JP3155112B2 - 平面型表示デバイスのマトリックス駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、双安定性を有する平面
型表示デバイスに適用されるマトリックス駆動方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明の背景】高速スイッチング特性
と双安定性（メモリー性）とを有する強誘電性液晶など
の平面型表示デバイスが公知である。この種のもので
は、走査電極に加えるリセット信号によりこの走査電極
上の全画素を暗（または明）に強制的にリセットするリ
セット期間と、この走査電極に選択信号を加える一方、
所定の画素に対する信号電極（表示電極）に明（または
暗）の書込み信号を加えることにより、この選択信号と
信号電極とが交差する画素を明（または暗）に書込む書
込み期間とを持つ。

【０００３】ここにこの液晶には、画素に加わる電圧と
時間の積（以下この積を有効値という）によって明また
は暗に書換えられる特性を持つものがある。このような
ものでは、明（または暗）に書込むための信号（有効パ
ルスという）として所定範囲の有効値を持つパルス信号
を印加する必要がある。

【０００４】しかしこの種の表示装置では、有効パルス
の最適なパルス幅（有効値）は表示条件によって変化す
る。例えばこの最適なパルス幅は、液晶の温度や、液晶
の経時的劣化、製品特性のバラツキ、表示対象すなわち
使用するソフトによるフレーム周波数の変化、等の条件
により変化する。このためこれら表示条件の変化により
画質が変化するという問題があった。

【０００５】

【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、温度変化などの表示条件に変化があっても
常に良好な状態で表示することができるようにした平面
型表示デバイスのマトリックス駆動方法を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【発明の構成】本発明によればこの目的は、走査電極お
よび信号電極の交差部に双安定性を有する画素を形成
し、前記走査電極に加えたリセット信号によりこの走査
電極上の全画素を暗または明の一方にするリセット期間
と、選択信号を加えた前記走査電極と書込み信号を加え
た前記信号電極との交差部の画素を明または暗に書込み
記憶させる書込み期間とを有する平面型表示デバイスに
おいて、前記画素のリセット状態を反転させる有効パル
スのパルス幅を、前記走査電極の信号および信号電極の
信号の少くとも一方を遅角させることにより可変とした
ことを特徴とする平面型表示デバイスのマトリックス駆
動方法により達成される。

【０００７】ここに走査電極の信号と信号電極の信号と
の両方を共に遅角させてもよいが、その一方のみを遅角
させるようにしてもよい。この遅角量は手動制御として
もよいが、温度などを検出して自動で制御するようにし
てもよい。

【０００８】

【実施例】図１は走査電極配置と全体構成の概念を示す
平面図、図２は従来の２パルス駆動法における各部の波
形図であり、本発明において交流化信号の遅角がない場
合を示す。図３はこの図２の各信号の組合せによる駆動
信号の波形を示す図である。この２パルス駆動法は、選
択期間の直前にプリリセット期間を設けて強制的に画素
の表示状態をリセットさせるものである。従って正しく
はプリリセット２パルス駆動法というべきであるが、適
宜省略して単に２パルス法などということにする。

【０００９】図１でＸ₁ 〜Ｘ₅ は走査電極（ＣＯＭ）、
Ｙ₁ 〜Ｙ₅ は表示電極（信号電極）（ＳＥＧ）であり、
これらの電極はそれぞれドライバＤ_X 、Ｄ_Y により駆動
される。画像信号はコントローラＣに入力され、各ドラ
イバＤ_X 、Ｄ_Y はこのコントローラＣの出力に従って各
電極Ｘ₁ 〜Ｘ₅ 、Ｙ₁ 〜Ｙ₅ に所定の信号を選出する。
ここでは説明を簡単にするため両電極はそれぞれ５本だ
け示しているが、実際には非常に多数の電極を持つのは
勿論である。

【００１０】 各ドライバＤ_X 、Ｄ_Y にはそれぞ
れ複数の定電圧Ｖ_C1〜Ｖ_C4、Ｖ_S1〜Ｖ_S4が入力され、各
ドライバＤ_X 、Ｄ_Y はこれらの電圧のいずれかを選択し
て出力するためのアナログスイッチ群を内蔵する。この
スイッチ群はコントローラＣから送られるデータ信号と
交流化信号（以下Ｍ信号あるいはＭという）とによって
オン・オフ制御され、図２に示す波形の信号を走査電極
Ｘと信号電極Ｙとに出力する。

