JP2001337312A

JP2001337312A - 液晶表示装置及び液晶表示素子の駆動方法

Info

Publication number: JP2001337312A
Application number: JP2000154634A
Authority: JP
Inventors: Naoki Masazumi; 直樹将積; Makiko Mabukuro; 麻希子万袋; Tsukasa Yagi; 司八木
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2001-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】常に選択期間の長さを一定に保つことができ
たり、環境温度の変化にも拘わらず確実な表示を実現で
きる、さらには、複数の液晶表示層を積層して構成され
た液晶表示素子において、各表示層での走査時間あるい
は維持電圧を等しく設定できる液晶表示素子の駆動方法
を得る。【解決手段】互いに対向状態で交差する複数の走査電
極と複数の信号電極とで液晶をマトリクス駆動する液晶
表示装置。液晶表示素子に画像を表示するのに、リセッ
ト期間と選択期間と維持期間とを含み、選択期間は前選
択時間と選択時間と後選択時間とからなり、前選択時間
又は後選択時間の少なくともいずれか一方に補正パルス
を印加する。補正パルスの印加時間は温度の関数に設定
されていたり、各液晶表示層に対応して設定されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置及び
液晶表示素子の駆動方法、詳しくは、互いに対向状態で
交差する複数の走査電極と複数の信号電極とから液晶に
パルス状の駆動電圧を印加するようにした液晶表示装置
及び液晶表示素子の駆動方法に関する。

【０００２】

【発明の背景と課題】近年、デジタル情報を可視情報に
再生する媒体として、室温でコレステリック相を示す液
晶（主として、カイラルネマティック液晶）を用いた反
射型の液晶表示素子が、電力消費が少なく、安価に製作
できる利点に着目して種々開発、研究されている。しか
し、この種のメモリ性液晶を用いた表示素子では、駆動
速度が遅いという特有の欠点を有していることが判明し
ている。

【０００３】このような問題点に鑑みて、本出願人は、
特願２０００−３９５２１として、この種の液晶表示素
子の改良された駆動方法を提案した。この駆動方法によ
れば、液晶を低電圧で、かつ、高速に駆動することが可
能である。

【０００４】前記駆動方法は、液晶表示素子に画像を表
示するのに、前記液晶を初期状態にリセットするリセッ
ト期間と、最終的な表示状態を選択するための選択期間
と、該選択期間で選択された状態を確立するための維持
期間と、画像を表示する表示期間とを含むものである。
ところで、カイラルネマティック液晶は印加される電界
に対する応答性に温度依存特性を有し、環境温度が異な
ると表示が不完全になったり、不能になってしまう問題
点を有することが判明した。

【０００５】また、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色を表示する液晶表
示層を積層してフルカラー表示を行う場合、各表示層に
充填された液晶の電界に対する応答性が異なり、各表示
層ごとに最適な選択期間を設定すると、各表示層での走
査時間、即ち、書込み対象となる所定の走査電極の選択
期間開始から次の走査電極の選択期間開始までの時間が
異なってしまうという問題点も判明した。

【０００６】そこで、本発明の目的は、常に選択期間の
長さを一定に保つことのできる液晶表示装置及び液晶表
示素子の駆動方法を提供することにある。

【０００７】また、本発明の他の目的は、環境温度変化
に拘わらず確実な表示を実現できる液晶表示装置及び液
晶表示素子の駆動方法を提供することにある。

【０００８】さらに、本発明の他の目的は、複数の液晶
表示層を積層して構成された液晶表示素子において各表
示層での走査時間を等しく設定できる液晶表示装置及び
液晶表示素子の駆動方法を提供することにある。

【０００９】さらに、本発明の他の目的は、複数の液晶
表示層を積層して構成された液晶表示素子において各表
示層での維持電圧を等しく設定できる液晶表示装置及び
液晶表示素子の駆動方法を提供することにある。

【００１０】

【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る駆動方法は、互いに対向状態で交差す
る複数の走査電極と複数の信号電極とから液晶にパルス
状の駆動電圧を印加するようにした液晶表示素子の駆動
方法において、前記液晶を初期状態にリセットするリセ
ット期間と、最終的な表示状態を選択するための選択期
間と、該選択期間で選択された状態を確立するための維
持期間とを含み、前記選択期間を基準にして走査を行う
と共に、前記選択期間は選択パルスが印加される選択時
間と該選択時間の前後に位置する前選択時間及び後選択
時間とからなる駆動方法を基本とする。

【００１１】そして、第１の発明に係る駆動方法は、前
選択時間又は後選択時間の少なくともいずれか一方に選
択時間の長さを一定に保つための補正パルスを印加する
ようにした。これにて、常に選択期間の長さを一定に保
つことができる。前選択時間及び後選択時間の双方に補
正パルスを印加する場合には、各補正パルスの印加時間
は等しいことが好ましい。

【００１２】また、第２の発明に係る駆動方法は、前選
択時間又は後選択時間の少なくともいずれか一方に環境
温度による液晶の応答性の変化を補償するための補正パ
ルスを印加するようにした。これにて、環境温度の変化
に拘わらず確実な表示を実現できる。

【００１３】以上の本発明に係る駆動方法において、前
記補正パルスの印加時間を温度の関数に設定すれば、環
境温度の変化によって表示が不完全になったり、不能に
なる不具合を除去でき、常時高品質の画像を表示するこ
とができる。前記選択期間の長さを所定の温度範囲ごと
に異なるように設定してもよい。

【００１４】また、複数の液晶表示層を積層した素子に
あっては、前記補正パルスの印加時間を各液晶表示層に
対応して設定すれば、各表示層での応答性の差異を是正
して各表示層での走査時間を一致させることができる。
さらに、補正パルスの印加時間を各表示層の維持電圧が
等しくなるように設定してもよい。これにて、電源回路
の構成を簡略化できる。

