JPH1062753A - Driving method for liquid crystal element - Google Patents

Driving method for liquid crystal element

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JPH1062753A
JPH1062753A JP23471696A JP23471696A JPH1062753A JP H1062753 A JPH1062753 A JP H1062753A JP 23471696 A JP23471696 A JP 23471696A JP 23471696 A JP23471696 A JP 23471696A JP H1062753 A JPH1062753 A JP H1062753A
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JP
Japan
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liquid crystal
frame rate
hysteresis
driving
transmittance
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Application number
JP23471696A
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Japanese (ja)
Inventor
Eriko Matsui
恵理子 松居
Nobue Kataoka
延江 片岡
Hiroaki Endo
宏昭 遠藤
Yutaka Murayama
裕 村山
Akio Yasuda
章夫 安田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten memory time and to eliminate hysteresis by making a frame rate by selection electrodes faster than the intrinsic value in such a manner that the driving of the next line is started before the memory characteristic of liquid crystals falls to a prescribed value. SOLUTION: Data pulses are impressed on the liquid crystal display element by changing the time when the memorization in the intrinsic driving waveforms (A) of an NTSC system is executed under crossed nicols, i.e., the frame rate (corresponding to one field component as an interlace system in this case) from, for example, 16.7msec to 8.4msec (B) and 4.2msec (C) respectively. The hysteresis is affected by the frame rate time. The hysteresis is decreased if the frame rate time is made shorter than the intrinsic value and is set particularly at <=12msec and further, <=10msec. Namely, the frame rate is made faster by making the frame rate at the time of driving the element faster than the intrinsic value in such a manner that the next line comes before the memory characteristic to generate the hysteresis degrades.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一方向に配列され
たデータ電極(カラム電極)を有する第1の基体と、前
記データ電極と交差する方向に配列されたセレクト電極
(ロウ電極)を有する第2の基体との間に液晶が配され
ている液晶素子(例えば液晶表示素子又は液晶ディスプ
レイ)の駆動方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has a first base having data electrodes (column electrodes) arranged in one direction, and a select electrode (row electrode) arranged in a direction intersecting the data electrodes. The present invention relates to a method for driving a liquid crystal element (for example, a liquid crystal display element or a liquid crystal display) in which a liquid crystal is arranged between a second substrate and the liquid crystal element.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶をディスプレイに用いた液晶ディス
プレイ(LCD)は、低消費電力で薄型軽量であるとい
う特長を有しており、これを生かして、時計、電卓から
コンピューターディスプレイ、テレビジョン受像機(T
V)へと応用が進んでいる。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display (LCD) using a liquid crystal as a display has features of low power consumption, thinness and light weight, and taking advantage of this, from a clock and a calculator to a computer display and a television receiver. (T
Application to V) is progressing.

【0003】こうしたLCDにおいて液晶として、強誘
電性液晶(FLC:ferroelectricliquid crystal) を
用いようとする研究開発は、活発に進められてきてい
る。FLCについては、1975年にメイヤーによっ
て、はじめて強誘電性液晶が合成され、また1980年
にクラーク、ラガワールによって、電界によりドメイン
反転が可能な表面安定化強誘電性液晶が発明された。F
LCは、分子自身に永久双極子モーメントを分子の長軸
に対して垂直に有し、自発分極を持ち、電界によりスイ
ッチング可能な液晶のことであり、これを用いたFLC
ディスプレイは、主として次の(1)〜(3)の特徴を
有する優れたものである。
Research and development for using a ferroelectric liquid crystal (FLC) as a liquid crystal in such an LCD has been actively pursued. Regarding FLC, a ferroelectric liquid crystal was first synthesized by Meyer in 1975, and a surface-stabilized ferroelectric liquid crystal capable of domain inversion by an electric field was invented in 1980 by Clark and Lagaard. F
LC is a liquid crystal that has a permanent dipole moment in the molecule itself perpendicular to the long axis of the molecule, has spontaneous polarization, and can be switched by an electric field.
The display is an excellent display mainly having the following features (1) to (3).

【0004】(1)スイッチング速度がμ秒オーダであ
り、TN液晶表示に比較して1000倍も高速に応答
し、高速応答性に優れている。 (2)分子配列に基本的にねじれ構造がなく、視野角依
存性が少ない。 (3)電源をオフしても画像が保持され、画像にメモリ
性があり、ハイビジョンにも対応できる1000本以上
の走査線に対しても単純マトリックス駆動が可能であ
る。
(1) The switching speed is on the order of microseconds, the response is 1000 times faster than that of the TN liquid crystal display, and the high-speed response is excellent. (2) There is basically no twist structure in the molecular arrangement, and there is little viewing angle dependence. (3) Even if the power is turned off, the image is retained, the image has memory properties, and simple matrix driving is possible even for 1000 or more scanning lines that can support high definition.

【0005】従って、FLCディスプレイは、高精細、
低コスト化、大画面化という性能を追求できるディスプ
レイである。
Accordingly, the FLC display has a high definition,
It is a display that can pursue the performance of low cost and large screen.

【0006】このようなFLCディスプレイ(強誘電性
液晶表示素子)は、例えば図8及び図9に概略的に示す
ような構造からなっている。まず、透明ガラス基板(コ
ーニング7059、0.7mm厚)1a、1b上に透明
電極(100Ω/□のITO:Indium tin oxide)2
a、2bが設けられている。これらの透明電極はエッチ
ングによりストライプ状にパターニングされ、互いにマ
トリックス状に交差したデータ電極(カラム電極)2a
と走査電極(ロウ電極)2bに形成されている。
Such an FLC display (ferroelectric liquid crystal display element) has a structure as schematically shown in FIGS. 8 and 9, for example. First, a transparent electrode (100Ω / □ ITO: Indium tin oxide) 2 was placed on a transparent glass substrate (Corning 7059, 0.7 mm thick) 1a, 1b.
a, 2b are provided. These transparent electrodes are patterned into stripes by etching, and intersect each other in a matrix in a data electrode (column electrode) 2a.
And the scanning electrodes (row electrodes) 2b.

【0007】各透明電極2a、2b上には、液晶配向膜
としてSiOの斜方蒸着膜3a、3bが形成されてい
る。SiOの斜方蒸着膜の形成においては、真空蒸着装
置内に、SiO蒸着源から鉛直上に基板を配し、鉛直の
線と基板法線のなす角度を85度として設置する。Si
Oを基板温度170℃で真空蒸着後、300℃、1時間
の焼成を行う。
On the transparent electrodes 2a, 2b, obliquely deposited SiO films 3a, 3b are formed as liquid crystal alignment films. In forming an obliquely deposited SiO film, a substrate is disposed vertically from a SiO deposition source in a vacuum deposition apparatus, and an angle between a vertical line and a substrate normal is set to 85 degrees. Si
After vacuum deposition of O at a substrate temperature of 170 ° C., baking is performed at 300 ° C. for 1 hour.

【0008】このようにして作製した配向膜付きの一対
の基板1a、1bは、そのデータ電極2a側と走査電極
2b側の配向処理方向が対向面で反平行となり、かつデ
ータ電極2aと走査電極2bの電極配列が直交するよう
に組まれる。スペーサとして、目的ギャップ長に応じた
ガラスビーズ(真し球:直径0.8〜3.0μm(触媒
化成工業株式会社製))4が用いられている。ここで
は、配向処理方向を反平行に組んだが、平行に組んでも
構わない。
In the pair of substrates 1a and 1b provided with the alignment film thus manufactured, the alignment directions of the data electrode 2a and the scanning electrode 2b are antiparallel on opposite surfaces, and the data electrode 2a and the scanning electrode 2b are arranged so that the electrode arrangement is orthogonal. As the spacer, glass beads (straightening sphere: 0.8 to 3.0 μm in diameter (manufactured by Catalyst Chemical Industry Co., Ltd.)) 4 corresponding to the target gap length are used. Here, the alignment processing directions are set antiparallel, but they may be set parallel.

