JPH10105085A - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents
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- JPH10105085A JPH10105085A JP8259860A JP25986096A JPH10105085A JP H10105085 A JPH10105085 A JP H10105085A JP 8259860 A JP8259860 A JP 8259860A JP 25986096 A JP25986096 A JP 25986096A JP H10105085 A JPH10105085 A JP H10105085A
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Abstract
示の高品質化が可能な液晶表示装置及びその駆動方法を
提供する。 【解決手段】 マトリクス状に配置された複数の画素電
極と、画素電極に対向する対向電極と、画素電極と対向
電極との間に挟持され、液晶のねじれの法線方向がそろ
った第1の状態、液晶のねじれの法線方向がランダムに
向いた第2の状態及び液晶の螺旋構造が解けた第3の状
態のなかの少なくとも二つの状態を呈し、印加電圧に対
する反射率又は透過率の特性がヒステリシス特性を呈す
る液晶層1と、画素電極への表示信号の書き込みと保持
とを制御するスイッチング素子3とを有し、スイッチン
グ素子3を介して画素電極への表示信号の書き込みを行
った後に、画素電極と対向電極との間の電位差がゼロ又
はゼロ近傍となるように操作する。
Description
その駆動方法、特に液晶材料としてコレステリック液晶
等のヒステリシス特性を有するものを用いた液晶表示装
置及びその駆動方法に関する。
ック液晶に分散させ表示状態を安定化させた液晶材料
(Polymer Stabilized Cholestric Textur : PSCT )を
用いたセルで単純マトリクス駆動を行い、メモリー表示
を行った場合を例に説明する(参考文献:M.Pfeiffer e
t al "A High-Information-Content Refrective Choles
tric Display" SID '95 Digest p.706-p.709)。
圧を液晶セルに印加した後の光反射強度を示したもので
ある。
テリック液晶分子がドメインを形成しており、各ドメイ
ンのねじれの法線方向が揃った構造となっている。この
プレーナ状態では、液晶分子のねじれのピッチで決定さ
れる特定波長が反射されて高い反射率を示す。フォーカ
ルコニック(focalconic:fc)状態では、コレステリ
ック液晶のねじれの法線方向がランダムであり、液晶パ
ネルに入射した光は散乱して光反射強度は弱くなる。図
15からわかるように、印加電圧が低い領域において、
これらのプレーナ状態及びフォーカルコニック状態はい
ずれも存在可能である。これは、外部からの電界なしに
液晶分子が二つの安定状態を取り得ることを示してお
り、液晶自身がメモリー性を有し、このメモリー性によ
って表示が可能であることを示している。
電圧パルスを印加する前の初期状態が変化しない不感電
圧領域である。電圧V1 からV2 までは、初期状態がP
状態であったものがfc状態に変化するまでの中間電圧
領域であり、P状態を示す液晶分子とfc状態を示す液
晶分子とがセル構造や印加電圧によってある確率で分布
している。電圧V2 からV3 までは、初期状態によらず
fc状態を示す領域である。電圧V4 以上のホメオトロ
ピック(homeotoropic:H)状態では、液晶の螺旋構造
が解けた構造となり、V4 以上のパルス電圧を印加した
後はP状態にもどって光反射強度が強くなる。電圧V3
からV4 までは、電圧V1 からV2 までの状態と同様、
P状態とfc状態とが混在する中間電圧領域である。
を単純マトリクス駆動する場合について、図16に示し
た波形図及び図17に示した回路ブロック図を参照して
説明する。
24から液晶層に印加される信号であり、信号SvはX
Uドライバー25a又はXDドライバー25bから液晶
層に印加される信号である。また、走査線22と信号線
23との交点にある液晶層21によって一つの画素が構
成され、この液晶層21に印加される画素電圧は図16
のVpix となっている。すなわち、信号Rvはマトリク
ス状に配置された表示画素を走査するために行方向に印
加される走査信号の波形であり、信号Svは走査信号が
印加されている画素をP状態(セレクト状態)にするか
fc状態(ノンセレクト状態)にするかを決めるために
表示画素の列方向に印加される表示信号の波形である。
走査されない画素に対しては走査信号は0となってい
る。
は180度ずれており、セレクトつまりメモリー状態で
の表示状態をPに移行させる場合にはRvとSvとが逆
相になるように、ノンセレクトつまりメモリー状態での
表示状態をfcに移行させる場合にはRvとSvとが同
相になるように、表示信号Svが印加される。走査信号
と表示信号との信号電圧の関係は、表示信号電圧をVco
l 、走査信号電圧をVrow とすると、 (V4 −V3 )<Vcol <V1 V3 −(V4 −V3 )<Vrow <V3 (2V3 −V4 )<Vrow <V3 が満たされればよい。この場合、セレクトされる画素の
電位はV4 以上となり、ノンセレクトの画素の電位はV
2 以上V3 未満となる。したがって、初期状態がPであ
ってもfcであっても、上記の条件で駆動を行うことに
より、セレクトされた画素はHを経てPに遷移してメモ
リー状態(電圧0〜V1 の領域)となり、ノンセレクト
の画素は電圧を印加された状態でのfc(電圧V2 〜V