【００１５】さらに、選択期間の長さが各表示層で等し
く設定されていることが好ましい。さらに、リセット期
間と選択期間と維持期間との合計の時間を各表示層で等
しく設定してもよい。これにて、コントローラの構成を
簡略化できる。

【００１６】また、前選択時間及び後選択時間にそれぞ
れ印加される補正パルスの間に電圧ゼロの期間を設けて
もよい。電圧ゼロの期間で分離されている時間が液晶の
応答時間に相当し、応答性の相違や温度補償に対応する
ことができる。

【００１７】一方、本発明に係る駆動方法にあっては、
前選択時間に印加する補正パルスの極性と後選択時間に
印加する補正パルスの極性とは互いに異なることが好ま
しい。液晶に印加される電界の極性の偏りを抑制するこ
とができるからである。

【００１８】また、本発明に係る液晶表示装置は、それ
ぞれ前述の駆動方法を実行する駆動手段を備えている。
このような駆動手段を備えることにより、常に選択期間
の長さを一定に保った液晶表示装置、あるいは環境温度
の変化に拘わらず確実な表示を実現できる液晶表示装
置、あるいは各液晶表示層での走査時間や維持電圧が等
しい液晶表示装置を得ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る液晶表示装置
及び液晶表示素子の駆動方法の実施形態について、添付
図面を参照して説明する。

【００２０】（液晶表示素子、図１参照）まず、本発明
に係る駆動方法の対象となるコレステリック相を示す液
晶を含む液晶表示素子について説明する。

【００２１】図１は単純マトリクス駆動方式による反射
型のフルカラー液晶表示素子を示す。この液晶表示素子
１００は、光吸収層１２１の上に、赤色の選択反射と透
明状態の切換えにより表示を行う赤色表示層１１１Ｒを
配し、その上に緑色の選択反射と透明状態の切換えによ
り表示を行う緑色表示層１１１Ｇを積層し、さらに、そ
の上に青色の選択反射と透明状態の切換えにより表示を
行う青色表示層１１１Ｂを積層したものである。

【００２２】各表示層１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂ
は、それぞれ透明電極１１３，１１４を形成した透明基
板１１２間に樹脂製柱状構造物１１５、液晶１１６及び
スペーサ１１７を挟持したものである。透明電極１１
３，１１４上には必要に応じて絶縁膜１１８、配向制御
膜１１９が設けられる。また、基板１１２の外周部（表
示領域外）には液晶１１６を封止するためのシール材１
２０が設けられる。

【００２３】透明電極１１３，１１４はそれぞれ駆動Ｉ
Ｃ１３１，１３２（図２参照）に接続されており、透明
電極１１３，１１４の間にそれぞれ所定のパルス電圧が
印加される。この印加電圧に応答して、液晶１１６が可
視光を透過する透明状態と特定波長の可視光を選択的に
反射する選択反射状態との間で表示が切り換えられる。

【００２４】各表示層１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂに
設けられている透明電極１１３，１１４は、それぞれ微
細な間隔を保って平行に並べられた複数の帯状電極より
なり、その帯状電極の並ぶ向きが互いに直角方向となる
ように対向させてある。これら上下の帯状電極に順次通
電が行われる。即ち、各液晶１１６に対してマトリクス
状に順次電圧が印加されて表示が行われる。これをマト
リクス駆動と称し、電極１１３，１１４が交差する部分
が各画素を構成することになる。このようなマトリクス
駆動を各表示層ごとに行うことにより液晶表示素子１０
０にフルカラー画像の表示を行う。

【００２５】詳しくは、２枚の基板間にコレステリック
相を示す液晶を挟持した液晶表示素子では、液晶の状態
をプレーナ状態とフォーカルコニック状態に切り換えて
表示を行う。液晶がプレーナ状態の場合、コレステリッ
ク液晶の螺旋ピッチをＰ、液晶の平均屈折率をｎとする
と、波長λ＝Ｐ・ｎの光が選択的に反射される。また、
フォーカルコニック状態では、コレステリック液晶の選
択反射波長が赤外光域にある場合には散乱し、それより
も短い場合には可視光を透過する。そのため、選択反射
波長を可視光域に設定し、素子の観察側と反対側に光吸
収層を設けることにより、プレーナ状態で選択反射色の
表示、フォーカルコニック状態で黒の表示が可能にな
る。また、選択反射波長を赤外光域に設定し、素子の観
察側と反対側に光吸収層を設けることにより、プレーナ
状態では赤外光域の波長の光を反射するが可視光域の波
長の光は透過するので黒の表示、フォーカルコニック状
態で散乱による白の表示が可能になる。

【００２６】各表示層１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂを
積層した液晶表示素子１００は、青色表示層１１１Ｂ及
び緑色表示層１１１Ｇを液晶がフォーカルコニック配列
となった透明状態とし、赤色表示層１１１Ｒを液晶がプ
レーナ配列となった選択反射状態とすることにより、赤
色表示を行うことができる。また、青色表示層１１１Ｂ
を液晶がフォーカルコニック配列となった透明状態と
し、緑色表示層１１１Ｇ及び赤色表示層１１１Ｒを液晶
がプレーナ配列となった選択反射状態とすることによ
り、イエローの表示を行うことができる。同様に、各表
示層の状態を透明状態と選択反射状態とを適宜選択する
ことにより赤色、緑色、青色、白色、シアン、マゼン
タ、イエロー、黒色の表示が可能である。さらに、各表
示層１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂの状態として中間の
選択反射状態を選択することにより中間色の表示が可能
となり、フルカラー表示素子として利用できる。

