JP3530767B2

JP3530767B2 - 液晶素子の駆動方法

Info

Publication number: JP3530767B2
Application number: JP11159099A
Authority: JP
Inventors: 一典片倉; 豊榎本; 聖志三浦; 隆雄滝口; 潤伊庭
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2004-05-24
Anticipated expiration: 2019-04-20
Also published as: JP2000019485A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブマトリ
クス方式により、高速駆動で階調表示を行う液晶素子の
駆動方法に関する発明である。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置に用いられる液晶として
は、ネマチック液晶、スメクチック液晶、高分子分散型
液晶等、様々な液晶材料が用いられている。

【０００３】特に、自発分極を有し、双安定性を持った
液晶素子がクラーク（Ｃｌａｒｋ）及びラガーウォル
（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）の両者により特開昭５６−１０
７２１６号公報、米国特許第４，３６２，９２４号明細
書等で提案されている。双安定性液晶としては、一般に
カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ^*）またはＨ相（Ｓ
ｍＨ^*）を有する強誘電性液晶が用いられ、これらの状
態において印加された電界に応答して第１の光学的安定
状態と第２の光学的安定状態、いわゆる双安定状態を示
し、且つ電圧が印加されていない時はその状態を維持す
る性質、即ち安定性を有し、また電界の変化に対する応
答が速やかで、高速且つ記憶型の表示装置等の分野にお
ける広い利用が期待されている。

【０００４】また、自発分極を有する液晶としては、近
年では二つの強誘電状態と一つの反強誘電状態を有する
反強誘電性液晶素子（Ｊ．Ｊ．Ａ．Ｐ．，２８，Ｌ１２
６５，１９８９）や、光学軸が印加電界の強度と極性に
応じて基板と平行な面内で連続的に変化する、いわゆる
しきい値を持たない反強誘電性液晶素子（ＡｓｉａＤｉ
ｓｐｌａｙ ’９５Ｄｉｇｅｓｔ，ｐ．６１，１９９
５）が知られている。

【０００５】前者の反強誘電性液晶素子は、当該反強誘
電性液晶が備える配向状態の安定性を利用して画像を表
示するものである。即ち、該反強誘電性液晶は、液晶分
子の配向に三つの安定状態を有し、第１のしきい値以上
の電圧を印加した時に、印加電圧の極性に応じて液晶分
子が第１の方向に配列する第１の強誘電相または第２の
方向に配列する第２の強誘電相に配向し、前記第１のし
きい値より低い第２のしきい値以下の電圧を印加した
時、第１と第２の強誘電相の中間の配列状態である反強
誘電相に配向する。液晶素子の両側に配置する一対の偏
光板の透過軸の方向を反強誘電相の光学軸を基準にして
設定することにより、光の透過率を制御して画像を表示
することができる。

【０００６】上記反強誘電性液晶素子とアクティブ素子
を組み合わせた表示素子の駆動法としては、特開平７−
６４０５６号公報に液晶を強誘電相または反強誘電相に
設定した後、書き込み電圧を印加する方式が開示されて
いる。

【０００７】また、上記したしきい値を持たない反強誘
電性液晶素子の高速応答性、広視野角特性を生かしてア
クティブマトリクス駆動する研究が行われている。例え
ば、以下の文献が挙げられる。

【０００８】（１）Ａｆｕｌｌ−ｃｏｌｏｒｔｈｒ
ｅｓｈｏｌｄｌｅｓｓＡｎｔｉｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔ
ｒｉｃＬＣＤｅｘｈｉｂｉｔｉｎｇｗｉｄｅｖ
ｉｅｗｉｎｇａｎｇｌｅｗｉｔｈｆａｓｔｒｅ
ｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅ，Ｔ．Ｙｏｓｈｉｄａｅｔ
ａｌ，ＳＩＤ９７（ＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＩｎｆ
ｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ９７）ＤＩＧＥＳ
Ｔｐ．８４１〜８４４（２）Ｖｏｌｔａｇｅ−ｈｏｌｄｉｎｇｐｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓｏｆｔｈｒｅｓｈｏｌｄｌｅｓｓＡｎｔ
ｉｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｌｉｑｕｉｄｃｒｉｓ
ｔａｌｓｄｒｉｖｅｎｂｙａｃｔｉｖｅｍａｔ
ｒｉｃｅｓ，Ｔ．Ｓａｉｓｈｕｅｔａｌ，ＳＩＤ
９６（ＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＩｎｆｏｒｍａｔｉｏ
ｎＤｉｓｐｌａｙ９６）ＤＩＧＥＳＴｐ．７０３
〜７０６

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記した強誘電性液晶
や反強誘電性液晶といった液晶は自発分極を有している
ため、液晶分子のスイッチングに伴って、自発分極の反
転に起因した電流（反転電流）が発生する。この反転電
流は外部電場を妨げる方向に流れるため、アクティブマ
トリクス駆動においては、スイッチング素子を介して液
晶容量に蓄積された電荷を消費する方向に働く。そのた
め、スイッチング素子がオンの状態、即ち走査選択期間
内に全ての液晶分子がスイッチングし、反転電流によっ
て消費された電荷が補充された場合には問題はないが、
走査選択期間内にスイッチングが終了しなかった場合に
は、非選択期間にスイッチングした液晶分子による反転
電流によって液晶層にかかる電圧が降下してしまう。こ
の様子を図６に示す。