3 の領域)からメモリー状態でのfc(電圧0〜V1 の
領域)に遷移してメモリー状態となる。ここで注目すべ
きことは、初期状態がfcであったものをPへと遷移さ
せるためには、必ずHを経由しなければならないという
点である。
リクス駆動で表示を行った場合、以下に示すような問題
点がある。
ある。PSCTを用いた場合、Pからfc或いはHから
Pへ遷移する応答時間は、短くても数ms程度の時間を
要する。したがって、例えば走査線が1000本程度あ
る場合には、全画面の書き換えに少なくとも数秒程度の
時間を費やすことになる。この問題は、単純マトリクス
構成の液晶表示装置を線順次に駆動することに大きな原
因がある。例えば、初期状態がP又はfcでつぎの状態
をPにする場合、一旦初期状態からHへ遷移させた後に
再度Pへ遷移させる。したがって、V4 以上の電圧を印
加してHへ遷移させるための時間をおいた後、再度Pへ
遷移させるための時間を確保する必要があり、このこと
によって多くの時間を費やすことになる。
る。Pへ遷移させるための最終電圧0以前に必ずHへ遷
移させるためのV4 以上の電圧を印加する必要があり、
そのため信号線を電圧Vcol で充放電する必要がある。
すなわち、倍化した周波数で信号線を充放電することに
なり、周波数が倍化したことによって消費電力も倍化
し、消費電力の増大につながることになる。
題がある。コレステリック液晶を用いた液晶表示装置で
は、螺旋構造が解けたH状態が最も光透過率が高い状態
であり、液晶層の下側に光吸収層を設ければfc状態よ
りも光吸収率が高くなる。しかしながら、単純マトリク
ス駆動を行った場合にはこのH状態を維持することがで
きないため、高光吸収状態を実現することができない。
したがって、PとHとによる高コントラストの表示を行
うことができず、高品質の表示が得にくいことになる。
消費電力の低減、表示の高品質化がが可能な液晶表示装
置及びその駆動方法を提供することにある。
装置は、マトリクス状に配置された複数の画素電極と、
この画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と前
記対向電極との間に挟持され、液晶のねじれの法線方向
がそろった第1の状態、液晶のねじれの法線方向がラン
ダムに向いた第2の状態及び液晶の螺旋構造が解けた第
3の状態のなかの少なくとも二つの状態に応じて光の反
射率又は透過率が変化し、印加電圧に対する反射率又は
透過率の特性がヒステリシス特性を呈する液晶層と、前
記画素電極への表示信号の書き込みと保持とを制御する
制御手段と、この制御手段を介して前記画素電極への表
示信号の書き込みを行った後に、前記画素電極と前記対
向電極との間の電位差がゼロ又はゼロ近傍となるように
操作する操作手段とを有することを特徴とする。
は、マトリクス状に配置された複数の画素電極と、この
画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と前記対
向電極との間に挟持され、液晶のねじれの法線方向がそ
ろった第1の状態、液晶のねじれの法線方向がランダム
に向いた第2の状態及び液晶の螺旋構造が解けた第3の
状態のなかの少なくとも二つの状態に応じて光の反射率
又は透過率が変化し、印加電圧に対する反射率又は透過
率の特性がヒステリシス特性を有する液晶層と、前記画
素電極への表示信号の書き込みと保持とを制御する制御
手段とを有し、前記制御手段を介して前記画素電極へ表
示信号の書き込みを行う過程と、この過程が終了した後
に前記画素電極と前記対向電極との間の電位差がゼロ又
はゼロ近傍となるように操作する過程とによって駆動を
行うことを特徴とする。
方法によれば、制御手段を介して画素電極へ表示信号の
書き込みが行なわれ、書き込まれた表示信号の電圧が保
持される。したがって、保持された電圧によって液晶を
応答させればよいので、液晶の応答速度が遅くても高速
の書き込みを行うことができ、書き換え時間の短縮化を
はかることができる。また、液晶層がヒステリシス特性
を有しているため、画素電極への表示信号の書き込みを
行った後に、画素電極と対向電極との間の電位差がゼロ
又はゼロ近傍となるように操作することにより、液晶を
メモリ状態にして表示を行うことができる。したがっ
て、このメモリ状態を維持することにより、書き換え回
数が低減され、消費電力の低減をはかることができる。
さらに、アクテブマトリクス駆動によって表示を行って
いる場合には、高品質の表示を得ることができる。
方法において、液晶層には例えばコレステリック相を呈
する液晶材料を用いることができ、液晶のねじれの法線
方向がそろった第1の状態にはプレーナ状態が対応し、
液晶のねじれの法線方向がランダムに向いた第2の状態
にはフォーカルコニック状態が対応し、液晶の螺旋構造
が解けた第3の状態にはホメオトロピック状態が対応す
る(後述する液晶表示装置及び液晶表示装置の駆動方法
においても同様)。この場合、表示信号を画素電極に書
き込んだ後、画素電極と対向電極との間の電位差がゼロ
又はゼロ近傍となるように操作することにより、液晶層
がプレーナ状態(反射状態)又はフォーカルコニック状
態(散乱状態)に保持される。
方法において、前記画素電極と対向電極との間の電位差
をゼロ又はゼロ近傍となるようにする操作は、液晶表示
装置を構成する要素のリーク電流によって行うことがで
きる。液晶表示装置を構成する要素としては、液晶層、
画素電極への信号の書き込みと保持とを制御する手段、
液晶セルを構成する材料や回路構成、液晶表示装置を構
成する回路等をあげることができる。
方法において、前記画素電極と対向電極との間の電位差
がゼロ又はゼロ近傍となるようにする操作は、液晶表示
装置に入力される表示信号が一定期間以上変化しない場
合に行うようにすることが好ましい。
