JP2009042485A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造するパネルごとにＴＦＴの特性がばらついたり、同一パネルでＴＦＴの特性が環境により一斉に変化したりしても、ＴＦＴの動作をばらつきにくくすることのできる表示装置を実現する。
【解決手段】絵素の選択素子としてＴＦＴを備えるアクティブマトリクス型の表示装置において、ＴＦＴの予め定めたゲート電圧（Ｖｇｈ１）におけるオン電流（Ｉｏｎ）を検出する検出手段と、前記検出手段によるオン電流（Ｉｏｎ）の検出結果（Ｉ２）に基づいて、ＴＦＴをオン状態とするときにＴＦＴに印加するゲート電圧（Ｖｇｈ）を、ＴＦＴのオン電流（Ｉｏｎ）が予め定めた大きさ（Ｉ１）となるように制御するゲート電圧制御手段とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＴＦＴの特性ばらつきに関するものである。

図７に、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に作りこまれる一般的な絵素の構成を示す。

絵素ＰＩＸは、ゲートバスラインＧＬとソースバスラインＳＬとの各交差部に対応して設けられている。絵素ＰＩＸはＴＦＴ１１と液晶容量ＣＬと補助容量Ｃｓとを備えている。ＴＦＴ１１のゲート１１ｇはゲートバスラインＧＬに、ＴＦＴ１１のソース１１ｓはソースバスラインＳＬに、ＴＦＴ１１のドレイン１１ｄは絵素電極１２に、それぞれ接続されている。絵素電極１２と対向電極ＣＯＭとの間に液晶層が配置されており、液晶容量ＣＬは絵素電極１２と対向電極ＣＯＭとの間で形成されている。補助容量Ｃｓは絵素電極１２と補助容量バスラインＣＳＬとの間で形成されている。液晶容量ＣＬと補助容量Ｃｓとは絵素容量Ｃｐを構成している。

ＴＦＴ１１は絵素ＰＩＸの選択素子であり、絵素ＰＩＸの選択期間にゲートバスラインＧＬにハイのゲート電圧Ｖｇｈが出力されるとオン状態となる。ＴＦＴ１１がオン状態の間に、ソースバスラインＳＬを介して絵素ＰＩＸにデータ信号が書き込まれ、絵素電極１２がデータ信号に応じた電圧となって液晶容量ＣＬおよび補助容量Ｃｓが充電される。絵素ＰＩＸの非選択期間にはゲートバスラインＧＬにローのゲート電圧Ｖｇｌが出力され、これによってＴＦＴ１１はオフ状態となり、絵素ＰＩＸはデータ信号が書き込まれた状態を保持する。

次に、図８に、上記絵素ＰＩＸに用いられるＴＦＴ１１の電流−電圧特性を示す。このような電流−電圧特性については例えば特許文献１に記載されている。ここではＴＦＴ１１の極性はｎ型を想定している。縦軸はＴＦＴ１１のドレイン電流Ｉｄの大きさを意味するオン電流Ｉｏｎを表し、ｌｏｇスケールで示されている。横軸はゲート電圧Ｖｇを表している。曲線ａ（実線）のように、通常はゲート１１ｇにドレイン電流Ｉｄが無視できるくらいに小さい値となるゲート電圧Ｖｇが印加されており、この状態がＴＦＴ１１ｇのオフ状態とされる。オフ状態からゲート電圧Ｖｇを正の向きに増加させるとＴＦＴ１１がオン状態となってオン電流Ｉｏｎが流れ始め、ゲート電圧Ｖｇの増加とともにオン電流Ｉｏｎが急激に増加する。ゲート電圧Ｖｇがある程度大きくなるとオン電流Ｉｏｎの増加は緩やかになり、徐々に飽和していく。一方、オフ状態からゲート電圧Ｖｇを負の向きに増加させても、あるゲート電圧Ｖｇからオン電流Ｉｏｎが流れ始めて増加する。このように、ＴＦＴ１１ｇをオフ状態とするためには、オン電流Ｉｏｎがほぼゼロとなるある限られた範囲Ｒａ内のゲート電圧Ｖｇをゲートに印加する必要がある。従って、ローのゲート電圧Ｖｇｌはこの範囲Ｒａ内に設定される。
特開２００１−５１２９２号公報（２００１年２月２３日公開） 特開２００６−１０６１８７号公報（２００６年４月２０日公開） 特開２００１−１３９３０号公報（２００１年１月１９日公開） 特開平１０−３３３１７８号公報（１９９８年１２月１８日公開）

しかしながら、製造するパネルごとにＴＦＴ１１の特性がばらついたり、同一パネルでもＴＦＴ１１の特性が環境により一斉に変化したりするために、図８に曲線ｂ（破線）で示すように、ＴＦＴ１１の電流−電圧特性が曲線ａとは異なるものとなることがある。この例では曲線ｂが曲線ａよりも左側にずれている。

