JPH02120722A

JPH02120722A - 液晶素子の駆動方法

Info

Publication number: JPH02120722A
Application number: JP27499588A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Kobayashi; 英和小林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1990-05-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野ｌ本発明は表示体、ライトバルブ等の駆動方法に関し、詳
しくは双安定性を有する液晶物質、特に強誘電性液晶を
用いた表示体の駆動方法に関する。

［従来の技術］従来の強誘電性液晶の駆動方法としては、セイコー電子
工業がＪａｐａｎ　Ｄｉｓｐｌａ７　’８６　ＰＰ−４
６０に報告した駆動方法、東芝が　ＳＩＤ“８８ダイジ
エストで報告した駆動方法、特開昭６１−１８０２１９
　（第４図）及び特開昭６０−１５６０４６　（第５図
）にそれぞれ記載された駆動波形等、数多くの駆動波形
が提案されている。

例えば特開昭　６１−１８０２１９に提示された駆動波
形（第４図）１こ於いては、走査電１ｆｉ＜第４図中４
０１）には、選択期間ｔｌｏ及びｔ２０に双安定液晶の
第１の安定状態に配向させる為の液晶の飽和値よりも絶
対値の大きな第一の電圧パルス（第４図中Ｖｌ）及び、
これと逆極性で液晶を第２の安定状態に配向させるため
の飽和値よりも絶対値の小さな第２の電圧パルス（第４
図中Ｖ２）を印加し、非選択期間には零ボルトであり、
一方、信号電極（第４図中４０２）には、前記第２の電
圧パルスと合成した時、第２の安定状態側の極性での液
晶の飽和値以上にする事のできる第３の電圧パルス（第
４図中Ｖ３）、または同−極性側での液晶のしきい値以
下とするための、前記第３の電圧パルスと逆極性で直流
成分の等しい第４の電圧パルス（第４図中Ｖ４）を印加
し、かつ　前記第１の電圧パルスに対応する期間内にそ
れぞれ前記第３、第４の電圧パルスと逆極性で直流成分
が等しくしかも前記第１の電圧パルスと合成した時前記
第１の電圧パルス極性側の液晶の飽和値以上となるよう
な第５の電圧パルス（第４図中Ｖ３）を印加する駆動方
法である。この駆動方法は、非選択時に液晶には各画素
の選択内容および多重度に関係なく、液晶のしきい値以
下で常に正負電圧パルスの直流成分の平均値が零となる
ように構成されており、また、この電圧パルスは、同一
極性方向に前記第２の電圧パルス幅の２倍よりも長い期
間連続して印加されない事、さらには、液晶のしきい値
が印加パルスのパルス幅で異なる現象及び累櫃応答効果
による液晶の選択内容変化をある程度防止している事に
特徴がある。

特開昭　６０−１５６０４６の駆動方法は、走査電極上
の画素に選択期間（第５図中ｔ１０）内の第１の位相で
液晶を第１の安定状態に配向させる第１の電圧パルスが
印加され、第２の位相で前記画素の内の選択された画素
に液晶を第２の安定状態に配向させる第２の電圧パルス
が印加され前記走査電極上の画素が選択され、さらに第
３の位相を有しており非選択期間内には零ボルトを介し
て交番する電圧パルスを印加する駆動方法である。この
駆動方法は、非選択期間内に印加される電圧パルスが零
ボルトを介することによって、同一極性方向に前記第１
及び第２の電圧パルスのパルス幅の２倍以上の長さで連
続して印加されることのない様にした事を特徴としてい
る。

［発明が解決しようとする課題］しかし、従来の駆動方法では、例えば第４図、第５図に
示したように、各画素の選択内容によっては非選択期間
内に同一極性方向に連続、あるいは零ボルトを介して同
一極性方向に電圧がそのまま印加される。強誘電性液晶
は累積して応答する事が知られており、見かけ上はぼ２
倍の長さの電圧パルスが印加された場合、前記パルス幅
依存性の影響で画素の選択内容によっては動作マージン
が狭くなり、光学特性、特にコントラストが低下し、ち
らつき等を生じ易い。また、なんらかの原因により通電
後、及び放置後のしきい値特性が非対称に変化してしま
う。

一方、前述のコントラストの低下、ちらつき等を防止す
るために、非選択期間に例えば高周波信号を重畳した波
形も赤塚らによって特開昭　６２−７９４２６に報告さ
れている。しかしながら、このような駆動方法に於いて
は、高周波信号電圧の波貰値が高い場合には駆動回路の
消費電力が大きくなるという問題点がある。

