JPS62262833A - 液晶マトリツクスパネルの駆動法 - 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 本発明は強誘電性液晶を液晶層として持つ液晶マトリッ
クスパネルの駆動法に関するものである従来の技術 近年、応答速度が速くメモリー性のある強誘電性液晶の
報告がなされている（例えば、竹添秀夫、福田敦夫、久
世栄−；「工業材料」、第３１巻、第１０号、２２）。

以下、図面を用いて従来の強誘電性液晶パネルの一例に
ついて説明する。第７図は従来のスメクチック液晶パネ
ルの構造を示すものである。第７図において１はガラス
基板１．２はＩＴＯより成る誘明電極、４は強誘電性液
晶層、５は液晶分子のＣダイレクタ−１６は双極子モー
メントである。

誘電性液晶は一般に分子長軸に垂直な方向に双極子モー
メントをもっており、薄膜化により自発分極を持つよう
になる。強誘電性を示すカイラルスメクチック相の例を
用いて強誘電性液晶の表記方法を第８図に示す。第８図
ｔａ＋分子層の法線に対し分子長軸が＋θ度度傾た状態
、第８図（ｂｌは一θ度傾いた状態の強誘電性液晶の表
記法である。７は層の法線、８は分子の長軸方向ｎ、９
は双極子モーメントＰｓ、１０はｎをｘｙ平面上に投影
した時のＣダイレクタ−Ｃ２１）は分子長軸の法線に対
する傾き角±θ度である。以上のような構造を持つ強誘
電性液晶パネルについて、以下その動作原理について図
を参照しながら説明する。第９図に従来の強誘電性液晶
パネルの表示方法の原理図を示す。１２は層法線に対し
て分子長軸が＋θ度度傾た液晶分子、１３は−θ度度傾
た液晶分子、１４は紙面表方向の双極子モーメント、１
５は紙面裏方向の双極子モーメント、１６は２枚の偏光
板の方向である。

さて、第９図（δ）は電圧無印加の状態、第９図（ｂ）
は紙面表から裏へ正の電圧を印加した場合、第９図（Ｃ
１は紙面裏から表へ正の電圧を印加した場合の動作原理
である。このように電圧の印加方向によりセル全体が±
θ度細いた２つの状態をとり、したがって、電気光学効
果による複屈折または２色正を利用すれば明暗を表すこ
とができる。また、中間調については、電圧もしくはパ
ルス幅を調節して第９図ｆａ）のような２つの状態が混
ざった状態により表すか、あるいは上基板と下基板で分
子の方向が異なる捩構造により表すことができる。

以上が強誘電性液晶パネルの表示原理だが、マトリック
ス駆動法としては、従来の電圧平均法をし変更した駆動
法がある。第１０図はその一例で、２つのフィールドか
らなり、１／４バイアスの電圧平均化法に基づいた波形
を、アイ、ルド毎にパルスの極正及び、オン電圧とオフ
電圧を逆転させている。オン電圧Ｖｄでは分子は反転す
るがオフ電圧Ｖｄ−２・ｖｈでは反転しない。したがっ
てオン状態は第１フイールドで設定され、オフ状態は第
２フイールドで設定されている。

（例えば、原理、川口、岩佐、甲斐：ニス・アイ・ディ
　８５゛　ダイジェスト、１９８５年、１３５頁〔Ｔ、
　　ＨＡＲＡＤ八、Ｍ、　　ＴＡＧＵＣＨＩ　　、に、
　　ＩＷＡＳＡ　　、Ｍ、ＫＡＩ　　：　　ＳＩＤ’８
５Ｄｉｇｅｓｔ　（１９８５）　　ｐ、１３１）発明が
解決しようとする問題点 強誘電性液晶の閾値電圧は印加されるパルス幅が長くな
ると絶対値が小さくなる。したがって、上記のように電
圧平均化法に準じた波形では、走査電極の非選択期間に
、絵素のパターンによっては、走査電極の選択期間に印
加されるパルス電圧のパルス幅の２倍の時間長の直流成
分が印加されるのでバイアス比を小さくしなければなら
ない。

