JPH05341734A

JPH05341734A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH05341734A
Application number: JP15058992A
Authority: JP
Inventors: Munehiro Haraguchi; 宗広原口; Tadahisa Yamaguchi; 忠久山口; Masami Oda; 雅美小田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-06-10
Filing date: 1992-06-10
Publication date: 1993-12-24

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は液晶表示装置に関し、表示画素を独
立に制御可能な複数個のセルで構成して多階調表示を行
なう時にデータバスドライバの構成数の増加を押え、低
コストの多階調用液晶表示装置の実現を目的とする。【構成】液晶表示装置において、表示画素５₀₀，…は
複数のセル４_00A，４₀₀ _B，…で構成され、表示画素内
の各セルはゲートが異なる走査バスライン１_0A，１_0B，
…に接続されたスイッチング手段３_00A，３_00B，…を
介して同一のデータバスライン２₀，…に接続されてお
り、走査バスライン１_0A，１_0B，…には異なるタイミン
グで走査信号が供給されるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多階調表示を行なう液
晶表示装置に関し、特に一画素を独立して制御可能な複
数のセルで構成した液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各表示画素の表示状態を独立して制御可
能な液晶表示装置が広く利用されている、液晶表示装置
は薄くて、低消費電力であるという特長を活してＯＡ機
器等の表示端末として普及している。本発明は、液晶表
示装置であれば、単純マトリックス方式及びアクティブ
マトリックス方式を問わず適用可能であるが、ここでは
ＴＦＴを用いたアクティブマトリックス方式を例として
以下の説明を行なう。

【０００３】液晶表示装置が主として使用されるパーソ
ナルコンピュータ等のＯＡ機器では、グラフィック表示
の高機能化が求められており、液晶表示装置も多階調表
示機能を有するものが要望されている。液晶表示装置で
多階調を表示するもっとも一般的な方法は、階調段階に
応じて液晶セルへの印加電圧を変化させる方法である。

【０００４】図６は、階調段階に応じて印加電圧を変化
させる液晶表示装置の基本構成を示す図である。図６に
おいて、６００は液晶パネルであり、垂直な二方向に配
列された走査バスライン６１₀，６１₁，…とデータバ
スライン６２₀，６２₁，…との交差部分に液晶電極６
４₀₀等がマトリックス状に配列されている。表示電極６
４₀₀は、ゲートが走査バスライン６１₀に接続された薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）６３₀₀を介してデータバスラ
イン６２₀に接続されている。各走査バスラインにはフ
レーム表示サイクルを一周期として順次走査信号が印加
される。走査信号が印加された走査バスラインに接続さ
れたＴＦＴはオン状態となり、その時の各データバスラ
インの電圧が各表示電極に印加される。走査バスライン
への走査信号の印加が終了するとＴＦＴはオフ状態とな
り、表示電極に印加された電圧は次の走査信号が印加さ
れるまで保持される。液晶に印加される電圧はフレーム
毎に正負逆極性の電圧が印加される。表示電極と対向す
るコモン電極との間には液晶が充填されている。なお表
示電極と液晶等を含めて、ここでは表示画素と呼ぶこと
にする。

【０００５】以上は通常のアクティブマトリックス方式
液晶表示装置についての説明であり、他に対向型等若干
異なる方式があるが、ここでは説明を省略する。液晶パ
ネル６００の走査バスライン及びデータバスラインに走
査信号及びデータ電圧を印加するのが、走査バスドライ
バ及びデータバスドライバと呼ばれるものである。図６
において、シフトレジスタ６６１とドライバ６６２が走
査バスドライバを形成し、シフトレジスタ６７１とラッ
チ６７２とセレクタ６７３とドライバ６７４がデータバ
スドライバを形成する。６８は制御部であり、タイミン
グ信号を発生する。６９は階調電圧発生部であり、デー
タバスラインに印加される各階調のデータ電圧を発生す
る。

【０００６】走査バスドライバを形成するシフトレジス
タ６６１は、垂直同期信号（ＶＳＹＮＣ）でフレームを
開始させるパルスを発生させ、水平同期信号（ＨＳＹＮ
Ｃ）に応じてオン状態にするライン位置を順次移動させ
る。ドライバ６６２はシフトレジスタ６６１からの出力
を走査バスラインに印加する。データバスドライバを形
成するシフトレジスタは、外部より入力される階調を表
わすディジタルデータを受け、制御部６８からのクロッ
ク信号に応じてデータバスライン数だけ順次シフトす
る。ラッチ６７２は水平方向のデータシフトが終了した
時にＨＳＹＮＣに応じてシフトレジスタ６７２の出力を
ラッチする。セレクタ６７３はラッチ６７２からの各デ
ータライン毎の階調データで階調電圧発生部６９からの
対応する階調電圧を選択する。そしてこれをドライバ６
７４がデータバスラインに印加する。

