JPS6245536B2 - - Google Patents
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- JPS6245536B2 JPS6245536B2 JP58068660A JP6866083A JPS6245536B2 JP S6245536 B2 JPS6245536 B2 JP S6245536B2 JP 58068660 A JP58068660 A JP 58068660A JP 6866083 A JP6866083 A JP 6866083A JP S6245536 B2 JPS6245536 B2 JP S6245536B2
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- voltage
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- electrode
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、液晶素子の駆動方法に係り、詳しく
は表示素子や光シヤツターアレイ等の光学変調素
子に用いる液晶素子の時分割駆動方法に関する。
は表示素子や光シヤツターアレイ等の光学変調素
子に用いる液晶素子の時分割駆動方法に関する。
従来より、走査電極群と信号電極群をマトリク
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には以下に述べ
る如き致命的とも言える大きな欠点を有してい
た。
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には以下に述べ
る如き致命的とも言える大きな欠点を有してい
た。
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
んどが、例えばM.SchadtとW.Helfrich著
“Applied Physics Letters”Vo 18,No.4
(1971,2,15),P127〜128の“Voltage―
Dependent Optical Activity of a Twisted
Nematic Liquid Crystal”に示されたTN
(twisted 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
をもつネマチツ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
をもつネマチツク液晶が電界方向に配列し、この
結果光学変調を起こすことができる。この型の液
晶を用いてマトリクス電極構造によつて表示素子
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値以上の電圧が印加
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、したがつ
て液晶分子は電極面に対して並行な安定配列を保
つている。このような液晶セルの上下に互いにク
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子とすることが可能とな
る。然し乍ら、マトリ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“半選択点”)にも有
限の電界がかかつてしまう。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値に設定されるならば、表
示素子は正常に動作するわけであるが、走査線数
(N)を増やして行つた場合、画面全体(1フレ
ーム)を走査する間に一つの選択点に有効な電界
がかかつている時間(duty比)が1/Nの割合
で減少してしまう。このために、くり返し走査を
行つ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
ロストークが避け難い欠点となつている。このよ
うな現象は、双安定性を有さない液晶(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)ときに生ずる本質的
には避け難い問題点である。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
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つて
頭打ちになつているのが現状である。
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
んどが、例えばM.SchadtとW.Helfrich著
“Applied Physics Letters”Vo 18,No.4
(1971,2,15),P127〜128の“Voltage―
Dependent Optical Activity of a Twisted
Nematic Liquid Crystal”に示されたTN
(twisted 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
をもつネマチツ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
をもつネマチツク液晶が電界方向に配列し、この
結果光学変調を起こすことができる。この型の液
晶を用いてマトリクス電極構造によつて表示素子
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値以上の電圧が印加
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、したがつ
て液晶分子は電極面に対して並行な安定配列を保
つている。このような液晶セルの上下に互いにク
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子とすることが可能とな
