JPH07318904A

JPH07318904A - 液晶表示装置の駆動方法

Info

Publication number: JPH07318904A
Application number: JP10690694A
Authority: JP
Inventors: Kanetaka Sekiguchi; 関口　　金孝
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1994-05-20
Publication date: 1995-12-08
Anticipated expiration: 2018-10-06
Also published as: JP3454567B2

Abstract

(57)【要約】【構成】非線形抵抗素子の電流−電圧特性が温度によ
り変化する非線形抵抗素子をマトリクス状に配置し、非
線形抵抗素子に走査信号および表示信号を介してオンと
オフ、あるいは階調表示の表示を行うアクティブマトリ
クス型の液晶表示装置の駆動方法は、表示信号のオンと
オフの電圧振幅を温度により制御し、その電圧振幅は、
低温側では小さく、中間の温度において最大値を有し、
高温側では小さくする。【効果】広い温度範囲にて、良好な表示品質を得るこ
とが可能となり、さらに液晶の応答速度の低下による画
像切り換え時の尾引き現象を低減でき、フリッカによる
画像のチラツキ現象、および画像の焼き付き現象を防止
し、液晶表示パネルの表示品質を向上することが可能と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非線形抵抗素子の電流
−電圧（Ｉ−Ｖ）特性が温度により変化し、温度の上昇
により、電流値が大きくなる方向に変化する非線形抵抗
素子を有する液晶表示装置の駆動方法、および非線形抵
抗素子の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性の非対称性が温度に
より異なる非線形抵抗素子を有する液晶表示装置の駆動
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示パネルを用いる液晶表示
装置は、大容量化の一途をたどっている。そして、単純
マトリクス構成の表示装置にマルチプレクス駆動を用い
る方法は、高時分割化するにしたがって、コントラスト
の低下、あるいは応答速度の低下が生じる。このため、
２００本程度の走査線を有する液晶表示装置では、充分
なコントラストを得ることが難しくなる。

【０００３】そこで、このような上述の欠点を除去する
ために、個々の画素にスイッチング素子を設けるアクテ
ィブマトリクス液晶表示パネルが採用されている。

【０００４】アクティブマトリクス液晶表示パネルは、
大別すると薄膜トランジスタを用いる三端子系と、非線
形抵抗素子を用いる二端子系とがある。そして、構造
や、製造工程が簡単な点で、二端子系が優れている。

【０００５】この二端子系には、ダイオード型や、バリ
スタ型や、ＭＩＭ（メタル−インシュレータ−メタル）
型などが開発されている。このなかでとくにＭＩＭ型は
構造が簡単で、しかも製造工程が短い特徴を有してい
る。

【０００６】図１７の回路図は、非線形抵抗素子を用い
た液晶表示パネルのパネル構成を示したものである。

【０００７】走査電極Ｓ１〜ＳＮと、信号電極Ｄ１〜Ｄ
Ｎとは、それぞれ２枚のガラス基板の対向面に設けられ
ている。さらにそれぞれの走査電極と信号電極との交差
部に非線形抵抗素子４１と、液晶画素４２とからなる表
示画素を形成している。

【０００８】液晶画素４２を「オン」にする駆動電圧が
印加されたときは、非線形抵抗素子４１の抵抗は小さ
く、小さな時定数で液晶画素を「オン」にする。これに
対して駆動電圧がオフになると、非線形抵抗素子４１の
抵抗は大きい値を示し、大きい時定数で放電する。

【０００９】この結果、「オン」、「オフ」時の液晶に
印加する電圧の実効値の比率が大きくなり、高密度のマ
ルチプレクス駆動が可能となる。

【００１０】ところで、非線形抵抗素子には、使用する
環境温度により、非線形抵抗素子の電流−電圧特性が変
化し、温度の上昇により、電流が流れやすくなるときが
がある。

【００１１】このとき、「オン」時の書き込み期間の電
流であるオン電流は、流れやすくなるために良好にな
る。しかしながら、とくに問題となるのが、「オフ」時
の保持期間の非線形抵抗素子の抵抗が小さくなり、「オ
ン」時に非線形抵抗素子を介して液晶画素に蓄積した電
荷を、つぎの「オン」になるまでの期間の保持期間に、
非線形抵抗素子を介して変化させてしまうことである。

【００１２】さらにマトリクス表示を行うため、走査電
極に選択電圧として時分割的に走査信号を印加し、それ
ぞれの走査信号の書き込み期間は、それぞれの液晶画素
に、表示内容に応じた表示信号を信号電極に印加する。

【００１３】マトリクス表示のときには、複数の走査電
極を有するため、同一の信号電極に複数の画素が接続し
ている構造となる。そのため、信号電極には、保持期間
に、自分の液晶画素以外の画素の表示を行うための表示
信号を印加する。

【００１４】非線形抵抗素子の「オフ」時の電流のオフ
電流の増加により、液晶に印加された電圧は、短時間で
放電し電圧の減少量がおこり、そして電圧の減少量は、
表示信号に依存してしまいう。この現象は、他の画素の
表示内容の影響を受けて目的の表示と異なった表示にな
るため、クロストークと呼ばれている。

【００１５】さらにまた、温度の上昇によって液晶中の
イオンの挙動が活発になり、さらにイオンの濃度も上昇
する。このため、液晶表示パネルを構成する液晶と、こ
の液晶を規則正しく配向するための処理層である配向膜
によるイオンの蓄積、あるいは直流電圧の印加による片
寄りが大きくなる。

【００１６】このため、一定期間、同一の画像表示を行
った後に、画像を変えても以前の固定画像が残像として
残ってしまう、いわゆる画像焼き付きが発生して液晶表
示装置の表示品質の低下をもたらす。

【００１７】このため、非線形抵抗素子のオフ電流を充
分に小さくするとともに、過剰な電圧を液晶に印加する
ことを防止する必要がある。

【００１８】また、非線形抵抗素子の電流−電圧特性
は、低い温度ではオフ電流を充分小さくでき、大きな表
示信号の電圧振幅を用いても、液晶画素に印加された電
圧を長時間保持することが可能となる。

