JPH09152573A - アクティブマトリクス表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクティブマトリクス表示装置の輝点欠陥を
電気的な制御で滅点に修正して表示品位を改善する。 【解決手段】 アクティブマトリクス表示装置は所定の
間隙を介して互いに接合した画素基板１及び対向基板２
と、この間隙に保持された電気光学物質３とを備えてい
る。画素基板１は画面を構成する様に行列配置した画素
電極４と、各画素電極４を個々に駆動するスイッチング
素子５と、画素電極４の下方に配置した付加電極７とを
備えている。一方、対向基板２は対向電極８を備えてい
る。画素電極４は順次走査でスイッチング素子５が動作
した時画像信号が書き込まれて画面に画像を表示する。
付加電極７は順次走査に先立って電気光学物質３の閾値
を超える所定電圧が印加され画面を一旦黒色表示にす
る。これにより、スイッチング素子５のオープン性不良
に起因する画素の輝点欠陥は滅点に修正可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画素電極とこれを駆
動するスイッチング素子等を集積形成したアクティブマ
トリクス表示装置に関する。より詳しくは、スイッチン
グ素子のオープン故障に起因する画素の輝点欠陥を電気
的な制御で滅点に修正してアクティブマトリクス表示装
置の歩留りを実質的に向上させる修復技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】アクティブマトリクス表示装置は所定の
間隙を介して互いに接合した画素基板及び対向基板と、
この間隙に保持された液晶等の電気光学物質とで構成さ
れている。画素基板には画面を構成する様に行列配置し
た画素電極と、各画素電極を個々に駆動するスイッチン
グ素子とが集積形成されている。対向基板には対向電極
が形成されている。アクティブマトリクス表示装置の大
画面化及び高精細化に伴なって画素数は飛躍的に増大し
ており数百万個に及ぶオーダとなっている。全画素を無
欠陥で集成形成する事は現実的に困難であり、ある確率
で欠陥が発生する事が避けられない。アクティブマトリ
クス表示装置の歩留りを確保する為には欠陥画素を事後
的に修復する技術が重要視されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】欠陥画素を修復する方
法としては、予め１個の画素電極につき複数個のスイッ
チング素子を設けておく構造が知られている。製造段階
で１個のスイッチング素子に欠陥が生じた場合には、後
工程で不良スイッチング素子をレーザ等で破壊し、残る
正常なスイッチング素子で画素電極を駆動する。しかし
ながら、薄膜トランジスタ等からなるスイッチング素子
を１個の画素電極につき複数個用意する構造は、画素の
開口率を低下させ画面の明度が犠牲になる欠点がある。
他の修正方法として、例えば欠陥画素の画素電極を対応
するスイッチング素子として形成された薄膜トランジス
タのゲート電極とショートさせる方法がある。しかしな
がら、欠陥画素電極とゲート電極とを相互に短絡させる
方法は液晶等の電気光学物質に直流電圧が持続的に印加
される事になり信頼性上問題となる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明は画素開口率を犠牲にする事なく且つ
信頼性を損なう事なくアクティブマトリクス表示装置の
画素欠陥を修正可能な構造を提供する事を目的とする。
かかる目的を達成する為に以下の手段を講じた。即ち、
本発明にかかるアクティブマトリクス表示装置は基本的
な構成として、所定の間隙を介して互いに接合した画素
基板及び対向基板と、該間隙に保持された電気光学物質
とを備えている。前記画素基板は画面を構成する様に行
列配置した画素電極と、各画素電極を個々に駆動するス
イッチング素子と、該画素電極の下方に配置した付加電
極とを備えている。一方、前記対向基板は対向電極を備
えている。かかる構成において、前記画素電極は順次走
査で該スイッチング素子が動作した時画像信号が書き込
まれて画面に画像を表示する。特徴事項として、前記付
加電極は該順次走査に先立って電気光学物質の閾値を超
える所定電圧が印加され画面を一旦黒色表示にする。好
ましくは、該付加電極に接続する付加スイッチング素子
を含んでおり、該順次走査に先立って低インピーダンス
状態となり該所定電圧を該付加電極に導く一方、該順次
走査が行なわれる時高インピーダンス状態に切り換わっ
て該付加電極を実質的に浮遊電位にする。又好ましく
は、前記付加電極は画素電極の単数行又は複数行毎に分
割されており、各分割部分は行と行の間で生じる該順次
走査のブランキング期間に該所定電圧が印加される。な
お、前記付加電極の各分割部分には交互に反対極性の所
定電圧を印加する事が好ましい。

