JP3893215B2

JP3893215B2 - アクティブマトリクス方式の液晶素子の駆動方法

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Application number: JP12021598A
Authority: JP
Inventors: 潤伊庭; 隆榎本
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Filing date: 1998-04-30
Publication date: 2007-03-14
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Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータのディスプレイやパチンコ遊戯台などに用いられる液晶表示装置に関し、特に、アクティブマトリクス方式の液晶素子の駆動方法と、該駆動方法を実施する液晶表示装置に関する。
【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５６−１０７２１６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（ＳｍＨ^* ）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（Ｊ．Ｊ．Ａ．Ｐ．，２８，Ｌ１２６５，１９８９）、しきい値を持たない反強誘電性液晶（ＡｓｉａＤｉｓｐｌａｙ ’９５Ｄｉｇｅｓｔ，Ｐ．６１，１９９５）や、ＤＨＦ（ＤｅｆｏｒｍｅｄＨｅｌｉｘＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）液晶（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｓ，ｖｏｌ．５，Ｎｏ．４，Ｐ．１１７１，１９８９）等が知られている。
【０００５】
このような自発分極を有する液晶の駆動方法として、例えば、次のような方法が提案されている。
【０００６】
図６はＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をスイッチング素子として用いたアクティブマトリクス方式の液晶素子のパネル構成を模式的に示す図である。図６は、複数画素のうち、５×５のマトリクス画素のみを抽出して示している。図中、６１はＴＦＴ、６２は画素電極、６３は走査信号線、６４は情報信号線、６５は走査信号印加回路、６６は情報信号印加回路である。
【０００７】
情報信号印加回路６６からは表示データに対応した情報信号が、情報信号線６３を通じてＴＦＴ６１のソースに印加され、走査信号印加回路６５からは走査タイミングに対応した走査選択信号が走査信号線６３を通じてＴＦＴ６１のゲートに印加される。
【０００８】
上記パネル構成と、しきい値のない反強誘電性液晶（以下、「ＴＬＡＦＬＣ」と記す）を用いた、従来の液晶素子のタイミングチャートを図７に示す。当該液晶は、図２（ａ）に示すように、印加電圧の変化に対し連続的に透過率が変化し、明確なしきい値を有していない。従って、液晶への印加電圧を制御することにより、透過率を連続的に変化させることが可能である。また、図７において、（ａ）は図６に示す走査信号線Ｇ₁ に印加される走査信号の電圧波形、（ｂ）は情報信号線Ｓ₁ に印加される情報信号の電圧波形、（ｃ）はＧ₁ とＳ₁ の交点の画素の液晶にかかる電圧波形である。図中、Ｔ₁ 、Ｔ₂ はそれぞれ１画面（フレーム）の選択期間、Ｈ₁ はＧ₁ ラインの選択期間を示す。また、Ｖ_g ＝１５Ｖ、Ｖ_s ＝６Ｖ、Ｖ_c ＝０Ｖである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記自発分極を持った液晶は、第１の光学的安定状態から第２の光学的安定状態へスイッチングする際に、自発分極の反転に起因した電流（以下「Ｐｓ電流」と記す）が流れることは周知の事実である。Ｐｓ電流はスイッチングに必要な外部電場を妨げる方向に流れる。
