JP2005128101A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display device using a thin film transistor.
従来のアクティブマトリクス型の液晶表示装置の構成を図5に示す。 A structure of a conventional active matrix liquid crystal display device is shown in FIG.
液晶表示装置の画素を駆動するスイッチング素子51(nチャネルのMOSトランジスタ)のドレイン端子には、蓄積容量52と液晶層53が接続され、蓄積容量52と液晶層53の他方の端子は、液晶層53の画素電極に対向して配置された対向電極(図示せず)につながる共通電極線56に接続される。
A
走査線駆動回路57は、走査線55にスイッチング素子51をONさせる駆動電圧を出力し、信号線駆動回路58は信号線54に画像信号に応じた電圧を出力する。なお、ここでいう画素とは、液晶表示装置に表示される画像の最小構成単位のことをいう。
The scanning
走査線駆動回路57が走査線55を図5の上段から順に走査して、同一の走査線につながる複数のスイッチング素子51をONさせる駆動電圧を走査線55に印加し、信号線駆動回路58が画像信号に応じた電圧を信号線54に印加することによって、スイッチング素子51を介して蓄積容量52と液晶層53を所望の電圧に充電する。
The scanning
次に、走査線駆動回路57が走査線55に同一の走査線上の各スイッチング素子51をOFFさせる駆動電圧を印加すると、蓄積容量52、液晶層53に印加された電圧は次の走査が行われるまで保持される。このように走査線55を順次駆動することによって画面全体の表示を行う。
Next, when the scanning
図6は、1つの表示素子の電気的な等価回路を示す図である。表示素子は、走査線55、信号線54の交差部にスイッチング素子51が設けられ、スイッチング素子51のドレイン端子には画素電極59、容量値がCstの蓄積容量52、容量値がClcの液晶層53が接続され、それぞれ共通電極線56を介して対向電極に接続される。また、スイッチング素子51のゲート−ドレイン間には容量値がCgdの寄生容量60が存在する。
FIG. 6 is a diagram showing an electrical equivalent circuit of one display element. The display element is provided with a
図7は、図6に示す表示素子によって構成される液晶表示装置を1フレーム反転駆動方式で駆動した場合の駆動波形を示す図である。図7において、Aは走査線駆動回路57から走査線に伝達される走査信号Vg、Bは信号線駆動回路58から信号線に伝達される画像信号Vs、Cは画素電極59の電位、Eは画像信号の中心値Vsigcをそれぞれ示す。図7において、Vghは走査信号VgのHigh電位、Vglは走査信号VgのLow電位である。また、Vshは画像信号VsのHigh電位、Vslは画像信号VsのLow電位である。
FIG. 7 is a diagram showing drive waveforms when the liquid crystal display device constituted by the display elements shown in FIG. 6 is driven by the 1-frame inversion drive method. In FIG. 7, A is a scanning signal Vg transmitted from the scanning
この画素電極59には、スイッチング素子51がONの時に、画像信号Vsが書き込まれる。ところが、スイッチング素子51がOFFになると、スイッチング素子51のゲート−ドレイン間に存在する寄生容量60により、Dに示すように画素電極電位Cに突き抜け電圧ΔVが生じ、画素電極59とその対向する電極との間に直流電圧成分が印加されてしまう。突き抜け電圧ΔVは、次式で与えられる。
An image signal Vs is written into the
ΔV= (Vgh - Vgl) × Cgd / Ctot
ここで、Ctot = Cgd + Cst + Clcである。
ΔV = (Vgh-Vgl) × Cgd / Ctot
Here, Ctot = Cgd + Cst + Clc.
この突き抜け電圧ΔVを無視して、対向電極電位Vcomを画像信号の中心値Vsigcに設定してしまうと、交流駆動している液晶に印加される電圧について高電位側と低電位側で電位差が生じ、ちらつき(フリッカー)や焼付けが生じることとなる。 If the counter electrode potential Vcom is set to the center value Vsigc of the image signal ignoring this punch-through voltage ΔV, a potential difference occurs between the high potential side and the low potential side with respect to the voltage applied to the liquid crystal that is AC driven. Flickering and baking will occur.
一般的には、突き抜け電圧ΔVを補償するため、対向電極電位Vcomを、画像信号の中心値−突き抜け電圧(=Vsigc−ΔV)に設定することによって、液晶層に直流電圧成分が印加されることを防ぐ。しかしながら、この突き抜け電圧ΔVは、液晶材料に誘電率異方性があるため白から黒までの全範囲で均一に補償することができない。 In general, in order to compensate the punch-through voltage ΔV, the counter electrode potential Vcom is set to the center value of the image signal−the punch-through voltage (= Vsigc−ΔV), whereby a DC voltage component is applied to the liquid crystal layer. prevent. However, this punch-through voltage ΔV cannot be compensated uniformly over the entire range from white to black because the liquid crystal material has dielectric anisotropy.
