JPH06110037A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH06110037A
JPH06110037A JP25634892A JP25634892A JPH06110037A JP H06110037 A JPH06110037 A JP H06110037A JP 25634892 A JP25634892 A JP 25634892A JP 25634892 A JP25634892 A JP 25634892A JP H06110037 A JPH06110037 A JP H06110037A
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JP
Japan
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liquid crystal
pulse width
temperature
pulse
phase
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JP25634892A
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English (en)
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Takao Minato
孝夫 湊
Katsuhiro Suzuki
克宏 鈴木
Masashi Yoshida
真史 吉田
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】カイラルスメクチックC相もしくはカイラルス
メクチックCA 相を用いた液晶表示装置のおかれた温度
の如何にかかわらず高いコントラストのままで安定した
画像を表示する方法を提供することである。 【構成】交差電極間にカイラルスメクチックC相を呈す
る強誘電性液晶もしくはカイラルスメクチックCA 相を
呈する反強誘電性液晶が狭持されたマトリックス駆動用
液晶表示装置において、該カイラルスメクチックC相も
しくはカイラルスメクチックCA 相のおかれた温度域に
応じて駆動パルスの幅を調整する手段を設けたことを特
徴とする液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、強誘電性液晶もしくは
反強誘電性液晶を用いたマトリックス駆動用液晶表示装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶デイスプレイ(Liquid Crystal Dis
play:以下LCDという)は、軽量で薄く出来るのでポ
ケッタブルな電卓,テスター等の計測機器の表示体ある
いは装飾用,POP用として図形や文字を平面上に表示
する装置として広く利用されている。最近では薄膜トラ
ンジスター(Thin Film Transister:以下TFTとい
う)を用いてフルカラーで動画を表示するテレビ、パソ
コンやワークステーション向きの大容量の端末表示体と
しても利用されるにいたっている。これらにおけるシャ
ッター性の起源はツイステッドネマチック(以下TN型
という)モードと呼ばれるもので公知の技術である(小
林,岡野編著 ”液晶”1985年 培風館)。
【0003】TNモードで大容量高画質表示を行なうた
めにはTFTのような能動素子を画素の数だけ基板上に
形成する必要がある。基板上へTFT素子を高収率で安
定して形成するのが難しいので、10インチ程度の大き
さのパネル製造の歩どまりが向上せず、一方では一層大
型である20インチ以上のLCD製造が困難となってい
る。性能的にもTFT素子を設けるので開口率が下がり
画質が暗くなるという問題もある。
【0004】LCDの技術開発ではTFTを用いずに鮮
明な画像をマトリックス表示する技術的可能性がなお追
求されており、スパーツイステッドネマチック型(以下
STN型という)と強誘電性液晶デスプレイ(Ferro-El
ectric Liquid Crystal Display :以下FLCDとい
う)が期待されている。動作原理的に言えば前者はTN
型に類似したものである。液晶層の捻れを工夫すること
により、より急峻なしきい値特性をもたせたものであ
る。これでも走査線の数としてTFT−LCD並の40
0〜600本程度が限界であり、表示容量及び画質に限
界があると考えられる。
【0005】後者は強誘電性液晶(Ferro-Electric Liq
uid Crystal :以下FLCという)のカイラルスメクチ
ックC相(Chiral Smectic C Phase:以下SmC* とい
う)を用いるもので、液晶層自身に記憶効果(双安定
性)が存在し、そのため原理的には走査線の数に制限が
なく大容量の高画質表示が可能である。FLCについて
は例えば福田、竹添共著、”強誘電性液晶の構造と物
性”、コロナ社1990年が詳しい。反強誘電性液晶の
カイラルスメクチックCA 相は3安定状態を採ることが
