反铁电液晶显示器的制作方法

文档序号:2769986阅读:231来源:国知局
专利名称:反铁电液晶显示器的制作方法
技术领域
本发明涉及具有包含反铁电液晶的液晶层的反铁电液晶显示器,如液晶显示面板或液晶光闸阵列等。
自从Nippondenso和Showa Shell Sekiyu在日本专利特公平No.2-173724中对反铁电液晶进行报道,并说明这种液晶面板具有宽视角、可快速响应和良好复杂的特性之后,对利用反铁电液晶的液晶显示面板的研究一直非常活跃。
然而现有技术中的驱动方法存在以下问题,即当同一图像显示较长时间后,屏幕上出现另一不同图像时,前一个显示的图像在屏幕上仍然可隐约看到(这种现象下面称作“图像粘附现象”)。
这一现象被认为是由反铁电液晶的这种性质造成的,即在液晶盒中反铁电液晶形成一种层结构,其中各层的弯曲因显示状态不同[即是亮(白)显示还是暗(黑)显示]而不同。为了消除这种现象,日本专利特公平No.6-202078提出了一种液晶显示,其中除了显示驱动电路之外,还包括能够向面板施加层结构控制电压波形的层结构控制电压波形电路。
但是,这种现有技术器件需要在每一个预定期间(例如,每一个帧区间和每一个扫描区间)都要施加层结构控制电压波形。由于要连续显示与被显示图像不同的图像,所以显示质量的降低是一个问题。
因此,本发明的目的在于提供一种反铁电液晶显示器,它可以消除图像粘附现象,又不使显示质量降低。
为实现以上目的,本发明提供以下构成。
本发明的反铁电液晶显示器,包括用来测量液晶面板温度的温度传感器、用来加热所述液晶面板的加热器、以及用来控制所述液晶面板温度的加热器控制电路,其中被驱动进行显示的所述液晶面板被保持在这样的温度下,即在该温度下夹在所述液晶面板之间的反铁电液晶材料的近晶相层间距变为最小。
在上述反铁电液晶显示器中,在接通电源,所述液晶面板的温度达到使反铁电液晶材料的近晶相层间距为最小的温度时,向所述液晶面板施加所述层结构控制电压波形至少一次。且当液晶面板的温度在显示过程中变化时以及在随后回复到使反铁电液晶材料的近晶相层间距最小的温度时,向所述液晶面板施加所述层结构控制电压波形至少一次。
所述反铁电液晶显示器还包括用来产生层结构控制电压波形的层结构控制电压波形电路;以及在向所述液晶面板施加所述层结构控制电压波形时,控制液晶面板的定时和温度的电压波形控制电路。
所述反铁电液晶显示器还包括当向所述液晶面板施加所述层结构控制电压波形时,阻挡来自背光源的光的装置。
所述反铁电液晶显示器还包括用于监测液晶显示器极化反转电流,并通过该电流值而不是温度检测器检测液晶面板温度的装置。
通过上述构成可以减弱图像粘附现象,同时不会造成显示质量的下降。


图1示出将反铁电液晶用作显示元件的液晶器件的设置;图2示出反铁电液晶显示元件的透射率是如何随所加电压变化的;图3示出以矩阵阵列形式形成的扫描电极和信号电极;图4示出根据现有技术中的驱动方法,施加在扫描电极、信号电极和象素上的电压波形和它们对应的透射率;图5示出反铁电液晶显示器的层结构;图6示出反铁电液晶显示器的图像粘附程度;图7示出反铁电液晶显示器的亮度-温度关系;图8示出本发明采用的反铁电液晶显示器的层间距-温度关系;图9示出本发明采用的反铁电液晶显示器的框图;图10示出根据本发明的反铁电液晶显示器的面板结构;图11示出根据本发明的反铁电液晶材料的自发极化-温度的关系。
图1示出将反铁电液晶用作显示元件的液晶器件的设置。在以交叉尼科耳形状设置的两偏振片1a和1b之间,放置液晶盒2,并使得在不加电压时分子的平均长轴方向X基本平行于偏振片1a和1b的偏光轴。然后将液晶盒设置为不加电压时来自背光源的光被阻挡,成为暗显示;施加电压时来自背光源的光透过,成为亮显示。
当向如此构造的液晶盒上施加电压时,光透射率随所加电压变化,表现出如图2所示的环形。随所加电压增加,光透射率开始变化时的电压值用V1表示,光透射率达到最大时的电压值用V2表示,随所加电压减小,光透射率开始减小的电压值用V5表示。当施加相反极性的电压时,随所加电压绝对值增加,光透射率开始变化时的电压值用V3表示,光透射率绝对值达到最大时的电压值用V4表示,而随所加电压绝对值减小,光透射率开始变化的电压值用V6表示。如图2所示,当所加电压值大于反铁电液晶分子的阈值时选择第一铁电状态;当相反极性的所加电压大于反铁电液晶分子的阈值时选择第二铁电状态。无论在哪一种铁电状态下,只要电压值降至低于阈值,就选择反铁电状态。反铁电液晶显示可以构造为在反铁电状态呈现亮显示,也可构造为呈现暗显示。本发明对两种操作模式都适用。但在此后的描述中假定显示设置为在反铁电状态呈现暗显示。
