JPH075432A

JPH075432A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH075432A
Application number: JP15625193A
Authority: JP
Inventors: Isamu Shito; 勇市東
Original assignee: KEIBUNSHIYA KK
Current assignee: KEIBUNSHIYA KK
Priority date: 1993-06-01
Filing date: 1993-06-01
Publication date: 1995-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】強誘電性液晶で階調表示する際に、液晶駆動
用のデータ信号を少なくして、外部回路を簡略化すると
ともに、画面のチラツキを少なくする。【構成】ガラス基板２、３の内側には、透明電極から
なる垂直電極４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂと水平電極６
（７）とがマトリクス状に交差するように形成されてい
る。各画素、例えば、画素４は、面積の異なる垂直電極
４ａ、４ｂから構成されており、その面積比が１：２で
構成されている。階調表示する場合は、図示しない駆動
回路から垂直電極と水平電極に対して、各画素で表示す
る階調に応じた面積の電極を選択的にＯＮ／ＯＦＦ駆動
させるとともに、電極の選択による面積比だけでは表示
できない階調については、何れか１つの画素を所定の反
転周期で点滅駆動させて光の平均透過率を可変として階
調表示するように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関し、
詳細には、強誘電性を示す液晶組成物を用いて階調表示
を行う液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の軽薄短小化に伴って、
ＣＲＴ（Cathode Ray Tube) に代わるディスプレイとし
て液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Cristal Display) が
注目されている。このＬＣＤは、ＣＲＴに比べて消費電
力が非常に少なく、小型化できるという利点がある。

【０００３】このＬＣＤは、液晶自体に色を持たないこ
とや、自ら発光しないため、当初、白と青や白と黒のよ
うに２値表示のみを行うものであった。

【０００４】ところが、情報量の増加に伴って、写真等
の中間調も鮮明に描き出すことができるＬＣＤが要請さ
れている。そこで、現在では、例えば、ガラス基板上に
アモルファスシリコンやポリシリコンなどの半導体層を
有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transist
er) が形成され、液晶にかかる電界値を制御することに
より、光の透過量が制御されて、中間調を表示するもの
があった。

【０００５】また、単純マトリックスを使った液晶表示
装置の場合は、電極の各交点に異なった電圧値をかける
ことにより、中間調表示を実現している。

【０００６】しかし、上記したＴＦＴで中間調表示を実
現しようとすると、コスト高が問題となり、また、上記
した単純マトリックスで中間調表示を実現しようとする
と、コントラストや視野角の劣化が問題となる。

【０００７】このため、最近では、視野角やコントラス
トの点でアクティブマトリックス型の表示装置と同程度
の表示性能を持つとともに、単純マトリックスで画面構
成することが可能な、低コスト化できる強誘電性液晶表
示装置が注目を集めている。ところが、この強誘電性液
晶表示装置は、自発分極を示すことからメモリ特性を有
する反面、液晶に電界を掛けた場合に、液晶分子の配向
状態が光透過状態と光遮断状態の２つの態様しかとりえ
ず、２値表示は可能であっても中間調を表示することが
非常に困難であった。

【０００８】そこで、従来の強誘電性液晶表示装置で
は、例えば、各画素を面積的に分割（面積比を１：
２：４の割合）した電極を用いて、駆動する電極の組み
合わせを変えることにより、８階調表示を行っている。
また、各画素を一対の対向電極で構成し、その電極を
時分割駆動させる。例えば、動画表示であれば１秒間に
３０画面を表示させるような場合、さらに、１画面毎に
各画素を複数回書き換える際に、各画素を表示階調に合
わせて点滅動作させることにより、光の平均透過率を変
化させて階調表示するものなどがあった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の液晶表示装置にあっては、上記の従来例の
場合、面積比の異なる電極を１画素につき３種類以上用
意しなくてはならないため、外部回路との接続が複雑と
なり、信頼性が低下するとともに、これらの電極を駆動
する際に、１つの単位画素につき３個以上のデータ信号
を加えなければならず、外部回路が非常に複雑になると
いう問題があった。

