JPH09325322A - 液晶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 急峻なＶ−Ｔ特性を有する液晶を使用した場
合でも階調表示を可能とする液晶装置を提供する。 【解決手段】 対向する一対の基板にマトリクス状に形
成された走査電極群Ｘに走査信号印加手段２から走査信
号を印加すると共に情報電極群Ｙに情報信号印加手段３
から情報信号を印加する一方、特性変化手段１０により
液晶の走査信号及び情報信号の合成波形電圧と透過率と
の関係を示す電圧−透過率特性を変化させる。さらに、
この特性変化手段１０にて周期的に電圧−透過率特性を
変化させると共に変化した各電圧−透過率特性を合成す
ることにより、合成波形電圧が所定の大きさを越えると
透過率が急激に変化する液晶の電圧−透過率特性を変化
させ、液晶の合成波形電圧に対する透過率の変化を緩や
かなものにする。これにより、急峻なＶ−Ｔ特性を有す
る液晶を使用した場合でも階調表示を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、諧調表示を行う液
晶装置に関し、詳しくは電圧−透過率特性が急峻な液晶
を使用したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶装置にはネマティック液晶、
スメクティック液晶、高分子分散液晶等さまざまな材料
が使用されている。そして、これらの液晶を駆動する場
合には、図１０に示すように対向する一対の基板１ａに
液晶を挟持する一方、各画素１００をマトリクス型に構
成し、各画素１００の情報を情報信号線１０４から供給
し、各ラインの走査信号を走査信号線１０２から供給し
て駆動を行うようにしている。

【０００３】なお、同図において、１は液晶表示パネ
ル、１０１は各走査線１０２を選択し、選択された走査
線１０２に所定のタイミングで駆動波形を出力する走査
線ドライバー、１０３は映像入力信号に従って情報線１
０４に所定のタイミングで所定の駆動波形を出力する情
報線ドライバーである。

【０００４】一方、従来の液晶として双安定性を有する
液晶素子がクラーク（Ｃｌａｒｋ）及びガラーウォル
（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）の両者により特開昭５６−１０
７２１６号公報、米国特許第４３６２９２４号明細書等
で提案されている。

【０００５】ここで、このような双安定性液晶としては
一般にカイラルスメクテッィクＣ相（ＳｍＣ＊）または
Ｈ相（ＳｍＨ＊）を有する強誘電性液晶が用いられてお
り、この強誘電性液晶はこれら２つの状態において、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
光学的安定状態という所謂双安定状態を示し、かつ電圧
が印加されていないときはその状態を維持する性質、即
ち安定性を有している。また、電界の変化に対する応答
が速やかであることから、高速か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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の液晶
装置において、階調表示を行う場合は、ネマティック液
晶等を使用するようにしている。これは、図１１に示す
印加電圧Ｖと透過率Ｔｒとの関係（以下Ｖ−Ｔ特性と呼
ぶ）から明らかなように、ネマティック液晶等の液晶は
Ｖ−Ｔ特性がなだらかであることから、ある印加電圧Ｖ
１を印加した場合、その電圧に対応した透過率Ｔｒ１が
得られるため、階調表示が可能となるからである。

【０００７】ところが、双安定性を有した強誘電性液晶
のＶ−Ｔ特性は、図１２に示すように図１１に示す液晶
に比べ非常に急峻であり、印加電圧がある閾値を超える
と透過率がほぼ２値（０から１）に変化するため、階調
表示を行うことができないという問題点があった。

【０００８】そこで、本発明は、このような問題点を解
決するためになされたものであり、急峻なＶ−Ｔ特性を
有する液晶を使用した場合でも階調表示を可能とする液
晶装置を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、対向する一対
の基板にマトリクス状に形成された走査電極群及び情報
電極群と、前記走査電極群及び情報電極群に走査信号及
び情報信号をそれぞれ印加する走査信号印加手段及び情
報信号印加手段と、前記基板に挟持され、前記走査電極
群から印加される走査信号と前記情報電極群から印加さ
れる情報信号との合成波形電圧が所定の大きさを越える
と透過率が急激に変化する特性を有する液晶と、前記液
晶の合成波形電圧と透過率との関係を示す電圧−透過率
特性を変化させ、前記透過率が急激に変化する合成波形
電圧の大きさを変化させる特性変化手段と、を備え、前
記特性変化手段にて周期的に前記電圧−透過率特性を変
化させると共に前記変化した各電圧−透過率特性を合成
することにより、前記液晶の合成波形電圧に対する透過
率の変化を緩やかなものにすることを特徴とするもので
ある。

