JPS63261299A - アクテイブマトリクス液晶デイスプレイ用交流駆動方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、薄膜トランジスタ（以下ＴＰＴという）な
どのアクティブ素子を組み込んだアクティブマトリクス
液晶ディスプレイ用交流駆動方式％式％ 〔従来の技術〕 第６図は従来のＴＰＴアクティブマトリクス液晶ディス
プレイ用交流駆動方式の概略構成図の一例である。この
第６図において信号処理部２は信号源１よシビデオ信号
ＶＩＤＥＯ，水平同期信号ＨＤ、垂直同期信号ＶＤを受
信し、ソースライントライバ３にソース側データ化号Ｓ
Ｄ、ソース側クロック信号ＳＣ，ビデオ信号ＶＩＤＥＯ
、ドライブ制御信号ＯＢを生成し供給している。

また、信号処理部２はゲートライントライバ４にゲート
側データ信号ＣＤ、ゲート側クロック信号ＧＣを生成し
供給している。

さらに、ＴＰＴアクティブマトリクス液晶パネル５にコ
モン信号ｖＣＯｍ　を生成して供給している。

また、ソースライントライバ３はＴＰＴアクティブマト
リクス液晶パネル５のソースラインに接続され、ゲート
ラインドライ・ぐ４はＴＰＴアクティブマトリクス液晶
パネル５のゲートラインにそれぞれ接続されている。

第７図はソースライントライバ３、ゲートライントライ
バ４、ＴＰＴアクティブマトリクス液晶Ａネル５の詳細
図である。

この第７図において、図面の簡略化のため、ＴＰＴアク
ティブマトリクス液晶ノぞネル５の画素構成は３行４列
を仮定している。

この第７図において、ＴＰＴアクティブマトリクス液晶
パネル５はスイッチング用ＦＥＴであるＴＦＴ６、蓄積
キャノ々シタ７、画素電極８、液晶９、コモン電極１０
よシ構成されている。

各画素の液晶９／′ｉ画素電極８、コモン電極１０によ
シ挾まれており、各画素電極８は各画素の蓄積キャパシ
タ７およびＴＦＴ６のドレインに接続されている。

各画素のＴＦＴ６のゲートは各行において共通に接続さ
れ、３行のゲートラインを構成し、各ゲートラインは、
ゲートライントライバ４の３ビツトシリアルイン／パラ
レルアウト（以下Ｓ／Ｐという）シフトレジスタの３ビ
ツトのノξラレルアウト端子にそれぞれ接続されている
。

一方、各画素のＴＦＴ６のソースは各列において共通に
接続され、４列のソースラインを構成し、各ソースライ
ンはソースライントライバ３内の４ビツトサンプル／ホ
ールド（以下Ｓ／Ｈという）回路の４ビツトの各出刃端
子にそれぞれ接続されている。

さらに、この４ピツ）Ｓ／Ｈ回路のサンプルタイミング
をＮ定する４ビツトのサンプルパルス入力端子には、ソ
ースライントライバ３内の４ピツ）　Ｓ／Ｐ　　シフト
レジスタの４ビツトのノぐラレルアウト端子にそれぞれ
接続されておシ、これら鉾シフトレソスタおよびＳ／Ｈ
回路によシソースラインドライバ３が構成されている。

また、各画素のコモン電極はすべて共通に接続され、コ
モン信号入力端子１７として引き出され、この端子には
信号処理部２からのコモン信号ｖｃｏｗが供給されてい
る。

ここでソースラインドライ・′ｅ３内のＳ／Ｐ　　シフ
トレジスタのシリアルデータ入力端子は端子１１に、Ｓ
／Ｐシフトレジスタのシフト用クロック入力端子は端子
１２に、Ｓ／Ｈ回路の信号入力端子は端子１３ＫＳ／Ｈ
回路の出力のオン／オフを制御するアウトプットイネー
ブル入力端子は端子１４にそれぞれ引き出されておシ、
信号処理部２からのソース側データ信号ＳＤが端子１１
に、ソース側クロック信号ＳＣが端子１２に、ビデオ信
号ＶＩＤＥＯが端子１３に、ドライブ制御信号ＯＥが端
子１４にそれぞれ供給されている。

