JP3229417B2 - 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
間とを有する。

【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。この場合、
明（または暗）に書込むための信号として必要な最小の
有効値と、リセットされて暗となった画素を暗のままに
保つために超えてはならない最大の有効値との差あるい
は比ができるだけ大きいことが望ましい。

【０００４】この有効値の差あるいは比は駆動マージン
に大きな影響を及ぼす。ここに駆動マージンは有効値の
差あるいは比だけでなく、液晶自身の性質や電気抵抗に
よる信号遅延などにより変化するが、有効値の差あるい
は比を大きくすることによりこの駆動マージンを大きく
することができ、これにより表示画面の画質を向上し安
定化させることができる。そこで以後この有効値の差あ
るいは比を駆動マージン指数ということにする。

【０００５】一般にこの種の表示装置では、電極内の電
気抵抗による電圧降下、温度変化による液晶の特性変
化、液晶表示板の製品の特性バラツキ、表示対象による
フレーム周波数の変化、等の種々の表示条件の変化によ
り、画質が変化する。しかしこの駆動マージン指数を大
きくすることによりこれら表示条件の変化による影響を
小さくすることができる。

【０００６】図１６は従来の２パルス駆動法における走
査信号と表示信号との組合せにより合成される駆動信号
の波形を示す図、図１７はある走査線に加わる１フレー
ム分の走査信号の配列例を示す図、図１８は選択信号と
非選択信号の組合せによる駆動信号の違いを示す図であ
る。また図１９はパルス幅に対するコントラストＢ／Ｄ
の変化を示す図である。

【０００７】この２パルス法では、走査電極に選択信号
が入力される直前にプリリセット信号ＰＲを入力して、
表示信号のＯＮ、ＯＦＦにかかわらず強制的に暗にリセ
ットする。ここに走査信号は２τのパルス幅を持ち走査
電極に印加され、また表示信号は同じく２τのパルス幅
を持ち表示電極（信号電極）に印加される信号である。
この結果例えば走査電極にプリリセット信号ＰＲが入力
されている時に、或る画素に対する表示電極にＯＮの表
示信号が入力されていればこの画素には図１６のＸの信
号が印加されることになり、この画素は強制的に暗にリ
セットされる。また他の画素に対する表示電極にＯＦＦ
の表示信号が入力されていれば、この画素には図８のＹ
の信号が印加されることになる。

【０００８】このようにして図１７に示すように、所定
の走査電極にはこれに対応する所定のタイミングに選択
信号Ｓを含む走査信号が印加される。ここに１つまたは
複数のプリリセット信号ＰＲに先行して、これらのプリ
リセット信号ＰＲとは極性が逆な１つまたは複数のアン
チ・プリリセット信号ＡＰＲが挿入され、プリリセット
信号ＰＲの直流成分をアンチ・プリリセット信号ＡＰＲ
で打消している。

【０００９】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が、これは直流成分を打消して液
晶の劣化を防止するためである。従って本願ではこのよ
うな駆動を交流駆動という。またこれらＡＰＲとＰＲは
図１７では２つづつ続けて挿入されているが、これはリ
セット動作を確実にするためである。プリリセット信号
ＰＲの長さは前記のように走査信号および表示信号を２
τのパルス幅とした時（図１６）、２τ以上にすること
が必要であり、特に４τにするのが望ましい。

【００１０】今或る画素の走査電極に選択信号Ｓが、表
示電極にＯＮ信号が入力されていれば、この画素には図
１６のＢ（Bright、明）の信号が加わり、このＢの最後
に斜線で示す＋４の面積（有効値）を持つパルス（有効
パルスという）により画素は明に書込まれる。同様にこ
の時表示電極にＯＦＦ信号が入力されている画素にはＤ
（Dark，暗）の信号が加わり、この最後に斜線で示す＋
２の面積（有効値）を持ったパルスでは画素の表示を明
に変えることができず、リセットにおいて書込まれた暗
の状態が保たれる。

【００１１】同様に走査電極に非選択信号ＮＳが入力さ
れている時に、表示電極にＯＮ信号が入力された画素に
は図１６に“１”で示すパルスが、ＯＦＦ信号が入力さ
れた画素にはこの“１”と逆極性の“０”で示すパルス
が印加され、画素の表示状態はいずれも変化しない。

