JPH06138440A

JPH06138440A - 表示装置及びその駆動方法

Info

Publication number: JPH06138440A
Application number: JP29112592A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kitajima; 雅明北島; Yasuyuki Mishima; 康之三島; Naofumi Kakehi; 直文筧
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-10-29
Filing date: 1992-10-29
Publication date: 1994-05-20

Abstract

(57)【要約】【目的】ＴＦＴ液晶パネルの液晶駆動電圧の低電圧化及
び明るさの均一化を可能ならしめ、低消費電力，高品質
の表示装置を実現する。【構成】映像信号に応じて液晶を駆動する第１の駆動手
段と、ＴＦＴがＯＦＦ状態時に映像信号に係わりなく液
晶を駆動する第２の駆動手段からなるマトリクス駆動
法。【効果】表示装置の低消費電力化，画像表示の明るさ，
コントラストの均一化を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶駆動方式及び駆動
装置に係り、特に明るさの均一表示が可能でさらに、信
号電圧の低電圧化と表示装置の消費電力の低電力化が可
能な駆動方式及び駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＦＴ（Thin Film Transistor）と液晶
とを積層して画像を表示する液晶アクティブマトリクス
表示装置は、高コントラスト比の表示を実現でき、しか
も多色表示が容易なことから、パーソナルコンピュータ
やワークステーション等の表示部に幅広く使用されつつ
ある。

【０００３】現在、この液晶表示装置の重要な課題とし
て、液晶パネルの低電圧駆動化がある。この駆動電圧の
低電圧化によって、パネル面内で明るさが不均一になる
ような画質の劣化を低減できるばかりか、電圧の低下に
ともなって装置の消費電力を大幅に低減できる。

【０００４】さらに、駆動回路を小型化できるために回
路の信頼性が向上し、表示装置の低価格化を実現でき
る。特に、駆動回路にＭＯＳ−ＬＳＩを用いる場合、Ｌ
ＳＩのチップ面積を小さくできるためにＬＳＩの価格を
低減できる。

【０００５】以上のように、液晶パネルの駆動電圧を低
減することは表示画質や消費電力及び価格の点で非常に
有利である。

【０００６】このための駆動法として、様々な方式が提
案されている。例えば、ソサイアティーフォーイン
フォメーションディスプレイインターナショナル
シンポジウムダイジェストオブテクニカルペー
パーズ、（１９８９年）、第２４２頁から第２４４頁
（SOCIETY FOR INFORMATION DISPLAY INTERNATIONALSYM
POSIUM DIGEST OF TECHNICAL PAPERS,（1989), PP242−
244）で論じられていた。

【０００７】この駆動方法は、ＴＦＴ液晶マトリクスパ
ネルを駆動する電圧のうち信号電圧（ソース電圧）を低
減するために、走査電圧（ゲート電圧）及び対向電極電
圧を線順次走査のタイミングに合わせて同相，同一振幅
になるようにパルス状に変化させるものである。この方
法では、信号電圧の振幅値を低減できるが、液晶パネル
の表示サイズが大きくなると信号線の配線抵抗や配線の
寄生容量が大きくなり、対向電極電圧や走査電圧の波形
歪が増大する。そのため、液晶に印加される電圧がパネ
ルに表示されるパターンに依存して変動し、これによっ
て明るさの面内バラツキが生じて画質が劣化する。特
に、走査線数が１０００本程度の高解像度の液晶パネル
では、１水平時間が短くなるために電圧波形の歪の影響
が顕著になり画質の劣化が著しくなる。

【０００８】別の信号電圧を低減する駆動法として、ソ
サイアティーフォーインフォメーションディスプ
レイインターナショナルシンポジウムダイジェス
トオブテクニカルペーパーズ、（１９９２年）、第
４７頁から第５０頁(SOCIETY FOR INFORMATION DISPLAY
INTERNATIONAL SYMPOSIUM DIGEST OFTECHNICAL PAPER
S,（1992），PP47−50）がある。

【０００９】この駆動方法では走査電圧及び対向電極電
圧の波形歪による画質の劣化は低減でき、低電圧駆動が
可能となる。しかしながら、蓄積容量及びＴＦＴ端子間
の寄生容量がパネル面内で均一でないと液晶への印加電
圧に直流電圧が重畳する。これによって、表示内容の切
り替わり時間が長くなる現象すなわち残像が発生すると
いう問題がある。さらに、液晶に直流電圧が重畳するた
め液晶が劣化して信頼性が低下する。蓄積容量及びＴＦ
Ｔ端子間の寄生容量は、パネルの表示サイズがパーソナ
ルコンピュータ等に用いられる１０インチ〜１５インチ
程度に大きくなるとパネル面内でのバラツキが大きくな
る。これは、ＴＦＴの製造時のフォトマスクの合わせ精
度やエッチング精度が、パネルが大きくなるにつれて低
下するためである。従って、残像の発生や信頼性の低下
は、パネルが大型化するほど顕著になる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、表示
画質を低下させることなく液晶マトリクスパネルの映像
信号電圧の低電圧化を図れるとともに、駆動回路の出力
電圧のバラツキやＴＦＴの端子間の寄生容量に起因する
パネル面内での画像の明るさの不均一性の問題を解決で
きる駆動方法及び駆動装置を提供することにある。

