JPH0746185B2 - 強誘電性液晶素子の駆動法 - Google Patents

強誘電性液晶素子の駆動法

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JPH0746185B2
JPH0746185B2 JP61078352A JP7835286A JPH0746185B2 JP H0746185 B2 JPH0746185 B2 JP H0746185B2 JP 61078352 A JP61078352 A JP 61078352A JP 7835286 A JP7835286 A JP 7835286A JP H0746185 B2 JPH0746185 B2 JP H0746185B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は液晶表示素子の駆動法に関し、特に、強誘電性
液晶を用いた液晶表示素子の駆動法に関するものであ
る。
[開示の概要] 本明細書及び図面は、強誘電性液晶を用いた液晶表示素
子の駆動法において、状態反転用のパルスを複数のパル
スで構成し、走査信号ライン上の画素に複数のパルスを
有する書込みパルスを印加することにより、明確な閾値
を持たない画素の駆動及び階調表示ができるようにした
ものである。
[従来の技術] 従来、強誘電性液晶素子の駆動は、走査信号ラインを1
回走査し、その走査期間に合わせて情報信号ラインに所
定電位のパルスを印加し、液晶の閾値を越えるユニット
パルス電圧を画素に加えて液晶分子の配向状態を反転さ
せることにより、画素の開閉を制御していた。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、強誘電性液晶を電極間に挟持して配向さ
せたセルにおいては、表面状態の微妙な影響により、一
画素において、その閾値が必ずしも均一とならないこと
があった。
これは、配向膜面に存在する物理的、化学的突起が、強
誘電性液晶の状態反転時の核となり易い事や、電極間に
存在する液晶層以外の誘電体層の作用、さらには配向時
の液晶の層方向のねじれなどの影響によるものと推定さ
れている。いずれにせよユニットパルスの印加により大
部分の画素は反転するものの、このような閾値の不均一
性により、未反転部分が残ってしまうような画素が存在
するため、階調表示は困難であった。また、このような
画素を無理にユニットパルスで反転させようとすると、
閾値をはるかに越えるパルスを印加しなければならず、
液晶自体へのダメージや駆動回路の耐圧等の点で問題が
あった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、明確な閾値を持たない画素の反転を容易にし、階調
表示の可能な強誘電性液晶素子の駆動法を提供すること
を目的とするものである。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、走査信号ラインと情報ラインとの交差部で画
素を形成したマトリクス電極及び強誘電性液晶を有する
強誘電性液晶素子の駆動法において、 1回の走査期間を第1〜4位相に分割し、走査信号ライ
ンに、順次、非選択走査信号ラインへの印加電圧を基準
にして、第1位相で一方極性パルス、第2位相で非選択
の走査信号ラインへの印加電圧と同一の電圧パルス、第
3位相で上記第1位相における印加パルスと同一極性の
電圧パルス、及び第4位相で非選択の走査信号ラインへ
の印加電圧と同一の電圧パルスを有する走査選択信号を
印加し、 前記情報ラインのうち選択された情報ラインに、上記走
査選択信号と同期して、第1及び第3位相において上記
強誘電性液晶の一方の閾値電圧を超える電圧が選択走査
信号ライン上の選択画素に印加されるように情報信号を
印加し、前記情報ラインのうち非選択の情報ラインに、
上記走査選択信号と同期して、第1〜第4位相において
上記強誘電性液晶の閾値電圧を越えない電圧が選択走査
信号ライン上の非選択画素に印加されるように情報信号
を印加し、 上記走査選択信号の走査信号ラインへの印加に先立っ
て、該走査信号ライン上の画素に、上記強誘電性液晶の
他方の閾値電圧を超えたリセットのための電圧を印加す
ることを特徴とする強誘電性液晶素子の駆動法である。
[作用] 液晶の閾値以下の電圧であっても、複数のパルスから成
るパルス群を印加することによって、一部に未反転部分
を有する画素もすべて反転させることができることを本
発明者らは見い出した。
即ち、走査信号及び情報信号のパルスを適宜選択し、画
素に印加される駆動パルスを、閾値付近の波高値及びパ
ルス幅を有する複数のパルスから成るパルス群とするこ
とにより、明確な閾値を持たない画素の反転が可能とな
る。また、このような複数パルスによる駆動は、ユニッ
トパルスを用いる場合に比べて、液晶に与えるダメージ
を少なくすることができる。
[実施例] 本発明の実施例を第1図及び第2図とともに説明する。
