JP2646523B2

JP2646523B2 - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2646523B2
Application number: JP59223874A
Authority: JP
Inventors: 辰司浅川
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1984-10-26
Filing date: 1984-10-26
Publication date: 1997-08-27
Anticipated expiration: 2012-08-27
Also published as: JPS61103199A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、列電極を形成した基板と、共通電極または
列電極に直交する行電極により選択される複数の画素電
極を形成した対向基板間に挟持される液晶による画像表
示装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の画像表示装置は第２図に示すように、Ｄ（１）
〜Ｄ（Ｎ）で接続端子・電位を示す複数の列電極を形成
した基板と、V_Cで電極端子・電位を示す共通電極を形成
した対向基板間に挟持される液晶表示体（６）から構成
され、列電極へのデータは、データＤをクロックCLでシ
フトレジスター（５）により直列に転送し、Ｄ（１）〜
Ｄ（Ｎ）にあたる一群のデータ転送を終了後シフトレジ
スターを一定期間静止状態に保ち、各ビットの並列出力
をＤ（１）〜Ｄ（Ｎ）に加えることで構成していた。

V_DD,V_SS（V_DD＞V_SS）は（５）の電源端子・電位であ
り、V_C＝V_SSでデータＤを転送後、（６）の画素に加え
られたＤ（Ｊ）−V_C電圧（Ｊ＝１〜Ｎ）は、次のV_C＝V
_DDのフレームにおいて、前のフレームと反転したデータ
を転送することで符号反転し、液晶の交流駆動を行なっ
ていた。

〔発明の解決しようとする問題点〕

したがって、画素に加えられる電圧は、表示（点灯）
か消去（非点灯）かの２値のみとなり、電圧を変えて濃
淡の階調のある表示を実現することには、構成上問題が
あった。

〔問題を解決するための手段〕

本発明は前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、能動素子と液晶を用いた表示体を備えた画像表示装
置であって、行電極群と列電極群が互いに直交するよう
にマトリツクス状に配列され、能動素子が行電極と列電
極のマトリツクスに対応して設けられ、画素電極と画素
電極に対向した共通電極とが設けられ、対向基板間に液
晶が挟持され、列電極に接続されたディジタル／アナロ
グ変換器はデコーダーと、分圧回路と、スイッチとが備
えられ、分圧回路の第１の電源端子と第２の電源端子の
一方の電位が共通電極の電位と等しくされ、これら両電
源端子の端子間の電圧が基準電圧とされ、前記基準電圧
が抵抗で分圧されて液晶の光学特性に合わせられた電位
を出力する接続点が設けられ、接続点と列電極の間にス
イッチが配置され一列あたりｎビットで構成されたディ
ジタル画像データはシフトレジスターとラッチを通して
ディジタル／アナログ変換器に供給され、デコーダーを
通過して各列毎のデコーダー出力に変換され、デコーダ
ー出力によってスイッチが制御されて、接続点の電位の
いずれかがアナログ画像データとして選択されて列電極
に送られ、共通電極の電位を基準として前記基準電圧の
極性が、所定の周期で反転されて液晶の交流駆動が行わ
れ、2ⁿ階調の表示が行われることを特徴とする画像表示
装置を提供する。

第１図は本発明の画像表示装置の構成図であり、
（１）はシフトレジスター、（２）はラッチ、（３）は
ディジタル／アナログ変換器、（４）は液晶表示体を示
している。

（４）はＤ（１）〜Ｄ（Ｎ）で（３）との接続端子を
示す複数の列電極を形成した基板と、V_Cで電極端子・電
位を示す共通電極を形成した対向基板間に挟持される液
晶から成り、列電極へのデータＤ（Ｊ）（Ｊ＝１〜Ｎ）
は、データD₀,D₁,D₂をクロックCLで（１）により直列に
転送し、D₀ ^S（１）,D₁ ^S（１）,D₂ ^S（１）〜D₀ ^S（Ｎ）,D
₁ ^S（Ｎ）,D₂ ^S（Ｎ）にあたる一群のデータ転送を終了
後、（１）の各ビットの出力をライトイネーブル信号Ｗ
により（２）に並列に書き込み（２）の出力D₀（Ｊ）,D
₁（Ｊ）,D₂（Ｊ）（Ｊ＝１〜Ｎ）を列毎にディジタル／
アナログ変換して得ている。

V_DD,V_SS（V_DD＞V_SS）は、（１），（２）の電源端子
・電位であり、V_CCはV_CC≦V_SSにとられ、V_DDと共に
（３）の電源端子・電位となり、V_Rは（４）の共通電極
電位V_Cに対するアナログ出力を定める（３）の基準電圧
入力である。