【００１２】或る画素が“Ｂ”または“Ｄ”のパルスに
より明または暗に書込まれた後に来る“１”または
“０”のパルスの組合せは、図１８に示す４通りが可能
である。この図では例えば“Ｂ”と“０”の組合せを
“Ｂ０”と表示している。この実施例で用いる液晶は、
駆動パルスの電圧だけでなく有効値すなわちパルスの電
圧と時間の積により明・暗に書込まれるから、各場合の
パルスの面積を比較する。Ｂ０の場合は面積５で明に書
込まれ、Ｂ１の場合は面積４で明に書込まれる。またＤ
０、Ｄ１の場合はそれぞれ面積３、２で暗に保たれるこ
とが必要である。

【００１３】ここで暗から明に書き換える時を考える。
すなわちＤ０またはＤ１からＢ０またはＢ１に駆動パル
スがつながれる時である。Ｄ０→Ｂ０を００、Ｄ０→Ｂ
１を０１、Ｄ１→Ｂ０を１０、Ｄ１→Ｂ１を１１で示す
ものとすれば、この時の明および暗の明るさの比（コン
トラスト）Ｂ／Ｄのパルス幅に対する変化は、図１９に
示すようになる。

【００１４】この図１９に実験は次の表１に示す条件で
行われたものであり、ここに使用した液晶組成物Ａの成
分と重量は表２に示す通りである。

【００１５】

【表１】 実験の実施例 基板 ：ガラス基板 ｔ１．１ｍｍ 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、ｔ１００ｎｍ 配向膜 ：ＬＱ１８００［日立化成製］ ラビング：ナイロン起毛布により1400rpm 、20秒×３
回、平行ラビング 組立 ：セルギャップ２μｍ （ギャップ剤としてＳｉＯ₂ ［触媒化成（株）真し球］
を使用） 注入 ：１００度３０分 液晶 ：液晶組成物Ａを使用 測定方法：液晶表示素子に、３５度で、それぞれの駆動
波形を印加 ±４２Ｖ、デューティー１２０ 顕微鏡（Nikon OPTIPHOTO2-POL、対物レンズMPlan10 ）
及びフォトダイオードを使用し、明フレームの明るさ
（Ｂ）及び暗フレームの明るさ（Ｄ）を測定した。パル
ス幅を漸次増しながらＢ／Ｄを測定した。

【００１６】

【表２】

【００１７】図１９から０１の場合、すなわちパルス面
積を３から４に変えることにより暗から明に変える場合
のコントラストＢ／Ｄが最も小さくなり、しかもパルス
幅も２０〜３０μsec と長くする必要が生じることが解
る。このようにこの０１の場合に駆動マージン指数が最
小（４／３）となり駆動条件が最も厳しいものとなる。
この条件の下では従来の２パルス法はコントラストが小
さく、しかもパルス幅が大きいためにスイッチング速度
を上げられず、フリッカが生じ易いため、画質が悪化す
るという問題を有するものであった。

【００１８】

【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、駆動マージン指数を大きくし、画質を向上
させることができる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。

【００１９】

【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リセットするリセ
ット期間と、選択信号によりこの走査電極上の画素を明
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、走査信号には、暗または明に
リセットされた状態を反転させる選択信号の有効パルス
と逆極性の逆アシスト信号を書込み期間の外でかつ前記
有効パルスの直後に追加すると共に、この逆アシスト信
号により合成した実効面積をほぼ一定にする一方、この
逆アシスト信号を極性反転したアンチ逆アシスト信号を
前記書込み期間より前に追加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。

【００２０】ここに逆アシスト信号の波形、電圧および
長さは、この逆アシスト信号が画素に追加する有効値す
なわち印加電圧と印加時間との積が駆動マージンの増大
に与える効果を考慮して決められるべきであり、駆動マ
ージン指数をできるだけ大きく確保するのが望ましい。
特に逆アシスト信号およびアンチ逆アシスト信号の長さ
すなわち時間幅は、交流駆動信号のパルス幅を設定する
クロックを利用することを考慮して、選択信号と同一、
あるいはその整数倍または整数分の１に設定するのが望
ましい。

