JPH07253567A

JPH07253567A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH07253567A
Application number: JP4601494A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Nomura; 浩朗野村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-03-16
Filing date: 1994-03-16
Publication date: 1995-10-03
Anticipated expiration: 2018-03-24
Also published as: JP3389668B2

Abstract

(57)【要約】【目的】マトリクス型双安定ネマチック液晶表示体使
用時の、音の発生を抑制する駆動方法を実現する。【構成】液晶分子をホメオトロピック状態にするリセ
ットパルスの印加開始電圧を段階的に大きくする事によ
って、駆動波形に依存する音の発生を抑圧した表示装置
とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカイラルネマチック液晶
を用いたメモリ性双安定液晶表示装置に関する。更に詳
しくは、印加電圧によって発生する音の低減を図る双安
定液晶表示装置の駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カイラルネマチック液晶を用いた双安定
性液晶表示には特公平１−５１８１８が既に開示されて
おり、初期配向条件、２つの安定状態、また、その安定
状態間の切り換えの方法等が記述されている。しかし、
上記特公平１−５１８１８に述べられている駆動方法
は、実際的と云えず問題が多い。そこで、我々は先に
出願した特願平４−２１７９３２にあるような液晶セル
構成と駆動方法から、液晶セル内で発生するバックフロ
ーをコントロールし、上記欠点を改良する方法を考案し
た。この方法は、まず１ｍｓ程度のしきい値以上の電圧
を印加してフレデリクス転移を生じさせる期間と、それ
にすぐ続く前記パルスと逆極性または同極性の低電圧パ
ルスで０゜ユニフォーム状態を作るか、同様に前記フレ
デリクス転移電圧にすぐ続く電圧絶対値が０の期間を設
け、３６０゜ツイストの状態を実現するものである。具
体的には特願平４−２１７９３２の図２、３、６、７に
その実施例が示してある。また、その駆動波形に対応し
た光学応答も図４、８に示してある。更には、本発明者
はこれらの書き込み時間の改良手段として特願平５−３
７０５７を出願しており、これは特願平５−３７０５７
の図１または図４の様にフレデリクス転移を起こすリセ
ットパルスの後に遅延期間を設け、その後にＯＮまたは
ＯＦＦの選択信号を印加するものである。こうすると書
き込み時間は従来の数倍の速さの５０μｓが実現できて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの駆動
方法の中で新たな問題として、駆動電圧に起因した音の
発生が問題として大きくなってきた。音の原因として
は、フレデリクス転移を起こしホメオトロピック状態を
作る際の２０Ｖ以上の電圧印加と、セルギャップが数μ
ｍという薄さの相乗効果の結果であると考えられる。

【０００４】図２、３は６”サイズのネマティック双安
定液晶表示体に、特願平５−３７０５７で述べた駆動波
形を印加した際の表示体の振動を、加速度センサで捕ら
えた結果である。図２はｏｎ波形に対するもので０度ユ
ニフォーム状態を、図３はｏｆｆ波形に対する応答で３
６０度ツイストに対応している。これより駆動波形、特
に大電圧のかかるリセットパルスと発生振動の間の対応
は明白であり、薄いセルに大電圧が印加されると、これ
が液晶パネルに振動を発生し、音の原因となることが分
かる。音の周波数はリセットパルスが印加されるフレー
ムサイクルに一致した数１０Ｈｚと、駆動デューティ比
に比例した（フレームサイクル）×（デューティ数）の
１０数ＫＨｚの２種が主であることも判明した。図４に
リセットパルスが印加されている期間の拡大結果を示
す。

【０００５】観測結果より振動振幅の大きさを計算する
と、１．８μｍのセルギャップに対し、最大０．０１μ
ｍオーダーの振動が発生しており、これはセルの厚み方
向で数％の体積変化を生み出しているので、かなりの大
きさといえる。また、厚み変化となる原因は液晶の流動
・配向変化であると考えられるので、液晶表示一般にセ
ル厚が薄く、駆動電圧が大きくなるほど、音の問題が大
きくなると想像される。

