JP2002023177A - 液晶表示素子、液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents
液晶表示素子、液晶表示装置及びその駆動方法Info
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Abstract
くインターレース走査が可能な液晶表示素子、液晶表示
装置及びその駆動方法を得る。 【解決手段】 マトリクス状に配置された複数の長方形
状の画素LR1−C1,LR2−C1〜LRm−Cn
と、画素の長辺方向に沿って設けた複数の走査電極と、
画素の長辺方向と直交する方向に沿って設けた信号電極
とを備えた液晶表示素子。この液晶表示素子に対して
は、液晶を一旦リセットしてから書込みを行う駆動パル
スを用いて、1フレームを複数のフィールドに分割する
インターレース走査により画像を書き込む。
Description
晶表示装置及びその駆動方法、特に、マトリクス状に配
置された複数の画素を液晶にて構成した液晶表示素子、
該素子を備えた液晶表示装置及び該素子の駆動方法に関
する。
相を示すカイラルネマティック液晶を用いた液晶表示素
子が、電力の供給を停止しても表示状態を維持するメモ
リ性を有することから、注目されている。
は、液晶を一旦リセットしてから画像を書き込む必要が
あり、表示が完成するまでに時間を要していた。このよ
うな表示が完成するまでの間、書換え対象部分は素子の
背景である光吸収層が黒線として観察され(ブラックア
ウト)、画面が見にくくなるという問題点を有してい
た。
て、表示品位を損なうことなくインターレース走査が可
能な液晶表示素子、液晶表示装置及びその駆動方法を提
供することにある。
め、本発明に係る液晶表示素子は、マトリクス状に配置
された複数の長方形状の画素と、前記画素の長辺方向に
沿って設けられた複数の走査電極と、前記画素の長辺方
向と直交する方向に沿って設けられた複数の信号電極と
を備えている。
が1:n(但し、nは2以上の整数)であること、特
に、1:2であることが好ましい。
は、原画像の1画素に対して走査電極の配列方向の解像
度が高くなり、ブラックアウトが観察されることなく表
示品位を高めた状態でインターレース走査が可能とな
る。
記液晶表示素子と、該液晶表示素子に対して、液晶を一
旦リセットしてから書込みを行う駆動パルスを用いて、
1フレームを複数のフィールドに分割するインターレー
ス走査により画像を表示させる駆動手段とを備えてい
る。
は、インターレース走査による表示更新中の走査電極に
沿ったラインが2以上に細かく分散されるため、ブラッ
クアウトが目立たなくなり、表示品位が向上する。ま
た、信号電極の配列方向の解像度は走査電極の配列方向
の解像度よりも低くて済むため、高価な駆動ICの個数
を減らすことが可能となる。
晶表示素子に対して、液晶を一旦リセットしてから書込
みを行う駆動パルスを用いて、1フレームを複数のフィ
ールドに分割するインターレース走査により画像を書き
込む。従って、本発明に係る液晶表示装置と同様の作用
効果を奏する。
子、液晶表示装置及びそ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。
の一実施形態であ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。
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り換えにより表示
を行う青色表示層111Bを積層したものである。
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。
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。
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。
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を行う透過−散乱モードでの使
用も可能になる。
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。
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。
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。
成に限定されるわけではなく、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。
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。
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。
装置136、画像メモリ137、LCDコントローラ1
38及び駆動IC(ドライバ)131,132にて構成
されている。画像メモリ137に記憶された画像データ
に基づいてLCDコントローラ138が駆動IC13
1,132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10
0に画像を書き込む。