また、ゲートライントライノ？４のＳ／Ｐ　　シフトレ
ジスタのシリアルデータ入力端子は端子１５に、シフト
用クロック入力端子は端子１６にそれぞれ引き出されて
おシ、信号処理部２からのゲート側データ信号ＧＤが端
子１５に、ゲート側クロック信号ＧＣが端子１６にそれ
ぞれ供給されている。

次に動作について説明する。いま、信号源１からのビデ
オ信号ＶＩＤＥＯ，垂直同期信号ＶＤ、水平同期信号Ｈ
Ｄがそれぞれ第８図（ａ）〜第８図（ｃ）のような波形
およびタイミングのとき、ノンインタレース走査でＴＰ
Ｔアクティブマトリクス液晶ノぞネル５に、縦縞のグレ
イスケールを表示する過程を説明する（通常のノンイン
タレース走査のＣＲＴディスプレイの場合も、第８図（
ａ）〜第８図（Ｃ）のようなビデオ信号ＶＩ　ＤＥＯ、
垂直周期信号ＶＤ、水平同期信号ＨＤが入力されれば、
縦縞のグレイスケールを表示することになる）。

まず、信号処理部２では信号源１よシ受けとった第８図
（ＩＬ）〜第８図ＣＱ）のようなビデオ信号−Ｖ’ＩＤ
ＥＯ１垂直同期化号ＶＤ、水平同期信号ＨＤの各信号か
ら第８図（ａ）〜第８図（ｄ３、第８図（ｉ）および第
９図（ａ）〜第９図（ｅ）のようなゲート側クロック信
号ＧＣ。

ゲート側データ信号ＧＤ、ビデオ信号ＶＩＤＥＯ、コモ
ン信号ＶＣＯＭ　、ソース側データ信号ＳＤ、　　ドラ
イブ制御信号ＯＥ、ソース側クロック信号ＳＣの各信号
を生成する。

ここで、第８図（ｉ）のビデオ信号ＶＩＤＥＯは第８図
（ｈ）のような信号処理部２内で発生される１フレ一ム
周期で変化する制御信号によシ極性反転されておシ、そ
の電圧レベルは、第９図（ａ）に示すようにＶｃ　とい
う電圧レベルをセンタとして反転された関係となってい
る。さらにグレイスケールの各１段の振巾差はＶａであ
るとする。

また、ソース側データ信号ＳＤとドライブ制御信号ＯＥ
は第９図（ｂ）に示すような同じ波形となっている。

次に、信号処理部２で発生されたこれらの信号において
、ゲート側データ信号ＧＤはゲートライントライバ４の
Ｓ／Ｐ　　シフトレジスタのデータ入力端子１５に、ゲ
ート側クロック信号ＧＣは同じ＜　Ｓ／Ｐ　　シフトレ
ジスタのシフトクロック入力端子１６にそれぞれ加えら
れ、この結果、ゲートライントライバ４の３ビツトＳ／
Ｐ　　シフトレジスタは入力データをシフトクロックの
立ち上がシで逐次データをシフトし、第１〜第３ピツト
のそれぞれのノ々ラレルアウト出力端子には第８図（ｅ
）〜第８図（ロ））に示すような信号が得られる。

これらの信号にそれぞれＴＰＴアクティブマトリクス液
晶／ｅネル５の第１−第３行のそれぞれのゲートライン
に加えられる。

一方、信号処理部２で発生されたソース側データ信号Ｓ
Ｄ、ソース側クロック信号５ｃｒＩｉそれぞれソースラ
イントライバ３内のＳ／Ｐ　　シフトレジスタのデータ
入力端子１１およびシフトクロック入力端子１２にそれ
ぞれ加えられ、この結果、ソースライントライバ３内の
４ビツトＳ／Ｐ　　シフトレジスタは入力データをシフ
トクロックの立ち上がシで逐次データをシフトし、第１
〜第４ビツトのそれぞれのノぐラレルアウト出方端子に
は第９図（ｄ）〜第９図（ロ））に示すような信号が得
られ、これらの信号はソースライントライバ３内の４ビ
ツトＳ／Ｈ回路の第１〜第４ビツトのそれぞれのサンプ
ルパルスとして加えられる。

