JPH07159757A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】定常的に外部から複数の電位を半導体スイッチ
ング素子１０９により画素電極１０８に選択して印加
し、その選択比率により画素電極１０８と対向電極間の
液晶に印加する電圧の実効値を変化させ、液晶の制御を
行う構造をもつ液晶表示装置にする。 【効果】液晶をスタティック駆動を行い、対向電極の接
続部と各画素部間の抵抗、または対向電極とマトリクス
基板間のキャパシタが低減することで、対向電圧の画素
部における電圧歪が軽減でき、その結果、パネルを大型
化しても低電力で輝度むら等の画質不良が無い、良好な
液晶アクティブマトリクス表示装置が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、輝度むら等の画質不良
の無い、液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】フラットディスプレイとして、ＭＯＳ，
薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称す）等の三端子素
子及び、ＭＩＭ(Metal−Insurator−Metal）等の二端子
素子として、画像を表示する液晶アクティブマリクス型
液晶表示装置が知られている。図４に従来の技術による
三端子素子の駆動による液晶アクティブマリクス表示装
置の従来例を示す。装置は画素４０６がマトリクス状に
構成されたマトリクス基板４１０と信号駆動回路４０
４，走査駆動回路４０５，表示制御回路４０１で構成さ
れている。映像信号源４０２から入力される映像信号５
０２，５０３，５０４から表示制御回路４０１はタイミ
ング信号，データ信号を発生させる。信号駆動回路４０
４，走査駆動回路４０５は、タイミング信号，データ信
号から、それぞれ信号電圧５０５，走査電圧５０１を発
生し、図示してないが、対向基板上の対向電極に対向電
圧とで、両基板間を駆動する。

【０００３】次に従来例の駆動方法について説明する。
図５は図４に示す従来における液晶表示装置を駆動させ
るときの各駆動電圧の一例を示している。走査駆動回路
405から走査電圧５０１を発生させ、走査線４０９を介
して画素４０６内の薄膜トランジスタ４０８に印加され
る。走査電圧５０１がオン電圧５０７の時には薄膜トラ
ンジスタ４０８はオン状態となり、信号駆動回路４０４
から発生させた信号電圧５０５を信号線４１１を介して
画素４０６に印加される。また走査電圧５０１がオフ電
圧５０８の時には薄膜トランジスタ４０８はオフ状態と
なり、画素電極と対向電極間の液晶で構成されるキャパ
シタ構造、または、図示してないが、画素電極と前段の
走査線間に容量素子を配置することで、画素電極４０７
にはオン状態時に画素電極４０７に印加された信号電圧
が画素電極に保持され、画素電極４０７に印加される電
圧は画素電圧５０６となる。その結果、液晶への印加電
圧は、画素電圧５０６と対向電圧との差電圧（液晶印加
電圧）となり、この実効電圧により液晶の透過率を制御
し、階調表示を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来例の場合、走査電
圧５０１がオフ電圧５０７時に画素電極に保持された電
位により、液晶の駆動を行うが、画素電極５０６と対向
電極間の液晶で構成されるキャパシタ構造は完全なキャ
パシタ素子では無いため、画素電極に保持された電荷が
リークを起こし、画素電圧５０６は低下する。また、薄
膜トランジスタのスイッチング特性が十分でない場合に
ついても同様に画素電圧４０７は低下する。この結果、
走査線数が増大に伴いオフ電圧５０７の期間が長くなる
と、液晶印加電圧の実効値は低下するため、消費電力低
下の妨げとなっていた。また、薄膜トランスタのばらつ
き等により、液晶印加電圧の実効値低下量が変化するた
め、輝度むらや残像等の画質不良が生じていた。

【０００５】本発明の目的は、液晶をスタティックに駆
動を行うことにより、低電力で画質不良の無い液晶表示
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、第一の装置として、一方の基板上に半導
体スイッチング素子を介して画素電極に電位を与え、他
方に設けた対向電極にあたえた電位の電位差の実効値に
より、両基板間に封入された液晶の制御を行う液晶表示
装置において、少なくとも定常的に外部から複数の電位
を半導体スイッチング素子により画素電極に選択して印
加し、その選択比率により液晶に印加する電圧の実効値
を変化させることで、液晶の制御を行うことを特徴とす
る液晶表示装置を構成した。