れを解くための第1の閾値電圧をVth1とすると、電圧
Vth1を十分な時間印加した後に電圧を第1の閾値電圧
Vth1よりも小さい第2の閾値電圧Vth2以下に下げる
とプレーナ状態になる。また、Vth2以上でVth1以下
の電圧を十分な時間印加するとフォーカルコニック状態
になる。この二つの状態は電圧印加を停止した後でも安
定に維持される。また、Vth1〜Vth2間の電圧を印加
することにより、中間調の表示、即ち、階調表示が可能
である。
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。
素子における画素構成の第1例を図3(A)に示し、第
2例を図3(B)に示す。画素構成例1,2にあって
は、走査電極R1〜Rmの幅を信号電極C1〜Cnの幅
より小さくすることによって、各画素LR1−C1,L
R2−C1〜LRm−C1〜LRm−Cnを長方形状と
し、走査電極を各画素の長辺方向に沿って設け、信号電
極を各画素の長辺と直交する方向に沿って設けている。
線で囲った領域が画像データにおける1画素である。構
成例1では、画像データの1画素をさらに走査電極の配
列方向に約1/2に細分化して表示することになる。例
えば、信号電極の配列方向に沿った水平方向の画素密度
を90dpiとすると、走査電極の配列方向に沿った垂
直方向の画素密度は180dpiである。また、構成例
2では、画像データの1画素をさらに走査電極の配列方
向に約1/3に細分化して表示することになる。例え
ば、信号電極の配列方向に沿った画素密度を90dpi
とすると、走査電極の配列方向に沿った画素密度は27
0dpiである。
明するインターレース走査におけるフィールド分割数に
基づいて決定される。例えば、インターレース走査例1
では2フィールドに分割していることに基づいて、各画
素の縦横比は1:2とされる。また、インターレース走
査例2では3フィールドに分割していることに基づい
て、各画素の縦横比は1:3とされる。各画素の縦横比
とインターレース走査のフィールド分割数とは必ずしも
一致している必要はなく、例えば、構成例1を3フィー
ルドに分割してインターレース走査してもよく、構成例
2を2フィールドに分割してインターレース走査しても
よい。
大きくしても構わないし、インターレース走査のフィー
ルド分割数を3より多くしても構わない。但し、各画素
の縦横比を大きくするほど、電極の加工・形成が難しく
なる。また、フィールド分割数を多くすると、液晶のブ
ラックアウトによる黒帯が観察されやすくなる。従っ
て、各画素の縦横比を1:2、インターレース走査のフ
ィールド分割数を2にすることが最も実用的である。
第1例について説明する。なお、図4において(図5で
も同じ)、ロウ1〜3とは順に選択される3本の走査電
極を意味し、カラムとは前記各走査電極に交差する1本
の信号電極を意味し、LCD1〜3とはロウ1〜3とカ
ラムとの交差部に形成される三つの画素に相当する液晶
層を意味する。
と維持期間とクロストーク(表示)期間とから構成され
ている。リセット期間では、まず最初に、書込みを行う
走査電極上の画素に所定の電圧を印加することにより、
液晶をホメオトロピック状態にリセットする。
間、選択パルス印加期間、後選択期間)から構成されて
いる。選択期間のうちの一部分(選択パルス印加期間)
にのみ画像データに応じた選択パルスが印加され、前選
択期間及び後選択期間には実質的に液晶に印加する電圧
をゼロとする。この選択パルスは、最終的にプレーナ状
態を選択したい画素とフォーカルコニック状態を選択し
たい画素とでは、電圧ないしパルスの形状が異なる。プ
レーナ状態を選択する場合には、選択パルス印加期間に
所定電圧の選択パルスを印加する。
電極上の画素に所定電圧のパルス電圧を印加する。そし
て、クロストーク期間において、液晶に印加される電圧
をゼロにすることにより、プレーナ状態が選択される。
選択したい場合には、選択パルス印加期間に、液晶にか
かる電圧を実質的にゼロにする。
択する場合と同様に、書込みを行う走査ライン上の画素
に所定電圧のパルス電圧を印加することにより、液晶を
フォーカルコニック状態へと遷移させる。クロストーク
期間では、プレーナ状態を選択する場合と同様に、液晶
に印加される電圧をゼロにする。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。
ルス印加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。
画像データにより形状を変える必要があり、カラムには
画像データに応じて異なる形状の選択パルスを印加しな
ければならない。一方、前選択期間及び後選択期間で
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、カラムともにある決ま
ったパルス波形の組合せを用いることができる。図4に
示す駆動例1では、このことを利用して、複数の走査電
極上の画素に対して、リセットと維持と表示とを同時に
行っている。
き、ロウ2及びロウ3には互いに異なる位相のパルス電
圧+V1を印加し、ロウ1には+V1/2の電圧を印加
する。このとき、カラムにロウ3と異なる位相のパルス
電圧+V1を印加すると、LCD3には電圧±VR=±
V1のリセットパルスが、LCD2には電圧ゼロが、L
CD1には電圧±Ve=±V1/2の維持パルスが印加
される。
