JP2534344B2 - 強誘電性液晶パネルの駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、TN型液晶パネル用駆動LSIを用いて、強誘
電性液晶パネルを駆動させる方法に関する。

［従来の技術］ 近年、強誘電性液晶が多く用いられるようになってき
たが、その動作モードはTN型液晶とは異なっている。そ
のため、TN型液晶パネルの駆動用として現在使用されて
いる液晶駆動LSIを、強誘電性液晶パネルの駆動用とし
てそのまま用いることはできなかった。

そこで従来は、強誘電性液晶パネルのために新たな駆
動回路を開発したり（例えば、特開昭62−87941号）、
あるいはTN型液晶パネル駆動用のLSIをアナログマルチ
プレクサとして用い、シリアル表示データに応じて他の
パルス発生器からのON波形,OFF波形を選択するようにし
て（例えば、J.Phys.E:Sci.Instrum.21（1988）460−46
6）駆動させていた。

［解決すべき課題］ しかしながら、前者の場合は、現在のICを用いて駆動
回路を構成すると、パネルの駆動電極の本数が多くなる
にしたがい回路も巨大なものとなって実用的でなく、ま
た新たにLSIを製造するとコスト高になるという問題が
あった。

また、後者の場合も、ON波形とOFF波形を発生させる
ためのパルス発生器が必要となるとともに、駆動用LSI
と同期をとる必要があるため、回路が複雑になるという
問題があった。

本発明は上記の問題点にかんがみてなされたもので、
TN型液晶パネルの駆動用LSIを用いた簡易な駆動回路
で、強誘電性液晶パネルの駆動を可能ならしめる駆動方
法の提供を目的とする。

［課題の解決手段］ 上記目的を達成するためには、TN型液晶パネル駆動用
LSIの仕様をよく検討する必要がある。

この駆動用LSIは、通常二つのディジタル信号、表示
データＤおよび液晶駆動出力交流化信号Ｍによって制御
され、複数の入力端子の一つを選択し、その端子の入力
電圧を出力端子に出力して液晶パネルを駆動するように
なっている。ここでＤ×Ｍの組合せにより、四種の駆動
電圧を選択することができる。いま、四つの入力端子
v₁,v₂,v₃,v₄が、 （D,M）＝ （0,1）のときv₁、（1,0）のときV₂、 （0,1）のときv₃、（0,0）のときv₄ のように選択されるとすると、これを用いて強誘電性液
晶を駆動しようとした場合、LSIのハードウエア上の制
約が障害となる。

つまり、TN型液晶パネル駆動用LSIの出力端子がy₁〜y
_Nまであるとすると、表示データＤは、それに対応してD
₁〜D_Nまであり、それらはシリアルに転送されてきてラ
ッチされる。しかし、液晶駆動出力の交流化信号Ｍは、
すべての端子に共通でしかもラッチのようなバッファ機
構を有しない。したがってy₁〜y_Nに対してv₁〜v₄を任意
に選択できるわけではなく、Ｍ＝１のときはv₁または
v₃,M＝０のときはv₂またはv₄しか選択できない。この制
約のため、強誘電性液晶への応用は簡単ではない。

強誘電性液晶に必要な駆動電圧を選択し駆動波形を生
成するためには、上記のような制約を克服する必要があ
る。これには、強誘電性液晶用の駆動電圧をある規則に
したがってv₁〜v₄に割り当て、それに応じて強誘電性液
晶に適した波形を生成するような制御を行なう必要があ
る。

