JPH06332408A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は液晶表示装置に関し、反電界の発生
を防止することにより、表示品位の高い液晶表示装置を
提供することを目的とする。 【構成】 カイラルスメクティックＣ相またはカイラル
スメクティックＨ相を有する強誘電性液晶パネル２を用
いた液晶表示装置１であって、強誘電性液晶パネル２に
対し、所定波高値の正パルス電圧と、予め設定された基
準レベルに対して該正パルス電圧と対称な波高値の負パ
ルス電圧とを交互に印加するパルス電圧印加手段３と、
該パルス電圧印加手段３により印加される正パルス電圧
または負パルス電圧の印加後に、該正パルス電圧または
負パルス電圧に対応する負または正の補助パルス電圧を
印加する補助パルス電圧印加手段４とを備えるように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に係り、
特に、表面安定化強誘電性液晶（ＳＳＦＬＣ：surface
stabilized ferroelectric liquid crystal）を用いた
液晶表示装置において、焼け付き防止を図る液晶表示装
置に関する。

【０００２】〔発明の背景〕一般に、外部から電界を加
えたときにだけ電極が生じるような物質を「誘電体」と
呼び、特に外部電界がない場合でも分極があるもの（こ
の分極を自発分極という）は「強誘電体」として区別さ
れている。強誘電体は、加える電界の方向によって、自
発分極の向きを反転されることができるという特徴を持
っており、また、自発分極を一方向に揃えることもでき
る。

【０００３】ある種の液晶では、このような自発分極を
持つものがあり、このような液晶を「強誘電性液晶（Ｆ
ＬＣ：ferroelectric liquid crystal）」と呼ぶ。強誘
電性を示す液晶としては、分子構造の中に不斉炭素原子
を持つスメクティック液晶で、液晶分子が各層に対して
一定の角度傾いているスメクティックＣが知られてお
り、強誘電性液晶は不斉炭素原子をもっているので、カ
イラルスメクティックＣとも呼ばれ、カイラルネマティ
ック液晶（コレステリック液晶）と同様に液晶分子はら
せん構造をとっている。

【０００４】しかし、その分子配列はコレステリック液
晶の場合とは全く異なり、液晶分子の長軸が各層に垂直
な方向から一定の角度傾いた配列となって、傾きの方向
がある層から次の層へと少しずつずれるように並び、ら
せん構造となっている。また、双極子モーメントもらせ
んに伴って回転している。

【０００５】強誘電性液晶のらせんのピッチは通常、数
ミクロン程度であるが、液晶層の厚みがこのらせんピッ
チよりも薄くなると、らせん構造が解消されて液晶分子
が一方向に揃うようになる。このような状態で液晶に直
流電圧を加えると、電圧の正または負の極性により双極
子の方向、すなわち、液晶分子の向きを切り替えること
ができる。この切り替えに必要な時間は、ネマティック
液晶素子等における分子配列が変化する時間に比べて非
常に早く、１００万分の１秒よりも短い応答時間も報告
されている。

【０００６】強誘電性液晶では、このような高速応答性
の他にも、ＴＮ（twisted nematic），ＳＴＮ（super t
wisted nematic ）等のように電界によって発生する誘
電トルクを利用して表示するものと異なり、異なる二種
類の電界ベクトルに対してそれぞれ異なる二つの光学的
安定状態となる双安定性（bistability ）を有し、その
いずれかの安定状態を維持するメモリ作用を持つこと
や、大容量表示に向いており、視野角が広いことなど、
これまでの液晶に比べて非常に優れた性質を持っている
ため、近年、この強誘電性液晶の自発分極を利用して表
示する表面安定化強誘電性液晶を用いた液晶表示装置が
注目されている。

【０００７】表面安定化強誘電性液晶は、この強誘電性
液晶の自発分極を利用して表示するものであり、前述し
た二つの光学的安定状態への遷移時間が１００μｓ以下
と、通常の液晶に比較して非常に高速であり、しかも、
高いコントランストを得ることができるため、ＯＡ用フ
ラットパネルディスプレイとして期待されている。

【０００８】しかし、液晶駆動法として代表的な２フィ
ールド法のように、単に正，負の対称な単発の双極性書
き込みパルス電圧を印加する駆動法では、強誘電性液晶
の持つ自発分極のために、印加される書き込みパルス電
圧の極性の変化に伴って、自発分極の方向も変わり、い
わゆる反電界が発生する。

