JPH03243915A - Liquid crystal light valve - Google Patents

Liquid crystal light valve

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JPH03243915A
JPH03243915A JP3981190A JP3981190A JPH03243915A JP H03243915 A JPH03243915 A JP H03243915A JP 3981190 A JP3981190 A JP 3981190A JP 3981190 A JP3981190 A JP 3981190A JP H03243915 A JPH03243915 A JP H03243915A
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Abstract

PURPOSE:To prevent the decay of a luminance level by providing an active element for impressing a voltage by each picture element onto a ferroelectric liquid crystal element and driving the element and a means for impressing the voltage to the ferroelectric liquid crystal element through this element in such a way that this means are alternately impressed with writing signals and non-display signals at specified cycles and specified periods. CONSTITUTION:A tantalum oxide film 12 is formed on a glass substrate 10 for a liquid crystal having a transparent conductive film 11 and further an oriented film 13 is formed. Thin-film transistors consisting of gate electrodes 17, gate insulating films 18, source electrodes 20, drain electrodes 22, and a-Si semiconductor layers 19 and electrodes 16 for display connected thereto are disposed on another substrate 22. The tantalum oxide film 15 is disposed thereon in order to provide the channel protection of the TR parts and further, an oriented film 14 for the liquid crystal is formed thereon. Writing signals and non-display signals are alternately impressed at specified cycles and specified periods by the voltage impressing means. The transmittance of a specified quantity for the given signals is obtd. over a long period of time without the decay of the luminance in this way. Since the response speed is high, the follow-up characteristic is good and the images of good sharpness are obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、高速応答でかつ無限階調が可能な液晶ライト
バルブ装置に関し、特に液晶テレビやアナログ液晶シャ
ッターアレーに通用可能なものに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a liquid crystal light valve device that is capable of high-speed response and infinite gradation, and particularly relates to one that can be used in liquid crystal televisions and analog liquid crystal shutter arrays.

[従来技術および発明が解決しようとする課題]液晶テ
レビに関する技術では、従来、屡膜トランジスタ(以下
、TPTと略す)とツィステッドネマチック(以下、T
Nと略す)方式を組合せたT F T/T N方式が主
流であり、これに関する特許出願も非常に多い。この理
由としては、■この方式の駆動条件がTV信号とのマツ
チング性が良く、全温度範囲にて、30Hz又は60H
z駆動が可能である、 ■駆ll]電圧に対する液晶セルの透過率特性(■−T
特性)が比較的なだらかなために、テレビに必須な中間
調表示が容易である、 という利点を有することが挙げられる。
[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention] Conventionally, in the technology related to liquid crystal televisions, thick film transistors (hereinafter abbreviated as TPT) and twisted nematics (hereinafter abbreviated as TPT) have been used.
The mainstream is the TFT/TN method, which is a combination of the two methods (abbreviated as "N"), and there are a large number of patent applications related to this method. The reason for this is: - The driving conditions of this method have good matching with TV signals, and the driving conditions of this method are 30Hz or 60Hz over the entire temperature range.
Transmittance characteristics of liquid crystal cell against voltage (■-T
One advantage of this is that because the characteristics (characteristics) are relatively smooth, it is easy to display halftones, which is essential for televisions.

一方、TN方式の応答速度、特に立上り速度tONにつ
いては次の関係がある。
On the other hand, the following relationship exists regarding the response speed of the TN system, particularly the rise speed tON.

ここて、△ε、誘電率異方性、VOP  印加電圧η、
粘性係数  、Vth二閾値電圧 したがって、立上り速度上〇は、印加電圧V。Pによっ
て大きく変化し、低電圧の時はより遅くなることが容易
に推察できる。しかるに、TPT/丁N方式では、中間
調を得るために低電圧領域を用いるため、必然的に応答
速度が遅くなるという欠点を持っている。例えば、低粘
性液晶組成物であるZLI−195715(E、メルク
社製)のケースを表1に示す。
Here, △ε, dielectric anisotropy, VOP applied voltage η,
Viscosity coefficient, Vth, two threshold voltages. Therefore, the rising speed is the applied voltage V. It can be easily inferred that it changes greatly depending on P, and becomes slower at low voltage. However, the TPT/N method uses a low voltage region to obtain halftones, so it has the disadvantage that the response speed is inevitably slow. For example, Table 1 shows the case of ZLI-195715 (E, manufactured by Merck & Co., Ltd.), which is a low viscosity liquid crystal composition.

