DE69428465T2

DE69428465T2 - Steuerungsverfahren für Flüssigkristallanzeigeeinrichtung mit 8 Spannungspegeln

Info

Publication number: DE69428465T2
Application number: DE69428465T
Authority: DE
Inventors: Akira Inoue; Kenichi Momose; Hiroaki Nomura; Yuzuru Sato; Takaaki Tanaka
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-02-25
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2014-02-25
Also published as: JPH07175041A; HK1014288A1; EP0613116B1; EP0613116A3; KR100238903B1; US5835075A; DE69424330D1; US5684503A; US6236385B1; EP0866441B1; DE69428465D1; SG72608A1; JP3489169B2; KR940020154A; DE69424330T2; EP0866441A1; EP0613116A2

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die einen chiralen, nematischen Flüssigkristall benutzt, der zwei metastabile Zustände hat. Insbesondere betrifft sie ein Ansteuerverfahren, mit dem die Schreibgeschwindigkeit verbessert wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Ansteuerverfahren, welches die Ansteuerspannung ausgleichen kann, um Unregelmäßigkeiten im Schwellenwert des Flüssigkristalls bewältigen zu können, die für jedes Flüssigkristallfeld spezifisch sind, und mit dem ein Temperaturausgleich der Ansteuerspannung möglich ist. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Ansteuerverfahren, mit dem die Ungleichheit zwischen den Spannungen zweier unterschiedlicher Ansteuersignalverläufe abgeschwächt wird und die Ansteuerschaltkreise als integrierte Schaltung (IC) auf einem Chip gestaltet werden können.

