JP2000028995A - 液晶表示装置およびその駆動方法 - Google Patents
液晶表示装置およびその駆動方法Info
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Abstract
が広い、高品位な双安定性を有するBTN液晶表示装置
および該液晶表示装置を使用した駆動方法の提供。 【解決手段】 BTN方式液晶表示装置において、前記
2つの準安定状態のいずれか一方を選択するための2つ
の選択電圧がそれぞれが可変である電圧パルスであるこ
とを特徴とする液晶表示装置およびその駆動方法。
Description
表示装置およびその駆動方法に関する。
て、双安定性を有するBTN(BIStable Tw
isted Nematic、双安定ねじれネマティン
グ)方式に関する提案が、特公平1−51818、特開
平6−230751、特開平8−101371、特開平
8−313878等においてなされている。BTN方式
は高速応答で高品位な液晶表示の可能性を有する方式で
あるが、前記特公平1−51818においては、スイッ
チング原理が記載されでいるのみで実際の表示装置の駆
動に関する記載が全く無い。また、後3者においては、
単純マトリクス駆動方式による表示装置の駆動に関して
の提案がなされているが、表示特性に対する温度の影響
とその影響についての補償の手段等に関しては全く言及
していない。
を有し、正常に動作する温度範囲が広い、高品位な双安
定性を有するBTN液晶表示装置および該液晶表示装置
を使用した駆動方法を提供することにある。
向が略平行であって、基板との界面での液晶分子の傾き
が上下基板で略平行となるように配向処理が施された一
対の透明電極基板間に、液晶層厚の1倍から3倍の自然
ねじれピッチを有する、誘電異方性が正であるカイラル
ネマティック液晶層を挟持し、該液晶層に電圧を印加し
てフレデリクス転移を生じさせた後の緩和状態として、
厚み方向への液晶分子のねじれ角が略360゜である第
一の配向状態と、液晶分子のねじれ角が略0゜である第
二の配向状態の2つの準安定状態を有するように構成さ
れ、かつ前記液晶層にフレデリクス転移を生じさせてリ
セット状態にするためのリセット電圧を印加し、その後
2つの準安定状態のいずれか一方を選択するための選択
電圧を印加し、さらに該選択された準安定状態を維持す
るための電圧を印加することができる液晶表示装置にお
いて、前記2つの準安定状態のいずれか一方を選択する
ための2つの選択電圧がそれぞれが可変である電圧パル
スであることを特徴とする液晶表示装置および該液晶表
示装置を使用した駆動方法を提供することにより、前記
課題を解決することができた。
明する。ただし、本発明は以下の図面のものに限定され
ない。図1に、本発明にかかるBTN(双安定ねじれネ
マティック)方式の液晶表示素子の一構成例およびその
動作を示す。下基板11と上基板12間に液晶層30が
挟持されている。21と22は液晶層に電圧を印加する
ための透明電極、31と32は液晶を配向させるための
配向膜である。41と42は偏光板である。ここで用い
る液晶層は、液晶層厚の約1倍から3倍の自然ピッチを
有する誘電異方性が正のカイラルネマティック液晶であ
る。
理が施された配向膜によって液晶は基板面からわずかに
傾斜した方向に配向させられる。この傾斜角は約2゜か
ら30゜程度が好ましい。傾斜角が前記範囲より小さい
場合には双安定動作が不安定になり良好なスイッチング
が行えなくなる。また、傾斜角が前記範囲より大きすぎ
る場合には、表示特性の視野角依存性が大きくなるとい
う問題を生ずる。この図の構成では、初期状態において
上下基板界面での液晶の傾きが逆となるように構成され
ている。
約1倍から3倍の間に設定される。液晶層の複屈折と厚
みの積Δndは観察光の波長の略1/2、具体的には、
0.20μm〜0.35μm、好ましくは0.22μm
から0.30μmmの範囲であるように構成される。ま
た、一方の偏光板はその光透過軸が、基板界面での液晶
の配向方向と略45゜(35゜〜55゜)の角度を成す
ように配設され、もう一方の偏光板はその光透過軸が他
方の偏光板の光透過軸と基板界面での液晶の配向方向を
基準として対称になるように配設される。
説明する。駆動波形としては、フレデリクス転移を生じ
させるための電圧パルス(以下、リセットパルスとも呼
ふ)と、それに続く、2つの準安定状態のうちの一方を