【００１０】また、上記の従来例の場合は、各画素の
電極を各画素が表示する階調に応じて高速にＯＮ／ＯＦ
Ｆ動作させ、光の平均透過率を可変させることにより、
階調表示を行っている。このＯＮ／ＯＦＦ動作速度は、
高速に点滅を繰り返しているため、人間の目の残像現象
を利用して、フリッカと称される画面のチラツキをある
程度目立たなくすることができる。しかし、上記従来例
の場合は、高速ではあるが、全ての画素で点滅動作が
繰り返されるため、フリッカが気になってしまうという
問題があった。

【００１１】そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなさ
れたものであり、強誘電性液晶を用いて階調表示を行う
場合に、液晶を駆動するデータ信号をできるだけ少なく
して外部回路を簡略化するとともに、フリッカの少な
い、適正な階調表示が行える液晶表示装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の液晶表示
装置は、一対の平行基板の内側に対向配置され、強誘電
性を示す液晶組成物に電界を加える電極と、該電極に駆
動信号を印加して前記基板間に設けられた液晶組成物の
分子配向を変える液晶駆動回路とを備えた液晶表示装置
において、液晶表示面を構成する各画素が面積の異なる
複数の電極で構成され、前記駆動制御回路は、前記各画
素毎に表示する画像信号の階調に対応した面積の電極を
選択して駆動するとともに、該駆動電極の選択だけでは
表示不可能な中間調を表示する場合にのみ、複数の電極
の何れか１つを点滅駆動させて所望の階調を表示するこ
とにより、上記目的を達成している。

【００１３】この場合、前記各画素は、例えば、請求項
２に記載するように、面積比が１：２の割合からなる２
つの対向電極で構成されることにより、上記目的を達成
している。

【００１４】また、例えば、請求項３に記載するよう
に、前記点滅駆動させる電極は、反転駆動周期が３０Ｈ
ｚ以上で駆動するように構成されていてもよい。

【００１５】

【作用】請求項１記載の発明では、液晶表示面を構成す
る各画素が面積の異なる複数の電極で構成され、駆動制
御回路によって、各画素毎に表示する階調に応じた面積
の電極を選択して駆動するとともに、駆動電極を選択す
るだけでは表現不可能な中間調を表示する場合にのみ、
複数の電極の何れか１つを点滅駆動させて所望の階調を
表示するようにしている。このため、少ない分割電極数
で各画素を構成することが可能となり、液晶を駆動する
データ信号が少なくなり、外部回路が簡略化できるとと
もに、何れか１つの電極を点滅させることによって光の
透過率を調節して、より細分化された階調表示すること
ができる。従って、基本的には電極を選択駆動すること
により階調表示を行い、補助的に画素を構成する何れか
１つの電極を点滅駆動させることにより、その中間の階
調を表示することができるので、点滅する画素面積が少
なくなり、フリッカを目立たなくすることができる。請
求項２記載の発明では、各画素を１：２の面積比からな
る２つの電極で構成したため、その電極を選択駆動する
際のデータ信号が従来例に比べて少なくて済む上、１つ
の画素の全透過状態を「３」とした場合、各電極を選択
することで透過状態の面積を「２」、「１」、「０」に
することができ、駆動する電極の選択により、４つの階
調を表示することができる。そして、本発明では、さら
に、この４階調のそれぞれの間の階調表示を行う場合
も、何れか１つの電極を所定の割合で点滅駆動させるこ
とにより、光の透過率を可変し、容易に階調数を増やす
ことができる（例えば、７階調）。このように、本発明
は電極を点滅させて階調表示する必要がある場合にの
み、１画素中の何れか１つの電極を点滅させるだけで、
従来例のように画素全体を点滅駆動するのではないた
め、フリッカを一層目立たなくすることができる。

【００１６】請求項３記載の発明では、例えば、電極を
点滅駆動させる場合の電極の反転駆動周期を３０Ｈｚ以
上となるようにしたため、人間の目の残像現象を利用し
て、電極を点滅させる際のフリッカを目立たなくするこ
とができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

