JP3583296B2

JP3583296B2 - Liquid crystal display device and driving method thereof

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Publication number: JP3583296B2
Application number: JP21651498A
Authority: JP
Inventors: 裕幸高橋; 健司亀山
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-07-15
Filing date: 1998-07-15
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2018-07-15
Also published as: JP2000028995A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、双安定性を有する液晶表示装置およびその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
高速応答性を有する液晶の動作モードとして、双安定性を有するＢＴＮ（ＢＩＳｔａｂｌｅＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ、双安定ねじれネマティング）方式に関する提案が、特公平１−５１８１８、特開平６−２３０７５１、特開平８−１０１３７１、特開平８−３１３８７８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においては、スイッチング原理が記載されでいるのみで実際の表示装置の駆動に関する記載が全く無い。また、後３者においては、単純マトリクス駆動方式による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、高速応答性を有し、正常に動作する温度範囲が広い、高品位な双安定性を有するＢＴＮ液晶表示装置および該液晶表示装置を使用した駆動方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、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層を挟持し、該液晶層に電圧を印加して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、かつ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、さらに該選択された準安定状態を維持するための電圧を印加することができ、前記２つの準安定状態のいずれか一方を選択するための２つの選択電圧がそれぞれが可変である電圧パルスである液晶表示装置であって、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以下のものであることを特徴とする液晶表示装置および該液晶表示装置を使用した駆動方法を提供することにより、前記課題を解決することができた。
【０００５】
以下、本発明を図面に基づいて具体的に説明する。
ただし、本発明は以下の図面のものに限定されない。
図１に、本発明にかかる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およびその動作を示す。下基板１１と上基板１２間に液晶層３０が挟持されている。２１と２２は液晶層に電圧を印加するための透明電極、３１と３２は液晶を配向させるための配向膜である。４１と４２は偏光板である。ここで用いる液晶層は、液晶層厚の約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。
【０００６】
前記カイラルネマティック液晶層は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。この傾斜角は約２゜から３０゜程度が好ましい。傾斜角が前記範囲より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、傾斜角が前記範囲より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を生ずる。この図の構成では、初期状態において上下基板界面での液晶の傾きが逆となるように構成されている。
【０００７】
液晶の自然ねじれピッチｐは液晶層厚ｄの約１倍から３倍の間に設定される。液晶層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０．２２μｍから０．３０μｍｍ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。
【０００８】
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、リセットパルスとも呼ふ）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、初期状態から２つの準安定状態のうちの少なくとも一方に変化させるのに要する電圧しきい値（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。
【０００９】
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および偏光板の配置ては暗状態になる。
【００１０】
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の準安定状態と呼ふ）になり、ここに示した一般的な素子構成および偏光板の配置では明状態になる。
【００１１】
各印加波形とそれに対する光学的応答を図２に示す。図２ａ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２ｂ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２ｃ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２ｄは交流パルス波形で２ｎｄパルス電圧が臨界値以上の場合をそれぞれ示す。前記リセットパルスおよび２ｎｄパルスは交流パルスでも良いし、単極性パルスでもよい。たた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、表示パネルを構成する走査電極１本あるいは数本ごとに極性を変えて印加する必要かある。
【００１２】
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および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および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および印加する２ｎｄパルスの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パルスの波高値によって図３のような変化を示す。したがって図３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。
【００１３】
また、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Ｖ２ｎｄ（Ｕ）、Ｖ２ｎｄ（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、Ｖ２ｎｄ（Ｕ）−Ｖ２ｎｄ（Ｔ）が大きいほとｄ／ｐマージンが大きくなり、セルギャップ（液晶層厚）のバラッキ許容範囲の点で有利になる。しかしなか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〔Ｖ２ｎｄ（Ｕ）−Ｖ２ｎｄ（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が及び、表示品質を損なうことになるので、Ｖ２ｎｄ（Ｕ）−Ｖ２ｎｄ（Ｔ）をむやみに大きくすることはできす、したがってｄ／ｐマージンもある程度制限されてしまう。
【００１４】
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）の大きさががなり制約されてじまう。
【００１５】
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ン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さらに生じてしまう。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。
【００１６】
本発明の特徴の一つは、前記問題点を解決するために、前記２つの準安定状態のいずれか一方を選択するための２つの２ｎｄパルス波高値を、固定せすに可変としたことにある。
【００１７】
前述したように、Ｕ状態、Ｔ状態の境界ｄ／ｐ値は、２ｎｄパルス波高値によって図３のような変化を示し、２ｎｄパルス波高値を増大させると前記境界ｄ／ｐ値はｄ／ｐが大きい方向に変化し、逆に２ｎｄパルス波高値を減少させると前記境界ｄ／ｐ値はｄ／ｐが小さい方向に変化する。したがって、２つの２ｎｄパルス波高値〔Ｖ２ｎｄ（Ｕ）およびＶ２ｎｄ（Ｔ）〕の設定を調整することによって、Ｕ状態、Ｔ状態の任意な選択が可能であるｄ／ｐ値の範囲を、環境温度による両状態の境界ｄ／ｐ値の変化に追従させ、正常に動作する温度範囲を拡大することが可能となる。
【００１８】
具体的には、温度の上昇（前記Ｕ状態、Ｔ状態の境界ｄ／ｐ値が減少する）に対しては、２つの２ｎｄパルス波高値〔Ｖ２ｎｄ（Ｕ）およびＶ２ｎｄ（Ｔ）〕を増大させ、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、２つの２ｎｄパルス波高値〔Ｖ２ｎｄ（Ｕ）およびＶ２ｎｄ（Ｔ）〕を減少させて調整すれば良い。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環境温度に対応して維持できる。
【００１９】
また、本発明の液晶表示装置は、走査電極群と信号電極群とで形成される画素マルチプレクス駆動することにより、表示容量が大きく、かつ環境温度の変化に対応して正常に動作する（Ｕ状態、Ｔ状態の選択が環境の温度の変化に対応して正常に行われる）液晶表示装置を得ることができる。
【００２０】
前述のように、走査電極群と信号電極群とで形成される画素マルチプレクス駆動する場合、非選択時に少なくとも〔Ｖ２ｎｄ（Ｕ）−Ｖ２ｎｄ（Ｔ）〕／２の電圧が印加されるが、この〔Ｖ２ｎｄ（Ｕ）−Ｖ２ｎｄ（Ｔ）〕が、初期状態から２つの準安定状態の内の少なくとも一方に変化させるに要する電圧しきい値（Ｖｔｈ）の２倍よりもよりも大きいと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ので、Ｖ２ｎｄ（Ｕ）−Ｖ２ｎｄ（Ｔ）がＶｔｈの２倍よりも小さいことが必要である。
【００２１】
さらに、非選択電圧が２つの準安定状態間の臨界値（Ｖｃ）よりも小さいこと、すなわち、Ｖ２ｎｄ（Ｕ）−Ｖ２ｎｄ（Ｔ）が臨界値（Ｖｃ）の２倍よりも小さい電圧パルスであることが好ましい。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。
【００２２】
本発明者らは、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い出した。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と、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、Ｖ２ｎｄ（Ｔ）とＶ２ｎｄ（Ｕ）を印加した場合のそれそれのバックフローの大きさ（リセット状態がらの緩和速度）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。
本発明者ら前記知見に基づき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い出した。
【００２３】
また、本発明の液晶表示装置においては、液晶層に封入された液晶晶材料は０℃において、動粘性率が４０ｍｍ^２／ｓ以下のものが好ましいことを見出した。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）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。
【００２４】
そこで、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をさらに行った結果から、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マージンの減少および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、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、ことを見出した。
【００２５】
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、その他、ｄ／ｐマージンは誘電異方性（Δε）とも密接な関係があり、誘電異方性（Δε）はある程度大きい方がｄ／ｐマージンも大きく、逆に誘電異方性（Δε）が小さいとｄ／ｐマージンも小さくなる傾向があり、本発明者等は種々の液晶材料を用いた実験から、本発明の液晶表示装置の液晶層に封入された液晶材料の誘電異方性（Δε）が約３．０以上のときに良好なｄ／ｐマージンが得られることも見い出した。
【００２６】
本発明の液晶表示装置には、２つの２ｎｄパルス波高値（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任意の値に調整する機構を設けることが好ましい。ノート型やラップトップタイプの、パソコンおよびワート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し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方式の液晶表示装置においても同様に、その機器の使用者が２ｎｄパルス波高値を任意に調整する機構を設けることにより、Ｕ状態、Ｔ状態の境界ｄ／ｐ値と２ｎｄパルス条件の関係が温度によって変化しても、その変化に追従してＵ状態、Ｔ状態の任意な選択が可能であるように２つの２ｎｄパルス波高値が調整可能となるので、ＢＴＮ方式の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駆動方法が可能となる。
【００２７】
前記２つの２ｎｄパルス波高値の調整は、それそれ独立した調整つまみ等て行なわれてもよいし、１つの調整つまみ等によって２つの２ｎｄパルス波高値が連動して変化することにより行なわれてもよい。また後者の場合、２つの２ｎｄパルス波高値の関係は、両者の差が常に一定になるように設定されてもよいし、または、ｄ／ｐマージンがなるべく大きく確保されるように、温度により両者の差が変化するように設定されてもよい。
【００２８】
さらに、本発明の液晶表示装置には、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、２つの２ｎｄパルス波高値を自動調整する機構を設けてもよい。例えば、前記２つの２ｎｄパルス波高値を自動調整する機構としては、使用する液晶材料やセルギャップおよび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パルス条件の関係についての温度依存性を予め把握し、温度による前記境界ｄ／ｐ値の変化が生じても、Ｕ状態、Ｔ状態の任意な選択が可能であるような２つの２ｎｄパルス波高値〔Ｖ２ｎｄ（Ｕ）およひＶ２ｎｄ（Ｔ）〕をその温度に対してプログラミングしたプログラムを有し、かつ温度センサーにより液晶表示素子がおかれた環境の温度を計測した結果と前記プログラムを利用して、その環境の温度に対応した２つの２ｎｄパルスの一方が入力信号に従って印加できる機構が挙げられる。
前記のような機構を採用することで、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走査を何等行なわなくても、ＢＴＮ方式の液晶表示装置においても広い温度範囲において良好な表示性能を維持する駆動方法が可能となる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示し、本発明の液晶表示装置およびその駆動方法を具体的に説明する。
【００３０】
実施例１
透明電極を有するガラス基板にポリイミドの配向膜（日本合成コム製ＡＬ−３０４６）を形成し、ラビングによる配向処理を行なった。同様の処理を行なった別の基板と前記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、基板問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（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℃問で２％程度と無視できるほとに小さい）。この液晶セルを挟むように２枚の偏光板を配設した。一方の偏光板はその透過軸が基板（と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。
【００３１】
この液晶セルに、種々の環境温度下で、ＷＲ（リセットパルス幅）：２ｍｓｅｃ、Ｗ２ｎｄ（２ｎｄパルス幅）：１２５μｓｅｃ、ＶＲ（リセットパルス波高値）２５ｖが共通であり、Ｖ２ｎｄ（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でそれそれ印加し、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。その結果を図５に示す。
【００３２】
次に環境温度を０℃および４０℃に固定して、上述の２種の駆動波形条件のうちのＶ２ｎｄを、Ｖ２ｎｄ（Ｕ）とＶ２ｎｄ（Ｔ）の差を２ｖに保ちながら種々変えて、Ｕ状態、Ｔ状態の選択が可能になるｄ／ｐ範囲のＶ２ｎｄ依存性を調べたところ、いずれの温度においてもＶ２ｎｄにより、該Ｕ状態および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Ｖ２ｎｄによって該Ｕ状態およびＴ状態の選択が可能になるｄ／ｐ範囲をほほ−定に調整することが可能であることがわかった。０℃および４０℃における結果をそれぞれ図６および図７に示す。
【００３３】
実施例２〜２１および比較例１〜２
実施例１で作製した液晶セルの作製過程とほぼ同様であるが、スペーサとしてポリマーフィルムスペーサではなく、均一粒径のシリカビーススペーサを用い、セルギャップ２．１μｍの一定ギャップセルを作製した。封入した液晶材料等も実施例１と同様である。この液晶セル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、ＷＲ（リセットパルス幅）：２ｍｓｅｃ、ＶＲ（リセットパルス波高値）：２５ｖ、Ｗ２ｎｄ（２ｎｄパルス幅）：１２５μｓｅｃ、Ｖ２ｎｄ（Ｔ）：２ｖとし、種々のＶ２ｎｄ（Ｕ）において、Ｖ２ｎｄ（Ｕ）とＶ２ｎｄ（Ｔ）の差の１／２（非選択時に液晶層に印加される電圧パルス波高値）と選択された準安定状態の維持安定性の関係を調へた。その結果を表１に示す。予め調べたこの系におけるＶｃおよびＶｔｈはそれそれ３．０ｖおよび１１．０ｖであった。Ｖ２ｎｄ（Ｕ）とＶ２ｎｄ（Ｔ）の差の１／２（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。
【００３４】
【表１】

