JPH11258573A

JPH11258573A - 液晶表示素子の駆動方法及び液晶表示装置

Info

Publication number: JPH11258573A
Application number: JP6517798A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Takatori; 憲一高取; Ken Sumiyoshi; 研住吉
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-03-16
Filing date: 1998-03-16
Publication date: 1999-09-24
Anticipated expiration: 2018-03-16
Also published as: JP3497986B2

Abstract

(57)【要約】【課題】リセットパルスを用いること無く、画像デー
タ間の演算をすることもなく、高コントラストで高輝度
であり、電気的な非対称性の影響の無い、液晶表示素子
の駆動方法を提供する。【解決手段】第１の駆動方法は、１フレームが、第１
フィールドと第２フィールドとにより構成され、第１フ
ィールドで所定の信号電圧でデータを複数回書き込み、
次いで、第２フィールドで信号電圧の符号を反転し、複
数回データを書き込む。また、第２の駆動方法は、極性
が正負に所定周期で反転する信号電圧で１フレーム内に
複数回データを書き込む。

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
動方法及び液晶表示装置に関し、更に詳細には、高コン
トラスト及び高輝度で、かつ電気的な非対照性の影響の
ない液晶表示素子の駆動方法、及び液晶表示素子がその
ような駆動方法により駆動される液晶表示装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、高性能液晶ディスプレイの主流
は、ネマチック液晶を用いＴＮ（ツイステッドネマチッ
ク）モードあるいはＩＰＳ（イン・プレーン・スイッチ
ング）モードのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）方式のアク
ティブマトリクス液晶表示装置である。これらのアクテ
ィブマトリクス液晶表示装置では、通常、画像信号が３
０Ｈｚで正負の書込みをするために、６０Ｈｚで書き換
えられ、１フィールドの時間は、約１６．７ｍｓ（ミリ
秒）である（正負双方のフィールドの合計時間は１フレ
ームと呼ばれ約３３．３ｍｓである）。一方、液晶の応
答速度は、現在、最も速いものでも、このフレーム時
間、即ち３３．３ｍｓ程度である。このため、動画から
なる映像信号を表示する場合や、高速なコンピュータ画
像を表示する場合には、現在のフレーム時間より速い液
晶の応答速度が必要とされる。

【０００３】ところで、更なる高精細化を目指すため
に、液晶表示装置の照明光であるバックライトを、赤・
緑・青と時間的に切り替えるフィールドシーケンシャル
・カラー液晶表示装置も検討されている。この方式で
は、カラーフィルタを空間的に配置する必要が無いの
で、従来の３倍の高精細化が可能である。フィールドシ
ーケンシャル・カラー液晶表示装置では、１フィールド
の１／３の時間で１色を表示する必要があるので、表示
に使用できる時間は約５ｍｓ程度となる。従って、液晶
自身は、５ｍｓより早く応答することが求められる。こ
のような高速応答を実現できる液晶として、強誘電性液
晶や反強誘電性液晶のような自発分極を有する液晶が検
討されている。また、ネマチック液晶においても、誘電
率異方性が大きくしたり、粘性を低くしたり、薄膜化し
たり、液晶配向をパイ型の配向等に変更したりすること
による高速化が検討されている。

【０００４】一方、アクティブマトリクス液晶表示素子
で、実際に液晶部に電圧および電荷が書き込まれる時間
は、各走査線の選択時間（書き込み時間）のみである。
この時間は、１０００本のラインを有し、１フィールド
時間で書き込む場合、１６．７μｓ（マイクロ秒）であ
り、フィールドシーケンシャル駆動を行った場合は、約
５μｓである。現在のところ、この時間内に応答が終了
する液晶若しくは液晶の使用形態は、ほとんど存在しな
い。上述の自発分極を有する液晶や高速化したネマチッ
ク液晶においても、このような速い応答をする素子は知
られていない。

【０００５】その結果、液晶が信号の書き込み終了後に
応答するために、次のような問題が発生する。まず、自
発分極を有する液晶では、自発分極の回転による反電場
が発生し、液晶層両端の電圧が急激に低下する。このた
め、液晶層両端に書き込んだ電圧は大きく変化する。ま
た、高速ネマチック液晶でも、誘電率異方性による液晶
層の容量変化が極めて大きくなるため、液晶層に書き込
み、保持されるべき保持電圧に変化が起きる。このよう
な保持電圧の低下、すなわち、実効印加電圧の低下は、
書き込み不足となってコントラストを低下させる。ま
た、同じ信号を書き込みつづけた場合、保持電圧が低下
しなくなるまで、輝度が変化を続け、安定した輝度を得
るのに数フレームを要してしまう。

【０００６】更には、ジャパニーズ・アプライド・フィ
ジックスの第３６巻のパート１のナンバー２の７２０頁
から７２９頁に示されるように、画像信号が変化し、信
号電圧の絶対値が変化したフレームから同じ画像信号を
数フレームに渡って書き込みを続けた場合に、「ステッ
プ応答」と呼ばれる現象が見られる。この現象は、同じ
振幅のＡＣ駆動の信号電圧に対し、数フレームに渡り、
透過率が明暗の振動をする現象であり、この後に一定の
透過光量に安定する。この現象の例を図１２の模式図に
示す。図１２（ａ）はデータ電圧の波形図、図１２
（ｂ）はゲート電圧、及び図１２（ｃ）はその時の透過
率の波形図である。

