JPH03271715A - アクティブマトリクス液晶素子の駆動法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、アクティブマトリクス素子によってメモリ性
を有する液晶表示素子を駆動するアクティブマトリクス
液晶素子の駆動法に関する。

［従来技術］ 従来より、アクティブマトリクス素子を設けた液晶表示
素子は、ＴＮ液晶を用いる場合に広く応用され、フラッ
トパネルデイスプレィとして、あるいはプロジェクショ
ンテレビとして商品化されてきた。ｉ膜トランジスタ（
ＴＰＴ）やダイオード素子、およびＭＩＭ（メタル・イ
ンシュレータ・メタル）素子などに代表される上記アク
ティブマトリクス素子は、そのスイッチング特性により
、比較的応答の遅い上記ＴＮ液晶に対し実質ライン選択
周期より長い間電圧印加状態を保持することにより液晶
の光学スイッチ応答を助け、また上記ＴＮ液晶等の様に
メモリ性（自己保持性）かない液晶に対し上記電圧印加
状態保持により１フレ一ム間の実質的メモリ状態をもた
らすものである。あるいは各ライン間、画素間に対し原
理的にはクロストークを与えず、良好な表示画面を与え
る特徴がある。第５図は、このようなアクティブマトリ
クス素子を設けた液晶表示素子であるアクティブマトリ
クス液晶素子の構造を示す。

近年では、上記ＴＮ液晶に比較して数桁応答速度の高い
強誘電性液晶（ＦＬＣ）もその開発が進みこれを用いた
表示パネルやライトバルブ等も発表されている。ここで
、ＦＬＣを前記アクティブマトリックス素子により駆動
することによりさらに良好な表示品質を得る可能性があ
る。ＦＬＣと前記ＴＰＴを組み合わせたものとしての特
性は、例えばＩ］、Ｓ、Ｐ、　４，８４０，４６２やＰ
ｒｏｃｅｅｄｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅＳＩＤ、　Ｖｏｌ、
３０／２．１９８９　’Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｖｉｃ　
Ｌｉｑｕｉｄ−Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｖｉｄｅｏ　Ｄｉｓｐ
ｌａｙ」等に示されている。

一方、液晶を駆動する場合に現れる問題として、長時間
のＤＣ成分の重量により、液晶が劣化したり、また、上
記ＦＬＣにおいては双安定性が失われて単安定になって
しまう等の応答性異常が発生したりする等がある。上記
ＴＮ液晶に対しては材料や駆動方法等の改善が長年努力
され問題は多少小さくなってきたが、高速応答およびメ
モリ性等の利点を有する上記ＦＬＣにおいては自発分極
を有することに起因する木質的な問題が未だある。

上記の問題点は液晶をＴＰＴ等のアクティブマトリクス
素子により駆動する場合も同様に存在する。

例えば上記の各文献に示されるＦＬＣのアクティブマト
リクスにおける駆動法によれば、直流的に閾値を有さな
いＦＬＣに対しては、リセットパルスおよび記録パルス
により各画素に作用する電圧印加は材料に対しさほどの
ＤＣ成分を作用させないが、分極反転に対し直流的に閾
値を有するＦＬＣセルに対しては、記録パルス印加の後
の記録電圧保持による閾値電圧以下分のＤＣ成分は避け
られない。

この結果、このような材料に対しては表示品質が劣化す
る等の問題点が出てくる可能性がある。

［発明が解決しようとする課題」 本発明は、上記の課題に鑑み特にハイビジョンＴＶなど
高精細でかつ、高速な駆動を要する表示素子を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 以下、本発明を実施例に基づいて詳しく説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るＦＬＣ駆動法を示す
タイくングチャートである。

本発明の駆動法が通用される液晶は、少なくとも２つの
安定状態を持つ光学変調物質、特に加えられる電界に応
じて第１の光学的安定状態と第２の光学的安定状態との
いずれかを取る物質、すなわち電界に対する双安定状態
を有する物質からなり、特にこのような性質を有する液
晶である。

このような液晶としては強誘電性を示すカイラルスメク
チック液晶が好ましく、カイラルスメクチックＣ相（Ｓ
ｍＣ”　）またはＨ相（ＳｍＨ”　）、さらにＳｍＩ”
　、ＳｍＦ’　、ＳｍＧ”等のカイラルスメクチック液
晶が通している。勿論、本発明は、メモリ性を有する他
の液晶についても、後述する充分な効果が得られる。ま
た、これらの液晶に対し、温度制御等をかけて用いても
よい。

本発明は第１図に示すように、ＴＰＴのスイッチング特
性すなわち画素（液晶）に対して印加した記録電圧信号
ＶＸを記録電圧（作用電圧）ＶＷとして保持するための
セル両端の開放特性を、該画素の光学的状態変化に必要
な時間保った後、このセル両端を一旦、理想的にはアー
スまたはグランド電圧（電圧＝０）状態に切り換えるこ
とによって、リセット電圧ｖ７に対し、記録電圧ｖｗが
長く与えられないようにし、ＤＣオフセットを軽減する
ものである。

