JPH0580725A - アクテイブマトリクス型液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents

アクテイブマトリクス型液晶表示装置の駆動方法

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JPH0580725A
JPH0580725A JP7414792A JP7414792A JPH0580725A JP H0580725 A JPH0580725 A JP H0580725A JP 7414792 A JP7414792 A JP 7414792A JP 7414792 A JP7414792 A JP 7414792A JP H0580725 A JPH0580725 A JP H0580725A
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voltage
liquid crystal
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electrodes
threshold voltage
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JP7414792A
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Minoru Hosokawa
稔 細川
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶からなる表示画素を用いた表示装置にお
いて、均質な中間調表示が可能な駆動方式を提供する。 【構成】 行電極の印加信号の振幅VR と列電極の印加
信号の振幅2VC とを、非線形素子の閾値電圧V0 、液
晶の表示飽和電圧VSAT および閾値電圧VTHに対し、直
線51と52に挟まれたVTH<VR +VC −V0 <V
SAT の領域と、直線53の下部のVR −VC −V0 ≦0
の領域と、さらに、直線54の下部のVR +2(VC
0 )≦0の領域にかこまれた範囲に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非線形素子を液晶の表
示画素に直列接続したアクティブマトリクス型表示体の
駆動方式に関し、特に駆動電圧の条件に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】液晶の表示コントラストの印加電圧の特
性は、他の一般の発光型表示体に比較して閾値電圧特性
γの点が著しく劣り、いわゆるマルチプレクス型の駆動
に適さない。TN型液晶による表示体で、走査電極数を
50或いは100、更にはそれ以上にして広視角範囲を
持ち、高コントラストを得るには液晶自体の閾値電圧の
みに依存せず、他の閾値特性の優れた物質を液晶に直列
接続して駆動する方法が最も信頼できる。
【0003】図1は、従来のマトリクス型液晶表示体
で、マトリクス液晶素子の等価回路を示す。
【0004】11は列電極、12は行電極であり、各行
と列の交点には液晶の表示画素14及び非線形素子13
が直列に接続されている。
【0005】非線形素子13としては、例えば、図2
(a)に示すような互い極性を逆向きに直列接続したツ
エナーダイオードの表示画素15、或いは双方向性バリ
スタ、双方向性MIMなどを用いることができる。勿
論、通常のダイオードを表示画素14に直接接続するこ
とも可能である。図2(b)に、互い極性を逆向きに直
列接続したツエナーダイオードを用いた非線形素子13
の特性を示してある。一般にツエナーダイオードは、ツ
エナー電圧と称する閾値電圧V0 を境にして逆バイアス
電圧がV0 以下で電流値がほぼ零で、V0 以上では電流
値が急峻に立ち上がる。順バイアス電圧に対しては通常
のダイオード特性を持つから、図2(b)に示すような
対称型の電圧電流特性21を持たせた非線形素子13を
得ることができる。また、図2(b)の破線22はサイ
リスタによる電圧電流特性の例であり、サイリスタも液
晶に対して閾値特性を小さくする非線形素子として適し
ている。
【0006】これに対し、バリスタ、MIM(酸化金属
薄膜ダイオード)は、ツエナーダイオードに類似の特性
を有するものや、特性曲線の立ち上がりがなだらかと
し、非線型性がダイオードと比較し低いものもある。特
に、MIMは、バリスタなどと比較し、非線型性を低く
することも可能である。また、対称性についても、電流
値がほぼ零となる点に対し、閾値電圧の値を非対称とす
ることも可能である。
【0007】ところで、従来はこの種の表示体を駆動す
る場合の電圧条件は以下のように設定されていた。即
ち、非線形素子の閾値電圧V0 、走査側を行電極として
行電極走査信号の振幅VR 、データ側を列電極として列
電極信号の振幅2VC 、液晶の表示閾値電圧VTh、液晶
の表示飽和電圧VSAT とすると、行電極と列電極の印加