【０００７】また、図１３は、図１２に示す駆動での走
査線毎のタイミングチャートであり、正及び負の表示期
間１０２、１０４の濃淡は、図１２（ｃ）の透過率に基
づく輝度を表わす。また、図１３中に、１６．７ｍｓの
時間を矢印で示した。図１３では、６本の走査線を想定
しており、上の走査線から順次、正の書込み１０１を行
い、正の表示１０２を得た後、再び上の走査線から順
次、負の書込み１０３を行い、負の表示１０４を得る。
各走査線に対し、正の書込み１０１と正の表示１０２の
期間を加えたものが第１フィールド、負の書込み１０３
と負の表示１０４の期間を加えたものが、第２フィール
ドであり、両フィールドの合計が１フレームとなる。さ
て、図１２（ａ）のデータ電圧を印加し、図１２（ｂ）
のゲート電圧でＴＦＴスイッチをオンすると、図１２
（ｃ）のようにフィールド毎に透過率が明暗の振動をす
る。このような透過率の振動は、フリッカとして観察さ
れ、表示の品位の劣化を招く。また、図１２（ｃ）に示
すように、信号電圧印加後、２フレーム目（４フィール
ド）で一定の透過率に落ち着いている。その結果、輝度
変化も図１３のように振動する。このように、高速応答
液晶を使用しても、実際の輝度の安定には数フレームを
必要とするため、表示画像の高速性が失われてしまう。

【０００８】一方、液晶応答後の透過率は、印加した信
号電圧ではなく、液晶応答後の液晶容量に蓄えられた電
荷量によって決まる。この電荷量は、所定の信号書き込
み以前の蓄積電荷と新規に書き込んだ書き込み電荷によ
って決定される。また、この応答後の蓄積電荷は、液晶
の物性定数、電気的パラメータ及び蓄積容量等の画素設
計値によっても変化する。このため、信号電圧と透過率
の対応を取るには、（１）信号電圧と書き込み電荷の対
応、（２）書き込み以前の蓄積電荷、（３）応答後の蓄
積電荷の計算を行うための情報と実際の計算処理等が必
要となる。この結果、（２）を全画面に渡って記憶する
ためのフレームメモリや、（１）や（３）の計算部が必
要となる。これは、システムの部品数の増大を招き、好
ましくない。

【０００９】これらの問題を解決する方法として、新規
データ書き込みの前に所定の液晶状態に揃えるようなリ
セット電圧を印加するリセットパルス法が、しばしば、
用いられる。一例として、アイ・ディー・アール・シー
１９９７のＬ−６６頁からＬ−６９頁に記載の技術につ
いて述べる。この文献では、ネマチック液晶の配向をパ
イ型の配向とし補償フィルムを付加したＯＣＢ（オプテ
ィカリ・コンペンセイテッド・バイリフリジェンス）モ
ードを使用している。この液晶モードの応答速度は約２
ミリ秒から５ミリ秒とされ、従来のＴＮモードより格段
に速い。本来、１フレーム内で応答が終了するはずであ
るが、前述のように、液晶の応答による誘電率の変化に
より保持電圧の大幅な低下が起こり安定な透過率が得ら
れるまで数フレームを要する。そこで、前掲文献では、
１フレーム内で白表示の書込み後、必ず黒表示を書き込
む方法が文献の第５図に示されている。この図を図１４
として引用する。横軸は時間であり、縦軸は輝度であ
る。点線が通常の駆動の場合の輝度変化であり、３フレ
ーム目で安定な輝度に到達している。一方、リセットパ
ルス法によれば、新規データ書き込み時には、必ず所定
の状態となっているので、書き込んだ一定信号電圧に対
し一定透過率という１対１の対応が見られる。この１対
１対応により、駆動用の信号の発生メカニズムが非常に
簡便となると同時に、前回の書き込み情報を記憶してお
くフレームメモリ等の手段がいらなくなる。

【００１０】また、これらの問題を解決する別の手段と
して、エーエムエルシーディー９７のダイジェストの１
１９頁から１２２頁に示される「疑似ＤＣ駆動」という
駆動方法が提案されている。図１５を参照して、この技
術を説明する。図１５は、図１２と同様に、図１５
（ａ）はデータ電圧の波形図、図１５（ｂ）はゲート電
圧、及び図１５（ｃ）はその時の透過率の波形図であ
る。また、図１６は走査線毎のタイミングチャートであ
り、正及び負の表示期間１０２、１０４の濃淡は、図１
５（ｃ）の透過率に基づく輝度を表わす。また、図１５
中に１６．７ｍｓの時間を矢印で示した。文献内の記載
では、１６．７ｍｓを１フレーム時間と定義している
が、この定義は一般的でないので、本明細書内の図では
変更している（文献に記載の１フレーム時間は、本明細
書で通常の従来の技術に対していうところの１フィール
ド時間に相当する）。

【００１１】「疑似ＤＣ駆動」では、通常の図１２に示
されるＡＣ駆動と異なり、複数のフィールドの間、同じ
符号のデータ電圧が印加され続ける。複数フィールド後
に、データ電圧の符号が反転され、電気的な偏りを無く
す。図１５では、４フィールドの正の書込み後、４フィ
ールドの負の書込みが行われて一つの画像信号の表示が
終わる。走査線毎の書込みのタイミングは、図１６に示
す通りであり、上から順次正のデータを書込み、それを
４回繰り返した後、上から順次負のデータを書込む事を
４回繰り返す。この方法では、印加した一定のＤＣ電圧
と液晶の両端の保持電圧が同じとなる状態が得られる。
その結果、液晶の応答による保持電圧の低下が無く、ま
た、図１２のＡＣ駆動のように、液晶の応答により保持
電圧が低下する方法に比べ、最終的な透過率が高くな
る。しかし、この方法での１フレーム時間は、各々の符
号の複数フレームを合計したものとなる。すなわち、図
１５の例では、本方式の１フレーム時間は図１２のフレ
ームの４倍の時間がかかっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、書込み
前後の蓄積電荷を比較する方法では、フレームメモリに
加え、比較演算部等が必要であり、システムの増大を招
く。また、リセットパルスによる方法では、一定の状態
にするリセット期間が必要となるために、書込みや表示
の時間が実質的に短くなる。また、かならず一定の透過
率になる期間が存在するため、フリッカが発生しやす
い。すなわち、リセットパルス法では、輝度の面内分
布、フリッカ、平均輝度の減少もしくは増大によりコン
トラスト低下が発生する。一方、疑似ＤＣ駆動では、上
述のように、ＡＣ駆動に比べて長いフレーム時間（図１
５及び図１６ではＡＣ駆動の４倍）を必要とし、高速応
答性を生かせない。また、その結果として、図１６に輝
度を示したような通常のフレーム時間(１６．７ｍｓ)の
数倍で振動する長周期のフリッカを生じる。

