JPH06235904A

JPH06235904A - 強誘電性液晶表示素子

Info

Publication number: JPH06235904A
Application number: JP4436593A
Authority: JP
Inventors: Shinjiro Okada; 伸二郎岡田; Yutaka Inaba; 豊稲葉; Kazunori Katakura; 一典片倉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-02-10
Filing date: 1993-02-10
Publication date: 1994-08-23

Abstract

(57)【要約】【目的】クロストークの少ない良質な階調表示を実現
できる強誘電性液晶表示素子を提供することにある。【構成】本発明は、対向して配置した２枚の電極基板
間に強誘電性液晶を挟持してなる液晶表示素子におい
て、書き込みパルス電圧を液晶層に印加した直後の一定
時間、情報信号線に印加される電圧信号のパターンを、
書き込み階調レベルによらず一定にし、かつ走査信号線
に該パターン印加中に、ＤＣバイアス印加することによ
って階調表示を行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強誘電性液晶を用いた
液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】クラーク（Ｃｌａｒｋ）とラガーウォル
（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）はＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉ
ｃｓＬｅｔｔｅｒｓ第３６巻、第１１号（１９８０
年６月１日発行）Ｐ．８９９〜９０１、特開昭５６−１
０７２１６号公報、米国特許第４３６７９２４号明細
書、米国特許第４５６３０５９号明細書等で、表面安定
化強誘電性液晶（Ｓｕｒｆａｃｅ−ｓｔａｂｉｌｉｚｅ
ｄｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｌｉｑｕｉｄｃｒ
ｙｓｔａｌ）による双安定性強誘電性液晶素子を明らか
にした。この双安定性強誘電性液晶素子は、バルク状態
のカイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ＊）、Ｈ相（Ｓｍ
Ｈ＊）等における液晶分子のらせん配列構造の形成を制
御するのに十分に小さい間隔に設定した一対の基板間に
液晶を配置させ、かつ、複数の液晶分子で組織された垂
直分子層を一方向に配列させることによって実現され
た。

【０００３】また、このような強誘電性液晶（ＦＬＣ）
を用いた表示素子に関しては、特開昭６１−９４０２３
号公報などにも示されているように、１〜３μｍ位のセ
ルギャップを保って２枚の内面に透明電極を形成し配向
処理を施したガラス基板を向かい合わせて構成した液晶
セルに、強誘電性液晶を注入したものが知られている。

【０００４】強誘電性液晶を用いた上記表示素子の特徴
は、強誘電性液晶が自発分極を持つことにより外部電界
と自発分極の結合力をスイッチングに使えることと、強
誘電性液晶分子の長軸方向が自発分極の分極方向と１対
１に対応しているため外部電界の極性によってスイッチ
ングできることである。すなわち、前記カイラルスメク
チック相の状態において、印加された電界に応答して第
１の光学的安定状態と第２の光学的安定状態とのいずれ
かをとり、かつ電界が印加されないときはその状態を維
持する性質、すなわち双安定性を有し、また電界の変化
に対する応答が速やかで、高速かつ記憶型の表示装置等
の分野における広い利用が期待されている。

【０００５】強誘電性液晶は、上述のように、一般にカ
イラル・スメクチック液晶（ＳｍＣ＊，ＳｍＨ＊）を用
いるので、バルク状態では液晶分子長軸がねじれた配向
を示すが、上述の１〜３μｍ位のセルギャップのセルに
いれることによって液晶分子長軸のねじれを解消するこ
とができる（Ｐ２１３−Ｐ２３４Ｎ．Ａ．ＣＬＡＲＫ
ｅｔａｌ，ＭＣＬＣ，１９８３，Ｖｏｌ９４）。

【０００６】かかる強誘電性液晶素子で形成した表示パ
ネルを備えた液晶表示装置は、例えば神辺らの米国特許
第４６５５５６１号明細書などに記載されたマルチプレ
クシング駆動方式を用いることによって大容量画素の表
示画面に画像を形成することができる。上述の液晶表示
装置は、ワード・プロセッサ、パーソナル・コンピュー
タ、マイクロ・プリンタ、テレビジョンなどの表示画面
に利用することができる。

