JPH09211457A

JPH09211457A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH09211457A
Application number: JP1658896A
Authority: JP
Inventors: Kanetaka Sekiguchi; 関口　　金孝
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1996-02-01
Filing date: 1996-02-01
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶表示装置のさらなる表示品質の向上を行
い、液晶表示装置の使用範囲を広げる。【解決手段】第１の基板１上に設ける信号電極と、第
２の基板２上に設ける対向電極と、第１の基板と第２の
基板との間に封入する液晶層３と、信号電極と対向電極
との交点に設ける画素部とを有し、各画素部に電圧を印
加し液晶の光学特性変化を利用し表示を行う液晶表示装
置の表示状態において所定の電圧以下の電圧が液晶層に
印加されると表示に使用する液晶の配向状態と異なる配
向状態に変化し表示品質に変化をもたらす液晶層を有す
る液晶表示装置において、画素部の周囲に液晶層の配向
の変化を検出するための検出部７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示に使用してい
ないときたとえば液晶層に電圧を印加していない場合
と、実際の表示状態の時の液晶層の配向状態がことな
り、表示状態においても、液晶層に印加する電圧により
配向状態が変化し、表示品質を変化する表示モードを利
用する液晶表示装置に関し、さらに液晶層に電圧を印加
していない場合と実際の表示状態とで液晶層の配向状態
がことなる表示モードを利用する液晶表示装置で、かつ
温度により電流−電圧特性が変化する非線形抵抗素子を
有する液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶パネルを用いた液晶表示装置
の表示容量は、大容量化の一途をたどっている。

【０００３】そして、第１の基板上に設ける信号電極と
第２の基板上に設ける対向電極と第１の基板と第２の基
板との間に封入する液晶層とを備え、信号電極と対向電
極との交点に複数の画素部を有し、各画素部に電圧を印
加し液晶の光学特性変化を利用し表示を行う単純マトリ
クス構成の液晶表示装置にマルチプレクス駆動を用いる
方式がある。

【０００４】さらに、各画素部に非線形抵抗素子を設け
るアクティブマトリクス方式の液晶表示パネルが採用さ
れている。

【０００５】非線形抵抗素子には、大別すると薄膜トラ
ンジスタを用いる三端子系と、非線系抵抗素子を用いる
二端子系とがある。この二端子系には、ダイオード型
や、バリスタ型や、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）型などが
開発されている。

【０００６】非線形抵抗素子を液晶表示装置に使用する
ことにより液晶表示装置を使用する方向によるコントラ
スト比の差あるいは応答速度といったごく一部を除いて
は、ほとんど問題ないレベルに到達している。

【０００７】そこで従来のツイストネマッチク（ＴＮ）
型の液晶表示モードから、他の表示モードを利用する液
晶表示装置が開発されている。

【０００８】たとえば１９９５年のＳＩＤ（Ｓociety
Ｆor Ｉnformation Ｄisplay）での東北大学の報告に
ある、ベンド配向モードを利用する液晶表示装置であ
る。このベンド配向モードは、液晶層に印加する電圧が
小さくなるとベンド配向からスプレイ配向あるいはコレ
ステリック配向に変化してしまう。

【０００９】実際の表示に使用するベンド配向から徐々
に液晶層に印加する電圧が小さくなると、ベンド配向と
スプレイ配向がランダムに実画素内に発生する。そのた
め表示にむらが発生する。さらに電圧が小さくなると、
スプレイ配向となり目的の表示ができなくなる。

【００１０】この状態を図面に基づいて説明する。図１
６のグラフは、縦軸に透過率（Ｔ）を示し、横軸に印加
電圧（Ｖ）を示す。偏光板はクロスニコルに設置し、印
加電圧が小さい場合に白表示を示すノーマリー白表示で
ある。

【００１１】表示には印加電圧Ｖ1 から印加電圧Ｖ2 の
範囲を使用することが望ましい。印加電圧Ｖ1 の透過率
はＴ1 であり、透過率が最大になる。また印加電圧Ｖ2
のときには、透過率はＴ2 となり最少となる。そのため
表示品質で重要なコントラスト比が最大にできると同時
に明るい表示が可能となる。しかし印加電圧Ｖ1 よりも
小さな電圧たとえばＶ3 になると、液層の配向の変化が
生じてしまい、透過率が減少しＴ3 となる。

【００１２】印加電圧がＶ3 となる液晶の配向変化が生
じるため、配向のむらや、透過率のむらが発生する。そ
のため表示品質の低下が発生する。さらに配向変化が生
じる印加電圧Ｖ3 は、温度によっても変化する。さらに
表示内容により必要な電圧に差が発生する。

【００１３】またフラデリック相転移を利用し、分子の
方向を０゜と３６０゜の配向方向を利用し表示を行う場
合においても、同様に液晶層に印加する電圧が小さくな
ると表示ができなくなる現象が発生する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
液晶層に印加する電圧が所定の電圧以下に低下すると配
向状態が変化し、表示にむらが発生する。さらには表示
ができなくなるときがある。そのため表示の際には、配
向変化が生じる電圧以上の電圧を液晶層に印加する必要
がある。

【００１５】さらに液晶表示装置の使用環境により配向
変化が生じる電圧が変化するため、使用環境により電圧
を制御する必要がある。しかし、環境の変化による配向
の変化の発生する電圧を制御することはきわめて難し
い。

【００１６】さらに非線形抵抗素子を利用するときに
は、非線形抵抗素子の電流−電圧特性が使用環境により
変化するときがある。そのため液晶層の必要な電圧の変
化と非線形抵抗素子の特性変化が発生し、このため電圧
の制御が必要になる。

【００１７】本発明の目的は、上記課題を解決して、液
晶表示装置のさらなる表示品質の向上を行い、液晶表示
装置の使用範囲を広げることが可能な液晶表示装置を提
供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液晶表示装置においては、下記記載の構成
を採用する。