【００１０】図６は上記したしきい値を持たない反強誘
電性液晶素子をアクティブマトリクス方式で駆動する際
の従来のタイミングチャートの一例である。図６におい
て、（ａ）は任意の走査信号線のスイッチング素子に印
加される走査信号の電圧波形で、Ｔ_Gが走査選択期間で
ある。また、（ｂ）は当該走査信号線の任意の画素のス
イッチング素子を介して画素電極に印加される情報信号
の電圧波形、（ｃ）は当該画素の液晶層に印加される電
圧波形、（ｄ）は当該画素の透過率（最暗状態０％、最
明状態を１００％とする）を示す。

【００１１】図６は、Ｔ_F1において１００％表示、Ｔ_F2
において０％表示する画素を示しているが、液晶のスイ
ッチングがＴ_G期間内で終了しない場合、図６に示した
ように、非選択期間においてスイッチングした液晶分子
によって液晶層にかかる電圧が上昇し、０％表示するこ
とができない。これを防止する手段として、図７に示す
ように液晶のスイッチングが終了するまでＴ_Gを延長し
た場合には、フレーム周波数が低下してしまうという問
題があった。

【００１２】本発明の目的は、自発分極を有する液晶を
用いた液晶素子において高速駆動で所望の階調表示を実
施し得る駆動方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の基板間
に自発分極を有する液晶を挟持してなり、二次元状に配
置した画素毎にスイッチング素子を配し、該スイッチン
グ素子により各画素の液晶への電圧印加を制御するアク
ティブマトリクス方式の液晶素子の駆動方法であって、
各ラインの走査選択期間において、当該走査選択期間を
２分割し、第１の期間において前フレームで印加された
書き込みパルスの電圧とは逆極性で、｜振幅×パルス幅
｜が上記前フレームの書き込みパルスの｜振幅×パルス
幅｜と等しいリセットパルスを各画素の液晶に印加して
当該ラインの全画素を当該期間内に第一の透過率にリセ
ットした後、第２の期間において各画素の液晶に所定の
電圧値の書き込みパルスを印加して画素毎に現フレーム
の表示にかかる透過率とすることを特徴とする液晶素子
の駆動方法である。

【００１４】

【００１５】好ましくは、本発明は、上記液晶が、電圧
無印加で第一の配向状態にあり、該配向状態では第一の
透過率を示し、該液晶に第一の極性の電圧を加えたとき
には、液晶分子が第一の配向状態から一方の方向の第二
の配向状態にチルトし、所定の電圧値Ｖ₀で第二の透過
率を示し、且つ第一の極性とは逆の第二の極性の電圧を
加えたときには、液晶分子が第一の配向状態から他方の
方向の第三の配向状態にチルトし、所定の電圧値−Ｖ₀
で第二の透過率を示し、印加電圧値に応じて上記第一の
透過率と第二の透過率との間で連続的に透過率が変化す
る電圧−透過率特性を有する液晶素子の駆動方法であ
る。

【００１６】また好ましくは、本発明は、上記液晶が、
電圧無印加時では、該液晶の平均分子軸が単安定化され
た第一の透過率を示す第一の状態を示し、第一の極性の
電圧印加時には、該液晶の平均分子軸は印加電圧の大き
さに応じた角度で該単安定化された位置から一方の側に
チルトした第二の透過率を示す第二の状態を示し、該第
一の極性とは逆極性の第二の極性の電圧印加時には、該
液晶の平均分子軸は該単安定化された第一の透過率を示
す第一の状態を維持し、印加電圧値に応じて該第一の透
過率と第二の透過率との間で連続的に透過率が変化する
電圧−透過率特性を有する液晶素子の駆動方法である。

【００１７】また好ましくは、本発明は、上記液晶が、
電圧無印加時では、該液晶の平均分子軸が単安定化され
た第一の状態を示し、第一の極性の電圧印加時には、該
液晶の平均分子軸は印加電圧の大きさに応じた角度で該
安定化された位置から一方の側にチルトし、該第一の極
性とは逆極性の第二の極性の電圧印加時には、該液晶の
平均分子軸は該安定化された位置から第一の極性の電圧
を印加したときとは逆側にチルトし、第一の極性の電圧
印加時と第二の極性の電圧印加時の液晶の平均分子軸の
該第一の状態における単安定化された位置を基準とした
最大チルト状態のチルトの角度が互いに異なる液晶素子
の駆動方法である。

【００１８】本発明においては、上記液晶素子におい
て、画素の書き換えの際に、逆極性のリセットパルスを
印加することにより短期間に該当ラインの画素を全て第
一の透過率にリセットすることができ、書き換えにかか
る時間を大幅に短縮して高速駆動を行うことが可能とな
る。

【００１９】

【００２０】さらに本発明においては、上記リセットパ
ルスを印加する第１の期間と書き込みパルスを印加する
第２の期間の間に非選択期間を設けることにより、画素
が完全に第一の透過率となるまでの時間を他のラインの
走査選択に用いることができ、１フレームの走査時間を
より短縮することができる。

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の駆動方法を実施
するアクティブマトリクス方式の液晶素子の一例の断面
模式図を示す。また、図２に、当該液晶素子を組み込ん
だ液晶表示装置の平面模式図を示す。

