JPH07181445A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH07181445A
JPH07181445A JP32866193A JP32866193A JPH07181445A JP H07181445 A JPH07181445 A JP H07181445A JP 32866193 A JP32866193 A JP 32866193A JP 32866193 A JP32866193 A JP 32866193A JP H07181445 A JPH07181445 A JP H07181445A
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JP
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liquid crystal
electrode
voltage
signal
electrodes
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JP32866193A
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Masahito Shoji
雅人 庄子
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 単純マトリックス型の液晶表示装置におい
て、液晶印加電圧の歪み等に起因した表示の不均一性を
解消して表示品位を向上させる。 【構成】 第3の電極104と信号電極102との間に
印加する実効電圧値を、個々の信号電極102上の画素
103群の表示内容に応じて、信号電極102どうしの
上の液晶印加電圧が均一化されるような方向に変化させ
る。つまり、同一信号電極102上にON画素が多い信
号電極102上の液晶印加電圧の実効値と、前記の信号
電極102とは別のOFF画素が多い信号電極102上
の液晶印加電圧の実効値とを均一化するような電圧を第
3の電極102に印加する。これにより、複数本の信号
電極102どうしの間での液晶印加電圧のばらつきに起
因した画面の表示むらを軽減あるいは解消する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に係り、特
に交差して対向配置される表示用電極間の液晶印加電圧
の歪み等に起因した表示の不均一性を解消して表示品位
を向上させた液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】いわゆる単純マトリックス型の液晶表示
装置においては、 2枚のガラス基板などの透明絶縁性基
板の各対向する面側に、ITO(酸化インジウム錫)な
どの透明導電膜からなる細条の電極を複数本ほぼ平行に
列設したものを電極群として用いて、これらの電極がそ
れぞれ形成された 2枚のガラス基板を、間隔を隔てて配
置し前記電極群同士が交差するように対向させ、それら
の電極間に液晶層を封入挟持させて液晶セルが形成され
ている。
【0003】そして前記の対向する両電極のうち、走査
電極に対しては線順次に走査選択電位を有する走査電圧
(走査パルス)を印加するとともに、その対向する側の
信号電極に対しては映像表示のための各画素の点灯/非
点灯を制御する映像信号電圧をそれぞれ印加している。
その印加電圧が液晶層において重畳したときに、その液
晶層が応答してそれぞれ点灯/非点灯となり、液晶パネ
ルの画面に画像を形成する。
【0004】このような従来の液晶表示装置において
は、液晶層への直流電圧の印加は液晶の劣化を助長する
(液晶分解などによる)ため、一般に駆動は交流電圧波
形を用いて行なわれる。実際には 1フレームごとに駆動
電圧の極性を反転するフレーム反転方式が用いられてい
る。
【0005】しかしながら、このような従来の液晶表示
装置においては、表示画像(表示パターン)によっては
例えば尾を引くような影が画像に生じるなど、画面の表
示むらがしばしば発生するという問題がある。
【0006】このような表示むらの原因としては、前述
した各電極が有する内部抵抗や、液晶セルの静電容量が
影響していると考えられる。すなわち、液晶表示素子は
等価回路的には液晶層のCLCと電極の内部抵抗Rとによ
るCR回路としての特性を有していることから、これが
走査電極や信号電極に印加される電圧波形に対してロー
パスフィルタのような作用を及ぼすことになる。したが
って電極に印加される電圧波形は電極上を伝播していく
