JP2705711B2 - 液晶表示装置で漏話を除去する方法及び液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置で漏話を除去する方法及び液晶表示装置Info
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Description
話を除去する方法及び装置に関する。より詳しくは、本
発明はデータラインと画素の間の漏話を防ぐ手段が設け
られた表示装置に関する。
ように、液晶表示装置の動作及びこれらの装置の構造に
固有の寄生容量の問題を理解することによってのみ本発
明の正しい理解が得られる。特に、液晶表示装置は一般
に特定の距離を離して取付けられた一対の基板を備え
る。この距離は一般におよそ6ミクロンである。液晶材
料が基板の間に配列される。基板はそれらの少なくとも
1枚が透明であるように選択される。表示及びイメージ
を提供しその画質を向上させる手段としてバックライト
が備えられる場合、両基板が実質的に透明であることが
必要である。一般にインジウム錫酸化物(ITO) のような
材料を含む透明な接地面導体がこれらの基板の1枚の上
に配列される。反対の基板には画素電極と呼ばれる個々
の電極素子の矩形のアレイが含まれる。半導体スイッチ
(薄膜トランジスタが望ましい)がこれらの画素電極の
各々と関連づけられ、そして一般にこれらの電極を含む
基板上に配列される。通常、これらのトランジスタスイ
ッチは非結晶シリコン又は多結晶シリコン技術に基づい
ている。現在、より低いプロセス温度要求により非結晶
シリコン技術の方が望ましい。事実、前述の構造によ
り、液晶材料が誘電体として作用するキャパシタ状の回
路素子の矩形アレイが得られる。画素電極に電圧を加え
ることにより、液晶材料の電気光学変換が得られる。こ
の変換に基づいて表示装置上に見られるテキスト又は図
形情報が表示される。個々の画素の各々をそれに関連し
た半導体スイッチに供給された信号で制御できるように
画素電極の各々がオン又はオフに切替えうるそれ自身の
半導体スイッチと関連づけられるので、本発明は特に前
述の表示装置に使用できる。これらの半導体デバイスは
本質的に個々の画素電極に電荷を付着させるための電子
バルブとして作用する。
タライン信号が供給される。一般に、M本のデータライ
ン及びN本の走査ラインがある。一般に、各トランジス
タスイッチのゲートが走査ラインに接続され、そしてト
ランジスタスイッチのソース又はドレーンがデータライ
ンに接続される。
レベルが設定される。この時点で、データラインに現わ
れる電圧がそれぞれの半導体スイッチ素子を介して画素
電極に加えられるように、N本の走査ラインの1つが活
動化される。記述された構成の所要の結果は、各画素電
極の両側がデータラインにより囲まれることである。デ
ータラインの1本は画素電極と関連づけられたデータラ
インである。しかしながら、他のデータラインは隣接す
る画素電極と関連づけられる。この後者のデータライン
は異なる情報信号を運ぶ。また、この構造に固有なのは
一定の容量性の特性である。特に、画素電極及びそれに
対する接地面電極部分は容量性の構造を形成する。加え
て、各データラインとそれを囲む画素電極素子の間に寄
生容量がある。更に、半導体スイッチ素子のソース及び
ドレーンの間に寄生容量が存在する。寄生容量は不要な
信号を画素電極に加えることを可能にする。
に所望の電圧レベルが設定され、そしてこれらの電圧を
画素電極の1本のローに加えるように走査ラインが活動
化される。液晶キャパシタを充電するのに十分な時間の
後、異なる走査ラインが活動化され、そして異なるセッ
トのデータ電圧が異なる画素ローに加えられる。一般
に、ビデオ情報の書込みのために隣接する画素ローが選
択される。従って、典型的な動作では、表示装置の1本
のローを一度に画面の上部から下部に書込むことができ
る。テレビジョンのアプリケーションでは、この上部か
ら下部までの書込みはおよそ1/30又は1/60秒で行われ
る。従って、この時間で、画面に完全なイメージが表示
