JPS63118130A - 液晶装置 - Google Patents

液晶装置

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JPS63118130A
JPS63118130A JP26435686A JP26435686A JPS63118130A JP S63118130 A JPS63118130 A JP S63118130A JP 26435686 A JP26435686 A JP 26435686A JP 26435686 A JP26435686 A JP 26435686A JP S63118130 A JPS63118130 A JP S63118130A
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Shinjiro Okada
伸二郎 岡田
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶装置に関し、特に強誘電性液晶を用いた
液晶装置に関する。
(従来技術の説明) 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、殆んどが、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、シャット(
M、5chadt)及びW、ヘフリヒ(W、He1fr
ich)共著になる”ボルテージ・ディペンダント・オ
プティカル・アクティビティ−・オブ・ア・ツィステッ
ド・ネマチック・リキッド・クリスタル″ (Volt
age  Dependent  0ptical  
Activity  ofa  Twisted  N
ematic  Liquid  Crystal”)
に示されたTN (twisted  nematic
)型液晶であった。
近年は、在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(C1ark)及びラガ
ーウオール(Lagerwall)の両者により特開昭
56−107216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。
(発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、表示画素数が極めて多(、しかも高速駆
動が求められる時には、問題を生じる。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
hlとし、第2の安定状態を与えるための閾値電圧を+
 V th2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
に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7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7図は、強誘電性液晶としてDOBAMBC(図中の
72)とHOBACPC(図中の71)を用いた時のス
イッチングに要する閾値電圧(v th)の印加時間依
存性をプロットしたものである。
第7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、ざ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、例えばある画素に走査時において明状態にスイッチ
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。
従って、強誘電性液晶素子にマルチプレクシング駆動を
適用した際には、非選択時の画素には書込み時とは逆極
性の低電圧が長時間印加され続ける場合が生じ、これが
クロストークの原因となうていた。
画素に交流電圧が印加される様に書込み信号と補助信号
を加えた波形の信号をデータ線に印加することを提案し
ている。
上述した挿通らの方法によフて、クロストークの問題点
は、解消することができたが、書込み時のパルス(パル
ス巾:Δt)と書込み直後の非選択時のパルス(パルス
巾:Δt)が連続して同一極性の時は、画素には少なく
とも2Δtの時間に亘って同一極性パルスが印加され続
けることになり、これが表示パネルとした時に生じてい
た画面のちらつき(表示面が周期的に明るく又は暗くな
る現象)の原因となっていた。
そこで本発明の目的は、前述したような従来の光学変調
素子、特に液晶表示素子或は液晶光シャッターにおける
問題点を解決した新規な駆動法を用いた液晶装置を提供
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
、交差した走査線とデータ線との間に強誘電性液晶を配
置した液晶素子と、走査線を順次選択する手段と、n番
目の走査線に印加する走査選択信号と同期させて、デー
タ線に選択されていない走査線の電位を基準にして互い
に逆極性の関係にあるn番目の第1の書込み信号W(n
1)と第2の書込み信号Wn′を選択的に印加する手段
と、n+1番目の走査線に印加する走査選択信号と同期
