JPS644197B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は複数の走査信号線と複数の表示信号
線とが交差配列され、各交差点に表示画素を形成
した液晶表示装置の各画素を時分割駆動する駆動
方法およびその装置に係り、表示面の大面積化、
表示画素数の増加に伴つて従来の駆動方法では発
生しやすい表示ムラを改善するためのものであ
る。

従来この種の駆動方法として、第１図〜第１２
図に示すものがあつた。第１図〜第３図は駆動方
法の原理を示すもので、第１図においてＸ１，Ｘ
２，Ｘ３はそれぞれ表示信号線、Ｙ１，Ｙ２，Ｙ
３はそれぞれ走査信号線、表示信号線と走査信号
線の交点にある白丸は選択画素、黒丸は非選択画
素、eX１，eX２等はそれぞれの信号線に印加さ
れる電圧波形、VOは基準電圧、VY＋VOは走査
電圧、VO＋VXは非選択電圧、VO−VXは選択
電圧である。第２図は選択画素に印加される選択
電圧波形の例で、走査信号線Ｙ１と表示信号線Ｘ
１の交点の表示画素に印加される駆動電圧波形で
ある。第３図は非選択画素に印加される非選択電
圧波形の例で、走査信号線Ｙ１と表示信号線Ｘ２
の交点の表示画素に印加される駆動電圧波形であ
る。

次に動作について説明する。走査の第１ステー
ジでは、走査信号線Ｙ１に走査電圧VO＋VYが
現れ、走査信号線Ｙ２，Ｙ３はともに基準電圧
VOのままである。これは走査信号線Ｙ１が選択
されたことを意味する。走査信号線Ｙ１上の表示
画素のうち、表示信号線Ｘ１との交点にあるもの
が選択画素、表示信号線Ｘ２，Ｘ３の交点にある
ものが非選択画素であるから、表示信号線Ｘ１に
は選択電圧VO−VXを与え、表示信号線Ｘ２，
Ｘ３には非選択電圧VO＋VXを与える。各表示
画素には走査信号線の電圧と表示信号線の電圧と
の差が印加されるので、信号線Ｘ１とＹ１の交点
には電圧VY＋VXが、信号線Ｘ２とＹ１及びＸ
３とＸ１の交点には電圧VY−VXが印加される。
またこの時、走査信号線Ｙ２，Ｙ３の電圧はVO
であるので、該信号線Ｙ２，Ｙ３上の表示画素に
は、VXもしくは−VXの電圧が印加される。走
査の第２ステージでは、走査信号線Ｙ２に走査電
圧が現れ、上記の動作を該信号線Ｙ２について行
い、以下各ステージで各走査線について同様の動
作を繰返して１走査周期を完了する。

ここで重要なのは、液晶の電圧応答は印加電圧
の極性には依存せず、その絶対値のみに依存する
ということで、上記のように１走査周期の間に表
示画素に印加される電圧は、走査電圧が当該表示
画素の存在する走査信号線上にある時は、選択画
素ならVY＋VX、非選択画素ならVY−VXとな
り、その他の期間は｜VX｜となつて、平均的に
選択画素に印加される電圧が非選択画素に印加さ
れる電圧より高くなつて表示が現れるわけであ
る。第２図は１走査周期の間のeY１とeX１の差
を表したもので、信号線Ｘ１とＹ１の交点に上記
のように選択電圧波形が印加される様子を示して
いる。第３図は同じく１走査周期の間のeY１と
eX２の差を表したもので、非選択電圧波形が信
号線Ｘ２とＹ１の交点に印加される様子を示して
いる。

以上が液晶の時分割駆動の原理の説明である
が、単に上記の動作を繰返したのでは、第２図、
第３図からも明らかなように、印加電圧を時間平
均すると零にならず直流成分が残留する。ところ
が液晶を直流で駆動すると寿命に重大な影響を与
え、表示品質を低下させるため、実用上はさらに
工夫が必要である。