【００１９】本発明の液晶表示装置は、第１の基板上に
設ける信号電極と、第２の基板上に設ける対向電極と、
第１の基板と第２の基板との間に封入する液晶層と、信
号電極と対向電極との交点に設ける画素部とを有し、各
画素部に電圧を印加し液晶の光学特性変化を利用し表示
を行う液晶表示装置の表示状態において所定の電圧以下
の電圧が液晶層に印加されると表示に使用する液晶の配
向状態と異なる配向状態に変化し表示品質に変化をもた
らす液晶層を有する液晶表示装置において、画素部の周
囲に液晶層の配向の変化を検出するための検出部を設け
る。

【００２０】本発明の液晶表示装置は、第１の基板上に
設ける信号電極と、第２の基板上に設ける対向電極と、
第１の基板と第２の基板との間に封入する液晶層と、信
号電極と対向電極との交点に設ける画素部を有し、各画
素部に電圧を印加し液晶の光学特性変化を利用し表示を
行う液晶表示装置の表示状態において所定の電圧以下の
電圧が液晶層に印加されると表示に使用する液晶の配向
状態と異なる配向状態に変化し表示品質に変化をもたら
す液晶層を有する液晶表示装置において、画素部の周囲
に液晶層の配向の変化を検出するための検出部を設け、
検出部には信号電極と対向電極とからなる画素部とほぼ
同じ構造を有する。

【００２１】本発明の液晶表示装置は、第１の基板上に
設ける信号電極と、第２の基板上に設ける対向電極と、
第１の基板と第２の基板との間に封入する液晶層と、信
号電極と対向電極との交点に設ける画素部を有し、各画
素部に電圧を印加し液晶の光学特性変化を利用し表示を
行う液晶表示装置の表示状態において所定の電圧以下の
電圧が液晶層に印加されると表示に使用する液晶の配向
状態と異なる配向状態に変化し表示品質に変化をもたら
す液晶層を有する液晶表示装置において、画素部の周囲
に液晶層の配向の変化を検出するための検出部を設け、
検出部には信号電極と対向電極とからなる画素部とほぼ
同じ構造を有する構造を有し、検出部の液晶層には実際
の画素部の駆動電圧より小さな電圧を印加する。

【００２２】本発明の液晶表示装置は、第１の基板上に
設ける信号電極と、第２の基板上に設ける対向電極と、
第１の基板と第２の基板との間に封入する液晶層と、信
号電極と対向電極との交点に設ける画素部を有し、各画
素部に電圧を印加し液晶の光学特性変化を利用し表示を
行う液晶表示装置の表示状態において所定の電圧以下の
電圧が液晶層に印加されると表示に使用する液晶の配向
状態と異なる配向状態に変化し表示品質に変化をもたら
す液晶層を有する液晶表示装置において、画素部の周囲
に液晶層の配向の変化を検出するための検出部を設け、
検出部には信号電極と対向電極とからなる画素部とほぼ
同じ構造を有する構造を有し、検出部の液晶層には実際
の画素部の駆動電圧より小さな電圧と小さな電圧に加算
する電圧を時分割的に印加し液晶の配向状態の変化する
電圧を検出し実際の画素部を駆動する電圧の制御を行
う。

【００２３】本発明の液晶表示装置は、第１の基板上に
設ける信号電極と、第２の基板上に設ける対向電極と、
第１の基板と第２の基板との間に封入する液晶層と、信
号電極と対向電極との交点に設ける画素部を有し、各画
素部に電圧を印加し液晶の光学特性変化を利用し表示を
行う液晶表示装置の表示状態において所定の電圧以下の
電圧が液晶層に印加されると表示に使用する液晶の配向
状態と異なる配向状態に変化し表示品質に変化をもたら
す液晶層を有する液晶表示装置において、画素部の周囲
に液晶層の配向の変化を検出するための検出部を設け、
検出部は液晶の光学変化を検出するための光学センサー
と光源部とを有する。

【００２４】本発明の液晶表示装置は、第１の基板上に
設ける信号電極と、第２の基板上に設ける対向電極と、
第１の基板と第２の基板との間に封入する液晶層と、信
号電極と対向電極との交点に設ける画素部を有し、各画
素部に電圧を印加し液晶の光学特性変化を利用し表示を
行う液晶表示装置の表示状態において所定の電圧以下の
電圧が液晶層に印加されると表示に使用する液晶の配向
状態と異なる配向状態に変化し表示品質に変化をもたら
す液晶層を有する液晶表示装置において、画素部の周囲
に液晶層の配向の変化を検出するための検出部を設け、
検出部は液晶の色の変化を検出するためのカラーフィル
ターと光学センサーと光源部を有し、光学センサーとカ
ラーフィルターにより色調のずれを検出する。

【００２５】本発明の液晶表示装置は、第１の基板上に
設ける非線形抵抗素子と、非線形抵抗素子の一方に接続
する表示電極と他方に接続する信号電極と、第２の基板
上に設ける対向電極と、第１の基板と第２の基板との間
に封入する液晶層と、信号電極と対向電極との交点に非
線形抵抗素子を介し表示電極と対向電極の重なるように
設ける画素部とを有し、各画素部に電圧を印加し液晶の
光学特性変化を利用し表示を行う液晶表示装置の表示状
態において所定の電圧以下の電圧が液晶層に印加される
と表示に使用する液晶の配向状態と異なる配向状態に変
化し表示品質に変化をもたらす液晶層を有する液晶表示
装置において、画素部の周囲に液晶層の配向の変化を検
出するための検出部を設け、検出部には非線形抵抗素子
と表示電極と表示電極に対向する対向電極とからなる実
画素部とほぼ同じ構造を有する構造を有し、非線形抵抗
素子の温度特性と液晶層の配向変化とを同時に検出し実
画素部を駆動する電圧を制御する。