される。このイメージはテキスト及び図形情報の両者を
含むことができる。
の効果は面積に比例し距離に逆比例する。従って、高分
解能液晶表示装置では、データラインと画素電極の間の
微小な間隔が要求されるので、寄生容量は特に望ましく
ない。テレビジョン又はコンピュータ表示環境のよう
な、本明細書で企図された典型的な実施例では、画素電
極はおよそ300x100 平方ミクロンであり且つおよそ6ミ
クロンの間隔で引き離され、およそ10x10 平方ミクロン
の面積を、関連した半導体スイッチ素子の設置のために
各画素から取っておく。従って、高分解能薄膜トランジ
スタマトリックスアドレス液晶表示では、データライン
と画素電極の間の寄生容量は画素容量と比較されると無
視できないことが分かる。スイッチ素子自身にある寄生
的なソース対ドレーン容量の存在により、データライン
と画素電極の間の寄生容量が増加する。このような表示
の動作で、画素上の電圧は、そのローアドレス時間のあ
いだにセットされる。そして半導体スイッチはオフにな
り、電圧は表示がリフレッシュされるまで一定のままで
なければならない。しかしながら、隣接するデータライ
ン上の電圧の変化は画素上の電圧の変化を生じさせる。
多くの駆動方式では、一般にデータライン上の電圧は、
カラムのなかの幾つの素子がオンになるかにより、0ボ
ルトと5ボルトの間で変化する。これは画素上の電圧の
不安定さ即ち漏話を生じさせる。2.54cm当りおよそ100
画素ある設計では、これはおよそ0.2 ボルトRMS の最大
電圧誤差を生じさせる。これはオン/オフ表示では重要
ではないが、0.05ボルトRMS の電圧の変化が視認できる
グレースケール表示ではかなり重要である。
少させる1つの方法はCLCと並列の記憶キャパシタの使
用である。これは最大誤差電圧を小さくする。この方法
は現に広く用いられているが、望ましくない。なぜな
ら、それは新たな欠陥を生じることがあり且つそれは画
素の活動状態の面積を縮小するからである。
第4845482 号に記述されている。この方法の典型的な波
形が図1の(a)〜(d)に示される。図1の(a),(b)及び(c)
は連続的にゲートラインに加えられた波形であるが、図
1の(d) は典型的なデータラインの信号である。ゲート
ラインが非活動状態のとき各データの相補データを供給
することにより漏話が除去される。この方法では、ライ
ン時間の一部(一般に2分の1)を補償信号に使用し、
トランジスタをオフにする必要があることが明白であ
る。その結果、データラインを駆動するために、2倍の
切替え速度、従って、より高速の切替え TFT、より高価
なドライバ、そしてより高い電力消費が要求される。
漏話を減少又は除去する液晶表示装置及び前記表示装置
を作動させる方法を提供することにある。
晶表示装置の画素を駆動する回路を提供することにあ
る。
必要な費用又は電力を増やさずに液晶表示装置で漏話を
少なくすることにある。
順次に励起されるゲートライン及び複数のデータライン
を備える液晶表示装置では、表示素子間の漏話を除去す
る方法は、ゲート期間の第1の部分の間にデータの極性
変化が起きるようにゲート期間に等しい時間の間各デー
タラインを励起するステップ(前充電として知られた)
を含む。走査ラインの時間の間データ信号の第1の部分
は次の2つの目的を有する。第1の目的は前のデータ信
号に対する補償レベルを提供することにある。第2の目
的は到来するデータレベルのために前充電を提供するこ
とにある。データ走査信号の第2の部分は実際のデータ
電圧レベルを提供する。
されるゲートライン及び複数のデータラインを備える液
晶表示装置では、データ信号の極性変化でゲート時間を
開始し且つデータ信号の極性の相次ぐ変化の前に前記ゲ
ート時間を終了することにより漏話が除去される。デー
タ信号の極性が変化すると、データを受取る表示素子が
前充電される。前充電は前のデータレベルと同じ大きさ
及び反対の極性の補償レベルを含む。前充電の後、デー
タ信号はその意図されたレベルに変えられる。
データラインに供給される電圧の極性を交替させ、ライ
ン時間の最初の部分の間に前のデータを補償するために