以下残留直流成分を除去するための従来の方法
を２種類説明する。

第４図は表示画素マトリクスと表示パターンの
例で、Ｘ１，Ｘ２，…，Xi，…，Xnは表示信号
線、Ｙ１，Ｙ２，…，Yj，…，Ymは走査信号
線、白丸は選択画素、黒丸は非選択画素である。
表示信号線Ｘ（ｉ−１）上の表示画素は選択画素
と非選択画素とが交互に並んでおり、表示信号線
Xi上の表示画素は全て選択画素、表示信号線Ｘ
（ｉ＋１）上の表示画素は全て非選択画素となつ
ている。

第５図〜第７図は、第４図の表示パターンを表
示する時の第１の実用的な従来の方法による駆動
波形の例である。第５図ａ，ｂ，ｃはそれぞれ走
査信号線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３に印加される走査信号
電圧eY１，eY２，eY３の波形であり、第６図
ａ，ｂ，ｃはそれぞれ表示信号線Ｘ（ｉ−１），
Xi，Ｘ（ｉ＋１）に印加される表示信号電圧eX
（ｉ−１），eXi，eX（ｉ＋１）の波形である。第
７図ａ，ｂ，ｃは走査信号電圧と表示信号電圧と
の差として表示画素に印加される駆動電圧波形の
例で、eY１−eX（ｉ−１），eY１−eXi，eY１−
eX（ｉ＋１）なる電圧がそれぞれの対応する信号
線の交点に位置する表示画素に印加される。同図
ａ，ｂのeY１−eX（ｉ−１）とeY１−eXiは選
択電圧波形、同図ｃのeY１−eX（ｉ＋１）は非
選択電圧波形である。第５図〜第７図において、
τは１ステージ、すなわち１走査選択期間を表わ
し、Ｔ１及びＴ２は走査線数ｍとτとの積、すな
わち１走査周期を表わす。図中、走査周期Ｔ１の
期間では電位Ｖ５が第１図における基準電位VO
に対応し、Ｖ１が走査電圧VY＋VOに、Ｖ４が
非選択電圧VO＋VXに、Ｖ６が選択電圧VO−
VXにそれぞれ対応している。走査周期Ｔ２の期
間ではＶ２が第１図における基準電位VOに対応
し、Ｖ６が走査電圧VY＋VOに、Ｖ３が非選択
電圧VO＋VXに、Ｖ１が選択電圧VO−VXにそ
れぞれ対応する。すなわち、Ｔ１期間とＴ２期間
では基準電位に対するすべての電圧の極性が反転
している。このようにすると、第７図の各駆動電
圧波形を見て明らかなように、２走査周期すなわ
ちＴ１＋Ｔ２の期間で液晶に印加される電圧が完
全に交流信号となり、液晶の表示品質の低下を防
ぐことができる。

交流信号で駆動するための第２の実用的な従来
の方法は第８図〜第１０図に示すものである。第
８図ａ，ｂ，ｃはそれぞれ走査信号電圧eY１，
eY２，eY３の波形であり、第９図ａ，ｂ，ｃは
それぞれ表示信号電圧eX（ｉ−１），eXi，eX（ｉ
＋１）の波形である。第１０図ａ，ｂ，ｃは走査
信号電圧と表示信号電圧との差として表示画素に
印加される駆動電圧波形の例で、第７図と同様、
同図ａ，ｂのeY１−eX（ｉ−１）とeY１−eXi
は選択電圧波形、同図ｃのeY１−eX（ｉ＋１）
は非選択電圧波形である。τは１ステージ、すな
わち１走査線選択期間を表わし、Ｔが１走査周期
を表わす点も第５図〜第７図と同様である。前記
の第１の従来の方法が２走査周期で交流駆動を完
了するのに対し、第２の従来の方法では１ステー
ジ内で交流駆動を完了している。すなわち第８図
において、各ステージの前半では電位Ｖ５が第１
図の基準電位VOに、Ｖ１が走査電圧VO＋VYに
対応し、後半では極性を反転してＶ２が基準電圧
VOとなり、Ｖ６が走査電圧VO＋VYとなる。第
９図の表示信号電圧も同様で、各ステージの前半
ではＶ５がVOに、Ｖ４が非選択電圧VO＋VX
に、Ｖ６が選択電圧VO−VXに対応し、後半で
は極性反転してＶ２がVOに、Ｖ３が非選択電圧
VO＋VXに、Ｖ１が選択電圧VO−VXに対応し
ている。

