JPH0812347B2 - 液晶素子とその駆動法 - Google Patents
液晶素子とその駆動法Info
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- JPH0812347B2 JPH0812347B2 JP1002422A JP242289A JPH0812347B2 JP H0812347 B2 JPH0812347 B2 JP H0812347B2 JP 1002422 A JP1002422 A JP 1002422A JP 242289 A JP242289 A JP 242289A JP H0812347 B2 JPH0812347 B2 JP H0812347B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は強誘電性液晶を液晶層として持つ液晶素子、
特に絵素ピッチ及び絵素間スペース部分の小さい微細パ
ターンをそなえた液晶素子と、その駆動法、および、前
記液晶素子を用いた光論理素子と、フォトマスクと、表
示装置に関するものである。
特に絵素ピッチ及び絵素間スペース部分の小さい微細パ
ターンをそなえた液晶素子と、その駆動法、および、前
記液晶素子を用いた光論理素子と、フォトマスクと、表
示装置に関するものである。
従来の技術 従来の強誘電性液晶素子としては、例えば第７図のよ
うな構成の液晶表示パネルがある。一方の基板ガラス上
にカラーフィルターと遮光層を形成し、その上に平滑化
層で覆った後、透明電極を形成し、さらに配向膜を塗布
する。他方のガラス基板上には透明電極と配向膜を付け
る。これら一対の基板をスペーサーにより1.5μｍから
５μｍ程度の間のある一定の間隔に対向させ、その間に
強誘電性液晶を注入し、配向させる（例えば、村上、石
川他：「高速マルチカラー強誘電性LCD」、第14回液晶
討論会講演予稿集、88頁から89頁）。薄膜化された強誘
電性液晶は第８図のようないくつかの状態が安定にな
る。第８図（ａ），（ｂ）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８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８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９図（ａ），（ｂ），
（ｃ）はそれぞれ、第８図（ａ），（ｂ），（ｃ）の液
晶を上基板から見た平面図であるが、直交させた偏光子
71,72の間に液晶セルを挟むと、第９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９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。薄膜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閾値特性を示す。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、単純なマトリックス構成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。
うな構成の液晶表示パネルがある。一方の基板ガラス上
にカラーフィルターと遮光層を形成し、その上に平滑化
層で覆った後、透明電極を形成し、さらに配向膜を塗布
する。他方のガラス基板上には透明電極と配向膜を付け
る。これら一対の基板をスペーサーにより1.5μｍから
５μｍ程度の間のある一定の間隔に対向させ、その間に
強誘電性液晶を注入し、配向させる（例えば、村上、石
川他：「高速マルチカラー強誘電性LCD」、第14回液晶
討論会講演予稿集、88頁から89頁）。薄膜化された強誘
電性液晶は第８図のようないくつかの状態が安定にな
る。第８図（ａ），（ｂ）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８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８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９図（ａ），（ｂ），
（ｃ）はそれぞれ、第８図（ａ），（ｂ），（ｃ）の液
晶を上基板から見た平面図であるが、直交させた偏光子
71,72の間に液晶セルを挟むと、第９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９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。薄膜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閾値特性を示す。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、単純なマトリックス構成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。