【０００７】強誘電性液晶素子は２つの安定状態を光透
過および遮断状態とし、主として２値（白・黒）の表示
素子として利用されているが、多値すなわち中間調表示
も可能である。中間調表示法の１つは画素内の双安定状
態の面積比を制御することにより中間的な光透過状態を
作るものである。以下、この方法（面積変調法）につい
て詳しく説明する。

【０００８】図５は強誘電性液晶素子のスイッチングパ
ルス振幅と透過率の関係を模式的に示した図で、はじめ
完全な光遮断（黒）状態にあったセル（素子）に一方極
性の単発パルスを印加した後の透過光量Ｉを単発パルス
の振幅Ｖの関数としてプロットしたグラフである。パル
ス振幅が閾値Ｖ_th以下（Ｖ＜Ｖ_th）のときは透過光量は
変化せず、パルス印加後の透過状態は図６（ｂ）に示す
ように印加前の状態を示す同図（ａ）と変わらない。パ
ルス振幅が閾値を越えると（Ｖ_th＜Ｖ＜Ｖ_sat）画素内
の一部分が他方の安定状態、すなわち同図（ｃ）に示す
光透過状態に遷移し全体として中間的な透過光量を示
す。さらにパルス振幅が大きくなり、飽和値Ｖ_sat以上
（Ｖ_sat＜Ｖ）になると同図（ｄ）に示すように画素全
部が光透過状態になるので光量は一定値に達する。すな
わち、面積変調法は電圧をパルス振幅ＶがＶ_th＜Ｖ＜Ｖ
_satとなるように制御して中間調を表示するものであ
る。

【０００９】しかし、このような単純な駆動方式によれ
ば、図５の電圧と透過光量の関係がセル厚と温度にも依
存するため、表示パネル内にセル厚分布や温度分布があ
ると、同じ電圧振幅の印加パルスに対して異なった階調
レベルが表示されてしまうという問題がある。

【００１０】図７は、このことを説明するための図で、
図５と同じく電圧振幅Ｖと透過光量Ｉの関係を示したグ
ラフであるが、異なった温度すなわち高温および低温で
の関係をそれぞれ表わす曲線Ｈおよび曲線Ｌの２本の曲
線を示してある。すなわち、表示サイズの大きいディス
プレイ（表示素子）では同一パルス（表示部）内に温度
分布が生じてくることは珍しくなく、したがって、ある
電圧Ｖ_apで中間調を表示させようとしても、図７に示す
ようにＩ₁ からＩ₂ までの範囲にわたって中間調レベル
がばらついてしまい、均一な表示が得られないのであ
る。

【００１１】そこで考え出されたのが、本発明者が特願
平２−２９４３８４号において提案した「４パルス法」
である。この駆動方法は、図８および図９に示すように
パルス内の同一走査線上の低閾値部用と高閾値部用に複
数のパルス（図中、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を印加することに
より、最終的には等しい反転面積を得るようにしたもの
である（図中（Ｄ））。

【００１２】本発明者は、さらに特願平３−３２０５４
２号において、書き込み時間を「４パルス法」より短縮
した「画素シフト法」を提案している。

【００１３】画素シフト法は複数の走査信号線に、同時
に異なる走査信号を入力して、選択することにより、複
数の走査線にまたがった、電界強度の分布を作り階調表
示をする方式である。

【００１４】画素シフト法の概略を次に説明する。

【００１５】使用できる液晶セルは、図１０にその一例
を示してあるように、１画素内の閾値が分布を有するも
のである。図１０に示したセルでは、電極間のＦＬＣ層
５５の層厚が変化しているのでＦＬＣのスイッチングの
閾値も分布を持つことになる。このような画素への印加
電圧を増加していくとセル厚が薄い部分から順にスイッ
チングしていくことになる。

【００１６】この様子を図１１（ａ）に示した。図１１
（ａ）中、Ｔ₁ 、Ｔ₂ 、Ｔ₃ はパネル内の観察している
部分の温度を示している。ＦＬＣのスイッチングの閾値
電圧は、温度が高くなるにつれ低くなるが、上記３つの
温度における印加電圧と光透過率との関係を３本の曲線
で示している。

