JP2000292774A - 液晶素子の駆動方法 - Google Patents

液晶素子の駆動方法

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JP2000292774A
JP2000292774A JP9945199A JP9945199A JP2000292774A JP 2000292774 A JP2000292774 A JP 2000292774A JP 9945199 A JP9945199 A JP 9945199A JP 9945199 A JP9945199 A JP 9945199A JP 2000292774 A JP2000292774 A JP 2000292774A
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liquid crystal
voltage
electrode
reset
driving
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JP9945199A
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English (en)
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Koji Noguchi
幸治 野口
Koichi Sato
公一 佐藤
Yukio Haniyu
由紀夫 羽生
Tsuneki Nukanobu
恒樹 糠信
Mineto Yagyu
峰人 柳生
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 残像やコントラスト低下に伴う画質の悪化を
防止する。 【解決手段】 液晶2に印加する書き込み電圧VD とリ
セット電圧VR との関係が、 VR =−(VD +ΔV) となり、ΔVの値を前記VR や前記VD の値と関係な
く、しかも画素の別を問わず一定となるようにした。し
たがって、同一画像を長時間表示した後に画像を切り換
える場合、前記ΔVによる影響は各画素について均一で
あって残像としての影響を与えることはなく、画質が悪
くなることもない。また、書き込み電圧VDが小さくて
もリセット電圧VR はΔVだけは少なくとも補償される
こととなり、リセット不良に伴うコントラスト低下の問
題も解消される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶を用いた液晶
素子の駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、種々の情報を表示するディス
プレイとしてCRTが知られているが、このCRTは、
動画出力を行うTVやVTRに、あるいはパソコンのモ
ニター等に広く用いられている。
【0003】しかしながら、このCRTは、種々の問
題、すなわち、 * その特性上静止画像に対しては、フリッカや解像度
不足による走査縞などが視認性を低下させたり、焼きつ
きによる蛍光灯の劣化が起ったりするという問題や、 * CRTの発生する電磁波が人体に悪影響を与え、V
DT作業者の健康を害する恐れがあるという問題や、 * その構造上、画面後方にスペースを必要とするた
め、オフィスや家庭の省スペース化を阻害しているとい
う問題、があり、このようなCRTの問題を解決するも
のとして種々のタイプの液晶素子が開発されている。 * 例えば、ツイステッド・ネマチック(twiste
d nematic;TN)液晶を用いたものが知られ
ており、それは、エム・シャット(M.Schadt)
とダブリュー・ヘルフリッヒ(W.Helfrich)
著の“アプライド・フィジックス・レターズ(Appl
ied PhysicsLetters)、第18巻、
第4号(1971年2月15日発行)、第127頁〜1
28頁”において示されている。
【0004】近年、このような液晶を用いた液晶素子と
して、アクティブマトリクス型のものの開発が行われて
おり、急速な生産技術の進歩によって10〜12インチ
クラスのディスプレイが歩留り良く製造されている。か
かる液晶素子は、一つ一つの画素にトランジスタ(TF
T)を備えており、クロストーク等の問題が解決される
反面、液晶の応答速度が遅くて動画の画質が劣り、視野
角が狭いという問題がある。 * これに対して、強誘電性液晶分子(強誘電性を示す
液晶分子)の屈折率異方性を利用して偏光素子との組み
合わせにより透過光線を制御する型の表示素子が、クラ
ーク(Clark)およびラガーウオル(Lagerw
all)により提案されている(特開昭56−1072
16号公報、米国特許第4367924号明細書等)。
この強誘電性液晶は、一般に特定の温度域において、カ
イラルスメクチックC相(SmC*)またはH相(Sm
H*)を有し、この状態において、加えられる電界に応
答して第1の光学的安定状態と第2の光学的安定状態の
いずれかを取り、かつ電界の印加のないときはその状態
を維持する性質(すなわち、双安定性メモリー性)を有
し、その上、自発分極により反転スイッチングを行うた
め、非常に速い応答速度を示す。更に視覚特性も優れて
いることから、特に、高速、高精細、大画面の表示素子
あるいはライトバルブとして適していると考えられる。 * また、最近では、チャンダニ、竹添らによって、反
強誘電性を示す液晶(以下、“反強誘電性液晶”とす
る)を利用した液晶素子も提案されている(Japan
ese Journal of Applied Ph
ysics 第27巻、1988年L729頁)。この
反強誘電性液晶は、強誘電性液晶と同様に、液晶分子の
屈折率異方性と自発分極を利用して表示素子を構成する
ものである。また、この反強誘電性液晶は、一般に特定
の温度域において、カイラルスメクチックCA相(Sm
CA*)を有し、この状態において無電界時には平均的
な光学安定状態はスメクチック層法線方向になるが、電
界印加によって平均的な光学安定状態が層法線方向から
傾き、結局3つの安定状態を有するものである。そし
て、この反強誘電性液晶を利用した液晶素子は、上述の
ように自発分極を利用してスイッチングを行うものであ
ることから、非常に速い応答速度を示し、高速の表示素
子、あるいはライトバルブとして期待されている。 * そして、この反強誘電液晶材料については、ヒステ
リシスが小さく、階調表示に有利な特性を有するV字型
応答特性のものが最近発見された(たとえば、ジャパニ
ーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス
(Japanese Journal of Appl
ied Physics)第36巻、1997年、35
86頁)。そして、このタイプの液晶をアクティブマト
リクス型の液晶素子に用い、高速のディスプレイを実現
しようという提案もされている(特開平9−50049
号公報)。しかし、これらのタイプの液晶を駆動するに
は、現状のところ非常に大きな電荷が必要であり、実現
するに際して大きな障壁となっている。
【0005】これに対して、上述した強誘電性液晶をア
クティブマトリクス型の液晶素子で駆動する場合にはそ
のような問題はなくて高速駆動が可能である。
【0006】ところで、上述したアクティブマトリクス
型の液晶素子は、図8に示すようにTFT5を画素毎に
備えており、例えば図9に示す方法によって駆動され
る。
【0007】ここで、図8は、従来の液晶素子の回路構
成の一例を示す回路図であり、図9は、従来の液晶素子
の駆動方法の一例を示すタイミングチャート図である。
なお、図9(a) は、TFT5のゲート電極5aに印加さ
れるゲート電圧Vg のタイミングを示す図であり、(b)
は、ソース電極5bに印加される電圧とそのタイミング
を示す図であり、(c) は液晶2に印加される電圧を示す
図であり、(d) は液晶の光学応答を示す図である。
【0008】かかる液晶素子において、 * TFT5のゲート電極5aにゲート電圧Vg を印加
する(図9(a) 参照)と共にTFT5のソース電極5b
に例えば−10Vの一定のリセット電圧VR を印加する
(同図(b) 参照)と、液晶容量LC にはリセット電圧V
R が保持されて液晶2のリセットが行われ(同図(c)
(d) 参照)、 * TFT5のゲート電極5aにゲート電圧Vg を印加
する(同図(a) 参照)と共にTFT5のソース電極5b
に書き込み電圧VD を印加する(同図(b)参照)と、液
晶容量LC には書き込み電圧VD が保持されて書き込み
が行われる(同図(c) (d) 参照)、ようになっている。
なお、書き込み電圧VD は、表示階調に応じたものとな
るように可変制御されるようになっており、書き込み電
圧VD とリセット電圧VR とは互いに逆極性に設定され
