JPH087341B2

JPH087341B2 - 表示装置およびその駆動方法

Info

Publication number: JPH087341B2
Application number: JP2500689A
Authority: JP
Inventors: 哲也川村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-02-03
Filing date: 1989-02-03
Publication date: 1996-01-29
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: JPH02204720A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は薄膜トランジスタ等のスイッチング素子と画
素電極と画像信号保持用のコンデンサをマトリックス状
に有するアクティブマトリクスアレイ基板を用いて液晶
等の表示用材料を駆動する表示装置及びその駆動方法に
関するものである。

従来の技術以下代表的なものとして液晶表示装置の場合を例に図
面を用いて説明する。

第４図は画像信号保持用コンデンサ（第１のコンデン
サ）をもつアクティブマトリクスアレイ基板を用いた液
晶表示装置の要部の回路図である。破線ABCDで囲まれた
表示部に画素（破線１で囲まれた部分）を多数マトリッ
クス状に繰り返して有している。各画素にはスイッチン
グ素子として薄膜トランジスタ（以下TFTと称する）２
が作り込まれており、またTFTのゲート電極は走査信号
配線７、ソース電極は画像信号配線８に接続されてお
り、ドレイン電極は画像信号保時用コンデンサ３（第１
のコンデンサ;Cs）と画素電極４に接続されている。画
像信号保持用コンデンサ３は共通配線９にも接続されて
いる。液晶６は対向電極５と画素電極４の間に挟まれて
駆動される。なおこれらの画素の構成要素のうち、対向
電極５と液晶６以外はアクティブマトリクスアレイ基板
上に作り込まれている。また対向電極５は表示部全体に
わたる広い１枚の電極で構成されており、対向基板上に
作り込まれている（なお図面では配線の本数が少ない
が、TV表示等を行う場合には走査信号配線７と画像信号
配線８の数は数百本を越すものとなる）。

破線EFGHで囲まれた部分がアクティブマトリクスアレ
イ基板と対向基板及び液晶を主構成要素とする表示パネ
ルであり、これを駆動回路10と11と12に実装することに
より液晶表示装置が構成される。第５図は、表示パネル
を駆動回路の一部へ実装した一例を示したものである。
13がアクティブマトリクスアレイ基板、14が対向基板で
あり、これら２枚の基板間に液晶が封じ込められて表示
パネルを形成している。15はアクティブマトリクスアレ
イ基板上に作り込まれた実装用電極であり、この実装電
極を使って、表示パネルは駆動用IC17を搭載したフレキ
シブル基板16を介してプリント基板18に実装される。19
はさらに外部の回路に接続するためのコネクタである。

液晶表示は、第４図の走査信号配線７に走査信号を順
次印加することによりTFTをオンさせ、画像信号配線８
に印加した画像信号を画素電極４に伝達し、画素電極４
と対向電極５の間の電圧差で液晶６を駆動することで行
なわれる。画像信号保持用コンデンサ３（第１のコンデ
ンサ）はTFT2のオフ期間中の信号保持や、液晶駆動にお
ける各種変調信号の印加経路などに用いられ、こうした
特徴から画像信号保持用コンデンサを有するタイプのも
のは高品質の画像表示を行なうのに適している。

第４図のタイプの表示装置の表示パネル部に印加する
駆動信号の代表例を第６図に示す。図は画面上の１つの
画素に関わる信号について表わしている。第６図（ａ）
はコモン一定駆動と呼ばれ、対向電極５の電位Vcを一定
の電位に保ち、これに対して画像信号Vsigを含んだ信号
Vsを画像信号配線８に印加し、走査信号配線７には走査
信号Vgを印加することで表示を行なう。なお信号Vsには
着目している走査信号配線につながる全ての画素への画
像信号が時系列で含まれている。また図中には示してい
ないが共通配線９の電位は常に一定電位に保たれてい
る。第６図（ｂ）はコモン反転駆動と呼ばれ、対向電極
５の電位Vcを一定の周期（NTSCのTV信号では通常１フィ
ールドや１フレームを単位とする）で変化させる方法
で、この場合共通配線９の電位はVcと同電位に保たれ
る。コモン反転駆動の利点は信号Vsのダイナミックレン
ジを小さくすることができ、消費電力が低減される、あ
るいは耐圧の低い低コストのICが使えるといったところ
にある。