第１１図は従来の方法を実現するための回路
で、１が表示画素、Ｙ１，Ｙ２，…が走査信号
線、Ｘ１，Ｘ２，…が表示信号線、２が走査信号
線Ｙ１，Ｙ２，…を駆動するＹ駆動回路、３が表
示信号線Ｘ１，Ｘ２，…を駆動するＸ駆動回路、
４がＹ駆動回路２とＸ駆動回路３を制御する制御
回路、５は制御回路４からＸ駆動回路３へ表示デ
ータを送る表示データ線、６は制御回路４からＹ
駆動回路２へ走査データを送る走査データ線、７
はクロツク線、８はストローブ線、９はストロー
ブ線８の信号周波数を１／（２×ｍ）に分周する
分周回路、１０はストローブ線８の信号をデユー
テイ比50％の方形波に整形する波形整形回路、１
１は分周回路９の出力と波形整形回路１０の出力
とを選択するスイツチ、１２はスイツチ１１から
の信号をＹ駆動回路２、Ｘ駆動回路３へ供給する
極性信号線である。第１２図ａ〜ｄはこれらの信
号線に流れる信号のうち重要なものを図示したも
ので、CLOCKはクロツク線７、STROBEはス
トローブ線８、POLE１は分周回路９の出力、
POLE２は波形整形回路１０の出力の電圧波形で
ある。

このような回路構成において、Ｙ駆動回路２、
Ｘ駆動回路３にはシフトレジスタが内蔵されてお
り、CLOCKにしたがつて表示データと走査デー
タとがそれぞれ駆動回路２，３に送り込まれ、１
ステージ分のデータが並んだ時点でSTROBEが
発生し、次のSTROBEまで両駆動回路２，３の
シフトレジスタ内に上記データを保持する。Ｙ駆
動回路２とＸ駆動回路３は保持されたデータをも
とに、極性信号線１２上のデータが“１”なら正
極性、“０”なら負極性で走査電圧、選択電圧、
非選択電圧を発生する。STROBEのパルス間隔
τが第５図〜第１０図における１走査線選択時間
τに相当する。今、分周回路９の周期は走査線ｍ
の２倍に分周されているので、その出力はPOLE
１を極性信号として用いると、２走査周期で交流
駆動を完了する第１の従来の方法が実現できる。
一方、波形整形回路１０の周期はτと一致してい
て、“１”と“０”とが等間隔で現れるため、そ
の出力POLE２を極性信号として用いると、１ス
テージで交流駆動を完了する第２の従来の方法が
実現できることとなる。

従来の液晶表示装置の駆動方法は以上のようで
あるが、表示面積の大形化、走査線数の増加に伴
い種々の問題が生じている。その原因は第１１図
の表示画素１が電気的には容量性負荷であるこ
と、走査信号線Ｙ１，Ｙ２，…と表示信号線Ｘ
１，Ｘ２，…とが理想的な導体でなく、有限の電
気抵抗を持つていることにある。したがつてＹ駆
動回路２とＸ駆動回路３から見ると、抵抗と容量
とが直列につながつた負荷を駆動することにな
り、このような負荷を交流駆動すると、容量の部
分すなわち表示画素１に実際に印加される電圧は
駆動信号の周波数に依存し、周波数が高いほどそ
の印加電圧が低くなることはよく知られた事実で
ある。表示面積の大形化は必然的に信号線の抵抗
の増加をもたらし、上記の周波数依存性の影響が
大きくなる。一方、走査周期Ｔは人間の目にちら
つきを感じさせないよう一定の時間以下に保つ必
要があり、走査線数の増加に反比例して１走査線
選択時間τは短くなり、駆動信号の周波数成分を
高い方へ押し上げる結果となる。また原理から明
らかなように、選択電圧と非選択電圧との差はそ
の表示画素の存在する走査線が選択されている期
間のみに現れ、他の期間にはない。したがつて実
効値的には上記の差は走査線数が増加する程小さ
くなることも当然である。

