JPH11231285A - 液晶表示素子の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】液晶分子の配向状態が互いに異なる２つの表示
素子の電気光学特性を合わせ持った前記液晶表示素子
に、信頼性の高い書込みを行なわせる。 【解決手段】リセット電圧ＶR および第１または第２の
いずれか一方の準安定状態選択電圧ＶP を印加した後、
一定の期間、書込み電圧ＶD を印加しない状態を保って
から、その後に前記書込み電圧ＶD を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶分子の配向
状態が互いに異なる２つの表示素子の電気光学特性を合
わせ持った液晶表示素子の駆動方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子には、バックライトからの
光を利用して表示する透過型のものと、自然光や室内照
明光等の外光を利用して表示する反射型のものとがあ
る。これらの液晶表示素子は、液晶セルをはさんでその
前面側と後面側とに偏光板を配置したものであり、反射
型の液晶表示素子は、後側偏光板の後面に反射板を配置
して構成されている。なお、反射型の液晶表示素子に
は、偏光板を１枚だけ備えたものもあり、この反射型液
晶表示素子は、液晶セルの前面側に偏光板を配置し、前
記液晶セルの後面側に反射板を配置して構成されてい
る。

【０００３】これらの液晶表示素子に用いられる液晶セ
ルは、内面に電極が設けられるとともにその上に配向処
理を施した配向膜が形成された一対の基板間に液晶を挟
持した構成となっており、液晶の分子は、それぞれの基
板の近傍における配向方向を前記配向膜により規制され
て、所定の配向状態（例えばツイスト配向状態）で配向
している。

【０００４】上記液晶表示素子は、液晶セルの各画素部
の電極間に表示データに応じた駆動電圧を印加して表示
駆動されており、前記電極間に電圧を印加すると、液晶
分子が電圧無印加の初期配向状態から基板面に対して立
上がるように配向状態を変え、その配向状態に応じて光
の透過が制御される。

【０００５】ところで、上記液晶表示素子には、単純マ
トリックス方式の液晶セルを用いるものと、アクティブ
マトリックス方式の液晶セルを用いるものとがあるが、
液晶セルの構造が極く簡単で低コストに得られるという
点では、単純マトリックス方式が有利である。

【０００６】しかしながら、単純マトリックス方式の液
晶セルを用いる液晶表示素子は、液晶セルの各画素部の
電極間（走査電極と信号電極との間）への書込み電圧の
印加による駆動電圧の実効値を制御して表示駆動される
ため、光の透過状態を段階的に制御する表示を行なう場
合、時分割数が多くなると、各段階に対応する駆動電圧
の実効値の差を大きくとることができなくなり、そのた
めに、高デューティで時分割駆動しようとすると、液晶
セルを駆動する際の動作電圧マージン（各階調を表示す
るための電圧の実効値の差）が小さくなり、明確な段階
的表示ができなくなる。

【０００７】このため、単純マトリックス方式の液晶セ
ルを用いる液晶表示素子は、高デューティでの時分割駆
動が難しく、したがって、画素数を多くして表示画像の
高精細化をはかることは困難であった。

【０００８】そこで、出願人は、駆動電圧の実効値を制
御して駆動される液晶セルを用いるものでありながら、
その駆動デューティに対して動作電圧マージンを大きく
して、高デューティでの時分割駆動を可能とし、画素数
の多い高精細画像の表示を実現することができる液晶表
示素子について、研究開発を行なってきた。

【０００９】この開発中の液晶表示素子は、互いに対向
する面それぞれに電極が形成された一対の基板の間にネ
マティック液晶層が挟持され、前記液晶層の液晶分子
が、前記一対の基板の電極間に液晶分子の分子長軸を基
板面に対してほぼ垂直に配向させるリセット電圧を印加
した後、それより低い値の第１の準安定状態選択電圧
と、この第１の準安定状態選択電圧とは異なる第２の準
安定状態選択電圧のいずれかを選択的に印加することに
より、前記液晶分子が所定の状態で配向する第１の準安
定状態と、この第１の準安定状態とは異なる配向状態で
配向する第２の準安定状態のいずれかに配向するととも
に、前記第１および第２の準安定状態のそれぞれにおい
て、前記電極間に印加される電圧の実効値に応じた書込
み配向状態に配向する液晶セルと、少なくとも一枚の偏
光板とを備えたものである。

【００１０】この液晶表示素子において、前記液晶セル
の液晶層は、例えば、液晶分子がいずれか一方の基板の
配向処理方向を基準として一方の方向にほぼ０°〜ほぼ
１８０°のねじれ角で非ツイストまたはツイスト配向し
たスプレイ配向の初期配向状態を有しており、前記リセ
ット電圧の印加により液晶分子をほぼ垂直に立上がり配
向させた後に、前記リセット電圧よりも低い所定の値の
第１または第２のいずれか一方の準安定状態選択電圧を
印加すると、液晶分子が第１または第２のいずれかの準
安定状態に配向する。

【００１１】前記第１の準安定状態は、液晶分子が前記
初期配向状態から前記一方の方向にさらにほぼ１８０°
ねじれて配向してスプレイ歪を解消した配向状態、前記
第２の準安定態は、液晶分子が前記初期配向状態から前
記一方の方向とは逆方向にほぼ１８０°ねじれて配向し
てスプレイ歪を解消した配向状態である。

【００１２】この液晶表示素子は、前記液晶セルの液晶
層の液晶分子を上記第１と第２のいずれかの準安定状態
に配向させ、それぞれの準安定状態における液晶分子の
配向状態を駆動電圧の実効値に応じて変化させて光の透
過状態を制御するものであり、第１の準安定状態を選択
したときは、液晶分子が前記第１の準安定状態に配向し
た液晶セルと偏光板とからなる表示素子の電気光学特性
をもち、第２の準安定状態を選択したときは、液晶分子
が前記第２の準安定状態に配向した液晶セルと偏光板と
からなる表示素子の電気光学特性をもつ。

【００１３】すなわち、この液晶表示素子は、液晶セル
の液晶分子の配向状態が互いに異なる２つの表示素子の
電気光学特性を合わせも持ったものであり、したがっ
て、段階的に制御しようとする透過状態のうちの複数の
透過状態の制御を一方の電気光学特性を利用して行な
い、他の複数の透過状態の制御を他方の電気光学特性を
利用して行なうことができる。

【００１４】この液晶表示素子は、前記液晶セルの電極
間に、前記リセット電圧と前記第１および第２の準安定
状態選択電圧のいずれか一方を順に印加して前記液晶分
子を前記第１および第２の準安定状態のいずれかに配向
させ、その後に前記液晶分子を所定の書き込み配向状態
に配向させる実効電圧を得るための書込み電圧を印加し
て表示を書き替えるとともに、前記書込み電圧を周期的
に印加して前記書き込み配向状態を維持し、このような
電圧印加の繰り返しにより順次表示を書き替える方法で
駆動される。

【００１５】なお、上記液晶セルが単純マトリックス方
式のものである場合、前記書込み電圧を周期的に印加し
て前記書き込み配向状態を維持する所定フレーム期間を
通じて前記電極間に印加される実効電圧は、前記書込み
電圧と、各フレームの非選択期間に印加それぞれされる
非選択電圧とによって決まる値であり、前記第１または
第２のいずれかの準安定状態に配向した液晶分子は、前
記実効電圧の値に応じて所定の書き込み配向状態に配向
する。

【００１６】このように、前記液晶表示素子は、液晶分
子をほぼ垂直に立上がり配向させて前の書込み状態（準
安定状態とその状態での液晶分子の配向状態）をリセッ
トし、その液晶分子を次に選択する上記第１または第２
のいずれかの準安定状態に配向させるとともに、その準
安定状態における液晶分子の配向状態を制御して表示駆
動されるものであり、この液晶表示素子によれば、光の
透過状態の全段階数を、前記一方の電気光学特性を利用
するとき、つまり第１の準安定状態を選択して透過状態
を制御するときと、前記他方の電気光学特性を利用する
とき、つまり第２の準安定状態を選択して透過状態を制
御するときとに振り分けることができる。

【００１７】そのため、上記液晶表示素子は、前記第１
および第２のそれぞれの準安定状態での透過状態を制御
する段階数が少なくてよいから、それぞれの準安定状態
の中で、少ない段階数の時分割駆動を行なうことがで
き、したがって、駆動デューティに対して動作電圧マー
ジンを大きくすることができる。