【００１１】

【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、複数の信号線と複数の走査線とが交差
し、その交点に少なくとも１個の液晶表示画素を有する
表示マトリクスパネルと、前記走査線を介して前記液晶
表示画素を順次選択する走査回路と、前記走査回路によ
って選択された液晶表示画素に画像情報に基づいた表示
信号を前記信号線を介して入力するための信号回路と、
前記走査回路に入力する制御信号、前記信号回路に入力
する画像情報と制御信号を発生する制御回路と、前記制
御回路に入力する源画像情報を発生するシステム回路と
からなる液晶表示装置において、実際の表示に使用され
る有効な液晶表示画素の全てが非選択状態にある期間内
の所定の期間に、前記画像情報に依存しない所定の補助
信号を前記有効な液晶表示画素に入力する補助信号発生
手段を設けたものである。

【００１２】

【作用】液晶の明るさは、信号回路による駆動信号すな
わち映像信号と補助信号発生手段による駆動信号との合
成信号の実効値により決定される。実際の表示に使用さ
れる有効な液晶表示画素の全てが非選択状態にある期間
内の所定の期間に、補助信号発生手段によって所定の補
助信号を液晶に印加することにより、補助信号の波形に
応じて駆動信号の実効値を変えることができる。これに
よって、映像信号の大きさと液晶画素の明るさとの関係
を表わす特性を映像信号の小さな方向にシフトさせるこ
とができ、さらに特性の勾配すなわち映像信号の大きさ
の変化に対する液晶画素の明るさの変化を小さくできる
ため、映像信号の大きさの低減を図れると共に映像信号
の大きさの微小な変化やＴＦＴ端子間の寄生容量のパネ
ル面内でのバラツキが存在しても画像の明るさを均一に
できる。

【００１３】

【実施例】本発明による表示装置全体の概念図を図１示
す。表示装置は、走査線２，信号線３及びこれらの電極
の交点に位置する様に配置された表示画素４の各部品で
構成されたマトリクスパネル１，前記走査線２及び信号
線３に加える所定の電圧を発生する走査回路５及び信号
回路６，前記走査回路５及び信号回路６へのタイミング
信号とビデオ信号及び補助信号発生回路１０へのタイミ
ング信号を発生する表示制御回路８，前記表示制御回路
８に接続されたシステム回路９、補助信号発生回路１
０，前記補助信号発生回路１０に補助信号線１３を介し
て接続された補助信号情報発生手段１１の各回路で構成
されている。表示画素４は、液晶以外に、エレクトロル
ミネセンス，プラズマ等の表示体とスイッチング素子と
を組み合わせても良くその構成ついては特に限定しな
い。また、表示画素４の明るさは、任意であり階調数は
特に限定しない。

【００１４】補助信号発生回路１０で得られる補助信号
Ｖｓｕｂは、補助信号入力線１２を介してマトリクスパ
ネル１，走査回路５及び信号回路６で構成される表示部
７に供給される。この補助信号Ｖｓｕｂの具体的な波形
は後で詳細に説明する。

【００１５】図１に示すように、本発明の特徴とすると
ころは、走査回路５によって順次各画素を選択しつつ、
信号回路（第１の駆動手段）によって選択画素に映像信
号電圧を印加し、さらにマトリクスパネル上の表示に有
効な全ての画素が非選択状態にある期間内に補助信号発
生回路（第２の駆動手段）によって得られる補助信号Ｖ
ｓｕｂを表示部７に入力して各画素に印加し、第１の駆
動手段及び第２の駆動手段によって発生された信号の合
成信号によってマトリクスパネル１を駆動することによ
って任意の画像をマトリクスパネル１に表示するもので
ある。

【００１６】なお、補助信号情報発生手段１１は、温度
等の環境条件や表示画素４の明るさやコントラストを調
整するための画質の表示条件等に基づいて補助信号の波
形を決定するための情報を発生し、補助信号発生回路１
０に入力する。場合によっては、システム回路９からの
情報に基づく情報によって、直接に情報を与えても良
い。

【００１７】以下、液晶表示装置を例として本発明の実
施例を説明する。液晶表示装置での図１における表示画
素４の等価回路の例を図２に示す。液晶１７は、例えば
TFTのようなスイッチング素子１６によって駆動され
る。このスイッチング素子は、ＴＦＴ以外にＭＯＳトラ
ンジスタやバイポーラトランジスタ等でも良く特に限定
しない。また、液晶１７と並列に接続された蓄積容量１
８は必ずしも必要ではないが付加すると都合が良い。図
２（ａ）と図２（ｂ）の等価回路の相違点は、蓄積容量
１８の一方の端子が蓄積容量端子２０に接続されている
か、走査線１５に接続されているかの違いである。

【００１８】図４，図５は表示画素４の等価回路が図２
（ａ）に示した回路の場合の本発明の２つの実施例であ
る。図中の符号において、図１及び図２の構成部品と同
一部分には、同一符号で示してある。液晶マトリクスパ
ネル２３は、１つの画素がＴＦＴ１６，液晶１７及び、
蓄積容量１８で構成され、これが全体としてｍ×ｎドッ
トのマトリクス状に配列されている。図４及び図５の実
施例とも液晶１７の一方の端子は、各々のＴＦＴ１６に
接続されており、他方の端子は補助信号発生回路１０に
接続されている。また、蓄積容量１８の一方の端子は、
各々のTFT16に接続されており、他方の端子は蓄積容量
電圧入力端子２１及び２５に共通に接続されている。ま
た、蓄積容量電圧入力端子２１及び２５には電源２２が
接続されている。

【００１９】通常、上記表示マトリクスパネルは、ガラ
スなどの基板上に互いに交差する複数の信号線と複数の
走査線と、各交差部近傍に設けた画素電極と、信号線と
走査線及び画素電極とに接続されたＴＦＴを形成した第
１の基板と、第１の基板と対向し、ガラスなどの基板上
の少なくとも画素電極と対向した部分に対向電極を形成
した第２の基板と、少なくとも画素電極と対向電極との
間に挾持された液晶とからなる。対向電極は上述の液晶
１７の他方の端子となり、本発明ではこれらを補助信号
発生回路１０に接続する。