【００１７】なお、閾値変動の原因は温度変化以外にも
あるが、説明の便宜上主として温度の変化を用いて本発
明の態様を説明する。

【００１８】図１１（ａ）から分かるように、まず画素
全体を暗状態にリセットして温度Ｔ₁ でＶ_i の電圧を画
素に印加したときにはＸ％の透過率を得ることができる
が、温度がＴ₂ もしくはＴ₃ まで上昇すると、同じＶ_i
の電圧を画素に印加したときには透過率が１００％にな
ってしまい、階調表示が正しく行われなくなる。図１１
（ｃ）は、上記各温度における書き込み後の画素の反転
状態を示している。このような条件では、温度変動によ
って書き込んだ階調情報が失われるので、表示素子とし
ての用途範囲が極めて限られたものとなってしまう。

【００１９】そこで、図１１（ｄ）に示したように、１
画素の情報を２つの走査信号線Ｓ１、Ｓ２にまたがって
表示することにより、温度変動に対して安定した階調表
示が可能となる。

【００２０】以下、この駆動方式について詳しく説明す
る。

【００２１】画素内に連続的な閾値分布を持つ強誘電
性液晶セルを用意する：液晶セルの構成は、図１０に示
すような、画素内のセル厚が連続的に分布したものを用
いることができる。また、本出願人が特開昭６３−１８
６２１５号公報中で提案しているような画素内に電位の
勾配を有する構成、または容量勾配を持つ構成でも良
い。いずれにせよ、画素内の閾値を連続的に分布させる
ことにより、明状態に対応した領域（ドメイン）と暗状
態に対応した領域（ドメイン）を画素内に混在させるこ
とができ、これらのドメインの面積比によって階調表示
を可能としている。

【００２２】この方法は光量をステップ的に変調する場
合（例えば１６階調など）でも使用できるがアナログ的
な階調表示のためには連続的な光量変化が必要である。

【００２３】２つの走査信号線を同時に選択する：こ
の操作について図１２を用いて説明する。図１２（ａ）
は、２つの走査信号線上の画素をひとまとめにしたとき
の透過率−印加電圧特性を示す。図１２（ａ）中では、
透過率０％〜１００％を走査線２上の画素Ｂの表示領域
とし、透過率１００％〜２００％を走査信号線１上の画
素Ａの表示領域として示している。すなわち、走査信号
線１本につき１つの画素を構成するので、２本同時に走
査した場合には、画素Ａ、画素Ｂの両方が全部光透過状
態になった時の透過率を２００％としている。ここで
は、１つの階調情報に対して同時に２つの走査信号線を
選択するのだが、１つの階調情報を表示するために１画
素分の面積を持つ領域を割り当てるようにしている。こ
れについて図１２（ｂ）を用いて説明する。

【００２４】温度Ｔ₁ では入力した階調情報は印加電圧
Ｖ₀ のとき０％、Ｖ₁₀₀ のとき１００％に対応する範囲
に書き込まれる。図から分かるように温度Ｔ_１では、
この範囲（画素領域）はすべて走査信号線２上にある
（図１２（ｂ）中、斜線部参照）。ところが、温度がＴ
₁ からＴ₂ に上昇すると液晶の閾値電圧が下がっている
ため、同じ電圧を画素に印加した場合に画素内で、温度
Ｔ₁ のときよりも大きな領域が反転してしまう。

【００２５】これを補正するために、温度Ｔ₂ のときの
画素領域を走査信号線１と走査信号線２にまたがって設
定する（図１２（ｂ）の温度Ｔ₂ の場合を示した斜線
部）。

【００２６】次に、温度がさらに上昇してＴ₃ になった
ときには、印加電圧をＶ₀ 〜Ｖ₁₀₀まで変化させて描画
される画素領域を、走査信号線１上のみに設定する（図
１２（ｂ）の温度Ｔ₃ の場合を示した斜線部）。

【００２７】以上のように温度によって階調表示をする
画素領域を、２つの走査信号線上でずらして設定するこ
とにより、Ｔ₁ からＴ₃ の温度範囲において正しい階調
表示を保つことができるようになる。

