JPH06186583A

JPH06186583A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH06186583A
Application number: JP35545792A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yuki; 修結城; Toru Sato; 佐藤　　亨; Yasuhiro Ito; 泰弘伊藤; Rie Fukami; 理恵深見; Hiroyuki Yokomizo; 広幸横溝; Toshiji Hiseki; 利治飛石; Shiyuutarou Tsuchiya; 秀太朗土屋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-12-21
Filing date: 1992-12-21
Publication date: 1994-07-08

Abstract

(57)【要約】【目的】駆動時間の経過に伴って生じてくる表示品位
の低下を防止する。【構成】第１の素子と第２の素子とを積層して構成し
た液晶表示素子およびその駆動手段を備え、第１および
第２の素子はそれぞれ、相互に対向してマトリクス電極
を構成している透明電極群がそれぞれ設けられた１組の
対向基板と、これら基板間に配置され、前記駆動手段に
より前記マトリクス電極を介して付与される電界に応じ
て第１の安定状態と第２の安定状態をとり得る液晶とを
有するものであり、前記駆動手段は、前記マトリクス電
極を介して液晶に電界を付与することにより第１および
第２の素子を駆動するが、一方の素子の駆動を行ってい
るときは、他方の素子の駆動を実質的に停止してその液
晶には電界を付与せずにその液晶を第１または第２いず
れかの安定状態に保持するものである。

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等を用いた
液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、パーソナル・コンピュータやワー
ク・ステーションの表示装置としてはＣＲＴ（Ｃａｔｈ
ｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）が用いられていた。しかし
近年になりＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄｎｅｍａｔｉｃ）構
造、ＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄｎｅｍａｔ
ｉｃ）構造等の液晶表示装置が、その構成から可能な軽
量・薄型のものとしての優位性によりラップトップ型パ
ーソナル・コンピュータ等に用いられるようになってき
ている。

【０００３】また、パーソナル・コンピュータやワーク
・ステーションで用いられる表示装置は、人間工学に基
づき視覚による理解を向上させるためウインド機能等の
グラフィック機能の拡充を図り、その実現に、高解像度
・大画面を必要としてきている。こうした状況の中でＣ
ｌａｒｃおよびＬａｇｅｒｗａｌｌの両者により特開昭
５６−１０７２１６号公報、米国特許第４，３６７，９
２４号明細書等で提案されている強誘電性を有する液晶
表示装置が、液晶素子のメモリ性を有した高解像度・大
画面の液晶表示装置として注目されてきている。

【０００４】図２はこのような従来の強誘電性液晶素子
の断面図である。この装置は、相互に対向してマトリク
ス電極を構成している透明電極１２ａおよび１２ｂをそ
れぞれ配置したガラス基板１１ａおよび１１ｂ、ならび
にこれら基板に挟持され前記マトリクス電極を介して付
与される電界に応じて第１の安定状態と第２の安定状態
をとり得る強誘電性液晶１５を備える。液晶１５と接し
て配向膜１３ａ，１３ｂが設けられており、これら配向
膜は液晶１５の分子を配向させるため布によりラビング
されている。ガラス基板１１ａおよび１１ｂそれぞれの
外側には偏光板１０ａおよび１０ｂがクロスニコルに配
置され、液晶１５層を透過する光を制御する。液晶層１
５の厚さを制御し均等に保つため配向膜１４ａ，１４ｂ
間にビーズ・スペーサ１６が配置されている。また、配
向膜１４ａ，１４ｂと透明電極１２ａ，１２ｂとの間に
は、液晶１５層を夾んで配置された透明電極１２ａ，１
２ｂの短絡を防ぐ目的で絶縁膜１３ａ，１３ｂが配置さ
れている。

【０００５】一方、従来では、ＳＴＮ液晶等の液晶表示
装置において、光学位相の補償を行うために液晶層を２
枚重ねて用いる方法が知られている。また、多層の液晶
層を積層して諧調表示を行う手法が用いられることも公
知である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、液晶表示装
置については、液晶分子の挙動および基板上での分子の
配向などにおいて、原理が完全に解明されていない物性
等が存在する。従って、実験および評価で求めた結果に
より、液晶表示装置の表示品位が確保されている場合が
ある。そして、このような分子の挙動により起こる表示
品位の低下現象の１つとして、一定時間液晶を駆動して
表示品位が低下した後に駆動休止の時間を設けることに
より高表示品位に復帰するという現象がある。

