JPH0643431A - 平面型表示デバイスのマトリックス駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 双安定性を有する平面型表示デバイスにおい
て、選択時の保持パルスとこれに続く非選択時のパルス
とが同極性となる場合においても駆動マージンの減少を
防ぎ、良好な画質を得ることができるマトリックス駆動
方法を提供する。 【構成】 画素のリセット状態を反転させる有効パルス
と同極性でリセット状態を保持させる保持パルスの直後
に、走査電極の信号および信号電極の信号の少くとも一
方を進角させることにより保持パルスと逆極性のパルス
を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、双安定性を有する平面
型表示デバイスに適用されるマトリックス駆動方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明の背景】高速スイッチング特性
と双安定性（メモリー性）とを有する強誘電性液晶など
の平面型表示デバイスが公知である。この種のもので
は、走査電極に加えるリセット信号によりこの走査電極
上の全画素を暗（または明）に強制的にリセットするリ
セット期間と、この走査電極に選択信号を加える一方、
所定の画素に対する信号電極（表示電極）に明（または
暗）の書込み信号を加えることにより、この選択信号と
信号電極とが交差する画素を明（または暗）に書込む書
込み期間とを有する。

【０００３】ここにこの液晶としては、画素に加わる電
圧と時間の積（以下この積を有効値という）によって明
（または暗）に書換えられる特性を持つものが使用でき
る。この場合には、明（または暗）に書込むための信号
（有効パルスという）として必要な最小の有効値と、リ
セットされて暗となった画素を暗のままに保つための信
号（保持パルスという）として超えてはならない最大の
有効値との比ができるだけ大きいことが望ましい。

【０００４】この有効値の差あるいは比は駆動マージン
に大きな影響を及ぼす。ここに駆動マージンは有効値の
差あるいは比だけでなく、液晶自身の性質や電気抵抗に
よる信号延滞などにより変化するが、有効値の差あるい
は比を大きくすることによりこの駆動マージンを大きく
することができ、これにより表示画面の画質を向上し安
定化させることができる。そこで以後この有効値の差あ
るいは比を駆動マージン指数ということにする。

【０００５】一般にこの種の表示装置では、電極内の電
気抵抗による電圧降下、温度変化による液晶の特性変
化、液晶表示板の製品の特性バラツキ、表示対象による
フレーム周波数の変化、等の種々の表示条件の変化によ
り、画質が変化する。しかしこの駆動マージン指数を大
きくすることによりこれら表示条件の変化による影響を
小さくすることができる。

【０００６】図１０は走査電極配置と全体構成の概念を
示す平面図、図１１は従来の２パルス駆動法による各部
の波形図であり、交流化信号の進角がない場合を示す。
図１２はこの図１１の各信号の組合せによる駆動信号の
波形を示す図である。

【０００７】図１０でＸ₁ 〜Ｘ₅ は走査電極（ＣＯ
Ｍ）、Ｙ₁ 〜Ｙ₅ は表示電極（信号電極）（ＳＥＧ）で
ある。ここでは説明を簡単にするため両電極はそれぞれ
５本だけ示しているが、実際には非常に多数の電極を有
することは勿論である。これらの電極はそれぞれドライ
バＤ_X 、Ｄ_Y により駆動される。画像信号はコントロー
ラＣに入力され、各ドライバＤ_X 、Ｄ_Y はこのコントロ
ーラＣの出力に従って各電極Ｘ₁ 〜Ｘ₅ 、Ｙ₁ 〜Ｙ₅ に
所定の信号を選出する。

【０００８】各ドライバＤ_X 、Ｄ_Y にはそれぞれ複数の
定電圧Ｖ_C1〜Ｖ_C4、Ｖ_S1〜Ｖ_S4が入力され、各ドライバ
Ｄ_X 、Ｄ_Y はこれらの電圧のいずれかを選択して出力す
るためのアナログスイッチ群を内蔵する。このスイッチ
群はコントローラＣから送られるデータ信号と交流化信
号（以下Ｍ信号あるいはＭという）とによってオン・オ
フ制御され、図１１の“出力”の欄に示す波形の信号を
走査電極Ｘと信号電極Ｙとに出力する。

【０００９】この図１１においてＳＥＧは信号電極Ｙに
関する信号をＣＯＭは走査電極Ｘに関する信号を示す。
ドライバＤ_X には、選択期間の２τの期間中ＯＮとなる
データ信号と、これを交流化するためのＭ信号とが入力
される。Ｍ信号はτの周期でＯＦＦからＯＮに変化し、
これらに基づきドライバＤ_X は、図１１のＣＯＭの“出
力”の欄に示すようにＶ_C1からＶ_C2に変化するステップ
状信号を出力する。また非選択期間の２τ中には、デー
タ信号がＯＦＦとなり、“出力”はＶ_C4からＶ_C3に変化
するステップ状信号となる。