【００３５】
【表２】

【００３６】
【表３】

【００３７】
実施例２２〜２６および比較例３〜８
実施例１で作製した液晶セルの作製過程とほほ同様であり、動粘性率が異なる種々の液晶材料をそれそれ封入して楔型液晶セルを作製し、２０℃において、ＷＲ：２ｍｓｅｃ、Ｗ２ｎｄ：１２５μｓｅｃ、ＶＲ：２５ｖが共通であり、Ｖ２ｎｄ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ヤ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２に示す。２０℃における液晶材料の動粘性率が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、動粘性率が１７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。
【００３８】
【表４】

【００３９】
実施例２７〜３１および比較例９〜１１
実施例１で作製した液晶セルの作製過程とほほ同様であり、２０℃における液晶材料の動粘性率が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それ封入して楔型液晶セルを作製し、２０℃および０℃において、ＷＲ：２ｍｓｅｃ、Ｗ２ｎｄ：１２５μｓｅｃ、ＶＲ：２５ｖが共通であり、Ｖ２ｎｄ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ヤ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へた。その結果を表３に示す。０℃における動粘性率が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。
【００４０】
【表５】

【００４１】
【表６】

【００４２】
実施例３２〜３６および比較例１２〜１４
実施例１で作製した液晶セルの作製過程とほほ同様であり、Δεが異なる種々の液晶材料をそれぞれ封入して楔型液晶セルを作製し、２０℃において、ＷＲ：２ｍｓｅｃ、Ｗ２ｎｄ：１２５μｓｅｃ、ＶＲ：２５ｖが共通であり、Ｖ２ｎｄ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ヤ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。Δεとが概ね３．０以上の場合は比較的大きなｄ／ｐマーシンが得られるが、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。
【００４３】
【表７】

