JP4809727B2 - 単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置の制御方法に関し、より詳細には３原色のバックライトを時分割発光させカラー表示を行うカラー光源型の、単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法に関する。

高性能液晶ディスプレーの主流は現在、材料としてはネマティック液晶を、表示品位を向上させるためには、基板にＴＦＴなどの非線形スイッチング素子を配設したアクティブ表示装置となっている。一方ＡＤＬ，Ｃｈａｎｄａｎｉ等によって発見された反強誘電性液晶Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ.Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ２７．L７２９（１９８８）を用いたパネルは、単純マトリックス駆動でありながら上記アクティブ表示素子と比較しても遜色のない画像品位が得られることから、多くの研究と開発の努力が重ねられており、現在まで多くの研究成果が発表されている（例えば非特許文献１参照）。

これまで開発されてきたセル構造について第２２図を用いて説明する。反強誘電相での光軸ＯＡはスメクチック層３４と直交している。この液晶層を液晶配向膜３１０と透明電極３７が設けられた二枚のガラス基板３８で挟み、さらに偏光板３５と偏光板３６の透過軸が互いに直交、または平行にセットされるように配設された構造である。

さらに前記セル内のスメクティック層３４における分子配列について自発分極の配向の観点からみた概念図を示す。図２３は図２２のスメクティック層３４についての自発分極の配向をＸ軸方向から眺めた概念図である。反強誘電性液晶分子は自発分極５１を有することで知られていが、またその層内における配列をＹ軸方向に沿って観察すると、一層毎に上向きおよび下向きと交互に配置された構造を有し、この構造がＺ方向に積層されている。そして全体としては、隣接層間で自発分極の総和は左右互いに相殺されゼロになる。このとき自発分極は最もエネルギーの低い位置として、５２で示される自発分極の安定位置を取る層を奇数層とすれば下向きの配向が、また偶数層としては角度が１８０度回転した５３で示した位置を取ると言われている。

さてこの状態のセルに対してＺ方向に下向きの電界がかかると、図中の偶数層の自発分極にのみ回転トルクがかかり、偶数層のみの自発分極が、位置５３から５２へ向かって図中の円に沿いながら下向きに変化するような配向に変化する。この場合での自発分極は偶数層、奇数層ともに下向きに互いに平行なので、実現された相は安定な電界誘起強誘電相と呼称される。これを便宜上Ｆ相と以後呼称することにする。これとは逆に上向きに電界が印加された場合、今度は奇数層の自発分極に対して回転トルクが誘起され、今度は位置５２から５３へ向かって図中の円に沿いながら自発分極が移動し、上向きに平行な配向が実現する。この場合、偶数層、奇数層の自発分極は互いに上向きで平行なのでやはり実現された相は安定な強誘電相と考えられる。以後これを＋Ｆ層と呼称することにする。すると電界０で反強誘電相（以後ＡＦ相と呼称する）、電界上向きで＋Ｆ相、電界下向きで−Ｆ相の３種類が実現し、かつ＋，−のＦ相が存在することで、交流化した駆動が可能になるのでこの場合の駆動を特に−Ｆ，ＡＦ，＋Ｆの３種類の安定状態を遷移されることから特に３安定モードの（ＡＦ−Ｆ）駆動とも言われている。

上記反強誘電性液晶を用いたパネルで三角波を用いた駆動特性については、特許文献１に開示されている。図２４を用いて説明すると、同図中１で示されるように、前記三角波の電圧を０から増加させていく過程においては、電圧を増加させても、Ｖ（Ａ−Ｆ）tで示される電圧までは透過率は上昇しない。ところがこの電圧を超すとともに急激に透過光は増加し、電圧Ｖ（Ａ−Ｆ）Ｓで飽和し以後電圧を増加させても変化はない。これは＋Ｆに相当する状態であり、図２４の右上５３１にこの相での自発分極の向きを示してある。

次に三角波の電圧を減少していく過程２であるが、電圧Ｖ（Ｆ−Ａ）tから透過光は急に減少し０Ｖの直前で透過光は０に落ちてしまう。さらに電圧を減少させ３の過程に入っても電圧−Ｖ（Ａ−Ｆ）ｔまでは透過光０の状態、すなわちＡＦの状態、を保つがこの電圧を超えると透過光は急激に増加し始めこの傾向は−Ｖ（Ａ−Ｆ）Ｓまで継続する。このあと電圧を更に減少せしめても透過光は一定の値を示す。この状態は−Ｆ状態であり、このとき想定される自発分極の向きは図２４の左上５３２に示した。

この後電圧を増加せしめる過程４にはいるとこれまで一定であった透過光は電圧−Ｖ（Ｆ−Ａ）ｔから減少し始め０Ｖの直前で０に落ちてしまう。この状態は前記したごとくＡＦ状態であり、このときの偶数層と奇数層のあいだでの自発分極の実現状態は図２４の下部５３３に示すごとく互いに反平行の組み合わせとなる。ここで特記すべき特徴として、黒はＡＦ状態で実現されており、自発分極の相対的な配向、組み合わせとしては３時-９時の方向で実現されていることである。

３安定モードに用いられる材料は出来るだけ幅広いヒステリシスを持つこと、駆動電圧が低いこと、特に２、および４の過程での応答速度の速いことなどが要求される。
前記ＡＦ−Ｆ駆動において、電界はセル内の偶数層内および奇数層内の２種類の自発分極のいずれか一方に作用し、残りの逆向きの自発分極は電界と作用しないモデルで記述されたが、このモードとは別に、ＡＦ相を経由せず、偶数層に属する自発分極と奇数層に属する自発分極が協調的に連携して運動するモード（Ｆ−Ｆモード）も知られている。（ＡＦ−Ｆ）もしくは（Ｆ−Ｆ）いずれのモードが支配的かは、材料、駆動条件、駆動温度その他の複数要因で決定されると言われているが、その状態は駆動周波数と三角波での透過光特性を観察することにより判定可能となる。

パッシブタイプのパネルの線順次駆動の基本については非特許文献２の２７６ページまたは非特許文献３の３９０ページなどに詳しく解説されているが、これらは以下のようにまとめられる。
第２７図はＭｘＮの画素数からなるパネルのリセット区間のないフィールド毎反転（フレーム反転と呼ばれることもある）による線順次駆動の行電極駆動電圧波形例である。 時刻t０においてまず第１選択行、Ｉ＝１が選択されΔt秒間だけ選択電圧Ｖs５４１が印加される。これに同期して列電極にデータ電圧として白表示の場合は−Ｖd 黒の場合は＋Ｖdが印加される。第１行の電極は以後バイアス電圧５４２がＶbの電圧で新たに印加され、この状態は次の第２フレームの選択時間まで継続する。
次に第２選択行、Ｉ＝２、は時刻（t０＋Δt）からΔtの時間だけ選択電圧ＶＳが印加される。言い換えると第１行目の選択波形に関し、１ライン目の１フレームの間に印加される波形を、時間に対してΔtだけ右側にシフトさせて第２選択行の駆動信号とするものである。これに同期して第２行目に表示させるデータに対応させ、白の場合はデータ電圧として、−Ｖdの電圧を、黒の場合は＋Ｖdの電圧が重畳印加される。この後はやはりバイアス電圧Ｖbが印加され、次のフレームの選択電圧が印加されるまで第２選択行のデータを保持する。以下同様に時間幅Δtで順次時間に対してシフトされ、Ｉ＝Ｍ行目まで選択行とそれに対するデータの書き込みが終了した時点で、再び第１行の選択へと移行する。

ただこのときの第１行目の選択波形の極性は第１フィールドのそれとは逆極性に設定し、駆動における直流成分の電荷補償がなされる。ここでフィールド反転と呼称される所以として、第１フィールドは、選択行の第１行から第Ｍ行まで同一極性で書き込みを行い第２フィールドで反対の極性で第１フィールドと同様にＭ行書き込みを行うからで、フィールド単位での電荷補償を行うという意味である。

次に１行毎ライン反転駆動について第３０図に示す。この駆動法は前記フィールド反転駆動法において、選択パルスとして、選択偶数選択行の極性と奇数選択行の極性を逆に設定した選択パルスを印加する駆動である。この駆動方法は、電荷の回り込みに起因するクロストーク防止のための駆動方法として有効とされている。

従来、反強誘電液晶パネル（以下ＡＦＬＣパネルと略記する）の駆動について、さらに選択区間の選択パルスの印加の仕方について、単一パルス１位相で書き込む方法（例えば非特許文献４参照）と、２位相を単位として書き込む方法（例えば非特許文献５参照）が知られている。このうち単一パルスで書き込む方法は反強誘電相ＡＦ相を必ず経過させる駆動方法で、コントラスト、換言すれば黒を重視するときに有効な書き込み方といわれている。一方選択パルスを２位相で構成する駆動法は上記文献にても明らかなように、１位相駆動の選択パルスを２つの区間に分割し、その極性を反転させて構成される。この駆動方法は前記１位相のそれとは反対に、白を重視するときに有効とされ、常温域ではかなり有効であるが、低温領域で駆動しようとするとき、有効な電荷注入時間が１位相の時間の半分になるので、１位相の場合の駆動能力と比較すると劣るという特徴を有する。また上記文献以外には、選択パルスとして３位相を用いる例（例えば特許文献２参照）などが知られている。

