JP2002108304A - 液晶表示素子およびその駆動方法 - Google Patents

液晶表示素子およびその駆動方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】極性非対称応答の強誘電性液晶表示素子で発生
する残像を低減する。 【解決手段】液晶表示素子は印加電圧極性に対して非対
称な光学応答を示す強誘電性液晶材料を一対の電極基板
間に挟持して画像信号に対応する画像を表示する液晶パ
ネル３１の画素に１フレームを構成する２フィールド毎
に画像信号を印加する駆動回路３２Ａ，３２Ｂと、画像
信号の極性を１フレーム期間において反転する液晶コン
トローラ３２Ｃとを備える。特に、液晶コントローラ３
２Ｃは予め所定種類の画像信号について、液晶材料の応
答が大きい極性から画像信号の振幅変化を開始させる極
性制御形式並びに液晶材料の応答が小さい極性から画像
信号の振幅変化を開始させる極性制御形式のうち、所定
種類の階調遷移量に対し画像信号の振幅変化直後のフレ
ームで生じる階調ずれ合計値が少なくなる方の極性制御
形式に定められている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、印加電圧極性に対
して非対称な光学応答を示す強誘電性液晶材料を一対の
電極基板間に挟持した液晶表示素子およびその駆動方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の液晶表示素子は、新規画像の書込
みが行われるまでの間、前フレームの画像信号を保持し
つづけるホールド型表示装置であり、ＣＲＴのようにフ
レーム内で蛍光体の残光時問のみ発光するインパルス型
表示装置に比べて、動画表示時のボケ現象が問題点とな
っている。ボケ現象は、画像上の動体の動きに眼が追随
した場合、前フレームの画像から次フレームの画像へ切
り替わる期間も、同じ前フレームの画像が表示されつづ
けられているにもかかわらず、眼が前フレームの画像上
を移動しながら観察してしまうことにより発生する。つ
まり、眼の追随運動は連続性があり細かくサンプリング
するため、結果として第１フレームと第２フレームの間
の画像を埋めるように観察することでボケとして認識さ
れる。
【０００３】この問題を解決し、液晶表示素子において
も十分な動画表示特性を得るためには、ＯＣＢモードや
強誘電性液晶のような高速応答液晶を使用して、１フレ
ームを画像表示期間と黒表示期間の２つに分ける方式が
望ましい。具体的にいくつかの方式が提案されており、
例えば、各フレーム毎に全画面書込みを行って液晶応答
が完了した時点でバックライトを一瞬点灯させる方式
や、一方の駆動極性で光の透過をアナログ的に制御で
き、他方の駆動極性で光をほとんど透過しないような、
駆動極性に依存して非対称に応答する液晶の動作特性を
利用し、１フレームを２つのフィールドに分割して、第
１のフィールドでは透過状態、第２のフィールドでは透
過しない状態をとるフィールド反転方式（特開２０００
−１００７６号公報）が知られている。
【０００４】このうち後者のような極性非対称応答液晶
で高速性を有するものとして単安定化強誘電性液晶が知
られており、液晶層中への高分子網の導入により単安定
化するものや、直流電圧印加徐冷により初期配向処理を
行うことにより単安定化するものがある。尚、分極の応
答が対称の強誘電性液晶でも、偏光板の配置によって
は、光学応答が極性非対称となるが、上記のようなフィ
ールド反転駆動では、時間平均で液晶層に直流電圧がか
かってしまうため、この方式には適していない。
【０００５】より一般的な対称応答の強誘電性液晶で
は、ＴＦＴ素子などにより１フレーム毎に書込みと保持
を繰り返す駆動を行うと、通常は液晶の応答時間が書込
時間より大きいため、誘電緩和により保持期間中に画素
電圧が低下する現象が起きる。この画素電圧低下は実効
印加電圧の低下であり、書込み電圧の割に輝度やコント
ラスト比が十分とれないという問題となる。また、印加
電圧をフレーム毎に極性反転し正負対称のモードで駆動
する場合，すなわち交流駆動に於いては、あるフレーム
を境に信号電圧振幅が変化した場合に、「ステップ応
答」、すなわち数フレームにわたって明暗を繰り返しな