【００２７】液晶１１６としては、室温でコレステリッ
ク相を示すものが好ましく、特に、ネマティック液晶に
カイラル材を添加することによって得られるカイラルネ
マティック液晶が好適である。

【００２８】カイラル材は、ネマティック液晶に添加さ
れた場合にネマティック液晶の分子を捩る作用を有する
添加剤である。カイラル材をネマティック液晶に添加す
ることにより、所定の捩れ間隔を有する液晶分子の螺旋
構造が生じ、これによりコレステリック相を示す。

【００２９】なお、液晶表示層は必ずしもこの構成に限
定されるわけではなく、樹脂製構造物が堰状になったも
のや、樹脂製構造物を省略したものであってもよい。ま
た、従来公知の高分子の３次元網目構造のなかに液晶が
分散された、あるいは、液晶中に高分子の３次元網目構
造が形成された、いわゆる高分子分散型の液晶複合膜と
して液晶表示層を構成することも可能である。

【００３０】（駆動回路、図２参照）前記液晶表示素子
１００の画素構成は、図２に示すように、それぞれ複数
本の走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍと信号電極Ｃ１，Ｃ２〜
Ｃｎ（ｍ，ｎは自然数）とのマトリクスで表される。走
査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍは走査駆動ＩＣ１３１の出力端
子に接続され、信号電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎは信号駆動Ｉ
Ｃ１３２の出力端子に接続されている。

【００３１】走査駆動ＩＣ１３１は、走査電極Ｒ１，Ｒ
２〜Ｒｍのうち所定のものに選択信号を出力して選択状
態とする一方、その他の電極には非選択信号を出力して
非選択状態とする。走査駆動ＩＣ１３１は、所定の時間
間隔で電極を切り換えながら順次各走査電極Ｒ１，Ｒ２
〜Ｒｍに選択信号を印加してゆく。一方、信号駆動ＩＣ
１３２は、選択状態にある走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍ上
の各画素を書き換えるべく、画像データに応じた信号を
各信号電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎに同時に出力する。例え
ば、走査電極Ｒａが選択されると（ａはａ≦ｍを満たす
自然数）、この走査電極Ｒａと各信号電極Ｃ１，Ｃ２〜
Ｃｎとの交差部分の画素ＬＲａ−Ｃ１〜ＬＲａ−Ｃｎが
同時に書き換えられる。これにより、各画素における走
査電極と信号電極との電圧差が画素の書換え電圧とな
り、各画素がこの書換え電圧に応じて書き換えられる。

【００３２】駆動回路は、中央処理装置（ＣＰＵ）１３
５、ＬＣＤコントローラ１３６、画像処理装置１３７、
画像メモリ１３８及び駆動ＩＣ（ドライバ）１３１，１
３２にて構成されている。画像メモリ１３８に記憶され
た画像データに基づいてＬＣＤコントローラ１３６が駆
動ＩＣ１３１，１３２を制御し、液晶表示素子１００の
各走査電極及び信号電極間に順次電圧を印加し、液晶表
示素子１００に画像を書き込む。駆動ＩＣ１３１，１３
２の詳細な構成については後述する。

【００３３】なお、部分的に書換えを行う場合は、書き
換えたい部分を含むように特定の走査ラインのみを順次
選択するようにすればよい。これにより、必要な部分の
みを短時間で書き換えることができる。

【００３４】各画素の書換えは前述した方法で行うこと
ができるが、既に画像が表示されている場合、この画像
による影響をなくすために、書換え前に各画素を全て同
じ表示状態にリセットすることが好ましい。リセットは
全画素を一括して行ってもよいし、走査電極ごとに行っ
てもよい。

【００３５】部分的に書換えを行う場合は、各走査ライ
ンごとにリセットを行うか、書き換えたい部分を含む特
定の走査ライン間のみを一括してリセットすればよい。

【００３６】（駆動原理、図３，４参照）まず、前記液
晶表示素子１００の駆動方法の基本原理について説明す
る。なお、ここでは、交流化されたパルス波形を用いた
具体例を挙げて説明するが、駆動方法がこの波形に限定
されないことはいうまでもない。

【００３７】この例の駆動方法は、図３に示すように、
大きく分けて、リセット期間と選択期間と維持期間と表
示期間（クロストーク期間とも称する）とから構成され
ている。リセット期間においては液晶がホメオトロピッ
ク状態にリセットされ、選択期間においては最終的な表
示状態を選択するための電圧が印加され、維持期間にお
いては選択期間で選択された状態が確立される。

【００３８】リセット期間は、選択期間の長さを１周期
として複数の周期に分けられる。図３では、リセット周
期１とリセット周期２とに分かれている。各リセット周
期内で前リセットパルス＋Ｖｒ、クロストークパルス±
Ｖｃｒ、後リセットパルス−Ｖｒが印加される。これら
のパルスが複数周期集まったものをリセット波形と称す
る。

【００３９】同様に、維持期間も複数の周期に分けら
れ、図３では三つの周期に分けられている。各維持周期
内で前維持パルス＋Ｖｒｅ、クロストークパルス±Ｖｃ
ｒ、後維持パルス−Ｖｒｅが印加される。これらのパル
スが複数周期集まったものを維持波形と称する。

【００４０】表示期間には、他の走査ライン上の画素を
選択するための選択信号によるクロストークパルス±Ｖ
ｃｒが印加される。また、画像の書換えが終わり、全て
の画素について維持期間が終了すれば駆動ＩＣ１３１，
１３２の動作を終了させ、印加電圧を０Ｖにすることも
できる。

