JPH06208103A

JPH06208103A - 液晶表示装置の駆動方法

Info

Publication number: JPH06208103A
Application number: JP23098893A
Authority: JP
Inventors: Shuji Maezawa; 修爾前沢
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-08-23
Filing date: 1993-08-23
Publication date: 1994-07-26
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: JP2563883B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】非選択期間に非線形素子を高抵抗として、情
報がリークすることを抑制し、かつ、電源電圧及び駆動
回路の耐電圧を低下すること。【構成】液晶層に正極性の電圧を充電する選択期間と
それに引き続く非選択期間とから成る正フィールドと、
負極性の電圧を充電する選択期間とそれに引き続く非選
択期間とから成る負フィールドを有する。正フィールド
及び負フィールドの各期間でデータ信号のＯＮ電位とＯ
ＦＦ電位との中間電位ＶN ，ＶM が互いに異なる電位と
なる。選択期間には、それぞれ非線形素子の両端に印加
される電圧を高電圧領域とする選択電位となり、正極性
及び負極性の非選択期間では互いに異なる電位を示す非
選択電位となる。選択期間直後の各非選択期間の各非選
択電位ＶG ，ＶH を、それぞれ対応する極性の選択電位
ＶD ，ＶE と、データ信号のＯＮ，ＯＦＦ電位の中間電
位ＶM ，ＶN との間の電位に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示式受像装置の
構成と、その表示装置の駆動方法に関する。ここでいう
受像装置は、テレビジョンのビデオ信号あるいはコンピ
ュータ類のビデオ信号等の影像信号を入力し、画像とし
て表示する装置を意味する。もちろん、映像検波以前の
回路を含むチューナー部分と、音声出力装置を組合わせ
て、テレビジョンを構成することも可能であるし、コン
ピュータに画像モニターとして組込むことも可能であ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、こういった分野のものはテレビモ
ニターとかモニターディスプレイと呼ばれており、表示
装置はＣＲＴが主流であった。ＣＲＴは明るく鮮明な表
示が可能である反面、重い，大きい，高電圧を使用す
る，電力消費が多い，目が疲れる，といった欠点を有し
ている。ＣＲＴに対抗する表示装置として液晶表示装置
が、その技術的進歩とあいまって脚光をあびて来てい
る。液晶表示装置はＣＲＴに比べ、軽い，薄型，低電
圧，低電力，受光型のため目が疲れない，といった長所
がある。しかしながら一般に液晶表示装置は、画素数が
多くなると多数の駆動電極を必要とし、マルチプレック
ス駆動を行ってもその多重度（デューティ比の逆数）は
限界があり、高々６０程度である。小型のテレビ受像機
としても走査線数は２４０前後、あるいは１２０前後を
必要とするので、そのままのマルチプレックス駆動は技
術的に困難である。さらに映像としては黒白の中間調を
表現しなければならないので、その制御で困難性が増
す。

【０００３】これらの困難を回避するために、アクティ
ブマトリクス表示装置やいわゆる多重マトリクス方式が
考えられた。アクティブマトリクス表示装置はさらに分
類してＴＦＴ型とシリコン基板型がある。ＴＦＴ型は透
明な基板上にポリシリコンやアモルファスシリコンを形
成し、そこにスイッチングトランジスタを配置するが、
高度なＩＣ技術を必要とし、多数の画素を欠陥なく製造
するのは難しく、完成しても価格の高いものとなってい
る。シリコン基板型はやや製造は容易となるが、不透明
であるため、ツイスティッド・ネマティック（ＴＮ）型
が採用できずに、液晶はＧＨ型やＤＳＭ型を使用し、良
いコントラストが得られない。またアクティブマトリク
ス表示装置は大型表示装置とはなり得ないのも欠点であ
る。いわゆる多重マトリクス方式は、実質的に走査電極
の数を１／２あるいは１／４とし、そのかわりに信号電
極の数を２倍，４倍とする方式である。信号電極数が極
端に増えて駆動回路に負担が生じるのみならず、２ない
し４走査線分を同時に選択するために、画像情報を相当
分格納する必要があり、ＡＤ変換やメモリー回路も付加
しなければならない。結果的に技術的困難と価格上昇を
招く。

【０００４】液晶表示装置の表示型式としては、ダイナ
ミック・スキャッタリング・モード（ＤＳＭ）やゲスト
・ホスト（Ｇ・Ｈ）型や、ツイスティッド・ネマティッ
ク（ＴＮ）型があるが、消費電力が低く、コントラスト
の良いものとしてはＴＮ型が優れている。そのため液晶
表示装置と単に呼ぶ場合はＴＮ型を指し、主流製品とな
っている。ＴＮ型（他の型式でも同様であるが）にとっ
ての欠点として、多重度の多いマルチプレックス駆動が
困難になることである。その特性上の原因は、電圧対コ
ントラストの特性上のしきい値電圧と飽和電圧の差が大
きく、だらだらと立ち上がっていく性質にある。マルチ
プレックス駆動のＯＮとＯＦＦの実効電圧値の差は、デ
ューティ比が小さくなると、小さくなり、充分なコント
ラス・マージンがとれなくなる。この困難を解決する手
段として、非線形素子を少なくとも一方の画素電極側に
配置する液晶表示装置が考えられる。

