液晶表示素子の駆動方法
【課題】
視角特性を向上させつつ、表示不良の発生しない液晶表示素子を提供する。
【解決手段】
表示をさせるために所定のパターンを形成させた透明電極を有する一対の基板で液晶層を挟持してなる液晶表示素子に対し、選択電圧を印加する期間と、前記液晶層の液晶分子が初期配向から変化し始める電圧値以下の電圧である初期化電圧を印加する期間を有する駆動電圧を印加する。
視角特性を向上させつつ、表示不良の発生しない液晶表示素子を提供する。
【解決手段】
表示をさせるために所定のパターンを形成させた透明電極を有する一対の基板で液晶層を挟持してなる液晶表示素子に対し、選択電圧を印加する期間と、前記液晶層の液晶分子が初期配向から変化し始める電圧値以下の電圧である初期化電圧を印加する期間を有する駆動電圧を印加する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子の駆動方法に関し、特に表示不良を防止した液晶表示素子の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示素子の視角特性を改善するためにスリットを用いた方法が提案されている。液晶層を挟んで配置された上下の対向電極の一方にスリットを形成すると、他方の電極のスリットと対面する部分から発した電気力線はスリット両側の電極に終端せざるを得ず、傾いたフリンジ電界が発生する。上下電極に交互にスリットを形成すると、上下のスリット間の領域では揃った液晶分子の配向を実現できる。ＴＮ−ＬＣＤに関しては特許文献１に、垂直配向ＬＣＤに関しては特許文献２及び特許文献３に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３１０８７６８号公報
【特許文献２】特開２００４−２５２２９８号公報
【特許文献３】特開２００５−４３６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された方法では、スリットで分けられた領域を表示領域の外側でつなぐ必要がある。
【０００５】
特許文献２に開示された方法では、スリットで分けられた領域が表示領域内でつながっているため、パターン設計が簡略化される。しかし、長手方向に分断されたスリットを用いることにより、表示不良を起こしやすくなる。
【０００６】
図１に表示不良の例を示す。横方向に長いスリット１が、縦方向、横方向に行列状に配置されている。縦方向に並ぶスリットは、上下電極に交互に配置され、スリット間の領域は液晶分子が一様な配向となるべき領域である。スリットの上下では配向が逆になる。横方向に並ぶスリット間にディスクリネーションライン２が見えるが、液晶分子の異なる配向の境界と考えられる。位置が安定していれば表示上の問題は少ない。横方向に長い表示領域が縦方向に並び、交互に配向を変えて２ドメイン配向を形成する。ところが、図１中の円で囲った部分ではスリットの長手方向に直交する方向にディスクリネーションライン２が発生している。横方向に長い表示領域が途中で分断される形態となり、かつその位置が安定しないため、表示不良が発生する。
【０００７】
特許文献３に開示された方法では、上下の透明電極に設けられたスリットを長手方向と直行する方向に交互に配置し、かつ上下のスリットを長手方向に半ピッチずらすことにより、表示不良の防止を図っている。しかし、この方法でも多少の表示不良が発生する。
【０００８】
本発明の目的は、スリット構造の長所を生かしつつ、表示不良を防止することのできる液晶表示素子の駆動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によれば、表示をさせるために所定のパターンを形成した透明電極を有する一対の基板で液晶層を挟持してなる液晶表示素子の駆動方法であって、前記液晶表示素子に、選択電圧を印加する過程と、前記液晶層の液晶分子が初期配向から変化し始める電圧値以下の電圧である初期化電圧を印加する過程とを有する液晶表示素子の駆動方法が提供される。
【００１０】
本発明の他の観点によれば、表示をさせるために所定のパターンを形成した透明電極を有する一対の基板で液晶層を挟持してなる液晶表示素子の駆動方法であって、前記液晶表示素子に、選択電圧を印加する過程と、非選択電圧を印加する過程と、前記液晶層の液晶分子が初期配向から変化し始める電圧値以下の電圧である初期化電圧を印加する過程とを有する液晶表示素子の駆動方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
駆動電圧に初期化電圧を印加する期間を定期的に設けることにより、不良が発生する前に液晶分子を初期配向状態に戻して不良発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図２に、本発明の第１の実施例による液晶表示素子の構成を示す。図２Ａで示した液晶表示素子は、いわゆる単純マトリクス電極構成と呼ばれるもので、液晶を挟持するための一対の電極のうち、一方の基板面に形成された帯状行（走査）電極Ｘｎと他方の基板面に形成された帯状列（表示）電極Ｙｍから構成され、これらの走査電極と表示電極とからなる任意の交点（以下、画素と呼ぶ）３に選択的に電圧印加することで文字表示、グラフィック表示、ビデオ表示などが実現できる。
【００１３】
図２Ｂに、画素３を部分的に拡大した平面図を示す。図２Ｂに示すように、各画素部分において、走査電極Ｘｎと表示電極Ｙｍの一部が取り除かれた略長方形型のスリット３ａ、３ｂが設けられている。走査電極Ｘｎに設けられたスリット３ａと、表示電極Ｙｍに設けられたスリット３ｂとが、スリットの長手方向に直交する図２Ｂ中横方向において交互に配置されている。
