JPH0736018A

JPH0736018A - 表示装置

Info

Publication number: JPH0736018A
Application number: JP5196724A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Katakura; 一典片倉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-07-15
Filing date: 1993-07-15
Publication date: 1995-02-07

Abstract

(57)【要約】【目的】表示品質およびその持続性を向上させる。【構成】走査電極２０１群と情報電極２０２群とで構
成されたマトリクス電極上の画素のうち、少なくとも１
つの画素を遮光する遮光部２０３を設け、遮光部の画素
を非遮光部の画素の表示状態に応じて駆動することによ
り、駆動波形の歪みを抑えて表示を安定させるか、また
は液晶分子の移動を抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走査電極群と情報電極
群とで構成したマトリクス電極を有する表示装置に関
し、特に表示品質およびその持続性を向上した表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、マトリクス電極を構成する走査電
極群と信号電極群との間に液晶化合物を充填し、これら
の電極の各交点に対応する多数の画素を形成して画像情
報の表示を行なう液晶表示素子は良く知られている。こ
の表示素子の駆動方法としては、走査電極群に順次周期
的にアドレス信号を選択印加し、情報電極群には所定の
情報信号を前記アドレス信号と同期させて並列的に選択
印加する時分割駆動が採用されている。

【０００３】また、充填する液晶化合物として強誘電性
液晶（ＦＬＣ）を用いたものは、双安定性を有し、かつ
電界への応答が速やかであることから注目されている。
この強誘電性液晶を用いた表示素子に関しては、特開昭
６１−９４０２３号公報などに示されているように、対
向面に透明電極を形成して配向処理を施した２枚のガラ
ス基板を１〜３μｍ位のセルギャップを保って向かい合
わせて構成した液晶セルに、強誘電性液晶を注入したも
のが知られている。

【０００４】こ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】強誘電性液晶としては一般にカイラル・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１〜３μｍ位のセルギャップのセルに入れること
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．ＣＬＡＲＫｅｔ
ａｌ，ＭＣＬＣ１９８３，Ｖｏｌ．９４）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では実際の画素に印加される駆動波形は理想とする
駆動波形とは異なっている。これは波形印加回路内での
駆動用電源の配線抵抗や、出力抵抗があるために波形が
なまったり、表示パターンによって様々に変化する各信
号波形の組合せによって実際に各画素に印加される駆動
波形が、パネルの電極抵抗や液晶容量の影響で複雑に歪
んでスパイク状の電圧変動を生ずるためである。

【０００７】例えば図１２は理想的な走査選択信号波形
であるが、実際の波形印加回路の出力は図１３のように
なり、走査電極上の全画素が明状態となるように情報信
号波形を加えると、１つの画素（例えば図１６の画素
Ａ）に印加される走査選択信号波形は図１４のように大
きく歪んでしまう。また走査電極上の各画素が１ドット
ごとに明状態と暗状態を繰り返すように情報信号を加え
ると明状態を表示する１つの画素（例えば図１６の画素
Ｂ）に印加される走査選択信号波形は図１５のように理
想的な走査選択信号波形に近づく。

【０００８】つまり同じ明状態に書き込まれる画素Ａと
Ｂでも、同一走査線上の他の画素の表示状態によって印
加される実効的な電圧が異なり、図１７に示すように明
状態を安定に表示できるパルス幅ΔＴの範囲がずれてし
まう。その結果パルス全面で明状態が安定に表示できる
駆動条件の範囲（駆動マージン）Ｍが狭まってしまうと
いう問題点があった。

