JPH0654417B2

JPH0654417B2 - 表示素子

Info

Publication number: JPH0654417B2
Application number: JP59255098A
Authority: JP
Inventors: 重信酒井; 長三郎皆川; 清増田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1984-12-04
Filing date: 1984-12-04
Publication date: 1994-07-20
Anticipated expiration: 2009-07-20
Also published as: JPS61133988A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の属する分野）本発明は、液晶を用いたアクティブマトリクス表示素子
の回路構成に関するものである。

（従来の技術）第１図は従来の表示素子を示すもので、１はMOSトランジスタ、２は液晶、３は共通電極であ
る。

液晶２は二つの電極に挟まれコンデンサを形成してい
る。MOSトランジスタ１のゲートはゲート線G_iに、ドレ
インはデータ線D_jにそれぞれ接続されている。液晶２の
一方の電極はMOSトランジスタ１のソースに、他方の電
極は共通電極３に接続されている。

MOSトランジスタ１および液晶２は表示セルを形成し、
その表示セルはマトリックス状に配置されている。

次に、この基本的な動作を説明する。

まず、ゲート線G_iに高電圧V_DDを印加しMOSトランジスタ
１を導通する。次にデータ線D_jに表示信号を印加する
と、表示信号はMOSトランジスタ１を介して液晶２に印
加される。続いてゲート線G_iを接地電位V_SSとしMOSトラ
ンジスタ１を非導通とすると表示信号は液晶２のコンデ
ンサに蓄積される。この時、共通電極３は、電圧Vc(Vc＝(V_DD-V_SS)／2)に設定している。

表示信号がV_DDあるいはV_SSの電圧であれば、液晶２の二
つの電極間には電圧Vcが印加されるため、液晶２は明を
表示する。表示信号がVcであれば、液晶２の二つの電極
間に電圧が印加されないため暗を表示する。

同様にゲート線G_i+1,G_i+2,……と順次高電圧とし、その
位置に対応した表示信号をデータ線D₁,D₂,…,D_j,D_j+1…
に印加することにより全体の画像が表示される。

従来の表示素子は上記に示したような、表示セルに順次
表示信号を印加する動作を定期的に行う必要がある。そ
の第一の理由はコンデンサに蓄えられた表示信号は液晶
層のリーク等により放電するためである。従って定期的
に再書込みを行う必要がある。

第二の理由は液晶に直流電圧を印加しておくと、非可逆
的な電気化学反応が生じ液晶の特性が劣化するためであ
る。従って、定期的に液晶に印加している電圧の極性を
反転する必要がある。そこで、従来の表示素子では、明
を表示する表示信号を周期的にV_DDとV_SSとで切換えて印
加している。

以上の理由により、従来の表示素子から構成される表示
装置においては、定期的に表示信号を表示素子に印加す
るために、１画面分以上の表示信号を記憶するためのフ
レームメモリが必要となる。また、フレームメモリから
順次読み出した表示信号を表示素子に印加すると共に、
液晶を交流駆動するための制御回路が必要となる。従っ
て、構成が複雑になるとともに、価格が高くなると欠点
がある。

（発明の目的）本発明は、これらの欠点を解決するため、表示セル自身
にコンデンサに記憶している表示信号の再生回路を付加
すると共に、液晶に印加している電圧の極性を反転する
ように構成した表示素子を提供することを目的とするも
のである。

（発明の構成および作用）第２図は本発明の第１の実施例を示すもので、第２図
(a)は回路図を、第２図(b)はその動作のタイミングを示
す図である。

第２図(a)において、10,11,12,13はMOSトランジスタ、1
4は液晶である。

ここで、MOSトランジスタ10のドレインはデータ線D
_jに、ゲートはゲート線G_iに、ソースは液晶14の一方の
電極(端子a)にそれぞれ接続し、液晶14の他方の電極は
対向電極C_iに接続している。

MOSトランジスタ12,13は直列に接続しており、MOSトラ
ンジスタ13のソースは接地し、ゲートは制御線R_iに接続
され、MOSトランジスタ12のドレインは液晶14に接続し
ている。

また、MOSトランジスタ11のドレインは端子aを介して液
晶14に、ソース(端子b)はMOSトランジスタ12のゲート
に、ゲートは制御線S_iにそれぞれ接続している。