【００１０】同様にドライバＤ_Y には、書込み時（ＯＮ
時）にＯＮとなり、非書込み時（ＯＦＦ時）にＯＦＦと
なるデータ信号と、これを交流化するＭ信号とが入力さ
れ、その“出力”はＯＮ時にＶ_S2からＶ_S1に変化するス
テップ状波形となり、ＯＦＦ時にはＶ_S4からＶ_S3に変化
するが両者は同一電圧に設定されているため一定電圧と
なる。

【００１１】このように走査電極Ｘと信号電極Ｙにそれ
ぞれ前記のＣＯＭの“出力”とＳＥＧの“出力”とが印
加されると、両電極Ｘ、Ｙの交差領域の画素には（ＳＥ
Ｇ出力−ＣＯＭ出力）の電圧が加わる。この電圧波形は
図１１に“合成波形”で示されたものとなる。なお以下
ＳＥＧの出力をＳＥＧ信号、ＣＯＭの出力をＣＯＭ信号
という。

【００１２】このように画素には正および負の直流のパ
ルス電圧が印加される。駆動パルスに直流成分が残って
いると素子の液晶が劣化する性質をもっているので、こ
の直流成分を打消すために正負のパルスを組合せるもの
である。本願ではこのような駆動を交流駆動という。

【００１３】今ある画素に対してＯＮまたはＯＦＦに書
込んだ（選択）後にこの同じ画素が非書込み（非選択）
となる時の、画素に加わる駆動信号すなわち合成波形
は、図１２に（ＳＥＧ−ＣＯＭ）で示すようになる。Ｏ
ＮまたはＯＦＦの選択後の非選択時にＳＥＧ信号がＯＮ
になる場合とＯＦＦになる場合、すなわち隣の走査線上
の同一信号電極上の画素（次画素）がＯＮになる場合と
ＯＦＦになる場合とがあるから、それらの組合せにより
（Ａ）〜（Ｄ）の４通りの場合が発生し得る。これらの
各場合で、明の書込みに寄与する（Ａ）、（Ｂ）での有
効パルス、および暗を保持するための（Ｃ）、（Ｄ）に
おける保持パルスは斜線を付したものである。

【００１４】斜線を付した有効パルスおよび保持パルス
の面積すなわち有効値は、それぞれの斜線領域に付記し
た。ここに用いる電圧Ｖ_s1〜Ｖ_s4、Ｖ_c1〜Ｖ_c4のは、使
用環境条件（温度、湿度、圧力等）、液晶素子の構成
（液晶成分、配向膜、絶縁膜、組立て方、注入法、ギャ
ップ厚等）、駆動電圧波形等によって最適に決められる
ものである。このようにして最大駆動電圧、バイアス比
を最適化するようにこれら電圧を決める。

【００１５】ここでは各信号の電圧は次のように設定し
た。 Ｖ_S1＝Ｖ_C1＝４、 Ｖ_S2＝Ｖ_C2＝０、 Ｖ_S3＝Ｖ_S4＝２、 Ｖ_C3＝３、 Ｖ_C4＝１

【００１６】この有効値を比較して、（Ａ）と（Ｄ）の
場合を区別して表示できるようにする必要があることが
解る。この場合の有効値の比すなわち駆動マージン指数
は４／３＝１．３となる。しかし（Ｄ）の場合において
は、選択時（ＯＦＦ）の正の保持パルスの次に続く非選
択時（ＯＦＦ）の正のパルスが連続するために実質的な
保持パルスの有効値が２から３に増加したものであり、
このために駆動マージン指数が減少していることが解
る。

【００１７】

【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、選択時の保持パルスとこれに続く非選択時
のパルスとが同極性となる場合においても駆動マージン
指数が減少するのを防ぎ、良好な画質を得ることができ
る平面型表示デバイスのマトリックス駆動方法を提供す
ることを目的とする。

【００１８】

【発明の構成】本発明によればこの目的は、走査電極お
よび信号電極の交差部に双安定性を有する画素を形成
し、前記走査電極に加えたリセット信号によりこの走査
電極上の全画素を暗または明の一方にリセットするリセ
ット期間と、選択信号を加えた前記走査電極と書込み信
号を加えた前記信号電極との交差部の画素を明または暗
に書込み記憶させる書込み期間とを有する平面型表示デ
バイスにおいて、前記画素のリセット状態を反転させる
有効パルスと同極性でリセット状態を保持させる保持パ
ルスの直後に、前記走査電極の信号および信号電極の信
号の少くとも一方を進角させることにより前記保持パル
スと逆極性のパルスを形成したことを特徴とする平面型
表示デバイスのマトリックス駆動方法により達成され
る。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の一実施例の各部出力波形図、
図２はその組合せた駆動信号の波形を示す図である。図
３、４、５はＭ信号を進角させない場合（プリリセット
２パルス）と、進角させる場合（プリリセット２パルス
６０°進角）とを比較して示すもので、図３は選択信号
など各信号の波形を、図４は各信号を組合せた信号波形
を、図５はバイアス波形の様子を示す図である。