【００２０】表示画素部の動作を図２及び図３を用いて
説明する。走査線１５に印加される走査電圧Ｖｇ（Ｖｇ
ｈ，Ｖｇｌ）が、高電圧ＶｇｈになるとＴＦＴはオン状
態になり、信号線１４に印加される映像信号電圧Ｖｄが
液晶１７に書き込まれる。この結果、画素電圧Ｖｓは映
像信号電圧Ｖｄにほぼ等しくなる。次に、走査電圧Ｖｇ
が低電圧Ｖｇｌになると、ＴＦＴはオフ状態になり液晶
及び蓄積容量の静電容量の効果により画素電圧Ｖｓがほ
とんど変動しない状態（保持状態）が保たれる。このよ
うに、ＴＦＴのオン，オフ動作により液晶を駆動する。
液晶の明るさを制御するには、ＴＦＴがオン状態時にあ
る場合に、映像信号電圧Ｖｄの電圧レベルを可変する。

【００２１】液晶１７の明るさは、液晶に印加される電
圧ＶＬＣ、すなわち画素電圧Ｖｓと液晶の反対側の端子
となるコモン端子１９に印加されるコモン電圧Ｖｃｏｍ
の電圧差（ＶＬＣ＝Ｖｓ−Ｖｃｏｍ）に依存する。従っ
て、画素電圧Ｖｓ又はコモン電圧Ｖｃｏｍを制御するこ
とによって液晶１７の明るさを変えることができ、特に
電圧ＶＬＣをＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色毎に
連続的に可変にするとフルカラー表示が可能となる。

【００２２】図４と図５の実施例では蓄積容量１８の他
方の端子の蓄積容量電圧入力端子２１，２５への引出し
方法が異なる。すなわち、図４では走査線１５と平行な
方向に形成した蓄積容量共通線２６に横方向の１ライン
の蓄積容量の他方の端子を接続し、最後にこれらを蓄積
容量電圧入力端子２１に共通に接続する。一方、図５で
は信号線１４と平行な方向に形成した蓄積容量共通線２
９に縦方向の１ラインの蓄積容量の他方の端子を接続
し、最後にこれらを蓄積容量電圧入力端子２５に共通に
接続する。

【００２３】図６は表示画素４の等価回路が図２（ｂ）
に示した回路の場合の実施例を示す。マトリクスパネル
２７は、１つの画素がＴＦＴ１６，液晶１７及び、蓄積
容量２８で構成され、これが全体としてｍ×ｎドットの
マトリクス状に配列されている。液晶１７の一方の端子
は、各々のＴＦＴ１６に接続されており、他方の端子は
補助信号発生回路１０に共通に接続されている。また、
蓄積容量２８の一方の端子は、各々のＴＦＴに接続され
ているが、他方の端子は、図４及び図５の実施例と異な
り、走査線１５に接続されている。

【００２４】次に、図４，図５及び図６に示した実施例
の動作を説明する。図７は液晶マトリクスパネルの走査
電極及び信号電極の駆動タイミング例を示す。ｎ本の走
査線１５には、１走査ライン毎にＴＦＴを順次にオン状
態にするためにＴＬの時間だけＶｇｈとなる走査電圧Ｖ
ｇ１〜Ｖｇｎを印加していく。また、走査電圧がＶglと
なる時間（ＴＦ−ＴＬ）では、ＴＦＴはオフ状態にな
る。一方、信号線１４に印加する信号電圧Ｖｄ１〜Ｖｄ
ｍは、走査のタイミングに合わせて変化させるが、この
時の電圧の印加法ついては特に限定しない。このような
駆動法により、液晶１７に信号電圧が書き込まれて画像
が表示される。

【００２５】図８は、本発明の駆動装置における液晶１
７への印加電圧ＶＬＣの基本波形を示したものである。
前述のように、ＶＬＣはＴＦＴ１６の出力電圧Ｖｓとコ
モン電圧Ｖｃｏｍの電位差であり、液晶１７の明るさは
この電圧の強弱、具体的には主として１周期Ｔ２Ｆの間
での実効電圧の大きさに依存して決定される。

【００２６】液晶１７への印加電圧ＶＬＣは、第１の電
圧印加手段すなわち信号回路６の出力による電圧成分Ｖ
Ｎ１，ＶＮ２と第２の電圧印加手段すなわち補助信号発
生回路１０の出力による電圧成分ＶＢ１，ＶＢ２からな
る。第１の電圧印加手段によって得られる電圧は、ＴＮ
１とＴＮ２及びＴＮ３とＴＮ４の期間に液晶を駆動し、
さらに第２の電圧印加手段によって得られる電圧は、Ｔ
Ｂ１及びＴＢ２の期間に液晶を駆動する。第２の電圧印
加手段による電圧ＶＢ１，ＶＢ２は、マトリクスパネル
上の表示に有効な全ての表示画素中のＴＦＴがＯＦＦ状
態である期間に印加される。

【００２７】図８に示した波形において、第１の電圧印
加手段による電圧ＶＮ１，ＶＮ２は、ビデオ信号によっ
て決まる信号電圧Ｖｄに依存して変化する。すなわち、
VN1，ＶＮ２は、ビデオ信号レベルの強弱に応じて変化
する。これらの電圧を液晶に印加する時間ＴＮ１，ＴＮ
２，ＴＮ３及びＴＮ４の時間幅は、特に限定するもので
ない。