また他の問題点として、選択期間が長くなり選択してい
る走査線が見えて画面がちらつく問題点がある。

本発明は上記課題を解決するためのものであり、その目
的とするところは、選択期間を液晶の応答速度の１．５
倍程度に設定し非選択期間に液晶に印加される電圧パル
スによる液晶の応答を最小に抑えることによって、液晶
素子のちらつきを減らし、コントラストおよび透過率を
向上させる事のできるマルチプレックス駆動方法を提供
するところにある。

］課題を解決するための手段１本発明の液晶素子の駆動方法は、上記課題を解決するた
めに、（１）走査電極を有する基板と信号電極を有する基板の
電極面を対向させた基板間に強誘電性液晶を挟持してな
る液晶素子の駆動方法に於て、選択期間の前に素子を第
一の状態にするパルスの一部を印加し、二分割された選
択期間の二番目には表示内容により素子を第二の状態に
する実効値を有するパルスあるいは素子を第二の状態に
するしきい値以下のパルスを印加し、選択期間後に走査電極は電圧パルスを供給する装置との
間に抵抗体を介した状態、すなわち前記選択期間に比べ
インピーダンスの充分高い状態となり、一方非選択期間
には、走査電極は前記高インピーダンス状態を任意の期
間維持して少なくとも次の電荷補正パルス印加の前には
前記選択期間内に於けるインピーダンスに戻される事を
特徴とする。

（２）前記選択期間後、走査電極を高インピーダンス状
態にするタイミングでは素子に印加される電圧が零であ
る事を特徴とする。

（３）前記非選択期間内の任意の期間に、絶対値が前記
素子を第一の状態にする電圧パルスと素子を第二の状態
にする電圧パルスの絶対値の差に等しい電圧パルスを、
前記選択期間内に印加された直流成分を相殺する極性で
印加する事を特徴とする。

（４）前記選択期間後に於て走査電極と電圧パルスを供
給する装置との間に介される抵抗体の電気抵抗値が、該
液晶素子の電気抵抗値の１０’分の一以上である事を特
徴とする。

［作用］本発明の上記の構成によれば、非選択期間での走査電極
の電位をＶｋ、信号電極電位をＶｋ（ｋ＝１〜Ｎ：　Ｎ
は信号電極数、ＶｋはＯｖを平均電位と仮定して±Ｖｓ
を取り得る、Ｖｓは信号電極信号における波高値である
）、Ｒｃ峯よ選択期間後に挿入される抵抗、Ｒｐは画素
の内部抵抗とすれば、過渡状態を無視し定常状態近似し
て次式が成り立つ。

非選択期間に画素に印加される電圧はＶｅ−Ｖｋであり
Ｖｃは±Ｖｓ以内（Ｒｃが充分大きい場合）で。

あるので、画素に印加される電圧は±２Ｖｓ以内であり
、・普通の表示内容を表示する場合ではほとんどＯｖで
ある。また信号が非選択期間に画素に印加される過渡状
態も考慮すると、液晶は更に応答しにくくなっている。

このため非選択期間では画素は極めて安定したメモリー
状態をとり、その結果高コントラースト高透過率となる
のである。第３図に本発明の駆動波形発生回路の概念図
を示した。走査電極ドライバー（３０・７）としてセイ
コーエプソン＠１ｓＥＤ１６１０Ｆ、信号電極ドライバ
ー（３０８）として５ＥＤ１６００Ｆを用いた。

スイッチ（３１０）は、ドライバー内の非選択電位切り
替えスイッチであり、実際には走査電極ドライバーの非
選択駆動電位ｖ１及びｖ４を抵抗Ｒｅを介して走査電極
信号の平均電位につなぐだけでよい。

また本発明では、素子を第一の状態・にするパルスの半
分は選択・期間外に出ているため選択期間は液晶の応答
速度の１．・５倍程度とすることができ、高速走査が可
能となる。

以下、実、・施例により本発明の詳細、を示す。

［実施例］（実施例１）第１図に、本発明による駆動電圧波形を示す。

（１０１）は走査電極波形、　（１０２）は信号電極波
形、（１０３）は実際に液晶層に印加される電圧波形で
あり、　（１０４）は電圧波形（１０３）に対する液晶
の光学応答である。第２図に液晶素子の略断面図を示す
。２１はガラス基板、２２は走査電極、２３は信号電極
、２４は絶縁層、２５は配向膜、２６は液晶層、２７は
スペーサー　２８は偏光板である。また、画素数は４０
０Ｘ６００であり、画素サイズは０．　３　　ｘｏ、　
　３ｎ＋ｍ２である。

