JP3121654B2

JP3121654B2 - 画像表示装置およびその駆動方法

Info

Publication number: JP3121654B2
Application number: JP03359375A
Authority: JP
Inventors: 武志桑田; 聡中沢; 英幸長野; 浩士長谷部
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp; AGC Inc
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 2001-01-09
Anticipated expiration: 2016-01-09
Also published as: JPH05181435A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像表示装置およびそ
の駆動方法に関し、特にマルチプレックス駆動を行なう
マトリクス型液晶表示装置およびその駆動方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子に代表される画像表示装置
のセグメント数が多数の場合や画素数が多数の場合、マ
トリクス電極を用いた時分割駆動方式のマルチプレック
ス駆動が行なわれる。マトリクス電極構造は、一対の電
極基板を対向して配置し、一方の基板上に複数の帯状の
行電極（Ｘ電極）を並列して形成し、対向する他方の基
板上に複数の帯状の列電極（Ｙ電極）を並列して前記行
電極と直交させて形成し、両電極基板間に液晶を封入し
て挟持したものである。

【０００３】マルチプレックス駆動は、このようなマト
リクス型液晶表示装置において、行電極に対しては選択
電圧と非選択電圧からなる行電極波形を所定のフレーム
周期で印加し、これと同期して列電極には点灯電圧と非
点灯電圧からなる列電極波形を印加することにより線順
次走査を行なって所望のマトリクス交点位置（画素位
置）の液晶を電圧励起して表示を行なうものである。

【０００４】単純マトリクス型液晶表示装置を駆動する
方法として、マトリクス上の半選択点と非選択点の電圧
を平均化しクロスイフェクトの影響をなるべく少なくす
る方法が知られている。この駆動波形を図５および図６
に示す。図４はこれらの駆動波形により表示すべき液晶
パネルの表示状態を示す。なお、図４は説明を簡単にす
るために、７×７ドット構成の液晶パネルを示すが、実
際の液晶パネルのドット数はこれよりはるかに多い。斜
線部の表示ドットは点灯状態を表し、白い部分の表示ド
ットは非点灯状態を表す。

【０００５】各行電極Ｃ１〜Ｃ７には、順次選択電圧を
印加することにより行電極１本だけが選択され、その他
選択されていない時間は非選択電圧が印加される。ま
た、各列電極Ｓ１〜Ｓ７には同時に点灯電圧または非点
灯電圧が印加される。すなわち、ある行電極とある列電
極との交点のドットを点灯させる場合は、その行電極が
選択状態のときにその列電極に点灯電圧が印加され、点
灯されない場合は、選択状態のときに非点灯電圧が印加
される。

【０００６】実際の駆動波形の例を図５および図６に示
す。図５（ａ）は行電極Ｃ１に印加される駆動波形、図
５（ｂ）は列電極Ｓ２に印加される駆動波形、図５
（ｃ）は行電極Ｃ１と列電極Ｓ２との交点のドットに印
加される駆動波形である。また、図６（ａ）は行電極Ｃ
２に印加される駆動波形、図６（ｂ）は列電極Ｓ５に印
加される駆動波形、図６（ｃ）は行電極Ｃ２と列電極Ｓ
５との交点のドットに印加される駆動波形である。

【０００７】上記図５および図６において、Ｆ１および
Ｆ２はフレーム期間である。フレーム期間Ｆ１では、Ｖ
５＝選択電圧、Ｖ１＝非選択電圧、Ｖ０＝点灯電圧、Ｖ
２＝非点灯電圧である。フレーム期間Ｆ２では、Ｖ０＝
選択電圧、Ｖ４＝非選択電圧、Ｖ５＝点灯電圧、Ｖ３＝
非点灯電圧である。ここで、Ｖ５−Ｖ４＝Ｖ４−Ｖ３＝
Ｖ２−Ｖ１＝Ｖ１−Ｖ０＝Ｖ、Ｖ５−Ｖ０＝ｂＶ（ｂ＝
バイアス値）である。このように、フレーム期間Ｆ１と
Ｆ２との極性を変えることにより交流化駆動を行なって
いる。

