JP3113136B2

JP3113136B2 - 液晶表示装置の駆動方法

Info

Publication number: JP3113136B2
Application number: JP05315322A
Authority: JP
Inventors: 慎治山岸; 和彦津田; 時彦四宮
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-09-09
Filing date: 1993-12-15
Publication date: 2000-11-27
Anticipated expiration: 2015-11-27
Also published as: JPH07129134A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子や液晶空
間変調素子として使われる液晶電気光学素子を用いた液
晶表示装置の駆動方法に関するもので、特にネマチック
液晶を双安定スイッチングさせ得る液晶表示装置の駆動
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】これまでに、液晶を用いた表示方式に
は、液晶に対して印加された電気信号を光情報に変換す
る方式によりＤＳ（dynamic scattering）方式，ＴＮ
（twistednematic)方式，ＥＣＢ（electrically contro
lled birefringence)方式，ＰＣ（phase change）方
式、記憶形方式，ＧＨ（guest-host）方式，ＳＳＦ（su
rfacestabirized felo-electric）方式等が考えられて
いる。その中で現在、時計、電卓、ワープロ、パソコ
ン、テレビ等の商品において表示素子として用いられて
いる方式は、主にネマチック液晶を用いたＴＮ方式とそ
の改良型のＳＴＮ（Super-twisted nematic)方式であ
る。

【０００３】しかし、その動作原理が、液晶分子の誘電
異方性を利用する電界効果型である為、応答速度がｍｓ
ｅｃのオーダでしかなく、より高速な応答速度の求めら
れるＣＡＤ端末等の用途には、現状のネマチック液晶と
の組み合わせでは応答速度が不十分である。また、その
電気光学効果が、液晶分子のねじれのあるホモジニアス
な配向状態と液晶分子の基板面に対し起きあがった状態
の２つの状態間のスイッチングに起因するために、液晶
分子のねじれの方向に対する視角依存性が原理上回避で
きない。

【０００４】これらに対して、高速な応答速度を有する
液晶素子として、クラーク（N.A.Clark)とラガバル（La
gerwall)によって提唱されている表面安定化強誘電性液
晶素子（Surface Stabilized Felo-electric Liquid Cl
ystal Display,ＳＳＦＬＣＤ)(Appl.Phy.Lett.,36, 899
(1980)；特開昭56-107216号公報；米国特許第436692
号）がある。ＳＳＦＬＣＤはスメクチック液晶の持つ自
発分極の極性と電界の極性の電気的な相互作用を利用
し、液晶分子の運動し得るコーン上でスイッチングを行
う素子である為に、ネマチック液晶に比べ極めて高速な
スイッチングが可能であり、かつ視角依存がないという
利点を有している。その反面、スメクチック液晶が層構
造をとるため配向制御が難しく、また衝撃等によって一
度壊れた配向は回復しにくい等の問題点が残されてい
る。

【０００５】以上のような問題点を解決するために、ジ
ョルジュ．デュランによって、ネマチック液晶を用いた
双安定液晶表示素子が２種類提唱されている。１つはカ
イラルイオンを駆動トルクに用いるもので（国際公開番
号WO 91/11747号)右巻き、左巻き両方のカイラルイオン
を液晶に混合し、電圧によってイオン分布に片寄りを作
りだし、これを駆動トルクとするものである。この方式
はＳＳＦＬＣＤと同様にパルス電界の印加によって、基
板面に平行に液晶分子をスイッチングさせることが可能
となる。しかしこの方式は不純物であるイオンを駆動に
用いるため、信頼性の面で本質的に大きな問題が残る。

【０００６】いま１つはフレクソ分極を駆動トルクに用
いるもので、これは配向膜としてＳｉＯ斜め蒸着膜を用
い、膜条件を適当に選べば、ネマチック液晶が２つの方
向に安定配向を示すことを利用するものである。この方
式は配向歪によるフレクソ分極を駆動トルクとするた
め、不純物等の問題も生じず、高い信頼性が見込まれ
る。この方式もＳＳＦＬＣＤと同様にパルス電界の印加
によって、基板面に平行に液晶分子をスイッチングさせ
ることが可能となり、その応答速度は１００μｓｅｃ程
度で、液晶分子が基板面に平行にスイッチングするため
視角依存性もない。またネマチック液晶を用いるためＳ
ＳＦＬＣＤの様に配向制御の問題もなく、動作温度範囲
も十分広くとることができる。

【０００７】ネマチック双安定表示素子の詳細は、ジョ
ルジュ．デュランによって報告されており（９１年ＳＩ
Ｄ予稿集 PP606〜607, Appl.Phys.Lett.60 (9), 2 Marc
h 1992 pp1085〜1086)、その構成は図９に示されるよう
なものである。図９において、１１はガラス基板、１５
は液晶層、１２は透明電極、１４はＳｉＯ配向膜、１６
はスペーサである。ＳｉＯ配向膜１４の形成条件は、蒸
着角が基板放線より７４°、膜厚は３０Åとし、スペー
サ１６の直径は１〜３μｍ程度とする。

