JPS6128929A - Driving method of liquid crystal element - Google Patents
Driving method of liquid crystal elementInfo
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- JPS6128929A JPS6128929A JP15065184A JP15065184A JPS6128929A JP S6128929 A JPS6128929 A JP S6128929A JP 15065184 A JP15065184 A JP 15065184A JP 15065184 A JP15065184 A JP 15065184A JP S6128929 A JPS6128929 A JP S6128929A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、液晶素子などの光学変調素子の駆動法に係り
、詳しくは表示素子やシャッターアレイ−等の光学変調
素子に用いる液晶素子の時分割駆動法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for driving an optical modulation element such as a liquid crystal element, and more particularly to a time division driving method for a liquid crystal element used in an optical modulation element such as a display element or a shutter array.
従来、マトリクス状に多数個の画素を形成した液晶表示
素子の構成法として、次のものが挙げられるが、それぞ
れ欠点を有する。Conventionally, the following methods have been used to construct a liquid crystal display element in which a large number of pixels are formed in a matrix, but each method has drawbacks.
1、単純電極マトリクスによる方法;
極めて作製が用意であるが、非選択点にも電界が印加さ
れてクロストークが生じる。1. Method using a simple electrode matrix: Although it is extremely easy to manufacture, an electric field is also applied to non-selected points, causing crosstalk.
このため、画素容量を上げることが出来ない。For this reason, it is not possible to increase the pixel capacity.
2、各画素に対応したTPT (薄膜トフンンスタ)等
の能動素子を設ける方法;
各能動素子が明確なスイッチング動作を行うために、ク
ロストークが生じることは避は得るが、能動素子の作製
に極めて精密なアライメント技術を要し、これを大画面
の液晶素子に適用しようとした場合には、極めて高コス
トとなる。2. A method of providing active elements such as TPT (thin film transistors) corresponding to each pixel; crosstalk can be avoided because each active element performs a clear switching operation, but it is extremely difficult to fabricate active elements. This requires precise alignment technology, and if this is applied to a large screen liquid crystal element, the cost will be extremely high.
一9各画素に対応したMIM (金属/絶縁体/金属)
構造等の非線型素子を用いる方法;各非線型素子と各画
素に対応する液晶層との電気的マツチングが良好にとれ
る場合には、クロストークが防止され1画素容量はある
程度大きくできるが、画素密度を上げようとした場合に
は、各画素の液晶層の静電容量が小さくなり、電気的マ
ツチングをとるためには、各非線型素子の静電容量もこ
れに応じて小さくしなければならず、非線型素子が電荷
保持機能をもつためには、駆動条件もに、作製上の大き
なネックとの厳しさとなっている。19 MIM (metal/insulator/metal) corresponding to each pixel
Method using non-linear elements such as structure: If good electrical matching can be achieved between each non-linear element and the liquid crystal layer corresponding to each pixel, crosstalk can be prevented and the capacitance of one pixel can be increased to some extent, but the pixel When trying to increase the density, the capacitance of the liquid crystal layer of each pixel becomes smaller, and in order to achieve electrical matching, the capacitance of each nonlinear element must be reduced accordingly. First, in order for a nonlinear element to have a charge retention function, driving conditions are also a major bottleneck in manufacturing.
この非線型素子を用いた液晶の駆動法に関しては、多数
の報告がある0例えば、
IEEE Transactions on EJle
ctron′(
Devi ces、 Vol、 ED−28,No、
6. JUNE1981に掲載されているDavid
R,Baraff他によるThe Optimizat
ion of Metal−Insuiator−M
etaJI NonJlinear Device
sfor Use in MuJltipuex
ed LiquidCrysta文 Disp文ay
s” に詳しい開示がなされている。いずれにしても、
前記いずれの方法を用いても、大画素容量で、かつ大画
面の表示が難しく、しかも比較的安価な液晶素子は未だ
出現していないのが現状である。There are many reports regarding liquid crystal driving methods using this nonlinear element0, for example, IEEE Transactions on EJle.
ctron'(Devices, Vol, ED-28, No.
6. David published in JUNE1981
The Optimizat by R. Baraff et al.
ion of Metal-Insuiator-M
etaJI NonJlinear Device
sfor Use in MuJltipex
ed LiquidCrysta sentence Disp sentence ay
Detailed disclosure is made in “s”.In any case,
No matter which method is used, it is difficult to display a large screen with a large pixel capacity, and a relatively inexpensive liquid crystal element has not yet appeared.
従って、本発明の目的は、前記従来技術の問題点を克服
した大画素容量で、かつ大画面の表示或いは変調が可能
で、しかも比較的安価に製造することが可能な新しい液
晶素子の駆動法を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a new method for driving a liquid crystal element that overcomes the problems of the prior art, has a large pixel capacity, is capable of displaying or modulating a large screen, and can be manufactured at a relatively low cost. Our goal is to provide the following.
本発明で用いる液晶素子は、液晶材料として強誘電性液
晶という材料に特定化することにより、これを通常のフ
ォトリソグラフィー技術によっても達成し得る非線型素
子と組み合わせることにより、今までに得られなかった
大面積で、かつ高画素密度の液晶表示デバイスを提供し
得るものである。The liquid crystal element used in the present invention is created by specifying a ferroelectric liquid crystal material as the liquid crystal material, and by combining this with a nonlinear element that can also be achieved by ordinary photolithography technology. Accordingly, it is possible to provide a liquid crystal display device with a large area and high pixel density.