【００２６】本発明の液晶表示装置は、第１の基板上に
設ける非線形抵抗素子と非線形抵抗素子の一方に接続す
る表示電極と他方に接続する信号電極と、第２の基板上
に設ける対向電極と、第１の基板と第２の基板との間に
封入する液晶層と、信号電極と対向電極との交点に非線
形抵抗素子を介し表示電極と対向電極の重なるように設
ける画素部を有し、各画素部に電圧を印加し液晶の光学
特性変化を利用し表示を行う液晶表示装置の表示状態に
おいて所定の電圧以下の電圧が液晶層に印加されると表
示に使用する液晶の配向状態と異なる配向状態に変化し
表示品質に変化をもたらす液晶層を有する液晶表示装置
において、画素部の周囲に液晶層の配向の変化を検出す
るための検出部を設け、検出部には非線形抵抗素子と表
示電極と表示電極に対向する対向電極とからなる実画素
部とほぼ同じ構造を有する構造を有し、非線形抵抗素子
の温度特性と液晶層の配向変化とを同時に検出しさらに
検出部は実画素部の温度に比較し温度の低い位置に配置
する。

【００２７】実際の表示領域に印加する電圧を制御して
液晶層へ印加する電圧が小さくなると、液晶層の配向状
態が変化し、表示品質が劣化することを防止する。本発
明の液晶表示装置では、この制御する電圧をもとめるた
めに、実際の表示に使用する実画素部の周囲に検出部を
設ける。この検出部により液晶層の配向状態の変化を検
出して実際の表示に適する電圧を求め、実画素部に配向
状態の安定する電圧を印加することができる。

【００２８】さらに本発明の液晶表示装置の検出部は実
画素部とほぼ同じ構成にすることにより、液晶層の配向
状態の変化を実際の液晶層を利用して検出することがで
きるため、精度よく電圧を決定することができる。

【００２９】さらに本発明の液晶表示装置の検出部の液
晶層には、実画素部の液晶層に印加する電圧より小さな
電圧を印加し、配向状態の情報を検出する。また実画素
部よりも電圧が小さいが、配向状態が実画素部と同等と
なる電圧を印加する。さらに本発明の液晶表示装置では
前述の２種類の電圧を大小に変化することにより、配向
状態の変化の起こる電圧を正確に検出する手段のいずれ
かを採用する。

【００３０】さらに本発明の液晶表示装置の検出部には
複数の画素電極を設けて、液晶層の配向状態の変化によ
る光学特性の変化を光学センサーを利用し検出すること
ができる。

【００３１】また非線形抵抗素子を利用する液晶表示装
置においては、検出部に非線形抵抗素子と画素電極と対
向電極からなる画素部を設けることにより、本発明では
実画素部の配向状態の変化を検出することができる。

【００３２】さらに非線形抵抗素子の電流−電圧特性が
温度により変化するため、本発明の液晶表示装置は検出
部を実画素部に比較して温度の低い場所に設ける。この
ことにより実画素部の液晶層の配向状態の変化以前に配
向状態の変化を検出し、実画素部の配向状態の変化をお
こすことなく良好な電圧を制御できる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下本発明を実施するための最良
な実施形態における液晶表示装置の構成を、図面を用い
て説明する。はじめに本発明の第１の実施形態における
液晶表示装置の構成を、図１と図２と図３と図４と図５
と図６と図７とを使用して説明する。図１は、本発明の
第１の実施形態における液晶表示装置の全体像を示す平
面図である。図２は、図１の一部領域を拡大して示す断
面図である。図３は、図１の一部である表示領域を示す
平面図である。図４は図１の一部である温度モニター用
の非線形抵抗素子を示す平面図である。図５は、図３の
Ａ−Ａ線における断面を示す断面図である。図６は、図
４のＢ−Ｂ線における断面を示す断面図である。図７
は、ベンド配向の分子の状態を概念的に示す断面図であ
る。以下、図１と図２と図３と図４と図５と図６と図７
を交互に用いて本発明の第１の実施形態を説明する。

【００３４】本発明の第１の実施形態では、液晶表示装
置に使用する液晶モードは実際の表示では、ベンド配向
を使用している。ベンド配向にするためには、初期に所
定の電圧を印加しスプレイ配向からベンド配向にする必
要がある。また第１の実施形態では非線形抵抗素子とし
て、電極と非線形抵抗層と電極構造からなる２端子系の
非線形抵抗素子を各画素に用いる実施形態を示してあ
る。

【００３５】第１の基板１上に設ける非線形抵抗素子３
４は、信号電極３１に接続する下部電極３３と、信号電
極３１と、下部電極３３上に設ける非線形抵抗層４１
と、表示電極１５に接続する上部電極３２とを有する。

【００３６】液晶表示装置は、図１に示すようにＭ行Ｎ
列のマトリクス状に、非線形抵抗素子３４を配置する第
１の基板１と、第２の基板２と、第１の基板１と第２の
基板２とを一定の間隔に保持するためのシール部４と、
液晶層３を封入するための封孔剤５と、第１の基板１の
下部に設ける蛍光管６と、この蛍光管６と反対側に位置
し第１の基板１上に設ける検出部７とを有する。

【００３７】蛍光管６は図２の断面図に示すように、蛍
光管と、導光板１２と、指向性を有する光とするための
レンズを有するシート１３からなる。

【００３８】第１の基板１上に設ける検出部７は、非線
形抵抗素子３４を有する複数の表示電極１５をマトリク
ス状に配置する。第２の基板２上には、表示電極１５の
周囲からの光の漏れを防止するために、ブラックマトリ
クス１６を有する。さらに実際の表示領域だは、赤
（Ｒ）２２と緑（Ｇ）２１と青（Ｂ）２０のカラーフィ
ルターを有しているのに対して、検出部７では明るさを
確保するため緑（Ｇ）１７のみのカラーフィルターを設
ける。また検出部７と図３に示す実際の表示領域とは、
相互に表示情報の混入を防止するため見切り１９を有す
る。