なお上記については例えば、松本正一；電子ディスプ
レイデバイス（1984）オーム社、及びテレビジョン学界
誌Vol.42,No.1（1988）を参照。

発明が解決しようとする課題前述のように画像信号保持用コンデンサを備えた表示
装置は、信号保持用コンデンサの働きで、TV表示などの
高品質の画像表示を行なうのに適している。またコモン
反転駆動を行なうことにより消費電力の低減も可能であ
る。

ところが、第４図のタイプの表示装置に第６図の駆動
を行なうと画面の上部と下部で輝度傾斜（同じ画像信号
Vsigを入力しても画面の明るさが画面の上部から下部に
向かって連続的に変化する現象）が生じる。たとえば第
７図にノーマリィブラック表示の液晶表示パネル（松下
電気産業（株）製TR−3LT1用液晶表示パネル;89280画
素,1画素のサイズ160μｍ×190μm,1画素あたりの信号
保持用コンデンサの容量Cs＝1pF,アモルファスSiTFT（W
/L＝5.5）使用）をコモン一定駆動した場合の画像信号
と画面の明るさの関係を調べた実験結果を示す。図は表
示場所による輝度差を示しており、同一画像信号Vsig1
を印加しても画面の上部と下部でT1の輝度差（輝度傾
斜）が生じているのが測定されている。さらにまったく
同じ液晶表示パネルをコモン反転駆動（対向電極電位Vc
の振幅5.5v）した場合の結果を第８図に示す。この場合
はさらに輝度傾斜が大となっており同一画像信号Vsig2
に対してT2の輝度差が画面の上部と下部で生じる。この
輝度傾斜は画面の均一感を損ない、高画質な表示を行な
う上で大きな傷害となる。

輝度傾斜は、場所の違いによる走査タイミングの差に
より画像信号の保持特性が変化することの現れである。
従ってタイミングに合わせて（場所ごとに）複雑な信号
補正等を行なえば原理的には補正が可能であるが、回路
が複雑となるばかりでなく専用ICの開発や電源回路の増
設や消費電力の増加につながり得策とは言えない。

本発明は信号保持用のコンデンサ（第１のコンデン
サ）を有する表示装置に対して、簡単な構成の付加の及
び、従来どうりの消費電力の少ないコモン反転駆動に準
ずる駆動を用いて、表示画面の均一性を改善し、より高
画質な画像表示を実現することを目的とする。

課題を解決するための手段対向電極と共通配線との間に第２のコンデンサを設置
し、共通配線に印加した信号を第２のコンデンサを介し
て対向電極に伝達するよう構成する。

作用本発明は第２のコンデンサを設置するという簡単な手
段により、消費電力の小さいコモン反転に準ずる駆動を
行いながらも、共通配線の電位が変化するときに画像信
号のロス成分を補うことが可能となり、輝度傾斜の少な
い均一な画像が実現できるようになる。複雑な回路や電
源回路の付加やICの開発等の必要もなく、従来の駆動回
路でも駆動できるため、実用上非常に有効である。

第２のコンデンサの具体的設置手段としては、１）駆動回路（プリント基板等）あるいは直接表示パネ
ル上にコンデンサを実装する。

２）対向基板の作成工程中に対向基板にコンデンサを作
り込む。

３）アクティブマトリクスアレイ基板の作成工程中にア
クティブマトリックスアレイ基板にコンデンサを作り込
む。

４）表示パネルを組み立てる際に、対向基板とアクティ
ブマトリクスアレイ基板の両者を使ってコンデンサを作
り込む。

などが考えられる。それぞれに利点が有り、いずれの方
法を採用するかは実現しようとする表示性能や製造工程
に従って選択できる。

実施例以下、本発明の実施例を図面をもとに説明する。

第１図（ａ）は本発明の第１の実施例の液晶表示装置
の主要部の説明図を示し、請求項１に記載の発明に対応
するものである。従来と同様の表示パネル20に第２のコ
ンデンサ21を直接実装している。