ところで、第７図では、カラーフィルターと遮光層の
上に平滑化層を形成しているが、これはカラーフィルタ
ー上の凹凸およびカラーフィルターと遮光層の境目に段
差部が液晶の配向に悪影響を与えるのを防ぐ為に設けて
おり、強誘電性液晶は層構造を持つためネマチック液晶
よりもこのような段差の影響を受け易い為、このような
複雑な構成を取っている。カラーフィルターを付けない
単色のパネルの場合でも、特に、絵素パターンが微細に
なり開口率が小さくなる場合は、絵素間の間隙部を暗く
する、いわゆるブラックマトリックス状態にしなけれ
ば、コントラストが非常に小さくなってしまうので、通
常、第７図のように遮光層を設ける。遮光層以外の方法
としては、上下基板で配向膜の極性を異ならせて、自発
分極の向きが揃った状態の内の１つの安定性を上昇さ
せ、初期配向で絵素間隙部を暗くする方法が提案されて
いる（例えば、特開昭63−225224号公報）。
上に平滑化層を形成しているが、これはカラーフィルタ
ー上の凹凸およびカラーフィルターと遮光層の境目に段
差部が液晶の配向に悪影響を与えるのを防ぐ為に設けて
おり、強誘電性液晶は層構造を持つためネマチック液晶
よりもこのような段差の影響を受け易い為、このような
複雑な構成を取っている。カラーフィルターを付けない
単色のパネルの場合でも、特に、絵素パターンが微細に
なり開口率が小さくなる場合は、絵素間の間隙部を暗く
する、いわゆるブラックマトリックス状態にしなけれ
ば、コントラストが非常に小さくなってしまうので、通
常、第７図のように遮光層を設ける。遮光層以外の方法
としては、上下基板で配向膜の極性を異ならせて、自発
分極の向きが揃った状態の内の１つの安定性を上昇さ
せ、初期配向で絵素間隙部を暗くする方法が提案されて
いる（例えば、特開昭63−225224号公報）。
マトリックスパネルでは、隣接した電極の間は絶縁さ
れており、電極間隙部には対向基板上には電極がある
が、通常、間隙部の液晶が電界に応答するとは考えられ
ていない。強誘電性液晶の場合は、配向のドメインが２
次元的に広がり易いが、ドメイン壁の動きによる広がり
はせいぜい１μｍ程度であると報告されている（例え
ば、クラーク、ラガバール：ジャパンディスプレイ'8
6、予稿集456頁［Clark,Lagerwall:JAPAN DISPLAY'86,P
ROCEEDINGS,P456」）。
れており、電極間隙部には対向基板上には電極がある
が、通常、間隙部の液晶が電界に応答するとは考えられ
ていない。強誘電性液晶の場合は、配向のドメインが２
次元的に広がり易いが、ドメイン壁の動きによる広がり
はせいぜい１μｍ程度であると報告されている（例え
ば、クラーク、ラガバール：ジャパンディスプレイ'8
6、予稿集456頁［Clark,Lagerwall:JAPAN DISPLAY'86,P
ROCEEDINGS,P456」）。
発明が解決しようとする課題 パターンが非常に微細な場合、ブラックマトリックス
状態にするために遮光層を形成するのは、電極のパター
ンとの位置合わせが難しく、コストの上昇を招く。ま
た、配向膜の極性を上下基板で異ならせると、暗状態と
明状態の安定性が非対称化するので、不安定な方の状態
がマトリックス駆動時のクロストーク電圧で輝度乱れが
生じる等の悪影響がある。また、絵素の間隙部だけ配向
膜の種類を変えるのは、工法的に困難である。
状態にするために遮光層を形成するのは、電極のパター
ンとの位置合わせが難しく、コストの上昇を招く。ま
た、配向膜の極性を上下基板で異ならせると、暗状態と
明状態の安定性が非対称化するので、不安定な方の状態
がマトリックス駆動時のクロストーク電圧で輝度乱れが
生じる等の悪影響がある。また、絵素の間隙部だけ配向
膜の種類を変えるのは、工法的に困難である。
さらに、絵素ピッチが電極の微細加工精度の限界に近
くなった場合には、開口率は著しく小さくなるので、ブ
ラックマトリックス状態にすると、光の透過率が非常に
小さくなるという問題点も発生する。
くなった場合には、開口率は著しく小さくなるので、ブ
ラックマトリックス状態にすると、光の透過率が非常に
小さくなるという問題点も発生する。
課題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素子は、対抗
面に電極を有しマトリックス状の絵素を形成する基板間
に強誘電性液晶を挟持し、同一基板上の隣接する２本の
電極と対向面の電極間に所定のパルス電圧を印加するこ
とにより、前記隣接する２本の電極と対向面の電極との
交差部である２つの絵素の間隙部の前記強誘電性液晶の
安定状態を切り替えることにより、複雑な構成を取らな
くても、容易にブラックマトリックス状態にできるもの
である。また、セル構成によっては、明と明の絵素の間
隙部は明状態または、中間輝度状態にでき、暗と暗の絵
素の間隙部は暗状態にできるので、電極の開口率が非常