る。然し乍ら、マトリ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“半選択点”)にも有
限の電界がかかつてしまう。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値に設定されるならば、表
示素子は正常に動作するわけであるが、走査線数
(N)を増やして行つた場合、画面全体(1フレ
ーム)を走査する間に一つの選択点に有効な電界
がかかつている時間(duty比)が1/Nの割合
で減少してしまう。このために、くり返し走査を
行つ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
ロストークが避け難い欠点となつている。このよ
うな現象は、双安定性を有さない液晶(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)ときに生ずる本質的
には避け難い問題点である。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
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つて
頭打ちになつているのが現状である。
一方、プリンタ分野を眺めて見るに、電気信号
を入力としてハードコピーを得る手段として、画
素密度の点からもスピードの点からも電気画像信
号を光の形で電子写真感光体に与えるレーザービ
ームプリンタ(LBP)が現在最も優れている。と
ころがLBPには、 1 プリンタとしての装置が大型になる。
を入力としてハードコピーを得る手段として、画
素密度の点からもスピードの点からも電気画像信
号を光の形で電子写真感光体に与えるレーザービ
ームプリンタ(LBP)が現在最も優れている。と
ころがLBPには、 1 プリンタとしての装置が大型になる。
2 ポリゴンスキヤナの様な高速の駆動部分があ
り騒音が発生し、また厳しい機械的精度が要求
される; などの欠点がある。この様な欠点を解消すべく電
気信号を光信号に変換する様子として、液晶シヤ
ツターアレイが提案されている。ところが液晶シ
ヤツターアレイを用いて画素信号を与える場合、
たとえば200mmの長さの中に画素信号を20dot/mm
の割合で書き込むためには4000個の信号発生部を
有していなければならず、それぞれに独立した信
号を与えるためには、元来それぞれの信号発生部
全てに信号を送るリード線を配線しなければなら
ず、製作上困難であつた。
り騒音が発生し、また厳しい機械的精度が要求
される; などの欠点がある。この様な欠点を解消すべく電
気信号を光信号に変換する様子として、液晶シヤ
ツターアレイが提案されている。ところが液晶シ
ヤツターアレイを用いて画素信号を与える場合、
たとえば200mmの長さの中に画素信号を20dot/mm
の割合で書き込むためには4000個の信号発生部を
有していなければならず、それぞれに独立した信
号を与えるためには、元来それぞれの信号発生部
全てに信号を送るリード線を配線しなければなら
ず、製作上困難であつた。
そのため、1LINE(ライン)分の画素信号を数
行に分割された信号発生部により行ごとに時分割
して与える試みがなされている。
行に分割された信号発生部により行ごとに時分割
して与える試みがなされている。
この様にすることにより、信号を与える電極を
複数の信号発生部に対して共通にすることがで
き、実質配線数を大幅に軽減することができるか
らである。ところが、この場合通常行われている
ように双安定性を有さない液晶を用いて行数
(N)を増やして行くと、信号ONの時間が実質的
に1/Nとなり、感光体上で得られる光量が減少
してしまつたりクロストークの問題が生ずるとい
う難点がある。
複数の信号発生部に対して共通にすることがで
き、実質配線数を大幅に軽減することができるか
らである。ところが、この場合通常行われている
ように双安定性を有さない液晶を用いて行数
(N)を増やして行くと、信号ONの時間が実質的
に1/Nとなり、感光体上で得られる光量が減少
してしまつたりクロストークの問題が生ずるとい
う難点がある。
本発明の目的は、前述したような従来の液晶表
示素子或いは液晶光シヤツターにおける問題点を
悉く解決した新規な液晶素子駆動法を提供するこ
とにある。
示素子或いは液晶光シヤツターにおける問題点を
悉く解決した新規な液晶素子駆動法を提供するこ
とにある。
本発明の別の目的は、高速応答性を有し、特に
階調表示に適した液晶素子の駆動法を提供するこ
とにある。
階調表示に適した液晶素子の駆動法を提供するこ
とにある。
本発明の他の目的は、高密度の画素を有し、特
に階調表示に適した液晶素子の駆動法を提供する
ことにある。
に階調表示に適した液晶素子の駆動法を提供する
ことにある。
さらに、本発明の他の目的は、クロストークを
発生しない液晶素子の駆動法を提供することにあ
る。
発生しない液晶素子の駆動法を提供することにあ
る。
さらに、本発明の他の目的は、電界に対し双安
定性を有する液晶、特に強誘電性を有するカイラ
ルスメクテイツクC相又はH相の液晶を用いた液
晶素子の新規な駆動法を提供することにある。
定性を有する液晶、特に強誘電性を有するカイラ
ルスメクテイツクC相又はH相の液晶を用いた液
晶素子の新規な駆動法を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、高密度の画素と
大面積の画面を有する液晶素子の階調表示に適し
た新規な駆動法を提供することにある。
大面積の画面を有する液晶素子の階調表示に適し
た新規な駆動法を提供することにある。
すなわち、本発明のかかる目的は、走査電極群
と信号電極群を有し、該走査電極群と信号電極群
の間に電界に対して双安定性を有する液晶を配置
した構造を有する液晶素子の駆動法において、前
記走査電極群の選択された走査電極と前記信号電
極群の間で前記双安定性を有する液晶を第1の安
定状態に配向させる電圧を印加する第1の位相
と、前記走査電極と選択された信号電極の間で第
