JPS63217329A - 液晶装置 - 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】 〔発明の分野〕 本発明は、電界の方向に応じてコントラストを識別する
ことかできる強誘電性液晶を用いた液晶装置に関する。

（従来技術） 双安定性を有する液晶素子の使用がクラーク（Ｃ１ａｒ
ｋ）及びラガールウオール（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）の両
者により特開昭５６−１０７２１６号公報、米国特許第
４．３６７．９２４号明細書等で提案されている。双安
定性液晶としては、一般にカイラルスメクチックＣ相（
ＳｍＣ＊）又はＨ相（ＳｍＨ”）を有する強誘電性液晶
が用いられ、これらの状態において、印加された電界に
応答して第１の光学的安定状態と第２の光学的安定状態
とのいずれかをとり、かつ電界が印加されないときはそ
の状態を維持する性質、即ち安定性を有し、また電界の
変化に対する応答がすみやかで、高速かつ記憶型の表示
装置等の分野における広い利用が期待されている。

この強誘電性液晶素子で用いている一対の基板の内側に
、それぞれストライブ状電極群を設け、このストライブ
状電極が互いに直交する様に配線したマトリクス表示装
置とした場合では、例えば特開昭５９−１９３４２６号
公報、同５９−１９３４２７号公報、同６０−１５６０
４６号公報や同６０−１５６０４７号公報などに開示さ
れた駆動法を適用することができる。

第１１図はその一例で、一走査線上の選択期間内に■「
白」クリヤ期間、■選択的「黒」書込み期間、■補助信
号印加期間の３種の期間を設ける方式を図示したもので
ある。■のクリヤ期間では、走査電極に正の電圧を加え
、情報電極はＯＶに保つことにより該走査線上の全又は
所定画素を第１の安定状−態（以下「白」−クリヤの状
態とよぶ）にする。■の期間では逆に走査電極に負の電
圧を印加し、第２の安定状態（以下「黒」の状態とよぶ
）に反転させたい画素（選択画素）に対応した情報電極
にのみに選択的に正の電圧を印加し、それ以外の画素（
半選択画素）に対応した情報電極には負の電圧を印加す
る。これによって選択画素には閾値以上、半選択画素に
は閾値以下の反転電界が生じ、選択画素には「黒」が書
込まれ、半選択画素は「白」の状態を保持する。■の期
間は情報電極に■の期間とは逆極性の電圧を印加する。

これによって他の走査線上の画素に長時間同一極性の電
圧がかかるのを避けることができ、クロストークが防止
される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら書込み電圧の印加に先立って、該書込み電
圧と逆極性の電圧が同一画素に印加されていると、該逆
極性電圧の振幅の大きさに応じて書込み電圧印加時にお
ける強誘電性液晶の閾値電圧が変動することが判明した
。この閾値電圧に対する逆極性前パルス依存性の具体例
は後述する。

従って、例えば前述した第１１図に示すマルチ・プレク
シング駆動を強誘電性液晶素子に適用すると、■の期間
で画素に印加するクリヤ電圧（−３Ｖｏ）の影響で、■
の期間すなわち書込み期間内で、印加される書込み電圧
（３Ｖｏ）の大きさによっては書込まれない場合を生じ
ることが判明した。このため従来の駆動法では駆動電圧
マージンを極端に小さくしていた問題点があった。

〔発明の概要〕

従って本発明の目的は前述の問題点、特に駆動電圧マー
ジンを大きくした液晶装置を提供することにある。

すなわち本発明は、交差した走査電極群と情報電極群と
の交差部で画素を形成し、該走査電極と情報電極との間
に強誘電性液晶を配置した液晶装置において、走査電極
に走査信号を印加する手段と、該走査信号と同期して情
報電極に情報信号を印加する手段と、走査信号の印加に
よって選択された走査電極上の画素に印加する書込み電
圧の印加直前に該書込み電圧に対して逆極性であって、
且つ該書込み電圧の振幅の１／２以下の振幅を有する前
パルスを印加する手段とを有する液晶装置に特徴を有し
ている。

〔発明の態様の詳細な説明〕

第１図は、強誘電性液晶の閾値電圧ｖｔｈに対する逆極
性前パルス依存性を明らかにしている。第１図中の１１
は下達する実施例１で用いた強誘電性液晶セルの閾値特
性、１２は実施例２で用いた強誘電性液晶セルの閾値特
性を表わしている。又、第１図に示すｖｂは逆極性前パ
ルス（この電圧ｖｂはクリヤ電圧に相当している）の振
幅、ｖｗは書込みパルスの振幅、ｔｌ　＝ｔ２冨３０μ
ｓｅｃはそれぞれのパルス印加時間である。

