JPH05216009A - 液晶表示装置の階調表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】この発明は、一つの選択期間内の表示信号及び
走査信号はそれぞれ２つの電圧値Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 ，Ｖ
4 からなり、この２つの電圧値の各々の電圧値をとる期
間を等しくし、且つ一つの選択期間内の走査信号が２つ
の電圧値Ｖ3 ，Ｖ4 の一方の電圧値をとる期間内におい
て、表示信号の２つの電圧値Ｖ1 ，Ｖ2 の一方の電圧値
をとる時間を変化させる。 【効果】この発明により、非線形抵抗素子をスイッチン
グ素子として有する液晶表示装置の階調表示を実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、非線形抵抗素子から
なるスイッチング素子を各画素に組み込んだ液晶表示装
置の階調表示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、時計・電卓・計測機器等の比較的
簡単なものから、パ−ソナル・コンピュ−タ、ワ−ドプ
ロセッサ−、更にはＯＡ用の端末機器、ＴＶ画像表示等
の大容量情報表示の用途に液晶表示装置が使用されてい
る。こうした大容量の液晶表示装置にはＳＴＮ（Super
Twisted Nematic ）型が使用されているが、液晶自身の
電気光学特性における閾値特性の急峻性を利用している
ために、表示部分（ＯＮ画素）と非表示部分（ＯＦＦ画
素）のコントラスト比の点では、２００本程度の走査電
極を有する場合でも不十分であり、更に走査電極が５０
０本以上の大規模なマトリクス表示を行なう場合には、
コントラスト比の低下が致命的であった。また、応答速
度の点でも１００ｍｓｅｃ乃至３００ｍｓｅｃと遅く、
コンピュータの端末ディスプレイ等の高度な利用には無
理があった。

【０００３】この液晶表示装置のもつ欠点を解決するた
めの開発が各所で盛んに行われている。その一つの方向
が、個々の画素を直接にスイッチ駆動するものである。
その場合のスイッチング素子として薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）が採用されている。ＴＦＴを構成する半導体
として、これまで単結晶シリコン、セレン化カドミウム
及びテルル等の種々の材料が提案されてきたが、現在は
非晶質シリコンが最も多く研究されている。しかしなが
ら、この種の液晶表示装置の製造においては、微細加工
工程が数回必要となり、工程が複雑で歩留まりが悪くな
ることがあった。この結果、製品コストが高くなり、ま
た、大規模な液晶表示装置の製造が著しく困難となって
いた。スイッチング素子列（アレイ）を用いた別の方向
として、非線形な電流電圧特性を有するスイッチング素
子（以下、非線形抵抗素子と称す）を用いたものがあ
る。非線形抵抗素子は、ＴＦＴの三端子に比べて、基本
的に二端子で構造が簡単であり、製造が容易である。こ
のため、製品歩留まりの向上が期待でき、コスト低下の
利点がある。

【０００４】非線形抵抗素子は、ＴＦＴと同様の材料を
用いて接合形成したダイオ−ドの型、酸化亜鉛を用いた
バリスタの型、電極間に絶縁物を挟んだ金属−絶縁物−
金属（ＭＩＭ）型、更には金属電極間に半導電性の層
（ＭＳＩ）を用いた型等が開発されている。このうちＭ
ＩＭ型は、構造が最も簡単なものの一つで現在、既に実
用化されている。

【０００５】このＭＩＭ型液晶表示装置では、液晶を挟
持する両電極間に駆動電圧が印加されると小さい時定数
で充電が行なわれ、駆動電圧が印加されなくなると大き
い時定数で放電する。従って、図４に示すように駆動電
圧がＯＮされてから短い選択期間τonで液晶は充電さ
れ、ＯＦＦされた後も長い時間τoff だけ充分な電圧を
保持する。この結果、選択期間τonにおける印加電圧が
駆動電圧の実効値を決定し、通常のマトリクス表示の時
分割駆動方式の液晶表示素子よりもＯＮとＯＦＦの実効
値比を大きくすることができ、コントラスト比の大きい
液晶表示装置が実現される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このＭＩＭ
型に代表される二端子形液晶表示装置の表示性能は、駆
動方法に大きく依存する。図５（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、フレ−ム反転駆動では、全面ＯＮの表示と１ライ
ンのみＯＮで他はＯＦＦの表示とで非選択期間の画素に
印加される電圧の極性の割合が異なるために、表示パタ
−ンによって電圧保持の状態が変わり、液晶層に印加さ
れる実効値電圧に差が生じる。これは、表示パタ−ン或
いはパネルの表示部位によってコントラスト比が異なる
という問題を生じせしめる。

