JPH07128642A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２つの準安定状態をもつカイラルネマチック
液晶を用いた液晶表示装置において、高速書込みの可能
な新規の実用的な駆動方法を得るとともに、階調表示の
可能な駆動手段を実現する。 【構成】 液晶にフレデリクス転移を生じさせ得る高電
圧のリセットパルスを印加した後、所定のパルス高、パ
ルス幅及び遅延時間をもつ選択パルスを所定の閾値を基
準として印加することにより、高速書込みを可能とし
た。このとき、液晶表示体の透明電極を分割した分割電
極４ａ，４ｂ，４ｃにより液晶画素ＰＸを１：２：４に
分割する。各分割電極は３ビットの階調データの各ビッ
ト値に応じてオンオフ駆動される。ここで、細幅の分割
電極４ａと４ｂには低抵抗層３０ａと３０ｂが併設され
ていることにより、分割電極の電極抵抗が低減され且つ
分割電極間の抵抗差が縮小されるとともに各電極間又は
画素間が遮光される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカイラルネマチック液晶
を用いた液晶表示装置に係り、特にこの種の液晶を単純
マトリクス型表示素子として使用する場合に好適な駆動
手段を備えるとともに階調表示を可能にした装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】カイラルネマチック液晶を用いた双安定
性を備えた液晶セルは特公平１−５１８１８号公報に示
されている。この液晶セルは、初期状態において例えば
１８０度のねじれ構造を有し、これにフレデリクス転移
を生じさせるに充分な高電圧を印加すると、液晶分子は
一旦高エネルギー状態（以下、Ｂ状態という。）に励起
された後、その後の電圧印加態様に依存する２つの準安
定状態のいずれかに移行する。準安定状態の一つは、上
記初期状態の場合、ねじれ角０度のユニホーム状態（以
下、Ａ状態という。）であり、もう一つは、ねじれ角３
６０度の状態（以下、Ｃ状態という。）である。そし
て、Ａ状態とＣ状態は、１秒前後その状態を維持し、そ
の後、初期状態へと自然緩和する。

【０００３】これらＡ状態とＣ状態とは光の透過特性が
大きく異なるため、両状態を液晶表示のオン・オフに対
応させることができる。上記公報にはＡ状態とＣ状態と
の間の切り換え方法について、所定周波数の高電圧の印
加後に電圧をすばやくターンオフする場合にはＣ状態が
得られ、高電圧の印加後、可変電圧器により約１秒間か
けてゆっくりとターンオフする場合にはＡ状態が得られ
ると記載され、また低周波数の電界をターンオフさせた
後直ちに高周波数の電界を印加するとＣ状態が得られ、
低周波数の電界をターンオフさせた後約１／４秒後に同
一高周波数の電界を印加するとＡ状態になるとしてい
る。

【０００４】これら２つの切り換え方法のうち、前者の
方法では長い切り換え時間のために液晶表示体を実現す
ることはできない。また、我々の追試によれば、後者の
方法ではＣ状態を得ることはできるが、低周波数の電界
印加後に約１／４秒の遅延時間をおいて高周波数の電界
を付与してもＣ状態が得られ、Ａ状態を出現させること
は不可能であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記カイラルネマチッ
ク液晶を用いた液晶表示体を実用的なものとするには、
まず、Ａ状態とＣ状態とを高速且つ確実に得ることので
きる駆動方法を開発することが必要であり、上記従来例
では書き込み時間が大きく、例えば多数のラインを走査
するマトリクス表示に対応することはできない。しか
も、Ａ及びＣ状態への移行の確実性の劣る上記の高低周
波数を用いる方法では、実用的な表示体の駆動は不可能
である。

【０００６】また、この液晶はメモリ性を有しているた
め、単純マトリクス駆動方式においても走査線数の増大
に伴うコントラストの低下が少ないという利点を持って
いるが、２つの準安定状態間の切換えにより画像表示を
行う場合、そのままでは画像の階調表示を行うことがで
きないという問題がある。

