JPS6134523A - Liquid crystal device - Google Patents
Liquid crystal deviceInfo
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- JPS6134523A JPS6134523A JP13767985A JP13767985A JPS6134523A JP S6134523 A JPS6134523 A JP S6134523A JP 13767985 A JP13767985 A JP 13767985A JP 13767985 A JP13767985 A JP 13767985A JP S6134523 A JPS6134523 A JP S6134523A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明は液晶を用いた光シヤツターアレイ、画像表示装
置等の液晶装置に関するものであり、さらに詳しくは双
安定性液晶、特に強誘電性液晶をアクティブマトリック
ス構成により駆動する液晶装置に関するものである。Detailed Description of the Invention "Field of Industrial Application" The present invention relates to liquid crystal devices such as optical shutter arrays and image display devices using liquid crystals, and more specifically to bistable liquid crystals, particularly ferroelectric liquid crystals. The present invention relates to a liquid crystal device that drives liquid crystal using an active matrix configuration.
[従来の技術]
従来より、走査電極群と信号電極群をマトリックス状に
構成し、その電極間に液晶化合物を充填し、多数の画素
を形成して画像或いは情報の表示を行う液晶表示素子は
、よく知られている。この表示素子の駆動法としては、
走査電極群に、順次、周期的にアドレス信号を選択印加
し、信号電極群には所定の情報信号をアドレス信号と同
期させて並列的に選択印加する時分割駆動が採用されて
いるが、この表示素子及びその駆動法は、以Fに述べる
如き致命的とも言える大きな欠点を有していた。[Prior Art] Conventionally, liquid crystal display elements have been used to display images or information by configuring a scanning electrode group and a signal electrode group in a matrix, filling a liquid crystal compound between the electrodes, and forming a large number of pixels. ,well known. The driving method for this display element is as follows:
Time-division driving is used in which address signals are selectively applied to the scanning electrode group in a sequential and periodic manner, and predetermined information signals are selectively applied in parallel to the signal electrode group in synchronization with the address signal. Display elements and their driving methods have had major and fatal drawbacks as described below.
即ち、画素密度を高く、或いは画面を大きくするのが難
しいことである。従来の液晶の中で応答速度が比較的高
く、しかも消費電力が小さいことから、表示素子として
実用に供されているのは殆どが、例えばエム、シャン)
(M、 5chadt)とタブリュー、ヘルフリッ
ヒ (W、 He1frich)著−アブライド・フィ
ジックス・レターズ゛ じAppliedPhysic
!s Letters”)第18巻、第4号(1971
年2月15日発行) 、 8127頁〜128頁の゛°
ボルテージ・ディベンタント・オプティカル・アクティ
ビティ−・オブ・ア・ツィステッド・ネマチック・リキ
ッド・クリスタル″(Voltage Depende
ntOptical Activity of a T
wisted Nematic LiquidCrys
tal”)に示されたツィステッド・ネマチック(tw
isted nematic)型の液晶を用いたもので
あり、この型の液晶は、無電界状態で正の誘電異方性を
もつ、ネマチック液晶の分子が、液晶層厚方向で捩れた
構造(ヘリカル構造)を形成し、両電極面でこの液晶の
分子が互いに並行に配列した構造を形成している。一方
、電界印加状態では、正の誘電異方性をもつネマチック
液晶が電界方向に配列し、この結果光調変調を起こすこ
とができる。この型の液晶を用いてマトリックス電極構
造によって表示素子を構成した場合、走査電極と信号電
極が共に選択される領域(選択点)には、液晶分子を電
極面に垂直に配列させるに要する閾仙以−トの電圧が印
加され、走査電極と信号電極が共に選択されない領域(
非選択点〕には′電圧は印加されず、したがって液晶分
子は電極面に対して並行な安定配列を保っている。この
ような液晶セルの−E下に、互いにクロスニコル関係に
ある直線偏光子を配置することにより、選択点では光が
透過せず、非選択点では光が透過するため、画像素fと
することがri(能となる。That is, it is difficult to increase the pixel density or enlarge the screen. Among conventional liquid crystals, most of them have relatively high response speed and low power consumption, so most of them are in practical use as display elements.
(M, 5chadt) and Tableu, Helfrich (W, Helfrich) - Applied Physics Letters
! s Letters”) Volume 18, No. 4 (1971
(Published on February 15, 2015), pp. 8127-128゛°
Voltage Dependent Optical Activity - of a Twisted Nematic Liquid Crystal''
ntOptical Activity of a T
twisted Nematic LiquidCrys
Twisted nematic (tw
This type of liquid crystal has a structure (helical structure) in which the molecules of the nematic liquid crystal, which have positive dielectric anisotropy in the absence of an electric field, are twisted in the thickness direction of the liquid crystal layer. The liquid crystal molecules form a structure in which they are arranged parallel to each other on both electrode surfaces. On the other hand, when an electric field is applied, nematic liquid crystals with positive dielectric anisotropy are aligned in the direction of the electric field, resulting in light modulation. When a display element is constructed using this type of liquid crystal with a matrix electrode structure, the area where both the scanning electrode and the signal electrode are selected (selection point) has a threshold voltage required to align the liquid crystal molecules perpendicular to the electrode surface. The area where the following voltage is applied and neither the scanning electrode nor the signal electrode is selected (
No voltage is applied to the non-selected point, so the liquid crystal molecules maintain a stable alignment parallel to the electrode surface. By arranging linear polarizers that are in a cross-Nicol relationship with each other under -E of such a liquid crystal cell, light does not pass through selected points, but light passes through non-selected points, which is designated as image element f. It becomes ri (Noh).