【０００５】非線形素子とは、バリスタ素子，金属−絶
縁体−金属（以下ＭＩＭと略）素子，ダイオード素子，
放電管素子等を指し、低電圧領域で高抵抗，高電圧領域
で低抵抗となる非線形特性を有するものである。非線形
素子を各画素毎に配置することにより、マルチプレック
ス駆動の多重度を極端に増やすことが可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、データ信号
用の例えば列電極と走査信号用の行電極とを用いて液晶
表示装置を駆動する場合、同一の列電極がデータ信号供
給用電極として兼用される一列上の多数の画素は、行電
極への走査信号により各画素を構成する非線形素子を順
次択一的にＯＮ（低抵抗とすること）させて、白、黒な
どの選択情報を選択期間内に書き込み（液晶層に充電す
ること）している。また、非選択期間では非線形素子を
高抵抗に維持して書き込まれた情報を保持させる必要が
ある。

【０００７】しかし、従来では直前に選択期間であった
現非選択画素より、選択期間内に書き込まれた情報がリ
ークして、画質を劣化させる問題があった。

【０００８】また、一般に液晶層へ正、負の電荷を交互
に蓄えるように、行電極への走査信号は、正極性の選択
期間及び非選択期間と、負極性の選択期間及び非選択期
間を有している。このとき、正極性の選択期間での選択
電位を例えば２０Ｖとすれば、負極性の選択期間の選択
電位は−２０Ｖとなり、トータルで４０Ｖもの高い電源
電圧を必要とし、ドライバ回路も高耐電圧の回路構成と
しなければならない。

【０００９】そこで、本発明の目的とするところは、選
択期間に書き込まれた情報が非選択期間に消失してしま
うことを防止することで画質を向上させ、さらに交流駆
動を行いながらも電源電圧を低下し、液晶ドライバ回路
の耐電圧を低下させることのできる、液晶表示装置の駆
動方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の基板間
に液晶が挟持され、該一対の基板の一方の基板上には複
数本の第１電極、複数の非線形素子、及び複数の画素電
極が形成され、前記一対の基板の他方の基板上には、複
数本の第２の電極が形成され、前記第１電極と前記第２
電極の間に前記非線形素子、前記画素電極及び前記液晶
層が電気的に順次接続されて画素が構成され、前記非線
形素子は、その両端に印加される電圧が、高電圧領域で
低抵抗となり、低電圧領域で高抵抗となり、前記第１電
極又は前記第２電極の一方に走査信号が入力され、他方
にデータ信号が入力され、前記各画素を構成する前記液
晶層に正極性の電圧を充電する正極性の選択期間とそれ
に引き続く正極性の非選択期間とから成る正フィールド
を有し、前記各画素を構成する前記液晶層に負極性の電
圧を充電する負極性の選択期間とそれに引き続く負極性
の非選択期間とから成る負フィールドを有し、前記デー
タ信号は前記各画素を構成する前記液晶層に充電すべき
電圧に応じてＯＮ電位とＯＦＦ電位との間で変化し、前
記走査信号は、前記正極性及び負極性の選択期間にはそ
れぞれ選択電位に設定され、前記正極性及び負極性の非
選択期間ではそれぞれ非選択電位に設定される液晶表示
装置の駆動方法において、前記正フィールド及び負フィ
ールドの各期間で前記データ信号の前記ＯＮ電位とＯＦ
Ｆ電位との中間電位が互いに異なる電位となり、前記正
極性及び負極性の選択期間には、それぞれ前記非線形素
子の両端に印加される電圧を前記高電圧領域とする前記
選択電位となり、前記正極性及び負極性の非選択期間で
は互いに異なる電位を示す非選択電位となり、前記正極
性及び負極性の選択期間直後の前記各非選択期間の前記
各非選択電位を、それぞれ対応する極性の前記選択電位
と前記データ信号の前記中間電位との間の電位に設定さ
れる、ことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明によれば、液晶層を交流駆動するにあた
り、正フィールド、負フィールドにてＯＮ，ＯＦＦ電位
の中間電位を互いに異なる電位に設定しているため、
正、負のフィールドに亘る走査信号の選択電位の振幅を
小さくでき、液晶表示装置のための電源電圧を低下さ
せ、ドライバ回路の耐電圧を下げることができる。