【００４４】
実施例３７
実施例２で作製した液晶セル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、概ね図８に示すような構成の液晶表示装置を作製した。この装置には、装置の使用者が駆動波形におけるＶ２ｎｄ（Ｕ）およびＶ２ｎｄ（Ｔ）の２つのＶ２ｎｄのうちのＶ２ｎｄ（Ｔ）を任意の値に調整できるような回路および調整ツマミ（可変抵抗：Ａ）と、Ｖ２ｎｄ（Ｕ）とＶ２ｎｄ（Ｔ）の差を調節する調整ツマミ（可変抵抗Ｂ）を設けた。駆動波形の基本設定条件は、ＷＲ：２ｍｓｅｃ、Ｗ２ｎｄ：１２５μｓｅｃ、ＶＲ：２５ｖとし、またＶ２ｎｄ（Ｕ）とＶ２ｎｄ（Ｔ）の差を２ｖに設定した。
【００４５】
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調整ツマミでＶ２ｎｄ（Ｔ）を調整した。このときのＶ２ｎｄ（Ｔ）は２．０ｖてあり、したがってＶ２ｎｄ（Ｕ）は４．０ｖであった。次に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、Ｕ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、Ｖ２ｎｄ（Ｔ）の調整ツマミでＶ２ｎｄ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Ｖ２ｎｄ（Ｔ）を調べたところ２．８ｖであり、したがってＶ２ｎｄ（Ｕ）は４．８ｖであった。次に表示装置が置かれた環境温度を０℃にして１時間静置したところ、Ｔ状態の選択が全く行われす、常にＵ状態が選択されていることが確認されたが、Ｖ２ｎｄ（Ｔ）の調整ツマミでＶ２ｎｄ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Ｖ２ｎｄ（Ｔ）を調べたところ０．７ｖであり、したがってＶ２ｎｄ（Ｕ）は２．７ｖであった。
【００４６】
実施例３８
実施例３７の液晶表示装置に、さらに液晶パネルの温度を計測する温度センサー、および計測された温度に応じてＶ２ｎｄ（Ｕ）およびＶ２ｎｄ（Ｔ）を予めプログラミングされた値にするための回路（Ｃ）を設け、図９にしめすような構成の液晶表示装置を作製した。駆動波形の基本的設定条件は、ＷＲ：２ｍｓｅｃ、Ｗ２ｎｄ：１２５μｓｅｃ、ＶＲ：２５ｖとした。Ｖ２ｎｄについては、同様の材料およ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、温度依存およびＶ２ｎｄ依存のデータ、さらに図１０に示す、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のデータを用いて、計測された各温度に対する適切なＶ２ｎｄ（Ｕ）およびＶ２ｎｄ（Ｔ）をプログラミングした。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が確認できた。
【００４７】
実施例３９
実施例３８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。駆動波形に関する設定はすべて実施例３８と同様にした。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とうかを調へたところ、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。
【００４８】
以下、本発明の実施態様を示す。
１．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挟持し、電圧を印加して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、かつ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、さらに該選択された準安定状態を維持するための電圧を印加することができる液晶表示装置において、前記２つの準安定状態のいずれか一方を選択するための２つの選択電圧がそれぞれが可変である電圧パルスであることを特徴とする液晶表示装置および該液晶表示装置を用いた駆動方法。
２．２つの準安定状態のいずれか一方を選択するためにそれぞれが可変である２つの選択電圧が、温度の上昇（前記Ｕ状態、Ｔ状態の境界ｄ／ｐ値が減少する）に対しては、２つの２ｎｄパルス波高値〔Ｖ２ｎｄ（Ｕ）およびＶ２ｎ（Ｖ）〕を増大させ、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、２つの２ｎｄパルス波高値〔Ｖ２ｎｄ（Ｕ）およびＶ２ｎｄ（Ｖ）〕を減少させて調整するものである前記１の液晶表示装置および該液晶表示装置を用いた駆動方法。
【００４９】
３．一対の透明電極基板にはそれそれ走査電極群、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を特徴とする前記１〜２の液晶表示装置および該液晶表示装置を用いた駆動方法。
４．非選択電圧が、初期状態から２つの準安定状態の内の少なくとも一方に変化させるに要する電圧しきい値（Ｖｔｈ）よりも小さいこと、すなわち、Ｖ２ｎｄ（Ｕ）−Ｖ２ｎｄ（Ｔ）がＶｔｈの２倍よりも小さい前記１〜３の液晶表示装置および該液晶表示装置を用いた駆動方法。
５．非選択電圧が２つの準安定状態間の臨界値（Ｖｃ）よりも小さいこと、すなわち、Ｖ２ｎｄ（Ｕ）−Ｖ２ｎｄ（Ｔ）が臨界値（Ｖｃ）の２倍よりも小さい電圧パルスである前記１〜４の液晶表示装置および該液晶表示装置を用いた駆動方法。
【００５０】
６．液晶層に封入された液晶晶材料が動粘性率が２０℃で１７ｍｍ^２／ｓ以下のものである前記１〜５の液晶表示装置および該液晶表示装置を用いた駆動方法。
７．液晶層に封入された液晶晶材料が、０℃において、動粘性率が４０ｍｍ^２／ｓ以下のものである前記６の液晶表示装置および該液晶表示装置を用いた駆動方法。
８．液晶層に封入された液晶材料が、誘電異方性（Δε）が３．０以上の液晶材料である前記１〜７の液晶表示装置および該液晶表示装置を用いた駆動方法。
【００５１】
９．２つの２ｎｄパルス波高値（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）を任意の値に調整する機構を有する請求項１〜８のいずれかに記載の液晶表示装置および該液晶表示装置を用いた駆動方法。
１０．２つの２ｎｄパルス波高値の調整は、それそれ独立した調整つまみ等て行なわれてもよい前記９の液晶表示装置および該液晶表示装置を用いた駆動方法。
１１．２つの２ｎｄパルス波高値の調整は１つの調整つまみ等によって２つの２ｎｄパルス波高値が連動して変化することにより行なわれる前記９の液晶表示装置および該液晶表示装置を用いた駆動方法。
【００５２】
１２．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、２つの２ｎｄパルス波高値を自動調整する機構を設けた前記１〜１１の液晶表示装置および該液晶表示装置を用いた駆動方法。
１３．２つの２ｎｄパルス波高値を自動調整する機構が、使用する液晶材料やセルキヤップおよび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パルス条件の関係についての温度依存性を予め把握し、温度による前記境界ｄ／ｐ値の変化が生じても、Ｕ状態、Ｔ状態の任意な選択が可能であるような２つの２ｎｄパルス波高値〔Ｖ２ｎｄ（Ｕ）およひＶ２ｎｄ（Ｔ）〕をその温度に対してプログラミングしたプログラムを有し、かつ温度センサーにより液晶表示素子がおかれた環境の温度を計測した結果と前記プログラムを利用して、その環境の温度に対応した２つの２ｎｄパルスの一方が入力信号に従って印加されるような機構である液晶表示装置および該液晶表示装置を用いた駆動方法。
【００５３】
【効果】
１．Ｕ状態、Ｔ状態の任意な選択が可能であるｄ／ｐ範囲を、環境温度による両状態の境界ｄ／ｐ値の変化に追従させ、正常に動作する温度範囲を拡大することが可能な液晶表示装置およびその駆動方法が得られる。
２．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）温度範囲が広い表示装置およびその駆動方法が得られる。
３．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およびその駆動方法が得られる。
４．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およびその駆動方法が得られる。
【００５４】
５．使用環境温度の中心となる常温（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およびその駆動方法が得られる。
６．温度の低下によるｄ／ｐマージンの減少および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、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）温度範囲の拡大を可能とする液晶表示装置およびその駆動方法が得られる。
７．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およびその駆動方法が得られる。
【００５５】
８．ＴＮ方式の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液晶表示装置およびその駆動方法が得られる。
９．液晶表示装置あるいは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なわなくても、ＢＴＮ方式の液晶表示装置においても広い温度範囲において良好な表示性能を維持する液晶表示装置およびその駆動方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる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模式断面図である。
【図２】各印加波形とそれに対する光学的応答を示す図である。
図２ａ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２ｂ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２ｃ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２ｄは交流パルス波形で２ｎｄパルス電圧が臨界値以上の場合
【図３】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図である。
【図４】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図である。
【図５】Ｕ状態およびＴ状態の選択可能なｄ／ｐ範囲の温度依存を示す図である。
【図６】０℃におけるＵ状態およびＴ状態の選択可能なｄ／ｐ範囲の温度依存を示す図である。
【図７】４０℃におけるＵ状態およびＴ状態の選択可能なｄ／ｐ範囲の温度依存を示す図である。
【図８】実施例３７の液晶表示装置の構成を示す図である。
【図９】実施例３８の液晶表示装置構成を示す図である。
【図１０】実施例３８の液晶表示装置の駆動に用いる、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のデータを示す図である。
【符号の説明】
１１下基板
１２上基板
２１液晶層に電圧を印加するための透明電極
２２液晶層に電圧を印加するための透明電極
３１液晶を配向させるためための配向膜
３２液晶を配向させるためための配向膜
４１透明電極
４２透明電極
ｄ液晶層厚
ｐ液晶のねじれピッチ[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a liquid crystal display device having bistability and a driving method thereof.
[0002]
[Prior art]
As an operation mode of a liquid crystal having a high-speed response, a proposal regarding a BTN (BIstable Twisted Nematic, bistable twisted nematic) system having bistability is disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-51818; This is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-313878. The BTN system is a system having a high-speed response and a possibility of high-quality liquid crystal display. However, in Japanese Patent Publication No. 1-51818, only the switching principle is described, and there is no description regarding the actual driving of the display device. . The latter three proposals have been made with respect to driving of a display device by a simple matrix driving method, but do not mention at all the influence of temperature on display characteristics and means for compensating the influence.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a BTN liquid crystal display device having high-speed response, a wide temperature range in which normal operation is performed, and high quality bistability, and a driving method using the liquid crystal display device.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present inventionThe liquid crystal layer thickness of 1 is set between a pair of transparent electrode substrates that have been subjected to an alignment process so that the directions of the alignment processes are substantially parallel and the tilt of the liquid crystal molecules at the interface with the substrates is substantially parallel between the upper and lower substrates. A chiral nematic liquid crystal layer having a positive dielectric anisotropy, having a natural twist pitch of 2 to 3 times, is sandwiched, and a voltage is applied to the liquid crystal layer to cause a Freedericksz transition. And a second alignment state in which the twist angle of the liquid crystal molecules is approximately 360 °, and a second alignment state in which the twist angle of the liquid crystal molecules is approximately 0 °, and Applying a reset voltage for causing a Freedericksz transition in the liquid crystal layer to bring the liquid crystal layer into a reset state, thereafter applying a selection voltage for selecting one of two metastable states, and further applying the selected metastable state; To maintain state Wherein the two selection voltages for selecting one of the two metastable states are voltage pulses each of which is variable, wherein the chiral nematic liquid crystal is Kinematic viscosity is 17mm at 20 ℃ ² / S or lessThe problem was solved by providing a liquid crystal display device and a driving method using the liquid crystal display device.
[0005]
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
However, the present invention is not limited to the following drawings.
FIG. 1 shows an example of a configuration of a liquid crystal display device of a BTN (Bistable Twisted Nematic) type according to the present invention and its operation. A liquid crystal layer 30 is sandwiched between the lower substrate 11 and the upper substrate 12.

