JPH02123326A - 液晶表示装置及びその駆動方法 - 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〕 本発明は液晶表示装置及びその駆動方法、更に詳しく言
えば、複数のゲート線（走査線）と複数のデータｇ（信
号線）の交点に液晶で構成される画素表示素子を配し、
交点に配した能動素子によって、上記画素表示素子への
電荷印加をオンオフ制御する平面表示装置及びその駆動
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、液晶表示装置の中で、特にテレビジョン表示装置
として有効なものに、液晶駆動を薄膜トランジスタやダ
イオード等を用いたアクティブマトリクス方式が知られ
ている（テレビジョン学会誌Ｖｏ１．４２．　Ｎ１１１
１９８８　ｒ　２　、駆動方式」）。

アクティブマトリクス型液晶表示装置は第２図に示す如
く、複数のゲート（走査）線Ｇ□・・・・・・Ｇｎと複
数のデータ（信号）線とを直交して配置し。

そのマトリクス状の交差部に画素表示素子を配して構成
する。画素表示素子は、液晶セル２１、電荷蓄積用コン
デンサ２２薄膜トランジスタ（以下ＴＰＴと略す）２３
で構成される。

走査回路２６はゲート線Ｇ工・・・・・・Ｏｎに一定電
圧ＶＯＮのゲートパルスを順次水平走査周期Ｈで印加す
る。信号駆動回路２７は一水平走査分のデータ（画像）
信号をデータ線り工・・・・・・Ｄａに並列に加える。

２８は薄膜トランジスタを形成した基板と液晶を挟んで
対向する基板上に形成された全ての液晶セル２１の他方
の電極に共通接続された共通電極である。

第８図（ｂ）は従来の技術における第２図の走査回路２
６及び信号駆動回路２７からの信号の時間関係を模式的
に示したものである。第１番目のゲート線　ＤｉにＴＰ
Ｔをオンするゲートパルスの電圧ＶＯＮが加わるのに同
期させて第ｊ番目のデータ線に画像信号Ｖｏｊが印加さ
れる。これによって画素Ｃｉｊでは蓄積容量２２及び液
晶容量２１に電荷が蓄積される。この電荷の蓄積がいわ
ゆる画像信号の書き込みである。画像信号の書き込みは
、時刻ｔ１に始まりｔｉ＋Δｔで終了し同時にゲート電
圧は零となる。画素Ｃ１ｊの電圧は１フイ一ルド同期Ｔ
後の時刻ｔｔ＋Ｔに再び信号書き込みが行なわれるまで
は、一定の信号電圧Ｖｏｊに保持されることになる。ま
た線順次走査においては第１番目のゲート線に接続され
た複数のＴＰＴは同時に駆動され、画素Ｃ１ｋ（ｋ　＝
　１〜ｍ）においても画像信号は異なるが上記と同様の
信号書き込みが同時に行なわれる。時刻ｔ　Ｉｌｌ　＝
　ｔ　ｒ＋Δｔに第ｉ＋１番目のゲート線にＴＰＴをオ
ンする電圧ＶＯＮが加えられ画素Ｃｉ＋１．　ｋ　（ｋ
　＝　１〜ｍ）に信号が書き込まれる。この信号書き込
みは時刻ｔｔ＋２Δｔに終了する。以上のようにゲート
線には一線毎に順次ＴＰＴをオンする電圧が加えられて
画素を駆動することになる。

〔発明が解決しようとする課題〕 上記液晶表示装置の駆動において、理想的には各画素の
駆動時に、ゲート電圧がオンとなる時間とデータ印加時
間が一致することが望ましい。しかしながら、実際上は
ゲートパルスの伝播遅延歪を考慮しなければならない。

第８図（ａ）に示す如く、ゲート線に印加されるゲート
パルスの電圧波形は、ゲート走査回路側で矩形波であっ
ても、走査回路と反対側では、ゲート線自体の配線抵抗
と容量によって伝播遅延歪が生じＴＰＴのゲート電圧の
閾値ｖｔｈ以上となる期間、すなわち実効ゲート駆動期
間はデータ信号の期間Ｈに比し狭められる。