未発明の液晶素子で用いる強誘電液晶は、2つの分極状
態がそれぞれ記憶性を有することができ、この場合には
以下に述べる多大な効果を奏することができる。The ferroelectric liquid crystal used in the yet-to-be-invented liquid crystal element can have two polarization states each having memorability, and in this case, the following great effects can be achieved.
通常の液晶(例えば、ねじれネマチック液晶)と非線型
素子とからなる従来の液晶素子に於ては、画素ONの信
号によって非線型素子がON状態となり、液晶層両端に
電荷が蓄積し、電圧が印加されて、画素に対応する液晶
がON状態となる。この後信号が0FFFされると。In a conventional liquid crystal device consisting of a normal liquid crystal (e.g. twisted nematic liquid crystal) and a non-linear element, the non-linear element is turned on by a pixel ON signal, charges are accumulated at both ends of the liquid crystal layer, and a voltage is increased. When the voltage is applied, the liquid crystal corresponding to the pixel is turned on. After this, when the signal is turned 0FFF.
非線型素子はOFF状態となり液晶層両端に蓄積されて
いた電荷は、非線型素子の静電容量と液晶層の静電容量
とに容量分割される。このため、非線型素子の静電容量
が液晶層のそれに比べ充分に小さくない場合には、液晶
層の両端にある電荷量は減少し、画素に対応する液晶を
ON状態に保持し続けることができなくなる。The nonlinear element is turned off, and the charges accumulated at both ends of the liquid crystal layer are capacitance-divided into the capacitance of the nonlinear element and the capacitance of the liquid crystal layer. Therefore, if the capacitance of the nonlinear element is not sufficiently smaller than that of the liquid crystal layer, the amount of charge at both ends of the liquid crystal layer decreases, making it impossible to keep the liquid crystal corresponding to the pixel in the ON state. become unable.
このため、従来の液晶素子では非線型素子の静電容量が
液晶層のそれに対して通常l/10程度以下にある必要
があり、それ以上になると駆動条件のラチュードが極め
て狭くなってしまう。従って、画素密度を上げようとし
て場合、画素液晶の静電容量は小さくなるため、非線型
素子の静電容量をさらに小さくする必要があり、通常の
フォトリソグラフィー技術で、微小な非線型素子を構成
することは困難であった。For this reason, in conventional liquid crystal elements, the capacitance of the nonlinear element must normally be about 1/10 or less of that of the liquid crystal layer, and if it exceeds that, the latitude of the driving conditions becomes extremely narrow. Therefore, when trying to increase pixel density, the capacitance of the pixel liquid crystal decreases, so it is necessary to further reduce the capacitance of the nonlinear element. It was difficult to do so.
一方、非線型素子の静電容量と画素液晶の静電容量に比
べ充分小さくした場合、信号がOFFされ、非線型素子
がOFFとなったときに、液晶層両端の蓄積電荷によっ
て液晶層に印加されている電圧はほとんどそのまま非線
型素子にも加わる。従って、液晶層をOFF状態からO
N状態に切り換えるに要する電圧(液晶の閾値)より非
線型素子の閾値電圧が低い場合には、非線型素子がON
状態となり、液晶層に蓄積されていた電荷は、非線型素
子を通って放電してしまう。或いは、非線型素子の閾値
電圧が液晶の閾値電圧より若干高い場合でも、その後に
続いて信号電極に印加される情報信号電圧によっては、
さらに非線型素子にかかる電圧が上昇して非線型素子が
ON状態に戻る危険性が高い、このため、記憶性のない
通常の液晶と非線型素子との組みあわせによる従来の液
晶素子では、液晶の閾値電圧にくらべ非線型素子の閾値
電圧を充分に大きくする必要があり、駆動電圧の高圧化
を招く結果となる。On the other hand, if the capacitance of the non-linear element is made sufficiently smaller than the capacitance of the pixel liquid crystal, when the signal is turned off and the non-linear element is turned off, the charges accumulated at both ends of the liquid crystal layer will be applied to the liquid crystal layer. The applied voltage is also applied almost unchanged to the nonlinear elements. Therefore, the liquid crystal layer is turned from the OFF state to the
If the threshold voltage of the nonlinear element is lower than the voltage required to switch to the N state (threshold of the liquid crystal), the nonlinear element is turned on.
state, and the charges accumulated in the liquid crystal layer are discharged through the nonlinear element. Alternatively, even if the threshold voltage of the nonlinear element is slightly higher than the threshold voltage of the liquid crystal, depending on the information signal voltage subsequently applied to the signal electrode,
Furthermore, there is a high risk that the voltage applied to the nonlinear element will increase and the nonlinear element will return to the ON state.For this reason, in a conventional liquid crystal element that combines a normal liquid crystal without memory and a nonlinear element, the liquid crystal It is necessary to make the threshold voltage of the nonlinear element sufficiently larger than the threshold voltage of , which results in an increase in the driving voltage.
