JPH02125227A

JPH02125227A - 液晶素子の駆動方法

Info

Publication number: JPH02125227A
Application number: JP27863388A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Tanaka; 孝昭田中
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1988-11-04
Publication date: 1990-05-14

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】Ｉ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　Ｄｉｓｐｌａｙ　’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。

例えば打開Ｂ８　６１−１８０２１９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苗応答効果に
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＃ｉ］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９、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打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
形も赤球らによって特開昭　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。

１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、一つ前に
選択された画素に書き込むデータと、その次に選択され
たデータを比較して、一つ前のデータとその次のデータ
が同じ場合で液晶分子の配列方向を第一の安定状態に揃
える為の波形と、一つ前のデータと次のデータが異なる
場合で液晶分子の配列方向を第一の安定状態に揃える為
の波形と、一つ前のデータとその次のデータが同じ場合
で液晶分子の配列方向を第二の安定状態に揃える為の波
形と、一つ前のデータと次のデータが異なる場合で液晶
分子の配列方向を第二の安定状態に揃える為の波形とを
選択して印加する手段を設け、非選択期間内の任意の時
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、すなわち前記選択期間と比較して
インピーダンスの充分高い状態となり、走査電極は前記
非選択期間内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に於けるイ
ンピーダンスに戻され、一方、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選
択期間内に走査電極に印加される電圧パルスのパルス幅
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、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）としてセイコーニブ’／ン
（’）ｔ）ＳＥＤ１６１０Ｆ、　　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期間内り
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ｖ１及びＶ４を抵抗Ｒｃを介して走査電極４３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であ第−図の駆動波形による駆動条件を
示すと、（Ｖｌ−Ｖ５）　＞Ｖｓａｔｌ（Ｖ２＋Ｖ５）　＞ＶｓａＬｌ（Ｖ２−Ｖ５）　＜Ｖｔｈｌｌ　−Ｖ３−ＶＳ２　＞　ｌ　Ｖｓａｔ２１１−Ｖ３＋
Ｖ５１　＜　ｌ　Ｖｔｈ２１１−Ｖ４＋Ｖ５１　＞　ｌ
　Ｖｓａｔ２１１−ＶＳ２　＜　ｌ　Ｖｔｈ２＋Ｖ　５＜　Ｖ　ｔｈｌｔ　１３＝　ｔ　１４のようになる。

ここでｖｔｈ＋及びＶ　５ａｔｌは、液晶分子を第一の
安定状態から第二の安定状態へ揃える時のしきい電圧及
び飽和電圧であり、ｖ　ｔｈ２及びＶ　５ａｔ２は、液
晶分子を第二の安定状態から第一の安定状態へ揃える時
のしきい電圧及び飽和電圧である。また、便宜上以下の
説明において、光透過状態をＯＮとり、、非透過状態を
ＯＦＦとする。

第一図のし１１及びｔ３１は奇数フレームの選択期間で
、そのうちのｔ１３及びｔ３３の間が消去パルスであり
、液晶素子には負の飽和電圧より絶対値の大きな電圧パ
ルスが印加されて液晶素子をＯＦＦ状態とし、ｔ１４及
びｔ３４の間が書き込みパルスで、子の間に印加される
電圧パルスが、走査電極波形と信号電極波形の合成波形
で、しきい電圧以下であるか飽和電圧以上であるかによ
って液晶素子をＯＦＦ状態のままとするかＯＮ状態とす
るかを選択する。ｔｌｌの選択期間では、信号電極波形
をみるとＯＮ波形の後のＯＮ波形であり、ｔ１４の間の
印加電圧パルスが飽和電圧以上となり液晶素子はＯＮ状
態となる。ｔ３１の選択期間では、信号電極波形をみる
とＯＮ波形の後のＯＦＦであり、ｔ３４の間の印加電圧
パルスがしきい値以下となり液晶素子はＯＦ　Ｆ状態の
ままとなる。また、ｔ２＋及びｔ４１は、偶数フレーム
の選択期間で、そのうちのｔ２３及びｔ４３の期間が消
去パルスであり、液晶素子には正の飽和電圧以上の電圧
パルスが印加されて液晶素子をＯＮ状態とし、ｔ２４及
びｔ４４の期間が古き込みパルスで、この間に印加され
る電圧パルスが走査電極波形と信号電極波形の合成波形
で、絶対値がｒｌのしきい電圧より小さいが、負の飽和
”（Ｍ　７ｆ：　ｃｔ：り大きいかによって素子をＯＮ
状憇のままとするかＯＦＦ状態にするかを選択する。ｔ
２１の選択期間では、信号電極波形をみるとＯＦＦ波形
の後のＯＮ波形であり、ｔ４４の間の印加電圧パルスが
負のしきい電圧より絶対値の小さな電圧パルスとなり素
子はＯＮ状態のままである。

そして　し１２、ｔ　２２、ｔ３２、ｔ４２の非選択期
間には、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、すなわち選択期間と比較してイン
ピーダンスの充分高い状態となり、走査電極は前記非選
択期間内で与えられた状態を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に於けるインピーダンスに
戻される。一方、その間信号電極には絶対値が素子のし
きい電圧よりも小さく、パルス幅が常にｔ１３と等しい
電圧パルスが印加され、しかも同極性のパルスが二つ以
上連続する事がない。また、２フレームごとにみれば、
液晶素子への印加電圧の平均値が零になる駆動方法であ
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ヲ施した。

ソシテ、Ｒｃ＝１に’ｌ１２、ＰＶ＝１００μｓｅｃと
いう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Ｆｅ１．１ｘＯＯ１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＝５
０Ω、Ｐｗ＝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、強銹電相において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、Ｒｃ＝２ＭΩ、Ｐｗ＝２０
ＣＪμｓｅｃ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：　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、その分極用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Ｗｌ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■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、非選択期
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
である。ガラス基板走査電極信号電極絶縁層配向膜２６　・２７　・２８　・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人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Ｒｃスイッチ信号電極走査電極１．０１．　４０１．　５０１　　・１０２、　４０２．　５０２　　・走査電極波形信号電極波形０３゜０３゜合成波形光学応答以上

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、選択期間には、一つ前に
選択された画素に書き込むデータと、その次に選択され
たデータを比較して、一つ前のデータとその次のデータ
が同じ場合で液晶分子の配列方向を第一の安定状態に揃
える為の波形と、一つ前のデータと次のデータが異なる
場合で液晶分子の配列方向を第一の安定状態に揃える為
の波形と、一つ前のデータとその次のデータが同じ場合
で液晶分子の配列方向を第二の安定状態に揃える為の波
形と、一つ前のデータと次のデータが異なる場合で液晶
分子の配列方向を第二の安定状態に揃える為の波形とを
選択して印加する手段を設け、非選択期間内の任意の時
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、すなわち前記選択期間と比較して
インピーダンスの充分高い状態となり、走査電極は前記
非選択期間内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に於けるイ
ンピーダンスに戻され、一方、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選
択期間内に走査電極に印加される電圧パルスのパルス幅
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）前記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分の一以上であること
を特徴とする請求項１に記載の液晶素子の駆動方法。