JPH06294951A - 液晶素子の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度変動時においてもコントラスト比の高い
階調表示を実現できる液晶素子の駆動方法を提供するこ
とにある。 【構成】 複数の情報線と複数の走査線とを備え、一対
の基板間に配された液晶を有する液晶素子の駆動方法に
おいて、中間調の表示を行う場合には、ある画素の印加
信号と透過率との第１の関係から定められる複数の中間
調信号より選ばれた１つの中間調信号を前記情報線に印
加し、最小透過率又は最大透過率を呈する表示を行う場
合には、ある画素の印加信号と透過率との第２の関係で
あって、該第１の関係とは異なる関係から定められる信
号を前記情報線に印加する、ことを特徴とする液晶素子
の駆動方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テレビ受像機、ビデオ
カメラのビューファインダー、コンピュータの端末用モ
ニターなどに用いられる表示素子に採用され得る液晶素
子の駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】比較的低コストで製造できるものとし
て、ＴＮ液晶を用いたパッシブマトリクス駆動方式の液
晶表示素子が知られている。この素子は、クロストーク
やコントラストの点で限界があり、ＴＮ液晶を用いたパ
ッシブマトリクス駆動方式の液晶表示素子は、高密度配
線数の表示素子、例えば液晶テレビジョンパネルなどに
適したものとは言い難い。

【０００３】クラーク（Ｃｌａｒｋ）とラガーウォル
（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）はＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉ
ｃｓ Ｌｅ中間調ｅｒｓ 第３６巻、第１１号（１９８
０年６月１日発行）Ｐ．８９９〜９０１、特開昭５６−
１０７２１６号公報、米国特許第４，３６７，９２４号
明細書、米国特許第４，５６３，０５９号明細書等で、
表面安定化強誘電性液晶（Ｓｕｒｆａｃｅ−ｓｔａｂｉ
ｌｉｚｅｄ ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌｉｑｕｉ
ｄ ｃｒｙｓｔａｌ）による双安定性強誘電性液晶素子
を明らかにした。この双安定性強誘電性液晶素子は、バ
ルク状態のカイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ＊）、Ｈ
相（ＳｍＨ＊）等における液晶分子のらせん配列構造の
形成を制御するのに十分に小さい間隔に設定した一対の
基板間に液晶を配置させ、かつ、複数の液晶分子で組織
された垂直分子層を一方向に配列させることによって実
現された。

【０００４】また、このような強誘電性液晶（ＦＬＣ）
を用いた表示素子に関しては、米国特許第４，６３９，
０８９号、第４，６５５，５６１号、第４，６８１，４
０４号明細書などにも示されているように、１〜３μｍ
位のセルギャップを保って２枚の内面に透明電極を形成
し配向処理を施したガラス基板を向かい合わせて構成し
た液晶セルに、強誘電性液晶を注入したものが知られて
いる。

【０００５】強誘電性液晶を用いた上記表示素子の特徴
は、強誘電性液晶が自発分極を持つことにより外部電界
と自発分極の結合力をスイッチングに使えることと、強
誘電性液晶分子の長軸方向が自発分極の分極方向と１対
１に対応しているため外部電界の極性によってスイッチ
ングできることである。すなわち、前記カイラルスメク
チック相の状態において、印加された電界に応答して第
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
かをとり、かつ電界が印加されないときはその状態を維
持する性質、すなわち双安定性を有し、また電界の変化
に対する応答が速やかで、高速かつ記憶型の表示装置等
の分野における広い利用が期待されている。

【０００６】強誘電性液晶は、上述のように、一般にカ
イラル・スメクチック液晶（ＳｍＣ＊，ＳｍＨ＊）を用
いるので、バルク状態では液晶分子長軸がねじれた配向
を示すが、上述の１〜３μｍ位のセルギャップのセルに
いれることによって液晶分子長軸のねじれを解消するこ
とができる（Ｐ２１３−Ｐ２３４ Ｎ．Ａ．ＣＬＡＲＫ
ｅｔ ａｌ，ＭＣＬＣ，１９８３，Ｖｏｌ ９４）。

【０００７】かかる強誘電性液晶素子で形成した表示パ
ネルを備えた液晶表示装置は、例えば前出の神辺らの米
国特許第４，６５５，５６１号明細書などに記載された
マルチプレクシング駆動方式を用いることによって大容
量画素の表示画面に画像を形成することができる。上述
の液晶表示装置は、ワード・プロセッサ、パーソナル・
コンピュータ、マイクロ・プリンタ、テレビジョンなど
の表示画面に利用することができる。

【０００８】強誘電性液晶素子は２つの安定状態を光透
過および遮断状態とし、主として２値（白・黒）の表示
素子として利用されているが、多値すなわち中間調表示
も可能である。中間調表示法の１つは画素内の双安定状
態の面積比を制御することにより中間的な光透過状態を
作るものである。以下、この方法（面積変調法）につい
て詳しく説明する。