【０００９】この反電界は、強誘電性液晶のメモリ特性
を悪化させ、前述した二つの光学的安定状態を遷移する
ことなくいずれか一方の状態に安定して単安定状態とな
り、いわゆる、焼け付き現象が起こり、液晶パネル面に
残像が生じて表示品位が大幅に劣化する。

【００１０】そこで、表面安定化強誘電性液晶の持つ数
々の優れた特性を生かしつつ、焼け付き現象の要因であ
る反電界の発生を防止することが要求される。

【００１１】

【従来の技術】従来、このような液晶表示装置として
は、例えば、図５に示すようなものがある。

【００１２】図５は、従来の液晶表示装置１０１の要部
構成を示すブロック図である。

【００１３】この液晶表示装置１０１は、液晶パネル１
０２、走査ドライバ１０３、データドライバ１０４、コ
ントローラ部１０５から構成されている。

【００１４】液晶パネル１０２は、二枚のガラス基板の
対向位置にそれぞれ透明電極を形成するとともに、この
透明電極間に液晶層を形成して構成されるものであり、
透明電極はそれぞれ互いに交差する複数（例えば、６４
０本）のデータ電極と複数（例えば、４００本）の走査
電極とから構成されて単純マトリクス駆動方式による駆
動表示が行われる。

【００１５】走査ドライバ１０３は、液晶パネル１０２
の走査電極に所定電圧を印加することにより所望の走査
電極を選択するものであり、データドライバ１０４は、
走査ドライバ１０３により選択された走査電極上のデー
タ電極に所定のパルス電圧を印加するものである。ま
た、コントローラ部１０５は、走査ドライバ１０３及び
データドライバ１０４を制御するものである。

【００１６】以上の構成において、液晶駆動法として代
表的な２フィールド法について図６に基づいて説明す
る。

【００１７】走査ドライバ１０３により選択された走査
電極上のデータ電極には、データドライバ１０４により
図６に示すような正，負の対称な単発の双極性書き込み
パルス電圧が印加される。

【００１８】具体的には、走査電極とデータ電極との交
点に対応する画素（液晶セル）が、白色となる状態、ま
たは黒色となる状態の中で、例えば、一回目のフィール
ド書き込みで白状態に対応する正のパルス電圧を書き込
み、二回目のフィールド書き込みで黒状態に対応する負
のパルス電圧を書き込むことにより、液晶パネル１０２
の全画素に対して所望のデータを書き込むものである。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の液晶表示装置１０１では、液晶の状態を変え
るために正，負の対称な単発の双極性書き込みパルス電
圧を印加する、いわゆる、２フィールド法により液晶パ
ネル１０２の各画素を駆動していたが、この駆動法を、
表面安定化強誘電性液晶を用いた液晶パネル１０２にそ
のまま適用した場合、強誘電性液晶の状態を変化させる
ために正，負の対称な双極性書き込みパルス電圧を印加
したのでは、同じ図形や文字を長時間表示させておく
と、強誘電性液晶は双安定状態の一方の安定状態から他
方の安定状態に遷移することなく、単安定化してしま
い、図形や文字の消去ができずに、いわゆる、焼け付き
現象が生じるという問題点があった。

【００２０】これを詳しく説明すると、強誘電性液晶に
は２つの安定状態があり、外部から書き込みパルス電圧
を印加することによって、液晶分子の状態を２つの安定
状態のうち、いずれかの安定状態とし、２つの表示状態
（白状態と黒状態）を表示することができる。

【００２１】しかし、強誘電性液晶は自発分極を有する
ため、印加される書き込みパルス電圧の極性が正から負
に、また、負から正に変わると、それに伴って自発分極
の方向が変わる訳であるが、自発分極の方向が変わると
きに、自発分極の方向が変わる変化を妨げる方向に反電
界が発生し、この発生した反電界の影響により液晶パネ
ル１０２内の配向膜近傍には電荷が蓄積される。

【００２２】配向膜近傍に電荷が蓄積されると、新たに
外部から書き込みパルス電圧が印加されても、液晶分子
はその書き込みパルス電圧に応答した後、すぐに元の状
態に戻ってしまい、強誘電性液晶の特長であるメモリ特
性が悪化してしまう。

【００２３】さらに、反電界が強くなっていくと、外部
から印加される書き込みパルス電圧に関係なく、液晶分
子は同一方向を向いたままとなり、液晶パネル１０２の
表示面にはいつまでも表示画像が残ったままの状態、す
なわち、前述した焼け付き現象が生じた状態となる。

