JPH1124045A - アクティブマトリクス型液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部分的な温度の上昇がある場合ならびに、使
用環境温度の変化が生じた場合でも、常に最適な対向電
極に調整し、表示品位の低下及び液晶の寿命の低下等の
問題を低減することができる液晶の駆動方法を提供す
る。 【解決手段】 光源及びパソコン等のセットに組み込ん
だ場合に液晶層に加わる熱の面分布とその程度を調べて
おき、光源１２の影響を顕著に受ける液晶層上の対向電
極とそうでない対向電極の部分を対向電極１３、対向電
極１４、対向電極１５のように３つに分割し、それぞれ
の対向電極の温度を温度感知部２０にて測定し、その温
度に応じて各対向電極に最適な対向電圧を供給すること
により、殆どすべての部分で液晶層に直流成分の無い交
流駆動を行うことができ、表示品位の低下及び液晶の寿
命の低下等を抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶と組み合わせ
て画像を提供するアクティブマトリクス型液晶表示装置
及びその駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、近年薄型、軽量等の特
徴を活かし、数多くの分野で利用されている。その中で
も、各画素ごとにスイッチング素子を配した、いわゆる
アクティブマトリクス型液晶表示装置は、上述した特徴
に加えて高品位の映像を提供することができるため、Ｏ
Ａ機器やＡＶ機器用の表示装置として注目されている。

【０００３】一般的なアクティブマトリクス型液晶表示
装置の構造を図４に示す。なお、図４は液晶を挟持する
２枚の基板１、２と、これらの背後に設けられる導光板
１１及び光源１２と、これらの周辺に設けられるゲート
駆動回路９、ソース駆動回路１０及び制御回路１７とを
平面的に表したものである。

【０００４】このうち、一方の基板２の液晶と接する面
上には信号線としてゲートバスライン６及びソースバス
ライン７が互いに直交し、互いに電気的に絶縁性を持っ
た形で高密度に形成されている。また、各交点の近傍に
はＴＦＴ素子５、画素電極４が各々前記ゲートバスライ
ン６及びソースバスライン７で囲まれた領域内に設けら
れ、それぞれのＴＦＴ素子５にはゲートバスライン６、
ソースバスライン７、及び画素電極４が電気的に接続さ
れている。

【０００５】また、図示していないが、前記ゲートバス
ラインと平行で、かつ前記画素電極に重畳するように容
量配線が形成されている。なお、前記容量配線を形成せ
ず、前記画素電極を次段のゲートバスラインと重畳させ
る場合もある。以下、前者の構造をＣｓ−ｏｎ−Ｃｏｍ
ｍｏｎ構造と呼び、後者の構造をＣｓ−ｏｎ−Ｇａｔｅ
構造と呼ぶ。

【０００６】他方の基板１の液晶と接する面上には、上
記画素電極４に対向して設けられた対向電極８が全面に
設けられており、前記２枚の基板１、２は、周辺部を図
示しないシール剤で接着され、その間隙に液晶が注入・
封止されている。なお、基板１、２間に注入された液晶
は、基板１、２の内面にそれぞれ形成された図示しない
配向膜の規制力によって、前記両基板間で液晶分子が約
９０度捩れるように配向している。

【０００７】さらに、前記基板２の周辺には、ゲートバ
スライン６及びソースバスライン７に印加される電圧を
制御するゲート駆動回路９及びソース駆動回路１０が設
けられ、これらは制御回路１７に接続されている。前記
制御回路１７は、図示しない電源やクロック信号、ＨＳ
ＹＮ信号、ＶＳＹＮ信号等が入力され、ゲート駆動回路
９、ソース駆動回路１０、対向電極８にそれぞれ所望の
電圧を印加している。

【０００８】また、前記基板２の背面には、光を照射す
る手段として、少なくとも光源１２と、該光源１２から
照射される光が、液晶層を均一に光が照射し、かつその
光量が一定となるように制御された導光板１１とを有し
ている照明装置が設けられている。一般に、前記導光板
１１は、アクリル系樹脂等からなる透明或いは半透明の
ものが用いられ、光源１２は、液晶表示装置の薄型化を
実現するために直管状の蛍光ランプが用いられる。

