JP2003202545A

JP2003202545A - 液晶素子の駆動方法

Info

Publication number: JP2003202545A
Application number: JP2002001787A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Miura; 聖志三浦; Hideo Mori; 秀雄森; Yasushi Asao; 恭史浅尾
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】表示を切り替えた場合においてヒステリシス
現象の発生を抑制でき、良好な動画質を得る。【解決手段】１フレーム期間を２つのフィールド期間
に分け、一方のフィールド期間では略一定輝度のダーク
表示を行い、他方のフィールド期間では表示階調に合わ
せたブライト表示を行う。いま、図３(a) に示すよう
に、いくつかのフレーム期間に亘って黒表示を行った
後、中間調表示（つまり、０．４程度の透過率の表示）
に切り替えた場合、その切り替え直後における輝度不良
が認識されてしまわないように、フィールド期間の繰り
返し周波数等を適切なものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フラットパネルデ
ィスプレイ、プロジェクションディスプレイ、プリンタ
ー等のライトバルブに用いられる液晶素子の駆動方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アクティブ素子（例えば、ＴＦＴ
＝Thin Film Transistor等）を用いた表示素子としては
ネマチック液晶素子が広範に用いられているが、その代
表的な液晶モードとして、たとえば「エム・シャット
（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ）とダブリュー・ヘルフリッヒ
（Ｗ．Ｈｅｌｆｒｉｃｈ）著、ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙ
ｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、第１８巻、第４号（１９
７１年２月１５日発行）第１２７頁から１２８頁」にお
いて示されたツイステッドネマチック（Twisted Nemati
c）モードが広く知られている。一方、最近では、横方
向電界を利用したインプレインスイッチング（In-Plain
Switching）モードや垂直配向（Vertical Alignment）
モードを用いた液晶ディスプレイが発表されており、従
来型の液晶ディスプレイの欠点であった視野角特性の改
善がなされている。

【０００３】このように、ネマチック液晶素子に用いる
ための液晶モードとしてはいくつかのモードが存在する
のであるが、そのいずれのモードの場合にも液晶の応答
速度が数十ミリ秒以上と遅く、更なる応答速度の改善が
要求されている。

【０００４】近年、このような従来型のネマチック液晶
素子の応答速度を改善するものとして、カイラルスメク
チック相を示す液晶を用いた液晶モードがいくつか提案
されている。例えば、「ショートピッチタイプの強誘電
性液晶」、「高分子安定型強誘電性液晶」、「無閾反強
誘電性液晶」などが提案されており、未だ実用化には至
っていないものの、いずれもサブミリ秒以下の高速応答
性が実現できると報告されている。

【０００５】一方、我々は特願平１０−１７７１４５号
明細書にて一つの液晶素子を提案している（従来例１と
する）。この液晶素子では、例えば、高温側より等方性
液体相（ＩＳＯ.）−コレステリック相（Ｃｈ）−カ
イラルスメクチックＣ相又は等方性液体相（ＩＳ
Ｏ.）−カイラルスメクチックＣ相を示す相系列の材料
に着目し、仮想コーンのエッジより内側の位置にて単安
定化させるようにしている。そして、例えば、Ｃｈ−Ｓ
ｍＣ*相転移の際、又は等方相-ＳｍＣ*相転移の際に一
対の基板間に正負いずれかのＤＣ電圧を印加する、など
によって層方向を一方向に均一化させ、これにより高速
応答且つ階調制御が可能であり、動画質に優れた高輝度
の液晶素子が、高い量産性とともに実現しうるようにし
ている。そして、従来例１の素子は上述の各種スメクチ
ック液晶モードと比較して自発分極値を小さくする事が
できることからＴＦＴ等のアクティブ素子とのマッチン
グがよい素子となっている。

【０００６】以上述べたように、ネマチック液晶を用い
たＴＦＴ液晶ディスプレイが従来抱えていた応答速度に
関する問題点を解決できるという意味において、カイラ
ルスメクチック液晶、特に従来例１の液晶を用いた液晶
素子の実現が期待されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
１のような素子をＴＦＴで駆動する場合、液晶が自発分
極を有することから、切り替えた直後の表示に、切り替
える直前の表示の影響が現れてしまい（いわゆるヒステ
リシス現象）、特に動画像を表示する場合には画質が悪
くなるという問題があった。なお、従来例１に用いる液
晶（すなわち、一の極性の駆動電圧が印加された場合に
は透過率が大きく変化し、他の極性の駆動電圧が印加さ
れた場合には透過率が小さく変化する液晶）の場合、
「無閾反強誘電性液晶」や「ショートピッチタイプの強
誘電性液晶」等の通常のスメクチック液晶（つまり、ど
ちらの極性の駆動電圧でも透過率の変化がほぼ同じにな
るような液晶）に比べて上述のヒステリシス現象の影響
は比較的少ないが、高い階調性を必要とするような高品
質のディスプレイではその影響が無視できないものとな
る。

