JPS63249897A - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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JPS63249897A
JPS63249897A JP63058538A JP5853888A JPS63249897A JP S63249897 A JPS63249897 A JP S63249897A JP 63058538 A JP63058538 A JP 63058538A JP 5853888 A JP5853888 A JP 5853888A JP S63249897 A JPS63249897 A JP S63249897A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は２枚の支持平板間の強誘電液晶と、行列配置さ
れ、各画素が前記支持平板の対向表面に設けられた画像
電極により構成される画素系と、行及び列配置される電
極系とを具えている表示装置を駆動させる方法であって
、少なくとも１つの画素行をライン選択期間中に行電極
を経て選択し、データ信号を列電極を経て供給し、かつ
ライン選択の前に補助信号によって画素行を極端な状態
に持たらすようにする表示装置駆動方法に関するもので
ある。
なお、ここに云う「極端な状態」とは、画素がほぼ完全
に透過性となるか、又は非透過性となるような状態のこ
とを意味するものとする。このような状態は後に詳述す
る強誘電表示装置の性質により決定される。補助信号の
選定振幅値は、液晶が斯かる極端な状態に切り替わる速
度も決定する。
上述した方法は、例えば表示スクリーン用の表示装置又
はテレビジョン用途に用いられる。特にテレビジョン用
途及び持久記憶の表示装置に対しては強誘電液晶材料を
用いるのが好適である。その理由は、このような材料に
よればネマチック液晶材料の場合よりも遥かに速いスイ
ッチング時間を実現することができるからである。他の
有利な点は、（一般に、使用する液晶材料の厚さが薄く
、しかも分子が壁部に対して平行な面内に配向されるた
めに）可視角度の依存状態が小さくなり、しかもコント
ラストが大きくなると云うことにある。
冒頭にて述べたタイプの方法は欧州特許出願ＥＰＯ，１
９７，２４２号に開示されている。この方法では選択信
号と同期させて供給するデータ信号に所謂ブランキング
パルスを先行させる。このブランキングパルスは液晶を
初期状態に持たらす必要のあるパルスである。強誘電材
料が劣化しないようにするために、周期的に用いられる
パルスの極性を反転させる。
上述した方法は所謂受動マ）　＋Ｊフックス有する表示
装置に用いられ、前記信号（選択信号、データ信号、ブ
ランキングパルス）は行及び列電極に直接供給される。
画素の状態はライン及びデータ電圧によって決定される
。データ電圧は所定の画素が選択されない場合に列電極
にも供給されるため、この場合にはクロストーク信号と
共同し得る電圧が発生して、（例えば欧州特許出願ＥＦ
０．１９７゜２４２号の透過又は非透過の）所望な透過
状態が達成されず、或いは所望な透過状態が失われたり
する。
上記欧州特許出願には強誘電効果に所定のスレッショー
ルド（しきい値）を与えることによって上述したような
問題点を解決することが提案さている。このようなスレ
ッショールドは、実際上多数のラインを用いる用途では
コントラストを失うことなく実現することは殆ど、或い
は全く不可能である。前記欧州特許出願の方法は状態゛
′０″′と′１′″との間で切り替えるだけであり、こ
の出願に示される装置の説明にはグレースケールを持込
むことの可能性については全く説明されていない。
本発明の目的は上述した問題点をできるだけ多くなくす
ることができ、しかもグレースケールを実現し得るよう
にした冒頭にて述べたタイプの方法を提供することにあ