がら定常の透過光量に落ちつくという現象が発生する
（Verhulst et al.:IDRC'94 digest, 377(1994))。この
ステップ応答は、前述のホールド型表示によるボケ現象
と原因は異なるが、やはり画面上の動体が尾を引く形の
残像として認められ、同様なボケ現象となる。
【０００６】「ステップ応答」の解決策として、フレー
ム毎の書込みの前に、一定の電圧を書込むことにより、
前に保持していた電荷を消去或いは相殺するリセット動
作をする方法があり、リセット駆動方法とそれを行うた
めの回路構成には種々の方式が知られている。
【０００７】これに対し、極性非対称応答の液晶表示素
子では、１フレームを２つのフィールドに分け、例えば
前半のフィールドではプラス極性による書込みを行い、
後半のフィールドではマイナス極性による消去を行うこ
とで交流駆動する。この場合、プラス極性は電圧に対し
て液晶素子の光透過率変化量が大きい極性（すなわち、
液晶層の（強誘電的な）分極が応答する極性あるいは応
答が大きい極性）、マイナス極性は電圧に対して液晶素
子の光透過率変化量が小さい極性（すなわち、液晶層の
（強誘電的な）分極が応答しない極性あるいは応答が小
さい極性）である。ただし、液晶層内部に直流成分が残
ると、不純物イオンの偏在により表示焼き付きが発生す
るため、直流成分がかからないように両極性で概略同じ
振幅の交流波形により駆動することが一般的である。す
なわち、極性非対称応答の液晶表示素子も、水平走査周
波数が極性対称応答の液晶表示素子の場合の２倍となる
こと以外はほとんど同じ駆動波形で駆動できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、極性非対称応
答の液晶表示素子においても、正負極性で概略同じ振幅
で交流駆動すれば、あるフレームを境に信号電圧振幅が
変化したとき、応答が大きい極性を先に振幅変化させた
場合に立上りで、応答が小さい極性に先に振幅変化させ
た場合に立下りで、振幅の変わる１〜数フレーム目にお
いて光透過率が高くなる。この１フレーム目の階調ずれ
は、６４階調のグレースケールの場合、約１階調以上で
あれば容易に視認され、残像の原因となる。極性対称応
答の液晶表示素子で既に知られているリセット駆動を適
用して解決することも可能であるが、すでに１フレーム
を２フィールドに分けて書込み時間が通常の半分となっ
ており、さらにリセット時間を別に入れることは書込み
不足を引き起こす。また、走査線を２本同時に走査し
て、他のラインの書込みと同時に消去することにより、
リセット時間を別にせずに済ませる方法もあるが、アレ
イ構造が複雑になったり、開口率が低下したり、消去が
不完全で画素により不均一に直流成分が残るなどの問題
がある。このように、インパルス型表示が簡便に実現で
き、高速動画表示に優れた極性非対称応答の液晶表示素
子において、動画表示を損なう残像が問題となってい
る。
【０００９】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であり、極性非対称応答の強誘電性液晶材料を一対の電
極基板間に挟持した構造で発生する残像を可及的に防止
できる液晶表示素子よびその駆動方法を提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、一対の
電極基板間に挟持され、印加電圧極性に対して非対称な
光学応答を示す強誘電性液晶材料と、１フレームを構成
する２フィールド毎に画像信号を前記液晶材料の挟持さ
れた画素に印加する信号印加手段と、前記画像信号の極
性を１フレーム期間において反転する極性制御手段とを
備え、前記極性制御手段は、予め所定種類の画像信号に
ついて、前記液晶材料の応答が大きい極性から前記画像
信号の振幅変化を開始させる極性制御形式並びに前記液
晶材料の応答が小さい極性から前記画像信号の振幅変化
を開始させる極性制御形式のうち、所定種類の階調遷移
量に対し前記画像信号の振幅変化直後のフレームで生じ
る階調ずれ合計値が少なくなる方の極性制御形式に定め
られている液晶表示素子が提供される。
【００１１】さらに本発明によれば、一対の電極基板間
に挟持され、印加電圧極性に対して非対称な光学応答を