第１図によれば、逆極性前パルスの振幅ｖｂが大きくな
るに従って閾値電圧が急激に大きくなっていることが判
る。

そこで本発明者は、さらに実験を行ったところ、第１図
に示す逆極性前パルス（ｖｂ）の振幅を書込みパルス（
Ｖｗ）の振幅に対して１／２以下好ましくは１／３以下
に設定することによって、書込み時における逆極性前パ
ルス（ｖｂ）の影習を小さくすることができる知見を得
た。

第２図は本発明の装置で用いた好ましい駆動例で、第３
図はその駆動波形を用いた時のタイミングチャートを表
わしている。第２図中の（ｎ）は第ｎフィールド、（ｎ
＋１）は第ｎ＋１フィールドを表わし、２フイールドで
１フレームを構成している。Ｓ９は走査選択信号波形、
ＳＮｓは走査非選択信号波形、Ｉｗは白書込み信号波形
、ＩＢは黒書込み信号波形を表わしている。

この駆動例では、前述した前パルスによる効果を防ぐた
め、予め選択された走査線上の全画素を一度「明」状態
に揃えるというようなリセット動作をせずに、画像情報
に応じて例えば第１のフィールドで白状態にすべき画素
を書き込み、続く第２のフィールドで走査信号の極性を
反転し、黒状態にすべき画素を書き込んで２フイールド
を走査することにより、１フレーム期間で１画面を表示
する。この駆動例ではｎを整数として、ｎフィールドで
は「白」を（ｎ＋１）フィールドでは「黒」を書き込み
、各フィールドでの情報信号及び画素に印加される波形
は図に示した通りである。このように情報信号をフィー
ルド毎に選択的に印加することにより前述したクロスト
ークは解消される。

第３図は、第４図で示した画素パターンを表示した際の
走査信号Ｓｌ　、　Ｓ２　、・・・、　ＳＳ情報信号Ｉ
１．及び画素Ａに印加される波形（Ｉ＋　−３２）、画
素Ｂに印加される波形（ｙ＋−３，）を示している。

ここで各信号の電圧は以下のように設定することができ
る。

ｌ　Ｖｓ　＋Ｖ＋　　ｌ　＞Ｖｍ、 Ｉ　Ｖｓ　−Ｖ＋　　ｌ　＜Ｖｔｈ 前述した液晶した液晶セルを以下の条件で駆動したとこ
ろ極めて良好な画像が得られた。

環境温度　　：３０℃ 駆動パルス幅：Δｔ＝３０μＳ 駆動電圧　　：　ｌ　Ｖｓ　＋Ｖ＋　　ｌ　＝２４Ｖバ
イアス比　：　Ｉ　Ｖｓ　＋Ｖ　　ｌ：１Ｖｉ＝　１／
３第３図は、下達の実施例１で用いた強誘電性液晶セル
にパルス幅ΔＴの単パルスを印加した時のパルス幅に対
する閾値依存性を明らかにしている。図中のｖｔｈは画
素（２５０μｍＸ　２５０μｍ）の一部に反転を生じる
電圧で、■、ｔが画素が全体に亘って反転を生じる電圧
を表わしている。

第６図は、本発明の別の好ましい駆動波形例を表わして
いる０図中の信号は、第２図の信号と同義語である。こ
の駆動例では時間的に引き続いて行われる２回の走査に
おいて、同一の画像情報に対する情報信号が異なってい
る。しかも、この時間的に引き続いて行われる２回の走
査において、同一の画像情報に対する情報信号が走査選
択期間内で印加されるタイミング（位相）が異なってい
るか、又は信号波形の極性が反転している。

本発明の液晶装置では、第ｎ番目のフィールド期間中で
画素に印加される直流電圧成分が、第ｎ＋１番目のフィ
ールド期間中で前記画素と同一画素に印加される直流電
圧成分が互いに逆極性となっており、さらにその画素に
印加される電圧１フレーム期間中で時間平均で電圧Ｏと
なっている。

′Ｍ７図は、強誘電性液晶素子の駆動装置を示すブロッ
ク図である。すなわち強誘電性液晶パネル７１の駆動部
は、走査側駆動回路フ２と信号側駆動回路７３が設けら
れ、走査側駆動回路７２は走査信号Ｓｌ　、　Ｓｍ　、
・・・を出力し、信号側駆動回路７３は情報信号Ｉｓ、
Ｉ２．・・・を出力することができる。この走査側駆動
回路７２と信号側駆動回路７３は、それぞれアドレス・
デコーダ７４によってそのアドレスが決定される。又、
コラム・データ７６はＣＰＵ７５によりて制御されて、
信号側駆動回路フ３に出力する。

