JPH11223806A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 時定数要素の制限が緩く、選択期間の切り替
え時に走査電極に乗るノイズを解消しながら、パルス幅
変調方式（ＰＷＭ）による階調表示を可能とするクロス
トーク低減対策を提供する。 【解決手段】 信号電極ＳＥＧｍの駆動波形は第１と第
２の基本波形Ｗ１、Ｗ２を切り替えて作成する。この第
１と第２の基本波形Ｗ１、Ｗ２は液晶駆動のグランドレ
ベルＶＭに対し対称であり、選択期間の切り替え時に電
圧が液晶駆動のグランドレベルで微分係数が０であり、
選択期間の切り替え時以外の期間でも有限な微分係数を
有する。選択期間の切り替え時と選択期間の中間で第１
と第２の基本波形を切り替えることによりパルス幅変調
を行う。信号電極の抵抗を走査電極の抵抗より大きくし
信号電極ＳＥＧｍの駆動波形のエッヂをなまらせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は液晶表示装置、さ
らに詳しくはパッシブマトリクス液晶パネルの信号電極
駆動波形と電極抵抗に特徴のある液晶表示装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】パッシブマトリクス型の液晶表示装置で
は、図形を表示すると信号電極に沿って尾を引くような
パターンが現れ画質が劣化することがある。これを、ク
ロストーク、尾引き、シャドーウイング、表示むらなど
と読んでいる（以降クロストークと称する）。クロスト
ークの主な原因は、配線抵抗が０であるというような理
想的な条件で設定された実効値から実際の駆動状況では
駆動波形が変形し実効値ずれが生じ、さらにこのずれ方
が信号電極ごとに異なる、というものである。走査電極
駆動波形を変形させる主な原因は、信号電極駆動波形の
極性が切り換わる時に発生するノイズである。信号電極
駆動波形を変形させる主な原因は、画素の容量や信号電
極の配線抵抗および駆動回路の出力インピーダンスなど
時定数要素によるもである。なお走査電極駆動波形でも
時定数要素による変形はある。

【０００３】走査電極駆動波形がノイズにより変形し縦
方向のクロストークが現れるメカニズムを図５により説
明する。図５は走査電極駆動波形と信号電極駆動波形の
波形図である。図５において走査電極ＣＯＭは、一垂直
走査周期Ｔのなかの選択期間ｔ４に高電圧で正極性のパ
ルス５１（以下選択パルスと称する）を有し、期間ｔ４
以外の非選択期間において液晶駆動のグランドレベルで
ある電圧ＶＭになっている。次の垂直走査周期では選択
パルスが反対極性になる。信号電極ＳＥＧａ、ＳＥＧｂ
は電圧ＶＭを中心として電圧（ＶＭ＋Ｖｄ）ないし電圧
（ＶＭ−Ｖｄ）の値を持つ低電圧の信号電極駆動波形が
印加される。選択期間ｔ４では、信号電極ＳＥＧａ、Ｓ
ＥＧｂの駆動波形は選択パルスと同極性）であるので、
それぞれの走査電極ＳＥＧａ、ＳＥＧｂと走査電極ＣＯ
Ｍとの交差部の画素はＯＦＦ表示になる。時刻ｔ５にお
いて信号電極ＳＥＧａに印加する信号電極駆動波形の極
性が反転するとノイズ５２が走査電極ＣＯＭ上に現れ
る。このとき信号電極ＳＥＧａの信号電極駆動波形とノ
イズが同じ極性であるので、このノイズのため信号電極
ＳＥＧａ上の画素の電圧実効値は理想条件で設定したも
のに対し減ってしまう。反対に信号電極ＳＥＧｂの信号
電極駆動波形はノイズと反対の極性となっているため、
信号電極ＳＥＧｂ上の画素の実効値は増えてしまう。こ
のようにして信号電極ＳＥＧａ上の画素は低めの電圧実
効値が印加され、信号電極ＳＥＧｂ上の画素は高めの電
圧が印加される。このためＯＦＦ（ないしＯＮ）表示で
あっても、信号電極ＳＥＧａ、ＳＥＧｂでは異なった透
過率になる。これが走査電極上のノイズにより信号電極
方向のクロストークを引き起こすメカニズムである。な
おこの説明では信号電極ＳＥＧａの信号電極駆動波形は
変形しないものとしている。