【０００８】そこで、本発明は、表示を切り替えた場合
におけるヒステリシス現象の発生を低減する液晶素子の
駆動方法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】本発明は上記事情を考慮
してなされたものであり、所定間隙を開けた状態に配置
された一対の基板と、これら一対の基板の間に配置され
たカイラルスメクチック液晶と、該カイラルスメクチッ
ク液晶を挟み込むように配置された一対の電極と、を備
えた液晶素子を駆動する、液晶素子の駆動方法におい
て、前記カイラルスメクチック液晶が、駆動電圧が印加
されていない場合には、液晶分子の平均分子軸が単安定
化された配向状態を示し、一の極性の駆動電圧が印加さ
れた場合には、液晶分子の平均分子軸が駆動電圧の大き
さに応じた角度で前記単安定化された位置から一方の側
にチルトし、他の極性の駆動電圧が印加された場合に
は、液晶分子の平均分子軸が駆動電圧の大きさに応じた
角度で前記単安定化された位置から他方の側にチルトす
る液晶であって、前記一の極性の駆動電圧を印加するこ
とによって最大チルト状態とした場合におけるチルト角
が、前記他の極性の電圧を印加することによって最大チ
ルト状態とした場合におけるチルト角よりも大きくなる
ような液晶であり、１フレーム期間を少なくとも２つの
フィールド期間に分割し、一方のフィールド期間におい
ては前記一対の電極を介して前記液晶に前記一の極性の
駆動電圧を印加して所望階調の表示を行い、かつ、他方
のフィールド期間においては前記一対の電極を介して前
記液晶に他の極性の駆動電圧を印加して黒表示を行う、
ことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図４を参照して、
本発明の実施の形態について説明する。

【００１１】本実施の形態に係る液晶素子は、図１に符
号Ｐで示すように、所定間隙を開けた状態に配置された
一対の基板１ａ，１ｂと、これら一対の基板１ａ，１ｂ
の間に配置されたカイラルスメクチック液晶２と、該カ
イラルスメクチック液晶２を挟み込むように配置された
一対の電極３ａ，３ｂと、を備えており、前記一対の電
極３ａ，３ｂを介して前記カイラルスメクチック液晶２
に電圧を印加することにより駆動されるようになってい
る。

【００１２】上述したカイラルスメクチック液晶２とし
ては、＊駆動電圧が印加されていない場合には、液晶分子の
平均分子軸が単安定化された配向状態を示し、＊一の極性の駆動電圧が印加された場合には、液晶分
子の平均分子軸が駆動電圧の大きさに応じた角度で前記
単安定化された位置から一方の側にチルトし、＊他の極性（前記一の極性に対する逆極性をいう。以
下、同じ）の駆動電圧が印加された場合には、液晶分子
の平均分子軸が駆動電圧の大きさに応じた角度で前記単
安定化された位置から他方の側（すなわち、前記一の極
性の電圧を印加したときにチルトする側とは反対の側）
にチルトする液晶であって、＊前記一の極性の駆動電圧を印加することによって最
大チルト状態とした場合におけるチルト角が、前記他の
極性の電圧を印加することによって最大チルト状態とし
た場合におけるチルト角よりも大きい液晶（つまり、前
記一の極性の駆動電圧を印加することによって最大チル
ト状態とした場合におけるチルト角をβ１とし、前記他
の極性の電圧を印加することによって最大チルト状態と
した場合におけるチルト角をβ２とした場合、β１＞β
２となるような液晶）、を用いると良い。このような液
晶は、透過率−電圧特性が図２に示すようになり、＊駆動電圧が印加されていない場合には、ほぼ０％の
透過率を示し、＊一の極性の駆動電圧が印加された場合には、印加電
圧の大きさに応じて透過率が連続的にかつ大きく変化
し、＊他の極性の駆動電圧が印加された場合には、印加電
圧の大きさに応じて透過率が連続的にかつ小さく変化す
る、こととなる。つまり、本実施の形態に用いる液晶２
は、カイラルスメクチック液晶本来のメモリ性（双安定
性）が消失されたものであって、チルト角の大きさを印
加電圧によって連続的に制御することができ、それに伴
って液晶素子の光量も連続的に変化させることができ、
階調表示を可能とするものである。

