JP3583265B2 - 液晶表示素子の駆動方法及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、双安定性を有する液晶表示素子の駆動方法、及び双安定性を有する液晶表示素子とその駆動手段を備えた液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＡ機器や携帯ツールの表示装置等として液晶表示装置が知られているが、高速応答性を有する液晶表示装置の動作モードとして、双安定性を有するＢＴＮ（Ｂｉｓｔａｂｌｅ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ：双安定ねじれネマティック）方式に関する提案が、特公平１−５１８１８号公報、特開平６−２３０７５１号公報、特開平８−１０１３７１号公報、特開平８−３１３８７８号公報等においてなされている。ＢＴＮ方式は高速応答で高品位な液晶表示の可能性を有する方式であるが、前記特公平１−５１８１８号公報においては、スイッチング原理が記載されているのみで実際の液晶表示装置の駆動に関する記載が全く無い。また、特開平６−２３０７５１号公報、特開平８−１０１３７１号公報、特開平８−３１３８７８号公報においては、単純マトリクス駆動方法による液晶表示装置の駆動に関しての提案がなされているが、表示特性に対する温度の影響とその影響についての補償の手段等に関しては全く言及していない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、高速応答性を有し、正常に動作する温度範囲が広い、高品位な液晶表示素子の駆動方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、高速応答性を有し、正常に動作する温度範囲が広い、高品位な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明に係る液晶表示素子の駆動方法及び液晶表示装置について詳細に説明する。
図１に本発明に係るＢＴＮ（双安定ねじれネマティック）方式の液晶表示素子の一構成例を示す。図１において、符号１１，１２は下基板及び上基板であり、下基板１１と上基板１２の間に液晶層３０が挾持されている。この一対の基板１１，１２の液晶層側の面には、液晶層３０に電圧を印加するための透明電極２１，２２と、液晶を配向させるための配向膜３１，３２が設けられており、基板１１，１２の他方側の面には偏光板４１，４２が設けられている。ここで用いる液晶層は、液晶層厚の１倍から３倍の自然ピッチを有する誘電異方性が正のカイラルネマティック液晶である。配向処理が施された配向膜によって液晶は基板面からわずかに傾斜した方向に配向させられる。この傾斜角は２°から３０°程度が好ましい。傾斜角が小さい場合には双安定動作が不安定になり良好なスイッチングが行えなくなる。また、傾斜角が大きすぎる場合には、表示特性の視野角依存性が大きくなるという問題が生じる。図１の構成では、初期状態において上下の基板１１，１２の界面での液晶の傾きが逆となるように構成されている。液晶の自然ねじれピッチｐは液晶層厚ｄの１倍から３倍の間に設定される。液晶層３０の複屈折と厚みの積Δｎｄは観察光の波長の略１／２、具体的には、０．２０μｍ〜０．３５μｍ、好ましくは０．２５μｍから０．３０μｍの範囲であるように構成される。また、一方の偏光板はその光透過軸が、基板界面での液晶の配向方向と略４５°（３５°〜５５°）の角度を成すように配設され、もう一方の偏光板はその光透過軸が、他方の偏光板の光透過軸と基板界面での液晶の配向方向を基準として対称になるように配設される。
【０００５】
図１に示す構成の液晶表示素子において、まず、ＢＴＮのスイッチング動作について説明する。駆動波形としては、フレデリクス転移を生じさせるための電圧パルス（以下、リセットパルスと呼ぶ）と、それに続く２つの準安定状態のうちの一方を選択するための電圧パルス（以下、２ｎｄパルスと呼ぶ）が印加される。リセットパルスは、初期状態と２つの準安定状態の間のしきい値（Ｖｔｈ）以上の電圧パルスであり、２ｎｄパルスは、２つの準安定状態の間の臨界値（Ｖｃ）を基準として選択される電圧パルスである。２ｎｄパルス電圧が臨界値以下の場合、リセット状態（液晶分子の配列はホメオトロピック状態）からの急激な緩和により生じるバックフローのため、液晶分子は初期状態（略１８０°ねじれ）からさらに１８０°多くねじれた、つまり略３６０°ねじれの準安定状態（以下、Ｔの準安定状態と呼ぶ）になり、ここに示した一般的な素子構成及び偏光板の配置では暗状態になる。一方、２ｎｄパルスの波高値がしきい値以上の場合は、前記バックフローが抑制されるため、液晶分子はねじれが初期状態より１８０°小さい、つまり略０°の準安定状態（以下、Ｕの準安定状態と呼ぶ）になり、ここに示した一般的な素子構成及び偏光板の配置では明状態になる。各印加波形とそれに対する光学的応答を図２に示す。ここで、図２（ａ）は単極性パルス波形で２ｎｄパルス電圧が臨界値以下の場合、図２（ｂ）は交流パルス波形で２ｎｄパルス電圧が臨界値以下の場合、図２（ｃ）は単極性パルス波形で２ｎｄパルス電圧が臨界値以上の場合、図２（ｄ）は交流パルス波形で２ｎｄパルス電圧が臨界値以上の場合である。リセットパルス及び２ｎｄパルスは交流パルスでもよいし、単極性パルスでもよい。ただし単極性パルスの場合は液晶層に電荷が蓄積しないように周期的にその極性を変えて印加したり、液晶表示素子を構成する走査電極１本あるいは数本毎に極性を変えて印加する必要がある。
【０００６】
次に、フレデリクス転移後に選択される準安定状態の駆動波形条件及びｄ／ｐ（液晶層厚／液晶の自然ねじれピッチ）依存について説明する。
図３に、フレデリクス転移後に選択される準安定状態に関する、ｄ／ｐと２ｎｄパルス波高値の関係をモデル的に示した。（リセットパルス条件及び２ｎｄパルス幅を固定した場合）フレデリクス転移後に選択される準安定状態は、ｄ／ｐ及び印加する波形条件に大きく依存する。ｄ／ｐについては、あるｄ／ｐ値を境界としてｄ／ｐが大きい方の領域でＴの準安定状態、ｄ／ｐが小さい方の領域でＵの準安定状態となり、その境界ｄ／ｐ値は２ｎｄパルス波高値によって図３のような変化を示す。したがって図で液晶セルのｄ／ｐ値が前記ｄ／ｐ境界値を示すラインとの交点を臨界値として、２ｎｄパルス波高値をその臨界値よりも大きい電圧にすればＵ状態、臨界値よりも小さい電圧にすればＴ状態が得られ、２つの準安定状態を任意に選択することができる。Ｕ状態、Ｔ状態両者の準安定状態を選択するための２ｎｄパルス波高値をそれぞれ図３のようにＶ_２ｎｄ（Ｕ）、Ｖ_２ｎｄ（Ｔ）とした場合、ｄ／ｐマージン（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ範囲）は図中の矢印で示した範囲になり、Ｖ_２ｎｄ（Ｕ）−Ｖ_２ｎｄ（Ｔ）が大きいほどｄ／ｐマージンが大きくなり、セルギャップ（液晶層厚）のバラツキ許容範囲の点で有利になる。しかしながら、走査電極と信号電極とで形成される画素をマルチプレクス駆動する場合には、非選択時に少なくとも（Ｖ_２ｎｄ（Ｕ）−Ｖ_２ｎｄ（Ｔ））／２の電圧が印加されることになり、これがある程度以上に大きくなるとＵ状態、Ｔ状態の選択が良好にできなくなったり、得られる表示状態の透過率特性に悪影響及び、表示品質を損なうことになるので、Ｖ_２ｎｄ（Ｕ）−Ｖ_２ｎｄ（Ｔ）をむやみに大きくすることはできず、したがってｄ／ｐマージンもある程度制限されてしまう。