このようなスイッチング素子51のゲート−ドレイン間に存在する寄生容量60による突き抜け電圧を効果的に補償する駆動方法として、容量結合駆動方法が知られている。
A capacitive coupling driving method is known as a driving method for effectively compensating for such a penetration voltage due to the
また、近年、開発と商品化が活発に行われている液晶テレビ用あるいは動画データを取り扱うマルチメディア機能を有するコンピュータ用の液晶表示装置においては、動画表示に対応するための高速応答性が強く求められている。液晶を高速応答させる方法としては、画像信号にオーバードライブ電圧を重畳させる方法が知られているが、表示する動画データにリアルタイムに対応するためのラインメモリや複雑な演算処理などを必要とするため、高コスト化を招く原因となる。そのため、高速応答が必要とされる液晶表示装置には、安価な構成で高速応答が得られるという点からも、容量結合駆動方法が広く用いられている。 In addition, liquid crystal display devices for liquid crystal televisions that have been actively developed and commercialized in recent years or for computers having multimedia functions for handling moving image data are strongly required to have high-speed response to support moving image display. It has been. As a method of making liquid crystal respond at high speed, a method of superimposing an overdrive voltage on an image signal is known, but it requires a line memory or complex arithmetic processing to correspond to the moving image data to be displayed in real time. , Leading to higher costs. For this reason, the capacitive coupling driving method is widely used for liquid crystal display devices that require a high-speed response in that a high-speed response can be obtained with an inexpensive configuration.
容量結合駆動方式による液晶表示装置の構成を図8に示す。図8に示すように、容量結合駆動方式では、蓄積容量52を共通電極線に接続せず、蓄積容量線62に接続した構成となっており、蓄積容量線駆動回路61によって、突き抜け電圧を補償するための電圧パルス(補償電圧)が蓄積容量線62に与えられる。
FIG. 8 shows a configuration of a liquid crystal display device using a capacitive coupling driving method. As shown in FIG. 8, in the capacitive coupling driving method, the
以下、図9、図10のタイミングチャートを用いて、容量結合駆動方式について説明する。 Hereinafter, the capacitive coupling driving method will be described with reference to timing charts of FIGS. 9 and 10.
図9の電圧波形を示すタイミングチャートでは、各走査線55について図8の最上段から数えてn段目(nは正の整数)の走査線55における走査信号電圧をVg(n)、n段目の蓄積容量線62における補償電圧をVcs(n)で示している。図9は、一例としてn−1段目からn+1段目までの走査線55について示している。
In the timing chart showing the voltage waveform of FIG. 9, the scanning signal voltage at the n-th scanning line 55 (n is a positive integer) counted from the uppermost stage of FIG. A compensation voltage in the
各走査信号電圧Vg(n-1)〜Vg(n+1)において、Vgh、Vglは、それぞれスイッチング素子51をON、OFFさせる電圧である。ある走査線55にスイッチング素子51をONさせる駆動電圧が印加され、画像信号がスイッチング素子51を介して画素電極59に書き込まれ、一定期間が経過して画素電極59の充電が完了し、走査線55にOFFさせる駆動電圧が印加されたところで、同様にして次段の走査線55に走査信号電圧が印加される。また、各走査線55では1フレーム毎に1回だけ各スイッチング素子51をONさせる駆動電圧が印加される。このように、各走査線55には上段から順次走査信号電圧が印加されていく。
In each of the scanning signal voltages Vg (n−1) to Vg (n + 1), Vgh and Vgl are voltages that turn the
補償電圧Vcs(n-1)〜Vcs(n+2)において、Veh、Vel、Vecは、それぞれ蓄積容量線62に印加する正極性の第1補償電圧、負極性の第2補償電圧、第1補償電圧と第2補償電圧の中間電位の第3補償電圧である。
In the compensation voltages Vcs (n−1) to Vcs (n + 2), Veh, Vel, and Vec are the positive first compensation voltage, the negative second compensation voltage, and the first applied to the
各段において、第1補償電圧Veh、第2補償電圧Velは、走査線55にスイッチング素子51をONさせる駆動電圧が印加される前に、走査線55に対応する蓄積容量線62とこの走査線55に隣接する別の蓄積容量線62に互い違いに印加される。ただし、この段階では、スイッチング素子51は導通していないので補償電圧は画素電極59に重畳されない。
In each stage, the first compensation voltage Veh and the second compensation voltage Vel are applied to the
そして、スイッチング素子51が導通して画素電極59へ所望の電位の充電が完了する期間が経過した後は、その画素電極59に蓄積容量52を介して接続された蓄積容量線62に第3補償電圧Vecが印加される。このようにして、第1補償電圧Vehから第3補償電圧Vecへ変化するときの電位差、あるいは第2補償電圧Velから第3補償電圧Vecへ変化するときの電位差が画素電極59の電位に重畳される。また、同一の走査線55には、液晶の交流駆動のために1フレーム毎に反転する画像信号電圧Vsの極性に同期させて、第1補償電圧Vehと第2補償電圧Velが入れ替えて印加される。
After the period when the
このように補償電圧を画素電極59に印加することによって、スイッチング素子51のゲート・ドレイン間の寄生容量60に起因する電圧降下を解消し、画素電極電位の突き抜け電圧の発生を防止する。これによって、画像信号電圧Vsの電位中心と対向電極の電位Vcomを同電位に設定しても、フリッカーは生じなくなる。
By applying the compensation voltage to the
各画素を駆動することにより、スイッチング素子51がオフ状態となった時の各画素の液晶に印加される液晶印加電圧Vlcは、