Verwandter Stand der Technik

Das Ansteuern eines Flüssigkristalls, der Bistabilität aufweist, bei dem ein chirales, nematisches Flüssigkristallmedium verwendet ist, wurde bereits in der offengelegten japanischen Veröffentlichung 1-51818 offenbart, die Beschreibungen anfänglicher Ausrichtungsbedingungen, zweier metastabiler Zustände sowie ein Verfahren des Schaltens zwischen diesen beiden metastabilen Zuständen enthält.
Wenn es zur praktischen Verwirklichung kommt, wohnen dem in der japanischen offengelegten Veröffentlichung 1-51818 beschriebenen Ansteuerverfahren jedoch viele Probleme inne. Zum Beispiel offenbart die oben genannte Veröffentlichung zwei Verfahren zum Schalten zwischen den metastabilen Zuständen.
Bei dem ersten Verfahren werden die beiden metastabilen Zustände wie folgt erhalten: ein um 360º verdrillter Ausrichtungszustand wird mit Hilfe eines Kippschalters erzielt, um die an den Flüssigkristall angelegte Spannung (60 Ha, 15 V Spitze-zu-Spitze) plötzlich abzuschalten; und ein 0º gleichförmiger Ausrichtungszustand wird durch die Benutzung einer Regelspannungsvorrichtung erhalten, um der an den Flüssigkristall angelegten Spannung ein langsames Absinken über ungefähr 1 Sekunde zu erlauben.
Das zweite Verfahren geht wie folgt: wenn eine hohe Frequenz von 1500 kHz nach dem Abschalten eines niederfrequenten Feldes unmittelbar an den Flüssigkristall angelegt wird, wird ein um 360º verdrillter Ausrichtungszustand ermöglicht. Wenn das 1500 kHz Hochfrequenzfeld nach einer Verzögerung von ungefähr 1/4 Sekunde nach dem Abschalten des niederfrequenten Feldes angelegt wird, wird ein 0º gleichförmiger Ausrichtungszustand erreicht.
Das erste Verfahren ist völlig undurchführbar; es kann niemals über eine einfache Überprüfung im Labor hinausgehen. Als die gegenwärtigen Erfinder zum Experimentieren mit dem zuletzt genannten Verfahren kamen, entdeckten sie, daß der gleiche 360º verdrillte Orientierungszustand erzielt wird, wenn ein hochfrequentes Feld nach einer Verzögerung von etwa 1/4 Sekunde nach dem Abschalten des niederfrequenten Feldes angelegt wird, und deshalb war es unmöglich, zwischen den beiden metastabilen Zuständen hin- und herzuschalten.
Ferner steht in der japanischen offengelegten Veröffentlichung 1-51818 nichts über eine Matrixanzeige, die gegenwärtig zur praktischen Verwendung am besten ist und eine hohe Qualität als Anzeigevorrichtung hat, und es ist auch nichts über ein Ansteuerverfahren für eine solche Vorrichtung offenbart.
In US-A-4 850 676, US-A-5 594 464 und US-A-5 488 499 haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Steuern des in Flüssigkristallzellen erzeugten Rückflusses offenbart, um den oben beschriebenen Fehler abzuschwächen. Ziel dieser Offenbarungen war aber nicht das Verkürzen der zum Schreiben jeder Zeile erforderlichen Zeit. Deshalb beträgt die für jedes Ausführungsbeispiel der oben genannten Offenbarungen zum Schreiben einer Zeile einer Matrixanzeige benötigte Zeit 400 us, so daß zum Schreiben von 400 oder mehr Zeilen insgesamt mindestens 160 ms (6,25 Hz) nötig wären. Das ist unbrauchbar, weil es zum Flackern der Anzeige führen würde.
Insgesamt schließen Unregelmäßigkeiten in den während des Herstellungsverfahrens eines Flüssigkristallanzeigefeldes induzierten Ansteuercharakteristiken Unterschiede in den Ansteuercharakteristiken ein, die von der Position innerhalb irgendeines Anzeigefeldes abhängen, sowie Differenzen in Ansteuercharakteristiken zwischen unterschiedlichen Anzeigefeldern, die durch Unterschiede zwischen Fabrikationschargen verursacht sind. Um also sicherzustellen, daß ein ganzer Flüssigkristallbildschirm immer mit optimierter Anzeigequalität benutzt werden kann, muß eine Feinsteuerung der Ansteuerspannung vorgesehen werden, die jedem Feld angepaßt ist. Selbst wenn auf die eine oder andere Weise eine optimale Einstellung erzielt worden ist, werden darüber hinaus wahrscheinlich neue Änderungen in den Ansteuerbedingungen durch Schwankungen der Umgebungstemperatur verursacht, so daß es wesentlich ist, für weitere Einstellung zum Anpassen an Temperaturschwankungen zu sorgen.
Unterschiede im Schwellenwert der Ansteuerspannung innerhalb eines einzigen Feldes sind in Fig. 26 gezeigt. Da die Ansteuerspannung sich auf diese Weise in Abhängigkeit von geringen Unterschieden im Ausrichtungszustand oder Schwankungen im Zellenspalt ändert, muß für jedes Feld eine optimale Einstellung der Ansteuerspannung vorgenommen werden, um dessen schlimmstem Bereich gerecht zu werden.
Was das Ansteuern eines Flüssigkristalls mit Speicherfähigkeit angeht, so muß ein Rücksetzimpuls von verhältnismäßig großem absolutem Wert an den Flüssigkristall angelegt werden, um in den Flüssigkristallmolekülen einen Freedericksz-Übergang zu veranlassen. Hierdurch wird ein großes Ungleichgewicht im Spannungsverhältnis zwischen den Abtast- und Datensignalen während der Matrixansteuerung hervorgerufen. Dieses Ungleichgewicht führt wahrscheinlich zu großen Schwierigkeiten bei der Konfiguration spezifischer Ansteuerschaltungen oder der Gestaltung solcher Schaltkreise als IC.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Schaffung eines Verfahrens zum Ansteuern eines Flüssigkristalls, mit dem das Ungleichgewicht zwischen den Spannungen der Abtast- und Datensignale verringert, die Konfiguration der Ansteuerschaltung vereinfacht und die Ansteuerschaltung zum Einschluß in integrierte Schaltungen geeignet gemacht werden kann, selbst wenn eine Rücksetzspannung von verhältnismäßig großem absoluten Wert an den Flüssigkristall angelegt wird.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren wie beansprucht gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die vorliegende Erfindung läßt sich bei einem Ansteuerverfahren verwenden, das mindestens acht Pegel umfaßt.
Ein Achtpegel-Ansteuerverfahren ermöglicht das Ansteuern eines Flüssigkristalls mit acht Potentialpegeln: vier Arten von Potential werden als Datenpotentiale des Spaltenelektrodensignals zum Anlegen positiver oder negativer EIN-Selektionsspannungen sowie positiver und negativer AUS-Selektionsspannungen an den Flüssigkristall gesetzt, zwei Arten von Potential werden als Rücksetzpotentiale des Reihenelektrodensignals gesetzt, um an den Flüssigkristall während der Rücksetzperiode positive und negative Rücksetzspannungen anzulegen, zwei Arten von Potential wenden als Selektionspotentiale gesetzt um positive und negative Selektionsspannungen während der Selektionsperiode an den Flüssigkristall anzulegen, zwei Arten von Datenpotential werden als Nichtselektionspotentiale gesetzt, um den obigen vier Arten des Datenpotentials während der Verzögerungsperiode und der Nichtselektionsperiode Vorspannungspotentiale zu vermitteln, und entweder zwei Arten von Selektionspotential oder zwei Potentiale unter vier Arten von Datenpotential werden so eingestellt, daß sie die gleichen sind wie zwei Arten des Rücksetzpotentials.
Diese acht Potentialpegel werden in vier Pegel einer ersten Niederspannungsgruppe (V1, V2, V3 und V4, wobei V1 < V2 < V3 < V4) und vier Pegel einer zweiten Hochspannungsgruppe (V5, V6, V7 und V8, wobei V4 < V5 < V6 < V7 < V8) aufgeteilt.
Wenn sich das Datenpotential des Spaltenelektrodensignals in der ersten Gruppe befindet, wird das Rücksetzpotential unter der zweiten Gruppe ausgewählt, und wenn sich das Datenpotential des Spaltenelektrodensignals in der zweiten Gruppe befindet, wird das Rücksetzpotential unter der ersten Gruppe ausgewählt.
Wenn sich das Datenpotential des Spaltenelektrodensignals für jede der Perioden mit Ausnahme der Rücksetzperiode in der ersten Gruppe befindet, könnte man ein Potential aus der gleichen ersten Gruppe auswählen; befindet sich das Datenpotential des Spaltenelektrodensignals in der zweiten Gruppe, könnte man ein Potential aus der gleichen zweiten Gruppe auswählen.
Hiermit wird sichergestellt, daß eine Rücksetzspannung von verhältnismäßig großem absolutem Wert von mehr als 20 V und eine Nichtselektionsspannung in der Nachbarschaft von 1 V an den Flüssigkristall angelegt werden kann, ohne daß eine große Spannungsdifferenz zwischen der Spannung des Reihenelektrodensignals und der Spannung des Spaltenelektrodensignals erzeugt werden muß. Das macht es einfacher, die Ansteuerschaltung zu gestalten und ist besonders günstig für die Ausbildung einer integrierten Schaltung.
Wenn in diesem Fall die Potentialdifferenz zwischen dem Potential V4 der ersten Gruppe und dem Potential V5 der zweiten Gruppe groß ist, kann auch der absolute Wert der Rücksetzspannung, die während der Rücksetzperiode an den Flüssigkristall angelegt wird, auf einen großen Wert gesetzt werden.
In einem kten Rahmen bzw. Bild (wobei k eine ganze Zahl ist) wird das EIN-Selektionspotential des Spaltenelektrodensignals Xm auf V5 der zweiten Gruppe und das AUS-Selektionspotential auf V7 gesetzt, wie in Fig. 9 gezeigt. Das Rücksetzpotential des Reihenelektrodensignals Yn wird auf V1 gesetzt, das Selektionspotential auf V8 und das Nichtselektionspotential auf V6.
Im anschließenden (k + 1)ten Bild wird das EIN-Selektionspotential des Spaltenelektrodensignals Xm auf V4 der ersten Gruppe und das AUS-Selektionspotential auf V2 gesetzt. Das Rücksetzpotential des Reihenelektrodensignals Yn wird auf V8 gesetzt, das Selektionspotential auf V1 und das Nichtselektionspotential auf V3, womit ein alternierendes Ansteuern des Flüssigkristalls möglich ist, bei dem die Polarität für jedes Bild umgekehrt wird.
Als Alternative wird im kten Bild (wobei k eine ganze Zahl ist) das EIN-Selektionspotential des Spaltenelektrodensignals Xm auf V8 der zweiten Gruppe gesetzt und das AUS-Selektionspotential auf V6, wie in Fig. 10 gezeigt. Das Rücksetzpotential des Reihenelektrodensignals Yn wird auf V1 gesetzt, das Selektionspotential auf V5 und das Nichtselektionspotential auf V7.
Im anschließenden (k + 1)ten Bild wird das EIN-Selektionspotential des Spaltenelektrodensignals Xm auf V1 der ersten Gruppe gesetzt und das AUS-Selektionspotential auf V3. Das Rücksetzpotential des Reihenelektrodensignals Yn wird auf V8 gesetzt, das Selektionspotential auf V4 und das Nichtselektionspotential auf V2, womit ein alternierendes Ansteuern des Flüssigkristalls möglich ist, bei dem die Polarität bei jedem Bild umgekehrt wird.
Als weitere Alternative wird das EIN-Selektionspotential des Spaltenelektrodensignals Xm innerhalb einer Bildperiode T durch alternierende Impulse zwischen V4 und V5 eingestellt, und das AUS-Selektionspotential des Spaltenelektrodensignals Xm wird durch alternierende Impulse zwischen V2 und V7 eingestellt, wie in Fig. 11 gezeigt. In einer diesem entsprechenden Folge wird das Rücksetzpotential des Reihenelektrodensignals Yn durch alternierende Impulse zwischen V8 und V1 gesetzt, das Selektionspotential durch alternierende Impulse zwischen V1 und V8 und das Nichtselektionspotential durch alternierende Impulse zwischen V3 und V6.
Hiermit ist eine alternierende Ansteuerung des Flüssigkristalls möglich, bei dem die Polarität der an den Flüssigkristall anzulegenden Spannung bei jedem Impuls umgekehrt wird.
Als noch eine weitere Möglichkeit wird das EIN-Selektienspotential des Spaltenelektrodensignals Xm innerhalb einer Bildperiode T durch alternierende Impulse zwischen V1 und V8 gesetzt, und das AUS-Selektionspotential des Spaltenelektrodensignals Xm wird durch alternierende Impulse zwischen V3 und V6 gesetzt, wie in Fig. 12 gezeigt. In einer diesem entsprechenden Folge wird das Rücksetzpotential des Reihenelektrodensignals Yn durch alternierende Impulse zwischen V8 und V1 gesetzt, das Selektionspotential durch alternierende Impulse zwischen V4 und V5 und das Nichtselektionspotential durch alternierende Impulse zwischen V2 und V7. Das ermöglicht eine alternierende Ansteuerung des Flüssigkristalls, bei dem die Polarität der an den Flüssigkristall angelegten Spannung bei jedem Impuls umgekehrt wird.
Wenn bei den Ansteuerverfahren gemäß Fig. 9 und 11 die Beziehungen V4 - V3 = V3 - V2 = V7 - V6 = V6 - V5 gesetzt werden, können etwa gleiche Nichtselektionsspannungen auf die Nichtselektionsperiode T 4 angewandt werden.
Wenn bei den Ansteuerverfahren gemäß Fig. 10 und 12 die Beziehungen V3 - V2 = V2 - V1 = V8 - V7 = V7 - V6 gesetzt werden, können etwa gleiche Nichtselektionsspannungen während der Nichtselektionsperiode T4 an den Flüssigkristall angelegt werden.
Wenn bei den Ansteuerverfahren gemäß Fig. 11-12 eine der Selektionsperiode T3 äquivalente Zeiteinheit mit 1H bezeichnet wird, ist die Impulsbreite eines Signals FR, welches das Abwechseln von Reihen- und Spaltenelektrodensignalen verursacht, gleichfalls 1H, und die Phase des Signals FR kann so gesetzt werden, daß sie gegenüber der Selektionsperiode des Reihenelektrodensignals Yn um (1H/2) versetzt ist. Fig. 13 zeigt ein Ansteuerverfahren, bei dem dies auf das Ansteuerverfahren der Fig. 11 angewandt ist. In diesem Fall ist die Anzahl dar Umkehrungen der Antriebspotentiale der Reihen- und Spaltenelektrodensignale halb so groß wie im Fall von Fig. 11, aber es kann garantiert werden, daß die Anzahl Umkehrungen der an den Flüssigkristall angelegten Spannung größer sein kann.
Ferner wird bei den in Fig. 11 und 12 gezeigten Ansteuerverfahren die Polarität der an den Flüssigkristall angelegten Spannung zu jeder Zeiteinheit umgekehrt, die der Selektionsperiode T3 (1H) äquivalent ist, so daß bei positiver Polarität zu Anfang des kten Bildes (wobei k eine ganze Zahl ist) die Polarität am Anfang des (k + 1)ten Bildes negativ wird; wenn die Polarität am Anfang des kten Bildes negativ ist, wird die Polarität am Anfang des (k + 1)ten Bildes positiv. Das ermöglicht eine alternierende Ansteuerung des Flüssigkristalls mit einer Kombination der Polaritätsumkehr alle 1H und bei jedem Bild. Fig. 14 zeigt: ein Ansteuerverfahren, wo dies auf das Ansteuerverfahren der Fig. 11 angewandt ist.
Bei der Verwirklichung jedes der Ansteuerverfahren der Fig. 9-14 ist es vom Standpunkt der Schaltkreisauslegung am besten, die Spannungen in der ersten Gruppe und die Spannungen in der zweiten Gruppe so einzustellen, daß sie in positiver und negativer Richtung in bezug auf eine Mitte des Erdpotentials symmetrisch sind.
Die oben beschriebenen 7-Pegel- und 8-Pegel-Ansteuerverfahren sind nicht notwendigerweise auf eine Anwendung bei einem Ansteuersignalverlauf beschränkt, der die Verzögerungsperiode T2 innerhalb einer Rahmenperiode T spezifiziert; sie sind ebenso effektiv bei dem in Fig. 3 gezeigten Ansteuersignalverlauf, der die Verzögerungsperiode T2 nicht spezifiziert.
Weitere Ziele und Erlangungen zusammen mit einem volleren Verständnis der Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die folgenden Ansprüche im Zusammenhand mit den beigefügten Zeichnungen offensichtlich und geschätzt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine verkürzte Querschnittsansicht einer von den Ausführungsbeispielen der Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung benutzten Flüssigkristallzelle.
Fig. 2A und 2B zeigen jeweils einen Ansteuersignalverlauf eines ersten Ausführungsbeispiels, der in Versuchen, die sich auf die vorliegende Erfindung beziehen, verwendet wird.
Fig. 3 zeigt einen Ansteuersignalverlauf, bei dem es keine Verzögerungsperiode gibt.
Fig. 4 ist eine Kurvendarstellung, die das Verhalten von Molekülen eines von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung benutzten bistabilen Flüssigkristalls veranschaulicht.
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild des gesamten Flüssigkristallansteuerschaltungsaufbaus.
Fig. 6 zeigt einen Matrixansteuersignalverlauf, der sich auf ein zweites Ausführungsbeispiel bezieht, welches die vorliegende Erfindung anwendet.
Fig. 7 zeigt Impulsspannungskennlinien des Matrixansteuersignalverlaufs der Fig. 6.
Fig. 8A bis 8D zeigen Matrixansteuersignalverläufe von Reihen- und Spaltenelektrodensignalen sowie ein Differenzsignal dazwischen zur Veranschaulichung von Ansteuersignalverläufen, die beim zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Fig. 9A-9D zeigen Ansteuersignalverläufe entsprechend dem Achtpegelansteuerverfahren und beziehen sich auf ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 10A-10D zeigen Ansteuersignalverläufe entsprechend dem Achtpegelansteuerverfahren und beziehen sich auf ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 11A-114D zeigen Ansteuersignalverläufe entsprechend dem Achtpegelansteuerverfahren und beziehen sich auf ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 12A-12D zeigen Ansteuersignalverläufe entsprechend dem Achtpegelansteuerverfahren und beziehen sich auf ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 13A-13D zeigen Ansteuersignalverläufe entsprechend dem Achtpegelansteuerverfahren und beziehen sich auf ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 14A-14D zeigen Ansteuersignalverläufe entsprechend dem Achtpegelansteuerverfahren und beziehen sich auf ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 15 ist ein Blockschaltbild der Y-Treiberschaltung des siebten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, die zur Schaffung des im Zusammenhang mit dem ersten bis siebten Ausführungsbeispiel gezeigten Abtastsignalverlaufs verwendet wird.
Fig. 16 ist ein Blockschaltbild der X-Treiberschaltung des achten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, die zur Schaffung des im Zusammenhang mit dem ersten bis siebten Ausführungsbeispiel gezeigten Datensignalverlaufs verwendet wird.
Fig. 17 zeigt die gesamte Konfiguration der Matrixflüssigkristallansteuerschaltung gemäß einer achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 18 ist ein Blockschaltbild der Y-Treiberschaltung der Fig. 17.
Fig. 19 ist ein Blockschaltbild der X-Treiberschaltung der Fig. 17.
Fig. 20 ist ein Zeitfolgeschema zur Veranschaulichung des Betriebs der verschiedenen Bauelemente der Y-Treiberschaltung der Fig. 18.
Fig. 21 ist ein Zeitfolgeschema zur Veranschaulichung des Betriebs des Datensignalspeichers der X-Treiberschaltung der Fig. 19.
Fig. 22 zeigt die in den Treiberschaltungen der Fig. 17 erzeugten Ansteuersignalverläufe.
Fig. 23 zeigt Signalverläufe, welche die Länge der Verzögerungsperiode ändern, entsprechend einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 24 zeigt Signalverläufe, bei denen die Verzögerungsperiode der Fig. 23 von 2H zu 3H geändert ist.
Fig. 25 zeigt Signalverläufe, bei denen die Verzögerungsperiode der Fig. 23 von 2H zu 3H und die Rücksetzperiode von 5H zu 7H geändert ist.
Fig. 26 zeigt die typische Verteilung des Schwellenwerts bei einem Flüssigkristall in einer Flüssigkristallanzeige.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Konfiguration der Flüssigkristallzelle

