KR100295195B1 - 양안정성네마틱액정을이용한액정표시소자및그구동방법 - Google Patents

양안정성네마틱액정을이용한액정표시소자및그구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양 안정성 네마틱액정을 이용한 액정표시소자 및 그 구동방법에 관한 것으로서, 단순매트릭스형의 액정셀 내에는 액정분자가 기판에 대해서 실질적으로 수직으로 배열시키는 값의 전압값을 갖는 리세트전압이 인가된 후 그 전압값보다도 작은 소정의 값을 갖고 서로 다른 복수의 전압값의 트위스트선택전압의 선택적인 인가에 의해 액정분자가 각각 다른 제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태의 한쪽에 선택적으로 배열하고, 또한 상기 대향하는 전극간에 인가되는 전압의 실효값에 따라서 상기 제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태에서 액정분자의 상기 기판에 대한 틸트각이 제어되는 양 안정성을 갖는 네마틱액정재료가 봉지되어 있고, 주사드라이버는 외부로부터 공급을 받는 표시데이터에 따라서 상기 한쌍의 기판의 한쪽의 전극에 상기 리세트전압을 상기 전극간에 인가하기 위한 리세트전압과 상기 전극간에 상기 표시데이터에 따른 실효값의 전압을 인가하기 위한 기간을 지정하는 기입기간선택전압을 공급하며, 데이터드라이버는 상기 표시데이터에 따라서 상기 한쌍의 기판의 다른쪽의 전극에 상기 제 1 준안정상태선택전압과 제 2 준안정상태선택전압을 상기 전극간에 선택적으로 인가하기 위한 준안정상태선택전압과 상기 표시데이터에 따른 실효값의 전압에 대응하는 기입전압을 각각 상기 리세트전압과 기입기간전압에 동기시켜서 공급하는 것을 특징으로 한다.

Description

양 안정성 네마틱액정을 이용한 액정표시소자 및 그 구동방법
본 발명은 양 안정성 네마틱액정을 이용한 액정표시소자 및 그 구동방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 백라이트로부터의 빛을 이용하여 표시하는 투과형과 자연광이나 실내조명광 등의 외광을 이용하여 표시하는 반사형이 알려져 있다.
이들 액정표시장치는 액정셀을 끼우고 그 표측과 이측에 편광판을 배치한 것이며, 반사형의 액정표시장치는 이측편광판의 이측에 반사판이 배치되어 있다.
이들 액정표시장치에 이용되는 액정셀은 내면에 전극과, 그 전극상에 배향처리를 실시한 배향막이 형성된 한쌍의 기판간에 액정을 협지하여 구성된다. 액정분자는 각각의 기판의 근처에 있어서의 배향방향을 상기 배향막에 의해 규제된 소정의 배향상태(예를 들면 트위스트배향상태)로 배열하고 있다.
상기 액정표시장치는 액정셀의 각 화소부의 전극간에 구동신호를 인가하여 구동되어 있고, 상기 전극간에 구동신호를 인가하면 액정분자가 기판면에 대해서 일으켜 세우도록 동작하고 그 일으켜 세움상태에 따라서 빛의 투과가 제어된다.
상기 액정표시장치로서는 대향하는 기판의 각각의 내면에 전극을 서로 교차시켜서 배치한 단순매트릭스방식의 액정셀과 각 화소를 형성하는 전극마다 액티브소자를 배치한 액티브매트릭스방식의 액정셀이 알려져 있다. 상기 단순매트릭스방식의 액정셀은 구조가 매우 간단하고 저비용으로 얻을 수 있는 점에서 유리하다.
그러나 단순매트릭스방식의 액정셀을 이용하는 액정표시장치는 액정셀의 각 화소부의 전극간에 인가하는 구동신호의 실효값(소정의 기간에 전극간에 인가되는 전압의 실효값)을 제어하여 표시구동되기 때문에 빛의 투과상태를 단계적으로 제어하는 단계적 변화표시를 실시하는 경우 시분할수가 많아지면 각 단계적 변화에 대응하는 실효값의 차가 작아진다. 그 때문에 고듀티로 시분할구동하려 하면 액정셀을 구동할 때의 동작전압마진(실효값의 차)이 작아져서 명확한 단계적 표시를 할 수 없게 된다.
이 때문에 단순매트릭스방식의 액정셀을 이용하는 액정표시장치는 고듀티에서의 시분할구동이 어렵고, 따라서 화소수를 많게 하여 표시화상의 고정밀화를 꾀하는 것이 곤란했었다.
본 발명의 목적은 고듀티에서의 시분할구동을 할 수 있고 화소수가 많은 고정밀화상의 표시를 실현할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 1 관점에 관련되는 액정표시장치는 양 안정 네마틱액정을 이용한 것이고,
대향하는 내면 각각에 서로 대향하는 전극(13, 14)과, 소정의 방향으로 배향처리가 실시된 배향막(15, 16)이 형성된 한쌍의 기판(11, 12)과, 상기 한쌍의 기판(11, 12)간에 봉입되어 상기 대향하는 전극(13, 14)에 액정분자가 상기 기판에 대해서 실질적으로 수직으로 배열시키는 값의 전압값을 갖는 리세트전압이 인가된 후, 그 전압값보다도 작은 소정의 값을 갖고 서로 다른 복수의 전압값의 트위스트선택전압의 선택적인 인가에 의해 액정분자가 각각 다른 제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태의 한쪽에 선택적으로 배열하고, 또한 상기 대향하는 전극간에 인가되는 전압의 실효값에 따라서 상기 제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태에서 액정분자의 상기 기판에 대한 틸트각이 제어되는 양 안정성을 갖는 네마틱액정재료로 이루어지는 액정층(18)으로 구성되는 액정셀과,
상기 한쌍의 기판의 외측의 한쪽 또는 양쪽에 배치된 적어도 1개의 편광판(21, 22)과,
외부로부터 공급을 받는 표시데이터에 따라서 상기 한쌍의 기판의 한쪽의 전극(13)에 상기 리세트전압을 상기 전극간에 인가하기 위한 리세트전압(-VR, -VR)과 상기 전극간에 상기 표시데이터에 따른 실효값의 전압을 인가하기 위한 기간을 지정하는 기입기간선택전압(+VC, -VC)을 공급하는 제 1 드라이버(41)와,
상기 표시데이터에 따라서 상기 한쌍의 기판의 다른쪽의 전극(14)에 상기 제 1 준안정상태선택전압과 제 2 준안정상태선택전압을 상기 전극간에 선택적으로 인가하기 위한 준안정상태선택전압과 상기 표시데이터에 따른 실효값의 전압에 대응하는 기입전압을 각각 상기 리세트전압과 기입기간전압에 동기시켜서 공급하는 제 2 드라이버(42)와,
상기 제 1 드라이버(41)와 제 2 드라이버(42)에 각각 상기 리세트전압, 기입기간전압, 준안정상태선택전압 및 기입전압을 공급하는 전원(43)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면 양 안정성을 갖는 네마틱액정을 이용하여 복수의 단계적 변화 또는 표시색을 표시장치할 수 있고, 또 비교적 높은 듀티비로 구동할 수 있다.
상기 서로 대향하는 전극은 예를 들면 한쪽의 기판에 스트라이프상으로 배치된 복수의 주사전극(13)과, 상기 다른쪽의 기판에 배치되어 상기 주사전극에 교차하도록 배치된 복수의 신호전극(14)으로 구성되어 있고,
상기 한쌍의 기판과 상기 액정층은 단순매트릭스형의 액정셀을 구성한다.
예를 들면 상기 대향하는 배향막은 초기상태에 있어서 상기 액정을 0°에서 180°의 트위스트각으로 스프레이배향시키고,
상기 제 1 준안정상태는 상기 액정이 초기배향상태의 트위스트각에 180°를 가산한 트위스트각으로 트위스트배향하고 있는 상태이고,
상기 제 2 준안정상태는 상기 액정이 초기배향상태의 트위스트각으로부터 180°를 감산한 트위스트각으로 트위스트배향하고 있는 상태이다.
상기 리세트전압과 상기 준안정상태 선택전압의 적어도 한쪽은 교체전압으로 구성되어도 좋다.
교번전압을 인가함으로써 액정에 직류성분이 치우쳐서 인가되어 액정이 악화하거나 액정 속의 이온성 불순물이 편재함으로써 잔상이 발생하는 사태를 방지할 수 있다.
상기 리세트전압은 상기 액정분자를 상기 기판에 대해서 실질적으로 수직으로 배열시키기 위해 필요한 전압값의 최소값보다도 큰 전압이고,
상기 리세트전압의 인가기간은 상기 최소값을 인가함으로써 상기 액정분자가 상기 기판에 대해서 실질적으로 수직으로 배열하기까지 요하는 시간보다도 짧은 시간으로 설정되어도 좋다.
이 구성에 의해 리세트전압의 인가기간을 짧게 할 수 있어서 프레임주파수를 높이고 플리커 등을 방지할 수 있다.
상기 리세트전압은 액정분자가 플러스의 유전이방성을 나타내는 제 1 주파수의 리세트전압과 액정분자가 0 또는 마이너스의 유전이방성을 나타내는 제 2 주파수의 리세트전압을 포함하고,
상기 제 1 드라이버는 상기 제 1과 제 2 준안정상태의 한쪽을 설정하는 대상의 상기 한쪽의 전극에 제 1 주파수의 리세트전압을 인가하고, 이미 설정되어 있는 상기 제 1과 제 2 준안정상태의 한쪽을 유지하는 대상의 상기 한쪽의 전극에 제 2 주파수의 리세트전압을 인가한다.
액정분자의 배향을 교체신호의 주파수로 제어함으로써 인가전압의 정확한 제어가 필요 없어서 장치구성을 간략화할 수 있다.
상기 제 2 드라이버는 전압을 주파수변조하고, 주파수변조된 전압을 상기 다른쪽의 전극에 인가하는 수단을 구비해도 좋다.
상기 제 2 드라이버는 전압을 펄스폭변조하고, 펄스폭변조된 전압을 상기 다른쪽의 전극에 인가하는 수단을 구비해도 좋다.
이들 구성에 의해 인가전압 자체를 제어하여 액정분자의 배향상태를 제어하는 경우에 비교해서 전압의 제어가 용이해지고 배향의 제어가 용이해진다.
상기 제 1과 제 2 드라이버는 상기 액정에 리세트전압을 인가한 후 준안정상태선택전압을 인가하도록 구성되어도 좋다.
상기 제 1과 제 2 드라이버는 이전과 동일한 준안정상태를 선택하는 화소의 액정에도 일단 리세트전압을 인가한 후 준안정상태선택전압을 인가함으로써 원래의 준안정상태를 다시 기입해도 좋다.
이 구성에 의해 액정분자의 선택된 준안정상태의 유지를 확실히 하는 동시에 동일한 준안정상태에서의 실효값전압에 대응한 다른 배향상태로 변화하는 속도, 즉 응답속도를 빠르게 할 수 있다.
상기 한쌍의 기판(11, 12)과, 이들 기판간에 봉입된 상기 액정층(18) 및 상기 한쌍의 기판의 외측에 배치된 적어도 1개의 편광판(21, 22)은 상기 초기배향상태에 있어서의 표시색이 상기 기입전압이 인가되었을 때의 표시색의 적어도 하나와 실질적으로 일치하는 액정셀을 형성해도 좋다.
이 구성에 의하면 전원을 OFF한 후에 선택된 준안정상태로부터 초기배향상태로 되돌아갈 때에 불필요한 표시가 나타나는 일이 없어지고 표시의 흐트러짐을 억제할 수 있다.
이 경우 상기 제 1 또는 제 2 구동수단은 상기 대향하는 전극간에 상기 초기배향상태에 있어서의 표시색과 실질적으로 일치하는 색을 표시하는 실효전압을 인가한 후 상기 전극간에 전압의 공급을 정지시키는 제어수단을 구비하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면 전원을 OFF한 후의 표시의 흐트러짐을 확실히 방지할 수 있다.
상기 제 1 드라이버와 제 2 드라이버는 상기 한쪽의 전극과 다른쪽의 전극의 교차부분과 그 사이의 액정으로 구성되는 복수의 화소를 복수의 프레임에서 개서하여 표시하고, 각 프레임에서 미리 선택된 복수의 행의 화소의 액정의 배향상태를 설정하는 것이고,
상기 제 1 드라이버는 각 프레임기간에 대응하는 그룹의 화소행을 구성하는 한쪽의 전극에 차례로 리세트전압을 인가하고,
상기 제 2 드라이버는 상기 리세트전압이 인가된 화소의 액정의 준안정상태를 선택하기 위한 준안정상태선택전압을 다른쪽의 전극에 인가한다.
상기 제 1과 제 2 드라이버는 각 그룹을 구성하는 화소행의 구성을 차례로 변경한다.
이에 따라 프레임의 교체시에 발생하는 표시의 경계를 눈에 띄지 않게 할 수 있어서 표시의 플리커를 저감시킬 수 있다.
또 본 발명의 제 2 관점에 관련되는 액정표시소자의 구동방법은,
대향하는 내면 각각에 서로 대향하는 전극과, 소정의 방향으로 배향처리가 실시된 배향막이 형성된 한쌍의 기판과,
상기 한쌍의 기판간에 봉입되어 상기 대향하는 전극에 액정분자가 상기 기판에 대해서 실질적으로 수직으로 배열시키는 데에 충분한 값의 전압값을 갖는 리세트전압을 인가한 후, 그 전압값보다도 작은 소정의 값을 갖는 다른 전압값의 트위스트선택전압의 인가에 의해 액정분자가 각각 다른 제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태로 배열하고, 또한 상기 대향하는 전극간에 인가되는 전압의 실효값에 따라서 상기 제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태에서 액정분자의 상기 기판에 대한 틸트각이 제어되는 양 안정성을 갖는 네마틱액정재료로 이루어지는 액정층과,
상기 한쌍의 기판의 외측의 한쪽과 양쪽 중의 어느쪽인가에 배치된 적어도 1개의 편광판으로 이루어지는 액정소자를 준비하는 스텝과,
외부로부터 공급을 받는 표시데이터에 따라서 상기 리세트전압을 상기 전극간에 인가하기 위한 리세트전압을 상기 한쌍의 기판의 한쪽의 전극에 공급하는 스텝과,
상기 표시데이터에 따라서 상기 제 1 준안정상태선택전압과 제 2 준안정상태선택전압을 선택하기 위한 준안정상태선택전압을 상기 전극간에 인가하는 스텝과,
상기 표시데이터에 따른 실효값의 전압에 대응하는 기입전압을 상기 전극간에 인가하는 스텝을 구비한 것을 특징으로 한다.
이 방법에 의해 양 안정성을 갖는 네마틱액정의 선택된 준안정상태의 유지를 확실히 하는 동시에 동일한 준안정상태에서의 실효값전압에 대응한 다른 배향상태로 변화하는 속도, 즉 응답속도를 빠르게 할 수 있다.
상기 액정셀을 준비하는 스텝은 예를 들면 초기상태에 있어서 상기 액정이 0°에서 180°의 트위스트각으로 스프레이배향한 액정셀을 준비하고,
상기 준안정상태선택전압을 인가하는 스텝은 상기 액정에 액정분자가 초기배향상태의 트위스트각에 180°를 가산한 트위스트각으로 트위스트배향하는 전압과, 액정분자가 초기배향상태의 트위스트각에서 180°를 감산한 트위스트각으로 트위스트배향하는 전압을 선택적으로 상기 전극간에 인가하는 스텝으로 구성된다.
상기 리세트전압인가스텝과 상기 준안정상태선택전압인가스텝의 적어도 한쪽은 교체전압을 상기 전극간에 인가하는 스텝으로 구성되어도 좋다.
교번전압의 인가에 의해 전하의 치우침을 없앨 수 있어서 액정의 악화를 억제하고 잔상의 발생을 억제할 수 있다.
상기 리세트전압은 예를 들면 상기 액정분자를 상기 기판에 대해서 실질적으로 수직으로 배열시키기 위해 필요한 전압값의 최소값보다도 큰 전압이고,
상기 리세트전압인가스텝은 상기 최소값을 인가함으로써 상기 액정분자가 상기 기판에 대해서 실질적으로 수직으로 배열하기까지에 요하는 시간보다도 짧은 시간만큼 상기 리세트전압을 상기 전극간에 인가한다.
이에 따라 액정분자를 확실히 리세트하고, 또한 프레임주기를 짧게 할 수 있다.
상기 리세트전압은 액정분자가 플러스의 유전이방성을 나타내는 제 1 주파수의 리세트전압과, 액정분자가 0 또는 마이너스의 유전이방성을 나타내는 제 2 주파수의 리세트전압을 포함하고,
상기 리세트전압 인가스텝은 상기 제 1과 제 2 준안정상태의 한쪽을 설정하는 액정영역을 끼우는 상기 전극간에 제 1 주파수의 리세트전압을 인가하고, 이미 설정되어 있는 상기 제 1과 제 2 준안정상태의 한쪽을 유지하는 액정영역을 끼우는 전극간에 제 2 주파수의 리세트전압을 인가하도록 해도 좋다.
이에 따라 교번전압으로 이루어지는 리세트전압의 인가에 의해서 전하의 치우침을 없앨 수 있어서 액정의 악화를 억제하고 잔상의 발생을 억제할 수 있다.
상기 리세트전압을 인가하는 스텝과 상기 준안정상태선택전압을 인가하는 스텝의 적어도 한쪽은 전압을 주파수변조하고, 주파수변조된 전압을 인가하는 스텝을 포함해도 좋다.
상기 리세트전압을 인가하는 스텝과 상기 준안정상태선택전압을 인가하는 스텝의 적어도 한쪽은 예를 들면 전압을 펄스폭변조하고, 펄스폭변조된 전압을 상기 다른쪽의 전극에 인가하는 스텝을 구비해도 좋다.
이와 같은 구성에 의해 인가전압 자체를 제어하는 경우에 비교해서 액정분자의 배향상태의 제어를 용이하게 한다.
상기 리세트전압을 인가하는 스텝과 상기 준안정상태선택전압을 인가하는 스텝은 상기 리세트전압을 인가한 후 준안정상태선택전압을 인가해도 좋다.
상기 리세트전압을 인가하는 스텝과 상기 준안정상태선택전압을 인가하는 스텝은 직전과 동일한 준안정상태를 설정하는 화소의 액정에도 일단 리세트전압을 인가한 후 준안정상태선택전압을 인가함으로써 원래의 준안정상태를 다시 기입한다.
이에 따라 액정분자의 선택된 준안정상태의 유지를 확실히 하는 동시에 동일한 준안정상태에서의 실효값전압에 대응한 다른 배향상태로 변화하는 속도, 즉 응답속도를 빠르게 할 수 있다.
표시를 OFF하는 지시에 응답하여 상기 대향하는 전극간에 상기 초기배향상태에 있어서의 표시색과 실질적으로 일치하는 색을 표시하는 실효전압을 인가한 후 상기 전극간에 전압의 공급을 정지시켜도 좋다.
이에 따라 전원을 OFF한 후에 선택된 준안정상태로부터 초기배향상태로 되돌아갈 때에 불필요한 표시가 나타나는 일이 없어지고 표시의 흐트러짐을 억제할 수 있다.
상기 리세트전압을 인가하는 스텝과 상기 준안정상태선택전압을 인가하는 스텝은 예를 들면 복수프레임에서 1화면분의 화상을 수정하고,
각 프레임에 있어서 예를 들면 복수의 화소행으로 이루어지는 그룹의 각 화소행의 대향하는 전극간에 리세트전압을 인가하는 동시에 준안정상태를 선택하기 위한 준안정상태선택전압을 인가해도 좋다.
상기 리세트전압을 인가하는 스텝과 상기 준안정상태선택전압을 인가하는 스텝은 예를 들면 각 그룹을 구성하는 화소행의 구성을 차례로 변경한다.
이에 따라 프레임의 전환시에 발생하는 표시영역의 경계를 눈에 띄지 않게 하여 플리커의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 액정표시장치의 기본구성의 제 1 예를 나타내는 단면도.
도 2a∼2c는 액정표시소자의 제 1 예의 개략구성과, 초기배향상태와, 제 1 준안정상태와, 제 2 준안정상태의 각각의 배향상태를 나타내는 사시도.
도 3은 액정표시소자의 제 1 예에 있어서의 초기배향상태와 리세트상태와 제 1 및 제 2 준안정상태에서의 액정분자의 배향상태를 나타내는 모식도.
도 4a, 4b는 액정표시소자의 제 1 예에 있어서의 초기배향상태의 전압-출사율특성도 및 CIE색도도.
도 5a, 5b는 액정표시소자의 제 1 예에 있어서의 제 1 준안정상태의 전압-출사율특성도 및 CIE색도도.
도 6a, 6b는 액정표시소자의 제 1 예에 있어서의 제 2 준안정상태의 전압-출사율특성도 및 CIE색도도.
도 7a∼7c는 액정표시소자의 제 2 예의 개략구성과, 초기배향상태와, 제 1 준안정상태와, 제 2 준안정상태의 각각의 배향상태를 나타내는 사시도.
도 8a, 8b는 액정표시소자의 제 2 예에 있어서의 초기배향상태의 전압-출사율특성도 및 CIE색도도.
도 9a, 9b는 액정표시소자의 제 2 예에 있어서의 제 1 준안정상태의 전압-출사율특성도 및 CIE색도도.
도 10a, 10b는 액정표시소자의 제 2 예에 있어서의 제 2 준안정상태의 전압-출사율특성도 및 CIE색도도.
도 11a∼11c는 액정표시소자의 제 3 예의 개략구성과, 초기배향상태와, 제 1 준안정상태와, 제 2 준안정상태의 각각의 배향상태를 나타내는 사시도.
도 12a, 12b는 액정표시소자의 제 3 예에 있어서의 초기배향상태의 전압-출사율특성도 및 CIE색도도.
도 13a, 13b는 액정표시소자의 제 3 예에 있어서의 제 1 준안정상태의 전압-출사율특성도 및 CIE색도도.
도 14a, 14b는 액정표시소자의 제 3 예에 있어서의 제 2 준안정상태의 전압-출사율특성도 및 CIE색도도.
도 15a∼15c는 액정표시소자의 제 4 예의 개략구성과, 초기배향상태와, 제 1 준안정상태와, 제 2 준안정상태의 각각의 배향상태를 나타내는 사시도.
도 16a, 16b는 액정표시소자의 제 4 예에 있어서의 초기배향상태의 전압-출사율특성도 및 CIE색도도.
도 17a, 17b는 액정표시소자의 제 4 예에 있어서의 제 1 준안정상태의 전압-출사율특성도 및 CIE색도도.
도 18a, 18b는 액정표시소자의 제 4 예에 있어서의 제 2 준안정상태의 전압-출사율특성도 및 CIE색도도.
도 19는 도 1에 나타내는 액정표시장치의 기본구성의 변형예를 나타내는 단면도.
도 20은 도 1에 나타내는 구동회로의 제 1 구성예를 나타내는 회로블록도.
도 21은 본 발명의 액정표시소자의 구동방법의 제 1 실시예를 설명하기 위한 주사신호와 데이터신호의 파형을 나타내는 타이밍챠트.
도 22는 도 21에 나타내는 주사신호 및 데이터신호에 의해 액정에 인가되는 전압파형을 나타내는 타이밍챠트.
도 23은 도 1에 나타내는 구동회로의 제 2 구성예를 나타내는 회로블록도.
도 24는 본 발명의 액정표시소자의 구동방법의 제 2 실시예를 설명하기 위한 주사신호와 데이터신호의 파형을 나타내는 타이밍챠트.
도 25는 도 24에 나타내는 주사신호 및 데이터신호에 의해 액정에 인가되는 전압파형을 나타내는 타이밍챠트.
도 26은 본 발명의 액정표시소자의 구동방법의 제 3 실시예를 설명하기 위한 주사신호와 데이터신호의 파형을 나타내는 타이밍챠트.
도 27은 도 26에 나타내는 주사신호 및 데이터신호에 의해 액정에 인가되는 전압파형을 나타내는 타이밍챠트.
도 28은 본 발명의 액정표시소자의 구동방법의 제 4 실시예를 설명하기 위한 주사신호와 데이터신호의 파형을 나타내는 타이밍챠트.
도 29는 도 28에 나타내는 주사신호 및 데이터신호에 의해 액정에 인가되는 전압파형을 나타내는 타이밍챠트.
도 30은 본 발명의 액정표시소자의 구동방법의 제 5 실시예를 설명하기 위한 주사신호와 데이터신호의 파형을 나타내는 타이밍챠트.
도 31은 도 30에 나타내는 주사신호 및 데이터신호에 의해 액정에 인가되는 전압파형을 나타내는 타이밍챠트.
도 32는 본 발명의 액정표시소자의 구동방법의 제 6 실시예를 설명하기 위한 주사신호와 데이터신호의 파형을 나타내는 타이밍챠트.
도 33은 도 32에 나타내는 주사신호 및 데이터신호에 의해 액정에 인가되는 전압파형을 나타내는 타이밍챠트.
도 34는 본 발명의 액정표시소자의 구동방법의 제 6 실시예를 설명하기 위한 주사신호와 데이터신호의 파형을 나타내는 타이밍챠트.
도 35는 도 34에 나타내는 주사신호 및 데이터신호에 의해 액정에 인가되는 전압파형을 나타내는 타이밍챠트이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10: 액정셀 11: 표측기판
12: 이측기판 13: 주사전극
14: 투명전극 15, 16: 배향막
17: 시일재 18: 액정층
21, 22: 편광판 40: 구동회로
41: 제 1 드라이버 42: 제 2 드라이버
43: 전원부
이하 도면을 참조하여 본 발명의 액정표시장치의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예의 액정표시장치의 개략구성을 나타낸다. 도시하는 바와 같이 이 실시예의 액정표시소자는 액정표시소자와 구동회로(40)로 구성되어 있다.
액정표시소자는 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 액정셀(10)을 끼우고 그 표측과 이측에 편광판(21, 22)이 배치되어 있다. 이측의 편광판(22)의 배후에 반사판(30)이 배치되고, 또한 상기 액정셀(10)에 그것을 구동하기 위한 구동회로(40)가 접속되어 있다.
액정셀(10)은 도 1에 나타내는 바와 같이 각각의 내면에 투명전극(13, 14)이 설치되고, 그 위에 배향처리를 실시한 배향막(15, 16)이 형성된 표리 한쌍의 투명기판(11, 12)간에 액정(18)을 협지한 것이다. 상기 한쌍의 기판(11, 12)은 테두리상의 시일재(17)를 통해서 접합되어 있다. 액정(18)은 양 기판(11, 12)간의 상기 시일재(17)로 둘러싸여진 영역에 봉입되어 있다. 상기 배향막(15, 16)은 폴리이미드등으로 이루어지는 수평배향막이고, 그 막면을 소정의 방향으로 러빙함으로써 배향처리되어 있다.
이 액정셀(10)은 단순매트릭스형의 것이고, 그 표측기판(11)에 설치된 투명전극(13)은 한방향(도 1에 있어서 좌우방향)을 따르게 하여 형성된 복수개의 주사전극, 이측기판(12)에 설치된 투명전극(14)은 상기 주사전극(13)과 대략 직교하는 방향을 따르게 하여 형성된 복수개의 신호전극이다.
또한 이 액정셀(10)은 그 액정(18)으로서 카이럴제를 첨가하여 트위스트배향성을 갖게 한 네마틱액정이 이용되고 있다. 그 액정층은 초기배향상태에서는 액정분자가 어느쪽인가 한쪽의 기판의 배향처리방향을 기준으로 하여 한쪽의 방향으로 0°에서 180°의 비틀림각으로 비트위스트배향 또는 트위스트배향한 스프레이배향상태에 있다.
그리고 이 액정셀(10)은 그 액정층에 액정분자가 기판(11, 12)면에 대해서 대략 수직으로 일으켜 세워 배향시키는 데에 충분한 전압값의 리세트전압을 인가한 후에 그보다 낮은 소정의 전압값의 선택펄스를 인가함으로써 액정분자가 초기배향상태로부터 상기 한쪽의 방향(초기배향상태에서의 트위스트배향방향과 같은 방향)으로 또한 180°비틀려서 트위스트하여 스프레이변형을 해소한 제 1 준안정상태가 되고, 또 상기 리세트펄스를 인가한 후에 그보다 낮은 다른 소정의 전압값의 선택펄스를 인가함으로써 액정분자가 상기 초기배향상태로부터 상기 한쪽의 방향과는 역방향(제 1 준안정상태에서의 트위스트방향과는 반대의 방향)으로 대략 180°의 비틀림각으로 트위스트배향하여 스프레이변형을 해소한 제 2 준안정상태가 되고, 또한 제 1 및 제 2 준안정상태에 있어서의 액정분자의 배향상태가 표시데이터에 따라서 인가되는 구동전압의 실효값에 따라서 변화하는 전압에 의해 야기된 배향상태를 갖고 있다.
〔액정표시소자의 예 1∼4〕
이하 액정표시소자의 예를 도 2∼도 19를 참조하여 설명한다.
(액정표시소자의 제 1 예)
액정표시소자의 제 1 구체예에서는 도 2a에 나타내는 바와 같이 초기배향상태에서의 액정분자의 비틀림각을 대략 90°로 하고 있다. 따라서 제 1 준안정상태는 액정분자가 어느쪽인가 한쪽의 기판의 배향처리의 방향을 기준으로 하여 상기 한쪽의 방향으로 대략 270°의 비틀림각으로 트위스트배향하는 상태이다. 또 제 2 준안정상태는 액정분자가 상기 한쪽의 기판의 배향처리방향을 기준으로 하여 상기 제 1 준안정상태와는 반대의 방향으로 90°의 비틀림각으로 트위스트배향하는 상태이다.
