JPH0766257B2 - 液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents

液晶表示装置の駆動方法

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JPH0766257B2
JPH0766257B2 JP5002683A JP268393A JPH0766257B2 JP H0766257 B2 JPH0766257 B2 JP H0766257B2 JP 5002683 A JP5002683 A JP 5002683A JP 268393 A JP268393 A JP 268393A JP H0766257 B2 JPH0766257 B2 JP H0766257B2
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JP
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liquid crystal
display device
voltage
crystal display
tft
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利之 三澤
伸治 両角
良雄 中澤
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Seiko Epson Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ(以
下、TFTと略記)を用いてスイッチアレイを形成した
液晶表示装直の駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図1(a)は従来のマトリクス型液晶表
示装置の構成を示しており、101〜103はゲート
線、104〜107はデータ線、108〜110等は画
素である。画素は、図1(b)のごとく、ゲート線11
1とデータ線112との交点に形成されたスイッチング
用TFT113、浮遊容量114及び液晶セル115よ
り成っている。116、117はそれぞれ液晶セルの駆
動電極及び共通電極である。
【0003】図1(b)のデータ線112に図1(c)
のVD のごときデータ信号に相当する電圧が印加され、
図1(b)のゲート線111に図1(c)のVG のごと
きゲート線駆動電圧が印加される。TFT113がN型
TFTである場合、VG がハイである期間にデータ線1
12の信号が液晶セル115に書き込まれ、115に書
き込まれた信号はVG がローである期間中保持される。
【0004】図1(c)においてAはVD <0である負
フレームを、BはVD >0である正フレームを表わす。
【0005】従来、マトリクス型液晶表示装置のスイッ
チとして単結晶シリコン基板内に形成されたMOSトラ
ンジスタが用いられていた。単結晶シリコンMOSトラ
ンジスタの電圧−電流特性(ゲート・ソース電圧VGS
ドレイン・ソース電流IDS特性)は、図2の201に示
すようにON/OFF比が大きく、弱反転領域での電流
変化が急しゅんであり遮断領域でのリーク電流は小さ
い、従って、非導通時のTFTが図2の202の領域で
動作するように、図3に示すごとく、ゲート線駆動信号
302とデータ線駆動信号301のバイアス関係が定め
られていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、単結晶シリコ
ンMOSトランジスタをスイッチに用いたマトリクス型
液晶表示装置と同様な方法でTFTをスイッチに用いた
マトリクス型液晶表示装置の駆動をおうとすると、次に
述べるような問題が生じる。シリコン薄膜によるTFT
の電圧−電流特性の一例を図4に示す。
【0007】IDS はドレイン・ソース電流、VGS はゲ
ート・ソース電圧である。401、402はそれぞれド
レイン・ソース電圧VDS をVDS =V1 、VDS=V2
した電圧−電流特性である。ただし、V2 >V1 。TF
Tの電圧−電流特性の特徴は、弱反転領域403で電流
変化が単結晶シリコンMOSトランジスタに比べて緩慢
であること、遮断領域におけるリーク電流レベルが大き
いこと、及び遮断領域404においてPN接合部リーク
電流によるIDSの増加がみられることである。
【0008】図3のごときバイアス関係で液晶セルの駆
動を行なうと、TFTのゲート・ソース間電圧VGSが図
4、405の範囲で変化する。このとき、非導通時のT
FTに流れるPN接合電流は相当大きくなり、これは画
面への表示ムラとして現れ表示性能を大きくそこなうも
のである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置の
駆動方法は、複数本のゲート線及び該ゲート線と交差す