Das in jedem der unten beschriebenen Ausführungsbeispiele benutzte Flüssigkristallmedium wird durch Hinzufügen eines chiralen Dotiermittels (z. B. das von E. Merck Corp. als Produkt Nr. S811 erhältliche) zu einem nematischen Flüssigkristall (z. B. dem von E. Merck Corp. als Produkt Nr. ZLI3329 erhältlichen) geschaffen, wobei die Ganghöhe des Flüssigkristalls auf 3 bis 4 um eingestellt wird. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird ein Muster transparenter Elektroden 4 aus Indiumzinnoxid (ITO) auf einem oberen und unteren Glasträger 5 erzeugt, und über jedem Muster wird ein Polyimidorientierungsfilm 2 (z. B. aus dem Produkt SP-740 von Toray Corp.) aufgemalt. Jeder Polyimidorientierungsfilm 2 wird dann in Richtungen gerieben, die sich voneinander um einen vorherbestimmten Winkel unterscheiden (bei diesen Ausführungsbeispielen = 180º). Zwischen dem oberen und unteren Glasträger 5 werden Abstandselemente eingefügt, um sicherzustellen, daß der Spalt zwischen den Trägern gleichförmig, beispielsweise auf einem Trägerspalt (Zellenspalt) von 2 um oder weniger gehalten wird. Das Verhältnis der Dicke der Flüssigkristallschicht zur Verdrillungsganghöhe beträgt also 0.5 ± 0.2.
Wenn das Flüssigkristallmedium in diese Zeile eingeführt wird, sind Vorneigungswinkel θ1 und θ2 von Flüssigkristallmolekülen 1 klein, und die anfängliche Ausrichtung ist ein um 180º verdrillter Zustand. Diese Flüssigkristallzelle wird zwischen zwei Polarisierplatten 7 schichtartig eingelegt, die unterschiedliche Polarisierungsrichtungen haben, wie in Fig. 1 gezeigt, um ein Anzeigefeld zu schaffen. Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Isolierschicht, 6 bezeichnet eine Einebnungsschicht, 8 bezeichnet eine Maskierungsschicht zwischen Pixeln und 9 bezeichnet einen Richtungsvektor von Flüssigkristallmolekülen 1.
In Fig. 2A und 2B sind zwei Arten von Ansteuersignalverläufen gezeigt, die sich auf ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beziehen und zum Ansteuern des in Fig. 1 gezeigten Anzeigefeldes dienen. Jeder Ansteuersignalverlauf in diesen Figuren enthält eine Rücksetzperiode T1, eine Verzögerungsperiode T2, eine Selektionsperiode T3 sowie eine Nichtselektionsperiode T4 innerhalb einer periode T eines Rahmens oder Bildes (Bildperiode). Fig. 2A zeigt einen alternierenden Ansteuersignalverlauf, bei dem die Polarität der Spannung, die das Laden der Flüssigkristallzelle verursacht, einmal pro Bildperiode T umgekehrt wird. Fig. 2B zeigt einen alternierenden Ansteuersignalverlauf, bei dem die Polarität der Spannung, die das Laden der Flüssigkristallzelle verursacht, einmal pro Impuls der Impulsbreite (T3)/2 umgekehrt wird. Bei jeder dieser Figuren wird während der Rücksetzperiode T1 eine Rücksetzspannung (Rücksetzimpuls) 30 angelegt, die größer ist als der Schwellenwert, der einen Freedericksz-Übergang im nematischen Flüssigkristall hervorbringt, oder diesem Schwellenwert gleicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Spitzenwert der Rücksetzspannung 30 auf ±30 V gesetzt. Die Verzögerungsperiode T2 ist vorgesehen, um den Zeitpunkt, zu dem eine Selektionsspannung (Selektionsimpuls) 32 während der Selektionsperiode T3 an die Flüssigkristallzelle angelegt wird, zu verzögern, nachdem die Rücksetzspannung 30 an die Flüssigkristallzelle angelegt wurde. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird während der Verzögerungsperiode T2 als Verzögerungsspannung 31 an die Flüssigkristallzelle eine Spannung angelegt, die die gleiche ist wie eine Nichtselektionsspannung 33 zum Beispiel. Die während der Selektionsperiode T3 an die Flüssigkristallzelle angelegte Selektionsspannung 32 wird in bezug auf einen kritischen Wert ausgewählt, der den einen oder anderen von zwei metastabilen Zuständen im nematischen Flüssigkristall verursacht, zum Beispiel einen um 360º verdrillten Ausrichtungszustand und einen 0º gleichförmigen Ausrichtungszustand. Wenn bei dem im ersten Ausführungsbeispiel benutzten chiralen nematischen Flüssigkristall der Spitzenwert der Selektionsspannung 32 zwischen Null und ±1 V liegt, wird ein 360º Verdrillungsausrichtungszustand erhalten. Wenn andererseits eine Spannung von 2 V oder mehr an die Flüssigkristallzelle als Selektionsspannung 32 angelegt wird, wird ein 0º gleichförmiger Ausrichtungszustand erhalten. Während der Nichtselektionsperiode T4 wird an die Flüssigkristallzelle eine Nichtselektionsspannung 33 angelegt, deren absoluter Wert kleiner ist als der der Selektionsspannung 32, so daß der Flüssigkristall in dem während der Selektionsperiode T3 ausgewählten Zustand bleiben kann.
Ein Signalsteuerverlauf ist in Fig. 3 als Vergleichsbeispiel dargestellt. Der in Fig. 3 gezeigte Signalsteuerverlauf ist derjenige, der zuvor von den Anmeldern der vorliegenden Erfindung in US- A-5 594 464 und US-A-5 488 499 offenbart wurde. Das Ansteuerverfahren gemäß Fig. 3 ähnelt dem gemäß Fig. 2A und 2B insofern, als eine Rücksetzperiode T1, eine Selektionsperiode T3 und eine Nichtselektionsperiode T4 innerhalb einer Bildperiode vorgesehen sind, unterscheidet sich allerdings dadurch, daß die Verzögerungsperiode T2 nicht vorgesehen ist. Anders ausgedrückt, das in Fig. 2A und 2B gezeigte erste Ausführungsbeispiel eines Ansteuerverfahrens unterscheidet sich stark von dem Ansteuerverfahren gemäß Fig. 3, denn die Selektionsspannung 32 wird an die Flüssigkristallzelle angelegt, wenn nach dem Anlegen der Rücksetzspannung 30 die Verzögerungsperiode T2 abgelaufen ist.
Auf dem Ansteuerverfahren entweder gemäß Fig. 2A oder 2B beruhende Versuchsergebnisse sind in der Tabelle 2 zusammengefaßt. Zum Vergleich sind auf dem Ansteuerverfahren gemäß Fig. 3 beruhende Ergebnisse in der Tabelle 1 aufgeführt. Die Darstellung, auf die sich beide Tabellen beziehen, war ein transparentes Display mit Rückenlicht, bei dem der EIN-Zustand einem 0º gleichförmigen Ausrichtungszustand entsprach, der Licht durchläßt, und der AUS-Zustand einem um 360º verdrillten Ausrichtungszustand entsprach, der Licht ausschließt.
In den Tabellen 1 und 2 ist das Tastverhältnis das Verhältnis von (Selektionsperiode T3)/(Bildperiode T), die Impulsbreite ist die des Selektionsimpulses und die Verzögerungszeit ist die Länge der Verzögerungsperiode T2. Bei dem Ansteuerverfahren gemäß Fig. 2A ist die Impulsbreite gleich T3, während bei den Ansteuerverfahren der Fig. 2B und 3 die Impulsbreite (T3)/2 gleicht. In jeder der Fig. 2A, 2B und 3 entspricht die Schreibzeit für eine Zeile der Selektionsperiode T3. In jeder der Tabellen 1 und 2 hat die EIN-Spannung den Wert der Selektionsspannung 32, die an die Flüssigkristallzelle angelegt wird und den 0º gleichförmigen Ausrichtungszustand in der Flüssigkristallzelle hervorruft. Die AUS-Spannung hat den Wert der an die Flüssigkristallzelle angelegten Selektionsspannung 32, die den um 360º verdrillten Ausrichtungszustand verursacht. Tabelle 1 Tabelle 2
Wie ein Vergleich der Tabellen 1 und 2 zeigt, kann bei einem Einschub einer Verzögerungszeit nach dem Anlegen der Rücksetzspannung 30 und anschließendem Anlegen der Selektionsspannung 32 an die Flüssigkristallzelle der Flüssigkristall selbst dann ein- und ausgeschaltet werden, wenn an den Flüssigkristall eine Selektionsspannung 32 einer Impulsbreite angelegt wird, die bei dem Ansteuerverfahren gemäß Fig. 3 kein Schalten der Anzeige verursachen kann. Beispielsweise kann mit den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen eines Tastverhältnisses von 1 /240, einer Impulsbreite von 50 us, EIN/AUS-Spannungen von 3 V/0 V und einer Verzögerungszeit von 0 die Anzeige nicht ein- und ausgeschaltet werden. Wie Tabelle 2 zeigt, wird es aber möglich, die Anzeige ein- und auszuschalten, wenn eine Verzögerungszeit von mindestens 50 us eingeschaltet wird, ehe die gleiche Selektionsspannung 32 an die Flüssigkristallzelle angelegt wird. Das bedeutet mit anderen Worten, daß das erforderliche Schreiben einer Zeile bei einer matrixartigen Anzeige so verbessert werden kann, daß die 200 us des bekannten Verfahrens auf 100 us halbiert werden. Wenn die EIN-Spannung von 3 V auf 5 V bei einer Verzögerungszeit von mindestens 50 us angehoben wird, ist nachgewiesen worden, daß die zum Schreiben einer Zeile erforderliche Zeit noch weiter auf 50 us verkürzt werden kann, und zwar sogar als Reaktion auf einen Impuls einer Impulsbreite von 25 us.
Die Ergebnisse einer dynamischen Simulation des Verhaltens eines bei der vorliegenden Erfindung verwendeten bistabilen Flüssigkristalls und das Verhältnis zwischen der Verzögerungsperiode T2 und der Selektionsperiode T3 sind in Fig. 4 gezeigt. In dieser Kurvendarstellung ist die Zeit längs der X-Achse und die Neigung von Molekülen in der Mitte der Flüssigkristallzelle längs der Y-Achse aufgetragen, wobei ein Anfangspunkt die Zeit ist, zu der der Rücksetzimpuls abgeschnitten wird. Wie aus dieser Figur zu entnehmen ist, fallen die Flüssigkristallmoleküle, nachdem sie sich in einem vertikal aufrecht stehenden Zustand befinden (homeotropischer Ausrichtungszustand) geringfügig nach hinten (Rückfluß), kehren dann zurück und werden in diejenigen unterteilt, die zu einer Neigung von 0º fortschreiten und diejenigen, die sich über weitere 180º bewegen. Das zuerst genannte ist ein Übergang in einen 0º gleichförmigen Ausrichtungszustand, und das zuletzt genannte entspricht einem Übergang in einen um 360º verdrillten Ausrichtungszustand, bei dem der Neigungsänderung eine Verdrillung hinzugefügt wird. Aus dieser Figur wird klar, daß das Verhalten des Flüssigkristalls unmittelbar nach dem Abschneiden des Rücksetzimpulses 30 und bis zu dem gleichen Rückflußprozeß genau das gleiche ist, egal ob schließlich der Übergang zum 0º gleichförmigen Ausrichtungszustand oder zum 360º Verdrillungsausrichtungszustand erfolgt. Mit anderen Worten, es ist ein Trigger (der in Fig. 4 gezeigte Pfeil), nach dem Rückfluß, der bestimmt, ob der Ausrichtungszustand des Flüssigkristalls 0º oder 360º ist.