選択波形の次に位置する期間は非選択期間と呼称される区間で、選択行例えばＩ＝Ｊ行に書き込まれたＮ個の列データを保持する電圧が選択パルスの終了直後から印加される。一方非選択の期間にも、共通データ電極群を用いて、Ｊ行以外のデータが各々順次書き込まれることになるので、この期間はバイアス電圧とＪ行以外のデータ電圧という、２系統の電圧が独立にかつランダムに印加されることになる。この期間内でＩ＝Ｊ行に書き込まれたデータがＩ＝Ｊ以外のデータ電圧の書き込みで変化してはならないので、データ電圧とバイアス電圧の最適な組み合わせが求められることになる。

さらに従来のフィールド反転駆動法による選択パルス前後におけるバイアス極性とバイアス印加時点について図３０を用いて説明する。特定の選択行（Ｉ＝Ｍ）に着目し、その行の第１フィールドの選択パルスＶｂ１１に後続するバイアス区間の極性と第２フィールドのバイアス区間の極性Ｖｂ１２に着目すると、選択パルスの前後でのバイアスは互いに逆となっている。またＩ＝２以降のバイアス期間の開始の時点をＩ＝１の選択開始時点の観点からみると、Ｉ＝２の第１フィールドの書き込み開始はt０＋２＊Δtの時点から、Ｉ＝３行目の新たなバイアス開始時点はt０＋３＊Δt，．．．．．という様に時系列的にずれていく。交流化反転を前提とすると特定の行の選択パルスの前後のバイアス波形の極性は互いに逆であることと、Ｉ＝１行目の選択がなされたとき、Ｉ＝２以降の第１フレーム用のバイアス電圧印加はまだ開始されていないことがわかる。

さらに非選択期間の最後の区間に別途、Ｆ（もしくは−Ｆ）からＡＦへの転移を助けるためのリセット期間を設けることに関し、２種類の方法が開示されている。第２９図を用いて説明すると、まず、第１の方法は選択波形の線順次駆動と同様Ｉ＝Ｊ行の選択行に対し、選択期間に続く非選択期間の特定の場所（通常は次のフレームの選択パルスの直前）に設定するとともに、選択行のＩ＝Ｊと次の選択行であるＩ＝Ｊ＋１行の関係についてはΔtだけの時間差を設けて同様に設置し、第Ｊ行の波形を単純に時間軸でΔｔだけ右側にシフトして構成する方法である。この駆動法は例えば特許文献３や非特許文献６にも詳しい。１行目から Ｍ行目までのタイミング概念図を図２６に示す。

一方特許文献４や特許文献５において選択行のＩ＝１〜Ｍ行までの全画素同時リセットの方法が開示されている。この技術は選択波形を２位相で構成し、最後の選択行の書き込みが終わった時点で、強制的に反強誘電状態に復帰させる技術である。特に後者の明細書については、選択行が多くなったときの、パネルの位置による輝度差を軽減するための２回書き込みという手法が開示されている。

更に近年、後述するＤａｂｒｏｗｓｋｉらは、パネルの見栄え改善のため、前記リセット期間にたいし、さらに２−３系統のパルス、すなわち、井戸（Ｗｅｌｌ ｐｕｌｓｅ）、リセットパルス（Ｒｅｓｅｔ ｐｕｌｓｅ）および選択パルスに先立つ目覚ましパルス（Ａｗａｋｉｎｇ ｐｕｌｓｅ）の３種類の補助パルスを提案している（非特許文献７，８参照）。

パネルをフルカラーにて表示するときの手段としては大別して２系統に分類される。 第１の系統は、バックライトを白色光とし、パネルの１絵素をＲＧＢのカラーフィルターを用いた３画素にて構成する方法で、特定の絵素の色については、３画素を通過するＲＧＢ、各光の強度の加色混合で表現する方法がとられる。
第２の手段は、光源として白色光ではなくそれぞれＲ，Ｇ，Ｂの単色光を用いこれらの光を時分割にて発光させる方法で、この発光タイミングに同期させて、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する情報を表示させる方法が提案されている（例えば非特許文献９参照）。

次に前記発光手段に対し、フレーム期間に対する発光期間に人間の目に情報の書き換えが観察されるための視認限界として、バックライトが白色光の場合、フレーム周波数３０ＨＺ内外（２フィールド＝１フレーム）、時間に換算すると１フィールドの周期１６．７ｍｓ程度が通常用いられてきた。一方バックライトとしてＲ，Ｇ，Ｂの各単色光を用いるときには、前記フィールド周波数の３倍すなわち１８０Ｈｚ内外、発光期間に換算すると各色５．６ｍｓ程度が標準となる。さらに時分割発光駆動の場合、第２６図に示すごとく、書き込みの初期から、１フィールドにわたって発光し続ける方法（例えば特許文献６参照）や、パネルの最終選択行の書き込みが終わった時点で各色を断続的発光する方法などがあり各種パネルの駆動方法により様々な組み合わせが考えられる（例えば特許文献７、非特許文献１０参照）。

従来、ＡＦＬＣパネルの駆動について、選択パルスの印加の仕方について、単一パルス１位相で書き込む方法（例えば非特許文献４参照）と、２位相を単位として書き込む方法（例えば非特許文献５参照）が知られている。このうち単一パルスで書き込む方法は反強誘電相を必ず経過させるといわれる駆動方法で、コントラスト、換言すれば黒を重視するときに有効な書き込み方といえる。一方選択パルスを２位相で構成する駆動法は上記文献にても明らかなように、１位相駆動の選択パルスを２つの区間に分割し、その極性を反転させて構成される。この駆動方法は前記１位相のそれとは反対に、白を重視するときに有効とされ、常温域ではかなり有効であるが、低温領域で駆動しようとするとき、有効な電荷注入時間が１位相の時間の半分になるので、１位相の場合の駆動能力と比較すると劣るという特徴を有する。また上記文献以外には、選択パルスとして３位相を用いる場合（例えば特許文献２参照）などが知られている。

さてＡＦＬＣパネルの駆動において第１フレームの書き込みを終え第２フレームに相当するデータを書き込むときに、問題が起こることが最近明らかになった。この現象については前掲した非特許文献７，８などに詳しいが、要約すると以下のごとくである。すなわち、第１フレームにて書き込んだ情報が第２フレーム書き込みの際まだ影響が残っており（メモリー効果）、第１フレームにて書き込んだ情報を完璧に消去しない限り、第２フレームの正しい情報は書き込めないという指摘である。メモリー効果除去のため筆者らは、非選択期間の最後にリセット期間を設け、さらにこの期間を２〜３系統のパルス、すなわち、井戸（Ｗｅｌｌ ｐｕｌｓ）、リセットパルス（Ｒｅｓｅｔ ｐｕｌｓ）および選択パルスに先立つ目覚ましパルス（Ａｗａｋｉｎｇ ｐｕｌｓｅ）の３種類を提案している。彼らの波形の前提としては、電圧で誘起された強誘電状態（＋Ｆもしくは−Ｆ）の白から、反強誘電状態（ＡＦ）である黒への転移を加速するため、図２３における自発分極配列状態、もしくは図２４の５３３で示したＡＦ状態へ相転移させる技術であるとしており、決して反強誘電状態（ＡＦ）から強誘電状態（＋Ｆもしくは−Ｆ）へと相転移させるものではないということである。

これまで、反強誘電性液晶の黒状態を実現させる方法として、図２３において図示した自発分極の配置が知られていたが、近年異なった自発分極配向にても黒状態の実現の可能性が指摘された。非特許文献１２によれば、従来の黒は図２５示した６３１と６３２の組み合わせ位置（３時−９時方向）以外に、同図中の６４１及び６４２で示した自発分極の配向の組み合わせ（１２時-６時方向）が想定されるという指摘である。この６４１及び６４２で示した自発分極の配向の組み合わせ状態は図中の６３１と６３２の組み合わせと比較するとエネルギー的には高い状態ではあるが、準安定といわれ、この状態から他の状態への遷移は比較的低い電圧印加で可能であると言われている。さらに詳しく考察すると６３１と６３２の安定配置を取るときの層内の分子の配向変化は概略奇数層のみ（もしくは偶数層のみ）に配置されているものだけで、層内に含まれる半分の液晶分子のみが動くというモードと考えられる。一方６３１−６３２での安定配置をとる場合の層内での分子の動きは、偶数層および奇数層に配置されている両方の分子がそれぞれ協調的に動きながらこの配置をとるとされる（スプレー状態）。このことから何らかの駆動技術で、スプレー状態の黒を実現できれば、この分子配向位置を基点とし、従来の高電圧以下の電界強度にて白と黒をかき分けられることが可能となる。

