JP4015517B2 - Ferroelectric liquid crystal device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強誘電性液晶装置に関し、さらに詳しくは強誘電性液晶パネルの走査電極に印加する駆動電圧波形に特徴を有する強誘電性液晶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
分子が螺旋状に配列される強誘電性液晶は、例えば2μm程度の隙間をもった基板間に配置されると螺旋構造が形成できなくなり、分子が基板面に沿って配列される。ラビングや蒸着で基板表面に溝を形成し強誘電性液晶パネル全体に亘って配列方向をそろえると、外部から印加した電界によって2つの異なる配列状態のいずれか1つを選択できるようになる。
【0003】
この状態を図3を参照して説明する。図3において、状態Aは電界が紙面の上から下に向かっている場合を示し、状態Bは電界が紙面の下から上に向かっている場合を示す。図3(a)はこの電界の向きを図示している。図3(b)は分子配列の状態を示しており、状態Aの場合は強誘電性液晶パネル内の分子31が左下がりになって配列され、状態Bの場合は分子31が右下がりになって配列されている。これが印加される電界の方向によって得られた2つの分子配列状態である。図3(c)は分子の自発分極32の様子を示している。強誘電性液晶の場合この自発分極32は、分子33の長軸に対して直交し分子の端部に存在する。状態Aの場合は左下がりになっている分子33の上端にある自発分極32が電界と同様に紙面の上から下に向かっている。状態Bの場合は右下がりになっている分子33の上端にある自発分極32が電界と同様に紙面の下から上に向かっている。強誘電性液晶パネルでは、自発分極32の反転によって分子31の配列方向が変化する。
【0004】
強誘電性液晶パネルでは、透明な基板を挟むようにして偏光軸が直交している2枚の偏光板が配置されている。このとき、一方の配列状態にある分子の軸と一方の偏光板の偏光軸を一致させると光スイッチを構成することができ、光の透過と非透過を制御できる。図3(b)において、状態Bの配列状態の分子の軸と偏光板の偏光軸を一致させると、状態Aの配列状態においては光透過の白表示状態(オン状態)となり、状態Bの配列状態では光非透過の黒表示状態(オフ状態)となる。この光スイッチの特性を図4に示す。縦軸は透過率Tで、横軸は基板間に印加した電圧Vと時間tの積Vt(以下、「印加電圧Vt」と記す)である。透過率が0の黒表示状態から印加電圧Vtを上げていくと、閾値VAで透過率Tが上昇し始め白表示状態に移る。逆に白表示状態から印加電圧Vtを下げていくと、閾値VBで透過率Tが下がり始め黒表示状態に移る。この光スイッチは、ヒステリシス特性を持つのでメモリ機能を有する。つまり2つの閾値VA、VBを持つので、それぞれが書き込みと消去用の印加電圧Vtとなりメモリとして動作する。この光スイッチを細分化して画素にし、この画素をマトリクス配置し、メモリ性を利用すると図形表示が可能な強誘電性液晶パネルが得られる。以下、このマトリクス型の強誘電性液晶パネルについて説明する。
【0005】
この強誘電性液晶パネルを使用した液晶装置の例を図5のブロック図で説明する。電源+Vは、液晶装置に電圧V1とグランドレベルの電圧を供給する。電源+Vは、液晶装置の外部から表示制御回路504、電極駆動電圧発生回路505、走査電極駆動回路506、信号電極駆動回路507に接続されている。制御信号群CSは、外部にある中央演算装置(以下「CPU」と記す)から表示制御回路504に入力する。制御信号群CSは、表示制御回路504内にある表示用のデータを記憶する素子(以下「表示RAM」と記す)や、駆動用のデータを記憶する素子(以下「命令レジスタ」と称する)に対し、データの書き込みや読み出しを制御する信号群である。データバスDBはCPUから表示RAMや命令レジスタへ書き込むデータ、及び表示RAMや命令レジスタからCPUへ読み出すデータである。
【0006】
表示制御回路504は、発振器(表示制御回路504に内蔵)でクロックを発生し、このクロックと命令レジスタの値に基づいて電極駆動電圧発生回路505、走査電極駆動回路506、信号電極駆動回路507にそれぞれ表示制御信号514、513、512を出力する。さらに表示制御回路504は、クロックで動作するメモリ制御回路(表示制御回路504に内蔵)により表示RAMから読み出した表示データ511を信号電極駆動回路507に出力する。
【0007】
電極駆動電圧発生回路505は、表示制御信号514に基づいて、強誘電性液晶パネル510の走査電極508と信号電極509に印加されて液晶を駆動するための電圧(以下「駆動電圧」と記す)516、515を、走査電極駆動回路506、信号電極駆動回路507に出力する。走査電極駆動回路506は、駆動電圧516と表示制御信号513から走査電極508に印加する駆動電圧波形を生成する。信号電極駆動回路507は、駆動電圧515と表示制御信号512と表示データ511から信号電極509に印加する駆動電圧波形を生成する。走査電極508と信号電極509の交差部が画素となる。
【0008】
強誘電性液晶パネルでは、メモリ性の利用と信頼性の確保が両立できるように駆動電圧波形にさまざまな工夫が加えられている。図6にこの目的に添った駆動電圧波形の例を示す。図6(a)は、(n−1)番目の走査電極とn番目の走査電極に印加される駆動電圧波形COMn−1、COMnを示した図である。駆動電圧波形COMn−1、COMnは、両方とも3値レベルを有しており、印加当初に幅の長いパルス列を持っている。また駆動電圧波形COMn−1、COMnは、次にパルス幅の短い選択パルスを持ち、駆動電圧波形COMn−1の選択パルスの後に駆動電圧波形COMnの選択パルスが現れる。
【0009】
先頭の幅の長いパルス列は、強誘電性液晶パネルにデータを書き込む前に、強誘電性液晶パネル全体を初期化するためのものである。このパルス列が存在する期間(以下「リセット期間(Re)」と記す)において、最初の高い電圧が印加される期間で強誘電性液晶パネル全体を白表示状態にする。次の低い電圧が印加される期間で強誘電性液晶パネル全体を黒表示状態にする。これをもう1回繰り返し、データ書き込みを行う前に強誘電性液晶パネル全体を黒表示状態に初期化する。強誘電性液晶パネルでは、液晶層内に自発分極による大きな電界が存在し、この電界により不純物イオンが偏在したり層構造が変化したりする。これが原因となっていわゆる「焼き付き」が現れてしまうので、書き込み前のリセット期間に幅の長いパルス列(電圧Vとパルス幅tの積Vt)を印加し、不純物イオンの拡散や層構造の安定化を図っている。
【0010】
次に図6(b)を参照して選択パルスについて説明する。走査電極に印加される駆動電圧波形COMn−1および駆動電圧波形COMnの選択パルスは、最初に低い電圧−Vsが印加される期間(パルス幅tp)を有し、続いて高い電圧+Vsが印加される期間(パルス幅tp)を有する(以下、両方の期間合わせて「選択期間(Se)」と記す)。なお駆動電圧波形COMn−1およびCOMnにおいて、選択期間を除く期間である非選択期間(NSe)では、+Vsと−Vsの中間値の基準電圧VMが印加される。
【0011】
まず駆動電圧波形COMnで選択された画素が黒を表示する場合から説明する。この時に信号電極に印加される駆動電圧波形SEGbは、図6(b)に示すように選択期間の前半が電圧−Vdで後半が電圧+Vdとなっている。これらの電圧+Vd、−Vdは中心の基準電圧VMに対して絶対値が等しい。選択期間の前半では画素への印加電圧が図4の閾値VAより小さい。すなわち
(−Vs−(−Vd))×tp<VA
という関係が成り立つので、画素は初期化された状態である黒表示状態が保持される。選択期間の後半でも画素への印加電圧は、
(+Vs−(+Vd))×tp<VA
となるように、電圧+Vs、+Vdが設定されているので画素の書き換えは起こらず黒表示状態が保持される。
【0012】
なお非選択期間では、他の画素は黒表示とされることがあるので、図6(b)の駆動電圧波形SEGbと同形状のパルス(パルス幅tpで電圧値が−Vdと+Vdを交互に繰り返すパルス列)が、信号電極からn番目の走査電極上の画素に印加されることがある。しかし非選択期間では、n番目の走査電極に基準電圧VMが印加され、画素への印加電圧(±Vd×tp)の絶対値が閾値VAより小さくなるので、この画素の表示データの書き換えが起こらない。このことから、この画素は黒表示状態を維持し続ける。また選択期間の前半と後半の印加電圧は、絶対値が等しく符号が反対であるので、リセット期間、選択期間、及び非選択期間を加え合わせた全期間において印加電圧の合計が0になり交流駆動が成立する。これにより画素に直流成分が残らないので信頼性の高い駆動を行う事ができる。