ハイのゲート電圧Ｖｇｈは曲線ａに対応して設定されているので、特性が曲線ｂで表されるときには、ゲート電圧Ｖｇｈにおいてオン電流ＩｏｎがＩａからＩｂに増加してしまう。この結果、そのときのＴＦＴ１１の電流−電圧特性によって、絵素ＰＩＸの選択期間における液晶容量ＣＬおよび補助容量Ｃｓへの充電量が異なってしまい、輝度のばらつきやガンマ特性のばらつきを生じる虞がある。

また、オン電流Ｉｏｎがゼロとなる範囲も左側のＲｂにずれている。従って、ローのゲート電圧Ｖｇｌが曲線ａに対応して設定されていると、特性が曲線ｂで表されるときには、ゲート電圧ＶｇｌにおいてＩｃで表されるオン電流Ｉｏｎが流れてしまう。この結果、ＴＦＴ１１の十分なオフ特性が得られなくなる場合が生じる。

このように、従来の液晶表示装置には、製造するパネルごとにＴＦＴの特性がばらついたり、同一パネルでＴＦＴの特性が環境により一斉に変化したりすることにより、ＴＦＴの動作がばらつきやすいという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造するパネルごとにＴＦＴの特性がばらついたり、同一パネルでＴＦＴの特性が環境により一斉に変化したりしても、ＴＦＴの動作をばらつきにくくすることのできる表示装置を実現することにある。

本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、絵素の選択素子としてＴＦＴを備えるアクティブマトリクス型の表示装置において、前記ＴＦＴの予め定めたゲート電圧におけるオン電流を検出する検出手段と、前記検出手段による前記オン電流の検出結果に基づいて、前記ＴＦＴをオン状態とするときに前記ＴＦＴに印加するゲート電圧を、前記ＴＦＴのオン電流が予め定めた大きさとなるように制御するゲート電圧制御手段とを備えていることを特徴としている。

上記の発明によれば、検出手段が、絵素の選択素子に用いられるＴＦＴのオン電流を、予め定めたゲート電圧において検出する。そして、ゲート電圧制御手段が、上記オン電流の検出結果に基づいて、ＴＦＴをオン状態とするときにＴＦＴに印加するゲート電圧を、ＴＦＴのオン電流が予め定めた大きさとなるように制御する。従って、ＴＦＴの電流−電圧特性にばらつきや変化したとしても、常にオン電流が同一になるように、ＴＦＴをオン状態とするときにＴＦＴに印加するゲート電圧が設定される。

この結果、製造するパネルごとにＴＦＴの特性がばらついたり、同一パネルでＴＦＴの特性が環境により一斉に変化したりしても、ＴＦＴの動作をばらつきにくくすることのできる表示装置を実現することができるという効果を奏する。

本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、前記ＴＦＴをオフ状態とするときに前記ＴＦＴに印加するゲート電圧を、前記ゲート電圧制御手段によって制御された前記ゲート電圧から所定電圧分だけ差し引いた電圧として生成することを特徴としている。

ＴＦＴの電流−電圧特性のばらつきや変化は、特性曲線が互いに平行移動した関係にあるため、ゲート電圧制御手段によってＴＦＴをオン状態とするゲート電圧のみを制御しておき、そのゲート電圧に基づいてＴＦＴをオフ状態とするときのゲート電圧を生成するようにすれば、ＴＦＴをオフ状態とするときのゲート電圧はそのＴＦＴに適した電圧となる。

上記の発明によれば、ＴＦＴをオフ状態とするときのゲート電圧を、ゲート電圧制御手段によって制御されたゲート電圧から所定電圧分だけ差し引いた電圧として生成する。所定電圧を差し引く回路は容易に構成することができので、ＴＦＴをオフ状態とするときのゲート電圧を容易に生成することができるという効果を奏する。

本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、前記検出手段は、前記ＴＦＴとは別に設けられたダミーＴＦＴのオン電流を測定し、前記ＴＦＴのオン電流を、測定した前記ダミーＴＦＴのオン電流に対応付けることにより検出することを特徴としている。

上記の発明によれば、絵素の選択素子としてのＴＦＴとは別にダミーＴＦＴが設けられており、検出手段はダミーＴＦＴのオン電流を測定し、ＴＦＴのオン電流を、測定したダミーＴＦＴのオン電流に対応付けることにより検出する。従って、実際に表示に用いられるＴＦＴに干渉することなく、オン電流を検出する手段を構成することができるという効果を奏する。

本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、前記ダミーＴＦＴは、前記ＴＦＴと同じ構造であることを特徴としている。

上記の発明によれば、ダミーＴＦＴは絵素の選択素子としてのＴＦＴと同じ構造であるので、ダミーＴＦＴのオン電流の検出結果をそのまま選択素子としてのＴＦＴのオン電流の検出結果とすることができるという効果を奏する。

本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、前記ダミーＴＦＴは、表示に用いられる絵素が形成された領域の外側に設けられた遮光領域に設けられていることを特徴としている。

上記の発明によれば、ダミーＴＦＴは、表示に用いられる絵素が形成された領域の外側に設けられた遮光領域に設けられているので、ダミーＴＦＴの領域が表示に用いられる領域を阻害することがないという効果を奏する。また、光照射によるダミーＴＦＴの特性変動をもたらすことなくオン電流を検出することができるという効果を奏する。

