JPH0463378B2 - - Google Patents

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JPH0463378B2
JPH0463378B2 JP57226717A JP22671782A JPH0463378B2 JP H0463378 B2 JPH0463378 B2 JP H0463378B2 JP 57226717 A JP57226717 A JP 57226717A JP 22671782 A JP22671782 A JP 22671782A JP H0463378 B2 JPH0463378 B2 JP H0463378B2
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JP
Japan
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liquid crystal
transistor
potential
voltage
crystal layer
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JP57226717A
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Japanese (ja)
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JPS59119329A (en
Inventor
Koji Suzuki
Mitsushi Ikeda
Toshio Aoki
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPH0463378B2 publication Critical patent/JPH0463378B2/ja
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はトランジスタマトリクスアレイを用い
た交流駆動の液晶表示装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an AC-driven liquid crystal display device using a transistor matrix array.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

近年スイツチングトランジスタをマトリクスア
レイに構成して駆動回路とした液晶表示装置が注
目されている。この方法は、基板上に設けられた
スイツチングトランジスタマトリクスの各ドツト
に画像情報を蓄積しておき、これら画像情報をマ
トリクスアレイ上に設けられた液晶層の各ドツト
に対応して位置に表示を行ない所望の画像を得よ
うとするものであり、従来の表示装置の主流であ
つたCRTを用いた方法に比べ、原理的にはるか
に薄型の表示装置が実現できる。又、CRTの表
示原理がけい光物質に高エネルギーの電子ビーム
を衝突させ発光させるため、全画面が常に表示さ
れているけでなく、人間の目の残像現象を利用し
たものとなつており、フリツカー雑音等があり見
易さに問題があつた。これに対し、トランジスタ
マトリクスを用いた液晶表示装置はほぼ全時間表
示となり、CRTよりもより自然な画面を得るこ
とができる。更に、CRTに比べ平坦な画面が得
られること、高圧電源を必要としないこと、真空
領域が必要でなく、全固体装置であるため小型軽
量で十分な強度が得られること、などの特徴を有
する。
In recent years, liquid crystal display devices in which switching transistors are arranged in a matrix array and used as a driving circuit have been attracting attention. In this method, image information is accumulated in each dot of a switching transistor matrix provided on a substrate, and this image information is displayed at a position corresponding to each dot of a liquid crystal layer provided on a matrix array. This method aims to obtain a desired image by using a CRT, and in principle, it is possible to realize a display device that is much thinner than the method using a CRT, which has been the mainstream of conventional display devices. In addition, the display principle of CRT is that a high-energy electron beam collides with a fluorescent material to emit light, so not only is the entire screen displayed at all times, but it also takes advantage of the afterimage phenomenon of the human eye. There was a problem with visibility due to Fritzker noise. On the other hand, a liquid crystal display device using a transistor matrix displays images almost all the time, and can provide a more natural screen than a CRT. Furthermore, it has features such as a flat screen compared to CRT, no need for a high-voltage power supply, no need for a vacuum area, and because it is an all-solid-state device, it is small and lightweight and has sufficient strength. .

第1図は透明トランジスタマトリクスアレイの
基本構成を示す概略図である。表示画面はたてm
本、横n本のマトリクス状に分割され全部でm・
n個の単位画素に分割されている。各マトリクス
の交点C11,C12…Cij…Cnoはスイツチングトラン
ジスタによるメモリ機能をもつ画素回路が構成さ
れており、ここに各画素の画像情報が蓄えられ、
この情報に従つて、マトリクスアレイ上に設けら
れた液晶の各画素に対応した領域で表示が実現さ
れるようになつている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the basic configuration of a transparent transistor matrix array. Display screen is vertical m
The book is divided into a matrix of n horizontal lines, with a total of m.
It is divided into n unit pixels. At the intersections C 11 , C 12 ...C ij ...C no of each matrix, a pixel circuit with a memory function is constructed using switching transistors, and the image information of each pixel is stored here.
According to this information, display is realized in an area corresponding to each pixel of the liquid crystal provided on the matrix array.