【０００７】以上が液晶セルへの印加電圧を変化させて
多階調表示を行なう方法の説明であるが、この方法では
データバスドライバの階調電圧の入力数が１０前後しか
実現できないため、階調段階をあまり微細にできないと
いう問題がある。多階調表示をする他の方法として、一
個の表示画素を複数個の独立して制御可能な複数のセル
で構成し、オン状態のセルの数とオフ状態のセルの数と
の割合で多階調を表示する方法がある。

【０００８】図７は上記のような表示画素を独立に制御
可能な複数セルで構成する従来例の一個の表示画素を示
す図である。図において、７１は走査バスラインであ
り、７２Ａと７２Ｂはデータバスラインである。７４Ａ
と７４Ｂは表示画素を構成する二個のセルであり、ゲー
トが走査バスライン７１に接続されたＴＦＴ７３Ａと７
３Ｂを介してデータバスライン７２Ａと７２Ｂにそれぞ
れ接続されている。

【０００９】図７では二個のセルで表示画素を構成した
が、セルの個数を増加させることにより、より微細な階
調表現が可能になる。しかし表示画素を複数セルに分割
するため、全体ではセルの数が増加し、非常なコスト増
加を招くという問題がある。そこで上記の二つの方法を
組み合せた多階調表示が行なわれる。これは例えば、図
７のデータバスライン７２Ａと７２Ｂに階調に対応した
電圧レベルを印加する方法であり、もし四階調表示が可
能な同一種類のデータバスドライバで各データバスドラ
イバ７２Ａと７２Ｂを駆動する場合、表１に示すような
各セルの表示状態の組み合せにより、７階調表示が可能
である。

【００１０】

【表１】

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図７に示すように、印
加する電圧を多段階にする方法と表示画素の複数セルへ
の分割による方法を組み合せた多階調液晶表示装置で
は、セルの数だけデータバスラインを増加させている。
しかもこれらのセルは独立に制御可能であることが必要
であり、その分だけデータドライバ内部の回路も増加す
ることになる。

【００１２】図６に基づいた説明からも明らかなよう
に、階調に応じてデータバスラインへの印加電圧を変化
させる時には、走査バスドライバに比べてデータバスド
ライバは複雑で、その分だけ大きな実装面積を必要と
し、高価である。そのため図７に示すようなデータバス
ラインの増加はコスト増加及び大型化という問題を生じ
させる。

【００１３】またパーソナルコンピュータでは通常６４
０×４００ドットの表示画面を有するため、走査バスラ
インは４００本に対し、データバスラインは６４０本で
ある。しかもカラー表示の場合には、データバスライン
は３倍の１９２０本にもなるため、図７に示すようなセ
ルへの分割数に応じてデータバスラインを増加させるの
は非常に困難であるという問題がある。

【００１４】本発明は上記問題点を解決することを目的
とし、表示画素を複数個のセルで構成して多階調表示を
可能にした液晶表示装置において、データバスラインの
増加及びデータバスドライバ内の回路数の増加を押える
ことを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理を
示す基本構成図であり、表示画素を二個のセルで構成し
た本発明の液晶表示装置の表示パネルの一部を示してい
る。図１において、１_0A，１_0B，１_1A及び１_1Bは走査バ
スラインであり、２₀及び２₁はデータバスラインであ
る。５₀₀，５₀₁，５₁₀及び５₁₁は表示画素を表わしてい
る。各表示画素は複数のセルで構成されている。例えば
単位表示セル５₀₀はＡセル４_00AとＢセル４_00Bで構成
されている。そして表示画素内の各セルはゲートが異な
る走査バスラインに接続されたスイッチング手段を介し
て同一のデータバスラインに接続されている。すなわ
ち、Ａセル４_00Aはゲートが走査バスライン１_0Aに接続
されたスイッチング手段３_00Aを介してデータバスライ
ン２₀に接続され、Ｂセル４_00Bはゲートが走査バスラ
イン１_0Bに接続されたスイッチング手段３_00Bを介し
て、同一のデータバスライン２₀に接続されている。走
査バスライン１_0Aと１_0Bには異なるタイミングで走査信
号が供給される。

