JP2626451B2 - 液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents
液晶表示装置の駆動方法Info
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Description
半導体集積回路に関し、特に表示素子に薄膜トランジス
タ(以下、TFTと称す)を用いたアクティブマトリク
ス型液晶表示装置の駆動方法に関する。
例えばプラズマディスプレイ(PDP),エレクトロケ
ミカルディスプレイ(ECD)等と比較して1平方セン
チ当り数マイクロボルトという低消費電力のため電池駆
動に適し、さらにその動作電圧が数ボルトのため半導体
回路で駆動できるので表示装置の小型化が可能である等
の優れた特徴をもち、この特徴を生かして半導体集積回
路との組み合せによるフラット画面ディスプレイとして
の応用が展開されている。このディスプレイの当然の方
向として表示サイズの大型化と高精細度化と多色化の技
術が求められてきた。これらを実現するために画面のコ
ントラスト比の改善が図られた装置として個々の画素に
TFTを用いたアクティブマトリクス方式の表示駆動装
置がある。
特開平3−35218号公報に記載されている。同公報
記載のこの種の駆動方法によれば、液晶表示では交流駆
動を行なうために印加されるDC電圧は1フィールド毎
に画像信号の極性を反転させる。また、液晶セルでは走
査信号線や画像信号線と画素電極との間に寄生容量が存
在する。
3を参照すると、アクティブマトリクス型液晶表示装置
における表示パネルは、画像信号線Yn-1 ,Yn と走査
信号線Xn-1 ,Xn とがマトリクス平面上に配設され、
この平面上の交差点にはTFT素子がそれぞれ配置され
て、TFTのソース(またはドレイン)電極が画像信号
線Yn-1 ,Yn に接続され、ゲート電極が走査信号線X
n-1 ,Xn に接続され、ソース(またはドレイン)電極
が液晶電極を介して対向電極COMに接続され、さらに
ソース(またはドレイン)電極および走査信号線
Xn-1 ,Xn 間に蓄積容量Csが付加されている。これ
らの寄生容量は、画素電極間のCX1,CX2,CY1,CY2
およびFETでのゲート・ソース間のオーバラップ容量
Cgsがある。この容量Cgsのためにゲート電圧がO
N状態からOFF状態に変化するのに応答してドレイン
の電位も低下する。そのために画素電極にかかる電圧も
低下する。
位変化の波形図を参照して説明すると、ゲート電圧Vg
がHレベルのとき画素電極の画素電位Vdはソース電極
と同電位まで充電される(画素電位VdのA点)。次に
ゲート電圧Vgがオフになると画素電位VdはΔVだけ
直ちに低下する(画素電位VdのB点)。この低下した
電圧ΔVは突き抜け(以下、フィードスルーと称す)電
圧と呼ばれ、走査信号の変化量をΔVgとすると次式で
表わされる。
ース間のオーバラップ量、CLCは液晶の容量とする。
極(以下、蓄積容量と称す)が前段のゲート電極の一部
で形成されるTFTのゲート電極にTFTをオン(O
N)させるための走査信号の他に変調信号を供給すると
ともに偶数番目と奇数番目のゲート電極で変調信号の大
きさを変化させ、さらに奇数フィールドおよび偶数フィ
ールドでこの関係を逆転させることにより、フィードス
ルー電圧を補正する方法になっている。
の各電極の波形図を参照すると、同図−61にはn−1
番目のゲート電極に供給される信号波形が、同図−62
にはn番目のゲート電極に供給される信号波形が、同図
−63には対向電極に与えられる一定電圧でその電位は
画像信号電圧の平均値に等しい電圧波形が、同図−64
には画像信号の電圧変化を表わすソース電極の信号波形
が、同図−65には画素電極での画素電圧の変化を表わ
す信号波形がそれぞれ示されている。また、ゲート電極
には走査信号電圧Vgの他に変調信号電圧Vgeが供給
されている。
るフィールドにおけるn番目の走査信号線に接続された
TFTの場合、その画素電極での容量結合による電位変
化を0にするには、変調信号Vge=0に対して正方向
にある電圧をVge(+),負方向にある電圧をVge
(−)、TFTのゲート・ソース間容量をCgs、蓄積
容量をCs、画素電極での電位変化をΔVとすると、 ΔV=−Vg(Cgd/Ct)+Vge(Cs/Ct) ここで、Ct=Cs+Ct+CLCとする。
量結合による電位変化は、 ΔV=−Vg(Cgd/Ct)−Vge(Cs/Ct) したがって、奇数および偶数フィールドにおける電位変
化を0にするには上記双方の式が0であればよいから、
Vge(+)=−Vg(Cgs/Cs)、Vge(−)
=Vg(Cgd/Cs)をそれぞれ満足するようにVg
e(−)およびVge(+)の電圧を合せることにより
目的を達成する。図5−65によれば、走査信号電圧V