バイアス比を小さくすると、オン電圧とオフ電圧の比も
不可能になる。

また、上記従来の方法はパネルの基板表面の効果による
メモリーがあることを前提としており、厚セル等のメモ
リー効果のないか、もしくは弱いパネルではコントラス
トの高い表示は望めない。

本発明は上記問題点に鑑み、強誘電性液晶表示パネルを
、パネルの闇値特性やメモリー効果の良否に関わらず、
高デユーティ−の単純マトリックス駆動で表示品位の高
い表示ができる、液晶マトリックスパネルの駆動法を与
えるものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の液晶マトリックス
表示パネルの駆動法は、対向面に電極を有する一対の基
板間に強誘電性液晶を挟持し、マトリックス状の画素を
形成する液晶マトリックスパネルを駆動する駆動法にお
いて、走査電極の選択期間には絵素にパルス幅が１選択
期間（以下１Ｈと呼ぶ）の半分で前記選択期間の前半と
後半で正負対象になる第一のパルス成分に、幅Ｈ／Ｎ（
Ｎは３以上の整数）で絵素の階調に応じてパルス列の継
続時間もしくは開始パルスのＩ　Ｈにおける位相の少な
くとも一方を変化させた第２のパルス成分が重畳した波
形が印加され、走査電極の非選択期間には前記第２のパ
ルス成分とぽるす幅が等しく振幅が約１／２のパルス列
が絵素に印加されることを特徴とする液晶マトリックス
パネルの駆動法を与えるものである。

また、上記強誘電性液晶の誘電異方性が負である場合は
、上記走査電極の非選択期間に印加されるパルス電圧の
振幅は前記誘電異方性による分子配向の安定化効果が正
し始める閾値電圧より大きい時に、表示品位がより高ま
る。

作用 強誘電性液晶パネル閾値電圧にはパルス幅依存性がある
。すなわちパルス幅が長い程、閾値電圧が低くなる。本
発明の駆動法はこのような閾値電圧のパルス幅依存性を
利用し、絵素を所望の光透過状態にするものである。

実施例 以下に本発明の液晶マトリックスパネルの駆動法の一実
施例について、図面を参照にしながら説明する。

第４図はエステル系の強誘電性液晶の電圧−透過率特性
を３つのパルス幅について示した図で、パルス幅が長い
程、閾値電圧が低いのが分かる。

これは見方を変えると、ある一定の電圧に対して分子を
反転させ得る臨界パルス幅があり、これが応対速度であ
ると考えられる。第５図は２７℃での強誘電性液晶の電
圧対応答速度の一例を示した図である。自発分極Ｐｓと
電界Ｅとの相互作用Ｐｓ・已により応答するので、応答
速度は概ね１／Ｅに比例する。第５図の領域（ａｌの電
圧Ｖａ及びパルス幅τａのパルスでは分子は反転しない
が、領域（ｂｌの電圧ｖｂ及びパルスτｂのパルスでは
分子は反転する。第１図は本発明の液晶マトリックス表
示パネルの駆動法の−・例を表したものである。第１図
（８１は走査電圧及び信号電圧を選択期間と非選択期間
に分けて示した図で、第１図（ｈｌは絵素にかかる電圧
を示した図である。第１図（ｂｌに注目すると、走査電
極の選択期間では、高周波成分の位置を絵素の階調によ
り変えることにより低周波成分の正と負のパルスの比率
が変り所望の光透過状態が実現され、かつ正負の波形の
面積は等しいので注入電荷量は中和されて、電気化学反
応による液晶の劣化を起こらない。高周波成分のパルス
幅は任意に変えることができるので、第５図の電圧一応
答速度の特性が変ってもパルス幅を細くすれば対応でき
る。

さらに、強誘電性液晶パネルにバーストパルス電圧が印
加された場合、バーストパルスの直流成分が小さく、完
全交流に近いほど、分子は反転しにくいことが、実験に
より確かめられている。第１図（ａｌのように非選択期
間は走査電圧に交流パルスを印加し、信号電圧にはその
２倍か０倍の振幅の交流パルスを加えることにより、第
１図（ｂｌのように走査電極の非選択期間には表示パタ
ーンによらず絵素に完全交流波形が印加されることとな
り、非選択期間内に高いメモリー性が得られる。また、
上記強誘電性液晶の常誘電異方性が負の場合、印加電圧
の実効値に比例して分子が基板表面に並行になろうとす
る力が大きくなり、この力がＰｓと電界との相互作用に
よる力より大きいときは絵素の状態は保持される。本発
明の駆動法は非選択期間に絵素に印加される電圧は完全
交流波形のため分子の反転は起りにくく、またパルス幅
を短くすれば、電圧を」−げても分子は反転せず、実効
値だけを大きくしてメモリー性を非常に高めることがで
きる。

