JPH04361226A - 液晶表示装置とその駆動法 - Google Patents

液晶表示装置とその駆動法

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JPH04361226A
JPH04361226A JP3137483A JP13748391A JPH04361226A JP H04361226 A JPH04361226 A JP H04361226A JP 3137483 A JP3137483 A JP 3137483A JP 13748391 A JP13748391 A JP 13748391A JP H04361226 A JPH04361226 A JP H04361226A
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JP
Japan
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liquid crystal
electrodes
display device
crystal display
source electrode
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Application number
JP3137483A
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English (en)
Inventor
Keisuke Tsuda
津田 圭介
Hirobumi Wakemoto
博文 分元
Yuji Satani
裕司 佐谷
Shoichi Ishihara
將市 石原
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像表示を行なう液晶
表示装置およびその駆動法に関し、特に表示品位の高い
液晶表示装置およびその駆動法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置の中で、特に表示品位の高
い画像を得るために、近年薄膜トランジスタ(Thin
 Film Trangistor:TFT)をスイッ
チング素子として用いた、アクティブマトリクス駆動方
式の表示装置の開発が盛んである。これは、スイッチン
グ素子のない、単純マトリクス駆動方式に比べて、走査
電極数に関係なく高いコントラスト比が得られるため、
解像度が高い大容量表示においても、鮮明な画像が得ら
れるからである。
【0003】通常、アクティブマトリクス駆動方式の表
示装置に用いる薄膜トランジスタアレイの基板は、図6
のように2m行のゲート電極と、n列のソース電極がマ
トリクス状に配置され、この電極間には画素電極が形成
されており、薄膜トランジスタを介してソース電極と接
続され、信号が供給される。そして任意の縦1列に配置
された画素電極はすべて同じソース電極と、薄膜トラン
ジスタにより接続されている。
【0004】このような薄膜トランジスタが形成された
基板において、通常用いられるアクティブマトリクス駆
動方式には、図7のような1フィールドごとに各々のソ
ース電極での信号の極性が反転して、液晶に交流が印加
されるような、1フィールド反転駆動法が知られている
。この1フィールド反転駆動法はさらに、1フィールド
期間内において、図7(a)のようなすべてのソース電
極の信号が同極性で印加される駆動と、図7(b)のよ
うな隣合うソース電極の信号が異極性が印加される駆動
とがある。前者の方法は、液晶に加わる電圧が正極と負
極とで、その絶対値が異なってしまった場合、1フィー
ルドごとに液晶表示装置の輝度が上下し、いわゆるフリ
ッカが現れ、見づらい表示となってしまう。
【0005】一方後者の駆動法は、ソース電極1ライン
ごとにフリッカが生じても、隣接するソース電極間で、
フィールドごとの輝度の明暗が反転するので、画面全体
としては輝度の変化は相殺され、フリッカのない良好な
画像が得られる。従って、1フィールド反転駆動法の場
合は、後者の駆動方式が採用される。このような駆動法
を1カラム反転駆動と呼ぶ。
【0006】一方、アクティブマトリクス方式の液晶表
示装置において、広く用いられている液晶表示モードに
、TN(Twisted Nematic)方式の、N
W(Normally White)モードがある。T