示す強誘電性液晶材料と、１フレームを構成する３以上
のフィールド毎に画像信号を前記液晶材料の挟持された
画素に印加する信号印加手段と、前記画像信号の極性を
１フレーム期間において反転する極性制御手段とを備
え、前記極性制御手段は１フレーム期間を分割して得ら
れる第１および第２期間のうちの第１期間で前記画像信
号を第１極性に設定してフィールド毎に印加させ、前記
第２期間で前記画像信号を前記第１極性とは逆の第２極
性でかつ所定振幅に設定して後続フィールド毎に印加さ
せるよう構成される液晶表示素子が提供される。
【００１２】また本発明によれば、印加電圧極性に対し
て非対称な光学応答を示す強誘電性液晶材料を一対の電
極基板間に挟持した液晶表示素子の駆動方法であって、
１フレームを構成する２フィールド毎に画像信号を前記
液晶材料の挟持された画素に印加する信号印加ステップ
と、前記画像信号の極性を１フレーム期間において反転
する極性制御ステップとを備え、前記極性制御ステップ
は、予め所定種類の画像信号について、前記液晶材料の
応答が大きい極性から前記画像信号の振幅変化を開始さ
せる極性制御形式並びに前記液晶材料の応答が小さい極
性から前記画像信号の振幅変化を開始させる極性制御形
式のうち、所定種類の階調遷移量に対し前記画像信号の
振幅変化直後のフレームで生じる階調ずれ合計値が少な
くなる方の極性制御形式に定められている液晶表示素子
の駆動方法が提供される。
【００１３】さらに本発明によれば、印加電圧極性に対
して非対称な光学応答を示す強誘電性液晶材料を一対の
電極基板間に挟持した液晶表示素子の駆動方法であっ
て、１フレームを構成する３以上のフィールド毎に画像
信号を前記液晶材料の挟持された画素に印加する信号印
加ステップと、前記画像信号の極性を１フレーム期間に
おいて反転する極性制御ステップとを備え、前記極性制
御ステップは１フレーム期間を分割して得られる第１お
よび第２期間のうちの第１期間で前記画像信号を第１極
性に設定してフィールド毎に印加させ、前記第２期間で
前記画像信号を前記第１極性とは逆の第２極性でかつ所
定振幅に設定して後続フィールド毎に印加させるよう構
成されることを特徴とする液晶表示素子の駆動方法が提
供される。
【００１４】本発明の液晶表示素子およびその駆動方法
では、液晶応答が大きい極性と応答が小さい極性のう
ち、画像信号の振幅変化直後のフレームで生じる階調ず
れの割合が所定種類以上の階調遷移量に対して少ない方
から振幅変化が開始されるか、あるいは１フレーム期間
を分割して得られる第１および第２期間のうちの第１期
間で第１極性に設定してフィールド毎に印加されると共
に第２期間で画像信号を第１極性とは逆の第２極性でか
つ所定振幅に設定して後続フィールド毎に印加される。
いずれの場合においても、強誘電性液晶材料の印加電圧
極性に対する非対称な光学応答に適合するように印加電
圧の極性が設定されるため、残像の発生を低減すること
ができる。また、これに伴って、コントラストの低下や
開口率の低下やアレイ構造の複雑化を改善できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の第１実施形態に
係る液晶表示素子について添付図面を参照して説明す
る。図１に示すように、この液晶表示素子は画像を表示
する液晶パネル３１、この液晶パネル３１の表示動作を
制御する表示制御回路３２を備える。液晶パネル３１
は、アレイ基板ＡＲ、対向基板ＣＴ、およびこれら基板
ＡＲおよびＣＴ間に挟持された液晶層ＬＱを有する。対
向基板ＣＴはコモン電位Ｖcomに設定される対向電極３
３を有する。アレイ基板ＡＲは、複数の走査線３４、こ
れら複数の走査線３４と交差して互いに絶縁される複数
の信号線３５、対向電極３３に対向してこれら走査線お
よび信号線により区画される画素領域にそれぞれ形成さ
れる複数の画素電極３６、これら走査線および信号線の
交差位置付近に形成され複数のスイッチング素子を構成
する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子３７を有する。各
ＴＦＴ素子３７は、対応走査線３４に接続されるゲー
ト、対応信号線３５に接続されるドレイン、および対応
画素電極３６に接続されるソースを持ち、対応走査線３
