JP2010039484A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】駆動回路30の走査電極駆動回路32と信号電極駆動回路31によって、メモリ性液晶パネル40の走査電極には電圧値0Vと正または負の単一極性の3値(VH,VD,VS)で構成される電圧波形の走査電圧TPVを印加し、信号電極にも電圧値0Vと走査電圧と同極性の単一極性の同じく3値で構成される電圧波形の信号電圧SGVを印加する。そして、交流化を補正する補正期間と、画面をリセットするリセット期間と、新たな画像を書き込む選択期間との3走査期間によりメモリ性液晶パネル40の画素に画像データを表示し、その3走査期間内において、走査電極と信号電極間に印加される電圧を完全に交流化する。
【選択図】 図1
Description
このようなメモリ性液晶パネルは、対向面に各々走査電極と信号電極を有する一対の基板(ガラス基板)間に、少なくとも二つの安定状態を持つメモリ性液晶を挟持している。
強誘電性液晶は2つの安定状態を持ち、その2つの安定状態は、ある閾値+Vt又は−Vtを超えた正又は負の電圧を印加することによって切り替わり、その印加電圧の極性によって第1の強誘電状態(ON状態)あるいは第2の強誘電状態(OFF状態)を選択することができる。
この図で明らかなように、強誘電性液晶を用いた液晶パネルは、電圧無印加時すなわち電力消費が無くても、その透過率つまり表示状態を保持できる。この特性がメモリ性を有することである。
すなわち、走査電極TP1〜TP4を1ライン毎に例えばTP1、TP2、・・・へと、走査電極駆動回路(図示せず)から走査電圧が順次出力され、それに同期した信号電圧が信号電極駆動回路(図示せず)から各信号電極SG1〜SG4に並列に出力される。なお、信号電圧は各画素Pix(x、y)に表示される画像データに応じた電圧波形となる。
先ず、リセット期間RSでは、駆動回路が走査電極TP1に、走査電圧として電圧値+VRT、−VRTの双極性パルスを出力し、信号電極SG1に信号電圧として、電圧値−VRS、+VRSの双極性パルスを出力する。
それによって、選択期間SEにおいて、信号電圧に走査電圧を加えた合成電圧が印加されることになり、したがって合成電圧波形TS(1,1)に示すように、電圧値が0Vと−(VS+VD)および+(VS+VD)の選択パルスとなり、その電圧が画素Pix(1,1)に印加される。
さらに、非選択期間NSEでは、駆動回路が走査電極TP1に走査電圧として電圧値0Vを出力し、信号電極SG1に、信号電圧として電圧値0Vまたは−VD、+VDの双極性パルスを出力する。
なお、図14における信号電極SG1に印加される電圧波形で、非選択期間NSEにおいて四角で示したパルスは、+VD、−VDあるいは−VD、+VDの何れかの双極性パルスを表わしている。
その発明によれば、メモリ性液晶パネルを駆動して画像データを画素に表示させる駆動回路によって、メモリ性液晶パネルの走査電極と信号電極のいずれにも、電圧値0Vと正または負の単一極性の電圧(図15は正極性で示す)で構成される駆動波形の電圧(図15では走査電極TP1,TP2と信号電極SG1に印加される電圧の波形を示す)を印加するようにした。
また、走査電極駆動回路(ロウドライバIC)および信号電極駆動回路(カラムドライバIC)を小型化でき、且つ安価に製作することができる。そのため、メモリ性液晶パネルを備えた液晶表示装置を安価に提供することが可能になった。
さらに、走査電圧と信号電圧の両方の駆動波形において、走査期間F1と走査期間F2とで基準となる電位(基準電位)を異ならせ、2つの走査期間内で完全な交流駆動を補償していた。
たとえ、このような小さいパルスであっても、継続的に印加されると、液晶層のメモリ性が低下し、表示が変化してしまうという問題が生じた。また、走査期間ごとに基準電位を変更する駆動波形を用いていたので、駆動回路が複雑になっていた。
そして、上記画素に表示される画像データは上記複数の走査期間で表示され、その複数の走査期間において、画素を構成する部分の走査電極と信号電極との電極間に印加される電圧が交流化されるようにした。
そして、上記補正用パルスは、主として上記走査電圧の電圧波形により構成され、上記リセットパルスは、上記走査電圧を0Vとして上記信号電圧の電圧波形により構成され、上記セレクトパルスは、上記信号電圧の電圧波形と上記走査電圧の電圧波形とにより構成されるようにするとよい。
上記選択期間においては、上記信号電圧の電圧波形は上記セレクトパルスだけが上記第1の電圧値(VS)で、それ以外の期間は第3の電圧値(VH)と電圧値0Vとで構成するとよい。
駆動用電圧発生回路10は、同一極性でレベルが異なる4値の電圧すなわち電圧値0V、VH、VD、VSを発生して、その各電圧を駆動回路30の信号電極駆動回路31と走査電極駆動回路32にそれぞれ供給する。
