JP3033477B2 - マトリクス型液晶表示装置 - Google Patents

マトリクス型液晶表示装置

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JP3033477B2
JP3033477B2 JP7231539A JP23153995A JP3033477B2 JP 3033477 B2 JP3033477 B2 JP 3033477B2 JP 7231539 A JP7231539 A JP 7231539A JP 23153995 A JP23153995 A JP 23153995A JP 3033477 B2 JP3033477 B2 JP 3033477B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶によりn×m
個の表示画素を形成してマトリクス表示を行うマトリク
ス型液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のマトリクス型液晶表示装
置として、特開平5−119746号公報に示すものが
あり、このものにおいては、反強誘電性液晶を用いてマ
トリクス表示を行うようにしている。この反強誘電性液
晶は、電圧印加に対して少なくとも1つの反強誘電状態
(後述する第1の安定状態)と2つの強誘電状態(後述
する第2、第3の安定状態)とが相互に安定して形成さ
れるものである。
【0003】上記公報に示すものによれば、相対向する
基板上の電極の一方に図33(a)に示す行駆動を行う
信号波形の電圧(走査信号)を、もう一方には図33
(b)に示す列駆動を行う信号波形の電圧(データ信
号)を印加する。この時、走査信号における選択期間の
信号とデータ信号におけるON信号、OFF信号の組み
合わせでON表示(強誘電状態)、OFF表示(反強誘
電状態)が決定される。なお、データ信号におけるON
信号とOFF信号は、図33(b)に示すように、極性
の異なる同一振幅の信号である。
【0004】ここで、ON表示の場合、画素には−(V
a+Vb)がt時間印加され、続いてVa+Vbがt時
間印加される。OFF表示の場合は、−(Va−Vb)
がt時間印加され、続いてVa−Vbがt時間印加され
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
選択期間の電圧は双極性2パルスで構成されている。O
N表示の場合、選択期間の電圧の極性が反転した時点
で、一方の強誘電状態からもう一方の強誘電状態への変
化(応答)が起きる。本発明者等は、応答に要する時間
と温度との関係について検討したところ、図15に示す
ように、一方の強誘電状態からもう一方の強誘電状態へ
の変化は温度が低くなるにつれて長くなることが判明し
た。従って、一方の強誘電状態からもう一方の強誘電状
態への応答時間が、選択期間の電圧の1パルス分の時間
(t)より長くなるような温度領域では、画素をON表
示とすることができないという問題がある。
【0006】また、温度が所定温度より低くなると、図
15に示すように、一方の強誘電状態からもう一方の強
誘電状態への応答よりも、反強誘電状態から強誘電状態
への変化の方が早くなることを見い出した。本発明は上
記検討を基になされたもので、液晶の温度に応じた駆動
を行い適正なる表示を行うことを目的とする。
【0007】
【発明の概要】本発明は上記目的を達成するため、以下
の技術的手段を採用する。請求項1に記載の発明におい
ては、液晶の温度に基づき、選択期間の電圧を、低温時
には液晶を反強誘電状態と強誘電状態間で応答させて表
示状態を決定する第1の行駆動パターンとし、高温時に
は液晶を2つの強誘電状態間で応答させて表示状態を決
定する第2の行駆動パターンとしたことを特徴とする。
【0008】このように液晶の温度に応じて行駆動のパ
ターンを切り換え、低温時には反強誘電状態と強誘電状
態間での応答によりON表示を確実に行うことができ
る。また、高温時には2つの強誘電状態間での応答によ
り、この場合もON表示を確実に行うことができる。な
お、上記した反強誘電状態とは、強誘電状態にならずに
実質的に反強誘電状態にあるような状態をいい、瞬間的
に強誘電状態となるような反強誘電状態をも含むもので
ある。
【0009】請求項2に記載の発明においては、第1の
行駆動パターンは、第1パルスとこの第1パルスより振
幅の大きい第2パルスで構成されており、第1パルスに
より液晶の状態を切り換える前の移行状態にし、第2パ
ルスにより液晶の状態を決定するようにしたことを特徴
としている。従って、第2パルスの電圧にデータ信号が
重畳された電圧により液晶の状態を切り換える時には、
既に、第1パルスの電圧とデータ信号により液晶の状態
が移行状態になっているので、第2パルスの電圧、ある
いはデータ信号の電圧を低くしても応答性よく液晶の状
態を切り換えることができる。
【0010】なお、第1パルスの振幅は第2パルスの電
圧の振幅の0.6倍又はそれ以下のように設定すること
ができる。請求項3に記載の発明においては、第1パル
スと第2パルスは同じ極性のものであることを特徴とし
ている。このことにより、第1パルスが印加されている
間の液晶の移行状態と第2パルスが印加されている間の
液晶の状態が同じ極性となるため、第2パルスの電圧、
あるいはデータ信号の電圧をさらに低くしても応答性よ
く液晶の状態を切り換えることができる。
