JP2847331B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、強誘電性液晶を用いた
液晶表示装置に関し、特にマトリクス駆動方式で階調表
示を行なう液晶表示装置に関する。
液晶表示装置に関し、特にマトリクス駆動方式で階調表
示を行なう液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】強誘電液晶（ＦＬＣ）を用いた表示素子
に関しては特開昭６１−９４０２３号公報などに示され
ているように、１ミクロンから３ミクロン位のセルギャ
ップを保って２枚の内面に透明電極を形成し配向処理を
施したガラス基板を向かい合わせて構成した液晶セル
に、強誘電液晶を注入したものが知られている。
に関しては特開昭６１−９４０２３号公報などに示され
ているように、１ミクロンから３ミクロン位のセルギャ
ップを保って２枚の内面に透明電極を形成し配向処理を
施したガラス基板を向かい合わせて構成した液晶セル
に、強誘電液晶を注入したものが知られている。
【０００３】強誘電液晶を用いた上記表示素子の特徴
は、強誘電液晶が自発分極を持つことにより外部電界と
自発分極の結合力をスイッチングに使えることと、強誘
電液晶分子の長軸方向が自発分極の分極方向と１対１に
対応しているため外部電界の極性によってスイッチング
できることである。
は、強誘電液晶が自発分極を持つことにより外部電界と
自発分極の結合力をスイッチングに使えることと、強誘
電液晶分子の長軸方向が自発分極の分極方向と１対１に
対応しているため外部電界の極性によってスイッチング
できることである。
【０００４】強誘電液晶は、一般にカイラル・スメクチ
ック液晶（ＳｍＣ＊，ＳｍＨ＊）を用いるのでバルク状
態では液晶分子長軸がねじれた配向を示すが、上述の１
ミクロンから３ミクロン位のセルギャップのセルにいれ
ることによって液晶分子長軸のねじれを解消することが
できる（Ｐ２１３−Ｐ２３４ Ｎ．Ａ．ＣＬＡＲＫｅｔ
ａｌ， ＭＣＬＣ，１９８３，Ｖｏｌ ９４．）。
ック液晶（ＳｍＣ＊，ＳｍＨ＊）を用いるのでバルク状
態では液晶分子長軸がねじれた配向を示すが、上述の１
ミクロンから３ミクロン位のセルギャップのセルにいれ
ることによって液晶分子長軸のねじれを解消することが
できる（Ｐ２１３−Ｐ２３４ Ｎ．Ａ．ＣＬＡＲＫｅｔ
ａｌ， ＭＣＬＣ，１９８３，Ｖｏｌ ９４．）。
【０００５】強誘電性液晶は２つの安定状態を光透過お
よび遮断状態にして主として２値（白・黒）の表示素子
として利用されているが、多値すなわち中間調表示も可
能である。中間調表示法の一つは画素内の双安定状態の
面積比を制御することにより中間的な光透過状態を作る
ものである。以下、この方法（面積変調法）について詳
しく説明する。
よび遮断状態にして主として２値（白・黒）の表示素子
として利用されているが、多値すなわち中間調表示も可
能である。中間調表示法の一つは画素内の双安定状態の
面積比を制御することにより中間的な光透過状態を作る
ものである。以下、この方法（面積変調法）について詳
しく説明する。
【０００６】図９は強誘電性液晶素子のスイッチングパ
ルス振幅と透過率の関係を模式的に示した図で、はじめ
完全な光遮断（黒）状態にあったセル（素子）に一方極
性の単発パルスを印加した後の透過光量Ｉを単発パルス
の振幅Ｖの関数としてプロットしたグラフである。パル
ス振幅が閾値Ｖ ｔｈ以下（Ｖ＜Ｖｔｈ）のときは透過光
量は変化せず、パルス印加後の透過状態は図１０（ｂ）
に示すように印加前の状態を示す同図（ａ）と変わらな
い。パルス振幅が閾値を越えると（Ｖｔｈ＜Ｖ＜Ｖｓａ
ｔ）画素内の一部分が他方の安定状態、すなわち同図
（ｃ）に示す光透過状態に遷移し全体として中間的な透
過光量を示す。さらにパルス振幅が大きくなり、飽和値
Ｖｓａｔ以上（Ｖｓａｔ＜Ｖ）になると同図（ｄ）に示
すように画素全部が光透過状態になるので光量は一定値
に達する。
ルス振幅と透過率の関係を模式的に示した図で、はじめ
完全な光遮断（黒）状態にあったセル（素子）に一方極
性の単発パルスを印加した後の透過光量Ｉを単発パルス
の振幅Ｖの関数としてプロットしたグラフである。パル
ス振幅が閾値Ｖ ｔｈ以下（Ｖ＜Ｖｔｈ）のときは透過光
量は変化せず、パルス印加後の透過状態は図１０（ｂ）
に示すように印加前の状態を示す同図（ａ）と変わらな
い。パルス振幅が閾値を越えると（Ｖｔｈ＜Ｖ＜Ｖｓａ
ｔ）画素内の一部分が他方の安定状態、すなわち同図
（ｃ）に示す光透過状態に遷移し全体として中間的な透
過光量を示す。さらにパルス振幅が大きくなり、飽和値
Ｖｓａｔ以上（Ｖｓａｔ＜Ｖ）になると同図（ｄ）に示
すように画素全部が光透過状態になるので光量は一定値
に達する。
【０００７】すなわち、面積変調法は電圧をパルス振幅
ＶがＶｔｈ＜Ｖ＜Ｖｓａｔとなるように制御して中間調
を表示するものである。
ＶがＶｔｈ＜Ｖ＜Ｖｓａｔとなるように制御して中間調
を表示するものである。
【０００８】しかし、このような単純な駆動方式を用い
ると次に述べるような問題点を生じてしまう。それは、
図９の電圧と透過光量の関係がセル厚と温度に依存する
ために、つまり表示パネル内にセル厚分布や温度分布が
あると、同じ電圧振幅の印加パルスに対して異なった階
調レベルが表示されてしまうという点である。
ると次に述べるような問題点を生じてしまう。それは、
図９の電圧と透過光量の関係がセル厚と温度に依存する
ために、つまり表示パネル内にセル厚分布や温度分布が
あると、同じ電圧振幅の印加パルスに対して異なった階
調レベルが表示されてしまうという点である。
【０００９】図１１は、このことを説明するための図
で、図９と同じく電圧振幅Ｖと透過光量Ｉの関係を示し
たグラフであるが、異なった温度すなわち高温での関係