うちに波形が歪んでいく。また、例えば信号電極に印加
される映像信号電圧が液晶を介しての走査電極との容量
結合によって、走査電極上にはスパイク波形状等のノイ
ズとして現れる。これは走査電極から信号電極の電圧に
対しての波形についても同様に液晶層を通しての容量結
合によって発生する。
【0007】このような各電極に対する印加電圧波形の
歪みやノイズの発生の度合いは、表示パターンごとに依
存している。例えば、細かいストライプが連続している
ようなパターン、つまりON/OFFの繰り返しの多い
パターンでは、映像信号電圧波形の周波数が極めて高く
なるため、波形の歪みやノイズの影響がさらに大きくな
る。その逆に、ほぼ全面にわたって白表示あるいは黒表
示のような画像の場合には、信号電圧波形の周波数はそ
れほど高くないために、波形の歪みやノイズの影響はさ
ほど大きくない。
【0008】このような問題を解決することを意図し
て、信号電圧波形の周波数を均一化するために極性反転
の周期を 1フレームよりもさらに短い期間に短縮して走
査電極Nラインごとの交流化によるNライン反転法が提
案されている。
【0009】しかしながら、このようなNライン反転法
による駆動によっても、表示むらは依然として発生し、
近年の画面の大型化および階調表示の多階調化の要求と
ともに、さらに顕著な問題となってきている。
【0010】このような問題を発生させ、また解決を容
易でないものとしている主な原因の一つとして、ON/
OFFによる液晶表示セルの静電容量の変化が挙げられ
る。液晶表示装置に用いられる液晶は一般に誘電率異方
性を持っており、しきい値以上の電圧を印加すると、液
晶分子は誘電率の大きい方の軸が電界に対して平行に向
くように配列が変化する。言うまでもなく一般に液晶表
示装置はこの現象を利用して表示を行うものである。し
たがってON画素はOFF画素よりも大きい静電容量を
持つことになり、静電容量が大きいほど波形の歪みも大
きくなるため、例えばON画素を多く持つ表示パターン
(信号電圧)が印加される電極ほど波形が歪み、実効電
圧が低下することになる。その逆に、OFF画素を多く
持つ場合にはさほど実効電圧が低下しないことになり、
ON画素とOFF画素との間で波形の歪みのばらつきが
大きくなる。
【0011】このように、映像信号電圧の信号電極上で
の変動は表示パターン(表示画像)に大きく依存してい
るため、表示パターンごとに依存した表示むらの原因と
なり、Nライン反転法では根本的な解決ができない。む
しろ反転周期をさらに短くしたために、従来のフレーム
反転の場合よりも表示むらは一層顕在化してしまうとい
う問題があった。
【0012】このような信号電極上の電圧の変動は、液
晶層の静電容量を小さくするほど、また電極の内部抵抗
を小さくするほど低減させることができると考えられ
る。しかし、液晶表示セルの電極は光透過性や画素数の
確保のために薄くかつ幅を細く形成する必要があり、ま
た透明性の確保の必要上から、ITOのような内部抵抗
の比較的大きな透明導電膜を用いなければならないため
に、その内部抵抗を低下させることは極めて困難であっ
て、また液晶の静電容量についても、液晶表示装置とし
ての動作原理上、液晶容量CLCを低減させることはでき
ない。したがって、電極の内部抵抗の低減や、液晶層の
静電容量の低減による上記問題の解決は困難であった。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
液晶表示装置においては、液晶表示セルの電極の内部抵
抗と液晶層の静電容量とに起因して、印加電圧が電極上
を伝わるうちに歪みあるいは対向電極どうしの間での誘
導によってノイズが発生し、表示品位が低下するという
問題があった。
【0014】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたもので、その目的は、走査電極と信号電極と
が対向配置され両電極に電圧を印加して液晶層を駆動す
る単純マトリックス型などの液晶表示装置において、印
加電圧の歪み等に起因した表示の不均一性の発生を解消
して、表示品位を向上させた液晶表示装置を実現するこ
とにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、第1の基板上に複数本配列された走査電極と、前記
走査電極に対して間隙を有して交差して対向するよう
に、第2の基板上に複数本配列された信号電極と、前記
走査電極と前記信号電極との間の間隙に挟持された液晶
層と、前記走査電極に電圧を印加する走査電極駆動回路