N方式は、基板間で液晶分子が90°捻れた構成をもつ
液晶パネルを、2枚の偏光板によりはさんだものである
。この2枚の偏光板の偏光軸方向が、互いに直交し、ま
た一方の偏光板は、その偏光軸が一方の基板に接してい
る液晶分子の長軸方向と平行か垂直になるように貼り合
わせているモードがNWモードである。一般にTN方式
のNWモードの場合、電圧無印加またはあるしきい値電
圧付近の低電圧において白表示、それより高い電圧にお
いて黒表示となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のようなアクティ
ブマトリクス方式によるTN型液晶表示装置では、以下
のような問題が生じる。
【0008】TN方式の液晶表示モードでは、画素電極
と、液晶層を介して向き合う対向基板の電極との間に電
圧を印加し、その電圧が増大するに従って、生じる電界
の向きに液晶分子長軸が配向してゆく現象を利用して、
表示を行なうものである。電界の向きは、液晶層に垂直
である。
【0009】単純マトリクス方式の場合は、液晶層の上
下に電極があって、常に液晶層に対し、垂直方向にのみ
電界が生じる。アクティブマトリクス方式の場合、個々
の画素電極中心部においては、電界の向きは垂直である
。ところが、ソース電極,ゲート電極においても、ある
電圧が印加されており、この電極の電位が、画素電極の
電位と異なる場合には、画素電極−ソース電極間、画素
電極−ゲート電極間にも電位差が生じてしまい、液晶層
に対して垂直ではない向きの電界が画素電極端付近に発
生してしまう。このような画素電極端付近の電界の歪み
は、画素電極と同様に、1フィールドごとに極性の反転
するソース電気との間、即ち画素電極−ソース電極間が
ことに生じやすい。画素電極−ソース電極間の電界は、
1カラム反転駆動法において、図7のような全画面同一
輝度信号の場合を例にとると、画素電極に保持された電
位と、ソース電極の電位とのタイミングの関係から、画
面の上部ではTFT素子で接続されていない側の画素電
極−ソース電極間で、画面の下部ではTFTの接続され
ている側の画素電極−ソース電極間で電界が生じる。そ
してこの電界は、ソース電極に加わる信号電圧が大きい
程、大きくなる。
【0010】この様に、液晶層に対して向きの異なる電
界が強く加わると、その部分だけ液晶の配向方向が他と
異なり、光学特性が異なったり、時には2つの配向状態
が発生し、その境界部において配向の乱れたディスクリ
ネーションラインが生じることがある。このディスクリ
ネーションラインが画素電極のどの位置に発生するかは
、電極間の電界の向きと、液晶配向処理時のラビング処
理の向きとに関係している。
【0011】ラビング処理を施した時の液晶分子の基板
に対する配向状態を図8に示す。液晶分子はラビング開
始端側で基板に接し、終了端側で基板と離れるように傾
いて配向する。このときの基板面に対する傾き角θをプ
レチルト角と呼んでいる。通常、画素電極22と対向電
極との間に、電位差が生じたとき、液晶分子24の基板
と離れている側の末端部(A端)が、より離れるようプ
レチルト角が増大させて、液晶分子24は立ち上がって
いく。ところが、液晶分子24の基板に接している側の
末端部(B端)の方にソース電極21あるいはゲート電
極があり、この電極と画素電極の間に電界が生じた場合
には、B端の方が基板から離れるように分子は立ち上が
る傾向にあり、通常の配向方向と傾き角が反対になるよ
うな配向状態となる。この様な配向状態をリバースチル
ト状態と呼ぶ。25はリバースチルト状態の液晶分子で
ある。通常の配向状態とリバースチルト状態との2つの
配向状態が生じた時、この境界部にディスクリネーショ
ンラインが発生する。従って、ディスクリネーションの
発生する位置は、図8のように画素電極のラビングが開
始される側と、接近するソース電極との間に大きな電界
が生じている場合の、画素電極−ソース電極間付近であ
ることがわかる。
【0012】この原理を以下図9の構成、駆動信号波形
において説明する。図9は従来の構成の液晶表示装置の
配線図であり、上下に1列に整列している画素電極はす
べておなじソース電極と接続されている。1カラム反転
駆動法で信号電圧を±5Vrms印加し、ゲート信号パ
ルスを上から順次走査した場合について述べる。図9の
画素電極上の信号電圧(VD)、ソース電極上での信号
電圧(VS)のタイミングチャートを見てわかるとおり
、画素電極−ソース電極間の電位差(VD−VS)は、