Bei dem Ansteuersignalverlauf der Fig. 3, der in den beiden oben genannten US-Patenten offenbart wurde, wird die Selektionsperiode T3 unmittelbar nach Ablaufen der Rücksetzperiode T1 gesetzt, wie in Fig. 4 gezeigt. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ansteuerverfahren kann der Flüssigkristall ein- und ausgeschaltet werden, solange diese Selektionsperiode T3 bis zu dem Zeitpunkt ausgedehnt wird, an dem der Trigger aufgedrückt werden sollte, nachdem Rückfluß im Flüssigkristall stattgefunden hat. Tabelle 1 zeigt sogar, daß bei einem Einstellen der Länge der Selektionsperiode T3 auf entweder 400 us oder 200 us die Möglichkeit besteht, den Flüssigkristall ein- und auszuschalten, daß es aber, wenn die Länge der Selektionsperiode T3 auf 100 us gesetzt wird, nicht mehr möglich ist, den Flüssigkristall ein- und auszuschalten.
Im Gegensatz dazu ermöglicht es das Ansteuerverfahren der Fig. 2A und 2B, welches das Ansteuerverfahren des ersten Ausführungsbeispiels betrifft, durch Einschieben der Verzögerungsperiode T2 zwischen der Rücksetzperiode T1 und der Selektionsperiode T3 und durch das Einstellen der Länge der Verzögerungsperiode T2, diese Selektionsspannung 32 zu dem Zeitpunkt an dem Flüssigkristall anzulegen, an dem dieser Trigger aufgedrückt werden sollte, nachdem der Rückfluß beendet ist, ohne daß die Länge der Selektionsperiode T3 eingestellt werden muß. Aus diesem Grund ist es möglich, den Flüssigkristall bei diesem Ausführungsbeispiel selbst dann ein- und auszuschalten, wenn die Länge der Selektionsperiode T3 stark reduziert wird auf 50 us, wie in Tabelle 2 gezeigt.
Ein in Fig. 5 gezeigtes, einfaches, matrixartiges Flüssigkristallanzeigefeld wurde unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Flüssigkristallzelle hergestellt. Dieses Flüssigkristallanzeigefeld ist von transparenter Art und hat ein Rückenlicht 12, welches an einer rückseitigen Fläche einer Flüssigkristallzelle 11 angeordnet ist. Eine Abtastansteuerschaltung 13 ist so angeschlossen, daß sie Elektroden (Reihenelektroden) der Flüssigkristallzelle 11 abtastet, und diese Abtastansteuerschaltung 13 wird von einer Abtastkontrollschaltung 15 gesteuert. In ähnlicher Weise sind Signalelektroden (Spaltenelektroden) mit einer Signalansteuerschaltung 14 der Flüssigkristallzelle 11 verbunden, und die Signalansteuerschaltung 14 wird von einer Signalkontrollschaltung 16 gesteuert. Der Abtastansteuerschaltung 13 und der Signalansteuerschaltung 14 wird eine vorherbestimmte, angelegte Spannung von einer Potentialsetzschaltung 17 geliefert. Der Abtastkontrollschaltung 15 und der Signalkontrollschaltung 16 wird von einer zeilensequentiellen Abtastschaltung 18 ein Bezugstaktsignal und ein vorherbestimmtes Zeitsignal geliefert.
Der zum Ansteuern des einfachen, matrixartigen Flüssigkristallanzeigefeldes der Fig. 5 benutzte Signalverlauf ist in Fig. 6 gezeigt. Dabei ist eine Vorspannung 34 gleich der Nichtselektionsspannung 33 während der Verzögerungsperiode T2 nach der Rücksetzspannung 30, und sie wird unweigerlich dann angelegt, wenn die Pixel anderer Reihen ausgewählt werden. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ansteuersignalverlauf entspricht die Länge der Selektionsperiode T3 einer horizontalen Abtastperiode (1H). Die Länge der Verzögerungsperiode T2 ist auf (1H/2) · n (wobei n eine ganze Zahl ist) gesetzt, und zwar unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Ansteuerung einmal pro Impuls der Impulsbreite 1H/2 umspringt.
Fig. 7 zeigt in einer Kurvendarstellung, wie man unter Benutzung des Ansteuersignalverlaufs der Fig. 6 den Selektionsspannungsbereich erhält, der einen 0º gleichförmigen Ausrichtungszustand und einen um 360º verdrillten Ausrichtungszustand ermöglicht. Die Verzögerungszeit ist längs der X-Achse und die Spannung von an den Flüssigkristall angelegten Impulsen längs der Y-Achse aufgetragen. Bei einer Rücksetzspannung von 30 V und einer Haltezeit von 1 ms, einer Vorspannung von 1.3 V und einer Impulsbreite des Selektionsimpulses von 50 us, was bedeutet, daß die Schreibzeit für eine Zeile 50 · 2 = 100 us beträgt. Es wurde eine Flüssigkristallzelle von gleichem Aufbau wie dem des ersten Ausführungsbeispiels benutzt, wobei das Verhältnis von Zellenspalt d zu Ganghöhe p 0.6 betrug. Aus dieser Kurvendarstellung ist zu entnehmen, daß einem um 360º verdrillten Ausrichtungszustand (Anzeige ist aus) bis zu einer Spitzenselektionsspannung von 1.8 V Widerstand geleistet werden kann, und daß das Schalten eines 0º gleichförmigen Ausrichtungszustandes (Anzeige ist an) mit einer Mindestselektionsspannung von 3.6 V erzielt wird, wenn die Verzögerungszeit 200 us beträgt. Infolgedessen ist der Ansteuersignalverlauf nach dem Rücksetzen entsprechend einer 1/3-Vorspannungsmethode konfiguriert, und wenn die Vorspannung und die AUS-Spannung während der Auswahl jeweils Vb = 1.3 V und die EIN- Spannung während der Auswahl 3 Vb = 3.9 V beträgt, wird das Ansteuern einer einfachen Matrix von 200 bis 240 Reihen mit einer Schreibgeschwindigkeit von 100 us/Zeile erhalten. Bei einer Konfigurierung des Ansteuersignalverlaufs entsprechend der 1/3-Vorspannungsmethode kann die Verzögerungszeit so gewählt werden, daß sie dort liegt, wo die EIN-Spannung, die mit durchgezogener Linie in Fig. 7 gezeigt ist, unterhalb der in Fig. 7 gestrichelt gezeigten Linie der EIN-Selektionsspannung 3 Vb liegt (schraffierter Bereich in Fig. 7).
Die Fig. 8A-8D zeigen die Ansteuersignalverläufe jeder Reihe, Spalte und jedes Pixels der Matrix entsprechend dem 1/3-Vorspannungsverfahren. In diesen Figuren bezeichnen Yn und Yn + 1 Abtastsignale (Reihenelektrodensignale) zum Ansteuern der nten und (n + 1)ten Reihenelektroden. Diese Abtastsignale Yn und Yn + 1 werden während der Rücksetzperiode 11 auf das Rücksetzpotential zum Spitzenwert ±Vr gesetzt, während der Verzögerungsperiode T2 auf 0 V, während der Selektionsperiode T3 auf das Selektionspotential zum Spitzenwert ±2 Vb und während der Nichtselektionsperiode T4 auf das Nichtselektionspotential von 0 V. Xm bezeichnet den Signalverlauf des der Spaltenelektroden der mten Spalte zugeführten Datensignal. Der Spitzenwert dieses Datensignals ist ±Vb. Wenn die Phase des Datensignals der des Signalverlaufs während der Selektionsperiode T3 des oben beschriebenen Abtastsignals entgegengesetzt ist, wird die Flüssigkristallzelle auf EIN angesteuert, wenn es die gleiche Phase hat, wird die Flüssigkristallzelle auf AUS angesteuert. Das Differenzsignal Yn-Xm bezeichnet den Ansteuersignalverlauf, der am Flüssigkristall des Pixels an der Kreuzung zwischen der nten Reihenelektrode und der mten Spaltenelektrode anliegt. Dieses Differenzsignal Yn-Xm befindet sich während der Rücksetzperiode T1 auf Rücksetzspannung 30, die einen maximalen Spitzenwert von ±(Vr + Vb) hat, und auf Vorspannung 34, die einen Spitzenwert von ±Vb hat, während der Verzögerungsperiode T2. Wie Fig. 8 zeigt, wird dieses Signal während der Selektionsperiode T3 auf eine Selektionsspannung 32 zum Ansteuern des Flüssigkristalls mit einem Spitzenwert von ±3 Vb gesetzt und dann während der Nichtselektionsperiode T4 auf die Nichtselektionsspannung 33 mit einem Spitzenwert von ±Vb.
Durch das Kombinieren dieses Ansteuersignalverlaufs mit einer dividierten Matrix oder einer multiplexierten Matrix (siehe S. 406 des Liquid Crystal Device Handbook, veröffentlicht von der Nikkan Kogyo Shimbun Ltd.) kann eine 640 · 480 VGA-kompatible Darstellung verwirklicht werden.
Fig. 8 zeigt einen Ansteuersignalverlauf mit sieben Spannungspegeln, bei denen es sich um Spannungspegel der Abtast- und Datensignale handelt. Mit anderen Worten, es gibt zwei Spannungspegel für das Datensignal Xm: ±Vb und insgesamt fünf Pegel für das Abtastsignal Yn: ±Vr, ±2Vb und Null. In diesem Fall muß der Spannungspegel Vr des Abtastsignals Yn in der Rücksetzperiode T1 20 V übersteigen. Andererseits reicht eine Spannung in der Nähe von 1 V aus als Spannungspegel Vb des Datensignals Yn. Deshalb wird mit dem Ansteuersignalverlauf gemäß Fig. 8 eine große Potentialdifferenz zwischen dem Abtastsignal Yn und dem Datensignal Xm erzeugt. Ferner wird selbst innerhalb des gleichen Signalverlaufs des Abtastsignals Yn eine Spannungsdifferenz um 20 V herum zwischen der Spannung Vr und der Spannung 2Vb geschaffen.
Bei einem Anzeigeansteuerverfahren unter Verwendung eines zwei metastabile Zustände aufweisenden Flüssigkristalls ist also das Verhältnis der Spannung des Abtastsignals zu der des Datensignals während der Matrixansteuerung groß und ungleichgewichtig, so daß es ernsthafte Probleme bei der Auslegung einer Ansteuerschaltungskonfiguration in der Praxis gibt. Dieses Ungleichgewicht ruft besonders große Probleme hervor, wenn dieser Ansteuerschaltungsaufbau als IC verwirklicht werden soll.
Es ist bereits ein Sechspegel-Ansteuerverfahren als Spannungsmittelungs-Ansteuerverfahren für eine Matrixflüssigkristallanzeigevorrichtung vorgeschlagen worden (siehe Seite 401 des Liquid Crystal Device Handbook, veröffentlicht von Nikkan Kogyo Shimbun, Ltd.). Dieses Sechspegel- Ansteuerverfahren bewirkt einen Ausgleich der Ansteuerspannungen der Signalverläufe der Abtast- und Datensignale und macht das Verhältnis der EIN-Spannung zur Vorspannunggroß. Aber es ist eine Rücksetzspannung von verhältnismäßig großem Wert für das Ansteuern des Flüssigkristalls nötig, der Ziel der vorliegenden Erfindung ist. Daher ist dieses Sechspegel- Ansteuerverfahren nicht geeignet, das oben beschriebene Problem zu lösen. Verfahren zum Ansteuern eines Flüssigkristalls mit mindestens acht Ansteuerpegeln gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben. Bei jedem der unten angegebenen Ausführungsbeispiele ist zwischen der Rücksetzperiode T1 und der Selektionsperiode T3 des Abtastsignals eine Verzögerungsperiode T2 vorgesehen, jedoch kann das Achtpegel-Ansteuerverfahren auch bei Ansteuerverfahren angewendet werden, bei denen die Verzögerungszeit T2 nicht vorgesehen ist, wie in Fig. 3 gezeigt.