【０００８】このような条件のもとで液晶分子の配向方
向は図１０に示すようになり、ＳｉＯ蒸着方向と垂直か
つ基板面に平行な方向Ｃの配向が安定となる。しかし、
界面のアンカリングエネルギーが弱いため、液晶にカイ
ラル材を添加することによってツイストパワーを加える
と、基板面からθ°ティルトして、またその基板面に投
影した方向が、ＳｉＯの蒸着方向からα°、及び−α°
傾いた方向Ａ及びＢの配向が出現する。ここで、方向
Ａ，Ｂ，Ｃとは、双安定を示す液晶分子の長軸を表わし
ている。

【０００９】図１１に配向膜の蒸着方向と液晶分子の配
向方向の関係を模式的に表わした図を示す。ここで２５
及び２５’は上下２つの界面を示している。また、同図
は、ＳｉＯ蒸着方向２４，２４’と液晶分子配向の安定
し得る方向２１〜２３，２１’〜２３’が示されてい
る。上下基板の配向処理方向は上下基板のＳｉＯ蒸着方
向２４，２４’が反平行（アンチパラレル）から４５°
ねじられた方向となるように構成されている。液晶材料
としては、液晶単体で上下基板間で２２．５°ねじれる
ようにカイラル材を添加したものが用いられる。なお、
この液晶のねじれ方向は図１１に示す上下基板間のＳｉ
Ｏ蒸着方向２４，２４’のねじれと反対方向とする。

【００１０】このような条件のもとで液晶材料を注入す
ると、カイラル材の効果で安定に存在できる配向が制限
され、液晶分子の配向２１−２３’及び２３−２２’の
２つの組み合わせが安定となる。

【００１１】図１２に液晶セルの断面における液晶の配
向を模式的に表わした図を示す。ここで、（ａ）は図１
１における２１−２３’の配向のようすを示しており、
（ｂ）は２３−２２’の配向のようすを示している。液
晶の誘電率の基板に平行な成分と垂直な成分の差を表わ
すΔεがΔε＞０でかつ分子形状が楔形の液晶材料（デ
ュランの報告書によると、メルク社製５ＣＢを用いてい
る）を使用すると、スプレイの配向歪によってフレクソ
分極が生じる。図中の矢印２６及び２６’はフレクソ分
極の向きを示しており、図１２の（ａ）と（ｂ）ではフ
レクソ分極の垂直成分が反対方向を向いている。したが
って、パルス電界を印加してフクレソ分極の垂直成分を
反転させることによって、図１２（ａ），（ｂ）２つの
状態を双安定スイッチングすることができる。

【００１２】図１３に、前記したデュランにより提案さ
れた液晶素子における駆動信号の波形図を示す。これ
は、マルチプレックス駆動させる場合の１画素に印加さ
れる合成波形の例であり、走査信号とデータ信号が順次
印加されている。

【００１３】まず、図１３のｅで示す期間走査信号が印
加されることにより配向膜界面から液晶分子を切り離す
ことができ、次にｆで示す期間データ信号が印加される
ことにより液晶分子の安定する方向が決定される。ま
た、最終的に液晶分子の安定する方向は、前記走査信号
の極性には関係なく、前記データ信号に最終的にかけら
れる極性のみで決定される。ただし、前記データ信号は
前記走査信号よりも小さい電圧値である。

【００１４】たとえば、図１３（ａ）においてｇの極性
のデータ信号波形が印加されると、液晶分子の安定方向
は図１２（ａ）に示すような配向の状態となり、ｈの極
性のデータ信号波形が印加されると図１２（ｂ）に示す
ような配向状態となる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
理論に基づき、図１３のような駆動波形を用いて実際に
液晶セルをマルチプレックス駆動させた場合、走査信
号、データ信号ともに電荷の偏りを無くすためにキャン
セルパルス（最初にかけたパルスの極性とは逆で電荷量
の和が０になるようなパルス）をかけているが、走査信
号が印加された後にデータ信号が印加されても、液晶分
子の安定する方向は走査信号に最終的にかけられる極性
の影響と、データ信号の前半部のパルスの影響で、デー
タ信号にかけられる最後の極性に対応しないことがあ
る。

【００１６】このため、双安定スイッチングの黒白表示
が正しく行われない場合がある。これは、双安定表示素
子の駆動方法としては致命的な欠陥であり、上記駆動方
法は十分満足のいくものではない。更に、デュランによ
り提案されている図１３のような駆動方法では、メルク
社製５ＣＢを用いた場合、駆動可能な電圧値、パルス幅
を印加すると、液晶の閾値を超える実効値になってしま
うため、非選択時に液晶分子が立ち上がってしまい、十
分なコントラストがとれず、表示品位が低下してしまう
という問題があった。さらに、データ信号を加えた後に
休止パルス期間を設けないと走査信号パルスに続いてデ
ータ信号パルスが印加されることになるため画素書き換
え時間が短すぎて５ＣＢ等の光学応答速度が遅い液晶材
料を用いると正確なスイッチングをしない場合があっ
た。