【００２４】したがって、反電界の発生により焼け付き
現象が生じ、表面安定化強誘電性液晶を用いた液晶表示
装置の表示品位が劣化するという問題点があった。

【００２５】〔目的〕上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、本発明は、反電界の発生を防止することによ
り、表示品位の高い液晶表示装置を提供することを目的
とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載する発明
は、図１に示すように、カイラルスメクティックＣ相ま
たはカイラルスメクティックＨ相を有する強誘電性液晶
（強誘電性液晶パネル２）を用いた液晶表示装置１であ
って、前記強誘電性液晶に対し、所定波高値の正パルス
電圧と、予め設定された基準レベルに対して該正パルス
電圧と対称な波高値の負パルス電圧とを交互に印加する
パルス電圧印加手段３と、該パルス電圧印加手段３によ
り印加される正パルス電圧または負パルス電圧の印加後
に、該正パルス電圧または負パルス電圧に対応する負ま
たは正の補助パルス電圧を印加する補助パルス電圧印加
手段４と、を備えることにより、上記目的を達成してい
る。

【００２７】この場合、上記目的である反電界の発生防
止は、例えば、請求項２に記載するように、前記補助パ
ルス電圧印加手段４により印加される正パルス電圧また
は負パルス電圧の波高値を、前記パルス電圧印加手段３
により印加される正パルス電圧または負パルス電圧の波
高値の１０分の１以上とすることが有効である。

【００２８】さらにこの場合、前記補助パルス電圧印加
手段４により印加される正パルス電圧または負パルス電
圧の波高値は、前記パルス電圧印加手段３により印加さ
れる正パルス電圧または負パルス電圧の波高値の３分の
１以下であることが好ましい。

【００２９】

【作用】請求項１記載の発明によれば、補助パルス電圧
印加手段によりパルス電圧印加手段から強誘電性液晶に
印加される正パルス電圧と負パルス電圧とに対応する負
パルス電圧と正パルス電圧とが印加されることで、パル
ス電圧印加手段から印加される正パルス電圧及び負パル
ス電圧により強誘電性液晶に生じる反電界が抑制され、
焼き付け現象が防止される。

【００３０】すなわち、強誘電性液晶のメモリ特性が改
善され、高い表示品位の液晶表示画面が得られる。

【００３１】この場合、請求項２記載の発明のように、
補助パルス電圧印加手段により印加される正パルス電圧
または負パルス電圧の波高値が、パルス電圧印加手段に
より印加される正パルス電圧または負パルス電圧の波高
値の１０分の１以上とすることで、反電界による悪影響
が防止され、強誘電性液晶のメモリ特性が高められる。

【００３２】さらに、この場合、請求項３記載の発明の
ように、補助パルス電圧印加手段により印加される正パ
ルス電圧または負パルス電圧の波高値が、パルス電圧印
加手段により印加される正パルス電圧または負パルス電
圧の波高値の３分の１以下とすることで、補助パルス電
圧印加手段により印加されるパルス電圧による反電界の
発生が最小限に抑えられる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を、図２〜図４
を参照して説明する。なお、図２〜図４において、図１
と同一部分には同一の符号を付す。

【００３４】まず、本実施例の構成を説明する。

【００３５】図２は、本実施例の要部構成を示すブロッ
ク図である。図２において、液晶表示装置１は、強誘電
性液晶パネル２、パルス電圧印加手段である第一電圧発
生部３、補助パルス電圧印加手段である第二電圧発生部
４、走査ドライバ５、データドライバ６、コントローラ
部７から構成されている。

【００３６】強誘電性液晶パネル２は、図３に示すよう
に、ガラス基板１１，１２、透明電極１３，１４、絶縁
膜１５，１６、配向膜１７，１８、スペーサ１９、強誘
電性液晶層２０から構成されている。

【００３７】ガラス基板１１，１２の対向面には、それ
ぞれ透明電極１３，１４を形成するとともに、透明電極
１３，１４の対向面には、それぞれ絶縁膜１５，１６を
形成し、各絶縁膜１５，１６の表面には配向膜１７，１
８を形成している。

【００３８】配向膜１７，１８は、ラビングなどの処理
を受け、液晶分子を配向させる有機高分子膜であり、ポ
リビニルアルコール（ＰＶＡ：Poly Vinyle Alcohol ）
等のポリイミド系樹脂が使用される。