信号波形は図3に示すようになり、また液晶の印加電圧
Vと表示コントラストの特性は図4のようになる。そし
て、各電圧の設定条件は、 VR +VC −V0 ≧V0 +VSAT ・・・(1) VR −VC ≦V0 +VTh ・・・(2) VC ≦V0 +VTh ・・・(3) の3不等式を満足することであった。
【0008】上記(1)式は、表示状態がオンとなるべ
き画素の選択時印加信号についての条件で、非線形素子
13に電流を流し且つ液晶14を点灯させるために、オ
ン選択時電圧(VR +VC )閾値電圧V0 と表示飽和電
圧VSAT の和以上でなければならない。
【0009】上記(2)式は、表示状態がオフになるべ
き画素の選択時印加信号についての条件で非線形素子1
3に電流を流さずに且つ液晶14を点灯させないため
に、オフ選択時電圧(VR −VC )が閾値電圧V0 と液
晶の閾値電圧VThの和以下でなければならない。
【0010】上記(3)式は、非選択時に常時印加され
ているデータ信号の条件で、非選択画素を点灯させない
ために、非選択画素にかかる電圧VC が閾値電圧V0
液晶の閾値電圧VThの和以下でなければならない。
【0011】このような3不等式を満足する電圧条件が
設定されれば、オン状態の画素液晶に加わる電圧は必ず
表示飽和電圧VSAT 以上となり、またオフ状態の画素液
状に加わる電圧は表示閾値電圧VTh以下であり、また非
選択時の画素液晶はデータ信号によって点灯せず、高コ
ントラストが得られた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、TN型
液晶の表示コントラスト特性曲線(図4参照)は、表示
体平面に直角な方向から視認した場合に得られるもの
で、実際には視角依存性が大きい。表示閾値電圧VTh
下の電圧に対しても液晶分子の発向は既に立ち上がりは
じめ、低い視角方向から表示体を見ると、オン状態にな
るからである。したがって、表示閾値電圧VThを境にし
て設定した上記(2)、(3)の式の関係を有する従来
の駆動方法にあっては、実際には表示視角範囲が狭くな
り、いわゆるスタティック型の表示に比べて表示品質が
低下していた。
【0013】走査信号によって画素液晶が点灯するため
には、画素液晶の電極間に印加される電圧Vは、(1)
式から、 V=VR +VC −V0 ≧VSAT で与えられるが、この電圧は走査信号印加後においても
リフレッシュまでは液晶電極間に貯えられた電荷により
端子間電圧として残り、この電圧と引き続いてデータ電
極側に印加されるデータ信号とによって、非線形素子の
両端子に誘起される電圧はデータ信号の内容によって変
化し得る。仮に、非選択時の画素に接続された非線形素
子の端子間に加わる電圧Vが閾値電圧V0 を越えると、
非線形素子を通して電流が流れ、画素液晶に加わる電圧
が変化(低下)してしまう。この結果、オン状態にある
べき画素数が複数の場合、オン状態の画素間で表示コン
トラストや視角のバラツキが生じ、表示品質が著しく損
なわれる。また、従来の駆動方法にあっては、液晶はオ
ン選択されると表示飽和電圧VSAT 以上の電圧が印加さ
れ、オンとなるのみであり、今後グラフィック表示など
に必要とされる中間調の表示が不可能である。
【0014】そこで、本発明においては、上記問題に鑑
み、非線形素子を用いて液晶表示体上に表示品質が良
く、また中間調の表示が可能なアクティブマトリスク型
液晶表示体駆動方法を提供することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、行電極の印加信号の振幅VR
列電極の印加信号の振幅2VC を以下の範囲となるよう
に液晶表示体に印加するようにしている。すなわち、本
発明に係る一対の基板内に液晶が封入され、この基板上
に複数の行電極および列電極を有し、これらの行電極と
列電極の交点には互いに直列接続された2端子非線形素
子および画素が配列されてなる液晶表示装置の駆動方法
においては、行電極の印加信号の振幅VR と列電極の印
加信号の振幅2VC とが、非線形素子の閾値電圧V0
液晶の表示飽和電圧VSAT および閾値電圧VTHに対し、 VTH<VR +VC −V0 <VSAT R −VC −V0 ≦0 VR +2(VC −V0 )≦0 の3不等式を満足する範囲内であることを特徴としてい
る。
【0016】この非線型素子としては、非対称の閾値電
圧を有することを特徴とする非線型素子を用いることに
より、液晶に印加される表示飽和電圧VSAT から閾値電
圧VTHの間の駆動電圧の設定が容易であり、中間調表示
に対応した列電極の印加信号の振幅2VC の選択が容易
となる。また、非線型素子として、MIMを用いること
により、比較的小さな非線型性を利用して中間調の表示
が容易となる。
【0017】
【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【0018】まず、表示状態がオフになるべき画素の選