【００１８】図１〜図７は、本発明の液晶表示装置を説
明する図である。

【００１９】まず、構成を説明する。

【００２０】図１は、本実施例の液晶表示装置の液晶セ
ルの断面図である。

【００２１】図１において、液晶セル１は、低アルカリ
のソーダガラス等により形成された長方形の一対のガラ
ス基板２、３を有し、そのガラス基板２とガラス基板３
とは、所定間隔をおいて対向配置されている。このガラ
ス基板２とガラス基板３の相対向する内側面には、ＩＴ
Ｏ（Indium Tin Oxide) 膜により透明電極（例えば、垂
直電極が６４０本、水平電極が４８０本）がフォトリソ
グラフィ技術を用いて所定の形状にパターニング形成さ
れる。図１に示すように、ガラス基板２の表面に１つの
画素４が垂直電極４ａと垂直電極４ｂとで構成され、他
の隣接する画素５が垂直電極５ａと垂直電極５ｂとで構
成されている。そして、ここでは、垂直電極４ａ、５ａ
と垂直電極４ｂ、５ｂとの電極幅が１：２の割合で形成
されている。また、もう一方のガラス基板３の表面に
は、垂直電極と同じＩＴＯ膜により画素幅の水平電極６
（７）が等間隔に配置形成されている。

【００２２】そして、このようにして、透明電極が形成
されたガラス基板２とガラス基板３とを透明電極同士が
対向した状態で交差させて、単純マトリクスの液晶セル
１を構成している。

【００２３】図２は、垂直電極と水平電極とが交差した
状態を平面方向から見た図である。図２に示すように、
例えば、画素４は、垂直電極４ａと水平電極６とが交差
したハッチングで示すＡ領域と、垂直電極４ｂと水平電
極６とが交差したＢ領域とで分割構成されている。この
Ａ領域とＢ領域とは、垂直電極と水平電極とが液晶層を
挟んで対向配置されている領域であり、所定の垂直電極
と水平電極とに対して選択的に電界を加えることにより
（ＯＮ状態）、所定画素のＡ領域あるいはＢ領域の液晶
の配向を変化させ、ＯＮ制御された領域を光透過状態と
し、ＯＦＦ制御された領域を光遮光状態とすることがで
きる。

【００２４】再び、図１に戻って、それぞれのガラス基
板２、３の透明電極上には、ポリイミド樹脂からなる配
向膜８、９を、例えば、オフセット法を用いて形成した
後、焼成する。

【００２５】次いで、上記配向膜８をラビング法を用い
て配向膜８の表面に微細な溝を一定方向に形成すること
により、液晶分子を所定方向に配向させるものである。

【００２６】次いで、ガラス基板３の外周端部にエポキ
シ樹脂接着剤をスクリーン法により印刷形成してシール
材１０とし、その後、ガラス基板３の配向膜９上で、シ
ール材の内側に、直径３μｍのスペーサ１１となるポリ
スチレン粒子を３５０個／ｍｍ²程度になるように均等
に散布する。

【００２７】次いで、上記のように形成されたガラス基
板２及びガラス基板３を図１のように重ね合わせて、基
板の上下方向から２．５Ｋｇ／ｃｍ²の圧力でプレスし
ながら１５０℃で４０分間そのままにし、シール材１０
のエポキシ樹脂接着材を熱硬化させて、液晶セル１を形
成する。

【００２８】次いで、真空法を用いた液晶の注入工程に
より、強誘電性液晶組成物１２を図示しない液晶注入口
から注入した後、ＵＶ硬化樹脂を使って注入口を閉塞す
る。そして、ガラス基板２、３の外側には、偏光板１
３、１４をクロスニコル状態で貼付し、図１に示すよう
な液晶表示装置が得られる。

