JP3215749B2 - 液晶表示パネルの駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非線形抵抗素子をスイッ
チング素子とするアクティブマトリクス形の液晶表示パ
ネルの駆動方法に関し、特に素子にかかる電圧の極性に
より非対称な非線形特性を示す非線形抵抗素子を備えた
液晶表示パネルに対応した駆動方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年液晶表示パネルは大容量化の一途を
たどっているが、単純マトリクス構成の液晶表示パネル
にマルチプレクス駆動を用いる方式は、高時分割化する
に従ってコントラストの低下を生じ、２００本程度以上
の走査線を有する場合では、十分なコントラストを得る
ことが難しくなってくる。そこで、このような欠点を除
去するために、個々の液晶画素にスイッチング素子を設
けたアクティブマトリクス形の液晶表示パネルが採用さ
れてきている。アクティブマトリクス形の液晶表示パネ
ルは大別すると薄膜トランジスタを用いる三端子系と非
線形抵抗素子を用いる二端子系とがあるが、構造や製造
工程が簡単な点で二端子系が優れている。また、二端子
系にはダイオード型、バリスタ型、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ
−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）型等が開発されて
いるがＭＩＭ型は特に構造が簡単で製造工程が短いとい
う特徴がある。

【０００３】図４は非線形抵抗素子を用いた液晶表示パ
ネルのパネル構成を示したものである。走査電極Ｓ１〜
ＳＮ、信号電極Ｄ１〜ＤＮはそれぞれ２枚のガラス基板
の対向面に設けられている。各走査電極、信号電極の交
差部に非線形抵抗素子４１、液晶画素４２から成る表示
画素が形成されている。液晶画素４２をオンにする駆動
電圧が印加された時は、非線形抵抗素子の抵抗は小さ
く、小さな時定数で液晶画素をオンにし 、駆動電圧が
オフになると、非線形抵抗素子の抵抗は大きい値を示
し、大きい時定数で放電する。結果的にオン、オフ時の
液晶に印加される電圧の実効値の比率が大きくなり、高
密度のマルチプレクス駆動が可能になる。

【０００４】ところで、非線形抵抗素子には、印加電圧
の極性により、非対称な非線形特性を示すものがある。
すなわち、図２の書き込み電圧に対する透過率特性に示
されるように、正側特性と負側特性が非線形抵抗素子の
非対称な非線形特性に起因して、非対称な特性を示して
いる。ここで、正側とは、表示画素を非線形抵抗素子と
液晶画素が直列に接続された等価回路とみたとき、非線
形抵抗素子側に正の電圧がかかる場合であり、負側とは
負の電圧がかかる場合である。また、図５は非線形特性
の主要な特性である電圧−電流特性であるが、印加され
る電圧の方向に対して大きな非対称特性を示している。
曲線Ａは正側素子特性を示しており、曲線Ｂは負側素子
特性を示している。液晶表示パネルをマルチプレクス駆
動する場合、通常液晶画素に書き込む電圧をフィールド
（同一ラインの、ある走差から次の走差までの期間）毎
に反転したり、ライン毎に反転する交流駆動法により行
われる。しかし、ここで用いられる非線形抵抗素子が上
記のように正側と負側で非対称な非線形特性の場合に、
液晶画素にかかる電圧をみると、正側と負側で非線形抵
抗素子にかかる電圧が異なるため、結果的に液晶画素に
かかる電圧が異なり、フリッカや画像の液晶中のイオン
等の偏りによる残像現象である画像の焼き付きが生じ表
示品質が著しく低下する。

