JPS6249608B2 - - Google Patents

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JPS6249608B2
JPS6249608B2 JP61021631A JP2163186A JPS6249608B2 JP S6249608 B2 JPS6249608 B2 JP S6249608B2 JP 61021631 A JP61021631 A JP 61021631A JP 2163186 A JP2163186 A JP 2163186A JP S6249608 B2 JPS6249608 B2 JP S6249608B2
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JP
Japan
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liquid crystal
signal
voltage
pixel
scanning
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Application number
JP61021631A
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Japanese (ja)
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JPS61267739A (en
Inventor
Junichiro Kanbe
Kazuharu Katagiri
Shuzo Kaneko
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPS6249608B2 publication Critical patent/JPS6249608B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G09G3/3611Control of matrices with row and column drivers
    • G09G3/3622Control of matrices with row and column drivers using a passive matrix
    • G09G3/3629Control of matrices with row and column drivers using a passive matrix using liquid crystals having memory effects, e.g. ferroelectric liquid crystals

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (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
は強誘電性液晶素子の階調表示法に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for driving a liquid crystal element, and more particularly to a method for displaying gradations in a ferroelectric liquid crystal element.

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。
Conventionally, liquid crystal display elements are well known in which a scanning electrode group and a signal electrode group are configured in a matrix, and a liquid crystal compound is filled between the electrodes to form a large number of pixels to display images or information. . The driving method for this display element is time-division driving, in which an address signal is selectively and periodically applied to a group of scanning electrodes, and a predetermined information signal is selectively applied in parallel to a group of signal electrodes in synchronization with the address signal. However, this display element and its driving method had major and fatal drawbacks as described below.

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TN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
結果光調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(デユーテイー比)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。特に、デ
ユーテイー比が低くなると各画素の階調を電圧変
調により制御することが難かしくなるなど、高密
度配線数の液晶素子には適していない。
That is, it is difficult to increase the pixel density or enlarge the screen. Among conventional liquid crystals, the response speed is relatively high and the power consumption is low, so most of the display elements used in practical use are, for example, TN type liquid crystals. This type of liquid crystal forms a structure (helical structure) in which nematic liquid crystal molecules with positive dielectric anisotropy are twisted in the liquid crystal layer thickness direction in the absence of an electric field, and these liquid crystal molecules are arranged in parallel on both electrode surfaces. forming a structure. On the other hand, when an electric field is applied, nematic liquid crystals with positive dielectric anisotropy are aligned in the direction of the electric field, resulting in optical modulation. When a display element is constructed using this type of liquid crystal with a matrix electrode structure, in the region where both the scanning electrode and the signal electrode are selected (selected point), there is a A voltage higher than the threshold is applied, and no voltage is applied to areas where neither the scanning electrode nor the signal electrode is selected (non-selected points), so the liquid crystal molecules maintain a stable alignment parallel to the electrode surface. . By arranging linear polarizers above and below such a liquid crystal cell in a cross nicol relationship with each other, light does not pass through selected points, but light passes through non-selected points, making it possible to use it as an image element. . However, when a matrix electrode structure is configured, there is a limited area in which scanning electrodes are selected and signal electrodes are not selected, or in areas where scanning electrodes are not selected and signal electrodes are selected (so-called "half-selected points"). The electric field becomes hot. The difference between the voltage applied to the selected point and the voltage applied to the half-selected point is sufficiently large,
If the voltage threshold required to align liquid crystal molecules perpendicular to the electric field is set to an intermediate voltage value, the display element will operate normally, but if the number of scanning lines (N) is increased, , the time during which an effective electric field is applied to one selected point while scanning the entire screen (one frame) (duty ratio) decreases at a rate of 1/N. For this reason, when repeated scanning is performed, the effective voltage difference between selected points and non-selected points becomes smaller as the number of scanning lines increases, and as a result, reduction in image contrast and crosstalk can be avoided. This has become a serious drawback. This phenomenon is caused by liquid crystals that do not have bistability (the stable state is when the liquid crystal molecules are aligned horizontally with respect to the electrode surface, and they are aligned vertically only while an electric field is effectively applied). ) is essentially an unavoidable problem that arises when driving using the temporal accumulation effect (ie, repeated scanning). In order to improve this point, voltage averaging methods, dual frequency driving methods, multiple matrix methods, etc. have already been proposed, but all of these methods are insufficient, and it is difficult to increase the screen size and density of display elements. Currently, the number of scanning lines has reached a plateau due to the inability to increase the number of scanning lines sufficiently. In particular, when the duty ratio becomes low, it becomes difficult to control the gradation of each pixel by voltage modulation, making it unsuitable for liquid crystal elements with a high density of wiring.

