JPH1096893A

JPH1096893A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH1096893A
Application number: JP25326696A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Osada; 洋之長田; Tatsuo Saishiyu; 達夫最首; Haruhiko Okumura; 治彦奥村; Yoshihisa Mizutani; 嘉久水谷; Rieko Iida; 理恵子飯田; Takaki Takato; 孝毅高頭; Hisao Fujiwara; 久男藤原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 1998-04-14

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は，高コントラストが得られ，「ステ
ップ応答」の見られない高速・広視野角の強誘電性液晶
または反強誘電性液晶表示素子の提供を目的とする．【解決手段】能動素子を備え，液晶材料としてカイラ
ルスメクティックＣ相或いはその副次相の液晶を用いた
液晶表示素子に於いて，書込時間の開始時に，印加電圧
一光透過率特性曲線における所望の光透過量に対応する
電圧よりも高い電圧を印加舅終了時に所望の光透過量に
対応する電圧に近い値が印加されるように信号電圧とコ
モン電圧の一方あるいは双方を変化させ，その場合の書
込時間の開始時に印加する電圧が，所望の光透過量に対
応する電圧にかんし増加関数である．

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、能動素子を備えた
強誘電性液晶・反強誘電性液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＮ液晶を用いるTFT-LCD の応答速度と
視野角の改善のため、液晶材料として強誘電性液晶や反
強誘電性液晶を用いる方式がいくつか検討されている。
これらの自発分極を有する液晶（より一般的にはカイラ
ルスメクティックＣ相或いはその副次相の液晶）をTFT
で駆動すると、液晶の応答時間が書込時間より大きい場
合に，反電場により保持電圧が低下する現象が起こるこ
とが知られている(Hartmann:J.Appl.Phys.66,1132(198
9))。この保持率の低下はいわゆる書込不足であり、実
効印加電圧の低下をもたらし、コントラスト比を低下さ
せ実用上大きな問題となる。また、もうーつの問題とし
て、あるフレームを境に信号電圧の絶対値が変化した場
合に、「ステップ応答」すなわち、数フレームにわたっ
て明暗を繰り返しながら定常の透過光量に落ち着くとい
う現象が発生する（X 七hulstetal.:ＩＤＲＣ゜94 dige
st,377(1994))ことも知られている。

【０００３】低電圧駆動時や常温よりもやや低い温度範
囲でも十分高速で、応答時間が書込時間より短い液晶材
料を用いればこの問題は解決するが、現状ではその条件
を満たす液晶材料は存在しない。今後も特に低温域での
高速化の実現は疑問視されている。また、液晶表示素子
はさらに大画面化・高精細化が求められてくるが、それ
には必然的に１ライン当たりの書込時間の短縮が伴う。
したがって、液晶材料の改善のみでこの問題を解決する
のは困難である。

【０００４】「ステップ応答」の解決策としては、書込
直前にＯＶを書き込むリセット動作をする方法が知られ
ている。すなわち、TFT またはTFD を用いた駆動方法が
発表されているが、これらの方法は書込時間の一部をリ
セット動作に充てている。このため、「ステップ応答」
は解決するがライン数を減らさない限り実質的な書込時
間は短くなるため、コントラストは十分な向上は見られ
ない。高精細化で書込時間が短くなった場合に書込時間
がリセット動作のためにさらに短くなることから、書込
不足が深刻になってくる。TFD を用いれば、他のライン
の書込中にリセット動作を行うことも可能であるが、TF
D では表示素子全体の素子特性のばらつきが抑えにくい
という問題があり、実用化には不適当である。また、１
画素に付き２つの能動素子を必要とするため、歩留まり
や製造コストの点で不利である。他方、近年ＴＮ型液晶
表示方式はＴＦＴなどのアクティブスイッチ素子を組み
込むことによりかなり高画質化されている。しかし、マ
ルチメディア対応、ＨＤＴＶ対応と、フルカラー表示や
動画表示の必要性がますます高まるにつれ、ＴＮ型表示
の弱点であった「中間調表示における応答速度、視野
角」が大きな問題になっている。

【０００５】そこで応答が速く、視野角も広い表示方式
としてスメクチク系材料を用いた表示方式を検討されて
いる。従来はセル自体にメモリー性を持つ方式たとえば
ＳＳＦＬＣでパッシブマトリクス駆動するものが研究さ
れていた。しかし、これらの表示方式では中間調を得る
ことが困難であった。そこでメモリー性を持たず、中間
調表示が可能な強誘電性液晶方式（たとえばＤＨＦ型表
示方式）、あるいは反強誘電性液晶表示方式と能動素子
を用いた表示方式が検討されている。