【０００５】これに対して、この非対称な非線形特性を
補償し、表示品質を向上させる試みが、特願平１−１８
１２２９に示されている。図６および図５を用いて、こ
こに示されている駆動方法を説明する。この駆動方法の
特徴は、図６に示すように走査電極に書き込み時と非書
き込み時に異なるオフセット電圧、即ちＶｏｆｆ３、Ｖ
ｏｆｆ２を印加することである。ここで、各オフセット
電圧は次のようにして設定する。まず、図５の非線形抵
抗素子の電圧−電流特性図の上に駆動電圧から決まる書
き込み時の素子のオン電流と非書き込み時の素子のオフ
電流を設定する。オン電流に対応する正側と負側の電圧
の中点Ｐ１に相当する電圧を求め、これをＶｏｆｆ３と
する。同様にオフ電流に対応する正側と、負側の電圧の
中点Ｐ２に相当する電圧を求め、これをＶｏｆｆ２とす
る。このように、単にオフセット電圧を印加するだけで
はなく、書き込み時と非書き込み時で独立にオフセット
電圧を設定することにより、非線形抵抗素子の正側と負
側の電圧−電流特性に、より正確に対応した駆動をする
ことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の走査信号のオフ
セット電圧を調整する方法は、非線形抵抗素子の非対称
特性に起因する表示品質の低下を改善できるが、データ
信号の振幅が一定であるため、書き込み電圧に対する液
晶画素の透過率変調範囲が正側と負側で異なり十分とは
いえない。さらに階調表示においても問題がある。図７
は階調表示をパルス幅変調により行う場合のデータ信号
波形を示したものである。電圧がＶｄ１の期間ｆとＶｄ
２の期間ｅの比率を階調に応じて変え階調表示をする。
ここで、図７に示すように、正側フィールドと負側フィ
ールドを同じ比率のパルスにより駆動した時の状態をみ
ると、非線形抵抗素子の非線形特性が電圧の極性方向に
対して大きく非対称特性になっていると、図８に示すよ
うに正側フィールドと負側フィールドによる透過率は中
間透過率のある一点ｇだけで等しくなり、その点以外の
透過率領域では異なる。よって、この場合もフリッカお
よび焼き付き現象等の画像品質の低下を十分には解消で
きない。本発明は、このような信号電極から印加するパ
ルス波形に起因する不都合を取り除いた、表示品質の高
いパルス幅変調書き込み方式による液晶表示パネルの駆
動方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は印加電圧の極性により非対称な非線形特性
を有する非線形抵抗素子を、液晶画素を駆動するスイッ
チング素子として用いるアクティブマトリクス形の液晶
表示パネルに、走査信号とデータ信号を印加して表示デ
ータの書き込みをする液晶表示パネルの駆動方法におい
て、前記液晶画素に正の電圧を印可して表示データを書
き込む時と、負の電圧を印加して表示データを書き込む
時で前記データ信号の振幅を前記非線形抵抗素子の非線
形特性に応じて個別に設定し、前記データ信号を３レベ
ルで駆動することを特徴としている。

【０００８】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本実施例に用いる液晶表示パネルの構成は従来の
駆動方法で用いている図４の構成である。また、非線形
抵抗素子も従来の駆動方法で用いられているものと同じ
特性のもので、その電圧−電流特性は図５に示されてい
る特性である。この液晶表示パネルの走査電極に図１に
示す走査信号を、信号電極に図のデータ信号を印加して
駆動する。以下にこれらの信号波形について詳細に説明
する。走査信号の非書き込み時における電圧ｃ、ｄはバ
イアス電圧Ｖｂｉａｓ１、Ｖｂｉａｓ２に図６のオフセ
ット電圧Ｖｏｆｆ２を加えたものである。このバイアス
電圧を印加すると駆動能力が増加し、オフセット電圧を
印加すると非書き込み時における素子の非対称特性が比
較的補償されることは公知である。

【０００９】走差信号の書き込み時の電圧は次のように
設定する。図２はデータ信号の電圧を０Ｖとし、書き込
み時において正側フィールドと負側フィールドで同量の
透過率となるよう両フィールドの画素書き込み時印加電
圧を求め、各透過率に対する書き込み時印加電圧特性と
して表した図である。ここで透過率の変調範囲をＴ１〜
Ｔ２と設定すると、それに対応する書き込み時印加電圧
変調量は、正側フィールドにおいてはａ２、負側フィー
ルドにおいてはｂ２となる。本発明では、この様な正側
フィールドと負側フィールドで書き込み時印加電圧変調
量が異なることに対処している。対処の方法の１つとし
て、パルス幅変調方法により透過率を変調するため書き
込み時における走査電極からの印加電圧は透過率Ｔ１、
Ｔ２に対応する電圧の中心点とする方法が上げられる。
即ち正側フィールドにおいては（Ｖａ１＋Ｖａ２）／２
＝ａ１、負側フィールドにおいては（Ｖｂ１＋Ｖｂ２）
／２＝ｂ１となる。また、信号電極からの印加電圧は４
レベル、即ち正側フィールドにおいてはａ２／２、−ａ
２／２、負側フィールドにおいてはｂ２／２、−ｂ２／
２となる。本発明では、この方法よりも回路構成の際に
より簡略化できる方法、即ち信号電極からの印加電圧を
３レベルとする方法で対処する。図１にその１例を示す
が、書き込み時における走査電極からの印加電圧は、正
側フィールドではａ１、負側フィールドではｂ１−（ａ
２−ｂ２）／２＝ｂ３となる。この場合、書き込み時の
オフセット電圧Ｖｏｆｆ１はａ１−ｂ３となる。このオ
フセット電圧はこのようにパルス幅変調用に最適化で
き、従来技術で公知のオフセット電圧の特殊な場合とな
る。また、信号電極からの印加電圧は、正側フィールド
ではａ２／２、−ａ２／２、負側フィールドではｂ４＝
ａ２／２、−ｂ２／２＋（ａ２−ｂ２）／２と３レベル
で構成できる。図１を用いた本実施例では、正側フィー
ルドでデータ信号波形を正負対称系に、負側フィールド
は非対称系として説明したが、正負両フィールドとも非
対称系とした場合も本発明に含まれる。