【００１２】さらに、正極性及び負極性の選択期間直後
の各非選択期間の各非選択電位を、それぞれ対応する極
性の選択電位とデータ信号の中間電位との間の電位に設
定することで、当該非選択期間に非線形素子の両端に印
加される電圧であって、当該非線形素子に接続された前
記液晶層に充電された電圧に応じて変動する電圧を、そ
れぞれ非線形素子を高抵抗とする低電圧領域に設定でき
る。従って、非選択期間に非選択画素を構成する非線形
素子がＯＮすることで生ずるクロストークを抑制するこ
とができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して具
体的に説明する。

【００１４】図１はＭＩＭ素子を用いた液晶表示装置の
構造を示しており、１１は上偏光板、１２は上基板、１
３は上基板透明電極、１４は液晶層、１５は表面酸化処
理された金属電極、１６は画素透明電極、１７は金属電
極１５の表面と画素透明電極１６を結合する結合金属電
極、１８は下基板、１９は下偏光板である。ＭＩＭ素子
は表面酸化された金属電極１５と結合金属電極１７の接
合部分に形成されている。金属電極１５は材料としては
タンタル、また結合金属電極１７の材料としては金及び
ニクロムが用いられることが多い。

【００１５】図２は、ＭＩＭ素子を用いた液晶表示装置
を正面から見た図であり、図中の番号は第１図のものと
対応している。図では、上基板透明電極１３を走査電極
とし、金属電極１５と画素透明電極１６を信号電極とし
ているが、縦横の関係を逆として走査電極と信号電極と
を交換してもよく、上下の関係を逆にしても同等であ
る。

【００１６】ここで、このＭＩＭ素子の特性が、例え
ば、「IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES,VOL.ED
-28,NO.6,JUNE 1981」に示されている。このＭＩＭ素子
は、プール・フランケルの式にて電流−電圧特性が近似
され、この電流−電圧特性から明確なしきい値を一点で
定めることが困難なものである。

【００１７】図３は、１画素すなわち１走査電極と１信
号電極の交差する部分の等価回路図である。非線形素子
の等価容量（ＣM ）２２，等価抵抗（ＲM ）２１，液晶
層の容量（ＣL ）２４，抵抗（ＲL ）２３，それに画素
に至るまでの配線抵抗（ＲK）２５から構成される。こ
のうちＲM は非線形であり、印加電圧により変化する。

【００１８】図４は、実施例の液晶表示装置の電極と画
素の配置の模式図である。Ｘ1 ，Ｘ2 ，……，Ｘi ，…
…，Ｘn -1，Ｘn は信号電極であり、n はその総数であ
り、i は任意番号である。Ｙ1 ，Ｙ2 ，……Ｙj ，……
Ｙm -1，Ｙm は走査電極であり、m はその総数であり、
j は任意番号である。Ｐ11，Ｐ21，……，Ｐij……，Ｐ
n -1，m ，Ｐn ，m は各画素であり、総数はn ・m とな
る。

【００１９】図５（ａ）は、走査電極信号に関係する部
分の従来例の回路構成である。入力信号の例としてテレ
ビのビデオ信号を採用している。ビデオ信号ＶＩＤは周
知の同期分離回路４１に入力され、回路４１は水平同期
信号ＨＳＰと垂直同期信号ＶＳＰとを出力する。信号Ｈ
ＳＰは多段シフトレジスター４３のクロック信号として
利用される。このシフトレジスターの第１段の出力でリ
セットされ、信号ＶＳＰでリセットされる信号ＳＣＱ
は、多段シフトレジスター４３のデータ入力となる。多
段シフトレジスターの各出力は各走査電極Ｙ1 〜Ｙm に
対応する選択電位期間を定めることになる。この従来例
では、第２段目以降の出力は、デュアルアナログスイッ
チ群４４の各コントロール信号となる。コントロール信
号が“０”の時は非選択電位信号ＮＥＬが、“１”の時
は選択電位信号ＳＥＬがアナログスイッチの出力、すな
わち走査電極信号となる。

【００２０】フリップフロップ４６は信号ＶＳＰの反転
信号をクロック信号として、これを分周して交流信号Ａ
ＣＳを出力する。信号ＡＣＳはデュアル・アナログスイ
ッチ４７，４８のコントロール信号であり、第１フィー
ルドの非選択電位ＶM と第２フィールドの非選択電位Ｖ
N を切換えて、非選択電位信号を出力する。Ｖ−５Ｖ電
圧平均化法相当で、電圧幅を２０Ｖとすれば、各電位
は、ＶE ＝０Ｖ，ＶD ＝２０Ｖ，ＶM ＝４Ｖ，ＶN ＝１
６Ｖ程度となる。通常のテレビの走査方式では、フィー
ルド周波数は６０Ｈｚで、第１フィールドで２６２．５
本を走査し、飛び越し走査をし、第２フィールドで１フ
レームとしている。この従来例では１走査期間と１選択
期間は同等であり、走査電極数は２６０本以下で上下端
の走査は使用されないので、２４０本程度が必要とな
る。また、２走査期間を１選択期間としてもよく、その
場合は１２０本程度の走査電極数となる。

