(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の絶縁表面を有する第一の基板上にマトリクス状に配置された画素電極、信号線、走査線、薄膜トランジスタおよびデジタル記憶回路と、第二の絶縁表面を有する第二の基板上に設けられた対向電極とを備え、
前記薄膜トランジスタは前記信号線と前記走査線に接続され、前記デジタル記憶回路は前記薄膜トランジスタと前記画素電極間に接続されてなる表示装置であって、
前記デジタル記憶回路は前記薄膜トランジスタと同一極性である二つの薄膜トランジスタと二つの抵抗器とからなるインバータによって構成されてなることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記信号線には信号線駆動回路が接続され、該信号線駆動回路はシフトレジスタと、該シフトレジスタと接続されたラッチ回路と、該ラッチ回路と接続されたバッファ回路とからなることを特徴とする請求項１の表示装置。
【請求項３】
前記表示装置は、前記第一の基板と前記第二の基板との間に液晶が保持された液晶表示装置であることを特徴とする請求項１又は請求項２の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアクティブマトリクス型の液晶表示装置、とくにデジタル階調表示の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のデジタル階調のアクティブマトリクス型の液晶表示装置としては、日経ＢＰ社刊「フラットパネルディスプレイ９１  １７３頁〜１８０頁」に記載されているものなどが標準的である。
【０００３】
図２は従来の液晶表示装置の例である。アクティブマトリクス型の液晶表示装置は大まかに画素マトリクス部、信号線駆動回路、走査線駆動回路の３つに分割できる。以下、図面に基づき動作を説明する。
【０００４】
画素マトリクスは信号線と走査線をマトリクス状に配置し、その交点部分に画素ＴＦＴを配置し、画素ＴＦＴのゲートは走査線に、ソースは信号線に、ドレインは画素電極に接続している。また、一般に画素電極と対向電極の間の液晶容量は大きな値をとりえないため、画素電極の近傍に電荷を保持する保持容量を配置することが行われる。走査線にＴＦＴのスレッショルド電圧を越える電圧が印加され、ＴＦＴがオンすると、ＴＦＴのドレインとソースはショート状態となり、信号線の電圧が画素電極に印加され液晶と保持容量に充電される。
ＴＦＴがオフになるとドレインは開放状態となり、液晶と保持容量に蓄えられた電荷は次にＴＦＴがオンするまで保持される。
【０００５】
図３に４階調の信号線駆動回路の例を示す。ここでは４階調の場合を説明するが階調数が異なる場合でも基本動作は同じである。デジタル階調信号は入力端子３０２、３０３よりシフトレジスタ３１０、３１１に入力される。シフトレジスタ３１０、３１１の出力は次の段のシフトレジスタ３１２、３１３およびラッチ回路３１４、３１５に入力され、ラッチ回路は一定期間データの保持を行う。この保持期間は入力端子３０４に入力される水平同期信号によってきまる。ラッチ回路の出力信号はデコーダ３１６に入力され２ビットのデジタル信号はこのデコーダによって４つの電圧選択信号に変換される。この電圧選択信号によってスイッチトランジスタ３１７〜３２０のいずれかが選択され、階調電圧線３０５〜３０８のいずれかの電位が信号線３０９に伝達される。
【０００６】
図４に走査線駆動回路の例を示す。走査線駆動回路はシフトレジスタとＮＡＮＤ回路４０３、４０４、インバータ型バッファ４０５、４０６によって構成され、垂直同期信号に同期したスタートパルスと水平同期信号に同期したクロックを入力し、順次走査線を駆動していく。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の液晶表示装置には以下に示すような２つの問題点があった。第一の問題点はＴＦＴがオフ状態のときにおいて、ドレイン〜ソース間にリーク電流が流れ、画素の電荷が放電し電位が変動することである。
一般的なＮチャンネルＴＦＴのドレイン電流、ゲート電圧特性を図５に示す。図５からわかるように、ゲート電圧がマイナスのときでもドレインには電流が流れている。この電流によって電荷の放電が発生する。ＮチャンネルのＴＦＴで説明をおこなったがＰチャンネルＴＦＴでも同様である。
【０００８】
通常、画素の書き込み周期は１００Ｈｚ以下であるため、保持時間は１０ｍｓｅｃ以上となる。なるべく長く保持時間をとるため、液晶と並列に保持容量をつけることが一般的であるが液晶と保持容量をあわせて０．１ｐＦ〜０．２ｐＦまでしかできない。画素の保持時間を１６．６ｍｓｅｃ（６０Ｈｚ）、液晶にかかる電圧を５Ｖ、保持率を９９％、容量を０．２ｐＦとすると、許容されるＴＦＴのリーク電流は
５×（１−０．９９）×０．２ｐＦ／１６．６ｍｓｅｃ＝０．６ｐＡ
となり、この値を使用温度範囲、ＴＦＴのばらつきをふくめて実現するのは困難であるため、画素の電荷は放電され、画質の劣化をまねいていた。
【０００９】
第二の問題点はＴＦＴの動作において、走査線電位が高電位から低電位に、または、低電位から高電位に変化するとき、ＴＦＴのゲート、ドレイン間の容量によってドレイン電位が以下に示す△Ｖだけ走査線電位が変化する方向へ引き込まれることである。
△Ｖ＝Ｖ×Ｃｇｄ／（Ｃｇｄ＋Ｃｌｃ＋Ｃｓｔｇ）
ここで、Ｖは走査線電位の変動幅
ＣｇｄはＴＦＴのゲートドレイン間の容量値