液晶材料として、チッソ社製Ｃ５−１０１５を用い、配
向膜としてポリイミドを用いてラビング処理を施した。

そして、Ｒｃ＝１にΩ、ｐｖ＝ｔ。

Ｏμｓｅｃ、　　Ｖ１＝１５ｖ、Ｖ２＝−２０ｖ、Ｖ３
＝５．Ｏｖ、　　Ｖ４＝７．５ｖ　　として、直流成分
が０となるようにした。波高値がＶ３の電圧パルスは直
流成分を０にするための補正パルスであり、その走査電
極が選択される直前に印加される。このような条件で駆
動したところ１：　１５のコントラスト比と２５％の透
過率が得られた。ただし、透過率は２枚の偏光板をその
振動方向が平行になるように重ねたときの光量を基準に
しである。比較例として従来の駆動方法にしたがって駆
動したところ、コントラスト比は１：８、透過率は１５
％であった。ここで従来の駆動方法とは、非選択期間に
おいて走査電極を高インピーダンス状態にしない駆動方
法を示す。以下の実施例についても同様である。

（実施例２）液晶材料としてヘキスト社製Ｆｅｌ　１ｘｏｏ　１を用
い、配向膜としてポリイミドを用いてラビング処理を施
した。第１図に示した駆動電圧波形によって、　Ｒｃ＝
５０Ω、Ｖｌ＝２０ｖ、　　Ｖ２＝−２３ｖ、Ｖ３＝６
．Ｏｖ、Ｖ４＝６．Ｏｖ、Ｐｗ＝２００μｓｅｃとして
駆動したところ１：　１６のコントラスト比と２８％の
透過率が得られた。比較例として従来の駆動方法に従っ
て駆動したところ、コントラスト比は１ニア、透過率は
１８％であった。

（実施例３）液晶材料としてＲＯＤＩＣ社製ＤＯＦＯＯＯ４を用い、
配向膜としてアミノシランを用いてラビング処理を施し
た。更に、強誘電相において１５Ｈｚ、　　±３０Ｖの
方形波を印加して通電処理を施した。そして第１図に示
した駆動電圧波形によって、　Ｒ’ｃ＝２ＭＯ５Ｖｌ＝
　　１２Ｖ、　　Ｖ２＝−２３ｖ。

Ｖ３＝６．Ｏｖ、Ｖ４＝１４ｖ、Ｐｖ＝２００μｓｅｃ
として駆動したところ１：　３０のコントラスト比と８
０％の透過率が得られた。比較例として従来の駆動方法
に従って駆動したところコントラスト比は１：　２０、
透３！！率は７０％であった。

（実施例４）本実施例は、　（実施例３）と同様な構成であるがＶ、
＝Ｏｖとしである。即ち、直流成分はＯｖではない。上
記の条件で駆動したところ１：　３２のコントラスト比
と７８％の透過率が得られた。

比較例として従来の駆動方法に従って駆動したところ、
コントラスト比は１：１８、透過率は６７％であった。

（実施例５）本実施例は（実施例３）と同じ構成であるが、その液晶
素子を作成した後、３力月間信頼性の加速試験を°した
後再び駆動してみた。ただし、双安定性は作成時と比較
して、全く変化していなかった。駆動条件は（実施例３
）と同様である。その結果、１：　３２のコントラスト
比と７５％の透過率が得られた。しかし、従来の駆動方
法に従って駆動した場合、コントラスト比は１：　１と
なってしまった。この原因は次のように考えられる。液
晶分子が持っている自発分極を長期間一定の方向に保持
していたため、その分極場によって不純物イオンが移動
して、液晶素子の電気光学特性（しきい特性）に非対称
性が生じた。その結果、非選択時に印加される信号電圧
によって液晶分子配向の二つの安定な方向の内の一方に
液晶分子が引き寄せられ、双安定性が見かけ上失われて
コントラスト比が１：　１となってしまった。これに対
して本発明の駆動方法によれば、非選択時に液晶層に実
際に印加される電圧は外部から印加される電圧よりも低
く、その影響が比較的小さいため、双安定性が保たれて
充分なコントラスト比が得られる。

（実施例６）ここでは選択期間後、走査電極を高インピーダンス状態
にするタイミングでは素子に印加される電圧が零である
例について述べる。第６図に、本発明による駆動電圧波
形を示す。　（６０１）は走査電極波形、　（６０２）
は信号電極波形、　（６０３）は実際に液晶層に印加さ
れる電圧波形であり、（６０４）は電圧波形（６０３）
に対する液晶の光学応答である。

液晶材料として、チッソ社製Ｃ８−１０１５を用い、配
向膜としてポリイミドを用いてラビング処理を施した。

そして、Ｒｃ＝１にΩ、Ｐｗ＝１００　　μｓｅｃ、　
　Ｖ１＝１２．５ｖ、Ｖ２＝−２０ｖ。

Ｖ３＝５．Ｏｖ、　　Ｖ４　＝７．　５ｖ　　として、
直流成分が０となるようにした。このような条件で駆動
したところ１：　２０のコントラスト比と３０％の透過
率が得られた。ただし、透過率は２枚の偏光板をその振
動方向が平行になるように重ねたときの光量を基準にし
である。比較例として従来の駆動方法にしたがって駆動
したところ、コントラスト比は１：９、透過率は２０％
であった。

