JPH1144873A

JPH1144873A - 液晶表示装置の駆動方法

Info

Publication number: JPH1144873A
Application number: JP9200395A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ito; 伊藤　　剛; Tsutomu Hasegawa; 励長谷川; Hisao Fujiwara; 久男藤原; Haruhiko Okumura; 治彦奥村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 1999-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】自発分極を有する液晶材料を用いた液晶表示
装置において、書込み状態を均一化して画質劣化を防止
する。【解決手段】固有又は電界を印加することにより誘起
される自発分極を有する液晶を用いて液晶パネルを構成
した液晶表示装置の駆動方法において、液晶パネルの選
択された画素に対して該画素に対応する領域の液晶が強
誘電状態となるリセット電圧を印加した後、選択された
画素に対して表示画像に対応したリセット電圧の極性と
同一極性の書込み電圧を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置の駆動
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄型軽量であるととも
に低電圧駆動が可能であるため、腕時計や電卓をはじめ
とし、ワードプロセッサやパーソナルコンピュータ、そ
して小型ゲーム機器等に広く用いられている。さらに、
ペン入力電子手帳としてのニーズが高まり、携帯用端末
機（ＰＤＡ）への需要が拡大している。

【０００３】固有の或いは電場を印加することにより誘
起される自発分極を有する液晶材料が電極間に挟まれた
液晶表示素子（例えば、反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）、
ＤＨＦ液晶、ねじれＦＬＣ、電傾効果、強誘電性液晶な
どを用いた表示モード）は、広視野角、高速応答可能な
表示モードとして注目されている。

【０００４】図１０に、自発分極を有する液晶の一例と
して反強誘電性液晶の配向と電場の関係を示す。電圧無
印加時には、液晶分子は互い違いに並んで、自発分極を
打ち消している（同図Ａ）。このときの平均的な分子の
光軸は図の縦方向となり、これと水平及び垂直となるよ
うに２枚の偏光板をクロスニコルに配置すると、暗状態
（ノーマリブラック）となる。正電圧或いは負電圧を印
加すると、液晶は一方向に配列するため、光軸が偏向板
の偏向方向からずれて明状態となる。ＴＮモードの液晶
と異なる点は、正電圧印加と負電圧印加とでは液晶の配
列が違うことである（同図Ｂ、Ｃ）。

【０００５】また、電極間に印加する電圧の強度によっ
て、電圧無印加状態、正電圧印加状態、負電圧印加状態
という３つの配向だけでなく、これらの中間の任意の配
向をとることができる。したがって、メモリー性は無い
若しくは乏しいが、ＴＦＴ、ＴＦＤ（薄膜ダイオー
ド）、ＭＩＭなどのスイッチング素子を各画素に形成し
たアクティブマトリックス方式を採用し、非選択期間中
も上記任意の配向状態をとる電圧を保持するようにすれ
ば、階調表示が可能であると考えられる。

【０００６】しかし、自発分極成分が常誘電成分に比べ
て大きいため、特に極性反転時に画素電圧の供給が十分
に行われない場合がある。つまり、ノーマリブラックモ
ードの反強誘電性液晶表示措置において、極性反転を行
う場合は、画素電圧が一旦０ボルトの状態となるため、
黒表示を経由してから反対極性の画像を表示することに
なる。したがって、書込みが不十分となるため、極性反
転を行った走査線に配列された画素の輝度が下がり、黒
縞（以下、妨害縞と呼ぶ）が生じる。この妨害縞が視覚
の時空間周波数特性で視認される領域に入ってくると、
大幅に画質劣化が生じることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来、Ａ
ＦＬＣ等の自発分極を有する液晶材料を用いた液晶表示
装置においては、特に極性反転が行われる画素に対して
書込みが十分に行われず、そのため妨害縞が発生して表
示が不均一になる等、画質劣化が大きな問題であった。