【０００９】また、図示はしないが、前記基板１、２に
はそれぞれ偏光板が貼付されている。該偏光板は、互い
の偏光軸が平行或いは直交するように配置される。

【００１０】図６は前記基板２上に形成されたゲートバ
スライン６、ソースバスライン７、ＴＦＴ素子５、画素
電極４、及び容量配線３８の等価回路図を示したもので
ある。なお、図６においてＧ，Ｓ，ＤはそれぞれＴＦＴ
素子５のゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を表
しており、それぞれゲートバスライン６、ソースバスラ
イン７、画素電極４に接続されている。また、Ｃｌｃは
画素電極４と対向電極８との間に形成される液晶容量、
Ｃｃｓは画素電極４と容量配線３８との間に形成される
補助容量、ＣｇｄはＴＦＴ素子５のゲート電極Ｇとドレ
イン電極Ｄとの間に形成される寄生容量である。

【００１１】このような構成のアクティブマトリクス型
液晶表示装置の駆動方法について以下に説明する。ま
ず、ゲート駆動回路９から、それぞれのゲートバスライ
ン６に順次所定の電圧が印加されると、そのゲートバス
ライン６に接続されているＴＦＴ素子５のゲート電極Ｇ
にゲートバスライン６を介して電圧が印加され、ＴＦＴ
素子５がＯＮ状態になる。このとき、ＯＮ状態となった
ＴＦＴ素子５に接続されている各画素電極４に、ソース
駆動回路１０から所望の電圧をソースバスライン７を介
して印加すると、ＴＦＴ素子５のソース電極Ｓ、ドレイ
ン電極Ｄを通じて画素電極４に前記電圧が伝わり、それ
ぞれの画素電極４に所望の電圧を印加することができ、
該画素電極４と対向電極８との間の液晶分子の配向方向
を制御することができる。

【００１２】なお、液晶は、長時間一定の直流電圧を印
加すると特性が劣化するため、画素電極４および対向電
極８との間に発生する電位差は一定であるが、その電位
の方向を反転させ、交流駆動を行っている。

【００１３】このような構成により、光源１２から照射
された光は、導光板１１を介して基板２に貼付けられた
偏光板（図示せず）を通して画素電極４上にある液晶層
に入射し、それぞれの画素電極４と対向電極８との間に
発生した電位差によって変化した液晶分子の配向方向に
沿って捩れ、基板１に貼付けられた偏光板（図示せず）
を通じて透過する。このとき、液晶分子の配向方向の変
化に応じて光の透過量が変化するため、これを利用して
表示を行っている。

【００１４】一般的に、画素電極４の電圧書き込み後に
は引込電圧と呼ばれる電位だけ、液晶層に印加される電
位がシフトすることが知られており、通常は前記引込電
圧の値を考慮して対向電極８に印加する電圧が決定され
ている。なお、前記引込電圧δＶは、前記寄生容量Ｃｇ
ｄ、液晶容量Ｃｌｃ、補助容量Ｃｃｓ、及びＴＦＴ素子
５のゲート電極ＧをＯＮさせる電圧Ｖｇｏｎ、ＯＦＦさ
せる電圧Ｖｇｏｆｆを用いて、以下のように表される。

【００１５】

【数１】

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような液晶表示装置をパソコン等のセットに組み込ん
だ場合、光源１２から発生する熱によって液晶パネルの
温度が部分的に上昇し、その結果、パネル全体で温度の
バラツキが生じてしまうため、液晶パネルの光源１２付
近における引込電圧δＶ１は、液晶容量Ｃｌｃの変化や
ＴＦＴ素子５の寄生容量Ｃｇｄの変化等によって液晶パ
ネルの中央部分の引込電圧δＶ２とは異なってしまうと
いう問題点があった。

【００１７】したがって、図５に示されるように、対向
電極８に印加する電圧を液晶パネルの中央部分における
液晶層に印加される電圧に合わせたとすると、光源１２
付近においては液晶層に印加される電圧の直流成分を無
くすことができないため、長時間の使用では輝度むら、
フリッカ、焼き付き等の表示品位の低下を招くばかりで
なく、液晶の寿命の低下も招いてしまう。

【００１８】また、前記対向電極８に印加する電圧を液
晶パネルの光源１２付近における液晶層に印加される電
圧に合わせたとしても、液晶パネルの中央部分において
は液晶層に印加される電圧の直流成分を無くすことがで
きなくなり、同様の問題が生じてしまう。このことは、
Ｃｓ−ｏｎ−Ｃｏｍｍｏｎ構造のものにもＣｓ−ｏｎ−
Ｇａｔｅ構造のものにも共通して生ずる問題であった。

【００１９】なお、特開平８−２０１７７９号公報で
は、光源の熱による影響より液晶表示素子の光学特性の
変化による表示むらの対策について述べられているが、
単純マトリクス型液晶表示装置に関するものであり、一
般的に全面に形成される対向電極を有するアクティブマ
トリクス型液晶表示装置において、引込電圧δＶの変動
に伴う問題点を解決できるものではない。