【００２１】図５（ｂ）には、主要な信号の波形を示し
た。信号ＶＳＰ〜信号ＡＳＣは制御系の２値の信号であ
り、走査電極信号Ｙ1 ，Ｙj はＶE ，ＶD ，ＶN ，ＶM
をとる４値の信号である。

【００２２】図６は、実施例の回路構成の信号電極信号
に関係する部分である。発振回路５１は周知のものであ
り、８ＭＨｚ〜１２ＭＨｚ程度の周波数を持つ。分周回
路５２は２段から４段の分周を行い、２ＭＨｚ〜６ＭＨ
ｚのクロック信号ＰＳＰを出力する。これはまた、走査
系のクロック信号ＨＳＱの反転信号でリセットされる。
この信号でセットされ、多段シフトレジスター５３の第
１段の出力でリセットされる信号は、多段シフトレジス
ター５３のデータ入力となる。信号ＰＳＰはそのクロッ
ク信号となり、一定間隔で順次にシフトレジスター５３
の出力を“１”とする。各出力は個別にアナログスイッ
チ５４のコントロール信号となり、その出力はそれぞれ
信号電極信号Ｘ1 〜Ｘn となる。アナログスイッチ５４
の入力信号は交流ビデオ信号ＡＶＯであり、Ｘ1 〜Ｘn
には順次短時間に信号ＡＶＯが印加されることになる。

【００２３】図６左下部に信号ＡＶＯの形成の回路が示
されている。この信号の特徴は、電位ＶD とＶS の間で
負極性のビデオ信号があって、これを交流信号ＡＣＳで
切換えるものである。ここで電位ＶS とＶF は選択画素
を完全にＯＦＦとする電位であり、前例でいえばＶS ＝
１２Ｖ，ＶF ＝８Ｖ程度となる。ビデオ信号ＶＩＤはコ
ンデンサーを介してトランジスター６１のベース入力と
なり、これはエミッタフォロア型により、そのまま電流
増幅となる。この出力は可変抵抗により適当に規格化さ
れ次の入力となる。このときベース入力のバイアス電位
を適当に設定することにより、ビデオ信号に含まれる帰
線消却期間の同期パルスを押さえて画像情報を主に取り
出すことにする。トランジスタ６２の構成はエミッタ接
地型であり、逆転し、ＶD とＶS の間に増幅された信号
がコレクターに出力される。さらにこれをエミッタフォ
ロア型のトランジスタ６３により電流増幅し、負極性の
ビデオ信号とする。一方、ビデオ信号ＶＩＤはコンデン
サーを介してトランジスタ６４に入力される。これはエ
ミッタ接地型であり、コレクタ出力は逆転したものであ
る。これは負帰還を充分かけたものにしておき、増幅率
は１以下であるが、コレクタ抵抗を可変にして適当に規
格化する。なお、ベース入力のバイアス電圧の設定によ
り、同期パルスを押さえておく。次に、トランジスタ６
５により、さらに逆転し、正極性に戻し、ＶF とＶE の
間に増幅された信号をコレクターに出力する。これをエ
ミッタフォロア型のトランジスタ６６により電流増幅
し、正極性のビデオ信号とする。こうして得られた２系
統のビデオ信号をデュアルアナログスイッチ６７に入力
し、交流信号ＡＣＳで走査系信号と同期して切換え、交
流ビデオ信号ＡＶＯを出力し、アナログスイッチ群５４
の入力とする。

【００２４】交流ビデオ信号ＡＶＯの形成については、
通常のトランジスタ構成としたが、直線性や帯域特性を
向上させるために、ＯＰアンプ構成とするのもよい方法
である。

【００２５】この表示装置は非線形素子は有するが、ラ
ッチ回路を有するアクティブマトリクスではなく、さら
にＡＤ変換等を利用して画像情報をメモリーし、通常の
電圧平均化法により２６０分の１デューティ比の駆動を
行うものでもない。スイッチングトランジスタを配置す
るアクティブマトリクスでないのにもかかわらず、情報
をメモリーせずに直接に影像を書込み表示する全く新規
の方法であり装置である。この方法が可能であること
を、次に動作原理として説明する。もちろん、実験的に
既に充分確認されている。

【００２６】図７は総合して、動作原理を説明する図で
ある。原理であるので、任意の１画素について説明し、
また交流動作の前半と後半は極性の変化であり同等の動
作なので交流の考慮は特にしない。図７（ａ）は、これ
から相当する画像情報を書込もうとしている画素の等価
回路である。ＣM は非線形素子の容量，ＲM はその抵
抗、ＣL は液晶層の容量、ＲL はその抵抗、ＲK は配線
抵抗、Ｅは画像出力電位、ＶL は液晶相に印加される電
圧である。書込みのクロック信号ＰＳＰの周波数が３Ｍ
Ｈｚであれば、書込み時間（ＷT ）は３×１０^-7秒程度
となる。図でのスイッチの閉じる時間である。初期には
ＣM ，ＣL に電荷がなかったとして過度現象を解くと次
のようになる。ただし、ＲK ＜＜ＲM ，ＲL として近似
した。

