JPS60263124A - 液晶素子の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は液晶素子に係り、特に強誘電性液晶を用いる液
・晶素子のマルチプレキシング駆動方法に関する。

〔従来技術〕

強誘電性液晶として、例えば第１表に示す様なＳ消叶相
、Ｓｍ−相を呈する液晶が知られているＯ 第　１　表 これ等の強誘電性液晶分子の印加電界に対する状態を第
１図に示す０液晶セル厚が厚い時には、第１図（ｇ）に
示す如く、電界Ｅを印加しない場合、強誘電性液晶分子
１は、ら線軸２に対してθ（例えば、第１表■の舊＝１
０のＤＯＢＡＭＢＯ液晶では２０〜２５度である）の角
度を有しら線状に配列する。このように配列した倹誘電
性液晶分子にしきい値電界Ｅｃ以上の電界Ｅを印加する
と第１図（６）の如く、強誘電性液晶分子１は、電界Ｅ
の方向と垂直な平面上にら線軸２に対してθの角度を有
して配列する。また第１図（６）の電界凡の極性を反転
させると、第１図（ｃ）に示す如く、強誘電性液晶分子
１は電界Ｅの方向と垂直な平面上にら線軸２に対してθ
の角度を有して配列する。

更に、液晶セル厚が薄い場合には、第１図（ａ）のら線
構造は消出しく例えば、ＤＯＢＡＭＢＯ液晶では液晶セ
ル厚４〜５−以下）、電界を全く印加してない場合には
、第１図（６）又は第１図（ｃ）の状態で配列している
。例えば仮に、第１図（ｃ）の・状態で配列していたと
するとこれにしきい値電界ΣＣ以上の電界Ｅを印加する
と第１図（６）の状態に配列する。また第１図（Ａ）の
電界ｌの極性を反転させると全体が第１図（ｃ）の状態
で配列する◇更にこの第１図（６）の状態で電界Ｆを取
り除いても長期にわたりこの状態が保持される。又第１
図（６）の状態で電界Ｅを取り除いても第１図（６）の
状態で長期にわたり保持される。

上記現象は、非常に高速でしかもメモリ性があることが
特徴で、十分な大きさの電界を印加すればμ（６）オー
ダーのパルス幅を持つパルスに応答し、セル条件を選択
すれば長期にわたりメモリ性があることが知られている
。従って画素数が大きくなる大型高密度ディスプレイ、
電子シャッタ、偏光器等への応用が期待されているが、
従来、印加電圧と光透過状態との関係が明らかにされて
おらず、強誘電性液晶に具体的にどのような電圧を印加
したらマルチプレクシング駆動できるのか明らかにされ
ていなかった０又、強誘電性液晶素子のスタティック駆
動方法は、特開昭５８−１７９８９０に記載されている
。口の方式ではスタティックな駆動方法としては適する
が、マルチブレクシング駆動の場合は、強誘電性液晶が
電圧極性で動作するという特質上、強誘電性液晶に印加
される電圧の平均値を全く零にするようにマルチブレク
シング駆動させることは、原理上不可能と思われる。

周知の如く、スタティック駆動方法は、液晶セルの電極
構造、液晶セルと駆動ｄ路出力部との結合、駆動回路等
が複雑化してしまり・高画素表示には適さない◇従って
強誘電性液晶の特徴である高速応答及びメモリ性による
大型高密度表示を行なうためには、強誘電性液晶に適合
するマルチプレクンング駆動方法で駆動させることが望
まれる。

〔目　的〕

本発明は、上記欠点を改善すべくなされたもので、その
目的とするところは、本発明者等が見い出した印加電圧
と強誘電性液晶の光透過状態との関係から、所望の光透
過状態を高速で得ることのできる液晶素子の良好なマル
チプレクシング駆動方法を提供することにある。

〔概　要〕

本発明の液晶駆動方法の特徴は、線順次走査によりマル
チプレクシング駆動する時に特に有効であり、各走査電
極の１フレームの選択期間内に、波高値が絶対値で■１
の交流パルスを、選択期間外は強誘電性液晶が応答する
ことのできないパルス幅の交流高周波パルスを印加し、
又各信号電極には、画素をｏｎさせたい時には＋ｖ２又
は−■７、Ｏｆｆさせたい時には一■２又は＋■、を印
加する（この場合Ｖ、の極性は、偏光板の偏光軸が強誘
電性液晶の２つの安定な配列のどちらに一致しているか
により任意に選択できる。仮にｏｎを＋Ｖ、とするとＯ
ｆｆは＋Ｖ、であることを意味する。）ことにより強誘
電性液晶を駆動させるものである。この場合強誘電性液
晶には、画素をｏｎ又はＯｆｆさせる選択状態では、ｖ
、−１−ｖ、及びＶ、−Ｖ、が印加され、選択期間外で
は、強誘電性液晶の応答しないパルス幅の高周波パルス
が印Ｊ　加される。従って選択状態の表示（ｏｎ又はＯ
ｆｆ状態）が非選択期間中に全く変化することがないた
め良好なマ）　ＩＪクス表示が可能となる。又前記強誘
電性液晶の応答しないパルス幅とは、本発明者等の実験
によるとおよそ１０μ軟以下である。