択時印加電圧の条件について、行電極に電圧VR が加わ
っているとき、液晶電極間の電圧Vが零以下に設定す
る。即ち、 VR −VC −V0 ≦0 ・・・(4) この条件によると、VR −VC ≦V0 のときのは、行電
極列電極に加わる電圧が非線形素子の閾値電圧V0 より
低いため、液晶には電流が流れず、結果として液晶電極
間に電圧が印加しない(電荷がチャージされない。)非
選択時に常時印加されているデータ信号の条件につい
て、液晶電極間に加わる電圧を零以下に設定する。即
ち、 VC −V0 ≦0 ・・・(5) この条件は、上記と同様で、非選択時において行電極列
電極に加わる電圧が非線形素子の閾値電圧V0 より低い
ため、液晶には電流が流れず、結果として液晶電極間に
電圧が印加しない。
【0019】また表示画素について、行電極にVR が加
わっていないときに、行電極列電極間に加わる電圧が閾
値電圧V0 を越えると、画素電圧が変わってしまうた
め、これを制限する条件は、 (VR +VC −V0 )+VC ≦V0 ・・・(6) ここで、VR +VC −V0 は画素液晶電極間に電圧とし
て残っている電圧値で、VC は行電極にVR が加わって
いないときの列電極に加わる電圧値である。
【0020】(6)式は、 VR +2(VC −V0 )≦0 ・・・(7) と書き換えられる。すなわち、この範囲にVR およびV
C を設定することにより、表示品質のムラを無くすこと
が可能である。従って、従来と同様に液晶表示をオン・
オフの2値とする場合は、前記(1)式も満足しなけれ
ばならず、この結果、従来の(2),(3)式に加わ
り、(4),(5),(7)式が電圧条件として設定さ
れ。(7)式から(5)式が出来るので、結局以下の電
圧条件を設定する。
【0021】 VR +VC −V0 ≧VSAT ・・・(1) VR −VC −V0 ≦0 ・・・(4) VR +2(VC −V0 )≦0 ・・・(7) 列電極に加わる電圧VC を横軸に、行電極に加わる電圧
R を縦軸にそれぞれ表すと、図5に示すように、
(1)式を満たす(VC ,VR )の領域は直線52の上
側で(4)式を満たす(VC,VR )の領域は直線53
の下側で、(7)式を満たす(VC ,VR )の領域は直
線54の下側である。直線51は、 VR +VC =V0 +VTh のとき、即ち、選択時にオン状態の電圧がVThに一致す
る場合である。VSAT 以下の電圧で駆動しようとすると
きは、直線52の代わりに直線51より上側にあれば良
い。
【0022】したがって、液晶駆動電圧がVTh以上で均
質な表示品質を得るための条件は、図5中の直線51,
53,54によって囲まれた範囲で、駆動電圧(VC
R )を設定することである。すなわち、直線51,5
3,54によって囲まれた範囲で駆動電圧(VC
R )を設定し、液晶表示体を駆動することにより、液
晶分子の配向が始まる閾値電圧VThから、液晶分子の配
向が飽和する飽和電圧VSA T に対応した透過率に液晶表
示体を均質に制御することができる。従って、直線5
1,53,54によって囲まれた範囲内の駆動電圧(V
C,VR )を用いることにより、中間領域の透過率に液
晶表示体を制御する、すなわち、表示品質が均質の中間
調を得ることが可能となる。この範囲の内、直線52の
上側の領域は、飽和電圧VSAT 以上の電圧が印加される
領域につき、中間調のみを考えると、(1)式は、以下
のように変形される。
【0023】 VTH<VR +VC −V0 <VSAT ・・・(8) 従って、表示品質の均等な中間調を得るための駆動電圧
(VC ,VR )の範囲は、(8)式、および(4)式、
(7)式を満足する範囲であり、以下の通りとなる。
【0024】 VTH<VR +VC −V0 <VSAT R −VC −V0 ≦0 VR +2(VC −V0 )≦0 勿論、実際に液晶表示体を駆動する上においては、オン
状態を補償するために、飽和電圧VSAT 以上の電圧を用
いて制御することは可能である。
【0025】このような中間調を表示する上において
は、液晶表示体に印加する駆動電圧を閾値電圧VTHから
飽和電圧VSAT の間でいかに設定するかが重要である。
従って、駆動電圧の設定を容易とし、中間調の階調レベ
ルが駆動電圧により容易に制御可能とするためには、閾
値電圧VTHと飽和電圧VSAT と間隔を広くとり、また、
閾値電圧VTHから飽和電圧VSAT にかけての電流−電圧
特性の非線型性が少ない非線型素子を選択することが望
ましい。図6に示すように、MIMの電流−電圧特性
は、非対称の非線型性を示し、閾値電圧VTHから飽和電
圧VSAT にかけての領域の非線型性は、同時に示したバ
リスタの特性と比較し小さい。従って、中間調を表示す
るために、MIMは非線型素子として優れた特性を有し
ていると言える。
【0026】ところで、従来TN液状を実効電圧駆動す
る場合、マルチプレクス駆動に伴う実効電圧は、コント
ラスト改善のため、オン画素とオフ画素についての比が
最大になるように駆動電圧(列電極に加える電圧VC