Vlc (+) = Vs - Vcom + [Cst × (Vec - Vel) - Cgd × (Vgh - Vgl)] / (Cst + Clc + Cgd)
または、
Vlc (-) = Vs - Vcom - [Cst × (Veh - Vec) + Cgd × (Vgh - Vgl)] / (Cst + Clc + Cgd)
で算出される。
By driving each pixel, the liquid crystal applied voltage Vlc applied to the liquid crystal of each pixel when the
Vlc (+) = Vs-Vcom + [Cst × (Vec-Vel)-Cgd × (Vgh-Vgl)] / (Cst + Clc + Cgd)
Or
Vlc (-) = Vs-Vcom-[Cst × (Veh-Vec) + Cgd × (Vgh-Vgl)] / (Cst + Clc + Cgd)
Is calculated by
ここで、Cstは蓄積容量52の容量値、Cgdはスイッチング素子51のゲート−ドレイン間に存在する寄生容量60の容量値、Clcは液晶層53の容量値である。液晶印加電圧Vlcは、画像信号電圧Vsの1フレーム毎の極性反転に対して正又は負の2種類の電圧となる。そのため、対向電極の電圧Vcomに対して正側をVlc(+)、負側をVlc(-)と定義する。
Here, Cst is the capacitance value of the
ここで、Vlc(+)とVlc(-)の実効値が等しくなるように、第1補償電圧Vehと第2補償電圧Velを設定することで、液晶を交流駆動することが可能となる。また、第3補償電圧Vecを大きくすると、第3補償電圧Vecと第1補償電圧Vehの電位差が小さくなり、第3補償電圧Vecと第2補償電圧Velの電位差が大きくなるというように調節が可能であるので、スイッチング素子1のゲート・ドレイン間の寄生容量60に起因して生じる直流成分を除去できる適切な値となるように、第3補償電圧Vecの値を調節し効果的にフリッカーを除去することができる。
Here, by setting the first compensation voltage Veh and the second compensation voltage Vel so that the effective values of Vlc (+) and Vlc (−) are equal, the liquid crystal can be AC driven. Further, when the third compensation voltage Vec is increased, the potential difference between the third compensation voltage Vec and the first compensation voltage Veh is reduced, and the potential difference between the third compensation voltage Vec and the second compensation voltage Vel can be adjusted. Therefore, the flicker is effectively removed by adjusting the value of the third compensation voltage Vec so that the DC component generated due to the
次に、蓄積容量線62に印加する補償電圧の別の形態について図10のタイミングチャートを用いて説明する。
Next, another form of the compensation voltage applied to the
図10の電圧波形を示すタイミングチャートでは、補償電圧Vcs(n-1)〜Vcs(n+2)について、Veh、Velは、それぞれ蓄積容量線62に印加される正極性の第4補償電圧、負極性の第5補償電圧である。走査信号電圧Vg(n-1)〜Vg(n+2)については、図9を用いて説明したものと同様である。
In the timing chart showing the voltage waveforms in FIG. 10, for the compensation voltages Vcs (n−1) to Vcs (n + 2), Veh and Vel are the fourth positive compensation voltage applied to the
各段において、第4補償電圧Veh、第5補償電圧Velは、走査線55にONさせる駆動電圧が印加される前に、その走査線55に対応する蓄積容量線62とこの走査線55に隣接する別の蓄積容量線62に、第4補償電圧Vehと第5補償電圧Velが互い違いとなるように印加される。ただし、この段階では、スイッチング素子51は導通していないので各補償電圧が画素電極59に重畳されることはない。
In each stage, the fourth compensation voltage Veh and the fifth compensation voltage Vel are adjacent to the
そして、走査線55にONさせる駆動電圧が印加され、スイッチング素子51が導通し、画素電極59に画像信号の電圧が書き込まれて所望の電位の充電が完了する期間が経過した後は、その画素電極59に蓄積容量52を介して接続された蓄積容量線62に第4補償電圧Vehと第5補償電圧Velが切り替わって印加される。このようにして、第4補償電圧Vehから第5補償電圧Velへ変化するときの電位差、あるいは第5補償電圧Velから第4補償電圧Vehへ変化するときの電位差が画素電極59の電位に重畳される。また、同一の走査線55には、液晶の交流駆動のために1フレーム毎に反転する画像信号電圧Vsの極性に同期させて、第4補償電圧Vehと第5補償電圧Velが1フレーム毎に入れ替えて印加される。
Then, after the drive voltage for turning on the
このように補償電圧を画素電極59に印加することによって、スイッチング素子51のゲート・ドレイン間の寄生容量60に起因する電圧降下を解消し、画素電極電位の突き抜け電圧の発生を防止する。これによって、画像信号電圧Vsの電位中心と対向電極の電位Vcomを同電位に設定しても、フリッカーは生じなくなる。
By applying the compensation voltage to the
上述したように各画素を駆動することにより、スイッチング素子51がOFF状態となった時の各画素の液晶に印加される液晶印加電圧Vlcは、
Vlc (+) = Vs - Vcom + [Cst × (Veh - Vel) - Cgd × (Vgh - Vgl)] / (Cst + Clc + Cgd)
または、
Vlc (-) = Vs - Vcom - [Cst × (Veh - Vel) + Cgd × (Vgh - Vgl)] / (Cst + Clc + Cgd)
で算出される。ここで、Vlc(+)とVlc(-)の実効値が等しくなるように、第4補償電圧Vehと第5補償電圧Velを設定することで、液晶を交流駆動することが可能となる。
By driving each pixel as described above, the liquid crystal applied voltage Vlc applied to the liquid crystal of each pixel when the switching
Vlc (+) = Vs-Vcom + [Cst × (Veh-Vel)-Cgd × (Vgh-Vgl)] / (Cst + Clc + Cgd)
Or
Vlc (-) = Vs-Vcom-[Cst × (Veh-Vel) + Cgd × (Vgh-Vgl)] / (Cst + Clc + Cgd)
Is calculated by Here, the liquid crystal can be AC driven by setting the fourth compensation voltage Veh and the fifth compensation voltage Vel so that the effective values of Vlc (+) and Vlc (−) are equal.