〔作用〕

本発明では、分圧回路の第１の電源端子と第２の電源
端子の間の端子間電圧が基準電圧となり、この基準電圧
が抵抗で分圧されて液晶の光学特性に合わせられた電位
を出力する接続点が設けられ、そして、この基準電圧の
極性が共通電極電位を基準として、所定の周期で反転さ
れて液晶の交流駆動が行なわれる。

また、参考例としてディジタル画像データの符号を変
化させる方式の動作を第３図のタイミングチャートに示
す。（１）はD₀,D₁,D₂を転送するために、３組のシフト
レジスターから構成され、CLがV_SSでD₀,D₁,D₂を読み込
み、V_DDで次段にデータを転送している。Ｄ（Ｊ）はV_CC
〜V_Rの電位にあり、V_Cがフレーム毎にV_CC,V_Rの電位を交
互にとり、D₀,D₁,D₂が偶数フレーム毎に直前のフレーム
と反転したデータになっていることから、Ｗによって
（２）に書き込まれた並列に出力される（３）へのディ
ジタル入力D₀（Ｊ）,D₁（Ｊ）,D₂（Ｊ）（Ｊ＝１〜Ｎ）
は直前のフレームの値と相補的に反転した値になってお
り、ディジタル／アナログ変換器の出力がこのような入
力変換でV_Cに対して反転した値となるように構成してい
ることから、画素にかかる電圧Ｄ（Ｊ）−V_Cは、偶数フ
レーム毎に直前のフレームと符号が反転し、液晶の交流
駆動がなされている。

第１図は、３ビットのデータをディジタル／アナログ
変換していることから、８階調の画像表示装置となって
いるが、一般的にはｎビットのデータ入力で2ⁿ階調の画
像表示装置が得られる。

〔実施例〕

このような本発明の画像表示装置は、同一基板上に形
成した複数のトランジスター、若しくはダイオード等の
能動素子をスイッチとして液晶を駆動する画像表示装置
に適用される。

第４図は一画素毎に形成されたトランジスターによっ
て駆動される画像表示装置の画素の構成であり、（I,
J）〜（Ｉ＋1,J＋１）の４画素を示している。（７）は
トランジスター、（８）は表示電圧の記憶容量、（９）
は画素電極、（10）は（９）と対向する基板上の共通電
極、（11）は液晶、（12）はゲート信号を伝達する行電
極、（13）はソース信号を伝達する列電極である。

ゲート信号Ｇ（Ｉ）によりオンしたトランジスター
は、ソース信号Ｄ（Ｊ）,D（Ｊ＋１）を各画素電極に伝
え、（10）との間の電圧を（８）および（11）の並列容
量に表示電圧として蓄え、オフ時にはその蓄えた電圧で
画像を表示する。

（８）の片側電極と（10）は共通に接続され、V_Cの電
位となっていることと、（８）および（11）の並列容量
が（７）のゲート・ドレイン間容量に対して充分大きい
ことから、（９）（10）間に配置されている表示電圧は
トランジスターがオフしている間、V_Cの電位変化にほと
んど依存せず一定を保つ。

第５図は第４図に示した画素を有する画像表示装置の
構成図であり、本発明の実施例である。第１図に対応し
て（14）はシフトレジスター、（15）はラッチ、（16）
（17）（18）はディジタル／アナログ変換器を構成し、
（20）は第４図に示した画素の（７）（８）（９）（1
2）（13）を行電極群と列電極群が互いに直交するよう
にマトリックス状に複数個配列した基板と共通電極（1
0）を形成した対向基板間に挟持される液晶（11）から
成る表示体、（19）は同一行電極に接続されるトランジ
スター群を行毎に順次オンさせるゲート信号を送出する
シフトレジスターである。

Ｇ（１）〜Ｇ（Ｍ）は（20）の複数行の行電極群との
接続端子・電位を示し、V_G,V_EE（V_G＞V_SS≧V_EE）は（1
9）の電源端子・電位であり、クロックCL_GでデータD_Gを
シフトし、Ｇ（１）〜Ｇ（Ｍ）のゲート信号を作成して
いる。ラッチ出力D₀（Ｊ）,D₁（Ｊ）,D₂（Ｊ）（Ｊ＝１
〜Ｎ）はデコーダー（16）によりd₁（Ｊ）,d₂（Ｊ）,d₃
（Ｊ）,d₄（Ｊ）,d₅（Ｊ）,d₆（Ｊ）,d₇（Ｊ）,d
₈（Ｊ）の８出力になり、分圧回路（17）の接続点から
出力されるV₁,V₂,V₃,V₄,V₅,V₆,V₇,V₈の電位に接続され
るスイッチ（18）を制御し、電位を選択して（20）のソ
ース電極に送られるアナログ画像データＤ（Ｊ）を作っ
ている。

