JPH03209214A - 液晶デバイスとその駆動法及び液晶表示装置 - 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 本発明は強誘電性液晶を液晶層として持つ液晶デバイス
とその駆動法及び液晶表示装置に関するものである． 従来の技術 ｙＩ膜化された強誘電性液晶は第９図のようないくつか
の状態が安定になる．同図において９０は液晶分子、９
１はコーン、９２は上基板、９３は下基板である．第９
図（ａ），　（ｔ））は液晶分子の方向がほぼ揃った状
態で、このとき自発分極は基板法線上方向及び下方向に
向いている．第９図（Ｃ）は液晶分子が基板法線方向で
捻れた状態を取っており、この捻れ方向が逆回りの状態
も存在する．配向膜の種類によって基板上の液晶分子の
傾き角度や液晶層の折れ曲がり方によって、第９図と異
なる場合もあるが、基本的にはこの模式図で液晶分子の
安定状態を表わせる．第１０図（ａ）．　（ｂ）．　（
Ｃ）はそれぞれ、第９図（ａ）．　（ｂ），　（Ｃ）の
液晶を上基板から見た平面図である．同図において１（
１６）は自発分極の向き、１０１は偏光子、１０２は検
光子、１０３は上基板付近の液晶分子、１（１４）は下
基板付近の液晶分子である．直交させた偏光子１０１，
１０２の間に液晶セルを挟むと、第１Ｏ図（ａ），　（
ｂ）のような一様な状態を用いて、明暗を付けることが
できる．第１Ｏ図（Ｃ）のような液晶分子が捻れた構造
を持つ状態では灰色の表示になる。Ｆｉｌ脱化した強誘
電性液晶パネルはこのような安定状態を持ち、かつ、こ
れらの状態間の遷移は印加電圧に応じて非常に急激に起
こり、印加電圧と透過光量の特性は急峻なしきい値特性
を示す．このため、薄膜トランジスターのような非線形
素子を設けなくても、単純なマトリンクス横威の電極だ
けで大容量で高コントラストの表示を得ることができる
．しかしながら、強誘電性液晶は第１Ｏ図のような限ら
れた安定状態しかとれないので多階調を出し難い．第１
Ｏ図（Ｃ）の灰色表示になる状態は、第１Ｏ図（ａ）か
ら第１０図（ハ）の状態へ変わる途中の少しの電圧範囲
でしか安定しないので、液晶パネルの均一性が非常に高
くないと中間調表示できない．従って、通常は表面安定
化強誘電性液晶は、２４Ｉ１表示で、複数の絵素や、複
数回の走査によって、階調をだしている（例えば、レル
ー値：１９８８インターナショナルディスプレイリサー
チコンファレンス予稿集、１１１頁［Ｔ．ＬＥＲＯＵＸ
Ｆ．ＢＡＵＭＥ，ｅｔ．ａｌ．：１９８８ＩＮＴＥＲＮ
ＡＴＩＯＮＡＬ　　ＤＩＳＰＬＡＹＲＥＳＥＡＣＨ　　
ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ，ｐ　１　１　１−１１３７）。

このとき、各画素を形成する走査電極、信号電極には駆
動回路が１つずつ低抵抗で接続されている． 発明が解決しようとする課題 従来は、強誘電性液晶では階調を均一に表示するために
複数の絵素を用いているが、駆動回路が増えるのでコス
ト上昇になる。

ｉＩ８を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の液晶デバイスは、複
数の画素を形成する電極間に強誘電性液晶を挟持し、走
査電圧出力回路に低抵抗で接続される前記電極からなる
主電極と、主電極に供給される第１の電圧と他の電圧供
給源から供給される第２の電圧を分割する電圧分割手段