【０００６】しかし、このようなスメクチック系液晶を
アクティブマトリクス駆動（これは保持動作駆動であ
る）した場合、液晶分子が十分に応答しないためにコン
トラストがとれない問題があった。さらに動画を表示さ
せた場合は前に表示していた画像の影響を受け、エッジ
が必要以上に強調されたり、像が２重に見えたりする欠
点があった。

【０００７】コントラストを向上させるために、画素に
保持させたい電圧より高い電圧で書き込みを行う。図１
１で定義される電圧保持率をβとした場合、書き込みた
い電圧の1/β倍の電圧を印加すれば保持させたい電圧を
得ることができる。静止画ではこれでコントラストが高
い画像を得ることができる。しかし、動画を表示した場
合は前表示の影響を受けるという影響は解消されない。
この原因は、保持させたい電圧が変化した場合は、定常
状態に入るまで、数フレーム間、ステップ応答（ A.G.
H.Verhulst らIDRC'94 digest p377.) と呼ばれる現象
が起きる。図１２に保持電圧のステップ応答の例を示
す。

【０００８】ステップ応答解決の方法としては下記のリ
セットパルスを用いる方法が公知である。

【０００９】１）１つの画素に２つ以上の能動素子と信
号線とリセット線を設ける方法（ A.G.H.Verhulst らID
RC'94 digest p377.) 、２）画素選択時間の一部を用いて、リセット電圧を印加
する方法（特開平06-194625 ）である。しかし、１）の
方法は同じ画素数でも能動素子数や、電荷を供給するラ
インの数が増えるため、歩留まり低下、開口率低下を招
く。また、２）の方法はリセットパルスの時間に相当す
る時間分、１本の走査線を書き込むのに必要な選択時間
が長くなり走査線の数を多くとれない。ＤＨＦ以外にも
反強誘電性液晶を用いても同様の問題があつた。また、
電圧保持率の低さに対応するために印加電圧を１／β倍
にすると消費電力が上昇し、ドライバＩＣも耐電圧が高
いものを用いねばならない。

【００１０】低電圧化の一つとしてＴＦＴ−ＴＮ型液晶
表示装置で知られている２線同時駆動法（特開昭63-242
085)を用いると、液晶分子の応答が大きくなりコントラ
ストが向上したが・静止画でも像がぼけたり２重像にな
った。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、能動素
子を備えた強誘電性液晶・反強誘電性液晶表示素子にお
いて、従来の液晶材料や駆動方法では、反電場によるコ
ントラスト低下と「ステップ応答」を解決するには不十
分である。また、強誘電性あるいは反強誘電性を有する
液晶をアクテイブマトリクス駆動させる場合には、ステ
ップ応答の影響を防ぐためにはリセット動作が不可欠で
あり、アレイ構造が複雑になったり走査線の数が制限さ
れ、また、駆動電圧が高くなるという問題があった。さ
らに２線同時駆動を行って低電圧で十分なコントラスト
を得ようとした際には、静止画であっても画像がぼけた
り、２重像になったりする問題があった。

【００１２】したがって、本発明は第１に、高コントラ
ストで安定な表示が得られ、「ステップ応答」の見られ
ない高速・広視野角の液晶表示素子の提供を目的とす
る。

【００１３】第２に、リセット動作を用いることなく、
ステップ応答の影響を防ぐことが可能な液晶表示装置を
提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め，本発明は次のように構成する。前提として、ノ一マ
リブラックの偏光板配置で、正負の印加電圧に対し対称
なモードのフレーム反転（フィールド反転）駆動を通常
の条件としている。現状の強誘電性・反強誘電性液晶材
料では残存ヒステリシスや不純物による焼き付きの問題
があるため、このような条件が最適である。しかし、以
下に示す構成では、この条件のみに限定するものではな
い。

【００１５】第１には、能動素子を備え、液晶材料とし
てカイラルスメクティックＣ相或いはその副次相の液晶
を用いた液晶表示素子に於いて、書込時間の開始時に、
印加電圧一光透過率特性曲線における所望の光透過量に
対応する電圧よりも高い電圧を印加し終了時に所望の光
透過量に対応する電圧に近い値が印加されるように信号
電圧とコモン電圧の一方あるいは双方を変化させること
を特徴とする。