選択するための電圧パルス(以下、2ndパルスと呼
ぶ)が印加される。リセットパルスは、初期状態から2
つの準安定状態のうちの少なくとも一方に変化させるの
に要する電圧しきい値(Vth)以上の電圧パルスであ
り、2ndパルスは、2つの準安定状態の間の臨界値
(Vc)を基準として選択される電圧パルスである。
セット状態(液晶分子の配列はホメオトロピック状態)
からの急激な緩和により生じるバックフローのため、液
晶分子は初期状態(略180゜ねじれ)からさらに18
0゜多くねじれた、つまり略360゜ねじれの準安定状
態(以下、Tの準安定状態と呼ぶ)になり、ここに示し
た一般的な素子構成および偏光板の配置ては暗状態にな
る。
上の場合は、前記バックフローが抑制されるため、液晶
分子はねじれが初期状態より180゜小さい、つまり略
0゜の準安定状態(以下、Uの準安定状態と呼ふ)にな
り、ここに示した一般的な素子構成および偏光板の配置
では明状態になる。
2に示す。図2aは単極性パルス波形で2ndパルス電
圧が臨界値以下の場合、図2bは交流パルス波形で2n
dパルス電圧が臨界値以下の場合、図2cは単極性パル
ス波形で2ndパルス電圧が臨界値以上の場合、図2d
は交流パルス波形で2ndパルス電圧が臨界値以上の場
合をそれぞれ示す。前記リセットパルスおよび2ndパ
ルスは交流パルスでも良いし、単極性パルスでもよい。
たたし単極性パルスの場合は液晶層に電荷が蓄積しない
ように周期的にその極性を変えて印加したり、表示パネ
ルを構成する走査電極1本あるいは数本ごとに極性を変
えて印加する必要かある。
安定状態の駆動波形条件およびd/p(液晶層厚/液晶
の自然ねじれピッチ)依存について説明する。図3に、
フレデリクス転移後に選択される準安定状態に関する、
d/pと2ndパルス波高値の関係をモデル的に示し
た。リセットパルス条件および2ndパルス幅を固定し
た場合、フレデリクス転移後に選択される準安定状態
は、d/pおよび印加する2ndパルスの波形条件に大
きく依存する。d/pについては、あるd/p値を境界
としてd/pが大きい方の領域でTの準安定状態、d/
pが小さい方の領域でUの準安定状態となり、その境界
d/p値は2ndパルスの波高値によって図3のような
変化を示す。したがって図3で液晶セルのd/p値が前
記d/p境界値を示すラインとの交点を臨界値として、
2ndパルス波高値をその臨界値よりも大きい電圧にす
ればU状態、臨界値よりも小さい電圧にすればT状態が
得られ、2つの準安定状態を任意に選択することができ
る。
選択するための2ndパルス波高値をそれぞれ図3のよ
うにV2nd(U)、V2nd(T)とした場合、d/
pマージン(U状態、T状態の選択が可能なd/p範
囲)は図中の矢印で示した範囲になり、V2nd(U)
−V2nd(T)が大きいほとd/pマージンが大きく
なり、セルギャップ(液晶層厚)のバラッキ許容範囲の
点で有利になる。しかしなから走査電極と信号電極とで
形成される画素をマルチプレクス駆動する場合には非選
択時に少なくとも〔V2nd(U)−V2nd(T)〕
/2の電圧が印加されることになり、これがある程度以
上に大きくなるとU状態、T状態の選択が良好にできな
くなったり、得られる表示状態の透過率特性に悪影響が
及び、表示品質を損なうことになるので、V2nd
(U)−V2nd(T)をむやみに大きくすることはで
きす、したがってd/pマージンもある程度制限されて
しまう。
走査電極数が多くなると2ndパルスの幅を小さくする
(印加時間を短くする)必要が生じるが、2ndパルス
の幅を小さくするほど図3に示したU状態、T状態の境
界を示すラインの縦軸方向の変化が小さくなり、したが
ってd/pマージンは減少する方向に変化する。このよ
うに本方式においては、特に表示容量を大きくする場
合、d/pマージン(U状態、T状態の選択が可能なd
/p範囲)の大きさががなり制約されてじまう。
に考慮しない、一定の温度(例えば室温)における場合
であるが、図3のU状態、T状態の境界を示すラインは
温度が変化すると縦軸方向にンフトするような変化を示
し、前記境界を示すラインは温度を低下させるとd/p
が大きい方向にシフトし、温度を上昇させるとd/pが
小さい方向にシフトする傾向があるため、d/pマージ
ンが比較的小さい条件においては、温度変化によりU状
態、T状態の選択が良好にできなくなり、正常に動作す
る温度範囲が狭くなるという不都合がさらに生じてしま