以上のMOSトランジスタ10,11,12,13及び液晶14は表示セ
ルを形成し、マトリックス状に配置されている。

次に、この動作を説明する。

まず、表示セルに表示信号を書込む動作について説明す
る。

ゲート線G_i及び制御線S_iを高電圧V_DDにすると、MOSトラ
ンジスタ10及び11は導通する。表紙信号はデータ線D_j及
びMOSトランジスタ10を介して液晶14のコンデンサに印
加される。ゲート線G_iが接地されMOSトランジスタ10が
非導通となると、表示信号は上記コンデンサに蓄積され
る。

この時、対向電極C_iが接地電圧V_SSと仮定すると、表示
信号が高電圧V_DDであると液晶は明を表示し、低電圧V_SS
であると暗を表示する。

次に、表示信号の再生動作について説明する。

まず、制御線S_iを接地しMOSトランジスタ11を非導通と
する。この時、表示信号は端子bに蓄積される(具体的に
は端子bの配線容量、MOSトランジスタ12のゲート容量等
からなる静電容量に蓄積される)。次に、データ線D_jを
高電圧V_DDとしゲート線G_iに高電圧V_DDを印加すると、MO
Sトランジスタ10は導通し端子aはV_DDにプリチャージさ
れる。次に、ゲート線G_iを接地しMOSトランジスタ10を
非導通とした後、制御線R_iを高電圧V_DDとし、MOSトラン
ジスタ13を導通にする。

この結果、先に端子aに蓄積されていた表示信号がV_DDで
あればMOSトランジスタ12は導通となり、端子aは接地さ
れる。逆に表示信号がV_SSであれば、MOSトランジスタ12
は非導通であるので端子aはプリチャージ電圧V_DDを保
つ。即ち、表示信号は反転再生され、この時、対向電極
C_iの電圧をV_SSからV_DDに変化する。これにより、液晶14
に印加されていた電圧の極性が反転する。

なお、端子ａ,ｂの静電容量をそれぞれCa,Cbとすると、
Ca》Cbに設定することにより、次の再生動作時にMOSト
ランジスタ11を導通にした時の端子ａの電圧変化を十分
小さくでき、正常な再生が可能となる。

上記再生動作を周期的に行うことにより、蓄積した表示
信号が再生されると共に、液晶に印加される電圧の極性
も反転できる。

なお、本実施例では全ての表示セルを同時に再生するこ
とが可能であり、再生動作の効率化が図れると共に、制
御が大幅に簡単化できる。また、この場合には、全ての
対向電極(C₁,C₂,・・・・・・,C_i,C_i+1・・・)を共通にすること
が可能である。

第３図は本発明の第２の実施例を示すもので、第３図
(a)は回路図を、第３図(b)はタイミング図を示し、20,2
1,22はMOSトランジスタ、23は液晶である。

ここで、MOSトランジスタ20のドレインはデータ線D
_jに、ゲートはゲート線G_iに、ソースは液晶23の一方の
電極にそれぞれ接続し、液晶23の他方の電極は対向電極
C_iに接続している。

また、MOSトランジスタ21,22は直列に接続しており、MO
Sトランジスタ21のドレインはデータ線D_jに、ゲートは
制御線R_iに接続し、MOSトランジスタ22のゲートは液晶2
3に接続し、ソースは接地している。これらは表示セル
を形成し、マトリックス状に配置されている。

次に、その動作を説明する。

表示信号の書込みは、まず、ゲート線G_iを高電圧V_DDと
し、MOSトランジスタ20を導通する。表示信号はデータ
線D_j及びMOSトランジスタ20を介して液晶23に印加され
る。次に、ゲート線G_iを接地すると、MOSトランジスタ2
0は非導通となり、表示信号はコンデンサとしての液晶2
3に蓄えられる。ここで、対向電極C_iの電圧をV_SSとする
と、液晶は表示信号が高電圧V_DDであれば明を、低電圧V
_SSであれば暗を表示する。

次に、再生動作について説明する。

まず、データ線D_jを高電圧V_DDにプリチャージする。次
に、制御線R_iを高電圧にしMOSトランジスタ21を導通す
る。

この結果、コンデンサとしての液晶23に蓄積していた表
示信号が高電圧であればMOSトランジスタ22は導通し、
データ線D_jは接地される。逆に、表示信号が低電圧であ
ればMOSトランジスタ22は非導通となり、データ線D_jは
プリチャージ電圧V_DDを保つ。

