JPH0728023A

JPH0728023A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0728023A
Application number: JP19268193A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Katakura; 一典片倉; Shinjiro Okada; 伸二郎岡田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-07-08
Filing date: 1993-07-08
Publication date: 1995-01-31

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶表示装置において電圧波形の遅延による
表示内容の変動を補正し、高速駆動及び均一な階調表示
を実現する。【構成】予測される電圧波形の遅延程度から導き出さ
れる補正データをメモリに保存し、表示データに上記補
正データを合成した波形を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶の光学応答を用いて
映像等の表示を行なう液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、走査電極群と信号電極群をマ
トリクス状に構成し、その電極間に液晶化合物を充填し
多数の画素を形成して、画像或いは情報の表示を行なう
液晶表示素子が知られている。この表示素子の駆動法と
しては、走査電極群に順次周期的にアドレス信号を選択
印加し、信号電極群には所定の情報信号をアドレス信号
と同期させて並列的に選択印加する時分割駆動が採用さ
れている。

【０００３】これらの実用に供されたのは、殆どが、例
えば”アプライド・フィジクス・レターズ”（”Ａｐｐ
ｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ”）１９７
１年，１８（４）号１２７〜１２８頁に記載のＭ．シャ
ット（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ）及びＷ．ヘルフリヒ（Ｗ．Ｈ
ｅｌｆｒｉｃｈ）共著になる”ボルテージ・ディペンダ
ント・オプティカル・アクティビティー・オブ・ア・ツ
ィステッド・ネマチック・リキッド・クリスタル”（”
ＶｏｌｔａｇｅＤｅｐｅｎｄｅｎｔＯｐｔｉｃａｌ
ＡｃｔｉｖｉｔｙｏｆａＴｗｉｓｔｅｄＮｅ
ｍａｔｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ”）に示さ
れたＴＮ（ｔｗｉｓｔｅｄｎｅｍａｔｉｃ）型液晶で
あった。

【０００４】近年は、従来の液晶素子の改善型として、
双安定性を有する液晶素子の使用がクラーク（ｃｌａｒ
ｋ）及びラガーウォール（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）の両者
により特開昭５６−１０７２１６号公報、米国特許第４
３６７９２４号明細書等で提案されている。双安定性液
晶としては、一般に、カイラルスメクチックＣ相（Ｓｍ
Ｃ^* ）又はＨ相（ＳｍＨ^* ）を有する強誘電性液晶（以
下「ＦＬＣ」と記す）が用いられ、これらの状態におい
て、印加された電界に応答して第１の光学的安定状態と
第２の光学的安定状態とのいずれかをとり、且つ電界が
印加されない時はその状態を維持する性質、即ち双安定
性を有し、また電界の変化に対する応答が速やかで、高
速且つ記憶型の表示装置等の分野における広い利用が期
待されている。

【０００５】ＦＬＣは上記の２つの安定状態を光透過及
び遮断状態にして主として２値（白・黒）の表示素子と
して利用されているが、多値即ち中間調表示も可能であ
る。中間調表示法の一つは画素内の双安定状態の面積比
を制御することにより中間的な光透過状態を作るもので
ある。以下、この方法（面積変調法）について詳しく説
明する。

【０００６】図１４はＦＬＣのスイッチングパルス振幅
と透過率の関係を模式的に示した図で、はじめ完全な光
遮断（黒）状態にあったセル（素子）に一方極性の単発
パルスを印加した後の透過光量Ｉを単発パルスの振幅Ｖ
の関数としてプロットしたグラフである。パルス振幅が
閾値Ｖ_th以下（Ｖ＜Ｖ_th）の時は透過光量は変化せず、
パルス印加後の透過状態は図１５（ｂ）に示すように印
加前の状態を示す同図（ａ）と変わらない。パルス振幅
が閾値を超えると（Ｖ_th＜Ｖ＜Ｖ_sat ）画素内の一部分
が他方の安定状態即ち同図（ｃ）に示す光透過状態に遷
移し全体として中間的な透過光量を示す。更にパルス振
幅が大きくなり、飽和値Ｖ_sat 以上（Ｖ_sat ＜Ｖ）にな
ると同図（ｄ）に示すように画素全部が光透過状態にな
るので光量は一定値に達する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したようなマトリ
クス素子は、表示部の温度むらやセル厚むら、印加した
電圧波形の遅延により閾値が変動し、表示部全体で閾値
分布を生じる。特に、表示部の面積が広くなると液晶層
の容量が増え、各電極群の配線抵抗が高くなることから
表示部端部では駆動波形の遅延程度が高くなる部分が生
じる。