表1.TN方式応答速度の例 特にテレビの場合、本来ならは1フレーム33m5又は
17m5以内で所望の画像が出ることが要求されるが、
表1て示されるように、特に中間調を得る電圧では数フ
レーム〜10フレーム分の時間を要している。よってこ
の分だけ、肉眼での画像の切替わりが遅く感しられ、あ
るいは色再限の追随性が悪くなることなどが視感上問題
となっていた。またTN方式に関しては、応答速度を改
善するのに、液晶材料の粘性係数を下げることや、セル
ギャップを小さくすることが有効である。しかし、いず
れも種々の制約の中で表1程度のレベルが現実上、応答
速度の下限であると思われるため、T F T/T N
方式で応答速度を改善できる可能性は小さいと考えられ
ている。
Table 1. Example of TN system response speed In the case of television in particular, it is originally required that the desired image be displayed within one frame of 33m5 or 17m5.
As shown in Table 1, it takes several frames to 10 frames, especially at voltages to obtain halftones. Therefore, this has caused problems in terms of visual perception, such as a slowness in image switching to the naked eye or poor tracking of color relimiting. Regarding the TN system, lowering the viscosity coefficient of the liquid crystal material and reducing the cell gap are effective in improving the response speed. However, in all cases, the level shown in Table 1 seems to be the lower limit of the response speed within various constraints, so T F T/T N
It is thought that the possibility that response speed can be improved by this method is small.

一方、液晶シャッターアレーに関しては、処理枚数増大
の要請から同様に高速応答が要求されている。このため
、応答速度が数ミリ秒(ms)以下の二周波駆動方式が
既に実用化されており、また双安定性強誘電性液晶をT
PT駆動したものもいくつか試作発表されている。しか
しながら、前者は高周波駆動と低周波駆動間の切替えで
、また後者はFLCの2つの安定状態のみを使って、オ
ン・オフさせているために、いずれも中間調が出せない
という欠点があった。よって近年アナログ液晶シャッタ
ーが望まれているが、これら2方式では原理上対処する
のがむずかしい状況であつた。
On the other hand, regarding liquid crystal shutter arrays, high-speed response is similarly required due to the need to increase the number of sheets to be processed. For this reason, a dual-frequency drive system with a response speed of several milliseconds (ms) or less has already been put into practical use, and a bistable ferroelectric liquid crystal
Several prototypes of PT-driven models have also been announced. However, because the former switches between high-frequency drive and low-frequency drive, and the latter uses only two stable states of the FLC to turn on and off, both have the disadvantage that they cannot produce intermediate tones. . Therefore, although analog liquid crystal shutters have been desired in recent years, it has been difficult in principle to deal with the situation with these two methods.

他方、TPT/FLCの組合せによって中間調を得る試
みとして、フィリップス(Ph1lips)社によって
提案された、画素電極へ注入する電荷量をコントロール
することによりドメイン反転する面積を変化させるとい
うドメイン変調方式がある(特開昭63−249897
)。しかし、この方式では双安定FLCを使用している
ため、必ず黒リセット処置が必須であり、特にテレビ駆
動の場合、信号処理が繁雑になるという点や、微少画素
になった時、白に反転した最少ドメインサイズの大きさ
によって使える階調レベルが決まってしまうという欠点
を有していた。
On the other hand, as an attempt to obtain halftones by combining TPT/FLC, there is a domain modulation method proposed by Phlips that changes the domain inversion area by controlling the amount of charge injected into the pixel electrode. (Unexamined Japanese Patent Publication No. 63-249897
). However, since this method uses a bistable FLC, a black reset is always required, and especially when driving a TV, the signal processing becomes complicated, and when the pixels become very small, they change to white. This method has the disadvantage that the usable gradation level is determined by the minimum domain size.

さらにTFT/FLC方式による別な試みとして、ら旋
ピッチを持ったFLCを用い、ら旋を巻いた散乱状態と
電圧印加による透明状態をスイッチングさせるという方
式も提案されている(P。
Furthermore, as another attempt using the TFT/FLC method, a method has been proposed in which an FLC with a helical pitch is used to switch between a scattering state in which the spiral is wound and a transparent state by applying a voltage (P.

174、Japan Display ’89 (19
89)) 、しかしこの方法も、ら旋を巻く時とほどく
時の電圧が異なるために、V−T特性にヒステリシスが
生じるという欠点が存在する。
174, Japan Display '89 (19
89)) However, this method also has the drawback that hysteresis occurs in the V-T characteristic because the voltages used when winding and unwinding the spiral are different.