1の安定状態に配向した液晶を第2の安定状態に
配向させる電圧を印加する第2の位相を有する電
気信号を付与する液晶素子の駆動法によつて達成
される。
と信号電極群を有し、該走査電極群と信号電極群
の間に電界に対して双安定性を有する液晶を配置
した構造を有する液晶素子の駆動法において、前
記走査電極群の選択された走査電極と前記信号電
極群の間で前記双安定性を有する液晶を第1の安
定状態に配向させる電圧を印加する第1の位相
と、前記走査電極と選択された信号電極の間で第
1の安定状態に配向した液晶を第2の安定状態に
配向させる電圧を印加する第2の位相を有する電
気信号を付与する液晶素子の駆動法によつて達成
される。
本発明の好ましい具体例では、走査信号に基づ
いて順次周期的に選択される走査電極群と該走査
電極群に対向し所定の情報信号に基づいて選択さ
れる信号電極群と、上記両電極間に保持され電界
に対して双安定性を有する液晶とを少なくとも有
する液晶素子の選択された走査電極には、信号電
極の電気信号の如何に拘らず上記液晶を第1の安
定状態に配向すべき一方向の電界を与える電圧を
有する第1の位相t1と、信号電極の電気信号に応
じて上記液晶を第2の安定状態に配向し直すこと
を補助する電圧を有する第2の位相t2とを有する
電気信号を付与することによつて液晶素子を駆動
することができる。
いて順次周期的に選択される走査電極群と該走査
電極群に対向し所定の情報信号に基づいて選択さ
れる信号電極群と、上記両電極間に保持され電界
に対して双安定性を有する液晶とを少なくとも有
する液晶素子の選択された走査電極には、信号電
極の電気信号の如何に拘らず上記液晶を第1の安
定状態に配向すべき一方向の電界を与える電圧を
有する第1の位相t1と、信号電極の電気信号に応
じて上記液晶を第2の安定状態に配向し直すこと
を補助する電圧を有する第2の位相t2とを有する
電気信号を付与することによつて液晶素子を駆動
することができる。
本発明の駆動法で用いる光学変調物質は、電界
に対して第1の光学的安定状態と第2の光学的安
定状態からなる双安定状態を有しており、特に電
界に対して前述の如き双安定性を有する液晶が用
いられる。
に対して第1の光学的安定状態と第2の光学的安
定状態からなる双安定状態を有しており、特に電
界に対して前述の如き双安定性を有する液晶が用
いられる。
本発明の駆動法で用いることができる双安定性
を有する液晶としては、強誘電性を有するカイラ
ルスメクテイツク液晶が最も好しく、そのうちカ
イラルスメクテイツクC相(SmC〓)又はH相
(SmH〓)の液晶が適している。この強誘電性液
晶については、“LE JOURNAL DE
PHYSIQUE LETTERS”36(L―69)1975,
「Ferroelectric Liquid Crystals」;“Applied
Physics Letters”36(11)1980「Submicro
Second Bistable Electrooptic Switching in
Liquid Crystals」;“固体物理”16(141)1981
「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。
を有する液晶としては、強誘電性を有するカイラ
ルスメクテイツク液晶が最も好しく、そのうちカ
イラルスメクテイツクC相(SmC〓)又はH相
(SmH〓)の液晶が適している。この強誘電性液
晶については、“LE JOURNAL DE
PHYSIQUE LETTERS”36(L―69)1975,
「Ferroelectric Liquid Crystals」;“Applied
Physics Letters”36(11)1980「Submicro
Second Bistable Electrooptic Switching in
Liquid Crystals」;“固体物理”16(141)1981
「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2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。21と21′は、In2O3,SnO2
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、その間に層
22がガラス面に垂直になるよう配向した
SmC〓相又はSmH〓相の液晶が封入されてい
る。太線で示した線23が液晶分子を表わしてお
り、この液晶分子23はその分子に直交した方向
に双極子モーメント24(P⊥)を有している。
基板21と21′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23のらせん構造が
ほどけ、双極子モーメント24はすべて電界方向
に向くよう、液晶分子23は配向方向を変えるこ
とができる。液晶素子23は細長い形状を有して
おり、その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を
示し、従つて例えば、ガラス面の上下に互いにク
ロスニコルの偏光子を置けば、電圧印加極性によ
つて光学特性が変わる液晶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
充分に薄くした場合(例えば1μ)には、第3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ほどけ、その双極子モーメン
トP又はP′は上向き34又は下向き34′のどち
らかの状態をとる。このようなセルに第3図に示
す如く一定の閾値以上の極性の異る電界E又は
E′を与えてやると、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34又
は下向き34′と向きを変え、それに応じて液晶
分子は第1の安定状態33かあるいは第2の安定
状態33′の何れか一方に配向する。このような
強誘電性液晶を光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性を有するこ