第1図は本発明の一実施例を示すタイミングチャート、
第2図は本発明に用いるマトリクス電極の模式図であ
る。
第1図及び第2図において、S1,S2,S3,…Snは走査信号
ライン、I1,I2,I3,…Imは情報信号ライン、A,B,Cはそれ
ぞれ画素を示す。また、第1図のI,II,IIIはそれぞれタ
イミング期間を示す。本発明による駆動法においては、
駆動パルスを複数回与えることを特徴とするものであ
り、本実施例では1回の走査期間に2回パルスを印加し
ている。第1図に示されるように、期間I〜IIIにおい
て走査信号ラインS1〜S3を順次走査し、同時に情報信号
ラインI1,I2を書込むことによって、第2図に示した画
素A〜Cの書込みが行なわれる。また書込み内容は第2
図の斜線部を第1の状態(黒)とし、正電界で書込まれ
るものとする。一方、白地部を第2の状態(白)とし、
負電界で書込まれるものとする。
先ず書込み動作を説明する。なお、各画素のモードは走
査開始前にすべて第2の状態に統一(リセット)されて
いるものてする。
今、期間Iにおいて、走査信号ラインから波高値V1、パ
ルス幅ΔTの走査パルスが2回走査され、同時に情報信
号ラインI2から図に示すような情報パルスが印加される
と、画素Aには波高値V、パルス幅ΔTの駆動パルスが
2回加えられ、画素Aは反転して第1の状態に書込まれ
る。次に、期間IIにおいては走査信号ラインS2が選択さ
れるが、情報信号ラインから加えられる情報パルスは期
間Iの時とは逆相となっているため、画素Bには図に示
すような波高値の低い走査パルスが加えられるだけなの
で、画素Bは反転せず元の状態が保持される。また、期
間IIIにおいては、情報信号ラインI2からの情報パルス
が走査信号ライン側の走査パルス(例えば交流パルス)
に対応していないため、図に示すように印加される電圧
は複数の等価パルスとならず、画素Aに比べて反転部分
の少ない状態となってしまう。
すなわち、本発明による駆動法においては、走査信号ラ
イン及び情報信号ラインに加える信号を複数のパルスに
より構成することが必要であり、画素に加えられるパル
スの波高値が、液晶の閾値をV0とすると、V≦V0となる
ように設定することが望ましい。また、前記V,ΔTがユ
ニットパルスの閾値から離れているときは、画素の階調
コントロールには都合良いが、完全階調はさせにくくな
る。したがって、V,ΔTの値を適宜選択することにより
階調表示が可能となる。
本発明者らによる実験では、液晶を挟持する両側の基板
として、ITO(Indium-Tin-Oxide)電極をストライプ状
に形成したガラス板を使用した。そして、この基板表面
に配向膜として東レポリイミド、SP-510を全面に塗布し
た後、ラビング処理を施した。このようにして形成され
た基板をセル厚1μmで対向させ、下記に示す強誘電性
液晶を充填、封止してセルを作成した。
上記セルに対して、第1図の走査パルスの波高値V1を18
V、パルス幅ΔTを1mSとし、情報パルスのV2を6V、ΔT
を1mSとして駆動を行ったところ、すべての画素を反転
させることができ、階調表示が可能であることが確認さ
れた。
本発明の駆動法で用いることができる少なくとも2つの
安定配向状態を有する強誘電性液晶としては、強誘電性
を有するカイラルスメクチック液晶が最も好ましく、そ
のうちカイラルスメクチックC相(SmC)、又H相(S
mH)の液晶が適している。この強誘電性液晶について
は、“ル・ジュールナル・ド・フィジーク・ルテール”
(“LE JOURNAL DE PHYSIQUE LETTERS")1975年,36(L
-69)号、「フェロエレクトリック・リキッド・クリス
タルス」(「Ferroelectric Liquid Crystals」);
“アプライド・フィジックス・レターズ”(“Applied
physics Letters")1980年,36(11)号、「サブミクロ
・セカンド・バイステイブル・エレクトロオプチック・
スイッチング・イン・リキッド・クリスタルス」(Subm
icro Second Bistable Electrooptic Switching in Liq
uid Crystals」);“固体物理"1981年,16(141)号、
「液晶」等に記載されており、本発明ではこれらに開示
された強誘電性液晶を用いることができる。
第3図は本発明で用いた強誘電性液晶セルの例を模式的
に描いたものである。1と1′は、In2O3,SnO2やITO(I
ndium-Tin-Oxide)等の透明電極がコートされた基板
(ガラス板)であり、その間に液晶分子層2がガラス面
に垂直になるよう配向したSmC相の液晶が封入されて
いる。太線で示した線3が液晶分子を表わしており、こ
の液晶分子3は、その分子に直交した方向に双極子モー
メント(P)4を有している。基板1と1′上の電極
間に一定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子3の
らせん構造がほどけ、双極子モーメント(P)4はす