[発明が解決しようとする問題点]
然し乍ら、マトリックス電極構造を構成した場合には、
走査電極が選択され、信号電極が選択されない領域或い
は、走査電極が選択されず、信号電極が選択される領域
(所謂°゛を選択点°゛)にも有限の電界がかかってし
まう。選択点にかかる電圧と、半選択点にかかる電圧の
差が充分に大きく、液晶分子を電界に垂直に配列させる
に要する電圧閾値がこの中間の電圧価に設定されるなら
ば、表示素fは正常に動作するわけである。しか□
し、この方式において、走査線数(N)を増やして行っ
た場合、画面全体(lフレーム)を走査する間に一つの
選択点に有効な電界がががっている時間(duty比)
は、I/Hの割合で減少してしまう。このために、くり
返し走査を行った場合の選択点と非選択点にかかる実効
値としての電圧差は、走査線数が増えれば増える程小さ
くなり、結果的には画像コントラストの低下やクロスト
ークが避は難い欠点となっている。このような現象は、
双安定状態を有ごない液晶(電極面に対し、液晶分子が
水平に配向しているのが安定状態であり、電界が有効に
印加されている間のみ垂直に配向する)を、時間的蓄積
効果を利用して駆動する(即ち、繰り返し走査する)と
きに生じる本質的には避は難に問題点である。この点を
改良するために、電圧平均化法、2周波駆動法や多重マ
トリックス法等が既に提案されているが、いずれの方法
でも不充分であり、表示素子の大画面化や高密度化は、
走査線数が充分に増やせないことによって頭打ちになっ
ているのが現状である。[Problems to be solved by the invention] However, when a matrix electrode structure is constructed,
A finite electric field is also applied to a region where a scanning electrode is selected and a signal electrode is not selected, or a region where a scanning electrode is not selected and a signal electrode is selected (the so-called "select point"). If the difference between the voltage applied to the selected point and the voltage applied to the half-selected point is sufficiently large, and the voltage threshold required to align the liquid crystal molecules perpendicular to the electric field is set to an intermediate voltage value, then the display element f is It works normally. However, in this method, when the number of scanning lines (N) is increased, the time during which the effective electric field is distorted at one selected point (duty ratio) while scanning the entire screen (1 frame) is increased. )
decreases at the rate of I/H. For this reason, when repeated scanning is performed, the effective voltage difference between selected points and non-selected points becomes smaller as the number of scanning lines increases, resulting in a decrease in image contrast and crosstalk. This is a drawback that is difficult to avoid. Such a phenomenon is
Temporal accumulation of liquid crystals that do not have a bistable state (the stable state is when the liquid crystal molecules are aligned horizontally with respect to the electrode plane, and they are aligned vertically only while an electric field is effectively applied). This is essentially a problem that occurs when driving using the effect (ie, repeatedly scanning). In order to improve this point, voltage averaging methods, dual frequency driving methods, multiple matrix methods, etc. have already been proposed, but all of these methods are insufficient, and it is difficult to increase the screen size and density of display elements. ,
Currently, the number of scanning lines has reached a plateau because the number of scanning lines cannot be increased sufficiently.
本発明の目的は、前述したような従来の液晶表示素子に
おける問題点を悉く解決した新規な双安定性液晶、特に
強誘電性液晶を用いた液晶装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a liquid crystal device using a novel bistable liquid crystal, particularly a ferroelectric liquid crystal, which solves all the problems of conventional liquid crystal display elements as described above.
即ち、本発明は電圧応答速度が〒く、状態記憶性を有す
る強誘電性液晶をアクティブマトリックスにより2方向
・の電界を印加して明、暗の2つの状態に駆動すること
により、画素数の多い大画面の表示及び高速度で画像を
表示する強誘電性液晶を用いた液晶装置を提供すること
を目的とするものである。That is, the present invention can increase the number of pixels by applying electric fields in two directions using an active matrix to drive a ferroelectric liquid crystal with a high voltage response speed and state memory into two states, bright and dark. The object of the present invention is to provide a liquid crystal device using ferroelectric liquid crystal that can display images on a large screen and at high speed.
E問題点を解決するためのf段]及び[作用J本発明の
液晶装置は、相対向する電極と、該電極間に配置した強
誘電性液晶とによって形成された画素を、複数の行及び
列に沿ってマトリックス状に配置し、各画素を行及び列
単位にそれぞれ共通に接続した液晶装置において、行ト
の選択された第一の画素群を第一の配向状態に基づく表
示状態にする書込みを、各行毎に順次行う第・一段階と
1行トの選択された第二の画素群を第二の配列状態に基
づく表示状態にする書込みを、各行毎に順次行う第二段
階とによって画面書込みを行う書込み手段を有すること
を特徴とするものである。[F-stage for solving problems E] and [Function J] The liquid crystal device of the present invention has pixels formed by opposing electrodes and a ferroelectric liquid crystal disposed between the electrodes in a plurality of rows and In a liquid crystal device arranged in a matrix along columns and in which each pixel is commonly connected in rows and columns, a first group of pixels selected in a row is brought into a display state based on a first alignment state. A first step in which writing is performed sequentially for each row, and a second step in which writing is performed sequentially in each row to bring the selected second group of pixels in one row into a display state based on the second arrangement state. It is characterized by having a writing means for writing on the screen.
本発明の駆動法で用いる強誘電性液晶としては、加えら
れる電界に応じて第一の光学的安定状態と第二の光学的
安定状態とのいずれかを取る、すなわち電界に対する双
安定状態を有する物質、特にこのような性質を有する液
晶が用いられる。The ferroelectric liquid crystal used in the driving method of the present invention takes either a first optically stable state or a second optically stable state depending on the applied electric field, that is, it has a bistable state with respect to the electric field. A substance, in particular a liquid crystal having such properties, is used.