特開平２−１７３７２４ 特開平３−２７９９２０ 特開平１１−１１９１８９ 特開平６−９５６２４ 特開平１１−１１９１８９ 特開平５−２６５４０３ 特開２００２−２９６５８８ 特開２００２−３２８４００ Ｐｒｏｃ．１２ｔｈ．Ｉｎtl Ｄｉｓｐｌａｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｎｆ．５７（１９９２） "液晶"第２巻第４号（１９９８） "液晶"第４巻第４号（２０００） Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ １４９ ２５５（１９９３） Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ １４９ ２９５（１９９３） "液晶" Ｖｏｌ３（３） １９１（）１９９９ ＯＰＴ−ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＲＥＶＩＥＷ１０（１）１７、（２００２） ＯＰＴ−ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＲＥＶＩＥＷ１２（３）２９１、（２００４） Ｅｒｎｓｔ Ｌｅｕｄｅｒ；"Ｌｉｑｕｉｄ ＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙｓ" ｐ２９９ Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ Ｌｔｄ "液晶"Ｖｏｌ７（２）１３９（２００３） Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ １４９ ２５５（１９９３） Ａ．Ａｄａｍｓｋｉ ；Ｔｈｅｒｓｈｏｌｄｌｅｓｓ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｉｎ Ｆｅｒｒｏ ａｎｄ Ａｎｔｉｆｅｒｒｏ-ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙｓ Ｇｅｎｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｔｈｅｓｉｓ （２００５）

従来の駆動波形にて、１８０ＨＺもしくはそれ以上の高い周波数の三角波にて液晶パネルを駆動すると、従来云われてきた電圧０Ｖで反強誘電性は示さず＋Ｆと−Ｆの間を直接電界に誘起された相転移を起こすようになる。このときの三角波−透過率曲線を従来の材料と一緒に図２１に示す。図２１においては実線が１８０ＨＺの三角波に対する透過率特性を、点線が０．１ＨＺの三角波に対する透過率特性を示している。０．１ＨＺの駆動周波数において，０Ｖで示したＡＦ状態は１８０ＨＺではもはや存在せず、状態は０Ｖの時とは全く異なるものとなっていることがわかる。本発明の第１の目的は、フレーム周波数（もしくはフィールド周波数）が高くなり、０Ｖでもはや反強誘電相が存在しないときの最適駆動法を提案することである。

一般的に液晶は低温になると回転粘性係数が増加し、パネルの特定電圧、特定周波数における応答特性は劣化する。加えてフレーム周波数が高くなるとますますその劣化度合いは増加していき、最後は周波数に追随できなくなる。パネル特性、すなわち図２１の０．１Ｈｚの三角波で駆動した場合に即して説明すると、常温領域で２０Ｖ印加時、おおよそ１２０の数値を示した透過光強度は次第に減少し始め、低温領域では０になってしまう現象を示す。さらにパッシブ駆動の特徴である矩形波を用いた１／Ｎデューティー線順次駆動を行う場合、選択時間（選択電圧印加時間）はフレーム周期の１／Ｎとなり、上記の現象はますます顕著となる。

上記現象を詳細に観察するために、低温において駆動波形の周波数を１８０Ｈｚに固定しながら電圧を徐々に増加させる過程につき、従来主張されてきた論拠にしたがって、図２４にもとずいて考える。まず電圧０で透過光強度は０であるから、この状態での自発分極の配向は同図の５３３で示した配列すなわちＡＦ状態であることがわかる。さてこの状態から、印加電圧を増加させながら、Ｄａｂｒｏｗｓｋｉらの井戸パルスを印加した場合どうなるか考える。彼らの井戸パルスの役割は非特許文献７，８に述べられているごとく、強誘電状態（＋−Ｆ）を反強誘電状態（ＡＦ）へと転移させることであった。すると彼らのパルスは強誘電状態になっていて初めて意味を持つはずで、強誘電相にない相に井戸パルスを印加してもそれ自体反強誘電相であるならば、なんら変化は生じないはずである。すなわち、反強誘電相の現れとしての黒状態に井戸パルスを印加しても変化は生ずるはずはなく、もしも生じたとすれば、彼らの前提した状態と、本願が対象とする液晶の状態とは全く異なるものに対応するはずである。これを確認する意味からも、ＡＦ相を経由しているか否かの確認とともに低温領域でＦ−ＡＦモードより高速な応答特性が期待できるモードの適用すなわちスプレー状態下での駆動可能性を探ることが本発明の第２の課題となる。

従来の線順次駆動を行う一方、リセットの時間を選択行であるＩ＝１からＭまで同一時間幅、同一タイミングにセットすることになると、バイアス電圧により注入される電荷量は選択行の位置すなわちバイアス電圧印加時間に依存し、その注入電荷量は、順次異なるものとなってしまう。リセット区間から選択波形印加までのパネルの状態は黒であるから、選択桁Ｉ＝１のバイアス時間とＩ＝Ｍの選択桁において、選択桁によって異なってくる。各ラインの輝度はバイアス印加時間に比例するので、通常の線順次駆動下での同時リセット駆動を行うと、輝度の系統的な違いとして顕著に観察されることが明らかになった。このことから選択桁のＩ＝１からＩ＝Ｍまでの位置によらない均一な表示の可能な駆動方法の開発、特にバイアスの開始期間に関する技術開発が必要とされてきた。本発明の第３の目的は、同時リセット駆動を行っても均一な表示の可能な駆動方法を実現することである。

さらに、非特許文献７，８に述べられているＤａｂｒｏｗｓｋｉの矩形波で１ライン毎の極性反転を伴う線順次駆動を行うと、１行毎反転に顕著に観察される、前項に述べた現象とは別の、１行ごとの明暗の規則的な明度差が観察された。またパッシブ駆動特有のクロストーク現象が表示パターンに依存して観察された。これらの現象を克服するとともに、この現象に対応した新規なＦSＣ駆動法を確立ことが本発明第４の課題となる。

実際の反強誘電性液晶パネルは、ＩＣにより駆動される。一方ＩＣの価格はＩＣが備える出力の電圧レベル数に依存する。そして一般的にはレベル数が少なければ少ないほど安価に製造可能となる。
安価なＦSＣパネルを供給する前提として、レベル数のなるべく少ない単純な駆動法の開発が必要とされる。
本発明の第５の目的は、電圧レベル数の少ない単純な駆動法を提案することである。

本発明の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法は、該液晶表示装置が、複数のＭ行電極と、複数のＮ列電極が形成された基板間に狭持された反強誘電性液晶物質と、独立した３原色光が順次発光する照明装置とを有し、１フレーム期間は２フィールド期間より成り、１フィールド期間は少なくとも前記３原色の発光期間である３つのサブフィールド期間より成り、該各１つのサブフィールドは前記行電極を行電極選択信号により順次選択する書き込み期間と、前記照明装置が発光する発光期間と、リセット期間とからなり、該各サブフィールドはＭ＝１行目の走査から開始され、前記反強誘電性液晶物質に、該リセット期間に前記行電極選択信号の時間幅の略２倍の時間幅を有する井戸信号を印加し、少なくとも前記発光期間には情報を保持するバイアス電圧を印加したことを特徴とする。

また本発明の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法は、前記リセット期間が前記井戸信号が印加されている時間よりも長い時間を有し、該リセット期間に前記液晶物質に前記井戸信号の印加に引き続き、０ボルトから前記バイアス電圧範囲内の、絶対値が同じで極性が異なる２値をとる矩形波を印加したことを特徴とする。

また本発明の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法は、前記井戸信号の電圧が０ボルトから前記バイアス電圧の２倍の範囲であることを特徴とする。

また本発明の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法は、前記井戸信号の極性が前記行電極選択信号と逆極性であることを特徴とする。

また本発明の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法は、前記井戸信号には０ボルトから前記バイアス電圧範囲内の、絶対値が同じで極性が異なる２値をとる矩形波が重畳されていることを特徴とする。

また本発明の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法は、前記矩形波の極性が単位サブフレーム内の前記行電極選択信号と同極性から開始されることを特徴とする。

また本発明の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法は、前記矩形波の極性が単位サブフレーム内の前記行電極選択信号と逆極性から開始されることを特徴とする。

また本発明の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法は、２行目以降の前記バイアス信号の開始が、前記サブフィールドの開始に同期されていることを特徴とする。

また本発明の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法は、２行目以降の前記行電極選択信号の前後で、前記バイアス信号が同極性であることを特徴とする。

また本発明の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法は、前記行電極選択信号の極性は交流化信号の論理レベルによって決定され、該交流化信号の論理レベルは、前記行電極が選択されるタイミング毎に反転され、さらに前記フィールド毎に反転されていることを特徴とする。