【0011】請求項4に記載の発明においては、第1パ
ルスとデータ信号とにより液晶に印加する電圧をスレッ
ショルド電圧より低い電圧としたことを特徴としてい
る。このことにより、第1パルスによっては表示が切り
換えられないため、第1パルスと同期するデータ信号あ
るいは他の行の画素表示の影響を受けることなく、液晶
の状態を上記移行状態に変化させることができる。
【0012】請求項5に記載の発明においては、第2の
行駆動パターンは、振幅が同じで極性が逆である双極性
2パルスにて構成されていることを特徴としている。こ
のことにより、高温時において液晶を一方の強誘電状態
からもう一方の強誘電状態への変化させ、応答性よくO
N表示を行わせることができる。請求項6に記載の発明
においては、選択期間の電圧と、選択期間終了時と極性
が同じである電圧1パルスで構成される保持期間の電圧
と、保持期間の電圧印加後に表示を消去する消去期間の
電圧とから走査信号を構成したことを特徴としている。
【0013】従って、消去期間により、液晶の状態を反
強誘電状態またはそれに準じた状態とすることができ
る。そのため、前画面の表示状態が残ることなく表示切
り換えを行うことができる。なお、消去期間の電圧とし
ては、0Vあるいは極性が保持期間とは逆で振幅が液晶
状態を切り換えるスレッショルド電圧の絶対値よりも小
さい電圧とすることができる。
【0014】請求項7に記載の発明においては、選択期
間の電圧印加前に予備選択期間の電圧を付与するように
したことを特徴としている。この予備選択期間の電圧を
印加することにより、選択期間の電圧あるいはデータ信
号の電圧をさらに低くすることができる。なお、この予
備選択期間の電圧の振幅を選択期間の第1パルスの電圧
の振幅と等しくするようにすれば、行駆動手段の設定電
圧レベル数を少なくすることができ、行駆動手段の構成
を簡素化することができる。
【0015】請求項8に記載の発明においては、データ
信号を、表示する画像の濃淡に合わせて変調されたもの
としたことを特徴としている。このことにより、画素の
液晶の状態を強誘電状態、反強誘電状態あるいは、強誘
電状態と反強誘電状態が混在した中間的な状態とするこ
とができる。その結果、中間調を有する画像を表示する
ことができる。
【0016】請求項9に記載の発明においては、第1、
第2の行駆動パターンの切り換え温度を、液晶の温度が
上昇する場合と下降する場合とで異ならせたことを特徴
としている。このことにより、行駆動パターンの切り換
えが頻繁に起こるのを防ぎ、その切り換えにともなう表
示のちらつきを抑えることができる。請求項10に記載
の発明においては、第1、第2の行駆動パターンのいず
れかへの切り換え後、一定時間他の行駆動パターンへの
切り換えを禁止するようにしたことを特徴としている。
このことにより、切り換え温度付近における行駆動パタ
ーンの切り換えにともなう表示のちらつきを抑えること
ができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)図1は本発明に係るマトリクス型液晶
表示装置の第1実施形態の全体構成を示す構成図であ
る。図に示すように、本実施形態の液晶表示装置は、液
晶パネル1と、外部から入力された映像信号に基づき液
晶パネル1の列電極X1 、X2 、…Xm および行電極Y
1 、Y2 、…Yn に電圧を印加することにより液晶パネ
ル1を駆動し、液晶パネル1に映像信号に応じた画像を
表示させる制御装置2とから構成されている。
【0018】液晶パネル1は、図2に示すように、2枚
の電極基板11、12間に反強誘電性液晶13を封入し
たものである。電極基板11は、透明なガラス板11a
の液晶が配される側の面に沿ってカラーフィルタ18の
形成された層を挟んでITO(indium tin Oxide) ある
いは酸化スズからなるm条の導電膜11bが、カラーフ
ィルタ18の形状に合わせて形成された構造となってい
る。また電極基板12は透明なガラス板12aにn条の
導電膜12bが形成された構造となっている。電極基板
11のm条の電極と電極基板12のn条の電極は互いに
直交するように配置されており、液晶パネル1には図1
に示すようにm×n個の表示画素G1,1 、G1,2 、…G
m,n が形成される。
【0019】各導電膜11b、12bの液晶が配される
側の面には、高分子膜14、15が付設されている。高
分子膜14、15の表面の少なくとも一方には液晶分子
を配向させるためのラビング処理を行っている。なお、
高分子膜の代わりに酸化珪素の斜方蒸着膜などの無機物
の薄膜を付設してもよい。また、液晶13が配されてい
る隙間は、図示しない多数のスペーサによって例えば2
μmに均一に保たれている。
【0020】反強誘電性液晶13は、例えば、特開平5
−119746号公報に記載されているような、4−
(1−トリフルオロメチルヘプトキシカルボニルフェニ
ル)−4’ーオクチルオキシカルボニルフェニルー4ー
カルボキシレートといったものを用いることができる。
この種の反強誘電性液晶としては、種々のものが提案さ
れており、それらの反強誘電性液晶を複数混合した混合
液晶、あるいは少なくとも1種の反強誘電性液晶を含む
混合液晶を用いるようにしてもよい。
【0021】反強誘電性液晶13は、無電界印加時に安
定な第1安定状態、正極性方向に電界を印加た時に形成
される第2安定状態、および該電界とは逆方向の負極性
方向に電界を印加した時に形成される第3安定状態を有
