JP2001051255A

JP2001051255A - 液晶表示装置及び液晶表示素子の駆動方法

Info

Publication number: JP2001051255A
Application number: JP11225177A
Authority: JP
Inventors: Naoki Masazumi; 直樹将積; Makiko Mabukuro; 麻希子万袋
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-08-09
Filing date: 1999-08-09
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶のコレステリック相による選択反射を利
用した液晶表示装置において、周囲環境の温度変化にも
拘わらず常に良好な表示を行うことができ、駆動方法及
び駆動回路の簡素化を図る。【解決手段】液晶のコレステリック相による選択反射
を利用した液晶表示素子を駆動する際、第１リセットパ
ルス信号はそのパルス幅と電圧値を温度に拘わらず一定
に保つ。第２リセットパルス信号と選択パルス信号はそ
のパルス幅及び／又は電圧値を温度に応じて変化させ
る。また、第１リセットパルス信号と同様に第２リセッ
トパルス信号をそのパルス幅と電圧値を温度に拘わらず
一定に保ち、選択パルス信号はそのパルス幅及び／又は
電圧値を温度に応じて変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、液晶表示装置及び液晶
表示素子の駆動方法、詳しくは、液晶のコレステリック
相による選択反射を利用した液晶表示装置及び液晶表示
素子の駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術と課題】近年、カイラルネマティック液晶
を用いた液晶表示素子などの液晶のコレステリック相に
よる選択反射を利用した液晶表示素子が、表示装置の軽
量化、薄型化、省エネルギー化、駆動の簡易化等の利点
によって注目されている。

【０００３】カイラルネマティック液晶は固有のヒステ
リシス現象を有していることが知られている。従って、
ヒステリシス現象の影響による問題が生じないようにす
るためには、その駆動に際して、液晶に第１リセットパ
ルス信号を印加してホメオトロピック状態にリセットし
てから所望の画素を所望の状態にセットすることが求め
られる。

【０００４】一方、カイラルネマティック液晶には温度
特性があり、常に同一の電圧値とパルス幅を持つパルス
電圧で駆動すると、温度によっては表示状態が異なって
しまうという問題点を有している。そこで、周囲環境の
温度に合わせてパルス電圧を調整し、温度補償をとる必
要がある。

【０００５】しかしながら、前述したホメオトロピック
状態にリセットするためのリセットパルス信号には、液
晶を所望の反射状態にするための選択パルス信号よりも
大きなエネルギーが必要であり、そのため、通常はカイ
ラルネマティック液晶の駆動にはエネルギーの異なる複
数のパルス信号が必要となる。従って、温度補償はそれ
ぞれパルス信号に対して行わねばならず、駆動方法及び
駆動回路が複雑化するという問題点がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、周囲環境の温度
変化にも拘わらず常に良好な表示を行うことができ、し
かも、駆動方法及び駆動回路が簡略化できる液晶表示装
置及び液晶表示素子の駆動方法を提供することにある。

【０００７】

【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る液晶表示装置は、液晶を所望の選択反
射状態にセットするのに先立って、液晶をホメオトロピ
ック状態にする第１リセットパルス信号を印加して駆動
を行い、該第１リセットパルス信号の電圧値及びパルス
幅を周囲温度に拘わらず一定に保つようにする。

【０００８】即ち、第１リセットパルス信号はある一定
のパルス幅と電圧値に設定すれば、液晶をホメオトロピ
ック状態にすることができる。従って、第１リセットパ
ルス信号を温度変化に拘わらずそのパルス幅、電圧値を
一定に保つことにより、駆動方法を簡略化でき、駆動回
路も簡素化できる。

【０００９】さらに、本発明に係る液晶表示装置におい
ては、前記第１リセットパルス信号の印加の後に、液晶
を所望の配向状態にする選択パルス信号を印加して駆動
を行い、該選択パルス信号の電圧値及びパルス幅の少な
くとも一方を周囲温度に応じて変化させてもよい。即
ち、選択パルス信号は液晶に特有の温度依存性を有する
ため、温度変化に応じてその電圧値及び／又はパルス幅
を変化させることにより、常時安定した良好な表示が可
能となる。

【００１０】さらに、本発明に係る液晶表示装置は、前
記第１リセットパルス信号に続いて、液晶をフォーカル
コニック状態にする第２リセットパルス信号を印加して
から、前記選択パルス信号を印加する場合、前記第２リ
セットパルス信号はその電圧値及びパルス幅の少なくと
も一方を周囲温度に応じて変化させてもよく、あるい
は、周囲温度に拘わらずその電圧値及びパルス幅を一定
に保つようにしてもよい。