【0013】
次に駆動電圧波形COMnによって選択された画素が白を表示する場合を説明する。この時に信号電極に印加される駆動電圧波形SEGwは、選択期間を通じて中心の基準電圧VMとなっている。選択期間の前半では画素への印加電圧が図4の閾値VAより小さい。すなわち
(−Vs−VM)×tp<VA
という関係が成り立つので、画素は前の状態である黒表示状態が保持されている。選択期間の後半では画素への印加電圧が、
(+Vs−VM)×tp>VA
となるように、電圧+Vsを設定しているので画素の書き換えが起こり白表示状態となる。その後の非選択期間では、前述のように他の画素が黒表示となることがあるため、図6(b)の駆動電圧波形SEGbと同形状のパルスがこの画素に印加される。しかし、非選択期間では、基準電圧VMが印加されているので、印加電圧(±Vd×tp)の絶対値が閾値VAないし閾値VBの絶対値より小さく、画素の表示データの書き換えが起こらず、次に初期化されるまで白黒表示状態が保持されている。この場合も交流駆動が成立する。
【0014】
図5に示す走査電極駆動回路506が集積回路である場合(以下「走査電極駆動IC」と記す)、少なくとも走査電極駆動ICには、
(+Vs)×2
という大きな電圧が印加される。一般に高耐圧ICはチップサイズが大きくなり、チップ面積はほぼ耐圧の2乗に比例する。そのため、強誘電性液晶パネルの走査電極駆動ICは大型であった。これに対し耐圧をほぼ半減して、図6のような駆動電圧波形を得る方法として揺動電源が知られている。揺動電源は、スーパーツイステッドネマティック(以下「STN」と記す)パネルや2端子型スイッチを有するアクティブマトリクスパネル(「MIM型アクティブパネル」又は「TFD型アクティブパネル」と呼ばれる)で広く利用されている。これを強誘電液晶パネルに適用した技術が開示されている。(例えば特許文献1参照。)。
【0015】
【特許文献1】
特開昭62−237432号公報
【0016】
図7に示された波形図で揺動電源について説明する。信号DFは揺動電源VDD、VCC、VSSに対して揺動するタイミングと極性を与える信号であり、図5の表示制御信号群514の信号の1つによって周期的に反転している。信号INは、表示制御信号群514の別の信号の例を示したものである。ここで信号DF、INにおいて、ハイレベルは図5に示す液晶装置の電源電圧V1であり、ローレベルはグランドレベル(0V)である。図7(a)において電圧−Vdとグランドレベルを等しくしたので、グランドレベルを改めて図示していない。上側の揺動電源VDDは、方形波で信号DFと反転関係にあり、最高電圧値が+Vs、最低電圧値が+Vdである。ロジック用の揺動電源VCCは、揺動電源VDDと同形状の方形波であり、最高電圧が電源電圧V1にクランプされており、最低電圧値は−Vs+V1である。同様に揺動電源VSSは、揺動電源VDDと同形状の方形波であり、最高電圧が−Vdにクランプされており、最低電圧値は−Vsである。
【0017】
ここで電圧VMは強誘電性液晶パネルの駆動における基準電圧レベルとして機能する。図7(b)、図7(c)は、信号INを2段階で液晶装置の電源レベルから揺動電源のレベルにシフトする場合の波形を示した図である。第1段階で制御信号INがハイレベルのとき電源電圧V1となり、ローレベルのとき揺動電源VSSとなる信号Lev1に変換される。第2段階で、信号Lev1は、制御信号INがハイレベルのとき揺動電源VCCとなり、ローレベルのとき揺動電源VSSとなる信号OUTに変換される。揺動電源VCCと揺動電源VSSの電位差は3V程度なので、走査電極駆動ICの制御回路は低電圧回路となる。
【0018】
図8を参照して、揺動電源VDD、VSSから図6に示された走査電極の駆動電圧波形COMnを生成する方法を説明する。揺動電源の各電圧間の関係は図7(a)と同じである。図8(a)において、揺動電源VDDとVSSは、リセット期間(Re)ではパルス幅が長くなっており、書き込みを行う選択期間(Se)ではパルス幅が短くなっている。駆動電圧波形COMnはn番目の走査電極を駆動する回路(以下「出力バッファ」と記す)の制御信号に基づいて、揺動電源VDD、VSS、及び中心の基準電圧VMから一つの電圧を選択して生成される。具体的には駆動電圧波形COMnは、リセット期間において、揺動電源の切り替わりに合わせて、最初にVDD、2番目に揺動電源VSS、3番目に再びVDD、最後にVSSが選択される。選択期間でも駆動電圧波形COMnは、前半でVSS、後半でVDDが選択される。その他の期間では中心の基準電圧VMが選択される。この結果、図8(b)の駆動電圧波形COMnは、図6(a)の走査電極の駆動電圧波形COMnと等しくなる。
【0019】
図9はn番目の出力バッファの構成を示した図である。この出力バッファは図5の走査電極駆動回路506に設けられている。P型のトランジスタTr1は、ソースが揺動電源VDDに接続され、ゲートに制御信号S1が入力する。N型のトランジスタTr4は、ソースが揺動電源VSSに接続され、ゲートに制御信号S4が入力する。P型のトランジスタTr2とN型のトランジスタTr3はトランスミッションゲートを形成し、ソースが基準電圧VMに接続し、それぞれのゲートに制御信号S2、S3が入力する。なお制御信号S2、S3は反転関係にある。トランジスタTr1、Tr2、Tr3、Tr4のドレインはPadに接続されており、さらに保護回路用ダイオードD1、D2もPadと接続されている。
【0020】
制御信号S1によりトランジスタTr1が導通すると、揺動電源VDDがPadから出力され、揺動電源VDDが選択される。同様に制御信号S4によりトランジスタTr4が導通すると揺動電源VSSが選択される。さらに制御信号S2、S3によりトランジスタTr2、Tr3が導通すると、基準電圧VMが選択される。
【0021】
図8(a)から分かるように、揺動電源を用いた場合、走査電極駆動ICに印加される最大電圧(MaxV)は揺動電源VDDと揺動電源VSSの差となる。この差は図7(a)にMaxVと表示されている。基準電圧VMに対してVDDの最大電圧値は+Vsであり、VSSの最大電圧値は−Vdであるので、MaxVは+Vs+Vdとなる。これは揺動電源を用いない場合に走査電極駆動ICに印加される最大電圧(+Vs)×2と比較するとほぼ半減する。この結果、走査電極駆動ICは、揺動電源を使用したことにより耐圧を半減することが可能となり、チップ面積がほぼ1/4まで小型化することができる。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】
ここまでの説明においては、走査電極駆動ICで駆動する強誘電性液晶パネルの負荷を無視してきた。この負荷は前述のSTNパネルや2端子型のアクティブパネルでは無視できた。しかしながら強誘電性液晶パネルは前述のように液晶層が、例えば2μm程度と薄く、強誘電性液晶の比誘電率が大変大きいので、各走査電極には大きな容量の負荷が寄生する。このため駆動電圧波形が大きく変形する。この様子を図8(c)で説明する。パネル負荷を無視した場合の波形(波線)に対し、実際の駆動電圧波形COMn2(実線)は画素に充電された電荷を放電するため、パルスのエッジ部が時定数曲線を描くようになる。とくに電圧−Vsから電圧+Vsに変わるエッジ部e1では走査電極駆動ICを破壊することがある。
【0023】
これを図9に基づいて説明する。エッジ部e1の直後では、トランジスタTr1が導通し、揺動電源VSSが電圧−Vdになる。これに対しPad部の電圧は前述の大きな容量寄生のため、電圧−Vsに近い値になっている。この結果、ダイオードD2とトランジスタTr1とに電流が流れることになる。特にトランジスタTr1のソース−ドレイン間は、電圧が(+Vs)×2となり耐圧を遙かに越える大きな電位差の中で、電流が流れ、発熱が激しくなり、トランジスタTr1がもっとも破壊しやすい状態となる。また選択期間だけでなくリセット期間でも同様である。さらにリセット期間では駆動電圧波形COMnが電圧+Vsから電圧−Vsに変わるエッジ部ではトランジスタTr4が破壊される場合がある。
【0024】
そこで本発明の目的は、揺動電源を使用しても走査電極駆動ICが破壊されない強誘電性液晶装置を提供することである。
【0025】
【課題を解決するための手段】