도 2a∼c에 있어서 11a, 12a는 액정셀(10)의 양 기판(11, 12)의 배향처리방향(배향막(15, 16)의 러빙방향)을 나타내고 있다. 이 실시예에서는 표측기판(11)의 배향막(15)을 액정표시장치의 화면의 횡축(X)에 대해서 표측으로부터 보아 왼쪽으로 +90/2, 즉 대략 45°어긋난 방향이며 상기 화면의 왼쪽아래에서 오른쪽위를 향하는 방향으로 배향처리하고, 이측기판(12)의 배향막(16)을 상기 횡축(X)에 대해서 표측으로부터 보아 오른쪽으로 대략 45°어긋난 방향이며 상기 화면의 왼쪽위로부터 오른쪽아래를 향하는 방향으로 배향처리하고 있다. 따라서 양 기판(11, 12)의 배향처리방향(11a, 12a)은 서로 대략 직교하는 방향이다.
상기 액정(18)으로서 표측으로부터 보아 왼쪽방향의 트위스트배향성을 갖는 카이럴제를 첨가한 것을 이용하고 있다. 따라서 이 액정셀(10)의 액정분자는 초기배향상태에서는 스프레이변형을 갖고 표측으로부터 보아 왼쪽회전방향(카이럴제에 의한 부여되는 비틀림방향)으로 대략 90°의 비틀림각으로 트위스트배향하고 있다.
이 초기배향상태는 액정분자가 양 기판(11, 12)의 근처에 있어서 각각의 배향처리방향(11a, 12a)을 따라서 배향하는 동시에 어느쪽인가 한쪽의 기판의 배향처리방향, 예를 들면 이측기판(12)의 배향처리방향(12a)을 기준으로 하여 도 2a에 파선화살표로 나타낸 방향, 즉 카이럴제에 의해 부여되는 비틀림방향으로 대략 90°의 비틀림각으로 트위스트배향한 스프레이배향상태이다.
상기 초기배향상태는 실제로 표시에는 사용하지 않은 상태이고 상기 액정셀(10)은 그 각 화소부의 액정분자의 배향상태를 상기한 제 1 및 제 2 준안정상태로 배향시켜서 표시구동된다.
상기 제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태는 상기 초기배향상태로부터 액정분자의 비틀림각이 대략 180°변화하여 스프레이변형을 해소한 상태이고, 상기 이측기판(12)의 배향처리방향(12a)을 기준으로 하여 카이럴제에 의해 부여되는 비틀림방향에 대한 비틀림각을 +의 각도, 상기 카이럴제에 의해 부여되는 비틀림방향과는 역방향(카이럴제에 의한 비틀림을 푸는 방향)에 대한 비틀림각을 -의 각도로 하면 제 1 준안정상태는 초기배향상태에 대해서 비틀림각이 +180°변화한 트위스트배향상태이고, 제 2 준안정상태는 초기배향상태에 대해서 비틀림각이 -180°변화한 트위스트배향상태이다.
상기 초기배향상태로부터 제 1 및 제 2 준안정상태에 대한 배향상태의 전환은 액정셀(10)의 각 화소부의 전극(13, 14)간에 우선 액정분자가 기판(11, 12)면에 대해서 대략 수직으로 일으켜 세움배향하는 전압값(절대값)의 스프레이변형을 해소시키기 위한 스프레이변형해소전압(리세트전압)을 인가하고, 그 후 상기 전극(13, 14)간에 소정의 전압값의 상태를 선택하기 위한 선택펄스를 인가함으로써 실시된다.
즉 리세트전압의 인가에 의해 액정분자를 기판(11, 12)면에 대해서 대략 수직으로 일으켜 세움배향시킨 후에 상기 리세트보다도 낮은 소정의 전압값(절대값)(VS1)의 선택펄스(이하 제 1 준안정상태 선택펄스라 한다)를 인가하면 액정분자가 초기배향상태에서의 비틀림각에 또한 대략 180°의 비틀림이 가해진 비틀림각(90°+ 180°= 270°)으로 트위스트하는 상태로 배향하여 스프레이변형을 해소하고 제 1 준안정상태가 된다.
이 제 1 준안정상태는 액정분자가 양 기판(11, 12)의 근처에서 각각의 배향처리방향(11a, 12a)을 따라 배향하는 동시에 어느쪽인가 한쪽의 기판의 배향처리방향, 예를 들면 이측기판(12)의 배향처리방향(12a)을 기준으로 하여 도 2b에 파선화살표시로 나타낸 트위스트방향, 즉 표측으로부터 보아 왼쪽회전방향(카이럴제에 의해 부여되는 비틀림방향)으로 대략 270°의 비틀림각으로 트위스트배향하는 상태이다.
또 리세트전압의 인가에 의해 액정분자를 기판(11, 12)면에 대해서 대략 수직으로 일으켜 세워서 배향시킨 후에 리세트전압보다도 낮은 소정의 전압값(절대값)(VS2)의 선택펄스(이하 제 2 준안정상태 선택펄스라 한다)를 인가하면 액정분자가 초기배향상태에서의 비틀림각으로부터 대략 180°의 비틀림을 공제한 비틀림각(90°- 180°= -90°)으로 트위스트하는 상태로 배향하여 스프레이변형을 해소하고, 제 2 준안정상태가 된다.
이 제 2 준안정상태는 액정분자가 양 기판(11, 12)의 근처에서 각각의 배향처리방향(11a, 12a)을 따라 배향하는 동시에 어느쪽인가 한쪽의 기판의 배향처리방향, 예를 들면 이측기판(12)의 배향처리방향(12a)을 기준으로 하여 도 2c에 파선화살표시로 나타낸 트위스트방향, 즉 표측으로부터 보아 오른쪽회전방향(카이럴제에 의해 부여되는 비틀림방향과는 역방향)으로 대략 90°의 비틀림각으로 트위스트배향한 상태이다.
또한 상기 제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태는 그 한쪽으로부터 다른쪽으로 전환하는 것이 가능하고 액정분자가 어느쪽인가의 준안정상태에 배향하고 있는상태에서도 우선 전극(13, 14)간에 액정분자를 기판(11, 12)면에 대해서 대략 수직으로 일으켜 세워 배향시키는 전압값의 리세트펄스를 인가하여 상기 준안정상태를 리세트하고, 그 후에 상기 제 1 또는 제 2 준안정상태 선택펄스를 인가하면 액정분자의 배향상태를 한쪽의 준안정상태로부터 다른쪽의 준안정상태로 전환할 수 있다.
상기 제 1 준안정상태 선택펄스의 전압값(Vs1)과 제 2 준안정상태 선택펄스의 전압값(Vs2)은 사용하는 액정(18)의 특성 및 카이럴제의 특성과 첨가량에 의해서 결정된다. 다만 그 절대값은 예를 들면 Vs1＜Vs2이고 제 1 준안정상태 선택펄스의 전압값(Vs1)은 거의 전압을 인가하지 않는 값(대략 0V)이며 제 2 준안정상태 선택펄스의 전압값(Vs2)도 대부분의 액정분자가 기판(11, 12)면에 대한 프리틸트각과 동일 정도 또는 그에 가까운 경사각으로 배향하는 낮은 전압값이다.
도 3은 상기 초기배향상태(Ⅰ)와 리세트상태(Ⅱ)와 제 1 준안정상태(Ⅲ) 및 제 2 준안정상태(Ⅳ)에 있어서의 액정분자의 배향상태의 상태의 변화를 나타내고 있고, 액정셀(10)의 아래테두리방향(횡축(X)에 대해서 직교하는 방향)에서 본 모식도이고 “18a”는 액정분자를 나타내고 있다.
이 모식도와 같이 상기 초기배향상태(Ⅰ)(액정분자가 이측기판(12)의 배향처리방향(12a)을 기준으로 하여 표측으로부터 보아 왼쪽회전방향으로 대략 90°의 비틀림각으로 트위스트배향하고 있는 상태)는 양 기판(11, 12)의 근처의 액정분자는 각각의 기판(11, 12)면에 대해서 그 배향처리방향(11a, 12a)을 향하여 몇도 정도의 프리틸트각으로 비스듬하게 일어서도록 배향하고 있지만 트위스트배향하고 있는 액정분자를 각각의 분자장축이 동일 평면상에 오도록 전개하여 보았을 때의 각각의 기판(11, 12)측에서의 프리틸트방향(경사)이 서로 반대가 되고 있는 상태이고, 따라서 액정분자는 기판(11, 12)으로부터 떨어지는 것에 동반하여 틸트각이 작아지고 액정층두께의 중간(틸트각이 0°가 되는 점)을 경계로 하여 기판(11, 12)면에 대한 경사방향이 반대가 된 상태(스프레이변형을 가진 상태)로 트위스트배향상태에 있다.
또 상기 리세트상태(Ⅱ)는 양 기판(11, 12)의 근처의 액정분자(도면에서는 생략하고 있다)는 초기배향상태(Ⅰ)와 거의 바뀌지 않은 상태(각각의 기판(11, 12)면에 대해서 그 배향처리방향(11a, 12a)을 향하여 몇도 정도의 프리틸트각으로 비스듬하게 일어서도록 배향하고 있는 상태)에 있지만 기판(11, 12)으로부터 떨어진 대부분의 액정분자는 기판(11, 12)면에 대해서 대략 수직으로 일으켜 세우도록 배향한 상태이다.
또한 제 1 준안정상태(Ⅲ)(액정분자가 한쪽의 방향으로 대략 270°의 비틀림각으로 트위스트배향하는 상태)는 양 기판(11, 12)의 근처의 액정분자의 배향상태는 초기배향상태(Ⅰ)와 바뀌지 않지만 액정층의 중간의 액정분자가 상기 초기배향상태(Ⅰ)의 트위스트각 90°보다도 더 대략 180°비틀려서 트위스트배향한 상태이고, 따라서 트위스트배향하고 있는 액정분자를 각각의 분자장축이 동일 평면상에 오도록 전개하여 보았을 때의 액정분자(18a)의 경사방향은 같은 방향이다. 따라서 이 제 1 준안정상태(Ⅲ) 는 스프레이변형이 없는 트위스트배향상태이다.
또 제 2 준안정상태(Ⅳ)(액정분자가 제 1 준안정상태(Ⅲ)와는 역방향으로 대략 90°의 비틀림각으로 트위스트배향하는 상태)는 양 기판(11, 12)의 근처의 액정분자의 배향상태는 초기배향상태와 바뀌지 않고 액정분자의 비틀림각이 상기 초기배향상태(Ⅰ)로부터 상기 제 1 준안정상태(Ⅲ)에서의 트위스트방향과는 반대의 방향으로 대략 180°비틀려서 트위스트배향한 상태이다. 따라서 트위스트배향하고 있는 액정분자를 각각의 분자장축이 동일 평면상에 오도록 전개하여 보았을 때의 액정분자(18a)의 경사방향은 같은 방향이기 때문에 이 제 2 준안정상태는 스프레이변형이 없는 트위스트배향상태이다.
상기 제 1과 제 2 준안정상태는 각각 그 준안정상태에 있어서의 액정분자(18a)의 비틀림각을 유지하는 트위스트배향상태를 유지하고 어느쪽인가의 준안정상태에 있어서도 액정분자(18a) 의 틸트각, 즉 기판(11, 12)면에 대한 일으켜 세움각도는 전극(13, 14)간에 인가되는 구동신호의 실효값(복수프레임의 사이에 인가되는 전압의 실효값)에 따라서 변화한다. 다만 양 기판(11, 12)의 근처의 액정분자의 배향상태는 거의 바뀌지 않는다.
도 3에 나타낸 제 1 및 제 2 준안정상태에 있어서의 액정분자의 배향상태 중 상측에 나타낸 배향상태는 구동신호의 실효값이 비교적 작은 값(V1-1, V2-1)인 때의 액정분자의 일으켜 세움상태(배향상태; 제 2 기입상태)를 나타내고, 하측에 나타낸 배향상태는 구동신호의 실효값이 어느 정도 높은 값(V1-2, V2-2)인 때의 액정분자의 일으켜 세움상태(배향상태; 제 1 기입상태)를 나타내고 있다. 어느쪽인가의 준안정상태에 있어서도 액정분자는 그 준안정상태에 있어서의 트위스트배향상태를 유지하면서 구동신호의 실효값에 따라서 일으켜 세움배향한다.
또한 상기 구동전압은 그 실효값이 상기 리세트전압의 전압값보다도 낮은 범위에서 변화하는 전압이고, 상기 제 1 및 제 2 준안정상태는 구동전압의 실효값에 따라서 액정분자의 틸트각이 변화하지만 트위스트배향상태는 그대로 유지하는 상태이고 어느쪽인가의 준안정상태에서도 상기 리세트전압을 인가하여 액정분자(18a)를 기판(11, 12)면에 대해서 대략 수직으로 일으켜 세움배향시켜서 준안정상태를 리세트하기까지 유지된다.
또 도 2a∼2c에 있어서 21a, 22a는 액정셀(10)을 끼우고 그 표측과 이측의 양측에 배치한 한쌍의 편광판(21, 22)의 투과축을 나타내고 있으며, 이 실시예에서는 표측편광판(21)을 그 투과축(21a)을 액정셀(10)의 표측기판(11)의 배향처리방향(11a)과 대략 평행한 방향 또는 대략 직교하는 방향(도면에서는 대략 평행한 방향)을 향하여 배치하고, 이측편광판(22)을 그 투과축(22a)을 상기 표측편광판(21)의 투과축(21a)에 대해서 대략 직교하는 방향을 향하여 배치하고 있다.
이 액정표시장치는 자연광이나 실내조명광 등의 외광을 이용하여 표측으로부터 입사하는 빛을 이측에 배치한 반사판(30)에서 반사시켜서 표시하는 것이고, 그 표시구동은 구동계(40)에 의해 액정셀(10)을 구동하여 실시된다.
상기 구동회로(40)는 액정셀(10)의 각 주사전극(13)을 차례로 선택하여 이들 주사전극(13)에 주사신호를 공급하는 동시에 그에 동기시켜서 각 신호전극(14)에 데이터신호를 공급함으로써 상기 액정셀(10)의 각 화소부의 전극(13, 14)간에 상기 주사신호와 데이터신호의 전위차에 따른 전압을 인가한다. 이 구동회로(40)는 액정셀(10)의 각 화소부의 전극(13, 14)간에 상기 리세트펄스를 인가한 후 상기 제 1과 제 2 준안정상태의 어느 쪽인가를 선택하는 선택펄스를 인가하고, 그 후에 실효값이 상기 리세트펄스의 전압값보다도 충분히 낮은 범위에서 변화하는 구동신호를 인가한다.
이 실시예의 액정표시장치는 자연광이나 실내조명광 등의 외광을 이용하여 표측으로부터 입사하는 빛을 이측에 배치한 반사판(30)에서 반사시켜 표시하는 것이며, 구동개시전은 액정셀(10)의 액정분자가 상기한 초기배향상태(스프레이변형을 가진 배향상태)로 배향하고 있지만 상기 리세트펄스를 인가함으로써 액정분자가 기판(11, 12)면에 대해서 대략 수직으로 일으켜 세우도록 배향하고 그 후에 인가되는 전압에 따라서 제 1과 제 2의 어느쪽인가의 준안정상태로 배향한다.
또한 액정표시장치의 구동개시시, 즉 전원스위치가 ON되었을 때에 상기 구동회로(40)로부터 모든 화소부의 전극(13, 14)간에 상기한 리세트전압을 인가하고 그 후에 제 1과 제 2 준안정상태의 어느쪽인가 한쪽을 선택하는 선택펄스를 인가하도록 하면 모든 화소부를 같은 준안정상태로 하고 나서 표시구동을 개시할 수 있다.
상기 액정표시장치는 액정셀(10)의 액정분자를 상기 제 1과 제 2의 어느쪽인가의 준안정상태로 배향시킨 것이고, 제 1 준안정상태를 선택했을 때는 액정분자가 어느쪽인가 한쪽의 기판의 배향처리방향을 기준으로 하여 한쪽의 방향으로 대략 270°의 비틀림각으로 트위스트배향한 액정셀과 편광판으로 이루어지는 표시장치의 전기광학특성을 갖고, 제 2 준안정상태를 선택했을 때는 액정분자가 상기 한쪽의 기판의 배향처리방향을 기준으로 하여 상기 제 1 준안정상태와는 반대의 방향으로 대략 90°의 비틀림각으로 트위스트배향한 액정셀과 편광판으로 이루어지는 표시소자의 전기광학특성을 갖는다.
즉 이 액정표시장치는 액정셀의 액정분자의 배향상태가 다른 2개의 표시소자의 전기광학특성을 겸비한 것이고, 따라서 단계적 변화를 제어하려 하는 투과상태중의 복수의 투과상태의 제어를 한쪽의 전기광학특성을 이용하여 실시하고 다른 복수의 투과상태의 제어를 다른쪽의 전기광학특성을 이용하여 실시할 수 있다.
도 2a∼2c에서는 표측편광판(21)의 투과축(21a)의 방향을 액정셀(10)의 표측기판(11)의 배향처리방향(11a)과 대략 평행 또는 대략 직교하는 방향으로 하고 이측편광판(22)의 투과축(22a)을 상기 표측편광판(21)의 투과축(21a)에 대해서 대략 직교하는 방향으로 설정하고 있기 때문에 제 1 준안정상태를 선택하여 투과상태를 제어할 때도 노멀리화이트형의 트위스트네마틱모드(이하 TN모드로 기록한다)에 의한 표시를 실시할 수 있다.
즉 제 1과 제 2의 어느쪽인가의 준안정상태에 있어서도 표측편광판(21)을 투과하여 입사한 직선편광이 액정셀(10)을 투과하는 과정에서 액정층의 복굴절작용에 의해 액정분자의 트위스트배향상태에 따라서 선광되고, 그 빛이 이측편광판(22)에 입사하여 이 이측편광판(22)에 의해 투과가 제어된다. 그리고 이측편광판(22)을 투과한 빛은 반사판(30)에서 반사되어 상기 이측편광판(22)과 액정셀(10)과 표측편광판(21)을 차례로 투과하여 출사한다.
그리고 이 액정표시장치에서는 상기 제 1 준안정상태를 선택했을 때의 액정분자의 배향상태가 비틀림각이 대략 270°로 큰 트위스트배향상태이기 때문에 이 때는 액정층의 복굴절작용에 있어서의 선광분산에 의한 선광성이 각 파장광마다 다르기 때문에 각 파장광이 다른 투과율로 이측편광판(22)을 투과하고, 이 이측편광판(22)을 투과한 빛이 그 빛을 구성하는 각 파장광의 강도의 비에 따른 색의 착색광이 된다.
이와 같이 상기 제 1 준안정상태를 선택했을 때의 TN모드에 의한 표시는 착색한 표시가 얻어지는 컬러표시이며, 그 표시색은 전극(13, 14)간에 인가되는 구동신호의 실효값에 따라서 변화한다.
한편 상기 제 2 준안정상태를 선택했을 때의 액정분자의 배향상태는 비틀림각이 대략 90°의 트위스트배향상태이기 때문에 이 때의 TN모드에 의한 표시는 통상의 TN형 액정표시장치의 경우와 기본적으로 같으며, 이 실시예의 액정표시소자에서는 표측편광판(21)과 이측편광판(22)을 각각의 투과축(21a, 22a)을 서로 대략 직교시켜서 배치하고 있기 때문에 액정분자의 일으켜 세움각이 프리틸트각에 가까운 때는 무채색의 밝은 표시인 백색이 표시되고, 액정분자의 일으켜 세움각이 커지는 것에 동반하여 빛의 투과율이 적어져서 최종적으로 무채색의 표시인 흑색이 표시된다. 이 경우는 구동신호의 실효값에 따라서 액정분자가 일으켜 세움상태를 바꾸고, 그에 따라서 액정층의 복굴절성이 변화하기 때문에 상기 구동신호의 실효값을 제어함으로써 빛의 투과상태를 단계적으로 제어하여 단계적 변화가 있는 흑백표시를 실시할 수 있다.
또한 상기 초기배향상태, 즉 액정분자가 스프레이변형을 갖고 대략 90°의 비틀림각으로 트위스트배향하고 있는 상태는 실제의 표시에는 사용하지 않지만, 이 초기배향상태도 TN모드에 의한 흑백표시가 얻어지는 상태이다.
도 4a에서 도 6b는 액정셀(10)의 양 기판(11, 12)의 배향처리방향(11a, 12a)과 표리의 편광판(21, 22)의 투과축(21a, 22a)을 도 2a에 나타낸 바와 같이 설정하고, 상기 액정셀(10)의 △nd(액정의 광학이방성(굴절율이방성)(△n)과 액정층두께(d)의 곱)의 값을 약 1000nm로 선택한 액정표시장치의 인가전압(구동신호의 실효값)에 대한 빛의 출사율과 표시색의 변화를 나타내고 있다. 도 4a, b는 초기배향상태에 있어서의 전압-출사율특성도 및 CIE색도도, 도 5a, b는 제 1 준안정상태에 있어서의 전압-출사율특성도 및 CIE색도도, 도 6a, b는 제 2 준안정상태에 있어서의 전압-출사율특성도 및 CIF색도도이다. 각 도 b의 색도도에 있어서 “W”는 무채색점을 나타내고 있다.
우선 초기배향상태에 대하여 설명하면, 초기배향상태에서의 전압-출사율특성은 도 4a에 나타내는 특성이며, 구동전압에 대한 표시색의 변화는 도 4b와 같이 인가전압이 0V(전압무인가상태)인 때에서 백색, 액정분자를 대략 수직으로 일으켜 세움상태로 배향시키는 값(예를 들면 약 5V)의 전압을 인가했을 때에서 흑색이다.
제 1 준안정상태에서의 전압-출사율특성은 도 5a에 나타내는 특성이며, 구동전압에 대한 표시색의 변화는 도 5b와 같이 1. 95V의 전압을 인가했을 때에서 적색, 2. 98V의 전압을 인가했을 때에서 청색이다. 상기 적색의 x-y좌표값은 x＝0. 35, y＝0. 35이며, Y값(밝기)은 28. 54이다. 또 상기 청색의 x-y좌표값은 x＝0. 27, y:0. 30이며, Y값은 11. 64이다.
제 2 준안정상태에서의 전압-출사율특성은 도 6a에 나타내는 특성이며, 전압에 대한 표시색의 변화는 도 6b와 같이 1. 55V의 전압을 인가했을 때에서 백색, 3. 071V의 전압을 인가했을 때에서 흑색이다. 상기 백색의 x-y좌표값은 x＝0. 317, y＝0. 341이며, Y값은 0. 341이다. 또 상기 흑색의 x-y좌표값은 x＝0. 271, y＝0. 290이며, Y값은 1. 83이다.
상기한 바와 같이 상기 액정표시장치는 제 1 준안정상태를 선택하여 적색과 청색을 표시하고 제 2 준안정상태를 선택하여 백색과 흑색을 표시하는 것이다. 따라서 표시의 기본인 백색과 흑색의 표시에 덧붙여서 적색과 청색의 2색의 컬러표시를 실시할 수 있다. 또한 액정분자의 일으켜 세움상태는 상기한 리세트전압을 인가했을 때에 가장 수직에 가까워지고, 그 때에 표시가 가장 검게 되는데, 리세트펄스의 인가시간은 매우 짧기 때문에 리세트상태에서의 표시는 인간의 눈에는 거의 인식되지 않는다.
이 액정표시장치는 구동회로의 전원을 끊으면 제 1 또는 제 2 준안정상태에 있는 액정분자의 배향상태가 자연방전에 의해 수초∼수분(사용하는 액정(18)의 특성 및 카이럴제의 특성과 첨가량에 따라서 다르다)에서 초기배향상태로 되돌아가고 화면 전체가 초기배향상태에 있어서의 전압무인가시의 상태(상기 실시예에서는 백색)가 된다.
그리고 상기 액정표시장치는 액정셀의 액정분자의 배향상태가 다른 2개의 표시소자의 전기광학특성을 겸비한 것이며, 단계적으로 제어하려 하는 단계적 변화 또는 색조 중의 복수의 단계적 변화 또는 색조의 제어를 한쪽의 전기광학특성을 이용하여 실시하고, 다른 복수의 단계적 변화 또는 색조의 제어를 다른쪽의 전기광학특성을 이용하여 실시할 수 있기 때문에 단계적 변화 또는 색조의 전체단계수를 상기 한쪽의 전기광학특성을 이용할 때, 즉 제 1 준안정상태를 선택하여 투과상태를 제어할 때와 상기 다른쪽의 전기광학특성을 이용할 때, 즉 제 2 준안정상태를 선택하여 투과상태를 제어할 때로 배분할 수 있고, 그 때문에 각각의 준안정상태에서 구동되는 단계수가 적어지기 때문에 각각의 준안정상태 속에서 적은 단계적 변화수 또는 색조수의 시분할구동을 실시할 수 있다.
이 때문에 상기 액정표시장치에 따르면 액정셀(10)의 구동듀티에 대하여 동작전압마진을 크게 취할 수 있다. 즉 상기한 백색과 흑색의 표시에 덧붙여서 적색과 청색의 2색의 컬러표시를 실시하는 액정표시장치의 경우는 그 구동신호의 실효값을, 제 1 준안정상태를 선택하여 적색과 흑색을 표시할 때는 1. 95V와 2. 98V의 2종류로 설정하고, 제 2 준안정상태를 선택하여 청색과 백색을 표시할 때는 1. 55V와 3. 07V의 2종류로 설정하면 좋고, 따라서 각각의 준안정상태에 있어서의 2개의 구동전압의 실효값의 차, 즉 동작전압마진을 제 1 준안정상태에서 1. 03V(＝2. 98V－1. 95V), 제 2 준안정상태에서 1. 52V(＝3. 07V－1. 55V)로 충분히 크게 취할 수 있다.
따라서 상기 액정표시장치에 따르면, 액정셀(10)이 구동신호의 실효값을 제어하여 구동되는 단순매트릭스방식의 것이어도, 그 구동듀티에 대하여 동작전압마진을 크게 하여 고듀티에서의 시분할구동을 가능하게 하고 화소수가 많은 고정밀화상의 표시를 실현할 수 있다.
이 액정표시장치는 액정셀(10)의 각 화소행의 화소부의 기입을, 그 전의 액정분자의 배향상태를 리세트하여 다음의 준안정상태를 선택하고, 그 후에 다음의 기입상태를 얻기 위한 기입전압을 인가함으로써 실시하는 것인데, 그 때의 상기 배향상태의 리세트과 준안정상태의 선택은 단시간으로 실시할 수 있다.
상기 액정표시소자는 제 1 준안정상태를 선택했을 때의 표시색이 적색과 청색이 되는 것인데, 그 표시색은 액정셀(10)의 △nd의 값을 바꿈으로써 임의로 선택할 수 있다.
(액정표시소자의 제 2 열)
상기 실시예의 액정표시장치는 제 1과 제 2의 어느쪽의 준안정상태를 선택했을 때도 TN모드에 의한 표시를 실시하는 것이며, 제 1 준안정상태에서의 표시가 컬러표시로 되고, 제 2 준안정상태에서의 표시가 흑백표시로 되는 것인데, 적어도 표측편광판(21)의 투과축(21a)의 방향을 액정셀(10)의 표측기판(11)의 배향처리방향(11a)에 대하여 비스듬히 교차하는 방향으로 하면 제 1과 제 2의 양쪽의 준안정상태에 있어서의 표시를 각각 복굴절효과모드에 의한 컬러표시로 할 수 있다.
도 7a∼도 10b는 액정표시소자의 제 2 열을 나타내고 있다. 도 7a∼도 7c는 액정표시소자의 기본구성을 나타내는 사시도이며, 도 7a는 초기배향상태, 도 7b는 제 1 준안정상태, 도 7c는 제 2 준안정상태를 나타내고 있다.
이 제 2 실시예의 액정표시소자는 도 2에 나타낸 바와 같이 액정셀(10)을 끼우고 그 표측과 이측에 편광판(21, 22)을 배치하는 동시에 이측의 편광판(22)의 외측에 반사판(30)을 배치하고 상기 액정셀의 액정층에 전계를 인가하기 위한 구동회로(40)가 전극(13, 14)에 접속하여 구성되는 것이며, 상기 액정셀(10)의 구성은 상기 제 1 실시예와 같고, 초기배향상태와 제 1 및 제 2 준안정상태에 있어서의 액정분자의 배향상태가 상기 제 1 실시예와는 달리 각각 30°, 210°, －150°로 되어 있다.
따라서 제 1 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.
이 실시예에서는 도 7a∼도 7c에 나타내는 바와 같이 액정셀(10)의 표측기판(11)의 배향처리방향(11a)을 액정표시장치의 화면의 횡축(X)에 대하여 표측으로부터 보아 왼쪽으로 대략 15° 어긋난 방향이며, 화면의 왼쪽아래에서 오른쪽위를 향하는 방향으로 하고, 이측기판(12)의 배향처리방향(12a)을 상기 횡축(X)에 대하여 표측으로부터 보아 오른쪽으로 대략 15° 어긋난 방향이며 화면의 왼쪽위에서 오른쪽아래를 향하는 방향으로 하고 있다. 즉 양 기판(11, 12)의 배향처리방향(11a, 12a)은 대략 30°의 각도로 서로 교차하는 방향이다.
도 7a에 있어서, 액정셀(10)의 양 기판(11, 12)의 배향처리방향(배향막(15, 16)의 러빙방향)은 표측기판(11)의 배향막(15)을 액정표시소자의 화면의 횡축(X)에 대하여 표면측으로부터 보아 왼쪽으로 15° 어긋난 방향이며, 화면의 왼쪽아래에서 오른쪽위를 향하는 방향으로 배향처리하고 이측기판(12)의 배향막(16)을 상기 횡축(X)에 대하여 표면측으로부터 보아 오른쪽으로 대략 15°어긋난 방향이며 상기 화면의 왼쪽위에서 오른쪽아래를 향하는 방향으로 배향처리하고 있다.
