JP3677969B2

JP3677969B2 - Liquid crystal display panel driving device, liquid crystal display device, and electronic apparatus

Info

Publication number: JP3677969B2
Application number: JP27784397A
Authority: JP
Inventors: 聡矢田部
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2017-10-09
Also published as: JPH11119191A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルの駆動装置、液晶表示装置及び電子機器の技術分野に属し、特に、ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）駆動素子等の双方向ダイオード特性を有する２端子型非線形素子を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルの駆動装置、該駆動装置を備えた液晶表示装置（液晶表示モジュール）及び該液晶表示装置を備えた電子機器の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルとしては、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）駆動素子を用いたものの他に、ＭＩＭ駆動素子等の双方向ダイオード特性を有する２端子型非線形素子を用いたものがある。ＭＩＭ駆動素子等は、急峻なしきい値を持つため、従来の単純マトリクス駆動方式と比較すると画素間におけるクロストークの問題が少ない点で有利であり、ＴＦＴ駆動素子と比較すると、素子構成や製造工程が比較的簡易な点で有利である。
【０００３】
この種のＭＩＭ駆動素子等を用いた液晶表示パネルにおける階調表示の基本原理をここで説明する。図２０に示したように、一方で、各画素電極にＭＩＭ駆動素子を介して接続された走査線に、選択期間を規定する幅及びＭＩＭ駆動素子のしきい値電圧よりも低い所定の電圧値（波高値）を有するパルス状の走査信号ＶＳを供給する。他方で、この選択期間に、画素電極に液晶を挟んで対向するデータ線（対向電極）に所定の電圧値（波高値）を有するパルスからなるデータ信号ＶＤを供給する。このとき、選択期間内における、これらの電圧値の差（ＶＳ−ＶＤ）がＭＩＭ駆動素子のしきい値電圧を越えるように設定しておけば、両者が供給された画素においてのみＭＩＭ駆動素子がオン状態とされる。この結果、液晶を挟んで画素電極及びデータ線（対向電極）間に電圧が充電され、即ち液晶には印加電圧が印加される。ここで特に、走査信号ＶＳと協動してＭＩＭ駆動素子をオン状態とするに足りる電圧値の範囲で、図２０に示したように、例えば、電圧値ＶＤ１→ＶＤ２のように、データ信号ＶＤをなすパルスの電圧値を変化（即ち、振幅変調）させれば、印加電圧は変化する。この結果、印加電圧の変化に応じて、液晶表示パネルの透過率は変化し、階調表示が行われる。
【０００４】
以上がデータ信号の振幅変調による階調表示の基本原理であるが、実際の駆動回路の場合には、液晶を交流駆動する等のために、走査信号及びデータ信号は、１フィールド毎に極性が反転され、更にフリッカを防止する等のために、データ信号は一選択期間毎に極性が反転される方式が一般に用いられている。従って、データ信号は、図２０に示したパルスを含む、図２１に示したような＋ＶＤ及び−ＶＤの２値信号からなる。また、このような駆動方式を安定して行うために、走査信号には、＋の電圧のパルスの後には＋のバイアス電圧が印加され、−の電圧のパルスの後には−のバイアス電圧が印加される方式が採られている。
【０００５】
このようにデータ信号の振幅変調を行うデータ信号駆動回路には、例えばアナログＲＧＢ信号からデータ信号を生成するアナログ方式のものと、例えばデジタルＲＧＢ信号からデータ信号を生成するデジタル方式のものとがある。
【０００６】
アナログ方式のデータ信号駆動回路は、従来のＣＲＴと基本的に同じフォーマットのアナログ映像情報を当該駆動回路に入力して直接処理できる、必要な入力配線数が少ない、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）を液晶表示パネルに置き換えるのが容易である等の長所がある。他方、デジタル方式のデータ信号駆動回路は、マルチメディアに対応したデジタル映像情報をデジタル−アナログ変換を行うことなく当該駆動回路に入力して直接処理できる、映像情報の伝送中における劣化に起因してデータ信号の精度が低下しない、デジタル−アナログ変換に伴う信号の劣化を未然に防げる等の長所がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特に、ＭＩＭ駆動素子等を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルにおいては、階調数を増やして高品位の画像表示を実現しつつも、比較的簡易な装置構成や製造工程という独自の長所を生かして低コスト化を実現するという一般的な要請がある。
【０００８】
しかしながら、前述した従来の技術によれば、以下の問題点がある。
【０００９】
先ず、前述のアナログ方式のデータ信号駆動回路によれば、入力された無限階調の映像情報を忠実に再現すべくデータ信号の振幅を制御するのは容易なことではない。即ち、多階調で高品位の画像表示のためには、単純にデータ信号個々の電圧制御の精度を上げるしかなく、出力電圧精度及び動作速度に優れたデータ信号駆動回路が必用となってしまう。更に、この種の液晶表示パネルでは、１行分のデータ信号を、一走査線に供給される走査パルスのタイミングで同時に複数の走査線に供給する所謂線順次の時分割駆動方法が一般的であるが、前述のアナログ方式のデータ信号駆動回路によれば、その一般的構成要素たるサンプルホールド回路に係る周波数特性上、画素数が多い液晶表示パネルを駆動することができなくなってしまう。更にまた、マルチメディア対応のデジタル映像信号を液晶表示パネルに表示させる際には、特に多階調になればなる程、必要なデジタル−アナログ変換についての負担が増大してしまう。
【００１０】
他方、前述のデジタル方式のデータ信号駆動回路によれば、例えばＲＧＢの各色に対して２５６階調（即ち、各色について８ビットの合計２４ビットのデジタルＲＧＢ信号）で階調表示を行う場合に、駆動周波数を下げるために多層展開すると、数ボルトの範囲の電圧を２５６階調に割り当てた１０ｍＶ程度の精度でデータ線を駆動しなければならない。更に、例えば、一色について３ビットの８階調のデジタル信号で階調表示を行う場合には、必要となる電圧レベルは、前述のように液晶を交流駆動するために、１６個（＋側に８レベル、−側に８レベル）となる。また例えば、一色について６ビットの６４階調のデジタル信号で階調表示を行う場合には、必要となる電圧レベルは、前述のように液晶を交流駆動するために、６４個（＋側に３２レベル、−側に３２レベル）となる。このようにデジタル信号のビット数が増えるにつれて必要となる電圧レベルの数は指数的に増加するため、例えば、抵抗分圧回路及びアナログスイッチなどから構成された従来の電圧選択回路で対処するのは困難である。
【００１１】
以上のように、アナログ方式のデータ信号駆動回路であれ、デジタル方式のデータ信号駆動回路であれ、データ信号の振幅制御により階調レベルを制御する従来の方式による限り、必要な電圧出力精度や動作速度を現在の集積回路技術により実現するのは困難である。
【００１２】
また、ＭＩＭ駆動素子等を用いた液晶表示パネルにおいて、階調表示を行う方式として、例えばＰＷＭ（パルス幅変調）のように、１選択期間中のデータ信号の２値を取る時間的な割合を階調レベルに応じて制御することにより行う方式も考えられないではない。しかしながら、この方式では、ＭＩＭ駆動素子をオン状態としている最中の走査信号ＶＳとデータ信号ＶＤとの電位差が一定であるので、仮に各選択期間において液晶への充電を飽和状態になるまで行ったのでは、階調制御は全く出来ないことになる。このため、ＭＩＭ駆動素子を介しての液晶への充電の途中で（液晶の印加電圧実効値が上昇している最中に）、ＭＩＭ駆動素子をオン状態からオフ状態に切換え、しかも、この僅かな時間内における切換え時点を階調レベルの差に対応して制御せねばならないことになり、タイミング制御等に係る装置構成が根本的に複雑高度化することが予想される。
【００１３】
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、比較的簡易な構成を用いて多階調化を可能ならしめる、ＭＩＭ駆動素子等の双方向ダイオード特性を有する２端子型非線形素子を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルの駆動装置、該駆動装置を備えた液晶表示装置及び該液晶表示装置を備えた電子機器を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示パネルの駆動装置は、上記課題を解決するために、一対の第１及び第２基板と、該第１及び第２基板間に挟持された液晶と、前記第１基板の前記液晶に対面する側にマトリクス状に設けられた複数の画素電極と、前記第１及び第２基板の一方に所定の第１方向に配列された複数のデータ線と、前記第１及び第２基板の他方に前記第１方向に交わる第２方向に配列された複数の走査線と、前記第１基板に形成された複数のデータ線又は走査線と前記複数の画素電極との間に夫々介在し双方向ダイオード特性を夫々有する複数の２端子型非線形素子とを備えた液晶表示パネルの駆動装置であって、選択期間内において電圧値が連続的に増加又は減少するパルスからなる走査信号を前記走査線に供給する走査信号駆動手段と、前記選択期間内において前記走査信号のパルスの電圧値との差により前記２端子型非線形素子をオン状態にする電圧値をとる第１期間の幅を表示データの階調レベルに応じて変化させつつ、前記選択期間内において前記第１期間を除く第２期間に前記走査信号のパルスの電圧値との差により前記２端子型非線形素子をオフ状態にする電圧値をとるデータ信号を、前記データ線に供給するデータ信号駆動手段と、を備え、前記走査信号駆動手段は、前記第１期間の幅が前記階調レベルに応じて等間隔になるように前記パルスの電圧値が非線形に変化する前記走査信号を生成することを特徴とする。
【００１５】
上記液晶表示パネルの駆動装置によれば、一方で、走査信号駆動手段により、走査信号が生成され、少なくとも一行毎に複数の走査線に時分割で供給される。他方で、データ信号駆動手段により、データ信号が生成され、少なくとも一列毎に複数のデータ線に供給される。ここで、走査信号は、選択期間内において第１期間に２端子型非線形素子をオン状態にする電圧値をとり、第２期間に２端子型非線形素子をオフ状態にする電圧値をとる、例えばパルス信号、２値信号等の信号である。従って、当該選択期間のうち第１期間においてのみ、２端子型非線形素子はオン状態とされ、この第１期間には画素電極及び該画素電極に液晶を挟んで対向する対向電極としての走査線又は信号線の間の電圧が液晶に印加電圧として印加される。ここで、走査信号は、電圧値が連続的に増加又は減少するパルスからなるので、この第１期間の終了時点で液晶に印加される電圧は、第１期間の幅がΔＴだけ異なれば、そのΔＴの間に増加又は減少する走査信号の変化分だけ異なることになる。そして、第１期間が終了して、第２期間になると、２端子型非線形素子はオフ状態となるので、当該液晶層に印加される印加電圧は、液晶やオフ状態にある２端子型非線形素子を流れる電流を無視すれば、一定（即ち、第１期間の終了時点で印加される電圧）に保たれる。そして、例えば次のフィールドで再び２端子型非線形素子がオン状態とされるまで、この印加電圧は保持される。従って、データ信号駆動手段により、第１期間を、選択期間に対応する画素に表示すべき表示データの階調レベルに応じて、例えばフィールド毎に変化させる（即ち、変調する）と、対応する画素における液晶に印加される印加電圧が、階調レベルに応じてフィールド毎に変化する。この結果、対応する画素における液晶表示パネルの透過率が、階調レベルに応じて例えばフィールド毎に変化することとなり、当該駆動装置により表示データに応じて液晶表示パネルにおける階調表示が行われる。
【００１６】
加えて、第１期間の変化が階調レベルに応じて等間隔になるように、走査信号をなすパルスの電圧値が非線形に変化する。ここで一般に、液晶表示パネル及びその駆動回路においては、走査信号の電圧値に対し、液晶表示パネルの透過率は非線形な特性を示す。より具体的には、仮に２端子型非線形素子をオン状態にする条件下で、データ信号の電圧値を固定して、走査信号の電圧値を一定の割合で変化させても、液晶における階調レベルは一定の割合では変化しない。本発明においても、例えば走査信号を選択期間に一定傾きで増加又は減少するように設定した場合には、第１期間の変化は階調レベルに応じて等間隔にはならない。この場合には、例えば、階調レベルが高くなる程、第１期間の変化は徐々に小さく又は大きくなるようにせねばならない。しかるに本請求項の発明では、第１期間の変化が階調レベルに応じて等間隔になるように、例えば走査信号が電圧値が増加するパルスからなる場合に第１期間の終了に近付く程にその増加率が大きくなるように、このパルスの電圧値を非線形に変化させる。このため、走査信号の電圧値に対する液晶表示パネルの透過率が非線形な特性を示す液晶表示パネル及びその駆動回路においても、該非線形な特性に拘わらず、第１期間の変化が階調レベルに応じて等間隔とされる。
【００１７】
さらに、前記データ信号駆動手段は、前記選択期間を除く非選択期間に前記オフ状態にする電圧値をとるように前記データ信号を生成することを特徴とする。
【００１８】
上記液晶表示パネルの駆動装置によれば、データ信号駆動手段により生成されるデータ信号は、選択期間を除く非選択期間にオフ状態にする電圧値をとる。従って、選択期間内において第２期間の終了時にオフ状態にある２端子型非線形素子は、非選択期間に入ってもそのままオフ状態とされるので、液晶層に印加される印加電圧は、液晶やオフ状態にある２端子型非線形素子を流れる電流を無視すれば、一定に保たれる。そして、次のフィールドで、再び２端子型非線形素子がオン状態とされるまで、この印加電圧は保持される。
【００１９】
さらに、前記走査信号駆動手段は、前記パルスの電圧値が前記選択期間内に増加するように前記走査信号を生成し、前記データ信号駆動手段は、前記オン状態にする電圧値と前記オフ状態にする電圧値との２値の前記データ信号を生成することを特徴とする。
【００２０】
上記液晶表示パネルの駆動装置によれば、走査信号駆動手段により走査信号が生成され、データ信号駆動手段により、オン状態にする電圧値とオフ状態にする電圧値との２値のデータ信号が生成される。ここで、走査信号は、パルスの電圧値が選択期間内に増加するように生成されるので、第１期間の終了時点で液晶に印加される電圧は、第１期間の幅がΔＴだけ増加すれば、そのΔＴの間に増加する走査信号の変化分（例えば、増加の割合を一定値α［電圧／時間］とすれば、α×ΔＴ）だけ増加することになる。従って、データ信号駆動手段により、第１期間を表示データの階調レベルに応じて変化させると、液晶に印加される印加電圧が、階調レベルに応じて変化する。
【００２１】
さらに、前記第１期間の幅が最小となる場合の第１期間の終了時点における前記差が前記液晶表示パネルの画素における透過率の変化が始まる電圧に相当し、前記第１期間の幅が最大となる場合の前記第１期間の終了時点における前記差が前記透過率が飽和する電圧に相当するように、前記走査信号駆動手段及び前記データ信号駆動手段は、前記走査信号及び前記データ信号を夫々生成することを特徴とする。
【００２２】
上記液晶表示パネルの駆動装置によれば、第１期間が最小となる場合、第１期間の終了時点における電圧差が、液晶表示パネルの透過率の変化を開始する電圧（即ち、ノーマリーホワイトモードで階調レベルを最低とし、或いはノーマリーブラックモードで階調レベルを最高とする電圧）に相当する。従って、第１期間の終了時点で液晶に印加され、次に２端子型非線形素子がオン状態とされる選択期間が来るまでの間に、液晶に印加される印加電圧は、この液晶表示パネルの透過率の変化が開始する電圧に保持される。また第１期間が最大となる場合、第１期間の終了時点における電圧差が、透過率が飽和する電圧（即ち、ノーマリーホワイトモードで階調レベルを最高とし、或いはノーマリーブラックモードで階調レベルを最高とする電圧）に相当する。従って、第１期間の終了時点で液晶に印加され、次に２端子型非線形素子がオン状態とされる選択期間が来るまでの間に、液晶に印加される印加電圧は、この液晶表示パネルの透過率が飽和する電圧に保持される。
【００２３】
さらに、前記走査信号駆動手段は、前記パルスの電圧値が前記選択期間内に減少するように前記走査信号を生成し、前記データ信号駆動手段は、前記オン状態にする電圧値と前記オフ状態にする電圧値との２値の前記データ信号を生成することことを特徴とする。
【００２４】
上記液晶表示パネルの駆動装置によれば、走査信号駆動手段により走査信号が生成され、データ信号駆動手段により、オン状態にする電圧値とオフ状態にする電圧値との２値のデータ信号が生成される。ここで、走査信号は、パルスの電圧値が選択期間内に減少するように生成され、第１期間は選択期間（ＴＳ）の後半にもうけられているため、第１期間の開始時点のみ２端子型非線形素子がオン状態となり、この瞬間に印加された電圧が第１期間の終了時点まで保持される。従って、データ信号駆動手段により、第１期間の開始時点を表示データの階調レベルに応じて変化させると、液晶に印加される印加電圧が、階調レベルに応じて変化する。
【００２５】
また、本発明の液晶表示パネルの駆動装置は、上記課題を解決するために、一対の第１及び第２基板と、該第１及び第２基板間に挟持された液晶と、前記第１基板の前記液晶に対面する側にマトリクス状に設けられた複数の画素電極と、前記第１及び第２基板の一方に所定の第１方向に配列された複数のデータ線と、前記第１及び第２基板の他方に前記第１方向に交わる第２方向に配列された複数の走査線と、前記第１基板に形成された複数のデータ線又は走査線と前記複数の画素電極との間に夫々介在し双方向ダイオード特性を夫々有する複数の２端子型非線形素子とを備えた液晶表示パネルの駆動装置であって、選択期間内において電圧値が連続的に減少するパルスからなる走査信号を前記走査線に供給する走査信号駆動手段と、前記選択期間内において前記走査信号のパルスの電圧値との差により前記２端子型非線形素子をオン状態にする電圧値をとる第１期間の幅を表示データの階調レベルに応じて変化させつつ、前記選択期間内において前記第１期間を除く第２期間に前記走査信号のパルスの電圧値との差により前記２端子型非線形素子をオフ状態にする電圧値をとるデータ信号を、前記データ線に供給するデータ信号駆動手段と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
