JPH095709A

JPH095709A - 液晶表示装置及びその駆動方法

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Publication number: JPH095709A
Application number: JP15204995A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Inaba; 豊稲葉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-06-19
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 1997-01-10
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: JP3160493B2

Abstract

(57)【要約】【目的】表示パネルを真横側から見てもちらつきの少
ない、反強誘電性液晶を用いた液晶表示装置及びその駆
動方法の提供を目的とする。【構成】互いに直交する走査信号電極と情報信号電極
の交差によって形成されたマトリクス画素を有する表示
パネルと、前記２つの電極の間隙にあって、無電界時に
反強誘電相からなる第１の安定状態を取り、電界印可時
に電界の極性に応じて強誘電相からなる第２又は第３の
安定状態を取る強誘電性液晶と、上記第１の安定状態を
暗状態、第２及び第３の状態を明状態とする偏光装置と
を備えた液晶表示装置において、上記各画素を少なくと
の２つ以上の副画素１４，１５で構成すると共に、対応
する走査電極１１，１２を配置し、駆動装置により画素
が明状態を取るとき、該画素の１方の副画素が第２の安
定状態を取ると、他方の副画素が第３の安定状態となる
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反強誘電相と強誘電相
とを取る強誘電性液晶を用いた液晶表示装置及びその駆
動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電界によって３つの光学状態を取る液晶
表示装置が特開平２−１５３３２２号、特開平２−１７
３７２４号などに開示されている。その後これが液晶の
反強誘電性によるものであることがＣｈａｎｄａｎｉ等
（ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィ
ジクス２８巻（１９８９）Ｌ１２６５頁）によって明ら
かにされた。

【０００３】それによると、反強誘電性を示す強誘電性
液晶（以下反強誘電性液晶という）は通常の強誘電性液
晶と同じく薄い基板間隙中でらせんが解けて、図６
（ａ）に示すように無電界時（Ｅ＝０）には液晶分子が
スメクティック層毎に反対方向にチルトした構造をと
り、そのため無電界時には光軸は層法線方向を向く。

【０００４】電界印加（Ｅ＞０、Ｅ＜０）によって強誘
電相への転移が起こり、液晶分子がすべての層で電界の
方向によって決まる同一方向にチルトした構造をとる結
果、光軸は層法線から傾き層法線に対して対称な２つの
方向のいずれかになる。これを図６（ｂ），（ｃ）に示
した。

【０００５】この反強誘電性液晶を表示装置に応用する
場合は通常２枚の偏光板で挟み、図６中に両矢印線で示
したように偏光板の吸収軸を層法線に平行および垂直
に、２枚の偏光板がクロスニコルとなるように配置す
る。この配置では、無電界時の反強誘電状態が暗状態、
電界印加時の強誘電状態が明状態となる。

【０００６】この配置の特徴は明状態が２通りあること
で、これを利用して一定周期ごとに明状態の印加電圧極
性を切り替える方法が上記特開平２−１７３７２４号に
開示されている。該発明は単純マトリクス構成での反強
誘電性液晶装置の発明であって図７にその駆動波形の一
例を示す。

【０００７】図７は液晶にかかる電圧の時間変動の様子
を示すもので、フレームごとに画素に印加される電圧の
極性が入れ替わっている。図７から明らかなとおり液晶
にかかる電圧は時間的に平均化されて０になる。これに
よりＤＣ電圧成分による液晶の劣化を防止できるという
利点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
フレームごとの極性反転駆動法には欠点があって、それ
は表示パネルを斜めから見たときに画面がちらつくとい
うことである。その理由を以下で説明する。

【０００９】図８は表示パネルを右斜め下から見たとき
の液晶分子と上下の偏光板の透過軸とを示したものであ
る。（ａ）は暗状態、（ｂ），（ｃ）は２つの明状態
で、それぞれを正面から見たのが図６の（ａ），
（ｂ），（ｃ）に対応する。

【００１０】（ｂ）と（ｃ）をくらべると（ｂ）では液
晶分子をほぼ真横から見ているので実効的な屈折率異方
性は正面から見た場合とあまり違わないのに対し、
（ｃ）では液晶分子をその長軸近くから見ていることに
なり、正面から見るのと比べて屈折率異方性が著しく小
さくなる。そのために（ｂ）と（ｃ）では透過率に差が
生じ、これがフレームごとに切り替わるのでちらつきと
して見えるのである。