これらの事を前提に、まず第１の従来の方法に
ついて考えると、第７図から明らかなように、表
示パターンによつて駆動信号の周波数成分が大き
く違う事がわかる。具体的には、第４図のＸ（ｉ
−１）のように表示パターンの空間周波数の高い
列上の表示画素では駆動信号の周波数成分が高
く、前述の容量と抵抗との影響により大きな電圧
降下を生じ、Xi，Ｘ（ｉ＋１）のように表示パタ
ーンの空間周波数の低い列上の表示画素では電圧
降下が小さい。このような印加電圧の差が表示パ
ターンの濃淡の差となつて現れ、表示品質に重大
な欠陥をもたらす。

次に第２の従来の方法では、第１０図から明ら
かなように、駆動信号の中で極性信号の周波数が
支配的で、表示パターンの空間周波数の寄与は比
較的少ない。したがつて第１の従来の方法のよう
な表示パターンの違いによる印加電圧の差は出に
くいが、周波数成分が全般的に高くなるため、選
択電圧と非選択電圧との差が出にくくなり（なぜ
なら両者の差は駆動周波数成分の高域に現れるか
ら）、走査線数の多い程不利になり、現在実用さ
れている液晶表示パネルの最大級のものでは、許
容できない程の表示のクロストークを生じる。

これらの現象を避けるには信号線の抵抗値を下
げれば良いが、信号線は現実には透明導電膜で形
成されており、この抵抗値を大きく下げるのは、
技術的、コスト的に容易なことではない。

本発明はかかる点に鑑み、駆動周波数成分が極
端に高くならず、表示パターンの空間周波数成分
の寄与が少なく、選択電圧と非選択電圧との差を
保つて充分な表示コントラストを維持しつつ濃淡
のムラの少ない表示を得ることができる液晶表示
装置の駆動方法及びその装置を提供することを目
的としている。

以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。

第１３図〜第１５図に本出願の第１の発明の一
実施例による電圧波形を示す。第１３図ａ，ｂ，
ｃはそれぞれ第４図の表示パターンを表示するた
めに、走査信号線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３に印加する走
査信号波形eY１，eY２，eY３を示し、第１４図
ａ，ｂ，ｃはそれぞれ表示信号線Ｘ（ｉ−１），
Xi，Ｘ（ｉ＋１）に印加する表示信号波形を示し
ている。本発明の特徴は、従来の方法が１走査周
期Ｔもしくは１走査選択時間τの半分で信号の極
性を反転するのに対し、本発明の方法では１走査
周期Ｔに満たないステージ数ｌ毎に極性反転を行
う点であり、第１３図〜第１５図はｌ＝３に対応
する。

