JP2505761B2 - 光学変調素子の駆動法 - Google Patents
光学変調素子の駆動法Info
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- JP2505761B2 JP2505761B2 JP61192588A JP19258886A JP2505761B2 JP 2505761 B2 JP2505761 B2 JP 2505761B2 JP 61192588 A JP61192588 A JP 61192588A JP 19258886 A JP19258886 A JP 19258886A JP 2505761 B2 JP2505761 B2 JP 2505761B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学変調素子の駆動法に関し、特に少なく
とも２つの安定状態をもつ強誘電性液晶素子の駆動法に
関する。
とも２つの安定状態をもつ強誘電性液晶素子の駆動法に
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。
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。
これらの実用に供されたのは、殆どが、例えば“アプ
ライド・フイジスク・レターズ”（“Applied physics
Letters"）1971年,18（４）号127〜128頁に記載のM.シ
ヤツト（M.Schadt）及びW.ヘルフリヒ（W.Helfrich）共
著になる“ボルテージ・デイペンダント・オプテイカル
・アクテイビデイー・オブ・ア・ツイステツド・ネマチ
ツク・リキツド・クリスタル”（“V0ltage Dependent
Optical Activity of a Twisted Nematic Liquid Cryst
al"）に示されたTN（twisted nematic）型液晶であっ
た。
ライド・フイジスク・レターズ”（“Applied physics
Letters"）1971年,18（４）号127〜128頁に記載のM.シ
ヤツト（M.Schadt）及びW.ヘルフリヒ（W.Helfrich）共
著になる“ボルテージ・デイペンダント・オプテイカル
・アクテイビデイー・オブ・ア・ツイステツド・ネマチ
ツク・リキツド・クリスタル”（“V0ltage Dependent
Optical Activity of a Twisted Nematic Liquid Cryst
al"）に示されたTN（twisted nematic）型液晶であっ
た。
近年は、従来の液晶素子の改善型として、双安定性を
有する液晶素子の使用がクラーク（Clark）およびラガ
ーウオール（Lagerwall）の両者により特開昭56−10721
6号公報、米国特許第4367924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
ツク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。
有する液晶素子の使用がクラーク（Clark）およびラガ
ーウオール（Lagerwall）の両者により特開昭56−10721
6号公報、米国特許第4367924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
ツク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。
しかしながら、表示画素数が極めて多く、しかも高速
駆動が求められる時には、問題が生じる。すなわち、所
定の電圧印加時間に対して双安定性を有する強誘電性液
晶セルで第１の安定状態を与えるための閾値電圧を−Vt
h1とし、第２の安定状態を与えるための閾値電圧を＋Vt
h2とすると、これらの閾値電圧を越えなくとも、長時間
に亘り、電圧が印加され続ける場合に、画素の書込まれ
た表示状態（例えば、白状態）が別の表示状態（例えば
黒状態）に反転することがある。第１図は双安定性強誘
電性液晶セルの閾値特性を表わしている。
駆動が求められる時には、問題が生じる。すなわち、所
定の電圧印加時間に対して双安定性を有する強誘電性液
晶セルで第１の安定状態を与えるための閾値電圧を−Vt
h1とし、第２の安定状態を与えるための閾値電圧を＋Vt
h2とすると、これらの閾値電圧を越えなくとも、長時間
に亘り、電圧が印加され続ける場合に、画素の書込まれ
た表示状態（例えば、白状態）が別の表示状態（例えば
黒状態）に反転することがある。第１図は双安定性強誘
電性液晶セルの閾値特性を表わしている。
第１図は、強誘電性液晶としてDOBAMBC（図中の12）
とHOBACPC（図中の11）を用いた時のスイツチングに要
する閾値電圧（Vth）の印加時間依存性をプロツトした
ものである。
とHOBACPC（図中の11）を用いた時のスイツチングに要
する閾値電圧（Vth）の印加時間依存性をプロツトした
ものである。
第１図より明らかな如く、閾値Vthは印加時間依存性
を持っており、さらに印加時間が短い程、急勾配になっ
ていることが理解される。このことから、走査線が極め
て多く、しかも高速に駆動する素子に適用した場合に
は、例えばある画素の走査時において明状態のスイツチ
されていても、次の走査以降常にVth以下の情報信号が
印加され続ける場合、一画面の走査が終了する途中でそ
の画素が暗状態に反転してしまう危険性をもっているこ
とが判る。
を持っており、さらに印加時間が短い程、急勾配になっ
