JPH03257428A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶表示装置に係わり、特に？Ａ誘電性液晶パ
ネルを用いて階調を有する画像表示を行う液晶表示装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来の強誘電性液晶パネルを用いた表示装置は、１枚の
パネルと、パネルの前後に光軸が直交するように配置し
た中性色偏光子２枚により構成されている。また、液晶
パネルの電極は、通常のＸＹマトリクス構造をとってい
る。駆動方法はマルチブレクシング駆動であり、走査側
電極に与えられたパルス波と、信号側電極に与えられた
パルス波の合成波により、強誘電性液晶のカイラルスメ
クチックＣ相（以下単にＳｍＣ”相という）の配向状態
を決定している。

ＳｍＣ”相での配向状態のスイッチング特性カベ電場に
対する象、峻なしきい値特性を有する事から、選択ライ
ン上の合成波の波高値がしきい値以上与えられた場合に
、その電場の向きに応じて配向状態が変化し、画像情報
の書き込みが行われる。また、電場消去後も配向状態を
保持する記憶効果を有するため、しきい値以下の信号側
電極のパルス波だけが与えられる非選択ライン上の画像
情報は、次の書込みが行われるまで保持される。強誘電
性液晶はこの記憶効果を有するために、画像の品質を損
なうプリン力等の影響を排除できるのであるが、現状で
は、記憶効果の発現が充分でなく、安定性に欠けるため
、上述したパルス波によるマルチプレクシング駆動では
画質の高い表示は困難である。

また、画質の低下を防ぐために駆動信号面での工夫がな
されており、誘電異方性が負である強誘電性液晶を用い
、高周波を重畳させて記憶効果を補助する方法等がとら
れている。しかし、このような方法は、駆動信号が複雑
化するなど新たな問題を含んでおり、より簡便な駆動方
法が望まれている。

次に、階調表示方法について記す。強誘電性液晶表示素
子の階調表示方式よしては、大きく分けて、 （ａ）　　チルト角を制御して、複屈折効果により透過
率を制御する方法（電圧変調） （ｂ）　　チルト角の２値状態を画素内で混在させ、そ
の混在比を変える事により透過率を制御する方法（電圧
変調子面積変調） （Ｃ）　　チルト角の２値状態を時間的に分割して透過
率を制御する方法（パルス幅変調） （ｄ）　　一画素の電極を分割して透過率を制御する方
法（面積変調） 等がある。

（ａ）の電圧変調方式は、強誘電性液晶のしきい値特性
が急峻である事、液晶層の厚さに応答特性が大きく依存
するためパネルギャップ制御の精度・確度がさらに要求
される事などから、現状では困難と思われる。（ｂ）の
電圧変調十面積変調方式も（ａ）と同様の事が言える。

さらに、２値状態の混在方法、制御方法もまだ確立され
てはいない。（Ｃ）のパルス幅変調方式は、（ａ）、　
（ｂ）の方式に比べて実現の可能性は高いが、充分な記
憶効果の発現、安定性は勿論の事、強誘電性液晶材料の
高速応答性がさらに要求される。（ｄ）の面積変調方式
は、現実的ではあるが、解像度の点で問題があり、画質
を保つためには、電極の微細加工技術や端子部のコネク
ション技術が要求される。

以上述べたように、強誘電性液晶表示素子で階調表示を
行う事は、各方式ともそれぞれ問題を抱えており、容易
に実現出来ないのが現状である。

〔発明が解決しようとする課題］ 本発明では、強誘電性液晶パネルを、Ｘ−Ｙマトリクス
方式でグラフィック表示を行う際に生じる、マルチプレ
クシング駆動による画質の低下、駆動波形の複雑化を解
決すると共に、スタティック駆動でのパルス幅変調方式
により、安定な階調表示を行う方法を櫂示するものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、光スイッチング素子として強誘電性液晶パネ
ルを２枚用いて画像表示を行う液晶表示装置で、２枚の
強誘電性液晶パネルの前後及びパネル間に計３枚の中性
色偏光子を配置し、偏光子のいずれか２枚の偏光子の光
軸が互いに平行で、残りの１枚の偏光子の光軸が他の２
枚の光軸と直交するように配置されている。強誘電性液
晶パネルの表示電極は、同じ方向へストライプ状に形成
されており、２枚のパネル間の相対位置が、各々のパネ
ルのストライプ状表示電極が互いに直交するように配置
して、各パネル間により表示された交点を１画素として
グラフィック表示を行っている。ここで、２枚の該強誘
電性液晶パネルの一方は走査側パネル、もう一方は信号
側パネルであり、信号側パネルのスイッチングをパルス
幅変調する事により、階調表示を行う事を特徴としてい
る。