方、クラーク及びラガウオールらによって提案された表
面安定化FLC素子(SSFLC素子と略す、特開昭5
6−107216又はUSP4.367.924参照)
は安定な配向状態が2状態ある双安定なFLC素子であ
る。そして、この双安定FLCセルでは電圧印加によっ
て反対の状態に反転してしまうために、中間段階ての表
示は前述のフィリップス社の例の様なドメイン階調方式
を除いて不可能てあった。しかしなから、本発明者は、
例えば上下基板を非対称な配向処理を施すことによって
単安定モノドメインFLCセルが得られ、そして、この
セルに自発分極のダイポルが反転する様にDC電圧をか
けると、その電圧によって分子軸か一定の位置まて回転
するという現象を発見した。これによれば、分子軸の回
転の過程でドメインの反転は全く起こらないため、完全
な中間調を得る事が可能である。たたし、単安定ては書
込みパルスが終るとすぐに元の状態に戻ってしまうため
、そのままては実際のパネルて絵を出す事は不可能であ
るため、例えば薄膜トランジスタ(TPT)の様なアク
ティブ型スイッチング素子と組合せることによって、あ
る時間適当なりC電界を創生し、所望の画像が得られる
。すなわちこの技術は、安定な配向状態が1つしか存在
しない強誘電性液晶素子(以下、これを単安定FLC素
子という)に、所定の電圧が印加されるとFLC分子の
分子軸が第4図に示す如くその電圧に応じて変化し、電
圧が除去されると、自らの配向力、によって元の安定状
態に戻るという新しい原理に基づいている。
On the other hand, a surface-stabilized FLC device (abbreviated as SSFLC device) proposed by Clark and Ragawal et al.
6-107216 or USP 4.367.924)
is a bistable FLC element with two stable orientation states. Since this bistable FLC cell is reversed to the opposite state by voltage application, it has been impossible to display intermediate levels except in the domain gradation method as in the example of Philips. However, the inventor
For example, a monostable monodomain FLC cell can be obtained by asymmetrically aligning the upper and lower substrates, and if a DC voltage is applied to this cell so that the spontaneous polarization dipole is reversed, the voltage will cause the molecular axis to become fixed. I discovered a phenomenon where the position rotates. According to this method, no inversion of domains occurs during the rotation of the molecular axis, making it possible to obtain perfect halftones. However, monostables return to their original state as soon as the write pulse ends, so it is impossible to produce an image on an actual panel, so monostables such as thin film transistors (TPTs) By combining it with an active switching element, an appropriate C electric field can be created for a certain period of time, and a desired image can be obtained. In other words, in this technology, when a predetermined voltage is applied to a ferroelectric liquid crystal element that has only one stable orientation state (hereinafter referred to as a monostable FLC element), the molecular axes of FLC molecules change as shown in Figure 4. It is based on a new principle that changes depending on the voltage as shown in Figure 2, and returns to the original stable state by its own alignment force when the voltage is removed.

この技術をさらに詳述する。This technique will be explained in further detail.

第1図は、この技術に係る液晶ライトバルブ装置の液晶
セルの断面図である。この液晶セルにおいては、透明導
電11i11を備えたく夜具用ガラス基板10に、上下
電極間のショート防止のために600人の厚さの五酸化
タンタル(Ta205)膜12かRFスパッタ7去で形
成され、更にポリイミド(例えは日産化学株製5E−1
00(商品名))を厚さが約50人となるようにスピン
ナー塗布し、焼成することにより配向膜13が形成され
ている。配向膜13には、焼成後、常沃に従いラビング
処理を施しである。
FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal cell of a liquid crystal light valve device according to this technique. In this liquid crystal cell, a tantalum pentoxide (Ta205) film 12 with a thickness of 600 mm is formed by RF sputtering on a nightwear glass substrate 10 having a transparent conductor 11i11 to prevent short circuit between the upper and lower electrodes. , and further polyimide (for example, 5E-1 manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.
00 (trade name)) to a thickness of approximately 50 mm using a spinner, and baking, the alignment film 13 is formed. After firing, the alignment film 13 is subjected to a rubbing treatment according to the conventional method.

他方の基板22上には、ケート電極17、ゲート絶縁膜
18、ソース電極20、ドレイン電極21及びa−Si
半導体層19より成る薄膜トランジスタと、これに接続
された表示用電8i16が配置されている。そしてこの
上に、トランジスタ部のチャネル保護の目的で五酸化タ
ンタル1IN15を配し、更にこの上にポリイミド(日
立化成■LQ−1802)を厚さが約50人となるよう
にスピンナーにて塗布し、焼成することによって液晶用
配向膜14を形成しである。液晶用配向fJ@zsには
、焼成後、常法にてラビング処理を施しである。セルギ
ャップは粒径約1.7μmのスペーサー23を配して保
持している。
On the other substrate 22, a gate electrode 17, a gate insulating film 18, a source electrode 20, a drain electrode 21, and an a-Si
A thin film transistor made of a semiconductor layer 19 and a display electrode 8i16 connected thereto are arranged. Then, on top of this, tantalum pentoxide 1IN15 was placed for the purpose of protecting the channel of the transistor section, and then polyimide (Hitachi Chemical LQ-1802) was applied using a spinner to a thickness of about 50 mm. The liquid crystal alignment film 14 is formed by firing. After firing, the liquid crystal orientation fJ@zs was subjected to a rubbing treatment using a conventional method. The cell gap is maintained by disposing spacers 23 having a particle size of about 1.7 μm.

第2図は、この液晶セル(表示パネル)25を用いた本
実施例の液晶ライトバルブ装置の平面図である。ここで
、S1〜S0は映像信号サンプルホールド回路26から
のソース線、Gl〜G、lは垂直走査回路27からのゲ
ート線である。
FIG. 2 is a plan view of the liquid crystal light valve device of this embodiment using this liquid crystal cell (display panel) 25. Here, S1 to S0 are source lines from the video signal sample and hold circuit 26, and Gl to G, l are gate lines from the vertical scanning circuit 27.