【００１７】さらに、図１３のような駆動波形を用いて
実際に液晶セルを駆動した場合、非選択時に図１３のｔ
の波形が常に印加されることになり、液晶分子のゆらぎ
で絵素のちらつきが発生しコントラストが悪化するとい
う問題と、無駄な電圧がかかり消費電力量が上がってし
まうという問題があった。

【００１８】そこで、この発明は、以上のような事情を
考慮してなされたものであり、走査信号とデータ信号を
加えるタイミングをずらすこと、及びデータ信号を加え
た後に休止パルス期間を設けることによって、正確な双
安定性を持つ高速スイッチングができ、駆動時における
実効値電圧を下げることができる液晶表示装置の駆動方
法を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明は、以下に示す
ような構成を持った液晶表示装置の駆動方法を提供する
ものである。すなわち、ほぼ平行に対向して配置された
一対の基板と、前記一対の基板上にマトリックス状に形
成された複数の走査電極及び複数の信号電極と、前記走
査電極及び信号電極の上に形成された配向手段と、前記
配向手段によってはさまれた空間に介在されたネマチッ
ク液晶とを備える液晶セルと、前記液晶セルの外側に配
置される少なくとも１枚の偏光板とから構成され、前記
走査電極及び信号電極に選択的にそれぞれ走査信号及び
データ信号を加えることによって、液晶の取りうる２つ
の配向状態を切り替え、電界を切ってもその配向状態を
保持する双安定性を有する液晶表示装置の駆動方法にお
いて、前記走査電極ごとに順次走査されて加えられる走
査信号が前半部及び後半部の２つのパルスから構成さ
れ、前記前半部の走査信号と前記後半部の走査信号の符
号が逆であり、かつ前記前半部の走査信号によって液晶
セルに蓄えられる電荷量と前記後半部の走査信号によっ
て液晶セルに蓄えられる電荷量との和がゼロであり、前
記信号電極ごとに順次走査されて加えられるデータ信号
が前半部及び後半部の２つのパルスから構成され、前記
前半部のデータ信号と前記後半部のデータ信号の符号が
逆であり、かつ前記前半部のデータ信号によって液晶セ
ルに蓄えられる電荷量と前記後半部のデータ信号によっ
て液晶セルに蓄えられる電荷量との和がゼロであり、前
記走査信号の後半部の期間内に前記データ信号の前半部
のみが印加され、走査信号の後半部の終端とデータ信号
の前半部の終端とが一致していることを特徴とした液晶
表示装置の駆動方法を提供するものである。

【００２０】また、前記走査電極ごとに順次走査されて
加えられる走査信号が前半部及び後半部の２つのパルス
から構成され、前記前半部の走査信号と前記後半部の走
査信号の符号が逆であり、かつ前記前半部の走査信号に
よって液晶セルに蓄えられる電荷量と前記後半部の走査
信号によって液晶セルに蓄えられる電荷量との和がゼロ
であり、前記信号電極ごとに順次走査されて加えられる
データ信号が前半部及び後半部の２つのパルスから構成
され、前記前半部のデータ信号と前記後半部のデータ信
号の符号が逆であり、かつ前記前半部のデータ信号によ
って液晶セルに蓄えられる電荷量と前記後半部のデータ
信号によって液晶セルに蓄えられる電荷量との和がゼロ
である波形で、前記信号電極ごとに順次走査されて加え
られるデータ信号が前記後半部の走査信号の符号と異極
性の場合には前記走査信号の後半部の期間内に前記デー
タ信号の前半部を選択的に印加し、前記信号電極ごとに
順次走査されて加えられるデータ信号が前記後半部の走
査信号の符号と同極性の場合にはデータ信号は印加しな
いことを特徴とした液晶表示装置の駆動方法を提供する
ものである。

【００２１】また、前記走査信号と前記データ信号との
合成波形において、前記データ信号を加えた後に休止パ
ルス期間を設けた液晶表示装置の駆動方法を提供するも
のである。

【００２２】前記配向手段は、電極保護膜と配向膜から
構成されることが望ましく、さらに前記電極保護膜を前
記走査電極及び前記信号電極の上に形成した後、前記配
向膜を前記電極保護膜の上に斜方蒸着させることが望ま
しい。また、前記電極保護膜はＳｉＯ₂を用いることが
好ましく、たとえば東京応化製のＯＣＤ（ＯＣＤＰ−
５９３１０）を使用することが好ましいが、電極保護膜
であればどのような材料でもよく、これに限定されるも
のではない。

