JP2537810B2 - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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JP2537810B2
JP2537810B2 JP61228496A JP22849686A JP2537810B2 JP 2537810 B2 JP2537810 B2 JP 2537810B2 JP 61228496 A JP61228496 A JP 61228496A JP 22849686 A JP22849686 A JP 22849686A JP 2537810 B2 JP2537810 B2 JP 2537810B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、２個の支持板間に保持した電気光学表示媒
体と、該２個の支持板の対向表示上に設けられた各々２
個の対向電極から成る行列配置の画素系列と、これら画
素を駆動するための行及び列電極系とを具え、行電極は
一方の支持板上に、列電極は他方の支持板上に設けて成
る表示装置に関するものである。
本願においては“行電極”と“列電極”は必要に応じ
交換することができ、行電極を列電極にしてもよく、ま
た列電極を行電極にしてもよい点に注意されたい。
斯かる表示装置は液晶、電気泳動懸濁液及びエレクト
ロニクロミック材料のような受動電気光学表示媒体によ
り文字やビデオ情報を表示するのに好適である。
既知の受動電気光学表示媒体は一般に、印加電圧に対
し十分に急峻でない透過特性を有し、且つ又不十分な固
有記憶特性を有する。これらの特性はマルチプレックス
マトリックス表示において十分なコントラストを得るに
は駆動すべきライン数の制限を生ずる。記憶特性が不足
するために列電極を経て選択した行電極に供給する情報
を繰り返し書込む必要がある。更に、列電極に供給する
電圧は駆動されている行電極の画素間のみならず他の全
ての行の画素間にも供給される。これがため、これら画
素は駆動されていない時間中も有効電圧を受け、この電
圧はこれら画素をオン状態にしないように十分に小さく
する必要がある。更に、行電極の数が増加するにつれ
て、画素がオン状態及びオフ状態においてそれぞれ受け
る有効電圧の比が小さくなる。また、十分に急峻でない
透過特性のためにオン状態の画素のオフ状態の画素との
間のコントラストが低下する。
各画素毎にスイッチを用いて記憶効果が得られるよう
にして、駆動中の行に供給された情報が画素間に、他の
行電極が駆動される時間中も十分な程度に維持されるよ
うにすることが既知であるが、この場合にもリーク電流
のために情報が失われ得る。
スイッチとしてダイオードを用いたこの種の表示装置
は米国特許第4223308号明細書から既知である。
斯る表示装置をテレビジョンシステムに使用する場合
には問題が生ずる。PAL（NTSC）方式のようなテレビジ
ョンシステムに対し一般に使用されている制御システム
では、1/25秒（1/30秒）の各フレーム周期中に約575（5
25）ラインガ約288（265）ラインの偶数及び奇数フィー
ルドに分けられて1/50（1/60）秒ごとに書き込まれる。
液晶材料の劣化を防止するために、液晶材料は負電圧と
正電圧で交互に制御するのが好適である。約288（265）
ラインの表示スクリーンに対しては画素セルを初めに奇
数フィールド周期中に供給される情報で、次いで偶数フ
ィールド周期中に供給される情報で駆動することがで
き、奇数フィールド周期中の画素セル間の電圧は偶数フ
ィールド周期中と異なる極性を有するようにすることが
できる。インターレースは生じず、第２画像ラインが第
１画像ライン上に書き込まれ、第４画像ラインが第３画
像ライン上に書き込まれる。この場合、各画像点に供給
される情報は1/50秒（1/60秒）毎にリフレッシュされる
と共に極性が変化される。実際上スクリーン上の画像ラ
インの数は２フィールドの全ライン数の半分になる。し
かし、575（525）ラインの完全な画像を書き込むために
は、画像情報をインターレース式に供給する必要がある
ため、この場合には反対極性の情報が1/50秒（1/60秒）
後ではなくて1/25秒（1/30秒）後にリフレッシュされ、
且つ同じ極性の情報が2/25秒（1/15秒）毎に供給される
ことになる。この場合画素は長時間に亘って同じ（正又
は負）電圧で駆動されることなるため、この情報がリー
ク電流のために部分的に失われ得る。更に、正及び負情
報間の不均等のために画像中に25/2（15）Hzの周波数で
フリッカが発生し得る。
本発明の目的は、前記リーク電流やフリッカにより画
質が悪化されることなくPAL（NTSC）方式で制御し得る
上述した種類の表示装置を提供することにある。
この目的のために、本発明表示装置においては、各列
電極と２個の順次の行電極との間の各画素と直列に、非
対称に非線形のスイッチング素子を該画素と該行電極の
各々との間に設け、列電極に接続された各列内の２個の
順次の画素が前記非対称に非線形のスイッチンク素子を