【００２４】図１、２に示すように、当該液晶素子は、
封止材１６で封止した一対の基板１、２間に液晶１５を
挟持してなる。基板１、２は通常ガラス等の絶縁性透明
基板から構成され、基板１上には画素電極９とスイッチ
ング素子としてＴＦＴ８が二次元状にマトリクス配置さ
れている。

【００２５】画素電極９は、ＩＴＯ等の透明導電材料か
ら形成され、例えば２００〜１００μｍ×２００〜１０
０μｍ程度の面積を有している。ＴＦＴ８は、基板１上
に形成されたゲート電極３と、該ゲート電極３を覆って
窒化シリコン（ＳｉＮ）等から形成されたゲート絶縁膜
５と、ゲート電極３に対向してゲート絶縁膜５上に形成
された半導体層４と、半導体層４の一端に接続されたソ
ース電極７、半導体層４の他端に接続されたドレイン電
極６とより構成される。ＴＦＴ８は、ゲート電極３にゲ
ートパルス（走査選択信号）が印加された時にオンし、
そのオン抵抗Ｒ_onは、例えば１００ｋΩ程度である。

【００２６】各画素のＴＦＴ８のゲート電極３は対応す
る行の走査信号線２３に接続され、ドレイン電極６は対
応する画素電極９に接続され、ソース電極７は対応する
列の情報信号線２４に接続され、各走査信号線２３は走
査信号印加回路２１に、情報信号線２４及びＩＴＯ膜か
らなる保持容量（補助容量）電極１０は情報信号印加回
路２２に接続されている。走査信号印加回路２１は各走
査信号線２３に順次ＴＦＴ８のゲートをオンする走査選
択信号を印加して走査する。情報信号印加回路２２は、
表示階調等に対応した絶対値を有する階調パルスを各情
報信号線２４に印加する。各画素電極９及びＴＦＴ８の
上には配向膜１２が形成されている。

【００２７】基板２には、画素電極９と対向し、基準電
圧Ｖ_comが印加される共通電極１３と、共通電極１３上
に形成された配向膜１４が設けられている。共通電極１
３はＩＴＯ透明導電材料からなる。

【００２８】また、配向膜１２、１４は、例えば、ポリ
イミド系配向材等の水平配向材で形成され、その表面は
所定方向にラビング等による配向処理が施されている。

【００２９】また、セル作製時には、一方の基板上に、
スペーサーとして、例えば平均粒径２．０μｍのシリカ
ビーズを散布し、均一なセルギャップを得る。

【００３０】上記のような構成で、例えば、走査信号線
を２００本、情報信号線を９６０本設け、画面サイズ６
インチ、３２０×２００画素×Ｒ・Ｇ・Ｂの液晶素子が
構成される。

【００３１】さらに、上記液晶素子は通常（透過型の場
合）一対の偏光板間に挟持して用いる。

【００３２】本発明の駆動方法を実施する液晶素子構成
は上記構成に限定されるものではなく、本発明にかかる
電圧−透過率特性を有し、スイッチング素子を用いて画
素毎に液晶に印加される電圧を制御して駆動するアクテ
ィブマトリクス方式の液晶素子であれば、本発明の駆動
方法を適用することが可能である。

【００３３】本発明の液晶素子において用いられる液晶
１５としては、自発分極を有する液晶であり、液晶材料
や素子構成を適宜設定して液晶１５が、電圧無印加で第
一の配向状態にあり、該配向状態では第一の透過率を示
し、該液晶に第一の極性の電圧を加えたときには、液晶
分子が第一の配向状態から一方の方向の第二の配向状態
にチルトし、所定の電圧値Ｖ₀で第二の透過率を示し、
且つ第一の極性とは逆の第二の極性の電圧を加えたとき
には、液晶分子が第一の配向状態から他方の方向の第三
の配向状態にチルトし、所定の電圧値−Ｖ₀で第二の透
過率を示し、印加電圧値に応じて上記第一の透過率と第
二の透過率との間で連続的に透過率が変化する電圧−透
過率特性を示すものが用いられる。具体的には、先に示
したようなしきい値を持たない反強誘電性液晶素子を構
成し得る反強誘電性液晶（以下、「ＴＬＡＦＬＣ」と記
す）やその他強誘電性液晶が好ましく用いられる。以
下、ＴＬＡＦＬＣを用いた場合を例に挙げて本発明を説
明する。

【００３４】図３に本発明に係る液晶素子における液晶
の平均分子軸方向を、図４に電圧−透過率特性を示す。
ＴＬＡＦＬＣは、その螺旋ピッチが基板間隔よりも大き
いため、螺旋構造を消失した状態で基板間に封入されて
いる。この液晶素子に一方の極性で且つ絶対値が飽和電
圧値Ｖ_sat以上の電圧を印加した場合、全ての液晶分子
の長軸が図３の第２の方向３２ａに向き、全ての液晶分
子の双極子がそろって強誘電相を示す。次に、他方の極
性で且つ絶対値がＶ_sat以上の電圧を印加した場合、ほ
とんど全ての液晶分子の長軸が第３の方向３２ｂを向
き、やはり強誘電相を示す。一方、印加電圧が０の時、
液晶分子は層毎に第２の方向３２ａと第３の方向３２ｂ
を交互に向き、双極子も互いに相殺し合い、反強誘電相
を示す。この時、分子長軸の平均的方向（ダイレクタ）
は、液晶スメクチック相の層のほぼ法線方向、即ち、第
２の方向３２ａと第３の方向３２ｂのほぼ中間の第１の
方向３２ｃとなる。