は、カラムからは画像データによって異なる形状のデー
タパルス(電圧+V1)が印加されるため、ロウ1、ロ
ウ3ともに電圧+V1/2のパルスを印加して、LCD
1、LCD3には±V1/2の電圧がかかるようにす
る。ロウ2には電圧+V1のパルスを印加し、カラムに
印加するデータパルスとの電圧差(±V1又はゼロ)
が、電圧±Vselの選択パルスとしてLCD2に印加
される。カラムに印加するデータパルスの形状を変化さ
せることで、選択パルスのパルス幅を変化させることが
できる。
を行う。即ち、ロウ2及びロウ3には互いに異なる位相
のパルス電圧+V1を印加し、ロウ1には+V1/2の
電圧を印加する。そして、カラムにロウ3と異なる位相
のパルス電圧+V1を印加することにより、LCD3に
電圧±VR=±V1のリセットパルス、LCD2に電圧
ゼロ、LCD1に電圧±Ve=±V1/2の維持パルス
を印加する。
の期間は、各走査電極には、他の走査電極の前選択期間
及び後選択期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、他の走査電極の選択パルス印
加期間には電圧+V1/2のパルスを印加する。こうす
ることによって、この部分の液晶には、画像データに応
じて、選択パルスと同じパルス幅で、電圧±V1/2の
クロストーク電圧が印加される。このクロストーク電圧
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。
して順次繰返し実行することにより、画像表示を行うこ
とができる。また、任意の走査電極に前記リセットパル
ス、選択パルス、維持パルスを印加することができるの
で、部分書換えを行うこともできる。
第2例について説明する。ここでは、信号電極に対し
て、順に、透過、中間調、全反射をそれぞれ選択するよ
うな信号電圧が入力されている。
リセット期間、維持期間は選択時間の2倍として図示し
ているが、実際には、リセットや選択期間で選択された
状態が正しく確立されるように十分長い時間確保するこ
とが望ましく、通常、選択期間や選択パルス幅に比べて
十分長い時間(例えば、数十倍)に設定される。
に、選択期間は選択パルス印加時間とその前後の前選択
時間及び後選択時間とに分かれている。前選択時間と後
選択時間の長さは選択パルス幅(選択パルス印加時間)
の整数倍(図5では1倍)にする。
には、リセット期間、選択期間、維持期間にそれぞれ順
次、リセット電圧±V1、選択電圧±V2、維持電圧±
V3が印加され、リセット期間及び維持期間の長さは、
それぞれ選択パルス印加時間の整数倍(図5では2倍)
にする。また、表示(クロストーク)期間は電圧0Vと
される。一方、信号電極(カラム)には画像データに応
じて位相をシフトさせた電圧±V4のパルス波形が印加
される。
V4の位相及び電圧値と選択電圧±V2とに基づいて選
択パルスの波形が決められ、電圧±V4の位相が選択電
圧±V2と同じ場合は、±(V2−V4)の選択パルス
となり透過(フォーカルコニック状態)が選択され、逆
位相の場合は±(V2+V4)の選択パルスとなり選択
反射(プレーナ状態)が選択される。なお、電極V2及
びV4の値は透過と反射を選択するのに適当な値とし、
また、クロストークとなる電圧V4の値は液晶の状態を
変化させる所定の閾値以内の値としている。
加時間の分だけずらして走査を行っている(即ち、選択
パルス印加時間が走査時間に等しい)。このため、駆動
例1に比べて1画面の走査に要する時間が短い(即ち、
走査速度が速い)。
ース走査による駆動方法について走査例1,2を挙げて
説明する。インターレース走査とは、線順次走査に対置
されるもので、1画面(フレーム)を書き込むのに、走
査ラインを1又は複数のラインを飛び越して走査する形
態を言う。
1では、1フレームを奇数と偶数の2フィールドに分割
し、まず、奇数の走査ラインに対して書込みを行い、次
に、偶数の走査ラインに対して書込みを行い、1フレー
ムの画像を表示する。各走査ラインにおける書込みは、
図7に示すように、リセット期間、選択期間及び維持期
間で構成され、これらの三つの期間にあっては液晶表示
素子は裏面の光吸収層が目視されるブラックアウト状態
となる。その後、液晶は表示状態を維持する。
インのパルスによりクロストークが生じるので、図7の
表示期間には実際には画面の書換え中はクロストークが
生じる。
了後直ちに表示が現れない場合もあり得るので、この場
合は維持期間終了から表示が現れるまでの遅延期間を予
め測定しておき、実際に駆動を行う際にこの遅延時間を
反映させるようにすればよい。
に一定の時間間隔で書込み(リセット、選択、維持)が
開始され、次フィールドの書込みを前フィールドの最終
ラインでのリセット期間の終了タイミングに基づいて開
始する。即ち、第1フィールドの最終ラインの選択期間
*Aと第2フィールドの第1ラインの選択期間*Bがず
れていることを条件に、奇数フィールドと偶数フィール
ドの書換えを近づけることができ、それぞれのフィール
ドが部分的に重なって表示される。
時間間隔で交互にブラックアウト状態と表示状態とを繰
り返すと、平均的に同じ明るさの画像表示に近づき、ち
らつきが低減できる。そのためには、1走査ラインのブ
ラックアウト時間の長さに対して書換え対象領域に含ま
れる走査ラインの数が多くない場合は、前フィールドの
先頭ラインのブラックアウトが終了するのに合わせて次