【００１３】本発明に適用できる液晶素子は、特願平１
０−１７７１４５号明細書或いは特開２０００−０１０
０７６号公報に記載の素子であり、該液晶材料の相転移
系列が等方性液体相（ＩＳＯ．）−コレステリック相
（Ｃｈ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ^＊）、ま
たは等方性液体相（ＩＳＯ．）− カイラルスメクチッ
クＣ相（ＳｍＣ^＊）を示し、ＳｍＣ^＊相への転移の際に
一対の基板間へ、正負いずれかのＤＣ電圧を印加するこ
とで、２つの層方向のうち一方の層方向のみに揃え、即
ち平均一軸配向処理軸とスメクチック層法線方向のずれ
方向が一定となるようにし、電圧無印加の状態で液晶分
子を仮想コーンエッジ上、あるいはその内側に安定化さ
せ、そのメモリ性を消失させたＳｍＣ^＊相の配向状態を
得ている。

【００１４】また、本発明に用いられるカイラルスメク
チック液晶は、相転移系列が、高温側より、等方性液体
相（ＩＳＯ.）−コレステリック相（Ｃｈ）−カイラ
ルスメクチックＣ相又は等方性液体相（ＩＳＯ.）−
カイラルスメクチックＣ相であるものが好ましい。以下
に本発明で用いられる液晶組成物を構成する好ましい化
合物の具体例を（１）〜（４）に示す。

【００１５】

【化１】 R₁,R₂ ：炭素原子数が１〜２０である置換基を有して
いてもよい直鎖または分岐状のアルキル基 X₁,X₂ ：単結合、O、COO、OOC Y₁,Y₂,Y₃,Y₄：ＨまたはＦ n：0または１

【００１６】

【化２】 R₁,R₂ ：炭素原子数が１〜２０である置換基を有して
いてもよい直鎖または分岐状のアルキル基 X₁,X₂ ：単結合、O、COO、OOC Y₁,Y₂,Y₃,Y₄：ＨまたはＦ

【００１７】

【化３】 R₁,R₂ ：炭素原子数が１〜２０である置換基を有して
いてもよい直鎖または分岐状のアルキル基 X₁,X₂ ：単結合、O、COO、OOC Y₁,Y₂,Y₃,Y₄：ＨまたはＦ

【００１８】

【化４】 R₁,R₂ ：炭素原子数が１〜２０である置換基を有して
いてもよい直鎖または分岐状のアルキル基 X₁,X₂ ：単結合、O、COO、OOC Y₁,Y₂,Y₃,Y₄：ＨまたはＦ

【００１９】次に、液晶素子Ｐの各構成部材等について
説明する。

【００２０】上述した基板１ａ，１ｂには、ガラスやプ
ラスチック等の透明性の高い材料を用いれば良い。

【００２１】また、電極３ａ，３ｂには、Ｉｎ_２Ｏ_３や
ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の材料を
用いれば良く、これらの電極３ａ，３ｂはそれぞれの基
板１ａ，１ｂに形成すると良い。

【００２２】さらに、各電極３ａ，３ｂの表面には、こ
れらの電極間のショートを防止するための絶緑膜４ａ，
４ｂを形成すると良く、かかる絶緑膜４ａ，４ｂは、Ｓ
ｉＯ _２、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５等にて形成すれば良い。

【００２３】また、カイラルスメクチック液晶２に接す
る位置には、その配向状態を制御するために一軸配向処
理を施した配向制御膜５ａ，５ｂを配置すると良い。か
かる配向制御膜５ａ，５ｂとしては、＊ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミド、ポリ
ビニルアルコール等の有機材料からなる溶液を塗布して
膜を形成し、該膜の表面にラビング処理を施したもの
や、＊ＳｉＯ等の酸化物や窒化物からなる無機材料を基板
１ａ，１ｂに斜め方向から所定の角度で蒸着させて形成
した斜方蒸着膜、を挙げることができる。なお、この配
向制御膜５ａ，５ｂの材質や一軸配向処理の条件等によ
り、液晶分子のプレチルト角（すなわち、配向制御膜５
ａ，５ｂの界面近傍において液晶分子が配向制御膜５
ａ，５ｂに対してなす角度）が調整される。

【００２４】また、このような配向制御膜５ａ，５ｂ
は、カイラルスメクチック液晶２の両側に配置してそれ
らの両方に一軸配向処理を施せば良く、その場合におけ
る一軸配向処理方向（特にラビング方向）の関係は、用
いる液晶材料を考慮して、＊アンチパラレル（両一軸
配向処理方向が平行かつ逆方向）、＊４５°以下の範囲でクロスする関係、のいずれかに
なるように設定すれば良い。

【００２５】さらに、基板１ａ，１ｂの間隙には、シリ
カビーズ等からなるスペーサー６を配置して、かかるス
ペーサー６によってその間隙寸法を規定するようにして
もよい。なお、間隙寸法は、液晶材料に応じて調整すれ
ば良いが、均一な一軸配向性を達成させたり、電圧が印
加されていない状態での液晶分子の平均分子軸を配向処
理軸Ｒの平均方向の軸と実質的に一致させるために、
０．３〜１０μｍの範囲に設定することが好ましい。