【００１１】即ち、第２リセットパルス信号は液晶の種
類によってその温度依存性が異なる。特定のパルス幅、
電圧値に設定すれば温度依存性を無視できるのであれ
ば、温度変化に拘わらずそのパルス幅、電圧値を一定に
保つ。しかし、温度依存性が顕著な液晶に対しては温度
変化に応じてパルス幅、電圧値を変化させればよい。

【００１２】以上の駆動方法を採用することによって、
温度変化によって液晶のリセット状態が変動したり、表
示状態が異なってしまう不具合を防止することができ、
常時安定した表示を得ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る液晶表示装置
及び液晶表示素子の駆動方法の実施形態について、添付
図面を参照して説明する。

【００１４】（液晶表示素子）まず、本発明に係る駆動
方法の対象となる液晶表示素子の一例を図１に示す。液
晶表示装置はこの液晶表示素子と制御部、温度検出手段
等から構成される。液晶表示素子１０は、赤色の選択反
射と透明状態の切り換えにより表示を行う赤色表示層１
１Ｒと、緑色の選択反射と透明状態の切り換えにより表
示を行う緑色表示層１１Ｇと、青色の選択反射と透明状
態の切り換えにより表示を行う青色表示層１１Ｂを積層
したもので、最下層には光吸収層１９が配置されてい
る。

【００１５】各表示層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂは、それ
ぞれ透明電極１３，１４を形成した透明基板１２間に樹
脂製柱状構造物１５及び液晶１６を挟持したものであ
る。また、透明電極１３，１４上には図示しない配向制
御膜あるいは絶縁膜を設けたり、スペーサ粒子を散布し
てもよい。

【００１６】液晶１６としては、室温でコレステリック
相を示すカイラルネマティック液晶を使用する。カイラ
ルネマティック液晶はネマティック液晶にカイラル材を
添加することによって得られる。カイラル材は、ネマテ
ィック液晶に添加された場合にネマティック液晶の分子
をねじる作用を有し、添加量を調整することで液晶の選
択反射波長が制御される。

【００１７】この液晶表示素子１０において、各表示層
１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの透明電極１３，１４はそれぞ
れ駆動回路２０に接続されており、透明電極１３，１４
の間にそれぞれ所定電圧のパルス信号が印加される。こ
の印加電圧に応答して、液晶１６が可視光を透過する透
明状態（フォーカルコニック状態）と、可視光を選択的
に反射する選択反射状態（プレーナ状態）との間で表示
が切り換えられる。

【００１８】透明電極１３，１４は、それぞれ微細な間
隔を保って平行に並べられた複数の帯状電極からなり、
その帯状に並ぶ向きが互いに直角方向となるように対向
させてある。即ち、各液晶１６に対してマトリクス状に
順次電圧が印加されて表示が行われる。このようなマト
リクス駆動を各表示層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂごとに順
次又は同時に行うことにより、液晶表示素子１０にフル
カラー画像を表示する。

【００１９】光吸収層１９を観察する方向（矢印Ａ方
向）に対して最下層に設けることにより、各表示層１１
Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを透過した光は全て光吸収層１９に
よって吸収される。即ち、各表示層の全てが透明状態で
あれば黒色の表示となる。

【００２０】カイラルネマティック液晶を用いた表示層
１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにおいて、液晶の選択反射波長
が可視光領域にある場合、液晶分子のヘリカル軸が基板
面に対してほぼ平衡状態となったフォーカルコニック配
列状態においては、入射した可視光に対して微弱な散乱
を示すものの、ほぼ透過する透明状態となる。また、液
晶分子のヘリカル軸が基板面に対してほぼ垂直状態とな
ったプレーナ配列状態においては、入射した可視光に対
してヘリカルピッチに対応した波長の光を選択的に反射
する。これら二つの状態は所定の電圧を印加することに
よって切り換えることが可能であり、電圧の印加を停止
しても各状態は保持される。即ち、メモリ性を有する。

【００２１】以上の構成からなる液晶表示素子１０は、
青色表示層１１Ｂ及び緑色表示層１１Ｇを液晶がフォー
カルコニック配列となった透明状態とし、赤色表示層１
１Ｒを液晶がプレーナ配列となった選択反射状態とする
ことにより、赤色表示を行うことができる。また、青色
表示層１１Ｂを液晶がフォーカルコニック配列となった
透明状態とし、緑色表示層１１Ｇ及び赤色表示層１１Ｒ
を液晶がプレーナ配列となった選択反射状態とすること
により、イエローの表示を行うことができる。同様に、
各表示層の状態を透明状態と選択反射状態とを適宜選択
することにより、赤色、緑色、青色、白色、シアン、マ
ゼンタ、イエロー、黒色等の表示が可能であり、さら
に、各表示層の状態として中間の選択反射状態を選択す
ることにより中間色の表示が可能であり、フルカラー表
示素子として使用できる。