【０００５】本発明はアクティブマトリクス表示装置の
駆動方法を包含している。アクティブマトリクス表示装
置は所定の間隙を介して互いに接合した画素基板及び対
向基板と該間隙に保持された電気光学物質とを有し、該
画素基板は画面を構成する様に行列配置した画素電極と
これらを個々に駆動するスイッチング素子とその下方に
配置した付加電極とを備え、該対向基板は対向電極を備
えている。かかる構成を有するアクティブマトリクス表
示装置を順次走査で駆動する為、先ず順次走査に先立っ
て電気光学物質の閾値を超える所定電圧を該付加電極に
印加して画面に一旦黒色を表示する手順を行なう。次
に、順次走査により該スイッチング素子を動作させて画
像信号を各画素電極に書き込み一旦黒色にされた画面に
画像を表示する手順を行なう。

【０００６】本発明によれば、薄膜トランジスタ等をス
イッチング素子として用いたアクティブマトリクス表示
装置において、画素電極の下方に第３の付加電極を設け
る。画像信号を各画素電極に書き込む前に、この付加電
極と対向電極との間に所定電圧を印加する事により、一
旦黒表示を行なう。その後、通常の順次走査を行ない画
像を画面に表示させる。この付加電極には線順次走査の
水平ブランキング期間に黒表示を行なうのに十分な所定
電圧を印加し、通常の線順次走査を行なう時にはハイイ
ンピーダンス状態に切り換える。仮に、スイッチング素
子がオープン故障している場合、対応する画素は画像信
号が書き込まれない為ノーマリホワイトモードでは輝点
欠陥になる。本発明では付加電極を用いて強制的に全画
面を一旦黒表示にしている。従って、輝点欠陥も強制的
に滅点欠陥に転換される。この後、通常の線順次走査を
行なうと各画素に順次画像信号が書き込まれ黒表示が全
て書き換えられる事になる。しかしながら、オープン欠
陥のスイッチング素子は対応する画素電極に画像信号を
書き込む事ができない為、黒表示がそのまま維持され
る。即ち、輝点欠陥は滅点欠陥に転換されたままの状態
になる。一般に、画素欠陥は輝点欠陥（白表示）と滅点
欠陥（黒表示）に分かれるが、輝点欠陥は表示品位を著
しく低下させる一方、滅点欠陥はそれ程表示品位を損な
わない。従って、本発明では輝点欠陥を滅点欠陥に転換
する事でアクティブマトリクス表示装置の歩留りを実質
的に改善している。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の最良
な実施形態を詳細に説明する。図１は本発明にかかるア
クティブマトリクス表示装置の物理的な構造を示す模式
的な部分断面図である。図示する様に、本アクティブマ
トリクス表示装置は所定の間隙を介して互いに接合した
画素基板１及び対向基板２と、この間隙に保持された液
晶等の電気光学物質３とで構成されている。なお図示し
ないが、必要に応じて対向基板２もしくは画素基板１側
にカラーフィルタが形成される。又、対向基板２及び画
素基板１の内表面は配向処理が施されており、液晶を所
望の配向状態に維持する。画素基板１には画面を構成す
る様に行列配置した画素電極４と、各画素電極４を個々
に駆動するスイッチング素子５とが集積形成されてい
る。このスイッチング素子５は例えば薄膜トランジスタ
からなる。さらに本発明の特徴事項として、画素電極４
の下方に絶縁膜６を介して付加電極７が配置されてい
る。この絶縁膜６は付加電極７に印加される電圧を効率
的に電気光学物質３に作用させる為、その誘電率はでき
るだけ大きく且つその膜厚はできる限り小さくしてい
る。又、アクティブマトリクス表示装置が透過型の場
合、画素電極４、付加電極７及び絶縁膜６は全て透明材
料から構成される。一方、対向基板２の内表面には対向
電極８が形成されている。対向基板２はガラス等からな
り対向電極８はＩＴＯ等の透明導電膜からなる。画素電
極４は順次走査でスイッチング素子５が動作した時画像
信号が書き込まれて画面に画像を表示する。これに対し
付加電極７は順次走査に先立って電気光学物質３の閾値
を超える所定電圧が印加され画面を一旦黒色表示にす
る。

