JPH08338983A

JPH08338983A - 表示装置

Info

Publication number: JPH08338983A
Application number: JP14494895A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Katakura; 一典片倉; Manabu Iwasaki; 学岩▲崎▼; Akira Tsuboyama; 明坪山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-06-12
Filing date: 1995-06-12
Publication date: 1996-12-24

Abstract

(57)【要約】【目的】良好な表示をし得る駆動条件の範囲（駆動マ
ージン）を長期間に渡って確保することのできる表示装
置の提供を目的している。【構成】走査電極群と情報電極群とで構成したマトリ
クス電極の間に強誘電性液晶を配置した表示素子１０１
と、画像データ以外の１つの情報を参照して駆動条件を
変化させる駆動制御回路１１０とを備えた。そして、駆
動条件の変化は、表示装置の通算稼働時間に応じて走査
電極群と情報電極群に印可する駆動波形の形状の変化で
行う。通算稼働時間の短いうちは前記表示素子に絶えず
電界を印可し、通算稼働時間が長くなったら表示素子に
電界を印可しない期間を設ける様にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、文字や画像を表示する
ための表示装置に関し、特に強誘電性液晶の示す２つの
安定状態により表示を行う表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、マトリクス電極の走査電極群と情
報電極群の間に液晶化合物を充填し、多数の画素を形成
して画像情報の表示を行う液晶表示素子はよく知られて
いる。なかでも双安定性を有し、電界に対する応答の速
い強誘電牲液晶素子は、高速かつ記憶型の表示素子とし
て期待されており、例えば、特開昭５６−１０７２１６
号公報等に提案されている。

【０００３】一般に強誘電性液晶を配向させるには、基
板表面にボリイミド（ＰＩ）、ボリアミド（ＰＡ）など
の水平配向性の高分子膜を形成し、ほぼ同方向にラビン
グ処理した一対の基板を用いる。

【０００４】図６に液晶の配向モデルを示す。図中６０
１、６０７はガラス基板、６０２、６０６はＩＴＯなど
の透明電極、６０３、６０５はラビング処理された水平
配向処理能力を有する高分子膜、６０４は強誘電性液晶
層、６０８、６０３、６１０はカイラルスメクチック相
での液晶分子の配向状態を特徴付けるコーンを正面から
見たものであり、６０８、６０９はユニホーム配向にお
ける２つの安定状態を示し、６１０はスプレイ配向状態
の一例を示している。

【０００５】ここで便宜上６０８の安定状態をＵ１、６
０９の安定状態をＵ２と呼ぶ。基板を上から見ると図７
のように２つの安定状態Ｕ１、Ｕ２はラビング方向に対
し−θと＋θの傾きを持っている。そして偏光子の軸を
＋θ（または−θ）にあらかじめ配置しておき、上下基
板間に電圧を加えＵ１、Ｕ２状態のどちらかに配向させ
ることで表示の明暗を決定する。

【０００６】すなわち、この強誘電性液晶素子が所望の
電気光学特牲を発揮するためには、基板間の液晶が２つ
の安定状態を安定で再現性良くスイッチングするような
配向状態にあり、かつその配向状態が画素ないし表示画
面全域で均一であることが必要である。

【０００７】この強誘電性液晶素子をマトリクス駆動す
る際の駆動方法についてこれまで多数提案されており、
例えば、特開平２−２８１２３３号公報等に実用的な駆
動方法が開示されている。図８は従来の駆動波形の一例
を示す。同図においてＡは走査選択信号、Ｂは走査非選
択信号、Ｃは明表示する時の情報信号、Ｄは暗表示する
時の情報信号である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の強誘
電性液晶を用いた表示素子には、片方の安定状態に長時
間放置しておくと基板と液晶層の界面での相互作用によ
って表示素子としての閾値特性が変化するという問題点
があった。

【０００９】特開平２−２８１２３３号公報に開示され
ている駆動法はフレーム周波数の高速化のため、図８
Ｃ，Ｄに示す情報信号により絶えず電圧を印加する方法
であるが、このように連続したΔＴの幅のパルスを印加
すると走査非選択時の液晶分子の揺らぎが大きくなり、
画素の一部が反転し良好な表示を保てない恐れがないと
もいえない。

【００１０】上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は良
好な表示をし得る駆動条件の範囲（駆動マージン）を長
期間に渡って確保することのできる表示装置の提供を目
的している。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の表示装置は、走査電極群と情報電極群とで
構成したマトリクス電極の間に強誘電性液晶を配置した
表示素子と、画像データ以外の１つの情報を参照して駆
動条件を変化させる駆動制御回路とを備えたことを特徴
としている。

