JPH04175724A - 液晶素子およびその駆動法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アクティブマトリクス素子により駆動する液
晶素子およびその駆動法に係わる。

［従来の技術］ 従来より、アクティブマトリクス素子を設けた液晶表示
累予は、ＴＮ液晶に広く応用され、フラットパネルデイ
スプレィとして、あるいはプロジェクションテレビとし
て商品化されてきた。

薄膜トランジスタ（ＴＰＴ）やダイオード素子、ＭＩＭ
　（メタル・インシュレータ・メタル）素子などに代表
される上記アクティブマトリクス素子は、そのスイッチ
ング特性により比較的紀、答の遅い上記ＴＮ液晶に対し
、実質的にライン選択周期より長い電圧印加を保持する
ことにより、液晶の光学スイッチ応答を助け、また上記
ＴＮ液晶等の様にメモリ性（自己保持性）かない液晶に
対し、上記電圧印加保持により、１フレ一ム間の実質的
メモリ状態をもたらすものである。そし、て、各ライン
間や画素間に対し原理的にはクロストークを与えず、良
好な表示画面を与える特徴かある。

一方近年では、上記ＴＮ液晶に比較し工数桁、応答速度
の高い強誘電性液晶もその開発か進み、これを用いた表
示パネル、ライトバルブ等も発表すしている。そこで、
強お電性γ夜晶を前ご己アクティブマトリクス素子によ
り駆動することにより、さらに良好な表示品質を得る可
能性かある。強Ｍ’Ａ電性液晶と、前記ＴＰＴを組み合
わゼたものとしての特性は、例えば、ＬＩＳＰ４，８４
０，４６２や　゛”Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　　ｏｆ　
　目ｈｅ　　５１０．　　Ｖｏｌ、３０／２．　１９８
９’Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌｉｑｕｉｄ　−Ｃ
ｒｙｓｔａｌ　Ｖｉｄｅ。

Ｄｉｓｐｌａ３」“に示されている。

上記強銹電性液晶（ＦＬＣ）を駆動する場合、ＦＬＣか
メモリ性（自己保持性）を有するために、階調イ菖号に
よる中間調記録電圧印加前には必らず−ｉ累状態を「黒
」または「白」にリセットするリセット、（８号電圧を
印加するのが通常である。

そして、ＦＬＣをＴＦＴｉのアクティブマトリクス素子
により駆動する場合にも、前記引例に示される様に、リ
セット信号電圧を人力してから一定のオフ時間（オーブ
ン時間）を置いてこの開にＦＬＣの画素状態を完全に「
黒」にリセットし、その直後に記録電圧を印加して中間
調状態を書ぎ込む。この際、上北すセット信湯電圧は充
分に大きい電圧てあり、これにより一般的には、ＦＬＣ
の分極反転に必要な電荷量よりも過剰な電荷量を画素電
極にで主人することになる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしなから、上記過剰な電荷量は常に一定ではなく、
例えは、リセットする以前の画素状態により変動する可
能性がある。リセット後の実質的な駆動においても、リ
セット直後に上記中間調記録電圧を印加する場合、所望
の階調か即時に得られず、所望の階調を得るために数フ
レーム背縁り返して電圧を印加することが必要となるな
どの現象か見られる。

本発明は上記課題に対してなされたものであり、本発明
の目的は、アクデイプマド・リクス素子を用いた液晶素
子およびその駆動力法において、所望の階調を即時に得
られるようにして、特にハイビジョンＴＶなどに通した
、高精細でかつ高速な駆動が行えるようにすることにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明では、駆ａ信号に基づき
アクティブマトリクス素子を介して駆動電圧を印加する
ことにより各画素の液晶を線順次に駆動する液晶素子に
おいて、駆動信号か、アクライブマトリクス素子により
接地またはＯ近傍の電圧を印加するための補助信号パル
スを各記録信号パルスの前に有するようにしている。

駆動信号は例えば、各走査ラインにつぎ、１・′）のラ
インに対する記録のためのアクセス期間が少なくとも３
区間に分割さとており、その３区間においてその１つの
ライン上の画素に対する記録信号パルス、その１つのラ
インまたは他のライン上の画素に対するりセラトイ恩月
パルス、およびその１つのラインまたは他のライン上の
画素に対する前記補助信湯パルスを少なくとも印加する
。