具体的な画素回路は第2図に示されるような単
純な構成のものが使用されている。これは、高精
細な表示画面を得るためには、マトリクスの大き
さm・nが非常に大きくあるため、高歩留りでマ
トリクスアレイを作成するためにはより単純な回
路が望まれるためである。第2図において21は
スイツチングトランジスタ、22は液晶層、23
は画像信号を蓄積するキヤパシタである。又、2
4は液晶を交流駆動させるときに用いられる直流
成分カツト用のキヤパシタで、液晶層の容量に比
べ十分大きくとられる。トランジスタ21のゲー
トは第i番目のアドレスラインXiに接続され、ソ
ース電極は第j番目のデータラインYjに接続さ
れている。アドレスラインXi及びデータライン
YjはそれぞれV(Xi)、V(Yj)の電源が接続され
ている。アドレスラインXiにトランジスタ21を
ON状態にする信号が入つたとき、トランジスタ
21のチヤンネルが導通し、このときデータライ
ンYjに用意された画像信号が、キヤパシタ23
に蓄積され、ゲート電圧V(Xi)が零の間その信
号はキヤパシタ23に記憶される。この蓄積され
た画像信号に対応して液晶22が駆動される。な
お、アドレスラインXi上の他のトランジスタも全
て同時にON状態となり、それぞれそのときの各
データラインYj上に用意された画像信号V(Yi),
V(Y2)…V(Yo)が各画像回路Ci1,Ci2…Cio
蓄積される。同様にしてXi+1,Xi+2,…というふ
うに各アドレスライン上の画像信号が次々に蓄積
されていき、全画面の信号が書き込まれることに
なる。
A specific pixel circuit having a simple configuration as shown in FIG. 2 is used. This is because, in order to obtain a high-definition display screen, the size of the matrix m·n is very large, so a simpler circuit is desired in order to create a matrix array with a high yield. In FIG. 2, 21 is a switching transistor, 22 is a liquid crystal layer, and 23 is a switching transistor.
is a capacitor that stores image signals. Also, 2
4 is a capacitor for cutting a DC component used when driving the liquid crystal with AC, and is set to be sufficiently large compared to the capacitance of the liquid crystal layer. The gate of the transistor 21 is connected to the i-th address line X i , and the source electrode is connected to the j-th data line Y j . Address line X i and data line
Y j is connected to the power supplies of V (X i ) and V (Y j ), respectively. Transistor 21 is connected to address line X i
When the ON state signal is input, the channel of the transistor 21 becomes conductive, and at this time, the image signal prepared on the data line Y j is transferred to the capacitor 23.
The signal is stored in the capacitor 23 while the gate voltage V(X i ) is zero. The liquid crystal 22 is driven in accordance with this accumulated image signal. Note that all the other transistors on the address line X i are also turned on at the same time, and the image signals V (Y i ), prepared on each data line Y j at that time, respectively.
V( Y2 )...V( Yo ) are accumulated in each image circuit C i1 , C i2 ... Cio . Similarly, the image signals on each address line are accumulated one after another in the manner of X i+1 , X i+2 , . . . , and the signals for the entire screen are written.

第3図は画素Ci,j,Ci+1,jにおいて画像信号Vdi
Vdi+1が書きこまれる様子を模式的に示したもの
である。第3図の画像信号φi,j,φi+1,jにおいて、
実線が理想的な動作時における電圧波形を示して
いる。すなわち、画素Ci,jの画像信号は時刻ti1
ら書き込みが開始され、ti1+ΔTにおいて書き込
みが終了して同時にゲート電圧V(Xi)は零とな
り、次に1フイールド周期Tf後の時刻ti2で再び
Cijに画像信号書き込みが行なわれるままでは、
φi,jは画像信号Vdiに保持されることになる。
Figure 3 shows image signals V di ,
This diagram schematically shows how V di+1 is written. In the image signals φ i,j and φ i+1,j in FIG.
The solid line shows the voltage waveform during ideal operation. That is, writing of the image signal of pixel C i,j starts from time t i1 , ends at t i1 +ΔT, and at the same time the gate voltage V (X i ) becomes zero, and then after one field period T f again at time t i2
As long as the image signal is written to C ij ,
φ i,j will be held in the image signal V di .

しかしながら、実際には第2図に示したように
スイツチングトランジスタ21のゲート・ドレイ
ン間に寄生容量25があるため、ゲートパルスが
零となつた瞬間にこの寄生容量25の効果により
キヤパシタ23に蓄えられた電圧φi,jには、第3
図に破線で示したような電圧降下ΔVが生じる。
However, in reality, as shown in FIG. 2, there is a parasitic capacitance 25 between the gate and drain of the switching transistor 21, so that at the moment the gate pulse becomes zero, the effect of this parasitic capacitance 25 causes an accumulation in the capacitor 23. The voltage φ i,j has a third
A voltage drop ΔV as shown by the broken line in the figure occurs.