【０００７】例えば、強誘電性液晶表示装置では、特定
パターンを長時間表示し続けると液晶分子が部分的に移
動し、透過光に対して波長依存性を生じる。このため、
液晶分子が移動した部分では表示色が黄色がかって観察
される。そして、一定時間の液晶駆動休止時間を設ける
ことにより、初期の表示品位に復帰するという傾向を示
す。

【０００８】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、液晶表示装置において、駆動時間の経過に
伴って生じてくる表示品位の低下を防止することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の液晶表示装置は、第１の素子と第２の素子とを
積層して構成した液晶表示素子およびその駆動手段を備
え、第１および第２の素子はそれぞれ、相互に対向して
マトリクス電極を構成している透明電極群がそれぞれ設
けられた１組の対向基板と、これら基板間に配置され、
前記駆動手段により前記マトリクス電極を介して付与さ
れる電界に応じて第１の安定状態と第２の安定状態をと
り得る液晶とを有するものであり、前記駆動手段は、前
記マトリクス電極を介して液晶に電界を付与することに
より第１および第２の素子を駆動するが、一方の素子の
駆動を行っているときは、他方の素子の駆動を実質的に
停止してその液晶には電界を付与せずにその液晶を第１
または第２いずれかの安定状態に保持するものであるこ
とを特徴とする。

【００１０】通常、前記液晶表示素子の両側には２枚の
偏光板を有し、第１または第２の安定状態においては、
液晶分子方向がいずれかの偏光板の偏光子と平行となる
ようにされる。また、前記駆動手段は、第１および第２
の素子を所定のタイミングで切り換えて交互に駆動す
る。この切換えは、液晶表示素子が駆動されていない時
に行われるのが好ましい。液晶としては、例えば、強誘
電性液晶を用いることができる。

【００１１】

【作用】上述のように、液晶の移動により駆動時間の経
過に伴って低下する表示品位は、一定時間の液晶駆動休
止時間を設けることにより初期の表示品位に復帰する傾
向を示すが、本発明ではこれを考慮し、積層された第１
および第２の素子のうち一方の駆動を行っているとき
は、他方を実質的に停止することにより、その他方の素
子の表示品位の回復を図っている。したがって、一方の
素子が駆動により表示品にが低下したならば、その駆動
を停止して表示品位の回復期間を付与するとともに、今
度は表示品位の回復した他方の素子により表示を行うこ
とにより、表示品位が維持される。この間、駆動を停止
している方の素子は、第１または第２いずれかの安定状
態に保持されるので、駆動している方の素子による表示
内容には影響を及ぼさない。

【００１２】さらに、駆動手段が、第１および第２の素
子を所定のタイミングで切り換えて交互に駆動する場合
は、そのタイミングとしては、液晶層が１層のみである
１素子の液晶表示素子についての評価実験により得られ
る、表示品位が低下するまでの耐久時間をパラメータと
するのが好ましい。非駆動状態の素子が高表示品位に復
帰する時間が、駆動状態の素子における表示品位低下ま
での時間より短時間または同時間の場合、このような切
換により、従来の単層の液晶表示装置と比較しより長時
間の高表示品位を保つことが可能となる。

【００１３】しかしながら、第１および第２の素子の駆
動切換の際に生じる表示上の変化等を考慮しなくてはな
らない。従って、駆動の切り換えは、液晶表示装置の電
源が遮断され、再駆動される際に行うことが好ましい。
また、液晶層が２層積層されているため、液晶層を透過
する光源からの照明光に波長依存性が発生する場合があ
る。従って、第１または第２の安定状態においては、液
晶分子方向がいずれかの偏光板の偏光子と平行になるよ
うにする等、非駆動状態の液晶の分子方向と偏光子を適
当な方向に配向する必要がある。