以上実施例を述べたが、本発明は以上の実施例のみなら
ず、他の液晶材料や配向方法に対しても有効であり、ま
た、外付けの抵抗値は５０Ω以上ならばよく、好ましく
は５０〜２ＭΩである。２ＭΩ以上の抵抗を用いても本
発明の効果は得られるが、製造のしやすさという点で５
０〜２ＭΩが好ましい。本発明は表示体、ライトバルブ
、光スィッチ、空間光変調器などに応用が可能である。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、走査電極と電圧パル
スを供給する装置との間のインピーダンスを、選択期間
内の第３の期間内の任意の時点に於てそれ以前のインピ
ーダンスと比較して充分高くなるようにして、非選択期
間に於いては任意の期間その状態を維持し、少なくとも
次の選択期間の前には前記選択期間内筒１の期間に於け
るインピーダンスに戻すようにしたため、非選択時に実
際に液晶層に印加される電圧が外部から印加される電圧
よりも低くなって、その電圧によるコントラスト比と光
透過率の低下が小さくなり、従来以上の光学特性を得る
ことが出来る。また、なんらかの原因によって電気光学
特性に非対称性が生じて、電圧を印加しない時は双安定
であるがマルチプレックス駆動するために信号電圧パル
スを印加すると従来の方法では双安定性が失われてコン
トラスト比が１＝　１になってしまう場合でもマルチプ
レックス駆動が可能になるため、液晶素子を作成すると
きの特性のばらつきや経時変化による特性の変化の影響
を受けにくくなる。さらに、信号電圧を高めにしても実
際に液晶層に印加される電圧はそれほど高くならないた
め、液晶層厚や温度の分布があっても全面均一に駆動す
ることが出来るようになり、駆動マージンが従来よりも
広くなるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による駆動電圧波形を表す図であり、
第２図は実施例で用いたセルの略断面図であり、第３図
は本発明の駆動電圧波形を発生させるための回路図であ
り、第４図及び第５図は従来の駆動電圧波形を表わす図
であり、第６図は、本発明の実施例６における駆動電圧
波形を表す図である。ガラス基板走査電極信号電極絶縁層配向膜液晶層スペーサー偏光板クロック入力部駆動電圧入力部データ入力部クロック入力部３０５　・　・３０６　・　・３０７　・　・３０８　・　・　・３０９　・　・　・３１０　・３１１　・　・　・３１２　・　・　・ラッチ信号入力部駆動電圧入力部走査電極ドライバ信号電極ドライバ抵抗Ｒｅスイッチ信号電極走査電極１０１゜極波形１０２゜極波形１０３゜形　０４Ｉ答４０１゜４０２゜６０４　・５０１゜０２Ｉ５０３゜６０１　・　・６０２　・　・６０３　・　・走査型信号型合成波光学応第２図５Ｄｂ　、ろ区堡υ宅１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）走査電極を有する基板と信号電極を有する基板の
電極面を対向させた基板間に強誘電性液晶を挟持してな
る液晶素子の駆動方法に於て、選択期間の前に素子を第
一の状態にするパルスの一部を印加し、二分割された選
択期間の二番目には表示内容により素子を第二の状態に
する実効値を有するパルスあるいは素子を第二の状態に
するしきい値以下のパルスを印加し、選択期間後に走査電極は電圧パルスを供給する装置との
間に抵抗体を介した状態、すなわち前記選択期間に比べ
インピーダンスの充分高い状態となり、一方非選択期間
には、走査電極は前記高インピーダンス状態を任意の期
間維持して少なくとも次の電荷補正パルス印加の前には
前記選択期間内に於けるインピーダンスに戻される事を
特徴とする液晶素子の駆動方法。
（２）前記選択期間後、走査電極を高インピーダンス状
態にするタイミングでは素子に印加される電圧が零であ
る事を特徴とする請求項１記載の液晶素子の駆動方法。
（３）非選択期間内の任意の期間に、絶対値が前記素子
を第一の状態にする電圧パルスと素子を第二の状態にす
る電圧パルスの絶対値の差に等しい電圧パルスを、前記
選択期間内に印加された直流成分を相殺する極性で印加
する事を特徴とする請求項１記載の液晶素子の駆動方法
。
（４）前記選択期間後に於て走査電極と電圧パルスを供
給する装置との間に介される抵抗体の電気抵抗値が、該
液晶素子の電気抵抗値の１０＾５分の１以上であること
を特徴とする請求項１記載の液晶素子の駆動方法。