上記液晶表示パネルの駆動装置によれば、走査信号駆動手段により走査信号が生成され、データ信号駆動手段により、オン状態にする電圧値とオフ状態にする電圧値のデータ信号が生成される。ここで、走査信号は、パルスの電圧値が選択期間内に減少するように生成され、第１期間は選択期間（ＴＳ）の後半にもうけられているため、第１期間の開始時点のみ２端子型非線形素子がオン状態となり、この瞬間に印加された電圧が第１期間の終了時点まで保持される。従って、データ信号駆動手段により、第１期間の開始時点を表示データの階調レベルに応じて変化させると、液晶に印加される印加電圧が、階調レベルに応じて変化する。
【００２７】
さらに、前記データ信号駆動手段により変化される前記第１期間が最大となる場合の第１期間の開始時点における前記差が前記対応する画素における前記液晶表示パネルの透過率の変化を開始する電圧に相当し、前記データ信号駆動手段により変化される前記第１期間が最小となる場合の第１期間の開始時点における前記差が前記透過率が飽和する電圧に相当するように、前記走査信号駆動手段及び前記データ信号駆動手段は、前記走査信号及び前記データ信号を夫々生成することを特徴とする。
【００２８】
上記液晶表示パネルの駆動装置によれば、第１期間が最大となる場合、第１期間の開始時点における電圧差が、液晶表示パネルの透過率の変化が開始する電圧（即ち、ノーマリーホワイトモードで階調レベルを最低とし、或いはノーマリーブラックモードで階調レベルを最高とする電圧）に相当する。従って、第１期間の開始時点のみオン状態となり、その時点での電圧差が液晶に印加され、次に２端子型非線形素子がオン状態とされる選択期間が来るまでの間に、液晶に印加される印加電圧は、この液晶表示パネルの透過率の変化が開始する電圧に保持される。また第１期間が最小となる場合、第１期間の開始時点における電圧差が、透過率が飽和する電圧（即ち、ノーマリーホワイトモードで階調レベルを最高とし、或いはノーマリーブラックモードで階調レベルを最低とする電圧）に相当する。従って、第１期間の開始時点のみオン状態となり、その時点での電圧差が液晶に印加され、次に２端子型非線形素子がオン状態とされる選択期間が来るまでの間に、液晶に印加される印加電圧は、この液晶表示パネルの透過率が飽和する電圧に保持される。
【００２９】
また、上記液晶表示パネルの駆動装置において、前記走査信号駆動手段は、前記選択期間を除く非選択期間において所定のバイアス電圧を含む前記走査信号を生成することを特徴とする。
【００３０】
上記液晶表示パネルの駆動装置によれば、走査信号駆動手段により、非選択期間において、例えば正の電圧値のパルスの後には正のバイアス電圧、或いは負の電圧値のパルスの後には負のバイアス電圧というように、所定のバイアス電圧を含む走査信号が生成される。バイアス電圧が印加されているので、データ信号における２端子非線形素子をオン状態にする電圧値及びオフ状態にする電圧値がとりうる値の範囲が広がる。
【００３１】
また、本発明の液晶表示装置は、上記液晶表示パネルの駆動装置と前記液晶表示パネルとを備えたことを特徴とする。
【００３２】
上記液晶表示装置（液晶表示モジュール）によれば、液晶表示パネルは、特に２端子型非線形素子を備えているが、上述した本願発明の駆動装置により、装置全体として比較的簡易な構成により、多階調表示が可能である。
【００３３】
また、本発明の電子機器は上記課題を解決するために上記の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。
本発明の電子機器によれば、電子機器は、上述した本願発明の液晶表示装置を備えており、機器全体として比較的簡易な構成により多階調表示が可能である。
【００３４】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされよう。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３６】
（ＭＩＭ駆動素子）
図１は、本発明の実施の形態における液晶表示パネルに備えられた２端子型非線形素子の一例としてのＭＩＭ駆動素子を画素電極と共に模式的に示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００３７】
図１及び図２において、ＭＩＭ駆動素子２０は、第１基板の一例を構成するＭＩＭアレイ基板３０上に形成された絶縁膜３１を下地として、その上に形成されており、絶縁膜３１の側から順に第１金属膜２２、絶縁層２４及び第２金属膜２６から構成され、ＭＩＭ構造（Metal Insulator Metal構造）を持つ。そして、２端子型のＭＩＭ駆動素子２０の第１金属膜２２は、一方の端子としてＭＩＭアレイ基板３０上に形成された走査線１２に接続されており、第２金属膜２６は、他方の端子として画素電極３４に接続されている。尚、走査線１２に代えてデータ線（図４参照）をＭＩＭアレイ基板３０上に形成し、画素電極３４に接続してもよい。また、第２金属膜２６は、画素電極３４と共用し同一でもよいし、或いは同形状として夫々設けてもよい。
【００３８】
ＭＩＭアレイ基板３０は、例えばガラス、プラスチックなどの絶縁性及び透明性を有する基板からなる。下地をなす絶縁膜３１は、例えば酸化タンタルからなる。この絶縁膜３１は、第２金属膜２６形成後の熱処理による第１金属膜２２の剥離が生じないこと、及び基板３０から第１金属膜２２への不純物の拡散を防止することを目的として形成されているので、これらのことが問題とならない場合は、必ずしも必要でない。第１金属膜２２は、導電性の金属薄膜からなり、例えば、タンタル単体又はタンタル合金からなる。若しくは、タンタル単体又はタンタル合金を主成分として、これに例えば、タングステン、クロム等の元素を添加してもよい。絶縁膜２４は、例えば化成液中で第１金属膜２２の表面に陽極酸化により形成された酸化膜からなる。第２金属膜２６は、導電性の金属薄膜からなり、例えば、クロム単体又はクロム合金からなる。画素電極３４は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜等の、透明導電膜からなる。
【００３９】
図３に、以上のように構成されたＭＩＭ駆動素子２０の電流−電圧特性を示す。
【００４０】
図３から明らかなように、ＭＩＭ駆動素子は、非線形な電流−電圧特性を有しており、双方向にほぼ対称であり、電圧値がＶth及び−Ｖthのところに夫々、急峻なしきい値を持つ。即ち、ＭＩＭ駆動素子は、しきい値電圧Ｖth及び−Ｖthの間では、オフ状態（即ち高抵抗状態）となり、しきい値電圧Ｖth及び−Ｖthを＋側又は−側に越えるとオン状態（低抵抗状態）となる。従って、これらの観点からは、当該液晶表示パネル用のスイッチング素子として適している。
【００４１】
尚、２端子型非線形素子の一例として、ＭＩＭ駆動素子について説明したが、ＺｎＯ（酸化亜鉛）バリスタ、ＭＳＩ（Metal Semi-Insulator）駆動素子、ＲＤ（Ring Diode）などのスイッチング素子も、本実施の形態の液晶表示パネルに用いることが出来る。
【００４２】
（液晶表示パネル）
次に、上述のＭＩＭ駆動素子２０を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルについて図４から図６を参照して説明する。尚、図４は、液晶表示パネルを駆動回路と共に示した等価回路図であり、図５は、液晶表示パネルを模式的に示す部分破断斜視図であり、図６は、液晶表示パネルの印加電圧に対する透過率特性を示すグラフである。
【００４３】
図４において、液晶表示パネル１０は、ＭＩＭアレイ基板３０上に配列された複数の走査線１２が走査信号駆動回路１００に接続されており、対向基板上に配列され対向電極としての機能も有する複数のデータ線１４がデータ信号駆動回路１１０に接続されている。尚、走査信号駆動回路１００及びデータ信号駆動回路１１０は、図１及び図２に示したＭＩＭアレイ基板３０又はその対向基板上に形成されていてもよく、この場合には、駆動回路を含んだ液晶表示装置（液晶表示パネル）となる。或いは、走査信号駆動回路１００及びデータ信号駆動回路１１０は、液晶表示パネルとは独立したＩＣから構成され、所定の配線を経て走査線１２やデータ線１４に接続されてもよく、この場合には、駆動回路を含まない液晶表示装置（液晶表示モジュール）となる。
【００４４】
各画素領域１６において、走査線１２は、ＭＩＭ駆動素子２０の一方の端子に接続されており（図１参照）、データ線１４は、液晶層１８及び図１に示した画素電極３４を介してＭＩＭ駆動素子２０の他方の端子に接続されている。従って、各画素領域１６に対応する走査線１２に走査信号が供給され、データ線１４にデータ信号が供給されると、当該画素領域におけるＭＩＭ駆動素子２０がオン状態（即ち、低抵抗状態）となり、ＭＩＭ駆動素子２０を介して、画素電極３４と対向電極としてのデータ線１４との間にある液晶層１８に駆動電圧が印加される。
【００４５】
尚、ＴＡＢ（テープオートメイテッドボンディング）方式で実装された走査信号駆動回路１００及びデータ信号駆動回路１１０を含むＬＳＩに、ＭＩＭアレイ基板３０の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して走査線１２及びデータ線１４を接続する構成を採れば、液晶表示パネル１０の製造がより容易となり、装置構成上の融通性も高まる。また、ＣＯＧ（チップオンガラス）方式でＭＩＭアレイ基板３０及び対向基板３２上に、走査信号駆動回路１００及びデータ信号駆動回路１１０を含むＬＳＩを実装する構成を採れば、液晶表示パネル１０の製造が更に容易となり、信頼性も向上する上、装置構成が簡易化され、組み込み性も高まる。
【００４６】
図５において、液晶表示パネル１０は、ＭＩＭアレイ基板３０と、これに対向配置される透明な第２基板の一例を構成する対向基板３２とを備えている。対向基板３２は、例えばガラス基板からなる。ＭＩＭアレイ基板３０には、マトリクス状に複数の透明な画素電極３４が設けられている。複数の画素電極３４は、所定のＸ方向に沿って夫々延びておりＸ方向に直交するＹ方向に配列された複数の走査線１２にＭＩＭ駆動素子２０を介して夫々接続されている。画素電極３４、ＭＩＭ駆動素子２０、走査線１２等の液晶に面する側には、例えばポリイミド薄膜などの有機薄膜からなりラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜が設けられている。
【００４７】
他方、対向基板３２には、Ｙ方向に沿って夫々延びておりＸ方向に短冊状に配列された複数のデータ線１４が設けられている。データ線１４は、液晶層１８を挟んで、画素電極３４と対向配置された対向電極としての部分も含む。データ線１４の下側には、例えばポリイミド薄膜などの有機薄膜からなりラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜が設けられている。データ線１４は、少なくともこの対向電極としての部分については、ＩＴＯ膜等の透明導電膜から形成される。但し、データ線１４に代えて走査線１２を対向基板３２の側に形成する場合には、走査線１２が対向電極としての機能を果たすようにＩＴＯ膜等の透明導電膜から短冊状に形成される。
【００４８】
対向基板３２には、液晶表示パネル１０の用途に応じて、例えばストライプ状、モザイク状、トライアングル状等に配列された色材膜からなるカラーフィルタが設けられてもよく、更に、例えばクロムやニッケルなどの金属材料やカーボンやチタンをフォトレジストに分散した樹脂ブラックなどのブラックマトリクスが設けられていてもよい。
【００４９】
このように構成され、画素電極３４とデータ線１４とが対面するように配置されたＭＩＭアレイ基板３０と対向基板３２との間には、対向基板３２の周辺に沿って配置されるシール剤により囲まれた空間に液晶が封入され、液晶層１８（図４参照）が形成される。液晶層１８は、画素電極３４及びデータ線１４からの電界が印加されていない状態で前述の配向膜により所定の配向状態を採る。液晶層１８は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなる。シール剤は、両基板３０及び３２をそれらの周辺で張り合わせるための接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのスペーサが混入されている。
【００５０】
図６は、液晶表示パネル１０の印加電圧（実効値）に対する透過率特性の一例を、ノーマリーホワイトモードの場合について示すグラフである。印加電圧は、オン状態とされたＭＩＭ駆動素子２０を介して画素電極３４及びその対向電極としてのデータ線１４に夫々供給される走査信号ＶＳとデータ信号ＶＤとの電圧差（ＶＳ−ＶＤ）に対応するが、実際には、液晶に直列に接続されたＭＩＭ駆動素子２０、走査線１２、データ線１４等の抵抗により、この電圧差よりも若干少ない電圧が印加電圧の実効値として液晶に印加される。そして、印加電圧がＶLCDmin以下の時は、当該画素電極に対応する画素における液晶部分は、透過率を最大とする所定の配向状態をとる。この状態は、最小の階調レベル（真白）に対応する。そして、印加電圧がＶLCDminを越えると、この画素における液晶の配向状態が変化し始め、印加電圧が増加するにつれて透過率は単調に減少する。そして、印加電圧がＶLCDmaxに達すると、この画素における液晶の配向状態の変化がほぼ止り、透過率もその最小値に飽和する。この状態は、最大の階調レベル（真黒）に対応する。従って、印加電圧（実効値）をＶLCDminとＶLCDmaxとの間で変化させれば、透過率をその最小値と最大値との間で変化させることが出来る。この結果、予め印加電圧と階調レベルとの関係を求めておき、これに基づいて、表示データの階調レベルに対応する印加電圧（実効値）を与える前述の電圧差（ＶＳ−ＶＤ）となるように走査信号及びデータ信号を供給すれば、この表示データを表示できる。
【００５１】
次に、以上のように構成された液晶表示パネルの動作を簡単に説明する。
【００５２】
図４において、走査信号駆動回路１００がＭＩＭ駆動素子２０に、後述の所定波形を持つパルス状の走査信号を線順次で送るのに合わせて、データ信号駆動回路１１０は、後述のように表示信号の階調レベルに応じて、選択期間内においてＭＩＭ駆動素子２０をオン状態とする電圧値をとる期間（以下、オン電圧印加期間という）が変化する２値のデータ信号を複数のデータ線１４に同時に送る。このように画素電極３４及びデータ線１４に電圧が印加されると、画素電極３４とデータ線１４とに挟まれた部分における液晶層１８の配向状態が、オン状態とされたＭＩＭ駆動素子２０を介して印加される印加電圧により変化し、この部分の透過率は、オン電圧印加期間の長さに応じた透過率に変化する。そして、ノーマリーホワイトモードであれば、印加電圧が印加された状態で入射光がこの液晶部分を通過不可能とされ、ノーマリーブラックモードであれば、印加電圧が印加された状態で入射光がこの液晶部分を通過可能とされ、全体として液晶表示パネル１０からは表示信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。
【００５３】
（駆動回路の第１の実施の形態）
次に、図４に示した走査信号駆動回路１００及びデータ信号駆動回路１１０の第１の実施の形態における構成及び動作について図７から図１１を参照して説明する。図７は、走査信号ＶＳ及びデータ信号ＶＤの波形を隣接する２つのフィールドについて示した波形図であり、画素電極３４とデータ線１４（対向電極）との間で液晶層１８に印加される印加電圧を斜線領域の縦幅で示している。また、図８は、図７の場合と比べてオン電圧印加期間を長くした場合の波形図であり、図９は、図７の場合と比べてオン電圧印加期間を短くした場合の波形図である。
【００５４】
図７の波形図に示すように、本実施の形態では、走査信号駆動手段の一例を構成する走査信号駆動回路１００は、第ｎフィールドにおいて、選択期間ＴＳに相当する幅を持つと共に、電圧値がＶＳ１→ＶＳ２→ＶＳ３のように連続的に増加するパルスからなる走査信号ＶＳを生成するように構成されている。
【００５５】
また、データ信号駆動手段の一例を構成するデータ信号駆動回路１１０は、第ｎフィールドにおいて、オン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）に走査信号ＶＳの電圧値との差（ＶＳ−（−ＶＤ））によりＭＩＭ駆動素子２０をオン状態にする電圧値（−ＶＤ）をとると共に選択期間ＴＳ内においてオン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）を除くオフ電圧印加期間（Ｔ２〜Ｔ３）に走査信号ＶＳの電圧値との差（ＶＳ−（＋ＶＤ））によりＭＩＭ駆動素子２０をオフ状態にする電圧値（＋ＶＤ）をとるステップ状の２値のデータ信号を生成する。また、データ信号駆動回路１１０は、第ｎフィールドにおいて、選択期間ＴＳを除く非選択期間にＭＩＭ駆動素子２０をオフ状態にする電圧値（＋ＶＤ）をとるようにデータ信号ＶＤを生成する。
【００５６】
この場合、具体的な走査信号ＶＳ及びデータ信号ＶＤの電圧値は次のように設定されている。即ち、オン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）において走査信号ＶＳが最小値ＶＳ１をとり且つデータ信号ＶＤが電圧値−ＶＤをとる場合、ＭＩＭ駆動素子２０に印加される端子電圧がしきい値Ｖthよりも大きくなり、オフ電圧印加期間（Ｔ２〜Ｔ３）における走査信号ＶＳが最大値ＶＳ３をとり且つデータ信号ＶＤが電圧値＋ＶＤをとる場合、ＭＩＭ駆動素子２０に印加される端子電圧がしきい値Ｖthよりも小さくなるように、各電圧値ＶＳ１、ＶＳ２、ＶＳ３及びＶＤが設定されている。このように設定すれば、オン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）では、ＭＩＭ駆動素子はオン状態となり、オフ電圧印加期間（Ｔ２〜Ｔ３）では、ＭＩＭ駆動素子はオフ状態となる。
【００５７】