とである。第2の点を例えば第3図によつて説明
すると、電界Eを印加すると液晶分子は第1の安
定状態33に配向するが、この状態は電界を切つ
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2の安定状態33′に配向し
てその分子の向きを変えるが、やはり電界を切つ
てもこの状態に留つている。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しく、一般的には
0.5μ〜20μ、特に1μ〜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
ラガバルにより米国特許第4367924号公報で提案
されている。
いたものである。21と21′は、In2O3,SnO2
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、その間に層
22がガラス面に垂直になるよう配向した
SmC〓相又はSmH〓相の液晶が封入されてい
る。太線で示した線23が液晶分子を表わしてお
り、この液晶分子23はその分子に直交した方向
に双極子モーメント24(P⊥)を有している。
基板21と21′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23のらせん構造が
ほどけ、双極子モーメント24はすべて電界方向
に向くよう、液晶分子23は配向方向を変えるこ
とができる。液晶素子23は細長い形状を有して
おり、その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を
示し、従つて例えば、ガラス面の上下に互いにク
ロスニコルの偏光子を置けば、電圧印加極性によ
つて光学特性が変わる液晶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
充分に薄くした場合(例えば1μ)には、第3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ほどけ、その双極子モーメン
トP又はP′は上向き34又は下向き34′のどち
らかの状態をとる。このようなセルに第3図に示
す如く一定の閾値以上の極性の異る電界E又は
E′を与えてやると、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34又
は下向き34′と向きを変え、それに応じて液晶
分子は第1の安定状態33かあるいは第2の安定
状態33′の何れか一方に配向する。このような
強誘電性液晶を光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性を有するこ
とである。第2の点を例えば第3図によつて説明
すると、電界Eを印加すると液晶分子は第1の安
定状態33に配向するが、この状態は電界を切つ
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2の安定状態33′に配向し
てその分子の向きを変えるが、やはり電界を切つ
てもこの状態に留つている。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しく、一般的には
0.5μ〜20μ、特に1μ〜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
ラガバルにより米国特許第4367924号公報で提案
されている。
本発明の駆動法の好ましい具体例を第1図に示
す。
す。
第1図A―aは、中間に強誘電性液晶化合物が
挾まれたマトリクス電極構造を有するセル11の
模式図である。12は走査電極群であり、13は
信号電極群である。第1図A―bとA―cはそれ
ぞれ選択された走査電極12sに与えられる電気
信号とそれ以外の走査電極(選択されない走査電
極)12nに与えられる電気信号を示し、第1図
A―dとA―eはそれぞれ選択された(情報有
の)信号電極13sに与えられる電気信号と選択
されない(情報無の)信号電極13nに与えられ
る電気信号を表わす。第1図A―b〜A―e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12
は逐次周期的に選択される。今、双安定性を有す
る液晶セルの第1の安定状態を与えるための閾値
電圧をVth1とし、第2の安定状態を与えるため
の閾値電圧を−Vth2とすると、選択された走査
電極12sに与えられる電気信号は第1図A―b
に示される如く位相(時間)t1では、2Vを位相
(時間)t2では−Vとなるような交番する電圧で
ある。又、それ以外の走査電極12nは、第1図
A―cに示す如くアース状態となつており電気信
号Oである。一方、選択された信号電極13sに
与えられる電気信号は第1図A―dに示される如
く位相t1においてOで、位相t2においてVであ
り、又選択されない信号電極13nに与えられる
電気信号は第1図A―eに示される如くOであ
る。以上に於て、電圧値VはV<Vth1<2Vと−
V>−Vth2>−2Vを満足する所望の値に設定さ
れる。このような電気信号が与えられたときの、
各画素に印加される電圧波形を第1図Bに示す。
第1図BのB―a,B―b,B―cとB―dはそ
れぞれ第1図A中の画素A,B,CとDは対応し
ている。すなわち、第1図Bから明らかな如く、
選択された走査線状にあるすべての画素は、第1
の位相t1で閾値電圧−Vth2を越える電圧−2Vが印
加されるために、まず一担一方の光学的安定状態
(第2の安定状態)に揃えられる。このうち、情
報信号有に対応する画素Aでは第2の位相t2で、
閾値電圧Vth1を越える電圧2Vが印加されるため
に他方の光学的安定状態(第1の安定状態)に転
移する。又、同一走査線上に存在し、情報信号無
に対応する画素Bでは第2の位相t2に於ける印加
電圧は閾値電圧Vth1を越えない電圧Vであるた
めに、一方の光学的安定状態に留つたままであ
る。
挾まれたマトリクス電極構造を有するセル11の
