JPS62204233A

JPS62204233A - 液晶マトリクス駆動装置

Info

Publication number: JPS62204233A
Application number: JP4617186A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kitajima; 雅明北島; Katsumi Kondo; 克己近藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-03-05
Filing date: 1986-03-05
Publication date: 1987-09-08

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、スメクチック液晶を用いた液晶マトリクス駆
動装置に係り、特に、大画面表示に好適な液晶マトリク
ス駆動装置に関する。

〔従来の技術〕

強誘電性液晶分子は、特開昭６０−３３５３５号公報に
示されるように、第２図に示すような層構造とらせん構
造をとる。１は、液晶分子、２は自発仕種である。

らせん軸に垂直にしきい１１　’に圧以上の電圧を印加
すると層構造を保持しつつ層内で分子が動いてらせんが
ほどけ各々の分子長軸に垂直な永久沢極子モーメントが
電界に平行になる。これによシ、第２図（ａ）に示すよ
うに層内のみならず層間でも互いに平行に配列する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

また、電界の向きを逆にすれば第２図（Ｃ）の状態にな
る。これによって、電界の向きを選択すれば、液晶分子
が十〇傾いた二状態を実現できる。

そこで、複屈折性又は、液晶に二色性色素を添加したゲ
スト、ホスト表示を利用することによって、フラットデ
ツスプレイを実現できる。

一般に強誘電性液晶分子は、電界を除去するとその配向
性弾性復元力により第２図（ｂ）に示すように元のらせ
ん構造へと戻る。例えば、液晶層を１μｍ程度に薄くす
ると電界がゼロの時でも第２図（ａ）、（Ｃ）に示すよ
うならせんがほどけたままの双安定状態が達成できるこ
とが刈られている。

この双安定状態を示す強誘電性液晶の時分割駆動の従来
列を第３図、第４図に示す。

第３図は、液晶素子の概略図を示したもので、Ｘ電極３
とＸ電極４の間に強誘電性液晶としてカイラルスメクチ
ック相を示す液晶が封入されている。

画素人をオン状態、画素Ｂをオフ状態にする時のＸ電極
３およびＸ電極４に印加する駆動波形を第４図に示す。

Ｘ電極には、電圧値が＋２Ｖの電圧を順次印加し、一方
、Ｘ電極には、電圧値が±Ｖ又はＴＶの電圧を印加する
。この結果、画素人には＋３Ｖ又は±Ｖが印加されて画
素Ａｆｌ−１：オン状態になる。また、画素Ｂには、−
３Ｖ又は士■の電圧が印加されてオフ状態になる。

ところで、この駆動法では画素の表示状態を定める＋３
Ｖの印加時間Δｔは、１ラインの選択時間Ｔｇの１／４
である。従って、液晶の光学応答時間は、１／４串Ｔ１
１以下の必要がある。

一方、現状のスメクチック液晶の光学応答時間は、０．
５〜１ｍｇ程度である。このため、一画面の書き換え時
間は、走査線数をＮ二５００、応答時間を約Ｑ、５ｍｓ
とすると、−ラインの選択時間’ｒ１１＝２ｎ１８であ
るため約１秒と長い。

このように、従来の駆動法を大表示容量のパネルに適用
すると、一画面の書き換えに時間を要し実用上問題があ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、双安定性の強誘電性液晶の時分割駆動
において、画面の曹き換え時間を短縮できる。駆動法を
提供するにある。

上記目的は、強誘電性液晶の双安定性に着目し、選択前
に画素をオン、又は、オフ状態に定めておき、選択時に
は、この状態を保持又は反転することによシ達成される
。

〔作用〕

線順次走査駆動において、第一の駆動で画素をオン又は
オフ状態に定める。次の第二の駆動では、この状態を反
転する電圧、又は、この状態を保持する電圧を印加する
。

この駆動において、ｎライン目が第二の駆動にある時、
ｎ＋１ライン目を第一の駆動にする。このように、第一
の駆動と第二の駆動を前後のラインに重ねることによっ
て画面の簀き換え時間を短縮することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。第５図は、液
晶表示素子５の構造を概略的に示したものである。素子
は、電極７を形成したガラス等の基板８と電極６を形成
したガラス等の基板１１とを一定の間隔で対向させ、側
基板間にスメクチック液晶１０を封入している。

液晶配向膜９は、有機物（ポリイミド）をスピンナーで
塗布した後にラビング処理を行なっているが、一方の基
板のみに前記した配向処理を行なうか、もしくは、両方
の基板ともに配向処理を一切行なわなくとも後で述べる
光学的メモリ動作を損うことはない。