【００３５】図３中３１ａ、３１ｂは偏光板の透過軸の
方向であり、一方の偏光板の透過軸３１ａをスメクチッ
ク相の層の法線方向とほぼ平行に設定し、他方の偏光板
の透過軸３１ｂを上記透過軸３１ａに直交するように設
定する。

【００３６】図３に示すように、透過軸３１ａ、３１ｂ
を設定すると、液晶のダイレクタを第２または第３の方
向３２ａ、３２ｂに向かせた第２または第３の配向状態
の時に透過率が最も高く（表示が最も明るく）なり、液
晶分子をスメクチック相の層の法線方向とほぼ平行な中
間方向３２ｃに配向させた時（第１の配向状態）に透過
率が最も低く（表示が暗く）なる。

【００３７】液晶のダイレクタは、印加電圧の極性と電
圧値（絶対値）に応じて、第２の方向３２ａと第３の方
向３２ｂの間で連続的に変化する。このため、当該液晶
素子は、図４に示すように、液晶への印加電圧を制御す
ることにより、各画素の透過率を連続的に変化させるこ
とが可能である。尚、偏光板の偏光軸の設定を変えれ
ば、印加電圧が０の時に透過率を最高とし、飽和電圧値
以上で透過率を最低とすることも可能である。

【００３８】図５に、本発明の駆動方法の第１の実施形
態のタイミングチャートを示す。尚、図５〜１２に示す
タイミングチャート中の情報信号線に印加される電圧波
形については、便宜上、走査選択信号に同期するパルス
についてのみ示し、他の走査信号線に印加されるパルス
については省略する。

【００３９】図５中、（ａ）は任意のラインの画素に印
加される走査信号の電圧波形、（ｂ）は当該ラインの画
素の一つが接続された情報信号線に印加される情報信号
の電圧波形、（ｃ）は当該画素の液晶に印加される電圧
波形、（ｄ）は当該画素の透過率を示す。尚、（ｄ）の
透過率は最も透過率が高い表示を１００％、０％とす
る。また、本実施形態では、１フレーム毎に表示にかか
る書き込み電圧の極性を反転するフレーム反転駆動とす
る。

【００４０】図４に示す電圧−透過率特性を有する液晶
素子においては、任意の画素の書き換えに際し、暗状態
から明状態へ書き換える場合よりも、明状態から暗状態
へ書き換える場合の方が要する時間が長い。これは、液
晶層にかかる電圧を低減或いは０とすることで液晶が安
定状態に戻る駆動力を利用していたためである。

【００４１】図５に示されるように、本発明において
は、走査選択期間Ｔ_Gをｔ₁とｔ₂に等分割し、ｔ₁におい
て逆極性のリセットパルスを印加してｔ₁期間中に０％
表示とする。具体的には、Ｔ_F1において正極性で１００
％表示を書き込んだ場合には、負極性のリセットパルス
を印加する。逆極性のリセットパルスを印加された液晶
分子は反対側の方向に配向すべく（図３において、３２
ａから３２ｂに向かって、或いは３２ｂから３２ａに向
かって）スイッチングを行うため、単に液晶に印加され
る電圧値を０Ｖとした場合よりも速い速度で表示の書き
換えが行われ、図７のＴ_G期間よりも大幅に短いｔ₁期間
で十分に０％表示に達する。ｔ₂期間ではＴ_F2での表示
に応じた書き込みパルスが液晶に印加される。ｔ₂期間
では、０％表示から明状態への書き換えであるため、も
ともと書き換え速度が速くｔ₂期間において十分に所望
の表示に書き換えることができる。よって、従来よりも
大幅に短い選択期間Ｔ_Gにおいて良好に書き換えが終了
し、１フレーム中に実質的に所望の階調を表示している
時間を長くして正確な階調表示を行うことができる。

【００４２】次に、図８に具体的なリセットパルスの電
圧値の設定方法を示す。図４に示したように、本発明に
かかる液晶素子は、液晶に印加される電圧値が０Ｖの時
を最低として、印加される電圧値の絶対値の大きさに応
じて透過率が増加する特性を有している。従って、リセ
ットパルスの電圧値が大きすぎた場合には、ｔ₁期間に
おいて、０％表示を通り越して明状態を表示してしま
う。この様子を図１０に示す。図中、（ａ）は任意のラ
インの画素に印加される走査選択信号、（ｂ）、
（ｅ）、（ｈ）は当該ラインの画素の一つが接続された
情報信号線に印加される情報信号の電圧波形、（ｃ）、
（ｆ）、（ｉ）は当該画素の液晶に印加される電圧波
形、（ｄ）、（ｇ）、（ｊ）は当該画素の透過率を示
す。また、（ｂ）〜（ｄ）はＴ_F1において１００％表
示、（ｅ）〜（ｇ）は５０％表示、（ｈ）〜（ｊ）は０
％表示した場合に、Ｔ_F2でいずれも０％表示する場合を
示す。