【0009】スペーサ4は、透明基板1a、1bの大き
さにより、小さい面積の場合は周囲を接着するシール材
(UV硬化型の接着剤(フォトレック:セキスイ化学株
式会社製))6中に0.3wt%程度分散させることに
より、基板間のギャップを制御する。基板面積が大きい
場合には、上記真し球を基板上に平均密度で100個/
mm2 散布したのち、ギャップをとり、液晶の注入孔を
確保してシール剤6でセル周囲を接着する。
Depending on the size of the transparent substrates 1a and 1b, the spacer 4 has a sealing material (UV-curable adhesive (Photorec: manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.)) 6 that adheres to the periphery when the area is small. By dispersing about 0.3 wt%, the gap between the substrates is controlled. When the substrate area is large, the above-mentioned straightening spheres have an average density of 100 pieces / ball on the substrate.
After spraying mm 2 , a gap was formed, a liquid crystal injection hole was secured, and the periphery of the cell was bonded with a sealant 6.

【0010】一対の基板1a−1b間には、例えば強誘
電性液晶(チッソ株式会社製のYS−C152)5を等
方相温度で超音波ホモジナイザを用いて均一に分散させ
た液晶組成物が注入されている。この強誘電性液晶組成
物は等方相温度あるいはカイラルネマチック相温度のよ
うに流動性を示す状態で減圧下で注入される。液晶注入
後は、徐冷され、注入孔周囲のガラス基板上の液晶が除
去されたのち、エポキシ系の接着剤で封止され、FLC
ディスプレイ11が作製される。
A liquid crystal composition in which, for example, a ferroelectric liquid crystal (YS-C152 manufactured by Chisso Corporation) 5 is uniformly dispersed at an isotropic phase temperature using an ultrasonic homogenizer between a pair of substrates 1a-1b. Has been injected. This ferroelectric liquid crystal composition is injected under reduced pressure in a state showing fluidity such as an isotropic phase temperature or a chiral nematic phase temperature. After injecting the liquid crystal, the liquid crystal is slowly cooled, and the liquid crystal on the glass substrate around the injection hole is removed, and then sealed with an epoxy-based adhesive.
The display 11 is manufactured.

【0011】このFLCディスプレイ11の駆動方式と
しては、X−Yマトリクス方式を使用する。NTSC方
式を選択した場合は、1H(1水平走査時間又は1ライ
ン選択時間)は63.5μsであり、電気的中性条件を
考慮して、電圧はバイポーラで印加するため、各選択パ
ルスは63.5/2μs幅となる。ロウ側(電極2b)
からはしきい値であるセレクトパルスを印加し、カラム
側(電極2a)からはデータパルスを印加する。
As a driving method of the FLC display 11, an XY matrix method is used. When the NTSC system is selected, 1H (one horizontal scanning time or one line selection time) is 63.5 μs, and the voltage is applied in bipolar in consideration of the electrical neutral condition. .5 / 2 μs width. Row side (electrode 2b)
, A select pulse as a threshold is applied, and a data pulse is applied from the column side (electrode 2a).

【0012】強誘電性液晶素子(例えば表面安定化強誘
電性液晶素子)は、外部印加電界E(Psは自発分極)
に対して分子Mの配向方向が図10に示すように状態1
と状態2の二つの状態間をスイッチングする。この分子
配向の変化は、液晶素子を直交する偏光板間に設置する
ことによって透過率の変化として現れ、図11のように
印加電界に対して透過率がしきい値電圧Vthで0%から
100%に急峻に変化する。この透過率が変化する電圧
幅は一般的に1V以下である。
A ferroelectric liquid crystal element (for example, a surface-stabilized ferroelectric liquid crystal element) has an externally applied electric field E (Ps is spontaneous polarization).
As shown in FIG.
And state 2 are switched. This change in molecular orientation appears as a change in transmittance when the liquid crystal element is placed between orthogonal polarizing plates. As shown in FIG. 11, the transmittance changes from 0% at a threshold voltage Vth with respect to an applied electric field. It changes sharply to 100%. The voltage width at which the transmittance changes is generally 1 V or less.

【0013】このように、従来の双安定モードを用いた
強誘電性液晶表示は2状態のみ安定であることから、透
過率−印加電圧のカーブに安定な電圧幅を持たせること
が困難であり、電圧制御による階調表示は困難若しくは
不可能である。
As described above, since the conventional ferroelectric liquid crystal display using the bistable mode is stable only in two states, it is difficult to provide a stable voltage range in the transmittance-applied voltage curve. In addition, gradation display by voltage control is difficult or impossible.

【0014】そこで、一つの画素内の液晶に印加される
実効電界強度に分布を持たせて、一つの画素内で液晶の
双安定状態の間のスイッチングのためのしきい値電圧幅
を広げることによりアナログ階調表示を達成できること
が見出され、本出願人によって特願平5−262951
号として既に提示している(これを以下、先願発明と称
する)。
Therefore, the threshold voltage width for switching between the bistable states of the liquid crystal in one pixel is extended by giving a distribution to the effective electric field applied to the liquid crystal in one pixel. Can achieve analog gray scale display by the present applicant.
(This is hereinafter referred to as a prior invention).

【0015】この先願発明によれば、上記の「しきい値
電圧幅を広げる」ために、強誘電性液晶中に酸化チタン
等の超微粒子を添加、分散させる方法がとられている。
According to the invention of the prior application, a method of adding and dispersing ultrafine particles such as titanium oxide in a ferroelectric liquid crystal in order to "extend the threshold voltage width" is employed.

【0016】この超微粒子の添加によって、一つの画素
内において、しきい値電圧(Vth)の異なる微細な領域
(マイクロドメイン)が発現し、印加電圧の大きさに応
じてマイクロドメインの透過率が変化するため、透過率
が急峻に変化するのではなく、比較的緩やかな変化を示
し、アナログ階調表示が可能となるのである。そして、
一つのドメイン内では、液晶分子が双安定であると、メ
モリ機能を有し、しきい値電圧の異なるμmオーダのド
メインから一画素が形成されることから、連続階調表示
が可能となる。
By the addition of the ultrafine particles, fine regions (micro domains) having different threshold voltages (V th ) are developed in one pixel, and the transmittance of the micro domains is changed according to the magnitude of the applied voltage. Is changed, the transmittance does not change sharply, but shows a relatively gradual change, and analog gray scale display becomes possible. And
In one domain, if the liquid crystal molecules are bistable, they have a memory function, and one pixel is formed from domains having a different threshold voltage on the order of μm, so that continuous gradation display is possible.

【0017】従って、図12に例示するように、先願発
明で得られる液晶素子では、印加電圧によって透過率が
図11のように急峻に変化するのではなく、比較的緩や
かな変化を示すものである。これは、上記したように、
特に、一つの画素内において、しきい値電圧(Vth)の
異なる微細な領域(マイクロドメイン)の発現により、
印加電圧の大きさに応じてマイクロドメインの数が変化
し、従って1画素の総和としての透過率が変化するため
である。そして、一つのドメイン内では、液晶分子が双
安定であるメモリ機能を有し、しきい値電圧の異なるμ
mオーダのドメインから一画素が形成されることから、
連続階調表示が可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 12, in the liquid crystal element obtained by the prior application, the transmittance does not change sharply as shown in FIG. 11 but changes relatively slowly according to the applied voltage. It is. This is, as mentioned above,
In particular, in one pixel, a fine region (micro domain) having a different threshold voltage (V th ) appears ,
This is because the number of microdomains changes according to the magnitude of the applied voltage, and thus the transmittance as a sum of one pixel changes. Then, in one domain, the liquid crystal molecules have a memory function of being bistable, and have different threshold voltages.
Since one pixel is formed from an m-order domain,
Continuous tone display becomes possible.

【0018】[0018]

【発明に至る経過】本発明者は、強誘電性液晶表示素子
には、上述したような優れた特性がある反面、強誘電性
液晶分子自体の持つ双極子モーメントや、誘電率及びパ
ネル内の不純物イオンなどが原因となり、前フレームで
印加された電圧によって透過率が一つの値に決められな
いという現象(印加電圧−透過率のヒステリシス)や、
前フレームで選択した表示色を残してしまう現象(焼き
付き現象)を生じることがあることを見出した。
The present inventors have concluded that the ferroelectric liquid crystal display element has the above-described excellent characteristics, but the dipole moment of the ferroelectric liquid crystal molecule itself, the dielectric constant, and the inside of the panel. The phenomenon that the transmittance cannot be determined to one value by the voltage applied in the previous frame due to impurity ions or the like (applied voltage-transmittance hysteresis),
It has been found that a phenomenon (burn-in phenomenon) that leaves the display color selected in the previous frame may occur.

