3つの個別のデジタル信号R,GおよびBとして3つ
のバスを経てデータ信号駆動回路30に供給し、この駆
動回路を各段の30ラッチ回路30に好適に適応させて
その出力を個別に変換回路31に切換えるようにする。
【0048】表示装置の用途はビデオ情報がデジタル形
態、例えばCD−I環境またはデータグラフ表示および
(アナログまたはデジタル情報が供給される)表示シス
テムにある用途を含むものとする。表示素子に集積化さ
れた駆動回路を有する表示装置では、従来のアナログ回
路よりも一層容易に完全なデジタル回路を実現すること
ができる。
【0049】上述した表示装置は液晶表示装置を具える
が、他の電気−光学材料、例えばエレクトロルミネッセ
ントまたはエレクトロクロミック材料を用いることがで
きる。
【0050】本発明は上述した例にのみ限定されるもの
ではなく、要旨を変更しない範囲内で種々の変形または
変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明アクティブマトリックス液晶表示装置の
位置例を示すブロック回路図である。
【図2】各列導体に接続された表示装置のデータ信号駆
動回路の代表的な回路段を示すブロック回路図である。
【図3】(a)はデータ信号駆動回路に供給されたデジ
タルビデオ信号をデマルチプレクシングする状態を示す
説明図であり、(b)はデータ信号駆動回路に供給され
たデジタルビデオ信号をデマルチプレクシングする状態
を示す説明図である。
【図4】データ信号駆動回路の信号段に用いられたデジ
タル−パルス幅変換回路の一例を示す回路図である。
【図5】(a)は表示装置の代表的な表示素子および関
連するTFTを示す回路図であり、(b)は表示装置に
用いられるTFTの動作特性を示す特性図である。
【図6】(a)は動作サイクルの一部分における表示装
置の作動に存在する代表的な波形および表示素子の電圧
の関係を示す説明図であり、(b)は動作サイクルの一
部分における表示装置の作動に存在する代表的な波形お
よび表示素子の電圧の関係を示す説明図である。
【図7】(a)は動作サイクルの他の一部分における表
示装置の作動に存在する代表的な波形および表示素子の
電圧の関係を示す説明図であり、(b)は動作サイクル
の他の一部分における表示装置の作動に存在する代表的
な波形および表示素子の電圧の関係を示す説明図であ
る。
【図8】表示装置に用い得る信号処理回路の一例の構成
を示す回路図である。
【図9】表示装置の変形例における代表的な表示装置お
よび関連するTFTの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
12 液晶表示素子 14 表示区域 15 連続対向電極層 16 他方の電極 17 TFT 18 行導体 19 列導体 21 行走査駆動回路 23 タイミング兼制御回路 24 バス 25 表示データ信号駆動回路 26 バス 30 ラッチ回路 31 デジタル−パルス幅変換回路 32 スイッチング回路 33 ライン 35 nビット計数回路 34 デマルチプレクサ 36 出力ラッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン ジョージ ナップ イギリス国 サセックス クローレイ パ ウンド ヒル トリニティー クローズ 7

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 行導体および列導体の組と、その間に電
    気−光学材料を有する第1および第2電極を各々が具え
    る表示素子のアレイとを有し、前記第1電極をソースお
    よびゲートが列導体および行導体にそれぞれ接続された
    各TFTのドレインに接続され、選択信号を行導体に供
    給し、ビデオ情報信号を関連する時間応動信号に変換す
    るようにしてアクティブマトリックス表示装置を駆動す
    るに当たり、前記時間応動信号を列導体に供給し、選択
    信号をTFTの行に供給する間にTFTをバイアスして
    電流源として作用させてその関連する表示素子を供給さ
    れた時間応動信号の持続幅に依存するレベルに荷電する
    ようにしたことを特徴とするアクティブマトリックス表
    示装置を駆動する方法。
  2. 【請求項2】 前記TFTは、これに接続された表示素
    子の第2電極に供給された電位を、そのゲートに供給さ