本発明は、強誘電性液晶パネルの走査電極を駆動する回路が集積回路であり、この集積回路が揺動電源で駆動され、走査電極の駆動電圧波形のパルス幅が揺動電源のパルス幅より短いことを特徴としている。また走査電極の駆動電圧波形におけるパルスの後端から揺動電源におけるパルスの前端までの時間が、走査電極の駆動電圧波形におけるパルスの後端のエッジ部が時定数曲線を示す期間と同じか、それより長いことを特徴としている。また、同様に信号電極の駆動電圧波形のパルス幅を揺動電源のパルスの幅より短いことが好ましい。
【0026】
さらに走査電極の駆動電圧波形におけるパルスは正極性のパルスと負極性のパルスを有し、それぞれのパルスの間に、正極性のパルスと負極性のパルスとの中間値となる期間を設けることが望ましく、走査電極の駆動電圧波形には、走査電極の駆動電圧波形におけるパルスの後端から、貫通除去期間を設定した後に、中間値となる期間を設けるのが好ましい。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、図1と図2を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1はリセット期間(Re)における波形図を示しており、図1(a)は無負荷時にn番目の出力バッファが出力する本発明による駆動電圧波形COMnを示す。図1(b)は走査電極を接続した時にn番目の出力バッファが出力する容量の負荷が発生した時の本発明による駆動電圧波形COMn1を示す。図1(c)はn番目の出力バッファの制御信号を示す。
【0028】
図2は選択期間における波形図で、図2(a)が無負荷時にn番目の出力バッファが出力する本発明による駆動電圧波形COMnを示す。図2(b)が走査電極を接続した時にn番目の出力バッファが出力する容量の負荷が発生した時の本発明による駆動電圧波形COMn1を示す。図2(c)はn番目の出力バッファの制御信号を示す。図2(d)は信号電極の駆動電圧波形を示す。なお集積回路である走査電極駆動ICに内蔵された出力バッファは、図9と同じものであるが、制御信号が異なるため駆動電圧波形COMnは異なった波形となる。しかし出力バッファの回路は共通なので、図1、及び図2の説明では図8、及び図9と共通の記号を使用している。
【0029】
まず図1を参照してリセット期間の状況を説明する。図1(a)において、駆動電圧波形COMnの最初のパルスでは、前端のエッジの立ち上がり時点は揺動電源VDDの立ち上がり時点より遅れており、後端のエッジの立ち下がり時点は揺動電源VDDの立ち下が時点より早くなっている。2番目のパルスでは前端のエッジの立ち下がり時点が揺動電源VSSの立ち下がり時点より遅れており、後端のエッジの立ち上がり時点は揺動電源VSSの立ち上がり時点より早くなっている。3番目と4番目のパルスは、それぞれ最初と2番目のパルスと同様である。このように揺動電源VDDとVSSが揺動する期間(パルス幅)に比べ、走査電極の駆動電圧波形COMnのパルス幅は短くなっている。
【0030】
図1(b)の駆動電圧波形COMn1は走査電極の容量負荷により図1(a)の駆動電圧波形COMnから変形している。駆動電圧波形COMn1における最初の正極性のパルスは、前端のエッジがトランジスタTr1と走査電極の容量負荷で決まる時定数曲線描いて立ち上がり、後端のエッジがトランジスタTr2、Tr3と走査電極の容量負荷から決まる時定数曲線を描きながら期間t1にて立ち下がる。このとき揺動電源VDDが立ち下がる前に駆動電圧波形COMn1は基準電圧VMに戻っている。つまり、駆動電圧波形COMn1におけるパルスの後端のエッジ部が時定数曲線を示している期間t1を過ぎてから、揺動電源の次のパルスが始まっている。即ち、駆動電圧波形COMn1のパルスの後端から、揺動電源のパルスの前端までの時間tを、駆動電圧波形COMn1のパルスの後端のエッジ部において時定数曲線を示す期間t1と同じか、それより長く設定している。つまり、駆動電圧波形COMn1のパルスの後端エッジ部において時定数曲線に基づく波形を示した後−定値VMとなった後に、揺動電源の次のパルスが始まっている。なお、時間tを、時定数曲線を示す期間t1とほぼ同じとしてよい。即ち、t≧t1であればよい。しかし、t>t1と設定すると時定数曲線の影響が受けにくくなる。
【0031】
2番目の負極性のパルスも同様に、前端は前端のエッジ部がトランジスタTr4と走査電極の容量負荷で決まる時定数曲線を描きながら立ち下がり、後端のエッジ部がトランジスタTr2、Tr3と走査電極の容量負荷から決まる時定数曲線を描きながらt1の期間にて立ち上がる。このとき揺動電源VSSが立ち上がる前に駆動電圧波形COMn1は基準電圧VMに戻っている。3番目と4番目のパルスは、それぞれ最初と2番目のパルスと同様である。
【0032】
図1(c)は図9の制御信号S1,S3,S4の波形を示している。トランジスタTr1は制御信号S1がローレベルの時に導通するし、このときPadからVDDが出力される。トランジスタTr4は制御信号S4がハイレベルの時に導通し、このときPadからVSSが出力される。トランジスタTr2、Tr3からなるトランスミッションゲートは制御信号S3がハイレベルの時に導通する。制御信号S2は制御信号S3と反転関係にあるので省略した。制御信号S3は、揺動電源VDDとVSSのエッジ間、つまり駆動電圧波形COMnの正極性パルスと負極性パルスの前後でハイレベルとなり、このときPadから基準電圧VMが出力される。
【0033】
このように、無負荷時における駆動電圧波形COMnの各パルスの後端から揺動電源VDDとVSSのエッジ部までの時間tを、走査電極の容量負荷と各トランジスタの能力で決まる充放電時間、つまり時定数曲線を示す期間t1と等しいか、より大きく設定している(t≧t1)。このように設定することによって、図1(b)の駆動電圧波形COMn1で見られるように、パルスのエッジ部に時定数曲線が生じた場合でも、エッジが基準電圧VMまで立ち下がる、あるいは立ち上がってから、揺動電源のパルスのエッジ部が現れるので、揺動電源VSSから揺動電源VDDに、またはその逆に切り替わる際に、トランジスタTr1又はトランジスタTr4に耐圧を越えた電位差の中で電流が流れることはない。
【0034】
なお図1(c)における制御信号S4の下がりエッジと制御信号S3の立ち上がりエッジの間に、微小な遅れの貫通電流除去期間c1を設けた。この期間c1はトランジスタTr4が完全に非導通となってからトランスミッションゲートを導通させ、消費電力増やIC破壊を招く無用な貫通電流を除去するために設けたものであり、走査電極駆動IC内のディレイ回路を用いて生成する。同様にトランジスタTr1とトランスミッションゲート間の貫通電流を除去させる微小なディレイも設け、一方をOFFにしてから他方をONにしている。
【0035】
次に図2を参照して選択期間(Se)の状況を説明する。なお揺動電源におけるパルスの幅は図1(a)のリセット期間(Re)と同じように示されているが、実際は図6に示すようにリセット期間(Re)に比べ選択期間(Se)では揺動電源のパルス幅は短くなる。しかし時定数曲線はリセット期間(Re)及び選択期間(Se)において共通に発生する。図2(a)において、駆動電圧波形COMnの選択パルスは負極性のパルスと正極性のパルスを有する。前半の正極性のパルスは、前端のエッジの立ち下がり時点は揺動電源VSSの立ち下がり時点より遅れ、後端のエッジの立ち上がり時点は揺動電源VSSの立ち上がり時点より早い。後半の正極性パルスでは、前端のエッジの立ち上がり時点は揺動電源VDDの立ち上がり時点より遅れ、後端のエッジの立ち下がり時点は揺動電源VDDの立ち下がり時点より早い。つまり、駆動電圧波形COMnのパルスの幅が揺動電源のパルスの幅より短くなっている。
【0036】
図2(b)の駆動電圧波形COMn1は走査電極の容量負荷により図2(a)の駆動電圧波形COMnから変形した状態を示している。変形に関しては図1(b)に示されたリセット期間の波形と同様、図2(b)に示された選択期間の波形でも、パルスの前後端のエッジ部で同じ時定数曲線を描く。図2(c)は図9の制御信号S1、S4、S3の波形を示している。これらの制御信号の動作は図1(c)に示された信号の動作と同様である。
【0037】