【０００７】
また、表示容量が大きくなり、それによって走査電極数が多くなると２ｎｄパルスの幅を小さくする（印加時間を短くする）必要が生じるが、２ｎｄパルスの幅を小さくするほど図３に示したＵ状態、Ｔ状態の境界を示すラインの縦軸方向の変化が小さくなり、したがってｄ／ｐマージンは減少する方向に変化する。このように本方式においては、特に表示容量を大きくする場合、ｄ／ｐマージン（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ範囲）の大きさがかなり制約されてしまう。
【０００８】
以上のことは、使用環境の温度の変化を特に考慮しない、一定の温度（例えば室温）における場合であるが、図３のＵ状態、Ｔ状態の境界を示すラインは温度が変化すると縦軸方向にシフトするような変化を示し、前記境界を示すラインは温度を低下させるとｄ／ｐが大きい方向にシフトし、温度を上昇させるとｄ／ｐが小さい方向にシフトする傾向があるため、ｄ／ｐマージンが比較的小さい条件においては、温度変化によりＵ状態、Ｔ状態の選択が良好にできなくなり、正常に動作する温度範囲が狭くなるという不都合が生じてしまう。図４に、固定した波形条件におけるＵ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ絶対値範囲の温度による変化の傾向をモデル的に示す。
【０００９】
本発明は上記液晶表示素子の駆動方法に関し、その特徴の一つは、液晶層にフレデリクス転移を生じさせてリセット状態にするための電圧パルス（リセットパルス）のパルス幅及び波高値を固定せずに可変とすることである。本発明者等は、前記図３のＵ状態、Ｔ状態の境界を示すラインは、リセットパルス電圧（パルス幅及び波高値）によっても縦軸方向にシフトするような変化を示し、リセットパルス電圧を増大させると前記境界を示すラインはｄ／ｐが小さい方向にシフトし、逆にリセットパルス電圧を減少させると前記境界を示すラインはｄ／ｐが大きい方向にシフトすることを見出した。これにより、環境温度によるＵ状態、Ｔ状態の境界ｄ／ｐ値の変化を、リセットパルス電圧によってキャンセルし、正常に動作する温度範囲を拡大することが可能となる。具体的には、温度の上昇（前記Ｕ状態、Ｔ状態の境界ｄ／ｐが減少する）に対してはリセットパルス電圧を減少（前記Ｕ状態、Ｔ状態の境界ｄ／ｐ値が増大する）させ、また逆に温度の下降（前記Ｕ状態、Ｔ状態の境界ｄ／ｐ値が増大する）に対してはリセットパルス電圧を増大（前記Ｕ状態、Ｔ状態の境界ｄ／ｐ値が減少する）させて調整すればよい。
【００１０】
本発明の液晶表示素子の駆動方法における前記リセットパルス電圧の調整範囲としては、パルス幅及びパルス波高値による電圧実効値が、初期状態及び２つの準安定状態におけるしきい値（Ｖth）以上であるようにし、さらに２つの準安定状態のいずれか一方を選択するための選択電圧は、２つの準安定状態間の臨界値（Ｖc）を基準として選択されればよい。このようにすることにより、液晶層は確実にリセット状態に導かれ、その後正確なＵ状態及びＴ状態の選択が可能になる。前記調整は、パルス幅、パルス波高値いずれによっても調整可能であるが、パルス幅による調整は、通常、駆動周波数の変化を伴うので、それを避けたい場合には波高値のみによる調整が好ましい。
【００１１】
以上のような駆動方法によって、走査電極と信号電極とで形成される画素をマルチプレクス駆動することにより、本方式において、表示容量が大きくかつ正常に動作する（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が正常に行われる）温度範囲が広い液晶表示素子の駆動方法が得られる。
【００１２】
また、前述のように走査電極と信号電極とで形成される画素をマルチプレクス駆動する場合、非選択時に少なくとも（Ｖ_２ｎｄ(Ｕ)−Ｖ_２ｎｄ(Ｔ)）／２の電圧が印加されるが、この非選択電圧が、初期状態及び２つの準安定状態間におけるしきい値（Ｖth）よりも小さいことが本発明の液晶表示素子の駆動方法の特徴の一つである。これにより選択期間に選択した準安定状態の確実な維持が可能となるが、非選択電圧がＶth以上の場合、画素部の液晶層は常にリセット状態になってしまい、Ｕ状態、Ｔ状態の選択が正常に行われなくなる。
【００１３】
さらに、前記非選択電圧は２つの準安定状態間の臨界値（Ｖc）より小さいこ
とも本発明の液晶表示素子の駆動方法の特徴の一つである。このようにすることにより、選択期間に選択した準安定状態を非選択期間に安定に維持することができる。
【００１４】
本発明の液晶表示素子の駆動方法の特徴の一つとして、液晶層に封入された液晶材料の動粘性率が２０℃で１７ｍｍ^２／ｓ以下であることが挙げられる。本発明者等は、ｄ／ｐマージン（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ範囲）は用いる液晶材料の動粘性率と密接な関係があり、液晶材料の動粘性率が小さいほどｄ／ｐマージンが大きく、逆に動粘性率が大きいとｄ／ｐマージンが小さくなってしまうことを見出した。これはリセットパルス印加期間中における液晶分子のリセット状態への変化速度に関係し、液晶材料の動粘性率が小さいほど、リセットパルス印加終了時点における分子の配向状態がより完全なホメオトロピック状態に近くなるために、リセットパルスに引き続いて起こるバックフローも大きくなり、Ｖ_２ｎｄ(Ｔ)とＶ_２ｎｄ(Ｕ)を印加した場合のそれぞれのバックフローの大きさ（リセット状態からの緩和速度）の差が大きくなり、結果としてｄ／ｐマージンが大きくなるものと考えられる。本発明者等は種々の液晶材料を用いた実験から、２０℃において、動粘性率が概ね１７ｍｍ ^２ ／ｓ以下のときに良好なｄ／ｐマージンが得られることを見出したものである。
【００１５】
本発明の液晶表示素子の駆動方法のもう一つの特徴として、液晶層に封入された液晶材料の動粘性率が０℃で４０ｍｍ^２／ｓ以下であることが挙げられる。前述したようにｄ／ｐマージン（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ範囲）は用いる液晶材料の動粘性率と密接な関係があり、常温（室温）として２０℃においては動粘性率が概ね１７ｍｍ^２／ｓ以下のときに良好なｄ／ｐマージンが得られるが、液晶材料の動粘性率は温度依存性を有し、温度が低下すると動粘性率が増大するため、低温においてはｄ／ｐマージンが減少したり、Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ範囲の中心値がシフトしてしまう傾向がある。本発明者等は液晶材料の動粘性率の温度依存性に着目した種々の液晶材料を用いた実験から、少なくとも０℃以上の環境温度範囲において、２０℃における動粘性率が概ね１７ｍｍ^２／ｓ以下、かつ０℃における動粘性率が概ね４０ｍｍ^２／ｓ以下のときに、温度の低下によるｄ／ｐマージンの減少及びＵ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ絶対値の範囲の変化が比較的小さく、本発明についてこれまで説明した液晶表示素子の駆動方法によれば、正常に動作する（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が正常に行われる）温度範囲をかなり広くすることができる。
【００１６】
