JPH05158439A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】走査線、信号線およびこれら線間に液晶層を配
置した液晶表示素子１０と、走査線を走査電圧で駆動す
る走査線駆動回路１１と、信号線を信号電圧で駆動する
信号線駆動回路１２とからなり、各駆動回路からそれぞ
れ選択電圧、非選択電圧が出力されてマルチプレクス駆
動される液晶表示装置に関し、複数本の走査線選択期間
ごとに走査電圧と信号電圧の電位の関係を反転させて駆
動する手段と、反転の直後の走査線駆動回路から出力さ
れる走査電圧の選択電圧の振幅をその他の期間に対して
増加する手段とを具備する。さらに、走査線駆動回路か
ら出力される選択電圧の振幅をその走査線に信号線駆動
回路から出力される表示内容を決定するための信号電圧
に基づき変化する。 【効果】液晶表示装置の液晶駆動電圧の交流化に伴う走
査電極方向に発生する表示むらやちらつきのない均一な
表示を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマルチプレクス液晶表示
素子を均一に表示させるための駆動方法を用いた液晶表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、液晶の劣化を防ぐため
に交流電圧波形で駆動されるのが一般的であり、従来液
晶表示素子の駆動方法として１フレーム毎の交流化（駆
動電圧を極性反転すること）によるフレーム反転法が用
いられていたが、この方法で駆動した場合、表示内容に
より駆動周波数が異なることによって、表示内容に依存
したクロストークと呼ばれる表示むらが発生する。そこ
で、現在では、交流化をもっと短い周期で行う駆動方
法、例えば、走査電極の所定本数分（Ｎライン）毎の交
流化によるＮライン反転法等が用いられている。

【０００３】ところで、これらの極性反転は全表示画面
にわたり、同時に行われる。一般的に液晶表示素子は等
価回路ではコンデンサーとみなすことができ、極性反転
時、液晶表示素子全体に相当する静電容量に蓄積されて
いる電荷の移動が起こる。したがって瞬間的に大きな電
流が駆動回路であるドライバＩＣを通して液晶パネルに
供給されなければならない。

【０００４】しかし、液晶表示素子を駆動するためのド
ライバＩＣには十分な電流の供給を妨げる入出力インピ
ーダンスが存在し、またドライバＩＣの前段の電源回路
にも出力インピーダンスが存在する。これらによって極
性反転ｔの直後では駆動電圧が瞬間的に大きく低下し、
駆動波形になまりが生じる。そして、極性反転ｔの直後
に選択パルスがくる図６(a) のような場合には、選択パ
ルスがこの波形になまりｒ1 の影響を大きく受けるが、
図６(b) のように極性反転と選択パルスがずれている場
合には波形なまりｒ2 の影響が小さい。このように図６
(b) の場合は、図６(a) の場合に比べて液晶に印加され
る実効値電圧は低下する。したがって、このなまりの影
響を受ける走査電極上の画素では十分な電圧が印加され
ず、他の走査電極上の画素に比べて輝度が異なり表示む
らとなって現われる。

【０００５】このむらは反転周期に対応した走査電極の
Ｎラインの周期で走査電極方向に線状に発生し、走査電
極方向のストライプ状の濃淡むら、またはそのストライ
プが信号電極方向に流れ、ちらつきとして視認される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来、
マルチプレクス駆動される液晶表示素子において駆動電
圧の交流化に伴うストライプ状の濃淡むらや表示のちら
つきが発生するという問題点があった。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するもので、液
晶表示素子へ印加する駆動波形を改良することで、液晶
表示素子を均一に表示させることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の走査線
と複数の信号線とを有し、これら線間に液晶層を配置し
た液晶表示素子と、走査線に接続された走査線駆動回路
と信号線に接続された信号線駆動回路とからなり、走査
線駆動回路と信号線駆動回路とからはそれぞれ走査電圧
と信号電圧の選択電圧、非選択電圧が出力されてマルチ
プレクス駆動される液晶表示装置において、所定本数分
の走査線選択期間ごとに走査電圧と信号電圧の電位の関
係を反転させて駆動する手段と、反転の直後の走査線駆
動回路から出力される走査電圧の選択電圧の振幅をその
他の期間に対して増加する手段とを具備することを特徴
とする液晶表示装置を得るものである。