に小さくなっても、透過率を大きくできる。
面に電極を有しマトリックス状の絵素を形成する基板間
に強誘電性液晶を挟持し、同一基板上の隣接する２本の
電極と対向面の電極間に所定のパルス電圧を印加するこ
とにより、前記隣接する２本の電極と対向面の電極との
交差部である２つの絵素の間隙部の前記強誘電性液晶の
安定状態を切り替えることにより、複雑な構成を取らな
くても、容易にブラックマトリックス状態にできるもの
である。また、セル構成によっては、明と明の絵素の間
隙部は明状態または、中間輝度状態にでき、暗と暗の絵
素の間隙部は暗状態にできるので、電極の開口率が非常
に小さくなっても、透過率を大きくできる。
作用 非常に微細なパターンでは、絵素と絵素の間隙部の液
晶も電界に応答し、絵素上と同様な安定状態を取ること
を発見した。間隙部の液晶の閾値電圧は絵素上より高い
が、十分な電圧、パルス幅のパルスを印加してやれば安
定状態は切り替わる。強誘電性液晶の応答速度は概ね、
電圧とパルス幅の積に比例するが、簡単のためにパルス
幅を固定した時の、絵素上の液晶の安定状態が明から
暗、暗から明に切り替わる閾値電圧を−VPd,−Vpd,間隙
部の安定状態が明から暗、暗から明に切り替わる時に間
隙部を形成する２つの絵素上に印加されている電圧をV
sd,Vsbとすると Vsd＞Spd Vsb＞Vpb の関係がある。電圧が−Vsd以下のパルスにより、絵素
及び、絵素間隙部を暗状態にしてから、走査電極を選択
する。選択期間に絵素がオンの時とオフの時に絵素が印
加される電圧をそれぞれVon,Voffとすると Von≧Vpb＞Voff の関係があるが Vsb＞＞Von なら選択期間には絵素上だけがスイッチし、ブラックマ
トリックス状態になる。絵素間間隙部の幅が狭くなり、
Vsd,Vsbが小さくなり、 Von≧Vsb＞Voff になると選択期間に間隙部を形成する２つの絵素がとも
にオンの時は、間隙部もオン状態になる。
晶も電界に応答し、絵素上と同様な安定状態を取ること
を発見した。間隙部の液晶の閾値電圧は絵素上より高い
が、十分な電圧、パルス幅のパルスを印加してやれば安
定状態は切り替わる。強誘電性液晶の応答速度は概ね、
電圧とパルス幅の積に比例するが、簡単のためにパルス
幅を固定した時の、絵素上の液晶の安定状態が明から
暗、暗から明に切り替わる閾値電圧を−VPd,−Vpd,間隙
部の安定状態が明から暗、暗から明に切り替わる時に間
隙部を形成する２つの絵素上に印加されている電圧をV
sd,Vsbとすると Vsd＞Spd Vsb＞Vpb の関係がある。電圧が−Vsd以下のパルスにより、絵素
及び、絵素間隙部を暗状態にしてから、走査電極を選択
する。選択期間に絵素がオンの時とオフの時に絵素が印
加される電圧をそれぞれVon,Voffとすると Von≧Vpb＞Voff の関係があるが Vsb＞＞Von なら選択期間には絵素上だけがスイッチし、ブラックマ
トリックス状態になる。絵素間間隙部の幅が狭くなり、
Vsd,Vsbが小さくなり、 Von≧Vsb＞Voff になると選択期間に間隙部を形成する２つの絵素がとも
にオンの時は、間隙部もオン状態になる。
実施例 以下本発明の一実施例の液晶素子とその駆動法につい
て、図面を参照しながら説明する。
て、図面を参照しながら説明する。
第１図は絵素ピッチ90μｍ、絵素間スペース５μｍの
強誘電性液晶マトリックスパネルに第３図のようなマト
リックス駆動波形を絵素に印加した後の絵素の状態を示
した平面図である。第２図は、第１図のパネルの断面図
で、ガラス上にストライプ状の透明電極を形成し、その
上に配向膜を形成している。液晶材料は、エステル系の
強誘電性液晶を用い、液晶層の厚さ2.0μｍであり、SiO
を基板法線から82度傾いた方向から蒸着し配向膜を形成
した。第３図の駆動波形はリセット期間20の部分でパネ
ル全面を暗状態にした後、電圧平均化法による走査を行
なっている。第３図20の部分ではVr＝25ボルト、Tr＝１
ミリ秒の双極性パルスがパネル全面に印加され、このと
き初期配向ではねじれ状態だったパネルが絵素の間隙部
も含めて真っ黒になった。25ボルト、１ミリ秒未満、50
0μ秒以上のパルス幅では縦の絵素間隙部のみ黒くな
り、500μ秒未満のパルス幅では全く応答しなかった。
第１図11の部分は選択期間にTs＝200μ秒でVon＝25ボル
トの双極性パルスが印加され、絵素内部だけが明状態に
なり、12の部分は選択期間にTs＝200μ秒、Voff＝15ボ
ルトの双極性パルスが印加されたが暗状態のまま保たれ
た。電圧の極性を第３図とは逆転させると、第１図の絵
素の状態は全く反対の状態になり、間隙部は双安定性を
示すことが分かった。絵素ピッチ30μｍ、絵素間隙部３
μｍのパネルでは、間隙部の安定状態が切り替わる電
圧、パルス幅をもっと小さくなり、Vr＝25ボルト、Tr＝
300μ秒の双極性パルスで暗状態になった。このパネル
では、第１図11のオン絵素は明状態になり、オン絵素に
挟まれた間隙部の液晶はねじれ状態を取り、中間レベル