本実施例で用いた液晶はエステル系の強誘電性液晶の混
合物で、その常誘電異方性は負である。

また、配向ば従来のラビング法により行い、基板間距離
は約３．５メツｍである。一般に、ラビングにより配向
させると、剪断応力による配向、或いは温度勾配による
配向よりも、電圧−透過光量の特性は緩慢になり、従っ
て従来の電圧平均化法に準じた駆動法ではバイアス比を
あまり小さくできない。実際、本実施例で用いた液晶マ
トリックス表示パネルでは、第１０図の従来の駆動法で
は様々に条件を変えても１　／１００以上のデユーティ
−比では、わずかなコントラストしか得られなかった。

第１図は本発明の駆動法の一例で、高周波成分の継続時
間は一定にし、パルス列の１Ｈ中での位相を階調に応じ
て変えている。最高（低）輝度では高周波パルス列は位
相Ｏで始まり、輝度が下がる（上がる）に従って位相が
増し、最低（高）輝度では位相πで始まる。第２図及び
第３図は実際に強誘電性液晶表示パネルに印加した本発
明の駆動波形である。第２図（ａｌ、第３図（ａｌは走
査電圧、第２図（ｂ）、第３図（ｂｌは信号電圧、第２
図（Ｃ１、第３図（ｃ＋はパネルに印加される電圧、第
２図（ｄｌ、第３図＋ｄｌは透過光量を表す。温度２０
度から４０度で、高周波パルスの幅τｂは６０〜１００
μ５ｅＣ１振幅Ｖａｃは２０〜２５ボルト、低周波成分
パルスの最大パルス幅τａはτｂの２倍から８倍で、電
圧Ｖａは２０ボルト以上、という条件の時、デユーティ
−比１／１０００でもコントラスト比１０以上、階調数
は８以上の非常に良好な表示品質がマトリックス表示パ
ネルにおいて確かめられた。第２図ｆｄｌ、第３図ｆｄ
＋に見られるように非選択期間での透過光量の変化は非
常に小さく、また選択期間でも透過光量の変化は小さい
ので、フレーム周期が３０ヘルツ以下でもちらつきはほ
とんどみられなかった。第１図から第３図の実施例の他
に、選択期間の後半にだけ階調に応じて継続時間を変え
た高周波パルスを重畳する駆動波形でもほぼ同様の効果
が見られたが、選択期間の前半に必ず長いパルスが印加
されてリセットされるため、ややちらつきが目立った。

均一な配向を得るために、ラビングのような一軸配向処
理を行うと基板表面の作用によるメモリー効果は出にく
くなり、条件によっては電圧を切った状態では必ずラビ
ング方向に分子が戻ってしまう。また、セルが厚くなる
と上下基板で分子の方向が異なるねじれ構造をとり易く
なり、このときも前記のメモリー効果は弱まる。本実施
例のセルも基板表面のメモリー効果が弱かったが、第１
）図のような波形をパネルに印加して、非選択期間の電
圧の振幅を上げてい（と第６図に示すように１８ボルト
から急に透過光量が保持されるようになった。これから
、常誘電異方性によりメモリー効果には閾値電圧の存在
が示唆され、非選択期間に液晶にかかる電圧は前記の閾
値電圧以上であるときに表示品位が高まることが分った
。本実施例では、液晶材料の常誘電異方性が大きくなれ
ば、もっと低電圧で駆動できる。