さらに、このＳ／Ｈ回路では、この信号久方端子１３に
は、第９図（ａ）のようなビデオ信号ＶＩＤＥＯが加え
られておル、この信号を前記サンプルパルスによシサン
プリングしホールドするため、ビデオ信号ＶＩＤＥＯが
正極性時、第１ピツトで＃ｉＶｃ＋Ｖａ、第２ビットで
はＶｃ＋２Ｖａ、第３ビツトではＶ　ｃ　＋３　Ｖ　ａ
　、第４ビツトではＶ　ｃ　＋４　Ｖ　ａのそれぞれの
電位が保持される。

また、ビデオ信号ＶＩＤＥＯが負極性時は第１ビツトで
はＶｃ−Ｖａ、第２ビツトではＶ　ｃ　−２Ｖ　ａ　　
ｓ第３ビットではＶｃ−３Ｖａ、第４ピツトではＶｃ　
−４Ｖａのそれぞれの電位が保持され、Ｓ／Ｈ回路のア
ウトプットイネーブル入力端子１４に入力されている。

第９図（ｂ）に示すドライブ制御信号ＯＥによシ、この
信号がハイレベル、すなわち水平ブランキング期間時に
前記ｌＨ分（４ビット分）のデータがホールドされてい
たそれぞれの電位ｋＴＦＴアクティブマトリクス液晶パ
ネル５の第１〜第４列のそれぞれのン〜スラインをドラ
イブする。

また、信号処理部２で発生されるコモン信号■ｃｏＭ　
は第９図（ａ）に示す電位がＶｃの直流電圧であシ、こ
のコモン信号ＶＣＯＭはＴＦ’Ｔアクティブマトリクス
液晶パネル５のコモン信号人力端子１７に加えられてい
る。

以上の過程によシ、ＴＰＴアクティブマトリクス液晶パ
ネル５内では、その各ゲートラインには第８図（ｅ）〜
第８図（ロ））のような信号がそれぞれ加えられている
ため、これらの信号が７１イレペルのとき、そのゲート
ラインに接続されているＴＦＴ５はすべてオンとなシ、
また、オンとなるゲートラインがＩＨ同周期順次、次の
ゲートラインへ移行していることになる。

一方、ソースラインには１８分のビデオ信号ＶＩＤＥＯ
がそれぞれの画素に相当した各ソースラインにビデオ信
号ＶＩＤＥＯに応じた電位で供給されているため、ＴＦ
Ｔ５がオンとなっている一つのゲートラインのＴＦＴ５
のドレインに接続されている蓄積キャノξシタ７は上記
各ソースラインの電位レベルに応じた電圧レベルまで充
電され、次にこのゲートラインがオンとなるまで、前記
各電圧レベルを１フレ一ム間保ｎ　する。

この結果、ＴＰＴアクティブマトリクス液晶液晶ノルネ
ル５画素の液晶９にはこれを挾んでいる画素電極８、コ
モン電極１０を通じて次の第１表のような電圧が加えら
れることになる。

さらに、液晶９はその両端に加えられている電位差に応
じて透過光あるいは反射光の強さを制限する。そして、
液晶９はその極性にかかわらすその両端に加えられる電
位差の絶対値が同じであれば、透過、反射光量に関して
は同じ特性を示すため、’ｌ”ＦＴアクティブマトリク
ス液晶パネル５には縦縞のグレイスケールが表示される
ことになる。

ここで、上記のように１フレ一ム周期で液晶９に加える
信号の極性を反転している理由は、液晶に同極性の信号
を加え続けると液晶が電気分解を起こし、転移温度の変
化やしきい値特性の変化を招き、表示特性に悪影響を与
えるためである。

また、この現象は不句逆的であるため、一度液晶が電気
分解奮起こすと、半永久的に元の特性を示すような状態
に戻らないため、上記のような駆動をすることが液晶の
寿命を延ばす効果となる。

