JPH07181450A

JPH07181450A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH07181450A
Application number: JP34652293A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Katakura; 一典片倉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1993-12-21
Publication date: 1995-07-21

Abstract

(57)【要約】【目的】面積変調法によって中間調表示する場合におい
て、至近距離から表示部を眺めても表示品位が損なわれ
ないようにする。【構成】互いに隣接する画素（例えば、Ｅ₁₁，Ｅ₁₂）に
対しては極性の異なるパルスを印加するようにしたた
め、画素Ｅ₁₁において黒ドメインの核となる場所は該画
素の下縁であり、画素Ｅ₁₂において白ドメインの核とな
る場所は該画素の下縁である。したがって、黒ドメイン
の核となる場所及び白ドメインの核となる場所が交互に
配置されて、５０％の中間調を表示する場合においても
黒表示領域（又は、白表示領域）が帯状につながること
なく表示できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的には、文字や画
像を表示するための液晶表示素子に係り、詳しくは面積
変調法により中間調表示を行う液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、マトリクス電極を構成する走
査電極群と情報電極群との間に液晶化合物を充填し、こ
れら走査電極群及び情報電極群の交差部にて多数の画素
を形成して画像情報の表示を行う液晶表示素子はよく知
られている。中でも、双安定性を有し電界に対する応答
の速い強誘電性液晶素子は、高速かつ記憶型の表示素子
として期待されている。例えば、特開昭６１−９０２３
号公報などには、透明電極が形成されると共に配向処理
の施された２枚のガラス基板を備え、これらのガラス基
板を１〜３μｍ位のセルギャップを保つように対向配置
して液晶セルを構成し、さらに、これらのガラス基板間
に強誘電性液晶を注入した液晶表示素子が開示されてい
る。また、これをマトリクス駆動する際の駆動方法につ
いてもこれまで多数提案されている。例えば、米国特許
第４６５５５６１号、米国特許第４７０９９９５号、米
国特許第４８００３８２号、米国特許第４８３６６５６
号、米国特許第４９３２７５９号、米国特許第４９３８
５７４号、米国特許第５０５８９９４号等の明細書など
に実用的な駆動装置が開示されている。

【０００３】ところで、このような液晶表示素子におい
て中間調を表示する方法としては面積変調法（面積階調
法）が知られている。すなわち、強誘電性液晶素子にお
ける液晶素子に印加する電圧のパルス振幅（スイッチン
グパルス振幅）Ｖと透過光量Ｉとの関係は、例えば図１
に示すようなものであるが、パルス振幅Ｖが閾値Ｖth以下（Ｖ＜Ｖth）の場合に
は、光が透過されずに液晶素子は完全な遮断状態（黒）
となり（図１及び図２(a) (b) 参照）、パルス振幅ＶがＶth＜Ｖ＜Ｖsat の範囲内の場合に
は、画素内の一部分は遮断状態に他の部分は光透過状態
（白）に保持されて、画素全体としては中間調を表示し
（図２(c) 参照）、パルス振幅Ｖが飽和値Ｖsat 以上（Ｖ＞Ｖsat ）で
あれば、画素全体は光透過状態となり（図２(d) 参
照）、透過光量Ｉはパルス振幅Ｖにかかわらず一定値を
取る（図１参照）。したがって、パルス振幅ＶをＶth＜Ｖ＜Ｖsat の範囲内
で適当に制御することにより、画素内における双安定状
態の面積比（白表示領域と黒表示領域との面積比）を制
御でき、中間的な光透過状態を作ることができ、面積変
調法はこれを利用したものである。

【０００４】そして、このような面積変調法において
は、正確な中間調表示を行うために緩やかな閾値勾配を
持たせる必要があり、その方法としては、画素内で電位勾配を生じさせて階調表示を行う方法
（電位勾配法）、基板の表面処理をする方法などがあるが、その他の方法としてセル厚勾配法があり、このセル厚勾配法は、発熱がほとんどなく勾配
の形状が画素によらず安定している等の種々の利点を有
していることからよく利用されている。