【００１４】
図２Ｃに図２Ｂ中の１点鎖線Ａ−Ａにおける断面を示す。スリット３ａ、３ｂを画素部分に設けたことによって、電圧印加時にこのスリット３ａ、３ｂのエッジ付近に斜め電界（電界の方向が基板法線方向から傾いた電界）Ｅａが生じ、液晶分子の倒れ込む方向を制御することができる。
【００１５】
上記のスリット構造にすることにより、スリット３ａ、３ｂにより形成された領域のそれぞれ隣り合った領域の液晶分子は、それぞれ逆方向に倒れ込むことになる。いわゆる２ドメイン配向構造が実現できる。２ドメイン配向構造になることによって、互いの小領域の視角依存性が補完され、表示領域全体として視角依存性が低減する。
【００１６】
スリットを利用することにより上記のようなメリットが生まれるが、一方で背景技術で述べたように表示不良が生じるという問題点がある。表示不良の種類を調べてみると、電圧をかけた直後に発生するもの、電圧をかけて暫く（数秒から数分）経ってから発生するもの、さらに高温雰囲気下で発生するものに代表されるように長時間経過後に発生するものがあることが判った。
【００１７】
本発明は、これらのうち暫く経ってから発生するものと、長時間経過後に発生するものに効果的なものである。本発明の要諦は、表示不良が発生する前に電圧が０Ｖもしくは液晶分子が動き始める電圧値以下になる時間を駆動波形中に定期的に設けることにより、液晶分子を初期配向状態に戻して表示不良発生を防止するものである。
【００１８】
図３に、第１の実施例における液晶表示素子の駆動電圧波形を示す。縦軸は電圧、横軸は時間である。
【００１９】
図３に示すように、各々の走査電極Ｘｎには、電圧Ｖ０、フレーム周期ＴＦのパルス電圧を極性を１周期ごとに交互に変えながら１周期につきＴＦ／ｎ秒間印加する。
【００２０】
各々の表示電極Ｙｍには、表示がＯＮの場合にはＶ０と逆極性の電圧−Ｖ０／ａを、表示がＯＦＦの場合にはＶ０と同極性の電圧Ｖ０／ａを、極性を周期ＴＦごとに交互に変えながら印加する。
【００２１】
その結果、各々の画素（図３中ではＸ１Ｙｊ）には、次のような電圧が印加される。当該画素を表示画素にしたい場合は点灯電圧ＶＯＮを超える選択電圧（１＋１／ａ）Ｖ０がＴＦ／ｎ秒間印加され、残りの時間は非選択電圧Ｖ０／ａが印加される。これらの電圧が極性が周期ＴＦごとに交互に変わりながら一定時間ＴＯＮ印加される。当該画素を非表示にしたい場合は点灯電圧ＶＯＮよりも小さな非選択電圧（１−１／ａ）Ｖ０がＴＦ／ｎ秒間印加され、残りの時間は非選択電圧−Ｖ０／ａが印加される。これらの電圧が極性が周期ＴＦごとに交互に変わりながら一定時間ＴＯＮ印加される。例えば、ａを３とすると、選択電圧は４／３Ｖ０、非選択電圧は２／３Ｖ０、１／３Ｖ０、−１／３Ｖ０となり、２つの電圧の大きさの比＝選択電圧：非選択電圧は２：１もしくは４：１である。
【００２２】
ここで、非選択電圧（１−１／ａ）Ｖ０、−（１−１／ａ）Ｖ０、Ｖ０／ａ、−Ｖ０／ａなどは、液晶が動き出す電圧である始動電圧Ｖｃよりも大きいため、上記のサイクルの電圧印加を続けていると、液晶分子の揺らぎが大きくなり、ディスクリネーションラインが移動してしまう。これが、時間経過による表示不良の原因となっていると考えられる。
【００２３】
そこで、本発明の実施例では、上記のサイクルの電圧をＴＯＮ秒間印加したのち、始動電圧Ｖｃよりも小さな初期化電圧ＶＯＦＦを印加する時間ＴＯＦＦを設けた。これにより、表示不良が発生する前に液晶分子を初期配向状態に戻して不良発生を防止することができる。
【００２４】
図４に、第２の実施例による液晶表示素子の構成を示す。図４Ａで示した液晶表示素子は、いわゆるセグメント電極構成と呼ばれるもので、ここでは数字の「１」を示した上部のセグメント電極４と下部のコモン電極５が一対の電極として液晶を挟持している構造である。このセグメント電極４とコモン電極５には、一部が取り除かれた略長方形型のスリット４ａ、５ａが設けられている。図４Ｂに示すように、これらのセグメント電極４に設けられたスリット４ａと、コモン電極５に設けられたスリット５ａとが、スリットの長手方向に直交する方向において交互に配置されている。このような一対の電極４、５に電源６から電圧を印加する。
【００２５】
図５に、上記一対の電極４、５に印加する電圧の波形を示す。図５に示すように、駆動電圧に、選択電圧Ｖｓを印加する期間ＴＯＮと初期化電圧ＶＯＦＦを印加する期間ＴＯＦＦを設けている。
【００２６】
発明者らは、初期化電圧ＶＯＦＦを印加する最適な周期と時間を調べるために以下の実験を行った。
【００２７】
図６に、実験で使用した液晶表示素子の電極のスリット構造を表した平面図を示す。スリットは長方形型で、その長手方向の寸法は１００μｍ、短手方向の寸法は２０μｍである。上側電極に設けられたスリット６ａと、下側電極に設けられたスリット６ｂとが短手方向（図６中横方向）に交互に配置されている。スリット同士の長手方向の間隔は２０μｍ、上から見て隣り合ったスリット６ａとスリット６ｂとの短手方向の間隔は４０μｍである。実験には、図６に示すようなスリット構造で、９μｍのセル厚を有するセグメント型のＴＮ−ＬＣＤを用いた。
【００２８】
このＴＮ−ＬＣＤの作製要領は、次の通りである。図６に示すような所定のスリットパターンを持つ電極を有する基板上に低プレティルト角配向膜（日産化学工業製ＳＥ−５１０）を塗布焼成する。その後基板をレーヨン製のラビング布を用いてラビングする。液晶のツイスト方向は左巻きである。
【００２９】