本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、前記ダミーＴＦＴのゲートには、前記ダミーＴＦＴをオン状態とする一定の電圧が印加されることを特徴としている。

上記の発明によれば、ダミーＴＦＴのゲートに、ダミーＴＦＴをオン状態とする一定の電圧が印加されるので、検出手段は常にオン電流の検出結果を出力することができ、ゲート電圧制御手段が逐一、ゲート電圧を適正値に制御することができるという効果を奏する。

本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、前記検出手段は、検出した前記ＴＦＴのオン電流を一旦電圧に変換してから、前記オン電流の検出結果を生成して前記ゲート電圧制御手段へ出力することを特徴としている。

上記の発明によれば、検出手段は、検出した前記ＴＦＴのオン電流を一旦電圧に変換してからオン電流の検出結果を生成して前記ゲート電圧制御手段へ出力するので、オン電流の検出結果をゲート電圧制御手段に伝達しやすくすることができるという効果を奏する。

本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、前記ゲート電圧制御手段は、前記ＴＦＴをオン状態とするときに前記ＴＦＴに印加するゲート電圧を生成して出力するチャージポンプ回路を備えており、前記検出手段による前記オン電流の検出結果に基づいて前記チャージポンプ回路の出力電圧を制御することにより、前記ＴＦＴをオン状態とするときに前記ＴＦＴに印加する前記ゲート電圧を制御することを特徴としている。

上記の発明によれば、チャージポンプ回路が生成する電圧自身を、検出手段によるオン電流の検出結果に基づいて制御することにより、ＴＦＴをオン状態とするときにＴＦＴに印加するゲート電圧を制御するので、ゲート電圧制御手段をゲート電圧を生成する電源回路を用いて構成することができるという効果を奏する。

本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、前記ゲート電圧制御手段は、前記検出手段による前記オン電流の検出結果を、前記チャージポンプ回路の出力電圧の入力側へのフィードバックに加算されるように受け取ることを特徴としている。

上記の発明によれば、検出手段によるオン電流の検出結果は、チャージポンプ回路の出力電圧の入力側へのフィードバックに加算されるので、フィードバック電圧が一定になるようにチャージポンプ回路の出力電圧を制御するだけで、ＴＦＴをオン状態とするときにＴＦＴに印加するゲート電圧を制御することができるという効果を奏する。

本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、前記チャージポンプ回路は、ＡＣ矩形波を生成し、前記ＡＣ矩形波の昇圧を行って直流に平滑化する回路であることを特徴としている。

上記の発明によれば、チャージポンプ回路は、ＡＣ矩形波を生成し、ＡＣ矩形波の昇圧を行って直流に平滑化する回路であるので、出力電圧の制御を、オン電流の検出結果を用いてＡＣ矩形波の波形を制御することで制御することができるという効果を奏する。

本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、前記ゲート電圧制御手段は、前記検出手段による前記オン電流の検出結果を、前記チャージポンプ回路の出力電圧の前記ＡＣ矩形波の波形を変化させるためのフィードバックに加算されるように受け取ることを特徴としている。

上記の発明によれば、検出手段によるオン電流の検出結果は、チャージポンプ回路の出力電圧の、ＡＣ矩形波の波形を変化させるためのフィードバックに加算されるので、フィードバック電圧が一定になるようにＡＣ矩形波の波形を制御するだけで、ＴＦＴをオン状態とするときにＴＦＴに印加するゲート電圧を制御することができるという効果を奏する。

本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、前記検出手段による前記オン電流の検出結果を記憶し、前記ゲート電圧制御手段は、記憶された前記オン電流の検出結果に基づいて前記ＴＦＴのゲートに印加するゲート電圧を制御することを特徴としている。

上記の発明によれば、ゲート電圧制御手段は、記憶されたオン電流の検出結果に基づいてＴＦＴのゲートに印加するゲート電圧を制御するので、ＴＦＴのオン電流を常に検出し続ける必要がないという効果を奏する。

本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、前記ダミーＴＦＴに一定のドレイン・ソース間電圧が印加されることを特徴としている。

上記の発明によれば、ダミーＴＦＴに、一定のゲート電圧と一定のドレイン・ソース間電圧とが印加されるので、ある特定の電流−電圧曲線上の一点を特定することができ、精度の高い検出結果を得ることができるとともに、それだけ正確に、ＴＦＴに印加するゲート電圧を設定することができるという効果を奏する。

本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、液晶表示装置であることを特徴としている。

上記の発明によれば、液晶表示装置において、ＴＦＴに印加するゲート電圧を最適化することができるという効果を奏する。

本発明の表示装置は、以上のように、前記ＴＦＴの予め定めたゲート電圧におけるオン電流を検出する検出手段と、前記検出手段による前記オン電流の検出結果に基づいて、前記ＴＦＴをオン状態とするときに前記ＴＦＴに印加するゲート電圧を、前記ＴＦＴのオン電流が予め定めた大きさとなるように制御するゲート電圧制御手段とを備えている。