【０００５】このセル厚勾配法に用いられる液晶表示素
子は、図３(a) に示すように、一方のガラス基板１０２
上に配置されるＵＶ硬化樹脂１０３が、１画素範囲内に
て勾配を持つように形成されており、上述のように印加
する電界強度を変化させて双安定状態の面積比を調整
し、中間調表示を行うようになっている（図３(b) 〜
(f) 参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記セル厚
勾配法を用いて中間調を表示する場合には、勾配を持つ
ＵＶ硬化樹脂１０３を全ての画素に配置する必要があ
り、その配置の種類としては、隣り合う画素において対称的な勾配を形成するよう
にＵＶ硬化樹脂１０３を配置したもの（図４(a) 参照）
や、各画素において一定方向の勾配を形成するようにＵ
Ｖ硬化樹脂１０３をノコギリ状に配置したもの（同図
(d) 参照）などがある。なお、同図(b) は走査電極Ｃ１，Ｃ２，…
及び情報電極Ｓ１，Ｓ２，…の配線図である。

【０００７】そして、上記における走査電極Ｃ１，Ｃ
２に、図６Ａに示す波形の走査信号（以下、“走査信号
Ａ”とする）を印加し、情報電極Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に、
図６Ｃに示す５０％の中間調情報信号波形の信号を印加
すると、走査電極Ｃ１，Ｃ２には黒リセットパルスに続
いて白書き込みの選択パルスが印加されるため、各画素
においては液晶層の薄い部分に白の表示がなされ、全体
として液晶表示素子の表示状態は同図(c) に示すように
なる。その結果、個々の画素では５０％の中間調を表示
しているものの、黒に表示される部分及び白に表示され
る部分がそれぞれ連続して帯状に形成され、液晶表示素
子を近くから眺めた場合には横に線が走っているように
見えてしまい、中間調表示とは認識されないという問題
があった。例えば、画素サイズが３００μｍ×３００μ
ｍの液晶素子の場合、３０cm以下において顕著であっ
た。

【０００８】また、上記における走査電極Ｃ１に上述
の走査信号Ａを印加し、走査電極Ｃ２に、図６Ｂに示す
波形の走査信号を印加すると、液晶表示素子の表示状態
は同図(e) に示すようになり、同様の問題があった。

【０００９】なお、このような問題を解決する方法とし
て、特開平５−１３４２３６号公報に記載されているよ
うに、画素内に複数のくぼみを持たせて閾値勾配を複雑
にする方法があるが、単純にセル厚勾配をつける場合に
比べると製造工程上の精度を必要とすることや、凸部や
凹部の先端が変形し易いことから歩留りが低下するとい
う問題があった。

【００１０】そこで、本発明は、走査電極の配線形状と
該走査電極に印加するパルスの極性とを適切なものとす
ることにより、至近距離から眺めた場合においても良好
な中間調表示を可能とした液晶表示素子を提供すること
を目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みなされたものであって、互いに対向するように配置さ
れる一対の基板と、これらの一対の基板上にそれぞれ配
置されて交差部にて多数の画素を形成する走査電極群及
び情報電極群と、前記一対の基板間に挟持される液晶
と、を備え、かつ、各画素内における白表示領域と黒表
示領域との面積比を変化させて中間調表示をし得るよう
にした液晶表示素子において、１つの画素における黒表
示領域の核となる場所と、該１つの画素に隣接する他の
画素における白表示領域の核となる場所とが、互いに隣
り合うように配置される、ことを特徴とする。

【００１２】この場合、前記走査電極の配線形状と該走
査電極に印加するパルスの極性とを所定のものに選択し
て、互いに隣接する画素の走査電極に印加されるパルス
の極性を異ならせるようにすると好ましい。