그리고 이 실시예에서는 액정(18)에는 표측으로부터 보아 왼쪽방향의 트위스트배향성을 갖는 카이럴제가 첨가되어 있다. 따라서 이 액정셀(10)의 액정분자는 초기배향상태에서는 스프레이변형을 갖고 도 7a에 파선화살표시로 나타낸 바와 같이 표측으로부터 보아 왼쪽회전방향(카이럴제에 의한 부여되는 비틀림방향)으로 대략 30°의 비틀림각으로 트위스트배향하고 있다.
이 초기배향상태는 액정분자가 양 기판(11, 12)의 기판상에서 각각의 배향처리방향(11a, 12a)을 따라서 배향하는 동시에 어느쪽인가 한쪽의 기판의 배향처리방향, 예를 들면 이측기판(12)의 배향처리방향(12a)을 기준으로 하여 도 7a에 파선화살표시로 나타낸 방향, 즉 카이럴제에 의해 부여되는 비틀림방향으로 대략 30°의 트위스트각으로 트위스트배향한 스프레이배향상태이다.
상기 액정셀(10)의 액정분자의 제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태는 각각 초기배향상태로부터 액정분자의 트위스트배열의 비틀림각이 더욱 오른쪽방향 및 왼쪽방향으로 대략 180° 비틀린 상태이다. 상기 이측기판(12)의 배향처리방향(12a)을 기준으로 하여 카이럴제에 의해 부여되는 비틀림방향에 대한 비틀림각을 ＋의 각도, 상기 카이럴제에 의해 부여되는 비틀림방향과는 역방향(카이럴제에 의한 비틀림을 푸는 방향)에 대한 비틀림각을 －의 각도로 하면, 제 1 준안정상태는 초기배향상태에 덧붙여서 비틀림각이 또한 ＋180° 증가한 트위스트각이 210°의 트위스트배향상태이며, 제 2 준안정상태는 초기배향상태에 대한 비틀림각으로부터 －180° 비틀림이 풀린 상태이며, 트위스트각이 －150°의 트위스트배향상태이다.
즉 리세트전압의 인가에 의해 액정분자를 기판(11, 12)면에 대하여 대략 수직으로 일으켜 세움배향시킨 후에 상기 리세트전압보다도 낮은 소정의 전압값(절대값)(Vs1)의 선택펄스를 인가하면, 액정분자초기배향상태에서의 비틀림각에 또한 대략 180°의 비틀림이 가해진 비틀림각(30°＋180°＝210°)으로 트위스트하는 상태로 배향하여 제 1 준안정상태가 된다.
즉 제 1 준안정상태는 액정분자가 양 기판(11, 12)의 근처에서 각각의 배향처리방향(11a, 12a)을 따라서 배향하는 동시에 어느쪽인가 한쪽의 기판의 배향처리방향을 기준으로 하여 예를 들면 이측기판(12)의 배향처리방향(12a)을 기준으로 하여 도 7b에 파선화살표시로 나타낸 트위스트방향, 즉 표측으로부터 보아 왼쪽회전방향(카이럴제에 의해 부여되는 비틀림방향)으로 대략 210°의 비틀림각으로 트위스트배향한 상태이다.
또 리세트전압의 인가 후 상기 리세트전압보다도 낮은 소정의 전압값(절대값)(Vs2)의 선택펄스를 인가하면 액정분자가 초기배향상태에서의 비틀림각으로부터 대략 180°의 비틀림을 공제한 비틀림각이 대략 －150°(30°－180°＝－150°)의 비틀림각으로 트위스트배향한 상태이다.
제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태는 제 1 실시예와 마찬가지로 우선 액정분자를 기판(11, 12)면에 대하여 대략 수직으로 일으켜 세움배향시키는 값의 리세트전압을 인가하여 상기 준안정상태를 리세트하고, 그 후에 제 1 또는 제 2 준안정상태선택전압을 인가함으로써 한쪽의 준안정상태로부터 다른쪽의 준안정상태로 교체된다.
또한 상기 제 1 준안정상태선택전압은 대략 0V이며, 제 2 준안정상태선택전압은 대부분의 액정분자가 초기배향상태에서의 프리틸트각과 동일정도 또는 그에 가까운 경사각으로 배향하는 낮은 값이다.
또 이 제 2 실시예에서는 표측편광판(21)을 그 투과축(21a)을 화면의 횡축(X)에 대하여 표면측으로부터 보아 왼쪽으로 대략 45° 어긋난 방향을 향하여 배치하고, 이측편광판(22)을 그 투과율(22a)을 횡축(X)에 대하여 표면측으로부터 보아 오른쪽으로 대략 45° 어긋난 방향을 향하여 배향하고 있다. 따라서 표측편광판(21)의 투과율(21a)은 액정셀(10)의 표측기판(11)의 배향처리방향(11a)(횡축(X)에 대하여 표면측으로부터 보아 왼쪽으로 대략 15° 어긋난 방향)에 대하여 대략 30°의 교차각으로 비스듬히 어긋난 방향에 있으며, 이측편광판(22)의 투과축(22a)은 표측편광판(21)의 투과축(21a)에 대하여 대략 직교하는 방향에 있다.
이 실시예의 액정표시장치는 액정셀(10)의 액정분자의 초기배향상태를 한쪽의 기판(여기에서는 이측기판)(12)의 배향처리방향(12a)을 기준으로 하여 한쪽의 방향으로 대략 30°의 비틀림각으로 트위스트배향하는 스프레이배향상태로 하고 있기 때문에 제 1 준안정상태를 선택했을 때는 액정분자가 상기 한쪽의 기판(12)의 배향처리방향(12a)을 기준으로 하여 한쪽의 방향으로 대략 210°의 비틀림각으로 트위스트배향한 액정셀과 편광판으로 이루어지는 표시장치의 전기광학특성을 갖고, 제 2 준안정상태를 선택했을 때는 액정분자가 상기 한쪽의 기판(12)의 배향처리방향(12a)을 기준으로 하여 상기 제 1 준안정상태와는 반대의 방향으로 대략 150°의 비틀림각으로 트위스트배향한 액정셀과 편광판으로 이루어지는 표시장치의 전기광학특성을 갖는다.
또 이 실시예에서는 표측편광판(21)의 투과축(21a)의 방향을 액정셀(10)의 표측기판(11)의 배향처리방향(11a)에 대하여 대략 30°의 교차각으로 비스듬히 어긋난 방향으로 하고, 이측편광판(22)의 투과축(22a)을 상기 표측편광판(21)의 투과축(21a)에 대하여 대략 직교하는 방향으로 설정하고 있기 때문에 제 1 준안정상태를 선택하여 투과상태를 제어할 때도, 제 2 준안정상태를 선택하여 투과상태를 제어할 때도 복굴절효과모드에 의한 컬러표시를 실시할 수 있다.
도 8a, b는 액정셀(10)의 양 기판(11, 12)의 배향처리방향(11a, 12a)과 표리의 편광판(21, 22)의 투과축(21a, 22a)을 도 7a에 나타낸 바와 같이 설정하고 상기 액정셀(10)의 △nd의 값을 약 900nm에 선택한 액정표시장치의 인가전압에 대한 빛의 출사율과 표시색의 변화를 나타내고 있으며, 도 8a, b는 초기배향상태에 있어서의 전압-출사율특성도 및 CIE색도도, 도 9a, b는 제 1 준안정상태에 있어서의 전압-출사율특성도 및 CIE색도도, 도 10a, b는 제 2 준안정상태에 있어서의 전압-출사율특성도 및 CIE색도도이다.
우선 초기배향상태에서는 도 8a에 나타내는 바와 같이 전압의 변화에 대해서 출사율이 저레벨에서 대략 직선적으로 변화하고 전압에 대한 표시색의 변화는 도 8b에 나타내는 바와 같이 인가전압이 0V시에서 대략 흑색, 리세트상태(예를 들면 약 5V)의 전압을 인가했을 때에서 자주색이다.
제 1 준안정상태에서의 전압-출사율특성은 도 9a, b와 같이 인가전압이 0∼약 2. 5V의 범위에서는 출사율이 높은 레벨에 유지되어 거의 변화하지 않고, 그보다도 전압이 높아지면 출사율이 급격히 작아진다. 표시색의 변화는 도 9b와 같이 2. 516V의 전압을 인가했을 때에서 적색, 3. 03V의 전압을 인가했을 때에서 흑색이다. 상기 적색의 x, y좌표값은 x=0. 42, y=0. 46이고, Y값(밝기)은 30. 13이다. 또 상기 흑색의 x, y좌표값은 x=0. 27, y=0. 29이고, Y값은 11. 6이다.
제 2 준안정상태에서의 전압-출사율특성은 도 10a에 나타내는 특성을 갖는다. 전압에 대한 표시색의 변화는 도 10b와 같이 1. 418V의 전압을 인가했을 때에서 청색, 3. 02V의 전압을 인가했을 때에서 백색이다. 상기 청색의 x, y좌표값은 x=0. 15, y=0. 14이고, Y값은 5. 7이다. 또 상기 백색의 x, y좌표값은 x=0. 29, y=0. 31이고, Y값은 26. 7이다.
즉 상기 액정표시소자는 제 1 준안정상태를 선택하여 적색과 흑색을 표시하고, 제 2 준안정상태를 선택하여 청색과 백색을 표시하는 것이다. 따라서 표시의 기본인 백색과 흑색의 표시에 덧붙여서 적색과 청색의 2색의 컬러표시를 실시할 수 있다.
(액정표시소자의 제 3 예)
도 11a∼도 14b는 본 발명의 제 2 실시예를 나타내고 있다. 도 11a∼도11c는 액정표시소자의 기본구성을 나타내는 사시도이고, 도 11a는 초기배향상태, 도 11b는 제 1 준안정상태, 도 11c는 제 2 준안정상태를 나타내고 있다.
이 제 3 예에서는 도 11a∼도11c에 나타낸 바와 같이 액정셀(10)의 표측기판(11)의 배향처리방향(11a)을 액정표시장치의 화면의 횡축(X)에 대해 표측에서 보아 왼쪽으로 대략 35°어긋난 방향이고 화면의 왼쪽아래에서 오른쪽위를 향하는 방향으로 하며, 이측기판(12)의 배향처리방향(12a)을 상기 횡축(X)에 대해 표측에서 보아 오른쪽으로 대략 35°어긋난 방향이고, 화면의 왼쪽 위에서 오른쪽아래를 향하는 방향으로 하고 있다. 즉 양 기판(11, 12)의 배향처리방향(11a, 12a)은 대략 70°의 각도로 서로 교차하는 방향이다.
도 11a에 있어서, 액정셀(10)의 양 기판(11, 12)의 배향처리방향(배향막(15, 16)의 러빙방향)은 표측기판(11)의 배향막(15)을 액정표시소자 화면의 횡축(X)에 대해 표측에서 보아 왼쪽으로 대략 35°어긋난 방향이고, 화면의 왼쪽아래에서 오른쪽위로 향하는 방향으로 배향처리하고, 이측기판(12)의 배향막(16)을 상기 횡축(X)에 대해 표측에서 보아 오른쪽으로 대략 35°어긋난 방향이고 화면의 왼쪽위에서 오른쪽아래를 향하는 방향으로 배향처리하고 있다.
액정(18)에는 표측에서 보아 왼쪽방향의 트위스트배향성을 갖는 카이럴제가 첨가되어 있다. 따라서 이 액정셀(10)의 액정분자는 초기배향상태에서는 스프레이변형을 갖고 도 11a에 파선화살표시로 나타낸 바와 같이 표면측에서 보아 왼쪽회전방향(카이럴제에 의해 부여되는 비틀림방향)으로 대략 70°의 비틀림각으로 트위스트 배향하고 있다.
이 초기배향상태는 액정분자가 양 기판(11, 12)의 기판상에서 각각의 배향처리방향(11a, 12a)을 따라 배향하는 동시에 어느쪽인가 한쪽의 기판의 배향처리방향, 예를 들면 이측기판(12)의 배향처리방향(12a)을 기준으로 하여 도 11a에 파선화살표시로 나타낸 방향, 즉 카이럴제에 의해 부여되는 비틀림방향으로 대략 70°의 트위스트각으로 트위스트배향한 스프레이배향상태이다.
상기 액정셀(10)의 액정분자의 제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태는 각각 초기배향상태에서 액정분자의 트위스트배열의 비틀림각이 또한 오른쪽방향 및 왼쪽방향으로 대략 180°비틀어진 상태이다. 상기 이측기판(12)의 배향처리방향(12a)을 기준으로 하여 카이럴제에 의해 부여되는 비틀림방향으로의 비틀림각을 ＋의 각도, 상기 카이럴제에 의해 부여되는 비틀림방향과는 역방향(카이럴제에 의한 비틀림을 푸는 방향)으로의 비틀림각을 －각도로 하면 제 1 준안정상태는 초기배향상태에 덧붙여서 비틀림각이 또한 ＋180°증가한 트위스트각이 250°의 트위스트배향상태이며, 제 2 준안정상태는 초기배향상태로의 비틀림각에서 －180°비틀림이 풀어진 상태이고, 트위스트각이 －110°의 트위스배향상태이다.
즉 리세트전압의 인가에 의해 액정분자를 기판(11, 12) 면에 대해서 대략 수직으로 일으켜 세움배향시킨 후에 상기 리세트전압보다도 낮은 소정의 전압값(절대값)(Vs1)의 선택펄스를 인가하면 액정분자초기배향상태에서의 비틀림각에 또한 대략 180°의 비틀림이 가해진 비틀림각(70°＋180°＝ 250°)으로 트위스트하는 상태로 배향하여 제 1 준안정상태로 된다.
즉 제 1 준안정상태는 액정분자가 양기판(11, 12)의 근처에서 각각의 배향처리방향(11a, 12a)을 따라 배향하는 동시에 어느쪽인가 한쪽의 기판의 배향처리방향을 기준으로 하여, 예를 들면 이측기판(12)의 배향처리방향(12a)을 기준으로 하여 도 11b에 파선화살표시로 나타낸 트위스트방향, 즉 표면측에서 보아 왼쪽회전방향(카이럴제에 의해 부여되는 비틀림방향)으로 대략 250°의 비틀림각으로 트위스트 배향한 상태이다.
또 리세트전압의 인가 후 상기 리세트전압보다도 낮은 소정의 전압값(절대값)(Vs2)의 선택펄스를 인가하면 액정분자가 초기배향상태에서의 비틀림각에서 대략 180°의 비틀림을 공제한 비틀림각이 대략 －110°(70°－180°＝－110°)의 비틀림각으로 트위스트 배향한 상태이다.
제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태는 제 1 실시예와 마찬가지로 우선, 액정분자를 기판(11, 12)면에 대해서 대략 수직으로 일으켜 세움배향시키는 값의 리세트전압을 인가하여 상기 준안정상태를 리세트하고, 그 후에 제 1 또는 제 2 준안정상태선택전압을 인가함으로써 한쪽의 준안정상태에서 다른쪽의 준안정상태로 교체된다.
또한 상기 제 1 준안정상태선택전압은 0V이고, 제 2 준안정상태선택전압은 대부분의 액정분자가 초기배향상태에서의 프리틸트각과 동일정도 또는 그에 가까운 경사각으로 배향하는 낮은 값이다.
또 표측편광판(21)을 그 투과축(21a)을 화면의 횡축(X)에 대해 표측에서 보아 왼쪽으로 대략 45°어긋난 방향으로 향하여 배치하고, 이측편광판(22)을 그 투과율(22a)을 횡축(X)에 대해 표측에서 보아 오른쪽으로 대략 45°어긋난 방향으로 향하여 배향하고 있으며, 따라서, 표측편광판(21)의 투과율(21a)은 액정셀(10)의 표측기판(11)의 배향처리방향(11a)(횡축(X)에 대해 표면측에서 보아 왼쪽으로 대략 35°어긋난 방향)에 대해서 대략 70°의 교차각으로 비스듬히 어긋난 방향으로 있고, 이측편광판(22)의 투과축(22a)은 표측편광판(21)의 투과축(21a)에 대해서 대략 직교하는 방향으로 있다.
이 액정표시소자는 제 1 준안정상태를 선택하였을 때에는 액정분자가 상기 한쪽 기판(12)의 배향처리방향(12a)을 기준으로 하여 한쪽의 방향으로 대략 250°의 비틀림각으로 배향한 액정셀과 편광판으로 이루어지는 표시장치의 전기광학특성을 갖고, 제 2 준안정상태를 선택하였을 때에는 액정분자가 상기 한쪽 기판(12)의 배향처리방향(12a)을 기준으로 하여 상기 제 1 준안정상태와는 역방향으로 대략 110°의 비틀림각으로 트위스트배향한 액정셀과 편광판으로 이루어지는 표시장치의 전기광학특성을 가진다.
또한 이 실시예에서는 표측편광판(21) 투과축(21a)의 방향을 액정셀(10)의 표측기판(11)의 배향처리방향(11a)에 대해서 대략 10°의 교차각으로 비스듬히 어긋난 방향으로 하고, 이측편광판(22)의 투과축(22a)을 상기 표측편광판(21) 투과축(21a)에 대해서 대략 직교하는 방향으로 설정하고 있기 때문에 제 1 준안정상태를 선택하여 투과상태를 제어할 때도, 제 2 준안정상태를 선택하여 투과상태를 제어할 때도 복굴절효과모드에 의한 컬러표시를 실행할 수 있다.
또한 초기배향상태, 즉 액정분자가 스프레이변형을 갖고 대략 70°비틀림각으로 트위스트 배향하고 있는 상태는 실제의 표시에는 사용하지 않는데, 이 초기배향상태도 복굴절효과모드에 의한 표시가 얻어지는 상태이다.
도 12a, b는 액정셀(10)의 양 기판(11, 12)의 배향처리방향(11a, 12a)과 표리면의 편광판(21, 22)의 투과축(21a, 22a)을 도 11a에 나타낸 바와 같이 설정하고, 상기 액정셀(10)의 △nd의 값을 900㎚로 선택한 액정표시장치의 인가전압에 대한 빛의 출사율과 표시색의 변화를 나타내고 있으며, 도 8a, b는 초기배향상태에 있어서 전압-출사율특성도 및 CIE색도도, 도 9a, b는 제 1 준안정상태에 있어서 전압-출사율특성도 및 CIE색도도, 도 10a, b는 제 2 준안정상태에 있어서 전압-출사율특성도 및 CIE색도도이다.
우선 초기배향상태에서는 도 12a, b에 나타내는 바와 같이 전압의 변화에 대해서 출사율이 낮은 레벨에서 대략 직선적으로 변화하고, 전압에 대한 표시색의 변화는 인가전압이 0V인 때에 대략 백색, 리세트상태(예를 들면 5V)의 전압을 인가하였을 때에 흑색이다.
제 1 준안정상태에서의 전압-출사율특성은 도 13a와 같은 특성이고, 구동전압에 대한 표시색의 변화는 도 13b와 같이 실행값이 1. 53V의 전압을 인가하였을 때에 적색, 실행값이 2.03V의 전압을 인가하였을 때에 오렌지색이다.
상기 적색의 x, y 좌표값은 x＝0. 343, y＝0. 322, Y값(밝기)은 24. 31이다. 또 상기 오렌지색의 x, y 좌표값은 x＝0. 322, y＝0. 378, Y값은 31. 98이다.
제 2 준안정상태에서의 전압-출사율특성은 도 14a와 같은 특성이고, 구동전압에 대한 표시색의 변화는 도 14b와 같이 실효값이 1. 53V의 전압을 인가하였을 때에 백색, 실행값이 2. 03V의 전압을 인가하였을 때에 청색이다.
상기 백색의 x, y 좌표값은 x＝0. 320, y＝0. 349, Y값은 34. 36이다. 또 상기 청색의 x, y 좌표값은 x＝0. 260, y＝0. 278, Y값은 9. 05이다.
즉 상기 액정표시소자는 제 1 준안정상태를 선택하여 적색과 오렌지색을 표시하고, 제 2 준안정상태를 선택하여 백색과 청색을 표시하는 것이다. 따라서 예를 들면 백색의 배경속에 적색과 오렌지색과 청색으로 화상을 표시하는 컬러표시를 실행할 수 있다.
이 실시예의 액정표시장치는 이 구동전압의 실효값을 제 1 준안정상태를 선택하여 적색과 오렌지색을 표시할 때도, 제 2 준안정상태를 선택하여 백색과 청색을 표시할 때도 1. 53V와 2. 03V의 2종류로 설정하면 좋고, 따라서 각각의 준안정상태에 있어서 2종류의 구동전압의 실효값의 차, 즉 동작전압마진을 제 1 및 제 2의 어느쪽의 준안정상태에서도 0. 50V(＝2. 03V－1. 53V)로 충분히 크게 할 수 있다.
또 제 1 준안정상태를 선택하여 표시할 때의 2종류의 실효값과 제 2 준안정상태를 선택하여 표시할 때의 2종류의 실효값이 동일(1. 53V와 2. 03V)하기 때문에 표시구동도 용이하게 된다.
또한 제 2 실시예의 액정표시장치는 제 1 준안정상태를 선택하여 적색과 백색을 표시하고, 제 2 준안정상태를 선택하여 청색과 흑색을 표시하는 것이며, 상기 제 3 실시예의 액정표시장치는 제 1 준안정상태를 선택하여 적색과 오렌지색을 표시하고, 제 2 준안정상태를 선택하여 백색과 청색을 표시하는 것인데, 그 표시색은 액정셀(10)의 △nd의 값이나 표리면의 편광판(21, 22)의 투과축(21a, 22a)의 방향을 바꿈으로서 임의로 선택할 수 있다.
(액정표시소자의 제 4 예)
도 15a∼도 19b는 액정표시소자의 제 4 예를 나타내고 있다. 도 15a는 액정표시소자의 초기배향상태, 15b는 제 1 준안정상태, 15c는 제 2 준안정상태를 나타내고 있다.
도 15a에 있어서 11a, 12a는 액정셀(10)의 양 기판(11, 12)의 배향처리방향을 나타내고 있고, 표측기판(11)의 배향막(15)을 액정표시장치의 화면의 횡축(X)에 대해 대략 직교하는 방향(대략 90°어긋난 방향)이며 상기 양면의 아래테두리측에서 위테두리측을 향하는 방향으로 배향처리하고, 이측기판(12)의 배향막(16)을 상기 횡축(X)에 대해 대략 직교하는 방향이며 상기 화면의 위테두리측에서 아래테두리측을 향하는 방향으로 배향처리하고 있다.
액정(18)으로서 표면측에서 보아 왼쪽방향의 트위스트배향성을 갖는 카이럴제를 첨가한 것을 이용하고 있다. 따라서 이 액정셀(10)의 액정분자는 초기배향상태에서는 스프레이변형을 갖고 표측에서보아 왼쪽회전방향(카이럴제에 의해 부여되는 비틀림방향)으로 대략 180°의 비틀림각으로 트위스트배향하고 있다.
이 초기배향상태는 액정분자가 양기판(11, 12)의 근방에 있어서, 각각의 배향처리방향(11a, 12a)에 따라 배향하는 동시에 어느쪽인가 한쪽의 기판의 배향처리방향, 예를 들면 이측기판(12)의 배향처리방향(12a)을 기준으로 하여 도 9a에 파선화살표시로 나타낸 방향, 즉 카이럴제에 의해 부여되는 비틀림방향으로 대략 180°의 비틀림각으로 트위스트배향한 스프레이배향상태이다.
상기 초기배향상태는 실제로 표시에는 사용하지 않는 상태이고, 상기 액정셀(10)은 액정분자의 배향상태를 상기한 제 1 및 제 2 준안정상태에 배향시켜 표시구동된다.
상기 초기배향상태로부터 제 1 및 제 2 준안정상태로의 배향상태의 전환은 리세트전압의 인가에 의해 액정분자를 기판(11, 12) 면에 대해서 대략 수직으로 일으켜 세움배향시킨 후에 리세트전압보다도 낮은 소정의 전압값(절대값)(Vs1)의 제 1 준안정상태선택을 인가하면 액정분자 초기배향상태에서의 비틀림각에 또한 대략 180°의 비틀림이 가해진 비틀림각(180°＋180°＝ 360°)으로 트위스트하는 상태로 배향하여 스프레이변형을 해소하고, 제 1 준안정상태로 된다.
이 제 1 준안정상태는 액정분자가 양기판(11, 12)의 근처에 있어서, 각각의 배향처리방향(11a, 12a)에 따라 배향하는 동시에 어느쪽인가 한쪽의 기판의 배향처리방향, 예를 들면 이측기판(12)의 배향처리방향(12a)을 기준으로 하여 도 15b에 파선화살표시로 나타낸 트위스트방향, 즉 표면측에서 보아 왼쪽회전방향(카이럴제에 의해 부여되는 비틀림방향)으로 대략 360°의 비틀림각으로 트위스트배향한 상태이다.
또 스프레이변형해소펄스의 인가에 의해 액정분자를 기판(11,12) 면에 대해서 대략 수직으로 일으켜 세움배향시킨 후에 리세트전압보다도 낮은 소정의 전압값(절대값)(Vs2)의 제 2 준안정상태선택펄스를 인가하면 액정분자가 초기배향상태에서의 비틀림각에서 대략 180°의 비틀림을 공제한 비틀림각이 대략 0°(180°－180°＝ 0°)의 상태, 즉 초기배향상태에서의 트위스트배향을 푼 비트위스트상태로 배향하여 스프레이변형을 해소하고 제 2 준안정상태로 된다.
이 제 2 준안정상태는 액정분자가 어느쪽인가 한쪽의 기판의 배향처리방향, 예를 들면 이측기판(12)의 배향처리방향(12a)에 따라 비트위스트배향한 상태이고, 액정분자는 양 기판(11, 12)의 근처에 있어서, 각각의 배향처리방향(11a, 12a)에 따라 배향하는 동시에 액정층의 전체두께에 걸쳐 트위스트를 발생하는 일 없이 균등배향하고 있다.
상기 제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태는 우선 전극(13, 14)간에 액정분자를 기판(11, 12)면에 대해서 대략 수직으로 일으켜 세움배향시키는 전압값의 리세트전압을 인가하여 상기 준안정상태를 리세트하고, 그 후에 상기 제 1 또는 제 2 준안정상태선택펄스를 인가함으로써 한쪽의 준안정상태에서 다른쪽의 준안정상태로 전환된다.
또 도 15a∼15c에 나타내는 바와 같이 표측편광판(21)을 그 투과축(21a)을 액정셀(10)의 표측기판(11)의 배향처리방향(11a)에 대해서 대략 45°의 어긋남각으로 비스듬히 교차하는 방향을 향하여 배치하고, 이측편광판(22)을 그 투과축(22a)을 상기 표측편광판(21)의 투과축(21a)에 대해서 대략 직교하는 방향을 향하여 배치하고 있다.
이 액정표시소자도 제 1 준안정상태를 선택하여 투과상태를 제어할 때도, 제 2 준안정상태를 선태하여 투과상태를 제어할 때도 복굴절효과모드에 의한 컬러표시를 실행할 수 있다.
도 16a∼도 18b는 액정셀(10) 양기판(11, 12)의 배향처리방향(11a, 12a)과 표리면의 편광판(21, 22)의 투과축(21a, 22a)을 도 9a에 나타낸 바와 같이 설정하고, 상기 액정셀(10)의 △nd(액정의 굴절률이방성(△n)과 액정층두께(d)와의 곱)의 값을 900㎚로 선택한 액정표시장치의 인가전압(구동전압의 실효값)에 대한 빛의 출사율과 표시색의 변화를 나타내고 있고, 도 16a, b는 초기배향상태에 있어서 전압-출사율특성도면 및 CIE색도도, 도 17a, b는 제 1 준안정상태에 있어서 전압-출사율특성도 및 CIE색도도, 도 18a, b는 제 2 준안정상태에 있어서 전압-출사율특성도면 및 CIE색도도이다. 또한 각 색도도에 있어서, “W”는 무채색점을 나타내고 있다.
초기배향상태에서의 전압-출사율특성은 도 16a에 나타내는 특성이고, 전압에 대한 표시색의 변화는 도 16b와 같이 인가전압이 0V(전압무인가상태)인 때에 대략 흑색, 액정분자를 대략 수직으로 일으켜 세움상태로 배향시키는 값(예를 들면 약5V)의 전압을 인가하였을 때에 보라색이다.
또, 제 1 준안정상태에서의 전압-출사율특성은 도 17a와 같이 인가전압이 0∼약2. 5V의 범위에서는 출사율이 높은 레벨로 유지되어 대부분 변화하지 않고, 그보다도 전압이 높아지면 출사율이 급격하게 작게되는 특성이며, 전압에 대한 표시색의 변화는 도 17b와 같이 2. 51V의 전압을 인가하였을 때에 적색, 3. 03V의 전압을 인가하였을 때에 흑색이다.
또한 상기 적색의 x, y 좌표값은 x＝0. 42, y＝0. 46이고, Y값(밝기)은 30. 13이다. 또 상기 흑색의 x, y 좌표값은 x＝0. 27, y＝0. 29이고, Y값은 11. 6이다.
또한 제 2 준안정상태에서의 전압-출사율특성은 도 18a와 같은 특성이고, 전압에 대한 표시색의 변화는 도 18b와 같이 1. 41V의 전압을 인가하였을 때에 청색, 3. 02V의 전압을 인가하였을 때에서 백색이다.
또한 청색의 x, y 좌표값은 x＝0. 15, y＝0. 14이고, Y값은 5. 7이다. 또한 상기 백색의 x, y 좌표값은 x＝0. 29, y＝0. 31이고, Y값은 26. 7이다.