【０００９】また、上記において走査線駆動回路から出
力される選択電圧の振幅はその走査線に信号線駆動回路
から出力される表示内容を決定するための信号電圧に基
づき変化することを特徴とする液晶表示装置を得るもの
である。

【００１０】

【作用】極性反転に伴うストライプ状の濃淡むらや表示
のちらつきをなくすために本発明では、走査線の選択波
形が最もなまりの影響を受ける極性反転後の所定期間、
例えば波形なまりの影響を強く受けている１〜２選択期
間にわたって走査線の選択電圧の振幅を高くして波形な
まり分を補償する。

【００１１】図５に本発明による駆動波形の一例を示
す。

【００１２】ここに、(a) は走査電圧波形、(b) は信号
電圧波形、(c) はこれらの合成波形であり、走査電極に
給電される走査電圧波形については 選択電位Ｖ０、 極性反転時の選択電位Ｖ５、 補償用選択電位Ｖ０´ 極性反転時の補償用選択電位Ｖ５´ 非選択電位Ｖ４、 極性反転時の非選択電位Ｖ１、 信号電極に給電される信号電圧波形については、 選択電位Ｖ５、 極性反転時の選択電位Ｖ０、 補償用選択電位Ｖ５´ 極性反転時の補償用選択電位Ｖ０´ 非選択電位Ｖ３、 極性反転時の非選択電位Ｖ２ の各電位により構成されており、各電位の関係は、 Ｖ０´＞Ｖ０＞Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４＞Ｖ５＞Ｖ５´ である。

【００１３】そして、走査線選択パルスの波高値を決め
るＶ０及びＶ５レベルの電位を極性反転ｔ直後の１選択
期間だけ絶対値の高いＶ０´，Ｖ５´（矢印方向）にず
らし、実質的に選択パルスの波高値が大きくなるように
している。

【００１４】また、駆動条件、液晶の誘電率によるむら
の差異に対してはその液晶表示装置ごとに適宜補償量を
最適値に設定することで解消できる。さらに、表示パタ
ーンによる差異に対しては表示データに応じて補償量を
調整すれば良い。

【００１５】液晶は誘電異方性を持っていることから、
液晶表示素子がオン状態のときにはそのコンデンサ容量
が増加し、オフ状態のときにはコンデンサ容量は減少す
る。したがって、極性反転時に選択される走査線のオン
画素の数とオフ画素の数によって補償量は異ってくる。
すなわち、極性反転時に選択される走査線上にオン画素
が多いときは補償量を増加し、逆にオン画素が少ないと
きには補償量を減少させる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。

【００１７】［実施例１］本実施例の液晶表示装置は、
スーパーツイスト形液晶表示素子を用いている。図１に
このスーパーツイスト形液晶表示装置の構成を示す。液
晶パネル１０はＡ４サイズで、信号線Ｘを６４０本、走
査線Ｙを４００本交差させ、この間に液晶層を配置した
640 ×400 ドットのスーパーツイスト形液晶表示素子で
ある。このスーパーツイスト形液晶表示素子パネルはセ
ル厚（液晶層厚）約５μｍで、ラビング配向処理を施し
たポリイミド配向層を備え、液晶セル内で液晶分子が 2
40°捩じれた構成を持っている。本実施例では白黒表示
のスーパーツイスト形液晶表示素子を得るために、位相
補償用液晶セルを前記の駆動用セルに重ねた。液晶はメ
ルク社製ＺＬＩ−2293を用いた。信号線、走査線は透明
でＩＴＯからなっている。液晶パネルには液晶駆動用の
ために、走査線駆動回路として走査線ドライバＩＣ１１
と信号線駆動回路として信号線ドライバーＩＣ１２が接
続されている。走査線ドライバーＩＣ（東芝製Ｔ9822）
は出力数が100 であり、信号線ドライバーＩＣ（東芝製
Ｔ9821Ａ）は出力数が160 であり、両者ともＴＡＢ方式
により液晶パネル１０に接続されている。本実施例の液
晶表示装置には、この走査線ドライバＩＣ１１を４個と
信号線ドライバーＩＣ１２を８個用いている。