る。
これがため、本発明による方法は、ライン選択期間の少
なくとも一部分の期間中、データ信号を画素に供給する
ために、これらの画素を能動スイッチング素子を経て列
電極に接続し、かつ補助信号を前記スイッチング素子と
同じスイッチング素子を経て画素に供給し、前記補助信
号を、ライン選択を開始する前の瞬時に前記強誘電液晶
のスイッチング期間に少なくとも等しい期間にわたり供
給し、前記補助信号の持続時間及び振幅値を、前記液晶
の極端な透過状態が達成されるような値とし、かつライ
ン選択期間後には画素が、供給されるデータ信号によっ
てほぼ独占的に決定される透過状態となるようにするこ
とを特徴とする。
なお、「供給されるデータ信号によってほぼ独占的に決
定される」と云うことは、画素間の選択中に供給される
電圧及びこの電圧に関連するキャパシタンスが持続され
、しかもこれが漏洩電流により多少は変化することがあ
るも、非選択期間中に画素間に所定電圧を発生させるの
に、例えば欧州特許出願ＥＰ０．１７６、７６３号に記
載されている種類の手段を講じるものではないと云うこ
とを意味するものとする。
本発明はつぎのような認識に基づいて成したものである
。即ち、画素の選択中に与えられる電荷又はこれに関連
するキャパシタンスの影響下で画素を弛緩状態とするこ
とによって特にグレースケールを得ることができ、また
この電荷による偏光は、言わば液晶材料の偏光極性を反
対にすることによって補償されると云う認識に基づいて
成したものである。このことは、強誘電液晶分子に関連
するグイポールが前記電荷の影響下で反転されるために
起るのであって、これにより上述したような偏光補償が
行われることを確めた。また、反転されるグイポールの
配分は均一とする必要はないが、全く同一の電圧（残り
の選択期間が同じ場合）に対する少量の反転グイポール
はほぼ等しくなることが不変的に確かめられる。
これがため、本発明の好適例では、画素行をデータ表示
用に選択する際の期間中に供給されるデータ信号の持続
時間及び振幅値によってブレースセールを決定する。従
って、選択期間を等しくする場合には、データ電圧がグ
レースケールを決定する。
補償効果に関して、欧州特許出願ＥＰ０．１７６、７６
３号に記載されているように画素間に所定の電圧を印加
することは、安定な最終状態（グレー値）をまねくこと
にはならず、また電圧をデータ電極を介して実際の選択
期間以上に画素に直接供給する能動的な駆動法を使用す
るものでもないこと明らかである。
本発明による方法の他の利点は、強誘電液晶材料にスレ
ッショールドを持たせる必要がないと云う点にある。
はぼ非透過性のく不透明）状態は極端な透過状態として
選定するのが好ましい。このことは知覚観点から好都合
である。その理由は、最大輝度が僅かな影響を受けるだ
けであるからであるが、斯様な不透明の透過状態を極端
な透過状態として選定する場合には、一層明らかなコン
トラストの損失が生じる。
補償信号は使用するスイッチング素子及び駆動モードに
応じて種々の方法にて実現することがでキル。ＦＥＴス
イッチ、バイポーラトランジスタ又は他の三極スイッチ
ング素子を用いる場合には、関連する画素行にデータを
書込むずっと以前のライン選択期間の一部の期間中に補
助信号を列電極に供給し、また実際のデータはライン選
択期間の第２部分の期間中に他の画素行に供給する。
以下図面につき本発明を説明する。
なお図は概略的に示したものであり、実寸図示したもの
ではない。また、対応するものには同一参照番号を付し
て示しである。
第１図は、例えば「アプライド　フィジックスレター」
”Ａｐｐｌ、　　Ｐｈｙｓ、　　Ｌｅｔｔ、”３６（１
９８０）、　　第８９９頁のクラーク（ｃｌａｒｋ）及
びラガーウォール（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）による論文又
は欧州特許出願ＢＰ０．０３２．３６２号に記載されて
