JPH10115822A

JPH10115822A - 液晶表示体の駆動方法

Info

Publication number: JPH10115822A
Application number: JP27091296A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Nomura; 浩朗野村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-10-14
Filing date: 1996-10-14
Publication date: 1998-05-06

Abstract

(57)【要約】【課題】双安定型カイラルネマチック液晶表示の最適表
示状態の維持、および、温度補償駆動方法について、マ
トリクス表示体で適用する方法を提供する。【解決手段】走査電極には垂直配向を生じさせるための
リセットパルス（１）と、これに続く１ライン当たりの
選択時間（１Ｈ）の整数倍の遅延時間（２）と、走査電
極を選択するための選択パルス（３）を順次付与し、ま
た、一方のデータ電極には、この選択パルスに同期して
データ信号列（Ｄａｔａ）を印加する。この時データ信
号の電圧絶対値を一定（Ｖｄ）とし、選択パルスの波高
値のみを変化させるか、データ信号と選択パルスの電圧
比を一定としたまま両者に共通する基準電圧を上下さ
せ、最適駆動電圧に調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子の駆動
方法に関する。さらに詳しくは、カイラルネマチック液
晶を用いた双安定性液晶表示素子（バイナリツイステッ
ドネマチック液晶＝ＢＴＮ）の駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カイラルネマチック液晶を用いた双安定
性を有する液晶表示体とその駆動方法については、本発
明者等は特開平０６−２３０７５１、及び、特開平０７
−１７５０４１を出願し、実用的な液晶表示装置とその
駆動方法を実現した。即ち、マトリクス表示体を形成す
るための帯状の電極を配した上下ガラス基板間に、初期
ツイスト角Φ（例えば１８０度）のカイラルネマチック
液晶を配し、上下電極間に液晶分子を垂直に立たせるに
充分なジャイアントパルスを印加した後、適当な遅延時
間を置いて、しかる後、しきい値を境とした選択パルス
を液晶に与え、ねじれの解けた０度ユニフォーム状態
（Φ−１８０度）と、ねじれの増した３６０度（Φ＋１
８０度）ツイスト状態を作り、表示のＯＮ／ＯＦＦ状態
をコントロールするものであった。この駆動方法は基本
的に液晶のパルス応答を利用したものである。

【０００３】図１は前記駆動波形の基本形であり、図の
（ａ）はコモン波形、図の（ｂ）はデータ波形の例であ
る。コモン波形（ａ）はジャイアントパルスからなるリ
セット期間１、これに続く適当なインターバルを持った
遅延期間２、そして、マトリクス表示の各ラインを順次
走査する第ｋラインの選択期間３からなり、他は非選択
期間４となる。リセット期間１のジャイアントパルスは
波高値１７Ｖ以上で１〜２ｍｓ程度の持続時間が必要で
あり、また、選択期間３の電圧はデータ電圧の３から４
倍の電圧とすることが良い。また、選択期間３を数回に
分け他の走査ラインと同時に選択することも出来る。遅
延期間２は数１００μｓの時間とし、この期間、およ
び、非選択期間４は電圧ゼロとする。データ波形（ｂ）
はプラス、マイナス対称の電圧を取り、選択電圧と同相
のの場合は表示のＯＦＦ、逆相の場合にはＯＮの波形と
なる。従って、リセット期間１を除いては所謂電圧平均
化法となる。また、交流化の為の信号の反転は、図のよ
うに選択期間（１Ｈ）の整数倍（ｎＨ、ｎは正の整数）
ごとに行い１フレームを完了させ、さらに、次に来るフ
レームで全体を逆転させることで、直流分を相殺してい
る。ここでは図示しないが、液晶に印加する電圧はコモ
ン信号とデータ信号の差分でここにあげた例と同等の電
圧が印加されれば問題が無いので、コモン信号、データ
信号の電圧を高低電圧間で揺さぶる方式でもよい。これ
らの例については前掲の公開特許を参照されたい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、このような駆動
方法を用いた表示の温度特性は、特開平０７−１７５０
４１の第２９図に示すように、低温側ほどＶｔｈ，Ｖｓ
ａｔが上昇する形となっている。そこで、先願のこの特
許では書き込みパルス幅の変化、駆動電圧の変化、周波
数の変化、また、遅延時間の変化等によって温度補正を
行う方法を出願した。しかし、前掲の駆動電圧を変化さ
せる温度制御については、実施形態での検討がまだ不十
分であった。