と、前記電圧分割手段を介して第３の電圧を供給される
上記電極からなる補助１ｔ極を有しており、前記補助電
極上の画素を選択する第１の走査と主電極上の画素を選
択する第２の走査を行うことにより、補助電極上の画素
と、主電極上の画素に表示を書き込める．補助電極上の
画素と主電極上の画素の組合せにより均一な中間調を、
駆動回路数を増やすことなく表示することができる． 作用 ある走査電圧出力回路ＣＩの出力電圧を■１とし、Ｃ１
に低抵抗で接続する主電極を５１とする．主電極Ｓ１に
隣接する補助電極＋４　１が、ＣＩと０１以外の電圧供
給源Ｃ２（出力電圧Ｖ２）に抵抗体等の電圧分割手段を
介して接続する．補助電極Ｈ　１に印加される電圧ｖｈ
１は、 Ｖｈｌ＝　（Ｖ２−Ｖ１）／ｋ＋Ｖ１ となる。ここでｋは分割比である． Ｃ２が走査電圧出力回路である場合、Ｃ１と０２を同電
位とし、同時に走査すると、補助電極Ｈ１もＣＩ，Ｃ２
と同時に選択電圧が印加されるので、補助電極上の画素
に表示を書き込める．Ｃ１に選択電圧が印加され、Ｃ２
に非選択電圧が印加されているときには、補助電極には
、選択電圧と非選択電圧の中間の電圧が印加され、補助
電極上の画素には選択電圧より小さい半選択電圧が印加
されるので、前記の半選択電圧がしきい値電圧より小さ
ければ補助電極上の画素の状態は変化しない．従って、
Ｃｌを単独で選択すれば、主電極上の画素のみを選択で
きる。

Ｃ２が走査電圧の振幅の中心電位ＶＩＣと同じ電位を持
つ定電圧源である場合は、補助電極には走査電圧をＶＩ
Ｃを中心に走査電圧の振幅を小さくした電圧が印加され
る。画素に印加される電圧を交流化するために、走査電
圧及び信号電圧はそれぞれの振幅の中心電位を対称点と
して交流化される。そのため、Ｃ２がＶＩＧの定電圧源
である場合、補助″ｌｉｔ極上の画素に印加される電圧
は主電極上の画素に印加される電圧より振幅を小さくし
た交流電圧が印加される．強誘電性液晶のしきい値電圧
はパルス幅が大きくなるほど小さくなるので、印加電圧
が小さくなる補助電極上の画素は、第１のパルス輻の長
い走査で表示を書き込む．このとき、印加電圧の大きい
主電極上の画素を全ての画素が応答してオン状態になる
．そこで、パルス幅の短い第２の走査を行なうと、主電
極上の画素には表示が書き込め、印加電圧の小さい補助
電極上の画素は第１の走査の状態が保たれる．このよう
にして、補助電極上の画素と、主電極上の画素に表示を
書き込むことができるので、それらを組み合わせて中間
調を表示できる，実施例 以下本発明の一実施例の液晶デバイスとその駆動法につ
いて、図面を参照しながら説明する．実施例１ 第１図は本発明の第１の実施例の液晶デバイスの平面図
である．液晶バネル１は上基Ｆｉ２と下基板３に挟まれ
た画素電極および液晶層から戒る．上基仮２上には列主
電極４ａ〜４ｄを設けている．同様に、下基板３上には
行主電極５ａ〜５ｃと主！極間に行補助電極６ａ，６ｂ
を設ける．第２図は第１図の液晶バネル１の断面図であ
るが、行及び列電極上には絶縁破壊防止用の誘電体薄膜
２０，２１、更にその上に、一酸化珪素を斜方蒸着して
形成した配向１Ｂ１２２．２３を設けている．配向膜２
２２３の間にカイラルスメクチノクＣ相を示すエステル
系の強誘電性液晶２４を挾んでいる。行主電極番よ走査
電圧出力回路に、列電極は１３号電圧出力回路に導電体
を介して接続されており、走査電圧ＸＩ−Ｘ３、信号電
圧Ｙｌ−Ｙ４を供給されている．行補助電極は抵抗体７
