JPH0566735A - 液晶表示素子の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】多段階の電圧レベルの駆動信号を用いることな
く多階調の階調表示を行ない、しかも、他の画素に印加
される画像データの影響による透過率の変動を少なくし
て、画像データに応じた正しい階調の表示を得る。 【構成】ダイオードからなる能動素子２の駆動信号入力
端と対向電極４との間に、選択期間ＴS 中は、画像デー
タに応じた電圧値とパルス幅またはパルス数の正負いず
れか一方の極性の選択電圧を印加し、他の画素を選択し
ている非選択期間ＴO には、選択期間より短い周期で電
位が変化し且つ信号線３と対向電極４との一方に供給す
る走査信号ＳS の非選択電位ＶC2を中心として正側と負
側の面積がほぼ等しい波形の電圧を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非線形抵抗素子を能動
素子とするアクティブマトリックス液晶表示素子の駆動
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョンセットやパーソナルコンピ
ュータ等の表示装置に使用されるアクティブマトリック
ス液晶表示素子として、能動素子に非線形抵抗素子を用
いたものがある。

【０００３】この非線形抵抗素子を能動素子とするアク
ティブマトリックス液晶表示素子は、液晶層を挟んで対
向する一対の透明基板のうち、一方の基板上に、行方向
及び列方向に配列された画素電極と、これらの画素電極
それぞれに接続された非線形抵抗素子からなる能動素子
と、この能動素子に駆動信号を供給する信号線とを設
け、他方の基板上に、前記画素電極と対向する対向電極
を設けた構成のもので、この液晶表示素子は、前記信号
線と前記対向電極との一方に走査信号を供給し、他方に
データ信号を供給することにより、画素電極と対向電極
及びその間の液晶とにより形成された複数の画素を順次
選択して時分割駆動されている。

【０００４】このアクティブマトリックス液晶表示素子
の能動素子に用いられる非線形抵抗素子としては、ＭＩ
Ｍ構造（金属−絶縁膜−金属積層構造）の素子（以下、
ＭＩＭという）と、薄膜ダイオード等のような半導体を
有する素子とがあり、また、薄膜ダイオードからなる能
動素子には、ダイオードリングと呼ばれるものと、バッ
ク・トゥ・バックと呼ばれるものとがある。

【０００５】しかし、上記ＭＩＭを能動素子とするアク
ティブマトリックス液晶表示素子は、ＭＩＭの駆動信号
入力端と対向電極との間に印加される選択電圧に対する
画素の電極間電圧（画素電極と対向電極との間）の追従
性が悪いという問題をもっている。

【０００６】すなわち、ＭＩＭを能動素子とするアクテ
ィブマトリックス液晶表示素子では、信号線から供給さ
れる駆動信号に応じてＭＩＭに電流が流れ、この電流に
より画素の両電極間に電荷が蓄積されて、この蓄積され
た電荷に応じた電圧が液晶に印加されるが、上記ＭＩＭ
の電流−電圧特性は緩慢であり、十分な電流が流れない
ので、両電極間の電圧の上昇速度が遅い。そのため、限
られた選択期間内に画素の電極間電圧を高くすることが
できないから、ＭＩＭの入力端と対向電極との間に印加
される選択電圧に対して画素の電極間電圧が追従して変
化しない。

【０００７】これは、ＭＩＭを流れる電流がトンネル効
果に基づくトンネル電流であり、液晶表示素子の能動素
子として使用するＭＩＭはその素子面積が制約されるた
め、トンネル電流を大きくすることが困難であるからで
ある。

【０００８】このため、ＭＩＭを能動素子とする液晶表
示素子は、かなり高い電圧で駆動する必要があり（特
に、高時分割駆動する場合は、選択期間が短くなるた
め、さらに高い電圧が必要となる）、そのため、消費電
力が大きいし、また、高電圧の駆動信号を発生させるた
めの駆動回路は高耐圧が要求されるので、駆動回路を集
積回路化することが困難である。

【０００９】また、ＭＩＭを能動素子とする液晶表示素
子は、上記のように、ＭＩＭの電流−電圧特性が緩慢で
あるため、能動素子の入力端と対向電極との間に印加さ
れる選択電圧の変化に対する画素の電極間電圧の変化幅
が小さく、画素の明るさの度合を変える階調表示を行な
うには、上記選択電圧の電圧値を極端に大きな幅で変化
させる必要があり、したがって階調表示も困難であっ
た。

【００１０】これに対して、半導体を有する非線形抵抗
素子、例えば薄膜ダイオードを能動素子とするアクティ
ブマトリックス液晶表示素子は、その能動素子の電流−
電圧特性が急俊であるため、比較的低い電圧で駆動でき
るし、また階調表示も可能である。このアクティブマト
リックス液晶表示素子の階調表示は、従来、電圧変調と
呼ばれる駆動方法によって行なわれている。

【００１１】この電圧変調による駆動方法は、選択電圧
の電圧値を画像データに応じて制御する方法であり、選
択期間に能動素子の入力端と対向電極との間に画像デー
タに応じた電圧値の選択電圧を印加すると、この選択期
間中に画素の両電極間に電荷が蓄積されてこの電極間電
圧が画像データに応じた電圧値まで上昇し、画素の液晶
に、上記画像データに応じた電圧が印加される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の駆動方法は、選択電圧の電圧値を画像データに応じ
て制御して階調表示を行なうものであるため、駆動信号
として、表示階調数と同数の電圧信号が必要であり、し
たがって、表示階調数を多するほど、多段階の電圧レベ
ルの電圧を出力する電源回路が必要となって、駆動回路
が複雑になるという問題をもっている。

【００１３】しかも、従来の駆動方法では、選択期間に
画素に蓄積された電圧が、非選択期間中に、同じ列の他
の画素を駆動するための画像データの影響によって変動
し、そのために、画素の光透過率が変動してしまうとい
う問題をもっている。

【００１４】これは、能動素子が容量をもっているため
であり、薄膜ダイオード等のような半導体を有する非線
形抵抗素子からなる能動素子は、前述したＭＩＭがもっ
ている容量に比べればはるかに小さいが、導電体間（薄
膜ダイオードでは上下の電極間）にある程度の容量をも
っている。

【００１５】このため、上記アクティブマトリックス液
晶表示素子における画素と能動素子は、上記能動素子が
オン状態にあるときは、画素電極と対向電極及びその間
の液晶とからなる画素が有する容量（以下、画素容量と
いう）ＣLCと能動素子とが直列接続された等価回路で表
わされ、上記能動素子がオフしたときは、上記画素容量
ＣLCと能動素子が有する容量（以下、素子容量という）
ＣD とが直列接続された等価回路で表わされる。

【００１６】したがって、画素の電極間電圧ＶLCは、能
動素子がオンしている選択期間には、能動素子の入力端
と対向電極との間に印加された電圧まで、能動素子の電
流−電圧特性及び画素容量ＣLCの充電特性に応じた立ち
上がり曲線で上昇するが、選択期間が経過して非選択期
間になり、印加電圧が非選択電圧に低下して能動素子が
オフすると、この能動素子が容量として作用するため、
能動素子の入力端と対向電極との間の電圧の低下分（選
択電圧と非選択電圧との電圧差）が、互いに直列に接続
されている画素容量ＣLCと能動素子の素子容量ＣD と
に、その容量比と逆の比率で分圧される。

【００１７】このため、非選択期間に画素容量ＣLCに保
持される電圧は、選択期間に充電された電圧から、非選
択期間になったときの能動素子の入力端と対向電極との
間の電圧の低下分のうち、画素容量ＣLCへの分圧分だけ
低下した値になる。

【００１８】そして、画素の両電極間の液晶は、その応
答性により、極く短い選択期間に印加される電圧では動
作せず、非選択期間における画素の電極間電圧（画素容
量ＣLCの保持電圧）に応じて動作するため、非選択期間
になったときの電極間電圧ＶLCの低下が大きいと、液晶
を動作させる実効電圧が低くなってしまう。

【００１９】このため、上記アクティブマトリックス液
晶表示素子は、能動素子の入力端と対向電極との間に、
非選択期間になったときの画素の電極間電圧の低下分を
見込んだ電圧を印加して駆動されており、このような電
圧値の選択電圧を印加すれば、選択期間が終了して非選
択期間になったときの画素の電極間電圧ＶLCが、画像デ
ータに応じた電圧値になるため、画素の透過率を、画像
データに応じた階調にすることができる。

【００２０】しかし、上記アクティブマトリックス液晶
表示素子は、能動素子に駆動信号を供給する信号線と対
向電極との一方に走査信号を供給し、他方にデータ信号
を供給して時分割駆動されるため、選択期間を経過して
非選択期間に入った画素の対向電極または能動素子の入
力端に、同じ列の他の画素を駆動するための画像データ
がデータ信号とともに印加され、そのため、非選択期間
中の画素の能動素子の入力端と対向電極の間の電圧が変
動する。

【００２１】このように能動素子の入力端と対向電極の
間の電圧が変動すると、画素の電極間電圧、つまり画素
容量ＣLCの保持電圧が変化する。この画素容量ＣLCの保
持電圧の変化は、前述した選択期間から非選択期間に変
わるときの電圧変化と同様に、能動素子の入力端と対向
電極の間の電圧の変動分を画素容量ＣLCと素子容量ＣD
との容量比と逆の比率で分圧した電圧のうち画素容量Ｃ
LCに分圧される電圧分である。

【００２２】そして、画素の両電極間の液晶は、前述し
たように非選択期間における画素の電極間電圧（画素容
量ＣLCの保持電圧）に応じて動作するため、上記のよう
に非選択期間中の画素容量ＣLCの保持電圧が他の画素を
駆動するための画像データの影響で変化すると、それに
応じて画素の透過率が変動し、画像データに応じた正し
い階調の表示が得られなくなる。

【００２３】本発明は、半導体を有する非線形抵抗素子
からなる能動素子を用いたアクティブマトリックス液晶
表示素子の駆動方法を対象としたもので、その目的は、
多段階の電圧レベルの駆動信号を用いることなく多階調
の階調表示を行なわせることができ、しかも、他の画素
を駆動するための画像データの影響による透過率の変動
を少なくして、画像データに応じた正しい階調の表示を
得ることができる駆動方法を提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の駆動方法は、能
動素子の駆動信号入力端と対向電極との間に、選択期間
中は、画像データに応じた電圧値とパルス幅または電圧
値とパルス数の、正負いずれか一方の極性の選択電圧を
印加し、他の画素を選択している非選択期間には、前記
選択期間より短い周期で電位が変化し且つ信号線と対向
電極との一方に供給する走査信号の非選択期間の電位を
中心として正側と負側の面積がほぼ等しい波形の電圧を
印加することを特徴とする。

【００２５】この駆動方法は、例えば、信号線と対向電
極との一方に、選択期間中は正負いずれか一方の極性の
電位を保ち、非選択期間中は正負いずれか一方の極性で
且つ前記選択期間中の電位より低い電位を保つ走査信号
を供給し、他方に、画像データに応じた電位とパルス幅
または電位とパルス数をもち、且つ選択期間を複数に分
割した周期で基準電位に対し正側と負側とにほぼ等しい
振幅で電位が変化するデータ信号を供給することにより
実施することができる。

【００２６】

【作用】本発明の駆動方法は、半導体を有する非線形抵
抗素子からなる能動素子を用いた液晶表示素子を、電圧
による変調とパルス幅またはパルス数による変調とを組
合わせた変調方式で駆動するものである。