【００１８】このように、上記液晶表示素子は、駆動電
圧の実効値を制御して駆動される液晶セルを用いるもの
であるが、その駆動デューティに対して動作電圧マージ
ンを大きくすることができるため、単位面積当たりの画
素数の多い高精細画像の表示を実現するための条件であ
る高デューティでの時分割駆動に適している。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記液晶分子の配向状
態が互いに異なる２つの表示素子の電気光学特性を合わ
せ持った液晶表示素子は、上述したように、リセット電
圧の印加により液晶分子をほぼ垂直に立上がり配向させ
た後に、第１または第２の準安定状態選択電圧の印加に
より液晶分子を第１または第２のいずれかの準安定状態
に配向させ、その後に前記液晶分子を所定の書き込み配
向状態に配向させる実効電圧を得るための書込み電圧を
印加して表示を書き替えることによって駆動されるが、
その場合、液晶の応答に時間を要するため、前記準安定
状態選択電圧を印加しても、垂直に立上がり配向した液
晶分子は直ぐには第１または第２の準安定状態に倒伏し
ない。

【００２０】そのため、前記準安定状態選択電圧を印加
した後に書込み電圧を印加しても、そのときの液晶分子
の配向状態は、前記準安定状態に配列しておらず、した
がって、前記準安定状態の選択が不十分なまま実効電圧
による書込みが開始されることになる。このため、上記
液晶表示素子は、信頼性の高い書込みが行なえないとい
う問題をもっている。

【００２１】この発明は、液晶分子の配向状態が互いに
異なる２つの表示素子の電気光学特性を合わせ持った液
晶表示素子に、信頼性の高い書込みを行なわせることが
できる、液晶表示素子の駆動方法を提供することを目的
としたものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】この発明は、互いに対向
する面それぞれに電極が形成された一対の基板の間にネ
マティック液晶層が挟持され、前記液晶層の液晶分子
が、前記一対の基板の電極間に液晶分子の分子長軸を基
板面に対してほぼ垂直に配向させるリセット電圧を印加
した後、それより低い値の第１の準安定状態選択電圧
と、この第１の準安定状態選択電圧とは異なる第２の準
安定状態選択電圧のいずれかを選択的に印加することに
より、前記液晶分子が所定の状態で配向する第１の準安
定状態と、この第１の準安定状態とは異なる配向状態で
配向する第２の準安定状態のいずれかに配向するととも
に、前記第１および第２の準安定状態のそれぞれにおい
て、前記電極間に印加される電圧の実効値に応じた書込
み配向状態に配向するた液晶セルと、少なくとも一枚の
偏光板とを備えた液晶表示素子を駆動する方法におい
て、前記液晶セルの電極間に、前記リセット電圧と前記
第１および第２の準安定状態選択電圧のいずれか一方と
を順に印加した後、一定の期間、前記液晶分子を所定の
書き込み配向状態に配向させる実効電圧を得るための書
込み電圧を印加しない状態を保ち、その後に前記書込み
電圧を印加して表示を書き替えることを特徴とするもの
である。

【００２３】この駆動方法のように、リセット電圧と第
１および第２の準安定状態選択電圧のいずれか一方とを
順に印加した後、一定の期間、書込み電圧を印加しない
状態を保ってから、その後に前記書込み電圧を印加する
ことにより、前記書込み電圧を印加しない状態を保つ一
定の期間に液晶分子を第１または第２のいずれかの準安
定状態に配向させ、準安定状態を十分に選択した状態
で、実効電圧による書込みを開始することができる。

【００２４】このため、この駆動方法によれば、液晶分
子の配向状態が互いに異なる２つの表示素子の電気光学
特性を合わせ持った液晶表示素子に、信頼性の高い書込
みを行なわせることができる。

【００２５】なお、前記書込み電圧を印加しない状態を
保つ期間の長さは、液晶の応答性に応じて設定すればよ
く、少なくとも液晶分子がリセット電圧の印加によりほ
ぼ垂直に立上がり配向した状態から準安定状態選択電圧
に応じた第１または第２の準安定状態まで配向するのに
要する期間だけ書込み電圧を印加しない状態を保ってや
れば、前記準安定状態を十分に選択することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】この発明の液晶表示素子の駆動方
法は、上記のように、リセット電圧と第１および第２の
準安定状態選択電圧のいずれか一方とを順に印加した
後、一定の期間、書込み電圧を印加しない状態を保って
から、その後に前記書込み電圧を印加することにより、
液晶分子の配向状態が互いに異なる２つの表示素子の電
気光学特性を合わせ持った液晶表示素子に、信頼性の高
い書込みを行なわせるようにしたものである。

【００２７】この発明の駆動方法において、前記液晶セ
ルが例えば単純マトリックス方式の液晶セルである場合
は、その各画素行の画素部の電極間に、リセット電圧と
第１および第２の準安定状態選択電圧のいずれか一方を
順に印加した後、その直後の少なくとも１つのフレーム
には書込み電圧を印加せず、その後の各フレームに前記
書込み電圧を印加すればよい。

【００２８】さらに、この駆動方法において、前記書込
み電圧を印加しないフレームには、書込み電圧と非選択
電圧の両方の印加を停止してもよく、また、書込み電圧
の印加だけを停止して、前記非選択電圧は印加するよう
にしてもよい。

【００２９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。まず、この発明の駆動方法により駆動する前記
液晶表示素子について説明する。図３は前記液晶表示素
子の基本構成を示す斜視図であり、（ａ）は初期配向状
態、（ｂ）は第１の準安定状態、（ｃ）は第２の準安定
状態を示している。図４は前記液晶表示素子の断面図で
ある。

【００３０】この例の液晶表示素子は、図３および図４
に示すように、液晶セル１０をはさんでその前面側と後
面側とに偏光板２１，２２を配置するとともに、後側の
偏光板２２の背後に反射板３０を配置して構成されてい
る。

【００３１】上記液晶セル１０は、図４のように、内面
に透明電極１３，１４が設けられるとともにその上に配
向処理を施した配向膜１５，１６が形成された表裏一対
の透明基板１１，１２間に液晶１８を挟持したものであ
り、前記一対の基板１１，１２は枠状のシール材１７を
介して接合されており、液晶１８は両基板１１，１２間
の前記シール材１７で囲まれた領域に封入されている。
なお、前記配向膜１５，１６はポリイミド等からなる水
平配向膜であり、その膜面を所定の方向にラビングする
ことによって配向処理されている。

【００３２】この液晶セル１０は、単純マトリックス方
式のものであり、その前側基板１１に設けられた透明電
極１３は、一方向（図４において左右方向）に沿わせて
形成された複数本の走査電極、後側基板１２に設けられ
た透明電極１４は、前記走査電極１３とほぼ直交する方
向に沿わせて形成された複数本の信号電極である。

【００３３】さらに、この液晶セル１０は、その液晶１
８に、カイラル剤を添加してツイスト配向性をもたせた
ネマティック液晶を用いたものであり、その液晶層は、
初期配向状態では、液晶分子がいずれか一方の基板の配
向処理方向を基準として一方の方向に０°〜１８０°の
ねじれ角で非ツイスト配向またはツイスト配向したスプ
レイ配向状態にある。

【００３４】そして、この液晶セル１０の液晶層は、液
晶分子が基板１１，１２面に対してほぼ垂直に立上がり
配向する十分高い電圧値のリセット電圧を印加した後に
それより低い所定の値の選択電圧を印加することによ
り、液晶分子が初期配向状態から前記一方の方向（初期
配向状態でのツイスト配向方向と同じ方向）にさらにほ
ぼ１８０°ねじれてツイスト配向してスプレイ歪を解消
した第１の準安定状態になり、また前記リセット電圧の
印加後、それより低い他の所定の値の選択電圧の印加に
より、液晶分子が前記初期配向状態から前記一方の方向
とは逆方向（第１の準安定状態でのツイスト配向方向と
は逆の方向）にほぼ１８０°ねじった角度でツイスト配
向してスプレイ歪を解消した第２の準安定状態になると
ともに、前記第１および第２の準安定状態における液晶
分子の配向状態が、表示データに応じて印加される駆動
電圧の実効値に応じて変化する電界により誘起される配
向状態になる特性を有している。

【００３５】なお、この例では、前記初期配向状態での
液晶分子のねじれ角をほぼ９０°としており、したがっ
て、前記第１の準安定状態は、液晶分子がいずれか一方
の基板の配向処理方向を基準として一方の方向にほぼ２
７０°のねじれ角でツイスト配向する状態であり、第２
の準安定状態は、液晶分子が前記一方の基板の配向処理
方向を基準として前記第１の準安定状態とは逆の方向に
ほぼ９０°のねじれ角でツイスト配向する状態である。

【００３６】図３において、１１ａ，１２ａは液晶セル
１０の両基板１１，１２の配向処理方向（配向膜１５，
１６のラビング方向）を示しており、この例では、前側
基板１１の配向膜１５を、液晶表示素子の画面の横軸ｘ
に対し前面側から見て左回りにほぼ４５°ずれた方向で
あって前記画面の左下から右上に向かう方向に配向処理
し、後側基板１２の配向膜１６を、前記横軸ｘに対し前
面側から見て右回りにほぼ４５°ずれた方向であって前
記画面の左上から右下に向かう方向に配向処理してい
る。すなわち、両基板１１，１２の配向処理方向１１
ａ，１２ａは、互いにほぼ直交する方向である。