【００１２】その場合に、前記駆動制御回路の駆動条件
の変化は、表示装置の特性の経時変化に従うようにして
も良く、あるいは表示装置の通算稼働時間に応じて行う
ようにしても良い。この場合、走査電極群と情報電極群
に印可する駆動波形の形状の変化で行うようにするのが
望ましい。

【００１３】そして、駆動波形の変化で行う場合には、
表示装置の通算稼働時間の短いうちは前記表示素子に絶
えず電界を印可し、通算稼働時間が長くなったら表示素
子に電界を印可しない期間を設けるか、あるいは表示素
子の通算稼働時間に応じて、１水平走査期間内に選択期
間の占める割合を違えるようにしても良い。

【００１４】また、駆動条件の変化を、走査電極群と情
報電極群に印可する駆動波形の形状の変化で行う場合
は、前記駆動波形のうち、走査電極群に印可する走査選
択信号は選択パルスと該選択パルスの直前に配置した消
去パルスと該選択パルスの直後に配置した補助パルスか
ら構成し、情報電極群に印可する情報信号は通算稼働時
間が短いうちは選択パルスと該選択パルスの前後に配置
した補助パルスで構成し、通算稼働時間が長くなったら
選択パルスと該選択パルスの前後に配置した補助パルス
と該補助パルスが連続しないように補助パルスと補助パ
ルスとの間に設けた休止期間とで構成することが望まし
い。

【００１５】なお、前記駆動制御回路の駆動条件の変化
は、フレーム周波数の変化で行っても良い。

【００１６】

【作用】本発明は、上述のように構成されているので、
駆動条件を表示素子の通算稼働時間に応じて変化させら
れ、長期間にわたって駆動マージンを確保することがで
き、液晶分子の揺らぎが少なくなる。

【００１７】

【実施例】本発明者が交流パルスと揺らぎの関係につい
て実験したところ、非選択時の交流パルスの形状が変化
すると液晶分子の揺らぎの程度も変わることがわかっ
た。図９において彼形Ａは従来例の非選択時に印加する
波形と同じΔＴの幅を持つ正極性のパルスαと負極性の
パルスβを連続して交互に印加する交流波形、波形Ｂは
波形Ａのパルスαの間に1/2 ΔＴの休止期間を設けた波
形、波形Ｃは波形Ａのパルスβの間に1/2 ΔＴの休止期
間を設けた波形でありいずれも同じ実効値を持つ。

【００１８】Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれの波形を印加したとこ
ろ液晶分子の揺らぎの程度が変わり、Ｕ１状態からＵ２
状態へ反転させる極性を負極性にとると、Ｕ１状態のと
きにはパルスβによって大きく揺らぎ、Ｕ２状態のとき
にはパルスαによって大きく揺らぐことがわかった。

【００１９】そこで、Ｕ１状態の画素にパルスβが走査
非選択時に印加される回数を少なくすることを考え、情
報信号の補助パルスの間に1/2 ΔＴの休止期間を入れ
る。すると走査非選択時に明表示（この場合Ｕ１表示）
の情報信号の波形が連続してもパルスβは印加されな
い。

【００２０】つまり、同一情報電極上にＵ１状態を表示
する画素が他に１つあればパルスβが印加される回数が
１フレームあたり１回減る。Ｕ１状態を表示する画素が
他に２つあれば２回、３つあれば３回減り、全ての画素
がＵ１状態を表示する場合にはパルスβは１回も印加さ
れず先の実験に用いた図９Ｃと同じ波形になる。

【００２１】すなわち、表示パターンに依存するが、従
来例よりパルスβが印加される回数はかなり少なくな
る。同様に、Ｕ２状態の画素にパルスαが印加される回
数もかなり少なくなる。このことを利用し、従来駆動マ
ージンを制限していた揺らぎを抑え駆動マージンを広げ
ることができる。

【００２２】休止期間の幅と駆動マージンとの関係を1/
2 ΔＴきざみで調ベたところ、図１０に示す通り、休止
期間が1/2 ΔＴ前後で駆動マージンの幅が飽和してしま
うことがわかった。