この駆動方法のことを交流駆動と呼んている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のアクティブマトリクス液晶ディスプレイ用交流駆
動方式は以上のようになっているので、信号処理部内の
ビデオ信号処理回路およびソースライントライバのダイ
ナミックレンジが実際に液晶の両端に加わっている電圧
の２倍の値を必要とするため、高速で動作しているビデ
オ信号処理部内の電源電圧が高く消費電力が大きくなる
。

また、ソースライントライバの電源電圧の絶対最大定格
の制限から液晶の両端に十分な電圧を加えられず液晶材
料あるいはＴＰＴの特性によっては充分なコントラスト
が得られないなどの問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、ビデオ信号処理回路の消費電力を少なくすることが
できるとともに、液晶の両端に十分な電圧を加えられる
アクティブマトリクス液晶ディスプレイ用交流駆動方式
を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るアクティブマトリクス液晶ディスプレイ
用交流駆動方式は、ビデオ信号の極性反転を行う基準電
位を一方の極性のビデオ信号の最大電位と最小電位の中
間に置くとともに、アクティブマトリクス液晶パネルの
コモン電極を各行のコモンラインごとに分割し、各コモ
ンラインにビデオ信号の極性に応じた信号を供給するコ
モンラインドライバを接続したものである。

〔作　用〕

この発明においては、ビデオ信号の極性反転を行う基準
電位全一方の極性のビデオ信号の最大電位と最小電位の
中間に直き、ビデオ信号の極性に応じて各コモンライン
に供給する電位を変化させ、液晶の両端に加わるオフセ
ットのずれを保障する。

〔実施例〕

以下、この発明のアクティブマトリクス液晶ディスプレ
イ用交流駆動方式の実施例を図について説明する。この
第１図において、第６図と同一部分には同一符号を付す
のみにとどめ、第６図とは異なる部分を主体に述べる。

この第１図では、第６図の信号処理部２に代えて信号処
理部１８が使用されている。この信号処理部１８は信号
源１よりビデオ信号ＶＩＤＥＯ１水平同期信号ＨＤ、垂
直同期信号ＶＤｆ受信し、コモンラインドライバ１９に
コモン側データ信号ＣＤ、コモン側クロック信号ｃｃを
それぞれ生成して供給し、コモンラインドライバ１９１
ｄＴＦＴアクテイブマトリクス液晶パネル２ｏのコモン
ラインに接続されている点を除けは、概略構成は従来例
と同様である。

また、第２図はソースライントライバ３、ゲートライン
トライバ４、コモンラインドライバ１９、ＴＰＴアクテ
ィブマトリクス液晶パネル２ｏの結線図である。図面の
簡略化のため、ＴＰＴアクティブマトリクス液晶液晶ノ
ルネル２ｏ素構成は従来例と同様、３行４列を仮定して
いる。

第２図において、各画素のコモン電極１ｏは各行におい
て共通に接続され、３行のコモンラインヲ構成し、各コ
モンラインはコモンラインドライバ１９の３ビツトＳ／
Ｐ　　シフトレソスタの３ビツトのノぐラレルアウト端
子にそれぞれ接続されている。

さらにこのＳ／Ｐ　　シフトレソスタのシリアルデ−タ
入力端子は端子２１に、シフト用クロック入力端子は端
子２２にそれぞれ引き出されておシ、信号処理部１８か
らのコモン側データ信号ＣＤが端子２１に、コモン側ク
ロック信号ＣＣが端子２２にそれぞれ供給されている。

以上のコモン電極に関する構成部分以外は従来例と同様
の構成となっている。

次にこの発明の動作について説明する。いま、信号源１
からのビデオ信号ＶＩＤＥＯ，垂直同期信号ＶＤ、水平
同期信号ＨＤがそれぞれ第３図（ａ）〜第３図（ｃ）の
ような波形およびタイミングのとき、ノンインタレース
走査でＴ　Ｆ　’ｆ’アクティブマトリクス液晶パネル
２０に叙縞のグレイスケール全表示する過程を説明する
。