以上により、製造するパネルごとにＴＦＴの特性がばらついたり、同一パネルでＴＦＴの特性が環境により一斉に変化したりしても、ＴＦＴの動作をばらつきにくくすることのできる表示装置を実現することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態について図１ないし図６に基づいて説明すると以下の通りである。

図２に、本実施形態に係る液晶表示装置１の構成を示す。

液晶表示装置１はアクティブマトリクス型の表示装置であり、走査信号線駆動回路としてのゲートドライバ３と、データ信号線駆動回路としてのソースドライバ４と、液晶表示パネル２１と、ゲートドライバ３およびソースドライバ４を制御するための表示制御回路５と、電源回路６とを備えている。

液晶表示パネル２１は、ＴＦＴ基板とＣＦ基板との間に液晶層を配置した構成の外側にさらに偏光板などを備えており、表示領域として用いられる表示部２を含んでいる。ＴＦＴ基板は領域２１ａ内を占め、ＣＦ基板は領域２１ｂ内を占める広がりを有しているものとする。領域２１ｂは表示部２の領域を内側に包含しているとともに領域２１ａ内に包含されており、表示部２よりも外側の領域は斜線で示すベタ領域の遮光領域ＢＭとなっている。遮光領域ＢＭは表示部２内のブラックマトリクスとつながっている。

表示部２は、複数本（ｍ本）の走査信号線としてのゲートバスラインＧＬ１〜ＧＬｍと、それらのゲートバスラインＧＬ１〜ＧＬｍのそれぞれと交差する複数本（ｎ本）のデータ信号線としてのソースバスラインＳＬ１〜ＳＬｎと、それらのゲートバスラインＧＬ１〜ＧＬｍとソースバスラインＳＬ１〜ＳＬｎとの交差点にそれぞれ対応して設けられた複数個（ｍ×ｎ個）の絵素ＰＩＸ…とを含む。絵素ＰＩＸの構成は前述の図７と同様である。また、ここでは図示しないが、表示部２は、ゲートバスラインＧＬ１〜ＧＬｍと平行に図７に示した補助容量バスラインＣＳＬ…を備えており、当該方向に並んだｎ個の絵素からなる各絵素行に１本の補助容量バスラインＣＳＬが割り当てられている。

複数の絵素ＰＩＸ…はマトリクス状に配置されて絵素アレイを構成し、各絵素ＰＩＸは、ＴＦＴ１１と、液晶容量ＣＬと、補助容量Ｃｓとを備えている。ＴＦＴ１１、液晶容量ＣＬ、および、補助容量Ｃｓは、図７と同様の構成である。対向電極ＣＯＭには電源回路６から電圧Ｖｃｏｍが印加される。液晶容量ＣＬと補助容量Ｃｓとは絵素容量Ｃｐを構成しているが、絵素容量Ｃｐを構成する他の容量として、絵素電極１２と周辺配線との間に形成される寄生容量も存在する。

表示制御回路５は、ゲートドライバ３にゲートスタートパルスＧＳＰおよびゲートクロックＧＣＫを供給するとともに、ソースドライバ４にソーススタートパルスＳＳＰ、ソースクロックＳＣＫ、および、表示データＤＡを供給する。

また、図中例えばＡで示した箇所のように、遮光領域ＢＭによって遮光されたＴＦＴ基板の領域には、ダミーＴＦＴＤ１１が設けられている。図３にダミーＴＦＴＤ１１の構成を示す。ダミーＴＦＴＤ１１は絵素ＰＩＸのＴＦＴ１１と同一構造であり、ＴＦＴ１１と同じプロセスで同時に製造される。ダミーＴＦＴＤ１１のゲートＤ１１ｇはダミーゲートバスラインＤＧＬに、ダミーＴＦＴＤ１１のソースＤ１１ｓはダミーソースバスラインＤＳＬに、それぞれ接続されている。ダミーゲートバスラインＤＧＬは表示部２の絵素ＰＩＸに接続されているゲートバスラインＧＬと同じプロセスで同時に製造され、ダミーソースバスラインＤＳＬは表示部２の絵素ＰＩＸに接続されているソースバスラインＳＬと同じプロセスで同時に製造される。ダミーゲートバスラインＤＧＬはゲートドライバ３から、設定した電圧が印加され、ダミーソースバスラインＤＳＬはソースドライバ４から、設定した電圧が印加される。また、ダミーＴＦＴＤ１１のドレインＤ１１ｄは、図４に示すドレイン電流検出回路３１の入力に接続されている。

図４に示すように、ドレイン電流検出回路（検出手段）３１は、電流−電圧変換回路３２、抵抗分割回路３３、および、抵抗Ｒ４を備えている。電流−電圧変換回路３２は演算増幅器ＯＰおよび抵抗Ｒ１を備えている。演算増幅器ＯＰの非反転入力端子はＧＮＤに接続されており、演算増幅器ＯＰの反転入力端子はダミーＴＦＴＤ１１のドレインＤ１１ｄに接続されている。また、抵抗Ｒ１は演算増幅器ＯＰの出力端子と反転入力端子との間に接続されている。抵抗分割回路３３は抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３を備えている。抵抗Ｒ２の一端は演算増幅器ＯＰの出力端子に接続されており、抵抗Ｒ２の他端は抵抗Ｒ３の一端に接続されている。抵抗Ｒ３の他端はＧＮＤに接続されている。また、抵抗Ｒ４の一端は、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との接続点に接続されている。抵抗Ｒ４の他端は後述するようにゲート電圧生成回路４１に接続されている。