ていることが理解される。このことから、走査線が極め
て多く、しかも高速に駆動する素子に適用した場合に
は、例えばある画素の走査時において明状態のスイツチ
されていても、次の走査以降常にVth以下の情報信号が
印加され続ける場合、一画面の走査が終了する途中でそ
の画素が暗状態に反転してしまう危険性をもっているこ
とが判る。
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解決した新規
な液晶素子の駆動法を提供することにある。
或いは液晶光シヤツターにおける問題点を解決した新規
な液晶素子の駆動法を提供することにある。
本発明の別の目的は、階調性の表現に適した光学変調
素子の駆動法を提供することにある。
素子の駆動法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕及び〔作用〕 本発明は、走査電極群と信号電極群とを有する一対の
基板間に光学変調物質を配した光学変調素子の駆動法に
おいて、該走査電極群を連続的に順次走査選択するとと
もに、連続する第１乃至第４の期間からなる走査選択期
間に、表示すべき情報に応じた信号電圧を該信号電極群
に供給することで、選択された走査電極上の画素を一旦
所定の光学状態に消去した後に、消去状態を保持するか
或は変化させるかの何れかにより該画素の光学状態を定
める工程を含み、該工程では、該走査選択信号の最大パ
ルス電圧の絶対値を所定の値２V0とした時に、該信号電
圧の絶対値を０乃至２V0の範囲から選択し、該第２の期
間に第１極性の消去電圧を該画素に印加し、該第３の期
間に第２の極性の書込電圧を該画素に印加し、該第１の
期間に該消去電圧とは異なる極性の第１の補助電圧を該
画素に印加し、該第４の期間に該書込電圧とは異なる極
性の第２の補助電圧を該画素に印加して、該第１乃至４
の期間の各期間を単位期間とした時に２単位期間以上同
じ極性の電圧が連続しない電圧波形を、各画素に印加す
る光学変調素子の駆動法である。本発明では表示すべき
情報に応じた電圧の選択範囲を走査選択信号を基準に所
定の範囲に収め、第１乃至第４の期間の電圧パルスの機
能を定めて、２単位期間（２位相）以上に亘って同じ極
性の電圧が連続して画素に印加されないようにした。こ
うして、画素の光学状態が意図せずに反転してしまう所
謂クロストークを防止することができる。しかも、連続
的に走査電極を選択する（走査電極に走査されない休止
期間を設けない）場合でも、同極性電圧の連続印加が防
止できるので、一画面を書き換えるフレーム周波数が低
下することがない点にも特徴を有している。
基板間に光学変調物質を配した光学変調素子の駆動法に
おいて、該走査電極群を連続的に順次走査選択するとと
もに、連続する第１乃至第４の期間からなる走査選択期
間に、表示すべき情報に応じた信号電圧を該信号電極群
に供給することで、選択された走査電極上の画素を一旦
所定の光学状態に消去した後に、消去状態を保持するか
或は変化させるかの何れかにより該画素の光学状態を定
める工程を含み、該工程では、該走査選択信号の最大パ
ルス電圧の絶対値を所定の値２V0とした時に、該信号電
圧の絶対値を０乃至２V0の範囲から選択し、該第２の期
間に第１極性の消去電圧を該画素に印加し、該第３の期
間に第２の極性の書込電圧を該画素に印加し、該第１の
期間に該消去電圧とは異なる極性の第１の補助電圧を該
画素に印加し、該第４の期間に該書込電圧とは異なる極
性の第２の補助電圧を該画素に印加して、該第１乃至４
の期間の各期間を単位期間とした時に２単位期間以上同
じ極性の電圧が連続しない電圧波形を、各画素に印加す
る光学変調素子の駆動法である。本発明では表示すべき
情報に応じた電圧の選択範囲を走査選択信号を基準に所
定の範囲に収め、第１乃至第４の期間の電圧パルスの機
能を定めて、２単位期間（２位相）以上に亘って同じ極
性の電圧が連続して画素に印加されないようにした。こ
うして、画素の光学状態が意図せずに反転してしまう所
謂クロストークを防止することができる。しかも、連続
的に走査電極を選択する（走査電極に走査されない休止
期間を設けない）場合でも、同極性電圧の連続印加が防
止できるので、一画面を書き換えるフレーム周波数が低
下することがない点にも特徴を有している。
本発明の駆動法で用いる光学変調物質としては、少な
くとも２つの安定状態をもつもの、特に加えられる電界
に応じて第１の光学的安定状態と第２の光学的安定状態
とのいずれかを取る、すなわち電界に対する双安定状態
を有する物質、特にこのような性質を有する液晶が用い
られる。
くとも２つの安定状態をもつもの、特に加えられる電界
に応じて第１の光学的安定状態と第２の光学的安定状態
とのいずれかを取る、すなわち電界に対する双安定状態
を有する物質、特にこのような性質を有する液晶が用い
られる。
本発明の駆動法で用いる事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ツク
液晶が最も好ましく、その内カイラルスメクチツクＣ相
（SmC＊）またＨ相（SmC＊）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
イジツク・ルーテル”（“Le Journal dephysiove lett
er"）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 liquid
Crystals」）；“アプライド・フイジツクス・レター