【００３７】また、この例では、上記液晶１８として、
前面側から見て左回りのツイスト配向性を有するカイラ
ル剤を添加したものを用いており、したがって、この液
晶セル１０の液晶分子は、初期配向状態では、スプレイ
歪をもって、前面側から見て左回り方向（カイラル剤に
よる付与されるねじれ方向）にほぼ９０°のねじれ角で
ツイスト配向している。

【００３８】この初期配向状態は、液晶分子が、両基板
１１，１２の近傍においてそれぞれの配向処理方向１１
ａ，１２ａに沿って配向するとともに、いずれか一方の
基板の配向処理方向、例えば後側基板１２の配向処理方
向１２ａを基準として、図３の（ａ）に破線矢印で示し
た方向、つまりカイラル剤により付与されるねじれ方向
に、ほぼ９０°のねじれ角でツイスト配向したスプレイ
配向状態である。

【００３９】上記初期配向状態は、実際に表示には使用
しない状態であり、上記液晶セル１０は、その各画素部
の液晶分子の配向状態を、上述した第１および第２の準
安定状態に配向させて表示駆動される。

【００４０】上記第１の準安定状態と第２の準安定状態
は、前記初期配向状態から液晶分子のねじれ角がほぼ１
８０°変化してスプレイ歪を解消した状態であり、前記
後側基板１２の配向処理方向１２ａを基準として、カイ
ラル剤により付与されるねじれ方向へのねじれ角を＋の
角度、前記カイラル剤により付与されるねじれ方向とは
逆方向（カイラル剤によるねじれをほどく方向）へのね
じれ角を−の角度とすると、第１の準安定状態は、初期
配向状態に対してねじれ角が＋１８０°変化したツイス
ト配向状態であり、第２の準安定状態は、初期配向状態
に対してねじれ角が−１８０°変化したツイスト配向状
態である。

【００４１】上記初期配向状態から第１および第２の準
安定状態への配向状態の切換えは、液晶セル１０の各画
素部の電極間（走査電極１３と信号電極１４との間）
に、まず液晶分子が基板１１，１２面に対してほぼ垂直
に立上がり配向する十分高い電圧値のリセット電圧を印
加し、その後、前記電極間に、所定の値の選択電圧を印
加することによって行なわれる。

【００４２】すなわち、前記リセット電圧の印加により
液晶分子を基板１１，１２面に対してほぼ垂直に立上が
り配向させた後に、前記リセット電圧よりも低い所定の
値の選択電圧（以下、第１準安定状態選択電圧という）
を印加すると、液晶分子が初期配向状態でのねじれ角に
さらにほぼ１８０°のねじれが加わったねじれ角（９０
°＋１８０°＝２７０°）でツイストする状態に配向し
てスプレイ歪を解消し、第１の準安定状態になる。

【００４３】この第１の準安定状態は、液晶分子が、両
基板１１，１２の近傍においてそれぞれの配向処理方向
１１ａ，１２ａに沿って配向するとともに、いずれか一
方の基板の配向処理方向、例えば後側基板１２の配向処
理方向１２ａを基準として、図３の（ｂ）に破線矢印で
示したツイスト方向、つまり前面側から見て左回り方向
（カイラル剤により付与されるねじれ方向）に、ほぼ２
７０°のねじれ角でツイスト配向する状態である。

【００４４】また、前記リセット電圧の印加により液晶
分子を基板１１，１２面に対してほぼ垂直に立上がり配
向させた後に、前記リセット電圧よりも低い所定の値の
選択電圧（以下、第２準安定状態選択電圧という）を印
加すると、液晶分子が初期配向状態でのねじれ角からほ
ぼ１８０°のねじれを差し引いたねじれ角（９０°−１
８０°＝−９０°）でツイストする状態に配向してスプ
レイ歪を解消し、第２の準安定状態になる。

【００４５】この第２の準安定状態は、液晶分子が、両
基板１１，１２の近傍においてそれぞれの配向処理方向
１１ａ，１２ａに沿って配向するとともに、いずれか一
方の基板の配向処理方向、例えば後側基板１２の配向処
理方向１２ａを基準として、図３の（ｃ）に破線矢印で
示したツイスト方向、つまり前面側から見て右回り方向
（カイラル剤により付与されるねじれ方向とは逆方向）
に、ほぼ９０°のねじれ角でツイスト配向した状態であ
る。

【００４６】さらに、上記第１の準安定状態と第２の準
安定状態とは、その一方から他方に切換えることが可能
であり、液晶分子がいずれの準安定状態に配向している
状態でも、まず電極１３，１４間に液晶分子が基板１
１，１２面に対してほぼ垂直に立上がり配向する十分高
い電圧値のリセット電圧を印加して前記準安定状態をリ
セットし、その後に上記第１および第２のいずれかの準
安定状態選択電圧を印加すれば、液晶分子の配向状態
を、一方の準安定状態から他方の準安定状態に切換える
ことができる。

【００４７】なお、上記第１準安定状態選択電圧と第２
準安定状態選択電圧は、使用するネマティック液晶の特
性およびカイラル剤の特性と添加量によって決まるが、
第１準安定状態選択電圧はほぼ０Ｖ（ほどんど電圧を印
加しない値）であり、第２準安定状態選択電圧はほとん
どの液晶分子が初期配向状態でのプレチルト角と同程度
またはそれに近い傾き角で配向する低い値であり、前記
第１準安定状態選択電圧よりは絶対値が大きい電圧であ
る。

【００４８】図５は上記初期配向状態とリセット状態と
第１および第２の準安定状態における液晶分子の配向状
態を液晶セル１０の下縁方向（横軸ｘに対して直交する
方向）から見た模式図であり、１８ａは液晶分子を示し
ている。

【００４９】この模式図のように、上記初期配向状態
（液晶分子が後側基板１２の配向処理方向１２ａを基準
として前面側から見て左回り方向にほぼ９０°のねじれ
角でツイスト配向している状態）は、両基板１１，１２
の近傍の液晶分子はそれぞれの基板１１，１２面に対し
てその配向処理方向１１ａ，１２ａに向かって数度程度
のプレチルト角で斜めに起き上がるように配向している
が、ツイスト配向している液晶分子をそれぞれの分子長
軸が同一平面上にくるように展開して見たときのそれぞ
れの基板１１，１２側でのプレチルトの傾きが互いに逆
になっている状態であり、したがって液晶分子は、基板
１１，１２から離れるのにともなってチルト角が小さく
なり、液晶層厚の中間（チルト角が０°になる点）を境
にして基板１１，１２面に対する傾き方向が逆になった
状態（スプレイ歪をもった状態）のツイスト配向状態に
ある。

【００５０】また、上記リセット状態は、両基板１１，
１２の近傍の液晶分子（図では省略している）は初期配
向状態とほとんど変わらない状態（それぞれの基板１
１，１２面に対してその配向処理方向１１ａ，１２ａに
向かって数度程度のプレチルト角で斜めに起き上がるよ
うに配向している状態）にあるが、基板１１，１２から
ある程度以上離れているほとんどの液晶分子は基板１
１，１２面に対してほぼ垂直に立上がるように配向した
状態である。

【００５１】さらに、第１の準安定状態（液晶分子が一
方の方向にほぼ２７０°のねじれ角でツイスト配向する
状態）は、両基板１１，１２の近傍の液晶分子の配向状
態は初期配向状態とほとんど変わらないが、液晶分子が
前記初期配向状態よりもさらにほぼ１８０°ねじれてツ
イスト配向した状態であり、したがって、ツイスト配向
している液晶分子をそれぞれの分子長軸が同一平面上に
くるように展開して見たときの液晶分子１８ａの傾き方
向は同じ方向であるから、この第１の準安定状態は、ス
プレイ歪の無いツイスト配向状態である。

【００５２】また、第２の準安定状態（液晶分子が第１
の準安定状態とは逆方向にほぼ９０°のねじれ角でツイ
スト配向する状態）は、両基板１１，１２の近傍の液晶
分子の配向状態は初期配向状態とほとんど変わらない
が、液晶分子のねじれ角が前記初期配向状態から前記第
１の準安定状態でのツイスト方向とは逆の方向にほぼ１
８０°ねじれてツイスト配向した状態であり、したがっ
て、ツイスト配向している液晶分子をそれぞれの分子長
軸が同一平面上にくるように展開して見たときの液晶分
子１８ａの傾き方向は同じ方向であるから、この第２の
準安定状態も、スプレイ歪の無いツイスト配向状態であ
る。