【0019】これは、通常の白黒2値表示の強誘電性液
晶ディスプレイにおいて、同じ画像を長時間表示し続け
ることにより次の画像が表示できなかったり、消費電力
を上げると駆動方式が複雑になるなどの問題となる。特
に、アナログ階調表示が可能な上述の超微粒子含有型の
強誘電性液晶ディスプレイにおいては、上記の問題点
(ヒステリシスや焼き付き現象)の他に、階調表示数の
不安定さが生じ、階調表示の利点を十分に生かすことが
できない。
This is because, in a normal black-and-white binary ferroelectric liquid crystal display, if the same image is continuously displayed for a long time, the next image cannot be displayed, or if the power consumption is increased, the driving method becomes complicated. And so on. In particular, in the above-mentioned ultrafine particle-containing ferroelectric liquid crystal display capable of analog gradation display, in addition to the above-described problems (hysteresis and burn-in phenomenon), instability of the number of gradation displays occurs, and The advantage of the tone display cannot be fully utilized.

【0020】上記のヒステリシスの原因の一つに、強誘
電性液晶の特性であるメモリの安定性の度合いが関与し
ていることが判明した。以下に、その現象を詳しく説明
する。
It has been found that one of the causes of the above-mentioned hysteresis involves the degree of memory stability, which is a characteristic of ferroelectric liquid crystals. Hereinafter, the phenomenon will be described in detail.

【0021】ヒステリシスの評価方法としては、印加電
圧を徐々に上げていく透過率カーブと、印加電圧を徐々
に下げていく透過率カーブとを測定し、そのずれの電圧
幅で比較できる。例えば、図13のHΔVに相当する。
通常の画質表示に相当する、ランダムな電圧印加による
透過率の値は、このカーブ間にあり、ヒステリシスの大
きさ(HΔV)が表示色の不安定さの要因となる。
As a method of evaluating the hysteresis, a transmittance curve in which the applied voltage is gradually increased and a transmittance curve in which the applied voltage is gradually decreased are measured, and a comparison can be made based on the voltage width of the deviation. For example, it corresponds to HΔV in FIG.
The value of the transmittance by random voltage application corresponding to the normal image quality display is between the curves, and the magnitude of the hysteresis (HΔV) causes the instability of the display color.

【0022】従って、この電圧幅をゼロ(HΔV=0)
にすることによって、前フレームの印加電圧による影響
をなくすこと、即ち、印加電圧値によって透過率を1値
に選択できるようになる。
Therefore, this voltage width is set to zero (HΔV = 0)
By doing so, the effect of the applied voltage of the previous frame can be eliminated, that is, the transmittance can be selected to one value by the applied voltage value.

【0023】ヒステリシスの原因はこれまで、液晶パネ
ル内の不純物イオンの影響が主因であると言われてきた
が、本発明者は印加電圧−透過率測定を行ううちに、メ
モリの安定性のヒステリシスがあることを実験によって
見出した。即ち、実際に人間の目に積算されて映る時間
(例えばNTSC方式であれば、1フレームレートとし
ての16.7msecに対応する15msecぐらい)
に、図14(A)、(B)、(C)に示すようなメモリ
性の違いによる透過率の不安定性があるのである。ま
た、図15に示すように、1つの透過率を示す印加電圧
も数種類あることになる。
It has been said that the main cause of the hysteresis is the influence of impurity ions in the liquid crystal panel. However, the present inventor has found that the hysteresis of the stability of the memory during the measurement of the applied voltage-transmittance is measured. It was found by experiment. That is, the time that is actually integrated and reflected by the human eye (for example, in the case of the NTSC system, about 15 msec corresponding to 16.7 msec as one frame rate).
In addition, there is an instability in transmittance due to a difference in memory characteristics as shown in FIGS. 14 (A), (B) and (C). In addition, as shown in FIG. 15, there are several types of applied voltages indicating one transmittance.

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、液晶
素子の駆動において、上記した如きヒステリシスの最大
の原因と思われるメモリ性の不安定性を除去し、画質の
向上とスムーズな動画表示を実現することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the instability of the memory property, which is considered to be the largest cause of the hysteresis in driving a liquid crystal element, to improve the image quality and smoothly display moving images. Is to make it happen.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、一方向
に配列されたデータ電極を有する第1の基体と、前記デ
ータ電極と交差する方向に配列されたセレクト電極を有
する第2の基体との間に、印加電圧−透過率のヒステリ
シスを示す強誘電性液晶が配されている液晶素子を駆動
するに際し、前記ヒステリシスを生じさせる前記強誘電
性液晶のメモリ性が所定値に低下する前に次ラインが駆
動開始されるように、前記セレクト電極によるフレーム
レートを早くする、液晶素子の駆動方法に係るものであ
る。
That is, the present invention provides a first substrate having data electrodes arranged in one direction and a second substrate having select electrodes arranged in a direction intersecting the data electrodes. When driving a liquid crystal element in which a ferroelectric liquid crystal exhibiting hysteresis of applied voltage-transmittance is arranged, before the memory property of the ferroelectric liquid crystal causing the hysteresis is reduced to a predetermined value. The present invention relates to a method for driving a liquid crystal element, in which the frame rate by the select electrode is increased so that the next line is started to be driven.

【0026】本発明者は、上記したヒステリシスの評価
について、時間が長いほどメモリ性の不安定性が増すこ
とから、素子駆動時のフレームレートを本来の値(NT
SC方式であれば1フィールドで16.7msec)よ
りも早くして、ヒステリシスを生じさせるメモリ性が低
下する前に次のラインが来るようにフレームレートを早
くする駆動方法を使用すれば、メモリ時間を減少させ、
安定性の高い部分の透過率のみを使用できることを見出
し、本発明に到達したのである。
In the evaluation of the hysteresis described above, the present inventor has found that the longer the time, the more the memory instability increases.
In the case of the SC system, if the driving method is faster than 16.7 msec for one field, and the frame rate is increased so that the next line comes before the memory property causing hysteresis is reduced, the memory time can be reduced. Decrease
The inventors have found that only the transmittance of a portion having high stability can be used, and have reached the present invention.

【0027】このようにして、メモリ性によるヒステリ
シスをなくすことができ、通常の強誘電性液晶ディスプ
レイにおいては、単純マトリクスのカラム電極から入力
するデータ電圧値の低減化とスムーズな動画が得られる
ことになる。そして、上述した先願発明のような超微粒
子含有型の素子においては、完全なアナログ階調を実現
することができるのである。
In this way, the hysteresis due to the memory property can be eliminated, and in the ordinary ferroelectric liquid crystal display, the data voltage value input from the column electrodes of the simple matrix can be reduced and a smooth moving image can be obtained. become. In the ultrafine particle-containing element as in the above-mentioned prior invention, a complete analog gradation can be realized.

【0028】本発明の駆動方法においては、液晶が印加
電圧−透過率のヒステリシスを示す強誘電性液晶からな
り、前記ヒステリシスを生じる前記強誘電性液晶のメモ
リ性が所定値に低下する前に、次ラインが駆動開始され
るようにフレームレートを早くすることが望ましい。
In the driving method according to the present invention, the liquid crystal is composed of a ferroelectric liquid crystal exhibiting a hysteresis of applied voltage-transmittance, and before the memory property of the ferroelectric liquid crystal causing the hysteresis decreases to a predetermined value, It is desirable to increase the frame rate so that driving of the next line is started.

【0029】特に、前フレームでのメモリ性の影響を最
大に受ける画素について、そのメモリ性の低下が所定
値、特に12.5%を超える前に、次ラインが駆動開始
されるようにフレームレートを早くすることが、階調性
を十分に出す上で望ましい。
In particular, for a pixel which is most affected by the memory property in the previous frame, the frame rate is set so that the driving of the next line is started before the decrease in the memory property exceeds a predetermined value, especially 12.5%. Is desirable in order to obtain sufficient gradation.

【0030】また、階調性の点では、上述した先願発明
と同様に、強誘電性液晶をスイッチングするためのしき
い値電圧の異なる領域が微細に分布しているのが望まし
い。このようなしきい値電圧の異なる微細領域を形成す
るために、微粒子が強誘電性液晶に添加されるのがよ
い。
Further, in terms of gradation, it is desirable that regions having different threshold voltages for switching the ferroelectric liquid crystal are finely distributed, as in the above-mentioned prior application. In order to form such fine regions having different threshold voltages, fine particles are preferably added to the ferroelectric liquid crystal.

