JP2001042286A - 液晶表示素子の駆動方法及び液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示素子の駆動方法及び液晶表示装置

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JP2001042286A
JP2001042286A JP11212349A JP21234999A JP2001042286A JP 2001042286 A JP2001042286 A JP 2001042286A JP 11212349 A JP11212349 A JP 11212349A JP 21234999 A JP21234999 A JP 21234999A JP 2001042286 A JP2001042286 A JP 2001042286A
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liquid crystal
pulse signal
crystal display
state
display device
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Naoki Masazumi
直樹 将積
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Minolta Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カイラルネマティック液晶を用いた液晶表示
素子において、液晶をリセットするための印加電圧を低
く設定でき、駆動回路の耐圧を低くできる駆動方法及び
液晶表示装置を得る。 【解決手段】 カイラルネマティック液晶を駆動する
際、液晶をホメオトロピック状態にリセットする第1の
リセットパルス信号の幅を、液晶をプレーナ状態にセッ
トする選択パルス信号の幅よりも大きく設定する。ま
た、第1のリセットパルス信号の電圧値を選択パルス信
号の電圧値と等しく設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子の駆
動方法及び液晶表示装置、特に、カイラルネマテッィク
液晶を用いた液晶表示素子の駆動方法及び液晶表示装置
に関する。
【0002】
【発明の背景】近年、カイラルネマティック液晶を用い
た液晶表示素子が、表示装置の軽量化、薄型化、省エネ
ルギー化、駆動の簡易化等の利点によって注目されてい
る。しかし、カイラルネマティック液晶は固有のヒステ
リシス現象を有していることが知られている。
【0003】そこで、発明者らは、カイラルネマティッ
ク液晶のヒステリシス現象の影響による問題が生じない
ようにするためには、その駆動に際して、液晶に第1の
リセットパルス信号を印加してホメオトロピック状態に
リセットした後に、第2のリセットパルス信号を印加し
てフォーカルコニック状態にリセットし、さらに、選択
パルス信号を印加して所望の画素をプレーナ状態にセッ
トする新規な駆動方法を提案した(特願平10−132
012号参照)。
【0004】本発明は、前記駆動方法においてより容易
に駆動が行えるように改善を図ったものであり、その目
的は、カイラルネマティック液晶をリセットするための
印加電圧を低く設定でき、駆動回路の耐圧を低くできる
駆動方法及び液晶表示装置を提供することにある。
【0005】本発明の他の目的は、前記目的に加えて、
電源回路を簡略化できる駆動方法及び液晶表示装置を提
供することにある。
【0006】
【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る液晶表示素子の駆動方法は、カイラル
ネマティック液晶に第1のリセットパルス信号を印加し
てホメオトロピック状態にリセットした後に、第2のリ
セットパルス信号を印加してフォーカルコニック状態に
リセットし、さらに、選択パルス信号を印加して所望の
画素をプレーナ状態にセットする際に、前記第1のリセ
ットパルス信号の幅を前記選択パルス信号の幅よりも大
きく設定することを特徴とする。
【0007】第1のリセットパルス信号では液晶をホメ
オトロピック状態にするために通常選択パルス信号より
も大きなエネルギーを持つパルス信号が必要とされる。
本発明においては、液晶をホメオトロピック状態にリセ
ットする第1のリセットパルス信号の幅を、液晶をプレ