するものであって、図3に示すように、各電界方向に対
し光透過率はヒステリシス特性を有する。すなわち、図
3において、印加電圧v1 〜v4 で正極性側にヒステリ
シスループを描き、印加電圧v1'〜v4'で負極性側にヒ
ステリシスループを描く。なお、透過光強度がそれまで
の安定状態の透過光強度から10%変化する電圧をしき
い値電圧と定義し、電圧v1 、v3 、v1'、v3'が該当
する。また、90%変化する電圧を飽和電圧と定義し、
電圧v2 、v4 、v2'、v4'が該当する。
【0022】電極基板11、12の液晶に接しない側に
は偏光板16、17が吸収軸が互いに直交しており、液
晶13が上記した第1安定状態にある時、消光するよう
に配されている。次に制御装置2の構成について説明す
る。制御装置2は、液晶パネル1に設けられた多数の画
素をそれぞれ制御するために図1に示す回路を用いる。
【0023】本実施形態に示す制御装置2は、液晶パネ
ル1を周知のアナログRGB信号を入力してフルカラー
表示するもので、入力されるRGB信号のレベル補正回
路22、信号変換回路23、入力される同期信号より各
種コントロール信号を作り出すコントロール回路24、
データ信号を列電極に印加する列駆動回路25、走査信
号を行電極に印加する行駆動回路26から構成される。
【0024】レベル補正回路22は入力されたRGB信
号を反強誘電性液晶の特性に合わせたRGB信号に変換
する回路である。信号変換回路23は、レベル補正回路
22で変換されたRGB信号をそのまま通過させるか、
反転して出力する回路で、コントロール回路24で作り
だされたフィールド信号FIによって反転が選択され
る。
【0025】コントロール回路24は、フィールド信号
FIの他に、3種のクロック信号CL1、CL2、CL
3、および走査信号を構成する7種類の電圧レベル(V
1 、V2 、−V2 、V3 、−V3 、V4 、−V4 )に対
応した3ビットの走査タイミング信号D1、D2、D3
を出力する。列駆動回路25は、シフトレジスタ27と
アナログデータラッチ28とから構成される。詳しくは
図4に示すように、列駆動回路25は、1組のシフトレ
ジスタ27と、2段のサンプルホールド回路28a、2
8bからなる。
【0026】信号変換回路23からのRGB信号は、コ
ントロール回路24で作りだされた第1クロック信号C
L1に同期して、初段サンプルホールド回路SH11、
SH12…、SH1mに、順次ラッチされ1行分の信号
をラッチした後ホールドされる。初段サンプルホールド
回路28aにホールドされた信号は、コントロール回路
24で作り出された第2クロック信号CL2に同期して
次段サンプルホールド回路SH21、SH22、SH2
3、…SH2mに順次ラッチされ、各列電極にデータ信
号として出力される。
【0027】そして、列駆動回路25は上記動作を繰り
返し図5に示すような駆動波形を発生する。すなわち、
第2クロック信号CL2に同期して、RGBのデータ信
号X 1 、X2 、…Xm を出力する。ここで、そのデータ
信号は、ON、OFF表示に対応した極性を有し、かつ
階調表示を行うためにV5max〜−V5maxの間の電圧値と
なる。この場合、V5maxは入力のRGB信号の最大振幅
値とレベル補正回路22の増幅率の積とで求められる。
なお、図5および後述する説明等においては、データ信
号の振幅をV5 としている。
【0028】また、そのデータ信号X1 、X2 、…Xm
は、図5(a)のtの期間に対応した、第1フィールド
と第2フィールドでそれぞれの極性が反転するように構
成されている。行駆動回路26は、シフトレジスタ2
9、データラッチ30、ドライバー31、電圧レベル設
定回路32から構成されている。詳しくは図6に示すよ
うに、3組のシフトレジスタ29a、29b、29c、
データラッチ30、行電極の数nに応じた多数のデコー
タ31a、各デコータ31aに対して7つのアナログス
イッチを備えた多数のスイッチ回路31b、および走査
電圧レベル(V1 、V2 、−V2 、V3 、−V3
4 、−V4 )を出力する電圧レベル設定回路32から
構成されている。なお、電圧レベル設定回路32は、所
定の入力電圧(例えばAC100Vまたは直流12V)
からV1 、V2 、−V2 、V3 、−V3 、V4 、−V4
の直流電圧を出力する。
【0029】各シフトレジスタ29a、29b、29c
はコントロール回路24で作りだされた第3クロック信
号CL3に同期して走査タイミング信号D1 、D2 、D
3 を取り込む。データラッチ30はコントロール回路2
4で作り出された第2クロック信号CL2に同期して、
シフトレジスタ29a〜29cに全ての行電極Y1 〜Y
n の走査タイミング信号D1 、D2 、D3 が取り込まれ
る毎にそのデータをラッチする。
【0030】そして、シフトレジスタ29に蓄積された
走査タイミング信号は、各デコーダ30でデコードされ
る。このデコーダされた結果により、図7に示す論理
で、走査タイミング信号に応じた走査電圧レベル
(V1 、V2 、−V2 、V3 、−V3、V4 、−V4
のアナログスイッチがONされ、各行電極へ消去、予備
選択、選択、保持の走査信号が出力される。
【0031】行駆動回路26は、上記動作を繰り返し、
図8(a)、(b)および(c)に示されるような駆動
波形を発生する。すなわち、第3クロック信号CL3に
同期して、走査信号Y1 、Y2 、…Yn が出力される。