（16）（17）（18）より成るディジタル／アナログ変
換器の電源は第１図（３）のV_CC＝V_SSでとられ、（17）
はV_R−V_Cの端子間の電圧を（20）の液晶の光学特性に合
わせて抵抗で分圧している。第６図のタイミングチャー
トに示すように、（14）でデータD₀,D₁,D₂をクロックCL
により直列に転送し、D₀ ^S（１）,D₁ ^S（１）,D₂ ^S（１）
〜D₀ ^S（Ｎ）,D₁ ^S（Ｎ）,D₂ ^S（Ｎ）にあたる一群のデー
タ転送を終了後、（19）の一行のゲート信号がV_Gとなり
同一行の（20）の画素群のトランジスターをオンさせ、
（14）の各ビットの出力をライトイネーブル信号Ｗによ
り（15）に並列に書き込み、その出力D₀（Ｊ）,D
₁（Ｊ）,D₂（Ｊ）（Ｊ＝１〜Ｎ）の列毎にディジタル／
アナログ変換したデータＤ（Ｊ）を列電極を通して画素
電極に蓄えている。

この行のゲート信号がV_Gになっている間に次行のデー
タが（14）を転送され、ゲート信号がV_EEとなりその行
の画素群のトランジスターがオフし、次行のゲート信号
がV_EEからV_Gになると次のライトイネーブル信号が出て
（14）の出力を（15）に書き込み、（16）（17）（18）
により変換されたデータが画素に伝えられる。このよう
なシークエンスをＧ（１）〜Ｇ（Ｍ）のゲートでＭ回繰
り返した１フレームで（20）の全画素の表示電圧を定め
ている。

この実施例の画素へのデータサイクルは様々な表示デ
ータを全画素に入れる１フレームと一様な消去データを
全画素に入れる１フレームおよび共通電極電位を基準と
して前記データと対称に反転する表示データを全画素に
入れる１フレームと消去データを全画素に入れる１フレ
ームの計４フレームから構成されており、このサイクル
を定める周波数が（20）の表示体にフリッカーを生じな
いように30Hz以上で駆動されている。

共通電極電位V_Cはこのサイクルに合わせて前２フレー
ムV_SS、後２フレームV_ROになっており、V_Cに対するアナ
ログ出力を定める（16）（17）（18）より成るディジタ
ル／アナログ変換器の基準電位V_Rの値を前２フレームV
_RO、後２フレームV_SSとし、V_R−V_C間の基準電圧の値を
前２フレームV_RO−V_SS、後２フレームV_SS−V_ROとして、
２フレーム毎の所定の周期で反転し、液晶の交流駆動を
行なっている。つまり、基準電圧の極性を反転してい
る。

画素内の液晶にかかる実効電圧は、表示データのV_Cと
の間の電圧をV_X、消去データのV_Cとの間の電圧をV₀（V₀
＝V₁−V_C）とすると（V_X ²＋V₀ ²）^0.5/2^0.5となることか
ら、（17）は実効値で階調表示がなされるように抵抗比
を定め、V₁〜V₈の電位を出している。したがって、１行
Ｊ列の画素電極の電位Ｄ（1J）はV_Cとともに２フレーム
毎に反転しＤ（1J）−V_Cはデューティ50％の交流波形と
なっている。

第７図は第４図と異なる駆動方式の画像表示装置の画
素の構成であり、（I,J）〜（Ｉ＋1,J＋１）の４画素を
示している。（21）はトランジスター、（22）は表示電
圧の記憶容量、（23）は画素電極、（24）は（23）と対
向する基板上の列電極、（25）は液晶、（26）はゲート
信号を伝達する行電極、（27）は（24）と対向するトラ
ンジスターの集積されている基板上で（22）の片側電極
を列状に共通接続し、（24）と接続する列電極、（28）
はソース信号を伝達するソース信号V_aである。ゲート信
号によりオンしたトランジスターは、ソース信号V_aの電
位を各画素電極に伝え、列電極Ｄ（Ｊ）,D（Ｊ＋１）か
らの信号との差電圧を（22）および（25）の並列容量に
表示電圧として蓄え、オフ時にはその蓄えた電圧で画像
を表示する。

第４図で説明したのと同様に、（22）及び（25）の並
列容量が（21）のゲート・ドレイン間容量に対して充分
に大きいことから（23）（24）間に記憶されている表示
電圧はトランジスターがオフしている間、（24）（27）
の電位変化にほとんど依存せず一定を保つ。

