JP2766947B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、双安定な表示素子を用
いて階調表示を行なう表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の双安定な表示素子として
強誘電性液晶(FLC)を用いて階調表示を行なう液晶
表示装置が知られている。
【0003】このような装置に用いられる表示素子に関
しては、特開昭61−94023号公報などに、1ミク
ロンから3ミクロン位のセルギャップを保って2枚の内
面に透明電極を形成し配向処理を施したガラス基板を向
かい合わせて構成した液晶セルに強誘電性液晶を注入し
たものが示されている。
【0004】強誘電性液晶を用いた上記の表示素子の特
徴は強誘電性液晶が自発分極を持つことにより、外部電
界と自発分極の結合力をスイッチングに使えることと強
誘電性液晶分子の長軸方向が自発分極の分極方向と1対
1に対応しているため外部電界の極性によってスイッチ
ングできることである。
【0005】強誘電性液晶は、一般にカイラル・スメク
チック液晶(SmC*,SmH*)を用いるのでバルク
状態では液晶分子長軸がねじれた配向を示すが、上述の
1ミクロンから3ミクロン位のセルギャップのセルにい
れることによって液晶分子長軸のねじれを解消すること
ができる(P213−P234 N.A.CLARKe
t al,MCLC;1983,Vol94.)。
【0006】実際の強誘電性液晶セルの構成は図11に
示すような単純マトリクス基板を用いていた。
【0007】強誘電性液晶は2つの安定状態を光透過お
よび遮断状態にして主として2値(白・黒)の表示素子
として利用されているが、多値すなわち中間調表示も可
能である。中間調表示法の一つは画素内の双安定状態の
面積比を制御することにより、中間的な光透過状態を作
るものである。以下、この方法(面積変調法)について
詳しく説明する。
【0008】図8は強誘電性液晶素子のスイッチングパ
ルス振幅と透過率の関係を模式的に示した図で、はじめ
完全な光遮断(黒)状態にあったセル(素子)に一方極
性の単発パルスを印加した後の透過光量Iを単発パルス
の振幅Vの係数としてプロットしたグラフである。パル
ス振幅が閾値Vth以下(V<Vth)のときは透過光量は
変化せず、パルス印加後の透過状態は図9(b)に示す
ように印加前の状態を示す同図(a)と変わらない。パ
ルス振幅が閾値を越える(Vth<V<Vsat )と、画素
内の一部分が他方の安定状態すなわち同図(c)に示す
光透過状態に遷移し全体として中間的な透過光量を示
す。さらにパルス振幅が大きくなり、飽和値Vsat 以上
(Vsat <V)になると同図(d)に示すように画素全
部が光透過状態になるので光量は一定値に達する。
【0009】すなわち、面積変調法は電圧をパルス振幅
VがVth<V<Vsat となるように制御して中間調を表
示するものである。
【0010】この面積変調法を用いて、本出願人が先に
出願した特願平3−73127号明細書等に記述されて
いる駆動方法(以下、先願例という)を行なうことによ
り、表示部内に温度ムラやセル厚ムラ等による閾値特性
のバラツキがある表示装置でも安定なアナログ階調表示
ができた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では表示部内のしきい値特性のバラツキを補償する
ため1つの画素に4つの書込みパルスと、それぞれのパ
ルスを補助するパルスが必要となり、従来のモノクロ2
値表示の書込み時間に比べ10倍程度書込み時間が遅く
なるという欠点があった。
【0012】本発明は、上述の従来例における問題点に
鑑みてなされたもので、表示部内の温度ムラやセル厚ム
ラ等に起因する閾値の変化を補償し、かつ速やかな階調
の表示し得る表示装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、双安定で同じ閾値特性をもつ2つの副
画素で1つの画素を構成し、第1の副画素は第1の書込
みパルスで完全に第1の安定状態にした後第2の書込み
パルスで第2の安定状態を書き込み、第2の副画素は第
1の書込みパルスで完全に第2の安定状態にした後第2
の書込みパルスで第1の安定状態を書き込む駆動手段を
設けている。
【0014】
【作用】本発明によれば、上記のように構成することに
より、閾値特性のバラツキを補償しかつ速やかな階調の
表示を実現することができる。本発明の閾値変化に対す
る補償方式を図1を用いて説明する。
【0015】2つの副画素A,Bで構成される画素P1
と2つの副画素A′,B′で構成される画素P2 (図1
(iii) )について、図1(i)のように閾値が異なるも
のとする。