【００１９】しかし、液晶は温度の低下により粘度が大
きくなる。そのため、たとえば白表示から黒表示に表示
内容が切り替わるために必要な時間である応答時間が大
きくなる。

【００２０】このため、必要以上に表示信号の電圧振幅
（以下信号電圧と記載する）を大きくすることは、表示
の切り替わり時に大きな残像現象、あるいは大きな尾引
き現象となって現れるために液晶表示装置の表示品質を
悪くする。

【００２１】また、デジタル的に中間調表示を行うとき
に、過剰な信号電圧を印加すると、階調の切り替わり時
の変化が大きく、階調に切り替わりが見えてしまう。こ
のため、なだらかな画像が再現できなくなる。

【００２２】さらに、過剰な信号電圧の印加を可能にす
るためには、信号電圧を印加する駆動用回路である半導
体集積回路装置（ＩＣ）の耐圧を大きくする必要があ
る。このため、半導体集積回路装置チップの大型化を招
き、液晶表示装置が高価になってしまう。

【００２３】さらに、非線形抵抗素子の電流−電圧特性
には、対称な素子特性を示すものと印加電圧の極性によ
って非対称な非線形抵抗特性を示すものもある。

【００２４】この非対称な電流−電圧特性を示す理由
は、ＭＩＭ素子のインシュレータ層である非線形抵抗層
の上層と下層との接合構造が異なることがその要因であ
る。

【００２５】図１８のグラフを用いて非対称な非線形特
性を示す非線形抵抗素子の電流−電圧特性を示す。図１
８は、非線形抵抗素子特性の主要な特性である電圧−電
流特性を示すグラフである。

【００２６】図１８のグラフに示すように、非線形抵抗
素子の電流−電圧特性は、印加する電圧の方向に対し
て、大きな非対称特性を示している。

【００２７】この図１８のグラフにおいて、曲線Ａは正
側素子特性を示しており、曲線Ｂは負側素子特性を示し
ている。

【００２８】ここで非線形抵抗素子は、図１８のグラフ
に示すように、正電圧側と負電圧側とで非対称な非線形
特性を示し、液晶画素に印加される電圧を見ると、正電
圧側と負電圧側とで非線形抵抗素子に印加される電圧が
異なる。

【００２９】このため、液晶画素に印加される電圧が、
正側のときと負側のときとで異なってしまう。したがっ
て、フリッカによる画像のチラツキ現象や、画像の液晶
中のイオンの偏りによる残像現象である画像の焼き付き
が生じ、液晶表示装置の表示品質が著しく低下する。

【００３０】これに対して、この非対称な非線形抵抗素
子特性を補償し、表示品質を向上させる駆動方法が提案
されている。この非対称性を補償する例を、駆動波形を
示す図１９と、電流−電圧特性を示す図１８とを用いて
説明する。

【００３１】図１８の非線形抵抗素子における電流−電
圧特性を示すグラフ上で、駆動電圧から決まる書き込み
期間の非線形抵抗素子のオン電流と、非書き込み期間の
非線形抵抗素子のオフ電流とを設定する。

【００３２】そして、オン電流に対応するオフセット電
圧であるオン・オフセット電圧として、正電圧側と負電
圧側との電圧の中点Ｐ１とゼロ電圧との差に相当する電
圧を求め、これをＶｏｆｆ３とする。同様にオフ電流に
対応するオフセット電圧であるオフ・オフセット電圧と
して、正側と負側との電圧の中点Ｐ２とゼロ電圧との差
に相当する電圧を求め、これをＶｏｆｆ２とする。

【００３３】つぎに、図１９の駆動波形図に示すよう
に、図１８に示す走査電極に書き込み期間と非書き込み
期間とにおいて、図１８を用いて説明したオフセット電
圧、すなわちオフセット電圧Ｖｏｆｆ２と、オフセット
電圧Ｖｏｆｆ３を印加する。このことにより、液晶画素
への直流電圧の印加を防止する。

【００３４】つぎに、非線形抵抗素子の電流−電圧特性
の温度依存性に関して、図２０のグラフを用いて説明す
る。図２０に示す電流−電圧特性は、非線形抵抗素子の
温度２５℃と、４０℃の特性を示してる。そして、それ
ぞれ温度２５℃の正側素子特性を曲線Ａ、負側素子特性
を曲線Ｂにて示し、温度４０℃の正側素子特性を曲線
Ｍ、負側素子特性を曲線Ｎにて示す。

【００３５】図２０に示すように、温度が２５℃のとき
には、オン・オフセット電圧は中点Ｐ３とゼロ電圧との
差分としてＶｏｆｆ３となり、オフ・オフセット電圧は
中点Ｐ２とゼロ電圧との差分としてＶｏｆｆ２となる。

【００３６】これに対して温度が４０℃のときには、オ
ン・オフセット電圧は中点Ｐ５とゼロ電圧との差分とし
てＶｏｆｆ５となり、オフ・オフセット電圧は中点Ｐ４
とぜろ電圧との差分としてＶｏｆｆ４となる。

【００３７】温度２５℃と４０℃のそれぞれのオフセッ
ト電圧は、等しくない。このため、たとえば、２５℃の
オフセット電圧であるＶｏｆｆ２とＶｏｆｆ３を４０℃
にて用いると、２５℃と４０℃のそれぞれのオフセット
の差分である、中点Ｐ３と中点Ｐ５の差分と、中点Ｐ２
と中点Ｐ４の差分とに起因する直流電圧が液晶に印加さ
れてしまう。

【００３８】そのため、図１９の駆動波形図に示すそれ
ぞれのオフセット電圧を温度により補償することによ
り、液晶への直流電圧の印加を防止することが可能とな
る。

【００３９】しかしながら、液晶表示装置の表示品質の
向上を行うときには、信号電圧の温度による効率的な制
御方法が要求される。

【００４０】一定の信号電圧を使用すると、たとえばと
くに液晶に対する直流電圧の印加を防止しなくては行け
ない高温度領域で、液晶への直流電圧の印加を防止を行
ったときには、非線形抵抗素子は温度依存性を有る。

