JP2728447B2 - アクティブマトリクス液晶表示装置 - Google Patents

アクティブマトリクス液晶表示装置

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JP2728447B2
JP2728447B2 JP63199901A JP19990188A JP2728447B2 JP 2728447 B2 JP2728447 B2 JP 2728447B2 JP 63199901 A JP63199901 A JP 63199901A JP 19990188 A JP19990188 A JP 19990188A JP 2728447 B2 JP2728447 B2 JP 2728447B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、平面デイスプレイ素子に係り、特にTFTア
クテイブマトリクス液晶表示素子に、好適な駆動に関す
る。
〔従来の技術〕
本発明の改善点を明確にするため、公知の液晶パネル
の駆動法について述べる。TFT液晶デイスプレイパネル
表示部の1画素相当の回路図を第8図(a)に、また各
部の駆動波形を、同図(b)に示す。TFTのゲート20に
は走査電圧VSC、ドレイン21には画像データ電圧VSGをそ
れぞれ印加する。またソース22は液晶セル容量5を介し
て共通電極23に接続する。またゲートとソース間には、
CGSなる構造上の寄生容量24が付随している。
この回路において、ゲート電位がしきい電圧を越える
と、TFTはON状態となり、画像データ電圧VSGはドレイン
21からソース22を経て液晶セル容量25に印加される。ゲ
ート電圧が下がると、TFTはOFF状態となり、液晶電圧V
LCは、次にゲートが開くまで保持できる。しかし、ゲー
トが閉じる瞬間は、ゲート電圧が急激に変化するため、
寄生容量24と液晶セル容量22との容量結合を介して、V
LCが低下する。このため、VLCは、第8図(b)中のΔV
GS1〜ΔVGS3に示すように変化する。したがつて、VLC
〔画像データ電圧〕−〔共通電極電位〕となり、この低
下分が直流成分として液晶に印加される。この直流成分
は液晶を劣化させ素子の寿命を縮めてしまうという問題
があつた。また、この直流成分は、表示の面ではフリツ
カと呼ばれるチラツキを生じさせる原因のひとつとなつ
ており、表示品位の低下を引き起こす。こういつた問題
を解決するための、TFTアクテイブマトリクスLCD素子駆
動電圧の設計例として、プロシーデイングスオブジヤパ
ンデイスプレイ'86,192頁から195頁(Proc.Japan Displ
ay '86)において論じられている。ここでは駆動条件の
最適化のため、画像データ電圧の振幅を、正と負に非対
称とすることにより解決を試みている。
〔発明が解決しよとする課題〕
上記従来技術は、液晶印加電圧の直流成分を補正する
ため画像データ電圧の中点電圧を設定する手法を用いて
いる。しかし、実表示時において特に、アナログ信号に
より素子を駆動する場合、たとえば、階調表示を行う場
合や、テレビ画面の表示を行う場合は、信号の振幅が変
化するため、表示画面に応じて、中点電圧の最適値が変
動する。
また、素子の経年変化や、温度,入射光強度、等の変
動により、最適駆動条件が、初期設定値からズレを生じ
るという問題があつた。
更に、上記従来技術においては、共通電極電位が、適
正値に対して、+/−のどちらにずれているかという点
については配慮がなされておらず、自動的に補正するま
でには至らなかつた。
本発明の目的は、表示データ処理系とは独立した、制
御の容易な共通電極電圧を用いて液晶印加電圧の直流成
分を自動的に、リアルタイムに抑制する方法を提供する
ことにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するためには、液晶印加電圧の直流成
分の大きさと、極性を求める必要がある。
そこで、素子の透過率(TS)の共通電極電位(VCOM
依存性の測定結果を第5図に示す。
信号中点電位(VSGM)は−7Vであり、これを中心に±
5Vの信号電圧を印加した。透過率TSはVCOMの上昇につれ
て、デイツプを示した後、ゆるやかに増加し、ピークを
