JP2004361689A - Driving method of antiferroelectric liquid crystal panel - Google Patents

Driving method of antiferroelectric liquid crystal panel Download PDF

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康 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a driving method of an antiferroelectric liquid crystal panel without any problem in display quality and improved in response speed. <P>SOLUTION: In the antiferroelectric liquid crystal panel having first, second and third stable states according to applied voltage and having a three stable hysteresis characteristic wherein a shift from the first stable state to the second stable state is started by applying voltage equal to or higher than a positive voltage value V12, a shift from the second stable state to the first stable state is started by applying positive voltage, a shift from the first stable state to the third stable state is started by applying voltage equal to or lower than a negative voltage value V13 and a shift from the third stable state to the first stable state is started by applying negative voltage, a reset signal having voltage Vre whose absolute value is lower than those of the voltage values V12 and V13 are periodically applied while polarities thereof are alternated. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はヒステリシス特性を有する反強誘電性液晶パネルの駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来ネマティック物質を用いたパネルの高時分割、高速応答化、視野角依存性の改善等、パネルの高品位化について様々な研究開発がなされてきた。この流れのブレークスルーはアクティブ素子を用いたアクティブ駆動と呼称されているが、各画素に二端子もしくは三端子のスイッチング素子(TFT)を配設するモードが提案され、現在液晶ディスプレー用途における本流になっている。
【0003】
この流れの対極をなすモードとして、STN駆動に代表されるパッシブ駆動技術があげられる。この技術の特徴としては、各画素に対してスイッチング素子を配設する必要はない、パネルの構成が非常に単純である、などの特徴を有し、TFTを用いたパネルが出現するまでの一時代を画した。
【0004】
ただ、ネマティック物質はそれ自体の特徴として、累積応答を利用したものであり、たとえTFTモードを用いたとしても、特に高速応答が要求されるモードに対しては、切れのある画像の提供は不得意の感は現在でも拭えないものがある。
【0005】
反強誘電性液晶は1989年に発見された比較的新しい一群の物質であり、摘要されるモードとしてはパッシブ駆動のための物質に分類される。また液晶の分類上からは層構造を形成するスメクティック相に属す。ネマティック相とは異なり、自発分極を有することにその特徴を持つ。ただミクロな分子配向に起因する自発分極のあらわれ方は、強誘電性液晶とは全く異なり、電界0では自発分極はゼロ、十分高い電圧である±Vで始めてその飽和自発分極を示し、中間の電圧では中間の自発分極を示すという特徴を示す。(例えば非特許文献1、2参照)
【0006】
これまで明らかになった反強誘電性液晶の分子配向および変形モードと電界印加時の電気的光学的な特徴とを以下にまとめる。
【0007】
反強誘電性液晶の特徴としては、自由空間に置かれたバルク状態においては図10に示すように、不斉炭素を有する分子構造に起因した二重螺旋構造を示すことがあげられる。この点螺旋構造が一本である強誘電性液晶とは明確に異なる。
さらに螺旋構造を選択反射法と言う実験で精査すると反強誘電性液晶は強誘電性液晶と以下の構造で明確に区別されることが明らかになった。
【0008】
まず電界0における分子配向についての差異が明らかにされている。反強誘電性液晶は前記した分子内の不斉炭素の影響でバルクでは螺旋構造を形成するが、この時の特長としては図10で示すような、分子の対形成と分子対の配向方向の回転を伴った2重螺旋構造をとる。すなわち、まず隣接する2つの分子は互いに対を形成しながら空間的には180度の位相すなわち反平行の関係を保つと同時に、前記隣接分子対の配向方向は相対的にはある角度θをなす配置構造をとる。
この単位ブロックを空間的に積み重ねていくと、やがてθが360度に達することになるが、このときに要する始点からの距離はピッチと呼称されている。この点で、螺旋構造が1種類しか有しない強誘電性液晶とは明確な差異を有することになる。またこのときに形成される層構造(N=1,2,3,…)は図中に示したごとく、螺旋軸に直交する平面に平行で、各層はおのおの同一配向方向を示す一群の分子集団として形成される。各層は図示の如く奇数層と偶数層が交互に形成されている。二種類の螺旋軸の有無を検出する方法としては、波長を連続的に変化させながら光をセルに斜め入射させ、このときの選択反射光のプロフィールを測定する方法が知られている。
【0009】
二種類の螺旋構造を有する反強誘電性液晶の場合、ピッチ長の半分の長さに対応したハーフピッチバンドと呼称される単一のピークのみが観察されることが報告される一方、一種類しか螺旋構造が存在しない強誘電性液晶の場合、フルピッチバンドとハーフピッチバンドに対応する2個のピークが観察されることが知られている。このことを利用すると、ピークの個数から反強誘電性材料か、強誘電液晶のそれかは明確に判定可能となる。
【0010】
さて、この材料を極めて接近した二つの特殊な基板壁の間、すなわち基板上にラビングなどによる水平配向処理が施され、かつ螺旋構造の形成が抑止されるほど近接した基板壁の間(表面安定化セルと呼称される)に狭持された時の反強誘電性液晶および強誘電性液晶の分子配向について考えることにする。
【0011】
図11は表面安定化セル内における分子の安定化配置を図示した図であるが、バルクにおいて示された螺旋軸は、配向処理により、配向処理が施された方向と平行な方向に配向する。ただし狭ギャップ内での層内での分子配向は自由空間であるバルク内とは異なり、図11中AもしくはBで示された位置に限られる。またこの時発現する自発分極の向きに着目すると、Aにおいては例えば下向き、BにおいてはAの反対方向の上向きに発現する。この分子の安定配置の位置に関しては従来の強誘電性液晶の壁面安定化構造におけるそれと一致している。
【0012】
ところが偶数層に隣接する奇数層の分子の配向について検討すると、強誘電性液晶と反強誘電性液晶は全くその様相を異にする。
【0013】
図12は印加電圧0Vの場合の反強誘電性液晶の層間の分子配向を示す図で、(a)が断面図、(b)が下基板へ射影したときの図である。
まず印加電圧0Vの場合の反強誘電性液晶の層間の分子配向について記述すると、偶数層と奇数層内の分子配向に起因する自発分極は互いに反並行の向きに配列し、互いに自発分極の総和をキャンセルする向きで安定化する。またこの時の分子間の距離は百数十Å程度の間隔で互いに対をなし、可視光のオーダーと比較するとかなり小さいので、検出される光学軸方向は分子配向方向であるAとBの平均方向すなわち図11に示した層法線方向OZと一致することになる。
【0014】
一方強誘電性液晶の場合自発分極が上向きの層の隣にどの向きの層がくるかは確率50%で上向き下向きの両方の状態が許される。また光学軸を考慮するとその方向は、図11に示したOAもしくはOBの方向に一致し、層法線OZとは一致しないことが明らかにされている。
【0015】
次に電界が図中、下向きに連続的に印加された時を考える。この場合図12において上向きに図示された自発分極は電界と結合する時のエネルギーが下向きのほうが安定なので、上向きから連続的に下向きにその配向を変化させる。一方、安定位置すなわち図11のAの位置にあった下向き自発分極はこの場合、すでに分子は安定位置にあるので、変化はしないことになる。その結果分子は図13(a)に示すように配列する。
【0016】
これとは反対に電界が連続的に上向きに印加された時を考えると、今度はエネルギーが安定な位置は図11に示したB方向に変化するため層内の下向きの自発分極は連続的に上向きへと変化する。その結果分子は図13(b)に示すように配列する。
【0017】
この過程を印加電圧−誘起自発分極の測定を行うとさらに差異が明らかになる。この時の結果を図14(a),(b)に示す。
【0018】
図14(a)は反強誘電性液晶の、「誘起自発分極−印加電圧の関係」を示している。
反強誘電性液晶の電圧0Vにおける誘起自発分極は図から明らかなように0を示す。この状態から電圧を連続的に増加させると誘起自発分極は連続的に変化しながら飽和値2まで増加するが電圧+Vsupで一旦飽和すると以後は電圧を増加させても変化はしない。この現象は下向きの自発分極が次第にその向きを変化させ全て上向きの配向に変化していく過程に対応している。
一方飽和電圧から電圧を減少させていくと自発分極はある正の電圧+Vsdownから減少しはじめ、電圧0Vでは示す自発分極の値は0になる。この状態は図12の上向き自発分極と下向きの自発分極がキャンセルされている状態に相当する。さらに逆極性の電圧を印加すると前記過程の逆過程が生起し、電圧−Vsdownから自発分極の値は変化しはじめ、電圧+Vsupなる電圧で飽和する。この場合の誘起自発分極の値はグラフの第1および第3象限に主として出現することが分かる。
図14(a)から明らかなように、反強誘電性液晶は印加電圧に対して3安定状態を示しており、そのうち1つの安定状態が印加電圧0の近傍に出現している。液晶パネルは直流電圧の印加で劣化してしまうという共通の特性があるが、反強誘電性液晶が示す安定状態が交流駆動を容易にしている。
図14(a)から明らかなように、反強誘電性液晶は印加電圧に対して3つの安定状態を示しており、そのうち1つの安定状態が印加電圧0の近傍に、他の2つは印加電圧が±Vsupを越えたところに出現しており、その性質は原点に関して対称の形を示す。液晶パネルは直流電圧の印加で劣化してしまうという共通の特性があるが、+Vの電圧を印加したときと−Vを印加したときとが、同一光学状態を示すということで、反強誘電性液晶の交流駆動が可能となり、強誘電性液晶の駆動と比較すると自然かつ容易になることがわかる。
【0019】
図14(b)は強誘電性液晶の、「誘起自発分極−印加電圧の関係」を示している。
強誘電性液晶の場合、一旦自発分極を+2まで飽和指せた後電圧を減少させると、電圧を0に設定しても、飽和自発分極の値はほとんど変化しない。この飽和自発分極の値をマイナス2まで変化させるためにはマイナス側にさらに電圧を減少させつづけなければならないことが分かっている。すなわち、強誘電性液晶の場合、電圧0Vで定義される誘起自発分極の値は反強誘電性液晶の場合の0ではなく、電圧上昇時に示す値と下降時に示す値すなわち、プラス2とマイナス2の二値であること、換言すれ電圧0Vで自発分極0の状態は得られないことを示している。この意味から双安定と呼称されるわけであるが、上で見たごとく、電圧で誘起される自発分極の値は第1象限から第4象限のすべてに渡っていることが反強誘電性液晶の場合と比較して分かる。
図14(b)から明らかなように、強誘電性液晶は印加電圧に対して2安定状態を示しており、該2つの安定状態が印加電圧に対して極性の異なる象限に出現している。このことが強誘電性液晶の交流駆動を非常に煩雑なものにしている。
具体的には、強誘電性液晶パネルが前のフレームで表示していた表示状態を記憶しておき、各フレーム毎に前のフレームでの表示のため印加した電圧の逆特性の電圧を印加しないと交流化駆動が出来ないと言う問題を生じている。
【0020】
図15で示される印加電圧−透過光強度曲線を示す場合のセルの駆動方法について述べることにする。
図15は典型的な反強誘電液晶パネルの「透過光強度−印加電圧」特性を示した図で、ここでは印加電圧が0の時光を遮り(すなわち黒となる)十分に電圧を印加された時光を透過させる(すなわち白となる)よう液晶パネルが構成されている。
【0021】
図15において、正極性の電圧値V12以上の電圧を印加することにより反強誘電液晶パネルは第1の安定状態である黒状態から第2の安定状態である+側の白状態への移行が始まり、印加電圧がVsに達した段階で白状態が飽和し、正極性の電圧値V21以下の電圧を印加することにより前記第2の安定状態から前記第1の安定状態への移行が始まり印加電圧が0になる前に第1の安定状態である黒状態に復帰する。また負極性の電圧値V13以下の電圧を印加することにより前記第1の安定状態から前記第3の安定状態である−側の白状態への移行が始まり、印加電圧が−Vsに達した段階で白状態が飽和し、負極性電圧値V31以上の電圧を印加することにより前記第3の安定状態から前記第1の安定状態への移行が始まり、印加電圧が0になる前に第1の安定状態である黒状態に復帰する。すなわち3安定ヒステリシス特性を有している。
【0022】
この類の特性を示す材料はM×Nの単純マトリックス駆動仕様のものとして知られる。よく知られるごとく単純マトリックス駆動は選択期間と非選択期間の2種類に分類され選択期間に同機してデータが書き込まれ非選択期間では書き込まれたデータがバイアス電圧で保持されることが原則となっている。特に選択期間においてVseで書き込まれた情報は非選択期間の間バイアス電圧Vbを印加することによりにそのまま保持されるが、仮にバイアス電圧が印加されないと一旦書き込まれたデータは時間の経過とともに消失する。この意味で単純マトリックス駆動を行おうとする時、バイアス電圧の概念は必須要件となる。
【0023】
この関係を図16を用いてさらに詳細に説明すると以下のごとくなる。
図16は反強誘電性液晶パネルのマトリックス駆動仕様の概念図で、今M×N本の共通(COM)電極および信号(SEG)電極からなるパネルでの第j番目(1<j<M)の共通電極のi番目の画素に着目する。このj電極が選択される時刻に同期して、i画素に書き込まれるデータが信号電極から与えられる。このとき液晶画素の感じる電圧は(Vse±Vd)すなわち選択電圧とデータ電圧の差としてあらわされる。一方この電極が選択されていない期間は、バイアス電圧と他の電極に印加されるデータ電圧の分の電圧が印加されるが、この電圧の最大値をVnsbMax、最小値をVnsbMinとあらわすとこの値はそれぞれ
VnsbMax=Vb+|Vd|
VnsbMin=Vb−|Vd|
と表されることになる。この時注意することとして、非選択電圧VnsbMaxが印加されることで、この印加電圧によって画素(i,j)に書き込んだ情報が変化しないように設定しなければならないことは言うまでもない。
【0024】
次に共通電極がM=1となった時つまりスタティック駆動での階調付与の場合を考えることにする。
階調付与の方法は大別して2種類すなわち、電圧高さ階調付与法(PalseHight Moduration)と電圧幅階調付与法(Palse Width Modulation)である。
【0025】
図17はこのPHM法とPWM法における階調付与の方法を示す概念図である。
【0026】
PHM法は階調幅を図15のV12から+Vsの間に割り振り階調を電圧変化で表そうとする方法である。より具体的には、図17(a)に示すように、黒レベルをV12白レベルを+Vsとし、その中間の階調はこの電圧の範囲内でデータ電圧を設定すれば簡単に初期の階調が実現されることになる。スタティック駆動では非選択期間がないのでフレーム期間内共通電極には選択電圧が印加され続けるため、基本的にバイアス電圧は不必要となることは明らかである。
【0027】