【０００７】第一の装置を含む第二の装置として前記液
晶表示装置において、一対の基板内に液晶が封入され、
その基板の一方に対向電極を有する対向基板、他方の基
板上にマトリクス状に配列されたｍ×ｎ個の画素電極、
その画素電極に一対一に接続されたｍ×ｎ個スイッチン
グ回路，同一のスイッチング回路に接続された信号電極
が別々に接続された各列毎あたりｔ本（総計ｔ×ｎ本）
の信号線，各行毎の走査電極が接続されたｍ本の走査
線，各スイッチング回路に接続されたｐ本の階調電圧線
で構成されたマトリクス基板からなる液晶パネルと前記
走査線に接続された走査駆動回路，前記信号線に接続さ
れた信号駆動回路，前記走査駆動回路及び信号駆動回路
に接続された映像信号源及び前記階調電圧線が接続され
た階調電圧発生回路で少なくとも構成されたことを特徴
とする液晶表示装置を構成したものである。

【０００８】第二の装置を含む第三の装置として前記マ
トリクス基板がセラミクス基板であることを特徴とする
液晶表示装置を構成したものである。

【０００９】第三の装置を含む第四の装置として、前記
走査駆動回路，信号駆動回路，階調電圧源，階調電圧発
生回路をマトリクス基板の非表示部形成することを特徴
とする液晶表示装置を構成したものである。

【００１０】

【作用】上記手段を用いることにより、画素電極に定常
的に外部から画素電圧の印加が可能となるため、液晶印
加電圧の変動による残像や、輝度むら等の画質不良が完
全になくすことが、可能になる。また、液晶印加電圧の
実効値制御が各階調電圧の選択比率だけで行うため、輝
度階調制御が容易となる。

【００１１】

【実施例】

（実施例１）本発明による液晶表示装置の一実施例を示
す等価回路を図１に示す。装置は画素１０７がｍ列，ｎ
行に渡ってマトリクス状に構成されたマトリクス基板１
０４と走査駆動回路１０３，信号駆動回路１０２，階調
電圧源１０６、さらに図示してないが対向電極を塗布し
た対向基板及び対向電圧発生回路で構成されている。マ
トリクス基板１０４上の画素１０７は、出力端子１１
４，信号電極１１５，走査電極１１６及び階調電圧入力
端子１１７を含むスイッチング回路１０９と画素電極１
０８で構成され、スイッチング回路１０９の出力端子１
１４と画素電極１０８は電気的に接続されている。ま
た、信号電極１１５は、スイッチング回路１個あたりｔ
本で構成され、信号電極１１５は、各列毎にｔ本（表示
装置全体ｔ×ｎ本）設けられた信号線１１８に別々に接
続され、スイッチング回路１０９に同時に別々の信号電
圧を入力できる構成となっており、さらに信号線(ｔ×
ｎ本)は全てマトリクス基板１０４の外部に設置された
信号駆動回路１０２に接続されている。ここで、信号電
極数ｔは、液晶表示装置の階調数をＳ個とすると少なく
ともＳ≦２＾ｔの条件を満たす。また、走査電極１１６
は各行毎に走査線１０５に接続され、さらに走査線（ｍ
本）は全てマトリクス基板１０４の外部に設置された信
号駆動回路１０３と接続された構成となっている。ま
た、各スイッチング回路の階調電圧入力端子１１７は、
少なくとも複数の端子数を有し、同一のスイッチング回
路の階調電圧入力端子にはそれぞれ階調電圧線が接続さ
れ、同時に別々の階調電圧をスイッチング回路に入力で
きる構成となっている。さらに二つ階調電圧線と同数の
階調電圧が発生可能な階調電圧源１０６が外部に設置さ
れ、階調電圧線と接続された構成をしており、全体とし
て液晶表示装置となっている。次にスイッチング回路１
０９の構成例について八階調表示を行う液晶表示装置を
例に図２を用いて説明する。スイッチング回路１０９
は、カウンタ１１０，フリップ・フロップ回路１１１，
電圧セレクタ１１２及びアンプ１１３によって構成され
ている。走査電極１１６，ｔ＝３本の信号電極１１５
Ａ，１１５Ｂ，115C、及びクロック端子１１９はカウン
タ１１０に接続され、カウンタ１１０のキャリー信号出
力端子１２０はフリップ・フロップ回路１１１に接続さ
れている。さらにフリップ・フロップ回路１１１の出力
信号により電圧セレクタ１１２は、階調電圧源１０６か
ら出力される二つの階調電圧のいずれかを選択して、ア
ンプ１１３を介して画素電極に電圧を供給する構造を有
している。この走査電極116に走査電圧２０１を入力
し、クロック端子１１９にクロック電圧２０５を入力
し、信号電極１１５Ａ，１１５Ｂ，１１５Ｃにそれぞれ
信号電圧２０２，２０３，２０４を入力することで本ス
イッチング回路１０９は駆動する。