【０００９】さらに、従来のセル構成を用いた場合に
は、液晶セルの耐久性に次のような問題点があった。す
なわち、強誘電性液晶分子はマトリクス駆動時の非選択
信号によってもある程度動くことが知られている。これ
は非選択信号を印加した画素の光学応答を取ると、印加
パルスと同期して光量に変動を生じていることなどから
も明らかである。いわゆる、スプレイ配向（上下基板間
で分子長軸の角度に大きくねじれのある配向）ではこの
ような分子のゆらぎは、それによって分子の安定位置が
変化（スイッチング）することがなければ表示内容を保
持できるので若干のコントラストの低下以外には問題と
はならなかった。ところが、上下基板間での分子長軸方
向の角度の変化の比較的少ない配向（以下ユニホーム配
向）のセルにおいては、液晶分子が電圧（例えば非選択
信号）の印加によって層内を移動するという現象が見ら
れる。この現象を図１８を用いて詳しく説明する。

【００１０】図１８（ａ）は電圧印加前のセル状態、図
１８（ｂ）は電圧印加後のセル状態である。強誘電性液
晶１８１はシール部材１８２内に封入されている。配向
層としてはポリイミド薄膜を用いてラビング方向は
（ａ），（ｂ）共に下から上に向かって上下基板共平行
に行なっている。このような処理を行なうと、図１８
（ｃ）に示すようにスメクチック層はラビング方向と直
交した方向に生成される。

【００１１】セル厚を、らせんピッチを解除できる位に
十分に薄くした場合において強誘電性液晶分子は２つの
安定状態を取り得るが、その内の１つの状態にセル内の
全分子の方向を揃えておく。この状態を＋θの状態（図
１８（ｄ））とすると、層法線ベクトルｉに対してほぼ
対称に−θの位置に他の安定状態が存在する。

【００１２】この＋θの状態下でセル全面に電界（例え
ば、１０Ｈｚ、±８Ｖの矩形波）を印加すると液晶分子
は＋θの層法線に対する傾きを保ったまま図１８（ａ）
中の点Ａから点Ｂの方向へ層内を移動し始める。その結
果、電圧印加を長時間続けると図１８（ｂ）に示すよう
にＡ端には液晶のない部分Ｅを生じセル厚はＢ部の方が
Ａ部より厚くなる。液晶分子が−θの状態にある場合に
はＢ端からＡ端へ向かって液晶が層内を移動してＥ部の
ような液晶のない空隙部がＢ端に生じる。

【００１３】このような現象は１０００時間〜２０００
時間という比較的短い時間に生じる。Ｅ部のような電気
光学的にコントロールのできない部分の存在が表示品質
上望ましくないのはもちろんのこと、Ａ部とＢ部のセル
厚が時間によって変化するのでは液晶パネル全体の駆動
制御が難しく、強誘電性液晶を用いた光学素子としては
大きな問題となっていた。

【００１４】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、駆動波形の歪みを抑え表示を安定さ
せた表示装置および液晶分子の移動を抑え表示品質を
向上させた表示装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の表示装置は走査電極群と情報電極群とで構成し
たマトリクス電極上の画素のうち、少なくとも１つの画
素を遮光することを特徴とするものであり、望ましく
は、該遮光した画素の面積が遮光していない画素の面積
より狭いことを特徴とするものである。

【００１６】さらに望ましくは前記走査電極群と情報電
極群との間に液晶が配置されており、なかでも前記液晶
が強誘電性液晶であるものである。

【００１７】さらには、走査電極上に明状態と暗状態が
混在しており、スメクチック層の生成方向に明状態と暗
状態が混在しており、前記遮光した画素の表示状態を周
囲の遮光していない画素の表示状態に応じて調節するこ
とを特徴とし、前記情報電極群に印加する複数の情報信
号波形のうち、少なくとも１つの情報信号波形は極性を
反転させると他の情報信号波形と一致することを特徴と
する駆動波形による表示手段を有するものである。

【００１８】

【作用】図１２〜１６に説明した通り走査電極上に明状
態と暗状態が１ドットごとに繰り返すと、駆動波形の歪
みは抑えられた。

【００１９】そこで走査電極上に遮光した画素を設け、
各走査電極上に明状態と暗状態が混在するように遮光部
の画素の表示状態を調節することにより、駆動波形の歪
みを抑えるものである。

