JPS5814890A - 液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents

液晶表示装置の駆動方法

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JPS5814890A
JPS5814890A JP56113826A JP11382681A JPS5814890A JP S5814890 A JPS5814890 A JP S5814890A JP 56113826 A JP56113826 A JP 56113826A JP 11382681 A JP11382681 A JP 11382681A JP S5814890 A JPS5814890 A JP S5814890A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 液晶表示装置は、近年、電卓や電子時計の表示装置とし
て著しく普及している。さらに、小型のパーソナルコン
ピュータ等の表示装置として1史用するという要求も生
まれて来ている。ところが、現在の液晶物質では、マル
チプレッス駆動可能なデユーティ数は尚々釦程度であり
、多量の情報表示能力に欠けている。この様な背景から
考え出された表示方式として ■ 非線型素子アドレス方式 %式% O*X−絶縁体−金属(M工M)素子アドレス Oダイオードアドレス ・放電管アドレス ■ 能動スイッチングアドレス方式 O薄膜トランジスタアドレス 0M0Sトランジスタアドレス Oトライアックアドレス ■ 青、熱書き込み方式 Oレーザー熱書き込み ・光導電体書き込み ■ 二周波アドレス方式 等、表示情報量の大きな液晶表示装置の開発が鋭意なさ
れている。
本発明は■の非線型特性を有する素子を用いた液晶表示
装置の駆動法に関するものである。さらに詳しくは該液
晶表示装置の画素に印加される実効電圧の変動を抑制す
るマルチプレックス駆動法に関するものである。
第1図は非線型電流−電圧特性の典型であるM工M素子
のカーブを示している。バリスタ、Pn接合の降伏電圧
を利用した逆方向直列接続ダイオードの場合等も第1図
と類似した非#ji型特性を持っている。バリスタ、M
工M素子は公知のように受戒で与えられる非#il型特
性會有している。
ニーKV” K:導電率係数 n:非線型係数 (バリスタ) ■= KV exp (βf1) K:導電率係截 β:非線型係数 (M工M素子) これらの非線型素子は、第1図に示すように、低電圧領
域で高抵抗、高電圧領域で低抵抗となり、オームの法則
に従わない非a%性を有する。
ここではバリスタ、M工M素子、ダイオードを例にあげ
たが、本発明は例示の素子に限定されることなく、上述
の非線型特性を有する素子ならばすべてを応用すること
が可能である。
これらの非線型素子を用いて液晶表示装置を構成すると
一般のマルチプレクス駆動よりも多桁のマルチプレクス
駆動が可能となることが知られている。これは次のよう
に理解される。
第2図は1画素分の等価回路図であり、液晶の容量CL
O1抵抗Hbo 、非線型素子の等価容量CHI、等価
抵抗RN]−から構成されている。RNLは非線型素子
に印加される電圧により、高電圧では低抵抗、低電圧で
は高抵抗となる。今、該等価回路の端子に液晶駆動信号
を加えることを考える。第3図は1150デユーテイ、
1.15バイアス法の駆動波形の例である。走査電極■
及び走査信号をSCAM。
 5− 添数字は走査同期t8内での選択期間(0(選択レベル
をとる走査期間tp  )の順序を示している。
SIGは信号電極■及び表示信号を示し、添数字によっ
て区別されている。第3図のS工GNは、画素(M、N
)■が点燈(ON)L、、同5IGN上の他の画素がO
FFの時の表示信号である。M番目の走査信号801N
Mと同期した走査期間■で選択レベルをとり、走査周期
内の他の走査期間では非選択レベルをとっていることが
わかる。このとき画素CM、N)Kかかる電圧、V(M
、N)は、SOANM−8工GNで与えられる。第4図
実線■は、第3図に示すV(M、N)が第2図の非線型
素子−液晶画素に加えられ7を場合の非線型素子の電圧
波形VNLと液晶層にかかる電圧VLQ f示している
。なお簡単のために半走査周期についてのみ描いである
。また磁線■は非選択レベルをとつ7tO’FF’の場
合を示している。vll Lが■に示す低抵抗領域に入
ると、駆動電圧がほとんど液晶層にかかり液晶層が充電
される。この時の時定数は第2図の等価回路から  6− で与えられる。VLCの変化は、まずQLOとC11T
−による容量により分割された電圧となり、次にRLO
とRNLKより分割さt″した電圧を極限値とした電圧