【００１０】
つまり、自発分極を有する液晶の駆動は、液晶容量への電荷の充電とＰｓ電流による電荷の消費が同時に生じ、従来のネマチック液晶の駆動に比べ、必要とされる電荷量が膨大になる。例えば、ネマチック液晶素子として、セルギャップｄ＝５μｍ、比誘電率ε_r ＝５、自発分極を有する液晶を用いた液晶素子として、ｄ＝１μｍ、ε_r ＝５、Ｐｓ＝１５０×１０^-9Ｃ／ｃｍ² ＝１．５×１０^-3Ｃ／ｍ² を考えると、それぞれに必要な電荷量Ｑ_n 、Ｑ_s は、印加電圧Ｖを５Ｖ、画素面積Ｓを１００μｍ×３００μｍ＝３×１０^-8ｍ² 、真空の誘電率をε₀ ＝８．８５×１０^-12 Ｆ／ｍとすると、

となり、自発分極を有する液晶のスイッチングにはネマチック液晶の約６５倍の電荷量を必要とすることがわかる。
【００１１】
通常、ＡＦＬＣのスイッチング時間は１００μｓ〜数１００μｓも有り、完全にスイッチングさせるために液晶のスイッチング時間だけ電圧を印加しようとすると、選択期間Ｈ₁ は液晶がスイッチングを完了するまでの時間、即ち１００μｓ〜数１００μｓ必要であり、駆動周波数が遅くなってしまうという問題があった。そのため、ＳＸＧＡ（１２８０×１０２４）の液晶素子を６０Ｈｚで駆動するために１ラインの選択期間を１６．７μｓと短くすると、当該選択期間中に液晶のスイッチングが完了せず、選択期間後の非選択期間にも液晶がスイッチングするため、図７（ｃ）に示すようにＰｓ電流による電圧降下が発生し、与えた階調情報とは異なる階調が表示され、且つ透過率が低下するという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、自発分極を有し、表示の書き換えに必要とする電荷量が大きい液晶を用いたアクティブマトリクス方式の液晶素子において、選択時間を短くした高速駆動においても十分な電荷量を供給し、正しい階調表示、高透過率を可能とし、表示特性を向上させることにある。
【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Ｐｓを有する液晶を挟持してなり、互いに直交する複数の走査信号線と情報信号線と該信号線の交点を１画素として画素毎にスイッチング素子と画素電極を有し、該スイッチング素子により画素電極への情報信号の印加を制御し、且つ上記スイッチング素子のオンとオフとを走査信号により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、
１フレーム期間内において、各画素の選択期間を所定の非選択期間を挟んだｎ個の選択期間に分割し、１番目〜ｎ−１番目の選択期間にわたって、上記画素電極を通して上記液晶へ印加された印加電圧が降下し、ｎ番目の選択期間において、上記画素電極を通して上記液晶へ印加された印加電圧が降下しない様に上記液晶に電圧を印加することによって、ｎ個の選択期間にわたって所定の表示に必要な電荷が上記液晶に供給されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の駆動方法においては、１ラインの走査選択期間をｎ個に分割し、分割されたそれぞれの期間の間に所定の非選択期間を設け、ｎ回に亘って情報信号を印加することにより、スイッチングに多量の電荷が必要な自発分極の大きな液晶を用いた液晶素子においても、実質的に短い選択期間に液晶のスイッチングに必要な量の電荷を液晶に供給することが可能となる。
【００１６】
本発明においては、ｎ個に分割された選択期間の１〜ｎ−１個の期間において、液晶のスイッチングに必要な電荷を全て供給することによってより正確な表示を行うことができる。
【００１７】
また、本発明においては、ｎ個の選択期間が終了するまでの時間を液晶のスイッチング時間より長くすることにより、上記終了時間までに液晶のスイッチングを十分に行い、正確な階調表示、高透過率を得ることができる。