模式図である。12は走査電極群であり、13は
信号電極群である。第1図A―bとA―cはそれ
ぞれ選択された走査電極12sに与えられる電気
信号とそれ以外の走査電極(選択されない走査電
極)12nに与えられる電気信号を示し、第1図
A―dとA―eはそれぞれ選択された(情報有
の)信号電極13sに与えられる電気信号と選択
されない(情報無の)信号電極13nに与えられ
る電気信号を表わす。第1図A―b〜A―e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12
は逐次周期的に選択される。今、双安定性を有す
る液晶セルの第1の安定状態を与えるための閾値
電圧をVth1とし、第2の安定状態を与えるため
の閾値電圧を−Vth2とすると、選択された走査
電極12sに与えられる電気信号は第1図A―b
に示される如く位相(時間)t1では、2Vを位相
(時間)t2では−Vとなるような交番する電圧で
ある。又、それ以外の走査電極12nは、第1図
A―cに示す如くアース状態となつており電気信
号Oである。一方、選択された信号電極13sに
与えられる電気信号は第1図A―dに示される如
く位相t1においてOで、位相t2においてVであ
り、又選択されない信号電極13nに与えられる
電気信号は第1図A―eに示される如くOであ
る。以上に於て、電圧値VはV<Vth1<2Vと−
V>−Vth2>−2Vを満足する所望の値に設定さ
れる。このような電気信号が与えられたときの、
各画素に印加される電圧波形を第1図Bに示す。
第1図BのB―a,B―b,B―cとB―dはそ
れぞれ第1図A中の画素A,B,CとDは対応し
ている。すなわち、第1図Bから明らかな如く、
選択された走査線状にあるすべての画素は、第1
の位相t1で閾値電圧−Vth2を越える電圧−2Vが印
加されるために、まず一担一方の光学的安定状態
(第2の安定状態)に揃えられる。このうち、情
報信号有に対応する画素Aでは第2の位相t2で、
閾値電圧Vth1を越える電圧2Vが印加されるため
に他方の光学的安定状態(第1の安定状態)に転
移する。又、同一走査線上に存在し、情報信号無
に対応する画素Bでは第2の位相t2に於ける印加
電圧は閾値電圧Vth1を越えない電圧Vであるた
めに、一方の光学的安定状態に留つたままであ
る。
一方、画素CとDに示される如く選択されない
走査線上では、すべての画素CとDに印加される
電圧は+V又はOであつて、いずれも閾値電圧を
越えない。従つて、各画素CとD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
ときの信号状態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、ま
ず第1の位相t1において、一担一方の光学的安定
状態に揃えられ、第2の位相t2において一ライン
分の信号の書き込みが行われ、一フレームが終了
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。従つて、走査電極数が増
えても、実質的なデユーテイ比はかわらず、コン
トラストの低下とクロストーク等は全く生じな
い。
走査線上では、すべての画素CとDに印加される
電圧は+V又はOであつて、いずれも閾値電圧を
越えない。従つて、各画素CとD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
ときの信号状態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、ま
ず第1の位相t1において、一担一方の光学的安定
状態に揃えられ、第2の位相t2において一ライン
分の信号の書き込みが行われ、一フレームが終了
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。従つて、走査電極数が増
えても、実質的なデユーテイ比はかわらず、コン
トラストの低下とクロストーク等は全く生じな
い。
この際、電圧値Vの値及び位相(t1+t2)=Tの
値としては、用いられる液晶材料やセルの厚さに
も依存するが、通常3ボルト〜70ボルトで、0.1
μsec〜2msecの範囲で用いられる。
値としては、用いられる液晶材料やセルの厚さに
も依存するが、通常3ボルト〜70ボルトで、0.1
μsec〜2msecの範囲で用いられる。
本発明の駆動方法が有効に達成されるために
は、走査電極或いは信号電極に与えられる電気信
号が、必ずしも第1図b〜eに於て説明されたよ
うな単純な矩形波信号でなくてもよいことは自明
である。例えば、正弦波や三角波によつて駆動す
ることも可能である。
は、走査電極或いは信号電極に与えられる電気信
号が、必ずしも第1図b〜eに於て説明されたよ
うな単純な矩形波信号でなくてもよいことは自明
である。例えば、正弦波や三角波によつて駆動す
ることも可能である。
第4図は、液晶―光シヤツタに応用した時のマ
トリクス電極構造の模式図が示されている。この
際、41は画素であつて、この部分のみ両側の電
極を透明なもので形成している。42は走査電極
群、43は信号電極群を表わしている。
トリクス電極構造の模式図が示されている。この
際、41は画素であつて、この部分のみ両側の電
極を透明なもので形成している。42は走査電極
群、43は信号電極群を表わしている。
第5図は、別の変形実施例である。第1図に示
した実施例との違いは第1図A―bに示す走査信
号12sの位相t1における電圧は半分のVとし、
その分すべての情報信号に位相t1に於て−Vを印
加している。この方法によるメリツトは、各電極
に与える信号の電圧最大値が第1図に示した実施
例に比べ半分で済む点にある。
した実施例との違いは第1図A―bに示す走査信
号12sの位相t1における電圧は半分のVとし、
その分すべての情報信号に位相t1に於て−Vを印
加している。この方法によるメリツトは、各電極
に与える信号の電圧最大値が第1図に示した実施
例に比べ半分で済む点にある。
この際、第5図A―aは、選択された走査電極