【０００７】そこで、本発明は上記問題点を解決するも
のであり、この種の液晶を表示体として使用する場合に
実用的な新規の駆動方法を得るとともに、階調表示を可
能とする駆動手段を実現することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明に係る液晶表示
装置に採用される液晶材料は、初期状態においてねじれ
角φのねじれ構造を有するカイラルネマチック液晶を備
え、初期状態にフレデリクス転移を生じさせる電圧を印
加した後の緩和状態として初期状態とは異なる２つの準
安定状態を有するものである。この液晶材料を用いた表
示体としては、初期状態においてねじれ角φのツイスト
状態となるように、所定のセル厚に対してカイラル物質
の添加によりヘリカルピッチが調整される。仮に初期状
態のねじれ角が１８０度に調整されるならば、準安定状
態の一方はねじれ角０度のユニホーム状態、他方はねじ
れ角３６０度のツイスト状態となる。初期の上記ねじれ
角φは１８０度以外にも任意の角度に設定できる。例え
ば初期状態でねじれ角が９０度であれば、２つの準安定
状態のねじれ角は−９０度、２７０度となり、この状態
においても、後述する駆動方法と同様の方法で両状態間
のスイッチングが可能であることが実験上確認されてい
る。勿論セル厚、ヘリカルピッチについても、それぞれ
任意の値に設定できる。

【０００９】この液晶表示体を駆動する方法としては、
フレデリクス転移を生じさせるための、初期状態及び２
つの準安定状態における閾値以上の電圧を付与するリセ
ットパルスと、リセットパルス印加後の液晶を２つの準
安定状態のいずれか一方に移行させるための、２つの準
安定状態のいずれかを生ずる臨界値を基準として選択付
与される選択パルスとを印加するものである。

【００１０】そして、リセットパルス及び選択パルスを
液晶表示体に印加するために液晶画素を挟むように形成
される一組の電極のうち少なくとも一方の電極を、液晶
画素に対向する領域が所定の面積比になるように複数に
分割し、該複数の分割電極に画像の階調データに応じて
異なる駆動電位を付与可能として、液晶画素内において
準安定状態を独立に選択できるようにした複数の分割領
域を形成するものである。

【００１１】この場合において、複数の分割領域の各々
の重心は、液晶画素のほぼ中心に位置させることが望ま
しい。

【００１２】また、所定の面積比率のｍ（ｍは任意の自
然数）個の分割領域を形成するとともに、階調データを
ｍ×ｎ（ｎは任意の自然数）個のデータ成分に分割し、
該データ成分を、前記面積比率と等しい相互比率を有す
るｍ個の成分を一組として、各組が所定の成分比率をも
つように構成されたｎ組からなるように構成し、各組に
おけるｍ個のデータ成分を各々前記相互比率と前記面積
比率とがほぼ等しいｍ個の対応する分割領域に割り当て
る一方、液晶表示体の１フレーム期間を前記成分比率に
対応した時間比率でｎ個のフィールド期間に分割し、デ
ータ成分のｎ組を前記成分比率に対応した前記時間比率
をもつフィールド期間に順次割り当て、これらの分割領
域及びフィールド期間に割り当てられたデータ成分に応
じて、分割領域に対応する電極にフィールド期間に対応
した駆動電位を付与するものである。

【００１３】さらに、複数の分割電極のうち少なくとも
一部の分割電極の側面に接触した状態で並列配置された
低抵抗層を分割電極間領域若しくは画素間領域に設ける
ことが好ましい。ここで、複数の分割電極のうち少なく
とも一つは他の分割電極とは異なる配線幅を備えてお
り、該配線幅の相違による電極抵抗の相違を低抵抗層の
有無若しくは低抵抗層の断面積の相違により低減するこ
とが望ましい。

【００１４】

【作用】上記液晶について本願の発明者が行なった研究
によれば、例えば初期状態がねじれ角１８０度の場合、
リセットパルスの印加後に適切な電圧が付与されている
と、リセットパルスの高電圧が遮断された後に一旦バッ
クフローが起こって３６０度ツイスト状態へ緩和しか
け、その後配向変化の方向が逆転してユニフォーム状態
へと戻る。このとき、付与されている電圧がある値より
も高ければそのままユニフォーム状態へ緩和し、ある値
よりも低ければ再び配向変化の方向が逆転して３６０度
ツイスト状態へ緩和する。

【００１５】２つの準安定状態へ移行する場合には常に
上記バックフローの期間を経ることから、該期間直後に
おける電圧印加状態が主として準安定状態のいずれに移
行するかを決定すると考えられる。したがって、選択パ
ルスの電圧値の他に、選択パルスのパルス幅や遅延時間
等の選択パルスの付与状態が状態移行の鍵になる。

【００１６】実際に、リセットパルスの印加後に与える
上記電圧を所定のパルス幅を備えた選択パルスとして付
与した場合、このパルス幅を短くすると２つの準安定状
態間の切り換えが不可能になるが、その選択パルスを適
切な遅延時間をおいて付与すると、パルス幅を短くして
も準安定状態間の切り換えが可能になることが明らかに
なった。この結果、遅延時間を最適値とすることによ
り、例えば表示体の単純マトリクス駆動において１ライ
ン当たりの書き込み時間を低減することが可能となっ
た。