いずれなしても、従来の液晶素子では非線型素子の作製
上の困難さと、駆動法の厳しさが商品として高画素密度
化を達成することの妨げとなっていたが、液晶層の2つ
(ONと0FF)の状態(強誘電液晶の2つの分極状態
に対応する。)がそれぞれ記憶性を有しているならば。In any case, with conventional liquid crystal elements, the difficulty in manufacturing nonlinear elements and the harshness of driving methods have hindered the achievement of high pixel density as commercial products. If the states (ON and 0FF) (corresponding to the two polarization states of the ferroelectric liquid crystal) each have memory properties.
一旦、液晶層に電圧が印加されて例えばON状態にスイ
ッチングがおこると、その後に電圧が解除されても、O
N状態を保持することができるため、非線型素子の静電
容量は、画素液晶の静電容量と同程度あるいはそれ以下
でさえ許容され、低い駆動電圧で、高速の駆動を達成す
ることが可能となった。Once a voltage is applied to the liquid crystal layer and switching occurs, for example, to the ON state, even if the voltage is subsequently released, the O
Since the N state can be maintained, the capacitance of the nonlinear element can be equal to or even lower than that of the pixel liquid crystal, making it possible to achieve high-speed drive with low drive voltage. It became.
すなわち、本発明の駆動法は交差した走査電極群と信号
電極の交差部を画素としたマトリクス電極構造の各画素
に対応して非線型の電圧−電流特性を有する素子(以下
、非線型素子という)を有し、前記走査電極群と信号電
極群の間に強誘電性液晶を有する液晶素子の駆動法であ
って、前記走査電極群のうち選択された走査電極上の画
素に対応する非線型素子に一方の極性の閾値を越える電
圧を線順次走査に従って印加することによって、前記強
誘電性液晶の電気分極状態を一方の状態となした後、次
の周期で線順次走査に従って走査電極上の画素に対応す
る非線型素子のうち選択された非線型素子に逆極性の閾
値を越える電圧を印加することによって前記強誘電性液
晶の電気分極状態を他方の状態と転移させることに特徴
を
有している。That is, the driving method of the present invention uses an element (hereinafter referred to as a non-linear element) having non-linear voltage-current characteristics corresponding to each pixel of a matrix electrode structure in which pixels are intersections of crossed scanning electrode groups and signal electrodes. ) and having a ferroelectric liquid crystal between the scanning electrode group and the signal electrode group, the non-linear driving method corresponds to a pixel on a scanning electrode selected from the scanning electrode group. By applying a voltage exceeding the threshold value of one polarity to the element according to line-sequential scanning, the electric polarization state of the ferroelectric liquid crystal is changed to one state, and then in the next period, the electric polarization state of the ferroelectric liquid crystal on the scanning electrode is applied according to line-sequential scanning. The method is characterized in that the electric polarization state of the ferroelectric liquid crystal is transferred to another state by applying a voltage exceeding a threshold of opposite polarity to a selected nonlinear element among the nonlinear elements corresponding to a pixel. ing.
尚、以下の実施例で詳述されるが1本発明の駆動法は従
来のネマチックやコレステリック等を有する強誘電液晶
を用いるため、木質的には直流駆動であることに大きな
特徴を有している。As will be explained in detail in the following examples, the driving method of the present invention uses conventional nematic or cholesteric ferroelectric liquid crystals, so it has a major feature in that it is a direct current drive. There is.
本発明の液晶素子で用いる強誘電性液晶としては、カイ
ラルスメクチックC相(SmC”)、木
H相(SmH)、、F相(SmF*)、I和本
(SmI )又はG相(SmG*)の液晶が適してい
る。この強誘電性液晶については、“’LE JOUR
NAL DE PHYSIQ UE LETTER3”
36 (L−69) 1975. rFerrocl
ectricLiquid CrystaJljsJ
; ”AppJlied PhysicsLetter
s” 36 (11) 1980 rsubmicro
5econdBistable Eiectroop
tic Switching 1nLiquid C
rysta文S J 、−1固体物理”16(141)
1981 r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より具体的には
、本発明法に用いられる強誘電性液晶化合物の例として
は、デシロキシベンジリデン−P′−アミノ−2−メチ
ルブチルシンナメート(DoBAMBC)、ヘキシルオ
キシベンジリデン−P′−アミノ−2−クロロプロピル
シンナメート(HOBACPC)および4−o−(2−
メチル)−フチルレゾルシリデンー4′−オクチルアニ
リン(MBRA8)等が挙げられる。The ferroelectric liquid crystal used in the liquid crystal element of the present invention includes chiral smectic C phase (SmC''), wood H phase (SmH), F phase (SmF*), Iwamoto (SmI), or G phase (SmG*). ) liquid crystal is suitable.For this ferroelectric liquid crystal, “'LE JOUR
NAL DE PHYSIQ UE LETTER3”
36 (L-69) 1975. rFerrocl
etricLiquid CrystaJljsJ
``AppJlied Physics Letter
s” 36 (11) 1980 rsubmicro
5econdBistable Eiectroop
tic Switching 1nLiquid C
Rysta Bun S J, -1 Solid State Physics” 16 (141)
1981 R Liquid Crystal, etc., and in the present invention, the ferroelectric liquid crystal disclosed in these documents is used. More specifically, as an example of the ferroelectric liquid crystal compound used in the method of the present invention, desyloxybenzylidene -P'-amino-2-methylbutylcinnamate (DoBAMBC), hexyloxybenzylidene-P'-amino-2-chloropropylcinnamate (HOBACPC) and 4-o-(2-
Examples include methyl)-phthyl resol cylidene-4'-octylaniline (MBRA8).