【００１６】反電界による実行印加電圧の低下から生じ
る書込不足を解消するには，当然大きめの電圧で駆動す
るという対策が考えられる。しかし、書込不足で「ステ
ップ応答」が起きている状態では特に、前のフレームの
蓄積電荷量に依存する不安定な応答であり、大きめの電
圧で駆動するだけでは場合によっては飽和電圧を越えた
過剰な書込が行われる恐れがある。この過剰書込状態に
なると，次のフレームで逆極性に書き込むときに戻りが
悪くなり、電圧の極性に対する対称性が失われ表示が不
安定になることがあり得る。また、前のフレームの電荷
量によらず飽和電圧を越えない範囲だけで駆動すると、
電圧レンジが限定され、コントラスト比を確保すること
が困難となる。しかしながら本発明のように、書込始め
は大きめの電圧、書き終わりは所望の電圧に近い値に収
束するように印加電圧を変化させれば、過剰な書込によ
る不安定表示を防ぐことができ、駆動電圧レンジも比較
的広くとれ、書込不足が解消してコントラス卜比が向上
し、ステップ応答も目立たないレベルにまで低減でき
る。これを印加電圧一光透過率特性曲線上で説明したの
が図１である。ＤＣ電圧で駆動した場合の特性は曲線
(a) であるが、能動マトリクス駆動ではＤＣ駆動の場合
の飽和電圧Ｖ1 で書き込んでも、液晶の応答速度が書込
時間よりも長いため、曲線(b) までしか到達できず、保
持期間に入ってからの反電場の増大により実効印加電圧
が低下して、最終的な光透過率は中間程度のＴ1 程度し
か得られない。これに対し、上記第1 の構成のように，
例えば書込時間の始め2/3 程度を大きめの電圧Ｋで書き
込み、その後Ｖ1 で書き込みを終わる場合を比較して図
に示している。書込時間の2/3 では曲線(c) までしか到
達しないが、大きめの電圧で書き込んでいる分、最終的
に光透過状態は、所望の状態に近い乃にまで達してい
る。このような駆動によれば、過剰書込すなわち曲線
(a) の飽和部分に到達してしまうことなく、効果的に書
込量の増加をはかることができる。

【００１７】また、第２には、上記第１の構成の液晶表
示素子に於いて、書込時間の開始時に印加する電圧が、
所望の光透過量に対応する電圧にかんし増加関数である
ことを特徴とする。

【００１８】上記のように、印加電圧を所望透過率に対
応する電圧の増加関数、たとえば比例関係にすること
が、以下のような理由から好ましい、まず、明状態から
暗状態に（ノ一マリブラックの場合）遷移するとき、す
なわち、高印加電圧状態から低印加電圧状態に移る場合
は、逆極性に大きめの電圧を印加してしまうと、過剰に
書き込まれて黒レベルが上昇し、コントラス卜比が低下
する可能性がある。したがって、この場合には最初から
所望透過率に対応する電圧に比較的近い印加電圧にする
のが適当である。次に、暗状態から明状態に遷移すると
き、あるいは明状態が続くとき、すなわち高電圧印加の
書込が行われる場合は、特に書込不足が起こりやすい。
したがって、所望透過率に対応する電圧を大きく上回る
印加電圧で書込始めるほうが、コントラスト向上のため
には有利である。このように、書き込み始めの電圧値
は、低電圧印加状態が所望の場合にはそれに近い低い値
に、高電圧印加状態が所望の場合にはそれより大きめの
値に設定することが好ましい。第３には、上記第１或い
は第２の構成の液晶表示素子に於いて、書込時間内の信
号電圧とコモン電圧の変化を、セル電圧のモニター結果
をもとにフィードバックをかけながら行うことを特徴と
する。

【００１９】第４には、上記第１或いは第２の構成の液
晶表示素子に於いて、フレームメモリを備え、書込時間
の開始時に印加する電圧が、所望の光透過量に対応する
電圧と前フレームの電圧値との差に関して増加関数であ
ることを特徴とする。

【００２０】第１あるいは第２の構成では、書込不足が
かなり深刻な場合には、やはり前のフレームの書込デー
タに依存するステップ応答がある程度残ってしまう。こ
れを完全に解消することは、若干の製造コストの増加を
伴うが、上記第３、第４の構成によって可能である。第
３の構成では、画素電圧を信号線を通してモニターしな
がらその結果をフィードバックし、書込時間内で電圧を
適当に変化させて所望の光透過状態に導く機能を持つ駆
動回路を備える。