【００２１】

【実施例】図１は走査電極配置を示す平面図、図２は本
発明を２パルス駆動法に適用した実施例における走査信
号の配列例を示す図、図３は画素に加わる駆動信号の波
形を示す図、図４は各信号の組合せによる駆動信号の波
形の違いを示す図、図５はこの実施例のシーケンス例を
示す図である。

【００２２】図１でＸ₁ 〜Ｘ₅ は走査電極、Ｙ₁ 〜Ｙ₅
は表示電極（信号電極）であり、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有することは勿論である。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 に所定の信号を送出する。

【００２３】走査信号は図２に示すように、選択信号Ｓ
と、その直前に挿入した２つのプリリセット信号ＰＲお
よび２つのアンチプリリセット信号ＡＰＲと、選択信号
Ｓの直後に追加した逆アシスト信号ＡＡと、アンチプリ
リセット信号ＡＰＲの前に追加したアンチ逆アシスト信
号ＡＡＡと、多数の非選択信号ＮＳとで構成される。プ
リリセット信号ＰＲとアンチプリリセット信号ＡＰＲは
前記図１６で説明したものと同一波形であるから、その
説明は繰り返さない。

【００２４】アンチ逆アシスト信号ＡＡＡは、逆アシス
ト信号ＡＡを追加することにより直流成分が発生するた
め、これを打消すために逆アシスト信号ＡＡと反対の極
性にして追加したものである。このアンチ逆アシスト信
号ＡＡＡは選択信号Ｓやプリリセット信号ＰＲより前に
挿入するべきであり、特にアンチプリリセット信号ＡＰ
Ｒの前、中、後が適している。

【００２５】逆アシスト信号ＡＡは図３に示すように選
択信号Ｓと同じ時間幅２τを持ち、先頭のτの時間は電
圧−２で後のτは−４の電圧に変化する。この逆アシス
ト信号ＡＡが出力されるタイミングに表示信号がＯＮに
なる時の駆動信号波形は“α”で表し、またＯＦＦにな
る時の駆動信号波形は“β”で表す。この図３から明ら
かなように、逆アシスト信号ＡＡと表示信号とが合成し
て画素に加える電圧の実効面積は表示信号のＯＮ／ＯＦ
Ｆ変化にかかわらず一定である。なおこの図３では各駆
動信号波形の右下にパルス面積が示されている。

【００２６】これらの信号の組合せは図４に示すように
なる。例えば明に書き換える“Ｂ”の後に、αのアシス
ト信号と非選択信号ＮＳとして“１”を組合せた場合に
は、画素に加わる駆動信号は“Ｂα１”として図４に示
すような波形となる。この時、明への書き換えに寄与す
るパルスすなわち電圧４の有効パルスの次には電圧−２
の逆アシスト信号αが加わり、明への書き換えに寄与す
るパルス面積（斜線部分）は４となる。以下同様にそれ
ぞれの組合せに対して書込みに寄与するパルス面積がそ
れぞれの波形の右下に示されている。

【００２７】この図４から明らかなように、リセットさ
れた暗状態から明に書換える際のパルス面積は全ての場
合に４となり、また暗状態を保つパルス面積は全て２で
ある。このように明に書換えるパルス面積４と暗に保つ
ためのパルス面積２との比は４／２＝２となり、図１８
に示した従来方法におけるパルス面積の比４／３に比べ
て大幅に増大している。このため駆動マージン指数を大
きくし画質を向上できることが解る。

【００２８】

【第２の実施例】図６は第２の実施例の走査信号配列を
示す図、図７はその信号の波形を示す図、図８はその逆
アシスト信号を除いた状態での信号の組合せ例を示す図
である。この実施例は、選択信号の有効パルスの次に、
この有効パルスと同極性の順アシスト信号ＡＳを挿入し
たものである。この信号ＡＳの追加により明の書込みに
寄与するパルス面積を増大し、動作速度を高めるもので
ある。