【数１】

【数２】

【数３】各定数のオーダーを調べると、ＣM は１０^-13Ｆ，ＲM
はＯＮ時には１０⁶〜１０⁹Ω，ＣL は１０^-12Ｆ，Ｒ
L は１０⁹Ω、ＲK は１０⁴Ω以下である。τA は１０
^-9秒以下で、τB は１０^-6秒以上となる。ｔ＝ＷT では
第１項は残り、第２項はほとんど０である。すなわち次
の通りである。

【数４】アナログスッチはＯＦＦとなっても出力端子と電極間に
電荷は蓄えられている。これは通常のＣＭＯＳ型のもの
で５ｐＦ程度の容量である。書込み時間以後の画素に対
する書込みはこれによって行われる。この等価回路を図
７（ｂ）に示す。この場合は（ａ）に比べ、長い時間を
問題とするのでＲK は無視した。該当画素における残り
の選択走査時間をＳT とする。書込み時間以後の過渡現
象を解くと次のようになる。ｔ＝０でＶL ＝ＥＣM ／
（ＣL ＋ＣM ）とし、適当に近似する。

【数５】上記式にて、τB は前と同じであり、τC ＝ＣK （ＲL
＋ＲM ）、τC は１０^-3以上であり、また非選択画素へ
の電荷の移動はほとんどないので、走査期間満了時の状
態は次の通りである。

【数６】ここで、ＣM ／（ＣL ＋ＣM ）は０．１以下であり、Ｒ
L ／（ＲL ＋ＲM ）は初期にはほとんど１に近い。した
がってＶL は時間とともに、ＲL ／（ＲL ＋ＲM ）に近
づきながら増大する。しかし、ＲM はＥ−ＶL が減少す
ると増加し、ＲL ／（ＲL ＋ＲM ）は減少し、バランス
のとれた値に定まる。これをαとする。すなわちＶL の
最大値はαＥとなる。一方、τB は１０^-6秒から１０^-4
秒まで遅くなってゆく。通常のビデオ信号の１走査期間
（１Ｈ）は６．３５×１０^-5秒であり、τB のオーダー
と近い。左端の画素については１Ｈがほぼ走査時間とな
る。右端の画素については０．２Ｈの走査時間が残され
０．８Ｈ分は１本前の選択画素情報が混じるが、通常の
画像では実用上の問題は生じない。こうして次の非選択
書込みまでにＶL ＝αＥとなる。

【００２７】図７（ｃ）はすぐ次の非選択時の書込み時
の等価回路である。この場合にはＲM は１０¹⁰Ω以上で
あり、他の定数に比べ無限大として扱い、図中も省略し
た。ＥN は非選択時の書込み電位である。ｔ＝０で、Ｖ
L ＝αＥ，ＶM ＝（１−α）Ｅとして過渡現象を解くと
次のようになる。

【数７】ｔ＝ＷT では第２項のみ残る。非選択の書込み時間以後
は、この第２項をもってＶL の式としてよい。なぜな
ら、ＣL の電荷はＣM を通してのみ流れ込むが、ＣM は
ＣL よりかなり小さく、ほとんど無視できる。その次の
非選択時の書込みとその後は同様の考察より次の通りと
なる。

【数８】ただし、ＥN'は新しい書込み電位である。近似的にはＥ
N については相殺されてしまう。結局大雑把な式として
は次の通りである。ｔは画素に対する選択書込み時から
計るものとする。Ｅn （ｔ）はその都度の非選択の書込
み電位であり、ＲM （Ｅ）値は選択時に落ち着いた値で
ある。

【数９】 τB が１フィールド周期の１／１０程度であり、ＲM は
ＲL と同程度で、ＣMがＣL よりかなり小さければ、充
分のコントラストを得ると同時に、非選択の影響を押さ
えることができる。

【００２８】さらに、第１，第２フィールドで、データ
信号のＯＮ，ＯＦＦ電位の中間電位を異ならせること
で、走査信号の波形のみにて液晶層に蓄えられる電荷の
極性反転を行う従来と比較して、第１，第２フィールド
に亘る走査信号の選択電位の振幅を小さくできる。この
ため、液晶駆動装置の電源電圧を低下させ、かつ、ドラ
イバ回路の耐電圧を低下させることができる。

【００２９】ところが、以上の説明で見落とされていた
近傍画素の情報漏れが存在することが判明した。非選択
の電位信号ＮＥＬの設定は、従来例ではＥN の平均が０
となるようにするのがよいとされている。しかし、直前
に選択され書き込まれたところの現非選択画素について
は、液晶層に電荷が蓄えられたために、当該非選択画素
に接続されているＭＩＭ素子の両端に印加される電位が
変動し、バイアス電位として余分に印加されてしまう。
充分に放電された非選択画素に比較し、充電された非選
択画素のＭＩＭ素子に高めの逆電圧が印加され、ＲM が
低くなり、選択期間に蓄えられた電荷が、非選択期間に
リークしてしまう。表示装置を駆動した状態で見ると、
画面の下の映像が上へ尾をひく現象となる。２６０本走
査構成で２０〜４０本に渡って生じることが観測され
た。

