KR100472718B1 - 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

용량 결합 구동을 행하는 액정표시장치에서, 대형화·고해상도화에 따른 전압 얼룩·표시 얼룩을 해소한다.
매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극(5)과, 이것에 접속된 스위칭 소자(3)와, 주사 전극(1)과, 영상 신호 전극(2)과, 화소 전극(5)과의 사이에 용량을 형성하는 대향 전극을 구비한 표시 장치에서, 화소 전극(5)과 주사 전극(1) 중 현재 단의 주사 전극(1)을 제외한 것과의 사이에 축적 용량(7)을 구비하고, 스위칭 소자(3)의 게이트·드레인간 용량(4) 및 축적 용량(7) 중 적어도 한 쪽을 포함하는 화소 전극(5)에 접속된 두 개 이상의 용량 성분이, 주사 전극(1)의 급전단으로부터 거리에 따라 다른 값을 가지고 있고, 하나의 화소에서 화소 전극(5)에 접속되는 전체 용량을 Ctot로 한 경우에, 제1 용량비(αgd = Cgd/Ctot)를 상기 주사 전극(1)의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가시키거나, 제2 용량비 (αst = Cst/Ctot)가 대략 일정해지도록 각 화소의 용량 성분을 설정한다.

Description

표시 장치 및 그 구동 방법{DISPLAY UNIT AND DRIVE METHOD THEREFOR}
본 발명은 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자를 이용한 액티브 매트릭스형 표시 장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 얇고 경량의 평탄한 디스플레이로서, 각종 전자 기기의 표시 장치에 널리 이용되고 있다. 중에서도, 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자를 이용한 액티브 매트릭스형의 액정표시장치는 그 뛰어난 화상 특성에 의해, 퍼스널 컴퓨터용의 모니터 디스플레이나 액정 텔레비전 등으로의 응용이 활발하다.
이 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 하나의 구동 방법으로서, 특개평 2-913호 공보나 에이엠·엘씨디95(AM-LCD95)의 59∼62 페이지에 개시된 용량 결합 구동법이 있다. 이것은 축적 용량과 화소 용량 사이의 용량 결합을 통해, 화소 전극 전위에 중첩 전압을 가하는 것이다. 통상, 축적 용량은 화소 전극과 전단 또는 후단의 주사 전극(게이트 전극, 또는 게이트 선이라고도 한다)의 사이에 형성되어, 전단 또는 후단의 주사 전압(게이트 전압)을 스텝 형상으로 변화시킴으로써 중첩 전압을 가하고 있다. 이 전압 중첩의 효과에 의해, 영상 신호 전압(소스 전압)의 저 전압화, 구동 전력의 저감, 응답 속도의 향상, 구동 신뢰성의 향상 등의 효과를 얻고 있다.
도 34는 전단 주사 전극과 화소 전극 사이에 축적 용량(Cst)을 형성한 액정표시장치의 1화소의 등가 회로를 도시한 것이고, 도 35는 이것을 구동한 경우의 각부의 전위를 설명하기 위한 것이다. 도 34에서, TFT는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor), Cgd는 게이트·드레인간 용량, Clc는 화소 전극-공통 전극간 용량(주로 액정에 의해 형성되는 용량이지만, 그 이외의 매질이 전기적으로 직렬 또는 병렬로 부가됨으로써 발생하는 용량 성분도 있다. 또는 의도적으로 이와 같은 용량을 부가하는 경우도 있다.)이고, Vg(n-1)은 전단 주사 전극의 전위, Vg(n)은 현재 단의 주사 전극의 전위, Vs 또는 Vsig는 영상 신호 전위, Vd는 화소 전극 전위, Vc 또는 Vcom은 공통 전극의 전위를 도시하고 있다.
도 35를 이용하여 화소 전극 전위(Vd)의 변화를 설명한다. 도 35는 홀수 프레임, 짝수 프레임 모두 전단과 현재 단만의 주사 전극 전위의 변화를 모식적으로 도시하고 있다. 상측이 전단(Vg(n-1)), 하측이 현재 단(Vg(n))의 주사 전극 전위의 변화이다. 도면 중, Vc가 공통 전극 전위, Vd가 화소 전극 전위, Vsig가 영상 신호 전압, Vgoff가 주사 전극 전위 오프 레벨, Vgon이 주사 전극 전위 온 레벨, Vge(+) 및 Vge(-)이 보상 전압이다.
용량 결합 구동법을 이용하는 구성의 경우, 현재 단의 주사 전극 전위(Vg(n))의 변화를 보면, 먼저, 현재 단의 주사 전극 전위(Vg(n))가 온 레벨(Vgon)이 된다. 다음에, 현재 단의 주사 전극 전위(Vg(n))를 오프로 하고, 또 전단 또는 후단의 짝수 프레임의 화소 전극 전위(Vd)에 중첩 전압을 가하기 때문에, 보상 전위(Vge(-))의 레벨이 된다. 이 보상 전위(Vge(-)) 인가 기간 후, 현재 단의 주사 전극 전위(Vg(-))의 오프 레벨(Vgoff)이 된다. 또, 보상 전위(Vge(-)) 인가 기간 내에서, 현재 단과 용량 결합하는 전단의 짝수 프레임의 주사 전극 전위(Vg(n-1))는 Vge(+)로부터 Vgoff로 변화한다.
홀수 프레임 현재 단의 화소 전극 전위(Vd)의 변화를 설명한다. 먼저, 현재 단의 주사 전극 전위((Vg(n))가 오프 레벨(Vgon)이 되면, TFT가 도통 상태(ON 상태)가 되어, 화소 전극 전위(Vd)가 Vsig(-)로 충전된다. 또, 홀수 프레임에서는 영상 신호 전압(Vsig)은 음의 값이 되어, Vsig(-)이다.
다음에, 현재 단의 주사 전극 전위(Vg(n))가 보상 전위(Vge(-))가 되고, TFT는 오프 레벨이 되어, 비도통 상태가 된다. 이 주사 전극 전위(Vg(n))가 오프가 되는 순간, TFT에 형성된 용량과 화소 내의 총 용량의 용량 결합에 의해 화소 전압이 △V1의 전압 하강을 일으킨다. 이 하강 전압(△V1)은 펀치스루 전압이라 불리우고, 이하의 식(식 1)으로 나타낸다.
(식 1)
△V1 = αgd·△Vgl
여기에서 △Vgl는 (식 2)에 나타낸 주사 전극 전위(Vg(n))의 변화, αgd는 (식 3)에 나타낸 용량비이고, Cgd는 게이트·드레인 전극간 용량, Clc는 액정 용량, Cst는 축적 용량이다.
(식 2)
△Vgl = Vgon - Vge(-)
(식 3)
αgd = Cgd/(Cst + Cgd + Clc)
다음에, 전단의 짝수 프레임의 주사 전극 전위가 Vge(+)로부터 Vgoff가 되는데, 현재 단의 화소 전극과 전단의 주사 전극 사이는 축적 용량(Cst)으로 용량 결합하고 있기 때문에, 화소 전극 전위(Vd)에는 이 전압차에 비례한 결합 전압(△V2)이 아래 방향으로 중첩된다. 이 중첩 전압(△V2)은 이하의 식(식 4)으로 나타낸다.
(식 4)
△V2 = αst·△Vge(+)
또, 본 명세서에서, △Vge(+)는 (식 5)에 나타낸 전단의 주사 전극 전위 (Vg(n-1))의 변화, αst는 (식 6)에 나타낸 용량비를 나타낸 것으로 한다.
(식 5)
△Vge(+) = Vge(+) - Vgoff
(식 6)
αst = Cst/(Cst + Cgd + Clc)
다음에, 현재 단의 주사 전극 전위(Vg(n))가 보상 전위(Vge(-))로부터 Vgoff가 된다. 이 순간에도, TFT에 형성된 용량과 화소 내의 총 용량의 용량 결합에 의해 화소 전압이 △V3의 전압 변화를 일으킨다. 이 변화 전압 △V3은 이하의 식(식 7)으로 나타낸다.
(식 7)
△V3 = αgd·△Vge(-)
또, 본 명세서에서, △Vge(-)는 (식 8)에 나타낸 현재 단의 주사 전극 전위(Vg(n))의 변화, αgd는 (식 3)에 나타낸 용량비를 나타낸 것으로 한다.
(식 8)
△Vge(-) = Vge(-) - Vgoff
이상의 전압 변화에 의해 화소 전극 전위(Vd)는 (식 9)에 나타낸 Vdo(-)가 되어, 다음의 주사 구동까지 Vdo(-)를 유지한다.
(식 9)
Vdo(-) = Vsig(-) - △V1 - △V2 - △V3
= Vsig(-) - αgd·△Vgl - αst·△Vge(+) - αgd·△Vge(-)
짝수 프레임에 대해서도 동일하게 해석할 수 있고, (식 10)에 나타낸 Vdo(+)가 되어, 다음의 주사 구동까지 Vdo(+)를 유지한다. 또, 짝수 프레임에서는 영상 신호 전압(Vsig)은 양의 값을 취하여 Vsig(+)이고, 화소 전극 전위(Vd)를 Vsig(+)로 충전한 후, 현재 단에는 Vge(+)의 보상 전위가 가해지고, 전단의 홀수 프레임의 주사 전극에는 음의 보상 전위(Vge(-))가 중첩된다.
(식 10)
Vdo(+) = Vsig(+) - αgd·△Vg2 - αst·△Vge(-) - αgd·△Vge(+)
단, △Vg2 = Vgon - Vge(+)
그 결과, 영상 신호 전극에는 작은 진폭(Vsig(+)과 Vsig(-))의 전압을 부여하면서, 화소 전극에는 이보다 큰 진폭(Vdo(+)과 Vdo(-))의 전압을 인가할 수 있다. 예컨대, 출력 전압 폭 5볼트의 영상 신호용 IC를 이용하여, 액정에 인가하는 전압 폭을 10볼트나 15볼트로 확대할 수 있어, 저내압 IC를 이용하면서, 그 내압 이상의 전압에서 액정을 구동할 수 있게 된다.
또, 상기 설명에서는 △V1를 펀치스루 전압으로 했지만, Cgd에 의한 용량 결합을 위해, 현재 단의 주사 전극 전압(Vg)의 총 변화에 따라 발생하는 전위 변동분량을 종합하여 펀치스루 전압이라 부르는 경우도 있다. 이 경우는 상기의 △V1과 △V3의 변화를 합한 것이라 말할 수 있다. 이 경우의 펀치스루 전압을 △Va로 하면 (식 11)과 같이 나타낼 수 있다.
(식 11)
△Va = αgd·△Vgon
또, 본 명세서에서, △Vgon는 △Vgon = (Vgon - Vgoff)를 나타낸 것으로 한다.
이상은 종래 기술의 용량 결합 구동법에 의한 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 구조 및 구동의 개략이다.
다음에, 용량 결합 구동에서 수평 크로스토크를 저감하기 위해 이용되는 신호 전압의 극성 반전 구동의 방식에 대해서 설명한다.
도 35에서도 언급한 바와 같이, 화소 전극에는 1프레임마다 극성이 반전한 신호 전압이 충전된다. 이 때에, 화면 전체를 동 극성으로서 1프레임마다 반전시켜도 되지만(필드 반전 방식), 그 외에도 1행마다 역극성으로 하여 반전시키는 방식(라인 반전 방식), 1열마다 역극성으로 하여 반전시키는 방식(칼럼 반전 방식), 및 라인 반전 방식과 칼럼 반전 방식을 조합하여 바둑판 모양의 패턴으로 반전시키는 방식(도트 반전 방식) 등이 있다. 이들 각 방식에서의 화소의 충전 패턴을 그리면, 각각 도 36(a), 도 36(b), 도 36(c) 및 도 36(d)와 같이 된다. 그리고, 각각에 대해서 인접하는 영상 신호 전극(VSP) 및 (VSQ)에 인가되는 전압 파형을 그리면, 각 도면의 우측의 파형과 같이 된다. 필드 반전 방식과 칼럼 반전 방식의 경우는 1프레임 내에서 영상 신호 전극에 인가되는 영상 신호의 극성은 일정하지만, 라인 반전 방식과 도트 반전 방식의 경우는 각 주사 전극이 선택될 때마다 영상 신호의 극성이 반전된다. 또, 필드 반전 방식과 라인 반전 방식의 경우는 인접하는 영상 신호 전극간에서의 극성은 동일하지만, 칼럼 반전 방식과 도트 반전 방식의 경우는 반대의 극성이 된다.
이들의 각 방식 중, 필드 반전 방식과 라인 반전 방식에서는 수평 크로스토크가 발생하기 쉬운 것이, S. 도미타 외, 저널·오브·디·에스·아이·디 1/2(1993년)의 제211페이지에서 제218페이지(S. Tomita et. al.:Journal of the SID, 1/2(1993) pp211-218)에 상세하게 설명되어 있다. 이것을 이하에 요약한다.
필드 반전 방식과 라인 반전 방식에서는, 소정 주사 전극을 선택하여 화소의 충전을 행할 때에 모든 화소가 동 극성으로 충전된다. 즉, 상기 행의 화소 전극 전위(Vd)는 짝수 필드의 경우에는 음 전압으로부터 양 전압으로, 홀수 필드의 경우는 양 전압으로부터 음 전압으로 일제히 변화한다. 그러면, 화소 전극-공통 전극간의 용량(액정 용량도 포함된다)을 통해 공통 전극의 전위가 변동해 버려(공통 전극은 유한의 시트 저항을 가지므로, 가령 화면 단부에서 전위를 고정해도 화면 내부에서는 전위가 근소하게 변동한다), 화소에 충전되는 전위도 그 영향을 받아 변동하여, 크로스토크가 발생해 버린다. 이것은 공통 전극 전위의 변동 때문에 Vc가 주사 펄스 인가 전후에서 다른 값이 되어, 화소 전극의 유지 전위(Vdo(±))가 (식 9)나 (식 10)에서 나타낸 값으로 되지 않기 때문에 발생하는 크로스토크라고도 말할 수 있다.
이것에 대해 칼럼 반전 방식과 도트 반전 방식의 경우는, 어느 행의 주사 전극이 선택되어 화소가 충전될 때에, 인접하는 화소간에서의 충전의 극성이 반대이므로, 화소 전극-공통 전극간 용량을 통한 공통 전극의 전위 변동은 서로 상쇄하여, 상술한 바와 같은 크로스토크는 발생하지 않는다.
이상의 이유로부터 칼럼 반전 방식 또는 도트 반전 방식이 채용되는 경우가 있다.
그러나, 도 34의 회로를 매트릭스 형상으로 배열하여 도 37과 같은 어레이를 구성했을 때에는 칼럼 반전 방식 또는 도트 반전 방식을 채용하는 것은 곤란하다. 왜냐하면, 칼럼 반전 방식 또는 도트 반전 방식의 경우에는, 도 37에서 예컨대 주사 전극(G1)이 선택되어 이 주사 전극에 속하는 화소(주사 전극(G0)과 (G1) 사이의 화소)의 충전을 행할 때에 인접 화소간에서 역극성으로 충전되지만, 주사 전극(G0)으로부터 부여되는 중첩 전압은 그 행의 화소 전체에 걸쳐 동일 극성이기 때문에, 모든 화소에 대해 화소 전극 유지 전위의 진폭 증대 효과가 얻어지지 않기 때문이다.
이상의 문제를 해결하기 위한 화소 회로 구성으로서 도 38이 있다. 이것은 제4회 인터내셔널·디스플레이·워크샵의 프로시딩스 제 195 페이지 내지 198페이지에서 서술되어 있는 구성이다. 1열마다 화소의 레이아웃을 상하 반전시키는 것이 특징이다. 본 방식의 경우, 도 38에서 주사 전극(G1)을 선택했을 때에 ○로 둘러싼 화소가 충전되지만, 인접 화소간에서 축적 용량의 접속처의 주사 전극이 다르기 때문에(주사 전극(G0) 및 (G2)), 주사 전극(G0)과 (G2)를 다른 보상 전위로 해 두면 각각의 화소에서 다른 중첩 전압을 부여할 수 있다. 따라서, 칼럼 반전 방식 또는 도트 반전 방식을 행하여, 예컨대 영상 신호 전극(S1)(또는 Sn)에는 정극성의 신호, S2(또는 Sn+1)에는 부극성의 신호를 인가하는 경우, 주사 전극(G0)에 Vge(-), 주사 전극(G2)는 Vge(+)인 보상 전압을 인가해 두면 양쪽의 화소에서 기입한 영상 신호와 동일 극성의 중첩 전압을 가할 수 있어, 진폭 증대 효과가 얻어진다.
도트 반전 방식의 경우를 예로 들어, 구체적인 주사 전극 신호 구동 파형을 도 39에 도시한다. 홀수 프레임에서, 주사 전극(G1)이 선택되었을 때(도면 중의 (B)로 도시한 기간), 영상 신호 전극(S1)이 정극성이고, (S2)가 부극성이라고 하면, 상술한 바와 같이 G0를 Vge(-)로, G2를 Vge(+)로 하면 된다. 짝수 프레임에서 주사 전극(G1)이 선택되었을 때(도면 중(E)의 기간)에는 반대로 영상 신호 전극(S1)이 부극성이고, (S2)가 정극성이므로, G0를 Vge(+)로, G2를 Vge(-)로 하면 된다. (A)나 (D)에 도시한 기간은 (B) 또는 (E)의 1주사 기간(도면 중의 파선의 간격을 1주사 기간이라 한다) 전으로, 주사 전극(G0)이 선택되어 주사 전극(G1)이 보상 전위가 되지만(G0보다 1행 위(도시하지 않음)도 보상 전위가 된다), 여기에서도 동일하게 생각하면 G1의 전위를 Ve(+), 또는 Ve(-)로 설정할 수 있다. (C)나 (F)의 기간에 대해서는 주사 전극(G2)이 선택되어 주사 전극(G1)이 보상 전위가 되지만(G2보다 1행 아래(도시하지 않음)도 보상 전위가 된다), 여기에서도 마찬가지로 G1의 전위를 Ve(+), 또는 Ve(-)로 설정할 수 있다. 이와 같이 하여, 주사 전극에 인가해야 할 전압 파형으로서 도면 중의 G0, G1 및 G2의 파형이 얻어진다.
이상은 도트 반전 방식에 대해서 설명했지만, 칼럼 반전 방식의 경우도 동일하게 생각할 수 있다.
도 38의 구조와 도 39의 구동을 채용함으로써, 영상 신호 전극측 구동 회로의 저 내압화가 가능하다는 용량 결합의 장점과, 횡 크로스토크를 저감할 수 있다는 칼럼 반전 방식/도트 반전 방식의 장점을 동시에 활용할 수 있어, 저비용과 고화질을 양립시킬 수 있다.
이상은 신호 전압의 극성 반전 구동의 방식에 대한 설명이다.
상기에 설명한 종래 기술에는 이하에 나타낸 과제가 있었다.
액정표시장치의 대형화나 고해상도화에 따라, 표시 얼룩이 문제가 되고 있다.
첫번째의 표시 얼룩의 원인은 주사선의 CR 시정수에 의해 발생하는 주사 전압 파형의 변형에 기인하여, 화소 위치에 따라 화소 전극 전위의 충전이 불충분해 지는 것에 기인하는 것이다. 주사 전압의 급전단과 배선의 종단에서는 파형 변형의 양이 다르므로 화소 전압에 차가 발생하여, 이 차가 표시 얼룩으로 보일 수 있다. 화면이 대형화하여 배선 저항이나 배선 용량이 커지게 된 경우나, 고해상도화로 인해 1주사선당의 주사 시간이 짧아지게 된 경우, 이 표시 얼룩은 보다 현저해지게 되고, 이것이 대형화·고정밀화의 과제가 되고 있다.
도 40은 주사선의 CR 시정수에 의해 발생하는 주사 전압 파형의 변형에 기인하여 충전이 불충분해져 표시 얼룩이 발생하는 원리를 간단히 설명하는 도면이다. 좌측은 위로부터 순서대로, 급전단 화소에 접속된 TFT의 신호 전위(Vs), 주사 전극 전위(Vg) 및 화소 전극 전위(Vd)이고, 우측은 종단 화소에 접속된 TFT의 신호 전위 (Vs), 주사 전극 전위(Vg) 및 화소 전극 전위(Vd)를 나타내고 있다.
도 40의 1단째에 도시한 바와 같이, 각 화소의 신호 전극에는 각각의 영상 신호 전극을 통해 동일한 신호 전위(Vs)가 부여되고 있다.
급전단의 화소에서는, 좌 도면의 2단째와 3단째에 도시한 바와 같이, 게이트 전위가 온 레벨(Vg(ON))이 되면 TFT가 온 상태가 되어, 화소 전극 전위(Vd)가 신호 전위(Vs)를 향해 충전된다. 다음에, 주사 전압이 오프 레벨(Vg(OFF))이 될 때, 이 전위 하강의 영향에 의해, 용량 분배비에 따라 화소 전극 전위(Vd)는 (식 11)에 도시한 펀치스루 전위 분량(△Va)만큼 저하한다.
주사 전압 파형은 주사 배선 시정수의 영향에 의해 종단을 향하여 감에 따라 서서이 변형되어 간다. 변형량이 큰 경우, 도 40의 우측의 2단째에 도시한 바와 같이 종단 화소의 주사 전압 파형은 변형하여 Vg(ON)에 도달하지 않는다. 그 결과, 3단째에 도시한 바와 같이, 화소 충전이 불충분하게 되어 화소 전극 전위(Vd)가 Vs에 도달하지 않게 된다. 또, 주사 전압 파형의 하강 전압 폭이 급전단보다 작아지므로, 용량 결합에 의한 화소 전극 전위(Vd)의 저하량(△Vb)은 급전단(△Va)보다 작아진다. 이와 같이, 주사선의 CR 시정수에 의해 발생하는 주사 전압 파형의 변형에 기인하여 표시 얼룩이 발생한다.
표시 얼룩의 두 번째 원인은 주사 전압 파형의 변형에 의한 트랜지스터 스위칭 타이밍의 어긋남에 의한 재충전 현상이다. 박막 트랜지스터를 이용한 액정표시장치에서 주사 전압에 변형이 발생하면, 화소 전극 전위(Vd)가 신호 전위(Vs)가 될 때까지 완전히 충전이 행해진 경우에서도, 다음의 이유에서 재충전 현상이 일어나, 화소 위치에 의해 화소 전극 전압(Vd)에 불균일이 발생해 버린다. 도 41은 이것을 간단히 설명하는 도면이다.
화면 전체에 동일한 표시를 행하는 경우, 제1단에 도시한 바와 같이, 영상 신호선으로부터 공급되는 신호 전위(Vs)는 화소 위치에 기인하지 않고 일정하다. 주사 전극으로부터 공급되는 주사 전압 파형은 제2단에 나타낸 바와 같이, 급전단에서는 구형파이지만, CR 시정수의 영향에 의해 종단에서는 변형한다.
다음에, 주사 전극(Vg)이 온 상태가 되어, 화소 전극 전위(Vd)는 제3단에 나타낸 바와 같이, 신호 전위(Vs)에까지 충전되었다고 한다.
다음에, 주사 전압이 Vgon에서 Vgoff로 이행할 때에 주목한다. 주사 신호 구동 회로에 접속된 부분(급전단)에 가까운 화면 단부에서는 그 전압 변화가 급준하게 되어 신속히 발생하지만, 급전단으로부터 먼 부분(화면의 좌우 양측으로부터 급전하는 경우는 화면 중앙 부근, 한쪽만에서 급전하는 경우는 화면상에서 주사 신호 구동 회로에 연결되지 않은 쪽의 단)에서는 주사 전극 자체가 가지는 CR 시정수때문에 파형에 변형이 발생하여, 전위의 추이가 완만해진다. 급전단으로부터 가까운 부분과 먼 부분에서 주사 전극 전위 파형은 제2단과 같이 된다. 화소 전극 전위(Vd)는 충전이 완료한 시점에서는 영상 신호 전압(Vsig)에 거의 동일하지만, 도 34의 회로의 Cgd에 의한 용량 결합으로 인해, Vg의 변화에 따라 펀치스루 전압이 발생한다. 펀치스루 전압은 급전단으로부터의 거리에 관계 없이, (식 11)의 △Va로 나타낸다.
다음에, 주사 전극(Vg)이 보상 전위(예컨대, Vge(-))가 된다. 주사 전극 전위가 하강할 때에 TFT는 이미 오프 상태가 되는 것이 아니라, 스위칭 임계값(영상 신호 전극 전위보다 임계값 전압 분량만큼 위의 전위)을 통과할 때에 비로소 오프가 된다(단, TFT는 늦어도 영상 신호 전극 전위(Vsig)가 다음의 주사 기간 전압을 향해 이행할 때까지는 오프가 된다). 이제, 종단에서는 주사 전압 파형의 변형에 의해, 트랜지스터의 임계값(Vth)에 이르기까지, △t의 기간만큼 스위칭이 늦어진다고 한다.