を表わす曲線Ｈと低温での関係を表わす曲線Ｌの２本の
曲線を示してある。すなわち、表示サイズの大きいディ
スプレイ（表示素子）では同一パルス（表示部）内に温
度分布が生じてくることは珍しくなく、したがって、あ
る電圧Ｖａｐで中間調を表示させようとしても同図に示
すようにＩ１からＩ２までの範囲にわたって中間調レベ
ルがばらついてしまい、均一な表示が得られないのであ
る。
で、図９と同じく電圧振幅Ｖと透過光量Ｉの関係を示し
たグラフであるが、異なった温度すなわち高温での関係
を表わす曲線Ｈと低温での関係を表わす曲線Ｌの２本の
曲線を示してある。すなわち、表示サイズの大きいディ
スプレイ（表示素子）では同一パルス（表示部）内に温
度分布が生じてくることは珍しくなく、したがって、あ
る電圧Ｖａｐで中間調を表示させようとしても同図に示
すようにＩ１からＩ２までの範囲にわたって中間調レベ
ルがばらついてしまい、均一な表示が得られないのであ
る。
【００１０】そこで考え出されたのが、本発明者が特願
平３−０７３１２７号（特開平４−２１８０２２号にお
いて提案した「４パルス法」である。この駆動方法は図
６、図１２および図１３において示されている通り、パ
ルス内の同一走査線上の低閾値部用と高閾値部用に複数
のパルス（図中、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を印加することによ
り、最終的には等しい反転面積を得るようにしたもので
ある（図６（Ｄ））。
平３−０７３１２７号（特開平４−２１８０２２号にお
いて提案した「４パルス法」である。この駆動方法は図
６、図１２および図１３において示されている通り、パ
ルス内の同一走査線上の低閾値部用と高閾値部用に複数
のパルス（図中、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を印加することによ
り、最終的には等しい反転面積を得るようにしたもので
ある（図６（Ｄ））。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の「４
パルス法」においては次のような欠点が生じていた。す
なわち、図６、図１２および図１３において、選択され
た走査線上の画素にはリセットパルス（Ａ）が印加さ
れ、続いて階調情報書き込みパルス（Ｂ），（Ｃ），
（Ｄ）が順次印加されるが、このとき 印加する書き込みパルス（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），
（Ｄ）はそれぞれの前に印加されたパルスの影響を受け
る。つまり、前のパルスの電圧によって後のパルスを印
加するときの液晶の反転する電圧（閾値）が若干異なる
のである。このような現象は特にパルス（Ｂ）の電圧値
を設定するにあたって障害になる。その前パルスの存在
による閾値の変動の程度が少ない時には誤差として許容
するとしても（そのときでも階調表示の精度が落ちる）
変動が大きいときには「４パルス法」自体が使えなくな
る。というのは前記特願平３−０７３１２７号に示した
「４パルス法」は４つのパルスが印加される状態、すな
わちパルス電圧振幅に対する反転特性は等価であること
を前提としているものだからである。
パルス法」においては次のような欠点が生じていた。す
なわち、図６、図１２および図１３において、選択され
た走査線上の画素にはリセットパルス（Ａ）が印加さ
れ、続いて階調情報書き込みパルス（Ｂ），（Ｃ），
（Ｄ）が順次印加されるが、このとき 印加する書き込みパルス（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），
（Ｄ）はそれぞれの前に印加されたパルスの影響を受け
る。つまり、前のパルスの電圧によって後のパルスを印
加するときの液晶の反転する電圧（閾値）が若干異なる
のである。このような現象は特にパルス（Ｂ）の電圧値
を設定するにあたって障害になる。その前パルスの存在
による閾値の変動の程度が少ない時には誤差として許容
するとしても（そのときでも階調表示の精度が落ちる）
変動が大きいときには「４パルス法」自体が使えなくな
る。というのは前記特願平３−０７３１２７号に示した
「４パルス法」は４つのパルスが印加される状態、すな
わちパルス電圧振幅に対する反転特性は等価であること
を前提としているものだからである。
【００１２】 さらに図６中の（Ａ）はリセットパル
スであるから閾値を充分越えた電圧を印加できるので問
題はないが、その他のパルス（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の
場合には図中ｉ，ｊ，ｋのようなドメインウォールを画
素内に有しなければならず、そこでは閾値ギリギリの電
圧が印加されているわけである。このような液晶分子の
閾値ギリギリの（閾値を充分越えていない）電圧でのス
イッチングに関しては直前に印加されるパルスによって
もそのドメインウォールｉ，ｊ，ｋの位置が大きく影響
を受けてしまう。このような直前の電圧の影響は電圧値
の変動が小さい場合にはあまり問題にならないが、大き
い場合には「４パルス法」自体が使えなくなってしま
う。
スであるから閾値を充分越えた電圧を印加できるので問
題はないが、その他のパルス（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の
場合には図中ｉ，ｊ，ｋのようなドメインウォールを画
素内に有しなければならず、そこでは閾値ギリギリの電
圧が印加されているわけである。このような液晶分子の
閾値ギリギリの（閾値を充分越えていない）電圧でのス
イッチングに関しては直前に印加されるパルスによって
もそのドメインウォールｉ，ｊ，ｋの位置が大きく影響
を受けてしまう。このような直前の電圧の影響は電圧値