【0016】図1(i)において、aは画素P1 の白書
込みパルスに対する閾値特性、bは画素P1 の黒書込み
パルスに対する閾値特性、a′は画素P2 の白書込みパ
ルスに対する閾値特性、b′は画素P2 の黒書込みパル
スに対する閾値特性である。また、Vthは閾値特性a,
bの閾値電圧、Vsat は閾値特性a,bの飽和電圧であ
る。透過率はその副画素が完全に黒の時を0%、完全に
白の時を100%とした。
【0017】ここで副画素A,A′には図1(ii)の波
形SA を、副画素B,B′には波形SB を印加する。
【0018】波形SA はパルスA1 とパルスA2 により
構成されている。副画素Aは黒書込みパルスA1 によっ
ていったん透過率0%の完全黒状態となり、その後の白
書込みパルスA2 により透過率α%を保持する。
【0019】波形SB はパルスB1 とパルスB2 により
構成されている。副画素Bは白書込みパルスB1 によっ
ていったん透過率100%の完全白状態となり、その後
の黒書込みパルスB2 により透過率α%を保持する。よ
って画素P1 は図1(iii) のようにα%の階調を表示し
ている。
【0020】一方、副画素A′は黒書込みパルスA1
よっていったん透過率が0%となり、その後の白書込み
パルスA2 によって透過率α+β%を保持する。
【0021】副画素B′は白書込みパルスB1 によって
いったん透過率が100%となりその後の黒書込みパル
スB2 によって透過率α−β%を保持する。よって画素
2も図(iii) のようにα%の階調を表示している。
【0022】なお、図1(i)の三角形xyzと三角形
x′y′z′において、xz=x′z′、∠xzy=∠
x′z′y′、∠yxz=∠y′x′z′であり、二角
挟辺相等なので△xyz≡△x′y′z′、よってxy
=x′y′=βである。
【0023】以上のように本補償方式は次の条件で有効
である。 各画素の閾値特性がほぼ直線近似できること 閾値が変化し、あるいは表示部内にバラツキがあっ
ても閾値特性の傾きは変化せず座標上を平行移動すると
一致すること 第1の安定状態に対する閾値特性と第2の安定状態
に対する閾値特性が一致すること 表示する階調の透過率α%と表示部内での閾値特性
のバラツキによる透過率の最大バラツキ幅β%がα+β
≦100、α−β≦0の2式を満たすこと。
【0024】強誘電性液晶素子が〜の条件を満たす
ことは前述の特願平3−73127号明細書中で確認さ
れている。
【0025】の条件で閾値が完全に直線である場合lo
g VA2+log VB2=log Vth+logVsat となる。
【0026】の条件は別な表現をすると、β%の透過
率のバラツキをもつ表示装置ではβ〜100−β%の階
調が一様に表示できるということである。例えば10%
のバラツキを持つ表示装置では10〜90%のアナログ
階調が表示できる。また10%ごとのデジタル階調も可
能である。デジタル階調表示の場合は閾値特性が直線で
ある必要はなく図10のような階段状のものでもよい。
【0027】図1では電圧を変化させることにより階調
を表示しているが、パルス幅を調節することによっても
同様の効果がある。
【0028】
【実施例】図2は、本発明の一実施例に係る液晶表示装
置を示す。この液晶表示装置は、図3に詳細を示す走査
電極201と情報電極202とで構成したマトリックス
電極を有する液晶表示部101、情報信号を情報電極2
02を介して液晶に印加する情報信号印加回路103、
走査信号を走査電極201を介して液晶に印加する走査
信号印加回路102、走査信号制御回路104、情報信
号制御回路106、駆動制御回路105、表示部101
の温度を検知するためのサーミスタ108、およびサー
ミスタ108の出力に基づいて表示部101の温度を検
知する温度検知回路109を備える。走査電極201と
情報電極202との間には、強誘電性液晶が配置されて
いる。107はグラフィックコントローラであり、ここ
から送出されるデータは駆動制御回路105を通して走
査信号制御回路104と情報信号制御回路106に入力
され、それぞれアドレスデータと表示データに変換され
るようになっている。また、液晶表示部101の温度が
サーミスタ108を介して温度検知回路109に入力さ
れ、温度データとして駆動制御回路105を通して走査
信号制御回路104に入力される。そして、アドレスデ
ータと温度データに従って走査信号印加回路102が走
査信号を発生し、液晶表示部101の走査電極201に
印加するようになっている。また、表示データに従って
情報信号印加回路103が情報信号を発生し、液晶表示
部101の情報電極202に印加するようになってい
る。
【0029】図3において、203,204は走査電極
201と情報電極202との交差部分により構成される
副画素である。205は2つの副画素203,204に