【0031】ここで、上記の「しきい値電圧の異なる領
域が微細に分布している」とは、反転ドメイン(例えば
白の中に黒のドメイン又はその反対)による透過率が2
5%であるときに2μmφ以上の大きさのドメイン(マ
イクロドメイン)が1mm2の視野の中に300個以上
(好ましくは600個以上)存在し、かつ、そのドメイ
ン内でのしきい値電圧幅が透過率10〜90%の範囲で
1V以上、好ましくは2V以上であることを意味する。
Here, the above-mentioned "regions having different threshold voltages are finely distributed" means that the transmissivity due to the inversion domain (for example, the black domain in white or the opposite) is 2%.
When it is 5%, there are 300 or more (preferably 600 or more) domains (microdomains) having a size of 2 μmφ or more in a visual field of 1 mm 2 , and a threshold voltage width within the domain. Means 1 V or more, preferably 2 V or more in a transmittance range of 10 to 90%.

【0032】従って、図12に例示したように、この液
晶素子では、印加電圧によって透過率が図11のように
急峻に変化するのではなく、比較的緩やかな変化を示す
ものである。これは、上記したように、特に、一つの画
素内において、しきい値電圧(Vth)の異なる微細な領
域(マイクロドメイン)の発現により、印加電圧の大き
さに応じてマイクロドメインの透過率が変化するためで
ある。そして、一つのドメイン内では、液晶分子が双安
定であるとメモリ機能を有し、しきい値電圧の異なるμ
mオーダのドメインから一画素が形成されることから、
連続階調表示が可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 12, in this liquid crystal element, the transmittance does not change sharply as shown in FIG. 11, but shows a relatively gradual change depending on the applied voltage. This is because, as described above, in particular, in one pixel, micro-domains having different threshold voltages (V th ) are developed, and the transmittance of the micro-domains is changed according to the magnitude of the applied voltage. Is changed. Then, within one domain, the liquid crystal molecules have a memory function when they are bistable, and have different threshold voltages.
Since one pixel is formed from an m-order domain,
Continuous tone display becomes possible.

【0033】図12では、透過率が変化するしきい値電
圧のうち、透過率10%のときをVth1 、透過率90%
のときをVth2 とした場合、しきい値電圧の変化幅(△
th=Vth2 −Vth1)が1V以上である。
In FIG. 12, among the threshold voltages at which the transmittance changes, when the transmittance is 10%, V th1 and the transmittance are 90%.
In the case where V th2 is the time of (3), the variation width of the threshold voltage (△
(V th = V th2 −V th1 ) is 1 V or more.

【0034】マイクロドメインについては、図5(A)
に示すように、透過率25%のときに、2μmφ以上の
大きさのドメインMDが300個/mm2 以上の割合で
存在するものである。こうしたマイクロドメインによる
微細な光透過部分によって、全体として中間調の画面
(透過率)を実現できるが、このようなマイクロドメイ
ンによる構造は、いわば星空の如き様相を呈するので、
以下に「スターライトテクスチャ」と称することとす
る。
As for the micro domain, FIG.
As shown in the figure, when the transmittance is 25%, domains MD having a size of 2 μmφ or more are present at a rate of 300 domains / mm 2 or more. Such a fine light-transmitting portion of the microdomain can realize a halftone screen (transmittance) as a whole, but since the structure of such a microdomain has a so-called starry sky,
Hereinafter, it is referred to as “starlight texture”.

【0035】このスターライトテクスチャによれば、印
加電圧の大小に応じてマイクロドメインによる光透過部
分MDが図5(A)に一点鎖線で示す如くに拡大したり
(透過率上昇)、或いは縮小させる(透過率減少)こと
ができ、印加電圧によって任意に透過率を変化させるこ
とができる。これに反し、図8及び図9の素子では、図
5(B)に示すように、しきい値電圧幅が極めて小さい
ために、印加電圧による光透過部分Dが急激に増加した
り、或いは消失してしまうだけであり、階調表示が困難
である。
According to the starlight texture, the light transmitting portion MD of the micro domain is enlarged (increased in transmittance) or reduced as shown by a dashed line in FIG. 5A according to the magnitude of the applied voltage. (Decrease in transmittance), and the transmittance can be arbitrarily changed by the applied voltage. On the other hand, in the devices of FIGS. 8 and 9, as shown in FIG. 5B, the threshold voltage width is extremely small, so that the light transmitting portion D due to the applied voltage sharply increases or disappears. And gray scale display is difficult.

【0036】この液晶素子の製造方法において、上記の
マイクロドメインを形成する手段として、液晶セルにお
いて液晶5中に微粒子(又は、超微粒子)を分散させる
ことができる。
In this method of manufacturing a liquid crystal element, fine particles (or ultrafine particles) can be dispersed in the liquid crystal 5 in a liquid crystal cell as a means for forming the microdomain.

【0037】ここで、超微粒子によるしきい値電圧の変
化を図6について原理的に説明する。超微粒子10の粒
径をd2 、誘電率をε2 、超微粒子10を除く液晶5の
厚みをd1 、誘電率をε1 としたとき、超微粒子にかか
る電界Eeff は、次式(1)で表される。 Eeff =(ε2 /(ε12 +ε21 ))×Vgap ・・・・・(1)
Here, the change of the threshold voltage due to the ultrafine particles will be described in principle with reference to FIG. When the particle diameter of the ultrafine particles 10 is d 2 , the dielectric constant is ε 2 , the thickness of the liquid crystal 5 excluding the ultrafine particles 10 is d 1 , and the dielectric constant is ε 1 , the electric field Eeff applied to the ultrafine particles is expressed by the following equation (1). ). Eeff = (ε 2 / (ε 1 d 2 + ε 2 d 1 )) × Vgap (1)

【0038】従って、誘電率の値が液晶よりも小さい超
微粒子を添加すると(ε2 <ε1 )、液晶層の全厚dga
p(=d1 +d2)よりも小さな微粒子(d2 )を入れるこ
とにより、 Eeff <Egap となり、液晶には、微粒子を入れない場合(Egap)に比
較して小さな電界Eeffが作用する。
Therefore, when ultrafine particles having a dielectric constant smaller than that of the liquid crystal are added (ε 21 ), the total thickness dga of the liquid crystal layer is increased.
By introducing fine particles (d 2 ) smaller than p (= d 1 + d 2 ), Eeff <Egap, and a small electric field Eeff acts on the liquid crystal as compared with the case where no fine particles are inserted (Egap).

【0039】その反対に、誘電率の値が液晶より大きな
微粒子を添加することにより(ε2>ε1 )、Eeff >
Egapとなり、液晶には、微粒子を入れない場合(Ega
p)に比較して大きな電界Eeffが作用する。
On the contrary, by adding fine particles having a dielectric constant larger than that of the liquid crystal (ε 2 > ε 1 ), Eeff>
Egap, and liquid crystal without fine particles (Ega
A large electric field Eeff acts as compared to p).

【0040】以上をまとめると、次の通りとなる。 ε1 >ε2 のとき →Eeff <{Vgap/(d1+d2 )}
=Vgap/dgap =Egap ε1 =ε2 のとき → Eeff =Egap ε1 <ε2 のとき → Eeff >Egap
The above is summarized as follows. When ε 1 > ε 2 → Eeff <{Vgap / (d 1 + d 2 )}
= Vgap / dgap = Egap ε 1 = ε 2 when → Eeff = Egap ε 1 <when ε 2 → Eeff> Egap

【0041】いずれにしても、超微粒子の添加によっ
て、液晶自体に加わる実効電界Eeffは変化することに
なり、超微粒子が存在する領域とそうでない領域とで液
晶に加わる実効電界が異なることになる。この結果、同
じ電界Egap を作用させても、それら領域間では反転ド
メインが生じる領域と生じない領域が存在し、図5
(A)で示した如きスターライトテクスチャ構造を発現
できるのである。
In any case, the addition of the ultrafine particles changes the effective electric field Eeff applied to the liquid crystal itself, and the effective electric field applied to the liquid crystal differs between a region where the ultrafine particles exist and a region where the ultrafine particles do not exist. . As a result, even when the same electric field Egap is applied, there is a region where an inversion domain is generated and a region where no inversion domain is generated between these regions.
The starlight texture structure as shown in (A) can be expressed.