【００１８】
また、ｎ個の選択期間中に介在する非選択期間を液晶のスイッチング時間よりも長くすることにより、次の選択期間までに液晶を完全にスイッチングさせることができ、より正確な階調表示、高透過率が実現する。
【００１９】
さらに、液晶容量と並列に保持容量を設けることにより、選択期間中に供給される電荷量が増加し、より正確な表示を行うことができる。
【００２０】
図８に、同じ選択期間を１、２、３、４分割した場合の透過率の違いを示す。図８において、選択期間１Ｈ＝２０μｓ、デューティ比は１／１０００、フレーム反転駆動、パルス間の間隔は１０Ｈ、アクティブ素子（ＴＦＴ）のオン抵抗は１００ＫΩ、液晶容量は１ｎＦ、保持容量は８ｎＦであり、液晶に印加する電圧値を０．５Ｖから８Ｖまで変化させた結果である。図８からも明らかなように、同じ選択期間を連続して設けた場合（パルス数：１）に比べて、パルスを分割することで液晶に十分な電荷量が付与され、透過率が向上する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図３に本発明の駆動方法の一実施形態のタイミングチャートを示す。当該実施形態に用いた液晶素子では、自発分極を有する液晶（強誘電性液晶、反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ））を用い、素子構成を適宜設定して図２に示すような電圧−透過率特性を示すようにしたものである。
【００２２】
図３中、Ｈ₁ 〜Ｈ₃ は図６の走査信号線Ｇ₁ の走査選択期間を３分割した期間であり、Ｄ₁ 、Ｄ₂ の非選択期間を介在させている。図中（ａ）はＧ₁ に印加される走査信号の電圧波形、（ｂ）は情報信号線Ｓ₁ に印加される情報信号の電圧波形、（ｃ）はＧ₁ とＳ₁ の交点の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。当該タイミングチャートは、白１００％表示からフレーム反転して再度白１００％表示する場合を示している。
【００２３】
図３（ｃ）に示されるように、Ｈ₁ で液晶に供給された電荷によって液晶に電圧が印加されるが、非選択期間Ｄ₂ において液晶のスイッチングに伴うＰｓ電流によって当該電圧は降下する。しかしながら、次の選択期間でさらに電荷が供給され、液晶に印加される電圧が再び高くなる。当該電圧もさらなる液晶のスイッチングに伴って降下するが、Ｈ₃ での電荷付与によって、必要な電荷量が供給され、所定の電圧にまで達し、当該電圧に対応して高い透過率が得られる。
【００２４】
上記タイミングチャートにおいて、Ｇ₁ が選択されていないＤ₁ 、Ｄ₂ の期間には、Ｇ₁ 以外の走査信号線が順次選択されている。
【００２５】
図４は、複数の走査信号線に印加される電圧波形を時系列で示したタイミングチャートである。図中、（ａ）は１ライン目の走査信号線Ｇ₁ に印加される電圧波形、（ｂ）は２ライン目の走査信号線Ｇ₂ に印加される電圧波形、以下（ｃ）〜（ｇ）は３〜７ライン目の走査信号線Ｇ₃ 〜Ｇ₇ に、（ｈ）は１１ライン目の走査信号線Ｇ₁₁に、（ｉ）は１２ライン目の走査信号線Ｇ₁₂に、（ｊ）は１６ライン目の走査信号線Ｇ₁₆に、（ｋ）は１７ライン目の走査信号線Ｇ₁₇にそれぞれ印加される電圧波形を示す。（ｌ）は１本目の情報信号線Ｓ₁ に印加される電圧波形である。
【００２６】