ゲート電圧生成回路（ゲート電圧制御手段）４１は、ＡＣ矩形波生成回路４２、昇圧回路４３、および、出力検出回路４４を備えたチャージポンプ回路からなる。ＡＣ矩形波生成回路４２は、内部で発生させた微弱な交流信号を用い、直流電圧から、図５（ａ）に示すような当該交流信号の波形に応じた波形を有するＡＣ矩形波Ｖｏｕｔ（ＡＣ）を生成して出力する。昇圧回路４３はＡＣ矩形波生成回路４２から出力されたＡＣ矩形波Ｖｏｕｔ（ＡＣ）を、図６（ａ）に示すように昇圧するとともに、図６（ｂ）に示すようにさらに直流に平滑化し、出力する。出力検出回路４３は昇圧回路４３から出力された電圧を検出してＡＣ矩形波生成回路４２にフィードバックする。ＡＣ矩形波生成回路４２は、昇圧回路４３での昇圧後パルスのデューティ比が変わるように、内部で発生させる交流信号の波形を変え、これによりゲート電圧生成回路４１の出力電圧を所定の値に安定させる。

図５（ｂ）に、ＡＣ矩形波生成回路４２の構成例を示す。このＡＣ矩形波生成回路４２は、コンデンサＣ１・Ｃ２、ダイオードＤ１・Ｄ２、および、ＭＯＳトランジスタ５１・５２を備えている。コンデンサＣ１・Ｃ２の一方側の端子は交流信号ＡＣの入力端子となっており、コンデンサＣ１の他方側の端子はＭＯＳトランジスタ５１のゲートに接続されており、コンデンサＣ２の他方側の端子はＭＯＳトランジスタ５２のゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタ５１はｐチャネル型であり、そのソースは正の直流電圧Ｖ＋を出力する電源に接続されており、ドレインはＡＣ矩形波生成回路４２の出力端子に接続されている。ＭＯＳトランジスタ５２はｎチャネル型であり、そのソースは負の直流電圧Ｖ−を出力する電源に接続されており、ドレインはＡＣ矩形波生成回路４２の出力端子に接続されている。ダイオードＤ１のアノードはＭＯＳトランジスタ５１のゲートに接続されており、ダイオードＤ１のカソードはＭＯＳトランジスタ５１のソースに接続されている。ダイオードＤ２のアノードはＭＯＳトランジスタ５２のソースに接続されており、ダイオードＤ２のカソードはＭＯＳトランジスタ５２のゲートに接続されている。

このように、図５（ｂ）のＡＣ矩形波生成回路４２はインバータ回路により構成されている。交流信号ＡＣの入力によってＭＯＳトランジスタ５１・５２がオン・オフすることにより、出力端子からは図５（ａ）に示すように、正側のピーク電圧がＶ＋で、負側のピーク電圧がＶ−のＡＣ矩形波Ｖｏｕｔ（ＡＣ）が出力される。ＡＣ矩形波Ｖｏｕｔ（ＡＣ）の全振幅は（Ｖ＋）−（Ｖ−）となる。

図６（ｃ）に、昇圧回路４３の構成例を示す。この昇圧回路４３は、コンデンサＣ３、ダイオードＤ３・Ｄ４、および、コンデンサＣ４を備えている。コンデンサＣ３の一方側の端子はＡＣ矩形波Ｖｏｕｔ（ＡＣ）の入力端子となっており、コンデンサＣ３の他方側の端子はダイオードＤ３のアノードおよびダイオードＤ４のカソードに接続されている。ダイオードＤ３のカソードはコンデンサＣ４の一方側の端子に接続されており、ダイオードＤ４のアノードはＧＮＤに接続されている。コンデンサＣ４の他方側の端子はＧＮＤに接続されている。また、コンデンサＣ３の前記一方側の端子は、昇圧回路４３の出力端子となっている。また、昇圧回路４３の出力端子はゲート電圧生成回路４１の出力端子にもなっている。

このような昇圧回路４３の構成により、入力されるＡＣ矩形波Ｖｏｕｔ（ＡＣ）は図６（ａ）に示すようにＧＮＤを基準としてピーク電圧が（Ｖ＋）−（Ｖ−）となる波形に昇圧され、図６（ｂ）に示すように直流に平滑化された電圧Ｖｏｕｔ（ｂｏｏｔ）として出力される。図６（ｂ）では電圧Ｖｏｕｔ（ｂｏｏｔ）に含まれるリップル分も示した。この電圧Ｖｏｕｔ（ｂｏｏｔ）はハイのゲート電圧Ｖｇｈとして用いられる。なお、昇圧回路４３においてダイオードを２段にすると、図６（ａ）において２倍の振幅（＝２×（Ｖ＋）−（Ｖ−））の昇圧パルスが得られる。