【０００８】このため、波形印加回路側とその反対側で
は閾値の差が大きくなり、表示部全体で良好な画像を表
示するためには書き込み期間を長くする必要がある。書
き込み期間を長くすると書き込み周波数が低くなり、動
画の表示には適さなくなってしまう。

【０００９】また階調表示においては、図１４に示した
ように電圧と透過光量の関係が実効的な電界に依存する
ために、表示部内に印加波形の遅延が有ると、同じ電圧
振幅の印加パルスに対して異なった階調レベルが表示さ
れてしまうという問題がある。図１６はこのことを説明
する図で、図１４と同じく波形印加回路の電圧振幅Ｖと
透過光量Ｉの関係を示したグラフであるが、表示部上の
異なった位置、即ち波形印加回路に近い画素の閾値特性
Ｈと波形印加回路から遠い位置にある画素の閾値特性Ｌ
の２本の曲線を示してある。このように表示サイズの大
きい表示素子では同一パネル（表示部）内に波形遅延が
生じることは珍しくなく、従ってある電圧Ｖ_apで中間調
を表示させようとしても同図に示すようにＩ₁ からＩ₂
までの範囲にわたって中間調レベルがばらついてしま
い、均一な表示が得られないのである。

【００１０】本発明の目的は、このような従来の問題点
に鑑み、液晶を用いた表示装置において、表示部全体で
の良好な表示及び高速書き込みを実現することにある。
また、階調表示の際にはばらつきのない均一な中間調レ
ベルの表示を実現することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、対向配置した一対の電極基板間に液晶を挟持し、そ
れぞれの電極基板に設けた走査電極群と情報電極群との
交差部を画素とする液晶表示装置であって、各画素に表
示内容を与える表示データと、画素の位置を与えるアド
レスデータに導かれる補正データとにより、閾値分布を
補正して各画素に印加する駆動波形を制御する手段を有
することを特徴とし、好ましくは各画素に印加される駆
動波形の遅延の程度に従って閾値分布を補正する手段を
有し、更に予め補正量をメモリに保存しておくことが望
ましい。

【００１２】

【作用】前述の通り、マトリクス素子の閾値分布は主に
温度むら、セル厚むら、電圧波形の遅延により生じてい
る。このうち、電圧波形の遅延に関しては表示部内の液
晶容量と配線抵抗を予め見積もることができるので、各
画素に印加する波形の遅延の程度が予測できる。そして
遅延の程度と閾値特性の関係から同一の表示データに対
し同一の表示状態にするために各画素に与える補正量が
導き出される。

【００１３】図３と図１０は補正方式の模式図であり、
以下の工程により波形遅延による閾値分布を解消する。

【００１４】予め各画素毎又は波形遅延の程度が同
じ領域毎に対応する補正量をメモリ１０７に保存する。

【００１５】グラフィックコントローラ１０９から
送られて来るデータをデータ制御回路１０６内で画素の
位置を示すアドレスデータと表示内容を示す表示データ
に分け、アドレスデータをインデックスにしてメモリ１
０７内にある補正テーブルから補正データを取り出す。

【００１６】表示データに補正データを合成し、該
合成データに基づいて情報信号波形を印加する。同時に
アドレスデータに補正データを合成して、該合成データ
に基づいて走査信号波形を印加する。

【００１７】図１３は走査電極５本（Ｓ₁ 〜Ｓ₅ ）、情
報電極５本（Ｉ₁ 〜Ｉ₅ ）の場合の補正テーブルの模式
図である。

【００１８】同図（ａ）は情報信号波形のみ補正を加え
る方式に用いる補正テーブルである。例えば、Ｉ₃ とＳ
₂ との交点の画素に１６階調中７番目の階調の表示デー
タを送った場合、与えられた表示データの内容より表示
階調が２大きい９と見なして情報信号を印加する。する
と波形遅延の影響で実効的な印加電圧が表示階調数にし
て２低下するため、（Ｉ₃ ，Ｓ₂ ）の画素は７番目の階
調を表示する。

