JPH05273524A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低温時にもフリッカーの少ない表示が可能な
液晶表示素子を提供する。 【構成】 時分割により階調表示をすることが可能な液
晶表示素子であって、液晶の温度が低いときには階調数
を小さくし、液晶の温度が高いときには階調数を大きく
する階調数切り替え手段が設けられている液晶表示素
子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低温時にもフリッカー
の少ない表示が可能な液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】基本的に、片面に少なくとも透明電極及
び配向膜が設けられた透明基板の二枚が、配向膜同士が
対面するように配設され、配向膜の間の空隙に液晶が封
入された構造を有する液晶表示素子が、時計、自動車用
計器板、テレビ、パソコンディスプレイなどに使用され
ている。そして、このような液晶表示素子として種々の
ものが使用されているが、最近では高速応答性を有する
強誘電性液晶を用いたディスプレイや、双安定性を有す
るネマチック液晶を用いたディスプレイ（ＳＢＩＮＤ）
が期待されている。

【０００３】このような液晶表示素子の階調表示の手段
として時分割駆動による方法が採用されている。時分割
駆動により液晶表示素子の階調表示を行う場合は、液晶
の応答時間が小さい（応答速度が速い）ことが要求され
る。例えば、４パルスで選択する駆動方式を用いて、２
４０ライン走査、３０フレーム／秒で、１６階調の表示
を行うためには、液晶の応答時間が、約８．７μｓ（マ
イクロ秒）（＝１秒／２４０×４×３０×４）よりも小
さいことが必要である。

【０００４】ところで、液晶は一般に温度が高くなるほ
ど応答時間が小さくなり、温度が低くなるほど応答時間
が大きく（応答速度が遅く）なる。例えば３０℃で２０
Ｖ／μｍの印加電圧に於ける応答時間が８．７μｓの液
晶は、５０℃では応答時間が４．３μｓとなり小さくな
るが、１０℃では応答時間が１７．３μｓとなり大きく
なる。このような液晶が充填された液晶表示素子を使用
して、上記のような条件で１６階調の表示を行うと、３
０℃以上の温度では表示することができるが、３０℃未
満では応答時間が大き過ぎるために表示することができ
ない。

【０００５】そのために上記のような液晶が充填された
液晶表示素子を使用する場合には、液晶表示素子にパネ
ルヒーターなどを取り付けて、表示可能な温度にまで液
晶表示素子の温度を上昇させることが行われていた。そ
の場合でも、使用前に液晶表示素子の温度が低過ぎる
（上記の例では３０℃未満）場合には、ヒートアップに
より表示可能な温度（上記の例では３０℃以上）に達す
るまで、液晶表示素子の表示を待たなくてはならなかっ
た。ヒートアップの途中で３０℃よりも低い温度で無理
に表示を行おうとすると、フリッカが生じ、階調も正確
に表現されないことになる。液晶表示素子の温度が何ら
かの原因で表示可能な温度よりも低下した場合も同様に
表示できなくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低温
時にもフリッカーの少ない表示が可能な液晶表示素子を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、時分割により
階調表示をすることが可能な液晶表示素子であって、液
晶の温度が低いときには階調数を小さくし、液晶の温度
が高いときには階調数を大きくする階調数切り替え手段
が設けられていることを特徴とする液晶表示素子であ
る。

【０００８】本発明の好適な態様は下記の通りである。 （１）該階調数切り替え手段が、液晶温度が上昇する過
程で、液晶温度が特定の境界温度よりも１〜５℃高くな
った時点で、階調数を該境界温度に対応する階調数に増
加させるように動作するものであることを特徴とする上
記の液晶表示素子。

【０００９】（２）該階調数切り替え手段が、液晶温度
が下降する過程で、液晶温度が特定の境界温度に１〜５
℃接近した時点で、階調数を該境界温度に対応する階調
数よりも減少させるように動作するものであることを特
徴とする上記の液晶表示素子。

【００１０】（３）該液晶表示素子に液晶温度検出手段
が設けられ、該階調数切り替え手段が、該液晶温度検出
手段からの液晶温度の情報に基づいて自動的に階調数の
切り替え動作を行うものであることを特徴とする上記の
液晶表示素子。