更に、強誘電性液晶素子は、良好なメモリ性があるため
ＴＮ（ツイストネマチック）液晶素子と異なり・デユー
ティ−により選択時、非選択時の液晶にかかる電圧比を
変化する必要がなく、良好なり　ｔｈ及びＶｓａｔ（飽
和電圧）があればデユーティは理論上無限大にとれる０
本発明方法においても同様であるが、本発明方法は選択
時に強誘電性液晶には、液晶の駆動電圧Ｖ、＋Ｖ、と共
にＶ、−Ｖ、も印加されるため、液晶のしきい値特性が
重要である。つまりｖ、−ｖ、≦ｖ　１ｋＳｖ、−４−
ｖ。

＞ｖｔｈ、ｖ、≧Ｖｌ　、ｖｌ及びｖ、は正の実数を満
足しなければならない。更に駆動回路の簡易化等を考慮
すると（Ｖ＋　＋Ｖ２　）／（ＭＩ　Ｖｌ　）が最も大
きくとれるｖ、Ｈｖ、＝１　：１が最も好ましい。又セ
ル厚は、強誘電性液晶素子のメモリ性の出る厚みに限定
される。

〔実施例〕

以下実施例に従って本発明を更に具体的に説明する・ 第２図に液晶素子の概略図を示す。ここで第２図−）は
断面図、第２図（＆）は平面図である。ガラスからなる
一対の基板１１．１２の対向面に、厚さｓｏｎ　〜１ｏ
ｏｏＸの工＊２０３．５ｎ０２等からなる透明電極１３
．１４を設ける。この電極１３゜１４はそれぞれがスト
ライプ状に形成され、はぼ直交され格子状に組合せられ
る。尚１５を走査電極、１４を信号電極と呼ぶ◇更に必
要に応じこの電極上にＳ　ｉ　０１等の絶縁層１５を設
けた後、基板１１．１２の間にセル厚を決めるため及び
強誘電性液晶を配向させるための・ポリエチレンテレフ
タレート、ナイロン等からなる方向性高分子膜のスペー
サ１６を設け、液晶としてはＤＯＢＡＭＢ０１７を用い
上下基板間１１．１２間に挾持した。

２０は上下基板を固定する接着剤であり、セル厚は約１
８μ轡である。この液晶表子第２図右側に２枚の金属板
にヒータ線をまきつけたヒータ板を、左側に２枚の金属
板からなる放熱板を設け、温度勾配をかけながら液晶層
を析出配向させた。更に上下基板１１．１２の１１．！
ｔ３，１ａが設けられていない面側に、偏光板１８．１
９を隣接させた。

この時偏光板１８の偏光軸方向と、偏光板１９の偏光軸
方向を直交させ、更に一方の偏光板の偏光軸方向を、強
誘電性液晶のしきい値電界Ｉ　Ｉｃｏ　１以上の電界を
印加した時の強誘電性液晶分子の分子長軸方向と一致さ
せる。この場合一方の偏光板の偏光軸と液晶分子長軸が
一致する方向の電界に符号をつけて仮に一丘とすると、
−１Ｅの電界を印加した時は光が遮断されるため暗黒と
なり、又逆に＋Ｘの電界が印加されると偏光板を透過す
る光成分を有するため明るくなる◇このようにして−に
、＋Ｅの印加により明暗の切換ができ、表示素子、電子
シャッタ、偏光素子として機能し得る。

尚電界が印加されない場合はメモリ状態となるため、−
Ｋから零だと黒、＋Ｅから零だと明の状態を保持続ける
◇また本現象をここでは、強誘電性液晶の電気光学効果
と呼ぶことにする。

この電気光学効果を更に詳しく調べた結果、゛第３図に
示すような特性を持つことが明らかとなりた◇第６図は
、強誘電性液晶に印加されるパルスのパルス幅と液晶の
しきい値特性の関係を示した図である。この図から強誘
電性液晶のしきい値電圧（ｖ　ｔｈ　）及び飽和電圧（
ｖ　ｓａｔ　）はパルス幅により異なり、しかもこの現
象はパルス幅が短くなるほど顕著であることがわかった
。又極性を変えてもほぼ同様のしきい値特性を示した。