【００３９】スペーサ１９は、液晶セルのガラス間ギャ
ップの均一性を確保するためのものであり、直径１．５
μｍの球体状となっている。

【００４０】強誘電性液晶層２０は、安定性の面で良好
なエステル系の混合組成物からなる強誘電性液晶を用い
ている。

【００４１】第一電圧発生部３は、データドライバ６に
よる書き込み駆動電圧として、図４に示すように、正，
負の対称な単発の双極性書き込みパルス電圧Ｐｈを印加
するものであり、第二電圧発生部４は、データドライバ
６による書き込み補助駆動電圧として、図４に示すよう
に、正，負の対称な単発の双極性書き込み補助パルス電
圧Ｐｓを印加するものである。なお、この場合の書き込
み補助パルス電圧Ｐｓの波高値Ｖｓは、書き込みパルス
電圧Ｐｈの波高値Ｖｈの１０分の１以上、かつ、３分の
１以下となっている。

【００４２】書き込み補助パルス電圧Ｐｓの波高値Ｖｓ
を書き込みパルス電圧Ｐｈの波高値Ｖｈの１０分の１以
上に設定する理由は、強誘電性液晶に対して、第一電圧
発生部３の書き込みパルス電圧Ｐｈに対して第二電圧発
生部４により書き込み補助パルス電圧Ｐｓを印加する場
合、書き込み補助パルス電圧Ｐｓの印加電圧を上げてい
く程、すなわち、書き込みパルスＰｈの波高値Ｖｈに対
して書き込み補助パルス電圧Ｐｓの波高値Ｖｓの割合を
高めていく程、第一電圧発生部３により印加された書き
込みパルス電圧Ｐｈの反電界による悪影響が弱まり、強
誘電性液晶パネル２内のメモリ特性が向上するためであ
り、この場合、書き込み補助パルス電圧Ｐｓの波高値Ｖ
ｓを書き込みパルス電圧Ｐｈの波高値Ｖｈの３分の１以
下に設定する理由は、書き込み補助パルス電圧Ｐｓのパ
ルス電圧値は、大きければ大きい程良いというものでは
なく、最初に印加される書き込みパルス電圧Ｐｈの波高
値Ｖｈに対する割合が高くなると、強誘電性液晶パネル
２の状態を変化させるための書き込みパルス電圧Ｐｈと
変わらなくなるため、書き込み補助パルス電圧Ｐｓによ
って反電界の悪影響が生じることを防止するためであ
る。

【００４３】走査ドライバ５は、書き込みを行うべき走
査電極（走査ライン）を選択するためのものであり、デ
ータドライバ６は、走査ドライバ５によって選択された
走査電極（走査ライン）上の各画素毎に所定の書き込み
パルス電圧を印加するものである。ちなみに、この場合
の書込電圧は第一電圧発生部３及び第二電圧発生部４に
より規制される。

【００４４】コントローラ部７は、第一電圧発生部３、
第二電圧発生部４、走査ドライバ５、データドライバ６
をそれぞれ制御するものであり、所定のタイミングで強
誘電性液晶表示パネル２の各画素に対して印加される書
き込みパルス電圧を制御し、表示画面を得るものであ
る。

【００４５】以上の構成において作用を説明する。

【００４６】コントローラ部７の制御により、走査ドラ
イバ５によって選択された走査電極（走査ライン）上の
各画素に対してデータドライバ６による書き込みを行う
場合、図４に示すように、第一電圧発生部３により生成
される波高値Ｖｈの正，負の書き込みパルス電圧Ｐｈが
印加されるとともに、第二電圧発生部により生成される
波高値Ｖｓの正，負の書き込み補助パルス電圧Ｐｓが印
加される。

【００４７】ここで、書き込みパルス電圧Ｐｈにより所
定の安定状態に遷移する強誘電性液晶セル内には、反電
界の発生により電荷が蓄積されるが、続いて印加される
書き込み補助パルス電圧Ｐｓにより、反電界が打ち消さ
れ、電荷の蓄積が防止されるため、強誘電性液晶のメモ
リ特性が向上する。

【００４８】以上説明したように、本実施例では、第二
電圧発生部４によって第一電圧発生部３から強誘電性液
晶に印加する正，負の双極性パルス電圧Ｐｈに対応する
パルス電圧を印加することで、第一電圧発生部３から印
加されるパルス電圧Ｐｈによって強誘電性液晶に生じる
反電界を抑制でき、焼き付け現象を防止することができ
る。

【００４９】このように本実施例では、従来の２フィー
ルド法では困難であった強誘電性液晶による液晶表示装
置の駆動が比較的容易に実現でき、これにより、数々の
優れた特長を持つ表面安定化強誘電性液晶による液晶表
示装置が得られる。

