JPH0527720A - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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JPH0527720A
JPH0527720A JP20618991A JP20618991A JPH0527720A JP H0527720 A JPH0527720 A JP H0527720A JP 20618991 A JP20618991 A JP 20618991A JP 20618991 A JP20618991 A JP 20618991A JP H0527720 A JPH0527720 A JP H0527720A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】表示装置における表示部内の温度ムラやセル厚
ムラ等に起因する閾値の変化を補償するとともに、階調
表示のための書き込み速度を向上する。 【構成】表示部内の各画素を双安定で同じ閾値特性をも
つ2つの副画素A1 ,A2 で構成し、駆動手段を、これ
らの副画素にそれぞれ複数の書込みパルスを印加し、第
1の副画素A1 は前記複数の書込みパルスの第1番目の
パルスQ1 で完全に第1の安定状態にし、その後印加さ
れる第2番目以降のパルスQ2 ,Q3 で第2の安定状態
および第1の安定状態を交互に書き込み、一方、第2の
副画素A2 は前記複数の書込みパルスの第1番目のパル
スR1 で完全に第2の安定状態にし、その後印加される
第2番目以降のパルスR2 ,R3で第1の安定状態およ
び第2の安定状態を交互に書き込むように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、双安定な表示素子を用
いて階調表示を行なう表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、双安定な表示素子として強誘電性
液晶(FLC)を用いたものが知られている。
【0003】強誘電性液晶を用いた表示素子に関して
は、特開昭61−94023号公報などに、1ミクロン
から3ミクロン位のセルギャップを保って2枚の内面に
透明電極を形成し配向処理を施したガラス基板を向かい
合わせて構成した液晶セルに強誘電性液晶を注入したも
のが示されている。
【0004】強誘電性液晶を用いた上記の表示素子の特
徴は強誘電性液晶が自発分極を持つことにより、外部電
界と自発分極の結合力をスイッチングに使えることと強
誘電性液晶分子の長軸方向が自発分極の分極方向と1対
1に対応しているため外部電界の極性によってスイッチ
ングできることである。
【0005】強誘電性液晶は、一般にカイラル・スメク
チック液晶(SmC*,SmH*)を用いるのでバルク
状態では液晶分子長軸がねじれた配向を示すが、上述の
1ミクロンから3ミクロン位のセルギャップを有するセ
ルに入れることによって液晶分子長軸のねじれを解消す
ることができる(P213−P234 N.A.CLA
RK et al,MCLC;1983,Vol9
4.)。
【0006】実際の強誘電性液晶セルの構成は図10に
示すような単純マトリクス基板を用いていた。
【0007】強誘電性液晶は2つの安定状態を光透過お
よび遮断状態にして主として2値(白・黒)の表示素子
として利用されているが、多値すなわち中間調表示も可
能である。中間調表示法の一つは画素内の双安定状態の
面積比を制御することにより、中間的な光透過状態を作
るものである。以下、この方法(面積変調法)について
詳しく説明する。
【0008】図7は強誘電性液晶素子のスイッチングパ
ルス振幅と透過率の関係を模式的に示した図で、はじめ
完全な光遮断(黒)状態にあったセル(素子)に一方極
性の単発パルスを印加した後の透過光量Iを単発パルス
の振幅Vの係数としてプロットしたグラフである。パル
ス振幅が閾値Vth以下(V<Vth)のときは透過光量は
変化せず、パルス印加後の透過状態は図8(b)に示す
ように印加前の状態を示す同図(a)と変わらない。パ
ルス振幅が閾値を越える(Vth<V<Vsat )と、画素
内の一部分が他方の安定状態すなわち同図(c)に示す
光透過状態に遷移し全体として中間的な透過光量を示
す。さらにパルス振幅が大きくなり、飽和値Vsat 以上
(Vsat <V)になると同図(d)に示すように画素全
部が光透過状態になるので光量は一定値に達する。
【0009】すなわち、面積変調法は電圧をパルス振幅
VがVth<V<Vsat となるように制御して中間調を表
示するものである。
【0010】この面積変調法を用いて、本出願人が先に
出願した特願平3−73127号明細書等に記述されて
いる駆動方法(以下、先願例という)を行なうことによ
り、表示部内に温度ムラやセル厚ムラ等による閾値特性
のバラツキがある表示装置でも安定なアナログ階調表示