12sに印加する電圧の波形を示し、一方、選択
されない走査電極12nには第5図A―bに示す
様にアース状態にされ、電気信号はOボルドであ
る。第5図A―cは、選択された信号電極13s
に印加する電圧の波形を示しており、第5図A―
dは選択されない信号電極13nに印加する電圧
波形を示している。第5図Bは各画素A,B,C
とDに印加される電圧の波形を示している。すな
わち、第5図BのB―a,B―b,B―cとB―
dはそれぞれ第1図A中の画素A,B,CとDに
対応している。
12sに印加する電圧の波形を示し、一方、選択
されない走査電極12nには第5図A―bに示す
様にアース状態にされ、電気信号はOボルドであ
る。第5図A―cは、選択された信号電極13s
に印加する電圧の波形を示しており、第5図A―
dは選択されない信号電極13nに印加する電圧
波形を示している。第5図Bは各画素A,B,C
とDに印加される電圧の波形を示している。すな
わち、第5図BのB―a,B―b,B―cとB―
dはそれぞれ第1図A中の画素A,B,CとDに
対応している。
今までに述べた本発明の説明に於ては、一つの
画素に対応する液晶化合物層は一様であり、一画
素全領域に渉つてどちらかの安定状態に配向を揃
えているものとして来た。しかし乍ら、強誘電性
液晶の配向状態は、基板の表面との相互作用によ
つて極めて微妙に作用されるため、印加電圧と閾
値電圧Vth1又は−Vth2の差が小さい場合には、
局所的な基板表面の僅かの差によつて、一画素内
で互い逆方向の安定配向状態が混在している状況
が生じ得る。これを利用して情報信号の第2の位
相に於て階調性を与える信号を付加することが可
能である。例えば、第1図に於て述べた駆動方法
と走査信号は全く同一にして第6図a〜dに示す
ような階調に応じ、信号電極に印加する情報信号
の位相t2に於けるパルス数を変えることによつて
階調画像を得ることが可能である。
画素に対応する液晶化合物層は一様であり、一画
素全領域に渉つてどちらかの安定状態に配向を揃
えているものとして来た。しかし乍ら、強誘電性
液晶の配向状態は、基板の表面との相互作用によ
つて極めて微妙に作用されるため、印加電圧と閾
値電圧Vth1又は−Vth2の差が小さい場合には、
局所的な基板表面の僅かの差によつて、一画素内
で互い逆方向の安定配向状態が混在している状況
が生じ得る。これを利用して情報信号の第2の位
相に於て階調性を与える信号を付加することが可
能である。例えば、第1図に於て述べた駆動方法
と走査信号は全く同一にして第6図a〜dに示す
ような階調に応じ、信号電極に印加する情報信号
の位相t2に於けるパルス数を変えることによつて
階調画像を得ることが可能である。
又、基板処理として自然発生的に生ずる基板表
面状態のばらつきを利用するのみならず、人為的
に、例えば、微少モザイクパターンを有する基板
表面状態を利用することも可能である。
面状態のばらつきを利用するのみならず、人為的
に、例えば、微少モザイクパターンを有する基板
表面状態を利用することも可能である。
尚、強誘電性液晶化合物の例としては、
decyloxybenzylidene―P′―amino―2―
methylbutyl cinnamate(DOBAMBC),
hexyloxybenzylidene―P′―amino―2―
chloropropyl cinnamate(HOBACPC)および4
―O―(2―methyl)―butyl―resorcylidene―
4′―octylaniline(MBRA 8)等が挙げられる。
decyloxybenzylidene―P′―amino―2―
methylbutyl cinnamate(DOBAMBC),
hexyloxybenzylidene―P′―amino―2―
chloropropyl cinnamate(HOBACPC)および4
―O―(2―methyl)―butyl―resorcylidene―
4′―octylaniline(MBRA 8)等が挙げられる。
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SmC〓相又SmH〓相となるような温
度状態に保持する為、必要に応じて素子をヒータ
ーが埋め込まれた銅ブロツク等により支持するこ
とができる。
晶化合物がSmC〓相又SmH〓相となるような温
度状態に保持する為、必要に応じて素子をヒータ
ーが埋め込まれた銅ブロツク等により支持するこ
とができる。
本発明の方法は、液晶―光シヤツタや液晶テレ
ビなどの光学シヤツタあるいはデイスプレイ分野
に広く応用することができる。
ビなどの光学シヤツタあるいはデイスプレイ分野
に広く応用することができる。
第1図A,aは、本発明の駆動法に用いる液晶
素子を模式的に示す平面図である。第1図A,b
は選択された走査電極の信号を示す説明図であ
る。第1図A,cは選択されない走査電極の信号
を示す説明図である。第1図A,dは選択された
信号電極の情報信号を示す説明図である。第1図
A,eは選択されない信号電極の情報信号を示す
説明図である。第1図B,aは画素Aの液晶に印
加される電圧の波形図である。第1図B,bは画
素Bの液晶に印加される電圧の波形図である。第
1図B,cは画素Cの液晶に印加される電圧の波
形図である。第1図B,dは画素Dの液晶に印加
される電圧の波形図である。第2図はカイラルス
メクテイツク相液晶を有する液晶素子を模式的に
示す斜視図である。第3図は本発明で用いる液晶
素子を模式的に示す斜視図である。第4図は本発
明の駆動法を用いた液晶―光シヤツタの平面図で
ある。第5図A,aは別の具体例における選択さ
れた走査電極の信号を示す説明図である。第5図
A,bは別の具体例における選択されない走査電
極の信号を示す説明図である。第5図A,cは別
の具体例における選択された信号電極の情報信号
を示す説明図である。第5図A,dは別の具体例
における選択されない信号電極の情報信号を示す
説明図である。第5図B,aは別の具体例におけ
る画素Aの液晶に印加される電圧の波形図であ
る。第5図B,bは別の具体例における画素Bの
