JP2000314871A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 縦クロストークを低減するとともに、ブロッ
ク境界むらなどの表示不良を改善した液晶表示装置を提
供する。 【解決手段】 基本クロックCLK1に同期した１相ビデオ
信号をビデオ信号線73に入力して第ｎブロックの画素に
正極性のビデオ信号を書き込む場合、第ｎブロック目に
相当するタイミングで極性信号POLUで制御された極性選
択回路65で、走査線34を選択する。走査線34のサンプル
スイッチ制御信号がオフ状態からオン状態になる。映像
信号線33を介したビデオ信号線29のビデオ信号が薄膜ト
ランジスタ36を介して印加する。負極性の書き込みの際
には、薄膜トランジスタ51がオン状態となる。画素電極
41，55には、１フレーム時間毎に走査線34，35を交互に
選択して、正極性と負極性との電位が交互に書き込まれ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画素スイッチング
素子により画素を制御する液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、マトリクス状に画素を配設し、
この画素を画素電極毎に薄膜トランジスタ（Thin Film
Transistor）あるいは薄膜ダイオード（Thin Film Diod
e ）などの画素スイッチング素子で制御するアクティブ
マトリクス型液晶表示装置は、画質が鮮明で、陰極線管
（Cathode Ray Tube）並みあるいはそれ以上の高密度の
表示性能を備えている。このため、このアクティブマト
リクス型液晶表示装置は、情報機器端末や薄型テレビジ
ョンなどグラフィックディスプレイとして広く利用され
ている。なかでも、画素スイッチング素子として薄膜ト
ランジスタを使用した薄膜トランジスタ方式の液晶表示
装置（ＴＦＴ−ＬＣＤ）の開発が盛んである。

【０００３】また、薄膜トランジスタのチャネル、ソー
スおよびドレイン領域を形成する半導体活性層には非晶
質シリコンあるいは多結晶シリコンが使用されている。
特に、近年では、同一面積の透明絶縁基板上での有効画
面領域を広げるとともに、製造コストの低減を図るため
に、画素スイッチング素子に走査信号あるいは映像信号
を供給する走査線あるいは映像信号線の走査線駆動回路
あるいは映像信号線駆動回路を、画素スイッチング素子
と同時に透明絶縁基板上に一体形成した駆動回路内蔵の
薄膜トランジスタ方式の液晶表示装置が開発されてい
る。

【０００４】その中でも、シフトレジスタなどで構成さ
れるタイミング制御回路によりサンプリングスイッチを
制御し、ビデオ信号線を介して供給される映像信号を映
像信号線容量に保持した後に画素容量に書き込むサンプ
ルホールド型（Ｓ／Ｈ型）駆動回路内蔵の薄膜トランジ
スタ方式の液晶表示装置が開発されている。

【０００５】ここで、特に低電圧駆動を実現する正極性
と負極性とを分離する正負分離駆動を用いたサンプルホ
ールド型駆動回路内蔵の薄膜トランジスタ方式の液晶表
示装置について、図４を参照して説明する。

【０００６】この図４に示す液晶表示装置は、矩形状の
表示部１を有し、この表示部１の周囲には額縁部２が形
成されている。そして、この表示部１には複数本の映像
信号線３と、この映像信号線３に交差する複数本の走査
線４とを有し、これら映像信号線３および走査線４の交
点には画素スイッチング素子となる薄膜トランジスタ５
が配設され、映像信号線３には薄膜トランジスタ５のソ
ース電極６が接続され、走査線４にはゲート電極７が接
続され、この薄膜トランジスタ５のドレイン電極８には
画素電極９が接続され、この画素電極９には対向電極10
が配設され、画素電極９および対向電極10間には液晶11
が挟持されて画素を形成して液晶容量ＣIcとなり、液晶
11に並列に補助容量部12が形成され、この補助容量部12
は補助容量Ｃs となる。

