JPH0199031A - 電気光学装置の駆動方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、表示装置、透過光量制御装置等として用いる
ことのできる電気光学装置の駆動方法に関する。

［従来の技術Ｊ 従来、電気光学装置として種々のものが開発されている
。これらの中でも、液晶を用いた電気光学装置は比較的
構成が簡単で、小型、軽量、低消費電力等の特徴により
、表示装置、光シヤツター等の用途に広く用いられてい
る。

液晶電気光学装置の製造上、大容量化／大面積化時には
単純７トリクスを用いたものがアクティブマトリクスを
用いたものより有利であるが、従来の単純マトリクスを
用いた液晶電気光学装置においては、電気光学特性の制
限から大容量のものを作製することが困難である。例え
ば、ツイストネマチックモードを用いたものでは１／２
００デユ一テイ程度、Ｊ：リツイスｊ・角を大きくして
高性能にしたＳ　ＴＮ／Ｓ　Ｂ　Ｅモードでも１／４０
０デユ一テイ程度とすると、表示品位あるいは応答速度
が悪化して実用上使用に酎えないという問題点があった
。

そこで、液晶とその配向制御によって記憶を持たせる（
印加電圧によるヒステリシス特性を利用するものＪ、Ａ
ｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、　、剣、３０８７．“８６など）方
法が考えられた。これは、液晶材料によっては９０度を
超える高ツイスト状態で印加電圧と透過率がヒステリシ
ス現象を起こすことを利用しており、選択的に書き込ん
だ情報を、ヒステリシスループ内となるような保持電圧
を印加することによって作持しＪ：つとするものである
。以下、本発明では、この方式のことをＨＴ　Ｎ方式と
略記する。

このＨＴ　Ｎ方式を用いた電気光学装置においては、電
気光学特性にヒステリシス特性が発現するには種々の条
件を満たすことが必要である。すなわち、電気光学装置
を（１り成する液晶パネルにおけるツイスト角、セル厚
、プレチルト角、液晶組成物の自発ピッチ、弾性定数、
配向膜と液晶分子の相互作用の状況等によってヒステリ
シス特性の発現状況が異なってくる。一般には、プレチ
ルト角が犬、ツイスト角が大、界面規制力が大、弾性定
数の比Ｋ　”ｓ／　Ｋ　＋　＋、Ｋり３／に２２が共に
犬、Δε／ε土が小、液晶セルのピッチＰｃと液晶組成
物の自発ピッチＰｓのずれ△Ｐ　（＝　Ｐｃ／Ｐｓ　−
１）が小の方向にある等の方がヒステリシス特性が発現
し易いという傾向にある。

［発明が解決しｊ；うとする問題点］ しかし、界面規制力、弾性定数等、他の条件にも左右さ
れるが、例えば、極端に△Ｐを小さくする、言い替えれ
ばカイラルドーパントの量を減らしたり、セル厚を厚く
したりすると、液晶組成り勿側のツイスト力が入れ物と
してのセル側で規制するツイスト角に達しなくなり、い
わゆるローツイストドメインが発生ずるようになって電
気光学装置としては使えなくなる。

このローツイストドメインが発生ずる領域と、通常のヒ
ステリシス特性が発現する領域の間は不安定領域となり
、異常なヒステリシス現象を示すことがある（以下、異
常ヒステリシスと呼ぶ）。

通常、ヒステリシス特性を有する液晶パネルの電気光学
特性を測定する場合には、駆動電圧の掃引スピードをで
きる限り小さくする。しかし、ヒステリシス特性は、測
定する際の駆動電圧の掃引スピードによって影響を受け
ることが多い。ＨＴ　Ｎ方式の液晶パネルの場合にも、
通花のヒステリシス特性を示す領域では、掃引スピード
を非常に遅くすると、駆動電圧上昇過程では第２図ａ、
駆動電圧下降過程では第２図すに示すような特性を示す
が、掃引スピードを速くすると、駆動電圧上昇過程では
第２図Ｃ，駆動電圧下降過程では第２図ｄで示すように
、ヒステリシス特性の幅が異なるような特性を示す。し
かし、上記の異常ヒステリシス領域では、この傾向がさ
らに助長され、駆動電圧の掃引スピードが充分に遅けれ
ば第２図ａ、ｂで示されるような通常のヒステリシス特
性を示すが、駆動電圧の掃引スピードが速い場合には、
駆動電圧上昇過程では第２図Ｃとほぼ同じ特性を示すが
、駆動電圧下降過程では第２図ｅに示ずにうな特性を示
し、ＯＮ状態から電圧をゼロにして消去しようとしても
、表示が消えるまでには非常に長い時間を必要とする。