図中、最初の３ステージでは電位Ｖ５が第１図
における基準電位VOに対応し、以下対応関係を
記すと、Ｖ１が走査電圧VO＋VY、Ｖ４が非選
択電圧VO＋VX、Ｖ６が選択電圧VO−VXとな
る。次の３ステージでは電位Ｖ２が基準電位VO
となり、Ｖ６が走査電圧VO＋VY、Ｖ３が非選
択電圧VO＋VX、Ｖ１が選択電圧VO−VXに対
応する。その後３ステージ毎に極性反転を繰返
す。このようにすると、表示画素に印加される駆
動電圧波形は第１５図ａ，ｂ，ｃのようになり、
表示パターンの空間周波数の大きく違う列上の電
圧波形（例えば同図ａ，ｂのeY１−eX（ｉ−１）
とeY１−eXi）を比較しても、大きな周波数成分
の違いがないことがわかる。さらに１走査線選択
期間τの間に１回信号が反転する第２の従来の方
法と比べて、全体に低い周波数成分で駆動される
ことも明らかである。

次に液晶表示装置の駆動のための必須条件であ
る直流成分の除去という点について説明する。

第１６図は走査信号線数ｍ＝７、反転ステージ
数ｌ＝３の場合の各走査周期における各行の走査
信号の極性を＋、−の符号で示したものである。
ある１つの走査信号線について着目すると、その
走査信号の極性の正負の変化点が、ｍとｌの最小
公倍数21ステージ毎にあらわれ、これを１時系列
周期と呼ぶ事にすると、１時系列周期毎に走査信
号の極性が反転し、長い時間で見ると正極性と負
極性の数が一致して直流成分が消去される事がわ
かる。

一般にｍとｌが他の値を取る場合も、１時系列
周期の長さはｍとｌとの最小公倍数L.C.M.（ｍ、
ｌ）のステージ数となるが、L.C.M.（ｍ、ｌ）÷
ｌの値が奇数の時、１時系列周期の間に駆動信号
の極性は奇数回反転するので、１時系列周期毎の
走査信号の極性を見ると必ず交互に正負の値を取
ることとなり、直流成分除去がなされることにな
る。

第１７図は本出願の第２の発明である液晶表示
装置の駆動装置の一構成例であつて、該装置は上
記本出願の第１の発明の一実施例を実現するため
のものであり、第１１図の回路における分周回路
９と波形整形回路１０の代わりに（２×ｌ）分周
回路（極性信号発生回路）１３を設け、当該分周
回路１３の出力を極性信号線１２に与えるように
なつている。

また第１８図ａ，ｂ，ｃは第１７図の回路の信
号のうち主要なものを示したタイムチヤートであ
る。第１１図の回路と同じく、STROBE信号が
Ｙ駆動回路２とＸ駆動回路３に走査データ、表示
データを保持するタイミングを与えるから、
STROBE信号間隔が１走査信号線選択期間τと
なる。分周回路１３はｌ×τの期間毎に反転する
から、これを極性信号としてＹ駆動回路２とＸ駆
動回路３に供給すれば、本実施例回路によつて、
本出願の第１の発明による液晶表示装置の駆動方
法が実現できるのは明らかである。

なお上記実施例では、極性信号は駆動回路中の
シフトレジスタへのSTROBE信号から生成した
が、一般には駆動回路の形式にとらわれるもので
はなく、制御回路側で１走査線選択期間を認知す
るための信号は当然存在するから、それを用いて
極性信号を発生するようにしても良い。

また、本発明は液晶表示装置の駆動にとどまら
ず、交流駆動の必要な回路素子の時分割駆動にお
いて、駆動信号の周波数成分を平均する必要があ
る際に一般的に使用でき、その実用的価値は非常
に大である。