【００１１】この図２においてＳＥＧは信号電極Ｙに関
する信号をＣＯＭは走査電極Ｘに関する信号を示す。ド
ライバＤ_X には、選択期間の２τの期間中ＯＮとなるデ
ータ信号と、これを交流化するためのＭ信号とが入力さ
れる。Ｍ信号はτの周期でＯＦＦからＯＮに変化し、こ
れらに基づきドライバＤ_X は、図２のＣＯＭの“出力”
の欄に示すようにＶ_C1からＶ_C2に変化するステップ状信
号を出力する。また非選択期間の２τ中には、データ信
号がＯＦＦとなり、“出力”はＶ_C4からＶ_C3に変化する
ステップ状信号となる。

【００１２】同様にドライバＤ_Y には、書込み時（ＯＮ
時）にＯＮとなり、非書込み時（ＯＦＦ時）にＯＦＦと
なるデータ信号と、これを交流化するＭ信号とが入力さ
れ、その“出力”はＯＮ時にＶ_S2からＶ_S1に変化するス
テップ状波形となり、ＯＦＦ時にはＶ_S4からＶ_S3に変化
するが両者は同一電圧に設定されているから一定電圧と
なる。

【００１３】このように走査電極Ｘと信号電極Ｙにそれ
ぞれ前記のＣＯＭの“出力”とＳＥＧの“出力”とが印
加されると、両電極Ｘ、Ｙの交差領域の画素には（ＳＥ
Ｇ出力−ＣＯＭ出力）の電圧が加わる。この電圧波形は
図２に“合成波形”で示されたものとなる。なお以下Ｓ
ＥＧの出力をＳＥＧ信号、ＣＯＭの出力をＣＯＭ信号と
いう。

【００１４】このように画素には正および負の直流のパ
ルス電圧が印加される。駆動パルスに直流成分が残って
いると素子の液晶が劣化する性質を持っているので、こ
の直流成分を打消すために正負のパルスを組合るもので
ある。本願ではこのような駆動を交流駆動という。

【００１５】今、或る画素に対してＯＮまたはＯＦＦに
書込んだ（選択）後にこの同じ画素が非書込み（非選
択）となる時の、画素に加わる駆動信号すなわち合成波
形は、図３に示すようになる。ＯＮまたはＯＦＦの選択
後の非選択時にＳＥＧ信号がＯＮになる場合とＯＦＦに
なる場合、すなわち隣の走査線上の画素（次画素）がＯ
Ｎ・ＯＦＦになる場合があるから、それらの組合せによ
り（Ａ）〜（Ｄ）の４通りの場合が発生し得る。これら
の各場合で、書込みに寄与する有効パルスは斜線を付し
たものである。

【００１６】本発明は以上のような従来法において、Ｍ
信号を遅角させることにより表示画質を向上させるもの
である。このためこの実施例では、図１に示すようにＭ
信号を遅角させるための手動操作子１０と、劣化検出手
段１２と、電圧検出手段１４と、フレーム周期検出手段
１６と、温度センサ１８とを備える。

【００１７】手動操作子１０は、操作者が液晶表示画面
を見ながら手動操作を行うためのものであり、この操作
により画質が最良になるＭ信号の遅角量を検出するもの
である。劣化検出手段１２は、液晶の経時的劣化を検出
するものであり、例えば液晶表示板の表示時間を積算
し、積算時間に応じて遅角量を自動で変化させるよう構
成する。

【００１８】電圧検出手段１４は、液晶の駆動電圧の変
動を検出して遅角量を自動で変化させるものである。フ
レーム周期検出手段１６は、使用するソフトによって表
示画面のフレーム周期が異なる場合に、フレーム周期に
対応して遅角量を自動制御するものである。温度センサ
１８は液晶表示板の温度や使用環境温度を検出し、この
温度に対応して遅角量を自動制御するものである。

【００１９】遅角させるＭ信号はＳＥＧとＣＯＭの両方
のものであってもよいが、いずれか一方のものであって
もよい。図４は両方のＭ信号を遅角させる場合の各信号
の波形を示す図、図５はこれらの組合せを示す図であ
る。また図６、７、８、はＭ信号の遅角をしない場合
（プリリセット２パルス）と遅角させる場合（プリリセ
ット２パルス６０°遅角）とを比較して示すもので、図
６は選択信号などの波形を、図７は各信号を組合せた信
号波形を、図８はバイアス波形の様子をそれぞれ示す。

【００２０】このようにＳＥＧおよびＣＯＭの両Ｍ信号
を共に遅角させる場合には、書込みに寄与する有効パル
スは図５に斜線で示すようになる。これを図２に示す遅
角量０の場合と比較することにより、有効パルスの有効
値を小さくすることができる。すなわちＭ信号の遅角量
により有効値を制御することができる、従ってこのＭ信
号により有効値を表示条件の変化に適合させて制御でき
る。

