JPH068937B2 - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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JPH068937B2
JPH068937B2 JP59055356A JP5535684A JPH068937B2 JP H068937 B2 JPH068937 B2 JP H068937B2 JP 59055356 A JP59055356 A JP 59055356A JP 5535684 A JP5535684 A JP 5535684A JP H068937 B2 JPH068937 B2 JP H068937B2
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    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/13306Circuit arrangements or driving methods for the control of single liquid crystal cells

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  • Liquid Crystal (AREA)
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非線形素子と液晶等の表示素子を用いたマトリ
クス型表示装置の改良に関し、詳しくは非線型素子の特
性変化によらず常に最適の表示品質を保障する調節手段
に関する。
〔発明の背景〕 液晶表示パネルは既に広く用いられ、高密度表示化が盛
んである。高密度表示の方法の一つとして非線形抵抗素
子を用いた方法が公知である(参照文献1.B.J.Le
chiner.etal.Proc.IEEE Vol 59.p1566〜157
9)。非線形素子としてはバリスタを用いた例(参照文
献2.D.E.Castleberry。IEEE ED−26 p.1
123〜1128)やMIM素子を用いた例(参照文献3.
D.R。Baraftetal IEEE ED−28 p.736〜7
39)等が公知である。我々は前出願の特願昭57−16
7944号(特開昭59−57287号公報)および特
願昭57−167945号(特開昭59−57273号
公報)に於いてアモーファスSiダイオードリングによ
る非線形抵抗素子が表示パネル用としては最適である事
を示した。
すなわち、特願昭57−167944号(特開昭59−
57287号公報)には、2組の整流性素子(ダイオー
ド)を、それぞれ並列に且つ逆方向にリング接続した構
成であるダイオードリングを、非線形素子として用いる
ことが示されており、更に、ダイオードリングを構成す
るダイオードに、例えば、アモーファスSiダイオード
を用いれば、極めて優れたスイッチング特性とその制御
性、均一性のよい非線抵抗素子が実現可能となることも
示されている。
また、特願昭57−167945号(特開昭59−57
273号公報)にはダイオードリングを構成するダイオ
ードを積層構造とする事により、小面積で十分な閾値電
圧を確保する手法が示されている。更にそれぞれのダイ
オードをほぼ対称な構造とする事で、アモーファスSi
ダイオードのような光起電力を有する素子であっても、
発生する光電流を自動的にキャンセルし得る方法も示さ
れている。
上記の両出願に開示された技術を用いると、従来用いら
れていたバリスタやMIMと比べ、スイッチング特性と
その均一性、制御性の格段に良好な非線形抵抗素子が実
現可能となる。
又その駆動方法として選択位相と保持位相を有し、保持
位相に於いて走査信号に保持電位±Vbというバイアス
を持たせる方法を特願昭57−167943号(特開昭
59−57288号公報)に於いて提案した。この様な
方法を用いる事により高密度の液晶表示パネルが比較的
容易な手段で可能となる。
すなわち、参考文献1〜3で用いられた従来の駆動法で
は、ダイオードリングのような閾値電圧の小さな非線形
抵抗素子を、アクティブマトリクスに適用する事が困難
である。これらの駆動法では正負の選択位相では正負独
立の選択電位±Vaをとり、保持位相では正負とも保持
電位は同一の0レベルである。しかし、特願昭57−1
67943号(特開昭59−57288号公報)に示す
駆動方法では、正負の選択位相では正負の選択電位±V
aをとるが、正負の保持期間では正負独立のバイアスを
有する保持電位±Vbをとる。この事により、アモーフ