【００４３】０％〜１００％表示していた画素に、同じ
電圧値−Ｖ_Rのリセットパルスを印加した場合、１００
％表示していた画素については、ｔ₁期間でほぼ０％表
示に落ち着くが、５０％表示及び０％表示してい画素に
ついては、リセットパルスによって液晶分子のスイッチ
ングが起こりすぎ、０％表示を通り越して０％以上の明
状態を表示してしまう。前記した通り、明状態から暗状
態への書き換え速度はその逆よりも遅いため、０％表示
に至るまでに長時間を要し、実質的に０％表示となる時
間が短く、画面としては本来の階調表示からずれた表示
となる。

【００４４】そこで、本発明においては、Ｔ_F2で印加す
るリセットパルスの電圧値を、前フレームのＴ_F1での表
示を参照して選択する。即ち、図８に示すように、Ｔ_F1
で１００％表示をした画素には１００％表示の書き込み
パルスの電圧値Ｖ₁₀₀と同じ絶対値で逆極性の電圧値−
Ｖ_R100のリセットパルスをＴ_F2のｔ₁期間に印加し、Ｔ
_F1で０％表示をした画素には０ＶのリセットパルスをＴ
_F2のｔ₁期間に印加し、その中間の５０％表示の画素に
は５０％表示の書き込みパルスの電圧値Ｖ₅₀と同じ絶対
値で逆極性の電圧値のリセットパルスを印加することに
より、Ｔ_F2のｔ₁期間において、０％表示を通り越して
明状態に至ることなくほぼ０％表示とすることができ
る。

【００４５】図９は、５０％表示していた画素を０％、
５０％、１００％表示に書き換える場合のタイミングチ
ャートであり、（ａ）は任意のラインの画素に印加され
る走査選択信号、（ｂ）、（ｅ）、（ｈ）は当該ライン
の画素の一つが接続された情報信号線に印加される情報
信号の電圧波形、（ｃ）、（ｆ）、（ｉ）は当該画素の
液晶に印加される電圧波形、（ｄ）、（ｇ）、（ｊ）は
当該画素の透過率を示す。また、（ｂ）〜（ｄ）はＴ_F2
において０％表示、（ｅ）〜（ｇ）は５０％表示、
（ｈ）〜（ｊ）は１００％表示する場合を示す。

【００４６】いずれの場合にも、Ｔ_F1における５０％表
示を参照したリセットパルスをＴ_F2のｔ₁において印加
し、０％表示にリセットした後、ｔ₂において０％〜１
００％表示応じた電圧値の書き込みパルスを印加してＴ
_F2の表示を行っている。

【００４７】尚、本実施形態においては、書き込みパル
スの極性をフレーム毎に反転するフレーム反転駆動を例
に挙げて説明しているが、当該実施形態はこれに限ら
ず、極性反転を行わない場合や、複数フレーム毎に極性
を反転する場合にも適用できる。

【００４８】次に、本発明第２の実施形態の駆動方法に
ついて説明する。本実施形態は、先の第１の実施形態よ
りもより短い選択期間で書き換えを行うものである。そ
のタイミングチャートを図１１に示す。図中、（ａ）は
任意のラインの画素に印加される走査選択信号、
（ｂ）、（ｅ）、（ｈ）は当該ラインの画素の一つが接
続された情報信号線に印加される情報信号の電圧波形、
（ｃ）、（ｆ）、（ｉ）は当該画素の液晶に印加される
電圧波形、（ｄ）、（ｇ）、（ｊ）は当該画素の透過率
を示す。また、（ｂ）〜（ｄ）はＴ_F1において１００％
表示、（ｅ）〜（ｇ）は５０％表示、（ｈ）〜（ｊ）は
０％表示した場合に、Ｔ_F2でいずれも０％表示する場合
を示す。

【００４９】本実施形態においては、分割された走査選
択期間ｔ₁とｔ₂の間に非選択期間ｔ₃を設ける。ｔ₁期間
においては、第１の実施形態と同様に、前フレームの表
示を参照したリセットパルスを印加し、画素の表示を０
％表示にリセットする。画素の表示が完全に０％表示と
なるまでの時間を利用するため、ここで、一旦ＴＦＴを
オフし、上記リセットパルスの電圧値を印加した状態を
維持する。画素の表示が０％となった時にあらためてＴ
ＦＴをオンするｔ₂期間を設け、書き込みパルスを印加
する。上記ｔ₁期間とｔ₂期間との間の非選択期間は、他
のラインの走査に利用することができるため、実質的に
１ライン当たりの選択期間を短くしてフレーム周波数を
向上することができる。

【００５０】尚、本実施形態においては、書き込みパル
スの極性をフレーム毎に反転するフレーム反転駆動を例
に挙げて説明しているが、当該実施形態はこれに限ら
ず、極性反転を行わない場合や、複数フレーム毎に極性
を反転する場合にも適用できる。

【００５１】また、本発明の参考実施形態は、上記第２
の実施形態と同様に、走査選択期間Ｔ_Gをより短くして
フレーム周波数を向上し得る駆動方法である。そのタイ
ミングチャートを図１２に示す。図中、（ａ）は任意の
ラインの画素に印加される走査選択信号、（ｂ）、
（ｅ）、（ｈ）は当該ラインの画素の一つが接続された
情報信号線に印加される情報信号の電圧波形、（ｃ）、
（ｆ）、（ｉ）は当該画素の液晶に印加される電圧波
形、（ｄ）、（ｇ）、（ｊ）は当該画素の透過率を示
す。また、いずれもＴ_F1において５０％表示の画素を、
（ｂ）〜（ｄ）はＴ_F2において０％表示、（ｅ）〜
（ｇ）は５０％表示、（ｈ）〜（ｊ）は１００％表示す
る場合を示す。