ところで、スイッチングトランジスタの材料としては、
トランジスタマトリクスアレイの大面積化、低コスト化
のために、低温プロセスで作製可能な非晶質シリコンを
用いたＴＰＴが多く用いられている。このＴＰＴの場合
、結晶Ｓｉを用いたＭＯＳトランジスタと比べその電界
効果移動度がかなり低い。従って第８図に示すような伝
播遅延によって縮小された書き込み時間ｔｗ内に画像信
号を十分に画素部に書き込むのは厳しい条件であり、こ
れまでは、トランジスタサイズを大きくして対処してい
た。しかしながらトランジスタサイズを大きくする方法
では、逆に基板作製時の歩留り低下を招く等の製造上の
問題がある。

上記ゲートパルスの伝播遅延歪の影響を除く方法として
、走査回路から出力されるゲートパルスのタイミング、
特にトランジスタが導通状態から、非導通状態に変化す
るタイミングをデータ信号に対して進める方法が提案さ
れている（公開特許公報昭５８−１２３８８４発明の名
称「液晶表示装置の駆動方法」）。しかし、上記提案の
方法は、ゲート駆動時間に対し、データ信号の立ち上が
り又は立ち下がり時間が短い場合には有効であるが、デ
ータ信号の立ち上がり時間が遅い場合には、表示装置の
信号駆動回路と、信号駆動回路から離れた画素の表示レ
ベルが同一レベルのデータ（画像）信号に対しても異な
るという問題がある。特に、テレビジョン表示装置にお
いて、走査線数を増した高精細な画像表示装置を実現し
ようとする場合、水平走査周期Ｈが短くなるため、デー
タ信号の立ち上がり時間の問題が重大となる。

従って、本発明の目的は上記ゲートパルスの伝播遅延歪
の影響をなくすための走査回路の駆動方法とそれを実施
する液晶表示装置を実現することである。

本発明の他の目的は、非晶質シリコンを用いたＴＰＴを
用いた場合に、ＴＰＴのサイズを拡大することなく、ゲ
ートパルスの伝播遅延歪による表示装置における画像の
画質の劣化を防ぐことである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するため、複数のゲート線に順
次水平走査周期で加えられるゲートパルスの発生する走
査回路を、隣接するゲート線に加える相隣るゲートパル
スをその１部が時間的に重複して発生するようにした。

すなわち、走査回路より発生する単一のゲートパルスの
オン状態の持続時間を水平走査周期より長くとり、走査
回路から最も離れた位置における画像表示のトランジス
タの実効ゲート期間を信号の加えられる時間に近づける
ようにしたものである。従って上記相隣るパルスの重複
する時間はゲートパルスがゲート線でうける最大遅延時
間より長く設定することが望ましい。

〔作用〕

本発明によれば、走査回路から、水平走査周期で順次送
出され、複数のゲート線に加えられるパルス波形が隣接
するゲート線のパルス波形の一部が重複するため、走査
回路から発生するゲートパルスの時間幅を１水平走査周
期幅より広くとることになる。従って、走査回路から離
れた位置のトランジスタ、すなわち画素素子に加えられ
るとき、ゲート線の伝播において伝播遅延歪によって、
ゲートパルスの実効的ゲート駆動時間は、従来の走査回
路から送出されるゲートパルスの幅が水平走査周期と等
しいもの、すなわち、順次発生するパルスの発生が時間
的に重複しないものに比して、大幅に改善される。

ゲートパルス幅を１水平走査周期より広くとることによ
って、ゲートパルスの伝播遅延歪が少ない所では、−時
的に隣接する走査線に加えられるべき信号が加えられる
ことになるが、本来のデー夕信号が加えられる期間が十
分長くとれるので、その間に、正しいデータ値に修正さ
れるので、画質は劣化しない。