第８図は第７図に示した画素を有する画像表示装置の
構成図であり、本発明の参考例１を示し、第９図はその
動作を示すタイミングチャートである。

（29）〜（35）はそれぞれ第５図（14）〜（20）に対
応しているが、上記の実施例と異なるところは、（35）
が第７図に示した画素の（24）の列電極を複数形成した
基板と、（21）（22）（23）（26）（27）（28）を行電
極群と列電極群が互いに直交するようにマトリックス状
に配列し、列電極（24）に直交する行電極により選択さ
れる複数の画素電極を形成した対向基板間に挟持される
液晶（25）から成る表示体であること、（35）の列電極
毎に形成されたディジタル／アナログ変換器を構成する
（31）（32）（33）の内、（32）の基準電圧V_R−V_SSが
固定されていることである。

そのために（34）の一行のゲート信号がV_Gとなり同一
行の（35）の画素群のトランジスターがオンすると複数
の列電極に共通なソース信号V_aを画素電極に入れ、この
行電極により選択された画素電極の電位に対して、液晶
にかかるアナログ電圧が定められるように列電極Ｄ
（Ｊ）（Ｊ＝１〜Ｎ）を通してデータを加えている。

この行のゲート信号がV_Gになっている間に次行のデー
タが（29）を転送され、ゲート信号がV_EE（≦2V_SS−
V_RO）となりその行の画素群のトランジスターがオフ
し、次行のゲート信号がV_EEからV_Gになると、ライトイ
ネーブル信号Ｗが出て（29）の各ビットの並列出力を
（30）に書き込み、（30）の出力を（31）（32）（33）
のディジタル／アナログ変換器により変換したデータを
画素に伝えている。

この参考例１の画素へのデータサイクルは、様々な表
示データを全画素に入れる１フレームと、行電極により
選択された画素電極の電位を基準として前１フレームの
データと対称に反転する表示データを全画素に入れる１
フレームの計２フレームから構成されている。

ソース信号V_aに従って行電極により選択された画素電
極の電位は前１フレームV_SS、後１フレームV_ROになって
おり、シフトレジスターへの入力D₀,D₁,D₂が後１フレー
ムで前１フレームと反転したデータになっていることか
らＷによってラッチに書き込まれ、並列に出力されるデ
ィジタル／アナログ変換器へのディジタル入力D
₀（Ｊ）,D₁（Ｊ）,D₂（Ｊ）は後１フレームで前１フレ
ームの値と相補的に反転した値になっており、デコーダ
ーがこの相補的な入力に対して、d_k（Ｊ）→d_9-k（Ｊ）
（ｋ＝１〜８）となるようにスイッチの選択を変え、分
圧回路がV_k−V_SS＝V_R−V_9-kにV₁〜V₈の電位を定めてい
ることから、ディジタル／アナログ変換器の出力電圧は
行電極により選択された画素電極の電位に対して、１フ
レーム毎の所定の周期で反転し、液晶の交流駆動を行な
っている。

液晶にかかる前１フレームの電圧をV_Xとすると、後１
フレームは−V_Xとなり、（32）は液晶の点灯、非点灯を
定める電圧をV_R−V_SS間で前述の如く特性に合せ、階調
表示がなされるように抵抗で分圧し、１行Ｊ列の画素の
液晶にかかる電圧Ｄ（Ｊ）−Ｄ（1J）に示す如くデュー
ティ100％の駆動をしている。

第10図は第９図に示したタイミングチャートを変形し
た本願の参考例１のタイミングチャートである。ソース
信号V_aに従って行電極により選択された画素電極の電位
はV_SSかV_ROであり、列電極の信号Ｄ（Ｊ）はV_SS〜V_ROに
あることから、行電極により選択された画素電極の電位
がV_SSの時からの１フレーム間は、非選択の期間を通じ
て画素電極の電位Ｄ（IJ）（Ｉ＝１〜M,J＝１〜Ｎ）は2
V_SS−V_RO〜V_ROにあり、V_ROの時からの１フレーム間のＤ
（IJ）はV_SS〜2V_RO−V_SSにある。

第９図では画素毎のトランジスターを制御するゲート
信号を、画素を選択しトランジスターをオンさせるのに
V_G（＞V_RO）、画素を非選択にしトランジスターをオフ
させるのにV_EE（≦2V_SS−V_RO）と変化させているが、第
10図では、Ｄ（IJ）の電位に注目し、行電極により選択
された画素電極の電位がV_SSの時からの１フレームは、
トランジスターをオンさせるのにV_G＋V_SS−V_RO（＞
V_SS）、トランジスターをオフさせるのにV_EE（≦2V_SS−
V_RO）とし、V_ROの時からの１フレームは、トランジスタ
ーをオンさせるのにV_G（＞V_RO）、トランジスターをオ
フさせるのにV_EE＋V_RO−V_SS（≦V_SS）とし、フレーム毎
のゲート信号のパルスの高さをV_G＋V_SS−V_RO−V_EE（＜V
_G−V_EE）に縮め、Ｇ（１）〜Ｇ（Ｍ）の各ゲート信号を
出している。