【００４１】選択期間は、図４にも示すように、前選択
時間、選択時間、後選択時間から構成される。前選択時
間には、前補正パルス＋Ｖｃｏｍｐが印加され、このパ
ルスが印加される時間と印加されない時間とに分けられ
る。選択時間には選択パルス±Ｖｓｅｌが印加される。
この選択パルスは画像データに基づいてパルス幅変調さ
れる。後選択時間には後補正パルス−Ｖｃｏｍｐが印加
され、このパルスが印加される時間と印加されない時間
とに分けられる。

【００４２】液晶の動作は以下のとおりである。まず、
リセット期間にリセット波形が印加され、液晶はホメオ
トロピック状態にリセットされる。次に、前選択時間に
おいて前温度補償パルス＋Ｖｃｏｍｐが印加されると、
液晶はこのパルスが印加されている間はホメオトロピッ
ク状態を維持する。前選択時間の残りの時間には電圧ゼ
ロが印加され、液晶は少し捩れた状態になる。次に、選
択時間に印加する選択パルスの波形は、最終的にプレー
ナ状態を選択する画素と、フォーカルコニック状態を選
択する画素とで異なる。

【００４３】まず、プレーナ状態を選択する場合を説明
する。この場合には、選択時間に±Ｖｓｅｌの選択パル
スを印加し、再び液晶をホメオトロピック状態にする。
その後、後選択時間で電圧をゼロにすると、液晶は捩れ
が少しだけ戻った状態になる。その後、後補正パルス−
Ｖｃｏｍｐを印加し、維持期間で維持波形を印加する。
先の後選択時間で捩れが少しだけ戻った状態になった液
晶は、後補正パルスと維持波形が印加されることにより
再び捩れが解け、ホメオトロピック状態になる。

【００４４】表示期間では、液晶にクロストークパルス
が印加されるが、パルス幅が短いため、表示状態には影
響を与えない。ホメオトロピック状態の液晶は電圧をゼ
ロにすることにより、プレーナ状態となる。プレーナ状
態の液晶は電圧をゼロにしても、プレーナ状態のまま固
定される。

【００４５】一方、最終的にフォーカルコニック状態を
選択する場合には、選択時間に液晶にかかる電圧をゼロ
にする。つまり、選択パルスのパルス幅をゼロに設定す
る。そして、後選択時間にはプレーナ状態を選択する場
合と同様に、液晶にかかる電圧をゼロにする。こうする
ことにより、液晶は捩れが戻って、ヘリカルピッチが２
倍程度に広がった状態になる。

【００４６】その後、後補正パルス−Ｖｃｏｍｐを印加
し、維持期間で維持波形を印加する。後選択時間で捩れ
が戻ってきた液晶は、この後補正パルスと維持波形を印
加することにより、フォーカルコニック状態へと遷移す
る。表示期間では、プレーナ状態を選択する場合と同様
に、液晶にクロストークパルスが印加されるが、パルス
幅が短いため、表示状態には影響を与えない。フォーカ
ルコニック状態の液晶は電圧をゼロにしても、フォーカ
ルコニック状態のまま固定される。

【００４７】前述のように、選択期間に印加する選択パ
ルスにより、最終的な液晶の表示状態が選択できる。ま
た、この選択パルスのパルス幅を調整することにより、
具体的には、信号電極に印加するパルスの形状を画像デ
ータに応じて変化させることにより、中間調の表示が可
能である。

【００４８】前述の駆動波形では、選択期間において、
前補正パルスを印加し終わったときから後補正パルスを
印加するまでの時間を、前述したような液晶の捩れが２
倍程度に広がった状態が得られる時間になるように設定
している。本明細書においては、この時間のことを応答
時間と称する。勿論、補正パルスを印加しない場合は、
選択期間の長さ、即ち、リセットパルス印加終了から維
持パルス印加開始までの時間が応答時間となる。

【００４９】以上のように、前選択時間及び後選択時間
にそれぞれ補正パルスを印加し、例えば、この補正パル
スの幅を各表示色（表示層）ごとに適宜値に設定するこ
とにより、各表示色での走査速度を合わせることがで
き、また、この補正パルスの幅を環境温度に応じて変化
させることにより、温度による表示の変化を抑えること
ができる。

【００５０】（第１実施形態、図５参照）本第１実施形
態では、液晶表示層に対して前記補正パルスを温度補償
パルスとして印加する例を示す。図５は、マトリクス状
に配置された複数画素ＬＣＤ１，２，３の液晶にかかる
駆動電圧波形と、この波形を得るために走査電極（ロ
ウ）と信号電極（カラム）から印加されるパルス波形の
一例を示す。ロウ１，２，３とは走査電極上の１ライン
ずつを意味し、カラムとは信号電極上の１ラインを意味
する。

【００５１】本第１実施形態においては、先に述べたよ
うに、選択期間は前選択時間と選択時間と後選択時間と
の三つに分かれ、前選択時間には前温度補償パルスを印
加し、選択時間には選択パルスを印加し、後選択時間に
は後温度補償パルスを印加する。この選択パルスは画像
データに基づいて波形形状が異なる。一方、前選択時
間、後選択時間では、温度補償パルスの印加が必要ない
場合には常に画素内の液晶には電圧ゼロを印加するの
で、電圧ゼロを得られるような、ロウ、カラム共にある
決まった波形を印加することができ、別の処理を行うこ
とができる。ここでは、このことを利用して、複数の走
査電極上の液晶に対してリセットと維持と表示とを同時
に行っている。また、温度補償が必要な場合に、この期
間に温度補償パルスを印加するようにしている。