また本発明の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法は、前記サブフィールドのサブフィールド周波数が１５０ヘルツから６００ヘルツの間であることを特徴とする。

また本発明の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法は、前記反強誘電性液晶の駆動モードが強誘電−強誘電モードであることを特徴とする。

また本発明の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法は、前記複数のＭ行電極の数が６４以下であることを特徴とする。

本発明によれば駆動信号の周波数が高く、０Ｖ印加時にもはや反強誘電相が存在しない場合にも問題を生じない単純マトリクスカラー反強誘電性液晶表示装置の駆動方法が実現できた。
また、同時リセット駆動を行っても均一な表示の可能な駆動方法が実現できた。
さらにクロストーク現象の少ない駆動法が実現できた。
さらにまた、電圧レベル数の少ない単純な駆動が実現でき、安価なドライバーＩＣでの駆動が可能となった。

単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法において、該液晶表示装置が複数のＭ行電極と、複数のＮ列電極が形成された基板間に狭持された液晶物質と、独立した３原色光が順次発光する照明装置とを有し、１フレーム期間は２フィールド期間より成り、１フィールド期間は少なくとも前記３原色の発光期間である３つのサブフィールド期間より成り、該各１つのサブフィールドは前記行電極を行電極選択信号により順次選択する書き込み期間と、前記照明装置が発光する発光期間と、リセット期間とからなり、該各サブフィールドはＭ＝１行目の走査から開始され、前記液晶物質に、該リセット期間に前記行電極選択信号の時間幅の略２倍の時間幅を有する井戸信号を印加し、少なくとも前記発光期間には情報を保持するバイアス電圧を印加した。

以下本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本実施例に用いた反強誘電性液晶パネルの断面図である。この反強誘電性液晶パネルは、反強誘電性液晶として三菱瓦斯化学社製のＧＨ０２９を用い、その総厚ｈが約１．５μｍになるように一対の基板４３１，４３２にて挟持させた。基板４３１、４３２の対向面には電極４４が形成されその上に配向膜（日産化学工業製 ＲＮ１１９９）４５が厚さ約２００オングストロームで形成されている。さらに一方の基板４３１の外側に偏光板の偏光軸と配向膜４５の配向処理方向とが略平行になるように第１の偏光板４１１が配置されており、他方の基板４３２の外側には、第１の偏光板４１１の偏光軸と略９０度異なるようにして第２の偏光板４１２が設置されている。
まず第１に本願での前提すなわち、１８０Ｈｚ以上の駆動周波数において、黒の状態が通常のＡＦ-Ｆモードか否かの確認を行った。図２１にその結果を示す。この図から明らかなこととして 三角波の振幅０Ｖの近傍で、透過光は０ではなく透過光強度として約１１０程度の明るさを示している。このことから０V近傍に置ける自発分極の配列は図２４で示した３時−９時で表されるＡＦ相には対応したものではないことがまず確認された。
なお以下の図において、同様の部材には同様の番号を付している。

図２は本実施例に用いた反強誘電性液晶パネルの平面図及び簡略化した断面図である。
図２（ａ）に示した下側の基板４３２には透明な行電極Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，・・・，Ｒ３２が設けられ、図２（ｂ）に示した上側の基板４３１には透明な列電極Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，・・・、Ｃ６４が設けられ、該上下の基板４３１，４３２間に反強誘電性液晶物質が狭持されている。図２（ｃ）はこのように液晶物質が狭持されている液晶パネルの簡略化した断面図で、上下の基板４３１，４３２とシール部１４とで囲まれた空間に反強誘電性液晶物質１２が注入されている。このようなパネルにおいては、行電極を行選択信号によって順次選択し、１つの行電極が選択されているときに当該行の表示データを全列電極に与える、いわゆる線順次駆動が行われる。
液晶パネルの下部にはＬＥＤ光源１６と導光板１８とを有するバックライトが設けられ、該ＬＥＤ光源１６には３原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）光源が設けられ、これらの３原色光源が順次交互に点灯し、該点灯タイミングに合わせて液晶表示パネルには当該光源色の表示上方が表示されてカラー表示がなされる。この液晶表示装置はいわゆるフィールド・シーケンシャル・カラー（以下ＦＳＣと略記する）方式の表示器となっている。
なお図２で示したように本発明を３２行、６４列の単純マトリクスカラー液晶表示装置を例にとって説明する。

図３はフレーム、フィールド、サブフィールド、交流化信号の概念を示した図である。
図３において、１フレームは１枚の完結した画面を送る時間で、ちらつきを防ぐため１秒間のフレーム数は３０以上とされている。従って１フレームの時間ｔＦは約３３ｍｓｅｃ．以下に設定する。
１フレームは２つのフィールドより成り、１つのフィールドは３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つのサブフィールドから成っている。
ＡＬ１，ＡＬ２は異なったタイプの交流化信号で、該交流化信号によって行電極に与えられる選択パルスの極性が決定される。
図２に示したように、第１の交流化信号ＡＬ１，第２の交流化信号ＡＬ２共に、サブフィールド内で頻繁に極性を変えている。この極性を変える周期が、図２に示した複数の行電極のうちの１本を選択している時間である。すなわち本発明においては行電極を１行選択する毎に印加電圧の極性を反転させている。
交流化信号ＡＬ１，ＡＬ２は共にフィールド毎にも極性を変えている。交流化信号ＡＬ１，ＡＬ２の波形は、図７に示すように、前半のフィールドと後半のフィールドとで極性を反転されている。このように構成したことにより１フレームの中で印加電圧の極性が反転して電荷がキャンセルされ、直流分を無くしている。

図４は交流化信号の第１のタイプを詳細に説明する波形図である。
図４において、ＦＲは１周期を１フレームとする信号、ＳＵＢは半周期を１サブフレームとする信号、ＡＬ１は第１のタイプの交流化信号、ＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ３はそれぞれ第１、２，３行目の行電極に与えられる駆動信号である。
図４に示したように、１つのサブフィールド毎に１回行電極に与えられる選択信号２０は交流化信号によって極性が制御され、図４においては交流化信号と同じ方向の極性とされている。
また本発明においては行電極を１行選択する毎に印加電圧の極性を反転させる１行毎反転方式をとっているため、ＶＲ２の選択信号はＶＲ１と逆極性、ＶＲ３の選択信号はＶＲ１と同極性となっている。
従って選択信号は（サブフィールドを無視して）フィールド毎に極性を変えて選択電圧値＋Ｓもしくは−Ｓをとる信号となっている。

図５は交流化信号の第２のタイプを詳細に説明する波形図である。
図５において、ＦＲは１周期を１フレームとする信号、ＳＵＢは半周期を１サブフレームとする信号、ＡＬ２は第２のタイプの交流化信号、ＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ３はそれぞれ第１、２，３行目の行電極に与えられる駆動信号である。
図５に示したように、１つのサブフィールド毎に１回行電極に与えられる選択信号２２は交流化信号によって極性が制御され、図４においては交流化信号と同じ方向の極性とされている。
また本発明においては行電極を１行選択する毎に印加電圧の極性を反転させる１行毎反転方式をとっているため、ＶＲ２の選択信号はＶＲ１と逆極性、ＶＲ３の選択信号はＶＲ１と同極性となっている。
従って選択信号は必ずサブフィールド毎及びフィールド毎に極性を変えて選択電圧値＋Ｓもしくは−Ｓをとる信号となっている。

第１の交流化信号ＡＬ１と第２の交流化信号ＡＬ２とが異なるのはサブフィールド毎に極性を反転させるか否かで、第１の交流化信号ＡＬ１は図３及び図４に示すように、サブフィールド毎には波形の極性を反転せず、行電極を１行選択する毎に極性を反転され、かつフィールド毎に波形の極性を反転させている。なお後述する井戸信号２４はサブフィールド毎に設けられ、前記行選択信号とは逆極性とされて前記行選択信号とバイアス電圧＋−Ｂによって液晶に印加された電荷を緩和する働きをしている。
また、第２の交流化信号ＡＬ２は図３及び図５に示すように、行電極を１行選択する毎に極性を反転され、かつサブフィールド毎に波形の極性を反転させている。なお後述する井戸信号２６はサブフィールド毎に設けられ、前記行選択信号とは逆極性とされて前記行選択信号とバイアス電圧＋−Ｂによって液晶に印加された電荷を緩和する働きをしている。

第１の交流化信号ＡＬ１と第２の交流化信号ＡＬ２とは波形の周波数がほぼ同じで、どちらの信号を用いても直流分のキャンセルは出来ているため、交流化信号として第１の交流化信号ＡＬ１のタイプを選んでも第２の交流化信号ＡＬ２選んでも差は少ない。