図７に、基板のラビング方向を表した平面図を示す。実線の矢印の７Ａが上側基板のラビング方向であり、点線の矢印７Ｂが下側基板のラビング方向である。図７に示したラビング方向にすることにより液晶分子はスプレイ配向し、セル中央の液晶分子のティルト角は０度となる。
【００３０】
このように作製した２枚の基板にメインシール材を塗布し、さらに９μｍの直径を有するギャップコントロール材を散布した後重ね合わせ、メインシール材を硬化させる。出来上がった空セルに大日本インキ社製の複屈折率０．２５の液晶を注入し液晶セルを完成させる。この液晶セルに偏光板を貼り合わせる。
【００３１】
図８に偏光板の構造を示す。実線の矢印８Ａが上側偏光板の吸収軸であり、点線の矢印８Ｂが下側偏光板の吸収軸である。このようにしてノーマリブラック表示の２ドメインＴＮ−ＬＣＤが作製できる。
【００３２】
このＴＮ−ＬＣＤに対し、次のように実験を行った。
（１） １／４デューティー、１／３バイアスのマルチプレックス駆動の選択電圧を印加して１０分間表示させ、表示不良を発生させる。印加波形は任意波形発生器で作成した。フレーム周波数は２００Ｈｚである。
（２） 表示不良が発生しているセグメントに、印加電圧が０Ｖになる期間を設ける。
（３） 印加電圧が０Ｖの期間に続いて、再び選択電圧を印加する。
上記（２）（３）を繰り返し、それぞれの電圧を印加する期間を色々変化させて表示不良発生の有無を調べた。
【００３３】
（２）の０Ｖになる期間が５０ｍｓ以下では（３）で再び選択電圧を印加した時に（１）で発生した表示不良が残っているが、６０ｍｓとした時には表示不良の半分程度が正常な状態に戻っており、８０ｍｓとした時には、ほぼ全ての表示不良が解消された。
【００３４】
ここで、選択電圧から０Ｖに電圧を変化させた際の液晶の応答時間を測定すると５５ｍｓであった。このことから、印加電圧を０Ｖにする期間は少なくともこの上記応答時間程度必要であり、好ましくは該応答時間の１．５倍から２倍程度が良いことが判った。
【００３５】
しかし、印加電圧を０Ｖにする期間を１５０ｍｓ以上にすると、表示のちらつき、所謂フリッカが発生する事が判った。ただし、選択電圧を印加する期間を長くすることによりフリッカが生じにくくなることが判った。
【００３６】
表示不良が選択電圧を３０秒程度印加し続けることにより発生し始めることから、フリッカを生じにくくさせるために選択電圧を数秒から十数秒印加し続けることが好ましいことが判った。
【００３７】
印加電圧を０Ｖにする期間を１００ｍｓとし、選択電圧を印加する期間が１０ｓとなるように波形を作成して液晶表示素子に印加し、８５℃雰囲気下で高温通電試験を行ったところ表示不良は全く発生しなかった。
【００３８】
次に、図６に示すようなスリット構造で、セル厚３μｍのＴＮ−ＬＣＤを用いて実験を行った。
【００３９】
このＴＮ−ＬＣＤの作製要領は、先述のセル厚９μｍのＴＮ−ＬＣＤの場合とほぼ同じである。異なるのは、ギャップコントロール材の直径が、３μｍであることと、注入する液晶の複屈折率が０．１６であることである。
【００４０】
こうして作製したセル厚３μｍのＴＮ−ＬＣＤに対し、上記（１）〜（３）の実験を行った。
【００４１】
０Ｖを印加する期間が１０ｍｓ以下では（３）で再び選択電圧を印加した時に（１）で発生した表示不良が残っているが、１５ｍｓの時には表示不良の半分程度が正常な表示に戻っており、２０ｍｓ以上の時にはほぼ全ての表示不良が解消された。
【００４２】
ここで、選択電圧から０Ｖに電圧を変化させた際の液晶の応答時間を測定すると１２ｍｓであった。このことから、セル厚９μｍのＴＮ−ＬＣＤの場合と同様に、印加電圧を０Ｖにする期間は少なくともこの上記応答時間程度必要であり、好ましくは該応答時間の１．５倍から２倍程度が良いことが判った。
【００４３】
しかし、印加電圧を０Ｖにする期間を５０ｍｓ以上にすると、表示のちらつき、所謂フリッカが発生する事が判った。ただし、選択電圧を印加する期間を長くすることによりフリッカが生じにくくなることが判った。
【００４４】
表示不良が選択電圧を１０秒程度印加し続けることにより発生し始めることから、フリッカを生じにくくさせるために選択電圧を数秒から十数秒印加し続けることが好ましいことが判った。
【００４５】
印加電圧を０Ｖにする期間を３０ｍｓとし、選択電圧を印加する期間が５ｓとなるように波形を作成して液晶表示素子に印加し、８５℃雰囲気下で高温通電試験を行ったところ表示不良は全く発生しなかった。
【００４６】
次に、図６に示すようなスリット構造で、セル厚４μｍの垂直配向型ＬＣＤを用いて実験を行った。
【００４７】
図９にこの垂直配向型ＬＣＤのセル構造の断面図を示す。図９に示すように、スリット９ａが設けられた上側電極９Ａとスリット９ｂが設けられた下側電極９Ｂによって液晶分子１１が挟持されている。上側電極の上には、視角補償板１２、上側偏光板１０ａの順に基板が貼り合わされている。下側電極の下には下側偏光板１０ｂが貼り合わされている。
【００４８】
図１０に偏光板の構造を示す。実線の矢印１０Ａが上側偏光板の吸収軸であり、点線の矢印１０Ｂが下側偏光板の吸収軸である。
【００４９】
この垂直配向型ＬＣＤの作製要領は、次の通りである。図６に示すような所定のスリットパターンを持つ電極を有する基板上に垂直配向膜（日産化学工業製ＳＥ−１２１１）を塗布焼成する。
【００５０】
このように作製した２枚の基板にメインシール材を塗布し、さらに４μｍの直径を有するギャップコントロール材を散布した後重ね合わせ、メインシール材を硬化させる。出来上がった空セルにメルク社製の複屈折率０．１５の液晶を注入し液晶セルを完成させる。この液晶セルに視角補償板（住友化学工業製ＶＡＣ−１８０フィルム）と偏光板を貼り合わせる。このようにしてノーマリブラック表示の２ドメイン垂直配向型ＬＣＤが作製できる。