【０００６】一方、類似の現象として従来から強誘電性
液晶を用いたパネルでこの事は知られており、表示体と
して好ましくないこの現象を逆手に取って、音源として
利用する特許；特開平３−４７００もあるくらいであ
る。しかし、表示装置としては静粛であることが望まし
く、本発明は上記新原理に基づく液晶表示装置において
無音化を図ったものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、初期状態にお
いてねじれ構造を有し、該初期状態にフレデリクス転移
を生じさせ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カイラル・ネマチック液晶表示
体と、フレデリクス転移により液晶の配向状態を一時的
にホメオトロピック状態に遷移させるリセットパルス
と、このリセットパルスの印加後、適切な時間をおいて
設定された選択パルスの波高値の増減によって、前記液
晶表示体の第１の安定状態、あるいは、第２の安定状態
を生じさせる駆動装置において、前記リセットパルスの
印加開始電圧を段階的に大きくし、これを液晶に印加す
る表示装置である。

【０００８】

【作用】本発明に係る液晶表示は、初期状態に於いてね
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。例えば、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。この表示体にフレデリクス転移を生じるリセット
パルスを印加し、その後に適切な電位が付与されている
と、高電圧のリセットパルスが遮断された後にいったん
バックフローが起こって３６０度の状態に緩和しかけ、
その後配向変化の方向が逆転してユニホーム状態へと戻
る。この時付与されている電圧がある値、すなわち、閾
値よりも高ければそのままユニホーム状態に緩和し、閾
値よりも低ければ、再び配向変化の方向が逆転して３６
０度のツイスト状態へ緩和する。

【０００９】この課程において、最も音の発生要因とな
るリセット電圧の印加を段階的にして、液晶に対する配
向変化の立ち上がりを急激なものから、ソフトなものへ
変えてやる。こうすると、液晶セルギャップ内の体積変
化がゆっくり起こるようになり、ガラス基板を叩くよう
なことが無くなるので、音の発生が抑制される。また、
このようなリセット電圧の印加方法は、リセット動作で
ある”液晶を基板に対して垂直に立てる”という目的に
違うことはないので、双安定状態のどちらかの状態を選
択する手段は、従来と変わらぬ方法でよい。

【００１０】

【実施例】

（実施例１）母体液晶材料に市販のＴＮ用ネマチック液
晶（メルクＺＬＩ−３３２９）を用い、これに左ねじれ
の光学活性剤（メルクＳ−８１１）を添加して螺旋ピッ
チを３〜４μｍに調整した。セルの構成と制作は以下の
手順で行った。ガラス基板の上にＩＴＯ透明電極パター
ンを作り、この上にポリイミド配向膜（東レＳＰ−７４
０）を塗布、上下基板で反平行方向（１８０゜）のラビ
ングを施し、２枚のガラス基板をスペーサを介して保持
し、セル間隔は２μｍ以下とした。従って、液晶層厚／
ねじれピッチの比は０．５±０．２の範囲の設定であ
る。このセルに液晶を注入すると、プレティルト角数
度、初期配向１８０度のツイスト状態のセルとなり、こ
れを２枚のほぼ直交偏光板で挟み込み表示体とした。

【００１１】以上のようにして得た試料に、ピーク電圧
４０Ｖ、リセット期間１ｍｓのリセットパルスと、遅延
時間２００μｓ、選択期間１００μｓ、パルス幅５０μ
ｓ、ピーク電圧±６．３Ｖの選択電圧と、残りの非選択
期間にパルス幅５０μｓ、ピーク電圧±１．８Ｖのバイ
アス電圧を印加し、種々のリセットパルスに対する振動
を観測した。

【００１２】図５は、リセットパルスを５００ｍｓずつ
に２分割して印加した時で、リセット期間中の振動が抑
圧されていることが分かる。図６は、リセット期間の最
初の５０μｓを電圧３０Ｖとし、その後を４０Ｖに設定
したもので、この場合には前例に加えてリセット期間が
始まる最初の振動が、抑圧されることが示されている。
図７は、図６同様に最初の電圧を２０Ｖと変化させたも
ので、さらに振動が抑えられている結果がでた。図８は
リセット期間中のパルスの２分割印加も止めて、電圧印
加が始まる最初の所を前例同様階段状にしたものであ
る。この場合は、リセット電圧がプラスからマイナスに
切り替わる時点での振動も、抑圧されていることが分か
る。図９はリセット電圧の最初の変化を更に緩やかにす
るために、印加電圧を２０Ｖ，３０Ｖ，４０Ｖと変化さ
せたもので、更に振動が小さくなっていることが観測さ
れた。