の変動が小さい場合にはあまり問題にならないが、大き
い場合には「４パルス法」自体が使えなくなってしま
う。
【００１３】 このようなことは、書き込み直後の電
圧によっても同じことが言える。それは例えばパルス
（Ｃ）で、図６中ｊにドメインウォールを設定したとし
ても、パルス（Ｃ）に続くパルスがある程度以上の電圧
を有すると、ｊの位置を変えてしまう。つまり、書き込
みパルスが後続パルスのクロストークを受け易いという
欠点がある。
圧によっても同じことが言える。それは例えばパルス
（Ｃ）で、図６中ｊにドメインウォールを設定したとし
ても、パルス（Ｃ）に続くパルスがある程度以上の電圧
を有すると、ｊの位置を変えてしまう。つまり、書き込
みパルスが後続パルスのクロストークを受け易いという
欠点がある。
【００１４】 最後に、〜のような閾値の変動や
クロストークの影響がそれ程でない場合にも、従来例に
示したような書き込み方法に比べて書き込みパルス数が
多い。つまり、図６において説明すると、従来法ではパ
ルス（Ａ），（Ｂ）だけだったが、「４パルス法」では
さらにパルス（Ｃ），（Ｄ）を必要とする。このこと
は、パネル全面を書く時間（フレーム時間）が、それだ
け長くなるということであり、動画表示はもとより絶え
ず全画面を書き続ける場合には表示品質に悪影響を及ぼ
し極端な場合には静止画しか表示できないことになって
しまう。
クロストークの影響がそれ程でない場合にも、従来例に
示したような書き込み方法に比べて書き込みパルス数が
多い。つまり、図６において説明すると、従来法ではパ
ルス（Ａ），（Ｂ）だけだったが、「４パルス法」では
さらにパルス（Ｃ），（Ｄ）を必要とする。このこと
は、パネル全面を書く時間（フレーム時間）が、それだ
け長くなるということであり、動画表示はもとより絶え
ず全画面を書き続ける場合には表示品質に悪影響を及ぼ
し極端な場合には静止画しか表示できないことになって
しまう。
【００１５】以上説明したきたように「４パルス法」自
体にも〜の誤差要因があり、かつの表示スピード
の遅れの問題を有していた。
体にも〜の誤差要因があり、かつの表示スピード
の遅れの問題を有していた。
【００１６】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、ＦＬＣ素子を用いて安定なアナログ階調表示が
行なえる液晶表示装置を提供することを目的とする。
もので、ＦＬＣ素子を用いて安定なアナログ階調表示が
行なえる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、走査電極群と信号電極群をマトリクス
状に配置し、この両電極群間に電界方向に対して双安定
性を有する強誘電性液晶を充填してなる表示部を備え、
走査電極と信号電極との交点に配置された画素のそれぞ
れの透過率を階調制御して画像あるいは情報の表示を行
なう液晶表示装置において、選択された走査電極上の全
画素を完全に第１の安定状態にリセットするリセットパ
ルスとそれに続く複数の書き込みパルスで画素内の低閾
値電圧領域が所定の透過状態に確定される以前に画素内
の高閾値電圧領域が所定の透過状態に確定されるよう
に、選択された走査電極上の全画素へそれぞれ階調情報
を書き込んで行く際、該リセットパルスおよび該複数の
書き込みパルスを印加する時間間隔を当該強誘電性液晶
分子の配向状態が前パルス印加時と同様な反転特性を持
つようになる時間（最低緩和時間）以上あける手段を有
することを特徴とする。
め、本発明では、走査電極群と信号電極群をマトリクス
状に配置し、この両電極群間に電界方向に対して双安定
性を有する強誘電性液晶を充填してなる表示部を備え、
走査電極と信号電極との交点に配置された画素のそれぞ
れの透過率を階調制御して画像あるいは情報の表示を行
なう液晶表示装置において、選択された走査電極上の全
画素を完全に第１の安定状態にリセットするリセットパ
ルスとそれに続く複数の書き込みパルスで画素内の低閾
値電圧領域が所定の透過状態に確定される以前に画素内
の高閾値電圧領域が所定の透過状態に確定されるよう
に、選択された走査電極上の全画素へそれぞれ階調情報
を書き込んで行く際、該リセットパルスおよび該複数の
書き込みパルスを印加する時間間隔を当該強誘電性液晶
分子の配向状態が前パルス印加時と同様な反転特性を持
つようになる時間（最低緩和時間）以上あける手段を有
することを特徴とする。
【００１８】本発明においては、前記複数の書き込みパ
ルスのうち階調表示に依存しないパルスの印加のタイミ
ングを複数の走査線で同一にすることが好ましい。階調
表示に依存しないパルスとは例えば前記「４パルス法」
におけるパルス（Ｃ）である。
ルスのうち階調表示に依存しないパルスの印加のタイミ
ングを複数の走査線で同一にすることが好ましい。階調
表示に依存しないパルスとは例えば前記「４パルス法」
におけるパルス（Ｃ）である。
【００１９】
【作用】緩和時間については図８にその実験結果を示し
た。液晶セルに図８のグラフ中に示されているような駆
動波形を印加した。消去後Ｖ１で画素を書き込み次に時
間ＴをおいてＶ２で再び書き込む。このときの時間Ｔと
再書き込みパルスＶ２との関係を示したのが図８であ
る。
た。液晶セルに図８のグラフ中に示されているような駆
動波形を印加した。消去後Ｖ１で画素を書き込み次に時
間ＴをおいてＶ２で再び書き込む。このときの時間Ｔと
再書き込みパルスＶ２との関係を示したのが図８であ
る。
【００２０】このグラフによるとＶ１の電圧値によって
Ｖ２の閾値が影響を受けることがわかる。さらにその影
響は、Ｔが２００μＳ以上では無視し得る程度となる、
すなわち、図８で用いた液晶セルの最低緩和時間は２０
０μＳであることがわかる。
Ｖ２の閾値が影響を受けることがわかる。さらにその影