可能で階調表示に期待がもたれるが、通常のマトリック
ス動作ではSmC*と同様な構造と応答を示すのでここ
ではSmC* でこのカイラルスメクチックC A 相も含む
ものとする。いずれもTFTのように画素ごとに素子が
ないので開口率も高く明るい画質が期待される。
【0006】しかしながら、SmC* 相はTN型とは全
く異なった構造と動作メカニズムを有するものであり、
実用化するためには技術的に克服すべき課題が現在でも
なお山積しており、配向制御とギャップ制御、高速応答
の材料開発に課題が多い。さらに加えて重要な問題は、
これらが一応解決されても、高いコントラストの画像を
長期間安定して表示する現実的な可能性は保証されない
ことである。特にTN型から借用した電圧変調に基づく
マトリックス駆動方式では液晶分子のプレチルト角と不
十分なしきい値特性のために高画質の表示が不可能であ
る。
【0007】このためFLCの構造と性質にフィットし
た新しいマトリックス駆動方式が必要であるが、これに
ついては、本発明者らよりパルス幅変調方式が提案され
て最終的に解決されたものである。画質が劣る構造的な
理由と、それが何故パルス幅変調方式により抜本的に克
服されるかについては、特願平4−186715号、特
願平4−219080号に詳しく述べられている。この
パルス幅変調駆動の際に印加される波形の典型的な例を
図1に示した。同図のオン書き込み部100(及びオフ
書き込み部101)と非選択信号102の電圧Vは同じ
でパルスの幅τだけが異なっている。この駆動方法の特
徴は、書き込み信号部で形成されたオンあるいはオフの
状態が、高周波バイアス信号列102によって誘起され
る誘電的トルクにより、液晶分子がコントラスト的に最
も都合の良い位置で拘束されることにある。周波数とし
ては画質が許す限り小さい方が消費電力及び駆動回路の
面から好ましい。
【0008】本発明者らは、この方式についてさらに広
範な温度域で実験を行なったところ、同一の駆動条件で
は温度が25℃近辺の室温より高い場合(35℃程度)
や低い場合(15℃程度)に画質の低下と最悪では画像
の書き込み自身が不可能となる場合のあることが判明し
た。一般的に言えば、液晶は温度により応答特性が変化
するが、FLCはTN型液晶よりその変化が著しい。デ
イスプレイとしては主に室内で利用されるのでそれほど
大きな温度変化があるわけでないが、FLCDを安心し
て用いるためには温度変化に自動的に対応する何らかの
簡便な手段を内蔵することが望ましい。
【0009】従来技術には、液晶パネルの温度をセンサ
ーにより感知して一定温度より高くなればファン等によ
り冷却し、下がればヒーターにより昇温させてLCDを
出来るだけ一定の温度に保持する方法が記載されてい
る。こうした方法ではパネルの保温のため装置が必要で
あり、温度制御方式自身も大げさになる。LCDの最大
の特徴である軽薄でポータブルな特徴を損ねる結果とな
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、本発明の目
的とするところは、SmC* 相もしくはSmCA 相を用
いたFLCDのおかれた温度の如何にかかわらず高いコ
ントラストのままで安定した画像を表示できる液晶表示
装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的のために本発明
は、 (1)交差電極間にカイラルスメクチックC相を呈する
強誘電性液晶もしくはカイラルスメクチックCA 相を呈
する反強誘電性液晶が狭持されたマトリックス駆動用液
晶表示装置において、該カイラルスメクチックC相もし
くはカイラルスメクチックCA 相のおかれた温度域に応
じて駆動パルスの幅を調整する手段を設けたことで解決
するものである。
【0012】その対象となる液晶表示装置としては、 (2)マトリックス駆動の方式が選択時の書き込み用パ
ルスの幅が、非選択時のパルスの幅より長いパルス幅を
用いたパルス幅変調駆動であるものである。
【0013】FLC液晶をマトリックス駆動する場合に
は電圧変調とパルス幅変調の2方法が可能である。どち
らを採用するかはどちらが性能的に優れるかで決まる。
すでに述べたように電圧変調駆動では高品質な像は期待
できない。本発明は、本発明者らによって提案されたパ
ルス幅変調駆動(特開昭63−307432号公報、特
開昭63−314524号公報、前述の特願平4−18
6715号、特願平4−219080号、)を広い温度
域でFLC液晶に適用した際に見いだされたものであ
る。
【0014】本発明の前提になるパルス幅変調駆動の印
加波形の典型的な例は、図1に示した。同図のオン書き
込み部100(及びオフ書き込み部101)と非選択信
号102の電圧Vは同じでパルスの幅τだけが異なって
いる。この駆動方法の特徴は、書き込み信号部で形成さ
れたオンあるいはオフの状態が、高周波バイアス信号列
102によって誘起される誘電的トルクにより、液晶分
子がコントラスト的に最も都合の良い位置で拘束される