これらの材料を用いて、素子を構成する場* 合、液晶化合物が、jmC、SmH*。When constructing devices using these materials* In this case, the liquid crystal compound is jmC, SmH*.
SmF 、SmI*やSmG木となるような温水
度状態に保持する為、必要に応じて素子をヒーターが埋
め込まれた銅ブロック等により支持することができる。In order to maintain the temperature at a temperature suitable for SmF, SmI* and SmG trees, the element can be supported by a copper block or the like in which a heater is embedded, if necessary.
第3図は、強誘電性液晶セルの例を模式的に描いたもの
である。21と21’は、In2O3゜5n02や I
T O(I n d f u m −T i n0x
ide)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22がガラス面に垂直にな
るよう配向したS m C零相の液晶が封入されている
。太線で示した線23が液晶分子を表わしており、この
液晶分子23はその分子に直交した方向に双極子モーメ
ン)24(P工)を有している。基板21と21’上の
電極間に一定の闇値以上の電圧を印加すると、液晶電子
23のらせん構造がほどけ、双極子モーメント24はす
べて電界方向に向くよう、液晶分子23は配向方向を変
えることができる。液晶分子23は細長い形状を有して
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
偏光子を置けば、電圧印加極性によって光学特性を変わ
る液晶変調素子となることは、容易に理解される。さら
に液晶セルの厚さを充分に薄くした場合(例えば1JL
)には、第4図に示すように電界を印加していない
1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
(34)又は下向き(34’)のどちらかの電気分極状
態をとる。このようなセルに第3図に示す如く一定の閾
値以上の極性の異る電界E又はE′を与えてやると、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34又は下向き34′と向きを変え、それに
応じて液晶分子は第1の安定状態33(一方の電気分極
状態)かあるいは第2の安定状態33(他方の、電気分
極状S)の何れか一方に配向する。しかも、第1及び第
2の状態は電界が切られた後でも記憶性を有し、それぞ
れの状態に留っていることができる。FIG. 3 schematically depicts an example of a ferroelectric liquid crystal cell. 21 and 21' are In2O3゜5n02 or I
T O(I n d f u m −T i n0x
Substrate (glass plate) coated with a transparent electrode such as
In between, an S m C zero-phase liquid crystal oriented such that the liquid crystal molecular layer 22 is perpendicular to the glass surface is sealed. A thick line 23 represents a liquid crystal molecule, and this liquid crystal molecule 23 has a dipole moment 24 (P) in a direction perpendicular to the molecule. When a voltage higher than a certain dark value is applied between the electrodes on the substrates 21 and 21', the helical structure of the liquid crystal electrons 23 is unraveled, and the liquid crystal molecules 23 change their alignment direction so that all the dipole moments 24 are oriented in the direction of the electric field. be able to. The liquid crystal molecules 23 have an elongated shape and exhibit refractive index anisotropy in the long axis direction and short axis direction,
Therefore, it is easy to understand that, for example, if crossed Nicol polarizers are placed above and below a glass surface, a liquid crystal modulation element whose optical characteristics change depending on the polarity of applied voltage can be obtained. Furthermore, if the thickness of the liquid crystal cell is made sufficiently thin (for example, 1JL
), no electric field is applied as shown in Figure 4.
Even in one state, the helical structure of the liquid crystal molecules is unraveled (non-helical structure), and its dipole moment P or P' assumes either an upward (34) or downward (34') electric polarization state. When such a cell is given an electric field E or E' with a different polarity above a certain threshold as shown in FIG. The liquid crystal molecules are oriented downward 34', and accordingly the liquid crystal molecules are oriented either in the first stable state 33 (one electrically polarized state) or in the second stable state 33 (the other electrically polarized state S). do. Furthermore, the first and second states have a memorability property and can remain in their respective states even after the electric field is turned off.
以上のように、強誘電液晶は電気分極状態に記憶性を有
しているため、新規な駆動方式による大画素密度の画像
素子とすることができる。As described above, since the ferroelectric liquid crystal has the ability to memorize the electric polarization state, it can be used as an image element with a large pixel density using a novel driving method.