ところで、スイツチングトランジスタの材料と
しては、結晶、多結晶、アモルフアス状態のSi,
CdSe,Te,CdS等が用いられる。特に近年で
は、トランジスタマトリクスアレイの大面積化、
低コスト化のために、低温プロセスで作製可能な
多結晶半導体やアモルフアス半導体を用いた薄膜
トランジスタ(TFT)が注目されている。これ
らのTFTでは電界効果移動度が結晶Siを用いた
MOSトランジスタと比べてかなり低いことから、
第3図に示す時間ΔT内に画像信号を十分にキヤ
パシタに書込むためには、TFTのチヤネル幅を
大きくして、チヤネルのオン抵抗を十分低くする
ことが必要となる。このような大きなTFTを用
いた場合には、寄生容量25が無視できない程大
きくなつて、前述の電圧降下ΔVも非常に大きく
なる。
By the way, materials for switching transistors include crystalline, polycrystalline, amorphous Si,
CdSe, Te, CdS, etc. are used. Particularly in recent years, the area of transistor matrix arrays has become larger,
Thin film transistors (TFTs) using polycrystalline semiconductors or amorphous semiconductors, which can be manufactured using low-temperature processes, are attracting attention in order to reduce costs. In these TFTs, the field effect mobility is higher than that using crystalline Si.
Since it is considerably lower than that of MOS transistors,
In order to sufficiently write the image signal into the capacitor within the time ΔT shown in FIG. 3, it is necessary to increase the channel width of the TFT and to make the on-resistance of the channel sufficiently low. When such a large TFT is used, the parasitic capacitance 25 becomes so large that it cannot be ignored, and the voltage drop ΔV mentioned above also becomes very large.

一方、液晶材料の高寿命化のため、液晶層を交
流駆動で使用することが行なわれる。第4図はこ
の交流駆動による動作の原理を概略的に示すもの
である。今、第ij番目の画素回路について着目す
る。アドレスラインXiは時間間隔Tfごとにその
ラインのトランジスタをON状態とし、データラ
インYjの画像信号をキヤパシタ23に蓄える。
液晶を交流駆動するためにはデータラインYj
画像信号電圧V(Yj)は第4図のごとく加えられ
る。すなわち、表示状態(ON状態)ではVD〔ボ
ルト〕、0、VD〔ボルト〕、0のように信号がTf
隔でかつゲートパルスV(Xi)と同期して送られ
る。反対の状態(OFF状態)ではVD/2が同様に送 られ、前記電圧降下がない理想状態ではキヤパシ
タ23の電位は第4図の〔φi,j〕のように変化し、
例えば液晶層の対向電極電位VCをVD/2に設定
しておくことにより、目的の表示を実現できる。
ただし、VD/2値は液晶層のしきい値電圧より
も大きくとることが必要である。ところが実際の
キヤパシタ23の電位φi,jは前述した電圧降下ΔV
の効果及びスイツチングトランジスタ21のリー
ク電流あるいは液晶層のリーク電流のため第4図
に示すφi,jのごとく変化する。第4図の例の場合、
液晶層の対向電極の電位VCをVD/2としたので
は、目的の動作が達成されないのは明らかであ
る。
On the other hand, in order to extend the lifespan of liquid crystal materials, the liquid crystal layer is driven by alternating current. FIG. 4 schematically shows the principle of operation by this AC drive. Now, let's focus on the ijth pixel circuit. Address line X i turns on the transistor of that line at every time interval T f and stores the image signal of data line Y j in capacitor 23 .
In order to AC drive the liquid crystal, the image signal voltage V (Y j ) of the data line Y j is applied as shown in FIG. That is, in the display state (ON state), signals such as V D [volts], 0 and V D [volts], 0 are sent at intervals of T f and in synchronization with the gate pulse V (X i ). In the opposite state (OFF state), V D /2 is sent in the same way, and in the ideal state where there is no voltage drop, the potential of the capacitor 23 changes as shown in [φ i,j ] in FIG.
For example, by setting the counter electrode potential V C of the liquid crystal layer to V D /2, the desired display can be achieved.
However, the V D /2 value needs to be larger than the threshold voltage of the liquid crystal layer. However, the actual potential φ i,j of the capacitor 23 is the voltage drop ΔV mentioned above.
Due to the effect of , the leakage current of the switching transistor 21 or the leakage current of the liquid crystal layer, it changes as shown in φ i,j shown in FIG. In the case of the example in Figure 4,
It is clear that the desired operation cannot be achieved if the potential V C of the counter electrode of the liquid crystal layer is set to V D /2.