本発明の駆動法で用いることができる双安定性を有する
強誘電性液晶としては、強誘電性を有するカイラルスメ
クティック液晶が最も好ましく、そのうち力イラルスメ
クティックC相(SmCつ又H相(SmHつの液晶が適
している。この強誘電性液晶については、°°ル・ジュ
ールナル・ド・フィジーク・ルチール じLE JOU
RNAL DE PHYSIQUELETTER3”)
1975年、基(L−89)号、 「フェロエレクト
リック・リキッド・クリスタルス」(rFerroel
ectricliquid CrystalS’)
; ”アプライド・フィジックス・レターズ″ じA
ppliedPhysics Letters”)19
80年、3B(II)Q、[サブミクロ・セカンド・/
へイスティプル・エレクトロオプチック・スイッチング
・イン・リキッド°クリスタルス (rSubmicr
o 5econdBistable Electroo
ptic Switching in 1iquidC
rystals’) ; ”固体物理”1981年、
18(+41)号、「液晶」等に記載されており、本発
明ではこれらに開示された強誘電性液晶を用いることが
できる。As the ferroelectric liquid crystal having bistability that can be used in the driving method of the present invention, chiral smectic liquid crystal having ferroelectricity is most preferable, and among these, chiral smectic liquid crystal having chiral smectic C phase (SmC and H phase) is most preferable. This ferroelectric liquid crystal is suitable for this ferroelectric liquid crystal.
RNAL DE PHYSIQUELETTER3”)
1975, No. (L-89), "Ferroelectric Liquid Crystals" (rFerroel
etricliquid CrystalS')
; “Applied Physics Letters” JA
ppliedPhysics Letters”)19
1980, 3B(II)Q, [Submicro Second/
Hastiple Electro-Optic Switching in Liquid °Crystals (rSubmicr
o 5econdBistableElectroo
ptic Switching in 1quidC
rystals') ; "Solid State Physics" 1981,
18(+41), "Liquid Crystal", etc., and the ferroelectric liquid crystal disclosed therein can be used in the present invention.
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、テシロキシベンシリテンーp′−ア
ミノ−2−メチルブチルシンナメート(DOBAMBC
:)、ヘキシルオキシヘンシリテン−P′−アミノ−2
−クロロプロビルシンナメ−1−(HOBACPC)お
よび4−o−(2−メチル)−ブチルレンルシリテンー
4′−オクチルアニリン (MBRA8)等が挙げられ
る。More specifically, examples of ferroelectric liquid crystal compounds used in the method of the present invention include tesyloxybensiriten-p'-amino-2-methylbutylcinnamate (DOBAMBC).
:), hexyloxyhensyritene-P'-amino-2
-Chloroprovir cinname-1-(HOBACPC) and 4-o-(2-methyl)-butylenelucilithene-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SmG◆相又はSmH”相となるような温度状態に
保持する為、必要に応し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。When constructing an element using these materials, in order to maintain the temperature state such that the liquid crystal compound becomes the SmG◆ phase or the SmH'' phase, the element may be placed in a copper block with a heater embedded, etc., as necessary. can be supported.
第1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。■と1′は、In203 、5n02やITO
(Indium−Tin−Owide)等の透明電極が
コートされた基板(ガラス板)であり、その間に液晶分
子層2がガラス面に垂直になるよう配向したSmc”相
の液晶が封入されている。太線で示した線3が液晶分子
を表わしており、この液晶分子3は、その分子に直交し
た方向に双極子モーメン)(P、)4を有している。基
板1と1′上の電極間に一定の閾値以上の電圧を印加す
ると、液晶分子3のらせん構造がほどけ、双極子モーメ
ン) (P↓)4はすべて電界方向に向くよう、液晶分
子3の配向方向を変えることができる。液晶分子3は細
長い形状を有しており、その長袖方向と短軸方向で屈折
率異方性を示し、従って例えばガラス面の上下に互いに
クロスニコルの位置関係に配置した偏光子を置けば、電
圧印加極性によって光学特性が変わる液晶光学変調素子
となることは、容易に理解される。さらに液晶セルの厚
さを充分に薄くシた場合(例えばlu、)には、第2図
に示すように電界を印加していない状態でも液晶分子−
のらせん構造は、はどけ(非ラセン構造〕、その双極f
モーメントP又はP′は1−向き(4d)又はF向き(
4b)のどちらかの状態をとる。このようなセルに第2
図に示す如く一定の閾値以]−の極性の異なる電界E又
はE′を所定時間伺!j−すると、双極子モーメントは
電界E又はE′の電界ベクトルに対応して上向き4a又
は、下向き4bと向きを変え、それに応して液晶分子は
第一の配向状態5かあるいは第一の配向状態5′の何れ
か一方に配向する。FIG. 1 schematically depicts an example of a ferroelectric liquid crystal cell. ■ and 1' are In203, 5n02 or ITO
It is a substrate (glass plate) coated with a transparent electrode such as (Indium-Tin-Owide), and Smc'' phase liquid crystal in which the liquid crystal molecular layer 2 is oriented perpendicular to the glass surface is sealed between the substrates (glass plates). A thick line 3 represents a liquid crystal molecule, and this liquid crystal molecule 3 has a dipole moment )(P, )4 in the direction orthogonal to the molecule.The electrodes on the substrates 1 and 1' When a voltage higher than a certain threshold is applied between them, the helical structure of the liquid crystal molecules 3 is unraveled, and the alignment direction of the liquid crystal molecules 3 can be changed so that all dipole moments (P↓) 4 are oriented in the direction of the electric field. The liquid crystal molecules 3 have an elongated shape and exhibit refractive index anisotropy in the long axis direction and the short axis direction. Therefore, for example, if polarizers are placed above and below the glass surface in a crossed nicol positional relationship, It is easy to understand that this is a liquid crystal optical modulation element whose optical properties change depending on the polarity of applied voltage.Furthermore, if the thickness of the liquid crystal cell is made sufficiently thin (for example, lu), as shown in Fig. 2, Even when no electric field is applied to the liquid crystal molecules −
The helical structure of
The moment P or P' is in the 1-direction (4d) or in the F direction (
Either state 4b) is taken. A second cell like this
As shown in the figure, electric fields E or E' with different polarities below a certain threshold value are applied for a predetermined period of time! j-, the dipole moment changes its direction to upward 4a or downward 4b in accordance with the electric field vector of electric field E or E', and accordingly, the liquid crystal molecules are in the first orientation state 5 or in the first orientation state. Orientation to either state 5'.