【００１８】そして、制御回路１３からマルチプレクス
駆動波形が得られる制御信号と表示データ信号がこれら
のドライバＩＣ１１、１２へ印加される。駆動デューテ
ィ比１／200 、フレーム周波数70Hzで駆動される。この
表示装置は背面に蛍光灯の照明をもった透過型の表示装
置とした。

【００１９】走査線、信号線に印加する液晶駆動用電圧
Ｖ０´，Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ５´
は電源回路１４でつくられ、スイッチ制御回路１５によ
って制御されるスイッチ回路１６を経てＩＣドライバ１
１、１２に給電される。

【００２０】電源回路１４は電源電圧Ｖcc−ＶEE間を分
割抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の組合わせによって分圧してＶ
０´，Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ５´を
得る。これらの抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の分圧により、各
電位の関係は、Ｖ０´＞Ｖ０＞Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４
＞Ｖ５＞Ｖ５´とした。バイアス比は、Ｒ１＝０とすれ
ば、Ｒ２／（４×Ｒ２＋Ｒ３）と与えられ、本実施例で
はバイアス比を１／15に設定した。Ｒ１はＶ０−Ｖ０´
間、Ｖ５−Ｖ５´間に電位差（補償電圧）を発生させる
ための抵抗で、Ｖ０−Ｖ５の電位差の概略１／10の電位
差を補償電圧として得た。各出力には電流増幅のために
演算増幅器１４ａのボルテージフォロワーを挿入してあ
る。この後に、スイッチ回路１６で走査選択電圧である
Ｖ０ＳとＶ５ＳそれぞれにＶ０とＶ０´のいずれか、Ｖ
５とＶ５´のいずれかを選択する。スイッチ回路１６は
スイッチ制御回路１５からのスイッチ回路制御信号ＮＰ
を受けてこれらの電位を選択するように動作する。

【００２１】図２に、このときのタイミングチャートを
示す。本実施例では、液晶駆動電圧の極性反転を走査線
13本毎に行った。従って、スイッチ制御回路１５内では
１走査線のアドレス時間を決定するラッチパルスＬＰを
受け、これを13回カウントする度に極性反転信号ＮＲを
反転している。また、この反転のタイミングに同期し
て、スイッチ回路制御信号ＮＰを得ている。これによ
り、スイッチ回路１６のスイッチ端子ＡかＢを選択す
る。

【００２２】以上のように液晶表示装置を構成すること
により、極性反転が行われた直後の走査選択パルスの振
幅は極性反転が行われないときの走査選択パルスの振幅
の約10％増しに補償された量となる。こうして液晶表示
素子を駆動し、漢字やアルファベットのキャラクターを
表示したところ走査線の方向のストライプ状の濃淡むら
や表示のちらつきがまったく見られない均一な表示が得
られた。

【００２３】（比較例１）実施例１において、スイッチ
制御回路からのスイッチ回路制御信号ＮＰを取り外し、
スイッチ回路では、つねにＶ０とＶ５を選択するように
設定し、極性反転の有無にかかわらず走査選択パルスの
振幅が一定の従来の駆動方法で液晶表示素子を駆動し
た。漢字やアルファベットのキャラクターを表示したと
ころ、極性反転の周期に対応した走査線の方向のストラ
イプ状の濃淡むらが信号電極方向に流れ、ひどいちらつ
きとして視認され、見づらい不均一な表示となった。

