JPH01291216A - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 データ電極に与えられたデータを、スイッチング素子を
介して液晶セルに書き込むアクティブマトリクス型液晶
表示装置に関し、 前記スイッチング素子の劣化を防止してアクティブマ）
　ＩＪクス型液晶表示装置の表示品質を安定させること
を目的とし、 アクティブマトリクス型液晶表示装置のスイッチング素
子を、直列接続された２個の薄膜トランジスタで構成す
ると共に、この２個の薄膜トランジスタのゲートを２木
の独立した走査電極に接続し、少なくとも一方の走査電
極の電圧のデユーティ比を約５０％にして液晶セルにデ
ータを書き込むように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はアクティブマトリクス型液晶表示装置の改良に
関する。

近年、アクティブマトリクス駆動方式のフラットデイス
プレィの研究、開発が盛んに行われている。このアクテ
ィブマトリクス駆動方式のフラットデイスプレィはブラ
ウン管に比べて奥行を少なくすることができるので、ポ
ケット型テレビやうツブトップ型コンピュータ等の表示
器として商品化もなされている。

ところが、アクティブマトリクス駆動方式では、スイッ
チング素子として用いられる薄膜トランジスタ、特にア
モルファス−シリコン型薄膜トランジスタ（ａ−３ｉ　
ＴＦＴ）の特性の劣化により液晶表示装置の表示品質が
低下することがあり、この改善が望まれている。

〔従来の技術〕

第５図は従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置の
１素子の構成を示すものである。一般に、従来のアクテ
ィブマトリクス型表示装置は、液晶セルが配置された表
示層を２つのガラス基板で挟んで構成されており、一方
のガラス基板上に薄膜トランジスタ等のスイッチング素
子と、走査電極と、液晶セルの一方の電極（以下対向電
極と記す）が形成され、他方のガラス基板上にデータ電
極が　・液晶セルの共通電極として形成されているが、
ここでは表示層にある１つの液晶セルの薄膜トランジス
タとの接続および各電極との接続についてのみ説明する
。

アクティブマトリクス型液晶表示装置には第５図に示す
ようにデータ電極４、走査電極５及び対向電極７の３本
の電極があり、データ電極４と対向電極７との間に１つ
の液晶セル（ＬＣ）３と、この液晶セル３を制御する薄
膜トランジスタ（以□後ＴＰＴという）８が設けられて
いる。ＴＦＴ８の制御端子（ゲート）は走査電極５に接
続されており、２つの被制御端子の一方（ドレイン）は
データ電極４に、他方（ソース）は液晶セル３の一方の
端子に接続されている。また、液晶セル３の他方の端子
は対向電極７に接続されている。

以上のように構成されたアクティブマトリクス型液晶表
示装置の動作を第６図を用いて説明する。

液晶セル３は見掛は上交流バイアスを印加しないと劣化
するために、対向電極７は波形イで示すように中間電位
に保持され、データ電極４の電圧は波形口で示すように
この対向電極７の電位を中心にした交番電圧となってい
る。データ電極４の交番電圧の周期はテレビ映像におけ
るラスクスキャンの１垂直走査時間（１６，７ｍ５）の
２倍である。

走査電極５は波形ハで示すように通常０７未満に保持さ
れており、ＴＦＴ８をオンにする時だけ高い電圧となる
。一般にＴＦＴ８をオンする時間は６０μｓとなってい
る。そして、ＴＦＴ８のオン毎にそのときのデータ電極
４のデータが、波形二で示すように液晶セル３に書き込
まれることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前述のアクティブマトリクス型液晶表示装置
では、ＴＦＴ８はオン状態よりもオフ状態の方が感かに
長いために、ＴＦＴ８のドレイン電流−ゲート電圧特性
は、第７図に示すように初期状態から次第に負側にシフ
トしていく。する止、ＴＦＴ８をオフ状態にするために
ゲートに走査電極５を負の電位（−αＶ）を印加しても
微小のドレイン電流βが液晶セル３に流れることになり
、先に液晶セル３に書き込まれたデータ電位が保持でき
なくなる。即ち、従来のアクティブマトリクス形液晶表
示装置には液晶セル３のコントラストが次第に低下する
という課題がある。

