JP2770500B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は非線形素子として焼結体バリスタ素子を用い
た２端子素子型の液晶表示装置（LCD）に関する。

［従来の技術］ 現在、例えば液晶テレビの画像表示装置には大別して
単純マトリックス方式とアクティブマトリックス方式と
がある。

単純マトリックス方式は直角を成して設けられた２組
の帯状電極群（行電極群と列電極群）の間に複数の液晶
画素を行列状に配して接続したものであり、これら帯状
電極間に駆動回路によって所定の電圧を印加して液晶画
素を差動させる。この方式は、構造が簡単なため低価格
でシステムを実現できるという利点があるが、各液晶画
素でのクロストークが生じるため画像のコントラストが
低く、液晶テレビの画像表示には使用できないのもであ
った。

これに対し、アクティブマトリックス方式は各液晶画
素毎にスイッチを設けて電圧を保持するものであり、液
晶表示装置を時分割駆動しても液晶画素が選択時の電圧
を維持することができるため、表示容量の増大が可能
で、コントラスト等の画質に関する特性が良く、液晶テ
レビの画像表示を実現できるものである。しかしなが
ら、アクティブマトリックス方式にあっては構造が複雑
となって製造コストが高くなってしまうという欠点があ
った。例えば、スイッチとしてフィルム状の電界効果ト
ランジスタを用いるTFT型では、その製造工程において
５枚以上のフォトマスクを用いて５層以上の薄膜を重ね
るため、製品歩留りを上げることが困難である。

上記のような事情から、コントラスト等の画質に関す
る特性が良く且つ構造簡単にして低コストな方式の液晶
表示装置の実現が望まれており、このような要求を実現
する方式として焼結体バリスタ素子を用いた２端子素子
型液晶表示装置が注目されている。

２端子素子型の液晶表示装置は単純マトリックス方式
に改良を加えて、第８図に示すように行電極１と列電極
２との間に液晶画素４と所定のしきい値電圧で導通する
焼結体バリスタ素子３とを電気的に直列に配して接続し
たものであり、第９図に示すような焼結体バリスタ素子
３の非線形の電流−電圧特性を利用したものである。す
なわち、単純マトリックス方式における時分割駆動で
は、第10図に示すように液晶画素がオン（光透過率が90
％）する電圧V90とオフ（光透過率が10％）する電圧V10
との比γ（＝V90/V10＝（V10＋ΔＶ）/V10）から、各液
晶画素間のクロストークを生ずることなく許容される最
大の走査線数Nmaxは、Nmax＝（（γ^２＋１）／γ^２−
１））^２であり、γの値が小さい方が走査線数が大きく
なって液晶テレビ表示に有利である。これに対し、２端
子素子型では、焼結体バリスタ素子４によりそのしきい
値電圧ＶVを超えた分の電圧が液晶画素３に印加される
ようにして、焼結体バリスタ素子を設けない場合の液晶
画素の動作電圧（第11図（ａ）参照）を焼結体バリスタ
素子を設けることによってそのしきい値電圧をＶVだけ
高くしている（第11図（ｂ）参照）。この結果、前記γ
の値はV90/V10から（ＶV＋V90）／（ＶV＋V10）に改善
され、γ値の低下によって最大走査線数Nmaxの増加が図
られ、良質な液晶表示を実現することができる。

第５図〜第７図には一般的なの２端子素子型の液晶表
示装置を示す。

図示のように、下側ガラス基板10上に行電極11と画素
電極12とを所定の間隔ｄを隔てて設け、これら行電極11
と画素電極12とをZnOの焼結体バリスタ素子13で接続し
てある。そして、これらの上部を液晶14で満たし、更
に、列電極15、カラーフィルタ16、上側ガラス基板17を
設けてある。

焼結体バリスタ素子13は、第７図に詳示するように、
ZnOをMn,Co酸化物で被覆したバリスタ粒13aをガラスフ
リット13bで焼結したものであり、粒径約５μｍのバリ
スタ粒１個当り約3Vのしきい値電圧が得られる。従っ
て、行電極11と画素電極12との間隔ｄを25μｍに設定す
れば、この間隔ｄ内に存在する実質的に直列５個のバリ
スタ粒13aを介して行電極11と画素電極12とが接続さ
れ、これら電極11、12間には５個×3V＝15Vのしきい値
電圧が得られる。

