JPH06337658A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は液晶表示装置に関し、メモリ駆動時
に液晶セル印加される電圧を０Ｖとすることにより、消
費電力を低減するとともに、表示品位の高い液晶表示装
置を提供することを目的とする。 【構成】 強誘電液晶層と複数の交差する走査ラインＳ
Ｌ及びデータラインＤＬとを備える強誘電性液晶パネル
２と、走査ドライバ３と、データドライバ４とを備える
液晶表示装置１であって、表示すべき１フレームの表示
データを格納する第一データ格納手段５と、第一データ
格納手段５に格納される表示データの前フレームの表示
データを格納する第二データ格納手段６と、第一データ
格納手段５に格納された表示データと第二データ格納手
段６に格納された表示データとを比較するデータ比較手
段７と、第一データ格納手段５に格納される表示データ
と、第二データ格納手段６に格納される表示データとが
一致する場合、データが一致する部分では、走査ドライ
バ３とデータドライバ４とにより印加される電圧値を同
じ値に設定する制御手段８とを備えるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に係り、
特に、表面安定化強誘電性液晶（ＳＳＦＬＣ：surface
stabilized ferroelectric liquid crystal）を用いた
液晶表示装置において、低消費電力駆動の液晶表示装置
に関する。

【０００２】〔発明の背景〕一般に、外部から電界を加
えたときにだけ電極が生じるような物質を「誘電体」と
呼び、特に外部電界がない場合でも分極があるもの（こ
の分極を自発分極という）は「強誘電体」として区別さ
れている。強誘電体は、加える電界の方向によって、自
発分極の向きを反転されることができるという特徴を持
っており、また、自発分極を一方向に揃えることもでき
る。

【０００３】ある種の液晶では、このような自発分極を
持つものがあり、このような液晶を「強誘電性液晶（Ｆ
ＬＣ：ferroelectric liquid crystal）」と呼ぶ。強誘
電性を示す液晶としては、分子構造の中に不斉炭素原子
を持つスメクティック液晶で、液晶分子が各層に対して
一定の角度傾いているスメクティックＣが知られてお
り、強誘電性液晶は不斉炭素原子をもっているので、カ
イラルスメクティックＣとも呼ばれ、カイラルネマティ
ック液晶（コレステリック液晶）と同様に液晶分子はら
せん構造をとっている。

【０００４】しかし、その分子配列はコレステリック液
晶の場合とは全く異なり、液晶分子の長軸が各層に垂直
な方向から一定の角度傾いた配列となって、傾きの方向
がある層から次の層へと少しずつずれるように並び、ら
せん構造となっている。また、双極子モーメントもらせ
んに伴って回転している。

【０００５】強誘電性液晶のらせんのピッチは通常、数
ミクロン程度であるが、液晶層の厚みがこのらせんピッ
チよりも薄くなると、らせん構造が解消されて液晶分子
が一方向に揃うようになる。このような状態で液晶に直
流電圧を加えると、電圧の正または負の極性により双極
子の方向、すなわち、液晶分子の向きを切り替えること
ができる。この切り替えに必要な時間は、ネマティック
液晶素子等における分子配列が変化する時間に比べて非
常に早く、１００万分の１秒よりも短い応答時間も報告
されている。

【０００６】強誘電性液晶では、このような高速応答性
の他にも、ＴＮ（twisted nematic），ＳＴＮ（super t
wisted nematic ）等のように電界によって発生する誘
電トルクを利用して表示するものと異なり、異なる二種
類の電界ベクトルに対してそれぞれ異なる二つの光学的
安定状態となる双安定性（bistability ）を有し、その
いずれかの安定状態を維持するメモリ作用を持つこと
や、大容量表示に向いており、視野角が広いことなど、
これまでの液晶に比べて非常に優れた性質を持っている
ため、近年、この強誘電性液晶の自発分極を利用して表
示する表面安定化強誘電性液晶を用いた液晶表示装置が
注目されている。