なお、前述の現象は、ａ−３ｉ　Ｔ　Ｆ　Ｔのゲートに
十電圧を印加すると、ＴＰＴはオン状態になってドレイ
ン電流が流れるが、蓄積状態の電子がゲート絶縁膜／活
性層界面にトラップされてしきい値がプラス側にシフト
され、逆に、ゲートに一電圧を印加すると、ＴＰＴはオ
フ状態になり、ドレイン電流は、１０−　’　２Ａ以下
になって、トラップされた電子が放出され、しきい値が
マイナス側にシフトされるという特性によるものである
。

本発明の目的は、アクティブマトリクス型液晶表示装置
に用いられるＴＰＴの経時変化によるしきい値のマイナ
ス方向へのシフトをなくし、アクティブマトリクス型液
晶表示装置の液晶セルのコントラストを常に安定させる
ことができるようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成する本発明のアクティブマトリクス型液
晶表示装置の構成が第１図に示される。

図において、１．２はＴＰＴであり、これらは直列に接
続されている。３は液晶セルであり、その一端は対向電
極７に接続され、他端は前述のＴＰＴ２に接続されてい
る。また、ＴＦＴＩはデータ電極４に接続されており、
ＴＦＴＩ、２のゲートはそれぞれ２本の独立した走査電
極５．６に接続されている。そして、前記走査電極５，
６の内、少なくとも一方にはデユーティ比が約５０％に
設定された電圧が与えられている。

〔作　用〕

本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置によれば
、液晶セルとデータ電極との間に直列接続された２個の
ＴＰＴがあり、そのうちの少なくとも一方のＴＰＴは、
デユーティ比が約５０％のゲート電圧を走査電極から与
えられるので、そのドレイン電流−ゲート電圧特性が劣
化せず、ＴＰＴをオフ状態にするためにゲートに走査電
極から負の電位が印加された時のドレイン電流が増加し
ない。よって、先に液晶セルに書き込まれたデータ電位
が保持され、液晶セルのコントラストが低下しない。

〔実施例〕

以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する
。

第２図は本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置
の一実施例の構成を示すものであるが、この実施例にお
いても表示層にある１つの液晶セルのＴＰＴとの接続お
よび各電極との接続についてのみ説明する。

第２図において、１および２は直列接続されたｒＦＴ（
ｆｉ膜トランジスタ）であり、そのソース２のソースＳ
２は一端が対向電極７に接続された液晶セル３の他端に
接続されている。また、ＴＦＴｌのゲートＧ１と、ＴＰ
Ｔ２のゲー１−Ｇ２とは、それぞれ独立した走査電極５
及び走査電極６に接続されており、２つのＴＦＴＩ、２
はそれぞれ独立してオン、オフ制御されるようになって
いる。

以上のように構成されたアクティブマトリクス型液晶表
示装置の駆動例を第３図を用いて説明する。

液晶セル３は見掛は上交流バイアスを印加しないと劣化
するために、対向電極７はこの実施例でも波形（ｄｌで
示゛すように中間電位に保持され、データ電極４の電圧
は波形（Ｃ）で示すようにこの対向型テレビ映像におけ
るラスクスキャンの１垂直走査時間（１６，７ｍ５）の
２倍である。

走査電極５には波形（ａｌで示すように０■を中心にし
た交番電圧が与えられており、そのデユーティ比は５０
パーセントよりも少し大きくなっている。

走査電極６には、走査電極５の電圧波形（ａ）と全く同
じ周期の波形（ｂ）で示す交番電圧が与えられており、
これら２つの波形（ａｌ、　（ｂｌはラスクスキャンの
１垂直走査時間（１６，７ｍ５）だけ周期がずれている
。

よって、走査電極５の電圧波形（ａｌのハイレベル“１
（”の期間について注目してみると、波形（ａｌはその
立ち上がりから所定時間Ｔの間と、立ち下がる直前の同
じ時間γだけ、走査電極６のハイレベル“１１”の電圧
と重なり合い、この期間γだけ第２図のＴＦＴｌ及びＴ
ＰＴ２が共にオンになる。

即ち、走査電極５と走査電極６の波形のＡＮＤ波形が第
３図に波形（ｅ）で示すようになる。この実施例では前
述の時間γ、つまり波形ｔｅｌにおけるハイレベル”Ｉ
＋”の時間を６０μｓに設定してあり、この波形（ｅ）
が従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置における
走査電極５の波形（第６図に波形ハで示したもの）にな
るようになっている。従って、この実施例では１垂直走
査時間（１６，７ｍ５）毎にＴＦＴｌ及びＴＰＴ２が共
にオンになって、その期間にデータ電極４のデータが液
晶セル３に波形（ｆｌで示すように書き込まれることに
なり、液晶セル３の駆動波形は第６図に示した従来装置
と変わらない。