表示素子を前充電し、そしてライン時間の少なくとも残
りの部分の間に表示素子を最終的な意図された値に充電
することにより、表示素子間の漏話が除去される。
データラインにより駆動される薄膜トランジスタ液晶表
示セルを備える表示装置はゲート信号手段及びデータ信
号手段を備え、前記ゲート信号手段はゲート信号をゲー
ト信号期間に次々のゲートラインに供給し、前記データ
信号手段は(漏話補償電圧)−(前のゲート信号期間の
データ信号電圧)に等しいデータ信号を現在のゲート信
号期間の最初の部分で前記データラインに供給し、そし
て前記現在のゲート信号期間の残りの部分で前記現在の
ゲート信号期間の現在のデータ信号電圧に等しい電圧を
前記データラインに供給する。
る波形を示す。図2の(f) はデータラインに加える波形
を示す。全部でN本のローがあり、隣接するロー毎にデ
ータ電圧の極性が変る。ライン時間の前半部では、前の
データ電圧+Vi-1(又は -Vi-1)に対する補償レベルであ
る-Vm+ Vi-1(又は Vm- Vi-1) に画素が前充電される。
ライン時間の後半部では、現在のデータ電圧である最終
的な電圧 +Vi(又は -Vi) に画素が充電される。従っ
て、全ライン時間が画素の充電に用いられる。
量と関連した結合係数αを仮定して、開示された波形か
ら得られる液晶でのRMS 電圧をバイパス容量を計算する
ことは容易である。i番目のロー位置のRMS 電圧は下記
の式で示される。
る。他の場合 (Vi>0 及び i = 偶数の整数; Vi<0 及
び i = 奇数の整数; Vi<0 及び i = 偶数の整数)につ
いても同様な結果が得られる。電圧低下の影響も簡略化
のために無視した。それらは容易に付加されるが、結論
は変らない。この式を拡張することにより、αの一次項
が打消され、式は下記のようになる。
は漏話のα2に比例する2次項を表わす。明らかに漏話
の1次項が除去されている。
の結合を記述する項のみを含む。隣接するデータライン
からの結合もあるが、これは簡単に打消すことができ
る。ちなみに、前述の米国特許第4845482 号では、隣接
するデータラインの係数βが指定され、そしてβ2 及び
2αβに比例する2次補正が行われる。しかしながら、
α及びβの1次項は全て打消される。一般に、上記結果
は、1次の漏話の除去を行うためにVmを任意の実際的な
値にセットしうることを示す。TFT/LCD の場合には、直
線領域で動作中のTFT はドレーン及びソース間の電圧低
下を無視しうることを示し、Vmは0にセットできる。こ
の方式(Vm=0)は、補償電圧レベルがデータ電圧レベルに
等しいから、必要なデータドライバ電圧レベルの数を少
なくする。他のAM LCD、例えばMIM 即ちダイオード構成
の場合、データラインからスイッチを経て液晶キャパシ
タまでのバイアス電圧低下が存在する。これらのAM LCD
では、方向によるデータ電圧レベル充電を除去し、従っ
て最終的なデータレベルよりも大きいレベルの前充電を
回避するようにVmが選択されるべきである。そのため
に、最大のデータ電圧Vdata(largest)と最小のデータ電
圧Vdata(smallest)の間に、Vdata(largest)−Vm≦Vdata
(smallest)が成立つようにVmが選択されるべきである。
リックスのアドレス指定された画素アレイ34の、本発明
による1つのアナログアドレス指定の実施例を示す。例
えば、フレームバッファ(図示せず)から供給しうるロ
ーによる直列データがデータ入力ライン2を介してアナ
ログトグル4の第1の入力及びインバータ6の入力に供
給される。ライン2上の直列データは2回供給され、ト
グルスイッチ4の出力がD1,D1,D2,D2,D3,D3 等に等しい
直列信号Aになるようにする。この場合、D1は時点tに
おける直列データV1〜VKを表わし、 -D1は時点 t+Tにお
ける直列データ-V1〜VKを表わし、そしてD2は時点t+2T
における直列データV1〜VKを表わす。以下、同様であ
る。
として、補正電圧入力ライン8を介してアナログトグル