【００２８】また、第２の電圧印加手段による電圧の波
形は特に限定するものでない。すなわち、時間ＴＢ１，
ＴＢ２の値及び、振幅値ＶＢ１，ＶＢ２は任意で良く、
同一フレーム内における液晶印加電圧の極性は、片極性
のパルス電圧及び、両極性のパルス電圧の何れでも良
い。さらに、第２の電圧印加手段による駆動電圧の印加
回数についても特に限定しない。なお、図８には第１の
電圧印加手段による電圧が期間ＴＮ１，ＴＮ２，ＴＮ３
及びＴＮ４の間で一定の場合を示したが、時間の経過と
共に変化するような電圧にしても良い。この場合でも本
発明の有効性を損なうものでない。

【００２９】このように本発明の特徴は、映像信号電圧
すなわちビデオ信号の強弱に応じて液晶を励起する第１
の電圧印加手段と、ビデオ信号に係わりなく液晶を励起
する第２の電圧印加手段とを設け、第２の電圧印加手段
による所定の励起電圧は、マトリクスパネル上の表示に
有効な全ての表示画素中のＴＦＴがＯＦＦ状態である期
間に印加され、これらが発生する駆動信号の合成信号に
より液晶を励起することにある。

【００３０】次に、図８に示した液晶印加電圧ＶＬＣの
具体的な例を図９〜図１２に示す。図９では、液晶印加
電圧ＶＬＣは２つのフレームの電圧からなり、前半のフ
レームは、第１の電圧印加手段により決まり電圧振幅値
がＶＮの電圧成分と、第２の電圧印加手段により決まり
電圧振幅値がＶＢ１，ＶＢ２からなる電圧成分で構成さ
れる。また、後半のフレームは、第１の電圧印加手段に
より決まり電圧振幅値が−ＶＮの電圧成分と、第２の電
圧印加手段により決まり電圧振幅値がＶＢ３，ＶＢ４か
らなる電圧成分で構成される。このうち、第２の電圧印
加手段による電圧を以後、バイアス信号ＶＢと呼ぶこと
にする。

【００３１】例えば、ＶＢ１≒ＶＢ２≒ＶＢ３≒ＶＢ４
とし、かつそれぞれのバイアス信号のデューティ比≒５
０％とすると、液晶印加電圧ＶＬＣに重畳する直流電圧
成分を低減でき液晶の劣化防止の点で都合が良い。これ
と同等な効果が得られる駆動条件、すなわちバイアス信
号の時間平均がほぼゼロであれば、振幅及びデューティ
比は、任意で良い。

【００３２】また、ＴＦＴがＯＦＦ状態時すなわち、保
持状態の時の正極性側と負極性側の液晶印加電圧のアン
バランスを補正し、液晶印加電圧の直流電圧成分を低減
するためにバイアス信号ＶＢの振幅値及びデューティ比
を上述の条件と異ならせても良い。このように、第２の
電圧印加手段により得られるバイアス信号ＶＢの振幅
値，デューティ比については、特にこれらを限定するも
のでない。また、バイアス信号の印加時間ＴＢについて
も同様である。

【００３３】図１０は液晶印加電圧ＶＬＣの他の具体例
を示す。第２の電圧印加手段によって得られるバイアス
信号ＶＢは、前半のフレームにおいて振幅値＝ＶＢ１，
パルス幅＝ＴＢ１，後半のフレームにおいて振幅値＝Ｖ
Ｂ２，パルス幅＝ＴＢ２である。バイアス信号の振幅値
及びパルス幅は任意で良く、特にこれらを限定するもの
でない。

【００３４】また、図には示していないが、バイアス信
号は第１の電圧印加手段により得られる電圧ＶＮまたは
−ＶＮと逆極性側に変化させたものであっても良い。

【００３５】図１１には、液晶印加電圧ＶＬＣの他の具
体例を示す。図９及び図１０の場合と同じく第１の電圧
印加手段によって得られる電圧ＶＮ及び−ＶＮと、第２
の電圧印加手段によって得られるバイアス信号ＶＢの合
成信号によって液晶が励起される。この例では、バイア
ス信号は１フレームの期間内の表示に有効な全てのＴＦ
ＴがＯＦＦ状態になっている複数の期間、例えば各ライ
ンの走査が終了し次のラインの走査が始まるまでの期間
に印加される。バイアス信号の振幅値ＶＢ１，ＶＢ２，
ＶＢ３及びＶＢ４、さらにパルスの時間幅ＴＢは特に限
定されるものではない。

【００３６】図１２に、液晶印加電圧ＶＬＣのさらに他
の具体例を示す。この実施例では第２の電圧印加手段に
よって得られるバイアス信号ＶＢは、帰線期間ＴＳ内に
液晶に印加される。この帰線期間ＴＳとは、図４〜図６
に示した液晶マリクスパネルにおいて、１フレームの走
査が終了し次のフレームの走査が始まるまでの間、画像
を表示するエリアにあるいずれの走査線１５にも走査電
圧が印加されていない非走査期間である。この時、マト
リクスパネル上の全てのＴＦＴ１６がＯＦＦ状態になっ
ている。この帰線期間ＴＳ内の一定期間ＴＢ（ＴＢ≦Ｔ
Ｓ）の間だけ、バイアス信号ＶＢを印加する。バイアス
信号ＶＢの振幅値、及びパルス幅の条件は、図９の場合
と同一であるので詳細は省略する。

【００３７】以上述べた図８〜図１２の電圧波形は、液
晶１７に印加される電圧である。次に、このような液晶
印加電圧ＶＬＣを得るための液晶マトリクスパネルの駆
動法を説明する。