また、出力検出回路４４は抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６とを備えている。抵抗Ｒ５の一端は昇圧回路４３の出力端子に接続されており、抵抗Ｒ５の他端は抵抗Ｒ６の一端に接続されている。抵抗Ｒ６の他端はＧＮＤに接続されている。抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６との接続点ＰはＡＣ矩形波生成回路４２のフィードバック端子に接続されている。この接続点Ｐは、ドレイン電流検出回路３１が備える抵抗Ｒ４の前記他端にも接続されている。従って、ドレイン電流検出回路３１によるオン電流Ｉｏｎの検出結果は、ゲート電圧生成回路４１の出力電圧の、ＡＣ矩形波生成回路４２へのフィードバックに加算される。

このようなゲート電圧生成回路４１は例えば表示制御回路５内や電源回路６内に設けられるが、液晶表示パネル２１の任意の箇所にＩＣなどによる任意の形態で実装可能である。ダミーＴＦＴＤ１１とゲート電圧生成回路４１との間に設けられるドレイン電流検出回路３１の配置位置についてもゲート電圧生成回路と同様である。

以上の構成の液晶表示装置１において、ダミーゲートバスラインＤＧＬにはゲートドライバ３から一定のハイのゲート電圧Ｖｇｈが印加され続ける。また、ダミーソースバスラインＤＳＬにはソースドライバ４から一定のソース電圧が印加され続ける。このとき、ダミーＴＦＴＤ１１はオン状態になるとともに、ダミーＴＦＴＤ１１のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓは一定となる。ゲート電圧Ｖｇに加え、ドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓも固定されることで、後述の図１や前述の図８で示したＴＦＴの電流−電圧特性曲線が１つに特定され、その曲線上の一点のドレイン電流Ｉｄが検出されることとなるため、検出結果の精度が高くなる。なお、ドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓは固定せず、ゲート電圧Ｖｇのみを固定する方法でもドレイン電流の検出は可能であるが、その場合にはドレイン電流Ｉｄの変化が小さい領域のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓが印加されるのが好ましい。ダミーＴＦＴＤ１１には、この電圧状態で決まるドレイン電流Ｉｄすなわちオン電流Ｉｏｎが流れる。当該ドレイン電流Ｉｄはドレイン電流検出回路３１が備える電流−電圧変換回路３２の抵抗Ｒ１を流れ、一旦、電圧Ｖｄに変換されて演算増幅器ＯＰの出力端子に現れる。電圧Ｖｄは抵抗分割回路３３で分圧されて電圧Ｖｄ’となる。

もし、ドレイン電流Ｉｄが基準値よりも大きい場合には、電圧Ｖｄ’が上昇してゲート電圧生成回路４１の出力検出回路４４の接続点Ｐのフィードバック電圧Ｖｆｂを上昇させるため、ゲート電圧生成回路４１は、ＡＣ矩形波生成回路４２の内部でフィードバック電圧Ｖｆｂをドレイン電流Ｉｄの基準値に対応する基準電圧と比較した結果を用いて、ゲート電圧Ｖｇｈを低下させる制御を行う。逆に、ドレイン電流Ｉｄが基準値よりも小さい場合には、電圧Ｖｄ’が低下してゲート電圧生成回路４１の出力検出回路４４の接続点Ｐのフィードバック電圧Ｖｆｂを低下させるため、ゲート電圧生成回路４１は、ＡＣ矩形波生成回路４２の内部でフィードバック電圧Ｖｆｂを上記基準電圧と比較した結果を用いて、ゲート電圧Ｖｇｈを上昇させる制御を行う。これにより、接続点Ｐのフィードバック電圧Ｖｆｂが一定に保たれるようにゲート電圧Ｖｇｈが調整される。調整されたゲート電圧ＶｇｈはゲートバスラインＧＬへの印加に用いられ、ダミーゲートバスラインＤＧＬには、最初に設定されたゲート電圧Ｖｇｈが印加され続ける。

従って、ダミーゲートバスラインＤＧＬに印加する電圧、および、ダミーソースバスラインＤＳＬに印加する電圧あるいは電圧範囲を設定しておけば、そのときのダミーＴＦＴＤ１１のドレイン電流Ｉｄを基準のドレイン電流Ｉｄと比較することにより、ＴＦＴ１１の電流−電圧特性の、基準とする特性からのずれを検出して、そのずれに合わせたゲート電圧Ｖｇｈを設定することができる。ローのゲート電圧Ｖｇｌは、調整されたゲート電圧Ｖｇｈから所定電圧分だけ低い電圧として生成すれば、ずれた特性に適した電圧となる。所定電圧分だけ低い電圧を生成するには、ダイオードの順方向電圧降下を用いたり、演算増幅器を備える減算回路を用いたりするなど、従来の回路を利用することができる。