【００１３】そこで、本発明の目的は、リセットパルス
法やフレームメモリを用いること無く、印加信号電圧と
透過率の間に１対１の対応が見られる液晶表示素子の駆
動方法を提供することにある。また、本発明の他の目的
は、印加信号電圧と透過率の間に１対１の対応が見ら
れ、且つ、高速な応答が可能な液晶表示素子の駆動方法
を提供することにある。更に、それらの駆動方法を使用
した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
に、本発明に係る液晶表示素子の駆動方法（以下、第１
の駆動方法と言う）は、１フレームが、第１フィールド
と第２フィールドとにより構成され、第１フィールドで
所定の信号電圧でデータを複数回書き込み、次いで、第
２フィールドで信号電圧の符号を反転し、複数回データ
を書き込むことを特徴としている。

【００１５】また、本発明に係る液晶表示素子の別の駆
動方法（以下、第２の駆動方法と言う）は、極性が正負
に所定周期で反転する信号電圧で１フレーム内に複数回
データを書き込むことを特徴としている。

【００１６】また、第３及び第４の駆動方法は、それぞ
れ、第１及び第２発明方法で、走査線群を複数個のブロ
ックに分割し、複数個のブロックを同時に走査する。

【００１７】更に、第５及び第６の駆動方法は、１フレ
ームが、３色のカラーに応じて３つのフィールドに分割
され、各フィールド内でデータが順次表示されるフィー
ルドシーケンシャル液晶表示装置の駆動方法であって、
それぞれ、各色の駆動方法が第３又は第４の駆動方法に
よることを特徴としている。

【００１８】第１の駆動方法は、前述した疑似ＤＣ駆動
法の周波数を増大したものに相当するものであって、Ａ
Ｃ駆動により１フィールド内に複数回の書込みを行う。
第２の駆動方法は、ＡＣ駆動の周波数を増大したものに
相当し、１フレームの間に複数周期のＡＣ駆動を行う。
第３の駆動方法は、第１の駆動方法で、走査線を複数の
ブロックに分割し、同時に走査する方法である。第４の
駆動方法は、第２の駆動方法で走査線を複数のブロック
に分割し、同時に走査する方法である。本発明の第５の
駆動方法は、フィールドシーケンシャル表示であり、第
１及び第３の駆動方法と同様の駆動で、且つ、各色が正
の複数回の書込みと表示期間と負の複数回の書込みと表
示期間で構成される。本発明の第６の駆動方法は、フィ
ールドシーケンシャル表示であり、第２及び第４の駆動
方法と同様の駆動で、且つ、各色が複数回のＡＣ駆動と
表示期間で構成される。本発明に係る液晶表示装置は、
第１から第４の駆動方法を用いた液晶表示装置である。
また、本発明に係る別の液晶表示装置は、第５及び第６
の駆動方法を用いたフィールドシーケンシャル液晶表示
装置であって、液晶表示モードの有する視野角依存性と
駆動方法起因のパネル面内輝度分布を相殺する液晶表示
装置である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例１本実施形態例は、本発明に係る液晶表示素子の第１の駆
動方法の実施形態の一例で、図１（ａ）はデータ線に印
加する電圧の波形図、図１（ｂ）はゲート線に印加する
電圧の波形図、図１（ｃ）は高速応答する液晶に図１
（ａ）及び（ｂ）に示す電圧を印加した時の透過率変化
を示す図である。本実施形態例は、一面では、疑似ＤＣ
駆動法の周波数を増大したものに相当し、他の見方をす
ると、ＡＣ駆動で１フィールド内に複数回の書込みを行
うことに相当する。具体的には、図１（ａ）のデータ線
に印加する電圧は、図１２のＡＣ駆動と同じ１フィール
ド１６．７ｍｓの２フィールドで、１フレームを構成す
る矩形波である。一方、図１（ｂ）のゲート線に印加す
る電圧は、１フィールド期間中に複数回（この図では４
回）のオン・パルスが存在する。この結果、図１（ｃ）
に透過率変化を示すように、１フィールド１６．７ｍｓ
の間で、書込み回数に応じて徐々に透過率が上昇し、４
回目の書込みで安定状態に達する。

【００２０】また、図２は、第１の駆動方法での走査線
毎のタイムチャート及び走査線毎の表示輝度を示す図で
ある。６本の走査線を持つ場合を示してあり、表示輝度
は濃淡で示してある。図２に示すように、上から順次走
査し、正の書込みを行うことを４回繰り返すことによ
り、第１フィールドが形成される。その後、データ信号
電圧を反転し、上から順次走査し負の書込みを行うこと
を４回繰り返し第２フィールドが終了する。これらの第
１フィールド・第２フィールドにより、１フレームが形
成される。第１フィールドの時間は１６．７ｍｓであ
る。輝度は、図１（ｃ）で透過率を示したように、同じ
フィールド内で書込み回数が増える毎に明るくなる。
尚、各走査ラインの書込み時間は、１フィールド内にｎ
回の書込みを行った場合、通常の駆動方法の書込み時間
の１／ｎとなる。