【００２６】またさらに、基板１ａ，１ｂの間隙にエポ
キシ樹脂等からなる接着粒子（不図示）を分散配置し
て、両基板１ａ，１ｂの接着性や、液晶素子Ｐの耐衝撃
性を向上させると良い。

【００２７】上記構造の液晶素子Ｐでは、液晶２として
カイラルスメクチック相を示す液晶を用いる場合につい
ては、その材料の組成を調整し、更に液晶材料の処理や
素子構成、例えば配向制御膜５ａ，５ｂの材料、処理条
件等を適宜設定することにより、上述のような特性、す
なわち、＊駆動電圧が印加されていない場合には、液晶分子の
平均分子軸が単安定化された配向状態を示し、＊一の極性の駆動電圧が印加された場合には、液晶分
子の平均分子軸が駆動電圧の大きさに応じた角度で前記
単安定化された位置から一方の側にチルトし、＊他の極性（前記一の極性に対する逆極性をいう。以
下、同じ）の駆動電圧が印加された場合には、液晶分子
の平均分子軸が駆動電圧の大きさに応じた角度で前記単
安定化された位置から他方の側（すなわち、前記一の極
性の電圧を印加したときにチルトする側とは反対の側）
にチルトする、ような特性を示すようにする。

【００２８】そして、カイラルスメクチック相を示す液
晶材料としては、前述したような特性（液晶材料固有の
物性値コーン角Θ、スメクチック層の層間隔ｄ、傾斜角
δについての特性）を示すようなビフェニル骨格やフェ
ニルシクロヘキサンエステル骨格、フェニルピリミジン
骨格等を有する炭化水素系液晶材料、ナフタレン系液晶
材料、ポリフッ素系液晶材料を適宜選択して調製した組
成物を用いる。

【００２９】さらに、液晶素子Ｐは、透過型としても良
く、反射型としても良い。なお、透過型の場合には両基
板１ａ，１ｂを透明にする必要があり、反射型の場合に
は、基板１ａ，１ｂの一方に光を反射させる機能を付与
する必要がある。ここで、光を反射させる機能を付与す
る方法としては、＊反射板や反射膜を、基板とは別体に設ける方法や、＊基板自体を反射部材で形成する方法や、等を挙げることができる。

【００３０】また、透過型の液晶素子の場合には両方の
基板に偏光板を（それらの偏光軸が互いに直交するよう
に）配置すれば良く、反射型の液晶素子の場合には少な
くとも一方の基板に偏光板を設ければ良い。

【００３１】さらに、本発明に係る液晶素子Ｐは単純マ
トリクス型としてもアクティブマトリクス型としても良
いが、単純マトリクス型にする場合には電極３ａ，３ｂ
をストライプ状に形成して互いに交差するように配置す
れば良く、アクティブマトリクス型にする場合には一方
の電極３ａ又は３ｂをドット状にマトリクス状に配置
し、各電極にアクティブ素子を接続して各画素に配置
し、他方の電極３ｂ又は３ａを基板全面或は一部に形成
すると良い。なお、アクティブ素子としては、ＴＦＴや
ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａ
ｌ）等を用いれば良い。

【００３２】またさらに、上述した液晶素子Ｐを用いて
カラー表示を行うようにしても良い。このようなカラー
表示を行う方法としては、・各画素にカラーフィルターを配置する方法や、・そのようなカラーフィルターを用いず、液晶素子に
対して異なる色の光を順次照射すると共に該光の照射に
同期させて画像を変更する方法（いわゆるフィールドシ
ーケンシャル方式）、を挙げることができる。

【００３３】ところで、上述のようなアナログ階調表示
を行うには、少なくともいずれか一方の電極３ａ，３ｂ
に駆動回路を接続して階調信号を供給すると良い。

【００３４】次に、上述した液晶素子Ｐの駆動方法の一
例について説明する。

【００３５】液晶素子Ｐに上述のような駆動回路を接続
して階調信号を供給すれば、各画素の液晶分子は印加電
圧に応じた角度にチルトし、そのチルト角によって透過
光量（つまり、表示階調）が決定される。ＴＦＴ等のア
クティブ素子を備えたような液晶素子においては、駆動
回路で振幅変調によるアクティブマトリクス駆動を行う
ことでアナログ階調表示が可能となる。