【００２８】同時に選択した２本の走査信号線に印加
する走査信号を互いに異なるものとする：上記で説明
したように、温度変化による液晶反転の閾値変動を、２
つの走査信号線を同時に選択することによって補償する
ためには、２つの選択された走査信号線に印加される走
査信号を互いに異なるものとしなければならない。この
点について図１１を用いて説明する。

【００２９】走査信号線１と走査信号線２に印加される
走査信号は、走査信号線２上の画素Ｂと走査信号線１上
の画素Ａの閾値が連続的に変化するように設定する。図
１１（ｂ）において、温度がＴ₁ のときの透過率−電圧
曲線は、透過率１００％までは走査信号線２上の領域で
表示されることを示し、その後２００％までが走査信号
線１上の領域で表示されることを示す。このように透過
率−電圧曲線が画素Ｂから画素Ａにかけて連続的、かつ
等しい勾配で設定する必要がある。

【００３０】したがって図１３に示すように走査信号線
１上の画素Ａと走査信号線２上の画素Ｂのセル形状（図
１３（ｂ）参照）を等しく設定しても、実質的に画素
Ａ、画素Ｂに連続的な閾値特性を与えた場合（図１１
（ｂ）のセル）と同様の表示が可能となる。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】図１０に示したような
画素内に閾値分布のあるセルに図４（ａ）に示したよう
な電圧波形を印加した場合に、書き込みパルスＶ₁ に続
く交流パルス±Ｖ₂ が入ることによって、Ｖ₁ パルスに
よる書き込み階調レベルが変動を受ける。

【００３２】｜Ｖ₂ ｜の値は、パルス巾４０μｓ（図４
（ａ））では、反転閾値以下なので、±Ｖ₂ のパルス
が、Ｖ₁ の存在なしに印加されたときには、Ｖ₀ によっ
てリセットされた状態が表示されているのみである。Ｖ
₂ の波高値によって、Ｖ₁ ，Ｖ₀ が同一であっても、書
き込みレベルが変動を受ける量（以下、クロストーク）
は異なり、図４（ｂ）に示したように、｜Ｖ₂ ｜の値が
大きくなる程、クロストーク量が増大することがわか
る。また、｜Ｖ₂ ｜＝５Ｖでは、クロストーク量は２０
％以上にも及び、このため書き込みパルスの後に何らか
の交流信号が印加される場合においては、マトリックス
電極セルを順次書き込み駆動できないことがわかる（図
４（ｃ））。

【００３３】ここで説明した液晶素子の特性は、セル構
成、材料ともに後述の実施例に使用したものと同一であ
る。このクロストークはＦＬＣのスイッチング直後の状
態の不安定性によるものと考えられる。

【００３４】ＦＬＣのスイッチング直後の光量変化をみ
ると、図３（ａ）に示したように一定時間は光量が変化
した後ある光量レベルに落ち着く。図３（ａ）はＦＬＣ
のスイッチング時の光量変化をフォトマルで観察したも
のを示しているが、光学応答が落ち着くまでに約２００
μｓの時間（以下、緩和時間）を必要としている。

【００３５】図３（ｃ）に示すような駆動波形を用い
て、緩和時間とクロストークの関係を調べると図３
（ｂ）のようになる。

【００３６】図３（ｃ）の中で、Ｖ_ONが書き込み波形、
Ｖ_E ではリセットパルスである。Ｖ_ONパルスの立ち上が
り後、時間Ｔをおいて±Ｖ_C のクロストークパルスを印
加した場合に最終透過率の変化を示している。

【００３７】｜Ｖ₀ ｜＝５Ｖと固定した場合でも、Ｔの
値によってクロストーク量が異なりＴ≧緩和時間（２０
０μｓ）という条件下では±Ｖ_C の影響は無くなること
がわかる。

【００３８】クロストークの発生は、図１４（ａ）に示
すような駆動波形の入力による場合、Ｖ_ONパルスに続い
て何パルスのクロストークパルスが入力されるかによっ
てもクロストーク量（透過率の減少量）が異なるけれど
も、パルス数の合計時間が緩和時間を超えてしまうと、
もはやクロストーク量に影響しないことがわかる。図１
４（ｂ）において、Ｎ≧２でほぼ一定、時間にすると２
００μｓ程度である。したがって、階調表示を行う場合
において、このようなスイッチングパルス後に印加され
る非選択信号の処理が重大な問題点となる。１つの方法
として、書き込み後、緩和時間に相当する時間、非選択
信号を入力しないで保持することによっても、クロスト
ークを防ぐことができるが、１ライン選択時間が長くな
り、静止画表示以外には適さないので、実用的ではない
という問題点があった。