【００５３】上記第１と第２の準安定状態はそれぞれ、
その準安定状態における液晶分子１８ａのねじれ角を保
持するツイスト配向状態であるが、いずれの準安定状態
においても、液晶分子１８ａのチルト角、つまり基板１
１，１２面に対する立上がり角度は、電極１３，１４間
に印加される駆動電圧の実効値に応じて変化する（ただ
し両基板１１，１２の近傍の液晶分子の配向状態はほと
んど変わらない）。

【００５４】図５に示した第１および第２の準安定状態
における液晶分子の配向状態のうち、上側に示した配向
状態は、駆動電圧の実効値が比較的小さい値であるとき
の液晶分子の配向状態（第２の書込み状態）を示し、下
側に示した配向状態は、駆動電圧の実効値がある程度高
い値であるときの液晶分子の配向状態（第１の書込み状
態）を示しており、いずれの準安定状態においても、液
晶分子は、その準安定状態におけるツイスト配向状態を
保ちながら、駆動電圧の実効値に応じて立上がり配向す
る。

【００５５】なお、上記駆動電圧は、その実効値が上記
リセット電圧の電圧値よりも低い範囲で変化する電圧で
あり、上記第１および第２の準安定状態は、駆動電圧の
実効値に応じて液晶分子のチルト角が変化するが、ツイ
スト配向状態はそのまま維持する状態であり、いずれの
準安定状態も、上記リセット電圧の印加により液晶分子
１８ａを基板１１，１２面に対してほぼ垂直に立上がり
配向させて準安定状態をリセットするまで保持される。

【００５６】また、図３において、２１ａ，２２ａは、
液晶セル１０をはさんでその前面側と後面側とに配置し
た一対の偏光板２１，２２の透過軸を示しており、この
例では、前側偏光板２１を、その透過軸２１ａを液晶セ
ル１０の前側基板１１の配向処理方向１１ａとほぼ平行
な方向またはほぼ直交する方向（図ではほぼ平行な方
向）に向けて配置し、後側偏光板２２を、その透過軸２
２ａを前記前側偏光板２１の透過軸２１ａに対してほぼ
直交する方向に向けて配置している。

【００５７】この液晶表示素子は、自然光や室内照明光
等の外光を利用し前面側から入射する光を後面側に配置
した反射板３０で反射させて表示するものであり、その
表示駆動は、図３に示した駆動系４０により液晶セル１
０を駆動して行なわれる。

【００５８】この駆動系４０は、液晶セル１０の各画素
行を所定の選択順で選択し、選択した画素行の各画素部
の電極１３，１４間に、上記リセット電圧と、第１と第
２の準安定状態のいずれかを選択するための第１および
第２の準安定状態選択電圧のいずれかと、書込みデータ
に応じた書込み電圧を印加するものであり、液晶セル１
０の各画素部の液晶の分子は、前記リセット電圧の印加
によりほぼ垂直に立上がるように配向してその前の書込
み状態（準安定状態とその状態での液晶分子の配向状
態）をリセットされ、その後に印加される準安定状態選
択電圧に応じて第１と第２のいずれかの準安定状態に配
向するとともに、その準安定状態において、前記書込み
電圧と非選択期間に印加される非選択電圧とによって決
まる駆動電圧の実効値に応じて配向状態を変える。

【００５９】なお、液晶表示素子の駆動開始前は、液晶
セル１０の全ての画素部の液晶分子が上述した初期配向
状態（スプレイ歪をもった配向状態）に配向している
が、表示駆動を開始すると、最初のリセット電圧が印加
されたときに液晶分子がほぼ垂直に立上がるように配向
し、前記準安定状態をリセットしたときと同じ状態にな
る。

【００６０】上記液晶表示素子は、液晶セル１０の各画
素部の液晶分子を上記第１と第２のいずれかの準安定状
態に配向させ、それぞれの準安定状態における液晶分子
のチルト角を駆動電圧の実効値に応じて変化させて光の
透過状態を制御するものであり、第１の準安定状態を選
択したときは、液晶分子がいずれか一方の基板の配向処
理方向を基準として一方の方向にほぼ２７０°のねじれ
角でツイスト配向した液晶セルと偏光板とからなる表示
素子の電気光学特性をもち、第２の準安定状態を選択し
たときは、液晶分子が前記一方の基板の配向処理方向を
基準として前記第１の準安定状態とは逆の方向にほぼ９
０°のねじれ角でツイスト配向した液晶セルと偏光板と
からなる表示素子の電気光学特性をもつ。

【００６１】すなわち、この液晶表示素子は、液晶セル
の液晶分子の配向状態が異なる２つの表示素子の電気光
学特性を合わせ持ったものであり、したがって、段階的
に制御しようとする透過状態のうちの複数の透過状態の
制御を一方の電気光学特性を利用して行ない、他の複数
の透過状態の制御を他方の電気光学特性を利用して行な
うことができる。

【００６２】この場合、上記液晶表示素子では、前側偏
光板２１の透過軸２１ａの方向を液晶セル１０の前側基
板１１の配向処理方向１１ａとほぼ平行またはほぼ直交
する方向にし、後側偏光板２２の透過軸２２ａを、前記
前側偏光板２１の透過軸２１ａに対してほぼ直交する方
向に設定しているため、第１の準安定状態を選択して透
過状態を制御するときも、第２の準安定状態を選択して
透過状態を制御するときも、ツイステッドネマティック
モード（以下、ＴＮモードと記す）による表示を行なう
ことができる。

【００６３】すなわち、第１と第２のいずれの準安定状
態においても、前側偏光板２１を透過して入射した直線
偏光が、液晶セル１０を透過する過程で液晶層の複屈折
作用により液晶分子のツイスト配向状態に応じて旋光さ
れ、その光が後側偏光板２２に入射して、この後側偏光
板２２により透過を制御される。そして、後側偏光板２
２を透過した光は、反射板３０で反射され、前記後側偏
光板２２と液晶セル１０と前側偏光板２１とを順に透過
して出射する。

【００６４】そして、この液晶表示素子では、上記第１
の準安定状態を選択したときの液晶分子の配向状態が、
ねじれ角がほぼ２７０°と大きいツイスト配向状態であ
るため、液晶層の複屈折作用における旋光分散により旋
光性が各波長光ごとに異なるため、各波長光が異なる透
過率で後側偏光板２２を透過して、この後側偏光板２２
を透過した光が、その光を構成する各波長光の強度の比
に応じた色の着色光になる。

【００６５】このように、上記第１の準安定状態を選択
したときのＴＮモードによる表示は、着色した表示が得
られるカラー表示であり、その表示色は、電極１３，１
４間に印加される駆動電圧の実効値に応じて変化する。

【００６６】すなわち、液晶分子は、駆動電圧の実効値
に応じて前記準安定状態における配向状態を保ちながら
立上がり配向するが、このように液晶分子の配向状態が
変化すると、それに応じた液晶層の複屈折性の変化に応
じた旋光分散の変化によって各波長の旋光性が変化する
ため、前記駆動電圧の実効値を制御することにより着色
光の色を変化させることができ、したがって、１つの画
素で複数の色を表示することができる。

【００６７】なお、上記カラー表示は、液晶セル１０の
液晶層の複屈折作用と一対の偏光板２１，２２の偏光作
用とを利用して光を着色するものであり、したがってカ
ラーフィルタを用いて光を着色するものに比べて光の吸
収が少ないから、反射型の液晶表示素子であっても、表
示光の透過率を高くして明るい着色表示を得ることがで
きる。

【００６８】一方、上記第２の準安定状態を選択したと
きの液晶分子の配向状態は、ねじれ角がほぼ９０°のツ
イスト配向状態であるため、このときのＴＮモードによ
る表示は、通常のＴＮ型液晶表示素子の場合と基本的に
同じであり、この液晶表示素子では、前側偏光板２１と
後側偏光板２２とをそれぞれの透過軸２１ａ，２２ａを
互いにほぼ直交させて配置しているため、液晶分子のチ
ルト角がプレチルト角に近いときは無彩色の明表示であ
る白が表示され、液晶分子のチルト角が大きくなのにと
もなって光の透過率が少なくなって、最終的に無彩色の
暗表示である黒が表示される。

【００６９】この場合は、駆動電圧の実効値に応じて液
晶分子が立上がり配向し、それに応じて液晶層の複屈折
性が変化するため、前記駆動電圧の実効値を制御するこ
とにより光の透過状態を段階的に制御して階調のある白
黒表示を行なうことができる。

【００７０】なお、上記初期配向状態、つまり液晶分子
がスプレイ歪をもってほぼ９０°のねじれ角でツイスト
配向している状態は、実際の表示には使用しないが、こ
の初期配向状態もＴＮモードによる白黒表示が得られる
状態である。