【００３０】さらに、第７図に従い、具体的な電圧値を
用いて説明する。半周期、すなわち一方の極性で説明す
るが、他の半周期は極性を変えれば同等である。各画素
の両端に、選択期間中に印加される書込み電圧が１２Ｖ
以上例えば２０〜１２Ｖであり、２０ＶでＯＮ（ノーマ
リホワイトでは黒）表示、１２ＶでＯＦＦ（ノーマリホ
ワイトでは白）表示とする。

【００３１】図７（ａ）の選択書込み時に、黒表示が書
込まれたとする。Ｅ＝ＶM ＋ＶL ＝２０Ｖであり、前述
したように、初期的にはＶM が高く、ＲM が低抵抗とな
って、電荷が液晶層に流入していく。（ｂ）の選択書込
み終了時に、液晶層ＣL には流入した電荷により、９Ｖ
程度の電圧が生じている。ただし、正確な電圧は具体的
に各要素の物理特性を定めることで得られる。

【００３２】（ｃ）の非選択時は、他の走査電極の選択
時であり、白表示が書込まれているとすると、この画素
には、ＥN ＝ＶM ＋ＶL ＝- ４Ｖが印加される。とこ
ろが、ＶL ＝９ＶであるためＶM ＝- ４Ｖ- ＶL ＝-
１３Ｖとなり、非線形素子に- １３Ｖが印加されてし
まう。非線形素子は半導通状態になり、液晶層から放電
しやすくなり、黒表示が白っぽく変化する。すなわち、
別の言い方では非選択情報が混入しやすい。

【００３３】本発明はこの欠点を改善するものである。
第５図（ｂ）で説明した走査電極信号を改良する。すな
わち走査電極に印加する駆動信号は、選択期間は選択電
位を取り、非選択期間は選択期間の前後で異なる非選択
電位を取ることとする。図８（ａ）に本発明にかかわる
実施例の走査電極信号に関する回路構成を示す。ビデオ
信号ＶＩＤは同期分離回路８１に入力され、水平同期信
号ＨＳＰと垂直同期信号ＶＳＰを出力する。信号ＨＳＰ
は２系統の多段シフトレジスター８２，８３のクロック
信号として入力される。シフトレジスター８２の第１段
の出力ＱＹＯでリセットされ、信号ＶＳＰでセットされ
る信号ＳＣＱは、シフトレジスター８２のデータ入力と
なる。またシフトレジスター８３の第２１段の出力ＴＹ
２０でリセットされ、信号ＶＳＰでセットされる信号Ｓ
ＣＴは、シフトレジスター８３のデータ入力となる。シ
フトレジスター８２の各出力は各走査電極のＹ1 〜Ｙm
に対応する選択電位期間を定める。各選択期間では、ア
ナログスイッチ８４を通じて、選択電位信号ＳＥＬが各
走査電極に出力される。

【００３４】フリップフロップ８６は信号ＶＳＰの反転
信号をクロック信号として、これを分周して交流信号Ａ
ＣＳを出力する。信号ＡＣＳはデュアル・アナログスイ
ッチ８７，８８，８９のコントロール信号であり、第１
フィールドの選択電位ＶD と第２フィールドの選択電位
ＶE を切換えて、選択電位信号ＳＥＬをアナログスイッ
チ８７は出力し、非選択電位ＶG とＶH を切換えて、第
２非選択電位信号ＨＥＬをアナログスイッチ８９は出力
する。ここでＶG はＶD とＶM の間の電位であり、ＶH
はＶE とＶN の間の電位である。

【００３５】シフトレジスター８３の各出力ＴＹ1 〜Ｔ
Ｙm は、各走査電極に対応する第２非選択期間を定め
る。この期間は選択期間後２０Ｈを保つが、これは一例
であり、ＭＩＭ表示素子の特性により適当に設計する必
要がある。また電位ＶG とＶHも素子の特性により適当
に設定する必要がある。ＴＹj は選択期間中も“１”と
なっているが、アナログスイッチ８４で選択電位ＳＥＬ
が優先選択されるので問題はない。結局、アナログスイ
ッチ８４の出力は、選択期間前では第１非選択電位信号
ＮＥＬが各走査電極に出力され、選択期間後では第２非
選択電位信号ＨＥＬが出力される。第２非選択電位のＶ
G ，ＶH は、画像が書込まれた直後の画素のＭＩＭ素子
に印加される電位差が平均して最低となるように設定さ
れれば、先に説明したところの、映像が上へ尾を引く現
象を消滅または抑圧することができる。