【００２１】実施形態例２本実施形態例は、本発明に係る液晶表示素子の第２の駆
動方法の実施形態の別の例で、図３（ａ）はデータ線に
印加する電圧の波形図、図３（ｂ）はゲート線に印加す
る電圧の波形図、図３（ｃ）は高速応答する液晶に図３
（ａ）及び（ｂ）の電圧を印加した時の透過率変化を示
す図である。本実施形態例は、ＡＣ駆動の周波数を増大
したものに相当する。具体的には、図３（ａ）のデータ
線に印加する電圧は、図１２の数倍（この図では２倍）
の周波数の矩形波である。一方、図３（ｂ）のゲート線
に印加する電圧は、１フィールド期間中に１回のオン・
パルスが存在し、各フィールドは図３（ａ）の電圧符号
毎に与えられている。その結果、図３では、１フレーム
に４フィールドが存在する。本実施形態例では、図３
（ｃ）に透過率変化を示すように、１６．７ｍｓの期間
内に書込み信号に応じて、ステップ応答が発生し、徐々
に振動幅が押さえられ、４回目の書込みで安定状態に達
する。

【００２２】また、図４は走査線毎のタイムチャート及
び走査線毎の表示輝度を示す図である。６本の走査線を
持つ場合を示してああり、表示輝度は濃淡で示してあ
る。図４のように上から順次走査し正の書込みを行うこ
とで第１フィールドが形成され、その後、データ信号電
圧を反転し、上から順次走査し負の書込みを行うことに
より第２フィールドが形成される。更に、上から順次走
査し正の書込みを行うことにより第３フィールドが形成
され、その後、データ信号電圧を反転し、上から順次走
査し負の書込みを行うことにより第４フィールドが形成
される。これらの第１フィールドから第４フィールドに
より、１フレームが形成される。第１フィールドの時間
は８．３５ｍｓである。輝度は、図３（ｃ）の透過率の
グラフのようにフレーム内で振動しフレーム終了時には
安定する。尚、各走査ラインの書込み時間は、１フレー
ム内にｎ回のＡＣ駆動を行った場合、通常のＡＣ駆動方
法の書込み時間の１／ｎとなる。

【００２３】実施形態例３本実施形態例は、本発明に係る液晶表示素子の第３の駆
動方法の実施形態の一例で、図５は走査線毎のタイムチ
ャート及び走査線毎の表示輝度を示す図である。本実施
形態例は、実施形態例１と同様に、１フィールド内で同
一のデータ信号を複数回書き込んでいる。第１の実施形
態と違う点は、走査の方法である。本実施形態例では、
複数の走査ラインを同時に走査する。図５に示すよう
に、走査線群を上部ブロックと下部ブロックに分割し、
上部ブロックと下部ブロックの１ラインずつを選択し順
次上から下へと走査している。この結果、個々の走査線
の書込みには、実施形態例１の２倍の時間を確保するこ
とが可能である。尚、各走査ラインの書込み時間は、１
フィールド内にｎ回の書込みを行い、ｍ個の走査線ブロ
ックに分割した場合、通常のＡＣ駆動方法の書込み時間
のｍ／ｎとなる。

【００２４】実施形態例４本実施形態例は、本発明に係る液晶表示素子の第４の駆
動方法の実施形態の一例で、図６は走査線毎のタイムチ
ャート及び走査線毎の表示輝度を示す図である。本実施
形態例は、実施形態例２と同様に、１フレーム内に複数
回のＡＣ駆動を行う。実施形態例２と異なる点は、走査
の方法である。本実施形態例では、複数の走査ラインを
同時に走査する。図６に示すように、走査線群を上部ブ
ロックと下部ブロックに分割し、上部ブロックと下部ブ
ロックの１ラインずつを選択し順次上から下へと走査し
ている。この結果、個々の走査線の書込みには、実施形
態例２の２倍の時間を確保することが可能である。尚、
各走査ラインの書込み時間は、１フレーム内にｎ回のＡ
Ｃ駆動を行い、ｍ個の走査線ブロックに分割した場合、
通常のＡＣ駆動方法の書込み時間のｍ／ｎとなる。

【００２５】実施形態例５本実施形態例は、本発明に係る液晶表示素子の第５の駆
動方法の実施形態の一例で、図７は光源の輝度の時間配
分と走査線毎の時間配分の構成と動作を示すタイムチャ
ート及び走査線毎の表示輝度を示す図である。本実施形
態例では、実施形態例１と同様に、１フィールド内で同
一のデータ信号を複数回書き込み、また、実施形態例３
と同様の走査を行っている。実施形態例１及び３と異な
る点は、フィールドシーケンシャル駆動である点であ
り、また、各フィールド内には一定の表示期間１０５を
有している。図７では１２本の走査線での例が示してあ
る。

【００２６】１フレームは各色に合わせて３つに分割さ
れたフィールドに分けられ、各フィールド内でＡＣ駆動
される。また、ＡＣ駆動の各極性内で複数回の書込みが
行われる。一方、走査線も複数のブロックに分割され、
同時に書込みが行われる。図７に示すように、走査線を
４つのブロックに分割し、各ブロックの一番上の走査線
を同時に選択し書き込み、順次、上から下へと書き込
む。その走査を４回繰り返してＡＣ駆動の一方の極性
（ここでは正）を書き込みつづける。その後、表示期間
１０５が与えられる。信号データの極性が反転され、同
様に４ブロックを同時に走査することを４回繰り返し、
負の書込み１０３が終了し、表示期間１０５が与えられ
る。この時、光源は表示期間を含む範囲で点灯され、透
過率が不安定な範囲では消灯される。この手順により第
１フィールドが形成され、赤の表示が終了する。同様
に、緑、青、のフィールドの表示を行い、３フィールド
で１フレームが形成される。

