JPH10206825A - 液晶素子の駆動法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カイラルスメクチック液晶を用いた単純マト
リクス型の液晶素子において、クロストークを防止し、
消費電力の削減を図る。 【解決手段】 情報電極に印加する情報信号波形を、異
なる情報信号が連続する場合には先行する情報信号に、
正弦波状の正極性又は負極性パルスと休止期間からなる
情報信号を、同じ情報信号が連続する場合には正弦波状
の正極性パルスと負極性パルスからなる情報信号を用い
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、マトリクス型の液
晶素子の駆動法に関するものであり、特に、少なくとも
二つの安定状態を有する液晶素子の駆動法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】双安定性を有する液晶素子がクラーク
（Ｃｌａｒｋ）及びラガヴァール（Ｌａｇｅｒｗａｌ
ｌ）の両者により特開昭５６−１０７２１６号公報、米
国特許第４，３６２，９２４号明細書等で提案されてい
る。この液晶素子に用いる液晶としては、一般にカイラ
ルスメクチックＣ相（ＳｍＣ^* ）又はＨ相（ＳｍＨ^* ）
を有する強誘電性液晶が用いられ、これらの状態におい
て印加された電界に応答して第一の光学安定状態と第二
の光学安定状態とのいずれかをとり、且つ電圧が印加さ
れてない時はその状態を維持する性質、即ち安定性を有
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。

【０００３】この強誘電性液晶素子で用いられる一対の
基板の内側に各々ストライプ状電極群を設け、これらス
トライプ状電極が互いに直行するように配線したマトリ
クス型表示装置の駆動法としては、例えば、特開昭５９
−１９３４２６号公報、同５９−１９３４２７号公報、
同６０−１５６０４６号公報や同６０−１５６０４７号
公報等に開示された駆動法を適用することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記強
誘電性液晶素子の製品化が進むに連れ、液晶素子の技術
課題として高画質化と低消費電力化の要求が高まってい
る。

【０００５】高画質化に関しては、特に単純マトリクス
型の液晶素子の場合、表示画像によって表示画面上のコ
ントラスト変動が起こる、いわゆる「クロストーク」が
特に問題となる。

【０００６】また、消費電力に関しては、世界的な環境
問題からの要請、また、携帯型コンピュータに対応する
ための実使用上の要求から、液晶素子の駆動系の消費を
最小限に抑える必要がある。

【０００７】以下に具体的に説明する。

【０００８】図９に強誘電性液晶素子の従来の駆動波形
の一例を示した。図中（ａ）は走査選択信号で、消去パ
ルス位相＋書込みパルス位相を有し、前もって１ライン
（走査電極１行）分の画素情報を消去（一方の表示に統
一）した後書込みを行う。この駆動波形では、情報信号
には単純な双極性パルスが用いられる。図９において
は、（ｂ）が走査非選択信号、（ｃ）が情報オン信号、
（ｄ）が情報オフ信号である。尚、本明細書において
は、便宜上、オン信号により白表示、オフ信号により黒
表示を行うものとする。

【０００９】図６に示すパターンを表示する場合を例に
とって、本駆動波形が画質に与える影響を説明する。図
６中、Ｓ₁ 〜Ｓ₄ は走査電極、Ｉ₁ 〜Ｉ₃ は情報電極
で、Ｉ₂ と偶数行の走査電極とが交差した箇所の画素の
み黒表示、他の画素は白表示である。この時、Ｉ₂ の列
の画素の白表示と、Ｉ₁ 、Ｉ₃ の列の画素の白表示とは
輝度に差が生じる。非選択時に印加される電圧波形は情
報信号波形と図９（ｂ）の走査非選択波形との合成波形
であるから、実質情報信号波形に影響される。図１０に
Ｉ₁ 、Ｉ₂ の列の画素に印加される情報信号波形とこれ
らの列の画素の光学応答を図１０に示す。図中、（ａ）
はＩ₁ の列の画素に印加される情報信号波形、（ｂ）は
その光学応答、（ｃ）はＩ₂ の列の白表示の画素に印加
される情報信号波形、（ｄ）はその光学応答をそれぞれ
示す。

【００１０】Ｉ₁ の列の画素は全て白表示であるからＩ
₁ には図９（ｃ）の情報オン信号が連続して印加され
る。一方、Ｉ₂ の列の画素は順に白、黒、白…表示であ
るから、図９（ｃ）に示した情報オン信号と（ｄ）に示
した情報オフ信号とが交互にＩ₂ に印加される。図１０
から明らかなように、Ｉ₂ に印加される情報信号波形の
周波数は、Ｉ₁ に印加される情報信号波形の周波数の半
分であるため、非選択時の白表示画素の光学応答はＩ₁
の列とＩ₂ の列とで図１０（ｂ）及び（ｄ）に示される
ような差が生じる。即ち、所定の白書込みを行った状態
での透過光量を１００％とした時、それぞれの画素は
（ｂ）及び（ｄ）に示されるように透過光量が変化し、
Ｉ₁ の列の画素は平均透過光量が９６％であるのに対
し、Ｉ₂ の列の画素は８９％であり、同じ白表示であっ
ても、低周波数成分を持つ電圧波形が印加された場合に
は光学応答が大きく変動し、コントラストが変動する。