【００２３】また、前記配向膜は、ＳｉＯ，ＭｇＯ，Ｍ
ｇＦ₂，Ａｕ，ＣｅＯ₂，ＣｅＦ₃Ａｌ₂Ｏ₃，ＧａＡｓ，
Ｇｅ，Ｓｉ，ＬｉＮｂＯ₃，ＢａＴｉＯ₃，Ｂｉ₂Ｏ
₃Ｆ₂，ＣｄＳｅ，ＣｄＳ，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＰｂＯ，Ｐｂ
₂Ｓ₃，ＴｉＯ，ＷＯ₃，ＺｎＯ，ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，Ａ
ｌＮ，Ｂ₄Ｃ，ＢＮ，Ｂｉ₂Ｔｅ₃，ＣｄＴｅ，ＣｒＳ
ｉ₂，Ｃｕ ₂Ｓ，Ｆｅ₂Ｏ₃，Ｆｅ₃Ｏ₄，ＨｆＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ
₃，ＬｉＴａＯ₃，ＭＯ−Ｓｉ₂，ＮｂＮ，Ｎｂ₂Ｏ₃，Ｐ
ｂＳ，ＰｂＴｉＯ₃，ＳｉＣ，Ｓｉ₃Ｎ₄，ＳｎＯ₂，Ｔａ
Ｓ₂，ＴｉＮ，ＴｉＣ，Ｔ₂Ｏ₃，のうち少なくとも１種
の無機材料を用いることが好ましい。また、表示素子に
用いられる液晶としては、ネマチック液晶を用いる。

【００２４】

【作用】請求項１の発明によれば、走査電極ごとに順次
走査されて加えられる走査信号及び信号電極ごとに順次
走査されて加えられるデータ信号が、それぞれ前半部及
び後半部の２つのパルスから構成され、前記前半部と前
記後半部の符号が逆であり、かつ前記前半部の信号によ
って蓄えられる電荷量と前記後半部の信号によって蓄え
られる電荷量との和がゼロであり、前記走査信号の後半
部の期間内に前記データ信号の前半部を印加し、走査信
号の後半部の終端とデータ信号の前半部の終端とが一致
するようにしているため、正確な双安定性を持つ高速ス
イッチング動作ができる。また、データ信号を加えた後
に休止パルス期間を設けているため、駆動時における実
効値電圧を下げるとともに、液晶材料による光学応答速
度に対応した駆動が提供でき、正確な双安定を持つ動作
ができる。

【００２５】さらに請求項２の発明によれば、走査電極
ごとに順次走査されて加えられる走査信号及び信号電極
ごとに順次走査されて加えられるデータ信号が、それぞ
れ前半部及び後半部の２つのパルスから構成され、前記
前半部と前記後半部の符号が逆であり、かつ前記前半部
の信号によって液晶セルに蓄えられる電荷量と前記後半
部の信号によって蓄えられる電荷量との和がゼロである
波形で、前記信号電極ごとに順次走査されて加えられる
データ信号が前記後半部の走査信号の符号と異極性の場
合、前記走査信号の後半部の期間内に前記データの信号
の前半部を印加し、前記信号電極ごとに順次走査されて
加えられるデータ信号が前記後半部の走査信号の符号と
同極性の場合、データ信号は印加しないようにしている
ため、駆動する矩形波形の数が減って絵素のちらつきが
軽減され、コントラストの向上ができる。また、駆動す
る矩形波形の数が減るため消費電力量の節減もできる。
さらに明状態から暗状態、又は暗状態から明状態へのス
イッチングの駆動波形を独立して制御できるので、明状
態と暗状態それぞれの場合で最適な駆動波形が見つけや
すくなる。

【００２６】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明
を詳述する。なお、これによってこの発明が限定される
ものではない。図１に、この発明の一実施例における液
晶セルの構成の断面図を示す。ここで、１ａ及び１ｂは
ガラス基板、２ａ及び２ｂは走査電極又は信号電極とな
る透明電極、３ａ及び３ｂは電極保護膜、４ａ及び４ｂ
は配向膜、５は液晶層、６ａ及び６ｂはスペーサであ
る。

【００２７】まず、この図１のような双安定性ネマチッ
ク液晶セルの形成手順を示す。１．ガラス基板１ａ，１ｂのそれぞれの上に１０００Å
の厚さの複数本の透明電極（２ａ，２ｂ）が互いに平行
になるようストライプ状に電極のパターンを配列して走
査電極及び信号電極を形成する。透明電極の厚さは３０
０〜５０００Å、好ましくは１０００〜３０００Åの範
囲に設定する（この実施例では１０００Åとする）。

【００２８】２．次に、透明電極を形成した基板上に電
極保護膜３ａ，３ｂを１０００Åの膜厚で形成する。電
極保護膜の厚さは１００〜５０００Å、好ましくは５０
０〜２０００Åの範囲に設定する。

【００２９】電極保護膜３ａ，３ｂには、ＳｉＯ₂もし
くは、東京応化製のＯＣＤ（ＯＣＤＰ−５９３１０）を
使用することが好ましい。電極保護膜は、ＳｉＯ₂を用
いた場合、スパッタにより形成し、ＯＣＤを用いた場合
は、スピナーにより基板に塗布後、焼成することにより
形成する（この実施例では１０００Åとする）。