図2(d)は信号電極に印加される電圧波形である。黒表示状態を保持する場合は信号電極に駆動電圧波形SEGbが印加され、白表示状態に変移させるためには、駆動電圧波形SEGwが印加される。図2(d)に示すように、駆動電圧波形SEGbのパルス幅は、図2(b)に示す駆動電圧波形COMnのパルス幅と同様、揺動電源VDDとVSSのパルス幅より短く、エッジ部の前後において基準電圧VMとなっている。これは、信号電極の駆動電圧波形が切り替わる時に発生し、容量結合により走査電極に伝搬する微分性のノイズを、揺動電源VDDとVSSの切り替わりタイミングからずらし、走査電極駆動ICの破壊や誤動作を防止するためのものである。
【0038】
【発明の効果】
強誘電性液晶はSTNパネルに比べ非常に大きな容量性負荷が存在し、リセット期間および選択期間において、負極性のパルスの直後に正極性のパルスが存在するため、従来のように揺動電源を使用すると走査電極駆動ICの破壊を招いてしまう。本発明において、揺動電源のパルス幅よりも走査電極の駆動電圧波形のパルス幅を短くしたのは、駆動電圧波形の変形を修正するのではなく、駆動電圧波形のパルスエッジが変形しても揺動電源が変化する前に駆動電圧波形を中心電圧である基準電圧とほぼ等しくするためである。これは走査電極に寄生した容量から逆流してくる電荷を基準電圧に戻すことを意味している。このため駆動電圧波形において正極性のパルスと負極性のパルスが連続しても、最も高い電圧から最も低い電圧に流れる電流が存在しない。そのため本発明により、揺動電源を用いて耐圧を下げた走査電極駆動ICを用いてもICが破壊されない強誘電性液晶装置が提供することができる。
【0039】
上記実施の形態においては、駆動電圧波形のパルスの前端の立ち上がり又は立ち下がりを、揺動電源のパルスの前端の立ち上がり又は立ち下がりより遅らせた。しかし、駆動電圧波形のパルスの前端と揺動電源のパルスの前端を一致させても、同様の効果が得られる。
【0040】
また本発明を走査電極と信号電極とに印加される駆動電圧波形を用いて説明したが、2端子型スイッチを有する「MIM型アクティブマパネル」又は「TFD型アクティブパネル」に本発明の駆動装置を用いても、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の実施の形態におけるリセット期間の波形図である。
【図2】発明の実施の形態における選択期間の波形図である。
【図3】強誘電液晶パネルの分子配列を説明するための図である。
【図4】強誘電液晶パネルのヒステリシス特性を示すグラフである。
【図5】従来例の強誘電性液晶装置のブロック図である。
【図6】従来例の波形図である。
【図7】揺動電源の波形図である。
【図8】揺動電源と駆動電圧波形の関係の説明図である。
【図9】出力バッファ回路の説明図である。
【符号の説明】
506 走査電極駆動回路
507 信号電極駆動回路
508 走査電極
509 信号電極
510 強誘電性液晶パネル
COMn 無負荷時のn番目の走査電極の駆動電圧波形
COMn1、COMn2 走査電極接続時におけるn番目の走査電極の駆動電圧波形
VDD、VSS、VCC 揺動電源
S1、S2、S3、S4 n番目の出力バッファの制御信号
c1 貫通電流除去期間
SEGb 黒表示状態を保持する時の信号電極の駆動電圧波形
SEGw 白表示状態に移す時の信号電極の駆動電圧波形
VA、VB 閾値
+Vs、−Vs、+Vd、−Vd、VM 電圧
Tr1、Tr2、Tr3、Tr4 トランジスタ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ferroelectric liquid crystal device, and more particularly to a ferroelectric liquid crystal device characterized by a drive voltage waveform applied to a scan electrode of a ferroelectric liquid crystal panel.
[0002]
[Prior art]
When a ferroelectric liquid crystal in which molecules are arranged in a spiral shape is disposed between substrates having a gap of about 2 μm, for example, a spiral structure cannot be formed, and the molecules are arranged along the substrate surface. When grooves are formed on the surface of the substrate by rubbing or vapor deposition so that the alignment direction is aligned over the entire ferroelectric liquid crystal panel, one of two different alignment states can be selected according to the electric field applied from the outside.
[0003]
This state will be described with reference to FIG. In FIG. 3, a state A shows a case where the electric field is directed from the top to the bottom of the paper, and a state B shows a case where the electric field is directed from the bottom to the top of the paper. FIG. 3A illustrates the direction of this electric field. FIG. 3B shows a molecular arrangement state. In the state A, the molecules 31 in the ferroelectric liquid crystal panel are arranged in a downward-sloping manner, and in the state B, the molecules 31 are downward-sloping to the right. Are arranged. This is two molecular arrangement states obtained by the direction of the applied electric field. FIG. 3C shows a state of the spontaneous polarization 32 of the molecule. In the case of a ferroelectric liquid crystal, the spontaneous polarization 32 is perpendicular to the long axis of the molecule 33 and exists at the end of the molecule. In the case of the state A, the spontaneous polarization 32 at the upper end of the molecule 33 that is descending to the left is directed from the top to the bottom of the paper, similarly to the electric field. In the case of the state B, the spontaneous polarization 32 at the upper end of the molecule 33 that is descending to the right is directed from the bottom to the top of the paper in the same manner as the electric field. In the ferroelectric liquid crystal panel, the arrangement direction of the molecules 31 is changed by the reversal of the spontaneous polarization 32.