下面,描述反铁电液晶的常规液晶驱动方法。图3是液晶面板的一种电极设置的例子,其中扫描电极和信号电极在衬底上以矩阵形式排布。该电极设置包括扫描电极(X1、X2、X3、…Xn、…X80)和信号电极(Y1、Y2、Y3、…Ym、…Y80),扫描电极和信号电极交叉的阴影区是象素(A11、Anm)。按顺序每次向一个扫描线上的扫描电极施加电压,并且与该电压同步地从信号电极上施加与相关象素的显示状态对应的电压波形。根据信号电极和扫描电极的电压波形叠加的复合波形决定每个象素的显示状态。
图4示出根据现有技术的反铁电液晶的驱动电压波形。如图4所示,通过向扫描电极(Xn)施加扫描电压(a)、向信号电极(Ym)施加信号电压(b),并由此向象素(Anm)施加得到的复合电压(c),以完成象素的写入。在图4中,在选择区间(Se)选择第一或第二铁电状态或反铁电状态,且在随后的非选择区间(NSe)保持该选择状态。即,在选择区间(Se)施加选择脉冲,并将获得的透射率(d)作为选择的结果保持到随后的整个非选择区间用来显示。
在反铁电液晶显示器件中,通常在即将写入象素的时刻,将象素状态重新设置为第一或第二铁电状态或反铁电状态。在图4中,例如,每个选择区间(Se)之后都有复位区间(Re)。在该复位区间,向象素施加低于阈电压的电压值,以将反铁电液晶重新设置为反铁电状态。如刚刚描述过的,通过在即将向象素写入必要信息的时刻重新设置每个象素的状态,可以获得良好的显示,使每个象素不受其先前的写入状态的影响。在图4中,F1、F2、F3和F4分别表示第一、第二、第三和第四帧。在第一和第二帧形成亮显示,在第三和第四帧形成暗显示,如图中所示从一帧到下一帧,电压的极性通常要反转。
如前所述,在液晶盒内反铁电液晶形成层结构。图5示出在反铁电液晶盒中的层结构。液晶层20夹在玻璃基板21a和21b之间。如图所示,在暗显示状态下,层结构在中心处微曲,而在亮显示状态下,层结构是直的。前面所说的“图像粘附现象”被认为就是由这种与显示状态相关的层结构变化引起的。
本发明人对反铁电液晶显示的图像粘附现象进行了仔细的研究,研究结果如下。
首先,在同一块面板上同时显示亮模式和暗模式,然后整个面板被驱动成为暗模式。将先前进行亮显示的象素的亮度和先前进行暗显示的象素的亮度做比较,结果表明先前亮显示的象素的亮度比先前暗显示的象素低。
图6示出反铁电液晶显示器的图像粘附程度。在向反铁电液晶显示器施加层结构控制电压波形之后,在同一面板上同时显示亮模式和暗模式。之后将所有象素驱动为暗显示模式。分别在驱动后15分钟和30分钟之后测量先前亮显示的象素的亮度和先前暗显示的象素的亮度之比,并绘制曲线(图像粘附度)。此处所用的层结构控制电压波形是具有正、负极的矩形波。此处,r30-30是以下述方式获得的曲线首先,向保持在30℃的反铁电液晶面板施加层结构控制电压波形,然后在保持在30℃的同一面板上同时进行亮显示和暗显示,之后将所有的象素驱动为暗显示模式,然后测量先前亮显示的象素的亮度和先前暗显示的象素的亮度之比,并绘制曲线(图像粘附度)。而对于r30-50线,首先向保持在30℃的反铁电液晶面板施加层结构控制电压波形,然后在保持在50℃的同一面板上同时进行亮显示和暗显示,之后将所有的象素驱动为暗显示模式,然后测量先前亮显示的象素的亮度和先前暗显示的象素的亮度之比,并绘制曲线(图像粘附度)。从这些图可以看出,若进行显示的温度与施加层结构控制电压波形的温度相同,则亮度比基本上不变,且图像粘附现象不发生,而进行显示的温度与施加层结构控制电压波形的温度不同时则相反。此处的“亮度”与透射率同义。
为调查其原因,通过在30℃以及从30℃→40℃→50℃→60℃→70℃→60℃→50℃→40℃→30℃施加层结构控制电压波形测量不同温度下的象素亮度。发现温度从30℃上升到50℃,亮度增加,如图7所示。当在偏振光显微镜下进行观察时,发现与30℃相比,50℃时的定向缺陷增加造成定向性能的降低。