以上は画像信号として0,VD/2,VDの場合
を示したが、例えば−VD/2,0,VD/2のよ
うな信号電圧であつても同様の問題を生ずる。
Although the case where the image signal is 0, V D /2, V D has been described above, the same problem will occur even if the signal voltage is -V D /2, 0, V D /2, for example.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記の点にかんがみ、画像信号を蓄積
するキヤパシタに書き込まれた画像信号電圧の書
き込み直後に生じる電圧降下やリーク電流の影響
を除去して液晶層の長寿命化に必要なほぼ完全な
交流駆動を実現し、かつコントラストの低下のな
い信頼性の高い表示を可能とした液晶表示装置を
提供するものである。
In view of the above points, the present invention eliminates the effects of voltage drop and leakage current that occur immediately after the image signal voltage is written to the capacitor that accumulates the image signal, thereby providing a nearly complete solution that is necessary for extending the life of the liquid crystal layer. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that realizes AC driving and enables highly reliable display without deterioration of contrast.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、トランジスタマトリクスアレイを用
いて前述の如き交流駆動を行なうに当つて、液晶
に印加される交流電圧が表示状態で正負対称に変
化するように構成したことを基本とする。
The present invention is based on a configuration in which the AC voltage applied to the liquid crystal varies symmetrically in positive and negative directions in the display state when performing the above-mentioned AC drive using a transistor matrix array.

そのために本発明では、第1に、データライン
に印加される交流信号電圧の中心電位と、表示電
極に対向する透明電極に印加される電位との間に
一定の直流電位差を持たせることを特徴とする。
具体的に第4図の例で説明すれば、表示電極に対
向する透明電極の電位VCを、リーク等のない理
想状態の値VD/2に対して、それより一定値低
い直流電位に設定することによつて、液晶層に直
流的な電圧が印加されないようにする。
To this end, the present invention is characterized in that, first, a constant DC potential difference is provided between the center potential of the AC signal voltage applied to the data line and the potential applied to the transparent electrode facing the display electrode. shall be.
Specifically, using the example shown in Figure 4, the potential V C of the transparent electrode facing the display electrode is set to a DC potential that is a certain value lower than the value V D /2 in an ideal state with no leakage. This setting prevents direct current voltage from being applied to the liquid crystal layer.

ところで第4図で説明したように、キヤパシタ
の電位φijの降下ΔVを考慮して、透明電極の電位
VCを、理想値VD/2に対して、VC=VD/2−
ΔVとするだけでは完全に液晶層に印加される直
流電圧をなくすことができない場合がある。その
様な場合のために本発明では、第2に、スイツチ
ングトランジスタのゲート・ドレイン間容量とキ
ヤパシタ容量を最適設定して、透明電極電位を
VC=0としてかつ、液晶層に直流電圧が印加さ
れないようにする。その具体的な条件は、次の通
りである。第2図の画素回路で、今アドレスライ
ンXiに第5図に示すような大きさ、VG+VG0(VG0
は直流バイアス)のゲートパルスV(Xi)が印加
されこれと同期してデータラインYjに波高値VD
の画像信号V(Yj)を加える。これによりキヤパ
シタ23にはこの画像信号が蓄積され、その端子
電圧はゲートパルスがVG0になる直前においてVD
なる値となり、このときキヤパシタ23および寄
生容量25を含む全負荷容量に蓄えられる電荷Q
−は、 Q−=CSVD+CP(VD−VG−VG0) ……(1) となる。CS,CPはそれぞれキヤパシタ23、寄
生容量25の容量値である。ここで、VG0はトラ
ンジスタをオンさせるしきい値電圧VSよりも小
さく、VG+VG0はVS以上の値とする。第2図にお
ける直流カツト用キヤパシタ24の効果は(1)式に
示してないが、このキヤパシタ24と液晶22自
体の容量はキヤパシタ23に並列に付加されてお
り、(1)式のCSに含めて考えれば問題はない。次に
ゲートパルスV(Xi)がVG0となりトランジスタ
21がオフになつた直後における全電荷Q+は、 Q+=CS(VD−ΔV)+CP(VD−ΔV−VG0
……(2) となる。ここで、ΔVは前述した寄生容量25に
よる電圧降下量である。Q−=Q+であるから
(1)、(2)式から電圧降下ΔVは ΔV=CP/CS+CPVG ……(3) となる。
By the way, as explained in Fig. 4, considering the drop ΔV of the capacitor potential φij, the potential of the transparent electrode is
If V C is the ideal value V D /2, then V C = V D /2−
In some cases, it may not be possible to completely eliminate the DC voltage applied to the liquid crystal layer simply by setting ΔV. For such a case, in the present invention, secondly, the gate-drain capacitance and capacitor capacitance of the switching transistor are optimally set to increase the transparent electrode potential.
V C =0 and no DC voltage is applied to the liquid crystal layer. The specific conditions are as follows. In the pixel circuit shown in Figure 2, the address line X i now has a size as shown in Figure 5, V G +V G0 (V G0
is a DC bias) gate pulse V (X i ) is applied, and in synchronization with this, the peak value V D is applied to the data line Y j.
image signal V(Y j ) is added. As a result, this image signal is accumulated in the capacitor 23, and its terminal voltage becomes V D just before the gate pulse reaches V G0 .
At this time, the charge Q stored in the total load capacitance including the capacitor 23 and the parasitic capacitance 25 is
− becomes Q−=C S V D + C P (V D −V G −V G0 )……(1). C S and C P are the capacitance values of the capacitor 23 and the parasitic capacitance 25, respectively. Here, V G0 is smaller than the threshold voltage V S that turns on the transistor, and V G + V G0 is set to a value greater than or equal to V S. Although the effect of the DC cut capacitor 24 in FIG. 2 is not shown in equation (1), the capacitance of this capacitor 24 and the liquid crystal 22 itself are added in parallel to the capacitor 23, and C S in equation (1) There is no problem if you think about it. Next, the total charge Q+ immediately after the gate pulse V (X i ) becomes V G0 and the transistor 21 is turned off is: Q+ = C S (V D - ΔV) + C P (V D - ΔV - V G0 )
...(2) becomes. Here, ΔV is the amount of voltage drop due to the parasitic capacitance 25 described above. Since Q-=Q+
From equations (1) and (2), the voltage drop ΔV is ΔV=C P /C S +C P V G (3).