液晶セル25には、l:、Merck社製強誘電性凍晶
ZLI−4139を、アイソトロピック(l5otro
pjc)を示す7品度で真空7主人し、約1時間かけて
室7品に戻すことにより配置しである。
In the liquid crystal cell 25, a ferroelectric cryo-crystal ZLI-4139 manufactured by Merck is used in an isotropic (l5otro) manner.
At a grade of 7 showing pjc), place the sample in vacuum 7 and return to the chamber for about 1 hour.

この液晶の物性値は以下の通りである(カタログより)
The physical properties of this liquid crystal are as follows (from the catalog)
.

Ps  (20℃)=13.8  (nC7cm2 )
このように配置された液晶の配向性は良く、TPTを持
たないテストセルでの特性は、完全に単安定であること
が確認されている。つまり、第3図に示すように、単発
のパルス電圧31の印加に対し、光学応答32は十分で
あり明るくなるが、パルスが終るとまた元の状態に戻る
Ps (20℃)=13.8 (nC7cm2)
It has been confirmed that the alignment of the liquid crystal arranged in this manner is good, and that the characteristics in a test cell without TPT are completely monostable. That is, as shown in FIG. 3, when a single pulse voltage 31 is applied, the optical response 32 is sufficient and becomes bright, but when the pulse ends, it returns to its original state.

第4図は、この装置における駆動波形の一例を示す。こ
の例ではゲートパルス■。がオンしている間に、情報信
号VOpがTPTを通してセルに充電される。この電圧
は液晶層の抵抗などによってデイケイ(decay)す
るが、これに応じて液晶分子軸が動いて光が透過し、そ
して情報信号V。、がOボルトになると再び光は閉ざさ
れる。
FIG. 4 shows an example of a drive waveform in this device. In this example, the gate pulse ■. While on, the information signal VOp charges the cell through the TPT. This voltage decays due to the resistance of the liquid crystal layer, and the liquid crystal molecular axes move accordingly, allowing light to pass through and generate an information signal V. When , becomes O volts, the light is shut off again.

第5図は、電圧をかけない安定な配向状態におけるFL
Cと偏光子との関係を示す説明図である。偏光子Pと検
光子Aの偏光軸をそれぞれ直交させ、かつ安定状態の分
子方向と偏光子Pの方向とを一致させると、電圧なし又
は負の時に黒状態が得られる。次に正電圧をかけると、
その電圧に応じて破線で示す任意の位置まて成品分子が
スムーズに動き、偏光による複屈折を生じて光が透過す
る。
Figure 5 shows the FL in a stable orientation state with no voltage applied.
It is an explanatory view showing the relationship between C and a polarizer. If the polarization axes of the polarizer P and the analyzer A are orthogonal to each other, and the molecular direction in a stable state matches the direction of the polarizer P, a black state is obtained when there is no voltage or a negative voltage. Next, when a positive voltage is applied,
In response to the voltage, the product molecules move smoothly to the arbitrary position indicated by the broken line, causing birefringence due to polarization and allowing light to pass through.

この中間透過率を示す範囲においては、いかなるドメイ
ンの反転も起こっておらず、完全な中間調が得られるこ
とがわかる。また印加電圧をゼロにすると、元々の配向
状態が単安定のため数ミリ秒以下の時間で安定状態であ
る黒に戻ってしまう。また、複屈折セルでの絶対透過率
Tは次式で与えられる。
It can be seen that in the range exhibiting this intermediate transmittance, no domain inversion occurs and a complete intermediate tone is obtained. Furthermore, when the applied voltage is reduced to zero, the original orientation state is monostable and returns to the stable black state in a few milliseconds or less. Further, the absolute transmittance T in the birefringent cell is given by the following equation.

T=sin22θ・5in2(””””)ここで、θ:
開き角(第5図番) ” T ”r S  1  n 22 θこの例での最
大透過率を得た点での開き角θは36°であったので、
種晶部分での絶対透過率T′は下式より約90%である
ことがわかる。
T=sin22θ・5in2(””””)where, θ:
Opening angle (Figure 5) ``T''r S 1 n 22 θ In this example, the opening angle θ at the point where the maximum transmittance was obtained was 36°, so
It can be seen from the equation below that the absolute transmittance T' in the seed crystal portion is about 90%.

T′=sin2 (2X36°)=0.905また、黒
状態は負の電圧印加によっても開き角がよりマイナス側
に広がらない。この様な配向状態をユニホーム配向と呼
んでいる。
T'=sin2 (2×36°)=0.905 Furthermore, in the black state, the opening angle does not expand further to the negative side even when a negative voltage is applied. Such an orientation state is called uniform orientation.

[発明が解決しようとする課題] ところが、ここで大きな問題が発生した。[Problem to be solved by the invention] However, a big problem arose here.