【０００５】本発明はこのような表示特性の変化を補正
し、表示の最適状態を確保するための液晶表示体の駆動
電圧の調整、および、温度変化による表示変化を補正す
る温度補償駆動方法について、実際のマトリクス表示体
で適用する方法を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に用いる液晶表示
は、上下基板の一方に複数の走査電極を、他方に複数の
データ電極を互いに交差するように配したマトリクス型
とし、この上下基板間に初期ねじれ角がΦとなるように
調整されたカイラルネマチック液晶を充填する。この表
示体に、走査電極には垂直配向を生じさせるためのリセ
ットパルスと、これに続く１ライン当たりの選択時間
（１Ｈ）の整数倍の遅延時間と、１つ以上の走査電極を
選択するための選択パルスを順次付与し、また、一方の
対向基板のデータ電極には、この選択パルスに同期し
て、データ信号を印加する。この時、選択パルスの波高
値を微調整、あるいは、環境の温度変化に従って可変と
し、他方のデータ電極にはこの選択パルスに同期して、
絶対値が一定のデータ信号列を印加すると、データ電圧
に対するＯＮ波形、ＯＦＦ波形の比率が変化し駆動条件
の最適化が図られる。

【０００７】また、前記選択パルスおよびこれに同期し
たデータ電圧に共通する基準電圧の値を、微調整、ある
いは、環境の温度変化に従って可変とすると、データ電
圧とＯＮ波形、ＯＦＦ波形の電圧比が一定のまま駆動電
圧を変えることができ、駆動条件の最適化が図られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】

（発明の実施に用いる液晶表示セルの一般構造）各実施
例に用いた液晶材料はネマチック液晶（例えば、E.Merc
k社製ZLI-3329）に光学活性剤（例えば、E.Merck社製S-
811）を添加することにより、液晶のヘリカルピッチを
３〜４μｍに調整したものである。図９に示すように、
上下のガラス基板９５、９５上にはＩＴＯからなる透明
電極９４のパターンを帯状に形成し、その上に各々ポリ
イミド配向膜９２を塗布した。そして、各ポリイミド配
向膜にたいして、相互に所定角度Φ（実施例ではΦ＝１
８０°）異なる方向にラビング処理を施し、上下基板を
重ねあわせ液晶表示セルとする。この時、上下のガラス
基板９５、９５の間にはスペーサを挿入して基板間隔を
均一化し、例えば、基板間隔（セルギャップ）を２μｍ
以下とした。従って、液晶層厚／ねじれピッチの比は
０．５±０．２の範囲にある。駆動電圧の印加は図１０
のように上下基板に施された帯状電極Ｍ，Ｎを通して行
われ、マトリクス状の上下電極の交点が選択点灯され
る。

【０００９】（発明に用いる一般的駆動波形の例）本発
明に用いる一般的駆動波形の例を図１に示す。図１
（ａ）は行電極Ｍ＋１、Ｍ＋２，．．．．．に印加され
る走査信号であり、リセット期間１に液晶を立たせるジ
ャイアントパルス（±ＶＨ）を配し、その後電圧ゼロの
遅延期間２が選択期間３との最適インターバルを取るよ
うに設置される。この遅延期間は行電極の１ライン選択
時間（１Ｈ）の整数倍とする。選択パルス３（±Ｖｓ）
は１Ｈ時間ずつシフトしていき、行電極を順次選択して
いく。他の時間は非選択期間４となり電圧ゼロである。

【００１０】一方、データ信号は図１（ｂ）のように表
示状態（ＯＮ／ＯＦＦ）に従って、＋Ｖｄ、または、−
Ｖｄの選択が行われ、次々と表示信号が連続していく形
となる。なお、これら駆動波形の交流化はフレームごと
の反転であっても良く、また、１フレーム内で数Ｈ（１
Ｈは１ラインの最少選択時間に相当）から数１０Ｈごと
に行っても良い。さらには、本説明では発明の理解を早
めるために、最も単純な電圧ゼロを対称線とする正負の
波形で示したが、非選択電圧を低電圧側と高電圧側で交
互に変え、液晶に印加される差分波形で結果的に図１と
同一となる揺さぶり電源を用いた駆動波形であってもよ
い。

【００１１】〔実施例１〕（液晶表示駆動回路の構成）図４から９に、上記駆動波
形を実現するための実際の液晶駆動回路の構成、並び
に、タイムチャートを示す。図４は液晶パネルおよびそ
の駆動回路を含む表示装置の全体構成例である。液晶パ
ネル１０は１例として３２０×３２０画素とし、この液
晶パネル１０を駆動するために、第１、第２のＹドライ
バ回路１１Ａ、１１Ｂおよび第１、第２のＸドライバ１
２Ａ、１２Ｂが設けられている。第１、第２のＹドライ
バ回路はそれぞれ同一の構成を有し、その詳細が図５に
示されている。また、第１、第２のＸドライバ回路も同
一構成を有し、その詳細が図６に示されている。