駆動用電圧発生回路10が発生する4値の電圧のうち、第1の電圧値VSは、図6で説明したようにメモリ性液晶の安定状態が変化する閾値−Vt又は+Vtより絶対値において大きい正又は負の電圧値であり、第2の電圧値VDは第1の電圧値VSと同じ極性で閾値−Vt又は+Vtより絶対値において小さい電圧値であり、第3の電圧値VHは第2の電圧値VDと同じ極性で第2の電圧値VDより絶対値において小さい電圧値である。
図1の駆動回路30における信号電極駆動回路31は、信号側制御信号CSaに制御されて、駆動用電圧発生回路10から出力される電圧値0V、VH、VD、VSの中から必要な電圧を選択して、図3によって後述する電圧波形の信号電圧SGVを信号側駆動信号としてメモリ性液晶パネル40の多数の信号電極(例えば160本)に並列に印加する。
この信号電極駆動回路31と走査電極駆動回路32は同じ構成にでき、出力部の論理回路の違いだけで各回路を構成できるので、設計が容易で低コストになる。その具体例については後述する。
メモリ性液晶層42に使用する液晶としては、強誘電性液晶、コレステリック液晶などを採用することができる。
第1の偏光板41a及び第2の偏光板41bは、偏光方向が吸収軸に平行な直線偏光は吸収し、偏光方向が吸収軸と直交する偏光軸(透過軸)に平行な直線偏光は透過する吸収型偏光板である。
図3において、(a)は図5の走査電極TP1に印加される走査電圧の波形、(b)は同じく走査電極TP2に印加される走査電圧の波形、(c),(d)は図5の信号電極SG1、SG2にそれぞれ印加される信号電圧の波形を示す。
また、(f)は、図5の画素Pix(1,2)に印加される駆動電圧波形、すなわち走査電極TP1と信号電極SG2の間に印加される電圧波形(TP1−SG2)であり、走査電極TP1に印加される走査電圧の電圧波形と信号電極SG2に印加される信号電圧の電圧波形との合成電圧の波形である。
なお、(g),(h)の透過率波形は、(e),(f)に示す合成電圧波形の駆動電圧を、強誘電性液晶パネルの画素Pix(1,1)及びPix(1,2)を形成する走査電極と信号電極の間にそれぞれ印加したときの光の透過率を、フォトディテクタ等で検出したときの波形である。
図1に示した駆動回路30が出力する走査電圧TPVの電圧波形と信号電圧SGVの電圧波形が、それぞれ走査電極と信号電極に印加される。図3(e),(f)はその合成電圧の波形を示している。
また、図3に示すように、リセットパルスRPは、走査電極TP1,TP2,・・・に印加される電圧を0Vとして、信号電極SG1,SG2,・・・に印加される電圧波形により構成される。セレクトパルスSPw,SPbは、信号電極SG1,SG2,・・・に印加される電圧波形と走査電極TP1,TP2,・・・に印加される電圧波形とにより構成される。そして、補正用パルスCP1,CP2,・・・は、主として走査電極TP1,TP2,・・・に印加される電圧波形により構成される。
ここで、メモリ性液晶パネル40の図5に示した走査電極TP1、TP2に印加される各走査電圧および信号電極SG1、SG2にそれぞれ印加される各信号電圧の波形について、具体例を説明する。
この例では、信号電極が160本、走査電極が128本で、160×128=20480画素を構成するメモリ性液晶パネルを駆動するものとして説明する。
よって、本実施形態では、信号電極の本数の方が、走査電極の本数よりも多いので、この補正期間であるフレームF0の期間の長さは、(2パルスの時間)と(信号電極の本数)とを掛け合わせたものに相当する。
先ず、図3に示す補正期間(フレームF0)について説明する。図3の(a)に走査電極TP1に印加される電圧波形が示されている。そこで、前述したロウドライバICは、最初に電圧値VDと電圧値VSの2パルスを続けて出力し、その後の残りの期間では、電圧値0Vを出力する。
このように、128本の走査電極に対する各走査電圧波形はロウドライバICによって作られる。そこで、そのロウドライバICは、1本目の走査電極から順次補正用のパルス電圧として、いずれも正極性の電圧値VDのパルスと電圧値VSのパルスを続けて出力する。
一方、図3の(c)に信号電極SG1に印加される信号電圧波形が示されている。そこで、前述したカラムドライバICは、走査電極に印加された2パルスの前半で補正用の電圧値VHのパルスを出力し、その後、そのフレームの残りの期間は電圧値0Vを出力する。
同様に生成される各信号電圧波形が、160本の信号電極に対して、電圧値VHの補正用のパルス電圧が、2パルスの期間ずつずらして順次印加されることになる。