と、前記信号電極に電圧を印加する信号電極駆動回路と
を有する液晶表示装置において、前記第3の電極に接続
され、前記複数の信号電極一本ごとの液晶印加電圧の実
効値の総和を前記複数の信号電極どうしの間で均一化す
る方向に変化させる電圧を前記第3の電極に対して印加
する第3の電極駆動回路とを具備することを特徴とする
液晶表示装置である。
【0016】
【作用】本発明の液晶表示装置においては、第3の電極
と信号電極との間に印加する実効電圧値を、個々の信号
電極上の画素群の表示内容に応じて、信号電極どうしの
上の液晶印加電圧が均一化されるような方向に変化させ
る。つまり、同一信号電極上にON画素が多い信号電極
上の液晶印加電圧の実効値と、前記の信号電極とは別の
信号電極上にOFF画素が多い信号電極上の液晶印加電
圧の実効値とを均一化するような電圧を第3の電極に印
加する。これにより、複数本の信号電極どうしの間での
液晶印加電圧のばらつきに起因した画面の表示むらを軽
減あるいは解消することができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の液晶表示装置の実施例を、図
面に基づいて詳細に説明する。
【0018】(実施例1)図1は、本発明の液晶表示装
置の構成の主要部を示す図である。この液晶表示装置
は、液晶表示素子1と、この液晶表示素子1に走査電圧
を印加する走査電極駆動回路2と、信号電圧を印加する
信号電極駆動回路3と、第3の電極駆動手段4と、電源
回路5とからその主要部が構成されている。
【0019】液晶表示素子1は、ガラス基板のような透
明絶縁性基板を 2枚用いて、そのそれぞれの対向する面
側にITO(酸化インジウム錫)を材料として用いた透
明導電膜を細条に複数本ほぼ平行に列設してなる電極群
が形成されており、それらの対向する電極群、つまり走
査電極群と信号電極群とが間隙を有してほぼ直交方向に
交差するように形成されている。そして対向する電極ど
うしの間隙に液晶層を挟持させて、対向する電極どうし
が交差した部分ごとに画素部が形成されている。上記の
液晶層としては、本実施例ではスーパーツイステッドネ
マティック(STN)型液晶を用いた。図中、長手方向
が水平になるように配置されている電極群が走査電極1
01、これに直交するように形成されている電極群が信
号電極102である。これらの各交差部ごとに画素10
3が形成されている。この画素103は図中に示すよう
にマトリックス状に形成されている。図1においてはこ
のような各画素103をマトリックス(行列)状に表現
している。例えば 2行 3列目の画素103はa23のよう
に記述してある。
【0020】そして、走査電極101が列設された基板
上に、その走査電極101の最端列に隣り合う位置にほ
ぼ平行して第3の電極104が形成されている。従っ
て、その第3の電極104は信号電極102に対して直
交して間隙を有して対向配置されている。この第3の電
極104は、各信号電極102との交差部ごとに液晶層
を誘電体として用いて電気容量105を形成している。
【0021】液晶表示素子1のパネルサイズはほぼA4
判、画素数(ドット数)は640 ×480 dotである。す
なわち走査電極101の電極本数は480 本、信号電極1
02の電極本数は640 本である。
【0022】そして各走査電極101はそれぞれ走査電
極駆動回路2に接続されており、また各信号電極102
はそれぞれ信号電極駆動回路3に接続されている。
【0023】また第3の電極104は第3の電極駆動手
段4に接続されている。
【0024】そしてこの第3の電極駆動手段4は、複数
の信号電極102どうしで液晶印加電圧の平均値が均一
化される方向に変化するような電圧を、第3の電極10
4に対して印加する。
【0025】走査電極駆動回路2は、シフトレジスタ2
01、フレーム反転回路202および駆動回路アレイ2
03からその主要部が構成され、 1フレーム周期で走査
電極の 1本ごとに 1走査選択電圧(走査パルス)を線順
次に印加する。また走査非選択期間においては、例えば
直流的な電圧を印加する。 1つの走査電極101に対し
て走査選択電圧が印加されている間は、その走査選択期
間でのその他の残りの走査電極101に対しては走査非
選択電位に保持される。
【0026】一方、信号電極駆動回路3は、シフトレジ
スタ301、ラッチ回路302、フレーム反転回路30
3および駆動回路アレイ304からその主要部が構成さ
れている。シフトレジスタ301に入力された映像信号
情報をラッチ回路302などを経てシリアル−パラレル
変換して、フレーム反転回路303さらには駆動回路ア