リセット電圧■、の印加時間内で液晶の状態変化が全て
起こるとすれば、基本的には記録電圧ＶＷの印加時間も
上記リセット電圧印加時間と同等レベルの長さで良い。

本発明に使用する液晶はメモリ性を有するものであるの
で、上記のように画素の上下電極間の電圧を０にしても
、後は液晶自身のメモリ性により光学的状態は維持され
る。

上記の駆動法を有効に作用させるためには、各ラインの
記録区間を少なくとも３分割する。第１図において下方
に位置するタイミング図は、ｉｎライン目の記録区間Ａ
を３分割した例を示す。すなわち、数ライン（第１図で
は６ライン）後の画素をリセットするための該数ライン
後に相当するラインのゲートを開く分割区間ａ、および
第ｎライン目自身の記録のための第ｎライン目のゲート
を開く分割区間すおよび数ライン（第１図では６ライン
）先の記録画素に対して電圧をＯにするための該数ライ
ン先に相当するラインのゲートを再び開く分割区間Ｃに
分割している。なお、第ｎライン目の記録区間Ａ内にお
いて上記分割区間ａｂｃはそれぞれａ　ｂ　ｃ　／　ａ
　ｃ　ｂ　／　ｂ　ａ　ｃ　／　ｂ　ｃｔｌ　／　ｃ　
ａ　ｂ　／　ｃ　ｂ　ａのどの順になっていても良い。

第１図において、１０１〜１０４は第ｎライン目のある
画素の液晶の光学的状態を示す。第２図および第３図に
この光学的状態を拡大して説明する。

第２図は、ＴＰＴアクティブマトリクスが形成された上
側電極基板１１と全面が電極である下側基板間に挟持さ
れたＦＬＣの模式図を示す。

ＦＬＣの原理としては自発分８ｉＰ　ｓの向きが上向き
（２０１）である場合ＦＬＣ分子長軸は実線１の向きに
なり、自発分極Ｐｓの向きが下向き（２０２）である場
合点線２のようになる。ここで第３図Ｃ−１〜Ｃ−４に
示すリセット区間Ｒにおいて、上側電極を負に保つと、
この区間において自発分極は理想的には全て上向き２０
１状態をとり、別にクロスポラライザの関係で設けた偏
光板３０１．３０２のいずれか一方を実線で示した長軸
１方向に合致させると、このとき画素は「黒」になる。

第３図Ｂ−１はこの「黒」状態を示す。

次に、記録区間Ｗにおいて記録する所望の階調電圧Ｖｗ
を印加することにより、画素は、この階調電圧Ｖｗに応
じた記録状態となる。すなわち、階調電圧Ｖｗが液晶の
光学的状態を変化させる閾値電圧以上であれば、第３図
Ｃ−１〜Ｂ−４に示すような「白」ドメインを発生し、
一方、この閾値より低ければ、第３図Ｂ−１の「黒」状
態を保つ。その後は、上下の電極をＴＰＴの素子により
一時ショート状態にして両端の電圧をＯにしても、メモ
リ性のあるＦＬＣの場合、記録状態を維持する。

したがって、再び第１図に戻り本発明を要約すると、極
性の異なるリセット電圧Ｖｒおよび記録電圧Ｖｗがほぼ
同時間印加されることにより記録状態が定まり、しかも
、１フレ一ム間の光学状態の保持は液晶自身のメモリ性
を利用するため、ＤＣオフセットによる表示品質劣化の
問題も大きく改善される。

例えば、最近言われるハイビジョン対応のテレビデイス
プレィにおいては走査線本数約１０００本をノンインタ
ーレース駆動する場合１フレーム約３０ｍ５ｅｃで駆動
する。このため、１フレーム中で１ラインに割り当てら
れる記録時間は約３０μＳｅＣとなる。本発明において
は、ｎライン目記録のためのこの３０μｓｅｃを３分割
（各約１０μｓｅｃと）し、それぞれを、−例として、
６ライン後に記録されるライン画素をリセットするため
のパルス印加区間、ｎライン自身の画素を記録する記録
パルス区間、および６ライン先に記録されたライン画素
に対して電圧をほぼＯにするＯ電圧印加区間とすること
で、リセットおよび記録のための電圧印加時間はそれぞ
れ約６ｘ３０μ５ｅｃ＝１８０μｓｅｃとなり、本発明
者らの使用した材料に対しては最大７ｖ程度の駆動パル
ス電圧で充分な画像表示が得られた。さらに、ＤＣオフ
セットがほとんど無いために、０電圧印加区間を設けな
い従来のＴＰＴ駆動法でＦＬＣを駆動するのに比較し、
経時的に単安定性になったり、不用な電極反応が起こる
等の問題点が大幅に改善された。

また、電圧Ｏボルトの印加は、前フレームで記録された
際の残留電荷状態を電気的にリセットするための信号で
あるため、次回の記録状態に対する前回状態の電気的な
影響が軽減され、安定した表示が出来る。