第１図に、本発明による液晶表示装置の構成の一例を示
す。偏光子３枚１．２．３七、強誘電性液晶パネル２枚
４．５により構成され、それらが交互に配置されている
。図に示した矢印↑は、各々の光軸の向きを示している
。各強誘電性液晶パネルの上下電極は、同じ方向へスト
ライプ状に形成されており、パネル間の相対的な位置は
、電極の向きが互いに直交するように設置されている。

横方向の電極と、縦方向の電極の交点が、各々１画素を
形成する。横方向のストライプ状電極を有する強誘電性
液晶パネル４は、線順次走査方式により、選択されたラ
インの点灯を行う走査側パネルである。縦方向のストラ
イプ状電極を有する強誘電性液晶パネル５は線順次のタ
イミングと同期して０Ｎ１０　Ｆ　Ｆデータを与える信
号側パネルである。

選択ライン上のＯＮ１０　Ｆ　Ｆ表示、非選択ラインの
ＯＦＦ表示を行う光のスイッチング機構を第２図に示す
。光の進行方向は、紙面に対して垂直に下から上、透過
順序は左から右として表現している。

ＳｍＣ”相のスイッチング状態は２状態を示すので、パ
ネルを２枚用いた場合、その組み合わせは４通りとなり
、第２図に示した配列■〜■で表される。

配列■■は選択ライン上での光のスイッチングの様子及
び強誘電性液晶の光軸の組合せを示している。走査側パ
ネル４の強誘電性液晶の光軸は第１図に示ずＳ２状態に
あり、複屈折効果により入射光は概ね９０度その偏光方
向を変えられ、次に設けられた偏光子３を透過する。こ
の透過光は信号側パネル５の強誘電性液晶の光軸Ｓ３．
Ｓ４（第１図参照）各々のスイッチング状態に応じて振
動方向が決定され、ＯＮあるいはＯＦＦ表示を行う。

一方、配列■■は非選択ライン上での光のスイッチング
の様子及び強誘電性液晶の光軸の組合せを示している。

走査側パネルの強誘電性液晶の光軸は第１図に示すＳ１
状態にあり、入射光は振動方向を変えることなく偏光子
３に到達し、そこで光は遮断される。従って信号側パネ
ルの強誘電性液晶の光軸のスイッチング状態にかかわら
ず、非選択ライン部はＯＦＦ表示となる。

このようにして、選択された１ライン分の画像情報が書
き込まれ、順次書込みのラインを走査していくことによ
り、１画面分の画像情報が与えられる。この走査を一定
の周波数（フレーム周波数）で繰り返すことにより画像
の表示を行う。

強誘電性液晶の光軸のスイッチングはスタティック駆動
により行い、単純な矩形波の駆動信号により画像を表示
できる。

また、階調表示は、パルス幅変調方式により行い、一方
の強誘電性液晶パネルである信号側パネルのスイッチン
グ状態を、時間的に分割・制御して透過量を調節する。

従って、第１図の強誘電性液晶パネル５のスイッチング
状態ｓ３，３４の時間的な存在比を、１ライン走査時間
内で、各信号ライン毎にパルス幅変調により変化させる
事で、各画素の階調表示を行う事ができる。

〔作用〕

上述したように、強誘電性液晶パネルを２枚用いて画像
を表示することにより、強誘電性液晶の記憶効果を用い
たマルチブレクシング駆動を行うことなく、スタティッ
ク駆動による表示が可能となるため、フリッカやコント
ラストの低下など画像品質を劣化させることなく、単純
な矩形波の駆動信号で画像表示を行うことができる。

また、スタティック駆動でのパルス幅変調により、容易
に、かつ安定した階調表示を行う事ができる。

〔実施例］ 本発明の液晶表示装置の構成による、単画素での表示特
性の測定結果の一例を第３図（ａＨｂ）に示す。第３図
（ａ）　　は、第２図で示した選択ライン上の透過光強
度の変化を示している。図中の矩形波は、信号側パネル
に与えたデータ信号を示している。データ信号に対応し
てＯＮ１０　Ｆ　Ｆ表示が行われている事が分かる。一
方、第３図（ｂ）　は第２図で示した非選択ライン上の
透過光強度変化を示している。データ信号の人力により
、わずかに透過光強度変化は生ずるが、ＯＦＦ表示を示
している事が分かる。