本発明の液晶表示素子の駆動方法のもう一つの特徴として、液晶層に封入された液晶材料の誘電異方性（Δε）が３．０以上であることが挙げられる。前述したようにｄ／ｐマージン（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ範囲）は用いる液晶材料の動粘性率と密接な関係があるが、ｄ／ｐマージンはΔεとも関係があり、Δεはある程度大きい方がｄ／ｐマージンも大きく、逆にΔεが小さいとｄ／ｐマージンも小さくなる傾向がある。本発明者等は種々の液晶材料を用いた実験から、Δεが概ね３．０以上のときに良好なｄ／ｐマージンが得られることを見出したものである。
【００１７】
本発明の液晶表示素子の駆動方法のもう一つの特徴として、リセットパルス電圧を任意の値に調整する機構を設けたことが挙げられる。ノート型やラップトップタイプのパソコン及びワードプロセッサー等を始めとして、液晶表示パネルを搭載した機器では、各表示方式において画像補正用の調整つまみ等が設けられ、使用者が使用環境に応じて随時画像を補正することができるようにしたものがあるが、本発明に係るＢＴＮ方式の液晶表示素子の駆動方法においても同様に、その液晶表示素子を用いた表示装置を搭載した機器の使用者がリセットパルス電圧を任意に調整する機構を設けることにより、ＢＴＮ方式の液晶表示素子においても広い温度範囲において良好な表示性能を維持する駆動方法が可能となる。
【００１８】
本発明の液晶表示素子の駆動方法のもう一つの特徴として、液晶表示素子もしくはその周囲の温度を計測する温度センサーを設け、液晶表示素子がおかれた環境の温度に対応して、リセットパルス電圧を自動調整する機構を設けたことが挙げられる。予め、使用する液晶材料やセルギャップ及びｄ／ｐ等のセルパラメータの設定条件における、図３に示したようなＵ状態、Ｔ状態の境界ｄ／ｐ値と２ndパルス条件の関係の温度依存性及びリセットパルス電圧依存性を把握し、温度による前記境界ｄ／ｐ値の変化をキャンセルするような、リセットパルス電圧をその温度に対してプログラミングしておき、温度センサーにより使用環境における温度を計測して、その温度に対応したリセットパルス電圧が印加されるような機構にすることで、液晶表示素子を用いた表示装置を搭載した機器の使用者が特別な画像調整操作を何等行わなくても、ＢＴＮ方式の液晶表示素子においても広い温度範囲において良好な表示性能を維持する駆動方法が可能となる。
【００１９】
次に本発明の液晶表示装置は、図１に示すように、透明電極２１，２２を有し配向処理の方向が略平行であって基板との界面での液晶分子の傾きが上下基板で略平行となるように配向処理が施された一対の透明電極基板１１，１２間に、液晶層３０として該液晶層厚の１倍から３倍の自然ねじれピッチを有する誘電異方性が正であるカイラルネマティック液晶を挾持してなり、前記透明電極間に電圧を印加して液晶層にフレデリクス転移を生じさせた後の緩和状態として、厚み方向への液晶分子のねじれ角が略３６０°である第一の配向状態（Ｔの準安定状態）と、液晶分子のねじれ角が略０°である第二の配向状態（Ｕの準安定状態）の２つの準安定状態を有するように構成された液晶表示素子と、前記液晶層にフレデリクス転移を生じさせてリセット状態にするためのリセット電圧を印加し、その後２つの準安定状態のいずれか一方を選択するための選択電圧を印加し、さらに選択した準安定状態を維持するための電圧を印加する駆動手段を備えたものである（図８に液晶表示素子（液晶パネル）とその駆動手段を備えた液晶表示装置の一構成例を示す）。
【００２０】
本発明の液晶表示装置の特徴の一つは、液晶表示素子の液晶層にフレデリクス転移を生じさせてリセット状態にするための電圧パルス（リセットパルス）のパルス幅及び波高値を固定せずに可変とすることである。本発明者等は、前記図３のＵ状態、Ｔ状態の境界を示すラインは、リセットパルス電圧（パルス幅及び波高値）によっても縦軸方向にシフトするような変化を示し、リセットパルス電圧を増大させると前記境界を示すラインはｄ／ｐが小さい方向にシフトし、逆にリセットパルス電圧を減少させると前記境界を示すラインはｄ／ｐが大きい方向にシフトすることを見出した。これにより、環境温度によるＵ状態、Ｔ状態の境界ｄ／ｐ値の変化を、リセットパルス電圧によってキャンセルし、正常に動作する温度範囲を拡大することが可能となる。具体的には、温度の上昇（前記Ｕ状態、Ｔ状態の境界ｄ／ｐが減少する）に対してはリセットパルス電圧を減少（前記Ｕ状態、Ｔ状態の境界ｄ／ｐ値が増大する）させ、また逆に温度の下降（前記Ｕ状態、Ｔ状態の境界ｄ／ｐ値が増大する）に対してはリセットパルス電圧を増大（前記Ｕ状態、Ｔ状態の境界ｄ／ｐ値が減少する）させて調整すればよい。
【００２１】
本発明の液晶表示装置におけるリセットパルス電圧の調整範囲としては、パルス幅及びパルス波高値による電圧実効値が、初期状態及び２つの準安定状態におけるしきい値（Ｖth）以上であるようにし、さらに２つの準安定状態のいずれか一方を選択するための選択電圧は、２つの準安定状態間の臨界値（Ｖc）を基準として選択されればよい。このようにすることにより、液晶層は確実にリセット状態に導かれ、その後正確なＵ状態及びＴ状態の選択が可能になる。前記調整は、パルス幅、パルス波高値いずれによっても調整可能であるが、パルス幅による調整は、通常、駆動周波数の変化を伴うので、それを避けたい場合には波高値のみによる調整が好ましい。
【００２２】
以上のような駆動手段によって、走査電極と信号電極とで形成される画素をマルチプレクス駆動することにより、本方式において、表示容量が大きくかつ正常に動作する（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が正常に行われる）温度範囲が広い液晶表示装置が得られる。
【００２３】
また、前述のように走査電極と信号電極とで形成される画素を駆動手段でマルチプレクス駆動する場合、非選択時に少なくとも（Ｖ_２ｎｄ(Ｕ)−Ｖ_２ｎｄ(Ｔ)）／２の電圧が印加されるが、この非選択電圧が、初期状態及び２つの準安定状態間におけるしきい値（Ｖth）よりも小さいことが本発明の液晶表示装置の特徴の一つである。これにより選択期間に選択した準安定状態の確実な維持が可能となるが、非選択電圧がＶth以上の場合、画素部の液晶層は常にリセット状態になってしまい、Ｕ状態、Ｔ状態の選択が正常に行われなくなる。
【００２４】
さらに、前記非選択電圧は２つの準安定状態間の臨界値（Ｖc）より小さいことも本発明の液晶表示装置の特徴の一つである。このようにすることにより、選択期間に選択した準安定状態を非選択期間に安定に維持することができる。
【００２５】
本発明の液晶表示装置の特徴の一つとして、液晶表示素子の液晶層に封入された液晶材料の動粘性率が２０℃で１７ｍｍ^２／ｓ以下であることが挙げられる（請求項１，２）。本発明者等は、ｄ／ｐマージン（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ範囲）は用いる液晶材料の動粘性率と密接な関係があり、液晶材料の動粘性率が小さいほどｄ／ｐマージンが大きく、逆に動粘性率が大きいとｄ／ｐマージンが小さくなってしまうことを見出した。これはリセットパルス印加期間中における液晶分子のリセット状態への変化速度に関係し、液晶材料の動粘性率が小さいほど、リセットパルス印加終了時点における分子の配向状態がより完全なホメオトロピック状態に近くなるために、リセットパルスに引き続いて起こるバックフローも大きくなり、Ｖ_２ｎｄ(Ｔ)とＶ_２ｎｄ(Ｕ)を印加した場合のそれぞれのバックフローの大きさ（リセット状態からの緩和速度）の差が大きくなり、結果としてｄ／ｐマージンが大きくなるものと考えられる。本発明者等は種々の液晶材料を用いた実験から、２０℃において、動粘性率が概ね１７ｍｍ ^２ ／ｓ以下のときに良好なｄ／ｐマージンが得られることを見出したものである。