Erstes Ausführungsbeispiel

In Fig. 9 ist ein Ansteuersignalverlauf entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Abtastsignale Yn und Yn + 1 geben Abtastsignale wieder, die der nten bzw. der (n + 1)ten Reihenelektrode zugeführt werden. Es sind acht Potentialpegel vorgesehen, die diese Abtast- und Datensignale setzen: vier Pegel in einer ersten Niederspannungsgruppe (V1, V2, V3 und V4, wobei V1 < V2 < V3 < V4) und vier Pegel in einer Hochspannungsgruppe (V5, V6, V7 und V8, wobei V4 < V5 < V6 < V7 < V8). Wie Fig. 9 zeigt, ist das Datensignal Yn für das kte Bild (wobei k eine ganze Zahl ist) auf die Spannung V1 während der Rücksetzperiode T1 gesetzt, Spannung V6 während der Verzögerungsperiode T2, Spannung V8 während der Selektionsperiode T3 und Spannung V6 während der Nichtselektionsperiode T4. Im anschließenden (k + 1)ten Bild sind die äquivalenten Pegel symmetrisch zu denen des kten Bildes um eine Spannung in der Mitte zwischen V4 und V5. Anders ausgedrückt, das Abtastsignal Yn für das (k + 1)te Bild ist auf die Spannung V8 während der Rücksetzperiode T1 gesetzt, Spannung V3 während der Verzögerungsperiode T2, Spannung V1 während der Selektionsperiode T3 und Spannung V3 während der Nichtselektionsperiode T4. Auch wenn es in der Zeichnung nicht dargestellt ist, hat das anschließende (k + 2)te Bild den gleichen Signalverlauf wie das kte Bild, und der Signalverlauf wiederholt danach die gleiche Beziehung.
Das Abtastsignal Yn + 1 ist der Signalverlauf des Abtastsignals der nächsten Reihe. Es unterscheidet sich vom Abtastsignal Yn dadurch, daß die Rücksetzperiode T1, Verzögerungsperiode T2 und Selektionsperiode T3 alle um die für eine Zeile erforderliche Zeit (1H) verschoben sind. Anfang und Ende des ersten Bildes liegen an der gleichen Stelle wie beim Abtastsignal Yn, aber der Signalverlauf des Abtastsignals ist ansonsten um 1H verschoben.
Die EIN-Spannung auf der Anzeige des Datensignals Xm ist entweder auf V4 oder V5 gesetzt, und die AUS-Spannung entweder auf V2 oder V7. Im kten Bild ist V5 auf der Hochpotentialseite EIN und V7 ist AUS, um sicherzustellen, daß die größtmögliche Potentialdifferenz mit der Rücksetzspannung V1 erzielt wird. Anders ausgedrückt, die Phasen der Signalverläufe der Abtast- und Datensignale stehen in einem um 180º verschobenen Verhältnis. Um die Polarität der an den Flüssigkristall angelegten Spannung umzukehren, ist im (k + 1)ten Bild V4 an der Niedrigpotentialseite EIN und V2 ist AUS, was sicherstellt, daß die maximale Potentialdifferenz mit der Rücksetzspannung V8 erzeugt wird.
Betrachten wir ein mit diesem Differenzsignal Yn-Xm zwischen dem Abtastsignal Yn und dem Datensignal Xm angesteuertes Pixel PXL (m, n). Selbst wenn eine große Rücksetzspannung (V1 V7) oder (V8 - V2) daran angelegt wird, wird die gleiche EIN-Spannung, AUS-Spannung und Vorspannung wie bei dem in Fig. 8 gezeigten Spannungsmittelungsverfahren erhalten. Mit anderen Worten, wenn die Beziehungen so eingestellt werden, daß V4 - V3 = V3 - V2 = V7 - V6 = V6 - V5, können die Vorspannungen der Nichtselektionsperioden T4 so gesetzt werden, daß sie gleichermaßen angelegt werden. Wenn in diesem Fall gewünscht wird, die EIN-Spannung groß zu machen, könnten die Spannungsunterschiede zwischen V1 und V2 sowie zwischen V7 und V8 groß gemacht werden.
In ähnlicher Weise könnte bei einem Wunsch nach einer großen Rücksetzspannung die Potentialdifferenz zwischen V4 und V5 sogar noch weiter gemacht werden. Und wenn gewünscht wird, die Verzögerungsperiode länger oder kürzer zu machen, kann die Periode um die Einheit 1H verschoben werden.
Als ein erstes Beispiel zur Erläuterung dieses Prinzips wurde die erste Spannungsgruppe so gesetzt, daß V1 = 0 V, V2 = 1 V, V3 = 2 V und V4 = 3 V, und die zweite Gruppe wurde so gesetzt, daß V5 = 23 V, V6 = 24 V, V7 = 25 V und V8 = 26 V. Als ein zweites Beispiel wurde die erste Gruppe der Spannungen so gesetzt, daß sie negativ waren bei V1 = -13 V, V2 = -12 V, V3 = -11 V und V4 = -10, und die zweite Gruppe wurde so gesetzt, daß sie positiv waren bei V5 = 10 V, V6 = 11 V, V7 = 12 V und V8 = 13 V. Sowohl beim ersten als auch beim zweiten Beispiel wurde eine Rücksetzspannung von ±25 V, eine EIN-Spannung von ±3 V, eine AUS-Spannung von ±1 V und eine Vorspannung von ±1 V erhalten. Es sei auf die Art und Weise hingewiesen, in der die Spannungseinstellungen des zweiten Beispiels die gleichzeitige Verwirklichung einer großen Spannung von mehr als 20 V und eine kleine Vorspannung im Bereich von 1 V ermöglichen, während die Spannungswerte nahe beieinander bleiben und eine Symmetrieachse des Nullpotentials haben, was vom Standpunkt des Umwandeln des Ansteuerschaltungsaufbaus in eine integrierte Schaltung ideal ist. Anders ausgedrückt, dies ermöglicht einen Schaltungsaufbau, der die Symmetrie von ±10 V, ±11 V, ±12 V und ±13 V nutzt, um die Rolle der Spannungsversorgung zu erleichtern. Selbst wenn eine größere Rücksetzspannung bei diesem Ausführungsbeispiel erforderlich ist, können die Spannungen in positiver und negativer Richtung weiter auseinander gesetzt werden, um die Potentialdifferenz zwischen der Spannung V4 der ersten Gruppe und der Spannung V5 der zweiten Gruppe noch größer zu machen, so daß eine Rücksetzspannung von 30 V oder 40 V mit einer Vorspannung von 1 V verwirklicht werden kann.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 10 zeigt den Ansteuersignalverlauf eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei dem die Polarität der an die Pixel in jedem Bild angelegten Spannung in der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel umgekehrt wird. Die Beziehungen zwischen den Spannungen V1 bis V8 in Fig. 10 sind die gleichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Das Abtastsignal Yn in Fig. 10 ist eine Spannung V1 (Bild k) oder Spannung V8 (Bild k + 1) während der Rücksetzperiode T1, Spannung V7 (Bild k) oder Spannung V2 (Bild k + 1) während der Verzögerungsperiode T2, Spannung V5 (Bild k) oder Spannung V4 (Bild k + 1) während der Selektionsperiode T3 und die Spannung V7 (Bild k) oder Spannung V2 (Bild k + 1) während der Nichtselektionsperiode T4. Dieses Abtastsignal Yn ist symmetrisch zu einer Achse an einem Zwischenpunkt zwischen den Spannungen V4 und V5 und wird für jedes Bild umgekehrt. Im Bild k isl die EIN-Spannung des Datensignals Xm V8 und die AUS-Spannung V6; im Bild k + 1 ist die EIN-Spannung V1 und die AUS-Spannung V3. Wenn jede der Spannungen V1 bis V8 auf den gleichen Wert gesetzt wird wie beim dem zuvor beschriebenen ersten oder zweiten Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels, wird die Rücksetzspannung ±26 V, und die anderen Spannungsamplituden können um ±1 V über diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels erweitert werden. Die EIN-Spannung, AUS-Spannung und Vorspannung sind die gleichen wie die des ersten Ausführungsbeispiels. Um dieses Ausführungsbeispiel mit dem Spannungsmittelungsverfahren der Fig. 8 kompatibel zu machen, könnten die Spannungen so gesetzt werden, daß V2 - V1 = V3 - V2 = V7 - V6 = V8 - V7.

Drittes Ausführungsbeispiel

In Fig. 11 ist der Ansteuersignalverlauf eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gezeigt, der die Polarität der an den Flüssigkristall angelegten Spannung bei jedem Impuls umkehrt. Wie aus dieser Figur zu entnehmen ist, ist das Signal Yn so gesetzt, daß es während der Rücksetzperiode T1 jede 1H/2 (wobei 1H die Länge der Selektionsperiode T3 ist) wiederholt zwischen zwei Typen von Potential, den Spannungen V1 und V8 wechselt. Auf ähnliche Weise ist das Abtastsignal Yn so gesetzt, daß es während der Verzögerungsperiode T2 jede 1H/2 wiederholt zwischen zwei Typen von Potential, den Spannungen V3 und V6 wechselt. Allerdings ist anzumerken, daß ab der Verzögerungsperiode T2 die Impulse im Vergleich zu den Rücksetzimpulsen um 180º außer Phase sind. Während der Selektionsperiode T3 ist das Abtastsignal Yn wieder so gesetzt, daß es wiederholt alle 1H/2 zwischen zwei Typen von Potential, den Spannungen V1 und V8 wechselt. Schließlich ist es so gesetzt, daß es wiederholt alle 1H/2 während der Nichtselektionsperiode T4 zwischen zwei Typen von Potential, den Spannungen V3 und V6 wechselt. In ähnlicher Weise ist das Datensignal Xm so gesetzt, daß es wiederholt zwischen zwei Typen von Potential, den Spannungen V4 und V5 alle 1H/2 als die EIN- Spannung wechselt und zwischen zwei Typen von Potential, den Spannungen V2 und V7 alle 1H/2 als die AUS-Spannung.
In dem in Fig. 11 gezeigten, erhaltenen Differenzsignal Yn-Xm zwischen dem Abtastsignal Yn und dem Datensignal Xm werden die Polaritäten der Rücksetzspannung, Selektionsspannung und Nichtselektionsspannung alle 1H/2 umgewechselt. Folglich kann die Polarität der an den Flüssigkristall angelegten Spannung einmal pro Zeile umgekehrt werden. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel wird die gleiche EIN-Spannung, AUS-Spannung und Vorspannung wie die mit dem Spannungsmittelungsverfahren gemäß Fig. 8 erhalten. Anders ausgedrückt, wenn die Beziehungen so eingestellt werden, daß V4 - V3 = V 3 - V2 = V7 - V6 = V6 - V5, können die Vorspannungen der Nichtselektionsperioden T4 so gesetzt werden, daß sie gleichermaßen angelegt werden.

