JP3411336B2 - 反強誘電性液晶素子 - Google Patents

反強誘電性液晶素子

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JP3411336B2 JP19297793A JP19297793A JP3411336B2 JP 3411336 B2 JP3411336 B2 JP 3411336B2 JP 19297793 A JP19297793 A JP 19297793A JP 19297793 A JP19297793 A JP 19297793A JP 3411336 B2 JP3411336 B2 JP 3411336B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、反強誘電性液晶素子の
駆動方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】反強誘電性液晶素子は、特開平2−17
3724号公報で広視野角を有すること、高速応答が可
能なこと、マルチプレックス特性が良好なこと等が報告
されて以来、精力的に研究されている。
【0003】図4は反強誘電性液晶素子を液晶表示パネ
ルにしたときの断面図である。液晶表示パネルは、対向
面に電極5(走査電極、信号電極)、配向膜7の設けら
れた一対の基板3で反強誘電性液晶9を挟持し、基板3
の対向面の反対側に偏光板1を設置して構成されてい
る。図5は液晶表示パネルを図4の矢印A方向からみた
図である。通常図5に示されるように2枚の偏光板1の
偏光軸11をクロスニコルに合わせ、電圧無印加時にお
ける液晶分子の平均的長軸方向13とどちらか一方の偏
光軸11とをほぼ平行にし、電圧無印加時に黒が、電圧
印加時に白が表示されるようにしている。このような構
成の液晶表示パネルにおける電圧−光透過率の関係を図
1に示す。反強誘電性液晶素子にパルスを印加すると
き、そのパルス幅と電圧値の積がしきい値V2以上の値
をとる場合には光透過率が飽和した状態つまり第一安定
状態(強誘電状態)が選択される。また、逆極性のパル
スを印加し同様にパルス幅と電圧値の積の絶対値がしき
い値V4の絶対値以上の値をとる場合に、光透過率が飽
和した状態つまり第二安定状態(強誘電状態)が選択さ
れる。パルス幅と電圧値の積の絶対値がしきい値電圧V
2、V4の絶対値より小さい場合には第三安定状態(反
強誘電状態)が選択される。
【0004】なお図1においてV1は印加電圧(正電
圧)を増加させていく場合に光透過率が増加し始める電
圧を表し、V2は光透過率の変化が飽和するしきい値電
圧を表す。V5は印加電圧を減少させていく場合に光透
過率が減少し始める電圧を表す。また、V3は逆極性の
印加電圧(負電圧)の絶対値を増加させていく場合に光
透過率が増加し始める電圧を表し、V4は光透過率の変
化が飽和するしきい値電圧を表す。V6は逆極性の印加
電圧の絶対値を減少させていく場合に光透過率が減少し
始める電圧を表す。
【0005】反強誘電性液晶素子の駆動方法には種々の
ものが提案されている。図6にその一例を示す。図6は
ON状態(白表示)とOFF状態(黒表示)をセットす
る時に走査電極、信号電極にそれぞれ印加される電圧波
形、およびその合成波形を示している。この駆動方法
は、二つの走査期間S5、S6で一画面の書き込みを行
う。ここで第一走査期間S5と第二走査期間S6とは電
圧波形が互いに0Vに対して対称であり、こうすること
により交流化を図っている。第一走査期間S5および第
二走査期間S6はそれぞれ選択期間S3と非選択期間S
4で構成される。また選択期間S3は第一位相S1と第
二位相S2とで構成される。走査電極には、選択期間S
3の第一位相S1でリセットパルスVrpが印加され、
第二位相S2でセレクトパルスVsが印加される。従来
の駆動方法では、液晶表示パネルを第一位相で必ず一度
OFF状態(反強誘電状態)にリセットし、第二位相S
2でON状態(強誘電状態)にセットするかどうかを選
択する。第二位相S2で走査電極に印加される電圧と信
号電極に印加される電圧の合成値の絶対値が、強誘電状
態にセットするためのしきい値電圧V2、V4の絶対値
を越える場合にはON状態(強誘電状態)にセットさ
れ、しきい値電圧V2、V4の絶対値を越えない場合に
はOFF状態(反強誘電状態)を保持する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】反強誘電性液晶の液晶