【００３０】３．上記２のように形成した基板上に、配
向膜としてＳｉＯを用いる場合、ＳｉＯ（４ａ，４ｂ）
を斜方蒸着する。このとき、蒸着角度は基板放線から７
０°〜８０°、好ましくは７３°〜７５°の範囲に設定
する（この実施例では７４°とする）。この配向膜の膜
厚は２０〜２００Å好ましくは５０〜１００Åの範囲に
設定する（この実施例では５０Åとする）。

【００３１】４．上下基板のＳｉＯの蒸着方向は、基板
に投影した方向が平行から４５°ずらして設定する。

【００３２】５．１〜４の工程を経た上下の基板の間
に、スペーサ６ａ，６ｂとして直径１．５μｍのシリカ
ビーズを分散させ、エポキシ樹脂製のシール部材で貼り
合わせる。シリカビーズの直径は１〜３μｍ、好ましく
は１．２〜１．８μｍの範囲に設定する（この実施例で
は約１．２〜１．５μｍとする）。

【００３３】６．１〜５の工程を経て作成したパネル基
板に、ネマチック液晶を真空注入法により注入する。注
入後はアクリル系ＵＶ硬化型の樹脂により注入口を封止
する。このようにして作成したパネル基板の投影ベクト
ルの角度は１３５°となる。

【００３４】次に、この発明の駆動方法の第１実施例に
ついて述べる。図２は、液晶表示装置を上から見た図で
あり、３×３の画素パターンを示したものである。これ
は、上記手順によりメルク社製ＺＬＩ−３２４４を用い
て作成した液晶セルをマルチプレックス駆動できるよう
に形成したものである。

【００３５】ここで、図２の液晶表示装置に対し、図３
（ａ）に示す走査信号１〜３と図３（ｂ）に示すデータ
信号１〜３が入力されるものとする。図３において、縦
軸は印加電圧（ｖ）を示し、横軸は時間（μｓｅｃ）を
示す。走査信号１は、図２の走査線１に印加され、走査
信号２は走査線２、走査信号３は走査線３にそれぞれ印
加される。同様に、データ信号１は図２のデータ信号線
１、データ信号２はデータ信号線２、データ信号３はデ
ータ信号線３にそれぞれ印加される。

【００３６】また、図４の（ｃ），（ｄ）は、図３
（ａ），（ｂ）の走査信号とデータ信号を合成した時、
実際に画素に印加される書き換えパルスを合成した信号
波形であり、この合成信号がそれぞれの画素に印加され
る。図４（ｃ）は画素を明状態にする合成信号波形であ
り、図４（ｄ）は画素を暗状態にする合成信号波形であ
る。図３及び図４において、メルク社製ＺＬＩ−３２４
４を用いた場合に駆動可能な数値、Ｖ₁＝３０ｖ，Ｗ₁＝
５００μｓｅｃ，Ｖ₂＝６ｖ，Ｗ₂＝５０μｓｅｃを用い
るものとする。

【００３７】この合成信号を印加することにより、図２
の斜線を引いた画素の位置に存在する液晶分子がデータ
信号の後半部のパルスの極性に正確に一致するように挙
動する。

【００３８】図７に、この発明の駆動方法の第２実施例
を示す。これは、前記手順によりメルク社製５ＣＢを用
いて作成した液晶表示装置の一画素に、図７に示したよ
うな走査信号とデータ信号を印加し、データ信号を加え
た後に休止パルス期間を設けたものである。同図におい
て、メルク社製５ＣＢを用いた場合に駆動可能な数値、
Ｖ₁＝２０ｖ，Ｗ₁＝５００μｓｅｃ，Ｖ₂＝１４ｖ，Ｗ₂
＝５０μｓｅｃ，Ｗ₃＝２８ｍｓｅｃを用いるものとす
る。ここで、休止パルス期間はＷ₃で表わされる。

【００３９】このように、まず“Ｃ”で表わされる走査
信号とデータ信号の合成波形パルスを加えた後、“Ｄ”
で表わされるパルスを９９９回印加する動作を１サイク
ルとして入力したとき、１０００サイクル以上繰り返し
ても液晶表示装置は白表示を保ち続けた。

【００４０】また、休止パルスＷ₃を入れ、１／ｎデュ
ーティで駆動する場合を考えると、図７での駆動波形の
実効値電圧Ｖ_eff1はＶ_eff1＝２｛V₁W₁+(n-1)V₂W₂｝／（2nW₁+nW₂+nW₃）で表わされ、１／１０００デューティでは、Ｖ_eff1≒
０．０４８ｖとなる。ここでｎ＝１０００である。

【００４１】したがって、ここで用いられる液晶材料５
ＣＢのしきい値電圧は、０．５ｖ程度であるため、駆動
時において実効値電圧が増加しても、非選択の画素では
液晶分子が立ち上がることはなく、表示品位の低下を防
ぐことができる。