【００３６】さて、本実施の形態にて用いるスメクチッ
ク液晶２は、前述のように正負の極性で透過率が異なる
ために、同一の画像情報に対して、異なる極性の電圧を
印加する二つのフィールドを設ける必要がある。いま、
この二つのフィールドをブライトフィールド（Bright F
ield）とダークフィールド（Dark Field）と定義する。
すなわちブライトフィールドは該液晶の透過率変化が大
きい極性の電圧を印加するフィールドとし、ダークフィ
ールドは該液晶の透過率変化が小さい極性の電圧を印加
するフィールドとする。本提案においては、ダークフィ
ールドに続き、ブライトフィールドを設けることで前状
態の影響の少ない画像を表示することが可能となる。す
なわち、液晶素子Ｐに１つの静止画像を表示させる期間
（１フレーム期間）を少なくとも２つのフィールド期間
に分割し、・一方のフィールド期間（つまり、上記ブライトフィ
ールド）においては液晶２に前記一の極性の駆動電圧
（つまり、液晶分子の平均分子軸が駆動電圧の大きさに
応じた角度で前記単安定化された位置から一方の側に大
きくチルトする方の極性の駆動電圧であって、表示階調
を考慮した値の電圧）を印加して、所望階調の表示を行
い、・他方のフィールド期間（つまり、上記ダークフィー
ルド）においては液晶２に前記他の極性の駆動電圧（つ
まり、液晶分子の平均分子軸が駆動電圧の大きさに応じ
た角度で単安定化された位置から一方の側に小さくチル
トする方の極性の駆動電圧であって、前記一の極性の駆
動電圧に絶対値が等しい電圧）を印加して黒表示を行
う、こととする。ここで、これらのフィールドにて液晶
に印加される電圧は、極性が反対で絶対値が等しいた
め、液晶にはＤＣ成分が残留せず、液晶劣化を回避する
ことができる。また、ブライトフィールドとダークフィ
ールドとを交互に設けることによって、動画を表示する
場合にはその切れが良くできる。

【００３７】ところで、ダークフィールドとブライトフ
ィールドの繰り返し周波数は、人の目の視認できる時間
分解能以上の周波数にするのが好ましい。

【００３８】図３は、ダークフィールド及びブライトフ
ィールドの順で表示する場合における透過率の時間変化
を示す図であり、(a) は、黒表示から中間調表示に切り
替えた場合の輝度変化の様子を示す図、(b) は、白表示
から中間調表示に切り替えた場合の輝度変化の様子を示
す図である。黒表示から中間調表示へ切り替えた直後で
は、図３(a) に示されるように、ダークフィールドの輝
度Ｔ_１は、定常値の輝度（つまり、中間調表示に切り替
えてから時間が経って定常状態になった後のダークフィ
ールドにおける輝度）Ｔ_ｉに比べて高く、ブライトフィ
ールドの輝度Ｔ _２は、定常値の輝度（つまり、中間調表
示に切り替えてから時間が経って定常状態になった後の
ブライトフィールドにおける輝度）Ｔ_ｉ＋１に比べて低
い。また、白表示から中間調表示へ切り替えた直後で
は、図３(b) に示されるように、ダークフィールドの輝
度Ｔ_１は、定常値の輝度（つまり、中間調表示に切り替
えてから時間が経って定常状態になった後のダークフィ
ールドにおける輝度）Ｔ_ｉに比べて低く、ブライトフィ
ールドの輝度Ｔ_２は、定常値の輝度（つまり、中間調表
示に切り替えてから時間が経って定常状態になった後の
ブライトフィールドにおける輝度）Ｔ_ｉ＋１に比べて高
い。つまり、白黒いずれの表示から中間調表示に切り替
える場合においてもヒステリシス現象が観測される。し
かしながら、ブライトフィールドとダークフィールドの
繰り返し周期を人間の目の視認できる時間分解能以上の
周波数とすることで（つまり、前記一方のフィールド期
間及び前記他方のフィールド期間の繰り返し周波数を、
人間の目の時間分解能ではそれらの期間の別を認識でき
ない程度に高くすることでの意である。すなわち、ブラ
イトフィールドでは白の階調表示がなされ、ダークフィ
ールドでは黒表示がなされ、このような白階調表示及び
黒表示が交互に繰り返されることとなるが、ブライトフ
ィールドとダークフィールドの繰り返し周波数を高く
し、人間の目の時間分解能では各フレーム期間における
白表示及び黒表示の別が識別できず、その平均化された
階調が表示されているものと感じるようにすること
で）、ダークフィールドの輝度とブライトフィールドの
輝度は平均化されて定常状態の輝度とほとんど変わらな
いために、実際にはこのヒステリシス現象はほとんど視
認されず、良好な動画質を得ることができる。