ーナ(選択反射)状態にセットする選択パルス信号の幅
よりも大きく設定したため、第1のリセットパルス信号
の電圧値は選択パルス信号の電圧値よりも低くて済む。
従って、駆動回路の耐圧は選択パルス信号の電圧値に対
応して設定すればよく、駆動回路を簡略化できる。な
お、液晶をフォーカルコニック状態にリセットする第2
のリセットパルス信号は本来的に電圧値が低く、駆動回
路の耐圧設計にはことさら考慮する必要はない。
【0008】さらに、本発明に係る駆動方法において
は、前記第1のリセットパルス信号の電圧値と前記選択
パルス信号の電圧値とを等しく設定することが好まし
い。両者の電圧値を等しく設定すれば、両者の電源を共
通化でき、電源回路の簡略化が可能になる。
【0009】前記液晶表示素子はメモリ性を有するもの
としてもよく、その場合にもヒステリシス現象による影
響のない良好な表示を行うことができる。
【0010】さらに本発明に係る液晶表示素子は、カイ
ラルネマティック液晶を用いた液晶表示素子と、前記液
晶に第1のリセットパルス信号を印加してホメオトロピ
ック状態にリセットした後に、第2のリセットパルス信
号を印加してフォーカルコニック状態にリセットし、さ
らに、選択パルス信号を印加して所望の画素をプレーナ
状態にセットする際に、前記第1のリセットパルス信号
の幅が前記選択パルス信号の幅よりも大きく設定されて
いる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0011】以上の構成からなる液晶表示装置において
は、第1のリセットパルス信号の電圧値は選択パルス信
号の電圧値よりも低くて済み、駆動回路を簡略化でき
る。
【0012】前記液晶表示装置において、液晶表示素子
はカイラルネマティック液晶をそれぞれ複数の帯状電極
が形成された一対の電極間に挟持してなり、制御手段は
各基板の各電極に順次電圧を印加する単純マトリクス駆
動としてもよい。単純マトリクス駆動を行うことで、装
置の構成を簡素化することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る液晶表示素子
の駆動方法及び液晶表示装置の実施形態について、添付
図面を参照して説明する。
【0014】(液晶表示素子)まず、本発明に係る駆動
方法の対象となる液晶表示素子の一例を図1に示す。こ
の液晶表示素子10は、赤色の選択反射と透明状態の切
り換えにより表示を行う赤色表示層11Rと、緑色の選
択反射と透明状態の切り換えにより表示を行う緑色表示
層11Gと、青色の選択反射と透明状態の切り換えによ
り表示を行う青色表示層11Bを積層したもので、最下
層には光吸収層19が配置されている。
【0015】各表示層11R,11G,11Bは、それ
ぞれ透明電極13,14を形成した透明基板12間に樹
脂製柱状構造物15及び液晶16を挟持したものであ
る。また、透明電極13,14上には図示しない配向制
御膜あるいは絶縁膜を設けたり、スペーサ粒子を散布し
てもよい。
【0016】液晶16としては、室温でコレステリック
相を示すカイラルネマティック液晶を使用する。カイラ
ルネマティック液晶はネマティック液晶にカイラル材を
添加することによって得られる。カイラル材は、ネマテ
ィック液晶に添加された場合にネマティック液晶の分子
をねじる作用を有し、添加量を調整することで液晶の選
択反射波長が制御される。
【0017】この液晶表示素子10において、各表示層
11R,11G,11Bの透明電極13,14はそれぞ
れ駆動回路20(以下に詳述する)に接続されており、
透明電極13,14の間にそれぞれ所定電圧のパルス信
号が印加される。この印加電圧に応答して、液晶16が
可視光を透過する透明状態(フォーカルコニック状態)
と、可視光を選択的に反射する選択反射状態(プレーナ
状態)との間で表示が切り換えられる。
【0018】透明電極13,14は、それぞれ微細な間
隔を保って平行に並べられた複数の帯状電極からなり、
その帯状に並ぶ向きが互いに直角方向となるように対向
させてある。即ち、各液晶16に対してマトリクス状に
順次電圧が印加されて表示が行われる。このようなマト
リクス駆動を各表示層11R,11G,11Bごとに順
次又は同時に行うことにより、液晶表示素子10にフル
カラー画像を表示する。
【0019】光吸収層19を観察する方向(矢印A方
向)に対して最下層に設けることにより、各表示層11
R,11G,11Bを透過した光は全て光吸収層19に