Reference numerals

21 and 22 denote transparent electrodes for applying a voltage to the liquid crystal layer, and reference numerals 31 and 32 denote alignment films for aligning the liquid crystal. 41 and 42 are polarizing plates. The liquid crystal layer used here is a chiral nematic liquid crystal having a positive natural dielectric anisotropy having a natural pitch of about 1 to 3 times the thickness of the liquid crystal layer.
[0006]
In the chiral nematic liquid crystal layer, the liquid crystal is aligned in a direction slightly inclined from the substrate surface by the alignment film subjected to the alignment treatment. This inclination angle is preferably about 2 ° to 30 °. If the inclination angle is smaller than the above range, the bistable operation becomes unstable and good switching cannot be performed. If the tilt angle is too large, the viewing angle dependency of the display characteristics increases. In the configuration shown in this figure, the inclination of the liquid crystal at the interface between the upper and lower substrates is reversed in the initial state.
[0007]
The natural twist pitch p of the liquid crystal is set between about 1 and 3 times the liquid crystal layer thickness d. The product Δnd of the birefringence and the thickness of the liquid crystal layer is configured to be approximately の of the wavelength of the observation light, specifically, 0.20 μm to 0.35 μm, preferably 0.22 μm to 0.30 μmm. Is done. Further, one polarizing plate is disposed so that its light transmission axis forms an angle of approximately 45 ° (35 ° to 55 °) with the orientation direction of the liquid crystal at the interface between the substrates, and the other polarizing plate has the light transmitting axis. The transmission axis is arranged so as to be symmetric with the light transmission axis of the other polarizing plate with respect to the orientation direction of the liquid crystal at the substrate interface.
[0008]
First, the switching operation of the BTN will be described. The driving waveform includes a voltage pulse for causing Freedericks transition (hereinafter, also referred to as a reset pulse), and a voltage pulse for selecting one of two metastable states (hereinafter, a second pulse). Is called). The reset pulse is a voltage pulse equal to or higher than a voltage threshold (Vth) required to change from the initial state to at least one of the two metastable states, and the second pulse is a critical pulse between the two metastable states. This is a voltage pulse selected based on the value (Vc).
[0009]
When the second pulse voltage is equal to or lower than the critical value, the liquid crystal molecules are further increased by 180 ° from the initial state (approximately 180 ° twist) due to a backflow caused by rapid relaxation from the reset state (the arrangement of the liquid crystal molecules is a homeotropic state). It becomes twisted, that is, a metastable state of about 360 ° twist (hereinafter, referred to as metastable state of T), and the general element configuration and the arrangement of the polarizing plate shown here become dark.
[0010]
On the other hand, when the peak value of the second pulse is equal to or larger than the threshold value, the backflow is suppressed, and thus the liquid crystal molecules have a twist of 180 ° smaller than the initial state, that is, a metastable state of approximately 0 ° (hereinafter referred to as “U”). (Referred to as a metastable state), and the general element configuration and the arrangement of the polarizing plate shown here result in a bright state.
[0011]
FIG. 2 shows each applied waveform and its optical response. FIG. 2A is a unipolar pulse waveform when the 2nd pulse voltage is below the critical value, FIG. 2B is an AC pulse waveform when the 2nd pulse voltage is below the critical value, and FIG. 2C is a unipolar pulse waveform where the 2nd pulse voltage is above the critical value. In FIG. 2d, FIG. 2d shows a case where the second pulse voltage is equal to or more than the critical value in the AC pulse waveform. The reset pulse and the second pulse may be AC pulses or unipolar pulses. However, in the case of a unipolar pulse, the polarity is applied while changing the polarity periodically so that no electric charge is accumulated in the liquid crystal layer, or the polarity is applied while changing the polarity of one or several scanning electrodes constituting the display panel. Is it necessary?
[0012]
Next, the drive waveform condition of the metastable state selected after the Freedericksz transition and the dependence on d / p (liquid crystal layer thickness / natural twist pitch of liquid crystal) will be described.
FIG. 3 schematically shows the relationship between d / p and the 2nd pulse peak value regarding the metastable state selected after the Freedericksz transition.
When the reset pulse condition and the 2nd pulse width are fixed, the metastable state selected after the Freedericks transition greatly depends on d / p and the waveform condition of the applied 2nd pulse. With respect to d / p, a metastable state of T is set in a region where d / p is larger and a metastable state of U is set in a region where d / p is smaller with a certain d / p value as a boundary. The value changes as shown in FIG. 3 depending on the peak value of the second pulse. Therefore, in FIG. 3, if the d / p value of the liquid crystal cell is defined as the critical value at the intersection with the line indicating the d / p boundary value, and the second pulse peak value is set to a voltage higher than the critical value, the U state and the critical value are reduced. If the voltage is also small, a T state can be obtained, and two metastable states can be arbitrarily selected.
[0013]
Further, when the 2nd pulse peak values for selecting the metastable state of both the U state and the T state are V2nd (U) and V2nd (T) as shown in FIG. 3, respectively, the d / p margin (U state, T The d / p range in which the state can be selected is the range indicated by the arrow in the figure, and the larger V2nd (U) -V2nd (T), the larger the d / p margin, and the cell gap (liquid crystal layer thickness). ) Is advantageous in terms of the tolerance range. However, when multiplex driving is performed on the pixel formed by the scanning electrode and the signal electrode, a voltage of at least [V2nd (U) -V2nd (T)] / 2 is applied when the pixel is not selected. If it exceeds a certain level, the U state and the T state cannot be selected properly, or the transmittance characteristics of the obtained display state will be adversely affected and the display quality will be impaired. Therefore, V2nd (U) -V2nd (T) Can be increased unnecessarily, so that the d / p margin is also limited to some extent.
[0014]
When the display capacity increases and the number of scanning electrodes increases, the width of the second pulse needs to be reduced (the application time is shortened). However, as the width of the second pulse is reduced, the U state shown in FIG. The change in the vertical axis direction of the line indicating the boundary of the T state is small, and thus the d / p margin changes in the decreasing direction.
As described above, in the present method, particularly when the display capacity is increased, the size of the d / p margin (the d / p range in which the U state and the T state can be selected) is limited, which is limited.
[0015]
The above is the case of a constant temperature (for example, room temperature) without considering the change of the temperature of the use environment. The line indicating the boundary between the U state and the T state in FIG. The line indicating the boundary tends to shift in the direction of increasing d / p when the temperature is decreased, and shifts in the direction of decreasing d / p when the temperature is increased. Under the condition where the / p margin is relatively small, it becomes impossible to select the U state and the T state satisfactorily due to the temperature change, and the inconvenience that the temperature range for normal operation is narrowed further occurs. FIG. 4 schematically shows a tendency of a change in the d / p absolute value range in which the U state and the T state can be selected under a fixed waveform condition by temperature.
[0016]
One of the features of the present invention is that in order to solve the above problem, two 2nd pulse peak values for selecting one of the two metastable states are made variable to be fixed. is there.
[0017]
As described above, the boundary d / p value between the U state and the T state changes as shown in FIG. 3 according to the second pulse peak value, and when the second pulse peak value is increased, the boundary d / p value becomes d / p. Changes to a larger value, and conversely, when the peak value of the second pulse is reduced, the boundary d / p value changes to a smaller d / p value. Therefore, by adjusting the settings of the two 2nd pulse peak values [V2nd (U) and V2nd (T)], the range of the d / p value in which the U state and the T state can be arbitrarily selected is set to the environmental temperature. , The change in the boundary d / p value between the two states can be followed, and the temperature range in which normal operation can be performed can be expanded.
[0018]
Specifically, in response to an increase in temperature (the boundary d / p value between the U state and the T state decreases), the two 2nd pulse peak values [V2nd (U) and V2nd (T)] are increased. Conversely, when the temperature drops (the boundary d / p value between the U state and the T state increases), the two 2nd pulse peak values [V2nd (U) and V2nd (T)] are decreased and adjusted. Just do it. By doing so, the metastable state selected during the selection period can be maintained corresponding to the environmental temperature.
[0019]
In addition, the liquid crystal display device of the present invention has a large display capacity and operates normally in response to a change in environmental temperature by performing pixel multiplex driving formed by the scan electrode group and the signal electrode group (U (The selection of the state and the T state is performed normally in response to the change in the temperature of the environment).
[0020]
As described above, when performing the pixel multiplex driving formed by the scanning electrode group and the signal electrode group, a voltage of at least [V2nd (U) −V2nd (T)] / 2 is applied when not selected. If [V2nd (U) -V2nd (T)] is larger than twice the voltage threshold (Vth) required to change from the initial state to at least one of the two metastable states, Since the liquid crystal layer is always in the reset state and the U state and the T state cannot be selected normally, V2nd (U) -V2nd (T) needs to be smaller than twice Vth.
[0021]
Furthermore, a voltage pulse in which the unselection voltage is smaller than a critical value (Vc) between two metastable states, that is, V2nd (U) -V2nd (T) is smaller than twice the critical value (Vc). Is preferred. By doing so, the metastable state selected during the selection period can be stably maintained during the non-selection period.
[0022]