【０００７】表面安定化強誘電性液晶は、この強誘電性
液晶の自発分極を利用して表示するものであり、前述し
た二つの光学的安定状態への遷移時間が１００μｓ以下
と、通常の液晶に比較して非常に高速であり、しかも、
高いコントランストを得ることができるため、ＯＡ用フ
ラットパネルディスプレイとして期待されている。

【０００８】しかし、強誘電性液晶パネルのパネルギャ
ップは、そのらせん構造をほどくために通常のＳＴＮを
用いた液晶表示装置におけるパネルギャップの約１／３
である、１〜２μｍ程度となることから、液晶セルの容
量が約３倍となり、このような液晶表示装置を１／４バ
イアス法と呼ばれる駆動法によって駆動する場合、セル
電圧が高くなってしまう。

【０００９】すなわち、強誘電性液晶パネルに対して画
像表示のために常に走査駆動していたのでは、ＳＴＮを
用いた液晶表示装置よりも大きな駆動電力が必要とな
り、消費電力の点で不利となる。

【００１０】そこで、強誘電性液晶を用いた液晶表示装
置において、駆動時の消費電力を抑えることが必要とな
る。

【００１１】

【従来の技術】従来、ＳＴＮを用いた液晶表示装置の駆
動法としては、例えば、図５，図６に示すように、抵抗
値の等しい４つの抵抗を直列接続することで、各接続点
から、図７に示すように、初期化を含む黒状態（以下、
単に黒状態という）または初期化を含む白状態（以下、
単に白状態という）に相当する正または負のパルス電圧
を得て、この正または負の双極性パルス電圧を一組にし
て書き込みを行う交流駆動が一般的である。

【００１２】この場合の走査ドライバには、図５に示す
ように、２Ｖ，１Ｖ，−１Ｖ，−２Ｖのそれぞれ異なる
４つの電圧値を出力することのできる４値出力の走査ド
ライバが用いられ、データドライバには、図６に示すよ
うに、２Ｖ，０Ｖ，−２Ｖのそれぞれ異なる３つの電圧
値を出力することのできる３値出力のデータドライバが
用いられる。

【００１３】この場合、この交流駆動を強誘電性液晶を
用いた液晶表示装置に適応する場合、強誘電性液晶が波
高値応答型であるため、駆動電圧のバイアス比として
は、選択セル電圧と半選択セル電圧との比が最も大きく
とれるように、１／４バイアス法が用いられる。このた
めに、データライン非書込電圧は、交流化信号の正，負
の状態に関係なく同じ電圧（この場合、０Ｖ）となる。

【００１４】そして、前述した１／４バイアス法によっ
て黒状態の書き込みと、白状態の書き込みとを行う駆動
法としては、２フィールド法（ＳＩＤ’８５ Ｄｉｇｉ
ｅｓｔ Ｐ．１３１に記載）、複数走査ライン同時消去
法（電子通信学会全国大会公演予稿集Ｎｏ．２ （１９
８６−３） Ｐ．８３に記載）、４パルス法（Ｎａｔｉ
ｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ３３
（１９８７） Ｐ．４４に記載）等がある。

【００１５】ここで、２フィールド法は、正，負の対称
な単発の書き込みパルスからなり、白状態を書き込む１
回目の走査（以下、第１フィールド走査という）と黒状
態を書き込む２回目の走査（以下、第２フィールド走査
という）によって液晶パネル内の全画素に所望のデータ
を書き込むものであり、現行のＳＴＮ用のドライバ回路
がそのまま使用できるため、液晶モジュールに印加する
制御信号も大幅に変更することなく利用できる。

【００１６】また、複数走査ライン同時消去法は、複数
本（例えば、８本）の走査ラインを同時に白状態または
黒状態として消去を行い、その後に所望のデータを書き
込むので、１回の走査で液晶パネルの全画素に高速に書
き込みを行うものである。