まず、信号処理部１８では信号源１よシ第３図（ａ）〜
第３図（ｃＪのようなビデオ信号ＶＩＤＥＯ，垂直同期
信号ＶＤ、水平同期信号ＨＤの各信号を受は取シ、第３
図（ａ）のビデオ信号ＶＩＩ）ＥＯ１第３図（Ｃ）の水
平同期信号ＨＤ、ゲートクロック信号ＧＣ。

コモン側りロック伯号ＣＣ，第３図（ｉ）のコモン側デ
ー・夕信号ＣＤの各信号を生成する。

ここで、第３図（ハ）のビデオ信号ＶＩＤＥＯは第３図
６）のような信号処理部１８内で発生されるｌフレーム
周期で変化する制御信号によシ極性反転されておシ、そ
の電圧レベルは第４図に示すように、ビデオ信号のセン
タレベル（Ｖａｃ＋２・Ｖａ）を基準として反転された
関係となっている。

グレイスケールの各１段の振巾差は従来例と同様Ｖ’ａ
とする。また、ゲートクロック信号ＧＣとコモン側クロ
ック信号ＣＣは第３図（ｅ）に示すような同じ波形とす
る。

ゲートライントライバ４の動作は従来例と同様であシ、
ゲートライントライバ４の３ビツトＳ／Ｐシフトレジス
タの第１〜第３ピツトのそれぞれのパラレルアウト出力
端子は第３図（ｅ）〜第３図（ロ））に示すような波形
となる。

一方、信号処理部１８で発生されたコモン側データ信号
ＣＤ、コモン側クロック信号ｃｃＦｉそれぞれコモンラ
インドライバ１９のＳ／Ｐ　　シフトレジスタのデータ
入力端子２１およびシフトクロック入力端子２２にそれ
ぞれ加えられ、この結果、コモンラインドライバ１９の
３ビツトＳ／Ｐ　　シフトレジスタは入力データをシフ
トクロックの立上シで逐次データをシフトし、第１〜第
３ビツトのそれぞれのノぞラレルアウト出力端子には、
第３図（ｊ）〜第３図（４）に示すような各波形が得ら
れる。

これらの信号はそれぞれＴＰＴアクティブマトリクス液
晶パネル２０の第１〜第３行のそれぞれのコモンライン
に加えられる。

さらに、これらのコモンラインに加えられる信号の電圧
レベルは第５図に示すよう忙ローレベルカＶａｃ、ハイ
レベルがＶａｃ＋４・Ｖａとする。

ここで、ソースラインドライバ３の動作は従来と同様で
あるが、ソースライントライバ３の信号入力端子１３に
加えられているビデオ信号ＶＩＤＥＯの信号レベルが異
なるため、各ソースラインに加えられる電位はそれぞれ
ビデオ信号ＶＩＤＥＯが正極性時、第１列ソースライン
はＶａｃ＋Ｖａ、第２列ソースラインはＶａｃ＋２・Ｖ
ａ、第３列ソースラインはｖａｃ＋３・Ｖａ、第４夕１
」ソースラインはＶ’ａｃ十４・Ｖａとなる。

また、ビデオ信号ＶｉＤＥＯが負極性時、第１列ソース
ラインはＶａｃ＋３・Ｖａ、第２列ソースラインはＶａ
ｃ＋２　＠　Ｖａ、第３列ソースラインはＶａｃ＋Ｖａ
、第４列ソースラインはＶａｃとなる。

きらに、６る１本のゲートラインが選択され（ＴＰＴが
オンとなシ）、ソースラインからの信号を各画素の蓄積
キャパシタ７に充電するときのビデオ信号ＶＩＤＥＯの
極性に応じ、このゲートラインに対応したコモンライン
の電位がＶａｃあるいはＶａｃ＋４＊Ｖａとなり、この
ラインの画累電稜電位とコモン電極電位は互いに次にこ
のラインが選択されるまで変化しないため、液晶の両端
に加わる電位差（画素電圧−コモン電圧）Ｆｉ次の第２
表のような値となる。