それは第4図に示した波形で駆動すると、最初に到達し
た輝度レベルが大きくデイケイしてしまう事である。第
6図はこの様子を示しす。
The problem is that when driving with the waveform shown in FIG. 4, the luminance level that is initially reached will greatly decay. Figure 6 shows this situation.

第4図と同様の駆動波形をある瞬間から、同図(a)に
示すように、この場合正電圧VLCのみを液晶セル部分
に印加すると、同図(、b)に示す輝度のデイケイが生
じることがわかった。
If the same driving waveform as shown in Fig. 4 is applied from a certain moment to the liquid crystal cell part as shown in Fig. 4 (a), in this case, if only the positive voltage VLC is applied to the liquid crystal cell part, the luminance decay shown in Fig. 4 (, b) will occur. I understand.

この理由は第1図に示した透明電極上のパッシベーショ
ン膜がDC電圧をカットするためであり、また液晶層の
電気抵抗によって液晶層電圧がデイケイする事によるも
のである。
The reason for this is that the passivation film on the transparent electrode shown in FIG. 1 cuts the DC voltage, and the liquid crystal layer voltage decays due to the electrical resistance of the liquid crystal layer.

後者は液晶中のイオンの作用であり、等偏口路からの考
察では、液晶層の純度アップにより、電気抵抗を上げれ
ば、前述のデイケイ速度を遅くすることも可能である。
The latter is due to the action of ions in the liquid crystal, and from the perspective of an equidiscretion path, it is possible to slow down the decay speed described above by increasing the electrical resistance by increasing the purity of the liquid crystal layer.

しかしながら、本例に用いた液晶の体積値を測定した所
P Lc与1 xl Q l 1(0cm)であって十
分に高い電気化学的純度であり、これ以上の飛躍的な純
度アップは望めない状況であった。
However, the volume value of the liquid crystal used in this example was measured to be P Lc 1 xl Q l 1 (0 cm), which is a sufficiently high electrochemical purity, and no further dramatic increase in purity can be expected. It was the situation.

また、第1図に示す表示電極上のパッシベーション11
12又は15をなくせば(等偏口路上からも)実験上も
デイケイ速度を遅くする事が可能であるが、仮に液晶テ
レビを考えた時、数時間以上も自画像が表示される事も
ある訳で、本件の問題点は液晶セル側で処理できる問題
ではないと考えた。
Moreover, the passivation 11 on the display electrode shown in FIG.
Experimentally, it is possible to slow down the decay speed by eliminating 12 or 15 (from the perspective of uniformity), but if we consider an LCD TV, the self-portrait may be displayed for several hours or more. So, I thought that the problem in this case was not something that could be handled on the liquid crystal cell side.

よって本発明の目的は、駆動上の対策で上記問題点を解
決することにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems by taking measures regarding driving.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため本発明の液晶ライトバルブ装置
は、対向する一組の基板、この基板間に配置され電圧無
印加時の配向の安定状態が1状態のみであるように配向
された強誘電性液晶素子、少なくとも一方の基板に配置
され強誘電性液晶素子に画素ごとに電圧を印加して駆動
するためのアクティブ素子、および、このアクティブ素
子を通して強誘電性液晶素子に電圧を印加する手段を備
え、この電圧印加手段によって、書込み信号と非表示信
号とを一定周期かつ一定期間で交互に印加するようにし
ている。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the liquid crystal light valve device of the present invention includes a pair of opposing substrates, and is arranged between the substrates and has only one stable alignment state when no voltage is applied. a ferroelectric liquid crystal element oriented so that the ferroelectric liquid crystal element is oriented to A means for applying a voltage to the liquid crystal element is provided, and the voltage applying means alternately applies a write signal and a non-display signal at a constant cycle and for a constant period.

非表示信号は例えば、接地電位であり、あるいは書込み
信号と極性が異なる電位である。
The non-display signal is, for example, a ground potential or a potential with a different polarity from the write signal.

そして、例えば、強誘電性液晶と偏光子との関係が電圧
無印加時において画素が黒になるような関係にある場合
、書込み信号印加時は画素が白となり、非表示信号印加
時は黒となる。
For example, if the relationship between the ferroelectric liquid crystal and the polarizer is such that the pixel becomes black when no voltage is applied, the pixel becomes white when a write signal is applied, and becomes black when a non-display signal is applied. Become.

また、書込み信号の電圧および期間を変化させることに
よって光の透過率が変化される。
Furthermore, the light transmittance is changed by changing the voltage and period of the write signal.

[作用] 第7図は本発明による好ましい駆動波形の一例を示す。[Effect] FIG. 7 shows an example of a preferred drive waveform according to the present invention.