一方PWMの場合を考える。この時必要となる電圧は0と+Vsのみであり、階調はこの電圧を時間幅で表そうとする方法となる。もともと+Vsの電圧を十分長い間印加すると白状態が実現することは図15よりあきらかであり、中間調を表そうとすれば(+Vs−0)で表される電圧の印加時間を、表そうとする階調数に割り振ればよいことになる。すなわち図17(b)に示すように、白を表示する時は該電圧の印加時間をフレーム時間長さに、黒を表示する時は該電圧の印加時間をゼロとし、中間調は白表示の時の時間を1とした時の小数点で表した時間幅で表せば可能となることが判明する。この駆動においても基本的にスタティック駆動であるため、基本的にマルチプレックス駆動時における非選択期間の間のデータ保持に必要なバイアス電圧は不必要となってくることは明らかである。
【0028】
図18はPWM方式での従来のスタティック駆動波形を示した図である。
駆動電圧の交流化を指示する交流化信号FRは各フレーム期間12毎に極性を変え各フレーム毎に液晶への印加電圧の極性をを反転させている。
印加電圧は液晶の1つのドットに印加される電圧波形を示しており、液晶は+Vもしくは−V電圧の印加で白状態となり、0電圧の印加で黒表示となるよう構成されている。図18では各フレーム期間の初めから連続して+Vもしくは−Vの電圧が印加されてその間白表示となり、各フレーム期間の終わりにかけて連続して0電圧が印加されてその間黒表示となる。白表示をとる時間と黒表示をとる時間の比によって階調が表示されている。
【0029】
図19はこのような駆動法をフィールドシーケンシャルカラー液晶装置に用いた駆動波形図の例で、FRが交流化信号、印加電圧が液晶の1つのドットに印加される電圧波形、光源が当該タイミングで点灯している光源の色を示している。
【0030】
図19(a)において、光源は期間tR1では赤(R)、期間tG1では緑(G)、期間tB1では青(B)というように3原色の色を繰り返し周期的に発光している。液晶は印加電圧に従って該光源光の透過を制御するシャッターとして働いており、液晶を透過した光を積分的に認識することによりR,G,Bの光量に従った色を認識出来る。図19(a)の波形例においては赤は明るい光が、緑は中間的な明るさの光が、青は暗い光が液晶を透過する印加電圧の組み合わせとなっている。FRは交流化信号で光源がR,G,Bを出力し終わった毎に印加電圧の極性を変えて印加電圧を交流化し液晶物質が直流電圧によって劣化するのを防いでいる。
【0031】
図19(b)が(a)と異なるのは交流化信号FRである。図19(b)においては光源の発色光が切り替わる毎に印加電圧の極性が切り替わるようFR信号を設定している。
FR信号を図19(a)のタイプにするか(b)のタイプにするか、もしくはさらに別のタイプにするかは設計上の問題であった。
【0032】
図20は図18,19に示した従来駆動法を実現する駆動回路のブロック図及び各ブロックの構成を説明する図である。
【0033】
図20(a)は駆動回路のブロック図で、表示データが8ビットのパラレル信号に変換されてシフトレジスター14に与えられる。該表示データはクロック信号XCKによってシフトレジスター14内で伝送され、1行N列の反強誘電性液晶20の1行分のデータがシフトレジスター14内に整列した段階でラッチパルスLPによってデータラッチ16に書き込まれる。アナログスイッチ18はデータラッチ16がラッチしたデータと交流化信号FRに従って0,+Vもしくは−Vの電圧を反強誘電性液晶20のセグメント電極に印加する。反強誘電性液晶20のコモン電極には0電圧が印加されている。
【0034】
図20(b)はアナログスイッチ18の一例を示した図で、3個のアナログスイッチ22の入力に電圧+V,0,−Vがそれぞれ印加され、出力は結合されて反強誘電性液晶20のセグメント電極に接続されている。3個のアナログスイッチ22は交流化信号FRとラッチデータによって出力する電圧を選択する。アナログスイッチ18には図20(b)の回路が反強誘電性液晶20のドット数と等しい数用意されている。
【0035】
図20(c)は図19(b)の3個のアナログスイッチ22から出力される出力の真理値表である。ここでラッチデータのHが液晶表示の白を、Lが黒を指示している。この真理値表に従ってアナログスイッチが電圧を出力すれば図18,19に示した駆動波形が得られる。
【0036】
【非特許文献1】
A.D.L.Chandani et. al., Jpn.J.Appl.Phys.,28.L1265(1989)
【非特許文献2】
A.D.L.Chandani et. al., Jpn.J.Appl.Phys.,28.L1261(1989)
【0037】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記のごとき駆動を行っても、パネルの製造条件の微妙なばらつき、駆動波形による予期しない直流分の印加、印加電圧の交流化不十分などの影響などを受け印加電圧−透過光強度曲線が所望の特性と比較した場合変化することが判明した。この時の状況を図21の印加電圧−透過光強度曲線で説明する。
【0038】
図21は反強誘電性液晶パネルの製造ばらつきによって生じる「透過光強度−印加電圧」特性を示した図である。
図21において、印加電圧を飽和電圧+Vsから減少させていくと、やがて透過光強度も減少しはじめるが、電圧が0になっても透過光強度は0にならず、透過光強度をゼロにするためにはさらにマイナス側へのさらなる電圧印加が必要となっている。マイナスの電圧を印加した時も同様に印加電圧をゼロに戻しても透過光強度が0にならない。このような液晶パネルがある確率で出現することがわかった。
この現象が印加電圧が+側のみで出現する物、−側のみで出現する物、+−双方で出現するものと様々であった。
【0039】
このような状況を模式的に表したのが図22である。
【0040】
図22(a)は+電圧を印加した時の状態変化を表した図で、反強誘電性液晶パネルは印加電圧が正極性の電圧V12を越えると透過光強度を増し、電圧Vsを印加された段階で透過光強度が飽和する。その後印加電圧を減少させても飽和状態を維持するが、印加電圧がV21以下になると透過光強度が減少し始める。
さらに印加電圧を減少させていくと正常なパネルは正極性の電圧V2−1で透過光強度がほぼ0に達するが、製造ばらつき等によって負極性の電圧−(V2−2)に達しないと透過光強度が0に達しないものも現れる。このようなパネルは印加電圧が0の状態で図示したt+に相当する光を透過してしまう。
【0041】
図22(b)は−電圧を印加した時の状態変化を表した図で、反強誘電性液晶パネルは印加電圧が負極性の電圧V13を越えると透過光強度を増し、負電圧−Vsを印加された段階で透過光強度が飽和する。その後印加負電圧を減少させても飽和状態を維持するが、印加電圧がV31以上になると透過光強度が減少し始める。さらに印加負電圧を減少させていくと正常なパネルは負極性の電圧−(V2−1)で透過光強度がほぼ0に達するが、製造ばらつき等によって正極性の電圧V2−2に達しないと透過光強度が0に達しないものも現れる。このようなパネルは印加電圧が0の状態で図示したt−光を透過してしまう。
【0042】
図23はこのような印加電圧0の状態で光を透過してしまうパネルを図18に示した従来の方法で駆動した場合の透過光強度の変化を示した図である。
図23において、印加電圧は図18に示した波形と同じで、期間t1では正極性で反強誘電性液晶パネルの透過光強度を十分飽和させる電圧+Vが、期間t2,t4では0電圧が、期間t3では負極性で反強誘電性液晶パネルの透過光強度を十分飽和させる電圧−Vが印加されている。このような電圧が印加された時の反強誘電性液晶パネルの透過光強度は期間t1,t3においてはほぼ100%透過するが期間t2,t4においては0とはならず、期間t2においては図22(a)に示したt+、期間t4においては図22(b)に示したt−だけ光を透過してしまう。
【0043】
このような反強誘電性液晶パネルは、黒表示をすべき時に十分黒くならない、階調表示した時所望の階調レベルが表示出来ないという問題を生じており表示品質上問題となっている。またこのようなパネルを不良として取り除くのは検査が困難であり、また製造歩留まりが低下してしまうという問題があった。
【0044】
さらに別の問題として応答速度の問題がある。反強誘電性液晶は応答速度が速いということが最大の特徴であったが、温度が低下すると液晶材料の粘度が上昇し、応答時間が常温に比較して長くなるという現象がおこり、この応答時間の短縮化という課題解決が要求されてきた。
該応答速度は図23に示すように、透過光強度を100%にする方向に駆動する時は、立ち上がり時間tr12、tr13を電圧+Vもしくは−Vを十分大きくすることにより比較的短時間にすることが可能であった。しかし透過光強度を0%にする方向に駆動する時は、立ち下がり時間tf21、tf31を短くすることは困難であった。
【0045】
本発明の目的は前記した表示品質上の問題がなく、かつ応答速度を改善した反強誘電性液晶パネルの駆動方法を提供することである。
【0046】
【課題を解決するための手段】
請求項1の本発明による反強誘電性液晶パネルの駆動方法は、上下の透明基板に狭持され、印加される電圧により第1と第2と第3の安定状態を有し、正極性の電圧値V12以上の電圧を印加することにより前記第1の安定状態から前記第2の安定状態への移行が始まり、正極性の電圧値V21以下の電圧を印加することにより前記第2の安定状態から前記第1の安定状態への移行が始まり、負極性の電圧値V13以下の電圧を印加することにより前記第1の安定状態から前記第3の安定状態への移行が始まり、負極性の電圧値V31以上の電圧を印加することにより前記第3の安定状態から前記第1の安定状態への移行が始まる、3安定ヒステリシス特性を有する反強誘電性液晶パネルにおいて、前記電圧値V12,V13よりも絶対値が小さな電圧Vreを持つリセット信号を極性を交互にして周期的に印加することを特徴とする。
【0047】
請求項2の本発明による反強誘電性液晶パネルの駆動方法は、請求項1において、前記第2及び第3のの安定状態から前記第1の安定状態への移行時には前記リセット信号が印加されるよう構成したことを特徴とする。
【0048】
請求項3の本発明による反強誘電性液晶パネルの駆動方法は、請求項2において、前記第2の安定状態から前記第1の安定状態への移行時には負極性の前記リセット信号を印加し、前記第3のの安定状態から前記第1の安定状態への移行時には正極性の前記リセット信号を印加するよう構成したことを特徴とする。
【0049】
請求項4の本発明による反強誘電性液晶パネルの駆動方法は、請求項2乃至3において、液晶の所望の表示状態に応じた電圧を印加するフレーム期間とリセット信号を印加するリセット期間とを繰り返し連続的に設け、各フレーム期間内で液晶が前記第1の安定状態をとる時間と前記第2もしくは第3の安定状態をとる時間の比によって階調を表示し、前記第1の安定状態を維持させる電圧は各フレーム期間の初めから連続して印加し、前記第2もしくは第3の安定状態を維持させる電圧は各フレーム期間の終わりにかけて連続して印加することにより、前記第2及び第3のの安定状態から前記第1の安定状態への移行時に前記リセット信号が印加されるよう構成したことを特徴とする。
【0050】
請求項5の本発明による反強誘電性液晶パネルの駆動方法は、請求項1乃至4において、前記第1の安定状態で光の透過を遮り、前記第2及び第3の安定状態で光を透過させるよう反強誘電性液晶パネルを構成したことを特徴とする。
【0051】
請求項6の本発明による反強誘電性液晶パネルの駆動方法は、請求項1乃至5において、前記反強誘電性液晶パネルは1つのコモン電極と複数のセグメント電極を有する1行複数列ドットのスタティック駆動パネルであることを特徴とする。
【0052】
請求項7の本発明による反強誘電性液晶パネルの駆動方法は、請求項6において、前記セグメント電極にはセグメントドライバーICの出力が印加され、該セグメントドライバーICは低い方から順にV0,V1,V2,V3の4レベルの電圧が選択的に出力出来るよう構成され、前記コモン電極には前記V1もしくは前記V2のレベルの電圧が選択的に印加され、前記負極性のリセット信号を印加する際には前記コモン電極には前記V2、前記セグメント電極には前記V1を、前記正極性のリセット信号を印加する際には前記コモン電極には前記V1、前記セグメント電極には前記V2を印加することを特徴とする。
【0053】
請求項8の本発明による反強誘電性液晶パネルの駆動方法は、請求項1乃至7において、液晶パネルにより3原色の光の透過を順次制御して表示を行うフィールドシーケンシャルカラー液晶装置に用いたことを特徴とする。
【0054】
請求項9の本発明による反強誘電性液晶パネルの駆動方法は、請求項1乃至8において、印画紙に液晶シャッターを通した光を焼き付ける電子カメラに用いたことを特徴とする。
【0055】
【発明の実施の形態】
以下図1〜図9を用いて本発明を説明する。
【0056】
【実施例】
図1〜図3は本発明の第1の実施例を説明する図で、図4は前提となる反強誘電性液晶パネルの、印加電圧−透過光強度特性である。ここで反強誘電性液晶パネルは第1の安定状態で光を遮り、第2及び第3の安定状態で光を透過するよう構成している。光の透過状態をこの逆になるよう構成することも可能であり、どちらの構成にするかは設計上の問題である。
【0057】
図4は図22(a)と(b)とを結合した図で、本発明で用いる反強誘電性液晶パネルの印加電圧−透過光強度特性を模式的に示している。
図4において、第1の安定状態にあった反強誘電性液晶パネルに電圧を印加し、印加電圧が正極性の電圧V12を越えると透過光強度を増し、電圧Vsを印加された段階で透過光強度が飽和して第2の安定状態となる。Vsを越える電圧+Vを印加しても飽和状態に変化はない。その後印加電圧を減少させてもしばらく第2の安定状態を維持するが、印加電圧がV21以下になると透過光強度が減少し始める。さらに印加電圧を減少させていくと正常なパネルは正極性の電圧V2−2で透過光強度がほぼ0に達するが、製造ばらつき等によっては負極性の電圧−(V2−2)に達しないと透過光強度が0に達しないものも現れる。このように製造ばらつきによって第1の安定状態に達する迄の特性がばらつく状態を斜線部26で表している。
【0058】
次に、第1の安定状態にある反強誘電性液晶パネルに負極性の電圧を印加し、印加電圧が負極性の電圧V13を越えると透過光強度を増し、電圧−Vsを印加された段階で透過光強度が飽和して第3の安定状態となる。さらに大きな負電圧−Vを印加しても飽和状態に変化はない。その後印加電圧を減少させてもしばらく第3の安定状態を維持するが、印加電圧の絶対値がV31以下になると透過光強度が減少し始める。さらに印加電圧を減少させていくと正常なパネルは負極性の電圧−(V2−2)で透過光強度がほぼ0に達するが、製造ばらつき等によっては正極性の電圧V2−2に達しないと透過光強度が0に達しないものも現れる。このように製造ばらつき等によって第1の安定状態に達する迄の特性がばらつく状態を斜線部28で表している。
【0059】
本発明の駆動法は図4中の−(V2−2)とV13の間の負極性の電圧−Vre、及びV2−2とV12間の正極性の電圧Vreに着目した。
【0060】
反強誘電性液晶パネルを第2の安定状態から第1の安定状態に変化させる時、−(V2−2)よりも正極性よりの電圧を印加すると透過光強度が0の第1の安定状態まで達することが出来ないパネルが出てしまう。またV13よりも絶対値が大きい負極性電圧を印加すると第3の安定状態か第3の安定状態に達する途中の段階に達してしまう。−(V2−2)とV13の間の負極性の電圧−Vreを印加すれば反強誘電性液晶パネルの微妙な製造ばらつきに関わりなく第2の安定状態から第1の安定状態に変化させることが出来る。
【0061】
同様に、反強誘電性液晶パネルを第3の安定状態から第1の安定状態に変化させる時、V2−2よりも負極性よりの電圧を印加すると透過光強度が0の第1の安定状態まで達することが出来ないパネルが出てしまう。またV12よりも大きい正極性電圧を印加すると第2の安定状態か第2の安定状態に達する途中の段階に達してしまう。V2−2とV12の間の正極性の電圧Vreを印加すれば反強誘電性液晶パネルの微妙な製造ばらつきに関わりなく第3の安定状態から第1の安定状態に変化させることが出来る。
【0062】
なお図4の特性における各電圧の値は、三菱ガス化学社製のG110と呼称される材料を用い、駆動周波数0.1Hzの三角波を用いたときの結果を示す。本願における第2及び第3の安定状態に飽和する電圧は、それぞれ+15ボルト、−15ボルト、第1の安定状態から第2の安定状態に移行を始める電圧V12は+10ボルト程度、第1の安定状態から第3の安定状態に移行を始める電圧V13は−10ボルト程度、また電圧+Vre,−Vreはそれぞれ+0.5ボルト、−0.5ボルト程度とするのが適当であるが、一般的に、反強誘電性液晶パネルを駆動する条件(例えば使用液晶材料や駆動周波数、駆動波形など)によってかなり変動する。適用する液晶材料、駆動周波数、駆動波形などによってこれらの値の組み合わせが場合場合で異なってくることは言うまでもない。
【0063】
図1は本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第1の実施例を説明する波形図である。