行電極に加える電圧VR )のレベルを相互独立に設定す
る必要があったため、各レベル間電位の設定は単純でな
く、マルチプレクス駆動する走査電極数の如何により微
妙に変化させて設定しなければならない、この電圧レベ
ルの設定は回路構成を複雑にする。即ち、行電極に加え
る電圧と列電極に加える電圧とを独立且つ最適値に設定
する必要があるからである。これは液晶装置のコスト高
を招く。上述したように、本例においては、(VC ,V
R )は上記(1),(4),(7)を満足すれば、従来
のオン・オフ表示に対し、均質な表示品質を得ることが
できるので、オン画素とオフ画素についての比が最大に
なるように駆動電圧を設定する必要がない。
【0027】ここで、例えば図5における直線53,5
4の交点を求めると、交点(4/3・V0 ,1/3・V
0 )となる。この交点はオン状態にある液晶画素に印加
される電圧(VR +VC )が、最大値(5/3・V0
をとる。そこで、液晶を交流駆動する場合に、逆極性駆
動する電位を図7Aの如く設定する。即ち、電位レベル
は離散的に6レベルあり、且つ各電位レベル間の電位差
(電圧)は一様に1/3・V0とする。このように、均
等な電圧分割によって駆動電位を設定すると、駆動回路
の構成を簡素化することができる。
【0028】上記野例は取り得る電位レベル数は6の場
合で、図8におけるA直線(VR =4VC )と直線54
との交点から得られる。また図8におけるB直線(VR
=3VC )と直線54との交点から得られる取り得る電
位レベル数は図7Bに示す如く5である。図8における
C直線(VR =2VC )と直線54との交点を基準にす
ると、取り得る電位レベル数は図7Cに示す如く4で、
更に、図8におけるD直線(VR =VC )と直線54と
の交点を喜寿人にすると、取り得る電位レベル数は図7
Dに示す如く3である。したがって、オン・オフに制御
する場合は、一般的に、曲線A,B,C,Dが直線5
2,53,54で囲まれた三角形の内に含まれる範囲
で、直線の任意の点を設定する。これと同様に、中間調
に制御する場合は、直線51、52、53、54で囲ま
れた範囲ないで、直線の任意の点を設定すれば良い。
【0029】
【発明の効果】以上において説明したように、本発明に
おいては、液晶表自体を駆動する走査側の電圧VR およ
び信号側の電圧VC を所定の範囲に設定することによ
り、中間調を均質に表示することができる。従って、中
間調を表示する状態にあるべき画素が複数ある場合であ
っても、それらの画素間での視角のばらつきを抑制する
ことが可能であり、中間調を用いた画像をクリアーに表
示することができる。また、中間調を表示する電圧の設
定が容易であり、均質な中間調の表示性能が得られる上
に、駆動回路を走査側と信号側とで共用でき、その回路
構成自体も簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】非線形素子を用いたマトリクス型液晶表示体の
回路構成を示す等価回路図である。
【図2】ツエナーダイオードを用いた非線形素子の構成
と共にその特性を示すグラフ図である。
【図3】従来の駆動方法における行電極の印加信号の振
幅VR と列電極の印加信号の振幅2VC とを示す波形図
である。
【図4】画素液晶の印加電圧−コントラスト特性を示す
グラフ図である。
【図5】本発明に係る駆動電圧条件を示すグラフ図であ
る。
【図6】MIMの電圧−電流特性を示すグラフ図であ
る。
【図7】A乃至Dは本発明における行電極の印加信号の
振幅VR と列電極の印加信号の振幅2VC とを示す波形
図である。
【図8】本発明に係る駆動電圧条件の設定の手法の一例
を説明するためのグラフ図である。
【符号の説明】
11・・・列電極 12・・・行電極 13・・・非線形素子 15・・・ツエナーダイオード
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年4月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 アクティブマトリクス型液晶表示装置
の駆動方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非線形素子を液晶の表
示画素に直列接続したアクティブマトリクス型表示体の
駆動方式に関し、特に駆動電圧の条件に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】液晶の表示コントラストの印加電圧の特
性は、他の一般の発光型表示体に比較して閾値電圧特性
γの点が著しく劣り、いわゆるマルチプレクス型の駆動
に適さない。TN型液晶による表示体で、走査電極数を
50或いは100、更にはそれ以上にして広視角範囲を
持ち、高コントラストを得るには液晶自体の閾値電圧の
みに依存せず、他の閾値特性の優れた物質を液晶に直列
接続して駆動する方法が最も信頼できる。
【0003】図1は、従来のマトリクス型液晶表示体