【０００８】本発明は上記従来の問題に対してなされた
ものであり、自発分極を有する液晶材料を用いた液晶表
示装置において、書込み状態を均一化して画質劣化を防
止することが可能な駆動方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶表示装
置は、固有又は電界を印加することにより誘起される自
発分極を有する液晶を用いて液晶パネル（ここでいう液
晶パネルは信号線ドライバ等の駆動回路部分は含まない
概念）を構成した液晶表示装置の駆動方法において、前
記液晶パネルの選択された画素に対して該画素に対応す
る領域の液晶が強誘電状態となるリセット電圧を印加し
た後、前記選択された画素に対して表示画像に対応した
前記リセット電圧の極性と同一極性の書込み電圧を印加
することを特徴とする。

【００１０】前記リセット電圧は、選択された画素のほ
ぼすべての液晶分子（画素電極と対向電極との間のほぼ
すべての液晶分子）が同一の配向状態となるようにする
ことが好ましい。

【００１１】前記発明によれば、書き換えを行う画素に
ついて一旦強誘電状態とし、続いて表示画像に対応した
画像信号を書込むことになるため、書き換え前の配向状
態に関係無く、初期状態を同一にすることができる。し
たがって、反強誘電性液晶材料のうちヒステリシス特性
を有する液晶材料を用いた場合であっても、前フィール
ドの画像の影響を受けない表示を行うことができる。そ
のため、ノーマリブラックモードの表示において極性反
転を行った場合に生じる妨害縞が視認されないようにす
ることができ、画質の均一な表示を得ることができる。
また、液晶分子の配向状態を揃えることにより、書き込
み後の保持期間中に反転電流が流れないようにすること
ができる。

【００１２】前記発明において、リセット電圧を印加す
る期間と書込み電圧を印加する期間とが連続する、すな
わちリセット電圧と書込み電圧とが連続して画素に供給
されることが好ましい。

【００１３】また、極性反転を行うアドレス線の選択期
間は極性反転を行わないアドレス線の選択期間より長く
することができる。例えば、極性反転を行うアドレス線
についてはリセット期間と書込み期間を設け、極性反転
を行わないアドレス線については書込み期間のみを設け
るようにする。

【００１４】さらに、前記発明の態様としては、以下の
ものをあげることができる。

【００１５】（Ａ）画素電圧の極性を反転する表示方式
において、リセット電圧を書込み電圧の変動範囲内の所
定の中間電圧とする。

【００１６】このように、所定の中間電圧を初期状態と
することにより、自発分極によって画素容量が大きくな
り、そのため画素に印加される電圧の立ち上がり特性が
なまるような場合でも、表示画像に対応した画素電圧と
リセット電圧との電圧差を小さくすることができるの
で、書き込み不足等による画質劣化を改善することがで
きる。

【００１７】前記所定の中間電圧は、書込み電圧の変動
範囲の中心の電圧（最大書込み電圧と最小書込み電圧の
中心の電圧）としてもよいが、透過率等の中心の電圧
（５０％中間調電圧）としてもよい。５０％中間調電圧
とすることで、液晶表示のガンマ特性に対応してリセッ
ト電圧を決めることができるため、リセット電圧による
画質劣化を低減し画質をより改善することができる。

【００１８】また、リセット電圧を所定の中間電圧とす
る場合、前フィールドの画像信号と次フィールドの画像
信号の相関をとってリセット電圧を決めることにより、
画質をより改善することができる。

【００１９】また、リセット電圧を所定の中間電圧とす
る場合、液晶表示の応答特性において白表示及び黒表示
のいずれについても同等の応答速度が得られるような電
圧としてもよい。このように所定の中間電圧を応答速度
に応じて決めることにより、リセット電圧印加から白表
示までの応答時間とリセット電圧印加から黒表示までの
応答時間を同等とできるため、応答性をより改善するこ
とができる。

【００２０】（Ｂ）画素電圧の極性を反転する表示方式
において、リセット電圧Ｖr と最大書込み電圧Ｖmax と
の間に、｜Ｖｒ｜＞｜Ｖｍａｘ｜を満足するようにする。