【００１７】そして、４パルス法は、４つの異なる書き
込みパルスからなり、この４つのパルスのうち、２つ目
のパルスと３つ目のパルスとが同極性となる。この４つ
のパルスにより１回の走査で液晶パネルの全画素に対し
て所望のデータを書き込むものである。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の液晶表示装置にあっては、走査ドライバから
の出力波形は、図５に示すように、走査ラインの非選択
期間におけるセル印加電圧として１Ｖと−１Ｖとを出力
することになる。

【００１９】すなわち、強誘電性液晶を駆動する場合、
表示内容に変化がない場合には、強誘電性液晶の特長で
あるメモリ作用を利用して、本来、印加電圧を０Ｖ状態
としてメモリ駆動すべきであるにもかかわらず、実際に
は、メモリ駆動時に±１Ｖの駆動電圧が印加されるた
め、液晶パネルには充放電電流が流れ、不必要な電力が
消費されるという問題点があった。

【００２０】さらには、メモリ駆動時に駆動電圧が印加
されることから表示画像にフリッカが発生し、表示画像
が劣化するという問題点もあった。

【００２１】〔目的〕上記問題点に鑑み、本発明は、メ
モリ駆動時に液晶セルに印加される電圧を０Ｖとするこ
とにより、消費電力を低減するとともに、表示品位の高
い液晶表示装置を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
図１に示すように、カイラルスメクティックＣ相または
カイラルスメクティックＨ相を有する液晶層と複数の交
差する走査ラインＳＬ及びデータラインＤＬとを備える
強誘電性液晶パネル２と、該強誘電性液晶パネル２の複
数の走査ラインＳＬ中のいずれかの走査ラインＳＬに所
定電圧を印加する走査ドライバ３と、該強誘電性液晶パ
ネル２の複数のデータラインＤＬに対してそれぞれ所定
電圧を印加するデータドライバ４と、を備える液晶表示
装置１であって、前記強誘電性液晶パネル２に表示すべ
き１フレームの表示データを格納する第一データ格納手
段５と、該第一データ格納手段５に格納される表示デー
タの前フレームの表示データを格納する第二データ格納
手段６と、前記第一データ格納手段５に格納された表示
データと前記第二データ格納手段６に格納された表示デ
ータとを比較するデータ比較手段７と、該データ比較手
段７によって、前記第一データ格納手段５に格納される
表示データと、前記第二データ格納手段６に格納される
表示データとが一致する場合、データが一致する部分で
は、前記走査ドライバ３と前記データドライバ４とによ
り印加される電圧値を同じ値に設定する制御手段８と、
を備えることにより、上記目的を達成している。

【００２３】この場合、上記目的である消費電力の低減
及び表示品位の向上は、例えば、請求項２に記載するよ
うに、前記走査ドライバ３は、前記走査ラインＳＬを選
択する際に印加する走査ライン選択電圧と該走査ライン
ＳＬの非選択時に印加する走査ライン非選択電圧とを備
え、前記データドライバ４は、書き込みを行うデータラ
インＤＬに印加するデータライン書込電圧と、書き込み
を行わないデータラインＤＬに印加するデータライン非
書込電圧とを備え、前記第一データ格納手段５に格納さ
れる表示データと、前記第二データ格納手段６に格納さ
れる表示データとが一致する場合、データが一致する部
分では、前記走査ドライバ３により印加される走査ライ
ン非選択電圧と前記データドライバ４により印加される
データライン非書込電圧値とを同じ値に設定することが
有効である。

【００２４】

【作用】請求項１記載の発明によれば、第一データ格納
手段に格納される表示データと、第二データ格納手段に
格納される表示データとが一致する部分では、走査ドラ
イバとデータドライバとにより印加される電圧値が同じ
値に設定されるので、書き換えの不要なメモリ駆動時に
おいて、強誘電性液晶パネルに流れる充放電電流が抑え
られ、これに伴い、フリッカが防止される。