４からのゲートパルスに応答して対応信号線３５からの
画像信号を対応画素電極３６に印加する。また、各画素
電極３６は対応走査線３４に平行でコモン電位Ｖcomに
設定される補助容量線３８に容量結合し、これにより補
助容量３９が形成される。表示制御回路３２は互いに異
なる水平走査期間において複数の走査線３４にゲートパ
ルスを供給する走査線駆動回路３２Ａ、および各水平走
査期間に複数の信号線３５に画像信号を供給する信号線
駆動回路３２Ｂ、およびこれら走査線駆動回路３２Ａお
よび信号線駆動回路３２Ｂを制御する液晶コントローラ
３２Ｃを含む。具体的には、走査線駆動回路３２Ａおよ
び信号線駆動回路３２Ｂがフレーム毎に画像信号を液晶
パネル１０の画素に印加するよう動作し、液晶コントロ
ーラ３２Ｃが画像信号の極性を１フレーム期間において
反転するようこれら走査線駆動回路３２Ａおよび信号線
駆動回路３２Ｂを制御する。ここで、液晶コントローラ
３２Ｃは液晶の応答が大きい極性と応答が小さい極性の
うち、画像信号の振幅変化直後のフレームで生じる階調
ずれの割合が所定種類以上の階調遷移量に対して少ない
方の極性から振幅変化を開始させるよう構成される。
【００１６】液晶層ＬＱは、Ｉｓｏ−Ｃｈ−ＳｍＣ*と
いう相転移系列を有する強誘電性液晶を単安定化した構
成であって、図２に示すような電圧−光透過率特性を有
する。尚、特に断らない限り、一対の偏光板が図２に示
す電圧−光透過率特性を持つ液晶層ＬＱに対してクロス
ニコルに配置され、これにより無電圧状態で黒表示とな
るノーマリブラックモードに設定する。図３は液晶パネ
ル３１の上部から観察した液晶層ＬＱの配向状態を示
す。液晶分子４２の長軸は電圧無印加時において一軸性
配向処理方向４１（例えばラビング方向）に一致する。
液晶分子４２は一方の極性の電圧印加時において印加電
圧の大きさに応じて円錐面４３上を回転し、反対の極性
の電圧印加時に一軸性配向処理方向４１にとどまる。こ
こで液晶層ＬＱでの屈折率異方性を△ｎ、液晶層ＬＱの
厚さをｄとし、それらの積△ｎｄを１／２波長に設定す
ると、液晶分子４２の面内回転角が４５°（円錐面上を
半周した位置）において最大の輝度変化が得られる。配
向状態を形成する際には、液晶パネル３１を強誘電性液
晶のＣｈ相の温度まで加熱後、＋１〜＋５Ｖ、もしくは
−１〜−５Ｖの直流電圧を画素電極３６と対向電極ＣＴ
の間に印加しながら、ＳｍＣ*相の温度まで冷却する。
このとき、液晶分子４２の回転方向および分子の応答極
性は図３の（ｂ）および（ｃ）に示すように印加電圧の
極性に依存する。ちなみに、配向状態形成時の印加電圧
極性は画素電極の行および列の少なくとも一方毎に反転
させてもよい。また、同様の特性を示す液晶層ＬＱ（液
晶素子）として、液晶性（メタ）アクリレートの光未硬
化物および強誘電性液晶の混合物を、ＳｍＣ相の温度に
おいて上述のような直流電圧を印加しながら、あるいは
ＳｍＡ相の温度において、波長３６５ｎｍ、照度２ｍＷ
／ｃｍ２の紫外線を３０秒間照射した高分子安定化強誘
電性液晶なども、図２に示す電圧−光透過率特性と同様
な極性非対称な応答を示す。
【００１７】次にこの液晶表示素子の動作について説明
する。同一極性の信号が同一フィールドにおいて全ての
画素電極３６に書き込まれるフィールド反転において
は、クロストークが発生しやすい。そこで、信号線３５
毎に極性を反転する信号線反転駆動法を用い、隣接信号
線３５からのカップリングによって画素電位が逆極性に
シフトする現象を低減させる。また、走査線３４毎に極
性を反転する走査線反転駆動法を用いると、同様にカッ
プリングの影響が低減でき、クロストークを改善でき
る。走査線３４毎の極性反転と信号線３５毎の極性反転
を同時に適用するドット反転駆動を行えば、クロストー
クを大幅に改善できる。
【００１８】本発明はこれら３つの反転駆動法のうちい
ずれにおいても適用できるが、同一フィールドにおいて
異なる極性をとる画素は、それぞれ配向形成時の印加電
圧極性を逆にして、図３の（ｂ）および（ｃ）に示すよ
うな２種の配向状態にすることにより、同一フィールド
で同時に黒表示、または同時に透過状態になるようにす
ることが表示特性上望ましい。
【００１９】図４は、信号線駆動回路３２Ｂが上述の信