本発明においては、データラインYjの画像信
号電圧V(Yj)として、第5図に示すように表示
状態で0とVDの繰返し電圧とし、非表示状態と
してVD/2なる電圧を与える。そしてこのとき、
液晶の対向電極に与える電圧をVC=0とし、(3)
式にある電圧降下ΔV値がΔVVD/2となるよ
うに、ゲート・ドレイン間寄生容量25の容量値
CPを設定する。この条件は(3)式から次のとおり
求まる。
In the present invention, the image signal voltage V (Y j ) of the data line Y j is a voltage that repeats 0 and V D in the display state, as shown in FIG. 5, and a voltage of V D /2 in the non-display state. give. And at this time,
Assuming that the voltage applied to the counter electrode of the liquid crystal is V C =0, (3)
The capacitance value of the gate-drain parasitic capacitance 25 is adjusted so that the voltage drop ΔV value in the formula becomes ΔVV D /2.
Set C P. This condition can be found from equation (3) as follows.

CP=VD/2VG−VDCS ……(4) ここでVD,VG値はトランジスタ特性及び液晶
の特性から一義的に決定され、又CSも十分な保持
特性を持つように、面積の許すかぎり十分大きく
とられるため、CP値は一義的に決定される。こ
のような条件に設定すれば、第5図に示すように
ON状態おける液晶の交流駆動電圧φi,jは正負全く
対称になる。
C P = V D /2V G −V D C S ...(4) Here, the V D and V G values are uniquely determined from the transistor characteristics and liquid crystal characteristics, and C S also has sufficient retention characteristics. , the C P value is determined uniquely because it is taken as large as the area allows. If these conditions are set, as shown in Figure 5,
The alternating current driving voltage φ i,j of the liquid crystal in the ON state is completely symmetrical in positive and negative directions.

また、後述する第6図からも分かるように、液
晶層は電圧降下ΔVがVD/2となつた場合に最も
理想的な状態を示すが、ΔVがVD/2から多少ず
れていてもその効果は十分認められる。本発明者
らの鋭意研究及び実験によれば、ΔV値のVD/2
からのずれは、液晶層のしきい値Vthに対し、約
±Vth/2以内に収まるようにすることが望まし
いことが分かつた。即ち、ΔVの望ましい範囲は ΔV=VD/2±Vth/2 =Cp・Vg/(Cp+Cs)±Vth/2 である。但し、Csは液晶層に並列して形成され
た画像信号蓄積用キヤパシタの容量値を示してい
る。
Furthermore, as can be seen from Figure 6, which will be described later, the liquid crystal layer exhibits the most ideal state when the voltage drop ΔV is V D /2, but even if ΔV deviates somewhat from V D /2, Its effects are fully recognized. According to the inventors' intensive research and experiments, the ΔV value V D /2
It has been found that it is desirable that the deviation from the threshold value Vth of the liquid crystal layer be within about ±Vth/2. That is, the desirable range of ΔV is ΔV=V D /2±Vth/2 = Cp·Vg/(Cp+Cs)±Vth/2. However, Cs indicates the capacitance value of the image signal storage capacitor formed in parallel with the liquid crystal layer.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