【００２９】図３は、本実施例の液晶表示装置の駆動回
路の一例を示すブロック図である。図３に示すように、
液晶表示装置１５は、液晶表示パネル１６、その液晶表
示パネル１６の垂直電極及び水平電極を駆動してドット
マトリックス表示を行う駆動回路１７、１８、画像信号
に基づいて各画素を階調表示するように、各画素の電極
の選択と電極を点滅駆動させる場合のＯＮ／ＯＦＦ制御
信号に変換して、前記駆動回路１７、１８を駆動させる
ための液晶コントローラ１９、その液晶コントローラ１
９に画像信号を送信するＣＰＵ２０、及び上記各部を駆
動させるための電力を供給する駆動用電源２１から構成
されている。

【００３０】図４は、本実施例の液晶表示装置の駆動動
作を説明する図であり、その（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。

【００３１】同図（ａ）に示すように、液晶表示パネル
１６を駆動する場合は、走査電極である垂直電極側を順
次走査し、走査を行った垂直電極上の各画素に対応する
各信号電圧を一斉に水平電極側から印加する線順次走査
を用いている。

【００３２】図５は、図４の各画素に印加される駆動電
圧波形を示す図である。

【００３３】図５（ａ）及び（ｂ）には、走査電極（垂
直電極）側からはＶ_X1、信号電極（水平電極）側からは
Ｖ_Y1の電圧波形がそれぞれ印加された状態を示してい
る。この全ての垂直電極を１回走査するのに必要な時間
は、１フィールドと称される。そして、図５（ｃ）の電
圧波形は、垂直電極と水平電極の電圧波形を足し合わせ
たもので（Ｖ₁＋Ｖ₂）、その垂直電極と水平電極の交
差する画素をＯＮする場合の印加電圧波形である。

【００３４】また、図５（ｄ）の電圧波形は、垂直電極
の電圧波形から水平電極の電圧波形を引いたもので（Ｖ
₁−Ｖ₂）、その垂直電極と水平電極の交差する画素を
ＯＦＦする場合の印加電圧波形である。

【００３５】そこで、例えば、図４に示すように、Ｖ_X1
とＶ_Y1に画素をＯＮ制御する場合の電圧波形を印加する
ことによって、図４中で垂直電極と水平電極とが交差し
ているハッチングで示した画素を光透過状態とする。ま
た、同様にＶ_X1とＶ_Y1に画素をＯＦＦ制御する場合の電
圧波形を印加することによって、図４中のハッチングで
示した画素を光遮光状態とすることができる。

【００３６】本実施例では、図４に詳細に図示していな
いが、図１に示すように、垂直電極が１画素について面
積比の異なる２つの電極で構成されており、それぞれの
電極について上記したＯＮ／ＯＦＦ制御信号が印加され
ることにより、画素を選択的に駆動するものである。

【００３７】なお、上記した液晶の駆動電極は、直流電
圧を印加すると電気化学反応が起きるので、液晶駆動さ
せる場合は、上記したように必ず交流電圧波形が用いら
れる。このため、波形の極性反転を行って、直流成分の
低減化を図っている。

【００３８】このように、ドットマトリックスの各画素
においては、上記したＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことによ
り、所定の画素のＡ領域あるいはＢ領域の選択的な駆動
と、所定の反転周期で点滅駆動させることができる。

【００３９】本実施例において動画を表示する場合は、
１秒間に３０画面を表示させるとともに、各画面の表示
中に４回の書換え動作を行うようにしたため、１秒間に
１２０回の書換え動作が行われることになる。

【００４０】図６は、各画素において階調表示を行う場
合の各電極毎の具体的な駆動制御状態を示す図である。

【００４１】本実施例では１画素を構成する各電極のＡ
領域とＢ領域との面積比が１：２の割合で構成されてい
るため、各電極を選択的に駆動するだけで、図６に示す
階調レベル「１」、「３」、「５」、「７」の４つの階
調を表示することができる。すなわち、階調レベル
「１」では、Ａ領域、Ｂ領域ともＯＦＦ制御状態で、光
の透過率が０％となる。