주사 전극 전위 하강 개시로부터 스위칭 임계값 통과까지의 △t의 기간, 펀치스루에 의해 발생하는 영상 신호 전극-화소 전극간(TFT의 소스·드레인간)의 전위차를 보충하도록 하여 TFT에 전류가 흘러 버린다. 이 때문에, 화소 전극 전위(Vd)의 실제의 변화 분량의 절대값은 │△Va│보다 작아진다. TFT에 전류가 흐름에 따라 발생하는 전압차를 △Va'로 나타내면, 제3단에 나타낸 바와 같이, 화소 전극 전위(Vd)의 변화 분량은 급전단에 비해 △Va' 작아진다. 주사신호 구동회로의 급전단으로부터 멀어질수록 Vg의 파형이 완만하게 되어, TFT가 오프가 될 때까지의 시간이 길어지므로, △Va'는 일반적으로 급전단으로부터 멀어짐에 따라 커진다. 또, 이 때의 TFT에 흐르는 전류를 재충전 전류라고 부르고, 이것에 의해 발생하는 전압차(△Va')를 재충전 전압이라고 부르기로 한다.
이 재충전 전압에 의해, 도 41의 제3단에 나타낸 바와 같이, 종단측의 화소 전극 전위(Vd)는 급전단보다 △Va'만큼 높은 전위가 된다. 그 결과, 화소 위치에 의해, 화소 전극 전위(Vd)의 DC 레벨이 어긋나 버려, 플리커 현상을 비롯한 표시 얼룩이 발생하게 된다.
표시 얼룩의 세 번째의 원인은 신호 전압의 극성 반전 구동의 방식을 채용한 경우에 문제가 되는 것으로, 주사 전압 파형의 변형에 의해 홀수 프레임, 짝수 프레임 양자간에서 트랜지스터 스위칭 타이밍이 어긋나 버리는 것이다.
상기 종래 기술에서도 언급한 바와 같이, 신호 전압의 극성 반전 구동의 방식에서는, 홀수 프레임, 짝수 프레임 양자간에서, 주사 전압에 중첩하는 보상 전위가 다르다. 상기 설명에서는 홀수 프레임에서는 보상 전위로서 Vge(-)를 중첩하고, 짝수 프레임에서는 보상 전위로서 Vge(+)를 중첩하고 있다. 상기 제2 원인에서도 본 바와 같이, CR 시정수에 의해 주사 전압 파형에 변형이 있는 경우, 낮은 전위(Vge(-))를 향할 때는 전압 파형이 급준하게 변화하므로 빨리 임계값에 이르게 된다. 한편, 높은 전위(Vge(+))를 향할 때는 전압 파형의 변화가 둔해지므로, 느리게 임계값에 도달하게 된다. 트랜지스터의 스위칭 타이밍이 다르면, 상기 제2 원인에서도 언급한 재충전 기간이 달라지게 되고, 그 결과 화소 위치에 의해, 화소 전극 전위(Vd)의 DC 레벨이 어긋나 버려, 플리커 현상을 비롯한 표시 얼룩이 발생하게 된다.
또, 표시 얼룩은 액정표시장치가 상기 칼럼 반전 방식, 도트 반전 방식 중 어느 하나를 채용하는 경우에서, 1열마다의 휘도의 농담 패턴이므로, 세로 방향의 줄무늬(줄무늬 모양)로 관찰된다. 액정표시장치가 상기 칼럼 반전 방식, 도트 반전 방식에서, 도 38 중의 화소(P)와 화소(Q)는 구조적으로는 경면 대칭이지만, 동작적으로는 반드시 대칭이지 않다. 왜냐하면, 도 39와 같이 주사 방향을 위로부터 아래로의 방향으로 규정하면, 어느 주사 전극이 선택되었을 때에 보상 전위가 되는 주사 전극은 화소(P)의 경우는 주사 방향에 대해 후측, 화소(Q)의 경우는 주사 방향에 대해 전측이라는 차이가 있기 때문이다. 이 보상 전위의 차이에 따라 재충전 현상에 의한 화소 전극에 인가되는 전압 실효값이 다르고, 그 결과, 표시 휘도의 차가 발생한다.
표시 얼룩의 네 번째의 원인은, 화소 전극으로 인가되는 신호 전위가 정 방향인지 부 방향인지의 차이에 의해, 트랜지스터 스위칭 타이밍이 어긋나는 것이다. 액정표시장치가 상기 칼럼 반전 방식, 도트 반전 방식의 어느 하나를 채용하는 경우에, 주사 전압 파형에 변형이 있는 경우, 신호 전위가 정 방향으로 인가되어 화소전극 전위(Vd)가 정 충전인지, 신호 전위가 부 방향으로 인가되어 화소 전극 전위(Vd)가 부 충전인지의 차이에 의해, 트랜지스터의 스위칭 타이밍이 어긋난다. 트랜지스터의 스위칭은 영상 신호 전극 전위(Vsig)보다 임계값 전압만큼 위의 전위를 통과할 때에 오프가 된다. 즉, 영상 신호 전극 전위(Vsig)가 정인지 부인지에 의해 트랜지스터의 스위칭의 타이밍이 달라지게 된다. 트랜지스터의 스위칭의 타이밍이 다르면, 상기 제2, 제3의 원인에서도 언급한 재충전 기간이 달라지게 되어, 그 결과, 화소 위치에 따라 화소 전극 전위(Vd)의 DC 레벨이 어긋나 버려, 플리커 현상을 비롯한 표시 얼룩이 발생하게 된다.
도 42는 상기 제3, 제4의 원인을 모식적으로 도시한 도면이다. 주사 전극이 Vgon으로부터 하강하는 파형은, 짝수 프레임에서 보상 전위가 정의 보상 전위(Vge(+))인지, 홀수 프레임에서 보상 전위가 부의 보상 전위(Vge(+))인지에 따라 달라지고, 또 트랜지스터가 오프가 되는 임계값이 화소 전극 전위(Vd)의 충전이 정 충전인지 부 충전인지의 차이에 의해 다른 결과, 트랜지스터 오프가 되는 타이밍이 △t1∼△t4까지의 네 개로 어긋난다는 것을 알 수 있다.
또, 종래 기술에서 상기 표시 얼룩의 제2 원인을 완화하기 위해, 특개평 5-232509호 공보의 기술이 알려져 있다. 이것은 각각의 화소 용량에 병렬로 형성하는 축적 용량의 값을 화소 위치에 따라 주사 전극의 급전단에서 크고, 종단에서 작아지게 함으로써 종단측 화소의 충전 특성을 향상시켜 충전 특성을 균일화하고 있다. 또, 종단측 화소에서는 (식 6)의 분모가 작아지기 때문에, 종단측 화소의 펀치스루 전압을 급전단 화소의 펀치스루 전압보다 재충전 전압 분랑만큼 크게 함으로써, 표시의 균일화를 행할 수 있게 하고 있다.
도 43은 특개평 5-23509호 공보의 구성을 도시한 회로도이다. 도면에서, 201은 박막 트랜지스터(TFT), GL은 주사 전극, DL은 영상 신호 전극, CLC는 화소 용량이다. CSCA∼CSCC는 축적 용량이고, 화소 전극과 공통 전극의 사이에 형성되어 있다. 축적 용량(CSCA∼CSCC)은 주사 전극의 급전측에서는 용량값이 크고(CSCA), 종단측에서는 작아진다(CSCC). 또, 도면에는 도시되지 않지만, 주사 전극(TFT의 게이트)과 화소(TFT의 드레인)의 사이에는 게이트·드레인간 용량(CGD)가 존재한다.
본 공보에는 도 44에 도시한 화소 레이아웃이 개시되어 있다. 화소 전극(220)과 공통 전극(213)의 오버랩 부분의 면적이 좌로부터 우를 향해 작아지게 되어, 화소마다 축적 용량의 값이 변화된다.
그러나, 특개평 5-232509호 공보의 기술에서는 주사 전극상에 형성된 축적 용량을 화소 위치에 따라 변화시키면, (식 1)이나 (식 4)에서 나타낸 결합 전압이나 트랜지스터의 오프 리크의 영향이 화소마다 달라지게 되어, 새로운 화소 전압 얼룩이 발생한다는 과제가 있어, 충분한 해결 수단은 되지 않았다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 관한 액정표시장치의 구성을 도시한 회로도,
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 관한 액정표시장치의 홀수 프레임일 때의 각부의 전위를 도시한 파형도,
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 관한 액정표시장치의 짝수 프레임일 때의 각부의 전위를 도시한 파형도,
도 4는 주사 전압 파형에 변형이 있으면, 충전이 완전히 행해진 경우에서도 화소 전압이 분균일해지는 이유를 설명하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시형태 5의 액정표시장치의 화소 구성예를 도시한 평면도,
도 6은 도 5에 도시한 액정표시장치의 박막 트랜지스터 부분의 확대도,
도 7은 본 발명의 실시형태 6의 액정표시장치의 화소 구성예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 실시형태 7의 액정표시장치의 기본 구성을 도시한 도면,
도 9는 패널 사이즈의 증대에 따른 종단 화소의 휘도 저하의 정도를 도시한 도면,
도 10은 본 실시형태 8에 관한 액정표시장치의 단면도,
도 11은 도 10에 도시한 액정표시장치의 1화소의 구성을 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 실시형태 9에 관한 액정표시장치의 화소 부분의 전극 구성을 도시한 단면도,
도 13은 도 12에 도시한 액정표시장치의 1화소의 구성을 도시한 도면,
도 14는 본 발명의 액정표시장치에서, 주사 전극 급전단과 종단에서 화소 전압이 균일하게 하는 것을 설명하는 도면,
도 15는 본 발명의 실시형태 10에 관한 액정표시장치에서, 현재 단의 화소가 정(正) 전위로 충전되는 홀수 프레임일 때의 각부의 전위를 도시한 파형도,
도 16은 본 발명의 실시형태 10에 관한 액정표시장치에서, 현재 단의 화소가 부(負) 전위로 충전되는 짝수 프레임일 때의 각부의 전위를 도시한 파형도,
도 17은 공통 전극 전위 변동에 따른 재충전 전압 발생 메커니즘을 설명하는 도면,
도 18은 실시형태 12에 관한 액정표시장치의 양측 급전의 경우의 αst 및 β분포의 표시 방법을 설명하는 도면,
도 19는 실시형태 12에 관한 본 발명의 액정표시장치를 IPS 모드의 액정표시장치에 적용한 회로 구성을 도시한 도면,
도 20은 도 19의 구성도 중의 화면의 좌단과 중앙 부분의 화소를 빼낸 도면,
도 21은 실시형태 13에 관한 액정표시장치의 화면의 좌단과 중앙 부분의 화소를 빼낸 도면,
도 22는 실시형태 14에 관한 액정표시장치의 화면의 좌단과 중앙 부분의 화소를 빼낸 도면,
도 23은 실시형태 15에 관한 액정표시장치의 화면의 좌단과 중앙 부분의 화소를 빼낸 도면,
도 24는 실시형태 16에 관한 본 발명의 액정표시장치를 TN 모드의 액정표시장치에 적용한 회로 구성을 도시한 도면,
도 25(a)는 실시형태 17의 액정표시장치의 TN 모드의 화소 구성을 도시한 평면 모식도, (b)는 실시형태 17의 IPS 모드의 액정표시장치의 화소 구성을 도시한 평면 모식도,
도 26은 실시형태 18의 액정표시장치의 TN 모드의 화소 구성을 도시한 평면 모식도,
도 27(a) 및 (b)는 실시형태 19의 액정표시장치의 게이트 펄스의 타이밍을 나타내는 도면,
도 28(a)는 실시형태 20의 TN 모드의 액정표시장치의 화소 구성을 도시한 평면 모식도, (b)는 실시형태 20의 IPS 모드의 액정표시장치의 화소 구성을 도시한 평면 모식도
도 29(a)는 본 발명의 표시 장치를 한쪽 급전하는 경우의 구동 회로를 모식적으로 도시한 도면, (b)는 본 발명의 표시 장치를 양쪽 급전하는 경우의 구동 회로를 모식적으로 도시한 도면,
도 30은 본 발명의 표시 장치의 한쪽 급전의 경우의 αst 또는 β의 분포의 표시 방법을 설명하는 도면,
도 31은 IPS 모드의 액정표시장치의 단면도
도 32는 IPS 모드의 액정표시장치의 1화소의 평면 구성을 도시한 도면,
도 33은 본 발명의 표시 장치를 유기 EL형 표시 장치에 적용한 경우의 구성을 도시한 회로도,
도 34는 종래 기술의 전단 주사 전극과 화소 전극의 사이에 축적 용량(Cst)를 형성한 액정표시장치의 1화소의 등가 회로를 도시한 도면,
도 35는 도 34에 도시한 종래 기술의 액정표시장치를 구동한 경우의 각부의 전위를 설명하는 도면,
도 36은 각종 반전 구동 패턴과 그 때의 영상 신호 입력 파형을 도시한 도면,
도 37은 종래 기술의 표시 장치의 화소 패턴의 일례를 도시한 회로도,
도 38은 종래 기술의 표시 장치의 화소 패턴의 다른 일례를 도시한 회로도,
도 39는 종래 기술의 도트 반전 방식의 경우의 구체적인 주사 전극 신호 구동파형을 도시한 도면,
도 40은 종래 기술의 액정표시장치의 각부의 전위를 도시한 파형도,
도 41은 종래 액정표시장치에서, 재충전 현상의 결과, 화소 전압이 불균일해지는 이유를 설명하는 도면,
도 42는 종래의 액정표시장치에서, 재충전 전압의 발생 메커니즘을 도시한 상세한 설명도,
도 43은 종래의 액정표시장치의 구성을 도시한 평면도,
도 44는 종래의 액정표시장치의 각부의 전위를 도시한 파형도이다.
본 발명은 상기 과제를 해결하여 대형 액정 표시 장치나 고해상도 액정 표시 장치에서 표시 얼룩을 저감하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 제1 표시 장치는 매트릭스상에 배치된 다수의 화소 전극과, 여기에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 상기 화소 전극과의 사이에 용량을 형성하는 대향 전극을 구비한 표시 장치에서, 상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 축적 용량을 구비하고, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량 및 상기 축적 용량 중 적어도 한 쪽을 포함하는, 상기 화소 전극에 접속된 두 개 이상의 용량 성분이 상기 주사 전극의 급전단으로부터 거리에 따라 다른 값을 가지고 있고, 하나의 화소에서 화소 전극에 접속된 전체 용량을 Ctot, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량을 Cgd, 상기 축적 용량을 Cst, 상기 화소 전극과 상기 대향 전극과의 사이의 대향 전극-화소 전극간 용량을 Clc로 한 경우에, (식 12)에 나타낸 제1 용량비(αgd)가 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가하는 것을 특징으로 한다.
(식 12)
αgd = Cgd/Ctot
상기 구성에 의해, 화소 전극 전위의 DC 레벨의 어긋남을 보상하여 플리커를 저감하는 동시에, 화소 전극 전위에 중첩되는 결합 전압의 오차를 감소시켜 휘도의 균일한 표시를 행하는 효과가 얻어진다.
또, 화소 전극에 접속된 전체 용량(Ctot)은 화소 전극에 접속되는 용량이 Cgd, Clc, Cst만이면, Ctot = Cgd + Clc + Cst이지만, 그 이외의 용량이 접속되는 경우는 상기 용량도 포함된다. 또, 게이트·드레인간 용량(Cgd)에 대해 병렬로 형성된 용량 성분이 있는 경우, 이와 같은 용량 성분도 게이트·드레인간 용량(Cgd)에 포함시킬 수 있다.
다음에, 상기 제1 표시 장치의 구성에서, 상기 게이트·드레인간 용량 및 상기 축적 용량의 쌍방이, 상기 주사 전극의 급전단으로부터 거리에 따라 증가하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 액정 용량(대향 전극-화소 전극간 용량)을 일정하게 하면서, 제1 용량비(αgd)를 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가시킬 수 있으므로, 개구율이 화소 위치에 의해 변동하지 않게 된다.
다음에, 상기 제1 표시 장치의 구성에서, 상기 게이트·드레인간 용량 및 상기 축적 용량의 쌍방이, 상기 주사 전극의 급전단으로부터 거리에 따라 감소하는 것이 바람직하다.
상기 구성에서도, 액정 용량(대향 전극-화소 전극간 용량)을 일정하게 하면서, 제1 용량비(αgd)를 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가시킬 수 있으므로, 개구율이 화소 위치에 의해 변동하지 않게 된다.
다음에, 상기 제1 표시 장치의 구성에서, 상기 축적 용량 및 상기 대향 전극과 화소 전극간에 형성되는 용량의 쌍방이 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 감소하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 게이트·드레인간 용량(Cgd)을 일정하게 하면서, 제1 용량비(αgd)를 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가시킬 수 있다. 여기에서, 게이트·드레인간 용량(Cgd)을 일정하게 하여, 다른 파라미터를 제어하는 것의 이점은, Cgd의 값이 작은 경우 등에서는, Cgd의 값을 변화시켜 제1 용량비(αgd)를 제어하는 것보다도, 다른 파라미터를 변화시켜 제1 용량비(αgd)를 제어하는 쪽이 제어가 용이하기 때문이다.
또, 개구율을 일정하게 하기 위해, 차광부(예컨대, 블랙 매트릭스)의 면적을 화소 구성을 변화시켜도 일정하게 해 두는 것이 바람직하다.
다음에, 상기 제1 표시 장치의 구성에서, (식 13)에 나타낸 제2 용량비(αst)가 대략 일정하게 되도록 각 화소의 용량 성분이 설정되는 것이 바람직하다.
(식 13)
αst = Cst/Ctot
이 구성에 의해, 화소 전극 전위에 중첩되는 결합 전위의 오차를 저감하여, 휘도가 균일한 표시를 행하는 효과가 얻어진다.
다음에, 상기 제1 표시 장치의 구성에서, 제2 용량비(αst)가 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가하도록, 각 화소의 용량 성분이 설정되어 있는 것이 바람직하다.
재충전의 영향이 양음 필드에서 동일하지 않은 것을 고려한 것으로, 화소 전극 전위에 중첩되는 결합 전위의 오차를 저감하고, 또 휘도가 균일한 표시를 행하는 효과가 얻어진다.
다음에, 상기 제1 표시 장치의 구성에서, 표시 매질을 액정으로 함으로써 본 발명의 제1 표시 장치를 액정표시장치로 이용할 수 있다.
다음에, 상기 제1 표시 장치의 구성에서, 상기 주사 신호의 구동 회로에 상기 축적 용량을 통해 전압 중첩하는 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의해, 주사 전압 신호의 레벨 절환에 의한 용량 결합 구동을 가능하게 하고 있다.
또, 상기 주사 신호의 구동 회로가 4값 이상의 출력 전압을 구비하는 것이 바람직하다. 양음 필드에서 동일한 오프 전압을 이용하여 용량 결합 구동이 가능해지기 때문이다.
다음에, 상기 제1 표시 장치에서, 상기 화소 전극에 상기 스위칭 소자를 통해 전위를 기입한 후에, 상기 축적 용량을 통한 전압을 중첩하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의해, 용량 결합 구동의 주사 전극의 시정수의 영향을 저감시켜, 대형이나 고해상도의 액정표시장치를 저전력에서 구동할 수 있다.
또, 상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 제2 표시 장치는 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 상기 화소 전극과의 사이에 용량을 형성하는 대향 전극과, 축적 용량 전극을 구비한 표시 장치에서, 상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 제1 축적 용량을 구비하고, 상기 화소 전극과 상기 축적 용량 전극의 사이에 제2 축적 용량을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 용량 결합 구동에서 문제가 되는 주사선 시정수의 영향에 기인하는 주사선 급전단으로부터의 거리에 따른 화소 충전 시간의 감소 및 재충전 시간의 증가를 해결할 수 있다. 즉, 축적 용량의 일부가 축적 용량 전극상에 있으므로, 주사선의 시정수가 저감되고, 주사 전압 파형의 변형이 저감되어 화소 충전 시간을 길게 유지하여, 재충전 시간을 짧게 저감할 수 있어, 화소 충전 부족에 의한 휘도 얼룩이나, 화소 재충전의 오차에 의한 플리커를 작게 할 수 있다.
다음에, 상기 제2 표시 장치의 구성에서, 하나의 화소에서 화소 전극에 접속된 전체 용량을 Ctot, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량을 Cgd, 상기 제1 축적 용량을 Cst1, 상기 제2 축적 용량을 Cst2, 상기 화소 전극과 상기 대향 전극과의 사이의 대향 전극-화소 전극간 용량을 Clc로 한 경우에, (식 14)에 나타낸 제3 용량비(αgd1)가 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가하는 것이 바람직하다.
(식 14)
αgd1 = Cgd / Ctot
또, 화소 전극에 접속되는 전체 용량(Ctot)은 화소 전극에 접속되어 있는 용량이 Cgd, Clc, Cst1, Cst2뿐이면, Ctot = Cgd + Clc + Cst1 + Cst2이지만, 그 이외의 용량이 접속되어 있는 경우는, 그 용량도 포함된다. 또, 게이트·드레인간 용량(Cgd)에 대해 병렬로 형성된 용량 성분이 있는 경우, 이와 같은 용량 성분도 게이트·드레인간 용량(Cgd)에 포함시킬 수 있다.
상기 구성에 의해, 축적 용량이 2분할되어 있고, 또 재충전량의 차를 보상할수 있어, 화소 전극 전위의 DC 레벨의 어긋남을 보상하여 플리커를 저감하는 동시에, 화소 전극 전위에 중첩되는 결합 전압의 오차를 감소시켜 휘도가 균일한 표시를 행하는 효과를 얻을 수 있다.
다음에, 상기 제2 표시 장치의 구성에서, 상기 게이트·드레인간 용량이 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 증가하는 것이 바람직하다.
다음에, 상기 제2 표시 장치의 구성에서, 상기 게이트·드레인간 용량, 상기 제1 축적 용량 및 상기 제2 축적 용량 중 적어도 하나를 포함하는 상기 화소 전극에 접속된 두 개 이상의 용량 성분이 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 다른 값을 가지는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 화소 전극 전위의 DC 레벨의 어긋남을 보상하여 플리커를 저감하는 동시에, 화소 전극 전위에 중첩되는 결합 전압의 오차를 감소시켜 휘도가 균일한 표시를 행하는 효과가 얻어진다.
다음에, 상기 제2 표시 장치의 구성에서, 상기 게이트·드레인간 용량 및 상기 제1 축적 용량의 쌍방이 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 증가하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 액정 용량(대향 전극-화소 전극간 용량)을 일정하게 하면서, 제3 용량비(αgd1)를 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가시킬 수 있으므로, 개구율이 화소 위치에 따라 변동하지 않게 된다.
또, 상기 제2 표시 장치의 구성에서, 상기 게이트·드레인간 용량이 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 증가하고, 상기 제2 축적 용량이 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 감소하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의해서도, 액정 용량(대향 전극-화소 전극간 용량)을 일정하게 하면서, 제3 용량비(αgd1)를 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가시킬 수 있으므로, 개구율이 화소 위치에 따라 변동하지 않게 된다.
다음에, 상기 제2 표시 장치의 구성에서, 상기 제1 축적 용량 및 상기 제2 축적 용량의 쌍방이, 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 감소하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 액정 용량(대향 전극-화소 전극간 용량)을 일정하게 할 수 있어, 각 화소의 개구율이 주사선 급전단의 거리에 따라 변동하지 않는다. 또, 게이트·드레인간 용량(Cgd)을 일정하게 하면서, 제3 용량비(αgd1)를 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가시킬 수 있다. 여기에서, 게이트·드레인간 용량(Cgd)을 일정하게 하고, 다른 파라미터를 제어하는 것의 이점은, Cgd의 값이 작은 경우 등에서는, Cgd의 값을 변화시켜 제3 용량비(αgd1)를 제어하는 것보다도 다른 파라미터를 변화시켜 제3 용량비(αgd1)를 제어하는 것이 제어가 용이하기 때문이다.
다음에, 상기 제2 표시 장치의 구성에서, 용량비(Cst1/Cst2)가 대략 일정하게 유지되는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 화소 전극 전위의 DC 레벨의 어긋남을 보상하여 플리커를 저감하는 동시에, 화소 전극 전위에 중첩되는 결합 전압의 오차를 감소시켜 휘도가 균일한 표시를 행하는 효과를 얻을 수 있다.
다음에, 상기 제2 표시 장치의 구성에서, (식 15)에 도시한 제4 용량비(αst1)가 대략 일정해지도록 각 화소의 용량 성분이 설정되는 것이 바람직하다.
(식 15)
αst1 = Cst1/Ctot
이 구성에 의해, 화소 전극 전위에 중첩되는 결합 전위의 오차를 저감하여, 휘도가 균일한 표시를 행하는 효과를 얻을 수 있다.
다음에, 상기 제2 표시 장치의 구성에서, 제4 용량비(αst1)가 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가하도록 각 화소의 용량 성분이 설정되는 것이 바람직하다.
재충전의 영향이 양음 필드에서 동일하지 않은 것을 고려한 것으로, 화소 전극 전위에 중첩되는 결합 전위의 오차를 저감하고, 또 휘도가 균일한 표시를 행하는 효과가 얻어진다.
다음에, 상기 제2 표시 장치의 구성에서, 상기 화소 전극과 상기 대향 전극이 표시 매질을 끼워 평행 평판 용량을 형성하지 않은 구조인 것, 또 상기 대향 전극이 상기 화소 전극과 동일한 기판으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또, 상기 대향 전극과 상기 화소 전극이 서로 다른 기판에 형성되어, 상기 기판에 대략 평행한 전계 또는 경사 방향의 전계에 의해 표시 매질을 제어하는 것, 또는 상기 화소 전극을 가지는 기판과 상기 기판에 대향하는 기판의 쌍방으로 대향 전극이 형성되어, 상기 기판에 대략 평행한 전계 또는 경사 방향의 전계에 의해 표시 매질을 제어하는 것이 바람직하다.