画素電極の右端側では画面最上部の画素でVD1−VS
j+1≒±10Vrmsと最も大きく、画面の下に行く
に連れ、電位差は減少し、画面最下部において、VD2
m−VSj+1≒0Vrmsと最も小さくなる。一方、
画素電極の左端側では、これと反対に画面最上部の画素
でVD1−VSj≒0Vrmsと最も小さくなり、画面
の下に行くに連れ、電位差は増大し、画面最下部におい
て、VD2m−VSj≒±10Vrmsと最も大きくな
る。
【0013】従って、ラビング処理方向を、図9のよう
にとると、画素の右側にリバースチルト状態が発生する
可能性があり、従って、画素右端の電位差の大きい画面
上部にディスクリネーションが発生する。この時、画面
中心部より下側では、電位差は±5Vrms以下であり
、電界の歪は強くないので、ディスクリネーションは発
生しない。
【0014】以上のことから、TN型の液晶表示装置を
駆動する場合、しきい値電圧付近の低い信号電圧では、
ディスクリネーションラインは生じず、高い信号電圧に
おいて、画素電極−ソース電極間に大きな電位差が生じ
、部分的に電界が歪んだ状態が存在した場合に、その部
分にディスクリネーションは発生することが分かる。
【0015】ところで、ディスクリネーションラインの
部分は液晶分子が無秩序配向しており、光を散乱させる
ため、偏光状態も通常と異なり、出射側の偏光板を透過
して光が洩れてくる。NWモードの場合、低い信号電圧
で白表示、高い信号電圧で黒表示となるため、黒表示状
態の時に、ディスクリネーションラインが発生し、光洩
れを起こしてしまい、真の黒表示を実現することができ
ずに、コントラスト比の低い、品位の低い画質となって
しまい問題となっている。
【0016】本発明はかかる点に鑑み、コントラスト比
が高く、表示品位の高い良好な画像を得る液晶表示装置
とその駆動法を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の液晶表示装置は、基板上に2m行のゲート
電極と、n+1列のソース電極がマトリクス状に配置さ
れ、かつi番目とi+1番目のゲート電極と、j番目と
j+1番目のソース電極とに囲まれて画素電極(i,j
)が2m×n個形成されており(m,n,i,jは1以
上の整数)、前記ソース電極の信号を、薄膜トランジス
タを介して前記画素電極に給電する表示装置であって、
画素電極(1〜k,j)と画素電極(k+1〜2m,j
)とで(kは1<k<2mの整数)、薄膜トランジスタ
により接続されているソース電極が異なる構成を採った
ものである。
【0018】画素電極(1〜k,j)と画素電極(k+
1〜2m,j)の、薄膜トランジスタを介して接続され
るソース電極は、画素電極(1〜k,j)ではj番目の
ソース電極であり、画素電極(k+1〜2m,j)では
j+1番目のソース電極であっても良い。この場合ソー
ス電極は1カラム反転駆動をして、かつゲート信号パル
スがゲート電極の1番目から2番目まで順次走査させる
駆動法を用いる時には、液晶分子の配向処理が、マトリ
クス状に配置された駆動法において、(i+1,j)か
ら(i,j+1)へむけてラビング処理されているか、
(i,j)から(i+1,j+1)へむけてラビング処
理されていることを要する。一方、画素電極(1〜k,
j)と画素電極(k+1〜2m,j)の、薄膜トランジ
スタを介して接続されるソース電極は、画素電極(1〜
k,j)ではj+1番目のソース電極であり、画素電極
(k+1〜2m,j)ではj番目のソース電極であると
るすことも可能である。この場合には、ソース電極は1
カラム反転駆動をして、かつゲート信号パルスがゲート
電極の1番目から2m番目まで順次走査させる駆動法を
用いる時には、液晶分子の配向処理が、マトリクス状に
配置された画素電極において、(i,j+1)から(i
+1,j)へむけてラビング処理されているか、(i+
1,j+1)から(i,j)へむけてラビング処理され
ていることにより、課題は解決される。
【0019】以上で挙げたkの値がmとなったとき、即
ち画面を上下に等分に分割したときの上側に含まれる画
素電極と、下側に含まれる画素電極とで、薄膜トランジ
スタを介して接続されるソース電極が隣合う場合には、
最も課題解決の効果は期待される。
【0020】
【作用】本発明は、前記のような構成、および駆動法に
より、リバースチルト状態の発生する可能性のある、画
素電極のラビングが開始される側と、近接するソース電
