JP3612947B2

JP3612947B2 - 液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置

Info

Publication number: JP3612947B2
Application number: JP19431897A
Authority: JP
Inventors: 正露木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2017-07-18
Also published as: JPH1138388A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機などの通信端末機、電子手帳、およびディスプレイ装置などにおける液晶表示装置を駆動する液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置の駆動装置に関し、詳しくは、二端子型非線形素子を備えた液晶表示装置のコントラスト特性を補正可能な液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）素子などの二端子型非線形抵抗素子を備えた液晶表示装置を用いた表示装置として、図６に示す構成のものが従来から知られている。同図に示す表示装置１０は、透過型の液晶パネル１１の信号線側電極に信号線側信号を出力するＸドライバ１２，１２と、走査線側電極に逆選択負電圧信号および正選択正電圧信号の組からなる走査線側信号を出力するＹドライバ１３，１３とを備えている。
【０００３】
この表示装置１０では、液晶パネル１１の所定部位における液晶素子の配列を変化させて黒色に表示する場合には、図７（ａ）の左側に示すように、Ｙドライバ１３が、その液晶素子を含む行方向のすべての走査線側電極に対し、１水平期間（１Ｈ）の前半期間において、例えば−２５Ｖの逆選択負電圧信号２１を出力し、１水平期間（１Ｈ）の後半期間において、例えば、３０Ｖの正選択正電圧信号２２を出力する。また、この際、Ｘドライバ１２は、その液晶素子を駆動するタイミング時において、同図（ｂ）の左側に示すように、例えば、０Ｖの信号線側信号２３を出力する。これにより、ＭＩＭ素子の両端に走査線側信号と信号線側信号とが印加され、その両端の電圧差がＭＩＭ素子の作動電圧を超える結果、その液晶素子は、配列が変化させられて非透過状態に駆動されることにより、黒色を表示する。
【０００４】
一方、液晶素子の配列状態を変化させないで白色に表示する場合には、同図（ａ）の右側に示すように、Ｙドライバ１３が、走査線側電極に対し、１水平期間（１Ｈ）の前半期間において、例えば−３０Ｖの逆選択負電圧信号２４を出力し、１水平期間（１Ｈ）の後半期間において、例えば、２５Ｖの正選択正電圧信号２５を出力する。また、この際、Ｘドライバ１２は、その液晶素子を駆動するタイミング時において、同図（ｂ）の右側に示すように、例えば、５Ｖの信号線側信号２６を出力する。この場合には、ＭＩＭ素子の両端の電圧差が作動電圧を超えないため、液晶素子は、配列が変化させられないで透過状態を維持する結果、白色を表示する。このように、この表示装置１０では、１水平期間において、Ｙドライバ１３，１３が５０％デューティー比の走査線側信号を出力することにより液晶パネル１１を駆動している。また、Ｙドライバ１３が逆選択負電圧信号と正選択正電圧信号とからなる走査線側信号で駆動することにより、単に正電圧の走査線側信号によって駆動する場合と比較し、液晶パネル１１のコントラスト比を向上することが可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の表示装置１０には、以下の問題点がある。
【０００６】
すなわち、ＭＩＭ型液晶パネルのプール・フレンケル・プロットにおけるＩ／Ｖ特性（以下、単に「Ｉ／Ｖ特性」ともいう）は、図４に示すように、走査線側信号の駆動電圧Ｖに対するｌｏｇ（Ｉ／Ｖ）の値が正常であるＩ／Ｖ特性Ｃ１に対し、ＭＩＭ素子の特性誤差や製造誤差などにより、同図に示すＩ／Ｖ特性Ｃ２およびＩ／Ｖ特性Ｃ３の２種類のばらつきが存在する。具体的には、Ｉ／Ｖ特性Ｃ２は、駆動電圧Ｖに対するｌｏｇ（Ｉ／Ｖ）の値の傾きβ（同図では、ｔａｎ−１（（ｍ３ −ｍ４）／（１０Ｖ−４Ｖ）））が、Ｉ／Ｖ特性Ｃ１の傾きβ（同図では、ｔａｎ−１（（ｍ１ −ｍ２）／（１０Ｖ−４Ｖ）））と同一であるものの、ＭＩＭ素子のオン抵抗がＩ／Ｖ特性Ｃ１を有するＭＩＭ素子よりも高抵抗または低抵抗のために、駆動電圧軸に沿って平行移動した特性となっている。一方、Ｉ／Ｖ特性Ｃ３は、その傾き（同図では、ｔａｎ−１（（ｍ５ −ｍ６）／（１０Ｖ−４Ｖ））自体が正常のＩ／Ｖ特性Ｃ１とは異なっている。
