JPS6155630A - 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
晶素子のマルチブ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ｓｍｃ＊
相、ＳｍＨ＊相を呈する液晶が知られている０ 第゛表 Ｘ　　　　　　　　　Ｙ　　　　　　　　　　　　ｎ■
　　ＨＯ２Ｈ，５〜１０，１２．ｉ４■　　Ｈ（１５〜
８，１０ ■　　Ｇ！Ｈ，０２Ｈ，６〜１２１４ ■　　ＣヨＮｏ２Ｈ，７〜１０．１４ ■　　（ｌ　　　Ｏ２Ｈ，６，８，１０，１４ｍ　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｎ■　　　　
　　１　　　　　　　７〜１０■　　　　　　５　　　
　　　　　４，８．１２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。液晶セル厚が厚い
時には、第１図（α）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ｎ＝１０のＤＯＢＡＭＢＣ液晶では２
０〜２５度である）の角度を有しら線状に配列する。こ
のように配列した強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
（ｂ）の電界Ｅ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（α）のら線
構造は消出しく例えば、ＤＯＢＡＭＢＣ！液晶では液晶
セル厚４〜５μｍ以下）、電界を全く印加してない場合
には、第１図（ｂ）又は第１図（１）の状態で配列して
いる。例えば仮に、第１図（１）の状態で配列していた
とするとこれにしきい値電界ＸＣ以上の電界Ｅを印加す
ると第１［Ｎ（６）の状態に配列する。また第１図（６
）の電界Ｅの極性を反転させると全体が第１図（１）の
状態で配列する。

更にこの第１［Ｎ（ｃ）の状態で電界Ｅ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廐オーダー
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、ｆｆ
ｌ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
したらマルチブレクシング駆動できるのか明らかにされ
ていなかった。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
。この方式ではスタティックな駆動方法としては適する
か、マルチプ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性質上、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、液晶セルと駆動回路出力部との結合、駆動回路等
が複雑化してしまい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づそり性による大
型高密度表示を行なうためには、強誘電性液晶に適合す
るマルチプレクシング駆動方法で駆動させることが望ま
れるＯこのような状況から我々は、特願昭５９−９２４
１１号に於いて良好なしきい値特性を有する強誘電性液
晶素子のマルチプレクシング駆動方法を提供した０しか
しその後の実験より、第２図に示ス如く印加電圧のパル
ス幅により液晶のしきい値特性が異なる場合もあること
がわかった。従ってこのような特性がある場合特願昭５
９−９２４１１号の方法では液晶素子の表示内容例えば
第３図に示した如く、同−侶号電極Ｙ１上の一番最初の
画素ｘＩｙＹｌがＱｎ（仮に明るい状態をｏｎとすると
）で後の画素ｘｔ　　＋　ＹＩ　−ｘｎ　Ｙ　、までが
Ｏｆｆするような場合、又はＹ２の信号ｉ’ｌｉ極上の
如く画素Ｘ、　　Ｙ、がＯｆｆで後のｘ２ｙ、、〜ｘｇ
Ｙ２までの画素が〇九の場合には、画素Ｘ、Ｙ。

＋ＸＩ　　Ｙ２　は１７Ｌ／−ムの選択時に＋（ｖＩ”
Ｖ’ｚ）又は−（ｖ、＋ｖ２　）が印加されＯｎ又はＯ
ｆｆするが非選択の期間（ｘ２〜ｘｎの走査電極が選択
されている期間）だけ−（ｖｌ−ｖ、’）又は＋（Ｖｔ
　−ＶＺ　　）の選択電圧と逆極性の電圧が印加される
ことになり、従って非選択時に選択時に設定された表示
内容が変化してしまうことが考えられる。

〔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、液晶素子の表示内容に
関係なく、非選択時に選択電圧／＜／レスと逆極性の電
圧パルスが長期にわたり強誘電性液晶ニ印加されること
のないようなマルチプレクシング駆動方法であり、従っ
て、比較的交流駆動法に近く強誘電性液晶素子の信頼性
向上にも有用である・即ち、各走査電極には１フレーム
の選択期間内に波高値がｖｌの正負電圧パルスが交互に
３回以上印加され、選択期間外は０Ｖであり、又各信号
電極には前記走査電極に印加される正負／ぐルスと対応
した位置に前記走査！電極に印加される電圧パルスと逆
極性の電圧パルスｖ２を印加し、選択期間内最後に出る
電圧パルスｖ２の極性ヲ変化すせることにより画素をｏ
ｎ又はｏｆｆ　Ｌ液晶素子を駆動させるものである。

更に強誘電性液晶素子は、良好なメモリ性があるためＴ
Ｎ（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、良好なしきい値特性があればデユーテ
ィは理論上無限大にとれる。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、＋Ｖ２と共にＶ、−Ｖ、も印加される
。