極との間の部位において、画面の上下如何なるところで
も、画素電極−ソース電極間の電位差がそれほど大きく
ならずに済むために、ディスクリネーションラインが発
生せず、NWモードにおいてもコントラスト比の高い良
好な表示を得ることが出来る。
【0021】
【実施例】以下、本発明の第1の実施例の液晶表示装置
とその駆動法について、図面を参照しながら説明する。
【0022】まず、図1において、480行のゲート電
極1と、721列のソース電極2がマトリクス状に配置
され、かつ任意のi番目とi+1番目のゲート電極と、
j番目とj+1番目のソース電極とに囲まれて画素電極
(i,j)3が480×720個形成されており(i,
jは1以上の整数)、そのうち画素電極(1〜320,
j)はj番目のソース電極から、画素電極(321〜4
80,j)はj+1番目のソース電極から信号を給電す
るように、薄膜トランジスタ4が接続されている構成を
もつ基板を作成した。この薄膜トランジスタ4の形成さ
れた基板に、ポリイミド配向膜を塗布したのち、画素電
極(i,j)から画素電極(1+1,j+1)へむけて
、長方形の画面の辺に対して45°傾く方向5にラビン
グ処理をレーヨンの布により施した。
【0023】一方、透明電極を有する基板に、同様に、
ポリイミド配向膜を塗布し、先の薄膜トランジスタ4の
形成された基板と貼り合わせた時に、液晶分子が基板間
で90°捻れるような方向に、ラビング処理を施した。 これら基板を、電極のある側どうしを向かい合わせて貼
り合わせ、これら基板の間隙部に液晶を充填し、TN型
の液晶パネルを得た。この液晶パネルを2枚の偏光板に
より挟み込んで、液晶表示装置とした。このとき、2枚
の偏光板の偏光軸方向は、互いに直交し、また一方の偏
光板は、その偏光軸が一方の基板に接している液晶分子
の長軸方向と垂直になるように貼り合わせており、液晶
層に電圧を印加することにより、NWモードの表示が実
現される。
【0024】この液晶表示装置に、1フィールド期間内
において、すべてのソース電極の信号に同極性で±5V
印加させて、画面全体を黒表示とした。この時、画素電
極(360,j)付近より画素電極(480,j)にお
いて、画素電極のラビングが開始される側に隣接する、
ソース電極と画素電極との間に約±8V〜±10Vの電
位差が生じ、この部分に図2(a)のような円弧状のデ
ィスクリネーションライン6が発生し、これらの画素部
分でのコントラスト比が著しく低下した。
【0025】つぎに、1フィールド期間内において、隣
合うソース電極の信号が異極性となるように±5V印加
させる1カラム反転駆動で、画面全体を黒表示とした。 この時は、画素電極(320,j)において、画素電極
のラビングが開始される側に隣接する、ソース電極と画
素電極との間に、最大で約±6.7Vの電位差が生じて
いるが、ディスクリネーションラインは発生せず、コン
トラスト比の高い良好な表示が実現された。
【0026】尚、この薄膜トランジスタの形成された基
板に対して、ポリイミド配向膜を塗布したのち、画素電
極(i+1,j)から(i,j+1)へむけて、長方形
の画面の辺に対して45°傾くようにラビング処理をレ
ーヨンの布により施したTN型の液晶パネルを作成して
も、同様に1カラム反転駆動において、ディスクリネー
ションラインは発生せず、良好な表示が実現された。
【0027】次に図3を用いて、さらに詳しく説明する
。図3(a)は、図2をさらに模式的に示した配線図、
3(b)は信号電圧タイミングチャートである。
【0028】図3において、画面中心部より上の画素電
極は、右側のソース電極から給電され、下の画素電極は
、左側のソース電極から給電される。そこで、1カラム
反転駆動法で信号電圧を±5Vrms印加し、ゲート信
号パルスを上から順次走査した場合には、各画素電極上
,ソース電極上での信号電圧タイミングチャートは図3
(b)のようになり、画素電極−ソース電極間の電位差
は、リバースチルト状態が発生する可能性のある、画素
の右側に於て、画面中心部より上側では、画面最上部の
画素でVD1−VSj+1≒0Vrmsと最も小さく、
画面の下に行くに連れ、電位差は増大し、画面中心部に
おいて、VDm−1−VSj+1≒±5Vrmsとなる
【0029】一方、画面中心部より下側では、画面中心
部でVDm−VSj+1≒±5Vrmsと最も大きく、
画面の下に行くに連れ、電位差は減少し、画面最下部に