の明るさとなった。絵素ピッチ６μｍ、絵素間隙部２μ
ｍのパネルでは絵素間隙部の閾値電圧は更に小さくな
り、Vr＝25ボルト、Tr＝250μ秒で暗状態になり、この
ときは、絵素の閾値も25ボルト、225μ秒と少し上昇
し、間隙部との差は非常に小さくなった。このパネルを
Ts＝250μ秒、Von＝25ボルトと閾値より少し長いパルス
で駆動したところ、オン絵素間の間隙部は明状態に成
り、オフ絵素間の間隙部は暗状態に、オン絵素とオフ絵
素間間隙部はねじれ状態になった。この結果、透明電極
により形成された絵素の開口率は16μm2/36μm2で44％
だが、表示される文字や図形の明るさは開口率100％の
場合と同等であった。パネル全面に電圧を印加するとき
に液晶層、特に絵素間隙部にどのような電界がかかって
いるかを有限要素法で計算した電界強度分布図を第４図
に示す。上電極は０ボルト、下電極は20ボルト、液晶層
の厚みは２μｍ、電極の厚みは200nm,液晶とガラス誘電
率はそれぞれ7,6,7、電極間間隙部は４μｍとしてい
る。絵素間隙部でも上電極近辺では絵素上の７割、下の
ガラス付近でも４割から５割の強度の電界が印加されて
いるのが分かる。同様の計算により、絵素間隙部を狭く
していくと間隙部の電界はより強く、広くしていくと弱
くなることも分かった。従って、電極間隙部を狭くして
いけば、液晶が応答するに十分な電界が間隙部にも印加
されており、液晶分子はこの電界に応答していること
が、この第４図からも分かる。
強誘電性液晶マトリックスパネルに第３図のようなマト
リックス駆動波形を絵素に印加した後の絵素の状態を示
した平面図である。第２図は、第１図のパネルの断面図
で、ガラス上にストライプ状の透明電極を形成し、その
上に配向膜を形成している。液晶材料は、エステル系の
強誘電性液晶を用い、液晶層の厚さ2.0μｍであり、SiO
を基板法線から82度傾いた方向から蒸着し配向膜を形成
した。第３図の駆動波形はリセット期間20の部分でパネ
ル全面を暗状態にした後、電圧平均化法による走査を行
なっている。第３図20の部分ではVr＝25ボルト、Tr＝１
ミリ秒の双極性パルスがパネル全面に印加され、このと
き初期配向ではねじれ状態だったパネルが絵素の間隙部
も含めて真っ黒になった。25ボルト、１ミリ秒未満、50
0μ秒以上のパルス幅では縦の絵素間隙部のみ黒くな
り、500μ秒未満のパルス幅では全く応答しなかった。
第１図11の部分は選択期間にTs＝200μ秒でVon＝25ボル
トの双極性パルスが印加され、絵素内部だけが明状態に
なり、12の部分は選択期間にTs＝200μ秒、Voff＝15ボ
ルトの双極性パルスが印加されたが暗状態のまま保たれ
た。電圧の極性を第３図とは逆転させると、第１図の絵
素の状態は全く反対の状態になり、間隙部は双安定性を
示すことが分かった。絵素ピッチ30μｍ、絵素間隙部３
μｍのパネルでは、間隙部の安定状態が切り替わる電
圧、パルス幅をもっと小さくなり、Vr＝25ボルト、Tr＝
300μ秒の双極性パルスで暗状態になった。このパネル
では、第１図11のオン絵素は明状態になり、オン絵素に
挟まれた間隙部の液晶はねじれ状態を取り、中間レベル
の明るさとなった。絵素ピッチ６μｍ、絵素間隙部２μ
ｍのパネルでは絵素間隙部の閾値電圧は更に小さくな
り、Vr＝25ボルト、Tr＝250μ秒で暗状態になり、この
ときは、絵素の閾値も25ボルト、225μ秒と少し上昇
し、間隙部との差は非常に小さくなった。このパネルを
Ts＝250μ秒、Von＝25ボルトと閾値より少し長いパルス
で駆動したところ、オン絵素間の間隙部は明状態に成
り、オフ絵素間の間隙部は暗状態に、オン絵素とオフ絵
素間間隙部はねじれ状態になった。この結果、透明電極
により形成された絵素の開口率は16μm2/36μm2で44％
だが、表示される文字や図形の明るさは開口率100％の
場合と同等であった。パネル全面に電圧を印加するとき
に液晶層、特に絵素間隙部にどのような電界がかかって
いるかを有限要素法で計算した電界強度分布図を第４図
に示す。上電極は０ボルト、下電極は20ボルト、液晶層
の厚みは２μｍ、電極の厚みは200nm,液晶とガラス誘電
率はそれぞれ7,6,7、電極間間隙部は４μｍとしてい
る。絵素間隙部でも上電極近辺では絵素上の７割、下の
ガラス付近でも４割から５割の強度の電界が印加されて
いるのが分かる。同様の計算により、絵素間隙部を狭く
していくと間隙部の電界はより強く、広くしていくと弱
くなることも分かった。従って、電極間隙部を狭くして
いけば、液晶が応答するに十分な電界が間隙部にも印加
されており、液晶分子はこの電界に応答していること
が、この第４図からも分かる。
電極間隙部が30μｍ程度までのセルではパルスの電圧
をあげるかパルス幅を大きくしていけばブラックマトリ
ックス状態にできた。しかし、間隙部が５μｍ以上のセ
ルでは、体積抵抗値が低い、イオン性の不純物が多い強
誘電性液晶材料を液晶層に持つ場合は、パルス幅を長く
していっても完全に間隙部を暗状態にできず、あまり、