【００１３】また、互いに隣り合う画素間において閾値
勾配を等しくしてもよい。

【００１４】さらに、前記各画素内における液晶厚を連
続して変化させ、該各画素内の閾値勾配が一方向に単調
増加するようにしてもよい。

【００１５】またさらに、前記液晶が強誘電性液晶であ
る、ようにすると好ましい。

【００１６】

【作用】以上構成に基づき、１つの画素における黒表示
領域の核となる場所と、該１つの画素に隣接する他の画
素における白表示領域の核となる場所とが、互いに隣り
合うように配置されるようにして、黒表示領域の核とな
る場所（又は白表示領域の核となる場所）が連続しない
ようにしたため、液晶表示素子を駆動して中間調表示し
ても黒又は白の表示が連続しない。

【００１７】

【実施例】以下、図面に沿って、本発明の実施例につい
て説明する。

【００１８】本実施例に係る液晶表示素子４０１には、
図５に示すように、走査信号印加回路４０２及び情報信
号印加回路４０３が接続されており、これらの回路４０
２，４０３には、走査信号制御回路４０４及び情報信号
制御回路４０６、駆動制御回路４０５、及びグラフィッ
クコントローラ４０７が順に接続されている。そして、
グラフィックコントローラ４０７からのデータは、駆動
制御回路４０５を介して走査信号制御回路４０４及び情
報信号制御回路４０６に入力され、これらの回路４０
４，４０６によってアドレスデータと表示データとに変
換されるようになっている。また、これらのアドレスデ
ータ及び表示データに従って走査信号印加回路４０２及
び情報信号印加回路４０３は、図６に示す波形の走査信
号Ａ，Ｂ及び情報信号Ｃを発生し、これらを表示素子４
０１の走査電極Ｃ１，Ｃ２，…及び情報電極Ｓ１，Ｓ
２，…に印加するように構成されている。なお、本実施
例においては、走査電極Ｃ１，Ｃ２，…の形状に特徴を
持たせ、かつ走査信号Ａ，Ｂを適宜選択して走査電極Ｃ
１，Ｃ２，…に印加することにより、図７(c) に詳示す
るように、１つの画素における黒表示領域（以下、“黒
ドメイン”とする）と、該１つの画素に隣接する他の画
素における白表示領域（以下、“白ドメイン”とする）
とが、互いに隣合うようにしているが、これらの詳細に
ついては後述する。また、本実施例においては、後述す
るように走査電極は各情報電極毎に上下にずらして配置
されて走査電極のアドレスが１ライン毎に前後している
が（図７(b) 参照）、これに関する調整は、情報信号印
加回路４０３が表示データを１ラインごとにバッファ
（不図示）に入れ、出力のタイミングを１水平同期期間
分ずらすことにより行っている。

【００１９】ところで、液晶表示素子４０１は、図７
(a) に示すように、互いに対向するように配置される一
対のガラス基板１０１，１０２を備えており、一方のガ
ラス基板１０１上には、１画素範囲内にて一定の勾配を
もつＵＶ硬化樹脂１０３が形成されている。そして、こ
のようにＵＶ硬化樹脂１０３が一定の勾配をもつように
形成されているため、各画素においては液晶厚が連続し
て変化すると共に、閾値勾配は一方向に単調増加すると
いう単純なものとなっている。また、このＵＶ硬化樹脂
１０３の勾配は、図７(a) に示すように、上下に隣接す
る２つの画素（例えば、図７(b) に示す画素Ｅ₁₁と
Ｅ₂₁）については対称となるように形成されており、さ
らに、互いに隣り合う画素間において閾値勾配は互いに
等しくなるように設定されている。

【００２０】一方、このＵＶ硬化樹脂１０３上、及び他
方のガラス基板１０２上にはそれぞれ走査電極群Ｃ１，
…及び情報電極群Ｓ１，…が形成されており、これら走
査電極群Ｃ１，…及び情報電極群Ｓ１，…の交差部にて
上述したような多数の画素Ｅ₁₁，…が形成されている。
また、これら一対のガラス基板１０１，１０２間には強
誘電性液晶１０４が挟持されている。