このような強誘電性液晶を光学変調素子として用いるこ
との利点は2つある。第1に、応答速度が極めて速いこ
と、第2に液晶分子の配向が双安定状態を有することで
ある。第2の点を例えば第2図によって説明すると、電
界Eを印加すると液晶分子は第一の配向状態5に配向す
るが、この状態は電界を切っても安定である。又、逆向
きの電O
界E′を印加すると、液晶分子は第二の配向状態5′に
配向して、その分子の向きを変えるが、やはり電界を切
ってもこの状態に留まっている。There are two advantages to using such a ferroelectric liquid crystal as an optical modulation element. Firstly, the response speed is extremely fast, and secondly, the alignment of liquid crystal molecules has a bistable state. The second point will be explained with reference to FIG. 2, for example. When the electric field E is applied, the liquid crystal molecules are aligned in the first alignment state 5, and this state remains stable even when the electric field is turned off. Furthermore, when an opposite electric field E' is applied, the liquid crystal molecules are oriented to the second alignment state 5' and the orientation of the molecules is changed, but they remain in this state even after the electric field is turned off.
又、与える電界Eが一定の闇値を越えない限り、それぞ
れの配向状態にやはり維持されている。このような応答
速度の速さと、双安定性が有効に実現されるには、セル
としては出来るだけ薄い方が好ましく、一般的には、0
.5井〜20ル、特に111゜5μが適している。この
種の強誘電性液晶を用いたマトリックス電極構造を有す
る液晶−電気光学装置は、例えばクラークとラガへルに
より、米国特許第4387924号明細書で提案されて
いる。Further, as long as the applied electric field E does not exceed a certain darkness value, each orientation state is maintained. In order to effectively realize such fast response speed and bistability, it is preferable for the cell to be as thin as possible, and in general, the cell should be as thin as possible.
.. 5 well to 20 l, especially 111°5μ is suitable. A liquid crystal-electro-optical device having a matrix electrode structure using this type of ferroelectric liquid crystal has been proposed, for example, by Clark and Lagerle in US Pat. No. 4,387,924.
本発明は、アクティブマトリックスを構成するTPT
(薄膜トランジスタ)等のFET (電界効果トラ
ンジスタ)構造の素子が、トレインとソースの印加電圧
を逆にする事により、いずれをトレインよしていずれを
ソースとしても使用しうるという事にもとづいている。The present invention utilizes TPTs constituting an active matrix.
It is based on the fact that an element with an FET (field effect transistor) structure, such as a thin film transistor (thin film transistor), can be used as either the train or the source by reversing the applied voltages to the train and source.
アクティブマトリックスを構成する素子としてはFET
構造の素子であればアモルファスシリコンTPT 、多
結晶シリコンTPT等のいずれであっても使用しうる。FET is the element that constitutes the active matrix.
Any of amorphous silicon TPT, polycrystalline silicon TPT, etc. can be used as long as the element has a structure.
又FET構造以外のバイポーラトランジスタであっても
同様に行う事も可を財である。Furthermore, it is also possible to apply the same method to bipolar transistors other than FET structures.
N型FETは、v、をトレイン電圧、■6をゲート電圧
、VSをソース電圧、v+・をゲートソース間の閾値電
圧とするとVD>Vsであり、VG>Vs +Vp (
7)時導通状態となり、VG <VS +Vl・の時非
導通状態となる。In an N-type FET, where v is the train voltage, ■6 is the gate voltage, VS is the source voltage, and v+ is the threshold voltage between the gate and source, VD>Vs, and VG>Vs +Vp (
7) It becomes conductive when VG < VS + Vl. It becomes non-conductive.
P型FET ニオイーCはV o < V S トし、
VGくv5+vPで導通状態トナリ、VG >vs +
vl−で非導通状態となる。P-type FET C has V o < V S ,
Continuity state is established at VG > v5 + vP, VG > vs +
It becomes non-conductive at vl-.
P型であってもN型であってもFETの端fのいずれが
1ζレインとして作用し、いずれがソースとして作用す
るかは、電圧の印加の方向によって定まる。すなわちN
型では電圧の低い方がソースであり、P型では電圧の高
い方がソースとして作用する。Whether the FET is P-type or N-type, which end f of the FET acts as the 1ζ rain and which acts as the source is determined by the direction of voltage application. That is, N
In the type, the one with the lower voltage acts as the source, and in the P-type, the one with the higher voltage acts as the source.
強誘電性液晶においては、液晶セルに印加する、正、負
の電圧に対していずれを「明」状態と□
し、いずれを「暗」状態とするかはセルのにFに配置す
るクロスニコル状態にした一対の偏光子の偏光軸と、液
晶分子長軸との向きにより自由に設定できる。In ferroelectric liquid crystals, the cross nicols placed at F of the cell determine which is in the "bright" state and which is in the "dark" state in response to positive and negative voltages applied to the liquid crystal cell. It can be freely set depending on the direction of the polarization axes of the pair of polarizers and the long axis of the liquid crystal molecules.