分子15は図7に示すように三つの安定状態をもつ。電
圧無印加時には第三安定状態(反強誘電状態)に位置
し、絶対値がしきい値電圧V2、V4以上の電圧が印加
されると、印加された電圧の極性によって第一安定状態
(強誘電状態)あるいは第二安定状態(強誘電状態)へ
スイッチングする。強誘電状態から反強誘電状態へのス
イッチングは非常に遅い。そのため図6に示されるよう
に従来の駆動方法では、選択期間S3の第一位相でリセ
ットパルスVrpを印加し、リセットパルスVrpの極
性を一方の強誘電状態から他方の強誘電状態へ変化させ
るときのしきい値電圧(V2またはV4)と同極性に
し、かつリセットパルスVrpの電圧の絶対値をしきい
値電圧の絶対値(V2またはV4)より小さく0Vより
大きくすることにより、高速で液晶分子を反強誘電状態
(第三安定状態)にスイッチングさせていた。しかし、
このような駆動方法では、第一位相S1内で液晶分子を
完全に反強誘電状態にリセットすることができなかっ
た。特に選択期間S3の直前が反強誘電状態(第三安定
状態)にある場合、上記のようなリセットパルスVrp
を印加すると、強誘電状態(第一または第二安定状態)
付近まで液晶分子が揺らいでしまい、第一位相S1内で
完全に反強誘電状態にリセットすることは困難であっ
た。このため表示パターンによっては良好に表示するこ
とができなかった。
【0007】そこで本発明は、選択期間内で完全に反強
誘電状態にリセットすることができ、高速表示の可能な
反強誘電性液晶素子の駆動方法を提供することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の反強誘電性液晶
素子の駆動方法は、少なくとも第一走査期間および第二
走査期間を有し、第一走査期間と第二走査期間とは電圧
波形が0Vに対して対称であり、第一走査期間と第二走
査期間はそれぞれ少なくとも選択期間と非選択期間を有
し、選択期間は第一位相、第二位相、および第三位相を
有し、走査電極には選択期間の第一位相でリセットパル
スが印加され、第二位相でベース電圧が印加され、第三
位相でセレクトパルスが印加され、リセットパルスの電
圧の極性は、選択期間の直前が一方の強誘電状態である
とき他方の強誘電状態へ変化させるときのしきい値電圧
と同極性であり、かつリセットパルスの電圧の絶対値は
しきい値電圧の絶対値より小さく0Vより大きく、ベー
ス電圧の電圧値Vbxは下記式(I)で与えられ、同一
の選択期間内におけるリセットパルスとセレクトパルス
の極性は同極性であることを特徴とするものである。 V3<Vbx<V1 (I) (ただし、式中V1は反強誘電性液晶素子に正電圧を印
加するときに光透過率が増加し始める電圧を表し、V3
は負電圧を印加するときに光透過率が増加し始める電圧
を表す。)
【0009】選択期間の第二位相で印加されるベース電
圧としては0Vが好ましい。
【0010】
【作用】反強誘電性液晶の液晶分子を図1に示される強
誘電状態(第一安定状態)から反強誘電状態(第三安定
状態)へ高速でスイッチングするためには、他方の強誘
電状態(第二安定状態)へスイッチングするのに必要な
しきい値電圧V4と同極性で、このしきい値電圧V4の
絶対値より絶対値が小さく0Vより大きい電圧のリセッ
トパルスVrpを印加する。同様に強誘電状態(第二安
定状態)から反強誘電状態(第三安定状態)へ高速でス
イッチングするためには、他方の強誘電状態(第一安定
状態)へスイッチングするのに必要なしきい値電圧V2
と同極性で、このしきい値電圧V2の絶対値より絶対値
の小さい電圧で0Vより大きい電圧のリセットパルスV
rpを印加する。
【0011】本発明では上記リセットパルスVrpの印
加により他方の強誘電状態(第一もしくは第二安定状
態)付近まで揺らいだ液晶分子を、反強誘電状態(第三
安定状態)へ完全に移行させるために、リセットパルス
Vrp印加後の第二位相でベース電圧Vbxを印加す
る。ベース電圧Vbxは光透過率が増加し始める電圧V
3、V1で規定され、V3<Vbx<V1である(ただ
し、式中V1は反強誘電性液晶素子に正電圧を印加する
ときに光透過率が増加し始める電圧を表し、V3は負電
圧を印加するときに光透過率が増加し始める電圧を表
す。)。ベース電圧の極性は任意選択することができ、
リセットパルスVrpの極性と同じでもよく異なってい
てもよい。また、ベース電圧としてより好ましくは0V
