JPH04311921A - 液晶電気光学素子の駆動方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は表示体、ライトバルブ等
の駆動方法に関し、詳しくは液晶物質を用いた表示体の
駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】強誘電性液晶の三状態間スイッチングは
、従来の表面安定化強誘電性液晶（ＳＳＦＬＣ）に見ら
れるいくつかの本質的問題点を解消する方法の一つとし
て期待され活発に研究が進められている。（　Ａ．Ｄ．
Ｌ．Ｃｈａｎｄａｎｉ　ｅｔ　ａｌ．：　Ｊｐｎ．　Ｊ
．　Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，　２７，　Ｌ７２９　（１
９８８）、Ａ．Ｄ．Ｌ．Ｃｈａｎｄａｎｉ　ｅｔ　ａｌ
．：Ｊｐｎ．　Ｊ．　Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．，　２８
，Ｌ１２６５　（１９８８）等参照。）三状態間スイッ
チングの主な特徴としては、 （１）電圧印加による反強誘電−強誘電相転移には、直
流電圧に対する急峻な閾値特性がある（図５）。

【０００３】（２）反強誘電−強誘電相転移は幅の広い
光学的ヒステリシスをともなうため、反強誘電相あるい
は強誘電相を選択した後にバイアス電圧を印加しておけ
ば、選択された状態を保持する事が出来る（図５）。

【０００４】（３）電場誘起強誘電相における二つの配
向状態を光学的に等価にする事が出来る。

【０００５】（４）液晶層内の電荷の偏りを防ぐ事が出
来るため、ＳＳＦＬＣにみられる様な電気光学特性の経
時変化が無い。

【０００６】等が挙げられる。これらの特性を用いれば
単純マトリクスにおいてデューティー比の制限なく時分
割駆動ができるというものである。現在までに知られて
いる駆動方法の例としては　Ｍ．　Ｙａｍａｗａｋｉ　
ｅｔ　ａｌ．：Ｄｉｇｅｓｔ　ｏｆ　Ｊａｐａｎ　Ｄｉ
ｓｐｌａｙ　’８９，　ｐ２６（１９８９）等がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の駆動方
法は以下に述べる様な二つの課題を持っている。

【０００８】一つは反強誘電相状態の安定性に関する課
題である。一般的には直流電圧に対して急峻な閾値特性
を持つと言われており、選択期間において反強誘電相状
態を選択した後に非選択期間で一方極性のバイアス電圧
を印加した場合、そのバイアス電圧の印加時間に関わら
ず反強誘電相状態が保持出来ると考えられている。しか
しながら、発明者らのより詳しい研究によればバイアス
電圧を印加し始めてから時間が経過するにしたがって反
強誘電相から強誘電相に徐々に転移していく現象が、い
くつかの液晶材料において観察された。この原因は、図
５に示されている様に低電圧領域に相転移前駆現象が起
こる事、更には閾値特性の急峻度が低い場合Ｖ（Ａ−Ｆ
）Ｓ−Ｖ（Ａ−Ｆ）ｔ　　が大きいため、マルチプレッ
クス駆動時にバイアス電圧に重畳されるデータ信号の振
幅が大きくなる事等が考えられる。このような現象は、
素子のデューティー比が高くなるにつれてコントラスト
比が低くなるという問題をもたらす。もう一つの課題は
、強誘電状態から反強誘電状態への緩和速度が逆方向の
スイッチングに於ける応答速度と比較して遅い事及び同
緩和速度に温度依存性が観られるという問題である。従
来の駆動方法によれば、使用する液晶材料の応答特性に
あわせて走査周波数を低く設定せざるを得ないため、画
面のスクロールやポインティングデバイスの移動がスム
ースに行えないという問題点が生じていた。

【０００９】本発明は上記課題を解決するためのもので
あり、その目的とするところは、三状態間スイッチング
の特徴を充分に生かしたマルチプレックス駆動方法を提
供するところにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶電気光学素
子の駆動方法は上記課題を解決するために、（１）走査
電極を有する基板と信号電極を有する基板の電極面を対
向させた基板間に強誘電相における二つの配向状態と反
強誘電相における一つの配向状態を示す液晶を挟持して
なる液晶素子の駆動方法に於て、選択期間には液晶分子
の配列方向を一つの安定状態に揃える為の第一の電圧パ
ルスを液晶層に印加する第一の期間、次に液晶分子の配
列方向を前記第一の期間における配向状態から他の配向
状態へ変化させるか否かを選択する為の第二の電圧パル
スとして、 ａ．選択する配向状態が反強誘電相ならば絶対値が閾値
以下の電圧パルス ｂ．選択する配向状態が強誘電相ならば絶対値が閾値よ
り大きい電圧パルス を前記液晶層に印加する第二の期間を設け、一方、非選
択期間には選択期間内第二の期間で選択された配列を維
持する為の電圧パルス群を前記液晶層に印加する第三の
期間、前記第二の期間で選択された状態が反強誘電相な
らばその状態を維持し、強誘電相ならば反強誘電相の安
定状態に緩和させる様な、絶対値が閾値以下である電圧
パルス群を前記液晶層に印加する第四の期間を有する事
を特徴とする。