第５図、第８図ではディジタル／アナログ変換器を構
成する分圧回路は１個で、デコーダー、スイッチを表示
体の列電極毎に形成しているが、複数のデコーダー、ス
イッチ毎に分圧回路を持たせ、ディジタル／アナログ変
換してもよい。

また第１図、第５図の構成で共通電極・電位と呼称し
たところは、第８図に示した構成の列電極に直交する行
電極により選択される画素電極・電位とすることで本発
明の趣旨を同様に果すことができる。第８図の構成の列
電極に直交する行電極により選択される画素電極・電位
を第１図、第５図に示した構成の共通電極・電位とする
ことも同様である。

したがって、以後の参考例についてはこの点は考慮さ
れているものとして、複数の列電極を形成した基板と、
共通電極を形成した対向基板間に挟持される液晶による
表示を用いた画像表示装置について記載し、複数の列電
極を形成した基板と、列電極に直交する行電極により選
択される複数の画素電極を形成した対向基板間に挟持さ
れる液晶による表示体を用いた画像表示装置をも包含す
るものとする。

次に、第11図〜第16図を参照して説明する。なお、各
例に用いられている共通的な回路要素、および駆動方式
は他の例においても組み合わせて適用可能である。ま
ず、第11図は第５図（16）（17）（18）、第８図（31）
（32）（33）に代替されるディジタル／アナログ変換器
を示し、第12図は第１図に示した回路に使用される演算
増幅器を示している。第５図、第８図のディジタル／ア
ナログ変換器が電圧選択方式であったのに対して、第11
図は電流選択方式となっている。

いずれも相補接続絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
ーの集積回路で構成される。（36）は演算増幅器であ
り、基準電圧V_R−V_CCを反転入力し、出力で電流源トラ
ンジスター（38），（41），（43），（45），（47）を
制御し、ｒの抵抗（39）の電極間電圧を非反転入力とし
ている。

（37），（40），（42），（44），（46）は（38），
（41），（43），（45），（47）の電流経路をオン・オ
フするスイッチトランジスターであり、電流源トランジ
スターよりオン抵抗が充分低く、（38）／（41＋2L）
（Ｌ＝０〜３）のチャンネル幅／チャンネル長比と（3
7）／（40＋2L）とが実質的にほぼ等しくなるようにし
ている。

ゲート電圧がV_SSとなっている（37）は常時オンであ
り、（38）により（39）に流れる電流は抵抗の電極間電
圧がV_R−V_CCとなるように（36）で定められる。

集積回路内で電流源トランジスターは近接して配置さ
れ、チャンネル幅／チャンネル長を規格化した性能が同
等であり、演算増幅器出力V₀を共通にゲート入力として
いることから、電流源トランジスターのチャンネル幅／
チャンネル長を（38）β，（41）β_p,（43）β₀,（45）
β₁,（47）β_２とし、（48）の抵抗をＲとすれば出力は
Ｄ（Ｊ）＝（V_R−V_CC）Ｒ（Ｐβ_ｐ＋D₀（Ｊ）β_０＋D₁
（Ｊ）β_１＋D₂（Ｊ）β_２）/rβ＋V_CC,（P,D₀（Ｊ）,D
₁（Ｊ）,D₂（Ｊ）はV_DDの時0,V_SSの時１）となり、r,R,
β_p,β₀,β₁,β_２を適切な値に定めることで、P,D
₀（Ｊ）,D₁（Ｊ）,D₂（Ｊ）のディジタル入力をディジ
タル／アナログ変換した出力が得られる。

例えばｒ＝R,β_２＝２β_１＝４β₀,β＝β_０＋β_１＋
β_２とすればV_SS〜V_DDのディジタル入力でV_CC〜（V_R−V
_CC）（１＋β_p/β）＋V_CCのアナログ電圧が、（V_R−
V_CC）/7の単位電圧の３ビットの重み付けで出力され
る。

（36）は、簡単には、バイアス段と差動増幅段を有す
る演算増幅器を用いることができ、第12図に例示される
回路は近接し、形状の全く同等なＰチャンネルトランジ
スター（54），（55）を能動負荷とし、近接し、形状の
全く同等なＮチャンネルトランジスター（52），（53）
のゲートに差動入力V₊,V_-を接続し、ソースをＮチャン
ネルトランジスター（51）の定電流源に接続した差動増
幅段と、ゲート・ドレイン及び（51）のゲートを接続し
たＮチャンネルトランジスター（50）に、負荷抵抗とな
るＰチャンネルトランジスター（49）を接続したバイア
ス段からなる演算増幅器である。