【００２７】すなわち、半導体を有する非線形抵抗素子
からなる能動素子は、その電流−電圧特性が急俊でかつ
応答性も高いため、画素電極と対向電極との間への電荷
の蓄積は急速に行なわれるから、この両電極間に電圧が
印加される時間に対する両電極間の電圧の上昇速度が速
い。したがって、画素電極と対向電極との間に印加され
る電圧は、上記能動素子の駆動信号入力端と対向電極と
の間に印加した選択電圧の電圧値とパルス幅またはパル
ス数に応じて変化する。

【００２８】このため、上記選択電圧の電圧値とパルス
幅またはパルス数を画像データに応じて制御すれば、画
素電極と対向電極との間に印加される電圧を変化させて
画素の透過率を制御することができる。

【００２９】そして、本発明では、半導体能動素子を用
いた液晶表示素子を、従来の電圧変調方式ではなく、電
圧による変調とパルス幅またはパルス数による変調とを
組合わせた変調方式で駆動しているため、選択電圧の電
圧値の段階数は少なくても、各電圧値毎にパルス幅また
はパルス数を制御することによって、画素電極と対向電
極との間に印加される電圧を多段階に変化させることが
でき、したがって、従来の駆動方法のように多段階の電
圧レベルの駆動信号を用いることなく、上記液晶表示素
子に多階調の階調表示を行なわせることが可能である。

【００３０】しかも、本発明では、能動素子の駆動信号
入力端と対向電極との間に、選択期間中は、画像データ
に応じた電圧値とパルス幅またはパルス数の正負いずれ
か一方の極性の選択電圧を印加し、他の画素を選択して
いる非選択期間には、選択期間より短い周期で電位が変
化し且つ走査信号の非選択期間の電位を中心として正側
と負側の面積がほぼ等しい波形の電圧を印加しているた
め、非選択期間中における画素の透過率の変動はほとん
どなくなる。

【００３１】すなわち、非選択期間中の画素の電極間電
圧は、他の画素を駆動するための画像データの影響を受
けて刻々変動するが、非選択期間中に能動素子の駆動信
号入力端と対向電極との間に印加される電圧を上記のよ
うな波形の電圧とすれば、画素の電極間電圧の変動は、
走査信号の非選択期間の電位を中心として正側への電圧
の変動分と負側への電圧の変動分とがほぼ等しい変動と
なるため、非選択期間中の画素の電極間電圧の実効値
（保持電圧）はほとんど変化しない。

【００３２】したがって、非選択期間中の画素の保持電
圧が変動しないので、画素の透過率は、選択期間に印加
した選択電圧に応じて画素の電極間に蓄積された電圧に
対応する透過率に保たれる。よって、画像データに応じ
た正しい階調の表示を得ることが可能である。

【００３３】

【実施例】

（第１の実施例）以下、本発明の第１の実施例を図１〜
図１５を参照して説明する。

【００３４】まず、この実施例の駆動方法によって駆動
されるアクティブマトリックス液晶表示素子の構成を説
明すると、図９は上記液晶表示素子の一部分の平面図で
あり、ここでは、半導体を有する非線形抵抗素子からな
る能動素子として、薄膜ダイオードからなるダイオード
リングを用いたものを示している。

【００３５】この液晶表示素子は、液晶層を挟んで対向
する一対の透明基板（いずれも図示せず）のうち、一方
の基板上に、行方向及び列方向に複数配列された画素電
極１と、これらの画素電極それぞれに接続された能動素
子２と、この能動素子２に駆動信号を供給する信号線３
とを設け、他方の基板上に、前記画素電極１と対向する
対向電極４を設けたものである。

【００３６】上記能動素子２は、同数ずつの薄膜ダイオ
ード５，６を互いに逆向きにして並列接続した所謂ダイ
オードリングであり、その一端は画素電極１に接続さ
れ、他端は信号線３に接続されている。

【００３７】なお、図９には、ダイオードリングを構成
する薄膜ダイオード５，６を１つずつ示したが、このダ
イオードリングの順方向回路と逆方向回路とは、一般に
複数個数ずつの薄膜ダイオードを直列接続して構成され
ている。

【００３８】上記信号線３は、行方向（図において横方
向）に並ぶ能動素子群毎に設けられており、半導体能動
素子２は各行毎に信号線３に接続されている。また、対
向電極４は、列方向（図において縦方向）に並ぶ画素電
極群毎に設けられており、各対向電極４は、各列の画素
電極１と図示しない液晶を介して対向している。そし
て、この液晶表示素子の各画素は、上記画素電極１と対
向電極４及びその間の液晶とにより形成されている。

【００３９】図１０は、上記液晶表示素子の１つの画素
表示要素の等価回路図であり、画素電極１と対向電極４
及びその間の液晶とで形成される画素はコンデンサと等
価であるため、上記画素と能動素子２とで構成された画
素表示要素は、図１０（ａ）に示すように、画素がもつ
容量（以下、画素容量という）ＣLCと、ダイオードリン
グからなる能動素子２とを直列接続した等価回路で表わ
される。

【００４０】また、能動素子２であるダイオードリング
を構成する薄膜ダイオード５，６は、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合構
造の半導体層を挟んで一対の電極を対向させたものであ
るため、この薄膜ダイオード５，６は容量をもってお
り、したがって能動素子２も、上記薄膜ダイオード５，
６の容量の和に相当する容量をもっている。

【００４１】このため、上記等価回路は、ダイオードリ
ングがオフしているときには、図１０（ｂ）に示すよう
な、画素容量ＣLCと能動素子２の容量（以下、素子容量
という）ＣD との直列接続回路で表わされる。

【００４２】この液晶表示素子は、その各信号線３と各
対向電極４とに駆動信号を供給することによって表示駆
動されるもので、この表示駆動は、例えば各信号線３に
順次走査信号を供給し、これに同期させて各対向電極４
にデータ信号を供給して、各画素を順次選択する時分割
駆動によって行なわれる。

【００４３】この駆動方法を説明すると、図１は上記駆
動信号の波形図であり、（ａ）は第１行目の信号線３に
供給する走査信号ＳS の波形、（ｂ）は１本の対向電極
４にに供給するデータ信号ＳD の波形を示し、（ｃ）は
能動素子２の駆動信号入力端（信号線３との接続端）と
対向電極４との間（図１０におけるａ点とｃ点との間）
に印加される電圧Ｖa-c の波形を示している。図１にお
いて、ＴS は１フィールドＴF を画素の行数（信号線
数）に応じて分割した選択期間である。

【００４４】上記走査信号ＳS は、選択期間ＴS 中は選
択電位ＶC1となり、非選択期間ＴO中は非選択電位ＶC2
となる信号であり、１フィールドＴF に対応する周期で
基準電位ＶG を中心として正側と負側とに極性が反転す
る。

【００４５】上記選択電位ＶC1は、基準電位ＶG との電
位差が能動素子（ダイオードリング）２のしきい値電圧
より高い電位であり、上記非選択電位ＶC2は、基準電位
ＶGとの電位差が能動素子２のしきい値電圧より低い電
位である。

【００４６】また、上記データ信号ＳD は、各行の画素
の選択期間ＴS1，ＴS2，ＴS3…に同期させて外部から供
給される画像データに応じた電位とパルス幅のデータパ
ルスをもつ信号であり、このデータ信号ＳDは、各行の
画素の選択期間ＴS1，ＴS2，ＴS3…毎に、選択期間ＴS
を偶数に均等分割した周期、例えば選択期間ＴS を２等
分した周期で、基準電位ＶG に対し正側と負側とに電位
が変化する。

【００４７】すなわち、このデータ信号ＳD は、選択期
間ＴS の1/2 の周期 1/2ＴS 毎にそれぞれ、画像データ
に応じた電位とパルス幅のデータパルスをもった信号で
あり、選択期間ＴS の前半のデータパルスと、選択期間
ＴS の後半のデータパルスとは、基準電位ＶG に対する
極性が互いに逆のパルスである。また、１つの選択期間
ＴS の前半と後半のデータパルスは、同じ画像データに
応じたパルスであり、したがってこの正側と負側のパル
スは、その幅が同じで、且つその電位の絶対値も等し
い。

【００４８】つまり、上記データ信号ＳD は、各選択期
間ＴS 毎の波形が、基準電位ＶG を中心として正側の波
形の面積（図において右上がりの斜線を施した領域の面
積）Ａ1 と、負側の波形の面積（図において右下がりの
斜線を施した領域の面積）Ｂ1 とがほぼ等しい波形の信
号である。

【００４９】なお、この実施例では、データ信号ＳD の
正側及び負側のデータパルスの電位（絶対値）を、低レ
ベルの電位ＶS1と、その２倍の高レベル電位ＶS2（ＶS2
＝２・ＶS1）との２段階に設定し、画像データに応じ
て、前記２つのレベルの電位ＶS1，ＶS2のいずれかを選
んでいる。

【００５０】また、図１に示したデータ信号ＳD は、第
１行の画素の選択期間ＴS1のパルス幅が選択期間の1/10
（電位はＶS1）、第２行の画素の選択期間ＴS2のパルス
幅が選択期間の4/10（電位はＶS2）、第３行の画素の選
択期間ＴS3のパルス幅が選択期間の3/10（電位はＶS1）
の信号であるが、このデータ信号ＳD の各選択期間ＴS
1，ＴS2，ＴS3…毎のパルス幅は、画像データと、この
画像データに応じて選んだパルス電位ＶS1またはＶS2と
に応じて、選択期間ＴS の0/10（無パルス）〜5/10（選
択期間ＴS の1/2 の全幅）の範囲で制御される。

【００５１】このような波形の走査信号ＳS とデータ信
号ＳD とを信号線３と対向電極４とに供給すると、前記
信号線３に接続された能動素子２の駆動信号入力端（以
下、単に入力端という）と対向電極４との間に、図１の
（ｃ）のような、走査信号ＳS とデータ信号ＳD とを合
成した波形の電圧（走査信号ＳS とデータ信号ＳD との
電位差に相当する電圧）Ｖa-c が印加される。

【００５２】上記能動素子２の入力端と対向電極４との
間に印加される電圧Ｖa-c は、選択期間ＴS 中は、画像
データに応じた電圧値とパルス幅の正負いずれか一方の
極性の電圧であり、同じ列の他の画素を選択している非
選択期間ＴO には、選択期間ＴS の1/2 の周期で電位が
変化する電圧である。

【００５３】すなわち、この電圧Ｖa-c のうち、選択期
間ＴS 中に印加される選択電圧は、上記データ信号ＳD
の電位が基準電位ＶG であるときは走査信号ＳS の選択
電位ＶC1と同じであり、データ信号ＳD の電位がデータ
パルスの電位になると、走査信号ＳS の選択電位ＶC1に
上記データパルスの電位ＶS1，−ＶS1またはＶS2，−Ｖ
S2が重畳した電圧ＶC1＋ＶS1，ＶC1−ＶS1またはＶC1＋
ＶS2，ＶC1−ＶS2になる。

【００５４】なお、データ信号ＳD の電位が基準電位Ｖ
G であるときの選択電圧（以下、基準選択電圧という）
ＶC1は、能動素子２であるダイオードリングの各薄膜ダ
イオード５，６のしきい値電圧より高い電圧である。ま
た、データ信号ＳD の電位が基準電位ＶG に対して正側
のデータパルスの電位ＶS1，ＶS2になったときの選択電
圧ＶC1＋ＶS1，ＶC1＋ＶS2は、上記基準選択電圧ＶC1よ
りさらに高い電圧であり、データ信号ＳD の電位が基準
電位ＶG に対して負側のデータパルスの電位−ＶS1，−
ＶS2になったときの選択電圧ＶC1−ＶS1，ＶC1−ＶS2は
上記基準選択電圧ＶC1より低い高い電圧である。