べて電界方向に向くよう、液晶分子3の配向方向を変え
ることができる。液晶分子3は細長に形状を有してお
り、その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従
って例えばガラス面の上下に互いにクロスニコルの位置
関係に配置した偏光子を置けば、電圧印加極性によって
光学特性が変わる液晶光学変調素子となることは、容易
に理解される。
第4図は、本発明で用いる好ましい液晶素子の態様を表
わしている。すなわち、液晶セルの厚さを充分に薄くし
た場合(例えば1μ)には、第4図に示すように電界を
印加していない状態でも液晶分子のらせん構造は、ほど
け(非らせん構造)、その双極子モーメントP又はP′
は上向き(4a)又は下向き(4b)のどちらかの状態をと
る。このようなセルに第4図に示す如く一定の閾値以上
の極性の異なる電界E又はE′を所定時間付与すると、
双極子モーメントは電界E又はE′の電界ベクトルに対
応して上向き4a又は、下向き4bと向きを変え、それに応
じて液晶分子は第一の配向状態5かあるいは第二の配向
状態5′の何れか一方に配向する。
このような強誘電性液晶を光学変調素子は電界Eを印加
すると液晶分子は第一の配向状態5に配向するが、この
状態は電界を切っても安定である。又、逆向きの電界
E′を印加すると、液晶分子は第二の配向状態5′に配
向して、その分子の向きを変えるが、やはり電界を切っ
てもこの状態に留まっている。又、与える電界Eが一定
の閾値を越えない限り、それぞれの配向状態にやはり維
持されている。このような応答速度の速さと、双安定性
が有効に実現されるには、セルとしては出来るだけ薄い
方が好ましく、一般的には、0.5μ〜20μ、特に1μ〜
5μが適している。この種の強誘電性液晶を用いたマト
リクス電極構造を有する液晶−電気光学装置は、例えば
クラークとラガバルにより、米国特許第4367924号明細
書で提案されている。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、1ライン選択時
の駆動パルスを複数のパルスで構成し、この複数のパル
スの各々を、液晶の閾値付近の波高値、パルス幅となる
ように設定することにより、明確な閾値を持たない画素
を容易に反転することができ、階調表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すタイミングチャート、
第2図は本発明に用いるマトリクス電極の模式図、第3
図及び第4図は、本発明で用いた強誘電性液晶セルの例
を模式的に表わす斜視図である。 S1〜Sn……走査信号ライン、I1〜Im……情報信号ライ
ン、A〜C……画素。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】走査信号ラインと情報ラインとの交差部で
    画素を形成したマトリクス電極及び強誘電性液晶を有す
    る強誘電性液晶素子の駆動法において、 1回の走査期間を第1〜4位相に分割し、走査信号ライ
    ンに、順次、非選択走査信号ラインへの印加電圧を基準
    にして、第1位相で一方極性パルス、第2位相で非選択
    の走査信号ラインへの印加電圧と同一の電圧パルス、第
    3位相で上記第1位相における印加パルスと同一極性の
    電圧パルス、及び第4位相で非選択の走査信号ラインへ
    の印加電圧と同一の電圧パルスを有する走査選択信号を
    印加し、 前記情報ラインのうち選択された情報ラインに、上記走
    査選択信号と同期してて、第1及び第3位相において上
    記強誘電性液晶の一方の閾値電圧を超える電圧が選択走
    査信号ライン上の選択画素に印加されるように情報信号
    を印加し、前記情報ラインのうち非選択の情報ライン
    に、上記走査選択信号と同期して、第1〜第4位相にお
    いて上記強誘電性液晶の閾値電圧を越えない電圧が選択
    走査信号ライン上の非選択画素に印加されるように情報
    信号を印加し、 上記走査選択信号の走査信号ラインへの印加に先立っ
    て、該走査信号ライン上の画素に、上記強誘電性液晶の
    他方の閾値電圧を超えたリセットのための電圧を印加す
    ることを特徴とする強誘電性液晶素子の駆動法。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56102716A (en) * 1980-01-21 1981-08-17 Kubota Ltd Lifting and lowering operation device of planting device of rice transplanter
JPS58179890A (ja) * 1982-04-16 1983-10-21 株式会社日立製作所 液晶素子の駆動方法

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