特にデータ信号駆動回路１００は、各フィールドにおいて、選択期間ＴＳ内において走査信号ＶＳの電圧値との差によりＭＩＭ駆動素子２０をオン状態にする電圧値をとるオン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）を、選択期間ＴＳに対応する画素に表示すべき表示データの階調レベルに応じて変化させるように構成されている。
【００５８】
そして、走査信号駆動回路１００は、上述の波形の走査信号ＶＳをフィールド毎に反転して各走査線１２に供給し、これに対応して、データ信号駆動回路１１０は、上述の波形の２値のデータ信号におけるＭＩＭ駆動素子２０をオン状態とする電圧（−ＶＤ）とオフ状態にする電圧（＋ＶＤ）とをフィールド毎に反転して（即ち、第ｎ＋１フィールドでは、ＭＩＭ駆動素子２０をオン状態とする電圧（＋ＶＤ）とオフ状態にする電圧（−ＶＤ）を）各データ線１４に供給するように構成されている。このように、走査信号ＶＳ及びデータ信号ＶＤの電圧極性をフィールド毎に反転させるのは、液晶層１８を交流駆動することにより、液晶層１８の劣化を防ぐためである。更に、フリッカを防ぐ観点から、１又は２本の走査線１２毎に電圧極性を反転させるようにしてもよい。
【００５９】
以上のように構成された走査信号駆動回路１００及びデータ信号駆動回路１１０の第１の実施の形態によれば、第ｎフィールドでは、選択期間ＴＳにおいて、オン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）の開始時点Ｔ１で、電圧差（ＶＳ１−（−ＶＤ））が、しきい値電圧Ｖthを越えることにより、ＭＩＭ駆動素子２０はオン状態とされる。従って、対応する画素における画素電極３４及びデータ線１４（対向電極）間の液晶層１８への充電が開始される。そして、このオン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）では、走査信号ＶＳの電圧値は、ＶＳ１→ＶＳ２のように単調に増加するので、この電圧差（ＶＳ−（−ＶＤ））は、単調に増加し、ＭＩＭ駆動素子２０はオン状態に保たれたまま、液晶層１８への充電が続けられる。従って、このオン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）では、液晶層１８に印加される印加電圧ΔＶは、走査信号ＶＳの増加に伴って増加する。
【００６０】
ここで図８に示すように、オン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）の終了時点Ｔ２を遅くすれば、即ち、オン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）を長くすれば、このオン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）の終了時点Ｔ２における液晶層１８への印加電圧ΔＶは、その長くなった分の期間内に増加する走査信号ＶＳの変化分だけ増加することになる。他方、図９に示すように、オン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）の終了時点Ｔ２を早くすれば、即ち、オン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）を短くすれば、このオン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）の終了時点Ｔ２における液晶層１８への印加電圧ΔＶは、その短くなった分の期間内に増加していた走査信号ＶＳの変化分だけ減少することになる。
【００６１】
そして図７から図９に示すように、オン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）が終了して、オフ電圧印加期間（Ｔ２〜Ｔ３）になると、ＭＩＭ駆動素子２０はオフ状態となるので、液晶層１８に印加される印加電圧ΔＶは、液晶層１８やオフ状態にあるＭＩＭ駆動素子２０を流れる電流を無視すれば、一定値、即ち、オン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）の終了時点Ｔ２で印加される電圧値に保たれる。そして、非選択期間を通じて、例えば次のフィールドで再びＭＩＭ駆動素子２０がオン状態とされるまで、ＭＩＭ駆動素子２０がオフ状態とされているので、この印加電圧ΔＶは保持される。
【００６２】
この場合、次式（１）が成立すれば、非選択期間におけるＭＩＭ駆動素子２０を通した放電は無視できる。
【００６３】
ＶLCDmax ＋ＶＤ＜Ｖth ……（１）
即ち、非選択期間においてＭＩＭ駆動素子２０に印加される可能性のある最大電圧は、“ＶLCDmax ＋ＶＤ ”であり、これがＭＩＭ駆動素子２０のしきい値Ｖthよりも小さければ、ＭＩＭ駆動素子は、当該非選択期間においてオフ状態を維持できる。
【００６４】
更に本実施の形態では、印加電圧ΔＶを所定範囲で変化させることにより階調レベルを所定範囲で変化させることが可能なように、走査信号ＶＳに係る電圧値ＶＳ１及びＶＳ３、データ信号ＶＤに係る電圧値ＶＤ（−ＶＤ）、ＭＩＭ駆動素子２０のしきい値電圧Ｖth、並びに印加電圧（実効値）に係る電圧値ＶLCDmax（白表示に対応）及びＶLCDmin（黒表示に対応）の相互の関係を次式（２）〜（４）のように設定する。
【００６５】
ＶS1 ＋ＶＤ −Ｖth ≦ ＶLCDmin …… （２）
ＶS3 ＋ＶＤ −Ｖth ≧ ＶLCDmax …… （３）
ＶS3 − ＶＤ −Ｖth ≦ ＶLCDmin …… （４）
式（２）は、オン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）を最も短く変調して、その終了時点Ｔ２を開始時点Ｔ１に一致させた場合には、白表示に相当する電圧値ＶLCDmin以下の印加電圧を、液晶層１８に印加可能である（即ち、電圧値ＶLCDminの印加電圧に対応する時点Ｔ２が時点Ｔ１と時点Ｔ３の間に実在する）ことを意味している。
【００６６】
式（３）は、オン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）を最も長く変調して、その終了時点Ｔ２を終了時点Ｔ３に一致させた場合には、黒表示に相当する電圧値ＶLCDmax以上の印加電圧を、液晶層１８に印加可能である（即ち、電圧値ＶLCDmaxの印加電圧に対応する時点Ｔ２が時点Ｔ１と時点Ｔ３の間に実在する）ことを意味している。
【００６７】
式（４）は、オフ電圧印加期間（Ｔ２〜Ｔ３）においては、走査信号ＶＳの最高電圧値ＶＳ３を供給した際にも、印加電圧は白表示に相当する電圧ＶLCDmin以下の電圧である（即ち、オフ電圧印加期間に印加される印加電圧は走査信号ＶＳが最高値をとる場合でも、印加電圧ΔＶに悪影響を及ぼさない程度に小さい）ことを意味している。
【００６８】
以上のようにＭＩＭ駆動素子２０はオン状態又はオフ状態とされるので、データ信号駆動回路１１０により、オン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）を、選択期間ＴＳに対応する画素に表示すべき表示データの階調レベルに応じて、フィールド毎に変調すると、対応する画素における液晶層１８に印加される印加電圧ΔＶが、階調レベルに応じてフィールド毎に変化する。この結果、対応する画素における透過率が、階調レベルに応じてフィールド毎に変化することとなり、表示データに応じて液晶表示パネル１０における階調表示が行われる。例えば、８ビットの階調レベルを示す表示データを入力として、オン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）の終了時点Ｔ２を、Ｔ１〜Ｔ３の間で２５６通りに変化させることにより、２５６階調の多階調表示が液晶表示パネル１０上で得られ、この場合、ＲＧＢのカラー表示とすれば、ＲＧＢの３つのフィールドからなるフレーム画像上では、２５６×２５６×２５６＝１６７７万色の多階調表示が得られる。
【００６９】
次に、以上説明したデータ信号ＶＤを発生するデータ信号駆動回路１１０のより具体的な構成について図１０及び図１１を参照して説明する。
【００７０】
図１０のブロック図に示すように、データ信号駆動回路１１０は、Ｘカウンタ１１１、ＧＣＰ生成回路１１２及びＸドライバ回路１１３を備えて構成されている。
【００７１】
データ信号駆動回路１１０には、例えば２５６通りの階調レベル（階調レベル０〜２５５）のうちの一つのレベルを示す８ビットＤ０〜Ｄ７のデジタル信号が各画素について夫々入力され、更に、垂直同期信号ＨSYNC及びＸドライバ回路１１３駆動用の基準クロックＸＣＫが入力される。
【００７２】
ＧＣＰ生成回路１１２は、例えば、２５５個の比較回路及びこれらの比較結果の論理和を演算する論理和回路から構成されており、これらの比較回路により、ＨSYNC毎にリセットされ基準クロックＸＣＫ毎にカウントアップされるＸカウンタ１１１のカウント値を、階調レベルに対するオン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）の変化幅に基づいて設定された２５５通りの電圧値と比較する。このようなオン電圧印加期間の変化幅は、液晶表示装置個々の特性に依存するものであり、当該液晶表示装置について予め実験的、理論的、シュミレーション等により求められる。
【００７３】
そして、これらの比較回路の比較結果の論理和を演算することにより、その演算出力として、２５６通りの階調レベルに応じたオン電圧印加期間の変化幅に対応して間隔が異なる１選択期間当たり２５５個のパルスの列からなるＧＣＰ信号を生成する。このように生成されたＧＣＰ信号は、Ｘドライバ回路１１３のＧＣＰ入力端子に供給される。
【００７４】
Ｘドライバ回路１１３は、例えば２５６階調の８ビットの入力デジタル信号Ｄ０〜Ｄ７が入力されると、基準クロックＸＣＫに基づいて、このデジタル信号Ｄ０〜Ｄ７を複数のデータ線１４と一対一対応となっている所定の内部レジスタに保持する。以上のようなデジタル信号Ｄ０〜Ｄ７に対応するＸドライバ回路２１６の内部レジスタへの転送を順次行うことにより、１水平ライン分のデジタル信号が全てこの内部レジスタ内に保持されることになる。内部レジスタからは、ＬＰ信号をトリガとして、ＧＣＰ生成回路１１２から入力された１選択期間当たり２５５個のパルスの列からなるＧＣＰ信号に従って、オン電圧印加期間が、内部レジスタ内の８ビットのデジタル値が示す階調レベルに対応した幅となるように終了時点Ｔ２で電圧が変化するデータ信号ＶＤが発生される。
【００７５】
図１１に示すように、ＧＣＰ生成回路１１２から出力されるＧＣＰ信号は、ＦＲ信号に示される１選択期間当たり２５５個のパルスの列からなる。そして、Ｘドライバ回路１１３では、このＧＣＰ信号に従って、オン電圧印加期間が、例えば、内部レジスタ内の８ビットのデジタル値が示す階調レベル“２”に対応した幅となるように、終了時点Ｔ２で電圧が−ＶＤから＋ＶＤに変化するデータ信号ＶＤが発生される（図１１の中段参照）。或いは、例えば、階調レベル“５”に対応した幅となるように、終了時点Ｔ２で電圧が−ＶＤから＋ＶＤに変化するデータ信号ＶＤが発生される（図１１の下段参照）。
【００７６】
尚、本実施の形態では好ましくは、データ信号駆動回路１００により変化されるオン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）が最小となる場合の、即ちＴ２を最もＴ１側に近付けるか又はＴ１に一致させた場合の、終了時点Ｔ２における電圧差（ＶＳ−（−ＶＤ））が、図６に示した透過率の変化を開始する電圧ＶLCDmimに相当し、オン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）が最大となる場合の、即ちＴ２を最もＴ３側に近付けるか又はＴ３に一致させた場合の、終了時点Ｔ２における電圧差（ＶＳ−（−ＶＤ））が図６に示した透過率が飽和する電圧ＶLCDmaxに相当するように、走査信号ＶＳ及びデータ信号ＶＤの各電圧値ＶＳ１、ＶＳ２、ＶＳ３及びＶＤは設定されている。従って、液晶表示パネル１０の透過率が変化する全範囲を利用して、多階調表示が行われることになる。しかも、選択期間の全範囲を利用してオン電圧印加期間を変調することにより、階調レベルの１レベルの変化に対応するオン電圧印加期間の変化の幅を最大限に大きくすることが出来、データ信号駆動回路１００におけるオン電圧印加期間を変調するための基準クロックＸＣＫの周波数を低く抑えられる。
【００７７】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、パルス幅変調の要領で、オン電圧印加期間を変調することにより階調表示を行えるので、従来の技術のように階調数に応じた多数の電圧レベルを発生させる回路や、多数の電圧レベルをスイッチング制御する回路を必要とせず、比較的簡単な構成を有する走査信号駆動回路１００及びデータ信号駆動回路１１０を用いて、多階調で高品位の画像表示を行える。
【００７８】
（駆動回路の第２の実施の形態）
次に、図４に示した走査信号駆動回路１００及びデータ信号駆動回路１１０の第２の実施の形態における構成及び動作について図１２を参照して説明する。図１２は、走査信号ＶＤ及びデータ信号ＶＳの波形を隣接する２つのフィールドについて示した波形図である。
【００７９】
図１２の信号波形図に示すように、本実施の形態では、第１の実施の形態の場合と異なり、走査信号駆動回路１００は、電圧値がＶＳ１→ＶＳ２→ＶＳ３のように連続的に減少するパルスからなる走査信号ＶＳを生成するように構成されている。
【００８０】
また、データ信号駆動回路１１０は、第１の実施の形態と０Ｖを中心に＋ＶＤと−ＶＤを反転させたデータ信号ＶＤを生成し、選択期間（ＴＳ）の後半にオン電圧印加期間（Ｔ２〜Ｔ３）を設け、Ｔ２を開始時点として移動させることにより、液晶に印加される印加電圧を変化させるように構成されている。
【００８１】
以上のように構成された第２の実施の形態によれば、オン電圧印加期間（Ｔ２〜Ｔ３）では、走査信号ＶＳの電圧値は、ＶＳ２→ＶＳ３のように単調に減少するので、オン電圧印加期間（Ｔ２〜Ｔ３）のうち実際にＭＩＭ駆動素子２０をオン状態とするのはＴ２の開始時点のみの一瞬であり、液晶層電位はＶＳ２＋ＶＤ−Ｖthとなる。その直後のＭＩＭ駆動素子２０への印加電圧は単調に減少し続けるため、オフ状態となり続ける。従って、オン電圧印加期間（Ｔ２〜Ｔ３）における液晶層に印加される印加電圧ΔＶは、Ｔ２の開始時点で決定される。
【００８２】
ここで、オン電圧印加期間（Ｔ２〜Ｔ３）の開始時点Ｔ２を遅くすれば、ＭＩＭ駆動素子２０がオン状態となった時点での印加電圧ΔＶが減少していくため、図６に示した透過率の変化が開始する電圧ＶLCDminに近付くことになる。他方、オン電圧印加期間（Ｔ２〜Ｔ３）の開始時点Ｔ２を早くすれば、ＭＩＭ駆動素子２０がオン状態となった時点での印加電圧ΔＶが増加していくため、図６に示した透過率が飽和する電圧ＶLCDmaxに近付くことになる。そして、Ｔ２の開始時点以外では、ＭＩＭ駆動素子２０はオフ状態となるので、印加電圧ΔＶは、オン電圧印加期間の開始時点Ｔ２で印加される電圧値に、次のフィールドでＭＩＭ駆動素子２０がオン状態とされるまで保たれる。
【００８３】
従って、第２の実施の形態の場合にも、データ信号駆動回路１１０により、オン電圧印加期間を、表示データの階調レベルに応じて、（開始時点Ｔ２を移動させることにより）フィールド毎に変調すると、印加電圧ΔＶが、階調レベルに応じて変調され、階調表示が行われる。
【００８４】
尚、第２の実施の形態において好ましくは、オン電圧印加期間（Ｔ２〜Ｔ３）が最小となる場合の開始時点Ｔ２における電圧差が、電圧ＶLCDmimに相当し、オン電圧印加期間（Ｔ２〜Ｔ３）が最大となる場合の開始時点Ｔ２における電圧差が電圧ＶLCDmaxに相当するように、走査信号ＶＳ及びデータ信号ＶＤの各電圧値は設定される。
【００８５】
（駆動回路の第３の実施の形態）
次に、図４した走査信号駆動回路１００及びデータ信号駆動回路１１０の第３の実施の形態における構成及び動作について図１３を参照して説明する。図１３は、走査信号ＶＤ及びデータ信号ＶＳの波形を隣接する２つのフィールドについて示した波形図である。
【００８６】
図１３の信号波形図に示すように、本実施の形態では、第１の実施の形態の場合と異なり、走査信号駆動回路１００は、階調レベルに応じたオン電圧印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）の変化が等間隔になるように、電圧値がＶＳ１→ＶＳ２→ＶＳ３のように非線形に増加するパルスから成る走査信号ＶＳを生成する。このため走査信号駆動回路１００は特に、矩形又は単調増加又は減少するパルスの出力段に、このような波形のパルスに整形する波形整形回路を備えて構成されている。
【００８７】
また、データ信号駆動回路１１０は、第１の実施の形態とほぼ同様のデータ信号ＶＤを生成するが、第１の実施の形態の場合とは異なり、オン電圧印加期間を、階調レベルに応じて単純に等間隔に変化させるように構成されている。
【００８８】
一般には、液晶表示装置においては、走査信号の電圧値に対し、液晶表示パネルの透過率は非線形な特性を示す。より具体的には、仮にＭＩＭ駆動素子をオン状態にする条件下で、データ信号の電圧値を固定して、走査信号の電圧値を一定の割合で変化させても、液晶表示パネルにおける階調レベルは一定の割合では変化しない。第１の実施の形態の場合にも、走査信号ＶＳを選択期間ＴＳに一定傾きで増加するように設定したので、オン電圧印加期間の変化は階調レベルに応じて等間隔にはならない。この場合には、例えば、前述のＧＣＰ信号を用いて、階調レベルが高くなる程、オン電圧印加期間の変化幅を徐々に小さくせねばならない。しかるに本実施の形態では、予め液晶表示装置における印加電圧に対する透過率の非線形特性を調べておき、この非線形に合わせて、走査信号ＶＳのパルスの電圧変化曲線が設定される。このように設定すれば、オン電圧印加期間の変化幅を階調レベルに応じて等間隔にできる。このため、走査信号ＶＳの電圧値に対する液晶表示パネルの透過率が非線形な特性を示す液晶表示装置においても、該非線形な特性に拘わらず、オン電圧印加期間の変化幅が階調レベルに応じて等間隔とされる。
【００８９】
以上の結果、データ信号駆動回路１１０において、オン電圧印加期間の変化幅の制御を、例えば等間隔のパルス列からなるＧＣＰ信号（図１１参照）に基づいて容易に行える。
【００９０】
尚、第３の実施の形態においても好ましくは、第１の実施の形態の場合と同様に、オン電圧印加期間が最小となる場合の終了時点Ｔ２における電圧差が、電圧ＶLCDmimに相当し、オン電圧印加期間が最大となる場合の終了時点Ｔ２における電圧差が電圧ＶLCDmaxに相当するように、走査信号ＶＳ及びデータ信号ＶＤの各電圧値は設定されている。