【００１１】このように、表示パターンによって同じ光
学状態を表示したいにもかかわらずコントラストが変動
する現象を「クロストーク」と呼ぶ。

【００１２】特開昭６３−１１８１３０号公報には、連
続する２画素分の情報を比較して情報信号波形を決定す
ることにより、非選択時の画素への情報信号の影響を抑
えた駆動法が提案されている。その駆動波形を図１１に
示した。図中、（ａ）及び（ｂ）は情報オン信号、
（ｃ）及び（ｄ）は情報オフ信号であり、連続する情報
が異なる場合には（ｂ）又は（ｄ）を、同じ場合には
（ａ）又は（ｃ）を用いる。図１２は当該駆動波形で図
６に示したパターンを表示した際のＩ₁ 及びＩ₂ に印加
される情報信号波形である。Ｉ₂ に印加される電圧波形
を先に示した図１０（ｂ）の電圧波形と比べると、図１
２（ｂ）の方が電圧実効値が小さく、消費電力が削減さ
れている。しかしながら、当該駆動波形においても、
（ａ）と（ｂ）とでは情報信号波形の周波数に２倍差が
あり、クロストークの抑制効果が充分ではない。

【００１３】本発明の目的は、上記問題点を解決し、ク
ロストークが抑制され、高画質で低消費電力の液晶素子
を実現することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、情報信号電極
群と走査信号電極群からなるマトリクス電極を有する一
対の基板間にカイラルスメクチック液晶を挟持してな
り、走査信号を上記走査信号電極群に時系列的に印加す
る手段と、該走査信号に同期して情報信号を上記情報信
号群に印加する手段とを有する液晶素子の駆動法であっ
て、上記情報信号波形が、正弦波状の正極性パルスと負
極性パルスからなる情報信号と、正弦波状の正極性又は
負極性パルスと休止期間とからなる情報信号とから構成
され、異なる画素表示の情報信号が連続する場合には、
先行する情報信号に上記休止期間を有する情報信号を、
同じ画素表示の情報信号が連続する場合には、先行する
情報信号に上記正極性パルスと負極性パルスからなる情
報信号をそれぞれ用いることを特徴とする液晶素子の駆
動法である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の駆動法は、情報信号波形
として、正弦波状パルスを用いており、従来の矩形波パ
ルス（図９）を用いた場合に比べて液晶素子内を流れる
電流量の変化がなだらかであり、消費電力量を抑えるこ
とができる。しかしながら、矩形波パルスを正弦波状パ
ルスに変えただけ（図１５）では、図１６に示す
（ｃ）、（ｄ）のように、異なる情報信号が連続した場
合に、むしろ消費電力が増加する。

【００１６】そこで本発明では、正弦波状パルスと、休
止期間とを組み合わせた信号を、連続する画素情報が異
なる場合と同じ場合とで信号波形を変えて用いることに
より、低消費電力で高画質な液晶素子の駆動法を実現し
たのである。

【００１７】本発明の駆動法の一実施形態の駆動波形を
図１に示す。当該駆動波形は強誘電性液晶を用いた場合
に用いる波形である。

【００１８】図中、（ａ）は走査選択信号、（ｂ）は走
査非選択信号、（ｃ）及び（ｄ）は情報オン信号、
（ｅ）及び（ｆ）は情報オフ信号であり、同じ画素情報
が連続する場合には（ｃ）又は（ｅ）を、異なる画素情
報が連続する場合には（ｄ）又は（ｆ）を用いる。この
駆動波形により図６のパターンを表示した時のＩ₁ 及び
Ｉ₂ に印加される情報信号波形及び該当する列の画素の
光学応答を図２に示す。図中（ａ）、（ｂ）はＩ₁ に印
加される情報信号波形及び当該列の画素の光学応答であ
り、（ｃ）、（ｄ）はＩ₂ に印加される情報信号波形及
び当該列の白表示画素の光学応答である。当該駆動波形
においても、Ｉ₂ に印加される情報信号波形の周波数は
Ｉ₁ よりも小さくなるが、正弦波状パルスと休止期間と
を組み合わせているため、白表示画素における光学応答
の変動が小さく、平均透過光量もＩ₁の列の画素と変わ
らない。従って、消費電力が抑えられ、クロストークも
実質解消される。