【００１１】本明細書に於て、「境界温度」は、液晶が
特定の駆動条件下に所定の階調数の表示を行うために必
要な応答時間を有するための、最低の温度を意味する。

【００１２】本発明の液晶表示素子自体は、時分割によ
り階調表示をすることができるものであれば、特に限定
されずどのような形式のものであってもよい。セグメン
ト型表示方式のものであっても、マトリクス型表示方式
のものであってもよく、黒白又はカラーの何れであって
もよい。また、時分割により階調表示を行うこと自体は
公知であり、本発明の液晶表示素子に於いて、時分割に
よる階調表示の方式、装置などは公知のものを採用する
ことができる。

【００１３】本発明の液晶表示素子は、液晶の温度が低
いときには階調数を小さくし、液晶の温度が高いときに
は階調数を大きくする階調数切り替え手段が設けられて
いることに特徴を有するものである。

【００１４】上記のような階調数切り替え方法につい
て、具体例として、２０Ｖ／μｍの印加電圧に於ける応
答時間が、３０℃では８．６μｓであり、２３℃では１
１．５μｓであり、１０℃では１７．３μｓである液晶
が封入された液晶表示素子について説明する。

【００１５】この液晶表示素子を、４パルスで選択する
駆動方式を用いて、２４０ライン走査、３０フレーム／
秒で表示する場合、１６階調の表示を行うためには、液
晶の応答時間が約８．６８μｓ（＝１秒／２４０×４×
３０×４）よりも小さいことが必要であり、８階調の表
示を行うためには、液晶の応答時間が約１１．５７μｓ
（＝１秒／２４０×４×３０×３）よりも小さいことが
必要であり、４階調の表示を行うためには、液晶の応答
時間が約１７．３６μｓ（＝１秒／２４０×４×３０×
２）よりも小さいことが必要である。

【００１６】従って、上記例の液晶表示素子に封入され
ている液晶の、上記駆動条件での１６階調表示の限界温
度は３０℃であり、８階調表示の限界温度は２３℃であ
り、４階調表示の限界温度は１０℃である。即ち、上記
例の液晶表示素子を上記条件で駆動したとき、３０℃以
上の温度では１６階調の表示が可能であるが、３０℃未
満では１６階調の表示が実際上できなくなる（無理に表
示を行おうとするとフリッカが生じる）。そして、上記
例の液晶表示素子を上記条件で駆動したとき、２３℃以
上の温度では８階調の表示が可能であるが、２３℃未満
では８階調の表示が実際上できなくなる。同様に、上記
例の液晶表示素子を上記条件で駆動したとき、１０℃以
上の温度では４階調の表示が可能であるが、１０℃未満
では４階調の表示が実際上できなくなる。

【００１７】上記例の液晶表示素子をスイッチオンした
とき、液晶表示素子の温度（厳密には液晶表示素子に封
入されている液晶の温度）が１５℃であったとすると、
１６階調表示はできず、液晶表示素子の温度が３０℃以
上になるまで表示は行われない。しかしながらこの温度
でも、４階調表示ならば可能である。そして液晶表示素
子が設計された１６階調の表示を行うために十分な温度
まで、液晶表示素子の温度を上昇させる過程で、２３℃
以上の温度になると８階調の表示が可能になり、更に温
度が上昇して３０℃以上の温度になると、所期の１６階
調の表示が可能になる。

【００１８】本発明の液晶表示素子には前記のような階
調数切り替え手段が設けられているので、液晶表示素子
の温度に応じて階調数を切り替えることにより、即ち、
液晶表示素子の温度が２３℃になるまでは４階調で表示
を行い、液晶表示素子の温度が２３℃以上になると階調
数を８階調に切り替え、液晶表示素子の温度が更に上昇
して３０℃以上になると１６階調に切り替えることによ
り、液晶表示素子の温度が設計上の温度（上記の例では
３０℃）に到達する前でも、液晶表示素子を表示させる
ことが可能である。本発明の液晶表示素子に於ては、設
計上の温度に到達する前は階調数が小さいので設計値に
比べて表示の階調度は低下しているが（表示させる画像
の種類によっては、階調数が小さいことの方が視覚上好
ましい場合もある）、従来の液晶表示素子が設計温度に
到達するまで表示されず、液晶表示素子の温度が上昇す
るのを待たなくてはならなかったのに比べて、スイッチ
オンから直ちに表示が可能になるという顕著な効果を奏
する。