響は、Ｔが２００μＳ以上では無視し得る程度となる、
すなわち、図８で用いた液晶セルの最低緩和時間は２０
０μＳであることがわかる。
【００２１】なお、この実験では期間Ｔの間には電圧パ
ルスを印加しなかったが、交流の低電圧パルス（±５Ｖ
位）が印加されている状態でもその効果は変わらない。
また、Ｖ１の直後に一定値のパルスが入力されるときな
どは期間Ｔは短くなるが、一般的な場合には長めのＴを
考える必要がある。
ルスを印加しなかったが、交流の低電圧パルス（±５Ｖ
位）が印加されている状態でもその効果は変わらない。
また、Ｖ１の直後に一定値のパルスが入力されるときな
どは期間Ｔは短くなるが、一般的な場合には長めのＴを
考える必要がある。
【００２２】ここで複数の書き込みパルス間では、最低
緩和時間だけ書き込み時間をあければ前の書き込みパル
スによる後の書き込みパルスの閾値の変動をなくするこ
とができることがわかる。
緩和時間だけ書き込み時間をあければ前の書き込みパル
スによる後の書き込みパルスの閾値の変動をなくするこ
とができることがわかる。
【００２３】本発明の液晶表示装置においては、複数の
書き込みパルス間の間隔を当該液晶のスイッチング後の
配向状態が各パルス印加時で同様な反転特性を持つよう
になる時間（最低緩和時間）以上あけるようにしたた
め、複数のパルスによる書き込み時の閾値の変動を防止
することができた。
書き込みパルス間の間隔を当該液晶のスイッチング後の
配向状態が各パルス印加時で同様な反転特性を持つよう
になる時間（最低緩和時間）以上あけるようにしたた
め、複数のパルスによる書き込み時の閾値の変動を防止
することができた。
【００２４】また、複数の書き込みパルスのうち階調表
示に依存しないパルスを複数の走査線に同一のタイミン
グで印加するようにすれば、１フレームの走査時間を短
縮することができる。
示に依存しないパルスを複数の走査線に同一のタイミン
グで印加するようにすれば、１フレームの走査時間を短
縮することができる。
【００２５】
【実施例】以下、図面に基づき本発明の実施例を説明す
る。
る。
【００２６】図１は、本発明の一実施例に係る液晶セル
マトリックスの駆動波形図である。ここでは、「４パル
ス法」法における複数の書き込みパルス間の間隔を当該
液晶のスイッチング後の配向状態が他の書き込みパルス
印加時と同様な反転特性を持つようになる時間（緩和時
間）以上あけることによって複数のパルスの書き込み時
の閾値の変動を防止するとともに、複数の書き込みパル
スのうち階調表示に依存しないパルスを複数の走査線に
同一のタイミングで印加することによって１フレームの
走査時間を短縮した例を示す。
マトリックスの駆動波形図である。ここでは、「４パル
ス法」法における複数の書き込みパルス間の間隔を当該
液晶のスイッチング後の配向状態が他の書き込みパルス
印加時と同様な反転特性を持つようになる時間（緩和時
間）以上あけることによって複数のパルスの書き込み時
の閾値の変動を防止するとともに、複数の書き込みパル
スのうち階調表示に依存しないパルスを複数の走査線に
同一のタイミングで印加することによって１フレームの
走査時間を短縮した例を示す。
【００２７】図１において、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，
Ｓ５，Ｓ６は逐次印加される走査信号波形のタイムチャ
ートであり、これらの走査信号波形はそれぞれ４つのパ
ルス（パルス（Ａ），パルス（Ｂ），パルス（Ｃ），パ
ルス（Ｄ））によって構成される。Ｉ１は情報信号波形
のタイムチャートである。これらは説明のため情報信号
線１本、走査信号線６本分のマトリクス駆動波形を示し
ている。
Ｓ５，Ｓ６は逐次印加される走査信号波形のタイムチャ
ートであり、これらの走査信号波形はそれぞれ４つのパ
ルス（パルス（Ａ），パルス（Ｂ），パルス（Ｃ），パ
ルス（Ｄ））によって構成される。Ｉ１は情報信号波形
のタイムチャートである。これらは説明のため情報信号
線１本、走査信号線６本分のマトリクス駆動波形を示し
ている。
【００２８】一般的なマトリクス素子の電極配置を図２
に示す。同図において、Ｓ１〜Ｓｎは走査信号線、Ｉ１
〜Ｉｍは情報信号線である。
に示す。同図において、Ｓ１〜Ｓｎは走査信号線、Ｉ１
〜Ｉｍは情報信号線である。
【００２９】図３は、本実施例で用いたマトリクス駆動
波形の基本パターンを示す。走査信号ＶＳ（パルス
（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ））は、幅ΔＴ、電圧振幅Ｖｓの
パルスである。情報信号ＶＩは走査信号ＶＳと同一タイ
ミング同一パルス幅で電圧振幅が−Ｖｉのパルスの前後
を幅ΔＴ／２、電圧振幅Ｖｉのパルスで挟んだ形状の、
合計幅２ΔＴ、平均振幅が０のパルスである。これらの
走査信号ＶＳと情報信号ＶＩとの合成波形がこれらの信
号を供給される情報信号線（電極）と走査信号線（電
極）との交点に位置する画素に印加される。画素の状態
反転に寄与する電圧はＶｓ＋Ｖｉである。この画素への
印加電圧Ｖｓ＋Ｖｉを所望の階調電圧に設定できる範囲
であれば、各走査信号パルス（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の
電圧振幅Ｖｓおよび情報信号パルスの電圧振幅Ｖｉの一
方を一定値に設定することも可能である。また、リセッ
トパルスのための走査信号ＶＳ（パルス（Ａ））として
は、情報信号ＶＩとは無関係に幅２ΔＴ、電圧振幅Ｖｓ
ａｔ以上のパルスを供給する。すなわち、ある走査線上
の画素のリセットは、当該ラインに充分な電圧を与え
て、他のラインの書き込み中に行なう。したがって、パ
ルス（Ａ）は１ラインの走査時間には含まれない。
波形の基本パターンを示す。走査信号ＶＳ（パルス