【００４２】次に、この発明の駆動方法の第３実施例に
ついて述べる。前記した第１実施例では、走査信号後半
部とデータ信号前半部の位相を合わせているため、励起
パルスの大きさが変わるので、明と暗の表示がむらがで
きることがある。この表示むらを解消するために信号波
形の長さ（Ｗ₂）と電圧（Ｖ₂）の値を変えると、図４の
（ｃ）と（ｄ）に示すように明状態と暗状態それぞれの
励起パルスの大きさが変化してしまう。従って、明状態
と暗状態それぞれの場合で最適な駆動波形を見つけにく
いという問題がある。以下に述べる第３実施例は、この
問題を解決したものである。

【００４３】図２は、液晶表示装置を上から見た図であ
り、３×３の画素パターンを示したものである。これ
は、上記手順により作成した液晶セルをマルチプレック
ス駆動できるように形成したものである。ここで、図２
の液晶表示装置に対し、図１５（ａ）に示す走査信号１
〜３と図１５（ｂ）に示すデータ信号１〜３が入力され
るものとする。図１５において、縦軸は印加電圧（ｖ）
を示し、横軸は時間（μｓｅｃ）を示す。

【００４４】走査信号１は、図２の走査線１、走査信号
２は、図２の走査線２、走査信号３は、図２の走査線３
にそれぞれ印加される。また、図１４の（ｃ），（ｄ）
は、図１５の（ａ），（ｂ）の走査信号とデータ信号を
合成した時、実際に画素に印加される書き換えパルスの
合成波形であり、この合成信号がそれぞれ画素に印加さ
れる。

【００４５】図１４及び図１５において、メルク社製Ｚ
ＬＩ−３２４４を用いた場合に駆動可能な数値、Ｖ₁＝
３０ｖ，Ｗ₁＝５００μｓｅｃ，Ｖ₂＝６ｖ，Ｗ₂＝５０
μｓｅｃを用いるものとする。これにより、図１４の
（ｃ）の書き換えの合成信号を印加することにより、図
２の明状態の一画素を暗状態とすることができ、図１４
（ｄ）の書き換えの合成信号を印加することにより図２
の暗状態の一画素を明状態とすることができる。

【００４６】上記駆動をさせたとき、透過型ディスプレ
イとして用いた場合コントラストは２０、反射型ディス
プレイとして用いた場合コントラストは６であった。ま
た、図１４の（ｄ）のデータ信号の電圧値Ｖ₂を上げた
ところ、（ｃ）の書き換えパルスでのスイッチングへの
影響は無く、（ｄ）の書き換えパルスのみで表示品位の
最適化がはかれた。

【００４７】次に図５及び図６に、従来デュランにより
提唱されていた方法により、合成信号を印加した場合の
第１比較例を示す。ここで、液晶比較例装置は第１実施
例で作成したものを用い、図２と同様にマトリックス形
状の画素を表示させるものとする。

【００４８】図５（ａ）は走査信号１〜３を示してお
り、図５（ｂ）はデータ信号１〜３を示している。ま
た、図６の（ｃ），（ｄ）は、図５の（ａ），（ｂ）の
走査信号とデータ信号を合成した時、実際に画素に印加
される書き換えパルスの合成波形であり、この合成信号
がそれぞれの画素に印加される。

【００４９】図５及び図６において、第３実施例と同様
に、Ｖ₁＝３０ｖ，Ｗ₁＝５００μｓｅｃ，Ｖ₂＝６ｖ，
Ｗ₂＝５０μｓｅｃを用いるものとする。これにより、
図６の（ｃ）の書き換えの合成信号を印加することによ
り、図２の明状態の一画素を暗状態とすることができ、
図６の（ｄ）の合成信号を印加することにより図２の暗
状態の一画素を明状態とすることができる。

【００５０】上記のような波形で駆動した結果、透過型
ディスプレイとして用いた場合、コントラストは１２、
反射型ディスプレイとして用いた場合コントラストは３
となり、実施例３のセルと比較して、コントラストは約
４０％程度悪化した。また、消費電力量の差異を測定す
るため、上記駆動パターンと第３実施例で用いた駆動パ
ターンで同じ画素を０．５秒間隔で黒白表示を１時間交
互に駆動させたところ、第３実施例の駆動パターンでの
消費電力量：上記駆動パターンでの消費電力量≒１：
１．１３となり、第３実施例の駆動パターンの方が約１
１％程度の消費電力の節減をはかることができる。

【００５１】さらに、図６の（ｄ）でデータ信号の電圧
値Ｖ₂を上げたところ、（ｃ）、（ｄ）両方の書き換え
パルスでのスイッチングへの影響が見られ、明と暗、両
方でドメイン発生などの表示品位の低下が見られた。