【０００７】また、額縁部２には、走査線駆動回路15お
よび映像信号線駆動回路16が形成され、走査線駆動回路
15はシフトレジスタ17および走査線駆動バッファ18を有
し、各々の走査線駆動バッファ18が各走査線４に接続さ
れる。また、シフトレジスタ17の入力は基本クロックCL
K2とトリガ信号IN2 を必要とする。さらに、映像信号線
駆動回路16はシフトレジスタ21に極性選択装置22が接続
され、この極性選択装置22は極性選択回路（ＰＳＵ）23
と切換回路24とを有し、切換回路24はサンプリングスイ
ッチ制御線25を介してアナログスイッチ装置26に接続さ
れ、アナログスイッチ装置26はＰチャネルのサンプリン
グスイッチ27およびＮチャネルのサンプリングスイッチ
28を有し、これらＰチャネルサンプリングスイッチ27お
よびＮチャネルサンプリングスイッチ28はいわゆるビデ
オバスであるビデオ信号線29に接続されている。また、
シフトレジスタ21の入力は基本クロックCLK1とトリガ信
号IN1 を必要とし、極性選択回路23は極性信号POLUを必
要とする。

【０００８】次に、この液晶表示装置の動作について説
明する。

【０００９】まず、正極性の書き込みの際ついては、基
本クロックCLK1に同期した１相ビデオ信号をビデオ信号
線29に入力して第ｎブロックの画素に正極性のビデオ信
号を書き込む場合、第ｎブロック目に相当するタイミン
グで極性信号POLUで制御された極性選択回路23で、サン
プリングスイッチ制御線25が選択され、このサンプリン
グスイッチ制御線25のサンプルスイッチ制御信号がオフ
状態からオン状態になる。このとき、Ｐチャネルのサン
プリングスイッチ27が非導通状態から導通状態であるオ
ン状態となり、ビデオ信号線29のビデオ信号が映像信号
線３に印加される。なお、負極性の書き込みの際には、
Ｎチャネルのサンプリングスイッチ28がオン状態とな
る。

【００１０】このとき、図５に示すように、映像信号線
３の電位は初期電位Ｖｍから電位Ｖｓに向かって上昇を
始める。そして、薄膜トランジスタ５をオン状態にして
おくと、薄膜トランジスタ５のソース電極６およびドレ
イン電極８の電位も映像信号線３の電位に追従する。ま
た、サンプリング期間Ｔｗ後にＰチャネルのサンプリン
グスイッチ27がオフ状態になると、映像信号線３と液晶
容量ＣIcおよび補助容量Ｃs に映像信号がホールドさ
れ、１フレーム時間の間、画素電位は電位Ｖｓに保持さ
れる。この動作を基本クロックCLK1に同期しながら１画
素毎に水平方向に走査することにより、１フレーム時間
内に全画素電極９にビデオ信号を書き込み画像を表示す
る。すなわち、基本クロックCLK1の１クロック毎に、…
ｎ−１ブロック、ｎブロック、ｎ＋１ブロック…という
ように、ブロック毎にビデオ信号を書き込む。

【００１１】このように、正負分離を用いたサンプロホ
ールド型の駆動回路は、１画素でブロック順次走査する
ため、線順次走査型と比較して回路規模が小さく低電圧
駆動が可能で、動作に必要な信号が基本クロックCLK1と
トリガ信号IN1 と極性信号POLUと１相の映像信号だけで
よい。

【００１２】また、このような正負分離を用いたブロッ
ク順次走査の駆動回路一体型アクティブマトリクス型の
液晶表示装置の駆動方法には、Ｖライン反転駆動方式と
Ｈ／Ｖ反転駆動方式が考えられる。

【００１３】まず、Ｖライン反転駆動方式の場合、図７
に示すように、映像信号線３の電位が１フレーム時間毎
に極性反転するため画素電極９が列毎に極性反転してい
るのに対し、Ｈ／Ｖ反転駆動方式の場合、図８に示すよ
うに、映像信号線３の電位が１走査線時間毎に極性反転
するため、画素電極９が列毎および行毎に極性反転して
いる。