ディジタル／アナログ変換器は液晶表示体の列電極毎
に形成されるが、（36）は先述の分圧回路のように複数
列のディジタル／アナログ変換器で共有することがで
き、Ｄ（Ｊ）を定める抵抗（48）は複数列について、
（39）と近接するように集積回路上に配置される。

（V_R−V_CC）β_p/βは第５図、第８図のV₁−V_C,V₁−V
_SS,V_R−V₈に相当する予め定められた電圧を設定するの
に用い、Ｐで（40）のスイッチし、（41）を制御するこ
とで達せられる。

第13図は第４図に示した画素から成る液晶表示体の各
列毎に第11図に示したディジタル／アナログ変換器を有
する画像表示装置の構成図であり、本発明の参考例２を
示し、第14図はそのタイミングチャートである。（56）
（57）（59）（60）はそれぞれ第５図（14）（15）（1
9）（20）に対応している。

（56）でデータD₀,D₁,D₂をクロックCLにより直列に転
送し、D₀ ^S（１）,D₁ ^S（１）,D₂ ^S（１）〜D₀ ^S（Ｎ）,D₁ ^S
（Ｎ）,D₂ ^S（Ｎ）にあたる一群のデータ転送を終了後、
（59）の一行のゲート信号がV_Gとなり同一行の（60）の
画素群のトランジスターをオンさせる。

（56）の各ビット出力はライトイネーブル信号Ｗによ
り（57）に書き込まれ、その出力D₀（Ｊ）,D₁（Ｊ）,D₂
（Ｊ）（Ｊ＝１〜Ｎ）を（58）で第11図のように列毎に
ディジタル／アナログ変換したデータＤ（Ｊ）は列電極
を通して画素電極に蓄えられる。

この行のゲート信号がV_Gになっている間に対行のデー
タが（56）を転送され、ゲート信号がV_EEとなりその行
の画素群のトランジスターがオフし、次行のゲート信号
がV_EEからV_Gになると次のライトイネーブル信号が出て
（56）の出力を（57）に書き込み（58）により変換され
たデータが画素に伝えられる。

この参考例の画素へのデータサイクルは、様々な表示
データを全画素に入れる１フレーム共通電源電位V_Cを基
準として前記データと対称に反転する表示データを全画
素に入れる１フレームの計２フレームから構成され、所
定の周波数例えば30Hzで駆動されている。

共通電極電位V_Cはこのサイクルに合わせて前１フレー
ムV_CC、後１フレームV_ROになっており、シフトレジスタ
ーへの入力D₀,D₁,D₂が後１フレームで前１フレームと反
転したデータになっていることから、Ｗによってラッチ
に書き込まれ、並列に出力されるディジタル／アナログ
変換器へのディジタル入力D₀（Ｊ）,D₁（Ｊ）,D₂（Ｊ）
は後１フレームで前１フレームの値と相補的に反転した
値になっており、予め定められた電圧を設定するスイッ
チ入力Ｐも前１フレームV_SSで電圧設定、後１フレームV
_DDで電圧非設定となっていることから、基準電圧入力が
V_RO−V_CCで一定なディジタル／アナログ変換器の出力は
共通電極の電位に対して１フレーム毎の所定の周期で反
転し、液晶の交流駆動がなされている。

第11図に示すディジタル／アナログ変換器の電流源ト
ランジスターのチャンネル幅／チャンネル長は適切な値
に定められ（第14図ではβ＝β_ｐ＋β_０＋β_１＋β_２で
β_p,β_０＜β_１＜β_２を定めている）、階調表示する液
晶の光学特性に合わせて、ディジタル入力に対するアナ
ログ出力が出されるようにしている。したがって、１行
Ｊ列の画素電極のＤ（1J）はV_Cとともに１フレーム毎に
反転し、Ｄ（1J）−V_Cがデューティ100％の交流波形と
なっている。

第15図は第14図に示したタイミングチャートを変形し
た本発明の参考例２のタイミングチャートである。共通
電極電位V_CがV_CCの時には、画素電極の電位は2V_CC−V_RO
〜V_ROにあり、V_CがV_ROの時にはV_CC〜2V_RO−V_CCにある。