Viertes Ausführungsbeispiel

Fig. 12 zeigt den Ansteuersignalverlauf eines vierten Ausführungsbeispiels, welches die Polarität der an den Flüssigkristall angelegten Spannung bei jedem Impuls umkehrt, wie beim dritten Ausführungsbeispiel. Das Abtastsignal Yn in dieser Figur unterscheidet sich von dem gemäß Fig. 11 hinsichtlich der während der Verzögerungsperiode T2, Selektionsperiode T2 und Nichtselektionsperiode T4 gesetzten Potentiale. Das in Fig. 12 gezeigte Abtastsignal Yn ist so gesetzt, daß es während der Verzögerungsperiode T2 und der Nichtselektionsperiode T4 alle 1H/2 zwischen zwei Typen von Potential, den Spannungen V2 und V7 wiederholt alterniert. Auf ähnliche Weise ist das Abtastsignal Yn so gesetzt, daß es während der Selektionsperiode T3 alle 1H/2 zwischen zwei Typen von Potential, den Spannungen V4 und V5 wiederholt wechselt.
Aber dieses Datensignal Xm unterscheidet sich völlig von dem des dritten Ausführungsbeispiels, denn die EIN-Spannung desselben hat zwei Typen von Potential, die Spannungen V1 und V8, und die AUS-Spannung desselben hat ebenfalls zwei Typen von Potential, die Spannungen V3 und V6. Das erhaltene Datensignal Yn-Xm zwischen dem Abtastsignal Yn und dem Datensignal Xm ist dazu bestimmt, Spannungen des gleichen absoluten Wertes wie die des Differenzsignals beim dritten Ausführungsbeispiel während der Verzögerungsperiode T2, Selektionsperiode T3 und Nichtselektionsperiode T4 anzulegen. Obwohl die maximale Amplitude des Differenzsignals Yn- Xm beim vierten Ausführungsbeispiel während der Rücksetzperiode T1 entweder V1 - V8 oder V8 - V1 ist, wie beim zweiten Ausführungsbeispiel, kann hier allerdings die Amplitude der Rücksetzspannung sogar noch größer gemacht werden als beim dritten Ausführungsbeispiel. Dieses Ansteuerverfahren ist deshalb dem Ansteuerverfahren gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel überlegen. Um dieses Ausführungsbeispiel mit dem Spannungsmittelungsverfahren gemäß Fig. 8 kompatibel zu machen, könnten die Spannungen so gesetzt werden, daß V2 - V1 = V3 - V2 = V7 - V6 = V8 - V7.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bietet ein Verfahren, mit dem die Impulsansteuerfrequenz gesteuert wird, um die Anzahl der Umrichtungen innerhalb eines Bildes auf etwa die Hälfte derjenigen des dritten Ausführungsbeispiels zu reduzieren. Wie aus Fig. 13 hervorgeht, schaltet sich ein Signal FR, welches den Zeitpunkt der Impulsumkehrungen der Abtast- und Datensignale bestimmt, in jedem 1H ein und aus. Die Phase dieses FR Signals ist gegenüber dem Anstieg der Selektionsperiode T3 um 1H/2 verschoben. Da die Impulsumkehr der Signalverläufe des Abtastsignals Yn und des Datensignals Xm mit dem Signal FR synchronisiert ist, ist folglich die Anzahl der Impulsumkehrungen innerhalb eines Bildes halb so groß wie beim Signalverlauf gemäß Fig. 11. Allerdings unterliegt der Signalverlauf dieses Differenzsignals Yn-Xm alle 1H/2 einer Impulsumkehr in der gleichen Weise wie beim dritten Ausführungsbeispiel, und das kann für den Flüssigkristall eine lange Lebensdauer sicherstellen. Bei diesem fünften Ausführungsbeispiel kann die Ansteuerfrequenz für jeden Treiber der Abtast- und Datensignale halbiert werden, was die Formgebung des Signalverlaufs leichter macht und den Stromverbrauch verringert. Das ist besonders von Vorteil für den Schaltungsaufbau, der die für das Alternieren benötigte Speisespannung zum Schwingen zwischen positiv und negativ veranlaßt. Beim fünften Ausführungsbeispiel wurden die Spannungseinstellungen in jeder der Perioden T1 bis T4 der Abtast- und Datensignale auf die gleichen Werte wie beim dritten Ausführungsbeispiel gesetzt, sie können aber auch genauso gut dieselben sein wie beim vierten Ausführungsbeispiel.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Fig. 14 zeigt ein Ansteuerverfahren, bei dem die Impulsumkehr alle 1H erfolgt. Wie aus dieser Figur hervorgeht, ist das FR Signal ähnlich dem beim fünften Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13, denn es schaltet sich alle 1H ein und aus. Es unterscheidet sich aber vom fünften Ausführungsbeispiel insofern, als dieses FR Signal mit der Selektionsperiode T3 synchronisiert ist. Wie Fig. 14 zeigt, wird während jeder Selektionsperiode T3 das Abtastsignal Yn im Bild k auf die Spannung V1 gesetzt und im Bild (k + 1) auf die Spannung V8, so daß die Spannungen V1 und V8 pro Bild alternieren. Wenn die Spannung des Abtastsignals Yn in der Selektionsperiode T3 V1 ist, hat der Signalverlauf des Datensignals Xm die Spannung V4 als EIN-Spannung und die Spannung V2 als AUf-Spannung. Wenn die Spannung des Abtastsignals Yn in der Selektionsperiode T3 V8 ist, hat in ähnlicher Weise der Signalverlauf des Datensignals Xm die Spannung V5 als EIN-Spannung und die Spannung V7 als AUS-Spannung. Wenn das erhaltene Differenzsignal Yn-Xm zwischen den Abtast- und Datensignalen im Bild k betrachtet wird, zeigt sich, daß eine Spannung von negativer Polarität häufig an den Flüssigkristall angelegt wird und deshalb die Polarität der an jeden Pixel innerhalb eines Bildes angelegten Spannungen nicht ausgeglichen sein kann. Beim nächsten Bild (k + 1) ist allerdings die Häufigkeit des Anlegens einer Spannung von positiver Polarität an den Flüssigkristall erhöht, so daß die Polarität der dem Flüssigkristall zugeführten Spannungen über eine Folge von zwei Bildern ausgeglichen werden kann. Das bedeutet, daß beim sechsten Ausführungsbeispiel die Bildumkehr des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels mit der Impulsumkehr des dritten, und vierten Ausführungsbeispiels kombiniert ist. Der Vorteil dieses sechsten Ausführungsbeispiels liegt in der Art und Weise, in der die Selektionsperiode T3 (1H) selbst dann verlängert werden kann, wenn eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit hohem Tastverhältnis angesteuert wird, so daß die zeitliche Dauer, während der der Gleichstromteil der Spannung an den Flüssigkristall angelegt wird, kürzer gewählt werden kann als bei Ausführungsbeispielen, die mit einer Bildumkehr allein arbeiten. Die Spannung jeder der Perioden von T1 bis T4 der Abtast- und Datensignale dieses sechsten Ausführungsbeispiels ist jeweils auf den gleichen Wert gesetzt wie beim zweiten Ausführungsbeispiel, stattdessen können es aber auch dieselben wie beim dritten Ausführungsbeispiel sein.

Siebtes Ausführungsbeispiel

Fig. 15 zeigt ein Blockschaltbild einer Ansteuerschaltung für Abtastsignalelektroden (Reihenelektroden) zur Verwirklichung der Ansteuerverfahren gemäß dem ersten bis sechsten Ausführungsbeispiel. Die nachfolgende Beschreibung betrifft die Schaltung, die den Ansteuersignalverlauf des sechsten Ausführungsbeispiels erzeugt. In Fig. 15 erzeugt eine Logikschaltung 110 auf der Grundlage von Informationen über die Verzögerungsperiode T2 ein Rücksetzsignal RE, welches die Rücksetzperiode T1 bestimmt, und ein Auswählsignal S, welches die Selektionsperiode T3 bestimmt, wenn nach der Rücksetzperiode T1 die Verzögerungsperiode T2 abgelaufen ist. Die Signale RE und S werden in Schieberegister 111 bzw. 112 eingegeben. Jedes dieser Register 111 und 112 überträgt die Signale RE und S entsprechend einem Verschiebetakt SCK, und zur gleichen Zeit werden die internen Zustände der Register gleichzeitig parallel an 160 Kanäle ausgegeben. Ein 2 zu 4 Dekodierer 113 identifiziert drei Registerausgangszustände der Signale RE und S als (RE, S) = (1, 0), (0, 1) oder (0, 0) und gibt diese über einen Pegelumsetzer 114 an einen Y-Treiber 115. Der Y-Treiber 115 empfängt drei Spannungen von einer Stromversorgungsschaltung 116 und einem Phasenumsetzer 117. Wenn die Versorgungsspannung der Stromversorgungsschaltung 116 als Alternierungssignal FR dient, kann jede der Spannungen zum Schwingen ± Va oder ± Vb veranlaßt werden. Wenn hier (RE, S) (1, 0) ist, sind die Spannungen ± Va; ist es (0, 1), so sind die Spannungen die Umkehr von t Va nach dem Durchlaufen des Phasenumsetzers 117, und wenn es (0, 0) ist, werden die Spannungen ±Vb gewählt. Einstellungen von Va = V8, -Va = V1, Vb = V6 und -Vb = V3 ermöglichen die Bereitstellung des Signalverlaufs des Abtastsignals Yn unter den in Fig. 14 gezeigten Ansteuersignalverläufen des sechsten Ausführungsbeispiels.
Ein Blockschaltbild der Ansteuerschaltung für die Datensignalelektroden (Spaltenelektroden) ist in Fig. 16 gezeigt. In dieser Figur werden 8-Bit Bilddaten D0 bis D7 über einen Multiplexer 120 in eine Datenhalteschaltung 121 eingegeben und darin in 160 Kanäle paralleler Daten umgewandelt. Die Haltezeit der Datenhalteschaltung 121 wird von Halteimpulsen bestimmt, die eine Steuerschaltung 122 abgibt, in welche der Takt SCK eingegeben wird. Die 160 Kanäle mit Bilddaten werden von der Datenhalteschaltung 121 an einen Pegelumsetzer 123 gesandt, und zur gleichen Zeit wird auf der Grundlage eines Alternierungssignals FR durch ein Signal von der Logikschaltung 125 eine Umkehroperation hinzugefügt. Deshalb werden zwei durch den Wechsel verursachte positive und negative Zustände den zwei EIN/AUS-Zuständen des Datensignals überlagert, um insgesamt vier Zustände zu erzeugen. Ein X-Treiber 124, in den diese vier Zustände für jeden der Kanäle eingegeben werden, wählt entsprechend dem Zustand jedes Kanals einen Pegel der Speisepannungen VL1 bis VL4 aus und gibt ihn aus. Wenn hier VL1 = V7, VL2 = V2, VL3 = V5 und VL = V4, kann ein Signalverlauf erzeugt werden, der der gleiche ist wie das Datensignal Xm gemäß Fig. 14, welches den Ansteuersignalverlauf des sechsten Ausführungsbeispiels zeigt.
Die obige Beschreibung betraf die Erzeugung des Abtastsignals Yn und des Datensignals Xm des sechsten Ausführungsbeispiels als die von den Ansteuerschaltungen gemäß Fig. 15-16 erzeugten Abtast- und Datensignalverläufe. Es ist aber ebenso möglich, jeden beliebigen der Ansteuersignalverläufe des ersten bis fünften Ausführungsbeispiels durch Ändern der Periode des FR Signals und der Einstellspannungen entsprechend ±Va, ±Vb und VL1 bis VL4 zu erzeugen.