長くし過ぎると逆にねじれ状態になってしまった。これ
は、イオン性不純物が印加電圧により移動して、印加電
圧とは逆の電圧がイオン分布により発生しているためと
考えられる。そこで、第５図（ａ），（ｂ）のように双
極性パルスのパルス幅を短くして複数回繰り返すことに
より、イオンの移動を防ぎ、かつ繰り返しの効果により
短いパルスでも間隙部が動くことが分かった。第３図，
第５図（ａ），（ｂ）の駆動波形図は、パネル全面を暗
状態にしてから走査を行なったが、隣接した電極にはほ
ぼ同じ電界が印加されれば絵素間隙部は応答し易いの
で、パネル全面でなくても連続した複数本の走査電極上
の絵素に順番に、あるいはパネルの一部だけに、双極性
パルスを印加しても良い。また、絵素間隙部は短いパル
スでも繰り返し印加すると応答しやすくなるので、１回
又は数回の走査毎に間隙部をリセットする方がよい。第
６図（ａ）〜（ｂ）はマトリックス駆動波形の他の実施
例の波形図で、横軸は時間，縦軸は電圧、第６図（ａ）
〜（ｃ）は走査電圧波形、第６図（ｄ），（ｅ）は信号
電圧波形、第６図（ｆ）〜（ｈ）はX1〜X3とY1とが形成
する絵素に印加される電圧を表わす。第６図（ａ）〜
（ｃ）のリセット期間を見ると、走査電極に、他の走査
線が選択されている時に、選択期間の印加電圧とはパル
スの印加順序を逆転させてパルス幅を長くした電圧を印
加すると、その時の信号電圧がオン信号でもオフ信号で
も、同極性のパルスが連続的に絵素P1〜P3に印加される
ので、絵素間隙を電界応答させることができた。この駆
動法なら、連続的な走査を行いながら、パルス幅の長い
リセットパルスを印加でき、かつ、走査時間は絵素上の
液晶の応答速度（選択期間のパルス幅）Tsの2N倍（Ｎは
走査線数）となり、ネマチック液晶の電圧平均化法と同
等で、走査時間を非常に短くできる。また、このリセッ
トパルスは直流成分を含まないので、液晶の劣化を招く
ことはない。すなわち、信号電圧は１選択期間の前半と
後半で、 オン信号の時 Vsと０ オフ信号の時 （１−2/a）＊Vsと（2/a）＊Vs の電位を取るが（ａはバイアス比）、リセットの走査信
号は、Vsと０の電位を数選択期間ずつ取るので、１選択
期間内に絵素に印加される電圧とパルス幅の積は、走査
電圧がVsのとき、 オン信号では （Vs−Vs）＊Ts＋（Vs−０）＊Ts＝Vs＊Ts オフ信号では ｛Vs−（１−2/a）＊Vs｝＊Ts ＋｛Vs−（2/a）＊Vs｝＊Ts＝Vs＊Ts と等しく、走査電圧が０ボルトの時は、 オン信号では （０−Vs）＊Ts＋（０−０）＊Ts＝−Vs＊Ts オフ信号では ｛０−（１−2/a）＊Vs｝＊Ts ＋｛０−（2/a）＊Vs｝＊Ts＝−Vs＊Ts となり、オン信号でもオフ信号でも電圧とパルス幅の積
は正負等しいので、直流成分は残らず、また、信号電圧
によらずに絵素及び絵素間隙部をリセットできる。
をあげるかパルス幅を大きくしていけばブラックマトリ
ックス状態にできた。しかし、間隙部が５μｍ以上のセ
ルでは、体積抵抗値が低い、イオン性の不純物が多い強
誘電性液晶材料を液晶層に持つ場合は、パルス幅を長く
していっても完全に間隙部を暗状態にできず、あまり、
長くし過ぎると逆にねじれ状態になってしまった。これ
は、イオン性不純物が印加電圧により移動して、印加電
圧とは逆の電圧がイオン分布により発生しているためと
考えられる。そこで、第５図（ａ），（ｂ）のように双
極性パルスのパルス幅を短くして複数回繰り返すことに
より、イオンの移動を防ぎ、かつ繰り返しの効果により
短いパルスでも間隙部が動くことが分かった。第３図，
第５図（ａ），（ｂ）の駆動波形図は、パネル全面を暗
状態にしてから走査を行なったが、隣接した電極にはほ
ぼ同じ電界が印加されれば絵素間隙部は応答し易いの
で、パネル全面でなくても連続した複数本の走査電極上
の絵素に順番に、あるいはパネルの一部だけに、双極性
パルスを印加しても良い。また、絵素間隙部は短いパル
スでも繰り返し印加すると応答しやすくなるので、１回
又は数回の走査毎に間隙部をリセットする方がよい。第
６図（ａ）〜（ｂ）はマトリックス駆動波形の他の実施
例の波形図で、横軸は時間，縦軸は電圧、第６図（ａ）
〜（ｃ）は走査電圧波形、第６図（ｄ），（ｅ）は信号
電圧波形、第６図（ｆ）〜（ｈ）はX1〜X3とY1とが形成
する絵素に印加される電圧を表わす。第６図（ａ）〜
（ｃ）のリセット期間を見ると、走査電極に、他の走査
線が選択されている時に、選択期間の印加電圧とはパル
スの印加順序を逆転させてパルス幅を長くした電圧を印
加すると、その時の信号電圧がオン信号でもオフ信号で
も、同極性のパルスが連続的に絵素P1〜P3に印加される
ので、絵素間隙を電界応答させることができた。この駆
動法なら、連続的な走査を行いながら、パルス幅の長い
リセットパルスを印加でき、かつ、走査時間は絵素上の
液晶の応答速度（選択期間のパルス幅）Tsの2N倍（Ｎは
走査線数）となり、ネマチック液晶の電圧平均化法と同