図11は、容量結合駆動方式での補償電圧による画素電極電位のシフトの様子を示す図である。図11の右側に示すように、正極性の画素電極59に対しては正の補償電圧を印加し、負極性の画素電極59に対しては負の補償電圧を印加する。このように画素電極59の電位に補償電圧を重畳することで、図11の左側に示すように、正の画素電極電位については正側で、負の画素電極電位については負側でそれぞれ電位が増大するようにシフトさせる。これにより、対向電極の電位が一定でも、低振幅の画像信号で液晶を交流駆動できるといった利点がある。
FIG. 11 is a diagram showing how the pixel electrode potential is shifted by the compensation voltage in the capacitive coupling driving method. As shown on the right side of FIG. 11, a positive compensation voltage is applied to the
また、容量結合駆動方式では、表示画像が変化した場合、液晶材料の誘電率異方性に起因する容量結合電圧の動的挙動によって、その変化を増幅する方向へ自動的にオーバードライブ電圧が画素電極59に印加され、液晶の高速応答駆動を実現でき、液晶表示装置の動画視認性を向上できるといった利点がある。
In addition, in the capacitive coupling drive method, when the display image changes, the overdrive voltage is automatically increased in the direction to amplify the change by the dynamic behavior of the capacitive coupling voltage due to the dielectric anisotropy of the liquid crystal material. It is applied to the
ところで、近年では半導体プロセス技術の進展に伴い、画素を駆動するスイッチング素子を形成する同一のプロセスを用いて、液晶表示装置の駆動回路を同一ガラス基板上に形成することが可能になっている。 By the way, with the progress of semiconductor process technology in recent years, it has become possible to form a driving circuit for a liquid crystal display device on the same glass substrate by using the same process for forming a switching element for driving a pixel.
液晶表示装置の駆動回路を同一ガラス基板上に形成する場合、例えばpチャネルトランジスタのみで回路を構成する場合において、図10で説明した容量結合駆動を実現するための蓄積容量線駆動回路61については、図12に示されるような構成をとっていた。
When the drive circuit of the liquid crystal display device is formed on the same glass substrate, for example, when the circuit is configured by only p-channel transistors, the storage capacitor
トランジスタ71aは、蓄積容量線62に補償電圧Vehを供給し、トランジスタ71bは、蓄積容量線62に補償電圧Velを供給する。また、トランジスタ71aとトランジスタ71bのドレイン電極とは、蓄積容量線駆動回路61の出力端子73に接続され、出力端子73から各蓄積容量線62にそれぞれ接続されている。
The
各蓄積容量線62は、補償電圧Vehと補償電圧Velのどちらか一方が選択的に与えられるため、トランジスタ71aのゲート電極とトランジスタ71bのゲート電極には、それぞれ極性が反転した同位相の信号が入力される必要がある。
Since each of the
図12の例では、トランジスタ71cとトランジスタ71dにより負荷MOSインバータを構成しており、そのインバータ出力をトランジスタ71aのゲート電極に接続している。蓄積容量線駆動回路61の入力端子72から入力される制御信号が、High電位の時には蓄積容量線62に補償電圧Vehが与えられ、Low電位の時には補償電圧Velが与えられる。
In the example of FIG. 12, a
しかしながら、液晶表示装置を大画面化すると蓄積容量線の負荷容量が大きくなり、従来の駆動回路そのままでは出力波形の鈍りが大きくなり、回路の応答が遅くなる。また、液晶表示装置の表示容量が増えると走査線の本数が多くなると同時に蓄積容量線62の本数も多くなり、走査線および蓄積容量線をONさせる走査時間が短くなり、従来の駆動回路そのままでは出力波形の鈍りに対して、走査期間が短く、十分な駆動が行えないという課題があった。
However, when the liquid crystal display device has a large screen, the load capacity of the storage capacitor line increases, and if the conventional drive circuit is used as it is, the output waveform becomes dull and the response of the circuit becomes slow. In addition, as the display capacity of the liquid crystal display device increases, the number of scanning lines increases and at the same time the number of
特に、前記課題は図9、図10に示す補償電圧Vcsの波形の立ち下がり時間において顕著である。容量結合駆動において、画素電極59に対し十分な補償電圧を重畳するためには、補償電圧Velを十分に低い電圧に設定する必要がある。
In particular, the above problem is remarkable in the fall time of the waveform of the compensation voltage Vcs shown in FIGS. In capacitive coupling driving, in order to superimpose a sufficient compensation voltage on the
しかしながら、補償電圧Velが回路の論理動作のLowレベルに近いような低い電位である場合には、pチャネルトランジスタである出力トランジスタ71bのオン抵抗が十分な低抵抗にならないために、出力である補償電圧波形に図13に示されるような時定数的な波形なまりを引き起こしてしまう。この波形なまりが大きい場合には、走査期間内に蓄積容量線62の電圧を補償電圧Velまで下げることができず、十分な補償電圧が画素電極59に対し重畳されないために、階調ずれやフリッカーなどの表示異常を引き起こしてしまう恐れがあった。
However, when the compensation voltage Vel is a low potential that is close to the low level of the logic operation of the circuit, the on-resistance of the