【００３９】第２の基板２上には、対向電極１８とカラ
ーフィルター１７に起因する表面の凹凸を平坦化するた
めの層間絶縁膜４２を設ける。

【００４０】図２と図５と図６と図７とに示すように、
第１の基板１上には偏光板１４を設け、第２の基板２上
には位相補償板６１と偏光板１４を設ける。偏光板１４
と液晶層３の印加電圧に対する光学変化を利用して表示
を行う。この位相補償板６１は、液晶層３の視野角によ
る位相補償を行うためのものである。

【００４１】さらに液晶層３は第１の基板１と第２の基
板２の間で、図７に示すように折れ曲がる（ベンドす
る）分子配向をしている。

【００４２】第２の基板２上には、シリコン（Ｓｉ）か
らなる光学センサー２３と、支持体２４と、光学センサ
ー２３と第２の基板２との接続を行うエポキシ接着剤２
５とを設ける。

【００４３】表示領域では、Ｎ列の対向電極１８に時間
分割された選択電圧（Ｖｓ）を印加する。Ｍ行の信号電
極３１には、選択電圧（Ｖｓ）にて非線形抵抗素子３４
をオン状態にし、表示内容に依存するデーター電圧を液
晶層３に印加する。

【００４４】そのため検出部７には、Ｍ行の信号電極３
１とＮ列の対向電極１８とからなる表示領域に使用する
印加電圧より小さな電圧を印加する。とくにＮ行の対向
電極１８に印加する選択電圧（Ｖｓ）からプラスマイナ
ス０．５ボルト（Ｖ）の電圧として検出部用選択電圧
（Ｖｍ）を印加する。

【００４５】このように本発明えは表示領域とほぼ同じ
非線形抵抗素子３４を検出部７に設け、温度の低い領域
として蛍光管６と反対の位置に検出部７を配置する。さ
らに検出部７に印加する電圧を表示領域より低い電圧を
印加し、液晶層３の配向変化を発生しやすくしている。
そのため入射光１１に対して、液晶層３の配向変化が発
生すると出射光４５の光量変化（透過率変化：Ｔ）が発
生する。

【００４６】以上の説明から明らかなように、本発明の
第１の実施形態では検出部７のデーターを基に実際の表
示領域の配向変化を容易に予測でき、さらに表示領域で
は配向変化の発生を防止できる。

【００４７】さらに本発明の第１の実施形態では、検出
部７の周囲に図４に示すｉ行、ｊ列からなるモニター用
非線形抵抗素子３７を設ける。そしてモニター用非線形
抵抗素子３７に流れる電流を検出し、液晶表示装置の温
度（Ｃ）をモニターする。このことにより、検出部７の
温度を正確に検出できる。

【００４８】モニター用非線形抵抗素子３７の構成は、
実際の表示領域に設ける非線形抵抗素子３４とほぼ同じ
で、下電極群３６に接続する下電極３９と下電極３９上
に設ける非線形抵抗層４１と上電極群３５に接続する上
電極３８からなる。そして、モニター用非線形抵抗素子
３７を設ける面積を小さくし、多くの非線形抵抗素子３
７を設けるために、表示電極を設けず非線形抵抗素子３
７のみマトリクス状に配置する手段を採用する。

【００４９】モニター用非線形抵抗素子３７を、表示領
域に設ける非線形抵抗素子３４と同一大きさにすること
によって、非線形抵抗素子３４と同一な電流−電圧特性
が得られ、より実際の非線形抵抗素子３４と一致する温
度の計測が可能となる。さらに表示領域の非線形抵抗素
子３４は、小さな大きさのため温度の検出感度をよく
し、ノイズの影響を低減するために、マトリクス状に複
数個のモニター用非線形抵抗素子３７を配置している。

【００５０】モニター用非線形抵抗素子３７の電流−電
圧特性によって温度の検出をおこない、検出部７に印加
する検出部用選択電圧（Ｖｍ）を決定する。検出部用選
択電圧（Ｖｍ）は、表示に利用する選択電圧（Ｖｓ）よ
りプラスマイナス０．５Ｖ時間により変化する電圧を表
示領域の対向電極１８に印加する。

【００５１】この手段を採用することにより、温度によ
り非線形抵抗素子３４の電流−電圧特性が変化すると
き、あるいは温度により液晶層３の配向変化を防止する
ための電圧が変化するときにおいても、配向変化を検出
部７により的確に検出が可能となり、表示領域に印加す
る選択電圧（Ｖｓ）にフィードバックできる。そのため
表示領域においては、配向変化が防止でき、液晶表示装
置の表示品質は良好にできる。

【００５２】つぎに本発明の第１の実施形態において利
用する選択電圧（Ｖｓ）と液晶表示装置の透過率（Ｔ）
とモニター用非線形抵抗素子３７より得られる温度
（Ｃ）の時間変化の実施形態を示す。

【００５３】図８は、表示領域に印加する選択電圧（Ｖ
ｓ）と検出部７に印加する検出部用選択電圧の時間依存
性を示すグラフである。図８の横軸に時間（ｔ）を示
し、縦軸に選択電圧（Ｖｓ）と検出部用選択電圧（Ｖ
ｍ）を示す。

【００５４】図９は、表示領域の液晶層３の透過率
（Ｔ）の時間変化を示すグラフである。図９の横軸に時
間（ｔ）を示し、縦軸に透過率（Ｔ）を示す。検出部７
における透過率変化は複雑になるため表示領域のみを示
す。

【００５５】図１０のグラフはモニター用非線形抵抗素
子３７から得られる温度（Ｃ）情報の時間（ｔ）変化で
ある。図１０の横軸に時間（ｔ）を示し、縦軸に温度
（Ｃ）を示す。

【００５６】以下、図８と図９と図１０とを交互に用い
て、モニター用非線形抵抗素子３７の温度（Ｃ）の情報
と検出部７から得られる配向変化を起こす選択電圧（Ｖ
ｐ）を利用する駆動方法を説明する。