【００２６】
本発明の液晶表示装置のもう一つの特徴として、液晶層に封入された液晶材料の動粘性率が０℃で４０ｍｍ^２／ｓ以下であることが挙げられる（請求項３）。前述したようにｄ／ｐマージン（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ範囲）は用いる液晶材料の動粘性率と密接な関係があり、常温（室温）として２０℃においては動粘性率が概ね１７ｍｍ^２／ｓ以下のときに良好なｄ／ｐマージンが得られるが、液晶材料の動粘性率は温度依存性を有し、温度が低下すると動粘性率が増大するため、低温においてはｄ／ｐマージンが減少したり、Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ範囲の中心値がシフトしてしまう傾向がある。本発明者等は液晶材料の動粘性率の温度依存性に着目した種々の液晶材料を用いた実験から、少なくとも０℃以上の環境温度範囲において、２０℃における動粘性率が概ね１７ｍｍ^２／ｓ以下、かつ０℃における動粘性率が概ね４０ｍｍ^２／ｓ以下のときに、温度の低下によるｄ／ｐマージンの減少及びＵ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ絶対値の範囲の変化が比較的小さく、本発明についてこれまで説明した液晶表示装置によれば、正常に動作する（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が正常に行われる）温度範囲をかなり広くすることができる。
【００２７】
本発明の液晶表示装置のもう一つの特徴として、液晶層に封入された液晶材料の誘電異方性（Δε）が３．０以上であることが挙げられる（請求項４）。前述したようにｄ／ｐマージン（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ範囲）は用いる液晶材料の動粘性率と密接な関係があるが、ｄ／ｐマージンはΔεとも関係があり、Δεはある程度大きい方がｄ／ｐマージンも大きく、逆にΔεが小さいとｄ／ｐマージンも小さくなる傾向がある。本発明者等は種々の液晶材料を用いた実験から、Δεが概ね３．０以上のときに良好なｄ／ｐマージンが得られることを見出したものである。
【００２８】
本発明の液晶表示装置のもう一つの特徴として、図８に示すように、リセットパルス電圧を任意の値に調整する機構（Ａ）を設けたことが挙げられる（請求項５）。ノート型やラップトップタイプのパソコン及びワードプロセッサー等を始めとして、液晶表示パネルを搭載した機器では、各表示方式において画像補正用の調整つまみ等が設けられ、使用者が使用環境に応じて随時画像を補正することができるようにしたものがあるが、本発明に係るＢＴＮ方式の液晶表示素子を用いた液晶表示装置においても同様に、その液晶表示装置を搭載した機器の使用者がリセットパルス電圧を任意に調整する機構を設けることにより、ＢＴＮ方式の液晶表示素子を用いた液晶表示装置においても広い温度範囲において良好な表示性能を維持することが可能となる。
【００２９】
本発明の液晶表示装置のもう一つの特徴として、図９に示すように、液晶表示素子もしくはその周囲の温度を計測する温度センサーを設け、液晶表示素子がおかれた環境の温度に対応してリセットパルス電圧を自動調整する機構（Ｂ）を設けたことが挙げられる（請求項６）。予め、使用する液晶材料やセルギャップ及びｄ／ｐ等のセルパラメータの設定条件における、図３に示したようなＵ状態、Ｔ状態の境界ｄ／ｐ値と２ndパルス条件の関係の温度依存性及びリセットパルス電圧依存性を把握し、温度による前記境界ｄ／ｐ値の変化をキャンセルするようなリセットパルス電圧をその温度に対してプログラミングしておき、温度センサーにより使用環境における温度を計測して、その温度に対応したリセットパルス電圧が印加されるような機構にすることで、液晶表示装置を搭載した機器の使用者が特別な画像調整操作を何等行わなくても、ＢＴＮ方式の液晶表示素子を用いた液晶表示装置においても広い温度範囲において良好な表示性能を維持することが可能となる。
【００３０】
本発明の液晶表示装置のもう一つの特徴として、請求項５または６に記載した液晶表示装置の画素部にカラーフィルターを形成したことが挙げられる（請求項７）。このカラーフィルターとしてはＲ（レッド），Ｇ（グリーン），Ｂ（ブルー）の３色で構成される、従来法によって作製される通常のカラーフィルターが好適に用いられる。このように構成することにより、ＢＴＮ方式による、正常に動作する温度範囲が広い、カラー液晶表示装置が得られる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００３２】
本発明に係る液晶表示素子は基本的には先の図１に示した構成からなり、液晶層に電圧を印加するための透明電極２１，２２と液晶を配向させるための配向膜３１，３２が設けられた一対の透明電極基板１１，１２と、この一対の透明電極基板１１，１２の間に挾持された液晶層３０とを有する液晶セルと、この液晶セルを挾むように配設された偏光板４１，４２とによって構成されており、液晶層３０には、液晶層厚の１倍から３倍の自然ピッチを有する誘電異方性が正のカイラルネマティック液晶が用いられる。また、本発明に係る液晶表示装置は、上記液晶表示素子において上記透明電極からなる走査電極と信号電極による画素がマトリクス状に配列した液晶パネルを備え、その液晶パネルを駆動手段となる回路と接続し、かつ液晶パネルの後方にバックライトとなる照明手段を配設したものである。図８は液晶表示装置の一構成例を示しており、駆動手段は、液晶パネルのマトリクス状に配列した画素に駆動波形を印加するための行駆動回路と列駆動回路、これら駆動回路を制御する基準信号発生回路と線順次走査回路及び電圧制御回路等から構成されている。尚、本発明の液晶表示素子の駆動方法及び液晶表示装置の特徴については既に説明しているので、ここでは本発明の具体的な実施例について述べる。
【００３３】
［実施例１］
まず、透明なガラス基板に、ＩＴＯ等により走査電極や信号電極となるストライプ状の透明電極を形成し、この透明電極を有するガラス基板（透明電極基板）にポリイミドの配向膜（日本合成ゴム製ＡＬ−３０４６）を形成し、ラビングによる配向処理を行った。同様の処理を行った別の基板と先の基板を配向処理面が対向し、かつ配向処理方向が１８０°異なる（反平行となる）ように、基板の両端に設置した２枚の厚みが異なるポリマーフィルムスペーサーを介して重ね合わせた後、基板間の空隙に液晶を封入し、セルギャップが連続的に変化する楔型の液晶セルを作製した。液晶としては、メルク製のネマティック液晶ＺＬＩ−１５５７（複屈折：Δｎ＝０．１１４７）に右回りねじれを誘起するメルク製のカイラル剤Ｓ−８１１を添加してねじれピッチ（ｐ）を３．７μｍに調整した（この場合、ねじれピッチ（ｐ）の温度依存は例えば０〜４０℃間で２％程度と無視できるほどに小さい）。この液晶セルを挾むように２枚の偏光板を配設し、図１と同様の断面構造を有する液晶表示素子を構成した。尚、一方の偏光板はその透過軸が基板（どちらの基板でも同じ）の配向処理の方向と４５°の角度を成すように配置し、他方の偏光板はその透過軸が、基板の配向処理方向に対して先の偏光板の透過軸と対称になるように配置した。