【００４１】このために、中温度領域から低温度領域に
なるにしたがってコントラストの低下が発生し、液晶へ
の直流電圧の印加量が増加してしまう。

【００４２】そのため広い温度範囲において、コントラ
ストの必要以上な低下を起こし、さらに低温度領域にて
画像焼き付きが発生し、液晶表示装置の表示品質の低下
を起こしてしまう。

【００４３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶表
示装置は使用環境の温度変化が生じるため、非線形抵抗
素子の電流−電圧特性は変化する。

【００４４】このため、とくに高温度領域では液晶への
直流電圧の印加を小さくする必要がある。

【００４５】しかしながら、信号電圧を一定にしたとき
には、非線形抵抗素子の温度変化に対して充分な表示品
質の改善が達成できず、コントラストの低下や、画像焼
き付きを防止することはできず、表示品質を広範囲の使
用温度に対して対応することができないという欠点があ
る。

【００４６】また、高温度領域から低温度領域に至る広
い使用温度では、液晶への直流電圧を充分に小さくでき
ない。このために、良好な画像品質を得ることができな
い。

【００４７】また、非線形抵抗素子のパネル毎の特性差
があるため、それぞれの液晶表示パネルに適した電圧を
温度により選択する必要があるという問題点もある。

【００４８】本発明の目的は、上記課題を解決して、良
好な画像品質を有する液晶表示装置の駆動方法を提供す
ることである。

【００４９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液晶表示装置の駆動方法においては、下記
記載の駆動方法を採用する。

【００５０】本発明の液晶表示装置の駆動方法は、非線
形抵抗素子の電流−電圧特性が温度により変化する非線
形抵抗素子をマトリクス状に配置し、非線形抵抗素子に
走査信号および表示信号を介してオンとオフ、あるいは
階調（中間調）表示の表示を行うアクティブマトリクス
型の液晶表示装置の駆動方法は、表示信号のオンとオフ
の電圧振幅を温度により制御し、その電圧振幅は、低温
側では小さく、中間の温度において最大値を有し、高温
側では小さくすることを特徴とする。

【００５１】本発明の液晶表示装置の駆動方法は、非線
形抵抗素子の電流−電圧特性が温度により変化する非線
形抵抗素子をマトリクス状に配置し、非線形抵抗素子に
走査信号および表示信号を介してオンとオフ、あるいは
階調（中間調）表示の表示を行い、中間調の表示を電圧
パルス幅により制御するアクティブマトリクス型の液晶
表示装置の駆動方法は、表示信号のオンとオフの電圧振
幅を温度によって制御し、その電圧振幅は、低温側では
小さく、中間の温度において最大値を有し、高温側では
小さくし、しかも中間調のパルス幅を温度により制御す
ることを特徴とする。

【００５２】本発明の液晶表示装置の駆動方法は、非線
形抵抗素子の非対称な電流−電圧特性を有する非線形抵
抗素子を有し、電流−電圧特性が、温度により変化する
非線形抵抗素子をマトリクス状に配置し、非線形抵抗素
子に走査信号および表示信号を介してオンとオフ、ある
いは階調（中間調）表示の表示を行うアクティブマトリ
クス型の液晶表示装置の駆動方法は、走査信号、あるい
は表示信号に非対称な電流−電圧特性を補償するための
オフセット電圧を印加し、補償するための電圧を温度に
より変え、さらに表示信号のオンとオフの電圧振幅を温
度によって制御し、その電圧振幅は、低温側では小さ
く、中間の温度において最大値を有し、高温側では小さ
くすることを特徴とする。

【００５３】本発明の液晶表示装置の駆動方法は、非線
形抵抗素子の非対称な電流−電圧特性を有する非線形抵
抗素子を有し、電流−電圧特性が温度により変化する非
線形抵抗素子をマトリクス状に配置し、非線形抵抗素子
に走査信号および表示信号を介してオンとオフ、あるい
は階調（中間調）表示の表示を行い、中間調の表示を電
圧幅（パルス幅）により制御するアクティブマトリクス
型の液晶表示装置の駆動方法は、表示信号のオンとオフ
の電圧振幅を温度によって制御し、その電圧振幅は、低
温側では小さく、中間の温度において最大値を有し、高
温側では小さくし、しかも中間調のパルス幅を温度によ
り制御することを特徴とする。

【００５４】

【作用】本発明の駆動方法は、電流−電圧特性が、温度
により変化する非線形抵抗素子を利用したアクティブ・
マトリクス型の液晶表示装置において、表示信号のオン
とオフの電圧の信号電圧振幅を温度により制御し、その
電圧振幅を低温側では小さく、中間の温度において最大
値を有し、高温側では小さくする手法を利用している。

【００５５】このため、低温度領域から中間の温度領域
と、さらに高温度領域とにおいて、非線形抵抗素子のオ
フ電流を一定以下にすることが可能となり、さらに液晶
への直流電圧の印加を防止することができる。

【００５６】この結果、とくに非線形抵抗素子のオフ電
流の増加が起こる高温度領域において、画像焼き付き、
クロストークを無くし、しかもコントラストを良好にす
ることが可能となる。

【００５７】さらに、低温度領域から中間の温度領域に
おいても、画像焼き付きや、クロストークを無くし、し
かもコントラストが良好になり、表示品質が良好な液晶
表示装置を提供することが可能となる。

【００５８】

【実施例】以下に本発明の実施例における液晶表示装置
の駆動方法を図面に基づいて説明する。なお本発明の実
施例に用いる液晶表示装置の構成は、図１７に示す構成
と同じである。

【００５９】まず本発明の第１の実施例を説明する。第
１の実施例に用いる非線形抵抗素子の構造を、図１を用
いて説明する。図１は、非線形抵抗素子の構造を示す断
面図である。

【００６０】図１に示すように、絶縁性を有する基板１
上に、タンタル（Ｔａ）膜からなる下電極２を設け、こ
の下電極２表面に非線形抵抗層３としてＴａ膜の実体酸
化膜である酸化タンタル（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）を設け、さらに
非線形抵抗層３上に上電極４としてクロム（Ｃｒ）膜を
設ける。そして、表示電極５として透明導電膜である酸
化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜を用いている。

【００６１】非線形抵抗素子６は、下電極２と非線形抵
抗層３と上電極４とからなる。さらにこの非線形抵抗素
子６は、画素電極５と、外部から非線形抵抗素子を介し
て液晶に電圧を印加するための走査電極７との間に配置
する。