【００２５】すなわち、充放電電流が抑えられることに
より消費電力が低減され、フリッカが防止されることに
より表示品位の高い表示が可能となる。

【００２６】この場合、請求項２記載の発明のように、
データが一致する部分では、走査ドライバにより印加さ
れる走査ライン非選択電圧とデータドライバにより印加
されるデータライン非書込電圧値とが同じ値に設定され
るので、メモリ駆動時における消費電流が抑えられる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を、図２〜図４
を参照して説明する。なお、図２〜図４において、図１
と同一部分には同一の符号を付す。

【００２８】まず、本実施例の構成を説明する。

【００２９】図２は、本実施例の液晶表示装置１の要部
構成を示すブロック図である。図２において、液晶表示
装置１は、強誘電性液晶パネル２、走査ドライバ３、デ
ータドライバ４、第一データ格納手段であるフレームメ
モリ５、第二データ格納手段であるフレームメモリ６、
データ比較手段であるコンパレータ７、制御手段である
ＣＰＵ８、スイッチＳ１から構成されている。

【００３０】図３は、強誘電性液晶パネル２の断面図で
ある。

【００３１】強誘電性液晶パネル２は、図３に示すよう
に、ガラス基板１１，１２、透明電極１３，１４、絶縁
膜１５，１６、配向膜１７，１８、スペーサ１９、強誘
電性液晶層２０から構成されている。

【００３２】ガラス基板１１，１２の対向面には、それ
ぞれ透明電極１３，１４を形成するとともに、透明電極
１３，１４の対向面には、それぞれ絶縁膜１５，１６を
形成し、各絶縁膜１５，１６の表面には配向膜１７，１
８を形成している。

【００３３】配向膜１７，１８は、ラビングなどの処理
を受け、液晶分子を配向させる有機高分子膜であり、ポ
リビニルアルコール（ＰＶＡ：Poly Vinyle Alcohol ）
等のポリイミド系樹脂が使用される。

【００３４】スペーサ１９は、液晶セルのガラス間ギャ
ップの均一性を確保するためのものであり、直径１．５
μｍの球体状となっている。

【００３５】強誘電性液晶層２０は、安定性の面で良好
なエステル系の混合組成物からなる強誘電性液晶を用い
ている。

【００３６】走査ドライバ３は、書き込みを行うべき走
査ラインＳＬに所定の電圧を印加することにより走査ラ
インＳＬを選択するものであり、その内部に電源回路３
ａを有し、この電源回路３ａによって走査ライン選択電
圧及び走査ライン非選択電圧を生成している。

【００３７】図４は、走査ドライバ３における電源回路
３ａの要部構成を示す図である。

【００３８】電源回路３ａは、図４に示すように、同一
抵抗値の４つの抵抗Ｒを直列に接続することにより、各
接続点において５つの電圧値（２Ｖ，１Ｖ，０Ｖ，−１
Ｖ，−２Ｖ）を得るものであり、また、ＣＰＵ８から入
力される制御信号（後述する状態変化信号）に基づいて
スイッチＳＷ１，ＳＷ２を切り換えることにより、走査
ライン非選択電圧を０Ｖにすることができる。

【００３９】データドライバ４は、走査ドライバ３によ
って選択された走査ラインＳＬ上の各画素に所定の電圧
を印加するものであり、その内部に電源回路４ａを有
し、この電源回路４ａによってデータライン書込電圧及
びデータライン非書込電圧を生成している。なお、電源
回路４ａによって生成されるデータライン書込電圧は、
図６と同様に±２Ｖであり、データライン非書込電圧は
０Ｖである。

【００４０】フレームメモリ５は、強誘電性液晶パネル
２に表示すべき１フレーム分の表示データを格納するビ
デオメモリであり、フレームメモリ６は、フレームメモ
リ５に格納された表示データの前の１フレーム分の表示
データを格納するビデオメモリである。