図1において、FR1は交流化信号の1例、FR2は交流化信号の他の例、RESETは本発明によるリセット信号が出力されるタイミングを示す信号、「印加電圧」は本発明の駆動法によって反強誘電性液晶パネルの1つのドットに印加される電圧の波形、「液晶状態」は印加される電圧によって反強誘電性液晶パネルのドットがとる安定状態を示している。
【0064】
図1の本発明の駆動法においては所望のデータを表示する各フレーム期間12毎にリセット期間1、24、リセット期間2,26を周期的かつ交互に設けてある。
【0065】
交流化信号FR1,FR2はフレーム期間に液晶に印加する電圧の極性を指示する信号で、図1の例では交流化信号がHの時正極性の電圧を、Lの時負極性の電圧を液晶に印加するよう構成している。リセット期間24での交流化信号のレベルをどうするかは設計上の問題である。従って本実施例において交流化信号はFR1でもFR2でもどちらの波形も取り得る。また図1においては各フレーム期間毎に交流化信号の極性が切り替わるよう設定されているが、どのような周期で交流化信号を切り替えるかは設計上の問題である。
【0066】
「印加電圧」は、黒状態である第1の安定状態を維持させる電圧である電圧0を各フレーム期間の初めから連続して印加し、白状態である第2もしくは第3の安定状態を維持させる電圧である電圧+Vもしくは−Vを各フレーム期間の終わりにかけて連続して印加している。電圧+Vもしくは−Vを各フレーム期間の終わりにかけて印加していることにより、それに引き続くリセット期間におけるリセット信号が、第2及び第3の安定状態から第1の安定状態への移行期間に印加されるよう構成出来ている。
【0067】
黒状態をとる時間と白状態をとる時間との比によって階調が表示される。
なお図4に示したように、+V、−Vはそれぞれ+Vs、−Vsよりも絶対値の大きな電圧となっているので、白状態は十分飽和している。
【0068】
なお反強誘電性液晶パネルは応答速度が0.5ms程度と非常に高速である。
従って階調表示する場合も液晶を透過する光は白もしくは黒となっている。本駆動法をとる反強誘電性液晶パネルを直視型の表示装置に用いた場合は人間の目がトータルの光量を積分して階調を認識し、銀塩フィルムに映像を焼き付ける際のシャッターとして用いた場合はフィルムの感光剤がトータル光量に応じて感光し階調を表示している。
【0069】
各フレーム期間で電圧+Vもしくは−Vを印加した次にはリセット期間となり、本発明で設けたリセット信号が印加される。
電圧+Vが印加された後にはリセット期間1の間電圧−Vreが印加される。
この印加電圧が負極性リセット信号28である。また電圧−Vが印加された後にはリセット期間2の間電圧Vreが印加される。この印加電圧が正極性リセット信号30である。電圧Vre,−Vreは図4で説明した範囲の電圧値を有する。
【0070】
このように電圧が印加されるため、当初電圧0が印加されて第1の安定状態を維持していた「液晶状態」は、電圧+Vの印加で第2の安定状態に移行し、次に負極性リセット信号28の印加で第1の安定状態の戻り、電圧0の印加で第1の安定状態を維持し、次に電圧−Vの印加で第3の安定状態に移行し、次に正極性リセット信号30の印加で第1の安定状態の戻り、電圧0の印加で第1の安定状態を維持する。実際の駆動状態ではこのサイクルが繰り返される。
【0071】
このように本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法によれば、たとえ反強誘電性液晶パネルに製造上のばらつきがあったとしても、リセット信号を印加することにより第2,3の安定状態を光の漏れがない第1の安定状態に戻すことが出来、品質上の問題を解消することが出来る。
【0072】
またリセットパ信号28,30を与えるリセット期間1,2は反強誘電性液晶パネルの応答時間が500μs程度であるから、低温時に応答が遅くなることを考慮しても1ms程度とすれば十分である。
【0073】
なお図1のフレーム期間12における第1の安定状態をとる期間の印加電圧は必ずしもゼロにする必要はない。この期間はリセット信号によって第1の状態に移行された後第1の安定状態を保ちうる電圧ならばどのレベルの電圧を与えても良い。従って+Vreから−Vreの間のどのレベルの電圧を与えても良く、この範囲のいかなる電圧レベルに変更しても本発明の駆動法に含まれることはいうまでもない。
【0074】
また本発明によって設けられたリセット信号は応答速度の改善にも効果がある。印加電圧を0にすると液晶分子は、通常の緩和過程を経由しながら電圧0の配向状態へ向って行くが、実は電圧0での緩和過程が分子の応答特性において最も時間がかかる過程である。本発明の駆動方法では印加電圧0での緩和過程を取らず、電圧+Vreもしくは−Vreを印加することによって初期の配向状態への復帰を促進している。従って低温における応答速度も顕著に改善出来ている。
【0075】
図2は本発明の駆動法の第1の実施例をフィールドシーケンシャルカラー液晶装置に用いた波形図の例で、FRが交流化信号、「印加電圧」が液晶の1つのドットに印加される電圧波形、「光源」が当該タイミングで点灯している光源の色を示している。
【0076】
フィールドシーケンシャルカラー液晶装置は周知のように、赤(R)、緑(G)、青(B)の色の光源を順次繰り返して発光させ、液晶パネルは該各色の表示情報に応じてシャッターとして働き、液晶パネルの透過光を人間の目やフィルムの感光剤が積分して色を認識するというカラー装置であるが、一般のカラー液晶装置のようにカラーフィルターを用いる必要がないので光効率が非常に良いという利点がある。反面3原色を時間軸に対し直列的に表示するので液晶装置は高速の応答速度を要求される。高速応答が特徴の反強誘電性液晶パネルはこの面でフィールドシーケンシャルカラー液晶装置に最適なパネルといえる。
【0077】
図2において、光源は期間tR1では赤(R)、期間tG1では緑(G)、期間tB1では青(B)というように3原色の色を繰り返し周期的に発光している。各期間tR1,tG1,tB1・・・の間にはリセット期間1、24、リセット期間2,26を交互に設けてある。図1の1つのフレーム期間が図2の光源が1つの色を発色している期間に相当している。交流化信号は光源の発光色が切り替わる毎に極性を反転させる例を示している。また交流化信号のリセット期間における極性は論理回路の設計方法によるので、図示のFR1としても良いしFR2としても良いのは図1と同様である。
【0078】
反強誘電性液晶パネルの各ドットには各セグメントのセグメント電極(SEG印加電極)の電圧からコモン電極(COM印加電極)の電圧を減じた電圧が印加される。ここではCOM印加電圧が0に固定されているので各ドットにはSEG印加電圧と等しい電圧が印加されている。図2の波形例においては赤は明るい光が、緑は中間的な明るさの光が、青は暗い光が液晶を透過する印加電圧となっている。
【0079】
リセット期間1,24,リセット期間2、26においてそれぞれ負極性のリセット信号、正極性のリセット信号が反強誘電性液晶パネルの各ドットに与えられるよう構成されていることは図1と同様である。
【0080】
図2に示す信号で駆動することにより反強誘電性液晶パネルを用いた表示品質の劣化がなく応答速度の速いフィールドシーケンシャルカラー液晶装置を実現できる。
【0081】
図3は本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第1の実施例を実現する駆動回路のブロック図及び各ブロックの構成を説明する図である。
図3(a)は図1,2の駆動法を実現する駆動回路のブロック図で、表示データが8ビットのパラレル信号に変換されてシフトレジスター14に与えられている。該表示データはクロック信号XCKによってシフトレジスター14内で伝送され、1行N列の反強誘電性液晶20の1行分のデータがシフトレジスター14内に整列した段階でラッチパルスLPによってデータラッチ16に書き込まれる。アナログスイッチ18はデータラッチ16がラッチしたデータと交流化信号FRとRESET信号に従って0,+V、−V、+Vre、−Vreの電圧を選択的に出力し反強誘電性液晶20のセグメント電極に印加する。反強誘電性液晶20のコモン電極には0電圧が印加されている。
【0082】
図3(b)はアナログスイッチ18の一例を示した図で、5個のアナログスイッチ32の入力に電圧+V,+Vre,0,−Vre、−Vがそれぞれ印加され、出力は結合されて反強誘電性液晶20のセグメント電極に接続されている。5個のアナログスイッチ32は交流化信号FRとラッチデータとRESET信号によって出力する電圧を選択する。図3(a)のアナログスイッチ18には図3(b)の回路が反強誘電性液晶20のドット数と等しい数用意されている。
【0083】
図3(c)は図3(b)の5個のアナログスイッチ32から出力される出力の真理値表である。ここでラッチデータのHが液晶表示の白を、Lが黒を指示している。この真理値表に従ってアナログスイッチが電圧を出力すれば図1,2に示した駆動波形が得られる。
【0084】
図5は印画紙に液晶シャッターを通した光を焼き付ける電子カメラを説明する図である。
【0085】
図5(a)はその構成を説明する図で、34が光源、36がドライバーICを含む1行N列の反強誘電性液晶モジュール、38が印画紙である。
光源30はR,G,Bの光を順次発光し、反強誘電性液晶モジュール36はアナログシャッターとして機能して1行分の表示情報に従った光量の光を透過し、印画紙38は該透過光によって感光される。印画紙38は順次図示の方向に移動され、それに従って反強誘電性液晶モジュール36は所定の行の画像情報に従ってシャッターとして働く。
【0086】
図5(b)は反強誘電性液晶パネルの断面図で、上透明基板40、下透明基板42上の図示の面にそれぞれ透明なN個のセグメント電極44、1個のコモン電極46が形成され、上透明基板40と下透明基板42とは封止剤48で封止される。上透明基板40,下透明基板42,封止剤48で囲まれた空間には反強誘電性液晶物質が狭持されている。一般に反強誘電性液晶パネルの場合該空間のギャップは2μm以下に設定される。
【0087】
図5(C)は反強誘電性液晶モジュール36の平面図で、セグメント電極44にはTAB実装されたセグメントドライバーIC52が接続されている。
【0088】
このような電子カメラに反強誘電性液晶パネルを用いると顕著な効果がある。
現在はTNもしくはSTNモードの液晶が用いられているが、1枚の印画紙に画像を書き込むのに40秒程度の時間が掛かっている。高速TN,STNモードの液晶の場合セルギャップを4μm程度にして応答速度が12ms程度となるが、反強誘電性液晶パネルにおいては応答速度が0.5ms程度である。従って1枚の印画紙に画像を書き込む時間を理論的には1/20以下にすることが出来るという顕著な効果を生むことが出来る。
【0089】
図6は階調を表示するための表示データ転送法を説明する図で、ここでは1行480列の反強誘電性液晶パネルで256階調を表示する例を示した。
【0090】
図6(a)は図3(a)のデータラッチ16に印加するラッチパルスLPとシフトレジスター14に印加するデータ信号D0−D8の関係を示す図である。
期間t1内でデータ信号D0−D8が図示していないクロック信号XCLによって480ビット分シフトレジスター14に送られ、ラッチパルスL1によってシフトレジスター14内に整列した表示データをデータラッチ16に書き込む。
t2−t256の期間でも同様の動作を繰り返す。すなわち1つのフレーム期間12内で256回表示データを送っている。階調は256回送られたデータの内の黒を意味するLが送られた回数と白を意味するHが送られた回数の比によって表すことが出来る。階調数を増やす場合は1つのフレーム期間内で表示データを送る回数を増やせばよい。
【0091】
図6(b)は図3(a)のデータラッチ16に印加するラッチパルスLPとシフトレジスター14に印加するデータ信号D0−D8、クロックパルスXCLの関係を示す図である。
シフトレジスター14は480ビットであり、データ信号はD0−D8の8ビットのパラレル信号であるので、ラッチパルスLPが出力される期間t1内でクロックパルスは60発出力されて480ビットのデータを送っている。
またシフトレジスターに240ビットのものを2個用い、それぞれに8ビットのデータ端子を設けて1行の前半と後半を受け持たせた場合はラッチパルスLPが出力される期間t1内にクロックパルスを30発出力すればよい。
【0092】
図7〜図9は本発明の駆動法の第2の実施例を説明する図で、第1の実施例と同様反強誘電性液晶パネルは図4はの印加電圧−透過光強度特性を示すことを前提にしている。
【0093】
図7は本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第2の実施例を説明する波形図である。
図7の実施例においては、低い方から順にV0,V1,V2,V3の4レベルの電圧を駆動に用い、該各電圧レベルは、V2−V1=+Vre、V3−V1=+V,V2−V0=+Vと設定してある。
図7の駆動法においては交流化信号FRが各フレーム期間12が終わりリセット期間24,26に変わる時点で反転する点、コモン電極に与える電圧がCOMとして図示したようにFR信号と逆の極性でV2とV1のレベルを取ること、セグメント電極に与える電圧がSEGとして図示したようにFR信号がHの時は白表示の時V3,黒表示及びリセット期間にはV2,FR信号がLの時は白表示の時V0,黒表示の時及びリセット期間にはV1となっている。
【0094】
図7においてはリセット期間1におけるSEG−COMの電圧−Vreが負極性リセット信号28に、リセット期間2におけるSEG−COMの電圧+Vreが正極性リセット信号30にそれぞれ相当している。すなわち負極性のリセット信号を印加する際にはコモン電極にはV2、セグメント電極にはV1を、正極性のリセット信号を印加する際にはコモン電極にはV1、セグメント電極にはV2を印加することにより液晶ドットへの印加電圧をそれぞれ+Vre,−Vreとしている。
【0095】
反強誘電性液晶パネルの各ドットにはセグメント電極に印加される電圧SEGからコモン電極に印加される電圧COMを減じた電圧が印加されるので、図1の「印加電圧」に相当する電圧は図7に示したSEG−COMとなる。
図7のSEG−COMと図1の「印加電圧」が異なるのはリセット期間1,2の後第1の安定状態を維持している期間の電圧である。これが図1の第1の実施例の場合は電圧0となっていたのに対し、図7の第2の実施例の場合はFR信号がHの時は電圧Vre、FR信号がLの時は電圧−Vreとなっている点である。これは前記した、第1の安定状態をとる期間の印加電圧は必ずしもゼロにする必要はなく、この期間はリセット信号によって第1の状態に移行された後第1の安定状態を保ち得る電圧ならばどのレベルの電圧を与えても良い。すなわち+Vreから−Vreの間のどのレベルの電圧を与えても良いという点に注目して考案されている。
【0096】
第2の実施例は4レベルの電圧で本発明の駆動法を実現できた点に大きな意味がある。後述するように、大量に用いられている汎用の受動型液晶用セグメントドライバーICは4レベルの電圧を選択的に出力するよう構成されている。第2の実施例においては波形の組み合わせを工夫することによりこのような汎用セグメントドライバーICを用いて本発明の駆動法を実現可能としている、そのため第1の実施例の利点に加え、安価な駆動用ICを用いることが可能となりコスト上の利点が大きいという利点が加わっている。
【0097】
図8は図7に示した本発明の駆動法の第2の実施例をフィールドシーケンシャルカラー液晶装置に用いた場合の波形図である。
図8の波形でも図2の波形の場合と同様の光学的特性を得ることが出来る。
【0098】
図9は本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第2の実施例を実現する駆動回路のブロック図及び各ブロックの構成を説明する図である。
図9(a)は図7,8の駆動法を実現する駆動回路のブロック図で、図3(a)と同様に、表示データが8ビットのパラレル信号に変換されてシフトレジスター14に与えられている。該表示データはクロック信号XCKによってシフトレジスター14内で伝送され、1行N列の反強誘電性液晶20の1行分のデータがシフトレジスター14内に整列した段階でラッチパルスLPによってデータラッチ16に書き込まれる。アナログスイッチ18は図3(a)とは異なり、データラッチ16がラッチしたデータと交流化信号FRに従って、低い方から順にV0,V1,V2,V3の4レベルの電圧を選択的に反強誘電性液晶20のセグメント電極に印加する。反強誘電性液晶20のコモン電極には図7に示したCOM電圧が印加されている。一般にセグメントドライバーIC52にはこれらシフトレジスター14,データラッチ16,アナログスイッチ18が集積されている。
【0099】
なおコモン電極に印加する電圧COMは電圧V2とV1とを2個のアナログスイッチで切り替えて出力することにより容易に作成出来る。
【0100】