【００１７】また、パルス幅の変化及び遅延時間の変化
は、準安定状態間の切り換えの閾値を変動させることが
明らかとなった。したがって、上記選択パルスのパルス
高、パルス幅及び遅延時間は相互に関連性を有してお
り、これらの各値は、その組合せとして上記準安定状態
の選択に影響を与えることが判明した。

【００１８】このような駆動方法に際しては、液晶画素
に対応した電極を分割し、複数の分割電極に印加する駆
動電位を画像の階調データに応じて付与することによっ
て液晶表示体の階調表示が可能になる。

【００１９】この場合、複数の分割領域の各々の重心を
液晶画素のほぼ中心に位置させることにより、表示階調
の変化に伴う表示状態の偏りを無くすことができる。

【００２０】また、階調データのｍ×ｎ個のデータ成分
を、ｍ個の分割領域とｎ個のフィールド期間に割り当て
て表示することにより、分割電極数及びフィールド数の
各々を低減しつつ、高階調の表示が可能になる。

【００２１】さらに、低抵抗層を分割電極間領域若しく
は画素間領域に設けることにより、分割された電極の増
大した配線抵抗を低減できるとともに、電極間領域又は
画素間領域の遮光をすることができる。

【００２２】ここで、分割電極の配線幅の相違による電
極抵抗の相違を低抵抗層の有無若しくは低抵抗層の断面
積の相違により低減することにより、各分割領域におい
て均一な応答性を得ることができる。

【００２３】

【実施例】次に、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００２４】〔共通事項〕後述する各実施例に用いた液
晶材料は、ネマチック液晶に光学活性剤を添加すること
により液晶のヘリカルピッチを調整したものである。セ
ルは、図５に示すように、上下のガラス基板５，５上に
ＩＴＯからなる透明電極４のパターンを形成し、その上
に各々ポリイミド配向膜２を塗布して相互に所定角度φ
異なる方向にラビング処理を施した。上下のガラス基板
の間にはスペーサを挿入して基板間隔を均一化し、その
間に上記液晶を注入した。

【００２５】この液晶セルを図５に示す偏光方向の異な
る２枚の偏光板７，７で挟み込み、表示体を形成した。
なお、３は絶縁層、６は平坦化層、８は画素間の遮光
層、θ１，θ２は液晶分子１のプレチルト角、９は液晶
分子１のダイレクターベクトルである。

【００２６】この液晶セルを用いて、図６に示す単純マ
トリクス型液晶表示体を構成した。この液晶表示体は液
晶セル１１の背面にバックライト１２を配置した透過型
である。液晶セル１１の走査電極には走査駆動回路１３
が接続され、走査制御回路１５により制御される。一
方、液晶セル１１の信号電極には信号駆動回路１４が接
続され、信号制御回路１６により制御される。走査駆動
回路１３と信号駆動回路１４には、電位設定回路１７か
ら所定の印加電圧が供給され、また、走査制御回路１５
と信号制御回路１６には、線順次走査回路１８から基準
クロック信号と所定のタイミング信号が供給される。

【００２７】次に、上記液晶表示体の２値表示を行う場
合（階調表示を行わない場合）における駆動信号を図７
に示す。ここで（ａ）は走査電極に供給される走査電位
（ｂ）は信号電極に供給される信号電位、（ｃ）は両電
極により液晶セルに付与される駆動電圧、（ｄ）は液晶
セルの透過率である。ここでＦ１，Ｆ３は液晶セルの画
素を低透過率とするオフ（暗状態）選択フレーム、Ｆ２
は画素を高透過率とするオン（明状態）選択フレームで
ある。液晶セルには、各フレームに先立って期間ｔ０に
おいてリセットパルスRPが印加され、続く選択期間ｔ
１，ｔ２，ｔ３において選択パルスSPの電圧値Ｖoff ＝
Ｖｗ−Ｖｄ又はＶon＝Ｖｗ＋Ｖｄが印加される。