第14図では画素毎のトランジスターを制御するゲート
信号を、画素を選択しトランジスターをオンさせるのに
V_G（＞V_RO）、画素を非選択にしトランジスターをオフ
させるのにV_EE（≦2V_CC−V_RO）と変化させているが、第
15図では共通電極電位V_CがV_CCの時には、トランジスタ
ーをオンさせるのにV_G＋V_CC−V_RO（＞V_RO）、トランジ
スターをオフさせるのにV_G、トランジスターをオフさせ
るのにV_EE（２≦V_CC−V_RO）とし、V_CがV_ROの時にはトラ
ンジスターをオンさせるのに_EE＋V_RO−V_CC（≦V_CC）と
し、ゲート信号のパルスの高さをV_G＋V_CC−V_RO−V
_EE（＜V_G−V_EE）に縮め、Ｇ（１）〜Ｇ（Ｍ）の各ゲー
ト信号を出している。

第16図は第13図に示した画像表示装置と同様な構成の
参考例３の画像表示装置の動作を示すタイミングチャー
トである。第16図は第14図に対して、シフトレジスター
に入力されるクロックCL、データD₀,D₁,D₂、ラッチへの
データ書き込みをイネーブルにする信号Ｗ、ディジタル
／アナログ変換器に予め定められた出力電圧を設定する
スイッチ入力Ｐは同様な信号となっているが、ディジタ
ル／アナログ変換器の電源V_CC及び基準電圧入力V_Rが１
フレーム毎に変化し、共通電極電位V_Cは一定になってい
る。

第11図に示すディジタル／アナログ変換器は、基準電
圧入力V_R、出力Ｄ（Ｊ）ともに電源電位V_CCに対して定
められるようになっており、V_R−V_CCを一定にしたまま
の変化では、Ｄ（Ｊ）−V_CCは一定に定められる。

第16図においてＰがV_SSとなっている前１フレームで
は、V_RがV_RO,V_CCが（V_RO＋V_CO）/2となっており、後１
フレームでは、シフトレジスターへの入力D₀,D₁,D₂が前
と反転したデータになっていることから、Ｗによってラ
ッチに書き込まれ並列に出力されるディジタル／アナロ
グ変換器へのディジタル入力D₀（Ｊ）,D₁（Ｊ）,D
₂（Ｊ）は後１フレームで前１フレームの値と相補的に
反転した値になり、ＰがV_DD,V_Rが（V_RO＋V_CO）/2,V_CCが
V_COであることと、共通電極電位V_Cがフレームに依らず
（V_RO＋V_CO）/2の一定であること、ディジタル／アナロ
グ変換器のチャンネル幅／チャンネル長がβ＝β_ｐ＋β
_０＋β_１＋β_２となるように選ばれていることから、画
素に入る電位は前１フレームで（V_RO＋V_CO）/2〜V_RO、
後１フレームでV_Cを基準として前と対称に反転する（V
_RO＋V_CO）/2〜V_COとなり、１フレーム毎の所定の周期で
反転する液晶の交流駆動がなされている。

したがって、１行Ｊ列の画素電極の電位Ｄ（1J）はV_C
に対して１フレーム毎に反転し、Ｄ（1J）−V_Cはデュー
ティ100％の交流波形を示している。

以上説明した本発明および実施例、参考例１〜３の画
素表示装置でカラー表示するためには、透明な共通電極
または列電極を形成した基板上に電極に近接してＲ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色カラーフィルター
を、対向基板の画素電極に対応して配置し、行電極によ
り選択される画素電極に対応するカラーフィルターの並
びに応じて順次クロックCLに同期したカラーデータD₀,D
₁,D₂をシフトレジスターに転送し、ラッチ後ディジタル
／アナログ変換した出力を選択された行の画素電極に入
れることで達成される。

即ち、液晶表示体のカラーフィルター後方に光源を配
置し、液晶にかかる電圧で画素毎の液晶配列を制御し、
カラーフィルター、液晶を通して透過する光量を変化さ
せることでカラー画像表示がなされる。