【００３８】図１３は、液晶マトリクスパネルの走査線
１５及び信号線１４に印加する走査電圧Ｖｇ１〜Ｖｇｎ
及び映像信号電圧Ｖｄ１〜Ｖｄｍとコモン電圧Ｖｃｏｍ
の電圧波形の例を示す。これらの駆動波形は、図４〜図
６に記載した液晶マトリクスパネルのいずれにも適用で
きるが、ここでは図４に示した液晶マトリクスパネルを
駆動する場合を例にとり説明する。

【００３９】それぞれの走査線１５は、走査電圧Ｖｇ１
〜Ｖｇｎにより順次選択されていくが、最後の走査線と
最初の走査線とを選択する期間の間に期間ＴＳを設け、
この時間内に前述した第２の電圧印加手段によるバイア
ス信号を液晶１７に印加する。すなわち、補助信号発生
回路１０は振幅値＝ＶＣＮ，パルス幅＝ＴＢ(≦ＴＳ)の
電圧Ｖｃｏｍを出力する。以後、補助信号発生回路の出
力電圧Ｖｃｏｍのうち特に補助信号成分を図１３に示し
たようにＶｓｕｂと呼ぶことにする。この補助信号Ｖｓ
ｕｂは、基準電圧ＶＣＭを中心として正極性側と負極性
側にＶＣＮだけ変化させた波形である。

【００４０】映像信号電圧Ｖｄ１〜Ｖｄｍは、実線で示
したように電圧ＶＣを基準として正極性側及び負極性側
にＶｓｉｇだけ変化する波形である。このＶｓｉｇは、
外部から入力されるビデオ信号の強弱に応じて変化する
ものであり、図では特にVsigが１フレーム内で一定の場
合、すなわちすべての画素を同一の明るさにする時の波
形を示した。

【００４１】また、奇数の信号線（Ｖｄ１，Ｖｄ３，Ｖ
ｄ５，…）には、実線の映像信号電圧を印加し、偶数の
信号線（Ｖｄ２，Ｖｄ４，Ｖｄ６，…）には、実線の映
像信号電圧と逆極性となる点線で示した映像信号電圧を
印加しても良い。さらに図示していないが、これらの映
像信号電圧の極性を線順次タイミングに合わせて変化さ
せても良い。本発明は、いずれの駆動法にも適用できも
のであり、映像信号電圧の形態については特にこれを限
定するものではない。

【００４２】図１３に示した補助信号Ｖｓｕｂを図１４
に示す信号で置き換えても良い。図１４（ａ）の例は、
電圧ＶＣＭを基準として、正極性及び負極性側にＶＣＮ
変化させるとともに、変化時間を等しくした波形例であ
る。また、図１４（ｂ）は、電圧ＶＣＭを基準として、
複数回に渡り電圧を正極性及び負極性側にＶＣＮ変化さ
せた波形例である。

【００４３】補助信号Ｖｓｕｂは、時間的に変化する電
圧であれば良く、特に図１３，図１４に示した波形に限
定されることはない。

【００４４】補助信号発生回路１０の出力電圧Ｖｃｏｍ
の他の具体例を走査電圧波形と共に図１５に示す。図示
したように、各走査線を順次選択する期間の間にいずれ
の走査線も選択しない非選択期間ＴＳを設け、この期間
内に補助信号発生回路は補助信号Ｖｓｕｂを出力する。
図１５のように、非選択期間ＴＳを特に各走査線の選択
毎に設けず、複数の走査線を選択する毎に設けても良
い。さらに、図１３と図１５の駆動法を混合しても良
い。補助信号Ｖｓｕｂは１フレーム内に１個以上存在す
れば良く、その波形については特に限定しない。

【００４５】これまで述べてきた駆動法による表示画素
の電圧波形を図１６を用いて説明する。図１６は、表示
画素の等価回路と各部の電圧波形を示したものである。
表示画素の等価回路では、図２と同一部品には同一符号
を記す。

【００４６】１画素は、ＴＦＴ１６，液晶１７，蓄積容
量１８，コモン電圧入力端子１９及びＴＦＴのゲート−
ソース間の容量Ｃｇｓ３０からなる。この回路を駆動す
る電圧の波形例と回路の各部の波形例を波形Ａ，波形
Ｂ，波形Ｃに示す。波形Ａは、コモン電圧Ｖｃｏｍであ
り、図１３の補助信号Ｖｓｕｂを図１４（ａ）の信号で
置き換えた信号である。すなわち、補助信号として振幅
値が±ＶＣＮのパルスを１フレームに１個発生させる。
波形Ｂは、走査電圧Ｖｇと映像信号電圧Ｖｄ及びソース
電圧Ｖｓの波形を示す。また、波形Ｃは液晶１７に印加
される電圧波形ＶＬＣであり、ソース電圧Ｖｓとコモン
電圧Ｖｃｏｍの電圧差である。

【００４７】波形Ｂに示したようにＴＦＴ１６がＯＮ状
態となる時間ＴＬ内にソース電圧Ｖｓは、ほぼ信号電圧
Ｖｄに等しくなる。この時間が経過した後には、ＴＦＴ
はＯＦＦ状態になって書き込まれた電圧が保持される。
実際には、ＴＦＴがＯＦＦ状態の時のＯＦＦ電流や液晶
の抵抗によって、ソース電圧Ｖｓは、多少は減衰する。
また、ＴＦＴがＯＦＦ状態にあるときに補助信号Ｖｓｕ
ｂを印加してコモン電圧Ｖｃｏｍが変化するとソース電
圧Ｖｓは、図示したように±ΔＶｓだけ変動する。この
時ΔＶｓは、数１のようになる。

【００４８】 ΔＶｓ＝ＶＣＮ・Ｃｇｓ／（Ｃｇｓ＋Ｃｓｔｇ＋Ｃｌｃ） …（数１）ここで、ＶＣＮは補助信号の振幅値、Ｃｇｓはゲート−
ソース間の寄生容量、Ｃｓｔｇは蓄積容量、Ｃｌｃは液
晶容量である。このときの、バイアス電圧の振幅値ＶＢ
は、数２のようになる。