等で、走査時間を非常に短くできる。また、このリセッ
トパルスは直流成分を含まないので、液晶の劣化を招く
ことはない。すなわち、信号電圧は１選択期間の前半と
後半で、 オン信号の時 Vsと０ オフ信号の時 （１−2/a）＊Vsと（2/a）＊Vs の電位を取るが（ａはバイアス比）、リセットの走査信
号は、Vsと０の電位を数選択期間ずつ取るので、１選択
期間内に絵素に印加される電圧とパルス幅の積は、走査
電圧がVsのとき、 オン信号では （Vs−Vs）＊Ts＋（Vs−０）＊Ts＝Vs＊Ts オフ信号では ｛Vs−（１−2/a）＊Vs｝＊Ts ＋｛Vs−（2/a）＊Vs｝＊Ts＝Vs＊Ts と等しく、走査電圧が０ボルトの時は、 オン信号では （０−Vs）＊Ts＋（０−０）＊Ts＝−Vs＊Ts オフ信号では ｛０−（１−2/a）＊Vs｝＊Ts ＋｛０−（2/a）＊Vs｝＊Ts＝−Vs＊Ts となり、オン信号でもオフ信号でも電圧とパルス幅の積
は正負等しいので、直流成分は残らず、また、信号電圧
によらずに絵素及び絵素間隙部をリセットできる。
この方法を用いれば、リセットパルスは走査中のどの
時点でも、どの様なパルス幅でも、また何回でも印加で
きるので、例えば、第６図のような駆動波形はイオン性
不純物の多いパネルでも絵素間隙部の安定状態を連続的
な走査を短い走査時間内で切り替えることができた。
時点でも、どの様なパルス幅でも、また何回でも印加で
きるので、例えば、第６図のような駆動波形はイオン性
不純物の多いパネルでも絵素間隙部の安定状態を連続的
な走査を短い走査時間内で切り替えることができた。
以上のように本発明の液晶素子は、パターンが非常に
微細で、開口率を十分に取れない場合でも、遮光層無し
の簡単な構成で、高コントラストで透過率（反射形の場
合は反射率）の高いライトバルブを実現できる。
微細で、開口率を十分に取れない場合でも、遮光層無し
の簡単な構成で、高コントラストで透過率（反射形の場
合は反射率）の高いライトバルブを実現できる。
本発明の液晶素子を用いれば、液晶素子を積層して大
容量並列光論理演算子が実現可能となる。
容量並列光論理演算子が実現可能となる。
また、絵素間隙部が小さい時は、明状態、或は、暗状
態の隣合った絵素は繋がって表示されるので、半導体集
積回路等の作成時に用いられるフォトマスクとして本発
明の液晶素子を用いれば、従来のような、クロムなどの
遮光層をエッチングして固定のパターンを作成せずと
も、１枚の液晶素子で任意のパターンをデータを液晶ド
ライブ回路へ送るだけで形成できる。
態の隣合った絵素は繋がって表示されるので、半導体集
積回路等の作成時に用いられるフォトマスクとして本発
明の液晶素子を用いれば、従来のような、クロムなどの
遮光層をエッチングして固定のパターンを作成せずと
も、１枚の液晶素子で任意のパターンをデータを液晶ド
ライブ回路へ送るだけで形成できる。
さらに、本発明の液晶素子を用いた従来にない高精度
大容量の表示装置が実現できる。特に、絵素ピッチが数
十μｍ以下のパターンの場合は、スクリーン上に拡大投
射する事により大型で高精細大容量で、かつ、高コント
ラストで明るい表示装置を構成できる。
大容量の表示装置が実現できる。特に、絵素ピッチが数
十μｍ以下のパターンの場合は、スクリーン上に拡大投
射する事により大型で高精細大容量で、かつ、高コント
ラストで明るい表示装置を構成できる。
発明の効果 本発明の液晶素子は、所定の電圧波形を印加すること
により、微細な絵素パターンの絵素間間隙部の強誘電性
液晶分子を電界に応答させて安定状態を切り替えること
により、電極間に遮光層を設けない簡単な構成で、高コ
ントラスト比の表示を行なうことができる。
により、微細な絵素パターンの絵素間間隙部の強誘電性
液晶分子を電界に応答させて安定状態を切り替えること
により、電極間に遮光層を設けない簡単な構成で、高コ
ントラスト比の表示を行なうことができる。
第１図，第２図は本発明の一実施例の液晶素子の平面図
と断面図、第３図は本発明の液晶素子の駆動法の波形
図、第４図は計算により求めた電界強度分布図、第５図
と第６図は本発明の駆動波形図、第７図は従来例の強誘
電性液晶パネルの構成図、第８図，第９図は強誘電性液
晶の安定状態の模式図である。 １……上基板、２……下基板、３……信号電極、４……
走査電極、11……オフ絵素、12……オン絵素。
と断面図、第３図は本発明の液晶素子の駆動法の波形
図、第４図は計算により求めた電界強度分布図、第５図
と第６図は本発明の駆動波形図、第７図は従来例の強誘
電性液晶パネルの構成図、第８図，第９図は強誘電性液
晶の安定状態の模式図である。 １……上基板、２……下基板、３……信号電極、４……