う。図4に、固定した波形条件におけるU状態、T状態
の選択が可能なd/p絶対値範囲の温度による変化の傾
向をモデル的に示す。
するために、前記2つの準安定状態のいずれか一方を選
択するための2つの2ndパルス波高値を、固定せすに
可変としたことにある。
/p値は、2ndパルス波高値によって図3のような変
化を示し、2ndパルス波高値を増大させると前記境界
d/p値はd/pが大きい方向に変化し、逆に2ndパ
ルス波高値を減少させると前記境界d/p値はd/pが
小さい方向に変化する。したがって、2つの2ndパル
ス波高値〔V2nd(U)およびV2nd(T)〕の設
定を調整することによって、U状態、T状態の任意な選
択が可能であるd/p値の範囲を、環境温度による両状
態の境界d/p値の変化に追従させ、正常に動作する温
度範囲を拡大することが可能となる。
状態の境界d/p値が減少する)に対しては、2つの2
ndパルス波高値〔V2nd(U)およびV2nd
(T)〕を増大させ、逆に温度の下降(前記U状態、T
状態の境界d/p値が増大する)に対しては、2つの2
ndパルス波高値〔V2nd(U)およびV2nd
(T)〕を減少させて調整すれば良い。このようにする
ことにより、選択期間に選択した準安定状態を環境温度
に対応して維持できる。
群と信号電極群とで形成される画素マルチプレクス駆動
することにより、表示容量が大きく、かつ環境温度の変
化に対応して正常に動作する(U状態、T状態の選択が
環境の温度の変化に対応して正常に行われる)液晶表示
装置を得ることができる。
で形成される画素マルチプレクス駆動する場合、非選択
時に少なくとも〔V2nd(U)−V2nd(T)〕/
2の電圧が印加されるが、この〔V2nd(U)−V2
nd(T)〕が、初期状態から2つの準安定状態の内の
少なくとも一方に変化させるに要する電圧しきい値(V
th)の2倍よりもよりも大きいと画素部の液晶層は常
にリセット状態になってしまい、U状態、T状態の選択
が正常に行われなくなるので、V2nd(U)−V2n
d(T)がVthの2倍よりも小さいことが必要であ
る。
の臨界値(Vc)よりも小さいこと、すなわち、V2n
d(U)−V2nd(T)が臨界値(Vc)の2倍より
も小さい電圧パルスであることが好ましい。このように
することにより、選択期間に選択した準安定状態を非選
択期間に安定に維持することができる。
T状態の選択が可能なd/p範囲)は用いる液晶材料の
動粘性率と密接な関係があり、液晶材料の動粘性率が小
さいほどd/pマージンが大きく、逆に動粘性率が大き
いとd/pマージンが小さくなってしまうことを見い出
した。これはリセットパルス印加期間中における液晶分
子のリセット状態への変化速度に関係し、液晶材料の動
粘性率が小さいほと、リセットパルス印加終了時点にお
ける分子の配向状態がより完全なホメオトロピック状態
に近くなるために、リセットパルスに引き続いて起こる
バックフローも大きくなり、V2nd(T)とV2nd
(U)を印加した場合のそれそれのバックフローの大き
さ(リセット状態がらの緩和速度)の差が大きくなり、
結果としてd/pマージンが大きくなるものと考えられ
る。本発明者ら前記知見に基づき種々の液晶材料を用い
た実験から、20℃において、動粘性率が概ね17mm
2/s以下のときに良好なd/pマージンが得られるこ
とを見い出した。
液晶層に封入された液晶晶材料は0℃において、動粘性
率が40mm2/s以下のものが好ましいことを見出し
た。前述したようにd/pマージン(U状態、T状態の
選択が可能なd/p範囲)は用いる液晶材料の動粘性率
と密接な関係があり、常温(室温)20℃において、動
粘性率が概ね17mm2/s以下のときに良好なd/p
マージンが得られるが、液晶材料の動粘性率は温度依存
性を有し、温度が低下すると動粘性率が増大するため、
低温においてはd/pマージンが減少したり、U状態、
T状態の選択が可能なd/p範囲の中心値がシフトして
しまう傾向がある。
の温度依存性に着目した、種々の液晶材料を用いた実験
をさらに行った結果から、少なくとも0℃以上の環境温
度範囲において、20℃における動粘性率が概ね17m
m2/s以下、かつ0℃における動粘性率が概ね40m
m2/s以下のときに、温度の低下によるd/pマージ
ンの減少およびU状態、T状態の選択が可能なd/p絶
対値の範囲の変化が比較的小さく、正常に動作する(U
状態、T状態の選択が正常に行われる)温度範囲をかな