これらの走査信号は、それぞれの行に対応し、予備選択
期間、選択期間、保持期間、消去期間のいずれかの期間
に対応した電圧レベルになるもので、具体的には、図8
(a)に示すような各期間に応じた電圧レベルとなり、
第2クロック信号CL2に同期して各行電極へ出力され
る。そして、行の表示状態を選択する選択期間は、図8
(a)に示すように2t期間ずれて各行に順次発生す
る。すなわち、選択期間は、図8(b)に示すように、
第2クロック信号CL2と同期して順次移行する。
【0032】次に、一画面表示時間が33.3msec
(画面書き換え周波数によると30Hz)、行電極数2
20本、列電極数960本の走査デューティ比1/N
(N=262)の場合の上記液晶表示装置の動作につい
て説明する。この液晶表示装置の画素Gi,j-1
i,j 、Gi,j+1 には、図9のように符号を付した位置
において、図5(a)に示すような駆動信号波形形状の
電圧を列電極に図8(a)に示すような駆動信号波形形
状の電圧を行電極に印加する。
【0033】行電極に印加される駆動信号は図8(a)
に示すように、予備選択期間、選択期間、保持期間、消
去期間で構成される。予備選択期間および選択期間第1
パルスは、選択期間第2パルスにおいて反強誘電性液晶
が第1安定状態(表示消去の状態)または第1安定状態
に準じた状態(第1安定状態から第2または第3安定状
態への移行状態)から第2安定状態あるいは第3安定状
態に移るときの応答時間を短縮することを目的とするも
のである。ここで、第2安定状態、第3安定状態は、い
ずれも液晶を透光状態(表示ON)にするものである
が、それぞれの状態においては液晶にかかる電界の印加
方向が逆になっている。
【0034】選択期間第2パルスは、列電極に印加され
る駆動信号との組み合わせで画素の表示状態を決定する
ものである。保持期間は、選択期間にて決定された表示
状態を維持するためのものである。消去期間は、表示状
態を第1安定状態または第1安定状態に準じた状態に戻
すためのものである。(保持期間については、特開平5
−119756号公報に示されるものと同様である。) 図8(a)に示すように、予備選択期間は、波高値がV
3 、パルス幅が2t(t=31.8μsec)で選択期
間と極性が逆の1パルスで構成されている。選択期間第
1パルスは、波高値がV3 でパルス幅がtの1パルスで
構成されている。選択期間第2パルスは、波高値がV4
でパルス幅がtの1パルスで構成されている。
【0035】保持期間は、波高値V2 で極性が選択期間
後半と同じでありパルス幅2・t・(N−2−R)の単
極性1パルスで構成されている。消去期間は、波高値が
V1でパルス幅が2・t・Rの単極性1パルスで構成さ
れている。なお、Rは消去期間を2tで割った値として
求められる。また、駆動信号は、画像のちらつきを小さ
くするために、隣り合う行電極で互いに極性を反転させ
ている。列電極に印加される駆動信号は、図5(a)に
示すように、波高値がV5 でパルス幅がtの双極性2パ
ルスで構成されている。波高値V5 と位相を、表示すべ
き画像に合わせて調整することにより、中間調を有する
画像を表示することができる。
【0036】以上の走査信号とデータ信号の組み合わせ
により、画素Gi,j-1 、Gi,j 、G i,j+1 の反強誘電性
液晶には、それぞれ、図10(a)、(b)、(c)に
示すような波形形状の駆動電圧が印加される。これらの
波形は、Gi,j-1 が明(ON)状態、Gi,j が暗(OF
F)状態、Gi,j+1 が明(ON)状態となる場合を示し
ている。
【0037】画素Gi,j-1 、Gi,j 、Gi,j+1 間にはそ
れぞれ2tの期間だけずれた形で、予備選択期間、選択
期間、保持期間、消去期間の各電圧信号が印加される。
ここで、予備選択期間の電圧および、選択期間第1パル
スの電圧を印加すると、液晶の状態を選択期間第2パル
スにおいて切り換える前の状態(移行状態)におくこと
ができる。従って、選択期間第2パルスにおいて、比較
的低い電圧であっても、またデータ信号電圧が比較的低
い電圧であっても応答性よく所望の液晶状態に移行させ
ることができる。
【0038】ここで、画素Gi,j の表示状態は、1ライ
ン前の画素Gi,j-1 の表示データの影響を受けないこと
および選択期間第1パルスで液晶が移行状態にあること
が望ましい。このため、予備選択期間および選択期間第
1パルスにおける走査信号電圧V3 を、(V4 −2・V
5max)より若干低めの電圧に設定している。V5maxは白
と黒の比が最大となる、つまり、コントラスト比が最大
となる電圧である。ここで、V3 +V5maxは、液晶を明
暗状態に切り換えるスレッショルド電圧(図3のしきい
値電圧v1 、v1')より低い値に設定されている。
【0039】以上のように、液晶表示装置を駆動させた
場合のコントラストは図12に示すようになる。本実施
形態の行駆動パターンを用いた場合、従来の行駆動パタ
ーンを用いた場合と比較して高いコントラスト比が得ら
れた。また、選択期間第2パルスの電圧V4 にデータ信
号の電圧V5maxを加えた電圧、すなわち画素に印加され
る電圧の最大値と温度との関係を図11に示す。本実施
形態の行駆動パターンを用いた場合、従来の行駆動パタ
ーンを用いた場合と比較して、低い電圧でも従来よりも
高いコントラススト比が得られた。
【0040】次に、画素Gi,j が明(ON)状態の場合