レイ304へとその信号情報を導入し、映像信号電圧波
形を形成する。そして信号電極102の各電極ごとにそ
れぞれパラレルに映像信号電圧を印加する。すなわち画
素103のうち、たとえばaijを点灯(ON)する場合
は選択電位を印加し、非点灯(OFF)にする場合には
非選択電位を印加する。このようにして液晶表示素子1
が駆動される。
【0027】電源回路5は、各走査電極101および各
信号電極102に印加する電圧波形を形成するために用
いる電位を走査電極駆動回路2、信号電極駆動回路3そ
れぞれに供給するための電源回路である。この電源回路
5から供給される電源電位は走査電極駆動回路2の駆動
回路アレイ203および信号電極駆動回路3の駆動回路
アレイ304に供給される。そして駆動回路アレイ20
3では供給された電位をスイッチングして所定の周期で
走査選択期間ごとに対応する走査電極101に対して走
査的に印加する。また駆動回路アレイ304についても
供給された電源電位から、点灯あるいは非点灯の信号情
報に応じて選択する電位をスイッチングして、それぞれ
所定の信号電極102に印加する。
【0028】第3の電極駆動手段4は、ラッチ信号とク
ロック信号から方形波を発生するカウンタ回路401
と、フレーム反転回路402および駆動回路アレイ40
3とからその主要部が構成されており、図2に示したよ
うな波形の印加電圧を第3の電極104に対して印加す
る。
【0029】次に、本発明に係る技術の主要部である第
3の電極104とこの第3の電極104に対して第3の
電極駆動手段4から印加される印加電圧の波形およびそ
の動作を説明する。ここでは説明を分かり易くするため
に、図3に示すように表示に係る画素数が2 行×3 列の
6 画素である液晶表示装置の場合を例にとって説明す
る。この図3を用いて説明する本発明の動作は、電極本
数を上述の液晶表示素子1のような実際に用いられる液
晶表示素子としての本数とした場合についても適用され
ることは言うまでもない。
【0030】図3において、各信号電極102はそれぞ
れの 2つずつの表示に係る画素に関与している。またそ
れぞれの走査電極101に対しては 3つずつの表示に係
る画素が関与している。第3の電極104は各信号電極
102に対してほぼ直交して交差するように対向配置さ
れ、各信号電極102との交差部ごとに電気容量105
が形成される。
【0031】図3において、左端の 1番目の信号電極1
02である信号電極X1 が関与する画素103a1 、1
03a2 は 2つともON状態である。このとき、第3の
電極104と信号電極X1 との交差部の電気容量105
aに印加される電圧の実効値はOFF状態に相当するも
のとなっている。
【0032】2番目(真ん中の列)の信号電極102で
ある信号電極X2 が関与する 2つの画素103b1 、b
2 については、いずれもOFF状態である。このとき、
信号電極X2 と第3の電極104との交差部の電気容量
105bに印加される電圧はON状態に相当するものと
なっている。
【0033】3番目の信号電極102である信号電極X
3 の関与する画素103c1 、c2は、画素103c1
がON状態で、画素103c2 がOFF状態となってい
る。このとき、第3の電極104と信号電極X3 との交
差部の電気容量105cに印加される電圧はON状態と
OFF状態との中間の状態に相当するものとなってい
る。
【0034】各電気容量105a、電気容量105b、
電気容量105cの実効値をこのような状態にするよう
に、第3の電極104に対して図4に示したような基準
電圧よりもON側もしくはOFF側にオフセットされた
振幅を有する波形の電圧を印加する。これにより、個々
の信号電極102上での画素103群の液晶印加電圧の
実効値および電気容量105に印加される電圧の実効値
の総和が、X1 、X2、X3 の信号電極どうしで平均化
することになる。その結果、画面全体にわたって表示む
らを軽減あるいは解消することができる。
【0035】つまり、画像表示に関与する各画素画素1
03a1 、画素103a2 、画素103b1 、…画素1
03c2 は、ON状態とOFF状態とで液晶印加電圧の
実効値がそれぞれ異なっているが、各信号電極X1 、X
2 、X3 ごとに見たときに、液晶印加電圧の実効値の総
和は、X1 については電気容量105a+画素103a
1 +画素103a2 、X2 については電気容量105b
+画素103b1 +画素103b2 、X3 については電
気容量105c+画素103c1 +画素103c2 とな