により、行主電極に接続されている，行主電極と行補助
電極、たとえば５ａと６ａ、５ｂと６ａの接続抵抗値は
１０ｋΩ以上なら出力波形の歪は小さく、表示を書き込
むことができた。第３図は行補助Ｔ１梅上の画素を返沢
する走査を表わす駆動波形図である。行主電極５ａから
５０に印加する走査電圧をＸ１〜Ｘ３に、そのとき行補
助電極６ａ．６ｂに印加される電圧をＸＩ，Ｘ２に、列
電極４ａに印加する信号電圧をＹ１に示す．また、各電
極の交差点上の阿素への印加電圧を、（ＸＩ，Ｙ１）．
（Ｘ２，Ｙ１）．（ＸＩ，Ｙ１）で表わしている。それ
ぞれの駆動波形は横軸に時間、縦軸に電圧を取っている
．走査が始まる前に、Ｙ１のパネル電圧２０で各画素に
パルス電圧２ｌを印加して各画素を黒表示にリセノ卜す
る．それから、走査線を２本ずつ順番に選択していく．
最初の選択期間Ｈ１では、ＸＩ，Ｘ２が選択電圧±ｖＯ
を取り．Ｘ３は非選択電圧±ＶＯ／ａ．．Ｙｌはオフ信
号電圧±２　Ｖ　Ｑ　／　ａとなっている．ただし、１
　／　ａはバイアス比である．つぎの選択朋間Ｈ２では
Ｘ２，Ｘ３が選択電圧を取り、Ｙｌはオン信号電圧Ｏｖ
ｏｌＬになっている．行補助電極への印加電圧は、隣接
主電極に等しい抵抗で接続されているので、 ｘ　ｉ＝　（Ｘｉ＋Ｘｉ＋１）／２ となる。

従って、例えばｘ２を見てみると、Ｘ２，Ｘ３の両方が
選択されている期間Ｈ２ではｘ２も選択電圧±ＶＱとな
り、Ｘ２，Ｘ３のどちらか一方が選択される｝１１，Ｈ
３には ｘ’ｌ＝±　（　Ｖ　Ｏ　＋　Ｖ　Ｏ　／　ａ　）　／
　２バイアス比を１／４とすると　　一±５／８ＶＯと
なる。

このとき、画素（ｘ２，Ｙ１）に印加される電圧は、Ｙ
ｌがオフ電圧であるＨｌでは、ｘ２−Ｙｌ−±（１＋１
／ａ）ＶＯ／２−｛±２　Ｖ　Ｏ　／　ａ　１ ＝±（１−３／ａ）ＶＯ／２ 一±１／８ＶＯ　　　　　　　・・・・・・（１）Ｙ１
がオン電圧を取るＨ３では ｘ２−Ｙ１＝±（１＋１／ａ）ＶＯ／２一±５／８ＶＯ
　　　　　　　・・・・・・（２）となる．従って、液
晶パネルのしきい｛ａ電圧ｖｔｈが±５／８ＶＯより大
きければ、Ｈ　２で書き込まれた表示は、Ｈ３では保た
れる。バイアス比が１／５のときは （２）は　＋６／１　ｏ　ｖＯ＝ｔ３／５　ｖＱとなり
、行主電極上のオフ画素に印加される電圧＋（１−２／
ａ）ＶＯと同じになり、より広い動作マージンを得るこ
とができる． 以上のように、行補助電極上の画素は第３図のように抵
抗体を介して接続する行主電極を同時に選択することで
表示を書き込むことができる．第３図の行補助電極上の
画素に表示を書き込む第１の走査を行なった後、行主電
極を１本ずつ選択する通常の走査を行なうと、行主電極
上の画素に表示を書き込める。また、行補助電極には（
１）、（２）式の電圧が印加されるので、第１の走査で
書き込まれた行補助電極上の表示は保たれる．このよう
に、本発明の液晶デバイスは駆動回路数を増やすことな
く複数の画素に表示を書き込んで階調表示を行なうこと
ができる。

実施例２ 本発明の第２の実施例の液晶デバイスの平面図を第４図
に示す．行補助電極２４は行主電極２５と定電圧源（こ
の場合アース）２６に抵抗体２７２８を介して接続され
ている．従って、行生電極への印加電圧Ｘｍを抵抗分割
した電圧が行補助電極に印加される．抵抗２７と２８の
抵抗値の比を２対ｌとしているので、行補助電極への印
加電圧Ｘｓは Ｘｓ＝Ｘｒｒ＋−２／３ となる。

一方、画素上の液晶しきい値電圧は、主電極上でも補助