走査電極、11……オフ絵素、12……オン絵素。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 博之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 上天 一浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 木村 哲 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 藤原 正三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−238533（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−63093（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−174016（ＪＰ，Ａ)
Claims (17)
- 【請求項１】対向面に電極を有しマトリックス状の絵素
を形成する基板間に強誘電性液晶を挟持し、同一基板上
の隣接する２本の電極と対向面の電極間に所定のパルス
電圧を印加することにより、前記隣接する２本の電極と
対向面の電極との交差部である２つの絵素の間隙部の前
記強誘電性液晶の安定状態を切り替え、前記間隙部の強
誘電性液晶の安定状態を均一化させる手段を備えたこと
を特徴とする液晶素子。 - 【請求項２】隣接する２つの絵素がどちらも暗状態の時
は前記絵素の間隙部を暗状態に、前記２つの絵素が明状
態の時は前記間隙部を明状態または中間輝度状態に安定
させることを特徴とする請求項（１）記載の液晶素子。 - 【請求項３】上下基板上に同じ配向膜を用いることを特
徴とする請求項（１）または（２）のいずれかに記載の
液晶素子。 - 【請求項４】所定のパルス電圧のパルス幅が、前記所定
のパルス電圧と同電圧で絵素を駆動したときの前記絵素
が暗状態に切り替わる応答時間よりも長く、前記パルス
電圧を電極に印加し間隙部を暗状態に安定化させること
を特徴とする請求項（１）記載の液晶素子。 - 【請求項５】間隙部を形成する絵素を選択する際に前記
絵素に印加される電圧で、前記間隙部の安定状態が変わ
らないことを特徴とする請求項（４）記載の液晶素子。 - 【請求項６】所定のパルス電圧が所定の走査回数毎に印
加されることを特徴とする請求項（４）記載の液晶素
子。 - 【請求項７】所定のパルス電圧が走査の直前に印加され
ることを特徴とする請求項（６）記載の液晶素子。 - 【請求項８】所定のパルス電圧が、絵素を暗状態に安定
化できる最短のパルス電圧のパルス幅以上のパルス幅を
持つ交流パルスを、前記交流パルスのパルス幅の２倍か
ら100倍の休止期間を挟んで複数回繰り返すものである
ことを特徴とする請求項（３），（４），（５），
（６）または（７）のいずれかに記載の液晶素子。 - 【請求項９】間隙部の幅が30μｍ以下であることを特徴
とする請求項（１）から（４）のいずれかに記載の液晶
素子。 - 【請求項１０】間隙部の幅が５μｍ以下であることを特
徴とする請求項（１），（２）または（３）のいずれか
に記載の液晶素子。 - 【請求項１１】間隙部の幅が絵素の幅の３割以上である
ことを特徴とする請求項（２）記載の液晶素子。 - 【請求項１２】対向面に走査電極と信号電極とを有しマ
トリックス状の絵素を形成する基板間に強誘電性液晶を
挟持する液晶素子の駆動法において、走査電極を選択す
る前に、絵素の間隙部を暗状態に安定するに十分な電
圧、パルス幅を持つ所定のパルス電圧を前記絵素に印加
することを特徴とする液晶素子の駆動法。 - 【請求項１３】所定のパルス電圧をパネル全面に印加し
た後に走査を行なうことを特徴とする請求項（12）記載
の液晶素子の駆動法。 - 【請求項１４】所定のパルス電圧が、絵素を暗状態に安
定化できる最短のパルス電圧のパルス幅以上のパルス幅
を持つ交流パルスを、前記交流パルスのパルス幅の２倍
から100倍の休止期間を挟んで複数回繰り返すものであ
ることを特徴とする請求項（12）または（13）のいずれ
かに記載の液晶素子の駆動法。 - 【請求項１５】間隙部を形成する２つの絵素につながる
走査電極に、前記走査電極以外の走査電極が選択されて
いるときに、選択期間に印加される走査電極に印加され
るパルス列の２倍以上のパルス幅で前記パルス列と電圧
値の順列を逆転させたパルス列を印加することにより、
信号電極に印加される電圧によらずに前記２つの絵素に
間隙部が安定状態になるに十分なパルス電圧が印加され
ることを特徴とする請求項（12）記載の液晶素子の駆動
法。 - 【請求項１６】請求項（５）記載の液晶素子を用いた表
示装置。 - 【請求項１７】液晶素子の表示をスクリーン上に拡大投
射するよう構成したことを特徴とする請求項（16）記載
の表示装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1002422A JPH0812347B2 (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | 液晶素子とその駆動法 |