ている。また、同図(d) にて3本の線を描いているが、
これは、液晶2の光学応答のレベルが書き込み電圧VD
に応じて変化する様子を示すものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図9に示す
駆動方法の場合、各画素の液晶2には、同図(c) に示す
ように、1フレーム期間F0 においてリセット電圧VR
と書き込み電圧VD とが順に一定期間ずつ印加されるこ
ととなるが、リセット電圧VR の大きさは一定であるの
に対し書き込み電圧VD の大きさは表示階調に応じて変
更されるものであるため、それらの積分値が必ずしも等
しくならず、液晶2には直流成分(以下、“DC成分”
とする)が印加されることとなる。
【0010】一方、表示階調は画素毎に異なるのが通常
であるため、書き込み電圧VD も画素毎に異なり、その
結果、上記DC成分の値も画素毎に異なったものとなる
(例えば、リセット電圧VR が印加されている期間と書
き込み電圧VD が印加されている期間とが等しく、リセ
ット電圧VR が−10Vであって書き込み電圧VD が+
7Vの画素では、上記DC成分はそれらの平均値(−1
0V+7V)/2=−1.5Vとなり、リセット電圧V
R が−10Vであって書き込み電圧VD が+6Vの画素
では上記DC成分は(−10V+6V)/2=−2Vと
なってDC成分の値が画素毎に異なる)。このため、同
一画像を長時間表示した後に画像を切り換えようとして
も、各画素にはDC成分(該DC成分は、上述のように
画素毎に異なるが、各画素においては時間的に変化しな
いものである)が印加されていたため、該DC成分の影
響が新たな画像に残像として残ってしまい、画質が悪く
なるという問題があった。
【0011】このような問題を解決する方法としては、
図10及び図11に示す方法がある。ここで、図10
は、従来の液晶素子の回路構成の他の例を示す回路図で
あり、図11は、従来の液晶素子の駆動方法の他の例を
示すタイミングチャート図である。なお、図11(a)
は、TFT5のゲート電極5aに印加されるゲート電圧
g のタイミングを示す図であり、(b) は、ソース電極
5bに印加される電圧とそのタイミングを示す図であ
り、(c) は液晶2に印加される電圧を示す図であり、
(d) は共通電極3の電位を示す図である。
【0012】この方法では、画像の書き込みに際して
は、上述と同様の方法によりTFT5のゲート電極5a
にゲート電圧Vg を印加すると共にTFT5のソース電
極5bに書き込み電圧VD を印加するが、画像のリセッ
トに際しては、リセット電圧VR を一定とするのではな
く、直前の書き込み電圧VD に一致するように可変制御
するようになっている(図11(a) (b) 参照)。かかる
方法によれば、書き込み電圧VD とリセット電圧VR
が逆極性であって大きさが全く等しいので上述のような
DC成分は生じず(同図(c) 参照)、残像発生に伴う画
質の悪化という問題を回避できるが、反面、書き込み電
圧VD が小さければリセット電圧VR も小さくなって十
分なリセットができず、コントラストが悪くなるという
問題が生ずる。
【0013】そこで、本発明は、残像発生に伴う画質の
悪化を防止した液晶素子の駆動方法を提供することを目
的とするものである。
【0014】また、本発明は、リセット不良に伴うコン
トラストの悪化を防止した液晶素子の駆動方法を提供す
ることを目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は上記事情を考慮
してなされたものであり、所定間隙を開けた状態に配置
された一対の基板と、これら一対の基板の間に配置され
た液晶と、複数の画素を構成すると共に該液晶を挟み込
むように配置された第1電極及び第2電極と、該第2電
極に接続されて各画素毎に配置された複数のスイッチン
グ素子と、該スイッチング素子のゲートに接続された第
3電極と、該スイッチング素子のソースに接続された第
4電極と、を備えた液晶素子であって、前記第3電極へ
のゲート電圧の印加に基づき前記スイッチング素子をオ
ンして前記第4電極と前記第2電極とを同電位にし書き
込み電圧やリセット電圧を前記液晶に印加する液晶素子
の駆動方法において、前記書き込み電圧をVD とし前記
リセット電圧をVR とした場合におけるそれらの電圧の
関係が、 VR =−(VD +ΔV) を満足し、前記ΔVの値は、前記VR や前記VD の値と
関係なく画素の別を問わず一定とされ、かつ、ΔVとV
D とは同じ符号である、ことを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図1乃至図6を参照して、
本発明の実施の形態について説明する。
【0017】本実施の形態にて駆動される液晶素子P
は、図1及び図2に示すように、所定間隙を開けた状態
に配置された一対の基板1a,1bと、これら一対の基
板1a,1bの間に配置された液晶2と、複数の画素を
構成すると共に該液晶2を挟み込むように配置された第
1電極3及び第2電極4と、該第2電極4に接続されて
各画素毎に配置された複数のスイッチング素子5と、該
スイッチング素子5のゲートに接続された第3電極G
1 ,G2 ,…と、該スイッチング素子5のソースに接続
された第4電極S1 ,S2 ,…と、を備えたアクティブ
マトリクス型である。
【0018】次に、本実施の形態に係る液晶素子Pの駆
動方法について説明する。
【0019】本実施の形態においては、例えば図3に示
すように、前記第3電極G1 ,G2,…へゲート電圧Vg
を印加することによって前記スイッチング素子5をオ
ンし、それによって前記第4電極S1 ,S2 ,…と前記
第2電極4とを同電位にし、前記液晶2に書き込み電圧
やリセット電圧を印加して駆動するようになっている。
【0020】本明細書においては、書き込み電圧VD
は、画像表示を行うために液晶2に印加される電圧(す
なわち、第1電極3と第2電極4との間に印加される電
圧)を意味し、リセット電圧VR とは、画像のリセット
を行うために液晶2に印加される電圧(すなわち、第1
電極3と第2電極4との間に印加される電圧)を意味す
るが、本実施の形態におけるこれらの電圧VD ,VR
関係は、 VR =−(VD +ΔV) を満足し、前記ΔVの値は、前記VR や前記VD の値と
関係なく、しかも画素の別を問わず一定とされ、かつ、
ΔVとVD とは同じ符号である、ようにしている。つま
り、本実施の形態においては、 * 前記書き込み電圧VD と前記リセット電圧VR とは
互いに逆極性であり、 * 前記リセット電圧の絶対値|VR |の方が書き込み
電圧の絶対値|VD |よりも一定値|ΔV|だけ大きく
なるように、設定されている。この場合、前記書き込み
電圧VD を印加する時間と前記リセット電圧VR を印加
する時間とを略等しくすると良い。また、書き込み電圧
D の大きさを表示階調に応じて可変制御し、リセット
電圧VR の大きさを前記書き込み電圧VD の大きさに応
じて可変制御すると良い。
【0021】なお、前記書き込み電圧VD と前記リセッ
ト電圧VR とが上式の関係を満足するようにするには、
以下の方法がある。すなわち、 図3に示すように、第1電極3の電位を0Vにする
(同図(c) 参照)と共に前記第4電極S1 ,S2 ,…に
D の電圧を印加する(同図(b) 参照)ことにより前記
書き込み電圧VD を前記液晶2に印加し(同図(d) 参
照)、かつ、前記第1電極3の電位を0Vにする(同図
(c) 参照)と共に前記第4電極S1 ,S2 ,…にVR
電圧を印加する(同図(b) 参照)ことにより前記リセッ
ト電圧VR を前記液晶2に印加する方法(同図(d) 参
照) 図4に示すように、上記ΔVの半分に相当する電圧
(ΔV/2)を前記第1電極3に印加すると共に(同図
(c) 参照)、|VD |+|ΔV/2|の大きさの電圧を
前記第4電極S1 ,S2 ,…に印加する(同図(b) 参
照)ことにより、書き込み電圧VD (=VD +ΔV/2
−ΔV/2)を前記液晶2に印加し(同図(d) 参照)、
かつ、上記ΔVの半分に相当する電圧(ΔV/2)を前
記第1電極3に印加すると共に(同図(c) 参照)、|V
D |+|ΔV/2|の大きさの電圧を前記第4電極S
1 ,S2 ,…に印加する(同図(b)参照)ことによりリ
セット電圧VR (=−VD −ΔV)を前記液晶2に印加
する方法(同図(d) 参照) 図5に示すように、前記第1電極3の電位を0Vに
する(同図(c) 参照)と共に前記第4電極S1 ,S2
…にVD の電圧を印加する(同図(b) 参照)ことにより
前記書き込み電圧VD を前記液晶2に印加し(同図(d)
参照)、かつ、前記ΔVに相当する電圧を前記第1電極
3に印加する(同図(c) 参照)と共に前記第4電極S