모두 인·플레인 스위칭 방식(가로 전계 방식)등, 표시 매질 용량이 작은 표시 방식에 본 발명의 구성을 적용함으로써, 주사 전극의 전위 변동이 화소 전극 전위에 미치는 영향을 완화하여, 가로 줄무늬의 발생을 방지하여 고화질의 표시를 행할 수 있는 효과를 얻고 있다.
다음에, 상기 제2 표시 장치의 구성에서, 상기 주사 신호의 구성 회로에 상기 축적 용량을 통해 전압 중첩하는 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의해, 주사 전압 신호의 레벨 절환에 의한 용량 결합 구동을 가능하게 하고 있다.
또, 상기 주사 신호의 구동 회로가 4값 이상의 출력 전압을 구비하는 것이 바람직하다. 양음 필드에서 동일한 오프 전압을 이용하여 용량 결합 구동이 가능해지기 때문이다.
다음에, 상기 제2 표시 장치에서, 상기 화소 전극에 상기 스위칭 소자를 통해 전위를 기입한 후에, 상기 축적 용량을 통한 전압을 중첩하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의해, 용량 결합 구동의 주사 전극의 시정수의 영향을 저하시켜, 대형이나 고해상도의 액정표시장치를 저전력에서 구동할 수 있다.
또, 상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 제3 표시 장치는 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 대향 전극을 구비한 표시 장치에서, 상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것의 사이에 축적 용량을 구비하고, 어느 하나의 상기 주사 전극에 속하는 다수 화소의 상기 화소 전극에 접속되는 상기 축적 용량의 다른 쪽의 접속처의 상기 주사 전극이 다수 있고, 상기 화소 전극과 상기 주사 전극 사이의 주사 전극-화소 전극간 용량을 Cgd로 나타내고, 상기 화소 전극과 상기 대향 전극과의 사이의 대향 전극-화소 전극간 용량을 Clc로 나타내고, 상기 축적 용량을 Cst로 나타낼 때, 제1 용량비(αgd=Cgd/Ctot) 및 제2 용량비(αst = Cst/Ctot)가 모두 상기 축적 용량이 접속된 곳의 상기 주사 전극에 따라 다른 값을 가지는 것을 특징으로 한다.
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, 다수의 영상 신호 전극에 극성이 다른 2종류의 영상 신호를 동시에 인가하는 영상 신호 구동 회로를 구비하는 것이 바람직하다.
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, 어느 하나의 주사 전극(이것을 주사 전극(0)이라 한다)에 속하는 다수의 화소 중, 제1 극성의 영상 신호를 인가하는 영상 신호 전극에 속하는 화소의 화소 전극에 접속되는 축적 용량의 다른 쪽의 접속처의 주사 전극이 공통이고(이것을 주사 전극(A)라 부른다), 제2 극성의 영상 신호를 인가하는 영상 신호 전극에 속하는 화소의 화소 전극에 접속되는 축적 용량의 다른 쪽의 접속처의 주사 전극도 공통이고(이것을 주사 전극(B)라 부른다), 상기 주사 전극(A)과 상기 주사 전극(B)이 다른 것이 바람직하다.
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, 상기 주사 전극(0)에 대해, 상기 주사 전극(A)은 전단이고, 상기 주사 전극(B)는 후단인 것이 바람직하다.
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, 상기 축적 용량이 전단의 주사 전극에 접속되는 화소의 αgd 및 αst를 각각 αgd(P), αst(P)로 나타내고, 상기 축적 용량이 후단의 주사 전극에 접속되는 화소의 αgd 및 αst를 각각 αgd(Q), αst(Q)로 나타낼 때, (식 16)을 만족하는 것이 바람직하다.
(식 16)
αst(P)<αst(Q)
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, 다수의 주사 전극에 전압 신호를 인가하는 주사 신호 구동 회로를 구비하고, 상기 주사신호 구동회로는 적어도 4값 이상의 출력 전압을 구비하는 것이 바람직하다. 양음 필드에서 동일한 오프 전압을 이용하여 용량 결합 구동이 가능해지기 때문이다.
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, 상기 주사 전극(0)이 선택되었을 때에는 상기 주사 전극(0)의 전위는 제1 전위 레벨(Vgon)이 되고, 상기 주사 전극(A) 및 상기 주사 전극(B)은 각각 제2 전위 레벨(Vge(+)), 및 제3 전위 레벨(Vge(-))이 되고, 상기 주사 전극(0)이 선택되지 않은 유지 기간 중은 상기 주사 전극(0)의 전위는 대략 제4 전위 레벨(Vgoff)이 되고, 또 (식 17)을 만족하는 것이 바람직하다.
(식 17)
단,
여기에서,
또, 상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 제3 표시 장치의 다른 구성은 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 대향 전극을 구비한 표시 장치에서, 상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 축적 용량을 구비하고, 상기 화소 전극과 상기 주사 전극과의 사이의 주사 전극-화소 전극간 용량을 Cgd로 나타내고, 상기 화소 전극과 상기 대향 전극과의 사이의 대향 전극-화소 전극간 용량을 Clc로 나타내고, 상기 축적 용량을 Cst로 나타낼 때, 제2 용량비(αst = Cst/Ctot)가 상기 주사 전극의 화면 단부로부터 거리에 따라 변화하는 것을 특징으로 한다.
다음에, 상기 제3 표시 위치의 구성에서, 제2 용량비(αst )가 상기 주사 전극의 화면 단부로부터의 거리에 따라 연속적 또는 단계적으로 증가하는 것이 바람직하다.
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, 다수의 주사 전극에 전압 신호를 인가하는 주사 신호 구동 회로를 구비하고, 상기 주사 신호 구동 회로는 적어도 4값 이상의 출력 전압을 구비하는 것이 바람직하다. 양음 필드에서 동일한 오프 전압을 이용하여 용량 결합 구동이 가능해지기 때문이다.
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, 어느 주사 전극(주사 전극(0)이라 부른다)이 선택되었을 때에는, 상기 주사 전극(0)의 전위는 제1 전위 레벨(Vgon)이 되고, 상기 주사 전극에 속하는 다수 화소의 화소 전극에 접속되는 축적 용량의 다른 쪽의 접속처의 상기 주사 전극(주사 전극(A)이라 부른다)의 전위는 표시 주기에 따라 제2 전위 레벨(Vge(+)) 또는 제3 전위 레벨(Vge(-))이 되고, 상기 주사 전극(0)이 선택되지 않은 유지 기간 중은, 상기 주사 전극(0)의 전위는 개략 제4 전위 레벨(Vgoff)이 되고, 또 (식 18)에서 나타낸 β가 상기 주사 전극의 화면 단부로부터 거리에 따라 연속적 또는 단계적으로 증가하는 것이 바람직하다.
(식 18)
단,
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, αst 및 β의 상기 주사 전극의 화면 단부에서의 값을 αst(0), β(0)로 할 때, αst -αst (0) 및 β-β(0)의 값이 상기 주사 전극의 화면 단부로부터의 거리의 2배로 개략 비례하는 것이 바람직하다.
또, 상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 제3 표시 장치의 다른 구성은, 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 대향 전극을 구비한 표시 장치에서, 상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 축적 용량을 구비하고, 어느 하나의 상기 주사 전극에 속하는 다수 화소의 상기 화소 전극에 접속되는 상기 축적 용량의 다른 쪽의 접속처의 상기 주사 전극이 다수 있고, 하나의 화소에서 화소 전극에 접속되는 전체 용량을 Ctot, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량을 Cgd, 상기 축적 용량을 Cst, 상기 화소 전극과 상기 대향 전극 사이의 대향 전극-화소 전극간 용량을 Clc로 한 경우에, 제1 용량비(αgd = Ggd/Ctot) 및 제2 용량비(αst = Cst/Ctot)가 모두 상기 축적 용량이 접속되는 곳의 상기 주사 전극에 따라 다른 값을 가지고, 또 상기 주사 전극의 화면 단부로부터의 거리에 따라 변화하는 것을 특징으로 한다.
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, 다수의 영상 신호 전극에 극성이 다른 두 종류의 영상 신호를 동시에 인가하는 영상 신호 구동 회로를 구비하는 것이 바람직하다.
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, 어느 하나의 주사 전극(이것을 주사 전극(0)이라 부른다)에 속하는 다수의 화소 중, 제1 극성의 영상 신호를 인가하는 영상 신호 전극에 속하는 화소의 화소 전극에 접속되는 축적 용량의 다른 쪽의 접속처의 주사 전극이 공통이고(이것을 주사 전극(A)라 부른다), 제2 극성의 영상 신호를 인가하는 영상 신호 전극에 속하는 화소의 화소 전극에 접속되는 축적 용량의 다른 쪽의 접속처의 주사 전극도 공통이고(이것을 주사 전극(B)라 부른다), 상기 주사 전극(A)과, 상기 주사 전극(B)이 다른 것이 바람직하다.
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, 상기 주사 전극(0)에 대해 상기 주사 전극(A)은 전단이고, 상기 주사 전극(B)은 후단인 것이 바람직하다.
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, 상기 축적 용량이 전단의 주사 전극에 접속되는 화소의 αgd 및 αst를 각각 αgd(P). αst(P)로 나타내고, 상기 축적 용량이 후단의 상기 주사 전극에 접속되는 화소의 αgd 및 αst를 각각 αgd(Q), αst(Q)로 나타냈을 때, (식 19)를 만족하는 것이 바람직하다.
(식 19)
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, 다수의 주사 전극에 전압 신호를 인가하는 주사 신호 구동 회로를 구비하고, 상기 주사 신호 구동 회로는 적어도 4값 이상의 출력 전압을 구비하는 것이 바람직하다. 양음 필드에서 동기한 오프 전압을 이용하여 용량 결합 구동이 가능해지기 때문이다.
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, 상기 주사 전극(0)이 선택되었을 때에는 상기 주사 전극(0)의 전위는 제1 전위 레벨(Vgon)이 되고, 상기 주사 전극(A)및 상기 주사 전극(B)는 각각 제2 전위 레벨(Vge(+)) 및 제3 전위 레벨(Vge(-))이 되고, 상기 주사 전극(0)이 선택되지 않은 유지 기간중은, 상기 주사 전극(0)의 전위는 개략 제4 전위 레벨(Vgoff)이 되고, 또 (식 20)을 만족하는 것이 바람직하다.
(식 20)
단,
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, [αst(P) + αst(Q)]/2는 상기 주사 전극의 화면 단부로부터의 거리에 따라 연속적 또는 단계적으로 증가하는 것이 바람직하다.
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, (식 21)에서 나타낸 β(P) 및 β(Q)에 대해 [β(P)+β(Q)]/2가 상기 주사 전극의 화면 단부로부터의 거리에 따라 연속적 또는 단계적으로 증가하는 것이 바람직하다.
(식 21)
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, αst(P), αst(Q) 및 β(P), β(Q)의 상기 주사 전극의 화면 단부에서의 값을 αst(P, 0), αst(Q, 0) 및 β(P, 0), β(Q, 0)으로 할 때, [αst(P)-αst(P, 0)+αst(Q) - αst(Q, 0)]/2 및 [β(P)-β(P, 0)+β(Q)-β(Q, 0)]/2의 값은, 상기 주사 전극의 화면 단부로부터의 거리의 2승에 개략 비례하는 것이 바람직하다.
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, 상기 화소 전극에 상기 스위칭 소자를 통해 전위를 기입한 후에, 상기 축적 용량을 통한 전압을 중첩하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의해, 용량 결합 구동의 주사 전극의 시정수의 영향을 저하시켜, 대형이나 고해상도의 액정표시장치를 저전력으로 구동할 수 있다.
다음에, 상기 제3 표시 장치의 구성에서, 상기 화소 전극과 상기 대향 전극 사이에 있는 매질을 액정으로 하면, 본 발명의 표시 장치를 액정표시장치에 적용할 수 있다.
또, 상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 제4 표시 장치는 대향하는 두 장의 기판 중, 한 쪽의 기판의 대향면측에 행렬 형상으로 배치된 소스 배선 및 게이트 배선, 상기 소스 배선과 게이트 배선의 각 교차점에 대응하여 설치된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극, 상기 화소 전극과의 사이에서 축적 용량을 형성하는 축적 용량 전극, 상기 기판 또는 다른 쪽의 기판상에 상기 화소 전극과 대향하도록 형성된 대향 전극과, 상기 게이트 배선에 순차 게이트 펄스를 공급하는 게이트 구동 회로와 상기 소스 배선에 영상 신호를 공급하는 소스 구동 회로를 구비하고, 상기 축적 용량이 게이트 신호의 공급측으로부터 멀어짐에 따라 작아지도록 형성되고, 상기 축적 용량의 감소에 따라 상기 박막 트랜지스터가 작아지도록 형성된 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의해, 축적 용량의 감소에 의해 화소 용량이 저하해도, 그에 따라 TFT 사이즈도 작아지므로, TFT의 오프 리크에 의한 화소 전극 전위의 변동을 화면 전체에서 동일해지도록 할 수 있고, 또 TFT 사이즈를 작게 해 감으로써, 게이트 배선이나 소스 배선의 기생 용량을 저하시켜, 신호의 둔화를 완화할 수 있으므로, 크로스토크나 플리커의 발생을 억제한 액정 패널을 얻을 수 있다.
또, 상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 제4 표시 장치의 다른 구성은 대향하는 두 장의 기판 중, 한 쪽 기판의 대향면측에 행렬 형상으로 배치된 소스 배선 및 게이트 배선, 상기 소스 배선과 게이트 배선의 각 교차점에 대응하여 설치된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극, 상기 화소 전극과의 사이에서 축적 용량을 형성하는 축적 용량 전극, 상기 기판 또는 다른 쪽의 기판상에 상기 화소 전극과 대향하도록 형성된 대향 전극과, 상기 게이트 배선에 순차 게이트 펄스를 공급하는 게이트 구동 회로와 상기 소스 배선에 영상 신호를 공급하는 소스 구동 회로를 구비하고, 상기 박막 트랜지스터는 게이트 배선에 접속된 게이트 전극, 소스 배선에 접속된 소스 전극 및 화소 전극에 접속된 드레인 전극으로 구성되고, 상기 소스 전극과 드레인 전극은 채널 폭(W)에서 채널 길이(L)를 두고 대향하고 있고, 상기 축적 용량 전극이 게이트 신호의 공급측으로부터 멀어져 감에 따라 작아지도록 형성되고, 상기 축적 용량 전극의 면적의 감소에 따라, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극의 채널 폭(W)을 작게 하는 동시에, 상기 게이트와 상기 드레인 전극의 겹침에 따라 형성되는 정전 용량이 일정해지도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의해, 축적 용량을 감소시킴에 의해 화소 전압의 일정화의 효과는 유지하면서, TFT의 채널 폭을 작게 함으로써, 게이트 펄스의 오프 기간의 TFT로부터의 리크 전류를 축적 용량의 감소에 따라 작게 할 수 있다. 따라서, 화소 전극 전위의 변동을 화면 전체에서 동일해지도록 할 수 있어, 크로스토크나 플리커의 발생을 억제한 표시 장치를 얻을 수 있다.
다음에, 상기 제4 표시 장치의 구성에서, 2배선 이상의 게이트 배선에 동시에 게이트 펄스를 인가하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의해 제4 표시 장치의 구성에서, TFT가 작아진 경우에서도, 실효적인 충전 기간을 2배 이상으로 할 수 있으므로, 화소로의 신호 공급 능력의 저하를 억제할 수 있다.
또, 상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 제4 표시 장치의 다른 구성은 대향하는 두 장의 기판 중, 한 쪽의 기판의 대향면측에 행렬 형상으로 배치된 소스 배선 및 게이트 배선, 상기 소스 배선과 게이트 배선의 각 교차점에 대응하여 설치된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극, 상기 화소 전극과의 사이에서 축적 용량을 형성하는 축적 용량전극, 상기 기판 또는 다른 쪽의 기판상에 상기 화소 전극과 대향하도록 형성된 대향 전극을 구비하고, 상기 박막 트랜지스터는 게이트 배선에 접속된 게이트 전극, 소스 배선에 접속된 소스 전극 및 화소 전극에 접속된 드레인 전극으로 구성되고, 상기 소스 전극과 드레인 전극은 채널 폭(W)에서 채널 길이(L)를 두고 대향하고 있고, 상기 축적 용량이 게이트 신호의 공급측으로부터 멀어져감에 따라 작아지도록 형성되고, 상기 축적 용량의 감소에 따라 상기 게이트 전극과 드레인 전극간의 정전 용량이 커지도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의해, Cst의 감소폭을 작게 할 수 있어, TFT의 오프 리크에 의한 화소 전극 전위의 변동을 억제할 수 있다.
다음에, 상기 제4 표시 장치의 구성에서, 축적 용량을 Cst, 게이트 전극과 드레인 전극간의 정전 용량을 Cgd, 드레인 전극과 대향 전극간의 정전 용량을 Clc로 했을 때, Cst + Cgd + Clc가 대략 일정해지도록 구성하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의해, Cst가 감소해도 화소 용량 전체는 일정해지기 때문에, TFT의 오프 리크에 의한 화소 전극 전위의 변동을 화면 전체에서 동일하게 할 수 있어, 크로스토크나 플리커의 발생을 억제한 액정 패널을 얻을 수 있다.
또, 상기 제1 내지 제4 표시 장치에서, 제2 스위칭 소자를 구비하고, 상기 화소 전극이 상기 제2 스위칭 소자의 게이트 전극을 겸하거나, 또는 상기 화소 전극이 상기 제2 스위칭 소자의 게이트 전극에 접속되어 있는 구성으로 하는 것도 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 유기 EL 표시 장치 등, 스위칭 소자를 두 개 구비한 표시 장치에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.
이하, 본 발명의 표시 장치의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 또, 이하 특별한 이유가 없는 한, 주사 신호를 양측으로부터 급전하는 경우를 상정하지만, 한쪽으로부터 급전하는 경우도 동일하게 생각하면 된다.
이하, 실시형태 1 내지 6에 본 발명의 제1 표시 장치의 실시형태를 나타내고, 실시형태 7 내지 11에 본 발명의 제2 표시 장치의 실시형태를 나타내고, 실시형태 12 내지 실시형태 16에 본 발명의 제3 표시 장치의 실시형태를 나타내고, 실시형태 17 내지 실시형태 20에 본 발명의 제4 표시 장치의 실시형태를 나타낸다.
이하의 실시형태에서, 화소 전극 전위를 Vd로 나타내고, 영상 신호를 Vs 또는 Vsig로 나타내고, 공통 전위를 Vc 또는 Vcom으로 나타내기로 한다.
(실시형태 1)
도 1은 본 발명의 실시형태 1의 액정표시장치의 기본 구성을 도시한 도면이다. 도 1에서, 1은 주사 전극, 2는 영상 신호 전극이고, 그 교점에는 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터(TFT)(3)가 형성되어 있다. TFT(3)의 게이트 전극은 주사 전극(1)에, 소스 전극은 영상 신호 배선(2)에, 드레인 전극은 화소 전극(5)에, 각각 접속되어 있다.
화소는 두 개의 용량(6·7)으로 구성되어 있다. 액정 용량(6)(Clc)은 화소 전극(5)과 대향 전극의 사이에 형성되고, 그 양단에 인가된 전압에 의해 액정이 동작한다. 대향 전극에는 대향 전극 전위(Vc)가 부여되어 있다.
액정 용량(6)에는 축적 용량(7)(Cst)이 병렬로 형성되어 있다. 이 병렬 용량은 액정 용량(6)으로부터의 전하가 누설된 경우에 이것을 보상하여, 액정의 동작을 안정화시킨다. 축적 용량(7)은 화소 전극(5)과 전단의 주사 전극(1)의 사이에 형성되어 있다. 또, TFT의 게이트와 드레인의 사이에는 게이트·드레인간 용량(10)(Cgd)이 형성되어 있다.
액정표시장치는 매트릭스 형상으로 배치된 화소를 가지고 있지만, 도 1에는 n행째의 화소와, 주변의 전극 배선을 나타내고, 다른 부분은 생략한다. G(n-1)은 n-1행째의 주사 전극, G(n)은 n행째의 주사 전극이다. 또, S(1)은 1열째의 영상신호 배선, S(p)는 p열째(최종열)의 영상신호 배선이다.
축적 용량(Cst)과 게이트·드레인간 용량(Cgd)의 쌍방은 주사 전극의 급전단(도 1에서는 좌측)으로부터 종단(도 1의 우측)을 향해 서서히 커지게 된다.
양자의 값은 (식 22)에 나타낸 제1 용량비(αgd)가 주사 전극의 급전단으로부터 종단을 향해 서서히 커지게 되도록 조정되고, 또 (식 23)에 나타낸 제2 용량비(αst)가 동일 주사 전극상에 있는 화소에서 거의 일정하게 되도록 조정되어 있다.
(식 22)
αgd = Cgd/(Ctot)
(식 23)
αst = Cst/(Ctot)
여기에서, Ctot는 화소 전극에 접속된 전체 용량이고, 또, Ctot는 통상, Cst + Cgd + Cgd가 되는데, 화소 전극에 그 이외의 용량이 있는 경우에는, 상기 용량도 포함되는 것이다. 또, 게이트·드레인간 용량(Cgd)에 병렬로 형성된 용량 성분도 Cgd에 포함하게 된다.
이 액정표시장치는, 다음에 나타내는 바와 같이 구동된다.
각 전극에 부여되는 구동 파형의 형상은 종래의 용량 결합 구동과 마찬가지로, 도 35에 도시한 것이다. 즉, 먼저 n행째의 주사 전극(G(n))에 온 전압을 인가하여 TFT를 도통시켜 화소를 충전하고, 이어서 주사 전압을 오프 레벨로 하여 TFT를 비도통으로 하고, 그 후에 전단의 주사 전극(G(n-1))에 스텝 전압을 인가하여 축적 용량(7)을 통한 결합 전압을 중첩한다.
도 2와 도 3은 전단 주사 전극상의 축적 용량을 통해 용량 결합 구동을 행하는 경우의 게이트 전위(주사 전극전위)와 화소 전극 전위의 시간 변화를 도시한 것이다. 게이트 전위는 현재 화소에 접속된 TFT의 것(현재 단)과, 용량 결합에 관한 것(전단)의 양자가 기록되어 있다. 화소 전압은 상하에 인접하는 화소에서 그 극성이 반전되는 것으로 하고, 현재 단의 화소가 정 전위로 충전되는 홀수 프레임의 전위 변화를 도 2에, 이것과는 전압 극성이 반전된 짝수 프레임의 전위 변화를 도 3에 도시한다.
도 2 및 도 3에서, 화소는 정의 충전 기간에는 Vs(+)에 부의 충전 기간에는 Vs(-)에 일단 충전된다. 이어서, 현재 단의 게이트 전압이 하강할 때에 화소 전극 전위는 아래 방향의 결합 전압(도 2의 △V1이나 도 3의 △V1')에 의해 변화한다. 제1 용량비(αgd)를 주사 전극의 급전단으로부터 종단을 향해 서서히 커지게 되도록 조정하는 것은, △V1이나 △V1'의 면 내 분포를 균일화하는 효과가 있다.
그 후에, 전단 게이트 전위를 스텝 형상으로 변화시키므로, 축적 용량을 통해 결합 전압(△V2 또는 △V2')이 화소 전극 전위에 중첩된다. 동일 주사 전극상에 있는 화소에서 αst를 거의 일정하게 하는 것은, △V2 또는 △V2'를 면 내에서 일정하게 하는 효과가 있다.
그 결과, 주사 전극 급전단으로부터 가까운 화소도 먼 화소도 화소 전극 전위가 정해지는 값은 균일해져, 표시 얼룩을 억제할 수 있다.
이하, 이들의 작용에 대해서 상세하게 설명한다.
먼저, (식 22)에 도시한 제1 용량비(αgd)를 주사 전극의 급전단으로부터 종단을 향해 서서히 커지도록 하는 것의 효과는, 다음과 같은 것이다.
박막 트랜지스터를 이용한 액정표시장치에서 주사 전압에 변형이 발생하면, 충전이 완전히 행해진 경우에서도 다음의 이유로 화소 전압에 불균일이 발생한다. 도 4는 이것을 설명하기 위한 것이다. 화면 전체에 동일한 표시를 행하는 경우, 영상 신호선으로부터 공급되는 소스 전위는 화소에 기인하지 않고, 일정하다. 주사 전극으로부터 공급되는 게이트 전위 파형은 급전단에서는 구형파이거나, 배선 시정수의 영향에 의해 종단에서는 도 4와 같이 변형한다.
게이트 전위를 온 상태로 하여 화소를 전위(Vs)로 충전한 후, 게이트 전압의 하강시의 용량 커플링의 영향에 의해, 화소 전극 전위는 (식 24)에서 나타낸 펀치스루 전위(△Va)만큼 저하한다.
(식 24)
△Va = αgd·△Vgon
또, 본 명세서에서 △Vgon는 △Vgon-Vgoff를 나타내고 있다.
또, △Va 는 △V1과 △V3의 합을 나타내고 있다.
게이트 전위 파형에 변형이 없는 급전단에서는, 이미 박막 트랜지스터가 오프 상태가 되어 화소 전극 전위(Vd)는 Vs-△V1로 정해진다.