【０００４】信号電極駆動波形が時定数要素で変形して
も、全信号電極が同じように変形すれば全体的に実効値
がずれるだけなのでクロストークは発生しない。しかし
信号電極ごとに信号電極駆動波形の変形量が違う場合に
はクロストークが発生する。変形量がばらつく原因に
は、次の２例がよく知られている。第１の例は信号電極
駆動波形の反転回数が異なるような場合である。駆動極
性の反転ごとに変形が起こるので、反転回数が多いほど
信号電極駆動波形は変形量が増大し実効値が小さくな
る。第２の例は信号電極ごとにＯＮ表示の画素数とＯＦ
Ｆ表示の画素数が異なる場合である。ＯＮ表示とＯＦＦ
表示ではそれぞれの画素内の液晶の誘電率が違うため、
各信号電極でＯＮ表示の画素数とＯＦＦ表示の画素数が
異なると容量負荷にも違いが現れる。この結果、各信号
電極駆動波形の変形量は一定でなくなりクロストークが
発生する。なお同様の理由で走査電極駆動波形が変形す
ると横方向のクロストークが発生することもある。

【０００５】主なクロストーク対策は三分類できる。第
１は、配線抵抗や画素容量など液晶パネルの時定数要素
を減らし駆動波形の変形を押さえ込む方法である。第２
は、波形変形によって失った分の電圧実効値を補正電圧
として加算する方法である。第３は、ノイズを発生しな
いか変形の影響を受けにくい駆動波形を工夫する方法で
ある。第２の方法として、信号電極駆動回路に流れる電
流を検出し駆動電圧に補正電圧を印加するという例（特
開平０５−１００６３９）などがある。第３の方法とし
て、低電圧の信号電極駆動波形が１選択期間内で必ず液
晶のグランドレベルになる期間（補正期間）を設け波形
の変形を均一化させるという方法（特開平７−１１４０
０１）や、信号電極の駆動波形に両波整流波形を用いる
という方法（特開平７−１６８５４０）などがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述の第１の方法のな
かで、配線抵抗を削減しようとして透明電極物質（ＩＴ
Ｏ）を厚くすると液晶パネルの透過率が低下してしまう
という弊害がある。また第１の方法で画素容量を減らそ
うとすると、液晶や配向膜などの材料の選択条件を狭め
てしまう。第２の方法は、一般的に検出手段や補正電圧
の印加手段を必要としたり、液晶パネルの仕様ごとに補
正電圧値の変更が必要となる問題がある。第３の方法に
おいて上述の２例は大きな効果が期待されるが、信号電
極駆動波形が集中して同時に極性を反転させることの多
い選択期間の切り替え時（ないし付近）に、信号電極駆
動波形がとがった形状を有するのでノイズが強く現れる
という課題がある。さらにパルス幅変調方式（ＰＷＭ）
による階調表示には適用できないという課題もある。

【０００７】そこで、本発明の目的は、時定数要素の制
限が緩く、選択期間の切り替え時に走査電極に乗るノイ
ズを解消しながら、パルス幅変調方式（ＰＷＭ）による
階調表示を可能とするクロストーク低減対策を有する液
晶表示装置の提供である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】信号電極駆動波形を作成
するための第１と第２の基本波形を有する。この第１と
第２の基本波形は液晶駆動のグランドレベルに対し対称
であり、選択期間の切り替え時に電圧が液晶駆動のグラ
ンドレベルで微分係数が０であり、選択期間の切り替え
時以外の期間でも有限な微分係数を有する。選択期間の
切り替え時と選択期間の中間で第１と第２の基本波形を
切り替えることにより信号電極駆動波形を作成する選択
手段を有する。信号電極の抵抗が走査電極の抵抗より大
きい。これらを特徴としている。

