專利名稱：反鐵電液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有包含反鐵電液晶的液晶層的反鐵電液晶顯示器，如液晶顯示面板或液晶光閘陣列等。
自從Nippondenso和Showa Shell Sekiyu在日本專利特公平No.2-173724中對反鐵電液晶進行報道，并說明這種液晶面板具有寬視角、可快速響應(yīng)和良好復雜的特性之后，對利用反鐵電液晶的液晶顯示面板的研究一直非?；钴S。
然而現(xiàn)有技術(shù)中的驅(qū)動方法存在以下問題，即當同一圖像顯示較長時間后，屏幕上出現(xiàn)另一不同圖像時，前一個顯示的圖像在屏幕上仍然可隱約看到(這種現(xiàn)象下面稱作“圖像粘附現(xiàn)象”)。
這一現(xiàn)象被認為是由反鐵電液晶的這種性質(zhì)造成的，即在液晶盒中反鐵電液晶形成一種層結(jié)構(gòu)，其中各層的彎曲因顯示狀態(tài)不同[即是亮(白)顯示還是暗(黑)顯示]而不同。為了消除這種現(xiàn)象，日本專利特公平No.6-202078提出了一種液晶顯示，其中除了顯示驅(qū)動電路之外，還包括能夠向面板施加層結(jié)構(gòu)控制電壓波形的層結(jié)構(gòu)控制電壓波形電路。
但是，這種現(xiàn)有技術(shù)器件需要在每一個預(yù)定期間(例如，每一個幀區(qū)間和每一個掃描區(qū)間)都要施加層結(jié)構(gòu)控制電壓波形。由于要連續(xù)顯示與被顯示圖像不同的圖像，所以顯示質(zhì)量的降低是一個問題。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種反鐵電液晶顯示器，它可以消除圖像粘附現(xiàn)象，又不使顯示質(zhì)量降低。
為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供以下構(gòu)成。
本發(fā)明的反鐵電液晶顯示器，包括用來測量液晶面板溫度的溫度傳感器、用來加熱所述液晶面板的加熱器、以及用來控制所述液晶面板溫度的加熱器控制電路，其中被驅(qū)動進行顯示的所述液晶面板被保持在這樣的溫度下，即在該溫度下夾在所述液晶面板之間的反鐵電液晶材料的近晶相層間距變?yōu)樽钚　?br> 在上述反鐵電液晶顯示器中，在接通電源，所述液晶面板的溫度達到使反鐵電液晶材料的近晶相層間距為最小的溫度時，向所述液晶面板施加所述層結(jié)構(gòu)控制電壓波形至少一次。且當液晶面板的溫度在顯示過程中變化時以及在隨后回復到使反鐵電液晶材料的近晶相層間距最小的溫度時，向所述液晶面板施加所述層結(jié)構(gòu)控制電壓波形至少一次。
所述反鐵電液晶顯示器還包括用來產(chǎn)生層結(jié)構(gòu)控制電壓波形的層結(jié)構(gòu)控制電壓波形電路；以及在向所述液晶面板施加所述層結(jié)構(gòu)控制電壓波形時，控制液晶面板的定時和溫度的電壓波形控制電路。
所述反鐵電液晶顯示器還包括當向所述液晶面板施加所述層結(jié)構(gòu)控制電壓波形時，阻擋來自背光源的光的裝置。
所述反鐵電液晶顯示器還包括用于監(jiān)測液晶顯示器極化反轉(zhuǎn)電流，并通過該電流值而不是溫度檢測器檢測液晶面板溫度的裝置。
通過上述構(gòu)成可以減弱圖像粘附現(xiàn)象，同時不會造成顯示質(zhì)量的下降。