【００３４】
この液晶表示素子に、種々の環境温度下でＷ_Ｒ（リセットパルス幅）：２ｍｓｅｃ、Ｗ_２ｎｄ（２ｎｄパルス幅）：１２５μｓｅｃ、Ｖ_Ｒ（リセットパルス波高値）：２５ｖ（ｖ：ｖｏｌｔ）が共通であり、Ｖ_２ｎｄ（２ｎｄパルス波高値）が２．０ｖと４．０ｖで異なる２種類の駆動波形をフレーム周波数５０Ｈｚでそれぞれ印加し、Ｕ状態とＴ状態の境界の位置のセルギャップとねじれピッチ（ｐ）から、この２種の波形によってＵ状態、Ｔ状態の選択が可能になるｄ／ｐ範囲についての温度依存性を調べたところ、該Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能になるｄ／ｐ範囲は温度によりかなり変化してしまうことがわかった。図５にＵ状態及びＴ状態の選択可能なｄ／ｐ範囲の温度依存性の測定結果を示す。
【００３５】
次に環境温度を０℃及び４０℃に固定して、上述の２種の駆動波形条件のうちのＶ_Ｒを種々変えてＵ状態、Ｔ状態の選択が可能になるｄ／ｐの範囲のＶ_Ｒ依存性を調べたところ、いずれの温度においてもＶ_Ｒにより、該Ｕ状態及びＴ状態の選択が可能になるｄ／ｐ範囲を例えば２０℃における該ｄ／ｐ範囲にほぼ一致させることが可能であり、該温度範囲においてはＶ_Ｒによって該Ｕ状態及びＴ状態の選択が可能になるｄ／ｐ範囲をほぼ一定に調整することが可能であることがわかった。図６に環境温度を０℃に固定したときのＵ状態及びＴ状態の選択可能なｄ／ｐ範囲のＶ_Ｒ依存性の測定結果を、図７に環境温度を４０℃に固定したときのＵ状態及びＴ状態の選択可能なｄ／ｐ範囲のＶ_Ｒ依存性の測定結果をそれぞれ示す。
【００３６】
［実施例２〜６及び比較例１］
実施例２〜６及び比較例１の液晶表示素子は、実施例１で作製した液晶表示素子の作製過程とほぼ同様に作製されるが、液晶セルのスペーサーとしてポリマーフィルムスペーサーではなく、均一粒径のシリカビーズスペーサーを用い、セルギャップが２．１μｍの一定ギャップの液晶セルを作製した。尚、その他の構成や液晶層として封入した液晶材料等は実施例１と同様である。
【００３７】
次に実施例２〜６及び比較例１として、２０℃の環境温度下において、この液晶表示素子に、Ｗ_Ｒ：２ｍｓｅｃ、Ｗ_２ｎｄ：１２５μｓｅｃであり、Ｖ_Ｒ及びＶ_２ｎｄを種々変えた波形を印加して各Ｖ_Ｒに対する２つの準安定状態間の臨界値（Ｖｃ）を求めた。その結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】

【００３９】
表１に示すように、実施例２〜６においては、それぞれのＶ_Ｒに対して２つの準安定状態間の臨界値（Ｖｃ）が求められ、そのＶｃを挾むように２ｎｄパルス波高値Ｖ_２ｎｄ（Ｕ）、Ｖ_２ｎｄ（Ｔ）を設定すればＵ状態、Ｔ状態の選択が可能であるが、比較例１においてはＶ_Ｒが小さく、リセットパルスによって液晶層に印加される電界がこの系における初期状態及び２つの準安定状態におけるしきい値を下回っているため、確実に液晶層をリセット状態にすることができなかった。
【００４０】
［実施例７〜１０及び比較例２］
実施例７〜１０及び比較例２の液晶表示素子は、実施例２〜６で用いた液晶表示素子と同様の構成であり、この液晶表示素子に２０℃の環境温度下において、Ｖ_Ｒ：２５ｖ、Ｗ_２ｎｄ：１２５μsecであり、Ｗ_Ｒ及びＶ_２ｎｄを種々変えた波形を印加して各Ｗ_Ｒに対する２つの準安定状態間の臨界値（Ｖc）を求めた。その結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】

【００４２】
表２に示すように、実施例７〜１０においては、それぞれのＷ_Ｒに対して２つの準安定状態間の臨界値（Ｖｃ）が求められ、そのＶｃを挾むように２ｎｄパルス波高値Ｖ_２ｎｄ（Ｕ）、Ｖ_２ｎｄ（Ｔ）を設定すればＵ状態、Ｔ状態の選択が可能であるが、比較例２においてはＷ_Ｒが小さく、リセットパルスによって液晶層に印加される電界がこの系における初期状態及び２つの準安定状態におけるしきい値を下回っているため、確実に液晶層をリセット状態にすることができなかった。
【００４３】
［実施例１１〜３０及び比較例３，４］
実施例１１〜３０及び比較例３，４の液晶表示素子は実施例２〜６で用いた液晶表示素子と同様の構成であり、この液晶表示素子の走査電極に走査波形を印加し、信号電極に信号波形を印加し、走査電極と信号電極とで形成されるマトリクス状に配列した画素をマルチプレクス駆動した。波形条件としてはＷ_Ｒ：２msec、Ｖ_Ｒ：２５ｖ、Ｗ_２ｎｄ：１２５μsec、Ｖ_２ｎｄ(Ｔ)：２ｖとし、種々のＶ_２ｎｄ(Ｕ)において、非選択電圧（Ｖns＝±(Ｖ_２ｎｄ(Ｕ)−Ｖ_２ｎｄ(Ｔ))／２）と選択された準安定状態の維持安定性の関係を調べた。その結果を下記の表３に示す。ちなみにこの系におけるＶc及びＶthはそれぞれ３．０ｖ及び１１．０ｖであった。非選択電圧がＶth以上になると液晶層は常にリセット状態になってしまい、Ｕ状態、Ｔ状態の選択が正常に行われなくなった。また非選択電圧がＶcより小さい場合に選択された準安定状態の維持安定性が最も良好になった。
【００４４】
【表３】

【００４５】
［実施例３１〜３５及び比較例５〜１０］（請求項１，２に対応）
実施例３１〜３５及び比較例５〜１０の液晶表示素子は、実施例１で作製した液晶表示素子の作製過程とほぼ同様に作製されるが、動粘性率が異なる種々の液晶材料をそれぞれ封入して楔形液晶セルを作製し、その他の構成は実施例１と同様とした。そして、２０℃の環境温度下において、この液晶表示素子に、Ｗ_Ｒ：２msec、Ｗ_２ｎｄ：１２５μsec、Ｖ_Ｒ：２５ｖが共通であり、Ｖ_２ｎｄが２．０ｖと４．０ｖで異なる２種類の駆動波形をフレーム周波数５０Ｈｚでそれぞれ印加し、Ｕ状態とＴ状態の境界の位置のセルギャップとねじれピッチ（ｐ）から、この２種の波形によるｄ／ｐマージン（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能になるｄ／ｐ範囲）を求めた。その結果を表４に示す。
【００４６】
【表４】

【００４７】
表４に示すように、２０℃における液晶材料の動粘性率が、実施例３１〜３５のように１７ｍｍ^２／ｓ以下の場合には大きなｄ／ｐマージンが得られたが、比較例５〜１０のように動粘性率が１７ｍｍ^２／ｓより大きい場合にはｄ／ｐマージンは比較的小さいものであった。
【００４８】
［実施例３６〜４０及び比較例１１〜１３］（請求項３に対応）
実施例３６〜４０及び比較例１１〜１３の液晶表示素子は、実施例１で作製した液晶表示素子の作製過程とほぼ同様に作製され、２０℃における動粘性率が全て１７ｍｍ^２／ｓ以下であり、０℃における動粘性率が異なる種々の液晶材料をそれぞれ封入して楔形液晶セルを作製し、その他の構成は実施例１と同様とした。そして２０℃及び０℃の環境温度下において、この液晶表示素子にＷ_Ｒ：２msec、Ｗ_２ｎｄ：１２５μsec、Ｖ_Ｒ：２５ｖが共通であり、Ｖ_２ｎｄが２．０ｖと４．０ｖで異なる２種類の駆動波形をフレーム周波数５０Ｈｚでそれぞれ印加し、Ｕ状態とＴ状態の境界の位置のセルギャップとねじれピッチ（ｐ）から、この２種の波形によるｄ／ｐマージン（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能になるｄ／ｐ範囲）を求め、２０℃→０℃の変化による、ｄ／ｐマージンの減少量と、Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能になるｄ／ｐ範囲中心値のシフト量を調べた。その結果を表５に示す。