【００５５】また、非選択期間ＴO 中に能動素子２の入
力端と対向電極４との間に印加される電圧（以下、非選
択電圧という）は、同じ列の他の画素を駆動するための
画像データに応じたデータパルスが走査信号ＳS に重畳
した電圧であり、この非選択電圧は、データ信号ＳD の
電位が基準電位ＶGであるときは走査信号ＳS の非選択
電位ＶC2と同じであるが、データ信号ＳD の電位がデー
タパルスの電位になると、走査信号ＳS の非選択電位Ｖ
C2にデータパルスの電位ＶS1，−ＶS1またはＶS2，−Ｖ
S2が重畳した電圧ＶC2＋ＶS1，ＶC2−ＶS1またはＶC2＋
ＶS2，ＶC2−ＶS2になる。

【００５６】なお、この電圧ＶC2＋ＶS1，ＶC2−ＶS1，
ＶC2＋ＶS2，ＶC2−ＶS2はいずれも、選択期間ＴS に印
加する選択電圧の基準選択電圧ＶC1より低い電圧であ
り、また走査信号ＳS の非選択電位ＶC2に正側のデータ
パルス電位ＶS1，ＶS2が重畳した電圧ＶC2＋ＶS1，ＶC2
＋ＶS2は、走査信号ＳS の選択電位ＶC1に負側のデータ
パルス電位−ＶS1，−ＶS2が重畳した電圧ＶC1−ＶS1，
ＶC1−ＶS2より低い電圧である。

【００５７】すなわち、上記非選択電圧は、同じ列の他
の画素を駆動するための画像データに応じた正側のデー
タパルスと負側のデータパルスとが重畳した電圧である
が、上記データ信号ＳD は、各選択期間ＴS 毎の波形
が、基準電位ＶG を中心として正側の波形の面積Ａ1
と、負側の波形の面積Ｂ1 とがほぼ等しい波形の信号で
あるため、この非選択電圧は、走査信号ＳS の非選択電
位ＶC2を中心として正側の波形の面積Ａ2 と、負側の波
形の面積Ｂ2 とがほぼ等しい電圧である。

【００５８】そして、能動素子２の入力端と対向電極４
との間に上記選択電圧が印加されると、能動素子２に接
続された画素電極１と対向電極４との間に電圧が印加さ
れる。すなわち、図１０において、ａ−ｃ間に選択電圧
が印加されると、ダイオードリングからなる能動素子２
の両端間の電位差がそのしきい値電圧より高くなって能
動素子２がオンし、画素電極１に電流が流れて、ｂ−ｃ
間（画素電極１と対向電極４との間）に電圧が印加され
る。

【００５９】このように、ｂ−ｃ間に電圧が印加される
と、画素電極１と対向電極４およびその間の液晶とで形
成された画素容量ＣLCへの充電が開始される。この画素
容量ＣLCへの充電は、選択期間ＴS 中継続される。

【００６０】また、選択期間ＴS が経過して非選択期間
ＴO になると、このときは、画素容量ＣLCへの充電が進
んでその充電電圧が高くなっており、また非選択期間Ｔ
O に信号線３から能動素子２の入力端に印加される電圧
が低くなるため、能動素子２の両端間の電位差が小さく
なって能動素子２がオフし、画素容量ＣLCへの充電が停
止する。

【００６１】この場合、上記能動素子２がオフ状態にな
ると、この能動素子２が容量として作用するため、図１
０におけるａ−ｃ間電圧（能動素子２の入力端と対向電
極４との間の電圧）Ｖa-c の低下分（選択期間ＴS の電
圧と非選択期間ＴO の電圧との差）の電圧が、互いに直
列接続されている画素容量ＣLCと能動素子２の素子容量
ＣD とに、その容量比と逆の比率で分圧される。

【００６２】したがって、非選択期間ＴO 中に画素容量
ＣLCに保持される電圧は、選択期間ＴS 中に充電された
電圧から、ａ−ｃ間電圧Ｖa-c の低下分のうち画素容量
ＣLCへの分圧値だけ低下した電圧になる。

【００６３】そして、液晶は、画素電極１と対向電極４
との間の電圧によって動作する。なお、液晶はその応答
性により、極く短い選択期間ＴS では高い電界がかかっ
ても動作せず、非選択期間ＴO 中の画素容量ＣLCの保持
電圧に応答して動作する。

【００６４】この画素容量ＣLCは、非選択期間ＴO 中は
電圧保持状態にあり、したがって画素電極１と対向電極
４との間の電圧は画素容量ＣLCの保持電圧に保たれるか
ら、液晶は、非選択期間ＴO 中その動作状態を保持す
る。

【００６５】ただし、上記対向電極４には、各行の画素
を駆動するための画像データをもつ図１の（ｂ）のよう
な波形のデータ信号ＳD が供給されるため、選択期間Ｔ
S を経過して非選択状態となった画素の対向電極４に
も、同じ列の他の画素を駆動するための画像データがデ
ータ信号ＳD とともに印加されて、この対向電極４の電
位が変化し、そのため、ａ−ｃ間電圧Ｖa-cが変動して
画素の電極間電圧が変化する。

【００６６】このａ−ｃ間電圧Ｖa-c の変動による画素
の電極間電圧の変化は、前述した選択期間ＴS から非選
択期間ＴO に変わるときの電圧変化と同様に、ａ−ｃ間
電圧Ｖa-c の変動分を画素容量ＣLCと素子容量ＣD との
容量比と逆の比率で分圧した電圧のうち画素容量ＣLCに
分圧される電圧分である。

【００６７】しかし、この駆動方法では、非選択期間Ｔ
O 中に能動素子２の入力端と対向電極４との間に印加さ
れる非選択電圧が、基準電位ＶG に対して正側の波形の
面積Ａ2 と、負側の波形の面積Ｂ2 とがほぼ等しい電圧
であるため、他の画素を駆動するための画像データの影
響による上記ａ−ｃ間電圧Ｖa-c の変動は、走査信号Ｓ
S の非選択電位ＶC2を中心として正側への変動分と負側
への変動分とがほぼ等しい変動である。よって、非選択
期間中の実効値である画素の保持電圧は変動しない。

【００６８】また、次の選択期間ＴS になると、このと
きは、前の選択期間ＴS とは逆の極性の選択電圧が図１
０のａ−ｃ間に印加されるため、能動素子２の両端間の
電位差がそのしきい値電圧より高くなって能動素子２が
オンし、画素容量ＣLCが逆の極性に充電される。以下
は、上記動作と同様である。次に、上記駆動方法による
階調表示について説明する。

【００６９】図２は、選択期間ＴS 中の能動素子２の入
力端と対向電極４との間に印加する選択電圧の波形図で
あり、 (1)〜(14)は各階調の画像データに応じた選択電
圧である。

【００７０】この (1)〜(14)の選択電圧のうち、 (1)〜
(7) の選択電圧は、いずれもその電圧値が、走査信号Ｓ
S の選択電位ＶC1に低レベルのデータパルス電位ＶS1，
−ＶS1が重畳した電圧（ＶC1＋ＶS1，ＶC1−ＶS1）であ
り、パルス幅だけが異なっている。また (8)〜(14)の選
択電圧は、いずれもその電圧値が、走査信号ＳS の選択
電位ＶC1に高レベルのデータパルス電位ＶS2，−ＶS2が
重畳した電圧（ＶC1＋ＶS2，ＶC1−ＶS2）であり、パル
ス幅だけが異なっている。なお、(8)〜(14)の選択電圧
のパルス幅はそれぞれ (1)〜 (7)の選択電圧のパルス幅
と同じであり、(7)と(14)の選択電圧のパルス幅は、選
択期間ＴS の1/2 と同じ最大パルス幅である。

【００７１】図３は、能動素子２の入力端と対向電極４
との間に、上記 (1)〜(14)の選択電圧を印加したとき
の、画素電極１と対向電極４との間に印加される電圧を
示しており、 (1)〜(7) の選択電圧を印加したときは、
電極間印加電圧が、（ロ）の立ち上がり曲線で選択電圧
のパルス幅に相当する時間だけ立ち上がり、 (8)〜(14)
の選択電圧を印加したときは、電極間印加電圧が、
（イ）の立ち上がり曲線で選択電圧のパルス幅に相当す
る時間だけ立ち上がる。

【００７２】図３において、 (1)〜(14)は、上記 (1)〜
(14)の選択電圧を印加したときの電極間印加電圧の立ち
上がり値を示しており、 (1)〜(7) の選択電圧はその電
圧値は同じであるが、パルス幅が異なるため、これら
(1)〜(7) の選択電圧を印加したときの電極間印加電圧
の立ち上がり値は各選択電圧毎に異なる。これは、(8)
〜(14)の選択電圧を印加したときも同様であり、この
(8)〜(14)の選択電圧も、その電圧値は同じであるが、
パルス幅が異なるため、これら (8)〜(14)の選択電圧を
印加したときの電極間印加電圧の立ち上がり値も各選択
電圧毎に異なる。

【００７３】また、 (8)〜(14)の選択電圧のパルス幅は
それぞれ (2)〜 (7)の選択電圧のパルス幅と同じである
が、この (8)〜(14)の選択電圧と (2)〜 (7)の選択電圧
とはその電圧値が異なるため、 (8)〜(14)の選択電圧を
印加したときの電極間印加電圧の立ち上がり値は、 (2)
〜 (7)の選択電圧を印加したときの電極間印加電圧の立
ち上がり値とは異なる値になる。ただし、 (7)の選択電
圧を印加したときと、(8)の選択電圧を印加したときの
電極間印加電圧の立ち上がり値はほぼ同じである。

【００７４】図４〜図８は、能動素子２の入力端と対向
電極４との間に印加する電圧Ｖa-cの波形と、画素電極
１と対向電極４との間に印加される電圧Ｖb-c との関係
を示している。

【００７５】図４は、選択期間ＴS 中の能動素子２に印
加するデータ信号ＳD のデータパルス幅を選択期間ＴS
の0/10（無パルス）としたときの状態であり、このとき
は、能動素子２の入力端と対向電極４との間に、（ａ）
のような波形の選択電圧が印加される。

【００７６】このような波形の選択電圧が能動素子２の
入力端と対向電極４との間に印加されると、画素電極１
と対向電極４との間に印加される電極間電圧Ｖb-c は、
（ｂ）のように、選択期間ＴS の全期にわたって基準選
択電圧ＶC1に応じた立ち上がり曲線で立ち上がる。

【００７７】そして、選択期間ＴS が経過して非選択期
間ＴO になり、能動素子２がオフすると、画素容量ＣLC
の電圧は、選択期間ＴS 中に充電された電圧から、ａ−
ｃ間電圧Ｖa-c の低下分のうち画素容量ＣLCと素子容量
ＣD の容量比と逆の比率で画素容量ＣLCに分圧された電
圧分だけ低下した電圧Ｖ0 になり、この電圧Ｖ0 が画素
電極１と対向電極４との間の保持電圧になる。