【００４１】コンパレータ７は、フレームメモリ５に格
納されている表示データと、フレームメモリ６に格納さ
れている表示データとを比較し、両データが同じである
か否かの情報信号をＣＰＵ８に出力するものである。

【００４２】ＣＰＵ８は、コンパレータ７からの情報信
号に基づいて走査ドライバ３及びデータドライバ４の制
御や、スイッチＳ１の切換制御等を行うものであり、具
体的には、走査ドライバ３に対して、走査ラインシフト
クロックパルス、走査ライン駆動信号等を出力し、デー
タドライバ４に対して、表示データ転送クロックパル
ス、表示データラッチパルス、交流化基準信号等を出力
し、走査ドライバ３、データドライバ４、スイッチＳ１
に対して、それぞれ状態変化信号を出力するものであ
る。

【００４３】スイッチＳ１は、ＣＰＵ８から出力される
状態変化信号に基づいてフレームメモリ５に格納された
表示データをデータドライバ４に出力するか否かを切り
換えるものである。

【００４４】次に、本実施例の動作（作用）を説明す
る。

【００４５】液晶表示装置１に対して外部から入力され
る表示データは、まず、フレームメモリ５内に格納され
るとともに、フレームメモリ５に格納された表示データ
がデータドライバ４に出力され、最初の１フレーム分の
表示データが強誘電性液晶パネル２に表示される。

【００４６】次いで、フレームメモリ５内に格納された
表示データは、フレームメモリ６にそのまま転送され、
次に表示すべき１フレーム分の表示データが、新たにフ
レームメモリ５に格納される。

【００４７】そして、フレームメモリ５に格納された表
示データと、フレームメモリ６に格納された表示データ
とは、ドット単位、ドット列単位、あるいは、水平１ラ
イン単位でコンパレータ７によって比較され、一致して
いるか否かの情報信号がＣＰＵ８に出力される。

【００４８】ここで、コンパレータ７からＣＰＵ８に対
して「一致」の情報信号が出力された場合、ＣＰＵ８
は、図４に示す走査ドライバ３の電源部３ａに対して状
態変化信号として“Ｈ”が出力され、スイッチＳＷ１，
ＳＷ２を０Ｖ側に切り換えるとともに、スイッチＳ１を
フレームメモリ５とデータドライバ４とが切り離される
ように切り換えることにより、走査ライン非選択電圧が
データライン非書込電圧と同じ０Ｖに設定され、表示デ
ータに変化のない場合は、走査ライン非選択電圧はデー
タライン非書込電圧と同電位となる。

【００４９】一方、コンパレータ７からＣＰＵ８に対し
て「不一致」の情報信号が出力された場合、ＣＰＵ８
は、図４に示す走査ドライバ３の電源部３ａに対して状
態変化信号として“Ｌ”が出力され、スイッチＳＷ１，
ＳＷ２を１Ｖ及び−１Ｖ側にそれぞれ切り換えられ、図
５に示す従来例と同様に、走査ライン非選択電圧として
±１Ｖが設定される。

【００５０】このように本実施例では、１フレーム分の
表示データを比較することにより、表示データの変更が
ない場合、すなわち、強誘電性液晶の特長であるメモリ
作用を生かしたメモリ駆動を行う場合には、走査ドライ
バ３の出力電圧をデータドライバ４の出力電圧と同じ０
Ｖに設定することで、メモリ駆動時における消費電力を
低減でき、例えば、背景が壁紙表示で、その前面に表示
されるウィンドゥ内の表示データのみが変化する場合の
ように画面変化が極端に少ない場合、消費電力を大幅に
低減することができる。

