JPS62235930A - 強誘電性液晶素子の駆動法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は液晶表示素子の駆動法に関し、特に、強誘電性
液晶を用いた液晶表示素子の駆動法に関するものである
。

［開示のＪ！要］ 本明細書及び図面は、強誘電性液晶を用いた液晶表示素
子の駆動法において、状態反転用のパルスを複数のパル
スで構成し、走査信号ライン上の画素に複数のパルスを
有する書込みパルスを印加することにより、明確な閾値
を持たない画素の駆動及び階調表示ができるようにした
ものである。　。

［従来の技術］ 従来、強誘電性液晶素子の駆動は、走査信号うインを１
回走査し、その走査期間に合わせて情報信号ラインに所
定ｚｌｉ位のパルスを印加し、液晶の閾値を越えるユニ
ットパルス電圧を画素に加えて液晶分子の配向状態を反
転させることにより、画素の開閉を制御していた。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、強誘電性液晶を電極間に挟持して配向さ
せたセルにおいては、表面状態の微妙な影響により、一
画素において、その閾値が必ずしも均一とならないこと
があった。

これは、配向膜面に存在する物理的、化学的突起が、強
誘電性液晶の状態反転時の核となり易いＩＳや、電極間
に存在する液晶層以外の誘電体層の作用、さらには配向
時の液晶の層方向のねじれなどの影響によるものと推定
されている。いずれにせよユニットパルスの印加により
大部分の画素は反転するものの、このような閾値の不均
一性により、未反転部分が残ってしまうような画素が存
在するため、階調表示は困難であった。また、このよう
な画素を無理にユニットパルスで反転させようとすると
、閾値をはるかに越えるパルスを印加しなければならず
、液晶自体へのダメージや駆動回路の耐圧等の点で問題
があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、明確な閾値を持たない画素の反転を容易にし、階調
表示の可能な強誘電性液晶素子の駆動法を提供すること
を目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は１強誘電性液晶素子の時分割駆動において、従
来のような１ライン１回選択による駆動を、ｌライン複
数選択による駆動としたものである。具体的には、状態
反転用（駆動）パルスを複数のパルスで構成するととも
に、この複数のパルスの各々を、強誘電性液晶の１値付
近の波高値、パルス幅となるように設定したことを特徴
とする駆動法である。

［作　用コ 液晶の閾値以下の電圧であっても、複数のパルスから成
るパルス群を印加することによって、一部に未反転部分
を有する画素もすべて反転させることができることを本
発明者らは見い出した。

即ち、走査信号及び情報信号のパルスを適宜選択し、画
素に印加される駆動パルスを、閾値付近の波高値及びパ
ルス幅を有する複数のパルスから成るパルス群とするこ
とにより、明確な閾値を持たない画素の反転が可能とな
る。また、このようなｌｉ数パルスによる駆動は、ユニ
ットパルスを用いる場合に比へて、液晶に与えるダメー
ジを少なくすることができる。

［実施例］　　一 本発明の実施例を第１図及び第２図とともに説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すタイミングチャート、
第２図は本発明に用いるマトリクス電極の模式図である
。

第１図及び第２図ニオイテ、Ｓｌ、Ｓ２．ｓ３．・・・
ｓ。

は走査信号ライン、Ｉｌ＋　１２＋　ｈ、・・・■−は
情報信号ライン、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ画素を示す、ま
た、第１図のＩ　、　ＩＩ　、　Ｉ［［はそれぞれタイ
ミング期間を示す。本発明による駆動法においては、駆
動パルスを複数回与えることを特徴とするものであり１
本実施例では１回の走査期間に２回パルスを印加してい
る。　：５ｉｍに示されるように、朋ＩＩＩ工〜ｍにお
いて走査信号ラインＳ１〜Ｓ３を順次走査し、同時に情
報信号ラインＩＩ、Ｉ２を書込むことによって、第２図
に示した画素Ａ−Ｃの書込みが行なわれる。また書込み
内容は第２図の斜線部を第１の状態（黒）とし、正′心
界で書込まれるものとする。一方、白地部を第２の状態
（白）とし、負電界で書込まれるものとする。

先ず占込み動作を説明する。なお、各画素のモードは走
査開始前にすべて第２の状態に統一されているものてす
る。

今、期間Ｉにおいて、走査信号ラインから波高値ｖ＋、
パルス幅ΔＴの走査パルスが２回走査され、同時に情報
信号ライン■２から図に示すような情報パルスが印加さ
れると、画素Ａには波高値Ｖ、パルス幅ΔＴの駆動パル
スが２回加えられ、画素Ａは反転して第１の状態に書込
まれる。次に１期間Ｈにおいては走査信号ラインＳ２が
選択されるが、情報信号ラインから加えられる情報パル
スは期間Ｉの時とは逆相となっているため、画素Ｂには
図に示すような波高値の低い走査パルスが加えられるだ
けなので、画素Ｂは反転せず元の状態が保持される。ま
た、期間ｍにおいては、情報信号ラインＩ２からの情報
パルスが走査信号ライン側の走査パルス（例えば交流パ
ルス）に対応していないため、図に示すように印加され
る電圧は複数の等価パルスとならず、画素Ａに比べて反
転部分の少ない状態となってしまう。