いるような強誘電液晶２を有する表示装置１を概略的に
示す断面図である。液晶２は２枚の平坦な透明支持平板
３、例えばガラス又は雲母製の支持平板の間に設ける。
画像電極４のマトリックスは一方の支持平板に設け、画
像電極４を例えば行電極及びスイッチング素子を介して
駆動させ、またデータ信号を列電極を経て供給する。他
方の支持平板には第１マトリツクスの画像電極４と相俟
って画素を構成するカウンタ電極５を設ける。このカウ
ンタ電極は固定又は可変電圧点に接続す葛ことができる
。（例えばＭＩＭ又はダイオードのリングで）用いられ
る駆動モードに応じて、行電極を一方の支持平板に設け
、列電極を他方の支持平板に設けることができる。液晶
２の層厚は約２μｍとする。
所要に応じ、電極４，５に配向層６又は保護層を被着す
ることができ、また表示装置１には液晶の層厚を均一と
するためにスペーサ７も設ける。
この例における表示装置は、例えば赤、緑及び青色に対
する別個の色フィルタを有するフィルタ層８並びに偏波
器９及び検光子ｌＯも具えている。表示装置はさらにラ
ンプ１２と拡散器１３とから成る光源１１も具えており
、マ）　ＩＪフックス極４及びこれに関連する画素を電
子式駆動部１４を介して駆動させる。
第２ａ図は斯種の表示装置の単一画素を能動スイッチン
グ素子、本例では薄膜電界効果トランジスタ１５により
如何様にして駆動させるかを線図的に示したものである
。選択ライン１６は電界効果トランジスタのゲートに接
続し、データライン１７にデータ信号を供給する。デー
タライン１７は、この例ではキャパシタンス１８によっ
て図解的に示しである液晶表示素子に接続し、キャパシ
タンス１８の他方の接続線は（実質上）接地点に接続す
る。
第２ｂ図はキャパシタンス１８によって表わされる液晶
表示素子間に所定の電圧をかけた場合における画素の状
態を図解的に示したものである。この例では斯かる電圧
をデータライン１７にパルス形態で供給し、また表示素
子１８を選択ライン１６を介して選択する。
本発明による方法では先ず補助信号（“ブランキング）
ｖ、１を供給し、この信号を本例では負とし、かつこの
信号により画素を透過率がほぼ０の極端な状態にする。
この負の電圧パルスにより、第１電極１９（これはトラ
ンジスタ１５に接続される）は負電位となる。
強誘電液晶材料の分子に関連するダイポール２１の弛緩
作用により、これらのダイポールは、キャパシタンス１
８の電極１９．２０における電荷（に起因する偏光）が
完全に補償されるか、又はできるだけ多く補償されるよ
うに向けられる。これにより負の補助電圧ＶｂＬが十分
な場合にすべてのダイポールは同一方向に向けられ、第
２ｂ図の（ｉ）の状態となる。
僅かに正の値の電圧ｖＩで表示素子を駆動する場合には
、電極１９が僅かの正電荷を取得するだけであり、幾ら
かのダイポール２１の向きが反転される。
これは正電荷が補償されるまで継続し、電極１９と２０
との間め領域内でダイポールが反転されるドメイン（領
域）２３が液晶中に形成されることになり、第２ｂ図の
（ｉ　ｉ）の状態となる。
表示素子に印加する電圧をさらに多少大きな電圧ｖ２と
すると、より多量で、しかも大きなドメイン２３が発生
し、第２ｂ図に（ｉｉ）にて示すような状態となる。こ
の逆戻りのプロセスには壁部の表面粗さも重要な役目を
果す。
例えば第２ｂ図の状態（ｉｉ）の場合に、特にビデオ用
途にとって慣例のように、値Ｖ、の電圧パルスを何の手
段も講じることなく反復させる場合には、電極１９は再
び僅かの正電荷を取得する。これはダイポール２１の多
少の逆戻りによっても補償されるため、逆戻りするダイ
ポールの数は増大する。この結果、ドメイン２３の数及
び大きさが大きくなる。
透過率が最早ゼロでないこれらドメインの存在によって
関連する画素のグレー値が決定される。
従って、特にテレビジョンの用途にとっては、特殊な手
段を講じないと、データ信号が等しい場合に斯かるグレ