ァスSiダイオードリングのような低い閾値電圧の非線
形抵抗素子であっても、液晶表示素子には十分な駆動電
圧のダイナミックレンジを確保する事が可能となる。
〔従来技術と問題点〕
しかし液晶表示パネルの使用条件は必ずしも一定でなく
例えば温度や経時変化等様々な要因によって表示品質が
変化する。その様な変化に対して従来用いられている方
法は必ずしも非線形素子を用いた表示パネルに有効とは
言えない。本発明は非線形素子を用いた表示パネルに最
適な調整方法を提供する。以下図面に基づいて詳細に説
明する。
まず前出願の特願昭57−167943号(特開昭59
−57288号公報)で詳述した保持位相付駆動法につ
き説明する。第1図は非線形素子NL(i、j)と表示
素子LC(i、j)を単位画素M(i、j)として複数
の走査電極S(S、S……)とデータ電極D
(D、D……)の間にマトリクス配置してなる表示
パネルである。第2図は非線形素子特性の概念図であり
閾値電圧Vthの前後で抵抗かROFFからRONと大きく減少
している。
第3図は保持位相付駆動法の駆動波形である。フレーム
、T……はそれぞれの走査信号 毎に選択位相t、t′と保持位相th、th′を有す
る。
選択位相では走査信号φ、φn+1、……は選択電位
±Vaを、保持位相では保持電位±Vbをとっている。
データ信号Ψmはデータ電位±Vcを映像に応じて選択
している。
第3図Ψmはデジタル映像の信号例であるがアナログ映
像信号の場合はデータ電位±Vcの2値ではなく+Vc
と−Vc間の任意の値をとる。
以上の如き信号を両電極に与えた場合両電極間に接続さ
れた単位画素M(n+1、m)、M(n、m)にはそれ
ぞれφn+1−Ψm、φ−Ψmの差信号が印加され、
非線形素子NL(n+1、m)、NL(n、m)の非線
形性によって他の走査電極の選択時間におけるデータ信
号の変化に吸収され表示要素C(n+1、m)、C
(n、m)には斜視部の電圧が印加される。
の斜線部は点灯電圧、φ−Ψmの斜線部は非点灯電圧
に対応している。
ここで示した保持位相付駆動法の利点は前出願でも詳述
したが、第1に非晶質Siダイオードの順方向非線形性
の如き低い閾値電圧Vthを持った非線形素子でも使用可
能となった点であり、第2に閾値電圧Vthのばらつき、
変動に対し強い点にある。保持位相付駆動法によって初
めて従来の最大の欠点であった、バリスタ、MIM等に
みられる素子自身の不均一性、不安定性と、それに相乗
する駆動法の余裕度の低さが解消されるのである。
しかし単に保持位相付駆動を用いれば常に安定な表示が
可能というわけではない。特に非線形素子は温度や径時
的な現象で特性が微妙に変化し、その影響で表示コント
ラストが変動する。本発明はこの様な素子性の変動を効
果的に補償する方法を提供する。
素子特性の変動に対する従来の方法を第4、第5図に示
す。
第4図は従来の液晶表示装置のブロック図である。表示
パネル41は走査電極S、S、……、SNは走査ド
ライバ43により、データ電極D、D、……、DM
はデータドライバ42により信号が供給される。両ドラ
イバ42、43はコントローラ44からタイミング信号
及び映像データが供給され、電源回路45よりデータ電
位±Vc及び選択電位±Va、0が供給される。従来法
では保持位相に於ける保持電位±Vbは必要ないので基
準電位0が与えられている。
第5図は電源回路の一例である。主電源51と電圧調節
手段52により設定された±Vaの電位を分割抵抗R
a、Rcを用いて分割し±Vc、0を得ている。
以上の様な全電位を比例的に変動させる方法は非線形素
子を用いない所謂パッシプマトリクスでは一応有効であ
る。しかし、保持位相付駆動法を用いた非線形素子付マ
トリクスでは問題が大きい。
第6図71は非晶質Siダイオード・リングによる非線
形抵抗素子の電流I対電圧V特性である。図の如く低電
圧側では対数則I∝e×p(V)、高電圧側では比例則I
∝Vで変化し、第2図に示した理想的特性とは異なる。
この様な場合の電圧閾値Vthは流れる電流によって実効
的に決定される。
例えば保持位相で問題となる電流値Iは保持位相の長
さth、負荷容量C、負荷印加電圧Vに対しI
/Thで表わされる。ここで負荷容Cとは表示
要素容量CLCと必要に応じて設けられる付加容量Ca
の和である。よって保持位相で重要な閾値電圧Vth1は第
6図の如く決定され、データ電位振巾2Vcは次の関係 を守る様に設定される。
一方選択位相で問題となる電流値Iは選択位相の長さ
に対し同様にI/tで表わされ図よ
り閾値電圧Vth2が決定される。選択電位Vaと保持電位