木発、明は液晶セルに印加される電界をアクティブマト
リックスの各素子の端子間電圧を制御する事によって制
御し、表示を行なうものであ、るから、各信号の電圧レ
ベルは以下の実施例にとられれる事なく、各信号の電位
差を相対的に維持すれば、実施する事が可能である。According to the invention, the electric field applied to the liquid crystal cell is controlled by controlling the voltage between the terminals of each element of the active matrix to perform display. Therefore, the voltage level of each signal is determined by the following example. It can be implemented by maintaining the relative potential difference of each signal without being limited to the above.
[実施例]
次に、本発明のアクティブマトリックスによる強誘電性
液晶の駆動方法の具体例を第3図〜第7図に基づいて説
明する。[Example] Next, a specific example of a method for driving a ferroelectric liquid crystal using an active matrix of the present invention will be described based on FIGS. 3 to 7.
第3図はアクティブマトリックスの回路図、第4図は対
応画素の番地を示す説明図及び第5図は対応画素の表示
例を示す説明図である。FIG. 3 is a circuit diagram of an active matrix, FIG. 4 is an explanatory diagram showing addresses of corresponding pixels, and FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of display of corresponding pixels.
6は走査電極群であり、7は表示電極群である。6 is a scanning electrode group, and 7 is a display electrode group.
第6図においては、それぞれ横軸が時間を、縦軸が電圧
を表す。例えば、動画を表示するような場合には、走査
電極群6は逐次、周期的に選択される。選択された走査
電極にグーえられる電気信号は、第6図(a)に示され
る如く位相(時間)t、 〜t3では1.VSであり、
位相(時間t4〜t6では、+v5である。In FIG. 6, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage. For example, when displaying a moving image, the scanning electrode groups 6 are sequentially and periodically selected. The electric signal applied to the selected scanning electrode has a phase (time) of 1 to 1 at t3, as shown in FIG. 6(a). VS.
Phase (+v5 from time t4 to t6).
一方、それ以外の選択されない走査電極にかえられる電
気信号は第6図(a)に示す如く位相t1〜t6におい
てOとなる。また、選択された表示電極に与えられる電
気信号は、第6図(b)に示される如く位相t1〜t3
では0であり、位相t4〜t6では+v6である。また
選択されない表示電極にq−えられる電気信号は位相t
1〜t3では−、V Gであり、位相、t4〜t6では
0である。以」−に於て各々の電圧値は、以下の関係を
満足する所望の値に設定される。On the other hand, the electrical signals returned to the other unselected scanning electrodes become O in the phases t1 to t6, as shown in FIG. 6(a). Further, the electric signal given to the selected display electrode has a phase of t1 to t3 as shown in FIG. 6(b).
0, and +v6 during phases t4 to t6. Furthermore, the electrical signal applied to the unselected display electrodes has a phase t.
From 1 to t3, it is -, VG, and from t4 to t6, it is 0. Hereinafter, each voltage value is set to a desired value that satisfies the following relationship.
走査電極1=1−Nのラインに、表示電極I+ = 1
+の信号線で、全画面に順次「明」を書込み(第1段
階〕、次に同じ−=l−Nのラインに、表示電極。−2
2の信号線で、全画面に順次「暗」を書込み(第2段階
)を行う場合。On the line of scanning electrode 1 = 1-N, display electrode I+ = 1
Write "bright" sequentially on the entire screen using the + signal line (first step), then write the display electrode on the same -=l-N line.-2
When writing "dark" sequentially to the entire screen (second stage) using the signal line 2.
Vc −Vt、c>Vsm (ol
=1〜N、 n=j?+)Ven= O(n=I!+
)(n/p2)VGn−vp >Vlc+Vc
(m=] 〜N、nJ2)V C+ V l、
c< V Sm (n=b)V Gn
−V p < V Cm (n〆p1)但
し、各記号は下記の事項を表わす。Vc −Vt, c>Vsm (ol
=1~N, n=j? +)Ven=O(n=I!+
)(n/p2)VGn-vp >Vlc+Vc
(m=] ~N, nJ2) V C+ V l,
c< V Sm (n=b) V Gn
-V p < V Cm (n〆p1) However, each symbol represents the following items.
VGn:ゲート電極(表示信号)電圧
vc :対向電極(共通端子)電圧
V+c:強誘電性液晶の閾値電圧の絶対値vP :ゲー
ト、ソース間の閾値
以」−の動作をq−1〜Nまで繰返し書込みを行う。VGn: Gate electrode (display signal) voltage vc: Opposite electrode (common terminal) voltage V+c: Absolute value of threshold voltage of ferroelectric liquid crystal vP: Operation below the threshold between gate and source from q-1 to N Write repeatedly.
この様な電気信号がq−えられたときの各画素のうち、
例えば第4図中の画素の書込み動作を第7図に示す。第
7図においてはそれはぞれ横軸が時間を縦軸がON(暗
〕上側、OFF C明)下側の各表示状態を表わす。Of each pixel when such electrical signals are received,
For example, FIG. 7 shows the write operation of the pixel in FIG. 4. In FIG. 7, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents each display state, with ON (dark) on the upper side and OFF (light) on the lower side.
すなわち、第6図及び第7図より明らかな如く、位相t
1において選択された走査線及び表示線の交点にある画
素PN、N、l にはス1伯−■[(:を越える一V
I C> −V 3 V (、か印加される。した
がって、第4図において画素PN、N、+(第1の画素
群)に「明」のib込みが行なわれる。以後、位相t/
及びtJでは、それぞれ選択された走査線と表示線の交
点にある画素PNI1.N 、 PsI+N+2.