なお少なくとも発光期間に液晶物質が情報を保持出来るように印加するバイアス電圧は同一サブフィールド内で前記行選択信号と同じ極性をとり続けるよう構成されている。この点は、バイアス電圧に相当する印加電圧の特性が交流化信号の極性によって決定される、ＴＮタイプを用いた通常の受動型液晶の駆動方法と大きく異なる点である。
すなわち本発明の駆動法においては、行選択信号及び井戸信号の極性は交流化信号によって決定されるが、バイアス電圧の極性は、交流化信号の極性ではなく、同一サブフレーム内の行選択信号の極性によって決定されている。

図６は液晶に実際に印加される電圧波形を示した図で、交流化信号としては第２のタイプの信号を用いた例を示している。
図６において、ＦＲは１周期を１フレームとする信号、ＳＵＢは半周期を１サブフレームとする信号、ＡＬ２は第２のタイプの交流化信号、ＶＲ１は第１行目の行電極に与えられる駆動信号、ＶＣ１白、ＶＣ１黒、ＶＣ１赤はそれぞれ第１列目の列電極に与えられる駆動信号で、ＶＣ１白は第１列目の表示を白にする、すなわちサブフレームのＲ、Ｇ、Ｂ、すべてで液晶をＯＮにして表示を白色にするための信号、ＶＣ１黒は第１列目の表示を黒にする、すなわちサブフレームのＲ、Ｇ、Ｂ、すべてで液晶をＯＦＦにして表示を黒色にするための信号、ＶＣ１赤はサブフレームのＲで液晶をＯＮ、サブフレームのＧ、Ｂで液晶をＯＦＦにして赤色光のみ透過させて表示を赤色にするための信号である。
液晶に実際に印加される電圧は行電極に与えられる駆動信号電圧と列電極に与えられる駆動信号電圧との差であり、行電極に与えられる駆動信号に列電極に与えられる駆動信号が重畳されることになるから、図６に示したＶＲ１−ＶＣ１赤が列電極にＶＣ１赤を印加したときの第１行第１列目の液晶ドットに印加される実際の電圧となる。

図７は本発明の駆動法で用いるタイミングを示した概念図である。
図７は従来の駆動法を説明した図２６に対応した図で、本発明においては、Ｒ，Ｇ，Ｂの各サブフィールドを各行一律に、書込期間、照明期間、リセット期間の３つの期間に分け、書込期間では各行の選択、表示データの書き込み、照明期間では各行へのデータ書き込みを停止して画面全体を一律に照明し、リセット期間では画面全体の液晶ドットをリセットして印加した電荷を緩和している。このタイミングは図２６に示した、各行毎にリセットのタイミングが異なる従来のタイミングと大きく異なっている。
照明期間について詳述すると、図７の「照明」で示したように、Ｒサブフィールドの照明期間に赤色光源をＯＮにして赤色光で照明し、Ｇサブフィールドの照明期間に緑色光源をＯＮにして緑色光で照明し、Ｂサブフィールドの照明期間に青色光源をＯＮにして青色光で照明している。

図８は本発明の特徴を示したタイミングチャートである。
図８は拡大するためＲとＧのサブフィールドのみを示している。
各サブフィールドは書込期間、照明期間、リセット期間に分けられ、照明は照明期間にのみＯＮとされる。すなわち、選択行１からＭ行までの書込期間中、Ｒ，Ｇ，Ｂ各光源は発光しない。
このＭ行までの書き込み期間が終わった時点で、情報の保持期間である照明期間の開始とともに各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の発光が同期して行われる。この期間に後述するＶLCDに列電極に印加するデータ電圧相当の電圧を重畳しても重畳しなくても効果は変わらないことは確認している。
ＶLCDは液晶に実際に印加される電圧を示しており、図６においては「ＶＲ１−ＶＣ１赤」に相当する。
ＶLCDは０Ｖを中心とする電圧であり、選択信号としては＋−Ｓの電圧を中心とする選択電圧、書込期間及び照明期間の選択信号が印加される以外の期間は＋−Ｂの電圧を中心とするバイアス電圧、リセット期間にはＳとＢの間の電圧値を中心とした電圧を持つ井戸信号、リセット期間の残りの期間は０Ｖを中心とする電圧を印加している。ここで図８の斜線部は列電極に印加される信号によって変動する部分で、列電極には書込期間には表示データが、それ以外の照明期間、リセット期間には駆動上の必要に応じて電圧が印加される。

本発明の実施にあたっては、３２分割の単純マトリクス液晶に対し、リセット期間ｔＲを約１ｍｓｅｃ.に、照明期間ｔＬを約１．４ｍｓｅｃ.に、残りの時間を書込期間ｔＷにあてた。フレーム期間が約１／３０秒であるから、１サブフレーム期間は１／１８０秒＝５．６ｍｓｅｃ、従って書込期間は約３．２ｍｓｅｃ.となり、３２行ある行電極の各行の選択信号２２の時間ｔＳＥは約１００μｓｅｃ.となった。
本発明の特徴とするのは井戸信号２６のパルス幅ｔＷＥＬＬで、従来と異なり、この幅ｔＷＥＬＬを選択信号２２のパルス幅ｔＳＥの略２倍に設定している。このように設定したことにより書込期間、照明期間を通じて印加された電荷の緩和を行うことが出来、良好な液晶の応答が得られた。

また図８から明らかなように本発明の駆動方法においては、行電極選択信号２２の極性は交流化信号の論理レベルによって決定され、該交流化信号の論理レベルは、図３にも示したように、前記行電極が選択されるタイミング毎に反転され、さらに前記フィールド毎に反転されている。このような１行毎に行電極選択信号の極性を変えるような交流化信号を使うことにより、いわゆるクロストークの減少に顕著な効果を生じさせることが出来た。
なおこのように井戸信号のパルス幅を選択信号のパルス幅の略２倍に設定すると略１６分割から略６４分割までで良好な結果が得られた。また最も良い結果が得られたのは略３２分割反強誘電性液晶パネルに対してであった。
また本発明の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法は、前記反強誘電性液晶の駆動モードが強誘電−強誘電モードである時に特に効果を発揮する。

図９は本発明による単純マトリクスカラー反強誘電性液晶表示装置の駆動方法の第１の実施例を示す波形図である。
図９は、複数のＭ行電極と、複数のＮ列電極が形成された基板間に狭持された液晶物質と、独立した３原色光が順次発光する照明装置とを有する液晶表示装置の駆動法を示した図で、１フレーム期間は２フィールド期間より成り、１フィールド期間は少なくとも前記３原色の発光期間である３つのサブフィールド期間より成り、該各１つのサブフィールドは前記行電極を行電極選択信号により順次選択する書込期間と、前記照明装置が発光する発光期間と、リセット期間とからなっている。
ここでサブフィールドのサブフィールド周波数は１５０ヘルツから６００ヘルツの間としている。画面のちらつきを避けるためには１５０ヘルツ以上が必要であり、反強誘電液晶としての特性を満足させるためには６００ヘルツ以下とすることが必要であった。また最も良好な表示特性が得られたのは１７０ヘルツから２００ヘルツの間であった。

該各サブフィールドはＭ＝１行目の走査から開始され、各行（Ｒ＝１，２，・・・、３２）の液晶に実際に印加される電圧をＲ＝１，Ｒ＝２，Ｒ＝３２として表した図で、選択パルスとして１位相、選択時間１００μS、選択電圧（図８の電圧Ｓに相当）１５Ｖ、非選択区間中の最後のリセット区間の時間長さは１ｍS、バイアス電圧（図８の電圧Ｂに相当）５Ｖ、井戸パルスとしての時間約２００μS、井戸パルスの電圧の絶対値を５Ｖで設定した。また赤色の点灯書き込みの場合は、１行目のＲサブフィールドを例にとると、列電極に印加するデータ電圧（ＶＤ＝＋−４Ｖ）、行電極に印加する選択電圧ＶS＝１５Ｖとし、画素には１５−（−４）＝１９Ｖがかかるように、また非点灯書き込みの場合にはデータ電圧ＶＤ＝＋４V、選択電圧ＶS＝１５Ｖとし、画素には１５−（４）＝１１Ｖが印加されるように設定した。
一方Ｒ＝２の場合のごとく第１フレームの選択パルスがマイナス極性の場合は、点灯、および非点灯の場合のデータ電圧の取り方は、Ｉ＝１の場合と極性を逆に取る。

同図中、２から３２行目までのバイアス電圧２８印加開始時点は１行目の選択開始時点、選択波形の印加は従来の線順次駆動と同様、発光（照明）期間開始は３２行目の情報が書き終わった直後からリセット区間直前まで、リセット区間は、１行目から３２行目まで同期させながら、同一時間（１mS）を設定することを示している。
本願の特徴の一つであるバイアス電圧２８印加開始はほぼ全行一律に、上述したごとくＩ＝１の選択が開始されたときに同期してＭ行まで同時に印加される。このバイアス印加により、後続する発光時のパネルの位置による輝度むらが除去される。
なお、このバイアス電圧印加期間に列電極にデータ電圧と同様な電圧を印加して、該電圧をバイアス電圧に重畳しても重畳しなくても光学特性に影響を与えないことは確認された。
なお上記液晶物質は反強誘電性液晶であり、本実施例による駆動モードは図２１で説明したように、強誘電−強誘電モードである。
本図の説明として第１選択行の第１フィールドのみ示してしているが、これは図の煩雑さを防ぐためで、図示したごとく、各選択行の各フレームについてことごとく前記工夫を施していることはいうまでもない。またこのことは以後の各図の説明についても同様である。

