JPH06258613A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特別な液晶材料を用いずとも、１つの画素へ
の複数回書き込みによる階調表示精度の低下を避け、良
好な階調表示を実現できる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
間に液晶を挟持して上下電極の交叉部で画素を構成して
階調表示を行う液晶表示素子において、同一フレーム内
で同一画素を複数回選択して書き込むことにより、階調
情報を表示する場合に、少なくとも２回目以降の書き込
み波形を正負同型の双極性パルスで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、コンピュータの端末，
テレビ受像機，ワードプロセッサ，タイプライター等に
用いられる表示装置やプロジェクターの光バルブ，ビデ
オカメラレコーダーのビューファインダー等に用いられ
る液晶表示素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子としては、ツイスティッド
ネマチック（ＴＮ）液晶を用いたもの、ゲスト・ホスト
型のもの、スメクチック（Ｓｍ）液晶を用いたもの等が
知られている。

【０００３】これらの液晶は一対の基板間に配され、印
加電圧に応じて光の透過率が変化する。よって、基板間
隔いわゆる液晶層の厚みによって、印加される電界強度
が異なる。

【０００４】クラーク（Ｃｌａｒｋ）とラガーウォル
（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）はＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉ
ｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ 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４，３６７，９２４号明
細書、米国特許第４，５６３，０５９号明細書等で、表
面安定化強誘電性液晶（Ｓｕｒｆａｃｅ−ｓｔａｂｉｌ
ｉｚｅｄ ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌｉｑｕｉｄ
ｃｒｙｓｔａｌ）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
（ＳｍＨ ＊）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。

【０００５】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、米国特許第４，６３９，
０８９号、米国特許第４，６５５，５６１号、米国特許
第４，６８１，４０４号の明細書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。

【０００６】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。

【０００７】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−Ｐ２３４ Ｎ．Ａ．ＣＬＡＲＫ
ｅｔ ａｌ，ＭＣＬＣ，１９８３，Ｖｏｌ ９４）。

【０００８】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４，６５５，５６１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。

【０００９】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。

【００１０】図１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２（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
ルス振幅が閾値を超えると（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。

【００１１】しかし、このような単純な駆動方式によれ
ば、図１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。

【００１２】図３は、このことを説明するための図で、
図１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３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。

【００１３】そこで考え出されたのが、本発明者が１９
９１年４月８日に米国出願Ｎｏ．６８１，９９３号とし
て出願した「４パルス法」である。この駆動方法は、図
４および図５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））。

【００１４】本発明者らは、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（以下画素シフト法と称す）を１９９２年
１２月２日に米国出願Ｎｏ．９８４，６９４号として出
願した。

【００１５】画素シフト法の概略を次に説明する。

【００１６】使用できる液晶セルは、図６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６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。

【００１７】この様子を図７（ａ）に示した。図７
（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。

【００１８】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。

【００１９】図７（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７（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。

【００２０】そこで、図７（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。

【００２１】以下、この駆動方式について詳しく説明す
る。

【００２２】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６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６３−１８６
２１５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。

【００２３】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。

【００２４】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８を用いて説明する。図８（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８（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８（ｂ）を用いて説明する。

【００２５】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
８（ｂ）中、斜線部参照）。ところが、温度がＴ₁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。

【００２６】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８（ｂ）の温度Ｔの場合を示した斜線部）。

【００２７】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８
（ｂ）の温度Ｔ₃の場合を示した斜線部）。

【００２８】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。

【００２９】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７を用いて説明する。

【００３０】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
７（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。

【００３１】したがって図９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９
（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７（ｂ）のセ
ル）と同様の表示が可能となる。

【００３２】画素シフト法，４パルス法で階調表示を行
おうとする場合には、１つの画像情報に対して複数回の
書き込みを必要とする。前出の図５は４パルス法の例で
パルス（Ｂ），パルス（Ｃ），パルス（Ｄ）が書き込み
パルスである。

【００３３】複数回の書き込みによって適正な階調表示
がなされるためには、「階調の濃度（反転領域）の加算
性」が必要である。このことを図１０を用いて説明する
と、図１０（ｃ）に示した駆動波形の３パルスを、前出
の図６に示したような画素内で閾値分布をもったセルに
入力した場合に、図１０（ａ）に示したように第一パル
ス（１）で消去して画素を黒方向にリセットして次に逆
極性のパルス（２）を印加して、ｃ点まで白ドメインを
形成させる。次に、パルス（３）を入力して黒ドメイン
をｂ点まで形成する。このようにすることで、この画素
の階調濃度は、ａ点からｄ点までの幅を１としてｃｂ／
ａｄ×１００［％］ということになる。