【０００７】この問題を解決する試みとして、特開平２
−１０３０１６号公報には、信号波形に、表示情報のＯ
Ｎ／ＯＦＦに対応して１周期の方形波を割り当て、この
ＯＮとＯＦＦでは方形波の位相が逆転したものとし、走
査信号は、選択期間では、方形波に対応してレベルが段
差を有する波形とし、非選択期間では一定レベルとする
方法が提案されている。この駆動方法では、確かに、表
示パタ−ンに依存しない均一なコントラスト比が得られ
る。しかしながら、この駆動方法は２値表示のために提
案された方法であり、階調表示ができないという問題が
ある。

【０００８】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、液晶層に印加される実効値電圧が表示パタ−ンに
依存したり、パネルの表示部位によってコントラスト比
が異なるという問題、及び階調表示ができないという問
題を解決するものであり、均一な表示が可能な液晶表示
装置の階調表示方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、各画素に非
線形抵抗素子を有し且つ選択期間と非選択期間に表示信
号及び走査信号を印加する液晶表示装置の階調表示方法
についてのものである。そして、一つの選択期間内の表
示信号及び走査信号はそれぞれ２つの電圧値をとり、２
つの電圧値の各々の電圧値をとる期間を等しくし、且つ
一つの選択期間内の走査信号が２つの電圧値の一方の電
圧値をとる期間内において、表示信号の２つの電圧値の
一方の電圧値をとる時間を変化させることにより、階調
表示を実現している。

【００１０】

【作用】この発明では、一つの選択期間内の走査信号が
２つの電圧値をとり、この２つの電圧値の各々の電圧値
をとる期間が等しく、また、一つの選択期間内の表示信
号も２つの電圧値をとり、この２つの電圧値をとる期間
も互いに等しくしている。このため、非選択期間におけ
る電圧の極性の割合が同じになるために、電圧保持の状
態が表示パタ−ンに依存しなくなる。また、一つの選択
期間内の走査信号が２つの電圧値の一方の電圧値をとる
期間内において、表示信号が２つの電圧値の一方の電圧
値をとる時間を変化させることにより、表示パタ−ンに
依存しない均一な階調表示が可能である。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例の詳細を図面を参照
して説明する。

【００１２】図１はこの発明の一実施例を適用する液晶
表示装置を説明するための図であり、図１（ａ）はこの
液晶表示装置におけるマトリクスアレイ基板を示す平面
図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’断面に対応する
液晶表示装置の断面図を表している。図１において製造
工程に従って説明すると、例えばガラスからなる基板１
上に、例えばＴａからなる信号電極２と非線形抵抗素子
部の下部電極３を形成する。次に、信号電極２と下部電
極３の表面には、陽極酸化により非線形抵抗素子部の絶
縁体４を形成する。更に、例えばＣｒからなる非線形抵
抗素子部の上部電極５を形成することにより、非線形抵
抗素子６が完成する。次に、例えばＩＴＯからなる画素
電極７を上部電極５と電気的に接続するように形成する
ことにより、マトリクスアレイ基板８を得る。

【００１３】一方別に、例えばガラスからなる基板９上
に、例えばＩＴＯからなる走査電極１０を信号電極２と
直交する方向に形成することにより、対向基板１１を得
る。そして、マトリクスアレイ基板８と対向基板１１を
５μｍの間隔を保って保持させ、この間隙に液晶１２を
注入する。ここで、接続された非線形抵抗素子６と画素
電極７、走査電極１０及び液晶１２の組合せにより１つ
の画素が構成されている。図１に示した液晶表示装置
は、９００×１１５２ドットの画素を有し、表示画素
は、２１０×２１０μｍの大きさである。