【００２８】図８は液晶に印加される駆動電圧の別のパ
ターンを示すもので、（ａ）はフレーム毎にパターンの
極性を逆転させるようにしたもの、（ｂ）はパターンを
交流信号で形成したものを示す。ここで、図７との相違
点はリセットパルスRPの後に所定の遅延時間τを付与し
た点にある。この遅延時間の導入により選択パルスのパ
ルス幅を短くしても確実にオンオフ駆動を行うことが可
能であり、信号の書込み時間を低減して走査線数を増加
することができる。また、この遅延時間を調整すること
により選択パルスの閾値、パルス幅に対する臨界値を変
えることができるため、特に本実施例のような単純マト
リクス駆動方式では駆動電圧の設定余裕を充分に確保す
ることができる。図８（ａ）、（ｂ）のバイアス電圧Ｂ
は他のラインの選択の際に必然的に印加されてしまうク
ロストーク電圧である。

【００２９】本発明に係る液晶表示装置の駆動方法は、
液晶にリセットパルスRPを印加することによりフレデリ
クス転移を生じさせ、その後、所定の臨界値を基準とし
て選択パルスSPを印加することにより、２つの準安定状
態のいずれかを選択的に出現させるものである。選択パ
ルスの付与基準となる臨界値は、選択パルスのパルス
高、選択パルスのパルス幅、選択パルスの遅延時間及び
温度Ｔの各値に依存し、所定の温度に対してパルス高、
パルス幅及び遅延時間の組合わせ即ち選択パルスの付与
状態により与えられる。

【００３０】例えば選択パルスのパルス幅、遅延時間及
び温度を一定にした場合、臨界値は選択パルスのパルス
高として閾値Ｖth1,Ｖth2 として与えられる。リセット
パルスの電圧値をＶｅ、選択パルスの電圧値をＶｓとす
ると、準安定状態の一方（例えばねじれ角０度のユニフ
ォーム状態）が出現する領域は、｜Ｖｅ｜＞Ｖ０ かつ
｜Ｖth1 ｜＜｜Ｖｓ｜＜｜Ｖth2 ｜である。準安定状
態の他方（例えばねじれ角３６０度のツイスト状態）が
出現する領域は、｜Ｖｅ｜＞Ｖ０ かつ ｜Ｖｓ｜＜｜
Ｖth1 ｜ 又は、｜Ｖｅ｜＞Ｖ０ かつ ｜Ｖｓ｜＞｜
Ｖth2 ｜であり、実用的な範囲内で存在する２つの閾値
Ｖth1 とＶth2 により、種々の駆動態様を設定できる。

【００３１】なお、臨界値が上記３つのパラメータの組
により与えられることは、閾値Ｖthとパルス幅Ｐｗとの
負の相関、閾値Ｖthと遅延時間τとの相関により実験的
に確認されている。

【００３２】〔実施例１〕本実施例に用いた液晶材料
は、市販のネマチック液晶（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製ＺＬＩ
−３３２９）に光学活性剤（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製Ｓ−８
１１）を添加してヘリカルピッチを３．５μｍに調整し
たものである。図５に示すセルでは、ポリイミド配向膜
２を塗布して上下の基板のラビング方向が相互に反平行
（１８０度）となるようにし、上下のガラス基板の間隔
を１．８μｍとして液晶を注入する。このとき、セル内
の液晶分子１の配向状態は、プレチルト角が数度、ねじ
れ角が１８０度のツイスト状態となる。

【００３３】この液晶セルを上記装置に適用して液晶表
示体を構成した。ここで、デューティー比は画素数に応
じて１／６０、１／１２０、１／２４０、１／４８０等
を用いている。選択パルスのパルス幅は４０〜４００μ
ｓ、好ましくは５０〜１００μｓ、遅延時間は０〜４０
０μｓ、好ましくは１５０〜２５０μｓの範囲内であ
る。典型的な駆動条件としては、リセットパルスRPの印
加電圧が±２５Ｖ、選択パルスの印加電圧がオン電圧±
２〜５ｖ、オフ電圧０ｖであり、バイアス電圧は±１ｖ
である。選択パルスの付与される選択期間において走査
電位と信号電位の組合せで駆動する場合には、走査電位
１〜２Ｖ、信号電位を１Ｖとした。

【００３４】本実施例に係る走査電極SEと信号電極DEは
液晶セル１１の上下ガラス基板５，５上において各々相
互に直交する方向に形成されている。図１に示すよう
に、走査電極SEは液晶画素PXに対して１本ずつ通過する
ように形成されているが、信号電極DEは各液晶画素に対
して３本の透明電極４ａ，４ｂ，４ｃが並行に通過する
ように形成されている。ここで、透明電極４ａ，４ｂ，
４ｃの幅は１：２：４の比率となっている。