【００５２】例えば、ＬＣＤ２が前選択時間にあると
き、ロウ２には電圧＋Ｖ１／２と電圧ゼロを印加し、ロ
ウ３には電圧＋Ｖ１を印加し、ロウ１には電圧＋Ｖ１／
２を印加する。このとき、カラムに電圧ゼロを印加する
と、ＬＣＤ３には電圧＋Ｖｒ＝＋Ｖ１の前リセットパル
スが、ＬＣＤ２には電圧＋Ｖｃｏｍｐ＝＋Ｖ１／２の前
温度補償パルスが、ＬＣＤ１には電圧＋Ｖｒｅ＝＋Ｖ１
／２の維持パルスが印加される。

【００５３】次に、ＬＣＤ２が選択時間にあるとき、カ
ラムから画像データによって異なる波形形状のデータパ
ルス＋Ｖ１が印加されるため、ロウ１，３共に電圧＋Ｖ
２／２を印加して、ＬＣＤ１，３には±Ｖ２／２の電圧
がかかるようにする。ロウ２には電圧＋Ｖ１を印加し、
カラムに印加するデータパルスとの電圧差（±Ｖ２又は
ゼロ）が選択パルス±ＶｓｅｌとしてＬＣＤ２に印加さ
れる。データパルスの波形形状を変化させることで、選
択パルスのパルス幅を変化させ、階調を表現することが
できる。

【００５４】次に、後選択時間では、ロウ２には電圧＋
Ｖ１と＋Ｖ１／２を印加し、ロウ３には電圧ゼロを印加
し、ロウ１には電圧＋Ｖ１／２を印加する。このとき、
カラムに電圧＋Ｖ１を印加すると、ＬＣＤ３には電圧−
Ｖｒ＝−Ｖ１の後リセットパルスが、ＬＣＤ２には電圧
−Ｖｃｏｍｐ＝−Ｖ１／２の後温度補償パルスが、ＬＣ
Ｄ１には電圧−Ｖｒｅ＝−Ｖ１／２の維持パルスが印加
される。

【００５５】リセット期間、選択期間、維持期間ではな
い走査電極（図示せず）には、前選択時間、後選択時間
に信号電極から印加するデータパルスと同じ位相の波形
を印加し、選択時間に電圧＋Ｖ１／２を印加する。こう
することによって、この部分の液晶には、選択パルスと
同じパルス幅で±Ｖ１／２のクロストークパルスが印加
される。このクロストークパルスは、パルス幅が狭いた
め、液晶の表示状態には影響を及ぼさない。

【００５６】その後は以上の駆動を繰り返すことによ
り、任意のライン（走査電極）にリセット波形、選択波
形、維持波形を印加することができる。そのため、部分
書換えを行うこともできる。

【００５７】以上の第１実施形態では、ドライバに必要
な出力電圧数は、走査駆動ＩＣ１３１で５値（Ｖ１，Ｖ
１／２，Ｖ２，Ｖ２／２，ＧＮＤ）、信号駆動ＩＣ１３
２で３値（Ｖ１，Ｖ２，ＧＮＤ）となる。

【００５８】次に、図５に示した駆動波形を出力する走
査駆動ＩＣ１３１の内部回路を図６に示す。この走査駆
動ＩＣ１３１は、シフトレジスタ３００、ラッチ３０
１、デコーダ３０２、レベルシフタ／高耐圧３値ドライ
バ３０３及びアナログスイッチ３１０，３１１を含む。
この走査駆動ＩＣ１３１では、デコーダ３０２へ補正パ
ルス信号ＣＯＭＰとモード切替え信号ＭＯＤＥと極性反
転信号ＰＣとが入力され、ラッチ３０１へストローブ信
号ＳＴＢが入力され、シフトレジスタ３００へデータ信
号ＤＡＴＡとシフトクロック信号ＣＬＫとクリア信号Ｃ
ＬＲとが入力される。

【００５９】前記走査駆動ＩＣ１３１の動作を以下に示
す。シフトレジスタ３００へ入力される２ビットデータ
信号ＤＡＴＡとシフトクロック信号ＣＬＫにより、シフ
トレジスタ３００に２ビットのデータをセットする。次
に、ストローブ信号ＳＴＢにより、シフトレジスタ３０
０のデータをラッチ３０１でラッチする。ラッチされた
２ビットのデータ信号ＤＡＴＡ、極性反転信号ＰＣ、モ
ード切替え信号ＭＯＤＥ及び補正パルス信号ＣＯＭＰに
より、デコーダ３０２がこの２ビットデータ信号ＤＡＴ
Ａをデコードし、レベルシフタ／高耐圧３値ドライバ３
０３を駆動する。レベルシフタ／高耐圧３値ドライバ３
０３は、Ｖｒ１、Ｖｒ２、ＧＮＤの３値のうち、任意の
電圧値を出力する。

【００６０】前記走査駆動ＩＣ１３１の真理値表を以下
の表１に示す。２ビットのデータ信号ＤＡＴＡと補正パ
ルス信号ＣＯＭＰと極性反転信号ＰＣとモード切替え信
号ＭＯＤＥとの組み合わせによって、Ｖｒ１、Ｖｒ２、
ＧＮＤの３値のうち、任意の電圧値を出力できる。前選
択時間及び後選択時間にはＶｒ１＝Ｖ１、Ｖｒ２＝Ｖ１
／２を入力すること、選択時間にはＶｒ１＝Ｖ２、Ｖｒ
２＝Ｖ２／２を入力することにより、図５に示した走査
波形を出力することができる。

【００６１】

【表１】

【００６２】なお、前記表１において、モード１とは前
選択時間及び後選択時間での制御であり、モード２とは
選択時間での制御である。また、記号「×」は信号が
Ｈ、Ｌのいずれでもよいことを表す（以下の表２でも同
様である）。