【００４９】
【表５】

【００５０】
表５に示すように、０℃における液晶材料の動粘性率が、実施例３６〜４０のように４０ｍｍ^２／ｓ以下の場合に、低温化によるｄ／ｐマージンの減少量と、Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能になるｄ／ｐ範囲中心値のシフト量がともに小さいことがわかった。
【００５１】
［実施例４１〜４５及び比較例１４〜１６］（請求項４に対応）
実施例４１〜４５及び比較例１４〜１６の液晶表示素子は、実施例１で作製した液晶表示素子の作製過程とほぼ同様に作製されるが、誘電異方性Δεが異なる種々の液晶材料をそれぞれ封入して楔形液晶セルを作製し、その他の構成は実施例１と同様とした。そして、２０℃の環境温度下において、この液晶表示素子に、Ｗ_Ｒ：２msec、Ｗ_２ｎｄ：１２５μsec、Ｖ_Ｒ：２５ｖが共通であり、Ｖ_２ｎｄが２．０ｖと４．０ｖで異なる２種類の駆動波形をフレーム周波数５０Ｈｚでそれぞれ印加し、Ｕ状態とＴ状態の境界の位置のセルギャップとねじれピッチ（ｐ）から、この２種の波形によるｄ／ｐマージン（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能になるｄ／ｐ範囲）を求めた。その結果を表６に示す。
【００５２】
【表６】

【００５３】
表６に示すように、２０℃における液晶材料の誘電異方性Δεが、実施例４１〜４５のように概ね３．０以上の場合には比較的大きなｄ／ｐマージンが得られるが、比較例１４〜１６のようにΔεが３．０より小さい場合には得られるｄ／ｐマージンが小さいことがわかった。
【００５４】
［実施例４６］（請求項５に対応）
本実施例では、実施例２で作製した液晶表示素子の作製過程と同様にして、走査電極と信号電極による画素がマトリクス状に配列した液晶パネルを作製し、その液晶パネルに駆動手段となる回路を接続し、かつ液晶パネルの後方にバックライトとなる照明手段を配設して、概ね図８に示すような構成の液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置の駆動手段は、液晶パネルのマトリクス状に配列した画素に駆動波形を印加するための行駆動回路と列駆動回路、これらの駆動回路を制御するための基準信号発生回路と線順次走査回路及び電圧制御回路等から構成されている。さらにこの装置には、装置の使用者が駆動波形のＶ_Ｒのみを任意の値に調整できるような回路及び調整ツマミ（図８の例では可変抵抗：Ａ）が設けられている。駆動波形の基本設定条件は、Ｗ_Ｒ：２msec、Ｗ_２ｎｄ：１２５μsec、Ｖ_２ｎｄ(Ｕ)：４．０ｖ、Ｖ_２ｎｄ(Ｔ)：２．０ｖとした。まず２０℃において、画像調整用信号を入力してＵ状態、Ｔ状態の選択が適切に行われるようにＶ_Ｒの調整ツマミでＶ_Ｒを調整し、そのときのＶ_Ｒを調べたところ、およそ２４Ｖであった。次に液晶表示装置が置かれた環境温度を４０℃にして１時間静置したところ、Ｔ状態の選択が良好に行われていないことが確認されたが、Ｖ_Ｒの調整ツマミでＶ_Ｒを減少させる方向に調整したところ、Ｕ状態、Ｔ状態の選択が適切に行われるようになった。そのときのＶ_Ｒを調べたところ、およそ１９ｖであった。次に液晶表示装置が置かれた環境温度を０℃にして１時間静値したところ、Ｕ状態の選択が全く行われず、常にＴ状態が選択されていることが確認されたが、Ｖ_Ｒの調整ツマミでＶ_Ｒを増大させる方向に調整したところ、Ｕ状態、Ｔ状態の選択が適切に行われるようになった。そのときのＶ_Ｒを調べたところ、およそ３３ｖであった。
【００５５】
［実施例４７］（請求項６に対応）
本実施例では、実施例４６の液晶表示装置に、さらに液晶パネル（液晶表示素子）の温度を計測する温度センサー、及び温度センサーで計測された温度に応じてＶ_Ｒを予めプログラミングされた値にするためのメモリ（ＲＯＭ）と制御回路からなる回路機構（Ｂ）を設け、図９に示すような構成の液晶表示装置を作製した。駆動波形の基本設定条件は、Ｗ_Ｒ：２msec、Ｗ_２ｎｄ：１２５μsec、Ｖ_２ｎｄ(Ｕ)：４．０ｖ、Ｖ_２ｎｄ(Ｔ)：２．０ｖとした。Ｖ_Ｒについては、同様の材料及びセルパラメータの系についての前述の実施例における、Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能になるｄ／ｐ範囲の温度依存及びＶ_Ｒ依存のデータを用いて、計測された各温度に対する適切なＶ_Ｒをプログラミングした。そして、この液晶表示装置が置かれた環境温度を０℃から４０℃の範囲内で変化させながら、画像調整用信号を入力してＵ状態、Ｔ状態の選択が適切に行われるかどうかを調べたところ、該温度範囲内では常に良好なＵ状態、Ｔ状態の選択が行われることを確認した。
【００５６】
［実施例４８］（請求項７に対応）
本実施例では、実施例４７で用いた液晶表示装置の液晶表示パネルを、画素に対応するように一方の基板にマトリクス状にＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタを形成して作製した液晶表示パネルとした。また駆動波形に関する設定は全て実施例４７と同様にした。そして、この液晶表示装置が置かれた環境温度を０℃から４０℃の範囲内で変化させながら、画像調整用信号を入力してＵ状態、Ｔ状態の選択が適切に行われるかどうかを調べたところ、該温度範囲内では常に良好なＵ状態、Ｔ状態の選択が行われ、良好なカラー表示が行われることを確認した。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、透明電極を有し配向処理の方向が略平行であって基板との界面での液晶分子の傾きが上下基板で略平行となるように配向処理が施された一対の透明電極基板間に、液晶層として該液晶層厚の１倍から３倍の自然ねじれピッチを有する誘電異方性が正であるカイラルネマティック液晶を挾持してなり、前記透明電極間に電圧を印加して液晶層にフレデリクス転移を生じさせた後の緩和状態として、厚み方向への液晶分子のねじれ角が略３６０°である第一の配向状態（Ｔ状態）と、液晶分子のねじれ角が略０°である第二の配向状態（Ｕ状態）の２つの準安定状態を有するように構成された液晶表示素子の駆動方法であって、前記液晶層にフレデリクス転移を生じさせてリセット状態にするためのリセット電圧（リセットパルス電圧）を印加し、その後２つの準安定状態のいずれか一方を選択するための選択電圧を印加し、さらに選択した準安定状態を維持するための電圧を印加する駆動方法において、前記液晶層にフレデリクス転移を生じさせるために印加する電圧（リセットパルス電圧）が可変であることにより、環境温度によるＵ状態、Ｔ状態の境界ｄ／ｐ値の変化を、リセットパルス電圧によってキャンセルし、正常に動作する温度範囲の拡大を可能とする液晶表示素子の駆動方法が得られる。
【００５８】
本発明によれば、前記液晶表示素子の駆動方法において、前記液晶層にフレデリクス転移を生じさせるために印加される電圧が、初期状態及び２つの準安定状態（Ｕ状態、Ｔ状態）におけるしきい値（Ｖth）以上の電圧パルスであり、２つの準安定状態のいずれか一方を選択するための選択電圧が、２つの準安定状態間の臨界値（Ｖc）を基準として選択される電圧パルスであることにより、液晶層が確実にリセット状態に導かれ、その後正確なＵ状態及びＴ状態の選択を可能とする液晶表示素子の駆動方法が得られる。