【００１９】この方式では走査信号波形は補正しないた
め、従来の階調表示用ドライバーを用いることで簡単に
実施できる。しかしながら、情報信号の振幅又はパルス
幅は他の画素がクロストークを起こさない範囲で表示階
調数１６＋最大補正量５の２１レベル用意する必要があ
る。

【００２０】一方同図（ｂ）は情報信号波形、走査信号
波形共に補正を加える方式に使う補正テーブルである。
例えばＩ₃ とＳ₂ との交点の画素に１６階調中７番目の
階調の表示データを送った場合、情報信号側は与えられ
た表示データの内容より表示階調が１大きい８と見なし
て情報信号を印加する。それと同時に走査信号側では表
示階調を１増やすよう走査信号の波形を変動させ、補正
量の合計を２とする。この場合、情報信号の振幅又はパ
ルス幅は他の画素がクロストークを起こさない範囲で表
示階調数１６＋最大補正量３の１９レベルを用意すれば
良い。

【００２１】以上予め予想される波形遅延の補正方式に
ついて述べたが、その他の予め予想される閾値むら、例
えば液晶注入口からの距離によって閾値特性が変化する
注入むらなどについても本方式で補正できる。

【００２２】ちなみに温度むらは電源や駆動回路、バッ
クライト等が発熱するため駆動開始後、温度が平行状態
になるのに時間がかかり、その上、表示している画像パ
ターンが変化すると温度分布も変化するため、予め閾値
の変動量を見積もることが難しい。また、セル厚むらに
ついては、セル厚むらがシール部材又は一定の位置に配
置するギャップ材からの距離の関数となっていれば同一
の補正テーブルを用いて補正することができるが、セル
厚むらは主に表示素子の製造過程で異物が混入すること
が原因なので表示素子毎にセル厚の変更が異なり、素子
毎に異なる補正テーブルを必要とし、本方式では補正が
困難である。

【００２３】上記温度むらについては温度検知素子を用
いて温度変動を観察し、補正する方法があり、またセル
厚むらについてはパルスを印加した時の液晶の応答時間
から印加電界を予想し、これを印加電圧で割ることによ
りセル厚を測定し、補正する方法がある。

【００２４】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明の液晶表示装置の第１の実施
例の構成を示すブロック図である。同図において１０１
は液晶表示部、１０２は情報信号印加回路、１０３は走
査信号印加回路、１０４は駆動制御回路、１０５は温度
検知回路、１０６はデータ制御回路、１０７はメモリ、
１０８は温度検知素子、１０９はグラフィックコントロ
ーラ、１１０はバックライト、１１１は電源である。

【００２５】電源１１１をオンすると、駆動制御回路１
０４が動作を開始し、それと同時に液晶表示部１０１の
背面にあるバックライト１１０が点灯する。表示部近傍
の温度は温度検知素子１０８と温度検知回路１０５を介
し、温度データとしてデータ制御回路１０６に入力す
る。一方グラフィックコントローラ１０９から送られる
データは図３に示す通りデータ制御回路１０６内でアド
レスデータと表示データに分けられる。

【００２６】図２は図１に示す装置のグラフィックコン
トローラ１０９と駆動制御回路１０４との間の信号授受
のタイミングチャート図である。図１及び図２におい
て、ＳＹＮＣは同期信号で、その”Ｌ”レベルは駆動制
御回路１１１からグラフィックコントローラ１１２への
データ転送要求を意味する。データは転送クロックの１
クロック毎に４ビットのパラレルデータ（ＰＤ０〜ＰＤ
３）が転送される。ここではアドレスデータと表示デー
タとを同一のデータバスを用いて転送している。ＡＨ／
ＤＬは転送中のデータの種別を識別するための信号であ
り、その”Ｈ”レベルはアドレスデータの転送中を意味
し、”Ｌ”レベルは表示データの転送中を意味する。

【００２７】図３は駆動制御回路１０４の内部構成を示
す図であり、メモリ１０７内には閾値の面内むらを補正
するための補正テーブル１１２がある。さて、データ制
御回路１０６内でＡＨ／ＤＬ信号によって分けられたデ
ータのうちアドレスデータの内容をインデックスとして
補正テーブル１１２を参照し、補正データを取り出し再
びデータ制御回路１０６に転送する。そして表示データ
に補正データを加える作業を行なった後、情報信号印加
回路１０２に送り、これに基づき情報信号波形を発生さ
せる。一方アドレスデータはそのまま走査信号印加回路
１０３に送り、これに基づき選択される走査電極に走査
選択信号波形を印加する。