経て一つの共通の行電極に接続された構成にするととも
に、この共通行電極から２個の順次の画素を関連する他
の行電極の方向に見てこれらスイッチング素子を同一の
極性にしたことを特徴とする。
上記の“非対称に非線形の素子”とは本願では上述の
表示装置を製造する技術において慣用されている、例え
ば単結晶、多結晶又はアモルファスシリコン、CdSe、そ
の他の半導体材料から成るpnダイオード、ショットキー
ダイオード又はPINダイオードのようなダイオードを意
味するが、例えばベース−コレクタ接合を短絡したバイ
ポーラトランジスタ又はゲートをドレイン領域に接続し
たMOSトランジスタのような非対称に非線形のスイッチ
ング素子を除外するものではない。
後に説明するように、共通電極により（偶数または奇
数）フィールドの情報を１列内の２個の順次の画素に供
給することができる。次のフィールドにおいて他の共通
電極が選択され、且つ情報が反対極性で列電極に供給さ
れる場合、２個の順次の偶数及び奇数ラインの平均情報
が各画素間にフィールド周波数で、交互の極性で供給さ
れる。これがため、表示装置をPAL（HTSC）情報で制御
して高画質を維持することができる。これは、画像情報
が高い周波数でリフレッシュされるためにリーク電流の
影響が著しく小さくなると共にフリッカが減少し、更に
全画像ラインを表示することができるためである。更
に、電気光学材料を自由に選択できることが可能とな
り、その結果ダイオード特性のバラツキが影響を及ぼさ
ないようにすることもできる。
図面につき本発明を説明する。
第１図は２枚の支持板２及び３間に液晶４を配置して
成る表示装置１の一部分の断面図を示す。支持板２及び
３の内部表面には電気的に且つ化学的に絶縁性の層５が
設けられている。更に行列配置の多数の画素電極６及び
７が支持板２及び３上に設けられている。対向する画素
電極６及び７は表示装置の画素を構成する。ストリップ
状の列電極11が画素電極の列間に配置してある。列電極
11と画素電極７は一体化してストリップ状の電極を構成
するのが有利である。ストリップ状の行電極8a,8bが画
素電極６の行間に配設してある。各画素電極６は第１図
には示してないダイオード9a,9b,19a,19bにより２個の
行電極に接続してある。ダイオード９及び19は行電極８
の電圧によって列電極11に供給される電圧に対して十分
なしきい値を液晶４に与えると共に液晶に記憶効果を与
えるものである。更に、液晶配向層10が支持板２及び３
の内面上に設けてある。既知のように、液晶分子の異な
る配列状態及び従って異なる光学状態は液晶層４間に電
圧を加えることにより得ることができる。表示装置は透
過形としても、反射形としても実現することができる。
第２図は第１図に示す表示装置内に存在する表示セル
の透過率／電圧特性を示すものである。所定のしきい値
電圧（V1又はVTH）以下ではセルは実際上すべての光を
透過するが、所定の飽和電圧（V2又はVSAT）以上ではセ
ルは実際上完全に不透明になる。斯るセルは一般に交流
電圧で駆動されるため、横軸に電圧の絶対値をプロット
してある。
第３図は本発明表示装置の第１実施例の一部分の構成
を線図的に示したものである。
画素12はその一端を画素電極７を経て、行電極８とマ
トリックス状に配置された列電極11に接続する。画素12
はその他端をダイオード9a,9b,19a,19bを経て行電極８
に接続する。例えば、行電極8bはダイオード9bを経て画
素12aに接続すると共にダイオード19aを経て画素12bに
接続してこの行電極8bを画素12a及び12bに共通にする。
同様に、行電極8cはそれぞれダイオード19b及び9aを経
て画素12b及び12cに接続してこの行電極をこれら画素に
共通にし、以下同様にする。
本発明表示装置は次のように動作する。奇数フィール
ド期間中は、（例えば）ライン（行電極）8a,8c,8e等が
順次選択される（本例ては低電圧にされる）。最初に画
素12aにより構成されるキャパシタがダイオード9aを経
て、第１画像ラインの情報に対応する列電極11上の情報
に応じて充電される。次に列電極11上の情報に応じて画
素12bがダイオード19bを経て充電されると共に画素12c
がダイオード9aを経て充電される。（奇数）ライン8a,8
c,8eは選択されてないときは高電圧を受信し、（偶数）
ライン（行電極）8b,8d,8fは低電圧を受信するため、選
択された１つの（奇数）行電極に接続されたダイオード
9a,19bのみが導通し、他の総てのダイオードは遮断す
る。
偶数フィールド期間中は、行電極8b,8d,8f等が順次選
択され（高電圧にされ）、その結果画素12を行電極8b,8
d等に接続するダイオード9b及び19aが順次導通すると共
に他のライン（すなわち非選択偶数ライン及び奇数ライ
ン）の電圧が他の全てのダイオードが遮断するように選
択してあるために、画素12a及び12b,12c及び12d等によ
り構成されるキャパシタが第２画像ライン、第４画像ラ
イン等に対する列電極11上の情報に応じてそれぞれ放電
される。