【０００９】（作用）駆動波形は、第１の基本波形と第
２の基本波形のどちらかを選択することにより作成され
る。上述の選択手段は、信号電極選択期間の先頭のタイ
ミングで第１の基本波形（ないし第２の基本波形）を選
び、選択期間内において表示しようとする階調に対応す
るタイミングで第２の基本波形（ないし第１の基本波
形）に切り替える（パルス幅変調）。選択期間の切り替
わり時では、第１および第２の基本波形が液晶駆動のグ
ランドレベルとなっているうえ微分係数が０なので、信
号電極駆動波形が第１の基本波形から第２の基本波形
（ないし第２の基本波形から第１の基本波形）に切り替
わっても、信号電極駆動波形はなめらかに接続する。こ
の結果、選択期間の切り替わり時は走査電極には微分性
のノイズが乗らない。選択期間内でも基本波形の切り替
わるタイミングを除くと、信号電極駆動波形は有限な微
分係数をもっているので、ほとんど走査電極に微分性の
ノイズを乗せない。さらに時定数要素による変形も受け
にくくなる。パルス幅変調により選択期間内で基本波形
が切り替わるタイミングでは、信号電極の抵抗が高いた
め、信号電極駆動波形の切り替わりにともなう微分性の
ノイズが弱くなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態の波形図であり、４周期分の水平走査期間を示してい
る。第１と第２の基本波形Ｗ１、Ｗ２は、選択期間が切
り替わるタイミングｔ１において微分係数が０となり、
波高値が液晶駆動のグランドレベルＶＭになっている。
また第１と第２の基本波形Ｗ１、Ｗ２は液晶駆動のグラ
ンドレベルＶＭを軸として対称な関係にある。さらに第
１と第２の基本波形Ｗ１、Ｗ２は垂直に変化する部分を
持たず常に微分係数が有限になっている。駆動極性の基
準となる信号ＤＦは１ライン（選択期間）ごとに反転し
ており、この反転するタイミングが選択期間の切り換わ
るタイミングｔ１でもある。信号ＤＦがハイレベルであ
る期間ｔ０において、ｍ番目の信号電極ＳＥＧｍに印加
する波形は、選択期間の先頭で第２の基本波形Ｗ２を選
択し、続いて選択期間の途中で第１の基本波形Ｗ１に切
り替わる。期間ｔ０の途中で第２の基本波形Ｗ２から第
１の基本波形Ｗ１に切り替わるときには、比較的高抵抗
な信号電極配線と画素容量でエッヂ部がなまっている。
このエッヂがなまっていることと走査電極配線が比較的
低抵抗なため非選択状態の他の走査電極群（走査電極Ｃ
ＯＭｎ以外）にはノイズが乗りにくくなる。信号ＤＦが
ローレベルである期間ｔ２において、ｍ番目の信号電極
ＳＥＧｍに印加する波形は、選択期間の先頭で第１の基
本波形Ｗ１が選択され、続いて選択期間の途中で第２の
基本波形Ｗ２に切り替わる。期間ｔ０と同様に期間ｔ２
の途中で第１の基本波形Ｗ１から第２の基本波形Ｗ２に
切り替わるときにはエッヂ部がなまっている。ｎ番目の
走査電極ＣＯＭｎに印加する波形は、期間ｔ０に正極性
の高電圧の選択パルスがあり、非選択期間は液晶駆動の
グランドレベルである電圧ＶＭになる。ｍ番目の信号電
極ＳＥＧｍとｎ番目の走査電極ＣＯＭｎの交差部の画素
Ｐｍ，ｎに印加する波形は、ｎ番目の走査電極ＣＯＭｎ
に印加する波形とｍ番目の信号電極ＳＥＧｍに印加する
波形との差として得られる。なお参考のため信号電極Ｓ
ＥＧｍと画素Ｐｍ，ｎに印加する波形に、第１と第２の
基本波形Ｗ１、Ｗ２を点線で描いておいた。

【００１１】なお図１の信号電極ＳＥＧｍに印加する波
形において、期間ｔ０と期間ｔ３の内部のエッヂ部の大
きさが異なっている。このエッヂが仮に垂直である場合
には両方の期間の実効値は等しくなるが、実際にはなま
っているため差が生じている。実効値は電圧の２乗の平
均値であるから、エッヂ部が大きく変形量の大きい期間
ｔ０の波形の方が期間ｔ３の波形より実効値が小さくな
っている。これは従来技術で述べた時定数要素によるク
ロストークと同様に、信号電極ごとに表示状況が異なる
と実効値に差が現れクロストークの原因となる。しかし
経験的にノイズによる走査電極駆動波形の変形を原因と
するクロストークの方がエッヂの大きさの違いによるク
ロストークより強く現れる。そこで全体的にはクロスト
ークを減少させる傾向にある。