【００１０】また本発明は、前記特性変化手段は各フレ
ーム毎、前記走査信号あるいは情報信号の長さを変化さ
せて前記電圧−透過率特性を変化させることを特徴とす
るものである。

【００１１】また本発明は、走査選択時の前記合成波形
電圧は、書き込みパルスを有し、前記特性変化手段は各
フレーム毎、前記書き込みパルスのパルス幅を変化させ
て前記電圧−透過率特性を変化させることを特徴とする
ものである。

【００１２】また本発明は、前記特性変化手段は、各フ
レーム毎、フレーム周波数を変化させて前記走査信号あ
るいは情報信号の長さを変化させるように構成されてい
ることを特徴とするものである。

【００１３】また本発明は、前記特性変化手段は、前記
フレーム周波数を固定する一方、各フレーム毎、前記走
査信号あるいは情報信号に休止期間を挿入するように構
成されていることを特徴とするものである。

【００１４】また本発明は、前記液晶が強誘電性液晶で
あることを特徴とするものである。

【００１５】また、このように構成することにより、対
向する一対の基板にマトリクス状に形成された走査電極
群に走査信号印加手段から走査信号を印加すると共に情
報電極群に情報信号印加手段から情報信号を印加する一
方、特性変化手段により液晶の走査信号及び情報信号の
合成波形電圧と透過率との関係を示す電圧−透過率特性
を変化させるようにする。さらに、この特性変化手段に
て周期的に電圧−透過率特性を変化させると共に変化し
た各電圧−透過率特性を合成することにより、合成波形
電圧が所定の大きさを越えると透過率が急激に変化する
液晶の電圧−透過率特性を変化させ、液晶の合成波形電
圧に対する透過率の変化を緩やかなものにするようにす
る。

【００１６】また、特性変化手段は各フレーム毎、走査
信号あるいは情報信号の長さを変化させることにより、
電圧−透過率特性を変化させるようにする。

【００１７】また、特性変化手段は各フレーム毎、走査
選択時の合成波形電圧の書き込みパルスのパルス幅を変
化させることにより、電圧−透過率特性を変化させるよ
うにする。

【００１８】また、特性変化手段は各フレーム毎、フレ
ーム周波数を変化させることにより、走査信号あるいは
情報信号の長さを変化させ、電圧−透過率特性を変化さ
せるようにする。

【００１９】さらに、特性変化手段は、フレーム周波数
を固定する一方、各フレーム毎、走査信号あるいは情報
信号に休止期間を挿入することにより、走査信号あるい
は情報信号の長さを変化させ、電圧−透過率特性を変化
させるようにする。

【００２０】また、強誘電性液晶を使用することによ
り、材料自体での高速化を図り、より高速な表示を可能
とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳しく説明する。

【００２２】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
液晶装置のブロック構成図であり、同図において、１は
画像を表示する液晶表示パネル、２は走査信号印加手段
である走査線ドライバー、３は情報信号印加手段である
情報線ドライバー、４は走査信号制御回路５、情報信号
制御回路６を有する駆動制御回路、７は駆動電圧生成回
路、８は画像情報を記憶するＶＲＡＭ９を有するグラフ
ィックコントローラである。

【００２３】そして、グラフィックコントローラ８は、
後述するフレーム周波数制御回路１０から生成されるＳ
ＹＮＣ信号に応じて転送クロックに従ってＶＲＡＭ９に
記憶されている画像情報を駆動制御回路４にデータとし
て転送し、この後、このデータは走査信号制御回路５と
情報信号回路６に入力され、それぞれ走査信号アドレス
データと表示データに変換されるようになっている。