本発明の目的は、前述の欠点を解消したもの
で、詳しくは大画面で高密度の光学変調素子にお
ける階調表示のための駆動法を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, and more specifically, to provide a driving method for grayscale display in a large-screen, high-density optical modulation element.

本発明のかかる目的は、電界に対して第1の安
定状態と第2の安定状態を示す光学変調物質を有
する画素を配列した光学変調素子の駆動法におい
て、a、第1の位相で、前記画素に光学変調物質
を第1の安定状態に配向させる第1の信号を印加
し、b、第2の位相で、第1の安定状態に配向し
た光学変調物質と第2の安定状態に配向した光学
変調物質とが混在する画素を階調性に応じて生じ
させる第2の信号を印加する光学変調素子の駆動
法によつて達成される。
An object of the present invention is to provide a method for driving an optical modulation element in which pixels having an optical modulation substance exhibiting a first stable state and a second stable state with respect to an electric field are arranged, in which the applying a first signal to the pixel to orient the optical modulation material in a first stable state; b, in a second phase, the optical modulation material oriented in the first stable state and the optical modulation material oriented in a second stable state; This is achieved by a method of driving the optical modulation element that applies a second signal that causes pixels in which the optical modulation substance is mixed to be generated depending on the gradation.

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。
The optical modulation material used in the driving method of the present invention has a bistable state consisting of a first optically stable state and a second optically stable state with respect to an electric field, and in particular has a bistable state with respect to an electric field as described above. A liquid crystal with bistability is used.

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、“ル・ジユルナール・ド・フイジ
イク・ルーテル”(“LE JOURNAL DE
PHYSIQUE LETTRE”)第36巻(L−69)1975
年の「フエロエレクトリツク・リキツド・クリス
タルス」(「Ferroelectric Liguid Crystals」)“ア
プライド・フイジイツクス・レターズ”
(“Applied Physics Letters”)第36巻、第11
号、1980年の「サブミクロ・セカンド・バイステ
イブル・エレクトロオブテイツク・スイツチン
グ・イン・リキツド・クリスタルス」
(「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。
As a liquid crystal having bistability that can be used in the driving method of the present invention, a chiral smectic liquid crystal having ferroelectricity is most preferable, and chiral smectic liquid crystals having chiral smectic C phase (SmC * ) or H phase (SmH * ) LCDs are suitable. Regarding this ferroelectric liquid crystal, “LE JOURNAL DE
PHYSIQUE LETTRE”) Volume 36 (L-69) 1975
``Ferroelectric Liguid Crystals'' ``Applied Physics Letters''
(“Applied Physics Letters”) Volume 36, No. 11
No., 1980 "Submicro Second Bistable Electroobject Switching in Liquid Crystals"
(“Submicro Second Bistable Electrooptic
"Switching in Liquid Crystals");"Solid State Physics" 16 (141) 1981 "Liquid Crystals", etc., and the ferroelectric liquid crystals disclosed therein can be used in the present invention.