ここで、第３図に示すように、上記の行電極11それぞ
れに対して多数の画素電極12が一定の間隔ｄをもって設
けられ、行電極11と画素電極12とは各焼結体バリスタ素
子13で一定のしきい値電圧ＶVをもって接続されてい
る。尚、図中にはｎ個の画素電極12に対して順次1,2・
・・（ｎ−１）,nの添え字を付してある。

［発明が解決しようとする課題］ ２端子素子型は構造簡単且つ安価にして画質の良好な
液晶表示装置を実現することができるものであるが、従
来では、行電極11に電源20から常に一定の電圧を供給し
ていた。

しかしながら、各行電極11における動作している液晶
画素の個数に応じて消費電力が変化するため、動作する
液晶画素の個数の変化に伴って行電極11の電圧降下量も
変化し、液晶画素への供給電圧が変化して均一且つ鮮明
な画像表示を行えないという問題があった。第４図
（ａ）に等価回路で示すように行電極11は抵抗Ｒ、焼結
体バリスタ素子13はスイッチＳ、液晶画素はコンデンサ
Ｃとみることができ、第４図（ｂ）に示すように１つの
スイッチＳ（焼結体バリスタ素子13）のみが導通してこ
れに接続されているコンデンサＣ（液晶画素）のみに電
圧が供給される状態と、第４図（ｃ）に示すように全て
のスイッチＳ（焼結体バリスタ素子13）が導通してこれ
らに接続されている全てのコンデンサＣ（液晶画素）に
電圧が供給される状態とでは、コンデンサＣ（液晶画
素）に供給される電圧に大きさ差が生ずる。

特に、液晶表示装置の大画面化という近年の傾向に伴
って各行電極11の接続される画素電極12−１〜12−ｎの
数も多くなるため、この動作画素数の変化による電圧降
下の変化が無視できなくなり、液晶表示装置の大画面化
を実現する上での大きな障害となっていた。

本発明は上記従来の事情に鑑みなされたもので、動作
画素数の変化に応じて行電極へ印加する電圧を補償し
て、むらのない鮮明な画像表示を実現する液晶表示装置
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る液晶表示装置は、行電極と列電極との間
に複数の液晶画素を備え、所定のしきい値電圧以上で導
通する焼結体バリスタ素子をそれぞれの液晶画素に対し
て電気的に直列に配して設けた液晶表示装置において、
導通状態にある焼結体バリスタ素子の個数を検出する手
段と、導通状態にある焼結体バリスタ素子の個数に比例
した補償電圧を行電極に更に印加する手段とを備えたこ
とを特徴とする。

［作用］ 本発明の液晶表示装置では、導通状態にある焼結体バ
リスタ素子の個数に比例した補償電圧を行電極に更に印
加することにより、動作する液晶画素数の変化に応じた
行電極の電圧降下量の変化を補償し、総じて均一且つ鮮
明な画素表示を実現する。

［実施例］ 本発明に係る液晶表示装置を実施例に基づいて具体的
に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る液晶表示装置を示す
概略構成図である。

図示のように、液晶表示装置は液晶表示パネル21、Ｘ
ドライバ22、Ｙドライバ23、メモリ装置24、積分器25、
アンプ26、電圧供給装置27を備えている。

液晶表示パネル21は、第３図に示したように、下側ガ
ラス基板10上に行電極11と画素電極12とを所定の間隔ｄ
を隔てて設け、これら行電極11と画素電極12とをZnOの
焼結体バリスタ素子13で接続してある。そして、これら
の上部を液晶14で満たし、更に、列電極15、カラーフィ
ルタ16、上側ガラス基板17を設けて構成した液晶画素を
多数行列状に配設したものである。

Ｘドライバ22は液晶表示パネル21の行電極11をビデオ
信号及び同期信号に基づいて駆動し、Ｙドライバ23は液
晶表示パネル21の列電極15をビデオ信号及び同期信号に
基づいて駆動する。

ここに、ビデオ信号は、第２図に示すように、液晶表
示パネル21の水平走査１ライン（１行）毎の駆動信号を
順次連ねた信号であり、１走査時間1H毎のビデオ信号に
応じた電圧が液晶表示パネル21を成す液晶画素に供給さ
れる。