よって吸収される。即ち、各表示層の全てが透明状態で
あれば黒色の表示となる。
【0020】カイラルネマティック液晶を用いた表示層
11R,11G,11Bにおいて、液晶の選択反射波長
が可視光領域にある場合、液晶分子のヘリカル軸が基板
面に対してほぼ平衡状態となったフォーカルコニック配
列状態においては、入射した可視光に対して微弱な散乱
を示すものの、ほぼ透過する透明状態となる。また、液
晶分子のヘリカル軸が基板面に対してほぼ垂直状態とな
ったプレーナ配列状態においては、入射した可視光に対
してヘリカルピッチに対応した波長の光を選択的に反射
する。これら二つの状態は所定の電圧を印加することに
よって切り換えることが可能であり、電圧の印加を停止
しても各状態は保持される。即ち、メモリ性を有する。
【0021】以上の構成からなる液晶表示素子10は、
青色表示層11B及び緑色表示層11Gを液晶がフォー
カルコニック配列となった透明状態とし、赤色表示層1
1Rを液晶がプレーナ配列となった選択反射状態とする
ことにより、赤色表示を行うことができる。また、青色
表示層11Bを液晶がフォーカルコニック配列となった
透明状態とし、緑色表示層11G及び赤色表示層11R
を液晶がプレーナ配列となった選択反射状態とすること
により、イエローの表示を行うことができる。同様に、
各表示層の状態を透明状態と選択反射状態とを適宜選択
することにより、赤色、緑色、青色、白色、シアン、マ
ゼンタ、イエロー、黒色等の表示が可能であり、さら
に、各表示層の状態として中間の選択反射状態を選択す
ることにより中間色の表示が可能であり、フルカラー表
示素子として使用できる。
【0022】(駆動回路)前記液晶表示素子10の各表
示層における画素構成は単純マトリクスであり、図2に
示す駆動回路20によって駆動される。この駆動回路2
0は、CPU100、アナログスイッチ101,10
2、走査ドライバ回路105、データドライバ回路10
9、フォトカプラ710からなる。
【0023】走査ドライバ回路105は、駆動電圧を切
り換えるための高耐圧スイッチ103と走査波形を制御
するためのロジック回路104とからなる。データドラ
イバ回路109は、駆動電圧を切り換えるための高耐圧
スイッチ107とデータ波形を制御するためのロジック
回路108からなる。データドライバ回路109の高耐
圧側の入力端子にはV4の電圧値が入力されるが、この
V4の電圧を発生する電源は、データドライバ回路10
9のグランドに対して出力されるように構成されてい
る。
【0024】(駆動方法)前記液晶表示素子10の各液
晶を駆動するには、まず、液晶のヒステリシス現象を消
すために、液晶をホメオトロピック状態にリセットした
後、フォーカルコニック状態にリセットし、さらに、所
望の画素をプレーナ状態にセットする。以下に、駆動方
法の第1及び第2実施形態について説明する。なお、前
記電極13,14の一方を走査電極、他方をデータ電極
と称する。
【0025】(第1実施形態)図3に、走査ドライバ回
路105から走査電極に出力される走査波形と、データ
ドライバ回路109からデータ電極に出力されるデータ
波形を示す。これらの駆動波形は、200〜209の期
間に分かれている。以下の第1表には、各期間にアナロ
グスイッチ101,102が出力する電圧値と、走査ド
ライバ回路105とデータドライバ回路109が出力す
る電圧値を示す。
【0026】
【表1】
【0027】最初に、V1の電圧値を持つ第1のリセッ
トパルス信号を印加する。このパルス信号により、カイ
ラルネマティック液晶のねじれ構造は解かれ、ホメオト
ロピック状態になる。次に、V2の電圧値を持つ第2の
リセットパルス信号を印加する。このパルス信号によ
り、カイラルネマティック液晶はフォーカルコニック状
態になる。
【0028】次に、表示すべき画素部分に選択パルス信
号を印加する。このパルス信号の電圧値とパルス幅によ
り、カイラルネマティック液晶の表示状態(プレーナ状
態、フォーカルコニック状態又はこれらの中間状態)が
決定される。ここでは、V4/2,−V4/2,V3+
V4/2,V3−V4/2の電圧を印加することにして
いる。
【0029】本第1実施形態では、リセット期間20
0,201に印加する第1のリセットパルス信号の幅
を、選択期間206,207に印加する選択パルス信号
の幅よりも長く設定する。このように設定することで、
ホメオトロピック状態にリセットするためのリセットパ