このことは強誘電性液晶素子をマルチプレクシング駆動
させる場合、非選択時に選択信号パルスより長いパルス
幅の逆極性のパルスが印加されると、非選択時でも液晶
素子が動き出し表示状態を変化させる可能性があること
を意味する。従ってどんな液晶素子の表示内容になって
も、非選択時に選択信号より長いパルス幅の逆極性パル
スが印加されないマルチプレクシジグ駆動法が好ましい
◎更に第３図から強誘電性液晶素子は、どんなに電圧を
高くしてもパルス幅が十分短かければ動かない特性があ
ることがわかる。従って非選択状態で液晶素子にこのパ
ルス幅以下のパルスの高周波パルスを印加できれば、前
記の様なしきい値特性を有していてモ良好なマルチブレ
クシング駆動が可能なことを示している。

第４図は本発明の第１の実施例を示す駆動波形、光透過
特性を示した図である。各走査電極には選択時に波高値
が絶対値でＶ、の正負のパルス幅の等しい交流パルスが
印加され、非選択時にはパルス幅が５μ（６）で±Ｖ、
の交流高周波パルスが印加されている０又各信号電極に
は画素をｏｎ（例えば明るくなる状態とする）したい場
合には、走査電極の選択期間と同一のパルス幅の−Ｖ、
の電圧、６／／　（例えば暗くなる状態とする）したい
場合、同一パルス幅の＋Ｖ、の電圧が印加される０この
時選択されたある画素の強誘電性液晶にはｏｎの時ｖ、
　＋ｖ、及びｖ、−ｖ、が印加され、又非選択時には、
表示内容によって異なるが、他の走査電極上の画素がｏ
ｎ又はＯｆｆされるため＋２Ｖ。

又は−２Ｖ、の５μ（６）のパルス幅の電圧が印加され
る。又、選択時に印加されるＶ、−Ｖ、は強誘電性液晶
のしきい値電圧（Ｖ　ｔｈ　）以下のため表示に影響し
ない。

又、第４図（、）は、走査電極に選択時の交流パルスが
先に正の電圧パルスが印加され負の電圧パルスとな志場
合を、第４図（ｂ）は、走査電極に選択時の交流パルス
が先に負の電圧パルスか印加され正の電圧パルスとなる
場合を、第４図（６）は交互に正負の電圧パルスが先に
出ることを示している。

第４図に示したいずれの方法に於いても、強誘電性液晶
に選択時には、＋（Ｖ、＋Ｖ２　）又は−（Ｖ、−１−
Ｖ２　）が任意に選択でき（ｏｎ　、　ｏｆｆ表示可能
）、非選択時には＋２Ｖ、又は−２Ｖ２で５μ載の交周
波パルスが印加されるため表示内容を変化させない。

例えば第４図（ａ）で、Ｖ、が絶対値で５Ｖ。

Ｐｗ、５００　μｍ、■、が絶対値で２５ｖ１ｐｙ、１
６Ｂ（６）、フレーム周期２００ｍ５だとすると、強誘
電性液晶には選択時に＋７．５　Ｖ、又は−７，５Ｖ、
非選択時には５μ廐で＋５Ｖの高周波パルスが印加され
、この駆動パルスで第２図に示した液晶素子を駆動させ
たところ、第４図中に示した如く良好な光透過特性が得
られた。更に第４図（６）及び（ｃ）においても上記条
件で駆動させたところ、同様に良好な光透過特性が得ら
れた〇第５図は、第４図に示す様な駆動波形を実現する
具体的回路の一例である。５１はトランスミクシ５ンゲ
ート、５２はインバータ、５６は強誘電性液晶素子であ
る。”Ｉ　ｓＴｔ　＋Ｔ３　ｔＴ４は、トランスミッシ
ョンゲート５１を選択し・走査１に極側の駆動波形を作
る信号で、Ｄはトランスミッションゲート５１を選択し
、信号電極側の駆動波形を作る信号である。又Ｖα、Ｖ
６　、Ｖｅ　、Ｖｄは走査電極の駆動電圧で、Ｖｄ、ｖ
ｆは信号電極の駆動電圧である。