方法において、前記画素電極と対向電極との間の電位差
がゼロ又はゼロ近傍となるようにする操作は、画素電極
へ表示信号の書き込みを行った後に、保持特性を液晶層
のパルス応答時間よりも遅い時間で徐々に低下させる
か、又は前記制御手段の導通特性に移行させることによ
って行うことができる。
方法において、前記画素電極と対向電極との間の電位差
がゼロ又はゼロ近傍となるようにする操作は、制御手段
を介して画素電極に表示信号の供給を行う供給手段を設
け、画素電極への表示信号の書き込みが終了した後に、
供給手段が液晶層のパルス応答時間よりも遅い時間で徐
々に対向電極の電位に近付く電位を出力するか、又は供
給手段の出力を低インピーダンス状態にすることによっ
て行うことができる。
方法において、液晶表示装置に入力される表示信号が1
フレーム以上の期間変化しない場合には、制御手段を休
止状態にしてメモリ状態の表示を行い、表示信号が更新
された場合には、更新された時点を例えば垂直ブランキ
ング期間の開始時点とし、更新された表示信号の書き込
みを行うようにすることができる。
方法において、制御手段を休止状態にしてメモリ状態の
表示を行い、表示信号が更新されたときに新たな表示信
号を書き込む場合、液晶層を前記第1、第2或いは第3
の状態にしてから(液晶層にコレステリック層を呈する
液晶を用いた場合には、表示画面を反射、散乱或いは透
過の状態にしてから)新たな表示を行うようにしてもよ
い。
トリクス状に配置された複数の画素電極と、この画素電
極に対向する対向電極と、前記画素電極と前記対向電極
との間に挟持され、液晶のねじれの法線方向がそろった
第1の状態、液晶のねじれの法線方向がランダムに向い
た第2の状態及び液晶の螺旋構造が解けた第3の状態の
なかの少なくとも二つの状態に応じて光の反射率又は透
過率が変化し、印加電圧に対する反射率又は透過率の特
性がヒステリシス特性を呈する液晶層と、前記画素電極
への表示信号の書き込みと保持とを制御する制御手段と
を有し、この制御手段を介して前記画素電極へ表示信号
を書き込むことにより、前記液晶層を前記第1の状態、
第2の状態又は第3の状態のなかの少なくとも二つの状
態又はこれらの中間状態に固定して表示を行うことを特
徴とする。
リクス駆動によって表示を行うことになるとともに、画
素電極へ液晶層を第1の状態、第2の状態又は第3の状
態のなかの少なくとも二つの状態又はこれらの中間状態
にする表示信号を書き込むので、階調表示が可能な高品
質の表示を得ることができる。また、制御手段を介して
画素電極へ表示信号の書き込みが行なわれ、書き込まれ
た表示信号の電圧が保持される。したがって、保持され
た電圧によって液晶を応答させればよいので、液晶の応
答速度が遅くても高速の書き込みを行うことができ、書
き換え時間の短縮化をはかることができる。
き込む表示信号の極性を制御手段を介して画素電極へ表
示信号の書き込みを行う期間内で正負異ならせることに
より、液晶層に両極性が平均的に印加されるようにする
ことができる。
号を画素電極に書き込む場合、まず液晶層を前記第3の
状態にする電圧を印加し、続いて新たな表示信号を書き
込むようにする。
トリクス状に配置された複数の画素電極と、この画素電
極に対向する対向電極と、前記画素電極と前記対向電極
との間に挟持され、液晶のねじれの法線方向がそろった
第1の状態、液晶のねじれの法線方向がランダムに向い
た第2の状態及び液晶の螺旋構造が解けた第3の状態の
なかの少なくとも二つの状態に応じて光の反射率又は透
過率が変化し、印加電圧に対する反射率又は透過率の特
性がヒステリシス特性を呈する液晶層と、前記画素電極
への表示信号の書き込みと保持とを制御する制御手段
と、この制御手段を介して前記画素電極へ前記液晶層を
前記第1の状態、第2の状態又は第3の状態のなかの少
なくとも二つの状態又はこれらの中間状態にする表示信
号の書き込みを行った後に、前記画素電極と前記対向電
極との間の電位差がゼロ又はゼロ近傍となるように操作
する操作手段とを有することを特徴とする。
方法は、マトリクス状に配置された複数の画素電極と、
この画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と前
記対向電極との間に挟持され、液晶のねじれの法線方向
がそろった第1の状態、液晶のねじれの法線方向がラン
ダムに向いた第2の状態及び液晶の螺旋構造が解けた第
3の状態のなかの少なくとも二つの状態に応じて光の反
射率又は透過率が変化し、印加電圧に対する反射率又は
透過率の特性がヒステリシス特性を有する液晶層と、前
記画素電極への表示信号の書き込みと保持とを制御する
制御手段とを有し、前記制御手段を介して前記画素電極
へ前記液晶層を前記第1の状態、第2の状態又は第3の
状態のなかの少なくとも二つの状態又はこれらの中間状
態にする表示信号の書き込みを行う過程と、この過程が
終了した後に前記画素電極と前記対向電極との間の電位
差がゼロ又はゼロ近傍となるように操作する過程とによ
って駆動を行うをことを特徴とする。
方法によれば、画素電極へ液晶層を第1の状態、第2の
状態又は第3の状態のなかの少なくとも二つの状態又は
これらの中間状態にする表示信号を書き込むので、階調
表示が可能な高品質の表示を得ることができる。また、
制御手段を介して画素電極へ表示信号の書き込みが行な
われ、書き込まれた表示信号の電圧が保持される。した
がって、保持された電圧によって液晶を応答させればよ
いので、液晶の応答速度が遅くても高速の書き込みを行
うことができ、書き換え時間の短縮化をはかることがで
きる。また、液晶層がヒステリシス特性を有しているた
め、画素電極への表示信号の書き込みを行った後に、画
素電極と対向電極との間の電位差がゼロ又はゼロ近傍と
なるように操作することにより、液晶をメモリ状態にし