따라서 상기 액정표시장치는 제 1 준안정상태를 선택하여 적색과 흑색을 표시하고, 제 2 준안정상태를 선택하여 청색과 백색을 표시할 수 있다.
그리고 상기 액정표시소자는 액정셀의 액정분자의 배향상태가 다른 2개의 표시장치의 전기광학적특성을 겸비한 것이고 단계적으로 제어하도록 하는 투과상태 중의 복수의 투과상태의 제어를 한쪽의 전기광학특성을 이용하여 실행하며, 다른 복수의 투과상태의 제어를 다른 쪽의 전기광학특성을 이용하여 실행할 수 있다. 따라서 각각의 준안정상태에서 구동되는 단계수가 적게되기 때문에 각각의 준안정상태 중에서 적은 단계수의 시분할구동을 실행할 수 있다.
따라서 상기 액정표시장치에 따르면, 액정셀(10)이 구동전압의 실효값을 제어하여 구동되는 단순매트릭스방식의 것이어도 그 구동듀티에 대해서 동작전압마진을 크게 하여 높은 듀티에서의 시분할구동을 가능하게 하여 화소수가 많은 고정밀화상의 표시를 실현할 수 있다.
또한 표시색은 액정셀(10)의 △nd의 값을 바꿈으로서 임의로 선택할 수 있다.
또 본 발명의 액정표시장치에 있어서, 액정셀(10)의 초기배향상태는 상기 제 1∼제 4 실시예에 한정되는 것이 아니고 액정분자가 어느쪽인가 한쪽의 기판의 배향처리방향을 기준으로 하여 한쪽 방향의 대략 0°∼180°의 비틀림각으로 비트위스트 또는 트위스트 배향한 스프레이배향상태에 있으면 좋다.
예를 들면 초기배향상태가 대부분의 액정분자가 한쪽 기판의 배향처리방향에 따라 배향한 비틀림각이 대략 0°의 비트위스트배향상태인 경우, 제 1 준안정상태는 상기 한쪽 기판의 배향처리방향을 기준으로 하여 한쪽 방향으로 대략 180°의 비틀림각으로 트위스트배향하여 스프레이변형을 해소한 상태이며, 제 2 준안정상태는 상기 한쪽 기판의 배향처리방향을 기준으로 하여 상기 제 1 준안정상태와는 반대의 방향으로 대략 180°의 비틀림각으로 트위스트 배향하여 스프레이변형을 해소한 상태이다.
예를 들면 초기배향상태가, 액정분자가 한쪽 기판의 배향처리방향을 기준으로 하여 한쪽 방향으로 대략 180°의 비틀림각으로 배향한 트위스트 배향상태인 경우, 제 1 준안정상태는 상기 한쪽 기판의 배향처리방향을 기준으로 하여 한쪽 방향으로 대략 360°의 비틀림각으로 트위스트 배향하여 스프레이변형을 해소한 상태이며, 제 2 준안정상태는 대부분의 액정분자가 상기 한쪽 기판의 배향처리방향에 따라 비트위스트배향하여 스프레이변형을 해소한 상태이다.
이와 같이 액정셀(10)의 초기배향상태와 제 1 및 제 2 준안정상태를 선택한 경우도, 액정셀(10)을 끼워서 배치한 한쌍의 편광판(21, 22) 중의 적어도 표측편광판(21)의 투과축(21a)의 방향을 상기 액정셀(10)의 표측기판(11)의 배향처리방향(11a)에 대해서 비스듬히 교차하는 방향으로 설정하면 제 1 준안정상태를 선택하여 투과상태를 제어할 때도, 제 2 준안정상태를 선택하여 투과상태를 제어할 때도 복굴절효과모드에 의한 컬러표시를 실행할 수 있다.
또한 도 19에 나타내는 바와 같이 표리면의 편광판(21, 22)의 어느쪽인가 한쪽 또는 양쪽과 액정셀(10)의 사이에 위상차판(50)을 배치하여도 좋다.
이 위상차판의 부가는 특히 복굴절효과모드에 의한 컬러표시를 실행하는 액정표시장치에 있어서 효과적이고, 이 액정표시장치에 위상차판을 부가하면 각 파장광이 상기 위상차판과 액정셀(10)의 액정층과의 양쪽의 복굴절작용에 의해 각각의 편광상태를 크게 바꾸어 이측편광판(22)에 입사하기 때문에 이측편광판(22)을 투과한 빛이 그 빛을 구성하는 각 파장광의 강도의 차가 큰 선명한 착색광으로 되고, 또한 구동전압의 실효값에 따른 액정분자의 배향상태의 변화에 동반하여 상기 각 파장광의 투과율과 그 투과율차가 크게 변화해서 상기 착색광의 색이 변화하기 때문에 표시색수도 많아진다.
또한 본 발명은 백라이트로부터의 빛을 이용하여 표시하는 투과형의 액정표시장치(반사판(30)이 없는 것)에도 적용할 수 있다.
또한 본 발명은 편광판을 1장만 구비하여 액정셀의 표측에 편광판을 배치하고 상기 액정셀의 이측에는 반사판을 배치한 반사판 액정표시장치에도 적용할 수 있는 것이며, 그 경우는 액정셀의 이측기판의 그 면에 반사를 배치하여도 좋고, 또는 상기 이측기판의 내면에 설치하는 전극을 금속막으로 형성하고, 이 전극에서 반사판을 겸용하여도 좋다.
(구동회로(40)의 실시예)
다음으로 상기 구동회로(40) 및 이 구동회로(40)에 의한 액정셀(10)의 구동방법을 상기한 제 2 또는 제 3 실시예의 액정표시장치에 적용하는 예에 대해서 설명한다.
(제 1 실시예)
도 20은 구동회로(40)의 구성을 나타내고 있다. 도시하는 바와 같이 구동회로(40)는 액정셀(10)의 각 주사전극(13)에 주사신호를 공급하는 행드라이버(41)와 상기 액정셀(10)의 각 신호전극(14)에 데이터신호를 공급하는 열드라이버(42)와, 전원부(43)와, 기입/제어데이터발생회로(44)와, 타이밍제어회로(45)와, 표시OFF제어회로(46)로 구성되어 있다.
행드라이버(41)는 상기 액정셀(10)의 각 주사전극(13)에 접속되어 있고, 후술하는 주사신호를 인가한다.
열드라이버(42)는 상기 액정셀(10)의 각 신호전극(14)에 접속되어 있고, 후술하는 데이터신호를 인가한다.
전원부(43)는 주사신호의 기준전위(V0)와 액정(10)의 전극간에 리세트전압을 인가하기 위한 리세트전위(＋VR 및 －VR)과 전극간에 상기 구동전압의 실효값을 결정하는 기입전압을 인가하기 위한 기입기간을 규정하는 기입기간전위(＋VC와 －VC)를 발생하고, 발생한 전압을 행드라이버(41)에 공급한다.
전원부(43)는 액정셀(10)의 전극간에 제 1 준안정상태선택전압을 인가하기 위한 제 1 준안정상태선택전위(VS1)과, 액정셀(10)의 전극간에 제 2 준안정상태선택전압을 인가하기 위한 제 2 준안정상태선택전위(VS2)와, 전극 사이에 기입전압을 인가하기 위한 기입전위(±VD1, ±VD2)를 발생하고, 발생한 전압을 열드라이버(42)에 공급한다.
또한 액정표시소자의 제 2 및 제 3 예의 경우는 제 1 준안정상태에 있어서 배향상태를 선택적으로 지정하여 표시하기 위한 2개의 실효값과, 제 2 준안정상태에 있어서 배향상태를 선택적으로 지정하여 표시하기 위한 2개의 실효값이 동일하기 때문에 상기 기입전압은 전압 VD1과 VD2의 2개만으로 좋다.
또한 상기한 바와 같이 액정표시소자의 제 2 및 제 3의 예에서는 제 1 준안정상태를 선택하기 위한 전압은 대략 0V이기 때문에 제 1 준안정상태선택전위(VS1)은 행드라이버(41)에 공급하는 주사신호의 기준전위(V0)와 동일전압으로 좋다.
또한 액정셀(10)을 프레임반전방식으로 구동하기 위해 전원회로(43)는 상기한 바와 같이 주사신호의 기준전위(VO)에 대해서 반대극성에서 절대값은 실질적으로 동등한 리세트전위(＋VR, －VR)와 기입기간전위(＋VC, －VC)를 전원부(43)로부터 행드라이버(41)에 공급한다. 또한, 제 1 준안정상태선택전위(VS1)(주사신호의 기준전위(V0)와 동일전위)에 대해서 서로 반대극성에서 절대값이 동일한 제 2 준안정상태선택전압(＋VS2, －VS2)와 기입전위(＋VD1, －VD1) 및 (＋VD2, －VD2)를 전원부(43)로부터 열드라이버(42)에 공급한다.
기입/제어데이터발생회로(44)는 외부로부터 공급되는 표시데이터에 근거하여 리세트전압의 극성 및 인가타이밍을 제거하기 위한 제어데이터와 제 1 또는 제 2 준안정상태의 선택 및 그 후의 기입을 실행하기 위한 기입데이터를 발생하여 상기 제어데이터를 행드라이버(41)에, 기입데이터를 열드라이버(42)에 공급한다.
행드라이버(41)는 타이밍제어기(45)로부터 공급되는 클럭신호에 의해 미리 정해진 주기로 상기 기준전위와 V0를 기준으로 하여 리세트전위(＋VR, －VR)와 기입기간전위(＋VC, －VC)를 차례로 발생하고, 게다가, 상기 기입/제어데이터발생회로(44)로부터의 제어데이터에 따라서 리세트전위(＋VR 또는 －VR)의 발생이 제어된 파형의 주사신호를 발생하여 액정셀(10)의 각 주사전극(13)에 인가한다.
이 행드라이버(41)가 액정셀(10)의 각 주사전극에 공급하는 주사신호는 어느쪽이나 그것을 공급하는 주사전극이 대응하는 화소행의 리세트기간과 기입기간 이외의 기간은 기준전위(V0)를 유지하고, 리세트기간에 상기 리세트전위(VR 또는 －VR)로 되며, 기입기간에 상기 기입기간전위(＋VC 또는 －VC)로 되는 파형의 신호이고, 그 파형이 소정의 프레임마다에 예를 들면 1프레임마다에 기준전위(V0)를 기준으로 하여 반전한다.
또 열드라이버(42)는 상기 클럭신호와 상기 기입/제어데이터발생회로(44)로부터의 기입데이터에 따라 제 1 및 제 2 준안정상태선택전위(VS1, VS2(＋VS1 또는 －VS2))를 주사신호와 동기시킨 파형의 데이터신호를 발생하여 액정셀(10)의 각 신호전극에 공급한다.
열드라이버(42)가 액정셀(10)의 각 신호전극에 공급하는 데이터신호는 각 화소행의 리세트기간 직후의 준안정상태선택기간마다에 제 1 및 제 2 준안정상태선택전위(VS1 또는 VS2)로 되고, 각 화소행의 기입기간마다에 2종류의 기입전위(VD1,VD2)의 어느쪽인가가 되는 파형의 신호이고, 그 파형이 소정의 프레임마다(이 실시예에서는 1프레임마다)에 제 1 준안정상태선택전위(VS1)을 기준으로 하여 반전한다.
타이밍제어회로(45)는 클럭신호를 생성하여 행드라이버(41) 및 열드라이버(42)의 동작타이밍을 제어한다.
표시OFF제어회로(46)는 제 8 실시예용의 구성이고, 전원스위치(47)가 OFF된 것을 검출하여 행드라이버(41) 및 열드라이버(42)에 소정의 표시종료동작을 실행시킨다.
디음으로 이 실시예에 의한 구동회로(40)에 의한 액정셀(10)의 구동방법을 설명한다.
이 실시예에서는 프레임주파수를 높게 하여 화면의 어른거림을 없애기 위해 액정셀(10)의 전체화소행을 복수행씩의 그룹으로 나누어 1프레임마다에 1그룹의 각 화소행의 화소부의 기입상태(준안정상태와 그 상태에서의 액정분자의 배향상태)의 리세트 및 다음의 준안정상태의 선택과, 모든 화소행의 화소부의 기입을 실행함으로써 1프레임의 사이에 1개의 화소행그룹의 각 행의 화소부의 기입상태의 리세트 및 다음의 준안정상태의 선택과 그 후의 새로운 기입을 실행하고, 다른 그룹의 화소행에는 그 기입상태를 유지하기 위한 재기입만을 실행하도록 하고 있다.
즉 상기 액정셀(10)을 구동하는 방법으로서는 1프레임의 사이에 우선 모든 화소행의 리세트 및 준안정상태의 선택을 차례로 실행하고, 그 후에 각 화소행으로의 기입을 차례로 실행하여도 좋은데 상기 화소행의 리세트 및 준안정상태선택에는 어느정도의 시간을 요하기 때문에 리세트 및 준안정상태선택에 긴 시간이 걸려 1프레임이 길어지고, 프레임주파수가 낮아져 버린다.
또한 이 방법에서는 준안정상태를 선택한 화소행이, 나머지 화소행의 리세트 및 준안정상태선택이 종료되고, 그 후 각 화소행으로의 차례기입이 개시되어 상기 화소행으로의 기입기간이 될 때까지의 사이, 새로운 기입이 실시되지 않은 채의 상태에 있으며, 특히 빠른 시기에 준안정상태를 선택한 화소행일수록 그 상태가 오래 계속되기 때문에 화면의 어른거림이 발생한다.
그래서 이 실시예에서는 액정셀(10)의 전체화소행을 복수행씩의 그룹으로 나누어 1프레임마다에 1개의 화소행그룹의 각 행의 화소부의 리세트 및 준안정상태의 선택과, 모든 화소행의 화소부의 기입을 실행하도록 한 것이며, 이와 같이 하면 1프레임에 확보하는 리세트 및 준안정상태선택시간이 1개 그룹의 각 화소행의 리세트 및 준안정상태선택에 필요한 시간만으로 좋기 때문에 1프레임을 짧게 하여 프레임주파수를 높게 할 수 있다.
이 방법에 따르면 준안정상태를 선택한 화소행으로의 기입이, 그 그룹의 나머지 화소행의 리세트 및 준안정상태선택이 종료되고, 그 후 이 그룹의 각 화소행으로의 차례기입이 개시되어 상기 화소행으로의 기입기간으로 되었을 때 실행되기 때문에 그룹 중의 최초로 리세트 및 준안정상태선택이 실행되는 화소행이어도 새로운 기입을 실행하지 않은 채의 상태인 시간은 매우 짧고, 따라서 화면의 어른거림이 발생하는 일은 없다.
또한 이와 같이 액정셀(10)의 화소행을 복수행씩의 그룹으로 나누어 구동하는 경우는 1프레임마다에 1그룹의 화소행만이 개서되고, 그 프레임에서는 다른 그룹의 화소행은 그 기입상태를 유지하기 위한 재기입을 실행하는 것 뿐이기 때문에 화소행의 그룹수와 동일프레임수로 1화면분의 화상의 개서가 실행되는 것이 되고, 그 때문에 1화면분의 화상을 개서하는 데에 필요한 프레임수가 많으면 화면의 교체가 늦어진다.
따라서 화소행의 그룹구분은 1그룹의 화소행수를 높은 프레임주파수가 얻어지도록 선택하는 동시에 그룹수를 1화면분의 화상을 개서하는 데에 필요한 프레임수가 너무 많아지지 않도록 선택하는 것이 바람직하다.
그 예를 들면 단순매트릭스형의 액정셀에는 32행, 64행, 128행 등의 화소행수의 것이 있는데, 예를 들면 액정셀의 화소행수가 64행인 경우는 그 화소행을 8행씩의 그룹으로 나누는 것이 바람직하고, 1그룹의 화소행이 8행 정도이면 충분히 높은 프레임주파수가 얻어지며, 또한 64행을 8행씩의 그룹으로 나누면 8∼9프레임정도로 1화면분의 화상을 개서하기 때문에 화면의 교체도 양호하다.
즉 프레임주파수가 1/30초라고 하면 1화면분의 화상을 개서하는데 필요한 프레임수가 8∼9프레임이면 1초간에 약 3∼4화면의 개서를 실행할 수 있기 때문에 화면의 교체를 양호하게 할 수 있다.
다만 상기 화소행의 그룹구분은 1화면분의 화상을 수정할 때마다, 즉 모든 그룹의 화소행의 리세트 및 준안정상태선택과 기입을 실행하는 1사이클마다 각 그룹의 화소행의 편성을 바꾸도록 선택하는 것이 바람직하다.
이것은 앞의 기입상태를 리세트지정시의 준안정상태의 선택과 기입전압의 인가에 의해 개서를 실행하는 화소행그룹이 대응하는 영역(이하 개서영역이라고 함)의 리세트 때부터 기입때까지의 표시상태가 상기 개서를 실행하지 않고 앞의 개서상태를 유지시키는 화소행그룹이 대응하는 영역(이하 개서영역이라고 함)의 표시상태와 다르기 때문에 각 그룹의 화소행의 편성이 항상 동일하면 상기 개서영역과 비개서영역과의 경계가 1사이클마다 동일장소에 보여서 표시얼룩이 눈에 띄기 때문이다.
예를 들면 액정셀의 전체화소행수가 64이고 그것을 8행씩의 그룹으로 나누는 경우를 생각한다. 이 경우 전체화소수가 1그룹의 화소행수로 정제(整除)하는 수이고, 1∼8행, 9∼16행, 17∼24행···57행∼64행과 같이 화소행을 그룹구분으로 하면 각 그룹의 화소행의 편성이 항상 같아지며, 각 화소행그룹의 경계가 고정되어 개서영역과 비개서영역과의 경계가 1사이클마다 같은 장소에 보인다.
이에 대하여 상기한 바와 같이 1사이클마다 각 그룹의 화소행의 편성의 일부를 바꾸도록 화소행을 그룹구분하면 1사이클마다 개서영역과 비개서영역과의 경계가 어긋나기 때문에 이들 영역의 표시상태의 사인에 의한 표시얼룩을 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
예를 들면 각 그룹의 최후의 화소행과 다음 그룹의 최초의 화소행을 중복시켜 그룹구분하고, 1사이클째는 1∼8행, 8∼15행, 15∼22행···57행∼64행의 각 화소행그룹의 개서를 1프레임에 1그룹씩 차례로 실행하며, 3사이클째는 63∼6행, 6∼13행, 13∼20행···55∼52행의 각 화소행그룹의 개서를 1프레임에 1그룹씩 차례로 실행하면 1사이클 마다 개서영역과 비개서영역과의 경계를 1화소행분씩 겹치지 않게 할 수 있다.
또한 각 그룹 화소행의 중복수는 1행에 한정되지 않고 복수행으로 하여도 좋고, 예를 들면 각 그룹의 화소행의 중복수를 2행으로 하면 1사이클마다 개서영역과 비개서영역과의 경계가 2행분씩 어긋난다.
다만 액정셀의 전체화소행수가 1그룹의 화소행수로 정제되지 않는 수일 경우는 각 그룹화소행의 일부를 중복시키지 않아도 1사이클마다 개서영역과 비개서영역의 경계를 겹치지 않게 할 수 있다.
도 21은 액정셀의 전체화소수가 64행인 액정셀을, 그 화소행을 8행씩의 그룹으로 나누어 1사이클마다 개서영역과 비개서영역과의 경계를 1화소행분씩 겹치지 않게 하는 방법으로 구동하는 경우의 주사신호와 데이터신호의 파형도이다. 여기에서는 행드라이버(41)가 제 1 행과 제 2 행과 제 8 행 및 제 9 행 주사전극에 공급하는 주사신호(C1, C2, C8, C9)와 열드라이버(42)가 제 1 열의 신호전극에 공급하는 데이터신호(S1)의 파형을 나타내고 있다.
도 21에 나타내는 바와 같이 이 실시예에서는 모든 프레임 T1, T2……의 초기기간을 각각 1개의 화소행그룹의 리세트/준안정상태선택기간(TS)으로 하고, 나머지 기간을 1∼64행의 모든 화소행의 기입기간(TD)으로 하고 있다.
그리고, 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)을 제 1∼제 9 기간(TS1∼TS9)으로 9등분하고, 그 제 1 분할기간(TS1)에 제 1 그룹의 화소행(8행) 중의 제 1 번째의 화소행의 리세트를 실행하며, 제 2 분할기간(TS2)에 상기 제 1 번째의 화소행의 준안정상태선택과 제 2 번째 화소행의 리세트를 실행한다. 이하 마찬가지로 하여 각 화소행의 리세트 및 준안정상태의 선택을 실행하여 제 8 분할기간(TS8)에 제 7 번째의 화소행의 준안정상태의 선택과 8 번째의 화소행의 리세트를 실행하고 최후의 제 9 분할기간(TS9)에 상기 8 번째의 화소행의 준안정상태선택을 실행하도록 하고 있다. 각각의 기간은 예를 들면 리세트/준안정상태선택기간(TS)이 약 300m초이고 분할된 각 기간(TS1∼TS9)이 각각 약 33m초이다.
또한 이 실시예에서는 기입기간(TD)을 액정셀(10)의 화소행수와 동일의 64의 기간(TD1∼TD64)으로 등분하고 그 각 기간(TD1, TD2, TD3……TD64)마다 1행씩의 화소행의 기입을 차례로 실행하도록 하고 있다. 이 경우의 상기 각 기간은 예를 들면 기입기간(TD)이 약10ms이고 등분된 각 기간(TD1, TD2, TD3……TD64)이 각각 약0.16ms이다.
다음으로 주사신호와 데이터신호에 대해서 설명한다.
행드라이버(41)가 액정셀(10)의 각 주사전극에 공급하는 각 주사신호는 어느쪽이나 그 신호를 공급하는 주사전극이 대응하는 화소행의 리세트기간과 기입기간이외의 기간은 기준전위(V0)로 설정되어 상기 리세트기간에 리세트전위(＋VR 또는 －VR)(예를 들면 기준전위(V0)에 대해서 약 30V의 전위차를 갖는 전위)가 공급되어 상기 기입기간에 기입기간전위(＋VC) 또는 (－VC)(예를 들면 기준전위(V0)에 대해서 약 6. 5V의 전위차를 갖는 전위)가 공급되는 파형이며 그 파형이 1프레임마다 상기 기준전위(V0)를 기준으로 하여 반전하는 신호이다.
각 주사신호에 리세트전위(VR)가 공급되는 것은 각 그룹의 최후의 화소행과 다음 그룹의 최초의 화소행을 중복시켜 그룹구분한 경우로 각 그룹의 최초의 화소행을 제외한 9프레임(1사이클)에 1회이고, 각 그룹의 최후의 화소행은 1프레임의 리세트기간의 최후와 다음 프레임의 최초에 1회씩 리세트전위(VR)가 공급된다.
또 각 주사신호에 기입기간전위(VC)가 공급되는 것은 프레임마다 1회씩이며, 상기 리세트전위(VR)가 공급되는 기간은 9프레임마다 1세트기간씩 어긋나는데 기입기간전위(VC)가 공급되는 기간은 어떤 프레임에서도 같은 기간(그 주사신호를 공급하는 주사전극이 대응하는 화소행의 선택기간)이다.
한편 액정셀(10)의 각 신호전극에 인가되는 각 데이터신호는 어느쪽이나 기본적으로는 모든 화소행에 대해서 리세트기간 직후의 준안정상태선택기간마다 제 1 또는 제 2 준안정상태선택전위(VS1 또는 VS2)(예를 들면 제 1 준안정상태선택전위 VS1에 대해서 약 0. 5V의 전위차를 갖는 전위)가 공급되어 각 화소행의 기입기간마다 2종류의 기입전위(VD1, VD2)가 표시데이터에 따라 선택적으로 공급되는 파형이며, 그 파형이 1프레임마다 상기 제 1 준안정상태선택전위(VS1)를 기준으로 하여 반전하는 신호이다.
이 실시예에서는 열드라이버(42) 및 전원부(43)의 구성을 간단하게 하기 위해 각 데이터신호를 도 21에 나타낸 바와 같이 이들 각 전위(VS1, ＋VS2D, －VS2D)중 제 1 준안정상태선택전위(VS1)를 상기 주사신호의 기준전위(VO)와 대략 동일전위로 함으로써 데이터신호(S1)를 전위가 VS1과 ＋VS2D 및 －VS2D의 3종류로 변화하는 단순한 파형의 신호로 하고 있다.
또 상기 ＋VS2D 및 －VS2D의 전압은 어느쪽이나 절대값이 같은 값의 전위이며, 전위주사신호의 기준전위(V0)에 대한 전위차가 제 2 준안정상태의 선택전압(액정분자가 초기배향상태에서의 프리틸트각과 동일정도 또는 그에 가까운 경사각으로 배향하는 낮은 값의 전압)과 같게 되는 값이다.
그리고 이 실시예에서는 상기 주사신호의 기입기간전위(＋VC 와 －VC)의 절대값이 데이터신호의(＋VS2D 및 －VS2D)와의 전위차가 제 1 및 제 2 준안정상태에 있어서 각각 다른 구동전압의 실효값이 얻어지도록 설정되어 있다.
즉 이 실시예에서는 주사신호의 기입기간전위(＋VC)와 데이터신호의(＋VS2D)와의 전위차가 도 3에 나타낸 제 1 및 제 2 준안정상태에 있어서 구동전압의 실효값에 따른 액정분자배향상태 내의 구동전압의 실효값이 비교적 작은 값일 때의 배향상태(도 3에 있어서 상측의 배향상태)를 얻기 위한 기입전압, 기입기간전위(＋VC)와 상기 데이터신호의(－VS2D)와의 전위차가 구동전압의 실효값이 어느정도 높은 값일 때의 배향상태(도 3에 있어서 하측의 배향상태)를 얻기위한 기입전압, 기입기간전위(－VC)와 데이터신호(＋VS2D)와의 전위차가 상기 실효값이 높은 값일 때의 배향상태를 얻기위한 기입전압, 기입기간전위(－VC)와 상기 데이터신호(－VS2D)와의 전위차가 상기 실효값이 낮은 값일 때의 배향상태를 얻기 위한 기입전압이 된다.
또한 주사신호의 리세트전위(VR)의 절대값은 데이터신호(VS1, VS2D, －VS2D)의 어느쪽의 전압에 대해서도 액정분자를 대략 수직으로 일으켜 세움배향시키는 데에 충분한 전위차가 얻어지는 값으로 설정하고 있다.
도 22는 상기 주사신호(C1, C2, C8, C9)와 데이터신호(S1)가 도 21에 나타낸 바와 같은 파형일 때의 제 1 행, 제 2 행, 제 8 행 및 제 9 행의 주사전극과 제 1 열의 신호전극과의 사이에 인가되는 전압의 파형도이며, C1-S1은 제 1 행의 주사전극과 제 1 열의 신호전극과의 사이에 인가되는 전압, C2-S1은 제 2 행의 주사전극과 제 1 열의 상기 신호전극과의 사이에 인가되는 전압, C8-S1은 제 8 행의 주사전극과 제 1 열의 신호전극과의 사이에 인가되는 전압, C9-S1은 제 9 행의 주사전극과 제 1 열의 신호전극과의 사이에 인가되는 전압을 나타내고 있다.
액정셀(10)의 각 행의 화소부의 구동을 각각의 행의 제 1 열째의 화소부에 대해서 주사전극 및 신호전극에 도 21에 나타내는 바와 같은 파형의 주사신호 및 데이터신호를 공급하는 경우를 예로 들어 도 22를 참조하여 설명한다. 더구나, 이 예는 최초의 1사이클(제 1 ∼제 9 프레임)에서의 1화면분 화상의 개서를 1 행째의 화소행부터 개시하는 예이다.
우선 최초의 1사이클에서의 1화면분 화상의 수정에 대해서 설명한다. 도면에 있어서 최초의 프레임(이하 제 1 프레임이라고 함)(T1)에서는 그 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 1 분할기간(TS1)에 1∼8행의 화소행그룹 내의 1행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C1)의 리세트전위(VR)와 데이터신호(S1)의 전위와의 차에 상당하는 리세트전위가 인가되어 이 화소부의 액정분자가 대략 수직으로 일으켜 세움배향하여 앞의 기입상태가 리세트된다.
다음으로 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 2 분할기간(TS2)에 상기 1 행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C1)의 기준전위(V0)와 데이터신호(S1)의 전위와의 차에 상당하는 준안정상태선택전압이 인가되어 이 화소부의 액정분자의 배향상태가 제 1 또는 제 2 준안정상태에 선택되는 동시에 제 2 행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C2)의 리세트전위(VR)와 데이터신호(S1)의 전위와의 차에 상당하는 리세트전압이 인가되어 이 2행째의 화소부가 리세트된다.
다음으로 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 3 분할기간(TS3)에 상기 2 행째의 화소부의 전극간에 상기 주사신호(C2)의 기준전위(V0)와 데이터신호(S1)의 전위와의 차에 상당하는 준안정상태선택전압이 인가되어 이 2행째의 화소부가 제 1 또는 제 2 준안정상태에 선택되는 동시에 3행째의 화소부의 전극간에 리세트전압이 인가되어 이 3행째의 화소부가 리세트된다.
이하 마찬가지로 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 각 분할기간마다 1개의 행 화소부의 준안정상태선택과 그 다음 행의 화소부의 리세트가 차례로 실행되고, 최후의 제 9 분할기간(TS9)에 1 그룹의 최종행인 8 행째의 화소부가 제 1 또는 제 2 준안정상태에 선택된다.