非選択時にも液晶にはｖ２の電圧が印加されるため液晶
のしきい値特性が重要であるＯつまりＶ。

−ｖ、　　≦ｖ　　ｔｈ　　、Ｖ、　　＋４２　＞Ｖ　
　ｔｈ　　、Ｖ、　　≧Ｖ。

、ｖＩ及びｖ２は正の実数を満足しなければならない。

更に選択時に（ｖｓ　＋’７ｔ　　）／　（Ｖｔ−Ｖ２
）及び（選択）／（非選択）電圧が最も大きくとれるｖ
、：ｖ２　＝２＝１が最も好ましい。又液晶素子厚は、
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４図に液晶素子の概略図を示す。ここで第４図（α）
は断面図、＠４図（６）は平面図である０ガラスからな
る一対の基板１１．１２の対向面に、厚さ５００〜１０
００Ｘの工５２０３　．５ｓ０２等からなる透明電杼１
３ｉ１４を設ける。この電極１３．１４はそれぞれがス
トライブ状に形成され、はぼ直交させ格子状に組合せら
れる。尚１３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　Ｏ，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に
Ｏｒ。

Ａ２等からなる金属或いは５１０７等絶縁物から成るス
ペーサ１６を各ｉ極間の一部にストライプ状に設ける０
液晶としてはＤＯＢＡＭＢＯ１７を用い上下基板１１．
１２間に挾持されるＯこの時の強誘電性液晶１７の配向
は、温度コントロールのできる容器用に上下基板１１、
．１２を入れ一定圧で加圧し、液晶を等方性液相となる
温度に設定し、液晶を注入した後、これをＤＯＢＡＭＢ
Ｃ液晶の等方性液相／　Ｓ　ｍ　Ａ相の転移点よりおよ
そ３〜１０℃低い温度に設定し、上下基板のうち一方を
前後に動かし、液晶にかかる剪断力を利用して配向させ
た０更に２０は液晶素子の上下基板を固定するための接
着剤である０次に上下基板１１゜１２のｉ極１３，１４
が設けられていない面側に、偏光板１８．１９を隣接さ
せるＯこの時偏光板１８と１９の偏光軸を直交させ、更
に一方の偏光板の偏光軸と強誘電性液晶のしきい値電界
ＩＫｃ１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−Ｅとすると、−Ｆ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＋Ｅ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、−）−にの印加により明暗の切換
ができ、表示素子、會子シャッタ、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、−Ｅ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２図に示
すような特性を持つことが明らかとなった。第２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。この図ら強誘電性
液晶のしきい値電圧（ｖ　ｔｈ　）及び飽和電圧（Ｖｓ
αｔ）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。この関係
は液晶厚を０．１〜４μ毒と変化されても、しきい値特
性の値は変化するものと観察された。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
択時に選択電圧パルスより長いパルス幅の逆極性電圧パ
ルスが印加されることがあると、非選択状態でも液晶素
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０従りてどんな液晶素子の表示内容になっても
、非選択時に表示内容が変化しないようなマルチプレク
シフグ駆動法が好ましい。

第５図（α）〜（６）は本発明の第１の実施例を示し、
第５図（α）は、代表的な５種の表示内容、第５１Ｎ（
ｂ）はその時の第１番目の第５図（１）は第２番目の走
査電極２上の選択及び非選択状態での印加電圧波形及び
この時の光透過特性を示した。尚走査電極には、選択期
間内にｖｌ　として例えば絶対値で１０ＶでＰｗが１０
０μ（６）のパルス幅の電圧パルスが正負正の順で６回
印加され、選択期間外はＯｖである。又信号電極Ｙには
、前記走査電極に印加される正負電圧パルスと対応した
位置に前記走査電極に印加される電圧パルスと逆極性の
パルスｖ２例えば５ｖが負正負又は負正正の順で印加さ
れる。

この３つのパルスの最後に出名負又は正の電圧パルスで
画素のｏｎ又はＯｆｆを表示する０この時の光透過状態
を第５図（ｂ）　＋　（ｃＪ中に示したが、代表的な３
つの表示内容によっても何ら表示内容が変化することな
く極めて良好であった。又本発明方法においては、第５
図中よりわかる如く、瞬間的に選択期間内に表示したい
内容と逆の電圧パルスが印加され表示内容が反転するが
、次に直ちに表示したい内容の電圧パルスが印加されメ
モリされるため人間には認識できず、始めから表示した
い内容をそのまま表示しているように見え、表示に何ら
支障をきたさないものである。

第６図は、第５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ｏ６１はトランスミッションゲート、
６２はインバータ、６３は強誘電性液晶素子である。”
Ｉ　　＋　Ｔ２　　ｔ　で３はトランスミッションゲー
ト６１を選択し走査電極側の駆動波形を作る信号でっけ
トランスミッションゲート６１を選択し、信号電極側の
駆動波形を作る信号である。又Ｖα、７６、Ｇは走査電
極の駆動電圧で、ｖ６．ｖｄは信号電極の駆動電圧であ
る。