ができた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では表示部内の閾値特性のバラツキを補償するため
1つの画素に4つの書込みパルスと、それぞれのパルス
を補助するパルスが必要となり、従来のモノクロ2値表
示の書込み時間に比べ10倍程度書込み時間が遅くなる
という欠点があった。
【0012】本発明は、上述の従来例における問題点に
鑑みてなされたもので、表示部内の温度ムラやセル厚ム
ラ等に起因する閾値の変化を補償し、かつ速やかな階調
の表示し得る表示装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、双安定で同じ閾値特性をもつ2つの副
画素で1つの画素を構成し、第1および第2の副画素に
それぞれ複数の書込みパルスを印加し、第1の副画素は
前記複数の書込みパルスの第1番目のパルスで完全に第
1の安定状態にし、その後印加される第2番目以降のパ
ルスで第2の安定状態および第1の安定状態を交互に書
き込み、一方、第2の副画素は前記複数の書込みパルス
の第1番目のパルスで完全に第2の安定状態にし、その
後印加される第2番目以降のパルスで第1の安定状態お
よび第2の安定状態を交互に書き込む駆動手段を設けて
いる。
【0014】
【作用】本発明によれば、上記のように構成することに
より、閾値特性のバラツキを補償しかつ速やかな階調の
表示を実現することができる。本発明の閾値変化に対す
る補償方式を図1を用いて説明する。
【0015】表示部内に2つの副画素A1 ,A2 で構成
される画素PA 、2つの副画素B1,B2 で構成される
画素PB 、2つの副画素C1 ,C2 で構成される画素P
C 、2つの副画素D1 ,D2 で構成される画素PD 、お
よび2つの副画素E1 ,E2で構成される画素PE があ
り(図1(iii) )、図1(i)に示すように副画素A
1 ,A2 は表示部内で最も閾値が高く、以下B〜Eの順
に閾値が低くなるものとする。
【0016】図1(i)において、a1 は画素PA の白
書込みパルスに対する閾値特性、a2 は画素PA の黒書
込みパルスに対する閾値特性、b1 は画素PB の白書込
みパルスに対する閾値特性、b2 は画素PB の黒書込み
パルスに対する閾値特性、c1 は画素PC の白書込みパ
ルスに対する閾値特性、c2 は画素PC の黒書込みパル
スに対する閾値特性、d1 は画素PD の白書込みパルス
に対する閾値特性、d2 は画素PD の黒書込みパルスに
対する閾値特性、e1 は画素PE の白書込みパルスに対
する閾値特性、e2 は画素PE の黒書込みパルスに対す
る閾値特性である。また、Vthは閾値特性a1 ,a2
閾値電圧、Vsat は閾値特性a1 ,a2の飽和電圧、V
th’は閾値特性e1 ,e2 の閾値電圧、Vsat'は閾値特
性e1 ,e2 の飽和電圧である。透過率はその副画素が
完全に黒の時を0%、完全に白の時を100%とした。
【0017】ここで副画素A1 〜E1 には図1(ii)の
波形Qを、副画素A2 〜E2 には波形Rを印加する。
【0018】波形QはパルスQ1 ,Q2 ,Q3 により構
成されている。パルスQ1 はすべての画素で透過率が0
%となるような黒書込みパルス、パルスQ2 は副画素A
1 で透過率がα%となるような白書込みパルス、パルス
3 はその飽和電圧Vsat'が副画素A1 の閾値電圧Vth
に等しい副画素E1 において透過率がα%となるような
黒書込みパルスである。
【0019】波形RはパルスR1 ,R2 ,R3 により構
成されている。パルスR1 はすべての画素で透過率が1
00%となるような白書込みパルス、パルスR2 は副画
素A2 で透過率がα%となるような黒書込みパルス、パ
ルスR3 はその飽和電圧Vsat'が副画素A2 の閾値電圧
thに等しい副画素E1 において透過率がα%となるよ
うな白書込みパルスである。
【0020】パルスQ2 によって副画素B1 の透過率が
α+β%になるならば、パルスR2によって副画素B2
の透過率はα−β%になる。次に、これを証明する。
【0021】図1(i)の△xyzと△x’y’z’に
おいて、∠yxz=∠y’x’z’=∠R、∠xzy=
∠x’z’y’、xz=x’z’であるから、二角挟辺
相等により△xyz≡△x’y’z’である。したがっ
てxy=x’y’=βとなる。
【0022】同様に、パルスQ3 によって副画素D1
透過率がα+δ%になるならば、パルスR3 によって副
画素D2の透過率はα−δ%になる。これは三角形ST
Uと三角形S’T’U’とが合同であることから証明さ
れる。
【0023】パルスR2 によって副画素C1 の透過率が
α−γ(>0)%になるならば、パルスR3 によってさ
らにα+γ−100%分透過率が増えることは図2から
証明される。
【0024】すなわち、図2において、点cを通り直線