【００１１】さらに斜めから見ると光路長が長くなるの
で（ｂ）の場合リタデーションが最適値からずれ、黄色
く色づいて見えるのもちらつきの一因である。

【００１２】本発明は、表示パネルを真横側から見ても
ちらつきの少ない、反強誘電性液晶を用いた液晶表示装
置及びその駆動方法の提供を目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、互いに直交す
る走査信号電極と情報信号電極の交差によって形成され
たマトリクス画素を有する表示パネルと、前記２つの電
極の間隙にあって、無電界時に反強誘電相からなる第１
の安定状態を取り、電界印可時に電界の極性に応じて強
誘電相からなる第２又は第３の安定状態を取る強誘電性
液晶と、上記第１の安定状態を暗状態、第２及び第３の
状態を明状態とする偏光装置とを備えた液晶表示装置に
おいて、上記各画素を少なくとの２つ以上の副画素で構
成すると共に、対応する走査電極を配置して、駆動装置
により、画素が明状態を取るとき該画素の１方の副画素
が第２の安定状態を取ると、他方の副画素が第３の安定
状態となるようにしたことをを特徴としている。

【００１４】また、本発明は、上記液晶表示装置の駆動
方法であって、画像信号が少なくとも１つずつの正及び
負の電圧パルスを含む交流信号からなり、一方の電圧パ
ルスに同期した第１の選択電圧によって一方の走査信号
電極を選択し、他方の電圧パルスに同期した前記第１の
選択電圧とは逆極性の第２の選択電圧によって他方の走
査信号電極を選択することにより副画素の状態を決定す
るようにしたことを特徴としている。

【００１５】

【作用】本発明は上述のように構成されているので、画
素が明状態の時、１画素内に２つの状態が混在して、フ
レーム毎に入れ替わるので、透過率差と色づきの差が平
均化されちらつきのない高品質の表示となる。

【００１６】

【実施例】以下、図面に基づき本発明の第１の実施例に
ついて説明する。

【００１７】図１はいずれも表示パネルの一部分を取り
出して示したもので、１１、１２は走査信号電極（以
下、単に走査線とする。）、１３は情報信号電極（以
下、単に信号線とする。）、１４、１５は画素電極であ
る。走査線と画素電極は一方の基板上に、信号線は他方
の基板上に形成されている。画素電極内の短い線分はそ
の画素での液晶の光軸方向をあらわしたもので、信号線
に平行なものは反強誘電（暗）状態、傾いているものは
強誘電（明）状態を示している。１６、１７は上下の偏
光板の軸方向である。なお、ここでは便宜上信号線を層
法線方向としておくが、これは必ずしも必要でなく任意
の方向であってよい。

【００１８】図に示すように、１画素は２つの画素電極
１４、１５で構成されており、それぞれが副画素を構成
している。画素が暗状態にあるときは２つの副画素はと
もに反強誘電状態にあり、光軸は偏光板の軸方向を向い
ている。明状態では２つの副画素は互いに逆のチルトの
強誘電状態をとる。各副画素は従来と同じくフレームご
とに極性を反転させて駆動されるので、あるフレームで
第１の副画素が右チルト、第２の副画素が左チルトであ
るとすると、次のフレームでは第１の副画素が左チル
ト、第２の副画素が右チルトになる。

【００１９】２つの副画素が互いに逆の明状態をとるの
で、明状態領域が透過率と色づきの異なる２状態混成と
なり、目には平均的な透過率と色づきとして見える。し
たがってフレーム間の差はなくなりちらつきが発生しな
い。

【００２０】図２は図１の各電極を駆動する電圧の時間
的タイミングを示すものである。５１ａ、５１ｂ、５２
ａ、５２ｂ、・・・は走査線印加電圧、５３、５４は信
号線印加電圧、５５は５１ａと５３の交点の副画素に印
加される合成電圧、５６は５１ｂと５３の交点の副画素
に印加される合成電圧、５７は５１ａと５４の交点の副
画素に印加される合成電圧、５８は５１ｂと５４の交点
の副画素に印加される合成電圧である。