【０００９】図１は強誘電性液晶素子のスイッチングパ
ルス振幅と透過率の関係を模式的に示した図で、はじめ
完全な光遮断（黒）状態にあったセル（素子）に一方極
性の単発パルスを印加した後の透過光量Ｉを単発パルス
の振幅Ｖの関数としてプロットしたグラフである。パル
ス振幅が閾値Ｖ_th以下（Ｖ＜Ｖ_th）のときは透過光量は
変化せず、パルス印加後の透過状態は図２（ｂ）に示す
ように印加前の状態を示す図２（ａ）と変わらない。パ
ルス振幅が閾値を越えると（Ｖ_th＜Ｖ＜Ｖ_sat）画素内
の一部分が他方の安定状態、すなわち図２（ｃ）に示す
光透過状態に遷移し全体として中間的な透過光量を示
す。さらにパルス振幅が大きくなり、飽和値Ｖ_sat以上
（Ｖ_sat＜Ｖ）になると図２（ｄ）に示すように画素全
部が光透過状態になるので光量は一定値に達する。すな
わち、面積変調法は電圧をパルス振幅ＶがＶ_th＜Ｖ＜Ｖ
_satとなるように制御して中間調を表示するものであ
る。

【００１０】しかし、このような単純な駆動方式によれ
ば、図１の電圧と透過光量の関係がセル厚と温度にも依
存するため、表示パネル内にセル厚分布や温度分布があ
ると、同じ電圧振幅の印加パルスに対して異なった階調
レベルが表示されてしまうという問題がある。

【００１１】図３は、このことを説明するための図で、
図１と同じく電圧振幅Ｖと透過光量Ｉの関係を示したグ
ラフであるが、異なった温度すなわち高温および低温で
の関係をそれぞれ表わす曲線Ｈおよび曲線Ｌの２本の曲
線を示してある。すなわち、表示サイズの大きいディス
プレイ（表示素子）では同一パルス（表示部）内に温度
分布が生じてくることは珍しくなく、したがって、ある
電圧Ｖ_apで中間調を表示させようとしても、図３に示す
ようにＩ₁からＩ₂までの範囲にわたって中間調レベルが
ばらついてしまい、均一な表示が得られないのである。

【００１２】そこで考え出されたのが、本発明者が米国
特許出願Ｎｏ．６８１，９９３号として１９９１年４月
８日に出願した「４パルス法」である。この駆動方法
は、図４および図５に示すようにパルス内の同一走査線
上の低閾値部用と高閾値部用に複数のパルス（図５中、
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を印加することにより、図４に示すよ
うに最終的には等しい反転面積を得るようにしたもので
ある（図５中、（Ｄ））。

【００１３】本発明者は、さらに米国特許出願Ｎｏ．９
８４，６９４号として１９９２年１２月２日に出願した
明細書にて、書き込み時間を「４パルス法」より短縮し
た「画素シフト法」を提案している。

【００１４】画素シフト法は複数の走査信号線に、同時
に異なる走査信号を入力して、選択することにより、複
数の走査線にまたがった、電界強度の分布を作り階調表
示をする方式である。

【００１５】画素シフト法の概略を次に説明する。

【００１６】使用できる液晶セルは、図６にその一例を
示してあるように、１画素内の閾値が分布を有するもの
である。図６に示したセルでは、電極間のＦＬＣ層５５
の層厚が変化しているのでＦＬＣのスイッチングの閾値
も分布を持つことになる。このような画素への印加電圧
を増加していくとセル厚が薄い部分から順にスイッチン
グしていくことになる。

【００１７】この様子を図７（ａ）に示した。図７
（ａ）中、Ｔ₁、Ｔ₂、Ｔ₃はパネル内の観察している部
分の温度を示している。ＦＬＣのスイッチングの閾値電
圧は、温度が高くなるにつれ低くなるが、上記３つの温
度における印加電圧と光透過率との関係を３本の曲線で
示している。

【００１８】なお、閾値変動の原因は温度変化以外にも
あるが、説明の便宜上主として温度の変化を用いて本発
明の態様を説明する。

【００１９】図７（ａ）から分かるように、まず画素全
体を暗状態にリセットして温度Ｔ₁でＶ_iの電圧を画素に
印加したときにはＸ％の透過率を得ることができるが、
温度がＴ₂もしくはＴ₃まで上昇すると、同じＶ_iの電圧
を画素に印加したときには透過率が１００％になってし
まい、階調表示が正しく行われなくなる。図７（ｃ）
は、上記各温度における書き込み後の画素の反転状態を
示している。このような条件では、温度変動によって書
き込んだ階調情報が失われるので、表示素子としての用
途範囲が極めて限られたものとなってしまう。

【００２０】そこで、図７（ｄ）に示したように、１画
素の情報を２つの走査信号線Ｓ１、Ｓ２にまたがって表
示することにより、温度変動に対して安定した階調表示
が可能となる。