〔発明の効果〕

このように本発明の画像表示装置は、液晶表示体の列
電極毎にディジタル／アナログ変換器を配置した構成と
したことで、液晶にかかる電圧を画素毎に変えて階調表
示することができ、液晶表示体の画素電極に線順次動作
でデータを入れるようにしたことで、画像データをラッ
チしディジタル／アナログ変換して画素電極に入れる期
間はフレーム周期／画素の行数となり、データの設定時
間に余裕を持たせられることから、画素の行数、列数を
増加させ大表示容量、大面積の表示を実現できる優れた
特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の画像表示装置の構成図である。第２図は、従来の画像表示装置の構成図である。第３図は、画像表示装置の動作を示すタイミングチャー
トである（参考例）。第４図は、一画素毎に形成されたトランジスターによっ
て駆動される画像表示装置の画素の構成図である。第５図は、第４図の画素を有する本発明の実施例の画像
表示装置の構成図である。第６図は、第５図の画像表示装置の動作を示すタイミン
グチャートである。第７図は、一画素毎に形成されたトランジスターによっ
て駆動される画像表示装置の画素の構成図である。第８図は、第７図の画素を有する本発明の参考例１の画
像表示装置の構成図である。第９図は、第８図の画像表示装置の動作を示すタイミン
グチャートである。第10図は、第９図と同様に第８図の画像表示装置の動作
を示すタイミングチャートである。第11図は、画像表示装置に使用されるディジタル／アナ
ログ変換器の参考例である。第12図は、第11図のディジタル／アナログ変換器に使用
される演算増幅器である。第13図は、第４図の画素と第11図のディジタル／アナロ
グ変換器を有する参考例２の画像表示装置の構成図であ
る。第14図は、第13図の画像表示装置の動作を示すタイミン
グチャートである。第15図は、第14図と同様に第13図の画像表示装置の動作
を示すタイミングチャートである。第16図は、第13図の画像表示装置と同様な構成の参考例
３の画像表示装置の動作を示すタイミングチャートであ
る。〔符号の説明〕 1:シフトレジスター 2:ラッチ 3:ディジタル／アナログ変換器 4:液晶表示体Ｄ（１）〜Ｄ（Ｎ）：（３）と（４）との接続端子を示
す列電極 W:（２）のライトイネーブル信号 V_R:（３）の基準電圧入力 V_C:（４）の共通電極端子・電位 V_DD,V_SS:（１）と（２）の電源端子・電位 V_DD,V_CC:（３）の電源端子・電位

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】能動素子と液晶を用いた表示体を備えた画
像表示装置であって、行電極群と列電極群が互いに直交
するようにマトリツクス状に配列され、能動素子が行電
極と列電極のマトリツクスに対応して設けられ、画素電
極と画素電極に対向した共通電極とが設けられ、対向基
板間に液晶が挟持され、列電極に接続されたディジタル
／アナログ変換器はデコーダーと、分圧回路と、スイッ
チとが備えられ、分圧回路の第１の電源端子と第２の電
源端子の一方の電位が共通電極の電位と等しくされ、こ
れら両電源端子の端子間の電圧が基準電圧とされ、前記
基準電圧が抵抗で分圧されて液晶の光学特性に合わせら
れた電位を出力する接続点が設けられ、接続点と列電極
の間のスイッチが配置され、一列あたりｎビットで構成
されたディジタル画像データはシフトレジスターとラッ
チを通してディジタル／アナログ変換器に供給され、デ
コーダーを通過して各列毎のデコーダー出力に変換さ
れ、デコーダー出力によってスイッチが制御されて、接
続点の電位のいずれかがアナログ画像データとして選択
されて列電極に送られ、共通電極の電位を基準として前
記基準電圧の極性が所定の周期で反転されて液晶の交流
駆動が行われ、2ⁿ階調の表示が行われることを特徴とす
る画像表示装置。
【請求項２】所定の周期が１フレーム又は２フレームで
ある特許請求の範囲第１項記載の画像表示装置。
【請求項３】シフトレジスターはｎビットのディジタル
画像データが直列に転送され、一列あたりｎビットで並
列出力される特許請求の範囲第１項または第２項記載の
画像表示装置。
【請求項４】分圧回路が１個である特許請求の範囲第１
項、第２項または第３項記載の画像表示装置。
【請求項５】複数のデコーダー、スイッチ毎に分圧回路
を設けた特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項
記載の画像表示装置。
【請求項６】各画素電極に対応してカラーフィルターが
さらに設けられ、カラー表示が行われる特許請求の範囲
第１項〜第５項のいずれか１項記載の画像表示装置。
【請求項７】Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色カ
ラーフィルターが配置され、行電極により選択された画
素電極に対応するカラーフィルターの並びに応じてカラ
ーデータとなるディジタル画像データがシフトレジスタ
ーに転送される特許請求の範囲第６項記載の画像表示装
置。
【請求項８】能動素子がトランジスターである特許請求
の範囲第１項〜第７項のいずれか１項記載の画像表示装
置。
【請求項９】ｎ＝３である特許請求の範囲第１項〜第８
項のいずれか１項記載の画像表示装置。
【請求項１０】表示データを全画面に入れる１フレーム
と一様な消去データを全画面に入れる１フレームを有す
る特許請求の範囲第１項〜第９項のいずれか１項記載の
画像表示装置。
【請求項１１】画素へのデータサイクルが30Hz以上で駆
動される特許請求の範囲第１項〜第10項のいずれか１項
記載の画像表示装置。