【００２１】走査線はマトリクス画素配列の各ラインご
とに２本あり、ａ、ｂで区別されている。選択期間Ｔの
直前に０ボルトのリセット期間Ｒがあり、ライン上の全
画素を暗状態にリセットする。選択後の非選択期間Ｎに
は書き込んだ状態を維持するめのＤＣ電圧（バイアス電
圧）が印加される。

【００２２】２種類の走査線ａ、ｂはそれぞれ第１の副
画素と第２の副画素に接続されていて、画像信号の１単
位期間内Ｈ内に順次選択される。

【００２３】奇数フレームではａの走査線に正、ｂの走
査線に負の選択電圧が各々の選択期間に印加され、それ
に同期して信号線に画像信号に応じて正・負または負・
正の交流信号電圧が印加される。信号線電圧が正・負の
ときは、５５、５６に示すように走査線電圧と合成され
て両副画素にかかる電圧は閾値以下になり、直前のリセ
ット（暗）状態が維持される。一方、信号線電圧が負・
正のときは５７、５８に示すように走査線電圧と合成さ
れて画素にかかる電圧は両副画素とも閾値以上になり、
第１の副画素には一方の明状態が書き込まれ、第２の副
画素には他方の明状態が書き込まれる。以下、この操作
をラインごとに繰り返して１フレームを完成する。

【００２４】偶数フレームでは、図２に示すように走査
線電圧の極性がａ、ｂともに逆転され、信号線電圧の極
性も反転される。したがって明画素は奇数フレームと逆
極性の合成電圧で書き込まれ、チルト状態が反転する。

【００２５】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。

【００２６】図３はその実施形態を示すものである。６
１−６４は走査電極、６５Ｒ、６６Ｒ、６５Ｇ、６６
Ｇ、６５Ｂ、６６Ｂは信号線、６７、６８は画素電極で
ある。走査電極は一方の基板上、信号線と画素電極は他
方の基板上に形成されている。１画素は図の点線で囲ん
だ領域６９で、２本の走査電極に跨がっている。１つの
画素はカラーフィルタ（図示せず）によって赤Ｒ、緑
Ｇ、青Ｂの３領域に細分されているいるほかに、走査電
極によって２分され、計６つの副画素から構成される。
ただし、信号線は１つの画素についてはＲＧＢの３本
で、上下にとなりあう画素については別の信号線になっ
ている。

【００２７】図４に、図３の各信号線、各走査線に印加
される電圧の時間的タイミングを示す。７１−７４はそ
れぞれ図３の６１−６４の走査電極に印加される電圧、
７５Ｒ、７６Ｒは信号線６５Ｒ、６６Ｒに印加される電
圧である。７７は７１と７５Ｒの合成電圧で、図３のａ
の副画素に印加され、７８は７２と７５Ｒの合成電圧
で、図３のｂの副画素に印加される。また７９は７１と
７６Ｒの合成電圧で、一つ上の画素に属する副画素（図
３のｃ）に印加される電圧を示している。

【００２８】走査線選択期間Ｔの直前に０ボルトのリセ
ット期間Ｒがあり、ライン上の全画素を暗状態にリセッ
トする。選択後の非選択期間Ｎには書き込んだ状態を維
持するためのＤＣ電圧が印加される。これらは第１のと
同様である。

【００２９】走査線は１本づつ極性を交互に反転させな
がら選択される。７１の選択期間には正の選択電圧が供
給され、次いで７２の選択期間に負の選択電圧が供給さ
れる。これに同期した期間Ｈ内に信号線６５Ｒに７５Ｒ
に示すような負・正の交流電圧が印加されると、ａ、ｂ
の副画素にそれぞれ正・負の閾値以上の電圧がかかり逆
方向のチルトを持つ明状態が書き込まれる。暗状態を書
き込む場合は逆相（正・負）の交流電圧を６５Ｒに与え
ればよい。

【００３０】なお、７１の選択期間とその直前の１つ上
の走査線（図示せず）選択期間に同期して、信号線６６
Ｒには図４のＨ′に示す別の交流信号７６Ｒが印加され
て図３ｃの副画素を含む画素の状態が決定される。ま
た、７２の選択期間とその直後の１つ下の走査線６３の
選択期間に同期して、信号線６６Ｒにはさらに次の交流
信号が印加されて図３ｄの副画素を含む画素の状態が決
定される。このように、信号線６５Ｒと６６Ｒとには位
相が反周期ずれた交流画像信号が供給される。