この課題を鋭意検討した結果、下記の解決手段を見出
した。

すなわち、表示データＤおよび液晶駆動出力交流化信
号Ｍの二つのディジタル制御信号の組合せにしたがっ
て、 （D,M）＝ （0,1）のときv₁、（1,0）のときV₂ （0,1）のときv₃、（0,0）のときv₄ のように選択される入力端子v₁,v₂,v₃,v₄を有し、か
つ、この入力端子に入力された入力電圧を出力端子に出
力するコモン用駆動LSIとセグメント用駆動LSIを用いて
強誘電性液晶パネルを駆動する方法であって、 前記コモン用駆動LSIの入力端子に駆動電圧V_1C,V₀,V
_2C（V_1C＞V₀＞V_2C）を入力する際、入力端子の組合せ
（v₁,v₂）、（v₁,v₄）、（v₂,v₃）または（v₃,v₄）のう
ちいづれかの組合せからなる二つの入力端子の双方に駆
動電圧V₀を入力し、残った二つの端子の一方にV_1Cを、
他方にV_2Cを入力することにより強誘電性液晶パネルの
コモン側を駆動させ、 かつ、前記セグメント用駆動LSIの少なくとも二つの
入力端子に駆動電圧V_1S,V_2S（V_1S＞V_2S）を入力する
際、入力端子の組合せ（v₁,v₃）または（v₂,v₄）の少な
くとも一方の組合せにおいて、二つのうち一方の入力端
子にV_1Sを、他方にV_2Sを入力し、駆動電圧V_1S,V_2Sを入
力しない残り二つの入力端子のうち、少なくとも一方の
入力端子に駆動電圧V₀（V_1S＞V₀＞V_2S）を入力すること
により強誘電性液晶パネルのセグメント側を駆動させ、 選択されたコモン電極の表示を消去するためのステッ
プと、表示データを書き込むためのステップと、コモン
及びセグメントの出力を同時にV₀とするステップを繰り
返す駆動方法としてある。

［作用］ 本発明の強誘電性液晶パネルの駆動方法は、表示デー
タと表示のタイミングに応じ、ある一定の規則にしたが
って表示データと駆動波形交流化信号を変化させること
により強誘電性液晶パネルを駆動させている。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明
する。

第１図は、本発明の液晶パネル駆動方法を実施するた
めの回路例である。

同図において、100は強誘電性液晶パネル（単純マト
リクス表示型）、200はコモン用駆動LSI、300はセグメ
ント用駆動LSI、400は駆動LSI200,300へポート401を介
して制御信号を送るコントローラ（CPU）、500は液晶駆
動レベル回路である。

ここで、液晶駆動レベル回路500からコモン用駆動LSI
の入力端子v₁〜v₄に入力される駆動電圧V_1C,V₀,V_2Cおよ
び、セグメント用駆動LSIの入力端子v₁〜v₃（この場
合、セグメント用駆動LSIにおいては入力端子v₄を用い
ていない。）に入力される駆動電圧V_1S,V₀,V_2Sは、 V_1C＞V_1S＞V₀＞V_2S＞v_2Cで、 かつ、V_1C−V_1S＝V_2S−V_2C, V_1S−V₀＝V₀−V_2Sの関係にある。

そして、コモン用駆動LSIの入力端子v₁にはV_1Cの電圧
が、入力端子v₂とv₃にはV₀の電圧が、入力端子v₄にはv
_2Cの電圧がそれぞれ入力される。また、セグメント用駆
動LSIの入力端子v₁にはV_1Sの電圧が、入力端子v₂にはV₀
の電圧が、入力端子v₃にはV_2Sの電圧がそれぞれ入力さ
れる。

コモン用駆動LSI200およびセグメント用駆動LSI300に
は、TN型液晶パネル駆動用LSIとして用いるMOSLSIを使
用している。この液晶パネル駆動用LSIについて、第２
図（ａ）及び（ｂ）を参考にして説明する。

LSI200,300への入出力信号を説明するための第２図
（ａ）において、Ｄはシリアルに転送されてくる表示デ
ータ、Ｍは液晶駆動出力の交流化信号、SCは表示データ
Ｄのシフトクロック、LCは表示データＤのラッチクロッ
ク、v₁〜v₄は液晶駆動電圧の入力端子、y₁〜y_Nは出力端
子である。そして、このLSIは、入力端子v₁〜v₄に入力
されるいずれかの駆動電圧を、表示データＤと交流化信
号Ｍの組合せに応じて選択し、出力端子y₁〜y_Nから出力
するようになっている（第２図（ｂ）参照）。