【００５０】この場合、第二電圧発生部４によって印加
されるパルス電圧Ｐｓの波高値Ｖｓを、第一電圧発生部
３により印加されるパルス電圧Ｐｈの波高値Ｖｈの１０
分の１以上とするとともに、３分の１以下とすること
で、反電界による悪影響を防止して強誘電性液晶のメモ
リ特性を高めることができるとともに、第二電圧発生部
４によって印加されるパルス電圧による反電界の発生を
最小限に抑えることができる。

【００５１】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例
えば、上記実施例では、強誘電性液晶材料としてエステ
ル系の混合組成物からなる液晶を用いているが、これに
限らず、例えば、シアノビフェニル系のものや、マルチ
プレクス動作の際、高いコントラストを得ることのでき
るフェニルピリミジン系のものであってもよく、強誘電
性液晶材料としての特性を有するものであれば、どのよ
うなものを利用してもよい。

【００５２】また、以上の説明では主として発明者によ
ってなされた発明を、その背景となった利用分野である
発明の名称に適用した場合について説明したが、それに
限定されるものではない。例えば、液晶表示装置以外に
も、強誘電性液晶を利用する入力装置等にも適用でき
る。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、補助パルス電圧印加手
段によってパルス電圧印加手段から強誘電性液晶に印加
する正パルス電圧と負パルス電圧とに対応する負パルス
電圧と正パルス電圧とを印加することにより、パルス電
圧印加手段から印加される正パルス電圧及び負パルス電
圧によって強誘電性液晶に生じる反電界を抑制でき、焼
き付け現象を防止することができる。

【００５４】したがって、強誘電性液晶のメモリ特性を
改善でき、表示品位の高い液晶表示画面を得ることがで
きる。

【００５５】この場合、請求項２記載の発明のように、
補助パルス電圧印加手段によって印加される正パルス電
圧または負パルス電圧の波高値を、パルス電圧印加手段
により印加される正パルス電圧または負パルス電圧の波
高値の１０分の１以上とすることにより、反電界による
悪影響を防止でき、強誘電性液晶のメモリ特性を高める
ことができる。

【００５６】さらに、この場合、請求項３記載の発明の
ように、補助パルス電圧印加手段によって印加される正
パルス電圧または負パルス電圧の波高値を、パルス電圧
印加手段によって印加される正パルス電圧または負パル
ス電圧の波高値の３分の１以下とすることにより、補助
パルス電圧印加手段によっ印加されるパルス電圧による
反電界の発生を最小限に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成を示すブロック図である。

【図２】本実施例の要部構成を示すブロック図である。

【図３】強誘電性液晶パネルの断面図である。

【図４】本実施例の強誘電性液晶パネルに印加するパル
ス電圧を示す図である。

【図５】従来例の要部構成を示すブロック図である。

【図６】従来例の液晶パネルに印加するパルス電圧を示
す図である。

【符号の説明】

１ 液晶表示装置 ２ 強誘電性液晶パネル ３ 第一電圧発生部（パルス電圧印加手段） ４ 第二電圧発生部（補助パルス電圧印加手段） ５ 走査ドライバ ６ データドライバ ７ コントローラ部 １１，１２ ガラス基板 １３，１４ 透明電極 １５，１６ 絶縁膜 １７，１８ 配向膜 １９ スペーサ ２０ 強誘電性液晶層 １０１ 液晶表示装置 １０２ 液晶パネル １０３ 走査ドライバ １０４ データドライバ １０５ コントローラ部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カイラルスメクティックＣ相またはカイラ
   ルスメクティックＨ相を有する強誘電性液晶を用いた液
   晶表示装置であって、 前記強誘電性液晶に対し、所定波高値の正パルス電圧
   と、予め設定された基準レベルに対して該正パルス電圧
   と対称な波高値の負パルス電圧とを交互に印加するパル
   ス電圧印加手段と、 該パルス電圧印加手段により印加される正パルス電圧ま
   たは負パルス電圧の印加後に、該正パルス電圧または負
   パルス電圧に対応する負または正の補助パルス電圧を印
   加する補助パルス電圧印加手段と、 を備えることを特徴とする液晶表示装置
2. 【請求項２】前記補助パルス電圧印加手段により印加さ
   れる正パルス電圧または負パルス電圧の波高値は、前記
   パルス電圧印加手段により印加される正パルス電圧また
   は負パルス電圧の波高値の１０分の１以上であることを
   特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】前記補助パルス電圧印加手段により印加さ
   れる正パルス電圧または負パルス電圧の波高値は、前記
   パルス電圧印加手段により印加される正パルス電圧また
   は負パルス電圧の波高値の３分の１以下であることを特
   徴とする請求項２記載の液晶表示装置。