【００５１】
この垂直配向型ＬＣＤに対し、上記（１）〜（３）の実験を行った。
【００５２】
０Ｖを印加する期間が２０ｍｓ以下では（３）で再び選択電圧を印加した時に（１）で発生した表示不良が残っているが、２５ｍｓの時には表示不良の半分程度が正常な表示に戻っており、３５ｍｓ以上の時にはほぼ全ての表示不良が解消された。
【００５３】
ここで、選択電圧から０Ｖに電圧を変化させた際の液晶の応答時間を測定すると２２ｍｓであった。このことから、上記２種類のＴＮ−ＬＣＤの場合と同様に、印加電圧を０Ｖにする期間は少なくともこの上記応答時間程度必要であり、好ましくは該応答時間の１．５倍から２倍程度が良いことが判った。
【００５４】
しかし、印加電圧を０Ｖにする期間を５０ｍｓ以上にすると、表示のちらつき、所謂フリッカが発生する事が判った。ただし、選択電圧を印加する期間を長くすることによりフリッカが生じにくくなることが判った。
【００５５】
表示不良が選択電圧を３０秒程度印加し続けることにより発生し始めることから、フリッカを生じにくくさせるために選択電圧を数秒から十数秒印加し続けることが好ましいことが判った。
【００５６】
印加電圧を０Ｖにする期間を３０ｍｓとし、選択電圧を印加する期間が１０ｓとなるように波形を作成して液晶表示素子に印加し、８５℃雰囲気下で高温通電試験を行ったところ表示不良は全く発生しなかった。
【００５７】
上記の結果から、いずれの液晶表示素子についても、初期化電圧ＶＯＦＦを印加する期間ＴＯＦＦは、印加電圧を選択電圧Ｖｓから初期化電圧ＶＯＦＦに変化させた際の液晶の応答時間程度必要で、好ましくは応答時間の１．５倍から２倍程度が良い。また、初期化電圧ＶＯＦＦを印加する周期は、従来の表示不良が発生し始める時間よりも短くすることが好ましい。
【００５８】
上述のように、駆動電圧に初期化電圧を印加する期間を定期的に設けることにより、表示不良が発生する前に液晶分子を初期配向状態に戻して表示不良発生を防止することができる。
【００５９】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、液晶表示素子の表示不良を表した平面図である。
【図２】図２Ａは、単純マトリクス構造の液晶表示素子を表した平面図であり、図２Ｂは、単純マトリクス構造の画素部分を拡大した平面図であり、図２Ｃは、図２Ｂ中の一点鎖線Ａ−Ａにおける断面図である。
【図３】図３は、単純マトリクス構造の液晶表示素子における駆動電圧波形のグラフである。
【図４】図４Ａは、セグメント構造の液晶表示素子を表した斜視図であり、図４Ｂは、セグメント構造の平面図である。
【図５】図５は、セグメント構造の液晶表示素子における駆動電圧波形のグラフである。
【図６】図６は、スリットの構造及び寸法を示した平面図である。
【図７】図７は、基板のラビング方向を表した平面図である。
【図８】図８は、偏光板の構造を表した平面図である。
【図９】図９は、垂直配向型ＬＣＤのセル構造の断面図である。
【図１０】図１０は、垂直配向型ＬＣＤの偏光板の構造を表した平面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ スリット
２ ディスクリネーションライン
３ 画素
３ａ、３ｂ、４ａ、５ａ、６ａ、６ｂ、９ａ、９ｂ スリット
４ セグメント電極
５ コモン電極
６ 電源
７Ａ 上側基板のラビング方向
７Ｂ 下側基板のラビング方向
８Ａ、１０Ａ 上側偏光板の吸収軸
８Ｂ、１０Ｂ 下側偏光板の吸収軸
９Ａ 上側電極
９Ｂ 下側電極
１０ａ 上側偏光板
１０ｂ 下側偏光板
１１ 液晶分子
１２ 視角補償板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子の駆動方法に関し、特に表示不良を防止した液晶表示素子の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示素子の視角特性を改善するためにスリットを用いた方法が提案されている。液晶層を挟んで配置された上下の対向電極の一方にスリットを形成すると、他方の電極のスリットと対面する部分から発した電気力線はスリット両側の電極に終端せざるを得ず、傾いたフリンジ電界が発生する。上下電極に交互にスリットを形成すると、上下のスリット間の領域では揃った液晶分子の配向を実現できる。ＴＮ−ＬＣＤに関しては特許文献１に、垂直配向ＬＣＤに関しては特許文献２及び特許文献３に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３１０８７６８号公報
【特許文献２】特開２００４−２５２２９８号公報
【特許文献３】特開２００５−４３６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された方法では、スリットで分けられた領域を表示領域の外側でつなぐ必要がある。
【０００５】
特許文献２に開示された方法では、スリットで分けられた領域が表示領域内でつながっているため、パターン設計が簡略化される。しかし、長手方向に分断されたスリットを用いることにより、表示不良を起こしやすくなる。
【０００６】
図１に表示不良の例を示す。横方向に長いスリット１が、縦方向、横方向に行列状に配置されている。縦方向に並ぶスリットは、上下電極に交互に配置され、スリット間の領域は液晶分子が一様な配向となるべき領域である。スリットの上下では配向が逆になる。横方向に並ぶスリット間にディスクリネーションライン２が見えるが、液晶分子の異なる配向の境界と考えられる。位置が安定していれば表示上の問題は少ない。横方向に長い表示領域が縦方向に並び、交互に配向を変えて２ドメイン配向を形成する。ところが、図１中の円で囲った部分ではスリットの長手方向に直交する方向にディスクリネーションライン２が発生している。横方向に長い表示領域が途中で分断される形態となり、かつその位置が安定しないため、表示不良が発生する。