次に、第１図に示す回路を用いて、４パルス法により
強誘電性液晶パネルを駆動させる場合に必要な出力波形
を得るには、表示データＤと交流化信号Ｍをどのように
組合せて入力すればよいかを第３図（ａ），（ｂ）およ
び第４図（ａ），（ｂ）に示す。第３図はコモン駆動に
関し、同図（ａ）は当該コモン電極が選択されている場
合、同図（ｂ）は当該コモン電極が選択されていない場
合の入出力関係を示している。また、第４図はセグメン
ト駆動に関し、同図（ａ）は当該セグメント電極がONの
場合、同図（ｂ）は当該セグメント電極がOFFの場合を
示している。

ここで、D_cはコモン用表示データ、M_cはコモン用交流
化信号、D_sはセグメント用表示データ、M_sはセグメント
用交流化信号であり、clock＝1,2,…,6は時間の経過を
表わす。このclockのうち、1,2,3は選択されたコモン電
極の表示を消去するためのステップであり、4,5,6は表
示データを書き込むためのステップである。ただし、cl
ock＝３と６はそれぞれ前後のパルスを分離するための
ステップであり、後述するように省略することもでき
る。

また、コモン側交流化信号M_cの時系列は、コモン電極
を選択している場合と、していない場合とで同一とする
必要がある。

セグメント側交流化信号M_sにおいても、ONの場合とOF
Fの場合でM_sの時系列は同一でなければならない。

次に、表示の全面消去や部分消去を行なうにはどのよ
うにすればよいかを説明する。

第５図（ａ）は、コモン電極の表示内容を消去する場
合の表示データD_cと交流化信号M_Cの入力の組合せと、そ
のときの出力を示す図、第５図（ｂ）は同じくコモン電
極の表示内容を消去しない場合の表示データD_cと交流化
信号M_cの入力の組合せとそのときの出力を示す図であ
る。コモン電極の消去，非消去を行なう場合のセグメン
ト側は、第６図に示すように表示データD_Sと交流化信号
M_Sを組合せて入力する。

液晶パネルの全面消去は、全コモン電極へ上記消去波
形を印加することで実行でき、部分消去は所定のコモン
電極へ上記消去波形を印加し、他のコモン電極へ非消去
波形を印加することにより実行できる。このようにする
と、全面消去の場合clock＝1,2に相当するステップのみ
で全面消去が可能となりコモン電極へのアクセスをシー
ケンシャルに行なう（順位走査線の表示を消していく）
方式に比べ、消去の高速化を図れる。

第１図に示す回路を用いて２パルス法により液晶を駆
動させる場合には、第３図，第４図におけるclock＝4,
5,6の書込みステップ部分のみを用いることによって行
なう。この２パルス法は、前述した全面または部分消去
と組合せて用い、まず、消去を行なってから書込みを行
なう。またこの場合も、clock＝６は前後のパルスを分
離するためのものであるので省略することができること
もある。

この２パルス法は、４パルス法に比べてフレーム時間
を約半分にすることができるので、走査線数の多い液晶
に用いると特に有効である。

第１図に示す駆動回路は、コントローラー400から６
ビットの制御データ を順次与えることで制御できる。

ここで、表示すべきビットマップパターンから、一連
のデータ の列を生成する方法について説明する。

表示すべきパターンが、第７図に示すように配列Ｈ
（i,j）（ｉ＝1,2…N;j＝1,2…Ｍ）に１または０のビッ
トマップデータとしてたくわえられているとする。

４パルス法の場合、 配列 M_c,D_{c on},D_{c off},M_s,D_{s on},D_{s off}を、第８図
のように与える。ここで、第８図におけるｋ＝1,2,3…
は、第３図および第４のclock＝1,2,3…に対応してい
る。つまり、第８図の配列M_cの各要素M_c（１）,M
_c（２）…は、第３図のclock＝1,2…に対応した交流化
信号M_cの値を保持している。これはセグメント駆動用の
交流化信号における配列M_sにおいても同様である。