しかし、通常上記閾値は極めて鋭いものとはいい難く、
しかも印加電圧波形、限定して言うならばパルス巾に依
存する。又、この閾値の不明確さは、基板の処理条件、
温度や液晶材料に依存する。従って、これを時分割方式
によってよ閾値特性を明確にするための非線型素子との
組みあわせによって、強誘電液晶の記憶性を最大限に生
かし得る大画素容量素子及びその駆動法を提供しうろこ
とが明らかになった。However, the above threshold is usually not extremely sharp;
Moreover, it depends on the applied voltage waveform, more specifically on the pulse width. In addition, the uncertainty of this threshold value may be due to substrate processing conditions,
Depends on temperature and liquid crystal material. Therefore, by combining this with a nonlinear element to clarify the threshold characteristics using a time division method, it is possible to provide a large pixel capacitive element and its driving method that can make maximum use of the memory properties of ferroelectric liquid crystals. It became clear that
又、本発明で用いられる非線型素子としては、前述のM
IMの他に、p−n接合ダイオードを適正に逆バイアス
したもの、p−n接合ダイオードを方向を逆にして直列
接続したもの。Further, as the nonlinear element used in the present invention, the above-mentioned M
In addition to IM, there are p-n junction diodes with proper reverse bias, and p-n junction diodes connected in series with their directions reversed.
ショットキーダイオードを適正に逆バイアスしたものや
ショットキーダイオードを方向を逆にして直列接続した
もの等を用いることができる。A Schottky diode properly reverse-biased, a Schottky diode reversed in direction and connected in series, etc. can be used.
第1図と第2図は、本発明の液晶素子の構造を模式的に
示したもので、非線型素子としてMIM構造を用いた例
で示したものである。第1図(A)は本発明の液晶素子
の断面図であって、第1図(B)はそこで用いたMIM
構造の拡大断面図である0図中、1と1′はそれぞれ対
向する基板(ガラス基板、プラスチック基板)、2は熱
酸化された厚さ400人のTa(Ta205)層、3は
表面が陽極酸化された層8を有する厚さ2000人のT
a(タンタル)層、4は、厚さ1000人のcr(クロ
ム)導電層である。MIM構造は、金属層となるTa層
3、絶縁体層となる陽極酸化されたTa層8と金属層と
なるCr導電層4の積層構造を有している。5は、厚さ
1000人のITOII!であって、これによって一つ
の画素面積が規定される。又、6は対向電極のITOパ
ターンである。MIMが形成された基板1及び導電パタ
ーンが形成された基板2は、必要に応じてラビング或い
はSiO等の材料を斜方蒸着することによる配向処理が
施されてもよい、7は、強誘電性液晶(例えば、前述の
DOBAMBC)であり、その液晶層は1.5舊厚とす
ることができる。この際、温度は70”Cにコントロー
ルされている。FIGS. 1 and 2 schematically show the structure of a liquid crystal element according to the present invention, and show an example in which an MIM structure is used as a nonlinear element. FIG. 1(A) is a cross-sectional view of the liquid crystal element of the present invention, and FIG. 1(B) is a cross-sectional view of the MIM used therein.
In Figure 0, which is an enlarged cross-sectional view of the structure, 1 and 1' are opposing substrates (glass substrate, plastic substrate), 2 is a thermally oxidized Ta (Ta205) layer with a thickness of 400 nm, and 3 is an anode surface. Thickness 2000 T with oxidized layer 8
The a (tantalum) layer 4 is a cr (chromium) conductive layer with a thickness of 1000 nm. The MIM structure has a laminated structure of a Ta layer 3 serving as a metal layer, an anodized Ta layer 8 serving as an insulating layer, and a Cr conductive layer 4 serving as a metal layer. 5 is ITOII with a thickness of 1000 people! This defines one pixel area. Further, 6 is an ITO pattern of a counter electrode. The substrate 1 on which the MIM is formed and the substrate 2 on which the conductive pattern is formed may be subjected to an alignment treatment by rubbing or obliquely depositing a material such as SiO, as necessary. It is a liquid crystal (for example, the above-mentioned DOBAMBC), and the liquid crystal layer can be 1.5 mm thick. At this time, the temperature was controlled at 70''C.
第2図は、第1図に示した液晶素子の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the liquid crystal element shown in FIG. 1.
第5図以降に本発明の駆動実施例を示す、”第5図は、
マトリクス電極構造51を用いた表示形態例であって、
各画素が走査電極群52と信号電極群53の交差部に形
成されており、しかも各画素には強誘電性液晶と第1図
で示した非線型素子が配置されている。第5図中、黒部
は「黒」表示を、白部は「白」の表示をするものとして
いる。Fig. 5 and subsequent figures show driving embodiments of the present invention.
An example of a display form using a matrix electrode structure 51,
Each pixel is formed at the intersection of the scanning electrode group 52 and the signal electrode group 53, and each pixel is provided with a ferroelectric liquid crystal and a nonlinear element shown in FIG. In FIG. 5, black areas are displayed as "black" and white areas are displayed as "white".
第6図(a)と(b)は、それぞれ選択時の走査信号と
それ以外の非選択時の走査信号を示している。FIGS. 6(a) and 6(b) respectively show scanning signals during selection and scanning signals during non-selection.
第6図(’c)と(d)は、それぞれ強誘電性液晶の双
安定性のうち第1の安定状態(一方の電気分極状態)に
配向させる電気信号(白信号という)と双安定性のうち
第2の安定状S(他方の電気分極状態)に配向させる電
気信号(黒信号という)を示している。Figures 6('c) and (d) show an electric signal (referred to as a white signal) that orients the ferroelectric liquid crystal to the first stable state (one electric polarization state) of the bistability state and the bistability state, respectively. It shows an electric signal (referred to as a black signal) that orients to the second stable state S (the other electric polarization state).