【０００７】
特許文献３に開示された方法では、上下の透明電極に設けられたスリットを長手方向と直行する方向に交互に配置し、かつ上下のスリットを長手方向に半ピッチずらすことにより、表示不良の防止を図っている。しかし、この方法でも多少の表示不良が発生する。
【０００８】
本発明の目的は、スリット構造の長所を生かしつつ、表示不良を防止することのできる液晶表示素子の駆動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によれば、表示をさせるために所定のパターンを形成した透明電極を有する一対の基板で液晶層を挟持してなる液晶表示素子の駆動方法であって、前記液晶表示素子に、選択電圧を印加する過程と、前記液晶層の液晶分子が初期配向から変化し始める電圧値以下の電圧である初期化電圧を印加する過程とを有する液晶表示素子の駆動方法が提供される。
【００１０】
本発明の他の観点によれば、表示をさせるために所定のパターンを形成した透明電極を有する一対の基板で液晶層を挟持してなる液晶表示素子の駆動方法であって、前記液晶表示素子に、選択電圧を印加する過程と、非選択電圧を印加する過程と、前記液晶層の液晶分子が初期配向から変化し始める電圧値以下の電圧である初期化電圧を印加する過程とを有する液晶表示素子の駆動方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
駆動電圧に初期化電圧を印加する期間を定期的に設けることにより、不良が発生する前に液晶分子を初期配向状態に戻して不良発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図２に、本発明の第１の実施例による液晶表示素子の構成を示す。図２Ａで示した液晶表示素子は、いわゆる単純マトリクス電極構成と呼ばれるもので、液晶を挟持するための一対の電極のうち、一方の基板面に形成された帯状行（走査）電極Ｘｎと他方の基板面に形成された帯状列（表示）電極Ｙｍから構成され、これらの走査電極と表示電極とからなる任意の交点（以下、画素と呼ぶ）３に選択的に電圧印加することで文字表示、グラフィック表示、ビデオ表示などが実現できる。
【００１３】
図２Ｂに、画素３を部分的に拡大した平面図を示す。図２Ｂに示すように、各画素部分において、走査電極Ｘｎと表示電極Ｙｍの一部が取り除かれた略長方形型のスリット３ａ、３ｂが設けられている。走査電極Ｘｎに設けられたスリット３ａと、表示電極Ｙｍに設けられたスリット３ｂとが、スリットの長手方向に直交する図２Ｂ中横方向において交互に配置されている。
【００１４】
図２Ｃに図２Ｂ中の１点鎖線Ａ−Ａにおける断面を示す。スリット３ａ、３ｂを画素部分に設けたことによって、電圧印加時にこのスリット３ａ、３ｂのエッジ付近に斜め電界（電界の方向が基板法線方向から傾いた電界）Ｅａが生じ、液晶分子の倒れ込む方向を制御することができる。
【００１５】
上記のスリット構造にすることにより、スリット３ａ、３ｂにより形成された領域のそれぞれ隣り合った領域の液晶分子は、それぞれ逆方向に倒れ込むことになる。いわゆる２ドメイン配向構造が実現できる。２ドメイン配向構造になることによって、互いの小領域の視角依存性が補完され、表示領域全体として視角依存性が低減する。
【００１６】
スリットを利用することにより上記のようなメリットが生まれるが、一方で背景技術で述べたように表示不良が生じるという問題点がある。表示不良の種類を調べてみると、電圧をかけた直後に発生するもの、電圧をかけて暫く（数秒から数分）経ってから発生するもの、さらに高温雰囲気下で発生するものに代表されるように長時間経過後に発生するものがあることが判った。
【００１７】
本発明は、これらのうち暫く経ってから発生するものと、長時間経過後に発生するものに効果的なものである。本発明の要諦は、表示不良が発生する前に電圧が０Ｖもしくは液晶分子が動き始める電圧値以下になる時間を駆動波形中に定期的に設けることにより、液晶分子を初期配向状態に戻して表示不良発生を防止するものである。
【００１８】
図３に、第１の実施例における液晶表示素子の駆動電圧波形を示す。縦軸は電圧、横軸は時間である。
【００１９】
図３に示すように、各々の走査電極Ｘｎには、電圧Ｖ０、フレーム周期ＴＦのパルス電圧を極性を１周期ごとに交互に変えながら１周期につきＴＦ／ｎ秒間印加する。
【００２０】
各々の表示電極Ｙｍには、表示がＯＮの場合にはＶ０と逆極性の電圧−Ｖ０／ａを、表示がＯＦＦの場合にはＶ０と同極性の電圧Ｖ０／ａを、極性を周期ＴＦごとに交互に変えながら印加する。
【００２１】
その結果、各々の画素（図３中ではＸ１Ｙｊ）には、次のような電圧が印加される。当該画素を表示画素にしたい場合は点灯電圧ＶＯＮを超える選択電圧（１＋１／ａ）Ｖ０がＴＦ／ｎ秒間印加され、残りの時間は非選択電圧Ｖ０／ａが印加される。これらの電圧が極性が周期ＴＦごとに交互に変わりながら一定時間ＴＯＮ印加される。当該画素を非表示にしたい場合は点灯電圧ＶＯＮよりも小さな非選択電圧（１−１／ａ）Ｖ０がＴＦ／ｎ秒間印加され、残りの時間は非選択電圧−Ｖ０／ａが印加される。これらの電圧が極性が周期ＴＦごとに交互に変わりながら一定時間ＴＯＮ印加される。例えば、ａを３とすると、選択電圧は４／３Ｖ０、非選択電圧は２／３Ｖ０、１／３Ｖ０、−１／３Ｖ０となり、２つの電圧の大きさの比＝選択電圧：非選択電圧は２：１もしくは４：１である。