【０００７】
ここで、ＭＩＭ型液晶パネルがＩ／Ｖ特性Ｃ２を有する場合には、例えば、走査線側信号の駆動電圧を可変するためのボリュームなどを表示装置１０に配設し、そのボリュームを調整することによって、正常のＩ／Ｖ特性Ｃ１とほぼ同一のコントラストに設定することができる。
【０００８】
ところが、Ｉ／Ｖ特性Ｃ３を有するＭＩＭ型液晶パネルでは、走査線側信号の駆動電圧を可変したとしても、正常のＩ／Ｖ特性Ｃ１と同一のコントラストに設定することはできない。つまり、図５に示すように、Ｉ／Ｖ特性Ｃ１を有するＭＩＭ型液晶パネルのコントラスト特性ＣＲ１では、例えば、走査線側信号が電圧Ｖ０のときには、値（ｂ１１／ａ１１）であるのに対し、Ｉ／Ｖ特性Ｃ３を有するＭＩＭ型液晶パネルのコントラスト特性ＣＲ３では、走査線側信号が電圧Ｖ０のときに、値（ｂ１２／ａ１２）となっている。この場合、ボリュームによって走査線側信号の駆動電圧を可変したとしても、コントラスト特性の傾きが異なるため、Ｉ／Ｖ特性Ｃ１を有するＭＩＭ型液晶パネルのコントラスト特性ＣＲ１と同一にすることはできない。この結果、従来の表示装置１０には、そのコントラスト特性を含めた品質を一定に維持することが困難であるという問題点がある。
【０００９】
また、例えば、信号線側信号をパルス幅変調することによって、液晶パネル１１の輝度を複数の階調にする場合、例えば、走査線側信号の駆動電圧が値Ｖ０のときには、コントラスト特性ＣＲ１では輝度が値（ｂ１１）であるのに対し、コントラスト特性ＣＲ３の輝度は値（ｂ１２）となっている。このため、設定した輝度階調と実際の輝度階調とが違ってしまうという問題点もある。この場合、赤、緑、青（以下、「ＲＧＢ」ともいう）の３色でフルカラーの液晶表示装置を構成する場合には、各ＲＧＢ３色の輝度階調が異なるため、指定した色と実際の色とが異なってしまうという問題点もある。
【００１０】
本発明は、かかる問題点を改善すべくなされたものであり、二端子型非線形抵抗素子の特性誤差や製造誤差などに起因する液晶表示装置のコントラスト特性を均一化することが可能な液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置を提供することを主目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項１記載の液晶表示装置の駆動方法は、信号線側電極に信号線側信号を出力し、かつ走査線側電極に逆選択負電圧信号および正選択正電圧信号の組からなる走査線側信号を出力する、二端子型非線形抵抗素子を備えた液晶表示装置の駆動方法において、前記逆選択負電圧信号と前記正選択正電圧信号とのデューティ比を可変することにより前記液晶表示装置のコントラスト特性を補正することを特徴とする。
【００１２】
この液晶表示装置の駆動方法では、駆動対象の液晶表示装置についてのＩ／Ｖ特性が、Ｉ／Ｖ特性Ｃ１を有する正常の液晶表示装置とは異なる場合に、走査線側信号の逆選択負電圧信号と正選択正電圧信号とのデューティー比を可変する。この場合、正選択正電圧信号のデューティー比が変化すれば、正選択正電圧信号に対するＭＩＭ素子などの二端子型非線形抵抗素子（以下、代表してＭＩＭ素子を例に挙げて説明する）の応答特性を変化させることができる。つまり、正選択正電圧信号のデューティー比を可変することによってＭＩＭ素子のＩ／Ｖ特性における傾きβを制御することが可能となる。したがって、ＭＩＭ素子の特性誤差や製造誤差に起因してばらつくＩ／Ｖ特性を任意に補正することができる結果、液晶表示装置のコントラスト特性を均一化することが可能となる。
【００１３】
請求項２記載の液晶表示装置の駆動方法は、請求項１記載の液晶表示装置の駆動方法において、信号線側信号をパルス幅変調することにより液晶表示装置の輝度階調を制御することを特徴とする。
【００１４】
この液晶表示装置の駆動方法では、信号線側信号の信号パルス幅をパルス幅変調することによって、液晶表示装置の輝度階調を制御する。この場合、ＭＩＭ素子のＩ／Ｖ特性を均一にすることが可能となる結果、設定した輝度階調と実際の輝度階調とが常に一致する。しかも、ＲＧＢの３色を用いてフルカラー化した場合においても、設定した色と実際に表示される色とが常に一致する結果、表示色の均一化を図ることが可能となる。
【００１５】
請求項３記載の液晶表示装置の駆動方法は、請求項１または２記載の液晶表示装置の駆動方法において、逆選択負電圧信号の最低値および正選択正電圧信号の最大値の少なくとも一方を補正することにより液晶表示装置のコントラスト特性を補正することを特徴とする。