【００２１】以下、この駆動方式について詳しく説明す
る。

【００２２】画素内に連続的な閾値分布を持つ強誘電
性液晶セルを用意する：液晶セルの構成は、図６に示す
ような、画素内のセル厚が連続的に分布したものを用い
ることができる。また、本出願人が特開昭６３−１８６
２１５号公報中で提案しているような画素内に電位の勾
配を有する構成、または容量勾配を持つ構成でも良い。
いずれにせよ、画素内の閾値を連続的に分布させること
により、明状態に対応した領域（ドメイン）と暗状態に
対応した領域（ドメイン）を画素内に混在させることが
でき、これらのドメインの面積比によって階調表示を可
能としている。

【００２３】この方法は光量をステップ的に変調する場
合（例えば１６階調など）でも使用できるが、アナログ
的な階調表示のためにはできるだけ連続的な光量変化が
あったほうがより好ましい。

【００２４】２つの走査信号線を同時に選択する：こ
の操作について図８を用いて説明する。図８（ａ）は、
２つの走査信号線上の画素をひとまとめにしたときの透
過率−印加電圧特性を示す。図８（ａ）中では、透過率
０％〜１００％を走査線２上の画素Ｂの表示領域とし、
透過率１００％〜２００％を走査信号線１上の画素Ａの
表示領域として示している。すなわち、走査信号線１本
につき１つの画素を構成するので、２本同時に走査した
場合には、画素Ａ、画素Ｂの両方が全部光透過状態にな
った時の透過率を２００％としている。ここでは、１つ
の階調情報に対して同時に２つの走査信号線を選択する
のだが、１つの階調情報を表示するために１画素分の面
積を持つ領域を割り当てるようにしている。これについ
て図８（ｂ）を用いて説明する。

【００２５】温度Ｔ₁では入力した階調情報は印加電圧
Ｖ₀のとき０％、Ｖ₁₀₀のとき１００％に対応する範囲に
書き込まれる。図から分かるように温度Ｔ₁では、この
範囲（画素領域）はすべて走査信号線２上にある（図８
（ｂ）中、斜線部参照）。ところが、温度がＴ₁からＴ₂
に上昇すると液晶の閾値電圧が下がっているため、同じ
電圧を画素に印加した場合に画素内で、温度Ｔ₁のとき
よりも大きな領域が反転してしまう。

【００２６】これを補正するために、温度Ｔ₂のときの
画素領域を走査信号線１と走査信号線２にまたがって設
定する（図８（ｂ）の温度Ｔ₂の場合を示した斜線
部）。

【００２７】次に、温度がさらに上昇してＴ₃になった
ときには、印加電圧をＶ₀〜Ｖ₁₀₀まで変化させて描画さ
れる画素領域を、走査信号線１上のみに設定する（図８
（ｂ）の温度Ｔ₃の場合を示した斜線部）。

【００２８】以上のように温度によって階調表示をする
画素領域を、２つの走査信号線上でずらして設定するこ
とにより、Ｔ₁からＴ₃の温度範囲において正しい階調表
示を保つことができるようになる。

【００２９】同時に選択した２本の走査信号線に印加
する走査信号を互いに異なるものとする：上記で説明
したように、温度変化による液晶反転の閾値変動を、２
つの走査信号線を同時に選択することによって補償する
ためには、２つの選択された走査信号線に印加される走
査信号を互いに異なるものとしなければならない。この
点について図７を用いて説明する。

【００３０】走査信号線１と走査信号線２に印加される
走査信号は、走査信号線２上の画素Ｂと走査信号線１上
の画素Ａの閾値が連続的に変化するように設定する。図
７（ｂ）において、温度がＴ₁のときの透過率−電圧曲
線は、透過率１００％までは走査信号線２上の領域で表
示されることを示し、その後２００％までが走査信号線
１上の領域で表示されることを示す。このように透過率
−電圧曲線が画素Ｂから画素Ａにかけて連続的、かつ等
しい勾配で設定する必要がある。

【００３１】したがって図９に示すように走査信号線１
上の画素Ａと走査信号線２上の画素Ｂのセル形状（図９
（ｂ）参照）を等しく設定しても、実質的に画素Ａ、画
素Ｂに連続的な閾値特性を与えた場合（図７（ｂ）のセ
ル）と同様の表示が可能となる。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】上記の画素シフト法で
階調表示を行おうとする場合においては、１走査線づつ
「白」リセット（透過率を最大とするリセット）と
「黒」リセット（透過率を最小とするリセット）を交互
に行うことが１ライン選択時間を短縮することができて
望ましい。

【００３３】従って、黒表示には、「白」リセットした
後「黒」に書き込む場合と「黒」リセットして「白」書
き込みを行わない場合の２つの方法が存在する。

【００３４】しかし、ＦＬＣの応答は入力パルスに追従
して非常に高速なので、「白」リセットパルス方向に１
度リセットして直後に黒に書き込むような場合は、
「黒」方向に消去して「白」を書かないようにする場合
に比べて、最終的表示状態がいずれも黒であるとはい
え、光もれが無視できないものとなる。