12の第2の入力及びインバータ10の入力に漏話補正電圧
レベルが供給される。アナログトグル12の出力は0,Vm,
0,-Vm,0,Vm 等に等しい直列信号Bである。アナログト
グル12の補正電圧クロック及びアナログトグル4の直列
データクロックが同期され、アナログトグル12の出力か
らの直列データBがアナログトグル4の出力からの直列
データAが変るとき同じように変るようにする、例えば
合計器14の入力に対する直列データA及び直列データB
がD1及び0、 -D1及びVM、 -D2及び0、そしてD2及び -
VMの順に続くようにする。
そして (-Vm+D2)等の順になるように直列データA及び
直列データBが合計器14により合計される。データドラ
イバシフトレジスタ16のデータドライバクロックライン
15に供給されるクロック信号は、データYが直列にデー
タドライバシフトレジスタ16に、ライン32の並列出力よ
りも少なくともK倍の速さで入力されることを可能にす
る。この場合、Kはデータライン出力の数に等しい。デ
ータドライバリセットライン18及びデータドライバイネ
ーブルライン20は、シフトレジスタ16に供給されるY直
列データとライン32上の並列出力の間の同期を与える。
ックライン26及びゲートドライバリセットライン28はゲ
ートドライバ24とデータドライバシフトレジスタ16の間
の同期を与え、ゲートドライバ24からの2レベル信号出
力(ゲートライン30の1からNまでのうちの1つ)がデ
ータドライバシフトレジスタ16からの並行出力に同期さ
れるようにする。Tで表わされたゲートドライバ出力信
号期間毎に、データドライバシフトレジスタの(1から
Mまでの)並列出力は、図2の(f)の波形タイミング図
に示すように、Tの最初の部分の間の漏話補償信号と、
それに続くTの残りの部分の間の(補償ではない)純粋
なデータ信号を含む。
データラインと画素電極の間の漏話を減少又は除去する
ことができる。
る。
イ
Claims (4)
- 【請求項1】交差して配置された複数のゲートライン、
並びに前記複数のゲートライン及び複数のデータライン
の交点において前記ゲートライン及びデータラインに接
続された液晶表示素子を備え、前記複数のゲートライン
が順次のゲート期間の間ゲート信号により順次に付勢さ
れ、前記データラインが順次のゲート期間毎に反転する
極性のデータ信号で付勢される液晶表示装置における表
示素子間の漏話を除去する方法であって、 第1部分及び第2部分に分割された前記ゲート期間の第
1部分の間に、順次のゲート期間毎に反転する極性の所
定電圧値からその前のゲート期間におけるデータ信号の
レベルを差し引いたものに等しいレベルの補償電圧で書
くデータラインを付勢するステップと、 前記ゲート期間の第2部分の間に当該ゲート期間のデー
タ信号電圧で書くデータラインを付勢するステップと、 を含む表示素子間の漏話を除去する方法。 - 【請求項2】前記ゲート期間の第1部分はゲート期間の
半分の持続時間を有する、請求項1の方法。 - 【請求項3】交差して配置された複数のゲートライン、
並びに前記複数のゲートライン及び複数のデータライン
の交点において前記ゲートライン及びデータラインに接
続された液晶表示素子を備え、前記複数のゲートライン
が順次のゲート期間の間ゲート信号により順次に付勢さ
れ、前記データラインが順次のゲート期間毎に反転する
極性のデータ信号で付勢される、薄膜トランジスタ液晶
表示素子のマトリックスを含む表示装置であって、 第1部分及び第2部分に分割された前記ゲート期間の第
1部分の間に、順次のゲート期間毎に反転する極性の所
定電圧値からその前のゲート期間におけるデータ信号の
レベルを差し引いたものに等しいレベルの補償電圧で書
くデータラインを付勢する手段と、 前記ゲート期間の第2部分の間に当該ゲート期間のデー
タ信号電圧で書くデータラインを付勢する手段と、 を備える表示装置。 - 【請求項4】前記ゲート期間の前記第1部分は前記ゲー
ト期間の半分の期間を有する、請求項3の表示装置。
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