液晶としては、少なくとも２つの安定状態を有し、特に
強誕電性を示す液晶か好ましい。

［作用コ この構成において、記録信号パルスを印加する前に補助
信号パルスを印加すると、アクティブマトリクス素子が
液晶に対して作用する電圧は、補助信号パルス印加前の
電荷分布状態を−様な接地またはＯ近傍の電圧状態にす
る。また、前状態によりリセ・ソトされる度合か異なる
ごとにより生じると思われる力学的状、５不均衡を緩和
する。したかって、記録信号パルスによる駆動か常に安
定して確実に行われ、数フレーム分繰り返して電圧を印
加するなどの必要もなく、１回の記録で３号パルス印加
によって確実に所望の諧調か得られる。

この作用は、液晶素子の高精細でかつ高速なｍｊ動を可
能にし、液晶素子を特にハイビジョンＴＶなとに遺した
ものとする。

［実施例コ 以下、図面に従って本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る素子における駆！！
］信号（画素印加信号）、そわによってアクティブマト
リクス素子か画素に作用する電圧■、およびそれによっ
て変化する画素の透過ｉＴ、ならびに各ラインのアクセ
スを可能にするケート信号ｆを示すタイミングチャート
である。そして第７図は、この素子の平面図である。

この素子Ｃ用いる光学変調物質としでは、少なくとも２
つの安定状態をもつもの、特に加えられる電界に応じて
第１の光学的安定状態と第２の光学的安定状態とのいず
れかを取る、すなわち、電界に対する双安定状態を有す
る物質であって、特にこのような性質を有する液晶が用
いられる。

この様な液晶としては強誘電性を示す力、イラルスメク
ヂック液晶が好ましく、カイラルスメクチックＣ相（Ｓ
ｍＣ”　）またはＨ相（ＳｍＨ’　）、さらには５ｒｎ
ｌ”　、ＳｍＦ”　、ＳｍＧ’″などのカイラルスメク
チック液晶が適している。もちろんメモリ性を有する他
の液晶を用いた場合でも、後述する充分な効果が得られ
る。また、これらの液晶素子を温度調節して用いてもよ
い。

この素子においては、各走査ラインのうち％ｎライン目
の画素に注目すれば、第１図に示すように、その画素に
対しリセット信号ｒを入力した後、ＴＰＴのスイッチン
グ特性、すなわち、画素に対して電圧を保持するための
セル両端の開放特性を液晶の状態変化に必要な時間保っ
た後、−旦、Ｇ　ｍ　％　ｇを印加してアクティブマト
リクス素子か画素に作用する電…を理想的にはアースま
たはグラウンド電圧（電圧−０）状態に切り換えるよう
にしている。すなわちＧ信号ｇは前記リセット’ｌ圧印
加による過剰電荷分をキャンセルする作用を有する。Ｇ
信号ｇ（補助信号）印加後のＴＦＴの開放時間は」１記
リセット電圧の作用時間程度またはそれ以下でも良い。

このように、画素の一ト下電極間の電圧をＧイに号ｇに
よりほぼ零にしても、ここで使用する液晶はメモリ性を
有するので、光学的なリセット状態（タトエ４ｆ’ｒ黒
」状態）は液晶自身のメモリ性により維持される。そし
てこの後、中間調記録電圧信号ｍを印加し、再びＴＰＴ
の開放特性を利用することにより、所望の階調レベルが
得られる。

上記の駆動法を有効に作用させるためには、例えば、あ
る第ｎライン目の中間調記録区間（アクセス期間）Ａを
少なくとも３分割する。すなわち例えば、Ｓ２ライン後
の画素をリセットするために第（ｒ＋＋３２　）ライン
のゲートを開く分割区間ａ、Ｓ、ライン後の画素にＧ信
号ｇ（補助信号）を与えるために第（ｎ、＋ｓ１）ライ
ン目のケートを開く分割区間ｂ、および第ｎライン自身
の階調言己録のために第ｎライン目のゲートを開く分割
区間Ｃに分割する。