第７図は、本発明第２の実施例を示す駆動波形及び光透
過特性を示した図であるＯ尚この時の表示内容は第５図
（ｃＬ）中に示した同一信号ｉａ極上Ｙ。

の最初の画素Ｘ、Ｙ、がＯ♂で以下の信号電極Ｙ１上の
画素がＯｆｆの場合を示しその時の第１１番目の走査電
極ｘｉ上の非選、非選択状態を示した。尚この時走査電
極には、選択期間内にｖｌとして例えば絶対値で２４で
Ｐｗが３０μ（６）のパルス幅の電圧パルスが負正負正
の順で４回印加され、選択期間外はＯｖである。又信号
電極には、前記走査電極に印加される正負電圧パルスに
対応した位置に前記走査？ｌ電極に印加される電圧パル
スと逆極性のパルスＶ７例えば８ｖが正負正負又は正負
正Ｅの順で印加される０この４つのパルスの最後に出−
る負又は正の電圧パルスで画素のｏｎ又はＯｆｆを表示
する。この時の光透過特性を第７図中に示したが極めて
良好であった。更に第５図（α）中に示した他の表示内
容においても同様に良好であった。

第８図は比較例であり、走査電極の選択期間内にｖＩと
して絶対値でＩＯＶ、Ｐｗが１００μ気の負正パルスが
２回印加され選択期間外は０Ｖであり、又信号電極には
前記走査電極に印加される負正電圧パルスと対応した位
置に前記走査電極に印加されるパルスと逆極性のパルス
■２例えば５Ｖが正負又は正正の順で印加される。この
２つのパルスのＲ後に出る負又は正の電圧で画素のｏｎ
又はＯｆｆを表示するＯ尚この時の表示内容を第５図（
α）中の同一信号電極Ｙ１上の最初の走査１極上の画素
Ｘ、Ｙ、かつＯｎで以下の信号電極ＹＩ上の画素がＯｆ
ｆ表示の場合、第８図中に示す如く１番最初の走査電極
上の画素Ｘ、Ｙ、は非選択時に選択時と逆極性の一５ｖ
が長いパルス幅で印加されるため、第８図中に示した光
透過特性の如く表示内容を変化させた。

上記実施例は、本発明の一例を示すものでありしきい値
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ＤＯＢＡＭＢＧ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、液晶素子の表示内容に関係
なく非選択期間内において選択電圧パルスと逆極性のパ
ルス幅の長いパルスが印加されないため液晶素子の表示
内容を変化させることがないと共に１．どのような表示
内容においても液晶には交流的に電圧パルスが印加され
るため液晶素子の信頼性の面からも有効なマルチプルク
シング駆動方法が可能となる。この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（α）〜（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図は本発明が適応できる強誘電性
液晶素子の光透過特性の一例を示す図、第５図（α）　
、　（ｂ）は従来の駆動電圧波形を示す図、第４図（α
）　ｌ　（ｂ）は本発明が適応できる液晶素子の一実施
例を示す図、第５図（ｃＬ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明
の第１の実施例である表示内容、駆動波形及び光透過特
性を示す図、第６図は第５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７図は本発明の第２の実
施例である駆動波形及び光透過特性を示す図、第８図は
比較例の駆動波脱蒋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・・・走査電極 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 ６１・・・トランスミッションゲート ６２・・・インバータ ６３・・・強誘電性液晶素子 以　　上

Claims (2)

【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する方法に於いて、各
   走査電極には１フレームの選択期間内に波高値がＶ＿１
   の正負電圧パルスが交互に３回以上印加され、選択期間
   外は０Ｖであり、又各信号電極には前記走査電極に印加
   される正負電圧パルスと対応した位置に前記走査電極に
   印加されるパルスと逆極性のパルスＶ＿２を印加し、選
   択期間内最後に出る電圧パルスＶ＿２の極性を変化させ
   ることにより画素をｏｎ又はｏｆｆすることを特徴とす
   る液晶素子の駆動方法。 （但し、前記Ｖ＿１及びＶ＿２は正の実数で、Ｖ＿１＋
   Ｖ＿２＞Ｖｔｈ、Ｖ＿１−Ｖ＿２≦Ｖｔｈ、Ｖ＿１≧Ｖ
   ＿２を満足し、Ｖｔｈは強誘電性液晶のしきい値電圧で
   ある。）
2. （２）前記強誘電性液晶はカイラルスメクチックＣ相（
   以下ＳｍＣ＾＊とする）液晶或いはカイラルスメクチッ
   クＨ相（以下ＳｍＨ＾＊とする）液晶であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の液晶素子の駆動方法
   。