gおよび変調信号Vgeの供給時の電圧の遷移時以外で
は画素電極電圧は変化を受けないことを示している(レ
ベルA,B)。
ば、偶数番目および奇数番目の走査電極においても、ま
た寄数フィールドおよび偶数フィールドにおいてもそれ
ぞれ変調信号Vgeの大きさを変化させねばならず、駆
動回路の構成が複雑になるという欠点がある。
たものであり、偶数番目および奇数番目の走査電極、ま
たは寄数フィールドおよび偶数フィールドのいずれの場
合も変調信号の大きさを変化させることなく、フィード
スルー電圧を補正する液晶表示装置の駆動方法を提供す
ることにある。
画像信号線およびこの画像信号線と直交する複数の走査
信号線を備え、これら信号線の各交点にそれぞれ薄膜ト
ランジスタ素子を配設し、前記各交点の走査信号線にゲ
ート電極が接続され前記画像信号線にソース(またはド
レイン)電極が接続されドレイン(またはソース)電極
に画素電極が接続され、前記ドレイン(またはソース)
電極および前記走査信号線方向に隣接した前段の前記薄
膜トランジスタ素子のゲート電極の間に蓄積容量が形成
され、前記画素電極および対向電極間に液晶が配設され
た液晶表示装置の駆動方法において、前記走査信号線へ
の信号として走査信号に所定の変調信号を重畳させた選
択信号を用いて前記薄膜トランジスタ素子を駆動する
時、前記選択信号は、前記薄膜トランジスタ素子を導通
にする高電圧を保持する第1の電位と、この第1の電位
よりも低電圧で基準電圧となる第2の電位と、この第2
の電位よりも低電圧で前記画素電極への補償電位となる
第3の電位との3電位状態をとり、かつ前記第2の電位
から上昇して前記第1の電位を1水平走査期間保持した
後前記第3の電位まで下降し、この第3の電位を2水平
走査期間保持した後に前記第2の電位に復帰させること
を特徴とする。
る。
3に1画素当りでの液晶セルの等価回路図を示し、図2
に蓄積容量の一方の電極を前段のゲート電極の一部で形
成した等価回路図を示す。
いて、前段の走査信号線Xn-1 および後段のTFTのソ
ース(ドレイン)間に蓄積容量Csをもつ場合について
説明する。
号線Xn から電圧Vgで信号幅が1水平走査期間を有す
る走査信号およびこの信号に続いて、電圧Vxで信号幅
が2水平走査期間の変調信号が重畳された選択信号XG
が供給される。1画素当りの液晶パネルにおける総容量
Cを含む図3の等価回路において、 C=CLC+Cgs+CX1+CX2+CY1+CY2 Cn =Cgs+Cx1 Cn-1 =Cx2 とする。ゲート電極が走査信号線Xn に接続されたn番
目のTFTのゲートに供給される信号XGがHレベルか
らLレベルに変化する時刻(図1−B点)の画素電極C
LCの電圧変化ΔV1は ΔV1=−(Vg+Vx)Cn /C となる。また、信号XGがLレベルの時刻(図1−C
点)およびLレベルからHレベルに変化する時刻(図1
−D点)の画素電極CLCの電圧変化をそれぞれΔV2,
ΔV3とすると、 ΔV2=Vx・Cn-1 /C ΔV3=Vx・Cn /C で表される。したがって、フィードスルー電圧ΔV1,
ΔV2およびΔV3を補正するには、ΔV1+ΔV2+
ΔV3=0とすればよいからそれぞれの値を代入する
と、 ΔV1+ΔV2+ΔV3=−Cn (VG+Vx)/C+Vx・Cn-1 /C +Vx・Cn /C=0 −Vg・Cn /C+Cn-1 ・Vx=0 Vx=Vg・Cn /Cn-1 となり、この式を満足するようにVxを設定する。
して本実施例を説明する。
素当りでの等価回路において蓄積容量Csが前段のゲー
ト電極の一部で形成されている場合である。図1−11
はXn-1 番目の走査信号線に供給される選択信号波形、
図1−12はXn 番目の走査信号線に供給される選択信
号波形、図1−13は画像信号線Yn に供給される信号
波形、図1−14は画素電極Vs,Vdの電圧変化波形
をそれぞれ示す。
本実施における選択信号XGとしては、高電圧の第1の
電位VDDと、この第1の電位よりも低電圧で基準電位
となる第2の電位VEE1と、この第2の電位よりも低
電圧にある第3の電位VEE2との3状態の電位が与え
られる。この選択信号波形は第2の電位VEE1から上
昇して第1の電位VDDレベル(走査信号電圧Vg)を
1水平走査期間保持した後第3の電位VEE2レベル
(変調信号電圧Vx)まで低下し、さらにこの第3の電
位を2水平走査期間保持した後に第2の電位に復帰する
とともに次フレームまでそのレベルを維持する。また各
走査信号線にはこの信号波形と同じ信号波形が印加され
るが、その位相はそれぞれ前段の選択信号波形に対して
1水平走査期間分遅延した関係にある。
されたTFTのゲート電極に電圧VEE1を基準にして
電圧VDDレベルを1水平走査期間供給してそのTFT
をON状態にした後にその電位を電位VEE2まで低下