【００１３】以上より、音の原因は殆どリセットパルス
に起因しており、音の発生を抑制する駆動波形として
は、リセット電圧の印加の始まりを階段状に順次上げて
行き、さらに、印加電圧が最終電圧に達したときには、
電圧をプラス・マイナスに対称に細かく交流化させない
ことが良いといえる。しかし、交流化の手段として選択
期間内の反転を行わざろう得ない場合にはこの限りでは
なく、最初のリセット電圧の印加のみ階段状にしても充
分効果は上げられる。また、回路上アナログ的に電圧を
上げていくことが出来るのであれば、もちろん、この場
合にも同様の効果が得られることは想像に難くない。図
１にマトリクス表示を想定した理想的な改良駆動波形の
例を示す。

【００１４】（実施例２）図１０はマトリクス型の液晶
表示に本発明を適用したときのＸm、Ｙn電極（ｍ、ｎは
正の整数）に印加する駆動波形を示した図である。Ｙ側
の走査信号はリセット期間Ｔ１の頭の部分に、リセット
電圧Ｖ４の約半分を目安とした電圧Ｖ３を与え、これを
音消し用のパルス発生に使う。期間Ｔ２はディレイ期
間、Ｔ３は選択期間である。この例は、フレームごとの
反転を行い交流化するタイプで、図１の（ａ）に相当す
る最も理想に近いものとなる。データ信号はＸmであ
り、液晶にかかる合成波形を最下段のＹn+1−Ｘmに示し
た。

【００１５】（実施例３）図１１は電圧レベルの取り方
を変化させたフレームごと反転の駆動波形例である。非
選択期間Ｔ４の電圧レベルをＶ３またはＶ６とし、ここ
を基準にリセット電圧Ｖ１，Ｖ８を設定する。音消しの
為の電圧レベルはＶ４，Ｖ５の中央のレベルＯとし、リ
セット期間Ｔ１の頭に設定する。データ信号はＶ２，Ｖ
４とＶ５，Ｖ７の間で変化し、液晶に印加される合成波
形は最下段のＹn−Ｘmとなる。

【００１６】（実施例４）図１２は図１１の波形を選択
期間（１Ｈ）の中で反転させ、交流化させるもので、電
圧設定等は図１１に準ずる。この合成波形Ｙn−Ｘmは図
１の（ｂ）に相当するものとなる。

【００１７】この他、本発明の応用例は種々考えられ、
前述したものに限られるものではない。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明はリセットパ
ルスの開始時点での印加電圧を段階的にすることによっ
てパネルの振動を抑え、音の発生を抑圧するものであ
る。本方式によれば振動振幅で１／４、音圧で−２０ｄ
Ｂ以上の効果が上がる。

【００１９】一方、本発明による液晶表示装置は基本特
性として数秒のメモリ性を有すること、コントラスト比
が１００を越えること、視角が上６０゜、下８０゜、左
右各８０゜の広視野角であること、光学応答が４ｍｓ以
下と高速であることなどＳＴＮを上回る単純マトリクス
の特性を有しているため、本発明の適用によって静粛
で、かつ、低価格・高品質の表示装置実現に多大な貢献
が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による駆動波形図。

【図２】駆動波形（ＯＮ）と表示パネル振動の対応測定
図。

【図３】駆動波形（ＯＦＦ）と表示パネル振動の対応測
定図。

【図４】駆動波形と表示パネル振動の対応測定拡大図。

【図５】改良駆動波形（その１）と表示パネル振動の対
応測定図。

【図６】改良駆動波形（その２）と表示パネル振動の対
応測定図。

【図７】改良駆動波形（その３）と表示パネル振動の対
応測定図。

【図８】改良駆動波形（その４）と表示パネル振動の対
応測定図。

【図９】改良駆動波形（その５）と表示パネル振動の対
応測定図。

【図１０】本発明を実施するためのマトリクス駆動波形
図。

【図１１】本発明を実施するための他のマトリクス駆動
波形図。

【図１２】本発明を実施するための他のマトリクス駆動
波形図。

【符号の説明】

Ｔ１リセット期間Ｔ２遅延期間Ｔ３選択期間Ｔ４非選択期間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】初期状態においてねじれ構造を有し、該
初期状態にフレデリクス転移を生じさせた後の緩和状態
として、初期状態とは異なる２つの準安定状態を有する
カイラル・ネマチック液晶表示体と、フレデリクス転移
により液晶の配向状態を一時的にホメオトロピック状態
に遷移させるリセットパルスと、このリセットパルスの
印加後、適切な時間をおいて設定された選択パルスの波
高値の増減によって、前記液晶表示体の第１の安定状
態、あるいは、第２の安定状態を生じさせる駆動装置に
おいて、前記リセットパルスの印加開始電圧を段階的に
大きくし、これを液晶に印加することを特徴とする液晶
表示装置。