【００６２】この図１に示す非線形抵抗素子６の電流−
電圧特性は、下電極２と非線形抵抗層３との接合と、非
線形抵抗層３と上電極４との接合は対称な構造をもち、
電流−電圧特性は図２のグラフに示すような対称な素子
特性を有する。図２は、非線形抵抗素子の電流−電圧特
性の温度依存性を示すグラフである。

【００６３】図２のグラフに示すように、非線形抵抗素
子の電流−電圧特性は、温度によって変化する。

【００６４】ここで温度２５℃の正側素子特性を曲線Ｃ
に示し、負側素子特性を曲線Ｄにて示し、さらに温度４
０℃の正側素子特性を曲線Ｅに示し、負側素子特性を曲
線Ｆにて示す。

【００６５】書き込み期間に液晶に所定の電圧を印加す
るために必要な電圧は、温度２５℃のときには電圧ＶＡ
と電圧ＶＢであり、温度４０℃のときには、電圧ＶＭと
電圧ＶＮである。

【００６６】そして対称な電流−電圧特性のため、正側
素子特性に付いて着目すると、温度２５℃と４０℃で
は、大きな電圧差（ΔＶ）がある。

【００６７】また、書き込み期間に液晶に印加した電荷
をつぎの書き込み期間まで保持するために重要な低電流
領域の特性では、保持に必要な電圧Ｖ１と電圧Ｖ２に対
し、温度２５℃での電流値（Ｉ１）と、４０℃の電流値
（Ｉ２）とでは、大きな電流値の差（ΔＩ）が発生す
る。

【００６８】図３は、電圧差（ΔＶ）と温度（Ｔ）の関
係、および電流値の差（ΔＩ）と温度（Ｔ）の関係を模
式的に示すグラフである。

【００６９】電圧差（ΔＶ）と温度（Ｔ）の関係を曲線
Ｇに示す。図３に示すように曲線Ｇは、温度の上昇によ
り大きく減少する。また、電流値の差（ΔＩ）と温度
（Ｔ）の関係を曲線Ｈに示す。曲線Ｈは、温度の上昇に
より大きく増加する。

【００７０】このため、書き込み期間に一定の電荷を液
晶に印加するためには、曲線Ｇから明かなように、電圧
を小さくすることが必要であり、また印加した電荷を保
持するためにも、曲線Ｈより電圧を小さくすることが必
要である。

【００７１】図４と図５とは、本発明の実施例において
使用する駆動波形を示す波形図であり、図４は一般的な
液晶表示装置を駆動するために走査電極に印加する走査
信号を示し、図５は信号電極に印加するための表示信号
を示す。

【００７２】走査信号は、画素電極の液晶に順次的に選
択電圧を印加するための、書き込み期間（Ｔｓ）と、他
の画素電極を選択している期間に液晶に蓄積した電荷を
保持するための保持期間（Ｔｈ）を有する。

【００７３】さらに、液晶への直流電圧の印加を防止
し、交流駆動を行うために、正側フィールドと負側フィ
ールドにより、交流化を行う。そして、それぞれ書き込
み期間（Ｔｓ）には、電圧ａ１と電圧ａ２の電圧を基準
電圧（ゼロ）に対して対称に印加し、保持期間（Ｔｈ）
には、電圧ｃ１と電圧ｃ２とを印加する。

【００７４】書き込み期間（Ｔｓ）では、それぞれの画
素電極の表示内容にしたがった表示を行うために、表示
信号は、図５に示すように、基準電圧Ｖｄ０から対称に
電圧Ｖｄ１と電圧Ｖｄ２を印加する。

【００７５】これに対して、走査信号の書き込み期間
（Ｔｓ）では、たとえば電圧Ｖｄ１を印加する期間をＴ
１とし、電圧Ｖｄ２を印加する期間をＴ２とし、期間Ｔ
１と期間Ｔ２との時間比率を変える方法を、本発明の駆
動方法において採用する。

【００７６】表示信号の電圧振幅（ｇ１）は、電圧Ｖｄ
１と電圧Ｖｄ２との差であり、本発明の実施例のよう
に、それぞれの表示内容に応じた信号を、電圧振幅（ｇ
１）を変化せずに、期間Ｔ１と期間Ｔ２の時間比率を変
える方法を採用する。

【００７７】このことにより、とくに液晶の容量と非線
形抵抗素子の容量の比率が小さいときや、あるいは非線
形抵抗素子の低電流を維持するための電圧、たとえば図
２に示した電圧Ｖ１、あるいは電圧Ｖ２が小さいとき
に、電圧振幅（ｇ１）を変化する方法に比較し、電圧振
幅（ｇ１）の電圧が２値しかない。

【００７８】したがって、電圧依存性が小さくなり、電
圧振幅（ｇ１）に依存したクロストークが減少し、良好
な表示性能を有する液晶表示装置を得ることが可能とな
る。

【００７９】一般的な液晶の透過率の応答速度（τ）の
温度（Ｔ）依存性を示すグラフを図６に示す。

【００８０】図６に示すように、応答時間（τ）は、温
度がゼロ℃、あるいはさらに低温側にてきわめて大きく
なってしまう。そのため低温領域にて、コントラストを
大きくすると表示の切り替わりが遅くなり、尾引き現象
や、あるいは残像現象が起きてしまう。

【００８１】そこで、図７に本発明の実施例にて採用す
る表示信号の電圧振幅（ｇ１）と温度（Ｔ）との関係を
示すグラフを示す。

【００８２】温度としては、応答速度の低下する低温度
領域（Ｔ１０）、最もコントラストを大きくする領域と
して中温度領域（Ｔ２０）と、非線形抵抗素子の低電流
を維持するための電圧が減少する高温度領域（Ｔ３０）
とに区分する。