すなわち、一定周期でTPTのゲート電圧V。がオンす
るが、そのタイミングに合せて寸青報信号電圧V。Pか
接地電圧GND (非表示信号)と+■。P(書込み信
号)の間の電圧を情報量に応して交互に印加する。この
場合、液晶が単安定FLCなので、接地電位GNDにな
った時は元の安定状態つまり偏光板との関係て黒になる
ため白黒交互駆動となる。白黒交互のため、時間平均て
みたパネルの透過率は1/2になるか、前述の様な輝度
レベルのデイケイは生しない。
In other words, the TPT gate voltage V at a constant period. is turned on, and at the same time the blue light signal voltage V is turned on. P or ground voltage GND (hidden signal) and +■. A voltage between P (write signal) is applied alternately depending on the amount of information. In this case, since the liquid crystal is a monostable FLC, when it reaches the ground potential GND, it returns to its original stable state, that is, becomes black in relation to the polarizing plate, resulting in black and white alternate driving. Because black and white are alternated, the time-averaged transmittance of the panel is reduced to 1/2, or the brightness level decay as described above does not occur.

[実施例] 実施例1 第1図および第2図に示したTFT付単安定FLCパネ
ルを第7図に示した駆動波形で白黒交互駆動を行なう時
の実施例を示す。
[Example] Example 1 An example will be described in which the monostable FLC panel with TFT shown in FIGS. 1 and 2 is driven alternately in black and white with the drive waveform shown in FIG. 7.

この単安定FLCパネルのビット数は走査線240本、
情報線480本であり、これを通常のNTSCテレビ信
号を用°い、表2に示すタイミングてパネルを駆動する
The bit number of this monostable FLC panel is 240 scanning lines,
There are 480 information lines, and the panel is driven using normal NTSC television signals at the timings shown in Table 2.

表2 これによって各ビットは+VOP−GND−+Vop・
・・という様に交互に第7図と同様のゲート信号V。(
信号ゲートパルス時間が63μs、+Vop(max)
 与5V)が入力され、各画素は白黒交互駆動となる。
Table 2 As a result, each bit becomes +VOP-GND-+Vop・
. . . The gate signal V similar to that shown in FIG. 7 is alternately applied. (
Signal gate pulse time is 63μs, +Vop (max)
5V) is input, and each pixel is driven alternately between black and white.

この時のV−Tカーブを第8図に示したが、この特性は
TFT/THのそれに近いものである。この場合、白黒
交互のため、時間平均でみたパネルの透過率は1/2に
なるが、前述の様な輝度レベルのデイケイは観察されな
かった。
The VT curve at this time is shown in FIG. 8, and this characteristic is close to that of TFT/TH. In this case, since black and white were alternated, the time-averaged transmittance of the panel was reduced to 1/2, but no luminance level decay was observed as described above.

また、各画素ての輝度立上り/立下り時間は、いずれの
電圧でも2mS以下であり、インターレース駆動の時間
に比べて十分小さいため、従来のTPT/TN方式のも
のに比べてスクロール画面や動きの速い映像あるいは常
に情報が変化している画像の輪郭が鮮明になった。
In addition, the brightness rise/fall time of each pixel is less than 2 mS at any voltage, which is sufficiently small compared to the time of interlaced drive, so scrolling screens and movement are less The outlines of fast-moving images or images with constantly changing information have become clearer.

実施例2 さらに、本発明に基づく好ましい駆動波形の例を第9図
に示す。実施例1と異なるのは、第9図に示すV。、が
マイナス側にも振れている事であって、これは通常のT
 F T/T N方式の駆動波形と全く同じである。よ
って電源はプラスとマイナスの2系統必要とするが、T
FT/TN方式との互換性を取る意味では有効な方法で
ある。本例でも前例と同じく輝度のデイケイはみられな
い。
Embodiment 2 Furthermore, an example of a preferable drive waveform based on the present invention is shown in FIG. The difference from Example 1 is V shown in FIG. , is also swinging to the negative side, which is normal T
This is exactly the same as the drive waveform of the F T/T N method. Therefore, two power systems are required, one positive and one negative, but T
This is an effective method in terms of ensuring compatibility with the FT/TN system. In this example, as in the previous example, no luminance decay is observed.

去」u4主 本発明の液晶ライトバルブ装置を液晶シャッターアレー
に応用した例を第10図に示す。
FIG. 10 shows an example in which the liquid crystal light valve device of the present invention is applied to a liquid crystal shutter array.

シャッターアレ一部分の基本セル構成は、第1図と同じ
であり、シャッター窓に対応した位置に透明電極91が
配置されている。この透明電極の両側には、ゲート線G
A、GBとで制御される一対の薄[(TPT)トランジ
スタ92及び93があり、更に情報入力端には、ゲート
線01〜G16によって各々制御されている256個の
TFT群94が、256木のソース線S、〜S2,6と
それぞれ独立に接続されている。
The basic cell configuration of a portion of the shutter array is the same as that shown in FIG. 1, and a transparent electrode 91 is arranged at a position corresponding to the shutter window. Gate lines G are placed on both sides of this transparent electrode.
There are a pair of TPT transistors 92 and 93 controlled by gate lines A and GB, and furthermore, at the information input terminal, there is a group of 256 TFTs 94 controlled by gate lines 01 to G16, respectively. are independently connected to the source lines S, -S2, 6, respectively.