【００５２】本実施形態においては、前フレームと現フ
レームのそれぞれの表示を参照してリセットパルスを設
定する。前記第１の実施形態において説明したように、
リセットパルスの電圧値が大きすぎると０％表示を通り
越して０％以上の明状態を表示してしまう。本実施形態
はこの特性を逆に利用し、前フレームの表示を参照して
設定された電圧値に、現フレームの表示に応じた電圧値
を加算して、リセットパルスにより、より現フレームの
表示に近い状態まで書き換えるものである。

【００５３】具体的には、図１２に示すように、現フレ
ームの表示が０％の場合（ｃ）には、５０％表示からの
リセットパルスは第１の実施形態と同様に前フレームの
５０％表示に対応した電圧値−Ｖ_R50に設定するが、同
じ５０％表示からの書き換えにおいても、現フレームの
表示が５０％の場合（ｇ）には、５０％表示の書き込み
パルスの電圧値−Ｖ₅₀をリセットパルスに加算して印加
し、ｔ₁期間内において速い時期に０％表示にリセット
した後、該０％表示を通り越して明状態を表示し始め
る。引き続き書き込み期間であるｔ₂期間において、本
来の５０％表示の電圧値−Ｖ₅₀の書き込みパルスを印加
することにより、透過率の増加し始めた画素を５０％表
示に維持する。同様に、現フレームの表示が１００％の
場合（ｊ）には、１００％表示の書き込みパルスの電圧
値−Ｖ₁₀₀をリセットパルスに加算して印加し、５０％
表示よりもより速い時期に０％表示のリセットを行った
後、１００％表示に向けて明状態を表示し始める。この
場合、リセットパルスの電圧値は１００％表示に必要な
飽和電圧値を超えているので、本来の１００％表示に必
要な電圧値−Ｖ₁₀₀の書き込みパルスを印加して表示を
維持する。

【００５４】本実施形態では、ｔ₁期間中の０％表示と
なった時間より実質的に現フレームの書き込みが始まっ
ているため、ｔ₂期間としては第１の実施形態よりも短
くすることができるため、実質的な１ラインの走査選択
期間を短くすることができ、フレーム周波数を向上する
ことができる。

【００５５】また、図１３に示す電圧Ｖ−透過率Ｔ特性
を示す液晶素子を用いて、本発明の図８、図９、図１
１、図１２の駆動方法を行っても図４に示す電圧Ｖ−透
過率Ｔ特性を示す液晶素子と同様な効果を得ることがで
きる。

【００５６】図１３に示す液晶素子の特性を以下に詳し
く説明する。

【００５７】図１３の液晶素子では、カイラルスメクチ
ック相を示す液晶が用いられ、その材料の組成を調整
し、好ましくはエステル骨格を有している化合物の含有
比率が５０％以下であれば、さらに液晶材料の処理や素
子構成、例えば配向制御膜の材料、処理条件等を適宜設
定することにより、前述の図１３に示すように、電圧無
印加時では、該液晶の平均分子軸（液晶分子）が平均一
軸配向処理軸と実質的に一致し単安定化されている配向
状態を示し、駆動時では一方の極性（第一の極性）の電
圧印加時に印加電圧の大きさに応じて平均分子軸の単安
定化される位置を基準としたチルト角度が連続的に変化
し、他方の極性（第二の極性）の電圧印加時には液晶の
平均分子軸は、電圧無印加時と同様に平均一軸配向処理
軸と実質的に一致し、印加電圧の大きさによってもチル
トしないような特性を示すようにする。好ましくは、カ
イラルスメクチック相を示す液晶材料として降温下でＩ
相−Ｃｈ相−ＳｍＣ^*相の相転移系列又はＩ相−ＳｍＣ^*
相の相転移系列を示すものを用い、ＳｍＣ^*相でメモリ
性を消失された状態を形成する。

【００５８】また、図１４に示す電圧Ｖ−透過率Ｔ特性
を示す液晶素子を用いて、本発明の図８、図９、図１
１、図１２の駆動方法を行っても図４に示す電圧Ｖ−透
過率Ｔ特性を示す液晶素子と同様な効果を得ることがで
きる。

【００５９】図１４に示す液晶素子の特性を以下に詳し
く説明する。

【００６０】図１４の液晶素子では、液晶としてカイラ
ルスメクチック相を示す液晶を用いる場合については、
その材料の組成を調整し、さらに液晶材料の処理や素子
構成、例えば配向制御膜の材料、処理条件等を適宜設定
することにより、前述の図１４に示すように、電圧無印
加時では、該液晶の平均分子軸（液晶分子）が単安定化
されている配向状態を示し、駆動時では一方の極性（第
一の極性）の電圧印加時に印加電圧の大きさに応じて平
均分子軸の単安定化される位置を基準としたチルト角度
が連続的に変化し、他方の極性（第二の極性）の電圧印
加時には液晶の平均分子軸は、印加電圧の大きさに応じ
た角度でチルトし、且つ第一の極性の電圧印加による最
大チルト角度が、第二の極性の電圧印加による最大チル
ト角度より大きいような特性を示すようにする。好まし
くは、カイラルスメクチック相を示す液晶材料として降
温下でＩ相−Ｃｈ相−ＳｍＣ^*相の相転移系列又はＩ相
−ＳｍＣ^*相の相転移系列を示すものを用い、ＳｍＣ^*相
でメモり性を消失された状態を形成する。