図9(b)はアナログスイッチ18の一例を示した図で、4個のアナログスイッチ54の入力に電圧V0,V1,V2,V3がそれぞれ印加され、出力は結合されて反強誘電性液晶20のセグメント電極に接続されている。4個のアナログスイッチ54は交流化信号FRとラッチデータとによって出力する電圧を選択する。図9(a)のアナログスイッチ18には図9(b)の回路が反強誘電性液晶20のドット数と等しい数用意されている。
【0101】
図9(c)は駆動用電源回路の例で、ここでは3個の抵抗56でV3,V0間の電圧を分圧することによって電圧V2,V1を得ている。実際の電源回路においてはオペアンプ等を用いて各電圧をローインピーダンス化して用いるのが普通である。
【0102】
図9(d)は図9(b)の4個のアナログスイッチ54から出力される出力の真理値表である。ここでラッチデータのHが液晶表示の白を、Lが黒を指示している。リセット期間1,2の表示データとしてLを送れば、この真理値表に従ってアナログスイッチが所望の電圧を出力し、図7,8に示した駆動波形が得られる。
【0103】
図9の構成はSTN用ドライバーICとしては一般的な形態である。同一の構成を有したドライバーICとしては、例えばEureka社STN用ドライバーICのEK7010CGがある。該ドライバーICはV3−V0の耐電圧も40ボルトあるので、図7に示した+V,−Vがそれぞれ+15V、−15V程度の反強誘電性液晶パネルを駆動するのに十分である。
なお該EK7010CGは240ビットドライバーなので、480ビットの反強誘電性液晶パネルを駆動するためには、2個のEK7010CGを用い、それぞれに8ビットのデータ端子を設けて1行の前半と後半を受け持たせればよい。
【0104】
このように第2の実施例の駆動法は一般的なSTN用ドライバーICで実現することが出来、コスト上の利点がある。
【0105】
【発明の効果】
以上述べたことから明らかなように、本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法によれば、光学的なコントラストの良い反強誘電性液晶パネルを歩留まり良く製造することが出来、また応答速度も改善することが出来効果が大きい。
【0106】
また、強誘電性液晶パネルは4象限にわたる2安定特性を示すため、印加電圧交流化に際し、直前の表示状態を記憶しておいて画素毎に該表示状態に応じた逆極性電圧を印加しなければならず、駆動回路が非常に煩雑になっていた。しかし反強誘電性液晶パネルは印加電圧0状態を含む3安定状態を示すため、フィールドシーケンシャルカラー液晶装置に用いた時も、駆動回路が簡素化出来、かつ交流化のための電圧印加時間が不要で高速化出来るという利点がある。
【0107】
さらに、反強誘電性液晶パネルを印画紙に液晶シャッターを通した光を焼き付ける電子カメラに用いると、従来のTN,STNモードの液晶パネルを用いた時よりも飛躍的に画像書き込み時間を短縮出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第1の実施例を説明する波形図である。
【図2】本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第1の実施例をフィールドシーケンシャルカラー液晶装置に用いた波形図の例である。
【図3】本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第1の実施例を実現する駆動回路のブロック図及び各ブロックの構成を説明する図である。
【図4】本発明で用いる反強誘電性液晶パネルの印加電圧−透過光強度特性を模式的に示した図である。
【図5】印画紙に液晶シャッターを通した光を焼き付ける電子カメラを説明する図である。
【図6】階調を表示するための表示データ転送法を説明する図である。
【図7】本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第2の実施例を説明する波形図である。
【図8】本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第2の実施例をフィールドシーケンシャルカラー液晶装置に用いた波形図の例である。
【図9】本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第2の実施例を実現する駆動回路のブロック図及び各ブロックの構成を説明する図である。
【図10】自由空間に置かれた反強誘電性液晶のバルク状態における二重螺旋構造を示す図である。
【図11】表面安定化セル内における分子の安定化配置を図示した図である。
【図12】印加電圧0Vの場合の反強誘電性液晶の層間の分子配向を示す図である。
【図13】電界が連続的に印加された時の反強誘電性液晶の分子配向を示す図である。
【図14】反強誘電性液晶及び強誘電性液晶の「誘起自発分極−印加電圧の関係」を示してた図である。
【図15】典型的な反強誘電液晶パネルの「透過光強度−印加電圧」特性を示した図である。
【図16】反強誘電性液晶パネルのマトリックス駆動仕様の概念図である。
【図17】PHM法とPWM法における階調付与の方法を示す概念図である。
【図18】PWM方式での従来のスタティック駆動波形を示した図である。
【図19】従来駆動法をフィールドシーケンシャルカラー液晶装置に用いた駆動波形図の例である。
【図20】従来駆動法を実現する駆動回路のブロック図及び各ブロックの構成を説明する図である。
【図21】反強誘電性液晶パネルの製造ばらつきによって生じる「透過光強度−印加電圧」特性を示した図である。
【図22】反強誘電性液晶パネルの製造ばらつきによって生じる「透過光強度−印加電圧」特性を模式的に示した図である。
【図23】印加電圧0の状態で光を透過してしまうパネルを従来の方法で駆動した場合の透過光強度の変化を示した図である。
【符号の説明】
12 フレーム期間
24 リセット期間1
26 リセット期間2
28 負極性リセット信号
30 正極性リセット信号
14 シフトレジスター
16 データラッチ
18 アナログスイッチ
20 反強誘電性液晶
60 第1の安定状態
62 第2の安定状態
64 第3の安定状態
40 上透明基板
42 下透明基板
44 セグメント電極
46 コモン電極
52 セグメントドライバーIC
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for driving an antiferroelectric liquid crystal panel having hysteresis characteristics.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various researches and developments have been made on high quality panels, such as high time division of panels using a nematic substance, high speed response, improvement of viewing angle dependency, and the like. The breakthrough of this flow is called active driving using active elements. However, a mode in which a two-terminal or three-terminal switching element (TFT) is provided for each pixel has been proposed. Has become.
[0003]
As a mode opposite to this flow, there is a passive driving technique represented by STN driving. The features of this technology are that it is not necessary to provide a switching element for each pixel, the configuration of the panel is very simple, and the like. Set a new era.
[0004]
However, the nematic substance itself uses a cumulative response as a characteristic, and even if a TFT mode is used, it is not possible to provide a sharp image particularly in a mode requiring a high-speed response. There is something that I can't wipe out even now.
[0005]
The antiferroelectric liquid crystal is a relatively new group of substances discovered in 1989, and the modes to be added are classified as passive driving substances. In addition, the liquid crystal belongs to a smectic phase forming a layer structure from the classification of liquid crystal. Unlike the nematic phase, it has a spontaneous polarization. However, the appearance of spontaneous polarization caused by microscopic molecular orientation is completely different from that of ferroelectric liquid crystals, where the spontaneous polarization is zero at an electric field of 0, and shows a saturated spontaneous polarization starting at ± V which is a sufficiently high voltage. It has the characteristic that it exhibits intermediate spontaneous polarization at voltage. (For example, see Non-Patent Documents 1 and 2)
[0006]
The molecular orientations and deformation modes of the antiferroelectric liquid crystal that have been clarified and the electrical and optical characteristics when an electric field is applied are summarized below.
[0007]
As a characteristic of the antiferroelectric liquid crystal, as shown in FIG. 10, in a bulk state placed in free space, a double helical structure due to a molecular structure having asymmetric carbon is exhibited. This point is clearly different from a ferroelectric liquid crystal having a single spiral structure.
Further examination of the helical structure by an experiment called the selective reflection method revealed that antiferroelectric liquid crystals were clearly distinguished from ferroelectric liquid crystals by the following structure.
[0008]
First, the difference in molecular orientation at zero electric field is clarified. The antiferroelectric liquid crystal forms a helical structure in bulk under the influence of the above-mentioned asymmetric carbon in the molecule. The features at this time are as shown in FIG. It takes a double helical structure with rotation. That is, first, two adjacent molecules form a pair with each other and maintain a 180-degree phase spatially, that is, an antiparallel relationship, and at the same time, the orientation direction of the adjacent molecule pair forms a relative angle θ. Take the arrangement structure.
When these unit blocks are spatially stacked, θ eventually reaches 360 degrees, and the distance from the starting point required at this time is called pitch. In this respect, there is a clear difference from a ferroelectric liquid crystal having only one kind of helical structure. The layer structure (N = 1, 2, 3,...) Formed at this time is parallel to a plane perpendicular to the helical axis as shown in the figure, and each layer is a group of molecular groups each showing the same orientation direction. Is formed as As shown in the figure, odd layers and even layers are alternately formed in each layer. As a method for detecting the presence or absence of two types of helical axes, a method is known in which light is obliquely incident on a cell while continuously changing the wavelength, and the profile of the selectively reflected light at this time is measured.
[0009]
In the case of an antiferroelectric liquid crystal having two kinds of helical structures, it is reported that only a single peak called a half pitch band corresponding to half the pitch length is observed, It is known that in the case of a ferroelectric liquid crystal having only a helical structure, two peaks corresponding to a full pitch band and a half pitch band are observed. By utilizing this fact, it is possible to clearly determine whether the material is an antiferroelectric material or a ferroelectric liquid crystal from the number of peaks.