【００３５】「白」方向へのリセットの入ることによる
コントラスト、階調レベルの変動について考えると、
「黒」リセットのみのときのコントラスト比をＲ_B＝Ｉ_W
／Ｉ_Bとする。ここで、Ｉ_Wは「白」状態での透過光量
で、Ｉ_Bは「黒」状態での透過光量である。

【００３６】１走査ラインごとに「白」「黒」交互リセ
ットを行ったときの「白」リセットラインに着目して、
１秒内での白消去時間Ｔ_Wを求めると、１走査時間をＨ
としてフレーム周波数をｆとすると、

【００３７】

【数１】 となる。従って、コントラスト比Ｒ_Wは、

【００３８】

【数２】 となる。Ｈ＝１００μｓ、ｆ＝１５Ｈｚとすると次の表
のようになる。

【００３９】

【表１】

【００４０】「白」リセットが入ることによるコントラ
ストの減少は「黒」リセットのみのときと比べて約１０
％であることがわかる。

【００４１】階調レベルの変動は「白」を１として、１
秒間で１．５ｍｓの白もれがある（０．１５％）のであ
るが、階調レベルとして２５６ステップ取った場合で
も、１ステップの光量変動量は０．３９％なので「白」
リセットが入っても階調レベルに変動を与える量は少な
い。

【００４２】しかし、上述のフレーム周波数ｆが大きく
なったり、１走査時間Ｈが拡大すると階調レベルそのも
のに影響が出てくる。

【００４３】走査方式として、１走査ラインごとにリセ
ット方向を変えると同時に、１フレーム毎にもリセット
方向を変えるとしたときのコントラスト（Ｒ_BW）変化を
次表に示した。

【００４４】

【表２】

【００４５】コントラストの変動量が１０％以下になっ
てくることがわかる。

【００４６】しかし、画素シフト法の書き込み時に温度
変化した場合（もしくは同一パネル上で温度ムラを生じ
ていた場合など）、「白」リセットが入る場合のコント
ラスト変動が無視できないものとなる。即ち、図７
（ｄ）において、画素の温度がＴ₁〜Ｔ₃へと高くなるに
従って、「黒」リセットして、「白」をかかないはずの
画素で、高温部で「白」を書いてしまう。

【００４７】図１０は、この様子を説明する為の閾値の
異なる画素の表示状態の変動の様子を示す模式図であ
る。

【００４８】前の表示状態が、例えばＲに示すように最
大透過率の半分、即ち５０％の透過率を示していた２つ
の画素がある。

【００４９】まず走査線に選択走査線上の全画素を
「黒」状態にするライン消去信号を印加し、画素を
ａ₁，ａ₂に示すように「黒」状態とする。この場合は情
報線がどのような電位であっても、「黒」となるように
該ライン消去信号が設定されている。

【００５０】高閾値を基準に印加信号が設定されている
とすると、次に「黒」を書込む為に、前のステップでリ
セットされた状態を反転させないような電圧の信号Ｖ_i1
を印加する。ここで、図１１は画素への印加電圧Ｖの対
数と透過率の関係を示すグラフである。このＶ_i1によ
り、基準とした高閾値の画素はｂ₁のように「黒」とな
るが、低閾値の画素はｂ₂のように例えば７０％の透過
率を示してしまう。これが前述した「白」リセットが入
る場合である。

【００５１】勿論、この方法は、このような変動を補償
する為のものであるから、次のステップで補償信号を印
加することで、ｃ₂に示すようにｃ₁と同じ「黒」状態に
戻すことで、最終的な表示状態が得られる。

【００５２】図１０の低閾値画素が更に、温度上昇等で
より低閾値になっているとすると、ｂ₂は「白」状態
（透過率最大）となる。この場合、ｂ₂の「白」状態表
示は、次のｃ₂を表示する為のリセットと見ることもで
きる。

【００５３】つまり、ｂ₁（ｂ₂）の工程とｃ₁（ｃ₂）の
工程との間には、液晶分子配向を安定させる為に、所定
の時間インターバル（放置時間）を設けなければならな
い。例えば、該放置時間は５００μｓｅｃである。

【００５４】この放置時間をｕとして、フレーム周波数
をｆとおいたときに温度変化がなく、「黒」リセットの
み行った場合のコントラストを比較すると、高温で１ラ
インごとにさらに１フレームごとにリセット方向を変化
させた場合のコントラスト比をＲ_uとして、

【００５５】

【数３】 となる。ｆ＝１５Ｈｚ、ｕ＝５００μｓとして、

【００５６】

【表３】 と大きくコントラスト比を下げることがわかる。

【００５７】階調レベルの変動に関しては、「白」を１
として０．００７５生じる。２５６レベルに表示レベル
を分割するとして、１レベルは０．００３９であるの
で、レベルにして２レベル程度の変動を生じてしまうこ
とがわかる。

【００５８】本発明の目的は、上述した技術課題を解決
するものであって、画素による或いは温度変化によるコ
ントラストの変動を抑制することのできる液晶素子の駆
動方法を提供することにある。

