JPH02214820A - 強誘電性液晶電気光学素子の駆動法 - 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、強誘電性液晶を用いた、マトリックス表示装
置及びプリンター用光シヤツター等に用いる強誘電性液
晶電気光学素子の駆動法に関するものである。

［従来の技術］ 強誘電性液晶を用いた液晶電気光学素子は、その応答が
従来のネマチック液晶を用いた液晶電気光学素子に比較
して１０〜１０００倍速く、高速光シャッター装置への
応用が期待され、また電界に対して双安定性を示すこと
により、大型かつ高密度の表示装置への応用が期待され
ている。

電界の極性に対して双安定性を示す強誘電性液晶電気光
学素子の単純マトリックス駆動においては一般に双安定
状態の一方に書き込む操作と他方に書き込む操作とが必
要である。一方、液晶電気光学素子の信頼性上、このよ
うな書き込み操作の際に液晶に印加される電圧は直流成
分が無く、交流化されていることが好ましい。

強誘電性液晶電気光学素子の駆動方法として、直流成分
を無くした、あるいは低減した駆動法としては２フイー
ルド法（ＳＩＤ　’８５　ＤＩＧＥＳＴ。

ｐ、　１３１）、４パルス法（特開昭６２−１７３４３
６号）、２スロツト法（ＥＵＲＯＤＩＳＰＬＡＹ“８７
　ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ。

ｐ、　１５２）等すでにいくつかの提案がなされている
。

これらの駆動法のうち前者の二つの方法は、つの走査電
極上の各画素の書き込みに状態１（双安定状態の一方）
に書き込むための電圧を印加する時間、状態２（双安定
状態の他方）に書き込むための電圧を印加する時間、そ
れぞれの書き込みを交流化するための時間が必要であり
、結果として液晶の応答速度の４倍の書き込み時間が必
要であり、全画素を書き込むための走査時間が長くなる
という問題点があった。

また、２スロツト法は、前者の二つの方式にくらべて全
画素を書き込むための走査時間を短くする効果があるが
、必要とされる駆動電圧が高くなる。このために、同じ
耐圧の駆動用ＩＣを使用した場合、前者の二つの方式に
くらべて走査時間の短縮は、イー（表的な場合で、たか
だか５７８にとどまっていた。また、２スロツト法では
選択時間内で各画素に印加される電圧には直流成分があ
る。このため、この直流成分を、書き込みを行わない時
間の間に印加される直流成分で打ち消し、駆動電圧の交
流化を行っている。しかし、この方法では高デユーティ
−においては、選択時間内に印加される直流成分と非選
択時間内に印加される直流成分のパルス幅とが大きく異
なり、素子の信頼性上好ましくない。また、低デユーテ
ィ−では非選択時間内に印加される直流成分が大きくな
り素子を駆動できなくなるなどの問題点があった。

［発明が解決しようとする問題点］ 第１１図（ａ）、（ｂ）に、２フイールド法の具体的な
駆動法の一例を示した。この駆動法では、強誘電性液晶
を一方の安定状態にするための走査と、他方の安定状態
にするための走査の２回の走査で１周期の書き込みが構
成される。以下２つの安定状態の一方の点灯状態、他方
を非点灯状態として２フイールド法を説明する。

点灯状態の書き込み走査には、１つの走査電極の選択時
には、選択時間１／２Ｔ３の内、前期１／４Ｔ３　ニは
Ｖｏ　＋　Ｖｌ　（７）電圧を印加し、後期１ハＴ３に
はＶＯ−Ｖ、の電圧を印加し、非選択時にはｖＯの−・
定電圧を印加する。一方、非点灯状態の書き込み走査に
は、選択時間１／２Ｔ３の内、前期１／４Ｔ３　ニはＶ
ａ−ｖｌｌノミを印加し、後記１／４Ｔ３にはｖｏ　＋
　Ｖｌの電圧を印加し、非選択時にはＶＯの一定電圧を
印加する。

信号電極には選択された走査電極上の画素を点灯状態に
する場合には、点灯、非点灯状態の書き込み走査のいず
れも選択時間１／２Ｔ３の内、前期１／４Ｔａ　にはＶ
ｏ　−Ｖ２の電圧を印加し、後期１／４Ｔ３にはＶｏ　
＋　ｖ２の電圧を印加する。また、選択された走査電極
上の画素を非点灯状態にする場合には、点灯、非点灯状
態の書き込み走査のいずれも選択時間１／２Ｔ３の内、
前期１／４Ｔ３にはＶＯ＋Ｖ２（７）電圧を印加し、後
期１／４Ｔｚ　ニはｖｏ　−Ｖ２の電圧を印加する。