について説明する。この場合、画素には図13に示すよ
うな波形形状の駆動電圧が印加される。予備選択期間お
よび選択期間第1パルスで第1安定状態に準じた状態と
なり、選択期間第2パルスで第3安定状態となる。保持
期間では第3安定状態に準じた状態を維持し、消去期間
では、第3安定状態に準じた状態から第1安定状態また
は第1安定状態に準じた状態となる。
【0041】上記の負フィールドに続く正フィールド期
間においては、予備選択期間および選択期間第1パルス
で第1安定状態に準じた状態となり、選択期間第2パル
スでは第2安定状態となる(フィールド毎に極性反転し
た電圧が印加されるため)。保持期間では第2安定状態
に準じた状態を維持し、消去期間では第2安定状態に準
じた状態から第1安定状態または第1安定状態に準じた
状態となる。以上の正負両フィールドで1画面が構成さ
れている。
【0042】暗(OFF)表示の場合、画素には図14
に示すような波形形状の駆動電圧が印加される。予備選
択期間および選択期間第1パルスで第1安定状態に準じ
た状態となり、選択期間第2パルスでも第1安定状態に
準じた状態となる。保持期間では第1安定状態に準じた
状態を維持し、消去期間では第1安定状態に準じた状態
から第1安定状態あるいは第1安定状態に準じた状態と
なる。
【0043】以上のような駆動方法を用いた場合、予備
選択期間および選択期間第1パルスで第1安定状態に準
じた状態から第2安定状態へ移行し始める直前の状態と
なるようにV3 を設定することにより、予備選択期間が
無く選択期間第1パルスの電圧が−V4 である従来駆動
法に比較して画素のONとOFFの比、すなわちコント
ラスト比を最大にするために印加する駆動信号の波高値
の最大値V4 +V5maxを、図11に示すように小さくす
ることができる。その結果、V5maxを小さくすることが
できるので保持期間中に画素に印加される電圧の変動が
小さくなりON表示OFF表示の保持が良好に行え、O
Nの輝度は高く、OFFの輝度は低くすることがてき
る。従って、図12に示すように従来駆動方法と比較し
て高いコントラスト比を得ることができる。
【0044】上記した液晶表示装置に用いる反強誘電性
液晶の温度と応答時間は、図15のような関係にある。
すなわち、液晶パネル1の温度が20℃以下の時には、
強誘電状態間(第2、第3の安定状態間)の応答より
も、反強誘電状態から強誘電状態、すなわち第1の安定
状態から第2又は第3の安定状態への応答の方がより高
速である。そこで、本実施形態では、このような反強誘
電性液晶の特性に鑑み、液晶パネル1の温度に応じて行
駆動パターンを変更するようにしている。具体的には、
以下のようにして行駆動パターンを変更するようにして
いる。
【0045】20℃以下の温度領域では、図16に示す
行駆動パターンを用いる。図16に示す行駆動パターン
では、選択期間が極性が同じで振幅が異なる2パルスで
構成されているため、応答に有効なパルス幅が実質2t
であり、さらに、反強誘電状態あるいは反強誘電状態に
準じた状態から強誘電状態への応答過程により所望の表
示状態としている。この図16に示す行駆動パターンは
図8に示す行駆動パターンに対し予備選択期間をなくし
たものである。低温時には予備選択期間はあってもなく
てもよい。
【0046】また、20℃から50℃までの温度領域で
は、図17に示す行駆動パターンを用いる。この図17
に示す行駆動パターンにおいては、双極性2パルスの列
駆動パターンを有効に用いるため、選択期間を双極性2
パルスとし、さらに、液晶の応答性を向上させるため、
双極性2パルスの予備選択期間を設けている。予備選択
期間で液晶の状態を反強誘電状態から強誘電状態への移
行状態とし、それに続く、選択期間第1パルスと第2パ
ルスにより所望の表示状態としている。
【0047】さらに、温度が50℃よりも高い温度領域
では、図18に示す行駆動パターンを用いる。この図1
8に示す行駆動パターンにおいては、双極性2パルスで
選択期間を構成している。この温度領域では、液晶の応
答が十分高速であるため、選択期間のみで所望の表示状
態とすることができる。上記のように液晶パネル1の温
度により行駆動パターンを変えた場合の液晶表示装置の
表示コントラスト比の温度変化を図19に示す。行駆動
パターンを図17に示すものにて固定した場合と比べ、
上記のように行駆動パターンを温度に応じて切り換えた
場合には、行駆動パターンの変化にて応答時間の変化を
補償し、広い温度範囲で高いコントラスト比が得ること
ができる。
【0048】次に、上記のように構成したものの具体例
について説明する。この具体例においては、液晶パネル
1の温度に応じて図16と図17に示す行駆動パターン
の切り換えを行うようにしている。図1において、液晶
パネル1には、液晶パネル1の温度を検出する温度セン
サ40が設けられている。この温度センサ40は、例え
ばサーミスタ、熱電対などの温度検出素子を用いること
ができる。温度センサ40により検出された温度はコン
トロール回路24へ入力される。
【0049】コントロール回路24は、検出された温度
に応じて、最適な行駆動パターンを選択し、その駆動パ
ターンに従って最適な駆動電圧(予備選択期間、選択期
間第1パルス、選択期間第2パルス、保持期間、消去期
間の各電圧および、データ信号パルスの電圧)を設定す
る。図20に、コントロール回路24のうち、温度セン
サ40にて検出された温度により、行駆動電圧およびR