【００５９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、複数
の情報線と複数の走査線とを備え、一対の基板間に配さ
れた液晶を有する液晶素子の駆動方法において、

【００６０】中間調の表示を行う場合には、ある画素の
印加信号と透過率との第１の関係から定められる複数の
中間調信号より選ばれた１つの中間調信号を前記情報線
に印加し、

【００６１】最小透過率又は最大透過率を呈する表示を
行う場合には、ある画素の印加信号と透過率との第２の
関係であって、該第１の関係とは異なる関係から定めら
れる信号を前記情報線に印加する、ことを特徴とする液
晶素子の駆動方法に関する。

【００６２】更に、本発明は、対向して配置した２枚の
電極基板間に強誘電性液晶を挟持してなる液晶表示素子
の駆動方法であって、

【００６３】画素内に閾値分布を構成して階調表示を行
うに際して、消去パルスで形成される状態への書き込み
と、書き込み信号の極性方向で形成される状態及び中間
状態への書き込みを、情報信号の不連続な変調によって
行うことを特徴とする液晶素子の駆動方法に関する。

【００６４】図１２を用いて本発明の実施態様例を説明
する。図１２は電圧変調方式で階調書き込みをする場合
を説明する為のものである。図１２（ａ）には、縦軸を
透過率として、横軸を電圧に取ってある。横軸をログス
ケールに取った場合には温度によって透過率−印加電圧
信号特性は横軸上を平行移動する。

【００６５】図中、（Ｉ）が高閾値状態としての低温状
態での応答、（ＩＩ）はそれより低い閾値状態としての
高温状態での応答特性であり、第１の関係及び第２の関
係に対応する。低温ではＶ₂からＶ₃までの間で階調を表
示し、高温ではＶ₁からＶ₂までの電圧範囲で階調を表示
する。

【００６６】このような特性をもつ画素に、走査信号と
それに対応する情報信号を印加することによって、階調
表示を行ったときのそれぞれの信号の電圧設定の仕方を
図１２（ｂ）に示した。図１２（ｂ）は、従来の変調方
式で、情報信号はＩ₀からＩ₁₀₀まで連続的に電圧可変を
行う。

【００６７】走査信号Ｓの電圧値Ｖ_Sを（Ｖ₂＋Ｖ₃）／
２と設定し、情報信号としてＶ_I0＝（Ｖ₃−Ｖ₂）／２を
印加すれば、画素にはＶ₂が印加され透過率は０％とな
る。

【００６８】一方、情報信号としてＶ_I100＝−（Ｖ₃−
Ｖ₂）／２を印加すれば、画素にはＶ₃が印加され透過率
が１００％となる。よって、情報信号は電圧範囲を［Ｖ
_I0，Ｖ_I100］で、連続的な階調表示ができる信号とな
る。

【００６９】しかし、温度が変動したとき、前述の画素
シフト法などで駆動する場合に、第一の書き込みで高温
の画素が「白」方向に書き込まれたまま第二の書き込み
まで、５００〜６００μｓもの間放置されて、このとき
の光もれがコントラストを著しく落とす。

【００７０】したがって、黒（透過率０％）を表示する
ときには、画素にＶ₂の電圧をかけるのではなく、Ｖ₁の
電圧をかけるようにする。つまり、Ｖ₂以上Ｖ₃以下の範
囲では、連続的な信号変調が行われ、それ以外に該変調
によらないＶ₁が用いられるのである。

【００７１】このようにすれば、低温、高温部によら
ず、「黒」表示のときは画素シフト法特有の原理により
「白」に放置される時間がなくなり、コントラストを向
上させることができる。

【００７２】このような駆動波形の例を図１２（ｃ）に
示す。

【００７３】走査信号をＶ_S＝（Ｖ₁＋Ｖ₃）／２とし
て、情報信号Ｖ_iは［Ｏ，−（Ｖ₃−Ｖ₁）／２］の範囲
で電圧変調する。そして、その他に「黒」を表示時にＶ
₁₀₀＝（Ｖ₃−Ｖ₁）／２の電圧を印加する。

【００７４】こうすることによって、前述した図１０に
おける低閾値画素において、従来はｂ₂に示すような表
示状態となっていたものも、本発明の好適な実施態様に
よればｂ₃に示すような表示状態が得られる。

【００７５】このように、本実施態様では、基準となる
ある状態における画素の印加信号と透過率との第１の関
係（ＶＴ特性）から決められる中間調変調信号と、該画
素が別の状態におかれたときの別の第２の関係から決め
られる「黒」信号と、を用いる。

【００７６】また、最小透過率ではなくて、図１０のｂ
₄のように１０％程度の透過率が現われて問題ない場合
には、該別のＶＴ特性（図１２の一点鎖線（ＩＩＩ））
から決められる「黒」信号としてＶ₀₀を用いてもよい。

【００７７】一般にコントラストとは、最低透過光量と
最大透過光量の比で定義され、人間の感覚的にも「黒」
が同等であれば、中間レベルの変動はそれ程目につきに
くいものである。