させてTFTをOFFにする。このOFFになる信号の
後縁のタイミングに応答して後段の選択信号XGの電位
を電圧VEE1レベルから電圧VDDレベルに上昇さ
せ、前段同様に1水平走査期間その電位VDDレベルを
保持した後電位VEE2に下降させる。このVEE2レ
ベルの保持期間中に前段の選択信号XGレベルは電位V
EE2レベルから電位VEE1レベルに復帰させ、しか
る後に後段の走査信号線上の選択信号XGも電位VEE
2レベルから電位VEE1レベルに復帰させる。
と、画像信号Vsは対向電極COMの電位を中心にして
1フレーム期間(奇数フィールド)はHレベルを維持し
次フレーム期間(偶数フィールド)ではLレベルを維持
している(図1−13)。この画像信号VsのHレベル
供給期間において、後段の走査信号線Xn に接続された
TFTのゲート電極には上述の選択信号XGの電圧Vg
が供給されて導通状態となり、ドレイン電極、すなわち
画素電極電圧Vdの電圧は画像信号VsのHレベルと等
レベルにまで上昇する(A点→B点)。この上昇した電
位は後段の選択信号XGの電圧Vgが電位VEE2レベ
ルへの下降に応答して低下(B点;前述のΔV1=−
(Vg+Vx)Cn /C)する。
Gが2水平走査期間を経過後、電圧VEE1レベルに復
帰するのに応答して画素電極電圧VdはΔV2だけ上昇
する(C点;前述のΔV2=Vx・Cn-1 /C)。さら
に走査信号線X n の選択信号XGの電圧Vxが2水平走
査期間を経過後、VEE1レベルに順次復帰するのに応
答して画素電極電圧VdはΔV3だけ上昇し(D点;前
述のΔV3=Vx・Cn /C)、再び上述の画像信号電
圧Vsと等レベルのHレベルに復帰する。
(偶数フィールド)においては、走査信号線Yn に接続
されたTFTのゲート電極には上述同様に選択信号XG
の電圧Vgが供給されて導通状態となりドレイン電極、
すなわち画素電極電圧Vdの電圧は画像信号VsのLレ
ベルと等レベルにまで下降する(E点→F点))。この
下降した電位は後段の走査信号線X n 上の選択信号XG
の電圧Vgが電位VEE2レベルへの下降に応答して更
に電圧ΔV1低下(F点)するが、走査信号線X n-1 お
よびX n の選択信号XGの電圧Vxがそれぞれ2水平走
査期間を経過後順次に電位VEE1レベルに復帰するの
に応答して電圧Δ2およびΔ3を経て再び上述の画像信
号VsのLレベルと等レベルにまで復帰する(H点)。
フィールドおよび偶数フィールドのいずれにおいてもT
FTをONするための選択信号XGの電圧Vxg(走査
信号Vgおよび変調信号電圧Vx)のそれぞれは同様な
3状態の電圧値を有し、画素電極電圧Vdの変化は上述
のHレベルの場合のA点〜D点、およびLレベルの場合
のE点〜H点までの各遷移期間は電圧ΔV1(=ΔV2
+ΔV3)のレベル変動があるもののその後はΔV1+
ΔV2+ΔV3=0となりフィードスルー電圧が補正さ
れる。
装置の駆動方法は、奇数フィールドおよび偶数フィール
ドのいずれにおいてもTFTに供給される走査信号電圧
および変調信号電圧のそれぞれは、同様な3状態の電圧
値を用いてフィードスルー電圧を補正することができる
ので、4状態の電圧値を用いた従来技術における駆動方
法よりも駆動回路の構成が容易となり、素子数もはるか
に少ないので消費電流も少ない。
部で形成した等価回路図である。
ある。
Claims (1)
- 【請求項1】 複数の画像信号線およびこの画像信号線
と直交する複数の走査信号線を備え、これら信号線の各
交点にそれぞれ薄膜トランジスタ素子を配設し、前記各
交点の走査信号線にゲート電極が接続され前記画像信号
線にソース(またはドレイン)電極が接続されドレイン
(またはソース)電極に画素電極が接続され、前記ドレ
イン(またはソース)電極および前記走査信号線の配列
方向に隣接した前段の前記薄膜トランジスタ素子のゲー
ト電極の間に蓄積容量が形成され、前記画素電極および
対向電極間に液晶が配設された液晶表示装置の駆動方法
において、前記走査信号線への信号として走査信号に所
定の変調信号を重畳させた選択信号を用いて前記薄膜ト
ランジスタ素子を駆動する時、前記選択信号は、前記薄
膜トランジスタ素子を導通にする高電圧を保持する第1
の電位と、この第1の電位よりも低電圧で基準電圧とな
る第2の電位と、この第2の電位よりも低電圧で前記画
素電極への補償電位となる第3の電位との3電位状態を
とり、かつ前記第2の電位から上昇して前記第1の電位
を1水平走査期間保持した後前記第3の電位まで下降
し、この第3の電位を2水平走査期間保持した後に前記
第2の電位に復帰させることを特徴とする液晶表示装置
の駆動方法。
Priority Applications (5)
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