また、配列 D_{c On}は選択波形の表示データD_c、配列D
_{c off}は非選択波形の表示データD_c、配列D_{s on}はON波形
の表示データD_s、配列D_{s off}はOFF波形のD_sの時系列デ
ータにそれぞれ対応している。

第１図に示す駆動回路を用いる場合、コントローラ40
0から６ビットのデータ を順次出力することにより、制御が可能となる。この６
ビットのデータ は、次のようにして作る。

このようにして、一画面の表示に必要な一連のデータ が出力される。ただしここでは、 は出力用のバッファを有し、 のあるビット、例えばSCを「セット」してもそれだけで
は、出力の変化はポートにあらわれず、 の操作を行なって、はじめて結果がポートにあらわれる
ものとした。

このときの６ビットのデータ 液晶駆動出力とのタイミングチャートは、第９図に示す
ようになる。そして、このときの液晶駆動出力の波形、
すなわちコモン側出力波形とセグメント側出力波形は例
えば第10図に示すようになる。

この結果、液晶パネルが第11図に示すように十分なし
きい値特性と双安定性を保ち、かつ液晶パネルへの入力
（印加）電圧が V_1c−V_2s＞V_d,−V_2s＜V_c −V_1s＞V_b,V_2c−V_1s＜V_a の関係を満たす場合には、良好な表示が得られる。

全面消去の場合、一連の制御データ の列を生成するには、第12図に示す配列を用いて次のよ
うにして行なう。

さらに、２パルス法で表示を行なう場合には、４パル
ス法で用いた手順において、ｋを１からではなく、４か
ら６までに代えて実行すればよい。このとき必要な配列
は４パルス法の場合と同じである。ただし、２パルス法
の場合、画面を更新するには、まず前画面の全面消去を
行ない、次に新しい画面の書き込みを行なう。

上述した駆動回路及び駆動方式によれば、例えば、コ
モン電極y₂とセグメント電極y₂の交点の液晶には第13図
に示すような波形の駆動電圧（４パルス法の場合）が印
加される。一方、強誘電性液晶、特に表面安定化強誘電
性液晶は、十分なしきい値特性と双安定性を有している
ので、上述した駆動電圧を入力することにより良好な表
示を得ることが可能となる。

なお、駆動用LSIの入力端子、v₁〜v₄に対する液晶駆
動電圧V_1c,V_1s,v₀,V_2s,V_2cの割り当ては、下記のような
ものであってもよい。

すなわち、コモン側の駆動電圧レベルは、第14図
（ａ），（ｂ）に示すようにＭ＝１あるいは＝０の場合
のみV₀を割り当てると、コモン電極非選択レベルの出力
が不可能になるので、Ｍ＝0,1のいずれにもV₀を割り当
てて、第15図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）のように
する。そして、残りの端子にV_1c,V_2cを割り当てると第1
6図（ａ）〜（ｈ）のようになる。

したがって、上述した例に該当する（ｅ）の場合を除
いた第16図（ａ）〜（ｄ），（ｆ）〜（ｈ）のような組
合せとすることも可能である。

また、セグメント側の駆動電圧レベルは、同じＭ値で
ON波形用V_1sとOFF波形用V_2sを同時に出力できなければ
ならないので、第17図（ａ）〜（ｈ）のようにする。こ
こで、（ａ）は上述した例に該当するので、これを除い
た第17図（ｂ）〜（ｈ）のような組合せとすることも可
能となる。なお、上記実施例では入力端子v₄を未使用端
子としたが、他の入力端子v₁,v₂,v₃のいずれかを未使用
端子とすることも可能である。この場合、未使用の端子
については、LSIの製造時に取り除いておき、三入力端
子構造としてもよく、本発明は、このような液晶パネル
用駆動LSIにも適用できる。