データ線D_jの静電容量を液晶23の静電容量に比べて十分
大きく設定しておけば、制御線R_iを接地した後ゲート線
G_iを高電圧にし、MOSトランジスタ20を導通にすること
により、データ線D_jの電圧がMOSトランジスタ20を介し
て液晶23に反転書込みされ、表示信号は再生する。この
時対向電極C_iの電圧をV_SSからV_DDに変化すると液晶に印
加される電圧の極性が反転する。同様な動作を順次表示
セルに周期的に行うことにより、表示信号が保持される
とともに、液晶に印加される電圧の極性も周期的に反転
する。

以上の説明では、再生された表示信号の書込みは元の表
示セルに対して行った。しかし、再生動作においてゲー
ト線G_iを高電圧にする代りにゲート線G_i+1を高電圧にす
る事により、表示信号は下方の表示セルに書込まれ、表
示信号が下方にシフトしたことになる。同様に、再生動
作における表示信号の書込みは上下方向であれば任意の
表示セルに行うことができる。従って、本実施例におい
ては、上下方向の表示のスクロールが容易に実現でき
る。

第４図は本発明の第３の実施例を示すもので、第３図で
示した回路にMOSトランジスタ24,25を追加したものであ
る。

ここで、MOSトランジスタ24のソースはMOSトランジスタ
21のソースに、ドレインはデータ線D_j+1にそれぞれ接続
している。また、MOSトランジスタ25のソースは液晶23
に、ドレインはデータ線D_j+1に接続している。さらに、
MOSトランジスタ21,24のゲートはそれぞれ制御線R_iA,R_i
Bに接続している。また、MOSトランジスタ20,25のゲー
トはそれぞれゲート線G_iA,G_iBに接続している。そし
て、MOSトランジスタ20,21,22,24,25及び液晶23は表示
セルを形成している。

この例も第３図で示したものと同様に、表示セルをマト
リックス状に配置する。

R_iA及びG_iBは表示セルが左側のデータ線D_jから表示信号
を書込んだり、再生を行うための信号線であり、R_iB,G_i
Aは右側のデータ線D_j+1から表示信号を書込んだり再生
を行うための信号線である。従って、R_iA及びG_iBを用い
再生動作を行うことにより表示信号は右にシフトし、逆
にR_iB及びG_iAを用いれば左にシフトする。このため、本
実施例によれば、上下方向のスクロールのみでなく、左
右方向のスクロールも容易に実現ができる。

以上の説明では、表示信号は液晶部のコンデンサに蓄え
られるとして説明したが、別に液晶と並列にコンデンサ
を付加しても構成・動作は全く同一である。

また、第３図，第４図で示した表示信号を一旦データ線
に読出し再生する実施例においては、データ線にセンス
増幅器を設け、データ線の微小な電圧変化を検出し、強
制的にデータ線を接地し読み出し速度の向上を図ること
も容易に可能である。

なお、本発明においては、表示信号の再生時に表示信号
をデータ線を介し、外部に読出す事も容易に可能であ
る。

（効果）以上説明したように、本発明によれば、表示セルにクロ
ックパルスを印加することにより、表示セル内で表示信
号の再生及び液晶に印加する電圧の極性反転を容易に行
うことが可能となる。これにより、表示信号を記憶して
おくためのフレームメモリが不要になると共に、表示素
子の外部に配置される駆動用の制御回路に再生機能や極
性反転機能を付加する必要がないため、制御が大幅に簡
素化でき、表示装置が安価に実現できるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の表示素子を示す図、第２図は本発明の第
１の実施例を示す図、第３図は本発明の第２の実施例を
示す図、第４図は本発明の第３の実施例を示す図であ
る。 1,10,11,12,13,20,21,22,24,25 ……MOSトランジスタ、
2,14,23 ……液晶、3 ……共通電極、 D_ｊ……データ線、G_ｉ……ゲート線、 R_i,S_ｉ……制御線、C_ｉ……対向電極。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力された表示信号を所望の期間保持する
表示セルがマトリックス状に配置された表示素子におい
て、前記表示セル内部に、画素電極と、その画素電極上に液
晶を介して設置された透光性の対向電極と、前記画素電極に表示信号を印加するためのＭＯＳトラン
ジスタと、該ＭＯＳトランジスタを選択するためのゲー
ト線と、前記ＭＯＳトランジスタに表示信号を伝えるた
めのデータ線と、複数のＭＯＳトランジスタと制御線とから構成され、前
記表示信号の再生時に前記液晶に印加している電圧の極
性を反転する再生・反転手段とを有することを特徴とす
る表示素子。