【０００８】上記図５と図６との比較で分るように、表
示されるドットが点灯状態になるか非点灯状態になるか
は、そのドットを含む行電極に選択電圧が印加されてい
るときに、列電極に点灯電圧が加わっているか、非点灯
電圧が加わって入るかによって決る。このような駆動方
法が従来から行なわれている電圧平均化法と呼ばれる駆
動方法である。

【０００９】Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５の各
電圧のうち、Ｖ０とＶ５は直接外部電源またはトランジ
スタを用いたエミッタフォロワから供給され、Ｖ１〜Ｖ
４は、表示容量が比較的小さい場合は、図７（ａ）の例
に示すように抵抗分割から直接供給され、その他の場合
は、図７（ｂ）の例に示すように抵抗分割の後にオペア
ンプを用いたボルテージフォロワを挿入して低インピー
ダンス化を図って、各々ドライバＩＣの所定の端子に接
続されている。ここで、Ｖ_adj は液晶表示パネルを見や
すい明るさに調整するために供給する制御電圧である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
７（ｂ）のように抵抗分割の後にボルテージフォロワを
挿入した回路においても、後に述べる原因によりここに
種々のノイズが乗っており、Ｖ１〜Ｖ４の電圧は安定で
はなく、そのため各表示ドットに印加される実効電圧に
差異が生じ、表示ムラが生じるという問題があった。

【００１１】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、新規な構成のスイッチング回路を含む
ノイズ除去手段により、ノイズに起因して液晶駆動電圧
波形に発生するスパイク状の電圧歪みを低減し、表示ム
ラの少ない均一で見やすい画面の画像表示装置の提供を
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、マトリクス電極を構成する一対の電極
基板間に挟持された電気光学媒体と、該マトリクス電極
に選択的に電圧印加して電気光学媒体を駆動するための
駆動回路と、該駆動回路に所定の駆動電圧を供給するた
めの基準電圧発生器とを具備した画像表示装置におい
て、前記駆動回路と基準電圧発生器との間に電気光学媒
体への供給電圧上のノイズを除去するノイズ除去回路が
介装されてなり、前記ノイズ除去回路は、積分器と切り
替えスイッチと開閉スイッチとを有し、前記切り替えス
イッチについては、出力端子は前記駆動回路の入力端子
に接続され、入力側の一方の切り替え端子Ａは前記基準
電圧発生器の出力端子に接続され、入力側の他方の切り
替え端子Ｂは前記積分器の出力端子に接続され、前記積
分器については、一つの入力端子は前記開閉スイッチを
介して所定のノイズ検出位置に接続され、他の入力端子
には前記基準電圧発生器から発生する基準電圧がオフセ
ット電圧として供給されるように構成されてなる、こと
を特徴とする画像表示装置を提供する。

【００１３】好ましい実施例においては、前記ノイズの
検出位置は、前記駆動回路への供給電圧入力部である。

【００１４】さらに好ましい実施例においては、前記電
極基板上にダミー電極を設け、該ダミー電極から前記ノ
イズを検出するように構成する。

【００１５】本発明に係る前記画像表示装置の好ましい
駆動方法の実施例においては、切り替えスイッチを切り
替え端子Ａ側に接続し、かつ開閉スイッチを閉じた状態
でノイズをサンプリングして該ノイズの実効値に応じた
一定電圧に変換するノイズサンプリング期間と、次い
で、開閉スイッチを開き、切り替えスイッチを切り替え
端子Ｂ側に接続した状態で前記一定電圧を駆動回路に供
給するホールド期間と、次いで、開閉スイッチを開き、
かつ切り替えスイッチは端子Ａ側または端子Ｂ側のいず
れかの状態で前記積分器のリセットを行ない初期状態に
戻すリセット期間と、を含むシーケンスを繰り返すこと
を特徴とする。