で、マトリクス液晶素子の等価回路を示す。
【0004】11は列電極、12は行電極であり、各行
と列の交点には液晶の表示画素14及び非線形素子13
が直列に接続されている。
【0005】非線形素子13としては、例えば、図2
(a)に示すような互い極性を逆向きに直列接続したツ
エナーダイオードの表示画素15、或いは双方向性バリ
スタ、双方向性MIMなどを用いることができる。勿
論、通常のダイオードを表示画素14に直接接続するこ
とも可能である。図2(b)に、互い極性を逆向きに直
列接続したツエナーダイオードを用いた非線形素子13
の特性を示してある。一般にツエナーダイオードは、ツ
エナー電圧と称する閾値電圧V0 を境にして逆バイアス
電圧がV0 以下で電流値がほぼ零で、V0 以上では電流
値が急峻に立ち上がる。順バイアス電圧に対しては通常
のダイオード特性を持つから、図2(b)に示すような
対称型の電圧電流特性21を持たせた非線形素子13を
得ることができる。また、図2(b)の破線22はサイ
リスタによる電圧電流特性の例であり、サイリスタも液
晶に対して閾値特性を小さくする非線形素子として適し
ている。
【0006】これに対し、バリスタ、MIM(金属層−
縁薄膜−金属層の構造から なる絶縁薄膜ダイオード
は、ツエナーダイオードに類似の特性を有するものや、
特性曲線の立ち上がりがなだらかとし、非線型性がダイ
オードと比較し低いものもある。特に、MIMは、バリ
スタなどと比較し、非線型性を低くすることも可能で
る。
【0007】ところで、従来はこの種の表示体を駆動す
る場合の電圧条件は以下のように設定されていた。即
ち、非線形素子の閾値電圧V0 、走査側を行電極として
行電極走査信号の振幅VR 、データ側を列電極として列
電極信号の振幅2VC 、液晶の表示閾値電圧 TH 、液晶
の表示飽和電圧VSAT とすると、行電極と列電極の印加
信号波形は図3に示すようになり、また液晶の印加電圧
Vと表示コントラストの特性は図4のようになる。そし
て、各電圧の設定条件は、 VR +VC −V0 ≧V0 +VSAT ・・・(1) VR −VC ≦V0 TH ・・・(2) VC ≦V0 TH ・・・(3) の3不等式を満足することであった。
【0008】上記(1)式は、表示状態がオンとなるべ
き画素の選択時印加信号についての条件で、非線形素子
13に電流を流し且つ液晶14を点灯させるために、オ
ン選択時電圧(VR +VC )閾値電圧V0 と表示飽和電
圧VSAT の和以上でなければならない。
【0009】上記(2)式は、表示状態がオフになるべ
き画素の選択時印加信号についての条件で非線形素子1
3に電流を流さずに且つ液晶14を点灯させないため
に、オフ選択時電圧(VR −VC )が閾値電圧V0 と液
晶の閾値電圧 TH の和以下でなければならない。
【0010】上記(3)式は、非選択時に常時印加され
ているデータ信号の条件で、非選択画素を点灯させない
ために、非選択画素にかかる電圧VC が閾値電圧V0
液晶の閾値電圧 TH の和以下でなければならない。
【0011】このような3不等式を満足する電圧条件が
設定されれば、オン状態の画素液晶に加わる電圧は必ず
表示飽和電圧VSAT 以上となり、またオフ状態の画素
に加わる電圧は表示閾値電圧 TH 以下であり、また非
選択時の画素液晶はデータ信号によって点灯せず、高コ
ントラストが得られた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、TN型
液晶の表示コントラスト特性曲線(図4参照)は、表示
体平面に直角な方向から視認した場合に得られるもの
で、実際には視角依存性が大きい。表示閾値電圧 TH
下の電圧に対しても液晶分子の発向は既に立ち上がりは
じめ、低い視角方向から表示体を見ると、オン状態にな
るからである。したがって、表示閾値電圧 TH を境にし
て設定した上記(2)、(3)の式の関係を有する従来
の駆動方法にあっては、実際には表示視角範囲が狭くな
り、いわゆるスタティック型の表示に比べて表示品質が
低下していた。
【0013】走査信号によって画素液晶が点灯するため
には、画素液晶の電極間に印加される電圧Vは、(1)
式から、 V=VR +VC −V0 ≧VSAT で与えられるが、この電圧は走査信号印加後においても
リフレッシュまでは液晶電極間に貯えられた電荷により
端子間電圧として残り、この電圧と引き続いてデータ電
極側に印加されるデータ信号とによって、非線形素子の
両端子に誘起される電圧はデータ信号の内容によって変
化し得る。仮に、非選択時の画素に接続された非線形素
子の端子間に加わる電圧Vが閾値電圧V0 を越えると、
非線形素子を通して電流が流れ、画素液晶に加わる電圧
が変化(低下)してしまう。この結果、オン状態にある
べき画素数が複数の場合、オン状態の画素間で表示コン
トラストや視角のバラツキが生じ、表示品質が著しく損
なわれる。また、従来の駆動方法にあっては、液晶はオ