GB信号の増幅率を調整する部分の構成を示す。
【0050】温度センサ40により検出された温度信号
TDA1は、コントロール回路24に入力され、A/D
変換器50によりディジタル信号TDA2に変換され、
CPU54に入力される。CPU54は、TDA2に応
じた電圧データをメモリ55より読み出し、VDD1、
VDD2、VDD3としてD/A変換器51、52、5
3へ出力する。D/A変換器51、52、53は、VD
D1、VDD2、VDD3をアナログ信号VDA1、V
DA2、VDA3に変換し、VDA1、VDA2を電圧
レベル設定回路32に出力し、VDA3をレベル補正回
路22に出力する。
【0051】電圧レベル設定回路32は、VDA1を増
幅してV2 、−V2 を出力し、またVDA2を増幅して
3 、−V3 、V4 、−V4 を出力する。|V3 |と|
4|の比|V3 |/|V4 |は、0.6もしくはそれ
以下に設定する。また、レベル補正回路22は、VDA
3によりRGB信号の増幅率を調節し、信号変換回路2
3へ増幅したRGB信号を出力する。
【0052】次に、液晶パネル1の温度に応じ、上記C
PU54で行う行駆動パターンの切り換え作動例につい
て説明する。なお、以下の説明において、行駆動パター
ン1(第1の行駆動パターン)は、図16に示す20℃
以下の温度領域での行駆動パターンを示し、行駆動パタ
ーン2(第2の行駆動パターン)は、図17に示す20
℃から50℃までの温度領域での行駆動パターンを示
す。
【0053】図21に示す例は、液晶パネル1の温度T
がT1 (例えば、温度20℃に相当する値)より低い時
に行駆動パターン1を用い、温度TがT1 以上の時に行
駆動パターン2を用いるようにしたものである。この場
合、図22のタイミングチャートに示すように、昇温時
と降温時とでヒステリシスを設けるようにしてもよい。
【0054】また、図23に示す例は、図21に示すも
のに対し、それぞれの行駆動パターンへの切り換え後の
時間tが一定時間tO 経過するまで、切り換えを禁止す
るようにしたものである。また、図24に示す例は、装
置の電源投入後の時間tが一定時間tO 経過するまでは
行駆動パターン1を用い、一定時間経過すると、行駆動
パターン2を用いるようにしたものである。この場合、
図25に示すように、電源投入後、液晶パネル1の温度
が低くてもヒータ等の作動により液晶パネル1の温度は
上昇し、それに応じた行駆動パターンとすることができ
る。 (変形例)上記実施形態において、予備選択期間を設け
る場合、1つに限らず複数の予備選択期間を設けて徐々
に液晶の状態を変えるようにしていってもよい。
【0055】また、上記予備選択期間、選択期間におけ
る走査信号電圧波形については種々の波形のものを用い
ることができる。この波形例について以下説明する。図
26は、選択期間第1パルスを図16に示すものと逆極
性としたものである。図27は、図8に示すものに対し
て、予備選択期間を双極性の2パルスで構成し、予備選
択期間第2パルスの極性を選択期間第2パルスの極性と
同じにしたものである。その他、予備選択期間の極性を
図27に示すものと逆極性とする、あるいは予備選択期
間の極性を図8に示すものに対して逆極性とするなど、
種々の変形が可能であり、本発明の技術的範囲を逸脱し
ない範囲内で、選択期間および予備選択期間の波形を組
み合わせて作成することができる。
【0056】また、データ信号のON信号とOFF信号
についても種々の波形ものを用いることができる。この
波形例を正フィールドの場合を例にとり図28の〜
に示す。なお、負フィールドの場合は極性が反対にな
る。また、選択期間を2パルスにて構成する場合、上述
した実施形態においては第2パルスにて表示状態を決定
するようにするものを示したが、第1パルスにて表示状
態を決定し第2パルスを保持期間と同じ電圧レベルとす
るようにしてもよい。その場合、データ信号については
選択期間第1パルスにて表示状態が決定できるような信
号波形とする。 (第2実施形態)図29は本発明の第2実施形態におけ
る液晶表示装置全体の構成を示す概略構成図であり、図
30はこの第2実施形態における行駆動回路126の構
成を示すものである。
【0057】本実施形態では、走査電圧レベルを9レベ
ル(V4 、V3 、V3 ' 、V2 、V 1 、−V2
3 ' 、V3 、−V4 )で構成している。それに対応
して、行駆動回路126は4組シフトレジスタ129
a、129b、129c、129d、データラッチ13
0、行電極の数に応じた多数のデコーダ131a、各デ
コーダ131aに対して9個のアナログスイッチを備え
た多数のスイッチ回路131b、および電圧レベル設定
回路132から構成されている。
【0058】各シフトレジスタ129a、129b、1
29c、129dは、コントロール回路24で作りださ
れた第3クロック信号CL3に同期して、走査タイミン
グ信号D1 、D2 、D3 、D4 を取り込む。データラッ
チ130は、コントロール回路24で作りだされた第2
クロック信号CL2に同期して、シフトレジスタ129
a〜129dに全ての行電極Y1 〜Yn の走査タイミン
グ信号D1 、D2 、D 3 、D4 が取り込まれる毎に、そ
のデータをラッチする。
【0059】そして、シフトレジスタ129に蓄積され
た走査タイミング信号は、各デコーダ130でデコード
される。このデコードされた結果により、図31に示す
論理で走査タイミング信号に応じた走査電圧レベルのア