ここでｖｌ、ｖ２は、強誘電性液晶のパルス幅１／４Ｔ
３の矩形波での一方の安定状態から他方の安定状態に変
化するしきい値電圧をＶｔｈ　とした場合、ｌＶ１１Ｖ
２１＞ＶＬｈ　＞　ｌＶ＋　　Ｖ２１（７）関係ヲ満た
す電圧である。特に、Ｖ１＝３ＸＶ２とすることが好ま
しい。

第１２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）にはこの駆動
法を、第２図に示した走査電極群と信号電極群の組み合
わされたドツトマトリックスにおいて走査電極群が８本
の電極で構成された場合（ｎ・８）に用いた時、第２図
中Ａ１を点の画素に印加される電圧波形を示した。

第１２図（ａｌ　には、Ａｏｌ（ロー１〜８）点の全て
の画素を点灯状態にする場合、第１２図（ｂ）にはＡｎ
ｔ　ｉｎ・１〜８）点の全ての画素を非点灯状態にする
場合、第１２図（ｃ）にはＡｎｔ（ｎ−奇数）点の画素
を点灯状態とし、Ａｎｔｉｎ−偶数）点の画素を非点灯
状態とする場合、第１２図ｆｄ）にはＡｎ＋ｉｎ＝奇数
）点の画素を非点灯状態とし、Ａｎ＋ｔｎ＝偶数）点の
画素を点灯状態とする場合に、Ａｌ１点の画素に印加さ
れる電圧波形を示した。

各画素の強誘電性液晶を点灯状態または非点灯状態に書
き込むのは選択時間の後期の１／４Ｔ３に印加される電
圧によるものであり、選択時間の前期の１／４Ｔ３に印
加される電圧は選択時間の後期１／４Ｔ、に印加される
電圧とは逆極性の電圧であり、印加電圧波形の交流化の
目的で印加されるものである。

このように２フイールド法では、点灯状態の書き込みと
非点灯状態の書き込みはそれぞれ強誘電性液晶の状態を
変化させる時間の２倍の書き込み時間を要する。さらに
、全画素の書き込みには点灯状態の書き込み走査と非点
灯状態の書き込み走査との２回の走査が必要である。こ
のため、全画素の書き込みには強誘電性液晶の状態を変
化させる時間の４倍の書き込み時間（１／４Ｔ、　Ｘ　
４　＝Ｔａ）を必要としていた。

２スロツト法は２フイールド法に比べて全画素の書き込
みに要する書き込み時間を短縮できるという効果を有す
る。第１３図に２スロツト法の具体的な駆動法の一例を
示した。この駆動法では走査電極の選択時間Ｔ、の内、
前期１／２Ｔ４では選択された走査電極上の全ての画素
を一方の安定状態とし、後期１／２Ｔ４では表示の内容
により必要な画素のみを他方の安定状態とする電圧が印
加され、１回の走査で１周期の書き込みが形成される。

以下２つの安定状態の一方を点灯状態、他方を非点灯状
態として２スロツト法を説明する。

書き込み走査には、１つの走査電極の選択時には、選択
時間Ｔ、の内、前期１／２Ｔ、の時間にはＶｏ−Ｖ、の
電圧を印加し、後期１／２Ｔ４の時間にはＶＯ＋Ｖ２の
電圧を印加し、非選択時にはＶ。＋ｖ３の電圧を印加す
る。

信号電極には、選択された走査電極上の画素を点灯状態
にする場合には、選択時間Ｔ４の内、前期１／２Ｔ４に
はＶ。＋ｖ４の電圧を印加し、後期１／２Ｔ４にはＶ。

−ｖ４の電圧を印加する。また、選択された走査電極上
の画素を非点灯状態にする場合には、選択時間Ｔ、の内
、前期１／２Ｔ、にはＶ１＝Ｖ４の電圧を印加し、後期
１／２Ｔ、にはＶ。＋Ｖ４の電圧を印加する。

ここでＶｌ、Ｖ２、Ｖ３、■、は強誘電性液晶のパルス
幅１／２Ｔ、の矩形波での一方の安定状態から他方の安
定状態に変化するしきい値電圧をＶｔｈとすルト、１ｖ
、＋ｖ冒＞　１−Ｖ４＋Ｖ、　ｌ　＞Ｖｔｈ、Ｖ４−Ｖ
２１　＞Ｖ、、　＞　ｌ　Ｌ−Ｖ２１．かつ走査型極の
数がＮ本の場合Ｖ３＝　ｆＶｚ−Ｖ１１／　（２ｘ　ｆ
Ｎｌ））を満たす電圧である。特に、Ｌ　＝　５　ｘ　
Ｖ４、ｖ２３×ｖ４であることが好ましい。