て表示を行うことができる。したがって、このメモリ状
態を維持することにより、書き換え回数が低減され、消
費電力の低減をはかることができる。
方法において、複数のフレームにわたって同一階調の表
示を行う場合、前記画素電極と対向電極との間の電位差
がゼロ又はゼロ近傍となるようにする操作を行うことに
より、フレーム毎に表示信号を画素電極に書き込むこと
が不要となる。
方法において、画素電極に書き込む表示信号の極性を、
表示をメモリ状態にする前と後とで異ならせる、又は制
御手段を介して画素電極へ表示信号の書き込みを行う期
間内で異ならせることにより、液晶層に両極性が平均的
に印加されるようにすることができる。
方法において、新たな表示信号を画素電極に書き込む場
合、まず液晶層を前記第3の状態にする電圧を印加し、
続いて新たな表示信号を書き込み、その後画素電極と対
向電極との間の電位差がゼロ又はゼロ近傍となるように
操作する。
いて説明する。
の構成を示した図である。1はコレステリック相を呈す
る液晶材料を用いた液晶層であり、ここではPSCTを
用いるものとする。2は保持容量、3はTFTを用いた
スイッチング素子(制御手段)である。TFT3のドレ
インには図示しない画素電極が接続されている。4は行
方向に配列された各TFT3の各ゲートを接続する走査
線、5a及び5bは列方向に配列された各TFT3の各
ソースを接続する信号線、6は液晶層1にコモン信号V
vom (通常は接地電位)を供給するコモン線であり、図
示しない対向電極駆動回路からコモン信号が供給されて
いる。7は走査線4に走査信号を供給するYドライバー
(走査線ドライバー)、8a及び8bは信号線5a及び
5bに表示信号を供給するXUドライバー及びXDドラ
イバー(信号線ドライバー)である。9は蓄積容量2に
電荷保持用電位を供給する信号線であり、この信号線に
消去信号を印加することにより表示画面を初期化するこ
とができる。なお、いうまでもないが、通常のアクティ
ブマトリクス型の液晶パネルと同様、蓄積容量2、TF
T3、走査線4、信号線5a及び5bは一方の基板上に
形成され、対向電極は他方の基板上に形成され、両基板
間に液晶が挟持されて液晶層1が構成される。
作等を説明する。
の出力電圧波形Vy 、XUドライバー8a及びXDドラ
イバー8bからの出力電圧波形Vx 、及び画素電極と対
向電極との間の液晶層1に印加される電圧波形Vpix を
示したものである。また、TF は1フレーム期間、Tw
は画素電極への書き込み期間(走査期間)、TH は表示
信号の保持期間を示している。図3は、液晶層1に印加
される電圧に対する反射率の関係を示したものである。
動を行った場合にはホメオトロピック相(HS)での表
示を行うことはできなかったが、本実施形態のようにア
クティブマトリクス駆動を行うことにより、液晶層1に
表示信号の電圧を印加し続けることが可能であるため、
HSの光透過状態を利用した表示を行うことが可能とな
る。すなわち、液晶層1の下側に光吸収層を設けること
により、フォーカルコニック相(fc)よりも光反射率
の低い、つまり黒表示の浮きが抑えられた表示を行うこ
とが可能となる。fcよりもHSの方が光反射率が低く
なる現象はコレステリック液晶の動作に起因するもので
あり、コレステリック液晶の特徴である。すなわち、f
c状態では、入射光が散乱して、この散乱光が入射側に
も戻ってくるため、完全な黒表示を行うことができな
い。一方、HS状態では、液晶分子が完全に電界の方向
にそろっているので、入射光は散乱せずにほとんど透過
し、透過光を光吸収層で吸収させることによって、散乱
光のない黒表示を行うことができる。このように、アク
ティブマトリクス駆動を行ってHS状態での黒表示を行
うことにより、コントラストの高い表示を行うことがで
きる。
場合には、駆動時間の短縮化をはかることもできる。図
1に示すように、各画素電極には液晶層1と並列に保持
容量2が接続されており、図2の書き込み期間(走査期
間)Tw 内に液晶が応答できなくても、書き込み期間T
w 内に表示信号を蓄積容量2に書き込むことができれ
ば、蓄積容量2に保持された表示信号によって液晶層1
を駆動することができる。このように液晶層1の応答時
間よりも短い書き込み時間Tw で表示信号の書き込みを
行うことができ、単純マトリクス駆動に比べて書き換え
時間を大幅に短縮することができる。例えば、液晶パネ
ルの走査線数を1000本、液晶の応答時間を3ms、
TFT3を通して液晶層1及び蓄積容量2を充電するた
めの書き込み時間Tw を100μsとすると、1画面の
書き換えに対して、単純マトリクス駆動の場合には3秒
の書き換え時間を要するが、アクティブマトリクス駆動
の場合には0.1秒の書き換え時間ですむ。このよう
に、アクティブマトリクス駆動を行うことによって書き
換え時間の大幅な短縮化をはかることができ、ユーザー
の待ち時間が短縮された快適なユーザーインターフェー
スを実現することができる。
に書き換える場合を前提としたものであったが、コレス
テリック液晶はメモリー性を有しているため、1フレー
ム毎に表示が変化しないような場合には、このメモリー
性を利用して書き換え回数を削減することができる。以
下、このメモリー性を利用して表示を行う場合について
説明する。
でに説明したアクティブマトリクス駆動が行われるが、
表示が変化しない場合にはメモリーモードへと移行す
る。このメモリーモードは、Yドライバー7の動作を止
めることで実現される。具体的には、Yドライバー7に
入力されているスタート信号STV及びクロック信号C
PVを停止することにより、Yドライバー7の動作を止
めることができる。これは、アクティブマトリクス駆動
において保持期間TH が長時間続いた場合に相当する。
通常のアクティブマトリクス駆動においても保持期間T