【００９１】
（駆動回路の変形形態）
以上説明した各実施の形態では、オン電圧印加期間は、選択期間ＴＳの開始時点に重ねられたＴ１に始まり、階調レベルに応じて位置が変化する選択期間ＴＳ内の任意の時点Ｔ２までとされている。しかしながら、オン電圧印加期間の開始時点Ｔ１を、選択期間ＴＳの開始時点よりも一定時間だけ遅い時点に設定してもよい。また、オン電圧印加期間の終了時点Ｔ３を、選択期間ＴＳの終了時点よりも一定時間だけ早い時点に設定してもよい。
【００９２】
以上説明した各実施の形態では、オン電圧印加期間の終了時点Ｔ２を階調レベルに応じて前後させることにより印加電圧を変調するようにしている。しかしながら、オン電圧印加期間の終了時点Ｔ２を固定して、開始時点Ｔ１を階調レベルに応じて前後させることにより、或いは、開始時点Ｔ１及び終了時点Ｔ２の両方を階調レベルに応じて前後させることにより、オン電圧印加期間の長さを変えて印加電圧を変調してもよい。
【００９３】
以上説明した各実施の形態では、選択期間内において、オン電圧印加期間がオフ電圧印加期間の前にくるタイミングで走査信号とデータ信号とを同期させている。しかしながら、選択期間内において、オフ電圧印加期間がオン電圧印加期間の前にくるタイミングで走査信号とデータ信号とを同期させてもよい。
【００９４】
以上説明した各実施の形態では、データ信号ＶＤは、電圧値＋ＶＤ及び−ＶＤをとる２値データである。しかしながら、データ信号は、電圧値０Ｖを基準とする電圧値（波高値）＋ＶＤの正のパルス及び電圧値−ＶＤの負のパルスを有する３値データであってもよい。また、２値データの場合でも、２値が＋ＶＤ及び−ＶＤである必然性は無く、０Ｖ及び＋ＶＤ（又は−ＶＤ）の２値データであってもよい。いずれの場合にも、各実施例で説明した通りの走査信号とデータ信号との間における時間的及び電位的な関係が得られるようにすれば、各実施の形態と同様の作用と効果が得られる。
【００９５】
以上説明した各実施の形態では、走査信号ＶＳにバイアス電圧を印加していない。しかしながら、図１４に示すように、走査信号ＶＳに対し、バイアス電圧を印加してもよい。より具体的には、走査信号駆動回路１００により、非選択期間において、例えば＋側のパルスの後には＋Ｖnsのバイアス電圧を印加し、−側のパルスの後には−Ｖnsのバイアス電圧を印加して走査信号ＶＳを生成してもよい。特にこのようにバイアス電圧を印加すると、前述した式（１）の代わりに次式（５）及び（６）が成立することが要求される。
【００９６】
＋側のパルスからなる走査信号ＶＳに対し：
（ＶLCDmax −Ｖns）＋ＶＤ＜Ｖth ……（５）
−側のパルスからなる走査信号ＶＳに対し：
（Ｖns − ＶLCDmin）＋ＶＤ＜Ｖth ……（６）
従って、Ｖnsを（ＶLCDmax ＋ＶLCDmin）×１／２程度とすることにより、データ信号ＶＤのとり得る範囲が拡大され、マージンが広がり、データ信号駆動回路１００の設計が容易になる。
【００９７】
以上のように、走査信号駆動回路１００及びデータ信号駆動回路１１０が選択期間内でオン電圧印加期間を変えることにより走査信号が増加又は減少する期間を変える構成を有する限り、各種の変形形態によっても、液晶表示パネル１０の階調制御が可能となる。
【００９８】
以上説明した液晶表示パネル１０は、例えばカラー液晶プロジェクタに適用される場合には、３つの液晶表示パネル１０がＲＧＢ用のライトバルブとして夫々用いられ、各パネルには夫々ＲＧＢ色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が入射光として夫々入射されることになるので、対向基板３２上にカラーフィルタを設ける必要はない。他方、液晶表示パネル１０は、例えば直視型や反射型のカラー液晶テレビに適用される場合には、画素電極３４に対向する所定領域にＲＧＢのカラーフィルタをその保護膜と共に、対向基板３２上に形成してもよい。
【００９９】
液晶表示パネル１０において、ＭＩＭアレイ基板３０側における液晶分子の配向不良を抑制するために、画素電極３４、ＭＩＭ駆動素子２０、走査線１２等の全面に平坦化膜をスピンコート等で塗布してもよく、又はＣＭＰ処理を施してもよい。
【０１００】
また、以上の実施の形態では、所謂“４値駆動法”に基づいて、オン電圧印加期間を変調することにより階調表示を行うようにしたが、本発明によれば、例えば特開平２−１２５２２５号公報等に開示された充放電駆動法に基づいて同様に階調表示を行うことも可能である。
【０１０１】
更に、液晶表示パネル１０においては、一例として液晶層１８をネマティック液晶から構成したが、液晶を高分子中に微小粒として分散させた高分子分散型液晶を用いれば、前述の配向膜、偏光フィルム、偏光板等が不要となり、光利用効率が高まることによる液晶表示パネルの高輝度化や低消費電力化の利点が得られる。更に、画素電極３４をＡｌ等の反射率の高い金属膜から構成することにより、液晶表示パネル１０を反射型液晶表示装置に適用する場合には、電圧無印加状態で液晶分子がほぼ垂直配向されたＳＨ（スーパーホメオトロピック）型液晶などを用いても良い。更にまた、液晶表示パネル１０においては、液晶層に対し垂直な電界（縦電界）を印加するように対向基板３２の側にデータ線１４を設けているが、液晶層に平行な電界（横電界）を印加するように一対の横電界発生用の電極から画素電極３４を夫々構成する（即ち、対向基板３２の側には縦電界発生用の電極を設けることなく、ＭＩＭアレイ基板３０の側に横電界発生用の電極を設ける）ことも可能である。このように横電界を用いると、縦電界を用いた場合よりも視野角を広げる上で有利である。その他、各種の液晶材料（液晶相）、動作モード、液晶配列、駆動方法等に本実施の形態を適用することが可能である。
【０１０２】
（電子機器）
次に、以上詳細に説明した液晶表示パネル１０、走査信号駆動回路１００及びデータ信号駆動回路１１０を備えた電子機器の実施の形態について図１５から図１９を参照して説明する。
【０１０３】
先ず図１５に、このように液晶表示パネル１０等を備えた電子機器の概略構成を示す。
【０１０４】
図１５において、電子機器は、表示情報出力源１０００、表示情報処理回路１００２、前述の走査信号駆動回路１００及びデータ信号駆動回路１１０を含む駆動回路１００４、前述の液晶表示パネル１０、クロック発生回路１００８並びに電源回路１０１０を備えて構成されている。表示情報出力源１０００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、光ディスク装置などのメモリ、同調回路等を含み、クロック発生回路１００８からのクロックに基づいて、所定フォーマットのビデオ信号などの表示情報を表示情報処理回路１００２に出力する。表示情報処理回路１００２は、増幅・極性反転回路、相展開回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等の周知の各種処理回路を含んで構成されており、クロックに基づいて入力された表示情報から前述の８ビットの２５６階調のデジタル信号DATA（Ｄ０〜Ｄ７）を順次生成し、クロックCLKと共に駆動回路１００４に出力する。駆動回路１００４は、走査信号駆動回路１００及びデータ信号駆動回路１１０によって前述の駆動方法により液晶表示パネル１０を駆動する。電源回路１０１０は、上述の各回路に所定電源を供給する。尚、液晶表示パネル１０を構成するＭＩＭアレイ基板の上に、駆動回路１００４を搭載してもよく、これに加えて表示情報処理回路１００２を搭載してもよい。
【０１０５】
次に図１６〜図１９に、このように構成された電子機器の具体例を夫々示す。
【０１０６】
図１６において、電子機器の一例たる液晶プロジェクタ１１００は、上述した駆動回路１００４がＭＩＭアレイ基板上に搭載された液晶表示パネル１０を含む液晶表示モジュールを３個用意し、夫々ＲＧＢ用のライトバルブ１０Ｒ、１０Ｇ及び１０Ｂとして用いた投射型プロジェクタとして構成されている。液晶プロジェクタ１１００では、白色光源のランプユニット１１０２から投射光が発せられると、ライトガイド１１０４の内部で、複数のミラー１１０６を介して、２枚のダイクロイックミラー１１０８によって、ＲＧＢの３原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ、Ｂに分けられ、各色に対応するライトバルブ１０Ｒ、１０Ｇ及び１０Ｂに夫々導かれる。そして、ライトバルブ１０Ｒ、１０Ｇ及び１０Ｂにより夫々変調された３原色に対応する光成分は、ダイクロイックプリズム１１１２により再度合成された後、投写レンズ１１１４を介してスクリーンなどにカラー画像として投写される。
【０１０７】
図１７において、電子機器の他の例たるラップトップ型のパーソナルコンピュータ１２００は、上述した液晶表示パネル１０がトップカバーケース内に備えられており、更にＣＰＵ、メモリ、モデム等を収容すると共にキーボード１２０２が組み込まれた本体１２０４を備えている。
【０１０８】
図１８において、電子機器の他の例たるページャ１３００は、金属フレーム１３０２内に前述の駆動回路１００４がＭＩＭアレイ基板上に搭載されて液晶表示モジュールをなす液晶表示パネル１０が、バックライト１３０６ａを含むライトガイド１３０６、回路基板１３０８、第１及び第２のシールド板１３１０及び１３１２、二つの弾性導電体１３１４及び１３１６、並びにフィルムキャリアテープ１３１８と共に収容されている。この例の場合、前述の表示情報処理回路１００２（図１５参照）は、回路基板１３０８に搭載してもよく、液晶表示パネル１０のＭＩＭアレイ基板上に搭載してもよい。更に、前述の駆動回路１００４を回路基板１３０８上に搭載することも可能である。
【０１０９】
尚、図１８に示す例はページャであるので、回路基板１３０８等が設けられている。しかしながら、駆動回路１００４や更に表示情報処理回路１００２を搭載して液晶表示モジュールをなす液晶表示パネル１０の場合には、金属フレーム１３０２内に液晶表示パネル１０を固定したものを液晶表示装置として、或いはこれに加えてライトガイド１３０６を組み込んだバックライト式の液晶表示装置として、生産、販売、使用等することも可能である。
【０１１０】
また図１９に示すように、駆動回路１００４や表示情報処理回路１００２を搭載しない液晶表示パネル１０の場合には、駆動回路１００４や表示情報処理回路１００２を含むＩＣ１３２４がポリイミドテープ１３２２上に実装されたＴＣＰ（Tape Carrier Package）１３２０に、ＭＩＭアレイ基板３０の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して物理的且つ電気的に接続して、液晶表示装置として、生産、販売、使用等することも可能である。
【０１１１】
以上図１６から図１９を参照して説明した電子機器の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、携帯電話、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等などが図１５に示した電子機器の例として挙げられる。
【０１１２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、比較的簡易な構成を持ち、多階調表示が可能であり且つ階調表示における信頼性が高い液晶表示装置を備えた各種の電子機器を実現できる。
【０１１３】
【発明の効果】
以上の本発明の液晶表示パネルの駆動装置によれば、データ信号が２端子型非線形素子をオン状態とする電圧値をとる第１期間を表示データの階調レベルに応じて変化させる（変調する）ことにより階調表示を行えるので、従来の技術のように階調数に応じた多数の電圧レベルを発生させる手段や、多数の電圧レベルを有するデータ信号を行毎に同時に供給する手段を必要とせず、比較的簡単な構成を有する走査信号駆動回路及びデータ信号駆動回路を用いて、多階調の画像表示を可能ならしめる液晶表示パネルの駆動装置を実現できる。
また、比較的簡単な構成を有する走査信号駆動回路及びデータ信号駆動回路を用いて、選択期間毎に階調レベルを安定して変更可能な液晶表示パネルの駆動装置を実現できる。
また、より簡単な構成を有する走査信号駆動回路及びデータ信号駆動回路を用いて、多階調の画像表示を可能ならしめる液晶表示パネルの駆動装置を実現できる。
また、比較的簡単な構成を有する走査信号駆動回路及びデータ信号駆動回路を用いて、当該液晶の透過率が変化する全範囲を利用して階調表示可能な液晶表示パネルの駆動装置を実現できる。
また、表示データの階調レベルに応じて第１期間を変化させて階調制御を行う際に、第１期間の変化が階調レベルに応じて等間隔となるので、液晶表示パネルや駆動回路の非線形な特性によらず、データ信号駆動手段における第１期間の変化（例えば、パルス幅変調）の制御が簡易化できる。
また、データ信号における２端子非線形素子をオン状態にする電圧値及びオフ状態にする電圧値がとりうる値の範囲が広がるので、２端子型非線形素子のオン／オフ状態の切換えを安定に行うことが出来ると共に、当該駆動回路の回路設計に余裕が出来る。
また、経済性及び階調動作の信頼性に優れており、多階調表示が可能な、液晶プロジェクタ、パーソナルコンピュータ、ページャ等の様々な電子機器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示パネルの実施の形態に備えられるＭＩＭ駆動素子の一例を画素電極と共に示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】ＭＩＭ駆動素子の電圧−電流特性を示すグラフである。
【図４】液晶表示パネルの実施の形態を構成する回路を示す等価回路図である。
【図５】液晶表示パネルの実施の形態を模式的に示す部分破断斜視図である。
【図６】液晶表示パネルにおける印加電圧に対する透過率特性を示すグラフである。
【図７】駆動回路の第１の実施の形態により発生される走査信号及びデータ信号を示す波形図（その１）である。
【図８】駆動回路の第１の実施の形態により発生される走査信号及びデータ信号を示す波形図である（その２）。
【図９】駆動回路の第１の実施の形態により発生される走査信号及びデータ信号を示す波形図である（その３）。
【図１０】駆動回路の第１の実施の形態におけるデータ信号駆動回路のブロック図である。
【図１１】駆動回路の第１の実施の形態におけるデータ信号駆動回路により、ＧＣＰ信号を用いて階調レベルに対応したデータ信号を生成する様子を示すタイミングチャートである。
【図１２】駆動回路の第２の実施の形態により発生される走査信号及びデータ信号を示す波形図である。
【図１３】駆動回路の第３の実施の形態により発生される走査信号及びデータ信号を示す波形図である。
【図１４】駆動回路の変形形態により発生される走査信号を示す波形図である。
【図１５】本発明による電子機器の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図１６】電子機器の一例としての液晶プロジェクタを示す断面図である。
【図１７】電子機器の他の例としてのパーソナルコンピュータを示す正面図である。
【図１８】電子機器の一例としてのページャを示す分解斜視図である。
【図１９】電子機器の一例としてのＴＣＰを用いた液晶表示装置を示す斜視図である。
【図２０】データ信号のパルス振幅変調の基本原理を示す波形図である。
【図２１】２値データ信号における選択期間とオンオフの変化の関係を示す波形図である。
【符号の説明】
１０…液晶表示パネル
１２…走査線
１４…データ線
１８…液晶層
２０…ＭＩＭ駆動素子
３０…ＭＩＭアレイ基板
３２…対向基板
３４…画素電極
１００…走査線駆動回路
１１０…データ信号駆動回路
１１１…Ｘカウンタ
１１２…ＧＣＰ生成回路
１１３…Ｘドライバ回路
１１００…液晶プロジェクタ
１２００…パーソナルコンピュータ
１３００…ページャ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of liquid crystal display panel driving devices, liquid crystal display devices, and electronic equipment, and in particular, active using two-terminal nonlinear elements having bidirectional diode characteristics such as MIM (Metal Insulator Metal) driving elements. The present invention belongs to a technical field of a matrix driving type liquid crystal display panel driving device, a liquid crystal display device (liquid crystal display module) including the driving device, and an electronic apparatus including the liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an active matrix liquid crystal display panel, there is a liquid crystal display panel using a two-terminal type non-linear element having bidirectional diode characteristics such as an MIM driving element in addition to a TFT (thin film transistor) driving element. MIM driving elements and the like have steep thresholds, and are therefore advantageous in that there are fewer problems of crosstalk between pixels compared to the conventional simple matrix driving system. Compared to TFT driving elements, the element configuration and manufacturing process are advantageous. Is advantageous in that it is relatively simple.