すなわち、本発明、による駆動法においては、走査信号
ライン及び情報信号ラインに加える信号を複数のパルス
により構成することが必要であり、画素に加えられるパ
ルスの波高値が、液晶の閾値をＶＯとすると、Ｖ≦ＶＯ
となるように設定することが望ましい。また、前記Ｖ、
ΔＴがユニットパルスの閾値から離れているときは、画
素の階調コントロールには都合良いが、完全階調はさせ
にくくなる。したがって、■、Δ丁の値を適宜選択する
ことにより階調表示が可能となる。

本発明者らによる実験では、浦品を挟持する両側の基板
として、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｗｉｄｅ）
電極をストライブ状に形成したガラス板を使用した。そ
して、この基板表面に配向膜として東しポリイミド、５
Ｐ−５１０を全面に塗布した後、ラビング処理を施した
。このようにして形成された基板をセル厚１ＪＬＩ１１
で対向させ、下記に示す強誘電性液晶を充填、封止して
セルを作成した。

上記セルに対して、第１図の走査パルスの波高値Ｖ１を
１８Ｖ、パルス幅６丁を１ｍＳとし、情報パルスのｖ２
を６ｖ、ΔＴを１ｍｓとして駆動を行ったところ、すべ
ての画素を反転させることができ、階調表示が可能であ
ることが確認された。

本発明の駆動法で用いることができる少なくとも２つの
安定配向状態を有する強誘電性液晶としては、強：ＡＴ
ｉ、性を有するカイラルスメクチック液晶が最も好まし
く、そのうちカイラルスメクチックＣ相（ＳｔｘＣ・）
、又Ｈ相（ＳｒｉＨ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・ルテールパ（”ＬＥ　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＤＥ　ＰＨ
ＹＳＩＱＵＥ　ＬＥＴＴＥＲＳ”）　１９７５　年。

３１３　（Ｌ−８９）号、「フェロエレクトリック・リ
キッド°クリスタルスＪ　（ｒＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒ
ｉｃ　ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｓＪ）　；　”アプ
ライド・フィジックス・レターズパ（Ａｐｐｌｉｅｄ　
ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ”）　１９８０年。

３Ｂ　（１１）号、「サブミクロ・セカンド・バイステ
ィプル・エレクトロオプチック・スイッチング・イン・
リキンド・クリスタルスＪ　（Ｓｕｂｓｉｃｒ。

５ｅｃｏｎｄ　Ｂ１５ｔａｂｌｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｏｐ
ｔｉｃ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　１ｎＬｉｑｕｉｄ　Ｃｒ
ｙｓｔａｌｓ’）　　；　”固体物理”１９８１年、す
（１４１）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。

第３図は本発明で用いた強誘電性液晶セルの例を模式的
に描いたものである。ｌと１′は、Ｉｎ２Ｏ３，５ｎ０
２やＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）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
５ｔａｂ”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。　、；、ｉｉ板ｌと１′上の電８ｉ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、双極子モーメント（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は細長に形状を有しており、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。

第４図は、本発明で用いる好ましい液晶素子の態様を表
わしている。すなわち、液晶セルの厚さを充分に薄くし
た場合（例えば１終）には、第４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（非らせん構造）、その双極子モーメン）Ｐ又はＰ′
は上向き（４ａ）又はｒ向き（４ｂ）のどちらかの状態
をとる。このようなセルに第４図に示す如く一定の閾値
以上の極性の異なる゛上界Ｅ又はＥ′を所定時間付与す
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
、それに応じて液晶分子は第一の配向状態５かあるいは
第二の配向状態５′の何れか一方に配向する。

このような強請電性液晶を光学変調素子は電界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。又、与える電界Ｅが一定
の閾値を越えない限り、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
がイＩ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、０．５ｐ〜２０ＪＬ、特
に１．〜５μが適している。この種の強誘電性液晶を用
いたマトリ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パルにより、米国特許第４３１
３７９２４号明細書で提案されている。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、１ライン選択詩
の駆動パルスを複数のパルスで構成し、この複数のパル
スの各々を、液晶の閾値付近の波高値、パルス幅となる
ように設定することにより、明確な閾値を持たない画素
を容易に反転することができ、階調表示が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すタイミングチャート、
第２図は本発明に用いるマトリクス電極の模式図、第３
図及び第４図は１本発明で用いた強誘電液晶セルの例を
模式的に表わす斜視図で八 ある。 Ｓｌ”Ｓｎ・・・走査信号ライン、 ■１〜Ｉ−・・・情報信号ライン、 Ａ−Ｃ・・・画；ｋ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）走査信号ラインと情報ラインとのマトリクス電極
   間に強誘電性液晶を配置した強誘電性液晶素子の駆動法
   において、前記走査信号ライン上の画素に複数のパルス
   を有する書込みパルスを印加することを特徴とする強誘
   電性液晶素子の駆動法。
2. （２）前記書込みパルスのユニットパルスが強誘電性液
   晶の閾値電圧近傍の電圧に設定されている特許請求の範
   囲第１項記載の駆動法。
3. （３）前記書込みパルスが波高値及びパルス幅の等しい
   複数のパルス列を有している特許請求の範囲第１項記載
   の駆動法。
4. （４）前記走査信号ラインに印加するパルスが交流パル
   スである特許請求の範囲第１項記載の駆動法。
5. （５）前記強誘電性液晶が無電界時に少なくとも２つの
   安定配向状態を示す液晶である特許請求の範囲第１項記
   載の駆動法。
6. （６）前記強誘電性液晶がカイラルスメクチック液晶で
   ある特許請求の範囲第５項記載の駆動法。