また、出力波形の立ち下がり応答を改善するために、出力トランジスタ71bのWサイズを大きく設計し、ON時の抵抗値を低くするなどの対応が行われているが、蓄積容量線62の各段ごとに大きなサイズのトランジスタを配置しなければならず、アレイ基板上のレイアウト密度を高めてしまい、液晶表示装置の額縁を大きくしなければならないという問題があった。
In order to improve the falling response of the output waveform, the W size of the
また、図12のような従来の回路構成では、補償電圧Vehが出力されたときに負荷MOSインバータに電流が流れるため、消費電力を増大させるという問題があった。また、インバータを用いない構成で低消費電力を実現する場合には、トランジスタ71aとトランジスタ71bのゲート電極に反転と非反転の二つの同位相の信号を入力する必要があり、信号本数が増加するという問題があった。
Further, the conventional circuit configuration as shown in FIG. 12 has a problem of increasing power consumption because a current flows through the load MOS inverter when the compensation voltage Veh is output. In order to realize low power consumption without using an inverter, it is necessary to input two in-phase and non-inverted signals to the gate electrodes of the
また、ガラス基板上に形成するトランジスタの能力が不足し、駆動すべき蓄積容量線62の負荷容量の充放電に対応できない場合には、より駆動能力の高い単結晶シリコン上に形成されたICをガラス基板の外側に実装しなければならず、部材費用や実装に関わるコストの増大を招くこととなっていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、蓄積容量線に対し所望の補償電圧を高速に印加することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a liquid crystal display device that can apply a desired compensation voltage to a storage capacitor line at high speed.
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明である液晶表示装置は、複数の信号線と複数の走査線の各交差部における画素毎に設けられた画素駆動用のスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続された画素電極および蓄積容量と、各走査線に対応して設けられ、前記画素電極に前記蓄積容量を介して接続される蓄積容量線と、前記蓄積容量線に補償電圧を印加する蓄積容量線駆動回路とを備えた液晶表示装置であって、前記蓄積容量線駆動回路は、ドレイン電極およびゲート電極が補償電圧源に接続される第1のトランジスタと、前記第1のトランジスタのソース電極がゲート電極に接続され、ドレイン電極が前記補償電圧源に接続され、ソース電極が前記蓄積容量線に接続される第2のトランジスタとを有し、前記蓄積容量線が前記第2のトランジスタのゲート電極と容量を介して接続されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to a first aspect of the present invention includes a pixel driving switching element provided for each pixel at each intersection of a plurality of signal lines and a plurality of scanning lines. A pixel electrode and a storage capacitor connected to the switching element, a storage capacitor line provided corresponding to each scanning line and connected to the pixel electrode via the storage capacitor, and a compensation voltage applied to the storage capacitor line A storage capacitor line driving circuit for applying a voltage to the storage capacitor line driving circuit, wherein the storage capacitor line driving circuit includes a first transistor having a drain electrode and a gate electrode connected to a compensation voltage source, and the first transistor A second transistor having a source electrode connected to the gate electrode, a drain electrode connected to the compensation voltage source, and a source electrode connected to the storage capacitor line; Wherein the line is connected through the gate electrode and the capacitance of the second transistor.
液晶表示装置の大画面化や表示容量が増加した場合においても、蓄積容量線に対し所望の補償電圧を高速に印加することを可能にすることによって蓄積容量線駆動回路の駆動能力を改善することができ、また、低消費電力、狭額縁、かつ安価で高品位の液晶表示装置を実現することができるという有効な効果を奏するものである。 Improve the drive capability of the storage capacitor line drive circuit by enabling the desired compensation voltage to be applied to the storage capacitor line at high speed even when the screen size of the liquid crystal display device is increased or the display capacity is increased. In addition, the present invention has an effective effect that a low-power consumption, a narrow frame, a low-cost and high-quality liquid crystal display device can be realized.