ズ”（“Applied Physics Letters"）36巻（11号）1980
年の「サブミクロン・セカンド・バイステイブル・エレ
クトロオプテイツク・スイツチング・イン・リキツド・
クリスタル」（「Submicro Second Bistable Electroop
tic Switching in Liquid Crystals）」；“固体物理"1
6（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。
液晶としては、強誘電性を有するカイラルスメクチツク
液晶が最も好ましく、その内カイラルスメクチツクＣ相
（SmC＊）またＨ相（SmC＊）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
イジツク・ルーテル”（“Le Journal dephysiove lett
er"）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 liquid
Crystals」）；“アプライド・フイジツクス・レター
ズ”（“Applied Physics Letters"）36巻（11号）1980
年の「サブミクロン・セカンド・バイステイブル・エレ
クトロオプテイツク・スイツチング・イン・リキツド・
クリスタル」（「Submicro Second Bistable Electroop
tic Switching in Liquid Crystals）」；“固体物理"1
6（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。
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−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。
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−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。
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。
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。
又、本発明では前述のSmC＊,SmH＊の他にカイラルス
メクチツクＦ相、Ｉ相、Ｊ相、Ｇ相やＫ相で現われる強
誘電性液晶を用いることも可能である。
メクチツクＦ相、Ｉ相、Ｊ相、Ｇ相やＫ相で現われる強
誘電性液晶を用いることも可能である。
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。21aと21bは、In2O3、SnO2やITO（インジウム
−テイン−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22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（Ｐ⊥）14を有している。基板21aと21b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（Ｐ⊥）24は
すべて電界方向に向くよう、液晶分子23の配向方向を変
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
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３図示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（34a）又
は下向き（34b）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なる
電界Ea又はEbを所定時間付与すると、双極性モーメント
は電界Ea又Ebの電界ベクトルに対して上向き34a又は、
下向き34bと向きを変え、それに応じて液晶分子は第１
の安定状態33aかあるいは第２の安定状態33bの何れか一
方に配向する。
のである。21aと21bは、In2O3、SnO2やITO（インジウム
−テイン−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22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（Ｐ⊥）14を有している。基板21aと21b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（Ｐ⊥）24は
すべて電界方向に向くよう、液晶分子23の配向方向を変
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
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３図示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（34a）又
は下向き（34b）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なる
電界Ea又はEbを所定時間付与すると、双極性モーメント
は電界Ea又Ebの電界ベクトルに対して上向き34a又は、
下向き34bと向きを変え、それに応じて液晶分子は第１