まず、本発明の駆動法は、第7図に示す様に第1フレー
ムF1で走査電極群52の全部又は一部に走査信号を印
加し、これと同期させて信号電極群53の全部又は一部
に白信号を印加する。次の第2フレームF2で例えば第
5図に示す如く所定の個所(図中の黒部で示す画素)に
黒信号を印加する。この時の走査電極群52(521,
522,523,524,525)及び信号電極群53
(531,532,533。First, as shown in FIG. 7, the driving method of the present invention applies a scanning signal to all or part of the scanning electrode group 52 in the first frame F1, and synchronizes with this to apply a scanning signal to all or part of the signal electrode group 53. Apply a white signal to the section. In the next second frame F2, for example, as shown in FIG. 5, a black signal is applied to a predetermined location (pixel indicated by a black portion in the figure). At this time, the scanning electrode group 52 (521,
522, 523, 524, 525) and signal electrode group 53
(531, 532, 533.
534.535)に印加する電気信号と第5図中の画素
AとBに印加される電圧波形(非線型素子と液晶層に印
加される電圧の和)を第7図で明らかにしている。534, 535) and the voltage waveforms applied to pixels A and B in FIG. 5 (the sum of the voltages applied to the nonlinear element and the liquid crystal layer) are shown in FIG.
図より明らかな如く、第1フレームF1で線順次走査に
従って全走査電極には最初に2V(1のパルス電圧が印
加され、全信号電極に′は白信号が印加される。これに
より全画素において直列結合にある非線型素子と、液晶
層には位相t1で一2VQの電圧が印加され、非線型素
子は閾値を越えてON状態となり液晶層に負の高い電圧
が加わるため、液晶層は第1の電気分極状8(白)に揃
えられる。一方1位相t2では各画素にはVQが印加さ
れるが、電圧voでは非線型素子が0FFf態となって
いるため、第1フレームF1の期間中で、各画素は位相
t1で「白」にメモリーされた「白」の表示がなされる
0次いで、第2フレームF2で、例えば画素Bにおいて
は、直列結合にある非線型素子と液晶層には位相t 2
’をもつ期間aで2VQの電圧が印加され、非線型素子
は閾値を越えてON状態となり液晶層に正の高い電圧が
加わるため、液晶層は第2の電気分極状態(黒)になる
。As is clear from the figure, in the first frame F1, according to line sequential scanning, a pulse voltage of 2V (1) is first applied to all scanning electrodes, and a white signal is applied to all signal electrodes. A voltage of -2 VQ is applied to the non-linear element connected in series and the liquid crystal layer at phase t1, and the non-linear element exceeds the threshold value and turns on, applying a high negative voltage to the liquid crystal layer. On the other hand, in the first phase t2, VQ is applied to each pixel, but at the voltage vo, the nonlinear element is in the 0FFf state, so the period of the first frame F1 Then, in the second frame F2, for example, in pixel B, each pixel is displayed as "white" which is memorized as "white" at phase t1. is the phase t 2
A voltage of 2VQ is applied during a period a having ', and the nonlinear element exceeds the threshold value and becomes ON, and a high positive voltage is applied to the liquid crystal layer, so that the liquid crystal layer enters the second electric polarization state (black).
又、画素Aに於ては、図上位相t2をもつ期間すに於て
、直列結合にある非線型素子と液晶層はには+■0とい
う低い電圧しか印加されないため、非線型素子はOFF
状態のままであり、液晶層は「白」の状態をそのまま保
持している。図上、aとb以外のいずれの期間に於ても
、直列結合にある非線型素子と液晶層には、絶対値がV
Oの電圧しか印加されないため、非線型素子はOFF状
態になり、かつ液晶層に高圧が付加されることはなく、
Bは「黒J、Aは「白」に対応した表示が達成される。In addition, in pixel A, during the period with phase t2 in the figure, only a low voltage of +0 is applied to the nonlinear element and the liquid crystal layer that are connected in series, so the nonlinear element is turned off.
The liquid crystal layer remains in the "white" state. In the figure, in any period other than a and b, the nonlinear element and the liquid crystal layer in series connection have an absolute value of V.
Since only the voltage of O is applied, the nonlinear element is in the OFF state, and no high voltage is applied to the liquid crystal layer.
A display corresponding to "black J" for B and "white" for A is achieved.
この際、電圧値VOの値及び位相(tl+t2)=Tの
値としては、用いられる液晶材料やセルの厚さにも依存
するが、通常3ポルト〜70ポルトで、O,lpsec
−2msecの範囲で用いられる。At this time, the value of the voltage value VO and the value of the phase (tl+t2)=T depend on the liquid crystal material used and the thickness of the cell, but are usually 3 ports to 70 ports, O, lpsec.
-2 msec is used.
本発明の駆動方法が有効に達成されるためには、走査電
極或いは信号電極に与えられる電気信号が、必ずしも第
7図に於て説明されたような単純な矩形波信号でなくて
もよいことは自明である0例えば、正弦波や三角波によ
って駆動することも可能である。In order to effectively achieve the driving method of the present invention, the electric signal applied to the scanning electrode or the signal electrode does not necessarily have to be a simple rectangular wave signal as explained in FIG. For example, it is also possible to drive with a sine wave or a triangular wave.