このように、補正用パルスCP2は、電圧値+VDと+VSの2つの正パルスと電圧値−VHの1つの負パルスとで構成されるが、その−VHの負パルスによって、+VDの正パルスの電圧の半分が相殺され、+VHの正パルスと同等になる。そのため、電圧値+VHと+VSの2つの正パルスで構成される補正用パルスCP1と同等である。
したがって、このフレームF0においては、図7に示すように、メモリ性液晶パネルの画面48が画像表示状態から、1本目の走査電極から128本目の走査電極まで矢示A方向に順次白(ON)表示状態にプレリセットされる。
図3の(d)に示す次の信号電極SG2に印加される電圧波形は、最初の2パルス分の期間では電圧値0Vであり、次に電圧値VSのパルスが連続して2パルスあり、その後残りのフレームは電圧値0Vである。このように、各信号電極SG1〜SG160には2パルスずつずらして、リセット用パルス電圧として電圧値VSのパルスが連続して2パルス順次印加される。
これらのリセットパルスRPは、いずれも図6で説明したメモリ性液晶の安定状態が変化する閾値−Vtより絶対値において大きい電圧値−VSの連続した2パルスからなるので、図3の(g),(h)における透過率曲線に示すように、各画素を全て黒(OFF)状態にするリセット機能を果たす。
そのリセットパルスRPは、前述したように電圧値−VSの連続した2パルスであり、後述するセレクトパルスSPの少なくとも2倍の実質的なパルス幅を有する。
図3の(b)に示す次の走査電極TP2に印加される電圧波形として、最初に電圧値VHのパルスが続けて2パルス出力され、次にセレクト用のパルスとして電圧値VHのパルスと電圧値VSのパルスが続けて2パルス出力される。その後、電圧値VHのパルスが出力される。
その電圧波形は、黒表示(OFF)ならば前半では電圧値が0Vになり、後半では電圧値VDのパルスが出力される。図示していない信号電極SG3〜SG160に印加する駆動波形も同様である。この各信号電圧波形は160本の信号電極に同時に並列に印加される。
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また、信号電極に電圧値0Vの後に電圧値VDの信号電圧が印加されている画素には、図3の(f)に示すように、電圧値+VHのパルスとそれに続く電圧値+VDのパルスからなるセレクトパルスSPbが印加される。
セレクトパルスSPwは、図6で説明したメモリ性液晶の安定状態が変化する閾値+Vtより大きい電圧値+VSのパルスを有しているので、図3の(g)に示すように、黒(OFF)状態にリセットされていた画素を白(ON)状態にする。
したがって、このフレームF2おいては、図9に示すように、メモリ性液晶パネルの画面48が全て黒(ON)表示のリセット状態から、画像データに応じて1行目から128行目まで、矢示C方向に順次白(ON)又は黒(OFF)の画像表示状態に書き換えられる。
また、上述した実施例では、リセット期間(フレームF1)におけるリセットパルスを連続する2パルスとしたが、図10に示す例のように1パルスにしても、あるいは図11に示す例のように3パルスなどに変えても同様な効果を期待できる。
上記走査電圧と信号電圧の電圧波形を、いずれも電圧値0Vと負の単一極性の電圧値で構成してもよい。すなわち、上記走査電圧と信号電圧の電圧波形を電圧値0Vと正又は負の一方だけの単一極性で同極性の電圧値で構成すればよい。
このように、異なる波形の補正パルスCP1,CP2(3番目の負のパルスの発生時期が異なるものも総称する)と、異なる波形のセレクトパルスSPw,SPbの組み合わせに係わりなく、フレームF0からF2の3フレーム間での正電圧成分と負電圧成分とが等しくなるように補正できる。
さらに、走査電極駆動回路32と信号電極駆動回路31の回路構成を同じにして互換性をもたせ、兼用できるようにすることもできる。パルス用電圧は全て同極性であるので、各電圧を発生する昇圧回路も容易に作製でき、システム全体の消費電力も低減することができる。
この実施形態では、補正期間(フレームF0)には全ての走査電極と信号電極(図5参照)との電極間に補正用パルスCPを同時に印加し、リセット期間(フレームF1)には全ての走査電極と信号電極との電極間にリセットパルスRPを同時に印加する。それによって、画面表示のプレリセットとリセットに要する時間を大幅に短縮し、画面の更新時間を短縮することができる。以下に、その詳細を説明する。
また、フレームF0では、電圧値VH(=1/4*VS)のパルスと電圧値0Vを信号電極SG1,SG2に対して同時に出力する。すなわち、160本の全ての信号電極に対して、電圧値VHのパルスと電圧値0Vのからなる信号電圧を同時に印加する。
また、フレームF1では、前述したカラムドライバICが、信号電極SG1,SG2に対して、電圧値VSの連続した2パルスを同時に出力する。すなわち、160本の全ての信号電極に対して、この連続した2パルスからなる信号電圧を同時に印加する。