第１４図にはこの駆動法を第２図に示した走査電極群と
信号電極群の組み合わされたドツトマトリックスにおい
て走査電極が８本の場合ｆｎ＝８１に用いた時、第２図
中Ａ１点の画素に印加される電圧波形を示した。第１４
図ｆａ）には、Ａｎ＋　（ｎ＝１〜８）点の全ての画素
を点灯状態にする場合、第１４図ｆｂｌ　にはＡ。＋　
ｆｎ＝１〜８）点の全ての画素を非点灯状態にする場合
、第１４図ｆｃｌにはＡｎｌ（ｎ−奇数）点の画素を点
灯状態とし、Ａｎ＋ｆｎ−偶数）点の画素を非点灯状態
とする場合、第１４図ｆｄｌにはＡｎ＋ｆｎ＝奇数）点
の画素を非点灯状態とし、Ａｎ＋ｆｎ＝偶数）点の画素
を点灯状態とする場合にＡｌ１点の画素に印加される電
圧波形を示した。

各画素の強誘電性液晶は選択時間の内、前期の１／２Ｔ
４で信号電極に印加される点灯信号あるいは非点灯信号
によらず非点灯状態が書き込まれる。また、選択時間の
内、後期のｌ／２Ｔ４では信号電極に点灯信号が印加さ
れた場合には点灯状態が書き込まれ、信号電極に非点灯
信号が印加された場合には非点灯状態が変化しない。

このように２スロツト法では、強誘電性液晶の状態を変
化させる時間の２倍の書き込み時間（１／２Ｔ４Ｘ　２
　＝Ｔ４）で点灯状態と非点灯状態の書き込みが可能で
ある。

しかし、選択時間の前期１／２Ｔ、においで信号電極に
印加される電圧によらず画素を非選択状態とするために
、例えば、前述の好ましい関係の電圧値を用いた場合に
は、非選択時に画素に印加される電圧波形の振れ幅に対
して、選択時には５倍の電圧波形の振れ幅が必要とされ
る。

２フイールド法では非選択時に画素に印加される電Ｅの
振れ幅に対して、選択時には４倍の電圧波形の振れ幅で
よく、この点て２スロツト法は２フイールド法の５７４
倍大きな駆動電圧を必要とする。

このため、２スロツト法と２フイールド法で同じ耐圧の
駆動ＩＣを用いた場合には、２スロント法では２フイー
ルド法に対して走査時間の短縮はほぼ半分でなく、５７
８程度にとどまっていた。さらに、２スロツト法では、
選択時間内で各画素に印加される電圧には電圧（Ｖ２−
Ｖ、ｌ）、パルス幅１／２Ｔｎの直流成分がある。この
直流成分を、書き込みを行わない時間の間に印加される
電圧（Ｖ２−　Ｖ＋）　／　（２Ｘ　（Ｎ−１））、パ
ルス幅Ｔ４Ｘ（Ｎ−１）の直流成分で打ち消し、駆動電
圧の交流化を行っている。ただし、Ｎは走査電極数であ
る。しかし、この方法では高デユーティ−（Ｎ大）にお
いては選択時間内に印加される直流成分と非選択時間内
に印加される直流成分とのパルス幅が大きく異なる。こ
のパルス幅の大きな直流成分では液晶中のイオンの移動
による分極を生じたり、電極の酸化、還元反応を生じた
りし、素子の信頼性上好ましくない。また、低デユーテ
ィ−（Ｎ小）では非選択時間内に印加される直流成分が
大きくなり、素子を駆動できなくなるなどの問題点があ
った。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は前述の問題点を解決すべくなされたものであり
、走査電極群の設けられた基板と、信号電極群の設けら
れた基板との間に、電界の極性に依存して双安定状態を
示す強誘電性液晶が挟持され、該走査電極群と該信号電
極群の交差部分を表示画素とした液晶セルの外側に一対
の偏光板が設置された強誘電性液晶電気光学素子を走査
電極群の走査電極を順次選択し、該走査電極に印加され
る電圧と信号電極群の各信号電極に印加される電圧との
組合せによって該走査電極上の各画素を表示を行う内容
に応じて双安定状態のどちらかにする書き込み走査を行
う強誘電性液晶電気光学素子の駆動法において、１つの
走査電極を選択し、該走査電極上の各画素を表示を行う
内容に応じて双安定状態の一方（状態１）に書き込むた
めの選択信号（選択信号ｌ）を印加し、かつ、選択信号
１を順次走査電極に印加して全画素の書き込みを行うに
際し、少なくとも１つの走査電極に選択信号１が印加さ
れる時間内に選択信号ｌが印加される走査電極とは異な
る他の少なくとも一つの走査電極を選択してこの走査電
極上の全ての画素を双安定状態の他方（状態２）に書き
込むための選択信号１とは異なる選択信号（選択信号２
）を印加し、かつ選択信号２が印加された走査電極の少
なくとも一つの走査電極に選択信号２の印加後に選択信
号ｌが印加され、かつ前記選択信号ｌおよび選択信号２
の少なくともどちらかの選択信号が、印加される電圧の
異なる２つの時間Ｔ１、Ｔ２よりなり、かつＴ１の時間
内の選択信号ｌの電圧をＶＣ＋　＋、選択信号２の電圧
をＶＯ２＋、選択信号が印加されない走査電極に印加さ
れる電圧をＶ（３１、選択信号ｌと信号電極に印加され
る電圧との組合せで状態１に書き込む画素に対応する信
号電極に印加される電圧をＶＳ、　、、選択信号ｌと信
号電極に印加される電圧との組合せで安定状態を変化さ
せない画素に印加される電圧なＶＳ２　＋、かつＴ２の
時間内の選択信号１の電圧をＶＣ＋　２、選択信号２の
電圧をＶＯ２２、選択信号が印加されない走査電極に印
加される電圧をＶＯ３２、選択信号１と信号電極に印加
される電圧との組合せで状態ｌに書き込む画素に対応す
る信号電極に印加される電圧をＶＳＩ２、選択信号ｌと
信号電極に印加される電圧との組合せで安定状態を変化
させない画素に印加される電圧をｖｓ２２としタトきに
、ＶＳ１１ＸＴｌ＋ＶＳ１２ＸＴ２＝ＶＳ２１ＸＴｌ＋
ＶＳ２２ＸＴ２＝　　（ＶＣＩｌ＋ｖＣ２１）　ＸＴｌ
＋　　（ＶＣ１２＋ＶＣ２２）　ＸＴ２＝ＶＣ３１ＸＴ
ｌ＋ＶＣ３２ＸＴ２をほぼ満タスことを特徴とする強誘
電性液晶電気光学素子の駆動方法を提供するものである
。