PN、7.NIl 、 PN、:ンNl2(第1の画
素群)に順次「明」の占込みが行なわれる。位相t+”
t3 (第1段階うで全画面の第1の画素群に、「明」
の潟込みが行なわれた後、位相t4〜ta (第2段
階)間では全画面の第2の画素群に「暗」のル)込みが
行なわれる。すなわち、位相t4において選択された走
査線りにある画素PN、++ 、 P++N+;+に
は閾値V目を越えるVl(+<Vs −Vl の電圧が
印加される。したがって第4図において画素PN、N
、 PN、N。/ (第2の画素群)にr tk’t
Jの書込みが行なわれる。す後位相t5及びt6では
、それぞれ選択ネれた走査線ににある画素pH・1.1
1・1.P)+・7.N (第2の画素群)に「暗」
の書込みか行なわれる。That is, as is clear from FIGS. 6 and 7, the phase t
The pixels PN, N, and l at the intersection of the scanning line and display line selected in 1 are
I C> -V 3 V (, is applied. Therefore, in FIG. 4, "bright" ib is added to the pixels PN, N, + (first pixel group). Thereafter, the phase t/
and tJ, pixels PNI1 . N, PsI+N+2.
P.N., 7. NIl, PN, :Nl2 (first pixel group) are filled with "bright" one after another. Phase t+”
t3 (In the first stage, the first pixel group of the entire screen is set to "bright".
After the interpolation is performed, "dark" interpolation is performed on the second pixel group of the entire screen during the phase t4 to ta (second stage). That is, a voltage of Vl (+<Vs - Vl) exceeding the threshold value V is applied to the pixels PN, ++, P++N+;+ on the scanning line selected in phase t4. Therefore, in FIG. N
, P.N., N. / (second pixel group) r tk't
Writing of J is performed. At phases t5 and t6, the pixel pH of the selected scanning line is 1.1.
1.1. P)+・7. "Dark" to N (second pixel group)
Only writing is performed.
以上の各動作でわかる通り、選択された走査電極線上に
於て、表示電極が選択された否かに応して、選択された
場合には液晶分子は第一の配向状態あるいは第二の配向
状態に配向を揃え、画素はON(暗)あるいはOFF
(明)となり1選択されない場合にはすべての画素に
印加される電圧は、いずれも閾値電圧を越えない。従っ
て、選択された走査線」二以外の各画素における液晶分
子は配向状態を変えることなく前回走査されたときの信
号状S (QN−1)に対応した配向を、そのまま保持
している。即ち、走査電極が選択されたときにその1ラ
イン分の信号の書込みが行われ、lフレームが終了して
次回選択されるまでの間は、その信号状態を保持し得る
わけである。従って、走査電極数が増えても、実質的な
デユーティ比はかわらず、コントラストの低下は全く生
しない。As can be seen from the above operations, depending on whether or not a display electrode is selected on the selected scanning electrode line, if the display electrode is selected, the liquid crystal molecules are in the first alignment state or the second alignment state. Align the orientation to the state, the pixel is ON (dark) or OFF
(bright), and when 1 is not selected, the voltages applied to all pixels do not exceed the threshold voltage. Therefore, the liquid crystal molecules in each pixel other than the selected scanning line "2" maintain the orientation corresponding to the signal S (QN-1) when scanned last time without changing the orientation state. That is, when a scanning electrode is selected, a signal for one line is written, and the signal state can be maintained until the next selection after one frame ends. Therefore, even if the number of scanning electrodes increases, the actual duty ratio does not change and the contrast does not deteriorate at all.
第5図に於て、走査電極SN 、 SN、l 。In FIG. 5, scanning electrodes SN, SN, l.
SN。2 、・・・と表示電極GN 、 GNII
、 G)l、?、・・・の交点で形成する画素のうち
、斜線部の画素は「暗」状態に白地で示した画素は「明
」状態に対It)
応するものとする。今、第5図中の表示電極GN」二の
表示に注目すると、走査電極Ss、SN、2に対応する
画素では「昭」状態であり、それ以外の画素は「明」状
yE、である。前記、位相11〜t6の各動作によって
、第5図の表示パターンが完成する。S.N. 2,... and display electrodes GN, GNII
, G)l,? , . . . Among the pixels formed at the intersections of , . Now, if we pay attention to the display of the display electrode GN"2 in FIG. 5, the pixels corresponding to the scanning electrodes Ss, SN, 2 are in the "Sho" state, and the other pixels are in the "bright" state yE. . The display pattern shown in FIG. 5 is completed by each of the operations in phases 11 to t6.
なお、第6図において駆動波形は走査信号、表示信号と
も3レベルをもつ電圧信号であるが、共通電極として使
用している対向電極の電位を第一の表示状態書込みの時
はGNDに、第一の表示状態書込みの時には一■sにす
ることより、走査信号、表示信号とも2レベルの電圧信
号で駆動することができる。In FIG. 6, the drive waveform is a voltage signal with three levels for both the scanning signal and the display signal, but the potential of the counter electrode used as a common electrode is set to GND when writing the first display state, and When one display state is written, by setting it to one second, both the scanning signal and the display signal can be driven with two-level voltage signals.
第8図に2レベルの電圧による駆動波形の例を示す。FIG. 8 shows an example of drive waveforms using two levels of voltage.
本発明の強誘電性液晶の駆動方法において、走査電極と
信号電極の配置は任意であり、例えば第9図(a)、
(b)に示すように・列に画素を配置することも可能で
あり、この様に配置tするとシャンターアレイ等として
利用することができる。In the method for driving a ferroelectric liquid crystal of the present invention, the arrangement of the scanning electrode and the signal electrode can be arbitrary. For example, as shown in FIG. 9(a),
It is also possible to arrange pixels in columns as shown in (b), and when arranged in this way, it can be used as a shunter array or the like.
次に、以上に説明した実施例において、強誘電性液晶と
してDOBAMBGを駆動するのに好ましい具体的数値
を示すと、例えば
入力周波数fo = I X104〜I X106Hz
10< l VG l <80V (波高値)0.3
< l Vs I <IOV (波高値)が挙げら
れる。Next, in the embodiment described above, specific numerical values preferable for driving DOBAMBG as a ferroelectric liquid crystal are shown, for example, input frequency fo = IX104 to IX106Hz.