【００２１】なおこの実施例の場合には駆動マージンを
大きくして画質を向上し安定化させる効果も得られるこ
とを次に説明する。ここに駆動マージンは、実際の液晶
においては駆動パルス幅に対する明／暗の強度比の変化
を実測して求められるものであるが、ここではこの駆動
マージンの目安となる有効値の比を駆動マージン指数と
定義して用いる。すなわち、この駆動マージン指数は、
リセットされた画素を反転させて書込むために必要な最
小の有効値と、リセット状態を保つために超えてはなら
ない最大の有効値との比である。

【００２２】今 駆動信号すなわち合成波形の電圧を Ｖ_S1＝Ｖ_c1＝４、 Ｖ_S2＝Ｖ_C2＝０、 Ｖ_S3＝Ｖ_S4＝２、 Ｖ_C3＝３、 Ｖ_C4＝１ とする。この場合実質的に有効パルスと考えられる領域
は図３、５に斜線で示す領域あるいは図７に網かけ範囲
で示す領域となり、それぞれの斜線領域あるいは網かけ
領域の有効値が付記されている。

【００２３】遅角量が０の図３あるいは図７の左欄の場
合において最も駆動条件が厳しくなるのは（Ａ）と
（Ｄ）との場合であり、この場合の有効値の比すなわち
駆動マージン指数は４／３＝１．３となる。

【００２４】これに対し図５で遅角量θを１パルスを１
８０°として例えばθ＝６０°（図７の右欄）とした場
合には、駆動条件が最も厳しいのは（Ａ）と（Ｄ）との
場合であり、この場合の駆動マージン指数は３／２＝
１．５となる。この結果駆動マージン指数は１．３から
１．５に増加することが解る。

【００２５】また選択信号が無い期間は図８に示すよう
に正負に変化するバイアス波形の電圧が印加される。こ
の図からも明らかなように、非選択期間の最大有効値は
従来方法（遅角がない時）では２であるのに対し、本願
発明の方法（６０°の遅角を行う時）によれば最大有効
値は４／３に減少する。

【００２６】すなわち非選択期間では画素にはこの最大
有効値の振幅で正負に変化する電圧が印加されることに
なる。一般にこの時の振幅電圧（すなわち最大有効値）
の増大は特に暗に選択されている画素において液晶の微
小な揺れが強くなり、画素を漏れる光量の増大を招く。
従ってコントラストの低下を招き、画質の低下させるこ
とになる。しかしながら本発明によれば、前記のように
この最大有効値が小さくなるから、コントラストが増大
し画質の向上が図れる効果も得られる。

【００２７】なお、ここに用いた電圧Ｖ_s1〜Ｖ_s4、Ｖ_c1
〜Ｖ_c4は、使用環境条件（温度、湿度、圧力等）、液晶
素子の構成（液晶成分、配向膜、絶縁膜、組立て方、注
入法、ギャップ厚等）、駆動電圧波形等によって最適に
決められるものである。このようにして最大駆動電圧、
バイアス比を最適化するようにこれら電圧を決める。

【００２８】

【第２の実施例】この実施例は３パルス駆動法に適用し
たものであり、図９はこの３パルス駆動法に従来例の波
形説明図、図１０は本発明を適用した場合の波形説明図
である。この３パルス法によれば、従来法で駆動マージ
ン指数が１．５であったものを、本発明により１．７５
に増大させることができる。

【００２９】

【第３の実施例】この実施例は４パルス駆動法に関する
ものであり、図１１はその従来例の波形説明図、図１２
は本発明を適用した場合の波形説明図である。この４パ
ルス法によれば、駆動マージン指数を従来法の１．３３
から１．５に増大させることができる。

【００３０】以上の各実施例はＳＥＧおよびＣＯＭのＭ
信号を共に同じ量（６０°）だけ遅角させたものである
が、本発明はＳＥＧとＣＯＭのいずれか一方のＭ信号を
遅角させるものであってもよい。またＭ信号を用いずに
ＳＥＧ信号、ＣＯＭ信号を直接遅角させてもよい。

【００３１】ここに遅角量は表示画面の画質が最良にな
るように設定するのは勿論である。劣化、電圧、フレー
ム周期、温度等を検出して自動で遅角量を制御する場合
には、これらの表示条件の変化に対する最適な遅角量を
予めメモリしておき、表示条件の変化に応じて適宜この
メモリの内容を読出して遅角量を制御するように構成す
ることができる。

【００３２】また以上の実施例では液晶表示デバイスを
用いているが、本発明はこれに限られず、双安定性を有
する表示デバイスであれば他の表示デバイス、例えば分
散型液晶、ＳＢＩＮＤ等にも適用可能であり、これを包
含する。