[0004]
In a ferroelectric liquid crystal panel, two polarizing plates whose polarization axes are orthogonal to each other are arranged so as to sandwich a transparent substrate. At this time, if the molecular axes in one arrangement state and the polarization axis of one polarizing plate coincide with each other, an optical switch can be configured, and transmission and non-transmission of light can be controlled. In FIG. 3B, when the axes of the molecules in the arrangement state of state B coincide with the polarization axes of the polarizing plates, the light transmission white display state (on state) is obtained in the arrangement state of state A. In this state, a black non-transparent black display state (off state) is obtained. The characteristics of this optical switch are shown in FIG. The vertical axis represents the transmittance T, and the horizontal axis represents the product Vt of the voltage V applied between the substrates and the time t (hereinafter referred to as “applied voltage Vt”). When the applied voltage Vt is increased from the black display state where the transmittance is 0, the transmittance T starts to increase at the threshold value VA, and the white display state is entered. Conversely, when the applied voltage Vt is decreased from the white display state, the transmittance T starts to decrease at the threshold value VB, and the state shifts to the black display state. Since this optical switch has a hysteresis characteristic, it has a memory function. That is, since it has two threshold values VA and VB, each becomes an applied voltage Vt for writing and erasing and operates as a memory. If this optical switch is subdivided into pixels, the pixels are arranged in a matrix, and a memory property is used, a ferroelectric liquid crystal panel capable of graphic display is obtained. The matrix type ferroelectric liquid crystal panel will be described below.
[0005]
An example of a liquid crystal device using this ferroelectric liquid crystal panel will be described with reference to the block diagram of FIG. The power source + V supplies a voltage V1 and a ground level voltage to the liquid crystal device. The power source + V is connected to the display control circuit 504, the electrode drive voltage generation circuit 505, the scan electrode drive circuit 506, and the signal electrode drive circuit 507 from the outside of the liquid crystal device. The control signal group CS is input to the display control circuit 504 from an external central processing unit (hereinafter referred to as “CPU”). The control signal group CS is supplied to an element (hereinafter referred to as “display RAM”) that stores display data in the display control circuit 504 and an element that stores drive data (hereinafter referred to as “command register”). On the other hand, it is a signal group for controlling data writing and reading. The data bus DB is data to be written from the CPU to the display RAM and the instruction register, and data to be read from the display RAM and the instruction register to the CPU.
[0006]
The display control circuit 504 generates a clock with an oscillator (built in the display control circuit 504), and generates an electrode drive voltage generation circuit 505, a scan electrode drive circuit 506, and a signal electrode drive circuit 507 based on the clock and the value of the command register. Display control signals 514, 513, and 512 are output, respectively. Further, the display control circuit 504 outputs display data 511 read from the display RAM to the signal electrode drive circuit 507 by a memory control circuit (built in the display control circuit 504) that operates with a clock.
[0007]
The electrode drive voltage generation circuit 505 is applied to the scan electrodes 508 and the signal electrodes 509 of the ferroelectric liquid crystal panel 510 based on the display control signal 514 to drive the liquid crystal (hereinafter referred to as “drive voltage”). 516 and 515 are output to the scan electrode drive circuit 506 and the signal electrode drive circuit 507. Scan electrode drive circuit 506 generates a drive voltage waveform to be applied to scan electrode 508 from drive voltage 516 and display control signal 513. The signal electrode drive circuit 507 generates a drive voltage waveform to be applied to the signal electrode 509 from the drive voltage 515, the display control signal 512, and the display data 511. The intersection of the scanning electrode 508 and the signal electrode 509 is a pixel.
[0008]
In the ferroelectric liquid crystal panel, various devices have been added to the drive voltage waveform so that both the use of memory and the securing of reliability can be achieved at the same time. FIG. 6 shows an example of a drive voltage waveform for this purpose. FIG. 6A is a diagram showing drive voltage waveforms COMn-1 and COMn applied to the (n-1) th scan electrode and the nth scan electrode. The drive voltage waveforms COMn-1 and COMn both have a ternary level, and have a long pulse train at the beginning of application. The drive voltage waveforms COMn-1 and COMn have a selection pulse with the next short pulse width, and the selection pulse of the drive voltage waveform COMn appears after the selection pulse of the drive voltage waveform COMn-1.
[0009]
The long pulse train at the beginning is for initializing the entire ferroelectric liquid crystal panel before data is written to the ferroelectric liquid crystal panel. In the period in which this pulse train exists (hereinafter referred to as “reset period (Re)”), the entire ferroelectric liquid crystal panel is brought into a white display state in the period in which the first high voltage is applied. The entire ferroelectric liquid crystal panel is brought into a black display state during the period when the next low voltage is applied. This is repeated once more, and the entire ferroelectric liquid crystal panel is initialized to a black display state before data writing. In a ferroelectric liquid crystal panel, a large electric field due to spontaneous polarization exists in the liquid crystal layer, and impurity ions are unevenly distributed or the layer structure is changed by this electric field. This causes so-called “burn-in”, so that a long pulse train (product Vt of voltage V and pulse width t) is applied in the reset period before writing to diffuse impurity ions and stabilize the layer structure. I am trying.
[0010]
Next, the selection pulse will be described with reference to FIG. The selection pulse of the drive voltage waveform COMn-1 and the drive voltage waveform COMn applied to the scan electrode has a period (pulse width tp) in which a low voltage -Vs is first applied, and then a high voltage + Vs is applied. (Hereinafter referred to as “selection period (Se)”). In the drive voltage waveforms COMn-1 and COMn, the reference voltage VM having an intermediate value between + Vs and -Vs is applied in the non-selection period (NSe) that is a period excluding the selection period.
[0011]
First, the case where the pixel selected by the drive voltage waveform COMn displays black will be described. The drive voltage waveform SEGb applied to the signal electrode at this time has a voltage −Vd in the first half of the selection period and a voltage + Vd in the second half as shown in FIG. 6B. These voltages + Vd and -Vd are equal in absolute value to the center reference voltage VM. In the first half of the selection period, the voltage applied to the pixel is smaller than the threshold value VA in FIG. Ie
(−Vs − (− Vd)) × tp <VA
Therefore, the pixel is maintained in a black display state, which is an initialized state. Even in the second half of the selection period, the applied voltage to the pixel is
(+ Vs − (+ Vd)) × tp <VA
Since the voltages + Vs and + Vd are set such that the pixel is not rewritten, the black display state is maintained.
[0012]
In the non-selection period, other pixels may be displayed in black, so that the pulse has the same shape as the drive voltage waveform SEGb in FIG. 6B (the voltage value is alternately −Vd and + Vd with the pulse width tp). (Repeating pulse train) may be applied to the pixel on the nth scanning electrode from the signal electrode. However, in the non-selection period, the reference voltage VM is applied to the nth scan electrode, and the absolute value of the voltage (± Vd × tp) applied to the pixel is smaller than the threshold value VA, so that the display data of this pixel is rewritten. Absent. For this reason, this pixel continues to maintain the black display state. In addition, since the absolute values of the applied voltages in the first half and the second half of the selection period are equal and opposite in sign, the sum of the applied voltages becomes 0 in all periods including the reset period, the selection period, and the non-selection period, and the AC drive is performed. Is established. As a result, no direct current component remains in the pixel, so that it is possible to drive with high reliability.