1 に平行な直線Lと、点eを通り直線c1 に平行な直
線L’、そして点gから電圧軸上に下ろした垂線を補助
線として加える。図から明らかなように、△abc≡△
adc、△def≡△ghiである。△abc≡△ad
cよりab=ad=γであり、かつak=αであるか
ら、dk=α+γである。また、ek=100であるか
らde=dk−ek=α+γ−100であり、さらに、
△def≡△ghiよりde=ghである。故にgh=
α+γ−100である。
【0025】以上のように本補償方式は、 各画素の閾値特性がほぼ直線近似できること 閾値が変化したり表示部内でバラツキがあっても各
画素の閾値特性の傾きは変化せず座標上を平行移動する
と一致すること 第1の安定状態に対する閾値特性と第2の安定状態
に対する閾値特性が一致すること 表示部内の各画素のうち最も高い閾値電圧Vthと最
も低い飽和電圧Vsat'がVth≦Vsat'を満たしているこ
と の4条件が満たされれば有効である。
【0026】強誘電性液晶素子が〜の条件を満たす
ことは前述の特願平3−73127号明細書中で確認さ
れている。なお、の条件は、1つの副画素を書き込む
ためのパルスが3個の場合であり、5パルスの場合はV
th≦2Vsat'、7パルスの場合はVth≦4Vsat'とな
る。換言すれば、図1の3パルスの場合は閾値電圧また
は飽和電圧が2倍変化し、あるいはバラツイても透過率
を補償することができるが、5パルスの場合は3倍、7
パルスの場合は5倍の閾値変化を補償することができ
る。
【0027】の条件で閾値が完全に直線である場合 log VQ2+log VR2=log Vth+log Vsat log VQ2+log VQ3=log VR2+log VR3=2×log Vthとなる。
【0028】図1では電圧を変化させることにより階調
を表示しているが、パルス幅を調節することによっても
同様の効果がある。また、デジタル階調表示の場合は閾
値特性が直線である必要はなく図9のような階段状のも
のでもよい。
【0029】
【実施例】図3は、本発明の一実施例に係る液晶表示装
置を示す。この液晶表示装置は、図4に詳細を示す走査
電極201と情報電極202とで構成したマトリックス
電極を有する液晶表示部101、情報信号を情報電極2
02を介して液晶に印加する情報信号印加回路103、
走査信号を走査電極201を介して液晶に印加する走査
信号印加回路102、走査信号制御回路104、情報信
号制御回路106、駆動制御回路105、表示部101
の温度を検知するためのサーミスタ108、およびサー
ミスタ108の出力に基づいて表示部101の温度を検
知する温度検知回路109を備える。走査電極201と
情報電極202との間には、強誘電性液晶が配置されて
いる。107はグラフィックコントローラであり、ここ
から送出されるデータは駆動制御回路105を通して走
査信号制御回路104と情報信号制御回路106に入力
され、それぞれアドレスデータと表示データに変換され
るようになっている。また、液晶表示部101の温度が
サーミスタ108を介して温度検知回路109に入力さ
れ、温度データとして駆動制御回路105を通して走査
信号制御回路104に入力される。そして、アドレスデ
ータと温度データに従って走査信号印加回路102が走
査信号を発生し、液晶表示部101の走査電極201に
印加するようになっている。また、表示データに従って
情報信号印加回路103が情報信号を発生し、液晶表示
部101の情報電極202に印加するようになってい
る。
【0030】図4において、203,204は走査電極
201と情報電極202との交差部分により構成される
副画素である。205は2つの副画素203,204に
より構成され、表示単位となる画素である。
【0031】図5は液晶表示部101の部分的な断面図
である。同図において、301はアナライザ、306は
ポラライザであり、これらはそれぞれクロスニコルで配
置されている。302と305はガラス基板、303は
強誘電性液晶、304はUV硬化樹脂、307はスペー
サである。
【0032】図6は図3の装置における駆動信号の波形
を示す。同図中、aは走査信号印加回路102が出力し
第1の副画素に印加する選択信号波形、bは情報信号印
加回路103が出力し第1の副画素に印加する、階調デ
ータに応じた振幅をもつ情報信号波形、cはaとbの合
成波形である。dは走査信号印加回路102が出力し第
2の副画素に印加する選択信号波形、eは情報信号印加
回路103が出力し第2の副画素に印加する、階調デー
タに応じた振幅をもつ情報信号波形、fはdとeの合成
波形である。t1 〜t3 、Q1〜Q3 およびR1 〜Rは
図1(ii)と同様のものである。
【0033】同図から明らかなように、1画素の表示に
必要な時間1Hは第2番目以降の書込みパルス幅Δtの
4倍すなわち4Δtあればよい。
【0034】本実施例ではパルス幅固定、振幅可変のパ