以下、第10図及びゲート線のタイミングを示す第11
図を用いて、この4096個のシャッター窓開口部を持
つ液晶シャッターアレーモジュールの例を説明する。
Below, Figure 10 and Figure 11 showing the gate line timing are shown.
An example of a liquid crystal shutter array module having 4096 shutter window openings will be explained with reference to the drawings.

シリアルに伝送されてくる情報信号のうち、窓1〜25
6に相当する時間G1をオンする事によって、窓電極9
1による第1〜256番目まで窓の信号がコンデンサに
充電され、次に同様に62をオンして第257〜512
番目というように、以下同様に4096まての情報をコ
ンデンサ95に充電した後、ゲート線GAをオンして、
第1〜4096番目までの窓の情報を一括してシャッタ
ー窓電極91に充電する。これによって各シャッター窓
(電極)91は、任意の情報に応して階調を有しながら
オンする。そしであるタイミングでゲート線GBをオン
する事によって、シャッター窓電位は接地され、窓91
はオフする。一方、ゲート線GAがオフした後は、次の
ラインの情報信号の各コンデンサに対する充電が始まる
。このゲート線G8のオンタイミングは、好ましくはケ
ート線GAのオンタイミングの中間か良いか、前述問題
点の所で述べた輝度信号のデイケイが許容されるレベル
に従って、任意に決定されても良い。
Among the serially transmitted information signals, windows 1 to 25
By turning on G1 for a time corresponding to 6, the window electrode 9
The signals of the windows 1 to 256 by 1 are charged to the capacitor, and then 62 is similarly turned on and the signals of the windows 257 to 512 are charged.
After charging the capacitor 95 with 4096 pieces of information, the gate line GA is turned on,
The information of the 1st to 4096th windows is collectively charged to the shutter window electrode 91. As a result, each shutter window (electrode) 91 is turned on while having a gradation depending on arbitrary information. Then, by turning on the gate line GB at a certain timing, the shutter window potential is grounded, and the window 91
is turned off. On the other hand, after the gate line GA is turned off, charging of each capacitor of the information signal of the next line starts. The on-timing of this gate line G8 is preferably intermediate to the on-timing of the gate line GA, or may be arbitrarily determined according to the level at which the decay of the luminance signal is allowed as described in the above-mentioned problem section.

擬似テストセルにおける前記シャッターのスイッチング
挙動の様子を図12(a)、(b)に示す。ただし、ゲ
ート線GA、G、共にパルス幅30μsで+10vであ
りかつ、液晶層の初期電圧VLCが同図(a)の場合2
.2v、同図(b)の場合3.9vである。
The switching behavior of the shutter in the pseudo test cell is shown in FIGS. 12(a) and 12(b). However, if the gate lines GA and G are both +10V with a pulse width of 30 μs and the initial voltage VLC of the liquid crystal layer is as shown in Fig. 2 (a),
.. 2v, and 3.9v in the case of (b) of the same figure.

この様に中間調を示すいずれの電圧印加によっても、2
00μs以下の応答速度が得られており、かつ白黒交互
駆動にすることによって問題点で指摘した輝度のデイケ
イは見られないため、情報信号に対する輝度レベルが格
段に安定した。すなわち、4096個のシャッター窓を
持つ液晶シヤツターアレーを、274木の配線接続によ
って、中間調出力を含めて、安定に駆動できた。
In this way, by applying any voltage that shows an intermediate tone, 2
A response speed of 00 μs or less was obtained, and since the luminance decay, which was pointed out as a problem, was not observed by using black and white alternating drive, the luminance level with respect to the information signal was significantly stabilized. In other words, a liquid crystal shutter array with 4096 shutter windows could be stably driven, including halftone output, by connecting 274 wires.

[発明の効果] 以上説明した様に本発明によれば、以下の効果を奏する
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the following effects are achieved.

(1)本発明の液晶ライトバルブを液晶テレビとして利
用した時、与えられた信号に対して一定量の透過率が輝
度のデイケイなしに長時間にわたて得られる。また、応
答速度が速いために、特に変化の激しい画像に対しても
追随性が良く、切れの良い画像が得られる。
(1) When the liquid crystal light valve of the present invention is used as a liquid crystal television, a certain amount of transmittance can be obtained for a given signal over a long period of time without any luminance decay. Furthermore, since the response speed is fast, the tracking ability is good even for images with particularly rapid changes, and sharp images can be obtained.

(2)液晶シャッターとして用いた場合も同様に、情報
信号に対して一定量の透過率が得られる。また応答速度
が速いために、プロセススピード′が遠くなり、従って
プリンターヘッドとして用いた時は、処理枚数が上がる
(2) Similarly, when used as a liquid crystal shutter, a certain amount of transmittance for information signals can be obtained. Furthermore, since the response speed is fast, the process speed' becomes slow, and therefore, when used as a printer head, the number of sheets processed increases.