り広くすることができる、ことを見出した。
T状態の選択が可能なd/p範囲)は用いる液晶材料の
動粘性率と密接な関係があるが、その他、d/pマージ
ンは誘電異方性(Δε)とも密接な関係があり、誘電異
方性(Δε)はある程度大きい方がd/pマージンも大
きく、逆に誘電異方性(Δε)が小さいとd/pマージ
ンも小さくなる傾向があり、本発明者等は種々の液晶材
料を用いた実験から、本発明の液晶表示装置の液晶層に
封入された液晶材料の誘電異方性(Δε)が約3.0以
上のときに良好なd/pマージンが得られることも見い
出した。
パルス波高値(2つの準安定状態のいずれか一方を選択
するための選択電圧を任意の値に調整する機構を設ける
ことが好ましい。ノート型やラップトップタイプの、パ
ソコンおよびワートプロセッサー等を始めとして、液晶
表示パネルを搭載した機器では、各表示方式において画
像補正用の調整つまみ等が設けられ、使用者が使用環境
に応して随時画像を補正することができるようにしたも
のがあるが、本発明に係るBTN方式の液晶表示装置に
おいても同様に、その機器の使用者が2ndパルス波高
値を任意に調整する機構を設けることにより、U状態、
T状態の境界d/p値と2ndパルス条件の関係が温度
によって変化しても、その変化に追従してU状態、T状
態の任意な選択が可能であるように2つの2ndパルス
波高値が調整可能となるので、BTN方式の液晶表示装
置においても広い温度範囲において良好な表示性能を維
持する駆動方法が可能となる。
それそれ独立した調整つまみ等て行なわれてもよいし、
1つの調整つまみ等によって2つの2ndパルス波高値
が連動して変化することにより行なわれてもよい。また
後者の場合、2つの2ndパルス波高値の関係は、両者
の差が常に一定になるように設定されてもよいし、また
は、d/pマージンがなるべく大きく確保されるよう
に、温度により両者の差が変化するように設定されても
よい。
センサーを設け、液晶表示素子がおかれた環境の温度に
対応して、2つの2ndパルス波高値を自動調整する機
構を設けてもよい。例えば、前記2つの2ndパルス波
高値を自動調整する機構としては、使用する液晶材料や
セルギャップおよびd/p等のセルパラメータの設定条
件における、図3に示したようなU状態、T状態の境界
d/p値と2ndパルス条件の関係についての温度依存
性を予め把握し、温度による前記境界d/p値の変化が
生じても、U状態、T状態の任意な選択が可能であるよ
うな2つの2ndパルス波高値〔V2nd(U)およひ
V2nd(T)〕をその温度に対してプログラミングし
たプログラムを有し、かつ温度センサーにより液晶表示
素子がおかれた環境の温度を計測した結果と前記プログ
ラムを利用して、その環境の温度に対応した2つの2n
dパルスの一方が入力信号に従って印加できる機構が挙
げられる。前記のような機構を採用することで、液晶表
示装置を搭載した機器の使用者が特別な画像調整走査を
何等行なわなくても、BTN方式の液晶表示装置におい
ても広い温度範囲において良好な表示性能を維持する駆
動方法が可能となる。
表示装置およびその駆動方法を具体的に説明する。
本合成コム製AL−3046)を形成し、ラビングによ
る配向処理を行なった。同様の処理を行なった別の基板
と前記基板を配向処理面が対向し、かつ配向処理方向が
180゜異なる(反平行となる)ように、基板の両端に
設置した2枚の厚みが異なるポリマーフィルムスペーサ
ーを介して重ね合わせた後、基板問の空隙に液晶を封入
し、セルギャップが連続的に変化する楔型の液晶セルを
作製した。液晶としては、メルク製のネマティック液晶
ZLI−1557(Δn=0.1147)に右回りねじ
れを誘起するメルク製のカイラル剤S−811を添加し
てねじれピッチ(p)を3.7μmに調整した(この場
合、ねじれピッチ(p)の温度依存は例えば0〜40℃
問で2%程度と無視できるほとに小さい)。この液晶セ
ルを挟むように2枚の偏光板を配設した。一方の偏光板
はその透過軸が基板(とちらの基板でも同じ)の配向処
理の方向と45゜の角度を成すように配置し、他方の偏
光板はその透過軸が、基板の配向処理方向に対して先の
偏光板の透過軸と対称になるように配置した。
R(リセットパルス幅):2msec、W2nd(2n
dパルス幅):125μsec、VR(リセットパルス
波高値)25vが共通であり、V2nd(2ndパルス
波高値)が2.0vと4.0vで異なる2種類の駆動波