【００２１】第４の構成では、前のフレームの書込デー
タをフレームメモリに記憶し、今回書き込むデー夕との
差をとって、例えばその差の定数倍の印加電圧で書込始
める。この方法では、ゼロに近い電圧を書き込む場合で
も、前のフレームの書込値が大きければ、逆極性の電圧
で引かれる形でゼロに戻るので、より効果的である。こ
れらの方法は、コストと得られる効果の兼ね合いによっ
ては，実用となる可能性がある。

【００２２】次に、本発明の液晶表示装置は、強誘電性
液晶あるいは反強誘電性液晶をアクティブマトリクス駆
動する場合、画素に保持されている電荷に応じて書き込
む電荷量を調整し、リセット動作を不要にすることを特
徴とする。画素に保持されている各画素の電荷量は外部
記憶装置に記録させるか、画素自体に保持されている電
荷を読み出すことにより特定する。

【００２３】さらに、２線同時駆動を行い、１回目の書
き込み後に画素に保持されている電荷に応じて電荷に書
き込む電荷量を調整することにより、低電圧で駆動する
ことを可能にする。

【００２４】本発明によれば、外部画像記憶装置に記憶
された各画素の電荷保持量、あるいは画素自体に保持さ
れている電荷を読みだすことにより、書き込み前に画素
に保持されている電荷量を特定し、その電荷に応じて書
き込む電荷量を制御し、表示輝度が変化した場合にもス
テップ応答の影響を受けず残像のない表示を提供する。
また２線同時駆動を行った場合に画像のぼけ、２重化
を防ぐ。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面を用
いて説明する。

【００２６】

【実施例１】まず、液晶材料として、自発分極150nＣ／
ｃｍ²、応答時間100 μｓ、飽和電圧５Ｖの無しきい値
型反強誘電性液晶Ａ(Fukuda,AsiaDisplay′95digest,61
(1995))を用いた。TFT 駆動系は、最大印加電圧±6Ｖ、
１ラインの選択時間64μS のＶＧＡのものを用いた。

【００２７】図2(a)に示す駆動波形で、書込時間の前半
で所望の光透過率に対応する書込電圧の２倍の信号電圧
Vsigを印加し、後半で所望の電圧にする駆動を行った。
コントラスト比は３０：１が得られ、テップ応答による
残像は認められなかった。

【００２８】

【実施例２】実施例１と同じ条件でセルを作成した。図
3(a)に示す駆動波形で、コモン電圧Ｖｃｏｍを逆極性に
短時間動かす駆動を行う他は、実施例１と同じ条件で画
像表示を行った。コントラスト比は２８：１が得られ、
ステップ応答による残像は認められなかった。さらに、
図2(a)の信号電圧波形Vsigを併用した駆動を行ったとこ
ろ、コントラスト比は３５：１まで向上した。

【００２９】

【比較例１】従来のＴＮ液晶を用いたTFT-LCD と同じ図
2(b)、図3(b)に示す駆動波形を用いる他は、実施例1 と
同じ条件でセルを作成し、画像表示を行った。書込不足
のため、コントラスト比は１０：１と低下し、ステップ
応答による残像が認められた。

【００３０】

【実施例３】液晶材料として、自発分極150nC/cm²、応
答時間100 μｓ、飽和電圧５Ｖの歪らせん型強誘電性液
晶（ＤＨＦ液晶）Ｂを用いた。

【００３１】TFT 駆動系は最大印加電圧±6Ｖ、１ライ
ンの選択時間64μS のＶＧＡのものを用いた。

【００３２】図2(a)に示す駆動波形で、書込時間の前半
で所望の光透過率に対応する書込電圧の2 倍の信号電圧
y.g を印加し、後半で所望の電圧にする駆動を行った。
コントラスト比は３０：１が得られ、ステップ応答によ
る残像は認められなかった。

【００３３】

【比較例２】実施例３と同じ条件でセルを作成した。所
望の光透過率に対応する電圧より高い電圧で書込時間内
印加電圧変化を伴わない駆動を行った。最高の印加電圧
値は、印加電圧一光透過率特性曲線の飽和電圧値を越え
る。コントラスト比は３０：１が得られたが、最低輝度
付近から最高輝度付近に変わる場合に表示の乱れが発生
した。これは、飽和電圧を越えた状態に過剰に書き込ま
れ，次のフレームで逆極性に戻りきれなくなることに起
因する。飽和電圧を大きく越えたことにより、セルの一
部では液晶の配向の非可逆的な破壊が発生し、その後の
表示は著しく損なわれた。これは再アニール処理を行わ
ない限り元に戻らないため、実用上好ましくない。飽和
電圧値を超えない範囲で駆動を行うと、表示は安定した
がコントラスト比は２０：１程度に低下した。実施例３
のように、書込時間の後半で印加電圧を低下させればこ
のような過剰な書込による不安定な表示は発生せず、コ
ントラスト比の低下も起こらない。