［他の実施例コ 第４図は、本発明の他の実施例に係る駆動波形を示す。

本実施例は各フレーム（・・・・、第（Ｎ）フレーム、
第（Ｎ＋１）フレーム、・・・・）毎にリセット条件を
黒、白、黒、白と変えるものであり、このようにするこ
とで、基本的にはＤＣ成分をざらに軽減することができ
る。さらに、リセット条件「黒」に対しては「白」を記
録し、リセット条件「白」に対しては「黒」を記録し、
かつ第１図に示した実施例と同様にリセット電圧が実質
印加されている時間とほぼ同程度の記録電圧印加の時間
後、セル両端の電圧をほぼ０とする電圧印加区間を設け
ることで前述例と同様に不用な電極反応等による画質低
下を防ぐことができる。

本実施例の方式でも、リセットパルス、記録パルス、お
よびＯ電圧パルス信号を前述の駆動法と同様それぞれ約
１０μｓｅｃとし、リセットパルスを６ライン後の記録
ライン、０電圧パルスを６ライン先に記録されたライン
の画素に与えることで、最大７■程度の電圧印加でリセ
ットおよび記録が遠戚された。

なお、上述した２つの実施例において、前述の６ライン
先あるいは後のラインにリセットおよび０１［圧それぞ
れのパルスを及ぼすといったライン間隔は使用する液晶
材料の応答性により適宜選択することが可能であるが、
画面上にフリッカ等が生じないように材料の応答性の上
限付近で小さくするのが好ましい。

また、例えば全「白」あるいは全「黒」状態の調整等の
ためにそれぞれリセット電圧、記録電圧等の最大値を変
えるときなどは、リセット電圧印加時間、記録電圧印加
時間等は、その信号パルスにおいても実質のセル保持時
間においても、互いに異なるように設定しても前述と同
様の効果が失われることはない。

さらに、応答がさらに高速である液晶材料を使用する場
合においては、第Ｎライン目の画素の記録区間において
、該第Ｎラインのリセット電圧印加区間またはＯ電圧印
加区間を設けてもよく、この場合１ラインアクセスに必
要な時間よりも充分小さなそれぞれの信号パルスを使用
してもそれぞれ電圧印加時間の和はＴＰＴのスイッチン
グ効果により１ラインアクセスの所要時間幅まで広げる
ことができる。

本発明は、上述の様なノンインターレース走査駆動であ
っても、また従来知られたインタレース走査駆動におい
ても、同様の効果を得ることは容易に理解しつる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の駆動法によれば長寿命の
画質の劣化しない良好なアクティブマトリクス液晶デイ
スプレィを提供することができ、これにより、高精細な
直視型フラットデイスプレィやプロジェクションテレビ
が形威しつる。勿論、各画素毎にカラーフィルタを設け
たり、また本発明駆動法を用いた液晶素子を複数個使用
し、それぞれに対し、カラー光投射を行なうことで、透
過型、または反射型の高精細なフラットカラーテレビあ
るいはプロジェクションカラーテレビを構成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るＦＬＣ駆動法を示す
タイミングチャート、 第２図および第３図は、第１図のタイミングで駆動され
るＦＬＣの光学的状態を説明するための拡大説明図、 第４図は、ＦＬＣ駆動電圧の一例をより詳しく説明する
タイミングチャート、そして 第５図は、本発明の他の実施例に係るＦＬＣ駆動法を示
すタイミングチャートである。 ｖＸ　：記８電圧信号 ■ｗ　：記録電圧 Ｖ　ｘｘ　：補助電圧信号 ｖｓ　：補助電圧 ■Ｒ＝リセット電圧信号 Ｖｒ　＝リセット電圧 １０１〜１０４：画素

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）メモリ性を有する液晶表示素子の各画素をアクテ
   ィブマトリクス素子によって順次駆動するアクティブマ
   トリクス液晶素子の駆動法であって、 各画素ごとにその画素の液晶の光学状態を決定する記録
   信号電圧を印加した後所定時間置いて接地信号を印加す
   るようにしたことを特徴とするアクティブマトリクス液
   晶素子の駆動法。
2. （２）メモリ性を有する液晶表示素子の各画素をアクテ
   ィブマトリクス素子によって線順次で駆動するアクティ
   ブマトリクス液晶素子の駆動法であって、 前記液晶表示素子の各ラインの画素の記録アクセス時に
   、少なくとも、該ラインの各画素に対する記録信号を印
   加し、他のラインまたは該ラインの各画素をリセットす
   るリセット電圧を印加し、かつ他のラインまたは該ライ
   ンの各画素に接地信号を印加することを特徴とするアク
   ティブマトリクス液晶素子の駆動法。
3. （３）前記液晶が少なくとも２つの安定状態を有するも
   のであることを特徴とする請求項１または２記載の駆動
   法。
4. （４）前記液晶が強誘電性を示すものであることを特徴
   とする請求項３記載の駆動法。