【００３１】他の信号線６５Ｇ、６６Ｇ、６５Ｂ、６６
Ｂにも同様にしてその色に応じた電圧信号が供給され
る。

【００３２】以上のように走査線が順次選択されて１画
面が書き込まれ１つのフレームが終了する。次いですべ
ての極性が反転した電圧信号が同様に印加されて次のフ
レームが書き込まれる。

【００３３】本実施例は画素を２分しそれぞれを異なる
走査電極で駆動する点で第１の実施例と同じであるが、
信号線方向に隣接する画素の副画素が走査電極を共通に
するので走査線本数は実施例１の半分になり、走査時間
も半分ですむ。その代わり信号線の本数が２倍に増え
る。

【００３４】なお、本実施例で用いられる反強誘電性液
晶材料としては、化１に示す。

【００３５】

【化１】次に、具体的なセル構成について説明する。

【００３６】上に述べた液晶を、対向面に電極を形成し
た２枚の透明基板の間隙（ギャップ２．５μｍ）に挟ん
で表示パネルを作った。

【００３７】図５に第２の実施例に用いたパネルの断面
を示す。

【００３８】一方の基板８１は走査線電極８２が形成さ
れ、その上にナイロン薄膜８３（厚さ５ｎｍ）をラビン
グした層が覆っている。ナイロンの代わりにポリイミド
を用いることもできる。

【００３９】他方の基板８４は、カラーフィルタ８５
Ｒ、８５Ｇ、８５Ｂ、信号線８６と画素電極８７、その
上には基板間の短絡防止のため、酸化チタンと酸化ジル
コニウムの混合膜８８が形成され、さらにその上をシロ
キサンを主成分とする表面処理膜８９が厚さ１０ｎｍ以
下で覆っている。

【００４０】この表面処理膜は対向側のラビング膜に比
べて表面エネルギが小さく、したがって液晶をホモジニ
アス配向させる力が弱い。そのため液晶が等方層からの
冷却によってスメクティック相秩序がラビング膜面側か
ら優先的に起こり、両面から無秩序に起こることによっ
て生じる配向欠陥がなく、結果として均一な配向が得ら
れる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
各々の画素は少なくとも２つの副画素からなり、画素が
明状態をとるとき、該画素の一つの副画素が第２の安定
状態、別の一つの副画素が第３の安定状態となるように
したので、画像のちらつきが少なくできると共に、斜め
から見たときの透過率と色合いの差もなくなり、全体と
して視角特性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図２】第１の実施例の各電極印可電圧と画素にかかる
合成電圧を示した図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図４】第２の実施例の各電極印可電圧と画素にかかる
合成電圧を示した図である。

【図５】第２の実施例の液晶表示装置の断面図である。

【図６】反強誘電相と強誘電相の液晶分子配列を示した
図である。

【図７】液晶表示素子の駆動方法の従来例を示した図で
ある。

【図８】図６の状態を斜めから見た図である。

【符号の説明】

１１走査信号電極１２走査信号電極１３情報信号電極１４副画素電極１５副画素電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに直交する走査信号電極と情報信号
電極の交差によって形成されたマトリクス画素を有する
表示パネルと、前記２つの電極の間隙にあって、無電界
時に反強誘電相からなる第１の安定状態を取り、電界印
可時に電界の極性に応じて強誘電相からなる第２又は第
３の安定状態を取る強誘電性液晶と、上記第１の安定状
態を暗状態、第２及び第３の状態を明状態とする偏光装
置とを備えた液晶表示装置において、上記各画素を少なくとの２つ以上の副画素で構成すると
共に、対応する走査電極を配置して、駆動装置により、
画素が明状態を取るとき該画素の１方の副画素が第２の
安定状態を取ると、他方の副画素が第３の安定状態とな
るようにしたことをを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】画像信号が少なくとも１つずつの正及び
負の電圧パルスを含む交流信号からなり、一方の電圧パ
ルスに同期した第１の選択電圧によって一方の走査信号
電極を選択し、他方の電圧パルスに同期した前記第１の
選択電圧とは逆極性の第２の選択電圧によって他方の走
査信号電極を選択することにより副画素の状態を決定す
るようにしたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示
装置を駆動する駆動方法。