【００１１】（２）走査電極と信号電極がマトリクス状
に配置された液晶表示素子の時分割駆動において、表示
情報に書換えの必要が生じた領域の走査電極のみに選択
波形を線順次印加し、他の走査電極には液晶分子の配向
状態を維持する為の電圧パルス群を印加する事を特徴と
する。

【００１２】（３）前記液晶層に印加する電圧波形が、
一定周期毎に極性を反転し印加電圧と時間の積の総和が
零となるよう設定された事を特徴とする。

【００１３】（４）前記液晶層に印加する電圧波形が、
選択期間と非選択期間から成る一走査期間において印加
電圧と時間の積の総和が零となるよう設定された事を特
徴とする。

【００１４】（５）上記非選択期間内の第三の期間と第
四の期間との時間的割合を、素子の環境温度に応じて変
化させる事を特徴とする。

【００１５】

【実施例】以下、具体的な実施例により本発明の詳細を
説明する。試料としては、透明電極上にポリイミド配向
膜を形成しラビング法による一軸性配向処理を施してギ
ャップ１．７μｍ　としたセルに液晶材料　４−（１−
ｍｅｔｈｙｌｈｅｐｔｙｌｏｘｙｃａｒｂｏｎｙｌ）ｐ
ｈｅｎｙｌ４’−ｏｃｔｙｌｏｘｙｂｉｐｈｅｎｙｌ−
４−ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ　（ＭＨＰＯＢＣ）を加熱
封入し環境温度を反強誘電性カイラルスメクティックＣ
相（ＳＣＡ＊相）の温度範囲に保持した物を用いた。素
子の構造は図４（ｂ）に示されるものである。

【００１６】（実施例１）図３に示す様な２ｎ本（ｎは
整数）の走査電極（Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃ２ｎ）から
成る表示素子を時分割駆動するにあたって、Ｃ２，Ｃ３
，Ｃ４　の走査電極エリアに情報書換えの必要が生じ、
他のエリアでは既に書き込まれた情報を維持する場合の
、走査電極Ｃ１〜Ｃ６へ印加される電圧波形とそのタイ
ミングを図１に表わす。図中ｔ１１，ｔ２１は走査電極
Ｃ２の選択期間であり、ｔ１２，ｔ１３及びｔ２２，ｔ
２３は非選択期間である。ｔ０１の直後にはＣ３の選択
期間、その直後にはＣ４の選択期間が設定されており、
これらによって３本の電極に選択波形を印加する。また
、ｔ１，ｔ２の時間毎に各走査電極に印加される電圧波
形は極性を反転し、液晶層に印加される電圧が交流化さ
れる様にする。他の電極には既に選択された表示状態を
維持するためのバイアス電圧が一定の周期で極性を反転
しながら印加される。図２には画素をスイッチングする
為の駆動電圧波形を示す。図中ａは選択期間における走
査電極波形、ｂ及びｅは信号電極波形、ｄは非選択期間
における走査電極波形であって、ｃとｆはそれぞれａと
ｂ、およびｄとｅの合成波形を表わす。

【００１７】同図中ｃの［ＯＦＦ］はＯＦＦ状態（反強
誘電相の配向状態）を選択する場合の電圧波形であって
、選択期間ｔ１１およびｔ２１に電圧絶対値｜Ｖ１−Ｖ
２｜（｜Ｖ１−Ｖ２｜＜｜Ｖ（Ａ−Ｆ）ｔ｜）のパルス
が印加されて画素はＯＦＦ状態となる。ｃの［ＯＮ］は
ＯＮ状態（強誘電相の配向状態）を選択する場合の電圧
波形であって、選択期間ｔ１１およびｔ２１に電圧絶対
値｜Ｖ１＋Ｖ２｜（｜Ｖ１＋Ｖ２｜＞｜Ｖ（Ａ−Ｆ）ｓ
｜）のパルスが印加されて画素はＯＮ状態になる。非選
択期間ｔ１２には図２ｆに示す様に電圧絶対値｜Ｖ３±
Ｖ２｜（｜Ｖ（Ｆ−Ａ）ｔ｜＜｜Ｖ３±Ｖ２｜＜｜Ｖ（
Ａ−Ｆ）ｔ｜）のパルス群が一定周期で極性を反転しな
がら印加されて前記選択期間で選択された状態を維持す
る。非選択期間の最後の期間ｔ１３では±Ｖ２（｜±Ｖ
２｜＜｜Ｖ（Ｆ−Ａ）ｓ｜）の電圧パルスが印加され、
画素は反強誘電相の配向状態になる。　　素子の温度を
９０℃に保持し、パルス幅８０μｓ、Ｖ１＝１８ｖ、Ｖ
２＝２．７ｖ、Ｖ３＝５ｖ　として上記駆動波形でＯＮ
／ＯＦＦしたところ、コントラスト比１：２５を得た。 １０００ラインの表示素子において１００ラインの表示
を書き換えるのに要する時間は１６ｍｓである。