또한 이 제 1 프레임(T1)의 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 각 주사신호(C1, C2……C8)의 리세트전위(VR)는 어느쪽이나 기준전위(V0)에 대해서 ＋나 －의 어느쪽인가 한쪽의 전위(도 21에서는 －VR)이고, 이 기간(TS)의 데이터신호(S1)의 파형은 각 분할기간(TS1, TS2……TS9)마다 제 1 준안정상태선택전위(VS1)나 또는 이 전위(VS1)에 대해서 ＋나 －의 어느쪽인가 한쪽의 전위(VS2D)(도 21에서는 ＋VS2D)로 되는 파형이다.
상기 리세트전위(VR)는 그 절대값이 데이터신호(VS1, ＋VS2D, －VS2D)의 어느쪽의 전위에 대해서도 액정분자를 대략 수직으로 일으켜 세움배향시키는 것에 충분한 전위차가 얻어지는 값으로 설정되어 있기 때문에 각 화소부를 확실히 리세트할 수 있다.
또 각 화소부에 그 리세트 후에 인가되는 준안정상태선택전압(주사신호(C1, C2……C8)의 기준전위(V0)와 데이터신호(S1)의 전위와의 차)은 열드라이버(42)에 공급되는 기입데이터에 따라 선택된 그 때의 데이터신호(S1)의 전위에 의해 정해지고, 그 준안정상태선택전압에 따라 액정분자가 제 1 또는 제 2의 어느쪽의 준안정상태에 배향한다.
즉 데이터신호(S1)가 도 21에 나타내는 바와 같은 파형일 경우는 1 행째의 화소부의 준안정상태를 선택하는 제 2D 분할기간(TS2)의 데이터신호전위가 주사신호(C1)의 기준전위(V0)와 같은 전위(VS1)이고, 따라서 액정(18)에 대략 0V의 준안정상태선택전압이 인가되어 이 1 행째의 화소부의 액정분자가 상기한 제 1 준안정상태로 배향한다.
또 도 21의 데이터신호(S1)의 파형에서는 2행째의 화소부의 준안정상태를 선택하는 제 3 분할기간(TS3)의 데이터신호전위가 ＋VS2D이고, 따라서 액정층에 액정분자가 초기배향상태에서의 프리틸트각과 동일 정도 또는 그에 가까운 경사각으로 배향하는 값의 준안정상태선택전압이 인가되어 이 2행째의 화소부의 액정분자가 상기한 제 2 준안정상태로 배향한다.
이와 같이 하여 1∼8 행째의 화소부의 준안정상태가 선택된 후는 다음의 기입기간(TD)의 제 1 행기입기간(TD1)에 상기 1 행째의 화소부가 상기 주사신호(C1)의 기입기간전위(VC)와 데이터신호(S1)의 전위와의 차에 상당하는 기입전압이 전극간에 인가되어 기입되고, 이하 마찬가지로 제 2 행기입기간(TD2)에 2 행째의 화소부, 제 3 행기입기간(TD3)에 3 행째의 화소부……제 64 행기입기간(TD64)에 64 행째의 화소부의 순서로 모든 행의 화소부가 수정된다.
제 1 프레임(T1)의 기입기간(TD)의 각 주사신호의 기입기간전위(VC)는 어느쪽이나 기준전위(V0)에 대해서 ＋나 －의 어느쪽인가 한쪽의 전위(도 21에서는 ＋VC)이고 이 기간(TD)의 데이터신호(S1)의 파형은 각 행의 기입기간 TD1, TD2……TD64마다 기입데이터에 따라서 ＋VS2D 나 －VS2D의 어느쪽의 전위가 선택된 파형이다.
따라서 예를 들면 도 21과 같이 각 주사신호의 기입기간전위(VC)가 ＋VC이고 제 1 행기입기간(TD1)의 데이터신호전위가 －VS2D일 때는, 1 행째의 화소부에 ＋VC와 －VS2D일 때는, 1 행째의 화소부에 ＋VC와 －VS2D와의 전위차에 상당하는 기입전압이 인가되어 다음의 프레임(이하 제 2 프레임이라고 함)(T2)의 제 1 행기입기간(TD1)이 될때까지의 구동전압의 실효값이 어느정도 높은 값으로 되어 이 화소부가 도 3에 나타낸 준안정상태에 있어서 배향상태 중의 높은 실효값전압이 인가되었을 때의 배향상태(도 3에 있어서 하측의 배향상태)에 액정분자가 배향한 제 1 기입상태로 된다.
또 도 21의 데이터신호(S1)의 파형에서는 제 2 행기입기간(TD2)의 데이터신호가 ＋VS2D이고, 따라서 2 행째의 화소부에는 ＋VC와 ＋VS2D와의 전위차에 상당하는 기입전압이 인가되기 때문에 다음의 제 2 프레임(T2)의 제 2 행기입기간(TD2)이 될때까지의 구동전압의 실효값이 비교적 작은 값으로 되고, 이 2 행째의 화소부가 도 3에 나타낸 준안정상태에 있어서 배향상태 내의 낮은 실효값 전압이 인가되었을 때의 배향상태(도 3에 있어서 상측의 배향상태)에 액정분자가 배향한 제 2 기입상태로 된다.
이것은 다른 행의 화소부에 있어서도 마찬가지이며 그 행의 기입기간(TD2)의 데이터신호전위가 －VS2D이면 그 화소부가 상기 높은 실효값 전압이 인가되었을 때의 배향상태에 제 1의 액정분자가 배향한 기입상태로 되고, 상기 데이터신호전위가 ＋VS2D이면 그 화소부가 상기 낮은 실효값전압이 인가되었을 때의 배향상태에 액정분자가 배향한 제 2 기입상태로 된다.
또 최종행인 64 행째의 화소부의 기입이 종료하여 다음의 제 2 프레임(T2)이 되면 이 제 2 프레임(T2)에서는 그 리세트/준안정상태선택기간(TS)에 제 1 프레임(T1)에서 리세트 및 준안정상태의 선택을 실행한 화소행그룹(1∼8행)의 최후의 화소행을 포함하는 8∼15행의 화소행그룹의 각 행의 화소부가 차례로 리세트되는 동시에 제 1 또는 제 2 준안정상태에 선택되어 그 후의 기입기간(TD)에 1∼64행의 화소부가 차례로 기입된다.
또한 이 제 2 프레임(T2)에서는 각 주사신호와 데이터신호의 파형이 제 1 프레임(T1)의 파형에 대해서 반전하는데 각 행의 화소부의 리세트 및 준안정상태선택과 그 후의 기입은 제 1 프레임(T1)과 마찬가지로 실행된다.
즉 예를 들면 제 8 행의 화소부는 제 1 프레임(T1)에 계속해서 제 2 프레임(T2)에서도 그 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 1 분할기간(TS1)에서 리세트되어 제 2 분할기간(TS2)에서 준안정상태를 선택되는 동시에 다음의 기입기간(TD)의 제 8 행기입기간(TD8)에 기입을 실행하는데 도 21에 나타내는 바와 같이 이 제 8 행째의 화소부의 액정분자는 그 행의 준안정상태를 선택하여 얻는 제 2 분할기간(TS2)에 제 1 준안정상태가 선택되고, 그 행의 기입을 실행하는 제 8 행기입기간(TD8)에 도 3에 나타낸 준안정상태에 있어서 배향상태 내의 낮은 실효값전압이 인가된 제 2 기입상태로 된다.
또 9 행째의 화소부는 제 1 프레임(T1)에서는 리세트 및 준안정상태선택은 실행되지않고 기입만을 실행하며, 제 2 프레임(T2)에 그 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 2 분할기간(TS2)에서 리세트되어 제 3 분할기간(TS3)에서 준안정상태를 선택되는 동시에 다음의 기입기간(TD)의 제 9 행기입기간(TD9)에 기입을 실행하여 도 21에 나타내는 바와 같이 이 9 행째의 화소부의 액정분자는 그 행의 준안정상태를 선택하는 제 3 분할기간(TS3)에 제 1 준안정상태가 선택되고, 그 행의 기입을 실행하는 제 9 행의 기입기간(TD9)에 도 3에 나타낸 준안정상태에 있어서 배향상태 내의 높은 실효값 전압이 인가된 제 1 기입상태로 된다.
상기 제 2 프레임(T2)에서 리세트 및 준안정상태선택을 실행하는 상기 8∼15행의 화소행그룹 내의 최초의 행인 8 행째의 화소부는 앞의 제 1 프레임(T1)에서 일단 리세트 및 준안정상태선택과 기입이 실행되고, 제 2 프레임(T2)에서 제 1 프레임(T1)에서의 기입상태가 리세트되며, 준안정상태를 선택하여 고쳐진 후 다시 기입되어 다음의 제 3 프레임(T3)의 제 8 행기입기간(TD8)이 될 때까지의 구동전극의 실효값에 따른 기입상태로 된다.
또 제 2 프레임(T2)에서 리세트 및 준안정상태선택을 실행하는 8∼15행의 화소행그룹 이외의 모든 행의 화소부에 인가하는 기입전압은 제 1 프레임(T1)에서 기입한 상태를 유지하기 위한 재기입전압이며, 이들 행의 화소부에 인가하는 재기입전압은 제 1 프레임(T1)에서의 기입전압과 동일하다.
이하 마찬가지로 하여 각 프레임마다 1개의 화소행그룹의 리세트 및 준안정상태선택과 모든 화소행의 기입이 실행되고, 제 9 프레임에 57∼64행의 화소행 그룹의 리세트 및 준안정상태선택과 모든 화소행의 기입이 실행되어 1화면분의 화상이 수정된다.
또한 다음의 1 사이클(제 10∼제 18 프레임)에서는 프레임마다 64∼7 행, 7∼14 행. 14 행∼21 행……56 행∼63 행의 각 화소행그룹 내의 1개 그룹의 리세트 및 준안정상태선택과 모든 화소행의 기입이 실행되어 1 화면분의 화상이 수정된다.
또한 다음의 1 사이클(제 19∼제 27 프레임)에서는 프레임마다 63∼6 행, 6∼13 행. 13 행∼20 행……55 행∼62 행의 각 화소행그룹 내의 1개 그룹의 리세트 및 준안정상태선택과 모든 화소행의 기입이 실행되어 1화면분의 화상이 수정된다.
또한 다음의 1 사이클(제 28∼제 36 프레임)에서는 프레임마다 62∼5 행, 5∼12 행. 12 행∼19 행……54 행∼61 행의 각 화소행그룹 내의 1개 그룹의 리세트 및 준안정상태선택과 모든 화소행의 기입이 실행되어 1화면분의 화상이 수정된다.
이들의 사이클에 있어서 이 9 프레임 내의 1개의 프레임에서 표시의 개서가 실행되는 것은 그 프레임에 있어서 리세트 및 준안정상태를 선택되어 그 후에 기입되는 그룹의 8행의 화소부이고, 다른 행의 화소부는 상기한 바와 같이 앞의 프레임의 기입전압과 같은 재기입전압을 인가되어 그 기입상태를 다음에 그 화소행의 리세트 및 준안정상태선택을 실행하는 프레임까지 유지한다.
또한 각 화소행중 2개의 그룹에 중복하는 행(예를 들면 최초의 리사이클에 있어서 1∼8 행, 8∼15 행. 15 행∼22 행……57 행∼66 행의 그룹구분에서는 8행, 15행, 22행……57행)의 화소부는 연속하는 2개의 프레임에 있어서 두 번 계속해서 리세트 및 준안정상태선택과 기입을 실행하여 후의 프레임에서 기입된 기입상태를 다음에 그 화소행의 리세트 및 준안정상태선택을 실행하는 프레임까지 유지한다.
또한 이들 행의 화소부에 대한 상기 2개의 프레임 중의 앞의 프레임에서의 준안정상태의 선택과 기입은 다음의 프레임에서 다시 리세트될 때까지의 사이의 일시적인 것인데, 앞의 프레임에서의 준안정상태의 선택과 기입은 그 이전의 준안정상태 및 기입상태와 같게 하거나, 또는 다음의 프레임에서 선택하는 준안정상태 및 기입상태와 같게 하는 것이 바람직하다.
상기 액정셀의 구동방법은 전원부(43)에서 주사신호의 기준전위(V0)와 리세트전위(VR)와 기입기간전위(VC)를 행드라이버(41)에 공급하고, 제 1 및 제 2준안정상태선택전위(VS1, VS2)와 기입전위(VD1, VD2)(데이터신호의 파형을 도 21과 같이 간이화하는 경우는 VS1과 ＋VS2D와 －VS2D)를 열드라이버(42)에 공급하여 상기 행드라이버(41)로부터 제어데이터에 따라 상기 기준전위와 리세트전위와 기입기간전위를 선택한 파형의 주사신호를 액정셀(10)의 각 주사전극에 공급하며, 상기 열드라이버(42)로부터 기입데이터에 따라 상기 준안정상태선택전위와 기입전위를 선택한 파형의 데이터신호액정셀(10)의 각 주사전극에 공급함으로써 상기 액정셀(10)의 각 화소행을 소정의 선택순으로 선택하고 그 화소행의 화소부의 전극간에 리세트전압을 인가하여 그 앞의 기입상태를 리세트하는 동시에 그 직후에 준안정상태선택전압을 인가하여 상기 화소부의 액정분자를 제 1 또는 제 2 준안정상태에 배향시켜 그로부터 소정의 기간 후에 상기 전극간에 기입전압을 인가하는 것이다.
이 구동방법에 따르면 액정셀(10)의 각 화소행을 소정의 선택순으로 선택하여 그 앞의 기입상태를 리세트하고 그 화소부의 화소분자를 다음에 선택하는 상기 제 1 또는 제 2 준안정상태에 배향시키는 동시에 그 후에 상기 준안정상태에 있어서 액정분자의 배향상태를 제어하여 다음의 기입상태로 할 수 있다.
그리고 상기 실시예의 구동방법에 있어서는 액정셀(10)의 전체화소행을 복수행 씩의 그룹으로 나누어 1 프레임마다 1개 그룹의 각 화소행의 화소부의 리세트 및 준안정상태의 선택과 모든 화소행의 화소부의 기입을 실행하도록 하고 있기 때문에 상기한 바와 같이 프레임주파수를 높게 하여 화면의 어른거림을 없앨 수 있다.
또한 이 경우 상기 실시예에서는 상기 화소행의 그룹구분을 모든 그룹의 화소행의 리세트 및 준안정상태선택과 기입을 실행하는 1 사이클마다 각 그룹의 화소행의 편성을 바꾸도록 선택하고 있기 때문에 상기 1 사이클마다 앞의 기입상태를 리세트하여 다음의 준안정상태의 선택과 기입전압의 인가에 의한 개서를 실행하는 화소행그룹이 대응하는 개서영역과 개서를 실행하지 않고 앞의 기입상태를 유지시키는 화소행그룹이 대응하는 비개서영역과의 경계를 겹치지 않게 하여 이들 영역의 표시상태의 차에 의한 표시얼룩을 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
또한 상기 구동방법에서는 액정셀(10)의 화소행을 1∼8행, 8∼15행, 15∼22행……과 같이 인접하는 소정수의 화소행으로 1개의 그룹을 만들도록 그룹구분하였는데 이 화소행은 1행 간격 혹은 복수행 간격 소정수의 화소행으로 1개의 그룹을 만들도록 그룹구분 하여도 좋다.
또한 각 프레임에 있어서, 리세트 및 준안정상태의 선택과 그 후의 새로운 기입을 실행하는 화소행그룹의 선택순은 1 그룹 간격 혹은 복수그룹 간격으로 하여도 좋고 이와 같은 화소행그룹을 선택하여 그 그룹의 각 화소행의 리세트 및 준안정상태의 선택과 그 후의 새로운 기입을 실행하면 보다 화면의 어른거림을 적게 할 수 있다.
또한 상기 구동방법에서는 구동계(40)의 열드라이버(42) 및 전원부(43)의 구성을 용이하게 하기 위해 액정셀(10)의 각 신호전극에 공급하는 데이터신호를 도 21에 나타낸 바와 같은 전위가 VS1과 ＋VS2D 및 －VS2D의 3방법으로 변화하는 단순한 파형의 신호로 하였는데 도 20에 나타낸 바와 같이 전원부(43)로부터 제 1 및 제 2 준안정상태선택전위(VS1, VS2)와, 상기 전극간에 상기 기입전압을 인가하기 위한 기입전위(VD1, VD2)를 열드라이버(42)에 공급하고 이 열드라이버(42)로부터 기입데이터에 따라 각 VS1, VS2, VD1, VD2를 선택한 파형의 데이터신호를 액정셀(10)의 각 주사전극에 공급하도록 하여도 좋다.
또 이 구동방법은 액정표시소자의 제 1 및 제 4 예의 구동에도 적용할 수 있는 것이고, 그 경우는 제 1 준안정상태를 선택하여 표시할 때의 2종류의 실효값과 제 2 준안정상태를 선택하여 표시할 때의 2종류의 실효값이 각각 다르기 때문에 전원부(43)에서 4종류의 기입전위를 발생하고 그 각 전위를 행드라이버(41)에 공급하면 좋다.
(제 2 실시예)
또한 액정셀(10)을 프레임반전방식으로 구동하는 경우 행드라이버(41)로부터 액정셀(10)의 각 주사전극에 공급하는 주사신호를 그 전위가 기준전위(V0)에 대하여 ＋의 리세트전위(＋VR)와 －의 리세트전위(－VR)와의 사이에서 발생하는 도 21과 같은 파형의 신호로 하는 경우 행드라이버(41)로부터 발생시키는 신호의 전위의 진폭이 크게되고, 절연내압이 높은 집적회로소자(LSI)를 이용할 필요가 있다.
이 집적회로소자의 내압을 고려하여 낮은 내압의 집적회로소자에 의해 구성하는 것이 가능한 구동회로의 실시예를 이하에 설명한다.
도 23 및 도 24는 상기 집적회로소자의 내압을 고려한 액정셀의 구동예를 나타내고 있고, 도 23은 구동회로(40)의 구성도, 도 24는 주사신호 및 데이터신호와 전극간인가전압의 파형도이다.
이 구동예는 제 1 준안정상태를 선택하여 표시할 때의 2개의 실효값과 제 2 준안정상태를 선택하여 표시할 때의 2개의 실효값이 동일한 제 2 또는 제 3 실시예의 액정표시소자의 구동에 적용하는 것이다.
우선 도 23에 나타낸 구동회로(40)에 대해서 설명한다. 이 실시예에서는 전원부(43)로부터 행드라이버(41)로의 전위출력부를 3개로 나누고, 그 제 1 출력부로부터는 직접, 제 2 출력부로부터는 홀수프레임에 ON되고 짝수프레임에는 OFF되는 제 1 스위치(43a)를 통하고, 또 제 3 출력부로부터는 짝수프레임에 온(ON)되고 홀수프레임에는 OFF(OFF)되는 제 2 스위치(43b)를 거쳐 행드라이버(41)에 전압을 공급한다.
또한 이 구동회로(40)는 전원부(43)로부터 열드라이버(41)로의 전위출력계통과 상기 전원부(43)에서 발생하는 전위의 수와 그 값이 다른데 그 외의 구성은 도 20에 나타낸 구동계와 동일회로이기 때문에 동일부분에는 동일부호를 붙인다.
전원부(43)는 전위가 다른 제 1과 제 2의 비선택전위(V01, V02)와 이들 비선택전위 내의 고전위측의 제 1 비선택전위(V01)에 대해서 낮은 값의 리세트전위(VR1) 및 기입기간전위(VC1)와, 저전위측의 제 2 비선택전위(V02)에 대해서 높은 값의 리세트전위(VR2) 및 기입기간전위(VC2)를 발생하여 그 각 전위를 행드라이버(41)에 공급한다.
이 전원부(43)로부터 공급되는 각 전위 중 제 1과 제 2 비선택전위(V01, V02)는 상기 제 1 출력부로부터 직접 행드라이버(41)에 공급되고, 고전위측의 제 1 비선택전위(VO1)를 기준으로 하는 리세트전위(VR1) 및 기입기간전위(VC1)는 제 1 스위치(43a)를 거쳐 행드라이버(41)에 공급되며, 저전위측의 제 2 비선택전위(VO2)를 기준으로 하는 리세트전위(VR2) 및 기입기간전위(VC2)는 상기 제 2 스위치(43b)를 거쳐 행드라이버(41)에 공급된다. 또한 상기 전원부(43)는 상기 제 1 및 제 2 비선택전위(V01, V02)와 같은 값의 2개의 전위(VS11, VS21)와 그 중의 고전위측의 전위(VS11)에 대해서 플러스와 마이너스 측의 전위이고 상기 전위(VS11)에 대한 전위차의 절대값이 동등한 2개의 전위(＋VS12D, －VS12D)와, 저전위측의 전위(VS21)에 대해서 플러스와 마이너스 측의 전위이고 전위(VS21)에 대한 전위차의 절대값이 동등한 2개의 전위(＋VS21D, －VS21D)와의 합계 6개의 전압을 발생하여 그 각 전압을 열드라이버(42)에 공급한다.
이들 전압 중 비선택전위(V01, V02)와 같은 값의 2개의 전위(VS11, VS21)는 제 1 준안정상태를 선택하기 위한 전압(이하 제 1 준안정상태선택전압)이며, 다른 전위(＋VS12D, －VS12D) 및 (＋VS22D, －VS22D)는 제 2 준안정상태의 선택전위와 기입전위를 겸하는 전위(이하 제 2 준안정상태선택/기입전위라 한다)이며, 고전위측의 제 1 준안정상태선택전위(VS11)에 대한 제 2 준안정상태선택/기입전압(＋VS12D, －VS12D)의 전위차와 저전위측의 제 1 준안정상태선택전위(VS21)에 대한 제 2 준안정상태선택/기입전위(＋VS22D, －VS22D)의 전위차는 동일하다.
행드라이버(41)는 클럭신호에 의해 미리 정해진 타이밍과 주기로 홀수프레임에서는 전원부(43)로부터 직접 공급되는 비선택전위(V01, V02) 중의 고전위측의 전위(V01)와 제 1 스위치(43a)를 통하여 공급되는 리세트전위(VR1) 및 기입기간전위(VC1)를 선택하여 주사신호를 형성하고 짝수프레임에서는 상기 비선택전위(V01, V02) 중의 저전위측의 전자(V02)와 제 2 스위치(43b)를 통하여 공급되는 리세트전위(VR2) 및 기입기간전위(VC2)를 선택하여 주사신호를 형성하고, 또 기입/제어데이터발생회로(44)로부터의 제어데이터에 따라서 상기 리세트전위(VR1, VR2)가 억제된 파형의 주사신호를 액정셀(10)의 각 주사전극에 공급한다.
또 상기 드라이버(42)는 상기 클럭신호와 기입/제어데이터발생회로(44)로부터의 기입데이터에 따라서 홀수프레임에는 고전압측의 제 1 준안정상태선택전위(VS11)와 제 2 준안정상태선택/기입전위(＋VS12D, －VS12D)를 선택하고, 짝수프레임에는 저전압측의 제 1 준안정상태선택/기입전위(VS21)와 제 2 준안정상태선택/기입전위(＋VS22D, －VS22D)를 상기 주사신호와 동기시켜서 선택하고, 그 파형의 데이터신호를 발생하여 액정셀(10)의 각 신호전극에 공급한다.
상기 주사신호 및 데이터신호와 액정셀(10)의 전극간에 인가되는 전압의 파형에 대하여 설명한다. 도 24는 제 1행의 주사전극에 공급하는 주사신호(C1)와 제 1열의 신호전극에 공급하는 데이터신호(S1)와 상기 제 1행의 주사전극과 제 1열의 신호전극의 사이에 인가되는 전압(C1-S1)의 파형을 나타내고 있다.
또한 이 파형은 전체화소행수가 64행인 액정셀을 그 화소행을 8행씩의 그룹으로 나누고 1사이클(9프레임)마다 개서영역과 비개서영역의 경계를 1화소행분씩 겹치지 않게 하는 방법으로 구동하는 경우의 파형이다. 도 24에 있어서, “TS”는 각 그룹(T1, T2…)의 리세트/준안정상태선택기간, “TS1, TS2…”는 상기 리세트/준안정상태선택기간의 각 분할기간을 나타내고, “TD”는 1∼64행의 전체의 화소행의 기입기간, “TD1”은 상기 기입기간(TD)의 제 1행기입기간(TD1)을 나타내고 있다.
다음으로 이 구동예에 의한 액정셀(10)의 구동을 제 1행의 주사전극과 제 1열의 신호전극이 대향하고 있는 화소부(이하 제 1행의 화소부)의 구동에 대하여 상기 주사전극 및 신호전극에 도 24에 나타낸 바와 같은 파형의 주사신호 및 데이터신호를 공급한 경우를 예로 들어서 설명한다.
이 예는 최초의 1사이클(제 1∼제 9 프레임)에서의 1화면분의 화상의 개서를 1행째의 화소행으로부터 개시하는 예이며, 상기 제 1행의 화소부는 제 1 프레임(T1)에 있어서, 앞의 기입상태가 리세트되어 다음의 준안정상태가 선택되고, 그 후에 기입된다.
이 제 1 프레임(T1)에서의 제 1행의 화소부의 리세트과 준안정상태의 선택은 이 프레임(T1)의 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 1 분할기간(TS1)과 제 2 분할기간(TS2)에 실시되고 기입은 기입기간(TD)의 제 1행기입기간(TD1)에 실시된다.
그리고 상기 제 1 화소부는 다음의 제 2 프레임(T2)으로부터 제 9 프레임(최초의 1사이클의 최후의 프레임)(T9)에서는 리세트 및 준안정상태의 선택은 실시되지 않고 각각의 프레임의 기입기간(TD)의 제 1행의 기입기간(TD1)에 주사신호(C1)의 기입기간전위(VC2) 또는 (VC1)과 데이터신호(S1)의 전위의 전위차에 상당하는 기입전압이 인가되어 재기입만이 실시되고, 다음의 1사이클(제 10∼제 18 프레임)의 제 10 프레임에서 T10으로, 재기입상태가 리세트되며, 다음의 준안정상태가 선택되고, 그 후 수정된다./P>
이 제 10 프레임(T10)에서의 제 1행의 화소부의 리세트과 준안정상태의 선택은 이 프레임(T10)의 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 2 분할기간(TS2)과 제 3 분할기간(TS3)에 실시되고 기입은 기입기간(TD)의 제 1행기입기간(TD1)에 실시된다.
이 구동예에서는 주사신호(C1)를 그 파형이 고전위측의 비선택전위(V01)와 저전위측의 비선택전위(V02)의 중간의 전위를 기준으로 하여 1프레임마다 번갈아 반전하는 신호로 하는 동시에 데이터(S1)를 그 파형이 고전위측의 제 1 준안정상태선택전위(VS11)와 저전위측의 제 1 준안정상태선택전위(VS21＋)의 중간의 전위를 기준으로 하여 1프레임마다 번갈아 반전하는 신호로 하고 있는데, 상기 주사신호(C1)와 데이터신호(S1)는 동일한 타이밍으로 고전위측의 파형이 되고, 또 같은 타이밍으로 저전위측의 파형이 되기 때문에 화소부에 인가되는 전극간전압의 파형은 도 24에 나타내는 바와 같은 파형이 되며, 화소부는 상기한 제 1 실시예의 구동방법과 똑같이 수정된다.
즉 제 1행의 화소부는 제 1 프레임(T1)에서는 그 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 1 분할기간(TS1)에 주사신호(C1)의 리세트전위(VR1)와 데이터신호(S1)의 전위(도 24에서는 ＋VS12D)의 전위차에 상당하는 리세트전압이 인가되어 리세트되고, 다음의 제 2 분할기간(TS2)에 주사신호(C1)의 제 1 비선택전위(V01)와 데이터신호(S1)의 전위의 전위차에 상당하는 준안정상태선택전압이 인가되어 제 1 또는 제 2의 어느쪽인가의 준안정상태(도 24와 같이 데이터신호(S1)의 전위가 VS11인 때는 제 1 준안정상태)로 선택되고, 그 후 기입기간(TD)의 제 1행기입기간(TD1)에 주사신호(C1)의 기입기간전위(VC1)와 데이터신호(S1)의 전위(도 24에서는 －VS12D)의 전위차에 상당하는 기입전압이 인가되어 수정된다.
또 제 10 프레임(T10)에서는 그 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 2 분할기간(TS2)에 주사신호(C1)의 리세트전위(VR2)와 데이터신호의 전위(도 24에서는 －VS22D)의 전위차에 상당하는 리세트전압이 인가되어 리세트되고, 다음의 제 3 분할기간(TS3)에 주사신호(C1)의 저전위측의 비선택전위(V02)와 데이터신호(S1)의 전위의 전위차에 상당하는 준안정상태선택전압이 인가되어 제 1 또는 제 2의 어느쪽인가의 준안정상태(도 24와 같이 데이터신호(S1)의 전위가 VS21인 때는 제 1 준안정상태)로 선택되고, 그 후 기입기간(TD)의 제 1행기입기간(TD1)은 주사신호(C1)의 기입기간전위(VC2)와 데이터신호(S1)의 전위(도 24에서는 ＋VS22D)의 전위차에 상당하는 기입전압이 인가되어 수정된다.
그리고 이 구동예에서는 행드라이버(41)로부터 액정셀(10)의 주사전극에 공급하는 주사신호를, 그 비선택전위가 1프레임마다 고전위측의 전위(V01)와 저전위측의 전위(V02)로 번갈아 변화하고, 또한 상기 비선택전위가 고전위측의 전위(V01)이 되는 프레임의 리세트전위(VR1) 및 기입기간전위(VC1)가 상기 고전위측의 비선택전위(V01)에 대하여 낮은 값으로, 상기 비선택전위가 저전위측의 전위(V02)가 되는 프레임의 리세트전위(VR2) 및 기입기간전위(VC2)가 상기 저전위측의 비선택전위(V02)에 대하여 높은 값인 파형의 신호로 하고 있기 때문에 각 전위의 흔들림폭이 작아져서, 상기 행드라이버(41)를 구성하는 집적회로장치가 제어하는 전압을 낮게 억제할 수 있다.