【００２４】［実施例２］実施例１において、駆動する
スーパーツイスト形液晶表示素子パネル１０をセル厚約
４μｍのものと交換した。この場合補償電圧の量を新た
に設定しなければならない。これは液晶表示素子パネル
のセル厚が薄く変化したところで液晶表示素子パネルの
静電容量が増加したことにより電圧波形が受けるなまり
量も増加したためである。そこで本実施例の場合、補償
電圧を発生させるための抵抗Ｒ１を実施例１の場合より
増加し、Ｖ０−Ｖ５の電位差の概略１／６の電位差を補
償電圧として得た。すなわち、極性反転が行われた直後
の走査選択パルスの振幅は極性反転が行われないときの
走査選択パルスの振幅の約17％増しに補償された量にな
る。こうして液晶表示素子を駆動し、漢字やアルファベ
ットのキャラクターを表示したところ走査線の方向のト
ライプ状の濃淡むらや表示のちらつきがまったく見られ
ない均一な表示が得られた。

【００２５】［実施例３］本実施例の液晶表示装置は、
スーパーツイスト形液晶表示素子を用いている。図３に
このスーパーツイスト形液晶表示装置の構成を示す。な
お、図１と同一符号の部分は同一部分を示す。

【００２６】液晶パネル１０はＡ４サイズで、 640×40
0 ドットのスーパーツイスト形液晶表示素子である。こ
のスーパーツイスト形液晶表示素子パネルはセル厚約５
μｍで、ラビング配向処理を施したポリイミド配向層を
備え、液晶セル内で液晶分子が240 °捩じれた構成を持
っている。本実施例では白黒表示のスーパーツイスト形
液晶表示素子を得るために、位相補償用液晶セルを前記
の駆動用セルに重ねた。液晶はメルク社製ＺＬＩ−2293
を用いた。透明電極はＩＴＯからなっている。

【００２７】液晶パネル１０には液晶駆動用走査線ドラ
イバＩＣ１１と信号線ドライバＩＣ１２が接続されてい
る。走査線ドライバＩＣ（東芝製Ｔ9822）１１は出力数
が100 であり、信号線ドライバーＩＣ（東芝製Ｔ9821
Ａ）１２は出力数が160 であり、両者ともＴＡＢ方式に
より液晶表示パネルに接続されている。本実施例の液晶
表示装置には、この走査線ドライバＩＣを４個と信号線
ドライバＩＣを８個用いている。

【００２８】制御回路１３によって一般的なマルチプレ
クス駆動波形が得られる制御信号と表示データ信号がこ
れらのドライバＩＣ１１、１２へ印加される。この場
合、駆動デューティ比１／200 、フレーム周波数80Hzで
駆動した。このパネルの背面に蛍光灯の照明をもった透
過型の表示装置とした。

【００２９】液晶駆動用電圧Ｖ０´，Ｖ０，Ｖ１，Ｖ
２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ５´は電源回路２０の抵抗Ｒ
１，Ｒ２，Ｒ３の分圧により得、各電位の関係は、Ｖ０
´＞Ｖ０＞Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４＞Ｖ５＞Ｖ５´とし
た。本実施例の電源回路２０では、Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，
Ｖ５´は、Ｖ０´，Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２を基に、Ｒ３によ
りバイアスを与えながら反転増幅回路（差動増幅動作）
により発生させ、実施例１の電源回路１４に比べ液晶素
子が完全交流駆動される点を工夫した構成にしている。
バイアス比はＲ１＝Ｒ２＝Ｒとすれば、Ｒ／（４×Ｒ＋
２×Ｒ３）と与えられ、本実施例ではバイアス比を１／
15に設定した。本回路の場合非反転入力に対する利得は
２あるので、液晶駆動用電圧入力端子へ入力する電圧は
実際の駆動電圧の半分を入力している。また、各出力に
は電流増幅のために演算増幅器２０ａのボルテージフォ
ロワーを挿入してある。