【００１４】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の一実施例に係る液晶表示装置の液晶
表示素子の部分的な断面図である。この素子は、図２の
素子を２つ重ねて構成したものであり、図２と同一の符
号は図２と同一の部分を示す。ただし、偏光板１０ａ，
１０ｂは、積層された素子の外側に１組のみ配置され
る。

【００１５】図３は、強誘電性液晶１５の駆動時の液晶
分子の挙動を説明するため、強誘電性液晶セルにおける
液晶分子の様子の一例を模式的に描いたものである。こ
の場合、ガラス基板１１ａと１１ｂ上にはＩＴＯ（Ｉｎ
ｄｉｕｍＴｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）等の透明電極がコート
されており、その間に液晶分子層２２がガラス基板面に
垂直になるように配向したＳｍＣ^* 相の液晶１５が封入
されている。２３が液晶分子を表しており、この液晶分
子２３は、それに直交した方向に双極子モーメント２４
を有している。基板１１ａと１１ｂ上の透明電極間に一
定値以上の電圧を印加することにより、液晶分子２３の
らせん構造がほどけて、双極子モーメント２４がすべて
電界方向に向くように、液晶分子２３の方向を変えるこ
とができる。液晶分子２３は細長い形状を有しており、
その長軸方向と短軸方向とで屈折率異方性を示す。例え
ばガラス基板１１ａ，１１ｂの上下に互いにクロスニコ
ルの位置関係に配置した偏光子を置けば、電圧印加の極
性によって光学特性が変わる液晶光学変調素子となる。

【００１６】さらに液晶セルの厚さを十分に薄く（例え
ば１．５μｍ）した場合には、図４に示すように、電界
を印加していない状態でも液晶分子のらせん構造はほど
け、その双極子モーメントは、上向きのもの３４ａまた
は下向きのもの３４ｂのどちらかの状態をとる。このよ
うなセルに図４に示すように一定値以上の極性の異なる
電界ＥａまたはＥｂを印加すると、双極子モーメントは
電界ＥａまたはＥｂの方向に呼応して上向きまたは下向
きに向きを変え、それに応じて液晶分子は第１の安定状
態のもの３３ａまたは第２の安定状態のもの３３ｂのど
ちらか一方に配向する。

【００１７】本実施例では、図４で示される厚さの薄い
液晶層より成る液晶素子を図１に示すように２層積層し
てその両側に偏光板１０ａおよび１０ｂをクロスニコル
に配置している。各素子の液晶層は、交互に駆動状態と
非駆動状態で用いられる。

【００１８】図５は駆動状態と非駆動状態での駆動波形
を示す波形図である。同図においてＷ１およびＷ２は液
晶素子をそれぞれ第１の安定状態および第２の安定状態
に配向せしめる為に駆動状態において用いられる駆動波
形であり、それぞれａはコモン駆動波形、ｂはセグメン
ト駆動波形である。Ｗ３は、非駆動時に用いられる波形
である。なお、ＶＣは液晶駆動電圧の中心電位を示す。

【００１９】次に、この駆動および非駆動の切換えにつ
いて説明する。図６は、強誘電性液晶素子において起こ
りうる液晶の片寄り現象の時間変化を示すグラフであ
る。１２００時間まで特定パターンの書込み駆動を続け
ると、液晶層のセル厚は、１部で厚くなり、一部では薄
くなる。図６の曲線６１は、液晶の移動した部分、つま
り液晶層の厚さが時間の経過とともに厚くなる経過を測
定した結果を示す。曲線６３は厚くなった液晶素子を非
駆動状態にすることにより、液晶層の厚さが初期の厚さ
に減少していく過程を測定した結果を示す。両グラフよ
り、この現象の進行時間と復帰時間は、ほぼ等しいこと
がわかる。従って、前記現象が進行して不可逆状態に陥
る前の時点で駆動状態と非駆動状態を切り換えることに
より、初期状態に復帰させることができる。