[0003]
The basic principle of gradation display in a liquid crystal display panel using this type of MIM driving element will be described here. As shown in FIG. 20, on the other hand, a scanning line connected to each pixel electrode via the MIM driving element has a predetermined voltage value lower than the width defining the selection period and the threshold voltage of the MIM driving element. A pulsed scanning signal VS having (peak value) is supplied. On the other hand, in this selection period, a data signal VD composed of a pulse having a predetermined voltage value (crest value) is supplied to a data line (counter electrode) opposed to the pixel electrode with the liquid crystal interposed therebetween. At this time, if the difference between these voltage values (VS−VD) within the selection period is set so as to exceed the threshold voltage of the MIM drive element, the MIM drive element is only in the pixel to which both are supplied. It is turned on. As a result, a voltage is charged between the pixel electrode and the data line (counter electrode) across the liquid crystal, that is, an applied voltage is applied to the liquid crystal. Here, in particular, in the range of the voltage value sufficient to turn on the MIM driving element in cooperation with the scanning signal VS, as shown in FIG. 20, for example, the data signal VD1 as the voltage value VD1 → VD2. If the voltage value of the pulse forming the above is changed (that is, amplitude modulation), the applied voltage changes. As a result, the transmittance of the liquid crystal display panel changes according to the change of the applied voltage, and gradation display is performed.
[0004]
The above is the basic principle of gradation display by amplitude modulation of the data signal. However, in the case of an actual driving circuit, the scanning signal and the data signal have polarities for each field in order to drive the liquid crystal with AC. In order to invert and further prevent flicker, a method in which the polarity of the data signal is inverted every selection period is generally used. Accordingly, the data signal includes binary signals of + VD and −VD as shown in FIG. 21 including the pulse shown in FIG. In addition, in order to stably perform such a driving method, a positive bias voltage is applied to the scanning signal after a positive voltage pulse, and a negative bias voltage is applied to the scanning signal after a negative voltage pulse. The method is adopted.
[0005]
Data signal drive circuits that perform amplitude modulation of a data signal in this way include, for example, an analog type that generates a data signal from an analog RGB signal and a digital type that generates a data signal from a digital RGB signal, for example. .
[0006]
An analog data signal drive circuit can input analog video information in the same format as a conventional CRT to the drive circuit and directly process it. The number of necessary input lines is small, and a CRT (Cathode Ray Tube) is a liquid crystal. There are advantages such as easy replacement with a display panel. On the other hand, a digital data signal driving circuit can input digital video information corresponding to multimedia to the driving circuit directly without performing digital-analog conversion, and can be directly processed, resulting from deterioration during transmission of video information. There are advantages such as that the accuracy of the data signal does not decrease and that the signal deterioration accompanying the digital-analog conversion can be prevented in advance.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In particular, an active matrix liquid crystal display panel using an MIM drive element has a unique advantage of a relatively simple device configuration and manufacturing process while increasing the number of gradations and realizing a high-quality image display. There is a general request to realize cost reduction by utilizing the above.
[0008]
However, the above-described conventional technique has the following problems.
[0009]
First, according to the above-described analog data signal driving circuit, it is not easy to control the amplitude of the data signal so as to faithfully reproduce the input infinite gradation video information. In other words, in order to display a high-quality image with multiple gradations, it is necessary to simply increase the accuracy of voltage control for each data signal, and a data signal driving circuit having excellent output voltage accuracy and operating speed is required. . Further, in this type of liquid crystal display panel, a so-called line-sequential time-division driving method in which a data signal for one row is simultaneously supplied to a plurality of scanning lines at the timing of a scanning pulse supplied to one scanning line is common. However, according to the analog data signal driving circuit described above, a liquid crystal display panel with a large number of pixels cannot be driven due to the frequency characteristics of the sample and hold circuit as a general component. Furthermore, when a digital video signal compatible with multimedia is displayed on the liquid crystal display panel, the burden of necessary digital-analog conversion increases as the number of gradations increases.
[0010]
On the other hand, according to the above-described digital data signal driving circuit, for example, when gradation display is performed with 256 gradations for each color of RGB (that is, a digital RGB signal of 24 bits in total for each color of 8 bits), When the multi-layer development is performed in order to lower the driving frequency, the data line must be driven with an accuracy of about 10 mV in which a voltage in the range of several volts is assigned to 256 gradations. Further, for example, in the case of performing gradation display with a 3-bit 8-gradation digital signal for one color, the required voltage level is 16 (on the + side) in order to drive the liquid crystal as described above. 8 levels, 8 levels on the negative side). Further, for example, in the case of performing gradation display with 6 bits of 64 gradation digital signals for one color, the required voltage level is 64 (32 on the + side) in order to drive the liquid crystal as described above. Level, 32 levels on the negative side). As the number of bits of the digital signal increases in this way, the number of required voltage levels increases exponentially. For example, a conventional voltage selection circuit composed of a resistance voltage dividing circuit and an analog switch is to cope with it. Have difficulty.
[0011]
As described above, whether it is an analog data signal driving circuit or a digital data signal driving circuit, the required voltage output accuracy and operation as long as the conventional method controls the gradation level by controlling the amplitude of the data signal. Speed is difficult to achieve with current integrated circuit technology.
[0012]
In a liquid crystal display panel using an MIM drive element or the like, as a method for performing gradation display, for example, a time ratio of taking a binary value of a data signal during one selection period, such as PWM (pulse width modulation), is used. It is not unthinkable to use a method that is controlled according to the gradation level. However, in this method, since the potential difference between the scanning signal VS and the data signal VD while the MIM driving element is turned on is constant, the liquid crystal is temporarily charged in each selection period until it is saturated. Therefore, gradation control cannot be performed at all. Therefore, during the charging of the liquid crystal via the MIM driving element (while the effective value of the applied voltage of the liquid crystal is increasing), the MIM driving element is switched from the on state to the off state. Therefore, it is expected that the switching point in time must be controlled in accordance with the difference in gradation level, and the apparatus configuration related to timing control and the like is fundamentally complicated and advanced.
[0013]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and uses a two-terminal nonlinear element having bidirectional diode characteristics such as an MIM driving element that enables multi-gradation using a relatively simple configuration. It is an object of the present invention to provide a driving device for an active matrix driving type liquid crystal display panel, a liquid crystal display device including the driving device, and an electronic apparatus including the liquid crystal display device.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problem, the liquid crystal display panel driving device of the present invention includes a pair of first and second substrates, liquid crystal sandwiched between the first and second substrates, and the first substrate. A plurality of pixel electrodes provided in a matrix on the side facing the liquid crystal, a plurality of data lines arranged in a predetermined first direction on one of the first and second substrates, and the first and second substrates And a plurality of scanning lines arranged in a second direction intersecting the first direction and a plurality of data lines or scanning lines formed on the first substrate and the plurality of pixel electrodes, respectively. A liquid crystal display panel driving device comprising a plurality of two-terminal type non-linear elements each having a bidirectional diode characteristic, wherein a scanning signal comprising a pulse whose voltage value continuously increases or decreases within a selection period is scanned Scanning signal driving means for supplying to the line; While changing the width of the first period that takes the voltage value for turning on the two-terminal nonlinear element according to the difference between the voltage value of the pulse of the scanning signal within the selection period according to the gradation level of the display data, A data signal having a voltage value for turning off the two-terminal nonlinear element due to a difference from the voltage value of the pulse of the scanning signal in a second period excluding the first period within the selection period is applied to the data line. Data signal driving means for supplying the scanning signal driving means, wherein the scanning signal driving means changes the voltage value of the pulse in a non-linear manner so that the width of the first period is equidistant according to the gradation level. A signal is generated.
[0015]
  According to the driving device for the liquid crystal display panel, on the other hand, a scanning signal is generated by the scanning signal driving means and is supplied to a plurality of scanning lines at least for each row in a time division manner. On the other hand, a data signal is generated by the data signal driving means and supplied to a plurality of data lines at least for each column. Here, the scanning signal takes a voltage value for turning on the two-terminal nonlinear element in the first period in the selection period, and takes a voltage value for turning off the two-terminal nonlinear element in the second period, for example, It is a signal such as a pulse signal or a binary signal. Accordingly, only in the first period of the selection period, the two-terminal nonlinear element is turned on. In this first period, the scanning electrode or the counter electrode facing the pixel electrode and the liquid crystal sandwiched between the pixel electrode or the pixel electrode A voltage between the signal lines is applied to the liquid crystal as an applied voltage. Here, since the scanning signal is composed of pulses whose voltage value continuously increases or decreases, the voltage applied to the liquid crystal at the end of the first period is different if the width of the first period differs by ΔT. It differs by the amount of change in the scanning signal that increases or decreases during ΔT. When the first period ends and the second period is reached, the two-terminal nonlinear element is turned off, so that the voltage applied to the liquid crystal layer is the liquid crystal or the two-terminal nonlinear element in the off state. If the current flowing through is ignored, it is kept constant (that is, the voltage applied at the end of the first period). For example, this applied voltage is held until the two-terminal nonlinear element is turned on again in the next field. Accordingly, when the first period is changed (ie, modulated) for each field, for example, in accordance with the gradation level of the display data to be displayed on the pixel corresponding to the selection period by the data signal driving unit, the corresponding pixel is displayed. The applied voltage applied to the liquid crystal in each field varies from field to field in accordance with the gradation level. As a result, the transmittance of the liquid crystal display panel in the corresponding pixel changes, for example, for each field according to the gradation level, and gradation display on the liquid crystal display panel is performed according to the display data by the driving device.
[0016]
  In addition, the voltage value of the pulse forming the scanning signal changes nonlinearly so that the change in the first period becomes equal intervals according to the gradation level. Here, in general, in the liquid crystal display panel and its driving circuit, the transmittance of the liquid crystal display panel exhibits nonlinear characteristics with respect to the voltage value of the scanning signal. More specifically, even if the voltage value of the data signal is fixed and the voltage value of the scanning signal is changed at a certain rate under the condition that the two-terminal nonlinear element is turned on, the gradation in the liquid crystal The level does not change at a constant rate. Also in the present invention, for example, when the scanning signal is set to increase or decrease at a constant slope during the selection period, the change in the first period does not become equal intervals according to the gradation level. In this case, for example, the higher the gradation level, the smaller the change in the first period must be. However, in the invention of this claim, so that the change in the first period becomes an equal interval according to the gradation level, for example, when the scanning signal is composed of a pulse whose voltage value increases, the end of the first period is approached. The voltage value of this pulse is changed nonlinearly so that the increase rate becomes large. For this reason, even in a liquid crystal display panel and its driving circuit in which the transmittance of the liquid crystal display panel with respect to the voltage value of the scanning signal exhibits nonlinear characteristics, the change in the first period depends on the gradation level regardless of the nonlinear characteristics. Are equally spaced.
[0017]
  Further, the data signal driving means generates the data signal so as to take a voltage value to be turned off in a non-selection period excluding the selection period.
[0018]
  According to the driving device of the liquid crystal display panel, the data signal generated by the data signal driving unit takes a voltage value to be turned off during the non-selection period except the selection period. Therefore, since the two-terminal nonlinear element that is in the off state at the end of the second period in the selection period is in the off state even in the non-selection period, the applied voltage applied to the liquid crystal layer is If the current flowing through the two-terminal nonlinear element in the off state is ignored, it is kept constant. In the next field, this applied voltage is maintained until the two-terminal nonlinear element is turned on again.
[0019]
  Further, the scanning signal driving unit generates the scanning signal so that the voltage value of the pulse increases within the selection period, and the data signal driving unit sets the voltage value to be turned on and the off state. A binary data signal with a voltage value to be generated is generated.
[0020]
  According to the liquid crystal display panel driving device, a scanning signal is generated by the scanning signal driving means, and a binary data signal is generated by the data signal driving means, that is, a voltage value to be turned on and a voltage value to be turned off. Is done. Here, since the scanning signal is generated so that the voltage value of the pulse increases within the selection period, the voltage applied to the liquid crystal at the end of the first period is increased by ΔT in the width of the first period. For example, the change of the scanning signal that increases during ΔT (for example, α × ΔT if the rate of increase is a constant value α [voltage / time]). Therefore, when the first period is changed according to the gradation level of the display data by the data signal driving means, the applied voltage applied to the liquid crystal changes according to the gradation level.
[0021]
  Further, the difference at the end of the first period when the width of the first period is the minimum corresponds to a voltage at which the change in transmittance in the pixels of the liquid crystal display panel starts, and the width of the first period is the maximum. The scanning signal driving means and the data signal driving means respectively output the scanning signal and the data signal so that the difference at the end of the first period in the case corresponds to a voltage at which the transmittance is saturated. It is characterized by generating.
[0022]
  According to the liquid crystal display panel driving device, when the first period is minimized, the voltage difference at the end of the first period is the voltage at which the transmittance of the liquid crystal display panel starts changing (that is, the normally white mode). The voltage at which the gradation level is the lowest or the gradation level is the highest in the normally black mode). Therefore, the voltage applied to the liquid crystal is applied to the liquid crystal at the end of the first period, and until the next selection period in which the two-terminal nonlinear element is turned on. The voltage at which the transmittance change starts is held. When the first period is the maximum, the voltage difference at the end of the first period is the voltage at which the transmittance is saturated (that is, the gradation level is the highest in the normally white mode, or the gradation in the normally black mode. Equivalent to the voltage with the highest level). Therefore, the voltage applied to the liquid crystal is applied to the liquid crystal at the end of the first period, and until the next selection period in which the two-terminal nonlinear element is turned on. The voltage at which the transmittance is saturated is held.
[0023]
  Further, the scanning signal driving unit generates the scanning signal so that the voltage value of the pulse decreases within the selection period, and the data signal driving unit sets the voltage value to be turned on and the off state. Generating a binary data signal with a voltage value to be generated.
[0024]
  According to the liquid crystal display panel driving device, a scanning signal is generated by the scanning signal driving means, and a binary data signal is generated by the data signal driving means, that is, a voltage value to be turned on and a voltage value to be turned off. Is done. Here, since the scanning signal is generated so that the voltage value of the pulse decreases within the selection period, and the first period is provided in the second half of the selection period (TS), only the start time of the first period has two terminals. The type nonlinear element is turned on, and the voltage applied at this moment is held until the end of the first period. Therefore, when the start point of the first period is changed according to the gradation level of the display data by the data signal driving means, the applied voltage applied to the liquid crystal changes according to the gradation level.