形をフレーム周波数50Hzでそれそれ印加し、U状態
とT状態の境界の位置のセルギャップとねじれピッチ
(p)から、この2種の波形によってU状態、T状態の
選択が可能になるd/p範囲についての温度依存性を調
べたところ、該U状態、T状態の選択が可能になるd/
p範囲は温度によりかなり変化してしまうことがわかっ
た。その結果を図5に示す。
て、上述の2種の駆動波形条件のうちのV2ndを、V2
nd(U)とV2nd(T)の差を2vに保ちながら種
々変えて、U状態、T状態の選択が可能になるd/p範
囲のV2nd依存性を調べたところ、いずれの温度にお
いてもV2ndにより、該U状態およびT状態の選択が
可能になるd/p範囲を例えば20℃における該d/p
範囲にほぼ一致させることが可能であり、該温度範囲に
おいてはV2ndによって該U状態およびT状態の選択
が可能になるd/p範囲をほほ−定に調整することが可
能であることがわかった。0℃および40℃における結
果をそれぞれ図6および図7に示す。
るが、スペーサとしてポリマーフィルムスペーサではな
く、均一粒径のシリカビーススペーサを用い、セルギャ
ップ2.1μmの一定ギャップセルを作製した。封入し
た液晶材料等も実施例1と同様である。この液晶セルの
走査電極に走査波形を印加し、信号電極に信号波形を印
加し、走査電極と信号電極とで形成されるマトリクス状
に配列した画素をマルチプレクス駆動した。波形条件と
しては、WR(リセットパルス幅):2msec、VR
(リセットパルス波高値):25v、W2nd(2nd
パルス幅):125μsec、V2nd(T):2vと
し、種々のV2nd(U)において、V2nd(U)と
V2nd(T)の差の1/2(非選択時に液晶層に印加
される電圧パルス波高値)と選択された準安定状態の維
持安定性の関係を調へた。その結果を表1に示す。予め
調べたこの系におけるVcおよびVthはそれそれ3.
0vおよび11.0vであった。V2nd(U)とV2
nd(T)の差の1/2(非選択電圧)がVth以上に
なると液晶層は常にリセット状態になってしまい、U状
態、T状態の選択が正常に行われなくなった。また非選
択電圧がVcより小さい場合に選択された準安定状態の
維持安定性が最も良好になった。
り、動粘性率が異なる種々の液晶材料をそれそれ封入し
て楔型液晶セルを作製し、20℃において、WR:2m
sec、W2nd:125μsec、VR:25vが共
通であり、V2ndが2.0vと4.0vで異なる2種
類の駆動波形をフレーム周波数50Hzでそれぞれ印加
し、U状態とT状態の境界の位置のセルギヤップとねじ
れピッチ(p)から、この2種の波形によるd/pマー
ジン(U状態、T状態の選択が可能になるd/p範囲)
を求めた。その結果を表2に示す。20℃における液晶
材料の動粘性率が17mm2/s以下の場合には大きな
d/pマージンが得られたが、動粘性率が17より大き
い場合にはd/pマージンは比較的小さいものであっ
た。
り、20℃における液晶材料の動粘性率が17mm2/
s以下であり、0℃における動粘性率が異なる種々の液
晶材料をそれそれ封入して楔型液晶セルを作製し、20
℃および0℃において、WR:2msec、W2nd:
125μsec、VR:25vが共通であり、V2nd
が2.0vと4.0vで異なる2種類の駆動波形をフレ
ーム周波数50Hzでそれぞれ印加し、U状態とT状態
の境界の位置のセルギヤップとねじれピッチ(p)か
ら、この2種の波形によるd/pマージン(U状態、T
状態の選択が可能になるd/p範囲)をを求め、20℃
→0℃の変化による、d/pマージンの減少量と、U状
態、T状態の選択が可能になるd/p範囲中心値のシフ
ト量を調へた。その結果を表3に示す。0℃における動
粘性率が40mm2/s以下の場合に低温化によるd/
pマージンの減少量と、U状態、T状態の選択が可能に
なるd/p範囲中心値のシフト量がともに小さいことが
わかった。
り、Δεが異なる種々の液晶材料をそれぞれ封入して楔
型液晶セルを作製し、20℃において、WR:2mse
c、W2nd:125μsec、VR:25vが共通で
あり、V2ndが2.0vと4.0vで異なる2種類の
駆動波形をフレーム周波数50Hzでそれぞれ印加し、
U状態とT状態の境界の位置のセルギヤップとねじれピ
ッチ(p)から、この2種の波形によるd/pマージン
(U状態、T状態の選択が可能になるd/p範囲)を求
めた。その結果を表4に示す。Δεとが概ね3.0以上