ナログスイッチがONされ、各行電極へ消去、予備選
択、選択、保持の走査信号が出力される。図32に、こ
の第2実施形態における走査信号電圧波形例を示す。図
32は、図8に示されるものに対し、予備選択期間の電
圧の振幅をV3 ' としている。なお、この実施形態にお
いては、V3 ' の振幅をV3 の振幅よりも小さくしてい
るが、逆に、V3 ' の振幅をV3 の振幅より大きくても
よい。
【0060】図32に示す走査信号電圧波形を図5、図
16〜18に示すデータ信号電圧波形と組み合せること
により、第1実施形態と同様な効果を奏することができ
る。また、予備選択期間および、選択期間第1パルスへ
のV3 ' とV3 の割り当ては種々考えられるが、全ての
場合においては、第1実施形態と同様の効果を奏するこ
とができる。 (その他の実施形態)上述した種々の実施形態におい
て、レベル補正回路22としては、反転増幅器と非反転
増幅器にてRGB信号のレベルを変更するようにしたも
のを用いることができ、また、レベル補正回路22、信
号変換回路23を、RBG信号をnビットのディジタル
データに変換するA/Dコンバータと、その変換された
ディジタルデータを所定のデータ信号電圧範囲のアナロ
グ値に変換するD/Aコンバータにより構成することも
できる。
【0061】また、中間調表示を行う場合、選択期間の
液晶印加電圧を、図3に示す正極性側、負極性側のヒス
テリシス特性の電圧v1 、v2 の間、v1'、v2'の間の
電圧として、画像の濃淡に応じた中間調表示としてもよ
い。具体的には、それぞれの列電極に付与するデータ信
号の電圧を、表示する画像の濃淡に合わせて変調するこ
とにより、中間調を有する画像を表示することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るマトリクス型液晶表示装置の第1
実施形態の全体構成を示す構成図である。
【図2】本発明に使用される液晶セルの概略断面図であ
る。
【図3】反強誘電性液晶のヒステリシス特性を示す特性
図である。
【図4】図1中の列駆動回路25の具体的構成を示す構
成図である。
【図5】列駆動回路25における各信号のタイミングチ
ャートである
【図6】図1中の行駆動回路26における具体的構成を
示す構成図である。
【図7】走査タイミング信号と出力される走査信号の電
圧値の関係を示す図である。
【図8】行駆動回路26おける各信号のタイミングチャ
ートである。
【図9】行電極と列電極の部分拡大図である。
【図10】液晶セルの電極間に印加される電圧信号波形
を説明する図である。
【図11】予備選択期間および選択期間における走査信
号電圧を変形させた場合の温度と画素に印加される電圧
の最大値との関係を示す特性図である。
【図12】温度とコントラスト比の関係を示す特性図で
ある。
【図13】明状態にある画素に印加される電圧信号波形
とその駆動電圧波形印加時の画素の光透過率を示す図で
ある。
【図14】暗状態にある画素に印加される電圧信号波形
とその駆動電圧波形印加時の画素の光透過率を示す図で
ある。
【図15】液晶パネル1の温度と応答時間の関係を示す
関係図である。
【図16】液晶パネル1の温度が20℃以下の時の行駆
動パターンを示す図である。
【図17】液晶パネル1の温度が20℃から50℃の範
囲にある時の行駆動パターンを示す図である。
【図18】液晶パネル1の温度が50℃以上の時の行駆
動パターンを示す図である。
【図19】図16〜図18に示す行駆動パターンで駆動
した時にコントラスト比が向上したことを示す特性図で
ある。
【図20】図1中のコントロール回路24において行駆
動パターン等を液晶パネル1の温度に応じて変化させる
回路の構成を示す図である。
【図21】液晶パネル1の温度に応じて行駆動パターン
を変化させる第1の例を示すフローチャートである。
【図22】図21に示す例にヒステリシスを設けた場合
のタイミングチャートである。
【図23】液晶パネル1の温度に応じて行駆動パターン
を変化させる第2の例を示すフローチャートである。
【図24】液晶パネル1の温度に応じて行駆動パターン
を変化させる第3の例を示すフローチャートである。
【図25】図24に示す第3の例の作動説明に供する図
である。
【図26】走査信号電圧を変形させた他の例を示す波形
図である。
【図27】走査信号電圧を変形させた他の例を示す波形
図である。
【図28】データ信号波形を変形させた他の例を示す波
形図である。
【図29】本発明に係るマトリクス型液晶表示装置の第
2実施形態の全体構成を示す構成図である。
【図30】図29中の行駆動回路126の具体的構成を
示す構成図である。
【図31】第2実施形態における走査タイミング信号と
出力される走査信号の電圧値の関係を示す図である。
【図32】第2実施形態における行駆動パターンを示す
波形図である。
【図33】従来の走査信号、データ信号の電圧波形を示
す波形図である。
【符号の説明】
1…液晶パネル、2…制御装置、22…レベル補正回
路、23…信号変換回路、24 コントロール回路、2
5…列駆動回路、26…行駆動回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳永 政男 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−311919(JP,A) 特開 平4−311922(JP,A) 特開 平6−110037(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/133 560 G02F 1/133 580 G02F 1/141 G09G 3/36