【００１２】Ｙドライバ回路１１Ａについて図５を参照
して説明する。Ｙドライバ回路１１Ａはリセット用シフ
トレジスタ１３Ａ、セレクト用シフトレジスタ１３Ｂの
２つのシフトレジスタを有し、それぞれには１６０段の
レジスタがある。リセット用レジスタ１３Ａにはリセッ
ト期間Ｔ１を指定したリセット信号ＲＩが入力され、こ
の信号はシフトクロックＹＳＣＫにより次段のレジスタ
に逐次シフトされていく。なお、１６０段目のレジスタ
の内容は出力端子ＲＯを介して出力され、第２のＹドラ
イバ回路の入力ＲＩとなるカスケード接続がなされる。
セレクト用シフトレジスタ１３Ｂについても同様で、セ
レクト期間Ｔ３を指定した信号ＳＩがシフトレジスタ１
３Ｂに入力され、これらの信号はシフトクロックＹＳＣ
Ｋにより次段のレジスタに次々に伝達されていく。最終
段１６０のレジスタの内容は出力端子ＳＯを介して次の
第２のＹドライバ回路１１Ｂの入力信号ＳＩとなり、カ
スケード接続がなされる。

【００１３】各シフトレジスタ１３Ａ、１３Ｂの内容は
１６０チャンネル同時に並列出力され、出力コントロー
ラ１４に入力される。この出力コントローラ１４はリセ
ット信号Ｒ、セレクト信号Ｓおよび交流化信号ＦＲの入
力状態によって６つの状態、即ち、Ｒ，Ｓ、ＦＲ＝
（０、０、０）または（０、０、１）または（０、１、
０）または（０、１、１）または（１、０、０）または
（１、０、１）を区別した信号を出力し、この信号がレ
ベルシフタ１５を介してＹドライバ１６に入力される。
このＹドライバ１６には５種類の駆動電圧（±ＶＨ、±
ＶＳ、ＧＮＤ）が入力されており、出力コントローラ１
４で区別された６つの状態に基づき、表１に示す真理値
表に従っていずれか１つの駆動電圧を各チャンネルごと
に出力する。

【００１４】

【表１】

【００１５】図７はＹドライブ回路に入出力される各信
号の状態を一部示したタイミングチャートである。図７
に示すタイミングチャートの場合、選択期間Ｔ３の長さ
を１Ｈとしたとき、シフトクロックＹＳＣＫは１Ｈごと
にＨ／Ｌを繰り返す信号となっており、交流化信号ＦＲ
はｍ倍のＨとなっているので、図７のようにｍＨごとに
液晶に印加される電圧の極性が反転するＣＯＭ信号とな
る。

【００１６】次に、第１のＸドライバ回路１２Ａの詳細
について図６を参照して説明する。Ｘドライバ回路１２
Ａは１６０段のレジスタを有するシフトレジスタ１７が
あり、入力信号ＥＩをシフトクロックＸＳＣＫに従って
次段のレジスタに逐次シフトしていく。１６０番目のレ
ジスタの内容はＥＯ出力端を介して外部に出され、第２
のＸドライバ回路１２Ｂとカスケード接続が可能であ
る。シフトレジスタ１７に入力される信号ＥＩは、図８
に示すように一水平走査期間（１Ｈ）に１回論理の１と
なる信号である。従って、シフトレジスタ１７の各レジ
スタより論理の１が逐次出力されることで、第１のラッ
チ回路１８は各レジスタと対応するアドレスに画像デー
タをラッチする事になる。この第１のラッチ回路１８の
１６０チャンネルのデータは、ラッチパルスＬＰが入力
するタイミングにて第２のラッチ回路１９に同時にラッ
チされる。交流化信号ＦＲおよび第２のラッチ回路１９
からのデータを入力する出力コントロール回路２０は、
データＤと交流化信号ＦＲの入力状態によって４つの状
態（Ｄ，ＦＲ）＝（０、０）または（０、１）または
（１、０）または（１、１）を区別した信号を、レベル
シフタ２１を介して各チャンネルごとにＸ（ＳＥＧ）ド
ライバ２２に入力させる。Ｘドライバ２２は２種類の駆
動電圧±Ｖｄを入力とし、出力コントロール回路２０か
らの情報に基づいてこの内の１つの電圧を選別出力す
る。表２にその真理値表を示す。