【００２２】（制御部及び駆動回路）図２は、液晶表示
素子の温度補償に関する制御部を示す。サーミスタを利
用した温度検出回路などからなる温度検出部３０８は、
周囲環境の温度を検出する。例えば、第１リセットパル
ス信号を印加するのに先立って、データ読出し制御部３
０７よりデータ読出し信号が温度検出部３０８へ出力さ
れると、温度検出部３０８は温度データをデータ読出し
制御部３０７へ出力する。データ読出し制御部３０７
は、温度補正データ記憶部３０６に温度データに応じた
温度補正データの読出し制御信号を出力する。

【００２３】温度補正データ記憶部３０６は、データ読
出し制御部３０７より出力された補正データ読出し制御
信号によって、記憶している補正データを参照し、電圧
値データを電圧変調制御部３０４に出力し、パルス幅デ
ータをパルス幅制御部３０５に出力する。電圧変調制御
部３０４は受け取った電圧値データに基づいて電源３０
３へ電源制御信号を出力する。電源３０３は電源制御信
号に応じて、ロウ電圧をロウドライバ３０１へ、またカ
ラム電圧をカラムドライバ３０２へ出力する。パルス幅
制御部３０５は、受け取ったパルス幅データに応じて、
ロウドライバ３０１及びカラムドライバ３０２を制御す
る。このように制御することで、所望の電圧値、パルス
幅を持つパルス信号を液晶表示素子１０に印加すること
ができる。

【００２４】ところで、前記液晶表示素子１０の各表示
層における画素構成は単純マトリクスであるため、図３
に示すように、走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍと信号電極Ｃ
１，Ｃ２〜Ｃｎのｍ×ｎのマトリクスで表すことができ
る。走査電極Ｒａと信号電極Ｃｂ（ａ，ｂはａ≦ｍ、ｂ
≦ｎを満たす自然数）との交差部分の画素をＬＣａ−ｂ
とする。また、これらの電極群はそれぞれロウドライバ
３０１、カラムドライバ３０２の出力端子に接続されて
おり、これらのドライバ３０１，３０２から各電極に走
査電圧及び選択電圧が印加される。ところで、以下に説
明する印加電圧（リセットパルス信号、選択パルス信
号）とは走査電圧と選択電圧とを重畳した電圧値を意味
する。

【００２５】（駆動方法）以下、前記液晶表示素子１０
の各液晶表示層を駆動する方法として、まず、各液晶を
フォーカルコニック状態にリセットする駆動方法を例に
とって、駆動信号の温度依存性とそれに対応した駆動方
法を説明する。

【００２６】（第１実施形態）図４は、液晶をフォーカ
ルコニック状態にリセットし、所望の表示を行う際に液
晶に印加する電圧波形を示す。最初に、Ｖ１の電圧値を
持つ第１リセットパルス信号を印加する。このパルス信
号により、カイラルネマティック液晶のねじれ構造は解
かれ、ホメオトロピック状態になる。次に、Ｖ２の電圧
値を持つ第２リセットパルス信号を印加する。このパル
ス信号により、カイラルネマティック液晶はフォーカル
コニック状態になる。

【００２７】なお、この第１及び第２リセットパルス信
号を印加するリセット期間を全画素に対して同時に設定
し、この後、順次各走査ライン上の画素に選択パルス信
号を印加して画面を書き換えるようにすれば、ヒステリ
シスの影響のない良好な画面表示を短時間で表示でき
る。

【００２８】次に、表示すべき画素部分に選択パルス信
号を印加する。このパルス信号の電圧値とパルス幅によ
り、カイラルネマティック液晶の表示状態が決定され
る。ここでは、プレーナ状態（もっとも明るい状態）に
設定するのに必要な最低限の電圧としてＶ３の電圧を印
加することにしている。

【００２９】ここで、第１リセットパルス信号の温度依
存性の一例を図５に示す。これは、ネマティック液晶
（メルク社製Ｅ４４）にカイラル剤（メルク社製Ｓ８１
１）を添加して選択反射波長が５５０ｎｍになるように
調整したカイラルネマティック液晶を用いた液晶表示素
子に対して、パルス幅３ｍｓｅｃとした場合の測定値で
ある。