選択期間であるフレームF2における各走査電極及び信号電極に対する走査電圧及び信号電圧の印加と、それによる各画素の電極間へのセレクトパルスSPw又はSPbの印加等の動作は図3によって説明した前述の実施形態と同じである。
また、常温駆動時においては、フレームF0とフレームF1の時間幅は約3msecであるので、プレリセットの白表示およびリセットの黒表示の切り替えが一瞬となり、表示品質が向上する。また当然ながら、前述の実施形態の場合と同様に、走査電極と信号電極との間に印加される電圧は交流化される。
この実施形態では、前述の各実施形態の場合と同様に、選択期間であるフレームF2においては、セレクトパルスを生成する電圧波形の走査電圧および信号電圧が、それぞれ走査電極と信号電極に1ラインごとに順次印加される。しかし、その各電圧印加期間の間に走査電極と信号電極のいずれにも電圧値0Vを印加する休止期間t2を設ける。
また、フレームF1においては、信号電極毎のリセットパルスの間に休止期間t1を設けている。しかし、これらの休止期間t0と休止期間t1は設けなくてもよい。
この期間SEL0には、走査電極の第1ラインと全ての信号電極との間に、つまり画素Pix(1,1)〜Pix(1,160)に、セレクトパルスSPwあるいはSPbのいずれかが印加されて白か黒の表示になる。
このようにして、走査電極の最後のラインと全ての信号電極との間、つまり画素Pix(128,1)〜Pix(128,160)に、1ラインごとに順次セレクトパルスSPwあるいはSPbのいずれかが印加され、画面全体の表示が書き換えられる。そのセレクトパルスと次のセレクトパルスの間に全て休止期間t2が設けられることになる。
セレクトパルスを生成する電圧波形の走査電圧および信号電圧が、それぞれ走査電極と信号電極に休止期間なしに順次印加されると、画素データによっては、例えば黒表示の次が白表示の場合、信号電圧は、電圧値VDの連続した2パルスになり、信号電極に印加することとなる。電圧値VDの時間幅が2倍になることは、電圧値VDの電圧幅が2倍であるVSに近くなるために、誤表示が生じる可能性がある。
しかし、休止期間t2が長すぎると、フレームF2の期間が長くなり、画面の書き換えが遅くなるので適切な長さに設定する。例えば、セレクトパルスの1パルスの幅が1.5msecの場合、休止期間t2を2msec〜10msec程度に設定すればよい。
30:駆動回路 31:信号電極駆動回路
32:走査電極駆動回路 35:駆動電圧波形制御回路
40:メモリ性液晶パネル 41a,41b:偏光板
42:メモリ性液晶層 43a,43b:ガラス基板
44a:走査電極 44b:信号電極
45a,45b:配向膜 46:反射板 47:シール剤
48:メモリ性液晶パネルの画面
TP1〜TP4:走査電極 SG1〜SG4:信号電極
Pix(1,1):1行1列の画素
Pix(1,2):1行2列の画素
Claims (15)
- 対向面に各々走査電極と信号電極を有する一対の基板間に、少なくとも二つの安定状態を持つメモリ性液晶を挟持し、前記走査電極と前記信号電極とが前記メモリ性液晶を挟んで対向する部分で画素を形成するメモリ性液晶パネルと、該メモリ性液晶パネルを駆動して画像データを前記画素に表示させる駆動回路とを備えた液晶表示装置であって、
前記駆動回路によって、前記メモリ性液晶パネルの前記走査電極には電圧値0Vと正または負の一方だけの単一極性の電圧値で構成される電圧波形の走査電圧が、複数の走査期間に亘って一貫して印加され、かつ前記信号電極にも電圧値0Vと前記走査電圧と同極性の単一極性の電圧値で構成される電圧波形の信号電圧が複数の走査期間に亘って一貫して印加され、
前記画素に表示される画像データは前記複数の走査期間で表示され、該複数の走査期間において、前記画素を構成する部分の前記走査電極と信号電極との電極間に印加される電圧が交流化され、
前記複数の走査期間のうち、一つの走査期間が、画素に表示させるために前記電極間にセレクトパルスを印加する選択期間を有し、該選択期間を有する走査期間の前に配置される走査期間は、画素の状態をリセットするために前記電極間にリセットパルスを印加するリセット期間を有し、該リセット期間を有する走査期間の前に配置される走査期間は、前記交流化のための補正用パルスを印加する補正期間を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記駆動回路が出力する前記走査電圧の電圧波形と前記信号電圧の電圧波形の合成波形が、前記画素を構成する部分の前記走査電極と信号電極間に印加される合成電圧の波形であり、