【００１４】図２はこの実施例の信号電極２と走査電極
１０に印加される信号の電圧波形を示す図である。図２
において、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ信号
電極２に印加されるＯＮ表示、階調表示及びＯＦＦ表示
に対応した表示信号を示している。また、図２（ｄ）は
走査電極１０に印加される走査信号を示しており、各画
素はこれらの表示信号と走査信号の組合せにより駆動さ
れる。また、この実施例の階調表示方法では、デューテ
ィー比は１／４５０、バイアス比は１／６になってい
る。図２では、１フレーム内の先頭ラインに相当する部
分が選択期間に該当し、これ以外の期間は非選択期間で
ある。そして、一つの選択期間内の表示信号はＶ1 ，Ｖ
2 、走査信号はＶ3 ，Ｖ4 というそれぞれ２つの電圧値
をとり、２つの電圧値の各々の電圧値をとる期間は等し
い。

【００１５】図３はこの実施例における１画素に印加さ
れる１ライン分の信号の電圧波形を示す図である。図３
では例えば４階調の表示を実現する場合を示しており、
図３（ａ）の走査信号に対応して、図３（ｂ）〜図３
（ｅ）のうちのいずれかの表示信号が印加される。ここ
で、図３（ｃ）と図３（ｄ）が中間調に相当する表示信
号であり、一つの選択期間内の走査信号（図３（ａ））
が２つの電圧値Ｖ3 ，Ｖ4 の一方の電圧値をとる期間内
において、表示信号の２つの電圧値Ｖ1 ，Ｖ2 の一方の
電圧値をとる時間を変化させている。

【００１６】この実施例では、ＯＮ／ＯＦＦ時のコント
ラスト比は４０以上と高く、また、階調表示部において
もＯＮ／ＯＦＦ表示部によるクロスト−ク等が見られ
ず、均一な階調表示が得られた。

【００１７】これに対して、図１に示した液晶表示装置
を上述した実施例と同様のデューティー比１／４５０、
バイアス比１／６でフレ−ム反転駆動した場合、ＯＮと
ＯＦＦの２値表示でも表示パタ−ンによりコントラスト
比が異なり、著しく表示品位の低い表示となった。

【００１８】

【発明の効果】この発明では、一つの選択期間内の走査
信号が２つの電圧値をとり、この２つの電圧値の各々の
電圧値をとる期間が等しく、また、一つの選択期間内の
表示信号も２つの電圧値をとり、この２つの電圧値をと
る期間も互いに等しくしている。このため、非選択期間
における電圧の極性の割合が同じになるために、電圧保
持の状態が表示パタ−ンによらなくなる。また、一つの
選択期間内の走査信号が２つの電圧値の一方の電圧値を
とる期間内において、表示信号が２つの電圧値の一方の
電圧値をとる時間を変化させることにより、階調表示が
可能にある。従って、この発明により、表示パタ−ンに
よらない均一な階調表示を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を適用する液晶表示装置の
構成を説明するための平面図及び断面図である。

【図２】この発明の一実施例を適用する液晶表示装置に
おける表示信号及び走査信号の駆動波形を示す図であ
る。

【図３】この発明の一実施例を適用する液晶表示装置に
おける１ライン分の電圧波形を示す図である。

【図４】従来のＭＩＭ型液晶表示装置における液晶層に
印加される電圧波形を示す図である。

【図５】従来のＭＩＭ型液晶表示装置における画素に印
加される電圧波形及び液晶層に印加される電圧波形を示
す図である。

【符号の説明】

６……非線形抵抗素子 Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 ，Ｖ4 ……電圧値

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各画素に非線形抵抗素子を有し且つ選択
   期間と非選択期間に表示信号及び走査信号を印加する液
   晶表示装置の階調表示方法において、一つの選択期間内
   の表示信号及び走査信号はそれぞれ２つの電圧値をと
   り、この２つの電圧値の各々の電圧値をとる期間を等し
   くし、且つ前記一つの選択期間内の走査信号が前記２つ
   の電圧値の一方の電圧値をとる期間内における、前記表
   示信号の２つの電圧値の一方の電圧値をとる時間を変化
   させることを特徴とする液晶表示装置の階調表示方法。