【００２０】この実施例においては、ＳＥＧとＣＯＭの
両方のＭ信号は同一角度θ（＝６０°）だけ進角され
る。すなわち図１０におけるコントローラＣは両ドライ
バＤ_X、Ｄ_Y に、データ信号に対してθだけ進角したＭ
信号を送る。

【００２１】この結果書込みに使われるＯＮの選択時に
おける駆動信号（合成波形）は、図１に斜線で示すよう
になり、その面積すなわち有効値は、進角量が０の図１
１の場合と同じである。この時にはＯＮおよびＯＦＦの
選択時には、Ｍ信号の進角により正の有効パルスおよび
保持パルスの次に負のパルスＰ₁ 、Ｐ₂ が形成される。
このパルスＰ₁ 、Ｐ₂ はこの選択信号の次に来る非選択
信号が正のパルスで始まる場合にも、選択信号の正のパ
ルスとの間に入って正の両パルスを遮断するから、斜線
の面積が増加しないのである。

【００２２】図２はこのパルスＰ₁ 、Ｐ₂ が非選択信号
が実質的な有効パルスおよび保持パルスの有効値に影響
を与えないことを示している。この図で有効パルスおよ
び保持パルスには斜線が付され、その面積すなわち有効
値が付記されている。この図２、４から駆動マージン指
数は４／２＝２．０となり、前記図１１、１２に示した
従来法の場合の駆動マージン指数１．３に比べて大幅に
改良されることが解る。

【００２３】また選択信号Ｓが無い期間（非選択期間Ｎ
Ｓ）は図５に示すように正負に変化するバイアス波形の
電圧が印加される。この図からも明らかなように、非選
択期間の最大有効値（最大面積強度）は従来方法（進角
がない時）では２であるのに対し、本願発明の方法（６
０°の直角を行う時）によれば最大有効値は４／３に減
少する。

【００２４】すなわち非選択期間では画素にはこの最大
有効値の振幅で正負に変化する電圧が印加されることに
なる。一般にこの時の振幅電圧（すなわち最大有効値）
の増大は特に暗に選択されている画素において液晶の微
小な揺れが強くなり、画素を漏れる光量の増大を招く。
従ってコントラストの低下を招き、画質の低下させるこ
とになる。しかしながら本発明によれば、前記のように
この最大有効値が小さくなるから、コントラストが増大
し画質の向上が図れる効果も得られる。

【００２５】

【第２の実施例】この実施例は１／３バイアス３パルス
駆動法に適用したものであり、図６はこの３パルス駆動
法に従来例の波形説明図、図７は本発明を適用した場合
の波形説明図である。この３パルス法によれば、従来法
で駆動マージン指数が１．５であったものを、本発明に
より３．０に増大させることができる。

【００２６】

【第３の実施例】この実施例は１／４バイアス４パルス
駆動法に関するものであり、図８はその従来例の波形説
明図、図９は本発明を適用した場合の波形説明図であ
る。この４パルス法によれば、駆動マージン指数を従来
法の１．３３から２．０に増大させることができる。

【００２７】以上の実施例はＳＥＧおよびＣＯＭのＭ信
号を共に同じ量（θ＝６０°）だけ進角させたものであ
るが、本発明はＳＥＧとＣＯＭのいずれか一方のＭ信号
を進角させて駆動マージンを増大させるものであっても
よい。またＭ信号を用いずにＳＥＧ信号、ＣＯＭ信号を
進角させるものであってもよい。例えばコントローラＣ
から各ドライバーＤ_X 、Ｄ_Y に入力される信号自身を進
角させておいてもよい。

【００２８】ここに進角量は０〜１８０°の範囲が考え
られる。しかし進角量が大きくなってくると選択信号Ｓ
の有効パルスの直後にくる極性が反対のパルス（ここで
は逆パルスといい図４にＰ₁ で示す）が大きくなってき
て、選択信号Ｓの有効パルスでせっかく明にしたのにこ
の逆パルスにより暗に反転される場合が発生する。

【００２９】明にするための有効パルスと逆パルスとの
有効値の比が、前記した駆動マージン指数を越える場合
には、この有効パルスと逆パルスとの有効値の比が駆動
マージンを支配することになる。従ってこの進角量は逆
パルスによる悪影響が生じない範囲で駆動マージン指数
ができるだけ大きくなるように設定すべきである。