り、これらの総和としての値それぞれは、X1 とX2 と
X3 とでほぼ均一化されている。従って、X1 とX2 と
X3 とで印加電圧の鈍りや歪みの程度や分布がほぼ均一
化されるので、表示画像の不均一性を低減あるいは解消
できるのである。
【0036】本発明に係る図3の液晶表示装置に用いら
れる印加電圧波形の一例を図4に示す。
【0037】それぞれの画素103の液晶層には信号電
圧Vxと走査電圧Vyとが重畳して印加される。また各
信号電極102と第3の電極104との交差部ごとの電
気容量105a、105b、105cにはそれぞれ信号
電圧Vxと第3の電極104に印加された電圧Vcとの
電圧が重畳されて印加される。例えば図4にVcとして
示したような方形波、すなわち、信号電圧波形の周期の
半分の周期を持った方形波電圧であって図に示すように
基準電位に対して波高がオフセットされたような波形の
電圧を印加すれば、X1 とX2 とX3 の液晶印加電圧
(それぞれの総和)を均一化することができる。図4中
において斜線を付して示した部分の面積が液晶印加電圧
の実効値である。図からも明らかなように、X1 上の印
加電圧の総和とX2 上のそれとX3 上のそれとは、ほぼ
等しくなっていることが分かる。
【0038】このような本発明の動作を実際の液晶駆動
電圧波形に適用した場合の一例を図2に示す。図2中に
斜線を付して示した部分が図3と同様に液晶印加電圧の
実効値を示している。図2からも明らかに見て取れるよ
うに、各信号電極ごとの印加電圧の実効値は均一化され
る。
【0039】上述のような本発明に係る液晶表示装置に
テストパターン等の映像信号を入力して、表示を行なわ
せ、その表示品位を目視にて検証した。
【0040】走査電極駆動回路2および信号電極駆動回
路3としては、具体的にはそれぞれ東芝製T9822、T98
21(液晶ドライバーIC)を用いた。このドライバーI
CはTAB方式で液晶表示素子1の基板上に接続されて
いる。
【0041】そしてデューティ比1/480 、バイアス比1/
23、フレーム周波数70Hzで、Nライン反転法を用いて
マルチプレクス駆動させたところ、表示パターンに依存
する表示むらの少ない均一で良好な画像表示が得られ
た。
【0042】(実施例2)上述の第1の実施例における
第3の電極104の材質を、第1の実施例で用いた透明
導電膜であるITOよりも内部抵抗のさらに低い材料、
すなわちアルミニウム膜に変更したところ、画面上の表
示むらを第1の実施例の場合よりもさらに効果的に解消
して、さらに良好な表示画像を得ることができた。
【0043】このように、本発明に係る第3の電極10
4は、他の走査電極101や信号電極102とは異な
り、直接には画面上での画素の点灯/非点灯に関与しな
いので、透明である必要はない。従って、ITOなどの
透明導電膜のみならず、さらに内部抵抗の低い金属材料
等を好適に用いることができる。またこのとき、第3の
電極104を形成する位置としては、画面における画像
表示に支障のない部分、例えば画面の周辺部あるいは液
晶表示パネルのベゼル等に隠れる領域等に、隠すように
形成することが好ましい。
【0044】なお、第1の実施例および本実施例におい
ては第3の電極104は 1本だけを形成して用いている
が、この他にもさらに複数本形成して、表示むらの解消
のために必要な電気容量を得るようにしてもよいことは
言うまでもない。
【0045】また、上述の図2および図3においては、
第3の電極104に印加する電圧波形として表示に係る
液晶印加電圧の1/2 周期の電圧波形を用いたが、これの
みには限定されないことは言うまでもない。
【0046】またその電圧の振幅についても、効果的な
実効値電圧の平均化が実現できるような振幅に設定すれ
ばよいことは言うまでもない。
【0047】さらに、実効値電圧のさらにきめ細かい効
果的な平均化を行なうために、第3の電極104に印加
する電圧波形としてPWM(パルス幅)制御を行なっ
て、振幅のみならずパルス幅についても制御するように
してもよい。
【0048】(比較例)上述の第1の実施例における第
3の電極104および第3の電極駆動手段4を備えてい
ない従来の液晶表示素子を用いて従来の液晶表示装置と
して第1および第2の実施例と同様なテストパターンを
表示させたところ、表示パターンに依存した表示むらの
発生が顕著であり、表示画面は見辛い状態となり、上記
の実施例と比べて表示品位が低下した。
【0049】なお、第3の電極に印加する電圧として
は、各信号電極の液晶印加電圧の実効値の総和を全信号
電極どうしの間で完全に均一化することが理論上は最も