【００４９】ＶＢ＝ＶＣＮ−ΔＶｓ …（数２）数２で与えられる振幅値ＶＢのバイアス電圧の印加によ
って、液晶に印加される電圧の実効電圧は、バイアス電
圧の印加のない場合、すなわち映像信号電圧Ｖｄの振幅
値Ｖｓｉｇによって定まる値よりも上昇する。外部から
ビデオ信号のみを入力する場合の実効電圧以上の電圧
（実効電圧）が液晶に印加されることになる。

【００５０】当然のことながら、液晶に印加される電圧
の実効値は、補助信号Ｖｓｕｂの振幅値とパルス幅に依
存し、振幅値とパルス幅が大きいほど実効電圧は高くな
る。図１７は映像信号電圧の振幅値と実効電圧との関係
を補助信号の有無について比較したものである。さら
に、この時の映像信号電圧の振幅値と液晶の明るさとの
関係を図１８に示す。

【００５１】図１７中のＢの曲線に示したように、Ｖｏ
ｓは、映像信号電圧の振幅値Vsig＝０における実効電圧
である。振幅値Ｖｓｉｇを大きくしていくと、実効電圧
は高くなる。しかし、従来の駆動法すなわち補助信号を
印加しない特性（Ａの曲線）と比較して、映像信号電圧
の振幅値を同一としても実効電圧が高くなるとともに、
映像信号電圧の振幅値の変化に対する実効電圧の変化の
割合（＝ΔＶｄｒ／ΔＶｓｉｇ)すなわち曲線の勾配が
小さくなる。

【００５２】この結果、図１８のＢの曲線に示したよう
に、従来の駆動法（Ａの曲線）と比較して、映像信号電
圧の振幅値の変化に対する液晶の明るさの変化の割合は
小さくなる。すなわち、見かけ上の液晶の特性曲線が緩
やかになる。また、同じ液晶の明るさを得るための映像
信号電圧の振幅値が小さくなる。これによって、信号回
路の出力電圧のバラツキ変動やＴＦＴの端子間の寄生容
量による液晶への書き込み電圧のバラツキによる明るさ
の変動を大幅に低減できるために、パネル面内の明るさ
やコントラスト比が均一となって、高品質の表示が可能
となる。また、信号電圧を低減できるために駆動回路の
小型化や低消費電力化を図れる。

【００５３】なお、数１においてＣｇｓ／(Ｃｇｓ＋Ｃ
ｓｔｇ＋Ｃｌｃ)≧０.５とすることでΔＶｓをΔＶｓ
≦ＶＣＮ／２にできるために、ソース電圧の変動による
ＴＦＴの特性変動を低減できて都合が良い。

【００５４】図１９は、本発明の他の実施例における表
示画素部の等価回路と駆動タイミングを示す。本実施例
は図２（ｂ）に対応しており、蓄積容量１８の一方の端
子はＴＦＴ１６のソース端子Ｓに、他方の端子はＴＦＴ
１６のゲート端子Ｇと接続された走査線とは隣合った走
査線と接続されている。同じく図２（ｂ）の等価回路の
表示画素を有する図６の実施例ではコモン端子１９に補
助電圧Ｖｓｕｂが印加されたが、本実施例では走査線１
５を介して補助信号が印加される。すなわち、走査電圧
Ｖｇｉには各ＴＦＴをＯＮ，ＯＦＦするための電圧Ｖｇ
ｈ，Ｖｇｌ以外に電圧Ｖｇｈよりは小さな振幅値ＶＣＮ
を有する補助信号Ｖｓｕｂを重畳させている。

【００５５】走査電圧Ｖｇｉにおける電圧Ｖｇｈは蓄積
容量１８を介してＴＦＴ１６のソース端子Ｓに伝達さ
れ、ソース電圧Ｖｓにはこれに同期した電圧が発生す
る。次に、走査電圧Ｖｇｉ＋１がＶｇｈとなってＴＦＴ
１６がオン状態になり、信号線１４を介して映像信号が
液晶１７に書き込まれ、ソース電圧Ｖｓは映像信号電圧
と同じになる。次に走査電圧Ｖｇｉ＋１がVgl に低下し
てＴＦＴ１６がオフ状態となり、保持状態が保たれる。
この期間中に走査電圧Ｖｇｉに補助信号Ｖｓｕｂが重畳
されると、補助信号は蓄積容量１８を介してＴＦＴ１６
のソース端子Ｓに伝達され、ソース電圧Ｖｓには図に示
したように補助信号Ｖｓｕｂに同期したバイアス信号Ｖ
Ｂが発生する。これにより、液晶１７に印加される実効
電圧が増加して、図１６に示した駆動方法と同様の効果
が得られる。

【００５６】図２０は表示画素の部分の他の実施例を示
したものである。表示画素は、走査線３８，信号線３
９，ＴＦＴ３４，蓄積容量３５，液晶３６及び補助信号
伝達手段３７で構成される。補助信号伝達手段３７は、
例えば交流成分を通過させ、直流成分を遮断するような
コンデンサでも良くその構成については特に限定しな
い。

【００５７】また、以上述べた実施例にとらわれること
なく、液晶マトリクスパネル上の表示に有効な全てのＴ
ＦＴがＯＦＦ状態の時に補助信号の印加によって液晶印
加電圧の実効値が上昇するような手段を備えていれば良
く、そのための手段，電圧の印加法等については特に限
定しない。