【００２８】図４は液晶表示部１０１を拡大した図で電
極のパターン構成を示している。該液晶表示部では１２
８０本の情報電極２０２と１０２４本の走査電極がほぼ
垂直に交差しており、交差した部分が表示単位となる画
素２２２である。走査電極群と情報電極群の交差部分に
よりこのようなマトリクスを構成している。

【００２９】図５は液晶表示部１０１の部分的な断面図
である。同図において、３０１はアナライザ、３０９は
ポラライザであり、これらはそれぞれクロスニコルで配
置されている。３０２と３０８はガラス基板、３０３と
３０７は絶縁膜、３０４と３０６は配向膜、３０５はＦ
ＬＣ、３１０はシ−ル部材である。

【００３０】本実施例に用いた信号波形を図６に示す。
Ａ〜Ｅは情報信号、Ｆは走査選択信号である。波形Ａ〜
Ｅを適切に用いることで走査電極上に分布している閾値
むらによらず良好な表示を行なう。例えば階調表示する
場合、波形遅延の少ない領域では非点灯はＡ波形、半点
灯はＢ波形、全点灯はＣ波形であり、波形遅延の激しい
領域では非点灯はＣ波形、半点灯はＤ波形、全点灯はＥ
波形とする。各波形の振幅とパルス幅は走査電極上の閾
値分布によって制御するのが望ましいが、表示面内での
閾値分布と一走査電極上の閾値分布が大差ない場合に
は、制御回路を簡単にするため補正テーブルを無視し、
温度データによって制御しても良い。図７は本実施例に
用いた別の信号波形であって、Ａ〜Ｅは情報信号、Ｆは
走査選択信号である。

【００３１】図８は本実施例で用いた液晶表示部１０１
をほぼ温度むらのない状態で駆動した時の閾値分布を示
す図である。

【００３２】図面に向かって右側に走査信号印加回路１
０３、下側に情報信号印加回路１０２、左側に注入口８
０１がある。３１０は液晶を表示部に封入するため配置
されたシール材である。

【００３３】波形印加回路から遠ざかるにつれ、波形遅
延の影響が大きいこと、注入口が遠ざかるにつれ閾値が
下がること、シール部材の周囲はセル厚が厚いことなど
から点線で示すような閾値分布になった。

【００３４】この閾値分布に従って補正テーブルを作成
するが、１２８０×１０２４個の画素全てについてテー
ブルを作成する必要はなく、表示部内で適当にいくつか
の画素を補正テーブルにのせ、その他の画素は補間する
ことによって閾値分布を補正する方法もある。

【００３５】本発明者等が調べたところ、１２８０×１
０２４画素分の補正テーブルを持つ場合、格子状にほぼ
等間隔で選んだ５０×５０画素分の補正テーブルを持
ち、間を補完する場合と、閾値分布に従い閾値の変化が
激しい部分は細かく、変化が緩やかな部分は荒く選んだ
１５００個の画素分の補正テーブルを持ち補間する場合
とではほぼ同じ効果が有り、いずれも１ライン当たりの
応答時間が１００μｓ（３０℃）になり、且つ良好な表
示を保つことができた。

【００３６】尚、本実施例に用いたＦＬＣはピリミジン
成分を含み、次に示す特性を有する液晶Ａを用いた

【００３７】

【表１】

【００３８】本実施例では画素ピッチを２１７μｍ×２
１７μｍ、画素サイズを２００μｍ×２００μｍ、セル
ギャップを１．２μｍに設定した。また電極としてＩＴ
Ｏの側面に金属を付したものを用い、走査電極の配線抵
抗は８ｋΩ、情報電極の配線抵抗は７．５ｋΩであっ
た。

【００３９】また、図１７に示す信号波形のうち、情報
信号の振幅（Ｖ₃ 、Ｖ₄ ）を変えることにより２値の表
示素子としても利用できる。

【００４０】（実施例２）図９は本発明の液晶表示装置
の第２の実施例の構成を示すブロック図であり、データ
制御回路からの出力がアドレスデータ＋補正データとな
っている以外は実施例１と同じである。