[0013]
Next, a case where the pixel selected by the drive voltage waveform COMn displays white will be described. At this time, the drive voltage waveform SEGw applied to the signal electrode becomes the central reference voltage VM throughout the selection period. In the first half of the selection period, the voltage applied to the pixel is smaller than the threshold value VA in FIG. Ie
(−Vs−VM) × tp <VA
Therefore, the pixel maintains the black display state, which is the previous state. In the second half of the selection period, the voltage applied to the pixel is
(+ Vs−VM) × tp> VA
Thus, since the voltage + Vs is set, the pixel is rewritten and a white display state is obtained. In the subsequent non-selection period, as described above, other pixels may display black, and thus a pulse having the same shape as the drive voltage waveform SEGb in FIG. 6B is applied to this pixel. However, since the reference voltage VM is applied in the non-selection period, the absolute value of the applied voltage (± Vd × tp) is smaller than the absolute value of the threshold value VA or the threshold value VB, and the display data of the pixel is not rewritten. The monochrome display state is maintained until the next initialization. In this case, AC driving is also established.
[0014]
When the scan electrode drive circuit 506 shown in FIG. 5 is an integrated circuit (hereinafter referred to as “scan electrode drive IC”), at least the scan electrode drive IC includes
(+ Vs) × 2
A large voltage is applied. In general, a high breakdown voltage IC has a large chip size, and the chip area is approximately proportional to the square of the breakdown voltage. Therefore, the scan electrode driving IC of the ferroelectric liquid crystal panel is large. On the other hand, an oscillating power supply is known as a method for obtaining a drive voltage waveform as shown in FIG. Oscillating power supplies are widely used in super twisted nematic (hereinafter referred to as “STN”) panels and active matrix panels having two-terminal switches (called “MIM active panels” or “TFD active panels”). . A technique in which this is applied to a ferroelectric liquid crystal panel is disclosed. (For example, refer to Patent Document 1).
[0015]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 62-237432
[0016]
The swing power supply will be described with reference to the waveform diagram shown in FIG. The signal DF is a signal that gives the timing and polarity of oscillation with respect to the oscillation power sources VDD, VCC, and VSS, and is periodically inverted by one of the signals of the display control signal group 514 in FIG. The signal IN is an example of another signal of the display control signal group 514. Here, in the signals DF and IN, the high level is the power supply voltage V1 of the liquid crystal device shown in FIG. 5, and the low level is the ground level (0 V). In FIG. 7A, since the voltage −Vd and the ground level are equal, the ground level is not shown again. The upper oscillating power supply VDD is a square wave and in an inverted relationship with the signal DF, and has a maximum voltage value of + Vs and a minimum voltage value of + Vd. The logic oscillation power supply VCC is a square wave having the same shape as the oscillation power supply VDD, the highest voltage is clamped to the power supply voltage V1, and the lowest voltage value is −Vs + V1. Similarly, the oscillating power supply VSS is a square wave having the same shape as the oscillating power supply VDD, the highest voltage is clamped to -Vd, and the lowest voltage value is -Vs.
[0017]
Here, the voltage VM functions as a reference voltage level in driving the ferroelectric liquid crystal panel. FIGS. 7B and 7C are diagrams showing waveforms when the signal IN is shifted from the power supply level of the liquid crystal device to the level of the oscillating power supply in two stages. In the first stage, when the control signal IN is at a high level, the power supply voltage V1 is obtained. In the second stage, the signal Lev1 is converted into a signal OUT that becomes the oscillating power supply VCC when the control signal IN is at the high level and becomes the oscillating power supply VSS when the control signal IN is at the low level. Since the potential difference between the oscillating power supply VCC and the oscillating power supply VSS is about 3 V, the control circuit of the scan electrode driving IC is a low voltage circuit.
[0018]
With reference to FIG. 8, a method of generating the drive voltage waveform COMn of the scan electrode shown in FIG. 6 from the oscillating power supplies VDD and VSS will be described. The relationship between the voltages of the oscillating power supply is the same as in FIG. In FIG. 8A, the oscillating power supplies VDD and VSS have a long pulse width during the reset period (Re) and a short pulse width during the selection period (Se) in which writing is performed. The drive voltage waveform COMn selects one voltage from the oscillation power supply VDD, VSS and the center reference voltage VM based on a control signal of a circuit for driving the nth scan electrode (hereinafter referred to as “output buffer”). Generated. Specifically, in the reset period, the drive voltage waveform COMn is first selected as VDD, second as the swing power supply VSS, third again as VDD, and finally as VSS in accordance with the switching of the swing power supply. In the selection period, the driving voltage waveform COMn is selected to be VSS in the first half and VDD in the second half. In other periods, the center reference voltage VM is selected. As a result, the drive voltage waveform COMn in FIG. 8B is equal to the drive voltage waveform COMn of the scan electrode in FIG.
[0019]
FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the nth output buffer. This output buffer is provided in the scan electrode driving circuit 506 of FIG. The source of the P-type transistor Tr1 is connected to the oscillation power supply VDD, and the control signal S1 is input to the gate. The source of the N-type transistor Tr4 is connected to the swing power supply VSS, and the control signal S4 is input to the gate. The P-type transistor Tr2 and the N-type transistor Tr3 form a transmission gate, the source is connected to the reference voltage VM, and control signals S2 and S3 are input to the respective gates. The control signals S2 and S3 are in an inverted relationship. The drains of the transistors Tr1, Tr2, Tr3, Tr4 are connected to Pad, and the protection circuit diodes D1, D2 are also connected to Pad.
[0020]
When the transistor Tr1 is turned on by the control signal S1, the swing power supply VDD is output from the Pad, and the swing power supply VDD is selected. Similarly, when the transistor Tr4 is turned on by the control signal S4, the swing power supply VSS is selected. Further, when the transistors Tr2 and Tr3 are turned on by the control signals S2 and S3, the reference voltage VM is selected.
[0021]
As can be seen from FIG. 8A, when the oscillating power source is used, the maximum voltage (MaxV) applied to the scan electrode driving IC is the difference between the oscillating power source VDD and the oscillating power source VSS. This difference is indicated as MaxV in FIG. Since the maximum voltage value of VDD is + Vs and the maximum voltage value of VSS is −Vd with respect to the reference voltage VM, MaxV is + Vs + Vd. This is almost halved compared to the maximum voltage (+ Vs) × 2 applied to the scan electrode driving IC when no oscillating power supply is used. As a result, the scan electrode driving IC can halve the withstand voltage by using the oscillating power supply, and the chip area can be reduced to almost ¼.
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
In the description so far, the load of the ferroelectric liquid crystal panel driven by the scan electrode driving IC has been ignored. This load was negligible in the STN panel and the two-terminal type active panel. However, in the ferroelectric liquid crystal panel, as described above, the liquid crystal layer is thin, for example, about 2 μm, and the relative permittivity of the ferroelectric liquid crystal is very large. Therefore, a large capacitive load is parasitic on each scanning electrode. For this reason, the drive voltage waveform is greatly deformed. This state will be described with reference to FIG. The actual drive voltage waveform COMn2 (solid line) discharges the charges charged in the pixels as opposed to the waveform (dashed line) when the panel load is ignored, so that the edge portion of the pulse draws a time constant curve. In particular, the scan electrode driving IC may be destroyed at the edge portion e1 where the voltage −Vs changes to the voltage + Vs.