【００２７】実施形態例６本実施形態例は本発明に係る液晶表示素子の第６の駆動
方法の実施形態の一例で、図８は光源の輝度の時間配分
と走査線毎の時間配分の構成と動作を示すタイムチャー
ト及び走査線毎の表示輝度を示す図である。本実施形態
例では、実施形態例２と同様に、１フィールド内で複数
回のＡＣ駆動を行い、また、実施形態例４と同様の走査
を行っている。実施形態例２及び４と異なる点は、フィ
ールドシーケンシャル駆動である点であり、また、各フ
ィールド内には、一定の表示期間１０５を有しているこ
とである。図８では１２本の走査線での例が示してあ
る。１フレームは各色に合わせて３つに分割されたフィ
ールドに分けられ、各フィールド内でＡＣ駆動される。
また、ＡＣ駆動は複数回行われる。一方、走査線も複数
のブロックに分割され、同時に書込みが行われる。図８
に示すように、走査線を４つのブロックに分割し、各ブ
ロックの一番上の走査線を同時に選択し書き込み、順
次、上から下へと書き込む。その走査を４回繰り返して
２周期分のＡＣ駆動を行う。その後、表示期間１０５が
与えられる。この時、光源は表示期間を含む範囲で点灯
され、透過率が不安定な範囲では消灯される。この手順
により第１フィールドが形成され、赤の表示が終了す
る。同様に、緑、青、のフィールドの表示を行い、３フ
ィールドで１フレームが形成される。

【００２８】実施形態例７本実施形態例は本発明に係る液晶表示装置の実施形態の
一例で、実施形態例１から実施形態例４の駆動方法のい
ずれかを用いた液晶表示装置である。図９は本発明の駆
動方法を適用した液晶表示装置の構成の一例を示す模式
図である。本実施形態例の液晶表示装置は、２枚の支持
基板６の各々の上に電極７が形成され、その上に液晶を
配向させる配向膜８が形成される。この一対の支持基板
６間に液晶９を挟持し、更に一対の偏光板を支持基板６
の外側に設ける。この構成により、通常、液晶表示装置
が構成される。以下に、この実施形態の動作を詳細に説
明する。各ドレインバスラインには、所定周波数で各駆
動方法に対応した信号データ波形が、各ゲートラインに
対応して印加される。一方、各ゲートバスラインには、
そのラインが選択される時に能動素子をオンするような
各実施形態で示した波形が印加され、これにより、ドレ
インラインの波形が表示電極により液晶に印加される。
再度、ゲートラインが選択されるまで、液晶部に電圧が
保持される。これにより液晶がメモリ性を持たなくて
も、表示の保持動作が可能である。リセットは、ドレイ
ンラインにリセット用の所定の信号データを印加し、且
つ、能動素子のスイッチをオンするような波形が各実施
形態で示したタイミングで印加される。以上の構成によ
り、実施形態例１から４のいずれかの駆動方法を適用し
た液晶表示装置が実現される。

【００２９】実施形態例８本実施形態例は本発明に係る液晶表示装置の実施形態の
一例で、実施形態例５又は６の駆動方法を用いた液晶表
示装置である。本実施形態例の液晶表示装置は、２枚の
支持基板の各々の上に電極が形成され、その上に液晶を
配向させる配向膜が形成される。この一対の支持基板間
に、液晶を挟持し、一対の偏光板を支持基板の外側に設
ける。更に、一方の偏光板の側にフィールドシーケンシ
ャル表示用の光源を備える。この構成により、第５及び
第６の実施の形態のいずれかの駆動方法を適用した液晶
表示装置が実現される。

【００３０】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例
に限定されるものではない。実施例１本実施例は本発明に係る液晶表示装置の一実施例であ
る。本実施例では、４８０本のゲートバスライン及び６
４０本のドレインバスラインには、スパッタ法で形成さ
れた線幅１０μｍのクロミウム（Ｃｒ）線を用い、ゲー
ト絶縁膜には窒化シリコン（ＳｉＮｘ）を用いた。一単
位画素の大きさは、縦３３０μｍ、横１１０μｍとし、
アモルファスシリコンを用いてＴＦＴ（薄膜トランジス
タ）を形成し、画素電極は透明電極である酸化インジウ
ム錫（ＩＴＯ）を用い、スパッタ法で形成した。このよ
うにＴＦＴをアレイ状に形成したガラス基板を第１の基
板とした。

【００３１】この第１の基板と対向する第２の基板に
は、クロミウムを用いた遮光膜を形成した後、ＩＴＯを
用いた透明電極（共通電極）を形成し、更にカラーフィ
ルタを染色法によりマトリクス状に形成し、その上面に
シリカを用いた保護層を設けた。その後、印刷法により
可溶性ポリイミドを印刷し１８０℃でベーキングして溶
媒を除去した。このポリイミド膜上を、スピンコート法
によりポリアミック酸を塗布し２００℃でベーキングし
イミド化しポリイミド膜を形成した。ナイロンを使用し
たバフ布を直径５０ｍｍのローラーに巻き付け、ローラ
ーの回転数６００ｒｐｍ、ステージ移動速度４０ｍｍ／
秒、押し込み量０．７ｍｍ、ラビング回数２回で１０°
クロスラビングとなるような方向に、このポリイミド膜
をラビングした。接触段差計で測定した配向膜の厚さは
約５００Åであり、クリスタルローテーション法で測定
したプレチルト角は１．５度であった。