本発明によれば、伝播遅延歪によって、実効ゲート駆動
期間を広くとることができるので、非晶シリコンを用い
たＴＰＴを使用する場合のようにゲート駆動における信
号の立ち上がりが遅い場合に特に効果を発揮する。

〔実施例〕

第１図は本発明による液晶表示装置を用いてテレビジョ
ン受像機の一実施例の構成を示す。

同図において、液晶表示パネル１は第２図に示すマトリ
クス型液晶表示装置と同一の構成であり、複数の行電極
をなすゲート線（走査線）ａｔ・・・・・・Ｇｎと複数
の列電極をなすデータ線（信号線）が直交して配置され
、その交点部に、ゲート電極が上記行電極に接続されソ
ース電極が上記列電極に接続され、ドレイン電極が電荷
蓄積用コンデンサ２２の一端に接続された薄膜トランジ
スタ２１と、共通電極２８と素子電極との間にある液晶
セル２１とで構成された画素表示素子が構成されている
。

走査回路２は、タイミング信号発生回路４から発生する
第３図に示す５つのクロック信号φ１゜φ２．φ１．φ
、及びφ５の中のクロック信号φ、。

φ２及びφ、を用いて、ゲートパルスを発生する。

ゲート線数と同じ段数のシフトレジスタによって構成さ
れ、単一の走査パルスを２相のクロックパルスφ１．φ
２でシフトさせ、更にクロックパルスφ３を用いて、相
連続するパルスを期間τ。たけ重ねた上で、各ゲート電
極Ｇ１・・・・・・Ｇｎに出力する。

信号駆動回路３は１水平走査線分の画像信号を保持する
と共に、クロック信号φ。及びφ５で駆動される１水平
走査周期毎にデータ線Ｄ１・・・・・・ＤＩｌｌに加え
る。シフトレジスタ、ラッチ回路等で構成され２相のク
ロック信号φ４及びφ５でラッチされかつ信号線Ｄ１・
・・・・・Ｄｍに画像信号を出力する。

映像上下部６の出力の１部は同期信号分離回路９に加え
られ、垂直水平同期信号が分離され、更にタイミング信
号発生回路４に加えられる。タイミング信号発生回路４
は、前記クロック信号φ、〜φ５と共に、クロマ回路７
、映像信号処理８及び信号変換回路５を駆動するタイミ
ング信号を発生する。

上記実施例において走査回路２を除く部分は従来知られ
ている構成と同じであるため詳細な説明を省く。

第４図は、上記実施例における、相隣るゲート線Ｇｉ及
びＧｉ＋１におけるゲート走査波形と、データ線Ｄｊに
加えられるデータ信号の波形を示す。

走査回路２の出力であるゲートパルスは矩形でかつ時間
幅が１水平走査周期より長いＨ＋で。である。各ゲート
パルスは一走査線周期Ｈで発生するから１、時間的に時
間τ。たけ発生時間が重複することになる。走査回路２
側に近い画素表示素子のＴＰＴのゲートに加えられるゲ
ート走査波形はａｌ、ａ２に示すように走査回路の出力
とほぼ同じの矩形であるが、走査回路２より最も遠い画
素表示素子のＴＰＴのゲートに加えられるときは伝播遅
延歪をうけｂｌ、ｂ２のように変形する。すなわち、ゲ
ート線Ｇｉに加えられた場合、ＴＰＴは時刻ｔ、のデー
タ信号の立ち上がり時点に一致して、ゲート電位が閾値
ｖｔｈより高くなりトランジスタはオンとなり信号電位
に対する電荷の充電を始める。従って第８図で述べたよ
うな充電期間が不十分という事態は生じない。なお、第
４図は説明の都合上、ＴＰＴのオン期間がデータ信号の
期間と一致する場合について述べたが、画素素子の充電
の時定数が小さいとき、ＴＰＴのオンとなる立ち上がり
時点が、データ信号の立ち上がり開始時点より遅れても
よく、その場合型なり期間で。を短縮してよい、更にＴ
ＰＴのオン期間の開始が、データ信号の発生前となって
も何ら不都合はない。