図４のタイミングチャートにおいて、Ｋ₁ 〜Ｋ₅ はそれぞれＨ₁ 〜Ｈ₃ からなり、Ｊ₁ 〜Ｊ₃ はそれぞれＫ₁ 〜Ｋ₅ からなる。先ず、Ｊ₁ のＫ₁ において、３分割された期間の最初の期間Ｈ₁ がＧ₁ の３分割された選択期間の最初の期間であり、１番目の選択信号が印加される。次に、Ｋ₂ の最初の１／３期間のＨ₁ においてＧ₂ に１番目の走査選択信号が印加される。同様に、Ｋ₃ 〜Ｋ₅ において、各期間の最初の１／３期間のＨ₁ にＧ₃ 〜Ｇ₅ にそれぞれの１番目の選択信号が印加される。続いて、Ｊ₂ のＫ₁ において、３分割された期間の２番目の期間Ｈ₂ においてＧ₁ に２番目の選択信号が印加される。同様に、Ｋ₂ 〜Ｋ₅ において、各期間の２番目の期間Ｈ₂ にＧ₂ 〜Ｇ₅ に２番目の選択信号が印加される。さらに、Ｊ₃ のＫ₁ において、３分割された期間の３番目の期間Ｈ₃ においてＧ₃ に３番目の選択信号が印加され、同様に、Ｋ₂ 〜Ｋ₅ において、各期間の３番目の期間Ｈ₃ にＧ₂ 〜Ｇ₅ に３番目の選択信号が印加される。このようにして、Ｇ₁ 〜Ｇ₅ にＫ₁ 〜Ｋ₅ を対応させ、Ｊ₁ ではＨ₁ に、Ｊ₂ ではＨ₂ に、Ｊ₃ ではＨ₃ に３分割された期間の選択信号がそれぞれ印加され、当該選択信号が印加された期間にＳ₁ に印加されていた電圧値に応じた電荷が該当画素の液晶に供給される。
【００２７】
さらに、Ｊ₂ のＫ₁ 〜Ｋ₅ において、Ｈ₁ が空くため、当該Ｈ₁ に次の走査信号線Ｇ₆ 〜Ｇ₁₀に１番目の選択信号が印加される。同様に、Ｊ₃ のＨ₂ においてＧ₆ 〜Ｇ₁₀には２番目の選択信号が印加され、さらに、Ｊ₃ のＨ₁ にはＧ₁₁〜Ｇ₁₅の１番目の選択信号が印加される。このように、Ｈ₁ 〜Ｈ₃ 期間を１単位として、順次選択信号を印加することにより、飛び越し走査をすることなく、最終ラインまで線順次に走査することが可能となる。
【００２８】
図５は、１ラインの選択期間を４分割した場合のタイミングチャートであり、Ｇ₁ に印加する電圧波形（ａ）、Ｓ₁ に印加する電圧波形（ｂ）、Ｇ₁ とＳ₁ の交点の画素の液晶に印加される電圧波形（ｃ）、及び当該画素の透過率（ｄ）を示す。
【００２９】
本発明においては、液晶のスイッチングに必要な電荷量は、ｎ分割した場合にはｎ−１番目までの選択期間において蓄積しておくことが好ましく、これにより、ｎ番目の選択期間における電圧印加後の電圧降下がほとんどなくなり、より正確な階調表示を行うことができる。具体的には、例えば図３のタイミングの場合には、Ｇ₁ とＳ₁ の交点の画素の液晶のスイッチングに必要な電荷量は、Ｈ₁ とＨ₂ の期間に蓄積する。
【００３０】
本発明においては、分割された選択期間の開始から終了までの時間が液晶のスイッチング時間よりも長くなるように非選択期間を設定しておけば、十分に液晶のスイッチングを行って透過率を向上させることができるが、さらに好ましくは、分割された選択期間の間に介在する非選択期間Ｄ₁ 、Ｄ₂ を液晶のスイッチング時間よりも長くしておくと、Ｈ₁ で付与された電荷量による液晶スイッチングが完全に完了してからＨ₂ においてＰｓ電流により降下した分の電圧を補償するための電荷が補充できるため、全ての選択期間が完了した後の非選択期間における電圧変動が防止され、より正確な階調、高透過率表示が可能となる。
【００３１】
本発明において、各選択期間の分割数、分割された選択期間の間に介在する非選択期間の長さは液晶の自発分極、スイッチング時間、スイッチング素子の電荷供給能力、ゲート遅延等によって適宜設定される。特に、選択期間の分割数は、主としてスイッチング素子の電荷供給能力と自発分極、液晶及び保持容量によって決まる。
【００３２】
また、分割された個々の選択期間のパルス幅、分割された選択期間の間に介在する複数の非選択期間の幅は、それぞれ同じにする必要はなく、液晶のスイッチングに必要な電荷量の変化に応じて、不均等に設定しても構わない。
【００３３】
図１に、図６のパネル構成を有する本発明の液晶表示装置の一実施形態の１画素の断面を模式的に示す。図中、１１ａ及び１１ｂはガラス基板、１２はゲート電極、１３は絶縁膜、１４はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層、１５ａ及び１５ｂはｎ⁺ 型アモルファスシリコン（ｎ⁺ ａ−Ｓｉ）層、１６はソース電極、１７はドレイン電極、１８はチャネル保護層、１９は保持容量電極、２０は画素電極、２１ａ及び２１ｂは配向膜、２２は共通電極、２３は液晶である。