また、液晶１０は表１の１〜４に示す混合液晶、または
５に示す液晶を用いる。

この時の表示は、二枚の偏光板を液晶表示素子５０基板
上に取り付けて表示する複屈折表示もしくは、スメクチ
ック液晶１０に二色性色素を封入したゲスト、ホスト表
示のいずれでも良い。特に、後者のゲスト、ホスト表示
には、表１の５に示した液晶を用いるのが最適である。

次Ｋ、液晶分子を配列法の一例について説明する。まず
、液晶を等方性液体相まで加熱した後に、０、　Ｉ　Ｃ
，／分程度で除冷する。この結果、分子長軸が層法線か
ら傾いたスメクチックＣ相になる。

前述した方法によシ得られた液晶表示素子の電気光学特
性を第６図、第７図に示す。第６図は、液晶表示素子の
駆動電圧ｖｄに対する液晶の光学応答波形Ｂｔ−示した
ものである。図に示したように、駆動電圧Ｖｄの極性に
よって表示オフ状態（負極性）又は、表示オン状態（正
極性）となる。

さらに、負極性、あるいは、正極性の電圧を除去した後
（ＯＶ）でも表示オフ状態、あるいは、表示オン状態を
保ち続けるメモリ動作（双安定性）を示す。このメモリ
時間は、実測の結果、数十秒以上であった。

第６図に示した液晶の駆動電圧ｖｄは、液晶をスタティ
ック駆動した時の波形である。一方、液晶マ）　ＩＪク
スパネルを時分割駆動した時の駆動直圧波形例とその時
の液晶の光学応答波形例を第７図に示す。

駆動電圧Ｖｄは、書込み電圧（電圧値上ＶＷ）とバイア
ス電圧（電圧値±Ｖｂ）からなる。各々の液晶画素は、
１フレ一ム期間に一回だけ選択されて前記した書込み電
圧が印加される。この選択期間の最後に印加される電圧
の極性によって液晶は、表示オフ、又は、表示オン状態
になり以降、新たに書込み電圧が印加されるまでこの状
態を保ち続ける。

一方、書込み電圧が印加されない非選択期間には、前述
したパイ・アス電圧が液晶に印加される。

この結果、書込み電圧によって定まった液晶の明るさが
、バイアス電圧によって変化する。この変化量は、実験
の結果、バイアス電圧の電圧信士Ｖｂｘパルス幅Ｔｍ、
パルス周期Ｔｅｌ及び印加時間Ｔ＋４に依存することを
確認している。

次に書込み電圧、及び、バイアス電圧に対する液晶の明
るさの関係を第８図に示す。第８図（ａ）は、書込み電
圧灯明るさ特性を示したものである。

書込み電圧の極性によって表示がオン状態、もしくは、
オフ状態になるが、明るさＢが９０％に上・昇する書込
み電圧の波高値をオン飽和値Ｖ　Ｗ８　ａｔ（ＯＮ）、
１０％に減少する波高値をオフ飽和値ＶＶｗｓａｔ（Ｏ
ＦＦ）と定義する。

また、第８図（ｂ）は、第７図に示したバイアス電圧の
印加期間ｔｃ、におけるバイアス電圧灯明るさ特性を示
したものである。

Ａ特性は、明るさの初期状態をオフ状態にした時の特性
であり、Ｂ特性は逆に初期状態をオン状態にした時の特
性である。図示した特性において、明るさＢが９０％に
減少する時のバイアス電圧の波高値をオフしきい値電圧
Ｖｂｔｈ（ＯＦＦ）　、１０％に上昇する時の波高値を
オンしきい値電圧ｖｂｔｈ　　　、（ＯＮ）と定義する
。

マトリクス駆動では、書込み電圧及びバイアス電圧は次
式を満足する必要がある。

＋ＶＷ＋≧Ｖ　ｗｅ　ａ　ｔ　（ＯＮ）、Ｖｖｒａａｔ
（ＯＦＦ）ｌＶｂｌ≦ｖｂ　ｔ　ｈ　（ＯＮ）、ｖｂｔ
ｈ（ＯＦＦ’）次（に本発明で述べるマトリクス駆動の
概略を第１図に示す。第１図（ａ）にマトリクスパネル
の概略を示す。２０ａ〜２０ｃは走査電極、２１３〜２
１Ｃは信号電極、２２は画素である。

各々の画素は、走査電極２０ａ〜２０Ｃの印加電圧Ｖ　
ｘ１〜■−と信号電極２１ａ〜２１Ｃの印加電圧Ｖｙｌ
〜Ｖ　７３の差電圧によって動作する。

第１図（ｂ）は、ライン１〜ライン３のライン毎に各々
の画素に加わる電圧波形を示す。書込みの動作は、縦方
向のライン１〜ライン３の順で行なう。

まず、ライン１の画素を第一の駆動（ＴＩの期間）によ
って表示オフ又は表示オンの何れかの初期状態に定める
。次に、ライン１の画素を第二の駆動（Ｔ８の期間）に
よって初期状態を保持する電圧もしくは反転する電圧を
印加する。ライン１の画素を第二の駆動によって駆動中
にライン２の画素を第一の駆動によって表示オフ、又は
、表示オフの何れかの初期状態に定める。次に、ライン
２の画素を第二の駆動によって初期状態を保持する電圧
もしくは反転する電圧を印加する。ライン３についても
同様の駆動法によって駆動する。