の場合は比較的大きなd/pマーシンが得られるが、
3.0より小さい場合には得られるd/pマージンが小
さいことがわかった。
走査電極と信号電極による画素がマトリクス状に配列し
た液晶パネルを作製し、概ね図8に示すような構成の液
晶表示装置を作製した。この装置には、装置の使用者が
駆動波形におけるV2nd(U)およびV2nd(T)
の2つのV2ndのうちのV2nd(T)を任意の値に
調整できるような回路および調整ツマミ(可変抵抗:
A)と、V2nd(U)とV2nd(T)の差を調節す
る調整ツマミ(可変抵抗B)を設けた。駆動波形の基本
設定条件は、WR:2msec、W2nd:125μs
ec、VR:25vとし、またV2nd(U)とV2n
d(T)の差を2vに設定した。
力してU状態、T状態の選択が適切に行われるように調
整ツマミでV2nd(T)を調整した。このときのV2
nd(T)は2.0vてあり、したがってV2nd
(U)は4.0vであった。次に表示装置が置かれた環
境温度を40℃にして1時間静置したところ、U状態の
選択が良好に行われていないことが確認されたが、V2
nd(T)の調整ツマミでV2ndを増大させる方向に
調整したところ、U状態、T状態の選択が適切に行われ
るようになった。そのときのV2nd(T)を調べたと
ころ2.8vであり、したがってV2nd(U)は4.
8vであった。次に表示装置が置かれた環境温度を0℃
にして1時間静置したところ、T状態の選択が全く行わ
れす、常にU状態が選択されていることが確認された
が、V2nd(T)の調整ツマミでV2ndを減少させ
る方向に調整したところ、U状態、T状態の選択が適切
に行われるようになった。そのときのV2nd(T)を
調べたところ0.7vであり、したがってV2nd
(U)は2.7vであった。
を計測する温度センサー、および計測された温度に応じ
てV2nd(U)およびV2nd(T)を予めプログラ
ミングされた値にするための回路(C)を設け、図9に
しめすような構成の液晶表示装置を作製した。駆動波形
の基本的設定条件は、WR:2msec、W2nd:1
25μsec、VR:25vとした。V2ndについて
は、同様の材料およびセルパラメータの系についての前
述の実施例における、U状態、T状態の選択が可能にな
るd/p範囲の、温度依存およびV2nd依存のデー
タ、さらに図10に示す、選択される準安定状態に関す
るd/pと2ndパルス波高値の関係のデータを用い
て、計測された各温度に対する適切なV2nd(U)お
よびV2nd(T)をプログラミングした。この液晶表
示装置が置かれた環境温度を0℃から40℃の範囲内で
変化させながら、画像調整用信号を入力してU状態、T
状態の選択が適切に行われるかどうかを調べたところ、
該温度範囲内では常に良好なU状態、T状態の選択が行
われることが確認できた。
画素に対応するように一方の基板にマトリクス状にR、
G、Bのカラーフィルタを形成して作製した液晶表示パ
ネルとした。駆動波形に関する設定はすべて実施例38
と同様にした。この液晶表示装置が置かれた環境温度を
0℃から40℃の範囲内で変化させながら、画像調整用
信号を入力してU状態、T状態の選択が適切に行われる
かとうかを調へたところ、該温度範囲内では常に良好な
U状態、T状態の選択が行われ、良好なカラー表示が行
われることを確認した。
の液晶分子の傾きが上下基板で略平行となるように配向
処理が施された一対の透明電極基板間に、液晶層厚の1
倍から3倍の自然ねじれピッチを有する、誘電異方性が
正であるカイラルネマティック液晶を挟持し、電圧を印
加してフレデリクス転移を生じさせた後の緩和状態とし
て、厚み方向への液晶分子のねじれ角が略360゜であ
る第一の配向状態と、液晶分子のねじれ角が略0゜であ
る第二の配向状態の2つの準安定状態を有するように構
成され、かつ前記液晶層にフレデリクス転移を生じさせ
てリセット状態にするためのリセット電圧を印加し、そ
の後2つの準安定状態のいずれか一方を選択するための
選択電圧を印加し、さらに該選択された準安定状態を維
持するための電圧を印加することができる液晶表示装置
において、前記2つの準安定状態のいずれか一方を選択
するための2つの選択電圧がそれぞれが可変である電圧
パルスであることを特徴とする液晶表示装置および該液
晶表示装置を用いた駆動方法。 2.2つの準安定状態のいずれか一方を選択するために
それぞれが可変である2つの選択電圧が、温度の上昇