【００１２】図２は、第１の実施の形態において、第１
の基本波形Ｗ１と第２の基本波形Ｗ２を切り換えるため
の回路図（Ａ）と波形図（Ｂ）である。図１と同じ記号
は同等の波形、信号、時刻、期間、電圧である。図２
（Ａ）においてパルス幅発生ブロック２０にはそれぞれ
太線の矢印で示した複数ビットのデータ群ＤＡＴＡとク
ロック群ＣＫが入力する。排他論理和２１にはパルス幅
発生ブロック２０の出力信号と信号ＤＦが入力する。ス
イッチ２３の制御端子には排他論理和２１の出力が接続
する。スイッチ２４の制御端子にはインバータ２２を介
して排他論理和２１の出力が接続する。第１の基本波形
Ｗ１はスイッチ２３、第２の基本波形Ｗ２はスイッチ２
４に接続する。選択手段としてスイッチ２３、２４は信
号電極ＳＥＧｍを駆動するための共通の出力端子を有す
る。

【００１３】図２（Ｂ）にもとづいて図２（Ａ）の動作
を説明する。パルス幅発生ブロック２０は、クロック群
ＣＫのリセット信号やクロックを使って、各選択期間ｔ
０、ｔ２、ｔ３、…における表示用のデータ群ＤＡＴＡ
をパルス幅に対応させる。期間ｔ０では、信号ＤＦがハ
イレベルなので、パルス幅発生ブロック２０の出力がハ
イレベルとなる期間は排他論理和２１がローレベルにな
り、スイッチ２４が導通し第２の基本波形Ｗ２が信号電
極ＳＥＧｍに出力される。期間ｔ０の途中でパルス幅発
生ブロック２０の出力がローレベルになると排他論理和
２１の出力信号がハイレベルとなりスイッチ２３が導通
し信号電極ＳＥＧｍには第１の基本波形Ｗ１が出力され
る。以下の期間ｔ２、ｔ３、…も同様にして第１と第２
の波形を切り替え信号電極ＳＥＧｍの駆動波形を作成す
る。なお、各信号電極のエッヂ数を揃えるためパルス幅
発生ブロック２０は最初にハイレベルを出力する。こう
して必ず選択期間の最初に、信号ＤＦがハイレベルなら
第２の基本波形Ｗ２、信号ＤＦがローレベルなら第１の
基本波形Ｗ１を選択するようにしている。この結果、Ｏ
ＦＦ表示を含み全ての表示データに対し、必ず選択期間
の途中で第１と第２の基本波形を切り替えている。

【００１４】図３はエッヂ部の動作を説明するためのモ
デル回路図である。電源Ｖｓに対し、信号電極ＳＥＧｍ
の抵抗Ｒｓ、画素Ｐｍ，ｎの容量Ｃｐ、走査電極ＣＯＭ
ｎの抵抗Ｒｃが直列接続している。電源Ｖｓが階段状の
電圧 ｔ＜０でＶ＝０ （Ｖ）、ｔ≧０でＶ＝Ｖ０（Ｖ） を印加すると、回路には Ｖ０／（Ｒｓ＋Ｒｃ）×ＥＸＰ（−ｔ／（Ｒｓ＋Ｒｃ）
／Ｃｐ） の電流が流れる。この結果、エッヂ部に相当するｔ＝０
で走査電極ＣＯＭｎにのるノイズの波高値は Ｖ０×Ｒｃ／（Ｒｓ＋Ｒｃ） となる。電圧実効値は電圧値の２乗の平均をとるので、
ノイズによる電圧実効値変動を押さえるには瞬間的な電
圧波高値を下げることが有効である。このためにＲｓ＞
Ｒｃとする。エッヂ数が等しく、ＯＮとＯＦＦの容量差
および前述のエッヂの大きさの影響が無視できれば、信
号電極駆動波形のなまりは全信号電極で一定になるので
クロストークの原因にならない。このことから信号電極
の抵抗Ｒｓは大きくできる。なお各電極の抵抗はシート
抵抗（正方形をした配線の対辺間の抵抗）や電極配線の
一部を細くして調整する。

【００１５】図４は、第２と第３の実施の形態の波形図
であり、（Ａ）は第１と第２の基本波形Ｗ３、Ｗ４がＳ
ＩＮ波形、（Ｂ）は第１と第２の基本波形Ｗ５、Ｗ６が
台形波形である。それぞれの基本波形Ｗ３、Ｗ４、Ｗ
５、Ｗ６は、選択期間が切り換わるタイミングｔ１にお
いて波高値が電圧ＶＭ、微分係数が０となっている。