【００２１】このように、リセット電圧を最大の書込み
電圧より大きくすることによって、全ての表示信号にお
いて画質を改善することができる。

【００２２】また、最大書込み電圧が信号線ドライバの
最大出力電圧である場合には、外部リセット回路からリ
セット信号を供給し、信号線ドライバから書込み信号を
供給するようにすればよい。この場合、信号線に対して
信号線ドライバからの出力線と外部リセット回路からの
出力線とを切り換えるスイッチング素子が必要となる
が、セル内のアレイ構造としてスイッチング素子を構成
することが可能である。外部リセット回路を信号線ドラ
イバと独立に設けることにより、信号線ドライバの電源
電圧を低くすることができるため、ドライバでの消費電
力を少なくかつ低耐圧のドライバを使用することができ
る。この場合、信号線ドライバの出力側に高電圧が印加
されないように、リセット期間と書込み期間との間に信
号線への印加電圧をドライバの耐圧以下にできる構成を
設けるようにし、この期間では画素に備わっているスイ
ッチング素子をオフ状態とする。

【００２３】（Ｃ）列方向に延伸した複数の第１の領域
が電気的に接続されるとともに列方向に延伸した複数の
第２の領域が電気的に接続され、且つ前記第１の領域と
第２の領域とが電気的に絶縁された対向電極を設け、対
向電極の第１の領域と第２の領域とでは印加電圧の極性
を同一とせず、且つ対向電極の第１の領域に対応する画
素に印加されるリセット電圧と対向電極の第２の領域に
対応する画素に印加されるリセット電圧の極性を同一と
しない。

【００２４】このようにすれば、対向電極を分離しない
で構成した場合に対して、より高いリセット電圧を液晶
に印加することができる。また、信号線ドライバの低電
圧化をはかることが可能となり、ドライバでの消費電力
を少なくかつ低耐圧のドライバを使用することができ
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。なお、以下の実施形態では、特に断
らない限りノーマリブラックモードについて説明を行う
が、ノーマリホワイトモードについても同様に考えるこ
とができる。

【００２６】まず、本発明の第１の実施形態について説
明する。

【００２７】図１に、本実施形態の液晶表示装置の要部
構成を示す。この液晶表示装置は、ＡＦＬＣ等の自発分
極を有する液晶を用いた液晶パネル１、アドレス線駆動
回路４、信号線ドライバ５等からなる。液晶パネル１内
のアレイ構成部には、画素電極３と信号線７との間に介
在するＴＦＴ等のスイッチング素子２が設けてあり、Ｔ
ＦＴのゲート電極はアドレス線６に、ソース電極は信号
線７に、ドレイン電極は画素電極３にそれぞれ接続され
ている。これにより、アドレス線６からアドレス信号が
供給された画素についてはスイッチング素子２がオン状
能となり、信号線７からの信号が画素電極３に供給され
る。

【００２８】図２は、本実施形態における信号波形図を
示したものである。アドレス線からの信号ＡＤＲによっ
て選択される選択期間Ｔs はリセット期間Ｔr と書込み
期間Ｔw からなり、信号線（信号ＳＩＧ）にはそれぞれ
期間においてリセット信号（正極性ではＶrp、負極性で
はＶrm）及び書込み信号が供給される。なお、Ｖc は対
向電極に印加されるコモン電圧（本例では０Ｖ）であ
る。

【００２９】スイッチング素子を介してリセット信号を
画素に供給することにより、液晶分子が強誘電状態とな
り、液晶が図３に示すようなヒステリシス特性を有して
いても、液晶の配向の初期状態を常に同一とすることが
できるため、前フィールドの表示状態によらず均一な画
質を得ることができる。

【００３０】次に、本発明の第２の実施形態について図
４を参照して説明する。図４は、第１フィールド（図の
前半部分）と第２フィールド（図の後半部分）とで書込
み極性が異なる場合の信号波形を示したものである。