【００３４】
共通電極２２と画素電極２０はＩＴＯ等透明導電材で形成され、ＴＦＴは、ガラス基板１１ａ上に形成されたゲート電極１２、該ゲート電極１２を覆って窒化シリコン（ＳｉＮ）等で形成された絶縁膜１３、ゲート電極１２に対向して絶縁膜１３上に形成されたａ−Ｓｉ層１４とｎ⁺ ａ−Ｓｉ層１５ａ及び１５ｂ、ａ−Ｓｉ層１４の一端に接続されたソース電極１６及び他端に接続されたドレイン電極１７、チャネルを保護するチャネル保護層１８より構成される。ＴＦＴはゲート電極１２にゲートパルス（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。また、半導体層にはａ−Ｓｉの代わりに多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）を用いても良い。また、ガラス基板１１ｂ上には画素電極２０に対向して共通電極２２が形成され、基準電圧が印加される。
【００３５】
図６に示したように、ＴＦＴ６１のゲート電極１２は対応する行の走査信号線６３に接続され、ドレイン電極１７は対応する画素電極に接続され、ソース電極１６は対応する列の情報信号線６４に接続される。
【００３６】
上記実施形態においては、画素に配するスイッチング素子としてＴＦＴを用いた例を示したが、スイッチング素子としては、ＴＦＴ等三端子素子の他に、ＭＩＭ等の非線形の電流電圧特性を示す二端子素子を用いることもできる。
【００３７】
さらに、本発明は、自発分極を有する液晶を用いた図２に示すような電圧−透過率特性を示す液晶素子の他に、３状態安定性を示すＡＦＬＣや、ＤＨＦ液晶、表面安定化強誘電性液晶、負荷の大きいネマチック液晶等を用いた液晶素子においても好ましく適用して良好に駆動することができる。但し、本発明に用いる液晶のスイッチング時間は、最大でも１フレーム走査期間内であり、尚且つ１走査選択期間より長い時に有効である。
【００３８】
【実施例】
（実施例１）
図６のパネル構成を有し、図１に示した断面構造を有する液晶素子（画素数：６４０×４８０）を作製し、本発明の駆動方法で駆動した。本実施例の液晶素子の作製工程を簡単に説明する。
【００３９】
ＴＦＴ及び電極を作り込んだガラス基板上に、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸（東レ社製「ＬＰ−６４」）のＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）とｎ−ＢＣ（ｎ−ブチルセロソルブ）の混合溶液をスピンコートした。塗布溶液はＮＭＰ：ｎ−ＢＣ＝２：１の混合溶媒に、上記ポリアミック酸を１重量％となるように加えて調製し、スピン条件は４５ｒｐｍで２０秒間行った。この基板を８０℃のオーブン中で５分の溶媒乾燥を行った後、２００℃のオーブン中で１時間の加熱焼成を行い、イミド化した。得られたポリイミド膜は厚さが約１０ｎｍで、この膜をラビング処理して配向膜とした。
【００４０】
上記基板表面に平均粒径２．２μｍのシリカビーズを０．００８重量％で分散させたＩＰＡ（イソプロピルアルコール）溶液を、２５ｒｐｍで１０秒間の条件でスピン塗布し、上記ビーズを分散密度３００個／ｍｍ² で基板上に散布した。
【００４１】
共通電極を形成したもう一方のガラス基板にも同様の方法で配向膜を形成し、ラビング処理を施した。これら２枚の基板を、ラビング方向が逆方向になるように対向して貼りあわせ、１５０℃のオーブン中で９０分間熱硬化させてセルとし、ＴＬＡＦＬＣを注入して液晶素子を得た。得られた素子の液晶層の厚さ（セルギャップ）は２．０μｍであった。また、各画素における画素電極と共通電極の対向面積は４．０×１０^-8ｍ²、保持容量電極による保持容量は９．１ｐＦであった。
【００４２】