【００１９】本発明の液晶表示素子に於いて、液晶表示
素子の温度に対応した階調数の切り替えは、表示状態を
見ながら最適の表示が得られるように手動により行うこ
とができるようにしてもよく、また液晶温度検出手段を
液晶表示素子に設けて、液晶温度検出手段からの液晶温
度の情報に基づいて、当該温度で表示が可能な階調数に
自動的に切り替えるようにしてもよい。

【００２０】液晶の温度が上昇する過程にある場合、液
晶温度が特定の境界温度に到達して直ちに階調数を切り
替えると、液晶に温度むらがあった場合には表示が欠落
する恐れがあるので、液晶温度が特定の境界温度よりも
１〜５℃、好ましくは２〜３℃高くなった時点で、階調
数をこの境界温度に対応する階調数に増加させるように
切り替えることが好ましい。

【００２１】上記例の液晶表示素子を、３０℃以上の温
度で上記駆動条件で１６階調で表示させているとき、何
らかの原因で液晶表示素子の温度が３０℃未満の温度ま
で低下すると、従来の液晶表示素子では表示が消える
か、フリッカが生じるかなどして正常な表示ができなく
なる。このような場合でも、本発明の液晶表示素子は、
階調数を液晶の温度に対応した値に切り替えることによ
り、表示させることが可能になる。上記例の液晶表示素
子の場合、液晶表示素子の温度が３０℃よりも低下した
場合１６階調から８階調に切り替え、更に液晶表示素子
の温度が２３℃よりも低下した場合８階調から４階調に
切り替えることにより、液晶表示素子の表示を行うこと
ができる。

【００２２】液晶の温度が下降する過程にある場合、液
晶温度が特定の境界温度に到達して直ちに階調数を切り
替えると、液晶に温度むらがあった場合には表示が欠落
する恐れがあるので、液晶温度が特定の境界温度に１〜
５℃、好ましくは２〜３℃接近した時点で、階調数をこ
の境界温度に対応する階調数よりも減少させるように切
り替えることが好ましい。

【００２３】本発明の液晶表示素子に於いて、階調数の
切り替え方法は、上記説明したものに限定されず、任意
の階調数で切り替えることができる。また、同じ液晶を
用いた液晶表示素子でも、駆動条件、例えば走査ライン
数、単位時間当りのフレーム数などの条件が変わると境
界温度が変わるので、それに応じて階調数の切り替えタ
イミングを変える必要があることは上記の説明から明ら
かであろう。更に、本発明に於ては、階調数の切り替え
と、走査ライン数、単位時間当りのフレーム数などの変
更とを併用することによって、更に広い温度範囲に亙っ
てフリッカのない表示を実現することもできる。なお、
階調数を切り替える方式、及び手段はそれ自体公知のも
のから選択して採用することができる。

【００２４】本発明の液晶表示素子の一実施例の概略を
示すブロック図を図１に示す。図１に於いて、液晶表示
素子１は、マトリクス型の液晶表示パネル２、駆動回路
３、制御回路４、及び温度検出器５から構成されてい
る。温度検出器５からの液晶表示パネル２の液晶の温度
情報が制御回路４に入力され、制御回路４で予め入力さ
れている液晶の応答時間情報を参照して表示可能な階調
数を設定し、その階調数により駆動回路を動作させて液
晶表示パネル２の電極を駆動させる。温度検出器５から
の液晶温度情報の変化に対応して、制御回路４により最
適の階調数が選定され、液晶の温度変化に関係なく液晶
表示パネル２の表示が可能になる。なお、液晶表示パネ
ル２、駆動回路３、制御回路４、及び温度検出器５は、
それ自体公知であり、本発明の液晶表示素子に於いて任
意に選択し、採用することができる。

【００２５】

【実施例】次に本発明の実施例を記載する。ただし、本
発明はこの実施例に限定されるものではない。

【００２６】［実施例１］二枚のガラス板（２５ｍｍ×
２０ｍｍ×１．１ｍｍ）のそれぞれに、インジウム−ス
ズ酸化物（ＩＴＯ）の透明電極（１０Ω／□）をストラ
イプ状（電極の幅：３００μｍ、電極間の間隙：１０μ
ｍ）に形成して、電極付きガラス基板を作製した。