【００３３】

【実験例】次の条件で実験を行った。 基板： ガラス基板 電極： ＩＴＯ エッチングでパターン作成 絶縁膜： ＳｉＯ₂ 、電子ビーム蒸着、１００ｎｍ 配向膜： ＳｉＯ斜方蒸着 約４０ｎｍ 組立： セルギャップ２μｍ （ギャップ剤としてＳｉＯ₂ ［触媒化成（株）製商品
名：真し球］を使用） 注入： １００℃３０分 液晶： 表１に示す液晶組成物 測定方法：液晶表示素子に、３５℃で、プリリセット２
パルス駆動法によりそれぞれの駆動波形を印加（±３２
Ｖ、デューティ１２０、バイアス比１／４）し、顕微鏡
（Nikon OPTIPHOTO2-POL、対物レンズＭＰｌａｎ１０）
およびフォトダイオードを使用して、明フレームの明る
さ（Ｂ）および暗フレームの明るさ（Ｄ）を測定した。
パルス幅を漸次増していきながらＢ／Ｄ比を測定した。

【００３４】

【表１】

【００３５】以上の実験により、表２に示す測定結果を
得た。

【００３６】

【表２】

【００３７】

【発明の効果】請求項１の発明は以上のように、リセッ
トされた状態を反転させる有効パルスのパルス幅を、走
査電極および信号電極のドライバの少くとも一方の交流
化信号を遅角させることにより制御するものであるか
ら、駆動信号の電圧や周波数を制御することなく容易に
表示条件に適した有効パルスの有効値を設定できる。こ
のため駆動マージン指数を増大させ、コントラストを増
大させると共に、温度変化や劣化などによる表示デバイ
スの特性変化、製品のバラツキ、使用ソフトによるフレ
ーム周波数の変化等に対応して常に良好な画質を得るこ
とが可能になる。

【００３８】ここに走査電極と信号電極の両方のドライ
バを同時に所定角度遅角させる場合には、駆動マージン
の向上が図れる（請求項２）。しかし本発明はいずれか
一方のドライバの交流化信号を遅角させることによって
も、所期の目的は達成可能である。

【００３９】交流化信号の遅角量は、操作者が表示画面
を見ながら画質が最適になるように手動で調整できるよ
うにすることができる（請求項３）。この遅角量は自動
で調整するように構成することも可能である（請求項
４）。この場合、表示条件の変化を検出する手段を設け
ておき、この変化に応じた最適な遅角量をメモリから読
出して遅角量を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電極配置と全体構成の概念を示す平面図

【図２】プリリセット２パルス駆動法で交流化信号の遅
角が無い場合の各部の波形を示す図

【図３】同じくその信号の組合せによる駆動信号の波形
を示す図

【図４】プリリセット２パルス駆動法で、交流化信号を
遅角させた場合の各部の波形を示す図

【図５】その信号の組合せによる駆動信号の波形を示す
図

【図６】従来法と本発明とを比較して、選択信号等の波
形を示す図

【図７】同じく各信号を組合せた信号波形を示す図

【図８】バイアス波形の様子を示す図

【図９】３パルス法の従来例の波形を示す図

【図１０】同じく本発明による波形を示す図

【図１１】４パルス法の従来例の波形を示す図

【図１２】同じく本発明による波形を示す図

【符号の説明】

Ｘ₁ 〜Ｘ₅ 走査電極 Ｙ₁ 〜Ｙ₅ 表示電極 Ｄ_X 、Ｄ_Y ドライバ Ｍ 交流化信号 θ 遅角量

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走査電極および信号電極の交差部に双安
   定性を有する画素を形成し、前記走査電極に加えたリセ
   ット信号によりこの走査電極上の全画素を暗または明の
   一方にするリセット期間と、選択信号を加えた前記走査
   電極と書込み信号を加えた前記信号電極との交差部の画
   素を明または暗に書込み記憶させる書込み期間とを有す
   る平面型表示デバイスにおいて、前記画素のリセット状
   態を反転させる有効パルスのパルス幅を、前記走査電極
   の信号および信号電極の信号の少くとも一方を遅角させ
   ることにより可変としたことを特徴とする平面型表示デ
   バイスのマトリックス駆動方法。
2. 【請求項２】 前記走査電極の信号と信号電極の信号と
   を同じ角度だけ遅角させる請求項１の平面型表示デバイ
   スのマトリックス駆動方法。
3. 【請求項３】 交流化信号の遅角量は、手動操作子によ
   り制御可能とした請求項１または２の平面型表示デバイ
   スのマトリックス駆動方法。
4. 【請求項４】 交流化信号の遅角量は、前記平面型表示
   デバイスの表示条件に応じて自動で制御される請求項１
   または２の平面型表示デバイスのマトリックス駆動方
   法。