[0025]
  According to another aspect of the present invention, there is provided a driving device for a liquid crystal display panel, wherein a pair of first and second substrates, liquid crystal sandwiched between the first and second substrates, and the first substrate are solved. A plurality of pixel electrodes provided in a matrix on the side facing the liquid crystal, a plurality of data lines arranged in a predetermined first direction on one of the first and second substrates, and the first and first A plurality of scanning lines arranged in the second direction intersecting the first direction on the other of the two substrates and a plurality of data lines or scanning lines formed on the first substrate and the plurality of pixel electrodes, respectively. An apparatus for driving a liquid crystal display panel comprising a plurality of two-terminal type non-linear elements having intervening bidirectional diode characteristics, wherein a scanning signal comprising pulses whose voltage value continuously decreases within a selection period is scanned Scanning signal driving means for supplying to the line; and While changing the width of the first period that takes the voltage value for turning on the two-terminal nonlinear element according to the difference between the voltage value of the pulse of the scanning signal within the selection period according to the gradation level of the display data, A data signal having a voltage value for turning off the two-terminal nonlinear element due to a difference from the voltage value of the pulse of the scanning signal in a second period excluding the first period within the selection period is applied to the data line. And a data signal driving means to be supplied.
[0026]
  According to the liquid crystal display panel driving device, a scanning signal is generated by the scanning signal driving means, and a data signal having a voltage value to be turned on and a voltage value to be turned off is generated by the data signal driving means. Here, since the scanning signal is generated so that the voltage value of the pulse decreases within the selection period, and the first period is provided in the second half of the selection period (TS), only the start time of the first period has two terminals. The type nonlinear element is turned on, and the voltage applied at this moment is held until the end of the first period. Therefore, when the start point of the first period is changed according to the gradation level of the display data by the data signal driving means, the applied voltage applied to the liquid crystal changes according to the gradation level.
[0027]
  Further, the difference at the start time of the first period when the first period changed by the data signal driving means is maximized is a voltage at which the change of the transmittance of the liquid crystal display panel in the corresponding pixel starts. The scanning signal driving means so that the difference at the start of the first period when the first period changed by the data signal driving means is minimum corresponds to a voltage at which the transmittance is saturated. The data signal driving means generates the scanning signal and the data signal, respectively.
[0028]
  According to the liquid crystal display panel driving device, when the first period is the maximum, the voltage difference at the start of the first period is the voltage at which the transmittance of the liquid crystal display panel starts to change (ie, normally white mode). The voltage at which the gradation level is the lowest or the gradation level is the highest in the normally black mode). Therefore, it is turned on only at the beginning of the first period, the voltage difference at that time is applied to the liquid crystal, and then applied to the liquid crystal until the next selection period in which the two-terminal nonlinear element is turned on. The applied voltage is held at a voltage at which the change in transmittance of the liquid crystal display panel starts. When the first period is minimum, the voltage difference at the start of the first period is a voltage at which the transmittance is saturated (that is, the gradation level is maximized in the normally white mode, or the gradation in the normally black mode. Corresponds to the voltage with the lowest level). Therefore, it is turned on only at the beginning of the first period, the voltage difference at that time is applied to the liquid crystal, and then applied to the liquid crystal until the next selection period in which the two-terminal nonlinear element is turned on. The applied voltage is held at a voltage at which the transmittance of the liquid crystal display panel is saturated.
[0029]
  In the liquid crystal display panel driving device, the scanning signal driving means generates the scanning signal including a predetermined bias voltage in a non-selection period excluding the selection period.
[0030]
  According to the liquid crystal display panel driving apparatus, the scanning signal driving means causes the positive bias voltage after the positive voltage value pulse or the negative bias after the negative voltage value pulse in the non-selection period. As a voltage, a scanning signal including a predetermined bias voltage is generated. Since the bias voltage is applied, the range of values that can be taken by the voltage value for turning on and off the two-terminal nonlinear element in the data signal is widened.
[0031]
  According to another aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device comprising the liquid crystal display panel driving device and the liquid crystal display panel.
[0032]
  According to the above-mentioned liquid crystal display device (liquid crystal display module), the liquid crystal display panel is provided with a two-terminal type non-linear element in particular. Gray scale display is possible.
[0033]
  According to another aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus including the above-described liquid crystal display device in order to solve the above problems.
According to the electronic apparatus of the present invention, the electronic apparatus includes the above-described liquid crystal display device of the present invention, and the apparatus as a whole can perform multi-gradation display with a relatively simple configuration.
[0034]
Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0036]
(MIM drive element)
FIG. 1 is a plan view schematically showing an MIM driving element as an example of a two-terminal nonlinear element provided in a liquid crystal display panel according to an embodiment of the present invention, together with a pixel electrode. It is AA sectional drawing.
[0037]
1 and 2, the MIM driving element 20 is formed on an insulating film 31 formed on an MIM array substrate 30 constituting an example of the first substrate, and is formed on the insulating film 31 side. The first metal film 22, the insulating layer 24, and the second metal film 26 are sequentially formed to have an MIM structure (Metal Insulator Metal structure). The first metal film 22 of the two-terminal type MIM driving element 20 is connected to the scanning line 12 formed on the MIM array substrate 30 as one terminal, and the second metal film 26 is connected to the other terminal. Connected to the pixel electrode 34. In place of the scanning line 12, a data line (see FIG. 4) may be formed on the MIM array substrate 30 and connected to the pixel electrode. The second metal film 26 may be the same as the pixel electrode 34 or may be provided in the same shape.
[0038]
The MIM array substrate 30 is made of an insulating and transparent substrate such as glass or plastic. The insulating film 31 that forms the base is made of, for example, tantalum oxide. The insulating film 31 is formed for the purpose of preventing the first metal film 22 from being peeled off by the heat treatment after the formation of the second metal film 26 and preventing diffusion of impurities from the substrate 30 to the first metal film 22. Therefore, it is not always necessary if these are not problems. The first metal film 22 is made of a conductive metal thin film, for example, tantalum alone or a tantalum alloy. Alternatively, tantalum alone or a tantalum alloy as a main component may be added with elements such as tungsten and chromium. The insulating film 24 is made of, for example, an oxide film formed by anodic oxidation on the surface of the first metal film 22 in the chemical liquid. The second metal film 26 is made of a conductive metal thin film, for example, chromium alone or a chromium alloy. The pixel electrode 34 is made of a transparent conductive film such as an ITO (Indium Tin Oxide) film.
[0039]
FIG. 3 shows current-voltage characteristics of the MIM driving element 20 configured as described above.
[0040]
As is apparent from FIG. 3, the MIM driving element has nonlinear current-voltage characteristics, is almost symmetrical in both directions, and has steep threshold values at the voltage values of Vth and −Vth, respectively. Have. That is, the MIM driving element is in an off state (that is, a high resistance state) between the threshold voltages Vth and −Vth, and is on (low) when the threshold voltages Vth and −Vth are exceeded to the + side or the − side. Resistance state). Therefore, from these viewpoints, it is suitable as a switching element for the liquid crystal display panel.
[0041]
Although an MIM driving element has been described as an example of a two-terminal nonlinear element, a switching element such as a ZnO (zinc oxide) varistor, an MSI (Metal Semi-Insulator) driving element, or an RD (Ring Diode) is also used in this embodiment. The liquid crystal display panel can be used.
[0042]
(LCD panel)
Next, an active matrix liquid crystal display panel using the above-described MIM driving element 20 will be described with reference to FIGS. 4 is an equivalent circuit diagram showing the liquid crystal display panel together with the drive circuit, FIG. 5 is a partially broken perspective view schematically showing the liquid crystal display panel, and FIG. 6 is an applied voltage of the liquid crystal display panel. It is a graph which shows the transmittance | permeability characteristic with respect to.
[0043]
4, the liquid crystal display panel 10 includes a plurality of scanning lines 12 arranged on the MIM array substrate 30 connected to the scanning signal driving circuit 100, and a plurality of scanning lines 12 arranged on the counter substrate and also functioning as counter electrodes. The data line 14 is connected to the data signal driving circuit 110. The scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 may be formed on the MIM array substrate 30 shown in FIGS. 1 and 2 or the counter substrate thereof. In this case, the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 include the driving circuit. A liquid crystal display device (liquid crystal display panel) is obtained. Alternatively, the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 may be configured by an IC independent of the liquid crystal display panel, and may be connected to the scanning lines 12 and the data lines 14 via predetermined wirings. The liquid crystal display device (liquid crystal display module) does not include a drive circuit.
[0044]
In each pixel region 16, the scanning line 12 is connected to one terminal of the MIM driving element 20 (see FIG. 1), and the data line 14 is connected to the liquid crystal layer 18 and the pixel electrode 34 shown in FIG. The other terminal of the MIM driving element 20 is connected. Accordingly, when a scanning signal is supplied to the scanning line 12 corresponding to each pixel region 16 and a data signal is supplied to the data line 14, the MIM driving element 20 in the pixel region is turned on (that is, a low resistance state). A drive voltage is applied to the liquid crystal layer 18 between the pixel electrode 34 and the data line 14 as the counter electrode via the MIM drive element 20.
[0045]
The LSI including the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 mounted by the TAB (tape automated bonding) method is scanned through an anisotropic conductive film provided in the peripheral portion of the MIM array substrate 30. If the structure which connects the line 12 and the data line 14 is taken, manufacture of the liquid crystal display panel 10 will become easier, and the flexibility in an apparatus structure will also increase. Further, if a configuration in which an LSI including the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 is mounted on the MIM array substrate 30 and the counter substrate 32 by a COG (chip on glass) method, the liquid crystal display panel 10 can be manufactured. Further, it becomes easier and the reliability is improved, and the configuration of the apparatus is simplified and the embeddability is enhanced.
[0046]
In FIG. 5, the liquid crystal display panel 10 includes an MIM array substrate 30 and a counter substrate 32 that constitutes an example of a transparent second substrate disposed to face the MIM array substrate 30. The counter substrate 32 is made of, for example, a glass substrate. The MIM array substrate 30 is provided with a plurality of transparent pixel electrodes 34 in a matrix. The plurality of pixel electrodes 34 extend along a predetermined X direction, and are connected to the plurality of scanning lines 12 arranged in the Y direction orthogonal to the X direction via the MIM driving element 20. An alignment film made of an organic thin film such as a polyimide thin film and subjected to a predetermined alignment process such as a rubbing process is provided on the side facing the liquid crystal such as the pixel electrode 34, the MIM driving element 20, and the scanning line 12. .
[0047]
On the other hand, the counter substrate 32 is provided with a plurality of data lines 14 extending in the Y direction and arranged in a strip shape in the X direction. The data line 14 also includes a portion as a counter electrode disposed to face the pixel electrode 34 with the liquid crystal layer 18 interposed therebetween. An alignment film made of an organic thin film such as a polyimide thin film and subjected to a predetermined alignment process such as a rubbing process is provided below the data line 14. The data line 14 is formed of a transparent conductive film such as an ITO film at least as a portion as the counter electrode. However, when the scanning line 12 is formed on the counter substrate 32 instead of the data line 14, the scanning line 12 is formed in a strip shape from a transparent conductive film such as an ITO film so as to function as a counter electrode. The
[0048]
Depending on the application of the liquid crystal display panel 10, the counter substrate 32 may be provided with a color filter made of a color material film arranged in, for example, a stripe shape, a mosaic shape, or a triangle shape. A black matrix such as resin black in which carbon or titanium is dispersed in a photoresist may be provided.
[0049]
Between the MIM array substrate 30 and the counter substrate 32 configured as described above and arranged so that the pixel electrode 34 and the data line 14 face each other, a sealant disposed along the periphery of the counter substrate 32 is used. Liquid crystal is sealed in the enclosed space, and a liquid crystal layer 18 (see FIG. 4) is formed. The liquid crystal layer 18 adopts a predetermined alignment state by the alignment film described above in a state where the electric field from the pixel electrode 34 and the data line 14 is not applied. The liquid crystal layer 18 is made of, for example, a liquid crystal in which one kind or several kinds of nematic liquid crystals are mixed. The sealing agent is an adhesive for bonding the substrates 30 and 32 around them, and a spacer for mixing the distance between the substrates with a predetermined value is mixed therein.
[0050]
FIG. 6 is a graph showing an example of the transmittance characteristic with respect to the applied voltage (effective value) of the liquid crystal display panel 10 in the case of the normally white mode. The applied voltage is a voltage difference (VS−VD) between the scanning signal VS and the data signal VD supplied to the pixel electrode 34 and the data line 14 as the counter electrode via the MIM driving element 20 which is turned on. In actuality, however, a voltage slightly smaller than this voltage difference is applied to the liquid crystal as an effective value of the applied voltage due to the resistance of the MIM driving element 20, the scanning line 12, the data line 14 and the like connected in series with the liquid crystal. Is done. When the applied voltage is equal to or lower than VLCDmin, the liquid crystal portion in the pixel corresponding to the pixel electrode takes a predetermined alignment state that maximizes the transmittance. This state corresponds to the minimum gradation level (pure white). When the applied voltage exceeds VLCDmin, the alignment state of the liquid crystal in this pixel starts to change, and the transmittance decreases monotonously as the applied voltage increases. When the applied voltage reaches VLCDmax, the change in the alignment state of the liquid crystal in this pixel almost stops and the transmittance is saturated to its minimum value. This state corresponds to the maximum gradation level (true black). Therefore, if the applied voltage (effective value) is changed between VLCDmin and VLCDmax, the transmittance can be changed between the minimum value and the maximum value. As a result, the relationship between the applied voltage and the gradation level is obtained in advance, and based on this, the voltage difference (VS−VD) that gives the applied voltage (effective value) corresponding to the gradation level of the display data is obtained. If the scanning signal and the data signal are supplied as described above, the display data can be displayed.
[0051]
Next, the operation of the liquid crystal display panel configured as described above will be briefly described.
[0052]
In FIG. 4, as the scanning signal driving circuit 100 sends a pulse-shaped scanning signal having a predetermined waveform (described later) to the MIM driving element 20 in a line sequential manner, the data signal driving circuit 110 displays the display signal as described later. Binary data signals in which a period for taking a voltage value for turning on the MIM driving element 20 in the selection period (hereinafter referred to as an on-voltage application period) changes in accordance with the gradation level of Send at the same time. When the voltage is applied to the pixel electrode 34 and the data line 14 in this way, the MIM driving element 20 in which the alignment state of the liquid crystal layer 18 in the portion sandwiched between the pixel electrode 34 and the data line 14 is turned on is applied. The transmittance of this portion changes to the transmittance corresponding to the length of the on-voltage application period. In the normally white mode, the incident light cannot pass through the liquid crystal portion when the applied voltage is applied. In the normally black mode, the incident light does not pass through the applied voltage. The liquid crystal part is allowed to pass through, and light having a contrast corresponding to the display signal is emitted from the liquid crystal display panel 10 as a whole.
[0053]
(First Embodiment of Driving Circuit)
Next, the configuration and operation of the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 shown in FIG. 4 in the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a waveform diagram showing the waveforms of the scanning signal VS and the data signal VD for two adjacent fields. The application applied to the liquid crystal layer 18 between the pixel electrode 34 and the data line 14 (counter electrode). The voltage is indicated by the vertical width of the shaded area. 8 is a waveform diagram in the case where the on-voltage application period is made longer than in the case of FIG. 7, and FIG. 9 is a waveform diagram in the case where the on-voltage application period is made shorter than in the case of FIG. is there.
[0054]
As shown in the waveform diagram of FIG. 7, in the present embodiment, the scanning signal driving circuit 100 that constitutes an example of the scanning signal driving means has a width corresponding to the selection period TS and a voltage value in the nth field. Is configured to generate a scanning signal VS composed of continuously increasing pulses such as VS1 → VS2 → VS3.
[0055]
Further, the data signal driving circuit 110 constituting an example of the data signal driving means has a difference (VS − (− VD)) from the voltage value of the scanning signal VS in the ON voltage application period (T1 to T2) in the nth field. As a result, a voltage value (−VD) for turning on the MIM driving element 20 is obtained, and the voltage of the scanning signal VS in the off voltage application period (T2 to T3) excluding the on voltage application period (T1 to T2) within the selection period TS. A step-like binary data signal having a voltage value (+ VD) for turning off the MIM driving element 20 is generated by a difference from the value (VS − (+ VD)). In addition, in the nth field, the data signal drive circuit 110 generates the data signal VD so as to take a voltage value (+ VD) that turns off the MIM drive element 20 in the non-selection period except the selection period TS.
[0056]
In this case, specific voltage values of the scanning signal VS and the data signal VD are set as follows. That is, when the scanning signal VS has the minimum value VS1 and the data signal VD has the voltage value −VD in the ON voltage application period (T1 to T2), the terminal voltage applied to the MIM driving element 20 is less than the threshold value Vth. When the scanning signal VS in the off voltage application period (T2 to T3) has the maximum value VS3 and the data signal VD has the voltage value + VD, the terminal voltage applied to the MIM driving element 20 is the threshold value Vth. The voltage values VS1, VS2, VS3, and VD are set so as to be smaller. With this setting, the MIM drive element is turned on in the on-voltage application period (T1 to T2), and the MIM drive element is turned off in the off-voltage application period (T2 to T3).
[0057]
In particular, in each field, the data signal drive circuit 100 has an on-voltage application period (T1 to T2) in which a voltage value is set to turn on the MIM drive element 20 due to a difference from the voltage value of the scanning signal VS within the selection period TS. The display data is changed according to the gradation level of display data to be displayed on the pixels corresponding to the selection period TS.