【００１６】すなわち本発明は、マトリクス型の画像表
示装置において、駆動回路と基準電圧発生器との間にノ
イズ除去回路を介装し、ノイズ除去回路は、表示体への
供給電圧信号上のノイズを所定の位置で検出し、積分器
により、このノイズを取込んで該ノイズに対応したノイ
ズ除去電圧に変換し、このノイズ除去電圧を駆動回路に
印加するものである。

【００１７】本発明において、マトリクス型表示体駆動
に用いる基準電圧を出力するための基準電圧発生器の具
体例としては、前述のＶ０とＶ５に関しては直接外部電
源またはトランジスタを用いたエミッタフォロワから供
給されるものであり、また、Ｖ１〜Ｖ４に関しては、外
部電源の抵抗分割から供給されるものである。そして、
基準電圧発生器の出力側にはノイズ除去回路が接続され
る。基準電圧としては選択電圧、非選択電圧、点灯電圧
または非点灯電圧等があるが、その少なくとも一つの電
圧の出力について、ノイズ除去回路が接続される必要が
ある。

【００１８】

【作用】本発明における、考えられるノイズ原因とノイ
ズ除去に係る本発明の作用について以下に説明する。

【００１９】ノイズの原因として考えられる一つの例を
液晶マトリクス表示素子の場合について、以下に説明す
る。

【００２０】液晶パネルは、液晶という誘電体を透明電
極で挟んだものであり、ドライバ側から見ると容量性負
荷である。その上、透明電極の抵抗値もゼロではなくあ
る有限の値を持っているため、ドライバＩＣから理想的
な波形を印加したとしても液晶内部では波形が少なから
ず歪んでしまい表示ムラが生じる。この表示ムラの例を
図８〜図１１を用いて説明する。なお、表示は、ドット
に印加される実効電圧が大きいほど黒くなるいわゆるポ
ジ表示をしているものとする。

【００２１】図８（ａ）に示すような表示を行なう場
合、実際には図８（ｂ）のような表示ムラが生じる。こ
のとき、行電極Ｃ２のドット部での電圧波形を図９
（ａ）に、列電極Ｓ１〜Ｓ６のドット部での電圧波形を
図９（ｂ）に、行電極Ｃ２と列電極Ｓ１〜Ｓ６の交点が
作るドットに印加される電圧波形を図９（ｃ）に示す。
ここで、図９（ａ）に示すように行電極波形の非選択電
圧レベルにスパイク状の電圧歪みが発生し、このため図
９（ｃ）に示すように非選択時の波形に歪みが発生す
る。

【００２２】また、行電極Ｃ２のドット部での電圧波形
を図１０（ａ）に、列電極Ｓ７のドット部での電圧波形
を図１０（ｂ）に、行電極Ｃ２と列電極Ｓ７の交点が作
るドットに印加される電圧波形を図１０（ｃ）に示す。
ここで、図１０（ａ）に示すように行電極波形の非選択
電圧レベルにスパイク状の電圧歪みが発生し、このため
図１０（ｃ）に示すように非選択時の波形に歪みが発生
する。図９（ｃ）と図１０（ｃ）とを比較してすぐ分る
ように、図９（ｃ）の波形は理想的な波形よりも実効値
が低く、図１０（ｃ）の波形は理想的な波形よりも実効
値が高い。このため、実際の表示は図８（ｂ）のような
表示ムラを生じる。

【００２３】この、行電極波形の非選択電圧レベルにス
パイク状の電圧歪みが発生するしくみを図１１で説明す
る。ここで、４１は行電極ドライバＩＣ、４２は列電極
ドライバＩＣ、４３は行電極、４４は列電極、４５は液
晶による容量Ｃである。行電極波形が非選択レベルにあ
るときに、図８に示すような表示をしたときは、列電極
波形が図１１の（ａ）に示すような矩形波状に変化する
ため、この波形が液晶Ｃと行電極の抵抗値Ｒによって微
分され図１１の（ｂ）に示すように行電圧波形の非選択
レベルにスパイク状の電圧歪みが重畳される。このスパ
イクノイズの波高値は、行電極ドライバＩＣの出力抵抗
や行電極と行電極ドライバＩＣとの接続抵抗等によって
減衰し、図１１の（ｃ）のような歪みをもった波形が行
電圧波形の非選択レベルに重畳される。