この結果、従来例の場合の第１表の値と比較して、実際
に各画素の両端に加わる電圧（画素電圧−コモン電圧）
が等しぐなシ、縦縞のグレイスケールを表示することに
なる。

なお、上記実施例ではコモンラインドライバエ９にＳ／
Ｐ　　シフトレソ、スタを用いたものを示したが、各コ
モンラインの信号を各ゲートラインの選択信号によシ、
極性制御信号をラッチして供給するように構成したラッ
チ回路などを用いてもよく、各コモンラインに供給され
る信号が上記実施例の作用と同じであれば、上記実施例
と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおシ、アクティブマトリクス
液晶パネルのコモン電極を各行のラインごとに分割し、
かつ各コモンラインにビデオ信号の極性に応じた信号を
供給するとともにビデオ信号の極性反転を行う基準電位
を一方の極性のビデオ信号の最大電位と最小電位の中間
に置いたので、信号処理部内の高速で動作しているビデ
オ信号処理回路のダイナミックレンジが従来の約半分で
すむため、電源電圧を従来の約半分に低減できる。

また、コモンライントラ、イパは０ＭＯ８で構成できし
かも低速動作であるため、総合的に消費電力を低減でき
る。

さらに、ソースライントライバのダイナミックレンジを
有効に利用でき、従来と同じ電源電圧でソースライント
ライバを使用した場合には、実際の液晶の両端に加わる
電圧を従来の約２倍にすることができるため、液晶材料
やＴＰＴ特性に厳しい性能を要求することなく充分なコ
ントラストが得られるアクティブマトリクス液晶ディス
プレイの交流駆動全実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のアクティブマトリクス液晶ディスプ
レイ用交流駆動方式の一実施例の概略構成を示すブロッ
ク図、第２図は同上実施例におけるソースライントライ
バ、ゲートライントライバ、コモンラインドライバ、Ｔ
ＰＴアクティブ液晶液晶及ネル分の詳細図、第３図は同
上実施例の各部の信号波形およびタイムチャート、第４
図は同上実施例に適用されるビデオ信号の電圧レベルを
示す図、第５図は同上実施例におけるコモンラインに加
えられる信号の電圧レベルを示す図、第６図は従来のＴ
ＰＴアクティブマトリクス液晶ディスプレイ用交流駆動
方式の概略構成を示すブロック図、第７図は従来のＴＰ
Ｔアクティブマトリクス液晶ディスプレイ用交流駆動方
式におけるソースライントライバ、ゲートライントライ
バ、ＴＰＴアクティブマトリクス液晶パネルの部分の詳
細図、第８図および第９図は第７図のＴＰＴアクティブ
マトリクス液晶パネルの各部の信号波形およびタイムチ
ャートである。 １・・・信号源、２・・・信号処理部、３・・・ソース
ライントライバ、４・・・ゲートライントライバ、６・
・・ＴＰＴ、７・・・蓄積キャノξシタ、８・・・画素
電極、９・・・液晶、１０・・・コモン電極、１８・・
・信号処理部、１９・・・コモンラインドライバ、２０
・・・ＴＰＴアクティブマトリクス液晶ノぞネル。 なお、図中同一符号は同一またけ相轟部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アクティブ素子をマトリクス状に配置したアクティブマ
   トリクス液晶ディスプレイにおけるビデオ信号の極性を
   反転する際の基準電位をビデオ信号の一方の極性の最大
   電位と最小電位の中間に置き、かつアクティブマトリク
   ス液晶パネルのコモン電極を各行のコモンラインごとに
   分割して引き出し、上記アクティブ素子のゲートが選択
   されたときにこの選択されたアクティブ素子のソース側
   から供給されるビデオ信号の極性に応じた信号をこの選
   択されたアクティブ素子の属するコモンラインに加え、
   次にこのコモンラインが選択されるまでこの信号が同じ
   電位を保持するようなコモンラインドライバを上記コモ
   ンラインに接続したことを特徴とするアクティブマトリ
   クス液晶ディスプレイ用交流駆動方式。