【００１４】また、アクティブマトリクス型の液晶表示
装置の画素では、図９および図１０に示すように、画素
電極９と隣接する２本の映像信号線３、自己の映像信号
線３と隣接する映像信号線３との間に寄生容量Ｃf を形
成するため、自己の画素が保持状態となっている際に、
映像信号線３の電位が変動すると、この映像信号線３の
電位に追随して自己の画素の電位が変動してしまう縦ク
ロストークが生ずる。

【００１５】ところが、この縦クロストークは、Ｖライ
ン反転駆動方式とＨ／Ｖ反転駆動方式で大きさが異な
る。

【００１６】まず、Ｖライン反転駆動方式では、図１１
に示すように、映像信号線３の電位が１フレーム時間毎
に極性が反転するため、自己のラインの画素が中間調表
示で隣接する映像信号線３の画素を中間調表示中に黒を
表示させると、その自己の映像信号線３の画素の上下の
画素電極９の電位が引っ張られ、縦クロストークを発生
しやすい。一方、Ｈ／Ｖ反転駆動方式では、図１２に示
すように、映像信号線３の電位が１走査線時間毎に極性
が反転するため、隣接する映像信号線３が中間調表示中
に事故の映像信号線３が黒を表示しても、キャンセル効
果が働き、クロストークが発生しにくい。

【００１７】このことから、Ｈ／Ｖ反転駆動方式では、
Ｖライン反転駆動方式と比較し、画素電極９にある補助
容量Ｃｓの面積を半分以下に小さくでき、開口率を大き
くできる。特に、近年では高精細化が進んでおり、１画
素当たりの面積も小さくなるため、補助容量Ｃｓの面積
を小さくし、開口率を大きくすることが望まれている。
さらに、高精細になるとパネル当たりの画素数も多くな
るので補助容量Ｃｓの数も増大し、補助容量Ｃｓのショ
ートを起因とする点欠陥を起こしやすいため、補助容量
Ｃｓの面積を小さくできるＨ／Ｖ反転駆動方式が望まれ
ている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブロッ
ク順次走査の駆動回路一体型アクティブマトリクス型の
液晶表示装置の駆動方法には、一般的にＨ／Ｖ反転駆動
方式ではなく、Ｖライン反転駆動方式が用いられてい
る。これは、Ｖライン反転駆動方式が、１フレーム時間
毎に映像信号線３に正極性および負極性を交互に書き込
むため、１フレーム時間の間は片極性のみの書き込みと
なり書き込み不足等の不良にならないのに対し、Ｈ／Ｖ
反転駆動方式は、映像信号線３の電位が１走査線時間毎
に正極性および負極性と交互に極性の反転した電位を書
き込むので、サンプリング時間内に書き込みできず、書
き込み不足などの問題が生じるおそれがある。

【００１９】さらに、ブロック順次駆動を採用している
ために、ブロックの境界の画素において隣接する映像信
号線３が、一時的に同極性、すなわち正極性と正極性、
または、負極性と負極性となる期間が存在するため、中
間調の色表示でブロック境界むらが発生するおそれもあ
る。

【００２０】ここで、このブロック境界むらを図１３お
よび図１４を参照して説明する。

【００２１】いま、ｍ段目まで書き終わり、ｍ＋１段目
の書き込む場合、ブロック順次駆動であるため、ｎブロ
ック目を書き終わり、ｎ＋１ブロック目の書き込む場合
は、図１３に示すように、ｍ＋１段目のｎブロック、Ｃ
ラインの画素は自己の映像信号線の電位が負極性である
のに対し、隣接する映像信号線の電位はｍ段目の映像信
号線の電位であるため、ｎ＋１ブロックの書き込む直前
では、隣接する映像信号線の電位も負極性である。した
がって、図１４に示すｎ＋１ブロックを書き込む直前で
は、ｎブロックのＣラインの画素は自己の映像信号線も
隣接する映像信号線もともに負極性である。このため、
ｎ＋１ブロックを書き込む際に、ｍ＋１段目、ｎブロッ
クのＣラインの画素が隣接する映像信号線の電位に大き
く引っ張られ、ブロック境界むらとして周期的に視認さ
れる。