【００１６】
走査線側信号における正選択正電圧信号のデューティー比を可変することによってコントラスト特性を補正することはできるが、走査線側信号の駆動電圧に対するコントラスト値までが自動的に均一化されるものではない。かかる場合、調整用のボリュームを用いて走査線側信号の駆動電圧を可変することによりコントラストを調整する表示装置では、Ｉ／Ｖ特性が元々正常である液晶表示装置を用いる場合と、Ｉ／Ｖ特性を補正した液晶表示装置を用いる場合とでは、同一のコントラストに設定した場合に、ボリュームの回転位置が互いに相違する。この液晶表示装置の駆動方法では、走査線側信号の逆選択負電圧信号の最低値および正選択正電圧信号の最大値の少なくとも一方を補正することにより、上記のボリュームの回転位置に対するコントラスト特性を均一化することが可能となる。
【００１７】
請求項４記載の液晶表示装置は、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置の駆動方法に従った前記信号線側信号及び前記走査線側信号を生成し出力する駆動手段を備えてなることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置の好適な実施の形態について説明する。なお、液晶表示装置を用いた表示装置１は、図６に示した従来の表示装置１０とは駆動方法が異なるが、構成自体は同一のため、同図を参照して本発明における液晶表示装置の駆動手段に相当するＸドライバ１２およびＹドライバ１３による液晶パネル１１の駆動方法について詳述する。
【００１９】
この実施形態に係る表示装置１の本質的な特徴点は、Ｉ／Ｖ特性に応じて、図１に示すように、走査線側信号の逆選択負電圧信号３１と正選択正電圧信号３２のデューティー比を可変することにある。
【００２０】
以下に、液晶パネル１１におけるＩ／Ｖ特性の傾きβが、正常なＩ／Ｖ特性と異なる場合における、その液晶パネル１１の駆動方法について、図１，３を参照して説明する。
【００２１】
図３（ａ）は、液晶パネル１１の各ＭＩＭ素子のＩ／Ｖ特性における傾きβが例えば正常な値４．０であると想定したときのコントラスト特性ＣＲ１１を示している。また、同図では、Ｙ軸が透過率を示し、Ｘ軸が走査線側信号電圧を示している。さらに、コントラスト特性ＣＲ１１では、Ｙドライバ１３から出力される走査線側信号の信号幅に対する正選択正電圧信号のデューティー比がほぼ５０％の状態、つまり、図１に示す正選択正電圧信号３２，３２のパルス幅（以下、「パルス幅ｗ」という）を約１／２Ｈである３０μＳに設定した状態において、オン信号およびオフ信号の信号線側信号をＸドライバ１２から出力したときの駆動時輝度特性４１および非駆動時輝度特性４２をそれぞれ示している。このコントラスト特性ＣＲ１１では、例えば、走査線側信号の駆動電圧が値Ｖ１のときに、コントラスト値（ｂ１／ａ１）が得られている。
【００２２】
一方、液晶パネル１１の各ＭＩＭ素子に対するＩ／Ｖ特性における傾きβの値が例えば５．０と増加する方向にばらついた場合、液晶パネル１１は、同図（ｂ）に示すコントラスト特性ＣＲ１２を有している。この場合、走査線側信号の駆動電圧が値Ｖ１のときのコントラストは、値（ｂ２／ａ２）となり、コントラスト特性ＣＲ１１とは相違する。また、コントラスト特性ＣＲ１２では、走査線側信号の駆動電圧に対するコントラストの変化も急峻に変化する特性になっている。かかる場合、走査線側信号の駆動電圧を可変したとしても、コントラスト特性ＣＲ１２をコントラスト特性ＣＲ１１と同一にすることはできない。
【００２３】
このような場合、この実施形態に係る表示装置１では、図１に示すように、Ｙドライバ１３から出力される走査線側信号における正選択正電圧信号３２のパルス幅ｗを、例えば、１０μＳに設定する。これにより、液晶パネル１１におけるＭＩＭ素子の正選択正電圧信号３２に対する応答が鈍化する結果、そのＩ／Ｖ特性における傾きβが小さくなり、これにより、液晶パネル１１は、図３（ｃ）に示すコントラスト特性ＣＲ１３を有するようになる。このコントラスト特性ＣＲ１３では、走査線側信号の駆動電圧が値Ｖ２のときにおけるコントラストが、値（ｂ１／ａ１）となり、同図（ａ）におけるコントラスト特性ＣＲ１１を同図において左側に平行移動した特性になる。つまり、液晶パネル１１は、正選択正電圧信号３２に対する液晶素子の透過率変化の追従性が低下する傾向の特性を有するようになる。
【００２４】
したがって、表示装置１にコントラスト調整用のボリュームを配設し、そのボリュームを可変して走査線側信号の駆動電圧を可変することにより、実質的には、同図（ａ）に示すコントラスト特性ＣＲ１１と同一のコントラスト特性に補正することができる。