以下、本発明の実施形態について、図1〜図4を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
≪第1の実施形態≫
まず、第1の実施形態について、図1〜図3を用いて説明する。第1の実施形態は、図10で示されている正極性の第4補償電圧Vehと負極性の第5補償電圧Velを蓄積容量線に印加する形態の容量結合駆動方式の液晶表示装置に係るものである。
<< First Embodiment >>
First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. The first embodiment relates to a capacitively coupled drive type liquid crystal display device in which the positive fourth compensation voltage Veh and the negative fifth compensation voltage Vel shown in FIG. 10 are applied to the storage capacitor line. Is.
第1の実施形態における液晶表示装置が備える蓄積容量線駆動回路1aの構成を図1に示す。蓄積容量線駆動回路1aは、トランジスタ2a、2b、2c、容量3とを有し、後述する蓄積容量線14に対して正極性の第4補償電圧Vehと負極性の第5補償電圧Velとを切り替えて印加する回路である。
FIG. 1 shows the configuration of the storage capacitor line drive circuit 1a provided in the liquid crystal display device according to the first embodiment. The storage capacitor line drive circuit 1a includes
トランジスタ2aのドレイン電極とゲート電極、およびトランジスタ2bのドレイン電極には第5補償電圧Velが印加される。また、トランジスタ2aのソース電極は、トランジスタ2bのゲート電極と容量3の一方の電極とに接続され、トランジスタ2aがONされた場合は、第5補償電圧Velがトランジスタ2bのゲート電極と容量3に印加される。また、トランジスタ2bのソース電極は出力端子6に接続され、トランジスタ2bがONされた場合は、第5補償電圧Velが出力端子6に印加される。
The fifth compensation voltage Vel is applied to the drain and gate electrodes of the
また、トランジスタ2cのドレイン電極には第4補償電圧Vehが印加される。また、トランジスタ2cのゲート電極は入力端子5に、ソース電極は出力端子6にそれぞれ接続され、トランジスタ2cがONされた場合は、第4補償電圧Vehが出力端子6に印加される。
The fourth compensation voltage Veh is applied to the drain electrode of the
また、容量3は、出力端子6とトランジスタ2bのゲート電極との間に形成された容量であり、トランジスタ2bのソース電極とゲート電極を、層間絶縁膜を挟んで交差させたクロス容量などで容易にガラス基板上に形成することが可能である。
The capacitor 3 is a capacitor formed between the output terminal 6 and the gate electrode of the
なお、トランジスタ2a、2b、2cのゲート電極には、それぞれ否定回路にて反転された信号(電圧)が印加される。
A signal (voltage) inverted by a negative circuit is applied to the gate electrodes of the
次に、蓄積容量線駆動回路1aを備えた容量結合駆動方式の液晶表示装置の構成を図2に示す。液晶表示装置の画素を駆動するスイッチング素子10(nチャネルのMOSトランジスタ)のドレイン端子には、蓄積容量11と液晶層12の一方の画素電極が接続され、液晶層12の他方の画素電極は共通電極線13に接続される。 Next, FIG. 2 shows a configuration of a capacitively coupled driving type liquid crystal display device including the storage capacitor line driving circuit 1a. The drain terminal of the switching element 10 (n-channel MOS transistor) that drives the pixels of the liquid crystal display device is connected to one pixel electrode of the storage capacitor 11 and the liquid crystal layer 12, and the other pixel electrode of the liquid crystal layer 12 is common. Connected to the electrode wire 13.
また、蓄積容量11の他方の端子は、蓄積容量線14に接続されており、蓄積容量線駆動回路1aによって、突き抜け電圧を補償するための電圧パルス(補償電圧)が印加される。
The other terminal of the storage capacitor 11 is connected to the
また、走査線駆動回路15は、走査線16にスイッチング素子10をONさせる駆動電圧を出力し、信号線駆動回路17は、信号線18に画像信号に応じた電圧を出力する。
The scanning line driving circuit 15 outputs a driving voltage for turning on the switching element 10 to the scanning line 16, and the signal
次に、図1に示す蓄積容量線駆動回路1aの動作について、図3のタイミングチャートを参照して説明する。 Next, the operation of the storage capacitor line driving circuit 1a shown in FIG. 1 will be described with reference to the timing chart of FIG.