【００５７】まず液晶表示装置の電源をオンとする時間
をｔ0 とする。時間ｔ0 では液晶層３の配向状態は、実
際の表示に使用する配向状態とは異なるため、配向変化
を起こし表示状態にするため大きな選択電圧Ｖｓ0 を印
加する。この大きな選択電圧Ｖｓ0 により、図６に示す
ように、短時間に配向変化が発生し、透過率はＴ0 から
Ｔ1 のようになる。また温度（Ｃ）は、初期の時間ｔ0
から時間ｔ2 までは、光源部からの熱により徐々に温度
上昇し、時間ｔ2 から時間ｔ3 は安定する。

【００５８】図８に示すように、検出部用選択電圧（Ｖ
ｍ）は、図１０に示す温度の変化を反映し、時間ｔ1 か
ら時間ｔ2 においては、徐々に減少する傾向にある。

【００５９】つぎに、実際の表示に使用する選択電圧
（Ｖｓ）を決定するフローチャートの実施形態を説明す
る。第１のステップとして、温度（Ｃ）のデーターを基
に、検出部用選択電圧（Ｖｍ）の基準電圧が決定する。

【００６０】第２のステップとして基準電圧よりプラス
マイナスΔＶｘ電圧を可変し、液晶層３の配向変化が発
生する選択電圧（Ｖｐ）を求める。第３のステップとし
て配向変化が発生する選択電圧（Ｖｐ）を基準に表示に
使用する選択電圧（Ｖｓ）と次の検出部用選択電圧（Ｖ
ｍ）が決定する。

【００６１】第１のステップから第３のステップにより
得られる、表示に使用する選択電圧（Ｖｓ）は、配向変
化が発生する選択電圧（Ｖｐ）より０．５Ｖ大きな電圧
を利用する。またつぎに利用する検出部用選択電圧（Ｖ
ｍ）はＶｐ±ΔＶｘとする。

【００６２】つぎに図１０に示すように、温度（Ｃ）が
時間ｔ4 からｔ5 で徐々に下降し、時間ｔ5 からｔ6 で
急変し、時間ｔ6 からｔ7 で徐々に下降するとき、すな
わち車内において温度が急変した状態を例として説明す
る。

【００６３】図８に示すように、検出部用選択電圧（Ｖ
ｍ）は、図１０に示す温度のわずかな下降により、検出
部用選択電圧（Ｖｍ）は僅かに上昇を始める。この検出
部用選択電圧Ｖｍの上昇は、モニター用非線形抵抗素子
３７からの温度（Ｃ）情報と配向変化が発生する選択電
圧（Ｖｐ）の上昇の２方向からの情報による。この選択
電圧Ｖｐから最適な選択電圧（Ｖｓ）が決定する。

【００６４】つぎに時間ｔ5 から時間ｔ6 において、図
１０に示すように温度（Ｃ）が急変している。このよう
な温度（Ｃ）の急変に対しても、検出部用選択電圧（Ｖ
ｍ）と配向変化が発生する選択電圧（Ｖｐ）のデーター
により、表示に利用する選択電圧（Ｖｓ）は、配向変化
が発生することなく決定でき、図９に示すようにほとん
ど透過率（Ｔ）を変化することなく制御できる。

【００６５】以上の説明から明かなように、第１のステ
ップから第３のステップを繰り返し実施することによ
り、表示に利用するための最適な選択電圧（Ｖｓ）を簡
単に求めることができる。

【００６６】さらに検出部７はとくに非線形抵抗素子の
構造を複雑にすることなく、従来の製造方法により形成
することが可能なため、本発明は製造コストの上昇には
ならない。本発明と従来構造との異なる点は、検出部７
に光学情報を読みとるための光学センサーと検出部の情
報を表示にフィードバックするための制御回路と、モニ
ター用非線形抵抗素子３７を用いて温度を読みとるため
の制御回路が必要になるのみである。

【００６７】なお本発明の第１の実施形態においては、
検出部７に印加する検出部用選択電圧（Ｖｍ）は、実際
の表示領域に使用する選択電圧（Ｖｓ）よりプラスマイ
ナス０．５としたが、マイナスΔＶだけ小さな電圧を利
用し、配向変化が発生しないことを確認する手段におい
ても、本発明の効果は得られる。

【００６８】つぎに本発明の第２の実施形態における液
晶表示装置の構成を、図面を使用して説明する。はじめ
に本発明の第２の実施形態における液晶表示装置の構成
は、第１の実施形態と同様である。図１１は、液晶表示
装置の一部を拡大する断面図である。図１２は、第２の
実施形態に利用する駆動波形を示す波形図である。以下
図１１と図１２とを交互に用いて本発明の第２の実施形
態を説明する。

【００６９】本発明の第２の実施形態では、液晶表示装
置に使用する液晶モードは実際の表示では、フレデリク
ス転移を起こし、２値安定状態のツイスト型の配向を使
用している。フレデリクス転移を起こすためには、大き
な電圧が必要であることと、２値の安定状態を保つため
には、リセット電圧を表示状態で間欠的に印加する必要
がある。このリセット電圧を制御する手段を本発明の第
２の実施形態では、説明する。

【００７０】本発明の第２の実施形態では、非線形抵抗
素子は設けていない。そのため第１の基板１には、第１
の実施形態に示す対向電極１８と同様に、ストライプ状
の信号電極３１を有する。第２の基板２上には対向電極
１８を有し、第１の基板１上の信号電極３１と第２の基
板上の対向電極１８とがお互いに直交するように対向
し、第１の基板１と第２の基板２を一定の間隔に保持す
るためのシール部と液晶層３と第１の基板の下部に設け
る光源部と第１の基板１上にあり、蛍光管と反対に位置
する検出部よりなる。

【００７１】光源部は図１１の断面図に示すように、蛍
光管と導光板１２と指向性を有するライトとするために
レンズを有するシート１３からなる。第１の基板１上に
設ける検出部７は、実際の表示領域と同様に透明導電性
膜からなる信号電極３１と対向電極１８が、液晶層３を
介してお互いに直交するものである。