【００３２】このような一対のガラス基板の一方に約２
μｍ径の球状スペーサであるミクロパールを散布し、ま
た他方に約２μｍ径の円柱状のガラス製ロッドスペーサ
を分散させた熱硬化性のシール材を塗布した。これらの
基板をラビング処理方向が互いに１０°クロスラビング
となるように両基板を対向させて配置し、熱処理により
シール材を硬化させてギャップ２μｍのパネルを組み立
てた。パネル間に、アジア・ディスプレイ９５の６１頁
から６４頁に示されるＶ字型スイッチングをする反強誘
電性液晶組成物を、真空中において８５℃の等方相（Ｉ
ｓｏ）の状態で注入した。この液晶の自発分極値を三角
波を印加して測定したところ、１６５ｎＣ／ｃｍ ²であ
った。また、応答速度は階調電圧によって異なったが、
２００マイクロ秒から８００マイクロ秒の間であった。
８５℃のまま、任意波形発生器と高出力アンプを用いて
パネル全面に周波数が３ｋＨｚで振幅が±１０Ｖの矩形
波を印加し、電界を印加しながら、室温まで０．１℃／
ｍｉｎの速度で徐冷した。このようにして作製した液晶
パネルに、駆動用のドライバＩＣを取り付け液晶表示装
置とした。

【００３３】この液晶表示装置では、実施形態例１の駆
動方法を適用した。具体的には、１フィールド期間を１
６．７ミリ秒、１フレーム期間を３３．４ミリ秒、各走
査線の書込み時間を４．２マイクロ秒とし、１フィール
ド中に８回書き込むようにした。図１０に印加した波形
と１画素を測定した透過率の変化の様子を示す。図１０
（ａ）はドレイン印加電圧、図１０（ｂ）はゲート印加
電圧、図１０（ｃ）は透過率変化である。本実施例で
は、液晶の自発分極値が大きいため、書込み後の液晶応
答による保持率変化が大きい。その結果、透過率が安定
した状態になるために必要な書込み回数は８回と、実施
形態例１より増えた。本方法により、リセットパルス法
によらずフレームメモリを設けること無く、１フィール
ド内に全ての中間調の応答が終了する高速応答性を生か
した液晶表示装置が得られた。

【００３４】実施例２本実施例は本発明に係る液晶表示装置の別の実施例であ
る。本実施例では、実施例１と同様にして、ＴＦＴ基板
及びＣＦ（カラーフィルタ）基板を作製し、また実施例
１と同様にして、パネルの組立てまでの工程を実施し
た。このパネルに、特願平９−０９３８５３号公報に示
される液晶組成物を、真空中において８５℃の等方相
（Ｉｓｏ）の状態で注入した。この液晶組成物の自発分
極値は２０ｎＣ／ｃｍ²前後になるように組成比を調節
し、三角波を印加して実際に測定したところ、１９．５
ｎＣ／ｃｍ²であった。また、応答速度は、階調電圧に
よって異なったが、６００マイクロ秒から２ミリ秒の間
であった。注入後、０．１℃／ｍｉｎの速度で室温まで
徐冷した。このようにして作製した液晶パネルに、駆動
用のドライバＩＣを取り付け液晶表示装置とした。

【００３５】この液晶表示装置を実施形態例１の駆動方
法で駆動した。具体的には、１フィールド期間を１６．
７ミリ秒、１フレーム期間を３３．４ミリ秒、各走査線
の書込み時間を１１．５マイクロ秒とし、１フィールド
中に３回書き込むようにした。図１１に印加した波形と
１画素を測定した透過率の変化の様子を示す。図１１
（ａ）はドレイン印加電圧、図１１（ｂ）はゲート印加
電圧、及び図１１（ｃ）は透過率変化である。本実施例
では、液晶の自発分極値が小さいため、書込み後の液晶
応答による保持率変化が少なかった。その結果、透過率
が安定した状態になるために必要な書込み回数は３回
と、実施形態例２より減った。このように必要な書込み
回数が減ることにより、実施例１に比べて書込み時間の
減少が抑えられる。同時に、駆動回路の周波数の増大が
抑えられ駆動回路のコストが下がった。また、特筆すべ
きは、液晶自身の応答速度は第１の実施例より遅いにも
かかわらず、本駆動法で使用した場合は、安定状態に達
する時間は第１の実施例より速かった点である。第１の
実施例と同様に本方法により、リセットパルス法によら
ずフレームメモリを設けること無く、１フィールド内に
全ての中間調の応答が終了する高速応答性を生かした液
晶表示装置が得られた。

【００３６】実施例３本実施例は本発明に係る液晶表示装置の更に別の実施例
である。本実施例では、実施例１と同様にして、ＴＦＴ
基板を作製した。このＴＦＴ基板と対向する第２の基板
には、クロミウムを用いた遮光膜を形成した後、染料を
用いバブルジェットによるインクジェット方式によりカ
ラーフィルタを形成した後、ＩＴＯを形成し、その上に
シリカによる保護層を設けた。レーヨンを使用したバフ
布を直径５０ｍｍのローラーに巻き付け、ローラーの回
転数６００ｒｐｍ、ステージ移動速度４０ｍｍ／秒、押
し込み量０．７ｍｍ、ラビング回数２回でパラレルラビ
ングとなるような方向に、このポリイミド膜をラビング
した。接触段差計で測定した配向膜の厚さは約５００Å
であり、クリスタルローテーション法で測定したプレチ
ルト角は７度であった。このような一対のガラス基板の
一方に約９．５μｍ径の球状スペーサである真絲球を散
布し、また他方に約９．５μｍ径の円柱状のガラス製ロ
ッドスペーサを分散させた紫外線硬化性のシール材を塗
布した。これらの基板をラビング処理方向が互いに平行
ラビングとなるように両基板を対向させて配置し非接触
で紫外線を照射する処理でシール材を硬化させてギャッ
プ９．５μｍのパネルを組み立てた。このパネルに、ネ
マチック液晶を注入した。本実施例では、エス・アイ・
ディー９４・ダイジェストの９２７頁から９３０頁に示
されるＯＣＢ（オプティカリ・コンペンセイティッド・
バイリフリジェンス）表示モードとなるように補償板を
付加した。このようにして作製した液晶パネルに、駆動
用のドライバを取り付け液晶表示装置とした。尚、液晶
モード自身の応答速度は階調電圧によって異なったが、
１．５ミリ秒から４ミリ秒の間であった。