Vbの差Va−Vbは次の関係|Va−Vb|Vth
を満足すべく設定されねばならない。
以上の如く保持位相付駆動法で重要な事はデータ電位振
巾2Vcと選択電位と保持電位の差である|Va−Vb
|の2つの値が非線形素子特性によって決定されている
点にある。特に非晶質シリコンダイオードを非線形素子
として使用する場合には閾値電圧Vth2が電流印加によっ
て大きく変動する事が知られている。このため従来法の
如く全電位を比例的に変動させたのでは2Vc、Va−
Vbの比例的に変化してしまい、書き込み特性、保持特
性ともに最適値からずれてしまう。
以上述べた如く、従来の表示装置では最適な駆動は難し
かった。
〔発明の目的〕
本発明は以上のような従来の欠点を解決するものであ
り、温度変動や経時的な現象によって非線形素子特性が
変化しても常に最適な駆動を可能とするものである。
〔発明の構成〕
本発明は前記目的を達成するために、選択電位±Vaと
保持電位±Vbの差|Va−Vb|を独立に調節する走
査電圧調節手段が設けられており、常に最適駆動を可能
としている。更に、本発明では参照用の非線形素子やダ
イオードを表示パネル上に搭載し、その特性に基づいて
前記|Va−Vb|を調節する事により自動的に駆動電
圧を最適化している。
〔発明の実施例〕
第7図は本発明の表示パネルの実施例のブロック図であ
る。表示パネル41、データドライバ42、走査ドライ
バ43、コントローラ44は第4図の従来例と同一であ
る。
本発明の特徴は電源回路85にある。第8図は電源回路
85のブロック図である。
134は電源、131は|Va−Vb|設定回路、13
2はVb設定回路、133は演算回路である。88は第
7図にも示したが表示パネル上に搭載された参照用素子
であり、信号線86、87に通じて|Va−Vb|設定
回路131に接続されている。
|Va−Vb|設定回路は参照用素子88の特性に応じ
て電圧|Va−Vb|を設定し演算回路133に入力す
る。
Vb設定回路132は例えば第8図に示した可変抵抗等
であり、最適コントラストを得る保持電位Vbを設定し
演算回路133に供給する。
演算回路133はVa−VbとVbから選択電位±Va
と保持電位±Vbを演算し、走査ドライバに供給する。
第9図は|Va−Vb|設定回路131の一実施例であ
る。参照用素子91は表示パネルの各画素に用いられた
と同じ構成の非線形素子である。89は該参照用非線形
素子と電源134に対し直列に接続された負荷抵抗であ
る。
第10図は縦軸は電流I,横軸は電圧Vであり曲線10
1は非線形素子特性、直線102は負荷抵抗89の特性
である。交点103が非線形素子91と負荷抵抗89を
直列に接続した時流れる電流と分割される電圧を示す。
系を流れる電流が前述した選択位相で流れる電流I
なる様にすると自動的に最適な|Va−Vb|が96の
点に得られる。負荷抵抗89を可変にしておくと直線1
02を矢印104の様に変える事ができ、電流Iを微
調できる。
第11図(a)は前出願の特願昭57−167943号
(特開昭59−57288号公報、特願昭57−167
944号(特開昭59−57287号公報)および特願
昭57−167945号(特開昭59−57273号公
報)で明らかにした並列逆方向接続された2つのダイオ
ード111、112による非線形素子である。このよう
な非線形素子を用いる時は参照用素子として(a)の構
成の非線形素子を用いてもよいが(b)の如く単一のダ
イオード110を用いてもよい。(b)の点線内88を
第9図の点線内88と置き換えても全く同様の効果が得
られる。
第12図は|Va−Vb|設定回路131の他の実施例
である。127は発振回路、122はコンデンサ、91
は参照用非線形素子であり、128の点には非線形素子
の閾値電圧Vth2にほぼ比例した片極性振巾を持つ交流信
号が発生する126は整流素子125、コンデンサ12
4、抵抗からなる平滑化回路であり、閾値電圧Vth2に比
例した直流電圧を増巾回路121に供給する。増巾回路
はこの直流電圧を増巾して最適な電圧|Va−Vb|を
得る。
第13図は第8図の演算回路133の一例である。92
はボルテージフォロア回路でVbを電流増巾し保持電位
+Vbとして出力する。93は反転増巾器でありVbを
極性反転し保持電位−Vbとして出力する。94、95
はオペアンプでありVa−VbとVbから選択電位±V
aを出力する。
以上の実施例に示した如く、本発明では選択電位±V
a、保持電位±Vbを設定するのではなく、|Va−V
b|とVbを独立に設定し、そこから選択電位±Va、
保持電位±Vbを求めていく所に特徴がある。
保持電圧±Vbは表示素子の駆動中心電圧に対応し温度