1 ,S2 ,…に−VD の電圧を印加する(同図(b) 参
照)ことにより前記リセット電圧VR を前記液晶2に印
加する方法(同図(d) 参照) 前記第4電極S1 ,S2 ,…の電位を0Vにして前
記スイッチング素子5のオンによって前記第2電極4の
電位を0Vにすると共に、前記第1電極3に所定電圧
(書き込み電圧又はリセット電圧)を印加する方法ここ
で、図3乃至図5は、本発明に係る液晶素子の駆動方法
の一例を示すタイミングチャート図であり、各図の(a)
は、スイッチング素子5のゲート5aに印加されるゲー
ト電圧Vg のタイミングを示す図であり、(b) は、ソー
ス5bに印加される電圧とそのタイミングを示す図であ
り、(c) は第1電極3の電位を示す図である。
【0022】なお、液晶2に強誘電性液晶を用い、該液
晶2の両側に同じ材質の配向制御膜を配置して、図6の
ように駆動しても良い。すなわち、1フレーム期間F0
をリセット期間FR と書き込み期間FD とに分け、 * リセット期間FR においては、前記第1電極3と前
記第2電極4との間の前記液晶2にリセット電圧VR
印加して画像のリセットを行い、 * 書き込み期間FD においては、前記第1電極3と前
記第2電極4との間の前記液晶2に書き込み電圧VD
印加して画像を表示するようにすると良い。
【0023】この場合、書き込み電圧VD とリセット電
圧VR とが逆極性で、かつ直流成分がほとんど生じない
ようにすると良い。
【0024】また、リセット電圧VR の印加や書き込み
電圧VD の印加は、前記第3電極G1 ,G2 ,…にゲー
ト電圧Vg を印加して前記スイッチング素子5をオンす
ることによって前記第4電極S1 ,S2 ,…と前記第2
電極4とを同電位にして行えば良いが、その方法として
は、 * 前記第4電極S1 ,S2 ,…の電位を0Vにして前
記スイッチング素子5のオンによって前記第2電極4の
電位を0Vにすると共に、前記第1電極3に所定電圧
(リセット電圧又は書き込み電圧)を印加する方法(図
6のリセットはこの方法によって行っている)や、 * 前記第4電極S1 ,S2 ,…の電位を所定電位(す
なわち、リセット電圧や書き込み電圧に等しい電位)を
印加して前記スイッチング素子5のオンによって前記第
2電極4を同電位にすると共に、前記第1電極3の電位
を0Vにする方法(図6の書き込みはこの方法によって
行っている)や、 * 前記第4電極S1 ,S2 ,…及び前記第1電極3の
電位をそれぞれ所定の電位にし、前記スイッチング素子
5のオンによって前記第4電極S1 ,S2,…と前記第
2電極4とを同電位にする方法、がある。
【0025】なお、書き込み電圧VD は、図6(d) に示
すように一定時間だけの印加にとどめ、それ以降は液晶
2のメモリー性を利用して画像を表示すれば良い。その
方法としては、同図(a) 乃至(c) に示すように、画像書
き込み後所定期間経過した時点で、前記第1電極3及び
前記第4電極S1 ,S2 ,…の電位を0Vにした状態で
前記スイッチング素子5をオンする方法がある。この方
法によれば、液晶2は電圧が印加されていない状態とな
るが、液晶2のメモリー性を利用して画像が保持される
こととなる。
【0026】なお、強誘電性液晶2としては、自発分極
が10nC/cm2 以下のものが好ましい。
【0027】この方法によれば、強誘電性液晶2を利用
しているため、応答速度が速く、駆動周波数が高くても
低くても良好な表示が得られる。
【0028】以下、上述した液晶素子Pの構成部品の材
質等について詳述する。
【0029】本実施の形態においては、上述した基板1
a,1bにはガラスやプラスチック等を用いれば良い。
【0030】また、第1電極3及び第2電極4には、I
23 やITO(インジウム・ティン・オキサイド)
等の材料を用いれば良く、これらの電極3,4はそれぞ
れの基板1a,1bに形成すると良い。そして、スイッ
チング素子5が接続される方の電極4をドット状にマト
リックス状に配置し、他方の電極3は、他方の基板1a
の全体あるいは所定パターンで形成すると良い。
【0031】さらに、各電極3,4の表面には、これら
の電極間のショートを防止するための絶緑膜(不図示)
を形成すると良く、かかる絶緑膜は、SiO2 、TiO
2 、Ta25 等にて形成すれば良い。
【0032】またさらに、液晶2に接する位置には、そ
の配向状態を制御する配向制御膜(不図示)を配置する
と良く、かかる配向制御膜には、無機物(一酸化珪素、
二酸化珪素、酸化アルミニウム、ジルコニア、フッ化マ
グネシウム、酸化セシウム、シリコン窒化物、シリコン
炭化物、ホウ素窒化物等)や、有機物(ポリビニールア
ルコール、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポ
リイミドアミド、ポリエステルイミド、ポリパラキシレ
ン、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリビ
ニルクロライド、ポリスチレン、ポリシロキ酸、セルロ
ース樹脂、メラニン樹脂、ウレア樹脂、アクリル樹脂)
を用いれば良い。このうち、ポリイミドが、より良好な
一軸配向性を得るためには好ましい。かかる場合、溶剤
に対して可溶性であるポリアミック酸を塗布し、焼成し
て形成すれば良く、パターニングを行うには、レジスト
塗布、エッチング及び洗浄を行えば良い。また、この配
向制御膜の表面には、ビロードや布や紙等の繊維状のも
のでラビング処理を施すと良い。
【0033】また、スイッチング素子5としては、TF
T等の薄膜トランジスタを用いることができ、具体的に
は、アモルファスシリコンベースのものや、ポリシリコ
ンタイプのものや、マイクロクリスタルベースのもの
や、単結晶シリコン等の半導体を用いれば良い。
【0034】さらに、基板1a,1bの間隙にスペーサ
ー(不図示)を配置して、かかるスペーサーによってそ
の間隙寸法を規定するようにしてもよい。このスペーサ
ーにはシリカビーズ等を用いれば良い。なお、間隙寸法
は、液晶材料に応じて調整すれば良いが、均一な一軸配
向性を達成したり、電圧が印加されていない状態での液
晶分子の平均分子軸を配向処理軸の平均方向の軸と実質
的に一致させるために、0.3〜10μmの範囲に設定
することが好ましい。例えば、前記カイラルスメクチッ
ク液晶2が配置される前記基板1a,1bの間隙寸法
は、カイラルスメクチック液晶2のバルク状態でのらせ
んピッチの半分以下にすると良い。
【0035】またさらに、基板1a,1bの間隙にエポ
キシ樹脂等からなる接着粒子(不図示)を分散配置し
て、両基板1a,1bの接着性や、液晶素子Pの耐衝撃
性を向上させると良い。
【0036】またさらに、例えば基板1a,1bの少な
くとも一方にカラーフィルター(不図示)を配置してカ
ラー表示できるようにしてもよい。
【0037】また、液晶素子Pは、透過型としても良
く、反射型としても良い。なお、透過型の場合には、両
基板1a,1bを透明にすると共に照明のためのバック
ライト装置を配置すると良く、反射型の場合には、基板
1a,1bの一方に光を反射させる機能を付与すると良
い。ここで、光を反射させる機能を付与する方法として
は、 * 反射板を、基板とは別体に設ける方法や、 * 基板自体を反射部材で形成する方法や、 * 基板に反射膜を形成する方法、 等を挙げることができる。なお、この液晶素子Pは、直
視型に応用しても良く、透写型に応用しても良い。
【0038】一方、液晶2としてはカイラルスメクチッ
ク液晶を挙げることができるが、このカイラルスメクチ
ック液晶を用いた場合には、双安定性を発現させるため
に基板間隙を5μm以下にすると良い。
【0039】また、本発明において用いられるカイラル
スメクチック液晶組成物としては、フルオロカーボン末
端部分および炭化水素部分が中心核によって結合された
構造であって、スメクチック中間相又は潜在的スメクチ
ック中間相を有するフッ素含有液晶化合物を有するもの
が好ましい。
【0040】前記フッ素含有液晶化合物としては、フル
オロカーボン末端部分が、−D1 −Cxa2xa −Xで表
わされる基(但し、上記式中xaは1〜20であり、X
は−H又は−Fを表わし、D1 は、−CO−O−(CH
2ra−、−O−(CH2ra−、−(CH2ra−、
−O−SO2 −、−SO2 −、−SO2 −(CH2ra
−、−O−(CH2ra−O−(CH2rb−、−(C
2ra−N(Cpa2pa+1 )−SO2 −、又は−(C
2ra−N(Cpa2pa+1 )−CO−を表わす。ra
及びrbは、独立に1〜20であり、paは0〜4であ
る)、或いは、−D2 −(Cxb2xb −O)za−Cya
2ya+1 で表わされる基(但し、上記式中xbはそれぞれ
の(Cxb2xb −O)に独立に1〜10であり、ya
は、1〜10であり、zaは1〜10であり、D2 は、