本願の特徴であるリセット区間の構成についてさらに説明を行う。
本願における第１実施例のリセット方法は２つのリセット区間から構成され、そのうちの前半は、ＤＡＢＲＯＷSＫＩらが非特許文献７，８で述べた井戸信号（ｗｅｌｌ ｐｕｌｓｅ）に相当する波形のみをリセットの最初の区間に配設する場合で残りのリセット区間は０Ｖ印加としている。すなわちリセット期間には列電極に０Ｖを印加し、行電極に印加した電圧に列電極に印加した０Ｖが重畳される方式をとっている。
井戸信号２６の幅は選択信号の幅の略２倍としている。
また井戸信号２６の電圧は０ボルトから前記バイアス電圧Ｂの２倍の範囲としている。
さらに井戸信号２６の電圧極性を前記行電極選択信号２２と逆極性とした。
このように井戸信号設定したことにより書込期間、照明期間を通じて印加された電荷の緩和を行うことが出来、良好な液晶の応答が得られた。

また図９から明らかなように、２行目以降の前記バイアス信号の開始タイミングを、前記サブフィールドの開始に同期させ、かつ２行目以降の行電極選択信号２２の前後で、前記バイアス信号を同極性に設定した。
従来のＴＮ型単純マトリクス液晶の駆動法では、行電極選択信号及び本発明の駆動法におけるバイアス電圧に相当する部分が共に交流化信号によって極性が決定されていたのに対し、本発明においては行電極選択信号及び井戸信号の極性がが交流化信号によって決定され、バイアス電圧の極性は行電極選択信号の極性によって決定されている。
このようにバイアス信号の開始タイミングを定めたことにより全行を同時にリセットすることが可能となり、駆動回路の簡素化、すなわち安価化に顕著な効果を生じた。
またこのようにバイアス電圧の極性を定めたことにより、交流化信号の周波数を高くしてもバイアス電圧部の極性を変化させずに済み、液晶セルギャップが狭くかつ誘電率の高い反強誘電性液晶においても１行毎に行電極選択信号の極性を変えるような交流化信号を使うことが可能になり、いわゆるクロストークの減少に顕著な効果を生じさせることが出来た。

また図９から、行電極に与える電位を５レベル、列電極に与える電位を３レベルとすることにより、行電極駆動用のＩＣを高耐圧、列電極駆動用のＩＣを低耐圧とする第１の方法と、プッシュプル駆動法を採用して、行電極に与える電位と、列電極に与える電位とを共に４レベルとし、行電極駆動用のＩＣと列電極駆動用のＩＣとを共に中耐圧とする第２の方法とがある。いずれの場合も従来の駆動法に比べ比較的使用する電位レベル数が少なく、駆動用ＩＣの小型化、安価化に効果がある。

図１０は第１の実施例の駆動波形で液晶を駆動したときの、０°Ｃにおける液晶の応答を示した応答波形である。
図１０の左側に従来の駆動法による透過光強度の応答波形を、右側に本発明の駆動法による透過光強度の応答波形を示している。また従来の駆動法、本発明の駆動法共にＲサブフィールドで液晶がＯＮとなる信号を、Ｇ，Ｂフィールドで液晶がＯＦＦとなる信号を印加している。
また、従来の駆動波形はＦ状態からＡＦ状態への相転移を加速するためのリセット区間のみを配設したもので、井戸信号を有していない。
図１０の「透過光強度」波形から明らかなように、従来の駆動法においては、各光のサブフィールド５．６ｍSに対して、リセット時間を１ｍSと約２０％近く取っているにもかかわらずＲの書き込みに対して液晶が立ち上がらない。これは「従来の駆動法」のＲサブフィールドにおける「透過光強度」波形が示している。これを解釈すると、この期間にＦ（−Ｆ）状態を取っていないことを前提とすれば、リセットの効果の全くないことはうなずけるところである。

ところが本発明において井戸信号を配設し、Ｒ書き込みの信号を与えると、この信号に正しく反応することが図の応答波形中から明らかになった。この現象は反強誘電状態へ緩和させる効果ではなく、逆に反強誘電状態ＡＦから強誘電状態Ｆへの転移を補助する効果を示している。
この現象は黒の状態として図２４に示したＡＦ状態を仮定すると説明がつかないもので、逆に本願の対象とする駆動法は、駆動周波数領域での新しい液晶状態に対する新しい駆動方法と呼称するに足るものと言える。

図１１は第１の実施例の波形で液晶を駆動したときの、２５°Ｃにおける液晶の応答を示した応答波形である。
この場合、やはり印加された電荷を緩和するリセット時間を各サブフレームの２０％近くとっても、従来の駆動法の場合、Ｒ書き込みのみの信号に対して十分緩和せずＧ，Ｂのフレームまでその影響を与えている。しかし本願の駆動波形を用いるとＲサブフィールドのみに反応しＧ，Ｂの各サブフィールドに対しては黒レベルを保っており、高速フレーム周波数に対して、良好なシャッター性能を示すことがわかる。
本願の井戸パルスの振幅範囲としてはバイアス値の絶対値からその２倍までが同様の効果を維持し続けることからこの範囲が相当と判断される。
なお本実施例にて設定した各種数値は用いる液晶により異なることは自明であり、実施例の数値のみに縛られないことは明らかである。

図１２は本発明の第２の実施例を示す波形図である。
第２の実施例が第１の実施例と異なるのはリセット期間での印加電圧で、リセット期間は前記井戸信号２６が印加されている時間よりも長い時間を有し、該リセット期間に前記液晶物質に井戸信号２６の印加に引き続き、０ボルトから前記バイアス電圧範囲内の、絶対値が同じで極性が異なる２値をとる矩形波６０を印加している。

図１２において、選択信号として１位相、選択時間100μS、選択電圧１５Ｖ、非選択区間中の最後のリセット区間の時間長さは１ｍS、バイアス電圧は５Ｖで第１選択行の開始と同時に全ての選択行に印加開始、井戸信号の時間は略２００μSで選択信号の２倍、井戸信号の電圧の絶対値を５Ｖと設定した。
井戸信号に後続し、次のフィールドの選択信号が書き込まれる直前まで期間に、振幅の絶対値が４Ｖで半周期の時間幅が選択パルスの時間幅のそれと一致させてある矩形波を印加している。
また赤色の点灯書き込みの場合は、１行目のＲサブフィールドを例にとると、列電極に印加するデータ電圧（ＶＤ＝＋−４Ｖ）、行電極に印加する選択電圧ＶS＝１５Ｖとし、画素には１５−（−４）＝１９Ｖがかかるように、また非点灯書き込みの場合にはデータ電圧ＶＤ＝＋４V、選択電圧ＶS＝１５Ｖとし、画素には１５−（４）＝１１Ｖが印加されるように設定したのは実施例１と同様である。

同図中、２から３２行目までのバイアス電圧２８印加開始時点は１行目の選択開始時点、選択信号の印加は従来の線順次駆動と同様、発光（照明）期間開始は３２行目の情報が書き終わった直後からリセット区間直前まで、リセット区間は、１行目から３２行目まで同期させながら、同一時間（１ｍＳ）を設定することを示している。
本願の特徴の一つであるバイアス電圧２８印加開始はほぼ全行一律に、上述したごとくＩ＝１の選択が開始されたときに同期してＭ行まで同時に印加される。このバイアス電圧印加により、後続する発光時のパネルの位置による輝度むらが除去される。
なお、このバイアス電圧印加期間に列電極にデータ電圧と同様な電圧を印加して、該電圧をバイアス電圧に重畳しても重畳しなくても光学特性に影響を与えないことも第１実施例と変わらない。
なお矩形波６０の極性を単位サブフレーム内の前記行電極選択信号と同極性から開始させる方法もあり得るし、逆極性から開始させる方法もあり得る。

図１３は第２の実施例の駆動波形で液晶を駆動したときの、０°Ｃにおける液晶の応答を示した応答波形である。
図１３の左側に従来の駆動法による透過光強度の応答波形を、右側に本発明の駆動法による透過光強度の応答波形を示している。また従来の駆動法、本発明の駆動法共にＲサブフィールドで液晶がＯＮとなる信号を、Ｇ，Ｂフィールドで液晶がＯＦＦとなる信号を印加している。
また、従来の駆動波形はＦ状態からＡＦ状態への相転移を加速するためのリセット区間のみを配設したもので、井戸信号を有していない。
図１３の「透過光強度」波形から明らかなように、従来の駆動法においては、Ｒの書き込みに対して立ち上がらないこと、各光のサブフィールド５．６ｍSに対して、リセット時間を１ｍSと約２０％近く取っているにもかかわらずＦ（−Ｆ）状態を取っていないことを考慮すると、第１実施例同様、リセットの効果の全くないことはうなずけるところである。