【００５８】図２１は、図１，図４〜図６における補助
信号発生回路１０と補助信号情報発生手段１１を合わせ
た部分の具体的な構成例を示すものである。図２１
（ａ）は、補助信号発生回路１０，温度検出部３１で構
成される。補助信号発生回路は、温度検出部で検出した
温度信号に基づいて補助信号Ｖｓｕｂを発生し、その振
幅値及び／又はパルス幅が変化する。これによって、液
晶の温度特性による明るさの変動を自動的に補正するこ
とができる。図２１（ｂ）は、補助信号発生回路１０，
可変抵抗３２で構成される。可変抵抗３２は、表示装置
の周辺部等に設けて容易にその抵抗を可変できるように
するのが望ましい。これによって、表示画像の明るさ
や、コントラスト比及び視野角を容易に変えることがで
きる。図２１（ｃ）は、補助信号発生回路１０に情報処
理装置等の外部回路３３から直接にデータ信号を入力
し、これに基づいて補助信号Ｖｓｕｂを発生するように
したものである。

【００５９】また、図示していないが図２１（ａ）〜図
２１（ｃ）を組み合わせても良く、その構成については
特に限定しない。

【００６０】

【発明の効果】本発明によって、液晶マトリクスパネル
の駆動電圧を低くすることができるために装置の消費電
力を低減でき、また駆動回路を小型化できる。また、全
表示画素における液晶印加電圧の実効値を容易に可変で
きるために、コントラスト比，明るさ及び視野角を簡単
な回路により容易に調整することができる。

【００６１】さらに、補助信号の電圧条件を変えること
によって見かけ上の映像信号電圧に対する液晶の明るさ
特性を自由に可変できるために、特に、駆動回路の出力
電圧バラツキや、ＴＦＴの端子間の寄生容量に起因する
ソース電圧のバラツキによるパネル内での明るさの変動
を容易に低減でき高品質の表示が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による表示装置全体の概念図。