【００３５】InO2, SnO2, ITO 等により構成される透明
電極４ａの側方に存在する画素間領域には、アルミニウ
ム等の低抵抗金属で形成された低抵抗層３０ａが形成さ
れており、透明電極４ａと低抵抗層３０ａとは側面部に
おいて接触している。また、透明電極４ａと透明電極４
ｂとの電極間領域には上記と同様の低抵抗層３０ｂが形
成され、この低抵抗層３０ｂは、隣接する透明電極４ｂ
に接している。SiO2,TiO2,Ti2O5,ZrO2等からなる絶縁層
３１は、透明電極間若しくは透明電極と低抵抗層との間
の絶縁を確保するためのものである。

【００３６】この液晶セルによれば、例えば図７（ａ）
に示すような走査電位を走査電極SEに付与すると同時
に、液晶画素の３ビットの階調データの各ビットｃ１，
ｃ２，ｃ３をその重みに応じた面積比を有する各透明電
極４ａ，４ｂ，４ｃに対応させ、図７（ｂ）に示すよう
な信号電位Ｖｏｎ又はＶ０ｆｆを各ビットの値に応じて
選択して透明電極４ａ，４ｂ，４ｃに供給することによ
り、３ビット階調即ち８階調の表示を画素毎に行うこと
ができる。

【００３７】また、この実施例では、低抵抗層３０ａ，
３０ｂを透明電極４ａ，４ｂに並列させ、相互に導電接
触させているため、配線幅の狭い両透明電極４ａ，４ｂ
の配線抵抗を低減し、信号電位のなまりや対応する画素
領域の液晶の応答の遅れを回避できる。特に、配線幅の
相違による透明電極４ａ，４ｂ，４ｃの配線抵抗の相違
を、低抵抗層３０ａ，３０ｂの幅（又は断面積）を変え
ることにより、完全に除去することができる。

【００３８】上記例では低抵抗層３０ａの幅を低抵抗層
３０ｂに対して広く形成し、これにより、低抵抗層に接
触していない透明電極４ｃをも含めて各透明電極の配線
抵抗を等しくするか、若しくは各透明電極に対応する画
素領域の面積をも勘案し、配線抵抗と液晶容量とによっ
てほぼ決定される印加電圧の遅延時間が均等になるよう
に低抵抗層の幅や厚さが適宜設計される。この場合３つ
の透明電極全てに低抵抗層を各々設けてもよい。

【００３９】上記低抵抗層には、画素間領域や電極間領
域を遮光する役割も持ち、これらの領域における光漏れ
（不安定な印加電界によりこの部分の液晶に２つの準安
定状態の混在が生じる場合がある。）によるコントラス
トの低下を防止する効果もある。

【００４０】上記実施例では走査電極を各画素内で共通
として、信号電極を分割することにより液晶画素を３分
割しているが、走査電極を分割してもよく、また、走査
電極と信号電極とをそれぞれ３分割してもよい。両電極
を共に分割した場合には、例えば図２に示すように駆動
電圧を画素内の３電極においても順次走査できる。な
お、走査電極と信号電極とを例えば２分割ずつとし、こ
れら２つずつの電極間の組合せで３つ若しくは４つの分
割領域において半独立（この場合には３つ若しくは４つ
の領域について３ビット＝８通り若しくは４ビット＝１
６通りの状態の組合せを実現することはできない。）に
状態選択を行ってもよい。

【００４１】〔実施例２〕上記と同様の液晶材料を用い
て図３に示す液晶セルを形成した。この液晶セルは、図
３（ａ）に示すように、同心形状に形成された３つの領
域Ａ，Ｂ，Ｃに分割された液晶画素を設けたものであ
る。これらの領域の面積比は上記と同様に１：２：４に
設定されている。これらの領域は、図３（ｂ−１）及び
（ｂ−２）に示すように、液晶画素に対応する部分にお
ける走査電極４０ａ，４０ｂ及び信号電極５０ａ，５０
ｂ，５０ｃの形状を設定することにより、走査電極４０
ａと信号電極５０ａの対向する部分が上記領域Ａに対応
し、走査電極４０ａと信号電極５０ｂの対向する部分が
上記領域Ｂに対応し、走査電極４０ｂと信号電極５０ｃ
の対向する部分が上記領域Ｃに対応するように構成され
ている。

【００４２】図３（ｃ）に示すように、走査電極４０ａ
と４０ｂとの間の領域には、走査電極４０ａに接触する
低抵抗層４１，４１が形成され、低抵抗層４１と走査電
極４０ｂとの間には絶縁層４２が形成されている。この
実施例では内側の走査電極４０ａ及び信号電極５０ａ
（若しくはこれら及び信号電極５０ｂ）は、特に画素中
央の部分以外の配線部分が構成上細幅になるので、ここ
に低抵抗層を沿わせることにより配線抵抗を低減させる
ことが効果的である。