このことは走査回路側に近い画素表示素子の場合につい
ても同様である。すなわち、走査回路側に近い画素表示
素子のＴＰＴのゲートにはａｌ、　ａ２のような、デー
タ信号期間Ｈより広い時間幅のＴＰＴがオンとなる期間
が存在し、１つ前の走査線に加えられる信号がゲートパ
ルスの前の方の期間に加えられることになる。しかしな
がら、一般に画像の場合１つ前の走査線に加えられる信
号の電位と現走査線に加えられるデータ信号のレベルは
近似しており、本来のデータ信号に大きな変動を与えな
い。仮に、輝度が現走査線と１つ前の走査線で大きく異
なっていたとしても現走査線にデータ信号を加える期間
が立ち上がり時間に対し十分長く取れるのでデータ信号
の電圧に比例した電荷を充電することができる。

なお本実施例では走査回路、信号駆動回路ともに２相の
クロックでシフトさせる例を記載したが、３相成は４相
などａ相（Ｑは２以上の整数）を用いてもよい。またゲ
ートパルスの重ね合せに複数個のパルスを用いるように
しても構わない。

第５図は本発明による液晶表示装置の他の実施例におけ
るゲートパルス信号すなわち走査パルスのタイムチャー
ト図を示す。第５図において第４図と同一の部分につい
ては同一の番号を付している。第４図に示した実施例の
場合との相違は第４図の場合は走査回路２から出力され
るゲートパルスの後縁である立ち下がり時点は、データ
信号の立ち下がり時点より一定時間τ１だけ進められて
いる点である。上記ゲートパルス及びデータ信号の発生
のための駆動回路は第１図の実施例において、クロック
信号φ、及びφ、が第６図に示すようにクロック信号φ
、及びφ２に対して時間τ、たけ遅延することによって
容易に実現される。この時間τ□の設定は最大遅延の大
きいゲートパルスの立ち下がり時点ｂｌ’　ｂ２’　が
データ信号の立ち下がり以前に生じるように設定する。

すなわち、走査回路の出力時点におけるゲートパルスの
立ち下がり時点をゲートパルスの最大延遅時間以上デー
タ信号の立ち下がり時点より進める。これはＴＰＴの立
ち下がりが行なわれる前に次の相隣る走査線に加えられ
るデータ信号が加えられ、誤った信号値が生ずる欠点を
防止するためである。

第７図は本発明による液晶表示装置の他の実施例におけ
る、ゲートパルスとデータ信号とのタイムチャート図を
示す。本実施例では、ゲートパルスの幅を２水平走査周
期２Ｈとし相隣るゲート線に加えられるゲートパルスの
重複の時間幅を１水平走査周期に設定することによって
、タロツク信号の発生回路を簡易にしたものである。す
なわち。

タイミング信号発生回路から発生する走査回路２及び信
号駆動回路３を駆動するためのタロツク信号としてはタ
ロツク信号φ、及びφ２を用意すれば良い。

上記実施例はテレビ受像機の画像表示装置の実施例につ
いて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるもの
でなく、一般の情報用端末、あるいは文字、図形表示装
置として使用できることは明らかである。

〔発明の効果〕

本発明によるアクティブマトリクス液晶表示装置によれ
ば、ゲート線の配線抵抗や寄生容量に起因するゲートパ
ルス伝播遅延による、画像信号の有効書き込み時間の短
縮の問題を解消できるので、良好な画質を実現できると
いう効果がある。

この効果は、ゲート線数が多くなってゲートパルスが短
くなる場合に特に顕著である。例えばフレーム周波数６
０Ｈｚ、ゲート線数１０００本の時にはゲートパルス巾
は〜１６μＳ程度となるが、この時の伝播遅延〜数μｓ
は書き込み時間の大幅短縮をもたらし、従来のゲートパ
ルス巾を１水平走査周期にするものでは許容できないが
本発明によればその問題は解消される。