【００３９】図４は、ブライトフィールド及びダークフ
ィールドの順で表示する場合における透過率の時間変化
を示す図であり、(a) は、黒表示から中間調表示に切り
替えた場合の輝度変化の様子を示す図、(b) は、白表示
から中間調表示に切り替えた場合の輝度変化の様子を示
す図である。黒表示から中間調表示へ切り替えた直後で
は、図４(a) に示されるように、ブライトフィールドの
輝度Ｔ_１は、定常値の輝度（つまり、中間調表示に切り
替えてから時間が経って定常状態になった後のブライト
フィールドにおける輝度）Ｔ_ｉに比べて高く、ダークフ
ィールドの輝度Ｔ_２は、定常値の輝度（つまり、中間調
表示に切り替えてから時間が経って定常状態になった後
のダークフィールドにおける輝度）Ｔ_ｉ＋１とほぼ等し
くなっている。また、白表示から中間調表示へ切り替え
た直後では、図４(b) に示されるように、ブライトフィ
ールドの輝度Ｔ_１は、定常値の輝度（つまり、中間調表
示に切り替えてから時間が経って定常状態になった後の
ブライトフィールドにおける輝度）Ｔ_ｉに比べて低く、
ダークフィールドの輝度Ｔ_２は、定常値の輝度（つま
り、中間調表示に切り替えてから時間が経って定常状態
になった後のダークフィールドにおける輝度）Ｔ_ｉ＋１
とほぼ等しくなっている。すなわち、切り替え直後のフ
レームにおいてはヒステリシス現象が観測されることに
なる。特にこのヒステリシスは、階調を切り替えた直後
の輝度は、その輝度変化を強調する方向へシフトするた
めに、動画質を劣化させてしまう。

【００４０】さて、上述のような駆動方法（すなわち、
ダークフィールドとブライトフィールドを交互に設ける
方法）は動画質を良好にする上で非常に有効な手段であ
るが、白表示の後に黒表示をしようとすると、画像切り
替え直後は黒が表示されないような現象が発生する。こ
の現象は、次のように解釈される。

【００４１】白表示状態にある液晶素子において液晶へ
の印加電圧を０Ｖにすると、自発分極は０Ｖにおける安
定状態に向かってスイッチングを始める。一方、自発分
極のスイッチングに伴い画素電位は上昇するが、そのと
きの上昇分ΔＶは、ΔＶ＝ΔPs/（Cs＋Clc）で与えられ
る。ここで、ΔPsは、白表示状態から０Ｖに向かってス
イッチングした自発分極の反転量である。また、Clc
は、液晶２を挟み込むように一対の電極３ａ，３ｂが配
置されて構成された液晶容量であり、Csは、該液晶容量
に並列に配置された容量（上述した一対の電極の内の一
方の電極と共に、絶縁膜を挟むように保持容量電極が配
置されて構成された保持容量）である。上述のように自
発分極のスイッチングに伴い画素電位は上昇するため、
上昇した画素電位と自発分極のスイッチングトルクがバ
ランスしたところで安定する。このような安定した電圧
での透過率が大きければ大きい程、画質に対して悪影響
を及ぼすと考えられる。特に、この現象により数フレー
ムにわたり黒が表示できない場合には、残像として認識
され、画質を劣化させることになる。

【００４２】この様な画質劣化を抑制するためには、 V’＝ΔPs/（Cs＋Clc）ただし、 ΔPs；液晶に印加する電圧を０Ｖから最大駆動電圧に変
化させた際の自発分極のスイッチングによる分極の変化 Clc ；液晶容量 Cs ；保持容量で定められる電圧V’におけるブライトフィールドの輝
度が、白表示状態におけるダークフィールドの輝度以下
であるとよい。すなわち、電圧V’を印加した場合にお
ける液晶の透過率が、該液晶を最大駆動電圧で駆動した
場合の前記他の極性の電圧を印加したときの透過率以下
であると良い。

【００４３】さらに、 V"＝ΔPs’/(Cs+Clc) ただし、 ΔPs’；上記電圧V’＝ΔPs/（Cs＋Clc）における該液
晶の分極量 ΔPs ；液晶に印加する電圧を０Ｖから最大駆動電圧に
変化させた際の自発分極のスイッチングによる分極の変
化 Clc ；液晶容量 Cs ；保持容量で定められる電圧V"を印加した場合における該液晶の透
過率が最大透過率の１／６４以下、より好ましくは、１
／２５６以下となるようにCs、Clc、Ps等の各値を設定
すれば良い。

【００４４】次に、本実施の形態の効果について説明す
る。

【００４５】本実施の形態によれば、表示を切り替えた
場合においてヒステリシス現象の発生を抑制でき、良好
な動画質を得ることができる。

【００４６】

【実施例】以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説
明する。

【００４７】（実施例１）＜液晶セルの作製＞厚さ１.１ｍｍの一対のガラス基板
１ａ，１ｂを用意し、各ガラス基板１ａ，１ｂの表面に
は７００Å厚のＩＴＯ膜を形成して透明電極とした（符
号３ａ，３ｂ参照）。各ＩＴＯ膜の表面には、下記の繰
り返し単位PＩ-ａを有するポリイミド前駆体をスピンコ
ート法により塗布し、その後、８０℃の温度で５分間の
前乾燥を行なった後、２００℃の温度で１時間の加熱焼
成を施し、膜厚２００Åのポリイミド被膜５ａ，５ｂを
得た。