【００４３】この実施例では、走査電極４０ａ，４０
ｂ，４０ｃに図７（ａ）に示す走査電位を付与し、３ビ
ットの階調データに応じて、信号電極５０ａ，５０ｂ，
５０ｃに図７（ｂ）に示す異なる位相の電位波形のいず
れを付与するかにより液晶画素の階調表示を行うもので
ある。

【００４４】この実施例では液晶画素内の分割された領
域がほぼ同心状に配置され、各領域の重心が画素の中心
にあるため、階調表示をした場合における画素の偏りが
防止される。また、領域Ａ，Ｂに対し領域Ｃが駆動上完
全に独立しているため、走査電極４０ａと４０ｂとを図
２に示すような態様で順次走査により駆動することが可
能である。

【００４５】〔実施例３〕上記と同様の液晶材料を用い
て図４（ａ）に示すような１：２の面積比をもつ２つの
分割領域Ａ，Ｂを備えた液晶画素からなる単純マトリク
ス型の液晶表示体を形成した。この実施例では、１画素
当たり４ビットの階調データ（ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ
４）を上記分割領域Ａ，Ｂと、図４（ｂ）に示す１フレ
ーム期間内を１：４に分割した２つのフィールド期間ｆ
１，ｆ２により液晶画素上に表示するものである。

【００４６】図６に示すように、画像の階調データ１９
はビット毎に前回走査終了後にメモリ２０に入力され、
選択回路２１を介して信号制御回路１６に供給される。
フィールド走査回路２２は、フィールド切換信号をデコ
ーダ２３及び単安定マルチバイブレータ等からなるゲー
ト制御回路２４に供給するようになっている。

【００４７】ゲート制御回路２４は、上記フィールド切
換信号に基づいて各フィールドにおける走査期間に対応
したゲート幅を構成するゲート制御信号を線順次走査回
路１８に出力する。

【００４８】デコーダ２３は、フィールド切換信号を受
ける度に変更されるビット切換信号を上記選択回路２１
に送出する。

【００４９】ここで、フィールド走査回路２２とゲート
制御回路２４はフィールド走査手段を構成し、メモリ２
０と選択回路２１とデコーダ２３はフィールド状態設定
手段を構成する。

【００５０】この実施例の動作を図４（ｂ）及び図６を
参照してｋ×ｌラインの単純マトリクス型液晶表示体と
して説明する。液晶セル１１に形成された図示しない走
査ラインには所定の走査電位を走査駆動回路１３から線
順次に付与しつつ、これと直交する信号ラインには所定
の表示データに対応した信号電位を付与してｋ×ｌ個の
画素をオンオフ駆動する。フレーム周波数は３０〜６０
Ｈｚである。

【００５１】図４のフレーム同期信号ＦＬを基準とし
て、フィールド走査回路２２からフィールド切換信号Ｆ
Ｉがゲート制御回路２４に出力されて所定のゲート幅を
備えたゲート信号ＧＳが生成される。ゲート信号ＧＳは
線順次走査回路１８に入力され、基準クロック信号ＣＬ
からゲート幅に対応した走査ライン数ｋ個のパルスを含
む走査制御信号ＳＳが形成される。走査制御信号ＳＳは
走査制御回路１５及び信号制御回路１６に供給され、走
査電位Ｓ１，Ｓ２，・・・Ｓｋ及び信号電位Ｄ１ａ，Ｄ
１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ，・・・Ｄｌａ，Ｄｌｂが走査駆
動回路１３及び信号駆動回路１４からそれぞれ走査ライ
ン及び信号ラインに出力される。ここで、信号電位Ｄｉ
ａとＤｉｂ（ｉ＝１〜ｌ）は、分割領域ＡとＢに対応す
る信号電極に付与される。走査制御信号ＳＳの最終パル
スが出力されると線順次走査回路１８は走査終了信号Ｆ
Ｓを図示しないメモリ制御回路に出力してメモリ２０内
における走査の終了した階調ビットの内容を更新する。