おいて、VD2m−VSj+1≒±0Vrmsと最も小
さくなる。 従って、全ての画素において、画素電極−ソース電極間
の電位差は±5Vrmsより大きくなる事はなく、リバ
ースチルト状態が発生する事はない。
【0030】以上の原理により、本発明の構成、および
駆動法において、リバースチルト状態となることを防ぎ
、ディスクリネーションラインの発生を抑制する事によ
り、課題が解決されるのである。
【0031】以下、本発明の第2の実施例について図4
を参照しながら説明する。本発明の第1の実施例と異な
る点は、画素電極(1〜240,j)9はj番目のソー
ス電極8から、画素電極(241〜480,j)9はj
+1番目のソース電極8から信号を給電するように、薄
膜トランジスタ10が接続されている構成を基板が採っ
ていることである。
【0032】この基板を用いて、第1の実施例と全く同
じ手法で液晶表示装置を作成し、1カラム反転駆動によ
り±5Vの全画面黒信号を印加したところ、(240,
j)付近で、画素電極のラビングが開始される側に隣接
する、ソース電極と画素電極との間に、約±5Vの電位
差が生じはしたが、ディスクリネーションラインは発生
せず、コントラスト比の高い良好な表示が実現された。
【0033】以下、本発明の第3の実施例について図5
を参照しながら説明する。本発明の第2の実施例と異な
る点は、画素電極(1〜240,j)14はj+1番目
のソース電極13から、画素電極(241〜480,j
)14はj番目のソース電極13から信号を給電するよ
うに、薄膜トランジスタ15が接続されている構成を基
板が採っていることである。
【0034】この薄膜トランジスタの形成された基板に
、ポリイミド配向膜を塗布したのち、画素電極(i,j
+1)から(i+1,j)へむけて、長方形の画面の辺
に対して45°傾く方向16にラビング処理をレーヨン
の布により施した。一方、透明電極を有する基板に、同
様に、ポリイミド配向膜を塗布し、先の薄膜トランジス
タの形成された基板と貼り合わせた時に、液晶分子が基
板間で90°捻れるような方向に、ラビング処理を施し
た。これら基板を、電極のある側どうしを向かい合わせ
て貼り合わせ、これら基板の間隙部に液晶を充填し、T
N型の液晶パネルを得た。この液晶パネルを2枚の偏光
板により挟み込んで、液晶表示装置とした。このとき、
2枚の偏光板の偏光軸方向は、互いに直交し、また一方
の偏光板は、その偏光軸が一方の基板に接している液晶
分子の長軸方向と垂直になるように貼り合わせており、
液晶層に電圧を印加することにより、NWモードの表示
が実現される。
【0035】この液晶表示装置に、1カラム反転駆動に
より±5Vの全画面黒信号を印加したところ、(240
,j)付近で、画素電極のラビングが開始される側に隣
接する、ソース電極と画素電極との間に、約±5Vの電
位差が生じはしたが、ディスクリネーションラインは発
生せず、コントラスト比の高い良好な表示が実現された
【0036】尚、このTFTの形成された基板に対して
、ポリイミド配向膜を塗布したのち、画素電極(i+1
,j+1)から(i,j)へむけて、長方形の画面の辺
に対して45°傾くようにラビング処理をレーヨンの布
により施したTN型の液晶パネルを作成しても、同様に
1カラム反転駆動において、ディスクリネーションライ
ンは発生せず、良好な表示が実現された。
【0037】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、画素電極
とソース電極との間の薄膜トランジスタの接続のしかた
,ラビング処理方向,および駆動法により、リバースチ
ルト状態の発生する可能性のある画素電極−ソース電極
間の電位差が、それほど大きくならずに済むために、デ
ィスクリネーションラインが発生せずに、NWモードに
おいても黒表示時での光漏れによるコントラスト比の低
下を招くことなく、表示品位の高い良好な画像を提供す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における液晶表示装置の
配線図
【図2】本発明の第1の実施例における液晶表示装置の
配線とディスクリネーションラインとの位置関係を表わ
す図
【図3】(a)本発明の原理を示す概略図(b)同信号
電圧タイミングチャート
【図4】本発明の第2の実施例における液晶表示装置の
配線図
【図5】本発明の第3の実施例における液晶表示装置の
配線図
【図6】従来の液晶表示装置の配線図