【００２４】本発明の構成により、液晶表示装置の表示
する図形や文字によって液晶パネル内部で生じる駆動波
形の電圧歪みを、駆動用ＩＣに供給される選択電圧、非
選択電圧、点灯電圧または非点灯電圧のうち少なくとも
１つの電圧において、一定時間重畳されるノイズを検出
してある電圧に変換し、さらに一定時間この電圧を補正
信号として駆動用ＩＣに印加し、さらに一定時間を次の
ノイズ検出のためのリセット期間とすることにより、各
表示ドットに印加される実効電圧のずれを補正して表示
ムラを低減させることが可能となる。

【００２５】

【実施例】本発明の実施例に係る液晶表示装置の要部回
路構成を図１に示す。また、この回路を動作させる場合
の電圧波形のタイムチャートを図２（ａ）〜（ｄ）に示
す。図２（ｂ）〜（ｄ）は基準電圧から変位した分の電
圧が示されている。図１において、５０はノイズ除去回
路を示しており、１は２つの非選択電圧のうちの１つを
発生させるための基準電圧発生器、９は駆動回路として
用いられる駆動ＩＣである。この駆動ＩＣ９は、図示し
ない液晶駆動用マトリクス電極に接続され、例えば行電
極に選択的に電圧を印加する。

【００２６】以下、ノイズ除去回路５０の構成を詳細に
説明する。ノイズ除去回路５０は主に積分器３０、切り
替えスイッチ３、開閉スイッチ４からなる。

【００２７】切り替えスイッチ３については、出力端子
は駆動ＩＣ９の非選択電圧入力端子１０に接続され、入
力側の一方の切り替え端子Ａは基準電圧発生器１の出力
端子に接続され、入力側の他方の切り替え端子Ｂは積分
器３０の出力端子に接続されている。切り替えスイッチ
３の切り替え端子Ａは必要に応じ、図１に示したように
基準電圧を低インピーダンス化するボルテージフォロワ
として設けられたオペアンプ２を介して基準電圧発生器
１の出力端子に接続されていてもよい。切り替えスイッ
チ３を切り替えることにより、駆動ＩＣ９へ供給される
電圧を、積分器３０の出力電圧と基準電圧発生器１の出
力電圧とのいずれかになるように切り替えることができ
る。

【００２８】積分器３０は、本実施例ではオペアンプ
５、およびそれと並列に接続されたキャパシタ７、放電
スイッチ６からなる。したがって、放電スイッチ６を開
くと積分器３０は機能し、放電スイッチ６を閉じると、
積分器３０は放電し、リセットされる。

【００２９】駆動ＩＣ９の入力端子１０はさらに開閉ス
イッチ４を介してオペアンプ５の負極性入力端子３２に
接続される。すなわち、放電スイッチ６を開いた状態で
開閉スイッチ４を閉じると、極性が反転したノイズ電圧
信号が積分器３０により積分されることになる。なお、
このオペアンプ５の正極性入力端子８は基準電圧発生器
１の所定の出力端に接続され、オフセット調整用の基準
電圧が入力される。

【００３０】以下、本実施例の回路の動作について説明
する。

【００３１】液晶パネルが図８に示すような表示パター
ンのとき、列電極波形は図２（ａ）に示す波形となる。
このとき駆動ＩＣ９の非選択電圧の入力端子１０には図
２（ｂ）のようなスパイク状の電圧歪み（ノイズ）が発
生する。

【００３２】まずｔ₁ 時間だけ（ノイズサンプリング期
間）、放電スイッチ６を開いたまま切り替えスイッチ３
をＡ側に倒して接続し、開閉スイッチ４を閉じる。この
とき、駆動ＩＣ９の非選択電圧入力端子１０には図２
（ｂ）のようなスパイク状の電圧歪みが発生している
が、積分器３０の出力には図２（ｃ）のような波形が出
力されて、ノイズの大きさに対応した逆極性の電圧が発
生する。