第8図は、液晶−光シャッタに応用した時のマトリクス
電極構造の模式図が示されている。FIG. 8 shows a schematic diagram of a matrix electrode structure when applied to a liquid crystal-optical shutter.
この際、81は画素であって、この部分のみ両側の電極
を透明なもので形成している。82は走査電極群、83
は信号電極群を表わしている。At this time, 81 is a pixel, and only in this part, the electrodes on both sides are made of transparent material. 82 is a scanning electrode group, 83
represents a group of signal electrodes.
第9図は、別の変形実施例で、走査電極群に印加する走
査信号の波形及び信号電極群に印加する情報信号の波形
を変形したものである0図より明かな如く第1フレーム
F1における位相t1で各画素には線順次走査に従って
一2VQの電圧が印加され、位相t2でv□の電圧が印
加されるが1画素に直列結合した非線型素子が2VOで
ON状態、Vo−cOFF状態となるために、位相t1
で「白」に表示された状態が第1フレームF1期間中に
白にメモリーされて表示される。次に、書込み期間とな
る第2フレームF2では、位相t2で画素Bには非線型
素子の閾値を越える2VQが印加されて「黒」の表示を
なす。その後画素Bには非線型素子の閾値を越える電圧
が印加されけないため、(電圧VO又は−VQでは非線
型素子はOFF状態となっている)、画素Bは$22フ
レームF2間中に「黒」にメモリーされて表示されるこ
とになる。FIG. 9 shows another modified example in which the waveform of the scanning signal applied to the scanning electrode group and the waveform of the information signal applied to the signal electrode group are modified.As is clear from FIG. At phase t1, a voltage of -2VQ is applied to each pixel according to line sequential scanning, and at phase t2, a voltage of v□ is applied, but the nonlinear element connected in series to one pixel is in the ON state at 2VO and the Vo-cOFF state. Therefore, the phase t1
The state displayed as "white" is memorized and displayed as white during the first frame F1. Next, in the second frame F2, which is a writing period, 2VQ, which exceeds the threshold of the nonlinear element, is applied to the pixel B at a phase t2, thereby displaying "black". After that, since a voltage exceeding the threshold of the nonlinear element cannot be applied to pixel B (the nonlinear element is in the OFF state at voltage VO or -VQ), pixel B It will be memorized and displayed in "Black".
非線型素子は、作製パラメータ(非線型素子の面積、絶
縁層の厚さ等)を変化することによ1、□ヵ、5 V
〜20 V(7)G(7)fl161’Li、
’又、用いた液晶(DOBAMBC)の2つの電・気
分極状態相互の転移のための閾値は、設定されたパルス
巾により異なり、又、幅を有するが、パルス巾50g5
ec 〜500pLsecに対して約30V〜9Vであ
った。以上の条件のもと、VQの値としては5■〜20
Vのはんいで選択することにより良好な動作を示した。The nonlinear element can be made to have voltages of 1, □, and 5 V by changing the manufacturing parameters (area of the nonlinear element, thickness of the insulating layer, etc.)
~20 V(7)G(7)fl161'Li,
'Also, the threshold value for transition between the two electric and polarized states of the liquid crystal (DOBAMBC) used varies depending on the set pulse width, and has a width, but the pulse width is 50g5
It was about 30V to 9V for ec ~500 pLsec. Under the above conditions, the value of VQ is 5■~20
Good operation was shown by selecting V solder.
第1図(A)は本発明で用いる液晶素子の断面図で、第
1図(B)はその拡大断面図である。第2図は第1図の
液晶素子の平面図である。第3図及び第4図は1本発明
で用いる液晶素子を模式的に表わす斜視図である。第5
図は、本発明の液晶素子で用いるマトリクス画素構造を
表わす平面図である。
第6図(L)〜(d)は、電気信号波形図である。第7
図は、時系列で示した電圧波形図である。第8図は1本
発明の駆動法の好ましい適用対象の1例としての液晶−
光シャッタの模式平面図である。第9図は、本発明の別
の具体例における時系列で示した電圧波形図である。
1.1′・・・基板、2・・・熱酸化されたTa層、3
・・・Ta層、4・・・Cr層、8・・・陽極酸化され
たTa層、5,6・・・ITO膜、7・・・強誘電液晶
層。
特許出願人 キャノン株式会社
第3図
第4図FIG. 1(A) is a sectional view of a liquid crystal element used in the present invention, and FIG. 1(B) is an enlarged sectional view thereof. FIG. 2 is a plan view of the liquid crystal element shown in FIG. 1. 3 and 4 are perspective views schematically showing a liquid crystal element used in the present invention. Fifth
The figure is a plan view showing a matrix pixel structure used in the liquid crystal element of the present invention. FIGS. 6(L) to 6(d) are electrical signal waveform diagrams. 7th
The figure is a voltage waveform diagram shown in time series. FIG. 8 shows a liquid crystal display as an example of a preferred application target of the driving method of the present invention.