【００３１】アドレス線ＡＤＲ１では第１フィールド、
第２フィールドともに同極性の書込みを行っているが、
アドレス線ＡＤＲ２では第１フィールドで極性反転を行
い、アドレス線３では第２フィールドで極性反転を行っ
ている。すなわち、アドレス線ＡＤＲ１では書込み期間
Ｔw のみとなっているが、アドレス線ＡＤＲ２では第１
フィールドでリセット期間Ｔr が、アドレス線３では第
２フィールドでリセット期間Ｔr がそれぞれ設けられて
いる。リセット期間Ｔr 及び書込み期間Ｔw 、或いはリ
セット電圧Ｖrp及びＶrmは、画質を改善できるような適
当な値に設定される。なお、リセット期間が加わったこ
とでフィールドの長さが変わることが無いように、ブラ
ンキング期間をリセット期間に利用してもよい。

【００３２】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。本実施形態は、リセット電圧を書込み電圧の変
動範囲内における所定の中間電圧とするものである。

【００３３】図５は本実施形態における各部の信号波形
を示したものであり、図６は液晶への印加電圧と透過率
の関係を示したものである。Ｖmax は最大信号電圧（最
大書込み電圧に対応）を、Ｖmin は最小信号電圧（最小
書込み電圧に対応）を示している。

【００３４】本実施形態における第１の例では、｜Ｖmid ｜＝｜（Ｖmax ＋Ｖmin ）／２｜となる電圧をリセット電圧としている。

【００３５】本実施形態における第２の例では、図６に
示すようにマイナス書込み時とプラス書込み時とで電圧
−透過率特性が異なる場合において、５０％中間調をリ
セット電圧としている。すなわち、＋Ｔ₅₀＝（＋Ｔ₁₀₀）／２ −Ｔ₅₀＝（−Ｔ₁₀₀）／２を満足する電圧＋Ｖ₅₀及び−Ｖ₅₀がリセット電圧とな
る。

【００３６】本実施形態における第３の例では、応答特
性によりリセット電圧を決めるようにしている。例え
ば、リセット信号印加から白表示までの応答時間をＲw
、リセット信号印加から黒表示までの応答時間をＲb
とすると、Ｒw ＝Ｒb となるようにリセット電圧を決める。

【００３７】また、本実施形態における第４の例では、
前フィールドの画像信号と次フィールドの画像信号との
相関をとってリセット電圧を決めることにより、表示画
像に応じて画質を改善するようにしている。

【００３８】次に、本発明の第４の実施形態について説
明する。図７は、本実施形態の液晶表示装置の要部構成
を示したものである。基本的な構成については図１と同
様であるため、図１に示した構成要素と同一或いは対応
する構成要素には同一番号を付している。

【００３９】本例では、信号線ドライバー５からの書込
み信号と外部リセット回路１３からのリセット信号を切
り替えるスイッチング素子１１を液晶パネル１内に設
け、このスイッチング素子１１の切り替えを制御回路１
２で行っている。リセット電圧Ｖr は書込み電圧の極性
と同一とし、最大書込み電圧Ｖmax との間に｜Ｖr ｜＞｜Ｖmax ｜となるようにリセット電圧が設定される。

【００４０】次に、本発明の第５の実施形態について説
明する。

【００４１】図８は、本実施形態の液晶表示装置におけ
る液晶パネルの要部を示したものである。２１ａ及び２
１ｂは液晶パネルの一方の基板上に形成された対向電極
であり、これらの対向電極２１ａ及び２１ｂは互いに電
気的に分離されている。２２ａ及び２２ｂは自発分極を
有する液晶を挟んで対向電極２１ａ及び２１ｂが形成さ
れた一方の基板と対向する他方の基板上に形成された画
素電極であり、画素電極２２ａは対向電極２１ａに対向
し、画素電極２２ｂは対向電極２１ｂに対向している。
また、他方の基板には、行方向に配列した画素電極に接
続されたスイッチング素子（図示せず）を選択するアド
レス線２３と、列方向に配列した画素電極に対応して設
けられ選択されたスイッチング素子を介して画素電極に
表示信号を供給する信号線２４が形成されている。な
お、図８の例では、互いに絶縁された対向電極２１ａ及
び２１ｂがアドレス線方向に１本毎に交互に配置されて
いるが、これらは複数本毎に配置されていてもよい。