【００４１】図１０は駆動制御回路１０４の内部構成を
示す図である。

【００４２】本実施例の特徴は、アドレスデータをイン
デックスとして補正テーブルを参照し取り出した補正デ
ータを、アドレスデータにも付加するところにある。こ
の装置で用いた信号波形を図１１に示す。同図において
Ａ〜Ｅは情報信号波形、Ｆ〜Ｈの実線は走査選択信号波
形、点線は比較のためのＦ波形である。各補正データの
内容により適宜波形が選択される。例えば、階調表示を
行なう場合、情報信号印加回路に近い領域では非点灯は
Ａ波形、半点灯はＢ波形、全点灯はＣ波形であり、情報
信号印加回路から遠い領域では非点灯はＣ波形、半点灯
はＤ波形、全点灯はＥ波形を選択する。また、走査信号
印加回路に近い領域ではＦの走査選択波形を用い、走査
信号印加回路から遠ざかるにつれＧ、Ｈ波形を選択すれ
ば良い。

【００４３】本実施例では、１０１で表された液晶表示
部として、図１２に示した断面を有するものを用いた。
即ち、下側のガラス基板１２１上に図のような所定の形
状にＵＶ硬化樹脂１２２を塗布した後、紫外線照射によ
り硬化させてセル厚を変化させ、更にその上にＩＴＯ透
明電極１２３を設けた。ＩＴＯ透明電極上に絶縁層とし
てのＴａ₂ Ｏ₅ をスパッタ形成した後、配向膜１２４と
して東レ株式会社製ＬＰ−６４（商品名）を塗布して下
側の基板とした。一方、上側のガラス基板には、ＵＶ硬
化樹脂１２２を塗布しない点以外は下側の基板と同様の
処置を施した。配向処理として、上下基板の配向膜にそ
れぞれ一定方向にラビング処理を施し、セルの表面から
見て、上基板のラビング方向から下基板のラビング方向
へ約１０°右ねじの向きに回転するような関係に上下基
板を配置した。液晶１２５は表２に示す物性を持つ液晶
Ｂを用いた。

【００４４】

【表２】

【００４５】この液晶表示部に対し、５０×５０画素分
の補正テーブルを持ち、間を補完する方式で表示部全面
に１６階調の表示を行なったところ、階調表示のばらつ
きはなかった。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
装置においては、予め閾値分布を予測して補正データを
表示データに組み込むため、高速書き込みでも電圧波形
の遅延による表示内容の変動が補正され、二値表示の場
合には高速の書換が可能となり、良好な表示を保つこと
ができる。また、階調表示の際には、均一な中間調レベ
ルの表示を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の実施例の液晶表示装置のブロック
図である。

【図２】本発明第１の実施例に係るデータ転送のタイミ
ングチャートを示す図である。

【図３】図１に示した液晶表示装置の駆動制御回路の内
部構成を示す図である。

【図４】図１に示した液晶表示装置の液晶表示部の拡大
図である。

【図５】図１に示した液晶表示装置の液晶表示部の断面
図である。

【図６】本発明の第１の実施例に用いた駆動波形を示す
図である。

【図７】本発明の第１の実施例に用いた別の駆動波形を
示す図である。

【図８】本発明の第１の実施例における液晶表示部の閾
値分布を示す図である。

【図９】本発明第２の実施例の液晶表示装置のブロック
図である。

【図１０】図９に示した液晶表示装置の駆動制御回路の
内部構成を示す図である。

【図１１】本発明の第２の実施例に用いた駆動波形を示
す図である。

【図１２】図９に示した液晶表示装置の液晶表示部の断
面図である。

【図１３】本発明に係る補正テーブルの模式図である。

【図１４】ＦＬＣのスイッチングパルス振幅と透過率の
関係を模式的に示した図である。

【図１５】ＦＬＣ素子におけるパルス振幅と光透過状態
の関係を示す図である。

【図１６】ＦＬＣの閾値変動を示す図である。

【図１７】本発明の第１の実施例で用いた駆動波形を示
す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向配置した一対の電極基板間に液晶を
挟持し、それぞれの電極基板に設けた走査電極群と情報
電極群との交差部を画素とする液晶表示装置であって、
各画素に表示内容を与える表示データと、画素の位置を
与えるアドレスデータに導かれる補正データとにより、
閾値分布を補正して各画素に印加する駆動波形を制御す
る手段を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】各画素に印加される駆動波形の遅延の程
度に従って閾値分布を補正する手段を有することを特徴
とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】予め補正量をメモリに保存しておくこと
を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。