[0023]
This will be described with reference to FIG. Immediately after the edge portion e1, the transistor Tr1 becomes conductive, and the oscillation power supply VSS becomes the voltage −Vd. On the other hand, the voltage of the pad portion is close to the voltage −Vs due to the large parasitic capacitance described above. As a result, a current flows through the diode D2 and the transistor Tr1. In particular, the voltage between the source and the drain of the transistor Tr1 is (+ Vs) × 2, and a current flows and heat is generated intensely in a large potential difference far exceeding the breakdown voltage, so that the transistor Tr1 is most easily destroyed. The same applies to the reset period as well as the selection period. Further, in the reset period, the transistor Tr4 may be destroyed at the edge portion where the drive voltage waveform COMn changes from the voltage + Vs to the voltage −Vs.
[0024]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a ferroelectric liquid crystal device in which a scan electrode driving IC is not destroyed even when an oscillating power supply is used.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the circuit for driving the scanning electrode of the ferroelectric liquid crystal panel is an integrated circuit, and this integrated circuit is driven by the oscillating power source, and the pulse width of the driving voltage waveform of the scanning electrode is greater than the pulse width of the oscillating power source. It is characterized by being short. Also, the time from the rear end of the pulse in the drive voltage waveform of the scan electrode to the front end of the pulse in the oscillating power supply is the same as the period in which the edge portion of the rear end of the pulse in the drive voltage waveform of the scan electrode shows a time constant curve, It is characterized by being longer than that. Similarly, the pulse width of the drive voltage waveform of the signal electrode is preferably shorter than the pulse width of the oscillating power supply.
[0026]
Further, the pulse in the drive voltage waveform of the scan electrode has a positive pulse and a negative pulse, and a period that is an intermediate value between the positive pulse and the negative pulse may be provided between the pulses. Desirably, the drive voltage waveform of the scan electrode is preferably provided with a period that becomes an intermediate value after setting the penetration removal period from the rear end of the pulse in the drive voltage waveform of the scan electrode.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows a waveform diagram in the reset period (Re), and FIG. 1 (a) shows a drive voltage waveform COMn according to the present invention output from the nth output buffer when there is no load. FIG. 1B shows a drive voltage waveform COMn1 according to the present invention when a load having a capacity output from the nth output buffer is generated when the scan electrodes are connected. FIG. 1C shows a control signal for the nth output buffer.
[0028]
FIG. 2 is a waveform diagram in the selection period, and FIG. 2A shows a drive voltage waveform COMn according to the present invention output from the nth output buffer when there is no load. FIG. 2B shows a drive voltage waveform COMn1 according to the present invention when a load having a capacity output from the nth output buffer is generated when the scan electrodes are connected. FIG. 2C shows a control signal for the nth output buffer. FIG. 2D shows the drive voltage waveform of the signal electrode. The output buffer built in the scan electrode driving IC which is an integrated circuit is the same as that shown in FIG. 9, but the driving voltage waveform COMn has a different waveform because the control signals are different. However, since the circuit of the output buffer is common, the symbols in FIG. 1 and FIG. 2 are the same as those in FIG. 8 and FIG.
[0029]
First, the state of the reset period will be described with reference to FIG. In FIG. 1A, in the first pulse of the drive voltage waveform COMn, the rising edge of the front edge is delayed from the rising time of the oscillating power supply VDD, and the falling edge of the trailing edge is the oscillating power supply VDD. The fall is earlier than the time. In the second pulse, the falling edge of the front edge is delayed from the falling time of the oscillating power supply VSS, and the rising edge of the rear edge is earlier than the rising time of the oscillating power supply VSS. The third and fourth pulses are the same as the first and second pulses, respectively. Thus, the pulse width of the drive voltage waveform COMn of the scan electrode is shorter than the period (pulse width) in which the oscillating power supplies VDD and VSS oscillate.
[0030]
The drive voltage waveform COMn1 in FIG. 1B is deformed from the drive voltage waveform COMn in FIG. 1A due to the capacitive load of the scan electrodes. The first positive pulse in the drive voltage waveform COMn1 rises with the leading edge drawn by a time constant curve determined by the capacitive load of the transistor Tr1 and the scan electrode, and the trailing edge from the capacitive load of the transistors Tr2, Tr3 and the scan electrode. It falls in the period t1 while drawing the determined time constant curve. At this time, the drive voltage waveform COMn1 returns to the reference voltage VM before the oscillating power supply VDD falls. In other words, the next pulse of the oscillating power source starts after the period t1 when the trailing edge of the pulse in the drive voltage waveform COMn1 shows a time constant curve. That is, whether the time t from the rear end of the pulse of the drive voltage waveform COMn1 to the front end of the pulse of the oscillating power supply is the same as the period t1 showing the time constant curve at the rear end edge of the pulse of the drive voltage waveform COMn1. It is set longer than that. In other words, after the waveform based on the time constant curve is shown at the trailing edge portion of the pulse of the drive voltage waveform COMn1, the next pulse of the oscillating power supply starts after the constant voltage VM is reached. Note that the time t may be substantially the same as the period t1 indicating the time constant curve. That is, it is sufficient if t ≧ t1. However, when t> t1, the influence of the time constant curve is less likely to be affected.
[0031]
Similarly, for the second negative pulse, the leading edge falls while drawing the time constant curve determined by the capacitive load of the transistor Tr4 and the scanning electrode at the leading edge, and the transistors Tr2, Tr3 and the scanning electrode at the trailing edge. It rises in the period of t1 while drawing a time constant curve determined from the capacity load. At this time, the drive voltage waveform COMn1 returns to the reference voltage VM before the oscillation power supply VSS rises. The third and fourth pulses are the same as the first and second pulses, respectively.
[0032]
FIG. 1C shows the waveforms of the control signals S1, S3 and S4 in FIG. The transistor Tr1 becomes conductive when the control signal S1 is at a low level, and at this time, VDD is output from Pad. The transistor Tr4 is turned on when the control signal S4 is at a high level, and at this time, VSS is output from the Pad. The transmission gate composed of the transistors Tr2 and Tr3 is turned on when the control signal S3 is at a high level. The control signal S2 is omitted because it is in an inverted relationship with the control signal S3. The control signal S3 becomes a high level between the edges of the oscillation power supply VDD and VSS, that is, before and after the positive pulse and the negative pulse of the drive voltage waveform COMn, and at this time, the reference voltage VM is output from the Pad.
[0033]
Thus, the time t from the trailing edge of each pulse of the drive voltage waveform COMn at the time of no load to the edge of the oscillating power supply VDD and VSS is the charge / discharge time determined by the capacity load of the scan electrode and the capability of each transistor, That is, it is set to be equal to or larger than the period t1 indicating the time constant curve (t ≧ t1). By setting in this way, even when a time constant curve is generated at the edge portion of the pulse as seen in the drive voltage waveform COMn1 in FIG. 1B, the edge falls to the reference voltage VM or rises. Therefore, when the switching power supply VSS is switched from the oscillating power supply VSS to the oscillating power supply VDD or vice versa, a current flows in the transistor Tr1 or the transistor Tr4 in a potential difference exceeding the withstand voltage. There is nothing.
[0034]
Note that a through current removal period c1 with a minute delay is provided between the falling edge of the control signal S4 and the rising edge of the control signal S3 in FIG. This period c1 is provided to turn on the transmission gate after the transistor Tr4 is completely non-conductive, and to remove unnecessary through current that causes an increase in power consumption and IC breakdown. Generated using a delay circuit. Similarly, a minute delay for removing a through current between the transistor Tr1 and the transmission gate is also provided, and one is turned off and the other is turned on.