    れた選択信号のレベルおよびそのスレシホルド電圧レベ
    ル間の差よりも大きなレベルに切換えることにより電流
    源として作用させるようにしたことを特徴とする請求項
    1に記載のアクティブマトリックス表示装置を駆動する
    方法。
  3. 【請求項3】 バイアスレベルを供給する周期を前記時
    間応動パルス信号の最大持続幅に少なくとも等しくし、
    且つ列導体をバイアスレベルの残りの持続幅に対し前記
    選択信号のレベルにほぼ相当する電圧レベルに切換える
    ようにしたことを特徴とする請求項2に記載のアクティ
    ブマトリックス表示装置を駆動する方法。
  4. 【請求項4】 バイアスレベルの供給は選択信号とほぼ
    同時に終了するようにしたことを特徴とする請求項3に
    記載のアクティブマトリックス表示装置を駆動する方
    法。
  5. 【請求項5】 前記選択信号の第1部分中且つ前記TF
    Tのバイアス前にリセット信号を列導体に供給すること
    により関連する行の表示素子を所定レベルにリセットす
    るようにしたことを特徴とする請求項1〜3の何れかの
    項に記載のアクティブマトリックス表示装置を駆動する
    方法。
  6. 【請求項6】 前記リセット電圧は順次のフィールドに
    対し2つのレベル間を交互に切換えて表示素子が交互の
    周期に正および負の電圧に荷電されるようにしたことを
    特徴とする請求項5に記載のアクティブマトリックス表
    示装置を駆動する方法。
  7. 【請求項7】 行導体および列導体の組と、その間に電
    気−光学材料を有する第1および第2電極を各々が有す
    る表示素子のアレイとを具え、前記第1電極はソースお
    よびゲートが列導体および行導体にそれぞれ接続された
    各TFTのドレインに接続され、ほかに表示素子を行導
    体に供給する走査駆動回路および列導体に接続されビデ
    オ情報を表わす時間応動パルス信号を発生する手段を含
    む列導体に接続されたデータ信号駆動回路を有する表示
    素子を駆動する駆動回路を具えるアクティブマトリック
    ス表示装置において、前記データ信号駆動回路は時間応
    動パルス信号を列導体に供給するように配列し、前記駆
    動回路はこれに選択信号を供給する間中前記TFTをバ
    イアスしてこのTFTを電流源として作動させる手段を
    有することを特徴とするアクティブマトリックス表示装
    置。
  8. 【請求項8】 前記駆動回路は前記表示素子の第2電極
    に接続されその関連するTFTへの選択信号の供給中前
    記第2電極にTFTがバイアスされる電圧レベルを供給
    する電圧制御回路を有するようにしたことを特徴とする
    請求項7に記載のアクティブマトリックス表示装置。
  9. 【請求項9】 前記駆動回路を作動可能状態として選択
    信号の第1部分に列導体に所定電位を供給して表示素子
    を所定レベルに荷電し且つ選択信号の第2部分中時間応
    動パルス信号を供給するようにしたことを特徴とする請
    求項7または8に記載のアクティブマトリックス表示装
    置。
  10. 【請求項10】 前記データ信号駆動回路は入力デジタ
    ルビデオ信号を関連するパルス幅信号に変換するデジタ
    ル−パルス幅変換回路を具えることを特徴とする請求項
    7〜9の何れかの項に記載のアクティブマトリックス表
    示装置。
  11. 【請求項11】 前記データ信号駆動回路は前記変換回
    路の出力側と列導体との間に接続され前記時間応動パル
    ス信号および前記所定電位を列導体に供給し得る電圧ス
    イッチング回路を具え、且つ前記駆動回路は電圧および
    タイミング信号を電圧スイッチング回路に供給してこの
    回路を作動させるタイミング制御回路を含むことを特徴
    とする請求項1に記載のアクティブマトリックス表示装
    置。
  12. 【請求項12】 前記データ信号駆動回路、行導体およ
    び列導体の組並びにTFTを共通支持体上に載置するよ
    うにしたことを特徴とする請求項7〜11の何れかの項
    に記載のアクティブマトリックス表示装置。
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