이 구동예에서는 주사신호(C1)와 데이터신호(S1)를 홀수프레임에서 높은 전압측의 파형이 되고 짝수프레임에서 저전위측의 파형이 되는 신호로 했지만, 이 주사신호(C1)와 데이터신호(S1)는 짝수프레임에서 고전위측의 파형이 되고 홀수프레임에서 저전위측의 파형이 되는 신호로 해도 좋다.
(제 3 실시예)
제 1, 제 2 실시예에서는 리세트전압(＋VR, －VR)으로서 액정분자를 기판의 주면에 대략 수직으로 배향시키는 데에 필요한 전압(약 30V)으로 했지만, 예를 들면 리세트전압의 절대값을 충분히 큰 값으로 설정함으로써 그 인가시간을 짧게 할 수있다.
이하 이와 같이 리세트전압의 절대값을 충분히 큰 값으로 한 실시예를 설명한다.
도 25는 도 21에 나타내는 주사신호의 리세트전압의 절대값을 높게 했을 때의 파형도이다. 도 26은 도 25에 나타내는 파형을 이용하여 액정표시소자를 구동했을 때의 주사전극과 데이터전극의 사이(액정)에 인가되는 전압의 파형을 나타낸다.
이 실시예에 있어서, 리세트전압(VR)은 예를 들면 액정분자를 기판주면에 대하여 대략 수직으로 배향시키는 데에 필요한 전압값이 약 30V인 경우 기준전압(V0)에 대하여 36∼90V, 바람직하게는 45V∼90V의 범위로 설정된다.
그 인가기간은 리세트전압에 의해 액정분자가 기판면에 대하여 대략 수직으로 배향하는 데에 요하는 시간 이상이며, 가능한 한 짧은 것이 바람직하고, 상기 기입기간(TD) 중의 1개의 화소행의 기입기간(TD1, TD2…)보다도 긴 것이 바람직하다.
예를 들면 제 1, 제 2 실시예와 같이 액정분자를 대략 수직으로 일으켜 세워서 배향시키는 데에 필요한 전압의 절대값이 약 30V, 인가시간이 30ms인 경우 이 실시예에서는 상기 리세트전압(VR)의 절대값이 60V, 그 인가시간이 약 15ms로 설정된다. 그 경우는 도 25에 나타내는 바와 같이 리세트/준안정상태선태기간(TS)의 각 분할기간(TS1∼TS9)을 각각 약 15ms로 설정하면 좋다. 따라서 리세트/준안정상태선택기간(TS)은 약 135ms이다.
도 25 및 도 26에 나타내는 신호를 이용한 구동방법에서는 상기 화소행의 화소부의 전극간에 액정분자를 대략 수직으로 일으켜 세워서 배향시키는 데에 필요한 전압값보다도 충분히 큰 값의 리세트전압을 극히 단시간 인가하여 그 앞의 액정분자의 배향상태를 리세트하고 있기 때문에 각 화소행의 리세트 및 준안정상태선택기간을 보다 짧게 하여 프레임주파수를 높게 하고 고듀티에서의 시분할구동을 실시할 수 있다.
도 24에 나타내는 제 2 실시예의 구동방법에 대해서도 도 27에 나타내는 바와 같이 리세트전압(VR)의 절대값을 크게 하고 그 선택기간(TS)을 짧게 해도 좋다.
(제 4 실시예)
제 1∼제 3 실시예에서는 제 1 또는 제 2 준안정상태를 데이터신호의 전압을 전환함으로써 설정하고 있다. 즉 리세트전압 직후에 인가하는 신호전압이 ＋VS1이면 제 1 준안정상태, ＋VS2SD 또는 －VS2SD라면 제 2 준안정상태가 설정된다. 따라서 전원부는 데이터신호용에 엄격한 전원전압의 관리가 필요한 동시에 3종류의 전압을 생성하지 않으면 안되어 회로구성이 복잡하게 되고 소비전력도 증가한다.
이하 보다 용이하고, 또한 확실하게 준안정상태의 선택이 가능한 데이터신호를 사용하는 실시예를 도 28, 도 29를 참조하여 설명한다.
이 실시예에서는 전원부(43)는 액정셀(10)의 전극간에 교체파형의 제 2 준안정상태선택전압을 인가하기 위한 준안정상태선택전압(VSD, －VSD)과, 상기 전극간에 상기 기입전압을 인가하기 위한 기입전압(VD1, VD2)을 발생하고 각 전압을 열드라이버(42)에 공급한다.
여기에서 전압(＋VSD) 및 (－VSD)는 저주파의 제 2 준안정상태선택전압을 선택하기 위한 전압이다.
이 실시예에서는 제 1 준안정상태선택전압은 고주파의 전압이다. 액정분자는 고주파전압에 대하여 실질적으로 0 또는 마이너스의 유전이방성을 나타내고, 그 전압값에 관계 없이 전압무인가시의 배향상태를 유지하거나, 또는 기판면에 대하여 평행하게 배향하려 한다. 따라서 이 제 1 준안정상태선택전압의 값은 임의이다. 그래서 이 실시예에서는 상기 저주파의 제 2 준안정상태선택전압을 선택하기 위한 전압(＋VSD, －VSD)을 고주파의 제 1 준안정상태선택전압으로서도 이용한다.
한편 열드라이버(42)로부터 각 신호전극에 인가되는 각 데이터신호는 각 화소행의 리세트기간의 직후의 준안정상태선택기간마다 전위가 ＋VS와 －VS로 번갈아 변화하는 고주파 또는 저주파의 교체펄스파형(준안정상태선택파형)이다. 그 파형은 1프레임마다 교체펄스파형의 진폭의 중심(VS와 －VS)의 중간값을 기준으로 하여 반전한다.
또한 행드라이버 및 주사신호의 구성은 제 1 실시형태의 행드라이버(41) 및 주사신호의 구성과 실질적으로 동일하다.
도 28은 액정셀의 전체화소수가 64행인 액정셀을 그 화소행을 8행씩의 그룹으로 나누어 1사이클마다 개서영역과 비개서영역의 경계를 1화소행분씩 겹치지 않게 하는 방법으로 구동하는 경우의 주사신호와 데이터신호의 파형도이다. 여기에서는 행드라이버(41)가 제 1행과 제 2행과 제 8행 및 제 9행주사전극에 공급하는 주사신호(C1, C2, C8, C9)와 열드라이버(42)가 제 1열의 신호전극에 공급하는 데이터신호(S1)의 파형을 나타내고 있다. 또 도 29는 이들 신호가 전극에 인가되었을 때에 대향하는 전극간에 인가되는 전압의 파형을 나타낸다.
도 28에 나타내는 바와 같이 이 실시예에서는 전체의 프레임(T1, T2……)의 초기의 기간을 각각 1개의 화소행그룹의 리세트/준안정상태선택기간(TS)으로 하고 남은 기간을 1∼64행의 전체의 화소행의 기입기간(TD)으로 하고 있다.
이 실시예에서도 제 1 실시예와 마찬가지로 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)을 제 1∼제 9의 기간(TS1∼TS9)으로 분할하고 제 n분할기간(TS1)에 1그룹의 화소행(8행) 중의 제 n번째의 화소행의 리세트을 실시하고 제 n-1번째의 화소행의 준안정상태의 선택을 실시한다.
또 기입기간(TD)은 액정셀(10)의 화소행의 수와 동일한 64의 기간(TD1∼TD64)으로 등분되고, 그 각 기간(TD1, TD2, TD3……TD64)마다 1행씩의 화소행의 기입을 차례로 실시하도록 하고 있다. 기입기간(TD)은 약 10ms이다.
주사드라이버(41)는 제 1 실시예와 마찬가지로 각 주사전극에 그 주사전극상의 화소의 행의 리세트기간과 기입기간 이외의 기간에는 기준전위(V0)를 인가하고, 상기 리세트기간에 리세트전위(VR) 또는 (－VR)을 인가하며, 상기 기입기간에 기입기간전위(VC)를 갖는 주사신호(C1∼C64)를 공급한다. 또한 그 파형이 1프레임마다 상기 기준전위(V0)를 기준으로 하여 반전한다.
한편 열드라이버(42)는 각 화소행의 리세트기간의 직후의 준안정상태선택기간마다 전압이 ＋VDS와 －VD2로 번갈아 변화하는 고주파의 교체펄스(제 1의 준안정상태선택전압) 또는 저주파의 교체펄스전압(제 2 준안정상태선택전압)을 각 신호전극에 인가한다. 또 열드라이버(42)는 인가전압의 파형을 1프레임마다 교체펄스전압의 진폭의 중심(＋VSD와 －VSD의 중간값)에 상기 제 1 준안정상태선택전위(VS1)를 기준으로 하여 반전시킨다.
우선 최초의 1사이클에서의 1화소분의 화상의 개서에 대하여 설명하면, 도 28에 있어서, 최초의 프레임(이하 제 1 프레임이라 한다)(T1)에서는 그 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 1 분할기간(TS1)에 1∼8행의 화소행그룹 중의 1행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C1)의 리세트전위(VR)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 리세트전압이 인가되고, 이 화소부의 액정분자가 대략 수직으로 일으켜 세워서 배향하여 앞의 기입상태가 리세트된다.
다음으로 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 2 분할기간(TS2)에 상기 1행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C1)의 기준전위(V0)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 진폭의 준안정상태선택전압이 인가되고, 이 화소부의 액정분자의 배향상태가 제 1 또는 제 2 준안정상태로 선택된다. 동시에 제 2행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C2)의 리세트전위(VR)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 리세트전압이 인가되며, 이 2행째의 화소부가 리세트된다. 도 28에서는 기간(TS2)의 사이 데이터신호(S1)는 고주파신호이며, 도 29에 나타내는 바와 같이 주사전극(C1)과 신호전극(S1)간의 전압은 고주파교체신호로 된다. 액정분자는 고주파전압에 대하여 실질적으로 0 또는 마이너스의 유전이방성을 나타내고, 그 전압값에 관계 없이 전압무인가시의 배향상태를 유지하거나, 또는 기판면에 대하여 평행하게 배향하려 한다. 따라서 제 1 준안정상태가 선택된다.
다음으로 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 3 분할기간(TS3)에 상기 2행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C2)의 기준전위(V0)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 진폭의 준안정상태선택전압이 인가되고, 이 화소부의 액정분자의 배향상태가 제 1 또는 제 2 준안정상태로 선택된다. 동시에 제 3행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C3)의 리세트전위(VR)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 리세트전압이 인가되고, 이 3행째의 화소부가 리세트된다. 도 28에서는 기간(TS3)의 사이 데이터신호(S1)는 저주파신호이며, 도 29에 나타내는 바와 같이 주사전극(C1)과 신호전극(S1)간의 전압은 저주파교체신호가 된다. 액정분자에는 저주파교체전압과의 상호작용에 의해 기판면에 대하여 소정의 틸트각으로 일으켜 세워서 배향시키는 힘이 작용한다. 이에 따라 제 2 준안정상태가 선택된다.
다음으로 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 4 분할기간(TS4)에 상기 3행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C3)의 기준전위(V0)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 진폭의 준안정상태선택전압이 인가되고, 이 화소부의 액정분자의 배향상태가 제 1 또는 제 2 준안정상태로 선택된다. 동시에 제 4행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C4)의 리세트전위(VR)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 리세트전압이 인가되고, 이 4행째의 화소부가 리세트된다. 도 28에서는 기간(TS4)의 사이 데이터신호(S1)는 고주파신호이며, 도 29에 나타내는 바와 같이 주사전극(C1)과 신호전극(S1)간의 전압은 고주파교체신호로 된다. 액정분자에는 힘이 작용하지 않고, 또는 기판면에 대하여 평행하게 배향하려 하는 힘이 작용한다. 따라서 제 1 준안정상태가 선택된다.
이하 마찬가지로 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 각 분할기간마다 1개의 행화소부의 준안정상태선택과 그 다음행의 화소부의 리세트이 차례로 실시되고, 최후의 제 9 분할기간(TS9)에 1그룹의 최종행인 8행째의 화소부가 제 1 또는 제 2 준안정상태로 선택된다.
또 기입기간(TD)의 각 주사신호의 기입기간전위(VC)는 어느쪽이나 기준전위(V0)에 대하여 ＋나 －의 어느쪽인가 한쪽의 전위(도 28에서는 ＋VC)이며, 이 기간(TD)의 데이터신호(S1)의 파형은 각 행의 기입기간(TD1, TD2……TD64)마다 기입데이터에 따라서 ＋VSD나 －VSD의 어느쪽인가의 전위가 선택된 파형이다.
따라서 예를 들면 도 28과 같이 각 주사신호의 기입기간전위(VC)가 ＋VC이며, 제 1행기입기간(TD1)의 데이터신호전위가 －VSD인 때는 1행째의 화소부에 ＋VC와 －VSD의 전위차에 상당하는 기입전압이 인가되고, 다음의 프레임(이하 제 2 프레임이라 한다)(T2)의 제 1행기입기간(TD1)이 되기까지의 구동전압의 실효값이 어느 정도 높은 값이 되며, 이 화소부가 도 3에 나타낸 준안정상태에 있어서의 배향상태 중의 높은 실효값전압이 인가되었을 때의 배향상태(도 3에 있어서 하측의 배향상태)로 액정분자가 배향한 제 1 기입상태가 된다.
또 도 28의 데이터신호(S1)의 파형에서는 제 2행기입기간(TD2)의 데이터신호가 ＋VSD이고, 따라서 2행째의 화소부에는 ＋VC와 －VSD의 전위차에 상당하는 기입전압이 인가되기 때문에 다음의 제 2 프레임(T2)의 제 2행기입기간(TD2)이 되기까지의 구동전압의 실효값이 비교적 작은 값이 되고, 이 2행째의 화소부가 도 3에 나타낸 준안정상태에 있어서의 배향상태 중의 낮은 실효값전압이 인가되었을 때의 배향상태(도 3에 있어서 상측의 배향상태)로 액정분자가 배향한 제 2 기입상태가 된다.
이는 다른 행의 화소부에 있어서도 같으며, 그 행의 기입기간(TD2)의 데이터신호전위가 －VS2D이면 그 화소부가 상기 높은 실효값전압이 인가되었을 때의 배향상태로 제 1 액정분자가 배향한 기입상태가 되고, 상기 데이터신호전위가 ＋VS2D이면 그 화소부가 상기 낮은 실효값전압이 인가되었을 때의 배향상태로 액정분자가 배향한 제 2 기입상태가 된다.
또 최종행인 64행째의 화소부의 기입이 종료되고, 다음의 제 2 프레임(T2)이 되면, 이 제 2 프레임(T2)에서는 그 리세트/준안정상태선택기간(TS)에 제 1 프레임(T1)에서 리세트 및 준안정상태의 선택을 실시한 화소행그룹(1∼8행)의 최후의 화소행을 포함하는 8∼15행의 화소행그룹의 각 행의 화소부가 차례로 리세트되는 동시에 제 1 또는 제 2 준안정상태로 선택되고, 그 후의 기입기간(TD)에 1∼64행의 화소부가 차례로 기입된다.
또한 이 제 2 프레임(T2)에서는 각 주사신호와 데이터신호의 파형이 제 1 프레임(T1)의 파형에 대하여 반전하는데, 각 행의 화소부의 리세트 및 준안정상태선택과 그 후의 기입은 제 1 프레임(T1)과 똑같이 실시된다.
즉 예를 들면 제 8행의 화소부는 제 1 프레임(T1)에 계속해서 제 2 프레임(T2)에서도 그 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 1 분할기간(TS1)에서 리세트되고, 제 2 분할기간(TS2)에서 준안정상태가 선택되는 동시에 다음의 기입기간(TD)의 제 8행기입기간(TD8)에 기입이 실시되는데, 도 28에 나타내는 바와 같이 이 제 8행째의 화소부의 액정분자는 그 행의 준안정상태를 선택할 수 있는 제 2 분할기간(TS2)에 제 1 준안정상태가 선택되고, 그 행의 기입을 실시하는 제 8행기입기간(TD8)에 도 3에 나타낸 준안정상태에 있어서의 배향상태 중의 낮은 실효값전압이 인가된 제 2 기입상태가 된다.
또 9행째의 화소부는 제 1 프레임(T1)에서는 리세트 및 준안정상태선택은 실시되지 않고 기입만이 실시되며, 제 2 프레임(T2)에 그 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 2 분할기간(TS2)에서 리세트되고, 제 3 분할기간(TS3)에서 준안정상태가 선택되는 동시에 다음의 기입기간(TD)의 제 9행기입기간(TD9)에 기입이 실시되며, 도 28에 나타내는 바와 같이 이 9행째의 화소부의 액정분자는 그 행의 준안정상태를 선택하는 제 3 분할기간(TS3)에 제 1 준안정상태가 선택되며, 그 행의 기입을 실시하는 제 9행의 기입기간(TD9)에 도 3에 나타낸 준안정상태에 있어서의 배향상태 중의 높은 실효값전압이 인가된 제 1 기입상태가 된다.
상기 제 2 프레임(T2)에서 리세트 및 준안정상태선택을 실시하는 상기 8∼15행의 화소행그룹 중의 최초의 행인 8행째의 화소부는 앞의 제 1 프레임(T1)에서 일단 리세트 및 준안정상태선택과 기입이 실시되고, 제 2 프레임(T2)에서 제 1 프레임(T1)에서의 기입상태가 리세트되며, 준안정상태가 고쳐 선택된 후 다시 기입되어 다음의 제 3 프레임(T3)의 제 8행기입기간(TD8)이 되기까지의 구동전압의 실효값에 다른 기입상태가 된다.
또 제 2 프레임(T2)에서 리세트 및 준안정상태의 선택을 실시하는 8∼15행의 화소행그룹 이외의 전체의 행의 화소부에 인가하는 기입전압은 제 1 프레임(T1)에서 기입한 상태를 유지하기 위한 재기입전압이며, 이들 행의 화소부에 인가하는 재기입전압은 제 1 프레임(T1)에서의 기입전압과 동일하다.
이하 마찬가지로 하여 각 프레임마다 1개의 화소행그룹의 리세트 및 준안정상태선택과 전체의 화소행의 기입이 실시되고, 제 9 프레임에 57∼64행의 화소행그룹의 리세트 및 준안정상태선택과 전체의 화소행의 기입이 실시되어 1화소분의 화상이 개서된다.
제 1 또는 제 2 준안정상태를 준안정상태전압의 전압값을 제어하여 선택하는 경우는 잘못된 선택을 막기 위해 제 1과 제 2 준안정상태선택전압의 전압값을 높은 정밀도로 제어할 필요가 있다.
이에 대하여 이 구동방법에 따르면 액정분자에는 그 유전이방성이 실질적으로 0 또는 마이너스를 나타내는 고주파전압에 대해서는 실질적으로 거동하지 않는다. 따라서 고주파파형의 준안정상태선택전압의 전압값은 임의로 좋다.
또 제 2 준안정상태를 액정분자의 유전이방성이 플러스인 값을 나타내는 저주파의 교체전압에 의해 선택하고 있기 때문에 제 1과 제 2 준안정상태선택전압은 그들 주파수를 명확히 설정하면 좋다. 따라서 제 1과 제 2 준안정상태의 선택을 용이하게, 또한 확실하게 실시할 수 있다.
(제 5 실시예)
제 4 실시형태에서는 제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태를 액정에 인가하는 전압의 주파수를 변조함으로써 교체했지만, 예를 들면 액정에 인가하는 전압의 펄스폭을 제어함으로써 전환하는 것도 가능하다. 이하 이와 같은 실시예를 도 30과 도 31을 참조하여 설명한다.
이 실시예에서는 전원부(43)는 액정셀(10)의 전극간에 교체파형의 제 2 준안정상태선택전압을 인가하기 위한 준안정상태선택전압(VS0, VSD, －VD2)과 상기 전극간에 상기 기입전압을 인가하기 위한 기입전압(VS1, VD2)을 발생하고 각 전압을 열드라이버(42)에 공급한다.
여기에서 전압(VS0)은 데이터신호의 기준전위이다. 이 기준전위(VS0)는 주사신호의 기준전위(V0)와 대략 동등한 값으로 선택하는 것이 바람직하다. 또 전압(＋VSD) 및 (－VSD)는 기준전위(V0)에 대한 전위차가 액정분자를 제 2 준안정상태로 배향시키는 값이다.
이 실시예에서는 데이터신호 중 제 1 준안정상태를 선택하기 위한 제 1 펄스파형은 분할기간(TS)의 1/2의 기간에 준안정상태선택전압(VDS) 또는 (－VSD)로 되고 남은 기간에 기준전압(VS0)이 되며 제 2 준안정상태를 선택하기 위한 제 2 펄스파형은 분할기간(TS)의 기간 전체에 걸쳐서 준안정상태선택전압(VDS) 또는 (－VSD)로 되는 신호이다.
또한 행드라이버 및 주사신호의 구성은 제 1 실시형태의 행드라이버(41) 및 주사신호의 구성과 실질적으로 동일하다.
도 30은 액정셀의 전체화소수가 64행인 액정셀을 그 화소행을 8행씩의 그룹으로 나누고 1사이클마다 개서영역과 비개서영역의 경계를 1화소행분씩 겹치지 않게 하는 방법으로 구동하는 경우의 주사신호와 데이터신호의 파형도이다. 여기에서는 행드라이버(41)가 제 1행과 제 2행과 제 8행 및 제 9행주사전극에 공급하는 주사신호(C1, C2, C8, C9)와, 열드라이버(42)가 제 1열의 신호전극에 공급하는 데이터신호(S1)의 파형을 나타내고 있다. 도 31은 이들 신호가 전극에 인가되었을 때에 대향하는 전극간에 인가되는 전압의 파형을 나타낸다.
도 30에 나타내는 바와 같이 이 실시예에서도 전체의 프레임(T1, T2……)의 초기의 기간을 각각 1개의 화소행그룹의 리세트/준안정상태선택기간(TS)으로 하고 남은 기간을 1∼64행의 전체의 화소행의 기입기간(TD)으로 하고 있다.
또한 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)을 제 1∼제 9의 기간(TS1∼TS9)으로 분할하고 제 n분할기간(TS1)에 1그룹의 화소행(8행) 중의 제 n번째의 화소행의 리세트을 실시하고 제 n-1번째의 화소행의 준안정상태의 선택을 실시한다.
기입기간(TD)은 액정셀(10)의 화소행의 수와 동일한 64의 기간(TD1∼TD64)으로 등분되고, 그 각 기간(TD1, TD2, TD3……TD64)마다에 1행씩의 화소행의 기입을 차례로 실시하도록 하고 있다. 기입기간(TD)은 약 10ms이다.
주사드라이버(41)는 제 1 실시예와 마찬가지로 각 주사전극에 그 주사전극상위 화소의 행의 리세트기간과 기입기간 이외의 기간에는 기준전위(V0)를 인가하고, 상기 리세트기간에 리세트전위(VR) 또는 (－VR)를 인가하며, 상기 기입기간에 기입기간전위(VC)를 갖는 주사신호(C1∼C64)를 공급한다. 또한 그 파형이 1프레임마다 상기 기준전위(V0)를 기준으로 하여 반전한다.
한편 열드라이버(42)는 각 화소행의 리세트기간의 직후의 준안정상태선택기간마다 전압이 TS/2기간만큼 VS0로 되는 전압(제 1 준안정상태선택전압) 또는 TS기간의 사이 전체에 걸쳐서 VSD 또는 －VSD로 되는 전압(제 2 준안정상태선택전압)을 각 신호전극에 인가한다. 또 열드라이버(42)는 인가전압의 파형을 1프레임마다 교체펄스전압의 진폭의 중심((＋VSD)와 (－VSD)중간값)에 상기 제 1 준안정상태선택전위(VS1)를 기준으로 하여 반전시킨다.
우선 최초의 1사이클에서의 1화소분의 화상의 개서에 대하여 설명하면, 도 31에 있어서, 최초의 프레임(이하 제 1 프레임이라 한다)(T1)에서는 그 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 1 분할기간(TS1)에 1∼8행의 화소행그룹 중의 1행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C1)의 리세트전위(VR)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 리세트전압이 인가되고, 이 화소부의 액정분자가 대략 수직으로 일으켜 세워서 배향하여 앞의 기입상태가 리세트된다.
다음으로 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 2 분할기간(TS2)에 상기 1행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C1)의 기준전위(V0)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 진폭의 준안정상태선택전압이 인가되고, 이 화소부의 액정분자의 배향상태가 제 1 또는 제 2 준안정상태로 선택된다. 동시에 제 2행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C2)의 리세트전위(VR)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 리세트전압이 인가되고, 이 2행째의 화소부가 리세트된다. 도 30에서는 기간(TS2)의 1/2기간의 사이 데이터신호(S1)에는 -VSD이고 남은 1/2의 기간의 사이 VS0이며, 도 31에 나타내는 바와 같이 주사전극(C1)과 신호전극(S1)간의 전압은 높이가 VSD이고 폭이 TS2/2의 펄스가 인가된다. 따라서 제 1 준안정상태가 선택된다.
다음으로 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 3 분할기간(TS3)에 상기 2행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C2)의 기준전위(V0)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 진폭의 준안정상태선택전압이 인가되고, 이 화소부의 액정분자의 배향상태가 제 1 또는 제 2 준안정상태로 선택된다. 동시에 제 3행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C3)의 리세트전위(VR)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 리세트전압이 인가되고, 이 3행째의 화소부가 리세트된다. 도 30에서는 기간(TS3)의 사이 데이터신호(S1)의 전압은 －VSD이고, 도 31에 나타내는 바와 같이 주사전극(C1)과 신호전극(S1)간의 전압은 대략 0으로 되어 제 1 준안정상태가 선택된다.
다음으로 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 4 분할기간(TS4)에 상기 3행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C3)의 기준전위(V0)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 진폭의 준안정상태선택전압이 인가되고, 이 화소부의 액정분자의 배향상태가 제 1 또는 제 2 준안정상태로 선택된다. 동시에 제 4행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C4)의 리세트전위(VR)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 리세트전압이 인가되고, 이 4행째의 화소부가 리세트된다. 도 30에서는 기간(TS4)의 사이 데이터신호(S1)는 고주파신호이며, 도 31에 나타내는 바와 같이 주사전극(C1)과 신호전극(S1)의 사이의 전압은 분할기간의 1/2의 펄스폭의 신호로 된다. 따라서 제 2 준안정상태가 선택된다.
이하 마찬가지로 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 각 분할기간마다 1개의 행화소부의 준안정상태선택과 그 다음행의 화소부의 리세트이 차례로 실시되고, 최후의 제 9 분할기간(TS9)에 1그룹의 최종행인 8행째의 화소부가 제 1 또는 제 2 준안정상태로 선택된다.
또 기입기간(TD)의 각 주사신호의 기입기간전위(VC)는 어느쪽이나 기준전위(V0)에 대하여 ＋나 －의 어느쪽인가 한쪽의 전위이며, 이 기간(TD)의 데이터신호(S1)의 파형은 각 행의 기입기간(TD1, TD2……TD64)마다 기입데이터에 따라서 ＋VSD나 －VSD의 어느쪽인가의 전위가 선택된 파형이다.
따라서 예를 들면 도 30과 같이 각 주사신호의 기입기간전위(VC)가 ＋VC이며, 제 1행기입기간(TD1)의 데이터신호전위가 －VSD인 때는 1행째의 화소부에 ＋VC와 －VSD의 전위차에 상당하는 기입전압이 인가되고, 다음의 프레임(이하 제 2 프레임이라 한다)(T2)의 제 1행기입기간(TD1)이 되기까지의 구동전압의 실효값이 어느 정도 높은 값이 되고, 이 화소부가 도 3에 나타낸 준안정상태에 있어서의 배향상태 중의 높은 실효값전압이 인가되었을 때의 배향상태(도 3에 있어서 하측의 배향상태)로 액정분자가 배향한 제 1 기입상태가 된다.
또 도 30의 데이터신호(S1)의 파형에서는 제 2 기입기간(TD2)의 데이터신호가 ＋VSD이며, 따라서 2행째의 화소부에는 ＋VC와 ＋VSD의 전위차에 상당하는 기입전압이 인가되기 때문에 다음의 제 2 프레임(T2)의 제 2행기입기간(TD2)이 되기까지의 구동전압의 실효값이 비교적 작은 값이 되고, 이 2행째의 화소부가 도 3에 나타낸 준안정상태에 있어서의 배향상태 중의 낮은 실효값전압이 인가되었을 때의 배향상태(도 3에 있어서 상측의 배향상태)로 액정분자가 배향한 제 2 기입상태가 된다.
이는 다른 행의 화소부에 있어서도 같으며, 그 행의 기입기간(TD2)의 데이터신호전위가 －VS2D이면 그 화소부가 상기 높은 실효값전압이 인가되었을 때의 배향상태로 제 1 액정분자가 배향한 기입상태가 되고 상기 데이터신호전위가 ＋VS2D이면 그 화소부가 상기 낮은 실효값전압이 인가되었을 때의 배향상태로 액정분자가 배향한 제 2 기입상태가 된다.
또 최종행인 64행째의 화소부의 기입이 종료되고 다음의 제 2 프레임(T2)이 되면, 이 제 2 프레임(T2)에서는 그 리세트/준안정상태선택기간(TS)에 제 1 프레임(T1)에서 리세트 및 준안정상태의 선택을 실시한 화소행그룹(1∼8행)의 최후의 화소행을 포함하는 8∼15행의 화소행그룹의 각 행의 화소부가 차례로 리세트되는 동시에 제 1 또는 제 2 준안정상태로 선택되고, 그 후의 기입기간(TD)에 1∼64행의 화소부가 차례로 기입된다.