第６図は、本発明の第２の実施例を示す駆動波形である
。第４図と異なることは、■、及びＶ。

の絶対値を等しくしたことである。例えば第６図でｖｌ
が９ｖでＰｙ、５０μｓｅｃ、■、が９ｖでｐｙ。

１００μｍ□□、フレーム周期１００ｍ・（８）、更に
非選択時の走査電極に印加される高周波パルスのパルス
幅３μ軟でパルス電圧を９ｖで、第２図に・示した液晶
素子を駆動させたところ、強誘電性液晶には選択時に＋
１８Ｖ又は−１８Ｖ１非選択時には３μ（資）のパルス
幅で＋１８Ｖの高周波パルスが印加され、第６図中にこ
の時の光透過特性を示した如く、選択時に表示画素がＯ
ｎ又は０ｆｆＬ、、非選択時には、表示内容が変更され
るようなことは全く認められなかった。

第７図は、本発明の第６の実施例を示す駆動波形である
。第４図と異なることは、Ｖ、：Ｖ２：３：１としたこ
とである。例えば第６図で■１が２４ＶでＰＷ、２５μ
ｅ、■２が８ｖでＰＷ７，５Ｑμ汝、フレーム周期１ｊ
５ｇｌｅｃ、更に非選択時の走査電極に印加される高周
波パルスのパルス幅１μ虹でパルス電圧を８ｖで、第２
図に示した液晶素子を駆動させたところ、強誘電性液晶
には選択時に＋３２ｖ又は−３２Ｖ、非選択時には１μ
安のパルス幅で＋１６Ｖの高周波パルスが印加され、第
７図中にこの時の光透過特性を示した如く、選択メ　時
に表示画素がｏｎ又はＯｆｆし、非選択時には表示内容
が変更されるようなことは全く認められなかった。

上記実施例は、本発明の一例を示すものであり液晶のし
きい値特性によっては、走査電極電圧と信号電極電圧比
を任意に選択でき、又液晶材料もＤＯＢＡＭＢＣに限定
されなく、例えば第１表に示される他の強誘電性液晶に
おいても本発明を適用できる。

〔効　果〕

以上の如く本発明によれば、強誘電性液晶素子に適合し
たマルチブレクシング駆動が可能なため、大型高密度デ
ィスプレイ、電子シャッタ、偏光器等への応用が可能と
なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｃ）は強誘電性液晶の印加電界に対す
る状態を示す図、第２図（ａ）、　（１＋）は本発明が
適用できる液晶素子の一実施例を示す図、第６図は本発
明が適用できる強誘電性液晶のパルス幅に対するしきい
値特性を示す図、第４図（α）〜（ｃ）は本発明の第１
の実施例である駆動波形及び光透過特性量示す図、第５
図は第４図に示す駆動波形を実現する具体的回路の一例
を示す図、第６図は本発明第２の実施例である駆動波形
及び光透過特性を示す図、第７図は本発明第３の実施例
である駆動波形及び光透過特性を示す図である。 １・・・・・・強誘電性液晶分子 ２・・・・・・ら線軸 １１・・・・基板 １２・・・・・基板 １３・・・・走査Ｎ極 １４・・・・信号電極 １５・・・・絶縁層 １６　・・スペーサ １７・・・・・強誘電性液晶 １８・・・・・・偏光板 １９・・・・偏光板 ２０・・・・・・接着剤 ５１・・・・トランスミッションゲート５２・・・・・
インバータ ５３・・・・・強誘電性液晶素子 （内）　（レノ　（０） 第１図 ７ 第２図 （ａン　（ｂ） 第４図 −に旧− 第５図 １ ＩＩｆｌ 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向した走査電極と信号電極を有する一対の基板
   間に強誘電性液晶を挾持してなる液晶素子を線順次走査
   によりマルチプレクシング駆動スる方法に於いて、各走
   査電極には１フレームの選択期間内に波高値が絶対値で
   Ｖ、の交流パルスを、選択期間外は強誘電性液晶が応答
   しないパルス幅の交流高周波パルスを印加し、又各信号
   電極には画素をｏｎさせたい時には＋ｖ２又は−Ｖ２％
   Ｏ／／させたい時には一■、又は＋Ｖ、を印加すること
   を特徴とする液晶素子の駆動方法。（但し、前記Ｖ、及
   びｖ２は・正の実数であり、Ｖｊ　−１−ｖ、　＞Ｖ　
   ｔｈ　ｓ　Ｖ１Ｖ２≦ｖｔｈ、ｖ、≧Ｖ、を満足し、Ｖ
   ｔ五は強誘電性液晶のしきい値電圧である。）（２、特
   許請求の範囲第１項に於いて、上記強誘電性液晶はカイ
   ラルスメクチックＣ相（以下Ｓ慴−とする）液晶或いは
   カイラルスメクチックＨ相（以下Ｓ、？とする）液晶で
   あることを特徴とする液晶素子の駆動方法。