号線反転駆動法で動作したときに液晶パネル３１で得ら
れる走査線３４の電位波形１２、信号線３５の電位波形
１３、画素電極３６の電位波形１４および光学応答（光
透過率）波形１５を示す。極性対称応答液晶では、６０
Ｈｚ（１フレーム＝１６．７ｍｓ）で通常駆動するのに
対し、極性非対称応答液晶では、１２０Ｈｚ（１フィー
ルド＝８．３ｍｓ，１フレーム＝２フィールド）で駆動
する。従って、液晶コントローラ３２Ｃが画像信号をデ
ータとして記憶するフィールドメモリを必要とする。各
走査線３４の電位波形は、ゲートパルス１１が８．３ｍ
ｓ間隔で並んでおり、ゲートパルス１１の幅は、８．３
ｍｓを走査線総数で割った値（例えばＸＧＡの７６８本
の場合は１０．９μｓ）である。従来のアクティブマト
リクス型液晶表示素子と同様に、このゲートパルス１１
が各画素のＴＦＴ素子３７のゲート端子に印加される期
間だけＴＦＴ素子３７がオン状態となり、信号線３４の
電圧が画素電極３６に書込まれ、ＴＦＴ素子３７がオフ
の期間は画素電極３６の電荷が保持される。ただし、前
述のように強誘電性液晶の誘電緩和のため、画素電圧は
この保持期間に低下する。この低下量は液晶分子４２の
自発分極が大きいほど大きく、補助容量３８が大きいほ
ど小さい。ここで、信号線電位波形１３ａおよび１３
ｂ、画素電位波形１４ａおよび１４ｂ、並びに光学応答
（光透過率）波形１５ａおよび１５ｂはそれぞれ、１フ
レーム内で応答の小さい極性から先に電圧を印加した
（信号振幅を変化させた）場合と、応答の大きい極性か
ら先に電圧を印加した（信号振幅を変化させた）場合を
表す。応答の小さい極性は、図２に示す電圧−光透過率
特性においてプラス側（右側）の極性であり、応答の大
きい極性は、図２に示す電圧−光透過率特性においてマ
イナス側（左側）の極性である。いずれの極性から先に
信号振幅を変化させた場合も、程度の差はあるものの、
振幅変化後１フレーム目の光透過率は、それ以後のフレ
ームの光透過率の安定値に比べて高くなってしまう。応
答の小さい極性が先の場合、階調ずれ１６ａが立下り時
に現れる。応答の大きい極性が先の場合、階調ずれ１６
ｂが立上り時に現れる。こうした階調ずれが大きい場合
には、動体が尾を引くようなボケや残像の原因となる。
この残像は黒または白の動体が図５に示すような均一な
グレー背景の中にあるような画像を表示した場合に顕著
に認められる。従って、振幅変化後１フレーム目の階調
ずれを最小限にして、残像を抑制する必要があり、その
ためには、いずれの極性から先に信号振幅変化させるの
が適切であるか測定により評価する必要がある。図６の
（ａ）および（ｂ）は１フレーム内で、応答の大きい極
性から信号振幅を変化させた場合、および応答の小さい
極性から信号振幅を変化させた場合について６４階調間
の遷移時に生じる階調ずれをまとめた結果を示す。これ
ら図６の（ａ）および（ｂ）に示す値は、信号振幅が変
わった１フレーム目において、２フレーム目以降の輝度
から何階調分ずれているかを階調数で表すものである。
例えば６４階調間、２５６階調間などのように実際に使
用される階調教の全ての場合について測定することが望
ましいが、ここでは理解しやすいように６４階調のうち
で最低限必要な４階調について測定結果を示す。この結
果によれば、応答の大きい極性から振幅変化した場合が
最大でも階調ずれが２であり、合計値（階調ずれの絶対
値の合計値）も６であるが、応答の小さい極性から振幅
変化した場合では最大１４、合計値４１．５となってい
る。従って、応答の大きい極性からの振幅変化の方が、
残像をほとんど発生させないので望ましいことがわか
る。
【００２０】一般的には、こうした測定結果の比較によ
り合計値の小さいほうを選択することが望ましい。図６
に示す測定結果では、省略した階調間の測定値は、補間
値とほぼ等しいため、６４階調間（あるいは２５６階調
問）の全ての場合を測定して階調ずれ合計値を比較した
結果は、応答の大きい極性から振幅変化することがよい
という同様の結果になる。０Ｖの書込みにより、液晶分
子４２が回転した状態から初期方向（ラビング方向）に
戻るときの立下り応答が特に遅い単安定型強誘電性液晶
のような液晶では、立下りの階調ずれが非常に大きい傾
向があり、電圧に応答する側の極性を先にすることが望