る複数本のデータ線を備え、その各交点近傍に薄膜トラ
ンジスタを形成した基板と、共通電極となる透明電極を
形成した基板との間に液晶を挟持してなる液晶表示装置
において、該データ信号の中心電圧は =C ・V /(C LC +C 但し、C は薄膜トランジスタの寄生容量、 は選択時と非選択時のゲート線駆動電圧の差、 LC は画素容量、 で表わされるV だけ、該共通電極の電位に対してバイ
アスされてなることを特徴とする
【0010】
【0011】
【0012】
【作用】データ線駆動信号の中心電圧と共通電極との間
に一定のバイアス電圧V を印加することにより、液晶
に印加される電圧V LC の直流分を除去して、V LC
波形の非対称性を補償し、直流駆動による液晶の劣化を
防止することができる。
【0013】
【実施例】本発明は、ゲート線駆動信号VG の零レベル
とデータ線駆動信号VD の零レベルとの間にTFTの電
圧−電流特性に合わせた適切なバイアス電圧VB を設け
ることにより、上述の欠点を解決し良好な表示性能を有
するマトリクス型液晶表示装置の駆動方法を提供するも
のであり、以下に詳細に説明する。
【0014】本発明の駆動方法の第1の実施例は図5に
示すごとくゲート線駆動信号の零レベルとデータ線駆動
信号の零レベルの間にTFTの電圧−電流特性に合わせ
た一定のバイアス電圧VB を設けることにより、非導通
時のTFTがその動作範囲内において極小のリーク電流
を有するようにするものである。
【0015】図5において、501はゲート線、502
はデータ線、503はスイッチング用TFT,504は
液晶セル、505はデータ線駆動信号源、506はゲー
ト線駆動信号源である。
【0016】図6及び図7は本発明の実施例を示すもの
である。601、602はそれぞれ図4、401、40
2と同一の電圧−電流特性の曲線である。601、60
2の電圧−電流特性を有するTFTでマトリクス型液晶
表示装置のスイッチを形成する場合、非導通時のTFT
のリーク電流が極小となるような動作範囲は図6、60
3に示す範囲である。このように非導通時のTFTの動
作範囲、即ち非導通時のTFTのゲート・ソース間電圧
GSの変化範囲を、リーク電流が極小となるような領域
に設定するために、本発明では、図7のごとくゲート線
駆動信号702の零レベルVG =0とデータ線駆動信号
701の零レベルVD =0との間にVBのバイアス電圧
を設ける。
【0017】上記の駆動方法によると、図3のごとき駆
動方法に比較して非導通時のTFTのリーク電流の平均
値は50%〜90%低減される。本発明の駆動方法を実
現するための回路構成は、図5の例に示すごとくVB
値を外部から調整可能とすることが望ましい。VB を外
部から方正可能とすることによりTFT特性の製造ロッ
ト間ばらつきに容易に対処できる。バイアス電圧VB
値を外部から任意に設定することにより生ずるもう一つ
の効果は、スイッチング用TFTのゲート及びゲート線
に付加する寄生容量への充放電電流を減らして低消費電
力が達成されることである。TFT寄生容量、ゲート線
の寄生容量はそのほとんどがゲート線とゲート線の間ま
たはゲート線と液晶駆動電流の間に付いている。従っ
て、VB を負の値に設定することにより前記寄生容量を
充放電するための電流は低減され低消費電力化が達成さ
れる。
【0018】図8、図9に本発明の第2の実施例を示
す。
【0019】図8において、801はゲート線、802
はデータ線、803はTFT、804は液晶セル、80
5はデータ線駆動信号源、806はゲート線駆動信号
源、807は第1のバイアス電源、808は第2のバイ
アス電源、CS はTFTの寄生容量である。図9におい
て、901はデータ線駆動信号波形、902はゲート線
駆動信号波形である。
【0020】図10は、液晶セルがゲート線駆動信号V
G 及びデータ線駆動信号VD によって駆動されている様
子を示し、VDCは液晶セルに加わる電圧の変化の様子を
示す。図8に示すTFTの寄生容量CS の影響により、
ゲート線駆動信号VG の立ち下がりと同時にVLC
【0021】
【数1】
【0022】だけ負側に変化する。このため、負フレー
ムAにおいては、データが書き込まれた直後VLCの実効
値が大きくなるように変化し、正フレームBにおいては
データが書き込まれた直後VLCの実効値が小さくなるよ
うに変化する。従って、VLCの波形は図10に示すごと
く一定の直流分を含んだものとなり、液晶の寿命を著し
く短くするという問題を生ずる。
【0023】第2の実施例に於いては、データ線駆動振
動の零レベルと液晶セルの共通電極との間にも一定のバ
イアス電圧VB2を設けることにより前述のVLCに含まれ
る直流文を除去してVLCの波形の上下非対称性を補償
し、直流駆動による液晶の劣化を防ぐというものであ