The present inventors have found that the d / p margin (d / p range in which the U state and the T state can be selected) is closely related to the kinematic viscosity of the liquid crystal material to be used. It has been found that when the d / p margin is large and the kinematic viscosity is large, the d / p margin becomes small. This is related to the rate of change of the liquid crystal molecules to the reset state during the reset pulse application period.The smaller the kinematic viscosity of the liquid crystal material, the more completely the homeotropic state of the molecules at the end of reset pulse application is. As the distance becomes closer, the backflow following the reset pulse also becomes larger, and the difference between the magnitude of the backflow (relaxation speed due to the reset state) when V2nd (T) and V2nd (U) are applied is different. It is considered that the d / p margin increases as a result.
From experiments using various liquid crystal materials based on the above findings, the kinematic viscosity at 20 ° C. was approximately 17 mm.²It has been found that a good d / p margin can be obtained when the ratio is not more than / s.
[0023]
In the liquid crystal display device of the present invention, the liquid crystal crystal material sealed in the liquid crystal layer has a kinematic viscosity of 40 mm at 0 ° C.²/ S is preferred. As described above, the d / p margin (the d / p range in which the U state and the T state can be selected) is closely related to the kinematic viscosity of the liquid crystal material used, and the kinematic viscosity at room temperature (room temperature) of 20 ° C. Is about 17mm²A good d / p margin can be obtained at d / p or less, but the kinematic viscosity of the liquid crystal material has temperature dependence, and the kinematic viscosity increases as the temperature decreases. , And the center value of the d / p range in which the U state and the T state can be selected tends to shift.
[0024]
Therefore, the present inventors have further conducted experiments using various liquid crystal materials, focusing on the temperature dependence of the kinematic viscosity of the liquid crystal material. Viscosity is approximately 17mm²/ S or less and the kinematic viscosity at 0 ° C. is approximately 40 mm²/ S or less, a decrease in d / p margin due to a decrease in temperature and a change in the range of d / p absolute values from which the U state and the T state can be selected are relatively small, and normal operation (U state, It has been found that the temperature range in which the selection of the T-state is successful) can be considerably widened.
[0025]
As described above, the d / p margin (the d / p range in which the U state and the T state can be selected) is closely related to the kinematic viscosity of the liquid crystal material to be used. The dielectric anisotropy (Δε) is also closely related, and the larger the dielectric anisotropy (Δε) is to some extent, the larger the d / p margin, and conversely, the smaller the dielectric anisotropy (Δε), the smaller the d / p margin. The present inventors have conducted experiments using various liquid crystal materials, and found that when the dielectric anisotropy (Δε) of the liquid crystal material encapsulated in the liquid crystal layer of the liquid crystal display device of the present invention is about 3.0 or more, It has also been found that a good d / p margin can be obtained.
[0026]
In the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable to provide a mechanism for adjusting a selection voltage for selecting one of two 2nd pulse peak values (one of two metastable states to an arbitrary value. In devices with a liquid crystal display panel, such as top-type personal computers and wort processors, adjustment knobs for image correction are provided for each display method, and the user can adjust the image at any time according to the usage environment In the BTN mode liquid crystal display device according to the present invention, similarly, the user of the device is provided with a mechanism for arbitrarily adjusting the 2nd pulse peak value, so that the U-state can be obtained. Even if the relationship between the boundary d / p value of the T state and the 2nd pulse condition changes depending on the temperature, the U state and the T state can be arbitrarily selected according to the change. Two 2nd pulse height since the adjustable driving method of maintaining good display performance in a wide temperature range even in the liquid crystal display device of the BTN mode is possible.
[0027]
The adjustment of the two 2nd pulse crest values may be performed by independent adjustment knobs or the like, or may be performed by changing the two 2nd pulse crest values in conjunction with one adjustment knob or the like. Good. In the latter case, the relationship between the two 2nd pulse crest values may be set so that the difference between them is always constant, or the relationship between the two peak values may be determined by the temperature so that the d / p margin is as large as possible. May be set to change.
[0028]
Further, the liquid crystal display device of the present invention may be provided with a temperature sensor and a mechanism for automatically adjusting the two 2nd pulse peak values according to the temperature of the environment where the liquid crystal display element is placed. For example, as a mechanism for automatically adjusting the two 2nd pulse peak values, the U state and the T state as shown in FIG. 3 under the setting conditions of the liquid crystal material to be used, the cell gap, and the cell parameters such as d / p. The temperature dependency of the relationship between the boundary d / p value and the second pulse condition is grasped in advance, and the U state and the T state can be arbitrarily selected even if the boundary d / p value changes due to temperature. A program in which two 2nd pulse peak values [V2nd (U) and V2nd (T)] were programmed for the temperature, and the temperature of the environment where the liquid crystal display element was placed by the temperature sensor was measured. Utilizing the result and the program, there is a mechanism capable of applying one of two 2nd pulses corresponding to the temperature of the environment according to an input signal.
By adopting the above-described mechanism, even if the user of the device equipped with the liquid crystal display device does not perform any special image adjustment scanning, good display performance can be obtained in a wide temperature range even in the BTN type liquid crystal display device. Can be maintained.
[0029]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described, and the liquid crystal display device of the present invention and a driving method thereof will be specifically described.
[0030]
Example 1
An alignment film of polyimide (AL-3046 manufactured by Nippon Synthetic Com) was formed on a glass substrate having a transparent electrode, and alignment treatment was performed by rubbing. A polymer having two different thicknesses installed at both ends of the substrate so that another substrate subjected to the same treatment and the substrate are oriented so that the orientation processing surfaces face each other and the orientation processing directions are different by 180 ° (antiparallel). After overlapping via a film spacer, a liquid crystal was sealed in a gap between the substrates, and a wedge-shaped liquid crystal cell in which a cell gap continuously changed was manufactured. As a liquid crystal, a twist pitch (p) of 3.7 μm was adjusted by adding a chiral agent S-811 made of Merck which induces clockwise twist to nematic liquid crystal ZLI-1557 (Δn = 0.1147) made of Merck. (In this case, the temperature dependence of the twist pitch (p) is negligibly small, for example, about 2% at 0 to 40 ° C.). Two polarizing plates were provided so as to sandwich the liquid crystal cell. One polarizing plate is arranged so that its transmission axis forms an angle of 45 ° with the direction of the alignment processing of the substrate (the same applies to the other substrate), and the other polarizing plate has its transmission axis aligned with the alignment processing direction of the substrate. Are arranged symmetrically with respect to the transmission axis of the polarizing plate.
[0031]
This liquid crystal cell has a common WR (reset pulse width): 2 msec, W2nd (2nd pulse width): 125 μsec, VR (reset pulse peak value) 25v, and V2nd (2nd pulse peak value) under various environmental temperatures. Are applied at a frame frequency of 50 Hz, respectively, from the cell gap and the twist pitch (p) at the boundary between the U state and the T state. When the temperature dependence of the d / p range in which the U state and the T state can be selected is examined, the d / p range in which the U state and the T state can be selected considerably changes depending on the temperature. I understand. The result is shown in FIG.
[0032]
Next, the environmental temperature is fixed at 0 ° C. and 40 ° C., and V2nd of the above two types of drive waveform conditions is variously changed while maintaining the difference between V2nd (U) and V2nd (T) at 2v, and When the dependence of the d / p range in which the state and the T state can be selected on the V2nd was examined, the d / p range in which the U state and the T state can be selected by V2nd at any temperature was set to, for example, 20. The d / p range can be almost matched with the d / p range in ° C., and the d / p range in which the U state and the T state can be selected by V2nd can be almost fixed in the temperature range. It turned out to be. The results at 0 ° C. and 40 ° C. are shown in FIGS. 6 and 7, respectively.
[0033]
Examples 2 to 21 and Comparative Examples 1 and 2
The process was almost the same as that of the liquid crystal cell manufactured in Example 1, except that a silica bead spacer having a uniform particle size was used instead of a polymer film spacer as a spacer, and a constant gap cell having a cell gap of 2.1 μm was manufactured. The sealed liquid crystal material and the like are the same as in the first embodiment. A scanning waveform was applied to the scanning electrodes of the liquid crystal cell, a signal waveform was applied to the signal electrodes, and pixels arranged in a matrix formed by the scanning electrodes and the signal electrodes were multiplex-driven. The waveform conditions are WR (reset pulse width): 2 msec, VR (reset pulse peak value): 25 v, W2nd (2nd pulse width): 125 μsec, V2nd (T): 2 v, and V2nd (V) in various V2nd (U). The relationship between 1/2 of the difference between (U) and V2nd (T) (the peak value of the voltage pulse applied to the liquid crystal layer when not selected) and the maintenance stability of the selected metastable state were examined. Table 1 shows the results. Vc and Vth in this system previously examined were 3.0v and 11.0v, respectively. When 1/2 (non-selection voltage) of the difference between V2nd (U) and V2nd (T) becomes Vth or more, the liquid crystal layer is always in the reset state, and the U state and the T state cannot be normally selected. . In addition, when the non-selection voltage was smaller than Vc, the maintenance stability of the selected metastable state became the best.
[0034]
[Table 1]