まず、入力端子5の電位がLowレベル電位からHighレベル電位に変化する場合を考える。入力端子5の電位がLowレベル電位の時、トランジスタ2cはONし、蓄積容量線駆動回路1の出力端子6には第4補償電圧Vehが出力される。トランジスタ2cは、pチャネルパストランジスタであり、ほとんど損失なく十分な応答速度で蓄積容量線14を電位Vehに充電することができる。
First, consider a case where the potential of the
また、トランジスタ2aは、トランジスタ2bのゲート電極の電位をVel+Vthに充電し、トランジスタ2bはOFF状態になる。ここでVthはトランジスタのしきい値電圧である。
Further, the
次に、入力端子5の電位がLowレベル電位からHighレベル電位に変化すると、トランジスタ2cはOFF状態になり、蓄積容量線14の電位は徐々に第5補償電圧Velに向かって放電される。容量3がトランジスタ2bのゲート電極に接続されているため、トランジスタ2aはカットオフし、トランジスタ2aのゲート電極の電位はVel+Vthから(Vel+Vth)−(Veh−Vel)に向かって下がり、トランジスタ2bは十分な負のバイアス電圧でON状態となる。最終的に出力端子6の電圧レベルはVelになる。このようにして、蓄積容量線駆動回路1のVel出力特性が改善され、さらに立ち下がり時間特性が改善される。
Next, when the potential of the
このように、第1の実施形態によれば、蓄積容量線14に対し所望の補償電圧を高速に印加することができ、液晶表示装置の大画面化や表示容量の増加にも対応できる高品位の液晶表示装置を実現することができる。
As described above, according to the first embodiment, a desired compensation voltage can be applied to the
また、蓄積容量線駆動回路1aに構成上インバータ回路を用いておらず動作時に貫通電流経路が発生しないため、信号線本数を増やすことなく低消費電力の液晶表示装置を実現できる。 In addition, since no storage circuit is used in the storage capacitor line drive circuit 1a and no through current path is generated during operation, a liquid crystal display device with low power consumption can be realized without increasing the number of signal lines.
また、蓄積容量線駆動回路1aの駆動能力を改善できることから、出力トランジスタサイズを従来のものより小さくしても、蓄積容量線14の駆動に必要な能力を得ることができるため、狭額縁の液晶表示装置を実現することができる。
Further, since the driving capability of the storage capacitor line driving circuit 1a can be improved, the capability necessary for driving the
また、従来は駆動のために単結晶シリコンで形成された外付けの駆動ドライバICを用いる必要があったような負荷が大きい大画面の液晶表示パネルについても、駆動回路を内蔵することができ、低コストかつ高性能な液晶表示装置を実現することができる。 In addition, a drive circuit can be built in a large-screen liquid crystal display panel with a large load that conventionally requires the use of an external drive driver IC formed of single crystal silicon for driving, A low-cost and high-performance liquid crystal display device can be realized.
≪第2の実施形態≫
次に、第2の実施形態について、図4を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同一部分は同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. The same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
第2の実施形態は、図9で示される正極性の第1補償電圧Vehと負極性の第2補償電圧Velと中間電位の第3補償電圧Vecを蓄積容量線に印加する形態の容量結合駆動方式の液晶表示装置に係るものである。 The second embodiment is a capacitively coupled drive in which the positive first compensation voltage Veh, the negative second compensation voltage Vel, and the intermediate third compensation voltage Vec shown in FIG. 9 are applied to the storage capacitor line. The present invention relates to a liquid crystal display device of the type.
第2の実施形態における液晶表示装置の蓄積容量線駆動回路1bの構成を図4に示す。蓄積容量線駆動回路1bは、トランジスタ2a、2b、2c、2d、2e、2f、容量3とを有し、蓄積容量線に印加する第1補償電圧Veh、第2補償電圧Vel、および第3補償電圧Vecの選択切り替えを行う回路であり、図2に示す液晶表示装置に適用される。
FIG. 4 shows the configuration of the storage capacitor line driving circuit 1b of the liquid crystal display device according to the second embodiment. The storage capacitor line drive circuit 1b includes
トランジスタ2aのドレイン電極とゲート電極、およびトランジスタ2bのドレイン電極にはトランジスタ2dを介して第2補償電圧Velが印加され、トランジスタ2aのソース電極は、トランジスタ2bのゲート電極と容量3の一方の電極とに接続される。また、トランジスタ2bのソース電極、およびトランジスタ2cのソース電極は、出力端子6に接続される。
The second compensation voltage Vel is applied to the drain electrode and the gate electrode of the
また、トランジスタ2cのドレイン電極には第3補償電圧Vecが印加され、ゲート電極は入力端子5に接続される。
The third compensation voltage Vec is applied to the drain electrode of the
トランジスタ2dは、そのドレイン電極に第2補償電圧Velが印加され、ゲート電極に信号FRが印加されるパストランジスタであり、トランジスタ2dがONされた場合には、第2補償電圧Velがトランジスタ2aのゲート電極とドレイン電極、およびトランジスタ2bのドレイン電極に印加される。また、トランジスタ2eは、そのドレイン電極に第1補償電圧Vehが印加され、ゲート電極に信号FRBが印加されるパストランジスタであり、トランジスタ2dがONされた場合には、第1補償電圧Vehがトランジスタ2fのドレイン電極に印加される。
The
信号FRと信号FRBは、1フレーム毎にHighレベルとLowレベルが切り替わる信号であり、従って、トランジスタ2dおよびトランジスタ2eは、1フレーム毎にONとOFFが交互に切り替わる。
The signal FR and the signal FRB are signals in which the high level and the low level are switched for each frame. Therefore, the
また、トランジスタ2fは、そのドレイン電極がトランジスタ2eのソース電極に接続され、ゲート電極は入力端子5に接続され、ソース電極は出力端子6に接続される。
The transistor 2 f has a drain electrode connected to the source electrode of the
また、容量3は、出力端子6とトランジスタ2bのゲート電極との間に形成された容量である。
The capacitor 3 is a capacitor formed between the output terminal 6 and the gate electrode of the
なお、トランジスタ2a、2b、2c、2d、2e、2fのゲート電極には、それぞれ否定回路にて反転された信号(電圧)が印加される。
A signal (voltage) inverted by a negative circuit is applied to the gate electrodes of the
次に、蓄積容量線駆動回路1bの動作について説明する。 Next, the operation of the storage capacitor line drive circuit 1b will be described.