[0010]
Now, this material is placed between two special substrate walls that are extremely close to each other, that is, between the substrate walls that have been subjected to horizontal alignment treatment such as rubbing on the substrate and that are close enough to prevent the formation of a spiral structure (surface stability). Consider the molecular orientation of the antiferroelectric liquid crystal and the ferroelectric liquid crystal when the liquid crystal is sandwiched between the cells.
[0011]
FIG. 11 is a diagram illustrating the stabilization arrangement of molecules in the surface stabilization cell. The helical axis shown in the bulk is orientated in the direction parallel to the direction in which the orientation process is performed by the orientation process. However, the molecular orientation in the layer within the narrow gap is limited to the position indicated by A or B in FIG. Focusing on the direction of the spontaneous polarization that occurs at this time, A appears, for example, downward, and B appears upward, in the opposite direction to A. The position of the stable arrangement of the molecules coincides with that of the conventional wall stabilizing structure of the ferroelectric liquid crystal.
[0012]
However, when examining the orientation of molecules in the odd layer adjacent to the even layer, the ferroelectric liquid crystal and the antiferroelectric liquid crystal are completely different.
[0013]
FIGS. 12A and 12B are diagrams showing the molecular orientation between layers of the antiferroelectric liquid crystal when the applied voltage is 0 V. FIG. 12A is a cross-sectional view, and FIG.
First, the molecular orientation between the layers of the antiferroelectric liquid crystal at an applied voltage of 0 V will be described. The spontaneous polarizations caused by the molecular orientations in the even and odd layers are arranged in antiparallel directions to each other, and the sum of the spontaneous polarizations mutually Stabilize in the direction to cancel. At this time, the distance between the molecules is paired with each other at intervals of about one hundred and several tens of degrees, and is considerably smaller than the order of visible light. Therefore, the detected optical axis direction is the average of the molecular orientation directions A and B. The direction, ie, the layer normal direction OZ shown in FIG.
[0014]
On the other hand, in the case of a ferroelectric liquid crystal, both the upward and downward states are allowed with a probability of 50% as to which layer is located next to the layer whose spontaneous polarization is upward. Also, considering the optical axis, it is clear that the direction coincides with the direction of OA or OB shown in FIG. 11 and does not coincide with the layer normal line OZ.
[0015]
Next, consider the case where the electric field is continuously applied downward in the figure. In this case, the spontaneous polarization shown upward in FIG. 12 changes its orientation continuously downward from upward because the energy when coupling with the electric field is downward. On the other hand, the downward spontaneous polarization at the stable position, that is, the position of A in FIG. 11 does not change in this case because the molecule is already at the stable position. As a result, the molecules are arranged as shown in FIG.
[0016]
Contrary to this, when the electric field is continuously applied in the upward direction, the position where the energy is stable changes in the direction B shown in FIG. 11 and the downward spontaneous polarization in the layer continuously changes. Change upward. As a result, the molecules are arranged as shown in FIG.
[0017]
When this process is measured for applied voltage-induced spontaneous polarization, a further difference becomes clear. The results at this time are shown in FIGS.
[0018]
FIG. 14A shows the “relationship between induced spontaneous polarization and applied voltage” of the antiferroelectric liquid crystal.
The induced spontaneous polarization of the antiferroelectric liquid crystal at a voltage of 0 V shows 0 as is clear from the figure. When the voltage is continuously increased from this state, the induced spontaneous polarization increases to the saturation value 2 while continuously changing, but once it is saturated at the voltage + Vsup, there is no change even if the voltage is increased thereafter. This phenomenon corresponds to the process in which the downward spontaneous polarization gradually changes its direction and changes to an all-up orientation.
On the other hand, when the voltage is reduced from the saturation voltage, the spontaneous polarization starts to decrease from a certain positive voltage + Vsdown, and the value of the spontaneous polarization shown at 0 V becomes zero. This state corresponds to a state in which the upward spontaneous polarization and the downward spontaneous polarization in FIG. 12 are cancelled. When a voltage of the opposite polarity is further applied, a reverse process of the above-described process occurs, and the value of the spontaneous polarization starts to change from the voltage −Vsdown, and is saturated at a voltage of + Vsup. It can be seen that the value of the induced spontaneous polarization in this case mainly appears in the first and third quadrants of the graph.
As apparent from FIG. 14A, the antiferroelectric liquid crystal shows three stable states with respect to the applied voltage, and one stable state appears near the applied voltage 0. The liquid crystal panel has a common characteristic that it is deteriorated by the application of a DC voltage, but the stable state of the antiferroelectric liquid crystal facilitates the AC driving.
As is clear from FIG. 14A, the antiferroelectric liquid crystal shows three stable states with respect to the applied voltage, one stable state being near the applied voltage of 0, and the other two being in the applied state. The voltage appears where the voltage exceeds ± Vsup, and its nature is symmetric with respect to the origin. The liquid crystal panel has a common property that it is deteriorated by the application of a DC voltage, but the anti-ferroelectric property is that when a voltage of + V and a voltage of -V are applied, the same optical state is exhibited. It can be seen that AC driving of the liquid crystal becomes possible, which is natural and easy as compared with driving of the ferroelectric liquid crystal.
[0019]
FIG. 14B shows “the relationship between induced spontaneous polarization and applied voltage” of the ferroelectric liquid crystal.
In the case of a ferroelectric liquid crystal, once the spontaneous polarization is pointed to +2 and the voltage is decreased, the value of the spontaneous polarization hardly changes even if the voltage is set to zero. It has been found that in order to change the value of the saturated spontaneous polarization to minus 2, the voltage must be further reduced to the minus side. That is, in the case of the ferroelectric liquid crystal, the value of the induced spontaneous polarization defined by the voltage of 0 V is not 0 in the case of the antiferroelectric liquid crystal, but the value shown when the voltage rises and the value shown when the voltage falls, ie, plus 2 and minus 2 In other words, it means that a state of spontaneous polarization 0 cannot be obtained at a voltage of 0 V. In this sense, it is called bistable, but as seen above, the value of the spontaneous polarization induced by the voltage ranges from the first quadrant to the fourth quadrant. It can be understood by comparing with the case of.
As is clear from FIG. 14B, the ferroelectric liquid crystal shows a bistable state with respect to the applied voltage, and the two stable states appear in quadrants having different polarities with respect to the applied voltage. This makes the AC driving of the ferroelectric liquid crystal very complicated.
Specifically, the display state that the ferroelectric liquid crystal panel displayed in the previous frame is stored, and a voltage having a characteristic reverse to the voltage applied for display in the previous frame is not applied to each frame. This causes a problem that AC drive cannot be performed.
[0020]
A method of driving the cell when the applied voltage-transmitted light intensity curve shown in FIG. 15 is shown will be described.
FIG. 15 is a graph showing the "transmitted light intensity-applied voltage" characteristic of a typical antiferroelectric liquid crystal panel. Here, when the applied voltage is 0, light is blocked (that is, black), and a sufficient voltage is applied. The liquid crystal panel is configured to transmit time light (that is, turn white).
[0021]
In FIG. 15, the antiferroelectric liquid crystal panel shifts from the black state, which is the first stable state, to the white state on the + side, which is the second stable state, by applying a voltage equal to or higher than the positive polarity voltage value V12. The white state is saturated when the applied voltage reaches Vs, and the transition from the second stable state to the first stable state is started by applying a voltage having a positive polarity voltage value V21 or less. Before the voltage becomes zero, the state returns to the black state, which is the first stable state. Further, the transition from the first stable state to the negative white state, which is the third stable state, is started by applying a voltage of negative voltage value V13 or less, and the applied voltage reaches -Vs. Then, the white state is saturated, and a transition from the third stable state to the first stable state is started by applying a voltage equal to or higher than the negative polarity voltage value V31. It returns to the stable black state. That is, it has three stable hysteresis characteristics.
[0022]
Materials exhibiting this type of property are known as those of the M × N simple matrix drive specification. As is well known, the simple matrix driving is classified into two types, a selection period and a non-selection period. In principle, data is written simultaneously during the selection period, and the written data is held at the bias voltage during the non-selection period. ing. In particular, information written at Vse in the selection period is maintained as it is by applying the bias voltage Vb during the non-selection period, but if no bias voltage is applied, the data once written disappears with the passage of time. . In this sense, the concept of the bias voltage is an essential requirement when performing simple matrix driving.
[0023]
This relationship will be described in more detail with reference to FIG.
FIG. 16 is a conceptual diagram of a matrix driving specification of an antiferroelectric liquid crystal panel. The j-th (1 <j <M) in a panel including M × N common (COM) electrodes and signal (SEG) electrodes. Attention is paid to the i-th pixel of the common electrode. Data to be written to the i pixel is supplied from the signal electrode in synchronization with the time when the j electrode is selected. At this time, the voltage felt by the liquid crystal pixel is expressed as (Vse ± Vd), that is, the difference between the selection voltage and the data voltage. On the other hand, during the period when this electrode is not selected, a voltage corresponding to the bias voltage and the data voltage applied to the other electrodes is applied. When the maximum value of this voltage is expressed as VnsbMax and the minimum value is expressed as VnsbMin, this value is obtained. Are each
VnsbMax = Vb + | Vd |
VnsbMin = Vb− | Vd |
Will be represented. At this time, it is needless to say that, when the non-selection voltage VnsbMax is applied, the information written to the pixel (i, j) must be set so as not to be changed by the applied voltage.
[0024]
Next, let us consider a case where the common electrode becomes M = 1, that is, a case where gradation is applied by static driving.
The methods of applying gradation are roughly classified into two types, namely, a voltage height gradation applying method (Palse High Modulation) and a voltage width gradation applying method (Palse Width Modulation).
[0025]
FIG. 17 is a conceptual diagram showing a method of giving gradation in the PHM method and the PWM method.
[0026]
The PHM method is a method of allocating a gradation width between V12 and + Vs in FIG. 15 and expressing a gradation by a voltage change. More specifically, as shown in FIG. 17A, the black level is set to V12, the white level is set to + Vs, and the intermediate gray level can be easily set to the initial gray level by setting the data voltage within this voltage range. Will be realized. Since there is no non-selection period in the static driving, the selection voltage is continuously applied to the common electrode during the frame period, so that it is apparent that the bias voltage is basically unnecessary.
[0027]
On the other hand, consider the case of PWM. The voltages required at this time are only 0 and + Vs, and the gradation is a method of expressing this voltage in a time width. It is apparent from FIG. 15 that the white state is realized when the voltage of + Vs is applied for a sufficiently long time from the beginning, and in order to express a halftone, the application time of the voltage represented by (+ Vs-0) is expressed. That is, it is only necessary to assign the number of gradations. That is, as shown in FIG. 17B, when displaying white, the application time of the voltage is set to the frame time length, when displaying black, the application time of the voltage is set to zero. It turns out that it becomes possible if the time is represented by a time width represented by a decimal point when the time is set to 1. Since this driving is also basically a static driving, it is apparent that a bias voltage necessary for data retention during a non-selection period in multiplex driving is basically unnecessary.
[0028]
FIG. 18 is a diagram showing a conventional static drive waveform in the PWM method.
The alternating signal FR for instructing the alternating of the driving voltage changes the polarity every frame period 12 and inverts the polarity of the voltage applied to the liquid crystal for each frame.
The applied voltage indicates a voltage waveform applied to one dot of the liquid crystal, and the liquid crystal is configured to be in a white state when a + V or −V voltage is applied and to be displayed in a black state when a 0 voltage is applied. In FIG. 18, a voltage of + V or -V is continuously applied from the beginning of each frame period, and white display is performed during the period, and a zero voltage is continuously applied until the end of each frame period, and black display is performed during that time. The gray scale is displayed by the ratio of the time for taking white display and the time for taking black display.
[0029]
FIG. 19 is an example of a driving waveform diagram in which such a driving method is used in a field sequential color liquid crystal device. FR is an alternating signal, an applied voltage is a voltage waveform applied to one dot of the liquid crystal, and a light source is at the timing. This shows the color of the light source that is turned on.
[0030]
In FIG. 19A, the light source repeatedly and periodically emits three primary colors such as red (R) in the period tR1, green (G) in the period tG1, and blue (B) in the period tB1. The liquid crystal functions as a shutter that controls the transmission of the light from the light source according to the applied voltage. By integrating the light transmitted through the liquid crystal, the color corresponding to the R, G, and B light amounts can be recognized. In the waveform example shown in FIG. 19A, red is bright light, green is light of intermediate brightness, and blue is dark light that is transmitted through the liquid crystal. FR is an alternating signal, and the polarity of the applied voltage is changed every time the light source finishes outputting R, G, and B, and the applied voltage is changed to AC to prevent the liquid crystal material from being deteriorated by the DC voltage.
[0031]
FIG. 19B differs from FIG. 19A in the AC signal FR. In FIG. 19B, the FR signal is set so that the polarity of the applied voltage switches every time the color light emitted from the light source switches.
Whether the type of the FR signal is the type shown in FIG. 19A, the type shown in FIG. 19B, or another type is a design problem.
[0032]
FIG. 20 is a block diagram of a driving circuit for realizing the conventional driving method shown in FIGS. 18 and 19 and a diagram for explaining the configuration of each block.
[0033]
FIG. 20A is a block diagram of a driving circuit, in which display data is converted into an 8-bit parallel signal and supplied to the shift register 14. The display data is transmitted in the shift register 14 by the clock signal XCK. When the data for one row of the antiferroelectric liquid crystal 20 in one row and N columns is aligned in the shift register 14, the data latch 16 is generated by the latch pulse LP. Is written to. The analog switch 18 applies a voltage of 0, + V or -V to the segment electrode of the antiferroelectric liquid crystal 20 according to the data latched by the data latch 16 and the AC signal FR. Zero voltage is applied to the common electrode of the antiferroelectric liquid crystal 20.
[0034]
FIG. 20B is a diagram showing an example of the analog switch 18. Voltages + V, 0, and -V are applied to the inputs of three analog switches 22, respectively, and the outputs are combined to form the antiferroelectric liquid crystal 20. Connected to segment electrodes. The three analog switches 22 select a voltage to be output based on the alternating signal FR and the latch data. The analog switch 18 is provided with a number of circuits equal to the number of dots of the antiferroelectric liquid crystal 20 as shown in FIG.
[0035]
FIG. 20C is a truth table of outputs output from the three analog switches 22 of FIG. 19B. Here, H of the latch data indicates white on the liquid crystal display, and L indicates black. If the analog switch outputs a voltage according to this truth table, the driving waveforms shown in FIGS. 18 and 19 are obtained.