−CO−O−Crc2rc 、−O−Crc2rc −、−Crc
2rc −、−O−(Csa2sa −O)ta−Crd2rd
−、−O−SO2 −、−SO2 −、−SO2 −Crc
2rc −、−Crc2rc −N(Cpb 2pb+1 )−SO2
−、−Crc2rc −N(Cpb2pb+1 )−CO−、単結
合から選ばれ、rc及びrdはそれぞれ独立に1〜20
であり、saはそれぞれの(Csa2sa −O)に独立に
1〜10であり、taは1〜6であり、pbは0〜4で
ある)であるような化合物を用いることができる。
【0041】特に好ましくは、下記一般式(I)、或い
は(II)で表わされるフッ素含有液晶化合物を用いる
ことができる。
【0042】
【化1】 を表わす。
【0043】ga、ha、iaは独立に0〜3の整数
(但し、ga+ha+iaは少なくとも2である)を表
わす。
【0044】夫々のL1 とL2 は独立に、単結合、−C
O−O−、−O−CO−、−COS−、−S−CO−、
−CO−Se−、−Se−CO−、−CO−Te−、−
Te−CO−、−CH2 CH2 −、−CH=CH−、−
C≡C−、−CH=N−、−N=CH−、−CH2 −O
−、−O−CH2 −、−CO−又は−O−を表わす。
【0045】夫々のX1 、Y1 、Z1 はA1 、A2 、A
3 の置換基であり、独立に−H、−Cl、−F、−B
r、−I、−OH、−OCH3 、−CH3 、−CN、又
は−NO2 を表わし、夫々のja、ma、naは独立に
0〜4の整数を表わす。
【0046】J1 は、−CO−O−(CH2ra−、−
O−(CH2ra−、−(CH2ra−、−O−SO2
−、−SO2 −、−SO2 −(CH2ra−、−O−
(CH2ra−O−(CH2rb−、−(CH2ra
N(Cpa2pa+1 )−SO2 −、又は−(CH2ra
N(Cpa2pa+1 )−CO−を表わす。ra及びrb
は、独立に1〜20であり、paは0〜4である。
【0047】R1 は、−O−Cqa2qa −O−Cqb
2qb+1 、−Cqa2qa −O−Cqb2qb+1 、−Cqa
2qa −R3 、−O−Cqa2qa −R3 、−CO−O−C
qa2qa−R3 、又は−O−CO−Cqa2qa −R3
表わし、直鎖状、分枝状のいずれであっても良い(但
し、R3 は、−O−CO−Cqb2qb+1 、−CO−O−
qb2qb+1 、−H、−Cl、−F、−CF3 、−NO
2 、−CNを表わし、qa及びqbは独立に1〜20で
ある)。
【0048】R2 はCxa2xa −Xを表わす(Xは−H
又は−Fを表わし、xaは1〜20の整数である)。
【0049】
【化2】 を表わす。
【0050】gb、hb、ibはそれぞれ独立に0〜3
の整数(但し、gb+hb+ibは少なくとも2であ
る)を表わす。
【0051】夫々のL3 、L4 は独立に、単結合、−C
O−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO
−、−CO−Se−、−Se−CO−、−CO−Te
−、−Te−CO−、−(CH2 CH2ka−(kaは
1〜4)、−CH=CH−、−C≡C−、−CH=N
−、−N=CH−、−CH2 −O−、−O−CH2 −、
−CO−又は−O−を表わす。
【0052】夫々のX2 、Y2 、Z2 はA4 、A5 、A
6 の置換基であり、独立に−H、−Cl、−F、−B
r、−I、−OH、−OCH3 、−CH3 、−CF3
−O−CF3 、−CN、又は−NO2 を表わし、夫々の
jb、mb、nbはそれぞれ0〜4の整数を表わす。
【0053】J2 は、−CO−O−Crc2rc −、−O
−Crc2rc −、−Crc2rc −、−O−(Csa2sa
−O)ta−Crd2rd −、−O−SO2 −、−SO2
−、−SO2 −Crc2rc −、−Crc2rc −N(Cpb
2pb+1 )−SO2 −、−Crc2rc −N(Cpb
2pb+1 )−CO−であり、rc及びrdは独立に1〜2
0であり、saはそれぞれの(Csa2sa −O)に独立
に1〜10であり、taは1〜6であり、pbは0〜4
である。
【0054】R4 は、−O−(Cqc2qc −O)wa−C
qd2qd+1 、−(Cqc2qc −O)wa−Cqd2qd+1
−Cqc2qc −R6 、−O−Cqc2qc −R6 、−CO
−O−Cqc2qc −R6 、又は−O−CO−Cqc2qc
−R6 を表わし、直鎖状、分枝状のいずれであっても良
い(但し、R6 は−O−CO−Cqd2qd+1 、−CO−
O−Cqd2qd+1 、−Cl、−F、−CF3 、−NO
2 、−CN、又は−Hを表わし、qc及びqdは独立に
1〜20の整数、waは1〜10の整数である)。
【0055】R5 は、(Cxb2xb −O)za−Cya
2ya+1 で表わされる(但し、上記式中xbはそれぞれの
(Cxb2xb −O)に独立に1〜10であり、yaは1
〜10であり、zaは1〜10である)。
【0056】上記一般式(I)で表わされる化合物は、
特開平2−142753号公報、米国特許第5,08
2,587号に記載の方法によって得ることができる。
かかる化合物の具体例を以下に列挙する。
【0057】
【化3】
【0058】
【化4】
【0059】
【化5】
【0060】
【化6】
【0061】
【化7】
【0062】
【化8】
【0063】
【化9】
【0064】
【化10】
【0065】
【化11】
【0066】
【化12】
【0067】
【化13】
【0068】
【化14】 上記一般式(II)で表わされる化合物は、国際公開W
O93/22396、特表平7−506368号公報に
記載の方法によって得ることができる。かかる化合物の
具体例を以下に列挙する。
【0069】
【化15】
【0070】
【化16】
【0071】
【化17】
【0072】
【化18】
【0073】
【化19】 特に、液晶組成物に用いるカイラル成分として一般式
(III)に示す化合物を用いることが好ましい。一般
式(III)に示す化合物は、W96/33251記載
の方法によって得ることができる。
【0074】
【化20】 式中、M、N、Pは、それぞれ独立に、
【0075】
【化21】
【0076】
【化22】 を表わす。
【0077】a,b,cは、a+b+cが少なくとも1
で、好ましくは、2より大きくならない条件で、独立に
0〜3の整数である。
【0078】それぞれのAとBは、独立に、方向はどち
らでもよく、−C(=O)−O−、−C(=O)−S
−、−C(=O)−Se−、−C(=O)−Te−、−
(CH2 CH2k −(但し、kは1〜4)−CH=C
H−、−C≡C−、−CH=N−、−CH2 −O−、−
C(=O)−、−O−を表わす。
【0079】それぞれのX、Y、Zは、独立に、−H、
−Cl、−F、−Br、−I、−OH、−OCH3 、−
CH3 、−CF3 、−OCF3 、−CN、−NO2 を表
わし、それぞれのl,m,nは独立に0〜4の整数を表
わす。
【0080】Dは、方向はどちらでもよく、
【0081】
【化23】 を表わす。
【0082】rとr’は、独立に0〜20の整数を表わ
し、sは、それぞれの(Cs2sO)に独立に1〜10
であり、tは1〜6の整数であり、pは0〜4の整数で
ある。
【0083】Rは、
【0084】
【化24】 を表わす。
【0085】R’は、独立に、−Cl、−F、−CF
3 、−NO2 、−CN、−H、−Cq2q+1、−O−
(O=)C−Cq2q+1、−C(=O)−O−Cq
2q+1、−Br、−OH、−OCq2q+1(好ましくは、
−H、−F)を表わし、q’は、それぞれの(Cq'
2q' −O)に独立に1〜20であり、qは1〜20の整
数であり、wは、1〜10の整数であり、vは0〜6の
整数であり、v’はそれぞれ独立に0〜6の整数であ
り、qは1〜3の整数であり、それぞれDは、先に示し
た構造で、それぞれ独立に方向はどちらでもよく、Dを
含む環構造は3〜10の原子で構成される。Wはそれぞ
れ独立にN、CR’、SiR’であり、R’はカイラル
でもアカイラルでもよい。
【0086】Rf’は、−R* −D−(O)x −CH2
−D’−Rf を表わす。ここで、R* は環状カイラルで
も非環状カイラルでもよい。DとD’は、先に示した構
造で、それぞれ独立に方向はどちらでもよく、xは0又
は1であり、Rf は、フルオロアルキル、パーフルオロ
アルキル、フルオロエーテル、又は、パーフルオロエー
テルである。好ましくはRf は、フルオロアルキル、フ
ルオロエーテル、又は、パーフルオロエーテルである。
【0087】R* は、
【0088】
【化25】 を表わす。
【0089】R’は独立に、−Cl、−F、−CF3
−NO2 、−CN、−H、−Cq2q+1、−O−(O
=)C−Cq2q+1、−C(=O)−O−Cq2q+1