【図２】液晶表示装置における表示画素の等価回路。

【図３】液晶表示装置における表示画素の動作例。

【図４】液晶マトリクスパネルの実施例。

【図５】液晶マトリクスパネルの実施例。

【図６】液晶マトリクスパネルの実施例。

【図７】液晶マトリクスパネルの駆動タイミング例。

【図８】本発明における液晶印加電圧の基本波形。

【図９】本発明における液晶印加電圧波形の具体例。

【図１０】本発明における液晶印加電圧波形の具体例。

【図１１】本発明における液晶印加電圧波形の具体例。

【図１２】本発明における液晶印加電圧波形の具体例。

【図１３】本発明における駆動タイミング例。

【図１４】図１３における補助信号の変形例。

【図１５】本発明における駆動タイミング例。

【図１６】本発明における駆動タイミング例。

【図１７】信号電圧振幅値と液晶印加電圧の実効値との
関係の例（補助信号の有無による比較）。

【図１８】信号電圧振幅値と液晶の明るさとの関係の例
（補助信号の有無による比較）。

【図１９】本発明の変形例における表示画素部の等価回
路と駆動タイミング。

【図２０】本発明の変形例における表示画素部の等価回
路。

【図２１】補助信号情報発生手段の具体例。

【符号の説明】

１…マトリクスパネル、２，１５，３８…走査線、３，
１４，３９…信号線、４…表示画素、５…走査回路、６
…信号回路、７…表示部、８…表示制御回路、９…シス
テム回路、１０…補助信号発生回路、１１…補助信号情
報発生手段、１２…補助信号入力線、１３…補助信号
線、１６…ＴＦＴ、１７，３６…液晶、１８，２８，３
５…蓄積容量、１９…コモン端子、２０…蓄積容量端
子、２１…蓄積容量電圧入力端子、２２…電源、２３，
２４，２７…液晶マトリクスパネル、２５…蓄積容量電
圧入力端子、２６，２９…蓄積容量共通線、３０…ＴＦ
Ｔのゲート−ソース間容量、３１…温度検出部、３２…
可変抵抗、３３…外部回路、３４…ＴＦＴ、３７…補助
信号伝達手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに交差する複数の信号線と複数の走査
線と、各交差部近傍に、画素電極と、前記走査線からの
走査信号に基づいて制御され、前記信号線からの表示信
号を前記表示画素に入力するスイッチング素子とを形成
した第１の基板と、前記画素電極の対向電極を形成した第２の基板と、前記画素電極と対向電極の間に挾持された表示媒体とか
らなり、前記画素電極と対向電極及び表示媒体で形成される表示
画素を有する表示マトリクスパネルを設けた表示装置に
おいて、前記スイッチング素子が非導通状態となり、前記表示画
素が非選択状態にある期間内の所定の期間に、所定の補
助信号を前記表示画素の画素電極または対向電極に入力
する補助信号発生手段を設けたことを特徴とする表示装
置。
【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記補助信号は、前記画像情報に依存しないことを特徴
とする表示装置。
【請求項３】特許請求の範囲第１項において、前記補助信号は、前記表示画素の全てが非選択状態にあ
る期間内の所定の期間に入力されることを特徴とする表
示装置。
【請求項４】特許請求の範囲第１項において、前記補助信号が入力されるべき表示画素は、実際の表示
に使用される有効な表示画素であることを特徴とする表
示装置。
【請求項５】特許請求の範囲第１項において、前記補助信号発生手段は、前記走査線に走査信号を与え
る走査回路の中に設けられたことを特徴とする表示装
置。
【請求項６】特許請求の範囲第１項において、前記表示媒体は、液晶であることを特徴とする表示装
置。
【請求項７】特許請求の範囲第１項において、前記所定の補助信号の時間平均はほぼゼロであることを
特徴とする表示装置。
【請求項８】特許請求の範囲第１項において、前記補助信号発生手段は、前記所定の補助信号を発生さ
せる補助信号発生回路と、所定の画質が得られるよう前記所定の補助信号の波形を
決定する情報を前記補助信号発生回路に入力する補助信
号情報発生手段とを設けたことを特徴とする表示装置。
【請求項９】特許請求の範囲第８項において、前記補助信号情報発生手段は、温度検出手段であること
を特徴とする表示装置。
【請求項１０】特許請求の範囲第８項において、前記補助信号情報発生手段は、可変抵抗装置であること
を特徴とする表示装置。
【請求項１１】特許請求の範囲第８項において、前記補助信号情報発生手段は、情報処理装置であること
を特徴とする表示装置。
【請求項１２】特許請求の範囲第１項において、前記スイッチング素子は、薄膜トランジスタであること
を特徴とする表示装置。
【請求項１３】マトリクス状に配置した複数の表示画素
を順次選択し、選択された表示画素に画像情報を含む信
号を入力し、所定の表示を行う表示装置の駆動方法にお
いて、前記画像情報に依存した第１の信号と、前記表示画素が非選択状態にある期間内の所定の期間に
入力する所定の補助信号を含む第２の信号とを前記表示
画素に入力することを特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項１４】特許請求の範囲第１３項において、前記所定の補助信号は、前記画像情報に依存しないこと
を特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項１５】特許請求の範囲第１３項において、前記表示装置は液晶表示装置であることを特徴とする表
示装置の駆動方法。
【請求項１６】特許請求の範囲第１３項において、前記補助信号成分は可変であることを特徴とする表示装
置の駆動方法。
【請求項１７】特許請求の範囲第１３項において、前記補助信号成分の時間平均はほぼゼロであることを特
徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項１８】マトリクス状に配置した複数の表示画素
を順次選択し、選択された表示画素に画像情報を含む信
号を入力し、所定の表示を行う表示装置の駆動方法にお
いて、前記画像情報に依存した第１の信号と、前記画像情報に依存しない所定の補助信号を含む第２の
信号とを前記表示画素に入力することを特徴とする表示
装置の駆動方法。
【請求項１９】互いに交差する複数の信号線と複数の走
査線と、各交差部近傍に、画素電極と、前記走査線から
の走査信号に基づいて制御され、前記信号線からの表示
信号を前記表示画素に入力するスイッチング素子とを形
成した第１の基板と、前記画素電極の対向電極を形成した第２の基板と、前記画素電極と対向電極の間に挾持された表示媒体とか
らなり、前記画素電極と対向電極及び表示媒体で形成される表示
画素を有する表示マトリクスパネルを設けた表示装置に
おいて、前記スイッチング素子が非導通状態となり、前記表示画
素が非選択状態にある期間内の所定の期間に、所定の補
助信号を前記表示画素の対向電極に入力する補助信号発
生手段を設けたことを特徴とする表示装置。
【請求項２０】互いに交差する複数の信号線と複数の走
査線と、各交差部近傍に、画素電極と、前記走査線から
の走査信号に基づいて制御され、前記信号線からの表示
信号を前記表示画素に入力するスイッチング素子とを形
成した第１の基板と、前記画素電極の対向電極を形成した第２の基板と、前記画素電極と対向電極の間に挾持された表示媒体とか
らなり、前記画素電極と対向電極及び表示媒体で形成される表示
画素を有する表示マトリクスパネルを設けた表示装置に
おいて、所定の補助信号を前記表示画素の画素電極に入力する補
助信号発生手段を設けたことを特徴とする表示装置。
【請求項２１】基板上に互いに交差する複数の信号線と
複数の走査線と、各交差部近傍に、画素電極と、前記信
号線と走査線及び画素電極と接続され、前記走査線に加
えた信号によって前記信号線と前記画素電極との導通状
態が制御可能なスイッチング素子とを形成した第１の基
板と、前記第１の基板と対向し、基板上の少なくとも前
記画素電極と対向した部分に対向電極を形成した第２の
基板と、少なくとも前記画素電極と前記対向電極との間
に挾持された表示媒体とからなる表示マトリクスパネル
と、前記走査線を介し、前記スイッチング素子を順次導通状
態にして前記画素電極と対向電極と表示媒体とで構成さ
れる表示画素を選択する走査回路と、前記走査回路によって選択された表示画素に画像情報に
基づいた表示信号を前記信号線を介して入力するための
信号回路と、前記走査回路に入力する制御信号、前記信号回路に入力
する画像情報と制御信号を発生する制御回路と、前記制御回路に入力する原画像情報を発生するシステム
回路とからなる表示装置において、前記表示画素が非選択状態にある期間内の所定の期間
に、所定の補助信号を前記表示画素に入力する補助信号
発生手段を設けたことを特徴とする表示装置。
【請求項２２】基板上に互いに交差する複数の信号線と
複数の走査線と、各交差部近傍に、画素電極と対向電極
及びそれらの間に挾持された液晶とからなる表示画素
と、前記走査線からの信号に基づいて制御され、前記信
号線からの信号を前記画素電極に印加する薄膜トランジ
スタと、一方の電極を前記画素電極に、他方の電極を前
記画素電極を駆動する走査線と隣合った走査線に接続し
た蓄積容量で形成された表示マトリクスパネルと、前記走査線に走査信号を与える走査回路と、前記信号線に駆動信号を与える信号回路とからなる表示
装置において、前記走査回路は、前記走査線を介し、前記薄膜トランジ
スタを導通状態に保って前記表示画素を選択する第１の
信号発生手段と、前記第１の信号を印加しない期間内の
所定の期間に、所定の第２の信号を発生する第２の信号
発生手段を備えたことを特徴とする表示装置。