より構成され、表示単位となる画素である。
【0030】図4は液晶表示部101の部分的な断面図
である。同図において、301はアナライザ、306は
ポラライザであり、これらはそれぞれクロスニコルで配
置されている。302と305はガラス基板、303は
強誘電性液晶、304はUV硬化樹脂、307はスペー
サである。
【0031】図5は図2の装置における駆動信号の波形
を示す。同図中、aは走査信号印加回路102が出力し
第1の副画素に印加する選択信号波形、bは走査信号印
加回路102が波形aと同期して出力し第2の副画素に
印加する選択信号波形、cは情報信号印加回路103が
出力する階調データに応じた振幅をもつ情報信号波形で
ある。同図cから明らかなように1画素の表示に必要な
時間1Hは第2の書込みパルス幅の4倍すなわち4Δt
あればよい。
【0032】本実施例ではパルス幅固定、振幅可変のパ
ルスによって階調を表示したが、パルス幅可変、振幅固
定のパルスでも同様の結果を得ることができる。
【0033】また、本実施例では画素内の閾値特性をな
だらかにするためセル厚勾配を持たせた例を挙げている
が、容量勾配を持たせたり、あるいは電極に電位勾配を
持たせる等、他の方法でもよい。
【0034】
【他の実施例】図6は電極構成をかえて本発明を実施し
た例である。図3に示した例では、2つの副画素203
と204とが異なる走査電極201,201と共通の情
報電極202とによって構成されているが、図6の場
合、2つの副画素は走査電極601、情報電極602と
も共通ではない。このときの駆動波形を図7に示す。同
図においてaは第1の副画素に印加される走査選択波
形、6は第2の副画素に印加される走査選択波形、cは
第1の副画素に印加される情報信号波形、dは第2の副
画素に印加される情報信号波形である。同図c,dから
明らかなように1画素の表示に必要な時間1Hは第2の
書込みパルス幅の2倍すなわち2Δtあればよい。この
1Hの時間は従来のモノクロ2値表示をする場合と同じ
であり、前記の図3に示した例の半分である。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
双安定で同じ閾値特性をもつ2つの副画素で1つの画素
を構成し、第1の副画素は第1の書込みパルスで完全に
第1の安定状態にした後第2の書込みパルスで第2の安
定状態を書込み、第2の副画素は第1の書込みパルスで
完全に第2の安定状態にした後第2の書込みパルスで第
1の安定状態を書き込む駆動手段を設けることにより、
表示部内の温度ムラやセル厚ムラ等に起因する閾値の変
化を補償し、かつ速やかな階調の表示を実現することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の駆動方式を説明する図である。
【図2】 本発明の一実施例に係る表示装置の構成を示
す図である。
【図3】 図2における液晶表示部を拡大した平面図で
ある。
【図4】 前記液晶表示部の断面図である。
【図5】 図1の装置における駆動波形の信号図であ
る。
【図6】 本発明の他の実施例に係る液晶表示部を拡大
した平面図である。
【図7】 前記他の実施例の駆動波形の信号図である。
【図8】 強誘電性液晶に関するスイッチングパルス振
幅と透過率の関係を示す模式図である。
【図9】 印加パルスに応じた強誘電性液晶素子の光透
過状態を示す模式図である。
【図10】 印加パルスに応じた双安定素子の光透過状
態を示す別の模式図である。
【図11】 従来の液晶素子の構造の説明図である。
【符号の説明】
101:液晶表示部、102:走査信号印加回路、10
3:情報信号印加回路、104:走査信号制御回路、1
05:駆動制御回路、106:情報信号制御回路、10
7:グラフィックコントローラ、201,601:走査
電極、202,602:情報電極、203,204,6
03,604:副画素、205,605:画素、30
1:アナライザ、302,305:ガラス基板、30
3:強誘電性液晶、304:保護膜、306:ポラライ
ザ、307:スペーサ。

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 双安定で同じ閾値特性を有する第1およ
    び第2の副画素で構成された画素多数をマトリクス状に
    配置してなる表示部と、 各画素を駆動する際、第1の副画素には第1の書込みパ
    ルスで完全な第1の安定状態を書き込んだ後第2の書込
    みパルスで該画素の表示階調に応じた第2の安定状態を
    書き込み、第2の副画素には第1の書込みパルスで完全
    な第2の安定状態を書き込んだ後第2の書込みパルスで
    該画素の表示階調に応じた第1の安定状態を書き込む駆