（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ））は、幅ΔＴ、電圧振幅Ｖｓの
パルスである。情報信号ＶＩは走査信号ＶＳと同一タイ
ミング同一パルス幅で電圧振幅が−Ｖｉのパルスの前後
を幅ΔＴ／２、電圧振幅Ｖｉのパルスで挟んだ形状の、
合計幅２ΔＴ、平均振幅が０のパルスである。これらの
走査信号ＶＳと情報信号ＶＩとの合成波形がこれらの信
号を供給される情報信号線（電極）と走査信号線（電
極）との交点に位置する画素に印加される。画素の状態
反転に寄与する電圧はＶｓ＋Ｖｉである。この画素への
印加電圧Ｖｓ＋Ｖｉを所望の階調電圧に設定できる範囲
であれば、各走査信号パルス（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の
電圧振幅Ｖｓおよび情報信号パルスの電圧振幅Ｖｉの一
方を一定値に設定することも可能である。また、リセッ
トパルスのための走査信号ＶＳ（パルス（Ａ））として
は、情報信号ＶＩとは無関係に幅２ΔＴ、電圧振幅Ｖｓ
ａｔ以上のパルスを供給する。すなわち、ある走査線上
の画素のリセットは、当該ラインに充分な電圧を与え
て、他のラインの書き込み中に行なう。したがって、パ
ルス（Ａ）は１ラインの走査時間には含まれない。
【００３０】図１の信号を液晶セルに供給するためのブ
ロック図を図４に示した。図４において、４１は液晶セ
ル、４２は様々なレベルの電圧を出力できる駆動用電
源、４３はセグメント側駆動ＩＣ、４４はラッチ回路、
４５はセグメント側シフトレジスタ、４６はコモン側
（走査側）駆動ＩＣ、４７はコモン側シフトレジスタ、
４８は画像情報発生装置、４９はコントローラを表わし
ている。
ロック図を図４に示した。図４において、４１は液晶セ
ル、４２は様々なレベルの電圧を出力できる駆動用電
源、４３はセグメント側駆動ＩＣ、４４はラッチ回路、
４５はセグメント側シフトレジスタ、４６はコモン側
（走査側）駆動ＩＣ、４７はコモン側シフトレジスタ、
４８は画像情報発生装置、４９はコントローラを表わし
ている。
【００３１】図４の構成において、階調信号（複数の電
圧レベル）を供給する方式としては、セグメント側駆動
ＩＣ４３内にＤＡコンバータを設けて、ラッチ回路４４
を通して供給されるデジタルの階調信号（例えば４ビッ
トだと２4＝１６階調）をアナログ信号（１６通りの情
報信号）に変換してセグメントライン（情報信号線Ｉ１
〜Ｉｍに印加する方式を採った。この場合、コモン側
（走査）駆動ＩＣ４６は駆動用電源４２のアナログスイ
ッチによる分配方式で走査信号を形成した。ここで、セ
グメントラインにアナログ信号を供給する手段としては
他に駆動ＩＣ部に並列に容量を付設して直接にアナログ
信号を入力保持する方式を採用することもできる。
圧レベル）を供給する方式としては、セグメント側駆動
ＩＣ４３内にＤＡコンバータを設けて、ラッチ回路４４
を通して供給されるデジタルの階調信号（例えば４ビッ
トだと２4＝１６階調）をアナログ信号（１６通りの情
報信号）に変換してセグメントライン（情報信号線Ｉ１
〜Ｉｍに印加する方式を採った。この場合、コモン側
（走査）駆動ＩＣ４６は駆動用電源４２のアナログスイ
ッチによる分配方式で走査信号を形成した。ここで、セ
グメントラインにアナログ信号を供給する手段としては
他に駆動ＩＣ部に並列に容量を付設して直接にアナログ
信号を入力保持する方式を採用することもできる。
【００３２】このような駆動信号（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，
Ｉ１等）を印加するセルは閾値が画素内で分布している
セルを用いた。このようなセルとしては、例えば図５に
示したようなセル厚を画素内で変化させたものが好適で
ある。図５において、５１はガラス基板、５２はＵＶ硬
化樹脂、５３はＩＴＯストライブ電極（走査電極および
信号電極）、５４はポリイミドからなる配向膜である。
Ｉ１等）を印加するセルは閾値が画素内で分布している
セルを用いた。このようなセルとしては、例えば図５に
示したようなセル厚を画素内で変化させたものが好適で
ある。図５において、５１はガラス基板、５２はＵＶ硬
化樹脂、５３はＩＴＯストライブ電極（走査電極および
信号電極）、５４はポリイミドからなる配向膜である。
【００３３】図６は、パルス（Ａ）〜（Ｄ）の印加に伴
う液晶セルの状態反転の状態を低閾値部の画素、中閾値
部の画素および高閾値部の画素のそれぞれについて表わ
した図である。同図において、各画素とも状態反転の閾
値がその内部で図中左側が低く右側が高くなるように傾
斜して分布しているものとする。
う液晶セルの状態反転の状態を低閾値部の画素、中閾値
部の画素および高閾値部の画素のそれぞれについて表わ
した図である。同図において、各画素とも状態反転の閾
値がその内部で図中左側が低く右側が高くなるように傾
斜して分布しているものとする。
【００３４】次に、図１の駆動波形による階調情報の書
き込み動作を図６および図１３を参照しながら説明す
る。但し、３本の閾値曲線は同じ傾きをもつものとす
る。
き込み動作を図６および図１３を参照しながら説明す
る。但し、３本の閾値曲線は同じ傾きをもつものとす
る。
【００３５】 パルス（Ａ）において高閾値部の画素
の飽和電圧Ｖｓａｔ以上の電圧振幅のリセットパルスを
印加し、走査線上全画素をリセットする（図６
（Ａ））。
の飽和電圧Ｖｓａｔ以上の電圧振幅のリセットパルスを
印加し、走査線上全画素をリセットする（図６
（Ａ））。
【００３６】 パルス（Ａ）と逆極性のパルス（Ｂ）
において走査線上高閾値部の画素がＴ１の透過率（反転
面積はＱ１）になるまで書き込みを行なう。このとき中
低閾値部の画素では書き過ぎて、中閾値部の画素の反転
面積はＱ３になり、低閾値部の画素ではリセットした全