【００４２】階調レベル「３」では、Ａ領域がＯＮ制御
され、Ｂ領域がＯＦＦ制御されており、これらの面積比
から光の透過率が３３．３％となる。

【００４３】階調レベル「５」では、Ａ領域がＯＦＦ制
御され、Ｂ領域がＯＮ制御されており、これらの面積比
から光の透過率が６６．７％となる。

【００４４】階調レベル「７」では、Ａ領域、Ｂ領域と
もＯＮ制御されるので、光の透過率は１００％となる。

【００４５】また、各画素を構成する何れか一方の電極
を点滅駆動させることにより、図６に示す階調レベルで
いう、「２」、「４」、「６」の３つの階調を表示する
ことが可能となり、合計７階調を表示することができ
る。

【００４６】すなわち、階調レベル「２」では、Ａ領域
を各画面で４回書換える間に２回だけＯＮ制御が行われ
るので、Ａ領域において５０％の平均透過率が得られ、
Ｂ領域がＯＦＦ制御されているので、１画素における平
均透過率が１６．７％となる。

【００４７】階調レベル「４」では、Ａ領域がＯＦＦ制
御され、Ｂ領域が各画面で４回書換える間に３回だけＯ
Ｎ制御が行われ、Ｂ領域において７５％の平均透過率が
得られるので、１画素における平均透過率が５０％とな
る。

【００４８】階調レベル「６」では、Ａ領域を各画面で
４回書換える間に２回だけＯＮ制御が行われるので、Ａ
領域において５０％の平均透過率が得られるとともに、
Ｂ領域がＯＮ制御されるので、１画素における平均透過
率が８３．３％となる。

【００４９】もちろん、表示可能な階調数は、上記した
７階調に限定されるものではなく、点滅駆動させる電極
の反転周期を短くして、書換え回数を増やすことによ
り、さらに、表示可能な階調数を増加させることができ
る。

【００５０】このように、本実施例の液晶表示装置は、
１画素を面積比の異なる２つの電極で構成しているた
め、電極を駆動するデータ信号を従来例よりも少なくす
ることが可能となり、外部回路を簡略化することができ
る。また、上記した面積比の異なる電極を選択するだけ
では表示できない中間の階調表示については、２つの電
極の何れか一方のみを点滅駆動させることにより、一部
の画素の一部分だけを点滅させるだけで済むので、一層
フリッカの目立ち難い液晶表示装置とすることができ
る。

【００５１】従って、１画素を面積比の異なる複数電極
で構成し、電極を選択するだけでは表示できない階調レ
ベルについては、電極を時分割駆動させて多数の階調表
示を可能にするとともに、点滅する電極を複数の電極の
何れか１つに限定することにより、点滅駆動する画素面
積を少なくして、フリッカを目立たなくしている。ま
た、本実施例では、単純マトリクス方式を用いて強誘電
性液晶を駆動しているので、構造が簡単で、安価に製造
することが可能である。

【００５２】図７は、他の実施例に係るマイクロカラー
フィルタを用いた液晶表示装置の概略構成図であり、そ
の（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図で
ある。図７に示すように、ここでは、強誘電性の液晶組
成物を用いた階調表示可能な液晶表示装置をマイクロカ
ラーフィルタを用いてカラー化を図ったものである。図
７（ｂ）に示すように、液晶セル２２の構造は、上下に
ガラス基板２３、２４が対向配置され、そのガラス基板
２３、２４の内側には、水平電極２５及び垂直電極２６
が形成され、垂直電極２６上には、各画素毎にＲ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のマイクロカラーフィルタ
からなる着色層２７が形成されている。このため、３画
素分のマトリックスの交点を利用して、１つの絵素が構
成されている。そして、上記したように、図７中には、
詳細に図示していないが、走査電極である垂直電極２６
は、上記図２に示すように１画素が１：２の面積比を持
った２種類の電極で構成されており、上記した実施例と
同様に、２つの電極を選択的に駆動したり、その電極の
選択だけでは階調表示できない場合に、電極の何れか一
方を点滅駆動させてフリッカをできるだけ目立たないよ
うに階調表示を行っている。この実施例では、Ｒ、Ｇ、
Ｂのそれぞれについて、７階調表示することが可能であ
る。