【００３０】図５において、横軸は温度、縦軸は電圧値
であり、温度が上昇するに伴って電圧値は低くなる。し
かし、この第１リセットパルス信号は液晶をホメオトロ
ピック状態にするために十分高い電圧値に設定すればよ
いため、少なくとも図５に示されている最も高い電圧値
（約６３Ｖ）に設定すれば、温度変化に対しても変化さ
せる必要がない。

【００３１】次に、第２リセットパルス信号の温度依存
性の一例を図６に示す。横軸は温度、縦軸は電圧値であ
る。第２リセットパルス信号は電圧値に幅ａを有し、黒
三角マークはその温度での最大電圧値、黒四角マークは
その温度での最小電圧値を示す。図６に示す温度依存性
においては、例えば、電圧値を約３２Ｖに設定すると、
通常使用される温度範囲において常にその電圧値を用い
ることができる。

【００３２】選択パルス信号の温度依存性の一例を図７
に示す。横軸は温度、縦軸は電圧値であり、プレーナ状
態（もっとも明るい状態）が得られるのに必要な最低限
の電圧値をプロットしてある。選択パルス信号は、温度
が上昇するに伴って電圧値が低くなる。この電圧値によ
って表示状態が決まるため、温度を検出して電圧値を補
正すれば、温度変化しても同じ表示を行うことができ
る。

【００３３】そこで、本第１実施形態においては、液晶
を駆動する際、第１リセットパルス信号及び第２リセッ
トパルス信号は電圧値を一定に保ち、選択パルス信号の
電圧値を温度に応じて（図７参照）変化させる。なお、
各パルス信号のパルス幅は温度変化に拘わらず一定とす
る。

【００３４】このように、第１リセットパルス信号及び
第２リセットパルス信号に関しては、周囲温度に拘わら
ず、同じ電圧値と同じパルス幅に保つので、駆動制御が
容易になると共に、回路構成が簡単になる。

【００３５】（第２実施形態）前記第２リセットパルス
信号は電圧値に幅ａ（図６参照）を有しており、カイラ
ルネマティック液晶の種類によっては、即ち、温度変化
が大きい液晶にあっては、第２リセットパルス信号の電
圧値Ｖ２を温度によって変化させた方がよい場合もあ
る。

【００３６】この場合、第１リセットパルス信号は先の
第１実施形態と同様に、所定値以上の電圧値であれば温
度に関係なく、一定値とすることができる。また、選択
パルス信号の電圧値は先の第１実施形態と同様に温度に
よって変化させる。

【００３７】従って、本第２実施形態においては、液晶
を駆動する際、第１リセットパルス信号は電圧値を一定
に保ち、第２リセットパルス信号と選択パルス信号の電
圧値を温度に応じて変化させる。なお、各パルス信号の
パルス幅は温度変化に拘わらず一定とする。

【００３８】（第３実施形態）カイラルネマティック液
晶では、印加する選択パルス信号のパルス幅を変えるこ
とによっても配向状態を選択可能である。印加する選択
パルス信号の電圧値Ｖと選択されるＹ値（視感反射率）
との関係（以下、Ｖ−Ｙ特性という）を種々のパルス幅
について測定した結果の一例を図８に示す。

【００３９】ここで、あるパルス幅について見ると、選
択パルス信号の電圧値を調整することで液晶の配向状態
を選択可能であることがわかる。また、Ｖ−Ｙ特性は、
選択パルス信号のパルス幅によって異なることが理解さ
れる。即ち、パルス幅が長くなると、同じＹ値を選択す
るために必要な電圧値は小さくなり、逆にパルス幅が短
くなると、同じＹ値を選択するために必要な電圧値は大
きくなる。

【００４０】同様に、第１リセットパルス信号及び第２
リセットパルス信号についてもパルス幅が長くなると必
要な電圧値は小さくなる傾向を示す。従って、選択パル
ス信号と必要なら第２リセットパルス信号の電圧値は一
定に保ち、周囲温度に合わせてパルス幅を変化させるよ
うにしても構わない。即ち、温度が低い場合はこれらの
パルス信号のパルス幅を大きくし、温度が高い場合はパ
ルス幅を小さくするようにして補正を行えばよい。勿
論、この場合も、第１リセットパルス信号の電圧値とパ
ルス幅は一定とする。

【００４１】（他の実施形態）なお、本発明に係る液晶
表示装置及び液晶表示素子の駆動方法は前記実施形態に
限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更
することができる。

【００４２】特に、液晶表示素子の構成やその駆動回路
は任意である。また、第１及び第２のリセットパルス信
号や選択パルス信号は図４に示す電圧波形以外にも種々
の波形を使用することができる。また、選択パルス信号
と必要なら第２リセットパルス信号について、その電圧
値とパルス幅との両方を周囲温度に応じて変化させるよ
うにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る駆動方法の対象となる液晶表示素
子の一例を示す断面図。