【００３３】次に、ｔ₂ 時間だけ（ホールド期間）、開
閉スイッチ４を開いて、切り替えスイッチ３をＢ側に倒
すと、積分器３０の出力はホールドされるとともに、駆
動ＩＣ９の非選択電圧入力端子１０には図２（ｃ）のよ
うな波形がｔ₂ 時間だけ出力される。

【００３４】これが、図２（ｂ）に示すスパイクノイズ
による基準電圧変動を補正するための電圧である。すな
わち、入力端子１０で検出したノイズに対応してこのノ
イズを除去するための電圧である。このノイズ除去電圧
は、スパイクノイズとは逆極性の電圧であり、表示ムラ
がなくなるように表示を見ながらこの電圧調整を行な
う。この電圧は、積分器３０の入力抵抗を変化させるこ
とにより可変であるが、この後に増幅器を設けてそのゲ
インを変えてもよい。また、スパイクノイズと補正電圧
との線形性がないときは、この増幅器に逆の非線形性を
持たせて補正することもできる。

【００３５】次に、ｔ₃ 時間の間（リセット期間）、放
電スイッチ６を閉じて積分器３０を初期状態にリセット
する。このとき、開閉スイッチ４は開いた状態とし、切
り替えスイッチ３は、Ａ側またはＢ側のいずれに倒され
ていてもよい。

【００３６】以上のシーケンスをまとめて表１に示し
た。

【００３７】

【表１】

【００３８】図２（ｄ）は、切り替えスイッチ３がｔ
₂ 、ｔ₃ 時間の間、Ｂ側に接続されているときの非選択
電圧が入力される入力端子１０での電圧波形を示してい
る。このように、ノイズ電圧をフィードバックして駆動
ＩＣ９に印加することにより、スパイクノイズが除去さ
れ、平均的に安定した駆動電圧が供給されることにな
る。

【００３９】この回路を２個作って２つの非選択電圧の
歪み補正を行なったところ、電圧歪みの補正に効果を発
揮し表示ムラの低減が見られた。この回路１個を２つの
非選択電圧のうちの１つに対応させてもほとんど同じ効
果が得られた。

【００４０】本発明に係るより好ましい駆動方法では、
リセット期間ｔ₃ の後にスタンドバイ期間ｔ₄ を設け
て、ノイズサンプリング期間、ホールド期間、リセット
期間、スタンドバイ期間からなるシーケンスを繰り返す
ようにする。スタンドバイ期間においては、切り替えス
イッチ３はＡに接続される。また、開閉スイッチ４は開
かれることが好ましく、この場合、放電スイッチ６は開
いていても閉じていてもよい。

【００４１】かかるスタンドバイ期間を設けることによ
り、表示体の機種により、フレーム周波数が異なって
も、ｔ₄ の値のみを変化させて対応できるようになる。
すなわち、フレーム周波数が変わってもノイズ除去効果
が変動することがなく、安定したノイズ除去効果が得ら
れる。

【００４２】図３は本発明の別の実施例に係る液晶表示
装置の回路構成を示す。駆動ＩＣ９の出力側は、液晶パ
ネル１１の各行電極端子にそれぞれ接続され、列電極駆
動用ＩＣ１２の出力側は液晶パネル１１の各列電極端子
にそれぞれ接続されている。積分器３０におけるオペア
ンプ５の負極性入力端子はスパイクノイズ検出のための
ダミー電極にバッファーアンプ１４と開閉スイッチ４を
介して接続される。

【００４３】この実施例の回路は、スパイクノイズの検
出方法（検出位置）が図１の実施例と異なるだけであ
り、その他の構成、作用は図１の実施例と同様であるた
め、図１と同様の符号を付しており、その作用の説明は
省略する。なお、バッファーアンプ１４は省略してもよ
い。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、液晶駆動ＩＣに供給する基準電圧に重畳されるノイ
ズを検出しこれを消去する電圧を作成してフィードバッ
クすることにより、ノイズを消去して基準電圧の歪みを
なくし安定した駆動電圧を供給し、これにより液晶パネ
ルの表示ムラを低減させ画像表示装置の表示品質の向上
を図ることができる。また、回路構造が簡単であるた
め、低コストで表示品質の向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る液晶表示装置の要部回路
構成図である。