[0035]
[Table 2]

[0036]
[Table 3]

[0037]
Examples 22 to 26 and Comparative Examples 3 to 8
The manufacturing process of the liquid crystal cell manufactured in Example 1 is almost the same, and various liquid crystal materials having different kinematic viscosities are filled therein to manufacture a wedge-shaped liquid crystal cell. At 20 ° C., WR: 2 msec, W2nd: 125 μsec. , VR: 25v are common, and two types of driving waveforms having V2nd different at 2.0v and 4.0v are applied at a frame frequency of 50 Hz, respectively, and the cell gap and twist pitch (p ), A d / p margin (a d / p range in which the U state and the T state can be selected) by these two waveforms was obtained. Table 2 shows the results. The kinematic viscosity of the liquid crystal material at 20 ° C. is 17 mm²When the kinematic viscosity was greater than 17, the d / p margin was relatively small when the kinematic viscosity was greater than 17.
[0038]
[Table 4]

[0039]
Examples 27 to 31 and Comparative Examples 9 to 11
The manufacturing process of the liquid crystal cell manufactured in Example 1 was almost the same, and the kinematic viscosity of the liquid crystal material at 20 ° C. was 17 mm.²/ S or less, and various liquid crystal materials having different kinematic viscosities at 0 ° C. are individually filled to form a wedge-shaped liquid crystal cell. At 20 ° C. and 0 ° C., WR: 2 msec, W2nd: 125 μsec, VR: 25 v Are applied, and two types of driving waveforms having V2nd different at 2.0 V and 4.0 V are applied at a frame frequency of 50 Hz, respectively. From the cell gap and the twist pitch (p) at the boundary between the U state and the T state, The d / p margin (d / p range in which the U state and the T state can be selected) based on the two types of waveforms is obtained, and the d / p margin reduction due to the change from 20 ° C. to 0 ° C. and the U state , T state can be selected. Table 3 shows the results. Kinematic viscosity at 0 ° C is 40mm²It was found that both the decrease amount of the d / p margin due to the lowering of the temperature and the shift amount of the center value of the d / p range at which the U state and the T state can be selected when the temperature is lower than / s.
[0040]
[Table 5]

[0041]
[Table 6]

[0042]
Examples 32 to 36 and Comparative Examples 12 to 14
The manufacturing process of the liquid crystal cell manufactured in Example 1 is almost the same as that of the liquid crystal cell manufactured in Example 1. Wedge-shaped liquid crystal cells are manufactured by enclosing various liquid crystal materials having different Δε. Two types of drive waveforms having a common 25 V and different V 2nd between 2.0 V and 4.0 V are applied at a frame frequency of 50 Hz, respectively. From the cell gap and the twist pitch (p) at the boundary between the U state and the T state, The d / p margin (d / p range in which the U state and the T state can be selected) based on these two waveforms was obtained. Table 4 shows the results. It was found that when Δε was approximately 3.0 or more, a relatively large d / p mercin was obtained, but when it was less than 3.0, the obtained d / p margin was small.
[0043]
[Table 7]

[0044]
Example 37
In the same manner as in the manufacturing process of the liquid crystal cell manufactured in Example 2, a liquid crystal panel in which pixels formed by scanning electrodes and signal electrodes were arranged in a matrix was manufactured, and a liquid crystal display device having a configuration substantially as shown in FIG. 8 was manufactured. . This device has a circuit and an adjustment knob (variable resistor: variable resistance: V2nd (T)) of the two V2nd (V2nd (U) and V2nd (T)) in the drive waveform. A) and an adjustment knob (variable resistor B) for adjusting the difference between V2nd (U) and V2nd (T). The basic setting conditions of the drive waveform were WR: 2 msec, W2nd: 125 μsec, VR: 25v, and the difference between V2nd (U) and V2nd (T) was set to 2v.
[0045]
First, at 20 ° C., an image adjustment signal was input, and V2nd (T) was adjusted with an adjustment knob so that the U state and the T state were appropriately selected. At this time, V2nd (T) was 2.0v, and V2nd (U) was 4.0v. Next, when the display device was placed at an ambient temperature of 40 ° C. and allowed to stand for 1 hour, it was confirmed that the U state was not properly selected. However, V2nd (T) was adjusted to V2nd with the adjustment knob. As a result of the adjustment in the increasing direction, the selection of the U state and the T state is performed appropriately. When V2nd (T) at that time was examined, it was 2.8v, and V2nd (U) was 4.8v. Next, when the display device was placed at an ambient temperature of 0 ° C. and allowed to stand still for 1 hour, it was confirmed that the T state was selected at all and the U state was always selected, but it was confirmed that V2nd (T When the adjustment knob of (2) was adjusted in a direction to decrease V2nd, the U state and the T state were properly selected. When V2nd (T) at that time was examined, it was 0.7v, and thus V2nd (U) was 2.7v.
[0046]
Example 38
The liquid crystal display device of the embodiment 37 is further provided with a temperature sensor for measuring the temperature of the liquid crystal panel, and a circuit (C) for setting V2nd (U) and V2nd (T) to a preprogrammed value according to the measured temperature. ) To produce a liquid crystal display device having a configuration as shown in FIG. The basic setting conditions of the drive waveform were WR: 2 msec, W2nd: 125 μsec, and VR: 25v. For V2nd, the temperature and V2nd-dependent data for the d / p range that allows selection of the U and T states in the previous example for similar material and cell parameter systems, and further shown in FIG. The appropriate V2nd (U) and V2nd (T) for each measured temperature were programmed using d / p and 2nd pulse crest value data for the selected metastable state. While changing the environmental temperature where the liquid crystal display device is placed within a range of 0 ° C. to 40 ° C., an image adjustment signal was input to check whether the U state and the T state were properly selected. It was confirmed that a good selection of the U state and the T state was always performed within the temperature range.
[0047]
Example 39
The liquid crystal display panel of the liquid crystal display device used in Example 38 was a liquid crystal display panel manufactured by forming R, G, and B color filters in a matrix on one substrate so as to correspond to pixels. The settings relating to the drive waveforms were all the same as in Example 38. While changing the environmental temperature in which the liquid crystal display device is placed within a range of 0 ° C. to 40 ° C., an image adjustment signal was input to check whether the U state and the T state were appropriately selected. However, it was confirmed that a good U state and a T state were always selected within the temperature range, and good color display was performed.
[0048]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
1. The liquid crystal layer thickness of 1 is set between a pair of transparent electrode substrates that have been subjected to an alignment process so that the directions of the alignment processes are substantially parallel and the tilt of the liquid crystal molecules at the interface with the substrates is substantially parallel between the upper and lower substrates. A chiral nematic liquid crystal having a positive torsional anisotropy having a natural twist pitch of 2 to 3 times is sandwiched, and a voltage is applied to cause a Freedericksz transition. The liquid crystal layer is configured to have two metastable states, a first alignment state in which the twist angle is approximately 360 ° and a second alignment state in which the twist angle of the liquid crystal molecules is approximately 0 °. Applying a reset voltage for causing a transition to a reset state, applying a selection voltage for selecting one of the two metastable states, and further maintaining the selected metastable state Mark the voltage A liquid crystal display device capable of selecting one of the two metastable states, wherein each of the two selection voltages is a variable voltage pulse. Driving method using the device.