【００６３】次に、図５に示した駆動波形を出力する信
号駆動ＩＣ１３２の内部回路を図７に示す。この信号駆
動ＩＣ１３２は、シフトレジスタ５００、ラッチ５０
１、コンパレータ５０２、デコーダ５０３、レベルシフ
タ／高耐圧ドライバ５０４、カウンタ５０５及びアナロ
グスイッチ５１４を含む。この信号駆動ＩＣ１３２で
は、デコーダ５０３へ出力禁止信号ＯＥと極性反転信号
ＰＣとが入力され、ラッチ５０１へストローブ信号ＳＴ
Ｂが入力され、シフトレジスタ５００へ８ビットのデー
タ信号ＤＡＴＡとシフトクロック信号ＣＬＫとクリア信
号ＣＬＲとが入力され、カウンタ５０５へクロック信号
ＣＣＬＫとクリア信号ＣＣＬＲとが入力される。

【００６４】前記信号駆動ＩＣ１３２の動作について説
明する。シフトレジスタ５００へ入力される８ビットデ
ータ信号ＤＡＴＡとシフトクロック信号ＣＬＫにより、
シフトレジスタ５００に８ビットのデータをセットす
る。次に、ストローブ信号ＳＴＢにより、シフトレジス
タ５００のデータはラッチ５０１にラッチされる。ここ
で、カウンタ５０５へ入力されるクロック信号ＣＣＬＫ
により、その８ビットの出力をゼロからカウントアップ
する。コンパレータ５０２は、ラッチ５０１の出力とカ
ウンタ５０５の出力とを比較し、ラッチ５０１の出力が
大きい場合、ハイレベルの信号を出力する。また、カウ
ンタ５０５のカウントアップが進み、ラッチ５０１の出
力が小さくなると、ローレベルの信号を出力する。そし
て、コンパレータ５０２の出力、出力禁止信号ＯＥ及び
極性反転信号ＰＣにより、デコーダ５０３からレベルシ
フタ／高耐圧ドライバ５０４を駆動するための信号が出
力される。

【００６５】前記信号駆動ＩＣ１３２の真理値表を以下
の表２に示す。コンパレータ５０２の出力と出力禁止信
号ＯＥと極性反転信号ＰＣとの組み合わせによって、Ｖ
ｃ１、ＧＮＤの２値の電圧値を出力できる。前選択時間
及び後選択時間にはＶｃ１＝Ｖ１を入力すること、選択
時間にはＶｃ１＝Ｖ２を入力することにより、図５に示
した信号波形を出力することができる。

【００６６】

【表２】

【００６７】ここで、液晶の温度と応答時間との関係を
図８に示す。図８に示すように、カイラルネマティック
液晶は低温になるほど応答性が鈍くなるので長い応答時
間が必要になり、そのままでは選択期間を温度によって
変化させなければならない。そこで本第１実施形態で
は、図９に示すように、補正パルスの幅を変調して応答
時間を変化させるようにしている。

【００６８】図９（Ａ）は第１の温度（例えば２５℃）
に対応した応答時間に設定した例、図９（Ｂ）は第１の
温度より低い第２の温度（例えば２０℃）に対応した応
答時間に設定した例、図９（Ｃ）は第２の温度より低い
第３の温度（例えば１５℃）に対応した応答時間に設定
した例を示す。このように、低温になるほど補正パルス
の幅を小さくすれば、選択期間を一定に保持して必要な
応答時間を確保することができる。即ち、選択期間の長
短は走査時間に影響するが、本第１実施形態の駆動方法
では、選択期間を変化させることなく応答時間を温度に
応じて変化させるため、環境温度によって走査時間が変
化することはない。

【００６９】（第２実施形態、図１０参照）本第２実施
形態は、図１に示したような３層構造の液晶表示素子１
００において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各表示層で走査時間を一定
にするために、補正パルスの幅を変調する駆動方法であ
る。

【００７０】前記表示層１１１Ｂ，１１１Ｇ，１１１Ｒ
は各液晶の成分比等に起因して最適な応答時間が異な
る。図１０（Ａ）に示す青色表示層１１１Ｂが最も応答
時間が短く、次に、図１０（Ｂ）に示す緑色表示層１１
１Ｇの応答時間が長く、図１０（Ｃ）に示す赤色表示層
１１１Ｒの応答時間が最も長い。従って、補正パルスの
幅を表示層１１１Ｒに対しては最も短く（例えば、図１
０（Ｃ）ではパルス幅をゼロとしている）、表示層１１
１Ｇに対しては中間値、表示層１１１Ｂに対しては最も
長く設定することにより、選択期間を各表示層で等しく
することができる。また、リセット期間、維持期間に印
加するパルスと選択パルスを印加するタイミングは各表
示層で同じに設定している。

【００７１】このような本第２実施形態の駆動方法によ
れば、各表示層の走査時間を等しくでき、加えて、パル
スを印加するタイミングをコントロールする制御手段
（ここではコントローラ１３６）を各表示層に関して共
通化できる部分が増加し、コントローラ１３６の簡略化
を図ることができる。

【００７２】（第３実施形態、図１１参照）本第３実施
形態は、前記第１実施形態と第２実施形態を組み合わせ
た駆動方法であり、各表示層における走査時間を共通に
すると共に温度変化による書換え速度の変化をなくする
ようにしたものである。

【００７３】即ち、図１１に示すように、それぞれの温
度において選択期間を各表示層で共通の長さに設定して
おき、かつ、補正パルスの幅をＲＧＢの各表示層に対応
した値に設定する。従って、各表示層ごとにおいては、
低温になるほど補正パルスの幅は短く設定されている。