【００３４】次に、本発明の液晶表示装置の駆動方法お
よび回路の実施例を説明する。なお、これら実施例は本
発明の理解を容易する目的で記載されるものであり、本
発明の要旨を変えない範囲で種々変更して用いることが
できる。

【００３５】ＴＦＴ−ＤＨＦｆｉ晶セルを公知の方法に
従って作成した。画素ひとつ分の等回路を図４に示す。
偏光板は図５に示すように設定し、ノ一マリーブラック
表示とした。電圧無印加時は暗、プラスまたはマイナス
の電圧を印加した際は明表示を行う。印加する電圧は極
性反転装置を用い毎フレーム正負の極性を反転させる方
法である。

【００３６】アクティプマトリクス駆動を行う液晶表示
装置において、光透過量は液晶部分などに保持してい
る”保持電圧”でほぼ決定する。この場合、フレーム時
間後に保持している電圧と書き込み時間内に書き込む電
圧の比（図１５の電圧保持率α）が１００％であるのが
理想的な状態である。しかし、ＤＨＦの場合、フレーム
周波数・デユーティ数の増加により１ラインあたりの書
き込み時間が短くなると電圧保持率が著しく低下する。
その理由を以下に説明する。ＤＨＦは強誘電性液晶の一
種であるため外部からの電場の印加により液晶分子の配
列が変化すると反電界が生じる。書き込み時間内で液晶
分子の応答が完了する場合は、信号線から書き込まれて
いる電荷によって反電界はキャンセルされるので影響は
出ない。しかし、デューテイ数が増し、書き込み時間が
短くなると書き込み時間内で液晶分子は応答しきれなく
なる。そうすると書き込み終了後の液晶分子の動きによ
り発生した反電界によって、液晶分子に書き込んだ電荷
がキャンセルされるため、書き込んだ電圧を保持できな
い。

【００３７】この現象を詳しく検証した結果、自発分極
を持つ液晶をアクティプマトリクス駆動する場合、電圧
保持率が１００％ではない場合、書き込み後の保持電圧
は、書き込む前に保持している電圧によって大きく影響
を受ける。すなわち、書き込み前の保持電圧が異なれ
ば、同じ電圧を書き込んだとしても、書き込み後保持さ
れる電圧は異なる。書き込み後保持される電圧は液晶分
子が光学応答する領域においてほぼ以下のようになる。

【００３８】Ｖ＝（１−α）Ｖｐｒｅ＋αＶｗｒｉ（１）ただし（l Ｖ l＜l Ｖｓａｔ l）のとき、αは図１１で
定義される電圧書き込み率である。書き込み後の保持電
圧は前保持電圧の影響を受けるために「ステップ応答」
が生じている。そこで、保持させたい電圧を得るため、
書き込み電圧を単純に定数倍するだけでなく、前に保持
している電圧に応じて変化させることにした。すなわ
ち、書き込む電圧は第１に、書き込み前に保持していた
電圧をキャンセルするためのもの、第２に、新たに電圧
を書き込むためのもの、との合計として考えることがで
きる。

【００３９】本発明の概略図を図６に示す。画像入力信
号６１は極性反転装置６２によりフレーム毎に入れ換え
る。画像記憶装置ＦＭ６３には予め画素に保持されてい
る電荷量（前フレームに保持させたかった電荷量）が記
憶されている。極性反転装置６２からの出力信号と画像
記憶装置ＦＭ６３に記録されている電荷量と電圧保持率
をレベル加成装置６４に入力し、レベル加成装置６４か
ら以下の演算結果に従った値が出力され表示画素６５に
書き込まれる。

【００４０】（α−１）Ｖｍｅｍ／α＋Ｖｗａｎｔ／α＝Ｖｗｒｉ（２）ここで、Ｖｍｅｍは画像記憶装置ＦＭ６３に保持させて
いる電荷、Ｖｗａｎｔは保持させたい電荷（出力）、Ｖ
ｗｒｉは実際に書き込む電荷である。