H ではTFT3のリーク電流等によって保持電圧が低下
(図2のVLEAK)するが、メモリーモードではこの保持
期間TH が大幅に長くなったものと考えれば、このVLE
AKが非常に大きくなり、最終的には液晶層に印加される
電圧がゼロとなる。したがって、このようにYドライバ
ー7の動作を止めるだけで、例えばTFTのリーク電流
等液晶パネル自体のリーク電流により、簡単にメモリー
モードへと移行することができる。
は、VLEAKが小さくなるように設計されているため、パ
ネルの保持特性によっては1秒以上もの期間にわたって
液晶層3に表示信号の電圧が印加され続ける場合もあ
る。液晶材料の信頼性を考慮した場合、このような長期
間にわたって一極性の電圧が液晶層1に印加され続ける
ことは好ましくない。したがって、このような観点から
は液晶パネルでのリーク電流がある程度大きい方が好ま
しい。そこで、メモリーモードにおいてTFT3のリー
ク電流を積極的に大きくして、液晶層1に印加される電
圧を速やかにゼロにすることが考えられる。以下、この
ような状態を得るための具体的な方法について説明す
る。
のリーク電流を大きくするためのYドライバー7の構成
例を示したものである。SRはシフトレジスタ、LSは
レベルシフタ、BFはバッファである。このYドライバ
ー7は、通常のYドライバーに対して、レベルシフタL
Sに入力する電圧をVgoffN 又はVgoffM に切り換える
選択回路SLを付加したものである。この選択回路SL
は、通常のアクティブマトリクス駆動の場合にはVgoff
N を選択し、メモリーモードではVgoffM を選択する。
この場合、表示信号の電圧をVsig とすると、 |Vsig −VgoffN |>|Vsig −VgoffM | となるように設定しておき、メモリーモードではTFT
3の保持期間におけるリーク電流がアクティブマトリク
ス駆動の場合よりも大きくなるようにする。
間電圧Vgsとドレイン電流Id との関係を示したもので
ある。アクティブマトリクス駆動の場合には、保持期間
におけるドレイン電流Id が最小となるゲート・ソース
間電圧VgsすなわちVgoffNを用い、メモリーモードに
移行する場合には保持期間におけるドレイン電流Idが
アクティブマトリクス駆動の場合よりも大きくなるよう
なゲート・ソース間電圧VgsすなわちVgoffM を用い
る。ただし、あまり電圧VgoffM を大きくするとTFT
が導通状態となり、大きなドレイン電流Id が流れて画
素電極の電位が急激に低下してしまう。このように画素
電極の電位が急激にゼロになると、コレステリック液晶
がホメオトロピック相(HS)である場合には、フォー
カルコニック相(fc)とはならずにプレーナ相(P)
へと相転移してしまい、黒表示状態を維持できなくなっ
てしまう。したがって、液晶の応答時間をtlcとし、メ
モリーモードに移行する場合のドレイン電流(リーク電
流)による画素電位の低下する時間をtmempとすると、 tlc<tmemp の関係が成り立つようにドレイン電流の値すなわちこの
ドレイン電流に対応するVgoffM の値を設定する必要が
ある。この場合には、液晶層に印加される電圧が徐々に
低下するため、ホメオトロピック相(HS)からフォー
カルコニック相(fc)へと相転移することができ、ア
クティブマトリクス駆動におけるホメオトロピック相
(HS)の黒表示状態が、メモリーモードにおけるフォ
ーカルコニック相(fc)の黒表示へと移行し、黒表示
を維持することができる。
のドレイン電流は、画素電極から信号線へと流れるわけ
であるから、信号線或いは信号線ドライバーが低インピ
ーダンス状態になっている必要がある。低インピーダン
ス状態になっていないと、画素電位が低下するにしたが
って信号線側の電位が高くるため、画素電位がゼロにな
らない時点でソース・ドレイン間の電位差が小さくな
り、十分なドレイン電流が流れなくなってしまう。その
結果、画素電位をゼロにするまでの時間が長くなり、液
晶材料の信頼性を低下させてしまうことになる。この問
題を回避するためには、メモリーモードへ移行する場合
に信号線ドライバーの出力を低インピーダンス状態にす
ればよい。
線ドライバー(図1のXUドライバー8a及びXDドラ
イバー8b)の構成例を示したものである。通常のアク
ティブマトリクス駆動の場合には、表示データDATに
応じた電圧がレベルシフターLSから出力され、出力バ
ッファBF及びスイッチSWを通して信号線に供給され
る。一方、メモリーモードへ移行する場合には、スイッ
チSWは出力バッファBFではなくメモリーモード電圧
源を選択する。通常このメモリーモード電圧源の電位V
mem は対向電極の電位(通常は接地電位)に設定され
る。すなわち、メモリーモードへ移行する場合には、信
号線ドライバーの出力は低インピーダンスの接地状態と
なり、適正な時間で画素電位をゼロにすることができ
る。
らメモリーモードへ移行する場合についてであったが、
つぎにメモリーモードからアクティブマトリクス駆動へ
もどる場合について説明する。アクティブマトリクス駆
動を行っている場合には、表示画面を走査するための同
期信号に基づいて表示が行われるが、メモリーモードで
はドライバーの動作が止まっており、同期信号は表示に
無関係となる。したがって、アクティブマトリクス駆動
へもどる場合、メモリモードに移行する前の同期信号の
タイミングにとらわれず、新たな同期信号のタイミング
によって表示を行うようにすることができる。
アクティブマトリクス駆動へもどる際に新たな同期信号
のタイミングによって表示を行う場合(同図(c)及び
(d))を、そうでない場合すなわちメモリモードでも
同期信号を止めないで表示を行う場合(同図(a)及び
(b))と対比して示したものである。メモリーモード
で同期信号を止める場合には、システム側で表示信号の