【００２１】ところで、本実施例においては、走査電極
Ｃ１，…の形状（配線形状）に１つの特徴があり、図７
(b) に詳示するように、走査電極Ｃ１，…は各情報電極
Ｓ１，…毎に上下にずらして配置されている。したがっ
て、例えば、３つ連続して形成される画素Ｅ₁₁，Ｅ₁₂，
Ｅ₁₃は、電極Ｓ１，Ｃ１、電極Ｓ２，Ｃ２及び電極Ｓ
３，Ｃ１によってそれぞれ形成されることとなる。ま
た、本実施例においては、図６に示す走査信号Ａ及び走
査信号Ｂを走査電極Ｃ１，…に応じて適宜選択して印加
するようになっている。ここで、走査信号Ａは、黒リセ
ットパルスと、該黒リセットパルスに続いて出力される
白書き込みの選択パルスとからなっており、この信号Ａ
が印加された画素においては、液晶層の薄い部分が白に
表示されることとなる。また、他方の走査信号Ｂは、白
リセットパルスと、該白リセットパルスに続いて出力さ
れる黒書き込みの選択パルスとからなっており、この信
号Ｂが印加された画素においては、液晶層の薄い部分が
黒に表示されることとなる。そして、本実施例では、例
えば、走査電極Ｃ１に走査信号Ａを印加し、走査電極Ｃ
２に走査信号Ｂをするようになっているため、走査電極
Ｃ１にて形成される画素Ｅ₁₁，Ｅ₁₃には走査信号Ａが印
加され、走査電極Ｃ２にて形成される画素Ｅ₁₂には走査
信号Ｂが印加されることとなる。その結果、画素Ｅ₁₁，
Ｅ₁₃においては走査信号Ａの印加される液晶層の薄い部
分、すなわち、各画素の上縁部が白ドメインの核とな
り、また画素Ｅ₁₂においては液晶層の薄い部分、すなわ
ち、各画素の上縁部が黒ドメインの核となる。つまり、
本実施例においては、走査電極Ｃ１，…の配線形状を上
述のようにし、かつ走査電極Ｃ１，…に印加する走査信
号（異なる極性をもつ信号）を所定のものに選択するこ
とにより、互いに隣接する画素の走査電極に印加される
パルスの極性を異ならせ、その結果、黒ドメインの核と
なる場所（又は白ドメインの核となる場所）が連続せ
ず、黒ドメインの核となる場所及び白ドメインの核とな
る場所が交互に配置されるようになっている（図７(c)
参照）。なお、図７(c) においては、黒ドメインの核と
なる場所を点線で、白ドメインの核となる場所を実線で
示している。

【００２２】いま、以上のように構成された液晶表示素
子４０１において、走査電極Ｃ１に走査信号Ａを、走査
電極Ｃ２に走査信号Ｂを、さらに走査電極Ｃ３に走査信
号Ａを、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の順序で印加する。またこれ
と同期して、情報電極Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３には５０％の中
間調情報信号波形Ｃを印加すると、走査電極Ｃ１及びＣ
３にて形成される画素（例えば、図７(b) に示すＥ₁₁，
Ｅ₂₂，Ｅ₁₃）は液晶層の薄い部分が白に表示され、また
走査電極Ｃ２にて形成される画素（例えば、図７(b) に
示すＥ₂₁，Ｅ₁₂，Ｅ₂₃）は液晶層の薄い部分が黒に表示
される。したがって、各画素の表示状態は図７(d) に示
すようになり、５０％の中間調を黒ドメイン（又は、白
ドメイン）が帯状につながることなく表示でき、液晶表
示素子４０１を近くから眺めたとしても縦又は横に線が
走っているようには見えず、中間調の表示品質を向上さ
せることができる。

【００２３】また、本実施例によると、高品位の中間調
を上述のような単純な閾値勾配によって達成することが
でき、上述従来例のように画素内にくぼみを持たせて閾
値勾配を複雑にする必要がないため、製造工程上の精度
も厳しくなく、歩留りが低下するという問題も解決でき
る。