【００７８】また、フレームごとに同一ラインで消去方
向を変える方法をとると、高温部でもフレームごとに第
一、第二書き込みの間の状態が「黒」と「白」交互に発
生するので、結局、０％、５０％、１００％の３点は、
温度によらず同一の光量を得ることができるので、
「黒」レベルを確実に出すことで、表示品質を大巾に改
善できる。

【００７９】本発明における階調表示を行う為の階調変
調信号としては、前述したような、電圧変調の他に電圧
を一定としてパルス巾を変調するパルス巾変調が用いら
れる。更には、これらを組み合わせてもよいし、パルス
巾変調の１つとしての位相変調を用いてもよい。

【００８０】

【実施例】図１３は本発明の表示装置のブロック構成図
である。図１４は図１３の制御系を説明する為のタイミ
ングチャートである。

【００８１】以下、図面にしたがって動作を説明する。
グラフィックスコントローラ１０２は走査電極を指定す
る走査線アドレス情報とそのアドレス情報により指定さ
れる走査線上の画像情報（ＰＤ０〜ＰＤ３）を液晶表示
装置１０１の表示駆動回路（走査線駆動回路１０４と情
報線駆動回路１０５とによって構成）１０４／１０５に
転送する。本実施例では、走査線アドレス情報と表示情
報とを有する画像情報を同一伝送路にて転送するため、
前記２種類の情報を区別しなければならない。この識別
のための信号がＡＨ／ＤＬであり、このＡＨ／ＤＬ信号
がＨｉレベルのときは、走査線アドレス情報であること
を示し、Ｌｏレベルのときは、表示情報であることを示
している。

【００８２】走査線アドレス情報は、液晶表示装置１０
１内の駆動制御回路１１１側で、画像情報ＰＤ０〜ＰＤ
３として転送されてくる画像情報から抽出されたのち、
指定された走査線を駆動するタイミングに合わせて走査
線駆動回路１０４に出力される。この走査線アドレス情
報は、走査線駆動回路１０４内のデコーダ１０６に入力
され、デコーダ１０６を介して、表示パネル１０３の指
定された走査電極が走査信号発生回路１０７によって駆
動される。一方、表示情報は情報線駆動回路１０５内の
シフトレジスタ１０８へ導かれ、転送クロックにて４画
素単位でシフトされる。シフトレジスタ１０８にて水平
方向の一走査線分のシフトが完了すると、１２８０画素
分の表示情報は併設されたラインメモり１０９に転送さ
れ、一水平走査期間の間に亘って記憶され、情報信号発
生回路１１０から各情報電極に表示情報信号として出力
される。

【００８３】情報信号発生回路１１０では、例えば、階
調表示データを含む表示情報に基づいて、あるＶＴ特性
に基づいて変調した第１の情報信号と別のＶＴ特性に基
づいた「黒」の第２の情報信号とを生成する回路を含ん
でいる。最も簡単な構成の具体例とすれば第１の情報信
号として複数の基準電圧レベルと第２の情報信号として
の１つの基準電圧レベルとを基準電圧発生回路で発生し
て、これを転送スイッチにて、画素に転送する構成であ
る。この時、基準電圧レベルは、用いる液晶パネルのＶ
Ｔ特性を予め測定しておいてこのＶＴ特性を基に基準電
圧レベルを決定しておけばよい。

【００８４】また、本実施例では液晶表示装置１０１に
おける表示パネル１０３の駆動とグラフィックスコント
ローラ１０２における走査線アドレス情報及び表示情報
の発生とが非同期で行われているため、画像情報転送時
に装置間（１０１／１０２）の同期をとる必要がある。
この同期を司る信号がＳＹＮＣであり、一水平走査期間
ごとに液晶表示装置１０１内の駆動制御回路１１１で発
生する。グラフィックスコントローラ１０２側は常にＳ
ＹＮＣ信号を監視しており、ＳＹＮＣ信号がＬｏレベル
であれば画像情報の転送を行い、逆にＨｉレベルのとき
には一水平走査線分の画像情報の転送終了後は転送を行
わない。すなわち、図１３において、グラフィックスコ
ントローラ１０２側はＳＹＮＣ信号がＬｏレベルになっ
たことを検知すると、直ちにＡＨ／ＤＬ信号をＨｉレベ
ルにし一水平走査線分の画像情報の転送を開始する。液
晶表示装置１０１内の駆動制御回路１１１は、ＳＹＮＣ
信号を画像情報転送期間中にＨｉレベルにする。所定の
一水平走査期間を経て表示パネル１０３への書き込みが
終了したのち駆動制御回路（ＦＬＣＤコントローラ）１
１１は、ＳＹＮＣ信号を再びＬｏレベルに戻し、次の走
査線の画素情報を受け取ることができる。

【００８５】他の実施例として図６に示したような断面
形状の液晶セルを作製した。図中、下基板ののこぎり形
状は、金型上に原型を作り、それを、アクリル系ＵＶ硬
化樹脂５２でガラス基板上へ転写して作った。