【００８３】低温度領域（Ｔ１０）では、応答速度の減
少による尾引き減少を防止するために、電圧振幅（ｇ
１）を温度の低下により、小さくしている。

【００８４】そして中温度領域（Ｔ２０）では、最大の
コントラストを得るために、電圧振幅（ｇ１）を最大値
を取るように大きくしている。

【００８５】高温度領域（Ｔ３０）では、非線形抵抗素
子の保持電圧の減少によるコントラストの低下を防止
し、しかも過剰な電圧振幅（ｇ１）の印加によるクロス
トークの発生を防止するために、電圧振幅（ｇ１）を温
度の増加により、小さくしている。

【００８６】それぞれの温度領域に対する表示信号の電
圧振幅（ｇ１）の補正を行ったときのコントラストと温
度（Ｔ）との関係を図８のグラフに示す。

【００８７】図８に示すように、コントラストは、電圧
振幅（ｇ１）にしたがって低温度側から徐々に増加し、
中温度領域にて最大値をもち、そして温度の増加により
減少する。

【００８８】本発明の第１の実施例においては、表示信
号の電圧振幅（ｇ１）を温度により制御する。

【００８９】すなわち、低温度領域では電圧振幅（ｇ
１）を温度の減少により減少させ、中温度領域では、電
圧振幅（ｇ１）を最大にし、高温度領域では、温度の増
加により電圧振幅（ｇ１）を減少させる。

【００９０】このことにより、低温領域で起こる液晶の
応答速度の低下による尾引き減少を低下させる効果をも
ち、高温度領域で起こるクロストークの発生を防止する
ことができる。

【００９１】したがって、広範囲な使用環境温度におい
て、良好な表示性能を有する液晶表示装置を得ることが
可能となる。

【００９２】以下に本発明の第２の実施例における液晶
表示装置の駆動方法を図面に基づいて説明する。本発明
の第２の実施例に用いる液晶表示装置の構成は、図１７
に示す構成と同じである。

【００９３】本発明の第２の実施例に用いる非線形抵抗
素子の構造を図９に基づいて説明する。図９は非線形抵
抗素子の構造を示す断面図である。

【００９４】図９に示すように、絶縁性を有する基板３
１上に、下電極３２としてタンタル（Ｔａ）膜を設け、
非線形抵抗層３３としてＴａ膜の実体酸化膜である酸化
タンタル（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）を下電極３２の表面に設け、さ
らに非線形抵抗層３３上に上電極３４と表示電極３５と
して透明導電膜である酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜
を設けている。

【００９５】非線形抵抗素子３６は、下電極３２と非線
形抵抗層３３と上電極３４とからなる。そして、非線形
抵抗素子３６は、表示電極３５と、外部から非線形抵抗
素子３６を介して液晶に電圧を印加するための走査電極
３７との間に配置する。

【００９６】この非線形抵抗素子３６は、下電極３４と
非線形抵抗層３３と、非線形抵抗層３３と上電極３４と
の接合の非対称性構造を有する。このために、得られる
電流−電圧特性は、非対称性をもつ。

【００９７】図１０は、図９に示すような非対称接合構
造をもつ非線形抵抗素子３６の電流−電圧特性を示し、
電流−電圧特性の温度依存性を示すグラフである。そし
て図１１は、液晶表示パネルの走査電極に印加する走査
信号波形を示し、温度２５℃と４０℃のときの、走査信
号波形を示している。図１２は、信号電極に印加する表
示信号波形を示す駆動波形図である。さらに図１３は、
表示信号に対応する液晶画素の透過率の変化を示すグラ
フである。図１４は、温度によるコントラストの変化を
示すグラフである。図１５は、温度による画像焼き付き
の変化を示すグラフである。図１６は、コントラストお
よび焼き付き量の測定使用する電圧の温度依存性を示す
グラフである。以下、図１０と図１１と図１２と図１３
と図１４と図１５と図１６とを交互に用いて本発明の第
２の実施例を説明する。

【００９８】なおこの図１０に示す非線形抵抗素子の電
流−電圧特性は、図２０に示す従来例の非対称性を有す
る非線形抵抗素子の電流−電圧特性と同一である。

【００９９】図１０のグラフに示すように、非線形抵抗
素子の非対称な電流−電圧特性の正側特性は、温度２５
℃のときの特性を示す曲線Ａと、温度４０℃のときの特
性を示す曲線Ｍとでは、温度により同じ電圧に対応する
電流値が異なる。

【０１００】またさらに、非線形抵抗素子の電流−電圧
特性の負側素子特性においても、温度２５℃のときの特
性を示す曲線Ｂと、温度４０℃のときの特性を示す曲線
Ｎとでは、同じ電圧に対応する電流値が異なる。

【０１０１】すなわち正側素子特性においては曲線Ａと
曲線Ｍとの差分Ｐが発生し、負側素子特性においては曲
線Ｂと曲線Ｎとの差分Ｑが発生している。

【０１０２】さらに、正側素子特性と負側素子特性とで
は、温度による電流の変化量が等しくない。すなわち正
側素子特性における曲線Ａと曲線Ｍとの差分Ｐと、負側
素子特性における曲線Ｂと曲線Ｎとの差分Ｑとは等しく
ない。

【０１０３】電流−電圧特性を示すグラフにおける駆動
電圧から決まる書き込み時の非線形抵抗素子のオン電流
に対応する正側と負側の電圧の中点は温度２５℃のとき
Ｐ３に相当し、オフセット電圧はＶｏｆｆ３となる。

【０１０４】さらに温度４０℃のときは、オン電流に対
応する正側と負側との電圧の中点はＰ５に相当し、オフ
セット電圧はＶｏｆｆ５となる。

【０１０５】したがって、温度２５℃と４０℃とにおけ
るオン電流に対応するオフセット電圧Ｖｏｆｆ３とオフ
セット電圧Ｖｏｆｆ５とは、等しくない。

【０１０６】つぎに、電流−電圧特性を示すグラフにお
ける駆動電圧から決まる非書き込み時の素子のオフ電流
に対応する正側と負側の電圧の中点は温度２５℃のとき
Ｐ２に相当し、オフセット電圧はＶｏｆｆ２となる。