コンデンサ21を実装した部分の部分断面図を第１図
（ｂ）に示す。22がアクティブマトリクスアレイ基板用
のガラス基板、23が対向基板用のガラス基板、その間に
挟まれた24が液晶、25は液晶を封じるためのシール材で
ある（図面が複雑となるので配向膜は図示していな
い）。第２のコンデンサ21の一端は共通配線につながる
電極26に、もう一端は電極27と導伝ペースト28を介して
対向電極につながる配線29に接続されている。

本実施例では、表示部自体の構成は第７図と第８図の
従来の結果を測定したものと全く同じものを使用してお
り、表示パネル上に第２のコンデンサ（10000pF）を直
接実装し、これをさらに従来と同じコモン反転駆動の駆
動回路に実装し表示装置としている。このとき共通配線
には従来通りの信号を印加し、対向電極には第２のコン
デンサを介して信号を印加した。第２図にこの場合の特
性を示す。画面の上部と下部での特性がほとんど一致
し、輝度傾斜は視認されなくなり、画像の均一性が増
し、表示性能が向上した。

第３図には、１画素に関する容量成分を中心とした等
価回路を示す（第４図と同一構成部には同一符号を記し
ているのでその部分の説明は省略する）。第４図では記
していなかったが実際には多くの容量成分が存在する、
これを基に本発明の原理を考えてみる。信号保持用の第
１のコンデンサの容量をCs、画素電極と対向電極間の容
量をClc、画素電極と走査信号配線間の容量をCgd、画素
電極と画像信号配線間の容量をCsd、対向電極と走査信
号配線間の容量をCcg、対向電極と画像信号配線間の容
量をCcsと定義する。また30は第２のコンデンサの１画
素当りの成分であり容量値をC2とする。さらに電位関係
についても、走査信号配線の電位をVg、画像信号配線の
電位をVs、画素電極の電位をVd、対向電極の電位をVc′
とする。駆動時には共通配線９と第２のコンデンサ30の
一端31に従来のコモン反転駆動時の対向電極への信号Vc
（第６図参照）を印加することになる。

この回路網においてコモン反転駆動を行い、Vcの値が
ΔＶ変化すると、容量のカップリングにより液晶にかか
る電位（|Vc′−Vd|）が次式の値Ｘだけ減少する。

Ｘ＝ΔＶ［Cs（Ccs＋Ccg）−C2（Cgd＋Csd）］/Y 但しＹ＝Clc（Ccs＋Ccg＋C2＋Cgd＋Csd＋Cs）＋（Ccs＋Ccg＋C2）・（Cgd＋Csd＋Cs）（なおこの式においてC2＝０とした場合の電位ロスがコ
モン一定からコモン反転時にした時の輝度傾斜増大を表
わしている。）従って、Cs（Ccs＋Ccg）−C2（Cgd＋Csd）＝０となる
C2を設置すればコモン反転駆動時に発生したの輝度傾斜
が相殺される。さらにC2を最適値に設置すればコモン一
定駆動時の輝度傾斜分も相殺されると考えられる。本実
施例の系で、コモン反転駆動時に第２のコンデンサとし
て10000pFを付けたときと、付けないときのＸの値を計
算すると（各容量値として設計値を使用;1画素あたりCl
c＝0.24,Cs＝1.00,Ccs＝0.019,Ccg＝0.006,Cgd＝0.10,C
sd＝0.001,C2＝0.11または0;単位pF）、C2を付けたとき
の値は付けないときの値の1/3程度となる。実際には駆
動回路側の能力見積や設計値とのずれがあって実験結果
（第２図）を完全には説明できていないが、上記のよう
に第２のコンデンサを付けることにより、原理的に駆動
信号ロスが小さくなり輝度傾斜が緩和されることが推察
できる。