図１を用いて上記の例を具体的に説明する。ゲートドライバ３からダミーゲートバスラインＤＧＬに印加するハイのゲート電圧ＶｇｈとしてＶｇｈ１が設定されているとする。このゲート電圧Ｖｇｈ１は、曲線ａ（実線）で表される基準となる電流−電圧特性を有するＴＦＴ１１にオン電流ＩｏｎとしてＩ１が流れるときのゲート電圧Ｖｇｈである。ダミーソースバスラインＤＳＬには、ドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓを固定してオン電流Ｉｏｎを１通りの値に固定するため、適宜選択して決めたソース電圧がソースドライバ４から印加されている。また、ゲート電圧生成回路４１のＡＣ矩形波生成回路４２は、フィードバック電圧Ｖｆｂと比較するための基準電圧として、上記オン電流Ｉ１に対応した大きさの電圧を保持している。

このとき、実際のパネル上のＴＦＴ１１が電流−電圧特性が曲線ｂ（破線）で表されるものであり、これと同等に作られたダミーＴＦＴＤ１１に流れるオン電流ＩｏｎがＩ１よりも大きいＩ２となったとする。ＡＣ矩形波生成回路４２はフィードバック電圧Ｖｆｂが基準電圧よりも大きいと判定するため、ゲート電圧生成回路４１の出力電圧すなわちゲート電圧Ｖｇｈを、フィードバック電圧Ｖｆｂが基準電圧に等しくなるまで低下させる。このときのゲート電圧Ｖｇｈは、曲線ｂにおいてオン電流ＩｏｎがＩ１となるゲート電圧Ｖｇｈ２である。従って、ＴＦＴ１１にはハイのゲート電圧Ｖｇｈとしてゲート電圧Ｖｇｈ２が印加されることとなる。

また、ハイのゲート電圧Ｖｇｈをゲート電圧Ｖｇｈ２としたことにより、ローのゲート電圧Ｖｇｌは、曲線ａに対応するＶｇｌ１から曲線ｂに対応するＶｇｌ２に変化するように設定される。Ｖｇｌ１はＶｇｈ１とともに最初に設定されており、曲線ｂは曲線ａを平行にシフトさせたものであることから、Ｖｇｈ１とＶｇｌ１との差分だけＶｇｈ２から低下させた電圧をＶｇｌ２とする。これにより、曲線ａにおいてオン電流Ｉｏｎがゼロとなる領域Ｒ１内に設定されていたローのゲート電圧Ｖｇｌ１は、曲線ｂにおいてオン電流Ｉｏｎがゼロとなる領域Ｒ２内のゲート電圧Ｖｇｌ２に変更されることとなる。

これにより、ＴＦＴ１１の電流−電圧特性にばらつきや変化が生じたとしても、常にオン電流が同一になるように、ＴＦＴ１１のハイのゲート電圧Ｖｇｈが設定される。この結果、製造するパネルごとにＴＦＴ１１の特性がばらついたり、同一パネルでＴＦＴ１１の特性が環境により一斉に変化したりしても、ＴＦＴ１１の動作をばらつきにくくすることのできる表示装置を実現することができる。従って、輝度のばらつきやガンマ特性のばらつきを抑制することができる。また、ローのゲート電圧Ｖｇｌも、ハイのゲート電圧Ｖｇｈを基にして適正値に設定されるので、ＴＦＴ１１の十分なオフ特性を得ることができるという効果を奏する。ハイおよびローのゲート電圧Ｖｇｈを設定するのに、ハイのゲート電圧Ｖｇｈでのオン電流Ｉｏｎを検出するようにしたので、電流が大きいところでの検出を行うことができ、検出の精度を高くすることができる。

なお、ローのゲート電圧Ｖｇｌの設定値には、領域Ｒ１や領域Ｒ２というある許容幅があるため、ＴＦＴ１１の電流−電圧特性曲線のずれてもオン電流Ｉｏｎをゼロに保つことのできる範囲が存在する場合には、その範囲に設定することにより、必ずしもハイのゲート電圧Ｖｇｈと同様に変化させなくてもよいようにすることができる。

また、上記例では、ダミーＴＦＴＤ１１のオン電流Ｉｏｎを測定し、その測定結果をＴＦＴ１１のオン電流Ｉｏｎの検出結果として得た。さらに、本実施形態ではダミーＴＦＴＤ１１をＴＦＴ１１と同一構造としたが、これに限ることは無く、ＴＦＴ１１とはゲート長やゲート幅を変えたダミーＴＦＴＤ１１を作りこんで、そのオン電流Ｉｏｎに対応付けてＴＦＴ１１のゲート電圧Ｖｇｈを設定するようにしてもよい。

また、上記例では、ダミーＴＦＴＤ１１に常に一定のゲート電圧Ｖｇｈおよびソース電圧を印加する構成について説明したが、これに限ることなく、オン電流Ｉｏｎの検出結果を記憶して、その記憶結果を用いてゲート電圧Ｖｇｈの制御を行うようにしてもよい。オン電流Ｉｏｎの検出結果を記憶するには、電流−電圧変換回路３２の前後にそれぞれスイッチを挿入し、オン電流Ｉｏｎの測定時には当該スイッチをオンするとともに、出力側のスイッチのさらに後段側に電圧ホールド用のコンデンサを設けてそこに電圧Ｖｄに変換された測定結果を記憶し、その後上記スイッチをオフにする構成などが挙げられる。