−Br、−OH、−OCq2q+1(好ましくは、−H、
−F、−CF3 、−Br、−OH、−OCH3 であり、
より好ましくは、−H、−F、−CF3 である)、q’
はそれぞれの((Cq'2q'-v'−(R’)v')−O)に
独立に1〜20であり、qは1〜20の整数であり、w
は0〜10の整数であり、vは0〜6の整数であり、そ
れぞれのv’は独立に0〜6の整数であり、qは1〜3
の整数であり、それぞれのDは、先に示した構造で、独
立に、方向はどちらでもよく、Dを含む環構造は3〜1
0の原子で構成される。それぞれのwは、独立に、N、
CR’、SiR’を表わす。より好ましくは、Rf は、
パーフルオロエーテルである。D’は、好ましくは共有
結合である。
【0090】Rf において、パーフルオロアルキル基は
−Cq2qX’の構造で代表される。ここで、qは上述
したものであり(好ましくは、少なくとも5である)、
X’は水素又はフッ素である。フルオロアルキル及びフ
ルオロエーテル基は、−Rf"−Rh'の構造で代表され
る。ここで、Rf"は直鎖又は分枝しているものであり、
1〜10(好ましくは2〜6)の炭素原子を有し、1又
はそれ以上のエーテル酸素原子がつらなっているフッ素
化された、又は部分的にフッ素化されたアルキル基であ
る。Rh は、直鎖又は分枝されたアルキル基であって、
1〜14(好ましくは、3〜10)の炭素原子を有し、
1又はそれ以上のエーテル酸素原子がつらなっている。
f"は、好ましくは、フッ素化されており、Rh 及びR
f"の双方は直鎖であり、Rh 及びRf"の基の少なくとも
1つは、少なくとも1つのエーテル酸素原子を有する。
より好ましくは、Rh 、又はRh 及びRf"の双方が、少
なくとも1つのエーテル酸素原子を有する。
【0091】好ましくは、パーフルオロエーテル基は、
−(Cx2xO)2y2y+1の構造で代表される。こ
こで、xは、それぞれの(Cx2xO)に独立に1〜1
0であり、yは1〜10の整数であり、zは1〜10の
整数である。好ましくは、パーフルオロエーテル基は直
鎖であり、xは、それぞれの(Cx2xO)に独立に1
〜6であり、yは1〜6の整数であり、zは1〜6の整
数である。
【0092】好ましくは、カイラル化合物は次の構造式
で代表される。
【0093】R”−(O)j −G−(OCH2j −R
* −(Cs2sO)tr'2r' −Rf R”は(R’)v −Cq2q+1-vを表わす。ここで、q
は2〜10の整数であり、それぞれのR’は、独立に、
水素、フッ素、塩素、メチル、パーフルオロメチル基で
ある。vは1〜3の整数であり、jは0又は1であり、
Gは、
【0094】
【化26】 を表わす。
【0095】R* は、
【0096】
【化27】 を表わす。
【0097】ここで、R’は−Fであり、qは1〜4の
整数であり、vは1〜3の整数であり、wはN又はCH
であり、Dは−C(=O)−O−又は−CH2 −であ
る。sは1〜6の整数であり、tは0又は1であり、
r’は1〜3の整数であり、Rfは、−Cq2qX’、
−Rf"−Rh 、−(Cx2xO)zy2y+1を表わ
す。ここで、qは1〜6の整数であり、X’はフッ素で
ある。Rf"は、直鎖又は分枝された、部分的にフッ素化
されたアルキル基であって、2〜4の炭素原子を有し、
1又はそれ以上のエーテル酸素原子がつらなっている。
h は、直鎖又は分枝された、アルキル基であって、2
〜7の炭素原子を有し、1又はそれ以上のエーテル酸素
原子がつらなっている。xは、それぞれの(Cx
2xO)に独立に1〜10であり、yは1〜8の整数であ
り、zは1〜5の整数である。
【0098】
【表1】
【0099】
【表2】
【0100】
【表3】
【0101】
【表4】
【0102】
【表5】 次に、本実施の形態の効果について説明する。
【0103】本実施の形態によれば、液晶2には、表示
階調に応じた書き込み電圧V が印加され、該書き込
み電圧V との間で、 V =−(V +ΔV) を満足するリセット電圧V が印加されることとな
る。したがって、該リセット電圧の絶対値|V |の
方が書き込み電圧の絶対値|V |よりも一定値|Δ
V|だけ大きくなり、1フレーム期間全体ではリセット
電圧V の影響の方が強く、この|ΔV|の大きさに
応じた直流電圧(DC成分)が液晶2に印加されている
ことと等価になる(図3(d) 参照)。
【0104】しかし、本実施の形態によれば、上記|Δ
V|の値は、表示階調(すなわち、書き込み電圧V
の大きさ)と無関係に一定であり、画素の別を問わず一
定になるように構成されているため、同一画像を長時間
表示した後に画像を切り換える場合、前記直流電圧が新
たな画像に与える影響は各画素について均一であって残
像としての影響を与えることはなく、画質が悪くなるこ
ともない。
【0105】また、上述のように、前記リセット電圧の
絶対値|V |の方が書き込み電圧の絶対値|V
|よりも一定値|ΔV|だけ大きく設定されているた
め、書き込み電圧V が小さくてもリセット電圧V
はΔVだけは少なくとも補償されることとなる。した
がって、かかる場合においても十分なリセットができ、
コントラストが悪くなるという問題を解消できる。
【0106】さらに、図5に示すように、前記第1電極
3の電位を0Vにすると共に前記第4電極S ,S
,…にV の電圧を印加することにより前記書き込
み電圧V を前記液晶2に印加し、かつ、前記ΔVに
相当する電圧を前記第1電極3に印加すると共に前記第
4電極S ,S ,…に−V の電圧を印加する
ことにより前記リセット電圧V を前記液晶2に印加
する方法を用いた場合には、第4電極S ,S
…に印加する電圧を小さくでき、駆動ICに安価なもの
を用いることができる。
【0107】
【実施例】以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説
明する。
【0108】(実施例1)本実施例においては、図1及
び図2に示すアクティブマトリクス型の液晶パネル(液
晶素子)Pを作成し、図3に示す方法で駆動した。
【0109】まず、液晶パネルPの構造について、図1
及び図2を参照して説明する。
【0110】液晶パネルPは、一対のガラス基板1a,
1bを所定間隙(2μm)を開けた状態に配置して構成
し、一方のガラス基板1aの全面には、均一な厚みの共
通電極(第1電極)3を形成し、この共通電極3の表面
には絶縁膜(不図示)を形成した。なお、符号10はカ
ラーフィルターを示し、符号11はブラックマトリクス
を示し、符号12は平坦化膜を示す。
【0111】また、他方のガラス基板1bの側には、図
2に示すように、ゲート線G1 ,G2 ,…を図示x方向
に多数形成し、ソース線S1 ,S2 ,…を図示y方向に
多数形成した。そして、これらのゲート線G1 ,G2
…及びソース線S1 ,S2 ,…の各交点の画素には、ス
イッチング素子としての薄膜トランジスタ(アモルファ
スSiTFT)5や、ITO膜等の透明導電膜からなる
画素電極(第2電極)4及び保持容量電極6等を形成し
た。なお、画素電極4は、100μm×30μmの寸法
とし、共通電極3と共に画素を構成させた。
【0112】このうち、保持容量電極6は、ガラス基板
1bの表面であって画素電極4に重なる位置に形成し、
これらの電極6,4の間隙には、0.3μmの厚みの窒
化シリコン(SiNx)からなる絶縁膜17を形成して
補助容量Csを作成した。
【0113】一方、上述したアモルファスSiTFT5
は、ゲート電極5aと、絶縁膜(ゲート絶緑膜)5c
と、半導体層であるa−Si層5dやn+a−Si層5
e,5fと、ソース電極5bと、ドレイン電極5gと、
によって構成した。すなわち、ガラス基板1bには各画
素毎にゲート電極5aを形成し、該ゲート電極5aの表
面は絶縁膜5cにて覆い、絶縁膜5cの表面であってゲ
ート電極5aを形成した位置にはa−Si層5dを形成
した。また、このa−Si層5dの表面には、互いに離
間するようにn+a−Si層5e,5fを形成し、各n
+a−Si層5e,5fにはソース電極5bやドレイン
電極5gを互いに離間した状態に形成した。
【0114】そして、TFT5のゲート電極5aは上述
したゲート線G1 ,G2 ,…を介してゲートドライバ1
5に接続し、TFT5のソース電極5bはソース線S
1 ,S2 ,…を介してデータドライバ16に接続し、T
FT5のドレイン電極5gは画素電極4に接続した。
【0115】一方、上述したTFT5や画素電極4を覆
うように配向制御膜(不図示)を形成し、その表面には
一軸配向処理(ラビング処理)を施した。
【0116】そして、これらのガラス基板1a,1bの
間隙にはカイラルスメクチック液晶2を配置した。した
がって、共通電極3及び画素電極4は、液晶2を挟み込
むように配置されることとなる。
【0117】なお、ガラス基板1a,1bの厚さは1.