【００２９】ここで用いる順アシスト信号ＡＳは図７に
示す波形のものであり、表示信号のＯＮ、ＯＦＦとの組
合せにより生じる画素駆動電圧の波形をそれぞれγ、σ
とする。今逆アシスト信号ＡＡをこの順アシスト信号Ａ
Ｓの次に挿入すれば、この信号ＡＡにより画素に加わる
駆動電圧は正になることがない。図８はこの逆アシスト
信号ＡＡを追加しない状態の波形を示すが、順アシスト
信号ＡＳと非選択信号ＮＳとの間にこの逆アシスト信号
ＡＡを挿入すれば、書込みに寄与するパルス面積は必ず
この逆アシスト信号ＡＡで終わることになる。従って非
選択信号“１”の時（図８の左欄）にはこの逆アシスト
信号ＡＡの追加によりパルス面積に変化はない。しかし
非選択信号“０”の時（図８の右欄）には、この逆アシ
スト信号ＡＡの追加により、パルス面積は６あるいは４
に減少する。

【００３０】この逆アシスト信号ＡＡを追加する前に
は、Ｄγ０→Ｂσ１への変化時のパルス面積は５→６と
変化し、駆動マージン指数は６／５と非常に厳しいもの
であった。しかしこの実施例によれば逆アシスト信号Ａ
Ａの追加により暗→明への変化時の全ての場合におい
て、パルス面積の変化は４→６となる。すなわち駆動マ
ージン指数は６／４と大幅に改善されることが解る。

【００３１】なおこの実施例では順アシスト信号ＡＳの
追加により暗から明へ変化させるパルス面積が大きくな
るので、駆動マージン指数は一層向上するばかりでな
く、駆動電圧を高くすることなく画素のスイッチング速
度を上げることができる。また順アシスト信号ＡＳは選
択信号Ｓの直後に追加するものだけでなく、選択信号Ｓ
の有効パルスの直前、あるいはこの有効パルスの前と後
にそれぞれ追加するようにしてもよい。

【００３２】

【逆アシスト信号波形の変形例】図９は本発明で用い得
る逆アシスト波形の変形例を示すものであり、この中で
走査信号（−ＣＯＭ）の１は前記の実施例で用いたもの
である。好ましい波形は１、２、３、５、６、７であ
り、最も好ましいのは１、２、５である。

【００３３】ここに示した波形は１／４バイアスの場合
の例であり、バイアスが変わればそれにつれて波形も変
形される。ここに示した波形例は、多チャンネルパラレ
ルのアナログスイッチを用いることを想定してあるた
め、用いる電圧を４〜５種類に限定してある。この前提
を除いて考えると、更に多くのバリエーションが考えら
れる。

【００３４】一瞬の間（２τ程度）適切なマイナス電圧
をかける方法も考えられ、この場合の波形がこの図９の
右下に示されている。この場合にかけるマイナス電圧
は、選択時にかかる電圧より小さい値に設定するのが好
ましい。この波形の本質は、選択直後に、一瞬のあいだ
マイナスバイアスの状態を作り出すことにあり、これら
のバリエーションに限定されるものではない。アンチ逆
アシスト信号ＡＡＡは、それぞれ逆アシスト信号ＡＡの
直流成分が残らないようにキャンセルするような波形で
あればよい。最も単純には、逆アシスト信号ＡＡをその
まま反対極性とした波形を採用して加えてやればよい。

【００３５】

【第３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１０はこの３パルス駆動法の従来例の
波形説明図、図１１は本発明を適用した場合の波形説明
図、図１２は同じく従来法と本発明よる方法とのシーケ
ンス例を示す図である。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３．０に大幅に増大させることができる。

【００３６】

【第４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１３はその従来例の波形説明図、図１４
は本発明を適用した場合の波形説明図、図１５は従来法
と本発明による方法とのシーケンス例を示す図である。
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２．０に増大させることができる。

【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選択信号の有効パルスと逆極
性の逆アシスト信号を書込み期間の外でかつこの有効パ
ルスの直後に追加したものであるから、有効パルスの後
に来る非選択信号との組合せによって駆動マージンが小
さくなる場合に、この非選択信号による駆動マージンの
減少を防止して駆動マージンを大きく保つことが可能に
なる。ここにこの逆アシスト信号により合成した実効面
積がほぼ一定になるようにしたので、逆アシスト信号を
書込み期間の外にすることができる。すなわち選択信号
による書込み状態が明か暗かに影響されることなく書込
み期間の外にすることができる。このため選択期間に逆
アシスト信号を含める場合に比べて選択期間を短くする
ことができ、一走査線上の全画素を書込むのに要する時
間を短縮でき、従って画質向上が図れる。またこの逆ア
シスト信号を極性反転したアンチ逆アシスト信号をリセ
ット期間に追加したので、逆アシスト信号の追加による
直流成分の発生を打消すことができる。このため画質を
向上させることができる。