또한 이 제 2 프레임(T2)에서는 각 주사신호와 데이터신호의 파형이 제 1 프레임(T1)의 파형에 대하여 반전하는데, 각 행의 화소부의 리세트 및 준안정상태선택과 그 후의 기입은 제 1 프레임(T1)과 똑같이 실시된다.
이 구동방법에 따르면 제 1 및 제 2 준안정상태선택전압으로서 전압값이 같고 펄스폭이 서로 다른 전압을 인가하도록 했기 때문에 제 1과 제 2 준안정상태를 절대값이 다른 전압의 인가에 의하여 선택하는 경우와 같이 준안정상태선택전압의 전압값을 엄밀하게 제어할 필요가 없고, 따라서 준안정상태의 선택을 용이하게, 또한 확실하게 실시할 수 있다.
(제 6 실시예)
제 1∼제 5 실시예에 있어서는 각 리세트/준안정상태선택기간(TS)에 액정(18)에 인가되는 리세트전압(VR)의 극성은 한쪽극성이었다. 그러나 도 32에 나타내는 바와 같이 각 화소행의 리세트/준안정상태선택기간(TS)에 액정에 인가되는 리세트전압을 플러스극성의 리세트전압과 마이너스극성의 리세트전압의 쌍으로 해도 좋다. 이와 같은 구동방법에 따르면 리세트전압에 의해 액정(18)에 인가되는 전압의 직류성분이 대략 0으로 되고 표시의 소착현상 등을 억제할 수 있다.
전원(43)은 행드라이버(41)에 플러스극성과 마이너스극성의 리세트전압(＋VR)과 (－VR)을 공급한다. 행드라이버(41)는 도시하지 않는 클럭회로로부터의 클럭에 따라서 각 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 전반 1/2의 기간에서 마이너스극성의 리세트전압(－VR)을 선택하여 주사전극에 인가하고, 각 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 후반 1/2의 기간에서 플러스극성의 리세트전압(－VR)을 선택하여 주사전극에 인가한다.
리세트전압의 전압(＋VR)과 (－VR)은 기준전압(V0)에 대한 절대값이 동등하고 데이터신호의 VS1, ＋VS2D, －VS2D의 어느쪽인가의 전위에 대해서도 액정분자를 기판면에 대하여 대략 수직으로 일으켜 세워서 배향시키는 데에 충분한 전압으로 설정되어 있다.
구체적으로 설명하면, 도 32는 전체화소수가 64행인 액정셀(10)을 그 화소행을 8행씩의 그룹으로 나누고 1사이클마다 개서영역과 비개서영역의 경계를 1화소행분씩 겹치지 않게 하는 방법으로 구동하는 경우의 주사신호와 데이터신호의 파형도이다. 여기에서는 행드라이버(41)가 제 1행과 제 2행과 제 8행 및 제 9행주사전극에 공급하는 주사신호(C1, C2, C8, C9)와 열드라이버(42)가 제 1열의 신호전극에 공급하는 데이터신호(S1)의 파형을 나타내고 있다.
도 32에 나타내는 바와 같이 이 실시예에서는 전체의 프레임(T1, T2……)의 초기의 기간을 각각 1개의 화소행그룹의 리세트/준안정상태선택기간(TS)으로 하고 남은 기간을 1∼64행의 전체의 화소행의 기입기간(TD)으로 하고 있다.
그리고 이 실시예에서는 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)을 제 1∼제 9의 기간(TS1∼TS9)로 9등분하고, 그 제 1 분할기간(TS1)에 제 1 그룹의 화소행(8행) 중의 제 1번째의 화소행의 리세트을 실시하고, 제 2 분할기간(TS2)에 상기 제 1번째의 화소행의 준안정상태선택과 제 2번째화소행의 리세트을 실시한다. 이하 똑같이 하여 각 화소행의 리세트 및 준안정상태의 선택을 실시하고 제 8 분할기간(TS8)에 제 7번째의 화소행의 준안정상태의 선택과 8번째의 화소행의 리세트을 실시하며 최후의 제 9 분할기간(TS9)에 상기 8번째의 화소행의 준안정상태선택을 실시하도록 하고 있다. 상기 각각의 기간은 예를 들면 리세트/준안정상태선택기간(TS)이 약 300m초이며, 분할된 각 기간(TS1∼TS9)이 각각 약 33m초이다.
또 이 실시예에서는 기입기간(TD)을 액정셀(10)의 화소행수와 동일한 64의 기간(TD1∼TD64)로 등분하고, 그 각 기간(TD1, TD2, TD3……TD64)마다에 1행씩의 화소행의 기입을 차례로 실시하도록 하고 있다. 이 경우의 상기 각 기간은 예를 들면 기입기간(TD)이 약 10ms이며 등분된 각 기간(TD1, TD2, TD3……TD64)이 각각 약 0. 16ms이다.
주사신호와 데이터신호에 대하여 설명한다. 액정셀(10)의 각 주사전극에 공급하는 각 주사신호의 어느쪽도 상기한 바와 같이 그 신호를 공급하는 주사전극이 대응하는 화소행의 리세트기간과 기입기간 이외의 기간은 기준전위(V0)로 설정되고, 상기 리세트기간에 리세트전위(＋VR, －VR)(예를 들면 기준전위(V0)에 대하여 약 30V의 전위차를 갖는 전위)가 공급되고, 상기 기입기간에 기입기간전위(VC)(예를 들면 기준전위(V0)에 대하여 약 6. 5V의 전위차를 갖는 전위)가 공급되는 파형이며, 그 파형이 1프레임마다 상기 기준전위(V0)를 기준으로 하여 반전하는 신호이다.
각 주사신호에 리세트전위(＋VR)과 (－VR)이 공급되는 것은 각 그룹의 최후의 화소행과 다음의 그룹의 최초의 화소행을 중복시켜서 그룹구분한 경우로 각 그룹의 최초의 화소행을 제외하고 9프레임(1사이클)에 1회이며, 각 그룹의 최후의 화소행은 1프레임의 리세트기간의 최후와 다음의 프레임의 최초에 1회씩 리세트전위(VR)가 공급된다.
또 각 주사신호에 기입기간전위(VC)가 공급되는 것은 각 프레임마다 1회씩이며, 상기 리세트전위(VR)가 공급되는 기간은 9프레임마다 1세트기간씩 어긋나는데, 기입기간전위(VC)가 공급되는 기간은 어떤 프레임에서도 같은 기간(그 주사신호를 공급하는 주사전극이 대응하는 화소행의 선택기간)이다.
한편 액정셀(10)의 각 신호전극에 인가되는 각 데이터신호는 어느쪽이나 기본적으로는 상기한 바와 같이 전체의 화소행에 대하여 리세트기간의 직후의 준안정상태선태기간마다 제 1 또는 제 2 준안정상태선택전위(VS1) 또는 (VS2)(예를 들면 제 1 준안정상태선택전위(VS1)에 대하여 약 0. 5V의 전위차를 갖는 전위)가 공급되고, 각 화소행의 기입기간마다 2종류의 기입전위(VD1, VD2)가 표시데이터에 따라서 선택적으로 공급되는 파형이며, 그 파형이 1프레임마다 상기 제 1 준안정상태선택전위(VS1)를 기준으로 하여 반전하는 신호이다.
이 실시예에서는 구동회로(40)의 열드라이버(42) 및 전원부(43)의 구성을 보다 간이하게 하기 위해 각 데이터신호를 도 32에 나타낸 바와 같이 이들 각 전위(VS1, ＋VS2D, －VS2D) 중 제 1 준안정상태선택전위(VS1)를 상기 주사전극의 기준전위(V0)와 대략 동일전위로 함으로써 데이터신호(S1)를 전위가 VS1과 ＋VS2D 및 －VS2D의 3종류로 변화하는 단순한 신호의 파형으로 하고 있다.
또 상기 ＋VS2D 및 －VS2D의 전위는 어느쪽이나 절대값이 같은 값의 전위이며, 주사신호의 기준전위(V0)에 대한 전위차가 제 2 준안정상태의 선택전압(액정분자가 초기배향상태에서의 프리틸트각과 동일정도 또는 그에 가까운 경사각으로 배향하는 낮은 값의 전압)과 같아지는 값이다.
그리고 이 실시예에서는 상기 주사신호의 기입기간전위(VC(＋VC와 －VC))의 절대값이 상기 데이터신호의 ＋VS2D 및 －VS2D의 전위차가 제 1 및 제 2 준안정상태에 있어서, 각각 다른 구동전압의 실효값이 얻어지도록 설정되어 있다.
도 33은 상기 검사신호(C1, C2, C8, C9)와 데이터신호(S1)가 도 32에 나타낸 바와 같은 파형인 때의 제 1행, 제 2행, 제 8행 및 제 9행의 주사전극과 제 1열의 신호전극의 사이에 인가되는 전압의 파형도이며, C1-S1은 제 1행의 주사전극과 제 1열의 신호전극의 사이에 인가되는 전압, C2-S1은 제 2행의 주사전극과 상기 제 1열의 신호전극의 사이에 인가되는 전압, C8-S1은 제 8행의 주사전극과 상기 신호전극의 사이에 인가되는 전압, C9-S1은 제 9행의 주사전극과 상기 신호전극의 사이에 인가되는 전압을 나타내고 있다.
액정셀(10)의 각 행의 화소부의 구동을 각각의 행의 제 1열째의 화소부에 대하여 주사전극 및 신호전극에 도 32에 나타낸 바와 같은 파형의 주사신호 및 데이터신호를 공급하는 경우를 예로 들어서 도 33을 참조하여 설명한다. 또한 이 예는 최초의 1사이클(제 1∼제 9 프레임)에서의 1화면분의 화상의 개서를 1행재의 화소행으로부터 개시하는 예이다.
우선 최초의 1사이클에서의 1화면분의 화상의 개서에 대하여 설명하면, 도면에 있어서, 최초의 프레임(이하 제 1 프레임이라 한다)(T1)에서는 그 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 1 분할기간(TS1)에 1∼8행의 화소행그룹 중의 1행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C1)의 리세트전위(－VR, ＋VR)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 리세트전압이 인가되고, 이 화소부의 액정분자가 대략 수직으로 일으켜 세워서 배향하고 앞의 기입상태가 리세트된다.
다음으로 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 2 분할기간(TS2)에 상기 1행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C1)의 기준전위(V0)와 데이터신호(S1)의 전위시에 상당하는 준안정상태선택전압이 인가되고, 이 화소부의 액정분자의 배향상태가 제 1 또는 제 2 준안정상태로 선택되는 동시에 동시에 제 2행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C2)의 리세트전위(－VR, ＋VR)과 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 리세트전압이 인가되고, 이 2행째의 화소부가 리세트된다.
다음으로 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 3 분할기간(TS3)에 상기 2행째의 화소부의 전극간에 상기 주사신호(C2)의 기준전위(V0)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 준안정상태선택전압이 인가되고, 이 2행째의 화소부가 제 1 또는 제 2 준안정상태로 선택되는 동시에 3행째의 화소부의 전극간에 리세트전압이 인가되고, 이 3행째의 화소부가 리세트된다.
이하 마찬가지로 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 각 분할기간마다 1개의 행화소부의 준안정상태선택과 그 다음행의 화소부의 리세트이 차례로 실시되고 최후의 제 9 분할기간(TS9)에 1그룹의 최종행인 8행째의 화소부가 제 1 또는 제 2 준안정상태로 선택된다.
또한 이 제 1 프레임(T1)의 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 데이터신호(S1)의 파형은 각 분할기간(TS1, TS2…TS9)마다 제 1 준안정상태선택전위(VS1)나 또는 이 전위(VS1)에 대하여 ＋나 －의 어느쪽인가 한쪽의 전위(도 32에서는 ＋VS2D)가 되는 파형이다.
그리고 이 실시예에서는 상기한 바와 같이 상기 리세트전위(＋VR, －VR)의 절대값을 데이터신호의 VS1, ＋VS2D, －VS2D의 어느쪽의 전위에 대해서도 액정분자를 대략 수직으로 일으켜 세워서 배향시키는 데에 충분한 전위차가 얻어지는 값으로 설정하고 있기 때문에 각 화소부를 확실하게 리세트할 수 있다.
이 경우 리세트전압의 극성이 플러스 또는 마이너스의 한쪽만이면 액정(18)에 한쪽방향의 전계가 치우쳐서 인가되기 때문에 리세트전압을 인가했을 때에 액정 속의 이온성 불순물이 액정셀(10)의 한쪽의 기판측에 모여서 고정화하여 표시의 소착형상이 발생하기 쉽다. 이 실시예에서는 리세트전압이 기준전압(V0)을 중심으로 하여 플러스와 마이너스의 측에 적어도 1회씩 변화하는 교체파형이기 때문에 이온성 불순물이 한쪽의 기판에 모이는 일이 없다. 따라서 표시의 소착현상을 막을 수 있다.
또 각 화소부에 리세트 후에 인가되는 준안정상태선택전압(주사신호(C1, C2, ……C8)의 기준전위(V0)와 데이터신호(S1)의 전위의 차)은 열드라이버(42)에 공급되는 기입데이터에 따라서 선택된 그 때의 데이터신호(S1)의 전위에 따라서 정해지고, 그 준안정상태선택전압에 따라서 액정분자가 제 1 또는 제 2의 어느쪽인가의 준안정상태로 배향한다.
즉 데이터신호(S1)가 도 32에 나타내는 바와 같은 파형인 경우는 1행째의 화소부의 준안정상태를 선택하는 제 2 분할기간(TS2)의 데이터신호전위가 주사신호(C1)의 기준전압(V0)과 같은 전위(VS1)이며, 따라서 액정층에 대략 0V의 준안정상태선택전압이 인가되고, 이 1행째의 화소부의 액정분자가 상기한 제 1 준안정상태로 배향한다.
또 도 32의 데이터신호(S1)의 파형에서는 2행째의 화소부의 준안정상태를 선택하는 제 3 분할기간(TS3)의 데이터신호전위가 ＋VS2D이며, 따라서 액정층에 액정분자가 초기배향상태에서의 프리틸트각과 동일정도 또는 그에 가까운 경사각으로 배향하는 값의 준안정상태선택전압이 인가되고, 이 2행째의 화소부의 액정분자가 상기한 제 2 준안정상태로 배향한다.
이와 같이 하여 1∼8행째의 화소부의 준안정상태가 선택된 후는 다음의 기입기간(TD)의 제 1행기입기간(TD1)에 상기 1행째의 화소부가 상기 주사신호(C1)의 기입기간전위(VC)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 기입전압이 전극간에 인가되어 기입되고, 이하 마찬가지로 제 2행기입기간(TD2)에 2행째의 화소부, 제 3행기입기간(TD3)에 3행째의 화소부……제 64행기입기간(TD64)에 64행째의 화소부의 차례로 전체의 행의 화소부가 개서된다.
또한 제 1 프레임(T1)의 기입기간(TD)의 각 주사신호의 기입기간전위(VC)는 어느쪽이나 기준전압(V0)에 대하여 ＋나 －의 어느쪽인가 한쪽의 전위(도 32에서는 ＋VC)이며, 이 기간(TD)의 데이터신호(S1)의 파형은 각 행의 기입기간(TD1, TD2……TD64마다 기입데이터에 따라서 ＋VS2D나 －VS2D의 어느쪽인가의 전위가 선택된 파형이다.
따라서 예를 들면 도 32와 같이 각 주사신호의 기입기간전위(VC)가 ＋VC이며, 제 1행기입기간(TD1)의 데이터신호전위가 －VS2D인 때는 1행째의 화소부에 ＋VC와 －VS2D인 때는 1행째의 화소부에 ＋VC와 －VS2D의 전위차에 상당하는 기입전압이 인가되고, 다음의 프레임(이하 제 2 프레임이라 한다)(T2)의 제 1행기입기간(TD1)이 되기까지의 구동전압의 실효값이 어느 정도 높은 값이 되고, 이 화소부가 도 3에 나타낸 준안정상태에 있어서의 배향상태 중의 높은 실효값전압이 인가되었을 때의 배향상태(도 3에 있어서 하측의 배향상태)로 액정분자가 배향한 제 1 기입상태가 된다.
또 도 32의 데이터신호(S1)의 파형에서는 제 2행기입기간(TD2)의 데이터신호가 ＋VS2D이며, 따라서 2행째의 화소부에는 ＋VC와 ＋VS2D의 전위차에 상당하는 기입전압이 인가되기 때문에 다음의 제 2 프레임(T2)의 제 2행기입기간(TD2)가 되기까지의 구동전압의 실효값이 비교적 작은 값이 되고, 이 2행째의 화소부가 도 3에 나타낸 준안정상태에 있어서의 배향상태 중의 낮은 실효값전압이 인가되었을 때의 배향상태(도 3에 있어서 상측의 배향상태)로 액정분자가 배향한 제 2 기입상태가 된다.
이는 다른 행의 화소부에 있어서도 같으며, 그 행의 기입기간(TD2)의 데이터신호전위가 －VS2D이면 그 화소부가 상기 높은 실효값전압이 인가되었을 때의 배향상태로 제 1 액정분자가 배향한 기입상태가 되고, 상기 데이터신호전위가 ＋VS2D이면 그 화소부가 상기 낮은 실효값전압이 인가되었을 때의 배향상태로 액정분자가 배향한 제 2 기입상태가 된다.
또 최종행인 64행째의 화소부의 기입이 종료되고, 다음의 제 2 프레임(T2)이 되면, 이 제 2 프레임(T2)에서는 그 리세트/준안정상태선택기간(TS)에 제 1 프레임(T1)에서 리세트 및 준안정상태의 선택을 실시한 화소행그룹(1∼8행)의 최후의 화소행을 포함하는 8∼15행의 화소행그룹의 각 행의 화소부가 차례로 리세트되는 동시에 제 1 또는 제 2 준안정상태로 선택되고, 그 후의 기입기간(TD)에 1∼64행의 화소부가 차례로 기입된다.
또한 이 제 2 프레임(T2)에서는 각 주사신호와 데이터신호의 파형이 제 1 프레임(T1)의 파형에 대하여 반전하는데, 각 행의 화소부의 리세트 및 준안정상태선택과 그 후의 기입은 제 1 프레임(T1)과 마찬가지로 실시된다.
즉 예를 들면 제 8행의 화소부는 제 1 프레임(T1)에 계속해서 제 2 프레임(T2)에서도 그 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 1 분할기간(TS1)에서 리세트되고, 제 2 분할기간(TS2)에서 준안정상태가 선택되는 동시에 다음의 기입기간(TD)의 제 8행기입기간(TD8)에 기입이 실시되는데, 도 32에 나타내는 바와 같이 이 제 8행째의 화소부의 액정분자는 그 행의 준안정상태를 선택할 수 있는 제 2 분할기간(TS2)에 제 1 준안정상태가 선택되고, 그 행의 기입을 실시하는 제 8행기입기간(TD8)에 도 3에 나타낸 준안정상태에 있어서의 배향상태 중의 낮은 실효값전압이 인가된 제 2 기입상태가 된다.
또 9행째의 화소부는 제 1 프레임(T1)에서는 리세트 및 준안정상태선택은 실시되지 않고 기입만이 실시되며, 제 2 프레임(T2)에 그 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 2 분할기간(TS2)에서 리세트되고 제 3 분할기간(TS3)에서 준안정상태가 선택되는 동시에 다음의 기입기간(TD)의 제 9행기입기간(TD9)에 기입이 실시되며, 도 32에 나타내는 바와 같이 이 9행째의 화소부의 액정분자는 그 행의 준안정상태를 선택하는 제 3 분할기간(TS3)에 제 1 준안정상태가 선택되며, 그 행의 기입을 실시하는 제 9행의 기입기간(TD9)에 도 3에 나타낸 준안정상태에 있어서의 배향상태 중의 높은 실효값전압이 인가된 제 1 기입상태가 된다.
상기 제 2 프레임(T2)에서 리세트 및 준안정상태선택을 실시하는 상기 8∼15행의 화소행그룹 중의 최초의 행인 8행째의 화소부는 앞의 제 1 프레임(T1)에서 일단 리세트 및 준안정상태선택과 기입이 실시되고, 제 2 프레임(T2)에서 제 1 프레임(T1)에서의 기입상태가 리세트되며, 준안정상태가 고쳐 선택된 후 다시 기입되고, 다음의 제 3 프레임(T3)의 제 8행기입기간(TD8)이 되기까지의 구동전압의 실효값에 따른 기입상태가 된다.
또 제 2 프레임(T2)에서 리세트 및 준안정상태의 선택을 실시하는 8∼15행의 화소행그룹 이외의 전체의 행의 화소부에 인가하는 기입전압은 제 1 프레임(T1)에서 기입한 상태를 유지하기 위한 재기입전압이며, 이들 행의 화소부에 인가하는 재기입전압은 제 1 프레임(T1)에서의 기입전압과 동일하다.
이하 마찬가지로 하여 각 프레임마다 1개의 화소행그룹의 리세트 및 준안정상태선택과 전체의 화소행의 기입이 실시되고, 제 9 프레임에 57∼64행의 화소행그룹의 리세트 및 준안정상태선택과 전체의 화소행의 기입이 실시되며 1화면분의 화상이 개서된다.
또 다음의 1사이클(제 10∼제 18 프레임)에서는 프레임마다 64∼7행, 7∼14행, 14행∼21행……56행∼63행의 각 화소행그룹 중의 1개의 그룹의 리세 및 준안정상태선택과 전체의 화소행의 기입이 실시되고 1화면분의 화상이 수정된다.
또한 다음의 1사이클(제 19∼제 27 프레임)에서는 프레임마다 63∼6행, 6∼13행, 13행∼20행……55행∼62행의 각 화소행그룹 중의 1개의 그룹의 리세트 및 준안정상태선택과 전체의 화소행의 기입이 실시되고 1화면분의 화상이 수정된다.
또한 다음의 1사이클(제 28∼제 36 프레임)에서는 프레임마다 62∼5행, 5∼12행, 12행∼19행……54행∼61행의 각 화소행그룹 중의 1개의 그룹의 리세트 및 준안정상태선택과 전체의 화소행의 기입이 실시되고 1화면분의 화상이 수정된다.
이들 사이클에 있어서, 이 9프레임 중의 1개의 프레임에서 표시의 개서가 실시되는 것은 그 프레임에 있어서 리세트 및 준안정상태가 선택되어 그 후에 기입되는 그룹의 8행의 화소부이며, 다른 행의 화소부는 상기한 발와 같이 앞의 프레임의 기입전압과 같은 재기입전압이 인가되고, 그 기입상태를 다음에 그 화소행의 리세트 및 준안정상태선택을 실시하는 프레임까지 유지한다.
또 각 화소행 중 2개의 그룹에 중복하는 행(예를 들면 최초의 사이클에 있어서의 1∼8행, 8∼15행, 15행∼22행……57행∼66행의 그룹구분에서는 8행, 15행, 22행……57행)의 화소부는 연속하는 2개의 프레임에 있어서 2번 계속하여 리세트 및 준안정상태선택과 기입이 실시되고 후의 프레임까지 기입된 기입상태를 다음에 그 화소행의 리세트 및 준안정상태선택을 실시하는 프레임까지 유지한다.
또한 이들 행의 화소부에 대한 상기 2개의 프레임 중의 앞의 프레임에서의 준안정상태선택과 기입은 다음의 프레임에서 다시 리세트되기까지의 사이의 일시적인것인데, 앞의 프레임에서의 준안정상태의 선택과 기입은 그 이전의 준안정상태 및 기입상태와 같게 하거나 또는 다음의 프레임에서 선택하는 준안정상태 및 기입상태와 같게 하는 것이 바람직하다.
제 1 실시예와 같이 리세트전압이 플러스 또는 마이너스의 한쪽의 측만에 일으켜 세우는 파형의 전압이면 리세트전압을 인가했을 때에 액정 속의 이온성 불순물이 액정셀(10)의 한쪽의 기판측에 모이기 쉽다.
그리고 리세트전압의 인가에 의해 기판면에 대략 수직으로 일으켜 세워서 배향한 액정분자는 다음에 인가되는 준안정상태선택전압에 의해 제 1 또는 제 2 준안정상태로 배향한다. 그러나 리세트전압의 인가시에 액정 속의 이온성 불순물이 한쪽의 기판측에 모이는 현상이 발생한 경우는 기판간에 이온성 불순물의 분포의 치우침에 의한 전계가 발생한다. 이 전계가 발생한 상태에서 준안정상태선택전압이 인가된다. 이 때문에 제 1 및 제 2 준안정상태선택전압을 액정(18)에 인가해도 올바른 준안정상태의 선택을 실시할 수 없게 될 염려가 있다.
그러나 이 실시예에서는 리세트전압을 교번전압으로 하고 있기 때문에 리세트전압에 의해 이온성 불순물이 한쪽의 기판측에 모여서 기판간에 전위차가 발생하는 것을 막을 수 있다. 따라서 리세트 후에 인가하는 준안정상태선택수단에 의해 액정분자를 제 1 또는 제 2 준안정상태로 확실하게 배향시킬 수 있고, 따라서 준안정상태를 올바르게 선택하여 표시데이터에 충실한 화상을 표시할 수 있다.
또한 상기한 설명에서는 주사신호 및 데이터신호를 도 32에 나타내는 바와 같은 파형의 신호로 하고 있기 때문에 액정셀(10)의 화소부의 전극간에 인가되는 리세트전압은 도 33에 나타내는 바와 같이 ＋측으로 일으켜 세우는 펄스와 －측으로 일으켜 세우는 펄스를 1개씩 조합한 파형의 전압이다. 이 리세트전압의 ＋측으로 일으켜 세우는 펄스와 －측으로 일으켜 세우는 펄스는 복수씩이어도 좋다.
또한 상기 구동방법에서는 액정셀(10)의 화소행을 1∼8행, 8∼15행, 15∼22행……과 같이 인접하는 소정수의 화소행으로 1개의 그룹을 만들도록 그룹구분했지만, 이 화소행은 1행간격 또는 복수행간격의 소정수의 화소행으로 1개의 그룹을 만들도록 그룹구분해도 좋다.
또 각 프레임에 있어서 리세트 및 차례안정상태의 선택과 그 후 새로운 기입을 실시하는 화소행그룹의 선택차례는 1그룹간격 또는 복수그룹간격으로 해도 좋고, 이와 같은 화소행그룹을 선택하여 그 그룹의 각 화소행의 리세트 및 준안정상태의 선택과 그 후의 새로운 기입을 실시하면 보다 화면의 어른거림을 적게 할 수 있다.
또한 상기 구동방법에서는 구동계(40)의 열드라이버(42) 및 전원부(43)의 구성을 용이하게 하기 위해 액정셀(10)의 각 신호전극에 공급하는 데이터신호를 도 32에 나타낸 바와 같은 전위가 VS1과 ＋VS2D 및 －VS2D 및 －VS2D의 3종류로 변화하는 단순한 파형의 신호로 했지만, 도 20에 나타낸 바와 같이 전원부(43)로부터 제 1 및 제 2 준안정상태선택전위(VS1, VS2)와 상기 전극간에 상기 기입전압을 인가하기 위한 기입전위(VD1, VD2)를 열드라이버(42)에 공급하고, 이 열드라이버(42)로부터 기입데이터에 따라서 각 VS1, VS2, VD1, VD2를 선택한 파형의 데이터신호를 액정셀(10)의 각 주사전극에 공급하도록 해도 좋다.
또 상기 구동방법은 제 1 실시예의 액정표시장치의 액정셀의 구동에도 적용할 수 있는 것이며, 그 경우는 제 1 준안정상태를 선택하여 표시할 때의 2종류의 실효값과 제 2 준안정상태를 선택하여 표시할 때의 2종류의 실효값이 각각 다르기 때문에 전원부(43)에서 4종류의 기입전위를 발생하고, 그 각 전위를 행드라이버(41)에 공급하면 좋다.
(제 7 실시예)
제 1∼제 6 실시예에서는 개수정프레임에 각 화소의 액정에 인가되는 실효전압과, 기입유지프레임에 액정에 인가되는 실효전압과는 달라져 버린다. 즉 개서프레임에서는 각 화소의 액정에 리세트전압이 인가되기 때문에 인가되는 전압의 실효값이 크고 기입유지프레임에서는 리세트전압이 인가되지 않기 때문에 인가전압의 실효값이 작다. 프레임간에서 실효값의 차가 큰 경우 액정분자의 배향상태에 차가 발생하고 빛의 투과상태가 다르며 밝기 등이 흔들거리는 경우가 있다.
이와 같은 문제를 해결할 수 있는 제 6 실시예를 도 34 및 도 35를 참조하여 설명한다.
이 실시예의 액정셀(10)의 구성은 액정셀(10)의 제 1∼제 4열의 어느쪽이어도 좋다.
다음으로 구동방법에 대하여 설명한다.
구동계(40)에 의한 액정셀(10)의 구동방법을 설명한다.
구동회로(40)는 액정(10)의 각 화소행의 화소부를 각각 1개의 화소행의 화소부를 소정수의 프레임간격으로 개서하여 구동한다. 구동계(40)는 화소부의 개서를 실시하는 개서프레임에는 화소부의 전극간에 리세트전압과 제 1과 제 2 준안정상태의 어느쪽인가를 선택하는 준안정상태선택전압을 차례로 인가한 후 구동전압의 실효값을 제어하기 위한 기입전압을 인가하고 다른 프레임, 즉 개서프레임에 있어서 기입한 기입상태를 유지하는 기입유지프레임에는 화소부의 전극간에 액정의 유전이방성이 실질적으로 0 또는 마이너스로 되는 고주파전압을 인가한 후 상기 개서프레임에 있어서 인가한 기입전압과 절대값이 같은 기입전압을 인가한다.