【０１０７】さらに温度４０℃のときは、オフ電流に対
応する正電圧側と負電圧側との電圧の中点はＰ４に相当
し、オフセット電圧はＶｏｆｆ４となる。

【０１０８】したがって、温度２５℃と４０℃における
オフ電流に対応するオフセット電圧Ｖｏｆｆ２とオフセ
ット電圧Ｖｏｆｆ４とは、等しくない。

【０１０９】すなわち、本発明の実施例においては、オ
ン電流を得るための電圧値は、温度が２５℃と４０℃で
は大きな差があり、オン電流に対応するオフセット電圧
も温度が２５℃と４０℃とでは大きな差がある。

【０１１０】またさらにオフ電流を得るための電圧値
は、温度が２５℃と４０℃では大きな差があり、オフ電
流に対応するオフセット電圧も温度が２５℃と４０℃と
では大きな差がある。

【０１１１】図１１の駆動波形図にこの液晶表示パネル
を駆動するための温度２５℃のときと４０℃のときとに
おける走査信号の駆動波形を示し、図１２に、表示信号
の駆動波形を示す。

【０１１２】図１１に示す駆動波形の概要は、従来例に
て説明した図１９の駆動波形に、温度依存性を付加する
ものである。

【０１１３】本発明の実施例においては、走査信号側
に、非線形抵抗素子の温度による補償を行うための電圧
を付加している。まずはじめに、温度が２５℃のときに
関して説明する。

【０１１４】走査信号の書き込み期間の電圧は、正側フ
ィールドはａ１、負側フィールドはｂ１である。

【０１１５】走査信号の保持期間における電圧ｃ１（正
側フィールド）とｄ１（負側フィールド）とは、それぞ
れバイアス電圧Ｖｂｉａｓ１と、バイアス電圧Ｖｂｉａ
ｓ２とにオフセット電圧Ｖｏｆｆ２を加えたものであ
る。

【０１１６】このバイアス電圧を印加することにより、
保持期間に非線形抵抗素子に印加される電圧が、バイア
ス電圧を印加しないときに比べて、同一な表示信号の電
圧振幅（ｇ１）を加えても小さくできる。このため、非
線形抵抗素子の抵抗を大きく保つことができる。

【０１１７】そのため、書き込み期間に、液晶に蓄積し
た電荷を補遺期間に素子を介して、放電（リーク）する
ことがなくなる。このために、オン時、オフ時の液晶に
印加する電圧の実効値の比率が大きくなり、高密度のマ
ルチプレクス駆動が可能となる。

【０１１８】ここでバイアス電圧は、非線形抵抗素子を
もたない液晶表示パネルを使用したときの液晶画素の透
過率が、５０％となる電圧を用いている。

【０１１９】今回の表示信号は、Ｖｄ０を中心にＶｄ１
（Ｖｄ４）〜Ｖｄ２（Ｖｄ３）の電圧振幅（ｇ１）で、
書き込み期間にパルス幅を変えることにより諧調表示を
行う方法を使用する。

【０１２０】つぎに、本発明の液晶表示装置の駆動方法
における温度４０℃のときに関して説明する。

【０１２１】走査信号の書き込み期間の電圧は、図２に
示すように正側フィールドはａ２、負側フィールドはｂ
２である。

【０１２２】走査信号の保持期間における電圧ｃ２（正
側フィールド）とｄ２（負側フィールド）とは、それぞ
れバイアス電圧Ｖｂｉａｓ３とバイアス電圧Ｖｂｉａｓ
４とにオフセット電圧Ｖｏｆｆ４を加えたものである。

【０１２３】ここでバイアス電圧は、温度が２５℃と４
０℃では、異なるため温度により補償を行っている。

【０１２４】以上により、それぞれの駆動電圧である書
き込み期間の電圧と、オフセット電圧と、バイアス電圧
とのそれぞれの温度による最適化を行うことができる。

【０１２５】つぎに、信号電圧の電圧振幅を温度により
補償を行ったときと、補償を行わなかったときの差に関
して、図１３と図１４と図１５とを用いて説明する。

【０１２６】図１３は、たとえば表示信号の電圧を、中
心電圧４３を中心に低電圧側から高電圧側へ変化したと
きの液晶画素の透過率変化を示すグラフである。曲線４
１は温度２５℃のにおける信号電圧と透過率の関係を示
しており、曲線４２は、温度４０℃における信号電圧と
透過率の関係を示している。液晶パネルの表示モード
は、ノーマリー白である。なおノーマリー白は液晶に印
加する電圧が小さいときに、白表示を行い、電圧の増加
により黒に変化するモードである。

【０１２７】なお温度２５℃のときには、最大透過率
（ｔ１）は最大表示信号電圧４５で得られる。そしてこ
の最大表示信号電圧４５よりも電圧を小さくすると非線
形抵抗素子の抵抗が小さくなり、液晶に蓄積した電荷が
保持期間に変化するため、透過率はふたたび減少してし
まう。

【０１２８】つぎに最少透過率（ｔ４）は、最少表示信
号電圧４６にて得ることができる。そしてこの最少表示
信号電圧４６よりも電圧を大きくすると、非線形抵抗素
子に大きな電圧が印加されることになり、非線形抵抗素
子の抵抗が小さくなり液晶に蓄積した電荷が保持期間に
変化するため、透過率はふたたび増加してしまう。最大
表示信号電圧４５と最少表示信号電圧４６との差分が、
最大表示信号電圧振幅４９となる。

【０１２９】同じように、温度４０℃のときに関して説
明すると、最大透過率（ｔ３）は最大表示信号電圧４７
で得られる。そしてこの最大表示信号電圧４７よりも電
圧を小さくすると温度が高いために、非線形抵抗素子の
抵抗が急激に小さくなり、液晶に蓄積した電荷が保持期
間に急激に変化するため、透過率は急激に減少してしま
う。

【０１３０】最少透過率（ｔ３）は、最少表示信号電圧
４８にて得ることができる。そしてこの最少表示信号電
圧４８よりも電圧を大きくすると温度が高いために、非
線形抵抗素子の抵抗が急激に小さくなり、液晶に蓄積し
た電荷が保持期間に急激に変化するため、透過率は急激
に増加してしまう。最少表示信号電圧４７と最少表示信
号電圧４８との差分が、最大表示信号電圧振幅５０とな
る。