【００２７】ポリイミド形成用塗布液（ＬＱ１８００）
４ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン５ｇ、ジエチレング
リコールモノエチルエーテル１０ｇ及びブトキシエタノ
ール１０ｇを混合して、配向膜用塗布液を調製した。

【００２８】電極付きガラス基板をスピナーに取り付
け、ガラス基板を静止させた状態で上記の配向膜用塗布
液を電極面の上に塗布し、ガラス基板を２０００r.p.m.
で３０秒間回転させて乾燥させ、次いで、２９５℃で１
時間熱処理して配向膜を形成した。これを室温に冷却し
た後、配向膜の表面をナイロン起毛布を使用し１４００
r.p.m.、２０秒×３回の条件でラビング処理した。

【００２９】このようにして製造した電極付き基板二枚
を、配向膜が互いに対面し、電極パターンが直交するよ
うに、スペーサー（真糸球、触媒化成工業（株）製）を
介して重ね合せてエポキシ接着剤で接着して、セル・ギ
ャップが２μｍのセルを作製した。

【００３０】このセルに表１に示す組成及び相転移温度
を有する強誘電性液晶組成物を、ホットプレート上で、
１００℃で３０分間かけて注入し、室温にまで自然冷却
して、液晶表示パネルを製造した。

【００３１】

【表１】

【００３２】得られた液晶表示パネルに、図１に示すよ
うな駆動回路、制御回路及び温度検出器を取り付け、階
調数の切り替えを手動により行うようにセットした。

【００３３】上記液晶表示素子を、４パルスで選択する
駆動方式を用いて、６０ライン走査、印加電圧４０Ｖ／
μｍ、１／４バイアスで応答時間を測定したところ、応
答時間は、約３５℃で３４．７μｓであり、約２８℃で
４６．３μｓであり、約１５℃で６９．４μｓであり、
約−５℃で１３８．９μｓであった。

【００３４】上記の値から、約３５℃で１６階調表示を
行うと、１フレームの表示に要する時間は３３ｍｓ（＝
６０×４×３４．７×４／１０００）となり、１秒間に
３０フレームの表示が可能になり、フリッカが生じない
表示ができる。同様に、約２８℃で８階調表示を行う
と、１フレームの表示に要する時間は３３ｍｓ（＝６０
×４×４６．３×３／１０００）となり、約１５℃で４
階調表示を行うと、１フレームの表示に要する時間は３
３ｍｓ（＝６０×４×６９．４×２／１０００）とな
り、約−５℃で２階調表示を行うと、１フレームの表示
に要する時間は３３ｍｓ（＝６０×４×１３８．９×１
／１０００）となり、何れの場合も１秒間に３０フレー
ムの表示が可能になり、フリッカが生じない表示ができ
る。

【００３５】従って、上記の液晶表示素子の液晶の、上
記駆動条件下に於ける１６階調表示での境界温度は約３
５℃であり、８階調表示での境界温度は約２８℃であ
り、４階調表示での境界温度は約１５℃であり、２階調
表示での境界温度は約−５℃である。

【００３６】上記の液晶表示素子を約０℃から駆動を開
始して、約１７℃までは２階調表示を行い、その後４階
調表示に切り替えて約３０℃まで４階調表示を行い、そ
の後８階調表示に切り替えて約３７℃まで８階調表示を
行い、その後１６階調表示に切り替えることによって、
約０℃から約３７℃以上まで連続してフリッカが実質的
に生じない表示をすることができた。

【００３７】

【発明の効果】本発明の液晶表示素子は、低温時にもフ
リッカーの少ない表示が可能であるという顕著な効果を
奏する液晶表示素子である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の一実施例の概略を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１ 液晶表示素子 ２ 液晶表示パネル ３ 駆動回路 ４ 制御回路 ５ 温度検出器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 時分割により階調表示をすることが可能
   な液晶表示素子であって、液晶の温度が低いときには階
   調数を小さくし、液晶の温度が高いときには階調数を大
   きくする階調数切り替え手段が設けられていることを特
   徴とする液晶表示素子。