【００１９】また、本発明の駆動法においては、１水平
走査期間（１Ｈ）の後半（ΔＴ₂ ）の補償位相期間にお
いて直流成分が発生する。しかしながら、オン表示→オ
フ表示とオフ表示→オン表示の切換えは交互に発生する
ため、互いに補償することになる。また、当該切換えが
奇数回でいずれかが１回多かったとしても、通常の駆動
時間を考えると平均直流成分は無視できるほど小さく、
実質的に問題にはならない。

【００２０】尚、図７に図１の駆動波形を用いた場合の
タイミングチャートを示す。

【００２１】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明がこれらに限定されるものではない。

【００２２】［実施例１］図３に本実施例に用いた液晶
表示回路のブロック図を示す。本回路においては、画像
情報を記憶するビデオラム（ＶＲＡＭ）を有するグラフ
ィックスコントローラ３８から転送クロックに従って駆
動制御回路３４にデータが転送される。このデータは走
査信号制御回路３５と情報信号制御回路３６に入力さ
れ、それぞれアドレスデータと表示データに変換され
る。このアドレスデータに従って、走査信号ドライバ３
２と情報信号ドライバ３３が図１に示した走査信号波形
及び情報信号波形を出力する。各駆動電圧レベルは駆動
電圧生成回路３７で生成される。表示部の液晶素子には
強誘電性液晶素子を用いた。該素子は表面安定化された
タイプの光学的に双安定性を示す液晶素子である。用い
た強誘電性液晶の主要な物性値を以下に示す。

【００２３】自発分極： ７ｎＣ／ｃｍ² （３０℃） チルト角： １５°

【００２４】

【化１】

【００２５】液晶素子の仕様は以下の通りである。

【００２６】 １２８０×１０２４画素，２３０μｍピッチ 有効画素領域： 対角１４．８インチ フレーム周波数： １５Ｈｚ，ノンインターレース

【００２７】ドライバは図４に示すように素子の各辺に
配置した。走査信号ドライバ４１、４２は左右の対向辺
に配置し、走査電極１電極毎に奇数番目の電極は左辺か
ら、偶数番目の電極は右辺から走査信号を供給するよう
な交互取り出しを行っている。情報信号に関しても同様
である。

【００２８】ドライバ４１〜４４を素子の４辺に配置し
た理由は、 実装密度を低くして生産性を向上する、 液晶素子内の温度分布を低減させ、液晶の温度依存性
に依存する表示部内の画像ムラを解消する、ためであ
る。

【００２９】ドライバを４辺に実装した場合と２辺に実
装した場合の液晶素子内の温度分布の模式図を図４及び
図５に示す。素子内の配線抵抗によるジュール熱とドラ
イバの発熱が、４辺実装の場合両辺に分散され、温度分
布が軽減されることがわかる。

【００３０】また、走査信号の極性が図１に示した正極
性側をオフ表示（黒表示）、負極性側をオン表示（白表
示）に対応するように偏光板を設定した。即ち、走査選
択信号の、第１の正極性パルスで消去を行い、第２の負
極性パルスが情報信号と同期しており、この期間（ΔＴ
₁ ）の印加波形によって液晶の光学状態が決定づけられ
る。

【００３１】前述したように、直流成分補償期間ΔＴ₂
において、（ｃ）及び（ｅ）の情報信号はそれぞれ補償
パルスを有し、（ｄ）及び（ｆ）の情報信号は補償パル
スを持たないが、（ｄ）の信号を印加した後には必ず
（ｆ）の信号が印加されるため、実質的に直流成分が残
留せず問題とならない。

【００３２】本実施例においては、図６に示されるパタ
ーン通り、全画面において偶数列の情報電極と奇数行の
走査電極とが交差する箇所の画素のみ黒表示を行ったと
ころ、図２に示される通り、奇数列の情報電極の白表示
画素は平均透過光量が９５％、偶数列の情報電極の白表
示画素は平均透過光量が９６％で、実用的に問題になら
ないレベルまでクロストークが抑制され、コントラスト
変動による画質劣化が良好に防止されていた。

【００３３】［比較例１］実施例１と同じ液晶表示回路
で図９に示す駆動波形を用いて図６のパターンを表示し
た。その結果、図１０に示すように、順に白表示と黒表
示を行う情報電極Ｉ₂ の列の白表示画素（ｄ）と全て白
表示の情報電極Ｉ₁ の列の画素（ｂ）とでは、平均透過
光量が８９％と９６％で差があり、実用上耐え得ない画
質劣化を生じた。

【００３４】［比較例２］実施例１と同じ液晶表示回路
で図１３に示す駆動波形を用いて図６のパターンを表示
した。その結果、図１４に示すように、Ｉ₂ の列の白表
示画素（ｄ）とＩ₁ の列の画素（ｂ）とでは平均透過光
量が９５％と９６％で実質上差がなく、問題のない高画
質が得られたものの、矩形波の立ち上がり時に急激に電
流が流れるため、消費電力が実施例１に比べて３倍程度
に増加した。