【００５２】この実施例では各画素に対応する階調デー
タ１９は４ビットで構成され、各ビット毎に全画素に対
応するｋ×ｌ個の２値データがメモリ領域ｃ１，ｃ２，
ｃ３，ｃ４に格納される。選択回路２１は、メモリ２０
のメモリ領域ｃ１，ｃ２の組又はｃ３，ｃ４の組のいず
れかを、デコーダ２３から供給されるビット切換信号に
より順次選択し、選択した２ビットの内容を階調ビット
信号ＭＲａ，ＭＲｂとして信号制御回路１６に出力す
る。電位設定回路１７は、各フィールドにおいて付与さ
れる信号電位を、供給された階調データのビットの内容
０又は１に応じて供給して各フィールド期間における液
晶画素のオンオフ駆動を行う。

【００５３】ここで、フィールド切換信号ＦＩは、１フ
レーム期間をｆ１，ｆ２の２つのフィールド期間に分割
する。フィールド期間ｆ１，ｆ２の時間比率は階調ビッ
トｃ１とｃ３又はｃ２とｃ４の重みの比に等しい１：４
に設定されている。これにより、フィールド期間ｆ１，
ｆ２のオン・オフ状態を、分割領域Ａにおいては階調ビ
ットの値ｃ１とｃ３に対応させて（０，０）、（１，
０）、（０，１）、（１，１）の４階調に、分割領域Ｂ
においては階調ビットｃ２とｃ４に対応させて（０，
０）、（１，０）、（０，１）、（１，１）の４階調に
表示できる。したがって１フレーム期間における画素全
体では、１６階調の表示が可能になる。

【００５４】この場合、フィールド期間の分割比は１：
４に設定しているが、上記のカイラルネマチック液晶は
選択パルスの印加後に透過率が充分に立ち上がるまでに
４〜９ｍｓの応答時間が必要であり、フレーム周波数３
０〜６０Ｈｚ（フレーム期間１６．７〜３３．４ｍｓ）
に対して液晶透過率の立ち上がり時間が無視できないた
め、各フィールド期間ｆ１，ｆ２における平均透過率は
フィールド期間が短くなるほど低下する。したがって、
実際にはフィールド期間ｆ１，ｆ２の時間比率は、フィ
ールド期間とその期間内の平均透過率との積が１：４の
比率になるように設定すれば正確な階調表示ができる。
ここで、応答時間を考慮に入れると、短い方のフィール
ド期間ｆ１は長くなり、走査余裕が生まれる。例えば、
以下に１：２：４の時間比率でフィールド期間を設定し
た場合と、上記と同様に期間と平均透過率との積が１：
２：４となるようにフィールド期間を設定した場合とを
比較し、画素への書込み時間を５０μｓとして走査可能
ライン数をフィールド期間毎に算出した例を示す。

【００５５】

【表１】

【００５６】

【表２】

【００５７】上記各実施例においては、分割電極の面積
比やフィールド期間の時間比として１：２：４或いは
１：４などのビットの重みに対応した比率を用いたが、
本発明はこれに限定されるものではなく、等分割その他
の任意の比率を用いてもよいことは明らかである。

【００５８】本発明に係る液晶表示装置は、準安定状態
のメモリ性（１秒前後）、高コントラスト比（１００以
上）、広視野角（６０〜８０度）、高速応答（８〜９ｍ
ｓ以下）というＳＴＮ液晶を上回る特性をもつカイラル
ネマティック液晶を、ニーズの高い画素数６４０×４０
０、６４０×４８０等のマトリクス表示体にも能動素子
の助けを借りずに対応させること、及び実用的な階調表
示を行うことを可能としたため、この種の液晶表示体の
高精細表示やカラー表示においてきわめて有効である。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カイラルネマチック液晶の２つの準安定状態を用いて高
速に信号の書き込みを行うことができるとともに階調表
示を可能にした液晶表示装置を実現することができる。

【００６０】この場合、複数の分割領域の各々の重心を
液晶画素のほぼ中心に位置させることにより、表示階調
の変化に伴う表示状態の偏りを無くすことができる。

【００６１】また、階調データのｍ×ｎ個のデータ成分
を、ｍ個の分割領域とｎ個のフィールド期間に割り当て
て表示することにより、分割電極数及びフィールド数の
各々を低減しつつ、高階調の表示が可能になり、駆動回
路の簡略化や走査ライン数の増加を期することができ
る。

【００６２】さらに、低抵抗層を分割電極間領域若しく
は画素間領域に設けることにより、分割された電極の増
大した配線抵抗を低減できるとともに、電極間領域又は
画素間領域の遮光ができ、高コントラストを確保でき
る。

【００６３】分割電極の配線幅の相違による電極抵抗の
相違を低抵抗層の有無若しくは低抵抗層の断面積の相違
によって低減させることにより、各分割領域において均
一な応答性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る液晶表示装置の実施例１におけ
る信号電極の配置を示す拡大平面図（ａ）及び拡大断面
図（ｂ）である。