【００７８】図５は、選択期間ＴS 中の能動素子２に印
加するデータ信号ＳD のデータパルス幅を選択期間ＴS
の1/10とし、その電位を低レベル電位ＶS1，−ＶS1とし
たときの状態であり、このときは、能動素子２の入力端
と対向電極４との間に（ａ）のような波形の選択電圧が
印加される。この選択電圧は図２に示した (1)の電圧で
ある。

【００７９】なお、この選択電圧の波形は、対向電極に
供給されたデータ信号ＳD が、選択期間ＴS の前半の終
期に走査信号ＳS と同極性の電位ＶS1のデータパルスを
もち、選択期間ＴS の後半の終期に走査信号ＳS と逆極
性の電位−ＶS1のデータパルスをもつときの波形であ
り、したがって、選択期間ＴS の前半に能動素子２の入
力端と対向電極４との間に印加される選択電圧は、この
前半期間の初期から終期にかけては基準選択電圧ＶC1で
あり、前半期間の終期に、基準選択電圧ＶC1より低いパ
ルス重畳電圧ＶC1−ＶS1になる。また、選択期間ＴS の
後半に能動素子２の入力端と対向電極４との間に印加さ
れる選択電圧は、この後半期間の初期から終期にかけて
は基準選択電圧ＶC1であり、後半期間の終期に、基準選
択電圧ＶC1より高いパルス重畳電圧ＶC1＋ＶS1になる。

【００８０】このような波形の選択電圧が能動素子２の
入力端と対向電極４との間に印加されると、画素電極１
と対向電極４との間に印加される電極間電圧Ｖb-c は、
（ｂ）のように、選択期間ＴS の前半の初期から終期に
かけては基準選択電圧ＶC1に応じた立ち上がり曲線で立
ち上がり、この前半の終期に低電圧のパルス重畳電圧Ｖ
C1−ＶS1に応じた緩い立ち上がり曲線で立ち上がるとと
もに、選択期間ＴS の後半の初期から終期にかけては再
び基準選択電圧ＶC1に応じた立ち上がり曲線で立ち上が
り、この後半の終期に高電圧のパルス重畳電圧ＶC1＋Ｖ
S1の印加により急速に立ち上がって、図３の (1)の電圧
値に達する。

【００８１】また、選択期間ＴS が経過して非選択期間
ＴO になると、画素容量ＣLCの電圧が、一定の比率で低
下した電圧Ｖ1 になり、この電圧Ｖ1 が画素電極１と対
向電極４との間の保持電圧になる。

【００８２】図６は、選択期間ＴS 中の能動素子２に印
加するデータ信号ＳD のデータパルス幅を図５と同じに
し、その電位を高レベル電位ＶS2，−ＶS2としたときの
状態であり、このときは、能動素子２の入力端と対向電
極４との間に、（ａ）のような波形の選択電圧が印加さ
れる。この選択電圧は、図２の (8)の電圧である。

【００８３】この場合は、選択電圧のデータパルス幅が
図５（ａ）の選択電圧のデータパルス幅と同じであるた
め、画素電極１と対向電極４との間に印加される電極間
電圧Ｖb-c は、（ｂ）のように、図５（ｂ）と同じ時期
（選択期間ＴS の後半の終期）に同じ時間だけ急速に立
ち上がるが、このときの選択電圧の電圧値ＶC1＋ＶS2は
図５（ａ）の選択電圧の電圧値ＶC1＋ＶS1より高いた
め、電極間電圧Ｖb-c の立ち上がりは、図５（ｂ）より
もさらに急速であり、したがって電極間電圧Ｖb-c は、
図３の (8)の電圧値まで立ち上がる。

【００８４】そして、この場合も、選択期間ＴS が経過
して非選択期間ＴO になると、画素容量ＣLCの電圧が一
定の比率で低下した電圧Ｖ8 になり、この電圧Ｖ8 が画
素電極１と対向電極４との間の保持電圧になる。

【００８５】また、図７は、選択期間ＴS 中の能動素子
２に印加するデータ信号ＳD のデータパルス幅を選択期
間ＴS の2.5/10とし、その電位を高レベル電位ＶS2，−
ＶS2としたときの状態であり、このときは能動素子２の
入力端と対向電極４との間に（ａ）のような波形の選択
電圧が印加される。この選択電圧は図２に示した(10)の
電圧である。

【００８６】このような波形の選択電圧が能動素子２の
入力端と対向電極４との間に印加されると、画素電極１
と対向電極４との間に印加される電極間電圧Ｖb-c は、
（ｂ）のように、選択期間ＴS の前半に、基準選択電圧
ＶC1に応じた立ち上がり曲線と、この基準選択電圧ＶC1
より低いパルス重畳電圧ＶC1−ＶS2に応じた立ち上がり
曲線で立ち上がるとともに、選択期間ＴS の後半に、基
準選択電圧ＶC1に応じた立ち上がり曲線と、高電圧のパ
ルス重畳電圧ＶC1＋ＶS2に応じた立ち上がり曲線で立ち
上がる。このとき、選択電圧の電圧値は図６（ａ）と同
じであるため、選択電圧が高電圧のパルス重畳電圧ＶC1
＋ＶS2になったときの電極間電圧Ｖb-cの立ち上がり曲
線は図６（ｂ）と同じであるが、選択電圧のデータパル
ス幅は図６（ａ）より広く、したがってパルス重畳電圧
の印加時間が長いため、電極間電圧Ｖb-c は図３の(10)
の電圧値まで立ち上がる。

【００８７】また、選択期間ＴS が経過して非選択期間
ＴO になると、画素容量ＣLCの電圧が一定の比率で低下
した電圧Ｖ10になり、この電圧Ｖ10が画素電極１と対向
電極４との間の保持電圧になる。

【００８８】さらに、図８は、選択期間ＴS 中の能動素
子２に印加するデータ信号ＳD のデータパルス幅を選択
期間ＴS の5/10（選択期間ＴS の1/2 と同じ最大パルス
幅）とし、その電位を高レベル電位ＶS2，−ＶS2とした
ときの状態であり、このときは、能動素子２の入力端と
対向電極４との間に、（ａ）のような波形の選択電圧が
印加される。この選択電圧は、図２の (14) の電圧であ
る。

【００８９】このような波形の選択電圧が能動素子２の
入力端と対向電極４との間に印加されると、画素電極１
と対向電極４との間に印加される電圧Ｖb-cは、（ｂ）
のように、選択期間ＴS の前半は基準選択電圧ＶC1より
低いパルス重畳電圧ＶC1−ＶS2に応じた立ち上がり曲線
で立ち上がり、選択期間ＴS の後半に高電圧のパルス重
畳電圧ＶC1＋ＶS2に応じた立ち上がり曲線で立ち上が
る。このとき、選択電圧の電圧値は図６（ａ）および図
７（ａ）と同じであるため、選択電圧が高電圧のパルス
重畳電圧ＶC1＋ＶS2になったときの電極間電圧Ｖb-c の
立ち上がり曲線は同じであるが、選択電圧のデータパル
ス幅は図７（ａ）よりもさらに広いパルス幅であり、し
たがってパルス重畳電圧の印加時間がさらに長いため、
電極間電圧Ｖb-c は図３の(14)の電圧値まで立ち上が
る。

【００９０】また、選択期間ＴS が経過して非選択期間
ＴO になると、画素容量ＣLCの電圧が一定の比率で低下
した電圧Ｖ14になり、この電圧Ｖ14が画素電極１と対向
電極４との間の保持電圧になる。

【００９１】上記図４〜図８における、選択期間ＴS 中
に画素電極１と対向電極４との間に印加される電圧Ｖb-
c のピーク値（選択期間ＴS の終端の電圧値）は、能動
素子２の入力端と対向電極４との間に印加される選択電
圧の波形と、能動素子２であるダイオードリングの電流
−電圧特性と、選択電圧が印加される時間（選択期間Ｔ
S ）とによって決まる。

【００９２】すなわち、選択期間ＴS 中に画素電極１と
対向電極４との間に印加される電極間電圧Ｖb-c は、能
動素子２の入力端と対向電極４との間に印加される電圧
Ｖa-c の電圧値に応じて、能動素子２の電流−電圧特性
によって決まる立ち上がり曲線で立ち上がり、選択期間
ＴS が経過して選択電圧が印加されなくなった時点で、
その立ち上がりが止まる。

【００９３】したがって、選択期間ＴS が経過して非選
択期間ＴO になったときに画素容量ＣCLに保持される電
圧（選択期間ＴS 中に充電された電圧から、ａ−ｃ間電
圧の低下分のうち画素容量ＣLCへの分圧値だけ低下した
電圧）Ｖb-c は、能動素子２の入力端と対向電極４との
間に印加した選択電圧の電圧値とそのデータパルス幅に
よって異なる。

【００９４】例えば、上記選択電圧が、データパルス幅
が０（無パルス）の電圧である場合は、上記画素容量Ｃ
CLに保持される電圧Ｖb-c は、図４のように電圧制御範
囲のうち最も低い電圧Ｖ0 になる。また、選択電圧が、
図２の(14)のような最大パルス幅（選択期間ＴS の1/
2）のデータパルスをもち、かつそのパルス電圧が高電
圧ＶS2である場合は、画素容量ＣCLに保持される電圧Ｖ
b-c は、図８のように電圧制御範囲のうち最も高い電圧
になる。

【００９５】また、上記選択電圧が、図２の (7)のよう
な最大パルス幅のデータパルスをもつ電圧であっても、
そのパルス電圧が低電圧ＶS1である場合や、選択電圧
が、図２の (1)〜(6) および (8)〜(13)のような最大パ
ルス幅より狭い幅のデータパルスをもつ電圧である場合
は、上記画素容量ＣCLに保持される電圧Ｖb-c は、電圧
制御範囲の最低値と最高値の間の電圧になり、この電圧
は選択電圧のデータパルス幅およびそのパルス電圧に応
じて変化する。

【００９６】なお、図２に示した (1)〜(6) 及び (8)〜
(13)の選択電圧は、選択期間ＴS の前半の終期と後半の
終期にデータパルスを重畳させた波形の電圧であるが、
この選択電圧は、選択期間ＴS の前半の初期または中期
と後半の初期または中期にデータパルスを重畳させた波
形の電圧でもよく、その場合も、画素容量ＣCLに保持さ
れる電極間電圧Ｖb-c は、選択電圧の電圧値とパルス幅
に応じた値になる。

【００９７】一方、液晶の立ち上がり角は、画素電極１
と対向電極４との間に印加される電圧（画素容量ＣCLの
保持電圧）Ｖb-c の値に応じて異なり、また、画素の光
透過率は液晶の立ち上がり角に応じて変化する。

【００９８】したがって、上記のように、選択期間ＴS
中の能動素子２の入力端と対向電極４との間に画像デー
タに応じた電圧値とパルス幅の選択電圧を印加して、能
動素子２に接続された画素電極１と対向電極４との間に
前記選択電圧の電圧値とデータパルス幅に応じた値の電
圧を印加すれば、画素の透過率を制御して階調表示を実
現することができる。

【００９９】次に、上記階調表示の階調数について説明
すると、この階調数は、限られた選択期間ＴS 中に画素
容量ＣCLに充電する電圧Ｖb-cの値を何段階に選べるか
によって決まる。