Ｃｌｃは液晶の容量値
Ｃｓｔｇは保持容量の容量値
この現象によって、図６に示すように画素電極の電位は中心より下側にずれてしまい液晶の劣化をまねいていた。
【００１０】
本発明の液晶表示装置はこのような２つの問題点を解決するものであり、その目的とするところは、保持時間の長さに関わらず保持が可能であり、且つ、走査線の電位変化によって保持電位が変化しない液晶表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、階調表示方式を時間階調方式として、画素に印加される電圧は二値のみとし、且つ、一つの画素について、一つのデジタル記憶回路を有し、その出力に画素電極を接続している。
【００１２】
【作用】
本発明では、走査線の信号によって、信号線の電位をデジタル記憶回路に取り込み、一定の期間電位を保持している。
画素電極はデジタル記憶回路の出力に接続されているため、記憶回路が保持状態である限り、デジタル記憶回路のハイ電位またはロウ電位が与えられる。
【００１３】
【実施例】
図１に本発明の実施例をしめす。時間階調方式では図７に示すように時間的に白黒を切り替え中間調をだす方式である。この実施例の信号線駆動回路の動作について説明する。時間変調されたデジタル階調信号は入力端子１０２よりシフトレジスタ１０９に入力される、シフトレジスタ１０９の出力は次の段のシフトレジスタ１１０およびラッチ回路１１１に入力され、ラッチ回路１１１は一定期間はデータの保持を行う。この保持期間は入力端子１０３に入力される水平同期信号によってきまる。ラッチ回路１１１、１１２の出力はインバータ形式のバッファ回路１１３、１１４、１１５、１１６を介して信号線１０６、１０７に出力される。信号線のデータは走査線信号によって各画素電極の近傍に配置されたデジタル記憶回路１１７、１１８、１１９、１２０にとりこまれる。この記憶状態は次に走査線信号がくるまで保持される。図８は画素領域およびデジタル記憶回路の例である。このデジタル記憶回路はＴＦＴ８０７、８０８とＴＦＴ８０９、８１０で構成されるインバータを二つ組合わせたもので、ＴＦＴ８０６がオンすると記憶回路と信号線８０２がショートされ、データがとりこまれる。
【００１４】
記憶回路の出力は直接画素電極に接続されているため、画素電極の電位は記憶回路の電源電位の高電位側もしくは低電位側のいずれか一方の電位に固定される。このように画素の電位は従来例のように容量に蓄電し、電位を保持するのではなく、記憶回路のデータで保持を行うため、画素ＴＦＴのリーク電流による電位変動やＴＦＴオフによる電位変動は発生せず、画質の向上がみこめる。
【００１５】また、液晶素子８１１は直流電圧を長期にわたり印加すると劣化が発生するため、本実施例では対向電極をデジタル記憶回路の出力振幅と同じ振幅にて、且つ特定周波数（垂直同期周波数など）で駆動し、液晶に加わる電圧が平均的には０になるようにしている。この関係を図１０にしめす。
【００１６】
図９は記憶回路の第二の例である。ＴＦＴ９０８、９１０と抵抗器９０７、９０９によってインバータを構成し、記憶回路を構成している。この例では、動作は前記した実施例と同様であるが、画素マトリクス内のＴＦＴの極性を一種類のみにすることが可能である。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は階調表示方式を時間階調表示方式とし、且つ、一つの画素電極に対して、一つずつのデジタル記憶装置により電位をあたえることができ、画素電極の電位を一定にできるという効果がある、またそれによって、画質の向上をはかるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の信号線駆動回路の実施例を示す。
【図２】アクティブマトリクス型液晶表示装置のブロック図を示す。
【図３】従来の信号線駆動回路の例を示す。
【図４】走査線駆動回路の例を示す。
【図５】ＴＦＴのドレイン電流、ゲート電圧特性を示す。
【図６】画素の保持特性を示す。
【図７】時間階調の動作を示す。
【図８】画素及びデジタル記憶回路の実施例を示す。
【図９】画素及びデジタル記憶回路の実施例を示す。
【図１０】対向電極および液晶電圧特性を示す。
【符号の説明】
クロック入力端子                                        ：１０１
スタートパルス入力端子                            ：１０２
水平同期信号入力端子                                ：１０３
走査線                                                            ：１０４、１０５
信号線                                                            ：１０６、１０７
対向電極接続端子                                        ：１０８
シフトレジスタ                                            ：１０９、１１０
ラッチ回路                                                    ：１１１、１１２
インバータ型バッファ                                ：１１３〜１１６
デジタル記憶回路                                        ：１１７〜１２０