【００２０】また、アクティブマトリクス型液晶表示装
置において、対向電極を分割する構成として特開平５−
２２４２３５号公報があるが、これは露光パターンの継
ぎ目を境界として、各露光領域毎に寄生容量Ｃｇｄが変
化することに伴う表示品位の低下を補うものであるた
め、光源の熱による寄生容量Ｃｇｄの変化に伴う表示品
位の低下を補うことはできない。

【００２１】本発明は上述した問題点に鑑みてなされた
ものであり、光源から発せられる熱等による部分的な温
度の上昇が生じた場合でも、対向電極に常に最適な電圧
を印加することにより、表示品位の低下及び液晶の寿命
の低下等を低減することができるアクティブマトリクス
型液晶表示装置及びその駆動方法を提供するものであ
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
アクティブマトリクス型液晶表示装置は、複数の信号
線、画素電極及びスイッチング素子が形成された第１の
基板と対向電極が形成された第２の基板とを、互いの電
極面を対向させて配置し、前記２枚の基板間に液晶を挟
持してなる液晶パネルと、前記液晶パネルに表示を行う
ための電圧を供給する制御回路と、前記液晶パネルの背
面に設置される照明装置とを有するアクティブマトリク
ス型液晶表示装置において、前記第２の基板に形成され
る対向電極が、前記照明装置の光源と平行な方向に複数
の部分に分割され、前記各対向電極にはそれぞれ所望の
電圧が印加されていることを特徴とするものである。

【００２３】したがって、液晶パネルの温度が部分的に
上昇した場合であっても、各対向電極に最適な対向電極
駆動電圧を印加することにより、液晶層に印加される電
圧の直流成分を無くすことができるので、表示品位の低
下や液晶の寿命の低下を防ぐことが可能となる。

【００２４】また、前記液晶パネルが、前記各対向電極
の温度を検出する温度感知手段を有し、かつ前記制御回
路には、前記温度感知手段により感知された温度を電圧
に変換する温度／電圧変換手段と、該変換された電圧に
基づいて所望の対向電極駆動電圧を生成する対向電極駆
動手段とを有していれば、液晶パネルの使用中にパネル
の温度が変化した場合であっても、その都度各対向電極
に最適な対向電極駆動電圧を印加することが可能とな
る。

【００２５】前記第２の基板に形成される対向電極は、
前記液晶パネルの使用環境によって液晶に加わる熱の面
内分布に基づいて分割されていてもよい。この場合、各
々の対向電極内で更に温度のバラツキが発生することを
抑えることができる。

【００２６】また、前記第２の基板に形成される対向電
極は、分割される各対向電極の面内抵抗値が等しくなる
ように分割されていてもよい。この場合、各々の対向電
極の面内抵抗値値を考慮して対向電極駆動電圧を生成す
る必要がなくなる。

【００２７】本発明の請求項５記載のアクティブマトリ
クス型液晶表示装置の駆動方法は、照明装置の光源と平
行な方向に複数の部分に分割された対向電極を有するア
クティブマトリクス型液晶表示装置の駆動方法であっ
て、前記各対向電極に設けられた温度感知手段によって
各々の対向電極付近の温度を感知し、感知された温度に
基づいて各対向電極に印加する電圧を変化させることを
特徴とするものである。

【００２８】このように、各対向電極毎に温度に応じた
最適な対向電極駆動電圧を印加することができるので、
表示品位の低下や液晶の寿命の低下を防ぐことが可能と
なる。

【００２９】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）以下、本発明の一実施形態について図１
乃至図５を用いて説明する。図１は本実施形態のアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置を示す図であり、１、２
はガラス等の透光性の絶縁材料からなる基板であり、１
１、１２はそれぞれ導光板、光源である。また、１３、
１４、１５はそれぞれ前記光源１２と平行な方向に複数
の部分に分割された対向電極であり、２５は制御回路で
ある。なお、その他の構成については図４に示した従来
のアクティブマトリクス型液晶表示装置と同一なので、
同一の符号を付して説明を省略する。

【００３０】図２に、前記対向電極１３、１４、１５と
制御回路２５との接続の様子を示す。図２において、２
０は熱電対やサーミスタ等からなる温度感知部であり、
表示の妨げにならないように表示領域周辺部に設けられ
ている。また、制御回路２５内には、対向電極制御回路
２４及び温度／電圧変換回路２３が設けられている。