【0042】このことから、スターライトテクスチャ構
造は連続階調を実現するのに好適なものとなり、超微粒
子の添加下で印加電圧(大きさ、パルス幅等)を制御す
る(即ち、2種類以上の電圧を印加すること)によって
多様な透過率(即ち、2種類以上の階調レベル)を得る
ことができる。これに反し、単に微粒子を存在させるだ
けでは、図5(B)の如きものしか得られず、特に微小
な(2μm程度の)ギャップ中に0.3〜2μmの微粒
子を存在させても目的とする表示性能が得られないこと
が明らかであり、また、微小なギャップでなくても微粒
子部分による色ムラが生じてしまう。スターライトテク
スチャ構造においては、このような現象を生じることな
く、目的とする性能が得られる。
From this, the starlight texture structure is suitable for realizing continuous gradation, and the applied voltage (magnitude, pulse width, etc.) is controlled with the addition of ultrafine particles (ie, two or more types). , A variety of transmittances (that is, two or more types of gradation levels) can be obtained. Contrary to this, only the presence of fine particles gives only the one shown in FIG. 5 (B). In particular, even if fine particles of 0.3 to 2 μm are present in a minute gap (about 2 μm), It is apparent that the display performance cannot be obtained, and even if the gap is not very small, color unevenness occurs due to the fine particle portion. In the starlight texture structure, the desired performance can be obtained without such a phenomenon.

【0043】本発明の液晶素子において、液晶に添加す
る微粒子としては、図8及び図9に示した対向する透明
電極層2a、2bの間に存在する液晶5に印加される実
効電界強度に分布を持たせることができるような微粒子
であればよく、例えば誘電率の異なる複数の材質の微粒
子を混合して使用することができる。このように誘電率
の異なる微粒子を存在させることにより、各画素内に誘
電率の分布が形成される。
In the liquid crystal device of the present invention, the fine particles added to the liquid crystal are distributed in the effective electric field intensity applied to the liquid crystal 5 existing between the opposed transparent electrode layers 2a and 2b shown in FIGS. Any fine particles can be used as long as the particles can have the following. For example, fine particles of a plurality of materials having different dielectric constants can be mixed and used. The presence of the fine particles having different dielectric constants as described above forms a distribution of the dielectric constant in each pixel.

【0044】この結果、上記したように、画素の透明電
極層2a、2b間に均一に外部電界を印加した場合で
も、その画素内の液晶に印加される実効電界強度には分
布ができ、液晶(特に強誘電性液晶)の双安定状態間を
スイッチングするためのしきい値電圧の分布幅を広げる
ことができ、一画素内でアナログ階調表示が可能とな
る。
As a result, as described above, even when an external electric field is uniformly applied between the transparent electrode layers 2a and 2b of the pixel, the effective electric field applied to the liquid crystal in the pixel has a distribution, and The distribution width of the threshold voltage for switching between bistable states (especially ferroelectric liquid crystal) can be widened, and analog gray scale display can be performed within one pixel.

【0045】また、使用する微粒子として、誘電率が同
じものを使用する場合には、大きさに分布をもたせれば
よい。このように、誘電率は異ならないが大きさが異な
る微粒子を存在させることにより液晶層の厚みに分布が
できる。その結果、一画素の透明電極層2a、2b間に
均一に外部電界を印加した場合でも、その画素内の液晶
に印加される実効電界強度には分布ができ、一画素内で
アナログ階調表示が可能となる。微粒子の大きさの分布
について、その分布の広がりはある程度大きい方が、優
れたアナログ階調表示ができるので好ましい。
When fine particles having the same dielectric constant are used as the fine particles to be used, the fine particles may have a distribution in size. As described above, the presence of fine particles having different dielectric constants but different sizes allows distribution of the thickness of the liquid crystal layer. As a result, even when an external electric field is applied uniformly between the transparent electrode layers 2a and 2b of one pixel, the effective electric field intensity applied to the liquid crystal in that pixel is distributed, and analog gradation display is performed in one pixel. Becomes possible. Regarding the distribution of the size of the fine particles, it is preferable that the spread of the distribution be large to some extent because excellent analog gradation display can be performed.

【0046】本発明の液晶素子では、液晶に添加する微
粒子はpH=2.0以上の表面を有することが望ましい
が、これは、pH=2.0未満では酸性が強すぎ、プロ
トンにより液晶が劣化し易いからである。
In the liquid crystal device of the present invention, it is desirable that the fine particles added to the liquid crystal have a surface of pH = 2.0 or more. This is because it is easily deteriorated.

【0047】また、この微粒子の量は、特に限定はな
く、所望のアナログ階調性等を考慮して適宜に決定する
ことができるが、50重量%以下、0.1重量%以上の
割合で液晶に添加されているのが望ましい。添加量があ
まり多いと、凝集してスターライトテクスチャ構造が発
現し難く、また液晶の注入が困難となり易い。
The amount of the fine particles is not particularly limited and can be appropriately determined in consideration of a desired analog gradation, etc., but is not more than 50% by weight and not less than 0.1% by weight. Desirably, it is added to the liquid crystal. If the added amount is too large, it is difficult to develop a starlite texture structure due to aggregation, and it is difficult to inject liquid crystal.

【0048】使用可能な微粒子はカーボンブラック及び
/又は酸化チタンからなっていてよく、またカーボンブ
ラックがファーネス法により作製されたカーボンブラッ
クであり、酸化チタンがアモルファス酸化チタンである
のがよい。ファーネス法により作製された熱分解カーボ
ンブラックは、微粒子の粒度分布が比較的広く、またア
モルファス酸化チタンは、表面性が良く、耐久性にも優
れている。
The usable fine particles may be composed of carbon black and / or titanium oxide. The carbon black is preferably carbon black produced by a furnace method, and the titanium oxide is preferably amorphous titanium oxide. Pyrolytic carbon black produced by the furnace method has a relatively wide particle size distribution of fine particles, and amorphous titanium oxide has good surface properties and excellent durability.

【0049】使用可能な微粒子は、凝集していない一次
微粒子の状態で、液晶セルギャップの半分以下の大きさ
(0.4μm以下、特に0.1μm以下)が好ましく、
形状としては、コントロールの容易性から球形が好まし
い。また、その粒度分布によって階調表示特性をコント
ロールできるが、粒度分布の標準偏差が9.0nm以上
であることが透過率の変化(トランスミタンス)を緩や
かにできる点で望ましい。微粒子の比重が液晶の0.1
〜10倍であることが、液晶中に分散させた際の沈降防
止の点で望ましく、また、微粒子が良分散性を示すよう
にシランカップリング剤等で表面処理されているのがよ
い。
The usable fine particles, in the state of non-aggregated primary fine particles, preferably have a size of not more than half (0.4 μm or less, particularly 0.1 μm or less) of the liquid crystal cell gap.
The shape is preferably spherical for ease of control. Although the gradation display characteristics can be controlled by the particle size distribution, it is desirable that the standard deviation of the particle size distribution be 9.0 nm or more in that the change in transmittance (transmittance) can be moderated. The specific gravity of the fine particles is 0.1
It is preferably from 10 to 10 times from the viewpoint of preventing sedimentation when dispersed in the liquid crystal, and it is preferable that the fine particles are surface-treated with a silane coupling agent or the like so as to exhibit good dispersibility.

【0050】上述のように、微粒子のサイズは極めて小
さいので、この微粒子を超微粒子と称してもよい。
As described above, since the size of the fine particles is extremely small, the fine particles may be referred to as ultrafine particles.

【0051】本発明において、微粒子は対向する電極間
の液晶中に存在させることが望ましいが、これに加え
て、液晶配向膜中又は液晶配向膜上に存在させてもよ
い。微粒子を対応する電極間に存在させること以外の構
成は、図8及び図9の液晶表示素子(特に強誘電性液晶
表示素子)と同様にすることができる。
In the present invention, the fine particles are desirably present in the liquid crystal between the electrodes facing each other. In addition, they may be present in the liquid crystal alignment film or on the liquid crystal alignment film. Except that the fine particles are present between the corresponding electrodes, the configuration can be the same as that of the liquid crystal display device (particularly, the ferroelectric liquid crystal display device) of FIGS.