(前記U状態、T状態の境界d/p値が減少する)に対
しては、2つの2ndパルス波高値〔V2nd(U)お
よびV2n(V)〕を増大させ、逆に温度の下降(前記
U状態、T状態の境界d/p値が増大する)に対して
は、2つの2ndパルス波高値〔V2nd(U)および
V2nd(V)〕を減少させて調整するものである前記
1の液晶表示装置および該液晶表示装置を用いた駆動方
法。
電極群、信号電極群が配置され、それらの群によって構
成される画素がマルチプレクス駆動されることを特徴と
する前記1〜2の液晶表示装置および該液晶表示装置を
用いた駆動方法。 4.非選択電圧が、初期状態から2つの準安定状態の内
の少なくとも一方に変化させるに要する電圧しきい値
(Vth)よりも小さいこと、すなわち、V2nd
(U)−V2nd(T)がVthの2倍よりも小さい前
記1〜3の液晶表示装置および該液晶表示装置を用いた
駆動方法。 5.非選択電圧が2つの準安定状態間の臨界値(Vc)
よりも小さいこと、すなわち、V2nd(U)−V2n
d(T)が臨界値(Vc)の2倍よりも小さい電圧パル
スである前記1〜4の液晶表示装置および該液晶表示装
置を用いた駆動方法。
性率が20℃で17mm2/s以下のものである前記1
〜5の液晶表示装置および該液晶表示装置を用いた駆動
方法。 7.液晶層に封入された液晶晶材料が、0℃において、
動粘性率が40mm2/s以下のものである前記6の液
晶表示装置および該液晶表示装置を用いた駆動方法。 8.液晶層に封入された液晶材料が、誘電異方性(Δ
ε)が3.0以上の液晶材料である前記1〜7の液晶表
示装置および該液晶表示装置を用いた駆動方法。
安定状態のいずれか一方を選択するための選択電圧)を
任意の値に調整する機構を有する請求項1〜8のいずれ
かに記載の液晶表示装置および該液晶表示装置を用いた
駆動方法。 10.2つの2ndパルス波高値の調整は、それそれ独
立した調整つまみ等て行なわれてもよい前記9の液晶表
示装置および該液晶表示装置を用いた駆動方法。 11.2つの2ndパルス波高値の調整は1つの調整つ
まみ等によって2つの2ndパルス波高値が連動して変
化することにより行なわれる前記9の液晶表示装置およ
び該液晶表示装置を用いた駆動方法。
がおかれた環境の温度に対応して、2つの2ndパルス
波高値を自動調整する機構を設けた前記1〜11の液晶
表示装置および該液晶表示装置を用いた駆動方法。 13.2つの2ndパルス波高値を自動調整する機構
が、使用する液晶材料やセルキヤップおよびd/p等の
セルパラメータの設定条件における、図3に示したよう
なU状態、T状態の境界d/p値と2ndパルス条件の
関係についての温度依存性を予め把握し、温度による前
記境界d/p値の変化が生じても、U状態、T状態の任
意な選択が可能であるような2つの2ndパルス波高値
〔V2nd(U)およひV2nd(T)〕をその温度に
対してプログラミングしたプログラムを有し、かつ温度
センサーにより液晶表示素子がおかれた環境の温度を計
測した結果と前記プログラムを利用して、その環境の温
度に対応した2つの2ndパルスの一方が入力信号に従
って印加されるような機構である液晶表示装置および該
液晶表示装置を用いた駆動方法。
d/p範囲を、環境温度による両状態の境界d/p値の
変化に追従させ、正常に動作する温度範囲を拡大するこ
とが可能な液晶表示装置およびその駆動方法が得られ
る。 2.表示容量が大きくかつ正常に動作する(U状態、T
状態の選択が正常に行われる)温度範囲が広い表示装置
およびその駆動方法が得られる。 3.選択期間に選択した準安定状態の確実な維持を可能
とする液晶表示装置およびその駆動方法が得られる。 4.選択期間における準安定状態の確実な選択を可能と
する液晶表示装置およびその駆動方法が得られる。
温)付近でのd/pマージン(U状態、T状態の選択が
可能なd/p範囲)の拡大を可能とする液晶表示装置お
よびその駆動方法が得られる。 6.温度の低下によるd/pマージンの減少およびU状
態、T状態の選択が可能なd/p絶対値の範囲の変化が
比較的小さく、かつ正常に動作する(U状態、T状態の
選択が正常に行われる)温度範囲の拡大を可能とする液
晶表示装置およびその駆動方法が得られる。 7.d/pマージン(U状態、T状態の選択が可能なd
/p範囲)の拡大を可能とする液晶表示装置およびその
駆動方法が得られる。
い温度範囲において良好な表示性能を維持する液晶表示