させて、データ線に、選択されていない走査線の電位を
基準にして互いに逆極性の関係にあるn+1番目の第1
の書込み信号W n’+1と第2の書込み信号W。2+
1を選択的に印加する手段(但し、n番目の第1の書込
み信号Wn′こn+1番目の第1の書込み信号W(n1
)゜1並びにn番目の第2の書込み信号Wn2とn+1
番目の第2の書込み信号Wn′ゆ、が選択されていない
走査線の電位を基準にして同一極性である)と、n番目
の第1の書込み信号W(n1)及び第2の書込み信号1
2nを有するn番目の書込み信号Wnとn+1番目の第
1の書込み信号wn’。、及び第2の書込み信号W n
’++を有するn+1番目の書込み信号W n+ 1 
とを比較する手段と、n番目の書込み信号W。とn+1
番目の書込み信号W 、、の間に補助信号を印加する手
段とを有する液晶装置に特徴を有している。
本明細書に記載の「書込み信号」は走査線を順次アドレ
スするアドレス期間内で、画素の書込み状態を決定づけ
る(画素を白か黒のうち何れか一方の状態に決定づける
)位相でデータ線から印加する情報信号のことであり、
又「補助信号」とはアドレス期間内で画素の書込み状態
を決定づけない位相で、データ線から印加する電圧のこ
とである。
又、本明細書に記載の走査線とデータ線に印加する電圧
の「極性」は、選択されていない走査線の電位を基準と
している。
〔実施例〕
第8図は、本発明で用いた強誘電性液晶セル81の平面
図で、この強誘電性液晶セル81にはデータ線83(1
+、  2+・・・)と走査線82(S+ 、S2 、
・・・)とが交差させて配線されている。又、84は走
査回路、85は走査側駆動電圧発生回路、86イ3号側
駆動電圧発生回路、87はラインメモリ、88はシフト
レジスタを表わしている。
第1図は、本発明の第1の駆動例である。
図中、St、Sz、Ssは走査線S、、S、。
S3に印加する電圧波形を表わしており、走査線Sl 
、St + s、には順次走査選択信号S、が印加され
る。I1と12は、データ線I、とI2に印加する電圧
波形を表わし、データ線!1には白−白一黒一白−・・
・の情報信号が連続的に印加され、又データ線I2には
白−黒一黒一黒−・・・の情報信号が連続的に印加され
ている。又、(rl−8,)は走査線S、とデータ線■
1との交差部(画素)に印加される電圧波形で、(12
−St)は走査線S、とデータ線I2との交差部(画素
)に印加される電圧波形である。
第1図に示す駆動例では、消去ステップT、で強誘電性
液晶セル61の全部又は一部の画素に強誘電性液晶の閾
値電圧を越えた電圧3voが印加され、画素は強誘電性
液晶の第1の安定状態に基づく第1の光学状態(例えば
“白”とする)にリセットされる。続く、書込みステッ
プT2で走査線SL+S2.S3に順次走査選択信号S
を印加し、この走査選択信号S5に同期させて、データ
)!It、Izに情報信号を印加することによって、第
6図に示す表示を得ることができる。
データ線IM(MUM番目のデータ線で、Mは1.2,
3.・・・の整数)に印加する情報信号は、n番目(n
=1.2,3.・・・の整数)の書込み信号W。とこれ
に続くn+1番目の書込み信号W 11.、とを比較す
ることによって、書込み信号WnとWnや1との間に印
加する補助信号Knの電圧を決める。第1図中のデータ
線11とI2に印加する情報信号のうち、斜線部のW 
、j +、Is、 ) 3.、・、 n  (添字Wは
白書込み信号、Bは黒書込み信号を表わす)が書込み信
号で、K 1.2.3.・・・7が補助信号である。こ
の際、n番目の白書込み信号wnw(+vo)とn+1
番目の白書込み信号Wn’*、(+Vo)との間に印加
する補助信号K。は、n番目の白書込み信号W(n1)
と逆極性の電圧−■。となり、n番目の黒書込み信号w
n’(−vo)とn+1番目の黒書込み信号W−や+(
Va)との間に印加する補助信号Knは、n番目の黒書
込み信号Wn″と逆極性の電圧+V0となる。さらに、
n番目が白書込み信号Wnw(又は黒書込み信号W 、
 B )で、これに続くn+1番目が黒書込み信号W、
、1(又は白書込み信号wn’)の場合では、補助信号
Knとして電圧0が印加される。このため、本発明では
、選択時と、選択直後の非選択時で、同一極性パルスが
連続した2Δt (2Tbパルスという)の時間を生じ
ることがなく、しかも非選択時の画素に印加される電圧
の平均値を実質的に0とすることができる。又本発明は
前述した2Tbパルスの解消によって表示画面でのちら
つきを防止することができた。
コノ際、電圧v0は+3VOl>Ivthl>lv、l
の関係を満たす電圧値に設定される( vthは強誘電
性液晶の閾値電圧である)。
又、第1図中の位相1.はパルス巾Δtをもつ書込み信
号W。を印加する位相に相当し、位相t2は補助信号K
。を印加する位相に相当している。この際の補助信号K
nの印加時間も、やはりΔtに設定するのが好ましい。
第2図に示す駆動例は、補助信号として、電圧O1正極
性と負極性パルスが交互に3つ有する交流電圧と、これ
と逆相の交流電圧からなる3種の電圧を用いた他は、第
1図に示す駆動例と全く同様にしたものである。又、本
発明では、正極性と負極性パルスを交互に3つもの交流