【００４１】（２）式の左辺第１項は前に画素に保持し
ていた電荷をキャンセルするためのもので、第２項は電
荷をキヤンセルした後、新たに電圧を書き込むためのも
のである。電圧書き込み率は液晶材料・セルの条件によ
って異なるのは勿論、同じ材料でも駆動温度によって異
なるため、調整を行った。なお、画素６５に電荷を書き
込んだ後、画像記録装置のデータは今回保持させたかっ
た電圧（極性反転装置６２からの出力であって、計算後
実際に書き込んだ電圧ではない）に書き換える。以上
の操作を加えることにより、ステップ応答のない自然な
画像が表示できた。本発明の他の実施例を図７により
説明する。この実施例では、電圧保持率測定装置６６に
より、電圧保持率の変化に自動的に追従できるようにし
た。特定の画素で液晶の応答状態をモニターし、その結
果をフィードバックするようにした。電圧保持率（β）
測定用のモニター画素を設定し、その画素で測定された
電圧保持率から以下の式により電圧書き込み率αを換算
した。

【００４２】 α＝２β／（１＋β）、β＝α／（２−α）（３）モニター画素に印加するパルスは、定常状態で液晶分子
に保持されている電圧が、液晶分子の光透過率の飽和電
圧以下、しきい値電圧以上、になるように設定する。保
持電圧が光透過率が飽和する電圧以下の場合、印加電圧
に関係なく電圧保持率はほぼ一定であるので、基本的に
線形展開する。電圧保持率のモニターは電源投入０．２
秒後（測定画素のステップ応答が終了してから）開始し
た。１秒ごとにデータを更新した。もちろん、毎フレー
ム更新してもよいし、１分毎にしてもよい。

【００４３】なお、本実施例では電圧保持率モニターは
単一の電圧（５Ｖ）で行ったが、より正確を期すために
複数の電圧毎に保持電圧をモニターするとなおよい。

【００４４】さらにセルの部分部分によって温度が異な
るので大型セルの場合は複数の場所で保持率モニターを
行うとよい。

【００４５】図８に本発明のさらに他の実施例を示す。
画像記憶装置として画素６５に蓄積している電荷を用い
る。使用する波形を図９に示す。一つの画素に使える選
択時間の開始直後は信号線に電荷は供給しない。画素か
ら電荷が流れてくるので信号線を通じ画素の蓄積電荷を
モニターする。ゲート時間は有限なので書き込みに使え
る時間は短くなるが、高価な画像記憶装置を必要としな
いという利点かある。この場合、電圧保持率は実施例１
より短い書き込み時間（選択時間から読みだしに使う時
間をさしひく）で書き込んだ場合の値で定義する。

【００４６】以上の実施例は１回のフィールド書き込み
に関して１回の書き込みを行うシングルスキヤン方式で
あったが、次に、２線同時駆動法すなわち、ダプルスキ
ャン式での実施例を説明する。

【００４７】ダブルスキャンを行うと１回の走査で２回
の書き込みができるので見かけの電圧保持率が向上す
る。図１０に駆動波形（ゲート電圧）の模式図を示す。
たとえば、シングルスキャンで電圧保持率が３３％であ
った場合は、１回予備書き込みを行うため６０％まで向
上する。この場合、ダブルスキャンで書き込む電圧はシ
ングルスキャンの５５％ですむ。

【００４８】シングルスキヤンとダブルスキャンの定常
状態での電圧保持率対比表１（計算）を示す。

【００４９】

【表１】そこで２線同時駆動法をＴＦＴ−ＤＨＦセルに応用し
た。同じ電圧で駆動した場合、あきらかにコントラスト
の向上がみられた。しかし、画像がぼけてしまつた。こ
れは本書き込み後の保持電圧は１回目の書き込みの前に
液晶に保持していた電荷だけでなく、前書き込みで書き
込んだデータの影響を受けるためである。前書き込みは
１つ前か２つ前の画素に書き込む電荷がそのまま書き込
まれるので、画像が２重になるように見えるのである。

【００５０】たとえば、電圧書き込み率５０％で−３Ｖ
の電荷を保持しているセルに前書き込みで７Ｖ、本書き
込みで７Ｖの電圧を書き込んだ場合、最終的に保持して
いる電圧は４．５Ｖであるが、前書き込みが３Ｖであっ
た場合、最終的に保持されてる電圧は３．５Ｖになる。
このような差が発生するのは、前書き込み後の保持電圧
が前者は２Ｖ、後者は０Ｖと異なってくるからである。