装置およびその駆動方法が得られる。 9.液晶表示装置あるいは液晶表示装置を搭載した機器
の使用者が、特別な画像調整操作を何等行なわなくて
も、BTN方式の液晶表示装置においても広い温度範囲
において良好な表示性能を維持する液晶表示装置および
その駆動方法が得られる。
ック)方式の液晶表示素子の一構成例を示す模式断面図
である。
である。 図2aは単極性パルス波形で2ndパルス電圧が臨界値
以下の場合 図2bは交流パルス波形で2ndパルス電圧が臨界値以
下の場合 図2cは単極性パルス波形で2ndパルス電圧が臨界値
以上の場合 図2dは交流パルス波形で2ndパルス電圧が臨界値以
上の場合
関する、d/pと2ndパルス波高値の関係をモデル的
に示した図である。
択が可能なd/p絶対値範囲の温度による変化の傾向を
モデル的に示す図である。
温度依存を示す図である。
d/p範囲の温度依存を示す図である。
なd/p範囲の温度依存を示す図である。
る。
る。
選択される準安定状態に関するd/pと2ndパルス波
高値の関係のデータを示す図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 配向処理の方向が略平行であって、基板
との界面での液晶分子の傾きが上下基板で略平行となる
ように配向処理が施された一対の透明電極基板間に、液
晶層厚の1倍から3倍の自然ねじれピッチを有する、誘
電異方性が正であるカイラルネマティック液晶層を挟持
し、該液晶層に電圧を印加してフレデリクス転移を生じ
させた後の緩和状態として、厚み方向への液晶分子のね
じれ角が略360゜である第一の配向状態と、液晶分子
のねじれ角が略0゜である第二の配向状態の2つの準安
定状態を有するように構成され、かつ前記液晶層にフレ
デリクス転移を生じさせてリセット状態にするためのリ
セット電圧を印加し、その後2つの準安定状態のいずれ
か一方を選択するための選択電圧を印加し、さらに該選
択された準安定状態を維持するための電圧を印加するこ
とができる液晶表示装置において、前記2つの準安定状
態のいずれか一方を選択するための2つの選択電圧がそ
れぞれが可変である電圧パルスであることを特徴とする
液晶表示装置。 - 【請求項2】 一対の透明電極基板にはそれそれ走査電
極群、信号電極群が配置され、それらの群によって構成
される画素がマルチプレクス駆動される請求項1に記載
の液晶表示装置。 - 【請求項3】 非選択電圧が、初期状態から2つの準安
定状態の内の少なくとも一方に変化させるに要する電圧
しきい値(Vth)の2倍よりも小さい請求項1〜2の
いずれかに記載された液晶表示装置。 - 【請求項4】 2つの準安定状態のいずれか一方を選択
するための2つの選択電圧の差が、2つの準安定状態間
の臨界値(Vc)よりも小さい電圧パルスである請求項
1〜3のいずれかに記載された液晶表示装置。 - 【請求項5】 液晶層に封入された液晶晶材料が動粘性
率が20℃で17mm2/s以下のものである請求項1
〜4のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 【請求項6】 液晶層に封入された液晶晶材料が、0℃
において、動粘性率が40mm2/s以下のものである
請求項5に記載された液晶表示装置。 - 【請求項7】 液晶層に封入された液晶材料が、誘電異
方性(Δε)が3.0以上の液晶材料である請求項1〜
6のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 【請求項8】 2つの2ndパルス波高値(2つの準安
定状態のいずれか一方を選択するための選択電圧を任意
の値に調整する機構を有する請求項1〜7のいずれかに
記載の液晶表示装置。 - 【請求項9】 請求項1〜8のいずれかに記載の液晶表
示装置を用いることを特徴とする液晶表示装置の駆動方
法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21651498A JP3583296B2 (ja) | 1998-07-15 | 1998-07-15 | 液晶表示装置およびその駆動方法 |
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JP3583296B2 JP3583296B2 (ja) | 2004-11-04 |
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