【００３１】以下に、本実施形態のアクティブマトリク
ス型液晶表示装置の具体的な駆動方法について説明す
る。

【００３２】まず、事前に液晶表示装置をパソコン等の
セットに組み込んだ場合に、光源等から液晶層に加わる
熱の面分布とその程度を調べておく。その結果をもとに
して、例えば図１に示すように、熱の影響を顕著に受け
る液晶層上の対向電極及びそうでない対向電極の領域
を、対向電極１３、対向電極１４、対向電極１５のよう
に３つに分割する。本実施形態においては、対向電極１
３、１５が熱の影響を顕著に受ける液晶層上の対向電極
であり、対向電極１４が熱の影響を受けない液晶層上の
対向電極である。

【００３３】なお、一般的に液晶表示装置に加わる熱
は、光源からの発熱による影響が最も大きいため、前記
対向電極の分割は光源１２と平行な方向に分割すること
が望ましい。また、これらの対向電極１３、１４、１５
は、各対向電極間が画素電極と重ならないようにするた
め、各対向電極１３、１４、１５の幅は画素電極の整数
行分に対応させる必要がある。例えば、ゲートバスライ
ン数が４８０本のとき、事前に光源等から液晶層に加わ
る熱の面分布とその程度を調べた結果、各対向電極の幅
を１：６：１にすることが望ましい場合では、対向電極
１３、１５は画素電極６０行分に対応する幅とし、対向
電極１４は画素電極３６０行分に対応する幅とする。

【００３４】そして、実際の駆動時に光源１２及び、使
用環境により変化した温度を温度感知部２０により測定
し、それぞれの対向電極１３、１４、１５毎にそれぞれ
温度信号を発生する。次に、前記温度信号をそれぞれの
対向電極に対応して設けられた温度／電圧変換回路２３
によって、各対向電極のレベル制御信号に変換する。

【００３５】さらに、変換された各レベル制御信号に基
づいて、対向電極制御回路２４により各対向電極に対し
て最適となる対向電極駆動電圧を発生し、各対向電極駆
動電圧を対応する対向電極１３、１４、１５に印加す
る。なお、図２には、対向電極１５についての表記は無
いが、他の対向電極の制御方法と同様である。

【００３６】この場合の対向電極１３及び対向電極１４
上の液晶に実際に印加されている電圧を図３に示す。図
３に示されるように、対向電極１３、１４の温度の違い
により、その部分の液晶容量Ｃｌｃの変化、及び寄生容
量Ｃｇｄの変化等によって、画素電極４の電圧書き込み
後に発生する引込電圧がそれぞれδＶ１、δＶ２となる
ことに対応して、対向電極１３、１４に印加される対向
電極駆動電圧を調整しているので、液晶層に印加される
電圧の直流成分を無くすことができる。

【００３７】このように、本実施形態のアクティブマト
リクス型液晶表示装置においては、光源からの熱の影響
を多く受ける部分とそうでない部分とに対応して、対向
電極が光源と平行な方向に複数に分割されているので、
それぞれの対向電極に独立して適切な電圧を印加するこ
とができ、表示品位の低下、及び液晶の寿命の低下を抑
えることができる。

【００３８】また、各対向電極に対応して温度感知部２
０を設け、該温度感知部によって検出された温度に応じ
て対向電極に印加する電圧を調整するので、液晶表示装
置の使用中に生じる温度の変化にも対応することができ
る。

【００３９】なお、本実施形態の説明においては、図２
に示したように個々の対向電極に対して１つの温度感知
部２０を設定したが、実際には、測定誤差を無くすため
に１つの対向電極に対して数箇所に温度感知部２０を設
けても良い。また、対向電極は４分割以上に分割しても
良い。

【００４０】（実施形態２）本発明の別の実施形態につ
いて以下に説明する。上述した実施形態１においては、
熱による影響を顕著に受ける領域とそうでない領域とで
対向電極を分割しているので、場合によっては各対向電
極の面積が異なり、各対向電極毎に面内抵抗値が異なる
場合がある。このような場合は、各対向電極に印加する
対向電極駆動電圧を、それぞれの対向電極の面内抵抗値
を考慮して設定する必要がある。

【００４１】そのため、実施形態１に示した液晶表示装
置において、例えばゲートバスラインが４８０本の場
合、各対向電極が画素電極６０行分の幅となるように対
向電極を８等分し、実施形態における対向電極１３、１
５として両側の対向電極を用い、対向電極１４としてそ
の他の６つの対向電極を用いれば、各対向電極に印加す
る対向電極駆動電圧は、各対向電極の面内抵抗値のバラ
ツキを考慮する必要が無くなり、制御回路２５内の対向
電極制御回路２４の設計が容易になる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置においては、第２の基板に
形成される対向電極が、前記照明装置の光源と平行な方
向に複数の部分に分割され、前記各対向電極にはそれぞ
れ所望の電圧が印加されているので、液晶パネルの温度
が部分的に上昇した場合であっても、各対向電極に最適
な対向電極駆動電圧を印加することにより、液晶層に印
加される電圧の直流成分を無くすことができるので、表
示品位の低下や液晶の寿命の低下を防ぐことができると
いう効果を奏する。