あるフレームで、信号FRがLowレベルであり、かつ信号FRBがHighレベルである時、図4の回路構成は図1の回路構成と等価であり、第1の実施形態で説明したのと同様に蓄積容量線駆動回路のVel出力特性が改善される。 When the signal FR is at a low level and the signal FRB is at a high level in a certain frame, the circuit configuration of FIG. 4 is equivalent to the circuit configuration of FIG. 1, and is the same as described in the first embodiment. The Vel output characteristic of the storage capacitor line driving circuit is improved.
また、次のフレームで、信号FRがHighレベルに変化し、かつ信号FRBがLowレベルに変化した時、入力端子5がHighレベルの時は第1補償電圧Vehが選択される。
In the next frame, when the signal FR changes to the high level and the signal FRB changes to the low level, and the
このように、第2の実施形態によれば、1フレーム毎に補償電圧VehとVelを交互に蓄積容量線に印加することのできる蓄積容量線駆動回路1bを実現することができる。従って、第1の実施形態で説明した第4補償電圧と第5補償電圧のみを蓄積容量線に印加する形態の容量結合駆動方式を用いた場合と同等の効果を得ることができる。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to realize the storage capacitor line drive circuit 1b that can alternately apply the compensation voltages Veh and Vel to the storage capacitor line for each frame. Therefore, it is possible to obtain the same effect as the case of using the capacitive coupling driving method in which only the fourth compensation voltage and the fifth compensation voltage described in the first embodiment are applied to the storage capacitor line.
また、第1補償電圧および第2補償電圧を蓄積容量線に印加するのは走査中の走査線に対応する蓄積容量線のみでよく、補償電圧用のシフトレジスタの消費電力を低減できる。 Further, the first compensation voltage and the second compensation voltage may be applied to the storage capacitor line only by the storage capacitor line corresponding to the scanning line being scanned, and the power consumption of the compensation voltage shift register can be reduced.
なお、本発明では蓄積容量線駆動回路1にpチャネルトランジスタを用いた実施形態を説明したが、nチャネルトランジスタであっても、本発明の実施の効果は同じである。
In the present invention, an embodiment in which a p-channel transistor is used for the storage capacitor
1a、b 蓄積容量線駆動回路
2a、b、c、d、e、f トランジスタ
3 蓄積容量
5 蓄積容量線駆動回路の入力端子
6 蓄積容量線駆動回路の出力端子
11 蓄積容量
12 液晶層
13 共通電極線
14 蓄積容量線
15 走査線駆動回路
16 走査線
17 信号線駆動回路
18 信号線
51 スイッチング素子
52 蓄積容量
53 液晶層
54 信号線
55 走査線
56 共通電極線
57 走査線駆動回路
58 信号線駆動回路
59 画素電極
60 ゲート−ドレイン間寄生容量Cgd
61 蓄積容量線駆動回路
71a、b、c、d トランジスタ
72 蓄積容量線駆動回路の入力端子
73 蓄積容量線駆動回路の出力端子
A 走査信号Vg
B 画像信号Vs
C 画素電極電位
D 突き抜け電圧ΔV
E 画素信号の中心値Vsigc
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, b Storage capacity
61 storage capacitor
B Image signal Vs
C Pixel electrode potential D Penetration voltage ΔV
E Center value of pixel signal Vsigc
Claims (1)
前記蓄積容量線駆動回路は、
ドレイン電極およびゲート電極が補償電圧源に接続される第1のトランジスタと、
前記第1のトランジスタのソース電極がゲート電極に接続され、ドレイン電極が前記補償電圧源に接続され、ソース電極が前記蓄積容量線に接続される第2のトランジスタと、
を有し、
前記蓄積容量線が前記第2のトランジスタのゲート電極と容量を介して接続されることを特徴とする液晶表示装置。 A switching element for driving a pixel provided for each pixel at each intersection of a plurality of signal lines and a plurality of scanning lines, a pixel electrode connected to the switching element and a storage capacitor, and provided corresponding to each scanning line A storage capacitor line connected to the pixel electrode via the storage capacitor, and a storage capacitor line driving circuit for applying a compensation voltage to the storage capacitor line,
The storage capacitor line driving circuit includes:
A first transistor having a drain electrode and a gate electrode connected to a compensation voltage source;
A second transistor having a source electrode connected to the gate electrode, a drain electrode connected to the compensation voltage source, and a source electrode connected to the storage capacitor line;
Have
The liquid crystal display device, wherein the storage capacitor line is connected to the gate electrode of the second transistor through a capacitor.
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