本実施例で用いたＴＬＡＦＬＣは、３０℃での自発分極Ｐｓが１５０×１０^-9Ｃ／ｃｍ² 、チルト角Θが３１°、比誘電率が５であった。本液晶は印加電圧の変化に対して連続的に透過率が変化し、明確なしきい値を有していない。図２に本液晶の光学特性を示す。図２において、（ａ）は本液晶の電圧−透過率特性を示す図であり、本液晶は（ｂ）の印加電圧に対応して（ｃ）のように透過率が変化する。図２から明らかなように、印加電圧を±６Ｖとした場合、液晶の強誘電相（白）からもう一方の強誘電相（白）へのスイッチング時間はおよそ１５０μｓであった。
【００４３】
尚、上記自発分極Ｐｓ、チルト角Θは下記のようにして測定した値である。
【００４４】
〔自発分極の測定方法〕
自発分極は、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）１９８３、”ＤｉｒｅｃｔＭｅｔｈｏｄｗｉｔｈＴｒｉａｎｇｕｌａｒＷａｖｅｓｆｏｒＭｅａｓｕｒｉｎｇＳｐｏｎｔａｎｅｏｕｓＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｉｎＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ”，ａｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｂｙＫ．Ｍｉｙａｓａｔｏｅｔａｌ．（Ｊａｐ．Ｊ．ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２２．Ｎｏ．１０，Ｌ６６１（１９８３）））によって測定した。
【００４５】
〔チルト角Θの測定〕
±３０〜±５０Ｖ、１〜１００ＨｚのＡＣ（交流）を液晶素子の上下基板間に電極を介して印加しながら、直交クロスニコル下、その間に配置された液晶素子を偏光板と平行に回転させると同時に、フォトマル（浜松フォトニクス社製）で光学応答を検知しながら、第１の消光位（透過率が最も低くなる位置）及び第２の消光位を求める。そしてこの時の第１の消光位から第２の消光位までの角度の１／２をチルト角Θとする。
【００４６】
上記液晶素子について、図３に示すタイミングチャートで駆動した。本実施例では、図３において、Ｖ_g ＝１５Ｖ、Ｖ_s ＝６Ｖ、Ｖ_c ＝０Ｖ、１選択期間（Ｈ₁ ＋Ｈ₂ ＋Ｈ₃ ）を３０μｓ、Ｈ₁ ＝Ｈ₂ ＝Ｈ₃ ＝１０μｓ、Ｄ₁ ＝Ｄ₂ ＝１５０μｓとしたところ、Ｈ₁ 〜Ｈ₃ の期間で十分に液晶及び保持容量を充電し得ることがわかった。
【００４７】
さらに、本実施例の液晶素子について、図４のタイミングチャートにおいて、Ｈ₁ ＝Ｈ₂ ＝Ｈ₃ ＝１０μｓ、Ｊ₁ ＝Ｊ₂ ＝Ｊ₃ ＝１５０μｓで線順次に走査したところ、良好な画像表示が確認された。
【００４８】
ここで、本実施例において、与えられた電荷と自発分極によるＰ_S電流によって消費される電荷量を考える。３分割された選択期間の１番目の期間で供給された電荷が、２番目の期間までの非選択期間中にＰ_S電流によって全て消費されるとすると、液晶の容量Ｃ_lc≒ε₀ ×ε×Ｓ／ｄ＝８．８５×１０^-12 ×５×４．０×１０^-8／（２．０×１０^-6）≒０．８９ｐＦ（上下の機能膜は無視する）であり、保持容量Ｃ_s は９．１ｐＦ、情報信号の電圧値Ｖ＝Ｖ_s −Ｖ_c ＝６Ｖであるので、３分割された選択期間の１番目と２番目の期間でそれぞれ充電される電荷量Ｑ_i の和Ｑ_on＝ΣＱ_i （ｉ＝１，２）は、

【００４９】
また、液晶の自発分極によるＰ_S電流によって消費される電荷量Ｑ_lcは、
Ｑ_lc＝２×４．０×１０^-8×１．５×１０^-3
≒１２０×１０^-12 Ｃ
となり、Ｑ_on＝Ｑ_lcとなり、短い選択期間で液晶が完全にスイッチングするために十分な電荷量を与えることができる。また、分割された選択期間が１５０μｓの非選択期間をおいて印加されるため、それぞれ選択期間までの間に、前の選択期間に与えられた電荷によるスイッチングが完了するため、全ての選択期間が完了した後の非選択期間における電圧変動が防止され、正確な階調表示を高透過率で行うことができる。