メモリ装置24はビデオ信号を一時的に保持して遅延を
与えるものであり、この遅延時間は積分器25による演算
時間としてビデオ信号と後述する補償電圧との同期を図
っている。

積分器25は１走査時間1H毎のビデオ信号を積分するも
のであり、これによって行電極１本毎の液晶画素の駆動
量、すなわち所定の敷居値電圧以上の電圧が印加されて
焼結体バリスタ素子13が導通することにより駆動される
液晶画素数を計算する。

アンプ26は積分器25の計算結果に係数をかけて増幅す
るものであり、この増幅信号を電圧供給装置27へ入力す
る。

電圧供給装置27はアンプ26からの入力に基づいて補償
電圧をＸドライバ22へ供給するものであり、Ｘドライバ
22は通常時に印加している一定電圧に加えて補償電圧を
行電極11へ印加する。すなわち、行電極11には導通する
焼結体バリスタ素子数すなわち駆動される液晶画素数に
比例した補償電圧が更に印加される。

上記した積分器25とアンプ26は導通状態にある焼結体
バリスタ素子13の個数を検出する手段を構成し、電圧供
給装置27は導通状態にある焼結体バリスタ素子13の個数
に比例した補償電圧を行電極11に更に印加する手段を構
成している。

上記構成の構成によれば、焼結体バリスタ素子13が導
通して駆動される液晶画素数が増加し、この動作する画
素数の増加によって行電極11の電圧降下量が増加した場
合、メモリ装置24の遅延によって同一の走査時間1Hに同
期して、電圧供給装置27からの補償電圧でこの電圧降下
量を補うことができる。従って、動作する液晶画素数の
変化に応じた行電極の電圧降下量の変化を補償し、総じ
て均一且つ鮮明な画素表示を実現することができる。

尚、補償電圧は動作する液晶画素数の変化による行電
極の電圧の変化量に完全に一致し、行電極の電圧を常に
一定に保つようにアンプでの係数を設定するのが好まし
いが、行電極の電圧の変化量に完全に一致せずともある
程度までの補償電圧を補えば実用上支障ない程度に均一
且つ鮮明な画像表示が実現できるものであり、本発明で
はこの程度の補償電圧も想定している。また、上記実施
例ではメモリ装置で遅延を与えて同期を図ったものを示
したが、これを設けずとも同期を図れる場合には省略す
ることができる。また、上記実施例では焼結体バリスタ
素子としてZnOを組成としたものを示したが、SiC等とっ
た他の公知の材料を組成とした焼結体バリスタ素子を用
いることもできる。

［効果］ 本発明の液晶表示装置によれば、導通状態にある焼結
体バリスタ素子の個数に比例した補償電圧を行電極に更
に印加するようにしたため、動作する液晶画素数の変化
に応じた行電極の電圧降下量の変化を補償し、行電極に
接続される各画素に総じて一定な電圧を供給することが
でき、均一且つ鮮明な画像表示を実現することができ
る。従って、液晶表示装置の大画面化を図っても、むら
のない鮮明な画像表示を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る液晶表示装置の概略構
成図、第２図はビデオ信号の波形図、第３図は従来の液
晶表示装置の構成図、第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は
その等価回路図、第５図は一般的な液晶表示装置の平面
図、第６図は第５図中のVI−VI矢視断面図、第７図は第
６図中の要部の拡大図、第８図は２端子素子型液晶表示
装置の概略構成図、第９図は焼結体バリスタ素子の電圧
−電流特性図、第10図は液晶画素の動作特性図、第11図
（ａ）、（ｂ）は焼結体バリスタ素子の作用を説明する
液晶画素の動作特性図である。 11は行電極、 12、12−１〜12−ｎは画素電極、 13は焼結体バリスタ素子、 14は液晶、 15は列電極、 21は液晶表示パネル、 22はＸドライバ、 23はＹドライバ、 25は積分器、 26はアンプ、 27は電圧供給装置である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】行電極と列電極との間に複数の液晶画素を
   備え、所定のしきい値電圧以上で導通する焼結体バリス
   タ素子をそれぞれの液晶画素に対して電気的に直列に配
   して設けた液晶表示装置において、導通状態にある焼結
   体バリスタ素子の個数を検出する手段と、導通状態にあ
   る焼結体バリスタ素子の個数に比例した補償電圧を行電
   極に更に印加する手段とを備えたことを特徴とする液晶
   表示装置。