の安定状態33aかあるいは第２の安定状態33b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２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33a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33b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
だけ薄い方が好ましく、一般的には、0.5μ〜20μ、特
に１μ〜５μが適している。
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２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33a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33b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
だけ薄い方が好ましく、一般的には、0.5μ〜20μ、特
に１μ〜５μが適している。
本発明の駆動法の好ましい具体例を以下の図により示
す。
す。
第４図は、走査電極群42と信号電極群43の間に双安定
性強誘電性液晶が挟まれたマトリクス画素構造を有する
代表的な強誘電性液晶セル41の模式図である。本発明は
多値またはアナログの階調表示に適用できるものである
が、説明を簡略化するために白、および１つの中間レベ
ル、および黒の３値を表示する場合を例にとって示す。
第４図に於て、クロスハツチングで示される画素Ａが
「黒」に、片ハツチングで示される画素Ｂが「灰」（中
間レベル）、その他の画素Ｃが「白」に対応するものと
する。
性強誘電性液晶が挟まれたマトリクス画素構造を有する
代表的な強誘電性液晶セル41の模式図である。本発明は
多値またはアナログの階調表示に適用できるものである
が、説明を簡略化するために白、および１つの中間レベ
ル、および黒の３値を表示する場合を例にとって示す。
第４図に於て、クロスハツチングで示される画素Ａが
「黒」に、片ハツチングで示される画素Ｂが「灰」（中
間レベル）、その他の画素Ｃが「白」に対応するものと
する。
第５図は１ライン毎に画像消去と書き込みを順次行な
う場合の具体的駆動波形の一例を示し、書き込み後の像
は第４図に対応する。
う場合の具体的駆動波形の一例を示し、書き込み後の像
は第４図に対応する。
第５図（ａ）に各走査電極SS，SNSおよび各信号電極I
S，IHS，INSに印加する電圧波形および、それぞれの走
査電極と信号電極に挟持される画素液晶に印加される電
圧を示す。ここで横軸は時間、縦軸は電圧を示す。
S，IHS，INSに印加する電圧波形および、それぞれの走
査電極と信号電極に挟持される画素液晶に印加される電
圧を示す。ここで横軸は時間、縦軸は電圧を示す。
ここでSSは画像情報を書きこむライン、すなわち選択
された走査電極に印加される駆動波形、SNSはそのとき
の画像情報を書き込まないライン、すなわち非選択の走
査電極に印加される駆動波形である。また、ISは前記選
択されたラインとの交差部との間に「黒」を書き込むた
めの駆動波形でIHSは中間レベル、またINSは「白」を書
き込むための駆動波形をそれぞれ示す。
された走査電極に印加される駆動波形、SNSはそのとき
の画像情報を書き込まないライン、すなわち非選択の走
査電極に印加される駆動波形である。また、ISは前記選
択されたラインとの交差部との間に「黒」を書き込むた
めの駆動波形でIHSは中間レベル、またINSは「白」を書
き込むための駆動波形をそれぞれ示す。
このとき画素を形成する液晶にそれぞれ印加される電
極は、IS−SS，IHS−SS，INS−SS，IS−SNS，IHS−
SNS，INS−SNSで示されるようになる。
極は、IS−SS，IHS−SS，INS−SS，IS−SNS，IHS−
SNS，INS−SNSで示されるようになる。
ここで、用いた双安定性強誘電液晶の反転閾値をVth
としたとき、反転閾値Vthと駆動電圧V0との間で｜±２V
0｜＜|Vth|＜｜±３V0｜となるように駆動電圧V0を選
ぶ。ここでは、通常の液晶セルに加える配向処理等によ
り、反転閾値Vthは側と側でその値が若干異なって
いる場合があるが、この場合は、各駆動波形において
側と側の駆動電位を若干補正する等の対応を採るもの
とし、ここでは説明の便宜上｜＋Vth|（側の反転閾
値）＝｜−Vth|（側の反転閾値）としておく。
としたとき、反転閾値Vthと駆動電圧V0との間で｜±２V
0｜＜|Vth|＜｜±３V0｜となるように駆動電圧V0を選
ぶ。ここでは、通常の液晶セルに加える配向処理等によ
り、反転閾値Vthは側と側でその値が若干異なって
いる場合があるが、この場合は、各駆動波形において
側と側の駆動電位を若干補正する等の対応を採るもの
とし、ここでは説明の便宜上｜＋Vth|（側の反転閾
値）＝｜−Vth|（側の反転閾値）としておく。
上記の様にした場合、各画素に印加される電圧が、そ
の絶対値で一例として２V0以下の場合は液晶分子の反転
は起こらず、また３V0以上の場合では、反転が起こり、
その絶対値が大きくなるにつれ、反転が強く起こる様に
なる。
の絶対値で一例として２V0以下の場合は液晶分子の反転
は起こらず、また３V0以上の場合では、反転が起こり、
その絶対値が大きくなるにつれ、反転が強く起こる様に
なる。
ここで各波形について説明する。
選択された走査電極に印加する走査選択信号、SSは１
ラインの書き込み期間内に４つの位相をもっており、そ