電極上でも同じて第５図の特性図のようになる。第５図
は、横軸に印加電圧、縦軸に電圧除去後の安定状態での
透過光量を示している。パルス幅１（１６）マイクロ秒
のときは実線ａのように１８ボルトから２３ボルトで安
定状態が切り替わり、１５０マイクロ秒では、点線ｂの
ように１０ボルトから１５ボルトで切り替わっている．
そこで、第６図の駆動波形図のような駆動法により行補
助電極及び行主？ｉｌｔ極上の画素を駆動する．実線５
ｌは行電極に印加する電圧、破線５２はそのとき行補助
電極に印加される電圧、５３は列電極に印加する電圧、
５４及び破線５５はそれぞれ行主電極上、と行補助電極
上の画素に印加される電圧である。リセットパルス５０
ですべての画素をオフ状態にした後、第１の走査Ｆｌで
パルス輻１５０マイクロ秒で、行主電極の選択電圧５６
は±２４ボルト、非選択電圧５７は±６ボルト、列電極
のオフ電圧±８ボルトを印加する，このとき行主電極上
の画素には選択時に±２０ボルト以上の電圧がかかるの
ですべてオン状態になる．またこのとき、行補助電極に
は選択電圧５８が±１６ボルト、非選択電圧５９が±４
ボルトとなる．行補助電極上の選択画素に土１６ボルト
、半選択画素に±８ボルトの１／４バイアス走査が行な
われて、表示を書き込むことができる．そして、第２の
走査Ｆ２で、パルス幅１（１６）マイクロ秒で、行主電
極と列電極に選択電圧６０が±２４ボルトの１／４バイ
アス駆動を行なうと、行補助電極上の画素はパルス幅が
短いので応答せずＦｌの状態が保たれ、行主電極上の画
素のみに表示を書き込むことができる。

以上のように、抵抗体を介して行補助電極を走査電圧出
力回路（行主電極）と定電圧源に接続することにより、
駆動回路数を増やさずに複数の画素に明暗を書き込み、
階調表示できた．本実施例では、走査電圧が零電位を中
心とする交流であったので定電圧源を零電位として、補
助電極上の画素にも交流が印加されるようにした．しか
し、走査電圧の中心電圧が零電位でない場合は、定電圧
源は走査電圧の中心電位と等しくすれば良い．また、実
施例１，２では抵抗体により電圧を分割したが、電圧分
割手段は抵抗体に限らず、印加電圧が交流なのでコンデ
ンサーでもよいし、ダイオードリングを用いることもで
きる。また、電圧分割手段の形成法は簡単な方がコスト
を下げれるので、抵抗体を印刷の手法で形成するのが良
い。

本発明の液晶デバイスと駆動法を実現する駆動回路によ
り強誘電性液晶を用いた大表示容量で階調表示のできる
表示装置を構或できる。本発明の表示装置の構成図を第
７図に示す。第１または第２の実施例の液晶パネルと、
駆動回路３０から３７とから構威されている．タイミン
グ信号発生回路３０および走査順位カウント回路３６の
パルス信号を受けて走査回路３１は走査タイミング信号
を造る．第１の走査では２走査線同時選択し、第２の走
査ではｌ走査線ずつの選択を行なう，走査タイミング信
号を受けて走査電圧出力回路３２は、基準電圧発生回路
３３の電圧値を選択して走査を行なう．ディスプレイメ
モリー３４から信号電圧出力回路３５、走査が第１の時
は階調信号の下位ビットのデータを、走査が第２の時に
は、上位ビノトのデータが送られる。信号電圧出力回路
３５はディスプレイメモリー３４のデータに応して基準
電圧出力回路３３の電圧を選択し信号電圧を出力する． 補助電極を行電極側だけでなく、列電極側にも同様に設
け、走査方向を行電極と列電極で切り替えれば、補助画