【００２３】この測定は温度を１０℃、駆動条件をＶ１
＝１４．３ｖ、Ｖ２＝−１４．３ｖ、Ｖ３＝５．７ｖ、
Ｖ４＝−５．７ｖ、Ｖ５＝６．４ｖ、に設定し後述する
本実施例の表示素子１０１が良好な表示が可能な範囲を
測定したものである。

【００２４】フレーム周彼数を高くするには休止期間は
なるベく短い方が良いので、マージン、スピードの両方
の観点から休止期間は1/2 ΔＴが適切である。なお、
休止期間の幅と駆動マージンとの関係をさらに細かく刻
んで厳密に測定しても良いが、駆動回路の構成上、休止
期間と各パルス幅の比が簡単な整数になるよう設定する
ことが望ましい。その理由は、駆動波形を出力するため
に１Ｈを分割して選択パルスや補助パルスや休止期間の
整数倍となるよう駆動回路系の基準クロックを設定する
ので、パルス幅の比が複雑になりすぎるとクロックが非
常に速くなってしまう。その結果、必要以上に応答速度
の速い回路を作ることが必要となりコストがかさんでし
まうことを避けるためである。

【００２５】図１は本発明の一実施例に係わる表示装置
のブロック図を示す。１０７はグラフィックコントロー
ラであり、ここから送出されるデータは駆動回路１０５
を通して走査信号制御回路１０４と情報信号制御回路１
０６に入力され、それぞれアドレスデータと表示データ
に変換される。

【００２６】このアドレスデータに従って走査信号印加
回路１０２が図４Ａ、図５Ａに示す走査選択信号波形お
よび図４Ｂ、図５Ｂに示す走査非選択信号波形を発生
し、１２８０×１０２４画素からなる表示素子１０１の
走査電極に印加する。また表示データに従って情報信号
印加回路１０３が図４Ｃ、図４Ｄ、図５Ｃ、図５Ｄに示
す情報信号波形を発生し、表示素子１０１の情報電極に
印加する。本表示装置の稼働時間は積算タイマー１０８
によって記録し１００００時間を越えたところで波形切
り換え用の信号を発生する。

【００２７】この信号をもとにして駆動回路１０５は使
用する駆動波形を選択し、走査信号制御回路１０４と情
報信号制御回路１０６を通じて走査信号印加回路１０２
と情報信号印加回路１０３に波形データを送る。

【００２８】なお、上記走査信号印加回路１０２、情報
信号印加回路１０３、走査信号制御回路１０４、駆動回
路１０５、積算タイマー１０８等によって本発明にいう
駆動制御回路１１０が構成されている。

【００２９】また、図２は表示素子１０１の部分的な拡
大図であり、同図において２０１は走査電極、２０２は
情報電極、２０３は走査電極２０１と情報電極２０２と
の交差部分により構成し、表示単位となる画素を示す。
図３は表示素子１０１の部分的な断面図である。同図に
おいて、３０１はアナライザ（偏光子）、３０３はポラ
ライザ（検光子）でありこれらは表示素子１０１がＵ２
状態のとき暗表示となるよう互いにクロスニコルで配置
されている。３０２と３０８はガラス基板、３０３と３
０７は絶縁膜、３０４と３０６は配向膜、３０５は強誘
電性液晶、３１０はシール材である。

【００３０】強誘電性液晶３０５の物性については下記
の表１に示す。

【００３１】

【表１】なお、本実施例の画素をさらに３分割し、それぞれにカ
ラーフィルターを配置することで、多色カラー表示装置
として使用することができる。

【００３２】図４は図１の装置において初期に使用する
駆動波形Ｗ１を示し、同図においてＡは走査選択信号で
パルス幅ΔＴの選択パルスと選択パルスの直前に配置し
たパルス幅２．５ΔＴの消去パルスと選択パルスの直後
に配置したパルス幅１／２ΔＴの補助パルスから構成す
る。Ｂは走査非選択信号で常に０ｖ、Ｃは明表示する時
の情報信号でパルス幅ΔＴの選択パルスと該選択パルス
の前後に配置したパルス幅1/2 ΔＴの補助パルスから構
成する。Ｄは暗表示する時の情報信号であり、明情報信
号Ｃの極性が反転したものである。同図において１Ｈは
１水平走査期間、ΔＴは選択期間を示している。

【００３３】本実施例の表示装置を、通算稼働時間２０
０時間後に室温で、駆動条件をＶ１＝１４．３ｖ、Ｖ２
＝−１４．３ｖ、Ｖ３＝５．７ｖ、Ｖ４＝−５．７ｖ、
Ｖ５＝６．４ｖ、ΔＴ＝３２．０μｓに設定し駆動した
ところ、表示素子１０１全面にわたって良好な表示が得
られた。