未使用端子に、適当な液晶駆動電圧を割り当て、液晶
駆動回路の制御の自由度を増すこともできる。未使用端
子にV₀を割り当てた場合、表示データD_Sと交流化信号M_S
の組合せは、第18図（ａ）〜（ｄ）のようになり、例え
ば、第19図に示すごとく入力端子v₂,v₄に駆動電圧V₀を
入力する回路構成とすると、第18図（ａ）に相当する。

さらに、前述したようにclock＝3,6の分離期間を設け
ない場合には、セグメント側では駆動電圧V₀の入力が不
要となる。この場合、駆動電圧V₀を入力していた入力端
子には、いずれの駆動電圧をも入力しないか、あるいは
駆動電圧V_1sかV_2sを入力するようにしてもよい。なお、
このように駆動電圧V₀を省略する場合は、液晶パネルの
電気光学効果のしきい値特性によっては、表示が正しく
なされないことがあるので、しきい値特性の良い液晶パ
ネルに対して用いることが好ましい。

上述した入力端子v₁〜v₄に対する液晶駆動電圧の割り
当て方のうち、いずれの方法を採用するにしても、第３
図，第４図と同様の考え方で、表示データＤおよび交流
化信号Ｍの時系列が決まり、これにより配列M_c,D_{c on},D
_{c off},M_s,M_{s on},D_{s off}が求まり、駆動回路を制御する
のに必要な一連のポート出力Ｄを生成することができ
る。

また、駆動電圧レベルV_1c,V_1s…と入力端子v₁,v₂…の
対応から、第１図における入力端子v₁,v₂,v₃,v₄への入
力される駆動信号のレベルが決定される。

このような方法からなる本発明によれば、通常の液晶
駆動用LSIを用いて、簡単に、コモンおよびセグメント
の全出力を同時に同電位V₀とすることができる。

これにより、従来、複雑な装置を用いなければ実現で
きなかったメモリ状態の維持を容易に実現することが可
能となる（第10図における画面走査開始前の期間が該
当）。

また、前後のパルスを分離するための期間の挿入が可
能なので、これにより双安定性の劣るパネルにおいても
容易に表示品質を向上させりことができる。

さらに、表示の全面消去又は部分消去も可能なので、
これにより画面の書替えを高速度で行なうことができ
る。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、TN型液晶パネル用駆動
LSIを用いて、強誘電性液晶パネルを容易かつ高精度に
駆動させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための一回路例、第２図
（ａ）はTN型液晶駆動用LSIの入出力信号の説明図、第
２図（ｂ）は表示データと交流化信号の組合せにより選
択される入力端子の関係を示す図、第３図（ａ），
（ｂ）は４パルス法におけるコモン側入出力信号関係
図、第４図（ａ），（ｂ）は４パルス法におけるセグメ
ント側入出力信号関係図、第５図（ａ），（ｂ）は全面
消去や部分消去を行なう場合のコモン電極の入出力信号
関係図、第６図は同じくセグメント電極の入出力信号関
係図、第７図は画面のビットマップデータ図、第８図は
制御信号の生成に用いる配列の図、第９図はタイミング
チャート図、第10図は液晶駆動出力の波形図、第11図は
液晶パネルのしきい値特性図、第12図は画面消去のため
の制御信号の生成に用いる配列の図、第13図は駆動電圧
波形図、第14図（ａ），（ｂ）と第15図（ａ）〜（ｄ）
および第16図（ａ）〜（ｈ）は表示データと交流化信号
の組合せにより選択されるコモン側駆動電圧の関係を示
す図、第17図（ａ）〜（ｈ）は三つの入力端子を用いた
場合における、表示データと交流化信号の組合せにより
選択されるセグメント側駆動電圧の関係を示す図、第18
図（ａ）〜（ｄ）は四つの入力端子を用いた場合におけ
る、表示データと交流化信号の組合せにより選択される
セグメント側駆動電圧の関係を示す図、第19図は本発明
方法を実施するための他の一回路例を示す図である。 100:強誘電性液晶パネル 200:コモン駆動用LSI 300:セグメント駆動用LSI 400:コントローラ 500:駆動電圧レベル回路