【００３６】換言すれば、各非選択電位ＶG ，ＶH は、
第１，第２フィールドの各選択期間直後の非選択期間に
走査電極に入力される電位である。そして、直前に選択
され書き込まれたところの現非選択画素の両端には、こ
の非選択電位ＶG 又はＶH と、現選択画素に対するデー
タ信号との電位差が印加されることになる。上記の現非
選択画素は、直前の選択期間にデータ信号（選択情報）
に基づき液晶層に電荷が蓄えられている。従って、選択
情報の相違に起因して、液晶層に蓄えられた電荷、すな
わち液晶層の充電電圧は異なっており、このため、上記
の現非選択画素に接続されたＭＩＭ素子の両端に印加さ
れる電圧が変動するのである。本実施例では、直前に選
択され書き込まれたところの現非選択画素続の液晶層に
充電された電圧に応じて変動するＭＩＭ素子への印加電
圧の平均が、最低に近付くように、上記の非選択電位Ｖ
G 及びＶH を設定しているのである。

【００３７】このように、選択期間直後の非選択電位Ｖ
G ，ＶH を設定することで、現非選択画素の液晶層の充
電電圧が高い場合であっても、従来のようにＭＩＭ素子
に高めの逆電圧が印加されることがなくなり、ＭＩＭ素
子の抵抗ＲM は高抵抗を維持できるため、選択画素の情
報が現非選択画素に書き込まれてしまうことがなくな
る。

【００３８】図８（ｂ）には、図８（ａ）にかかわる主
要な信号の波形を示した。信号ＶＳＰ〜ＴＹ18は制御系
の２値の信号であり、走査電極信号Ｙ1 ，Ｙj ，ＶE と
ＶDの間で変化する階段状のアナログ信号である。

【００３９】この第８図（ｂ）の波形を、第５図（ｂ）
の波形と比較して説明する。各図の波形のいずれを用い
る場合にも、データ信号は第６図の駆動回路より出力さ
れている。従って、各図の第２フィールドでは、データ
信号はＶD ＝２０Ｖ，ＶS ＝１２Ｖの間で変化し、ＶN
＝１６Ｖがデータ信号の中間電位となる。この第２フィ
ールドでは、選択電位ＶE ＝０Ｖであるので、選択画素
への書き込み電圧は１２Ｖ〜２０Ｖとなる。第１フィー
ルドでも同様に、データ信号はＶE ＝０Ｖ，ＶS ＝８Ｖ
の間で変化し、ＶM ＝４Ｖがデータ信号の中間電位とな
る。この第１フィールドでの選択電位ＶD ＝２０Ｖであ
るので、選択画素への書き込み電位は−１２Ｖ〜−２０
Ｖとなる。このように、選択画素への書き込み電位は１
２Ｖ以上となり、比較的高いしきい値電圧を持つＭＩＭ
素子を選択期間に低抵抗とし、液晶層に所望の電圧を充
電することができる。

【００４０】第８図（ｂ）が第５図（ｂ）と相違する点
は、第１，第２フィールドの選択期間の直後の第２非選
択電位ＶG ，ＶH を設定している点である。

【００４１】このため、第８図（ｂ）の場合は、第５図
（ｂ）の場合と比較して、第１フィールドでは（ＶG −
ＶM ）、第２フィールドでは（ＶN −ＶH ）の電位だ
け、選択期間直後の現非選択画素の両端に印加される電
圧が増加する。第５図（ｂ）の場合は現非選択画素の両
端に±４Ｖ印加されることでＭＩＭ素子に高めの高電圧
が印加されてリークが生じていた現象を、第８図（Ｂ）
の波形によりリークを抑制するものである。

【００４２】この第２非選択電位ＶG ，ＶH の設定とし
て、ＶM ＜ＶG ＜ＶD 、ＶE ＜ＶH＜ＶN を満たす任意
のＶG ，ＶH を設定し、データ信号をＯＮ電位〜ＯＦＦ
電位にそれぞれ変化させて液晶層に充電させ、その直後
の非選択期間の非選択画素のＭＩＭ素子の両端に印加さ
れる電圧の平均を求める。同様にして、ＶG ，ＶH を種
々設定して平均電圧を求めてゆき、その中で平均電圧が
最低に近付いた場合のＶG,ＶH を第２非選択電位に決定
すれば良い。

【００４３】こうして、本発明では明確なしきい値を一
点に定めることが困難なＭＩＭ素子を用いながらも、選
択期間直後の非選択電位ＶG ，ＶH を、現非選択画素の
ＭＩＭ素子に印加される電圧の平均が最低値に近付くよ
うに設定することで、非選択画素のＭＩＭ素子の抵抗Ｒ
M が低抵抗となって情報がリークすることを抑制し、鮮
明な映像が液晶表示装置に表示できる。また、回路構成
の付加も比較的簡便なもので効果が大きい。