【００３８】リセット期間には書込み期間の直前で明お
よび暗または暗および明に書込むプリリセット信号およ
びこれと逆極性のアンチプリリセット信号とを含み、逆
アシスト信号をアンチプリリセット信号の直前に追加す
ることができる（請求項２）。選択信号は、時間幅τで
電圧が負正または正負に変化する時間幅２τの信号とし
た２パルス駆動法とすることができる（請求項３）。こ
こに逆アシスト信号およびアンチ逆アシスト信号は選択
信号と同一時間幅にするのが望ましい（請求項４）。逆
アシスト信号の前に選択信号の有効パルスと同極性の順
アシスト信号を追加し、書込みに寄与するパルス面積を
実質的に増大させれば、駆動電圧を上げることなく画素
のスイッチング速度を上げることが可能になる（請求項
６）。この順アシスト信号は有効パルスの直前に追加し
てもよい（請求項５）。

【図面の簡単な説明】

【図１】電極配置を示す平面図

【図２】本発明を２パルス駆動法に適用した実施例の走
査信号の配列を示す図

【図３】駆動信号の波形を示す図

【図４】組合せ波形を示す図

【図５】２パルス法のシーケンス例を示す図

【図６】本発明を２パルス駆動法に適用した他の実施例
の走査信号の配列を示す図

【図７】駆動信号の波形を示す図

【図８】その信号の組合せ波形を示す図

【図９】逆アシスト信号の波形の変形例を示す図

【図１０】３パルス法の従来例の波形を示す図

【図１１】同じく本発明による波形を示す図

【図１２】同じくシーケンス例説明図

【図１３】４パルス法の従来例の波形を示す図

【図１４】同じく本発明による波形を示す図

【図１５】同じくシーケンス例説明図

【図１６】従来の２パルス法の駆動信号の波形を示す図

【図１７】その走査信号の配列を示す図

【図１８】駆動信号を示す図

【図１９】実験結果を示す図

【符号の説明】

Ｘ₁〜Ｘ₅ 走査電極 Ｙ₁〜Ｙ₅ 表示電極 Ｓ 選択信号 ＮＳ 非選択信号 ＡＡ 逆アシスト信号ＡＡＡ アンチ逆アシスト信号 ＡＳ 順アシスト信号

Claims (6)

(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
   一方にリセットするリセット期間と、選択信号によりこ
   の走査電極上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、走査
   信号には、暗または明にリセットされた状態を反転させ
   る選択信号の有効パルスと逆極性の逆アシスト信号を書
   込み期間の外でかつ前記有効パルスの直後に追加すると
   共に、この逆アシスト信号により合成した実効面積をほ
   ぼ一定にする一方、この逆アシスト信号を極性反転した
   アンチ逆アシスト信号を前記書込み期間より前に追加し
   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】 リセット期間には書込み期間の直前で明
   および暗または暗および明に書込むプリリセット信号お
   よびこれと逆極性のアンチプリリセット信号を含み、ア
   ンチ逆アシスト信号はアンチプリリセット信号の直前に
   追加した請求項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】 選択信号は時間幅τで電圧が負正または
   正負に変化する時間幅２τの信号である請求項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。
4. 【請求項４】 前記逆アシスト信号およびアンチ逆アシ
   スト信号は、前記選択信号と同一の時間幅を有する請求
   項１〜３のいずれかの平面型表示デバイスのマトリック
   ス駆動方法。
5. 【請求項５】 前記選択信号の有効パルスの直前に、前
   記有効パルスと同極性の順アシスト信号を追加した請求
   項１〜４のいずれかの平面型表示デバイスのマトリック
   ス駆動方法。
6. 【請求項６】 前記選択信号の有効パルスと前記逆アシ
   スト信号との間に、前記有効パルスと同極性の順アシス
   ト信号を追加した請求項１〜４のいずれかの平面型表示
   デバイスのマトリックス駆動方法。