【００１６】

【作用】階調表現を行なうには、表示画素内の各セルが
独立して制御可能であることが必要である。図２は、図
１の構成を有する本発明の液晶表示装置を駆動するため
の信号波形の例を示しており、（ａ）はインターレース
方式であり、（ｂ）は表示画素内のセルを連続して駆動
する方式である。

【００１７】図２の（ａ）において、ＶＳＹＮＣ信号は
液晶パネルを上から下まで走査する期間を表わす垂直同
期信号であり、ここでは１フレームの画面を表示する間
に二回のパルスが発生される。ＶＳＹＮＣ信号で定めら
れる二つの期間をａフレームとｂフレームとする。ａフ
レームでは、走査バスラインのうちの番号にＡが付加さ
れている側の走査バスラインに上から下に順に走査信号
が印加され、これに接続されるスイッチング手段が順次
オン状態となり、その時のデータバスラインの電圧が順
次Ａセルに書き込まれる。ａフレームの間、Ｂで表わさ
れる側の走査バスラインには走査信号が印加されないた
めＢセルへの書き込みは行なわれず、その状態が保持さ
れる。

【００１８】逆にｂフレームでは、Ｂセルへの書き込み
が行なわれ、Ａセルはａフレームで書き込まれた状態を
保持する。上記のような駆動信号を印加することによ
り、各セルには独立に書き込みが行なえる。図２の
（ｂ）は、表示画素内の各セルを連続して駆動する例を
示しており、Ａ側の走査バスラインに走査信号が印加さ
れると、次は隣接するＢ側の走査バスラインに走査信号
が印加される。

【００１９】以上は表示画素を二個のセルで構成した例
であるが、三個以上のセルで構成した場合も同様であ
る。もしデータバスドライバが階調表示に対応した多段
階の電圧を印加することが可能なものであれば、より細
かな階調表現が可能である。例えば、二個のセルが同一
の面積を有し、データバスドライバが四段階の電圧を出
力可能であれば、表１に示すような７段階の階調表現が
可能である。

【００２０】

【実施例】図３は、本発明の第一実施例を示す図であ
る。図３において、３００は液晶パネルであり、図１と
同様な構成を有している。すなわち一表示画素は二個の
同一面積のＡセルとＢセルで構成され、走査バスライン
もＡとＢの組に分けられ、ＡセルはＡ側の対応する走査
バスラインに走査信号が印加された時にデータバスライ
ンに接続された状態となり、ＢセルはＢ側の走査バスラ
インに走査信号が印加された時に同一のデータバスライ
ンに接続された状態になる。スイッチング手段はＴＦＴ
である。

【００２１】３６Ａと３６Ｂは液晶パネル３００の両側
に設けられた第一及び第二走査バスドライバであり、Ａ
とＢの組の走査バスラインにそれぞれ走査信号を印加す
る。３７はデータバスドライバであり、３８は制御信号
を発生する信号発生器である。第一電源３９Ａと第二電
源３９Ｂは、データバスドライバ３７がデータバスライ
ンに印加する電圧レベルを生成する部分で、第一電源３
９Ａは最終的な表示レベルで０から０．３までを０．１
毎に４段階表示する電圧を発生させ、第二電源３９Ｂは
０から１．２までを０．４毎に４段階表示する電圧を発
生させる。３９１はデータバスドライバ３７に入力する
電源を切り換えるスイッチであり、フレーム信号で制御
される。

【００２２】図４は第一実施例における制御信号の一部
を示す図である。各フレームはａフレームとｂフレーム
に分割されている。第一走査バスドライバ３６Ａに入力
されるＶＳＹＮＣＡ信号はａフレームの開始時にパルス
を発生させる信号であり、第一走査バスドライバ３６Ａ
はこれに応じてａフレームにおいてＡの組の走査バスラ
インに順次走査信号を印加する。ＶＳＹＮＣＢ信号も同
様である。フレーム信号はａフレームの期間は「低」状
態であり、ｂフレームの期間は「高」状態である。スイ
ッチ３９１はこのフレーム信号を受けて、ａフレーム中
は第一電源３９Ａをデータバスライン３７に接続し、ｂ
フレーム中は第二電源３９Ｂをデータバスライン３７に
接続する。

【００２３】第一実施例において表現可能な階調の組み
合せを示したのが表２である。

【００２４】

【表２】

【００２５】ａフレームでは第一電源３９Ａが接続され
るため、Ａセルで表現できるのは０，０．１，０．２，
０．３の４段階であり、同様にＢセルで表現できるのは
０，０．４，０．８，１．２の４段階である。従って一
表示画素では表２のような組み合せが可能であり、合計
１６階調が表現できる。第一実施例では、セルの大きさ
は同一であったが、これを他の任意の比率にすることも
可能である。第二実施例は、図５に示すようにＡセルと
Ｂセルの面積比を１：２としたセル構成を有する。他の
部分は図３と同様であるが、第二電源３９Ｂのみを０か
ら０．６まで０．２毎の４段階の表示電圧を発生させる
とする。