【００８６】ＵＶ硬化樹脂５２ののこぎり形状の上に、
ストライプ電極５１としてＩＴＯ膜をスパッタ形成し、
さらにその上層に配向膜５４として日立化成社製の配向
膜ＬＱ−１８０２を、約３００Åに形成した。

【００８７】対向側のセル基板は、ストライプ電極５１
上に、同じ配向膜を形成したもので、凹凸形状はもたせ
ていない。

【００８８】上下基板のラビング方向は、平行方向に行
い、上基板のラビング方向に対して、下基板のラビング
方向を約６°右ネジ方向にずらしてセルを構成した。セ
ル厚のコントロールは、薄い部分が約１．０μｍ、厚い
部分が約１．４μｍになるようにした。また、のこぎり
形状の１辺を１画素になるように、下基板のストライプ
電極５１をストライプ状に、畝にそってパターニングし
た。

【００８９】ストライプ電極５１の巾を、３００μｍと
して、画素サイズを３００μｍ×２００μｍの長方形に
設定した。

【００９０】使用した液晶材料を表４に示す。

【００９１】

【表４】

【００９２】本実施例で用いた駆動信号を図１５に示
す。Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は液晶パネルの隣接する３本の走
査線に印加される走査信号波形、Ｉはある情報線に印加
される情報信号波形、Ｓ２−Ｉは走査信号Ｓ₂の印加さ
れる走査線と情報信号Ｉの印加される情報線の交点にあ
る画素に加わる電圧を示している。

【００９３】図１５中、｜Ｖｅ｜＝１８．０Ｖ，｜Ｖｓ
｜＝１７．０Ｖ，｜Ｖｉ｜＝５．０Ｖ，△ｔ＝４０μ
ｓ，δ＝２６μｓ，ｔ₁＝７μｓ，ｔ₂＝７μｓである。

【００９４】情報信号の変調方式は、位相変調方式であ
り、図１６の（ｂ）に情報信号の変調方法について示し
ている。

【００９５】電圧波形はＩ（０％）から、Ｉ（１００
％）まで（それぞれカッコ内の情報を表示するための情
報信号である）、図中Ａの部分のパルス巾を可変変調し
ている。δの巾の電圧信号が書き込み情報を持つように
設定してある。Ａの部分の変調は（δ側のパルス巾）と
（δと反対側のパルス巾）の比率が、１／γ：（１−１
／γ）となるように設定している。

【００９６】このような比率に設定するのは、図１５に
おける第一書き込み時の走査信号Ａと第二書き込み時の
走査信号Ｂが印加された画素で反転の閾値を連続にする
ためである。ここでδの巾は、走査信号Ａの選択時間△
Ｔの１／γである。この制約も、閾値の連続性を保つた
めに存するものである。ここで∂は、透過率（Ｔ）を縦
軸にとり、変調パラメーター（λ）を横軸に取ったとき
の傾き、∂Ｔ／∂λを示す。

【００９７】ここで変調パラメーターについて説明す
る。透過率Ｔ「％」−変調パラメーターλの関係を示す
グラフを図１７に示した。図１６のような変調方式をと
る場合において、横軸のスケールを１ｎにとるがこれ
は、温度変化による液晶の閾値の変化がグラフ上に平行
移動として表われるようにするためのものである。図１
７においては、選択電圧合成波形Ａの変化は、１４Ｖの
矩形図１７の（ｂ）−（ｂ−１）から２０Ｖの矩形、図
１７の（ｂ）−（ｂ−３）までの範囲内である。

【００９８】そして、変調パラメーターとして、電圧で
重みづけした時間を取ることにより図１７の（ａ）のよ
うに、透過率−ｌｎλ特性が直線になるとともに、温度
変化によって平行移動する。

【００９９】どのように重みづけをするかについて説明
すると、次のようになる。波高値Ｖ₁の部分のパルス長
をｔ₁（２つに分かれている場合には合算する）波高値
Ｖ₂の部分のパルス長をｔ₂

【０１００】

【数４】 ここで、ｔ₁＋ｔ₂＝４０μｓ，Ｖ₁＝１４Ｖ，Ｖ₂＝２０
Ｖ

【０１０１】このようなλの決め方を図１５、図１６の
条件の下で行うと、選択電圧波形は１０Ｖの部分が３２
μｓ，２２Ｖの部分が８μのＬ字形波形から図１６のＡ
部分のパルス巾を長くしてゆくことによって、４０μ
ｓ，２２Ｖの矩形波形１００％の書き込みまで変調され
る。

【０１０２】この範囲で、階調表示を行い、１０Ｖ，４
０μｓのパルスを０％の表示のときに使うようにする。
これが図１６におけるＩ（０％）の情報信号により形成
される波形である。