液晶に印加される電圧の波形図である。第5図
B,cは別の具体例における画素Cの液晶に印加
される電圧の波形図である。第5図B,dは別の
具体例における画素Dの液晶に印加される電圧の
波形図である。第6図a、第6図b、第6図cお
よび第6図dは信号電極に印加する電圧の波形例
を示す説明図である。 11……液晶素子、12……走査電極群、12
s……選択された走査電極、12n……選択され
ない走査電極、13……信号電極群、13s……
選択された信号電極、13n……選択されない信
号電極、33……第1の安定状態に配向した液
晶、33′……第2の安定状態に配向した液晶、
34……上向き双極子モーメントP、34′……
下向き双極子モーメントP′。
素子を模式的に示す平面図である。第1図A,b
は選択された走査電極の信号を示す説明図であ
る。第1図A,cは選択されない走査電極の信号
を示す説明図である。第1図A,dは選択された
信号電極の情報信号を示す説明図である。第1図
A,eは選択されない信号電極の情報信号を示す
説明図である。第1図B,aは画素Aの液晶に印
加される電圧の波形図である。第1図B,bは画
素Bの液晶に印加される電圧の波形図である。第
1図B,cは画素Cの液晶に印加される電圧の波
形図である。第1図B,dは画素Dの液晶に印加
される電圧の波形図である。第2図はカイラルス
メクテイツク相液晶を有する液晶素子を模式的に
示す斜視図である。第3図は本発明で用いる液晶
素子を模式的に示す斜視図である。第4図は本発
明の駆動法を用いた液晶―光シヤツタの平面図で
ある。第5図A,aは別の具体例における選択さ
れた走査電極の信号を示す説明図である。第5図
A,bは別の具体例における選択されない走査電
極の信号を示す説明図である。第5図A,cは別
の具体例における選択された信号電極の情報信号
を示す説明図である。第5図A,dは別の具体例
における選択されない信号電極の情報信号を示す
説明図である。第5図B,aは別の具体例におけ
る画素Aの液晶に印加される電圧の波形図であ
る。第5図B,bは別の具体例における画素Bの
液晶に印加される電圧の波形図である。第5図
B,cは別の具体例における画素Cの液晶に印加
される電圧の波形図である。第5図B,dは別の
具体例における画素Dの液晶に印加される電圧の
波形図である。第6図a、第6図b、第6図cお
よび第6図dは信号電極に印加する電圧の波形例
を示す説明図である。 11……液晶素子、12……走査電極群、12
s……選択された走査電極、12n……選択され
ない走査電極、13……信号電極群、13s……
選択された信号電極、13n……選択されない信
号電極、33……第1の安定状態に配向した液
晶、33′……第2の安定状態に配向した液晶、
34……上向き双極子モーメントP、34′……
下向き双極子モーメントP′。
Claims (1)
- 1 走査電極群と信号電極群とを有し、該走査電
極群と信号電極群との間に強誘電性液晶を配置し
た液晶装置において、走査電極に走査選択信号を
印加し、該走査選択信号が第1位相と第2位相と
で、走査非選択電極への印加電圧を基準として、
それぞれ一方極性電圧と他方極性電圧とを有し、
第1位相で、信号電極群に、走査選択信号との合
成により強誘電性液晶の一方の閾値電圧を越えた
電圧を与える電圧信号を印加し、第2位相で、選
択された信号電極に、走査選択信号との合成によ
り強誘電性液晶の他方の閾値電圧を越えた電圧を
与え、同時に走査非選択電極への印加電圧との合
成により強誘電性液晶の一方の閾値電圧と他方の
閾値電圧との間の電圧を与える電圧信号を印加す
る手段を有する液晶装置。
Priority Applications (42)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6866083A JPS59193427A (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | 液晶装置 |
US06/598,800 US4655561A (en) | 1983-04-19 | 1984-04-10 | Method of driving optical modulation device using ferroelectric liquid crystal |
DE3448304A DE3448304C2 (ja) | 1983-04-19 | 1984-04-18 | |
DE3448306A DE3448306C2 (ja) | 1983-04-19 | 1984-04-18 | |
DE3448303A DE3448303C2 (ja) | 1983-04-19 | 1984-04-18 | |
GB08410068A GB2141279B (en) | 1983-04-19 | 1984-04-18 | Method of driving optical modulation device |
DE3448305A DE3448305C2 (ja) | 1983-04-19 | 1984-04-18 | |
DE19843414704 DE3414704A1 (de) | 1983-04-19 | 1984-04-18 | Verfahren zum ansteuern einer optischen moduliervorrichtung |
DE3448307A DE3448307C2 (ja) | 1983-04-19 | 1984-04-18 | |
FR8406275A FR2544884B1 (fr) | 1983-04-19 | 1984-04-19 | Procede de commande d'un dispositif de modulation optique |
GB08619692A GB2180385B (en) | 1983-04-19 | 1986-08-13 | Liquid crystal apparatus |
GB08619691A GB2180384B (en) | 1983-04-19 | 1986-08-13 | Driving display devices |