面積Ｑ０が反転する。すなわち、図６の斜線部を黒状態
とすると、低閾値部の画素は全白状態となる（図６
（Ｂ））。
において走査線上高閾値部の画素がＴ１の透過率（反転
面積はＱ１）になるまで書き込みを行なう。このとき中
低閾値部の画素では書き過ぎて、中閾値部の画素の反転
面積はＱ３になり、低閾値部の画素ではリセットした全
面積Ｑ０が反転する。すなわち、図６の斜線部を黒状態
とすると、低閾値部の画素は全白状態となる（図６
（Ｂ））。
【００３７】 パルス（Ｂ）と逆極性のパルス（Ｃ）
において、走査線上各画素内の、パルス（Ｃ）によって
画素に印加される電圧Ｖｃより閾値の低い領域を再びリ
セット時と同じ状態に書き替える（図６（Ｃ））。パル
ス（Ｃ）による印加電圧Ｖｃは高閾値部の画素の閾値電
圧Ｖｔｈに等しいことが好ましい。印加電圧が高閾値部
の画素の閾値電圧Ｖｔｈに等しいとすると、高閾値部の
画素の状態（透過率）は変化せず、飽和値電圧が高閾値
部の画素の閾値電圧Ｖｔｈ以上である中閾値部の画素で
は、図１３の透過率Ｔ４に相当する面積Ｑ４がリセット
されて反転面積（透過率）はＱ３−Ｑ４＝Ｑ１となる。
一方、低閾値部の画素は図１３の透過率Ｔ２に相当する
面積Ｑ２がリセットされて反転面積（透過率）はＱ０−
Ｑ２＜Ｑ１となる。
において、走査線上各画素内の、パルス（Ｃ）によって
画素に印加される電圧Ｖｃより閾値の低い領域を再びリ
セット時と同じ状態に書き替える（図６（Ｃ））。パル
ス（Ｃ）による印加電圧Ｖｃは高閾値部の画素の閾値電
圧Ｖｔｈに等しいことが好ましい。印加電圧が高閾値部
の画素の閾値電圧Ｖｔｈに等しいとすると、高閾値部の
画素の状態（透過率）は変化せず、飽和値電圧が高閾値
部の画素の閾値電圧Ｖｔｈ以上である中閾値部の画素で
は、図１３の透過率Ｔ４に相当する面積Ｑ４がリセット
されて反転面積（透過率）はＱ３−Ｑ４＝Ｑ１となる。
一方、低閾値部の画素は図１３の透過率Ｔ２に相当する
面積Ｑ２がリセットされて反転面積（透過率）はＱ０−
Ｑ２＜Ｑ１となる。
【００３８】 パルス（Ｃ）と逆極性のパルス（Ｄ）
において、低閾値部の画素が高閾値部の画素と同様の階
調内容（反転面積＝Ｑ１）になるような書き込み電圧Ｖ
Ｄで再び書き込む（図６（Ｄ））。電圧ＶＤは、全リセ
ット状態に対し低閾値部の画素の反転面積Ｑ５をＱ１−
Ｑ０＋Ｑ２とするような透過率Ｔ５を与える電圧（例え
ばＶＢ−Ｖｓａｔ＋Ｖｔｈ）である。
において、低閾値部の画素が高閾値部の画素と同様の階
調内容（反転面積＝Ｑ１）になるような書き込み電圧Ｖ
Ｄで再び書き込む（図６（Ｄ））。電圧ＶＤは、全リセ
ット状態に対し低閾値部の画素の反転面積Ｑ５をＱ１−
Ｑ０＋Ｑ２とするような透過率Ｔ５を与える電圧（例え
ばＶＢ−Ｖｓａｔ＋Ｖｔｈ）である。
【００３９】要するに、高閾値部の画素ではの動作
で書き込みを終了するが、中閾値部の画素ではさらに
のプロセスを経て書き込みが終了し、低閾値部の画素で
は、さらにのプロセスを経て書き込みが終了するので
ある。
で書き込みを終了するが、中閾値部の画素ではさらに
のプロセスを経て書き込みが終了し、低閾値部の画素で
は、さらにのプロセスを経て書き込みが終了するので
ある。
【００４０】以上説明してきたような４パルス法の構成
において、図１に示したように一定の走査線（図１では
３本）にまとめて同時タイミングでパルス（Ｃ）を印加
する。
において、図１に示したように一定の走査線（図１では
３本）にまとめて同時タイミングでパルス（Ｃ）を印加
する。
【００４１】このようにすることによって図１中にある
ように３本の走査線の走査時間は、Ｔｔｏｔａｌ（３
本）Ｔａ＋Ｔｂ＋Ｔｃ＝６ΔＴ＋２ΔＴ＋６ΔＴ＝１４
ΔＴであるのに対して、図１２に示した従来型の４パル
ス法においては、１走査線当たりＴｔｏｔａｌ’（１
本）＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＝６ΔＴ、走査線３本ではＴｔ
ｏｔａｌ’（３本）＝６ΔＴ＝１８ΔＴ必要であり、１
フレーム走査時間を大幅に改善できた。
ように３本の走査線の走査時間は、Ｔｔｏｔａｌ（３
本）Ｔａ＋Ｔｂ＋Ｔｃ＝６ΔＴ＋２ΔＴ＋６ΔＴ＝１４
ΔＴであるのに対して、図１２に示した従来型の４パル
ス法においては、１走査線当たりＴｔｏｔａｌ’（１
本）＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＝６ΔＴ、走査線３本ではＴｔ
ｏｔａｌ’（３本）＝６ΔＴ＝１８ΔＴ必要であり、１
フレーム走査時間を大幅に改善できた。
【００４２】本実施例においては書き込みパルス幅ΔＴ
＝４０μＳを用いているので、走査線数が４００本だと
（１８−１４）×４０μＳ×４００÷３＝約２１ｍＳも
フレーム時間が短くなる。
＝４０μＳを用いているので、走査線数が４００本だと
（１８−１４）×４０μＳ×４００÷３＝約２１ｍＳも
フレーム時間が短くなる。
【００４３】走査線をｎ本まとめた場合のタイムチャー
トを図７に示した。パルス（Ｃ）はその電圧振幅が階調
に依存しないため、まとめるのが最も容易であるが、階
調に応じて電圧振幅を制御することを考えるならば、パ
ルス（Ｂ）および（Ｄ）をまとめることも可能である。
図中、黒ぬりパルスは黒書き込みパルスであり、白ヌキ
パルスは白書き込みパルスを示している。
トを図７に示した。パルス（Ｃ）はその電圧振幅が階調
に依存しないため、まとめるのが最も容易であるが、階
調に応じて電圧振幅を制御することを考えるならば、パ
ルス（Ｂ）および（Ｄ）をまとめることも可能である。
図中、黒ぬりパルスは黒書き込みパルスであり、白ヌキ
パルスは白書き込みパルスを示している。
【００４４】また、書き込みパルス間隔を液晶の緩和時
間として２００μＳ以上あけて駆動するとさらに安定な
階調表示を達成できた。図１においては、パルス（Ａ）