の第２番目の位相でライン消去を、第３番目の位相で信
号電極に印加される信号に応じた画素書き込みを行なわ
れ、そのために、それぞれ第２位相に２V0、第３位相
に２V0のパルス波形が印加されている。また第１番目
の位相、第４番目の位相は、ほぼ零（基準電位）の電位
が補助的に印加される。
ラインの書き込み期間内に４つの位相をもっており、そ
の第２番目の位相でライン消去を、第３番目の位相で信
号電極に印加される信号に応じた画素書き込みを行なわ
れ、そのために、それぞれ第２位相に２V0、第３位相
に２V0のパルス波形が印加されている。また第１番目
の位相、第４番目の位相は、ほぼ零（基準電位）の電位
が補助的に印加される。
一方、選択されない走査電極に印加される走査非選択
信号SNSは、基準電位（ここではOV）に固定される。
信号SNSは、基準電位（ここではOV）に固定される。
次に信号電極に印加される電位波形は、前記走査選択
信号の各位相とほぼ同期してその第２番目位相において
消去信号２V0が印加され、この位相において、各信号
電極と選択された走査電極SSとの間で４V0の電圧が印
加される事になり液晶の反転閾値−Vthを越えるため、
このラインすべてを消去側（白）に反転させる。次に、
第３位相においては、選択された走査電極SSと交差する
信号電極に、それぞれ階調に応じた電圧が印加される。
ここでこの時画素を「黒」にする電位として−２V0、中
間レベル（灰）にする電位として−V0、「白」のまま保
持する電位として零（基準電位）とする。このようにす
ると、第３位相において、このラインの画素に印加され
る電圧はそれぞれ＋４V0、＋３V0、＋２V0となり、それ
ぞれ「黒」、中間レベル「白」をそれぞれ画素に書き込
むことになる。
信号の各位相とほぼ同期してその第２番目位相において
消去信号２V0が印加され、この位相において、各信号
電極と選択された走査電極SSとの間で４V0の電圧が印
加される事になり液晶の反転閾値−Vthを越えるため、
このラインすべてを消去側（白）に反転させる。次に、
第３位相においては、選択された走査電極SSと交差する
信号電極に、それぞれ階調に応じた電圧が印加される。
ここでこの時画素を「黒」にする電位として−２V0、中
間レベル（灰）にする電位として−V0、「白」のまま保
持する電位として零（基準電位）とする。このようにす
ると、第３位相において、このラインの画素に印加され
る電圧はそれぞれ＋４V0、＋３V0、＋２V0となり、それ
ぞれ「黒」、中間レベル「白」をそれぞれ画素に書き込
むことになる。
次に、補助的に印加する第１位相、および第４位相に
ついて説明する。まず第４位相で選択された走査電極上
の画素に印加される電圧は、消去位相の電圧極性と同一
極性で閾値以下の−２V0が印加される。
ついて説明する。まず第４位相で選択された走査電極上
の画素に印加される電圧は、消去位相の電圧極性と同一
極性で閾値以下の−２V0が印加される。
また、第１位相としては、前記第２位相の画素におけ
る書き込み信号に応じた電圧を印加するこの電位は、第
３位相において画素に印加される電圧と同極性（走査非
選択信号を基準にして）または走査非選択信号と同一電
圧レベルである。この際、本発明では、表示画面でのち
らつきを解消する上で、選択された走査電極上の画素に
印加される各位相における電圧絶対値；第１位相におけ
る電圧絶対値｜V1｜、第２位相における電圧絶対値｜V2
｜、第３位相における電圧絶対値｜V3｜と第４位相にお
ける電圧絶対値｜V4|;が｜V1｜＋｜V3｜＝｜V2｜＋｜V4
｜の関係をもっていることが好ましい。
る書き込み信号に応じた電圧を印加するこの電位は、第
３位相において画素に印加される電圧と同極性（走査非
選択信号を基準にして）または走査非選択信号と同一電
圧レベルである。この際、本発明では、表示画面でのち
らつきを解消する上で、選択された走査電極上の画素に
印加される各位相における電圧絶対値；第１位相におけ
る電圧絶対値｜V1｜、第２位相における電圧絶対値｜V2
｜、第３位相における電圧絶対値｜V3｜と第４位相にお
ける電圧絶対値｜V4|;が｜V1｜＋｜V3｜＝｜V2｜＋｜V4
｜の関係をもっていることが好ましい。
さて、双安定性を有する状態での強誘電液晶の電界に
よるスイツチングのメカニズムは微視的には必ずしも明
らかではないが、一般に所定の安定状態に所定時間の強
い電界でスイツチングした後、全く電界が印加されない
状態に放置する場合には、ほぼ半永久的にその状態を保
つことは可能であるが、所定時間ではスイツチングしな
いような弱い電界（先に説明した例で言えば、Vth以下
の電圧に対応）であっても、逆極性の電界が長時間に渉
って印加される場合には、逆の安定状態へ再び配向状態
が反転してしまい、その結果正しい情報の表示や変調が
達成できない現象が生じ得る。当発明者等は、このよう
な弱電界の長時間印加による、配向状態の転移反転現象
（一種のクロストーク）の生じ易さが基板表面の材質、
粗さや液晶材料等によって影響を受ける事は認識した
が、定量的には未だ把みきっていない。ただ、ラビング
やSiO等の斜方蒸着等液晶分子の配向のための一軸性基
板処理を行うと、上記反転現象の生じ易さが増す傾向に
あることは確認した。特に、高い温度の時に低い温度の
場合に較べて、その傾向が強く現われることも確認し
た。
よるスイツチングのメカニズムは微視的には必ずしも明
らかではないが、一般に所定の安定状態に所定時間の強
い電界でスイツチングした後、全く電界が印加されない
状態に放置する場合には、ほぼ半永久的にその状態を保