ことにある。周波数としては画質が許す限り小さい方が
消費電力及び駆動回路の面から好ましい。
【0015】本発明では3:1〜5:1の比で行なった
が、結果に差異は見いだされなかったので4:1の場合
を述べる。また本駆動法は、FLCで誘電異方性が正の
場合に発明されたものであるが、負の場合にも適用可能
である。しかしながら、安定化が発現するメカニズムは
全く異なるものである。負のFLCに対する効果は文献
(J.M.Geary,Society of information display 1985 di
gest 128ページ)等に記載されているが、画質が向上す
る理由として図3に示したSmC* 相のシェブロン構造
がブックシェルフ構造に構造変化を起こすように誘電的
なトルクが作用するからと考えられる。正の場合には特
願平4−186715号、特願平4−219080号に
詳述したように、構造変化は誘記されず、液晶分子のプ
レチルト角が増すようにトルクが作用してコントラスト
が向上すると考えられる。
【0016】パルス幅の比を4:1に固定して、25℃
の温度でV=50VPP、τ=240μsec で、図1
(b)の光透過量(104)(105)に示すように、
完全に書込みが可能な素子を、この状態のまま、温度を
35℃に上昇させたところ、コントラストの低下が見ら
れた。すなわち光透過量を示す線が図1(b)の(10
6)で示すように内側にシフトした。さらに45℃に上
げると分離が消失して書き込みが出来なくなった。
【0017】この理由としては、温度が上昇したため液
晶の応答速度が早くなったためと考えられる。即ちバイ
アス信号列は自発分極が応答せず誘電的なトルクが支配
的に発現する周波数域であることが必要であるが、温度
が上がって自発分極成分の応答速度が速まってきたため
に同じバイアス信号の周波数(τc =60μsec )では
この成分の寄与が無視できなくなったことを示してい
る。従ってより高周波数側にシフトする必要がある。
【0018】この液晶の一定電圧V=50Vppでの応
答速度(対数目盛)の温度依存性を図2に示した。温度
が上がるにつれて自発分極の応答速度が速まっている。
パルス幅変調では実際に書き込める速度はこれより若干
速まる傾向が見られた。これに対応して誘電的トルクが
支配的になるパルス幅τc は35℃で30μsec 、45
℃で18μsec 程度に変化した。こうなるように基本書
き込みパルス幅τを4:1のパルス比になるように設定
変化させると、室温(25℃)と同様な画質の表示が可
能であった。
【0019】逆に温度が低下すると応答速度が遅くなる
ので書き込み自身が不可能になるのでτを大きくした。
15℃ではτ=350μsec 、τc =80μsec 程度で
あった。
【0020】
【作用】本発明により液晶表示装置を軽く薄くしたまま
の状態で室温を含む広い温度域で高いコントラストの画
像を安定して表示することが可能となる。
【0021】
【実施例】以下実施例に基づいて本発明を説明する。 <実施例1>ITO透明電極付きガラス基板を、電極部
分が相対するように、常法によりフォトリソ方式で電極
部をパタニングし、この後、セルギャップ調整用のスペ
ーサー部材を同じくフォトリソ法により電極部外に設
け、140℃のオーブン中でプレベークして適度な剛性
を付与した。スペーサー部の材料はフォトレジスト「M
P1400」((株)シップレイ社製商品名)である。
段差は略2.4μmとした。対向側にはポリイミド膜を
常法に従い形成してラビング処理を行なった。この透明
電極付きガラス基板を互いに対向させた。対向させて圧
着したまま約170℃のオーブン中で1時間ポストベー
クした。これによりギャップが2.2μmの液晶セルを
得た。この後、誘電異方性が正(Δε=0.2)のFL
C(CS1014:チッソ(株)製商品名)のを約10
0℃でセル内に導入して除冷して配向したSmC* 相を
得た。
【0022】約25℃の室温で液晶素子をクロスニコル
下で電圧Vppとパルス幅τ(パルス幅比4:1)を変化
させた図1の波形を印加して光透過率の変化を調べた。
書き込み可能であれば、図1(b)に示したようにオン
・オフの切り替えに同期して上下2つ(104、10
5)の光透過値が現れる。Vppとτを変化させて調べた
結果が表1である。○が書き込めた場合であり、×が不
可能な場合であった。高電圧短パルス側で書き込みが可
能である。
【0023】
【表1】
【0024】パルス幅の比を4:1に固定してV=50
VPP、τ=240μsec のまま、この素子の温度を35
℃に上昇させたところ、コントラストの低下が見られ
た。すなわち光透過量を示す線が図1(b)の(10
6)で示すように内側にシフトした。さらに45℃に上
げると分離が消失して書き込みが出来なくなった。
【0025】この液晶の一定電圧V=50Vppでの応
答速度の温度依存性を図2に示した。温度が上がるにつ
れて自発分極の応答速度が速まっている。パルス幅変調
では実際に書き込める速度はこれより若干速まる傾向が
見られた。これに対応して誘電的トルクが支配的になる