【００２２】すなわち、図９に示すように、ｍ＋１段目
のｎブロックのＡラインの画素は正常に保持状態に入る
が、ｍ＋１段目のｎブロックのＣラインの画素は、隣接
する映像信号線の電位に引っ張られ、ΔＶの書き込み不
足を生じ、この書き込み不足の電位ΔＶがブロック境界
むらとして視認される問題を有しており、ブロック順次
駆動ではＨ／Ｖ反転駆動方式を採用しにくい。

【００２３】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、縦クロストークを低減するとともに、ブロック境界
むらなどの表示不良を改善した液晶表示装置を提供する
ことを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数本の走査
線と、これら走査線と交差し、交互に列設された正極性
映像信号を伝達する正極性信号線および負極性映像信号
を伝達する負極性信号線と、これら走査線および映像信
号線に区画される領域に形成される画素と、前記画素と
前記正極性映像信号線および負極性映像信号線をそれぞ
れ接続をする２つの画素スイッチング素子と、シフトパ
ルスを順次転送して並列出力するシフトレジスタと、映
像信号を伝送するビデオ信号線と、前記シフトレジスタ
のシフトパルスに同期して前記ビデオ信号線の映像信号
をサンプリングし前記映像信号線に出力するサンプリン
グスイッチとを具備したものである。

【００２５】そして、走査線と１つの画素に隣接する正
極性映像信号線および負極性映像信号線との間にそれぞ
れサンプリングスイッチが接続され、このサンプリング
スイッチで２つの画素スイッチング素子をそれぞれ動作
させることにより、簡単な構成でＨ／Ｖ反転駆動方式を
形成し、表示品位を向上させる。

【００２６】また、サンプリングスイッチは、映像信号
線に交互に正極性書き込み専用と負極性書き込み専用と
が交互に接続されるもので、簡単な構成でＨ／Ｖ反転駆
動する。

【００２７】さらに、走査線は、１つの画素に対して２
本設けられているもので、それぞれの走査線によりより
Ｈ／Ｖ反転駆動を容易にする。

【００２８】またさらに、１つの画素に対応して設けら
れた画素スイッチング素子は、それぞれ異なる極性で、
これら画素スイッチング素子は、それぞれ異なる走査線
に接続され、所定期間毎に前記走査線のいずれかを交互
に選択する極性反転回路を備えたもので、簡単な制御で
正負のＨ／Ｖ反転駆動を容易にする。

【００２９】またさらに、シフトレジスタおよびサンプ
リングスイッチは、画素スイッチング素子と同時形成さ
れるもので、製造を容易にする。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶表示装置の一
実施の形態について説明する。

【００３１】図１に示すように、液晶表示装置は、矩形
状の表示部31を有し、この表示部31の周囲には額縁部32
が形成されている。そして、この表示部31には、正極性
映像信号を伝達する正極性信号線および負極性映像信号
を伝達する負極性信号線が交互に列設された複数本の映
像信号線33と、この映像信号線33に交差する２本毎に対
をなし１つの画素に対して２本ある複数本の走査線34，
35とを有し、これら映像信号線33および走査線34の交点
には正極性書込用のＰチャネルサンプリングスイッチと
なる画素スイッチング素子となる薄膜トランジスタ36が
配設され、映像信号線33には薄膜トランジスタ36のソー
ス電極37が接続され、走査線34にはゲート電極38が接続
され、この薄膜トランジスタ36のドレイン電極39には走
査線34，35および映像信号線33で区画された画素電極41
が接続され、この画素電極41には対向電極42が配設さ
れ、画素電極41および対向電極42間には液晶43が挟持さ
れて画素を形成して液晶容量ＣIcとなり、液晶43に並列
に補助容量部44が形成され、この補助容量部44は補助容
量Ｃs となる。同様に、これら映像信号線33および走査
線35の交点には負極性書込用のＮチャネルサンプリング
スイッチの画素スイッチング素子となる薄膜トランジス
タ51が配設され、映像信号線33には薄膜トランジスタ51
のソース電極52が接続され、走査線35にはゲート電極53
が接続され、この薄膜トランジスタ51のドレイン電極54
には画素電極55が接続され、この画素電極55には対向電
極56が配設され、画素電極55および対向電極56間には液
晶57が挟持されて画素を形成して液晶容量ＣIcとなり、
液晶57に並列に補助容量部58が形成され、この補助容量
部58は補助容量Ｃs となる。