圖1示出將反鐵電液晶用作顯示元件的液晶器件的設(shè)置；圖2示出反鐵電液晶顯示元件的透射率是如何隨所加電壓變化的；圖3示出以矩陣陣列形式形成的掃描電極和信號電極；圖4示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的驅(qū)動方法，施加在掃描電極、信號電極和象素上的電壓波形和它們對應(yīng)的透射率；圖5示出反鐵電液晶顯示器的層結(jié)構(gòu)；圖6示出反鐵電液晶顯示器的圖像粘附程度；圖7示出反鐵電液晶顯示器的亮度-溫度關(guān)系；圖8示出本發(fā)明采用的反鐵電液晶顯示器的層間距-溫度關(guān)系；圖9示出本發(fā)明采用的反鐵電液晶顯示器的框圖；圖10示出根據(jù)本發(fā)明的反鐵電液晶顯示器的面板結(jié)構(gòu)；圖11示出根據(jù)本發(fā)明的反鐵電液晶材料的自發(fā)極化-溫度的關(guān)系。
圖1示出將反鐵電液晶用作顯示元件的液晶器件的設(shè)置。在以交叉尼科耳形狀設(shè)置的兩偏振片1a和1b之間，放置液晶盒2，并使得在不加電壓時分子的平均長軸方向X基本平行于偏振片1a和1b的偏光軸。然后將液晶盒設(shè)置為不加電壓時來自背光源的光被阻擋，成為暗顯示；施加電壓時來自背光源的光透過，成為亮顯示。
當向如此構(gòu)造的液晶盒上施加電壓時，光透射率隨所加電壓變化，表現(xiàn)出如圖2所示的環(huán)形。隨所加電壓增加，光透射率開始變化時的電壓值用V1表示，光透射率達到最大時的電壓值用V2表示，隨所加電壓減小，光透射率開始減小的電壓值用V5表示。當施加相反極性的電壓時，隨所加電壓絕對值增加，光透射率開始變化時的電壓值用V3表示，光透射率絕對值達到最大時的電壓值用V4表示，而隨所加電壓絕對值減小，光透射率開始變化的電壓值用V6表示。如圖2所示，當所加電壓值大于反鐵電液晶分子的閾值時選擇第一鐵電狀態(tài)；當相反極性的所加電壓大于反鐵電液晶分子的閾值時選擇第二鐵電狀態(tài)。無論在哪一種鐵電狀態(tài)下，只要電壓值降至低于閾值，就選擇反鐵電狀態(tài)。反鐵電液晶顯示可以構(gòu)造為在反鐵電狀態(tài)呈現(xiàn)亮顯示，也可構(gòu)造為呈現(xiàn)暗顯示。本發(fā)明對兩種操作模式都適用。但在此后的描述中假定顯示設(shè)置為在反鐵電狀態(tài)呈現(xiàn)暗顯示。
下面，描述反鐵電液晶的常規(guī)液晶驅(qū)動方法。圖3是液晶面板的一種電極設(shè)置的例子，其中掃描電極和信號電極在襯底上以矩陣形式排布。該電極設(shè)置包括掃描電極(X1、X2、X3、…Xn、…X80)和信號電極(Y1、Y2、Y3、…Ym、…Y80)，掃描電極和信號電極交叉的陰影區(qū)是象素(A11、Anm)。按順序每次向一個掃描線上的掃描電極施加電壓，并且與該電壓同步地從信號電極上施加與相關(guān)象素的顯示狀態(tài)對應(yīng)的電壓波形。根據(jù)信號電極和掃描電極的電壓波形疊加的復合波形決定每個象素的顯示狀態(tài)。
圖4示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的反鐵電液晶的驅(qū)動電壓波形。如圖4所示，通過向掃描電極(Xn)施加掃描電壓(a)、向信號電極(Ym)施加信號電壓(b)，并由此向象素(Anm)施加得到的復合電壓(c)，以完成象素的寫入。在圖4中，在選擇區(qū)間(Se)選擇第一或第二鐵電狀態(tài)或反鐵電狀態(tài)，且在隨后的非選擇區(qū)間(NSe)保持該選擇狀態(tài)。即，在選擇區(qū)間(Se)施加選擇脈沖，并將獲得的透射率(d)作為選擇的結(jié)果保持到隨后的整個非選擇區(qū)間用來顯示。