【００５０】
（実施例２）
実施例１と同様の構成で画素数が６００×４００の液晶素子を作製し、図５のタイミングチャートで駆動した。図５中のＨ₁ ＝Ｈ₂ ＝Ｈ₃ ＝Ｈ₄ ＝１０μｓ、Ｄ₁ ＝Ｄ₂ ＝４０μｓ、Ｖ_g ＝１５Ｖ、Ｖ_s ＝６Ｖ、Ｖ_c ＝０Ｖとした。
【００５１】
本実施例においても、Ｑ_on＝ΣＱ_i （ｉ＝１〜３）＝１８０×１０^-2Ｃであり、Ｑ_on＞Ｑ_lcとなり、良好な画像を表示できることが確認された。本実施例において、分割された各選択期間の間に介在する非選択期間が４０μｓと短いが、Ｈ₁ 〜Ｈ₄ の期間が１０×４＋４０×３＝１６０μｓで、ほぼ液晶のスイッチング時間に相当するため、Ｈ₁ 以降の非選択期間における電圧変動が防止され、所望の階調表示、高透過率表示を行うことができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、１回の選択走査にかかる選択期間を非選択期間を挟んで複数回に分割することにより、液晶のスイッチングに必要な電荷量を実質的に短い選択期間で供給することが可能となり、所望の階調表示、高透過率表示を高速駆動で実施することが可能となる。特に、非選択期間或いは最初の選択期間から最後の選択期間までの時間を液晶のスイッチング時間よりも長く設定することにより、液晶のスイッチングを完全に完了して、選択期間以後の液晶のスイッチングに伴うＰｓ電流による電圧降下によって透過率が低下する現象を防止し、より正確な階調表示、高透過率表示が可能となる。また、液晶と並列に保持容量を設けることにより、供給される電荷量を増加させ、液晶がスイッチングする際に与えられる電荷量を増やして、高速駆動、正しい階調表示、高透過率をより効果的に得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の一実施形態の１画素の断面模式図である。
【図２】本発明の実施例の液晶素子の電気光学特性を示す図である。
【図３】本発明の駆動方法の一実施形態のタイミングチャートである。
【図４】本発明の駆動方法の一実施形態の複数の走査信号線におけるタイミングチャートである。
【図５】本発明の駆動方法の他の実施形態のタイミングチャートである。
【図６】アクティブマトリクス方式の液晶素子のパネル構成を模式的に示す図である。
【図７】従来の液晶素子の駆動方法の一例のタイミングチャートである。
【図８】本発明にかかる、走査選択期間の分割と透過率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１１ａ、１１ｂガラス基板
１２ゲート電極
１３絶縁膜
１４ａ−Ｓｉ層
１５ａ、１５ｂｎ⁺ ａ−Ｓｉ層
１６ソース電極
１７ドレイン電極
１８チャネル保護層
１９保持容量電極
２０画素電極
２１ａ、２１ｂ配向膜
２２共通電極
２３液晶
６１ＴＦＴ
６２画素電極
６３走査信号線
６４情報信号線
６５走査信号印加回路
６６情報信号印加回路

Claims

一対の基板間に自発分極Ｐｓを有する液晶を挟持してなり、互いに直交する複数の走査信号線と情報信号線と該信号線の交点を１画素として画素毎にスイッチング素子と画素電極を有し、該スイッチング素子により画素電極への情報信号の印加を制御し、且つ上記スイッチング素子のオンとオフとを走査信号により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、
１フレーム期間内において、各画素の選択期間を所定の非選択期間を挟んだｎ個の選択期間に分割し、１番目〜ｎ−１番目の選択期間にわたって、上記画素電極を通して上記液晶へ印加された印加電圧が降下し、ｎ番目の選択期間において、上記画素電極を通して上記液晶へ印加された印加電圧が降下しない様に上記液晶に電圧を印加することによって、ｎ個の選択期間にわたって所定の表示に必要な電荷が上記液晶に供給されることを特徴とするアクティブマトリクス方式の液晶素子の駆動方法。