【００２０】また図１８に説明した液晶分子の移動は、
層内の＋θ状態の分子と−θ状態の分子との差をゼロに
近づけることにより、Ａ点からＢ点へと向かう分子とＢ
点からＡ点へ向かう分子が相殺される。そこでスメクチ
ック層の生成方向上に遮光した画素を設け、＋θ状態の
分子と−θ状態の分子が混在するように遮光部の分子の
安定状態を調節することにより層内の液晶分子の移動を
弱めるものである。

【００２１】

【実施例１】図１は、本発明の一実施例に係る表示装置
を示す。この表示装置は、図２に詳細を示す走査電極２
０１と情報電極２０２とで構成したマトリクス電極を有
する表示部１０１、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、情報信号を情
報電極２０２を介して液晶に印加する情報信号印加回路
１０３、走査信号制御回路１０４、情報信号制御回路１
０６、および駆動制御回路１０５を備える。走査電極２
０１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１０
６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。そして、アドレス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。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。

【００２２】図２は表示部１０１の拡大図であり、遮光
した画素の配置を示したものである。同図において２０
１は走査電極、２０２は情報電極であり、斜線で示した
部分２０３は遮光した部分であることを示している。走
査電極に沿ってその１ラインごと、情報電極に沿ってそ
の１ラインごとの格子状に施してある。

【００２３】画像を表示する際に、１つの情報に対し４
つの画素を対応させる。例えば表示に用いる画素Ａを明
状態にするとき、遮光した画素ＢとＣは暗状態、遮光し
た画素Ｄは明状態にする。逆に画素Ａを暗状態にすると
きには画素ＢとＣを明状態、画素Ｄを暗状態にする。す
ると図３および４に示すように、表示に用いる遮光して
いない画素で表示する表示パターンによらず、マトリク
ス電極上では市松模様もしくは市松模様に近い状態にな
る。すなわち、遮光されていない画素による表示パター
ンが図３のような場合であっても、マトリクス電極上の
全画素としては図４に示すように市松模様状の表示状態
となる。その結果、各走査電極上には明状態と暗状態が
混在しており、スメクチック層の生成方向が図１の０°
を基準として±４５°以外ならば＋θ状態と−θ状態が
混在している。つまり駆動波形の歪みも液晶の移動も抑
えることができる。さらに本発明者の観測によると市松
模様にすることによって表示部１０１から発生する共鳴
音を抑える効果があることがわかった。

【００２４】なお、上述においては１つの情報に対応す
る４つの画素の組を図２のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに設定した
が、このような画素の組はＡ，Ｂ，Ｆ，ＧやＡ，Ｅ，
Ｆ，ＨやＡ，Ｃ，Ｈ，Ｉにしてもよいし、これらの各組
を時分割で切り換えるようにしてもよい。

【００２５】また階調表示をする場合画素Ａが１０％の
表示ならば、画素ＢとＣは９０％、画素Ｄは１０％とす
ることで駆動波形の歪みを抑えることができる。

【００２６】図５は、表示部１０１の部分的な断面図で
ある。同図において５０１はアナライザ、５１１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。５０２と５１０はガラス基板、５０３と５０７
は絶縁膜、５０４と５０６は配向膜、５０５は強誘電性
液晶、５０８はパッシベーション、５０９は遮光用マス
クメタル、５１２はシール部材である。

【００２７】図６は本発明に用いた駆動波形であり、同
図においてＶ１＝１４Ｖ、Ｖ２＝−１４Ｖ、Ｖ３＝７
Ｖ、Ｖ４＝６Ｖ、Ｖ５＝−６Ｖ、△Ｔ＝４０μｓであ
る。同図の明情報信号波形は、極性を反転すると暗情報
信号と同じになる。一対の情報信号がこのような関係に
ある場合は特に駆動波形の歪みを抑える効果が顕著であ
る。

