JPH0283527A - アクティブマトリクス液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、非線形抵抗素子を用いたアクティブマトリク
ス液晶表示装置の駆動方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、ツイスト・ネマティック型（ＴＮ型）を中心とし
た液晶表示装置（ＬＣＤ）の応用が発展し、腕時計や電
卓の分野で大量に用いられている。

それに加え、近年、文字９図形等の任意の表示が可能な
マトリクス型も使われ始めている。このマトリクス型Ｌ
ＣＤの応用分野を広げるためには、表示容量の増大が必
要である。しかし、従来のＬＣＤの電圧−透過率変化特
性の立上９はあまシ急峻ではないので、表示容量を増加
させるためにマルチブレ、クス駆動の走査本数を増加さ
せると、選択画素と非選択画素との各々にかかる実効電
圧比は低下するので、選択画素の透過率増加と非選択画
素素の透過率低下というクロストークが生じる。その結
果、表示コントラストが著しく低下し、ある程度のコン
トラストが得られる視野角も著しくなる。従って、従来
のＬＣＤでは走査本数は、比較して、単純マ）　ＩＪク
スＬＣＤと称する。

マ）　ＩＪクス型ＬＣＤの表示容量を大幅に増加させる
ために、ＬＣＤの各画素にスイッチング素子を直列に配
置したアクティブマトリクスＬＣＤが考案されている。

これまでに発表されたアクティブマトリクスＬＣＤの試
作品のスイッチング素子には、アモルファスシリコンや
ポリシリコンを半導体材料とした薄膜トランジスタ素子
（ＴＰＴ）が多く用いられている。また一方では、製造
法及び構造が比較的単純であるため、製造工程が簡略化
でき、高歩留シ、低コスト化が期待される薄膜二端子素
子（以下ＴＦＤと略す）を用いたアクティブマトリクス
ＬＣＤも注目されている。

このような薄膜二端子素子型アクティブマトリクスＬＣ
Ｄ（以下Ｔ　Ｆ　Ｄ　−Ｌ　ＣＤと略す）において、一
番実用化に近いと考えられているＬＣＤは、ＴＦＤに金
属−絶縁体−金属素子（以下ＭＩＭ菓子又はＭＩＭと略
す）を用いたＬＣＤである。ＴＦＤとして、ＭＩＭの他
には、アモルファス８ｉのｐｉｎダイオード２個を極性
逆向きに並列接続したダイオードリング、及び、同じ（
ｐ　ｉ　ｎダイオード２個を極性逆向きに直列接続した
バック・ツー・バック・ダイオードが知られている。

以上のＴＦＤは、全て、回路的には非線形抵抗素子であ
シ、素子両端への印加電圧の増加に伴い、電流が非線形
的に急激に増加する。このよりなＴＦＤを液晶素子と直
列に接続することにより、電圧−透過率変化特性の立上
シは急峻になシ、走査本数を大幅に増やすことが可能に
なる。

このようなＭＩＭを用いたＬＣＤの従来例は、論文では
デイ・アールバラフ、他、著「ジ・オンティマイゼーシ
曹ン・オン・メタル・インシュレータ・メタル・ノンリ
ニア・デパイシズ・フォア・ユース・イン・マルチブレ
ツクスト・リキッド・クリスタル・ディスプレイズ」、
アイ・イー・イー・イー・トランザクション・オン・エ
レクトロン・デバイシーズ、２８巻、頁７３６−７３９
　（１９８１年発行）　（Ｄ、Ｒ，Ｂａｒａｆｆ　、　
ａｔ　ａｌ、、　”ＴｈｅＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　
ｏｆ　Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ＭｅｔａｌＮ
ｏｎｌｉｎｅａｒ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　ｆｏｒ　Ｕｓｅ　
ｉｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｘｅｄ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒ
ｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙｓ　、　”　ＩＥＥＥＴｒ
ａｎｓ　、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　、　ｖ
ｏｌ、ＥＤ−２８。