【００３７】この液晶表示装置を実施形態例１の駆動方
法により駆動した。具体的には、１フィールド期間を１
６．７ミリ秒、１フレーム期間を３３．４ミリ秒、各走
査線の書込み時間を１１．５マイクロ秒とし、１フィー
ルド中に３回書き込むようにした。印加した波形は図１
１と同様であった。液晶自身の応答速度が第２の実施例
より遅いため透過率の応答も若干遅かった。しかし、安
定状態に達するまでの書込み回数が少ないため、応答速
度が約５倍速い第１の実施例に比べると、安定状態に達
するまでの時間は速かった。第１及び第２の実施例と同
様に本方法により、リセットパルス法によらずフレーム
メモリを設けること無く、１フィールド内に全ての中間
調の応答が終了する高速応答性を生かした液晶表示装置
が得られた。

【００３８】実施例４本実施例は本発明に係る液晶表示装置の更に別の実施例
である。本実施例では、実施例２と同様にして、液晶パ
ネルを作製し、更に、駆動用のドライバを取り付けて液
晶表示装置とした。本液晶表示装置の駆動方法は実施形
態例２の駆動方法によった。本実施例では、１回あたり
の書込み時間が第２の実施例よりも長く取ることが可能
であった。

【００３９】実施例５本実施例は本発明に係る液晶表示装置の更に別の実施例
である。本実施例では、実施例２と同様にして、液晶パ
ネルを作製し、更に、駆動用のドライバを取り付けて液
晶表示装置とした。本液晶表示装置の駆動方法は実施形
態例４の駆動方法によった。本実施例では、１回あたり
の書込み時間が第４の実施例よりも長く取ることが可能
であり、通常のＡＣ駆動と全く異ならなかった。この結
果、高周波数用の素子を使用する必要が無く、低コスト
で高性能な液晶表示装置が実現された。

【００４０】実施例６本実施例は本発明に係る液晶表示装置の更に別の実施例
である。本実施例の液晶パネルの構成は、実施例２の液
晶パネルと構成と同じである。この液晶パネルに、駆動
用のドライバ、及び、高速なスイッチングが可能なバッ
クライトを使用してフィールドシーケンシャル液晶表示
装置とした。この液晶表示装置で、駆動方法、及び、光
源の輝度の走査は、実施形態例５の駆動方法によった。
具体的には、一方の極性での書込み回数を４回、走査線
を２つのブロックに分割した。表示期間１０５は２ミリ
秒とし、各走査線の書込み時間を３．５マイクロ秒と
し、１フレーム期間を３３．３ミリ秒とした。この時、
光源の点灯時間は、１フレーム内で、各色に対し２．５
ミリ秒を２回、すなわち、５ミリ秒、確保できた。

【００４１】実施例７本実施例は本発明に係る液晶表示装置の更に別の実施例
である。本実施例の液晶パネルの構成は、実施例２の液
晶パネルの構成と同じである。この液晶パネルに、駆動
用のドライバ、及び、高速なスイッチングが可能なバッ
クライトを使用してフィールドシーケンシャル液晶表示
装置とした。この液晶表示装置で、駆動方法、及び、光
源の輝度の走査は、実施形態例６の駆動方法によった。
具体的には、１フレーム内に２回のＡＣ駆動を行い、走
査線を２つのブロックに分割した。表示期間１０５は
７．７ミリ秒とし、各走査線の書込み時間を３．５マイ
クロ秒とし、１フレーム期間を３３．３ミリ秒とした。
この時、光源の点灯時間は、１フレーム内で、各色に対
し２．５ミリ秒を２回、すなわち、８ミリ秒と第６の実
施例より長く確保できた。

【００４２】実施例８本実施例は本発明に係る液晶表示装置の更に別の実施例
である。本実施例では、マイクロディスプレイを作製
し、反射型のプロジェクタを作製した。アドバンスト・
イメージング誌の１９９７年１月号の巻頭に示されるよ
うなディスプレイテック社によるマイクロディスプレイ
と同様に作製した。具体的には、シリコンウエハ上にＭ
ＯＳ−ＦＥＴを０．８μｍルールで形成することによっ
て、ＤＲＡＭを作製した。サイズ等は、ダイサイズ１／
２インチで、画素ピッチ１０μｍ程度、１メガ−ＤＲＡ
Ｍを形成した。画素の開口率は９０％以上であった。更
に、形成されたＤＲＡＭ表面にケミカル・メカニカル・
ポリッシング技術を施すことにより平坦化した。一方、
対向する基板は、顕微鏡観察用のカバーガラスを使用し
た。シリコンウエハから駆動回路を含む部分を切り出
し、可溶性ポリイミドによる配向膜を印刷し１７０℃で
ベーキングして溶媒を除去した。ナイロンを使用したバ
フ布を直径５０ｍｍのローラーに巻き付け、ローラーの
回転数６００ｒｐｍ、ステージ移動速度４０ｍｍ／秒、
押し込み量０．７ｍｍ、ラビング回数２回で、このポリ
イミド膜をラビングした。接触段差計で測定した配向膜
の厚さは約５００Åであり、クリスタルローテーション
法で測定したプレチルト角は１．５度であった。