ン選択されると表示飽和電圧VSAT 以上の電圧が印加さ
れ、オンとなるのみであり、今後グラフィック表示など
に必要とされる中間調の表示が不可能である。
【0014】そこで、本発明においては、上記問題に鑑
み、非線形素子を用いて液晶表示体上に表示品質が良
く、また中間調の表示が可能なアクティブマトリスク型
液晶表示体駆動方法を提供することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、行電極の印加信号の振幅VR
列電極の印加信号の振幅2VC を以下の範囲となるよう
に液晶表示体に印加するようにしている。すなわち、本
発明に係る一対の基板内に液晶が封入され、この基板上
に複数の行電極および列電極を有し、これらの行電極と
列電極の交点には互いに直列接続された2端子非線形素
子および画素が配列されてなる液晶表示装置の駆動方法
においては、行電極の印加信号の振幅VR と列電極の印
加信号の振幅2VC とが、非線形素子の閾値電圧V0
液晶の表示飽和電圧VSAT および閾値電圧VTHに対し、 VTH<VR +VC −V0 <VSAT R −VC −V0 ≦0 VR +2(VC −V0 )≦0 の3不等式を満足する範囲内であることを特徴としてい
る。
【0016】この非線型素子として 、絶縁薄膜ダイオー
を用いることにより、比較的小さな非線型性を利用し
て中間調の表示が容易となる。
【0017】
【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【0018】まず、表示状態がオフになるべき画素の選
択時印加電圧の条件について、行電極に電圧VR が加わ
っているとき、液晶電極間の電圧Vが零以下に設定す
る。即ち、 VR −VC −V0 ≦0 ・・・(4) この条件によると、VR −VC ≦V0 のときのは、行電
極列電極に加わる電圧が非線形素子の閾値電圧V0 より
低いため、液晶には電流が流れず、結果として液晶電極
間に電圧が印加しない(電荷がチャージされない。)非
選択時に常時印加されているデータ信号の条件につい
て、液晶電極間に加わる電圧を零以下に設定する。即
ち、 VC −V0 ≦0 ・・・(5) この条件は、上記と同様で、非選択時において行電極列
電極に加わる電圧が非線形素子の閾値電圧V0 より低い
ため、液晶には電流が流れず、結果として液晶電極間に
電圧が印加しない。
【0019】また表示画素について、行電極にVR が加
わっていないときに、行電極列電極間に加わる電圧が閾
値電圧V0 を越えると、画素電圧が変わってしまうた
め、これを制限する条件は、 (VR +VC −V0 )+VC ≦V0 ・・・(6) ここで、VR +VC −V0 は画素液晶電極間に電圧とし
て残っている電圧値で、VC は行電極にVR が加わって
いないときの列電極に加わる電圧値である。
【0020】(6)式は、 VR +2(VC −V0 )≦0 ・・・(7) と書き換えられる。すなわち、この範囲にVR およびV
C を設定することにより、表示品質のムラを無くすこと
が可能である。従って、従来と同様に液晶表示をオン・
オフの2値とする場合は、前記(1)式も満足しなけれ
ばならず、この結果、従来の(2),(3)式に加わ
り、(4),(5),(7)式が電圧条件として設定さ
れ。(7)式から(5)式が出来るので、結局以下の電
圧条件を設定する。
【0021】 VR +VC −V0 ≧VSAT ・・・(1) VR −VC −V0 ≦0 ・・・(4) VR +2(VC −V0 )≦0 ・・・(7) 列電極に加わる電圧VC を横軸に、行電極に加わる電圧
R を縦軸にそれぞれ表すと、図5に示すように、
(1)式を満たす(VC ,VR )の領域は直線52の上
側で(4)式を満たす(VC,VR )の領域は直線53
の下側で、(7)式を満たす(VC ,VR )の領域は直
線54の下側である。直線51は、 VR +VC =V0 TH のとき、即ち、選択時にオン状態の電圧が TH に一致す
る場合である。VSAT 以下の電圧で駆動しようとすると
きは、直線52の代わりに直線51より上側にあれば良
い。
【0022】したがって、液晶駆動電圧が TH 以上で均
質な表示品質を得るための条件は、図5中の直線51,
53,54によって囲まれた範囲で、駆動電圧(VC
R )を設定することである。すなわち、直線51,5
3,54によって囲まれた範囲で駆動電圧(VC
R )を設定し、液晶表示体を駆動することにより、液
晶分子の配向が始まる閾値電圧 TH から、液晶分子の配
向が飽和する飽和電圧VSA T に対応した透過率に液晶表
示体を均質に制御することができる。従って、直線5
1,53,54によって囲まれた範囲内の駆動電圧(V
C ,VR )を用いることにより、中間領域の透過率に液
晶表示体を制御する、すなわち、表示品質が均質の中間
調を得ることが可能となる。この範囲の内、直線52の
上側の領域は、飽和電圧VSAT 以上の電圧が印加される
領域につき、中間調のみを考えると、(1)式は、以下