【００１８】また、同様な電圧設定において、同素子の
温度を７０℃から１００℃まで変化させ、非選択期間内
の消去期間（図中　ｔ１３　）を７０℃で２５０μｓ、
１００℃で１７０μｓに設定してその間を連続的に変化
させたところ、上記で得られたものと同等な光学特性を
該温度範囲内で維持する事ができた。

【００１９】（実施例２）上記実施例１と同じ試料・電
圧・パルス幅設定において、本実施例では環境温度を１
０４℃とした。強誘電−反強誘電相転移の緩和時間は、
１５０μｓｅｃ　である。ここでは消去期間ｔ１２の長
さを０とした。この場合、選択期間の長さが１６０μｓ
ｅｃ　であったため、消去期間を設けなくても選択期間
内で強誘電相と反強誘電相いずれの状態も得ることがで
きる。

【００２０】このような条件で１／１０００デューティ
マルチプレックス駆動したところ、コントラスト比１：
３３を得た。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、三安
定状態間のスイッチング挙動を示す強誘電性液晶素子の
マルチプレックス駆動に於て、表示情報の書換えが必要
なエリアの走査電極のみに選択波形を印加することによ
って画面走査時間を短縮でき、表示のチラツキを抑え表
示品位を高める事ができる。しかも周囲の温度変化に影
響されずにフラットな電気光学特性を維持できるという
効果を有する。また、駆動電圧波形を交流化する事によ
って、印加電圧及び分極電場と時間の積の総和（時間平
均値）が零となって、液晶層内での電荷の偏りを防ぎ、
良好な電気光学特性（表示特性）を長期間にわたって安
定して得る事が出来る。本発明は高精細液晶表示装置や
ライトバルブ、空間光変調器などへの応用が可能である
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例１の駆動波形において隣接する任
意の走査電極に印加される電圧波形のタイミングを表わ
す図である。

【図２】本発明実施例１の駆動電圧波形を表わす図であ
る。

【図３】本発明が適用される素子のマトリクス状に配置
された画素を表わす図である。

【図４】本発明実施例に用いた素子の概略図である。

【図５】本発明実施例に用いた素子の電気光学特性を説
明する図である。

【符号の説明】

ａ，ｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　走査電極波
形ｂ，ｅ　　　　　　　　　　　　　　　　　信号電極
波形ｃ，ｆ　　　　　　　　　　　　　　　　　合成波
形ＯＡ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　反強誘
電相における光軸ＯＦ（＋）　　　　　　　　　　　　
　強誘電相（＋）における分子配向方向（光軸） ＯＦ（−）　　　　　　　　　　　　　強誘電相（−）
における分子配向方向（光軸）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　走査電極を有する基板と信号電極を有
   する基板の電極面を対向させた基板間に強誘電相におけ
   る二つの配向状態と反強誘電相における一つの配向状態
   を示す液晶を挟持してなる液晶素子の駆動方法に於て、
   選択期間には液晶分子の配列方向を一つの安定状態に揃
   える為の第一の電圧パルスを液晶層に印加する第一の期
   間、次に液晶分子の配列方向を前記第一の期間における
   配向状態から他の配向状態へ変化させるか否かを選択す
   る為の第二の電圧パルスとして、 ａ．選択する配向状態が反強誘電相ならば絶対値が閾値
   以下の電圧パルス ｂ．選択する配向状態が強誘電相ならば絶対値が閾値よ
   り大きい電圧パルス を前記液晶層に印加する第二の期間を設け、一方、非選
   択期間には選択期間内第二の期間で選択された配列を維
   持する為の電圧パルス群を前記液晶層に印加する第三の
   期間、前記第二の期間で選択された状態が反強誘電相な
   らばその状態を維持し、強誘電相ならば反強誘電相の安
   定状態に緩和させる様な、絶対値が閾値以下である電圧
   パルス群を前記液晶層に印加する第四の期間を有する事
   を特徴とする液晶電気光学素子の駆動方法。
2. 【請求項２】　　走査電極と信号電極がマトリクス状に
   配置された液晶表示素子の時分割駆動において、表示情
   報に書換えの必要が生じた領域の走査電極のみに選択波
   形を線順次印加し、他の走査電極には液晶分子の配向状
   態を維持する為の電圧パルス群を印加する事を特徴とす
   る請求項１記載の液晶電気光学素子の駆動方法。
3. 【請求項３】　　前記液晶層に印加する電圧波形が、一
   定周期毎に極性を反転し印加電圧と時間の積の総和が零
   となるよう設定された事を特徴とする請求項１記載の液
   晶電気光学素子の駆動方法。
4. 【請求項４】　　前記液晶層に印加する電圧波形が、選
   択期間と非選択期間から成る一走査期間において印加電
   圧と時間の積の総和が零となるよう設定された事を特徴
   とする請求項１記載の液晶電気光学素子の駆動方法。
5. 【請求項５】　　上記非選択期間内の第三の期間と第四
   の期間との時間的割合を、素子の環境温度に応じて変化
   させる事を特徴とする請求項１記載の液晶電気光学素子
   の駆動方法。