素が増えて表示できる階調数が増す。第８図は走査方向
を切り替えることのできる本発明の液晶表示装置の横或
図である．電圧出力回路は走査側８０、信号側８１とも
同じ機能を持ち、基準電圧発生回路８２の電圧を選択す
る。基準電圧発生回路８２は、走査方向選択回路８３の
信号により、出力電圧を切り替える。同様に、ディスプ
レイメモリー３４と走査回路３１の出力方向はスイッチ
８４により、走査方向選択回路８３の信号に応して切り
替えられ、それぞれの出力はラインメモリー８５．８６
に送られる．ラインメモリーの内容に応じて電圧出力回
路が電圧を選択し、走査電圧および信号電圧を出力する
．発明の効果 本発明の液晶デバイスは、強誘電性液晶を液晶層に持つ
液晶デバイスにおいて、電圧出力回路に定抵抗で接続さ
れた従来の画素電極である主電極に、電圧分割手段を介
して補助電極を接続し、所定の駆動法を適用することに
より、駆動回路を増やすことなく従来より多くの画素に
表示を書き込むことができる。これにより、強誘電性液
晶を用いた大容量階調表示が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の実施例ｌの液晶デバイスの平
面図と断面図、第３図は本発明の液晶デバイスの駆動法
の波形図、第４図は本発明の実施例２の液晶デバイスの
平面図、第５図は本発明の実施例２の液晶デバイスの特
性図、第６図は本発明の実ａ例２の液晶デバイスの駆動
波形図、第７図、第８−は本発明の液晶表ホ装ｆＧ横成
閃、第９図、第１０図は強誘電性液晶分９の模式図友び
平面図である． ｌ・・・・・・液晶パネル、４ａ〜４ｄ・・・・・・列
電極、５ａ〜５ｃ・・・・・・行主電極、６ａ〜６ｂ・
・・・・・行補助電極、７・・・・・・抵抗体、Ｘ１〜
Ｘ３・・・・・・走査電圧、Ｙｌ−Ｙ４・・・・・・信
号電極、ｘｌ〜Ｘ２・・・・・・行補助電極への印加電
圧波形、２４・・・・・・行補助電極、２５・・・・・
・行主電極、２６・・・・・・アース、２７．２８・・
・・・・抵抗体、Ｆ１・・・・・・第１１１査、Ｆ２・
・・・・・第２走査、５】・・・・・行主電極一，の印
加電圧、５２・・・・−・行補助電極への印加電圧、５
３・・・・・列電極への印加電圧、５０・・・・・・リ
セソトバルス、５４・・・・・・行主電極上の画素への
印加電圧、５５・・・・・・行補助電極上の画素への印
加電圧、５６．５８・・・・・・選択走査電圧、３１・
・・・・・走査回路、３２・・・・・・走査電圧出力回
路、３３・・・・・・基準電圧発生回路、３４・・・・
・・ディスプレイメモリー、３５・・・・・・信号電圧
出力回路、３Ｇ・・・・・・走査順位カウント回路、８
３・・・・・・走査方向選ＩＲＩｉｌＪ路。 第 二１１ 図 第 ４ 図 第 ５ 図 電 圧 第 ６ 図 第 ７ 図 第 ８ 図 ＣＱ） ９０−一一漉轟秦羊 ９２一　上基板 ９３−−−７基板 （ｂ） （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）複数の画素を形成する電極間に強誘電性液晶を挟
   持し、走査電圧出力回路に低抵抗で接続される前記電極
   からなる主電極と、主電極に供給される第１の電圧と他
   の電圧供給源から供給される第２の電圧を分割する電圧
   分割手段と、前記電圧分割手段を介して第３の電圧を供
   給される上記電極からなる補助電極を有することを特徴
   とする液晶デバイス。（２）第１の電圧を供給する第１