【００４３】また、前記液晶パネルが、前記各対向電極
の温度を検出する温度感知手段を有し、かつ前記制御回
路には、前記温度感知手段により感知された温度を電圧
に変換する温度／電圧変換手段と、該変換された電圧に
基づいて所望の対向電極駆動電圧を生成する対向電極駆
動手段とを有していれば、液晶パネルの使用中にパネル
の温度が変化した場合であっても、その都度各対向電極
に最適な対向電極駆動電圧を印加することができるとい
う効果を奏する。

【００４４】前記第２の基板に形成される対向電極は、
前記液晶パネルの使用環境によって液晶に加わる熱の面
内分布に基づいて分割しておけば、各々の対向電極内で
更に温度のバラツキが発生することを抑えることができ
るという効果を奏する。

【００４５】また、前記第２の基板に形成される対向電
極は、分割される各対向電極の面内抵抗値が等しくなる
ように分割しておけば、各々の対向電極の面内抵抗値を
考慮して対向電極駆動電圧を生成する必要が無くなり、
制御回路内の対向電極駆動手段の設計が容易になるとい
う効果を奏する。

【００４６】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示
装置の駆動方法においては、各対向電極に設けられた温
度感知手段によって各々の対向電極付近の温度を感知
し、感知された温度に基づいて各対向電極に印加する電
圧を変化させることによって、各対向電極毎に温度に応
じた最適な対向電極駆動電圧を印加することができ、表
示品位の低下や液晶の寿命の低下を防ぐことができると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置
を示す概略図である。

【図２】対向電極及び制御回路の拡大図である。

【図３】本発明駆動方法による液晶印加電圧波形図であ
る。

【図４】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置を
示す概略図である。

【図５】従来駆動方法による液晶印加電圧波形図であ
る。

【図６】ＴＦＴ素子の周辺回路図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 基板 ４ 画素電極 ５ ＴＦＴ素子 ６ ゲートバスライン ７ ソースバスライン ８ 対向電極 ９ ゲート駆動回路 １０ ソース駆動回路 １１ 導光板 １２ 光源 １３ 対向電極 １４ 対向電極 １５ 対向電極 １７ 制御回路 ２０ 温度感知部 ２３ 温度／電圧変換回路 ２４ 対向電極制御回路 ２５ 制御回路 ３８ 容量配線

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の信号線、画素電極及びスイッチン
   グ素子が形成された第１の基板と対向電極が形成された
   第２の基板とを、互いの電極面を対向させて配置し、前
   記２枚の基板間に液晶を挟持してなる液晶パネルと、前
   記液晶パネルに表示を行うための電圧を供給する制御回
   路と、前記液晶パネルの背面に設置される照明装置とを
   有するアクティブマトリクス型液晶表示装置において、 前記第２の基板に形成される対向電極が、前記照明装置
   の光源と平行な方向に複数の部分に分割され、前記各対
   向電極にはそれぞれ所望の電圧が印加されていることを
   特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記液晶パネルが、前記各対向電極の温
   度を検出する温度感知手段を有し、かつ前記制御回路に
   は、前記温度感知手段により感知された温度を電圧に変
   換する温度／電圧変換手段と、該変換された電圧に基づ
   いて所望の対向電極駆動電圧を生成する対向電極駆動手
   段とを有していることを特徴とする請求請１記載のアク
   ティブマトリクス型液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記第２の基板に形成される対向電極
   は、前記液晶パネルの使用環境によって液晶に加わる熱
   の面内分布に基づいて分割されていることを特徴とする
   請求項１、２記載のアクティブマトリクス型液晶表示装
   置。
4. 【請求項４】 前記第２の基板に形成される対向電極
   は、分割される各対向電極の面内抵抗値が等しくなるよ
   うに分割されていることを特徴とする請求項１、２記載
   のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
5. 【請求項５】 照明装置の光源と平行な方向に複数の部
   分に分割された対向電極を有するアクティブマトリクス
   型液晶表示装置の駆動方法であって、 前記各対向電極に設けられた温度感知手段によって各々
   の対向電極付近の温度を感知し、感知された温度に基づ
   いて各対向電極に印加する電圧を変化させることを特徴
   とするアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動方
   法。