在反鐵電液晶顯示器件中，通常在即將寫入象素的時刻，將象素狀態(tài)重新設(shè)置為第一或第二鐵電狀態(tài)或反鐵電狀態(tài)。在圖4中，例如，每個選擇區(qū)間(Se)之后都有復位區(qū)間(Re)。在該復位區(qū)間，向象素施加低于閾電壓的電壓值，以將反鐵電液晶重新設(shè)置為反鐵電狀態(tài)。如剛剛描述過的，通過在即將向象素寫入必要信息的時刻重新設(shè)置每個象素的狀態(tài)，可以獲得良好的顯示，使每個象素不受其先前的寫入狀態(tài)的影響。在圖4中，F(xiàn)1、F2、F3和F4分別表示第一、第二、第三和第四幀。在第一和第二幀形成亮顯示，在第三和第四幀形成暗顯示，如圖中所示從一幀到下一幀，電壓的極性通常要反轉(zhuǎn)。
如前所述，在液晶盒內(nèi)反鐵電液晶形成層結(jié)構(gòu)。圖5示出在反鐵電液晶盒中的層結(jié)構(gòu)。液晶層20夾在玻璃基板21a和21b之間。如圖所示，在暗顯示狀態(tài)下，層結(jié)構(gòu)在中心處微曲，而在亮顯示狀態(tài)下，層結(jié)構(gòu)是直的。前面所說的“圖像粘附現(xiàn)象”被認為就是由這種與顯示狀態(tài)相關(guān)的層結(jié)構(gòu)變化引起的。
本發(fā)明人對反鐵電液晶顯示的圖像粘附現(xiàn)象進行了仔細的研究，研究結(jié)果如下。
首先，在同一塊面板上同時顯示亮模式和暗模式，然后整個面板被驅(qū)動成為暗模式。將先前進行亮顯示的象素的亮度和先前進行暗顯示的象素的亮度做比較，結(jié)果表明先前亮顯示的象素的亮度比先前暗顯示的象素低。
圖6示出反鐵電液晶顯示器的圖像粘附程度。在向反鐵電液晶顯示器施加層結(jié)構(gòu)控制電壓波形之后，在同一面板上同時顯示亮模式和暗模式。之后將所有象素驅(qū)動為暗顯示模式。分別在驅(qū)動后15分鐘和30分鐘之后測量先前亮顯示的象素的亮度和先前暗顯示的象素的亮度之比，并繪制曲線(圖像粘附度)。此處所用的層結(jié)構(gòu)控制電壓波形是具有正、負極的矩形波。此處，r30-30是以下述方式獲得的曲線首先，向保持在30℃的反鐵電液晶面板施加層結(jié)構(gòu)控制電壓波形，然后在保持在30℃的同一面板上同時進行亮顯示和暗顯示，之后將所有的象素驅(qū)動為暗顯示模式，然后測量先前亮顯示的象素的亮度和先前暗顯示的象素的亮度之比，并繪制曲線(圖像粘附度)。而對于r30-50線，首先向保持在30℃的反鐵電液晶面板施加層結(jié)構(gòu)控制電壓波形，然后在保持在50℃的同一面板上同時進行亮顯示和暗顯示，之后將所有的象素驅(qū)動為暗顯示模式，然后測量先前亮顯示的象素的亮度和先前暗顯示的象素的亮度之比，并繪制曲線(圖像粘附度)。從這些圖可以看出，若進行顯示的溫度與施加層結(jié)構(gòu)控制電壓波形的溫度相同，則亮度比基本上不變，且圖像粘附現(xiàn)象不發(fā)生，而進行顯示的溫度與施加層結(jié)構(gòu)控制電壓波形的溫度不同時則相反。此處的“亮度”與透射率同義。
為調(diào)查其原因，通過在30℃以及從30℃→40℃→50℃→60℃→70℃→60℃→50℃→40℃→30℃施加層結(jié)構(gòu)控制電壓波形測量不同溫度下的象素亮度。發(fā)現(xiàn)溫度從30℃上升到50℃，亮度增加，如圖7所示。當在偏振光顯微鏡下進行觀察時，發(fā)現(xiàn)與30℃相比，50℃時的定向缺陷增加造成定向性能的降低。