【００２２】
ここで、非選択電圧（１−１／ａ）Ｖ０、−（１−１／ａ）Ｖ０、Ｖ０／ａ、−Ｖ０／ａなどは、液晶が動き出す電圧である始動電圧Ｖｃよりも大きいため、上記のサイクルの電圧印加を続けていると、液晶分子の揺らぎが大きくなり、ディスクリネーションラインが移動してしまう。これが、時間経過による表示不良の原因となっていると考えられる。
【００２３】
そこで、本発明の実施例では、上記のサイクルの電圧をＴＯＮ秒間印加したのち、始動電圧Ｖｃよりも小さな初期化電圧ＶＯＦＦを印加する時間ＴＯＦＦを設けた。これにより、表示不良が発生する前に液晶分子を初期配向状態に戻して不良発生を防止することができる。
【００２４】
図４に、第２の実施例による液晶表示素子の構成を示す。図４Ａで示した液晶表示素子は、いわゆるセグメント電極構成と呼ばれるもので、ここでは数字の「１」を示した上部のセグメント電極４と下部のコモン電極５が一対の電極として液晶を挟持している構造である。このセグメント電極４とコモン電極５には、一部が取り除かれた略長方形型のスリット４ａ、５ａが設けられている。図４Ｂに示すように、これらのセグメント電極４に設けられたスリット４ａと、コモン電極５に設けられたスリット５ａとが、スリットの長手方向に直交する方向において交互に配置されている。このような一対の電極４、５に電源６から電圧を印加する。
【００２５】
図５に、上記一対の電極４、５に印加する電圧の波形を示す。図５に示すように、駆動電圧に、選択電圧Ｖｓを印加する期間ＴＯＮと初期化電圧ＶＯＦＦを印加する期間ＴＯＦＦを設けている。
【００２６】
発明者らは、初期化電圧ＶＯＦＦを印加する最適な周期と時間を調べるために以下の実験を行った。
【００２７】
図６に、実験で使用した液晶表示素子の電極のスリット構造を表した平面図を示す。スリットは長方形型で、その長手方向の寸法は１００μｍ、短手方向の寸法は２０μｍである。上側電極に設けられたスリット６ａと、下側電極に設けられたスリット６ｂとが短手方向（図６中横方向）に交互に配置されている。スリット同士の長手方向の間隔は２０μｍ、上から見て隣り合ったスリット６ａとスリット６ｂとの短手方向の間隔は４０μｍである。実験には、図６に示すようなスリット構造で、９μｍのセル厚を有するセグメント型のＴＮ−ＬＣＤを用いた。
【００２８】
このＴＮ−ＬＣＤの作製要領は、次の通りである。図６に示すような所定のスリットパターンを持つ電極を有する基板上に低プレティルト角配向膜（日産化学工業製ＳＥ−５１０）を塗布焼成する。その後基板をレーヨン製のラビング布を用いてラビングする。液晶のツイスト方向は左巻きである。
【００２９】
図７に、基板のラビング方向を表した平面図を示す。実線の矢印の７Ａが上側基板のラビング方向であり、点線の矢印７Ｂが下側基板のラビング方向である。図７に示したラビング方向にすることにより液晶分子はスプレイ配向し、セル中央の液晶分子のティルト角は０度となる。
【００３０】
このように作製した２枚の基板にメインシール材を塗布し、さらに９μｍの直径を有するギャップコントロール材を散布した後重ね合わせ、メインシール材を硬化させる。出来上がった空セルに大日本インキ社製の複屈折率０．２５の液晶を注入し液晶セルを完成させる。この液晶セルに偏光板を貼り合わせる。
【００３１】
図８に偏光板の構造を示す。実線の矢印８Ａが上側偏光板の吸収軸であり、点線の矢印８Ｂが下側偏光板の吸収軸である。このようにしてノーマリブラック表示の２ドメインＴＮ−ＬＣＤが作製できる。
【００３２】
このＴＮ−ＬＣＤに対し、次のように実験を行った。
（１） １／４デューティー、１／３バイアスのマルチプレックス駆動の選択電圧を印加して１０分間表示させ、表示不良を発生させる。印加波形は任意波形発生器で作成した。フレーム周波数は２００Ｈｚである。
（２） 表示不良が発生しているセグメントに、印加電圧が０Ｖになる期間を設ける。
（３） 印加電圧が０Ｖの期間に続いて、再び選択電圧を印加する。
上記（２）（３）を繰り返し、それぞれの電圧を印加する期間を色々変化させて表示不良発生の有無を調べた。
【００３３】
（２）の０Ｖになる期間が５０ｍｓ以下では（３）で再び選択電圧を印加した時に（１）で発生した表示不良が残っているが、６０ｍｓとした時には表示不良の半分程度が正常な状態に戻っており、８０ｍｓとした時には、ほぼ全ての表示不良が解消された。
【００３４】
ここで、選択電圧から０Ｖに電圧を変化させた際の液晶の応答時間を測定すると５５ｍｓであった。このことから、印加電圧を０Ｖにする期間は少なくともこの上記応答時間程度必要であり、好ましくは該応答時間の１．５倍から２倍程度が良いことが判った。
【００３５】
しかし、印加電圧を０Ｖにする期間を１５０ｍｓ以上にすると、表示のちらつき、所謂フリッカが発生する事が判った。ただし、選択電圧を印加する期間を長くすることによりフリッカが生じにくくなることが判った。
【００３６】
表示不良が選択電圧を３０秒程度印加し続けることにより発生し始めることから、フリッカを生じにくくさせるために選択電圧を数秒から十数秒印加し続けることが好ましいことが判った。
【００３７】
印加電圧を０Ｖにする期間を１００ｍｓとし、選択電圧を印加する期間が１０ｓとなるように波形を作成して液晶表示素子に印加し、８５℃雰囲気下で高温通電試験を行ったところ表示不良は全く発生しなかった。
【００３８】
次に、図６に示すようなスリット構造で、セル厚３μｍのＴＮ−ＬＣＤを用いて実験を行った。
【００３９】