【００３４】この動作で重要なことは、ａ点からｂ点ま
での黒ドメインを形成するとき（パルス（３）を印加す
るとき）に、ｃの位置に存在するドメイン・ウォールが
移動しないことである。ところが本発明者らの実験によ
れば実際には、図１０（ｂ）に示すように、パルス
（３）の入力によって画素内に形成されていたドメイン
・ウォールは、ｃの位置からｃ’の位置へ移動する現象
がみられた。これは、ドメイン・ウォールの移動に関す
る閾値がドメインとなる核の発生からドメイン・ウォー
ルの形成に至る閾値よりも低いことから生じる現象だと
考えられる。図１０（ｂ）のような現象があると、従来
技術の項で説明した３パルス法，４パルス法及び画素シ
フト法を行っても、再現性に優れた階調表示を行うこと
が容易ではなかった。

【００３５】勿論、液晶材料を改良することで、ドメイ
ン・ウォールの移動を抑えることも試みたが、まだ充分
な特性を得るには至っていない。

【００３６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した技術的課題を解決し、特別な液晶材料を用いずと
も、再現性に優れた階調表示を行うことのできる液晶表
示素子を提供することにある。

【００３７】本発明の別の目的は、駆動法を改良するこ
とでドメイン・ウォールの移動を抑制し、再現性に優れ
た階調表示を行うことのできる液晶表示素子を提供する
ことにある。

【００３８】

【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枚の電極基板間に液晶を挟持して上下電
極の交叉部で画素を構成して階調表示を行う液晶表示素
子において、同一フレーム内で同一画素を複数回選択し
て書き込むことにより階調情報を表示する場合に、少な
くとも２回目以降の書き込み波形を正負同型の双極性パ
ルスで行うことを特徴とする液晶表示素子である。

【００３９】即ち、１走査線上の少なくとも１つの画素
に対して複数回の書き込みを行うに際して２回目以降の
書き込みにおいては、書き込みパルスと同型かつ逆極性
の電圧パルスを先行して印加した後、書き込みパルスを
印加して書き込む。

【００４０】ここで、２回目以降とは、画素内に既にド
メイン・ウォールが形成されている時に、更に該画素に
書き込みを行う時のことである。逆に１回目とは、リセ
ット後のように全黒又は全白で画素内にドメイン・ウォ
ールが形成されていない時に書き込む場合である。

【００４１】また、ドメイン・ウォールの形成とは、換
言すれば画素内に部分的に反転領域が形成されているこ
とでもある。

【００４２】上述した本発明の実施例のパルスにおいて
は、別の見方をすれば、２回目以降の書き込みに正負同
型のバイポーラパルスを用いることである。更に、先行
する正又は負のパルスを先行して印加された例えば１回
目のパルスと逆極性に設定することが必要である。

【００４３】画素内に既にドメイン・ウォールが存在す
る場合に、そのドメイン・ウォールの位置を動かさない
ように他のドメイン・ウォールを形成するためには、正
負対称な書き込み波形を用いることが必要であり、この
ようにすることで、画素内でのドメイン・ウォールの加
算性が成り立ち、３パルス法だけでなく画素シフト法や
４パルス法のような１画素を複数回書き込む方法に適用
されて多大な効果をもたらす。

【００４４】このような加算性が成り立つ原因は、完全
には明らかにされていないが、考え方としては、第２書
き込みで画素内に既に形成されているドメイン・ウォー
ルが動く量を予め逆方向に動かしておくというものであ
るが、現実には本発明のような交流パルスを入力すると
ドメイン・ウォールの移動自体が生じないようなので、
ドメイン・ウォールの移動と、反転核の新たな形成と、
その消失という現象も含んだ複合プロセスであることが
考えられる。

【００４５】図１１は本発明の一実施態様を示す模式図
であり、前出の図１０と対比させると理解し易い。

【００４６】本例においては、補償パルス（２’）を印
加している。この補償パルス（２’）を印加すると、ド
メイン・ウォールが、瞬間的或いは安定的に図１１の矢
印のように白ドメインをｃ”の点まで拡大するように動
くことがわかっている。この動きにより、次のパルス
（３）を印加しても図１０の（ｂ）のような黒ドメイン
の不要な増大（白ドメインの不要な減少）は実質的に生
じない。

【００４７】このような現象を再現性よく生ぜしめる為
には、補償パルス（２’）をパルス（３）と同じパルス
巾で且つ同じ波高値（絶対値）をもち、極性のみが反対
であるパルスとなるように設計することが望ましい。ま
た、各パルス（１）、（２）、（２’）、（３）は互い
に連続的に印加されてもよいし、間に休止期間を設けて
不連続なものとしてもよい。