【００１２】よって、スイッチング回路１０９を用いる
ことで、例えば、図３に示すように、一フレーム周期の
パルス波形である走査電圧２０１，一フレームの１／
（ｔ−１）倍の周期のパルス波形であるクロック電圧２
０５、及び信号電圧２０２，２０３，２０４を入力する
ことで、信号電圧に対応して、duty比の異なる、例え
ば、２０６Ａから２０６Ｈまでの八つの画素電圧を選択
して画素電極１０８に印加させることが可能となる。

【００１３】その結果、画素電圧２０６が定常的に印加
でき、対向電極間に封入された液晶をスタテック駆動を
行うことができる。従って、液晶印加電圧の変動による
残像や、輝度むら等の画質不良が完全になくすことが可
能になる。また、液晶印加電圧の実効値制御が各階調電
圧の選択比率だけで行うため、輝度階調制御が容易とな
る。

【００１４】（実施例２）本実施例は下記のことを除け
ば実施例１と同様である。

【００１５】前記マトリクス基板をセラミクス基板を用
いて形成し、かつ前記走査駆動回路，信号駆動回路，階
調電圧源を前記セラミクス基板の周辺部、または、画素
電極を形成する基板面とは反対の面に形成する。この結
果、実施例１のようにマトリクス基板上の配線と、各駆
動回路との接続工程が無くなる。

【００１６】

【発明の効果】本発明を用いることにより、画素電極に
定常的に外部から画素電圧の印加が可能となるため、液
晶印加電圧の変動による残像や、輝度むら等の画質不良
が完全になくすことが、可能になる。また、液晶印加電
圧の実効値制御が各階調電圧の選択比率だけで行うた
め、輝度階調制御が容易となる。低電力で画質不良の無
い液晶表示装置となる。また、マトリクス基板にセラミ
クスを用いて、駆動回路をマトリクス基板に形成するこ
とにより配線と、各駆動回路との接続工程が無くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における液晶表示装置のブロック図。

【図２】実施例における液晶表示装置内のスイッチング
回路図。

【図３】実施例における駆動電圧を示す説明図。

【図４】従来の液晶表示装置の説明図。

【図５】従来の液晶表示装置の駆動電圧を示す説明図。

【符号の説明】

１０１…映像信号源、１０２…信号駆動回路、１０３…
走査駆動回路、１０４…マトリクス基板、１０５…走査
線、１０６…階調信号源、１０７…画素、108…画素電
極、１０９…スイッチング回路、１１０…カウンタ、１
１１…フリップ・フロップ回路、１１２…電圧セレク
タ、１１３…アンプ、１１４…出力端子、１１５，１１
５Ａ，１１５Ｂ，１１５Ｃ…信号電極、１１６…走査電
極、１１７…階調電圧入力端子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲葛▼貫 壮四郎 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の基板上に半導体スイッチング素子を
   介して画素電極に電位を与え、他方に設けた対向電極に
   あたえた電位の電位差の実効値により、両基板間に封入
   された液晶の制御を行う液晶表示装置において、定常的
   に外部から複数の電位を前記半導体スイッチング素子に
   より前記画素電極に選択して印加し、その選択比率によ
   り液晶に印加する電圧の実効値を変化させることで、液
   晶の制御を行うことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】請求項１において、一対の基板内に液晶が
   封入され、その基板の一方に対向電極を有する対向基
   板，他方の基板上にマトリクス状に配列されたｍ×ｎ個
   の画素電極，前記画素電極に一対一に接続されたｍ×ｎ
   個スイッチング回路，同一のスイッチング回路に接続さ
   れた信号電極が別々に接続された各列毎あたりｔ本（総
   計ｔ×ｎ本）の信号線，各行毎の走査電極が接続された
   ｍ本の走査線，各スイッチング回路に接続された二本の
   階調電圧線で構成されたマトリクス基板からなる液晶パ
   ネルと前記走査線に接続された走査駆動回路，前記信号
   線に接続された信号駆動回路，前記走査駆動回路及び信
   号駆動回路に接続された映像信号源及び前記階調電圧線
   が接続された階調電圧源を含む液晶表示装置。
3. 【請求項３】請求項２において、前記マトリクス基板が
   セラミクス基板である液晶表示装置。
4. 【請求項４】請求項３において、前記走査駆動回路，信
   号駆動回路，階調電圧源，階調電圧発生回路をマトリク
   ス基板の非表示部で形成するアクティブマトリクス型液
   晶表示装置。