なお、上記、分割区間ａ、ｂ、ｃは、区間Ａ内において
、それぞれａ、ｂ、ｃ、ａ、ｃ、ｂ、ｂ。

ａ、ｃ、ｂ、ｃ、ａ、ｃ、ａ、ｂまたはｃ、ｂ。

ａのどの順になっていても良い。

第１図において、透過率Ｔおよび画素の状態１０１〜１
０４は第ｎライン目のある画素の、その画素に作用する
；圧Ｖに対応した液晶の光学的状態を示すものである。

これをさらに、第３〜６図を用いて説明する。

第３図はＴＰＴアクティブマトリクスが形成された上側
電極基板１１と全面が電極である下側基板１２との間に
ＦＬＣを挟持した本実施例に係る素子の模式図である。

ＦＬＣの原理によれは、自発分５ｐ、の向きが例えは上
向（矢印２０１で示す力面）である場合ＦＬＣ分ゴ分軸
長軸線１の向きになり、自発分極Ｐ、の向きが下向き（
矢印２０２て示す方向）である場合は点線２の様な向き
になる。ここで、第４図（ａ）へ・（ｄ）に示す各作用
電圧Ｖにお６プるリセット区間Ｒにおりるように上側電
極１１を負に保つと、この区間において、自発分極は理
想的な全て士向きの状態をとり、素子の両側にそわぞれ
偏光方向３０１および３０２で示されるクロスポラライ
ザの関係て設けた１組の偏光板のいずれが一方の偏光方
向を分子長軸１方向に合致させると、画素は「黒」にな
る。

次に、補助電圧区間Ｇにおいて、−旦、業電圧信号（Ｇ
信号ｇ）を与えて上下電極間の電圧をＴＰＴにより；電
圧にしてもＦＬＣはメモリ性があるため、リセット状態
（「黒」状態）は維持される。

次いて、記録区間Ｗにおいて第４図（ａ）〜（ｄ）に示
されるような記録のための所望の階調電圧を印加するこ
とにより、それぞれ第５図（ａ）〜（ｄ）に示す様な「
白」および「黒」のドメインＷおよびｋを生じ、所望の
中間調等の表示がなされる。第６図（ａ）〜（ｄ、）は
これらに対応する自発分５ｐ、の状態を示す。

ここて、例えばハイビジョン対応のテレビデイスブし・
イにおいては走査線本数約１０００本を駆動する場合、
１ラインに当り割り当てられる記録時間は１フレームに
つき約３０μｓｅｃである。ここでは、この第ｎライ）
′目に割り当てられる３０μｓｅｃを３分割（各１０μ
ｓｅｃ以下）し、それぞねを例えば２０ライン後に中間
調電圧信号を与えるライン画素をリセットするためのパ
ルス印加区間（波高値７０程度）、１０ライン後に中間
調電圧信号を与えるライン画素に零電圧を印加するパル
ス印加区間、および％ｎライン自身の画素に中間ｉ＝圧
信号を与えるためのパルス印加区間とすることで、第４
図におけるリセット区間Ｒおよび補助電圧区間Ｇの時間
幅はそれぞれ１０Ｘ３０μｓｅｃ　＝　３００　μｓｅ
ｃとなり、ここで使用したＦＬＣ材料に対しては充分な
「黒」リセットが行なわれ、かつ、補助電圧区間Ｇ後の
記録区間Ｗの時間１４コにおいて中間調記録が安定して
行なわれる。

［他の実施例］ 第２図は、本発明の他の実施例に係る素子の駆動信号を
示すタイミングヂャートである。

本例では、第ｎライン目の画素への中間調記録区間Ａを
４分割しするようにしている。すなわち、Ｓ２ライン後
の画素をリセットするために第（ｎ、＋ｓ２）ラインの
ケートを開く分割区間ａ、Ｓ１ライ〉・後の画素にＧ信
号ｇ（補助信号）を与えるために第（ｎ＋ｓ、）ライン
目のゲートを開く分割区間す、第ｎライン自身の中間調
記録のために第ｎライン目のゲートを開く分割区間Ｃ１
およびさらに、Ｓ、ライン先の画素に再びＧ信号ｇを与
えるために％（ｎ−３３）ライン目のゲートを開くため
の分割区間ｄに分割したものである。

ここでも各分割区間ａ、ｂ、ｃ、ｄの順序はどのようで
あっても良い。

この場合も、前述の様にメモリ性のある液晶を用いてい
るため、中間調記録後にＧ信号ｇを与えて電圧をほぼ零
にしても記録状態は中間調のまま維持される。

また、本例では、ＴＰＴの開放特性により、中間調記録
後のＧ侶烏ｇでリセット電圧の作用時間と中間調記録電
圧の作用時間とをほぼ等しくすれば、全体的なプラスと
マイナスの電圧印加時間をほぼ等し２くすることができ
るため、直流成分を除去することが可能であるという利
点を有する。

なお、上述の実施例あるいはこの実施例いずわの場合に
おいても、前述の数ライン先あるいは後のラインにリセ
ット信号ｒやＯ電圧（Ｇ信号ｇ）のパルスを印加すると
きのライン間隔は、使用する液晶材料の応答性により適
宜選択することが可能であるが、画面のコントラス］・
を下げない様に、材料の応答性の上限付近で小さくする
のが好まし２い。