ｐｐ、　７３６−７３９　（１９８１）　）、及び両角
伸治、他、著ｒ　２５０Ｘ２４０画素のラテラルＭＩＭ
−ＬＣＤ」テレビジョン学会技術報告（ＩＰＤ８３−８
）。

ｐｐ、　３９−４４　、　（１９８３年１２月発行）に
代表的に示され、特許公開公報では特開昭５２−１４９
０９０号公報、及び特開昭５５−１６１２７３号公報中
に代表的に示され、その動作原理についても詳細に述べ
られている。

ＭＩＭにおいて、最も重要な材料は、絶縁体層の材料で
ある。従来の論文、特許公開公報等に記載のＭＩＭでは
、絶縁体１の材料にタンタル（Ｔａ）又はシリコンの酸
化物又は窒化物が主として用いられるが、これに限定さ
れない。又、金属は殆んど全ての金属を用いることが可
能であるが、主としてクロムかタンタルが用いられる。

非線形抵抗素子の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性は、種々の
形で数式化されるが、代表的なものとして、次の式が知
られている。

Ｉ＝Ａ・■“ ここで、工は電流、■は電圧、αは非線形系数、人は比
例定数である。既に述べたＭＩＭ素子等においては、α
は６以上の値をもつ。

以上述べたＴＦＤ−ＬＣＤにおいて、従来は、ＴＮ型単
純マ）　ＩＪクスＬＣＤに用いられている駆動法と実質
的には同一の駆動方法が用いられている。従来の駆動方
法については、エレクトロニクス昭和６３年４月号ｐｐ
４２−４６に詳述されている。

第２図は、注目している画素が選択画素であり、データ
信号ライン上、選択画素と非選択画素が交互に存在する
場合の駆動信号である。走査信号（ａ）。

データ信号（ｂ）は、負・正の各フレームで第１表のよ
うな値をとる。負・正の各１フレームで１画面の走査を
行い、表示内容を書き込む。アドレス時が各画素への書
き込み区間、非アドレス時が各画素の電荷保持区間であ
る。ｖＰとｖＰＯ比（ＶＤ／Ｖｐ）は通常一定であり、
バイアス比とよばれる。

第 表 の方が絶対値が大きくなる。液晶のコントラストは、液
晶電圧の実効値で決まるため、このような場合は、画面
のチラッキ、即ち、フリッカが目につきやすくなる。

第２表 ＴＦＤ−ＬＣＤパネル１画素の等価回路は、第３図のご
とく、非線形抵抗素子１３と液晶表示１４とが直列に接
続され、データ信号ｌｌ１１１５と走査信号線１６が両
端に接続される。これが逆でも全く問題ない。

画素印加信号は、（データ信号）−（走査信号）であ夛
、第２表の値をとる。それに対応して、液晶電圧が変化
し、表示コントラストとなる。理想的には、非線形素子
のＩ−Ｖ特性は、電圧の正負に対して対称のはずである
が、実際のＭＩＭ素子は非対称性が大きい。即ち、（１
）式でαは同じでもＶ＞Ｏの時のＡの値ｒとＶ＜Ｏの時
の人の値Ａ−とは異なる。Ａ）Ａの時、液晶電圧は負フ
レームこのようなフリッカを抑えるために、１〜２走査
線ごとに信号の極性を反転させる方法が既に提案されて
いる。これは、走査線１〜２本ごとに、第１表の駆動電
圧と第３表の駆動電圧とを交互に用いるものであシ、画
素印加電圧は第２表と第４表のようになシ、数画素のエ
リアでフリッカが相殺され、擬似的に７リツカが抑えら
れたようにみえるものである。しかし、この方法による
フリ。