第6図は本発明の効果を液晶層の透過率−電圧
特性を用いて説明するための図である。図中Vth
は、液晶層が透過を開始するしきい値電圧であ
る。状態Aが電圧降下がVD/2となつた場合で
最も理想的な動作を示す。図中〇はOFF状態、×
はON状態で、正負両電圧領域に〇があるのは交
流駆動であることを示す。又、図中矢印はリーク
電流等による蓄積電荷の減少の効果を示す。本発
明においては状態Bに示すように、電圧降下ΔV
がVD/2から多少ずれていてもその効果は十分
認められる。すなわち、BにおいてON及びOFF
状態の表示に誤動作が生ずることがなく、高いコ
ントラスト比の表示が得られる。しかし、そのズ
レが大きい場合、液晶層の寿命低下を招く恐れが
あるので、ΔV値のVD/2値からのズレは液晶層
のしきい値Vthに対し、約±Vth/2以内に収ま
るようにすることが望ましい。この程度のズレで
あれば、液晶層の寿命低下をある程度おさえるこ
とができる。
FIG. 6 is a diagram for explaining the effects of the present invention using the transmittance-voltage characteristics of the liquid crystal layer. Vth in the diagram
is the threshold voltage at which the liquid crystal layer starts transmitting. State A shows the most ideal operation when the voltage drop is V D /2. In the figure, 〇 is OFF state, ×
is in the ON state, and ○ in both the positive and negative voltage regions indicates AC drive. Further, arrows in the figure indicate the effect of reducing accumulated charge due to leakage current or the like. In the present invention, as shown in state B, the voltage drop ΔV
Even if V D deviates somewhat from V D /2, the effect is sufficiently recognized. That is, ON and OFF at B
There is no malfunction in displaying the status, and a display with a high contrast ratio can be obtained. However, if the deviation is large, there is a risk of shortening the life of the liquid crystal layer, so the deviation of the ΔV value from the V D /2 value should be kept within approximately ±Vth/2 with respect to the threshold value Vth of the liquid crystal layer. It is desirable to do so. If the deviation is to this extent, it is possible to suppress the decrease in the life of the liquid crystal layer to some extent.

以上述べたごとく本発明においては、画素回路
のトランジスタ及び液晶層のリーク電流が多少存
在していても、理想的な液晶交流駆動と誤表示の
ない高コントラストの表示を得ることが可能であ
る。また液晶層の対向電位も零に固定できるた
め、特別な電源回路を必要としないという利点が
得られる。
As described above, in the present invention, even if there is some leakage current in the transistors of the pixel circuit and the liquid crystal layer, it is possible to obtain ideal liquid crystal AC drive and high contrast display without display errors. Furthermore, since the opposing potential of the liquid crystal layer can also be fixed at zero, there is an advantage that no special power supply circuit is required.

更にキヤパシタ23の一端は接地電位にしてあ
ることから、そのキヤパシタが接続されている画
素のアドレスライン以外のアドレスラインを接地
線として利用することができ、これにより集積度
を高めることもできる。
Furthermore, since one end of the capacitor 23 is set to the ground potential, address lines other than the address line of the pixel to which the capacitor is connected can be used as a ground line, thereby increasing the degree of integration.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第7図は本発明による実施例の要部構造断面図
である。マトリクスアレイはアドレスライン220
本、データライン240本で、アドレスライン間隔
は200μm、データライン間隔は250μmである。ト
ランジスタマトリクスアレイはガラス基板71上
に通常の薄膜集積回路技術より形成されている。
即ち、基板71上にゲート電極および接地線を兼
ねるアドレスライン72(721,722…)形成
し、この上にSiO2膜73を堆積した後、アモル
フアスSi膜74(741,742…)堆積、パター
ニングし、ソース電極を兼ねるデータライン75
(751,752…)とドレイン電極を兼ねる表示
電極76(761,762…)形成し、再びSiO2
77でおおつて表示電極76上に窓をあける。表
示電極76は約150×170μmの大きさで、その上
部には液晶層80を設け、これを透明電極79を
設けたガラス基板78で封止する。この透明電極
79は電位零にバイアスされる。
FIG. 7 is a sectional view of the main part structure of an embodiment according to the present invention. Matrix array has 220 address lines
There are 240 main and data lines, with an address line spacing of 200 μm and a data line spacing of 250 μm. The transistor matrix array is formed on a glass substrate 71 using normal thin film integrated circuit technology.
That is, address lines 72 (72 1 , 72 2 . . . ) which also serve as gate electrodes and ground lines are formed on the substrate 71 , and after depositing a SiO 2 film 73 thereon, an amorphous Si film 74 ( 74 1 , 74 2 . . . ) is formed. ) Data line 75 which is deposited and patterned and also serves as a source electrode.
(75 1 , 75 2 . . . ) and display electrodes 76 ( 76 1 , 76 2 . . . ) which also serve as drain electrodes are formed, and then covered again with a SiO 2 film 77 to form a window on the display electrodes 76 . The display electrode 76 has a size of about 150×170 μm, and a liquid crystal layer 80 is provided on top of the display electrode 76, which is sealed with a glass substrate 78 provided with a transparent electrode 79. This transparent electrode 79 is biased to zero potential.