【００７１】図６〜図８は、液晶セル１０の両基板１
１，１２の配向処理方向１１ａ，１２ａと表裏の偏光板
２１，２２の透過軸２１ａ，２２ａを図３に示したよう
に設定し、液晶セル１０のΔｎｄ（液晶の屈折率異方性
Δｎと液晶層厚ｄとの積）の値を約１０００ｎｍに選ん
だ液晶表示素子の駆動電圧に対する光の出射率と表示色
の変化を示しており、図６の（ａ），（ｂ）は初期配向
状態における電圧−出射率特性図およびＣＩＥ色度図、
図７の（ａ），（ｂ）は第１の準安定状態における電圧
−出射率特性図およびＣＩＥ色度図、図８の（ａ），
（ｂ）は第２の準安定状態における電圧−出射率特性図
およびＣＩＥ色度図である。なお、各図の（ｂ）の色度
図において、Ｗは無彩色点を示している。

【００７２】まず、初期配向状態について説明すると、
初期配向状態での電圧−出射率特性は図６の（ａ）のよ
うな特性であり、駆動電圧に対する表示色の変化は、図
６の（ｂ）のように、電圧が０Ｖ（電圧無印加状態）の
ときで白、液晶分子がほぼ垂直に立上がり配向する実効
値（例えば約５Ｖ）の電圧を印加したときで黒である。

【００７３】なお、液晶分子の立上がり配向状態は、上
述したリセット電圧を印加したときに最も垂直に近くな
り、そのときに表示が最も黒くなるが、リセット電圧の
印加時間は極く短いため、リセット状態での表示は人間
の目にはほとんど認識されない。

【００７４】また、第１の準安定状態での電圧−出射率
特性は図７の（ａ）のような特性であり、駆動電圧に対
する表示色の変化は、図７の（ｂ）のように、実効値が
１．９５Ｖの電圧を印加したときで赤、実効値が２．９
８Ｖの電圧を印加したときで青である。

【００７５】なお、上記赤のｘ，ｙコーディネイト値
は、ｘ＝０．３５３、ｙ＝０．３５０であり、Ｙ値（明
るさ）は２８．５４である。また、上記青のｘ，ｙコー
ディネイト値は、ｘ＝０．２７４、ｙ＝０．２９６であ
り、Ｙ値は１１．６４である。

【００７６】さらに、第２の準安定状態での電圧−出射
率特性は図８の（ａ）のような特性であり、駆動電圧に
対する表示色の変化は、図８の（ｂ）のように、実効値
が１．５５Ｖの電圧を印加したときで白、実効値が３．
０７Ｖの電圧を印加したときで黒である。

【００７７】なお、上記白のｘ，ｙコーディネイト値
は、ｘ＝０．３１７、ｙ＝０．３４１であり、Ｙ値は３
４．４１である。また、上記黒のｘ，ｙコーディネイト
値は、ｘ＝０．２７１、ｙ＝０．２９０であり、Ｙ値は
１．８３である。

【００７８】すなわち、上記液晶表示素子は、第１の準
安定状態を選択して赤と青を表示し、第２の準安定状態
を選択して白と黒を表示するものであり、したがって、
表示の基本である白と黒の表示に加えて、赤と青の２色
のカラー表示を行なうことができる。

【００７９】なお、液晶表示素子の電源を切ると、第１
または第２の準安定状態にある液晶分子の配向状態が、
自然放電により数秒〜数分（使用するネマティック液晶
の特性およびカイラル剤の特性と添加量によって異な
る）で初期配向状態に戻り、画面全体が、初期配向状態
における電圧無印加時の状態（上記例では白）になる。

【００８０】そして、上記液晶表示素子は、液晶セルの
液晶分子の配向状態が異なる２つの表示素子の電気光学
特性を合わせ持ったものであって、段階的に制御しよう
とする透過状態のうちの複数の透過状態の制御を一方の
電気光学特性を利用して行ない、他の複数の透過状態の
制御を他方の電気光学特性を利用して行なうことができ
るものであるため、透過状態の全段階数を、前記一方の
電気光学特性を利用するとき、つまり第１の準安定状態
を選択して透過状態を制御するときと、前記他方の電気
光学特性を利用するとき、つまり第２の準安定状態を選
択して透過状態を制御するときとに振り分けることがで
きる。

【００８１】そのため、上記液晶表示素子は、前記第１
および第２のそれぞれの準安定状態での透過状態を制御
する段階数が少なくてよいから、それぞれの準安定状態
の中で、少ない段階数の時分割駆動を行なうことがで
き、したがって、駆動デューティに対して動作電圧マー
ジンを大きくすることができる。

【００８２】すなわち、上述した白と黒の表示に加えて
赤と青の２色のカラー表示を行なう液晶表示素子の場合
は、その駆動電圧の実効値を、第１の準安定状態を選択
して赤と黒を表示するときは１．９５Ｖと２．９８Ｖの
２通りに設定し、第２の準安定状態を選択して青と白を
表示するときは１．５５Ｖと３．０７Ｖの２通りに設定
すればよく、したがって、それぞれの準安定状態におけ
る２通りの駆動電圧の実効値の差、つまり動作電圧マー
ジンを、第１の準安定状態で１．０３Ｖ（＝２．９８Ｖ
−１．９５Ｖ）、第２の準安定状態で１．５２Ｖ（＝
３．０７Ｖ−１．５５Ｖ）と充分に大きくとることがで
きる。

【００８３】このように、上記液晶表示素子は、駆動電
圧の実効値を制御して駆動される単純マトリックス方式
の液晶セル１０を用いるものであるが、その駆動デュー
ティに対して動作電圧マージンを大きくすることができ
るため、単位面積当たりの画素数の多い高精細画像の表
示を実現するための条件である高デューティでの時分割
駆動に適している。

【００８４】なお、上記液晶表示素子は、第１の準安定
状態を選択したときの表示色が赤と青になるものである
が、その表示色は、液晶セル１０のΔｎｄの値を変える
ことによって任意に選ぶことができる。

【００８５】また、上記液晶表示素子は、第１と第２の
いずれの準安定状態を選択したときもＴＮモードによる
表示を行なうものであって、第１の準安定状態での表示
がカラー表示となり、第２の準安定状態での表示が白黒
表示となるものであるが、少なくとも前側偏光板２１の
透過軸２１ａの方向を、液晶セル１０の前側基板１１の
配向処理方向１１ａに対して斜めに交差する方向にすれ
ば、第１と第２の両方の準安定状態における表示をそれ
ぞれ複屈折効果モードによるカラー表示とすることがで
きる。

【００８６】さらに、上記液晶表示素子において、液晶
セル１０の初期配向状態は、上記の例に限られるもので
はなく、液晶分子がいずれか一方の基板の配向処理方向
を基準として一方の方向にほぼ０°〜ほぼ１８０°のね
じれ角で非ツイストまたはツイスト配向したスプレイ配
向状態にあればよい。

【００８７】なお、例えば、初期配向状態が、全ての液
晶分子が一方の基板の配向処理方向に沿って配向した、
ねじれ角がほぼ０°の非ツイスト配向状態である場合、
第１の準安定状態は、前記一方の基板の配向処理方向を
基準として一方の方向にほぼ１８０°のねじれ角でツイ
スト配向してスプレイ歪を解消した状態であり、第２の
準安定状態は、前記一方の基板の配向処理方向を基準と
して前記第１の準安定状態とは反対の方向にほぼ１８０
°のねじれ角でツイスト配向してスプレイ歪を解消した
状態である。

【００８８】また、例えば、初期配向状態が、液晶分子
が一方の基板の配向処理方向を基準として一方の方向に
ほぼ１８０°のねじれ角で配向したツイスト配向状態で
ある場合、第１の準安定状態は、前記一方の基板の配向
処理方向を基準として一方の方向にほぼ３６０°のねじ
れ角でツイスト配向してスプレイ歪を解消した状態であ
り、第２の準安定状態は、全ての液晶分子が前記一方の
基板の配向処理方向に沿って非ツイスト配向してスプレ
イ歪を解消した状態である。

【００８９】このように液晶セル１０の初期配向状態と
第１および第２の準安定状態を選んだ場合も、液晶セル
１０をはさんで配置した一対の偏光板２１，２２のうち
の少なくとも前側偏光板２１の透過軸２１ａの方向を前
記液晶セル１０の前側基板１１の配向処理方向１１ａに
対して斜めに交差する方向に設定すれば、第１の準安定
状態を選択して透過状態を制御するときも、第２の準安
定状態を選択して透過状態を制御するときも、複屈折効
果モードによるカラー表示を行なうことができる。

【００９０】さらに、上記液晶表示素子は、液晶セル１
０の液晶層の複屈折作用と一対の偏光板２１，２２の偏
光作用とを利用して表示するものであるが、それに加え
て、表裏の偏光板２１，２２のいずれか一方または両方
と液晶セル１０との間に位相差板を配置してもよい。