【００１７】

【表２】

【００１８】（電源回路）図４から図８に示した回路で
使用する電源回路の実施例について説明する。図７の駆
動波形のＣＯＭ、ＳＥＧについて考えると、合わせて７
レベルの電位が必要である。しかし、リセットパルスの
上下端を±ＶＨとすると、これはオペアンプ駆動電源と
同一とすれば良い。また、非選択期間の電位は中央のＧ
ＮＤとすればよいので、結局、中間のセレクト電圧±Ｖ
ｓと、データ電圧±Ｖｄについて各々の電位を作れば良
い事になる。また、単電源のオペアンプを利用する場合
には、高電位ＶＨの中点ＶＭを抵抗分割によって作り、
これを対称点にセレクト電圧、データ電圧を対称に用意
すれば良いことは明白である。

【００１９】図１１はオペアンプを使った対称の電圧発
生回路である。まず、高電位のＶＨからツエナーダイオ
ードによって電位を落とし安定化した後、この電位から
バリアブル抵抗の中点の電位を引き出し選択電圧とす
る。これをボルテージフォロワと１倍の反転増幅器にか
ければ、ＧＮＤを対称点とする正負の電圧が得られる。
電圧の高低はバリアブル抵抗を摺動させれば任意に選択
可能である。また、データ電圧±Ｖｄも同一の方法で得
ることが出来るが、この場合には固定抵抗によって高電
位ＶＨを抵抗分割し、一定とする。従って、この電源回
路ではデータ電圧Ｖｄの絶対値は変わらず、選択電圧Ｖ
ｓのみが可変抵抗によって大きさを変える事になるの
で、非選択期間のバイアス電圧が一定でＯＮ波形、ＯＦ
Ｆ波形の電圧比率のみが変わる駆動電圧調整が可能とな
る。

【００２０】〔実施例２〕液晶表示駆動回路の構成は実
施例１と同一とし、他の電源回路を試みた。まず、電圧
平均化法で非選択期間中のバイアス電圧となるＶBを、
ＳＥＧデータ信号のＶon、Ｖoffより次のように定義し
一定となるようにする。

【００２１】ＶB＝｜Ｖon−Ｖoff｜／２これを基準電圧に電源回路を設計すると図１２となる。

【００２２】ＶBは数Ｖあれば充分であるので、高電圧
のＶHからツエナーダイオードによって電位を落とし、さ
らに、この電位からバリアブル抵抗の中点の電位を任意
に引き出し基準電位ＶBとする。データ電圧±Ｖｄは、
このＶBをそのまま電力増幅すればよいので、図のよう
にボルテージフォロワと１倍の反転増幅器で作製する。
また、セレクト電圧±Ｖｓについては、まず２倍以上の
正の増幅を行った後、この出力を１倍の反転増幅器を通
せば、正負対称のセレクト電圧±Ｖｓが得られる。この
ように構成した電源回路では、ＶＢを変えるだけで全電
圧レベルが連動して変わるバイアス比一定の電源とな
る。実際には、ＣＯＭおよびＳＥＧのドライバー回路に
入力させる前に、バッファを介して接続すれば更にパワ
ーの安定化をすることが出来る。

【００２３】〔実施例３〕図２に示した表示特性を有す
るＢＴＮ液晶表示体と、実施例１に示した駆動回路を用
い、デューティ比１／２４０、Ｖｄ＝１．２Ｖ一定とし
て、セレクト電圧Ｖｓを２Ｖｄ〜６Ｖｄまで可変とした
所、温度範囲０℃から５０℃以上に渡って良好な表示特
性が得られた。〔実施例４〕図３に示した表示特性を有するＢＴＮ液晶
表示体と、実施例２に示した駆動回路を用い、デューテ
ィ比１／２４０、Ｖｓ／Ｖｄ＝３、ＶＢ＝１．４〜１．
６Ｖとした時、温度範囲０℃から７０℃までの領域で良
好な表示特性が得られた。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によって広い
温度範囲でＢＴＮ表示体の最適状態ヘの調整が可能とな
り、良好な表示品質を得ることが出来た。また、駆動電
圧の調整は基本的に１個のボリュームによって可能であ
るので、繁雑な調整は不要である。調整手段は表示装置
の外部にスライド式、あるいは、回転式の調整ツマミを
設けることで、手動による簡単な操作が可能である。ま
た、サーミスタ等を用い自動化することももちろん可能
である。