【００５３】このように、強誘電性の液晶組成物を用い
て液晶表示装置を構成した場合に、階調表示が可能であ
るとともに、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタを用いて情報
量の多いカラー画像表示を実現することができる。

【００５４】なお、上記実施例では、電極構成とその液
晶の駆動方式に関して、単純マトリックス方式を用いて
説明したが、これに限定されるものではなく、アクティ
ブマトリクス方式等の他の駆動方式を採用して実施する
ことも可能である。

【００５５】また、１画素を構成する分割された複数の
電極の面積比は、上記実施例では１：２としたが、これ
に限定されず、それ以外の面積比を採用しても良く、さ
らに、２分割の場合だけでなく、表示する階調数に応じ
て３分割あるいは４分割以上とすることもできる。この
場合、単に面積比だけで階調表示する場合と異なり、所
定の電極を点滅駆動させて階調表示する時分割方式を併
用するため、容易に多階調表示を行うことが可能とな
る。

【００５６】

【発明の効果】請求項１記載の液晶表示装置によれば、
各画素が面積の異なる複数の電極で構成されており、駆
動制御回路で各画素で表示する階調に応じた面積の電極
を選択駆動するとともに、駆動電極の選択だけでは表示
できない中間の階調を表示する場合にのみ、補助的に何
れか１つの電極を点滅駆動させて所望の階調を表示する
よう制御する。このため、少ない分割電極数で各画素を
構成することが可能となり、駆動データ信号が少なくな
って、外部回路が簡略化できるとともに、補助的に何れ
か１つの電極を点滅させて、より細分化された中間階調
を表示するので、多階調表示が可能となり、その場合に
点滅させる画素面積が少なくて済むことから、画面がチ
ラツク等のフリッカを目立たなくすることができる。

【００５７】請求項２記載の発明によれば、例えば、各
画素を構成する電極の面積比が１：２の割合からなる２
つの電極で構成されているので、電極を選択駆動する際
のデータ信号が従来例よりも少なくすることができ、外
部回路を簡略化することができる。

【００５８】請求項３記載の発明によれば、点滅駆動す
る場合の電極の反転駆動周期を３０Ｈｚ以上になるよう
に駆動するので、人間の目の残像現象により、所定の電
極の点滅動作を感じ難くして、フリッカを目立たないよ
うにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の液晶表示装置の液晶セルの断面図で
ある。

【図２】垂直電極と水平電極とが交差した状態を平面方
向から見た図である。

【図３】本実施例の液晶表示装置の駆動回路の一例を示
すブロック図である。

【図４】本実施例の液晶表示装置の駆動動作を説明する
図である。

【図５】図４の各画素に印加される駆動電圧波形を示す
図である。

【図６】各画素において階調表示を行う場合の各電極毎
の具体的な駆動制御状態を示す図である。

【図７】他の実施例に係るマイクロカラーフィルタを用
いた液晶表示装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１液晶セル２、３ガラス基板４、５画素４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ垂直電極６、７水平電極８、９配向膜１０シール材１１スペーサ１５液晶表示装置１６液晶表示パネル１７、１８駆動回路１９液晶コントローラ２０ＣＰＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の平行基板の内側に対向配置され、強
誘電性を示す液晶組成物に電界を加える電極と、該電極
に駆動信号を印加して前記基板間に設けられた液晶組成
物の分子配向を変える液晶駆動回路とを備えた液晶表示
装置において、液晶表示面を構成する各画素が面積の異なる複数の電極
で構成され、前記駆動制御回路は、前記各画素毎に表示する画像信号
の階調に対応した面積の電極を選択して駆動するととも
に、該駆動電極の選択だけでは表示不可能な中間調を表
示する場合にのみ、複数の電極の何れか１つを点滅駆動
させて所望の階調を表示するようにしたことを特徴とす
る液晶表示装置。
【請求項２】前記各画素は、面積比が１：２の割合からなる２つの対向電極で構成さ
れてい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】前記点滅駆動させる電極は、反転駆動周期が３０Ｈｚ以上としたことを特徴とする請
求項１又は２記載の液晶表示装置。