ルスによって階調を表示したが、パルス幅可変、振幅固
定のパルスでも同様の結果を得ることができる。
【0035】また、本実施例では画素内の閾値特性をな
だらかにするためセル厚勾配を持たせた例を挙げている
が、容量勾配を持たせたり、あるいは電極に電位勾配を
持たせる等、他の方法でもよい。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
双安定で同じ閾値特性をもつ2つの副画素で1つの画素
を構成し、第1および第2の副画素にそれぞれ複数の書
込みパルスを印加し、第1の副画素は前記複数の書込み
パルスの第1番目のパルスで完全に第1の安定状態に
し、その後印加される第2番目以降のパルスで第2の安
定状態および第1の安定状態を交互に書き込み、一方、
第2の副画素は前記複数の書込みパルスの第1番目のパ
ルスで完全に第2の安定状態にし、その後印加される第
2番目以降のパルスで第1の安定状態および第2の安定
状態を交互に書き込む駆動手段を設けることにより、表
示部内の温度ムラやセル厚ムラ等に起因する閾値の変化
を補償し、かつ速やかな階調の表示を実現することがで
きた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の駆動方式を説明する図である。
【図2】 図1(i)の透過率補償の詳細を説明する図
である。
【図3】 本発明の一実施例に係る表示装置の構成を示
す図である。
【図4】 図3における液晶表示部を拡大した平面図で
ある。
【図5】 前記液晶表示部の断面図である。
【図6】 図3の装置における駆動波形の信号図であ
る。
【図7】 強誘電性液晶に関するスイッチングパルス振
幅と透過率の関係を示す模式図である。
【図8】 印加パルスに応じた強誘電性液晶素子の光透
過状態を示す模式図である。
【図9】 印加パルスに応じた双安定素子の光透過状態
を示す別の模式図である。
【図10】 従来の液晶素子構造の説明図である。
【符号の説明】
101:液晶表示部、102:走査信号印加回路、10
3:情報信号印加回路、104:走査信号制御回路、1
05:駆動制御回路、106:情報信号制御回路、10
7:グラフィックコントローラ、201:走査電極、2
02:情報電極、203,204:副画素、205:画
素、301:アナライザ、302,305:ガラス基
板、303:強誘電性液晶、304:保護膜、306:
ポラライザ、307:スペーサ。

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 双安定で同じ閾値特性を有する第1およ
    び第2の副画素で構成された画素多数をマトリクス状に
    配置してなる表示部と、 各画素を駆動する際、第1および第2の副画素にそれぞ
    れ複数の書込みパルスを印加し、第1の副画素には前記
    複数の書込みパルスの第1番目のパルスで完全な第1の
    安定状態を書き込んだ後第2番目以降の書込みパルスで
    第2の安定状態および第1の安定状態を交互に書き込
    み、第2の副画素には前記複数の書込みパルスの第1番
    目のパルスで完全な第2の安定状態を書き込んだ後第2
    番目以降のパルスで第1の安定状態および第2の安定状
    態を交互に書き込む駆動手段とを具備することを特徴と
    する表示装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の副画素と第2の副画素との面
    積が等しい請求項1の表示装置。
  3. 【請求項3】 前記第1の副画素と第2の副画素とが隣
    り合う位置にある請求項1の表示装置。
  4. 【請求項4】 前記各副画素に印加される書き込みパル
    スの数が3以上の奇数である請求項1の表示装置。
  5. 【請求項5】 前記駆動手段が、前記表示部内の特定の
    画素において、第1の副画素には前記複数の書込みパル
    スの第2番目のパルスでx%(0≦x≦100)の領域
    に第2の安定状態を書き込み第3番目のパルスでは状態
    を変化させず、第2の副画素には前記複数の書込みパル
    スの第2番目のパルスで100−x%の領域に第1の安
    定状態を書き込み第3番目のパルスでは状態を変化させ
    ないように駆動する請求項1の表示装置。
  6. 【請求項6】 前記特定の画素が、前記表示部内で最も
    閾値が低い画素である請求項5の表示装置。
  7. 【請求項7】 前記駆動手段が、前記表示部内の特定の
    画素において、第1の副画素には前記複数の書込みパル
    スの第2番目のパルスで100%の領域に第2の安定状
    態を書き込み第3番目のパルスで100−x%(0≦x
    ≦100)の領域に第1の安定状態を書き込み、第2の
    副画素には前記複数の書込みパルスの第2番目のパルス
    で100%の領域に第1の安定状態を書き込み第3番目