変化を行々う。非線型素子の抵抗変化が0と無限大の間
で生じるとして、この様子を模式的に示したのが第5図
である。非線型素子の抵抗が0ならば、図のように過渡
的に電流1が流れ、CLOi充電する。このとき電圧は
すべて液晶層にかかつている。
次に非選択期間に入り、ON領域からOFF領域(第4
図■)に移行すると、RT、O< RN Lとなり、過
渡的に流れる電流1のほとんどは、RLOi通して流れ
るようになる。近似的に時定数はτ+= (OLO+ 
C!ML ) RLO・・・・・・・・・(2)で与え
られる。一般に電界効果型の液晶表示パネルに使用され
ている液晶のRLOは大きく、τを走査周期程度にとる
ことは十分可能である。
破線で示したOFFの場合はVNI−がピーク時でもO
N領域に入らないため、液晶層の充電が行なわれず、V
t、aが低レベルのままである。液晶は実効値に応答す
ることを考慮すると、ONとOF’Fの実効値比は、第
4図から理解されるように単なる電圧平均化法による駆
動より大きく、より高い桁数のマルチプレクス駆動が実
現されている。
非線型素子としてバリスタを用い7’(液晶表示装置に
ついては特開昭55−105285、ドナルドーアール
・キャッスル(ゼネラル・エレクトリック・カンパニー
)、同じくM工M−J子を用いたものについては特開昭
52−149090野村(Ia訪精工舎)、特開昭55
−161275テヒツト・ロビン・バラ7(ノーザン・
テレコム・リミテッド)を参照されたい。
このように表示の大容量化か可能となる非線型素子液晶
表示装置lfであるが、一般の電圧平均化法によるマル
チプレクス駆動では、非選択期間の表示信号によって液
晶層にかかる実効電圧が変動してしまう。第6図はON
時の表示信号を様々に変え7i(場合の、液晶層にかか
る電圧Vl、Oを示したものである。(a)(b) (
c) +見ると同信号爾極(S工G)上の他の画素の0
N−OFFによって、著しくVl、Oが変動する。同様
なことは077時にもあてはまる。このため、ON波形
の実効電圧の最小値’f5oNmを液晶の飽和電圧Vθ
atよりも太き(、OFF波形の実効値の最大値Boy
y max’を液晶のしきい値vthよりも小さくとっ
て、二値表示としていた。
この理由から非線型素子液晶表示装置は二値表示のみに
しか応用されず、階調表示は不可能とされていた。また
前記のBoNt  Hoyp max’iマージンとす
る場合、要求とされる非線型素子の特性が厳しく、製作
上の難点となっている。さらに、ゲスト−ホスト効果の
ように飽和電圧が明確でない場合などは実効値のバラツ
キがコントラストのバラツキとして表示されてしまうと
いう表示品質上の問題もあった。
本発明はかかる欠点を鑑みてなされたものであり、実効
電圧の変動を抑制することにより、階調表示への応用、
コントラストのバラツキ防止、マージンの増加を目的と
して考案されたものである。
 9− 次に実施例にもとづき本発明を詳説する。まずON波形
の場合について考える。第6図に示したVl、O波形に
対し実効電圧’ff W ON16 go N1 * 
FjOM 3とする。つまり、Fl!ON1は他の画素
が全てOFF、FjO討。
は交互にON−OFF、 KOn、は全てONの時の実
効値を表わしている。これらの大小関係は、BON、 
 。
>11!ON、 )1!:on、である。即ちl!!O
N、は最小値であり、41011は最大値となっている
。従って、EoN□とE!ON、を1Iio N!のよ
うな特定レベルに近ずければ実効電圧のバラツキは小さ
くなる。これが本発明の基本概念である。
第7図は本発明の駆動波形の例である。前述の平均電圧
法の説明と同じ(1150デユーテイ、115バイアス
法で考える。通常の電圧平均化法では、走査周期を交流
駆動のために半分に分け、さらに桁数50で分割して、
合計100分割(この1単位期間を1走査期間と呼ぶ■
)する。そして各半走査周期毎に1回ず\、1走査期間
だけ選択レベルをと9、他の走査期間は非選択レベルを
とることによって走査信号を作っていゐ。これに対10
− し本発明では、各半走査周期に選択レベル盆とる1走査
期間をさらに複数の期間(これを細走査期間と呼ぶ(防
)に分割し、その一部の細走査期間だけ選択レベルとし
、他は非選択レベルとする走査信号を作っている。1走
査期間全細走在期間に分割する仕方は、種々の比、不等
間隔、等間隔に選べるが、簡単のために1/2に等分割
する場合について説明する。第7図(b)はこの1/2
等分割の場合であり、(a)は通常の電圧平均化法の波
形である。
B OA N Mは、M番目の走査信号であり、見かけ
上1/1COデユーティの走査信号と同じになっている
表示信号波形(SIGNとして例を示した)は走査信号
と同様に1走査期1lJjを複数に分け(この場合は半