以上のように、この発明によれば、駆動信号の
極性を走査信号線数ｍより少ない走査信号線数ｌ
を選択する毎に反転するようにし、かつ上記駆動
信号が直流成分を有さないように構成したので、
駆動信号の周波数成分が比較的低く、かつ表示パ
ターンの空間周波数に対する依存性が少なくな
り、有限の配線抵抗を持つ容量性負荷のマトリク
ス状配列の表示画素を均一な電圧で駆動でき、表
示パターンの濃度ムラが少なくなり、しかも液晶
寿命の低下を防止することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は液晶表示装置の駆動方法の原理を説明
するための図、第２図は液晶表示装置の駆動方法
のうち原理的な方法により表示画素に印加される
選択電圧波形を示す図、第３図はその非選択波形
図、第４図はマトリクスに形成された表示装置の
表示パターンの一例を示す図、第５図は第１の従
来の実用的な駆動方法による走査信号波形図、第
６図はその表示信号波形図、第７図はその表示画
素に印加される選択電圧波形と非選択電圧波形を
示す図、第８図は第２の従来の実用的な駆動方法
による走査信号波形図、第９図はその表示信号波
形図、第１０図はその表示画素に印加される選択
電圧波形と非選択電圧波形を示す図、第１１図は
従来の実用的な駆動方法を実現するための回路
図、第１２図は第１１図の回路図のタイムチヤー
ト図、第１３図は本出願の第１の発明の一実施例
による液晶表示装置の駆動方法の走査信号波形
図、第１４図はその表示信号波形図、第１５図は
その表示画素に印加される選択電圧波形と非選択
電圧波形を示す図、第１６図は該駆動方法の一実
施例の各走査周期毎の走査信号の極性を示す図、
第１７図は本出願の第２の発明の一実施例による
液晶表示装置の駆動装置の回路図、第１８図は第
１７図の回路のタイムチヤート図である。 Ｘ１，Ｘ２，…，Xi，…，Xn……表示信号
線、Ｙ１，Ｙ２，…，Yj，…，Ym……走査信号
線、VO＋VY……走査電圧、VO＋VX……非選
択電圧、VO−VX……選択電圧、１……表示画
素、２……走査信号線駆動回路、３……表示信号
線駆動回路、４……制御回路、５……表示データ
線、６……走査データ線、１３……（２×ｌ）分
周回路（極性信号発生回路）。なお図中同一符号
は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数（ｍ）本の走査信号線と複数（ｎ）本の
   表示信号線とが交差配列され各交差点に表示画素
   を形成した液晶表示装置に対し、その走査信号線
   に順次走査電圧を印加し、走査電圧の印加されて
   いる走査信号線上の画素のうちの選択画素のある
   上記表示信号線には選択電圧を印加し、上記画素
   のうちの非選択画素のある表示信号線には非選択
   電圧を印加して所望の液晶表示を表わしめる液晶
   表示装置の駆動方法において、上記ｍ本の走査信
   号線のうちｌ本（ここでｌは上記ｍと該ｍより小
   さい自然数ｌとの最小公倍数をｌで割つた値が奇
   数となるような自然数である）の走査信号線を選
   択する毎に、上記走査電圧、選択電圧及び非選択
   電圧の極性を反転し、直流成分を有さない上記走
   査電圧、選択電圧及び非選択電圧を各信号線に印
   加するようにしたことを特徴とする液晶表示装置
   の駆動方法。 ２ 複数（ｍ）本の走査信号線と複数（ｎ）本の
   表示信号線とが交差配列された各交差点に表示画
   素を形成した液晶型表示装置を駆動する液晶表示
   装置の駆動装置において、上記液晶表示装置に所
   望の表示をさせるための走査データ及び表示デー
   タを発生する制御回路と、上記ｍ本の走査信号線
   のうちｌ本（ここでｌ本は上記ｍと該ｍより小さ
   い自然数ｌとの最小公倍数をｌで割つた値が奇数
   となるような自然数である）の走査信号線毎に反
   転する極性信号を発生する極性信号発生回路、上
   記走査データを上記極性信号に応じた正又は負の
   極性で上記走査信号線に走査電圧として印加する
   走査信号線駆動回路と、上記表示データを上記極
   性信号に応じた正又は負の極性で上記表示信号線
   に選択電圧及び非選択電圧として印加する表示信
   号線駆動回路とを備え、直流成分を有さない上記
   走査電圧、選択電圧及び非選択電圧を各信号線に
   印加するようにしたことを特徴とする液晶表示装
   置の駆動装置。