【０００８】図２は図１に示したアクティブマトリクス
表示装置の電気的な構成を示す模式的な回路図である。
図示する様に、本表示装置の画面には互いに交差する行
状のゲート配線Ｘと列状の信号配線Ｙがパタニング形成
されている。ゲート配線Ｘと信号配線Ｙの各交差部には
スイッチング素子を構成する薄膜トランジスタ５ａと対
応する画素電極４が形成されている。薄膜トランジスタ
５ａのドレイン電極は対応する画素電極４に接続し、ソ
ース電極は対応する信号配線Ｙに接続し、ゲート電極は
対応するゲート配線Ｘに接続している。ゲート配線Ｘは
内蔵もしくは外付けの垂直駆動回路１１に接続してい
る。線順次走査に同期して行毎にゲート信号Ｇ１，Ｇ
２，Ｇ３，…が垂直駆動回路１１から各ゲート配線Ｘに
供給され、薄膜トランジスタ５ａを行毎に線順次で選択
する。これに対し、信号配線Ｙは外付けもしくは内蔵の
水平駆動回路１２に接続している。この水平駆動回路１
２には外部から画像信号ＳＩＧが供給されている。水平
駆動回路１２はこの画像信号を線順次走査に同期して各
信号配線Ｙに分配する。一水平期間毎に１ライン分（１
行分）の画像信号ＳＩＧが導通状態にある薄膜トランジ
スタ５ａを介して画素電極４に書き込まれる。この様
に、本実施形態では線順次走査により画像信号ＳＩＧが
画素電極４に書き込まれ画面に所望の画像が表示され
る。

【０００９】一方付加電極７は画素電極４の単数行又は
複数行毎に分割されている。本例では付加電極７は画素
電極の２行毎に分割されている。各分割部分７ａは行と
行の間で生じる線順次走査の水平ブランキング期間に所
定電圧が印加される。この際、付加電極７の各分割部分
７ａには交互に反対極性の所定電圧が印加される。付加
電極７にはその分割部分７ａ毎に付加スイッチング素子
１５が接続されている。この付加スイッチング素子１５
は内蔵もしくは外付けのアナログスイッチからなる。付
加スイッチング素子１５は線順次走査に先立って低イン
ピーダンス状態となり所定電圧Ａ１，Ａ２，…を付加電
極７の各分割部分７ａに導く一方、線順次走査が行なわ
れる時高インピーダンス状態に切り換わって付加電極７
の各分割部分７ａを実質的に浮遊電位にする。なお、本
例では垂直方向２行分の画素電極を１個の付加電極の分
割部分でカバーする様にしたが、２行に限る事はなく３
行，４行と増してもかまわないし、画面全体を単一の付
加電極でカバーしても良い。一般に、付加電極の各分割
部分は垂直方向にｎライン分の幅を持ち、この分割部分
をｍ個用意する事で全画面をカバーできる様にしてい
る。ｍ個の分割部分に夫々所定電圧を印加するタイミン
グが、各々の分割部分間で一水平期間のｎ倍ずつずれて
おり、ｍ個全ての分割部分には一垂直期間内で所定電圧
の印加を完了する様にしている。なお、付加電極に印加
する所定電圧は対向電極の電位に対して交流化されてい
る。