【００３２】また、額縁部32には、Ｙドライバとなる走
査線駆動回路61およびＸドライバとなる映像信号線駆動
回路62が形成され、走査線駆動回路61はシフトレジスタ
63に極性選択装置64が接続され、この極性選択装置64は
極性選択回路（ＰＳＵ）65と切換回路66とを有し、この
切換回路66は走査線駆動バッファ67に接続され、各々の
走査線駆動バッファ67が各走査線34に接続される。ま
た、シフトレジスタ63の入力は基本クロックCLK2とトリ
ガ信号IN2 を必要とし、極性選択回路65は極性信号POLU
を必要とする。さらに、映像信号線駆動回路62はシフト
レジスタ71にアナログスイッチのサンプリングスイッチ
72が接続され、これらサンプリングスイッチ72はいわゆ
るビデオバスであるビデオ信号線73に接続されている。
また、シフトレジスタ71の入力は基本クロックCLK1とト
リガ信号IN1 を必要とする。

【００３３】次に、この液晶表示装置の動作について説
明する。

【００３４】まず、基本クロックCLK1に同期した１相ビ
デオ信号をビデオ信号線73に入力して第ｎブロックの画
素に正極性のビデオ信号を書き込む場合、第ｎブロック
目に相当するタイミングで極性信号POLUで制御された極
性選択回路65で、走査線34が選択され、この走査線34の
サンプルスイッチ制御信号がオフ状態からオン状態にな
る。このとき、薄膜トランジスタ36が非導通状態から導
通状態であるオン状態となり、映像信号線33を介したビ
デオ信号線29のビデオ信号を薄膜トランジスタ36を介し
て印加する。

【００３５】一方、第ｎブロックの画素に負極性のビデ
オ信号を書き込む場合、第ｎブロック目に相当するタイ
ミングで極性信号POLUで制御された極性選択回路65で、
走査線35が選択され、この走査線35のサンプルスイッチ
制御信号がオフ状態からオン状態になる。このとき、薄
膜トランジスタ51が非導通状態から導通状態であるオン
状態となり、映像信号線３を介したビデオ信号線29のビ
デオ信号を薄膜トランジスタ36を介して印加する。

【００３６】そして、１本の映像信号線33の電位は、ビ
デオ信号線73の電位と同様に、図２に示すように、正極
性の薄膜トランジスタ36を介して接続された映像信号線
33は、正極性のみ（ＶSig ，ｐ−１＜ＶSig ，Ｓ＜ＶSi
g ，ｐ−ｈ）の電位を書き込み、図３に示すように、負
極性の薄膜トランジスタ51を介して接続された映像信号
線33は、負極性のみ（ＶSig ，ｎ−１＜ＶSig ，Ｓ＜Ｖ
Sig ，Ｐ−ｎ）の電位を書き込む。このようにして、画
素電極41，55には、１フレーム時間毎に走査線34，35を
交互に選択して、正極性と負極性との電位が交互に書き
込まれる。

【００３７】さらに、図４に示すように、映像信号線33
への書き込みはＶライン反転駆動と同等であるため書き
込み条件は緩く、ビデオ信号（Ｖｉｄｅｏ）はＨ／Ｖ反
転駆動と同等であるため、縦クロストークの影響も小さ
い。

【００３８】上記実施の形態によれば、映像信号線33に
片極性のみのアナログスイッチであるサンプリングスイ
ッチ72を接続し、画素電極41，55に接続された２つの薄
膜トランジスタ36，51の２本の走査線34，35で書き込む
極性を極性選択回路65を用いて選択することで、Ｈ／Ｖ
反転駆動を実現できる。