(3)更に原理的に透過率を連続的に変えられるため、
アナログシャッターとして用いることができる。
(3) Furthermore, since the transmittance can be changed continuously in principle,
Can be used as an analog shutter.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図および第2図はTFT/単安定FLCセルおよび
これを用いた液晶ライトバルブ装置の例を示す断面図、 第3図はセルの単安定性を示すグラフ、第4図は従来例
による駆動波形を示すタイミングチャート、 第5図はTFT/阜安定FLCの原理を示す説明図、 第6図(a)および(b)は輝度のデイケイを示すグラ
フ、 第7図は本発明の好ましい駆動波形の例を示すタイミン
グチャート、 第8図はV−T特性を示すグラフ、 第9図は本発明による好ましい駆動波形の例を示すタイ
ミングチャート、 第10図は本発明を適用しつる液晶シャッターの例を示
す回路図、 第11図はその駆動波形のタイよグチヤード、そして、 第12図(a)および(b)は第10図の擬似シャッタ
ーセルによる光学応答性を示すグラフである。 10.22 11,16 12  15 13   l 4 17〜21 Sl ″”’ S 258 Gl”Gl6 1 2 3 5 ガラス基板 ・透明電極 :Ta205膜 :配向膜 :TFT配置図 :情報信号線 ニブロック化されたTPTの各ゲ ート線 :シャッター窓電極部(1〜40 96個) ゲート線GA、GBによりアク セスされるTPT :情報信号用の蓄積容量
Figures 1 and 2 are cross-sectional views showing an example of a TFT/monostable FLC cell and a liquid crystal light valve device using the same, Figure 3 is a graph showing the monostability of the cell, and Figure 4 is a conventional example. Timing chart showing drive waveforms, Figure 5 is an explanatory diagram showing the principle of TFT/stabilized FLC, Figures 6 (a) and (b) are graphs showing luminance decay, and Figure 7 is a preferred drive of the present invention. FIG. 8 is a graph showing V-T characteristics. FIG. 9 is a timing chart showing an example of a preferred driving waveform according to the present invention. FIG. 10 is a timing chart showing an example of a driving waveform according to the present invention. FIG. 11 is a circuit diagram showing an example, and FIG. 11 is a graph showing the tie and cross points of the drive waveform, and FIGS. 12(a) and (b) are graphs showing the optical response by the pseudo shutter cell of FIG. 10. 10.22 11,16 12 15 13 l 4 17~21 Sl ""' S 258 Gl"Gl6 1 2 3 5 Glass substrate/transparent electrode: Ta205 film: Alignment film: TFT layout diagram: Information signal line niblocked Each gate line of TPT: Shutter window electrode section (1 to 4096 pieces) TPT accessed by gate lines GA and GB: Storage capacitor for information signal

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)対向する一組の基板、この基板間に配置され電圧
無印加時の配向の安定状態が1状態のみであるように配
向された強誘電性液晶素子、少なくとも一方の基板に配
置され強誘電性液晶素子に画素ごとに電圧を印加して駆
動するためのアクティブ素子、および、このアクティブ
素子を通して強誘電性液晶素子に電圧を印加する手段を
備え、この電圧印加手段は、書込み信号と非表示信号と
を一定周期かつ一定期間で交互に印加するものであるこ
とを特徴とするアクティブマトリックス型液晶ライトバ
ルブ装置。
(1) A pair of opposing substrates, a ferroelectric liquid crystal element placed between the substrates and oriented so that only one stable state of alignment exists when no voltage is applied; It includes an active element for driving the dielectric liquid crystal element by applying a voltage to each pixel, and a means for applying a voltage to the ferroelectric liquid crystal element through the active element, and this voltage applying means is configured to use a write signal and a non-write signal. An active matrix type liquid crystal light valve device characterized in that a display signal is applied alternately at a fixed period and for a fixed period of time.
(2)非表示信号は接地電位であることを特徴とする請
求項1記載の液晶ライトバルブ装置。
(2) The liquid crystal light valve device according to claim 1, wherein the non-display signal is a ground potential.
(3)非表示信号は書込み信号と極性を異にすることを
特徴とする請求項1記載の液晶ライトバルブ装置。
(3) The liquid crystal light valve device according to claim 1, wherein the non-display signal has a polarity different from that of the write signal.
(4)強誘電性液晶と偏光子との関係が電圧無印加時に
おいて画素が黒になるような関係にある場合、書込み信
号印加時は画素が白となり、非表示信号印加時は黒とな
ることを特徴とする請求項1記載の液晶ライトバルブ装
置。
(4) If the relationship between the ferroelectric liquid crystal and the polarizer is such that the pixel becomes black when no voltage is applied, the pixel becomes white when a write signal is applied and becomes black when a non-display signal is applied. The liquid crystal light valve device according to claim 1, characterized in that:
(5)書込み信号の電圧および期間を変化させることに
よって光の透過率を変化させることを特徴とする請求項
1記載の液晶ライトバルブ装置。
(5) The liquid crystal light valve device according to claim 1, wherein the light transmittance is changed by changing the voltage and period of the write signal.
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