ー値が一定でなくなる。その理由は、電圧パルスが頻繁
に供給される場合にはドメイン２３が増大するからであ
る。データ信号が変化する場合にも画素のグレー値は、
これら画素の来歴に依存する。
しかし、本発明による方法では実際のデータ信号を供給
する前に画素行を（実際の選択を行う前に）補助信号Ｖ
ｂＬによって極端な状態、例えば第２ｂ図の状態（１）
に持たらすようにする。これは斯かる画素行のダイポー
ルを関連する初期状態に弛緩させるのに十分なようにタ
イムリーに行う。この場合には電荷作用が関連するため
、補助信号ｖｂｔＯ値は、この補助信号を供給する期間
にも依存する。ドメイン２３は増大しないから、この場
合の透過状態、特に画素のグレースケールは供給された
データ信号によって専ら決定される。
このことを第３図にも単一画素に対して示してあり、選
択期間中にデータラインに供給される信号ｖ２＋　Ｖｌ
＋　ｖｓａｔの各々は補助信号ｖｂｔに後続しているた
め、関連する透過レベルは実際にはこれらのデータ信号
によって専ら決定される。
第４図は、画素を電圧値がＶ、で、パルス幅が１６〜６
４μｓｅｃのオーダの電圧パルスで駆動し、またこの電
圧パルスに先がけて電圧値がＶｂＬで、パルス幅が前記
電圧パルスのそれと同じ補助信号（ブランキング）供給
する場合に、上述した方法を用いて如何様にして所定の
グレー値を達成するかを示したものである。
補助信号は極端な透過状態に至らしめることのできるよ
うな間隔をあけて駆動信号の前に位置させる。第４ａ図
は駆動信号の時間に対する電圧変化を線図的に示したも
のであり、第４ｂ図の四角形２２は幾つかの電圧に関連
する画素の透過率を図解的に示したものである。ｖｂｔ
を一６ｖとすべ（選定する当面の例では、−６Ｖ＜　Ｖ
、　＜ＤＶの駆動電圧パルスの場合には透過はなく、Ｖ
ｐ＝２Ｖの場合には僅かな透過があり、Ｖ、　＝４Ｖの
場合には透過がほぼ完全となり、ＶＰ＝６Ｖの場合には
完全な透過状態となる。四角形２２の実際の大きさは１
０μｍＸＩＱμｍであるため、ドメイン２３は別々に見
えるのではなく、中間の透過状Ｂ（グレー値、色レベル
）として観察される。
本発明によれば、能動駆動法を用い、かつ画素を極端な
透過状態（“ブランキング）に持たらす補助信号を用い
ることにより、強誘電液晶材料に基づく大形表示装置に
てグレーレベルを実現することができる。その理由は、
実際の強誘電セルは黒と零次の複屈折ホワイトとの間で
切り替わるからである。この例にはセルの厚さが２μｍ
の強誘電材料ＺＬＩ　３２３４　（メルク社製）を使用
する。
既に述べたように、補助信号は成る所定期間ｔ。
の間供給する必要がある。この期間ｔ、そのものは第５
図に示すように補助信号の値の関数とする。
第５図に“十″で示した範囲内では表示装置が上述した
ように作動し、“−”で示した範囲ではグイポールが補
助信号の供給期間中に指向されるとは限らないため、グ
レー値が変化する。第５図は速く切り替わる強誘電材料
に対する場合（ラインａ）と、多少ゆっくり切り替わる
強誘電材料に対する場合（ラインｂ）とに対するｔ、と
１Ｖｂｔｌとの間の関係を示したものである。
図示の例における極端な状態における画素は殆ど不透明
である。このように選定する理由は、このようなことが
観察者の観点からして望ましく、しかも光出力の損失も
小さいからである。慣例のＴＶ方式では、ライン選択周
期が約６４μｓｅｃであり、しかもライン数は約６００
本である。大抵の強誘電表示素子は５００μｓｅｃ以下
で切り替わるため、多くても８本のラインが一時的に非
透過性となるだけである。この場合の輝度の最大損失は
１，２５％以下であり、これは速く切り替わる強誘電材
料の場合にはさらに小さくなる。
第６図は本発明による方法を用いる表示装置を概略的に
示したものであり、この表示装置は薄膜トランジ不夕１
５を選択する選択ライン１６と、補助信号及びデータ信