力の抑制は不完全で６９、フリッカが残る。

第 表 〔発明が解決しようとする課題〕 以上述べたように、従来のＴＰＤ−ＬＣＤにはフリッカ
が起こシやずいという欠点があった。

本発明の目的は、フリッカが生じないＴＦＤ−ＬＣＤの
駆動方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、非線形抵抗素子を用いたアクティブマ
ｌｌクス液晶表示の駆動方法において、画素印加電圧を
、ｌ又は２走査線ととに極性を反転させ、且つ、その絶
対値の比を表示最適比値に設定したことを特徴とするア
クティブマトリクス液晶表示装置の駆動方法が得られる
。

〔作用〕

本発明による駆動方法を第１図に示す。基本的には、第
２図の従来型と同じであるが、負フレームと正フレーム
とで走査信号とデータ信号の差である画素印加電圧の絶
対値を変えた点が特徴である。即ち、ｖＰの値は正フレ
ームと負フレームでＶｐ　とＶ７　とＫな〕、ＶＤ　Ｏ
値ハＶｎ　ｌ！：ＶＤ’　Ｋする。ＡＴ＞Ａ　を仮定ス
ルト、Ｖｐ　＞Ｖｐ’　＊　ＶＤ＞ＶＤ’と設定すると
、正・負フレーム間の液晶電圧の絶対値は等しくするこ
とが可能になる。これらの値は、第５表にまとめである
。

通常、バイアス比は正・負フレームで一定にすル（ＶＤ
　／ＶＰ　＝Ｖｄ　／Ｖｐ’　）　カ、コレハ本質的ナ
コとではない。

正負フレーム間の画素印加電圧の絶対値の比で６ルＶｐ
　／Ｖ（、（Ｖｐ　−２Ｖｏ　）／　（Ｖ１／−２ＶＤ
’　）を各々ｖ／４１ｉすることによシ、７９ツカが無
くなる比がみつけられる。この比を表示最適比とよぶ。

バイアス比が一定の場合は、Ｖｐ／Ｖ７を表示最適値に
設定すればよい。

本発明による駆動方法は、１又は２走査線ごとに極性を
反転させる。即ち、第５表と第７表の駆動電圧を１又は
２走査線ごとに交互に印加する。

第５表及び第７表の駆動電圧によシ、画素印加電圧は、
各々第６表及び第８表になる。

第５表 第７表 〔実施例〕 以下、実施例に基づいて説明する。

代表的なＭＩＭ−ＬＣＤの構造、作製法は以下のとうシ
である。

まず、下部ガラス基板１上の膜形成、ＭＩＭ素子の製作
について述べる。第４図において、下部ガラス基板１を
Ｔａ２０ｇ　、　８ｉ０２等のガラス保護膜２で被覆す
る。この保護膜２は、不可欠なものではないので、被覆
を省略することもできる。次にこの上ＫＩＪ−ド電極３
．絶縁体層４を形成する。

絶縁体層４は、種々の方法で形成することが可能である
が、本実施例においては、窒素ガス、シランガス、水素
ガスなどの混合ガスによるプラズマＣＶＤ法を用いて約
１００ＯＡに形成した。

上部電極５はＣｒとし、抵抗加熱法により形成し、通常
のフォトリングラフィによりパターン化した。下部透明
電極６は、酸化インジウム−酸化スズ（通称ＩＴＯ）と
し、マグネティック・スパッタリングにより形成し、通
常のフォトリングラフィ法によりパターン化した。

上部ガラス基板７上の膜形成、パターン化は通常の単純
マルチプレ、クスＬＣＤとほとんど同一である。上部ガ
ラス基板７は、ｓｉｏ、等のガラス保護膜８で被覆され
ているが、この保護膜８は不可欠ではない。上部透明電
極９も、下部透明電極６と同じく酸化インジウム−酸化
スズであシ、マグネティック・スバ、タリングにより形
成し通常のフォトリングラフィ法によシバターン化した
。