한편, 종단측의 화소에서는 게이트 전위 파형에 변형이 있으므로, 도 4에 도시한 바와 같이 박막 트랜지스터가 오프 상태가 될 때까지 △t의 시간이 필요하다. 그 사이에 화소 전극 전위(Vd)는 Vs를 향해 다시 충전된다.
제1 용량비(αgd)가 일정한 경우, 종단측의 화소 전극 전위는 도 4에 41에 도시한 바와 같은 시간 변화를 하여, 급전단으로부터 도 4의 △V'만큼 높은 전위가 된다. 그 결과, 화소 전극 전위의 DC 레벨이 급전단과 종단에서 어긋난다.
본 구성의 액정표시장치에서는 제1 용량비(αgd)를 주사 전극의 종단측에서 크게 하고 있으므로, △V1도 종단에서 커지게 된다. 게이트 전압 수직 하강시의 용량 커플링에 의한 전위의 저하가 종단측에서 △V'만큼 커지게 되도록 제1 용량비(αgd)를 변화시켜 두면, 화소 전극 전위의 시간 변화는 도 4의 41의 라인에서 42의 라인으로 이동하여, 최종 도달 레벨이 급전단과 종단에서 동일하게 되어, 플리커를 비롯한 얼룩이 발생하지 않아, 균일한 표시를 행할 수 있다. 제1 용량비(αgd)를 변화시키는 정도는 각부 전압 파형의 컴퓨터 시뮬레이션 등에 의해 구할 수 있다.
다음에, 제2 용량비(αst)를 동일 주사 전극상에 있는 화소에서 거의 일정하게 하는 효과에 대해서 설명한다.
도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 전단 게이트 전위가 스텝 형상으로 변화하면, 축적 용량을 통해 결합 전압(△V2) 또는 (△V2')이 화소 전극 전위에 중첩된다. 이것은 전단 게이트 전위의 변화량에 제2 용량비(αst)를 곱한 것이 된다. 전단 게이트 전위의 변화량은 (식 25) 제1식 또는 제2식 중 어느 하나의 값을 취하는데, 동일 타이밍에 동일 주사선상에 있는 화소에서는 동일한 것이 된다.
(식 25)
Vgoff - Vg(+)
Vgoff - Vg(-)
여기에서, Vg(+)는 중첩되는 정의 변조 전위, Vg(-)는 중첩되는 부의 변조 전위를 나타내고 있다.
따라서, 제2 용량비(αst)를 동일 주사 전극상에 있는 화소에서 거의 일정하게 하면, 중첩 전위(△V2) 또는 (△V2')를 화소에 기인하지 않고 일정하게 할 수 있다. 또, Vg(high), Vg(OFF), Vg(low)의 각 전압은, 전단 화소 전극 전위가 변동하지 않도록 전단 주사선의 트랜지스터가 온 상태가 되지 않는 범위로 설정할 필요가 있다.
이와 같이, 본 실시형태 1의 액정표시장치는 이하의 세 가지 조건을 만족하도록 구성한 것이다.
(1) 축적 용량(Cst)과 게이트·드레인간 용량(Cgd)의 쌍방을 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 다른 값으로 한다. 그 일례로서 쌍방을 주사 전극의 급전단으로부터 종단을 향해 연속적 또는 단계적으로 크게 한다.
(2) 제1 용량비(αgd)가 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적 또는 단계적으로 커지도록 구성한다.
(3) 동일 주사 전극상에 있는 화소에서 제2 용량비(αst)가 거의 일정하게 되도록 구성한다.
이들의 조건을 만족하도록 구성하여, 현재 단의 게이트 전압이 수직 하강할 때의 결합 전압에 의한 전위 변화(도 2의 △V1이나 도 3의 △V1') 및 용량 결합 구동에 의한 중첩 전압(도 2의 △V2나 도 3의 △V2')의 쌍방을 표시면 내에서 균일하게 한다.
그 결과, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 화소 전압에 결합 전압을 중첩함에 의한 영상 신호 전압의 저전력화 및 구동 전력의 저감
(2) 화소 전압 균일화에 의한 플리커나 휘도 얼룩의 해소
(3) 액정 용량을 일정하게 할 수 있으므로, 개구율이 화소 위치에 따라 다르지 않다.
(실시형태 2)
실시형태 1에는 본 발명의 이상적인 실시형태를 설명했다. 그러나, 설계상의 제약 등이 있는 경우에는, 실시형태 1에 나타낸 용량에 관한 세 가지 조건 중,
(3) 「동일 주사 전극상에 있는 화소에서 제2 용량비(αst)가 거의 일정하게 되도록 구성한다」의 조건을 제외한 나머지 두 조건만으로도 실용적으로는 어느 정도의 효과를 얻을 수 있다.
본 실시형태 2는 축적 용량과 게이트·드레인간 용량이 나머지 두 조건을 만족하는 구성을 취한 것이다.
종래예의 구성에서는, 게이트·드레인간 용량(Cgd)을 주사 전극의 급전단으로부터 종단을 향해 서서히 크게 하는 구성, 또는 이들을 축적 용량(Cst)을 서서히 작게 하는 구성과 병용함으로써 (2)의 조건을 만족하고 있었다.
한편 본 실시형태 2에서는 축적 용량(Cst)과 게이트·드레인간 용량(Cgd)의 쌍방을 주사 전극의 급전단으로부터 종단을 향해 서서히 크게 함으로써, (2)의 조건을 만족하고 있다.
αst는 (식 23)에 의해 정해진 것이다.
(식 23)으로부터 알 수 있는 바와 같이, 축적 용량(Cst)을 증가시키는 본 실시형태 2의 구성은, 종래 구성에 비해 αst의 변동이 작아져, 화소 전압의 변동이 억제된다. 그 결과, 플리커나 휘도 얼룩을 대폭으로 저감할 수 있다.
(실시형태 3)
실시형태 1 및 실시형태 2에서는, 축적 용량(Cst)과 게이트·드레인간 용량(Cgd)의 쌍방을 주사 전극의 급전단으로부터 종단을 향해 서서히 크게 했다. 이 방법은 게이트·드레인간 용량의 변화에 의해 제1 용량비(αgd)를 주사 전극의 급전단으로부터 종단을 향해 서서히 크게 하여, 이에 따른 제2 용량비(αst)의 변화를 축적 용량의 변화에 의해 해소 또는 저감하는 것이다.
본 실시형태 3은 이것과는 반대로 축적 용량의 변화에 의해, 제1 용량비(αgd)를 주사 전극의 급전단으로부터 종단을 향해 서서히 크게 하고, 이것에 따른 제2 용량비(αst)의 변화를 게이트·드레인간 용량간의 변화에 의해 해소하는 것이다.
이 때문에, 본 실시형태의 액정표시장치에서는 도 1에 도시한 화소 구성에서, 다음의 세 가지 조건을 만족하는 구성으로 되어 있다.
(1) 축적 용량(Cst)과 게이트·드레인간 용량(Cgd)의 쌍방을 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 다른 값으로 한다. 그 일례로서, 쌍방을 주사 전극의 급전단으로부터 종단을 향해 연속적 또는 단계적으로 작게 한다.
(2) 제1 용량비(αgd)가 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적 또는 단계적으로 커지도록 구성한다.
(3) 동일 주사 전극상에 있는 화소에서 제2 용량비(αst)가 거의 일정해지도록 구성한다.
본 실시형태 3의 액정표시장치는, 실시형태 1에 도시한 것과 마찬가지로 구동된다. 실시형태 1의 설명과 동일한 이유에 의해, 현재 단의 게이트의 전압이 수직 하강할 때의 결합 전압에 의한 전위 변화(도 2의 △V1이나 도 3의 △V1'), 및 용량 결합 구동에 의한 중첩 전압(도 2의 △V2나 도 3의 △V2')의 쌍방을 표시면 내에서 균일하게 할 수 있다.
그 결과, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 화소 전압에 결합 전압을 중첩함에 의한 영상 신호 전압의 저전력화 및 구동 전력의 저감
(2) 화소 전압 균일화에 의한 플리커나 휘도 얼룩의 해소
(3) 액정 용량을 일정하게 할 수 있으므로, 개구율이 화소 위치에 의해 다르지 않다.
(실시형태 4)
실시형태 3에는 본 발명의 이상적인 실시형태를 설명했다. 그러나, 설계상의 제약 등이 있는 경우에는 실시형태 3에 나타낸 용량에 관한 세 조건 중, (3)「동일 주사 전극상에 있는 화소에서 제2 용량비(αst)가 거의 일정하게 되도록 구성한다」의 조건을 제외한 나머지 두 조건만으로도 실용적으로는 어느 정도의 효과를 얻을 수 있다.
본 실시형태 4는 축적 용량과 게이트·드레인간 용량이 나머지 두 조건을 만족하는 구성을 취한 것이다.
(1) 축적 용량(Cst)과 게이트·드레인간 용량(Cgd)의 쌍방을 주사 전극의 급전단으로부터 종단을 향해 연속적 또는 단계적으로 작게 한다.
(2) 제1 용량비(αgd)가 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적 으로 또는 단계적으로 커지도록 구성한다.
종래예의 구성에서는 축적 용량(Cst)을 주사 전극의 급전단으로부터 종단을 향해 서서히 작게 하는 구성, 또는 이것을 게이트·드레인간 용량(Cgd)을 서서히 크게 하는 구성과 병용함으로써, (2)의 조건을 만족하고 있었다.
한편, 본 실시형태 4에서는 축적 용량(Cst)과 게이트·드레인간 용량(Cgd)의 쌍방을 주사 전극의 급전단으로부터 종단을 향해 서서히 작게 함으로써, (2)의 조건을 만족하고 있다.
αst는 (식 23)에 의해 정해진 것이다.
(식 23)으로부터 알 수 있는 바와 같이, 게이트·드레인간 용량(Cgd)을 변화시키는 본 실시형태 4의 구성은, 종래 구성에 비해 αst의 변동이 작아져, 화소 전압의 변동이 억제된다. 그 결과, 플리커나 휘도 얼룩을 대폭으로 저감할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태 5에는 실시형태 1 내지 실시형태 4의 표시 장치를 인·플레인·스위칭(IPS) 모드의 액정표시장치에 응용한 예를 나타낸다.
먼저, IPS 모드의 액정표시장치의 기본 구성을 도 31 및 도 32를 이용하여 설명한다.
도 31은 IPS 모드의 액정표시장치의 단면도이고, 도 32는 1화소의 평면 구성을 도시한 것이다. 도 31의 중앙부는 도 32의 A-A'선을 따른 단면 구조를 도시하고 있다.
도 31에서, 11과 12는 글래스 등으로 이루어진 기판이고, 11은 박막 트랜지스터나 그에 접속된 전극이 형성된 어레이 기판, 12는 그에 대향하는 대향 기판이다. 두 개의 기판의 사이에는 액정(13)이 끼워지고, 그 양단은 시일(17)에 의해 밀봉되어 있다. 14와 15는 편광 표시를 행하기 위한 편광판, 19는 컬러 표시를 행하기 위한 컬러 필터이다. 컬러 필터는 대향 기판(12)측에 형성되어 있지만, 어레이 기판(11)측에 형성해도 상관없다.
어레이 기판(11)상에는 제1 도전층에 의해 주사 전극(1)과 공통 전극(4)이 형성되고, 그 위를 절연막(18)이 덮고 있다. 절연막(18)의 위에 있는 제2 도전층에 의해 화소 전극(5)이 형성되어 있다. 도 32에 도시한 바와 같이, 화소 전극(5)은 전단의 주사 전극(1)과 오버랩하고 있다. 전단의 주사 전극(1)과의 오버랩 부분이 축적 용량(7)(Cst)을 구성한다. 또, 화소 전극(5)과 현재 단의 주사 전극(1)이 오버랩하는 부분이 주사 전극-화소 전극간 용량(Cgd)을 구성한다.
도 32에 도시한 바와 같이, 공통 전극(4)에는 분기 부분(4A)이 형성되어 있다. 이것은 화소 전극(5)과 평행하게 대치하여, 액정층에 전계를 인가하기 위한 대향 전극으로서 작용한다. 화소 전극(5)과 공통 전극(4) 사이의 용량이 공통 전극-화소 전극간 용량(Clc)을 구성하는데, 여기에는 액정층을 통한 용량과, 양 전극이 기하학적으로 오버랩함으로써 형성되는 용량의 양쪽이 포함된다. 액정층을 통한 용량은 공식을 이용하여 계산하는 것은 곤란하지만, 실측으로 구해도 좋고, 시뮬레이션에 의해 구해도 좋다.
TFT(3)는 반도체 부분(9)과 세 개의 전극으로 구성되어 있고, 게이트 전극은 주사 전극(1)에, 소스 전극은 영상 신호 배선(2)에, 드레인 전극은 화소 전극(5)에 각각 접속되어 있다.
도 38의 회로 구성의 경우, 인접 화소는 도 32의 패턴이 상하 역전한 레이아웃으로 되어 있다.
다음에, 본 발명의 제1 표시 장치를 전술한 IPS 모드 액정의 표시 장치에 적용하는 경우의 구체예에 대해서 서술한다.
도 5는 본 실시형태 5의 액정표시장치의 화소 구성예를 도시한 평면도, 도 6은 TFT 부분의 확대도이다.
도 5에서, 1은 주사 전극, 2는 영상 신호 전극이고, 3은 박막 트랜지스터(TFT), 5는 화소 전극이다. 51은 대향 전극으로, 화소 전극(5)과의 사이에 발생하는 전계에 의해 액정의 배열이 제어되어 표시가 행해진다. 대향 전극(51)은 공통 전극(52)에 의해 서로 접속되어 있다.
화소 전극(5)과 TFT 게이트부(53)가 오버랩하는 부분이 게이트·드레인간 용량(10)을 구성하고, 화소 전극(5)과 전단의 주사 전극(1)이 오버랩하는 부분이 축적 용량(7)을 형성하고 있다. 도 5 및 도 6은 실시형태 1과 2에서 설명한 액정표시장치에 대응하는 것으로, 게이트·드레인간 용량과 축적 용량의 쌍방이 급전측으로부터 종단측으로 커지게 되어 있다.
게이트·드레인간 용량의 증감은 TFT의 채널 폭(w)과 채널 길이(l)를 각 화소에서 동일하게 유지하면서 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 각 화소의 TFT의 특성을 갖추면서, 더 균일한 표시를 행할 수 있다.
구체적으로는 도 5나 도 6에 도시한 바와 같이, 박막 트랜지스터의 게이트 부분의 형상을 변화시켜, 오버랩 부분의 폭을 급전측에서 작게(폭(a)), 종단측에서 크게(폭(b)) 하면 된다. 이와 같이 하면, 원하는 게이트·드레인간 용량을 얻기 위한 패턴을 용이하게 설계할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태 6에서는 실시형태 1 내지 실시형태 4의 액정표시장치를 트위스트·네마틱(TN) 모드의 표시에 응용한 예를 나타낸다. 도 7은 본 실시형태 6의 액정표시장치의 화소 구성예를 도시한 평면도이다.
도 5와 다른 것은, 화소 전극(5)이 화소 영역의 거의 전체를 덮어, 도시하지는 않지만 대향 기판상에는 대향 전극이 있고, 이것과 화소 전극(5)의 사이에 발생하는 전계에 의해 액정의 배열이 제어되어 표시가 행해지는 것이다. 또, TFT 부분의 확대도는 상기 실시형태와 마찬가지로 도 6에 도시한 것이다.
본 실시형태 6에서도 실시형태 5와 마찬가지로, 화소 전극(5)과 TFT의 게이트부(73)가 오버랩하는 부분이 게이트·드레인간 용량(10)을 구성하고, 화소 전극(5)과 전단의 주사 전극(1)이 오버랩하는 부분이 축적 용량(7)을 형성하고 있다. 실시형태 1과 2에서 설명한 액정표시장치에 대응하도록 게이트·드레인간 용량과 축적 용량의 쌍방이 급전측으로부터 종단측에서 커지게 되어 있다.
도 7의 구성에서도, 게이트·드레인간 용량의 증감은 TFT의 채널 폭(w)과 채널 길이(l)를 각 화소에서 동일하게 유지하면서 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 각 화소의 TFT의 특성을 갖추면서, 더 균일한 표시를 행할 수 있다.
구체적으로는 도 5의 실시형태와 마찬가지로, 도 7이나 도 6에 도시한 바와 같이 박막 트랜지스터의 게이트 부분의 형상을 변화시켜, 오버랩 부분의 폭을 급전측에서 작게(폭(a)), 종단측에서 크게(폭(b)) 하면 된다. 이와 같이 하면, 원하는 게이트·드레인간 용량을 얻기 위한 패턴을 용이하게 설계할 수 있다.
또, 실시형태 5 및 실시형태 6에서는, 실시형태 1 및 실시형태 2의 액정표시장치에 대응하는 화소의 구체적 구성에 대해서 설명했지만, 이것은 실시형태 3 및 실시형태 4의 액정표시장치에도 적용할 수 있다.
즉, 실시형태 3 또는 실시형태 4의 액정표시장치에서는 게이트·드레인간 용량과 축적 용량의 쌍방을 급전측으로부터 종단측에서 작아지게 할 필요가 있으므로, 도 5, 도 6, 도 7의 급전측과 종단측의 구성을 역전시켜 고려하면 된다. 단, 각각의 용량값에 대해서는, 이들의 실시형태에서 설명한 바와 같이 하여 정할 필요가 있다.
(실시형태 7)
본 발명의 제2 표시 장치의 실시형태를 나타낸다. 본 실시형태 7의 표시 장치는 화소 전극과 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 제1 축적 용량을 가지고, 화소 전극과 축적 용량 전극의 사이에 제2 축적 용량을 가지는 것이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 7의 액정표시장치의 기본 구성을 도시한 도면이다. 도면에서, 1은 주사 전극, 2는 영상 신호 전극이고, 그 교점에는 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터(TFT)(3)가 형성되어 있다. TFT(3)의 게이트 전극은 주사 전극(1)에, 소스 전극은 영상 신호 배선(2)에, 드레인 전극은 화소 전극(5)에 각각 접속되어 있다.
화소의 용량은 세 개의 용량(6·7·8)으로 구성되어 있다. 액정 용량(6)은 액정을 개재하여 화소 전극(5)과 대향 전극의 사이에 형성되고, 이 양단에 인가된 전압에 의해 액정이 동작한다. 대향 전극에는 대향 전극 전위(Vcnt)가 부여되어 있다.
액정 용량(6)에는 두 개의 축적 용량이 병렬로 형성되어 있다. 이들의 병렬 용량은 액정 용량(6)으로부터의 전하가 누설된 경우에 이것을 보상하여, 액정의 동작을 안정화시킨다. 제1 축적 용량(7)은 화소 전극(5)과 전단의 주사 전극(1)의 사이에 형성되고, 제2 축적 용량(8)은 화소 전극(5)과 공통 전극(4)의 사이에 형성된다. 또, 도시되지는 않지만, TFT의 게이트와 드레인의 사이에는 게이트·드레인간 용량(Cgd)이 존재한다.
액정표시장치는 매트릭스 형상으로 배치된 화소를 가지지만, 도 8에는 n행째의 화소와 주변의 전극 배선을 도시하고, 다른 부분은 생략한다. G(n-1)은 n-1행째의 주사 전극, G(n)은 n행째의 주사 전극이고, COM(n-1)은 n-1행째의 공통 전극, COM(n)은 n행째의 공통 전극이다. 또, S(1)은 1열째의 영상 신호 배선, S(p)는 p렬째(최종의 열)의 영상 신호 배선이다.
도 8에서는 대향 전극과 공통 전극(4)과는 별개로 도시했지만, IPS의 경우는 대향 전극과 공통 전극(4)은 동일하게 구성된다. 그리고, 화소 전극(5)과 공통 전극(4)이 액정을 통해 대향하는 부분이 액정 용량(6)이 되고, 화소 전극(5)과 공통 전극(4)이 절연층 등을 끼워 대향하고 있는 부분이 제2 축적 용량(8)이 된다.
이 액정표시장치는, 다음에 보이는 바와 같이 구동된다.
각 전극에 부여되는 구동 파형의 형상은, 종래의 용량 결합 구동과 마찬가지로, 도 35에 도시한 것이다. 즉, 먼저 n행째의 주사 전극(G(n))에 온 전압을 인가하여 TFT를 도통시켜 화소를 충전하고, 이어서 주사 전압을 오프 레벨로 하여 TFT를 비도통으로 하고, 그 후에 전단의 주사 전극(G(n-1))에 스텝 전압을 인가하여 제1 축적 용량(7)을 통한 결합 전압을 중첩한다.
본 실시형태 7의 액정표시장치에서는, 결합 전압을 중첩할 때에 제2 축적 용량(8)이 액정 용량(6)의 병렬 용량이 되기 때문에, 아래 방향의 결합 전압이 (식 26), 윗 방향의 결합 전압을 (식 27)로 나타낼 수 있다. 이것을 고려하여 각부의 전압을 설정했다.
(식 26)
αst1·Vg(+)
(식 27)
αst1·Vg(-)
여기에서 αst1은 제4 용량비이고, αst1 = (Cst1/Ctot)이다.
또, Ctot는 화소 전극에 접속된 전체 용량이고, 통상 Cst1+Cst2+Cgd+Clc가 되는데, 화소 전극에 그 이외의 용량이 있는 경우에는 상기 용량도 포함되는 것이다. 또, 게이트·드레인간 용량(Cgd)에 병렬로 형성된 용량 성분도 Cgd에 포함되는 것으로 한다.
본 실시형태 7의 액정표시장치의 특징은, 종래는 각 화소에 하나씩 배치되어 있던 축적 용량을 두 개로 나누고, 그 한 쪽을 공통 배선상에, 다른 쪽을 전단 주사 배선상에 형성한 것과, 전단 주사 배선상의 축적 용량을 이용한 용량 결합 구동을 행하는 것에 있다. 그 결과, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 화소 전압에 결합 전압을 중첩함에 의한 영상 신호 전압의 저 전압화 및 구동 전력의 저감
(2) 주사선 시정수의 영향에 기인하는 주사선 급전단으로부터의 거리에 따른 화소 충전 시간의 감소 및 재충전 시간의 증가의 저감.
즉, 화소 충전 시간을 길게 유지하여, 재충전 시간을 짧게 저감할 수 있어, 화소 충전 부족에 의한 휘도 얼룩이나, 화소 재충전의 오차에 의한 플리커를 작게 할 수 있다.
도 9는 패널 사이즈의 증대에 따른 종단 화소의 휘도 저하의 정도를 나타낸 도면이다. 패널 전체의 면에 백(白) 표시를 행한 경우에 급전단 화소의 휘도를 100%로 하여, 종단 화소의 휘도를 시뮬레이션한 결과를 나타내고 있다.
화소수는 720(세로)×1280(가로)이고, 종래 구성의 액정표시장치를 용량 결합 구동한 경우와, 본 발명의 액정표시장치를 용량 결합한 경우가 비교되어 있다. 축적 용량(의 합)은 양자에서 동일한 것으로 했다. 또, 본 발명의 액정표시장치의 데이터는 일례로서, 축적 용량을 반으로 나누어, 한 쪽을 공통 배선상에, 다른 쪽을 전단 주사 배선상에 형성한 경우를 나타내고 있다.
종래의 액정표시장치에서는, 대각 15형(381mm) 부근에서 종단 화소의 휘도가 95%가 되어 표시 얼룩이 눈에 띄기 시작하는데, 본 발명의 액정표시장치를 이용함으로써, 대각 27형(686mm)까지 균일한 표시를 행할 수 있다. 또, 주사파형 변형의 저감에 의해, 용량 커플링 현상에 의한 플리커의 발생도 억제된다.
본 실시형태 7의 액정표시장치는 고해상도의 액정표시장치에 대해서도 유효하다. 액정표시장치의 해상도가 증가하면 1주사선 당 충전 시간이 감소한다. 이 경우에도 주사 전극의 종단측에서 충전 부족이 되어, 대형화와 마찬가지의 표시 얼룩이 발생한다. 본 실시형태 7의 액정표시장치는 상기와 동일한 원리에 의해 주사 배선의 시정수를 저감하고, 종단 화소의 실효적인 충전 시간을 연장하여 화소 충전 시간을 길게 유지하여, 화소 충전 부족에 의한 휘도 얼룩을 저감할 수 있다.
또, 본 실시형태 7의 액정표시장치는 재충전 시간을 짧게 저감할 수 있으므로, 화소 재충전의 오차에 의한 플리커도 저감할 수 있다.
(실시형태 8)
실시형태 7에서 설명한 본 발명의 제2 표시 장치의 구성은, 특히 인·플레인·스위칭 모드 등, 액정 용량이 작은 표시 방식에 적용하는 것이 적합하다. 이하, 도면을 이용하여 실시형태 8에 대해서 설명한다.
도 10은 본 실시형태 8에 관한 액정표시장치의 단면도이고, 도 11은 1화소의 평면 구성을 도시한 것이다. 도 10의 중앙부는 도 11의 A-A'선에 따른 단면 구조를 도시하고 있다.
도 10에서, 11과 12는 글래스 등으로 이루어진 기판이고, 11은 박막 트랜지스터나 그에 접속된 전극이 형성된 어레이 기판, 12는 그것에 대향하는 대향 기판이다. 두 개의 기판 사이에는 액정(13)이 끼워지고, 그 양단은 시일(17)에 의해 밀봉되어 있다. 14와 15는 편광 표시를 행하기 위한 편광판, 19는 컬러 표시를 행하기 위한 컬러 필터이다. 컬러 필터는 대향 기판(12)측에 형성되어 있는데, 어레이 기판(11)측에 형성해도 상관없다.