に限らず、奇数個もつ交流電圧を用いることかできる。
第3図は、本発明の別の好ましい駆動例を表わしている
。第3図に示す駆動例では、位相t1で選択された走査
線上の画素の全部又は一部に一様に電圧3■。の消去パ
ルスが印加されることによって、これらの画素は前の書
込み状態を一様にリセットすることができ、続く書込み
位相に相当する位相t2で、先にリセットされた画素に
データ線から黒書込み信号wn’(vo)と白書込み信
号W。’(+vo)が選択的に印加される。続く補助信
号に、を位相t3で前述の第1図と第2図で説明した方
法と同様の方法で印加する。
第4図は、本発明の他の好ましい駆動例を表わしている
。第4図に示す駆動例では、位相1.が選択された走査
線上の画素の全部又は一部に一様に電圧−3■。の消去
パルスが印加されることによって、これらの画素は前の
書込み状態を一様にリセットすることができる。位相t
3が書込み位相に相当し、この位相t3でデータ線から
黒書込み信号WnB(VO)と白書込み信号Wr1w(
−V。)が選択的に印加され、位相t2が補助信号K。
を印加する位相に相当している。この補助信号に、lは
第1図で説明した方法と同様の方法で印加される。
次に、駆動回路のブロック図を第5図に示す。
第5図を第6図に示すタイムチャートと共に説明すると
、t=1のタイミングで、シフトレジスタ(S/R)に
1ライン目の情報が転送され、t=2のタイミングで、
シフトレジスタS/Rの内容が、ラインメモリーIに穆
される。t=3のタイミングで、う不ンメモリIの情報
はラインメモリ11に移されると同時に、ラインメモリ
ーとラインメモリーI!の情報をコンパレータ51で比
較して、その結果をラインメモリIIIに移す。
そのラインメモリ!■とラインメモリIIIの情報をド
ライブモード・プロセッサー52でミキシングして、ラ
インデコーダー53で、1bit信号を各々、2bit
sに変換して、レベルコンバーター54及び、アナログ
スイッチ部55で、出力波形を製造する。
t=3で、t=1のときのシフトレジスターの内容が出
力され以下順次出力されて行く。
第5図中において、CK、とCK2はクロック、LAT
Hはラッチ信号入力、INは情報データのシフトレジス
タS/Rへの入力%”001VSS+ とV s1+2
はアナログスイッチ駆動のために必要な電圧供給源、V
、、V、とV2は、出力レベル電圧である。
本発明の液晶装置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。
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・ルーチル゛’(”Le  Journ
alde  physiove  1etter”)3
6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  (rFerroel
ectric  Liquid  Crystals」
):”アプライド・フィジックス・レターズ′°(“A
pplied  PhysicsLetters”)3
6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  (rsubm
icr。
5econd  B15table  Electro
optic  Switching  in  Liq
uid  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S主誘電性液晶
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(DOBAMB
C)、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4−8−(2−メチル)−ブチルレゾルシリチン−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本、SmH本の他にカイラ
ルスメクチックF相、■相、J相。
G相やに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、In、O,。
SnO,やITO(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N92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
一定の闇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充分に薄くした場合(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、はどけ、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1
04a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
安定状態103b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じて用いるこ