分)、一部の細走査期間(この場合は前半の半走査同門
)のみを通常の電圧平均化法と同じ選択、もしくは非選
択レベルにとり、残りの細走査期間を逆のレベル、即ち
選択レベルに対し非選択レベル、非選択レベルに対し選
択レベルtとるようにして作られている。結果として、
画素(’+ I N )だけがON、同信号電極上の他
の画素が全てOFFの場合、−画素毎に交互にON。
OFFの場合、同信号電極上の全ての画素がONの場@
について第7図のような表示信号波形S工GN、画素印
加電圧波形V ()、4 、 N )が得られる。
V(M、N)の波形は基準レベル全中心IF:、 、1
./10nデユーティの場合と見かけ上は同じ波形変化
音する力1、半走査周期内の非選択期間の平均値を考え
ると、いずれの場合もほぼ基準レベルに等しい平均値で
あることがわかる。第8図は第7図の■(M、N)が印
加された時の液晶層にかかる電圧波形を示している。図
は簡単のために半走査周期の一部について描いである。
86川に示す通常の電圧平均化法の場合と比較してみる
と、第8図の本発明によるVLO波形は、非選択期間に
おける放′ポ、波形がほぼ同一レベルであり、その結果
実効電圧の変動がきわめて小さく抑えられている。この
ように同−個号璽極上の0N−OFFに影響されること
なく画素印加実効電圧が決まる。このため選択期間のピ
ークレベル、選択レベルをとる時間ピークレベルを変調
することにより従来の非線型素子液晶表示装置では不可
能とされていた階調表示が可能となり、さらに従来の非
線型素子液晶表示装置の重圧マージンであつ7t、OF
F波形での最大実効電圧と、ON波形での壷小実効電圧
が、本発明によるとOF1波形、ON波形の特定レベル
間で与えられるため、マージンが拡大される利点を有し
ている。しかるに本発明は8桁のマルチブレジス駆動時
にも、実際には2N桁のマルチプレクス駆動となる。こ
のため従来のマトリックスパネルにおいては、マージン
が低くなり使用は無意味であるが、非線型素子液晶表示
装置の場合は、ON波形のピーク電圧が印加される線走
査期間内に十分なレベルにまで液晶層の等価容量CL(
lが充電される時間があれば、駆動桁数が多くなっても
問題とはならない。実際、この充電期間は相当短くでき
、非線型素子の特性によっては数十分の1デユーテイも
可能な位である。
以上の実施例は、1走査期間ヲ1/2等分した例をあげ
たが、本発明は1/2等分に限定されるもの15− ではない。要は(jLoがピーク電圧値をとる線走査期
間内に十分なレベルKまで充電する時間があればよいの
であって、1走査期間内にピーク重圧値をとる複数の細
走査期間があっても良く、不等間隔に走査期間を分割し
た細走査期間であっても良い。しかし駆動回路の容易さ
、及び実効電圧の変動の少なさから考えて1/2等分が
最上と考えられる。
また、走査信号を選択レベルとする時間がON波形の選
択期間内でOf、0751十分なレベルまで充電される
時間だけあれば良いから、1走査期間は必ずしも1走査
周19Jts 全2N等分し′fc期間である必要はな
い。即ち、1走査周期to より少ない期1’Jj x
ta (a (x≦1)k2N2Nした期間を1走査期
間とすることもできる。第9図は、115バイアス法、
N=8、x=0.8とした時の走査信号5OAN1とE
IOAN8、表示信号BIG工を示したものである。第
9図で表示期間Tpは8つの走査期間の集合であり、休
止期間Tp Fiどの走査期間も属さない時間であり、
全信号電極もこの14− Tpの間は非選択レベルにある。この場合、Tpの期間
に表示信号は常に本発明でいう非選択波形となっている
が、選択波形であってもかまわない。
次に階調表示が可能とされる例をあげ、説明する。
第10図は階調表示のために表示信号に振幅変調をかけ
た場合の波形例である。振幅変調がかけられる範囲は非
選択時に非線型素子がONをしてしまわないことが必要
である。この時、同一信号線上の他画素の振幅変調の影
響が画素印加電圧に出る。そのために、非選択期間の波
形の波高値は、同−信号線士の他画素の変調に従って変
化している。しかるに、その波高値の変動も非線型素子
がON領域に入らない程度の幅である。さらに1走査期
間内に細走査期間を設け、選択、非選択レベルをとらせ
ることで、液晶層にかかる電圧VLOの他画素の変調の
影響上きわめて小さく抑えることができる。第10図で
は最゛稲単な1/2等分割細走査期間の例を示している
。もちろん、不等分割、種々の比であっても鳴動である
。第10図は階調表示の一例として表示信号を振幅変調
した例であるが、この他にも選択された走査期間内に選
択レベルをとる細走査期間の数、時(…幅を変調するこ
とによっても階調表示が可能である。いずれにしても、