【００３９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、対向
して配置した２枚の電極基板間に強誘電性液晶を挟持し
てなる液晶表示素子において、書き込みパルス電圧を液
晶層に印加した直後の一定時間、情報信号線に印加され
る電圧信号のパターンを、書き込み階調レベルによらず
一定にし、かつ走査信号線に該パターン印加中に、ＤＣ
バイアスを印加することによって階調表示を行うことを
特徴とするものである。

【００４０】即ち、書き込みパルスの立ち上がり後、一
定時間に画素に印加される電圧波形パターンを一様なも
のとして、且つその時間内における画素に印加される電
圧レベルの平均値Ｖ_M が基準レベル（上下電極間で電位
差が０になる）ではないようにする。

【００４１】また、書き込み電圧の直後に印加される電
圧パルスの極性が書き込み電圧の極性と同一の場合に
は、Ｖ_M は書き込み電圧の極性と逆極性になるように構
成し、直後に印加される電圧パルスの極性が、書き込み
電圧の極性と異なるときには、前記Ｖ_M の極性を書き込
み電圧の極性と同一になるように構成する。

【００４２】次に、本発明の作用を説明する。

【００４３】クロストークは、ＦＬＣのスイッチング過
程における電圧パルスの立ち下がり後の不安定な配向状
態に、後続走査と同期した情報信号等の電圧信号が印加
されることによる書き込み情報の乱れである。

【００４４】したがって、図３に見るように書き込み後
に印加される電圧信号の影響は書き込みパルスの立ち下
がり時間からはなれる程小さくなる。

【００４５】そこで本発明では、書き込みパルスの直後
の電圧波形の形状を書き込みパルス電圧によらず固定し
て、かつ、その電圧波形を固定する時間内での電圧平均
を０にせず、一定の電圧Ｖ_H になるように液晶層に電圧
を印加する。

【００４６】この電圧波形固定時間は、液晶のスイッチ
ング時の緩和時間よりはるかに短い時間で、液晶分子の
配向を安定化させることができる。

【００４７】

【実施例】

（実施例１）第１の実施例として図１０に示したような
断面形状の液晶セルを作製した。図中、下基板ののこご
り形状は、金型上に原形を作り、それを、アクリル系Ｕ
Ｖ硬化樹脂５２でガラス基板上へ転写して作った。

【００４８】ＵＶ硬化樹脂５２ののこぎり形状の上に、
ストライプ電極５１としてＩＴＯ膜をスパッタ形成し、
さらにその上層に配向膜５４として日立化成社製の配向
膜ＬＱ−１８０２を、約３００Åに形成した。

【００４９】対向側のセル基板は、ストライプ電極５１
上に、同じ配向膜を形成したもので、凹凸形状はもたせ
ていない。

【００５０】上下基板のラビング方向は、平行方向に行
い、上基板のラビング方向に対して、下基板のラビング
方向を約６°右ネジ方向にずらしてセルを構成した。セ
ル厚のコントロールは、薄い部分が約１．１０μｍ、厚
い部分が約１．６４μｍになるようにした。また、のこ
ごり形状の１辺を１画素になるように、下基板のストラ
イプ電極５１をストライプ状に、畝にそってパターニン
グした。

【００５１】ストライプ電極５１の巾を、３００μｍと
して、画素サイズを３００μｍ×２００μｍの長方形に
設定した。使用した液晶材料を表１に示す。

【００５２】

【表１】一方、図２は本発明の表示装置のブロック構成図であ
り、図１９は画像情報の通信タイミングチャートであ
る。

【００５３】以下、図面にしたがって動作を説明する。
グラフィックスコントローラ１０２は走査電極を指定す
る走査線アドレス情報とそのアドレス情報により指定さ
れる走査線上の画像情報（ＰＤ０〜ＰＤ３）を液晶表示
装置１０１の表示駆動回路（走査線駆動回路１０４と情
報線駆動回路１０５とによって構成）１０４／１０５に
転送する。本実施例では、走査線アドレス情報と表示情
報とを有する画像情報を同一伝送路にて転送するため、
前記２種類の情報を区別しなければならない。この識別
のための信号がＡＨ／ＤＬであり、このＡＨ／ＤＬ信号
がＨｉレベルのときは、走査線アドレス情報であること
を示し、Ｌｏレベルのときは、表示情報であることを示
している。