还测量了液晶材料近晶相的层间距与温度的关系,结果示于图8。
根据以上实验,本发明人推测温度的变化引起反铁电液晶中层间距的变化,增加或减少定向缺陷等,从而改变亮度。例如,温度从30℃变化到50℃,层间距减小,定向缺陷增加,从而亮度增加,还发现若在亮度变化的定向条件下施加一特定值的电压(亮显示状态的电压值),层结构发生再定向,使得定向缺等消失并降低亮度。同样地还发现。若施加低于一特定值的电压(暗显示状态的电压值),层结构不发生再定向,结果定向缺陷不消失,从而亮度不变化。因此,如果象素在亮显示模式下驱动,定向缺陷消失,亮度下降;而象素若在暗显示模式下驱动,定向缺陷不消失,亮度不下降。由此在亮显示象素和显示象素之间产生差异,已经发现这种差异正是图像粘附的原因。
当仔细研究层间距和定向减弱程度的关系时,还发现层间距减少时发生定向减弱,而层间距增加时不发生。
这表明,在层间距最小时的温度下进行显示可以最有效地抑制图像粘附现象,因为在该温度下若温度略有波动层间距的变化可以保持为最小。如果被驱动进行显示的液晶面板的温度发生变化,且该变化是在减小层间距的方向上,则定向缺陷增加,亮度增加。在这种情况下,通过施加层结构控制电压波形,可以使层再定向并消除定向缺陷等,使亮度降低并抑制了象素退化,减弱了图像粘附现象。
由于向液晶面板施加层结构控制电压波形时整个屏幕是亮显示状态,屏幕观察者会感到闪亮不舒服。因此最好把背光源关掉,在这一期间使显示空白。
从上述研究结果,本发明人发现提供下述装置可以有效地减弱反铁电液晶显示的图像粘附现象。
首先,将被驱动进行显示的液晶面板保持在这样的温度下,即该温度使得夹在液晶面板之间的反铁电液晶材料的近晶层的层间距变为最小。
其次,接通电源后,当液晶面板温度达到使反铁电液晶近晶层的层间距最小的温度时,向液晶面板施加层结构控制电压波形。当进行显示过程中液晶面板温度变化时和又变回使层间距最小的温度时,也要施加层结构控制电压波形。
第三,在要向液晶面板施加层结构控制电压波形时,提供控制定时和温度的电压波形控制电路,第四,在向液晶显示面板施加层结构控制电压波形时,阴挡来自液晶显示器的背光源的光。
第五,监测液晶显示器的极化反转电流,从该电流值检测温度,而不是用温度传感器检测温度。
下面,参照附图详细描述实施上述装置的本发明的实施方案。
图9是本发明所用的反铁电液晶显示器的框图。
向根据本发明的反铁电液晶显示器提供两种电路,施加驱动电压波形的驱动电压波形电路12和控制层结构的层结构控制电压波形电路13,根据需要从中选择。电压波形控制电路14执行对从两个电路中选择输出电压波形的控制。根据从显示数据产生电路11施加的信号,驱动电压波形电路12通过电压波形控制电路14向扫描电压产生电路15和信号电压产生电路16施加信号。用以测量液晶面板10温度的温度传感器101安装在液晶面板10的表面上。来自温度传感器101的温度信息被送往电压波形控制电路14以根据温度从两个波形电路中自动选择。来自温度传感器的信息还传到控制加热器102的加热器控制电路17以把液晶显示面板10恒定保持在预定温度。
进而,在本发明中,还提供控制背光源103电源供应的背光源控制电路18,以根据来自电压波形控制电路14的信号控制背光源的通断。当选择层结构控制电压波形时,背光源截止,选择驱动电压波形时,背光源导通。这样可以减小观察者在观察施加层结构控制电压波形时产生显示的液晶面板屏幕时产生的不适感。
如前所述,图8示出本发明所用的液晶材料的层间距与温度的关系。从图8可看出,本发明所用的液晶材料的层间距在约50℃左右最小。鉴于此,电压波形控制电路14进行这样的控制,即使得对反铁电液晶显示器接通电源后,在液晶面板表面温度达到50℃时,施加至少一次,例如60秒的层结构控制电压波形。而且,如果由于加热器中止或环境温度猝变造成的加热器温度控制失误导致液晶面板表面降至30℃,再次施加层结构控制电压波形例如10秒钟,使液晶面板温度回到50℃。