これがため、各画素が完全な１フレーム期間中に偶数
及び奇数フィールド期間からの情報で駆動される。従っ
て、第１及び第２画像ラインの平均情報が第１行の画素
12aに書込まれ、第２及び第３画像ラインの平均情報が
第２行の画素12bに書込まれ、第３及び第４画像ライン
の平均情報が第３行の画素12cに書込まれ、以下同様に
なる。
上述の構成によれば、20msec（PAL方式）又は16.7mse
c（NTSC方式）の各フィールド期間中に情報がリフレッ
シュされると共に極性が反転され、それにもかかわらず
ｎ行の画素に対して（ｎ＋１）個の行電極（接続線）を
必要とするのみである。これがため、PAL信号（575可視
ライン）又はNTSC信号（525可視ライン）の受信に好適
なLCD表示装置を得ることができる。更に非選択行電極
の電圧を他の全てのダイオードが遮断するよう十分に高
く又は低く選択することができるため、任意のしきい値
電圧及び飽和電圧を有するLCD材料又は他の電気光学材
料を選択することができるとともに、ダイオード9,19の
ダイオー特性のバラツキの影響を無視することができ
る。
図示の装置は画素間電圧を平均電圧 （第２図）に選択する制御方法を使用する場合に特に好
適である。この方法では、画素12間の電圧の絶対値と実
際上VTHとVSATの間の範囲に制限して維持する。この方
法は「SID84,Digest」p.324〜５のエス・トガシの論
文、“Ａ LCTV Display Controlled by ａ−Si D
iode Rings"に詳細に記載されている。
VCを中心とするこの制御の場合、ダイオード9,19のオ
ン及びオフ電圧VON及びVOFFに対して接続点15が選択時
に奇数フィールド中は平均電圧VC＝−1/2（VSAT＋VTH）
に、偶数フィールド期間中はVC＝1/2（VSAT＋VTH）に達
しなければならない。
この場合、オン電圧VONダイオードを流れる電流が画
素と関連するキャパシタンスを急速に充電するのに十分
な大きさになる電圧にすると共に、オフ電圧VOFFは関連
する電流が前記キャパシタンスを実際上放電しないよう
な小さい値になるよう選択する。
画素12aにより構成されるキャパシタンスが制御中に
行電極８を経て、列電極11上の情報に応じて最大電圧VC
＋VDMAX＝VSATと最小電圧VC−VDMAX＝VTHの間に位置す
る電圧値に充電又は放電されるならば、階調（グレース
ケール）に関し満足な動作が得られる。VCを消去する
と、 になる。
他の種々の画素の選択時に列電極11に−VDMAXと＋V
DMAXとの間の凡ゆる値の電圧が発生し得る。容量結合に
より接続点15の最大及び最小電圧は奇数フィールド中は VMIN＝−VDMAX−VSAT VMAX＝VDMAX＋VSAT になる。
他の行電極８が選択されるとき、上記の接続点15は他
の行電極を経て放電し得ないため、奇数電極に対し 又は になると共に、偶数電極に対し 又は になる。選択電圧は になる。列電極11の情報（データ）は各フィールドごと
に符号が変化する。
第４図は２個の順次の行電極８をダイオード９と直列
に逆極性に接続したダイオード17を経て接続点16に接続
することによりライン接続の数を半分にした変形例を示
すものである。ダイオード14の直列接続回路をダイオー
ド19及び直列接続ダイオード9a,9bと並列に接続する。
このダイオード回路の動作については同時係属特許出願
第 号に記載されている。
奇数フィールド期間中、最初に駆動点16aが低電圧に
され、他の接続点16はダイオード9a,14a及び17bのみが
導通するように調整される。換言すれば、画素12aによ
り構成されるキャパシタが第１画像ラインの情報で充電
される。次に、駆動点16bが低電圧にされ、画素12b及び
12cにより構成されるキャパシタがそれぞれダイオード1
7d,14b,19b及び17d,14b,9aを経て第３画像ラインの情報
で充電され、以下同様である。
偶数フィールド中はこれら電圧の極性が逆転する。先
ず最初、駆動点16aが十分高い電圧になって画素12a及び
12bにより構成ささるキャパシタがそれぞれダイオード1
7a,14a,9b及び17a,14a,19aを経て、第２画像ラインの情
報に応じて放電される。次に、画素12c及び12dにより構
成されるキャパシタが第４画像ラインの情報に応じて放
電され、以下同様である。
これがため、20msec毎に各画素の情報がリフレッシュ
されると共に極性が変化する。また、第１及び第２画像
ラインの平均値が第一行の画素に現われ、第２及び第３
画像ラインの平均値が第２行の画素に現われ、以下同様
である。
ダイオード9,14及び17のオン及びオフ電圧に対してそ
れぞれVON及びVOFF,V′ON及びＶ′OFF,V″ON及びＶ″
OFFを選択すると、次の条件が有効であるとが見出せる
（Ｋ＝ダイオード14a,14bの数）。
2VSAT≦KV′OFF＋2VOFF これは奇数フィールド期間中に適用され、偶数フィー
ルド期間中はVNONSEL及びVSELの電圧はデータ電圧VDと
同様にその符号が反対になる。