【００５４】走査線アドレス情報は、液晶表示装置１０
１内の駆動制御回路１１１側で、画像情報ＰＤ０〜ＰＤ
３として転送されてくる画像情報から抽出されたのち、
指定された走査線を駆動するタイミングに合わせて走査
線駆動回路１０４に出力される。この走査線アドレス情
報は、走査線駆動回路１０４内のデコーダ１０６に入力
され、デコーダ１０６を介して、表示パネル１０３の指
定された走査電極が走査信号発生回路１０７によって駆
動される。一方、表示情報は情報線駆動回路１０５内の
シフトレジスタ１０８へ導かれ、転送クロックにて４画
素単位でシフトされる。シフトレジスタ１０８にて水平
方向の一走査線分のシフトが完了すると、１２８０画素
分の表示情報は併設されたラインメモリ１０９に転送さ
れ、一水平走査期間の間に亘って記憶され、情報信号発
生回路１１０から各情報電極に表示情報信号として出力
される。

【００５５】また、本実施例では液晶表示装置１０１に
おける表示パネル１０３の駆動とグラフィックスコント
ローラ１０２における走査線アドレス情報及び表示情報
の発生とが非同期で行われているため、画像情報転送時
に装置間（１０１／１０２）の同期をとる必要がある。
この同期を司る信号がＳＹＮＣであり、一水平走査期間
ごとに液晶表示装置１０１内の駆動制御回路１１１で発
生する。グラフィックスコントローラ１０２側は常にＳ
ＹＮＣ信号を監視しており、ＳＹＮＣ信号がＬｏレベル
であれば画像情報の転送を行い、逆にＨｉレベルのとき
には一水平走査線分の画像情報の転送終了後は転送を行
わない。すなわち、図２において、グラフィックスコン
トローラ１０２側はＳＹＮＣ信号がＬｏレベルになった
ことを検知すると、直ちにＡＨ／ＤＬ信号をＨｉレベル
にし一水平走査線分の画像情報の転送を開始する。液晶
表示装置１０１内の駆動制御回路１１１は、ＳＹＮＣ信
号を画像情報転送期間中にＨｉレベルにする。所定の一
水平走査期間を経て表示パネル１０３への書き込みが終
了したのち駆動制御回路（ＦＬＣＤコントローラ）１１
１は、ＳＹＮＣ信号を再びＬｏレベルに戻し、次の走査
線の画像情報を受け取ることができる。

【００５６】本発明における駆動波形を図１に示す。図
中、｜Ｖ_e ｜＝８．０Ｖ，｜Ｖ_s ｜＝１７．０Ｖ，｜Ｖ
_i ｜＝３．０Ｖ，△Ｔ＝４０μｓ，δ＝２６μｓ，ｔ₁
＝７μｓ，ｔ₂ ＝７μｓである。

【００５７】情報信号の変調方式は位相変調方式であ
り、図１５に情報信号の変調方法について示している。

【００５８】電圧波形はＩ（０％）からＩ（１００％）
まで（それぞれカッコ内の情報を表示するための情報信
号である）、図中Ａの部分のパルス巾を可変変調してい
る。δの巾の電圧信号が書き込み情報を持つように設定
してある。Ａの部分の変調は（δ側のパルス巾）と（δ
と反対側のパルス巾）の比率が、１／γ：（１−１／
γ）となるように設定している。

【００５９】このような比率に設定するのは、走査信号
ＳＡと走査信号ＳＢが印加された画素で反転の閾値を連
続にするためである。

【００６０】ここでδの巾は、走査信号ＳＡの選択時間
△Ｔの１／γである。この制約も、閾値の連続性を保つ
ために存するものである。ここでσは、透過率（Ｔ）を
縦軸にとり、変調パラメータ（λ）を横軸に取ったとき
の傾き、∂Ｔ／∂λを示す。ここで変調パラメータにつ
いて説明する。