号が供給されるデータライン１７との交差箇所に強誘電
液晶画素２５のマトリックス２４を具えている。この表
示装置の補助信号は、例えば電圧ｖ０を供給する電圧源
２６を経て得られる。
この補助電圧ＶｂＬをライン選択期間の成る一部の期間
中、例えばライン選択期間の１７２の期間中にマルチプ
レクサ２７を介して供給し、ライン選択期間の他の半分
の期間中にはシフトレジスタ２８からデータライン１７
にデータ信号を供給する。データラインにおける電圧の
変化とほぼ同時に画素行の選択が変更される。その理由
は、マルチプレクサ２９を介して、第１ライン選択回路
３０が、補助信号を供給するラインを選択するか、又は
第２ライン選択回路３１が、書込むべき画素のラインを
選択するからである。ライン選択回路は例えばシフトレ
ジスタ２３とし、これらのシフトレジスタにより各ライ
ン選択期間後につぎのラインを選択し、また書込むべき
ラインの選択は、例えば補助信号がこのラインに供給さ
れた後に６ライン選択期間にわたり行う。
ラインを交互に書込む当面の例では、情報のない５ライ
ンのバンド３２が、丁度書込まれたばかりのライン３３
に言わば先行し、またライン３４は以前のフレームから
の情報をまだ含んでいる（第７図）。
表示装置を駆動回路３８によって駆動させる。この駆動
回路を第６図では線図的に示してあり、所要に応じこの
駆動回路３８によって破線３５に示すように補助信号を
供給することもできる。
インターレースを用いる同様な表示装置では、例えば偶
数フィールドにおける８ラインのバンド３２ｅが偶数フ
ィールドの丁度書込まれたばかりのライン３３ｅに先行
する。ライン３４ｅは先の偶数フィールドからの情報を
含んでおり、またライン４０の情報は先の奇数フィール
ドによって決定される（第８図）。
本発明は図示の例のみに限定されるものでなく、幾多の
変更を加え得ること勿論である。
例えば前述したように、行及び列電極は異なる基板に設
けることができる。例えばＭＩＭ及びダイオードのリン
グのような種々のスイッチング素子を用いることができ
、所要に応じ、カウンタ電極５を画素のマトリックス状
にすることもできる。
表示装置は透過モードの代りに反射モードで駆動させる
こともできる。
【図面の簡単な説明】
第１図は強誘電液晶に基く液晶表示装置の構成を示す概
略断面図； 第２ａ及び第２ｂ図は単一画素についてのグレースケー
ルの実現法を示す説明図； 第３及び第４図は本発明による方法により駆動させる第
１図の表示装置のレスポンスを示す説明図； 第５図は補助信号の値の影響を示す特性図：第６図は本
発明による方法を用いる表示装置の一例を示す線図； 第７図は第６図の表示装置に関連する駆動法を示す説明
図； 第８図は第７図の変形例を示す説明図である。 １・・・表示装置　　　　　２・・・強誘電液晶３・・
・電極支持平板　　　４・・・画像電極５・・・カウン
タ電極　　　６・・・配向層７・・・スペーサ　　　　
　８・・・フィルタ層９・・・偏波器　　　　　　１０
・・・検光子１１・・・光源　　　　　　　１２・・・
ランプ１３・・・拡散器　　　　　　１４・・・駆動部
１５・・・電界効果トランジスタ １６・・・選択ライン　　　　１７・・・データライン
１８・・・キャバシスタンス（表示素子）１９・・・第
１電極　　　　　２０・・・第２電極２１・・・ダイポ
ール　　　　２３・・・ドメイン２４・・・マトリック
ス　　　２５・・・液晶画素２６・・・補助電圧供給用
電圧源 ２７・・・マルチプレクサ　　２８・・・シフトレジス
タ２９・・・マルチプレクサ　　３０・・・第１ライン
選択回路３１・・・第２ライン選択回路 ３８・・・駆動回路 特許出願人　　　エヌ・ベー・フイＩＪツプス・フルー
イランペンツアフリケン （コ 一 （コ Ｕ− ％−嘴Ｉ−−−− Ｕ） 一 １コ　嘴トーーー Ｕ） 巴

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、２枚の支持平板間の強誘電液晶と、行列配置され、