【００３５】［比較例３］実施例１と同じ液晶表示回路
で図１５に示した駆動波形を用いて図６のパターンを表
示した。その結果、図１６に示すように、Ｉ₂ の列の白
表示画素（ｄ）とＩ₁ の列の画素（ｂ）とでは平均透過
光量が８８％と９５％で差があり、実用上耐え得ない画
質劣化が生じた。

【００３６】［実施例２］走査順序をノンインターレー
ス走査からインターレース走査（２、３、４、５本毎）
に変更した以外は実施例２と同様に表示を行った。その
結果、駆動周波数に対応したフリッカが抑制され、且つ
クロストークが改善されて良好な画質が得られた。

【００３７】［実施例３］反強誘電性液晶を用いた液晶
素子を駆動した例である。液晶素子の仕様は以下の通り
である。

【００３８】３２０×２４０画素，３３０μｍピッチ 有効画素領域： 対角５．３インチ フレーム周波数： １５Ｈｚ，ノンインターレース 液晶： チッソ（株）製，ＣＳ４０００ 自発分極： ７９．８ｎＣ／ｃｍ² 傾き角： ２７．１°

【００３９】駆動波形は図８に示した。情報信号波形は
図１に示したものと同じである。反強誘電性液晶は、フ
レーム極性反転駆動されるため、１フレーム毎に同じ情
報に対応する情報信号波形も極性反転される。当該波形
で図６に示したパターンを表示したが、クロストークの
ない良好な画像が得られた。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
クロストークが軽減した高画質な表示が低消費電力で実
現し、特に携帯型のコンピュータ等に好適に利用され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に用いた駆動波形を示す図で
ある。

【図２】図１の駆動波形による白表示の画素の光学応答
を示す図である。

【図３】本発明の実施例に用いた液晶表示回路のブロッ
ク図である。

【図４】ドライバを４辺に実装した液晶素子内の温度分
布を示す模式図である。

【図５】ドライバを２辺に実装した液晶素子内の温度分
布を示す模式図である。

【図６】液晶素子による表示パターンの一例を示す模式
図である。

【図７】図１に示した駆動波形のタイミングチャートで
ある。

【図８】本発明の実施例３に用いた駆動波形を示す図で
ある。

【図９】本発明の比較例１で用いた駆動波形を示す図で
ある。

【図１０】図９の駆動波形による白表示の画素の光学応
答を示す図である。

【図１１】従来の駆動波形を示す図である。

【図１２】図１１の駆動波形で図６のパターンを表示し
た際に情報電極に印加される情報信号波形を示す図であ
る。

【図１３】本発明の比較例２で用いた駆動波形を示す図
である。

【図１４】図１３の駆動波形による白表示の画素の光学
応答を示す図である。

【図１５】本発明の比較例３の駆動波形を示す図であ
る。

【図１６】図１５に示した駆動波形による白表示の画素
の光学応答を示す図である。

【符号の説明】

３１ 表示部 ３２ 走査信号ドライバ ３３ 情報信号ドライバ ３４ 駆動制御回路 ３５ 走査信号制御回路 ３６ 情報信号制御回路 ３７ 駆動電圧生成回路 ３８ グラフィックスコントローラ ４１，４２ 走査信号ドライバ ４３，４４ 情報信号ドライバ ４５ 液晶素子 ５１ 走査信号ドライバ ５２ 情報信号ドライバ ５５ 液晶素子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報信号電極群と走査信号電極群からな
   るマトリクス電極を有する一対の基板間にカイラルスメ
   クチック液晶を挟持してなり、走査信号を上記走査信号
   電極群に時系列的に印加する手段と、該走査信号に同期
   して情報信号を上記情報信号群に印加する手段とを有す
   る液晶素子の駆動法であって、上記情報信号波形が、正
   弦波状の正極性パルスと負極性パルスからなる情報信号
   と、正弦波状の正極性又は負極性パルスと休止期間とか
   らなる情報信号とから構成され、異なる画素表示の情報
   信号が連続する場合には、先行する情報信号に上記休止
   期間を有する情報信号を、同じ画素表示の情報信号が連
   続する場合には、先行する情報信号に上記正極性パルス
   と負極性パルスからなる情報信号をそれぞれ用いること
   を特徴とする液晶素子の駆動法。
2. 【請求項２】 上記カイラルスメクチック液晶が強誘電
   性液晶である請求項１記載の液晶素子の駆動法。
3. 【請求項３】 上記カイラルスメクチック液晶が反強誘
   電性液晶である請求項１記載の液晶素子の駆動法。