【００６１】透過率Ｔ［％］−変調パラメータ（λ）の
グラフを図１６に示した。図１６のような変調方式をと
る場合において、横軸のスケールを１ｎにとるが、これ
は温度変化による液晶の閾値の変化がグラフ上に平行移
動として表われるようにするためのものである。

【００６２】このような変調方式では、選択電圧波形Ｓ
Ａの変化は、１４Ｖの矩形〔図１６（ｂ）の（ｂ−
１）〕から、２０Ｖの矩形〔図１６（ｂ）の（ｂ−
３）〕までの範囲内である。

【００６３】そして、変調パラメータとして電圧で重み
づけした時間を取ることにより、図１６（ａ）のよう
に、透過率（Ｔ）−１ｎ（変調パラメータ，λ）特性が
直線になるとともに、温度変化によって平行移動する。

【００６４】どのように重みづけをするかについて説明
すると次のようになる。波高値Ｖ₁の部分のパルス長を
ｔ₁ （２つに分かれている場合には合算する）波高値Ｖ
₂ の部分のパルス長をｔ₂

【００６５】

【数１】ここでｔ₁ ＋ｔ₂ ＝４０μｓ，Ｖ₁ ＝１４Ｖ，Ｖ₂ ＝２
０Ｖ図１中のＶ_h が本発明にかかる点である。第１書き込み
（図１５のＳＡ）の直後に走査信号線に直流パルスＶ_h
を印加する。

【００６６】このときの情報信号波形は図１５のＢの区
間に相当する。情報信号は、非選択走査線にも印加され
るものであり、ＤＣ成分を持っていると、情報信号自体
により、クロストークを起こしてしまうので、ＤＣ成分
がのらないように設定しなくてはならない（図１５の情
報信号波形はそのように設定されている）。

【００６７】さらに、走査信号のＶ_h の印加時間におけ
る情報信号波形の形状は、全て同じにしてある。つま
り、図１５のＢの区間は、情報内容によらずに、一定の
電気信号を液晶層に供給している。

【００６８】このような電圧供給を液晶層間に行うと、
結果として走査信号上の電圧Ｖ_h が、ＤＣ成分として液
晶層にかかることになる。この固定パルス（図１５）の
形状（先に負極性かどうか）と、Ｖ_h の量によって前述
したクロストーク量を減少させることができる。

【００６９】本実施例では｜Ｖ_i ｜＝３．０Ｖであるの
で、第一書き込みが正極性、それに続く図１５Ｂ区の先
頭パルスが負極性の場合にはＶ_h ＝＋０．４Ｖ書き込み
が負極性で行われて、後続の図１５Ｂ区の先頭パルスが
正極性のときにはＶ_h ＝−０．４Ｖと設定する。

【００７０】Ｖ_h の極性は図１５Ｂ区のＢ１パルスの極
性によって決定される（Ｂ１に続くＢ区内の他パルスは
Ｂ１と双対なパルス波形である）。

【００７１】いずれの場合も後続パルスが、ＦＬＣの反
転を助長する方向か、防げる方向かで書き込みパルスの
極性と同極性か逆極性かが決まる。これを表に表わす
と、Ｖ_h の極性は次のようになる。

【００７２】

【表２】次に、Ｖ_h の電圧値は図１７に示したように図１５のＢ
区間のパルス波高値によって決り、本例では｜Ｖ_c ｜＝
｜Ｖ_i ｜＝３．０Ｖなので｜Ｖ_h ｜＝０．４Ｖと決定さ
れる。

【００７３】クロストークが書き込み電圧と、直後の電
圧Ｖ_c の比で決りセル厚に依存しないことは前述した
が、書き込みごのＶ_h の量もＶ_c のみによって決まりセ
ル厚に依存しない。

【００７４】このようにＶ_h を導入することで、２０％
以上の変動があったクロストーク量が、数パーセント以
下にすることができた。図１５のＢ区間以後の波形が完
全に一致している場合はクロストーク量を０にすること
が可能である。