これらの階調表示は非選択時の液晶層印加重圧波形の平
均値全ある特定レベルにほぼ一致させたことにより、液
晶層にかかる実効値が、非選択時に他画素の影響を受け
に〈<シた点が画期的である。
以上のように、本発明による走査期間に再分割してなる
細走査期間を設けたことで、従来は不可能と考えられて
いた非線型素子液晶表示装置の階調表示が可能となるば
かりか、駆動マージンの増加、コントラストの変動防止
、さらには液晶1−と非線型素子のマツチングが容易に
なり、非線型素子の製作が簡単に行なわれるという様々
な利点含有している。
本発明は人情!i!ait表示液晶表示パネルの分野に
画期的な駆動法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は典型的な非線型素子のV−工時性である。 第2図は非線型素子液晶表示装置膚の等価回路である。 第3図は従来の電圧平均化法による液晶パネル駆動波形
例である。 1・・・走査電極群 2・・・信号電極群 3・・・画素CMIN) 4・・・選択期間 5・・・走査期間 第4図は非線型素子液晶表示装置の動作波形を示したも
のである。 1・・・ON波形の場合(実線) 2・・・OFF波形の場合(破線) 5・・・非線型素子のON領域 4・・・非線型素子のOFF領域 第5mは非線型素子液晶表示装置の動作概念を模式的に
示したものである。 17− 第6図は非線型素子液晶表示装置の画素印加波形と液晶
層印加波形會示したものである。 filは当事画素ON、同−同号信号線上画素OF’F
の時、(2)は交互にON 、OFFの時、(3)は、
全画素ONの時を示している。 第7図は本発明による駆動波形(b)と従来の駆動波形
(a)會示したものであり、fil 、 +21 、 
+31は第6図と同意義である。 1・・・走査期間 2・・・細走査期間 第8図は本発明による液晶層にがかる電圧を表わすもの
である。右は画素印加波形、左は液晶層の波形である。 111 、 +21 、131Vi第6図と同意義であ
る。 第9図は本発明による休止期間Tp k設置した場合の
駆動波形例を示している。 第10図は本発明による表示信号を振幅変調し、階調表
示を行なった場合の駆動波形例である。 1・・・変調波形 2・・・変調を受けない場合の液晶層にかかる電圧18
− 波形 3・・・変調を受けない場合のV(M、N)のピーク電
圧レベル 以   上 出願人 株式会社諏訪精工舎 代理人 弁理士最士  務 =19− 第1図 hL            にLC 派 第9図 第10図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 液晶表示パネルを構成する少なくとも一方の基
    板に、非線型特性を有する素子を設置しfcl晶表不表
    示装置動において、半走査周期毎に画素印加電圧が反転
    し、半走査周期内の非選択期間の画素印加電圧の平均値
    が、全画素、あるいは一部の画素についてほぼ等しいこ
    とt%黴とする液晶表示装置の駆動方法。
  2. (2)該非m型素子設置液晶表示装置の駆動方法におい
    て、各半走査周期の全部あるいは一部管走査線数で等分
    割して成る1走査期間金、更に複数の期間に分割して成
    る粗走査期間のうち、走査信号が選択期間内の一部の粗
    走査期間で選択レベル、残りの粗走査期間は非選択レベ
    ルtとることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    液晶表示装置の駆動方法。
  3. (3)走査信号が選択レベルをとる該粗走査期間に同期
    した期間に、表示信号が画素のON、OFFに対応して
    、それぞれ選択レベル、非選択レベルtとり、1走査期
    間の残りの粗走査期間にはそれぞれ反対に非選択レベル
    、選択レベルをとることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項又は第2項記載の液晶表示装置の駆動方法。
  4. (4)  前記1走査期間を複数に分けた粗走査期間の
    うち、一部の粗走査期間を選択レベル、残りを非選択レ
    ベルとする時、選択レベルにある時間と非選択レベルに
    ある時間が等しいことを%部とする特許請求の範囲第1
    〜3項のいずれかに記載の液晶表示装置の駆動方法。 (51前期1走葺期間を2等分して粗走査期間としたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1〜4項のいずれかに
    記載の液晶表示装置の駆動方法。
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