1mmとし、共通電極3や画素電極4は、90nm厚の
ITO膜にて形成した。
【0118】また、上述の配向制御膜は、 * ラダー型のポリシロキサンのエタノール溶液をスピ
ンコート法によって塗布し、 * 80℃の温度での5分間の前乾燥を行い、 * 200℃の温度での1時間の加熱焼成を行って膜厚
が300nmのポリシロキサン層を形成し、 * 該ポリシロキサン層の表面に、下記の繰り返し単位
を有するポリイミド(前駆体)を同様にスピンコート法
によって塗布し、 * 80℃の温度での5分間の前乾燥を行い、 * 200℃の温度での1時間の加熱焼成を行って膜厚
が10nmのポリイミド膜を形成する、ことによって得
た。
【0119】
【化28】 なお、この配向制御膜には一軸配向処理としてラビング
処理を施した。このラビング処理には、径10cmのロ
ールにナイロン布(NF−77、帝人社製)を貼付した
ラビングロールを用い、ロールの押し込み量は0.3m
mとし、送り速度は1cm/secとし、回転速度は1
000rpmとし、ラビング処理回数は4回とした。
【0120】さらに、他方のガラス基板1aの絶縁膜
は、 * ラダー型のポリシロキサンのエタノール溶液をスピ
ンコート法によって塗布し、 * 80℃の温度での5分間の前乾燥を行い、 * 200℃の温度での1時間の加熱焼成を行って膜厚
が300nmのポリシロキサン層を形成、することによ
って得た。
【0121】一方、一対のガラス基板1a,1bの貼り
合わせは、平均粒径が2.2μmのスペーサービーズを
一方のガラス基板1bに300個/mm2 の密度で散布
して行った。
【0122】また、液晶2は、下記に示す(a) から(d)
までの液晶組成物を25:60:10:5の重量比率で
混合して作成した。
【0123】
【化29】 なお、作成した液晶2の物性パラメータは、以下の通り
であった。
【0124】
【表6】 かかる液晶2の液晶セルへの注入は等方相の状態で行
い、液晶注入後には室温まで冷却した。
【0125】なお、作成した液晶パネルPにおける、印
加電圧と透過光量との関係は図7に示すものであった。
【0126】次に、上述した液晶パネルPの駆動方法に
ついて、図3を参照して説明する。
【0127】本実施例においては、1フレーム期間F0
を書き込み期間FD とリセット期間FR とに分け、書き
込み期間FD においては、共通電極3の電位を0Vにし
(同図(c) 参照)、表示階調に応じた正極性の電圧VD
をソース線S1 ,S2 ,…に印加する(同図(b) 参照)
と共にゲート電圧Vg をゲート線G1 ,G2 ,…に印加
した(同図(a) 参照)。このゲート電圧Vg の印加によ
ってTFT5がオンされ、画素電極4はソース線S1
2 ,…と同電位VD になって、共通電極3と画素電極
4との間の液晶2には書き込み電圧VD が印加されて階
調画像が表示される(同図(d) 参照)。
【0128】次のリセット期間FR においても共通電極
3の電位は0Vを維持し(同図(c)参照)、ソース線S1
,S2 ,…には、 VR =−(VD +ΔV) なる負極性の電圧を印加する(同図(b) 参照)と共にゲ
ート電圧Vg をゲート線G1 ,G2 ,…に印加した(同
図(a) 参照)。このゲート電圧Vg の印加によってTF
T5が再びオンされ、電圧VR はTFT5を介して画素
電極4に印加され、共通電極3と画素電極4との間の液
晶2にはリセット電圧VR が印加されて画像のリセット
が行われた(同図(d) 参照)。
【0129】このような駆動をフレーム期間毎に繰り返
し、表示を行った。
【0130】なお、本実施例においては、上記ΔVを1
Vとし、前記VR や前記VD の値と関係なく、しかも画
素の別を問わず一定とした。また、書き込み期間FD
リセット期間FR とは等しくした。さらに、本実施例に
おいては、書き込み電圧VDの大きさを表示階調に応じ
て可変制御し、リセット電圧VR の大きさを前記書き込
み電圧VD の大きさに応じて可変制御した。
【0131】一方、本実施例にて作成した液晶パネルP
において、書き込み電圧VD と透過率との関係は下表の
ようになった。
【0132】
【表7】 次に、本実施例の効果について説明する。
【0133】本発明者が、書き込み電圧VD をそれぞれ
2V、4V及び7Vとして複数の液晶パネルPを室温下
で100時間駆動して残像発生の様子を調べたが、全く
残像のない良好な画像が得られた。
【0134】また、書き込み電圧VD =7Vでのコント
ラストは250であり、コントラストの良好な画像が得
られた。
【0135】(実施例2)本実施例においては、実施例
1と同じ方法で作成した液晶パネルPを図4に示す方法
で駆動した。すなわち、1フレーム期間F0 を書き込み
期間FD とリセット期間FR とに分け、書き込み期間F
D においては、共通電極3に0.5Vの電圧を印加し
(同図(c) 参照)、ソース線S1 ,S2 ,…には、表示
階調に応じた正極性の電圧VD に0.5Vを加えた大き
さの電圧(VD +0.5V)を印加し(同図(b) 参
照)、ゲート電圧Vg をゲート線G1 ,G2 ,…に印加
した(同図(a) 参照)。このゲート電圧Vg の印加によ
ってTFT5がオンされ、画素電極4はソース線S1
2 ,…と同電位(VD +0.5V)となって、共通電
極3と画素電極4との間の液晶2には書き込み電圧VD
=VD +ΔV/2−ΔV/2が印加されて階調画像が表
示される(同図(d) 参照)。
【0136】次のリセット期間FR においても共通電極
3の電位は0.5Vを維持させ(同図(c) 参照)、ソー
ス線S1 ,S2 ,…には−VD −0.5Vの大きさの電
圧を印加し(同図(b) 参照)、ゲート電圧Vg をゲート
線G1 ,G2 ,…に印加した(同図(a) 参照)。このゲ
ート電圧Vg の印加によってTFT5が再びオンされ、
画素電極4はソース線S1 ,S2 ,…と同電位(−VD
−0.5V)となって、共通電極3と画素電極4との間
の液晶2にはリセット電圧VR (=−VD −1V=−V
D −ΔV)が印加されて画像のリセットが行われた(同
図(d) 参照)。
【0137】このような駆動をフレーム期間毎に繰り返
し、表示を行った。
【0138】なお、本実施例においては、上記ΔVを1
Vとし、前記VR や前記VD の値と関係なく、しかも画
素の別を問わず一定とした。また、書き込み期間FD
リセット期間FR とは等しくした。さらに、本実施例に
おいては、書き込み電圧VDの大きさを表示階調に応じ
て可変制御し、リセット電圧VR の大きさを前記書き込
み電圧VD の大きさに応じて可変制御した。
【0139】一方、本実施例にて作成した液晶パネルP
において、書き込み電圧VD と透過率との関係は下表の
ようになった。
【0140】
【表8】 本実施例によれば、実施例1と同様の効果が得られた。
【0141】(実施例3)本実施例においては、実施例
1と同じ方法で作成した液晶パネルPを図5に示す方法
で駆動した。すなわち、1フレーム期間F0 を書き込み
期間FD とリセット期間FR とに分け、書き込み期間F
D においては、共通電極3の電位を0Vにし(同図(c)
参照)、ソース線S1 ,S2 ,…には、表示階調に応じ
た正極性の電圧VD を印加し(同図(b) 参照)、ゲート
電圧Vg をゲート線G1 ,G2 ,…に印加した(同図
(a) 参照)。このゲート電圧Vg の印加によってTFT
5がオンされ、画素電極4はソース線S1 ,S2 ,…と
同電位VD となって、共通電極3と画素電極4との間の
液晶2には書き込み電圧VD が印加されて階調画像が表
示される(同図(d) 参照)。
【0142】次のリセット期間FR においては、共通電
極3には+ΔV=1Vの電圧を印加し(同図(c) 参
照)、ソース線S1 ,S2 ,…には−VD の大きさの電
圧を印加し(同図(b) 参照)、ゲート電圧Vg をゲート
線G1 ,G2 ,…に印加した(同図(a) 参照)。このゲ
ート電圧Vg の印加によってTFT5が再びオンされ、
画素電極4はソース線S1 ,S2 ,…と同電位−VD
なって、共通電極3と画素電極4との間の液晶2にはリ
セット電圧VR (=−VD −ΔV)が印加されて画像の
リセットが行われた(同図(d) 参照)。
【0143】このような駆動をフレーム期間毎に繰り返
し、表示を行った。
【0144】なお、本実施例においては、上記ΔVを1
Vとし、前記VR や前記VD の値と関係なく、しかも画