【００４２】図９は、本実施形態における各部の電圧波
形を示した図である。同図に示すように、アドレス線の
選択期間はリセット期間Ｔr 及び書き込み期間Ｔw から
構成され、リセット期間ＴR において、対向電極２１ａ
（信号ＣＰ）及び２１ｂ（信号ＣＭ）には互いに逆極性
の電圧＋Ｖc 及び−Ｖc が印加され、画素電極２２ａ
（信号ＳＩＧ１）及び画素電極２２ｂ（信号ＳＩＧ２）
には互いに逆極性の電圧−Ｖr 及び＋Ｖr が印加され
る。これにより、対向電極２１ａ及び画素電極２２ａ間
の液晶、対向電極２１ｂ及び画素電極２２ｂ間の液晶に
はいずれも、リセット期間において電圧Ｖc ＋Ｖr が印
加されることになる。したがって、対向電極２１ａ及び
２１ｂを分離しないで構成した場合に対して、より高い
リセット電圧を液晶に印加することができる。また、信
号線ドライバの低電圧化をはかることが可能となり、ド
ライバでの消費電力を少なくかつ低耐圧のドライバを使
用することができる。

【００４３】以上、本発明の各実施形態を説明したが、
本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施するこ
とが可能である。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、書き換えを行う画素に
対してリセット電圧を印加して一旦強誘電状態とした後
に書込み電圧を印加するので、書き換え前の表示状態
（配向状態）によらず均一な画質の表示を得ることがで
きる。したがって、ノーマリブラックモードの表示にお
いて極性反転を行った場合に生じる妨害縞が視認されな
いようにすることができ、画質の向上をはかることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態等に係る液晶表示装置
の要部を示した図。

【図２】本発明の第１の実施形態における各部の波形を
示した図。

【図３】自発分極を有する液晶のヒステリシス特性を示
した図。

【図４】本発明の第２の実施形態における各部の波形を
示した図。

【図５】本発明の第３の実施形態における各部の波形を
示した図。

【図６】本発明の第３の実施形態における液晶への印加
電圧と透過率との関係を示した図。

【図７】本発明の第４の実施形態に係る液晶表示装置の
要部を示した図。

【図８】本発明の第５の実施形態における対向電極等の
配置を示した図。

【図９】本発明の第５の実施形態における各部の波形を
示した図。

【図１０】自発分極を有する液晶の動作を説明するため
の図。

【符号の説明】

１…液晶パネル２…スイッチング素子３…画素電極４…アドレス線駆動回路５…信号線ドライバー６…アドレス線７…信号線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者奥村治彦神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地株式会社東芝生産技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固有又は電界を印加することにより誘起
される自発分極を有する液晶を用いて液晶パネルを構成
した液晶表示装置の駆動方法において、前記液晶パネル
の選択された画素に対して該画素に対応する領域の液晶
が強誘電状態となるリセット電圧を印加した後、前記選
択された画素に対して表示画像に対応した前記リセット
電圧の極性と同一極性の書込み電圧を印加することを特
徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項２】前記リセット電圧の絶対値は前記液晶パ
ネルの画素に印加される最大書込み電圧の絶対値よりも
大きいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置
の駆動方法。
【請求項３】前記液晶パネルは、マトリックス状に配
列された複数の画素電極と、行方向に配列された画素電
極に対応する画素を選択するための複数の選択線と、列
方向に配列された画素電極に対応して設けられ選択され
た画素に前記リセット電圧及び書込み電圧を印加するた
めの複数の信号線と、前記液晶を挟んで前記マトリック
ス状に配列された複数の画素電極と対向し、列方向に延
伸した複数の第１の領域が電気的に接続されるとともに
列方向に延伸した複数の第２の領域が電気的に接続さ
れ、且つ前記第１の領域と第２の領域とが電気的に絶縁
された対向電極とを有し、前記対向電極の第１の領域と
第２の領域とでは印加電圧の極性を同一とせず、且つ前
記対向電極の第１の領域に対応する画素に印加されるリ
セット電圧と前記対向電極の第２の領域に対応する画素
に印加されるリセット電圧の極性を同一としないことを
特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の駆動方法。