第９図は本発明に関する第２の実施例の液晶表示装置
の主要部の説明図で、請求項３に記載の発明に対応する
ものであり、表示部の一部（数画素にわたる領域）を表
している。

液晶表示を行う場合に隣接した画素電極間の非表示領
域からのもれ光を防ぐために遮光層（ブラックマトリク
ス）を設けることがある。本実施例ではこのブラックマ
トリクスを利用し第２のコンデンサを設置している。第
９図（ａ）に対向基板に作り込まれたブラックマトリク
ス32の形状を示す、第９図（ｂ）はその部分の表示パネ
ルの断面図である。対向基板はガラス基板33に金属Crに
よるブラックマトリクス32を形成し、誘電体層35を介し
て対向電極34を形成することで構成されている。また37
はアクティブマトリクスアレイ基板用のガラス基板、39
は画素電極、38は液晶である（なお本発明に直接関係し
ない構成要素は図面では省略している）。この構成では
対向電極とブラックマトリクスとの間にコンデンサ36が
形成されている。本実施例においてはコンデンサ36を第
２のコンデンサとして使用し、この構成の表示パネルを
従来と同じコモン反転駆動の駆動回路に実装を行い表示
装置とした。そして共通配線（図示せず）とブラックマ
トリクス32に従来のコモン反転駆動のVcを印加し駆動を
行ったところ、第１の実施例同様画面の上部と下部での
特性がほとんど一致し、画像の均一性が増し、表示性能
が向上した。本実施例の構成では誘電体層35にカラーフ
ィルターの染色層等を使用できるので、作成工程や構成
材料の増加無しで実施することも可能であるという特徴
をもつ。

第10図は本発明に関する第３の実施例の液晶表示装置
の主要部の説明図で、請求項４に記載の発明に対応する
ものであり、第１図（ｂ）と同様の部位を表している。
40がアクティブマトリクスアレイ基板用のガラス基板、
41が対向基板用のガラス基板、その間に挟まれた48が液
晶、49はシール材である。共通配線につながる電極42と
電極44は誘電体層43を挟むことにより第２のコンデンサ
47を形成している。電極44は導伝ペースト45を介して対
向電極につながる配線46に接続されている。この構成の
表示パネルを従来と同じコモン反転駆動の駆動回路に実
装し表示装置とした。そして本実施例において第１の実
施例同様に共通配線につながる電極42に従来のコモン反
転駆動のVcを印加し駆動を行ったところ、第１の実施例
同様に画像の均一性が増し、表示性能が向上した。本実
施例は誘電体層43をTFTのゲート絶縁層と同時に形成し
ており、また電極44と電極42もそれぞれTFTのゲート電
極とソース電極形成時に同時に形成しており、工程や構
成材料の増加無しで実施することもできるという特徴を
もつ。

第11図は本発明に関する第４の実施例の液晶表示装置
の主要部の説明図で、請求項５に記載の発明に対応する
ものであり、第９図（ｂ）と同様の部位を表している。
50がアクティブマトリクスアレイ基板用のガラス基板、
51が対向基板用のガラス基板、その間に挟まれた52が液
晶である。53はブラックマトリクス、54はカラーフィル
ター用の染色層、55は対向電極である。56は画素電極、
57が共通配線につながる電極である。この構成では表示
パネルを組み立てることにより、対向基板側に作り込ん
だ対向電極55とアクティブマトリクス基板側に作り込ん
だ電極57との間にコンデンサ58が形成され、これを第２
のコンデンサとして使用している。この構成の表示パネ
ルを従来と同じコモン反転駆動の駆動回路に実装し表示
装置とした。そして第１の実施例同様に共通配線と電極
57に従来のコモン反転駆動のVcを印加し駆動を行ったと
ころ、第１の実施例同様に画像の均一性が増し、表示性
能が向上した。本実施例は電極57をTFTの遮光層（図示
せず）等と同時に形成でき工程や構成材料の増加無しで
実施することも可能であるという特徴をもつ。さらに従
来は対向基板側の電極をなんらかの方法で導電体で外部
に直接接続する（たとえば導電ペーストを使って２枚の
基板間で電気的な接続を取る）必要があったが、本実施
例では第２のコンデンサの働きで対向基板側の電位を決
めており、導電体で外部に直接接続する必要が無く、従
来よりむしろ製造工程が簡単になった。