【００２４】さらに、この走査信号アドレスデータと表
示データに従って走査線ドライバー２と情報線ドライバ
ー３は、それぞれマトリクス状に形成されている走査電
極群Ｘ及び情報電極群Ｙに走査信号波形及び情報信号波
形を印加するようになっている。なお、各駆動電圧レベ
ルは、駆動電圧生成回路７で生成されるようになってい
る。

【００２５】ところで、図２は１フレーム内の駆動電圧
シーケンスを示すものであり、走査電極Ｘ１に印加され
る走査信号としては、選択期間Ｔ０内の最初の期間Ｔ３
には液晶の飽和値を超える波高値Ｖ１の消去パルスＰｅ
を印加すると共に、残りの期間Ｔ４には液晶の飽和値を
超える波高値−Ｖ２で消去パルスＰｅとは逆極性の書き
込みパルスＰｗを印加し、非選択期間Ｔ１内は０Ｖを印
加するようにしている。なお、Ｔ３は消去パルスＰｅの
パルス幅を、Ｔ４は書き込みパルスＰｗのパルス幅をそ
れぞれ示している。

【００２６】一方、信号電極Ｙ１に印加される情報信号
としては、光の透過状態を消去状態のまま保つときは走
査電極Ｘ１に印加する２つのパルスＰｅ，Ｐｗと各々同
一極性で波高値の絶対値がＶ３で、かつパルス幅がＴ３
以下の正及び負の情報パルスＰｉを選択期間Ｔ０におい
て印加し（このとき、−Ｖ２＋Ｖ３は液晶の飽和値以下
になる）、また光透過状態を消去状態と別の書き込み状
態にするときは、同図の２フレームに示すように選択期
間Ｔ０の間の０Ｖの電圧を印加するようにしている。

【００２７】なお、同図において、Ｘ１＋Ｙ１は、走査
信号と情報信号の合成波形を示しており、選択期間Ｔ０
の間に、この合成波形電圧が所定の大きさ、本実施の形
態においては−Ｖ２を越えると、液晶の透過率が急激に
変化して書き込み状態となるようになっている。

【００２８】ところで、この液晶の合成波形電圧の大き
さと透過率との関係を示す電圧−透過率特性（Ｖ−Ｔ特
性）は走査信号の長さに変化するようになっている。

【００２９】そこで、書き込みパルスＰｗのパルス幅を
変化させることにより走査信号あるいは情報信号の長
さ、本実施の形態においては、走査信号の長さを変化さ
せてＶ−Ｔ特性を変化させるよう図１に示すように、特
性変化手段であるフレーム周波数制御回路１０を設けて
いる。

【００３０】ここで、このフレーム制御回路１０は、グ
ラフィックコントローラ８に出力するＳＹＮＣ信号を変
化させることにより、図３に示すように１フレーム毎、
フレーム周波数Ｔａ，Ｔａ−Ｔｂ，Ｔａ−Ｔｃを周期的
に変化させるようにしている。そして、このようにフレ
ーム周波数Ｔａ，Ｔａ−Ｔｂ，Ｔａ−Ｔｃを周期的に変
化させることにより、書き込みパルスＰｗのパルス幅を
変化するようになっている。

【００３１】なお、図３において、１フレームでは周波
数Ｔａで駆動され、２フレームでは１フレームの周波数
ＴａよりＴｂだけ小さい周波数（Ｔａ−Ｔｂ）で駆動さ
れ、３フレームでは１フレームの周波数ＴａよりＴｃだ
け小さい周波数（Ｔａ−Ｔｃ）で駆動されることを示し
ている。また、これら３つのフレームは１フレーム、２
フレーム、３フレームの順で周期的に続いている。

【００３２】ここで、各フレームはフレーム周波数が異
なるだけで、駆動波形の形状は等しい。また、このとき
のフレーム周波数は、目の時間的積分がなさせる周波数
より大きいものとする。