【図２】図１の液晶表示装置を駆動する電圧波形の説明
図である。

【図３】本発明の別の実施例に係る液晶表示装置の要部
回路構成図である。

【図４】液晶表示パネルの表示状態を示す平面図であ
る。

【図５】図４の表示状態の液晶表示パネルの１つの行お
よび列の駆動電圧波形の説明図である。

【図６】図４の表示状態の液晶表示パネルの別の行およ
び列の駆動電圧波形の説明図である。

【図７】（ａ）（ｂ）はそれぞれ基準電圧発生回路の各
別の例を示す回路図である。

【図８】液晶表示パネルの表示ムラの説明図である。

【図９】図８の表示状態の液晶表示パネルの１つの行お
よび列の実際の駆動電圧波形の説明図である。

【図１０】図８の表示状態の液晶表示パネルの別の列の
実際の駆動電圧波形の説明図である。

【図１１】行電極波形の非選択レベルにスパイク状の電
圧歪みが発生する理由を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１基準電圧発生器２オペアンプ３切り替えスイッチ４開閉スイッチ５オペアンプ６放電スイッチ７キャパシタ８入力端子９液晶駆動ＩＣ１０入力端子３０積分器５０ノイズ除去回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中沢聡神奈川県横浜市神奈川区羽沢町松原1160 番地エイ・ジー・テクノロジー株式会社内 (72)発明者長野英幸神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地旭硝子株式会社中央研究所内 (72)発明者長谷部浩士神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地旭硝子株式会社中央研究所内 (56)参考文献特開平２−171718（ＪＰ，Ａ) 特開平５−94159（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09G 3/36 G02F 1/133

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マトリクス電極を構成する一対の電極基板
間に挟持された電気光学媒体と、該マトリクス電極に選
択的に電圧印加して電気光学媒体を駆動するための駆動
回路と、該駆動回路に所定の駆動電圧を供給するための
基準電圧発生器とを具備した画像表示装置において、前記駆動回路と基準電圧発生器との間に電気光学媒体へ
の供給電圧上のノイズを除去するノイズ除去回路が介装
されてなり、前記ノイズ除去回路は、積分器と切り替えスイッチと開
閉スイッチとを有し、前記切り替えスイッチについては、出力端子は前記駆動
回路の入力端子に接続され、入力側の一方の切り替え端
子Ａは前記基準電圧発生器の出力端子に接続され、入力
側の他方の切り替え端子Ｂは前記積分器の出力端子に接
続され、前記積分器については、一つの入力端子は前記開閉スイ
ッチを介して所定のノイズ検出位置に接続され、他の入
力端子には前記基準電圧発生器から発生する基準電圧が
オフセット電圧として供給されるように構成されてな
る、ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】前記ノイズの検出位置は、前記駆動回路へ
の供給電圧入力部である請求項１に記載の画像表示装
置。
【請求項３】前記電極基板上にダミー電極を設け、該ダ
ミー電極から前記ノイズを検出するようにされてなる請
求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】切り替えスイッチを切り替え端子Ａ側に接
続し、かつ開閉スイッチを閉じた状態でノイズをサンプ
リングして該ノイズの実効値に応じた一定電圧に変換す
るノイズサンプリング期間と、次いで、開閉スイッチを開き、切り替えスイッチを切り
替え端子Ｂ側に接続した状態で前記一定電圧を駆動回路
に供給するホールド期間と、次いで、開閉スイッチを開き、かつ切り替えスイッチは
端子Ａ側または端子Ｂ側のいずれかの状態で前記積分器
のリセットを行ない初期状態に戻すリセット期間と、を含むシーケンスを繰り返す、請求項１、２または３に
記載の画像表示装置の駆動方法。