어레이 기판(11)상에는, 제1 도전층에 의해 주사 전극(1)과 공통 전극(4)이 형성되고, 그 위를 절연막(18)이 덮고 있다. 절연막(18)의 위에 있는 제2 도전층에 의해 화소 전극(5)이 형성되어 있다. 도 11에 도시한 바와 같이, 화소 전극(5)은 공통 전극(4) 및 전단의 주사 전극(1)과 오버랩하고 있다. 전단의 주사 전극(1)과 오버랩 부분이 제1 축적 용량(7)을, 공통 전극(4)과의 오버랩 부분이 제2 축적 용량(8)을 구성한다.
도 11에 도시한 바와 같이, 공통 전극(4)에는 분기 부분(4A)이 형성되어 있다. 이것은 화소 전극(5)과 평행하게 대치하여, 액정층에 전계를 인가하기 위한 대향 전극으로서 작용한다. 즉, 도 8의 공통 전극(4)과 대향 전극은 동일한 것이다. 또, TFT(3)는 반도체 부분(9)과 세 개의 전극으로 구성되어 있고, 게이트 전극은 주사 전극(1)에, 소스 전극은 영상 신호 배선(2)에, 드레인 전극은 화소 전극(5)에 각각 접속되어 있다.
액정 용량이 작은 경우에 종래의 구성을 이용하여 용량 결합 구동을 행하면, 전단의 주사 전극의 전위 변동이 화소 전극 전위에 영향을 미쳐, 이것이 가로 줄무늬로 되어 표시 부위가 손상되는 경우가 있다. 즉, 종래의 축적 용량을 분할하지 않은 경우의 제2 용량비(αst)인, Cst/(Cst + Cgd + Clc)가 1에 가까워지므로, 구동 IC의 출력 편차 등에 의한 Vg(+)나 Vg(-)의 변동이 그대로 화소 전극 전위의 변동이 되어 버린다. 또, 전원 변동 등에 의해 주사 전위의 오프 레벨이 변동하면, 그것이 직접적으로 화소 전극 전위에 영향을 미친다.
그러나, 본 실시형태 8의 구성을 이용하면, 제2 축적 용량(Cst2)이 액정 용량(Clc)의 병렬 용량으로서 작용하므로, (식 26)이나 (식 27)의 제4 용량비(αst1)의 값을 적당한 것으로 조정할 수 있어, 전단의 주사 전극의 전위 변동이 화소 전극 전위에 미치는 영향을 완화하여 가로 줄무늬의 발생을 억제할 수 있다.
IPS 모드의 액정의 전기-광학 특성은, 2.5 볼트 정도의 전압 폭에서 어두운 상태에서 밝은 상태로 변화한다. 계조 표시는 8비트 즉 256계조에서 행해지는 것이 통상이고, 1계조당 전압 폭은 10mV 정도이다. 한편, 주사측 구동 IC의 온오프 출력 전압 폭은 20에서 30볼트 정도이고, 0.1퍼센트의 편차가 20∼30mV에 상당한다. 여기에서, Cst1/(Cst1 + Cst2 + Cgd + Clc)의 값을 0.5 이하, 바람직하게는 0.3 이하로 하면, 주사측 구동 IC의 0.1퍼센트의 출력 편차를 1계조의 전압 폭보다 작게 할 수 있어, 가로 줄무늬로서 보이지 않게 할 수 있다.
본 발명의 구성을 IPS 모드에 이용하는 경우, 또 다음과 같은 효과도 있다. IPS 모드는 현재 널리 이용되고 있는 트위스트 네마틱 모드에 비해 액정 용량이 10분의 1정도이다. 이 때문에, 화소 전극 전위의 안정화를 위해서는, TN형보다 큰 축적 용량이 필요하게 된다. 이것을 주사 전극상, 또는 공통 전극상의 어느 한쪽에만 형상하고자 하면, 경우에 따라서는 면적이 부족하여 선폭을 넓힐 필요가 발생하여, 개구율의 저하를 초래한다.
본 실시형태 8의 구성을 이용하면, 개구율의 저하를 초래하지 않고, 충분한 축적 용량을 형성하여 화소 전극 전위 변동을 방지할 수 있으므로, 밝고 고품위인 표시를 행할 수 있다.
또, 본 실시형태 8에서 설명한 효과는, TN형보다 대폭으로 액정 용량이 작은 방식이면 어떤 방식에서도 발휘된다. 예컨대, 도 12의 (a)와 같이 화소 전극(21)과 대향 전극(22)이 동일 기판(23)상에 있는 구성, (b)나 (c)와 같이 대향 전극(22)을 대향 기판(24)에 형성하여 기판에 평행한 전계 또는 경사 방향의 전계에서 액정을 동작시키는 구성이다. 이들은 액정(25)에 전계를 인가하기 위한 화소 전극(21)과 대향 전극(22)이 평행 평판 용량을 형성하지 않고, 도 12(d)의 TN형에 비해 액정 용량이 작다. 이와 같은 것이면, 대향 전극이 어레이 기판(23)측에 있는 경우에서도, 대향 기판(24)측에 있는 경우에서도, 실시형태 7에서 설명한 효과에 더하여 실시형태 8에서 설명한 효과를 얻을 수 있다.
(실시형태 9)
실시형태 9에 관한 본 발명의 제2 표시 장치는, 실시형태 7의 표시 장치에서, (식 28)에서 정의되는 제3 용량비(αgd1 = Cgd/Ctot)가 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가하도록 구성한 것이다.
일례로서, 도 8에 도시한 액정표시장치에서, 제3 용량비(αgd1)를 주사 전극의 급전단으로부터 종단을 향해 서서히 크게 한 것이다.
(식 28)
αgd1 = Cgd/Ctot
여기에서, Ctot는 화소 전극에 접속된 전체 용량으로, 통상 Cst1 + Cst2 + Cgd + Clc가 되는데, 화소 전극에 그 이외의 용량이 있는 경우에는, 상기 용량도 포함되는 것이다. 또, 게이트·드레인간 용량(Cgd)에 병렬로 형성된 용량 성분도 Cgd에 포함하게 된다.
도 13은 그 구성의 일례를 도시한 것으로, 화소 전극(5)의 형상을 변화시킴으로써, 제1 축적 용량(7)(Cst1)과 제2 축적 용량(8)(Cst2)의 크기가 급전측에서 크고, 종단층에서 작아지게 된다. Cst1과 Cs2는 (식 28)의 분모에 있으므로, 제3 용량비(αgd1)는 급전단에서 작고, 종단에서 커진다.
종래 기술의 과제로서 설명한 도 41과 같이, 박막 트랜지스터를 이용한 액정표시장치에서 주사 전압에 변형이 발생하면, 충전이 완전히 행해진 경우에서도, 재충전 현상에 의해 화소 전압에 불균일이 발생한다.
즉, 도 41의 하단 좌측에 도시한 바와 같이, 게이트 전위를 온 상태로 하여 화소를 전위(Vs)로 충전한 후, 게이트 전압의 수직 하강시의 용량 커플링의 영향에 의해 펀치스루 전위가 발생하여, 화소 전극 전위는 (식 29)에서 나타낸 △Va1만큼 저하한다.
(식 29)
△Va1 = αgd1 + △Vgon
여기에서, △Vgon = (Vgon - Vgoff)
게이트 전위 파형에 변형이 없는 급전단에서는, 이미 박막 트랜지스터가 오프 상태가 되어 화소 전극 전위(Vd)는 Vs-△V1로 정해진다.
그러나, 주사 전극으로부터 공급되는 게이트 전위 파형이 종단에서는 배선 시정수의 영향에 의해 변형되므로, 도 41의 중단에 도시한 바와 같이 박막 트랜지스터가 오프 상태가 될 때까지 △t의 시간이 필요하게 되고, 이 △t의 사이에 화소 전극 전위(Vd)는 Vs를 향해 다시 충전되어, 펀치스루 전위(△Va1)가 일부 없어져, 도 41의 하단 우측과 같이 △Va1'만큼 높은 전위가 된다 그 결과, 화소 전극 전위(Vd)의 DC 레벨이 급전단과 종단에서 어긋나, 플리커 현상을 비롯한 표시 얼룩이 발생한다.
이에 대해 본 실시형태 9의 액정표시장치에 의하면, (식 28)에서 정의되는 제3 용량비(αgd1)를 주사 전극의 종단측에서 크게 함으로써, (식 29)의 △Va1가 종단에서 커지도록 설정하고 있다. 구체적으로는 도 14에 도시한 바와 같이, 종단에서의 게이트 전압 수직 하강시의 용량 커플링에 의한 전위의 저하(도 14의 하단 우측에서 점선으로 도시한 곡선(a))가 급전단보다도 정확히 △Va1'만큼 커지도록 설정한다. 따라서, 도 14의 하단 우측에 도시한 바와 같이, 종단의 △t간의 재충전에 의한 화소의 전위 변화(△V')를 빼면, 종단에서의 화소 전극 전위는 급전단에서의 화소 전극 전위와 동일해지는 곳에서 정해진다. 이와 같이, 화소 전극 전위가 최종적으로 도달하는 레벨이 급전단과 종단에서 동일하게 되어, 플리커를 비롯한 얼룩이 발생하기 않고, 균일한 표시를 행할 수 있다. 제3 용량비(αgd1)를 변화시키는 정도는, 각부 전압 파형의 컴퓨터 시뮬레이션 등에 의해 구할 수 있다.
또, 상기 설명에서는 제1 축적 용량(Cst1)과 제2 축적 용량(Cst2)의 쌍방을 급전측에서 크고, 종단측에서 작게 했지만, 이것은 어느 한 쪽이어도 상관없다. 또, 게이트·드레인간 용량(Cgd)을 급전측에서 작고, 종단측에서 크게 해도 동일한 효과가 얻어지고, 이것을 상기에 설명한 축적 용량의 변화와 조합할 수도 있다.
게이트·드레인간 용량(Cgd)을 변화시키는 데는, 예컨대 도 13에서 TFT의 게이트와 드레인의 겹침 부분(31)의 면적을 변화시키면 된다.
요점은, (식 28) 중에 있는 제1 축적 용량(Cst1), 제2 축적 용량(Cst2), 게이트·드레인간 용량(Cgd), 액정 용량(Clc)의 적어도 하나를 종단측의 αgd1가 커지도록 변화시키면 된다는 것이다.
(실시형태 10)
본 실시형태 10에 관한 본 발명의 제2 표시 장치는, 실시형태 9에서 설명한 액정표시장치에서, 또 (식 30)에서 정의되는 제4 용량비(αst1)가 동일 주사 전극상에 있는 화소에서 일정해지도록 각 화소의 용량값을 설정한 것이다.
(식 30)
αst1 = Cst1 / Ctot
여기에서, Ctot는 화소 전극에 접속된 전체 용량으로, 통상 Cst1 + Cst2 + Cgd + Clc가 되는데, 화소 전극에 그 이외의 용량이 있는 경우에는, 상기 용량도 포함되는 것이다. 또, 게이트·드레인간 용량(Cgd)에 병렬로 형성된 용량 성분도 Cgd에 포함하게 한다.
도 15와 도 16은, 전단 주사 전극상의 축적 용량을 통해 용량 결합 구동을 행하는 경우의 게이트 전극(주사 전극 전위)과, 화소 전극 전위의 시간 변화를 나타낸 것이다. 게이트 전위는 현재 화소에 접속된 TFT의 것(현재 단)과, 용량 결합에 관한 것(전단)이 모두 기록되어 있다. 화소 전압은 상하에 인접하는 화소에서 그 극성이 반전되는 것으로 하고, 현재 단의 화소가 정의 전위로 충전되는 홀수 프레임의 전위 변화를 도 15에, 이것과는 전압 극성이 반전된 짝수 프레임의 전위 변화를 도 16에 도시하고 있다.
이들의 도면에서, 화소는 정의 충전 기간에는 Vs(+)에, 부의 충전 기간에는 Vs(-)에 일단 충전된다. 이어서 현재 단의 게이트 전압이 수직 하강할 때에, 화소 전극 전위는 아래 방향의 결합 전압(도 15의 △V1이나 도 16의 △V1')에 의해 변화하는데, 그 변화량은 실시형태 9에서 설명한 구성에 의해, 주사 전압의 급전측과 종단측에서 최종적으로는 동일 레벨이 된다.
전단 게이트 전위가 스텝 형상으로 변화하면, 제1 축적 용량을 통해 결합 전압(V2) 또는 (V2')이 화소 전극 전위에 중첩된다. 이것은 전단 게이트 전위의 변화량에 (식 30)에 나타낸 제4 용량비(αst1)를 곱한 것이 된다.
실시형태 9에 도시한 구성에서는, (식 28)을 구성하는 네 개의 용량을 종단측의 αgd1가 커지도록 변화시키고 있다. 예컨대, 네 개의 용량 중 하나만을 변화시켜 이와 같이 하면, 급전단측 화소와 종단측 화소에서 (식 30)의 제4 용량비(αst1)가 다르고, 화소 전극 전위에 중첩되는 결합 전압(V2)나 (V2')에 차가 발생하여, 새로운 표시 얼룩이 발생해 버린다.
본 실시형태 10에서는, 상기 네 개의 용량 중 적어도 두 개를 공급단측 화소로부터 종단 화소를 향해 변화시켜, (식 28)의 αgd1가 급전단으로부터 종단을 향해 서서히 커지도록 하고, 또 (식 30)의 αst1가 일정해지도록 하고 있다. 이에 따라, 화소 전극 전위에 중첩되는 결합 전압(V2)나 (V2')을 화소의 위치에 기인하지 않고, 일정하게 하여, 실시형태 9의 액정표시장치에 비해, 더 균일한 표시를 행할 수 있다.
일례로서, 제1 축적 용량(Cst1)과 제2 축적 용량(Cst2)의 쌍방을 급전측에서 크게, 종단측에서 작게 하는 도 13의 구성을 생각한다. 먼저, 실시형태 9에서 설명한 바와 같이, Cst1과 Cst2의 합을 종단측을 향해 작아지게 한다. 게이트·드레인간 용량(Cgd)과 액정 용량(Clc)이 축적 용량에 비해 충분히 작아, (식 30)에서 Cgd와 Clc를 무시할 수 있는 경우, Cst1와 Cst2의 비가 일정하도록 이 합을 배분하면, (식 30)의 αst1의 값을 일정하게 유지하면서 (식 28)의 αgd1를 종단측을 향해 서서히 크게 할 수 있다. 또, Cgd나 Clc를 무시할 수 없는 경우에는, 이들을 고려하여 Cst1와 Cst2의 배분비를 결정하면 된다.
또, 이와 같은 구성은 Cst1와 Cst2의 쌍으로 한정되지는 않는다. 예컨대, Cgd나 Cst1의 쌍을 이용할 수도 있고, 양자의 합이 일정해지도록 하면서, 급전단으로부터 종단을 향해 Cgd를 작게, Cst2를 크게 해도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 세 개 또는 네 개의 용량을 화소마다 변화시켜도 좋다.
(실시형태 11)
실시형태 11에 관한 본 발명의 제2 표시 장치에서는, 실시형태 9에서 언급한 제3 용량비(αgd1 = Cgd/Ctot)가 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가하는 구성, 실시형태 10에서 언급한 제4 용량비(αst1)가 동일 주사 전극상에 있는 화소에서 일정해지도록 각 화소의 용량값을 설정한 구성의 다른 변형예에 대해 언급한다.
제1 변형예는, 제1 축적 용량(Cst1)과 제2 축적 용량(Cst2)을, 이들의 비를 일정하게 유지하여, 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 감소시킨 예이다. 이것은 (식 28)의 제3 용량비(αgd1 )를 급전단으로부터의 거리에 따라 증가시킨 구성이다.
이 구성에 의하면, 어느 한 쪽만을 증가시키는 경우에 비해, (식 30)의 αst1의 값이 변화하기 어려워, 결합 전압의 얼룩이 발생하기 어려운 이점이 있다.
제2 변형예는, 게이트·드레인간 용량(Cgd)을 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 증가시키는 것이다. 이것도 (식 28)의 제3 용량비(αgd1 )를 급전단으로부터의 거리에 따라 증가시키는 구성이다.
게이트·드레인간 용량(Cgd)은 다른 용량에 비해 작으므로, 이 구성도 (식 30)의 제4 용량비(αst1)의 값이 변화하기 어려워, 결합 전압의 얼룩이 발생하기 어려운 이점이 있다.
제3 변형예는, 제1 축적 용량(Cst1)과 제2 축적 용량(Cst2)의 쌍방을 (식 30)의 제4 용량비(αst1)의 값을 일정하게 유지하도록, 주사 전극의 급전단으로부터 거리에 따라 감소시키는 것이다. (식 28)의 제3 용량비(αgd1 )는 자동적으로 급전단으로부터의 거리에 따라 증가한다.
이 구성은 변화시키는 용량이 두 개이기 때문에 간편하고, 또 제2 실시형태에서 설명한 바와 같이, 비교적 알기 쉬운 방법으로 각 용량의 값을 정할 수 있다.
제4 변형예는, 게이트·드레인간 용량(Cgd) 및 제1 축적 용량(Cst1)을 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 증가시키는 것이다. 용량의 값은 (식 30)의 제4 용량비(αst1)의 값을 일정하게 유지하도록 했다. (식 28)의 제3 용량비(αgd1 )는 자동적으로 급전단으로부터의 거리에 따라 증가한다. 이 구성도 변화시키는 용량이 두 개이기 때문에 간편하다.
제5 변형예는, 게이트·드레인간 용량(Cgd)을 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 증가시키고, 제2 축적 용량(Cst2)을 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 감소시켰다. 용량의 값은 (식 30)의 제4 용량비(αst1)의 값을 일정하게 유지하도록 정했다.
이 구성도, 변화시키는 용량이 두 개이기 때문에 간편하다. 또, 게이트·드레인간 용량(Cgd)과 제2 축적 용량(Cst2)의 합을 일정하게 유지하면 (식 30)의 제4 용량비(αst1)의 값을 일정하게 유지할 수 있으므로, 용량의 결정이 간단하다는 장점도 있다.
(실시형태 12)
본 발명의 제3 표시 장치의 실시형태를 도시한다. 본 발명의 제3 표시 장치는 신호 전압의 극성 반전 구동의 방식을 채용한 구성에서, 홀수 프레임, 짝수 프레임 양자간에서 트랜지스터 스위칭 타이밍이 어긋나는 것에 기인하는 표시 얼룩을 저감하고, 또 칼럼 반전, 도트 반전 방식을 채용하여 화소 전극으로 인가되는 신호 전위가 정의 방향인지 부의 방향인지의 차이에 의해, 트랜지스터 스위칭 타이밍이 어긋나는 것에 기인하는 표시 얼룩을 저감한 것이다.
도 38 및 도 39에 도시한 바와 같은 칼럼 반전, 도트 반전 방식에 의한 구성을 검토하면, 다음의 [1]과 [2]의 문제가 있다는 것을 알 수 있다.
[1] 도 38 중의 화소(P)와 화소(Q)는 구조적으로는 경면 대칭이지만, 동작적으로는 반드시 대칭이지는 않다. 왜냐하면, 도 39와 같이 주사 방향을 위로부터 아래로의 방향으로 규정하면, 소정 주사 전극이 선택되었을 때에 보상 전위가 되는 주사 전극은 화소(P)의 경우는 주사 방향에 대해 후측, 화소(Q)의 경우는 주사 방향에 대해 전측이라는 차이가 있기 때문이다. 이 차에 의해 양 화소에서의 화소 전극 유지 전위가 근소하게 달라져, 액정에 인가되는 전압 실효값이 다르고, 그 결과 표시 휘도의 차가 발생한다. 이것은 1열마다의 휘도의 농담 패턴이므로 세로 방향의 줄무늬(줄무늬 모양)로서 관찰된다.
[2] 도 38의 화소 구조를 가지는 액정표시장치와, 도 37의 화소 구조를 가지는 액정표시장치를 실제로 구동시켜 비교 관찰한 경우, 전자 쪽이 플리커나 면 내에서의 휘도 얼룩이 현저히 발생하는 결과가 확실해졌다.
먼저, 상기 [1]의 원인을 해석한다.
도 38에서, 주사 전극(G1)이 선택되었을 때에, 홀수 프레임에서는 화소(P)는 정으로, 화소(Q)는 부로 충전된다. 한편, 짝수 프레임에서는 화소(P)가 부로, 화소(Q)가 정으로 충전된다. 그리고, 도 39의 파형에서 주사 전극(G1)의 Vgon으로부터의 수직 하강의 부분에 주목하여, 홀수 프레임 및 짝수 프레임에서의 주사 전극 전위 파형을 겹쳐 그리면, 도 42와 같이 된다. 짝수 프레임에서 파형의 하강의 부분이 다름으로써(Vge(+) 및 Vge(-)), 가령 변화의 시정수가 동일해도 파형 자체가 다른 것이 된다. 또, 스위칭 임계값 전압은 정으로 충전된 경우와 부로 충전된 경우에서 달라, 동 도면에서 도시한 레벨로 표시된다. 이들을 토대로 화소(P) 및 화소(Q)에서의 홀수 프레임 및 짝수 프레임에서의 재충전 전류 발생 기간을 도시하면, 동 도면과 같이 도시할 수 있다. 네 가지의 재충전 발생 기간이 모두 다르므로, 재충전 전압(△Vb)도 모두 달라지게 된다.
이제, 화소(P) 및 화소(Q)의 정 충전시 및 부 충전시의 재충전 전압을 △Vb(P, +), △Vb(P, -) 및 △Vb(Q, +), △Vb(Q, -)로 하면, 동 도면에서 알 수 있는 바와 같이, (식 31)과 같은 대소 관계가 있다는 것을 알 수 있다.
(식 31)
이것은 주사 전극 파형의 수직 하강 곡선의 차이에 의해 발생하는 관계식이다.
다음에, 화소(P) 및 화소(Q)의 정 충전시 및 부 충전시의 화소 전극 유지 전위를 Vdo(P, +), Vdo(P, -) 및 Vdo(Q, +), Vdo(P, -)의 화소 전극 유지 전위로 하면, 상술한 재충전의 효과에 더해 (식 32)와 같이 나타낼 수 있다.
(식 32)
정 충전과 부 충전에서의 화소 전극 유지 전위의 차의 반분이 액정에 인가된 전압의 실효값이고, 화소(P)와 화소(Q)의 각각에 대해서 Veff(P), Veff(Q)로 나타내면, (식 33)과 같이 된다.
(식 33)
단, Vgep는 (식 34)로 나타낸다.
(식 34)
(식 33)의 양 식을 비교했을 때에, 다른 값이 되는 것은 재충전 전압에 관한 항뿐이고, (식 31)의 제1식, 제2식을 고려하면 (식 35)의 관계식이 있다는 것을 알 수 있다.
(식 35)
이와 같이 양 화소에서 액정 인가 전압의 실효값이 달라지게 되어, 화소의 휘도가 달라, 세로 줄무늬로서 관측되게 된다.
다음에, 상기 [2]의 원인을 해석한다.
이 원인을 해명하기 위해서는, 공통 전극 전위의 변동을 고려하지 않으면 안된다는 것을 알 수 있다. 이제, 인접하는 2화소의 구조를 빼내어 그리면 도 17과 같이 된다. 충전이 완료하여 주사 전극 전위가 하강할 때에, 화소(P)의 화소 전극 전위는 펀치스루에 의해 저하한다. 그러나, 동시에 화소(Q)의 Cst 및 Clc에 의해 만들어진 주사 전극(G1)-대향 전극(COM) 사이의 용량 결합(화살표로 나타낸다)에 의해, 대향 전극의 전위가 저하한다(G-COM간의 용량 패스로서, 화소(P)의 Cgd-Clc도 고려할 수 있는데, Cgd는 Cst 및 Clc에 비하면 충분히 작기 때문에, 큰 기여는 되지 않는다). 이 전위 저하는 공통 전극의 전위 고정단에 가까운 화면 주변부에서는 작지만, 전위 고정단으로부터 먼 부분에서는 커진다. 대향 전극 전위가 저하하면 그것에 인장되어 화소(P)의 화소 전극 전위도 더 저하한다. 그러면, 대향 전극 전위가 완전히 변화하지 않는 경우에 비해 큰 재충전 전류가 화소(P)의 화소 전극을 향해 흐른다. 따라서, 화면 중앙에서의 화소 전극 유지 전위가 단부에 비해 매우 커지게 되어, 플리커나 휘도 경사가 발생하는 원인이 된다. 이것은 도 17의 회로적인 구성, 그 자체에 기인하여 발생하는 것으로, 종래예의 도 37과 같은 패턴에서는 그 정도로 현저하게 발생하지 않는 것이다(도 37의 패턴에서는 주사 전극과 공통 전극의 사이에 Cst-Clc와 같은 큰 용량에 의한 결합은 없다).
플리커나 휘도 경사에 대해서 수식적으로 설명하면 다음과 같이 된다. 이제, (식 32)에서 화소(P)와 화소(Q)의 DC 평균 레벨(Vdc)과 평균 실효값(Veff)를 계산하면, (식 36)과 같이 된다.
(식 36)
단, △Vgec는 (식 37)로 나타낸다.