【０１３１】液晶表示装置の表示品質としては、コント
ラストと明るさとがある。２５℃の温度のときに関して
説明する。コントラストは、図１３において、最大の透
過率を示す最大表示信号電圧４５の透過率（ｔ１）と、
最少の透過率を示す最少表示信号電圧４６の透過率（ｔ
４）との比（ｔ１／ｔ４×１００％）で示すことができ
る。

【０１３２】明るさは、最大透過率（ｔ１）の大きさに
より示すことができる。

【０１３３】温度２５℃と４０℃での最大表示信号電圧
振幅は異なるため、たとえば２５℃の最大表示信号電圧
振幅４９を４０℃に使用すると、非線形抵抗素子の抵抗
が急激に小さくなり最大透過率の低下がおこる。このた
め、液晶表示パネルの明るさの急激な低下や、あるいは
最少透過率の増加が発生し、コントラストの低下が生じ
る。

【０１３４】さらに、２５℃と４０℃での最大表示信号
電圧振幅の中心電圧４３、４４は、異なる。このため、
温度２５℃の中心電圧４３を温度４０℃に使用すると、
非線形抵抗素子の非対称性による非対称な抵抗値の変化
のために、中心電圧差による液晶への直流電圧の印加が
起きてしまう。

【０１３５】この様子を図１４と図１５を用いて説明す
る。図１４は、温度とコントラストの関係を示すグラフ
であり、図１５は、温度と画像焼き量の関係を示すグラ
フである。

【０１３６】画像焼き付き量は、図１５に示すように液
晶への直流電圧の印加量に依存し、液晶に印加する直流
電圧が増加すると大きくなり、また一定の直流電圧のと
きには、温度の増加により液晶内の可動イオン量が増加
するため大きくなる。

【０１３７】なお画像焼き付き量は、最初に中間調表示
（透過率：５０％）を１０分間表示し、つぎに黒表示を
１０分間行い、ふたたび中間調（透過率：５０％）に戻
し、初期と再表示を行ったときの中間調表示の透過率差
とした。

【０１３８】図１４のコントラストの温度依存性を示す
曲線５１は、図１６に示すように、温度２５℃（Ｔ１）
の最大表示信号電圧振幅（ｇ１０）をすべての温度領域
において使用したとき、図１６の直線５８にて示すよう
であり、曲線５２は図１５に示す温度４０℃（Ｔ２）の
最大表示信号電圧振幅（ｇ１１）をすべての温度領域に
おいて使用したとき、図１６の直線５９にて示すようで
あって曲線５３は最大表示信号電圧振幅を非線形抵抗素
子のもっともコントラストの得られる温度領域（Ｔ０）
にて極大値にし、低温側にて小さくし、高温側にて低温
側よりも急峻に小さくする方法、図１６の曲線６０にて
示す手段を使用するときである。

【０１３９】また、それぞれの最大表示信号電圧振幅に
対する焼き付き量を示す曲線は、最大表示信号電圧振幅
として直線５８を使用したときの焼き付き量は曲線５５
になり、直線５９に対応する焼き付き量は曲線５６とな
り、最大表示信号電圧振幅を非線形抵抗素子のもっとも
コントラストの得られる温度領域（Ｔ０）にて極大値に
し、低温側にて小さくし、高温側にて低温側よりも急峻
に小さくする曲線６０にしたがって温度により制御した
ときの焼き付き量を曲線５７にて示す。

【０１４０】曲線５１は、最大表示信号電圧振幅が曲線
５２に比較し大きな値を使用しているためコントラスト
は大きくできるが、Ｔ１よりも高温側にて過剰な最大表
示信号電圧振幅を用いている、このために、急激な非線
形抵抗素子の抵抗の減少により、コントラストの急激な
減少と、曲線５５に見られるように非対称性が増加する
ことによる焼き付き量の急激な増加が起きてしまう。

【０１４１】曲線５２は、小さな最大表示信号電圧振幅
が小さいため、曲線５６に見られるように、非線形抵抗
素子の抵抗の急激な低下と過剰な最大表示信号電圧振幅
による非対称性の増加が防止できる。このため焼き付き
量は、小さく抑えることができるが、４０℃（Ｔ２）以
下の温度にて、コントラストを増加させることができな
い。

【０１４２】本発明の実施例に使用する最大表示信号電
圧振幅を、非線形抵抗素子の最もコントラストの得られ
る温度領域（Ｔ０）にて極大値にし、低温側にて小さく
し、高温側にて低温側よりも急峻に小さくする曲線６０
にしたがって温度により制御することにより、温度２５
℃、あるいは４５℃の最大表示信号電圧振幅をすべての
温度範囲に利用したときに比較し、広い温度範囲にて同
等以上のコントラストが得られる。

【０１４３】さらに、焼き付き量に関しても、広い温度
範囲でも非常に小さくすることができる。

【０１４４】第２の実施例においても第１の実施例と同
様に、液晶の応答速度は低温側にて遅くなる。このた
め、低温側にて最大表示信号電圧振幅を減少することに
より、画像の切り替わりに起こる画像の尾引き現象を抑
えることができる。

【０１４５】以上の実施例に示すように、それぞれの電
圧を温度により補償を行うことにより、電流−電圧特性
の非対称性が温度により異なる非線形抵抗素子において
も、コントラストの低下を防止することができる。

【０１４６】以上説明した本発明の実施例においては、
非線形抵抗素子の非線形抵抗層として酸化タンタル（Ｔ
ａ２Ｏ５）を使用したが、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、
あるいは窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）、あるいは酸化タ
ンタル（Ｔａ２Ｏ５）と窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、あ
るいは酸化膜と半導体膜の多層膜でもよい。

【０１４７】さらに本発明の実施例においては、非線形
抵抗素子を画素電極と走査電極間に設けたが、画素電極
と信号電極間に設けてもよい。

【０１４８】

【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明の
液晶表示装置の駆動方法においては、非線形抵抗素子の
電流−電圧特性に温度依存性があるとき、温度により最
大表示信号電圧振幅を制御し、その制御方法を、非線形
抵抗素子の抵抗が充分大きく、最もコントラストの得ら
れる温度領域にて極大値を設定し、低温側にて電圧振幅
を小さくし、高温側にて、低温側よりも急峻に電圧振幅
を小さくする方法を採用する。