【００３０】さらに本実施例では、補償電圧を走査線上
に表示されるオン画素とオフ画素の数に依存して得てい
る点が実施例１と異なる。前記したように液晶は誘電異
方性を持っていることから、液晶表示素子がオン状態の
ときその静電容量はオフ状態のときに比べて大きくな
る。従って極性反転時に選択されている走査線上に表示
されるオン画素の数が少ないときには、走査電極に印加
される選択電圧へ印加する補償電圧の量を減少させ、オ
ン画素の数が多いときには走査電極に印加される選択電
圧へ印加する補償電圧の量を増加させている。

【００３１】本実施例の液晶表示装置では、制御回路１
３からのデータ信号が“１”のときがオン状態で、この
時白い表示が与えられる。反対に、データ信号が“０”
のとき、オフ状態を示し、この時黒い表示が得られる。
本回路では白表示の数、すなわちデータ信号“１”のレ
ベルの数に比例して加算回路２１から制御電圧が出力さ
れるように構成されている。

【００３２】具体的な回路の動作は、次のようになる。
まず、信号線ドライバーＩＣへ供給される１走査線分の
データは、図３にあるように、画素数分用意されたシフ
トレジスターとデータラッチ２１ａに、１走査ごとに送
られる。データはクロック（ＳＣＰ：表示データを転送
するパルス）によりシフトレジスター内に蓄えられ、ラ
ッチ信号（ＬＰ：１走査線分の時間を与える）により、
640 ビットのデータラッチ内に蓄積され、それぞれのデ
ータ出力は抵抗２１ｂを介して、演算増幅器２２へ入力
される。この抵抗と演算増幅器は加算器として働き、一
走査線ごとに、表示内容に比例した電圧を出力するよう
に動作する。ただし、比例定数は、波形なまり分をちょ
うどキャンセルできるだけの量にする必要があり、演算
増幅器の帰還抵抗２２ａを調整して最適値を得た。この
出力電圧を、走査線ドライバの選択電位を補償するに適
切な値となるように電圧レベル変換回路２３Ｕ、２３Ｌ
により変換する。そして、スイッチ回路２４により、こ
の様にして得た電圧（Ａ端子）と、固定されている電圧
Ｖ０（Ｂ端子）とをスイッチ制御回路１５からのスイッ
チ回路制御信号ＮＰを受けて選択している。図４に、こ
のときのタイミングチャートを示す。

【００３３】本実施例では、液晶駆動電圧の極性反転を
走査線13本ごとに行なった。従って、スイッチ制御回路
内では１走査線のアドレス時間を決定するラッチパルス
ＬＰを受け、これを13回カウントする度に極性反転信号
ＮＲを反転している。また、この反転のタイミングに同
期して、スイッチ回路制御信号ＮＰを得ている。スイッ
チ回路はこれら出力電圧を信号ＮＰによりＡ、Ｂいずれ
かの状態にされて切換える。スイッチ回路２４の出力電
圧Ｖ０Ｕ、Ｖ０Ｌ、Ｖ５Ｕ，Ｖ５Ｌは極性反転直後の一
定期間だけ表示データに基づいた補償電圧分だけ増加し
ている。

【００３４】なお、使用した液晶パネル１０は、図３に
図示したように表示領域が上半分１０Ｕと下半分１０Ｌ
に分かれているので、上半分２個の走査線ドライバＩＣ
１１の選択電圧に対する制御と下半分２個の走査線ドラ
イバＩＣ１１の選択電圧に対する制御は、それぞれ別々
の640 ビットのシフトレジスター、ラッチによる加算回
路２１と演算増幅器２２に接続され、個別の電圧レベル
変換回路２３Ｕ、２３Ｌを通することによって液晶駆動
電圧の選択電位Ｖ０Ｕ，Ｖ５ＵとＶ０Ｌ，Ｖ５Ｌに変換
して行っている。