素の別を問わず一定とした。また、書き込み期間FD
リセット期間FR とは等しくした。さらに、本実施例に
おいては、書き込み電圧VDの大きさを表示階調に応じ
て可変制御し、リセット電圧VR の大きさを前記書き込
み電圧VD の大きさに応じて可変制御した。
【0145】一方、本実施例にて作成した液晶パネルP
において、書き込み電圧VD と透過率との関係は下表の
ようになった。
【0146】
【表9】 本実施例によれば、実施例1と同様の効果が得られた。
また、ソース線S1 ,S2 ,…に印加する電圧を小さく
でき、駆動ICに安価なものを用いることができた。
【0147】(実施例4)本実施例においては、実施例
1と同じ方法で作成した液晶パネルPを図6に示す方法
で駆動した。すなわち、1フレーム期間F0 をリセット
期間FR と書き込み期間FD とに分け、リセット期間F
R においては、ソース線S1 ,S2 ,…の電位を0Vに
し(同図(a) 参照)、ゲート電圧Vg をゲート線G1
2 ,…に印加し(同図(b) 参照)、共通電極3にはリ
セット電圧VR を印加した(同図(c) 参照)。ゲート電
圧Vg の印加によってTFT5がオンされ、画素電極4
はソース線S1 ,S2 ,…と同電位0Vとなって、共通
電極3と画素電極4との間の液晶2にはリセット電圧V
R が印加されて画像のリセットが行われた(同図(d)(e)
参照)。
【0148】また、書き込み期間FD においては、共通
電極3の電位を0Vにし(同図(c)参照)、ソース線S1
,S2 ,…には、表示階調に応じた正極性の電圧VD
を印加し(同図(b) 参照)、ゲート電圧Vg をゲート線
1 ,G2 ,…に印加した(同図(b) 参照)。このゲー
ト電圧Vg の印加によってTFT5が再びオンされ、画
素電極4はソース線S1 ,S2 ,…と同電位VD となっ
て、共通電極3と画素電極4との間の液晶2には書き込
み電圧VD が印加されて階調画像が表示される(同図
(d) (e) 参照)。
【0149】なお、書き込み期間FD においては、8m
sec経過時に、共通電極3やソース線S1 ,S2 ,…
の電位を共に0Vにした状態で(同図(a) (c) 参照)、
ゲート電圧Vg をゲート線G1 ,G2 ,…に印加してT
FT5をオンした(同図(b)参照)。これにより、画素
電極4の電位は0Vとなるが(同図(d) 参照)、画像表
示は、液晶2のメモリー性によって維持されることとな
る(同図(e) 参照)。
【0150】このような駆動をフレーム期間毎に繰り返
し、表示を行った。
【0151】なお、本実施例にて作成した液晶パネルP
において、書き込み電圧VD と透過率との関係は下表の
ようになった。
【0152】
【表10】 本実施例によれば、実施例1と同様の効果が得られた。
【0153】(比較例1)本比較例においては、実施例
1と同じ方法で作成した液晶パネルPを図9に示す方法
で駆動した。
【0154】すなわち、1フレーム期間F0 をリセット
期間FR と書き込み期間FD とに分け、リセット期間F
R においては、TFT5のゲート電極5aにゲート電圧
gを印加する(図9(a) 参照)と共にTFT5のソー
ス電極5bに−10Vの電圧を印加した(同図(b) 参
照)。これによって、液晶容量LC にはリセット電圧V
R が保持されて液晶2のリセットが行われた(同図(c)
(d) 参照)。
【0155】また、書き込み期間FD においては、TF
T5のゲート電極5aにゲート電圧Vg を印加する(同
図(a) 参照)と共にTFT5のソース電極5bに書き込
み電圧VD を印加した(同図(b) 参照)。これによっ
て、液晶容量LC には書き込み電圧VD が保持されて書
き込みが行われた(同図(c) (d) 参照)。
【0156】なお、本比較例にて作成した液晶パネルP
において、書き込み電圧VD と透過率との関係は下表の
ようになった。
【0157】
【表11】 本発明者が、書き込み電圧VD をそれぞれ3V、5V及
び8Vとして複数の液晶パネルPを室温下で100時間
駆動して残像発生の様子を調べたところ、10〜50%
程度の中間調を表示した場合に約10%の焼き付きが観
察された。なお、書き込み電圧VD =8Vでのコントラ
ストは250であった。
【0158】(比較例2)本比較例においては、実施例
1と同じ方法で作成した液晶パネルPを図11に示す方
法で駆動した。
【0159】すなわち、画像の書き込みに際しては、上
述と同様の方法によりTFT5のゲート電極5aにゲー
ト電圧Vg を印加すると共にTFT5のソース電極5b
に書き込み電圧VD を印加するが、画像のリセットに際
しては、リセット電圧VR を一定とするのではなく、直
前の書き込み電圧VD に一致するように可変制御した
(図11(a) (b) 参照)。
【0160】この方法によれば、書き込み電圧VD =8
Vにおけるコントラストは70と非常に低かった。
【0161】(比較例3)一方のガラス基板1bには、
実施例1と同じ方法でTFT5や画素電極4や配向制御
膜等を形成し、他方のガラス基板1aには共通電極や絶
縁膜を形成した。なお、該他方のガラス基板1aの絶縁
膜の表面はIPA(イソプロパノール)によって2回洗
浄した。その他の構成や製造条件は実施例1と同じにし
た。そして、図6に示す方法で書き込み電圧VD を異な
らせて複数の液晶パネルPを室温下で100時間駆動し
て残像発生の様子を調べたが、全く残像のない良好な画
像が得られた。ただ、中間調表示をした場合のメモリー
性が不安定であった。
【0162】なお、本比較例にて作成した液晶パネルP
において、書き込み電圧VD と透過率との関係は下表の
ようになった。
【0163】
【表12】
【0164】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
液晶には、表示階調に応じた書き込み電圧VD が印加さ
れ、該書き込み電圧VD との間で、 VR =−(VD +ΔV) を満足するリセット電圧VR が印加されることとなる。
したがって、該リセット電圧の絶対値|VR |の方が書
き込み電圧の絶対値|VD |よりも一定値|ΔV|だけ
大きくなり、1フレーム期間全体ではリセット電圧VR
の影響の方が強く、この|ΔV|の大きさに応じた直流
電圧(DC成分)が液晶に印加されていることと等価に
なる。
【0165】しかし、本発明によれば、上記|ΔV|の
値は、表示階調(すなわち、書き込み電圧VD の大き
さ)と無関係に一定であり、画素の別を問わず一定にな
るように構成されているため、同一画像を長時間表示し
た後に画像を切り換える場合、前記直流電圧が新たな画
像に与える影響は各画素について均一であって残像とし
ての影響を与えることはなく、画質が悪くなることもな
い。
【0166】また、上述のように、前記リセット電圧の
絶対値|VR |の方が書き込み電圧の絶対値|VD |よ
りも一定値|ΔV|だけ大きく設定されているため、書
き込み電圧VD が小さくてもリセット電圧VR はΔVだ
けは少なくとも補償されることとなる。したがって、か
かる場合においても十分なリセットができ、コントラス
トが悪くなるという問題を解消できる。
【0167】さらに、前記第1電極の電位を0Vにする
と共に前記第4電極にVD の電圧を印加することにより
前記書き込み電圧VD を前記液晶に印加し、かつ、前記
ΔVに相当する電圧を前記第1電極に印加すると共に前
記第4電極に−VD の電圧を印加することにより前記リ
セット電圧VR を前記液晶に印加する方法を用いた場合
には、第4電極に印加する電圧を小さくでき、駆動IC
に安価なものを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にて駆動される液晶素子の構造を示す断
面図。
【図2】本発明にて駆動される液晶素子の回路構成を示
す回路図。
【図3】本発明に係る液晶素子の駆動方法の一例を示す
タイミングチャート図。
【図4】本発明に係る液晶素子の駆動方法の一例を示す
タイミングチャート図。
【図5】本発明に係る液晶素子の駆動方法の一例を示す
タイミングチャート図。
【図6】本発明に係る液晶素子の駆動方法の一例を示す
タイミングチャート図。
【図7】液晶の印加電圧−透過光量特性を示す図。
【図8】従来の液晶素子の回路構成の一例を示す回路
図。
【図9】従来の液晶素子の駆動方法の一例を示すタイミ
ングチャート図。
【図10】従来の液晶素子の回路構成の他の例を示す回