従来のＨＴ　Ｎ方式での駆動波形の概念は第３図に示す
ように、前の表示状態を保持している保持期間ｔｈ１、
ゼロポル）・を印加して前の表示状態を消去する消去期
間ｔｅ、新しい表示状態を書き込む書き込み期間ｔｗ、
さらにヒステリシスループ内となる保持電圧ｖｈを印加
して表示状態を保持する保持期間し＋＋２とからなる。

従って、保持電圧ｖｈのＯＮ状態から、ゼロボルトを印
加して？１１１去しようとする場合は、前述の掃引スピ
ードが速い場合に相当し、異花ヒステリシス特性を示す
液晶パネルでは消去時間が非′、ｌＫに長くなってしま
い、電気光学装置として使用するには非常に問題があっ
た。

そこで本発明では、ΔＰの許容範囲を広げ、液晶パネル
の製造を容易にすることが可能なＨＴ　Ｎ方式を用いた
電気光学装置の駆動方法を提供することを目的としてい
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明では、書き込まれた表示内容を保持電圧を印加し
て保持する方法で駆動されるヒステリシス特性を有する
電気光学装置の駆動方法において、消去をパルス電圧と
ゼロもしくは略ゼロボルトの電圧双方を印加することで
行なうことを特徴とする特 〔実施例〕 以下、実施例に基づき本発明の詳細な説明する。

（実施例１） 電気光学装置として、７５０’Ｘ１１２０画素のＨＴＮ
方式の液晶パネルを試作した。配向処理としてはＳｉＯ
の斜方蒸着によって液晶分子のプレチルト角を２５度、
上下基板間の液晶のツイスト角を２７０度とし液晶を注
入して液晶パネルとした。

このパネルにメルク社製のＺ　Ｌ　Ｉ　−３１８７にカ
イラルドーパントとじてＢＤＨ社のＣＢ−１５を添加し
たものを封入して、液晶パネルとした。

界面規制力などセル製造の各条件によってヒステリシス
特性の発現状況は異なるが、発明者らの実験では、例え
ば４．４μｍのセル厚の液晶パネルに、メルク社のＺＬ
Ｉ−３１８７にカイラルドーパントとしてＢ　Ｄ　Ｈ社
のＣＢ−１５を２．４３〜２．１７ｗｔ％添加した液晶
を注入し、△Ｐの値を−０，０５〜−０，１５としたも
のについては通常のヒステリシス特性が得られた。また
、ＣＢ−１５の添加量を２．０５ｗ−１；％以下とし、
ΔＰを−０，２よりも小さくするとローツイストドメイ
ンが発生ずることが多くなった。△Ｐの値が−０，１５
〜−０，２の領域ではローツイストドメインは発生しな
いが、液晶パネルの製造条件によっては異常ヒステリシ
スを示したり、示さなかったりした。

これらの液晶パネルで、例えばΔＰを−０，１とした通
常のヒステリシス特性を示す液晶パネルでは、３０°Ｃ
において、第３図に示した従来のＨＴＮ方式のゼロボル
ト印加の消去法では１３　ｍ５ｅｃで消去が可能てあっ
た。一方、△Ｐを−０，２とした異常ヒステリシスを示
す液晶パネルでは、従来のＨＴＮ方式の消去波形では速
くても数百ｍ５ｅｃ、遅い場合には数秒の単位の消去時
間が必要であったに対し、第１図（ａ）あるいは（ｂ）
に示ずＪ：うに、消去期間の先頭に保持電圧よりも高い
電圧消去用高パルスを印加し、それに引続きゼロボルト
を印加する消去波形とすることで消去時間を非常に短か
くすることができた。消去用高パルス印加時間ｔｓを５
〜０　、　２　ｍ５ｅｃとしたときの、消去用高パルス
電圧Ｖｅ対する消去時間τｅ　（ｍｓｅｃ）の値を第１
表に示す。