【０１００】そして、上記のように能動素子２の入力端
と対向電極４との間に印加する選択電圧の電圧値とパル
ス幅を変化させて画素電極１と対向電極４との間の印加
電圧を制御する、電圧変調とパルス幅変調とを組合わせ
た変調方式による階調表示では、選択電圧の電圧値とパ
ルス幅に対応する画素電極１と対向電極４との間の印加
電圧の変化が、能動素子の電流−電圧特性によって決ま
るが、ダイオードリングからなる能動素子２を用いてい
る上記液晶表示素子は、その能動素子２の電流−電圧特
性が急俊でかつ応答性も高いため、画素電極１と対向電
極４との間の印加電圧を大きく変化させることができ
る。

【０１０１】図１１は、上記液晶表示素子の能動素子２
であるダイオードリングの電流−電圧特性を、トンネル
効果を利用するＭＩＭの電流−電圧特性と比較して示し
ており、この図のように、上記ダイオードリングは、Ｍ
ＩＭに比べて、電流−電圧特性が急俊で、かつ応答性も
高い。

【０１０２】したがって、能動素子２にダイオードリン
グを用いた上記液晶表示素子は、ＭＩＭを能動素子とす
る液晶表示素子のように印加電圧を高くしなくても、高
時分割駆動での階調表示が可能である。

【０１０３】上記ダイオードリングの電流−電圧特性
は、その薄膜ダイオード５，６のＩ型半導体層の膜厚を
変えることによって任意に選ぶことができるし、また図
１０（ａ）におけるａ−ｂ間の薄膜ダイオード５，６の
数を変えることによっても、上記電流−電圧特性を任意
に選ぶことができる。

【０１０４】すなわち、ダイオードリングの電流−電圧
特性は、薄膜ダイオード５，６のＩ型半導体層の膜厚を
薄くするほど急俊になり、またダイオードリングの順方
向回路と逆方向回路の薄膜ダイオード数を少なくするほ
ど急俊になる。

【０１０５】図１２は、ダイオードリングを能動素子２
とする液晶表示素子の、能動素子２の入力端と対向電極
４との間に印加される電圧Ｖa-c に対する画素容量ＣLC
への充電特性図であり、（ａ）は一般的な電流−電圧特
性をもつダイオードリングを用いた液晶表示素子の画素
容量充電特性、（ｂ）は電流−電圧特性がより急俊なダ
イオードリングを用いた液晶表示素子の画素容量充電特
性を示している。

【０１０６】図１２（ａ）に示した画素容量充電特性
は、約40μ秒の充電時間で画素容量ＣLCの充電電圧がピ
ークに達する特性であり、この画素容量充電特性をもつ
液晶表示素子は、選択期間ＴS を２等分した時間が約40
μ秒（選択期間ＴS が約80μ秒の時分割数で高時分割駆
動するのに適している。

【０１０７】したがって、この液晶表示素子の階調表示
は、選択電圧のパルス幅を、０〜約40μ秒の範囲内で制
御して行なえばよく、例えば画素電極１と対向電極４と
の間に電圧を印加したときに画素が光を透過させる状態
になるネガ表示タイプの液晶表示素子の場合の表示画素
の階調は、パルス幅が０（無パルス）の選択電圧を印加
したときに最も暗く、約40μ秒のパルス幅の選択電圧を
印加したときに最も明るくなり、０〜約40μ秒の範囲内
のパルス幅の選択電圧を印加したときに、このパルス幅
に応じた明るさになる。

【０１０８】なお、表示階調数は、前述したように、選
択期間ＴS 中に画素容量ＣCLに充電する電圧Ｖb-c の値
を何段階に選べるかによって決まるが、階調差が明確な
階調表示を得るには、画素容量ＣCLの充電電圧Ｖb-c の
差、つまり画素電極１と対向電極４との間に印加される
電圧の差を、ある程度大きくとる必要がある。

【０１０９】このため、上記選択電圧のパルス幅は、画
素容量ＣLCに、明確な階調差が得られる電圧差の電圧Ｖ
b-c を充電させることができるような幅差で制御する必
要があるが、画素容量ＣLCに充電される電圧Ｖb-c の立
ち上がり曲線は、能動素子２の電流−電圧特性が一定で
あるとすると、能動素子２の入力端と対向電極４との間
に印加される電圧Ｖa-c によって決まるから、この印加
電圧Ｖa-c をある程度高くして上記充電電圧Ｖb-c の立
ち上がり曲線を急俊にしてやれば、選択電圧のパルス幅
の差が比較的小さくても、画素容量ＣLCに十分な電圧差
の電圧Ｖb-c を充電させることができる。

【０１１０】また、上記印加電圧Ｖa-c を高くすると、
選択期間ＴS中に選択電圧のパルス幅に応じて画素容量
ＣCLに充電される電圧Ｖb-c の範囲が大きくなり、この
充電される電圧Ｖb-c の範囲が大きければ、画素電極１
と対向電極４との間に印加される電圧の段階数を多くす
ることができる。

【０１１１】したがって、上記選択電圧の基準選択電圧
ＶC1の値をある程度高く設定しておけば、選択電圧のパ
ルス幅の数を多くして、多段階の階調表示を行なうこと
ができる。なお、上記選択電圧の基準選択電圧ＶC1は、
ＭＩＭを能動素子とする液晶表示素子に階調表示を行な
わせるのに必要な電圧よりも、かなり低い電圧でよい。
これは、図１２（ｂ）に示した画素容量充電特性をもつ
液晶表示素子においても同様である。

【０１１２】また、図１２（ｂ）に示した画素容量充電
特性は、10〜15μ秒の充電時間で画素容量ＣLCの充電電
圧がピークに達する特性であり、この画素容量充電特性
をもつ液晶表示素子は、選択期間ＴS を２等分した時間
を10〜15μ秒（選択期間ＴSは20〜30μ秒）と非常に短
くできるため、表示階調数は図１２（ａ）に示した画素
容量充電特性の液晶表示素子と同じでも、はるかに多い
時分割数で時分割駆動することができる。

【０１１３】そして、上記駆動方法は、ダイオードリン
グからなる能動素子２を用いた液晶表示素子を、画像デ
ータに応じて選択電圧の電圧値とデータパルス幅を変化
させる変調方式で駆動するものであるため、選択電圧の
電圧値の段階数は少なくても、各電圧値毎にパルス幅を
制御することによって、画素電極１と対向電極４との間
に印加される電圧を多段階に変化させることができ、し
たがって、上記液晶表示素子の駆動方法として従来採用
されている電圧変調方式のように多段階の電圧レベルの
駆動信号を用いる必要はないから、簡単な構成の駆動回
路で、上記液晶表示素子に多階調の階調表示を行なわせ
ることができる。

【０１１４】一方、非選択期間ＴO には、信号線３に供
給される走査信号ＳS は非選択電位ＶC2になるが、対向
電極４には、各行の画素の選択期間毎に画像データに応
じてパルス幅が変化するデータ信号ＳD が供給されるた
め、能動素子２の入力端と対向電極４との間の電圧Ｖa-
c は、非選択期間ＴO にも、同じ列の他の画素を駆動す
るための画像データに応じて変動する。

【０１１５】このため、非選択期間ＴO 中の画素の電極
間電圧は、前述した選択期間ＴS から非選択期間ＴO に
なったときの電圧変動と同様に、ａ−ｃ間電圧Ｖa の変
動分のうち画素容量ＣLCへの分圧値（画素容量ＣLCと素
子容量ＣD とにその容量比と逆の比率で分圧される電圧
のうちの画素容量ＣLCに分圧される電圧）だけ変動す
る。

【０１１６】すなわち、非選択期間ＴO 中の画素には、
図２〜図８の（ｂ）における非選択期間ＴO の波形のよ
うな、選択期間ＴS が終了したときの電極間電圧ＶLCの
電圧値（選択期間ＴS 中に印加された電圧から、非選択
期間ＴO になったときのａ−ｃ間電圧Ｖa の低下分のう
ち画素容量ＣLCへの分圧値だけ低下した電圧値）Ｖ0〜
Ｖ14に、他の画素を駆動するための画像データの影響に
よる変動分（画素容量ＣLCに分圧される変動分）が重畳
した非選択電圧が印加される。

【０１１７】しかし、上記駆動方法では、図１に示した
ように、信号線３に供給する走査信号ＳS を、選択期間
ＴS 中は正負いずれか一方の極性の選択電位ＶC1を保
ち、非選択期間ＴO 中は正負いずれか一方の極性で且つ
選択期間ＴS 中の選択電位ＶC1電位より低い非選択電位
ＶC2を保つ信号とし、対向電極４に供給するデータ信号
ＳD を、画像データに応じた幅のパルスをもち、且つ選
択期間ＴS を２等分した周期で基準電位ＶG に対し正側
と負側とにほぼ等しい振幅で電位が変化する信号、つま
り、基準電位ＶG を中心として正側の波形の面積Ａ1 と
負側の波形の面積Ｂ1 とがほぼ等しい波形の信号として
いるため、非選択期間ＴO に能動素子２の入力端と対向
電極４との間に印加される電圧は、前述したように、走
査信号ＳSの非選択電位ＶC2を中心として正側の波形の
面積Ａ2 と負側の波形の面積Ｂ2 とがほぼ等しい波形の
電圧である。

【０１１８】したがって、非選択期間ＴO 中に画素の電
極間に印加される非選択電圧は、図４〜図８の（ｂ）に
示したように、選択期間ＴS の1/2 の周期で、上記選択
期間ＴS が終了したときの電極間電圧ＶLCの電圧値（以
下、基準保持電圧という）Ｖ0 〜Ｖ14を中心として正側
と負側とにほぼ同じ振幅（他の画素を駆動するための画
像データの影響による変動分の振幅）で電圧値が変化す
る電圧である。つまり、非選択期間ＴO中の画素の電極
間に印加される非選択電圧は、上記基準保持電圧Ｖ0 〜
Ｖ14を中心として正側の波形の面積Ａ3 と負側の波形の
面積Ｂ3とがほぼ等しい波形である。

【０１１９】このため、非選択期間ＴO 中の画素の電極
間に印加される非選択電圧の正側への変動分と負側への
変動分とはほぼ等しく、したがって正側への電圧の変動
分と負側への電圧の変動分とが互いに相殺されるため、
非選択期間ＴO の画素の電極間電圧の実効値、すなわち
保持電圧は、上記基準保持電圧Ｖ1 〜Ｖ14に保たれてほ
とんど変動しない。

【０１２０】そして、非選択期間ＴO 中の電極間電圧の
実効値がほとんど変化しなければ、非選択期間ＴO 中の
画素の電圧−透過率特性もほとんど変化しないため、画
素の透過率は、選択期間ＴS に印加した選択電圧のパル
ス幅に応じて画素容量ＣLCに蓄積された電圧値Ｖ0 〜Ｖ
14に対応する透過率に保たれるから、非選択期間ＴO中
に画素の透過率が変動することはほとんどなく、したが
って、画像データに応じた正しい階調の表示を得ること
ができる。

【０１２１】すなわち、図１３は、前述した構成のアク
ティブマトリックス液晶表示素子を上記実施例の駆動方
法で時分割駆動したときの、１つの画素のパルス幅−透
過率特性を示しており、実線は、１本の対向電極４に対
応する１列の画素のうち、１つの測定用画素を除いた他
の画素の全てを透過状態（選択電圧を印加しない状態）
に制御したときの特性、破線は、上記１列の画素のう
ち、１つの測定用画素を除いた他の画素の全てを不透過
状態（電圧値が高くかつ選択期間ＴS の1/2 の全幅に相
当する最大パルス幅の選択電圧を印加した状態）に制御
したときの特性である。