2. Two selection voltages, each of which is variable to select one of the two metastable states, can be used to increase the temperature (the boundary d / p value between the U state and the T state decreases). Increases the two 2nd pulse peak values [V2nd (U) and V2n (V)], and conversely, when the temperature decreases (the boundary d / p value between the U state and the T state increases), The liquid crystal display device and the driving method using the liquid crystal display device, wherein two 2nd pulse peak values [V2nd (U) and V2nd (V)] are reduced and adjusted.
[0049]
3. A pair of transparent electrode substrates on which a scanning electrode group and a signal electrode group are disposed, respectively, and pixels formed by the groups are multiplex-driven; A driving method using a display device.
4. The non-selection voltage is smaller than a voltage threshold (Vth) required to change from the initial state to at least one of the two metastable states, that is, V2nd (U) -V2nd (T) is equal to 2 of Vth. The liquid crystal display device according to any one of the first to third aspects, which is smaller than twice, and a driving method using the liquid crystal display device.
5. The non-selection voltage is less than a critical value (Vc) between two metastable states, that is, V2nd (U) -V2nd (T) is a voltage pulse smaller than twice the critical value (Vc). Liquid crystal display devices of Nos. 1 to 4, and a driving method using the liquid crystal display device.
[0050]
6. The liquid crystal crystal material enclosed in the liquid crystal layer has a kinematic viscosity of 17 mm at 20 ° C.²/ S and a driving method using the liquid crystal display device.
7. The liquid crystal crystal material enclosed in the liquid crystal layer has a kinematic viscosity of 40 mm at 0 ° C.²/ S and a driving method using the liquid crystal display device.
8. The liquid crystal display devices of 1 to 7, wherein the liquid crystal material sealed in the liquid crystal layer is a liquid crystal material having a dielectric anisotropy (Δε) of 3.0 or more, and a driving method using the liquid crystal display device.
[0051]
9. The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 8, further comprising a mechanism for adjusting two 2nd pulse peak values (selection voltage for selecting one of the two metastable states) to an arbitrary value. And a driving method using the liquid crystal display device.
10.2 The liquid crystal display device of the above-described 9 and the driving method using the liquid crystal display device, wherein the adjustment of the 2nd pulse peak values may be performed by independent adjustment knobs or the like.
11.2 The 9th liquid crystal display device and the driving method using the liquid crystal display device, wherein the adjustment of the two 2nd pulse peak values is performed by interlockingly changing the two 2nd pulse peak values by one adjustment knob or the like.
[0052]
12. The liquid crystal display devices of 1 to 11 and a liquid crystal display device were provided, which were provided with a temperature sensor, and provided with a mechanism for automatically adjusting two 2nd pulse peak values in accordance with the temperature of the environment where the liquid crystal display element was placed. Drive method.
13. The mechanism for automatically adjusting the two 2nd pulse crest values provides the boundary d / U between the U state and the T state as shown in FIG. 3 under the setting conditions of the liquid crystal material to be used and the cell parameters such as cell cap and d / p. The temperature dependence of the relationship between the p value and the 2nd pulse condition is grasped in advance, and even if a change in the boundary d / p value occurs due to temperature, it is possible to select any of the U state and the T state. A program in which a 2nd pulse peak value [V2nd (U) and V2nd (T)] is programmed with respect to the temperature, and a result of measuring a temperature of an environment where a liquid crystal display element is placed by a temperature sensor, and A liquid crystal display device having a mechanism in which one of two 2nd pulses corresponding to the temperature of the environment is applied in accordance with an input signal by using a program, and the liquid crystal display device is used. Driving method.
[0053]
【effect】
1. A liquid crystal that allows the d / p range in which the U state and the T state can be arbitrarily selected to follow the change in the boundary d / p value between the two states due to the environmental temperature, and expands the temperature range in which the device operates normally. A display device and a driving method thereof are obtained.
2. A display device having a large display capacity and a wide temperature range in which normal operation is performed (selection of the U state and the T state is performed normally) and a driving method thereof can be obtained.
3. A liquid crystal display device and a method of driving the liquid crystal display device, which can reliably maintain the metastable state selected during the selection period, can be obtained.
4. A liquid crystal display device and a method of driving the liquid crystal display device, which can reliably select a metastable state during a selection period, can be obtained.
[0054]
5. A liquid crystal display device capable of expanding a d / p margin (a d / p range in which a U state or a T state can be selected) near a room temperature (room temperature) which is a center of a use environment temperature and a driving method thereof can be obtained. .
6. A decrease in the d / p margin due to a decrease in temperature and a change in the range of the absolute value of d / p in which the U state and the T state can be selected are relatively small and operate normally (the U state and the T state are normally selected). A liquid crystal display device capable of expanding the temperature range and a driving method thereof.
7. A liquid crystal display device capable of expanding a d / p margin (a d / p range in which a U state and a T state can be selected) and a driving method thereof can be obtained.
[0055]
8. A liquid crystal display device that maintains good display performance over a wide temperature range even in a TN mode liquid crystal display device and a driving method thereof can be obtained.
9. A liquid crystal display device that maintains good display performance over a wide temperature range even in a BTN type liquid crystal display device even if a user of the liquid crystal display device or a device equipped with the liquid crystal display device does not perform any special image adjustment operation. And its driving method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a liquid crystal display device of a BTN (Bistable Twisted Nematic) type according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing each applied waveform and an optical response to the applied waveform.
Figure 2a shows a unipolar pulse waveform with a 2nd pulse voltage below the critical value.
Fig. 2b shows the case where the 2nd pulse voltage is below the critical value in the AC pulse waveform
Figure 2c shows a unipolar pulse waveform with a 2nd pulse voltage above the critical value
Fig. 2d shows an AC pulse waveform when the 2nd pulse voltage is higher than the critical value.
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a relationship between d / p and a 2nd pulse peak value regarding a metastable state selected after the Freedericksz transition.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a tendency of a temperature-dependent change in a d / p absolute value range in which a U state and a T state can be selected under a fixed waveform condition.
FIG. 5 is a diagram showing the temperature dependence of a selectable d / p range in a U state and a T state.
FIG. 6 is a diagram showing the temperature dependence of a selectable d / p range of a U state and a T state at 0 ° C.
FIG. 7 shows the temperature dependence of the selectable d / p range of the U and T states at 40 ° C.
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a liquid crystal display device of Example 37.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment 38.
FIG. 10 is a diagram showing data on the relationship between d / p and a 2nd pulse peak value related to a selected metastable state used for driving the liquid crystal display device of Example 38.
[Explanation of symbols]
11 Lower substrate
12 Upper substrate
21 Transparent electrode for applying voltage to liquid crystal layer
22 Transparent electrode for applying voltage to liquid crystal layer
31 Alignment film for aligning liquid crystal
32 Alignment film for aligning liquid crystal
41 Transparent electrode
42 transparent electrode
d Liquid crystal layer thickness
p Twist pitch of liquid crystal