【００５２】次に、図８には、第２実施例に示した合成
波形図７に休止パルス期間を設けない場合の第２比較例
を示す。ここで、Ｖ₁＝３０ｖ，Ｗ₁＝５００μｓｅｃ，
Ｖ₂＝６ｖ，Ｗ₂＝５０μｓｅｃとする。同図に示すよう
に、“Ａ”に示されるパルスを印加後、“Ｂ”に示され
るパルスを９９９回印加する動作を１サイクルとして入
力したとき、１０サイクル程度繰り返したときに、白表
示が徐々に黒ずんで見えるようになり、動作が不安定と
なった。ここで、図８の波形で、１／ｎデューティで駆
動する場合の実効値Ｖ_ef _f2を求めると、Ｖ_eff2＝２（V₁W₁+nV₂W₂｝／（2nW₁+nW₂）と表され、１／１０００デューティで駆動する場合、Ｖ
_eff2≒０．６ｖとなる。

【００５３】ところが、５ＣＢの閾値電圧が０．５ｖ程
度であるため、動作が不安定になった。これは、駆動時
における実効値の増加に伴って、非選択時に液晶分子が
立ち上がってしまい、十分なコントラストがとれず、表
示品位が低下したことに起因する。さらに、５ＣＢは光
学応答速度が遅いので、図８は、データ信号を加えた後
に休止パルス期間がなく、走査信号パルスに続いてデー
タ信号パルスが印加されるため、画素書き換え時間が短
く、正確なスイッチングをしなかったことにも起因す
る。

【００５４】以上、３つの実施例及び２つの比較例に示
したように、走査信号の後半部の期間内にデータ信号の
前半部を印加するように２つの信号の印加タイミングを
ずらすことにより、正確な双安定性を持つ高速スイッチ
ング動作ができる。

【００５５】また、データ信号を加えた後に休止パルス
期間を設けることによって、駆動時における実効値電圧
を下げることができ、表示品位の低下を防止することが
できるとともに、液晶材料による光学応答速度に対応し
た駆動が提供でき、正確な双安定を持つ動作ができる。
また、データ信号線に印加する信号のライン数を制限す
ることにより、部分書き換え法を用い、駆動することに
より、駆動速度を上げることも可能である。

【００５６】さらに、信号電極ごとに順次走査されて加
えられるデータ信号が走査信号の後半部の符号と異極性
の場合、走査信号の後半部の期間内にデータ信号の前半
部を印加し、信号電極ごとに順次走査されて加えられる
データ信号が後半部の走査信号の符号と同極性の場合、
データ信号は印加しないようにしているため、駆動する
矩形波形の数が減って無駄な電圧がかからなくなり、消
費電力量の節減ができる。また、絵素のちらつきが軽減
され、正確な双安定性をもつ高速スイッチング動作がで
きる。また、明→暗、暗→明のスイッチングの駆動波形
を独立して制御できるので、明状態と暗状態それぞれの
場合で最適な駆動波形が見つけやすくなる。

【００５７】

【発明の効果】この発明によれば、液晶表示装置の駆動
方法において、走査信号の後半部の期間内にデータ信号
の前半部を印加するように、走査信号とデータ信号を印
加しているため、正確な双安定性を持つ高速スイッチン
グができる。また、データ信号を加えた後に休止パルス
期間を設けるため、駆動時における実効値電圧を下げる
ことができ、液晶材料による光学応答速度に対応した駆
動ができる。

【００５８】さらに、請求項２の発明によれば、信号電
極ごとに順次走査されて加えられるデータ信号が走査信
号の後半部の符号と同極性の場合、走査信号に続いて印
加するデータ信号は印加しないようにしているため、駆
動する矩形波形の数が減って無駄な電圧がかからなくな
り、消費電力量の節減ができる。また、絵素のちらつき
が軽減され、正確な双安定性をもつ高速スイッチング動
作ができる。また、双安定性スイッチングの駆動波形を
独立して制御できるので、明状態と暗状態それぞれの場
合で最適な駆動波形が見つけやすくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の液晶表示装置の断面図である。

【図２】この発明の液晶表示装置のマトリックス形状を
示した模式図である。

【図３】この発明の第１実施例の駆動信号の波形図であ
る。

【図４】この発明の第１実施例の駆動信号の合成波形図
である。

【図５】この発明の第１比較例の駆動信号の波形図であ
る。

【図６】この発明の第１比較例の駆動信号の合成波形図
である。

【図７】この発明の第２実施例の駆動信号の波形図であ
る。

【図８】この発明の第２比較例の駆動信号の波形図であ
る。

【図９】従来例における液晶表示装置の断面図である。

【図１０】液晶分子の配向の安定性を示す説明図であ
る。

【図１１】従来例における配向膜の蒸着方向と液晶分子
の配向方向の関係を示した模式図である。

【図１２】従来例における液晶セルの断面における液晶
の配向を示す模式図である。

【図１３】従来例における液晶表示素子にかける駆動信
号の波形図である。

【図１４】この発明の第３実施例の駆動信号の書き換え
パルスの波形図である。

【図１５】この発明の第３実施例の駆動信号の波形図で
ある。

【符号の説明】

１ａ，１ｂガラス基板２ａ，２ｂ透明電極３ａ，３ｂ電極保護膜４ａ，４ｂ配向膜５液晶層６ａ，６ｂスペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−195322（ＪＰ，Ａ) 国際公開92／546（ＷＯ，Ａ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09G 3/36 G02F 1/133