パルス幅τc は35℃で30μsec 、45℃で18μse
c 程度に変化した。こうなるように基本書き込みパルス
幅τを4:1のパルス比になるように設定変化させると
室温(25℃)と同様な画質の表示が可能であった。
【0026】逆に温度が低下すると応答速度が遅くなる
ので書き込み自身が不可能になるのでτを大きくした。
15℃ではτ=350μsec 、τc =80μsec 程度で
あった。実際にはパネルのガラス基板温度を検出する手
段を設けることが必要である。この手段としては各種の
温度センサー例えば熱電対、白金側温抵抗体、サーミス
タ等から選択できる。これにより、温度を検出して駆動
用LSIのクロック周波数を対応した値に変化させるこ
とは、自動でもマニュアルでも容易である。
【0027】<実施例2>実施例1と同様な手順により
ギャップが2.0μmのセルを作成してΔεが正のFL
C(CS1017:チッソ(株)製商品名)を封じた。
この素子では誘電的トルクが支配的になる高周波パルス
幅τc は電圧V=48Vppで一定とした場合の温度依存
性は以下の様であった。
【0028】
【表2】
【0029】従って4:1のパルス比では書き込みパル
スτとして表の4倍の値とすれば画像の書き込みが支障
なく行なえた。中間の温度では表の値の中間の値を適当
に選択すればで可能であった。
【0030】<実施例3>実施例1と同様な手順により
ギャップが2.0μmのセルを作成して、Δεが負のF
LC(CS1013:チッソ(株)製商品名)を封じ
た。この素子では誘電的トルクが支配的になる高周波パ
ルス幅τc は電圧VPP=40Vで一定とした場合の温度
依存性は以下の様であった。
【0031】
【表3】
【0032】この場合には8:1以上のパルス比でなく
ては書き込めなかった。したがって書き込みパルスτと
して表の8倍以上の値とすれば画像の書き込みが支障な
く行なえた。中間の温度では表の値の中間の値を適当に
選択すればで可能であった。温度の変化に応じてパルス
の幅を変化させるかわりに電圧を調整しても可能であ
る。しかしながら、高速駆動が望まれる意味で可能な限
りパルス幅で調節するのが好ましいと言える。
【0033】
【発明の効果】本発明により液晶表示装置を軽く薄くし
たままの状態で室温を含む広い温度域で高いコントラス
トの画像を安定して表示することが可能となる。本発明
によれば、書き込み用パルスの幅が、非選択時のパルス
の幅より長いパルス幅を用いるパルス幅変調駆動方式に
関して、実用性に耐える液晶表示装置を与えるものであ
る。
【0034】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は、パルス幅変調での駆動波形の一
例を示す波形図であり、図1(b)はそれに同期した液
晶素子の光透過量の変化を示すグラフ図である。
【図2】図2は、応答速度の温度依存性を示すグラフ図
である。
【図3】図3は、カイラルスメクチックC相のシェブロ
ン構造とブックシェルフ構造を模式的に示す説明図であ
る。
【符号の説明】
101、102 書き込み用パルス 102 高周波バイアス信号列 104 オン状態の光透過量 105 オフ状態の光透過量 106 緩和した場合の光透過量 300 液晶分子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交差電極間にカイラルスメクチックC相を
    呈する強誘電性液晶もしくはカイラルスメクチックCA
    相を呈する反強誘電性液晶が狭持されたマトリックス駆
    動用液晶表示装置において、該カイラルスメクチックC
    相もしくはカイラルスメクチックCA 相のおかれた温度
    域に応じて駆動パルスの幅を調整する手段を設けたこと
    を特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】マトリックス駆動の方式が選択時の書き込
    み用パルスの幅が、非選択時のパルスの幅より長いパル
    ス幅を用いるパルス幅変調駆動であることを特徴とする
    請求項1記載の液晶表示装置。
JP25634892A 1992-09-25 1992-09-25 液晶表示装置 Pending JPH06110037A (ja)

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JP25634892A JPH06110037A (ja) 1992-09-25 1992-09-25 液晶表示装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015005486A1 (ja) * 2013-07-11 2015-01-15 シチズンホールディングス株式会社 液晶装置
CN112185309A (zh) * 2019-07-05 2021-01-05 精工爱普生株式会社 显示驱动器、电光装置、电子设备以及移动体

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