ところで、従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置
では、ＴＰＴはオン状態よりもオフ状態の方が遥かに長
いために、ＴＰＴのドレイン電流−ゲート電圧特性が初
期状態から次第に負側にシフトされ、この状態でＴＰＴ
のゲートに走査電極５を負の電位を印加しても微小のド
レイン電流が液晶セル３に流れ、液晶セル３のコントラ
ストが次第に低下するという課題があった。ところが、
この実施例の装置におけるＴＦＴｌ及びＴＦＴ２は、波
形（ａｌ、　（ｂ）で示すように、デユーティ比が約５
０パーセントの駆動電圧でオン／オフされるので、ＴＦ
Ｔのドレイン電流−ゲート電圧特性のプラス方向へのシ
フトおよびマイナス方向へのシフトがキャンセルされ、
ＴＰＴのドレイン電流−ゲート電圧特性は第７図に示し
た初期の特性から変化しない。

よって、ＴＦＴｌまたはＴＦＴ２がオフ状態になった時
に液晶セル３に微小のドレイン電流は流れないので、液
晶セル３のコントラストが低下することがない。

第４図は第２図のアクティブマトリクス型液晶表示装置
の別の駆動例を示すものである。この例では、走査電極
５に印加する交番電圧は波形（ａｌで示すように第３図
の実施例と同じにし、走査電極６に印加する交番電圧を
波形中）゛　に示すように、周期が１６．７ｎ＋ｓ毎に
６０μＳだけハイレベル”Ｈ”となるパルス状にし、こ
のパルスを走査電極５の交番電圧に同期させて出力させ
るようにしている。従って、この例においても、走査電
極５の波形（ａ）と走査電極６の波形（ｂ）゛　とのＡ
ＮＤ波形は第３図の波形＋ｅ）と同じになるので、液晶
セル３の駆動波形は第３図の（ｆｌと同じになる。

この実施例の駆動例では、走査電極６に接続するＴＦＴ
Ｉについては、オン状態よりもオフ状態の方が迩かに長
いために、そのドレイン電流−ゲート電圧特性は初期状
態から次第に負側にシフトし、ＴＦＴｌは走査電極５に
負の電位を印加しても微小のドレイン電流が流れ得る状
態になるが、ＴＦＴ２の方はデユーティ比が５０％の電
圧で駆動されているために、そのドレイン電流−ゲート
電圧特性は初期状態から劣化せず、微小のドレイン電流
はＴＦＴ２で遮断されるので、液晶セル３のコントラス
トの劣化が防止される。

なお、第４図における走査電極５と走査電極６の電圧は
入れ換えても全く同じである。

〔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
液晶表示装置によれば、直列に接続された２つのＴＰＴ
の内、少なくとも一方をデユーティ比が約５０パーセン
トの電圧でオン／オフするので、ＴＰＴのドレイン電流
−ゲート電圧特性が初期状態から劣化せず、液晶セル３
のコントラストを常に安定させることができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置
の原理ブロック図、第２図は本発明のアクティブマトリ
クス型液晶表示装置の一実施例の構成を示す回路図、第
３図は第２図の回路の駆動例を示す波形図、第４図は第
２図の回路の別の駆動例を示す波形図、第５図は従来の
アクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を示す回路
図、第６図は第５図の回路の駆動波形図、第７図は薄膜
トランジスタのドレイン電流−ゲート電圧特性の初期状
態からのシフトを説明する線図である。 １．２．８・・・薄膜トランジスタ（ＴＰＴ）、３・・
・液晶セル、　　４・・・データ電極、５．６・・・走
査電極、７・・・対向電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 データ電極とその対向電極との間に液晶を介在させて液
   晶セルを形成し、このデータ電極に与えられたデータを
   スイッチング素子を介して前記液晶セルに書き込むアク
   ティブマトリクス型液晶表示装置において、 前記スイッチング素子を、直列接続された２個の薄膜ト
   ランジスタで構成すると共に、この２個の薄膜トランジ
   スタのゲートを２本の独立した走査電極に接続し、 少なくとも一方の走査電極の電圧のデューティ比を約５
   ０％にした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。