【００６１】

【実施例】図１、図２に示す構成の液晶素子を作製し、
本発明の駆動方法を実施した。本実施例で用いた液晶
は、下記構造式を有する液晶化合物（１）、（２）を下
記組成で混合した液晶組成物であり、自発分極は７２℃
において５６ｎＣ／ｃｍ²であった。

【００６２】

【化１】

【００６３】尚、自発分極については、Ｋ．ミヤサト他
「三角波による強誘電性液晶の自発分極の直接測定方
法」（日本応用物理学会誌、２２、１０号（６６１）１
９８３、”ＤｉｒｅｃｔＭｅｔｈｏｄｗｉｔｈＴ
ｒｉａｎｇｕｌａｒＷａｖｅｓｆｏｒＭｅａｓｕ
ｒｉｎｇＳｐｏｎｔａｎｅｏｕｓＰｏｌａｒｉｚａ
ｔｉｏｎｉｎＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬｉｑ
ｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ”，ａｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄ
ｂｙＫ．Ｍｉｙａｓａｔｏｅｔａｌ．（Ｊａ
ｐ．Ｊ．ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２２．Ｎｏ．１０，Ｌ６
６１（１９８３）））によって測定した。

【００６４】本液晶素子を、図７の従来の駆動方法で駆
動したところ、１００％表示の際に液晶に印加される電
圧値Ｖ_s＝Ｖ₁₀₀＝６Ｖ、５０％表示の電圧値Ｖ_s＝Ｖ₅₀
＝３Ｖ、０％表示の電圧値Ｖ_s＝Ｖ₀＝０Ｖと設定したと
ころ、Ｔ_F1期間としては５０ｍｓ、Ｔ_G期間としては２
５０μｓ必要であった。

【００６５】次に、図９の本発明第１の実施形態の駆動
方法で、駆動条件を、Ｔ_F1＝Ｔ_F2＝２４ｍｓ＝（ｔ₁＋
ｔ₂）×２００本、ｔ₁＝ｔ₂＝６０μｓ、Ｖ₁₀₀＝６Ｖ、
Ｖ₅₀＝３Ｖ、Ｖ₀＝Ｖ_com＝０Ｖ、及び１００％表示から
のリセットパルスの電圧値Ｖ_R100＝６Ｖ、５０％表示か
らのリセットパルスの電圧値Ｖ_R50＝３Ｖ、０％表示か
らのリセットパルスの電圧値Ｖ_R0＝Ｖ_com＝０Ｖと設定
したところ、良好な階調表示を行うことができた。

【００６６】また、図１１の本発明第２の実施形態の駆
動方法で、駆動条件を、Ｔ_F1＝Ｔ_F2＝４ｍｓ、ｔ₁＝ｔ₂
＝１０μｓ、ｔ₁とｔ₂間の非選択期間＝２０μｓ、Ｖ
₁₀₀＝６Ｖ、Ｖ₅₀＝３Ｖ、Ｖ₀＝Ｖ_R0＝Ｖ_com＝０Ｖ、及
びＶ_R100＝６Ｖ、Ｖ_R50＝３Ｖに設定したところ、図９
の駆動方法と同様の良好な階調表示を行うことができ、
フレーム周波数を向上させることができた。

【００６７】さらに、図１２の本発明の参考実施形態の
駆動方法で、駆動条件を、Ｔ_F1＝Ｔ_F2＝１２ｍｓ、ｔ₁
＝５０μｓ、ｔ₂＝１０μｓ、Ｖ₁₀₀＝６Ｖ、Ｖ₅₀＝３
Ｖ、Ｖ₀＝Ｖ_com＝０Ｖ、及び、リセットパルスの電圧値
については、それぞれ前フレームでの書き込みパルスの
電圧値の絶対値に現フレームでの書き込みパルスの電圧
値の絶対値を加算し、且つ前フレームの書き込みパルス
とは逆極性の電圧値とする。例えば、図１２において５
０％表示から０％表示の書き換えのリセットパルスの電
圧値−ＶＲ_50-0＝−３Ｖ、５０％表示から５０％表示の
書き換えのリセットパルスの電圧値−ＶＲ_50-50＝−６
Ｖ、５０％表示から１００％表示の書き換えの−ＶＲ
_50-100＝−９Ｖである。

【００６８】本実施形態においても、上記駆動条件で、
図９の駆動方法と同様の良好な階調表示を行うことがで
き、フレーム周波数を向上させることができた。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
短い走査選択期間において画素の書き換えを終了するこ
とができるため、高速駆動、或いは画素数を増加した高
精細化が可能となる。また、本発明においては、リセッ
トパルスを印加する期間と書き込みパルスを印加する期
間の間に非選択期間を設けることにより、より短い走査
選択期間で画素の書き換えを行うことが可能となるた
め、フレーム周波数を向上してより高精細な画像表示を
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の駆動方法を実施する液晶素子の一例の
断面模式図である。