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 n条の行電極とm条の列電極とが互いに
    格子状に対向配置されるとともにその間に液晶が封入さ
    れており、前記n条の行電極とm条の列電極により行列
    配置された複数の画素により表示を行う液晶表示器
    (1)と、 各行の表示状態を決定する選択期間の電圧と決定された
    表示状態を保持する保持期間の電圧とを含んで構成され
    る走査信号を前記n条の行電極に順次印加する行駆動手
    段(26)と、 前記m条の列電極にデータ信号を印加する列駆動手段
    (25)とを備え、 前記液晶は、電圧印加に対して少なくとも1つの反強誘
    電状態と2つの強誘電状態とが相互に安定して形成され
    る反強誘電性液晶(13)であって、 前記走査信号と前記データ信号との組合せにより前記複
    数の画素の表示を行うようにしたマトリクス型液晶表示
    装置において、 前記液晶の温度を検出する温度検出手段(40)と、 前記選択期間の電圧を、前記検出された温度に基づき、
    低温時には前記液晶を反強誘電状態と強誘電状態間で応
    答させて表示状態を決定する第1の行駆動パターンと
    し、高温時には前記液晶を2つの強誘電状態間で応答さ
    せて表示状態を決定する第2の行駆動パターンとする制
    御手段(24、50〜55)とを備えたことを特徴とす
    るマトリクス型液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の行駆動パターンは、第1パル
    スとこの第1パルスより振幅の大きい第2パルスで構成
    されており、前記第1パルスにより液晶の状態を切り換
    える前の移行状態にし、前記第2パルスにより液晶の状
    態を決定するようにしたことを特徴とする請求項1に記
    載のマトリクス型液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 前記第1パルスと前記第2パルスは同じ
    極性のものであることを特徴とする請求項2に記載のマ
    トリクス型液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 前記第1パルスと前記データ信号とによ
    り前記液晶に印加される電圧は、前記液晶の状態を切り
    換えるスレッショルド電圧より低い電圧であることを特
    徴とする請求項2又は3に記載のマトリクス型液晶表示
    装置。
  5. 【請求項5】 前記第2の行駆動パターンは、振幅が同
    じで極性が逆である双極性2パルスにて構成されている
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載
    のマトリクス型液晶表示装置。
  6. 【請求項6】 前記走査信号は、前記選択期間の電圧
    と、選択期間終了時と極性が同じである電圧1パルスで
    構成される保持期間の電圧と、保持期間の電圧印加後に
    表示を消去する消去期間の電圧とからなることを特徴と
    する請求項1乃至5のいずれか1つに記載のマトリクス
    型液晶表示装置。
  7. 【請求項7】 前記行駆動手段は、前記選択期間の電圧
    印加前に予備選択期間の電圧を付与するようにしたもの
    であって、この予備選択期間の電圧は、前記選択期間の
    電圧により液晶の状態を切り換える前の移行状態にする
    電圧であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか
    1つに記載のマトリクス型液晶表示装置。
  8. 【請求項8】 前記データ信号は、表示する画像の濃淡
    に合わせて変調されたものであって、このデータ信号に
    より前記液晶表示器は中間調を有する画像を表示するこ
    とを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1つに記載の
    マトリクス型液晶表示装置。
  9. 【請求項9】 前記制御手段は、前記検出された温度に
    基づき、前記第1の行駆動パターンと前記第2の行駆動
    パターンとを所定温度で切り換えるものであって、その
    切り換え温度を前記検出された温度が上昇する場合と下
    降する場合とで異ならせたことを特徴とする請求項1乃
    至8のいずれか1つに記載のマトリクス型液晶表示装
    置。
  10. 【請求項10】 前記制御手段は、前記検出された温度
    に基づき、前記第1の行駆動パターンと前記第2の行駆
    動パターンとを所定温度で切り換えるものであって、前
    記第1、第2の行駆動パターンのいずれかへの切り換え
    後、一定時間他の行駆動パターンへの切り換えを禁止す
    るようにしたことを特徴とする請求項1乃至8のいずれ
    か1つに記載のマトリクス型液晶表示装置。
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