【００３５】以上のように液晶表示装置を構成すること
により、極性反転が行われた直後の走査選択パルスの振
幅は極性反転が行われないときの走査選択パルスの振幅
より増加し、かつ、振幅増加の割合は、表示データに基
づいて変化させることができる。こうして液晶表示素子
を駆動し、漢字やアルファベットのキャラクターを表示
し、次に画面の１／４を塗り潰した表示、画面の１／３
を塗り潰した表示、画面の１／２を塗り潰した表示、画
面全てを塗り潰した表示と順次変化させたところ、その
都度適切に補償されることから、どの画面においても、
走査線の方向のストライプ状の濃淡むらや表示のちらつ
きがまったく見られない均一な表示が得られた。また、
上記した以外のあらゆる表示パターンを表示させても均
一な表示が維持された。

【００３６】（比較例２）実施例３において、スイッチ
制御回路１５からのスイッチ回路制御信号ＮＰを取り外
し、スイッチ回路２４では、Ｂの状態すなわちつねにＶ
０（Ｖcc）の電位を選択するように設定し、極性反転の
有無にかかわらず走査選択パルスの振幅がＶ０，Ｖ５と
一定の従来の駆動方法で液晶表示素子を駆動した。この
状態で漢字やアルファベットのキャラクターを表示し、
引き続き画面の１／４を塗り潰した表示、画面全てを塗
り潰した表示、画面の１／３を塗り潰した表示、画面の
１／２を塗り潰した表示と順次変化させたところ、極性
反転の周期に対応した走査線の方向のストライプ状の濃
淡むらが信号電極方向に流れ、ちらつきとして視認さ
れ、このちらつきの強さが上記した画面ごとに変わっ
た。また、同一画面内においても、表示の多い領域と、
少ない領域とでちらつきの強さが変わって見づらい不均
一な表示となった。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれは液
晶表示装置の液晶駆動電圧の交流化に伴う走査電極方向
に発生する表示むらやちらつきのない均一な表示を達成
できる。

【００３８】なお、以上実施例の液晶表示装置では補償
電圧を電源回路に重畳したが、これらの機能をドライバ
−ＩＣや電源用ＩＣに持たせれば、さらに小型化、軽量
化、低消費電力化に貢献することができる。また、本発
明の液晶表示装置には、ＳＴ（スーパーツイスト）形液
晶表示素子のみならず、ＴＮ（ツイステッドネマティッ
ク）形液晶表示素子、ＧＨ（ゲストホスト）形液晶表示
素子、高分子分散形液晶表示素子（ＰＤＬＣＤ）などを
用いることができることは言うまでもない。また、本発
明をアクティブマトリクス形液晶表示装置に適用するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の実施例１の構成を示し
た図である。

【図２】本発明の実施例１の駆動タイミングチャートを
示した図である。

【図３】本発明の液晶表示装置の実施例２の構成を示し
た図である。

【図４】本発明の実施例２の駆動タイミングチャートを
示した図である。

【図５】本発明の液晶表示装置の駆動波形の例を示す図
である。

【図６】従来の駆動波形を示す図である。

【符号の説明】

１０…液晶パネル、 １１…走査線ドライバＩ
Ｃ、１２…信号線ドライバＩＣ、 １３…制御回路、１
４…電源回路、 １５…スイッチ制御回路、
１６…スイッチ回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の走査線と複数の信号線とを有し、こ
   れら線間に液晶層を配置した液晶表示素子と、前記走査
   線に接続された走査線駆動回路と前記信号線に接続され
   た信号線駆動回路とからなり、走査線駆動回路と信号線
   駆動回路とからはそれぞれ走査電圧と信号電圧の選択電
   圧、非選択電圧が出力されてマルチプレクス駆動される
   液晶表示装置において、所定本数分の走査線選択期間ご
   とに走査電圧と信号電圧の電位の関係を反転させて駆動
   する手段と、反転の直後の走査線駆動回路から出力され
   る走査電圧の選択電圧の振幅をその他の期間に対して増
   加する手段とを具備することを特徴とする液晶表示装
   置。
2. 【請求項２】 走査線駆動回路から出力される選択電圧
   の振幅はその走査線に信号線駆動回路から出力される表
   示内容を決定するための信号電圧に基づき変化すること
   を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。