【００７４】（第４実施形態、図１２参照）本第４実施
形態は、一定の温度範囲ごとに選択期間を変化させて、
より広い範囲で温度補正を可能とした駆動方法である。
即ち、図１２に示すように、第１の温度範囲（例えば、
１５℃以上３０℃未満）では選択期間をＴ₁に設定し、
選択期間Ｔ₁の範囲内で補正パルスの幅を変化させる。
しかし、温度が第１の温度範囲の下限を下回ると、補正
パルス幅の変化だけでは対応できなくなる。そこで、第
１の温度範囲より低温側の第２の温度範囲（例えば、０
℃以上１５℃未満）では、選択期間をＴ₂に比較的長く
設定し、選択期間Ｔ₂の範囲内で補正パルスの幅を変化
させる。

【００７５】（第５実施形態、図１３参照）前記第４実
施形態は一定の温度範囲ごとに二つの選択期間Ｔ₁，Ｔ₂
を持つ駆動方法であるが、本第５実施形態は、図１３に
示すように、選択期間を環境温度に応じて無段階的に変
化させるものである。この場合、例えば、５℃きざみの
選択期間の設定データを中央処理装置１３５等に記憶さ
せておき、実際の温度に応じて線形補完して選択時間を
無段階的に設定すればよい。

【００７６】（第６実施形態、図１４参照）本第６実施
形態は、補正パルスの幅を可変とし、補正パルス幅を変
化させて応答時間を制御することにより、各表示層１１
１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂにおいて維持期間に印加する
維持電圧を同じ値に設定するようにした駆動方法であ
る。

【００７７】維持電圧と応答時間は、例えば、図１４に
示すように、ある範囲内ではＲＧＢの各液晶材料におい
てほぼ１対１で対応し、維持電圧が高くなると応答時間
が長くなる。即ち、ある範囲内では、一方を適宜な値に
調整することで他方を任意に変更可能である。この特性
を利用すれば、補正パルスの幅を調整して各表示層の応
答時間を制御することで、各表示層の維持電圧を等しく
設定することが可能である。

【００７８】図１４に基づくと、各表示層において維持
電圧を１５Ｖ付近に設定すると、応答時間は赤色表示層
１１１Ｒで約０．５ｍｓ、緑色表示層１１１Ｇで約０．
４ｍｓ、青色表示層１１１Ｂで約０．６ｍｓに設定すれ
ばよい。このとき、選択期間を０．６ｍｓに設定する
と、前補正パルス及び後補正パルスの幅は、それぞれ、
Ｒ：０．０５ｍｓ、Ｇ：０．１ｍｓ、Ｂ：０ｍｓとな
る。各表示層において維持電圧が１５Ｖで共通であるた
め、電源回路が簡略化できる。

【００７９】（他の実施形態）なお、本発明に係る液晶
表示装置及び液晶表示素子の駆動方法は前記実施形態に
限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更
することができる。

【００８０】例えば、液晶表示素子の構成、材料、製造
方法等は任意であり、Ｒ，Ｇ，Ｂの３層以外の積層構成
であってもよい。また、駆動のためのパルス波形として
示した電圧値や応答時間、温度等は全て一例であること
は勿論である。特に、前記各実施形態では前選択時間と
後選択時間のいずれにも補正パルスを印加するようにし
たが、前選択時間又は後選択時間のいずれかにのみ補正
パルスを印加するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る駆動方法が適用される液晶表示素
子の一例を示す断面図。