である。本発明では第二位相でベース電圧を印加するこ
とにより、選択期間の前の状態が強誘電状態であるか反
強誘電状態であるかにかかわらず、セレクトパルスVs
(第三位相)を印加する前に液晶分子を完全に反強誘電
状態にリセットすることができる。なお、ベース電圧が
上記範囲を越える場合には、液晶分子が強誘電状態に移
行してしまう。
【0012】
【実施例】本発明の駆動方法を図2に示す。図2はON
状態(白表示)とOFF表示(黒表示)をセットすると
きに、走査電極、信号電極にそれぞれ印加される電圧波
形、およびその合成波形を表している。本発明では一画
面の書き込みを第一走査期間Sfと第二走査期間Sgと
で行っている。ここで第一走査期間Sfと第二走査期間
Sgは電圧波形が0Vに対して対称になっている。第一
走査期間Sfと第二走査期間Sgはそれぞれ選択期間S
dと非選択期間Seとで構成されている。選択期間Sd
は第一位相Sa、第二位相Sb、第三位相Scで構成さ
れている。走査電極には第一位相Saでリセットパルス
Vrpが印加され、第二位相Sbでベース電圧Vbxが
印加され、第三位相ScでセレクトパルスVsが印加さ
れる。
【0013】強誘電状態が維持されている場合(白表示
の状態が維持されている場合)には各走査期間Sf、S
g毎にその安定状態(第一もしくは第二安定状態)が異
なる。選択期間Sdの直前の状態が第二安定状態である
場合には図2に示されるように、極性が第一安定状態へ
のしきい値電圧V2と同極性であり、かつ電圧値が|V
2|>|Vrp|>0のリセットパルスVrpを印加す
る。また選択期間Sdの直前の状態が第一安定状態であ
る場合には、極性が第二安定状態へのしきい値電圧V4
と同極性であり、かつ電圧値が|V4|>|Vrp|>
0のリセットパルスVrpを印加する。
【0014】図2では第二位相Sbで印加するベース電
圧Vbxを0Vにし、リセットパルスVrpの印加で揺
らいだ液晶分子を完全に反強誘電状態(第三安定状態)
に戻している。このようにリセットパルスVrp印加後
にベース電圧VbxとしてV3<Vbx<V1の電圧を
印加することにより、第二位相Sb内で完全に反強誘電
状態にリセットできる。したがって選択期間Sdの直前
の状態にかかわらず、セレクトパルスVsを印加する前
に完全に反強誘電状態にリセットすることができる。こ
の結果表示パターンによらずに高速かつ良好に表示を行
うことができる。
【0015】ON状態(白表示)の選択期間Sdにおい
て、走査電極に印加される電圧と光透過率の関係を図3
に示す。なお、選択期間Sdの直前は反強誘電状態であ
る。本発明ではリセットパルスVrpの印加により強誘
電状態(第一もしくは第二安定状態)付近まで揺らいだ
液晶分子を、ベース電圧Vbxを印加することにより第
二位相Sb内で完全に反強誘電状態にリセットすること
ができる。そのため図3に示されるように第三位相Sc
前に光透過率を十分低くすることができる。
【0016】図4は反強誘電性液晶素子を液晶表示パネ
ルとしたときの断面図である。本実施例で用いた液晶表
示パネルは一対の基板3で反強誘電性液晶9を約2μm
の厚さに挟持して構成されている。基板3の対向面には
電極5(走査電極、信号電極)が、電極5上には配向膜
7がそれぞれ設けられている。また、基板3の対向面の
反対側には偏光板1が、偏光軸をクロスニコルの状態に
合わせて設けられている。このときの一方の偏光板1の
偏光軸と、反強誘電性液晶9の液晶分子の平均的長軸方
向とがほぼ平行になっている。
【0017】本実施例で使用した液晶表示パネルの印加
電圧と光透過率の関係は図1に示されるものと同様であ
り、しきい値電圧V2は40V、しきい値電圧V4は−
40Vである。
【0018】走査電極には選択期間Sdの第一位相Sa
でリセットパルスVrpが印加され、第二位相Sbでベ
ース電圧Vbxが印加され、第三位相Scでセレクトパ
ルスVsが印加される。ON状態(白表示)、OFF状
態(黒表示)ともに、第一走査期間Sfの第一位相Sa
のリセットパルスVrpの電圧を18V、ベース電圧を
0V、セレクトパルスVsの電圧を30V、非選択期間
SeのOFFセット電圧を4.5Vに設定した。また、
ON状態(白表示)、OFF状態(黒表示)ともに第二
走査期間SgのリセットパルスVrpの電圧を−18
V、ベース電圧を0V、セレクトパルスVsの電圧を−
30V、非選択期間SeのOFFセット電圧値を−4.