GB08619831A GB2180386B (en) | 1983-04-19 | 1986-08-14 | Liquid crystal apparatus |
GB08712391A GB2191623B (en) | 1983-04-19 | 1987-05-27 | Liquid crystal apparatus |
GB08712392A GB2190530B (en) | 1983-04-19 | 1987-05-27 | Liquid crystal apparatus |
US07/139,162 US5448383A (en) | 1983-04-19 | 1987-12-21 | Method of driving ferroelectric liquid crystal optical modulation device |
US07/557,643 US5418634A (en) | 1983-04-19 | 1990-07-25 | Method for driving optical modulation device |
SG5291A SG5291G (en) | 1983-04-19 | 1991-01-31 | Liquid crystal apparatus |
SG6591A SG6591G (en) | 1983-04-19 | 1991-02-07 | Liquid crystal apparatus |
SG6491A SG6491G (en) | 1983-04-19 | 1991-02-07 | Liquid crystal apparatus |
SG6191A SG6191G (en) | 1983-04-19 | 1991-02-07 | Liquid crystal apparatus |
SG10391A SG10391G (en) | 1983-04-19 | 1991-02-21 | Liquid crystal apparatus |
SG116/91A SG11691G (en) | 1983-04-19 | 1991-02-23 | Method of driving optical modulation device |
HK705/91A HK70591A (en) | 1983-04-19 | 1991-09-05 | Liquid crystal apparatus |
HK709/91A HK70991A (en) | 1983-04-19 | 1991-09-05 | Liquid crystal apparatus |
HK708/91A HK70891A (en) | 1983-04-19 | 1991-09-05 | Liquid crystal apparatus |
HK715/91A HK71591A (en) | 1983-04-19 | 1991-09-05 | Method of driving optical modulation device |
HK706/91A HK70691A (en) | 1983-04-19 | 1991-09-05 | Liquid crystal apparatus |
HK707/91A HK70791A (en) | 1983-04-19 | 1991-09-05 | Liquid crystal apparatus |
US08/440,321 US5812108A (en) | 1983-04-19 | 1995-05-12 | Method of driving optical modulation device |
US08/444,746 US5592192A (en) | 1983-04-19 | 1995-05-19 | Method of driving optical modulation device |
US08/444,899 US5548303A (en) | 1983-04-19 | 1995-05-19 | Method of driving optical modulation device |
US08/444,898 US5825390A (en) | 1983-04-19 | 1995-05-19 | Method of driving optical modulation device |
US08/463,780 US5621427A (en) | 1983-04-19 | 1995-06-05 | Method of driving optical modulation device |
US08/465,357 US5696526A (en) | 1983-04-19 | 1995-06-05 | Method of driving optical modulation device |
US08/462,974 US5886680A (en) | 1983-04-19 | 1995-06-05 | Method of driving optical modulation device |
US08/465,225 US5565884A (en) | 1983-04-19 | 1995-06-05 | Method of driving optical modulation device |
US08/463,781 US5841417A (en) | 1983-04-19 | 1995-06-05 | Method of driving optical modulation device |
US08/465,058 US5696525A (en) | 1983-04-19 | 1995-06-05 | Method of driving optical modulation device |
US08/465,090 US5831587A (en) | 1983-04-19 | 1995-06-05 | Method of driving optical modulation device |
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