[0058]
Then, the scanning signal driving circuit 100 inverts the scanning signal VS having the above waveform for each field and supplies it to each scanning line 12, and the data signal driving circuit 110 corresponding to this, the binary signal having the above waveform. The voltage (−VD) for turning on the MIM driving element 20 and the voltage (+ VD) for turning off the MIM driving element 20 in each data signal are inverted for each field (that is, the MIM driving element 20 is turned on in the (n + 1) th field). The voltage (+ VD) and the voltage (−VD) for turning off are supplied to each data line 14. In this way, the voltage polarities of the scanning signal VS and the data signal VD are inverted for each field in order to prevent the liquid crystal layer 18 from being deteriorated by AC driving the liquid crystal layer 18. Further, from the viewpoint of preventing flicker, the voltage polarity may be reversed for each of one or two scanning lines 12.
[0059]
According to the first embodiment of the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 configured as described above, the on-voltage application period (T1 to T2) starts in the selection period TS in the nth field. At time T1, the voltage difference (VS1-(− VD)) exceeds the threshold voltage Vth, so that the MIM driving element 20 is turned on. Accordingly, charging of the liquid crystal layer 18 between the pixel electrode 34 and the data line 14 (counter electrode) in the corresponding pixel is started. In this on-voltage application period (T1 to T2), the voltage value of the scanning signal VS increases monotonously as VS1 → VS2, so this voltage difference (VS − (− VD)) increases monotonously. Then, the liquid crystal layer 18 is continuously charged while the MIM driving element 20 is kept on. Therefore, in this on-voltage application period (T1 to T2), the applied voltage ΔV applied to the liquid crystal layer 18 increases with an increase in the scanning signal VS.
[0060]
As shown in FIG. 8, if the end time T2 of the on-voltage application period (T1 to T2) is delayed, that is, if the on-voltage application period (T1 to T2) is lengthened, the on-voltage application period (T1) The voltage ΔV applied to the liquid crystal layer 18 at the end time T2 of (˜T2) increases by the amount of change in the scanning signal VS that increases within the longer period. On the other hand, as shown in FIG. 9, if the end time T2 of the on-voltage application period (T1 to T2) is shortened, that is, if the on-voltage application period (T1 to T2) is shortened, the on-voltage application period (T1). The voltage ΔV applied to the liquid crystal layer 18 at the end time T2 of (˜T2) is decreased by the amount of change in the scanning signal VS that has increased within the shortened period.
[0061]
As shown in FIGS. 7 to 9, when the on-voltage application period (T1 to T2) ends and the off-voltage application period (T2 to T3) comes, the MIM driving element 20 is turned off, so that the liquid crystal layer The applied voltage ΔV applied to 18 is applied at a constant value, that is, at the end time T2 of the on-voltage application period (T1 to T2) if the current flowing through the liquid crystal layer 18 and the MIM driving element 20 in the off state is ignored. Maintained at a voltage value. Then, through the non-selection period, for example, until the MIM drive element 20 is turned on again in the next field, the applied voltage ΔV is held because the MIM drive element 20 is turned off.
[0062]
In this case, if the following expression (1) holds, the discharge through the MIM drive element 20 in the non-selection period can be ignored.
[0063]
VLCDmax + VD <Vth (1)
That is, the maximum voltage that can be applied to the MIM drive element 20 in the non-selection period is “VLCDmax + VD”. If this is smaller than the threshold value Vth of the MIM drive element 20, the MIM drive element The off state can be maintained in the non-selection period.
[0064]
Further, in the present embodiment, the voltage values VS1 and VS3 related to the scanning signal VS and the data signal VD are related so that the gradation level can be changed in the predetermined range by changing the applied voltage ΔV in the predetermined range. The relationship between the voltage value VD (−VD), the threshold voltage Vth of the MIM drive element 20, and the voltage values VLCDmax (corresponding to white display) and VLCDmin (corresponding to black display) related to the applied voltage (effective value) The following formulas (2) to (4) are set.
[0065]
VS1 + VD-Vth ≤ VLCDmin (2)
VS3 + VD-Vth ≥ VLCDmax (3)
VS3-VD -Vth ≤ VLCDmin (4)
Formula (2) is an applied voltage that is equal to or lower than the voltage value VLCDmin corresponding to white display when the ON voltage application period (T1 to T2) is modulated to be the shortest and the end time T2 is made coincident with the start time T1. Can be applied to the liquid crystal layer 18 (that is, the time point T2 corresponding to the applied voltage of the voltage value VLCDmin exists between the time point T1 and the time point T3).
[0066]
Equation (3) shows that when the on-voltage application period (T1 to T2) is modulated the longest and the end time T2 coincides with the end time T3, the applied voltage equal to or higher than the voltage value VLCDmax corresponding to black display Can be applied to the liquid crystal layer 18 (that is, the time point T2 corresponding to the applied voltage of the voltage value VLCDmax exists between the time point T1 and the time point T3).
[0067]
In the off voltage application period (T2 to T3), the expression (4) indicates that even when the highest voltage value VS3 of the scanning signal VS is supplied, the applied voltage is a voltage equal to or lower than the voltage VLCDmin corresponding to white display (that is, This means that the applied voltage applied during the off-voltage application period is small enough not to adversely affect the applied voltage ΔV even when the scanning signal VS takes the maximum value.
[0068]
As described above, since the MIM driving element 20 is turned on or off, the data signal driving circuit 110 displays display data to be displayed on the pixels corresponding to the selection period TS during the on-voltage application period (T1 to T2). When modulation is performed for each field according to the gray level, the applied voltage ΔV applied to the liquid crystal layer 18 in the corresponding pixel changes for each field according to the gray level. As a result, the transmittance in the corresponding pixel changes for each field in accordance with the gradation level, and gradation display on the liquid crystal display panel 10 is performed in accordance with the display data. For example, by using display data indicating an 8-bit gradation level as input, the end time T2 of the on-voltage application period (T1 to T2) is changed 256 times between T1 and T3, thereby increasing the number of 256 gradations. Gradation display is obtained on the liquid crystal display panel 10. In this case, if RGB color display is used, a multi-gradation display of 256 × 256 × 256 = 16.7 million colors is displayed on a frame image composed of three RGB fields. Is obtained.
[0069]
Next, a more specific configuration of the data signal driving circuit 110 that generates the data signal VD described above will be described with reference to FIGS.
[0070]
As shown in the block diagram of FIG. 10, the data signal drive circuit 110 includes an X counter 111, a GCP generation circuit 112, and an X driver circuit 113.
[0071]
For example, an 8-bit digital signal of D0 to D7 indicating one level of 256 gradation levels (gradation levels 0 to 255) is input to the data signal driving circuit 110 for each pixel. The synchronization signal HSYNC and the reference clock XCK for driving the X driver circuit 113 are input.
[0072]
The GCP generation circuit 112 includes, for example, 255 comparison circuits and a logical sum circuit that calculates a logical sum of these comparison results. The GCP generation circuit 112 is reset for each HSYNC and counted for each reference clock XCK. The count value of the X counter 111 to be increased is compared with 255 voltage values set based on the change width of the ON voltage application period (T1 to T2) with respect to the gradation level. Such a change width of the on-voltage application period depends on the characteristics of each liquid crystal display device, and the liquid crystal display device is determined in advance by experiment, theory, simulation, or the like.
[0073]
Then, by calculating the logical sum of the comparison results of these comparison circuits, as the calculation output, per selection period having a different interval corresponding to the change width of the ON voltage application period corresponding to 256 gradation levels. A GCP signal composed of a sequence of 255 pulses is generated. The GCP signal generated in this way is supplied to the GCP input terminal of the X driver circuit 113.
[0074]
For example, when an 8-bit input digital signal D0 to D7 having 256 gradations is input to the X driver circuit 113, the digital signal D0 to D7 is in one-to-one correspondence with the plurality of data lines 14 based on the reference clock XCK. Is held in a predetermined internal register. By sequentially transferring the X driver circuit 216 corresponding to the digital signals D0 to D7 to the internal register, all the digital signals for one horizontal line are held in the internal register. From the internal register, with the LP signal as a trigger, the ON voltage application period is an 8-bit digital value in the internal register according to the GCP signal composed of a sequence of 255 pulses per selection period input from the GCP generation circuit 112. A data signal VD whose voltage changes at the end time T2 is generated so as to have a width corresponding to the gradation level indicated by.
[0075]
As shown in FIG. 11, the GCP signal output from the GCP generation circuit 112 is composed of a sequence of 255 pulses per selection period indicated by the FR signal. In the X driver circuit 113, the end time T2 is set so that the ON voltage application period has a width corresponding to the gradation level “2” indicated by the 8-bit digital value in the internal register in accordance with the GCP signal. Thus, the data signal VD whose voltage changes from −VD to + VD is generated (see the middle stage of FIG. 11). Alternatively, for example, the data signal VD whose voltage changes from −VD to + VD is generated at the end time T2 so as to have a width corresponding to the gradation level “5” (see the lower part of FIG. 11).
[0076]
In the present embodiment, it is preferable that the on-voltage application period (T1 to T2) changed by the data signal driving circuit 100 is minimized, that is, T2 is closest to the T1 side or matched with T1. In this case, the voltage difference (VS − (− VD)) at the end time T2 corresponds to the voltage VLCDmim for starting the change in transmittance shown in FIG. 6, and the on-voltage application period (T1 to T2) is maximized. The voltage difference (VS − (− VD)) at the end point T2 when T2 is closest to T3 or coincides with T3 corresponds to the voltage VLCDmax at which the transmittance shown in FIG. 6 is saturated. Thus, the voltage values VS1, VS2, VS3, and VD of the scanning signal VS and the data signal VD are set. Therefore, multi-gradation display is performed using the entire range in which the transmittance of the liquid crystal display panel 10 changes. In addition, by modulating the on-voltage application period using the entire range of the selection period, it is possible to maximize the width of the change in the on-voltage application period corresponding to the change in one level of the gradation level. The frequency of the reference clock XCK for modulating the on-voltage application period in the data signal driving circuit 100 can be kept low.
[0077]
As described above in detail, according to the present embodiment, gradation display can be performed by modulating the on-voltage application period in the manner of pulse width modulation. In addition, a circuit for generating a large number of voltage levels and a circuit for controlling the switching of a large number of voltage levels are not required, and a multi-gradation can be achieved using the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 having a relatively simple configuration. Can display high-quality images.
[0078]
(Second Embodiment of Driving Circuit)
Next, the configuration and operation of the scan signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 shown in FIG. 4 in the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a waveform diagram showing the waveforms of the scanning signal VD and the data signal VS for two adjacent fields.
[0079]
As shown in the signal waveform diagram of FIG. 12, in the present embodiment, unlike the case of the first embodiment, the scanning signal driving circuit 100 continuously decreases the voltage value as VS1 → VS2 → VS3. It is configured to generate a scanning signal VS composed of pulses to be transmitted.
[0080]
Further, the data signal driving circuit 110 generates the data signal VD obtained by inverting + VD and −VD around 0 V as in the first embodiment, and the on-voltage application period (T2 to T2) in the latter half of the selection period (TS). T3) is provided, and the applied voltage applied to the liquid crystal is changed by moving T2 as the start time.
[0081]
According to the second embodiment configured as described above, in the on-voltage application period (T2 to T3), the voltage value of the scanning signal VS monotonously decreases as VS2 → VS3. In the application period (T2 to T3), the MIM driving element 20 is actually turned on only for a moment at the start of T2, and the liquid crystal layer potential is VS2 + VD−Vth. Immediately thereafter, the voltage applied to the MIM driving element 20 continues to decrease monotonously, and thus continues to be in the off state. Therefore, the applied voltage ΔV applied to the liquid crystal layer in the on-voltage application period (T2 to T3) is determined at the start of T2.
[0082]
Here, if the start time T2 of the on-voltage application period (T2 to T3) is delayed, the applied voltage ΔV at the time when the MIM driving element 20 is turned on decreases, so that the transmission shown in FIG. The rate will approach the voltage VLCDmin at which the rate change begins. On the other hand, if the start time T2 of the on-voltage application period (T2 to T3) is made earlier, the applied voltage ΔV at the time when the MIM driving element 20 is turned on increases, so the transmittance shown in FIG. Approaches the voltage VLCDmax that saturates. Since the MIM drive element 20 is in an off state except for the start time of T2, the applied voltage ΔV is set to the voltage value applied at the start time T2 of the on-voltage application period, and the MIM drive element 20 in the next field. Holds until turned on.
[0083]
Therefore, also in the second embodiment, the data signal driving circuit 110 modulates the on-voltage application period for each field (by moving the start time T2) according to the gradation level of the display data. Then, the applied voltage ΔV is modulated according to the gradation level, and gradation display is performed.
[0084]
In the second embodiment, preferably, the voltage difference at the start time T2 when the on-voltage application period (T2 to T3) is minimum corresponds to the voltage VLCDmim, and the on-voltage application period (T2 to T3). The voltage values of the scanning signal VS and the data signal VD are set so that the voltage difference at the start time T2 when the maximum value corresponds to the voltage VLCDmax.
[0085]
(Third embodiment of drive circuit)
Next, the configuration and operation of the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 shown in FIG. 4 in the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a waveform diagram showing the waveforms of the scanning signal VD and the data signal VS for two adjacent fields.
[0086]
As shown in the signal waveform diagram of FIG. 13, in this embodiment, unlike the case of the first embodiment, the scanning signal driving circuit 100 has an on-voltage application period (T1 to T2) corresponding to the gradation level. A scanning signal VS composed of pulses whose voltage values increase nonlinearly as VS1 → VS2 → VS3 is generated so that the change of is equal. For this reason, the scanning signal driving circuit 100 is particularly configured to include a waveform shaping circuit for shaping a pulse having such a waveform at a rectangular or monotonically increasing or decreasing pulse output stage.
[0087]
The data signal driving circuit 110 generates a data signal VD that is almost the same as that in the first embodiment. However, unlike the case of the first embodiment, the on-voltage application period is set according to the gradation level. It is configured to simply change at equal intervals.
[0088]
In general, in a liquid crystal display device, the transmittance of a liquid crystal display panel exhibits nonlinear characteristics with respect to the voltage value of a scanning signal. More specifically, even if the voltage value of the data signal is fixed and the voltage value of the scanning signal is changed at a certain rate under the condition that the MIM driving element is turned on, the gradation in the liquid crystal display panel The level does not change at a constant rate. Also in the case of the first embodiment, since the scanning signal VS is set to increase at a constant slope during the selection period TS, the change in the on-voltage application period does not become equal according to the gradation level. In this case, for example, using the GCP signal described above, the change width of the on-voltage application period must be gradually reduced as the gradation level increases. However, in this embodiment, the nonlinear characteristic of the transmittance with respect to the applied voltage in the liquid crystal display device is examined in advance, and the voltage change curve of the pulse of the scanning signal VS is set in accordance with this nonlinearity. By setting in this way, the change width of the on-voltage application period can be equally spaced according to the gradation level. For this reason, even in a liquid crystal display device in which the transmittance of the liquid crystal display panel with respect to the voltage value of the scanning signal VS exhibits nonlinear characteristics, the change width of the on-voltage application period depends on the gradation level regardless of the nonlinear characteristics. Evenly spaced.
[0089]
As a result, in the data signal driving circuit 110, the change width of the on-voltage application period can be easily controlled based on, for example, the GCP signal (see FIG. 11) composed of pulse trains at equal intervals.
[0090]
Also in the third embodiment, preferably, as in the first embodiment, the voltage difference at the end time T2 when the on-voltage application period is minimized corresponds to the voltage VLCDmim, and is turned on. The voltage values of the scanning signal VS and the data signal VD are set so that the voltage difference at the end time T2 when the voltage application period is maximum corresponds to the voltage VLCDmax.
[0091]
(Modified form of drive circuit)
In each of the embodiments described above, the ON voltage application period starts from T1 superimposed on the start time of the selection period TS and extends to an arbitrary time T2 in the selection period TS where the position changes according to the gradation level. Has been. However, the start time T1 of the on-voltage application period may be set to a time later by a certain time than the start time of the selection period TS. Further, the end time T3 of the on-voltage application period may be set to a time earlier by a certain time than the end time of the selection period TS.
[0092]
In each of the embodiments described above, the applied voltage is modulated by moving the end time T2 of the on-voltage application period back and forth according to the gradation level. However, the end time T2 of the on-voltage application period is fixed and the start time T1 is changed according to the gradation level, or both the start time T1 and the end time T2 are changed according to the gradation level. Thus, the applied voltage may be modulated by changing the length of the on-voltage application period.
[0093]
In each of the embodiments described above, the scanning signal and the data signal are synchronized at the timing when the ON voltage application period comes before the OFF voltage application period within the selection period. However, within the selection period, the scanning signal and the data signal may be synchronized at a timing when the off-voltage application period comes before the on-voltage application period.
[0094]
In each of the embodiments described above, the data signal VD is binary data that takes voltage values + VD and −VD. However, the data signal may be ternary data having a voltage value (crest value) + VD positive pulse and a voltage value −VD negative pulse with a voltage value of 0 V as a reference. Even in the case of binary data, there is no necessity that the binary values are + VD and -VD, and binary data of 0 V and + VD (or -VD) may be used. In any case, if the temporal and potential relationship between the scanning signal and the data signal as described in each embodiment is obtained, the same operation and effect as each embodiment can be obtained. It is done.