【００３３】ところで、このようなフレーム周波数にて
駆動する液晶として、例えば図４に示す化合物を用い
て、Ａ／Ｂ１／Ｂ２／Ｂ３／Ｃ＝８０／３／３／４／５
の重量比で強誘電性特性を有する液晶組成物としてい
る。なお、この組成物の２５℃での自発分極は２６ｎＣ
／ｃｍ² 、２０℃での層傾き角度δは０°、チルト角度
は２７°である。ここで、このように強誘電性特性を有
する液晶を用いることにより、材料自体での高速化が図
れ、より高速な表示が可能となる。

【００３４】そして、このような液晶をフレーム周波数
を変化させて図３に示す１フレーム、２フレーム、３フ
レームの順に駆動した場合、１フレーム、２フレーム、
３フレームの順に書き込みパルス幅が小さくなり、Ｖ−
Ｔ特性は図５に示すよう変化するようになる。即ち、透
過率が急激に変化する合成波形電圧の大きさが変化する
ようになる。

【００３５】一方、このように１フレーム、２フレー
ム、３フレームが周期的に続いた場合、人間に知覚され
るＶ−Ｔ特性は、時間的な積分効果により各フレームの
Ｖ−Ｔ特性が合成（積分）され、図６に示すように印加
電圧に対する透過率が穏やかな、なだからなＶ−Ｔ特性
が得られるようになる。

【００３６】そして、このようにフレーム周波数を制御
して書き込みパルスＰｗのパルス幅Ｔ４を変化させるこ
とにより、なだらかな傾きのＶ−Ｔ特性を得ることがで
き、液晶の合成波形電圧に対する透過率の変化を緩やか
なものにすることができる。さらに、この積分範囲を適
切に選択するようにすれば、あるＶ−Ｔ特性の液晶装置
を任意のＶ−Ｔ特性の液晶装置に変形させることが可能
であり、これにより強誘電性液晶を使用した場合でも階
調が可能となる。さらに、フレーム周波数を制御するよ
うにすることにより、クロック周波数に準じた非常に細
かい制御が可能となる。

【００３７】ところで、これまでの説明においては、フ
レーム周波数を制御することにより書き込みパルス幅を
変化させるものについて述べてきたが、本発明はこれに
限らず１走査期間内に休止期間を挿入することにより書
き込みパルス幅を変化させるようにしてもよい。

【００３８】図７は、このような本発明の第２の実施の
形態に係る液晶装置のブロック構成図であり、同図にお
いて図１と同一符号は、同一又は相当部分を示してい
る。

【００３９】同図において、１１は本実施の形態に係る
特性変化手段である休止制御回路であり、１フレーム期
間中に休止期間を挿入するための回路である。そして、
このように休止期間を挿入することにより、１フレーム
のシーケンスは図８に示すように変化するようになって
いる。

【００４０】即ち、１フレームごとの駆動波形に異なる
休止期間ΔＴが挿入されており、このように休止期間Δ
Ｔを挿入することにより、フレーム周波数を固定した状
態においても、同図に示すように１フレームの書き込み
パルスＰｗ１のパルス幅よりも２フレームの書き込みパ
ルスＰｗ２のパルス幅を短くすることができる。

【００４１】一方、図９は複数フレームの駆動波形例を
示すものであり、同図においては１フレームにおいては
休止期間は設けていないが、２フレームにおいては休止
期間ΔＴ１を設け、３フレームにおいては、この休止期
間ΔＴ１よりも長い休止期間ΔＴ２を設け、これらの駆
動波形がフレーム１、２、３の順に周期的に続くように
している。

【００４２】そして、このように１フレーム期間中に休
止期間ΔＴ１，ΔＴ２を挿入して走査信号を長さを変化
することにより、なだらかな傾きのＶ−Ｔ特性を得るこ
とができ、強誘電性液晶を使用した場合でも利用した階
調が可能となる。さらに、本実施の形態では、駆動波形
に休止期間を挿入するので、消費電力が低くなる。

【００４３】なお、本実施の形態においては、書き込み
パルスＰｗのみならず、図９に示すように消去パルスに
も休止期間を設けるようにしているが、書き込みパルス
Ｐｗのみに設けるようにしてもよい。また、本実施の形
態においては、走査信号と情報信号の両方に休止期間を
設けるようにしているが、走査信号あるいは情報信号の
みに設けるようにしてもよい。