書き換えが生じた時点を同期信号の垂直ブランキング期
間の最初として新たに設定し、アクティブマトリクス駆
動へともどる。これに対して、メモリーモードで同期信
号を止めない場合には、システム側で表示信号の書き換
えが生じた時点のフレームのつぎのフレームから表示画
面の更新を行うことになり、その分書き換えの開始が遅
れることになる。このように、メモリモードで同期信号
を止めてアクティブマトリクス駆動へもどる際に新たな
同期信号のタイミングによって表示を行う場合には、そ
うでない場合に比べて書き換えを早めることができ、書
き換え時間の短い快適な使用環境をユーザーに提供する
ことができる。
合、当然走査線数も多くなり、一画面の書き換えに対し
てもある程度の時間が必要になる。例えば、走査線数を
1000本、書き込み時間を100μsとした場合、一
画面の書き換えには0.1secの時間が必要となる。
したがって、この0.1secの期間において書き換え
前と書き換え後の表示画像が一画面内に同時に表示され
る場合がある。
ドで同期信号を止めて、システム側で表示信号の書き換
えが生じた時点を同期信号の垂直ブランキング期間の最
初として新たに設定し、アクティブマトリクス駆動にも
どるという方法が有効である。同期信号の新規作成が垂
直ブランキング期間の開始点からであるため、実際に表
示データを書き込むまでにブランキング期間分の余裕が
ある。通常フレーム周期の10%程度が垂直ブランキン
グ期間となっており、前述の例では垂直ブランキング期
間は10ms程度となる。したがって、液晶の応答時間
を3ms程度とした場合、液晶を一旦HS相に転移させ
た後、再度P相に転移させることにより、書き換え前の
画面を消去することができ、書き換え前後の表示画像が
一画面内に同時に表示されることを防止することができ
る。
示した消去信号線9に消去信号Vcsを供給することによ
って実現することができる。図8は、この場合のタイミ
ングチャートを示したものである。図8に示すように、
全面一括消去を行った後はP相に転移した状態であり、
全面で光反射強度が大きくなった状態である。全面一括
消去を行う場合には、図8に示すように、垂直ブランキ
ング期間の最初に消去信号Vcsを印加する。このとき、
液晶をHS相に転移させるために、画素電極電位Vpix
が図3の電圧V4 以上となるように消去信号Vcsの値を
設定する。また、消去信号Vcsのパルス幅は、液晶がH
S層に転移するまでの応答時間以上となるよう設定す
る。液晶がHS相に転移した後、消去信号Vcsの電圧を
瞬時に元にもどすことにより、液晶がHS相からP相へ
と転移し、全面一括消去が行われることになる。このよ
うにして、書き換え前後の表示画像が一画面内に同時に
表示されるという問題を解決することができる。
極性は、正負両極性が印加できるようにすることが、液
晶の信頼性の観点からは好ましい。例えば、メモリーモ
ードになる際に画素に印加されていた極性と逆極性の消
去信号Vcsによって一括消去を行うようにすればよい。
アクティブマトリクス駆動にもどる場合を想定していた
が、通常のアクティブマトリクスモードにおいて一括消
去を行うようにしてもよい。
面が初期化されるわけであるから、単純マトリクス駆動
のように走査を行う度に画素電位をHS相へ転移させる
ための電位にする必要がなく、簡単な駆動方法すなわち
制御が簡単で単純な回路構成のドライバーを用いること
ができ、ハードウエアの削減が可能である。
明する。
ない場合は、アクティブマトリクス駆動を行う場合であ
っても、走査を行う度に液晶をHS相へ転移させ改めて
表示信号の書き込みを行う必要があり、駆動時間が長く
なるという問題がある。本実施形態は、このような駆動
時間が長くなるという問題を解決するものである。
置の構成を示した図である。図1に示した第1実施形態
では、消去信号Vcsを供給する消去信号線を全画面共通
のものとしたが、図9に示した例では、行毎に消去信号
線10を設け、消去信号ドライバー(CSドライバー)
から各消去信号線10に対して消去信号Vcsを供給する
ようにしている。その他の基本的な構成は図1に示した
ものと同様であり、対応する構成要素には同一の番号を
付し、詳細な説明は省略する。
動する場合の各部の波形を示したタイミングチャートで
ある。本実施形態では、図10に示すように、Yドライ
バー7から走査線4に走査信号を供給して各画素電極に
表示信号を書き込む前に、CSドライバー11から消去
信号線10に消去信号Vcsを供給し、各行毎に初期化を
行っている。消去信号Vcsを印加することにより液晶層
は一旦HS相へと転移し、消去信号Vcsの電圧を瞬時に
元にもどすことにより液晶がHS相からP相へと転移し
て、行毎の初期化が行われる。なお、液晶をHS相に転
移させるために、画素電極電位Vpix の絶対値が図3の
電圧V4 以上となるように消去信号Vcsの値を設定す
る。また、消去信号Vcsのパルス幅は、液晶がHS層に
転移するまでの応答時間以上となるよう設定する。この
ように、表示信号を書き込む前に消去信号Vcsを供給す
ることにより、走査時間が液晶の応答速度に依存せず、
高速の書き換えを行うが可能となる。
明する。
は、主として黒白の2値表示を前提として説明したが、
本第3実施形態は階調表示を前提としたものである。
本的な構成は、第1実施形態で説明した図1の構成と同
様である。したがって、各構成要素の説明や基本的な動
作等については第1実施形態の説明を参照することと
し、ここでは詳細な説明は省略する。
らの出力電圧波形Vy 、XUドライバー8a及びXDド
ライバー8bからの出力電圧波形Vx 及び画素電極と対
向電極との間の液晶層1に印加される電圧波形Vpix を
示したものである。また、同図において、Tw は画素電