【０１４９】このことにより、広い温度範囲にて良好な
表示品質を得ることが可能となる液晶表示装置を提供す
ることができる。

【０１５０】さらに、液晶の応答速度の低下による画像
切り換え時の尾引き現象を低減することができる。

【０１５１】またさらに、非対称な電流−電圧特性を有
し、温度により非対称性が異なる非線形抵抗素子のとき
には、液晶に印加する直流電圧を防止できる。このた
め、フリッカによる画像のチラツキ現象や、画像の焼き
付き現象を防止することができる。すなわち、液晶表示
装置の表示品質を向上することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における液晶表示装置の駆動方
法を適用する非線形抵抗素子を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例における液晶表示装置の駆動方
法を適用する非線形抵抗素子の電流−電圧特性の温度依
存性を示すグラフである。

【図３】本発明の実施例における液晶表示装置の駆動方
法を適用する非線形抵抗素子の電圧差（△Ｖ）と温度
（Ｔ）との関係と、電流値の差（△Ｉ）と温度（Ｔ）と
の関係を示すグラフである。

【図４】本発明の実施例における液晶表示装置の駆動方
法における走査電極に印加する走査信号波形を示す駆動
波形図である。

【図５】本発明の実施例における液晶表示装置の駆動方
法における走査電極に印加する信号電極側に印加する表
示信号波形を示す駆動波形図である。

【図６】本発明の実施例における液晶表示装置の駆動方
法における応答速度の温度依存性を示すグラフである。

【図７】本発明の実施例における液晶表示装置の駆動方
法における最大表示信号の電圧振幅の温度依存性を示す
グラフである。

【図８】本発明の実施例における液晶表示装置の駆動方
法におけるそれぞれの最大表示信号電圧振幅を使用した
ときのコントラストの温度依存性を示すグラフである。

【図９】本発明の実施例における液晶表示装置の駆動方
法を適用する非線形抵抗素子を示す断面図である。

【図１０】本発明の実施例における液晶表示装置の駆動
方法を適用する非線形抵抗素子の電流−電圧特性の温度
依存性を示すグラフである。

【図１１】本発明の実施例における液晶表示装置の駆動
方法の走査電極に印加する走査信号波形を示す駆動波形
図である。

【図１２】本発明の実施例における液晶表示装置の駆動
方法の信号電極側に印加する表示信号波形を示す駆動波
形図である。

【図１３】本発明の実施例における液晶表示装置の駆動
方法の信号電圧と透過率の関係を示すグラフである。

【図１４】本発明の実施例における液晶表示装置の駆動
方法のそれぞれの最大表示信号電圧振幅を使用したとき
のコントラストの温度依存性を示すグラフである。

【図１５】本発明の実施例における液晶表示装置の駆動
方法のそれぞれの最大表示信号電圧振幅を使用したとき
の焼き付き量の温度依存性を示すグラフである。

【図１６】本発明の実施例における液晶表示装置の駆動
方法のそれぞれの最大表示信号電圧振幅の温度依存性を
示すグラフである。

【図１７】非線形抵抗素子を備える液晶表示装置の駆動
方法を適用する液晶表示装置の構成を示す回路図であ
る。

【図１８】従来例における非線形抵抗素子の電流−電圧
特性を示すグラフである。

【図１９】従来例の液晶表示装置の駆動方法における走
査信号を示す駆動波形図である。

【図２０】従来例における液晶表示装置の駆動方法を適
用する非線形抵抗素子の電流−電圧特性の温度依存性を
示すグラフである。

【符号の説明】

１基板２下電極３非線形抵抗層４上電極５表示電極６非線形抵抗素子７走査電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非線形抵抗素子の電流−電圧特性が温度
により変化する非線形抵抗素子をマトリクス状に配置
し、非線形抵抗素子に走査信号および表示信号を介して
オンとオフ、あるいは階調表示の表示を行うアクティブ
マトリクス型の液晶表示装置の駆動方法は、表示信号の
オンとオフの電圧振幅を温度により制御し、その電圧振
幅は、低温側では小さく、中間の温度において最大値を
有し、高温側では小さくすることを特徴とする液晶表示
装置の駆動方法。
【請求項２】非線形抵抗素子の電流−電圧特性が、温
度により変化する非線形抵抗素子をマトリクス状に配置
し、非線形抵抗素子に走査信号および表示信号を介して
オンとオフ、あるいは階調表示の表示を行い、中間調の
表示を電圧パルス幅により制御するアクティブマトリク
ス型の液晶表示装置の駆動方法は、表示信号のオンとオ
フの電圧振幅を温度により制御し、その電圧振幅は、低
温側では小さく、中間の温度において最大値を有し、高
温側では小さくし、しかも中間調のパルス幅を温度によ
り制御することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項３】非線形抵抗素子の非対称な電流−電圧特
性を有する非線形抵抗素子を有し、電流−電圧特性が温
度により変化する非線形抵抗素子をマトリクス状に配置
し、非線形抵抗素子に走査信号および表示信号を介して
オンとオフ、あるいは階調表示の表示を行うアクティブ
マトリクス型の液晶表示装置の駆動方法は、走査信号、
あるいは表示信号に非対称な電流−電圧特性を補償する
ためのオフセット電圧を印加し、補償するための電圧を
温度により変え、さらに表示信号のオンとオフの電圧振
幅を温度により制御し、その電圧振幅は、低温側では小
さく、中間の温度において最大値を有し、高温側では小
さくすることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項４】非線形抵抗素子の非対称な電流−電圧特
性を有する非線形抵抗素子を有し、電流−電圧特性が温
度により変化する非線形抵抗素子をマトリクス状に配置
し、非線形抵抗素子に走査信号および表示信号を介して
オンとオフ、あるいは階調表示の表示を行い、中間調の
表示を電圧パルス幅により制御するアクティブマトリク
ス型の液晶表示装置の駆動方法において、表示信号のオ
ンとオフの電圧振幅を温度により制御し、その電圧振幅
は、低温側では小さく、中間の温度において最大値を有
し、高温側では小さくし、しかも中間調のパルス幅を温
度により制御することを特徴とする液晶表示装置の駆動
方法。