前記複数の走査期間のうち、前記補正期間では前記画素における前記メモリ性液晶を2つの安定状態のうち一方の安定状態にし、前記リセット期間では該メモリ性液晶を他方の安定状態にし、前記選択期間では該メモリ性液晶を前記一方あるいは他方の安定状態にすることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記合成電圧の波形は、前記補正期間において補正用パルスを有し、前記リセット期間においてリセットパルスを有し、前記選択期間においてセレクトパルスを有し、
前記補正用パルスは、主として前記走査電圧の電圧波形により構成され、
前記リセットパルスは、前記走査電圧を電圧値0Vとして前記信号電圧の電圧波形により構成され、
前記セレクトパルスは、前記信号電圧の電圧波形と前記走査電圧の電圧波形とにより構成されることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。 - 前記リセットパルスは、前記セレクトパルスと少なくとも同等の実質的なパルス幅を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記補正期間、前記リセット期間、および前記選択期間には、1ラインごとに前記各パルスを生成する電圧波形の前記走査電圧および前記信号電圧が、前記走査電極と前記信号電極にそれぞれ印加されることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記駆動回路が出力する前記走査電圧の電圧波形と前記信号電圧の電圧波形は、いずれも、前記メモリ性液晶の安定状態が変化する閾値よりも絶対値において大きい正又は負の第1の電圧値(VS)、該第1の電圧値と同じ極性で前記閾値よりも絶対値において小さい第2の電圧値(VD)、該第1の電圧値と同じ極性で該第2の電圧値よりも絶対値において小さい第3の電圧値(VH)、および電圧値0Vの4値で構成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記第2の電圧値(VD)は前記第1の電圧値(VS)の1/2であり、前記第3の電圧値(VH)は前記第1の電圧値(VS)の1/4であることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。
- 前記選択期間においては、前記信号電圧の電圧波形は前記第2の電圧値(VD)と電圧値0Vとで構成されていることを特徴とする請求項6又は7に記載の液晶表示装置。
- 前記選択期間においては、前記走査電圧の電圧波形は前記セレクトパルスだけが前記第1の電圧値(VS)で、それ以外の期間は前記第3の電圧値(VH)と電圧値0Vとで構成されていることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
- 前記補正期間、前記リセット期間、および前記選択期間において、前記駆動回路が出力する前記走査電圧と前記信号電圧の基準電位は常に0Vであることを特徴とする請求項6から9のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記補正期間、前記リセット期間、および前記選択期間は、いずれも前記メモリ性液晶パネルの画面全体を1回書き換える1走査期間であることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記補正期間には前記走査電極と信号電極との電極間に前記補正用パルスを印加し、前記リセット期間には前記電極間に前記リセットパルスを印加し、前記補正用パルスと前記リセットパルスはそれぞれ全ての前記走査電極及び前記信号電極に同時に印加されることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記選択期間に前記セレクトパルスが印加された直後には、前記走査電極と前記信号電極のいずれにも電圧値0Vを印加する休止期間を設けることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記休止期間が前記セレクトパルスの1パルスの幅と同等以上の期間であることを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置。
- 前記駆動回路は、前記走査電極に走査電圧を印加するための走査電極駆動回路と、前記信号電極に信号電圧を印加するための信号電極駆動回路とを備え、前記走査電極駆動回路と前記信号電極駆動回路とは回路構成が同一で、それぞれ互換性を有していることを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
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