極への書き込み期間(走査期間)、TH は表示信号の保
持期間を示している。図12は、液晶層1に印加される
電圧に対する反射率の関係を示したものである。
晶は本質的にヒステリシス特性を有しているため、この
ヒステリシス特性によって階調ずれ等が生じ、表示品質
が低下してしまう。そこで、アクティブマトリクス駆動
において、このヒステリシス特性の影響を受けずに表示
を行うために、図11に示すように、走査期間の始めに
リセット信号(電圧VR 、−VR )を画素電極に印加す
る。このリセット信号はコレステリック液晶をHS相に
転移させるためのものであり、したがってV4以上の電
圧にする。そして、このリセット信号を印加した後に、
表示信号(電圧VD 、−VD )を画素電極に印加する。
このように、リセット信号によって液晶をHS相に転移
させてから表示信号を印加することにより、液晶は必ず
図12の特性aすなわちP状態を示す液晶分子とfc状
態を示す液晶分子とがある確率で分布した状態となる。
例えば、表示信号として図12の電圧V5 を画素電極に
書き込んだ場合、得られる反射率はR5 となる。このよ
うに、リセット信号によって液晶をHS相に転移させて
から表示信号を印加することにより、書き換える前の液
晶の状態に影響されることなく、所望の階調で高品質の
表示を行うことができる。
明する。
に、階調表示を前提としたものである。また、本第4実
施形態における液晶表示装置の基本的な構成も上記第3
実施形態と同様、第1実施形態で説明した図1の構成と
同様である。したがって、各構成要素の説明や基本的な
動作等については第1実施形態の説明を参照することと
し、ここでは詳細な説明は省略する。
示信号を書き込んでからつぎに表示信号を書き込むまで
の間、書き込まれた電位を保持しておく必要がある。し
かしながら、スイッチング素子や液晶層でのリーク、画
素・信号線間での容量カップリング等の影響により、画
素電位が変動し、階調ずれ等の表示品質の低下が生じる
おそれがある。
リ性を利用することにより、画素電位を保持しなくて
も、表示品質の高い階調表示を行うことを可能とするも
のである。
らの出力電圧波形Vy 、XUドライバー8a及びXDド
ライバー8bからの出力電圧波形Vx 及び画素電極と対
向電極との間の液晶層1に印加される電圧波形Vpix を
示したものである。また、同図において、TF は1フレ
ーム期間、Tw は画素電極への書き込み期間(走査期
間)、TH は表示信号の保持期間を示している。
圧VR 、−VR )を画素電極に印加する。このリセット
信号はコレステリック液晶をHS相に転移させるための
ものであり、したがってV4 以上の電圧にする。このリ
セット信号を印加した後に、表示信号(電圧VD 、−V
D )を画素電極に印加し、続いてさらに電圧ゼロのメモ
リー信号を印加する。リセット信号によって液晶をHS
相に転移させてから表示信号を印加することにより、第
3実施形態で述べたのと同様に、液晶は必ず図12の特
性aすなわちP状態を示す液晶分子とfc状態を示す液
晶分子とがある確率で分布した状態となる。そして、液
晶をこのような中間状態にした段階で電圧ゼロのメモリ
ー信号を印加することにより、この中間状態が保持され
ることになる。
性を利用することにより、画素電位を保持しなくても、
所望の階調で高品質の表示を行うことができる。また、
画素電位を保持しなくてもよいので、例えば表示画像が
変化しないような場合には、表示信号を1フレーム毎に
書き換える必要がなく、消費電力を大幅に低減すること
もできる。
は、表示信号の印加によって反射光量が一定になってか
らが好ましいが、反射光量が一定になる前すなわち液晶
の応答途中にメモリー信号を印加することも可能であ
る。
示信号を印加する場合と、反射光量が一定になる前に表
示信号を印加する場合とについて示したものである。例
えば、図12の反射率R6 を得ようとする場合について
説明する。反射光量が一定になってから表示信号を印加
する場合は、表示信号として電圧V6 を印加し、反射率
が一定値R6 になったところ、すなわち図14のT2 の
時点でメモリ信号を印加すればよい。これに対して、反
射光量が一定になる前に表示信号を印加する場合は、表
示信号として電圧V5 を印加し、反射率がR6 になった
時点、すなわち図14のT1 の時点でメモリ信号を印加
すればよい。このように、反射光量が一定になる前すな
わち液晶の応答途中にメモリー信号を印加することによ
り、書き込み期間を短縮化することが可能となる。
のコレステリック相を呈する液晶を用いていたが、これ
以外にも、例えば強誘電性液晶等の印加電圧に対する反
射率又は透過率の特性がヒステリシス特性を呈する液晶
を用いることもできる。
囲内において種々変形して実施可能である。
率又は透過率の特性がヒステリシス特性を呈する液晶を
用いた液晶表示装置及びその駆動方法において、書き換
え時間の短縮化、消費電力の低減、表示の高品質化をは
かることが可能となる。
液晶表示装置の構成例を示した図。
動を行った場合の各部の波形を示した図。
率の関係を示した図。
した図。
号を止めた場合を止めない場合と対比して示した図。
の各部の波形を示した図。
構成例を示した図。
合の各部の波形を示した図。
駆動を行った場合の各部の波形を示した図。
射率の関係を示した図。
示した図。
ってから表示信号を印加する場合と反射光量が一定にな
る前に表示信号を印加する場合とを対比して示した図。
射率の関係を示した図。
の各部の波形を示した図。
の液晶表示装置の構成例を示した図。
Claims (5)
- 【請求項1】 マトリクス状に配置された複数の画素電
極と、この画素電極に対向する対向電極と、前記画素電
極と前記対向電極との間に挟持され、液晶のねじれの法
線方向がそろった第1の状態、液晶のねじれの法線方向