【００３４】図５は図１の装置において長時間稼働後に
使用する駆動波形Ｗ２を示している。同図においてＡは
走査選択信号でパルス幅ΔＴの選択パルスと選択パルス
の直前に配置したパルス幅２．５ΔＴの消去パルスと選
択パルスの直後に配置したパルス幅1/2 ΔＴの補助パル
スから構成する。Ｂは走査非選択信号で常に０ｖ、Ｃは
明表示する時の情報信号でパルス幅ΔＴの選択パルスと
該選択パルスの前後に配置したパルス幅1/2 ΔＴの補助
パルスと該補助パルスが連続することのないよう補助パ
ルスと補助パルスの間に設けたパルス幅1/2 ΔＴの休止
期間から構成されている。Ｄは暗表示する時の情報信号
であり、明情報信号Ｃの極性が反転したものである。

【００３５】本実施例の表示装置を、通算稼働時間１０
５００時間後に室温で、駆動条件をＶ１＝１４．３ｖ、
Ｖ２＝−１４．３ｖ、Ｖ３＝５．７ｖ、Ｖ４＝−５．７
ｖ、Ｖ５＝６．４ｖ、ΔＴ＝３２．８μｓに設定し駆動
した。長時間稼働しているうちに表示素子１０１には様
々な表示がなされ、当初はほぼ均一であった閾値特性も
画素毎に様々に変化する。表示素子全体としての閾値は
最も閾値の高い画素に規定されるので結果として長時間
稼働後の閾値は上昇している。その分を見込み、ΔＴは
０．８μｓ増やしてある。すると、フレーム周波数は１
５．３Ｈｚから１１．９Ｈｚと遅くなるものの、表示素
子１０１前面にわたって良好な表示がおこなえた。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
長期間にわたって駆動マージンを確保することができ、
液晶分子の揺らぎが少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表示装置の実施例のブロック図で
ある。

【図２】表示素子の拡大図である。

【図３】表示素子の断面図である。

【図４】本実施例における駆動波形を示す図である。

【図５】本実施例における駆動波形を示す図である。

【図６】液晶の配向モデルを示す図である。

【図７】液晶分子と偏光子との関係を示す図である。

【図８】従来の駆動波形を示す図である。

【図９】交流パルスを説明する図である。

【図１０】休止期間と駆動マージンとの関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０１表示素子１１０駆動制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走査電極群と情報電極群とで構成したマ
トリクス電極の間に強誘電性液晶を配置した表示素子
と、画像データ以外の１つの情報を参照して駆動条件を
変化させる駆動制御回路とを備えたことを特徴とする表
示装置。
【請求項２】前記駆動制御回路の駆動条件の変化は、
前記表示素子の特性の経時変化に従うことを特徴とする
請求項１記載の表示装置。
【請求項３】前記駆動制御回路の駆動条件の変化は、
表示装置の通算稼働時間に応じて行うことを特徴とする
請求項１記載の表示装置。
【請求項４】前記駆動制御回路の駆動条件の変化は、
走査電極群と情報電極群に印可する駆動波形の形状の変
化であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項
記載の表示装置。
【請求項５】表示装置の通算稼働時間の短いうちは前
記表示素子に絶えず電界を印可し、通算稼働時間が長く
なったら表示素子に電界を印可しない期間を設けること
を特徴とする請求項３記載の表示装置。
【請求項６】表示装置の通算稼働時間に応じて、１水
平走査期間内に選択期間の占める割合を違えることを特
徴とする請求項３記載の表示装置。
【請求項７】前記駆動波形のうち、走査電極群に印可
する走査選択信号は選択パルスと該選択パルスの直前に
配置した消去パルスと該選択パルスの直後に配置した補
助パルスから構成し、情報電極群に印可する情報信号は
通算稼働時間が短いうちは選択パルスと該選択パルスの
前後に配置した補助パルスで構成し、通算稼働時間が長
くなったら選択パルスと該選択パルスの前後に配置した
補助パルスと該補助パルスが連続しないように補助パル
スと補助パルスとの間に設けた休止期間とで構成したこ
とを特徴とする請求項４記載の表示装置。
【請求項８】前記駆動制御回路の駆動条件の変化は、
フレーム周波数の変化であることを特徴とする請求項１
〜３のいずれか１項記載の表示装置。