【００３０】この逆パルスの影響は、図４において選択
時に暗（ＯＦＦ）になる時の有効値Ｐ₂ よりも逆パルス
の有効値Ｐ₁ が大きくなる場合に発生する。これは素子
全体の構成や環境条件によって変化するが、進角量がお
よそ６０°を越えるとこの影響が現れてくる。

【００３１】進角量の範囲はこれらのことを総合的に考
え、素子全体の構成や環境条件を鑑み決定されるべきで
あるが、０〜１５０°、好ましくは２０〜１２０°、最
も好ましくは３０〜９０°の範囲が推奨される。

【００３２】また以上の実施例ではパルスの電圧と時間
の積（有効値）に応答する性質を持つ液晶表示デバイス
を用いているが、本発明はこれに限られず、前記有効値
により応答する性質を持たない表示素子にも適用できる
のは勿論である。すなわち双安定性を有する表示デバイ
スであれば他の表示デバイス、例えば分散形液晶、ＳＢ
ＩＮＤ等にも適用可能であり、これを包含する。

【００３３】

【実験例】次の条件で実験を行った。 基板 ：ガラス基板 電極 ：ＩＴＯ エッチングでパタ−ン作成 絶縁膜：ＳｉＯ₂ 、電子ビ−ム蒸着、１００ｎｍ 配向膜：ＳｉＯ斜方蒸着 約４０ｎｍ 組立 ：セルギャップ２μｍ （ギャップ剤としてＳｉＯ₂ ［触媒化成（株）製商品
名：真し球］を使用） 注入 ：１００℃３０分 液晶 ：表１に示す液晶組成物 測定方法：液晶表示素子に、３５℃で、１／４バイアス
・プリリセット２パルス法によりそれぞれの駆動波形を
印加（±３２Ｖ、デュ−ティ１２０、バイアス比１／
４）し、顕微鏡（Nikon OPTIPHOTO2-POL、対物レンズＭ
Ｐｌａｎ１０）及びフォトダイオ−ドを使用して、明フ
レ−ムの明るさ（Ｂ）及び暗フレ−ムの明るさ（Ｄ）を
測定した。パルス幅を漸次増していきながらＢ／Ｄを測
定した。

【００３４】

【表１】

【００３５】以上の実験により表２に示す測定結果を得
た。

【００３６】

【表２】

【００３７】

【発明の効果】請求項１の発明は以上のように、リセッ
トされた状態を反転させる有効パルスと同極性の保持パ
ルスの直後に、走査電極の信号および信号電極の信号の
少くとも一方を進角させることにより保持パルスと逆極
性のパルスを形成したものであるから、駆動信号の電圧
や周波数を制御することなく容易に駆動マージンを増大
させることができる。このため安定した良好な画質を得
ることが可能になる。

【００３８】ここに走査電極の信号と信号電極の信号と
の両方を同時に所定角度進角させるのが望ましい（請求
項２）。しかし本発明はいずれか一方の信号を進角させ
ることによって駆動マージンを増大させるものであって
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリリセット２パルス法による本発明の一実施
例の各部の波形を示す図

【図２】その信号の組合せによる駆動信号の波形を示す
図

【図３】従来法と本発明とを比較して選択信号等の波形
を示す図

【図４】同じく各信号を組合せた信号波形を示す図

【図５】同じくバイアス波形の様子を示す図

【図６】３パルス法の従来例の波形を示す図

【図７】同じく本発明による波形を示す図

【図８】４パルス法の従来例の波形を示す図

【図９】同じく本発明による波形を示す図

【図１０】電極配置を示す図

【図１１】従来の交流化信号を進角させない場合の各部
の波形を示す図

【図１２】その信号の組合せによる駆動信号の波形を示
す図

【符号の説明】

Ｘ₁ 〜₅ 走査電極 Ｙ₁ 〜₅ 表示電極 Ｄ_X 、Ｄ_Y ドライバ Ｍ 交流化信号 θ 進角量 Ｐ₁ 、Ｐ₂ 逆極性のパルス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走査電極および信号電極の交差部に双安
   定性を有する画素を形成し、前記走査電極に加えたリセ
   ット信号によりこの走査電極上の全画素を暗または明の
   一方にリセットするリセット期間と、選択信号を加えた
   前記走査電極と書込み信号を加えた前記信号電極との交
   差部の画素を明または暗に書込み記憶させる書込み期間
   とを有する平面型表示デバイスにおいて、前記画素のリ
   セット状態を反転させる有効パルスと同極性でリセット
   状態を保持させる保持パルスの直後に、前記走査電極の
   信号および信号電極の信号の少くとも一方を進角させる
   ことにより前記保持パルスと逆極性のパルスを形成した
   ことを特徴とする平面型表示デバイスのマトリックス駆
   動方法。
2. 【請求項２】 前記走査電極の信号と信号電極の信号と
   の両信号を同じ角度だけ進角させる請求項１の平面型表
   示デバイスのマトリックス駆動方法。