ましい。逆に、立下りが速い特性を持つ液晶であれば、
立上りの階調ずれが相対的に大きくなるため、電圧にほ
とんど応答しない側の極性を先にすることにより、残像
の少ない画像を得ることができる。上述のようにフィー
ルド反転以外の反転駆動を行う場合には、図３の（ｂ）
のように、画素によって液晶分子４２の動く方向と動く
電圧極性を変えているため、応答が大きい極性が実際に
いずれの電圧極性になるかは、画素によって異なる。こ
の場合でも、本発明は適用可能であり、画素毎に応答の
大きい極性か応答の小さい極性のいずれの振幅変化を先
にするかを、上述の比較を行うことにより選択すればよ
い。結果的には、各フィールドにおける画素の電圧極性
は、通常の反転駆動と同じ極性の並び方となる。
【００２１】この実施形態の液晶表示素子では、画素毎
に応答の大きい極性か応答の小さい極性のいずれの振幅
変化を先にするかが上述の比較を行うことにより予め決
定され、信号線駆動回路３２がこの決定に対応する極性
で信号線３５をそれぞれ駆動するように構成される。こ
れにより、液晶層ＬＱが極性非対称応答の強誘電性液晶
で構成される場合に発生する残像を可及的に防止するこ
とができる。
【００２２】以下、本発明の第２実施形態に係る液晶表
示素子について添付図面を参照して説明する。この液晶
表示素子は、表示制御回路３２の構成を除いて第１実施
形態と同様である。このため、第１実施形態と同様な部
分を同一参照符号で表すことにより、その説明を省略す
る。
【００２３】この液晶表示素子では、走査線駆動回路３
２Ａおよび信号線駆動回路３２Ｂが１フレームを構成す
る３以上のフィールド毎に画像信号を液晶パネル３１の
画素に印加するよう動作し、液晶コントローラ３２Ｃが
画像信号の極性を１フレーム期間において反転するよう
これら走査線駆動回路３２Ａおよび信号線駆動回路３２
Ｂを制御する。ここで、液晶コントローラ３２Ｃは１フ
レーム期間を分割して得られる第１および第２期間のう
ちの第１期間で画像信号を第１極性に設定してフィール
ド毎に印加させ、第２期間で画像信号を第１極性とは逆
の第２極性でかつ所定振幅に設定して後続フィールド毎
に印加させるよう構成される。
【００２４】信号線駆動回路３２Ｂは信号線反転駆動法
で動作し、図７に示すような走査線３４の電位波形２
２、信号線３５の電位波形２３、画素電極３６の電位波
形２４および光学応答（光透過率）波形２５が液晶パネ
ル３１で得られるように構成される。ここで、水平走査
周波数は第１実施の形態の２倍となっており、それぞれ
の画素電極３６に１フレームで同極性の信号を続けて２
回ずつ書込むが、応答の小さい極性の２回目の書込みを
次のフレームの信号振幅とする。すなわち、ある画素に
おけるｎ番目のフレームの信号振幅をＶ（ｎ）、ｎ＋１
番目のフレームの信号振幅をＶ（ｎ＋１）とし、マイナ
ス側の極性が応答の大きい極性であるとすると、ｎ番目
のフレーム内の４回の書込み電圧は、＋Ｖ（ｎ），−Ｖ
（ｎ），−Ｖ（ｎ），＋Ｖ（ｎ）となり、続くｎ＋１番
目のフレーム内の４回の書込み電圧は、＋Ｖ（ｎ＋
１），−Ｖ（ｎ＋１），−Ｖ（ｎ＋１），＋Ｖ（ｎ＋
１）となり、２フレームを連続的に見ると、プラス極性
（応答の小さい極性）の書込みが２回続き、１回目はｎ
番目のフレームの信号、２回目はｎ＋１番目のフレーム
の信号となっている。応答の小さい極性の２回のパルス
は、それぞれリセットと予備書込みの役割を果たすた
め、階調ずれは大幅に減少する。具体的には、第１実施
形態と同じ特性の液晶を使用した場合、立下りの階調ず
れ特性は図６の（ａ）において左下側の三角領域（前階
調＞後階調）の値に対応し、立上りの階調ずれ特性は図
６の（ｂ）において右上側の三角領域（前階調＜後階
調）の値に対応する。さらに、階調ずれは、同極性で２
階続く書込みのうち１回目のみで発生し、２回目ではゼ
ロであるので、実効的にこの値は１／２となり、結局、
図６の（ｃ）に示すような結果となる。この結果によれ
ば、階調ずれが１階調以下でほとんどないに等しく、残
像は実用上問題ないレベルにまで解消することがわか
る。また、付随的な効果として、応答する極性の書込み
を２回連続させることにより、輝度も向上する。同極性
の信号を連続的に書き込む駆動法は知られており(Jpn.