【０１２２】また、図１３において、下側の曲線は、測
定用画素に低電圧の選択電圧（図２の (1)〜(7) の波形
の電圧）を印加したときの特性、上側の曲線は、測定用
画素に高電圧の選択電圧（図２の (8)〜(14)の波形の電
圧）を印加したときの特性である。

【０１２３】この図１３から明らかなように、他の画素
の全てを透過状態に制御したときのパルス幅−透過率特
性（実線の特性）と、他の画素の全てを不透過状態に制
御したときのパルス幅−透過率特性（破線の特性）と
は、極めて近似しており、測定用画素に低電圧の選択電
圧を印加したときも、測定用画素に高電圧の選択電圧を
印加したときも、同じ列の他の画素の駆動状態によって
変化する測定用画素の透過率の変動幅は約５％以内であ
る。

【０１２４】このため、パルス幅−透過率特性が他の画
素の駆動状態によって影響を受けることが殆どなく、し
たがって、画素の透過率を選択期間ＴS に印加する選択
電圧のパルス幅に応じて正しく制御することができる。

【０１２５】しかも、上記実施例の駆動方法では、デー
タ信号ＳD は各選択期間の波形が基準電位ＶG に対して
正側と負側のデータパルスをもつ信号であるが、選択期
間ＴS 中に能動素子２の入力端と対向電極４との間に印
加される選択電圧は、正側と負側のいずれのデータパル
スが重畳した電圧も走査信号ＳS の非選択電位ＶC2に対
して正負いずれか一方の極性の電圧であるため、選択期
間ＴS の間中、画素電極１と対向電極４との間に上記一
方の極性の電荷が蓄積される。

【０１２６】すなわち、画素の電極間への充電は、選択
期間をいっぱいに利用して行なわれるのであり、したが
って、画素の電極間への充電時間を十分にとれるから、
能動素子の能力（電流を流し得る能力）に影響されず
に、画素の電極間に印加する電圧を十分高くすることが
できる。

【０１２７】また、従来の駆動方法では、画素の電圧−
透過率特性に他の画素の駆動状態が大きく影響するた
め、この電圧−透過率特性の変動を小さくするには、画
素容量に対する能動素子の素子容量をかなり小さくし
て、他の画素を駆動するための画像データによる能動素
子の入力端と対向電極との間の印加電圧の変動分のう
ち、画素容量に分圧される電圧を極端に小さくする必要
がある。

【０１２８】このため、従来のダイオードリングを能動
素子とする液晶表示素子では、ダイオードリングを構成
するダイオードをできるだけ小さな素子面積に形成して
その容量を小さくするか、あるいは、上記ダイオードリ
ングの順方向回路と逆方向回路とをそれぞれ複数のダイ
オードを直列接続して構成して、ダイオードリングの容
量を小さくしている。

【０１２９】しかし、このようにダイオードの素子面積
を小さくするには、その製造に際して高精度のパターニ
ングを必要とするし、また、ダイオードリングの順方向
及び逆方向回路を構成するダイオード数を多くしたので
は、ダイオードリングが占める面積が大きくなって、そ
の分だけ画素電極の面積が制約される。

【０１３０】これに対して、上記実施例の駆動方法で
は、上述したように、非選択電圧の正側への変動分と負
側への変動分とを互いに相殺させているため、上記非選
択電圧の変動はある程度大きくてもよく、したがって、
能動素子２の入力端と対向電極４との間の印加電圧の変
動分のうち、画素容量ＣLCに分圧される電圧を極端に小
さくする必要はない。

【０１３１】このため、画素容量ＣLCに対する素子容量
ＣD の比は、選択期間ＴS から非選択期間ＴO になった
ときの容量比分圧による電圧低下をある程度の範囲内に
抑えられる比率（例えば1/10程度）であればよい。

【０１３２】したがって、上記実施例の駆動方法によれ
ば、ダイオードリングを構成するダイオードを比較的大
きな素子面積に形成できるため、このダイオードリング
を高精度のパターニングを必要とすることなく容易に製
造できるし、またダイオードリングの順方向及び逆方向
回路を構成するダイオード数を少なくして、ダイオード
リングが占める面積を小さくし、その分だけ画素電極の
面積を大きくとって、液晶表示素子の開口率を高くする
ことができる。

【０１３３】なお、上記実施例では、データ信号を、選
択期間ＴS を２等分した周期で基準電位ＶG に対し正側
と負側に電位が変化する信号としているが、このデータ
信号は、選択期間ＴS を複数に分割した周期で基準電位
ＶG に対し正側と負側に電位が変化する信号であれば、
どのような波形の信号でもよく、要は、能動素子２の入
力端と対向電極４との間に、選択期間ＴS 中は、画像デ
ータに応じた電圧値とパルス幅の正負いずれか一方の極
性の選択電圧を印加し、非選択期間ＴO には、選択期間
ＴS より短い周期で電位が変化し且つ走査信号ＳS の非
選択電位ＶC2を中心として正側と負側の面積がほぼ等し
い波形の電圧を印加できればよい。

【０１３４】なお、上記実施例では、選択期間ＴS 中の
能動素子２の入力端と対向電極４との間に印加する選択
電圧を、図２に示した (1)〜(14)の波形の電圧としてい
るが、この選択電圧は、例えば図１４に示した(1)〜(1
1)の波形の電圧としてもよく、その場合は、図１５に示
した (1)〜(11)の１１段階の電圧を画素電極１と対向電
極４との間に印加して、１１段階の階調数（無パルスの
選択電圧を印加したときの階調を加えると１２段階）の
階調表示を行なうことができる。

【０１３５】この図１５に示した選択電圧の基準選択電
圧ＶC1とデータパルス重畳電圧ＶC1＋ＶS1，ＶC1−ＶS
1，ＶC1＋ＶS2，ＶC1−ＶS2のうち、高レベル電位ＶS
2，−ＶS2のデータパルスを重畳させた電圧ＶC1＋ＶS
2，ＶC1−ＶS2は図２の電圧ＶC1＋ＶS2，ＶC1−ＶS2と
同じである。また、低レベルのデータパルスの電位ＶS
1，−ＶS1は、高レベル電位ＶS2，−ＶS2のほぼ2/3 で
あり、したがって、低レベル電位ＶS1，−ＶS1のデータ
パルスを重畳させた電圧ＶC1＋ＶS1，ＶC1−ＶS1は、図
２の電圧ＶC1＋ＶS1，ＶC1−ＶS1より絶対値が若干高い
値である。

【０１３６】この図１５の (1)〜(11)の波形の電圧を選
択電圧とした場合も、非選択期間ＴO に能動素子２の入
力端と対向電極４との間に印加される電圧は、選択期間
ＴSの1/2 の周期で、上記選択期間ＴS が終了したとき
の電極間電圧ＶLCの電圧値（基準保持電圧）を中心とし
て正側と負側とにほぼ同じ振幅（他の画素を駆動するた
めの画像データの影響による変動分の振幅）で電圧値が
変化する電圧であり、したがって非選択期間ＴO の画素
の電極間電圧の実効値、すなわち保持電圧は、基準保持
電圧に保たれてほとんど変動しないから、画像データに
応じた正しい階調の表示を得ることができる。 （第２の実施例）次に、本発明の第２の実施例を図１６
〜図２１を参照して説明する。なお、前述した第１の実
施例と重複する事項については、その説明を省略する。

【０１３７】この実施例の駆動方法を説明すると、図１
６は駆動信号の波形図であり、（ａ）は、図９に示した
液晶表示素子の第１行の信号線３に供給する走査信号Ｓ
S の波形、（ｂ）は１本の対向電極４に供給するデータ
信号ＳDの波形、（ｃ）は能動素子２の駆動信号入力端
（信号線３との接続端）と対向電極４との間（図１０に
おけるａ点とｃ点との間）に印加される電圧Ｖa-cの波
形を示している。

【０１３８】上記走査信号ＳS は、第１の実施例と同じ
信号であり、選択期間ＴS 中は選択電位ＶC1、非選択期
間ＴO 中は非選択電位ＶC2となり、１フィールドＴF 毎
にその極性が反転する。

【０１３９】一方、上記データ信号ＳD は、各行の画素
の選択期間に同期させて外部から供給される画像データ
に応じた電圧値とパルス数の信号であり、このデータ信
号ＳD は、各行の画素の選択期間ＴS1，ＴS2，ＴS3…毎
に、選択期間ＴS を偶数に均等分割した周期で、基準電
位ＶG に対し正側と負側とにほぼ等しい振幅で電位が変
化する信号である。

【０１４０】なお、図では、波形を見やすくするため
に、選択期間ＴS の分割数を１０等分としているが、こ
の選択期間ＴS の分割数は、例えば数十等分であり、デ
ータパルスの幅は、選択期間ＴS の１つの分割期間の幅
と同じである。

【０１４１】このデータ信号ＳD の各選択期間毎の正側
の電位ＶS のデータパルスの数と負側の電位−ＶS のデ
ータパルスの数は、それぞれ同じ画像データに応じた数
であり、したがって各選択期間ＴS1，ＴS2，ＴS3…毎の
正側のデータパルス数と負側のデータパルス数は同数
で、且つその電位の絶対値も等しい。

【０１４２】つまり、上記データ信号ＳD は、各選択期
間ＴS 毎の波形が、基準電位ＶG を中心として正側の波
形の面積と、負側の波形の面積とがほぼ等しい波形の信
号である。

【０１４３】なお、この実施例では、データ信号ＳD の
正側及び負側のデータパルスの電位（絶対値）を、低レ
ベルの電位ＶS1と、その２倍の高レベル電位ＶS2（ＶS2
＝２・ＶS1）との２段階に設定し、画像データに応じ
て、前記２つのレベルの電位ＶS1，ＶS2のいずれかを選
んでいる。

【０１４４】また、図１６に示したデータ信号ＳD は、
第１行の画素の選択期間ＴS1における正側と負側のパル
ス数がそれぞれ１、第２行の画素の選択期間ＴS2におけ
る正側と負側のパルス数がそれぞれ４、第３行の画素の
選択期間ＴS3における正側と負側のパルス数がそれぞれ
２の信号であるが、このデータ信号ＳD の各選択期間Ｔ
S1，ＴS2，ＴS3…毎の正側と負側のデータパルス数は、
画像データに応じて、０（無パルス）〜ｎ（パルス幅に
よって決まる選択期間ＴS 中に印加できる最大許容パル
ス数）の範囲で変化する。

【０１４５】このような波形の走査信号ＳS とデータ信
号ＳD とを信号線３と対向電極４とに供給すると、前記
信号線３に接続された能動素子２の入力端と対向電極４
との間に、図１６の（ｃ）のような、走査信号ＳS とデ
ータ信号ＳD とを合成した波形の電圧Ｖa-c が印加され
る。

【０１４６】上記能動素子２の入力端と対向電極４との
間に印加される電圧Ｖa-c のうち、選択期間ＴS 中に印
加される選択電圧は、上記データ信号ＳD の電位が基準
電位ＶG であるときは走査信号ＳS の選択電位ＶC1と同
じであり、データ信号ＳD の電位がデータパルスの電位
になると、走査信号ＳS の選択電位ＶC1に上記データパ
ルスの電位ＶS1，−ＶS1またはＶS2，−ＶS2が重畳した
電圧ＶC1＋ＶS1，ＶC1−ＶS1またはＶC1＋ＶS2，ＶC1−
ＶS2になる。なお、この各電圧ＶC1＋ＶS1，ＶC1−ＶS
1，ＶC1＋ＶS2，ＶC1−ＶS2の値は第１の実施例と同じ
である。