【００２４】なお、上述した実施例においては特に述べ
ていないが、各画素にカラーフィルターを配置してカラ
ーの中間調表示ができるようにしてもよい。この場合に
おいても、ＵＶ硬化樹脂１０３、走査電極群Ｃ１，…及
び情報電極群Ｓ１，…を上述実施例のように配置し、所
定極性のパルス電圧を印加することにより、高品位な中
間調表示を行うことができる。また、上述した実施例に
おいては５０％の中間調情報信号波形を印加した場合に
ついてのみ述べているが、もちろんこれに限るものでは
なく、各画素内における白ドメインと黒ドメインとの面
積比を変化させて任意の中間調を表示できるように構成
されている。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
１つの画素における黒表示領域の核となる場所と、該１
つの画素に隣接する他の画素における白表示領域の核と
なる場所とが、互いに隣り合うように配置されるように
して、黒表示領域の核となる場所（又は白表示領域の核
となる場所）が連続しないようにしたため、液晶表示素
子を駆動して中間調表示しても黒又は白の表示が連続し
ない。したがって、該液晶表示素子を至近距離から眺め
たとしても横に線が走っているようには見えず、中間調
の表示品質を向上させることができる。

【００２６】また、本発明によると、高品位の中間調を
単純な閾値勾配によって達成することができ、上述従来
例のように画素内にくぼみを持たせて閾値勾配を複雑に
する必要がないため、製造工程上の精度も厳しくなく、
歩留りが低下するという問題も解決できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】強誘電性液晶素子において液晶素子に印加する
電圧のパルス振幅Ｖと透過光量Ｉとの関係を示す模式
図。

【図２】(a) 〜(d) は印加する電圧（パルス振幅）を種
々変化させた場合における液晶表示素子の表示状態を示
す模式図であり、特に(a) は電圧が印加されていない場
合、(b) はパルス振幅Ｖが閾値Ｖth以下の場合、(c) は
パルス振幅ＶがＶth＜Ｖ＜Ｖsat の範囲内の場合、(d)
はパルス振幅Ｖが閾値Ｖth以上の場合である。

【図３】セル厚勾配法を説明するための図であり、(a)
は液晶表示素子の構造を示す断面図、(b) 〜(f) は電圧
（パルス振幅）を種々変化させた場合における液晶表示
素子の表示状態を示す模式図。

【図４】セル厚勾配法における問題点を説明するための
図であり、(a) は液晶表示素子の構造の一例を示す断面
図、(b) は電極の配置を示す図、(c) は液晶表示素子の
表示状態を示す図、(d) は液晶表示素子の構造の他の例
を示す断面図、(e) は液晶表示素子の表示状態を示す
図。

【図５】液晶表示素子の周辺機器を説明するための図。

【図６】液晶表示素子を駆動するための駆動信号を示す
波形図。

【図７】本実施例を説明するための図であり、(a) は上
下に隣接する２つの画素の断面を示す図、(b) は走査電
極及び情報電極の配線を示す図、(c) は液晶表示素子の
表示状態を示す模式図。

【符号の説明】

１０１，１０２基板（ガラス基板）１０４液晶（強誘電性液晶）４０１液晶表示素子Ｃ１，Ｃ２，… 走査電極Ｓ１，Ｓ２，… 情報電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに対向するように配置される一対の
基板と、これらの一対の基板上にそれぞれ配置されて交
差部にて多数の画素を形成する走査電極群及び情報電極
群と、前記一対の基板間に挟持される液晶と、を備え、
かつ、各画素内における白表示領域と黒表示領域との面
積比を変化させて中間調表示をし得るようにした液晶表
示素子において、１つの画素における黒表示領域の核となる場所と、該１
つの画素に隣接する他の画素における白表示領域の核と
なる場所とが、互いに隣り合うように配置される、ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】前記走査電極の配線形状と該走査電極に
印加するパルスの極性とを所定のものに選択して、互い
に隣接する画素の走査電極に印加されるパルスの極性を
異ならせた、ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】互いに隣り合う画素間において閾値勾配
を等しくした、ことを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示素子。
【請求項４】前記各画素内における液晶厚を連続して
変化させ、該各画素内の閾値勾配が一方向に単調増加す
るようにした、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の
液晶表示素子。
【請求項５】前記液晶が強誘電性液晶である、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の
液晶表示素子。