【図２】前記液晶表示素子の制御部を示すブロック図。

【図３】前記液晶表示素子のマトリクス駆動回路を示す
ブロック図。

【図４】液晶を駆動する際のパルス電圧波形を示すチャ
ート図。

【図５】第１リセットパルス信号の温度依存性の一例を
示すグラフ。

【図６】第２リセットパルス信号の温度依存性の一例を
示すグラフ。

【図７】選択パルス信号の温度依存性の一例を示すグラ
フ。

【図８】選択パルス信号のＶ−Ｙ特性を種々のパルス幅
について示すグラフ。

【符号の説明】

１０…液晶表示素子１３，１４…電極１６…液晶２０…駆動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H093 NA20 NB02 NC47 NC57 ND44 ND49 NF06 5C006 AA15 AA22 AF13 AF46 AF52 AF78 BA11 BB08 BB11 BF38 FA19 FA41 5C080 AA10 BB08 CC03 DD20 EE28 JJ02 JJ04 JJ05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶のコレステリック相による選択反射
を利用した液晶表示装置において、液晶を所望の選択反
射状態にセットするのに先立って、液晶をホメオトロピ
ック状態にする第１リセットパルス信号を印加して駆動
を行い、該第１リセットパルス信号の電圧値及びパルス
幅を周囲温度に拘わらず一定に保つようにしたことを特
徴とする液晶表示装置。
【請求項２】液晶のコレステリック相による選択反射
を利用した液晶表示装置において、まず液晶をホメオト
ロピック状態にする第１リセットパルス信号を印加し、
この第１リセットパルス信号より後に、液晶を所望の配
向状態にする選択パルス信号を印加して駆動を行い、前
記第１リセットパルス信号は周囲温度に拘わらず電圧値
及びパルス幅を一定に保つと共に、前記選択パルス信号
は電圧値及びパルス幅の少なくとも一方を周囲温度に応
じて変化させるようにしたことを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項３】前記第１リセットパルス信号に続いて、
液晶をフォーカルコニック状態にする第２リセットパル
ス信号を印加してから、前記選択パルス信号を印加する
ようにし、前記第２リセットパルス信号は電圧値及びパ
ルス幅の少なくとも一方を周囲温度に応じて変化させる
ようにしたことを特徴とする請求項２記載の液晶表示装
置。
【請求項４】前記第１リセットパルス信号に続いて、
液晶をフォーカルコニック状態にする第２リセットパル
ス信号を印加してから、前記選択パルス信号を印加する
ようにし、前記第２リセットパルス信号は周囲温度に拘
わらず電圧値及びパルス幅を一定に保つようにしたこと
を特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項５】周囲温度を検出する温度検出手段を備え
たことを特徴とする請求項２、請求項３又は請求項４記
載の液晶表示装置。
【請求項６】液晶のコレステリック相による選択反射
を利用した液晶表示素子の駆動方法において、液晶を所
望の選択反射状態にセットするのに先立って、液晶をホ
メオトロピック状態にする第１リセットパルス信号を印
加して駆動を行い、該第１リセットパルス信号の電圧値
及びパルス幅を周囲温度に拘わらず一定に保つことを特
徴とする液晶表示素子の駆動方法。
【請求項７】液晶のコレステリック相による選択反射
を利用した液晶表示素子の駆動方法において、まず液晶
をホメオトロピック状態にする第１リセットパルス信号
を印加し、この第１リセットパルス信号より後に、液晶
を所望の配向状態にする選択パルス信号を印加して駆動
を行い、前記第１リセットパルス信号は周囲温度に拘わ
らず電圧値及びパルス幅を一定に保つと共に、前記選択
パルス信号は電圧値及びパルス幅の少なくとも一方を周
囲温度に応じて変化させることを特徴とする液晶表示素
子の駆動方法。
【請求項８】前記第１リセットパルス信号に続いて、
液晶をフォーカルコニック状態にする第２リセットパル
ス信号を印加してから、前記選択パルス信号を印加し、
前記第２リセットパルス信号は電圧値及び電圧値の少な
くとも一方を周囲温度に応じて変化させることを特徴と
する請求項７記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項９】前記第１リセットパルス信号に続いて、
液晶をフォーカルコニック状態にする第２リセットパル
ス信号を印加してから、前記選択パルス信号を印加し、
前記第２リセットパルス信号は周囲温度に拘わらず電圧
値及びパルス幅を一定に保つことを特徴とする請求項７
記載の液晶表示素子の駆動方法。