【００２８】なお、上記実施例に使用した強誘電性液晶
はピリミジン成分を含み次の表に示す特性を有する。

【００２９】

【表１】

【００３０】本実施例では、従来４画素のところを３画
素分遮光してしまうので開口率が従来品の１／４になっ
てしまう。これを補うための方式として以下の実施例２
〜５を説明する。

【００３１】

【実施例２】第２の実施例は、遮光パターンを図７に示
すように市松模様状に形成した他は第１の実施例と同じ
構成である。この場合、画像を表示する際に１つの情報
に対し２つの画素が対応する。例えば表示に用いる画素
Ａを明状態とするとき、遮光した画素Ｂは暗状態にし、
逆に画素Ａを暗状態にするとき画素Ｂを明状態にする。
すると表示パターンによっては市松模様に近い状態とな
る。なお画素Ａに対し画素Ｂを対応させて説明したが画
素Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのいずれを対応させてもよい。この第
２の実施例によると、１つの情報を２画素で表示するよ
うにしたため、開口率は第１の実施例の２倍、上記従来
品の１／２となる。

【００３２】

【実施例３】第３の実施例は遮光パターンを図８に示す
ように遮光される画素の数（したがって面積）を遮光さ
れない（表示に用いる）画素の数（面積）より少なくし
た他は第１の実施例と同じ構成である。この場合、遮光
した画素は表示に用いる５つの画素に対応してその表示
状態を定める。例えば表示に用いる５つの画素Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅの５つのうち明状態の画素が３つ以上あれば
遮光した画素Ｆを暗状態にし、明状態の画素が２つ以下
ならば画素Ｆを明状態にする。同様にＡ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，
Ｊの５つの画素の表示内容に応じて画素Ｋの状態を決め
Ａ，Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｏの５つの画素の表示内容に応じて画
素Ｐの状態を決める。このようにして走査線上、スメク
チック層の生成方向のいずれも明暗の２状態を含むよう
にする。

【００３３】

【実施例４】第４の実施例は表示部１０１の構成を図９
に示すように遮光される各画素の面積を小さくして遮光
パターンを格子状に形成しても遮光される画素の総面積
が遮光されない（表示部分の）画素の総面積よりも小さ
くなるようにした他は第１の実施例と同じ構成である。
画素Ａに対応する画素Ｂ，Ｃ，Ｄの動作も第１の実施例
と同じである。

【００３４】

【実施例５】第５の実施例は表示部１０１の構成を図１
０に示すように情報電極に沿って１ラインおきに遮光
し、スメクチック層の生成方向を走査電極の方向と一致
させるように配向処理をする。例えば図１の表示部に約
９０°または−９０°の方向で上下基板にラビング処理
をする。その他は第１の実施例と同じ構成である。そし
て画像を表示する際には１つの情報に対し２つの画素が
対応する。例えば表示に用いる画素Ａを明状態とすると
き、遮光した画素Ｂは暗状態にし、逆に画素Ａが暗状態
のとき画素Ｂを明状態にする。これにより走査電極の方
向（スメクチック層の生成方向）には常に明状態と暗状
態を混在させる。なお、画素Ａに対応する遮光した画素
はＣでもよい。

【００３５】図１１は表示部１０１の断面図である。情
報電極２０２としてＩＴＯ電極２０２ａと金属（メタ
ル）電極２０２ｂとを交互に配置すると金属製の情報電
極はそれ自身で遮光能力があるので、遮光メタルとパッ
シベーション層を必要とせず、工程の簡略化を測ること
ができる。

【００３６】なお、上述においては情報電極側を一本お
きに遮光したが、走査電極側を一本おきに遮光してもよ
い。但し、この場合は、スメクチック層の生成方向を０
°または１８０°の近くにしたときに液晶の移動を弱め
る効果はあるが、駆動波形の歪みは解消されないことが
多い。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように表示部の一部を遮光
し、遮光した画素の分子状態を表示パターンに応じて調
節することにより、駆動波形の歪みが抑えられ駆動マー
ジンが拡大し、また液晶分子が層内を移動するのを弱
め、表示品位の優れた表示装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のブロック図である。

【図２】表示部を拡大した図である。

【図３】遮光されていない表示用画素のみの状態を説
明する図である。

【図４】表示部の全画素の状態を説明する図である。

【図５】表示部の断面図である。

【図６】本発明に用いた駆動波形である。

【図７】第２の実施例の表示部を拡大した図である。

【図８】第３の実施例の表示部を拡大した図である。

【図９】第４の実施例の表示部を拡大した図である。

【図１０】第５の実施例の表示部を拡大した図であ
る。

【図１１】第５の実施例の表示部の断面図である。

【図１２】走査選択波形の歪みを説明する図である。

【図１３】走査選択波形の歪みを説明する図である。

【図１４】走査選択波形の歪みを説明する図である。

【図１５】走査選択波形の歪みを説明する図である。

【図１６】走査選択波形の歪みを説明する図である。

【図１７】駆動波形の歪みと駆動マージンの関係を説
明する図である。

【図１８】液晶の移動原因を説明する図である。

【符号の説明】

１０１：表示部、１０２：走査信号印加回路、１０３：
情報信号印加回路、１０４：走査信号制御回路、１０
５：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、２０２ａ：情報電極（ＩＴＯ）、２０
２ｂ：情報電極（メタル）、２０３：遮光部分、５０
１：アナライザ、５０２，５１０：ガラス基板、５０
３，５０７：絶縁膜、５０４，５０６：配向膜、５０
５：強誘電性液晶、５０８：パッシベーション、５０
９：遮光用マスクメタル、５１１：ポラライザ、５１
２：シール部材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走査電極群と情報電極群とで構成された
マトリクス電極上の画素のうち、少なくとも１つの画素
が遮光されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】走査電極群と情報電極群とで構成された
マトリクス電極上の画素が情報電極沿いに遮光されてい
ることを特徴とする表示装置。
【請求項３】走査電極群と情報電極群とで構成された
マトリクス電極上の画素が情報電極沿いに１ラインおき
に遮光されていることを特徴とする表示装置。
【請求項４】走査電極群と情報電極群とで構成された
マトリクス電極上の画素が走査電極沿いに遮光されてい
ることを特徴とする表示装置。
【請求項５】走査電極群と情報電極群とで構成された
マトリクス電極上の画素が走査電極沿いに１ラインおき
に遮光されていることを特徴とする表示装置。
【請求項６】走査電極群と情報電極群とで構成された
マトリクス電極上の画素が格子状に遮光されていること
を特徴とする表示装置。
【請求項７】走査電極群と情報電極群とで構成された
マトリクス電極上の画素が市松模様状に遮光されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項８】走査電極群と情報電極群とで構成された
マトリクス電極上の画素のうち少なくとも１つの画素が
遮光されており、該遮光された画素の面積が遮光されて
いない画素の面積より狭いことを特徴とする表示装置。
【請求項９】前記走査電極群と情報電極群との間に液
晶が配置されている請求項１〜８のいずれか１つに記載
の表示装置。
【請求項１０】前記液晶が強誘電性液晶である請求項
９に記載の表示装置。
【請求項１１】前記強誘電性液晶がスメクチック層構
造をとる請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】各走査電極上にそれぞれ常に明状態と
暗状態が混在するように駆動されることを特徴とする請
求項９〜１１のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１３】スメクチック層の生成方向に常に明状
態と暗状態が混在するように駆動されることを特徴とす
る請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１４】走査電極群と情報電極群とで構成され
たマトリクス電極上の画素のうち少なくとも１つの画素
が遮光されており、該遮光された画素の表示状態を周囲
の遮光されていない画素の表示状態に応じて制御するこ
とを特徴とする表示装置。
【請求項１５】前記情報電極群に印加する複数種の情
報信号波形のうち少なくとも１対の情報信号波形は一方
の極性を反転させると他方の情報信号波形と一致する情
報信号波形であることを特徴とする請求項１２〜１４の
いずれか１つに記載の表示装置。