FIG. 3 is a schematic plan view of an optical shutter. FIG. 9 is a voltage waveform diagram shown in time series in another specific example of the present invention. 1.1'...Substrate, 2...Thermally oxidized Ta layer, 3
... Ta layer, 4... Cr layer, 8... Anodized Ta layer, 5, 6... ITO film, 7... Ferroelectric liquid crystal layer. Patent applicant Canon Co., Ltd. Figure 3 Figure 4
Claims (8)
したマトリクス電極構造の各画素に対応して非線型の電
圧−電流特性を有する素子(以下、非線型素子という)
を有し、前記走査電極群と信号電極群の間に強誘電性液
晶を有する液晶素子の駆動法であって、前記走査電極群
のうち選択された走査電極上の画素に対応する非線型素
子に一方の極性の閾値を越える電圧を線順次走査に従っ
て印加することによって、前記強誘電性液晶の電気分極
状態を一方の状態となった後、次の周期で線順次走査に
従って走査電極上の画素に対応する非線型素子のうち選
択された非線型素子に逆極性の閾値を越える電圧を印加
することによって前記強誘電性液晶の電気分極状態を他
方の状態に転移させることを特徴とする液晶素子の駆動
法。(1) An element that has nonlinear voltage-current characteristics corresponding to each pixel of a matrix electrode structure in which pixels are the intersections of crossed scanning electrode groups and signal electrodes (hereinafter referred to as nonlinear element)
A method for driving a liquid crystal element having a ferroelectric liquid crystal between the scanning electrode group and the signal electrode group, the non-linear element corresponding to a pixel on a selected scanning electrode from the scanning electrode group. By applying a voltage that exceeds the threshold of one polarity to the ferroelectric liquid crystal according to line-sequential scanning, the electric polarization state of the ferroelectric liquid crystal becomes one state, and then in the next cycle, pixels on the scanning electrode are applied according to line-sequential scanning. A liquid crystal element characterized in that the electric polarization state of the ferroelectric liquid crystal is transferred to the other state by applying a voltage exceeding a threshold of reverse polarity to a selected nonlinear element among the nonlinear elements corresponding to the ferroelectric liquid crystal. driving method.
ている特許請求の範囲第1項記載の液晶素子の駆動法。(2) The method for driving a liquid crystal element according to claim 1, wherein the electric polarization state of the ferroelectric liquid crystal has a memory property.
生じる特許請求の範囲第1項又は第2項記載の液晶素子
の駆動法。(3) A method for driving a liquid crystal element according to claim 1 or 2, in which the ferroelectric liquid crystal exhibits two different electrical polarization states.
請求の範囲第1項記載の液晶素子の駆動法。(4) The method for driving a liquid crystal element according to claim 1, wherein the ferroelectric liquid crystal has a smectic phase.
ある特許請求の範囲第1項記載の液晶素子の駆動法。(5) The method for driving a liquid crystal element according to claim 1, wherein the ferroelectric liquid crystal has a chiral smectic phase.
相、I相又はG相である特許請求の範囲第5項記載の液
晶素子の駆動法。(6) The chiral smectic phase is C phase, H phase, F phase
6. The method of driving a liquid crystal element according to claim 5, wherein the liquid crystal element is in phase, I phase or G phase.
もつ相である特許請求の範囲第5項又は第6項記載の液
晶素子の駆動法。(7) The method for driving a liquid crystal device according to claim 5 or 6, wherein the chiral smectic phase is a phase having a non-helical structure.
層構造を有する素子である特許請求の範囲第1項記載の
液晶素子の駆動法。(8) The method for driving a liquid crystal element according to claim 1, wherein the nonlinear element is an element having a laminated structure of a metal layer, an insulator layer, and a metal layer.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15065184A JPS6128929A (en) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | Driving method of liquid crystal element |
US06/714,618 US4712872A (en) | 1984-03-26 | 1985-03-21 | Liquid crystal device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15065184A JPS6128929A (en) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | Driving method of liquid crystal element |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6128929A true JPS6128929A (en) | 1986-02-08 |
JPH0414767B2 JPH0414767B2 (en) | 1992-03-13 |
Family
ID=15501500
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15065184A Granted JPS6128929A (en) | 1984-03-26 | 1984-07-20 | Driving method of liquid crystal element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6128929A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02131219A (en) * | 1988-11-11 | 1990-05-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Driving method for liquid crystal display device |
JPH02144520A (en) * | 1988-11-25 | 1990-06-04 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for driving ferroelectric liquid crystal display device |
JPH02144519A (en) * | 1988-11-25 | 1990-06-04 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for driving ferroelectric liquid crystal display device |
JPH04226428A (en) * | 1990-06-07 | 1992-08-17 | Canon Inc | Liquid crystal element |
-
1984
- 1984-07-20 JP JP15065184A patent/JPS6128929A/en active Granted
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02131219A (en) * | 1988-11-11 | 1990-05-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Driving method for liquid crystal display device |
JPH02144520A (en) * | 1988-11-25 | 1990-06-04 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for driving ferroelectric liquid crystal display device |
JPH02144519A (en) * | 1988-11-25 | 1990-06-04 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for driving ferroelectric liquid crystal display device |
JPH04226428A (en) * | 1990-06-07 | 1992-08-17 | Canon Inc | Liquid crystal element |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0414767B2 (en) | 1992-03-13 |
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