以上、本実施形態について述べた。上記例では表示装置として液晶表示装置を挙げたが、これに限らず、ＥＬ表示装置などＴＦＴを用いるあらゆる表示装置が本発明の対象となる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、ＴＦＴを用いる表示装置、とりわけ液晶表示装置に好適に使用することができる。

本発明の実施形態を示すものであり、ゲート電圧を適正値への制御を説明するための、ＴＦＴの電流−電圧特性を示すグラフである。 本発明の実施形態を示すものであり、液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 ダミーＴＦＴの構成を示す平面図である。 図２の液晶表示装置に備えられるＴＦＴのオン電流を検出する回路と、ＴＦＴのゲート電圧を制御する回路との構成を示す回路ブロック図である。 ＡＣ矩形波の生成を説明する図であり、（ａ）はＡＣ矩形波の波形図、（ｂ）はＡＣ矩形波生成回路の構成を示す回路図である。 ＡＣ矩形波の昇圧を説明する図であり、（ａ）はＡＣ矩形波の昇圧後パルスの波形図、（ｂ）は（ａ）の昇圧後パルスを平滑化した波形を示す図、（ｃ）は昇圧回路の構成を示す回路図である。 絵素の構成を等価回路で示す回路図である。 ＴＦＴの電流−電圧特性のばらつきや変化を説明するグラフである。

符号の説明

１ 液晶表示装置（表示装置）
１１ ＴＦＴ
３１ ドレイン電流検出回路（検出手段）
４１ ゲート電圧生成回路（ゲート電圧制御手段、チャージポンプ回路）
Ｄ１１ ダミーＴＦＴ
ＢＭ 遮光領域
Ｉｏｎ オン電流
Ｖｏｕｔ（ＡＣ） ＡＣ矩形波

Claims (14)

1. 絵素の選択素子としてＴＦＴを備えるアクティブマトリクス型の表示装置において、
   前記ＴＦＴの予め定めたゲート電圧におけるオン電流を検出する検出手段と、
   前記検出手段による前記オン電流の検出結果に基づいて、前記ＴＦＴをオン状態とするときに前記ＴＦＴに印加するゲート電圧を、前記ＴＦＴのオン電流が予め定めた大きさとなるように制御するゲート電圧制御手段とを備えていることを特徴とする表示装置。
2. 前記ＴＦＴをオフ状態とするときに前記ＴＦＴに印加するゲート電圧を、前記ゲート電圧制御手段によって制御されたゲート電圧から所定電圧分だけ差し引いた電圧として生成することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記検出手段は、前記ＴＦＴとは別に設けられたダミーＴＦＴのオン電流を測定し、前記ＴＦＴのオン電流を、測定した前記ダミーＴＦＴのオン電流に対応付けることにより検出することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記ダミーＴＦＴは、前記ＴＦＴと同じ構造であることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記ダミーＴＦＴは、表示に用いられる絵素が形成された領域の外側に設けられた遮光領域に設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の表示装置。
6. 前記ダミーＴＦＴのゲートには、前記ダミーＴＦＴをオン状態とする一定の電圧が印加されることを特徴とする請求項３から５までのいずれか１項に記載の表示装置。
7. 前記検出手段は、検出した前記ＴＦＴのオン電流を一旦電圧に変換してから、前記オン電流の検出結果を生成して前記ゲート電圧制御手段へ出力することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の表示装置。
8. 前記ゲート電圧制御手段は、前記ＴＦＴをオン状態とするときに前記ＴＦＴに印加するゲート電圧を生成して出力するチャージポンプ回路を備えており、前記検出手段による前記オン電流の検出結果に基づいて前記チャージポンプ回路の出力電圧を制御することにより、前記ＴＦＴをオン状態とするときに前記ＴＦＴに印加する前記ゲート電圧を制御することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の表示装置。
9. 前記ゲート電圧制御手段は、前記検出手段による前記オン電流の検出結果を、前記チャージポンプ回路の出力電圧の入力側へのフィードバックに加算されるように受け取ることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
10. 前記チャージポンプ回路は、ＡＣ矩形波を生成し、前記ＡＣ矩形波の昇圧を行って直流に平滑化する回路であることを特徴とする請求項８または９に記載の表示装置。
11. 前記ゲート電圧制御手段は、前記検出手段による前記オン電流の検出結果を、前記チャージポンプ回路の出力電圧の前記ＡＣ矩形波の波形を変化させるためのフィードバックに加算されるように受け取ることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記検出手段による前記オン電流の検出結果を記憶し、
    前記ゲート電圧制御手段は、記憶された前記オン電流の検出結果に基づいて前記ＴＦＴのゲートに印加するゲート電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
13. 前記ダミーＴＦＴに一定のドレイン・ソース間電圧が印加されることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
14. 液晶表示装置であることを特徴とする請求項１から１３までのいずれか１項に記載の表示装置。

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