【0052】例えば、基板としては透明ガラス板を、電
極層としてはITO(Indium tin oxide)等を、液晶配
向膜としてはラビング処理されたポリイミド膜やSiO
斜方蒸着膜を使用することができる。また、駆動方式は
本発明に基づいて行うが、既述したものと同様に、上記
したマイクロドメインのスターライトテクスチャでのグ
レーレベルは、データパルスの電圧を変化させて得るた
め、常に1フレーム全体にデータパルスは印加されてい
る状態とする。
For example, a transparent glass plate is used as a substrate, ITO (indium tin oxide) or the like is used as an electrode layer, and a rubbed polyimide film or SiO 2 is used as a liquid crystal alignment film.
An obliquely deposited film can be used. Although the driving method is performed based on the present invention, the gray level in the above-mentioned micro domain starlight texture is obtained by changing the voltage of the data pulse. Is in a state where a data pulse is applied.

【0053】また、液晶の層傾斜角に分布を持たせるこ
とによっても、階調を得ることができる。つまり、上記
した超微粒子の存在自体によって、その特質に関わるこ
となく、図7にδで表される液晶の層傾斜角に分布がで
きること、即ち、実効自発分極Pseff (強誘電性液晶
のしきい値を決定する特性値)に分布ができることによ
り、様々なしきい値をもつドメインが1画素内に多数存
在することになる。ドメインの大きさについては、ナノ
メーターオーダーの超微粒子では粒子が小さく、その付
近で層の連続性が断ち切れ、ドメインの拡張を止める効
果(ピニング効果)があることが判明している。サブミ
クロンオーダーの大きな微粒子では、このピニング効果
はほとんど見られず、見られた場合においても、大きな
欠陥となり、透過率に大きな影響を及ぼす。
The gradation can also be obtained by giving a distribution to the tilt angle of the liquid crystal layer. In other words, the existence of the ultrafine particles described above allows the distribution of the layer tilt angle of the liquid crystal represented by δ in FIG. 7 to be formed without being related to the characteristics thereof, that is, the effective spontaneous polarization Ps eff (the value of the ferroelectric liquid crystal). The distribution of the characteristic values that determine the threshold values) results in a large number of domains having various threshold values within one pixel. Regarding the size of the domain, it has been found that ultrafine particles of the order of nanometers have a small particle size, break the continuity of the layer in the vicinity thereof, and have an effect of stopping domain expansion (pinning effect). In the case of large fine particles on the order of submicrons, this pinning effect is scarcely observed, and even when it is observed, it becomes a large defect and greatly affects the transmittance.

【0054】なお、本発明に使用可能な強誘電性液晶
は、実際には、カイラルスメクチックC(SmC* )液
晶と非カイラルスメクチックC(SmC)液晶とを混合
したものであるのがよいが、これらの液晶はそれぞれ一
種のみから成るものであってもよいし、複数種を混合し
たものであってもよい。
In practice, the ferroelectric liquid crystal usable in the present invention is preferably a mixture of a chiral smectic C (SmC * ) liquid crystal and a non-chiral smectic C (SmC) liquid crystal. Each of these liquid crystals may be composed of only one kind, or may be a mixture of plural kinds.

【0055】ここで、カイラルスメクチックC(SmC
* )液晶(強誘電性液晶)としては、公知のピリミジン
系、ビフェニル系、フェニルベンゾエート系等(但し、
これらの強誘電性液晶は温度の変化によりカイラルネマ
チック相、スメクチック相等を示すことがある。)のカ
イラルスメクチックC液晶(強誘電性液晶)である。
Here, chiral smectic C (SmC
* ) As the liquid crystal (ferroelectric liquid crystal), known pyrimidine-based, biphenyl-based, phenylbenzoate-based, etc. (however,
These ferroelectric liquid crystals may show a chiral nematic phase, a smectic phase or the like depending on a change in temperature. ) Is a chiral smectic C liquid crystal (ferroelectric liquid crystal).

【0056】また、使用可能な非カイラル液晶として
は、非カイラルネマチックC(SmC)液晶であるメル
ク社製のZLI−2008−000(融点−6℃、ネマ
チック相の温度範囲−20〜64℃)が挙げられる。こ
の液晶以外にも、公知の非カイラルスメクチック液晶を
使用できる。例えば、ビフェニル系、ターフェニル系、
3環シクロヘキシル系、シクロヘキシルフェニル系、ビ
フェニルシクロヘキサン系、シクロヘキシルエタン系、
エステル系、ピリミジン系、ピリダジン系、エタン系、
ジオキサン系等である。
The usable non-chiral liquid crystal is a non-chiral nematic C (SmC) liquid crystal ZLI-2008-000 manufactured by Merck (melting point -6 ° C., nematic phase temperature range -20 to 64 ° C.). Is mentioned. In addition to this liquid crystal, a known non-chiral smectic liquid crystal can be used. For example, biphenyl type, terphenyl type,
Tricyclic cyclohexyl, cyclohexylphenyl, biphenylcyclohexane, cyclohexylethane,
Ester, pyrimidine, pyridazine, ethane,
Dioxane type and the like.

【0057】[0057]

【実施例】以下、本発明を実施例について更に詳細に説
明する。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

【0058】スパッタ法により40nm厚の透明ITO
膜(面抵抗100Ω/cm2 )を設けたガラス基板上
に、SiO粉末(純度99.99%、フルウチ化学株式
会社製)を入れたタンタルボート(日本バックスメタル
株式会社製)を加熱(抵抗加熱)することにより、液晶
配向膜として50nm厚のSiO斜方蒸着膜を基板温度
100℃で真空蒸着した。この際、基板法線が蒸着源の
垂直線となす角が85°となるよう蒸着を行った。蒸着
後、良配向性を得るために、大気中で200℃で1時間
焼成を行った。
A 40 nm thick transparent ITO film is formed by sputtering.
A tantalum boat (manufactured by Nippon Bax Metal Co., Ltd.) containing SiO powder (purity: 99.99%, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) was heated (resistance heating) on a glass substrate provided with a film (sheet resistance: 100 Ω / cm 2 ). ), A 50 nm-thick SiO oblique deposition film was vacuum-deposited at a substrate temperature of 100 ° C. as a liquid crystal alignment film. At this time, the vapor deposition was performed so that the angle between the substrate normal and the vertical line of the vapor deposition source was 85 °. After vapor deposition, firing was performed at 200 ° C. for 1 hour in the air in order to obtain good orientation.

【0059】このように処理した2枚のガラス基板を、
1.6μm径のスペーサ(真し球:触媒化成株式会社
製)と紫外線硬化型接着剤(フォトレック:積水ファイ
ンケミカル株式会社製)とを用いて、SiO斜方蒸着膜
の蒸着方向が互いに反平行になるように組み、空の液晶
セルを組み立てた。このセルギャップに、酸化チタン
(IT−S:出光興産株式会社製)を2重量%の割合で
均一に分散した強誘電性液晶(YS−C152:チッソ
株式会社製)を注入して、図8及び図9の液晶素子と同
様の液晶表示素子(FLCディスプレイ)を得た。この
素子は、既述した先願発明と同様に構成されているの
で、上記以外の説明は省略する。
The two glass substrates thus treated are
The deposition directions of the obliquely deposited SiO film are antiparallel to each other using a 1.6 μm-diameter spacer (warping sphere: manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) and an ultraviolet curable adhesive (Photorec: manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.). And assembled an empty liquid crystal cell. A ferroelectric liquid crystal (YS-C152: manufactured by Chisso Corporation) in which titanium oxide (IT-S: manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.) was uniformly dispersed at a ratio of 2% by weight was injected into the cell gap, and FIG. A liquid crystal display device (FLC display) similar to the liquid crystal device of FIG. 9 was obtained. Since this device is configured in the same manner as the above-described prior invention, description other than the above is omitted.