【００１０】次に図３を参照して、図２に示したアクテ
ィブマトリクス表示装置の動作を詳細に説明する。水平
駆動回路１２には画像信号ＳＩＧが入力される。この画
像信号ＳＩＧは一水平期間毎に１行分の画像データを含
んでおり、各ライン分は水平ブランキング期間ＢＬＫに
より分離されている。この画像信号ＳＩＧは水平駆動回
路１２を介して各信号配線Ｙに分配される。なお、実際
にはこの水平駆動回路１２は一水平期間毎に画像信号Ｓ
ＩＧを反転して交流駆動を行なっている。一方垂直駆動
回路１１は一水平期間毎に順次ゲート信号Ｇ１，Ｇ２，
Ｇ３を対応するゲート配線Ｘに出力し、１行分の薄膜ト
ランジスタ５ａを順次選択して導通状態に切り換える。
導通した薄膜トランジスタ５ａを介して１行分の画像デ
ータが各画素電極４に書き込まれ画面に所望の画像が表
示される。一方、最初の付加電極の分割部分７ａに付加
スイッチング素子１５を介して正極性の所定電圧Ａ１が
印加される。この所定電圧Ａ１は最初のゲート信号Ｇ１
に先立って水平ブランキング期間に印加される。これに
より、最初の２行分の画素電極は黒表示状態となる。そ
の後、前述した様にゲート信号Ｇ１，Ｇ２に応答して最
初の２行分に画像データが書き込まれる。この際、薄膜
トランジスタ５ａがオープン故障している場合には、線
順次走査に関わらず画素電極に一旦書き込まれた黒表示
はそのまま維持される。即ち、輝点欠陥が滅点欠陥に転
換される。続いて３番目のゲート信号Ｇ３が出力される
直前に次の所定電圧Ａ２が２番目の付加電極の分割部分
７ａに印加され、同様に３番目及び４番目の行の画素電
極に黒が書き込まれる。この時、最初の所定電圧Ａ１に
対し次の所定電圧Ａ２の極性は反転しており交流駆動を
行なう様にしている。

【００１１】ノーマリホワイトモードのアクティブマト
リクス表示装置では、一般に輝点欠陥は薄膜トランジス
タがオープン性の不良になり画素電極に画像信号を書き
込む事ができない場合と、リーク性の不良になり画素電
極に書き込んだ画像信号が薄膜トランジスタを非導通状
態にしてもリークしてしまう場合に発生する。本発明は
前者の薄膜トランジスタがオープン性の不良になった場
合に生じる輝点欠陥を救済する為に有効である。線順次
走査で通常に薄膜トランジスタを駆動する前に、ブラン
キング期間に付加電極を用いて対向電極との間に液晶等
の電気光学物質を立ち上げ黒表示可能とする所定電圧を
印加する。付加電極の各分割部分によりカバーされる画
素電極が１度全て黒表示になる。その後、付加電極は対
応する付加スイッチング素子１５がハイインピーダンス
状態に切り換わる為、実質的に浮遊電位となる。この様
にすると、薄膜トランジスタのオープン性不良に起因す
る輝点欠陥画素も全て一旦強制的に黒表示になる。その
後、通常の線順次走査により正常な画素電極に順次画像
信号を書き込む。一方、輝点欠陥から滅点欠陥に強制的
に転換された画素は対応する薄膜トランジスタがオープ
ン性不良である為画像信号は何等書き込まれず黒表示を
そのまま維持する。即ち、本発明によれば本来薄膜トラ
ンジスタのオープン性不良により輝点欠陥となる画素も
滅点に転換する事ができ、表示品位を向上する事が可能
である。なお、付加電極が画面全体に渡って１つである
場合は、垂直ブランキング期間の時に１度リフレッシン
グ動作を行ない画面に含まれる全ての輝点欠陥を滅点欠
陥に転換する。但し、この場合には画面の上方と下方と
で黒表示が維持される時間が異なる為、シェーディング
が生じる可能性がある。一方、付加電極がｎラインずつ
ｍ組に分かれている場合は、各分割部分に属する最初の
ラインの水平ブランキング期間に、１度このリフレッシ
ング動作を行ない、ｎラインの書き込み後、次の分割部
分をリフレッシング動作させる。この時、付加電極の分
割を細かく行なう程、画面の上下で表示むらを少なくす
る事ができる。一画面の走査が終了し次のフィールドに
移行する時、黒表示する為の所定電圧は前フィールドに
印加した極性とは対向電極に関し反対極性となる様に
し、直流分が印加されない様にする。黒表示する為の所
定電圧を印加した後ハイインピーダンスとする為には、
前述した様に外付けもしくは内蔵のアナログスイッチン
グ素子１５を開閉制御すれば良い。