【００５１】そこで、前書き込みの後に画素に保持して
いる電圧に応じて駆動電圧を変化することにした。実施
例１の画像記憶装置に新たに加成装置を加えた。概念図
を図１１に示す。

【００５２】まず、１回めの予備書き込みは他画素に書
き込むデータをそのまま画素に出力する。次に前回の画
像データと１回目の前書き込みのデータを加成して、そ
の出力を画像記憶装置に記録しなおした。次に２回目の
本書き込みでは極性反転装置６２の出力と画像記憶装置
に保持されている値を加成装置６４に入力し、得られた
出力を液晶表示装置に出力した。

【００５３】なお、２回めの書き込みの後、画像記憶装
置は極性反転装置６２の出力値に書き換える。１回目の
書き込み同様、実際に２回目に書き込む電圧と画像記憶
装置に保持しているデータを加成した値を記憶装置に書
き換えても同様の効果が得られた。図１２にこの概念図
を示す。しかし図１２の方式はノイズに弱かった。

【００５４】以上の方式で２重画像にならずステップ応
答の影響もない画像を得ることができた。書き込む電圧
は次式のようになり、１回書き込みより駆動電圧が低く
てすむ。

【００５５】 −（α−１）²Ｖｍｅｍ／α＋（α−１）Ｖｐｒｅ−Ｖｗａｎｔ／α ＝Ｖｗｒｉｔ（４）ここで、Ｖｐｒｅは１回目の書き込み量である。

【００５６】なお、このような書き込み方式を採用する
場合、厳密にダブルゲートにする必要はない。電圧保持
率の多少に応じ、前書き込み時間を減少したり増加して
もよい。その際は前書き込み終了後に画素に保持されて
いる電圧を椎定する場合、補正を加える。

【００５７】本発明のさらに他の実施例として、２線同
時駆動方法で画像記憶装置は画素に蓄積している電荷を
用いた。画素の電荷を読み出すのは１回目の予備書き込
みの後、２回目の本書き込みの際である。駆動波形の概
念図を図１３に示す。以下、実施例３と同様に行った。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の能動素子を備えた強誘電性液晶または反強誘電性
液晶表示素子に比較して、書き込み不足が解消されて
「ステップ応答」もなくなり、高コントラストで安定し
た表示が得られる。

【００５９】また、本発明の駆動方法により、ステップ
応答が解消され、残像のない画像が実現できる。また、
２線同時駆動を行った場合も像のボケや２重化がなくな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶素子の駆動法を従来の駆動法と対
比して説明するための、印加電圧一光透過量特性図であ
る。