還測量了液晶材料近晶相的層間距與溫度的關(guān)系，結(jié)果示于圖8。
根據(jù)以上實驗，本發(fā)明人推測溫度的變化引起反鐵電液晶中層間距的變化，增加或減少定向缺陷等，從而改變亮度。例如，溫度從30℃變化到50℃，層間距減小，定向缺陷增加，從而亮度增加，還發(fā)現(xiàn)若在亮度變化的定向條件下施加一特定值的電壓(亮顯示狀態(tài)的電壓值)，層結(jié)構(gòu)發(fā)生再定向，使得定向缺等消失并降低亮度。同樣地還發(fā)現(xiàn)。若施加低于一特定值的電壓(暗顯示狀態(tài)的電壓值)，層結(jié)構(gòu)不發(fā)生再定向，結(jié)果定向缺陷不消失，從而亮度不變化。因此，如果象素在亮顯示模式下驅(qū)動，定向缺陷消失，亮度下降；而象素若在暗顯示模式下驅(qū)動，定向缺陷不消失，亮度不下降。由此在亮顯示象素和顯示象素之間產(chǎn)生差異，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種差異正是圖像粘附的原因。
當仔細研究層間距和定向減弱程度的關(guān)系時，還發(fā)現(xiàn)層間距減少時發(fā)生定向減弱，而層間距增加時不發(fā)生。
這表明，在層間距最小時的溫度下進行顯示可以最有效地抑制圖像粘附現(xiàn)象，因為在該溫度下若溫度略有波動層間距的變化可以保持為最小。如果被驅(qū)動進行顯示的液晶面板的溫度發(fā)生變化，且該變化是在減小層間距的方向上，則定向缺陷增加，亮度增加。在這種情況下，通過施加層結(jié)構(gòu)控制電壓波形，可以使層再定向并消除定向缺陷等，使亮度降低并抑制了象素退化，減弱了圖像粘附現(xiàn)象。
由于向液晶面板施加層結(jié)構(gòu)控制電壓波形時整個屏幕是亮顯示狀態(tài)，屏幕觀察者會感到閃亮不舒服。因此最好把背光源關(guān)掉，在這一期間使顯示空白。
從上述研究結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)提供下述裝置可以有效地減弱反鐵電液晶顯示的圖像粘附現(xiàn)象。
首先，將被驅(qū)動進行顯示的液晶面板保持在這樣的溫度下，即該溫度使得夾在液晶面板之間的反鐵電液晶材料的近晶層的層間距變?yōu)樽钚　?br> 其次，接通電源后，當液晶面板溫度達到使反鐵電液晶近晶層的層間距最小的溫度時，向液晶面板施加層結(jié)構(gòu)控制電壓波形。當進行顯示過程中液晶面板溫度變化時和又變回使層間距最小的溫度時，也要施加層結(jié)構(gòu)控制電壓波形。
第三，在要向液晶面板施加層結(jié)構(gòu)控制電壓波形時，提供控制定時和溫度的電壓波形控制電路，第四，在向液晶顯示面板施加層結(jié)構(gòu)控制電壓波形時，陰擋來自液晶顯示器的背光源的光。
第五，監(jiān)測液晶顯示器的極化反轉(zhuǎn)電流，從該電流值檢測溫度，而不是用溫度傳感器檢測溫度。
下面，參照附圖詳細描述實施上述裝置的本發(fā)明的實施方案。
圖9是本發(fā)明所用的反鐵電液晶顯示器的框圖。