【図7】(a)液晶表示装置に同極性で印加される信号
電圧の波形図 (b)同異極性の場合の波形図
【図8】液晶表示装置におけるラビング方向と液晶分子
の配向方向との関係を表わす図
【図9】液晶表示装置の配線及び液晶表示装置に印加さ
れる信号電圧の波形を示す図
【符号の説明】
1,7,12,17,26,32    ゲート電極2
,8,13,18,21,27,33    ソース電
極3,9,14,19,22,28,34    画素
電極4,10,15,20,29,35    薄膜ト
ランジスタ 5,11,16,23,30    ラビング処理方向
6,31    ディスクリネーションライン24  
  液晶分子

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  基板上に2m行のゲート電極と、n+
    1列のソース電極がマトリクス状に配置され、かつi番
    目とi+1番目のゲート電極と、j番目とj+1番目の
    ソース電極とに囲まれる画素電極(i,j)が2m×n
    個形成されており(m,nは1以上の整数、iは1≦i
    ≦2mの整数、jは1≦j≦n+1の整数)、前記ソー
    ス電極の信号を、薄膜トランジスタを介して前記画素電
    気に給電する表示装置であって、画素電極(1〜k,j
    )と画素電極(k+1〜2m,j)とで(kは1<k<
    2mの整数)、薄膜トランジスタにより接続されている
    ソース電極が異なっていることを特徴とする液晶表示装
    置。
  2. 【請求項2】  画素電極(1〜k,j)はj番目のソ
    ース電極から、画素電極(k+1〜2m,j)はj+1
    番目のソース電極から信号を給電するように(kは1<
    k<2mの整数)、薄膜トランジスタが接続されている
    ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項3】  画素電極(1〜k,j)はj+1番目
    のソース電極から、画素電極(k+1〜2m,j)はj
    番目のソース電極から信号を給電するように(kは1<
    k<2mの整数)、薄膜トランジスタが接続されている
    ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項4】  k=mであることを特徴とする請求項
    1記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項5】  1フィールドごとに各々のソース電極
    での信号の極性が反転し、かつ1フィールド期間内にお
    いて、隣合うソース電極の信号の極性が反転しており、
    またゲート信号パルスはゲート電極の1番目から2m番
    目まで順次走査されていることを特徴とする請求項1記
    載の液晶表示装置の駆動法。
  6. 【請求項6】  液晶分子の配向処理が、マトリクス状
    に配置された画素電極において、(i+1,j)から(
    i,j+1)へむけてラビング処理されていることを特
    徴とする請求項2記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項7】  液晶分子の配向処理が、マトリクス状
    に配置された画素電極において、(i,j)から(i+
    1,j+1)へむけてラビング処理されていることを特
    徴とする請求項2記載の液晶表示装置。
  8. 【請求項8】  液晶分子の配向処理が、マトリクス状
    に配置された画素電極において、(i,j+1)から(
    i+1,j)へむけてラビング処理されていることを特
    徴とする請求項3記載の液晶表示装置。
  9. 【請求項9】  液晶分子の配向処理が、マトリクス状
    に配置された画素電極において、(i+1,j+1)か
    ら(i,j)へむけてラビング処理されていることを特
    徴とする請求項3記載の液晶表示装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003262881A (ja) * 2003-01-16 2003-09-19 Seiko Epson Corp 液晶装置及びその製造方法並びに電子機器

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