【００７５】これは図３のクロストーク量の変化を見て
もわかるように、Ｂ区間が緩和時間より短く、液晶の配
向状態を安定化しているとしても完全ではなく、数％以
下のクロストーク量が残ることがある。

【００７６】本例では、Ｖ_h のないとき１２％のクロス
トークを生じたが、Ｖ_h を印加することで、Ｂ区間の後
続電圧波形の位相が１８０°異なる場合でも、２％の変
動におさえることができた。クロストークの効果を完全
になくすために、図１の波形による書き込み方式で、同
一走査ラインに対してフレームごとに消去方向を変える
方式が有効である。この方式によると連続する２つのフ
レームでクロストークが逆方向に生じるので、２フレー
ムの平均ではクロストークがないことになるが、２フレ
ームで１画素を書くのでは１画面走査周波数が１／２に
なってしまい望ましくない。

【００７７】そこで、本発明のＶ_h の導入により１フレ
ーム目で数％以下の精度で階調表示が実現できるので表
示特性を向上させることができる。

【００７８】なお、Ｂ区間が長いほどＶ_h の効果は顕著
であるが、図４（ｂ）のＢ区間４０×２＝８０μｓの半
分の期間（４０μｓ）でＶ_h を印加したときの実験結果
を図１８に示す。

【００７９】図１８において、書き込みパルスＶ_ON＝１
６Ｖ，パルス巾△Ｔ＝４０μｓ，Ｂ区間パルスの波高値
は±５ｖ，パルス巾△Ｔ’＝２０μｓ，Ｖ_h は図１７に
より＋０．９６Ｖとした。図１８において、（ＩＩ）は
Ｖ_h を印加しないときの光量であり、（Ｉ）はクロス
トークパルスとＶ_h を印加しないときの光量と、クロ
ストークパルス±５ｖとＶ_h ＝０．９６Ｖを同時に印加
したときの光量を示す。（Ｉ）は，が完全に一致し
ていることがわかる。

【００８０】以上説明してきたように、ＦＬＣのスイッ
チングに関してスイッチング直後の印加波形の設計によ
りクロストークを減少させることができることがわかっ
た。

【００８１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明を用い
ることで、クロストークの少ない良質な階調表示を実現
できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る駆動波形を示す図である。

【図２】本発明に適用可能な駆動回路ブロック図であ
る。

【図３】本発明の課題に関する説明図である。

【図４】本発明の課題に関する説明図である。

【図５】従来の面積変調法における電圧と透過率の関係
を模式的に示した図である。

【図６】従来の面積変調法における電圧と画素の光透過
状態を示した図である。

【図７】図５の関係図に異なった温度での関係を示す図
である。

【図８】従来の４パルス法の駆動方法の説明図である。

【図９】従来の４パルス法の駆動方法の説明図である。

【図１０】本発明に適用可能な液晶セルの概略図であ
る。

【図１１】従来の画素シフト法の説明図である。

【図１２】従来の画素シフト法の説明図である。

【図１３】従来の画素シフト法の説明図である。

【図１４】本発明の課題に関する説明図である。

【図１５】実施例１に係る情報信号波形の説明図であ
る。

【図１６】実施例１に係る透過率と変調パラメータの関
係を示すグラフである。

【図１７】実施例１に係るＶ_h とＢ区間のパルス波高値
の関係を示すグラフである。

【図１８】Ｖ_h を印加したときの実験結果を示すグラフ
である。

【図１９】図２の駆動回路の説明のためのタイミングチ
ャートである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向して配置した２枚の電極基板間に強
誘電性液晶を挟持してなる液晶表示素子において、書き
込みパルス電圧を液晶層に印加した直後の一定時間、情
報信号線に印加される電圧信号のパターンを、書き込み
階調レベルによらず一定にし、かつ走査信号線に該パタ
ーン印加中に、ＤＣバイアス印加することによって階調
表示を行うことを特徴とする強誘電性液晶表示素子。
【請求項２】画素内に閾値分布を持たせて、階調表示
を行うことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素
子。
【請求項３】走査線に印加するＤＣバイアス値と、情
報信号線に印加される電圧波高値を共に変更して駆動す
ることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。