도 34는 액정셀의 전체화소수가 64행인 액정셀을 그 화소행을 8행씩의 그룹으로 나누고 1사이클마다 개서영역과 비개서영역의 경계를 1화소행분씩 겹치지 않게 하는 방법으로 구동하는 경우의 주사신호와 데이터신호의 파형도이다. 여기에서는 행드라이버(41)가 제 1행과 제 2행과 제 8행 및 제 9행주사전극에 공급하는 주사신호(C1, C2, C8, C9)와 열드라이버(42)가 제 1열의 신호전극에 공급하는 데이터신호(S1)의 파형을 나타내고 있다.
도 34에 나타내는 바와 같이 이 실시예에서는 전체의 프레임(T1, T2……)의 초기의 기간을 각각 1개의 화소행그룹의 리세트/준안정상태선택기간(TS)으로 하고 남은 기간을 1∼64행의 전체의 화소행의 기입기간(TD)으로 하고 있다.
그리고 이 실시예에서는 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)을 제 1∼제 9의 기간(TS1∼TS9)으로 9등분하고, 그 제 1 분할기간(TS1)에 제 1 그룹의 화소행(8행) 중의 제 1번째의 화소행의 리세트을 실시하고 제 2 분할기간(TS2)에 상기 제 1번째의 화소행의 준안정상태선택과 제 2번째화소행의 리세트을 실시한다. 이하 마찬가지로 하여 각 화소행의 리세트 및 준안정상태의 선택을 실시하고 제 8 분할기간(TS8)에 제 7번째의 화소행의 준안정상태의 선택과 8번째의 화소행의 리세트을 실시하고 최후의 제 9 분할기간(TS9)에 상기 8번째의 화소행의 준안정상태선택을 실시하도록 하고 있다. 상기 각각의 기간은 예를 들면 리세트/준안정상태선택기간(TS)이 약 300m초이다.
또한 이 구동방법은 상기 기입유지프레임에 있어서의 고주파전압의 인가를 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)을 이용하여 실시하도록 하고 있으며, 이 실시예에서는 제 1 그룹의 화소행 중의 제 1행에 대한 고주파전압의 인가를 제 2 분할기간(TS2)에 실시하고 제 2행에 대한 고주파전압의 인가를 제 3 분할기간(TS3)에 실시한다. 이하 마찬가지로 하여 각 화소행에 대한 고주파전압의 인가를 차례로 실시하고 제 8행에 대한 고주파전압의 인가를 제 9 분할기간(TS9)에 실시한다. 기입기간(TD)은 예를 들면 10ms이다.
또한 고주파전압을 인가하는 것은 기입유지프레임만이며 개서프레임에는 고주파전압은 화소에 인가되지 않는다.
또 이 실시예에서는 기입기간(TD)을 액정셀(10)의 화소행수와 동일한 64의 기간(TD1∼TD64)으로 등분하고, 그 각 기간(TD1, TD2, TD3……TD64)마다 1행씩의 화소행의 기입을 차례로 실시하도록 하고 있다. 이 경우의 상기 각 기간은 제 1∼제 3 실시예와 똑같이 예를 들면 기입기간(TD)이 약 10ms이다.
액정(10)의 각 주사전극에 공급하는 각 주사신호는 상기한 바와 같이 그 신호를 공급하는 주사전극이 대응하는 화소행의 리세트기간과 기입기간 이외의 기간은 기준전위(V0)로 설정되고 상기 리세트기간에 리세트전위(－VR)과 (＋VR)로 변화하는 저주파의 교체전압이 인가되고 기입기간에 기입기간전위(VC)로 설정되며 고주파신호의 인가기간에 고주파의 교체전압으로 설치된다. 또한 그 파형은 1프레임마다 기준전압(V0)을 기준으로 하여 반전한다.
각 주사신호에 리세트전위(＋VR)과 (－VR)의 저주파교체파형이 공급되는 것은 각 그룹의 최후의 화소행과 다음의 그룹의 최초의 화소행을 중복시켜서 그룹구분한 경우에서 각 그룹의 최초의 화소행을 제외하고 9프레임(1사이클)에 1회이며, 각 그룹의 최후의 화소행은 1프레임의 리세트기간의 최후와 다음의 프레임의 최초에 1회씩 리세트전위(＋VR, －VR)가 공급된다.
그리고 각 주사신호는 기입유지프레임에 그 각 프레임의 리세트기간에 상당하는 전위가 ＋측의 리세트전위(＋VR)와 －측의 리세트전위(－VR)로 변화하는 고주파의 교체파형이 공급된다.
또 각 주사신호에 기입기간전위(VC)가 공급되는 것은 각 프레임마다 1회씩이며, 상기 리세트전위(VR, －VR)가 공급되는 기간은 9프레임마다 1세트기간씩 어긋나는데, 기입기간전위(VC)가 공급되는 기간은 어떤 프레임이어도 같은 기간이다.
한편 액정셀(10)의 각 신호전극에 인가되는 각 데이터신호는 제 1∼제 3 실시예와 똑같으며, 리세트기간의 직후의 준안정상태선택기간마다 제 1 또는 제 2 준안정상태선택전위(VS1) 또는 (VS2)가 공급되고, 각 화소행의 기입기간마다 2종류의 기입전위(VD1, VD2)가 표시데이터에 따라서 선택적으로 공급되고, 그 파형이 1프레임마다 상기 제 1 준안정상태선택전위(VS1)를 기준으로 하여 반전하는 신호이다.
도 35는 상기 검사신호(C1, C2, C8, C9)와 데이터신호(S1)가 도 34에 나타낸 바와 같은 파형인 때의 제 1행, 제 2행, 제 8행 및 제 9행의 주사전극과 제 1열의 신호전극의 사이에 인가되는 전압의 파형도이다.
액정셀(10)의 각 행의 화소부의 구동을 각각의 행의 제 1열째의 화소부에 대하여 주사전극 및 신호전극에 도 34에 나타낸 바와 같은 파형의 주사신호 및 데이터신호를 공급하는 경우를 예로 들어서 도 35를 참조하여 설명한다. 또한 이 예는 최초의 1사이클(제 1∼제 9 프레임)에서의 1화면분의 화상의 개서를 1행째의 화소행으로부터 개시하는 예이다.
우선 최초의 1사이클에서의 1화면분의 화상의 수서에 대하여 설명하면, 도 34에 있어서, 최초의 프레임(이하 제 1 프레임이라 한다)(T1)에서는 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 1 분할기간(TS1)에 1∼8행의 화소행그룹 중의 1행째의 화소의 전극간에 주사신호(C1)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 저주파리세트전압이 인가된다. 이에 따라 이 화소부의 액정분자가 대략 수직으로 일으켜 세워서 배향하고 앞의 기입상태가 리세트된다.
다음으로 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 2 분할기간(TS2)에 상기 1행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C1)의 기준전위(V0)와 데이터신호(S1)의 전위시에 상당하는 준안정상태선택전압이 인가되고, 이 화소부의 액정분자의 배향상태가 제 1 또는 제 2 준안정상태로 선택되는 동시에 제 2행째의 화소부의 전극간에 주사신호(C2)의 리세트전위(VR)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 저주파의 리세트전압이 인가되고, 이 2행째의 화소부가 리세트된다.
이 때 동시에 다른 각 화소행그룹, 즉 8∼15행, 15∼22행, …57∼64행의 각 그룹의 제 2행인 9행, 16행, ……58행의 화소행에 각각 주사신호(C2)의 고주파교체파형의 전위(＋VR, －VR)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 고주파전압이 인가된다.
또한 액정분자는 고주파전압에 대해서는 거의 응답동작하지 않거나, 또는 액정분자장축이 기판면에 대하여 평행해지도록 거동한다. 따라서 고주파전압이 리세트전압과 같은 전압이어도 액정분자의 배향상태가 리세트되는 일은 없다.
다음으로 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 제 3 분할기간(TS3)에 상기 2행째의 화소부의 전극간에 상기 주사신호(C2)의 기준전위(V0)와 데이터신호(S1)의 전위의 차에 상당하는 준안정상태선택전압이 인가되고, 이 2행째의 화소부가 제 1 또는 제 2 준안정상태로 선택되며, 3행째의 화소부의 전극간에 저주파교체파형의 리세트전압이 인가되어 3행째의 화소부가 리세트되고, 10행, 17행, ……59행의 화소행에 각각 고주파전압이 인가된다.
이하 마찬가지로 상기 리세트/준안정상태선택기간(TS)의 각 분할기간마다 1개의 행화소부의 준안정상태선택과 그 다음행의 화소부의 리세트이 차례로 실시되는 동시에 다른 화소행그룹의 각 행에 고주파전압이 인가된다. 최후의 제 9 분할기간(TS9)에 1그룹의 최종행인 8행째의 화소부가 제 1 또는 제 2 준안정상태로 선택되고, 동시에 상기 다른 각 화소행그룹의 최후의 행인 15행, 22행, ……64행째의 화소행에 각각 고주파전압이 인가된다.
상기 액정셀의 구동방법은 기입프레임에서는 액정에 저주파의 교체리세트을 인가하고 기입유지프레임에서는 고주파의 교체신호를 액정에 인가하고 있다. 따라서 기입유지프레임에서 액정에 인가되는 전압의 실효값과 기입유지프레임에서 액정에 인가되는 전압의 실효값의 차를 작게 할 수 있다. 따라서 개서프레임에서 기입한 기입상태, 즉 빛의 투과상태를 기입유지프레임에서도 대략 같은 상태로 유지하고 밝기 등의 흔들거림이 없는 안정된 화상을 표시할 수 있다.
또한 제 3∼제 7 실시예에서는 제 1 실시예에 적용한 예를 설명했지만, 제 2 실시예에 제 3∼제 7 실시예를 적용해도 좋다.
(제 8 실시예)
액정표시소자(10)는 전원스위치(47)가 끊어지면 구동회로(40)로부터 액정셀(10)에 대한 전압의 인가(주사신호 및 데이터신호의 공급)가 끊어지고, 제 1 또는 제 2 준안정상태에 있는 액정분자의 배향상태가 초기배향상태로 되돌아가서 화면이 초기배향상태에 있어서의 전압무인가시의 화면이 된다.
따라서 전원스위치(47)가 끊어지는 동시에 구동전압의 인가를 끊으면 전원절단시점에서의 표시화상이 시간의 경과에 동반하여 흩어지도록 변화해 가고, 최종적으로 초기배향상태에서의 전압무인가시의 화면이 된다.
또한 제 1 및 제 2 준안정상태에서 초기배향상태로 되돌아가기까지의 시간은 사용하는 네마틱액정의 특성 및 카이럴제의 특성과 첨가량에 따라서 다른데 수초∼수분 정도이다.
이 잔류상은 특히 컬러표시에 있어서 문제가 된다. 예를 들면 액정표시소자의 제 1 예의 경우는 표시상태에서 구동전압의 인가를 끊으면 제 1 준안정상태에 있는 화소부의 표시가 자연방전에 의한 전압강하에 동반하여 색을 바꾸면서 초기배향상태인 백색이 되고 제 2 준안정상태에 있는 화소부의 표시가 자연방전에 의한 전압강하에 동반하여 서서히 얇아지면서 초기배향상태인 백색이 된다. 이 때문에 초기배향상태로 되돌아가는 과정에서 화소마다 색의 변화가 다르고, 따라서 상기 잔류상이 흩어지도록 변화한다.
이하 이와 같은 사태를 방지할 수 있는 액정표시장치의 실시예를 이하 설명한다.
이 실시예의 액정표시장치의 구동회로(40)는 전원스위치(47)의 OFF에 응답하여 액정셀(10)의 전체의 화소부에 리세트전압과 제 1과 제 2 준안정상태 중의 소정의 준안정상태를 선택하는 선택펄스를 차례로 인가하고, 그 후 소정의 실효값의 최종구동전압을 인가하고 나서 구동전압의 인가를 끊는다.
따라서 전원스위치(47)가 끊어진 시점에서 표시화면이 전체의 화소의 색과 투과율이 대략 동등한 무늬 없는 화면이 된다. 그 후 자연방전에 의해 각 화소의 표시색이 변화해도 그 변화의 모습이 대략 균일하기 때문에 화면이 보기 어려운 상태가 되는 일은 없다.
구체적으로 설명하면, 전원스위치(47)가 OFF되면 표시OFF제어회로(46)는 그 것을 검출하고 행드라이버(41)와 열드라이버(42)에 표시종료를 지시한다.
이 지시에 응답하여 행드라이버(41)와 열드라이버는 표시종료용의 새로운 표시프레임을 개시한다.
우선 제 1 프레임(T1)에 있어서, 행드라이버(41)는 리세트/준안정상태선택기간(TS)에 있어서, 제 1 그룹(1∼8화소행)의 주사전극(13)에 리세트전압을 차례로 인가한다. 이 사이 열드라이버(42)는 제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태의 한쪽을 선택하기 위한 준안정상태선택전압을 계속 출력한다. 이에 따라 제 1 화소행∼제 8 화소행의 전체의 화소의 액정이 제 1과 제 2 준안정배향상태의 한쪽에 설정된다.
계속해서 기입기간(TD)에 있어서, 행드라이버(41)는 제 1 그룹(1∼8화소행)의 주사전극(13)에 기입전압을 차례로 인가한다. 이 사이 열드라이버(42)는 제 1 또는 제 2 준안정상태 중의 2가지의 배향상태의 한쪽을 선택하기 위한 구동전압을 계속 출력한다. 이에 따라 제 1 화소행∼제 8 화소행의 전체의 화소가 소정의 표시색으로 설정된다.
다음으로 제 2 프레임(T2), 제 3 프레임(T3……)에 있어서, 제 2 그룹(제 8∼제 15 화소행), 제 3 그룹(제 15∼제 23 화소행)…에 대하여 똑같은 처리가 실시된다.
최후의 화소행에 대해서의 처리가 종료되면 표시OFF제어회로(46)는 전원(43)에 표시종료신호를 송신한다. 이 표시종료신호에 의해 전원(43)은 전력의 출력을 OFF한다.
또한 표시종료처리 중은 복수의 프레임으로 공통으로 선택하는 화소행을 배치하지 않고, 예를 들면 제 1 프레임에서 1∼8화소행, 제 2 프레임에서 9∼16행…으로 처리해도 좋다.
또 전원스위치(47)의 OFF에 의해 전원(43)에 대한 전력의 공급이 정지하는 일이 없도록 전원(43)의 동작이 종료되고 나서 전원(43)에 대한 전력의 공급을 정지한다.
이 표시종료처리에 따르면, 전원스위치(47)가 끊어진 직후의 화면의 색은 초기배향상태에 있어서의 전압무인가시의 화면과 동일한 것이 바람직하다. 그 이유는 그 후 자연방전에 의해 각 화소의 표시색이 변화해도 화면의 표시색이 실질적으로 변화하지 않기 때문이다.
전원스위치(47)가 절단된 시점에서의 화면의 색을 이와 같이 설정하는 데에는 전원스위치(47)가 끊어졌을 때에 구동회로(40)가 선택하는 준안정상태와 최종구동전압을 초기배향상태에서의 전압무인가시의 표시색과 대략 동일색 및 투과율의 출사광이 얻어지는 준안정상태로, 또한 실효값의 구동전압으로 하면 좋다.
예를 들면 도 2에 나타내는 액정표시소자의 제 1 예의 경우 초기배향상태에 있어서의 전압무인가시의 화면의 색이 백색이며, 제 1 준안정상태에서 표시할 수 있는 색이 적색과 청색, 제 2 준안정상태에서는 표시할 수 있는 색이 흑색이다. 이 때문에 전원스위치(47)가 끊어졌을 때에 전체의 화소부의 액정을 제 2 준안정상태로 전환하고, 그 상태에서 전체의 화소부에 표시가 백색이 되는 실효값(1. 55V)의 최종구동전압을 인가하면 좋다.
또한 전원스위치(47)가 끊어진 시점에서의 무늬가 없는 화면의 색은 초기배향상태에 있어서의 전압무인가시의 화면과 같은 색에 한정되지 않고 상기 제 1 및 제 2 준안정상태에서 표시할 수 있는 색 중의 1개를 임의로 선택해도 좋다.
그 경우는 최종구동전압의 인가가 끊어진 후에 자연방전에 의한 전압강하에 동반하여 액정분자가 초기배향상태로 되돌아가는 과정에서 화면의 색이 전원스위치(47)가 끊어진 시점에서의 무늬 없는 화면의 색으로부터 전압무인가시의 색으로 변화하는데, 그 색변화는 화면 전체에 걸쳐서 일률적인 변화이기 때문에 극히 자연스럽게 화면이 초기배향상태에서의 전압무인가시의 화면으로 되돌아간 것 같이 보인다.
상기 제 1∼제 8 실시예에 따르면 2개의 준안정상태의 교체와, 한쪽준안정상태에 있어서의 실효값구동의 상태의 교체를 위해 각각 리세트전압을 인가하고 있다. 따라서 액정분자를 리세트상태로부터 스위칭시킬 수 있어서 확실한 스위칭 및 고속응답이 가능하게 된다.
상기 제 1∼제 8 실시예에 따르면 연속하는 프레임간에서 준안정상태를 교체하고 싶을 때에도 리세트전압을 정상적으로 인가하고 있다. 따라서 준안정상태의 메모리성의 저하를 방지하여 적절한 표시를 실시할 수 있다.

Claims (26)

  1. 대향하는 내면 각각에 서로 대향하는 전극(13, 14)과 소정의 방향으로 배향처리가 실시된 배향막(15, 16)이 형성된 한쌍의 기판(11, 12)과, 상기 한쌍의 기판(11, 12)간에 봉입되어 상기 대향하는 전극(13, 14)에 액정분자가 상기 기판에 대해서 실질적으로 수직으로 배열시키는 값의 전압값을 갖는 리세트전압이 인가된 후, 그 전압값보다도 작은 소정의 값을 갖고 서로 다른 복수의 전압값의 트위스트선택전압의 선택적인 인가에 의해 액정분자가 각각 다른 제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태의 한쪽에 선택적으로 배열하고, 또한 상기 대향하는 전극간에 인가되는 전압의 실효값에 따라서 상기 제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태에서 액정분자의 상기 기판에 대한 틸트각이 제어되는, 양 안정성을 갖는 네마틱액정재료로 이루어지는 액정층(18)으로 구성되는 액정셀과,
    상기 한쌍의 기판의 외측의 한쪽 또는 양쪽에 배치된 적어도 1개의 편광판(21, 22)과,
    외부로부터 공급을 받는 표시데이터에 따라서 상기 한쌍의 기판의 한쪽의 전극(13)에 상기 리세트전압을 상기 전극간에 인가하기 위한 리세트전압(-VR, -VR)과 상기 전극간에 상기 표시데이터에 따른 실효값의 전압을 인가하기 위한 기간을 지정하는 기입기간선택전압(+VC, -VC)을 공급하는 제 1 드라이버(41)와,
    상기 표시데이터에 따라서 상기 한쌍의 기판의 다른쪽의 전극(14)에 상기 제 1 준안정상태선택전압과 제 2 준안정상태선택전압을 상기 전극간에 선택적으로 인가하기 위한 준안정상태선택전압과, 상기 표시데이터에 따른 실효값의 전압에 대응하는 기입전압을 각각 상기 리세트전압과 기입전압에 동기시켜서 공급하는 제 2 드라이버(42)와,
    상기 제 1 드라이버(41)와 제 2 드라이버(42)에 각각 상기 리세트전압, 기입기간전압, 준안정상태선택전압 및 기입전압을 공급하는 전원(43)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 양 안정성 네마틱액정을 이용한 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서로 대향하는 전극은 한쪽의 기판에 스트라이프상으로 배치된 복수의 주사전극(13)과, 상기 다른쪽의 기판에 배치되어 상기 주사전극에 교차하도록 배치된 복수의 신호전극(14)으로 구성되어 있고,
    상기 한쌍의 기판과 상기 액정층은 단순매트릭스형의 액정셀을 구성하는 것을 특징으로 하는 양 안정성 네마틱액정을 이용한 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 대향하는 배향막은 초기상태에 있어서 상기 액정을 0°에서 180°의 트위스트각으로 스프레이배향시키고,
    상기 제 1 준안정상태는 상기 액정이 초기배향상태의 트위스트각에 180°를 가산한 트위스트각으로 트위스트배향하고 있는 상태이며,
    상기 제 2 준안정상태는 상기 액정이 초기배향상태의 트위스트각으로부터 180°를 감산한 트위스트각으로 트위스트배향하고 있는 상태인 것을 특징으로 하는 양 안정성 네마틱액정을 이용한 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 리세트전압과 상기 준안정상태선택전압의 적어도 한쪽은 교번전압으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 양 안정성 네마틱액정을 이용한 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 리세트전압은 상기 액정분자를 상기 기판에 대해서 실질적으로 수직으로 배열시키기 위해 필요한 전압값의 최소값보다도 큰 전압이고,
    상기 리세트전압의 인가기간은 상기 최소값을 인가함으로써 상기 액정분자가 상기 기판에 대해서 실질적으로 수직으로 배열하기까지에 요하는 시간보다도 짧은 시간으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 양 안정성 네마틱액정을 이용한 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 리세트전압은 액정분자가 플러스의 유전이방성을 나타내는 제 1 주파수의 리세트전압과 액정분자가 0 또는 마이너스의 유전이방성을 나타내는 제 2 주파수의 리세트전압을 포함하고,
    상기 제 1 드라이버는 상기 제 1과 제 2 준안정상태의 한쪽을 설정하는 대상의 상기 한쪽의 전극에 제 1 주파수의 리세트전압을 인가하고, 이미 설정되어 있는 상기 제 1과 제 2 준안정상태의 한쪽을 유지하는 대상의 상기 한쪽의 전극에 제 2 주파수의 리세트전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 양 안정성 네마틱액정을 이용한 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 드라이버는 전압을 주파수변조하고, 주파수변조된 전압을 상기 다른쪽의 전극에 인가하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 양 안정성 네마틱액정을 이용한 액정표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 드라이버는 전압을 펄스폭변조하고, 펄스폭변조된 전압을 상기 다른쪽의 전극에 인가하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 양 안정성 네마틱액정을 이용한 액정표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1과 제 2 드라이버는 상기 액정에 리세트전압을 인가한 후 준안정상태선택전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 양 안정성 네마틱액정을 이용한 액정표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1과 제 2 드라이버는 이전과 동일한 준안정상태를 선택하는 화소의 액정에도 일단 리세트전압을 인가한 후 준안정상태선택전압을 인가함으로써 원래의 준안정상태를 다시 기입하는 것을 특징으로 하는 양 안정성 네마틱액정을 이용한 액정표시장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 한쌍의 기판(11, 12)과, 이들 한쌍의 기판간에 봉입된 상기 액정층(18) 및 상기 한쌍의 기판의 외측에 배치된 적어도 1개의 편광판(21, 22)은 상기 초기배향상태에 있어서의 표시색이 상기 기입전압이 인가되었을 때의 표시색의 적어도 1개와 실질적으로 일치하는 액정셀을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 양 안정성 네마틱액정을 이용한 액정표시장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 또는 제 2 구동수단은 상기 대향하는 전극간에 상기 초기배향상태에 있어서의 표시색과 실질적으로 일치하는 색을 표시하는 실효전압을 인가한 후 상기 전극간에 전압의 공급을 정지시키는 제어수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 양 안정성 네마틱액정을 이용한 액정표시장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 드라이버와 제 2 드라이버는 상기 한쪽의 전극과 다른쪽의 전극의 교차부분과 그 사이의 액정으로 구성되는 복수의 화소를 복수의 프레임에서 개서하여 표시하고, 각 프레임에서 미리 선택된 복수의 행의 화소의 액정의 배향상태를 설정하는 것이고,
    상기 제 1 드라이버는 각 프레임기간에 대응하는 그룹의 화소행을 구성하는 한쪽의 전극에 차례로 리세트전압을 인가하고,
    상기 제 2 드라이버는 상기 리세트전압이 인가된 화소의 액정의 준안정상태를 선택하기 위한 준안정상태선택전압을 다른쪽의 전극에 인가하는 것을 특징으로 하는 양 안정성 네마틱액정을 이용한 액정표시장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1과 제 2 드라이버는 각 그룹을 구성하는 화소행의 구성을 차례로 변경하는 것을 특징으로 하는 양 안정성 네마틱액정을 이용한 액정표시장치.
  15. 대향하는 내면 각각에 서로 대향하는 전극과 소정의 방향으로 배향처리가 실시된 배향막이 형성된 한쌍의 기판과,
    상기 한쌍의 기판간에 봉입되어 상기 대향하는 전극에 액정분자가 상기 기판에 대해서 실질적으로 수직으로 배열시키는 데에 충분한 값의 전압값을 갖는 리세트전압을 인가한 후, 그 전압값보다도 작은 소정의 값을 갖는 다른 전압값의 트위스트선택전압의 인가에 의해 액정분자가 각각 다른 제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태로 배열하고, 또한 상기 대향하는 전극간에 인가되는 전압의 실효값에 따라서 상기 제 1 준안정상태와 제 2 준안정상태에서 액정분자의 상기 기판에 대한 틸트각이 제어되는 양 안정성을 갖는 네마틱액정재료로 이루어지는 액정층과,
    상기 한쪽의 기판의 외측의 한쪽과 양쪽 중의 어느쪽인가에 배치된 적어도 1개의 편광판으로 이루어지는 액정소자를 준비하는 스텝과,
    외부로부터 공급을 받는 표시데이터에 따라서 상기 리세트전압을 상기 전극간에 인가하기 위한 리세트전압을 상기 한쌍의 기판의 한쪽의 전극에 공급하는 스텝과,
    상기 표시데이터에 따라서 상기 제 1 준안정상태선택전압과 제 2 준안정상태선택전압을 선택하기 위한 준안정상태선택전압을 상기 전극간에 인가하는 스텝과,
    상기 표시데이터에 따른 실효값의 전압에 대응하는 기입전압을 상기 전극간에 인가하는 스텝을 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 구동방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 액정셀을 준비하는 스텝은 초기상태에 있어서 상기 액정이 0°에서 180°의 트위스트각으로 스프레이배향한 액정셀을 준비하고,
    상기 준안정상태선택전압을 인가하는 스텝은 상기 액정에 액정분자가 초기배향상태의 트위스트각에 180°를 가산한 트위스트각으로 트위스트배향하는 전압과, 액정분자가 초기배향상태의 트위스트각으로부터 180°를 감산한 트위스트각으로 트위스트배향하는 전압을 선택적으로 상기 전극간에 인가하는 스텝으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 구동방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 리세트전압인가스텝과 상기 준안정상태선택전압인가스텝의 적어도 한쪽은 교체전압을 상기 전극간에 인가하는 스텝으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 구동방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 리세트전압은 상기 액정분자를 상기 기판에 대해서 실질적으로 수직으로 배열시키기 위해 필요한 전압값의 최소값보다도 큰 전압이고,
    상기 리세트전압 인가스텝은 상기 최소값을 인가함으로써 상기 액정분자가 상기 기판에 대해서 실질적으로 수직으로 배열하기까지에 요하는 시간보다도 짧은 시간만큼 상기 리세트전압을 상기 전극간에 인가하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 구동방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 리세트전압은 액정분자가 플러스의 유전이방성을 나타내는 제 1 주파수의 리세트전압과, 액정분자가 0 또는 마이너스의 유전이방성을 나타내는 제 2 주파수의 리세트전압을 포함하고,
    상기 리세트전압인가스텝은 상기 제 1과 제 2 준안정상태의 한쪽을 설정하는 액정영역을 끼우는 상기 전극간에 제 1 주파수의 리세트전압을 인가하고, 이미 설정되어 있는 상기 제 1과 제 2 준안정상태의 한쪽을 유지하는 액정영역을 끼우는 전극간에 제 2 주파수의 리세트전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 구동방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 리세트전압을 인가하는 스텝과 상기 준안정상태선택전압을 인가하는 스텝의 적어도 한쪽은 전압을 주파수변조하고, 주파수변조된 전압을 인가하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 구동방법.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 리세트전압을 인가하는 스텝과 상기 준안정상태선택전압을 인가하는 스텝의 적어도 한쪽은 전압을 펄스폭변조하고, 펄스폭변조된 전압을 상기 다른쪽의 전극에 인가하는 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 구동방법.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 리세트전압을 인가하는 스텝과 상기 준안정상태선택전압을 인가하는 스텝은 상기 리세트전압을 인가한 후 준안정상태선택전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 구동방법.
  23. 제 15 항에 있어서,
    상기 리세트전압을 인가하는 스텝과 상기 준안정상태선택전압을 인가하는 스텝은 직전과 동일한 준안정상태를 설정하는 화소의 액정에도 일단 리세트전압을 인가한 후 준안정상태선택전압을 인가함으로써 원래의 준안정상태를 다시 기입하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 구동방법.
  24. 제 15 항에 있어서,
    표시를 OFF하는 지시에 응답하여 상기 대향하는 전극간에 상기 초기배향상태에 있어서의 표시색과 실질적으로 일치하는 색을 표시하는 실효전압을 인가한 후 상기 전극간에 전압의 공급을 정지시키는 스텝을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 구동방법.
  25. 제 15 항에 있어서,
    상기 리세트전압을 인가하는 스텝과 상기 준안정상태선택전압을 인가하는 스텝은 복수프레임에서 1화면분의 화상을 수정하고,
    각 프레임에 있어서 복수의 화소행으로 이루어지는 그룹의 각 화소행의 대향하는 전극간에 리세트전압을 인가하는 동시에 준안정상태를 선택하기 위한 준안정상태선택전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 구동방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 리세트전압을 인가하는 스텝과 상기 준안정상태선택전압을 인가하는 스텝은 각 그룹을 구성하는 화소행의 구성을 차례로 변경하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 구동방법.
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