測定に用いた強誘電性液晶素子単体の主な特徴を第１表
に示す。用いた２つの素子は、はぼ同様の特性である。

（以下余白） 第１表 本発明による装置構成における表示特性では、コントラ
ストが素子単体の場合に比べて若干低下したものの、目
視による観察においても、明瞭な０Ｎ１０Ｆ’Ｆ表示が
確認された。

第４図に、同素子を用いた、パルス幅変調による階調表
示の測定結果の一例を示す。横軸は、信号側パネルのス
イッチングをＯＮ状態（Ｓ４）に保つためのパルス印加
時間（パルス幅）を示している。パルス幅に応して、透
過率が４段階に変化（４階調）している事が分かる。Ｏ
Ｎ表示を行うデータ信号のパルス幅と透過率の関係を詳
細の求める事により、８階調、１６階調表示と、容易に
階調数を向上させる事ができる。

次に、第２表に示した特徴を有する強誘電性液晶パネル
を２枚用いて階調を有するグラフィック表示を行った。

また、駆動条件を第３表に示す。

その結果、良好な階調を有する任意画像の表示が確認さ
れた。

（以下余白） 第２表 ４ 第３表 〔発明の効果〕 以上説明したように、強誘電性液晶パネルを２枚用いて
階調を有する画像表示を行う本発明による液晶表示装置
は、 （１）　　スタティンク駆動Ｇこより強誘電性液晶のス
イッチングを行うため、フリッカ、コントラスト比の低
下等の画質劣化を防ぎ、鮮明な画像表示を行うことがで
きる。

（２）駆動方法、駆動波形が簡便である。

（３）　　記憶効果を用いないため、コントラスト比が
最も高くなる液晶層の厚さにパ２ルギャソプを設定でき
る。

（４）　　パルス幅変調方式により、簡便に、かつ安定
した階調表示を行う事ができる。

等の効果を有する

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による液晶表示装置の、基本的な装置
構成を示す説明図である。第２図は、本発明による液晶
表示装置の、光のスイッチング状態及び光軸の組合せを
示した説明図である。第３図（ａ）　（ｂ）は、本発明
の液晶表示装置の構成による、単画素での印加電圧に対
する表示特性の一実施例を示すタイミングチャート図で
ある。第４図は、本発明の液晶表示装置の構成による、
単画素での階調表示の一実施例を示すグラフ図である。 １．２．３・・・中性色偏光子 ４．５・・・強誘電性液晶パネル ４６３

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）強誘電性液晶パネルを光スイッチング素子として
   用いた液晶表示装置で、強誘電性液晶パネルを２枚用い
   て画像表示を行う液晶表示装置において、２枚の強誘電
   性液晶パネルの前後及びパネル間に計３枚の中性色偏光
   子を配置し、該偏光子のいずれか２枚の偏光子の光軸が
   互いに平行で、残りの１枚の偏光子の光軸が他の２枚の
   光軸と直交するように配置し、且つ該強誘電性液晶パネ
   ルの表示電極を、ストライプ状に形成し、２枚のパネル
   間の相対位置を、各々のパネルのストライプ状表示電極
   が互いに直交するように配置し、各パネル間により表示
   された交点を１画素としてグラフィック表示を行う液晶
   表示装置であって、２枚の該強誘電性液晶パネルの一方
   が走査側パネル、もう一方が信号側パネルであり、信号
   側パネルのスイッチングをパルス幅変調する事により、
   階調表示を行う事を特徴とする液晶表示装置。
2. （２）該強誘電性液晶パネルの相状態がＳｍＣ＾＊相で
   ある事を特徴とする請求項（１）記載の液晶表示装置。
3. （３）該強誘電性液晶パネルの、ＳｍＣ＾＊相における
   液晶分子の配向状態のスイッチングを、スタティック駆
   動により行う事を特徴とする請求項（１）または（２）
   記載の液晶表示装置。
4. （４）該強誘電性液晶パネルの、ＳｍＣ＾＊相における
   一方のスイッチング状態にある光軸が、偏光子の光軸と
   平行あるいは垂直に位置している事を特徴とする請求項
   （１）、（２）または（３）記載の液晶表示装置。
5. （５）該強誘電性液晶パネルの液晶層の厚さが２μｍ以
   下である事を特徴とする請求項（１）記載の液晶表示装
   置。