【図２】本発明の液晶素子の駆動波形と光学応答性を従
来のそれらと対比して説明するためのグラフである。

【図３】本発明の液晶素子の駆動波形と光学応答性の他
の実施例を従来のそれらと対比して説明するためのグラ
フである。

【図４】本発明の液晶表示装置の画素部分の回路図であ
る。

【図５】本発明の液晶表示装置の駆動モードを示す図で
ある。

【図６】本発明の第１の実施例を示す駆動回路のブロッ
ク図である。

【図７】本発明の第２の実施例を示す駆動回路のブロッ
ク図である。

【図８】本発明の第３の実施例を示す駆動回路のブロッ
ク図である。

【図９】本発明の第３の実施例に用いる駆動パルスを示
す波形図である。

【図１０】本発明の第４の実施例に用いる駆動パルスを
示す波形図である。

【図１１】本発明の第４の実施例を示す駆動回路のブロ
ック図である。

【図１２】おなじく本発明の第４の実施例を示す駆動回
路のブロック図である。

【図１３】本発明の第５の実施例に用いる駆動パルスを
示す波形図である。

【図１４】従来素子の電圧保持率、電圧書き込み率の説
明図である。

【図１５】従来素子のステップ応答の説明図である。

【符号の説明】

１１… ６１…画像入力信号６２…極性反転装置６３…画像記憶装置ＦＭ６４…レベル加成装置６５…表示画素６６…電圧保持率測定装置

フロントページの続き (72)発明者水谷嘉久神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地株式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者飯田理恵子神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地株式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者高頭孝毅神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地株式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者藤原久男神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地株式会社東芝生産技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】能動素子を備え、液晶材料としてカイラル
スメクティックＣ相或いはその副次相の液晶を用いた液
晶表示素子に於いて、書込時間の開始時に、印加電圧一
光透過率特性曲線における所望の光透過量に対応する電
圧よりも高い電圧を印加し終了時に所望の光透過量に対
応する電圧に近い値が印加されるように信号電圧とコモ
ン電圧の一方あるいは双方を変化させることを特徴とす
る液晶表示素子。
【請求項２】請求項１記載の液晶表示素子に於いて、書
込時間の開始時に印加する電圧が、所望の光透過量に対
応する電圧に関して増加関数であることを特徴とする液
晶表示素子。
【請求項３】請求項１或いは２記載の液晶表示素子に
於いて、書込時間内の信号電圧とコモン電圧の変化を、
セル電圧のモニター結果をもとにフィードバックをかけ
ながら行うことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項４】請求項１或いは２記載の液晶表示素子に
於いて、フレームメモリを備え、書込時間の開始時に印
加する電圧が，所望の光透過量に対応する電圧と前フレ
ームの電圧値との差に関して増加関数であることを特徴
とする液晶表示素子。
【請求項５】強誘電性、あるいは反強誘電性を示す液
晶を用いた液晶表示装置において、１フレーム毎に入力
画像の極性を反転する極性反転装置と極性反転装置から
の出力画像信号の少なくとも一枚のフィールド画像を保
持する画像記憶装置と、この画像記憶装置に保持された
画像信号と前記極性反転装置からの出力画像信号とを加
成するレベル加成装置と、このレベル加成装置からの出
力信号が供給される液晶表示部とを備えたことを特徴と
するアクティブマトリスク型液晶表示装置。
【請求項６】強誘電性、あるいは反強誘電性を示す液
晶を用いる液晶表示装置において、１フレーム毎に入力
画像の極性を反転する極性反転装置と書き込み前に画素
に保持されている電荷量を読み出す読みだし装置と、前
記読みだし装置からの出力信号と、極性反転装置からの
出力画像信号とを加成するレベル加成装置と、このレベ
ル加成装置からの出力信号が供給される液晶表示部とを
備えたことを特徴とするアクティブマトリスク型液晶表
示装置。
【請求項７】強誘電性、あるいは反強誘電性を示す液
晶を用い２本の走査線を同時に駆動することによって同
一フレーム時間内に予備書き込みと本書き込みの２回の
書き込みを行う液晶表示装置において、１フレーム毎に
入力画像の極性を反転する極性反転装置と極性反転装置
からの出力画像信号の少なくとも一枚のフィールド画像
を保持する第１の画像記憶装置と、この第１の画像記憶
装置と予備書き込みの電荷を加成する第１のレベル加成
装置と、この第１のレベル加成装置からの出力を記録す
る第２の画像記録装置と、本書き込みの際に前記第２の
画像記録装置の出力と前記極性反転装置からの出力画像
信号を加減する第２のレベル加成装置Ｂと、この第２の
レベル加成装置からの出力信号が供給される液晶表示部
とを備え、本書き込み後、前記極性反転装置からの出力
画像信号を画像記録装置に記憶することを特徴とするア
クティブマトリスク型液晶表示装置。
【請求項８】請求項７の液晶表示装置について、前記
第１の画像記録装置と第２の画像記録装置は同一の画像
記録装置を兼用することを特徴とするアクティプマトリ
クス型液晶表示装置。
【請求項９】強誘電性、あるいは反強誘電性を示す液
晶を用い複数本の走査線を同時に駆動することによって
１フレーム内に複数回の書き込みを行う液晶表示装置に
おいて、１フレーム毎に入力画像の極性を反転する極性
反転装置と同一フレームでの最終書き込み前に画素に保
持されている電荷量を読み出す読みだし装置と、前記読
みだし装置からの出力信号と、極性反転装置からの出力
画像信号とを加減するレベル加成装置と、このレベル加
成装置からの出力信号が供給される液晶表示部とを備え
たことを特徴とするアクティブマトリスク型液晶表示装
置。
【請求項１０】請求項５、６または９の液晶表示装置
において液晶セルの電圧保持率を測定する装置と、この
測定装置の出力によって前記レベル加成装置を制御する
ことを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装
置。
【請求項１１】請求項７または８の液晶表示装置にお
いて液晶セルの電圧保持率を測定する装置とこの測定装
置の出力によって前記第１および第２のレベル加成装置
を制御することを特徴とするアクティプマトリクス型液
晶表示装置。
【請求項１２】請求項５、６、７、８、９、１０また
は１１の液晶表示装置において、液晶材料が螺旋ピッチ
が０．３μｍより短い強誘電性液晶であることを特徴と
するアクテイブマトリクス型液晶表示装置。