る。図8に示すごとく、ゲート線駆動信号源のバイアス
電圧VB1とデータ線駆動信号源のバイアス電位VB2はそ
れぞれ独立に外部から設定できるようにすることによっ
て、非導通時のTFTのリーク電流低減による表示ムラ
の除去及び液晶に加わる直流電圧の除去による表示装置
の高信頼性を同時に実現することができる。
【0024】
【発明の効果】以上の如く、本発明の液晶表示装置は、
データ信号の中心電位と共通電位信号の電位差は、異な
る垂直走査期間においてV LC が実質的に正負対称とな
る方向にバイアスされてなることを特徴とするから、上
述のV LC に含まれる直流分を除去することができ、直
流駆動による液晶の劣化を防ぐとともに、液晶表示装置
の表示性能を大幅に向上させることが可能となるという
効果がある。 また、本発明の液晶表示装置の駆動方法
は、データ信号の中心電位と共通電位信号の電位差は、
異なる垂直走査期間においてV LC が実質的に正負対称
となる方向にバイアスされてなることを特徴とするか
ら、上述のV LC に含まれる直流分を除去することがで
き、直流駆動による液晶の劣化を防ぐとともに、液晶表
示装置の表示性能を大幅に向上させることが可能となる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)はマトリクス型液晶表示装置の構成を示
す図。(b)はその画素の構成を説明するための図。
(c)は駆動信号を示す図。
【図2】 従来のマトリクス型液晶表示装置に用いらて
いる単結晶シリコンMOSトランジスタの電圧−電流特
性を示した図。
【図3】 ゲート線及びデータ線の駆動方法の従来例を
示す図。
【図4】 従来の駆動方法によるスイッチングTFTの
駆動を説明するための図。
【図5】 本発明の第一の実施例を説明するための図。
【図6】 本発明の第一の実施例を説明するための図。
【図7】 本発明の第一の実施例を説明するための図。
【図8】 本発明の第二の実施例を説明するための図。
【図9】 本発明の第二の実施例を説明するための図。
【図10】 本発明の第二の実施例を説明するための
図。
【符号の説明】
101,102,103,111,404,501,8
01 ゲート線 104,105,106,107,112,502,8
02 データ線 108,109,110 画素 113,503,803 TFT 114 浮遊容量 115,504,804 液晶セル 116 液晶セルの駆動電極 117 共通電極 401 ドレイン・ソース電圧VDSをVDS=V1 とした
電圧−電流特性弱反転領域 402ドレイン・ソース電圧VDSをVDS=V2 とした電
圧−電流特性弱反転領域 403 遮断領域 505,805 データ線駆動信号源 506,806 ゲート線駆動信号源 807 第1のバイアス電源 808 第2のバイアス電源 CS TFTの寄生容量 901 データ線駆動信号波形 902 ゲート線駆動信号波形

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の基板内に液晶が封入され、該基板の
    一方の基板上に共通電極を有し、他方の基板上に、マト
    リクス状に形成された複数のゲート線と複数のデータ
    線、該複数のゲート線と複数のデータ線の各交点近傍に
    形成された複数の画素電極、および該複数の画素電極に
    対応して形成された複数の薄膜トランジスタを有し、 該薄膜トランジスタには該ゲート線から走査信号が供給
    され、該画素電極には1垂直走査期間毎に位相が反転さ
    れたデータ信号が該薄膜トランジスタを介して該データ
    線から供給されてなる液晶表示装置において、 該データ信号の中心電圧は、 =C ・V /(C LC +C 但し、C は薄膜トランジスタの寄生容量、 は選択時と非選択時のゲート線駆動電圧の差、 LC は画素容量、 で表わされるV だけ、該共通電極の電位に対してバイ
    アスされてなることを特徴とする液晶表示装置の駆動方
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5621193A (en) * 1979-07-30 1981-02-27 Sharp Kk Drive method of liquid crystal display unit
JPS5640888A (en) * 1979-09-11 1981-04-17 Canon Kk Driving method
JPS5748788A (en) * 1980-08-06 1982-03-20 Matsushita Electric Industrial Co Ltd Matrix type liquid crystal display unit

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