向根據(jù)本發(fā)明的反鐵電液晶顯示器提供兩種電路，施加驅(qū)動電壓波形的驅(qū)動電壓波形電路12和控制層結(jié)構(gòu)的層結(jié)構(gòu)控制電壓波形電路13，根據(jù)需要從中選擇。電壓波形控制電路14執(zhí)行對從兩個電路中選擇輸出電壓波形的控制。根據(jù)從顯示數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路11施加的信號，驅(qū)動電壓波形電路12通過電壓波形控制電路14向掃描電壓產(chǎn)生電路15和信號電壓產(chǎn)生電路16施加信號。用以測量液晶面板10溫度的溫度傳感器101安裝在液晶面板10的表面上。來自溫度傳感器101的溫度信息被送往電壓波形控制電路14以根據(jù)溫度從兩個波形電路中自動選擇。來自溫度傳感器的信息還傳到控制加熱器102的加熱器控制電路17以把液晶顯示面板10恒定保持在預(yù)定溫度。
進而，在本發(fā)明中，還提供控制背光源103電源供應(yīng)的背光源控制電路18，以根據(jù)來自電壓波形控制電路14的信號控制背光源的通斷。當選擇層結(jié)構(gòu)控制電壓波形時，背光源截止，選擇驅(qū)動電壓波形時，背光源導通。這樣可以減小觀察者在觀察施加層結(jié)構(gòu)控制電壓波形時產(chǎn)生顯示的液晶面板屏幕時產(chǎn)生的不適感。
如前所述，圖8示出本發(fā)明所用的液晶材料的層間距與溫度的關(guān)系。從圖8可看出，本發(fā)明所用的液晶材料的層間距在約50℃左右最小。鑒于此，電壓波形控制電路14進行這樣的控制，即使得對反鐵電液晶顯示器接通電源后，在液晶面板表面溫度達到50℃時，施加至少一次，例如60秒的層結(jié)構(gòu)控制電壓波形。而且，如果由于加熱器中止或環(huán)境溫度猝變造成的加熱器溫度控制失誤導致液晶面板表面降至30℃，再次施加層結(jié)構(gòu)控制電壓波形例如10秒鐘，使液晶面板溫度回到50℃。
在來自驅(qū)動電壓波形電路12的驅(qū)動電壓波形輸出中，至少掃描電壓波形包含兩幀以進行完整的屏幕顯示，如例如圖4所示，其中一幀的電壓波形與另一幀的極性關(guān)于0V對稱。每一幀都包括用來確定象素顯示狀態(tài)的選擇區(qū)間(Se)、用來保持在選擇區(qū)間(Se)內(nèi)確定的狀態(tài)的非選擇區(qū)間(NSe)、以及用來不管顯示狀態(tài)如圖，把狀態(tài)強制地復位至預(yù)定狀態(tài)的復位區(qū)間(Rs)。在本發(fā)明中，在選擇區(qū)間施加的脈沖設(shè)置為25V，在非選擇區(qū)間施加的電壓設(shè)置為8V。在復位區(qū)間，不施加電壓，使得顯示狀態(tài)被強制地回到暗顯示狀態(tài)(反鐵電狀態(tài))，復位區(qū)間的長度選擇為4ms?！?0V的30Hz的矩形波用作層結(jié)構(gòu)控制電壓波形。
圖10示出構(gòu)成本發(fā)明的反鐵電液晶顯示器的液晶間板10的結(jié)構(gòu)。本實施方案采用的液晶面板10包括其間夾有厚為約1.7μm的反鐵電的液晶層20的一對玻璃襯底21a和21b；和用來把兩個玻璃襯底粘結(jié)在一起的密封部件22a和22b。在玻璃襯底的相向的面上形成電極23a和23b，用高分子定向膜23a和23b涂敷這些電極并進行摩擦處理。在其中一個玻璃襯底的外表面上設(shè)置其偏振軸平行于摩擦軸的第一偏振板25a，且在另一個玻璃襯底的外表面上設(shè)置第二偏振板25b，其偏振軸方向與第一偏振板25a的偏振軸方向成90°角。而且，如圖9所示，沿液晶面板10的外周安裝加熱器102，以把液晶面板恒定地保持在預(yù)定溫度。溫度傳感器101安裝在玻璃襯底表面上。