Claims

The liquid crystal layer thickness is 1 between a pair of transparent electrode substrates that have been subjected to an alignment process so that the directions of the alignment processes are substantially parallel and the tilt of the liquid crystal molecules at the interface with the substrates is substantially parallel between the upper and lower substrates. A chiral nematic liquid crystal layer having a positive torsional anisotropy having a natural twist pitch of 2 to 3 times is sandwiched, and a voltage is applied to the liquid crystal layer to cause a Freedericksz transition. And a second alignment state in which the twist angle of the liquid crystal molecules is approximately 360 ° and a second alignment state in which the twist angle of the liquid crystal molecules is approximately 0 °, and Applying a reset voltage for causing a Freedericksz transition in the liquid crystal layer to a reset state, applying a selection voltage for selecting one of the two metastable states, and further applying the selected metastable state; To maintain state A voltage Ki out applying the liquid crystal display device wherein two two selection voltage for selecting one of the metastable state is a voltage pulse respectively is variable, the chiral nematic liquid crystal A liquid crystal display device having a kinematic viscosity of 17 mm ² / s or less at 20 ° C.

Chiral nematic liquid crystal display device of ticks crystal of kinematic viscosity is claim 1, wherein those following 40 mm 2 / ^s at 0 ° C..

3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the chiral nematic liquid crystal has a dielectric anisotropy ([Delta] [epsilon]) of 3.0 or more .

The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3 , wherein a scanning electrode group and a signal electrode group are respectively arranged on the pair of transparent electrode substrates, and pixels formed by the groups are multiplex-driven.

The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the non-selection voltage is smaller than twice a voltage threshold value (Vth) required to change from an initial state to at least one of two metastable states.

The voltage pulse according to any one of claims 1 to 5 , wherein a difference between two selection voltages for selecting one of the two metastable states is a voltage pulse smaller than a critical value (Vc) between the two metastable states . Liquid crystal display.

The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a mechanism for adjusting a selection voltage for selecting one of two 2nd pulse peak values (one of two metastable states) to an arbitrary value.

A method for driving a liquid crystal display device, comprising using the liquid crystal display device according to claim 1 .