(식 37)
(식 36)의 제1식은, 화소 전극 전위의 실효적인 평균값이 Vdc이고, 공통 전극의 전위를 이것과 동일 전위로 하면 액정에 인가된 전압의 시간 평균값이 0이 되고, 플리커가 보이지 않게 되는 것을 나타내고 있다. 그러나, 지금과 같이 △Vb(P, +), △Vb(P, -), 및 △Vb(Q, +), △Vb(Q, -)가 화면 단부와 중앙에서 다르고, 따라서 Vdc의 값도 다른 경우, 화면 단부와 중앙에서 동시에 플리커를 없애는 것은 불가능하다. 즉, 전체의 면에서 플리커를 없앨 수 없어, 화면상의 어딘가에서는 플리커가 남아 있다는 것을 이해할 수 있다. (식 36)의 제2식은 △Vb(P, +), △Vb(P, -) 및 △Vb(Q, +), △Vb(Q, -)가 화면 단부와 중앙에서 다른 것에 의해, Veff도 달라, 휘도 경사가 발생한다는 것을 나타내고 있다.
이상의 분석을 행한 결과, 이들의 세로 줄무늬, 휘도 경사 및 플리커를 없애기 위한 수단을 발견했다. 이것이 본 발명의 제3 표시 장치의 기본적인 구상으로, 화소(P)와 화소(Q)의 사이에서 αst 및 αgd의 값에 차를 두고, 또 이들에 화면 내에서 경사를 가지게 하는 것이다. 이하, 실시형태 12의 표시 장치의 구성예 및 동작예에 대해서 설명한다.
이제, αst 및 αgd가 화소(P)와 화소(Q)에서 다른 것으로 하고, 또 화면 내에서도 그 값이 일정하지 않다고(즉, Cgd, Cst 및 Clc가 일정하지 않다) 한다. 그리고, 화면 단부와 중앙에서의 화소(P) 및 화소(Q)의 αst 및 αgd를 대표시켜 각각 αst(P, 0), αst(P, E), αst(Q, O), αst(Q, E) 및 αgd(P, 0), αgd(P, E), αgd(Q, O), αgd(Q, E)로 나타내기로 한다. 여기에서 0은 화면 단부, E는 화면 중앙인 것을 나타낸다. 단부(0)와 중앙(E)의 사이에서는, αst 및 αgd는 O과 E로 나타낸 값의 사이에서 서서히 변화하는 것으로 한다.
화소(P) 및 화소(Q) 각각의 화면 단부 및 중앙에서, 양 및 음으로 충전되는 경우에 대해서 (식 32)를 적용하면 (식 38)의 8개의 식이 얻어진다.
(식 38)
또, 여기에서 예컨대 Vdo(i, j, ±)는 (i = P 또는 Q, j = O 또는 E)의 표기는 화소(i)의 위치(j)(j = 0 →화면 양단, j = E →화면 중앙)에서의 정 충전시(+) 또는 부 충전시(-)에 관한 양(量)이라는 의미이다. Vsig(±), △Vb(i, j, ±)에 관해서도 동일하다.
종래예의 경우는 △Vb의 값이 화소(P)와 화소(Q), 또는 화면 중앙과 단부에서 다르게 함으로써, Vdo도 마찬가지로 달라, 세로 줄무늬, 플리커 및 휘도 경사가 발생했다. 본 발명에서는 각 네 개씩의 αst 및 αgd의 값을 독립하여 변화시킴으로써, △Vb의 값의 차이를 보정하고자 한 것이다. 이제, 화면 단부와 중앙의 화소(P)와 화소(Q)의 실효값 차(△Veff(0)) 및 △Veff(E)를 (식 38)에 의해 계산하면, (식 39)가 된다.
(식 39)
또, 마찬가지로 화소(P)와 화소(Q)의 DC 평균 레벨의 차(△Vdc(0)), 및 (△Vdc(E))를 계산하면, (식 40)과 같이 된다.
(식 40)
여기에서 화면 단부 및 화면 중앙에서 세로 줄무늬을 없애기 위해서는, (식 39)에서 △Veff(O) = 0 및 △Veff(E) = 0으로 하면 되고, (식 41)을 만족하도록 네 개의 αst를 선택하면 된다.
(식 41)
(식 31)의 제1식, 제2식에서 나타낸 것과 완전히 동일하게 생각하면, (식 42)의 관계가 얻어지므로, (식 41)의 우변의 { } 내는 양의 값이 된다. Vgep는 양이므로, 네 개의 αst는 (식 43)과 같이 하면 된다.
(식 42)
(식 43)
그러나, 이상에서는 액정 인가 전압의 실효값에 대한 조건을 서술했지만, 다음에 DC 평균 레벨에 대해서 생각해 본다. 이제, 양(兩) 화소에서의 DC 평균 레벨이 다른 경우, 공통 전극 전위의 양자의 DC 평균 레벨의 평균값 부근으로 설정하면, 반대로 화소(P)와 화소(Q) 각각에서 플리커가 있어도, 양자는 서로 역상이 되므로, 서로 없어져 버려, 거시적으로 보면 플리커는 관측되지 않는다. 그러나, 또 고화질화하기 위해서는 미시적으로 보아도 플리커가 없는 것이 바람직하다. 즉, 화소(P)와 화소(Q)의 DC 평균 레벨을 일치시켜, 그것에 공통 전극 전위를 합하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 (식 40)에서 △Vdc(0) = 0, △Vdc(E) = 0이면 되고, (식 44)를 만족하면 된다.
(식 44)
그러나, (식 31)의 제3식을 고려하면 두 식의 우변의 { } 내는 음의 값이라는 것을 알 수 있다. 따라서, (식 45) 및 (식 46)으로 나타내는 바와 같은 β(P, 0), β(Q, 0) 및 β(P, E), β(Q, E)를 정의하면, (식 47)을 만족하도록 하면 된다.
(식 45)
(식 46)
(식 47)
다음에, (식 36)에서 나타낸 화소(P)와 화소(Q)의 DC 평균 레벨(Vdc) 및 평균 실효값(Veff)의 화면 단부와 중앙에서의 차(△Vdc) 및 (△Veff)를 계산하면 (식 48)과 같이 된다.
(식 48)
휘도 경사를 없애기 위해서는 △Veff = 0이면 되고, (식 49)를 만족하면 된다.
(식 49)
여기에서 도 42에 도시한 관계를 고려하고, 또 화면 중앙의 쪽이 단부에 비해 재충전의 발생 방식이 현저하다는 것을 고려하면, 우변의 { }은 음의 값이 된다는 것을 알 수 있다. 따라서, (식 50)과 같이 하면 된다는 것을 알 수 있다.
(식 50)
플리커를 없애기 위해서는, △Vdc = 0이면 되고, (식 51)를 만족하면 된다.
(식 51)
여기에서 재충전 전압은 화면 단부보다도 중앙에서 크다는 것을 고려하면, 우변의 { }은 양이라는 것을 알 수 있다. 따라서, (식 46)을 고려하여 (식 52)를 만족하도록 하면 된다.
(식 52)
이상과 같이 하여, αst 및 β를 잘 선택함으로써, 세로 줄무늬, 플리커 및 휘도 경사를 없앨 수 있다.
이상을 종합하면, 도 17의 구조의 어레이 구성에서 세로 줄무늬, 휘도 경사 및 플리커를 없애기 위한 조건은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
[1] 세로 줄무늬를 없애기 위한 필요 조건 : (식 53)
(식 53)
[2] 미시적으로 보아 플리커를 없애기 위한 필요 조건 : (식 54)
(식 54)
단, β(P), β(Q)는 (식 55)로 나타낸다.
(식 55)
[3] 휘도 경사를 없애기 위한 필요 조건:
(αst(P) + αgd(Q))/2의 값이 화면 단부보다 화면 중앙의 쪽이 큰 것
[4] (거시적으로 보아) 플리커를 없애기 위한 필요 조건:
(β(P) + β(Q))/2의 값이 화면 단부보다 화면 중앙의 쪽이 큰 것. 또, 위에서는 첨자(0) 및 (E)를 생략한 형태로 표기하고 있다.
그러나, 이상에서는 화면 단부와 화면 중앙을 대표점으로 취급해 왔지만, 화면 단부와 중앙 사이에서의, 각 위치에서의 αst =(αst(P) + αgd(Q))/2 및 β= (β(P) + β(Q))/2의 변화의 패턴으로는 다양한 것을 고려할 수 있다. 그 일례를 도 18에 도시한다. 각 그래프는 가로축에 화면상에서의 수평 위치를 취하고, 세로축에 αst 의 값을 나타내고 있다(αst 를 예로 들어 그리고 있는데, β에 대해서도 동일하다). 가장 생각하기 쉬운 것은 (a)와 같이 직선적으로 변화하는 패턴이다. 또, (b)와 같이 비선형인 변화의 방법도 고려할 수 있고, 또는 (c)와 같이 단계적으로 변화하는 경우도 있을 수 있다. 또는 (d)와 같이, 일정한 부분과 소정 경사를 가지는 부분이 혼재하는 것도 고려할 수 있다. 모두 화면 단부로부터 멀어짐에 따라 연속적으로, 또는 단계적으로 증가하는 점에서는 공통이다. 어떤 패턴에서도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.
중에서도 (b)와 같이 곡선적으로 변화하고, 또 αst -αst (0)이 화면 단부로부터의 거리의 개략 2승에 비례하는 경우가 가장 바람직하다(αst (0)은 화면 단부에서의 αst ). 왜냐하면, 재충전 전압은 주사 전극 전압 파형의 변화의 시정수, 즉 주사 전극의 CR 시정수에 비례하고, 어느 위치를 기준으로 보았을 때의 배선 용량 및 배선 저항은 모두 화면 단부로부터의 거리의 2승에 개략 비례하고, 따라서 재충전 전압도 화면단부터의 거리의 개략 2승에 비례하기 때문이다. αst -αst (0)을 화면단부터의 거리의 개략 2승에 비례시킴으로써, 화면상의 모든 점에서 재충전 전압을 보정할 수 있어, 휘도 경사를 없앨 수 있다. β에 관해서도 마찬가지로, β-β(0)을 화면 단부로부터의 거리의 2승에 개략 비례시킴으로써, 플리커의 모든 점에서 격감시킬 수 있다. 정확하게 2승이 아니어도 1. 2∼2.8승 정도이면 충분한 효과를 얻어진다.
또, 이상에서는 주사 전극은 양측 급전인 것으로 설명해 왔지만, 한쪽 급전의 경우는 「화면 중앙」을 「화면에서 급전하지 않는 쪽의 단부」로 치환하여 읽어도 좋다.
이상의 방법을 인·플레인·스위칭(IPS) 모드의 액정에 대해서 실시하는 경우의 예에 대해서 설명한다.
다음에, IPS 모드 액정의 표시 장치에서 본 발명을 적용한 경우의 구체예에 대해서 설명한다.
도 19에 IPS 모드 액정을 이용한 본 발명의 표시 장치의 회로 구성을 도시한다. 도 38의 화소 구조가 어레이 형상으로 배열되어 있고, 주사 전극은 화면 좌우 단부에서 주사 신호 구동 회로로부터, 영상 신호 전극은 화면 상부에서 영상 신호 구동 회로로부터 급전된다(도면에서는 주사 전극이 양측 급전인 경우의 예를 나타내고 있다. 또, 영상 신호 전극이 양측 급전이거나, 1열마다 상층/하측 교대로 급전되어도 좋다). 도 19에서 화면의 좌단과 중앙 부분의 화소를 빼내어 레이아웃을 그린 것이 도 20이다. 각각에서의 화소(P) 및 화소(Q)의 Cst 및 Cgd를 Cst(P, 0), Cgd(P, 0), Cst(Q, 0), Cgd(Q, 0) 및 Cst(P, E), Cgd(P, E), Cst(P, E), Cgd(Q, E)로 나타내는데, 레이아웃상 이하의 특징이 있다.
[1] 화면 단부 및 화면 중앙, 모두 화소(P)와 화소(Q)의 Cgd 및 Cst의 형상이 동일하지 않고, 용량값 자체가 다른 것으로 되어 있다. 특히, (식 23)에서 정의되는 αst 및 (식 55)에서 정의되는 β는, 화소(P)에 비해 화소(Q)의 쪽이 커지는 레이아웃으로 하고 있다.
[2] 화면 단부와 화면 중앙을 비교해도, Cst 및 Cgd의 형상이 동일하지 않고, 용량값 자체도 다른 것으로 되어 있다. 특히, (식 23)에서 정의되는 αst, 및 (식 55)에서 정의되는 β(P)및 β(Q)로부터 계산되는 {β(P) + β(Q)}/2는, 화소 단부보다도 화소 중앙의 쪽이 큰 값으로 되어 있다. 화소 단부와 화소 중앙 사이에서는 Cst 또는 Cgd의 형상이 연속적으로 또는 단계적으로 변화하고, αst 및 {β(P) + β(Q)}/2도 연속적으로 또는 단계적으로 변화하도록 하고 있다.
이들의 특징에 의해, 먼저 언급한 원리에 따라 세로 줄무늬, 플리커 및 휘도 경사가 현저하게 저감된다.
또, 본 발명의 표시 장치에서는 용량 결합 구동을 함으로써 세로 줄무늬, 휘도 경사 및 플리커를 동시에 없앨 수 있다. 왜냐하면, 용량 결합 구동과 같은 보상 기간을 가지지 않는 구동(즉, 주사 전극 전위가 Vgon과 Vgoff의 2값밖에 가지지 않는 구동. 이것은 도 35나 도 39에서 Vge(+) = Vge(-) = 0, 즉 △Vgec = 0, 및 △Vgep = 0이 되는 경우라고도 생각할 수 있다)의 경우, (식 41), (식 44), (식 49) 또는 (식 51)에서 △Vgec = △Vgep = 0인 것에 의해 αst를 포함하는 계수가 0이 되어, αst를 어떻게 변화시켜도 화소 전극 유지 전위를 보정할 수 없기 때문이다.
(실시형태 13)
실시형태 13에 관한 본 발명의 제3 표시 장치에 대해서 설명한다. 회로 구성은 도 19와 동일하지만, 레이아웃은 도 21에 도시한 바와 같다. 이 도면에서는 화소(P)와 화소(Q)의 차이는 있지만, (본 발명의 실시형태 1)과 같은 화면 내의 위치에 의한 Cst, Cgd의 차이는 없고, 균일한 레이아웃으로 되어 있다. 이 레이아웃의 경우 먼저 언급한 원리에 의하면, 휘도 경사, 플리커는 개선되지 않지만, 세로 줄무늬는 충분히 저감된다.
(실시형태 14)
본 발명의 제3 표시 장치의 또 다른 실시형태에 대해서 서술한다. 회로 구성은 도 19와 동일하지만, 레이아웃은 도 22에 도시한 바와 같다. 이 도면에서는 화소(P)와 화소(Q)의 차이는 없지만, (본 발명의 실시형태 1)과 같은 화면 내의 위치에 의해 Cst, Cgd의 차이가 있다. 이 레이아웃의 경우, 먼저 언급한 원리에 의하면, 세로 줄무늬는 개선되지 않지만, 휘도 경사 및 플리커는 충분히 저감된다.
(실시형태 15)
본 발명의 제3 표시 장치의 또 다른 실시형태에 대해서 서술한다. 회로 구성은 종래예에서 언급한 도 37에 상당하는 것이고, 도 23과 같은 레이아웃으로 나타낸다. 이 구성의 경우, 라인 반전 또는 필드 반전 구동이 된다. 또, 열마다 레이아웃이 반전하지는 않으므로, 세로 줄무늬는 발생하지 않는다. Cst와 Cgd의 경사는 없고, 화면 내에서 용량값이 균일한 경우(종래의 구성)에서는, 화면 중앙으로 감에 따라 주사 전극 파형의 둔화는 현저해지므로, 휘도 경사와 플리커는 작지만 발생한다. 그러나, 이 경우도 이들의 용량값을 화면 내에서 변화시키면, 원리 설명의 점에서 언급한 것과 동일하다고 말할 수 있어, 플리커 및 휘도 경사를 저감시킬 수 있다.
또, 수식적으로 말하면, (본 발명의 원리 설명)의 것에서 화소(P)와 화소(Q)의 구별이 없어진다고 생각하면 되고, 간단히 αst(P) = αst(Q) →αst, 또는 β(P) = β(Q) →β로 치환하여 생각하면 된다. 휘도 경사 및 플리커에 관한 [3] 및 [4]의 조건은 이하의 [3'] 및 [4']로 환언해도 된다.
[3'] 휘도 경사를 없애기 위한 필요 조건 :
αst의 값이 화면 단부보다 화면 중앙의 쪽이 큰 것
[4'] (거시적으로 보아) 플리커를 없애기 위한 필요 조건 :
β의 값이 화면 단부보다 화면 중앙의 쪽이 큰 것
도 23의 레이아웃은 이 조건에 따른 것이 된다.
(실시형태 16)
본 발명의 제3 표시 장치의 또 다른 실시형태에 대해서 설명한다.
이상까지에 서술해 온 IPS 모드의 구성과는 달리, TN(트위스트·네마틱) 액정을 이용한 구성이다. 이 구성을 도 24에 도시한다. IPS 모드의 것과 크게 다른 것은 공통 전극이 어레이 기판상이 아니라, 대향 기판상에 있고(따라서, 공통 전극의 것을 대향 전극이라 부르는 경우도 있다), 기판면에 거의 수직인 방향으로 액정에 전계가 인가되는 점이다. 따라서, 도 24에 있는 바와 같이, 화소 전극(5)은 TFT(3)나 배선 이외의 대부분의 영역을 차지하고, 이 화소 전극(5)과 대향하는 기판의 사이에서 공통 전극-화소 전극간 화소(Clc)가 구성된다. (이 경우도 주로 액정에 의해 형성되는 용량이지만, 그 이외의 매질이 전기적으로 직렬 또는 병렬로 부가됨으로써 발생하는 용량 성분도 있다. 또는 의도적으로 이와 같은 용량을 부가하는 경우도 있을 수 있다)
이 경우도, 등가 회로적으로는 거의 도 19와 동일하지만, 엄밀하게 말하면 공통 전극(대향 전극)이 화면 거의 전체에 걸쳐 2차원적인 확산을 가지는 점이 다르다.
그러나, 본 발명의 제3 표시 장치의 기본적인 사고 방식으로 서술한 것은 상기 구성의 경우에서도 동일하게 성립하여, Cst나 Cgd를 화면 내에서 변화시키거나, 화소(P)와 화소(Q)에서 값을 변화시키거나 함으로써, 세로 줄무늬, 휘도 경사 및 플리커를 대폭으로 저감할 수 있다.
또, 용량 부분에 관해서 말하면, 본 발명의 제3 표시 장치의 실시형태 12 내지 실시형태 15에 상당하는 구성 전체가 실현가능하다는 것은 말할 필요도 없다.
(실시형태 17)
본 발명의 제4 표시 장치의 실시형태를 나타낸다.
도 25(a)는 본 발명의 실시형태 17의 액정표시장치의 화소 구성을 도시한 도면이다.
도 25(a)에서는 1은 게이트 배선, 2는 소스 배선으로, 각각 배선단에서 게이트 구동 회로, 소스 구동 회로에 접속되어 있다. 게이트 배선(1)과 소스 배선(2)의 교점 부근에는 스위칭 소자로서 TFT(3)가 형성되어 있고, 게이트 구동 회로로부터 게이트 배선(1)에 가해지는 게이트 펄스에 의해 이 TFT(3)가 스위칭되어, 소스 구동 회로로부터 공급되는 영상 신호가 소스 배선(2)으로부터 각 화소로 선택적으로 충전된다. 98은 TFT(3)의 드레인 전극에 접속된 화소 전극, 99a, 99b, 99c는 공통 배선(100)에 접속된 축적 용량 전극으로, 화소 전극(98)과의 사이에서 축적 용량을 형성하고 있다. 이 축적 용량이 게이트 펄스의 입력측으로부터 멀어짐에 따라 작아지도록, 축적 용량 전극(99a, 99b, 99c)의 면적이 좁아지도록 구성되어 있다.
각 화소에 형성된 TFT(3)는, 게이트 배선(1)에 접속된 게이트 전극(94), 소스 배선(2)에 접속된 소스 전극(95), 화소 전극(98)에 접속된 드레인 전극(96), 비정질 실리콘 등의 반도체층(97)에 의해 구성되어 있고, TFT(3)는 게이트 펄스의 입력측으로부터 멀어져, 축적 용량 전극(99)이 작아짐에 따라 3a, 3b, 3c로 작아지도록 형성되어 있다.
상기와 같이 구성된 액정표시장치에서는, 축적 용량의 감소에 의해 화소 용량이 저하해도 그에 맞추어 TFT 사이즈도 작아지므로, TFT의 오프 리크에 의한 화소 전극 전위의 변동을 화면 전체에서 동일해지도록 할 수 있고, 또 TFT 사이즈를 작게 해 감에 따라, 게이트 배선이나 소스 배선의 기생 용량을 저하시켜, 신호의 둔화를 완화할 수 있으므로, 크로스토크나 플리커의 발생을 억제한 액정 패널을 얻을 수 있다.
또, 도 25(a)에서는 TN 모드의 액정 패널을 예로 설명했지만, 본 발명은 본 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 다른 모드 예컨대 도 25(b)에 도시한 바와 같이, 액정 패널에 따른 전계에 의해 액정을 제어하는 IPS 모드의 액정표시장치에서도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(실시형태 18)
도 26은 본 발명의 실시형태 18에 관한 제4 표시 장치의 화소 구성을 도시한 도면이다.
도 26에서 실시형태 17에서 설명한 구성과 다른 것은, TFT(3)의 소형화에 따라 채널 폭(W)도 작아지지만, 게이트 전극 및 드레인 전극이 각각 94a, 94b, 94c, 96a, 96b, 96c와 같이 폭이 확대하여 게이트 전극(94)과 드레인 전극(96)의 겹침에 의해 형성되는 게이트 ·드레인간 용량(Cgd)의 값이 거의 일정해지도록 구성되어 있는 점이다.
상기와 같이 구성된 표시 장치에서는, 게이트 펄스의 입력측으로부터 멀어짐에 따라, TFT 사이즈가 소형화해도 Cgd 용량은 항상 거의 일정하게 되어, (1)식에 의한 화소 전압의 일정화의 효과를 유지하면서, TFT의 채널 폭을 작게 함으로써, 게이트 펄스의 오프 기간의 TFT로부터의 리크 전류를 축적 용량의 감소에 따라 작게 할 수 있다. 따라서, 화소 전극 전위의 변동을 화면 전체에서 동일해지도록 할 수 있어, 크로스토크나 플리커의 발생을 억제한 액정 패널을 얻을 수 있다.
(실시형태 19)
도 27(a)는 실시형태 19에 관한 본 발명의 제4 표시 장치의 게이트 구동 회로로부터 공급되는 게이트 펄스의 타이밍도이다. 도 27(a)에 도시한 바와 같이, 예컨대 n번째의 게이트 배선과 n+2번째의 게이트 배선과 같이, 두 개의 게이트 배선에서 게이트 펄스가 동시에 ON이 되도록 되어 있고, 이 구동 방법에 의해 하나의 화소에 1프레임 기간 내에 2회 신호의 기입이 행해지게 된다. 따라서, 실질적인 충전 기간을 길게 할 수 있게 되어, 실시형태 1, 2에서, 게이트 펄스의 입력측으로부터 멀어짐에 따라, TFT 사이즈가 작아지게 되고, 결과 화소로의 충전 능력이 저하한 경우에서도, 도 27(a)에 도시한 구동 방법을 이용함에 따라 충전 능력의 저하를 억제할 수 있다.
또, 게이트 펄스의 타이밍은 세 개 이상의 게이트 배선이 동시에 온되어도 좋고, 또, 도 27(b)에 도시한 바와 같이, 온 기간이 연속한 게이트 펄스이어도 좋다. 이 경우는 또 게이트 펄스가 수직 상승할 때의 파형의 둔화의 영향을 받기 어렵게 되어, 다시 충전 능력을 향상시킬 수 있다.
(실시형태 20)
도 28(a)는 실시형태 20에 관한 본 발명의 제4 표시 장치의 화소 구성을 도시한 도면이다.
도 28(a)에서 실시형태 17과 다른 점은, 게이트 펄스의 입력측으로부터 멀어짐에 따라 축적 용량(Cst)이 작아지는 동시에, 게이트 전극(94)과 드레인 전극(98)의 겹침 면적이 커지도록 구성되어 있는 점이다.
상기와 같이 구성된 액정표시장치에서는, (식 24)로부터 Cgd를 크게 해 감에 따라 Cst의 경사를 작게 할 수 있고, 따라서 화면 전체에서 화소 용량을 거의 일정하게 할 수 있으므로, 화소 전극 전위의 변동을 화면 전체에서 동일하게 되도록 할 수 있어, 크로스토크나 플리커의 발생을 억제한 액정 패널을 얻을 수 있다.
또, Ctot(예컨대, Ctot = Cst + Cgd + Clc)를 일정한 값이 되도록 함으로써, 화면 표시의 균일화를 더 도모할 수 있다.