第８図は中間に光学変調物質として強誘電性液晶化合物
が挟まれたマトリクス電極構造を有するパネル８１の模
式図である。８２は走査電極群でありＳ、からＳｍまで
のｍ本、８３は情報電極群であり工、からＩｎまでのｎ
木のマトリクスとなっている。走査電極群８２はＳＩか
らＳ２＋Ｓｓ、・・・、Ｓｍと順次選択される。また各
走査信号が選択されたとき、情報電極群８３の！。

からＩｎには映像情報に応じた信号が出力される。

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（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・ジュルナール
・ド・フィシツク・レター″　（“Ｌ６　　Ｊ□ｕｒｎ
ａｌｄｅ　　Ｐｈｙｓｉｃ　　１ｅｔｔｅｒ”）３６巻
（Ｌ−６９）、１９７５年の「フェロエレクトリック・
リキッド・クリスタルスＪ　　（ｒＦｅｒｒｏｅｌｅｋ
ｔｒｉｃ　　Ｌｉｑｕｉｄ　　Ｃｒｙｓｔａｌｓ」）；
　　“アプライド・フィジックス・レターズ（Ａ、ｐｐ
ｌｉｅｄ　　ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ”　）３６
巻（１１号）、１９８０年の「サブミクロン・セカンド
・バイスティプル・エレクトロオプティック・スイッチ
ング・イン・リキッド・クリスタルＪ　　（ｒｓｕｂｆ
ｌｌｉｃｒｏ　　５ｅｃｏｎｄ　　Ｂ１５ｔａｂｌｅ　
　Ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃ　　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｉ
ｎ　　Ｌｉｑｕｉｄ　　Ｃｒｙｓｔａｌｓ」）；“固体
物理１６　（１４１）１９８１　ｒ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。

より具体的には、本発明法に用いられる強誘電性液晶化
合物の例としては、デシロキシベンジリデン−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−。

−−（２−メチル）−ブチルレゾルシリダン−４′−オ
クチルアニリン（ＭＢＲＡ８）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
銅ブロック等により支持することができる。

又、本発明では前述のＳｍＣ”、ＳｍＨ”の他に、カイ
ラルスメクチックＦ相、■相、Ｊ相。

Ｇ相やに相で表われる強誘電性液晶を用いることも可能
である。

第９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。９１ａと９１ｂはＩｎｚＯｓ＋ＳｎＯ２やＩＴ
Ｏ（インジウム−ティン−オキサイド）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９２がガラス面に垂直になるよう配向したＳｍＣ”
相の液晶が封入されている。太線で示した線９３が液晶
分子を表わしており、この液晶分子９３は、その分子に
直交した方向に双極子モーメント（Ｐ工）９４を有−し
−ている、基板９１ａと９１ｂ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９３のらせん構造が
ほどけ、双極子モーメント（Ｐ工）９４はすべて電界方
向に向くよう、液晶分子９３の配向方向を変えることが
できる。液晶分子９３は細長い形状を有しており、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。さらに液晶セルの厚さを十分に薄くした場合（例え
ば１μ）には、第１０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Ｐａ又はｐｂは上向き（１０４ａ）又は下
向き（１０４ｂ）のどちらかの状態をとる。このような
セルに、第１０図に示す毎く一定の閾値以上の極性の異
なる電界Ｅａ又はＥｂを所定時間付与すると、双極子モ
ーメントは電界Ｅａ又はＥｂの電界ベクトルに対して上
向き１０４ａ又は下向き１０４ｂと向きを変え、それに
応じて液晶分子は第１の安定状態１０３ａかあるいは第
２の安定状ｆｉ１０３ｂの何れか一方に配向する。

このような強誘電性液晶を光学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状態を有することであ
る。第２の点を例えば第１０図によって説明すると、電
界Ｅａを印加すると液晶分子は第１の安定状態１０３ａ
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Ｅｂを印加すると液晶分子は第２の安
定状態１０３ｂ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っている。又、与
える電界Ｅａが一定の閾値を超えない限り、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ましく、一般的には０．５μ〜
２０μ、特に１μご５μが適している。

以下、本発明を実施例に従って説明する。

〔実施例１〕 ピッチ１００μｍで幅６２．５μｍのストライブ状のＩ
ＴＯ膜を電極として設けた正方形状ガラス基板を２枚用
意し、それぞれのガラス基板上に絶縁膜として１０００
人の５ｉ０２膜と、その上に配向制御膜として５００人
のポリビニルアルコール膜を設けた。