ルス信号の電圧値V1は、選択パルス信号の電圧値V3
よりも低くなる。そのため、駆動回路20の耐圧はV3
で済む。
【0030】(第2実施形態)図4に示すように、リセ
ット期間200,201に印加する第1のリセットパル
ス信号の幅を十分に長くして、その電圧値V1と選択パ
ルス信号の電圧値V3が同じになるようにする。その他
の電圧波形は図3と同様である。このように設定して
も、第1のリセットパルス信号の幅が十分に長いため、
カイラルネマティック液晶に固有のヒステリシス現象を
なくすことができる。この場合、用いる電源の種類は、
V1とV3が共通化されるため、V1,V2,−V4/
2,V3−V4/2の4種類になり、電源回路を簡略化
できる。
【0031】(他の実施形態)なお、本発明に係る液晶
表示素子の駆動方法及び液晶表示装置は前記実施形態に
限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更
することができる。
【0032】特に、液晶表示素子の構成やその駆動回路
は任意である。また、第1及び第2のリセットパルス信
号や選択パルス信号は図3に示す電圧波形以外にも種々
の波形を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る駆動方法の対象となる液晶表示素
子の一例を示す断面図。
【図2】前記液晶表示素子のマトリクス駆動回路を示す
ブロック図。
【図3】第1実施形態として使用されるパルス電圧波形
を示すチャート図。
【図4】第2実施形態として使用されるパルス電圧波形
を示すチャート図。
【符号の説明】
10…液晶表示素子 13,14…電極 16…液晶 20…駆動回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H093 NA12 NA43 NA62 NB08 NB09 NB10 NB12 NB13 NB14 NC21 NC50 ND38 ND39 NF14 NH12 5C006 AA22 AF51 BA11 BB08 BB12 BF15 BF42 FA41 FA46 5C080 AA10 BB05 CC03 DD22 FF03 FF12 JJ02 JJ04 JJ06

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カイラルネマティック液晶を用いた液晶
    表示素子の駆動方法において、 前記液晶に第1のリセットパルス信号を印加してホメオ
    トロピック状態にリセットした後に、第2のリセットパ
    ルス信号を印加してフォーカルコニック状態にリセット
    し、さらに、選択パルス信号を印加して所望の画素をプ
    レーナ状態にセットする際に、前記第1のリセットパル
    ス信号の幅が前記選択パルス信号の幅よりも大きく設定
    されていること、 を特徴とする液晶表示素子の駆動方法。
  2. 【請求項2】 前記第1のリセットパルス信号の電圧値
    と前記選択パルス信号の電圧値とが等しいことを特徴と
    する請求項1記載の液晶表示素子の駆動方法。
  3. 【請求項3】 前記液晶表示素子はメモリ性を有してい
    ることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の液晶表
    示素子の駆動方法。
  4. 【請求項4】 カイラルネマティック液晶を用いた液晶
    表示素子と、 前記液晶に第1のリセットパルス信号を印加してホメオ
    トロピック状態にリセットした後に、第2のリセットパ
    ルス信号を印加してフォーカルコニック状態にリセット
    し、さらに、選択パルス信号を印加して所望の画素をプ
    レーナ状態にセットする際に、前記第1のリセットパル
    ス信号の幅が前記選択パルス信号の幅よりも大きく設定
    されている制御手段と、 を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
  5. 【請求項5】 前記液晶表示素子は、カイラルネマティ
    ック液晶をそれぞれ複数の帯状電極が形成された一対の
    基板間に挟持してなり、 前記制御手段は、各基板の各電極に順次電圧を印加する
    単純マトリクス駆動するものであること、 を特徴とする請求項4記載の液晶表示装置。
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