発明の効果 本発明の液晶マトリックスパネルの駆動法は、強誘電性
液晶パネルの閾値電圧がパルス幅依存性を持つことを利
用し、選択期間に印加されるパルス幅を変えることによ
り絵素のオン、オフを制御でき、また、このパルス幅は
非選択期間の波形を変えずに任意に長くできるので、パ
ネルの闇値特性の良否や温度依存性の影響を受けないよ
うな条件を設定することが可能である。また、非選択期
間には完全交流波形が加わり、そのパルス幅は任意に短
くできるので非選択期間に絵素の状態が変りにくい。特
に、強誘電性液晶の常誘電異方性が負の場合には、非選
択期間のパルス幅を短くして振幅を大きくすれば、分子
を反転させずに実効値のみを大きくして、パネルのメモ
リー性を非常に高めることができる。そのため、１　／
１０００以上の高デユーティ−でも高品位の表示が実現
できる。

さらに、駆動波形は全体として交流化されているので、
電気化学反応による液晶の劣下は起こらない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶マトリックス表示パネルの駆動法
の１例を走査電圧、信号電圧を選択、非選択の場合に分
けて示した駆動波形図、第２図及び第３図は本発明の駆
動法の実際の駆動波形と、透過光量を表す状態図、第４
図は強誘電性液晶の電圧−透過率特性図、第５図は電圧
対応答速度の特性図、第６図は非選択期間の電圧を変え
た電圧−透過率特性図、第７図は強誘電性液晶パネルの
断面図、第８図はカイラルスメクチックＣ液晶の表示法
を示す模式図、第９図は従来の強誘電性液晶パネルの表
示の原理を示す模式図、第１θ図は従来の強誘電性液晶
マトリックス表示パネルの駆動波形図、第１）図は第６
図の電圧透過率特性を測定するための波形図である。 １・・・・・・ガラス基板、２・・・・・・透明電極、
３・・・・・・配置イレクター、６・・・・・・双極子
モーメント、７・・・・・・層の法線、８・・・・・・
分子の長軸方向ｎ、９・・・・・・双極子モーメント、
１０・・・・・・Ｃダイレクタ−１）１・・・・・・分
子長軸の層法線に対する傾き角±θ度、１２・・・・・
・層法線に対して分子長軸が＋θ度細いた液晶分子、１
３・・・・・・−θ度傾いた液晶分子、１４・・・・・
・紙面表方向の双極子モーメント、１５・・・・・・紙
面裏方向の双極子モーメント、１６・・・・・・２枚の
偏光板の方向。 代理人の名前　弁理士　中尾敏男　ほか１名第１図 選択　　非選択 階調×　　　階調Ｙ 第２図 第３図 （ｄ）　　−−−−−−−−−一−− 第４図 （Ｕ、５ｅＣ） 電圧 第６図 Ｖｃｔｃ　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｖン
３−　配ｆＴ裏 第８図 第９図 （α） 、ｂ、１ 第１０図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向面に電極を有する一対の基板間に強誘電性液
   晶を挟持し、マトリックス状の面素を形成する液晶マト
   リックスパネルを駆動する駆動法において、走査電極の
   選択期間には絵素にパルス幅が１選択期間の半分で前記
   選択期間の前半と後半で正負対象になる第一のパルス成
   分に、パルス幅Ｈ／Ｎ（Ｎは３以上の整数）で絵素の階
   調に応じてパルス列の継続時間もしくは開始パルスの１
   Ｈにおける位相の少なくとも一方を変化させた第２のパ
   ルス成分が重畳した波形が印加され、走査電極の非選択
   期間には前記第２のパルス成分とパルス幅が等しく振幅
   が約１／２のパルス列が絵素に印加されることを特徴と
   する液晶マトリックスパネルの駆動法。
2. （２）第２のパルス成分の振幅が第一のパルス成分の振
   幅より大きいか等しいことを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載の液晶マトリックスパネルの駆動法。
3. （３）信号電圧の高周波パルスの位相と非選択期間の走
   査電圧の高周波パルスの位相が等しいことを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項または第２項のいずれかに記
   載の液晶マトリックスパネルの駆動法。
4. （４）強誘電性液晶の誘電異方性が負であり、走査電極
   の非選択期間に印加されるパネル電圧の振幅は前記誘電
   異方性による分子配向の安定化効果が生じ始める閾値電
   圧より大きいことを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項、第（２）項、または第（３）項のいずれかに記載の
   液晶マトリックスパネルの駆動法。