【００４４】ところで、これまでの説明において、液晶
として強誘電性液晶を例にとり説明したが、本発明はネ
マティック液晶、高分子液晶等の電圧によって透過率が
変化する材料であれば、どのような液晶を用いてもよい
ことはいうまでもない。また、Ｖ−Ｔ特性を１フレーム
毎に変化させる場合について説明したが、複数フレーム
毎変化させるようにしてもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、周
期的に電圧−透過率特性を変化させると共に変化した各
電圧−透過率特性を合成することにより、液晶の合成波
形電圧に対する透過率の変化を緩やかなものにすること
ができるので、急峻な電圧−透過率特性を有する液晶を
使用した場合でも階調表示を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液晶装置のブ
ロック構成図。

【図２】上記液晶装置における１フレーム内の駆動電圧
シーケンスを示す図。

【図３】上記液晶装置における複数フレームを説明する
図。

【図４】上記液晶装置において使用される液晶を組成す
る化合物を示す図。

【図５】上記液晶装置における各フレームのＶ−Ｔ特性
を説明する図。

【図６】上記液晶装置において人間に知覚されるＶ−Ｔ
特性を説明する図。

【図７】本発明の第２の実施の形態に係る液晶装置のブ
ロック構成図。

【図８】上記液晶装置の１フレームの駆動波形を説明す
る図。

【図９】上記液晶装置の各フレームの駆動波形を説明す
る図。

【図１０】従来の液晶表示パネルの構造を説明する図。

【図１１】ネマティック液晶のＶ−Ｔ特性を説明する
図。

【図１２】強誘電性液晶のＶ−Ｔ特性を説明する図。

【符号の説明】

１ 液晶表示パネル ２，１０１ 走査線ドライバ ３，１０３ 情報線ドライバ ５ 走査信号制御回路 ６ 情報信号制御回路 １０ フレーム周波数制御回路 １１ 休止制御回路 Ｘ 走査電極群 Ｙ 情報電極群 Ｐｗ 書き込みパルス Ｔ４ 書き込みパルスのパルス幅

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する一対の基板にマトリクス状に形
   成された走査電極群及び情報電極群と、 前記走査電極群及び情報電極群に走査信号及び情報信号
   をそれぞれ印加する走査信号印加手段及び情報信号印加
   手段と、 前記基板に挟持され、前記走査電極群から印加される走
   査信号と前記情報電極群から印加される情報信号との合
   成波形電圧が所定の大きさを越えると透過率が急激に変
   化する特性を有する液晶と、 前記液晶の合成波形電圧と透過率との関係を示す電圧−
   透過率特性を変化させ、前記透過率が急激に変化する合
   成波形電圧の大きさを変化させる特性変化手段と、 を備え、 前記特性変化手段にて周期的に前記電圧−透過率特性を
   変化させると共に前記変化した各電圧−透過率特性を合
   成することにより、前記液晶の合成波形電圧に対する透
   過率の変化を緩やかなものにすることを特徴とする液晶
   装置。
2. 【請求項２】 前記特性変化手段は各フレーム毎、前記
   走査信号あるいは情報信号の長さを変化させて前記電圧
   −透過率特性を変化させることを特徴とする請求項１記
   載の液晶装置。
3. 【請求項３】 走査選択時の前記合成波形電圧は、書き
   込みパルスを有し、前記特性変化手段は各フレーム毎、
   前記書き込みパルスのパルス幅を変化させて前記電圧−
   透過率特性を変化させることを特徴とする請求項１及び
   ２記載の液晶装置。
4. 【請求項４】 前記特性変化手段は、各フレーム毎、フ
   レーム周波数を変化させて前記走査信号あるいは情報信
   号の長さを変化させるように構成されていることを特徴
   とする請求項２記載の液晶装置
5. 【請求項５】 前記特性変化手段は、前記フレーム周波
   数を固定する一方、各フレーム毎、前記走査信号あるい
   は情報信号に休止期間を挿入するように構成されている
   ことを特徴とする請求項２記載の液晶装置。
6. 【請求項６】 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５記載の液晶装置。