第8図は第i,j番目の画素回路で、81がア
モルフアスSi膜74によるTFTである。キヤパ
シタ82は、表示電極76を一方の端子電極と
し、この画素に隣接するアドレスライン72を他
方の端子電極として構成している。キヤパシタ8
2の容量値C8は約3.0pF、液晶層の容量値は約
0.1pFである。ここで、このトランジスタマトリ
クスは第9図に示すようにアドレスラインは通常
零とし、スイツチング時のみVG=20Vを印加す
る。トランジスタのしきい値VSは約3(V)である。
一方、データラインYjのデータ信号はON状態
で、0及びVD=10Vの繰返し、OFF状態で5Vの
繰返しである。そして、ゲート・ドレイン間寄生
容量83の容量値CPはトランジスタ81がON状
態のときのチヤンネル容量も含めて(4)式に従い、
約1.0pFとした。この結果、液晶層80に印加さ
れる電圧は第9図のφi,jに示すようになり、ほぼ
理想的な交流駆動を実現できた。
FIG. 8 shows the i-th and j-th pixel circuits, and 81 is a TFT made of an amorphous Si film 74. The capacitor 82 has the display electrode 76 as one terminal electrode, and the address line 72 adjacent to this pixel as the other terminal electrode. Capacitor 8
The capacitance value C8 of 2 is approximately 3.0pF, and the capacitance value of the liquid crystal layer is approximately
It is 0.1pF. Here, in this transistor matrix, as shown in FIG. 9, the address line is normally set to zero, and V G =20V is applied only during switching. The threshold voltage V S of the transistor is approximately 3 (V).
On the other hand, the data signal on the data line Y j is in the ON state and repeats 0 and V D =10V, and in the OFF state it is repeating 5V. The capacitance value C P of the gate-drain parasitic capacitance 83 is calculated according to equation (4), including the channel capacitance when the transistor 81 is in the ON state.
It was set to approximately 1.0 pF. As a result, the voltage applied to the liquid crystal layer 80 became as shown by φ i,j in FIG. 9, and almost ideal AC driving was realized.

なお、アドレスラインXiに20V印加していると
き隣接するアドレスラインXi-1は、零電位である
ので、キヤパシタ82の接地線として働く。又、
アドレスラインXi-1に20(V)印加されたとき、φi,j
はかなり高い電圧になるが、これは瞬間的であり
動作上ほとんど問題ない。
Note that when 20V is applied to the address line X i , the adjacent address line X i-1 has zero potential, so it functions as a ground line for the capacitor 82 . or,
When 20(V) is applied to address line X i-1 , φ i,j
The voltage becomes quite high, but this is instantaneous and poses no problem in operation.