J.Appl.Phys.Vol.33(1994)4950-4959)、１回の書込みよ
りも、合計時間が同じでも２回に分けて書き込むほうが
応答量が大きくなり、図7に示す光学応答波形２５のよ
うに、輝度が向上する効果がある。リセットのための時
間を別途用意せず、従来の書込みの順序を変更するのみ
で解決できるため、書込み時間の合計は従来と同じだけ
確保できる。
【００２５】本実施形態では、両極性とも２回ずつ書込
みを行っているが（１フレーム＝４フィールド）、同極
性の連続書込み数は２回に限らず、１フレームをさらに
多数のフィールドに分けて、多数回ずつ行ってもよい。
この場合、応答の小さい極性の複数回の書込みは、初め
の１〜数回は、前の逆極性書込みを打ち消す振幅（同フ
レームの振幅）とし、終わりの１〜数回を、次の逆極性
書込みの予備書込みとなる振幅（次フレームの振幅）と
することにより、同様の効果が得られる。例えば同極性
を３回ずつ書き込む場合、ｎ番目のフレーム内の６回の
書込み電圧は＋Ｖ（ｎ），−Ｖ（ｎ），−Ｖ（ｎ），−
Ｖ（ｎ），＋Ｖ（ｎ），＋Ｖ（ｎ）とし、続くｎ＋１番
目のフレーム内の６回の書込み電圧は、＋Ｖ（ｎ＋
１），−Ｖ（ｎ＋１），−Ｖ（ｎ＋１），−Ｖ（ｎ＋
１），＋Ｖ（ｎ＋１），＋Ｖ（ｎ＋１）などとすればよ
い。
【００２６】また、１フィールド内の複数のフィールド
時間は、同じ時間でなくてもよい。
【００２７】また、１フレームを長さの異なる複数のフ
ィールドに分け、応答の大きい極性の書込みは１回、応
答の小さい極性の書込みは複数回（振幅を上述のように
変化させる）としても、同様の効果が得られる。
【００２８】保持期間の画素電圧は、無電圧状態または
応答の小さい極性の状態から、応答の小さい極性を書き
込んだ場合のみ、ほとんど低下しない。従って、応答の
小さい極性を複数回続けて書き込むと、その極性では画
素電位の平均値が高く、応答の大きい極性の画素電位の
平均値より高くなる場合がある。このような場合には、
画素電位の極性対称性を考慮して残留ＤＣ成分をなくす
ために、応答の小さい極性の２回の書込みのフィールド
の一方または両方を短くするなどの方法をとれば、不純
物イオンの偏りなどによる焼き付きは発生しない。
【００２９】尚、第２実施形態の液晶表示素子において
は、信号線に送出される画像信号データのシーケンスが
従来と異なるため、フィールドメモリが必要であるが、
前述のように極性非対称応答モードでは１２０Ｈｚで駆
動するためにフィールドメモリは既に用意されているた
め、第２実施形態の駆動方法を適用することによる製造
コストの増加は軽微である。上述のようにフィールド反
転以外の反転駆動を行う場合には、図３の（ｂ）および
（ｃ）のように、画素によって液晶分子４２の動く方向
と動く電圧極性を変えているため、応答が小さい極性が
実際にいずれの電圧極性になるかは、画素によって異な
る。この場合でも、本発明は適用可能であり、画素毎に
応答の小さい極性側のみの連続する書込みの振幅を変化
させる駆動が可能である。
【００３０】尚、本発明は上述の実施形態に限定され
ず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形することがで
きる。
【００３１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、極性非対
称応答の強誘電性液晶材料を一対の電極基板に挟持した
構造で発生する残像を低減することが可能な液晶表示素
子およびその駆動方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶表示素子の回
路構成を示す図である。
【図２】図１に示す液晶層の電圧−光透過率特性を示す
グラフである。
【図３】図１に示す液晶層の配向状態を説明するための
図である。
【図４】図１に示す液晶表示素子の駆動波形および光学
応答波形を示す波形図である。
【図５】図１に示す液晶表示素子で階調間遷移時の階調
ずれが大きい場合に観察される残像を説明するための図
である。
【図６】図１に示す液晶表示素子で生じ得る階調ずれと
前後階調との関係を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る液晶表示素子の駆
動波形および光学応答波形を示す波形図である。
【符号の説明】
３１…液晶パネル ３２…表示制御回路 ３２Ａ…走査線駆動回路 ３２Ｂ…信号線駆動回路 ３２Ｃ…液晶コントローラ ３４…走査線 ３５…信号線 ３６…画素電極 ３７…ＴＦＴ素子 ３８…補助容量 ３９…補助容量線 ４１…ラビング方向 ４２…液晶分子 ４３…円錐面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｇ 3/20 ６２１ Ｇ０９Ｇ 3/20 ６２１Ｆ ６６０ ６６０Ｖ (72)発明者 福島 理恵子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 長谷川 励 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 高頭 孝毅 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 2H093 NA16 NA34 NA53 NC11 NC21 NC29 NC34 NC35 NC49 NC65 ND06 ND32 NF17 NH14 NH15 5C006 AC15 AC24 AC26 AF44 BA12 BB16 FA14 FA34 5C080 AA10 BB05 DD01 EE19 EE29 FF11 JJ01 JJ02 JJ04 JJ05 KK43