【００２５】実施例１と２の方法は独立に用いること
が、調整の繁雑さを回避出来るが、より精度が高くかつ
広い範囲で調整を要する場合には、組み合わせることも
容易である。即ち、図１２のセレクト電圧Ｖｓを作る正
増幅器のフィードバック抵抗を、可変抵抗とすれば良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いるコモン波形、および、データ
波形の基本形を示すタイミング図。

【図２】ＢＴＮ液晶表示体の温度特性を示した１例の
図。

【図３】ＢＴＮ液晶表示体の温度特性を別の表現でみ
た１例の図。

【図４】本発明を実施するための駆動回路構成図。

【図５】駆動回路ＣＯＭドライバーの詳細図。

【図６】駆動回路ＳＥＧドライバーの詳細図。

【図７】ＣＯＭドライバーのタイミング図。

【図８】ＳＥＧドライバーのタイミング図。

【図９】本発明で用いる液晶表示体の構成図。

【図１０】マトリクス型表示体の電極構成図。

【図１１】本発明で用いる電源回路の実施例の基本形
を示した図。

【図１２】本発明で用いる電源回路の別の実施例の基
本形を示した図。

【符号の説明】

１．リセット期間２．遅延期間３．選択期間４．非選択期間１０．液晶表示体１１．Ｙドライバー１２．Ｘドライバー１３．シフトレジスター１４．出力コントローラー１５．レベルシフター１６．ＣＯＭドライバー１７．シフトレジスター１８．データラッチ１９．ラッチ２０．出力コントローラー２１．レベルシフター２２．ＳＥＧドライバー９１．液晶分子９２．配向膜９３．絶縁膜９４．ＩＴＯ電極９５．透明基板９６．スペーサー９７．偏光板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上下基板間で初期ねじれ角がΦとなるよう
に調整されたカイラルネマチック液晶を充填し、しかる
後、初期状態に垂直配向を生じさせるに充分な電圧を印
加し、その後の緩和状態として初期状態とは異なる２つ
の準安定状態（ねじれ角Φ±１８０度の何れか）を生じ
させる液晶表示体において、液晶の最適表示状態を得るための微調整、あるいは、環
境温度の変化に応じて印加する電圧を補正する際に、一
方の電極に印加される選択パルスの波高値を可変とし、
対向する電極に印加されるデータ電圧絶対値は一定とす
ることによってＯＮ波形のバイアス比およびＯＦＦ波形
のバイアス比を変えることを特徴とする液晶表示体の駆
動方法。
【請求項２】上下基板の一方に複数の走査電極を、
他方に複数のデータ電極を互いに交差するように配した
マトリクス型液晶表示体において、走査電極には垂直配向を生じさせるためのリセットパル
スと、これに続く１ライン当たりの選択時間（１Ｈ）の
整数倍の遅延時間と、特定の走査電極を順次選択するた
めの選択パルスを付与し、この選択パルスの波高値を液
晶の最適表示状態を得るための微調整、あるいは、環境
の温度変化に従って可変とし、一方、対向基板側のデータ電極にはこの選択パルスに同
期して、前記２つの準安定状態のいずれかに移行させる
ための絶対値が一定のデータ信号列を印加することを特
徴とする請求項１に記載の液晶表示体の駆動方法。
【請求項３】上下基板間で初期ねじれ角がΦとなる
ように調整されたカイラルネマチック液晶を充填し、し
かる後、初期状態に垂直配向を生じさせるに充分な電圧
を印加し、その後の緩和状態として初期状態とは異なる
２つの準安定状態（ねじれ角Φ±１８０度の何れか）を
生じさせる液晶表示体において、液晶の最適表示状態を得るための微調整、あるいは、環
境温度の変化に応じて印加する電圧を補正する際に、一
方の電極に印加される選択パルスの波高値と、対向する
電極に印加されるデータ電圧の絶対値は一定比率とし、
基準電圧を可変とすることによってＯＮ波形、ＯＦＦ波
形の駆動電圧を変えることを特徴とする液晶表示体の駆
動方法。
【請求項４】上下基板の一方に複数の走査電極を、
他方に複数のデータ電極を互いに交差するように配した
マトリクス型液晶表示体において、走査電極には垂直配向を生じさせるためのリセットパル
スと、これに続く１ライン当たりの選択時間（１Ｈ）の
整数倍の遅延時間と、特定の走査電極を順次選択するた
めの選択パルスを付与し、この選択パルスおよびこれに
同期した対向電極側のデータ電圧の共通基準電圧の値
を、液晶の最適表示状態を得るための微調整、あるい
は、環境の温度変化に従って可変とし、ＯＮ波形、ＯＦ
Ｆ波形の駆動電圧を変えることを特徴とする請求項３に
記載の液晶表示体の駆動方法。