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。液晶分子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、その双極子モーモン
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。
FIG. 2 schematically depicts an example of a ferroelectric liquid crystal cell. 21 and 21' are In 2 O 3 , SnO 2
It is a substrate (glass plate) coated with a transparent electrode such as ITO (Indium-Tin Oxide), between which a layer 22 is oriented perpendicular to the glass surface.
Enclosed is SmC * phase or SmH * phase liquid crystal. A thick line 23 represents a liquid crystal molecule, and this liquid crystal molecule 23 has a dipole moment 24 (P⊥) in a direction perpendicular to the molecule.
When a voltage higher than a certain threshold is applied between the electrodes on the substrates 21 and 21', the helical structure of the liquid crystal molecules 23 is unraveled, and the liquid crystal molecules 23 change their alignment direction so that all the dipole moments 24 are oriented in the direction of the electric field. Can be done. The liquid crystal molecules 23 have an elongated shape and exhibit refractive index anisotropy in the major and minor axis directions. Therefore, for example, if crossed Nicol polarizers are placed above and below the glass surface, voltage can be applied. It is easily understood that the liquid crystal modulation element has optical characteristics that change depending on the polarity. Furthermore, when the thickness of the liquid crystal cell is made sufficiently thin (for example, 1μ), the helical structure of the liquid crystal molecules is unraveled even when no electric field is applied, as shown in Figure 3, and the dipole moment P or P' is either upward 34 or downward 34'. In such a cell, as shown in Fig. 3, an electric field E of different polarity above a certain threshold or
When E′ is given, the dipole moment becomes the electric field E
Alternatively, the direction is changed to upward direction 34 or downward direction 34' in accordance with the electric field vector of E', and accordingly, the liquid crystal molecules are aligned in either the first stable state 33 or the second stable state 33'. There are two advantages to using such a ferroelectric liquid crystal as a light modulation element. Firstly, the response speed is extremely fast, and secondly, the alignment of liquid crystal molecules has bistability. The second point will be explained with reference to FIG. 3, for example. When the electric field E is applied, the liquid crystal molecules are oriented in a first stable state 33, and this state remains stable even when the electric field is turned off. When an electric field E' in the opposite direction is applied, the liquid crystal molecules are oriented to a second stable state 33' and the orientation of the molecules is changed, but they remain in this state even after the electric field is turned off. Further, as long as the applied electric field E does not exceed a certain threshold value, each orientation state is maintained. In order to effectively realize such fast response speed and bistability, it is preferable for the cell to be as thin as possible, and generally
0.5μ to 20μ, especially 1μ to 5μ are suitable. A liquid crystal electro-optical device having a matrix electrode structure using this type of ferroelectric liquid crystal has been proposed by Clark and Ragabal in US Pat. No. 4,367,924, for example.

本発明の駆動法の好ましい具体例を第1図に示
す。
A preferred example of the driving method of the present invention is shown in FIG.

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12(s)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)12(n)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13(s)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13
(n)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12(s)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12(n)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13(s)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13(n)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、選択された走査線上
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
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
th1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。
FIG. 1A-a is a schematic diagram of a cell 11 having a matrix electrode structure in which a ferroelectric liquid crystal compound is sandwiched between. 12 is a scanning electrode group, and 13 is a signal electrode group. FIGS. 1A-b and 1A-c respectively show an electric signal applied to the selected scan electrode 12(s) and an electric signal applied to the other scan electrodes (unselected scan electrodes) 12(n), FIGS. 1A-d and A-e show the electric signal applied to the selected (information-bearing) signal electrode 13(s) and the unselected (information-free) signal electrode 13(s), respectively.
(n) represents an electrical signal given to Figure 1A
-b to Ae, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage. For example, when displaying a moving image, the scanning electrode groups 12 are sequentially and periodically selected.
Now, if the threshold voltage for providing the first stable state of a liquid crystal cell having bistability is V th1 and the threshold voltage for providing the second stable state is −V th2 , then the selected scanning electrode 12 As shown in FIG. 1A-B, the electrical signal applied to (s) is an alternating voltage such that at phase (time) t1 it is 2V and at phase (time) t2 it is -V. Further, the other scanning electrodes 12(n) are in a grounded state as shown in FIG. 1A-c, and receive an electrical signal O. On the other hand, the electrical signal applied to the selected signal electrode 13(s) is O at phase t1 and V at phase t2 , as shown in FIG. ) is the first electric signal given to
O as shown in Figure A-e. In the above,
The voltage value V is V<V th1 <2V and -V>-V th2 >-2V
is set to a desired value that satisfies FIG. 1B shows the voltage waveform applied to each pixel when such an electric signal is applied. B-a in Figure 1B,
B-b, B-c and B-d correspond to pixels A, B, C and D in FIG. 1A, respectively. That is,
As is clear from FIG. 1B, all pixels on the selected scanning line are applied with a voltage of -2V exceeding the threshold voltage -Vth2 in the first phase t1 .
First, one beam is brought into an optically stable state (second stable state). Among these, the pixel A corresponding to the information signal presence transitions to the other optically stable state (first stable state) because a voltage of 2V exceeding the threshold voltage Vth1 is applied at the second phase t2 . . In addition, in the pixel B existing on the same scanning line and corresponding to no information signal, the applied voltage in the second phase t2 is a voltage V that does not exceed the threshold voltage Vth1 , so one optical stable state remains in place.