【００４８】望ましくは、図１１のようにリセットパル
ス（１）と第１回目の書き込みパルス（２）は連続的な
ものとして、パルス（２）と補償パルス（２’）との間
に休止期間を設ける。また、各パルスの実効値は図１１
のようにリセットパルス、第１回目の書き込みパルス、
補償パルス（又は第２回目の書き込みパルス）の順で小
さくなるように設定することが望ましい。

【００４９】本発明に用いられる液晶材料としては、好
ましくは周知の強誘電性液晶が用いられるが、反強誘電
性液晶やその他の反転閾値をもち面積階調法が適用でき
る液晶であれば、ネマチック液晶やコレステリック液晶
を用いたものであってもよい。

【００５０】図１２は本発明の表示装置のブロック構成
図であり、図１３はそこで用いられる画像情報の通信タ
イミングチャートである。

【００５１】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、走査
線駆動回路１０４と情報線駆動回路１０５とによって構
成される液晶表示装置１０１の表示駆動回路１０４／１
０５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／Ｄ
Ｌ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。

【００５２】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。

【００５３】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１２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）１
１１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。

【００５４】図１１を用いて説明した本発明の補償パル
スは、走査信号発生回路１０７内と情報信号発生回路１
１０内に設けられた補償パルス発生回路１２０、１２１
によって生成される。該回路はゲート回路を含み、所定
のタイミングでゲートを開閉して、第２回目のパルスの
基準電圧と逆極性ではあるが波高値（絶対値）の等しい
基準電圧を供給する回路であり得る。

【００５５】

【実施例】

（実施例１）図１４は、液晶セル１０１の断面を示す。
液晶セル１０１を構成するには、下側のガラス基板１１
１上に所定形状にＵＶ硬化樹脂１１２を塗布した後、紫
外線照射により硬化させてセル厚を変化させ、更にその
上にＩＴＯ透明電極１１３を設ける。そして、ＩＴＯ透
明電極１１３上に絶縁層としてのＴａ₂ Ｏ₅ をスパッタ
形成した後、配向膜１１４として東レ社製ＬＰ−６４
（商品名）を塗布して下側の基板とする。一方、上側の
ガラス基板１１１には、ＵＶ硬化樹脂１１２を塗布しな
い点以外は下側の基板と同様の処置を施す。そして、上
下基板の配向膜にそれぞれ一定方向にラビング処理を施
し下側の基板とする。上下基板１１１の配向膜１１４に
対し、セルの表面から見て、上基板のラビング方向から
下基板のラビング方向へ約１０°右ねじの向きに回転す
るような関係となるように配向処理を施す。そして、表
１に示す物性を有する液晶を用いる。セル厚の変化は約
１．１０〜１．６５μｍである。使用した液晶材料を表
１に示す。

【００５６】

【表１】

【００５７】本例では、図１２に示したシステムによ
り、図１５に示す信号を表示パネルに供給して、表示を
行った。

【００５８】図１５において、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は走査
信号であり、（１）はリセットパルス，（２）は第１回
目の書き込みパルス，（２’）は補償パルス，（３）は
第２回目の書き込みパルスである。パルス（２’）や
（３）に付加されている微小パルス（５）は補償パルス
であり、ＤＣ電圧成分の印加を抑制する為のものであ
る。

【００５９】また、Ｉは情報信号であり、表示すべき階
調ステップに応じて波高値（電圧）が異なっている。

【００６０】Ｓ１−Ｉは液晶に印加される合成電圧信号
であり、（１１）がリセット，（１２）が第１回目の書
き込み，（１２’）が補償，（１３）が第２回目の書き
込み、信号成分である。図１５の通り、信号成分（１
２’）と（１３）とは、極性のみが異なっている。

【００６１】図１５において、｜Ｖ₁ ｜＝２０．０Ｖ，
｜Ｖ₂ ｜＝１７．２Ｖ，｜Ｖ_i ｜＝３．４Ｖ〜−３．４
Ｖ，ｄｔ₁ ＝４０μｓ，ｄｔ₂ ＝２７μｓ，ｄｔ₃ ＝１
３μｓ，｜Ｖ₃ ｜＝４Ｖとした。ここでの情報信号の変
調方式は、電圧変調方法とした。（Ｖ_s ＋Ｖ_i ）が１
３．８Ｖで０％を表示し、２０．６Ｖで１００％を表示
し、その中間電圧で中間調を表示する。Ｓ２−Ｉは、Ｓ
２ラインにかかる合成信号を示す。