【００２６】第二実施例において表現可能な階調の組み
合せを示したのが表３である。

【００２７】

【表３】

【００２８】この場合も連続した１６階調が表現可能で
ある。第二実施例においては、第一実施例に比べて第二
電源の電圧範囲を小さくできるという利点がある。次に
一単位画素を二個のセルで構成した時に、連続的な階調
表現での最大階調表現を可能にする条件について考えて
みる。いまセルの面積比をａ：ｂ（ａ＜ｂ）とする。そ
して、ｎ階調のデータドライバを用いる場合、大きさが
ａのセルを駆動する時のデータドライバ入力電圧をＶ
０，Ｖ０＋ＶＡ，…Ｖ０＋（ｎ−１）・ＶＡとした場
合、大きさがｂのセルを駆動する時のデータドライバの
入力電圧をＶ０，Ｖ０＋ＶＢ，…Ｖ０＋（ｎ−１）・Ｖ
Ｂ（ただしＶＢ＝ｎ・ａ／ｂ・ＶＡ）に設定することで
表４に示すようにｎ²の階調が実現できる。

【００２９】

【表４】

【００３０】以上の実施例では２分割構成で説明してい
たが３分割以上にしてもよい。また、データドライバに
供給する電源の切り換えをフレーム単位でおこなってい
たが、数ライン走査毎に切り換えてもよい。さらに、液
晶パネルとしてＴＦＴ−ＬＣＤを用いていたがＳＴＮ−
ＬＣＤ等の単純マトリクス構造の液晶ディスプレイに用
いてもよい。更に本発明は他のアクティブマトリックス
型表示装置も適用可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば画
素を独立して制御可能なセルに分割して多階調表示を行
なう場合に、複雑で高価なデータバスドライバの構成数
が低減できるため、階調表現可能なアクティブマトリッ
クス型表示装置が安価に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を示す基本構成図であり、本発明
の液晶表示装置の表示部の一部を示す。

【図２】図１の構成における信号波形の例を示す図であ
る。

【図３】本発明の第一実施例の構成を示す図である。

【図４】第一実施例における制御信号を示す図である。

【図５】第二実施例におけるセル構成を示す図である。

【図６】階調に応じてデータバスラインに印加する電圧
を変化させて多階調表示をするアクティブマトリックス
型液晶表示装置の基本構成を示す図である。

【図７】表示画素を複数セルで構成する従来例を示す図
である。

【符号の説明】１_0A，１_0B，１_1A，１_1B…走査バスライン２₀，２₁…データバスライン３_00A，３_00B，３_01A，３_01B…スイッチング手段４_00A，４_01A…Ａセル４_00B，４_01B…Ｂセル５₀₀，５₀₁，５₁₀，５₁₁…表示画素

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶表示装置において、表示画素（５₀₀，…）は、複数のセル（４_00A，
４_00B，…）で構成され、前記表示画素内の各セルは、ゲートが異なる走査バスラ
イン（１_0A，１_0B，…）に接続されたスイッチング手段
（３_00A，３_00B，…）を介して同一のデータバスライ
ン（２₀，…）に接続されており、前記走査バスライン
（１_0A，１_0B，…）には異なるタイミングで走査信号が
供給されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記表示画素内の各セルは異なる面積を
有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装
置。
【請求項３】前記表示画素内の各表示セルがそれぞれ
前記データバスラインに接続された状態となる時に、当
該データバスラインに供給される印加電圧が表示セル毎
に異なることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装
置。
【請求項４】前記表示画素内の各表示セルがそれぞれ
前記データバスラインに接続された状態となる時に、当
該データバスラインに供給される印加電圧が表示セル毎
に異なることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装
置。
【請求項５】請求項４に記載の液晶表示装置であっ
て、前記表示画素は面積比がａ：ｂの二個のセルで構成さ
れ、該セルにそれぞれＶＡとＶＢを最小単位として最大
ｎ−１段階までの電圧を基本電圧Ｖ０に加えた電圧が印
加可能であり、前記ａがｂより小さい時に、ＶＢ＝（ｎ
・ＶＡ・ａ）／ｂの関係を有することを特徴とする請求
項４に記載の液晶表示装置。