つことは可能であるが、所定時間ではスイツチングしな
いような弱い電界（先に説明した例で言えば、Vth以下
の電圧に対応）であっても、逆極性の電界が長時間に渉
って印加される場合には、逆の安定状態へ再び配向状態
が反転してしまい、その結果正しい情報の表示や変調が
達成できない現象が生じ得る。当発明者等は、このよう
な弱電界の長時間印加による、配向状態の転移反転現象
（一種のクロストーク）の生じ易さが基板表面の材質、
粗さや液晶材料等によって影響を受ける事は認識した
が、定量的には未だ把みきっていない。ただ、ラビング
やSiO等の斜方蒸着等液晶分子の配向のための一軸性基
板処理を行うと、上記反転現象の生じ易さが増す傾向に
あることは確認した。特に、高い温度の時に低い温度の
場合に較べて、その傾向が強く現われることも確認し
た。
いずれにしても、正しい情報の表示や変調を達成する
ために一定方向の電界が長時間に渉って印加されること
は、避けるのが好ましい。
ために一定方向の電界が長時間に渉って印加されること
は、避けるのが好ましい。
本発明においては同極性の電圧が２位相以上、続いて
印加されない様にしたことで上記問題を解決することが
できる。
印加されない様にしたことで上記問題を解決することが
できる。
第６図は別の実施例を挙げる。
第６図は第５図の駆動波形に対して、選択された走査
電極に印加する第１位相の電圧値を変えたのみである。
したがって、前記の走査信号が選択されない位相が連続
する画素で生じるクロストークに対する効果、あるいは
階調表現の安定化に対する効果は、第５図例と全く同様
である。第６図において、新たに特徴づけられる点は、
選択された走査電極と信号電極間に印加される電圧のう
ち、ライン消去信号として印加される電圧位相すなわち
第２位相の前、すなわち第１位相において印加される電
圧が必ず閾値|Vth|以下の電圧絶対値となる様にしたこ
とである。この様にすることで、たとえば第５図（ａ）
の例のうちSS−IHS，SS−INSの場合に見られる現象、す
なわち、ライン消去前に閾値を超える書き込み信号が第
１位相に加わることにより、ライン消去前に当該ライン
に一旦「黒」あるいは中間レベルが書き込まれることに
よる画素のちらつきを防止したものである。
電極に印加する第１位相の電圧値を変えたのみである。
したがって、前記の走査信号が選択されない位相が連続
する画素で生じるクロストークに対する効果、あるいは
階調表現の安定化に対する効果は、第５図例と全く同様
である。第６図において、新たに特徴づけられる点は、
選択された走査電極と信号電極間に印加される電圧のう
ち、ライン消去信号として印加される電圧位相すなわち
第２位相の前、すなわち第１位相において印加される電
圧が必ず閾値|Vth|以下の電圧絶対値となる様にしたこ
とである。この様にすることで、たとえば第５図（ａ）
の例のうちSS−IHS，SS−INSの場合に見られる現象、す
なわち、ライン消去前に閾値を超える書き込み信号が第
１位相に加わることにより、ライン消去前に当該ライン
に一旦「黒」あるいは中間レベルが書き込まれることに
よる画素のちらつきを防止したものである。
なお、前述迄の説明においては、３値の画像について
説明したが、第５図、第６図において、信号電極に印加
される駆動波形のうち、第３位相における電位を−２V0
から零まれ、またこれに対応して第１位相における電位
を零から−２V0まで、多値に分割して、あるいはアナロ
グ的に値を選択して与えることにより、多階調あるいは
アナログ階調の画像が得られる。
説明したが、第５図、第６図において、信号電極に印加
される駆動波形のうち、第３位相における電位を−２V0
から零まれ、またこれに対応して第１位相における電位
を零から−２V0まで、多値に分割して、あるいはアナロ
グ的に値を選択して与えることにより、多階調あるいは
アナログ階調の画像が得られる。
第７図は前記第５図〜第６図に示した駆動波形によっ
て画素が形成されたマトリクスセルを示す。
て画素が形成されたマトリクスセルを示す。
ここでI1〜I5はITO等の透明導電膜により形成された
信号電極、またS0〜S5が接続された部分は、Al、Au等で
形成された低抵抗走査電極、またS0〜S5で挟まれた部分
はSnO2その他の透明な高抵抗膜（105〜108Ω／□）であ
る。
信号電極、またS0〜S5が接続された部分は、Al、Au等で
形成された低抵抗走査電極、またS0〜S5で挟まれた部分
はSnO2その他の透明な高抵抗膜（105〜108Ω／□）であ
る。
上記の構成で選択された走査電極に第５図あるいは第
６図で示した駆動波形を印加する。ここでS0は常に零
（基準）電位とした。該構成においては、選択された走
査電極と選択されない走査電極との間で画素書き込み時
においてほぼ２V0の電位勾配が形成さえる。すなわち、
たとえばS1に書き込みの時２V0の電圧が印加された場
合、S0およびS2までの中間点において電位V0となる。
６図で示した駆動波形を印加する。ここでS0は常に零
（基準）電位とした。該構成においては、選択された走
査電極と選択されない走査電極との間で画素書き込み時
においてほぼ２V0の電位勾配が形成さえる。すなわち、
たとえばS1に書き込みの時２V0の電圧が印加された場
合、S0およびS2までの中間点において電位V0となる。
これに対し、信号電極群に所定の信号電圧を印加した
場合、抵抗膜のおのおのの位置において液晶に印加され
る電圧が異なるため、該電圧が閾値を越えた部分のみ
「黒」が書き込まれることになる。第７図におては、各