또, 도 28(a)에서는 TN 모드의 액정 패널을 예로 하여 설명을 행했지만, 본 발명은 본 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 다른 모드 예컨대 도 28(b)에 도시한 바와 같이 액정 패널에 따른 전계에 의해 액정을 제어하는 IPS 모드의 액정표시장치에서도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 도 28(a)에서는 Cst를 공통 배선(축적 용량 전극)과 화소 전극의 겹침에 따라 형성하고 있지만, 도 28(b)에 도시한 바와 같이 인접하는 게이트 배선과 화소 전극의 겹침에 따라 Cst를 형성해도 좋다.
(보충)
이상의 실시형태 1 내지 20의 구성예는, 주사 전극의 한쪽 급전 방식에서도, 주사 전극의 양쪽 급전 방식에서도 적용할 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
도 29(a)는 주사 전극의 한쪽 급전 방식을 모식적으로 도시한 도면으로, 액정 패널부에 주사 신호 구동 회로와 영상 신호 구동 회로가 접속되어 있고, 주사 신호 구동 회로는 액정 패널의 주사 전극에 주사 전위를 부여하고, 영상 신호 구동 회로는 영상 신호 전극에 영상 신호 전위를 부여한다. 이들의 구동 회로를 제어부가 제어하고 있다. 주사신호 구동회로에는, 통상 이용되는 온·오프의 두 개의 전압 레벨을 발생하는 2값 구동 IC가 아니라, 용량 결합 구동의 스텝 전압을 부여하기 위해, 두 개의 전위 레벨을 더 가진 4값 구동 IC가 이용되고 있다.
도 29(b)는 주사 전극의 양쪽 급전 방식을 모식적으로 도시한 도면으로, 액정 패널의 좌우 양단으로부터 주사 신호 전압을 부여하는 구성으로 되어, 도면의 액정 패널의 중앙에 있는 1점 쇄선의 부분이 주사 신호의 전압 공급단으로부터의 최원(最遠)점이 된다. 따라서, 상기 각 실시형태에서 종단으로 기재한 부분을 이 최원점으로 치환하여 생각하면, 동일한 효과를 얻을 수 있다.
여기에서, 제1 용량비(αgd), 제2 용량비(αst), 제3 용량비(αgd1), 제4 용량비(αst1), β가 주사 전극 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 변화하는 경우, 그 경사의 부여 방식을 조정한다. 예컨대, 주사 전극 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적 또는 단계적으로 크게 하는 경우를 일례로 설명하면, 주사 전극의 양쪽 급전 방식이면 도 18과 같이 경사를 두면 좋다는 것을 설명했지만, 주사 전극의 한쪽 급전 방식이면 도 30과 같이 경사를 두면 된다. 단, 여기에서는 화면 좌단에서 급전하는 경우를 도시하고 있다. 화면 우단에서 급전하는 경우는 화면 중앙을 축으로 하여 반전시킨 그래프가 된다고 생각하면 된다.
또, 상기 설명에서는 도 18은 좌우 대칭인 변화의 표시 방식으로 하고 있다. 그러나, 반드시 좌우 대칭일 필요는 없다. 예컨대, 주사 전극이 양측 급전이어도 공통 전극의 전위가 한쪽에서만 고정되어 있거나, 또는 반대로 주사 전극이 한쪽 급전에서 공통 전극의 전위가 양쪽에서 고정되어 있는 경우 등은, 재충전 전압의 발생 방식은 화면상에서 반드시 좌우 대칭은 아니다. 따라서, 이와 같은 경우도(종래예에서 구성한 경우의) 재충전 전압의 발생 방식에 대응시켜, 화소에 형성되는 용량, 용량비의 변화의 패턴을 좌우 비대칭으로 해도 좋다.
또, 주사 신호 구동 회로로부터 화면 단부까지의 배선부의 거리가 각행마다 다른 것에 의한 각행마다의 재충전 전압의 발생 얼룩, 또는 특히 TN형의 구성의 경우 등에서 공통 전극의 상단이나 하단에서 전위 고정하기 때문에 발생하는 중앙부와 상하에서의 재충전 전압차 등을 보정하기 위해, 각 행마다에 용량이나 용량비를 변화시켜도 좋다.
상기 실시형태의 설명에서는 용량 결합 구동을 행하기 위한 축적 용량은 전단 주사 전극상에 있는 것으로 했다. 그러나, 이것은 별도의 주사 전극상에 있어도 되며, 예컨대 하나 아래의 주사선상의 후단 주사 전극상에 축적 용량을 형성해도 중첩 전압을 인가하는 타이밍을 조정하면, 본 발명의 효과는 충분히 발휘된다. 단, 현재 화소의 스위칭에 관한 현재 단의 주사 전극상에 축적 용량을 형성하면, 현재 단의 주사 신호의 하강부가 중첩 전압의 인가 타이밍과 겹쳐, 상호 간섭이 발생하므로 바람직하지 않다.
또, 본 발명에서 각 화소에서 형성되는 용량을 다른 값으로 하거나, 또는 화면 내에서 값을 변화시키거나 하는 방법은, 의도적으로 그와 같은 레이아웃으로 함으로써(즉, 설계 마스크 도면을 의도적으로 그와 같이 함으로써) 실현하는 것이어도 좋고, 또 설계 마스크 도면을 종래예와 같이(즉, 화소(P)와 화소(Q)의 레이아웃에 차를 두지 않고, 또 화면 내에서 균일하게) 작성해도, 예컨대 제조시의 마스크 맞춤을 의도적으로 어긋나게 한 것이어도 좋다. 또는 레이아웃은 종래예의 그대로 이고, 용량 절연막 매질의 유전율을 의도적으로 변화시킴에 의한 용량의 변화인 것이어도 좋다.
또, 제조 프로세스상의 오차(맞춤, 빼기, 나머지 등의 치수의 어긋남이나 불균일성)는 일반적으로 매우 미세한 것이므로, 그 정도의 오차에 의해서는 본 발명의 효과는 거의 기대할 수 없다. 그 때문에, 본 발명은 종래 기술에서 실현되지 않았던 것이다.
또, 상기 설명에서는 Cst와 Cgd를 변화시킴에 따라 설명해 왔지만, 액정 용량(Clc)도 변화시켜도 상관없다. 예컨대, Cst와 Cgd를 고정해 두고, Clc만을 변화시켜도 제1 용량비(αgd), 제2 용량비(αst), 제3 용량비(αgd1), 제4 용량비(αst1) 등의 용량비가 함께 변화하여, 본 발명의 효과가 얻어진다. Clc를 변화시키는 경우, 액정의 용량은 변화시키지 않고, 액정에 대해 직렬 또는 병렬로 삽입하는 용량을 변화시키는 수단도 있을 수 있다.
또, 상기 설명에서는 전압 제어형의 표시 장치, 즉, 화소 전극과 대향 전극 사이에 인가되는 전압으로, 액정 등의 표시 매질의 상태를 제어하는 표시 장치를 예로 설명했다. 그러나, 전류 제어형의 표시 장치, 즉 화소 전극과 대향 전극의 사이에 인가되는 화소 전압으로 전류 제어용 트랜지스터의 게이트 전위를 제어함으로써, 각 화소의 전류(즉, 휘도)를 제어하는 표시 장치에 대해서도 적용이 가능하다. 전압 제어형 구동과 전류 제어형 구동에서는, 화소에 부여된 전압에 의해 직접적으로 매질의 상태를 제어하는지, 트랜지스터에 도통하는 전류를 결정하는지의 차는 있지만, 화소에 전압이 부여되기까지의 프로세스는 양자에 공통하고 있고, 주사 펄스의 변형에 의한 게이트 지연이나 재충전 현상 등에 의한 화소 전극 전위의 변동이라는 과제는 양자에게 공통이다.
이하, 일례로서 본 발명을 액티브 매트릭스형의 유기 일렉트론 루미네센스(유기 EL) 표시 장치에 적용한 것에 대해서 설명한다. 도 33은 그 기본 구성을 나타낸 것으로, 제1 실시형태의 도 1에 상당하는 것이다. 도 1과의 차이점은, 각 화소가 표시를 위한 유기 EL층(82)을 가지는 것과, 유기 EL층에 흐르는 전류를 제어하기 위해 제2 TFT(81)가 형성되는 것이다. 도 33의 표시 장치의 동작을 간단히 설명하면, 먼저 신호 전압이 TFT(3)를 통해 전극(5)에 충전된 후, 전단의 게이트 선(G(n-1))의 전위 변화에 의해 중첩 전압이 부여된다. 6은 이 충전의 부하가 되는 화소 용량이다. 도 1에서는 화소 용량(액정 용량(6))의 양단의 전압에 의해 각 화소의 표시 특성이 직접 정해지지만, 도 33의 구성에서는 전극(5)이 제2 TFT의 게이트 전극을 겸하고, 화소 용량(6)의 양단의 전압이 제2 TFT의 게이트 전압을 정하고 있다. 제2 TFT의 일단에는 유기 EL층이 접속되어 있지만, 타단은 전류 공급 회로에 접속되어 있어, 일정한 전위(Vspl)가 공급되고 있다. 따라서, 제2 TFT를 흐르는 전류는 그 게이트 전압에 의해 제어된다. 그 결과, 유기 EL층(82)에 흐르는 전류의 대소를 신호 전압으로 제어함에 의해 표시 휘도를 정하고 있다. 종래의 유기 EL 표시 장치의 경우, 화면의 대형화나 고해상도화에 의해 각부의 전압이 변형, 화소 용량(6)에 인가되는 전압이 변동하면, 유기 EL층을 흐르는 전류가 변동하여 표시 얼룩이 되는 문제가 발생한다. 본 발명을 적용한 유기 EL 표시 장치의 경우, 상기 각 실시형태와 마찬가지로, 제1 TFT의 게이트-드레인간 용량(10), 화소 용량(6), 축적 용량(7)의 값을 화소 위치에 따라 조정함으로써, 균일한 표시를 행할 수 있다. 또, 상기 설명에서는 제1 실시형태의 도 1의 예를 들어 본 발명을 적용한 유기 EL 표시 장치를 설명했지만, 다른 실시형태의 다른 도면의 구성을 토대로 본 발명을 적용한 유기 EL 표시 장치를 구성할 수도 있다. 또, 상기 설명에서는 전극(5)이 제2 TFT의 게이트 전극을 겸하고 있는 것으로 했지만, 전극(5)이 제2 TFT의 게이트 전극에 접속된 구성이어도 상관없다.
또, 전류 제어형 구동에서는 전류 제어용의 트랜지스터에 특별한 고안을 가하지 않는 한, 화소 전압은 직류 신호이다. 또, 전류 제어형 구동에서도, 전기 영동형 표시 장치나 일렉트로크로믹형 표시 장치 등, 직류 신호에서 동작하는 타입의 것도 있다. 이와 같이 화소 전극에 직류를 인가하여 동작시키는 표시 장치에는, 본 발명의 양음 필드에 관한 논의는 직접 관계하지 않지만, 그 이외의 논의는 적용할 수 있다.
또, 상기 설명에서는 표시 장치에 대해서 언급했지만, 이것은 주사 신호 구동 회로 및 영상 신호 구동 회로를 포함한 전체를 지칭한다. 이에 대해 구동 회로를 포함하지 않고, 어레이 기판, 대향 기판 및 액정을 최저한 포함하는 구성으로 이루어진 부분을 특별히 표시 소자라 한다. 본 발명의 효과는, 표시 장치 및 표시 장치의 어느 하나에 대해서도 얻을 수 있다.
또, 액정으로서는 상술한 TN 액정이나 IPS 액정 이외이어도 좋다. 응답 속도가 비교적 빠르고, 또 고 콘트라스트가 얻어지는 VA(수직 배향) 액정을 이용해도 되고, MVA(멀티도메인 VA) 액정이어도 좋고, 다른 액정이어도 좋다. 예컨대, TN(트위스티드·네마틱) 액정, STN(슈퍼·트위스티드·네마틱) 액정, VA 액정(수직 배향 액정 또는 호메오토로픽(Homeotropic) 액정)이나 호모지니어스(Homogenious) 배향 액정 등을 포함한 ECB(전계 제어 복굴절)형 액정, 헤드 액정, IPS(면 내 스위칭) 액정, GH(게스트·호스트)액정, 고분자 분산형 액정, 강유전성 액정, 반강유전성 액정, OCB 액정, 디스코틱 액정 및 그 외의 여러가지 모드를 사용할 수 있다. 또, 액정 이외에서도 인가 전압에 따라 광학적 특성이 변화하는 재료이면 이용할 수 있다. 예컨대, BSO(비스무스 실리콘 옥사이드) 등의 전기 광학 결정을 들 수 있다. 또, 일렉트로 크로믹 재료나, 자발광형의 다이오드, 레이저, 일렉트론 루미네센스 재료 등이어도 좋다. 또는, DMD(Deformable Mirror Device) 등이어도 좋다. 단, 액정이 가장 저렴하여, 이것을 사용하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명에서는 직시형의 액정 디스플레이 패널을 중심으로 서술했지만, 액정 프로젝터 등에 이용되는 액정 소자(다결정 Si형, 단결정 Si형, 또는 SOI(실리콘·온·인슐레이터)형 등도 포함한다) 등에도 당연 응용할 수 있다.
본 발명의 표시 장치에 의하면, 주사 전극의 CR 시정수에 의해 발생하는 주사 전압 파형의 변형에 기인하여 발생하는 화소 전극 전위의 충전이 불충분해지는 것에 의한 표시 얼룩이나 재충전 현상에 의한 표시 얼룩, 신호 전압의 극성 반전 구동의 홀수 프레임-짝수 프레임의 차이에서 발생하는 표시 얼룩, 화소 전극으로 인가되는 신호 전위가 정 방향인지 부 방향인지의 차이에서 발생하는 표시 얼룩의 과제를 해결하여, 대형 액정표시장치나 고해상도 액정표시장치에서 표시 얼룩을 저감하는 효과가 얻어진다.
본 발명의 제1 표시 장치에 의하면, 저전압·저전력의 용량 결합 구동을 행하면서 화소 전극으로의 충전을 확보하여, 재충전 현상에 의한 전위 변동을 고려하여 화소 전극 전위의 DC 레벨의 어긋남을 보상하여 플리커를 없애는 동시에, 화소 전극 전위에 중첩되는 결합 전압의 오차를 감소시켜 휘도가 균일한 표시를 행하는 효과를 얻고 있다.
본 발명의 제2 표시 장치에 의하면, 액티브 매트릭스형의 액정표시장치에서, 화소 전극과 현재 단을 제외한 주사 전극의 사이에 제1 축적 용량을 형성하고, 화소 전극과 공통 전극의 사이에 제2 축적 용량을 형성함으로써, 용량 결합 구동의 주사 전극의 시정수의 영향을 저하시켜, 대형이나 고해상도의 액정표시장치를 저전압으로 구동하여, 소비 전력을 저감할 수 있는 효과를 얻고 있다. 또, 이들의 축적 용량이나 게이트·드레인간 용량, 액정 용량 사이의 관계를 화소 위치에 따라 변화시킴으로써, 재충전 현상에 의한 전위 변동을 고려하여 주사 전위의 하강 부분에 기인하는 전압 얼룩을 보상하여, 균일한 표시를 가능하게 하고 있다. 또, 이들의 용량간의 비가 특정한 관계를 유지하도록 함으로써, 중첩되는 결합 전압을 동일하게 하여, 균일성이 더 양호한 표시를 행하는 효과를 얻고 있다.
본 발명의 제3 표시 장치에 의하면, 액티브 매트릭스형 액정표시장치에서, 저비용으로 크로스토크가 작은 용량 결합 도트 반전/칼럼 반전 대응의 화소 구성을 채용했을 때에 나타나는 신호 전압의 극성 반전 구동의 홀수 프레임-짝수 프레임의 차이에서 발생하는 표시 얼룩, 화소 전극으로 인가되는 신호 전위가 정 방향인지 부 방향인지의 차이에서 발생하는 표시 얼룩, 플리커, 휘도 경사를 억제할 수 있다.
본 발명의 제4 표시 장치에 의하면, 게이트 펄스의 입력측으로부터 멀어짐에 따라 축적 용량이 작아지도록 구성된 액정표시장치에서, 축적 용량의 소형화에 맞추어 TFT 사이즈를 작게 하는 구성, 또는 게이트 전극·드레인 전극간 용량을 크게 하는 구성에 의해, 화면 전체에서의 화소 용량을 거의 일정하게 하여, 화소 전극 전위의 변동을 화면 전체에서 동일하게 할 수 있으므로, 크로스토크나 플리커의 발생을 억제한 액정 패널을 얻을 수 있다.

Claims (83)

  1. 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 상기 화소 전극과의 사이에 용량을 형성하는 대향 전극을 구비한 표시 장치로서,
    상기 화소 전극과, 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 축적 용량을 구비하고,
    상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량 및 상기 축적 용량 중 적어도 한 쪽을 포함하는, 상기 화소 전극에 접속된 두 개 이상의 용량 성분이 상기 주사 전극의 급전단으로부터 거리에 따라 다른 값을 가지고 있고,
    하나의 화소에서 화소 전극에 접속된 전체 용량을 Ctot, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량을 Cgd, 상기 축적 용량을 Cst로 한 경우에,
    (식 56)에 나타낸 제1 용량비(αgd)가 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가한 것을 특징으로 하는 표시 장치
    (식 56)
    αgd = Cgd/Ctot
  2. 제1항에 있어서,
    상기 게이트·드레인간 용량 및 상기 축적 용량의 쌍방이 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 증가하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 게이트·드레인간 용량 및 상기 축적 용량의 쌍방이 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 축적 용량 및 상기 대향 전극과 화소 전극간에 형성되는 용량의 쌍방이 상기 주사 전국의 급전단으로부터의 거리에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    (식 57)에 나타낸 제2 용량비(αst)가 대략 일정하게 되도록 각 화소의 용량 성분이 설정되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
    (식 57)
    αst = Cst/Ctot
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    (식 58)에 나타낸 제2 용량비(αst)가 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가하도록, 각 화소의 용량 성분이 설정되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
    (식 58)
    αst = Cst/Ctot
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    표시 매질이 액정인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주사 신호의 구동 회로에 상기 축적 용량을 통해 전압 중첩하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 주사 신호의 구동 회로가 4값 이상의 출력 전압을 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 화소 전극에 상기 스위칭 소자를 통해 전위를 기입한 후에, 상기 축적 용량을 통한 전압을 중첩하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 상기 화소 전극과의 사이에 용량을 형성하는 대향 전극과, 축적 용량 전극을 구비한 표시 장치에서,
    상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 제1 축적 용량을 구비하고,
    상기 화소 전극과 상기 축적 용량 전극과의 사이에 제2 축적 용량을 구비하고,
    상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량, 상기 제1 축적 용량 및 상기 제2 축적 용량 중 적어도 하나를 포함하는, 상기 화소 전극에 접속된 두 개 이상의 용량 성분이, 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 다른 값을 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    하나의 화소에서 화소 전극에 접속된 전체 용량을 Ctot, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량을 Cgd, 상기 제1 축적 용량을 Cst1, 상기 제2 축적 용량을 Cst2로 한 경우에,
    (식 59)에 나타낸 제3 용량비(αgd1)가 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
    (식 59)
    αgd1 = Cgd / Ctot
  13. 제12항에 있어서,
    상기 게이트·드레인간 용량이 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 증가하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 게이트·드레인간 용량, 상기 제1 축적 용량 및 상기 제2 축적 용량 중 적어도 하나를 포함하는 상기 화소 전극에 접속된 두 개 이상의 용량 성분이, 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 다른 값을 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 게이트·드레인간 용량 및 상기 제1 축적 용량의 쌍방이, 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 증가하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 게이트·드레인간 용량은 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 증가하고, 상기 제2 축적 용량은 상기 주사 전극의 급전단으로부터 거리에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1 축적 용량 및 상기 제2 축적 용량의 쌍방이, 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    용량비(Cst1/Cst2)가 대략 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  19. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    (식 60)에 나타낸 제4 용량비(αst1)가, 대략 일정해지도록 각 화소의 용량 성분이 설정되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
    (식 60)
    αst1 = Cst1/Ctot
  20. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    (식 61)에 도시한 제4 용량비(αst1)가 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적 또는 단계적으로 증가하도록 각 화소의 용량 성분이 설정되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
    (식 61)
    αst1 = Cst1/Ctot
  21. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화소 전극과 상기 대향 전극이 표시 매질을 끼워 평행 평판 용량을 형성하지 않는 구조인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 대향 전극이 상기 화소 전극과 동일한 기판에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 대향 전극과 상기 화소 전극이 서로 다른 기판에 형성되어, 상기 기판에 대략 평행한 전계 또는 경사 방향의 전계에 의해 표시 매질을 제어하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 화소 전극을 가지는 기판과 상기 기판에 대향하는 기판의 쌍방에 대향 전극이 형성되고, 상기 기판에 대략 평행한 전계 또는 경사 방향의 전계에 의해 표시 매질을 제어하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 표시 매질이 액정인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 표시 매질이 액정인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  27. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주사 신호의 구동 회로에 상기 축적 용량을 통해 전압 중첩하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 주사 신호의 구동 회로가 4값 이상의 출력 전압을 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 화소 전극에 상기 스위칭 소자를 통해 전위를 기입한 후에, 상기 축적 용량을 통한 전압을 중첩하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  30. 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 대향 전극을 구비한 표시 장치에서,
    상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 축적 용량을 구비하고,
    어느 하나의 상기 주사 전극에 속하는 다수의 화소의 상기 화소 전극에 접속되는 상기 축적 용량의 다른 쪽의 접속처의 상기 주사 전극이 다수 있고,
    하나의 화소에서 화소 전극에 접속되는 전체 용량을 Ctot, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량을 Cgd, 상기 축적 용량을 Cst로 한 경우에,
    (식 62)에 나타낸 제1 용량비(αgd)와 (식 63)에 나타낸 제2 용량비(αst)가 상기 축적 용량이 접속된 곳의 상기 주사 전극에 따라 다른 값을 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
    (식 62)
    αgd = Cgd/Ctot
    (식 63)
    αst = Cst/Ctot
  31. 제30항에 있어서,
    다수의 영상 신호 전극에 극성이 다른 두 종류의 영상 신호를 동시에 인가하는 영상신호 구동회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  32. 제31항에 있어서,
    어느 하나의 주사 전극(이것을 주사 전극(0)이라 한다)에 속하는 다수 화소 중,
    제1 극성의 영상 신호를 인가하는 영상 신호 전극에 속하는 화소의 화소 전극에 접속되는 축적 용량의 다른 쪽의 접속처의 주사 전극이 공통이고(이것을 주사 전극(A)라 부른다),
    제2 극성의 영상 신호를 인가하는 영상 신호 전극에 속하는 화소의 화소 전극에 접속되는 축적 용량의 다른 쪽의 접속처의 주사 전극도 공통이고(이것을 주사 전극(B)라 부른다),
    상기 주사 전극(A)과 상기 주사 전극(B)이 다른 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 주사 전극(0)에 대해, 상기 주사 전극(A)은 전단이고, 상기 주사 전극(B)는 후단인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 축적 용량이 전단의 주사 전극에 접속되는 화소의 αgd 및 αst를 각각 αgd(P), αst(P)로 나타내고, 상기 축적 용량이 후단의 주사 전극에 접속되는 화소의 αgd 및 αst를 각각 αgd(Q), αst(Q)로 나타낼 때, (식 64)을 만족하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
    (식 64)
    αst(P)<αst(Q)
  35. 제34항에 있어서,
    다수의 주사 전극에 전압 신호를 인가하는 주사신호 구동회로를 구비하고, 상기 주사신호 구동회로는 적어도 4값의 출력 전위 레벨을 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 주사 전극(0)이 선택되었을 때에는, 상기 주사 전극(0)의 전위는 제1 전위 레벨(Vgon)이 되고, 상기 주사 전극(A) 및 상기 주사 전극(B)는 각각 제2 전위 레벨(Vge(+)), 및 제3 전위 레벨(Vge(-))이 되며, 상기 주사 전극(0)이 선택되지 않은 유지 기간 중은 상기 주사 전극(0)의 전위는 대략 제4 전위 레벨(Vgoff)이 되고, 또 (식 65)를 만족하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
    (식 65)
    단,
  37. 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 대향 전극을 구비한 표시 장치에서,
    상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 축적 용량을 구비하고,
    하나의 화소에서 화소 전극에 접속되는 전체 용량을 Ctot, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인 용량을 Cgd, 상기 축적 용량을 Cst로 한 경우에,
    (식 66)에 나타낸 제2 용량비(αst = Cst/Ctot)가 상기 주사 전극의 화면 단부로부터의 거리에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
    (식 66)
    αst = Cst/Ctot
  38. 제37항에 있어서,
    상기 제2 용량비(αst)는, 상기 주사 전극의 화면 단부로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  39. 제38항에 있어서,
    다수의 주사 전극에 전압 신호를 인가하는 주사신호 구동회로를 구비하고, 상기 주사신호의 구동회로는 적어도 4값의 출력 전위 레벨을 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  40. 제39항에 있어서,
    어느 주사 전극(주사 전극(0)이라 부른다)이 선택되었을 때에는, 상기 주사 전극(0)의 전위는 제1 전위 레벨(Vgon)이 되고, 상기 주사 전극에 속하는 다수의 화소의 화소 전극에 접속되는 축적 용량의 다른 쪽의 접속처의 상기 주사 전극(주사 전극(A)이라 부른다)의 전위는 표시 주기에 따라 제2 전위 레벨(Vge(+)) 또는 제3 전위 레벨(Vge(-))이 되며, 상기 주사 전극(0)이 선택되지 않은 유지 기간 중은, 상기 주사 전극(0)의 전위는 개략 제4 전위 레벨(Vgoff)이 되고, 또 (식 67)에서 나타낸 β가 상기 주사 전극의 화면 단부로부터 거리에 따라 연속적 또는 단계적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
    (식 67)
    단,
  41. 제40항에 있어서,
    αst 및 β의 상기 주사 전극의 화면 단부에서의 값을 αst(0), β(0)로 할 때, αst -αst (0) 및 β-β(0)의 값이 상기 주사 전극의 화면 단부로부터의 거리의 2배로 개략 비례하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  42. 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 대향 전극을 구비한 표시 장치에서,
    상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 축적 용량을 구비하고,
    어느 하나의 상기 주사 전극에 속하는 다수의 화소의 상기 화소 전극에 접속되는 상기 축적 용량의 다른 쪽의 접속처의 상기 주사 전극이 다수이고,