次いで、それぞれの基板に設けたポリビニルアルコール
膜の表面にラビング処理を施した後、一方の基板上に平
均粒径１．５μｍのシルカビーズを散布し、他方の基板
の周辺にシール材としてエポキシ接着材を塗布した。し
かる後に上下のＩＴＯ膜が直交し、上下のラビング方向
が平行となる様に２枚の基板を重ね合わせてセルを作成
し、このセルの内部に等労相まで加熱したチッソ社製の
ｒＣ３−１０１４Ｊ　　（商品名）を充填した後、徐冷
することによって強誘電性を示すＳｍＣ”を現出させた
。

この強誘電性液晶セルに′ｉ４１図に示す交流パルスを
印加した。その時の反転電圧をプロットした特性曲線が
第１図中の特性曲線１１である。

佃しト；ホの交流パルスの偉相ｔ、とｔ、は、それぞれ
３０μｓｅｃであった。

次に上述の強誘電性液晶セルに第２図に示す駆動波形電
圧を印加することによって、マルチ・プレクシング駆動
を行った。この際、電圧ｌＶ＋ｔ、−ｔ、−３０μｓｅ
ｃに設定したところ正常な静止画像が形成された。

したほかは、全く同様の方法で静止画像を形成したが、
正常な表示が得られなかった。

〔実施例２〕 実施例１で用いた強誘電性液晶セル中のｒｃｓ−１０１
４Ｊ　　（商品名）をチッソ社製のｒｃｓ−１０１１」
　（商品名）の強誘電性液晶に代えたほかは、実施例１
と同様の方法でセルを作成した。この強誘電性セルに第
１図に示す交流パルスを印加し、この時の反転電圧を測
定したところ、第１図の特性曲線１２で示される閾値特
性が得られた。

次いで、この強誘電性液晶セルに第６図に示す駆動波形
電圧を印加することによってマルチ・プレクシング駆動
を行ったところ正常な静止画像が形成された。但しこの
際電圧Ｉ±３Ｖ０１＝２１＝３０μＳｅＣとした。

したほかは、全く同様の方法で静止画像を形成したが、
正常な表示が得られなかった。

（発明の効果〕 前述した様に、本発明によれば書込み時の逆極性パルス
の影響を最小にすることができ、これによって正常な表
示を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は強誘電性の閾値電圧に対する逆極性前パルスの
影響を表わす特性図である。第２図及び第３図は本発明
で用いたマルチ・プレクシング駆動に用いた駆動電圧の
波形図である。第４図は表示例を示す平面図である。第
５図は強誘電性液晶素子の閾値電圧に対するパルス幅依
存性を示す特性図である。第６図は本発明で用いた別の
好ましい駆動波形の波形図である。第７図は本発明の駆
動法を用いた表示パネルのブロック図である。第８図は
本発明で用いたマトリクス電極の平面図である。第９図
は従来の駆動法で用いていた駆動電圧の波形図である。 第１０図は本発明で用いた強誘電性液晶素子を模式的に
示す斜視図である。第１１図は本発明外の駆動波形図で
ある。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）交差した走査電極群と情報電極群との交差部で画
   素を形成し、該走査電極と情報電極との間に強誘電性液
   晶を配置した液晶装置において、走査電極に走査信号を
   印加する手段と、該走査信号と同期して情報電極に情報
   信号を印加する手段と、走査信号の印加によって選択さ
   れた走査電極上の画素に印加する書込み電圧の印加直前
   に、該書込み電圧に対して逆極性であって且つ該書込み
   電圧の振幅の１／２以下の振幅を有する前パルスを印加
   する手段とを有することを特徴とする液晶装置。
2. （２）前記前パルスが前記書込み電圧の振幅の１／３以
   下の振幅である特許請求の範囲第１項記載の液晶装置。
3. （３）第ｎ番目のフィールド期間中で画素に印加される
   直流電圧成分が、第ｎ＋１番目のフィールド期間中で前
   記画素と同一画素に印加される直流電圧成分が互いに逆
   極性となっている特許請求の範囲第１項記載の液晶装置
   。
4. （４）第ｎ番目のフィールド期間中で画素に印加される
   直流電圧成分が、第ｎ＋１番目のフィールド期間中で前
   記画素と同一画素に印加される直流電圧成分が互いに逆
   極性で、且つその画素に印加される電圧が１フレーム期
   間中で時間平均０となっている特許請求の範囲第１項記
   載の液晶装置。
5. （５）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１項記載の液晶装置。
6. （６）前記カイラルスメクチック液晶の膜厚が、無電界
   時カイラルスメクチック液晶が固有するらせん構造を消
   失させるのに十分に薄い膜厚に設定されている特許請求
   の範囲第５項記載の液晶装置。
7. （７）前記カイラルスメクチック液晶がカイラルスメク
   チクッＣ相又はＨ相である特許請求の範囲第５項記載の
   液晶装置。