【００２０】但し、このような駆動状態から非駆動状態
への切換えは、液晶層を透過する光の輝度の変化を伴
う。そのため、駆動時間はタイマにより計測し、タイマ
の値が前記現象の測定により決めた時間に相当する設定
値に達したら、電源が遮断される前に必要なフラグを不
揮発性のメモリに記憶する。そして、駆動状態の切換え
は、表示素子が再駆動される直前にフラグを調べその結
果により行う。

【００２１】次に、実際に表示を行った結果を示す。各
素子の液晶１５層を明状態とした時は、等価的に液晶層
の厚さが厚くなるとともに短い波長の光の透過が少なく
なるため、黄色い表示面が認識された。また、一方の液
晶１５層を暗状態に配向（偏光子と同一方向）せしめ、
他方を明状態に配向した場合は、従来のように１層の液
晶層で表示を行った場合と同様に青みのある透過光とな
った。このときの光の透過率は、１層の場合と比較し３
０％程度の減少であった。暗状態と暗状態の積層では、
１層の場合と同様に暗状態になることが容易にわかる。
この結果により、表示は、一方の液晶１５層の液晶分子
が偏光子と同一方向となるように配向して非駆動状態と
し、他方の液晶１５層を駆動状態として行うのが望まし
いことがわかる。これにより、長時間の高品質表示が可
能となる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
１および第２の素子を積層した２層の液晶表示素子を用
い、切り換えて駆動させるようにしたため、長時間の高
品位表示を可能とし、確かな信頼性を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る２層液晶表示素子を
示す断面図である。

【図２】従来例に係る単層液晶表示装置を示す断面図
である。

【図３】らせん構造の分子配列をもつカイラルスメク
チック液晶の配向状態を示す斜視図である。

【図４】非らせん構造の分子配列をもつカイラルスク
メチック液晶の配向状態を示す斜視図である。

【図５】図１の液晶表示装置における各素子の駆動お
よび非駆動状態におけるコモンおよびセグメントの駆動
波形を示す波形図である。

【図６】液晶の片寄り現象の時間変化を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１０ａ，１０ｂ：偏光板、１１ａ，１１ｂ：ガラス基
板、１２ａ，１２ｂ：透明電極、１３ａ，１３ｂ：絶縁
膜、１４ａ，１４ｂ：配向膜、１５：強誘電性カイラス
スメクチック液晶、１６：ビーズ・スペーサ、２２：液
晶分子層、２３：液晶分子、２４：双極子モーメント、
３１ａ，３１ｂ：電圧印加手段、３３ａ：第１の安定状
態にある液晶分子、３３ｂ：第２の安定状態にある液晶
分子、３４ｂ：下向き双極子モーメント、Ｈ：らせん構
造でのチルト角、θ：非らせん構造でのチルト角、Ｅ
ａ，Ｅｂ：電界。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者深見理恵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 (72)発明者横溝広幸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 (72)発明者飛石利治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 (72)発明者土屋秀太朗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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の素子と第２の素子とを積層して構
成した液晶表示素子およびその駆動手段を備え、第１お
よび第２の素子はそれぞれ、相互に対向してマトリクス
電極を構成している透明電極群がそれぞれ設けられた１
組の対向基板と、これら基板間に配置され、前記駆動手
段により前記マトリクス電極を介して付与される電界に
応じて第１の安定状態と第２の安定状態をとり得る液晶
とを有するものであり、前記駆動手段は、前記マトリク
ス電極を介して液晶に電界を付与することにより第１お
よび第２の素子を駆動するが、一方の素子の駆動を行っ
ているときは、他方の素子の駆動を実質的に停止してそ
の液晶には電界を付与せずにその液晶を第１または第２
いずれかの安定状態に保持するものであることを特徴と
する液晶表示装置。
【請求項２】前記液晶表示素子の両側に２枚の偏光板
を有し、第１または第２の安定状態においては、液晶分
子方向がいずれかの偏光板の偏光子と平行であることを
特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記駆動手段は、第１および第２の素子
を所定のタイミングで切り換えて交互に駆動するもので
あることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記切り換えは、液晶表示素子が駆動さ
れていない時に行われることを特徴とする請求項３記載
の液晶表示装置。
【請求項５】前記液晶は、強誘電性液晶であることを
特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。