この書込み動作は、一定周期で行っても良いが、一画面
を書き換えた後に走査電圧Ｖ　ｘＨ〜ＶＤ信号−・圧Ｖ
　ｙｌ〜Ｖｙｓを全て同電位（ＯＶを含む）にするか、
電圧を無印加にしても良い。

次に、具体的な駆動波形例について説明する。

この前に、液晶の印加電圧の極性と表示との関係を第９
図で説明する。走査電圧Ｖｘと信号電圧Ｖｙの差電圧Ｖ
ｘ　　Ｖｙが正極性の時に表示オン、負極性の時に表示
オフになる。

第１０図に駆動波形の一実施例を示す。走査電圧Ｖｘは
、±４Ｖ。の初期化電圧Ｖｔｘ、±２Ｖ０の選択電圧、
Ｏｖの非選択電圧ｖＮＩ１１０ｖの保持電圧Ｖａｘから
なる。ただし、保持電圧Ｗａｘは、省略しても良い。

一方、信号電圧Ｖｙは、ＩＶｏの書込み電圧Ｖｗ、〒■
。の非書込み電圧Ｖ？ｎＦ及び保持電圧Ｖ　ｍｙからな
る。ただし、保持電圧Ｖｇｙは、省略しても良い。

この結果、液晶には、Ａ〜Ｇの電圧が印加される。波形
ＡとＢは、液晶を表示オフとする電圧である。この場合
、波形Ａでも液晶を表示オフ状態にするために１３Ｖｏ
ｌ≧Ｖ　Ｗｌｌ　ａ　ｔ　（ＯＦＦ）とする。

波形Ｃは、波形Ａ、ＢＫよって表示オフになった画素を
表示オンに反転するための電圧である。

当然のことながら、１３Ｖｏｌ≧ｙ　ｖｉａ　ｔ　（Ｏ
Ｎ）Ｋする。

波形ＤＳＥ、Ｆは、波形ＡＸＢＫよって表示オフになっ
た画素の状態を保持する電圧であシ、１ｖａｌ≦ｙｈｔ
ｈ（ＯＮ）にする。

さらに、波形Ｇは、波形Ａ、Ｂ又は波形Ｃによって定ま
る表示状態を保持する電圧である。

第１図（ｂ）に示した第一の駆動は、波形Ａ１Ｂであり
、第二の駆動は、波形Ｃである。

一方、第１１図は、第一の駆動で液晶を表示オンにする
時の電圧状態図を示したものである。この場合、１３Ｖ
６１≧Ｖ　Ｗｌａ　ｔ　（ＯＦＦ）、ｖｗｓＢｔ（ＯＮ
）及び、１ｖｏｌ≦Ｖ　ｂｔｈ　（ＯＦＦ）　ｌｌＣｆ
ル。

次に、第１図（ａ）のマトリクスパネルにおいて、画素
Ｐｇを表示オン、画素Ｐｂ％ＰＣを表示オフにする場合
の走査電圧Ｖ　ｘ、〜Ｖ４と信号電圧Ｖｙｌ〜Ｖｙｌ及
び液晶に加わる電圧波形例を第１２図に示す。

図示した電圧波形は、初期状態を表示オフにする場合で
ある。ｔ、は、ライン１の初期化期間、ｔ、はライン１
の選択期間（書込み期間）及びライン２の初期化期間、
ｔ、はライン２の選択期間及びライン３の初期化期間、
ｔ４はライン３の選択期間である。

第１３図は、初期状態を表示オンにする場合の電圧波形
例を示す。

第１４図は、第１２図に示した電圧波形の変形例である
。この波形の特徴は、選択期間内にΔを時間だけＯｖ期
間を設けたことである。この駆動法は、特に、非選択期
間の±ｖ０の電圧により液晶が応答するのを押える効果
がある。この駆動法は、第１３図に示した電圧波形にも
適用できる。

第１５図に本発明の駆動法を実現するための駆動回路例
を示す。２３は液晶パネル、２４は信号電極、２５は走
査電極、２６．２７はアナログスイッチ、２８Ｈ走査回
路、２９はスイッチ、３０はラインメモリ、３１はシフ
トレジスタである。