【００１６】

【発明の効果】選択期間が切り替わるときには各信号電
極の表示データが一斉に切り替わる。これに応じて一般
的に各信号電極では基本波形が切り替わる。この際、本
発明によれば、信号電極駆動波形は微分係数が０であり
液晶駆動のグランドレベルとなっている基本波形を選択
して作成されなめらかに接続するので、一時期に多くの
基本波形が切り替わる選択期間の切り換え時でも、画素
容量で結合している走査電極にノイズが乗らない。パル
ス幅変調による波形の切り替え時を除いてその他の期間
でも有限な微分係数をもっているので微分性のノイズは
小さくなる。パルス幅変調による波形の切り替え時で
は、信号電極側の配線抵抗が走査電極より大きいため、
信号電極側で波形がなまり走査電極にパルス性のノイズ
をのせづらくなる。パルス幅変調による信号電極駆動波
形の切り替わり回数は各信号電極で等しくなるので、波
形なまりの影響が各信号電極でほぼ等しくなる。信号電
極側の配線抵抗を高くすることで走査電極側の抵抗を著
しく低下させる必要がなくなった。以上説明してきたよ
うに、請求項１に記載の発明は、時定数要素の制限が緩
く、選択期間の切り替え時に走査電極に乗るノイズを解
消しながら、パルス幅変調方式（ＰＷＭ）による階調表
示を可能にしたという効果がある。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の効果に加え、基本波形が簡単な発信器で作成できる
という特徴がある。

【００１８】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明の効果に加え、台形波形にすることにより選択期間の
中央部の平坦な部分でエッヂ部を持たせればエッヂ部の
大きさが一定になるため、エッヂ部の大きさのばらつき
によるクロストーク発生を回避できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の波形図。

【図２】本発明の第１の実施の形態で基本波形を切り換
えるのための回路図（Ａ）とその波形図（Ｂ）。

【図３】本発明のエッヂ部の動作を説明するためのモデ
ル回路図。

【図４】本発明の第２と第３の実施の形態の波形図。

【図５】従来例の波形図。

【符号の説明】

ＶＭ 液晶駆動のグランドレベ
ル Ｗ１、Ｗ３、Ｗ５ 第１の基本波形 Ｗ２、Ｗ４、Ｗ６ 第２の基本波形 ｔ１ 選択期間の切り換え時 ＤＦ 駆動極性を示す信号 ＳＥＧｍ ｍ番目の信号電極 ＣＯＭｎ ｎ番目の走査電極 Ｐｍ，ｎ ｎ行ｍ列の画素 ２０ パルス幅発生ブロック ２３、２４ スイッチ Ｒｓ 信号電極ＳＥＧｍの抵抗 Ｃｐ 画素Ｐｍ，ｎの容量 Ｒｃ 走査電極ＣＯＭｎの抵抗 ５１ 選択パルス ５２ ノイズ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走査電極を形成した第１のガラスと、信
   号電極を形成した第２のガラスで液晶を狭持するパッシ
   ブタイプの液晶パネルを有し、選択時には走査電極に高
   電圧の選択パルスを印加し、非選択時には走査電極を液
   晶駆動のグランドレベルとし、信号電極には低電圧の駆
   動波形を印加し、信号電極駆動波形が１選択期間内に必
   ず前記液晶駆動のグランドレベルとなる液晶表示装置に
   おいて、第１の基本波形と第２の基本波形を有し、該第
   １と第２の基本波形は液晶駆動のグランドレベルに対し
   対称であり、選択期間の切り換え時に電圧が液晶駆動の
   グランドレベルで微分係数が０であり、前記選択期間の
   切り換え時以外の期間でも有限な微分係数を有し、前記
   選択期間の切り換え時と選択期間の中間で前記第１と第
   ２の基本波形を切り替える選択手段を有し、前記信号電
   極の抵抗が前記走査電極の抵抗より大きいことを特徴と
   する液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記の第１と第２の基本波形がＳＩＮ波
   形であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装
   置。
3. 【請求項３】 前記の第１と第２の基本波形が台形波形
   であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。