【図２】 階調表示を行う場合における液晶表示体の駆
動波形の例を示すタイミングチャートである。

【図３】 実施例２における分割領域の配置を示す説明
図（ａ）、同実施例における走査電極の構造を示す拡大
平面図（ｂ−１）、信号電極の構造を示す拡大平面図
（ｂ−２）、及び（ｂ−１）のＣ−Ｃ線に沿って切断し
た状態を示す拡大断面図（ｃ）である。

【図４】 実施例３における分割領域の配置を示す説明
図（ａ）、同実施例の動作状態を示すタイミングチャー
ト（ｂ）である。

【図５】 本発明に係る各実施例における液晶セルの構
造を示す概略断面図である。

【図６】 本発明に係る実施例３の回路構成を示すブロ
ック図である。

【図７】 本発明に係る液晶材料を用いた表示体の駆動
波形を説明するためのタイミングチャートである。

【図８】 本発明に係る液晶表示体の駆動波形の例を示
す波形図である。

【符号の説明】

４ａ，４ｂ，４ｃ 透明電極（信号電極） １１ 液晶セル １６ 信号制御回路 １７ 電位設定回路 １８ 線順次走査回路 １９ 階調データ ２０ メモリ ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４ （階調ビット毎の）メモリ領
域 ２１ 選択回路 ２２ フィールド走査回路 ２３ デコーダ ２４ ゲート制御回路 RP リセットパルス SP 選択パルス ３０ａ，３０ｂ，４１ 低抵抗層 ３１，４２ 絶縁層 ４０ａ，４０ｂ 走査電極 ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ 信号電極 Ａ，Ｂ，Ｃ 分割領域

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 初期状態においてねじれ角φのねじれ構
   造を有するカイラルネマチック液晶を備え、初期状態に
   フレデリクス転移を生じさせる電圧を印加した後の緩和
   状態として初期状態とは異なる２つの準安定状態をもつ
   液晶表示装置において、 フレデリクス転移を生じさせるための閾値以上の電圧を
   付与するリセットパルスと、リセットパルス印加後の液
   晶を２つの準安定状態のいずれか一方に移行させるため
   の、２つの準安定状態のいずれかを生ずる臨界値を基準
   として選択付与される選択パルスとを液晶に印加する液
   晶表示装置であって、 前記リセットパルス及び前記選択パルスを液晶表示体に
   印加するために液晶画素を挟むように形成される一組の
   電極のうち少なくとも一方の電極を、液晶画素に対向す
   る領域が所定の面積比になるように複数に分割し、該複
   数の分割電極に画像の階調データに応じて異なる駆動電
   位を付与可能とし、液晶画素内において準安定状態を独
   立に選択できるようにした複数の分割領域を形成したこ
   とを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記複数の分割領域
   の各々の重心は、前記液晶画素のほぼ中心に位置するこ
   とを特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、所定の面積比率のｍ
   （ｍは任意の自然数）個の前記分割領域を形成するとと
   もに、前記階調データをｍ×ｎ（ｎは任意の自然数）個
   のデータ成分に分割し、該データ成分を、前記面積比率
   と等しい相互比率を有するｍ個の成分を一組として、各
   組が所定の成分比率をもつように構成されたｎ組からな
   るように構成し、各組におけるｍ個のデータ成分を各々
   前記相互比率と前記面積比率とがほぼ等しいｍ個の対応
   する分割領域に割り当てる一方、前記液晶表示体の１フ
   レーム期間を前記成分比率に対応した時間比率でｎ個の
   フィールド期間に分割し、前記データ成分のｎ組を前記
   成分比率に対応した前記時間比率をもつフィールド期間
   に順次割り当て、これらの前記分割領域及びフィールド
   期間に割り当てられたデータ成分に応じて、分割領域に
   対応する電極にフィールド期間に対応した駆動電位を付
   与するようにしたことを特徴とする液晶表示装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記複数の分割電極
   のうち少なくとも一部の分割電極の側面に接触した状態
   で並列配置された低抵抗層を分割電極間領域若しくは画
   素間領域に設けたことを特徴とする液晶表示装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記複数の分割電極
   のうち少なくとも一つは他の分割電極とは異なる配線幅
   を備えており、該配線幅の相違による電極抵抗の相違を
   前記低抵抗層の有無若しくは前記低抵抗層の断面積の相
   違により低減していることを特徴とする液晶表示装置。