アナログスイッチ２６は、走査信号Ｃ１〜Ｃにが＠Ｌ”
でａ入力を選択し、″Ｈ”でｂ入力を選択する。さらに
１アナログスイツチ２７は、表示信号１１〜ｌＬが″Ｌ
”でａ入力を選択し、１Ｈ”でｂ入力を選択する。また
、スイッチ２９は、選択信号ＳＬが１Ｌ’でａ入力を選
択し、＠Ｈ”でｂ入力を選択する。

アナログスイッチのａ入力は、第１２図ないし第１４図
に示したＶｓｃ３ｎ電圧とする。この電圧は、第１２図
と第１１図に示した初期化電圧Ｖｔｘと選択電圧Ｖｓを
合成したものである。また、ｂ入力は、Ｏｖにする。

一方、アナログスイッチ２７のａ入力は、書込み電圧Ｖ
ｗにし、さらにｂ入力は、非書込み電圧Ｖ耀又はＯｖに
する。

第１６図は、第１５図に示した回路の動作をフローチャ
ートで示したものである。

一画面の書換え中は、選択信号ＳＬを’Ｈ”Ｋしてアナ
ログスイッチ２７のｂ入力を非書込み電圧ｖ１ｔＷにす
る。また、走査信号ＣＩ−（、ｒは、＠Ｈ”の期間が１
７２期間だけ重なるようにする。

図示していないが、第１６図に示した動作を書換えする
部分だけ行っても良い。

また、第１０図、第１１図に示した走査電圧Ｖｘと信号
電圧Ｖｙの電圧の関係は特に限定するものではない。

さらに、表示状態が双安定を示す液晶パネルを用いるの
が好都合であるが、強誘電性液晶を用いる限り特性につ
いては特に限定するものでない。

第１８図に本発明に用いる液晶パネルの他の実施例を示
す。３２．３３は信号電極、３１；１．画素、３５は走
査電極である。この液晶パネルをマトリクス駆動するに
は、走査電極毎にライン毎）に初期化と書込みの動作を
行う。この結果、特Ｋｌ込み時間を第１図（ａ）Ｋ示し
た液晶パネルと比較して半分に短縮することができる。

さらに、第１８図に液晶パネルの他の実施例を示す。３
５は、信号電極、３６は走査電極である。

第１図（ｂ）Ｋ示した駆動法によってブロックＡとブロ
ックＢの画面を同時に書換える。この結果、第１７図と
同様に画面の書換え時間を半分に短縮することができる
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、一画面の書換え時間を短縮できるため
、大容量ディスプレイを実現できる。また、ビデオ信号
をリアルタイムで表示できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の概念図、第２図は、強誘
電性液晶の液晶分子の配列状態図、第３図と第４図は、
従来例の概念図および特性図、第５図は、本発明に用い
る液晶パネルの構成図、第６図ないし第９図は、強誘電
性液晶の基本特性図、第１０図ないし第１４図は、第１
図の概念図の具、吠１り湧、欠１― 体列図、第１５堅、駆動回路図、第１６図は、第１５図
の動作を示すフロチャートである。１．２３・・・液晶パネル、６．２０．２５・・・走査
室第１図（α）篤２０（ａ）（イ）（Ｃ）第３０茗１図第５図（ｆ）第６図第７０（り戸ｊ？ｌ）第８０（Ｑ）Ｖｔｓａｔ（ａｒＦ）　　　　　　　　　　　　Ｖｙｓ
ｃｄ　ｒｏＮ）噌−ｖＷ− （ｂ） ′＠９図Ｖ。第１θ図第１１０第１２目第１３１１第１４層苓１５図第１６図冨円目

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｘ、Ｙ電極間に強誘電性液晶を挾持した液晶表示素
子のマトリクス駆動装置において、少なくとも一ライン
毎に画素を同時に表示オンもしくは表示オフにする第一
の駆動手段と表示信号に応じて前記画素を表示オンもし
くは表示オフにする第二の駆動手段からなることを特徴
とする液晶マトリクス駆動装置。２、特許請求の範囲第１項において、Ｎライン目の前記
画素を前記第二の駆動手段によつて駆動中は、Ｎ＋１ラ
イン目の画素を前記第一の駆動手段によつて駆動するこ
とを特徴とする液晶マトリクス駆動装置。３、特許請求の範囲第１項または第２項において、前記
第一の駆動手段によつて前記画素を表示オフ状態にした
時に前記第二の駆動手段で前記表示オフ状態を保持する
第一の駆動電圧もしくは前記表示オフ状態を反転する第
二の駆動電圧を印加し、前記第一の駆動手段によつて前
記画素を表示オン状態にした時に前記第二の駆動手段で
前記表示オン状態を保持する第一の駆動電圧もしくは前
記表示オン状態を反転する第三の駆動電圧を前記画素に
印加する手段を設けたことを特徴とする液晶マトリクス
駆動装置。