下部ガラス基板１と上部ガラス基板７とは、ガラスファ
イバー等のスペーサを介して張り合わせれ、通常のエポ
キシ系接着剤によシシールした。

セル厚は８μｍとした。

両ガラス基板１．７はラビングによシ配向処理をした。

この場合、ポリイミド等の配向処理膜を塗布することが
多いが不可欠ではないので、第１図では省略した。

上記のセルに、ツイスト・ネマティ、り型液晶であるＺ
ＬＩ−１５６５（メルク製）を注入孔よシ注入して、液
晶層１０とした。注入孔を接着剤で封止することによｊ
７ＴＦＤ−ＬＣＤを完成した。

第５図に、下部ガラス基板１上の１画素の素子パターン
を示す。このように下部透明電極６は、１画素毎に分離
されている。リード電極３は陽極酸化によシ前面が絶縁
体層４で覆われておシ、又、リード電極３からは各画素
に対応して小さな突起がでている。この突起状の電極１
１は、上部電極５と交差しておシ、この交差部がＭＩＭ
素子になっている。

第６図に、本実施例ＴＦＤ−ＬＣＤの構造の一部を示す
。このように、第２図に示した下部ガラス基板１上の各
画素が格子状に並び、リード電極３は横につながシ、端
部で端子部１２を構成している。第１図における上部ガ
ラス基板７上の上部透明電極９は、図示のように各画素
を縦につなげた形で帯状に形成されている。この上部透
明電極９の形状は、単純マルチプレックス駆動のＬＣＤ
の電極形状とほぼ同一である。

第６図の構造のパネルに、第３図の電圧印加方法をとる
場合、上部透明電極が走査信号線であり、リード電極が
データ信号線である。

第１図に示された本発明の駆動法において、ｖＰ＝１６
ｖ、ｖ〆＝１９ｖ、バイアス比＝９とした駆動波形を、
上記パネルに印加することによりコントラスト比２０以
上で、クロストークが無く、フリッカも全く無い高コン
トラストの表示が得られた。

尚、Ｖｐ　／　ＶＩ１０値１ｄＴ　Ｆ　Ｄ　−Ｌ　ＣＤ
Ｏ画画面見見がらフリ、力が無くなるよう調整して定め
た。

〔発明の効果〕

本発明の駆動法を用いれば、非対称Ｉ−Ｖ特性の非線形
抵抗素子を用い＆ＴＦＤ−ＬＣＤパネルにおいてもフリ
、力の全く無い、高コントラストの表、示が得られる。

ス基板、９・・・・・・上部透明電極、１０・・・・・
・液晶層、１１・・・・・・突起状の電極、１２・・・
・・・端子部、１３・・・・・・非線形抵抗素子、１４
・・・・・・液晶素子、１５・・・・・・データ信号線
、１６・・・・・・走査信号線。

代理人　弁理士　　内　原　　　晋

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による駆動法の一実施例の波形図、第２
図は従来の駆動法の例を示す図、第３図は１画素の等何
回路を示す図、第４図は実施例に用いたＭＩＭ−ＬＣＤ
パネルの断面図、第５図は実施例に用いたパネルの１画
素の構造の平面図、第６図は実施例に用いたパネル一部
分の透視構造平面図である。 １・・・・・・下部ガラス基板、２，８・・・・・・ガ
ラス保護膜、３・・・・・・リード電極、４・・・・・
・絶縁体層、５・・・・・・上部電極、６・・・・・・
下部透明電極、７・・・・・・上部ガラあづ因 ）４囚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液晶素子から成る各画素に非線形抵抗素子から成るスイ
   ッチング素子が直列に接続されたアクティブマトリクス
   液晶表示装置の各画素に印加する画素印加電圧を、１又
   は２走査線ごとに極性を反転させる駆動方法において、
   極性の異なる画素印加電圧の絶対値の比を液晶素子に加
   わる電圧の絶対値が各フレーム間で等しくなるように設
   定したことを特徴とするアクティブマトリクス液晶表示
   装置の駆動方法。