【００９１】この位相差板の付加は、特に、複屈折効果
モードによるカラー表示を行なう液晶表示素子において
効果的であり、この液晶表示素子に位相差板を付加すれ
ば、各波長光が前記位相差板と液晶セル１０の液晶層と
の両方の複屈折作用によりそれぞれの偏光状態を大きく
変えて後側偏光板２２に入射するため、後側偏光板２２
を透過する各波長光の透過率の差が大きくなり、したが
って、後側偏光板２２を透過した光が、その光を構成す
る各波長光の強度の差が大きい鮮明な着色光になるし、
また、駆動電圧の実効値に応じた液晶分子の配向状態の
変化にともない、前記各波長光の透過率とその透過率差
が大きく変化して前記着色光の色が変化するため、表示
色数も多くなる。

【００９２】また、上記液晶表示素子は、その後面側に
反射板３０を配置した反射型のものに限らず、バックラ
イトの光を利用して表示する透過型の液晶表示素子であ
っても、前記反射板３０に代えて半透過反射板を配置し
た、外光を利用する反射型表示とバックライトの光を利
用する透過型表示との両方を行なういわゆる２ウエイ表
示型のものでもよい。

【００９３】さらに、反射型の液晶表示素子の場合は、
偏光板を１枚だけ備え、液晶セルの前面側に偏光板を配
置し、前記液晶セルの後面側に反射板を配置してもよ
く、その場合は、液晶セルの後側基板の外面に反射板を
配置してもよいし、あるいは、前記後側基板の内面に設
ける電極を金属膜で形成し、この電極で反射板を兼用し
てもよい。

【００９４】次に、この発明による上記液晶表示素子の
駆動方法を説明する。図１はこの発明の駆動方法の第１
の実施例を示す、前記液晶セル１０の走査電極１３およ
び信号電極１４に供給する走査信号およびデータ信号
と、前記電極１３，１４間に印加される電圧の波形図で
あり、ここでは、各画素行のうちの第１行の画素部に対
応する走査電極１３に供給する走査信号Ｃと、各画素列
のうちの１つの画素列に対応する信号電極１４に供給す
るデータ信号Ｓと、前記走査電極１３と信号電極１４と
の間に印加される電極間電圧Ｃ−Ｓを示している。

【００９５】なお、図１に示した波形は、液晶セル１０
の画素行数（走査電極数）が１３行であるときの例であ
り、この実施例では、１つの画素行の画素部を表示を１
４フレーム目ごとに１回書き替えるようにしている。

【００９６】図１において、Ｔは１フレーム、ｔ１，ｔ
２，ｔ３，…ｔ１３は各フレームＴ中における第１行，
第２行，第３行…第１３行（最終行）の画素行の選択期
間であり、各フレームＴに付した（）内の数字はフレー
ム番号であり、図では、第１３フレームから第１６レー
ムまでを示している。

【００９７】また、図１において、Ｒは第１行の画素部
のリセット期間、Ｐは前記リセット期間に続く準安定状
態選択期間であり、この実施例では、各画素行の画素部
のリセット期間Ｒおよび準安定状態選択期間Ｓを、１３
フレームおきに１回の周期で確保している。

【００９８】すなわち、第１行の画素部のリセット期間
Ｒおよび準安定状態選択期間Ｐは、第１フレームの前、
第１３フレームと第１４フレームとの間、第２６フレー
ムと第２７フレームとの間、第３９フレームと第４０フ
レームとの間というように、１３フレームおきに１回の
周期で確保してある。

【００９９】図１に示した走査信号Ｃとデータ信号Ｓお
よび電極間電圧Ｃ−Ｓについて説明すると、前記走査信
号Ｃは、図のような波形のパルス信号であり、１３フレ
ームおきに１回の周期で確保されたリセット期間Ｒに十
分大きいリセット電位ＶCRになり、前記リセット期間Ｒ
に続く準安定状態選択期間Ｐに所定の準安定状態選択電
位ＶCPになる。また、この走査信号Ｃは、前記準安定状
態選択期間Ｐの直後のフレーム（図１では第１４フレー
ム）Ｔでは、このフレームＴの全期間を通じて０電位を
維持し、前記直後のフレームを除く他のフレームＴで
は、前記第１行の画素部の選択期間ｔ１に書込み電位Ｖ
CDになる。

【０１００】一方、前記データ信号Ｓは、図のような波
形のパルス信号であり、前記リセット期間Ｒに前記走査
信号Ｃのリセット電位ＶCRに対して十分大きい電位差
（液晶分子をほぼ垂直に立上がり配向させるのに十分な
電位差）を有するリセット電位ＶSRになり、前記準安定
状態選択期間Ｐに前記走査信号Ｃの準安定状態選択電位
ＶCPに対して所定の電位差を有する第１または第２のい
ずれかの準安定状態選択電位ＶSPになる。

【０１０１】前記準安定状態選択電位ＶSPは、第１の準
安定状態を選択するときと、第２の準安定状態を選択す
るときとで異なり、上述したように、第１準安定状態選
択電圧がほぼ０Ｖで、第２準安定状態選択電圧が第１準
安定状態選択電圧よりも絶対値が大きい電圧である場
合、第１の準安定状態を選択するための準安定状態選択
電位ＶSPは、前記走査信号Ｃの準安定状態選択電位ＶCP
と同極性で絶対値がほぼ同じ電位であり、第２の準安定
状態を選択するときの準安定状態選択電位ＶSPは、前記
走査信号Ｓの準安定状態選択電位ＶCPとは逆極性の電位
（図に示した電位）である。

【０１０２】また、前記データ信号Ｓは、前記準安定状
態選択期間Ｐの直後のフレーム（図１では第１４フレー
ム）Ｔでは、その全期間を通じて０電位を維持し、前記
直後のフレームを除く他のフレームＴでは、各画素行の
選択期間ｔ１，ｔ２，ｔ３，…ｔ１３ごとに、その電位
が画像データに応じて変化する。

【０１０３】なお、上記走査信号Ｃとデータ信号ＶSPは
いずれも、前記書込み電位ＶCDおよび画像データに応じ
た電位の極性が１フレームＴごとに反転する信号であ
り、前記リセット電位ＶCR，ＶSRおよび準安定状態選択
電位ＶCP，ＶSPの極性も、リセット期間Ｒおよび準安定
状態選択期間Ｐごとに反転する。

【０１０４】前記電極間電圧Ｃ−Ｓは、前記走査信号Ｃ
とデータ信号Ｓとの電位差に応じた波形のパルス電圧で
あり、第１フレームの前に１回、その後１３フレームお
きに１回の周期で確保された各リセット期間Ｒに、前記
走査信号Ｓのリセット電位ＶCRとデータ信号Ｓのリセッ
ト電位ＶSRとの電位差に相当するリセット電圧ＶR にな
り、前記リセット期間Ｒに続く準安定状態選択期間Ｐ
に、前記走査信号Ｃの準安定状態選択電位ＶCPとデータ
信号Ｓの準安定状態選択電位ＶSPとの電位差に相当する
第１または第２のいずれかの準安定状態選択電圧ＶP に
なる。

【０１０５】さらに、この電極間電圧Ｃ−Ｓは、前記準
安定状態選択期間Ｐの直後のフレーム（図１では第１４
フレーム）Ｔでは、その全期間を通じてほぼ０Ｖにな
り、前記直後のフレームを除く他のフレームＴでは、前
記第１行の画素部の選択期間ｔ１に、前記走査信号Ｃの
書込み電位ＶCDと前記データ信号Ｓの画像データに応じ
た電位との差に相当する書込み電圧ＶD になり、前記走
査信号Ｃの電位が０電位である非選択期間（第２行〜第
１３行の画素部の選択期間ｔ２〜ｔ１３）に、前記デー
タ信号Ｓの画像データに対応する電位に応じた非書込み
電圧になる。

【０１０６】この実施例の駆動方法は、液晶セル１０の
各画素行の画素部の電極１３，１４間に図１に示したよ
うな波形の電極間電圧Ｃ−Ｓを印加することにより、各
画素行の画素部の表示をそれぞれ、１４フレーム目ごと
に１回書き替えるものであり、前記第１行の画素部の表
示は次のようにして書き替えられる。

【０１０７】すなわち、前記第１行の画素部の電極間に
は、その画素行のリセット期間Ｒに前記リセット電圧Ｖ
R が印加され、このリセット電圧ＶR により、前記画素
部の液晶分子が基板１１，１２面に対してほぼ垂直に立
上がり配向して、その前の書込み状態がリセットされ
る。