Achtes Ausführungsbeispiel

Unter Hinweis auf die Fig. 17 bis 22 soll nun ein Ansteuerschaltungsaufbau beschrieben werden, der mit logischen Mitteln die Spannung innerhalb jeder der Perioden T1 bis T4 des Abtastsignals und auch die Spannung jeder Selektionsperiode des Datensignals schaltet.
Ein Blockschaltbild der gesamten Konfiguration, einschließlich des Flüssigkristallfeldes und seines Ansteuerschaltungsaufbaus ist in Fig. 17 gezeigt. Ein Flüssigkristallfeld 130 hat ein Gefüge von 320 · 320 Bildelementen; und eine erste und eine zweite Y-Treiberschaltung 131 A und 131 B sowie ein erster und zweiter X-Treiber 132A und 132B sind zum Ansteuern dieses Flüssigkristallfeldes 130 vorgesehen. Die erste und zweite Y-Treiberschaltung 131A und 131B hat jeweils den gleichen, in Fig. 18 gezeigten Aufbau. Ähnlich haben auch die X-Treiberschaltungen 132A und 1328 den gleichen, in Fig. 19 gezeigten Aufbau.
Aus Fig. 18 geht hervor, daß die Y-Treiberschaltung 131 A ein Schieberegister 140 besitzt, welches ein Auswählschieberegister 140A und ein Rücksetzschieberegister 140B aufweist. Das Auswählschieberegister 140A hat Register SR1 bis SR160, und das Rücksetzschieberegister 140B hat Register RR1 bis RR160. Das Auswählsignal S. welches die Selektionsperiode T3 bestimmt, wird in das Auswählschieberegister 140A eingegeben und der Reihe nach mittels eines Verschiebetaktes YSCL in das Register der nächsten Stufe verschoben. Der Inhalt des Registers SR160 wird von einem Wählausgangsstift abgegeben, was eine Kaskadenverbindung mit der zweiten Y-Treiberschaltung 131 B ermöglicht. Das Rücksetzsignal RE, welches die Rücksetzperiode T1 spezifiziert, wird in das Rücksetzschieberegister 1408 eingegeben und der Reihe nach mittels des Verschiebetaktes YSCL in das Schieberegister der nächsten Stufe verschoben. Der Inhalt des Registers RR160 wird über den Rücksetzausgangsstift abgegeben, was eine Kaskadenverbindung mit der zweiten Y-Treiberschaltung 131B ermöglicht.
Alle 160 Kanäle der Inhalte jedes der Schieberegister 140A und 140B werden in eine Ausgabesteuerschaltung 141 eingegeben. Die Ausgabesteuerschaltung 141 identifiziert anhand der Eingangszustände des Rücksetzsignals RE, Auswählsignals S und Alternierungssignal FR sechs Zustände als (RE, S. FR) = (0, 0, 0), (0, 0, 1), (0, 1, 0), (0, 1, 1), (1, 0, 0) oder (1, 0, 1) und gibt entsprechende Signale ab, und diese Signale werden über einen Pegelumsetzer 141 in einen Y-Treiber 143 eingegeben. In den Y-Treiber 143 werden vier Arten von Ansteuerspannung (V1Y, V2Y, V3Y und V4Y) eingegeben, und an jeden der Kanäle wird entsprechend der logischen Aufstellung der Tabelle 7 eine Ansteuerspannung auf der Grundlage der sechs von der Ausgabesteuerschaltung 141 identifizierten und ausgegebenen Zustände abgegeben. Tabelle 7
(L: Niedrig; H: Hoch; *: ohne Bedeutung)
Die Zustände der Eingabe- und Ausgabesignale in die und aus den verschiedenen Bauelementen der ersten und zweiter Y-Treiberschaltungen 131A und 131B sind in Fig. 20 gezeigt. Wenn die Lände der Selektionsperiode T3 als 1H angenommen wird, wie Fig. 20 zeigt, wird das Signal YFR alle 1H wiederholt ein- und ausgeschaltet, und die Polarität der an den Flüssigkristall angelegten Spannung wechselt alle 1H. Da jede Reihe 320 Pixel hat, beträgt das Tastverhältnis 1/320, und die Rücksetzperiode T1 ist auf 5H und die Verzögerungsperiode T2 auf 2H gesetzt. Der Signalverlauf des nten Abtastsignals Yn, welches durch den Betrieb dieser Ansteuerschaltung abgegeben wird, ist in Fig. 22 dargestellt.
Die erste X-Treiberschaltung 132A wird unter Hinweis auf Fig. 19 beschrieben. Bei der ersten X- Treiberschaltung 132A handelt es sich um ein Schieberegister 150 mit 160 Registern, und Daten werden sequentiell entsprechend einem Eingangssignal EI und einem Verschiebetakt XSCL in ein Register der nächsten Stufe verschoben. Der Inhalt des 160sten Registers wird durch einen EO- Stift nach außen abgegeben, was eine Kaskadenverbindung mit der zweiten X-Treiberschaltung 132B ermöglicht.
Ein in das Schieberegister 150 eingegebenes Signal EI ist einmal während jeder Periode 1H eine logische "1", wie in Fig. 21 gezeigt. Deshalb wird eine logische "1" der Reihe nach von jedem Register des Schieberegisters 150 ausgegeben, und das veranlaßt eine erste Halteschaltung 151, die Bilddaten unter Adressen entsprechend ihren Registern zwischenzuspeichern. Die 160 Kanäle der Daten der ersten Halteschaltung 151 werden zu einem Zeitpunkt in einer zweiten Halteschaltung 152 zwischengespeichert, zu dem ein Halteimpuls LP eingegeben wird. Eine Ausgabesteuerschaltung 153, die das Alternierungssignal YFR und Daten D von einer zweiten Halteschaltung 152 empfängt, identifiziert vier Zustände als (D, YFR) = (0, 0), (0, 1), (1, 0) oder (1, 1) entsprechend Daten D und dem Eingangszustand des Alternierungssignals YFR. Dann werden entsprechende Signale Kanal für Kanal über einen Pegelumsetzer 154 in einen X-Treiber 155 eingegeben. Der X-Treiber 155 empfängt vier Typen von Ansteuerspannungen V1X, V2X, V3X und V4X und gibt einen der vier Typen der Ansteuerspannung an jeden Kanal entsprechend der logischen Aufstellung der Tabelle 8 auf der Grundlage von Informationen von der Ausgabesteuerschaltung 153 ab. Tabelle 8
(L: Niedrig; H: Hoch)
Das Datensignal Xm für die mte Spalte in dem Kanal für Kanal vom X-Treiber 155 ausgegebenen Datensignal ist in Fig. 22 zusammen mit dem Differenzsignal Yn-Xm zwischen dem Abtastsignal Yn und dem Datensignal Xm gezeigt. Dieses Differenzsignal wendet die an den Flüssigkristall angelegte Spannung alle 1H in der gleichen Weise, wie es das Differenzsignal gemäß Fig. 14 tut, welches die Ansteuersignalverläufe des sechsten Ausführungsbeispiels darstellt. Da die innerhalb eine Bildes an den Flüssigkristall angelegte Spannung nicht zwischen positiv und negativ ausgeglichen werden kann, wird ein Gleichgewicht zwischen dem Positiven und Negativen in der an den Flüssigkristall angelegten Spannung im (k + 1)ten Bild im Anschluß an das kte Bild erzielt. Das bedeutet, daß das in Fig. 22 gezeigte Differenzsignal eine Polaritätsumkehr alle 1H und eine Polaritätsumkehr für jedes Bild kombiniert, wie beim sechsten Ausführungsbeispiel.
Unter dem Gesichtspunkt der Schaltkreisauslegung ist also das achte Ausführungsbeispiel vorteilhafter als das siebte, da das Umschalten der Spannungen jedes der Abtast- und Datensignale mit logischen Mitteln durchgeführt wird.

Neuntes Ausführungsbeispiel

Unter Hinweis auf die Fig. 23-24 wird ein Ansteuerverfahren beschrieben, welches eine Modifizierung der Verzögerungsperiode T2 innerhalb des Signals ermöglicht, wobei die für das achte Ausführungsbeispiel gezeigte Ansteuerschaltung benutzt wird. Die Mittel zum Ändern der Verzögerungsperiode T2 müssen nicht nur die Verzögerungsperiode ändern, ohne die spezifizierte Position der Selektionsperiode T3 innerhalb eines Bildes T zu beeinflussen, sondern sie müssen auch die Rücksetzperiode T1 vor der Verzögerungsperiode T2 ändern. Wie Fig. 23 zeigt, wird, wenn die Rücksetzperiode T1 auf 5H und die Verzögerungsperiode T2 auf 2H gesetzt ist, vor der Selektionsperiode T3 eine Kombination aus Rücksetz- plus Verzögerungssignal erzeugt, die eine Impulsbreite hat, welche die Summe der Impulsbreiten der Rücksetzperiode T1 und der Verzögerungsperiode T2 ist (7H). Das in das Schieberegister 140B der Y-Treiberschaltungen 131 A und 131B eingegebene Rücksetzsignal kann mittels eines exklusiven ODER dieses Rücksetz- plus Verzögerungssignals und des Verzögerungssignals geformt werden, welches die Verzögerungsperiode bestimmt.
Wenn eine Änderung der Verzögerungsperiode T2 zum Ausgleich für Unregelmäßigkeiten des Schwellenwertes des Flüssigkristalls an einzelnen Pixeln, aus denen das Flüssigkristallfeld zusammengesetzt ist, nötig wird, oder weil die Umgebungstemperatur Änderungen des Schwellenwertes des Flüssigkristalls hervorgerufen hat, können die Spezifikationen der Verzögerungsperiode T2 und der Rücksetzperiode T1 davor, mit den oben genannten Mitteln geändert werden. Das heißt mit anderen Worten, wenn eine Änderung der Länge der Verzögerungsperiode T2, die in Fig. 23 2H ist, auf 3H nötig wird, wie in Fig. 24 gezeigt, könnte die Verzögerungsperiode T2 geändert und gleichzeitig die Impulsbreite des Rücksetz- plus Verzögerungssignals auf 5H + 3H = 8H geändert werden. Ein Rücksetzsignal mit der gleichen 5H Rücksetzperiode T1 gemäß Fig. 23 könnte durch ein exklusives ODER des so modifizierten Verzögerungssignals und des Rücksetz- plus Verzögerungssignals geformt werden. Wenn es nötig wird, die Verzögerungsperiode T2 auf 3H und die Rücksetzperiode T1 auf 7H zu ändern, könnte in ähnlicher Weise das Rücksetz- plus Verzögerungssignal zu einem Signal geändert werden, das eine Impulsbreite von 7H + 3H = 10H hat, wie in Fig. 25 gezeigt.
Während die Erfindung zwar im Zusammenhang mit verschiedenen, speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, liegt für den Fachmann auf der Hand, daß viele weitere Alternativen, Modifikationen und Abwandlungen im Licht der vorstehenden Beschreibung offensichtlich werden. Die hier beschriebene Erfindung soll also alle derartigen Alternativen, Modifizierungen, Anwendungen und Abwandlungen umfassen, die in den Geist und Umfang der unten beigefügten Ansprüche fallen mögen.