【００４８】

【化５】

【００４９】続いて、当該基板上のポリイミド膜５ａ，
５ｂに対して、ナイロン布によるラビング処理（一軸配
向処理）を施した。このラビング処理には、外周面にナ
イロン（ＮＦ−７７／帝人（株）製）を貼り合わせた径
１０ｃｍのラビングロールを用い、押し込み量を０．３
ｍｍ、送り速度を１０ｃｍ／ｓｅｃとし、回転数を１０
００ｒｐｍ、送り回数を４回とした。

【００５０】続いて、一方の基板上には、平均粒径２．
０μｍのシリカビーズ（スペーサー）６を散布し、各基
板のラビング処理方向が互いに反平行（アンチパラレ
ル）となるように対向させ、均一な基板間隙のセル（単
画素の空セル）を得た。

【００５１】＜アクティブマトリクスパネルの作製＞上
述と同様、各ガラス基板１ａ，１ｂの表面に透明電極３
ａ，３ｂやポリイミド被膜５ａ，５ｂを同じ材料で同じ
条件にて形成し、一方の基板１ｂには、ゲート絶縁膜と
して窒化シリコン膜を備えたａ−ＳｉＴＦＴを形成して
アクティブマトリクスパネルとした。なお、液晶として
は、図７に示す電圧−透過率特性のＦＬＣを用いた。こ
のパネルにおいては、一画素当たりの液晶容量Clcを
０．２４ｐＦに設定し、保持容量Csを０．０６ｐＦに設
定した。また、０Ｖから６．５Vに駆動するのに、自発
分極の反転に伴う分極の変化量ΔＰｓは０．４５ｐＣで
あった。したがって、ΔPs/（Clc+Cs）で定められる電
圧Ｖは１．４６Ｖとなる。

【００５２】このようにして作成したパネルを駆動した
ところ、±６．５Ｖで駆動した時の保持電圧は４．７４
Ｖとなり、このときのダークフィールドの透過率は０．
０６であった。このときの１．４６Ｖでの透過率は０．
０７であった。

【００５３】このようなパネルを、ダークフィールド及
びブライトフィールドの順序で駆動する方法（Dark-Bri
ghtシーケンス）で駆動し、黒のバックグラウンドにグ
レーのウインドウを表示させ、そのウィンドウを移動さ
せてみた（図５参照）。そのような場合でも、エッジが
シャープな良好な画像が得られた（つまり、黒領域とグ
レー領域との境界部分がぼけることなく移動することが
分かった）。

【００５４】次に、黒のバックグラウンドに白のウイン
ドウを表示し、同様に、そのウィンドウを移動させてみ
たところ、ウインドウの移動方向と反対側にうっすらと
黒の浮き上がりが観測された。

【００５５】（実施例２）保持容量Csを０．２ｐＦとし
た以外は実施例１と同様構造のパネルを作成し駆動を行
った。±６．５Ｖで駆動した時の保持電圧は５．３１Ｖ
で、このときのダークフィールドの透過率は０．０６７
であった。このときΔPsは０．４７ｐＣで、ΔPs/（Clc
+Cs）で定められる電圧Ｖは１．０Ｖ、このときの透過
率は０．０２２であった。

【００５６】上記実施例１と同様に、このパネルに、黒
のバックグラウンドにグレーのウインドウを表示し、そ
のウインドウを移動させてみた。その結果、実施例１と
同様、エッジがシャープな良好な画像が得られた。

【００５７】次に黒のバックグラウンドに白のウインド
ウを表示し、ウインドウが移動する映像を表示させ、画
像を観察したが、実施例１とは異なり、ウインドウの移
動方向と反対側でも、シャープな画像が得られた。

【００５８】（比較例）実施例２と同様のパネルを作成
したが、その駆動方法においてはダークフィールド及び
ブライトフィールドの順序を逆にし、ブライトフィール
ド及びダークフィールドの順序で駆動することとした。

【００５９】そして、上記実施例２と同様、黒のバック
グラウンドにグレーのウインドウを表示させ、このウイ
ンドウを移動させてみたところ、図６に示すように、ウ
インドウの移動方向端部に輝度の高い部分が観測され、
実際に表示したい映像とは異なる感じに表示されること
が分かった。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
表示を切り替えた場合においてヒステリシス現象の発生
を抑制でき、良好な動画質を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されて駆動される液晶パネルの構
造を示す断面図。