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103
a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!!p、Eaが一定の闇値を越えない限り、
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。
(発明の効果) 以上のように前後の情報信号を比較して、補助信号を決
定することにより、非選択ラインにかかる、非選択信号
の影響を最小限に抑えることができ、かつ表示画面でち
らつきを生じない非常に優れた表示8買を実現すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図及び第4図は、本発明で用いた
駆動波形を時系で表わしたタイミングチャート図である
。第5図は、本発明で用いた情報信号出力までのシーケ
ンスを表わした説明図で、第6図はその時のタイミング
チャート図である。 第7図は強誘電性液晶の閾値電圧の印加時間依存性を表
わした特性図である。第8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9図と第10図は、本発明で用いた強誘電性液晶素子
の模式的斜視図である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)交差した走査線とデータ線との間に強誘電性液晶
    を配置した液晶素子と、走査線を順次選択する手段と、
    n番目の走査線に印加する走査選択信号と同期させて、
    データ線に、選択されていない走査線の電位を基準にし
    て互いに逆極性の関係にあるn番目の第1の書込み信号
    W_(n^1)と第2の書込み信号W_(n^2)を選
    択的に印加する手段と、n+1番目の走査線に印加する
    走査選択信号と同期させて、データ線に、選択されてい
    ない走査線の電位を基準にして互いに逆極性の関係にあ
    るn+1番目の第1の書込み信号W_(n^1)_+_
    1と第2の書込み信号W_(n^2)_+_1を選択的
    に印加する手段(但し、n番目の第1の書込み信号W_
    (n^1)とn+1番目の第1の書込み信号W_(n^
    1)_+_1並びにn番目の第2の書込み信号W_(n
    ^2)とn+1番目の第2の書込み信号W_(n^2)
    _+_1が選択されていない走査線の電位を基準にして
    同一極性である)と、n番目の第1の書込み信号W_(
    n^1)及び第2の書込み信号W_(n^2)を有する
    n番目の書込み信号W_nとn+1番目の第1の書込み
    信号W_(n^1)_+_1及び第2の書込み信号W_
    (n^2)_+_1を有するn+1番目の書込み信号W
    _n_+_1とを比較する手段と、n番目の書込み信号
    W_nとn+1番目の書込み信号W_n_+_1の間に
    補助信号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n番目の第1の書込み信号W_(n^1)と
    補助信号が選択されていない走査線の電位を基準にして
    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。
  3. (3)前記n番目の第2の書込み信号W_(n^2)と
    補助信号が選択されていない走査線の電位を基準にして
    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)前記n番目の第1の書込み信号W_(n^1)及
    び第2の書込み信号W_(n^2)と補助信号が選択さ
    れてい、ない走査線の電位を基準にして互いに逆極性と
    なっている特許請求の範囲第1項記載の液晶装置。
  5. (5)前記補助信号が選択されていない走査線の電位を
    基準にした正極性と負極性パルスを交互に奇数個有し、
    前記n番目の第1の書込み信号W_(n^1)又はn番
    目の第2の書込み信号W_(n^2)が、選択されてい
    ない走査線の電位を基準にして補助信号の第1番目のパ
    ルスと逆極性となつている特許請求の範囲第1項記載の
    液晶装置。
  6. (6)前記n番目の第1の書込み信号W_(n^1)と
    n+1番目の第2の書込み信号W_(n^2)_+_1
    との間に印加する補助信号が選択されていない走査線の
    電位を基準にして0ボルトである特許請求の範囲第1項
    記載の液晶装置。
  7. (7)前記強誘性液晶がカイラルスメクチツク液晶であ
    る特許請求の範囲第1項記載の液晶装置。
  8. (8)前記カイラルスメクチツク液晶の膜厚がカイラル
    スメクチツク液晶のらせん構造を解消するのに十分に薄
    い膜厚に設定されている特許請求の範囲第7項記載の液
    晶装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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