示した後、ふたたびデイツプを示し、ふたたび増加して
ゆく。この2つのデイツプ時の透過光強度波形を第9図
に示す。図中(a),(b),(c)は、第9図中
(a),(b),(c)に対応している。
(a)では、VCOM>VSGMであり、VLCは、共通電極側
を+極の直流が重畳している。
(c)では、VCOM<VSGMであり、VLCは、共通電極側
を−極の直流が重畳している。
(b)では、VCOM=−12Vであり、フリッカは見られ
ない。
このように、直流成分がVLCに重畳している場合
〔(a),(c)〕には、フリツカが現われ、その直流
の極性により、フリツカ波形と、(d)に示す、素子の
交流化信号との位相差が異なることが判る。
以上の、明らかになつた性質を用いることにより、液
晶印加電圧の直流成分の極性と大きさを知ることができ
る。さらに、この結果を用いて、VCOMを調節し、常に適
正な駆動条件を保つことができる。
上記の目的は、素子内に設けた、テストセルにおけ
る、透過光の液晶印加電圧依存性を測定し、このフリツ
カの変化をもとに、適正な共通電極電位を自動的に設定
することにより達成される。
〔作用〕
TFTアクテイブ駆動テストを用いた、共通電極電位の
自動調節手段によつて、液晶印加電圧の直流成分は、動
作条件,動作環境が変化しても、最低になるように調節
され、常に、フリツカのない、コントラストの高い、す
ぐれた表示品位と、表示素子の高信頼化,長寿命が達成
できる。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例を説明する。第1図は、本発明
の構成に基づく、装置の構成を表わす。
液晶表示装置は、少なくとも2画素以上の表示部2
と、TFTを含む、少なくとも1つ以上のテストセル3と
を有するガラス基板1と、このパネルを駆動するため
に、少なくとも2つ以上の出力端子を有する信号駆動部
9と走査側駆動部10と、表示部の共通電極電源17の表示
部駆動系と、テストセル3に関係するテストセルVS駆動
系11とテストセルの透過光強度(照度、または輝度)を
測定する光センサ8と、この出力を受ける前置増幅器12
と、交流化信号と同一周波数成分のみをとり出すバンド
パスフイルタ13と、この出力波形と、交流化信号との位
相差を検出する、位相検波部14,振幅を検出する振幅検
出部15からなる。更に、表示部には、画素ごとに、表示
部TFT4と、液晶容量5とを有しており、テストセル3内
には、表示部と同一か、または、一定の関係にある、テ
ストセルTFT6とテスト液晶容量7とを有している。テス
トセル3の信号として、表示部2に印加する信号の一部
を印加し、走査電圧も同様に印加する。特に、信号、走
査いずれも表示部の中央部近辺に合わせて注入するのが
良い。テストセルを透過した光は、光センサ8により検
出し、前置増幅器12により増幅した後、表示部の交流化
信号周波数成分のみをとりだす、バンドパスフイルタ13
を通り、フリツカ成分のみを、抽出する。この信号の振
幅と、交流化信号との位相差とを、各々、振幅検波部14
と位相検波部14を用いて検出する。テストセルの、共通
電極電位は、テストセルVCOM駆動部11を用いて掃引する
ことができる。掃引波形の例を第6図に示す。(a)
は、一般的なノコギリ波を示す。(b)は、(a)に対
して、周期が短いノコギリ波に、正弦波等の交流を重量
する場合であり、液晶の直流成分の変化に対する応答を
改善できる。(c)は、必要に応じて、ノコギリ波の周
期,振幅を変化させた場合である。(d)は、デジタル
系と適合性を有するステツプ電圧である。
このような、波形により掃引した場合の位相検波部14
と振幅検波部15の出力と、掃引電圧の例を第11図に示
す。VCOMを増大させると振幅は次第に低下し、最小値を
示した後、再び増大する。位相検波出力は、振幅の極小
値の前後で極性が反転する。制御部16は、これらの出力
を受け、フリツカレベルの極小値となるテストセルのV
COMを得て、表示部の共通電極電源17の出力が、VCOM
等しくなるが、または、テストセルと表示部画素の関係
に応じた電位を出力するよう制御する。
次に、本実施例の変形例を第4図に示す。
本実施例では、位相検波部と、コンパレータとを組み
合わせ、コンパレータの出力反転時のテストセルVCOM