【図２】図１の液晶素子を組み込んだ液晶表示装置の一
例の平面模式図である。

【図３】本発明にかかる、ＴＬＡＦＬＣを用いた液晶素
子における、液晶分子の平均分子軸方向と偏光板の偏光
軸との関係を示した図である。

【図４】本発明にかかる液晶素子の電圧−透過率特性を
示す図である。

【図５】本発明第１の実施形態のタイミングチャートで
ある。

【図６】ＴＬＡＦＬＣを用いた液晶素子の従来の駆動方
法のタイミングチャートである。

【図７】ＴＬＡＦＬＣを用いた液晶素子の従来の駆動方
法のタイミングチャートである。

【図８】本発明第１の実施形態におけるリセットパルス
の設定方法を示すタイミングチャートである。

【図９】本発明第１の実施形態において、５０％表示の
画素を０〜１００％表示に書き換える場合のタイミング
チャートである。

【図１０】本発明第１の実施形態において、同じ電圧値
のリセットパルスを印加した場合のタイミングチャート
である。

【図１１】本発明第２の実施形態のタイミングチャート
である。

【図１２】本発明の参考実施形態のタイミングチャー
トである。

【図１３】本発明の別の液晶素子の電圧−透過率特性を
示す。

【図１４】本発明の別の液晶素子の電圧−透過率特性を
示す。

【符号の説明】

１、２基板３ゲート電極４半導体層５ゲート絶縁膜６ドレイン電極７ソース電極８ＴＦＴ９画素電極１０保持容量電極１２、１４配向膜１３共通電極１５液晶１６封止材２１走査信号印加回路２２情報信号印加回路２３走査信号線２４情報信号線３１ａ、３１ｂ偏光板の偏光軸方向３２ａ〜３２ｃ液晶分子の平均分子軸方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者滝口隆雄東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者伊庭潤東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開平５−100208（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/133 560 G02F 1/133 550 G09G 3/36

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間に自発分極を有する液晶を
挟持してなり、二次元状に配置した画素毎にスイッチン
グ素子を配し、該スイッチング素子により各画素の液晶
への電圧印加を制御するアクティブマトリクス方式の液
晶素子の駆動方法であって、各ラインの走査選択期間において、当該走査選択期間を
２分割し、第１の期間において前フレームで印加された書き込みパ
ルスの電圧とは逆極性で、｜振幅×パルス幅｜が上記前
フレームの書き込みパルスの｜振幅×パルス幅｜と等し
いリセットパルスを各画素の液晶に印加して当該ライン
の全画素を当該期間内に第一の透過率にリセットした
後、第２の期間において各画素の液晶に所定の電圧値の
書き込みパルスを印加して画素毎に現フレームの表示に
かかる透過率とすることを特徴とする液晶素子の駆動方
法。
【請求項２】上記液晶が、電圧無印加で第一の配向状
態にあり、該配向状態では第一の透過率を示し、該液晶
に第一の極性の電圧を加えたときには、液晶分子が第一
の配向状態から一方の方向の第二の配向状態にチルト
し、所定の電圧値Ｖ₀で第二の透過率を示し、且つ第一
の極性とは逆の第二の極性の電圧を加えたときには、液
晶分子が第一の配向状態から他方の方向の第三の配向状
態にチルトし、所定の電圧値−Ｖ₀で第二の透過率を示
し、印加電圧値に応じて上記第一の透過率と第二の透過
率との間で連続的に透過率が変化する電圧−透過率特性
を有する請求項１に記載の液晶素子の駆動方法。
【請求項３】上記液晶が、電圧無印加時では、該液晶
の平均分子軸が単安定化された第一の透過率を示す第一
の状態を示し、第一の極性の電圧印加時には、該液晶の
平均分子軸は印加電圧の大きさに応じた角度で該単安定
化された位置から一方の側にチルトした第二の透過率を
示す第二の状態を示し、該第一の極性とは逆極性の第二
の極性の電圧印加時には、該液晶の平均分子軸は該単安
定化された第一の透過率を示す第一の状態を維持し、印
加電圧値に応じて該第一の透過率と第二の透過率との間
で連続的に透過率が変化する電圧−透過率特性を有する
請求項１に記載の液晶素子の駆動方法。
【請求項４】上記液晶が、電圧無印加時では、該液晶
の平均分子軸が単安定化された第一の状態を示し、第一
の極性の電圧印加時には、該液晶の平均分子軸は印加電
圧の大きさに応じた角度で該安定化された位置から一方
の側にチルトし、該第一の極性とは逆極性の第二の極性
の電圧印加時には、該液晶の平均分子軸は該安定化され
た位置から第一の極性の電圧を印加したときとは逆側に
チルトし、第一の極性の電圧印加時と第二の極性の電圧
印加時の液晶の平均分子軸の該第一の状態における単安
定化された位置を基準とした最大チルト状態のチルトの
角度が互いに異なる請求項１に記載の液晶素子の駆動方
法。
【請求項５】上記書き込みパルスの極性をフレーム毎
に反転する請求項１に記載の液晶素子の駆動方法。
【請求項６】上記第１の期間と第２の期間との間に、
非選択期間を設ける請求項１に記載の液晶素子の駆動方
法。