    動手段とを具備することを特徴とする表示装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の副画素と第2の副画素との面
    積が等しい請求項1の表示装置。
  3. 【請求項3】 前記第1の副画素と第2の副画素とが隣
    り合う位置にある請求項1の表示装置。
  4. 【請求項4】 前記駆動手段が前記第1の副画素に印加
    する第1の書込みパルスと、第2の副画素に印加する第
    1の書込みパルスとを同期して発生する請求項1の表示
    装置。
  5. 【請求項5】 前記駆動手段が、前記表示部内の特定の
    画素において、第1の副画素には第2の書込みパルスで
    x%(0≦x≦100)の領域に第2の安定状態を書き
    込み、第2の副画素には第2の書込みパルスで100−
    x%の領域に第1の安定状態を書き込む請求項1の表示
    装置。
  6. 【請求項6】 前記特定の画素が、表示部内のしきい値
    特性バラツキの中心となるしきい値特性を持つ請求項5
    の表示装置。
  7. 【請求項7】 前記表示部内の各画素ごとの電圧/透過
    率特性において、各特性ごとに透過率の変化が終了する
    電圧でそのうちの最も高い電圧をVmax、透過率の変化
    が開始する電圧でそのうちの中心の電圧をVth、透過率
    の変化が終了する電圧でそのうちの中心の電圧をV
    sat 、第1の副画素に印加する第1の書込みパルスの振
    幅をA1 、第2の書込みパルスの振幅をA2 、第2の副
    画素に印加する第1の書込みパルスの振幅をB1 、第2
    の書込みパルスの振幅をB2 とすると、 A1 ≧Vmax1 ≧Vmaxth≦A2 ≦Vsat2 +B2 =Vth+Vsat である請求項1の表示装置。
  8. 【請求項8】 前記表示部内の各画素ごとの電圧/透過
    率特性において、各特性ごとに透過率の変化が終了する
    電圧でそのうちの最も高い電圧をVmax、透過率の変化
    が開始する電圧でそのうちの中心の電圧をVth、透過率
    の変化が終了する電圧でそのうちの中心の電圧をV
    sat 、第1の副画素に印加する第1の書込みパルスの振
    幅をA1 、第2の書込みパルスの振幅をA2 、第2の副
    画素に印加する第1の書込みパルスの振幅をB1 、第2
    の書込みパルスの振幅をB2 とすると、 A1 ≧Vmax1 ≧Vmaxth≦A2 ≦Vsat log A2 +log B2 =log Vth+log Vsat である請求項1の表示装置。
  9. 【請求項9】 前記表示部内の各画素ごとのパルス幅/
    透過率特性において、各特性ごとに透過率の変化が終了
    するパルス幅でそのうちの最も長いパルス幅をtmax
    透過率の変化が開始するパルス幅でそのうちの中心のパ
    ルス幅をtth、透過率の変化が終了するパルス幅でその
    うちの中心のパルス幅をtsat 、第1の副画素に印加す
    る第1の書込みパルスのパルス幅をA1 、第2の書込み
    パルスのパルス幅をA2 、第2の副画素に印加する第1
    の書込みパルスのパルス幅をB1 、第2の書込みパルス
    のパルス幅をB2 とすると、 A1 ≧tmax1 ≧tmaxth≦A2 ≦tsat2 +B2 =tth+tsat である請求項1の表示装置。
  10. 【請求項10】 前記表示部内の各画素ごとのパルス幅
    /透過率特性において、各特性ごとに透過率の変化が終
    了するパルス幅でそのうちの最も長いパルス幅をt
    max 、透過率の変化が開始するパルス幅でそのうちの中
    心のパルス幅をtth、透過率の変化が終了するパルス幅
    でそのうちの中心のパルス幅をtsat 、第1の副画素に
    印加する第1の書込みパルスのパルス幅をA1 、第2の
    書込みパルスのパルス幅をA2 、第2の副画素に印加す
    る第1の書込みパルスのパルス幅をB1 、第2の書込み
    パルスのパルス幅をB2 とすると、 A1 ≧tmax1 ≧tmaxth≦A2 ≦tsat log A2 +log B2 =log tth+log tsat である請求項1の表示装置。
  11. 【請求項11】 前記2つの副画素が異なる走査電極
    と、共通の情報電極によって構成される請求項1の表示
    装置。
  12. 【請求項12】 前記走査電極と情報電極の間に液晶を
    充填した請求項11の表示装置。
  13. 【請求項13】 前記液晶が強誘電性液晶である請求項
    12の表示装置。
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