また、たとえば全「白」あるいは全「黒」状態の調整等
のためにそれぞれリセット電圧、記録電圧等の最大値を
変えるときなどにおいて、リセット電圧印加時間や記録
電圧印加時間等を、その信号パルスや実質のセル保持時
間において互いに多少異なる様に設定しても、前述と同
様の効果が失なわれることはない。

もちろん、各画素毎にカラーフィルタを設けたり、また
、液晶素子を複数使用し、それぞれに対しカラー光投射
を行なうことて、透過型、または反射型の高精細なフラ
ットカラーテし・ビあるいはプロジェクションカラーテ
レビを構成することができる。

［発明の効果］ 以上説明した様に本発明によれは、アクティブマトリク
ス素子により接地または０近傍の電圧を印加するための
補助信号パルスを各記録信号パルスの前に印加するよう
にしたため、記録信号パルスによる駆動を常に安定して
確実に行うことができ、数フレーム背縁り返して電圧を
印加するなどの必要もなく、１回の記録信駕パルス印加
によって確実に顯望の諧調を得ることができる。

したかって、安定した中間調の得られる良好な液晶デイ
スプレィを提供することかてさ、これにより、直視型フ
ラン）・デイスプレィや、プロジェクションデレビを高
精細の表示が行えるように形成することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る素子における駆動信
号等を示すタイミングチャート、第２圀は、本発明の他
の実施例に係る素子における駆動信号等を示すタイミン
グチャート、第３図は、本発明の一実施例に係る素子の
模式第４図（８）〜（ｄ）は、第３図に示す素子の画素
に作用する電圧■と透過率Ｔの変化を示すグラ乙 第５図（ａ）〜（ｄ）は、第４図（ａ）〜（ｄ）に対応
する画素のドメインの様子を示す模式図、 第６図（ａ、　）〜（ｄ）は、第４図（ａ）〜（ｄ）に
対応する画素の自発分Ｆｉｐｓの状態を示す模式図、そ
して 第７図は、第３図の素子の平面図である。 １　分子長軸、１１　上側電極基板、１２　下側基板、
Ｐ、：自発分極、３０１．．３０２：１組の偏光板の偏
光方向、Ｗ−白）・メイン、ｋ　黒ドメイン、Ｒリセッ
ト区間、Ｇ：補助電圧区間、Ｗ−記録区間、ｒ　リセッ
ト信号、ｇ、Ｇ信号、ｆ７ケー１−信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）駆動信号に基づきアクティブマトリクス素子を介
   して駆動電圧を印加することにより各画素の液晶を線順
   次に駆動する液晶素子であって、駆動信号は、アクティ
   ブマトリクス素子により接地または０近傍の電圧を印加
   するための補助信号パルスを各記録信号パルスの前に有
   することを特徴とする液晶素子。 （２）各走査ラインにつき、１つのラインに対する記録
   のためのアクセス期間が少なくとも３区間に分割されて
   おり、前記駆動信号は、その３区間においてそれぞれ印
   加されるその１つのライン上の画素に対する記録信号パ
   ルス、その１つのラインまたは他のライン上の画素に対
   するリセット信号パルス、およびその１つのラインまた
   は他のライン上の画素に対する前記補助信号パルスを少
   なくとも有することを特徴とする請求項１記載の液晶素
   子。 （３）少なくとも２つの安定状態を有する液晶を用いる
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶素子。 （４）強誘電性を示す液晶を用いることを特徴とする請
   求項１記載の液晶素子。 （５）駆動信号に基づきアクティブマトリクス素子を介
   して駆動電圧を印加することにより各画素の液晶を線順
   次に駆動する液晶素子の駆動方法であって、 各記録信号パルスを印加する前に、アクティブマトリク
   ス素子により接地または０近傍の電圧を印加するための
   補助信号パルスを印加することを特徴とする液晶素子の
   駆動方法。（６）各走査ラインにつき、１つのラインに
   対する記録のためのアクセス期間が少なくとも３区間に
   分割されており、その３区間においてその１つのライン
   上の画素に対する記録信号パルス、その１つのラインま
   たは他のライン上の画素に対するリセット信号パルス、
   およびその１つのラインまたは他のライン上の画素に対
   する前記補助信号パルスをそれぞれ少なくとも印加する
   ことを特徴とする請求項５記載の液晶素子の駆動方法。 （７）少なくとも２つの安定状態を有する液晶を用いる
   ことを特徴とする請求項５記載の液晶素子の駆動方法。 （８）強誘電性を示す液晶を用いることを特徴とする請
   求項５記載の液晶素子の駆動方法。