【００１２】最後に図４を参照して、本発明にかかるア
クティブマトリクス表示装置の具体的なパネル構造を説
明する。図示する様に、アクティブマトリクス表示装置
はガラス等からなる画素基板１０１と同じくガラス等か
らなる対向基板１０２と両者の間に保持された液晶等か
らなる電気光学物質１０３とで構成されている。画素基
板１０１には画面部１０４と駆動回路部とが集積形成さ
れている。駆動回路部は垂直駆動回路１０５と水平駆動
回路１０６とに分かれている。又、画素基板１０１の周
辺部上端には外部接続用の端子部１０７が形成されてい
る。端子部１０７は配線１０８を介して垂直駆動回路１
０５及び水平駆動回路１０６に接続している。画面部１
０４は互いに交差したゲート配線１０９と信号配線１１
０を備えている。両配線１０９，１１０の交差部には画
素電極１１１とこれを駆動する薄膜トランジスタ１１２
とが集積形成されている。一方、対向基板１０２の内表
面には図示しないが対向電極やカラーフィルタが形成さ
れている。

【００１３】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によればアク
ティブマトリクス表示装置において、画素電極の下に第
３の付加電極を設けている。ブランキング期間にこの付
加電極と対向電極との間に所定の電圧を印加し、画面を
一旦全面的に黒表示とする。その後、通常に順次走査を
行なって各画素に画像信号を書き込む。これにより、薄
膜トランジスタのオープン性不良により輝点となる画素
欠陥を滅点に修正でき、表示品位を向上する事が可能に
なる。又、滅点とする為の所定電圧を対向電極に対し交
流化する事で、信頼性上も問題がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるアクティブマトリクス表示装置
の物理的な構成を示す模式的な部分断面図である。

【図２】本発明にかかるアクティブマトリクス表示装置
の電気的な構成を示す模式的な回路図である。

【図３】本発明にかかるアクティブマトリクス表示装置
の動作説明に供する波形図である。

【図４】本発明にかかるアクティブマトリクス表示装置
の外観形状を示す模式的な斜視図である。

【符号の説明】

１ 画素基板 ２ 対向基板 ３ 電気光学物質 ４ 画素電極 ５ スイッチング素子 ６ 絶縁膜 ７ 付加電極 ８ 対向基板 １１ 垂直駆動回路 １２ 水平駆動回路 １５ 付加スイッチング素子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の間隙を介して互いに接合した画素
   基板及び対向基板と、該間隙に保持された電気光学物質
   とを有し、 前記画素基板は画面を構成する様に行列配置した画素電
   極と、各画素電極を個々に駆動するスイッチング素子
   と、該画素電極の下方に配置した付加電極とを備え、 前記対向基板は対向電極を備え、 前記画素電極は、順次走査で該スイッチング素子が動作
   した時画像信号が書き込まれて画面に画像を表示し、 前記付加電極は、該順次走査に先立って電気光学物質の
   閾値を超える所定電圧が印加され画面を一旦黒色表示に
   する事を特徴とするアクティブマトリクス表示装置。
2. 【請求項２】 該付加電極に接続する付加スイッチング
   素子を含んでおり、該順次走査に先立って低インピーダ
   ンス状態となり該所定電圧を該付加電極に導く一方、該
   順次走査が行なわれる時高インピーダンス状態に切り換
   わって該付加電極を実質的に浮遊電位にする事を特徴と
   する請求項１記載のアクティブマトリクス表示装置。
3. 【請求項３】 前記付加電極は画素電極の単数行又は複
   数行毎に分割されており、各分割部分は行と行の間で生
   じる該順次走査のブランキング期間に該所定電圧が印加
   される事を特徴とする請求項１記載のアクティブマトリ
   クス表示装置。
4. 【請求項４】 前記付加電極の各分割部分には交互に反
   対極性の所定電圧が印加される事を特徴とする請求項１
   記載のアクティブマトリクス表示装置。
5. 【請求項５】 所定の間隙を介して互いに接合した画素
   基板及び対向基板と該間隙に保持された電気光学物質と
   を有し、該画素基板は画面を構成する様に行列配置した
   画素電極とこれらを個々に駆動するスイッチング素子と
   その下方に配置した付加電極とを備え、該対向基板は対
   向電極を備えたアクティブマトリクス表示装置を順次走
   査で駆動する方法であって、順次走査に先立って電気光
   学物質の閾値を超える所定電圧を該付加電極に印加して
   画面に一旦黒色を表示する手順と、順次走査により該ス
   イッチング素子を動作させて画像信号を各画素電極に書
   き込み一旦黒色にされた画面に画像を表示する手順とを
   行なう事を特徴とするアクティブマトリクス表示装置の
   駆動方法。