【図２】前記液晶表示素子の駆動回路を示すブロック
図。

【図３】本発明に係る駆動方法における基本的な駆動波
形を示すチャート図。

【図４】前記駆動方法における選択期間での駆動波形を
示すチャート図。

【図５】本発明に係る駆動方法の第１実施形態における
駆動波形を示すチャート図。

【図６】走査駆動ＩＣの回路を示すブロック図。

【図７】信号駆動ＩＣの回路を示すブロック図。

【図８】液晶の温度と応答時間との関係を示すグラフ。

【図９】前記第１実施形態での補正パルスの変調を示す
チャート図。

【図１０】本発明に係る駆動方法の第２実施形態での補
正パルスの変調を示すチャート図。

【図１１】本発明に係る駆動方法の第３実施形態での補
正パルスの変調を示すチャート図。

【図１２】本発明に係る駆動方法の第４実施形態での補
正パルスの変調を示すチャート図。

【図１３】本発明に係る駆動方法の第５実施形態での補
正パルスの変調を示すチャート図。

【図１４】本発明に係る駆動方法の第６実施形態の基本
となる維持電圧と応答時間との関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１００…液晶表示素子１１３，１１４…電極１１６…カイラルネマティック液晶１３１…走査駆動ＩＣ（ドライバ）１３２…信号駆動ＩＣ（ドライバ）１３５…中央処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者八木司大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内Ｆターム(参考） 2H089 HA32 KA20 QA06 RA11 TA07 2H093 NA12 NA25 NA31 NA62 NC09 NC11 NC29 NC49 NC50 ND02 ND17 ND34 ND60 NF14 NH14 5C006 AA22 AC24 AF46 AF62 BA11 BB08 BB12 BB28 FA19 5C080 AA10 BB05 CC03 DD01 DD09 EE29 EE30 FF12 JJ02 JJ04 JJ05 JJ06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに対向状態で交差する複数の走査電
極と複数の信号電極とから液晶にパルス状の駆動電圧を
印加するようにした液晶表示素子の駆動方法において、前記液晶を初期状態にリセットするリセット期間と、最
終的な表示状態を選択するための選択期間と、該選択期
間で選択された状態を確立するための維持期間とを含
み、前記選択期間を基準にして走査を行うと共に、前記選択期間は、選択パルスが印加される選択時間と該
選択時間の前後に位置する前選択時間及び後選択時間と
からなり、前選択時間又は後選択時間の少なくともいず
れか一方に選択期間の長さを一定に保つための補正パル
スを印加すること、を特徴とする液晶表示素子の駆動方法。
【請求項２】互いに対向状態で交差する複数の走査電
極と複数の信号電極とから液晶にパルス状の駆動電圧を
印加するようにした液晶表示素子の駆動方法において、前記液晶を初期状態にリセットするリセット期間と、最
終的な表示状態を選択するための選択期間と、該選択期
間で選択された状態を確立するための維持期間とを含
み、前記選択期間を基準にして走査を行うと共に、前記選択期間は、選択パルスが印加される選択時間と該
選択時間の前後に位置する前選択時間及び後選択時間と
からなり、前選択時間又は後選択時間の少なくともいず
れか一方に環境温度による液晶の応答性の変化を補償す
るための補正パルスを印加すること、を特徴とする液晶表示素子の駆動方法。
【請求項３】前記補正パルスの印加時間が温度の関数
に設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項
２記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項４】前記液晶表示素子は複数の液晶表示層を
積層して構成されており、前記補正パルスの印加時間が各液晶表示層に対応して設
定されていること、を特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の液
晶表示素子の駆動方法。
【請求項５】前記補正パルスの印加時間が各液晶表示
層の維持電圧を等しくするように設定されていることを
特徴とする請求項４記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項６】前記選択期間の長さが各液晶表示層で等
しく設定されていることを特徴とする請求項４又は請求
項５記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項７】前記リセット期間と選択期間と維持期間
との合計の時間が各液晶表示層で等しく設定されている
ことを特徴とする請求項４、請求項５又は請求項６記載
の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項８】前記前選択時間及び後選択時間にそれぞ
れ補正パルスが印加されることを特徴とする請求項１、
請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又
は請求項７記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項９】前記前選択時間及び後選択時間にそれぞ
れ印加される補正パルスの間に電圧ゼロの期間を設けた
ことを特徴とする請求項８記載の液晶表示素子の駆動方
法。
【請求項１０】前記選択期間の長さが所定の温度範囲
ごとに異なるように設定されていることを特徴とする請
求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請
求項６、請求項７、請求項８又は請求項９記載の液晶表
示素子の駆動方法。
【請求項１１】互いに対向状態で交差する複数の走査
電極と複数の信号電極との間に液晶を挟持してなる複数
の表示層を積層した液晶表示素子と、前記走査電極及び信号電極から各表示層の液晶にパルス
電圧を印加して各表示層に表示を行わせる駆動手段とを
備え、前記駆動手段の印加するパルス電圧は、液晶を初期状態
にリセットするリセット期間と、最終的な表示状態を選
択するための選択期間と、該選択期間で選択された状態
を確立するための維持期間とを含み、前記選択期間は選
択パルスが印加される選択時間と該選択時間の前後に位
置する前選択時間及び後選択時間とからなり、前記駆動手段は、前記選択期間を基準にして走査を行う
と共に、前選択時間又は後選択時間の少なくともいずれ
か一方に選択期間の長さを一定に保つための補正パルス
を印加可能であること、を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】互いに対向状態で交差する複数の走査
電極と複数の信号電極との間に液晶を挟持してなる複数
の表示層を積層した液晶表示素子と、前記走査電極及び信号電極から各表示層の液晶にパルス
電圧を印加して各表示層に表示を行わせる駆動手段とを
備え、前記駆動手段の印加するパルス電圧は、液晶を初期状態
にリセットするリセット期間と、最終的な表示状態を選
択するための選択期間と、該選択期間で選択された状態
を確立するための維持期間とを含み、前記選択期間は選
択パルスが印加される選択時間と該選択時間の前後に位
置する前選択時間及び後選択時間とからなり、前記駆動手段は、前記選択期間を基準にして走査を行う
と共に、前選択時間又は後選択時間の少なくともいずれ
か一方に環境温度による液晶の応答性の変化を補償する
ための補正パルスを印加可能であること、を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】前記補正パルスの印加時間が温度の関
数に設定されていることを特徴とする請求項１１又は請
求項１２記載の液晶表示装置。
【請求項１４】前記補正パルスの印加時間が各液晶表
示層に対応して設定されていることを特徴とする請求項
１１、請求項１２又は請求項１３記載の液晶表示装置。
【請求項１５】前記補正パルスの印加時間が各液晶表
示層の維持電圧を等しくするように設定されていること
を特徴とする請求項１１、請求項１２、請求項１３又は
請求項１４記載の液晶表示装置。
【請求項１６】前記選択期間の長さが各液晶表示層で
等しく設定されていることを特徴とする請求項１１、請
求項１２、請求項１３、請求項１４又は請求項１５記載
の液晶表示装置。
【請求項１７】前記リセット期間と選択期間と維持期
間との合計の時間が各液晶表示層で等しく設定されてい
ることを特徴とする請求項１１、請求項１２、請求項１
３、請求項１４、請求項１５又は請求項１６記載の液晶
表示装置。
【請求項１８】前記前選択時間及び後選択時間にそれ
ぞれ補正パルスが印加されることを特徴とする請求項１
１、請求項１２、請求項１３、請求項１４、請求項１
５、請求項１６又は請求項１７記載の液晶表示装置。
【請求項１９】前記前選択時間及び後選択時間にそれ
ぞれ印加される補正パルスの間に電圧ゼロの期間を設け
たことを特徴とする請求項１８記載の液晶表示装置。
【請求項２０】前記選択期間の長さが所定の温度範囲
ごとに異なるように設定されていることを特徴とする請
求項１１、請求項１２、請求項１３、請求項１４、請求
項１５、請求項１６、請求項１７、請求項１８又は請求
項１９記載の液晶表示装置。