【００５１】また、電位変動を抑えることによりフリッ
カの発生を抑えることもできるので、非常に見やすい表
示画面が得られる。

【００５２】以上説明したように、本実施例では、フレ
ームメモリ５に格納される表示データとフレームメモリ
６に格納される表示データとが一致する部分では、走査
ドライバ３とデータドライバ４とによって印加する電圧
値を同じ値に設定することにより、メモリ駆動時におい
て、強誘電性液晶パネル２に流れる充放電電流を抑え、
フリッカの発生を防止することができる。

【００５３】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例
えば、表示データを格納するためのフレームメモリを、
表示データのデータ量に対して適切な容量を持つＲＡＭ
で代用してもよい。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、第一データ格納手段に
格納される表示データと、第二データ格納手段に格納さ
れる表示データとが一致する部分では、走査ドライバと
データドライバとによって印加する電圧値を同じ値に設
定することにより、書き換えの不要なメモリ駆動時にお
いて、強誘電性液晶パネルに流れる充放電電流を抑える
ことができ、さらに、フリッカの発生を防止することが
できる。

【００５５】したがって、消費電力を低減し、高品位の
表示を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成を示すブロック図である。

【図２】本実施例における液晶表示装置の要部構成を示
すブロック図である。

【図３】強誘電性液晶パネルの断面図である。

【図４】走査ドライバにおける電源回路の要部構成を示
す図である。

【図５】１／４バイアス法を説明するための図である。

【図６】１／４バイアス法を説明するための図である。

【図７】従来の２フィールド法を説明するためのタイミ
ングチャートである。

【符号の説明】

１ 液晶表示装置 ２ 強誘電性液晶パネル ３ 走査ドライバ ４ データドライバ ５ フレームメモリ（第一データ格納手段） ６ フレームメモリ（第二データ格納手段） ７ コンパレータ（データ比較手段） ８ ＣＰＵ（制御手段） １１，１２ ガラス基板 １３，１４ 透明電極 １５，１６ 絶縁膜 １７，１８ 配向膜 １９ スペーサ ２０ 強誘電性液晶層 Ｓ１ スイッチ ＳＷ１ スイッチ ＳＷ２ スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カイラルスメクティックＣ相またはカイラ
   ルスメクティックＨ相を有する液晶層と複数の交差する
   走査ライン及びデータラインとを備える強誘電性液晶パ
   ネルと、 該強誘電性液晶パネルの複数の走査ライン中のいずれか
   の走査ラインに所定電圧を印加する走査ドライバと、 該強誘電性液晶パネルの複数のデータラインに対してそ
   れぞれ所定電圧を印加するデータドライバと、 を備える液晶表示装置であって、 前記強誘電性液晶パネルに表示すべき１フレームの表示
   データを格納する第一データ格納手段と、 該第一データ格納手段に格納される表示データの前フレ
   ームの表示データを格納する第二データ格納手段と、 前記第一データ格納手段に格納された表示データと前記
   第二データ格納手段に格納された表示データとを比較す
   るデータ比較手段と、 該データ比較手段によって、前記第一データ格納手段に
   格納される表示データと、前記第二データ格納手段に格
   納される表示データとが一致する場合、データが一致す
   る部分では、前記走査ドライバと前記データドライバと
   により印加される電圧値を同じ値に設定する制御手段
   と、 を備えることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】前記走査ドライバは、前記走査ラインを選
   択する際に印加する走査ライン選択電圧と該走査ライン
   の非選択時に印加する走査ライン非選択電圧とを備え、 前記データドライバは、書き込みを行うデータラインに
   印加するデータライン書込電圧と、書き込みを行わない
   データラインに印加するデータライン非書込電圧とを備
   え、 前記第一データ格納手段に格納される表示データと、前
   記第二データ格納手段に格納される表示データとが一致
   する場合、データが一致する部分では、前記走査ドライ
   バにより印加される走査ライン非選択電圧と前記データ
   ドライバにより印加されるデータライン非書込電圧値と
   を同じ値に設定することを特徴とする請求項１記載の液
   晶表示装置。