【００４４】また、選択期間直後の非選択電位ＶG ，Ｖ
H を上述のように設定することで、非選択期間にＭＩＭ
素子の両端に印加される電圧を低電圧領域に設定できる
駆動マージンが拡がり、ＭＩＭ素子のＩ−Ｖ特性にプー
ル・フランケルの近似式にて示されるような温度依存性
が有っても、また、たとえ素子特性に一様性がなくて
も、非選択画素からの情報リークを防止できる。

【００４５】図８（ｂ）での説明からも明らかなよう
に、第１フイールドでのデータ信号のＯＮ電位ＶE ＝０
ＶとＯＦＦ電位ＶF ＝８Ｖの中間電位はＶN ＝４Ｖとな
り、第２フィールドでのＯＮ電位ＶD ＝２０ＶとＯＦＦ
電位ＶS ＝１２Ｖの中間電位はＶN ＝１６Ｖとなり、第
１，第２フィールドにてデータ信号の中間電位が互いに
異なる電位となっている。さらに、前述の説明から明ら
かなように、図８（ｂ）に示す第１，第２フィールドの
各非選択電位ＶG ，ＶH は、対応するフィールドでの各
選択電位ＶD ，ＶE と、各フィールドでのデータ信号の
ＯＮ，ＯＦＦ電位の中間電位ＶM ，ＶN との間の電位に
それぞれ設定されている。

【００４６】なお、図８では、選択期間後２０Ｈで非選
択電位が選択期間の前の電位に戻るような例であるが、
液晶層の電荷が放電したことを想定したものである。放
電が余りなければ選択期間後の電位のままでもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば選
択期間直後の非選択期間の非選択電位の設定により、直
前に書き込まれた現非選択画素から情報がリークするこ
とを防止でき、しかも、データ信号のＯＮ，ＯＦＦの中
間電位を正フィールド、負フィールドで異ならせること
で、走査信号の振幅を小さくして電源電圧及び駆動回路
の耐電圧を低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＭＩＭ素子を用いた液晶表示装置の構造を示す
図である。

【図２】図１の液晶表示装置の正面図である。

【図３】１画素の等価回路図である。

【図４】本発明実施例の液晶表示装置の電極と画素の配
置の模式図である。

【図５】（ａ），（ｂ）は従来例の走査電極信号に関す
る回路構成および信号波形を示す図である。

【図６】実施例の信号電極信号に関する回路構成を示す
図である。

【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ）は動作原理を説明する
図である。

【図８】（ａ）は実施例の走査電極信号に関する回路構
成を示し、（ｂ）はその主要な信号波形図である。

【符号の説明】

１１上偏光板１２上基板１３上基板透明電極１４液晶層１５表面酸化処理された金属電極１６画素透明電極１７結合金属電極１８下基板１９下偏光板２１非線形素子の容量２２その抵抗２３液晶層の容量２４その抵抗２５配線抵抗Ｘ1 ，……，Ｘn 信号電極Ｙ1 ，……，Ｙm 走査電極Ｐ11，……，Ｐnm 画素

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間に液晶が挟持され、該一対
の基板の一方の基板上には複数本の第１電極、複数の非
線形素子、及び複数の画素電極が形成され、前記一対の
基板の他方の基板上には、複数本の第２の電極が形成さ
れ、前記第１電極と前記第２電極の間に前記非線形素
子、前記画素電極及び前記液晶層が電気的に順次接続さ
れて画素が構成され、前記非線形素子は、その両端に印加される電圧が、高電
圧領域で低抵抗となり、低電圧領域で高抵抗となり、前記第１電極又は前記第２電極の一方に走査信号が入力
され、他方にデータ信号が入力され、前記各画素を構成する前記液晶層に正極性の電圧を充電
する正極性の選択期間とそれに引き続く正極性の非選択
期間とから成る正フィールドを有し、前記各画素を構成
する前記液晶層に負極性の電圧を充電する負極性の選択
期間とそれに引き続く負極性の非選択期間とから成る負
フィールドを有し、前記データ信号は前記各画素を構成する前記液晶層に充
電すべき電圧に応じてＯＮ電位とＯＦＦ電位との間で変
化し、前記走査信号は、前記正極性及び負極性の選択期
間にはそれぞれ選択電位に設定され、前記正極性及び負
極性の非選択期間ではそれぞれ非選択電位に設定される
液晶表示装置の駆動方法において、前記正フィールド及び負フィールドの各期間で前記デー
タ信号の前記ＯＮ電位とＯＦＦ電位との中間電位が互い
に異なる電位となり、前記正極性及び負極性の選択期間には、それぞれ前記非
線形素子の両端に印加される電圧を前記高電圧領域とす
る前記選択電位となり、前記正極性及び負極性の非選択
期間では互いに異なる電位を示す非選択電位となり、前記正極性及び負極性の選択期間直後の前記各非選択期
間の前記各非選択電位が、それぞれ対応する極性の前記
選択電位と前記データ信号の前記中間電位との間の電位
に設定される、ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方
法。