なお、本発明は上記各実施例に限定されるもの
ではない。例えば、トランジスタの半導体材料は
アモルフアスSiに限らず、多結晶シリコンでもよ
く、またCdSe、CdS等の半導体材料であつても
よい。ただし本発明の効果を十分発揮するために
は、スイツチングトランジスタは接合型(p−n
分離)は望ましくない。又、交流駆動に際して、
キヤパシタの電位によつては、トランジスタが
OFFすべきときONするのでアドレスラインのチ
ヤンネルオフ時のバイアス電位VG0を零以外の値
に適宜調整することが望ましい。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments. For example, the semiconductor material of the transistor is not limited to amorphous Si, but may be polycrystalline silicon, or may be a semiconductor material such as CdSe or CdS. However, in order to fully exhibit the effects of the present invention, the switching transistor must be a junction type (p-n
separation) is undesirable. Also, when driving with AC,
Depending on the potential of the capacitor, the transistor
Since it is turned on when it should be turned off, it is desirable to appropriately adjust the bias potential V G0 of the address line when the channel is turned off to a value other than zero.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はトランジスタマトリクスアレイの等価
回路図、第2図はこのマトリクスアレイを用いた
液晶表示装置の画素回路を示す図、第3図はその
液晶表示装置の直流駆動による動作波形を示す
図、第4図は同じく交流駆動による動作波形を示
す図、第5図は本発明に係る液晶表示装置の交流
駆動による動作波形を示す図、第6図は同じくそ
の効果を説明するための図、第7図は本発明の一
実施例の液晶表示装置の要部構造を示す図、第8
図はその画素回路を示す図、第9図は同じくその
動作波形を示す図、である。 71……ガラス基板、72(721,722…)
……アドレスライン(兼ゲート電極)、73……
SiO2膜、74(741,742,…)……アモルフ
アスSi膜、75(751,752…)……データラ
イン(兼ソース電極)、76(761,762…)
……表示電極(兼ドレイン電極)、77……SiO2
膜、78……ガラス基板、79……透明電極、8
0……液晶層、81……薄膜トランジスタ、82
……キヤパシタ、83……ゲート・ドレイン間寄
生容量。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a transistor matrix array, FIG. 2 is a diagram showing a pixel circuit of a liquid crystal display device using this matrix array, and FIG. 3 is a diagram showing operating waveforms of the liquid crystal display device driven by direct current. 4 is a diagram showing operating waveforms caused by AC driving, FIG. 5 is a diagram showing operating waveforms caused by AC driving of the liquid crystal display device according to the present invention, and FIG. 6 is a diagram illustrating the effect thereof. FIG. 7 is a diagram showing the main structure of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
The figure shows the pixel circuit, and FIG. 9 is a diagram showing the operating waveforms. 71...Glass substrate, 72 (72 1 , 72 2 ...)
...Address line (also gate electrode), 73...
SiO 2 film, 74 (74 1 , 74 2 , ...) ... Amorphous Si film, 75 (75 1 , 75 2 ...) ... Data line (also source electrode), 76 (76 1 , 76 2 ...)
...Display electrode (also drain electrode), 77...SiO 2
Film, 78...Glass substrate, 79...Transparent electrode, 8
0...Liquid crystal layer, 81...Thin film transistor, 82
... Capacitor, 83 ... Parasitic capacitance between gate and drain.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数本ずつの互いに直交するアドレスライン
とデータライン、これらアドレスラインとデータ
ラインの各交点位置に配置されソース、ゲートが
それぞれデータライン、アドレスラインに接続さ
れたスイツチングトランジスタ、および各トラン
ジスタのドレインに接続された表示電極を有する
トランジスタアレイと、これに対向する透明電極
を有する透明基板との間に液晶を封入して構成さ
れ、前記アドレスラインに印加されるゲートパル
スと同期して前記液晶に交互に極性反転した信号
電圧が印加されるように前記データラインに交流
表示信号電圧が供給される液晶表示装置におい
て、Cpをゲート・ドレイン間の寄生容量、Vgを
ゲート電圧、Csを液晶層に並列して形成された
画像信号蓄積用キヤパシタの容量値、Vthを液晶
層のしきい値とした際、前記データラインに供給
される交流表示信号電圧の中心電位と前記透明電
極の電位との間に、前記交流表示信号電圧の中心
電位より低く且つCp・Vg/(Cp+Cs)±Vth/
2に収まる直流電位差を持たせたことを特徴とす
る液晶表示装置。 2 前記スイツチングトランジスタは薄膜トラン
ジスタである特許請求の範囲第1項記載の液晶表
示装置。
[Scope of Claims] 1. A plurality of address lines and data lines that are orthogonal to each other, and switching transistors that are arranged at the intersections of these address lines and data lines, and whose sources and gates are connected to the data lines and the address lines, respectively. , and a transistor array having a display electrode connected to the drain of each transistor, and a transparent substrate having a transparent electrode facing the transistor array, and a liquid crystal sealed therebetween, and a gate pulse applied to the address line. In a liquid crystal display device in which an alternating current display signal voltage is supplied to the data line so that signal voltages of alternate polarity are synchronously applied to the liquid crystal, Cp is the parasitic capacitance between the gate and drain, and Vg is the gate voltage. , where Cs is the capacitance value of an image signal storage capacitor formed in parallel with the liquid crystal layer, and Vth is the threshold value of the liquid crystal layer, the central potential of the AC display signal voltage supplied to the data line and the transparent between the potential of the electrode and the center potential of the AC display signal voltage, and Cp・Vg/(Cp+Cs)±Vth/
A liquid crystal display device characterized by having a DC potential difference within 2. 2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the switching transistor is a thin film transistor.
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