    のパルスでx%の領域に第2の安定状態を書き込む請求
    項1の表示装置。
  8. 【請求項8】 前記特定の画素が、前記表示部内で最も
    閾値が高い画素である請求項7の表示装置。
  9. 【請求項9】 前記表示部内の各画素ごとの電圧/透過
    率特性において、各特性ごとの透過率の変化が開始する
    電圧でそのうち最も高い電圧をVth、透過率の変化が終
    了する電圧でそのうち最も高い電圧をVsat 、第1の副
    画素に印加する第n番目の書込みパルスの振幅をAn
    第2の副画素に印加する第n番目の書込みパルスの振幅
    をBn とすると、 A1 ≧Vsat1 ≧Vsatth≦A2 ≦Vsat2 +B2 =Vth+Vsat2 +A3 =2×Vth2 +B3 =2×Vth n>3では An −An-1 =Bn −Bn-1 =2×(Vsat −Vth) (但し、An 、Bn とも負の数となるものはゼロとす
    る)である請求項1の表示装置。
  10. 【請求項10】 前記表示部内の各画素ごとの電圧/透
    過率特性において、各特性ごとの透過率の変化が開始す
    る電圧でそのうち最も高い電圧をVth、透過率の変化が
    終了する電圧でそのうち最も高い電圧をVsat 、第1の
    副画素に印加する第n番目の書込みパルスの振幅をA
    n 、第2の副画素に印加する第n番目の書込みパルスの
    振幅をBn とすると、 A1 ≧Vsat1 ≧Vsatth≦A2 ≦Vsat log A2 +log B2 =log Vth+log Vsat log A2 +log A3 =2×log Vth log B2 +log B3 =2×log Vth n>3では log An −log An-1 =log Bn −log Bn-1 =2×(log Vsat −log Vth) (但し、An 、Bn とも負の数となるものはゼロとす
    る)である請求項1の表示装置。
  11. 【請求項11】 前記表示部内の各画素ごとのパルス幅
    /透過率特性において、各特性ごとの透過率の変化が開
    始するパルス幅でそのうち最も長いパルス幅をtth、透
    過率の変化が終了するパルス幅でそのうち最も長いパル
    ス幅をtsat、第1の副画素に印加する第n番目の書込
    みパルスのパルス幅をAn 、第2の副画素に印加する第
    n番目の書込みパルスのパルス幅をBn とすると、 A1 ≧tsat1 ≧tsatth≦A2 ≦tsat2 +B2 =tth+tsat2 +A3 =2×tth2 +B3 =2×tth n>3では An −An-1 =Bn −Bn-1 =2×(tsat −tth) (但し、An 、Bn とも負の数となるものはゼロとす
    る)である請求項1の表示装置。
  12. 【請求項12】 前記表示部内の各画素ごとのパルス幅
    /透過率特性において、各特性ごとの透過率の変化が開
    始するパルス幅でそのうち最も長いパルス幅をtth、透
    過率の変化が終了するパルス幅でそのうち最も長いパル
    ス幅をtsat、第1の副画素に印加する第n番目の書込
    みパルスのパルス幅をAn 、第2の副画素に印加する第
    n番目の書込みパルスのパルス幅をBn とすると、 A1 ≧tsat1 ≧tsatth≦A2 ≦tsat log A2 +log B2 =log tth+log tsat log A2 +log A3 =2×log tth log B2 +log B3 =2×log tth n>3では log An −log An-1 =log Bn −log Bn-1 =2×(log tsat −log tth) (但し、An 、Bn とも負の数となるものはゼロとす
    る)である請求項1の表示装置。
  13. 【請求項13】 前記2つの副画素が異なる走査電極
    と、異なる情報電極によって構成されている請求項1の
    表示装置。
  14. 【請求項14】 前記第1の副画素に印加する走査信号
    と第2の副画素に印加する走査信号が同期している請求
    項13の表示装置。
  15. 【請求項15】 前記第1の副画素に印加する情報信号
    と第2の副画素に印加する情報信号が同期している請求
    項13の表示装置。
  16. 【請求項16】 前記第1の副画素に印加する走査信号
    波形と前記第2の副画素にに印加する走査信号波形が中
    心電位を軸として対称である請求項13の表示装置。
  17. 【請求項17】 前記走査電極と情報電極の間に液晶を
    充填した請求項13の表示装置。
  18. 【請求項18】 前記液晶が強誘電性液晶である請求項
    17の表示装置。
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