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ほぼ平行に対向して配置された一対の基
板と、前記一対の基板上にマトリックス状に形成された
複数の走査電極及び複数の信号電極と、前記走査電極及び信号電極の上に形成された配向手段
と、前記配向手段によってはさまれた空間に介在されたネマ
チック液晶とを備える液晶セルと、前記液晶セルの外側
に配置される少なくとも１枚の偏光板とから構成され、前記走査電極及び信号電極に選択的にそれぞれ走査信号
及びデータ信号を加えることによって、液晶の取りうる
２つの配向状態を切り替え、電界を切ってもその配向状
態を保持する双安定性を有する液晶表示装置の駆動方法
において、前記走査電極ごとに順次走査されて加えられる走査信号
が前半部及び後半部の２つのパルスから構成され、前記
前半部の走査信号と前記後半部の走査信号の符号が逆で
あり、かつ前記前半部の走査信号によって液晶セルに蓄
えられる電荷量と前記後半部の走査信号によって液晶セ
ルに蓄えられる電荷量との和がゼロであり、前記信号電極ごとに順次走査されて加えられるデータ信
号が前半部及び後半部の２つのパルスから構成され、前
記前半部のデータ信号と前記後半部のデータ信号の符号
が逆であり、かつ前記前半部のデータ信号によって液晶
セルに蓄えられる電荷量と前記後半部のデータ信号によ
って液晶セルに蓄えられる電荷量との和がゼロであり、前記走査信号の後半部の期間内に前記データ信号の前半
部のみが印加され、走査信号の後半部の終端とデータ信
号の前半部の終端とが一致していることを特徴とした液
晶表示装置の駆動方法。
【請求項２】ほぼ平行に対向して配置された一対の基
板と、前記一対の基板上にマトリックス状に形成された
複数の走査電極及び複数の信号電極と、前記走査電極及び信号電極の上に形成された配向手段
と、前記配向手段によってはさまれた空間に介在された液晶
とを備える液晶セルと、前記液晶セルの外側に配置され
る少なくとも１枚の偏光板とから構成され、前記走査電極及び信号電極に選択的にそれぞれ走査信号
及びデータ信号を加えることによって、液晶の取りうる
２つの配向状態を切り替え、電界を切ってもその配向状
態を保持する双安定性を有する液晶表示装置の駆動方法
において、前記走査電極ごとに順次走査されて加えられる走査信号
が前半部及び後半部の２つのパルスから構成され、前記
前半部の走査信号と前記後半部の走査信号の符号が逆で
あり、かつ前記前半部の走査信号によって液晶セルに蓄
えられる電荷量と前記後半部の走査信号によって液晶セ
ルに蓄えられる電荷量との和がゼロであり、前記信号電
極ごとに順次走査されて加えられるデータ信号が前半部
及び後半部の２つのパルスから構成され、前記前半部の
データ信号と前記後半部のデータ信号の符号が逆であ
り、かつ前記前半部のデータ信号によって液晶セルに蓄
えられる電荷量と前記後半部のデータ信号によって液晶
セルに蓄えられる電荷量との和がゼロである波形で、前
記信号電極ごとに順次走査されて加えられるデータ信号
が前記後半部の走査信号の符号と異極性の場合には前記
走査信号の後半部の期間内に前記データ信号の前半部を
選択的に印加し、前記信号電極ごとに順次走査されて加
えられるデータ信号が前記後半部の走査信号の符号と同
極性の場合にはデータ信号は印加しないことを特徴とし
た液晶表示装置の駆動方法。
【請求項３】前記走査信号と前記データ信号との合成
波形において、前記データ信号を加えた後に休止パルス
期間を設けることを特徴とする請求項１または２記載の
液晶表示装置の駆動方法。
【請求項４】前記配向手段が、電極保護膜と配向膜か
ら構成され、前記電極保護膜を前記走査電極及び前記信
号電極の上に形成した後、前記配向膜を前記電極保護膜
の上に斜方蒸着させた請求項１または２記載の液晶表示
装置の駆動方法。
【請求項５】前記電極保護膜が真空蒸着用金属酸化物
又は真空蒸着用化合物材料からなり、前記配向膜が斜方
蒸着可能な真空蒸着用材料からなる請求項４記載の液晶
表示装置の駆動方法。
【請求項６】前記液晶がネマチック液晶であることを
特徴とする請求項２記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項７】前記液晶の分子長軸が前記基板に対して
ほぼ平行であるように、前記液晶の取りうる２つの配向
状態が形成されることを特徴とする請求項１または２記
載の液晶表示装置の駆動方法。