このＴＮ−ＬＣＤの作製要領は、先述のセル厚９μｍのＴＮ−ＬＣＤの場合とほぼ同じである。異なるのは、ギャップコントロール材の直径が、３μｍであることと、注入する液晶の複屈折率が０．１６であることである。
【００４０】
こうして作製したセル厚３μｍのＴＮ−ＬＣＤに対し、上記（１）〜（３）の実験を行った。
【００４１】
０Ｖを印加する期間が１０ｍｓ以下では（３）で再び選択電圧を印加した時に（１）で発生した表示不良が残っているが、１５ｍｓの時には表示不良の半分程度が正常な表示に戻っており、２０ｍｓ以上の時にはほぼ全ての表示不良が解消された。
【００４２】
ここで、選択電圧から０Ｖに電圧を変化させた際の液晶の応答時間を測定すると１２ｍｓであった。このことから、セル厚９μｍのＴＮ−ＬＣＤの場合と同様に、印加電圧を０Ｖにする期間は少なくともこの上記応答時間程度必要であり、好ましくは該応答時間の１．５倍から２倍程度が良いことが判った。
【００４３】
しかし、印加電圧を０Ｖにする期間を５０ｍｓ以上にすると、表示のちらつき、所謂フリッカが発生する事が判った。ただし、選択電圧を印加する期間を長くすることによりフリッカが生じにくくなることが判った。
【００４４】
表示不良が選択電圧を１０秒程度印加し続けることにより発生し始めることから、フリッカを生じにくくさせるために選択電圧を数秒から十数秒印加し続けることが好ましいことが判った。
【００４５】
印加電圧を０Ｖにする期間を３０ｍｓとし、選択電圧を印加する期間が５ｓとなるように波形を作成して液晶表示素子に印加し、８５℃雰囲気下で高温通電試験を行ったところ表示不良は全く発生しなかった。
【００４６】
次に、図６に示すようなスリット構造で、セル厚４μｍの垂直配向型ＬＣＤを用いて実験を行った。
【００４７】
図９にこの垂直配向型ＬＣＤのセル構造の断面図を示す。図９に示すように、スリット９ａが設けられた上側電極９Ａとスリット９ｂが設けられた下側電極９Ｂによって液晶分子１１が挟持されている。上側電極の上には、視角補償板１２、上側偏光板１０ａの順に基板が貼り合わされている。下側電極の下には下側偏光板１０ｂが貼り合わされている。
【００４８】
図１０に偏光板の構造を示す。実線の矢印１０Ａが上側偏光板の吸収軸であり、点線の矢印１０Ｂが下側偏光板の吸収軸である。
【００４９】
この垂直配向型ＬＣＤの作製要領は、次の通りである。図６に示すような所定のスリットパターンを持つ電極を有する基板上に垂直配向膜（日産化学工業製ＳＥ−１２１１）を塗布焼成する。
【００５０】
このように作製した２枚の基板にメインシール材を塗布し、さらに４μｍの直径を有するギャップコントロール材を散布した後重ね合わせ、メインシール材を硬化させる。出来上がった空セルにメルク社製の複屈折率０．１５の液晶を注入し液晶セルを完成させる。この液晶セルに視角補償板（住友化学工業製ＶＡＣ−１８０フィルム）と偏光板を貼り合わせる。このようにしてノーマリブラック表示の２ドメイン垂直配向型ＬＣＤが作製できる。
【００５１】
この垂直配向型ＬＣＤに対し、上記（１）〜（３）の実験を行った。
【００５２】
０Ｖを印加する期間が２０ｍｓ以下では（３）で再び選択電圧を印加した時に（１）で発生した表示不良が残っているが、２５ｍｓの時には表示不良の半分程度が正常な表示に戻っており、３５ｍｓ以上の時にはほぼ全ての表示不良が解消された。
【００５３】
ここで、選択電圧から０Ｖに電圧を変化させた際の液晶の応答時間を測定すると２２ｍｓであった。このことから、上記２種類のＴＮ−ＬＣＤの場合と同様に、印加電圧を０Ｖにする期間は少なくともこの上記応答時間程度必要であり、好ましくは該応答時間の１．５倍から２倍程度が良いことが判った。
【００５４】
しかし、印加電圧を０Ｖにする期間を５０ｍｓ以上にすると、表示のちらつき、所謂フリッカが発生する事が判った。ただし、選択電圧を印加する期間を長くすることによりフリッカが生じにくくなることが判った。
【００５５】
表示不良が選択電圧を３０秒程度印加し続けることにより発生し始めることから、フリッカを生じにくくさせるために選択電圧を数秒から十数秒印加し続けることが好ましいことが判った。
【００５６】
印加電圧を０Ｖにする期間を３０ｍｓとし、選択電圧を印加する期間が１０ｓとなるように波形を作成して液晶表示素子に印加し、８５℃雰囲気下で高温通電試験を行ったところ表示不良は全く発生しなかった。
【００５７】
上記の結果から、いずれの液晶表示素子についても、初期化電圧ＶＯＦＦを印加する期間ＴＯＦＦは、印加電圧を選択電圧Ｖｓから初期化電圧ＶＯＦＦに変化させた際の液晶の応答時間程度必要で、好ましくは応答時間の１．５倍から２倍程度が良い。また、初期化電圧ＶＯＦＦを印加する周期は、従来の表示不良が発生し始める時間よりも短くすることが好ましい。
【００５８】
上述のように、駆動電圧に初期化電圧を印加する期間を定期的に設けることにより、表示不良が発生する前に液晶分子を初期配向状態に戻して表示不良発生を防止することができる。
【００５９】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、液晶表示素子の表示不良を表した平面図である。
【図２】図２Ａは、単純マトリクス構造の液晶表示素子を表した平面図であり、図２Ｂは、単純マトリクス構造の画素部分を拡大した平面図であり、図２Ｃは、図２Ｂ中の一点鎖線Ａ−Ａにおける断面図である。
【図３】図３は、単純マトリクス構造の液晶表示素子における駆動電圧波形のグラフである。
【図４】図４Ａは、セグメント構造の液晶表示素子を表した斜視図であり、図４Ｂは、セグメント構造の平面図である。
【図５】図５は、セグメント構造の液晶表示素子における駆動電圧波形のグラフである。
【図６】図６は、スリットの構造及び寸法を示した平面図である。