好ましいと考えられるが、そのような完全な均一化は困
難であり、またそのような完全な均一化は実用上は過剰
な対応とも言える。従って実際に用いる液晶表示素子の
動作特性や表示むらの発生の程度等を考慮に入れて、適
宜に第3の電極に印加する電圧の値や波形を設定すれ
ば、表示品位の向上に対しての必要かつ十分な効果を得
ることができる。
【0050】また、以上の実施例においてはSTN型液
晶表示素子を液晶表示素子1として用いる場合について
述べたが、本発明はこれのみには限定されないことは言
うまでもない。この他にも、その他のモードの単純マト
リックス型液晶表示素子や、二端子素子(例えばダイオ
ード)を用いたアクティブマトリックス型の液晶表示素
子など、いわゆるマルチプレクス駆動される液晶表示素
子を用いた液晶表示装置に対して広く一般に本発明の技
術を適用することができる。
【0051】また、以上の実施例においては説明の簡潔
化のために方形波を第3の電極104に印加する場合に
ついて説明したが、第3の電極104に印加する電圧の
波形としてはこのような方形波のみならず、例えばsi
n(正弦)波や、その他の波形の電圧を用いてもよい。
最終的に信号電極上の各画素に印加される電圧の実効値
の総和が平均化されるような電圧であればどのような波
形を用いてもよい。
【0052】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、上述の液晶表示装置の各構成部位の材質や液晶層の
仕様、あるいは本発明に係る上記のような電圧を出力す
る第3の電極駆動手段の具体的な回路構造等の変更(バ
リエーション)が種々可能であることは言うまでもな
い。
【0053】
【発明の効果】以上、詳細な説明で明示したように、本
発明によれば、特に単純マトリックス型などの液晶表示
装置における印加電圧の歪み等に起因した表示の不均一
性を解消して、表示品位を向上させた液晶表示装置に関
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る液晶表示装置の構成の主要部を示
す図である。
【図2】本発明に係る液晶表示装置に用いられる駆動電
圧波形を示す図および第3の電極に印加される印加電圧
波形を示す図である。
【図3】本発明に係る液晶表示装置の動作を示す図であ
る。
【図4】本発明に係る液晶表示装置における液晶印加電
圧の実効値を示す図である。
【符号の説明】
1………液晶表示素子 2………走査電極駆動回路 3………信号電極駆動回路 4………第3の電極駆動手段 5………電源回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の基板上に複数本配列された走査電
    極と、前記走査電極に対して間隙を有して交差して対向
    するように、第2の基板上に複数本配列された信号電極
    と、前記走査電極と前記信号電極との間の間隙に挟持さ
    れた液晶層と、前記走査電極に電圧を印加する走査電極
    駆動回路と、前記信号電極に電圧を印加する信号電極駆
    動回路とを有する液晶表示装置において、 前記複数本の信号電極それぞれに対して液晶層を介して
    交差して対向するように、前記走査電極と平行して前記
    第2の基板上に配置された第3の電極と、 前記第3の電極に接続され、前記複数の信号電極一本ご
    との液晶印加電圧の実効値の総和を前記複数の信号電極
    どうしの間で均一化する方向に変化させる電圧を前記第
    3の電極に対して印加する第3の電極駆動回路とを具備
    することを特徴とする液晶表示装置。
JP32866193A 1993-12-24 1993-12-24 液晶表示装置 Withdrawn JPH07181445A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7091945B2 (en) 2002-04-03 2006-08-15 Seiko Epson Corporation Drive circuit for electro-optical device, method of driving electro-optical device, electro-optical apparatus, and electronic appliance

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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