の電圧振幅がほぼ一定であり、パルス（Ａ）と（Ｂ）と
の間隔も一定であるため、パルス（Ａ）が液晶の状態反
転に影響する度合いが一定であると考えて、パルス
（Ｂ）の電圧振幅を所定の補正係数で補正することを前
提に、パルス（Ａ）と（Ｂ）の間は非常に短く設定して
いるが、図７においては（Ａ）〜（Ｄ）の各パルス間隔
を最低緩和時間以上あけるようにしている。いずれにし
ても、少なくとも第１書き込みパルス以降の各パルス間
隔は最低緩和時間以上あけることが重要な点である。
間として２００μＳ以上あけて駆動するとさらに安定な
階調表示を達成できた。図１においては、パルス（Ａ）
の電圧振幅がほぼ一定であり、パルス（Ａ）と（Ｂ）と
の間隔も一定であるため、パルス（Ａ）が液晶の状態反
転に影響する度合いが一定であると考えて、パルス
（Ｂ）の電圧振幅を所定の補正係数で補正することを前
提に、パルス（Ａ）と（Ｂ）の間は非常に短く設定して
いるが、図７においては（Ａ）〜（Ｄ）の各パルス間隔
を最低緩和時間以上あけるようにしている。いずれにし
ても、少なくとも第１書き込みパルス以降の各パルス間
隔は最低緩和時間以上あけることが重要な点である。
【００４５】下表に示す特性のＦＬＣ材料を用いて、図
５に示す構成の液晶セルを作製した。
５に示す構成の液晶セルを作製した。
【００４６】
【表１】
【００４７】図５における配向膜としては日立化成社製
ＬＱ−１８０２を用いた。配向処理としては上下基板を
同方向にラビングした。このとき、ラビングはセルの表
面から見て、下基板のラビング方向から上基板のラビン
グ方向へ約１０°右ネジに回転するように行なった。セ
ル厚は図５において１．０μｍ〜１．４μｍまで分布さ
せた。
ＬＱ−１８０２を用いた。配向処理としては上下基板を
同方向にラビングした。このとき、ラビングはセルの表
面から見て、下基板のラビング方向から上基板のラビン
グ方向へ約１０°右ネジに回転するように行なった。セ
ル厚は図５において１．０μｍ〜１．４μｍまで分布さ
せた。
【００４８】この液晶の閾値は１２．２ｖｏｌｔ／μｍ
（４０μＳのパルス、３０℃）であり、各画素の閾値は
１２．１〜１７．１ｖｏｌｔ（４０μＳのパルス、３０
℃）となった。この液晶セルをの閾値に比例した階調情
報信号をパルス（Ｂ），パルス（Ｄ）に用いることで、
図１および図７に示す駆動を行なったところ、いずれの
場合も良好な階調表示を達成することができた。
（４０μＳのパルス、３０℃）であり、各画素の閾値は
１２．１〜１７．１ｖｏｌｔ（４０μＳのパルス、３０
℃）となった。この液晶セルをの閾値に比例した階調情
報信号をパルス（Ｂ），パルス（Ｄ）に用いることで、
図１および図７に示す駆動を行なったところ、いずれの
場合も良好な階調表示を達成することができた。
【００４９】なお、上述においては、情報信号電圧の変
化範囲を−５Ｖ〜＋５Ｖにして走査信号電圧を設定した
が、情報信号電圧の変化範囲を０Ｖ〜＋５Ｖにすること
も可能である。
化範囲を−５Ｖ〜＋５Ｖにして走査信号電圧を設定した
が、情報信号電圧の変化範囲を０Ｖ〜＋５Ｖにすること
も可能である。
【００５０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、強誘電
性液晶をもちいた液晶表示装置において、アナログ階調
表示を実現することができる。
性液晶をもちいた液晶表示装置において、アナログ階調
表示を実現することができる。
【００５１】また、温度変化、セル厚変化等に起因する
閾値変化に対して非常に安定な階調表示を行なうことが
できる。
閾値変化に対して非常に安定な階調表示を行なうことが
できる。
【００５２】さらに、複数のパルス間の間隔を最低緩和
時間以上あけるようにしたため、複数のパルスによる書
き込み時に前パルスの影響による閾値の変動を防止する
ことができる。また、複数のパルス間の間隔を最低緩和
時間以上あけるようにしたため、前記複数のパルスのう
ち少なくとも１つのパルスを複数の走査線に同一のタイ
ミングで印加することができ、この場合、１フレームの
走査時間を短縮することができる。
時間以上あけるようにしたため、複数のパルスによる書
き込み時に前パルスの影響による閾値の変動を防止する
ことができる。また、複数のパルス間の間隔を最低緩和
時間以上あけるようにしたため、前記複数のパルスのう
ち少なくとも１つのパルスを複数の走査線に同一のタイ
ミングで印加することができ、この場合、１フレームの
走査時間を短縮することができる。
【図１】 本発明の一実施例に係る液晶セルマトリック
スの駆動波形図である。
スの駆動波形図である。
【図２】 一般的なマトリクス素子の電極配置を示す図
である。
である。
【図３】 マトリクス駆動波形の基本パターンを示す波
形図である。
形図である。
【図４】 本発明の液晶表示装置のブロック図である。
【図５】 セル厚を画素内で変化させた液晶セルの構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図６】 パルス（Ａ）〜（Ｄ）の印加に伴う液晶セル
の状態反転の状態を低閾値部の画素、中閾値部の画素お
よび高閾値部の画素のそれぞれについて表わした図であ
る。
の状態反転の状態を低閾値部の画素、中閾値部の画素お
よび高閾値部の画素のそれぞれについて表わした図であ
る。
【図７】 走査線をｎ本まとめた場合の駆動波形図であ
る。
る。
【図８】 液晶セルにおけるパルス間隔と再反転電圧と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図９】 液晶セルにおける印加電圧と照度との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図１０】 液晶セルにおける印加電圧と表示状態との