【0060】この液晶表示素子について、印加電圧と透
過率との関係を調べた。直交ニコル下で、図1(A)に
示すNTSC方式の本来の駆動波形に対し、メモリして
いる時間、即ち、フレームレート(ここでは、インター
レース方式として1フィールド分に相当)を16.7m
secから、図1(B)及び図1(C)のようにそれぞ
れ8.4msec及び4.2msecに変えて、液晶表
示素子にデータパルスを印加し、光透過強度をモニタし
た。
The relationship between the applied voltage and the transmittance of this liquid crystal display device was examined. Under orthogonal Nicols, the memory time, that is, the frame rate (corresponding to one field as an interlace method) with respect to the original driving waveform of the NTSC method shown in FIG.
The data pulse was applied to the liquid crystal display element from 8.4 msec to 8.4 msec and 4.2 msec as shown in FIGS. 1B and 1C, respectively, and the light transmission intensity was monitored.

【0061】この結果、フレームレート時間とヒステリ
シスとの関係は図2のようになることが分かった。フレ
ームレート時間によってヒステリシスは影響を受け、フ
レームレート時間を本来の値(16.7msec)より
も短くすること、特に12msec以下、更には10m
sec以下とすれば、ヒステリシスの低減化に効果があ
ることがわかる。
As a result, it was found that the relationship between the frame rate time and the hysteresis was as shown in FIG. The hysteresis is influenced by the frame rate time, and the frame rate time is made shorter than the original value (16.7 msec), particularly, 12 msec or less, and furthermore, 10 m or less.
It can be seen that setting the time to less than sec is effective for reducing the hysteresis.

【0062】即ち、素子駆動時のフレームレートを本来
の値(NTSC方式の16.7msec)よりも早くし
て、ヒステリシスを生じさせるメモリ性が低下する前に
次ラインが来るようにフレームレートを早くする駆動方
法によって、メモリ時間を減少させ、安定性の高い部分
の透過率のみを使用できるのである。
That is, the frame rate at the time of driving the element is made faster than the original value (16.7 msec in the NTSC system), and the frame rate is increased so that the next line comes before the memory property causing hysteresis is reduced. With this driving method, the memory time can be reduced, and only the transmittance of the portion with high stability can be used.

【0063】次に、ヒステリシスの低減と階調性の関係
を図3について概略的に説明する。
Next, the relationship between the reduction of hysteresis and the gradation will be schematically described with reference to FIG.

【0064】上記の駆動方法において、前フレームでの
メモリ性の影響を最大に受ける画素(例えば前フレーム
が黒レベルの画素)について、白レベルとなるように電
圧(V)を印加したとき、そのメモリ性の低下が12.
5%、例えば5%を超える前に(低下が12.5%以
下、例えば5%以下のときに)、次ラインが駆動開始さ
れるようにフレームレートを早くすることが、階調性を
十分に出す上で望ましいことが分かった。
In the above-described driving method, when a voltage (V) is applied to a pixel which is most affected by the memory property in the previous frame (for example, a pixel having a black level in the previous frame) so as to have a white level, 12. A decrease in memory performance.
Before 5%, for example, 5% or more (when the decrease is 12.5% or less, for example, 5% or less), increasing the frame rate so that driving of the next line is started can sufficiently improve gradation. It was found to be desirable to put it out.

【0065】即ち、図3は図13に示した如きヒステリ
シスを簡略化して示すものであるが、メモリ性の低下時
のヒステリシスの大きさをHΔVとしたとき、表示でき
る階調数の最低値は、 階調数=(V/HΔV)+2 で表される。
That is, FIG. 3 is a simplified view of the hysteresis as shown in FIG. 13. When the magnitude of the hysteresis when the memory performance is reduced is HΔV, the minimum value of the number of gradations that can be displayed is And the number of gradations = (V / HΔV) +2.

【0066】さらに、これにメモリ性の低下量を考慮し
て計算しなおすと、次の如くとなる。メモリ性の低下量 階調数 12.5% 16階調 5% 40階調 3% 64階調 0% 256階調
Further, when the calculation is performed again in consideration of the reduction amount of the memory property, the following result is obtained. Degradation amount of memory property Number of gradations 12.5% 16 gradations 5% 40 gradations 3% 64 gradations 0% 256 gradations

【0067】階調表示には通常、OA(オフィスオート
メーション)用途で16階調以上、テレビジョン用途で
64階調以上が必要とされるので、前フレームに書き込
まれた信号に依存するメモリ性の低下量が所定値、特に
12.5%を超える値となる前(即ち、12.5%以下
のとき)に、次ラインを開始することが16階調以上の
階調性を実現するためには望ましい。同様に、メモリ性
の低下量が3%以下のときに、次ラインを開始すると、
64階調以上を実現できる。
Normally, gradation display requires 16 or more gradations for OA (office automation) applications and 64 or more gradations for television applications. Starting the next line before the reduction amount becomes a predetermined value, especially a value exceeding 12.5% (that is, 12.5% or less) is required to realize gradation of 16 gradations or more. Is desirable. Similarly, when the decrease of the memory property is 3% or less, when the next line is started,
64 gradations or more can be realized.

【0068】図4には、上記の各フレームレートでの透
過率変化(縦軸)を前フィールド(前フレームの1/2
画面分)のレベルと現フィールド(現フレーム)のレベ
ルとの関係に応じてそれぞれ示す。
FIG. 4 shows the change in the transmittance (vertical axis) at each frame rate described above in the previous field (1/2 of the previous frame).
This is shown according to the relationship between the level of the screen portion) and the level of the current field (current frame).

【0069】図4において、前フィールドが黒レベルで
あって現フィールドを白レベルで表示するときのメモリ
現像によるTa→Tbへの透過率変化、及び前フィール
ドが白レベルであって現フィールドを黒レベルで表示す
るときのメモリ現像によるTd→Tcへの透過率変化に
ついて、従来例(A)に比べて本発明に基づく例(B)
及び(C)では、透過率変化を(Ta’−Tb')/T
a’≦(3〜12.5)%、(Td”−Tc")/Td”
≦(3〜12.5)%のときに次ラインが駆動開始され
るように、フレームレートをそれぞれ早くする。
In FIG. 4, the transmittance change from Ta to Tb due to memory development when the previous field is at the black level and the current field is displayed at the white level, and the current field is black when the previous field is at the white level Regarding a change in transmittance from Td to Tc due to memory development when displaying at a level, an example based on the present invention (B) as compared with the conventional example (A)
In (C) and (C), the change in transmittance is (Ta′−Tb ′) / T
a ′ ≦ (3 to 12.5)%, (Td ″ −Tc ″) / Td ″
The frame rates are respectively increased so that the driving of the next line is started when ≦ (3 to 12.5)%.

【0070】以上、本発明の実施例を説明したが、上述
の実施例は本発明の技術的思想に基づいて更に変形が可
能である。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the above-described embodiment can be further modified based on the technical idea of the present invention.

【0071】例えば、次ラインを開始するフレームレー
トとそのタイミングは、本発明の目的を達成できる範囲
内で種々に変化させてよいし、駆動方式も単純マトリク
ス方式、アクティブマトリクス方式等のいずれでもよ
い。また、既述した次ラインの駆動開始のタイミング
は、必要とする階調性に応じて適宜変化させてよい。
For example, the frame rate at which the next line starts and its timing may be variously changed within a range in which the object of the present invention can be achieved, and the driving method may be any of a simple matrix method, an active matrix method and the like. . Further, the driving start timing of the next line described above may be appropriately changed according to the required gradation.

【0072】また、上述の液晶の種類や組み合わせ、微
粒子の材質や物性等も変更してよい。また、上述の透明
電極としては、上記のITO以外にも、酸化スズ、酸化
インジウム等、公知の透明電極を使用でき、透明基板、
スペーサ、シール材等の液晶素子の構成材料も従来公知
の材料を使用できる。
Further, the type and combination of the above-mentioned liquid crystals, the material and physical properties of the fine particles, and the like may be changed. In addition, as the above-mentioned transparent electrode, in addition to the above-mentioned ITO, a known transparent electrode such as tin oxide and indium oxide can be used.
Conventionally known materials can be used as constituent materials of the liquid crystal element such as a spacer and a sealing material.

【0073】また、上述の素子は、ディスプレイ以外に
も、光シャッタ、光スイッチ、光ブラインド等にも使用
でき、さらに、電気光学素子等と組み合わせれば、液晶
プリズム、液晶レンズ、光路切替えスイッチ、光変調
器、位相回折格子、A/D変換器、光ロジック回路等に
も使用できる。
Further, the above-mentioned element can be used not only for a display but also for an optical shutter, an optical switch, an optical blind and the like. Further, when combined with an electro-optical element or the like, a liquid crystal prism, a liquid crystal lens, an optical path switching switch, It can also be used for optical modulators, phase diffraction gratings, A / D converters, optical logic circuits and the like.