[0036]
[Non-patent document 1]
A. D. L. Chandani et. al. , Jpn. J. Appl. Phys. , 28. L1265 (1989)
[Non-patent document 2]
A. D. L. Chandani et. al. , Jpn. J. Appl. Phys. , 28. L1261 (1989)
[0037]
[Problems to be solved by the invention]
However, even when the above driving is performed, the applied voltage-transmitted light intensity curve is affected by subtle variations in panel manufacturing conditions, unexpected application of a DC component due to driving waveforms, insufficient AC conversion, and the like. It was found to change when compared to the desired properties. The situation at this time will be described with reference to an applied voltage-transmitted light intensity curve in FIG.
[0038]
FIG. 21 is a view showing a "transmitted light intensity-applied voltage" characteristic caused by manufacturing variation of the antiferroelectric liquid crystal panel.
In FIG. 21, when the applied voltage is reduced from the saturation voltage + Vs, the transmitted light intensity also starts to decrease. However, even when the voltage becomes 0, the transmitted light intensity does not become 0 and the transmitted light intensity becomes zero. Therefore, it is necessary to further apply a voltage to the minus side. Similarly, when a negative voltage is applied, the transmitted light intensity does not become zero even if the applied voltage is returned to zero. It has been found that such a liquid crystal panel appears with a certain probability.
This phenomenon was various in a case where the applied voltage appeared only on the + side, in a case where the applied voltage appeared only on the − side, and in a case where the applied voltage appeared on both sides.
[0039]
FIG. 22 schematically shows such a situation.
[0040]
FIG. 22A is a diagram showing a state change when a + voltage is applied. In the antiferroelectric liquid crystal panel, when the applied voltage exceeds a positive voltage V12, the transmitted light intensity increases, and the voltage Vs is applied. At the stage where the transmitted light intensity is saturated. Thereafter, even if the applied voltage is reduced, the saturated state is maintained, but when the applied voltage becomes V21 or less, the transmitted light intensity starts to decrease.
When the applied voltage is further reduced, the transmitted light intensity of the normal panel reaches almost 0 at the positive voltage V2-1, but if the voltage does not reach the negative voltage-(V2-2) due to manufacturing variation, etc. Some light intensity does not reach zero. Such a panel transmits light corresponding to t + shown in the state where the applied voltage is 0.
[0041]
FIG. 22B is a diagram showing a state change when a negative voltage is applied. In the antiferroelectric liquid crystal panel, when the applied voltage exceeds the negative voltage V13, the transmitted light intensity increases, and the negative voltage −Vs decreases. The transmitted light intensity saturates at the stage of application. Thereafter, even if the applied negative voltage is reduced, the saturated state is maintained, but when the applied voltage becomes V31 or more, the transmitted light intensity starts to decrease. When the applied negative voltage is further reduced, the transmitted light intensity of the normal panel reaches almost zero at the negative voltage − (V2-1), but if the applied voltage does not reach the positive voltage V2-2 due to manufacturing variations or the like. In some cases, the transmitted light intensity does not reach 0. Such a panel transmits the illustrated t-light when the applied voltage is 0.
[0042]
FIG. 23 is a diagram showing a change in transmitted light intensity when a panel that transmits light in the state of such an applied voltage of 0 is driven by the conventional method shown in FIG.
In FIG. 23, the applied voltage is the same as the waveform shown in FIG. 18. In the period t1, the voltage + V for sufficiently saturating the transmitted light intensity of the positive antiferroelectric liquid crystal panel is 0, and in the periods t2 and t4, 0 is applied. In the period t3, a voltage -V that sufficiently saturates the transmitted light intensity of the antiferroelectric liquid crystal panel with negative polarity is applied. When such a voltage is applied, the transmitted light intensity of the antiferroelectric liquid crystal panel is almost 100% transmitted in the periods t1 and t3, but does not become 0 in the periods t2 and t4. In the period t + shown in FIG. 22A and the period t4, light is transmitted only for t− shown in FIG. 22B.
[0043]
Such an antiferroelectric liquid crystal panel has a problem in that it does not become sufficiently black when black display is to be performed, and cannot display a desired gradation level when gradation display is performed. In addition, there is a problem that it is difficult to remove such a panel as defective, and that the production yield is reduced.
[0044]
Another problem is the response speed. The main characteristic of antiferroelectric liquid crystals is that they have a fast response speed. However, when the temperature decreases, the viscosity of the liquid crystal material increases, and the response time becomes longer than at room temperature. There has been a demand for a solution to the problem of reducing time.
As shown in FIG. 23, when driving in the direction where the transmitted light intensity is set to 100%, the rising time tr12, tr13 is set to a relatively short time by sufficiently increasing the voltage + V or -V. Was possible. However, when driving in a direction where the transmitted light intensity is set to 0%, it is difficult to shorten the fall times tf21 and tf31.
[0045]
An object of the present invention is to provide a method of driving an antiferroelectric liquid crystal panel which has no display quality problem and has improved response speed.
[0046]
[Means for Solving the Problems]
The method of driving an antiferroelectric liquid crystal panel according to the first aspect of the present invention includes first, second, and third stable states, which are sandwiched between upper and lower transparent substrates, and which have a positive polarity. The transition from the first stable state to the second stable state is started by applying a voltage equal to or higher than the voltage value V12, and the second stable state is set by applying a voltage equal to or lower than the positive voltage value V21. From the first stable state to the first stable state, and a transition from the first stable state to the third stable state is started by applying a voltage equal to or less than a negative voltage value V13. The transition from the third stable state to the first stable state starts when a voltage equal to or more than the value V31 is applied. In an antiferroelectric liquid crystal panel having tristable hysteresis characteristics, the voltage values V12 and V13 Also has an absolute value Characterized by periodically applied to alternating polarity reset signal having a voltage Vre.
[0047]
According to a second aspect of the present invention, in the driving method of the antiferroelectric liquid crystal panel according to the first aspect, the reset signal is applied at the time of transition from the second and third stable states to the first stable state. It is characterized by having comprised so that it might be.
[0048]
According to a third aspect of the present invention, in the driving method of the antiferroelectric liquid crystal panel according to the second aspect, the reset signal of negative polarity is applied when the second stable state shifts to the first stable state. When the transition from the third stable state to the first stable state is performed, the reset signal of positive polarity is applied.
[0049]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for driving an antiferroelectric liquid crystal panel according to the second or third aspect, wherein a frame period for applying a voltage according to a desired display state of the liquid crystal and a reset period for applying a reset signal are included. A gradation is displayed by a ratio of a time during which the liquid crystal takes the first stable state and a time during which the liquid crystal takes the second or third stable state within each frame period, and the first stable state is provided. Is continuously applied from the beginning of each frame period, and the voltage for maintaining the second or third stable state is continuously applied toward the end of each frame period, whereby the second and third voltages are applied. 3 is characterized in that the reset signal is applied at the time of transition from the stable state to the first stable state.
[0050]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of driving an antiferroelectric liquid crystal panel according to any one of the first to fourth aspects, wherein transmission of light is blocked in the first stable state and light is transmitted in the second and third stable states. An antiferroelectric liquid crystal panel is configured to transmit light.
[0051]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the driving method of the antiferroelectric liquid crystal panel according to any one of the first to fifth aspects, wherein the antiferroelectric liquid crystal panel has one row and plural columns of dots having one common electrode and a plurality of segment electrodes. It is a static drive panel.
[0052]
According to a seventh aspect of the present invention, in the driving method of the antiferroelectric liquid crystal panel according to the sixth aspect, an output of a segment driver IC is applied to the segment electrodes, and the segment driver ICs are arranged in the order of V0, V1, A voltage of four levels V2 and V3 is configured to be selectively output. A voltage of the level V1 or V2 is selectively applied to the common electrode, and when the reset signal of the negative polarity is applied. Means that the V2 is applied to the common electrode, the V1 is applied to the segment electrode, and the V1 is applied to the common electrode and the V2 is applied to the segment electrode when the positive reset signal is applied. Features.
[0053]
The driving method of an antiferroelectric liquid crystal panel according to the present invention according to claim 8 is used in the field sequential color liquid crystal device according to claims 1 to 7, wherein the liquid crystal panel sequentially controls transmission of light of three primary colors to perform display. It is characterized by the following.
[0054]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a driving method of an antiferroelectric liquid crystal panel according to the first to eighth aspects, wherein the method is used for an electronic camera for printing light passing through a liquid crystal shutter on photographic paper.
[0055]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention will be described below with reference to FIGS.
[0056]
【Example】
1 to 3 illustrate a first embodiment of the present invention. FIG. 4 shows an applied voltage-transmitted light intensity characteristic of an antiferroelectric liquid crystal panel as a premise. Here, the antiferroelectric liquid crystal panel is configured to block light in the first stable state and transmit light in the second and third stable states. It is also possible to configure the light transmission state to be the reverse of this, and it is a design problem to determine which configuration to use.
[0057]
FIG. 4 is a diagram in which FIGS. 22A and 22B are combined, and schematically shows the applied voltage-transmitted light intensity characteristics of the antiferroelectric liquid crystal panel used in the present invention.
In FIG. 4, a voltage is applied to the antiferroelectric liquid crystal panel in the first stable state, and when the applied voltage exceeds a positive voltage V12, the intensity of transmitted light increases, and the light is transmitted when the voltage Vs is applied. The light intensity saturates and enters the second stable state. Even if a voltage + V exceeding Vs is applied, there is no change in the saturated state. Thereafter, the second stable state is maintained for a while even if the applied voltage is reduced. However, when the applied voltage becomes V21 or less, the transmitted light intensity starts to decrease. When the applied voltage is further reduced, the transmitted light intensity of the normal panel reaches almost 0 at the positive voltage V2-2, but if the voltage does not reach the negative voltage-(V2-2) due to manufacturing variations or the like. In some cases, the transmitted light intensity does not reach 0. The state in which the characteristics until reaching the first stable state varies due to manufacturing variations is indicated by the shaded portion 26.
[0058]
Next, a negative voltage is applied to the antiferroelectric liquid crystal panel in the first stable state, and when the applied voltage exceeds the negative voltage V13, the intensity of transmitted light increases, and the voltage −Vs is applied. As a result, the transmitted light intensity is saturated, and a third stable state is established. Even if a larger negative voltage -V is applied, there is no change in the saturated state. After that, the third stable state is maintained for a while even if the applied voltage is reduced. However, when the absolute value of the applied voltage becomes V31 or less, the transmitted light intensity starts to decrease. When the applied voltage is further reduced, the transmitted light intensity of the normal panel reaches almost zero at the negative voltage − (V2-2), but if the applied voltage does not reach the positive voltage V2-2 due to manufacturing variations or the like. In some cases, the transmitted light intensity does not reach 0. The state in which the characteristics until reaching the first stable state varies due to manufacturing variations and the like is represented by the shaded portion 28.
[0059]
The driving method of the present invention focuses on the negative voltage −Vre between − (V2-2) and V13 and the positive voltage Vre between V2-2 and V12 in FIG.
[0060]
When changing the antiferroelectric liquid crystal panel from the second stable state to the first stable state, if a voltage more positive than-(V2-2) is applied, the first stable state where the transmitted light intensity is zero. Some panels cannot be reached. If a negative voltage having an absolute value larger than V13 is applied, the voltage reaches the third stable state or a stage in the middle of reaching the third stable state. -Applying a negative voltage -Vre between (V2-2) and V13 changes the antiferroelectric liquid crystal panel from the second stable state to the first stable state irrespective of subtle manufacturing variations. Can be done.
[0061]
Similarly, when the antiferroelectric liquid crystal panel is changed from the third stable state to the first stable state, when a voltage more negative than V2-2 is applied, the transmitted light intensity becomes zero in the first stable state. Some panels cannot be reached. When a positive voltage greater than V12 is applied, the state reaches the second stable state or a stage on the way to the second stable state. By applying a positive voltage Vre between V2-2 and V12, it is possible to change from the third stable state to the first stable state irrespective of subtle manufacturing variations of the antiferroelectric liquid crystal panel.
[0062]
The values of each voltage in the characteristics of FIG. 4 show the results when a material called G110 manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company was used and a triangular wave having a driving frequency of 0.1 Hz was used. The voltages saturated in the second and third stable states in the present application are +15 volts and -15 volts, respectively. The voltage V12 at which the transition from the first stable state to the second stable state is about +10 volts is the first stable state. It is appropriate that the voltage V13 for starting the transition from the state to the third stable state is about −10 volts, and the voltages + Vre and −Vre are about +0.5 volts and −0.5 volts, respectively. It varies considerably depending on the conditions for driving the antiferroelectric liquid crystal panel (for example, the liquid crystal material used, the driving frequency, the driving waveform, etc.). Needless to say, the combination of these values differs depending on the liquid crystal material, the driving frequency, the driving waveform, and the like.
[0063]
FIG. 1 is a waveform diagram for explaining a first embodiment of a method for driving an antiferroelectric liquid crystal panel according to the present invention.
In FIG. 1, FR1 is an example of an AC signal, FR2 is another example of an AC signal, RESET is a signal indicating a timing at which a reset signal according to the present invention is output, and "applied voltage" is determined by the driving method of the present invention. The waveform of the voltage applied to one dot of the antiferroelectric liquid crystal panel, "liquid crystal state" indicates a stable state that the dots of the antiferroelectric liquid crystal panel take depending on the applied voltage.
[0064]
In the driving method of the present invention shown in FIG. 1, reset periods 1 and 24 and reset periods 2 and 26 are provided periodically and alternately for each frame period 12 for displaying desired data.
[0065]
The AC signals FR1 and FR2 are signals that indicate the polarity of the voltage applied to the liquid crystal during the frame period. In the example of FIG. 1, the positive signal is applied when the AC signal is H, and the negative voltage is applied when the AC signal is L. Is applied. How to control the level of the AC signal during the reset period 24 is a design problem. Therefore, in this embodiment, the AC signal can take either waveform of FR1 or FR2. Also, in FIG. 1, the polarity of the alternating signal is set to be switched every frame period, but the cycle at which the alternating signal is switched is a design problem.