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表示データＤおよび液晶駆動出力交流化信
   号Ｍの二つのディジタル制御信号の組合せにしたがっ
   て、 （D,M）＝ （0,1）のときv₁、（1,0）のときV₂ （0,1）のときv₃、（0,0）のときv₄ のように選択される入力端子v₁,v₂,v₃,v₄を有し、か
   つ、この入力端子に入力された入力電圧を出力端子に出
   力するコモン用駆動LSIとセグメント用駆動LSIを用いて
   強誘電性液晶パネルを駆動する方法であって、 前記コモン用駆動LSIの入力端子に駆動電圧V_1C,V₀,V_2C
   （V_1C＞V₀＞V_2C）を入力する際、入力端子の組合せ
   （v₁,v₂）、（v₁,v₄）、（v₂,v₃）または（v₃,v₄）のう
   ちいづれかの組合せからなる二つの入力端子の双方に駆
   動電圧V₀を入力し、残った二つの端子の一方にV_1Cを、
   他方にV_2Cを入力することにより強誘電性液晶パネルの
   コモン側を駆動させ、 かつ、前記セグメント用駆動LSIの少なくとも二つの入
   力端子に駆動電圧V_1S,V_2S（V_1S＞V_2S）を入力する際、
   入力端子の組合せ（v₁,v₃）または（v₂,v₄）の少なくと
   も一方の組合せにおいて、二つのうち一方の入力端子に
   V_1Sを、他方にV_2Sを入力し、駆動電圧V_1S,V_2Sを入力し
   ない残り二つの入力端子のうち、少なくとも一方の入力
   端子に駆動電圧V₀（V_1S＞V₀＞V_2S）を入力することによ
   り強誘電性液晶パネルのセグメント側を駆動させ、 選択されたコモン電極の表示を消去するためのステップ
   と、表示データを書き込むためのステップと、コモン及
   びセグメントの出力を同時にV₀とするステップを繰り返
   すことを特徴とした強誘電性液晶パネルの駆動方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の強誘電性液晶パネルの駆動
   方法における前記選択されたコモン電極の表示を消去す
   るためのステップにおいて、前記コモン用駆動LSIの全
   コモン出力端子から出力される電圧がV_1CからV_2Cまたは
   V_2CからV_1Cとなるように前記表示データＤおよび液晶駆
   動出力交流化信号Ｍを制御するとともに、これと同期し
   て前記セグメント用駆動LSIの全セグメント出力端子か
   ら出力される電圧がV_2SからV_1SまたはV_1SからV_2Sとなる
   ように前記表示データＤおよび液晶駆動出力交流化信号
   Ｍを制御することによって、液晶パネルの全面消去を行
   なうことを特徴とした強誘電性液晶パネルの駆動方法。
3. 【請求項３】請求項１記載の強誘電性液晶パネルの駆動
   方法における前記選択されたコモン電極の表示を消去す
   るためのステップにおいて、前記コモン用駆動LSIの消
   去を行なう部分のコモン出力端子から出力される電圧が
   V_1CからV_2CまたはV_2CからV_1Cとなり、消去を行なわない
   部分の出力端子から出力される電圧がV₀のままとなるよ
   うに前記表示データＤおよび液晶駆動出力交流化信号Ｍ
   を制御するとともに、これと同期して前記セグメント用
   駆動LSIの全セグメント出力端子から出力される電圧がV
   _2SからV_1SまたはV_1SからV_2Sとなるように前記表示デー
   タＤおよび液晶駆動出力交流化信号Ｍを制御することに
   よって、液晶パネルの部分消去を行なうことを特徴とし
   た強誘電性液晶パネルの駆動方法。