【0074】[0074]

【発明の作用効果】本発明は、上述した如く、一方向に
配列されたデータ電極を有する第1の基体と、前記デー
タ電極と交差する方向に配列されたセレクト電極を有す
る第2の基体との間に液晶(特に印加電圧−透過率のヒ
ステリシスを示す強誘電性液晶)が配されている液晶素
子(特にFLCディスプレイ)を駆動するに際し、液晶
のメモリ性が所定値に低下する前に次ラインが駆動開始
されるように、前記セレクト電極によるフレームレート
を本来の値よりも早くしているので、メモリ時間を減少
させ、安定性の高い部分の透過率のみを使用でき、メモ
リ性によるヒステリシスをなくすことができる。
As described above, the present invention provides a first base having data electrodes arranged in one direction and a second base having select electrodes arranged in a direction intersecting the data electrodes. When driving a liquid crystal element (especially an FLC display) in which a liquid crystal (especially a ferroelectric liquid crystal exhibiting a hysteresis of applied voltage-transmittance) is disposed between the liquid crystal elements, the liquid crystal element is driven before the memory property of the liquid crystal decreases to a predetermined value. Since the frame rate by the select electrode is made faster than the original value so that the line starts to be driven, the memory time can be reduced, and only the transmittance of the portion with high stability can be used, and the hysteresis due to the memory property can be used. Can be eliminated.

【0075】従って、通常の強誘電性液晶ディスプレイ
においては、単純マトリクスのカラム電極から入力する
データ電圧値の低減化とスムーズな動画が得られること
になる。そして、上述した先願発明のような超微粒子含
有型の素子においては、完全なアナログ階調を実現する
ことができる。但し、本発明の駆動方法は、液晶材料や
添加する微粒子によらずに画質品位を向上させ、良再現
性を得、スムーズな動画表示を行うことができるもので
ある。
Therefore, in the ordinary ferroelectric liquid crystal display, the data voltage value input from the column electrodes of the simple matrix can be reduced and a smooth moving image can be obtained. In the ultrafine particle-containing device as in the above-mentioned prior invention, a complete analog gradation can be realized. However, the driving method of the present invention can improve image quality, obtain good reproducibility, and perform smooth moving image display irrespective of a liquid crystal material or fine particles to be added.

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

【図1】本発明の実施例による液晶表示素子に印加され
る駆動波形図である。
FIG. 1 is a driving waveform diagram applied to a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同、液晶表示素子におけるフレーム時間とヒス
テリシスとの関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a frame time and a hysteresis in the liquid crystal display device.

【図3】同、液晶表示素子における印加電圧−透過率の
関係を簡略化して示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a simplified relationship between applied voltage and transmittance in the liquid crystal display device.

【図4】同、液晶表示素子における透過率−時間の関係
をフレームレート毎に比較して示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between transmittance and time in the liquid crystal display element for each frame rate.

【図5】同、液晶表示素子の駆動時のドメイン発生状況
を従来例と比較して説明するための概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a state of domain generation at the time of driving a liquid crystal display element in comparison with a conventional example.

【図6】同、液晶表示素子のしきい値電圧の変化を説明
するための原理図である。
FIG. 6 is a principle diagram for explaining a change in threshold voltage of the liquid crystal display element.

【図7】同、液晶表示素子の強誘電性液晶の層傾斜角と
有効自発分極との関係を示した概略図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a relationship between a layer tilt angle of a ferroelectric liquid crystal of a liquid crystal display element and an effective spontaneous polarization.

【図8】従来から使用されている液晶表示素子をセレク
ト電極側からみた概略平面図である。
FIG. 8 is a schematic plan view of a conventionally used liquid crystal display element as viewed from a select electrode side.

【図9】図8のIX−IX線に沿う断面図である。FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG. 8;

【図10】強誘電性液晶のモデル図である。FIG. 10 is a model diagram of a ferroelectric liquid crystal.

【図11】従来から使用されている液晶表示素子のしき
い値電圧特性を示す透過率−印加電圧特性図である。
FIG. 11 is a transmittance-applied voltage characteristic diagram showing a threshold voltage characteristic of a conventionally used liquid crystal display element.

【図12】先願発明による液晶表示素子のしきい値電圧
特性を示す透過率−印加電圧特性図である。
FIG. 12 is a transmittance-applied voltage characteristic diagram showing a threshold voltage characteristic of the liquid crystal display element according to the prior application.

【図13】液晶表示素子における印加電圧と透過率との
関係を示す一般的な特性図(特にヒステリシスの説明
図)である。
FIG. 13 is a general characteristic diagram (particularly, an explanatory diagram of hysteresis) showing a relationship between an applied voltage and transmittance in a liquid crystal display element.

【図14】液晶表示素子における同一印加波形に対する
透過率−時間の関係を比較して示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing a comparison between transmittance and time for the same applied waveform in a liquid crystal display element.

【図15】液晶表示素子における異なる印加電圧による
透過率−時間の関係を比較して示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing the relationship between transmittance and time at different applied voltages in the liquid crystal display device in comparison.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a、1b…基板、2a、2b…透明電極層、3a、3
b…SiO斜方蒸着層、5…液晶(FLC)、10…微
粒子、11…FLC素子
1a, 1b: substrate, 2a, 2b: transparent electrode layer, 3a, 3
b: SiO oblique deposition layer, 5: liquid crystal (FLC), 10: fine particles, 11: FLC element

フロントページの続き (72)発明者 村山 裕 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 安田 章夫 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内Continued on the front page (72) Inventor Hiroshi Murayama 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (72) Inventor Akio Yasuda 6-35-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Stock In company

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一方向に配列されたデータ電極を有する
第1の基体と、前記データ電極と交差する方向に配列さ
れたセレクト電極を有する第2の基体との間に、印加電
圧−透過率のヒステリシスを示す強誘電性液晶が配され
ている液晶素子を駆動するに際し、前記ヒステリシスを
生じさせる前記強誘電性液晶のメモリ性が所定値に低下
する前に次ラインが駆動開始されるように、前記セレク
ト電極によるフレームレートを早くする、請求項1に記
載した駆動方法。
An applied voltage-transmittance between a first base having data electrodes arranged in one direction and a second base having select electrodes arranged in a direction intersecting the data electrodes; When driving the liquid crystal element in which the ferroelectric liquid crystal exhibiting the hysteresis is arranged, the driving of the next line is started before the memory property of the ferroelectric liquid crystal causing the hysteresis is reduced to a predetermined value. 2. The driving method according to claim 1, wherein a frame rate by the select electrode is increased.
【請求項2】 前フレームでのメモリ性の影響を最大に
受ける画素について、そのメモリ性の低下が12.5%
を超える前に、次ラインが駆動開始されるようにフレー
ムレートを早くする、請求項1に記載した駆動方法。
2. For a pixel which is most affected by the memory property in the previous frame, the decrease in the memory property is 12.5%.
The driving method according to claim 1, wherein the frame rate is increased so that the driving of the next line is started before the driving time exceeds the threshold value.
【請求項3】 前フレームでのメモリ性の影響を最大に
受ける画素について、そのメモリ性の低下が3%を超え
る前に、次ラインが駆動開始されるようにフレームレー
トを早くする、請求項2に記載した駆動方法。
3. A frame rate is increased so that the next line is started to be driven before the deterioration of the memory property of the pixel which is most affected by the memory property in the previous frame exceeds 3%. 2. The driving method described in 2.
【請求項4】 強誘電性液晶をスイッチングするための
しきい値電圧の異なる領域が微細に分布している、請求
項1に記載した駆動方法。
4. The driving method according to claim 1, wherein regions having different threshold voltages for switching the ferroelectric liquid crystal are finely distributed.
【請求項5】 しきい値電圧の異なる微細領域を形成す
るために、微粒子が強誘電性液晶に添加される、請求項
4に記載した駆動方法。
5. The driving method according to claim 4, wherein fine particles are added to the ferroelectric liquid crystal to form fine regions having different threshold voltages.
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