Anwendung der vorliegenden Erfindung

Es sei darauf hingewiesen, daß das in den vorstehenden Ausführungsbeispielen zu beschreibende Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Ansteuern einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, wie einem Fernsehgerät, dem Bildschirm eines PC, einem Projektor, einer am Kopf angebrachten Anzeige, dem Sucher einer Videokamera oder einem Drucker mit einem Flüssigkristallverschluß geeignet ist.

Claims

1. Verfahren zum Ansteuern einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, bei der die Flüssigkristallanzeigevorrichtung umfaßt:

ein chirales, nematisches Flüssigkristallmedium, bei dem zwischen zwei Substraten befindliche Flüssigkristallmoleküle in einem Anfangszustand einen vorherbestimmten Verdrillungswinkel haben und das chirale, nematische Flüssigkristallmedium zwei sich von dem Anfangszustand unterscheidende metastabile Zustände als Relaxationszustände hat, die erreicht werden, nachdem eine einen Frederick's-Übergang verursachende Spannung im Anfangszustand angelegt worden ist,

eine Mehrzahl von Zeilenelektroden, die auf einem der Substrate ausgebildet sind und jeweils mit einem Zeilenelektrodensignal versorgt werden, und

eine Mehrzahl von Spaltenelektroden, die auf dem anderen der Substrate ausgebildet sind und jeweils mit einem Spaltenelektrodensignal versorgt werden,

wobei Kreuzungspunkte zwischen den Zeilen- und den Spaltenelektroden Pixel bilden und die Spannung eines Differenzsignals zwischen dem Zeilenelektrodensignal und dem Spaltenelektrodensignal an den Flüssigkristall entsprechend den jeweiligen Pixels angelegt wird, um die Pixel anzusteuern,

wobei des Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß wenigstens acht Potentialpegel zum Ansteuern des Flüssigkristalls eingesetzt werden und das Verfahren die Schritte umfaßt:

a) Einschließen, innerhalb eines Rahmens des Differenzsignals, einer Selektionsperiode, die so eingestellt wird, daß sie für die einzelnen Zeilenelektroden verschoben ist, einer darauf folgenden Nichtselektionsperiode und einer vor die Selektionsperiode gesetzten Rücksetzperiode,

b) Einstellen des Spaltenelektrodensignals auf Datenpotentiale, die ein Potential umfassen, das entweder ein Ein-Potential oder ein Aus-Potential für jedes Auftreten der Selektionsperiode entsprechend den einzelnen Pixeln derselben Spaltenelektrode ist, und Einstellen von vier Potentialarten zum Anlegen positiver und negativer Ein-Selektionsspannungen und positiver und negativer Aus-Selektionsspannungen an den Flüssigkristall als die Datenpotentiale des Spaltenelektrodensignals;

c) Einstellen des Zeilenelektrodensignals auf ein Rücksetzpotential während der Rücksetzperiode, ein Selektionspotential während der Selektionsperiode und ein Nicht-Selektionspotential während der Nichtselektionsperiode, wobei das Rücksetzpotential zwei Potentialarten zum Anlegen positiver und negativer Rücksetzspannungen an den Flüssigkristall während der Rücksetzperiode umfaßt, das Selektionspotential zwei Potentialarten zum Anlegen positiver und negativer Selektionsspannungen an den Flüssigkristall während der Selektionsperiode umfaßt und das Nicht-Selektionspotential zwei Potentialarten zum Aufbringen eines Vorspannungspotential für die vier Arten von Datenpotentialen während der Nichtselektionsperiode umfaßt; und

d) Einstellen von entweder zwei Arten des Selektionspotentials oder von zwei Potentialen unter den vier Arten des Datenpotentials derart, daß sie gleich den beiden Arten des Rücksetzpotentials sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die Schritte:

Unterteilen der acht Potentialpegel in zwei Gruppen derart, daß vier Pegel sich in einer ersten Niedrigspannungsgruppe V1, V2, V3 und V4 befinden, wobei V1 < V2 < V3 < V4, und vier Pegel sich in einer zweiten Hochspannungsgruppe V5, V6, V7 und V8 befinden, wobei V4 < V5 < V6 < V7 < V8;

Auswählen des Rücksetzpotentials aus der zweiten Gruppe, wenn das Datenpotential des Spaltenelektrodensignals innerhalb der ersten Gruppe liegt, oder aus der ersten Gruppe, wenn das Datenpotential des Spaltenelektrodensignals innerhalb der zweiten Gruppe liegt; und

in anderen Perioden als der Rücksetzperiode, Auswählen eines Potentials jeweils aus der ersten Gruppe wenn sich das Datenpotential des Spaltenelektrodensignals innerhalb der ersten Gruppe befindet, oder Auswählen eines Potentials jeweils aus der zweiten Gruppe, wenn sich das Datenpotential des Spaltenelektrodensignals innerhalb der zweiten Gruppe befindet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, umfassend den Schritt:

Einstellen der Potentialdifferenz zwischen dem Potential V4 der ersten Gruppe und dem Potential V5 der zweiten Gruppe derart, daß sie groß ist, und Einstellen des Absolutwerts der Rücksetzspannung, die an den Flüssigkristall in der Rücksetzperiode angelegt wird, derart, daß er groß ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, umfassend die Schritte:

in einem k-ten Rahmen, wobei k eine ganze Zahl ist, Einstellen eines Ein-Selektionspotentials des Spaltenelektrodensignals auf V5 der zweiten Gruppe und eines Aus-Selektionssignals auf V7; und Einstellen des Rücksetzpotentials des Zeilenelektrodensignals auf V1, des Selektionspotentials auf V8 und des Nichtselektionspotentials auf V6; und

in einem nachfolgenden (k + 1)-ten Rahmen, Einstellen des Ein-Selektionspotentials des Spalltenelektrodensignals auf V4 der ersten Gruppe und des Aus-Selektionspotentials auf V2; und Einstellen des Rücksetzpotentials des Zeilenelektrodensignals auf V8, des Selektionspotentials auf V1 und des Nichtselektionspotentials auf V3; wodurch der Flüssigkristall durch eine Polaritätsumkehr mit jedem Rahmen in wechselnder Weise angesteuert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, umfassend die Schritte:

in einem k-ten Rahmen (wobei k eine ganze Zahl ist), Einstellen eines Ein-Selektionspotentials des Spaltenelektrodensignals auf V8 der zweiten Gruppe und eines Aus-Selektionspotentials auf V6; und Einstellen des Rücksetzpotentials des Zeilenelektrodensignals auf V1, des Selektionspotentials auf V5 und des Nichtselektionspotentials auf V7; und

in einem nachfolgenden (k + 1)-ten Rahmen, Einstellen des Ein-Selektionspotentials des Spaltenelektrodensignals auf V1 der ersten Gruppe und des Aus-Selektionspotentials auf V3; und Einstellen des Rücksetzpotentials des Zeilenelektrodensignals auf V8, des Selektionspotentials auf V4 und des Nichtselektionspotentials auf V2; wodurch der Flüssigkristall durch eine Polaritätsumkehr mit jedem Rahmen in wechselnder Weise angesteuert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, ferner umfassend die Schritte:

Einstellen, innerhalb der Periode eines Rahmens, eines Ein-Selektionspotentials des Spaltenelektrodensignals durch alternierende Impulse von V4 und V5,

Einstellen, innerhalb der Periode eines Rahmens, eines Aus-Selektionspotentials des Spaltenelektrodensignals durch alternierende Impulse von V2 und V7; und

in dem entsprechender Folge, Einstellen des Rücksetzpotentials des Zeilenelektrodensignals durch alternierende Impulse von V8 und V1, des Selektionspotentials durch alternierende Impulse von V1 und V8 und des Nichtselektionspotentials durch alternierende Impulse von V3 und V6, wodurch die Polarität der einzelnen an den Flüssigkristall angelegten Spannungen mit jedem Impuls umgekehrt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 6, bei dem die Spannungen so eingestellt sind, daß sie der Beziehung V4 - V3 = V3 - V2 = V7 - V6 = V6 - V5 genügen.

8. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, ferner umfassend die Schritte:

Einstellen, innerhalb der Periode eines Rahmens, eines Ein-Selektionspotentials des Spaltenelektrodensignals durch alternierende Impulse von V1 und V8;

Einstellen, innerhalb der Periode eines Rahmens, eines Aus-Selektionspotentials des Spaltenelektrodensignals durch alternierende Impulse von V3 und V6; und

in dem entsprechender Folge, Einstellen des Rücksetzpotentials des Zeilenelektrodensignals durch alternierende Impulse von V8 und V1, des Selektionspotentials durch alternierende Impulse von V4 und V5, und des Nichtselektionspotentials durch alternierende Impulse von V2 und V7, wodurch die Polarität der einzelnen an den Flüssigkristall angelegten Spannungen mit jedem Impuls umgekehrt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 5 oder 8, bei dem die Spannungen so eingestellt werden, daß sie die Beziehung V3 - V2 = V2 - V1 = V8 - V7 = V7 - V6 erfüllen.

10. Verfahren nach Anspruch 6 oder 8, bei dem, wenn eine Zeiteinheit äquivalent der Selektionsperiode mit 1H bezeichnet wird, die Impulsbreite eines Signals FR, das bewirkt, daß das Zeilenelektrodensignal und das Spaltenelektrodensignal alternieren, 1H beträgt und die Phase des. Signals FR so eingestellt wird, daß sie um (1H/2) bezüglich der Selektionsperiode des Zeilienelektrodensignals Yn versetzt ist.

11. Verfahren nach Anspruch 6 oder 8, umfassend den Schritt:

Ansteuern des Flüssigkristalls in alternierender Weise durch eine Kombination einer Polaritätsumkehr mit jeder Zeiteinheit (1/H) äquivalent der Selektionsperiode und einer Polaritätsumkehr mit jedem Rahmen derart, daß die Polarität einer an den Flüssigkristall angelegten Spannung alle 1H umgekehrt wird und, wenn die Polarität zu Beginn eines k-ten Rahmens, wobei k eine ganze Zahl ist, positiv ist, die Polarität zu Beginn des (k + 1)ten Rahmens negativ gemacht wird und, wenn die Polarität zu Beginn des k-ten Rahmens (wobei k eine ganze Zahl ist) negativ ist, die Polarität zu Beginn des (k + 1)ten Rahmens positiv gemacht wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, umfassend den Schritt:

Einstellen der ersten Gruppe von Spannungen und der zweiten Gruppe von Spannungen derart, daß sie in positiver und negativer Richtung bezüglich einer Mitte des Erdpegelpotentials symmetrisch sind.