現時点ではその機構まで確定できる段階ではないが、Ｏ
Ｎ状態、すなわち、書き込みによって液晶分子が立って
いる状態は準安定状態であり、ここからＯＦＦ状態、す
なわち、液晶分子が水平配向している状態になるために
は、何等かのポテンシャルの壁を乗り越えなければなら
ないが、消去パルスを印加することがそのエネルギーを
外部から与えることになり、自然緩和による消去にりも
速くなるのではないかと考えている。

第１表から、消去用高パルスは高電圧で印加時間が短か
い方がよいことが判る。

以上、現象の原理については推測の域を出ないが、本発
明によれば消去時間を短くすることが可能なことは事実
である。

〔実施例２〕 電気光学素子として、４００Ｘ６４０画素の■（ＴＮ方
式のパネルを試作した。配向処理は実施例１と同様に、
ＳｉＯ斜方蒸着とし、プレチルト角２５度、ツイスト角
２７０度、セル厚６．０μｍとし、メルク社のＺ　Ｌ　
Ｉ−１１３２にカイラルドーパントとしてＢ　Ｄ　Ｈ社
のＣＢ−１５を添加した液晶を封入した。

この液晶パネルにおいては、ＣＢ−１５の添加量が１．
９０〜１．１．１ｗｔ％、△Ｐの値にして０．３〜−０
．２の領域では正常なヒステリシス特性が得られ、ＣＢ
−１５の添加量が１．０７〜１゜　０２ｗｔ％で、　△
Ｐが−０，２５〜−０，３の領域では以上ヒステリシス
が発生ずる。また、ＣＢ−１５の添加量を１．０２ｗｔ
％以下にし、ΔＰが−０，３以下になるとローツイスト
ドメインの発生ずる領域になる。△Ｐが−０，２〜−０
゜２５の領域は不安定で以上ヒステリシスを示したり、
示さなかったりする。

△Ｐが−０，３の以上ヒステリシスを示す液晶パネルを
用いて、実施例１と同様に消去時間を測定したところ、
２５°Ｃにおいて、消去パルス電圧Ｖｅ＝２０Ｖ、消去
パルス印加時間ｔｅ＝０．５ｍ５ｅｃの条件で、第３図
に示す従来のＨＴＮ方式の消去波形では約５　ｓｅｃで
あったのに対し、第１図（ａ）および（ｂ）の本発明の
消去波形では４０ｍ５ｅｃで消去が可能であった。

以上、実施例を述べたが、本発明は上記実施例にのみ限
定されるものではなく、消去期間中にゼロボルト以外の
電圧を印加するもの全てに適用てき、その電圧、パルス
幅などの条件に何等制限を与えるものではないことはい
うまでもない。

［発明の効果］ 以上、説明したように、本発明によれば、書き込まれた
内容を保持電圧を印加して保持する方法で駆動されるヒ
ステリシス特性を有する電気光学装置の駆動方法におい
て、本来ならば実用的な消去ができないために使用する
ことができない、異常ヒステリシスを示す液晶パネルて
も短時間で表示を消去することが可能になり、液晶パネ
ルの製造マージンを増加することて製造が容易になると
いう大きな効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の駆動波形の概念を示す図である。 第２図は、ヒステリシス特＋１．を有する電気光学装置
の電気光学特１１：を１ｔ１２明する図である。 第３図は、従来にＨＴ　Ｎ方式の駆動波形の概念をを示
す図である。 以　　　　上 第１図 ７ｉ 第２図 一１２＝ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）書き込まれた表示内容を保持電圧を印加して保持
   する方法で駆動されるヒステリシス特性を有する電気光
   学装置の駆動方法において、消去をパルス電圧とゼロも
   しくは略ゼロボルトの電圧双方を印加することで行なう
   ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。