【０１０３】本発明にかかる要点は図１６において、情
報信号にＩ（−０％）が存在することである。

【０１０４】Ｉ（０％）からＩ（１００％）までは、情
報信号中Ａの巾が連続的に増加しているのであるが、Ｉ
（−０％）は、これらに対して不連続な形状をしてい
る。この効果を図１６の（ａ）によって説明すると、図
中＃１は低温部の透過率（Ｔ）−パラメーター（λ）特
性線で、＃２は高温部のＴ−λ特性線である。温度に従
って、Ｔ−λ特性線はその傾きγは変えずにｌｎ（λ）
軸上を平行移動する。このとき、λ＝ｔ₁からλ＝ｔ₂ま
では、情報信号Ｉ（０％）〜Ｉ（１００％）を用いて書
き、前述の画素シフト法を用いて温度による変動分を補
正しながら階調表示を行う。

【０１０５】しかしながら、その画素が「黒」（０％）
の場合にはｔ₀，情報信号としてＩ（−０％）を用い
る。こうすることで、０％を表示するときは、温度によ
らず、０％を表示できる。このとき実質的には前述の画
素シフト法の原理を使っていないことになる。従って、
Ｉ（０％）というのは、０％ではなく、０％から最小階
調レベルだけ白側へ動いた階調レベルのことをさす。

【０１０６】以上の「黒」消去「白」書き込みのライン
に関しての説明であって、その走査ラインが「白」消去
「黒」書き込みの場合には、１００％の表示のときに不
連続な情報信号を印加することになる。

【０１０７】このように、不連続な情報信号変調方式を
用いることで、１００％／０％コントラストの高い、品
質の良い階調表示を実現できた。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明を用い
ることで、温度変動時においてもコントラスト比の高い
良質な階調表示を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の面積変調法における電圧と透過率の関係
を模式的に示した図である。

【図２】従来の面積変調法における電圧と画素の光透過
状態を示した図である。

【図３】図１の関係図に異なった温度での関係を示す図
である。

【図４】従来の４パルス法の駆動方法の説明図である。

【図５】従来の４パルス法の駆動方法の説明図である。

【図６】本発明に適用可能な液晶セルの概略図である。

【図７】画素シフト法の説明図である。

【図８】画素シフト法の説明図である。

【図９】画素シフト法の説明図である。

【図１０】液晶素子の駆動方法を説明する為の模式図で
ある。

【図１１】ある液晶素子の印加電圧と透過率の関係を示
すグラフである。

【図１２】本発明に用いられる液晶素子の印加電圧と透
過率との関係を説明する為の図である。

【図１３】本発明に適用可能な駆動回路ブロック図であ
る。

【図１４】図１３の駆動回路の説明のためのタイミング
チャートである。

【図１５】本発明の一実施例に用いられる駆動信号の波
形を示す図である。

【図１６】本発明の一実施例に係る情報信号波形の説明
図である。

【図１７】本発明の一実施例に係る透過率と変調パラメ
ーターの関係を示すグラフである。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の情報線と複数の走査線とを備え、
   一対の基板間に配された液晶を有する液晶素子の駆動方
   法において、 中間調の表示を行う場合には、ある画素の印加信号と透
   過率との第１の関係から定められる複数の中間調信号よ
   り選ばれた１つの中間調信号を前記情報線に印加し、 最小透過率又は最大透過率を呈する表示を行う場合に
   は、ある画素の印加信号と透過率との第２の関係であっ
   て、該第１の関係とは異なる関係から定められる信号を
   前記情報線に印加する、ことを特徴とする液晶素子の駆
   動方法。
2. 【請求項２】 前記走査線には、画素をリセットする為
   のリセット信号が印加された後、書き込み用の選択信号
   が印加され、該選択信号に同期して、前記中間調信号又
   は前記信号のいずれかが前記情報線に印加されることを
   特徴とする請求項１に記載の液晶素子の駆動方法。
3. 【請求項３】 その後、補償用の信号が該画素に印加さ
   れることを特徴とする請求項２に記載の液晶素子の駆動
   方法。
4. 【請求項４】 前記第１の関係は、前記第２の関係よ
   り、高い閾値特性をもつことを特徴とする請求項１に記
   載の液晶素子の駆動方法。
5. 【請求項５】 前記第１の関係は、ある温度条件下に該
   画素がおかれたときの関係であり、該第２の関係は、該
   温度条件より高い温度の条件下に該画素がおかれたとき
   の関係であることを特徴とする請求項１に記載の液晶素
   子の駆動方法。
6. 【請求項６】 対向して配置した２枚の電極基板間に強
   誘電性液晶を挟持してなる液晶素子の駆動方法であっ
   て、 画素内に閾値分布を構成して階調表示を行うに際して、
   消去パルスで形成される状態への書き込みと、書き込み
   信号の極性方向で形成される状態及び中間状態への書き
   込みを、情報信号の不連続な変調によって行うことを特
   徴とする液晶素子の駆動方法。
7. 【請求項７】 駆動方式が、ライン消去後書き込みの線
   順次走査方式であって、消去方向が「白」状態である走
   査ラインが存在することを特徴とする請求項６に記載の
   液晶素子の駆動方法。