[0095]
In each of the embodiments described above, no bias voltage is applied to the scanning signal VS. However, as shown in FIG. 14, a bias voltage may be applied to the scanning signal VS. More specifically, in the non-selection period, for example, a + Vns bias voltage is applied after the + side pulse and a −Vns bias voltage is applied after the − side pulse. The scanning signal VS may be generated. In particular, when the bias voltage is applied in this way, it is required that the following expressions (5) and (6) be satisfied instead of the above-described expression (1).
[0096]
For the scanning signal VS consisting of a positive pulse:
(VLCDmax−Vns) + VD <Vth (5)
For the scanning signal VS consisting of a negative pulse:
(Vns-VLCDmin) + VD <Vth (6)
Therefore, by setting Vns to about (VLCDmax + VLCDmin) × ½, the range that the data signal VD can take is expanded, the margin is widened, and the design of the data signal driving circuit 100 is facilitated.
[0097]
As described above, as long as the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 have a configuration in which the period during which the scanning signal is increased or decreased is changed by changing the on-voltage application period within the selection period, various modifications may be used. The gradation control of the liquid crystal display panel 10 can be performed.
[0098]
When the liquid crystal display panel 10 described above is applied to, for example, a color liquid crystal projector, the three liquid crystal display panels 10 are used as RGB light valves, and each panel has a dichroic mirror for RGB color separation. Therefore, it is not necessary to provide a color filter on the counter substrate 32 because the light of each color separated through the light is incident as incident light. On the other hand, when the liquid crystal display panel 10 is applied to, for example, a direct-view or reflective color liquid crystal television, an RGB color filter is formed on a counter substrate 32 together with its protective film in a predetermined region facing the pixel electrode 34. It may be formed.
[0099]
In the liquid crystal display panel 10, a planarizing film is applied to the entire surface of the pixel electrode 34, the MIM driving element 20, the scanning line 12, etc. by spin coating or the like in order to suppress alignment defects of liquid crystal molecules on the MIM array substrate 30 side. Alternatively, a CMP process may be performed.
[0100]
In the above embodiment, gradation display is performed by modulating the on-voltage application period based on the so-called “four-value driving method”. It is also possible to perform gradation display in the same manner based on the charge / discharge driving method disclosed in Japanese Patent No. 125225.
[0101]
Further, in the liquid crystal display panel 10, the liquid crystal layer 18 is made of nematic liquid crystal as an example. However, if polymer dispersed liquid crystal in which liquid crystal is dispersed as fine particles in a polymer is used, the alignment film and polarizing film described above are used. Further, there is no need for a polarizing plate or the like, and the advantages of high brightness and low power consumption of the liquid crystal display panel can be obtained by increasing the light utilization efficiency. Further, by forming the pixel electrode 34 from a metal film having a high reflectance such as Al, when the liquid crystal display panel 10 is applied to a reflection type liquid crystal display device, the liquid crystal molecules are substantially vertically aligned in the state where no voltage is applied. Also, SH (super homeotropic) type liquid crystal may be used. Furthermore, in the liquid crystal display panel 10, the data line 14 is provided on the counter substrate 32 side so as to apply an electric field (vertical electric field) perpendicular to the liquid crystal layer, but an electric field (lateral electric field) parallel to the liquid crystal layer is provided. ) Is applied to each pixel electrode 34 from the pair of electrodes for generating the horizontal electric field (that is, the electrode for generating the vertical electric field is not provided on the counter substrate 32 side, and the MIM array substrate 30 side is provided). It is also possible to provide an electrode for generating a transverse electric field. Using a horizontal electric field in this way is more advantageous in widening the viewing angle than using a vertical electric field. In addition, the present embodiment can be applied to various liquid crystal materials (liquid crystal phases), operation modes, liquid crystal alignments, driving methods, and the like.
[0102]
(Electronics)
Next, an embodiment of an electronic device including the liquid crystal display panel 10, the scanning signal driving circuit 100, and the data signal driving circuit 110 described in detail above will be described with reference to FIGS.
[0103]
First, FIG. 15 shows a schematic configuration of an electronic apparatus including the liquid crystal display panel 10 and the like in this way.
[0104]
In FIG. 15, an electronic device includes a display information output source 1000, a display information processing circuit 1002, a driving circuit 1004 including the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110, a liquid crystal display panel 10 and a clock generation circuit 1008. In addition, a power supply circuit 1010 is provided. The display information output source 1000 includes a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a memory such as an optical disk device, a tuning circuit, and the like. The display information is output to the display information processing circuit 1002. The display information processing circuit 1002 is configured to include various known processing circuits such as an amplification / polarity inversion circuit, a phase expansion circuit, a rotation circuit, a gamma correction circuit, and a clamp circuit, and display information input based on a clock. From the above, the 8-bit 256-gradation digital signal DATA (D0 to D7) is sequentially generated and output to the drive circuit 1004 together with the clock CLK. The driving circuit 1004 drives the liquid crystal display panel 10 by the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 by the driving method described above. The power supply circuit 1010 supplies predetermined power to the above-described circuits. Note that the drive circuit 1004 may be mounted on the MIM array substrate constituting the liquid crystal display panel 10, and in addition to this, the display information processing circuit 1002 may be mounted.
[0105]
Next, FIGS. 16 to 19 show specific examples of the electronic apparatus configured as described above.
[0106]
In FIG. 16, a liquid crystal projector 1100, which is an example of an electronic device, prepares three liquid crystal display modules including the liquid crystal display panel 10 in which the drive circuit 1004 described above is mounted on an MIM array substrate, and each of the RGB light valves 10R. It is configured as a projection type projector used as 10G and 10B. In the liquid crystal projector 1100, when projection light is emitted from the lamp unit 1102 of the white light source, light corresponding to the three primary colors of RGB is generated by the two dichroic mirrors 1108 through the plurality of mirrors 1106 inside the light guide 1104. Divided into components R, G, and B, they are led to light valves 10R, 10G, and 10B corresponding to the respective colors. The light components corresponding to the three primary colors modulated by the light valves 10R, 10G, and 10B are synthesized again by the dichroic prism 1112, and then projected as a color image on the screen or the like via the projection lens 1114.
[0107]
In FIG. 17, a laptop personal computer 1200, which is another example of an electronic device, includes the above-described liquid crystal display panel 10 in a top cover case, and further accommodates a CPU, a memory, a modem, and the like, and a keyboard 1202. Is incorporated in the main body 1204.
[0108]
In FIG. 18, a pager 1300 as another example of an electronic device includes a backlight 1306a in a liquid crystal display panel 10 in which the drive circuit 1004 described above is mounted on a MIM array substrate in a metal frame 1302 to form a liquid crystal display module. A light guide 1306, a circuit board 1308, first and second shield plates 1310 and 1312, two elastic conductors 1314 and 1316, and a film carrier tape 1318 are accommodated. In the case of this example, the display information processing circuit 1002 (see FIG. 15) described above may be mounted on the circuit board 1308 or on the MIM array substrate of the liquid crystal display panel 10. Further, the above-described drive circuit 1004 can be mounted on the circuit board 1308.
[0109]
Since the example shown in FIG. 18 is a pager, a circuit board 1308 and the like are provided. However, in the case of the liquid crystal display panel 10 in which the driving circuit 1004 and the display information processing circuit 1002 are mounted to form a liquid crystal display module, a liquid crystal display device in which the liquid crystal display panel 10 is fixed in a metal frame 1302 is used. In addition, a backlight type liquid crystal display device incorporating a light guide 1306 can be produced, sold, used, or the like.
[0110]
As shown in FIG. 19, in the case of the liquid crystal display panel 10 in which the driving circuit 1004 and the display information processing circuit 1002 are not mounted, an IC 1324 including the driving circuit 1004 and the display information processing circuit 1002 is mounted on the polyimide tape 1322. It is physically and electrically connected to a TCP (Tape Carrier Package) 1320 via an anisotropic conductive film provided on the periphery of the MIM array substrate 30 to produce, sell, use, etc. as a liquid crystal display device It is also possible.
[0111]
In addition to the electronic devices described above with reference to FIGS. 16 to 19, a liquid crystal television, viewfinder type or monitor direct-view type video tape recorder, car navigation device, electronic notebook, calculator, word processor, workstation, mobile phone A video phone, a POS terminal, a device provided with a touch panel, and the like are examples of the electronic device shown in FIG.
[0112]
As described above, according to the present embodiment, various electronic devices including a liquid crystal display device having a relatively simple configuration, capable of multi-gradation display, and having high reliability in gradation display. realizable.
[0113]
【The invention's effect】
According to the liquid crystal display panel driving apparatus of the present invention described above, the first period in which the data signal takes a voltage value for turning on the two-terminal nonlinear element is changed (modulated) according to the gradation level of the display data. ), It is possible to display gray scales, and there is a need for means for generating a large number of voltage levels corresponding to the number of gray scales and a means for simultaneously supplying data signals having a large number of voltage levels for each row as in the prior art. Instead, it is possible to realize a liquid crystal display panel driving device that enables multi-tone image display using a scanning signal driving circuit and a data signal driving circuit having a relatively simple configuration.
In addition, it is possible to realize a liquid crystal display panel driving device in which the gradation level can be stably changed for each selection period by using a scanning signal driving circuit and a data signal driving circuit having a relatively simple configuration.
In addition, it is possible to realize a liquid crystal display panel driving device that enables multi-tone image display using a scanning signal driving circuit and a data signal driving circuit having simpler configurations.
In addition, by using a scanning signal driving circuit and a data signal driving circuit having a relatively simple configuration, it is possible to realize a liquid crystal display panel driving device capable of gradation display using the entire range in which the transmittance of the liquid crystal changes. .
Further, when the gradation control is performed by changing the first period according to the gradation level of the display data, the change in the first period becomes equal intervals according to the gradation level. Regardless of the non-linear characteristic, control of the change (for example, pulse width modulation) in the first period in the data signal driving means can be simplified.
Further, since the range of values that can be taken by the voltage value for turning on and off the two-terminal nonlinear element in the data signal is widened, the on / off state of the two-terminal nonlinear element can be stably switched. In addition, there is a margin in the circuit design of the drive circuit.
In addition, various electronic devices such as a liquid crystal projector, a personal computer, and a pager that are excellent in economy and reliability in gradation operation and capable of multi-gradation display can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an example of an MIM driving element provided in an embodiment of a liquid crystal display panel according to the present invention together with a pixel electrode.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
FIG. 3 is a graph showing voltage-current characteristics of an MIM driving element.
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram showing a circuit constituting the embodiment of the liquid crystal display panel.
FIG. 5 is a partially broken perspective view schematically showing an embodiment of a liquid crystal display panel.
FIG. 6 is a graph showing transmittance characteristics with respect to applied voltage in a liquid crystal display panel.
FIG. 7 is a waveform diagram (part 1) illustrating a scanning signal and a data signal generated by the first embodiment of the driving circuit;
FIG. 8 is a waveform diagram showing a scanning signal and a data signal generated by the first embodiment of the driving circuit (No. 2).
FIG. 9 is a waveform diagram showing scan signals and data signals generated by the first embodiment of the drive circuit (part 3);
FIG. 10 is a block diagram of a data signal drive circuit in the first embodiment of the drive circuit.
FIG. 11 is a timing chart showing how the data signal driving circuit according to the first embodiment of the driving circuit generates a data signal corresponding to a gradation level using a GCP signal.
FIG. 12 is a waveform diagram showing scanning signals and data signals generated by the second embodiment of the driving circuit.
FIG. 13 is a waveform diagram showing scanning signals and data signals generated by the third embodiment of the driving circuit.
FIG. 14 is a waveform diagram showing a scanning signal generated by a modification of the driving circuit.
FIG. 15 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of an electronic apparatus according to the invention.
FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal projector as an example of an electronic apparatus.
FIG. 17 is a front view showing a personal computer as another example of an electronic apparatus.
FIG. 18 is an exploded perspective view showing a pager as an example of an electronic apparatus.
FIG. 19 is a perspective view showing a liquid crystal display device using TCP as an example of an electronic apparatus.
FIG. 20 is a waveform diagram showing the basic principle of pulse amplitude modulation of a data signal.
FIG. 21 is a waveform diagram showing a relationship between a selection period and an on / off change in a binary data signal.
[Explanation of symbols]
10 ... Liquid crystal display panel
12 ... Scanning line
14 ... Data line
18 ... Liquid crystal layer
20 ... MIM drive element
30 ... MIM array substrate
32 ... Counter substrate
34 ... Pixel electrode
100: Scanning line driving circuit
110: Data signal driving circuit
111 ... X counter
112 ... GCP generation circuit
113 ... X driver circuit
1100 ... Liquid crystal projector
1200 ... personal computer
1300 ... Pager

Claims

A pair of first and second substrates; a liquid crystal sandwiched between the first and second substrates; a plurality of pixel electrodes provided in a matrix on the side of the first substrate facing the liquid crystal; A plurality of data lines arranged in a predetermined first direction on one of the first and second substrates, and a plurality of scans arranged in a second direction intersecting the first direction on the other of the first and second substrates. And a plurality of two-terminal type non-linear elements each having a bidirectional diode characteristic interposed between the plurality of data lines or scanning lines formed on the first substrate and the plurality of pixel electrodes, respectively. A display panel driving device comprising:
Scanning signal driving means for supplying a scanning signal comprising a pulse whose voltage value continuously increases or decreases within a selection period to the scanning line;
The width of the first period in which the voltage value for turning on the two-terminal nonlinear element is changed according to the gradation level of the display data by changing the voltage value of the pulse of the scanning signal within the selection period. A data signal having a voltage value for turning off the two-terminal nonlinear element by a difference from a voltage value of a pulse of the scanning signal in a second period excluding the first period within the selection period, Data signal driving means for supplying to,
The liquid crystal display characterized in that the scanning signal driving means generates the scanning signal in which the voltage value of the pulse changes nonlinearly so that the width of the first period becomes equal intervals according to the gradation level. Panel drive device.

2. The liquid crystal display panel driving device according to claim 1, wherein the data signal driving unit generates the data signal so as to take a voltage value to be turned off in a non-selection period other than the selection period. .

The scanning signal driving means generates the scanning signal so that the voltage value of the pulse increases within the selection period,
3. The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein the data signal driving unit generates the binary data signal of the voltage value to be turned on and the voltage value to be turned off. 4. Drive device.

The difference at the end of the first period when the width of the first period is the minimum corresponds to a voltage at which the change in the transmittance of the pixels of the liquid crystal display panel starts , and the width of the first period is the maximum. The scanning signal driving unit and the data signal driving unit generate the scanning signal and the data signal, respectively, so that the difference at the end of the first period corresponds to a voltage at which the transmittance is saturated. The liquid crystal display panel drive device according to claim 3.

The scanning signal driving unit generates the scanning signal so that the voltage value of the pulse decreases within the selection period,
3. The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein the data signal driving unit generates the binary data signal of the voltage value to be turned on and the voltage value to be turned off. 4. Drive device.

A pair of first and second substrates; a liquid crystal sandwiched between the first and second substrates; a plurality of pixel electrodes provided in a matrix on the side of the first substrate facing the liquid crystal; A plurality of data lines arranged in one predetermined first direction on one of the first and second substrates, and a plurality of scans arranged in a second direction intersecting the first direction on the other of the first and second substrates. And a plurality of two-terminal type non-linear elements each having a bidirectional diode characteristic interposed between the plurality of data lines or scanning lines formed on the first substrate and the plurality of pixel electrodes. A display panel driving device comprising:
  Scanning signal driving means for supplying a scanning signal comprising a pulse whose voltage value continuously decreases within a selection period to the scanning line;
  The width of the first period in which the voltage value for turning on the two-terminal nonlinear element is changed according to the gradation level of the display data according to the difference from the voltage value of the pulse of the scanning signal within the selection period. A data signal that takes a voltage value for turning off the two-terminal nonlinear element in accordance with a difference from the voltage value of the pulse of the scanning signal in a second period excluding the first period within the selection period. Data signal driving means for supplying the signal to the data line
  A drive device for a liquid crystal display panel.

The difference at the start of the first period when the width of the first period is the maximum corresponds to a voltage at which the change in transmittance in the pixels of the liquid crystal display panel starts , and the width of the first period is the minimum. The scanning signal driving unit and the data signal driving unit generate the scanning signal and the data signal, respectively, so that the difference at the start time of the first period corresponds to a voltage at which the transmittance is saturated. The liquid crystal display panel drive device according to claim 6 .

The scanning signal driving means, the liquid crystal display panel according to any one of claims 1 to 7, characterized in that to generate the scan signals including a predetermined bias voltage in non-selection period other than the selection period Drive device.

A liquid crystal display device comprising the liquid crystal display panel driving device according to claim 1 and the liquid crystal display panel.

An electronic apparatus comprising the liquid crystal display device according to claim 9.