【００２５】
また、この場合において、図２に示すように、正選択正電圧信号３３の駆動電圧を高電圧に設定すれば、コントラスト調整用のボリュームの回転位置に対するコントラスト特性を、同図（ａ）に示すコントラスト特性ＣＲ１１の場合と同一にすることができる。つまり、走査線側信号の駆動電圧を補正すれば、同図（ｃ）のコントラスト特性ＣＲ１３は、走査線側信号の駆動電圧軸に沿って平行移動する。したがって、例えば、コントラスト特性ＣＲ１１の液晶パネル１１を用いた表示装置１において走査線信号の駆動電圧が値Ｖ１となるボリュームの回転位置と、コントラスト特性ＣＲ１３の液晶パネル１１を用いた表示装置１において走査線信号の駆動電圧が値Ｖ１となるボリュームの回転位置とが、同一位置になるように正選択正電圧信号３３の駆動電圧の最大値を補正すれば、コントラスト特性ＣＲ１３の液晶パネル１１のボリュームの回転位置に対するコントラスト特性は、見かけ上、同図（ｄ）に示すコントラスト特性ＣＲ４に移行する。したがって、ボリュームの回転位置に対するコントラスト値を均一化することができる。
【００２６】
さらに、図７（ｂ）に示した信号線側信号２６のパルス幅を段階的に可変することにより液晶パネル１１の輝度階調を制御する場合であっても、液晶パネル１１のコントラスト特性を均一にできる結果、設定された輝度階調と実際の輝度階調とを常に一致させることができる。したがって、ＲＧＢの３色カラーフィルタを使用してフルカラーの二端子型液晶表示装置を構成する場合にも、設定した色と実際に表示される色とを常に一致させることができる。
【００２７】
このように、この実施形態に係る表示装置１によれば、ＭＩＭ素子自体の特性誤差や、製造上の誤差などによって発生するＭＩＭ素子のＩ／Ｖ特性のばらつきに起因してのコントラスト特性のばらつきを、パルス幅ｗを可変することにより簡易に補正することができる。また、コントラスト調整用のボリュームによってコントラストを調整する場合であっても、正選択正電圧信号の駆動電圧を補正することにより、ボリュームの回転位置に対するコントラスト特性を均一化することができる。
【００２８】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されない。例えば、Ｘドライバ１２およびＹドライバ１３からそれぞれ出力される信号線側信号の駆動電圧および走査線側信号の駆動電圧は、液晶パネル１１の特性に合わせて最も適当な電圧に設定することができる。また、走査線側信号の信号幅に対する正選択正電圧信号のデューティー比についても、本実施形態ではデューティー比を小さくする例について説明したが、本発明に係る液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置では、液晶パネル１１のコントラスト特性に合わせてデューティー比を大きくしてもよい。さらに、そのデューティー比を設定するためのスイッチやボリュームなどを設け、そのスイッチなどによって設定されたデューティー比になるように、Ｙドライバ１３を制御する構成を採用することもできる。
【００２９】
また、本実施形態では、Ｙドライバ１３から出力される走査線側信号のパルス幅ｗを変化させることによってコントラスト特性を補正しているが、併せてＸドライバ１２の信号線側信号の駆動電圧を段階的に可変するようにしてもよい。かかる場合には、液晶パネル１１のコントラスト特性を任意の特性に制御することも可能である。
【００３０】
また、本実施形態では、二端子型非線型抵抗素子を、ＭＩＭ素子を例として説明したが、これに限るものではなく、導電体−絶縁体−導電体構造を有する二端子型素子であって、非線型抵抗特性を示すものであればよい。
【００３１】
さらに、本実施形態では、透過型の液晶パネル１１のコントラスト特性を補正しつつ駆動する例について説明したが、本発明に係る液晶表示装置の駆動方法は、反射型の液晶表示装置にも適用することができる。
【００３２】
また、本発明に係る液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置は、携帯電話機、電子手帳、パーソナルコンピュータ、液晶テレビなどの電子機器や情報機器などに好適に用いることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の液晶表示装置の駆動方法によれば、走査線側信号における逆選択負電圧信号と正選択正電圧信号とのデューティ比を可変することにより、二端子非線形抵抗素子の特性の誤差や製造誤差などに起因してばらつくＩ／Ｖ特性を均一に補正することができ、これにより、液晶表示装置のコントラスト特性を均一化することができる。