[0066]
As the “applied voltage”, a voltage 0, which is a voltage for maintaining the first stable state of the black state, is applied continuously from the beginning of each frame period, and the second or third stable state of the white state is maintained. The voltage to be applied, + V or -V, is continuously applied to the end of each frame period. Since the voltage + V or -V is applied toward the end of each frame period, the reset signal in the subsequent reset period is applied during the transition period from the second and third stable states to the first stable state. It can be configured as follows.
[0067]
The gray scale is displayed by the ratio of the time to take the black state and the time to take the white state.
As shown in FIG. 4, since + V and -V are voltages having absolute values larger than + Vs and -Vs, respectively, the white state is sufficiently saturated.
[0068]
Note that the antiferroelectric liquid crystal panel has a very high response speed of about 0.5 ms.
Therefore, even in the case of gradation display, the light transmitted through the liquid crystal is white or black. When an antiferroelectric liquid crystal panel using this driving method is used in a direct-view display device, the human eye integrates the total amount of light to recognize the gradation and uses it as a shutter when printing an image on a silver halide film. When used, the photosensitive agent of the film is exposed according to the total amount of light and the gradation is displayed.
[0069]
After the application of the voltage + V or -V in each frame period, the reset period starts, and the reset signal provided in the present invention is applied.
After the voltage + V is applied, the voltage -Vre is applied during the reset period 1.
This applied voltage is the negative reset signal 28. After the voltage −V is applied, the voltage Vre is applied during the reset period 2. This applied voltage is the positive reset signal 30. The voltages Vre and -Vre have voltage values in the range described with reference to FIG.
[0070]
Since the voltage is applied as described above, the “liquid crystal state”, which initially maintains the first stable state by applying the voltage 0, shifts to the second stable state by applying the voltage + V, and then shifts to the negative electrode state. The first stable state is returned by the application of the reset signal 28, the first stable state is maintained by the application of the voltage 0, the state is shifted to the third stable state by the application of the voltage -V, and then the positive polarity is applied. When the reset signal 30 is applied, the first stable state is returned, and when the voltage 0 is applied, the first stable state is maintained. This cycle is repeated in the actual driving state.
[0071]
As described above, according to the driving method of the antiferroelectric liquid crystal panel of the present invention, even if there is a manufacturing variation in the antiferroelectric liquid crystal panel, the second and third stable states can be obtained by applying the reset signal. The state can be returned to the first stable state where there is no light leakage, and quality problems can be solved.
[0072]
Since the response time of the antiferroelectric liquid crystal panel is about 500 μs during the reset periods 1 and 2 in which the reset signals 28 and 30 are applied, it is sufficient to set it to about 1 ms even if the response is slow at low temperatures. .
[0073]
Note that the applied voltage during the period of the first stable state in the frame period 12 in FIG. 1 does not necessarily need to be zero. During this period, any voltage may be applied as long as the voltage can be maintained in the first stable state after being shifted to the first state by the reset signal. Therefore, a voltage of any level between + Vre and -Vre may be applied, and it goes without saying that changing to any voltage level within this range is included in the driving method of the present invention.
[0074]
The reset signal provided by the present invention is also effective in improving the response speed. When the applied voltage is set to 0, the liquid crystal molecules go to the alignment state at the voltage of 0 while passing through the normal relaxation process. However, the relaxation process at the voltage of 0 is the process that takes the longest time in the response characteristics of the molecules. According to the driving method of the present invention, the return to the initial alignment state is promoted by applying the voltage + Vre or -Vre without taking the relaxation process at the applied voltage of 0. Therefore, the response speed at low temperatures can be significantly improved.
[0075]
FIG. 2 is an example of a waveform diagram in which the first embodiment of the driving method of the present invention is used in a field sequential color liquid crystal device, where FR is an alternating signal, and "applied voltage" is a voltage applied to one dot of the liquid crystal. The waveform “light source” indicates the color of the light source that is lit at the timing.
[0076]
As is well known, a field sequential color liquid crystal device sequentially and repeatedly emits light of red (R), green (G), and blue (B) colors, and the liquid crystal panel functions as a shutter according to display information of each color. This is a color device that recognizes the color by integrating the transmitted light of the liquid crystal panel with the human eye and the photosensitive agent of the film. However, unlike a general color liquid crystal device, there is no need to use a color filter, so the light efficiency is extremely high. There is an advantage that it is good. On the other hand, since the three primary colors are displayed in series with respect to the time axis, the liquid crystal device is required to have a high response speed. An antiferroelectric liquid crystal panel characterized by a high-speed response can be said to be an optimal panel for a field sequential color liquid crystal device in this aspect.
[0077]
In FIG. 2, the light source repeatedly and periodically emits three primary colors such as red (R) in the period tR1, green (G) in the period tG1, and blue (B) in the period tB1. The reset periods 1, 24 and the reset periods 2, 26 are alternately provided between the periods tR1, tG1, tB1,. One frame period in FIG. 1 corresponds to a period in which the light source in FIG. 2 emits one color. An example is shown in which the polarity of the AC signal is inverted each time the emission color of the light source is switched. Since the polarity of the AC signal during the reset period depends on the design method of the logic circuit, the polarity may be FR1 or FR2 as shown in FIG.
[0078]
A voltage obtained by subtracting the voltage of the common electrode (COM application electrode) from the voltage of the segment electrode (SEG application electrode) of each segment is applied to each dot of the antiferroelectric liquid crystal panel. Here, since the COM applied voltage is fixed to 0, a voltage equal to the SEG applied voltage is applied to each dot. In the waveform example of FIG. 2, the applied voltage is such that red is bright light, green is light of intermediate brightness, and blue is dark light transmitted through the liquid crystal.
[0079]
The configuration is such that a reset signal of a negative polarity and a reset signal of a positive polarity are given to each dot of the antiferroelectric liquid crystal panel in the reset periods 1, 24 and the reset periods 2 and 26, respectively, as in FIG. .
[0080]
By driving with the signals shown in FIG. 2, a field-sequential color liquid crystal device using an antiferroelectric liquid crystal panel and having a high response speed without deterioration of display quality can be realized.
[0081]
FIG. 3 is a block diagram of a driving circuit for realizing the first embodiment of the driving method of the antiferroelectric liquid crystal panel of the present invention and a diagram for explaining the configuration of each block.
FIG. 3A is a block diagram of a driving circuit for realizing the driving methods shown in FIGS. 1 and 2, in which display data is converted into an 8-bit parallel signal and supplied to a shift register 14. The display data is transmitted in the shift register 14 by the clock signal XCK. When the data for one row of the antiferroelectric liquid crystal 20 in one row and N columns is aligned in the shift register 14, the data latch 16 is generated by the latch pulse LP. Is written to. The analog switch 18 selectively outputs voltages of 0, + V, -V, + Vre, and -Vre in accordance with the data latched by the data latch 16 and the alternating signals FR and RESET, and applies the voltages to the segment electrodes of the antiferroelectric liquid crystal 20. I do. Zero voltage is applied to the common electrode of the antiferroelectric liquid crystal 20.
[0082]
FIG. 3B shows an example of the analog switch 18, in which voltages + V, + Vre, 0, -Vre, and -V are respectively applied to the inputs of the five analog switches 32, and the outputs are coupled to each other. It is connected to the segment electrode of the dielectric liquid crystal 20. The five analog switches 32 select a voltage to be output according to the AC signal FR, the latch data, and the RESET signal. The analog switch 18 shown in FIG. 3A is provided with a number of circuits equal to the number of dots of the antiferroelectric liquid crystal 20 as shown in FIG.
[0083]
FIG. 3C is a truth table of outputs output from the five analog switches 32 in FIG. 3B. Here, H of the latch data indicates white on the liquid crystal display, and L indicates black. If the analog switch outputs a voltage according to this truth table, the driving waveforms shown in FIGS.
[0084]
FIG. 5 is a diagram illustrating an electronic camera that prints light passing through a liquid crystal shutter on photographic paper.
[0085]
FIG. 5A is a view for explaining the configuration, in which 34 is a light source, 36 is a 1-row, N-column antiferroelectric liquid crystal module including a driver IC, and 38 is photographic paper.
The light source 30 sequentially emits R, G, and B light, the antiferroelectric liquid crystal module 36 functions as an analog shutter, and transmits light of an amount corresponding to one line of display information. It is exposed by transmitted light. The printing paper 38 is sequentially moved in the illustrated direction, and the antiferroelectric liquid crystal module 36 accordingly acts as a shutter according to the image information of a predetermined row.
[0086]
FIG. 5B is a cross-sectional view of the antiferroelectric liquid crystal panel. Transparent N segment electrodes 44 and one common electrode 46 are formed on the surfaces shown on the upper transparent substrate 40 and the lower transparent substrate 42, respectively. Then, the upper transparent substrate 40 and the lower transparent substrate 42 are sealed with a sealant 48. An antiferroelectric liquid crystal material is sandwiched in a space surrounded by the upper transparent substrate 40, the lower transparent substrate 42, and the sealant 48. Generally, in the case of an antiferroelectric liquid crystal panel, the gap of the space is set to 2 μm or less.
[0087]
FIG. 5C is a plan view of the antiferroelectric liquid crystal module 36, and a segment driver IC 52 mounted on a TAB is connected to the segment electrode 44.
[0088]
The use of an antiferroelectric liquid crystal panel in such an electronic camera has a remarkable effect.
At present, TN or STN mode liquid crystal is used, but it takes about 40 seconds to write an image on one photographic paper. In the case of high-speed TN and STN mode liquid crystals, the response speed is about 12 ms with a cell gap of about 4 μm, while the response speed is about 0.5 ms in an antiferroelectric liquid crystal panel. Therefore, a remarkable effect that the time for writing an image on one photographic paper can be theoretically reduced to 1/20 or less can be produced.
[0089]
FIG. 6 is a diagram for explaining a display data transfer method for displaying gray scales. Here, an example is shown in which an antiferroelectric liquid crystal panel of 1 row and 480 columns displays 256 gray scales.
[0090]
FIG. 6A is a diagram showing the relationship between the latch pulse LP applied to the data latch 16 and the data signals D0 to D8 applied to the shift register 14 in FIG.
In the period t1, the data signals D0 to D8 are sent to the shift register 14 by 480 bits by a clock signal XCL (not shown), and the display data aligned in the shift register 14 is written to the data latch 16 by the latch pulse L1.
The same operation is repeated in the period from t2 to t256. That is, display data is transmitted 256 times within one frame period 12. The gradation can be represented by the ratio of the number of times L indicating black is sent to the number of times H indicating white is sent out of the data sent 256 times. To increase the number of gradations, the number of times display data is sent within one frame period may be increased.
[0091]
FIG. 6B is a diagram showing the relationship between the latch pulse LP applied to the data latch 16 of FIG. 3A, the data signals D0 to D8 applied to the shift register 14, and the clock pulse XCL.
Since the shift register 14 has 480 bits and the data signal is an 8-bit parallel signal of D0 to D8, 60 clock pulses are output during the period t1 during which the latch pulse LP is output, and 480-bit data is transmitted. ing.
When two shift registers each having 240 bits are used, each having an 8-bit data terminal to handle the first half and the second half of one row, a clock pulse is generated within a period t1 during which the latch pulse LP is output. It is sufficient to output 30 shots.
[0092]
7 to 9 are views for explaining a second embodiment of the driving method according to the present invention. Similar to the first embodiment, the antiferroelectric liquid crystal panel shows the applied voltage-transmitted light intensity characteristics of FIG. It is assumed that.
[0093]
FIG. 7 is a waveform diagram for explaining a second embodiment of the driving method of the antiferroelectric liquid crystal panel of the present invention.
In the embodiment of FIG. 7, four levels of voltages V0, V1, V2, and V3 are used for driving in ascending order, and the respective voltage levels are V2-V1 = + Vre, V3-V1 = + V, and V2-V0. = + V is set.
In the driving method shown in FIG. 7, the point that the AC signal FR is inverted at the end of each frame period 12 and changes to the reset periods 24 and 26, and the voltage applied to the common electrode has the polarity opposite to that of the FR signal as shown in FIG. Taking the levels of V2 and V1, the voltage applied to the segment electrode is SEG as shown in the figure, when the FR signal is H, V3 when displaying white, V3 during black display and reset period, and when the FR signal is L. It is V0 during white display, V1 during black display and during the reset period.
[0094]
In FIG. 7, the voltage −Vre of SEG-COM in the reset period 1 corresponds to the negative reset signal 28, and the voltage + Vre of SEG-COM in the reset period 2 corresponds to the positive reset signal 30. That is, when a negative reset signal is applied, V2 is applied to the common electrode and V1 is applied to the segment electrode. When a positive reset signal is applied, V1 is applied to the common electrode and V2 is applied to the segment electrode. Accordingly, the voltages applied to the liquid crystal dots are set to + Vre and -Vre, respectively.
[0095]
Since a voltage obtained by subtracting the voltage COM applied to the common electrode from the voltage SEG applied to the segment electrode is applied to each dot of the antiferroelectric liquid crystal panel, the voltage corresponding to the “applied voltage” in FIG. It becomes SEG-COM shown in FIG.
The difference between the SEG-COM of FIG. 7 and the “applied voltage” of FIG. 1 is the voltage during the period in which the first stable state is maintained after the reset periods 1 and 2. In the case of the first embodiment shown in FIG. 1, the voltage is 0. On the other hand, in the case of the second embodiment shown in FIG. The point is that the voltage is -Vre. This is because the applied voltage during the period of the first stable state does not necessarily need to be zero, and during this period, if the voltage can be maintained in the first stable state after being shifted to the first state by the reset signal. Any level of voltage may be applied. That is, it is devised that the voltage at any level between + Vre and -Vre may be applied.
[0096]
The second embodiment is significant in that the driving method of the present invention can be realized with four levels of voltages. As described later, a general-purpose passive liquid crystal segment driver IC used in large quantities is configured to selectively output four levels of voltages. In the second embodiment, the driving method of the present invention can be realized using such a general-purpose segment driver IC by devising a combination of waveforms. Therefore, in addition to the advantages of the first embodiment, inexpensive driving can be achieved. It is possible to use a semiconductor IC, which has an additional advantage that cost is great.
[0097]
FIG. 8 is a waveform diagram when the second embodiment of the driving method of the present invention shown in FIG. 7 is used in a field sequential color liquid crystal device.
The same optical characteristics as in the case of the waveform of FIG. 2 can be obtained with the waveform of FIG.
[0098]
FIG. 9 is a block diagram of a driving circuit for realizing a second embodiment of the driving method of the antiferroelectric liquid crystal panel of the present invention and a diagram for explaining the configuration of each block.