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一対の電極基板間に挟持され、印加電圧
    極性に対して非対称な光学応答を示す強誘電性液晶材料
    と、 １フレームを構成する２フィールド毎に画像信号を前記
    液晶材料の挟持された画素に印加する信号印加手段と、 前記画像信号の極性を１フレーム期間において反転する
    極性制御手段とを備え、 前記極性制御手段は、予め所定種類の画像信号につい
    て、前記液晶材料の応答が大きい極性から前記画像信号
    の振幅変化を開始させる極性制御形式並びに前記液晶材
    料の応答が小さい極性から前記画像信号の振幅変化を開
    始させる極性制御形式のうち、所定種類の階調遷移量に
    対し前記画像信号の振幅変化直後のフレームで生じる階
    調ずれ合計値が少なくなる方の極性制御形式に定められ
    ていることを特徴とする液晶表示素子。
  2. 【請求項２】 一対の電極基板間に挟持され、印加電圧
    極性に対して非対称な光学応答を示す強誘電性液晶材料
    と、 １フレームを構成する３以上のフィールド毎に画像信号
    を前記液晶材料の挟持された画素に印加する信号印加手
    段と、 前記画像信号の極性を１フレーム期間において反転する
    極性制御手段とを備え、 前記極性制御手段は１フレーム期間を分割して得られる
    第１および第２期間のうちの第１期間で前記画像信号を
    第１極性に設定してフィールド毎に印加させ、前記第２
    期間で前記画像信号を前記第１極性とは逆の第２極性で
    かつ所定振幅に設定して後続フィールド毎に印加させる
    よう構成されることを特徴とする液晶表示素子。
  3. 【請求項３】 前記所定振幅は次フレームの画像信号の
    振幅に依存することを特徴とする請求項２に記載の液晶
    表示素子。
  4. 【請求項４】 前記第２極性は前記強誘電性液晶材料の
    光学応答量が小さい方の極性であることを特徴とする請
    求項２に記載の液晶表示素子。
  5. 【請求項５】 前記第２期間は前記１フレーム期間を分
    割した３以上のフィールドにおいて連続する２以上のフ
    ィールドで構成され、前記第１期間は前記３以上のフィ
    ールドにおいて残る１以上のフィールドで構成されるこ
    とを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子。
  6. 【請求項６】 印加電圧極性に対して非対称な光学応答
    を示す強誘電性液晶材料を一対の電極基板間に挟持した
    液晶表示素子の駆動方法であって、 １フレームを構成する２フィールド毎に画像信号を前記
    液晶材料の挟持された画素に印加する信号印加ステップ
    と、 前記画像信号の極性を１フレーム期間において反転する
    極性制御ステップとを備え、 前記極性制御ステップは、予め所定種類の画像信号につ
    いて、前記液晶材料の応答が大きい極性から前記画像信
    号の振幅変化を開始させる極性制御形式並びに前記液晶
    材料の応答が小さい極性から前記画像信号の振幅変化を
    開始させる極性制御形式のうち、所定種類の階調遷移量
    に対し前記画像信号の振幅変化直後のフレームで生じる
    階調ずれ合計値が少なくなる方の極性制御形式に定めら
    れていることを特徴とする液晶表示素子の駆動方法。
  7. 【請求項７】 印加電圧極性に対して非対称な光学応答
    を示す強誘電性液晶材料を一対の電極基板間に挟持した
    液晶表示素子の駆動方法であって、 １フレームを構成する３以上のフィールド毎に画像信号
    を前記液晶材料の挟持された画素に印加する信号印加ス
    テップと、 前記画像信号の極性を１フレーム期間において反転する
    極性制御ステップとを備え、 前記極性制御ステップは１フレーム期間を分割して得ら
    れる第１および第２期間のうちの第１期間で前記画像信
    号を第１極性に設定してフィールド毎に印加させ、前記
    第２期間で前記画像信号を前記第１極性とは逆の第２極
    性でかつ所定振幅に設定して後続フィールド毎に印加さ
    せるよう構成されることを特徴とする液晶表示素子の駆
    動方法。
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