【００６２】図１５の駆動波形で、図１４のセルを駆動
したときのドメインの形成を図１６に示す。図１６中、
αの部分はセル厚（液晶の厚み）が約１．６５μｍに設
定されていて、βの部分のセル厚は約１．１μｍに設定
されているため、図１５の選択信号パルス（２）の入力
で全面黒状態にリセットされた状態から白方向に書き込
まれ、残余の部分としてα部の黒ドメインが形成され
る。その後、図１５における選択信号パルス（３）の入
力によってβ部から２回目の書き込みを発生させるわけ
であるが、このとき、Ａ選択による第１回目の書き込み
でできたドメイン・ウォールが動かないことが望まし
い。図１５の駆動法によって駆動したときに〜のど
の階調レベルを表示するときもドメイン・ウォールは動
いていなかった。このことは図１５の駆動法によれば良
好な階調表示が実現できたことを示す。ところが図１７
に示す比較例の駆動波形を用いた場合（電圧設定域は図
１５のものと同様）、選択信号パルス（２）の入力（第
１回書き込み）によってできたドメイン・ウォールは選
択信号パルス（３）の入力によって変動していた。

【００６３】この様子を図１８に示した。図１８におい
て、α点はセル厚の厚い部分（約１．６５μｍ）でβ点
がセル厚の薄い部分（約１．１μｍ）である。α上の部
分は「黒」リセット後、図１７中の選択信号（２）の入
力によって（第１回書き込み）白方向に書き込まれて、
結果として生成される黒ドメイン・ウォールであり、そ
の後、図１７の選択パルス（３）による２回目の書き込
みが行われることになる。

【００６４】ここで図１８のα部上のドメイン・ウォー
ルの幅に着目してみると、図１８の，，の順でド
メイン・ウォールが拡大している。これは、もし前述し
た画素シフト法を適用した場合には、次走査線上の情報
内容が温度変動に応じて当該走査線上にシフトしてくる
はずのものが、そのシフト量をコントロールできないこ
とを示す。次走査線上の画素に印加される電圧が高い
と、既に画素上にあったドメイン・ウォールの位置の変
動量が大きくなり、可算性に線型性がなくなり、制御が
著しく困難になるか、階調表示の精度を落とす原因とも
なってしまう。

【００６５】上述した実施例では、液晶の厚み（セル
厚）に勾配をつけることで画素内の反転閾値に勾配をも
たせたが、別の方法としては画素内に微小な凹凸を形成
し該凹凸の配置密度に分布をもたせることで、上記セル
厚に勾配をつけた場合と同等な閾値の勾配をつくること
ができる。また、本発明の駆動によるドメインの拡がり
は１次元状に限らず２次元状であってもよい。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とで１つの画素への複数回書き込みによる階調表示精度
の低下を避け、良好な階調表示を実現した。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】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３】図１の関係図に異なった温度での関係を示す図
である。

【図４】従来の４パルス法の駆動方法の説明図である。

【図５】従来の４パルス法の駆動方法の説明図である。

【図６】液晶セルの一例を示す模式的断面図である。

【図７】従来の画素シフト法の説明図である。

【図８】従来の画素シフト法の説明図である。

【図９】従来の画素シフト法の説明図である。

【図１０】従来の３パルス法による画素の表示状態を説
明する為の模式図である。

【図１１】本発明による画素の表示状態を説明する為の
模式図である。

【図１２】本発明に適用可能な駆動回路ブロック図であ
る。

【図１３】図１２の駆動回路の説明のためのタイミング
・チャートである。

【図１４】本発明に適用可能な液晶セルの概略図であ
る。

【図１５】実施例１に係る駆動波形を示す図である。

【図１６】本発明の実施例１による表示状態の一例を示
す模式図である。

【図１７】比較例による駆動波形を示す図である。

【図１８】比較例による表示状態の一例を示す模式図で
ある。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向して配置した２枚の電極基板間に液
   晶を挟持して上下電極の交叉部で画素を構成して階調表
   示を行う液晶表示素子において、同一フレーム内で同一
   画素を複数回選択して書き込むことにより、階調情報を
   表示する場合に、少なくとも２回目以降の書き込み波形
   を正負同型の双極性パルスで行うことを特徴とする液晶
   表示素子。
2. 【請求項２】 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に記載の液晶表示素子。
3. 【請求項３】 対向して配置した２枚の電極基板間に液
   晶を挟持して上下電極の交叉部で画素を構成して階調表
   示を行う液晶表示素子の駆動方法において、同一フレー
   ム内で同一画素を複数回選択して書き込むことにより、
   階調情報を表示する場合に、少なくとも２回目以降の書
   き込み波形を正負同型の双極性パルスで行うことを特徴
   とする液晶表示素子の駆動方法。
4. 【請求項４】 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３に記載の液晶表示素子の駆動方法。