[0035]
Next, the state of the selection period (Se) will be described with reference to FIG. The pulse width in the oscillation power source is shown in the same manner as the reset period (Re) in FIG. 1A, but actually, in the selection period (Se) as compared to the reset period (Re) as shown in FIG. The pulse width of the oscillating power supply is shortened. However, the time constant curve is commonly generated in the reset period (Re) and the selection period (Se). In FIG. 2A, the selection pulse of the drive voltage waveform COMn has a negative pulse and a positive pulse. The positive polarity pulse of the first half is delayed from the falling time of the oscillating power supply VSS at the falling edge of the leading edge, and the rising time of the trailing edge is earlier than the rising time of the oscillating power supply VSS. In the latter half of the positive polarity pulse, the rising edge of the leading edge is delayed from the rising time of the oscillating power supply VDD, and the falling edge of the trailing edge is earlier than the falling time of the oscillating power supply VDD. That is, the pulse width of the drive voltage waveform COMn is shorter than the pulse width of the oscillating power supply.
[0036]
A drive voltage waveform COMn1 in FIG. 2B shows a state deformed from the drive voltage waveform COMn in FIG. 2A due to the capacitive load of the scan electrode. Regarding the deformation, similarly to the waveform of the reset period shown in FIG. 1B, the same time constant curve is drawn at the edge portions at the front and rear ends of the pulse in the waveform of the selection period shown in FIG. FIG. 2C shows the waveforms of the control signals S1, S4 and S3 in FIG. The operation of these control signals is the same as the operation of the signals shown in FIG.
[0037]
FIG. 2D shows a voltage waveform applied to the signal electrode. When the black display state is maintained, the drive voltage waveform SEGb is applied to the signal electrode, and in order to shift to the white display state, the drive voltage waveform SEGw is applied. As shown in FIG. 2D, the pulse width of the drive voltage waveform SEGb is shorter than the pulse width of the oscillating power supply VDD and VSS, like the pulse width of the drive voltage waveform COMn shown in FIG. Before and after the reference voltage VM. This occurs when the drive voltage waveform of the signal electrode is switched, and differential noise propagating to the scan electrode due to capacitive coupling is shifted from the switching timing of the oscillating power supply VDD and VSS, so that the scan electrode drive IC is destroyed or malfunctions. It is for preventing.
[0038]
【The invention's effect】
Ferroelectric liquid crystal has a much larger capacitive load than STN panels, and in the reset period and selection period, there is a positive polarity pulse immediately after the negative polarity pulse. If used, the scan electrode driving IC is destroyed. In the present invention, the pulse width of the drive voltage waveform of the scan electrode is made shorter than the pulse width of the oscillating power supply, not by correcting the deformation of the drive voltage waveform, but by changing the pulse edge of the drive voltage waveform. This is because the drive voltage waveform is made substantially equal to the reference voltage, which is the center voltage, before the oscillating power supply changes. This means that the charge flowing back from the capacitance parasitic on the scan electrode is returned to the reference voltage. For this reason, even if a positive pulse and a negative pulse continue in the drive voltage waveform, there is no current flowing from the highest voltage to the lowest voltage. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a ferroelectric liquid crystal device in which an IC is not destroyed even when a scan electrode driving IC having a reduced breakdown voltage using an oscillating power supply is used.
[0039]
In the above embodiment, the leading edge or trailing edge of the driving voltage waveform pulse is delayed from the leading edge or trailing edge of the oscillation power supply pulse. However, the same effect can be obtained by matching the front end of the pulse of the drive voltage waveform with the front end of the pulse of the oscillating power supply.
[0040]
Although the present invention has been described using the drive voltage waveforms applied to the scan electrodes and the signal electrodes, the drive device of the present invention can be applied to an “MIM type active panel” or “TFD type active panel” having a two-terminal type switch. Even if is used, the same effect can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a waveform diagram of a reset period in an embodiment of the invention.
FIG. 2 is a waveform diagram of a selection period in the embodiment of the invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining a molecular arrangement of a ferroelectric liquid crystal panel.
FIG. 4 is a graph showing hysteresis characteristics of a ferroelectric liquid crystal panel.
FIG. 5 is a block diagram of a conventional ferroelectric liquid crystal device.
FIG. 6 is a waveform diagram of a conventional example.
FIG. 7 is a waveform diagram of an oscillation power supply.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a relationship between an oscillation power supply and a driving voltage waveform.
FIG. 9 is an explanatory diagram of an output buffer circuit.
[Explanation of symbols]
506 Scan electrode drive circuit
507 Signal electrode drive circuit
508 Scan electrode
509 Signal electrode
510 Ferroelectric liquid crystal panel
Drive voltage waveform of the nth scan electrode at no load of COMn
COMn1, COMn2 Drive voltage waveform of the nth scan electrode when the scan electrode is connected
VDD, VSS, VCC Oscillating power supply
S1, S2, S3, S4 nth output buffer control signals
c1 Through-current removal period
SEGb Signal electrode drive voltage waveform when maintaining black display state
SEGw Signal electrode drive voltage waveform when shifting to the white display state
VA, VB threshold
+ Vs, -Vs, + Vd, -Vd, VM Voltage
Tr1, Tr2, Tr3, Tr4 transistors

Claims (5)

強誘電性液晶を狭持した1対の基板間に走査電極と信号電極とを有する強誘電性液晶装置であって、
前記走査電極の駆動電圧波形を生成する回路は集積回路であり、
該集積回路は揺動電源を用いて該駆動電圧波形を生成し、
該生成された駆動電圧波形のパルス幅が前記揺動電源のパルスの幅より短いことを特徴とする強誘電性液晶装置。
A ferroelectric liquid crystal device having a scanning electrode and a signal electrode between a pair of substrates sandwiching a ferroelectric liquid crystal,
The circuit for generating the drive voltage waveform of the scan electrode is an integrated circuit,
The integrated circuit generates the drive voltage waveform using an oscillating power supply,
A ferroelectric liquid crystal device, wherein a pulse width of the generated drive voltage waveform is shorter than a pulse width of the oscillation power supply.
前記信号電極の駆動電圧波形のパルス幅も前記揺動電源のパルスの幅より短いことを特徴とする請求項1に記載の強誘電性液晶装置。2. The ferroelectric liquid crystal device according to claim 1, wherein a pulse width of a driving voltage waveform of the signal electrode is shorter than a pulse width of the oscillating power source. 前記走査電極の駆動電圧波形のパルスの後端から前記揺動電源のパルスの前端までの時間tが、前記走査電極の駆動電圧波形のパルスの後端のエッジ部が時定数曲線を示す期間t1と同じか又はそれより長いことを特徴とする、請求項1に記載の強誘電性液晶装置。The time t from the rear end of the pulse of the drive voltage waveform of the scan electrode to the front end of the pulse of the oscillating power supply is the period t1 in which the edge portion of the pulse of the drive voltage waveform of the scan electrode shows a time constant curve. The ferroelectric liquid crystal device according to claim 1, wherein the ferroelectric liquid crystal device is equal to or longer than. 前記走査電極の駆動電圧波形は正極性のパルスと負極性のパルスを有し、該正極性のパルスと負極性のパルスとの間に、該正極性のパルスの電圧値と負極性のパルスの電圧値との中間の電圧値を有する期間が設けられていることを特徴とする、請求項1に記載の強誘電性液晶装置。The drive voltage waveform of the scan electrode has a positive polarity pulse and a negative polarity pulse, and the voltage value of the positive polarity pulse and the negative polarity pulse are between the positive polarity pulse and the negative polarity pulse. 2. The ferroelectric liquid crystal device according to claim 1, wherein a period having a voltage value intermediate to the voltage value is provided. 前記走査電極の駆動電圧波形のパルスの後端に、貫通電流除去期間が設定されていることを特徴とする、請求項1に記載の強誘電性液晶装置。2. The ferroelectric liquid crystal device according to claim 1, wherein a through current removal period is set at a rear end of a pulse of the drive voltage waveform of the scan electrode. 3.
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