5Vに設定した。
【0019】信号電極には走査電極の印加電圧と同期し
た電圧が印加される。ON状態(白表示)の第一走査期
間Sfの第一位相Saでは12V、第二位相Sbでは0
V、第三位相Scでは−12Vの電圧が、第二走査期間
Sgの第一位相Saでは−12V、第二位相Sbでは0
V、第三位相Scでは12Vの電圧が印加されるように
設定した。またOFF状態(黒表示)の時の第一走査期
間Sfの第一位相Saでは−12V、第二位相Sbでは
0V、第三位相Scでは12Vの電圧が、第二走査期間
Sgの第一位相Saでは12V、第二位相Sbでは0
V、第三位相Scでは−12Vの電圧が印加されるよう
に設定した。
【0020】また、各パルス幅を100μmに設定し
た。この結果フレーム周波数約15msで駆動すること
ができ、従来に比べてフレーム周波数を非常に速くする
ことができ、ビデオレートの周波数でも良好に表示する
ことができるようになった。また、表示パターンにかか
わらず高速かつ良好に表示することができた。
【0021】
【発明の効果】以上の実施例で述べたように、本発明の
駆動方法により、反強誘電性液晶素子をビデオレートの
フレーム周波数でも駆動することができる。また、表示
パターンにかかわらず高速かつ良好に表示することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明および従来の反強誘電性液晶素子のヒス
テリシスカーブを表す図である。
【図2】本発明の反強誘電性液晶素子の駆動方法を表す
図である。
【図3】本発明の駆動方法における印加電圧と光透過率
の関係を表す図である。
【図4】本発明および従来の反強誘電性液晶素子の断面
図である。
【図5】本発明および従来の反強誘電性液晶素子の偏光
軸と液晶分子の平均的長軸方向の関係を表す図である。
【図6】従来の反強誘電性液晶素子の駆動方法を表す図
である。
【図7】反強誘電性液晶の液晶分子を表した図である。
【符号の説明】
1 偏光板 3 基板 5 電極 7 配向膜 9 反強誘電性液晶 11 偏光軸 13 液晶分子の平均的長軸方向 15 液晶分子

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の基板間に走査電極と信号電極とを
    有し、反強誘電性液晶を挟持する反強誘電性液晶素子で
    あって、前記走査電極には、選択期間において最初にリ
    セットパルスを印加し、前記リセットパルスの印加後、
    前記リセットパルスとは異なる電圧値であるベース電圧
    を印加し、前記ベース電圧の印加後、セレクトパルスを
    印加し、前記リセットパルスの電圧の極性は、前記リセ
    ットパルスを印加する直前の状態が一方の強誘電状態で
    あるときに、他方の強誘電状態へ変化させるときのしき
    い値電圧の極性と同極性であり、かつ前記リセットパル
    スの電圧の絶対値は前記しきい値電圧の絶対値より小さ
    く、さらに0Vより大きいことを特徴とし、前記ベース
    電圧の印加によって、前記反強誘電性液晶は反強誘電状
    態となり、前記セレクトパルスの印加によって、前記反
    強誘電性液晶は反強誘電状態または強誘電状態が選択さ
    れることを特徴とする反強誘電性液晶素子。
  2. 【請求項2】 前記ベース電圧の電圧値Vbxは下記式
    (I)で与えられることを特徴とする請求項1記載の反
    強誘電性液晶素子。 V3<Vbx<V1 (I) (ただし、式中V1は反強誘電性液晶素子に正電圧を印
    加するときに光透過率が増加し始める電圧を表し、V3
    は負電圧を印加するときに光り透過率が増加し始める電
    圧を表す。)
  3. 【請求項3】 前記ベース電圧が0Vであることを特徴
    とする請求項2記載の反強誘電性液晶素子。
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