    各画素が前記支持平板の対向表面に設けられた画像電極
    により構成される画素系と、行及び列配置される電極系
    とを具えている表示装置を駆動させる方法であって、少
    なくとも１つの画素行をライン選択期間中に行電極を経
    て選択し、データ信号を列電極を経て供給し、かつライ
    ン選択の前に補助信号によって画素行を極端な状態に持
    たらすようにする表示装置駆動方法において、ライン選
    択期間の少なくとも一部分の期間中、データ信号を画素
    に供給するために、これらの画素を能動スイッチング素
    子を経て列電極に接続し、かつ補助信号を前記スイッチ
    ング素子と同じスイッチング素子を経て画素に供給し、
    前記補助信号を、ライン選択を開始する前の瞬時に前記
    強誘電液晶のスイッチング期間に少なくとも等しい期間
    にわたり供給し、前記補助信号の持続時間及び振幅値を
    、前記液晶の極端な透過状態が達成されるような値とし
    、かつライン選択期間後には画素が、供給されるデータ
    信号によってほぼ独占的に決定される透過状態となるよ
    うにすることを特徴とする表示装置駆動方法。 ２、画素行をデータ表示用に選択する際の期間中に供給
    されるデータ信号の持続時間及び振幅値によってグレー
    スケールを決定することを特徴とする請求項１に記載の
    方法。 ３、ライン選択期間の１／２の期間中にデータ表示用に
    画素行を選択し、かつデータ信号の電圧レベルがグレー
    スケールを決定することを特徴とする請求項２に記載の
    方法。 ４、極端な透過状態における画素がほぼ不透明であるこ
    とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。 ５、ライン選択期間の一部分の期間中に画素を第１行電
    極における選択電圧により選択し、またこれと同時に列
    電極にデータ信号を供給し、かつライン選択期間の他の
    部分の期間中には画素を第２行電極を経て選択し、また
    これと同時に補助信号を行電極に供給することを特徴と
    する請求項１〜４のいずれかに記載の方法。 ６、２枚の支持平板間の強誘電光学表示媒体と、行列配
    置され、各画素が前記支持平板の対向表面に設けられた
    画像電極により構成される画素系と、画素駆動用の行電
    極及び列電極の電極系とを具えている表示装置において
    、列電極をマルチプレクサ回路の出力端子に接続し、前
    記強誘電媒体の液晶素子を極端な状態に持たらすために
    、表示すべきデータ信号と補助信号との間で前記列電極
    を前記マルチプレクサ回路により切り替え、かつ前記表
    示装置に駆動兼同期回路を設け、該回路により、表示す
    べき画素行における選択電圧と同時にマルチプレクサ回
    路を介して列電極にデータ信号を出現させ、かつ後段に
    てデータ信号が与えられる別の画素行における選択電圧
    と同時に列電極に補助信号を出現させ、該補助信号の持
    続時間及び振幅値を、画素を極端な状態に持たらすのに
    十分な値としたことを特徴とする表示装置。 ７、前記別の画素行に少なくとも１ラインの選択期間遅
    れて、および多くとも２ラインの選択期間遅れてデータ
    信号を供給するようにしたことを特徴とする請求項６に
    記載の表示装置。 ８、マルチプレクサ回路がライン選択期間の１／２の期
    間中はデータ電圧を列電極に供給し、他の半分の期間中
    は補助信号を列電極に供給するようにしたことを特徴と
    する請求項６又は７に記載の表示装置。
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