ところが本願において井戸パルスを配設した上、井戸信号を印加した残りのリセット区間に前記矩形波６０を重畳した上で、Ｒ書き込みの信号を与えると、この信号に正しく反応することが図中から明らかになった。この現象は強誘電状態から反強誘電状態へ緩和させる効果ではなく、逆に反強誘電状態から強誘電状態への転移を補助する効果を第１実施例同様示している。
この現象は黒の状態として図２４に示したＡＦ状態を仮定すると説明がつかないもので、逆に本願の対象とする駆動周波数領域での新しい液晶状態に対する新しい駆動方法と呼称するに足るものと言える。

図１４は第２の実施例の波形で液晶を駆動したときの、２５°Ｃにおける液晶の応答を示した応答波形である。
この場合、やはり印加された電荷を緩和するリセット時間を各サブフレームの２０％近くとっても、従来の駆動法の場合、Ｒ書き込みのみの信号に対して十分緩和せずＧ，Ｂのフレームまでその影響を与えている。しかし本願の駆動波形を用いるとＲサブフィールドのみに反応しＧ，Ｂの各サブフィールドに対しては黒レベルを保っており、高速フレーム周波数に対して、良好なシャッター性能を示すことがわかる。
本願の井戸パルスの振幅範囲としてはバイアス値の絶対値からその２倍までが同様の効果を維持し続けることからこの範囲が相当と判断される。
なお本実施例にて設定した各種数値は用いる液晶により異なることは自明であり、実施例の数値のみに縛られないことは明らかである。

図１５は本発明の第３の実施例を示す波形図である。
第３の実施例が第１の実施例と異なるのはリセット期間中の井戸信号で、該井戸信号に
列電極に印加された０ボルトから前記バイアス電圧範囲内の、絶対値が同じで極性が異なる２値をとる信号６２を重畳している。

図１２において、選択信号として１位相、選択時間１００μS、選択電圧１５Ｖ、非選択区間中の最後のリセット区間の時間長さは１ｍS、バイアス電圧は５Ｖで第１選択行の開始と同時に全ての選択行に印加開始、井戸信号の時間は略２００μSで選択信号の２倍、井戸信号の電圧の絶対値を５Ｖと設定した。
井戸信号に重畳される信号６２の振幅の絶対値としては４Ｖ、時間幅は選択パルスの時間幅のそれと一致させた。
また赤色の点灯書き込みの場合は、１行目のＲサブフィールドを例にとると、列電極に印加するデータ電圧（ＶＤ＝＋−４Ｖ）、行電極に印加する選択電圧ＶS＝１５Ｖとし、画素には１５−（−４）＝１９Ｖがかかるように、また非点灯書き込みの場合にはデータ電圧ＶＤ＝＋４V、選択電圧ＶS＝１５Ｖとし、画素には１５−（４）＝１１Ｖが印加されるように設定したのは実施例１と同様である。

同図中、２から３２行目までのバイアス電圧２８印加開始時点は１行目の選択開始時点、選択波形の印加は従来の線順次駆動と同様、発光（照明）期間開始は３２行目の情報が書き終わった直後からリセット区間直前まで、リセット区間は、１行目から３２行目まで同期させながら、同一時間（１ｍＳ）を設定することを示している。
本願の特徴の一つであるバイアス電圧２８印加開始はほぼ全行一律に、上述したごとくＩ＝１の選択が開始されたときに同期してＭ行まで同時に印加される。このバイアス電圧印加により、後続する発光時のパネルの位置による輝度むらが除去される。
なお、このバイアス電圧印加期間に列電極にデータ電圧と同様な電圧を印加して、該電圧をバイアス電圧に重畳しても重畳しなくても光学特性に影響を与えないことも第１実施例と変わらない。

図１６は第３の実施例の駆動波形で液晶を駆動したときの、０°Ｃにおける液晶の応答を示した応答波形である。
図１６の左側に従来の駆動法による透過光強度の応答波形を、右側に本発明の駆動法による透過光強度の応答波形を示している。また従来の駆動法、本発明の駆動法共にＲサブフィールドで液晶がＯＮとなる信号を、Ｇ，Ｂフィールドで液晶がＯＦＦとなる信号を印加している。
また、従来の駆動波形はＦ状態からＡＦ状態への相転移を加速するためのリセット区間のみを配設したもので、井戸信号を有していない。
図中、井戸信号に重畳する信号６２の振幅は、Ｒの書込期間に同期して奇数選択桁に対しては−４Ｖを、一方Ｇ，Ｂの書込期間については奇数選択桁についてはＶ＝４Ｖを印加している。

図１６の「透過光強度」波形から明らかなように、従来の駆動法においてはＲの書き込みに対して立ち上がらないこと、各光のサブフィールド５．６ｍSに対して、リセット時間を１ｍSと約２０％近く取っているにもかかわらずＦ（−Ｆ）状態を取っていないことを考慮すると、第１実施例同様、リセットの効果の全くないことはうなずけるところである。
ところが本願において井戸パルスを配設した上、井戸信号を印加した残りのリセット区間に前記矩形波６０を重畳した上で、Ｒ書き込みの信号を与えると、この信号に正しく反応することが図中から明らかになった。この現象は強誘電状態から反強誘電状態へ緩和させる効果ではなく、逆に反強誘電状態から強誘電状態への転移を補助する効果を第１実施例同様示している。
この現象は黒の状態として図２４に示したＡＦ状態を仮定すると説明がつかないもので、逆に本願の対象とする駆動周波数領域での新しい液晶状態に対する新しい駆動方法と呼称するに足るものと言える。

図１７は第３の実施例の波形で液晶を駆動したときの、２５°Ｃにおける液晶の応答を示した応答波形である。
この場合、やはり印加された電荷を緩和するリセット時間を各サブフレームの２０％近くとっても、従来の駆動法の場合、Ｒ書き込みのみの信号に対して十分緩和せずＧ，Ｂのフレームまでその影響を与えている。しかし本願の駆動波形を用いるとＲサブフィールドのみに反応しＧ，Ｂの各サブフィールドに対しては黒レベルを保っており、高速フレーム周波数に対して、良好なシャッター性能を示すことがわかる。
本願の井戸パルスの振幅範囲としてはバイアス値の絶対値からその２倍までが同様の効果を維持し続けることからこの範囲が相当と判断される。
なお本実施例にて設定した各種数値は用いる液晶により異なることは自明であり、実施例の数値のみに縛られないことは明らかである。

図１８は本発明の第４の実施例を示す波形図である。
第４の実施例が第１の実施例と異なるのはリセット期間での印加電圧で、リセット期間は前記井戸信号２６が印加されている時間よりも長い時間を有し、該リセット期間に、井戸信号及び該井戸信号に引き続く時間の双方に、前記液晶物質に０ボルトから前記バイアス電圧範囲内の、絶対値が同じで極性が異なる２値をとり、かつ時間幅としては選択パルスのそれと同じように設定した矩形波６４を印加している点である。

図１８において、選択信号として１位相、選択時間１００μS、選択電圧１５Ｖ、非選択区間中の最後のリセット区間の時間長さは１ｍS、バイアス電圧は５Ｖで第１選択行の開始と同時に全ての選択行に印加開始、井戸信号の時間は略２００μSで選択信号の２倍、井戸信号の電圧の絶対値を５Ｖと設定した。
井戸信号に重畳される信号６４の振幅の絶対値としては４Ｖ、時間幅は選択パルスの時間幅のそれと一致させた。
また赤色の点灯書き込みの場合は、１行目のＲサブフィールドを例にとると、列電極に印加するデータ電圧（ＶＤ＝＋−４Ｖ）、行電極に印加する選択電圧ＶS＝１５Ｖとし、画素には１５−（−４）＝１９Ｖがかかるように、また非点灯書き込みの場合にはデータ電圧ＶＤ＝＋４Ｖ、選択電圧ＶS＝１５Ｖとし、画素には１５−（４）＝１１Ｖが印加されるように設定したのは実施例１と同様である。
同図中、２から３２行目までのバイアス電圧２８印加開始時点は１行目の選択開始時点、選択波形の印加は従来の線順次駆動と同様、発光（照明）期間開始は３２行目の情報が書き終わった直後からリセット区間直前まで、リセット区間は、１行目から３２行目まで同期させながら、同一時間（１ｍＳ）を設定することを示している。