【００５９】
本発明によれば、前記液晶表示素子の駆動方法において、前記液晶表示素子を構成する一対の透明電極基板にはそれぞれ走査電極群、信号電極群が配置され、それらの群によって構成される画素がマルチプレクス駆動されることにより、表示容量が大きくかつ正常に動作する（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が正常に行われる）温度範囲が広い液晶表示素子の駆動方法が得られる。
【００６０】
本発明によれば、前記液晶表示素子の駆動方法において、選択した準安定状態を維持するための非選択電圧が、初期状態及び２つの準安定状態におけるしきい値（Ｖth）よりも小さい電圧パルスであることにより、選択期間に選択した準安定状態の確実な維持を可能とする液晶表示素子の駆動方法が得られる。
【００６１】
本発明によれば、前記液晶表示素子の駆動方法において、選択した準安定状態を維持するための非選択電圧が、２つの準安定状態間の臨界値（Ｖc）よりも小さい電圧パルスであることにより、選択期間における準安定状態の確実な選択を可能とする液晶表示素子の駆動方法が得られる。
【００６２】
本発明によれば、前記液晶表示素子の駆動方法において、液晶層に封入された液晶材料の動粘性率が２０℃で１７ｍｍ^２／ｓ以下であることにより、使用環境温度範囲の中心となる常温（室温）付近でのｄ／ｐマージン（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ範囲）の拡大を可能とする液晶表示素子の駆動方法が得られる。
【００６３】
本発明によれば、前記液晶表示素子の駆動方法において、液晶層に封入された液晶材料の動粘性率が０℃で４０ｍｍ^２／ｓ以下であることにより、温度の低下によるｄ／ｐマージンの減少及びＵ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ絶対値の範囲の変化が比較的小さく、以上に説明した液晶表示素子の駆動方法において正常に動作する（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が正常に行われる）温度範囲の拡大を可能とする液晶表示素子の駆動方法が得られる。
【００６４】
本発明によれば、前記液晶表示素子の駆動方法において、液晶層に封入された液晶材料の誘電異方性（Δε）が３．０以上であることにより、ｄ／ｐマージン（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ範囲）の拡大を可能とする液晶表示素子の駆動方法が得られる。
【００６５】
本発明によれば、前記液晶表示素子の駆動方法において、液晶層にフレデリクス転移を生じさせるために印加される電圧を任意の値に調整することにより、ＢＴＮ方式の液晶表示素子においても広い温度範囲において良好な表示性能を維持する駆動方法が可能となる。
【００６６】
本発明によれば、前記液晶表示素子の駆動方法において、液晶表示素子もしくはその周囲の温度を計測する温度センサーを設け、液晶表示素子がおかれた環境の温度に対応して、液晶層にフレデリクス転移を生じさせるために印加される電圧を自動調整することにより、液晶表示素子を用いた表示装置を搭載した機器の使用者が特別な画像調整操作を何等行わなくても、ＢＴＮ方式の液晶表示素子においても広い温度範囲において良好な表示性能を維持する駆動方法が可能となる。
【００６７】
本発明によれば、透明電極を有し配向処理の方向が略平行であって基板との界面での液晶分子の傾きが上下基板で略平行となるように配向処理が施された一対の透明電極基板間に、液晶層として該液晶層厚の１倍から３倍の自然ねじれピッチを有する誘電異方性が正であるカイラルネマティック液晶を挾持してなり、前記透明電極間に電圧を印加して液晶層にフレデリクス転移を生じさせた後の緩和状態として、厚み方向への液晶分子のねじれ角が略３６０°である第一の配向状態（Ｔ状態）と、液晶分子のねじれ角が略０°である第二の配向状態（Ｕ状態）の２つの準安定状態を有するように構成された液晶表示素子と、前記液晶層にフレデリクス転移を生じさせてリセット状態にするためのリセット電圧を印加し、その後２つの準安定状態のいずれか一方を選択するための選択電圧を印加し、さらに選択した準安定状態を維持するための電圧を印加する駆動手段を備えた液晶表示装置において、前記液晶層にフレデリクス転移を生じさせるために印加する電圧（リセットパルス電圧）が可変であることにより、環境温度によるＵ状態、Ｔ状態の境界ｄ／ｐ値の変化を、リセットパルス電圧によってキャンセルし、正常に動作する温度範囲の拡大を可能とする液晶表示装置が得られる。
【００６８】
本発明によれば、前記液晶表示装置において、液晶層にフレデリクス転移を生じさせるために印加される電圧が、初期状態及び２つの準安定状態（Ｔ状態、Ｕ状態）におけるしきい値（Ｖth）以上の電圧パルスであり、２つの準安定状態のいずれか一方を選択するための選択電圧が、２つの準安定状態間の臨界値（Ｖc）を基準として選択される電圧パルスであることにより、液晶層が確実にリセット状態に導かれ、その後正確なＵ状態及びＴ状態の選択を可能とする液晶表示装置が得られる。
【００６９】
本発明によれば、前記液晶表示装置において、前記液晶表示素子を構成する一対の透明電極基板にはそれぞれ走査電極群、信号電極群が配置され、それらの群によって構成される画素が前記駆動手段によりマルチプレクス駆動されることにより、表示容量が大きくかつ正常に動作する（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が正常に行われる）温度範囲が広い液晶表示装置が得られる。
【００７０】
本発明によれば、前記液晶表示装置において、選択した準安定状態を維持するための非選択電圧が、初期状態及び２つの準安定状態におけるしきい値（Ｖth）よりも小さい電圧パルスであることにより、選択期間に選択した準安定状態の確実な維持を可能とする液晶表示装置が得られる。
【００７１】
本発明によれば、前記液晶表示装置において、選択した準安定状態を維持するための非選択電圧が、２つの準安定状態間の臨界値（Ｖc）よりも小さい電圧パルスであることにより、選択期間における準安定状態の確実な選択を可能とする液晶表示装置が得られる。
【００７２】
本発明によれば、前記液晶表示装置において、液晶層に封入された液晶材料の動粘性率が２０℃で１７ｍｍ^２／ｓ以下であることにより（請求項１，２）、使用環境温度範囲の中心となる常温（室温）付近でのｄ／ｐマージン（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ範囲）の拡大を可能とする液晶表示装置が得られる。
【００７３】
本発明によれば、前記液晶表示装置において、液晶層に封入された液晶材料の動粘性率が０℃で４０ｍｍ^２／ｓ以下であることにより（請求項３）、温度の低下によるｄ／ｐマージンの減少及びＵ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ絶対値の範囲の変化が比較的小さく、以上に説明した液晶表示装置において正常に動作する（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が正常に行われる）温度範囲の拡大を可能とする液晶表示装置が得られる。