本発明はまた画面サイズが大型化し、ゲート配線抵抗、
容量が増大して、伝播遅延が大きくなる場合に、又、Ｔ
ＰＴとして非晶質シリコンを用いて信号の立ち上がり時
間を短くできない場合に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による液晶表示装置を用いてテレビ画像
表示装置の一実施例の構成を示す図、第２図は第１図の
実施例に使用される液晶表示パネルの構成図、第３図及
び第６図は本発明の液晶表示装置の走査回路及び信号駆
動回路に加えられるクロック信号のタイミングチャート
図、第４図、第５図及び第７図は本発明による液晶表示
装置の実施例の動作説明のためのゲートパルス及びデー
タ信号の波形図、第８図は従来の液晶表示装置における
ゲートパルス及びデータ信号の関係を説明するための波
形図を示す。 に液晶表示パネル ２：走査回路 ３：信号駆動回路 ４：タイミング発生回路 ５：信号変換回路 ２１：液晶セル ２２：蓄積容量 ２３：ＴＦＴ ２４：ゲート線 ２５：データ線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数のデータ線と複数のゲート線の交差部にマトリ
   クス状にトランジスタ素子を含む画素表示素子を形成し
   た液晶表示パネルと、上記データ線に表示すべき信号を
   加える信号駆動回路と、上記ゲート線にゲートパルスを
   加える走査回路とからなり、上記走査回路が隣接する上
   記ゲート線に加える上記ゲートパルスのオン状態の持続
   時間が一部重複するように構成されたことを特徴とする
   液晶表示装置。 ２、請求項第１記載において、上記一部重複するゲート
   パルスの重複する時間幅が、上記ゲートパルスのゲート
   線での最大遅延時間に設定された液晶表示装置。 ３、請求項第２記載において、上記ゲートパルスの立ち
   下がり時点が、上記信号駆動回路から出力されるデータ
   信号の立ち下がり時点に対し少なくとも上記ゲート線に
   おける上記立ち下がり時点の最大遅延時間だけ早く設定
   された液晶表示装置。 ４、複数のデータ線と複数のゲート線の交差部にマトリ
   クス状にトランジスタ素子を画素表示素子を形成した液
   晶表示パネルと、上記データ線に表示すべき信号を加え
   る信号駆動回路と、上記ゲート線にゲートパルスを加え
   る走査回路とからなり、上記走査回路から上記ゲート線
   に出力されるゲートパルスの時間幅が１水平定期周期よ
   り長く設定された液晶表示装置。 ５、請求項第４記載において、上記ゲートパルスの時間
   幅が２水平走査周期に設定された液晶表示装置。 ６、請求項第４又は第３記載において上記ゲートパルス
   の立ち下がり時点が、上記信号駆動回路の出力のデータ
   信号の立ち下がり時点より早く生じるように設定された
   液晶表示装置。 ７、請求項第１、第２、第３、第４、第５又は第６記載
   の液晶表示装置を用いてテレビジョン用画像表示装置。 ８、複数のデータ線とこれに直交する複数のゲート線の
   マトリクス状の交差部にゲート駆動型トランジスタと、
   画素に対応する第１の基板と透明導電体を形成した第２
   の基板と、上記第１及び第２の基板間に液晶を配した液
   晶表示装置の駆動方法であって、 上記ゲート線の１つに加えられる第１のゲートパルスの
   オン状態の持続時間が、上記ゲート線の１つに隣接する
   他のゲート線に加えられる第２のゲートパルスのオン状
   態の持続時間に１部重複するように駆動する液晶表示装
   置の駆動方法。 ９、請求項第８記載において、上記ゲートパルスのオン
   状態の持続時間が、１水平走査周期より長い液晶表示装
   置の駆動方法。 １０、請求項第８又は第９記載において、上記１部重複
   するゲートパルスの重複する時間は上記ゲートパルスの
   立ち上がり時点の上記ゲート線における最大遅延時間よ
   り長くする液晶表示装置の駆動方法。