フィールドの走査を開始すればよい。1走査ラインのブ
ラックアウト時間の長さに対して走査ライン数が多くな
る場合は、後述する走査例2のように、第1フィールド
の走査ラインでの維持期間の長さを調整してもよい。
(B)はこの原画像データを走査例1で各画素に割り付
けて表示した状態を示す。
し、図9(A)が奇数フィールドを書き込んでいる状
態、図9(B)が偶数フィールドを書き込んでいる状態
を示す。例えば、選択期間を0.1〜0.5msec、
リセット期間及び維持期間をそれぞれ25msec程度
に設定することができ、走査ラインの数にもよるが、毎
秒10フレーム程度の速さで画像を更新することができ
る。従って、観察者の眼には、図9(C)のようにブラ
ックアウトのない画像として観察されることになる。
像度を高く設定しているため、図8(A)に示した原画
像データを、図10に示すように、1走査ライン下方へ
ずらして表示することも可能である。従って、信号ライ
ンに沿った方向(上下方向)への画像のスクロール表示
を滑らかに行うことができる。なお、この利点は以下に
説明する走査例2でも同様である。
例2は、前記走査例1と同様にちらつき防止を重視した
もので、1フレームを3フィールドに分割している。ま
た、各走査ラインにおいて前フィールドの維持期間を次
フィールドの書込み開始タイミングまで延長している。
この延長によってブラックアウト状態と表示状態との比
が常時ほぼ一定となり、平均的に同じ明るさの画像表示
にさらに近づけることができる。
画像データは図8(A)に示したものである。先の走査
例1よりも走査ライン側の解像度が高くなっているの
で、より解像度の高い滑らかな表示を実現することがで
きる。
表示素子、液晶表示装置及びその駆動方法は前記各実施
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。
法や、駆動回路の構成等は任意である。また、駆動方法
として示したパルス波形の形状や印加タイミングは一例
であることは勿論である。
図。
図。
面図。
た状態を示すチャート図。
ャート図。
で表示した状態を示すチャート図。
Claims (9)
- 【請求項1】 マトリクス状に配置された複数の長方形
状の画素と、 前記画素の長辺方向に沿って設けられた複数の走査電極
と、 前記画素の長辺方向と直交する方向に沿って設けられた
複数の信号電極と、 を備えたことを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項2】 前記画素の短辺の長さと長辺の長さとの
比が1:n(但し、nは2以上の整数)であることを特
徴とする請求項1記載の液晶表示素子。 - 【請求項3】 前記画素の短辺の長さと長辺の長さとの
比が1:2であることを特徴とする請求項1記載の液晶
表示素子。 - 【請求項4】 前記画素を構成する液晶はメモリ性を有
するものであ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。 - 【請求項5】 前記メモリ性を有する液晶は、コレステ
リック相を示すカイラルネマティック液晶であることを
特徴とする請求項4記載の液晶表示素子。 - 【請求項6】 請求項1、請求項2、請求項3、請求項
4又は請求項5記載の液晶表示素子と、 前記液晶表示素子に対して、液晶を一旦リセットしてか
ら書込みを行う駆動パルスを用いて、1フレームを複数
のフィールドに分割するインターレース走査により画像
を表示させる駆動手段と、 を備えたことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項7】 請求項2記載の液晶表示素子と、 前記液晶表示素子に対して、液晶を一旦リセットしてか
ら書込みを行う駆動パルスを用いて、1フレームをnフ
ィールドに分割するインターレース走査により画像を表
示させる駆動手段と、 を備えたことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項8】 前記画素の短辺の長さと長辺の長さとの
比が1:2であり、前記駆動手段は、1フレームを2フ
ィールドに分割してインターレース走査を行うことを特
徴とする請求項7記載の液晶表示装置。 - 【請求項9】 請求項1、請求項2、請求項3、請求項
4又は請求項5記載の液晶表示素子に対して、液晶を一
旦リセットしてから画像を表示させる駆動パルスを用い
て、1フレームを複数のフィールドに分割するインター
レース走査により画像を書き込むことを特徴とする駆動
方法。
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JP2000200288A Pending JP2002023177A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | 液晶表示素子、液晶表示装置及びその駆動方法 |
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2000
- 2000-06-30 JP JP2000200288A patent/JP2002023177A/ja active Pending
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