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。
On the other hand, on unselected scanning lines as shown in pixels C and D, the voltages applied to all pixels C and D are +V or O, neither of which exceeds the threshold voltage. Therefore, the liquid crystal molecules in each pixel C and D maintain the orientation corresponding to the signal state when scanned last time without changing the orientation state. That is, when a scanning electrode is selected, first, in a first phase t1 , one of the electrodes is brought into an optically stable state, and in a second phase t2 , a signal for one line is written, The signal state can be maintained until the next frame is selected. Therefore, even if the number of scanning electrodes increases, the actual duty ratio does not change, and contrast reduction and crosstalk do not occur at all.

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。
At this time, the value of the voltage value V and the value of the phase (t 1 + t 2 )=T depend on the liquid crystal material used and the thickness of the cell, but are usually 3 volts to 70 volts and 0.1
It is used in the range of μsec to 2 msec.

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。
In order to effectively achieve the driving method of the present invention, the electrical signals applied to the scanning electrodes or signal electrodes need not necessarily be simple rectangular wave signals as explained in FIGS. 1b to 1e. It is obvious that it is good. For example, it is also possible to drive with a sine wave or a triangular wave.

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。
FIG. 4 shows a schematic diagram of a matrix electrode structure when applied to a liquid crystal-optical shutter. At this time, 41 is a pixel, and the electrodes on both sides of this portion are made of transparent material. 42 represents a scanning electrode group, and 43 represents a signal electrode group.

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12(s)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。
FIG. 5 shows another modified embodiment. The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that the voltage at phase t 1 of the scanning signal 12 (s) shown in FIGS . Te-V
is being applied. The advantage of this method is that the maximum voltage value of the signal applied to each electrode is only half that of the embodiment shown in FIG.

この際、第5図A−aは、選択された走査電極
12(s)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12(n)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13(s)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13
(n)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。
At this time, FIG. 5A-a shows the waveform of the voltage applied to the selected scanning electrode 12(s);
The unselected scanning electrode 12(n) is shown in FIG.
It is grounded as shown in b, and the electrical signal is Obold. 5A-c shows the waveform of the voltage applied to the selected signal electrode 13(s), and FIG. 5A-d shows the waveform of the voltage applied to the unselected signal electrode 13(s).
The voltage waveform applied to (n) is shown. FIG. 5B shows the waveforms of the voltages applied to each pixel A, B, C and D. That is, B-a in FIG. 5B,
B-b, B-c and B-d correspond to pixels A, B, C and D in FIG. 1A, respectively.

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。
In the explanation of the present invention so far, it is assumed that the liquid crystal compound layer corresponding to one pixel is uniform and the orientation is aligned in one of the stable states over the entire area of one pixel. Ta. However, since the alignment state of the ferroelectric liquid crystal is extremely delicately affected by interaction with the surface of the substrate, if the difference between the applied voltage and the threshold voltage V th1 or -V th2 is small,
Due to slight differences in the local substrate surface, a situation may occur in which stable alignment states in mutually opposite directions coexist within one pixel. Utilizing this, it is possible to add a signal that gives gradation to the second phase of the information signal. For example, the driving method and scanning signal described in FIG. 1 are exactly the same, and the pulse at phase t 2 of the information signal applied to the signal electrode corresponds to the gradation shown in FIG. 6 a to d. By changing the number, it is possible to obtain a gradation image.

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。
In addition to utilizing variations in the substrate surface condition that naturally occur during substrate processing, it is also possible to artificially utilize, for example, a substrate surface condition having a minute mosaic pattern.

尚、強誘電性液晶化合物の例としては、デシロ
キシベンゾリデン−P′−アミノ−2−メチルブチ
ルシンナメート(DOBAMBC)、ヘキシルオキシ
ベンジリデン−P′−アミノ−2−クロロプロピル
シンナメート(HOBACPC)および4−O−(2
−メチル)−ブチル−レゾルシリデン−4′−オク
チルアニリン(MBRA8)等が挙げられる。
Examples of ferroelectric liquid crystal compounds include desyloxybenzolidene-P'-amino-2-methylbutylcinnamate (DOBAMBC) and hexyloxybenzylidene-P'-amino-2-chloropropylcinnamate (HOBACPC). and 4-O-(2
-methyl)-butyl-resolcylidene-4'-octylaniline (MBRA8) and the like.