10< l VG l <80V (peak value) 0.3
< l Vs I < IOV (wave height value).
第1θ図は本発明において使用されるTPTにおけるF
ETの構成を示す断面図、第11図はTPTを用いた強
誘電性液晶セルの断面図、第12図はTPT基板の斜視
図、第13図はTFT基板の平面図、第14図は第13
図のA−A’線で切断した部分断面図、第15図は第1
3図のB−B’線で切断した部分断面図であり、以上に
示す各図はいずれも本発明の一実施態様を示すものであ
る。Figure 1θ shows F in TPT used in the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a ferroelectric liquid crystal cell using TPT, FIG. 12 is a perspective view of a TPT substrate, FIG. 13 is a plan view of a TFT substrate, and FIG. 14 is a cross-sectional view showing the structure of an ET. 13
A partial cross-sectional view taken along the line A-A' in the figure, Figure 15 is the first
FIG. 3 is a partial cross-sectional view taken along line BB' in FIG. 3, and each of the above figures shows one embodiment of the present invention.
第11図は、本発明の方法で用いうる液晶素子の1つの
具体例を表わしている。ガラス、プラスチック等の基板
20の上にゲート電極24、絶縁膜22(水素原子をド
ーピングした窒化シリコン膜など)を介して形成した半
導体膜1B(水素原子を q
ドーピングしたアモルファスシリコン)と、この半導体
膜16に接する2つ端f8と11で構成したTFTと、
TFTの端f11と接続した画素電極12(ITO;
Indium−Tin−Owide)が形成されている
。さらに、この]二に絶縁層13(ポリイミド、ポリア
ミド、ポリビニルアルコール、ポリパラキシリレン、S
iO,5i02)とアルミニウムやクロムなどからなる
光遮蔽膜9が設けられている。対向基板となる基板20
′の−Lには対向電極21 (ITO; Indium
−Tin−Oxide)と絶縁ll122が形成されて
いる。FIG. 11 shows one specific example of a liquid crystal element that can be used in the method of the invention. A semiconductor film 1B (amorphous silicon doped with q hydrogen atoms) is formed on a substrate 20 made of glass, plastic, etc. via a gate electrode 24 and an insulating film 22 (such as a silicon nitride film doped with hydrogen atoms), and this semiconductor A TFT composed of two ends f8 and 11 in contact with the film 16,
A pixel electrode 12 (ITO; connected to the end f11 of the TFT)
Indium-Tin-Owide) is formed. Furthermore, this second insulating layer 13 (polyimide, polyamide, polyvinyl alcohol, polyparaxylylene, S
A light shielding film 9 made of aluminum, chromium, or the like is provided. Substrate 20 serving as a counter substrate
' -L is a counter electrode 21 (ITO; Indium
-Tin-Oxide) and insulation 1122 are formed.
この基板20と20′の間には、前述の強誘電性液晶2
3が挟持されている。又、この基板20と20′の周囲
部には強誘電性液晶23を封止するためのシール材25
が設けられている。Between the substrates 20 and 20', the ferroelectric liquid crystal 2
3 is being held. Further, a sealing material 25 for sealing the ferroelectric liquid crystal 23 is provided around the substrates 20 and 20'.
is provided.
この様なセル構造の液晶素子の両側にはクロスニコル状
態の偏光−F1aと18′が配置され、観察者Aが入射
光IOよりの反射光11 によって表示状□、6oよ7
、−c 3’ 6 m k= 4jA X f 1゜’
o’**t;:ヮ射板1B(乱反肘板1Bミニウムシー
ト又は板)が設けられている。Polarized lights -F1a and 18' in a crossed Nicol state are arranged on both sides of a liquid crystal element with such a cell structure, and the viewer A can see the display states □, 6o, 7 by the reflected light 11 from the incident light IO.
, -c 3' 6 m k= 4jA X f 1゜'
o'**t;: A radiation plate 1B (a minium sheet or plate of the radiation plate 1B) is provided.
上記実施例の各図においてソース電極、トレイン電極と
は、トレインからソースへ電流が流れる場合に限定した
命名である。FETの働きではソースがトレインとして
働く場合も可能である。In each of the figures of the above embodiments, the terms "source electrode" and "train electrode" are used only when current flows from the train to the source. In FET operation, it is also possible for the source to function as a train.
また、上記実施例においては、第1の配向状態を「明」
に、第2の配向状態を「暗」に対応させた場合について
説明したが、第1及び第2の配向状態のいずれを「明」
または「暗」とするかは任意に選択することができる。Further, in the above embodiment, the first orientation state is set to "bright".
In the above, the case where the second orientation state corresponds to "dark" was explained, but it is also possible to correspond to either the first or second orientation state as "bright".
or "dark" can be arbitrarily selected.
さらに、上記実施例では、全画面を第1の配向状態に書
込み、次に全画面を第2の配向状態に書込む例を示した
が、書込みを行う画面上の画素の範囲は、必ずしも全画
面に限定されることはなく、画面上の特定部分にのみ書
込みを行うようにしてもよい。Further, in the above embodiment, the entire screen is written in the first orientation state, and then the entire screen is written in the second orientation state, but the range of pixels on the screen to which writing is performed is not necessarily the entire screen. Writing is not limited to the screen, and writing may be performed only on a specific portion of the screen.
なお、書込み手順として、第1段階と第2段階の間に他
の書込み段階を挿入してもよい。Note that another write step may be inserted between the first step and the second step as the write procedure.
L発明の効果]
L記の構造よりなる本発明の強誘電性液晶を用いた液晶
装置により、アクティブマトリックスに O
画素数の多い大画面の表示及び高速度で鮮明な画像を表
示することができる。[Effects of the Invention L] A liquid crystal device using the ferroelectric liquid crystal of the present invention having the structure shown in L can display a large screen with a large number of pixels in the active matrix and display clear images at high speed. .