のように変形される。
【0023】 VTH<VR +VC −V0 <VSAT ・・・(8) 従って、表示品質の均等な中間調を得るための駆動電圧
(VC ,VR )の範囲は、(8)式、および(4)式、
(7)式を満足する範囲であり、以下の通りとなる。
【0024】 VTH<VR +VC −V0 <VSAT R −VC −V0 ≦0 VR +2(VC −V0 )≦0 勿論、実際に液晶表示体を駆動する上においては、オン
状態を補償するために、飽和電圧VSAT 以上の電圧を用
いて制御することは可能である。
【0025】このような中間調を表示する上において
は、液晶表示体に印加する駆動電圧を閾値電圧VTHから
飽和電圧VSAT の間でいかに設定するかが重要である。
中間調の設定レベルが駆動電圧により容易に制御可能と
するためには、(8)式の左辺と右辺との差が大きいこ
とが望ましい。すなわち、液晶の閾値電圧V TH と飽和電
圧V SAT の差が大きいことが必要となる。一方、比 線型
素子の閾値電圧V 0 は、上記の(4)、(7)および
(8)式の各式を 満たし最小とすることが望 ましい。素
子の駆動電圧を 最小とすることが可能とな るからであ
る。
【0026】このような点を考慮す ると、比線型素子と
して金 属膜で絶縁膜をサンドイッ チとした絶縁膜ダイオ
ード 、すなわちMIMを採用す ることが有効となる。図
(a)は、MIMの特性を 示すために、電流の印加電
圧依存正をバリスタと比較 しながら示してある。本図
て判るように、MIMの 閾値電圧V 0M は10V前後であ
り、液晶に印加される画像信号電圧よりは大きいと言う
条件を満足しながらバリスタの閾値電圧V 0V の数分の1
とすることができる。従って、低い駆動電圧で画素を選
択することができ、駆動電圧の閾値電圧V TH を低く設
することが可能となる。
【0027】一方、MIMの立ち上 がりの特性は、バリ
スタほ ど急峻ではない。図6(b )に、閾値電圧V TH
基準とした画像信号電圧、すなわち、駆動電圧に対する
液晶の透過率あるいはコントラストとの関係を示してあ
る。本図にて判るように、液晶を十分に立ち上がらせる
ためには、バリスタを用いた場合よりも、MIMを用い
た場合のほうが、大きな信号振幅が必要となる。しか
し、中間調を表示する点から考えると、中間調を表示す
る画像信号電圧は、透過率の飽和する電圧、すなわち、
MIMにおいてはV SATM 、バリスタにおいてはV SATV
ら閾値電圧V TH を引いたものである。このため、MIM
を用いた方が、広い電圧範囲で中間調の表示を行うこと
ができる。従って、中間調を表示する電圧レベルを、広
い範囲から容易に設定することが可能となる。このよう
に、MIMを非線型素子として用いることにより、閾値
電圧V TH を抑え低い駆動電圧で画素を選択することがで
き、さらに、中間調の制御が容易な液晶表示装置の表示
方法を実現することが可能となるのである。
【0028】ところで、従来TN液状を実効電圧駆動す
る場合、マルチプレクス駆動に伴う実効電圧は、コント
ラスト改善のため、オン画素とオフ画素についての比が
最大になるように駆動電圧(列電極に加える電圧VC
行電極に加える電圧VR )のレベルを相互独立に設定す
る必要があったため、各レベル間電位の設定は単純でな
く、マルチプレクス駆動する走査電極数の如何により微
妙に変化させて設定しなければならない、この電圧レベ
ルの設定は回路構成を複雑にする。即ち、行電極に加え
る電圧と列電極に加える電圧とを独立且つ最適値に設定
する必要があるからである。これは液晶装置のコスト高
を招く。上述したように、本例においては、(VC ,V
R )は上記(1),(4),(7)を満足すれば、従来
のオン・オフ表示に対し、均質な表示品質を得ることが
できるので、オン画素とオフ画素についての比が最大に
なるように駆動電圧を設定する必要がない。
【0029】ここで、例えば図5における直線53,5
4の交点を求めると、交点(4/3・V0 ,1/3・V
0 )となる。この交点はオン状態にある液晶画素に印加
される電圧(VR +VC )が、最大値(5/3・V0
をとる。そこで、液晶を交流駆動する場合に、逆極性駆
動する電位を図7Aの如く設定する。即ち、電位レベル
は離散的に6レベルあり、且つ各電位レベル間の電位差
(電圧)は一様に1/3・V0とする。このように、均
等な電圧分割によって駆動電位を設定すると、駆動回路
の構成を簡素化することができる。
【0030】上記の例は取り得る電位レベル数は6の場
合で、図8におけるA直線(VR =4VC )と直線54
との交点から得られる。また図8におけるB直線(VR
=3VC )と直線54との交点から得られる取り得る電
位レベル数は図7Bに示す如く5である。図8における
C直線(VR =2VC )と直線54との交点を基準にす
ると、取り得る電位レベル数は図7Cに示す如く4で、
更に、図8におけるD直線(VR =VC )と直線54と
の交点を基点にすると、取り得る電位レベル数は図7D