得る点に特徴がある。こうすることによつて、システム
構成の簡略化が可能となる。
つづいて第2の変形例を第3図に示す。本実施例の特
徴は、テストセルを2つ以上設けたことである。各々の
セルの出力をもとに、複数の画素にあける最適値を得、
より安定した表示部の共通電極電圧を決定することがで
きる。また、この方式において、複数のセルに同一の信
号電圧を印加する実施例の変形例を第12図に示す。複数
のテストセルに、各々異なつたVCOMを印加することによ
り、掃引速度を上げることができる。
つづいて、第4の変形例を第2図に示す。
本実施例では、テストセルを表示部の一部に位置して
おり、共通電極は、テストセル部と共用しても良い。こ
のように配置することにより、製造が容易となる。
最後に、共通電極電位設定方法の異なる実施例を示
す。第1図,第2図,第3図,第12図において、位相検
波部の出力及び、振幅検出部の先を、第7図に示す。構
成に接続する。そして、本図のD/Aコンバータアナログ
出力を、各パネルのテストセルVCOM駆動部に接続する。
このシステムにおける、制御シーケンスを第10図に示
す。以下に簡単に、動作の概要を説明する。まず、振幅
検出部の出力より、フリツカの有無を判断する。そし
て、フリツカが検出されれば、位相検波器の出力の極性
を調べ+であれば、VCOMを1ステツプふやし、−であれ
ばVCOMを1ステツプ下げるよう制御する。こうして、V
COMにフイードバツクをかけ、常に、フリツカを抑制す
ることができる。表示部の共通電極電位は、このD/Aの
アナログ出力を接続するか、または、デイジタル出力を
もとに、適当な電圧となるよう制御する。
〔発明の効果〕 本発明によれば、TFTLCD素子における、液晶印加電圧
の直流成分を、実時間に、表示画像に応じて、補正する
ことができ、フリツカを有効に抑圧し、経年変化を抑
え、温度,入射光強度等の環境の変化に対応して、最適
な表示を維持する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図から第4図および第12図は本発明の実施例の構成
図、第5図はTFTLCD素子の透過率の共通電極電位依存性
を示す図、第6図はテストセルVCOMの掃引電圧波形図、
第7図は掃引波形発生系の構成図、第8図は画素部回路
とその駆動電圧波形を示す図、第9図はフリツカ波形例
を示す図、第10図はシステムの制御シーケンスを示す
図、第11図は振幅検出部,位相検波部の動作説明図であ
る。 1……ガラス基板、2……表示部、3……テストセル、
4……表示部TFT、5……液晶容量、6……テストセルT
FT、7……テストセル液晶容量、8……光センサ、9…
…信号側駆動部、10……走査側駆動部、11……テストセ
ルVCOM駆動部、12……前置増幅部、13……バンドパスフ
イルタ、14……位相検波部、15……振幅検出部、16……
制御部、17……共通電極電源、18……コンパレータ、20
……ゲート、21……ドレイン、22……ソース、23……共
通電極、24……寄生容量。

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表示部と、テストセルと、これら表示部及
    びテストセルを駆動する周辺回路部を有するアクティブ
    マトリクス液晶表示装置において、 前記表示部は、複数の走査配線と、その複数の走査配線
    にマトリクス状に形成された複数の信号配線と、これら
    の配線の交点に対応して形成された複数の薄膜トランジ
    スタと、これら複数の薄膜トランジスタに対応して形成
    された複数の画素電極と、これら複数の画素電極との間
    で容量を形成する共通電極とを有し、 前記テストセルは、薄膜トランジスタと、この薄膜トラ
    ンジスタに対応して形成された電極と、前記液晶層から
    の透過光を測定し電圧として出力する透過光測定手段と
    を有し、 前記周辺回路部は、前記表示部に形成された電極に電圧
    を印加する第1の駆動手段と、前記テストセルに形成さ
    れた電極に電圧を印加する第2の駆動手段と、前記透過
    光測定手段から出力された電圧信号と前記表示部を駆動
    するための交流化信号との位相のズレを検出しその位相
    のズレに応じて前記第1の駆動手段及び第2の駆動手段