最後に、第５図は本発明表示装置の電極構造の可能な
一例の平面図を示すものであり、画素電極６は例えば酸
化インジウム錫で形成し、行電極８は例えばアルミニウ
ム又は他の導体で形成する。各画素電極６は両側に位置
する行電極８にダイオード9,19を経て接続し、これらダ
イオードは例えばアモルファスシリコン又は他の半導体
材料で形成する。ダイオード9b,19aは例えば行電極８の
上側面と接触させ（場合によっては中間層を介挿しても
よい）且つダイオード9a,19bは行電極８の下側面と接触
させて画素電極に対し所望の極性が得られるようにす
る。信頼性の向上を得るために、画素電極６を数個のサ
ブ電極に分割してこれらサブ電極の各々を数個のダイオ
ード9,19を経て行電極に接続することもできること勿論
である。
本発明は上述した実施例にのみ限定されるものてない
こと勿論である。例えば、第５図において、縦方向ダイ
オードの代わりに横方向ダイオード構造を用いることも
できる。この場合には電極のクロスオーバが生じず、短
絡の惧れが減少し、歩どまりが増大する。
更に、例えば第４図のダイオード17又は他のダイオー
ドに並列にダイオードを接続して動作の信頼性を向上さ
せることもてきる。斯る並列配置も非対称に非直線のス
イッチング素子の機能を成す。更に、例えば第４図のダ
イオード14の直列回路を二重構造にすることもできる。
また、液晶表示装置の代わりに、本発明は例えば電気泳
動表示媒体及びエレクトロクロミック表示媒体のような
他の表示媒体に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明表示装置の一部分の断面図、 第２図は斯る表示装置の表示セルの透過率／電圧特性を
示すグラフ、 第３図は本発明表示装置の制御回路の一部を示す回路
図、 第４図はその変形例の回路図、 第５図は電極構造の一部を示す線図である。 １……表示装置、2,3……支持板 ４……液晶、５……絶縁層 6,7……画素電極、８……行電極 9,19……ダイオード、10……液晶配向層 11……列電極、12……画素 14,17……ダイオード、16……共通接続点

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】２個の支持板間に保持した電気光学表示媒
    体と、該２個の支持板の対向表面上に設けられた各々２
    個の対向電極から成る行列配置の画素系列と、これら画
    素を駆動するための行及び列電極系とを具え、行電極は
    一方の支持板上に、列電極は他方の支持板上に設けられ
    ている表示装置であって、各列電極と２個の順次の行電
    極との間の各画素と直列に、非対称に非線形のスイッチ
    ング素子が該画素と該２個の行電極の各々との間に設け
    られ、各列内の２個の順次の画素が毎度前記非対称に非
    線形のスイッチング素子を経て一つの共通の行電極に接
    続されるように構成され、且つこの共通行電極から前記
    ２個の順次の画素と関連する他の行電極の方向に見てこ
    れらの行電極間のスイッチング素子が同一の極性を有
    し、各画素列が単一の列電極と結合されていることを特
    徴とする表示装置。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の表示装置にお
    いて、２個の順次の行電極が、該行電極間に接続された
    画素と関連する前記非対称非線形スイッチング素子と反
    対極性に直列に接続された追加の非対称非線形スイッチ
    ング素子を経て共通点に接続され、且つ同一極性の複数
    個の非対称非線形スイッチング素子の直列接続がすくな
    くとも一つ、画素と関連する前記非対称非線形スイッチ
    ング素子及び前記追加の非対称非線形スイッチング素子
    に逆並列に接続されていることを特徴とする表示装置。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項又は第２項記載の表
    示装置において、非対称非線形スイッチング素子はダイ
    オードであることを特徴とする表示装置。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項，第２項又は第３項
    記載の表示装置において、電気光学表示媒体は液晶であ
    ることを特徴とする表示装置。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項，第２項又は第３項
    記載の表示装置において、電気光学表示媒体は電気泳動
    懸濁液であることを特徴とする表示装置。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項，第２項又は第３項
    記載の表示装置において、電気光学表示媒体はエレクト
    ロクロミック材料であることを特徴とする表示装置。
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