FIG. 9A is a block diagram of a driving circuit for realizing the driving methods shown in FIGS. 7 and 8. As in FIG. 3A, display data is converted into an 8-bit parallel signal and supplied to the shift register 14. ing. The display data is transmitted in the shift register 14 by the clock signal XCK. When the data for one row of the antiferroelectric liquid crystal 20 in one row and N columns is aligned in the shift register 14, the data latch 16 is generated by the latch pulse LP. Is written to. The analog switch 18 is different from FIG. 3A in that the four levels of V0, V1, V2, and V3 are selectively antiferroelectric in order from the lowest according to the data latched by the data latch 16 and the AC signal FR. Is applied to the segment electrode of the crystalline liquid crystal 20. The COM voltage shown in FIG. 7 is applied to the common electrode of the antiferroelectric liquid crystal 20. Generally, the shift register 14, the data latch 16, and the analog switch 18 are integrated in the segment driver IC 52.
[0099]
The voltage COM applied to the common electrode can be easily created by switching between the voltages V2 and V1 with two analog switches and outputting the same.
[0100]
FIG. 9B shows an example of the analog switch 18. The voltages V0, V1, V2, and V3 are respectively applied to the inputs of the four analog switches 54, and the outputs are combined to form the antiferroelectric liquid crystal 20. Are connected to the segment electrodes. The four analog switches 54 select a voltage to be output based on the alternating signal FR and the latch data. 9 (b) are provided in the analog switch 18 of FIG. 9 (a) in the same number as the number of dots of the antiferroelectric liquid crystal 20.
[0101]
FIG. 9C shows an example of a driving power supply circuit. Here, voltages V2 and V1 are obtained by dividing the voltage between V3 and V0 by three resistors 56. In an actual power supply circuit, it is common to use each voltage in a low impedance state using an operational amplifier or the like.
[0102]
FIG. 9D is a truth table of outputs outputted from the four analog switches 54 of FIG. 9B. Here, H of the latch data indicates white on the liquid crystal display, and L indicates black. When L is transmitted as the display data in the reset periods 1 and 2, the analog switch outputs a desired voltage according to the truth table, and the driving waveforms shown in FIGS.
[0103]
The configuration shown in FIG. 9 is a general form as an STN driver IC. A driver IC having the same configuration is, for example, EK7010CG, a driver IC for STN of Eureka. Since the driver IC has a withstand voltage of V3-V0 of 40 volts, + V and -V shown in FIG. 7 are sufficient to drive an antiferroelectric liquid crystal panel of about +15 V and -15 V, respectively.
Since the EK7010CG is a 240-bit driver, to drive a 480-bit antiferroelectric liquid crystal panel, two EK7010CGs are used, each having an 8-bit data terminal and receiving the first half and the second half of one row. You only need to have it.
[0104]
As described above, the driving method of the second embodiment can be realized by a general STN driver IC, and has an advantage in cost.
[0105]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the method of driving an antiferroelectric liquid crystal panel of the present invention, an antiferroelectric liquid crystal panel having good optical contrast can be manufactured with high yield, and the response speed can be improved. Can be improved and the effect is great.
[0106]
In addition, since the ferroelectric liquid crystal panel exhibits bi-stable characteristics over four quadrants, it is necessary to store the immediately preceding display state and apply a reverse polarity voltage according to the display state to each pixel when applying an applied voltage. The driving circuit has to be very complicated. However, since the antiferroelectric liquid crystal panel exhibits three stable states including no applied voltage, the driving circuit can be simplified even when used in a field-sequential color liquid crystal device, and no voltage application time is required for AC conversion. There is an advantage that the speed can be increased.
[0107]
Furthermore, when the antiferroelectric liquid crystal panel is used in an electronic camera that prints light passing through a liquid crystal shutter on photographic paper, the image writing time can be drastically reduced as compared with a conventional TN or STN mode liquid crystal panel. This has the effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a waveform diagram illustrating a first embodiment of a method for driving an antiferroelectric liquid crystal panel according to the present invention.
FIG. 2 is an example of a waveform diagram in which the first embodiment of the driving method of the antiferroelectric liquid crystal panel of the present invention is used in a field sequential color liquid crystal device.
3A and 3B are a block diagram of a driving circuit for realizing a first embodiment of a driving method of the antiferroelectric liquid crystal panel of the present invention and a diagram for explaining a configuration of each block.
FIG. 4 is a diagram schematically showing applied voltage-transmitted light intensity characteristics of an antiferroelectric liquid crystal panel used in the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an electronic camera that prints light passing through a liquid crystal shutter on photographic paper.
FIG. 6 is a diagram illustrating a display data transfer method for displaying gradation.
FIG. 7 is a waveform chart for explaining a second embodiment of the driving method of the antiferroelectric liquid crystal panel of the present invention.
FIG. 8 is an example of a waveform diagram in which a second embodiment of the driving method of the antiferroelectric liquid crystal panel of the present invention is used in a field sequential color liquid crystal device.
FIG. 9 is a block diagram of a driving circuit for realizing a second embodiment of the driving method of the antiferroelectric liquid crystal panel of the present invention and a diagram for explaining the configuration of each block.
FIG. 10 is a diagram showing a double helical structure in a bulk state of an antiferroelectric liquid crystal placed in free space.
FIG. 11 is a diagram illustrating a stabilized arrangement of molecules in a surface stabilization cell.
FIG. 12 is a diagram showing the molecular orientation between layers of an antiferroelectric liquid crystal when an applied voltage is 0V.
FIG. 13 is a diagram showing the molecular orientation of an antiferroelectric liquid crystal when an electric field is continuously applied.
FIG. 14 is a diagram showing the “relationship between induced spontaneous polarization and applied voltage” of an antiferroelectric liquid crystal and a ferroelectric liquid crystal.
FIG. 15 is a view showing “transmitted light intensity-applied voltage” characteristics of a typical antiferroelectric liquid crystal panel.
FIG. 16 is a conceptual diagram of a matrix driving specification of an antiferroelectric liquid crystal panel.
FIG. 17 is a conceptual diagram showing a method of giving gradation in the PHM method and the PWM method.
FIG. 18 is a diagram showing a conventional static drive waveform in the PWM method.
FIG. 19 is an example of a driving waveform diagram using a conventional driving method in a field sequential color liquid crystal device.
FIG. 20 is a block diagram of a driving circuit for realizing a conventional driving method and a diagram for explaining the configuration of each block.
FIG. 21 is a diagram showing “transmitted light intensity-applied voltage” characteristics caused by manufacturing variations of the antiferroelectric liquid crystal panel.
FIG. 22 is a diagram schematically showing “transmitted light intensity-applied voltage” characteristics caused by manufacturing variations of the antiferroelectric liquid crystal panel.
FIG. 23 is a diagram showing a change in transmitted light intensity when a panel that transmits light in the state of no applied voltage is driven by a conventional method.
[Explanation of symbols]
12 frame periods
24 Reset period 1
26 Reset period 2
28 Negative reset signal
30 Positive reset signal
14 shift register
16 Data latch
18 Analog switch
20 Antiferroelectric liquid crystal
60 First stable state
62 Second stable state
64 Third stable state
40 upper transparent substrate
42 lower transparent substrate
44 segment electrode
46 common electrode
52 segment driver IC

Claims (9)

上下の透明基板に狭持され、印加される電圧により第1と第2と第3の安定状態を有し、正極性の電圧値V12以上の電圧を印加することにより前記第1の安定状態から前記第2の安定状態への移行が始まり、正極性の電圧値V21以下の電圧を印加することにより前記第2の安定状態から前記第1の安定状態への移行が始まり、負極性の電圧値V13以下の電圧を印加することにより前記第1の安定状態から前記第3の安定状態への移行が始まり、負極性の電圧値V31以上の電圧を印加することにより前記第3の安定状態から前記第1の安定状態への移行が始まる、3安定ヒステリシス特性を有する反強誘電性液晶パネルの駆動方法において、前記電圧値V12,V13よりも絶対値が小さな電圧Vreを持つリセット信号を極性を交互にして周期的に印加することを特徴とする反強誘電性液晶パネルの駆動方法。It is sandwiched between upper and lower transparent substrates and has first, second, and third stable states according to the applied voltage, and from the first stable state by applying a voltage having a positive polarity voltage value V12 or more. The transition to the second stable state starts, and the transition from the second stable state to the first stable state starts by applying a voltage equal to or lower than the positive voltage V21, and the negative voltage The transition from the first stable state to the third stable state is started by applying a voltage equal to or lower than V13, and the voltage is changed from the third stable state by applying a voltage equal to or higher than a negative voltage value V31. In a method for driving an antiferroelectric liquid crystal panel having a tristable hysteresis characteristic in which a transition to a first stable state starts, a reset signal having a voltage Vre whose absolute value is smaller than the voltage values V12 and V13 is alternately changed in polarity. Antiferroelectric method of driving a liquid crystal panel, characterized by periodically applied to. 前記第2及び第3の安定状態から前記第1の安定状態への移行時には前記リセット信号が印加されるよう構成したことを特徴とする請求項1記載の反強誘電性液晶パネルの駆動方法。2. The method of driving an antiferroelectric liquid crystal panel according to claim 1, wherein the reset signal is applied at the time of transition from the second and third stable states to the first stable state. 前記第2の安定状態から前記第1の安定状態への移行時には負極性の前記リセット信号を印加し、前記第3の安定状態から前記第1の安定状態への移行時には正極性の前記リセット信号を印加するよう構成したことを特徴とする請求項2記載の反強誘電性液晶パネルの駆動方法。The negative reset signal is applied during the transition from the second stable state to the first stable state, and the positive reset signal is applied during the transition from the third stable state to the first stable state. 3. The method of driving an antiferroelectric liquid crystal panel according to claim 2, wherein the driving voltage is applied. 液晶の所望の表示状態に応じた電圧を印加するフレーム期間とリセット信号を印加するリセット期間とを繰り返し連続的に設け、各フレーム期間内で液晶が前記第1の安定状態をとる時間と前記第2もしくは第3の安定状態をとる時間の比によって階調を表示し、前記第1の安定状態を維持させる電圧は各フレーム期間の初めから連続して印加し、前記第2もしくは第3の安定状態を維持させる電圧は各フレーム期間の終わりにかけて連続して印加することにより、前記第2及び第3のの安定状態から前記第1の安定状態への移行時に前記リセット信号が印加されるよう構成したことを特徴とする請求項2乃至3記載の反強誘電性液晶パネルの駆動方法。A frame period for applying a voltage corresponding to a desired display state of the liquid crystal and a reset period for applying a reset signal are repeatedly and continuously provided, and the time during which the liquid crystal takes the first stable state and the second period during each frame period. The gradation is displayed by the ratio of the time to take the second or third stable state, and the voltage for maintaining the first stable state is applied continuously from the beginning of each frame period, and the second or third stable state is applied. A voltage for maintaining the state is continuously applied to the end of each frame period, so that the reset signal is applied at the time of transition from the second and third stable states to the first stable state. 4. The method for driving an antiferroelectric liquid crystal panel according to claim 2, wherein: 前記第1の安定状態で光の透過を遮り、前記第2及び第3の安定状態で光を透過させるよう反強誘電性液晶パネルを構成したことを特徴とする請求項1乃至4記載の反強誘電性液晶パネルの駆動方法。5. The anti-ferroelectric liquid crystal panel according to claim 1, wherein light transmission is blocked in said first stable state, and light is transmitted in said second and third stable states. Driving method of ferroelectric liquid crystal panel. 前記反強誘電性液晶パネルは1つのコモン電極と複数のセグメント電極を有する1行複数列ドットのスタティック駆動パネルであることを特徴とする請求項1乃至5記載の反強誘電性液晶パネルの駆動方法。6. The driving of the anti-ferroelectric liquid crystal panel according to claim 1, wherein the anti-ferroelectric liquid crystal panel is a static driving panel having one common electrode and a plurality of segment electrodes, and a dot of one row and a plurality of columns. Method. 前記セグメント電極にはセグメントドライバーICの出力が印加され、該セグメントドライバーICは低い方から順にV0,V1,V2,V3の4レベルの電圧が選択的に出力出来るよう構成され、前記コモン電極には前記V1もしくは前記V2のレベルの電圧が選択的に印加され、前記負極性のリセット信号を印加する際には前記コモン電極には前記V2、前記セグメント電極には前記V1を、前記正極性のリセット信号を印加する際には前記コモン電極には前記V1、前記セグメント電極には前記V2を印加することを特徴とする請求項6記載の反強誘電性液晶パネルの駆動方法。An output of a segment driver IC is applied to the segment electrode, and the segment driver IC is configured to selectively output four levels of voltages V0, V1, V2, and V3 in ascending order. The voltage of the V1 or V2 level is selectively applied, and when the reset signal of the negative polarity is applied, the V2 is applied to the common electrode, the V1 is applied to the segment electrode, and the reset voltage of the positive polarity is applied. 7. The method of driving an antiferroelectric liquid crystal panel according to claim 6, wherein when applying a signal, the voltage V1 is applied to the common electrode and the voltage V2 is applied to the segment electrode. 液晶パネルにより3原色の光の透過を順次制御して表示を行うフィールドシーケンシャルカラー液晶装置に用いたことを特徴とする請求項1乃至7記載の反強誘電性液晶パネルの駆動方法。8. The method of driving an antiferroelectric liquid crystal panel according to claim 1, wherein the method is used in a field sequential color liquid crystal device which performs display by sequentially controlling transmission of light of three primary colors by the liquid crystal panel. 印画紙に液晶シャッターを通した光を焼き付ける電子カメラに用いたことを特徴とする請求項1乃至8記載の反強誘電性液晶パネルの駆動方法。9. The method of driving an antiferroelectric liquid crystal panel according to claim 1, wherein the method is used in an electronic camera for printing light passing through a liquid crystal shutter on photographic paper.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008033031A (en) * 2006-07-28 2008-02-14 Nihon Kaiheiki Industry Co Ltd Driving method for simple matrix color liquid crystal display device
WO2009087817A1 (en) * 2008-01-07 2009-07-16 Santech Display Co., Ltd. Liquid crystal display device
JP2017134876A (en) * 2016-01-29 2017-08-03 シチズン時計株式会社 Optical recording/reproducing apparatus

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