がランダムに向いた第2の状態及び液晶の螺旋構造が解
けた第3の状態のなかの少なくとも二つの状態に応じて
光の反射率又は透過率が変化し、印加電圧に対する反射
率又は透過率の特性がヒステリシス特性を呈する液晶層
と、前記画素電極への表示信号の書き込みと保持とを制
御する制御手段と、この制御手段を介して前記画素電極
への表示信号の書き込みを行った後に、前記画素電極と
前記対向電極との間の電位差がゼロ又はゼロ近傍となる
ように操作する操作手段とを有することを特徴とする液
晶表示装置。 - 【請求項2】 マトリクス状に配置された複数の画素電
極と、この画素電極に対向する対向電極と、前記画素電
極と前記対向電極との間に挟持され、液晶のねじれの法
線方向がそろった第1の状態、液晶のねじれの法線方向
がランダムに向いた第2の状態及び液晶の螺旋構造が解
けた第3の状態のなかの少なくとも二つの状態に応じて
光の反射率又は透過率が変化し、印加電圧に対する反射
率又は透過率の特性がヒステリシス特性を呈する液晶層
と、前記画素電極への表示信号の書き込みと保持とを制
御する制御手段と、この制御手段を介して前記画素電極
への表示信号の書き込みを行った後に、液晶表示装置を
構成する要素のリーク電流によって前記画素電極と前記
対向電極との間の電位差がゼロ又はゼロ近傍となるよう
に操作する操作手段とを有することを特徴とする液晶表
示装置。 - 【請求項3】 マトリクス状に配置された複数の画素電
極と、この画素電極に対向する対向電極と、前記画素電
極と前記対向電極との間に挟持され、液晶のねじれの法
線方向がそろった第1の状態、液晶のねじれの法線方向
がランダムに向いた第2の状態及び液晶の螺旋構造が解
けた第3の状態のなかの少なくとも二つの状態に応じて
光の反射率又は透過率が変化し、印加電圧に対する反射
率又は透過率の特性がヒステリシス特性を呈する液晶層
と、前記画素電極への表示信号の書き込みと保持とを制
御する制御手段とを有し、この制御手段を介して前記画
素電極へ表示信号を書き込むことにより、前記液晶層を
前記第1の状態、第2の状態又は第3の状態のなかの少
なくとも二つの状態又はこれらの中間状態に固定して表
示を行うことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項4】 マトリクス状に配置された複数の画素電
極と、この画素電極に対向する対向電極と、前記画素電
極と前記対向電極との間に挟持され、液晶のねじれの法
線方向がそろった第1の状態、液晶のねじれの法線方向
がランダムに向いた第2の状態及び液晶の螺旋構造が解
けた第3の状態のなかの少なくとも二つの状態に応じて
光の反射率又は透過率が変化し、印加電圧に対する反射
率又は透過率の特性がヒステリシス特性を呈する液晶層
と、前記画素電極への表示信号の書き込みと保持とを制
御する制御手段と、この制御手段を介して前記画素電極
へ前記液晶層を前記第1の状態、第2の状態又は第3の
状態のなかの少なくとも二つの状態又はこれらの中間状
態にする表示信号の書き込みを行った後に、前記画素電
極と前記対向電極との間の電位差がゼロ又はゼロ近傍と
なるように操作する操作手段とを有することを特徴とす
る液晶表示装置。 - 【請求項5】 マトリクス状に配置された複数の画素電
極と、この画素電極に対向する対向電極と、前記画素電
極と前記対向電極との間に挟持され、液晶のねじれの法
線方向がそろった第1の状態、液晶のねじれの法線方向
がランダムに向いた第2の状態及び液晶の螺旋構造が解
けた第3の状態のなかの少なくとも二つの状態に応じて
光の反射率又は透過率が変化し、印加電圧に対する反射
率又は透過率の特性がヒステリシス特性を有する液晶層
と、前記画素電極への表示信号の書き込みと保持とを制
御する制御手段とを有し、 前記制御手段を介して前記画素電極へ表示信号の書き込
みを行う過程と、この過程が終了した後に前記画素電極
と前記対向電極との間の電位差がゼロ又はゼロ近傍とな
るように操作する過程とによって駆動を行うことを特徴
とする液晶表示装置の駆動方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8259860A JPH10105085A (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 液晶表示装置及びその駆動方法 |
US08/939,719 US6052103A (en) | 1996-09-30 | 1997-09-29 | Liquid-crystal display device and driving method thereof |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP8259860A JPH10105085A (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 液晶表示装置及びその駆動方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH10105085A true JPH10105085A (ja) | 1998-04-24 |
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ID=17339981
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8259860A Pending JPH10105085A (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 液晶表示装置及びその駆動方法 |
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