   の走査電圧出力回路以外の第２の走査電圧出力回路によ
   り第２の電圧が供給され、第３の電圧が第１の電圧と第
   ２の電圧の中間の電圧である請求項（１）記載の液晶デ
   バイス。 （３）第１の電圧の振幅の中心電位と同じ電位を持つ定
   電圧源から第２の電圧が供給される請求項（１）記載の
   液晶デバイス。 （４）電圧分割手段が抵抗体である請求項（２）又は（
   ３）記載の液晶デバイス。 （５）抵抗体を介して流れる電流が走査電圧出力回路の
   最大出力電流より十分小さい請求項（４）記載の液晶デ
   バイス。 （６）抵抗体の抵抗値が１０ｋΩ以上の請求項（５）記
   載の液晶デバイス。 （７）抵抗体が印刷により形成された請求項（６）記載
   の液晶デバイス。 （８）強誘電性液晶が列電極と行電極に挟持され、列電
   極と行電極のいずれも補助電極を含む請求項（１）記載
   の液晶デバイス。 （９）複数の画素を形成する電極間に強誘電性液晶を挟
   持し、走査電圧出力回路に低抵抗で接続される前記電極
   からなる主電極と、主電極に供給される第１の電圧と他
   の電圧供給源から供給される第２の電圧を分割する電圧
   分割手段と、前記電圧分割手段を介して第３の電圧を供
   給される上記電極からなる補助電極を有する液晶デバイ
   スの駆動法において、前記補助電極上の画素を選択する
   第１の走査と主電極上の画素を選択する第２の走査を行
   うことを特徴とする液晶デバイスの駆動法。 （１０）第１の電圧を供給する第１の走査電圧出力回路
   以外の第２の走査電圧出力回路により第２の電圧が供給
   され、第３の電圧が第１の電圧と第２の電圧の中間の電
   圧であり、前記第１と第２走査電圧出力回路に同時に選
   択電圧を印加して補助電極上の画素を選択する第１の走
   査と、前記第１及び第２の走査電圧出力回路を１つずつ
   選択して主電極上の画素を選択する第２の走査を行う請
   求項（９）記載の液晶デバイスの駆動法。 （１１）補助電極上の画素を選択する電圧と非選択期間
   に画素に印加されるバイアス電圧との比が５対１である
   請求項（１０）の記載の液晶デバイスの駆動法。 （１２）第１の電圧の振幅の中心電位と同じ電位を持つ
   定電圧源から第２の電圧が供給され、第１の走査で補助
   電極上の画素を選択する電圧のパルス幅の方が、第２の
   走査で主電極上の画素を選択する電圧のパルス幅より長
   い請求項（９）記載の液晶デバイスの駆動法。 （１３）列電極の電極の印加電圧を、第１の走査では補
   助電極上の画素で所定のバイアス比に成るように設定し
   、第２の走査では主電極上の画素で前記所定のバイアス
   比に成るように設定する請求項（１２）記載の液晶デバ
   イスの駆動法。 （１４）強誘電性液晶が列電極と行電極に挟持され、列
   電極と行電極のいずれも補助電極を含み、列電極に含ま
   れる補助電極上の絵素を選択するときは列電極を走査し
   、行電極に含まれる補助電極上の画素を選択するときは
   行電極を走査する請求項（９）記載の液晶デバイスの駆
   動法。 （１５）走査順位カウント回路を具備する請求項（９）
   の駆動回路と、請求項（１）の液晶デバイスからなる液
   晶表示装置。 （１６）走査方向選択回路を具備する駆動回路と、列電
   極と行電極の両方に補助電極を含む液晶デバイスとから
   成る請求項（１５）記載の液晶表示装置。