走査電極を含む一点鎖線で囲まれた部分が１画素に相当
する。
場合、抵抗膜のおのおのの位置において液晶に印加され
る電圧が異なるため、該電圧が閾値を越えた部分のみ
「黒」が書き込まれることになる。第７図におては、各
走査電極を含む一点鎖線で囲まれた部分が１画素に相当
する。
この動作についてライン消去駆動法を用いてもう少し
詳しく説明する。走査電極S1が選択され、さらに各信号
電極に信号電圧が印加される場合、ラインで消去される
範囲あるいは「黒」が書き込まれる範囲は、S1より互い
にほぼ等距離にある一点鎖線A1−B1間で示される。すな
わち、この範囲内はすべて一旦「白」にされ、その後信
号電圧が「黒」の場合は、走査電極S1を中心としてこの
範囲内ほぼ全部が「黒」になり、また、中間レベルの場
合はその一部が「黒」になり、また「白」の場合は、そ
のまま白に保持される。次に、走査電極S2が選択された
場合にまず全面が「白」にされる範囲はA2−B2間とな
り、その後この範囲内で「黒」、中間レベル「白」が決
定される。したがって走査電極を順次選択していくこと
により、第７図に示される画像が形成される。
詳しく説明する。走査電極S1が選択され、さらに各信号
電極に信号電圧が印加される場合、ラインで消去される
範囲あるいは「黒」が書き込まれる範囲は、S1より互い
にほぼ等距離にある一点鎖線A1−B1間で示される。すな
わち、この範囲内はすべて一旦「白」にされ、その後信
号電圧が「黒」の場合は、走査電極S1を中心としてこの
範囲内ほぼ全部が「黒」になり、また、中間レベルの場
合はその一部が「黒」になり、また「白」の場合は、そ
のまま白に保持される。次に、走査電極S2が選択された
場合にまず全面が「白」にされる範囲はA2−B2間とな
り、その後この範囲内で「黒」、中間レベル「白」が決
定される。したがって走査電極を順次選択していくこと
により、第７図に示される画像が形成される。
一方、画素に印加される電圧の最大の絶対値を適宜選
ぶことにより第９図に示す様に各走査電極間の中心を隔
てて画素を分割することが出来る。これは選択された走
査電極と選択されない走査電極間で形成される電位勾配
の絶対値が第５図〜第６図に従って２V0とすると、｜閾
値｜よりほぼ｜V0｜大きい値を液晶にかかる最大電圧値
とすることにより達成される。すなわち、電位勾配の大
きさの約半分以上の大きさの電圧内で階調表現を行なえ
ば良いわけである、したがって、たとえば第５図〜第６
図例において最大値を｜±３V0｜〜｜±４V0｜の間にと
れば良い。この場合、１つの画素全部を「黒」にする電
圧値と「白」にする電圧値にズレがある場合があるが、
この時はその電圧値を適宜に異ならせることにより補正
することが出来る。
ぶことにより第９図に示す様に各走査電極間の中心を隔
てて画素を分割することが出来る。これは選択された走
査電極と選択されない走査電極間で形成される電位勾配
の絶対値が第５図〜第６図に従って２V0とすると、｜閾
値｜よりほぼ｜V0｜大きい値を液晶にかかる最大電圧値
とすることにより達成される。すなわち、電位勾配の大
きさの約半分以上の大きさの電圧内で階調表現を行なえ
ば良いわけである、したがって、たとえば第５図〜第６
図例において最大値を｜±３V0｜〜｜±４V0｜の間にと
れば良い。この場合、１つの画素全部を「黒」にする電
圧値と「白」にする電圧値にズレがある場合があるが、
この時はその電圧値を適宜に異ならせることにより補正
することが出来る。
またこのとき、必ずしも走査を走査線順次に行なわず
とも駆動できたとえば１ineおきに駆動することな
ど、その他可能となる。
とも駆動できたとえば１ineおきに駆動することな
ど、その他可能となる。
以上記述した本発明によれば、高密度の画素を有する
マトリクス光学変調素子においても、安定して階調表現
をも行なうことが出来るものである。
マトリクス光学変調素子においても、安定して階調表現
をも行なうことが出来るものである。
第１図は、強誘電性液晶の電圧印加時間に対する閾値電
圧の変化を示す特性図である。第２図および第３図は、
本発明で用いた強誘電性液晶素子の模式的な斜視図であ
る。第４図は、本発明で用いたマトリクス電極構造の平
面図である。第５図（ａ）と第６図（ａ）は駆動電圧波
形図で、第５図（ｂ）と第６図（ｂ）はその時系列波形
図である。第７図と第８図は、本発明で用いた階調を表
現したマトリクス電極構造の平面図である。
圧の変化を示す特性図である。第２図および第３図は、
本発明で用いた強誘電性液晶素子の模式的な斜視図であ
る。第４図は、本発明で用いたマトリクス電極構造の平
面図である。第５図（ａ）と第６図（ａ）は駆動電圧波
形図で、第５図（ｂ）と第６図（ｂ）はその時系列波形
図である。第７図と第８図は、本発明で用いた階調を表
現したマトリクス電極構造の平面図である。
Claims (7)
- 【請求項１】走査電極群と信号電極群とを有する一対の
基板間に光学変調物質を配した光学変調素子の駆動法に
おいて、 該走査電極群を連続的に順次走査選択するとともに、連
続する第１乃至第４の期間からなる走査選択期間に、表
示すべき情報に応じた信号電圧を該信号電極群に供給す
ることで、選択された走査電極上の画素を一旦所定の光
学状態に消去した後に、消去状態を保持するか或は変化
させるかの何れかにより、該画素の光学状態を定める工
程を含み、 該工程では、 該走査選択信号の最大パルス電圧の絶対値を所定の値２
V0とした時に、該信号電圧の絶対値を０乃至２V0の範囲
から選択し、 該第２の期間に第１極性の消去電圧を該画素に印加し、