在来自驱动电压波形电路12的驱动电压波形输出中,至少扫描电压波形包含两帧以进行完整的屏幕显示,如例如图4所示,其中一帧的电压波形与另一帧的极性关于0V对称。每一帧都包括用来确定象素显示状态的选择区间(Se)、用来保持在选择区间(Se)内确定的状态的非选择区间(NSe)、以及用来不管显示状态如图,把状态强制地复位至预定状态的复位区间(Rs)。在本发明中,在选择区间施加的脉冲设置为25V,在非选择区间施加的电压设置为8V。在复位区间,不施加电压,使得显示状态被强制地回到暗显示状态(反铁电状态),复位区间的长度选择为4ms。±40V的30Hz的矩形波用作层结构控制电压波形。
图10示出构成本发明的反铁电液晶显示器的液晶间板10的结构。本实施方案采用的液晶面板10包括其间夹有厚为约1.7μm的反铁电的液晶层20的一对玻璃衬底21a和21b;和用来把两个玻璃衬底粘结在一起的密封部件22a和22b。在玻璃衬底的相向的面上形成电极23a和23b,用高分子定向膜23a和23b涂敷这些电极并进行摩擦处理。在其中一个玻璃衬底的外表面上设置其偏振轴平行于摩擦轴的第一偏振板25a,且在另一个玻璃衬底的外表面上设置第二偏振板25b,其偏振轴方向与第一偏振板25a的偏振轴方向成90°角。而且,如图9所示,沿液晶面板10的外周安装加热器102,以把液晶面板恒定地保持在预定温度。温度传感器101安装在玻璃衬底表面上。
在上述实施方案中,可采用液晶的自发极化反转电流取代温度传感器101。在反铁电液晶分子从一种状态向另一种转变时有所谓的自动极化反转电流流动。电流值的大小取决于液晶分子自发极化(Ps)的数值,从而也取决于温度。因此,通过检测自发极化反转电流的数值,就可以高精度地确定液晶面板的温度。图11示出本发明采用的液晶的自动极化反转电流的温度的关系。反转电流测量象素可用作测量自发反转电流值的电极。
权利要求
1.一种反铁电液晶显示器,包括用来测量液晶面板温度的温度传感器、用来加热所述液晶面板的加热器、以及用来控制所述液晶面板温度的加热器控制电路,其中被驱动进行显示的所述液晶面板被保持在这样的温度下,即在该温度下夹在所述液晶面板之间的反铁电液晶材料的近晶相层间距变为最小。
2.一种反铁电液晶显示器,包括用来测量液晶面板温度的温度传感器、用来加热所述液晶面板的加热器、以及用来控制所述液晶面板温度的加热器控制电路,其中所述反铁电液晶显示器包括用来产生层结构控制电压波形的层结构控制电压波形电路,并且在接通电源,所述液晶面板的温度达到使反铁电液晶材料的近晶相层间距为最小的温度时,向所述液晶面板施加所述层结构控制电压波形至少一次。
3.一种如权利要求2所述的反铁电液晶显示器,其中当液晶面板的温度在显示过程中变化时以及在随后回复到使反铁电液晶材料的近晶相层间距最小的温度时,向所述液晶面板施加所述层结构控制电压波形至少一次。
4.一种反铁电液晶显示器,具有用来测量液晶面板温度的温度传感器,其中所述反铁电液晶显示器包括用来产生层结构控制电压波形的层结构控制电压波形电路;以及在向所述液晶面板施加所述层结构控制电压波形时,控制液晶面板的定时和温度的电压波形控制电路。
5.一种如权利要求2-4中任一项所述的反铁电液晶显示器,其中当向所述液晶面板施加所述层结构控制电压波形时,来自背光源的光被阻挡。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的反铁电液晶显示器,其中通过监测液晶自发极化反转电流获得所述液晶面板的温度信息。
全文摘要
一种反铁电液晶显示器,包括用来测量液晶面板(10)温度的温度传感器、用来加热所述液晶面板(10)的加热器(102)、以及用来控制所述液晶面板(10)温度的加热器控制电路(17),其中:被驱动进行显示的所述液晶面板(10)被保持在这样的温度下,即在该温度下夹在所述液晶面板(10)之间的反铁电液晶材料的近晶相层间距变为最小。在接通电源,所述液晶面板(10)的温度达到使反铁电液晶材料的近晶相层间距为最小的温度时,向所述液晶面板(10)施加所述层结构控制电压波形至少一次。
文档编号G02F1/141GK1242839SQ98801610
公开日2000年1月26日 申请日期1998年9月14日 优先权日1997年10月1日
发明者近藤真哉 申请人:西铁城时计株式会社
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