路図。
【図11】従来の液晶素子の駆動方法の他の例を示すタ
イミングチャート図。
【符号の説明】
1a,1b ガラス基板(基板) 2 液晶 3 共通電極(第1電極) 4 画素電極(第2電極) 5 TFT(スイッチング素子) 5a ゲート電極(ゲート) 5b ソース電極(ソース) G1 ,… ゲート線(第3電極) P 液晶パネル(液晶素子) S1 ,… ソース線(第4電極)
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09G 3/20 621 G09G 3/20 641C 641 3/36 3/36 G02F 1/137 510 (72)発明者 羽生 由紀夫 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 糠信 恒樹 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 柳生 峰人 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H088 EA02 GA04 HA08 JA17 KA28 KA30 MA02 2H093 NA15 NA33 NB08 NB09 NB12 NC34 ND04 ND12 ND35 NF17 NH14 NH15 NH18 5C006 AA16 AA22 AC28 AF44 AF71 BA12 BB16 BC03 BC12 BF31 FA34 FA54 GA02 GA03 GA04 5C080 AA10 BB05 CC03 DD03 DD29 EE29 FF11 GG08 JJ02 JJ03 JJ04 JJ05 JJ06

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定間隙を開けた状態に配置された一対
    の基板と、これら一対の基板の間に配置された液晶と、
    複数の画素を構成すると共に該液晶を挟み込むように配
    置された第1電極及び第2電極と、該第2電極に接続さ
    れて各画素毎に配置された複数のスイッチング素子と、
    該スイッチング素子のゲートに接続された第3電極と、
    該スイッチング素子のソースに接続された第4電極と、
    を備えた液晶素子であって、前記第3電極へのゲート電
    圧の印加に基づき前記スイッチング素子をオンして前記
    第4電極と前記第2電極とを同電位にし書き込み電圧や
    リセット電圧を前記液晶に印加する液晶素子の駆動方法
    において、 前記書き込み電圧をVD とし前記リセット電圧をVR
    した場合におけるそれらの電圧の関係が、 VR =−(VD +ΔV) を満足し、 前記ΔVの値は、前記VR や前記VD の値と関係なく画
    素の別を問わず一定とされ、かつ、 ΔVとVD とは同じ符号である、 ことを特徴とする液晶素子の駆動方法。
  2. 【請求項2】 前記書き込み電圧VD と前記リセット電
    圧VR とは互いに逆極性であり、かつ、 前記リセット電圧の絶対値|VR |の方が書き込み電圧
    の絶対値|VD |よりも一定値|ΔV|だけ大きい、 ことを特徴とする請求項1に記載の液晶素子の駆動方
    法。
  3. 【請求項3】 前記書き込み電圧VD の大きさを、表示
    階調に応じて可変制御し、かつ、 前記リセット電圧VR の大きさを、前記書き込み電圧V
    D の大きさに応じて可変制御する、 ことを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶素子の駆
    動方法。
  4. 【請求項4】 前記第1電極の電位を0Vにすると共に
    前記第4電極にVDの電圧を印加することにより前記書
    き込み電圧VD を前記液晶に印加し、かつ、 前記第1電極の電位を0Vにすると共に前記第4電極に
    R の電圧を印加することにより前記リセット電圧VR
    を前記液晶に印加する、 ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載
    の液晶素子の駆動方法。
  5. 【請求項5】 前記ΔVの半分に相当する電圧を前記第
    1電極に印加すると共に、|VD |+|ΔV/2|の大
    きさの電圧を前記第4電極に印加することにより前記書
    き込み電圧VD を前記液晶に印加し、かつ、 前記ΔVの半分に相当する電圧を前記第1電極に印加す
    ると共に、|VD |+|ΔV/2|の大きさの電圧を前
    記第4電極に印加することにより前記リセット電圧VR
    を前記液晶に印加する、 ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載
    の液晶素子の駆動方法。
  6. 【請求項6】 前記第1電極の電位を0Vにすると共に
    前記第4電極にVDの電圧を印加することにより前記書
    き込み電圧VD を前記液晶に印加し、かつ、 前記ΔVに相当する電圧を前記第1電極に印加すると共
    に前記第4電極に−VD の電圧を印加することにより前
    記リセット電圧VR を前記液晶に印加する、 ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載
    の液晶素子の駆動方法。
  7. 【請求項7】 前記書き込み電圧を印加する時間と前記
    リセット電圧を印加する時間とを略等しくした、 ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載
    の液晶素子の駆動方法。
  8. 【請求項8】 前記スイッチング素子がトランジスタで
    ある、 ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載
    の液晶素子の駆動方法。
  9. 【請求項9】 前記液晶が、フルオロカーボン末端鎖及
    び炭化水素末端鎖からなり、該両末端鎖が中心核によっ
    て結合され、スメクチック中間相または潜在的スメクチ
    ック中間相を持つフッ素含有液晶化合物を含有するカイ
    ラルスメクチック液晶である、 ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載
    の液晶素子の駆動方法。
  10. 【請求項10】 所定間隙を開けた状態に配置された一
    対の基板と、これら一対の基板の間に配置された液晶
    と、複数の画素を構成すると共に該液晶を挟み込むよう
    に配置された第1電極及び第2電極と、該第2電極に接
    続されて各画素毎に配置された複数のスイッチング素子
    と、該スイッチング素子のゲートに接続された第3電極
    と、該スイッチング素子のソースに接続された第4電極
    と、を備えた液晶素子であって、前記第3電極へのゲー
    ト電圧の印加に基づき前記スイッチング素子をオンして
    前記第4電極と前記第2電極とを同電位にし書き込み電
    圧やリセット電圧を前記液晶に印加する液晶素子の駆動
    方法において、 前記液晶が強誘電性を示す液晶であり、かつ、 前記書き込み電圧と前記リセット電圧とが逆極性で、か
    つ直流成分がほとんど生じない、 ことを特徴とする液晶素子の駆動方法。
  11. 【請求項11】 前記書き込み電圧は一定時間だけの印
    加にとどめ、それ以降は前記液晶のメモリー性を利用し
    て画像を表示する、 ことを特徴とする請求項10に記載の液晶素子の駆動方
    法。
  12. 【請求項12】 前記液晶は、自発分極が10nC/c
    2 以下である、 ことを特徴とする請求項10又は11に記載の液晶素子
    の駆動方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6975297B2 (en) * 2001-06-21 2005-12-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Liquid-crystal display driving method using asymmetric driving voltage

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