本願の特徴の一つであるバイアス電圧２８印加開始はほぼ全行一律に、上述したごとくＩ＝１の選択が開始されたときに同期してＭ行まで同時に印加される。このバイアス電圧印加により、後続する発光時のパネルの位置による輝度むらが除去される。
なお、このバイアス電圧印加期間に列電極にデータ電圧と同様な電圧を印加して、該電圧をバイアス電圧に重畳しても重畳しなくても光学特性に影響を与えないことも第１実施例と変わらない。
なお矩形波６４の極性を単位サブフレーム内の前記行電極選択信号と同極性から開始させる方法もあり得るし、逆極性から開始させる方法もあり得る。

図１９は第４の実施例の駆動波形で液晶を駆動したときの、０°Ｃにおける液晶の応答を示した応答波形である。
図１９の左側に従来の駆動法による透過光強度の応答波形を、右側に本発明の駆動法による透過光強度の応答波形を示している。また従来の駆動法、本発明の駆動法共にＲサブフィールドで液晶がＯＮとなる信号を、Ｇ，Ｂフィールドで液晶がＯＦＦとなる信号を印加している。
また、従来の駆動波形はＦ状態からＡＦ状態への相転移を加速するためのリセット区間のみを配設したもので、井戸信号を有していない。
図中、井戸信号に重畳する信号６４の振幅は、Ｒの書込期間に同期して奇数選択桁に対しては−４Ｖを、一方Ｇ，Ｂの書込期間については奇数選択桁についてはＶ＝４Ｖを印加している。
図１６の「透過光強度」波形から明らかなように、従来の駆動法においてはＲの書き込みに対して立ち上がらないこと、各光のサブフィールド５．６ｍSに対して、リセット時間を１ｍSと約２０％近く取っているにもかかわらずＦ（−Ｆ）状態を取っていないことを考慮すると、第１実施例同様、リセットの効果の全くないことはうなずけるところである。

ところが本願において井戸パルスを配設した上、井戸信号及び井戸信号を印加した残りのリセット区間に前記矩形波６４を重畳した上で、Ｒ書き込みの信号を与えると、この信号に正し反応することが図中から明らかになった。この現象は強誘電状態から反強誘電状態へ緩和させる効果ではなく、逆に反強誘電状態から強誘電状態への転移を補助する効果を第１実施例同様示している。
この現象は黒の状態として図２４に示したＡＦ状態を仮定すると説明がつかないもので、逆に本願の対象とする駆動周波数領域での新しい液晶状態に対する新しい駆動方法と呼称するに足るものと言える。

図２０は第４の実施例の波形で液晶を駆動したときの、２５°Ｃにおける液晶の応答を示した応答波形である。
この場合、やはり印加された電荷を緩和するリセット時間を各サブフレームの２０％近くとっても、従来の駆動法の場合、Ｒ書き込みのみの信号に対して十分緩和せずＧ，Ｂのフレームまでその影響を与えている。しかし本願の駆動波形を用いるとＲサブフィールドのみに反応しＧ，Ｂの各サブフィールドに対しては黒レベルを保っており、高速フレーム周波数に対して、良好なシャッター性能を示すことがわかる。
本願の井戸パルスの振幅範囲としてはバイアス値の絶対値からその２倍までが同様の効果を維持し続けることからこの範囲が相当と判断される。
なお本実施例にて設定した各種数値は用いる液晶により異なることは自明であり、実施例の数値のみに縛られないことは明らかである。

本実施例に用いた反強誘電性液晶パネルの断面図である。 本実施例に用いた反強誘電性液晶パネルの平面図及び簡略化した断面図である。 フレーム、フィールド、サブフィールド、交流化信号の概念を示した図である。 交流化信号の第１のタイプを説明する波形図である。 交流化信号の第２のタイプを説明する波形図である。 液晶に実際に印加される電圧波形を示した図である。 本発明の駆動法で用いるタイミングを示した概念図である。 本発明の特徴を示したタイミングチャートである。 本発明の第１の実施例を示す波形図である。 第１の実施例の波形で液晶を駆動したときの、０°Ｃにおける液晶の応答を示した応答波形である。 第１の実施例の波形で液晶を駆動したときの、２５°Ｃにおける液晶の応答を示した応答波形である。 本発明の第２の実施例を示す波形図である。 第２の実施例の波形で液晶を駆動したときの、０°Ｃにおける液晶の応答を示した応答波形である。 第２の実施例の波形で液晶を駆動したときの、２５°Ｃにおける液晶の応答を示した応答波形である。 本発明の第３の実施例を示す波形図である。 第３の実施例の波形で液晶を駆動したときの、０°Ｃにおける液晶の応答を示した応答波形である。 第３の実施例の波形で液晶を駆動したときの、２５°Ｃにおける液晶の応答を示した応答波形である。 本発明の第４の実施例を示す波形図である。 第４の実施例の波形で液晶を駆動したときの、０°Ｃにおける液晶の応答を示した応答波形である。 第４の実施例の波形で液晶を駆動したときの、２５°Ｃにおける液晶の応答を示した応答波形である。 １８０ＨＺもしくはそれ以上の高い周波数の三角波にて反強誘電性液晶パネルを駆動したときの三角波−透過率曲線を示した図である。 従来開発されてきたセル構造を説明する図である。 セル内のスメクティック層における分子配列についての概念図である。 反強誘電性液晶の駆動特性を説明する図である。 反強誘電性液晶の黒状態を実現させる自発分極の配置を説明する図である。 従来の駆動法のタイミング概念図である。 従来の線順次駆動における行電極駆動電圧波形例である。 １行毎ライン反転駆動を説明する図である。 従来のリセット区間の設定の仕方を示した図である。 従来のフィールド反転駆動法による選択パルス前後におけるバイアス極性とバイアス印加時点について説明する図である。

符号の説明

Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，・・・，Ｌ３２ 複数のＭ行電極
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，・・・，Ｃ６４ 複数のＮ列電極
４３１，４３２ 基板
１２ 液晶物質
１６，１８ 照明装置
２４，２６ 井戸信号
＋−Ｂ バイアス電圧
６２，６４ 矩形波
ＡＬ１，ＡＬ２ 交流化信号

Claims (13)

1. 単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法において、該液晶表示装置は、複数のＭ行電極と、複数のＮ列電極が形成された基板間に狭持された反強誘電性液晶物質と、独立した３原色光が順次発光する照明装置とを有し、１フレーム期間は２フィールド期間より成り、１フィールド期間は少なくとも前記３原色の発光期間である３つのサブフィールド期間より成り、該各１つのサブフィールドは前記行電極を行電極選択信号により順次選択する書き込み期間と、前記照明装置が発光する発光期間と、リセット期間とからなり、該各サブフィールドはＭ＝１行目の走査から開始され、前記反強誘電性液晶物質に、該リセット期間に前記行電極選択信号の時間幅の略２倍の時間幅を有する井戸信号を印加し、少なくとも前記発光期間には情報を保持するバイアス電圧を印加したことを特徴とする単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法。
2. 前記リセット期間は、前記井戸信号が印加されている時間よりも長い時間を有し、該リセット期間に前記液晶物質に、前記井戸信号の印加に引き続き、０ボルトから前記バイアス電圧範囲内の、絶対値が同じで極性が異なる２値をとる矩形波を印加したことを特徴とする請求項１記載の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法。
3. 前記井戸信号の電圧は０ボルトから前記バイアス電圧の２倍の範囲であることを特徴とする請求項１記載の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法。
4. 前記井戸信号の極性は前記行電極選択信号と逆極性であることを特徴とする請求項１記載の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法。
5. 前記井戸信号には０ボルトから前記バイアス電圧範囲内の、絶対値が同じで極性が異なる２値をとる矩形波が重畳されていることを特徴とする請求項１もしくは２記載の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法。
6. 前記矩形波の極性は単位サブフレーム内の前記行電極選択信号と同極性から開始されることを特徴とする請求項５記載の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法。
7. 前記矩形波の極性は単位サブフレーム内の前記行電極選択信号と逆極性から開始されることを特徴とする請求項５記載の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法。
8. ２行目以降の前記バイアス信号の開始は、前記サブフィールドの開始に同期されていることを特徴とする請求項１記載の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法。
9. ２行目以降の前記行電極選択信号の前後で、前記バイアス信号が同極性であることを特徴とする請求項１記載の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法。
10. 前記行電極選択信号の極性は交流化信号の論理レベルによって決定され、該交流化信号の論理レベルは、前記行電極が選択されるタイミング毎に反転され、さらに前記フィールド毎に反転されていることを特徴とする請求項１記載の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法。
11. 前記サブフィールドのサブフィールド周波数は１５０ヘルツから６００ヘルツの間であることを特徴とする請求項１記載の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法。
12. 前記反強誘電性液晶の駆動モードが強誘電−強誘電モードであることを特徴とする請求項１記載の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法。
13. 前記複数のＭ行電極の数は６４以下であることを特徴とする請求項１記載の単純マトリクスカラー液晶表示装置の駆動方法。
    

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