【００３９】なお、１つの画素に２つの薄膜トランジス
タ36，51を有しているために開口率が減少するが、特
に、多結晶シリコンなどの高移動度の薄膜トランジスタ
を用いた画素構造では、薄膜トランジスタの占める割合
は小さく、Ｈ／Ｖ反転駆動にすることで補助容量Ｃs 面
積を半分以下にできるため、開口率を大きくできる。こ
のようにＨ／Ｖ反転駆動にすることで、Ｖライン反転駆
動の際に問題となっていたクロストークに起因する補助
容量Ｃｓの面積を低減して境界むらを防止でき、補助容
量Ｃs の面積の低減は補助容量Ｃs のショート起因の点
欠陥を減少できる。

【００４０】また、走査線駆動回路61およびＸドライバ
となる映像信号線駆動回路62は、画素スイッチング素子
である薄膜トランジスタ36，51と同一の製造プロセスで
１つの透明絶縁基板上に形成するできるので、製造工程
を別途設ける必要はない。なお、たとえば１本の映像信
号線33に接続された１個のサンプリングスイッチの順番
を入れ替えてもよい。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、走査線と１つの画素に
隣接する正極性映像信号線および負極性映像信号線との
間にそれぞれサンプリングスイッチが接続され、このサ
ンプリングスイッチで２つの画素スイッチング素子をそ
れぞれ動作させることにより、簡単な構成でＨ／Ｖ反転
駆動方式を形成し、表示品位を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の液晶表示装置を示す回
路図である。

【図２】同上正極性書込時の動作を示す波形図である。

【図３】同上負極性書込時の動作を示す波形図である。

【図４】同上Ｈ／Ｖ反転駆動の動作を示す波形図であ
る。

【図５】従来例の液晶表示装置を示す回路図である。

【図６】同上動作を示す波形図である。

【図７】Ｖライン反転駆動を示す説明図である。

【図８】Ｈ／Ｖ反転駆動を示す説明図である。

【図９】画素を示す平面図である。

【図１０】画素を示す等価回路図である。

【図１１】同上Ｖライン反転駆動の動作を示す波形図で
ある。

【図１２】同上Ｈ／Ｖ反転駆動の動作を示す波形図であ
る。

【図１３】ｍ＋１段目のｎブロックへの書込みを示す説
明図である。

【図１４】ｍ＋１段目のｎブロックへの書込みを示す説
明図である。

【図１５】同上ブロック境界むらの動作波形を示す波形
図である。

【符号の説明】

33 映像信号線 34，35 走査線 36，51 画素スイッチング素子としての薄膜トランジ
スタ 71 シフトレジスタ 72 サンプリングスイッチ 73 ビデオ信号線

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の走査線と、これら走査線と交差
   し、交互に列設された正極性映像信号を伝達する正極性
   信号線および負極性映像信号を伝達する負極性信号線
   と、 これら走査線および映像信号線に区画される領域に形成
   される画素と、 前記画素と前記正極性映像信号線および負極性映像信号
   線をそれぞれ接続をする２つの画素スイッチング素子
   と、 シフトパルスを順次転送して並列出力するシフトレジス
   タと、 映像信号を伝送するビデオ信号線と、 前記シフトレジスタのシフトパルスに同期して前記ビデ
   オ信号線の映像信号をサンプリングし前記映像信号線に
   出力するサンプリングスイッチとを具備したことを特徴
   とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 サンプリングスイッチは、映像信号線に
   交互に正極性書き込み専用と負極性書き込み専用とが交
   互に接続されることを特徴とする請求項１記載の液晶表
   示装置。
3. 【請求項３】 走査線は、１つの画素に対して２本設け
   られていることを特徴とする請求項１または２記載の液
   晶表示装置。
4. 【請求項４】 １つの画素に対応して設けられた画素ス
   イッチング素子は、それぞれ異なる極性で、 これら画素スイッチング素子は、それぞれ異なる走査線
   に接続され、 所定期間毎に前記走査線のいずれかを交互に選択する極
   性反転回路を備えたことを特徴とする請求項３記載の液
   晶表示装置。
5. 【請求項５】 シフトレジスタおよびサンプリングスイ
   ッチは、画素スイッチング素子と同時形成されることを
   特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。