【０１０８】また、次の準安定状態選択期間Ｐになる
と、前記電極間に、前記リセット電圧ＶR よりも十分に
絶対値が小さい第１または第２のいずれかの準安定状態
選択電圧ＶP が印加され、それに応じて、前記画素部の
液晶分子が、基板１１，１２面に対して倒伏するように
配向し始める。

【０１０９】ただし、液晶１８の応答の遅れにより、準
安定状態選択電圧ＶP を印加しても、垂直に立上がり配
向した液晶分子は、直ぐには第１または第２の準安定状
態に倒伏しないため、準安定状態選択期間Ｐ内に行なわ
れる準安定状態の選択は不十分であり、したがって、前
記準安定状態選択期間Ｐに続くフレーム（図１では第１
４フレーム）Ｔに入ったときの液晶分子の配向状態は、
前記準安定状態よりは垂直に近い状態である。

【０１１０】しかし、この実施例では、前記準安定状態
選択期間Ｐの直後のフレーム（図１では第１４フレー
ム）Ｔに、その全期間を通じて走査信号Ｃとデータ信号
Ｓとをそれぞれ０電位にすることにより、無期間書込み
電圧と非選択電圧の両方の印加を停止しているため、電
極間電圧Ｃ−Ｓがほぼ０Ｖになり、このフレームＴの期
間中に、液晶分子が前記準安定状態選択期間Ｐに印加さ
れた第１または第２のいずれかの準安定状態選択電圧Ｖ
P に応じて第１または第２のいずれかの準安定状態に倒
伏配向する。

【０１１１】そして、前記準安定状態選択期間Ｐの直後
のフレームに続くフレーム（図１では第１５フレーム）
から、次のリセット期間Ｒの直前のフレームまでは、そ
の各フレームＴごとに、前記第１行の画素部の選択期間
ｔ１には書込み電圧ＶD が、非選択期間（第２行〜第１
３行の画素部の選択期間ｔ２〜ｔ１３）には非書込み電
圧が電極間に印加され、これらの各フレームＴごとに周
期的に印加される前記書込み電圧ＶD と非書込み電圧と
によって決まる実効電圧に応じた書込み状態に液晶分子
が配向して表示が書き替えられる。なお、液晶分子が所
定の書込み状態に配向するのに要するフレーム数は液晶
１８の応答性によって決まり、その配向状態が前記実効
電圧の印加中維持される。

【０１１２】以下は、上述した駆動の繰り返しであり、
次のリセット期間Ｒになると、リセット電圧ＶR の印加
により液晶分子がほぼ垂直に立上がり配向して前の書込
み状態がリセットされ、それに続く準安定状態選択期間
Ｐからその直後のフレームＴにおいて、液晶分子が、前
記準安定状態選択期間Ｐに印加された準安定状態選択電
圧ＶP に応じて第１または第２の準安定状態に配向し、
その後の各フレームに、実効電圧に応じた書込み状態に
液晶分子が配向して表示が書き替えられる。

【０１１３】すなわち、この駆動方法は、液晶セル１０
の電極１３，１４間に、リセット電圧ＶR と第１および
第２の準安定状態選択電圧のいずれか一方の電圧ＶP を
順に印加した後、一定の期間（上記実施例では、準安定
状態選択期間Ｐの直後の１フレームＴ）は、液晶分子を
所定の書き込み配向状態に配向させる実効電圧を得るた
めの書込み電圧ＶD と非選択電圧との両方の印加を行な
わずに電極間電圧Ｃ−Ｓをほぼ０Ｖとした状態を保ち、
その後に前記書込み電圧ＶD および非選択電圧を印加し
て表示を書き替えるものである。

【０１１４】この駆動方法のように、リセット電圧ＶR
と第１および第２のいずれか一方の準安定状態選択電圧
ＶP とを順に印加した後、一定の期間、書込み電圧ＶD
および非選択電圧を印加しない状態を保ってから、その
後に前記書込み電圧ＶD および非選択電圧を印加すれ
ば、前記書込み電圧ＶD を印加しない状態を保つ一定の
期間に液晶分子を第１または第２のいずれかの準安定状
態に配向させ、準安定状態を十分に選択した状態で、実
効電圧による書込みを開始することができる。

【０１１５】このため、この駆動方法によれば、液晶分
子の配向状態が互いに異なる２つの表示素子の電気光学
特性を合わせ持った液晶表示素子に、信頼性の高い書込
みを行なわせることができる。

【０１１６】しかも、この駆動方法では、リセット電圧
ＶR と第１および第２のいずれか一方の準安定状態選択
電圧ＶP とを順に印加した後、一定の期間、書込み電圧
ＶDおよび非選択電圧を印加しない状態を保ってから、
その後に前記書込み電圧ＶDおよび非選択電圧を印加し
て実効電圧による書込みを行なうようにしているため、
液晶分子がリセット状態から実効電圧に応じて書込み状
態に配向するまでの応答速度も速い。

【０１１７】すなわち、リセット電圧ＶR と第１および
第２のいずれか一方の準安定状態選択電圧ＶP とを順に
印加した後、直ちに書込み電圧ＶD および非選択電圧を
印加して書込みを行なう場合は、液晶分子がリセット状
態から実効電圧に応じて書込み状態に配向するまでの応
答速度が、約４５０ｍsec である。

【０１１８】これに対して、上記駆動方法のように、準
安定状態選択期間Ｐの直後の１フレームＴには書込み電
圧ＶD および非選択電圧を印加せず、その次のフレーム
Ｔから書込み電圧ＶD および非選択電圧を印加する場合
は、液晶分子がリセット状態から実効電圧に応じて書込
み状態に配向するまでの応答速度が、約１８０ｍsecで
あり、したがって、表示を書き替える際の、前の配向状
態のリセットから次の書込みまでを極く短時間で行なえ
る。

【０１１９】また、上記駆動方法では、書込み電圧ＶD
および非選択電圧の印加を停止する期間を、準安定状態
選択期間Ｐの直後の１フレームＴだけにし、その次のフ
レームＴから次のリセット期間Ｒの直前のフレームＴま
での期間に、書込み電圧ＶDおよび非選択電圧を周期的
に印加するようにしているため、書込み電圧ＶD および
非書込み電圧によって決まる実効電圧に対して液晶分子
を十分に応答動作させ、確実な書込みを行なうことがで
きる。

【０１２０】なお、上記第１の実施例の駆動方法では、
書込み電圧ＶD の印加を停止するフレーム（上記実施例
では準安定状態選択期間Ｐの直後の１フレーム）には、
書込み電圧ＶD と非選択電圧との両方の印加を停止し
て、電極間電圧Ｃ−Ｓをほぼ０Ｖにしているが、前記書
込み電圧ＶD の印加を停止するフレームには、非選択電
圧の印加も停止して、電極間電圧Ｃ−Ｓをほぼ０Ｖにし
ているが、前記書込み電圧ＶD の印加を停止する期間に
は、書込み電圧ＶD の印加だけを停止し、非選択電圧は
印加するようにしてもよい。

【０１２１】図２はこの発明の駆動方法の第２の実施例
を示す、前記液晶セル１０の走査電極１３および信号電
極１４に供給する走査信号およびデータ信号と、前記電
極１３，１４間に印加される電圧の波形図であり、ここ
では、各画素行のうちの第１行の画素部に対応する走査
電極１３に供給する走査信号Ｃと、各画素列のうちの１
つの画素列に対応する信号電極１４に供給するデータ信
号Ｓと、前記走査電極１３と信号電極１４との間に印加
される電極間電圧Ｃ−Ｓを示している。

【０１２２】なお、図２に示した波形は、液晶セル１０
の画素行数（走査電極数）が１３行であるときの例であ
り、この実施例でも、１つの画素行の画素部を表示を１
４フレーム目ごとに１回書き替えるようにしている。

【０１２３】この実施例の駆動方法は、書込み電圧ＶD
の印加を停止するフレームには、書込み電圧ＶD の印加
だけを停止し、非選択電圧は印加するようにしたもので
あり、前記走査信号Ｃの波形は上述した第１の実施例と
同じであるが、データ信号Ｓの波形は、準安定状態選択
期間Ｐの直後のフレーム（図２では第１４フレーム）Ｔ
を含む全てのフレームＴにおいて、各画素行の選択期間
ｔ１，ｔ２，ｔ３，…ｔ１３ごとに、その電位が画像デ
ータに応じて変化する波形である。

【０１２４】したがって、電極間電圧Ｃ−Ｓは、前記準
安定状態選択期間Ｐの直後のフレームＴに、その全期間
を通じて、前記データ信号Ｓの画像データに応じた電位
に応じた非書込み電圧になり、他のフレームＴでは、前
記第１行の画素部の選択期間ｔ１に、走査信号Ｓの書込
み電位ＶCDとデータ信号Ｓの画像データに応じた電位と
の差に相当する書込み電圧ＶD になり、前記走査信号Ｓ
の電位が０電位である非選択期間（第２行〜第１３行の
画素部の選択期間ｔ２〜ｔ１３）に、前記データ信号Ｓ
の画像データに対応する電位に応じた非書込み電圧にな
る。