【図７】図７は、基板のラビング方向を表した平面図である。
【図８】図８は、偏光板の構造を表した平面図である。
【図９】図９は、垂直配向型ＬＣＤのセル構造の断面図である。
【図１０】図１０は、垂直配向型ＬＣＤの偏光板の構造を表した平面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ スリット
２ ディスクリネーションライン
３ 画素
３ａ、３ｂ、４ａ、５ａ、６ａ、６ｂ、９ａ、９ｂ スリット
４ セグメント電極
５ コモン電極
６ 電源
７Ａ 上側基板のラビング方向
７Ｂ 下側基板のラビング方向
８Ａ、１０Ａ 上側偏光板の吸収軸
８Ｂ、１０Ｂ 下側偏光板の吸収軸
９Ａ 上側電極
９Ｂ 下側電極
１０ａ 上側偏光板
１０ｂ 下側偏光板
１１ 液晶分子
１２ 視角補償板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示をさせるために所定のパターンを形成した透明電極を有する一対の基板で液晶層を挟持してなる液晶表示素子の駆動方法であって、
前記液晶表示素子に、
（ａ）選択電圧を印加する過程と、
（ｂ）前記液晶層の液晶分子が初期配向から変化し始める電圧値以下の電圧である初期化電圧を印加する過程と
を有する液晶表示素子の駆動方法。
【請求項２】
（ｃ）非選択電圧を印加する過程
をさらに有する請求項１に記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項３】
前記液晶表示素子は、
前記一対の基板上に形成された透明電極が表示領域を画定し、該透明電極の各々が長方形のスリットを有し、
片方の基板上の透明電極に設けられた前記スリットと他方の透明電極に設けられた前記スリットとが前記表示領域内でスリットの長手方向と直交する方向において交互に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項４】
前記初期化電圧が０Ｖであることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項５】
前記初期化電圧を印加する期間が、前記液晶表示素子に印加する電圧を選択電圧から初期化電圧に変化させたときの応答時間以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項６】
前記初期化電圧を印加する期間が、前記液晶表示素子に印加する電圧を選択電圧から初期化電圧に変化させたときの応答時間の１．５倍から２．０倍であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項７】
前記初期化電圧を印加する間隔が、数秒から数十秒、好ましくは１秒から２０秒であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項１】
表示をさせるために所定のパターンを形成した透明電極を有する一対の基板で液晶層を挟持してなる液晶表示素子の駆動方法であって、
前記液晶表示素子に、
（ａ）選択電圧を印加する過程と、
（ｂ）前記液晶層の液晶分子が初期配向から変化し始める電圧値以下の電圧である初期化電圧を印加する過程と
を有する液晶表示素子の駆動方法。
【請求項２】
（ｃ）非選択電圧を印加する過程
をさらに有する請求項１に記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項３】
前記液晶表示素子は、
前記一対の基板上に形成された透明電極が表示領域を画定し、該透明電極の各々が長方形のスリットを有し、
片方の基板上の透明電極に設けられた前記スリットと他方の透明電極に設けられた前記スリットとが前記表示領域内でスリットの長手方向と直交する方向において交互に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項４】
前記初期化電圧が０Ｖであることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項５】
前記初期化電圧を印加する期間が、前記液晶表示素子に印加する電圧を選択電圧から初期化電圧に変化させたときの応答時間以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項６】
前記初期化電圧を印加する期間が、前記液晶表示素子に印加する電圧を選択電圧から初期化電圧に変化させたときの応答時間の１．５倍から２．０倍であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項７】
前記初期化電圧を印加する間隔が、数秒から数十秒、好ましくは１秒から２０秒であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示素子の駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２０６５２５（Ｐ２００７−２０６５２５Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７１８１（Ｐ２００６−２７１８１）
【出願日】平成１８年２月３日（２００６．２．３）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月３日（２００６．２．３）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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