在上述實施方案中，可采用液晶的自發(fā)極化反轉(zhuǎn)電流取代溫度傳感器101。在反鐵電液晶分子從一種狀態(tài)向另一種轉(zhuǎn)變時有所謂的自動極化反轉(zhuǎn)電流流動。電流值的大小取決于液晶分子自發(fā)極化(Ps)的數(shù)值，從而也取決于溫度。因此，通過檢測自發(fā)極化反轉(zhuǎn)電流的數(shù)值，就可以高精度地確定液晶面板的溫度。圖11示出本發(fā)明采用的液晶的自動極化反轉(zhuǎn)電流的溫度的關(guān)系。反轉(zhuǎn)電流測量象素可用作測量自發(fā)反轉(zhuǎn)電流值的電極。
權(quán)利要求
1.一種反鐵電液晶顯示器，包括用來測量液晶面板溫度的溫度傳感器、用來加熱所述液晶面板的加熱器、以及用來控制所述液晶面板溫度的加熱器控制電路，其中被驅(qū)動進行顯示的所述液晶面板被保持在這樣的溫度下，即在該溫度下夾在所述液晶面板之間的反鐵電液晶材料的近晶相層間距變?yōu)樽钚　?br> 2.一種反鐵電液晶顯示器，包括用來測量液晶面板溫度的溫度傳感器、用來加熱所述液晶面板的加熱器、以及用來控制所述液晶面板溫度的加熱器控制電路，其中所述反鐵電液晶顯示器包括用來產(chǎn)生層結(jié)構(gòu)控制電壓波形的層結(jié)構(gòu)控制電壓波形電路，并且在接通電源，所述液晶面板的溫度達到使反鐵電液晶材料的近晶相層間距為最小的溫度時，向所述液晶面板施加所述層結(jié)構(gòu)控制電壓波形至少一次。
3.一種如權(quán)利要求2所述的反鐵電液晶顯示器，其中當液晶面板的溫度在顯示過程中變化時以及在隨后回復到使反鐵電液晶材料的近晶相層間距最小的溫度時，向所述液晶面板施加所述層結(jié)構(gòu)控制電壓波形至少一次。
4.一種反鐵電液晶顯示器，具有用來測量液晶面板溫度的溫度傳感器，其中所述反鐵電液晶顯示器包括用來產(chǎn)生層結(jié)構(gòu)控制電壓波形的層結(jié)構(gòu)控制電壓波形電路；以及在向所述液晶面板施加所述層結(jié)構(gòu)控制電壓波形時，控制液晶面板的定時和溫度的電壓波形控制電路。
5.一種如權(quán)利要求2-4中任一項所述的反鐵電液晶顯示器，其中當向所述液晶面板施加所述層結(jié)構(gòu)控制電壓波形時，來自背光源的光被阻擋。
6.一種如權(quán)利要求1-5中任一項所述的反鐵電液晶顯示器，其中通過監(jiān)測液晶自發(fā)極化反轉(zhuǎn)電流獲得所述液晶面板的溫度信息。
全文摘要
一種反鐵電液晶顯示器,包括用來測量液晶面板(10)溫度的溫度傳感器、用來加熱所述液晶面板(10)的加熱器(102)、以及用來控制所述液晶面板(10)溫度的加熱器控制電路(17),其中:被驅(qū)動進行顯示的所述液晶面板(10)被保持在這樣的溫度下,即在該溫度下夾在所述液晶面板(10)之間的反鐵電液晶材料的近晶相層間距變?yōu)樽钚?。在接通電?所述液晶面板(10)的溫度達到使反鐵電液晶材料的近晶相層間距為最小的溫度時,向所述液晶面板(10)施加所述層結(jié)構(gòu)控制電壓波形至少一次。
文檔編號G02F1/141GK1242839SQ98801610
公開日2000年1月26日 申請日期1998年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月1日
發(fā)明者近藤真哉 申請人:西鐵城時計株式會社