【図２】本発明に用いられる液晶の電圧−透過率特性を
示す図。

【図３】ダークフィールド及びブライトフィールドの順
で表示する場合における透過率の時間変化を示す図。

【図４】ブライトフィールド及びダークフィールドの順
で表示する場合における透過率の時間変化を示す図。

【図５】本発明の効果を説明するための模式図。

【図６】動画質の悪い例を示す模式図。

【図７】液晶の電圧−透過率特性を示す図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ基板２カイラルスメクチック液晶３ａ，３ｂ電極Ｐ液晶パネル（液晶素子）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/141 Ｇ０２Ｆ 1/141 Ｇ０９Ｇ 3/20 ６２４Ｇ０９Ｇ 3/20 ６２４Ｂ 3/36 3/36 (72)発明者浅尾恭史東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H088 GA04 HA08 JA19 JA20 KA15 KA25 KA28 LA07 LA08 MA01 MA12 MA13 2H093 NA06 NA16 NA34 NA43 NA51 NA61 NB03 NB10 NB14 NC34 NC35 NC66 ND01 ND12 ND58 NF19 NF20 NH02 NH05 NH18 4H027 BA06 BD04 BD18 BD19 BD22 BE02 BE03 CD01 CD03 CD05 CM01 CM03 CM05 CT01 CT03 CT05 DE01 DE03 DE05 DJ01 DJ03 DJ05 5C006 AC15 AC21 AF44 BA12 BB16 FA12 GA02 5C080 AA10 BB05 DD05 EE19 EE29 FF11 JJ01 JJ04 JJ05 JJ06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定間隙を開けた状態に配置された一対
の基板と、これら一対の基板の間に配置されたカイラル
スメクチック液晶と、該カイラルスメクチック液晶を挟
み込むように配置された一対の電極と、を備えた液晶素
子を駆動する、液晶素子の駆動方法において、前記カイラルスメクチック液晶が、駆動電圧が印加されていない場合には、液晶分子の平均
分子軸が単安定化された配向状態を示し、一の極性の駆動電圧が印加された場合には、液晶分子の
平均分子軸が駆動電圧の大きさに応じた角度で前記単安
定化された位置から一方の側にチルトし、他の極性の駆動電圧が印加された場合には、液晶分子の
平均分子軸が駆動電圧の大きさに応じた角度で前記単安
定化された位置から他方の側にチルトする液晶であっ
て、前記一の極性の駆動電圧を印加することによって最大チ
ルト状態とした場合におけるチルト角が、前記他の極性
の電圧を印加することによって最大チルト状態とした場
合におけるチルト角よりも大きくなるような液晶であ
り、１フレーム期間を少なくとも２つのフィールド期間に分
割し、一方のフィールド期間においては前記一対の電極を介し
て前記液晶に前記一の極性の駆動電圧を印加して所望階
調の表示を行い、かつ、他方のフィールド期間においては前記一対の電極を介し
て前記液晶に前記他の極性の駆動電圧を印加して黒表示
を行う、ことを特徴とする液晶素子の駆動方法。
【請求項２】前記一対の電極の一方にはアクティブ素
子が接続されて各画素に配置されてなる、請求項１に記
載の液晶素子の駆動方法。
【請求項３】前記一方のフィールド期間及び前記他方
のフィールド期間の繰り返し周波数は、人間の目の時間
分解能ではそれらの期間の別を認識できない程度に高
い、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶素子
の駆動方法。
【請求項４】下式の電圧V’を印加した場合における
液晶の透過率が、該液晶を最大駆動電圧で駆動した場合
の前記他の極性の電圧を印加したときの透過率以下であ
る、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に
記載の液晶素子の駆動方法。 V’＝ΔPs/（Cs＋Clc）ただし、 ΔPs；液晶に印加する電圧を０Ｖから最大駆動電圧に変
化させた際の自発分極のスイッチングによる分極の変化 Clc ；液晶容量 Cs ；保持容量
【請求項５】下式の電圧V"を印加した場合における前
記液晶の透過率が最大透過率の１／６４以下である、こ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
液晶素子の駆動方法。 V"＝ΔPs’/(Cs+Clc) ただし、 ΔPs’；上記電圧V’＝ΔPs/（Cs＋Clc）における該液
晶の分極量 ΔPs ；液晶に印加する電圧を０Ｖから最大駆動電圧に
変化させた際の自発分極のスイッチングによる分極の変
化 Clc ；液晶容量 Cs ；保持容量
【請求項６】下式の電圧V"を印加した場合における前
記液晶の透過率が最大透過率の１／２５６以下である、
ことを特徴とする請求項５に記載の液晶素子の駆動方
法。 V"＝ΔPs’/(Cs+Clc) ただし、 ΔPs’；上記電圧V’＝ΔPs/（Cs＋Clc）における該液
晶の分極量 ΔPs ；液晶に印加する電圧を０Ｖから最大駆動電圧に
変化させた際の自発分極のスイッチングによる分極の変
化 Clc ；液晶容量 Cs ；保持容量