【０１４７】また、非選択期間ＴO 中に能動素子２の入
力端と対向電極４との間に印加される非選択電圧は、同
じ列の他の画素を駆動するための画像データに応じたデ
ータパルスが走査信号ＳS に重畳した電圧であり、この
非選択電圧は、データ信号ＳD の電位が基準電位ＶG で
あるときは走査信号ＳS の非選択電位ＶC2と同じである
が、データ信号ＳD の電位がデータパルスの電位になる
と、走査信号ＳS の非選択電位ＶC2にデータパルスの電
位ＶS1，−ＶS1またはＶS2，−ＶS2が重畳した電圧ＶC2
＋ＶS1，ＶC2−ＶS1またはＶC2＋ＶS2，ＶC2−ＶS2にな
る。この各電圧ＶC2＋ＶS1，ＶC2−ＶS1，ＶC2＋ＶS2，
ＶC2−ＶS2の値も第１の実施例と同じである。

【０１４８】すなわち、上記非選択電圧は、同じ列の他
の画素を駆動するための画像データに応じた正側のデー
タパルスと負側のデータパルスとが重畳した電圧である
が、この非選択電圧は、走査信号ＳS の非選択電位ＶC2
を中心として正側の波形の面積と、負側の波形の面積と
がほぼ等しい電圧である。

【０１４９】そして、能動素子２の入力端と対向電極４
との間に選択電圧が印加されると、能動素子２に接続さ
れた画素電極１と対向電極４との間に電圧が印加され、
画素電極１と対向電極４およびその間の液晶とで形成さ
れた画素容量ＣLCへの充電が開始される。

【０１５０】また、選択期間ＴS が経過して非選択期間
ＴO になり、能動素子２の入力端と対向電極４との間の
電圧、つまり図１０におけるａ−ｃ間の電圧Ｖa-c が低
くなると、能動素子２がオフして画素容量ＣLCへの充電
が停止し、画素容量ＣLCの電圧が、選択期間ＴS 中に電
圧から、ａ−ｃ間電圧Ｖa-c の低下分のうち画素容量Ｃ
LCへの分圧値（画素容量ＣLCと能動素子２の素子容量Ｃ
D とにその容量比と逆の比率で分圧される電圧のうちの
画素容量ＣLCに分圧される電圧）だけ低下した電圧にな
る。この実施例の駆動方法による階調表示も、基本的に
は前述した第１の実施例と同様にして行なわれる。

【０１５１】すなわち、図１７〜図２１は、能動素子２
の入力端と対向電極４との間に印加する電圧Ｖa-c の波
形と、画素電極１と対向電極４との間に印加される電圧
Ｖb-c との関係を示している。

【０１５２】図１７は、選択期間ＴS に印加されるデー
タ信号ＳD の正側と負側のデータパルス数がそれぞれ０
（無パルス）であるときの状態であり、（ａ）は能動素
子２の入力端と対向電極４との間に印加される選択電圧
の波形、（ｂ）は画素電極１と対向電極４との間に印加
される電圧Ｖb-c の波形である。

【０１５３】図１８は、選択期間ＴS に印加されるデー
タ信号ＳD の正側と負側のデータパルス数をそれぞれ１
とし、その電位を低レベル電位ＶS1，−ＶS1としたとき
の状態であり、（ａ）は能動素子２の入力端と対向電極
４との間に印加される選択電圧の波形、（ｂ）は画素電
極１と対向電極４との間に印加される電圧Ｖb-c の波形
である。

【０１５４】図１９は、選択期間ＴS に印加されるデー
タ信号ＳD の正側と負側のデータパルス数を図１８と同
じにし、その電位を高レベル電位ＶS2，−ＶS2としたと
きの状態であり、（ａ）は能動素子２の入力端と対向電
極４との間に印加される選択電圧の波形、（ｂ）は画素
電極１と対向電極４との間に印加される電圧Ｖb-c の波
形である。

【０１５５】図２０は、選択期間ＴS に印加されるデー
タ信号ＳD の正側と負側のデータパルス数をそれぞれ最
大許容パルス数ｎとし、その電位を低レベル電位ＶS1，
−ＶS1としたときの状態であり、（ａ）は能動素子２の
入力端と対向電極４との間に印加される選択電圧の波
形、（ｂ）は画素電極１と対向電極４との間に印加され
る電圧Ｖb-c の波形である。

【０１５６】図２１は、選択期間ＴS に印加されるデー
タ信号ＳD の正側と負側のデータパルス数を図２０と同
じ最大許容パルス数ｎにし、その電位を高レベル電位Ｖ
S2，−ＶS2としたときの状態であり、（ａ）は能動素子
２の入力端と対向電極４との間に印加される選択電圧の
波形、（ｂ）は画素電極１と対向電極４との間に印加さ
れる電圧Ｖb-c の波形である。

【０１５７】この実施例の駆動方法においても、画素電
極１と対向電極４との間に印加される電圧Ｖb-c は、能
動素子２の入力端と対向電極４との間に印加される選択
電圧が基準選択電圧ＶC1であるときはこの電圧ＶC1に応
じた立ち上がり曲線で立ち上がり、選択電圧が基準選択
電圧ＶC1より低い電圧のパルス重畳電圧ＶC1−ＶS1また
はＶC1−ＶS2になったときは基準選択電圧ＶC1の印加時
よりも緩い立ち上がり曲線で立ち上がり、選択電圧が基
準選択電圧ＶC1より高い電圧のパルス重畳電圧ＶC1＋Ｖ
S1またはＶC1＋ＶS2になったときは急角度の立ち上がり
曲線で立ち上がる。なお、上記選択電圧は、画像データ
に応じて電圧値とデータパルス数が異なる電圧であるた
め、画素電極１と対向電極４との間に印加される電圧Ｖ
b-c は、選択電圧のデータパルス数に応じて、図１８〜
図２１の（ｂ）のように階段状に立ち上がる。

【０１５８】したがって、選択期間ＴS が経過して非選
択期間ＴO になったときに画素容量ＣCLに保持される電
圧（選択期間ＴS 中に充電された電圧から、ａ−ｃ間電
圧の低下分のうち画素容量ＣCLへの分圧値だけ低下した
電圧）Ｖb-c は、能動素子２の入力端と対向電極４との
間に印加した選択電圧の電圧値とデータパルス数によっ
て異なる。

【０１５９】例えば、上記選択電圧が、図１７のような
データパルス数が０（無パルス）の電圧である場合は、
上記画素容量ＣCLに保持される電圧Ｖb-c は、その制御
範囲のうち最も低い電圧Ｖ0 になり、選択電圧が、図２
１のような高レベルの電圧ＶC1＋ＶS2で、かつ最大許容
パルス数ｎのデータパルスをもつ電圧である場合は、画
素容量ＣCLに保持される電圧Ｖb-c は、その制御範囲の
うち最も高い電圧ＶnHになる。

【０１６０】なお、選択電圧が最大許容パルス数ｎのデ
ータパルスをもつ電圧であっても、その電圧値が図２０
のような低レベルの電圧ＶC1＋ＶS1である場合は、画素
容量ＣCLに保持される電圧Ｖb-c は、その制御範囲の最
低値と最高値の間の電圧ＶnLになる。

【０１６１】また、選択電圧が選択期間ＴS の一部にデ
ータパルスをもつ電圧である場合も、画素容量ＣCLに保
持される電圧Ｖb-c は、その制御範囲の最低値と最高値
の間の電圧になり、この電圧は選択電圧の電圧値とデー
タパルス数に応じて変化する。すなわち、例えば図１８
および図１９のようなデータパルス数が１の電圧である
場合、画素容量ＣCLに保持される電圧Ｖb-c は、その制
御範囲の最低値と最高値の間の電圧であるＶ1L，Ｖ1Hに
なる。なお、図１９の選択電圧の電圧値ＶC1＋ＶS2は図
１８の選択電圧の電圧値ＶC1＋ＶS1より高いため、図１
８および図１９の選択電圧を印加したときに画素容量Ｃ
CLに保持される電圧は、図１８の保持電圧Ｖ1Lより図１
９の保持電圧Ｖ1Hの方が高い。

【０１６２】なお、図１８及び図１９の（ａ）に示した
選択電圧（Ｖa-c の選択期間ＴS 中の電圧）は、選択期
間ＴS の終期にデータパルスを重畳させた波形である
が、この選択電圧のデータパルスの重畳時期は、選択期
間ＴS の初期または中期でもよい。

【０１６３】そして、液晶の立ち上がり角は、画素電極
１と対向電極４との間に印加される電圧（画素容量ＣLC
の保持電圧）Ｖb-c の値に応じて異なり、画素の透過率
は液晶の立ち上がり角に応じて変化する。

【０１６４】したがって、上記のように、選択期間ＴS
中の能動素子２の入力端と対向電極４との間に画像デー
タに応じた電圧値とパルス数の選択電圧を印加して、能
動素子２に接続された画素電極１と対向電極４との間に
前記選択電圧の電圧値とデータパルス数に応じた値の電
圧を印加すれば、画素の透過率を制御して階調表示を実
現することができる。

【０１６５】この階調表示の階調数は、限られた選択期
間ＴS 中に画素容量ＣCLに充電する電圧Ｖb-c の値を何
段階に選べるかによって決まるが、ダイオードリングか
らなる半導体能動素子２を用いている上記液晶表示素子
は、第１の実施例でも説明したように、能動素子２の電
流−電圧特性が急俊でかつ応答性も高いため、能動素子
２の入力端と対向電極４との間に印加する選択電圧のパ
ルス数を制御することによって、画素電極１と対向電極
４との間にの印加電圧を大きく変化させることができ
る。

【０１６６】そして、上記駆動方法は、ダイオードリン
グからなる能動素子２を用いた液晶表示素子を、画像デ
ータに応じて選択電圧の電圧値とデータパルス数を変化
させる変調方式で駆動するものであるため、選択電圧の
電圧値の段階数は少なくても、各電圧値毎にパルス数を
制御することによって、画素電極１と対向電極４との間
に印加される電圧を多段階に変化させることができ、し
たがって、上記液晶表示素子の駆動方法として従来採用
されている電圧変調方式のように多段階の電圧レベルの
駆動信号を用いる必要はないから、簡単な構成の駆動回
路で、上記液晶表示素子に多階調の階調表示を行なわせ
ることができる。

【０１６７】なお、この実施例においても、液晶表示素
子として、能動素子２であるダイオードリングの電流−
電圧特性が急俊なもの（薄膜ダイオード５，６のＩ型半
導体層の膜厚を薄くするか、あるいは薄膜ダイオード
５，６の数を少なくしたもの）を用いれば、選択期間Ｔ
S を短くして、より多い時分割数で時分割駆動すること
ができる。

【０１６８】また、この実施例の駆動方法でも、図１６
に示したように、信号線３に供給する走査信号ＳS を、
選択期間ＴS 中は正負いずれか一方の極性の選択電位Ｖ
C1を保ち、非選択期間ＴO 中は正負いずれか一方の極性
で且つ選択期間ＴS 中の選択電位ＶC1電位より低い非選
択電位ＶC2を保つ信号とし、対向電極４に供給するデー
タ信号ＳD を、画像データに応じた数のパルスをもち、
且つ選択期間ＴS を２等分した周期で基準電位ＶG に対
し正側と負側とにほぼ等しい振幅で電位が変化する信
号、つまり、基準電位ＶG を中心として正側の波形の面
積と負側の波形の面積とがほぼ等しい波形の信号として
いるため、非選択期間ＴO に能動素子２の入力端と対向
電極４との間に印加される電圧は、前述したように、走
査信号ＳSの非選択電位ＶC2を中心として正側の波形の
面積と負側の波形の面積とがほぼ等しい波形の電圧であ
る。