等によって変えなくてはならない事が多い。一方|Va
−Vb|は非線形素子の閾値電圧Vth2に対応するもので
あり表示素子特性と変化の様子が異なる場合が多い。も
し選択電位Vaと保持電位Vbの独立に設定すると、表
示素子又は非線形素子のいずれか一方の特性が変化した
場合でも両電位共動かさねばならず最適に合せ込むのは
極めて困難である。しかし本発明の如く|Va−Vb|
とVbを独立に設定すると、表示素子特性の変化に対し
てはVbを、非線形素子特性の変化に対しては|Va−
Vb|をのみ調節すればよく極めて易く駆動電圧を最適
化する事ができる。
更に本発明では表示パネル上に参照用素子を搭載し、そ
の特性変化に応じて|Va−Vb|を設定している。こ
の事により温度による非線形素子特性の変化等は全く自
動的に補償し得る。又、非晶質シリコンダイオードは電
流印加によって閾値電圧Vth2が変動するため、長期間の
駆動によっては|Va−Vb|を設定しなおさないとな
らない。しかし本発明の例えば第12図の実施例を用い
発振器127及び容量122を適当に設定して非線形素
子に流れる電流を実駆動条件とほぼ等しくしておけば自
動的に最適化される。又電流印加に対する特性変化は直
流とパルスで異なるが等価的な電流値は存在するため、
第9図の実施例でも直流電流を実駆動条件と同等の効果
が生じるように設定しておけば自動的に|Va−Vb|
は最適化れる。
勿論|Va−Vb|は参照用素子特性によらず例えば第
8図132のVb設定と同様にボリウム等で外部から設
定しても有効である。又第9図の如く自動設定と微調を
併用してもよい。
〔発明の効果〕
以上述べた如く、本発明を用いれば非線形素子特性の変
化を表示素子特性の変化と独立して補償する事が可能で
あり駆動電圧が極めて容易に最適化される。又、温度、
経時変化等による影響を自動的に取り除く事が可能であ
る。この様に本発明は非線形素子を用いたアクティブマ
トリクスの表示品質の安定と向上に非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は非線形抵抗素子を用いた表示パネルの等価回路
図、第2図は非線形抵抗素子の特性図、第3図は保持位
相付駆動法の駆動波形図、第4図は従来の液晶表示装置
のブロック図、第5図はその電源回路図、第6図は非晶
質Siダイオードリングを用いた非線形抵抗素子特性
図、第7図は本発明の液晶表示装置のブロック図、第8
図は本発明の電源回路のブロック図、第9、12図は|
Va−Vb|設定回路の実施例で、第9図は電流−電圧
特性図、第12図は回路図、第10図は非線形素子と負
荷抵抗の電流−電圧特性図、第11図は非線形素子及び
ダイオード、第13図は演算回路の回路図である。 NL(i、j)……非線形素子、 LC(i、j)……表示素子、 S(S、S……)……走査電極、 D(D、D……)……データ電極、 ±Va……選択電位、 ±Vb……保持電位、 ±Vc……データ電位。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の走査電極と複数のデータ電極の交点
    毎に配置された画素が、非線形素子と表示素子から成る
    表示パネルを有し、該走査電極に、選択位相では±Va
    の選択電位、該選択位相に続く保持位相では少なくとも
    初期に±Vbの保持電位を印加し、データ電極には映像
    に応じたデータ信号を印加する表示装置において、該表
    示パネルの表示状態を検出する手段と、該検出手段の検
    出結果に応じて、選択電位と保持電位の差|Va−Vb
    |を調節する、走査電圧調節手段を設けたことを特徴と
    する表示装置。
  2. 【請求項2】表示状態を検出する手段は、表示パネル上
    に設けられた参照用非線形素子と、該非線形素子の電圧
    −電流特性の変化を検出する回路から成ることを特徴と
    する特許請求の範囲1項記載の表示装置。
  3. 【請求項3】各画素の非線形素子が複数のダイオードに
    より構成されており、参照用非線形素子も該ダイオード
    を用いていることを特徴とする特許請求の範囲2項記載
    の表示装置。
  4. 【請求項4】走査電圧調節手段は、表示装置の外部か
    ら、選択電位と保持電位の差|Va−Vb|を調節でき
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の表示装
    置。
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