【０１２５】なお、前記走査信号Ｃおよびデータ信号Ｓ
と電極間電圧Ｃ−Ｓのリセット期間Ｒおよび準安定状態
選択期間Ｐの波形は上述した第１の実施例と同じである
から、その説明は省略する。

【０１２６】すなわち、この実施例の駆動方法は、液晶
セル１０の電極１３，１４間に、リセット電圧ＶR と第
１および第２のいずれか一方の準安定状態選択電圧ＶP
を順に印加した後、一定の期間（この実施例では、準安
定状態選択期間Ｐの直後の１フレームＴ）液晶分子を所
定の書き込み配向状態に配向させる実効電圧を得るため
の書込み電圧ＶD を印加しない状態を保ち、その後に前
記書込み印加ＶD を印加して表示を書き替えるものであ
る。

【０１２７】この駆動方法においては、書込み電圧の印
加を停止するフレームにも非選択電圧の印加を継続する
が、この場合でも、リセット電圧ＶR と第１および第２
のいずれか一方の準安定状態選択電圧ＶP とを順に印加
した後、一定の期間、書込み電圧ＶD を印加しない状態
を保ってから、その後に前記書込み電圧ＶD を印加すれ
ば、前記書込み電圧ＶD を印加しない状態を保つ一定の
期間に液晶分子を第１または第２のいずれかの準安定状
態に配向させ、準安定状態を十分に選択した状態で、実
効電圧による書込みを開始することができるため、液晶
分子の配向状態が互いに異なる２つの表示素子の電気光
学特性を合わせ持った液晶表示素子に、信頼性の高い書
込みを行なわせることができる。

【０１２８】また、この駆動方法でも、リセット電圧Ｖ
R と第１および第２のいずれか一方の準安定状態選択電
圧ＶP とを順に印加した後、一定の期間、書込み電圧Ｖ
D を印加しない状態を保ってから、その後に前記書込み
電圧ＶD を印加して実効電圧による書込みを行なうよう
にしているため、液晶分子がリセット状態から実効電圧
に応じて書込み状態に配向するまでの応答速度が速い。

【０１２９】この実施例の駆動方法の場合、液晶分子が
リセット状態から実効電圧に応じて書込み状態に配向す
るまでの応答速度は、約１８０ｍsec であり、したがっ
て、表示を書き替える際の、前の配向状態のリセットか
ら次の書込みまでを極く短時間で行なえる。

【０１３０】なお、上記第１および第２の実施例では、
書込み電圧ＶD の印加を停止する期間を、準安定状態選
択期間Ｐの直後の１フレームＴだけにしているが、前記
書込み電圧ＶD の印加を停止する期間は、その後の実効
電圧による書込み期間の長さが液晶分子が十分に応動動
作し得る長さでありさえすれば、例えば準安定状態選択
期間Ｐに続く２〜３フレームとしてもよい。

【０１３１】すなわち、前記書込み電圧ＶD を印加しな
い状態を保つ期間の長さは、液晶の応答性に応じて設定
すればよく、少なくとも液晶分子がリセット電圧ＶR の
印加によりほぼ垂直に立上がり配向した状態から準安定
状態選択電圧ＶP に応じた第１または第２の準安定状態
まで配向するのに要する期間だけ書込み電圧ＶD を印加
しない状態を保ってやれば、前記準安定状態を十分に選
択することができる。

【０１３２】また、上記各実施例では、液晶セル１０の
画素行数（走査電極数）が１３行であり、１つの画素行
の画素部を表示を１４フレーム目ごとに１回書き替える
場合の駆動方法を例にとって説明したが、前記液晶セル
１０の画素行数は１３行でなくてもよく、また表示の書
き替え終期も任意でよい。

【０１３３】さらに、上記各実施例では、表示の書き替
えを行なうフレームＴとその前のフレームＴとの間にリ
セット期間Ｒと準安定状態選択期間Ｐとを確保している
が、前記リセット期間Ｒと準安定状態選択期間Ｐは、表
示の書き替えを行なうフレームＴ中の初期に挿入して
も、あるいは、表示の書き替えを行なうフレームの前の
フレームＴ中の終期に挿入してもよい。

【０１３４】また、上記各実施例の駆動方法は、単純マ
トリックス方式の液晶セル１０を用いた液晶表示素子を
対象としたものであるが、この発明は、液晶分子の配向
状態が互いに異なる２つの表示素子の電気光学特性を合
わせ持った液晶表示素子の駆動に広く適用することがで
きる。

【０１３５】

【発明の効果】この発明の駆動方法によれば、リセット
電圧と第１および第２の準安定状態選択電圧のいずれか
一方とを順に印加した後、一定の期間、書込み電圧を印
加しない状態を保ってから、その後に前記書込み電圧を
印加するようにしているため、液晶分子の配向状態が互
いに異なる２つの表示素子の電気光学特性を合わせ持っ
た液晶表示素子に、信頼性の高い書込みを行なわせるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の駆動方法の第１の実施例を示す、走
査信号およびデータ信号と電極間印加電圧の波形図。

【図２】この発明の駆動方法の第２の実施例を示す、走
査信号およびデータ信号と電極間印加電圧の波形図。

【図３】この発明の駆動方法により駆動する液晶表示素
子の基本構成を示す、初期配向状態と第１の準安定状態
と第２の準安定状態の斜視図。

【図４】前記液晶表示素子の断面図。

【図５】前記液晶表示素子の初期配向状態とリセット状
態と第１および第２の準安定状態における液晶分子の配
向状態を示す模式図。

【図６】前記液晶表示素子の初期配向状態における電圧
−出射率特性図およびＣＩＥ色度図。

【図７】前記液晶表示素子の第１の準安定状態における
電圧−出射率特性図およびＣＩＥ色度図。

【図８】前記液晶表示素子の第２の準安定状態における
電圧−出射率特性図およびＣＩＥ色度図。

【符号の説明】

１０…液晶セル １１ａ…前側基板の配向処理方向 １２ａ…後側基板の配向処理方向 １８…カイラル剤が添加されたネマティック液晶 ２１，２２…偏光板 ２１ａ，２２ａ…透過軸 ３０…反射板 ４０…駆動系 Ｔ…フレーム Ｒ…リセット期間 Ｐ…準安定状態選択期間 ｔ１…第１行のの画素行の選択期間 ＶR …リセット電圧 ＶP …準安定状態選択電圧 ＶD …書込み電圧

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに対向する面それぞれに電極が形成さ
   れた一対の基板の間にネマティック液晶層が挟持され、
   前記液晶層の液晶分子が、前記一対の基板の電極間に液
   晶分子の分子長軸を基板面に対してほぼ垂直に配向させ
   るリセット電圧を印加した後、それより低い値の第１の
   準安定状態選択電圧と、この第１の準安定状態選択電圧
   とは異なる第２の準安定状態選択電圧のいずれか一方を
   選択的に印加することにより、前記液晶分子が所定の状
   態で配向する第１の準安定状態と、この第１の準安定状
   態とは異なる配向状態で配向する第２の準安定状態のい
   ずれかに配向するとともに、前記第１および第２の準安
   定状態のそれぞれにおいて、前記電極間に印加される電
   圧の実効値に応じた書込み配向状態に配向するた液晶セ
   ルと、少なくとも一枚の偏光板とを備えた液晶表示素子
   を駆動する方法において、 前記液晶セルの電極間に、前記リセット電圧と前記第１
   および第２の準安定状態選択電圧のいずれか一方とを順
   に印加した後、一定の期間、前記液晶分子を所定の書き
   込み配向状態に配向させる実効電圧を得るための書込み
   電圧を印加しない状態を保ち、その後に前記書込み電圧
   を印加して表示を書き替えることを特徴とする液晶表示
   素子の駆動方法。
2. 【請求項２】前記液晶セルは、単純マトリックス方式の
   液晶セルであり、各画素行の画素部の電極間に、前記リ
   セット電圧と前記第１および第２の準安定状態選択電圧
   のいずれか一方を順に印加した後、その直後の少なくと
   も１つのフレームには前記書込み電圧を印加せず、その
   後の各フレームに前記書込み電圧を印加することを特徴
   とする請求項１に記載の液晶表示素子の駆動方法。
3. 【請求項３】前記書込み電圧を印加しないフレームに
   は、書込み電圧と非選択電圧の両方の印加を停止するこ
   とをことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子の
   駆動方法。
4. 【請求項４】前記書込み電圧を印加しないフレームに
   は、書込み電圧の印加だけを停止し、非選択電圧は印加
   することをことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示
   素子の駆動方法。