JPH02125226A - 液晶素子の駆動方法 - Google Patents

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１ 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
ジェストで報告した駆動方法、特開昭６１−１８０２１
９　（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　６１ｉ８０２１９に提示された駆動波形
（第４図）に於いては、走査電極（第４図中４０１）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４
０１）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）、または同一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積応答効果によ
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ｔ、ｌｏ）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高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。

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、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、
液晶素子のコントラスト、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、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、選択期間には、少なくと
も液晶分子の配列方向を第一の安定状態に揃える為の、
絶対値が素子の飽和値以上の第一の電圧パルスを印加す
る第一の期間、次に第一の電圧パルスとは逆極性で液晶
分子の配列方向を前記第一の安定状態から第二の安定状
態へ反転配列させるか否かを選択する為の、絶対値が素
子のしきい値以下もしくは飽和値以上の第二の電圧パル
スを印加する第二の期間、及び印加される電圧パルスの
絶対値が素子のしきい値以下である第三及び第四の期間
を設け、前記第三の期間内の任意の時点に於て走査電極
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、すなわち前記第一及び第二の期間と比較してインピ
ーダンスの充分高い状態となり、一方、非選択期間には
、走査電極は前記選択期間内第三の期間で与えられた状
態を任意の期間維持して少なくとも次の選択期間の前に
は前記選択期間内第一の期間に於けるインピーダンスに
戻され、信号電極には絶対値が零もしくは素子のしきい
値以下の電圧パルスが印加され、しかも該電圧パルスは
少なくとも同一極性方向に前記第一及び第二の電圧パル
スのパルス幅の二倍以上の長さで連続して印加されるこ
とのない事を特徴とする。

［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二　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
）、Ｒｅは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、過渡状態を無祝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Ｖｃ−Ｖｋであり
Ｖｃは±Ｖｓ以内（Ｒｅ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、訝通の
表示内容を表示する場合ではほとんど０■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（３０７）としてセイコーエプソンａ
菊５ＥＤ１６１０１”、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、実際にはドライバーの非選択駆動
電位Ｖｌ及びｖ４を抵抗Ｒｃを介して走査電極信号の平
均電位につなぐだけでよい。

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４
００Ｘ６００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、Ｐｗ＝１００　　μｓｅｃ％　
Ｖ１＝１２，５ｖ、Ｖ２＝−１７，５ｖ、Ｖ３＝５．Ｏ
ｖ、　　Ｖ４＝２，５ｖ、Ｖ５＝−２゜５■　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Ｏ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：　１６
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；８、透過率は１５％であった。

（実施例２） 液晶材料としてヘキスト社製Ｆｅ１ｉｘＯＯ１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＝５０
Ω、ＶＩ＝１７．　　Ｏｖ、Ｖ２＝−２３，Ｏｖ　、Ｖ
３＝６．Ｏｖ、Ｖ４＝３．Ｏｖ。

Ｖ５＝−３，Ｏｖ、Ｐｖ＝２００μｓｅｃとして駆動し
たところ１：　１６のコントラスト比と３０％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
方形波を印加して逆電処理を施した。そして第１図に示
した駆動電圧波形によって、　Ｒｃ＝２ＭＱ、　ＶＩ＝
　　９．　　ＯＶ、　　Ｖ２＝−２３０ｖ、　　Ｖ３＝
１４．　　Ｏｖ、　　Ｖ４＝３．　　Ｏｖ、ｖ５＝−３
，Ｏｖ、Ｐｙ＝２００μｓｅｃとして駆動したところ１
：　３５のコントラスト比と８０％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、透過率は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Ｖ３
＝Ｏｖとしである。即ち、直流成分は０■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１−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力月間信頬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：　３５のコントラスト比
と８０％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／Ｉ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。

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
、光スイッチ、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
である。 ２１・・・・　ガラス基板 ２２・・・・　走査電極 ２３・・・・　信号電極 ２４・・・・　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 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、　４０１．　５０１　　・ １０２、　４０２．　５０２　　・ 走査電極波形 信号電極波形 ３゜ ０３゜ 合成波形 光学応答 以 上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （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、選択期間には、少なくと
   も液晶分子の配列方向を第一の安定状態に揃える為の、
   絶対値が素子の飽和値以上の第一の電圧パルスを印加す
   る第一の期間、次に第一の電圧パルスとは逆極性で液晶
   分子の配列方向を前記第一の安定状態から第二の安定状
   態へ反転配列させるか否かを選択する為の、絶対値が素
   子のしきい値以下もしくは飽和値以上の第二の電圧パル
   スを印加する第二の期間、及び印加される電圧パルスの
   絶対値が素子のしきい値以下である第三及び第四の期間
   を設け、前記第三の期間内の任意の時点に於て走査電極
   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、すなわち前記第一及び第二の期間と比較してインピ
   ーダンスの充分高い状態となり、一方、非選択期間には
   、走査電極は前記選択期間内第三の期間で与えられた状
   態を任意の期間維持して少なくとも次の選択期間の前に
   は前記選択期間内第一の期間に於けるインピーダンスに
   戻され、信号電極には絶対値が零もしくは素子のしきい
   値以下の電圧パルスが印加され、しかも該電圧パルスは
   少なくとも同一極性方向に前記第一及び第二の電圧パル
   スのパルス幅の二倍以上の長さで連続して印加されるこ
   とのない事を特徴とする液晶素子の駆動方法。
2. （２）非選択期間内の任意の期間に、絶対値が前記第一
   の電圧パルスと第二の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に記載
   の液晶素子の駆動方法。
3. （３）前記選択期間内第三の期間及び非選択期間に於て
   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分の一以上である請求項１に記載の液晶素子の駆動
   方法。