    を制御する制御手段とを有することを特徴とするアクテ
    ィブマトリクス液晶表示装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記制御手段は前記透
    過光測定手段から出力される電圧を増幅して出力する増
    幅器と、この増幅器の出力の前記表示部を駆動するため
    の交流化信号と同一の周波数成分のみを出力するバンド
    パスフィルターと、このバンドパスフィルターからの出
    力と前記表示部を駆動するための交流化信号との位相差
    を検出し出力する位相検波部と、その位相検波部からの
    出力に応じて前記第1の駆動手段と前記第2の駆動手段
    とを制御する制御部とを有することを特徴とするアクテ
    ィブマトリクス液晶表示装置。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記制御手段は前記透
    過光測定手段から出力される電圧を増幅して出力する増
    幅器と、この増幅器の出力と前記表示部を駆動するため
    の交流化信号との位相差を出力する位相検波部と、その
    位相検波部からの出力の極性を判別し位相差極性識別信
    号を出力するコンパレータと、前記コンパレータの出力
    に応じ前記第1の駆動手段及び前記第2の駆動手段を制
    御する制御部とを有することを特徴とするアクティブマ
    トリクス液晶表示装置。
  4. 【請求項4】請求項1において、前記透過光測定手段は
    光センサを有することを特徴とするアクティブマトリク
    ス液晶表示装置。
  5. 【請求項5】請求項2或いは3において、前記制御部は
    前記位相検波部からの出力が零になるように制御される
    ことを特徴とするアクティブマトリクス液晶表示装置。
  6. 【請求項6】請求項1において、前記透過測定手段に形
    成された薄膜トランジスタは前記表示部に形成された薄
    膜トランジスタと同一の電流電圧特性を有することを特
    徴とするアクティブマトリクス液晶表示装置。
  7. 【請求項7】表示部と、テストセルと、この表示部及び
    テストセルを駆動する周辺回路部とからなるアクティブ
    マトリクス液晶表示装置において、 前記表示部は、複数の走査電極と、その複数の走査電極
    にマトリクス状に形成された複数の信号電極と、これら
    交点に対応して形成された複数の薄膜トランジスタと、
    これら複数の薄膜トランジスタに対応して形成された複
    数の表示部用の画素電極と、これら複数の画素電極と容
    量を形成する表示部用の共通電極とを有し、 前記テストセルは前記複数の信号電極の少なくとも1本
    と、その信号電極に交差する走査電極と、その交点に対
    応して形成された薄膜トランジスタと、その薄膜トラン
    ジスタに対応して形成されたテストセル用の画素電極
    と、この画素電極と容量を形成するテストセル用の共通
    電極と、前記液晶層の透過光強度を測定しその透過光強
    度を電圧に変換する少なくとも一つの光センサと、 前記周辺回路部には、 (1)前記表示部用の共通電極に接続された表示部用共
    通電極電源と、 (2)前記テストセル用の共通電極に接続されたテスト
    セル用共通電極電源と、 (3)その光センサからの電圧を増幅して出力する増幅
    器と、 (4)その増幅器から出力された電圧と前記表示部を駆
    動するための交流化信号と同一な周波数成分を出力する
    バンドパスフィルターと、 (5)そのバンドパスフィルターからの出力と前記表示
    部を駆動するための交流化信号との位相差を検出し、出
    力する位相検波部と、 (6)前記バンドパスフィルターからの出力の振幅を検
    出し、出力する振幅検出部と、 (7)その振幅検出部と前記位相検波部からの出力が零
    になるように前記表示部用共通電極電源及び前記テスト
    セル用共通電極電源を制御する制御部とを有するアクテ
    ィブマトリクス液晶表示装置。
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