該第３の期間に第２の極性の書込電圧を該画素に印加
し、該第１の期間に該消去電圧とは異なる極性の第１の
補助電圧を該画素に印加し、該第４の期間に該書込電圧
とは異なる極性の第２の補助電圧を該画素に印加して、 該第１乃至４の期間の各期間を単位期間とした時に、２
単位期間以上同じ極性の電圧が連続しない電圧波形を各
画素に印加することを特徴とする光学変調素子の駆動
法。 - 【請求項２】該光学変調物質はカイラルスメクティック
液晶である特許請求の範囲第１項に記載の光学変調素子
の駆動法。 - 【請求項３】該走査選択信号は該第１及び第３の期間が
共に同極性同電圧のパルスからなり、該第２及び第４の
期間が共に該パルスと逆極性で同電圧のパルスからなる
パルス列であり、 該信号電圧は該第２及び第４の期間が一定の電圧のパル
ス、該第３の期間が表示すべき情報に応じて変化する電
圧のパルス、該第１の期間が該第３の期間の電圧に応じ
て変化する電圧のパルスからなるパルス列である特許請
求の範囲第１項に記載の光学変調素子の駆動法。 - 【請求項４】該走査選択信号は、該第１の期間が基準電
圧、該第２及び第４の期間が共に同極性同電圧のパル
ス、該第３の期間が共に該パルスと逆極性の電圧のパル
スからなるパルス列であり、 該信号電圧は該第２及び第４の期間が一定の電圧のパル
ス、該第３の期間が表示すべき情報に応じて変化する電
圧のパルス、該第１の期間が該第３の期間の電圧に応じ
て変化する電圧のパルスからなるパルス列である特許請
求の範囲第１項に記載の光学変調素子の駆動法。 - 【請求項５】該表示すべき情報は階調情報に対応した多
値情報であり、該第１及び第３の期間の電圧は該階調情
報に応じて変化する特許請求の範囲第１項に記載の光学
変調素子の駆動法。 - 【請求項６】各画素は、印加電圧に応じて、走査電極と
信号電極との間に電位差勾配が生じる画素構造を持つ特
許請求の範囲第１項に記載の光学変調素子の駆動法。 - 【請求項７】該光学変調物質は、強誘電性液晶である特
許請求の範囲第１項に記載の光学変調素子の駆動法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61192588A JP2505761B2 (ja) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | 光学変調素子の駆動法 |
| US07/085,866 US4938574A (en) | 1986-08-18 | 1987-08-17 | Method and apparatus for driving ferroelectric liquid crystal optical modulation device for providing a gradiational display |
| DE8787111913T DE3784809T2 (de) | 1986-08-18 | 1987-08-17 | Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung einer optischen modulationsanordnung. |
| EP87111913A EP0256548B1 (en) | 1986-08-18 | 1987-08-17 | Method and apparatus for driving optical modulation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61192588A JP2505761B2 (ja) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | 光学変調素子の駆動法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6348531A JPS6348531A (ja) | 1988-03-01 |
| JP2505761B2 true JP2505761B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=16293776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61192588A Expired - Fee Related JP2505761B2 (ja) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | 光学変調素子の駆動法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2505761B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6152630A (ja) * | 1984-08-22 | 1986-03-15 | Hitachi Ltd | 液晶素子の駆動方法 |
| JPH0723939B2 (ja) * | 1984-10-15 | 1995-03-15 | セイコー電子工業株式会社 | スメクティック電気光学表示装置 |
-
1986
- 1986-08-18 JP JP61192588A patent/JP2505761B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6348531A (ja) | 1988-03-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |