JPH0772460A

JPH0772460A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0772460A
Application number: JP24029293A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Katakura; 一典片倉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-09-02
Filing date: 1993-09-02
Publication date: 1995-03-17

Abstract

(57)【要約】【目的】色ずれやばらつきのない均一なカラー中間調
表示を行なうＦＬＣ表示装置を提供する。【構成】閾値特性をデジタルな階段状に設定し、これ
により誤差を吸収して本来の表示をずれなく行なう。

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を用い、面
積変調により中間調表示を行なうカラー表示装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、走査電極群と信号電極群をマ
トリクス状に構成し、その電極間に液晶化合物を充填し
多数の画素を形成して、画像或いは情報の表示を行なう
液晶表示素子はよく知られている。この表示素子の駆動
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、信号電極群には所定情報信号をアドレス信
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】これらの実用に供されたのは、殆どが、例
えば”アプライド・フィジクス・レターズ”（”Ａｐｐ
ｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓｌｅｔｔｅｒｓ”）１９７
１年、１８（４）号１２７〜１２８頁に記載のＭ．シャ
ット（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ）及びＷ．ヘルフリヒ（Ｗ．Ｈ
ｅｌｆｒｉｃｈ）共著になる”ボルテージ・ディペンダ
ント・オプティカル・アクティビティー・オブ・ア・ツ
ィステッド・ネマチック・リキッド・クリスタル”（”
ＶｏｌｔａｇｅＤｅｐｅｎｄｅｎｔＯｐｔｉｃａｌ
ＡｃｔｉｖｉｔｙｏｆａＴｗｉｓｔｅｄＮｅ
ｍａｔｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ”）に示さ
れたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄｎｅｍａｔｉｃ）型液晶で
あった。

【０００４】近年は、在来の液晶素子の改良型として、
双安定性を有する液晶素子の使用がクラーク（Ｃｌａｒ
ｋ）及びラガーウォル（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）の両者に
より特開昭５６−１０７２１６号公報、米国特許第４３
６７９２４号明細書等で提案されている。双安定性液晶
としては、一般に、カイラルスメクティックＣ相（Ｓｍ
Ｃ^* ）又はＨ相（ＳｍＨ^* ）を有する強誘電性液晶（以
下「ＦＬＣ」と記す）が用いられ、これらの状態におい
て、印加された電界に応答して第１の光学的安定状態と
第２の光学的安定状態とのいずれかをとり、且つ電界が
印加されない時はその状態を維持する性質、即ち双安定
性を有し、また電界の変化に対する応答が速やかで、高
速且つ記憶型の表示装置等の分野における広い利用が期
待されている。

【０００５】ＦＬＣは上記の２つの安定状態を光透過及
び遮断状態にして主として２値（白・黒）の表示素子と
して利用されているが、多値即ち中間調表示も可能であ
る。中間調表示法の一つは画素内の双安定状態の面積比
を制御することにより中間的な光透過状態をつくるもの
である。以下、この方法（面積変調法）について詳しく
説明する。

【０００６】図１１はＦＬＣ素子のスイッチングパルス
振幅と透過率の関係を模式的に示した図で、はじめ完全
な光遮断（黒）状態にあったセル（素子）に一方極性の
単発パルスを印加した後の透過光量Ｉを単発パルスの振
幅Ｖの関数としてプロットしたグラフである。パルス振
幅が閾値Ｖ_th以下（Ｖ＜Ｖ_th）の時は透過光量は変化せ
ず、パルス印加後の透過状態は図１２（ｂ）に示すよう
に印加前の状態を示す同図（ａ）と変わらない。パルス
振幅が閾値を超えると（Ｖ_th＜Ｖ＜Ｖ_sat ）、画素内の
一部分が他方の安定状態即ち同図（ｃ）に示す光透過状
態に遷移し全体として中間的な透過光量を示す。さらに
パルス振幅が大きくなり、飽和値Ｖ_sat以上（Ｖ_sat ＜
Ｖ）になると同図（ｄ）に示すように画素全部が光透過
状態になるので光量は一定値に達する。

【０００７】即ち、面積変調法は電圧をパルス振幅Ｖが
Ｖ_th＜Ｖ＜Ｖ_sat となるように制御して中間調を表示す
るものである。しかしながら、図１１の電圧と透過光量
の関係がセル厚と温度に依存するため、表示パネル内に
セル厚分布や温度分布があると、同じ電圧振幅の印加パ
ルスに対して異なった階調レベルが表示されてしまうと
いう問題点がある。

【０００８】図１３はこのことを説明するための図で、
図１１と同じく電圧振幅Ｖと透過光量Ｉの関係を示した
グラフであるが、異なった温度即ち高温での関係を表わ
す曲線Ｈと低温での関係を表わす曲線Ｌの２本の曲線を
示してある。即ち表示サイズの大きいディスプレイ（表
示素子）では同一パネル（表示部）内に温度分布が生じ
ることは珍しくなく、従って、ある電圧Ｖ_apで中間調を
表示させようとしても同図に示すようにＩ₁ からＩ₂ ま
での範囲に渡って中間調レベルがばらついてしまい、均
一な表示が得られないのである。そして一般に、ＦＬＣ
のスイッチング電圧は低温で高くて高温で低く、その差
は液晶の粘性の温度変化に依存するので、従来のＴＮ型
液晶素子に比べて桁違いに大きいのが普通である。従っ
て、温度分布による階調レベルの変動はＴＮ液晶よりは
るかに大きい。

【０００９】そこで本出願人は、閾値変動を補償する駆
動方式を提案した。（特開平２−２３０１１８号）。即
ち、完全にリセットした画素にＸ％の中間調を表示する
パルスＸを印加した後、閾値ぎりぎりのパルスＹを逆極
性で印加するものである。これによれば、まず、閾値の
変動がない場合はそのままＸ％の中間調が表示される。
そして閾値変動が生じパルスＸによりＸ＋Ｙ％の中間調
書込みがある場合、パルスＹにより逆の表示状態へＹ％
の書込みをするので、パルスＹ印加後の表示は（Ｘ＋
Ｙ）％−Ｙ％＝Ｘ％となり、閾値変動を補償する。

【００１０】またこの他にも、閾値以下のパルスを印加
する方法、画素を分割して閾値以下のパルスを印加する
方法などにより、補償範囲の拡大や駆動の高速化を図
り、ＦＬＣ素子の良好な階調表示を得ていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この表示素
子に図２に示すように赤、緑、青のカラーフィルターを
配してカラー表示すると以下の問題を生じた。

【００１２】図９に示す連続的な閾値勾配を持つ素子に
おいて、前記閾値変動補償方式を用いる。すると前述の
温度や液晶材の配向ムラ、ドメインウォールの安定性な
どにより、補償精度にも限界があり、精度にして数％の
ずれ（誤差）を生じてしまう。例えば、最明状態の輝度
を１００％、最暗状態の輝度を０％として、各副画素の
補償能力が輝度にして±５％の誤差を有する場合を考え
る。赤０％、緑５０％、青０％で明るい緑を表示する場
合に、上記±５％の誤差により、赤５％、緑４５％、青
５％表示されると薄い緑を表示してしまう。また、赤５
０％、緑５０％、青５０％で灰色表示をするところが、
赤５５％、緑４５％、青５５％となれば紫がかった色を
表示してしまう。この場合、黒・灰色・白というグラデ
ィエーション表示を行なおうとすると、黒から白へ移る
間に紫がかった色がついてしまう。

【００１３】つまり、輝度の誤差が±５％以内であった
としても、カラー表示においては色調がずれてしまうと
いう問題があった。

【００１４】本発明はこのような問題点に鑑み、ＦＬＣ
を用いた液晶表示装置において、ばらつきや色ずれのな
い均一なカラー中間調表示を実現することを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、走査電極を有
する基板と情報電極を有する基板との間に強誘電性液晶
を挟持して画素を形成し、各画素にカラーフィルターを
配してなる液晶表示素子と、該素子において液晶の反転
面積をデジタル的に変化させる駆動手段と、該素子の閾
値変動補償手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装
置である。

【００１６】

【作用】図７は本発明の素子の閾値特性を示す図であ
り、０〜１００％の間に離散的に９階調を表示できる。
この素子に前述の閾値補償方式を用い、従来と同様に
（図１０）閾値特性誤差を生じるとする。この様子を図
８に示す。図８に示すように閾値特性がずれを生じてい
るが、本発明においては印加電圧に対して閾値がデジタ
ル的に変化するよう設定されているために、各閾値が印
加電圧に範囲を有する。従って各階調表示の印加電圧を
該範囲の中間にとっておけば、誤差が該範囲内において
吸収され、表示上の誤差を生じない。例えば、赤０％、
緑５０％、青０％による明るい緑を表示する場合、印加
電圧は赤及び青が図８に示すＶ₀ 、緑はＶ₅₀を選択す
る。すると、閾値特性の誤差に関係なく、所定の表示を
行なうことができる。つまり、階段形状の閾値特性にお
いて、各閾値を示す印加電圧範囲が閾値特性のずれ幅
（誤差）以上であれば、表示上にはずれを生じなくなる
のである。

【００１７】

【実施例】図１に本発明の一実施例の液晶表示装置を示
す。この装置は図２に詳細に示す走査電極２０１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、制御位相部と補助位相部とからなる複数のパル
スにより構成される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、情報信号の少
なくとも１つの補助位相部パルスを補償する位相のパル
スを有する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、走査信号制御回路１０
４、情報信号制御回路１０６、駆動制御回路１０５、表
示部１０１の温度を検知するためのサーミスタ１０８、
及びサーミスタ１０８の出力に基づいて表示部１０１の
温度を検知する温度検知回路１０９を備える。

【００１８】走査電極２０１と情報電極２０２との間に
は、ＦＬＣ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１０６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ようになっている。

【００１９】また、液晶表示部の温度がサーミスタ１０
８を介して温度検知回路１０９に入力され、温度データ
として駆動制御回路１０５を通して走査信号制御回路１
０４に入力される。そして、アドレスデータと温度デー
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に印加するよう
になっている。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に印加するようになっている。図４は、図
１における駆動信号（走査信号及び情報信号）波形を示
す。また、図５は図１の装置における駆動信号の通信タ
イミングである。

【００２０】図２に図１における液晶表示部１０１の詳
細を示す。図２において、２１１は走査電極２０１と情
報電極２０２との交差部により構成された最小表示単位
となる画素である。この時画素全体の面積はどれも等し
い。情報電極２０２を分割することにより画素の中に最
小点灯単位となる副画素２１２ができる。副画素上に
は、それぞれ赤、緑、青のカラーフィルター２０３が配
置されている。

【００２１】図１の液晶表示部１０１は、走査電極３０
１を１０２４本と情報電極２０２を１２８０×３本備え
ており、それぞれ３個の副画素からなる１２８０×１０
２４個のカラー画素が設けられている。

【００２２】図３は液晶表示部１０１の部分的な断面図
である。同図において、３０１はアナライザ、３０７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。３０２と３０６はガラス基板、３０３は
ＦＬＣ、３０４は保護膜、３０５は遮光メタル、３０８
はスペーサである。また、２０１、２０２及び２０３は
それぞれ図２に示した走査電極、情報電極及びカラーフ
ィルターである。

【００２３】図６は走査電極基板の１画素分の形状を示
す。（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図及び断面図であ
る。このような形状は、ＩＴＯ膜をスパッタ法により１
５０ｎｍの厚さに形成した後、スパッタ、フォトリソ法
により７０ｎｍずつ積み重ねる工程を７回繰り返すか、
ガラス基板上へＵＶ硬化樹脂を階段状に型押しし、その
上にＩＴＯ膜を形成することによって得ることができ
る。

【００２４】このような形状を持つ走査電極と平面形状
の情報電極間に表１に示す物性を持つＦＬＣを配置する
と、図７の閾値特性を示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】この素子に各色９階調のデジタルな画像デ
ータを与え、前述の閾値補償方式を用いて駆動したとこ
ろ各色９階調、７２９色のカラー表示が輝度や色の変化
を生じることなく行なえた。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
装置においては、閾値補償方式における誤差が表示に影
響しないため、輝度の変化や色ずれを生じることなく良
好なカラー中間調表示ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の一実施例のブロック図
である。

【図２】図１に示した液晶表示装置の液晶表示部の拡大
図である。

【図３】図１に示した液晶表示装置の液晶表示部の断面
図である。

【図４】本発明の実施例に用いた駆動波形である。

【図５】本発明の実施例に用いた通信タイミングチャー
トである。

【図６】図１に示した液晶表示装置の走査電極の拡大図
である。

【図７】本発明の実施例の閾値特性を示す図である。

【図８】本発明の実施例の閾値特性の誤差を示す図であ
る。

【図９】従来の液晶表示素子の閾値特性を示す図であ
る。

【図１０】従来の液晶表示素子の閾値特性の誤差を示す
図である。

【図１１】ＦＬＣ素子における印加電圧と透過率の関係
を示す模式図である。

【図１２】ＦＬＣ素子における印加パルスに応じた透過
状態を示す模式図である。

【図１３】ＦＬＣ素子における温度による閾値特性の変
動を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走査電極を有する基板と情報電極を有す
る基板との間に強誘電性液晶を挟持して画素を形成し、
各画素にカラーフィルターを配してなる液晶表示素子
と、該素子において液晶の反転面積をデジタル的に変化
させる駆動手段と、該素子の閾値変動補償手段とを備え
たことを特徴とする液晶表示装置。