に示す如く3である。したがって、オン・オフに制御す
る場合は、一般的に、曲線A,B,C,Dが直線52,
53,54で囲まれた三角形の内に含まれる範囲で、直
線の任意の点を設定する。これと同様に、中間調に制御
する場合は、直線51、52、53、54で囲まれた範
囲内で、直線の任意の点を設定すれば良い。
【0031】具体的には、画像信号 振幅を変えるパルス
高さ変 調方式と画像信号のパルス 幅を変えるパルス幅変
調方 式を用いることが可能であ る。例えば、4階調の中
調を表示する場合、前者の パルス高さ変調方式では、
(8)式のV R +V C −V 0 の値を、V1+1/4×V
2、V1+1/2×V2、V1+3/4×V2、V1+
V2の4つの値に設定すれば良い。このV1、V2の電
圧は、V1<V TH 、V1+1/4×V2>V TH 、V1+
V2<V SAT となる任意の電圧レベルを選択することが
できる。
【0032】また、パルス幅変調方式を用いる場合は、
画像信号がMIMに印加される時間を1水平走査期間の
1/4、1/2、3/4および1倍の期間に設定するこ
とにより、液晶に印加される駆動電圧を変化させ、上記
と同様に4階調の中間調を表示することが可能となる。
【0033】
【発明の効果】以上において説明したように、本発明に
おいては、液晶表自体を駆動する走査側の電圧VR およ
び信号側の電圧VC を所定の範囲に設定することによ
り、中間調を均質に表示することができる。従って、中
間調を表示する状態にあるべき画素が複数ある場合であ
っても、それらの画素間での視角のばらつきを抑制する
ことが可能であり、中間調を用いた画像をクリアーに表
示することができる。また、中間調を表示する電圧の設
定が容易であり、均質な中間調の表示性能が得られる上
に、駆動回路を走査側と信号側とで共用でき、その回路
構成自体も簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】非線形素子を用いたマトリクス型液晶表示体の
回路構成を示す等価回路図である。
【図2】ツエナーダイオードを用いた非線形素子の構成
と共にその特性を示すグラフ図である。
【図3】従来の駆動方法における行電極の印加信号の振
幅VR と列電極の印加信号の振幅2VC とを示す波形図
である。
【図4】画素液晶の印加電圧−コントラスト特性を示す
グラフ図である。
【図5】本発明に係る駆動電圧条件を示すグラフ図であ
る。
【図6】図6(a)は、MIMの印加電圧依存性をバリ
スタと比較して示したグラフ図であり、図6(b)は、
MIMの立ち上がり特性をバリスタと比較して示したグ
ラフ図である。
【図7】A乃至Dは本発明における行電極の印加信号の
振幅VR と列電極の印加信号の振幅2VC とを示す波形
図である。
【図8】本発明に係る駆動電圧条件の設定の手法の一例
を説明するためのグラフ図である。
【符号の説明】 11・・・列電極 12・・・行電極 13・・・非線形素子 15・・・ツエナーダイオード
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の基板内に液晶が封入され、該基板
    上に複数の行電極および列電極を有し、該行電極と該列
    電極の交点には互いに直列接続された2端子非線形素子
    および画素が配列されてなる液晶表示装置において、 該行電極の印加信号の振幅VR と該列電極の印加信号の
    振幅2VC とは、非線形素子の閾値電圧V0 、該液晶の
    表示飽和電圧VSAT および閾値電圧VTHに対し、 VTH<VR +VC −V0 <VSAT R −VC −V0 ≦0 VR +2(VC −V0 )≦0 の3不等式を満足してなることを特徴とするアクティブ
    マトリクス型液晶表示装置の駆動方法。
  2. 【請求項2】 非線型素子が非対称の閾値電圧を有する
    非線型素子であることを特徴とする請求項1に記載のア
    クティブマトリクス型液晶表示装置の駆動方法。
  3. 【請求項3】 非線型素子がMIMであることを特徴と
    する請求項1に記載のアクティブマトリクス型液晶表示
    装置の駆動方法。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52149090A (en) * 1976-06-04 1977-12-10 Seiko Epson Corp Liquid crystal display device

Patent Citations (1)

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JPS52149090A (en) * 1976-06-04 1977-12-10 Seiko Epson Corp Liquid crystal display device

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