【００７２】第１の基板１と第２の基板２上には偏光板
１４を設ける。偏光板１４と液晶層３の印加電圧に対す
る光学変化を利用し表示を行う。

【００７３】第２の基板２上には、シリコン（Ｓｉ）か
らなる光学センサー２３と、光学センサー２３上に設け
る赤（Ｒ）５１と緑（Ｇ）５２と青（Ｂ）５３からなる
カラーフィルターと、支持体２４と光学センサー２３と
第２の基板２との接続を行うエポキシ接着剤２５とを有
する。

【００７４】本発明の第２の実施形態においては、リセ
ット電圧（Ｖｒ）が低下すると複屈折効果により表示に
着色が発生する。そのため光学センサー２３とカラーフ
ィルター５１、５２、５３とにより色の成分を検出し、
リセット電圧（Ｖｒ）を決定する。

【００７５】表示領域では、Ｎ列の対向電極１８には、
時間分割された選択電圧（Ｖｓ）と複数回のリセット電
圧（Ｖｒ）を印加する。Ｍ行の信号電極３１には、選択
電圧（Ｖｓ）にて、表示内容に依存するデーター電圧を
液晶層３に印加する。

【００７６】このリセット電圧（Ｖｒ）の大きさにより
２値の安定性が崩れ液晶層３の複屈折値が変化し、表示
に色づきや、あるいはムラや、表示不能になる。

【００７７】そのため検出部には、Ｍ行の信号電極３１
とＮ列の対向電極１８からなる表示領域に使用する印加
電圧より小さなリセット電圧（Ｖｒｐ−ΔＶ）と大きな
リセット電圧（Ｖｒｐ＋ΔＶ）を時間分割して印加す
る。とくにＮ行の対向電極１８に印加するリセット電圧
（Ｖｒ）からプラスマイナス０．５ボルト（Ｖ）の電圧
として検出部用リセット電圧（Ｖｒｍ）を印加する。

【００７８】このように、表示領域と同じ構造を有する
検出部を表示領域の周囲に設ける。本発明の第２の実施
形態では、温度の低い領域として蛍光管と反対の位置に
検出部を配置する。液晶層３の必要とするリセット電圧
を最適値を求めやすくしている。そのため入射光１１に
対して液晶層３の配向変化が発生すると出射光４５の光
量変化（透過率変化：Ｔ）が発生する。

【００７９】以上の説明から明らかなように、本発明は
検出部のデーターを基に実際の表示領域の配向変化を簡
単に予測でき、さらに表示領域では配向変化の発生を防
止できる。

【００８０】つぎに、本発明の第２の実施形態において
利用するリセット電圧（Ｖｒ）と液晶表示装置の透過率
（Ｔ）と液晶表示装置の温度（Ｃ）の時間変化の実施形
態を示す。本発明の第２の実施形態においては、とくに
温度の検出手段は設けていない。温度（Ｃ）は第２の基
板２上に温度センサーを設け温度（Ｃ）をモニターした
データーを示した。

【００８１】図１３は、表示領域に印加するリセット電
圧（Ｖｒ）と検出部に印加する検出部用リセット電圧
（Ｖｒｍ）と必要最小限のリセット電圧（Ｖｒｐ）の時
間依存性を示すグラフである。図１３の横軸に時間
（ｔ）を示し、縦軸に各種リセット電圧を示す。図１４
は、表示領域の液晶層３の透過率（Ｔ）の時間変化を示
すグラフである。図１４の横軸に時間（ｔ）を示し、縦
軸に透過率（Ｔ）を示す。検出部における透過率変化は
複雑になるため表示領域のみを示す。図１５は、温度デ
ーターを求めるために第２の基板２上に簡易的に設けた
温度センサーのデーターである。図１５の横軸に時間
（ｔ）を示し、縦軸に温度（Ｃ）を示す。

【００８２】以下にこれらの図１３と図１４と図１５と
を交互に用いて検出部用リセット電圧（Ｖｒｍ）を用い
て、２値安定配向を得るために必要なリセット電圧（Ｖ
ｒ）を求める駆動方法を説明する。

【００８３】まずはじめに液晶表示装置に電源をオンす
る時間をｔ0 とする。時間ｔ0 では液晶層３の配向状態
は、フレデリクス転移前であるため実際の表示に使用す
る配向状態とは異なる。そのため、フレデリクス転移を
起こし表示状態にするため大きなリセット電圧（Ｖｒ0
）を印加する。この大きなリセット電圧（Ｖｒ0 ）に
より、図１４に示すように、フレデリクス転移（相転
移）が発生し透過率はＴ0からＴ1 のようになる。

【００８４】また温度（Ｃ）は、初期ｔ0 からｔ2 まで
は、光源部からの熱により徐々に温度上昇し、時間ｔ2
からｔ3 は安定する。図１３に示すように検出部用リセ
ット電圧（Ｖｒｍ）は、図１５に示す温度の変化を反映
し、時間ｔ1 からｔ2 においては、徐々に減少する傾向
にある。

【００８５】つぎに実際の表示に使用するリセット電圧
（Ｖｒ）を決定するフローチャートの例を説明する。第
１のステップとして大きなリセット電圧（Ｖｒ0 ）を印
加してフレデリクス転移を起こす。その後、徐々に検出
部用リセット電圧（Ｖｒｍ）を下降し配向変化のは発生
する基準となるリセット電圧（基準電圧：Ｖｒｐ）を決
定する。

【００８６】第２のステップとして、基準電圧よりプラ
スマイナスΔＶ電圧を可変する検出部用リセット電圧
（Ｖｒｍ）を印加し、液晶層３の２値安定状態が安定す
るリセット電圧（Ｖｒｐ）を求める。第３のステップと
して、２値安定状態が得られるリセット電圧（Ｖｒｐ）
を基準に表示に使用するリセット電圧（Ｖｒ）とつぎの
検出部用リセット電圧（Ｖｒｍ）が決定する。

【００８７】第１のステップから第３のステップにより
得られる、表示に使用するリセット電圧（Ｖｒ）は、２
値安定状態を得られるリセット電圧（Ｖｒｐ）より１．
０Ｖ大きな電圧を利用する。また、つぎに利用する検出
部用選択電圧（Ｖｒｍ）は、Ｖｒｐ±ΔＶとする。

【００８８】図１３に示すように、フレデリクス転移の
発生後、すなわち時間ｔ1 後には、温度（Ｃ）の変化が
発生しても、検出部用リセット電圧（Ｖｒｍ）と２値安
定状態を得るリセット電圧（Ｖｒｐ）のデーターによ
り、表示に利用するリセット電圧（Ｖｒ）が最適化でき
るため、ほとんど透過率（Ｔ）を変化することなく制御
できる。

【００８９】以上の説明から明らかなように、第１のス
テップから第３のステップを繰り返し実施することによ
り、表示に利用するための最適なリセット電圧（Ｖｓ）
を簡単に求めることができる。

【００９０】なお本発明の第１の実施形態においては、
検出部７に緑のカラーフィルターを使用する実施形態を
示したが、カラーフィルターを設けない場合においても
本発明の効果は得られる。

【００９１】本発明の第１の実施形態においては、検出
部７に使用する電圧を表示領域より０．５Ｖ小さな電圧
を用いている。しかしながら、表示領域の電圧より小さ
な電圧と大きな電圧を使用し、大きな電圧から小さな電
圧に時間的に変化させ、配向変化を発生させ、配向変化
の発生する電圧をもとめ、実際の表示領域い使用する電
圧を決定する場合においても、本発明の効果は得られ
る。

【００９２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
液晶表示装置は、実際の表示領域に印加する電圧を検出
部の情報を利用し制御を行う。このことにより、液晶層
へ印加する電圧が小さくなると液晶層の配向状態が変化
し、表示品質が劣化する表示モードを安定に使用するこ
とができる。

【００９３】この制御する電圧をもとめるために、実際
の表示に使用する実画素部の周囲に検出部を設ける。こ
の検出部により液晶層の配向状態の変化を検出して実際
の表示に最適な電圧を印加し、表示品質を改善する。

【００９４】さらに検出部は実画素部とほぼ同じ構成に
することにより、液晶層の配向状態の変化を実際の液晶
層を利用し検出できるため、精度よく最適な電圧を決定
することができる。さらに検出部の構成が表示領域と同
じであるため、とくに液晶表示装置の製造方法を複雑に
することがないため、製造コストを低くできる。

【００９５】さらに検出部の液晶層には実画素部の液晶
層に印加する電圧より小さな電圧を印加し、液晶層の光
学特性を監視することにより実画素部の異常を検出でき
る。

【００９６】さらに本発明では検出部に印加する電圧を
可変し、液晶層の配向状態を変化させ、最適な駆動電圧
をもとめ実画素部にフィードバックすることにより、精
度よく最適な駆動電圧を求めることができる。

【００９７】さらに検出部には複数の画素電極を設け、
液晶層の配向状態の変化による光学特性の変化を光学セ
ンサーを利用し簡単に検出することができる。また非線
形抵抗素子を利用する液晶表示装置においては、検出部
に非線形抵抗素子と画素電極と対向電極からなる画素部
を設けることにより、実画素部の配向状態の変化を検出
することができる。

【００９８】さらに非線形抵抗素子の電流−電圧特性が
温度により変化するため、検出部を実画素部に比較し温
度の低い場所に設けることにより実画素部の液晶層の配
向状態の変化以前に配向状態の変化を検出し、実画素部
の配向状態の変化をおこすことなく良好な電圧を制御で
きる。

【００９９】以上説明した第１の実施形態では、非線形
抵抗素子として２端子型を実施形態として下部電極−非
線形抵抗層−上部電極の構造からなる薄膜ダイオードに
関して説明したが、３端子型として薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）を用いた場合においても、本発明の効果は得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置
を示す平面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置
の一部を示す断面図である。

【図３】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置
の一部を示す平面図である。

【図４】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置
の温度モニター用非線形抵抗素子を示す平面図である。

【図５】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置
の一部を示す断面図である。

【図６】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置
の温度モニター用非線形抵抗素子を示す断面図である。

【図７】本発明の第１の実施形態におけるベンド配向の
分子の状態を概念的に示す斜視図である。

【図８】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置
の選択電圧の時間依存性を示すグラフである。

【図９】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置
の透過率の時間依存性を示すグラフである。

【図１０】本発明の第１の実施形態における液晶表示装
置の温度の時間依存性を示すグラフである。

【図１１】本発明の第２の実施形態における液晶表示装
置の一部を示す断面図である。

【図１２】本発明の第２の実施形態における液晶表示装
置に用いる駆動波形を示す波形図である。

【図１３】本発明の第１の実施形態における液晶表示装
置のリセット電圧の時間依存性を示すグラフである。

【図１４】本発明の第２の実施形態における液晶表示装
置の透過率の時間依存性を示すグラフである。

【図１５】本発明の第２の実施形態における液晶表示装
置の温度の時間依存性を示すグラフである。

【図１６】従来技術におけ液晶表示装置の液晶層の印加
電圧と透過率の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

３液晶層７検出部１５表示電極１６ブラックマトリクス２３光学センサー３４非線形抵抗素子３７モニター用非線形抵抗素子６１位相補償板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の基板上に設ける信号電極と、第２
の基板上に設ける対向電極と、第１の基板と第２の基板
との間に封入する液晶層と、信号電極と対向電極との交
点に設ける画素部とを有し、各画素部に電圧を印加し液
晶の光学特性変化を利用し表示を行う液晶表示装置の表
示状態において所定の電圧以下の電圧が液晶層に印加さ
れると表示に使用する液晶の配向状態と異なる配向状態
に変化し表示品質に変化をもたらす液晶層を有する液晶
表示装置において、画素部の周囲に液晶層の配向の変化を検出するための検
出部を設けることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】第１の基板上に設ける信号電極と、第２
の基板上に設ける対向電極と、第１の基板と第２の基板
との間に封入する液晶層と、信号電極と対向電極との交
点に設ける画素部を有し、各画素部に電圧を印加し液晶
の光学特性変化を利用し表示を行う液晶表示装置の表示
状態において所定の電圧以下の電圧が液晶層に印加され
ると表示に使用する液晶の配向状態と異なる配向状態に
変化し表示品質に変化をもたらす液晶層を有する液晶表
示装置において、画素部の周囲に液晶層の配向の変化を検出するための検
出部を設け、検出部には信号電極と対向電極とからなる
画素部とほぼ同じ構造を有することを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項３】第１の基板上に設ける信号電極と、第２
の基板上に設ける対向電極と、第１の基板と第２の基板
との間に封入する液晶層と、信号電極と対向電極との交
点に設ける画素部を有し、各画素部に電圧を印加し液晶
の光学特性変化を利用し表示を行う液晶表示装置の表示
状態において所定の電圧以下の電圧が液晶層に印加され
ると表示に使用する液晶の配向状態と異なる配向状態に
変化し表示品質に変化をもたらす液晶層を有する液晶表
示装置において、画素部の周囲に液晶層の配向の変化を検出するための検
出部を設け、検出部には信号電極と対向電極とからなる
画素部とほぼ同じ構造を有する構造を有し、検出部の液
晶層には実際の画素部の駆動電圧より小さな電圧を印加
することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】第１の基板上に設ける信号電極と、第２
の基板上に設ける対向電極と、第１の基板と第２の基板
との間に封入する液晶層と、信号電極と対向電極との交
点に設ける画素部を有し、各画素部に電圧を印加し液晶
の光学特性変化を利用し表示を行う液晶表示装置の表示
状態において所定の電圧以下の電圧が液晶層に印加され
ると表示に使用する液晶の配向状態と異なる配向状態に
変化し表示品質に変化をもたらす液晶層を有する液晶表
示装置において、画素部の周囲に液晶層の配向の変化を検出するための検
出部を設け、検出部には信号電極と対向電極とからなる
画素部とほぼ同じ構造を有する構造を有し、検出部の液
晶層には実際の画素部の駆動電圧より小さな電圧と小さ
な電圧に加算する電圧を時分割的に印加し液晶の配向状
態の変化する電圧を検出し実際の画素部を駆動する電圧
の制御を行うことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】第１の基板上に設ける信号電極と、第２
の基板上に設ける対向電極と、第１の基板と第２の基板
との間に封入する液晶層と、信号電極と対向電極との交
点に設ける画素部を有し、各画素部に電圧を印加し液晶
の光学特性変化を利用し表示を行う液晶表示装置の表示
状態において所定の電圧以下の電圧が液晶層に印加され
ると表示に使用する液晶の配向状態と異なる配向状態に
変化し表示品質に変化をもたらす液晶層を有する液晶表
示装置において、画素部の周囲に液晶層の配向の変化を検出するための検
出部を設け、検出部は液晶の光学変化を検出するための
光学センサーと光源部とを有することを特徴とする液晶
表示装置。
【請求項６】第１の基板上に設ける信号電極と、第２
の基板上に設ける対向電極と、第１の基板と第２の基板
との間に封入する液晶層と、信号電極と対向電極との交
点に設ける画素部を有し、各画素部に電圧を印加し液晶
の光学特性変化を利用し表示を行う液晶表示装置の表示
状態において所定の電圧以下の電圧が液晶層に印加され
ると表示に使用する液晶の配向状態と異なる配向状態に
変化し表示品質に変化をもたらす液晶層を有する液晶表
示装置において、画素部の周囲に液晶層の配向の変化を検出するための検
出部を設け、検出部は液晶の色の変化を検出するための
カラーフィルターと光学センサーと光源部を有し、光学
センサーとカラーフィルターにより色調のずれを検出す
ることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】第１の基板上に設ける非線形抵抗素子
と、非線形抵抗素子の一方に接続する表示電極と他方に
接続する信号電極と、第２の基板上に設ける対向電極
と、第１の基板と第２の基板との間に封入する液晶層
と、信号電極と対向電極との交点に非線形抵抗素子を介
し表示電極と対向電極の重なるように設ける画素部とを
有し、各画素部に電圧を印加し液晶の光学特性変化を利
用し表示を行う液晶表示装置の表示状態において所定の
電圧以下の電圧が液晶層に印加されると表示に使用する
液晶の配向状態と異なる配向状態に変化し表示品質に変
化をもたらす液晶層を有する液晶表示装置において、画素部の周囲に液晶層の配向の変化を検出するための検
出部を設け、検出部には非線形抵抗素子と表示電極と表
示電極に対向する対向電極とからなる実画素部とほぼ同
じ構造を有する構造を有し、非線形抵抗素子の温度特性
と液晶層の配向変化とを同時に検出し実画素部を駆動す
る電圧を制御することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】第１の基板上に設ける非線形抵抗素子と
非線形抵抗素子の一方に接続する表示電極と他方に接続
する信号電極と、第２の基板上に設ける対向電極と、第
１の基板と第２の基板との間に封入する液晶層と、信号
電極と対向電極との交点に非線形抵抗素子を介し表示電
極と対向電極の重なるように設ける画素部を有し、各画
素部に電圧を印加し液晶の光学特性変化を利用し表示を
行う液晶表示装置の表示状態において所定の電圧以下の
電圧が液晶層に印加されると表示に使用する液晶の配向
状態と異なる配向状態に変化し表示品質に変化をもたら
す液晶層を有する液晶表示装置において、画素部の周囲に液晶層の配向の変化を検出するための検
出部を設け、検出部には非線形抵抗素子と表示電極と表
示電極に対向する対向電極とからなる実画素部とほぼ同
じ構造を有する構造を有し、非線形抵抗素子の温度特性
と液晶層の配向変化とを同時に検出しさらに検出部は実
画素部の温度に比較し温度の低い位置に配置することを
特徴とする液晶表示装置。