【００１０】図３は４諧調の階調表示をする時の各階調
におけるデータ信号を示したものである。ＴａおよびＴ
ｄが図２のＴ２およびＴ１に相当し、Ｔｂ、Ｔｃはその
中間の透過率である。このように各階調における透過率
が正側と負側フィールドで等しくなるように正側と負側
フィールドで個別に調整したパルス幅のデータ信号を用
いる。

【００１１】本実施例の駆動方法を用いることにより、
正側フィールドと負側フィールドにおいて液晶層への印
加電圧が同量になり、結果として直流成分の印加が防止
されフリッカーおよび画像の焼き付き現象のない表示を
実現することができ、データ信号を３レベルで構成する
ことができた。

【００１２】

【発明の効果】本発明の液晶表示パネルの駆動方法によ
れば、データ信号の信号レベルを非線形抵抗素子の非線
形特性に応じて変えるため、より正確に正側、負側の透
過率変調範囲に対応した書き込み電圧を液晶画素に印加
できるので、フリッカや焼き付き現象の少ない表示を得
ることができる。また、パルス幅変調を用いて階調表示
する場合においても、非線形特性に応じてパルス幅を調
整するので、正側と負側の液晶層への印加電圧を等しく
でき、フリッカーや焼き付き現象の少ない階調表示を実
現することができる。さらに、データ信号を３レベルで
構成でき、電源電圧の回路構成を無理の無い構造にでき
精度の良い駆動を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の駆動方法を示す信号波形図である。

【図２】書き込み電圧と透過率の関係を示す図である。

【図３】本発明に基づく実施例のデータ信号の波形図で
ある。

【図４】非線形抵抗素子を備えた液晶パネルの構成を示
す図である。

【図５】非対称な非線形特性を有する非線形抵抗素子の
電圧−電流特性である。

【図６】従来の駆動方法における走差信号の波形図であ
る。

【図７】従来の駆動方法におけるデータ信号の波形図で
ある。

【図８】従来のパルス幅変調駆動法におけるパルス幅と
透過率の関係を示す図である。

【符号の説明】

ａ１ 正側フィールドにおける書き込み時の走査信号の
信号レベル ｂ３ 負側フィールドにおける書き込み時の走査信号の
信号レベル ａ２ 正側フィールドにおける書き込み時のデータ信号
の振幅 ｂ２ 負側フィールドにおける書き込み時のデータ信号
の振幅 ｂ４ 負側フィールドにおける書き込み時のデータ信号
の１信号レベル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印加電圧の極性により非対称な非線形特
   性を有する非線形抵抗素子を、液晶画素を駆動するスイ
   ッチング素子として用いるアクティブマトリクス形の液
   晶表示パネルに、走査信号とデータ信号を印加して表示
   データの書き込みをする液晶表示パネルの駆動方法にお
   いて、前記液晶画素に正の電圧を印加して前記表示デー
   タを書き込む時と、負の電圧を印加して前記表示データ
   を書き込む時で前記データ信号の振幅を前記非線形抵抗
   素子の非線形特性に応じて個別に設定し、前記データ信
   号を３レベルで駆動することを特徴とする液晶表示パネ
   ルの駆動方法