【０１６９】したがって、非選択期間ＴO 中に画素の電
極間に印加される非選択電圧は、図１７〜図２１の
（ｂ）に示したように、選択期間ＴS を偶数に均等分割
した周期で、上記選択期間ＴS が終了したときの電極間
電圧ＶLCの電圧値（以下、基準保持電圧という）Ｖ0 ，
Ｖ1L，Ｖ1H …ＶnHを中心として正側と負側とにほぼ同
じ振幅（他の画素に印加される画像データの影響による
変動分の振幅）で電圧値が変化する電圧である。つま
り、非選択期間ＴO 中の画素の電極間に印加される非選
択電圧は、上記基準保持電圧Ｖ0 ，Ｖ1L，Ｖ1H …ＶnH
を中心として正側の波形の面積と負側の波形の面積とが
ほぼ等しい波形である。

【０１７０】このため、非選択期間ＴO 中の画素の電極
間に印加される非選択電圧の正側への変動分と負側への
変動分とはほぼ等しく、したがって正側と負側への電圧
の変動分が互いに相殺されるため、非選択期間ＴO の画
素の電極間電圧の実効値は、上記基準保持電圧Ｖ0 ，Ｖ
1L，Ｖ1H …ＶnHに保たれてほとんど変動しない。

【０１７１】したがって、この実施例の駆動方法におて
も、画素の透過率は選択期間ＴS に印加した選択電圧の
パルス数に応じて画素容量ＣLCに蓄積された電圧値Ｖ0
，Ｖ1L，Ｖ1H …ＶnHに対応する透過率に保たれるか
ら、非選択期間ＴO 中に画素の透過率が変動することは
ほとんどなく、画像データに応じた正しい階調の表示を
得ることができる。 （本発明の他の適用例）

【０１７２】なお、上記第１及び第２の実施例では、選
択電圧の電圧値を２段階の電圧としているが、この選択
電圧の電圧値は３段階以上に選んでもよく、このように
選択電圧の電圧値の段階数を多くして、各電圧値毎にパ
ルス幅またはパルス数を制御すれば、より多階調の階調
表示を行なうことができる。ただし、この場合でも、電
圧変調のみで多階調の階調表示を行なう場合に比べれ
ば、選択電圧の電圧値の段階数ははるかに少なくてよ
い。

【０１７３】また、上記各実施例は、能動素子２として
ダイオードリングを用いた液晶表示素子を対象としたも
のであるが、本発明の駆動方法は、ダイオードリングを
能動素子とする液晶表示素子に限らず、例えば薄膜ダイ
オードからなるバック・トゥ・バック構造の能動素子
等、半導体を有する非線形抵抗素子からなる能動素子を
用いるアクティブマトリックス液晶表示素子に広く適用
することができる。

【０１７４】

【発明の効果】本発明は、半導体を有する非線形抵抗素
子からなる能動素子を用いた液晶表示素子を、電圧によ
る変調とパルス幅またはパルス数による変調とを組合わ
せた変調方式で駆動するものであるため、従来の駆動方
法のように多段階の電圧レベルの駆動信号を用いること
なく、上記液晶表示素子に多階調の階調表示を行なわせ
ることができる。

【０１７５】しかも、本発明では、能動素子の駆動信号
入力端と対向電極との間に、選択期間中は、画像データ
に応じたパルス幅またはパルス数の正負いずれか一方の
極性の選択電圧を印加し、他の画素を選択している非選
択期間には、選択期間より短い周期で電位が変化し且つ
走査信号の非選択期間の電位を中心として正側と負側の
面積がほぼ等しい波形の電圧を印加しているため、非選
択期間中における他の画素を駆動するための画像データ
の影響による画素の電極間電圧の変動は、走査信号の非
選択期間の電位を中心として正側への電圧の変動分と負
側への電圧の変動分とがほぼ等しい変動となり、したが
って非選択期間中の画素の電極間電圧の実効値、すなわ
ち画素の保持電圧がほとんど変動しないので、他の画素
を駆動するための画像データの影響による透過率の変動
を少なくして、画像データに応じた正しい階調の表示を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す、走査信号とデー
タ信号及び能動素子の信号入力端と対向電極との間に印
加される電圧の波形図。

【図２】能動素子の入力端と対向電極との間に印加する
各種選択電圧の波形図。

【図３】図２の選択電圧を印加したときの画素電極と対
向電極との間に印加される電極間電圧を示す図。

【図４】選択期間に印加するデータ信号が無パルスの信
号であるときの、能動素子の入力端と対向電極との間に
印加される電圧と、画素電極と対向電極との間に印加さ
れる電圧の波形図。

【図５】選択期間に印加するデータ信号のパルス幅が選
択期間の1/10、その電位が低レベルであるときの、能動
素子の入力端と対向電極との間に印加される電圧と、画
素電極と対向電極との間に印加される電圧の波形図。

【図６】選択期間に印加するデータ信号のパルス幅が選
択期間の1/10、その電位が高レベルであるときの、能動
素子の入力端と対向電極との間に印加される電圧と、画
素電極と対向電極との間に印加される電圧の波形図。

【図７】選択期間に印加するデータ信号のパルス幅が選
択期間の2.5/10、その電位が高レベルであるときの、能
動素子の入力端と対向電極との間に印加される電圧と、
画素電極と対向電極との間に印加される電圧の波形図。

【図８】選択期間に印加するデータ信号のパルス幅が最
大幅で、その電位が高レベルであるときの、能動素子の
入力端と対向電極との間に印加される電圧と、画素電極
と対向電極との間に印加される電圧の波形図。

【図９】液晶表示素子の一部分の平面図。

【図１０】液晶表示素子の１つの画素表示要素の等価回
路図。

【図１１】能動素子であるダイオードリングとＭＩＭの
電流−電圧特性図。

【図１２】ダイオードリングを能動素子とする液晶表示
素子の印加電圧に対する画素容量への充電特性図。

【図１３】本発明の第１の実施例の駆動方法により駆動
したときの液晶表示素子の１つの画素のパルス幅−透過
率特性図。

【図１４】能動素子の入力端と対向電極との間に印加す
る各種選択電圧の他の例を示す波形図。

【図１５】図１４の選択電圧を印加したときの画素電極
と対向電極との間に印加される電極間電圧を示す図。

【図１６】本発明の第２の実施例を示す、走査信号とデ
ータ信号及び能動素子の信号入力端と対向電極との間に
印加される電圧の波形図。

【図１７】選択期間に印加するデータ信号が無パルスの
信号であるときの、能動素子の入力端と対向電極との間
に印加される電圧と、画素電極と対向電極との間に印加
される電圧の波形図。

【図１８】選択期間に印加するデータ信号のパルス数が
１、その電位が低レベルであるときの、能動素子の入力
端と対向電極との間に印加される電圧と、画素電極と対
向電極との間に印加される電圧の波形図。

【図１９】選択期間に印加するデータ信号のパルス数が
１、その電位が高レベルであるときの、能動素子の入力
端と対向電極との間に印加される電圧と、画素電極と対
向電極との間に印加される電圧の波形図。

【図２０】選択期間に印加するデータ信号のパルス数が
最大許容パルス数で、その電位が低レベルであるとき
の、能動素子の入力端と対向電極との間に印加される電
圧と、画素電極と対向電極との間に印加される電圧の波
形図。

【図２１】選択期間に印加するデータ信号のパルス数が
最大許容パルス数で、その電位が高レベルであるとき
の、能動素子の入力端と対向電極との間に印加される電
圧と、画素電極と対向電極との間に印加される電圧の波
形図。

【符号の説明】

１…画素電極、２…能動素子、３…信号線、４…対向電
極、ＴS …選択期間、ＴO …非選択期間、ＳS …走査信
号、ＡD …データ信号、Ｖa-c …能動素子の入力端と対
向電極との間に印加される電圧、Ｖb-c …画素電極と対
向電極との間に印加される電圧。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶層を挟んで対向する一対の透明基板
   のうち、一方の基板上に、行方向及び列方向に複数配列
   された画素電極と、これらの画素電極それぞれに接続さ
   れた半導体を有する非線形抵抗素子からなる能動素子
   と、この能動素子に駆動信号を供給する信号線とを設
   け、他方の基板上に、前記画素電極と対向する対向電極
   を設けた液晶表示素子を、前記画素電極と前記対向電極
   及びその間の液晶とにより形成された複数の画素を順次
   選択して時分割駆動する方法において、 前記能動素子の駆動信号入力端と対向電極との間に、選
   択期間中は、画像データに応じた電圧値とパルス幅の正
   負いずれか一方の極性の選択電圧を印加し、他の画素を
   選択している非選択期間には、前記選択期間より短い周
   期で電位が変化し且つ前記信号線と対向電極との一方に
   供給する走査信号の非選択期間の電位を中心として正側
   と負側の面積がほぼ等しい波形の電圧を印加することを
   特徴とする液晶表示素子の駆動方法。
2. 【請求項２】 信号線と対向電極との一方に、選択期間
   中は正負いずれか一方の極性の電位を保ち、非選択期間
   中は正負いずれか一方の極性で且つ前記選択期間中の電
   位より低い電位を保つ走査信号を供給し、他方に、画像
   データに応じた電位とパルス幅をもち、且つ選択期間を
   複数に分割した周期で基準電位に対し正側と負側とにほ
   ぼ等しい振幅で電位が変化するデータ信号を供給するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の駆動方
   法。
3. 【請求項３】 液晶層を挟んで対向する一対の透明基板
   のうち、一方の基板上に、行方向及び列方向に複数配列
   された画素電極と、これらの画素電極それぞれに接続さ
   れた半導体を有する非線形抵抗素子からなる能動素子
   と、この能動素子に駆動信号を供給する信号線とを設
   け、他方の基板上に、前記画素電極と対向する対向電極
   を設けた液晶表示素子を、前記画素電極と前記対向電極
   及びその間の液晶とにより形成された複数の画素を順次
   選択して時分割駆動する方法において、 前記能動素子の駆動信号入力端と対向電極との間に、選
   択期間中は、画像データに応じた電圧値とパルス数の正
   負いずれか一方の極性の選択電圧を印加し、他の画素を
   選択している非選択期間には、前記選択期間より短い周
   期で電位が変化し且つ前記信号線と対向電極との一方に
   供給する走査信号の非選択期間の電位を中心として正側
   と負側の面積がほぼ等しい波形の電圧を印加することを
   特徴とする液晶表示素子の駆動方法。
4. 【請求項４】 信号線と対向電極との一方に、選択期間
   中は正負いずれか一方の極性の電位を保ち、非選択期間
   中は正負いずれか一方の極性で且つ前記選択期間中の電
   位より低い電位を保つ走査信号を供給し、他方に、画像
   データに応じた電位とパルス数をもち、且つ選択期間を
   複数に分割した周期で基準電位に対し正側と負側とにほ
   ぼ等しい振幅で電位が変化するデータ信号を供給するこ
   とを特徴とする請求項３に記載の液晶表示素子の駆動方
   法。