【００７４】
本発明によれば、前記液晶表示装置において、液晶層に封入された液晶材料の誘電異方性（Δε）が３．０以上であることにより（請求項４）、ｄ／ｐマージン（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能なｄ／ｐ範囲）の拡大を可能とする液晶表示装置が得られる。
【００７５】
本発明によれば、前記液晶表示装置において、液晶層にフレデリクス転移を生じさせるために印加される電圧を任意の値に調整する機構を設けたことにより（請求項５）、ＢＴＮ方式の液晶表示装置においても広い温度範囲における良好な表示性能の維持が可能となる。
【００７６】
本発明によれば、前記液晶表示装置において、液晶表示素子もしくはその周囲の温度を計測する温度センサーを設け、液晶表示素子がおかれた環境の温度に対応して、液晶層にフレデリクス転移を生じさせるために印加される電圧を自動調整する機構を設けたことにより（請求項６）、液晶表示装置を搭載した機器の使用者が特別な画像調整操作を何等行わなくても、ＢＴＮ方式の液晶表示装置においても広い温度範囲における良好な表示性能の維持が可能となる。
【００７７】
本発明によれば、前記液晶表示装置において、画素部にカラーフィルターを形成したことにより（請求項７）、ＢＴＮ方式による、正常に動作する温度範囲が広い、カラー液晶表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＢＴＮ方式の液晶表示素子の一構成例を示す要部断面図である。
【図２】液晶表示素子に印加される各駆動電圧波形とそれに対する液晶表示素子の光学的応答特性（透過率の変化）を示す図である。
【図３】液晶層のフレデリクス転移後に選択される２つの準安定状態（Ｔ状態、Ｕ状態）に関するｄ／ｐと２ｎｄパルス波高値の関係をモデル的に示す図である。
【図４】固定した駆動波形条件におけるＵ状態及びＴ状態の選択が可能なｄ／ｐ範囲の温度依存性をモデル的に示す図である。
【図５】実施例１の液晶表示素子で、リセットパルス波高値Ｖ_Ｒを２５ｖとして、２ｎｄパルス波高値Ｖ_２ｎｄが２．０ｖと４．０ｖの異なる２種類の駆動波形によってＵ状態、Ｔ状態の選択が可能になるｄ／ｐ範囲の温度依存性を調べた結果を示す図である。
【図６】実施例１の液晶表示素子で、環境温度を０℃に固定して、Ｕ状態、Ｔ状態の選択可能なｄ／ｐ範囲のリセットパルス波高値Ｖ_Ｒ依存性を調べた結果を示す図である。
【図７】実施例１の液晶表示素子で、環境温度を４０℃に固定して、Ｕ状態、Ｔ状態の選択可能なｄ／ｐ範囲のリセットパルス波高値Ｖ_Ｒ依存性を調べた結果を示す図である。
【図８】本発明に係る液晶表示装置の一構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明に係る液晶表示装置の別の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１，１２ 透明電極基板
２１，２２ 透明電極
３０ 液晶層
３１，３２ 配向膜
４１，４２ 偏光板

Claims (7)

1. 透明電極を有し配向処理の方向が略平行であって基板との界面での液晶分子の傾きが上下基板で略平行となるように配向処理が施された一対の透明電極基板間に、液晶層として該液晶層厚の１倍から３倍の自然ねじれピッチを有する誘電異方性が正であるカイラルネマティック液晶を挾持してなり、前記透明電極間に電圧を印加して液晶層にフレデリクス転移を生じさせた後の緩和状態として、厚み方向への液晶分子のねじれ角が略３６０°である第一の配向状態と、液晶分子のねじれ角が略０°である第二の配向状態の２つの準安定状態を有するように構成された液晶表示素子と、
   前記液晶層にフレデリクス転移を生じさせてリセット状態にするためのリセット電圧を印加し、その後２つの準安定状態のいずれか一方を選択するための選択電圧を印加し、さらに選択した準安定状態を維持するための非選択電圧を印加する駆動手段を備えた液晶表示装置であって、
   前記透明電極基板にはそれぞれ走査電極群、信号電極群が配置され、それらの群によって構成される画素が前記駆動手段によりマルチプレクス駆動され、
   前記リセット電圧が可変であり、
   前記非選択電圧が、２つの準安定状態間の臨界値（Ｖ c ）よりも小さい電圧パルスであることを特徴とする液晶表示装置において、
   前記カイラルネマティック液晶の動粘性率が２０℃で１７ｍｍ ^２ ／ｓ以下であることを特徴とする液晶表示装置。
2. 透明電極を有し配向処理の方向が略平行であって基板との界面での液晶分子の傾きが上下基板で略平行となるように配向処理が施された一対の透明電極基板間に、液晶層として該液晶層厚の１倍から３倍の自然ねじれピッチを有する誘電異方性が正であるカイラルネマティック液晶を挾持してなり、前記透明電極間に電圧を印加して液晶層にフレデリクス転移を生じさせた後の緩和状態として、厚み方向への液晶分子のねじれ角が略３６０°である第一の配向状態と、液晶分子のねじれ角が略０°である第二の配向状態の２つの準安定状態を有するように構成された液晶表示素子と、
   前記液晶層にフレデリクス転移を生じさせてリセット状態にするためのリセット電圧を印加し、その後２つの準安定状態のいずれか一方を選択するための選択電圧を印加し、さらに選択した準安定状態を維持するための非選択電圧を印加する駆動手段を備えた液晶表示装置であって、
   前記透明電極基板にはそれぞれ走査電極群、信号電極群が配置され、それらの群によって構成される画素が前記駆動手段によりマルチプレクス駆動され、
   前記リセット電圧が可変であり、かつ、初期状態及び２つの準安定状態におけるしきい値（Ｖ th ）以上の電圧パルスであり、
   前記選択電圧が２つの準安定状態間の臨界値（Ｖ c ）を基準として選択される電圧パルスであり、
   前記非選択電圧が、２つの準安定状態間の臨界値（Ｖ c ）よりも小さい電圧パルスであることを特徴とする液晶表示装置において、
   前記カイラルネマティック液晶の動粘性率が２０℃で１７ｍｍ ^２ ／ｓ以下であることを特徴とする液晶表示装置。
3. 液晶層に封入された液晶材料の動粘性率が０℃で４０ｍｍ ^２ ／ｓ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 液晶層に封入された液晶材料の誘電異方性（Δε）が３．０以上であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 液晶層にフレデリクス転移を生じさせるために印加される電圧を任意の値に調整する機 構を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
6. 液晶表示素子もしくはその周囲の温度を計測する温度センサーを設け、液晶表示素子がおかれた環境の温度に対応して、液晶層にフレデリクス転移を生じさせるために印加される電圧を自動調整する機構を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
7. 画素部にカラーフィルターを形成したことを特徴とする請求項５または６に記載の液晶表示装置。

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