発明の効果本発明によれば、コンデンサを付加するという非常に
簡単な実施手段と、消費電力の小さいコモン反転に準ず
る駆動方法により、輝度傾斜の小さい均一な画像が実現
できる。複雑なICの開発や補正回路や電源回路の付加等
の必要もなく、従来の駆動回路の応用でも実施できるた
め、実用上非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明の第１の実施例における液晶表
示パネルの構成を示す斜視図、第１図（ｂ）はその要部
を示す拡大断面図、第２図は第１の実施例における画像
信号と画面の明るさの関係を示す図、第３図は本発明の
動作を説明するための要部の等価回路図、第４図及び第
５図は各々、従来の液晶表示装置の要部の回路図及び要
部の構成を示す斜視図、第６図（ａ）及び（ｂ）は従来
の液晶表示装置における要部の駆動信号波形図、第７図
と第８図は従来の液晶表示装置で表示を行なったときの
画像信号と画面の明るさの関係を示す図、第９図（ａ）
及び（ｂ）は各々、本発明の第２の実施例の表示パネル
の要部の構成を示す平面図及び断面図、第10図は本発明
の第３の実施例における表示パネルの要部の構成を示す
断面図、第11図は本発明の第４の実施例における表示パ
ネルの要部の構成を示す断面図である。 21,36,47,58,30……第２のコンデンサ、5,34,55……対
向電極、29,46……対向電極につながる配線、９……共
通配線、26,42,57……共通配線につながる電極。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共通配線に接続された画像信号保持用の第
１のコンデンサを画素ごとに有するアクティブマトリク
スアレイ基板と、対向電極を作り込んだ対向基板と、前
記の２種の基板間に挟まれた表示用材料からなる表示パ
ネルを駆動回路に実装した表示装置において、前記対向
電極につながる配線と前記共通配線につながる配線間に
第２のコンデンサが実装されたことを特徴とする表示装
置。
【請求項２】第２のコンデンサが表示パネル上に直接実
装されていることを特徴とする請求項１記載の表示装
置。
【請求項３】共通配線に接続された画像信号保持用の第
１のコンデンサを画素ごとに有するアクティブマトリク
スアレイ基板と、対向電極を作り込んだ対向基板と、前
記の２種の基板間に挟まれた表示用材料からなる表示パ
ネルを駆動回路に実装した表示装置において、前記対向
基板上に作り込んだ第２のコンデンサを介して前記対向
電極が前記共通配線に接続されていることを特徴とする
表示装置。
【請求項４】共通配線に接続された画像信号保持用の第
１のコンデンサを画素ごとに有するアクティブマトリク
スアレイ基板と、対向電極を作り込んだ対向基板と、前
記の２種の基板間に挟まれた表示用材料からなる表示パ
ネルを駆動回路に実装した表示装置において、前記アク
ティブマトリクス基板上に作り込んだ第２のコンデンサ
を介して前記対向電極が前記共通配線に接続されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項５】共通配線に接続された画像信号保持用の第
１のコンデンサを画素ごとに有するアクティブマトリク
スアレイ基板と、対向電極を作り込んだ対向基板と、前
記の２種の基板間に挟まれた表示用材料からなる表示パ
ネルを駆動回路に実装した表示装置において、前記アク
ティブマトリクス基板と前記対向基板間で作り込んだ第
２のコンデンサを介して前記対向電極が前記共通配線に
接続されていることを特徴とする表示装置。
【請求項６】請求項１、３、４または５記載の表示装置
において、第２のコンデンサを介して駆動回路から対向
電極に信号を印加することを特徴とする表示装置の駆動
方法。