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*相又は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。
When constructing an element using these materials, the element is supported by a copper block with a heater embedded, etc., as necessary, in order to maintain the temperature state such that the liquid crystal compound becomes the SmC * phase or SmH * phase. be able to.

本発明の方法は、液晶−光シヤツタや液晶テレ
ピ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。
The method of the present invention can be widely applied to the field of optical shutters or displays such as liquid crystal optical shutters and liquid crystal televisions.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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、12(n)……
選択されない走査電極、13……信号電極群、1
3(s)……選択された信号電極、13(n)…
…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′。
FIGS. 1A and 1A are plan views schematically showing a liquid crystal element used in the driving method of the present invention. Figure 1 A, b
FIG. 2 is an explanatory diagram showing signals of selected scanning electrodes. FIGS. 1A and 1C are explanatory diagrams showing signals of unselected scanning electrodes. FIGS. 1A and 1D are explanatory diagrams showing information signals of selected signal electrodes. FIGS. 1A and 1e are explanatory diagrams showing information signals of unselected signal electrodes. FIGS. 1B and 1A are waveform diagrams of voltages applied to the liquid crystal of pixel A. FIGS. 1B and 1B are waveform diagrams of voltages applied to the liquid crystal of pixel B. FIGS. 1B and 1C are waveform diagrams of voltages applied to the liquid crystal of pixel C. FIGS. 1B and 1D are waveform diagrams of voltages applied to the liquid crystal of pixel D. FIG. 2 is a perspective view schematically showing a liquid crystal element having a chiral smectoid phase liquid crystal. FIG. 3 is a perspective view schematically showing a liquid crystal element used in the present invention. FIG. 4 is a plan view of a liquid crystal-light shutter using the driving method of the present invention. FIGS. 5A and 5A are explanatory diagrams showing signals of selected scanning electrodes in another specific example. FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams showing signals of unselected scanning electrodes in another specific example. FIGS. 5A and 5C are explanatory diagrams showing information signals of selected signal electrodes in another specific example. FIGS. 5A and 5D are explanatory diagrams showing information signals of unselected signal electrodes in another specific example. FIGS. 5B and 5A are waveform diagrams of voltages applied to the liquid crystal of pixel A in another specific example. FIGS. 5B and 5B are waveform diagrams of voltages applied to the liquid crystal of pixel B in another specific example. FIGS. 5B and 5C are waveform diagrams of voltages applied to the liquid crystal of pixel C in another specific example. FIGS. 5B and 5D are waveform diagrams of voltages applied to the liquid crystal of pixel D in another specific example. FIGS. 6a, 6b, 6c, and 6d are explanatory diagrams showing examples of waveforms of voltages applied to signal electrodes. 11...Liquid crystal element, 12...Scanning electrode group, 12
(s)...Selected scanning electrode, 12(n)...
Unselected scanning electrode, 13...Signal electrode group, 1
3(s)...selected signal electrode, 13(n)...
...Signal electrode not selected, 33...Liquid crystal oriented in the first stable state, 33'...Liquid crystal oriented in the second stable state, 34...Upward dipole moment P, 34'...Downward dipole moment P′.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 走査電極群と信号電極群との交差部に強誘電
性液晶を配置して画素を形成した液晶装置におい
て、 前記画素に、一方極性電圧信号を印加すること
によつて、強誘電性液晶の第1配向状態を形成
し、次いで他方極性電圧信号を印加することによ
つて、前記画素内に第1配向状態と第2配向状態
を生じさせ、前記他方極性電圧信号の電圧波形に
応じて第1配向状態と第2配向状態との面積比を
可変することを特徴とする液晶装置。
[Claims] 1. In a liquid crystal device in which a pixel is formed by arranging a ferroelectric liquid crystal at the intersection of a scanning electrode group and a signal electrode group, by applying a one-polarity voltage signal to the pixel, , by forming a first alignment state of the ferroelectric liquid crystal and then applying a voltage signal of the other polarity, a first alignment state and a second alignment state are generated in the pixel, and the voltage signal of the other polarity is applied. A liquid crystal device characterized in that the area ratio between a first alignment state and a second alignment state is varied according to a voltage waveform.
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