【００４３】また、約２μｍ径の円柱状のガラス製ロッ
ドスペーサを分散させた光硬化性のシール材を塗布し
た。これらの基板を対向させて配置し、非接触で紫外線
処理することによりシール材を硬化させてギャップ２μ
ｍのパネルを組み立てた。このパネルに、アジア・ディ
スプレイ９５の６１頁から６４頁に示されるＶ字型スイ
ッチングをする反強誘電性液晶組成物を、真空中におい
て８５℃の等方相（Ｉｓｏ）の状態で注入した。８５℃
のまま、任意波形発生器と高出力アンプを用いてパネル
全面に周波数が３ｋＨｚで振幅が±１０Ｖの矩形波を印
加し、電界を印加しながら、室温まで０．１℃／ｍｉｎ
の速度で徐冷した。更に、３色の発光ダイオードと平行
光を得るためのコリメートレンズ、偏光変換素子、投射
用レンズ等を用いて、反射型フィールドシーケンシャル
・プロジェクタを作製した。この液晶表示装置の駆動方
法は、実施形態例６の駆動方法によった。この方法の結
果、高速応答なプロジェクタ表示が得られた。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、高速応答の液晶表示装
置において、リセットパルスを用いること無く、画像デ
ータ間の演算をすることもなく、高コントラストで高輝
度であり、電気的な非対称性の影響の無い、液晶表示素
子の駆動方法を実現することができる。本発明によれ
ば、それらの駆動方法を使用した液晶表示装置、及び、
フィールドシーケンシャル液晶表示装置を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１の構成及び動作を説明する波形図
であり、図１（ａ）はデータ線印加電圧の波形図、図１
（ｂ）はゲート線印加電圧の波形図、図１（ｃ）は高速
応答液晶に図１（ａ）、（ｂ）の電圧を印加した時の透
過率変化を示す図である。

【図２】走査線毎のタイムチャート及び走査線毎の表示
輝度を示す図である。

【図３】実施形態例２の構成及び動作を説明する波形図
であり、図３（ａ）はデータ線印加電圧の波形図、図３
（ｂ）はゲート線印加電圧の波形図、図３（ｃ）は高速
応答液晶に図３（ａ）、（ｂ）の電圧を印加した時の透
過率変化を示す図である。

【図４】走査線毎のタイムチャート及び走査線毎の表示
輝度を示す図である。

【図５】実施形態例３の構成及び動作を説明する図であ
り、走査線毎のタイムチャート及び走査線毎の表示輝度
を示す図である。

【図６】実施形態例４の構成及び動作を説明する図であ
り、走査線毎のタイムチャート及び走査線毎の表示輝度
を示す図である。

【図７】実施形態例５の構成及び動作を示す図であり、
光源輝度と走査線毎のタイムチャートである。

【図８】実施形態例６の構成及び動作を示す図であり、
光源輝度と走査線毎のタイムチャートである。

【図９】実施形態例７の液晶表示装置の層構造を示す断
面図である。

【図１０】実施例１の液晶表示装置の動作を示す図であ
り、図１０（ａ）はデータ線印加電圧の波形図、図１０
（ｂ）はゲート線印加電圧の波形図、図１０（ｃ）は図
１０（ａ）、（ｂ）の電圧を印加した時の透過率変化を
示す図である。

【図１１】実施例２の液晶表示装置の動作を示す図であ
り、図１１（ａ）はデータ線印加電圧の波形図、図１１
（ｂ）ゲート線印加電圧の波形図、図１１（ｃ）は図１
１（ａ）、（ｂ）の電圧を印加した時の透過率変化を示
す図である。

【図１２】従来のＡＣ駆動法でデータ信号波形を説明す
る図であり、図１２（ａ）はデータ線印加電圧の波形
図、図１２（ｂ）はゲート線印加電圧の波形図、図１２
（ｃ）は高速応答液晶に図１２（ａ）、（ｂ）の電圧を
印加した時の透過率変化を示す図である。

【図１３】図１２の従来のＡＣ駆動法での走査線毎のタ
イムチャート及び走査線毎の表示輝度を示す図である。

【図１４】従来のＯＣＢモードに対してリセット法の駆
動を適用した場合の輝度の時間変化を示す図である。

【図１５】従来の疑似ＤＣ駆動法でデータ信号波形を説
明する図であり、図１５（ａ）はデータ線印加電圧の波
形図、図１５（ｂ）はゲート線印加電圧の波形図、図１
５（ｃ）は高速応答液晶に図１５（ａ）、（ｂ）の電圧
を印加した時の透過率変化を示す図である。

【図１６】図１５の従来の疑似ＤＣ駆動法での走査線毎
のタイムチャート及び走査線毎の表示輝度を示す図であ
る。

【符号の説明】

５偏光板６基板７電極８配向膜９液晶１０１正の書込み１０２正の表示１０３負の書込み１０４負の表示１０５表示期間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１フレームが、第１フィールドと第２フ
ィールドとにより構成され、第１フィールドで所定の信号電圧でデータを複数回書き
込み、次いで、第２フィールドで信号電圧の符号を反転し、複
数回データを書き込むことを特徴とする液晶表示素子の
駆動方法。
【請求項２】極性が正負に所定周期で反転する信号電
圧で１フレーム内に複数回データを書き込むことを特徴
とする液晶表示素子の駆動方法。
【請求項３】走査線群を複数個のブロックに分割し、
複数個のブロックを同時に走査することを特徴とする請
求項１又は２に記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項４】１フレームが、３色のカラーに応じて３
つのフィールドに分割され、各フィールド内でデータが
順次表示されるフィールドシーケンシャル液晶表示装置
の駆動方法であって、各色の駆動方法が請求項３に記載の液晶表示素子の駆動
方法によることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項５】液晶表示装置を構成する液晶表示素子
が、請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の液晶
表示素子の駆動方法により駆動されることを特徴とする
液晶表示装置。
【請求項６】１フレーム中に３色の情報が順次表示さ
れるフィールドシーケンシャル液晶表示装置であって、請求項４に記載の液晶表示装置の駆動方法により駆動さ
れることを特徴とするフィールドシーケンシャル・カラ
ー液晶表示装置。