液晶                                                            ：１２１〜１２４
画素マトリクス                                            ：２００
信号線                                                            ：２０１〜２０３
走査線                                                            ：２０４〜２０６
ＴＦＴ                                                            ：２０７〜２１０
液晶                                                                ：２１１〜２１４
保持容量                                                        ：２１５〜２１８
クロック入力端子                                        ：３０１
スタートパルス入力端子                            ：３０２、３０３
水平同期信号入力端子                                ：３０４
階調電圧端子                                                ：３０５〜３０８
信号線接続端子                                            ：３０９
シフトレジスタ                                            ：３１０〜３１３
ラッチ回路                                                    ：３１４、３１５
デコーダー                                                    ：３１６
ＴＦＴ                                                            ：３１７〜３２０
クロック入力端子                                    ：４０１
スタートパルス入力端子                        ：４０２
ＮＡＮＤ                                                    ：４０３、４０４
インバータ型バッファ                            ：４０５、４０６
走査線接続端子                                        ：４０７、４０８
走査線                                                            ：８０１
信号線                                                            ：８０２
記憶回路電源端子                                        ：８０３、８０４
対向電極端子                                                ：８０５
ＴＦＴ                                                            ：８０６〜８１０
液晶                                                                ：８１１
走査線                                                ：９０１
信号線                                                ：９０２
記憶回路電源端子                            ：９０３、９０４
対向電極端子                                                ：９０５
ＴＦＴ                                                ：９０６、９０８、９１０
液晶                                                    ：９１１
抵抗器                                                ：９０７、９０９
【図１】
0003587378.tif 000002
【図２】
0003587378.tif 000003
【図３】
0003587378.tif 000004
【図４】
0003587378.tif 000005
【図５】
0003587378.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003587378.tif 000008
【図８】
0003587378.tif 000009
【図９】
0003587378.tif 000010
【図１０】
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