    하나의 화소에서 화소 전극에 접속되는 전체 용량을 Ctot, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량을 Cgd, 상기 축적 용량을 Cst로 한 경우에,
    (식 68)에 나타낸 제1 용량비(αgd) 및 (식 69)에 도시한 제2 용량비(αst)가 모두 상기 축적 용량이 접속된 곳의 상기 주사 전극에 따라 다른 값을 가지고,
    또, 상기 주사 전극의 화면 단부로부터의 거리에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
    (식 68)
    αgd = Cgd/Ctot
    (식 69)
    αst = Cst/Ctot
  43. 제42항에 있어서,
    다수의 영상 신호 전극에 극성이 다른 두 종류의 영상 신호를 동시에 인가하는 영상신호 구동 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  44. 제42항에 있어서,
    어느 하나의 주사 전극(이것을 주사 전극(0)이라 한다)에 속하는 다수의 화소 중,
    제1 극성의 영상 신호를 인가하는 영상 신호 전극에 속하는 화소의 화소 전극에 접속되는 축적 용량의 다른 쪽의 접속처의 주사 전극이 공통이고(이것을 주사 전극(A)라 부른다),
    제2 극성의 영상 신호를 인가하는 영상 신호 전극에 속하는 화소의 화소 전극에 접속되는 축적 용량의 다른 쪽의 접속처의 주사 전극도 공통이고(이것을 주사 전극(B)라 부른다),
    상기 주사 전극(A)과 상기 주사 전극(B)이 다른 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 주사 전극(0)에 대해, 상기 주사 전극(A)은 전단이고, 상기 주사 전극(B)는 후단인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 축적 용량이 전단의 주사 전극에 접속되는 화소의 αgd 및 αst를 각각 αgd(P), αst(P)로 나타내고, 상기 축적 용량이 후단의 상기 주사 전극에 접속되는 화소의 αgd 및 αst를 각각 αgd(Q), αst(Q)로 나타낼 때, (식 70)을 만족하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
    (식 70)
    αst(P)<αst(Q)
  47. 제46항에 있어서,
    다수의 주사 전극에 전압 신호를 인가하는 주사 신호 구동 회로를 구비하고, 상기 주사 신호 구동 회로는 적어도 4값의 출력 전압 레벨을 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 주사 전극(0)이 선택되었을 때에는 상기 주사 전극(0)의 전위는 제1 전위 레벨(Vgon)이 되고, 상기 주사 전극(A) 및 상기 주사 전극(B)는 각각 제2 전위 레벨(Vge(+)), 및 제3 전위 레벨(Vge(-))이 되며, 상기 주사 전극(0)이 선택되지 않은 유지 기간 중은 상기 주사 전극(0)의 전위는 대략 제4 전위 레벨(Vgoff)이 되고, 또 (식 71)을 만족하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
    (식 71)
    단,
  49. 제48항에 있어서,
    [αst(P) + αst(Q)]/2는 상기 주사 전극의 화면 단부로부터의 거리에 따라 연속적 또는 단계적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  50. 제49항에 있어서,
    (식 72)에서 나타낸 β(P) 및 β(Q)에 대해, [β(P)+β(Q)]/2가 상기 주사 전극의 화면 단부로부터의 거리에 따라 연속적 또는 단계적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
    (식 72)
  51. 제50항에 있어서,
    αst(P), αst(Q) 및 β(P), β(Q)의 상기 주사 전극의 화면 단부에서의 값을 αst(P, 0), αst(Q, 0) 및 β(P, 0), β(Q, 0)으로 할 때, [αst(P)-αst(P, 0)+αst(Q) -αst(Q, 0)]/2 및 [β(P)-β(P, 0)+β(Q)-β(Q, 0)]/2의 값은, 상기 주사 전극의 화면 단부로부터의 거리의 2승에 개략 비례하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  52. 제47항에 있어서,
    상기 화소 전극에 상기 스위칭 소자를 통해 전위를 기입한 후에, 상기 축적 용량을 통한 전압을 중첩하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  53. 제30항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화소 전극과 상기 대향 전극의 사이에 있는 매질은 액정인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  54. 대향하는 두 장의 기판 중, 한 쪽의 기판의 대향면측에 행렬 형상으로 배치된 소스 배선 및 게이트 배선, 상기 소스 배선과 게이트 배선의 각 교차점에 대응하여 설치된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극, 상기 화소 전극과의 사이에서 축적 용량을 형성하는 축적 용량 전극, 상기 기판 또는 다른 쪽의 기판상에 상기 화소 전극과 대향하도록 형성된 대향 전극과, 상기 게이트 배선에 순차적으로 게이트 펄스를 공급하는 게이트 구동 회로와, 상기 소스 배선에 영상 신호를 공급하는 소스 구동 회로를 구비하고,
    상기 축적 용량이 게이트 신호의 공급측으로부터 멀어짐에 따라 작아지도록 형성되고, 상기 축적 용량의 감소에 따라 상기 박막 트랜지스터가 작아지도록 구성된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  55. 대향하는 두 장의 기판 중, 한 쪽의 기판의 대향면측에 행렬 형상으로 배치된 소스 배선 및 게이트 배선, 상기 소스 배선과 게이트 배선의 각 교차점에 대응하여 설치된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극, 상기 화소 전극과의 사이에서 축적 용량을 형성하는 축적 용량 전극, 상기 기판 또는 다른 쪽의 기판상에 상기 화소 전극과 대향하도록 형성된 대향 전극과, 상기 게이트 배선에 순차적으로 게이트 펄스를 공급하는 게이트 구동 회로와, 상기 소스 배선에 영상 신호를 공급하는 소스 구동 회로를 구비하고,
    상기 박막 트랜지스터는 게이트 배선에 접속된 게이트 전극, 소스 배선에 접속된 소스 전극, 및 화소 전극에 접속된 드레인 전극으로 구성되고, 상기 소스 전극과 드레인 전극은 채널 폭(W)에서 채널 길이(L)를 두고 대향하고 있고, 상기 축적 용량 전극이 게이트 신호의 공급측으로부터 멀어짐에 따라 작아지도록 형성되고,
    상기 축적 용량 전극의 면적의 감소에 따라 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극의 채널 폭(W)을 작아지게 하는 동시에, 상기 게이트와 상기 드레인 전극의 겹침에 의해 형성되는 정전 용량이 일정해지도록 구성된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  56. 제54항 또는 제55항에 있어서,
    2배선 이상의 게이트 배선에 동시에 게이트 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  57. 제56항에 있어서,
    연속한 2배선 이상의 게이트 배선에 동시에 게이트 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  58. 대향하는 두 장의 기판 중, 한 쪽의 기판의 대향면측에 행렬 형상으로 배치된 소스 배선 및 게이트 배선, 상기 소스 배선과 게이트 배선의 각 교차점에 대응하여 설치된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극, 상기 화소 전극과의 사이에서 축적 용량을 형성하는 축적 용량 전극, 상기 기판 또는 다른 쪽의 기판상에 상기 화소 전극과 대향하도록 형성된 대향 전극을 구비하고,
    상기 박막 트랜지스터는 게이트 배선에 접속된 게이트 전극, 소스 배선에 접속된 소스 전극 및 화소 전극에 접속된 드레인 전극으로 구성되고, 상기 소스 전극과 드레인 전극은 채널 폭(W)에서 채널 길이(L)를 두고 대향하고 있고, 상기 축적 용량 전극이 게이트 신호의 공급측으로부터 멀어짐에 따라 작아지도록 형성되고,
    상기 축적 용량의 감소에 따라, 상기 게이트 전극과 드레인 전극간의 정전 용량이 커지게 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  59. 제58항에 있어서,
    축적 용량을 Cst, 게이트 전극과 드레인 전극간의 정전 용량을 Cgd, 드레인 전극과 대향 전극간의 정전 용량을 Clc로 했을 때, Cst + Cgd + Clc가 대략 일정하게 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  60. 제1항 내지 제4항, 제11항 내지 제18항, 제30항 내지 제52항, 제54항, 제55항, 제58항 및 제59항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 스위칭 소자를 구비하고, 상기 화소 전극이 상기 제2 스위칭 소자의 게이트 전극을 겸하거나, 또는 상기 화소 전극이 상기 제2 스위칭 소자의 게이트 전극에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  61. 제5항에 있어서,
    제2 스위칭 소자를 구비하고, 상기 화소 전극이 상기 제2 스위칭 소자의 게이트 전극을 겸하거나, 또는 상기 화소 전극이 상기 제2 스위칭 소자의 게이트 전극에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  62. 제6항에 있어서,
    제2 스위칭 소자를 구비하고, 상기 화소 전극이 상기 제2 스위칭 소자의 게이트 전극을 겸하거나, 또는 상기 화소 전극이 상기 제2 스위칭 소자의 게이트 전극에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  63. 제19항에 있어서,
    제2 스위칭 소자를 구비하고, 상기 화소 전극이 상기 제2 스위칭 소자의 게이트 전극을 겸하거나, 또는 상기 화소 전극이 상기 제2 스위칭 소자의 게이트 전극에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  64. 제20항에 있어서,
    제2 스위칭 소자를 구비하고, 상기 화소 전극이 상기 제2 스위칭 소자의 게이트 전극을 겸하거나, 또는 상기 화소 전극이 상기 제2 스위칭 소자의 게이트 전극에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  65. 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 상기 화소 전극과의 사이에 용량을 형성하는 대향 전극을 구비한 표시 소자에서,
    상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 축적 용량을 구비하고,
    상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량 및 상기 축적 용량 중 적어도 한 쪽을 포함하는 상기 화소 전극에 접속된 두 개 이상의 용량 성분이 상기 주사 전극의 급전단으로부터 거리에 따라 다른 값을 가지고 있고,
    하나의 화소에서 화소 전극에 접속된 전체 용량을 Ctot, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량을 Cgd, 상기 축적 용량을 Cst로 한 경우에,
    (식 73)에 나타낸 제1 용량비(αgd)가, 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가한 것을 특징으로 하는 표시 소자.
    (식 73)
    αgd = Cgd/Ctot
  66. 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 상기 화소 전극과의 사이에 용량을 형성하는 대향 전극과, 축적 용량 전극을 구비한 표시 소자에서,
    상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 제1 축적 용량을 구비하고,
    상기 화소 전극과 상기 축적 용량 전극의 사이에 제2 축적 용량을 구비하고,
    상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량, 상기 제1 축적 용량 및 상기 제2 축적 용량 중 적어도 하나를 포함하는, 상기 화소 전극에 접속된 두 개 이상의 용량 성분이, 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 다른 값을 가지는 것을 특징으로 하는 표시 소자.
  67. 제66항에 있어서,
    하나의 화소에서 화소 전극에 접속된 전체 용량을 Ctot, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량을 Cgd, 상기 제1 축적 용량을 Cst1, 상기 제2 축적 용량을 Cst2로 한 경우에,
    (식 74)에 나타낸 제3 용량비(αgd1)가, 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로, 또는 단계적으로 증가한 것을 특징으로 하는 표시 소자.
    (식 74)
    αgd1 = Cgd/Ctot
  68. 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 대향 전극을 구비한 표시 소자에서,
    상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 축적 용량을 구비하고,
    어느 하나의 상기 주사 전극에 속하는 다수 화소의 화소 전극에 접속되는 상기 축적 용량의 다른 쪽의 접속처의 상기 주사 전극이 다수이고,
    하나의 화소에서 화소 전극에 접속되는 전체 용량을 Ctot, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량을 Cgd, 상기 축적 용량을 Cst로 한 경우에,
    (식 75)에 나타낸 제1 용량비(αgd)와 (식 76)에 나타낸 제2 용량비(αst)가 상기 축적 용량이 접속된 곳의 상기 주사 전극에 따라 다른 값을 가지는 것을 특징으로 하는 표시 소자.
    (식 75)
    αgd = Cgd/Ctot
    (식 76)
    αst = Cst/Ctot
  69. 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 대향 전극을 구비한 표시 소자에서,
    상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 축적 용량을 구비하고,
    하나의 화소에서 화소 전극에 접속된 전체 용량을 Ctot, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량을 Cgd, 상기 축적 용량을 Cst로 한 경우에,
    (식 77)에 나타낸 제2 용량비(αst = Cst/Ctot)는, 상기 주사 전극의 화면 단부로부터의 거리에 따라 변화하는 것을 것을 특징으로 하는 표시 소자.
    (식 77)
    αst = Cst/Ctot
  70. 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 대향 전극을 구비한 표시 소자에서,
    상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 제1 축적 용량을 구비하고,
    어느 하나의 상기 주사 전극에 속하는 다수 화소의 상기 화소 전극에 접속되는 상기 축적 용량의 다른 쪽의 접속처의 상기 주사 전극이 다수이고,
    하나의 화소에서 화소 전극에 접속된 전체 용량을 Ctot, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량을 Cgd, 상기 축적 용량을 Cst로 한 경우에,
    (식 78)에 나타낸 제1 용량비(αgd) 및 (식 79)에 나타낸 제2 용량비(αst) 모두 상기 축적 용량이 접속된 곳의 상기 주사 전극에 따라 다른 값을 가지고,
    또 상기 주사 전극의 화면 단부로부터의 거리에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 표시 소자.
    (식 78)
    αgd = Cgd/Ctot
    (식 79)
    αst = Cst/Ctot
  71. 대향하는 두 장의 기판 중, 한 쪽의 기판의 대향면측에 행렬 형상으로 배치된 소스 배선 및 게이트 배선, 상기 소스 배선과 게이트 배선의 각 교차점에 대응하여 설치된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극, 상기 화소 전극과의 사이에서 축적 용량을 형성하는 축적 용량 전극, 상기 기판 또는 다른 쪽의 기판상에 상기 화소 전극과 대향하도록 형성된 대향 전극과, 상기 게이트 배선에 순차적으로 게이트 펄스를 공급하는 게이트 구동 회로와, 상기 소스 배선에 영상 신호를 공급하는 소스 구동 회로를 구비하고,
    상기 축적 용량이 게이트 신호의 공급측으로부터 멀어짐에 따라 작아지도록 형성되고, 상기 축적 용량의 감소에 따라 상기 박막 트랜지스터가 작아지도록 구성된 것을 특징으로 하는 표시 소자.
  72. 대향하는 두 장의 기판 중, 한 쪽의 기판의 대향면측에 행렬 형상으로 배치된 소스 배선 및 게이트 배선, 상기 소스 배선과 게이트 배선의 각 교차점에 대응하여 설치된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극, 상기 화소 전극과의 사이에서 축적 용량을 형성하는 축적 용량 전극, 상기 기판 또는 다른 쪽의 기판상에 상기 화소 전극과 대향하도록 형성된 대향 전극과, 상기 게이트 배선에 순차 게이트 펄스를 공급하는 게이트 구동 회로와 상기 소스 배선에 영상 신호를 공급하는 소스 구동 회로를 구비하고,
    상기 박막 트랜지스터는 게이트 배선에 접속된 게이트 전극, 소스 배선에 접속된 소스 전극 및 화소 전극에 접속된 드레인 전극으로 구성되고, 상기 소스 전극과 드레인 전극은 채널 폭(W)에서 채널 길이(L)를 두고 대향하고 있고, 상기 축적 용량 전극이 게이트 신호의 공급측으로부터 멀어짐에 따라 작아지도록 형성되고,
    상기 축적 용량 전극의 면적의 감소에 따라 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극의 채널 폭(W)을 작게 하는 동시에, 상기 게이트와 상기 드레인 전극의 겹침에 의해 형성되는 정전 용량이 일정해지도록 구성된 것을 특징으로 하는 표시 소자.
  73. 대향하는 두 장의 기판 중, 한 쪽의 기판의 대향면측에 행렬 형상으로 배치된 소스 배선 및 게이트 배선, 상기 소스 배선과 게이트 배선의 각 교차점에 대응하여 설치된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극, 상기 화소 전극과의 사이에서 축적 용량을 형성하는 축적 용량 전극, 상기 기판 또는 다른 쪽의 기판상에 상기 화소 전극과 대향하도록 형성된 대향 전극을 구비하고,
    상기 박막 트랜지스터는 게이트 배선에 접속된 게이트 전극, 소스 배선에 접속된 소스 전극 및 화소 전극에 접속된 드레인 전극으로 구성되고, 상기 소스 전극과 드레인 전극은 채널 폭(W)에서 채널 길이(L)를 두고 대향하고 있고, 상기 축적 용량 전극이 게이트 신호의 공급측으로부터 멀어짐에 따라 작아지도록 형성되고,
    상기 축적 용량의 감소에 따라, 상기 게이트 전극과 드레인 전극간의 정전 용량이 커지도록 구성된 것을 특징으로 하는 표시 소자.
  74. 제65항 내지 제73항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 스위칭 소자를 구비하고, 상기 화소 전극이 상기 제2 스위칭 소자의 게이트 전극을 겸하거나, 또는 상기 화소 전극이 상기 제2 스위칭 소자의 게이트 전극에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 소자.
  75. 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 상기 화소 전극과의 사이에 용량을 형성하는 대향 전극을 구비한 표시 장치를 구동하는 방법에서,
    상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 축적 용량을 구비하고,
    상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량 및 상기 축적 용량 중 적어도 한 쪽을 포함하는 상기 화소 전극에 접속된 두 개 이상의 용량 성분이 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 다른 값을 가지고 있고,
    하나의 화소에서 화소 전극에 접속된 전체 용량을 Ctot, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량을 Cgd, 상기 축적 용량을 Cst로 한 경우에,
    (식 80)에 나타낸 제1 용량비(αgd)가 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가하는 표시 장치와,
    상기 화소에 스위칭 소자를 통해 전위를 기입한 후에, 상기 축적 용량을 통한 전압을 중첩하도록 구동하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
    (식 80)
    αgd = Cgd/Ctot
  76. 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 상기 화소 전극과의 사이에 용량을 형성하는 대향 전극과, 축적 용량 전극을 구비한 표시 장치를 구동하는 방법에서,
    상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 제1 축적 용량을 구비하고,
    상기 화소 전극과 상기 축적 용량 전극 사이에 제2 축적 용량을 구비하고,
    상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량, 상기 제1 축적 용량 및 상기 제2 축적 용량 중 적어도 하나를 포함하는, 상기 화소 전극에 접속된 두 개 이상의 용량 성분이, 상기 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 다른 값을 가지는 표시 장치를,
    상기 화소에 스위칭 소자를 통해 전위를 기입한 후에, 상기 제1 축적 용량을 통한 전압을 중첩하도록 구동하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  77. 제76항에 있어서,
    하나의 화소에서 화소 전극에 접속된 전체 용량을 Ctot, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량을 Cgd, 상기 제1 축적 용량을 Cst1, 상기 제2 축적 용량을 Cst2로 한 경우에,
    (식 81)에 나타낸 제3 용량비(αgd1)가, 주사 전극의 급전단으로부터의 거리에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
    (식 81)
    αgd = Cgd/Ctot
  78. 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 대향 전극을 구비한 표시 장치를 구동하는 방법에서,
    상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 축적 용량을 구비하고,
    어느 하나의 상기 주사 전극에 속하는 다수 화소의 화소 전극에 접속되는 상기 축적 용량의 다른 쪽의 접속처의 상기 주사 전극이 다수이고,
    하나의 화소에서 화소 전극에 접속된 전체 용량을 Ctot, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량을 Cgd, 상기 축적 용량을 Cst로 한 경우에,
    (식 82)에 나타낸 제1 용량비(αgd)와 (식 83)에 나타낸 제2 용량비(αst)가, 상기 축적 용량이 접속된 곳의 상기 주사 전극에 따라 다른 값을 가지는 표시 장치를,
    상기 화소에 스위칭 소자를 통해 전위를 기입한 후에, 상기 축적 용량을 통한 전압을 중첩하도록 구동하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
    (식 82)
    αgd = Cgd/Ctot
    (식 83)
    αst = Cst/Ctot
  79. 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 대향 전극을 구비한 표시 장치를 구동하는 방법에서,
    상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 축적 용량을 구비하고,
    하나의 화소에서 화소 전극에 접속된 전체 용량을 Ctot, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량을 Cgd, 상기 축적 용량을 Cst로 한 경우에,
    (식 84)에 나타낸 제2 용량비(αst= Cst/Ctot)가 상기 주사 전극의 화면 단부로부터의 거리에 따라 변화하는 표시 장치를,
    상기 화소에 스위칭 소자를 통해 전위를 기입한 후에, 상기 축적 용량을 통한 전압을 중첩하도록 구동하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
    (식 84)
    αst = Cst/Ctot
  80. 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 화소 전극과, 이것에 접속된 스위칭 소자와, 주사 전극과, 영상 신호 전극과, 대향 전극을 구비한 표시 장치를 구동하는 방법에서,
    상기 화소 전극과 상기 주사 전극 중 현재 단의 주사 전극을 제외한 것과의 사이에 축적 용량을 구비하고,
    어느 하나의 상기 주사 전극에 속하는 다수 화소의 화소 전극에 접속되는 상기 축적 용량의 다른 쪽의 접속처의 상기 주사 전극이 다수이고,
    하나의 화소에서 화소 전극에 접속되는 전체 용량을 Ctot, 상기 스위칭 소자의 게이트·드레인간 용량을 Cgd, 상기 축적 용량을 Cst로 한 경우에,
    (식 85)에 나타낸 제1 용량비(αgd) 및 (식 86)에 나타낸 제2 용량비(αst)가 모두 상기 축적 용량이 접속된 곳의 상기 주사 전극에 따라 다른 값을 가지고,
    또, 상기 주사 전극의 화면 단부로부터의 거리에 따라 변화하는 표시 장치를,
    상기 화소에 스위칭 소자를 통해 전위를 기입한 후에, 상기 축적 용량을 통한 전압을 중첩하도록 구동하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
    (식 85)
    αgd = Cgd/Ctot
    (식 86)
    αst = Cst/Ctot
  81. 대향하는 두 장의 기판 중, 한 쪽의 기판의 대향면측에 행렬 형상으로 배치된 소스 배선 및 게이트 배선, 상기 소스 배선과 게이트 배선의 각 교차점에 대응하여 설치된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극, 상기 화소 전극과의 사이에서 축적 용량을 형성하는 축적 용량 전극, 상기 기판 또는 다른 쪽의 기판상에 상기 화소 전극과 대향하도록 형성된 대향 전극과, 상기 게이트 배선에 순차적으로 게이트 펄스를 공급하는 게이트 구동 회로와 상기 소스 배선에 영상 신호를 공급하는 소스 구동 회로를 구비하고, 상기 축적 용량이 게이트 신호의 공급측으로부터 멀어짐에 따라 작아지도록 형성되고, 상기 축적 용량의 감소에 따라 상기 박막 트랜지스터가 작아지도록 구성한 표시 장치에서, 2배선 이상의 게이트 배선에 동시에 게이트 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  82. 대향하는 두 장의 기판 중, 한 쪽의 기판의 대향면측에 행렬 형상으로 배치된 소스 배선 및 게이트 배선, 상기 소스 배선과 게이트 배선의 각 교차점에 대응하여 설치된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극, 상기 화소 전극과의 사이에서 축적 용량을 형성하는 축적 용량 전극, 상기 기판 또는 다른 쪽의 기판상에 상기 화소 전극과 대향하도록 형성된 대향 전극과, 상기 게이트 배선에 순차적으로 게이트 펄스를 공급하는 게이트 구동 회로와, 상기 소스 배선에 영상 신호를 공급하는 소스 구동 회로를 구비하고, 상기 박막 트랜지스터는 게이트 배선에 접속된 게이트 전극, 소스에 배선된 소스 전극, 및 화소 전극에 접속된 드레인 전극으로 구성되고, 상기 소스 전극과 드레인 전극은 채널 폭(W)에서 채널 길이(L)를 두고 대향하고 있고, 상기 축적 용량 전극은 게이트 신호의 공급측으로부터 멀어짐에 따라 작아지도록 형성되고, 상기 축적 용량 전극의 면적의 감소에 따라 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극의 채널 폭(W)을 작게 하는 동시에, 상기 게이트와 상기 드레인 전극의 겹침에 따라 형성되는 정전 용량이 일정해지도록 구성한 표시 장치에서, 2배선 이상의 게이트 배선에 동시에 게이트 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  83. 제75항 내지 제82항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 스위칭 소자를 구비하고, 상기 화소 전극이 상기 제2 스위칭 소자의 게이트 전극을 겸하거나, 또는 상기 화소 전극이 상기 제2 스위칭 소자의 게이트 전극에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
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