第1図及び第2図は、本発明に用いる強誘電性液晶を模
式的に表わす斜視図、第3図は本発明に用いるマトリッ
クス電極の回路図、第4図は対応画素の番地を示す説明
図、第5図は対応画素の表示例を示す説明図、第6図(
a)及び(b)は走査電極及び表示電極に印加する電気
信号を表わす説明図、第7図は各画素への書込み動作を
表わす説明図、第8図は2レベルの電圧による駆動波形
の説明図、第9図(a)及び(b)はアクティブマトリ
ックス回路と画素配置の例を示す配線図、第1O図はT
FTにおけるFETの構成を示す断面図、第11図はT
FTを用いた強誘電性液晶セルの断面図、第12図はT
PT基板の斜視図、第13図はTPT基板の平面図、第
14図はA−A ’線部分断面図及び第15図はB−B
’部分断面図である。
1、l’、透明電極がコートされた基板2;液晶分子層
3;液晶分子
4;双極子モーメント(P↓)
4a;上向き双極子モーメント
4b 、下向き双極子モーメント
5;第一の配向状態
5′;第二の配向状態
8;ソース電極(トレイン電極)
9;光遮蔽膜
10;n’層
11; トレイン電極(ソース電極)
12、画素電極
13;絶縁層
14;基板
15、半導体直下の光遮蔽膜
、16−半導体
17;ゲート配線部の透明電極
18;反射板
+S、 IS’ ;偏光板
20.20’;ガラス、プラスチック等の透明基板21
:対向電極
22;絶縁膜
23;強誘電性液晶層
24;ゲート電極
25;シール材
26;薄膜半導体
27;ゲート配線
28:パネル基板
29;光遮断効果を有するゲート部
1′〜M′;走査電極
1〜N;表示電極
L;共通電極
LC;液晶Figures 1 and 2 are perspective views schematically showing the ferroelectric liquid crystal used in the present invention, Figure 3 is a circuit diagram of the matrix electrode used in the present invention, and Figure 4 is an explanation showing the addresses of corresponding pixels. Figure 5 is an explanatory diagram showing an example of display of corresponding pixels, and Figure 6 (
a) and (b) are explanatory diagrams showing electrical signals applied to scanning electrodes and display electrodes, FIG. 7 is an explanatory diagram showing writing operation to each pixel, and FIG. 8 is an explanation of drive waveforms using two levels of voltage. 9(a) and (b) are wiring diagrams showing an example of an active matrix circuit and pixel arrangement, and FIG.
A cross-sectional view showing the configuration of FET in FT, FIG.
A cross-sectional view of a ferroelectric liquid crystal cell using FT, Figure 12 is T.
FIG. 13 is a perspective view of the PT board, FIG. 13 is a plan view of the TPT board, FIG. 14 is a partial sectional view taken along line A-A', and FIG. 15 is B-B.
'It is a partial cross-sectional view. 1, l', substrate coated with transparent electrode 2; liquid crystal molecule layer 3; liquid crystal molecule 4; dipole moment (P↓) 4a; upward dipole moment 4b; downward dipole moment 5; first alignment state 5 '; Second orientation state 8; Source electrode (train electrode) 9; Light shielding film 10; N' layer 11; Train electrode (source electrode) 12; Pixel electrode 13; Insulating layer 14; Substrate 15; Shielding film, 16-semiconductor 17; Transparent electrode 18 in gate wiring portion; Reflector + S, IS'; Polarizing plate 20, 20'; Transparent substrate 21 made of glass, plastic, etc.
: Counter electrode 22; Insulating film 23; Ferroelectric liquid crystal layer 24; Gate electrode 25; Sealing material 26; Thin film semiconductor 27; Gate wiring 28: Panel substrate 29; Gate portions 1' to M' having light blocking effect; Scanning Electrodes 1 to N; Display electrode L; Common electrode LC; Liquid crystal
Claims (1)
液晶とによって形成された画素を、複数の行及び列に沿
ってマトリックス状に配置し、各画素を行及び列単位に
それぞれ共通に接続した液晶装置において、行上の選択
された第一の画素群を第一の配向状態に基づく表示状態
にする書込みを、各行毎に順次行う第一段階と、行上の
選択された第二の画素群を第二の配列状態に基づく表示
状態にする書込みを、各行毎に順次行う第二段階とによ
って画面書込みを行う書込み手段を有することを特徴と
する液晶装置。(1) Pixels formed by opposing electrodes and ferroelectric liquid crystal placed between the electrodes are arranged in a matrix along a plurality of rows and columns, and each pixel is divided into rows and columns. In a commonly connected liquid crystal device, a first stage in which writing is performed sequentially for each row to set the selected first pixel group on the row to a display state based on the first alignment state; 1. A liquid crystal device characterized by having a writing means for performing screen writing in a second step of sequentially performing writing for each row to set a second pixel group to a display state based on a second arrangement state.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13767985A JPS6134523A (en) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | Liquid crystal device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13767985A JPS6134523A (en) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | Liquid crystal device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59124513A Division JPS614023A (en) | 1984-04-28 | 1984-06-19 | Driving method of liquid crystal element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6134523A true JPS6134523A (en) | 1986-02-18 |
Family
ID=15204278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13767985A Pending JPS6134523A (en) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | Liquid crystal device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6134523A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06222384A (en) * | 1992-09-25 | 1994-08-12 | Stanley Electric Co Ltd | Liquid crystal display device |
-
1985
- 1985-06-26 JP JP13767985A patent/JPS6134523A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06222384A (en) * | 1992-09-25 | 1994-08-12 | Stanley Electric Co Ltd | Liquid crystal display device |
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