関係を示す説明図である。
関係を示す説明図である。
【図１１】 液晶セルの温度による反転特性の変化を示
すグラフである。
すグラフである。
【図１２】 本出願人の先願の駆動方式における駆動波
形図である。
形図である。
【図１３】 パルス（Ａ）〜（Ｄ）の印加に伴う液晶セ
ルの状透過率を低閾値部の画素、中閾値部の画素および
高閾値部の画素のそれぞれについて表わした図である。
ルの状透過率を低閾値部の画素、中閾値部の画素および
高閾値部の画素のそれぞれについて表わした図である。
Ｓ１，Ｓ２，‥‥，Ｓｎ：走査信号および走査信号線、
Ｉ１，Ｉ２，‥‥，Ｉｍ：情報信号および情報信号線、
４１：液晶セル、４２：駆動用電源、４３：セグメント
側駆動ＩＣ、４４：ラッチ回路、４５：セグメント側シ
フトレジスタ、４６：コモン側（走査側）駆動ＩＣ、４
７：コモン側シフトレジスタ、４８：画像情報発生装
置、４９：コントローラ、５１：ガラス基板、５２：Ｕ
Ｖ硬化樹脂、５３：ＩＴＯストライブ電極（走査電極お
よび信号電極）、５４：配向膜。
Ｉ１，Ｉ２，‥‥，Ｉｍ：情報信号および情報信号線、
４１：液晶セル、４２：駆動用電源、４３：セグメント
側駆動ＩＣ、４４：ラッチ回路、４５：セグメント側シ
フトレジスタ、４６：コモン側（走査側）駆動ＩＣ、４
７：コモン側シフトレジスタ、４８：画像情報発生装
置、４９：コントローラ、５１：ガラス基板、５２：Ｕ
Ｖ硬化樹脂、５３：ＩＴＯストライブ電極（走査電極お
よび信号電極）、５４：配向膜。
Claims (5)
- 【請求項１】 走査電極群と信号電極群をマトリクス状
に配置し、この両電極群間に電界方向に対して双安定性
を有する強誘電性液晶を充填してなる表示部を備え、走
査電極と信号電極との交点に配置された画素それぞれの
透過率を階調制御して画像あるいは情報の表示を行なう
液晶表示装置において、 選択された走査電極上の全画素を完全に第１の安定状態
にリセットするリセットパルスとそれに続く複数の書き
込みパルスで画素内の低閾値電圧領域が所定の透過状態
に確定される以前に画素内の高閾値電圧領域が所定の透
過状態に確定されるように、選択された走査電極上の全
画素へそれぞれ階調情報を書き込んで行く際、該複数の
書き込みパルスのうち少なくとも２番目以降のパルス
を、前のパルスから当該強誘電性液晶分子の配向状態の
反転特性がパルス印加のタイミングに実質的に影響され
なくなる時間である緩和時間以上あけて印加する手段を
有することを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項２】 前記リセットパルスと第１番目の書き込
みパルスとの間も前記緩和時間以上あけて印加すること
を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。 - 【請求項３】 前記複数の書き込みパルスのうち階調表
示に依存しないパルスの書き込みタイミングを複数の走
査線で同一にすることを特徴とする請求項１または２記
載の液晶表示装置。 - 【請求項４】 前記表示部は、全ての画素内においてそ
れぞれセル厚が変化するように構成されたことを特徴と
する請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 【請求項５】 走査電極群と信号電極群をマトリクス状
に配置し、この両電極群間に電界方向に対して双安定性
を有する強誘電性液晶を充填してなる表示部を備え、走
査電極と信号電極との交点に配置された画素のそれぞれ
の透過率を階調制御して画像あるいは情報の表示を行な
う液晶表示装置において、 選択された走査電極上の全画素を完全に第１の安定状態
にリセットするリセットパルスとそれに続く複数の書き
込みパルスで画素内の低閾値電圧領域が所定の透過状態
に確定される以前に画素内の高閾値電圧領域が所定の透
過状態に確定されるように、選択された走査電極上の全
画素へそれぞれ階調情報を書き込んで行く際、該リセッ
トパルスおよび該複数の書き込みパルス相互間の時間間
隔を当該強誘電性液晶分子の配向状態が前パルス印加時
と同様な反転特性を持つようになる時間以上あける手段
を有することを特徴とする液晶表示装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3117824A JP2847331B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 液晶表示装置 |
| EP92106873A EP0510606B1 (en) | 1991-04-23 | 1992-04-22 | Liquid crystal display apparatus |
| DE69211896T DE69211896T2 (de) | 1991-04-23 | 1992-04-22 | Flüssigkristallanzeigevorrichtung |
| AT92106873T ATE140098T1 (de) | 1991-04-23 | 1992-04-22 | Flüssigkristallanzeigevorrichtung |
| US08/215,659 US5608420A (en) | 1991-04-23 | 1994-03-22 | Liquid crystal display apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3117824A JP2847331B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 液晶表示装置 |
Publications (2)
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