| US07/460,555 US5151803A (en) | 1989-01-09 | 1990-01-03 | Pixel-gap controlled ferroelectric liquid crystal display device and its driving method |
| DE69012353T DE69012353T2 (de) | 1989-01-09 | 1990-01-03 | Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung und Verfahren zu ihrer Ansteuerung. |
| EP90300032A EP0378293B1 (en) | 1989-01-09 | 1990-01-03 | Liquid crystal display device and its driving method |
| KR1019900000179A KR940006990B1 (ko) | 1989-01-09 | 1990-01-09 | 액정표시소자 및 그 구동방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1002422A JPH0812347B2 (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | 液晶素子とその駆動法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02181724A JPH02181724A (ja) | 1990-07-16 |
| JPH0812347B2 true JPH0812347B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=11528813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1002422A Expired - Fee Related JPH0812347B2 (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | 液晶素子とその駆動法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0812347B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04223429A (ja) * | 1990-12-26 | 1992-08-13 | Canon Inc | 表示装置 |
| JPH05341265A (ja) * | 1992-06-05 | 1993-12-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液晶素子とその製造法 |
| JPH06160808A (ja) * | 1992-11-17 | 1994-06-07 | Canon Inc | 液晶装置の駆動方法及びそれを用いた液晶装置 |
| JP7281369B2 (ja) * | 2019-08-30 | 2023-05-25 | 日本放送協会 | 液晶デバイスの表示色初期化方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60179721A (ja) * | 1984-02-28 | 1985-09-13 | Canon Inc | 強誘電液晶の配向制御法 |
| JPS61121087A (ja) * | 1984-11-16 | 1986-06-09 | 松下電器産業株式会社 | 液晶表示装置 |
| JPS6242183A (ja) * | 1985-08-20 | 1987-02-24 | 富士通株式会社 | 液晶表示素子およびそれを用いた液晶表示装置 |
| JPS6262334A (ja) * | 1985-09-13 | 1987-03-19 | Canon Inc | 液晶素子 |
| JPS62210421A (ja) * | 1986-03-11 | 1987-09-16 | Canon Inc | 光学変調素子 |
| JPH0823636B2 (ja) * | 1986-04-09 | 1996-03-06 | キヤノン株式会社 | 光学変調素子の駆動法 |
| JPS6363093A (ja) * | 1986-09-03 | 1988-03-19 | キヤノン株式会社 | 表示装置 |
-
1989
- 1989-01-09 JP JP1002422A patent/JPH0812347B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02181724A (ja) | 1990-07-16 |
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Legal Events
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