【００３４】
また、請求項２記載の液晶表示装置の駆動方法によれば、信号線側信号をパルス幅変調することにより液晶表示装置の輝度階調を制御する場合において、二端子型非線形抵抗素子のＩ／Ｖ特性を均一化することができる結果、設定した輝度階調と実際の輝度階調とを常に一致させることができる。また、ＲＧＢの３色を用いてフルカラー化した場合においても、設定した色と実際に表示される色とが常に一致する結果、表示色を均一化することができる。
【００３５】
さらに、請求項３記載の液晶表示装置の駆動方法によれば、走査線側信号における逆選択負電圧信号の最低値および正選択正電圧信号の最大値の少なくとも一方を補正することにより、調整用ボリュームなどによってコントラストを調整するときであっても、調整用ボリュームの回転位置に対するコントラスト特性を均一化することができる。
【００３６】
また、請求項４記載の液晶表示装置によれば、走査線側信号における逆選択負電圧信号と正選択正電圧信号とのデューティ比を可変する駆動手段を備えてなることにより、二端子型非線形抵抗素子の特性の誤差や製造誤差などに起因してばらつくＩ／Ｖ特性を均一に補正することができ、これにより、液晶表示装置のコントラスト特性を均一化することができる。また、二端子型非線形抵抗素子のＩ／Ｖ特性を均一化することができる結果、設定した輝度階調と実際の輝度階調とを常に一致させることができる。さらに、ＲＧＢの３色を用いてフルカラー化した場合においても、設定した色と実際に表示される色とが常に一致する結果、表示色を均一化することができる。加えて、走査線側信号における逆選択負電圧信号の最低値および正選択正電圧信号の最大値の少なくとも一方を補正することにより、調整用ボリュームなどによってコントラストを調整するときであっても、調整用ボリュームの回転位置に対するコントラスト特性を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る表示装置におけるＹドライバから出力される走査線側信号の信号波形図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る表示装置におけるＹドライバから出力される走査線側信号の他の信号波形図である。
【図３】（ａ）はコントラスト特性ＣＲ１１の特性図であり、（ｂ）はコントラスト特性ＣＲ１２の特性図であり、（ｃ）はコントラスト特性ＣＲ１３の特性図であり、（ｄ）はコントラスト特性ＣＲ４の特性図である。
【図４】駆動対象の液晶表示装置についてのプール・フレンケル・プロットにおけるＩ／Ｖ特性を示す特性図である。
【図５】Ｉ／Ｖ特性の相違によるコントラスト特性が相違する例を説明するためのコントラスト特性図である。
【図６】従来の表示装置および本実施の形態に係る表示装置のブロック図である。
【図７】（ａ）は従来の表示装置におけるＹドライバから出力される走査線側信号の信号波形図であり、（ｂ）は従来の表示装置におけるＸドライバから出力される信号線側信号の信号波形図である。
【符号の説明】
１表示装置
１１液晶パネル
１２Ｘドライバ
１３Ｙドライバ
３１逆選択負電圧信号
３２正選択正電圧信号

Claims

信号線側電極に信号線側信号を出力し、かつ走査線側電極に逆選択負電圧信号および正選択正電圧信号の組からなる走査線側信号を出力する、二端子型非線形抵抗素子を備えた液晶表示装置の駆動方法において、
前記逆選択負電圧信号と前記正選択正電圧信号とのデューティ比を可変することにより前記液晶表示装置のコントラスト特性を補正することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
前記信号線側信号をパルス幅変調することにより前記液晶表示装置の輝度階調を制御することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の駆動方法。
前記逆選択負電圧信号の最低値および前記正選択正電圧信号の最大値の少なくとも一方を補正することにより前記液晶表示装置のコントラスト特性を補正することを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置の駆動方法。
請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置の駆動方法に従った前記信号線側信号及び前記走査線側信号を生成し出力する駆動手段を備えてなることを特徴とする液晶表示装置。