第１図は、本発明で駆動する強誘電性液晶電気光学素子
の断面図である。２枚の透明基板１ａ、１ｂの表面に、
それぞれ透明な導電膜２ａ、２ｂと配向制御膜３ａ、３
ｂとを形成する。導電膜２ａ、２ｂは、基板間に保持さ
れた液晶層４に電界を印加するための電極であり、各々
走査電極群と信号電極群を構成し、電気光学的応答を生
じさせる目的で設けられているもので、ｌ１１２０３−
３ｎＴ。

（ＩＴＯ）、５ｎ０２等からなり、所定のパターンに形
成されている。

配向制御膜３ａ、３ｂは、液晶分子を概ね水平配向させ
るものである。代表的なものとしては、有機高分子膜、
特にポリイミド系高分子膜を形成し、布で一定方向にラ
ビングしたものが好ましいが、その他、ポリアミド系高
分子膜、ポリイミドアミド系高分子膜、ポリパラキシリ
レン等の高分子膜をラビングしたもの及びＳｉＯなどの
斜方蒸着膜も有効である。また、これらの膜を形成せず
に直接導電膜２ａ、２ｂをラビングして配向制御膜とす
ることも可能である。

この様な配向制御を行った後、該基板が平行、かつ一定
の間隙で保持されるように、スペーサー、例えば、有機
ビーズ、アルミナ粒子を挟み、シール材５で周囲を固定
し、セルとする。この際、２枚の基板の配向制御方向は
、互いにほぼ平行になるようにする。

その後、強誘電性液晶組成物をコレステリック相、ある
いは等実相まで加熱し、セルに注入した後、封止する。

セルの両性側に一対の偏光板６ａ、６ｂをその偏光軸が
互いにほぼ直交し、かつ基板の配向制御方向と一定角度
をなすように配置する。この偏光軸の交差角度および配
向制御方向との角度は、液晶材料、装置の動作温度によ
って変わり、最もコントラスト特性などのよい角度を選
べば良い。

裏側の基板ｌｂ側に光源７を置き、反対側へ光が透過す
るようにする。なお、反射型で用いる場合には、裏側の
偏光板６ｂの外側に反射板を設ければ良い。

第２図は、導電膜２ａ及び２ｂのドツトマトリックス表
示素子に用いられるパターン例を示したものである。一
方の基板には、横方向の縞状の走査電極群Ｃ１〜ｃｎが
パターニングされ、他方の基板には縦方向の縞状の信号
電極群Ｓ１−　Ｓｌがパターニングされている。２組の
電極群の交差点Ａｌｌ　〜Ａｎ１１が表示画素となる。

第３図は、導電膜２ａ及び２ｂのプリンターヘッド用光
シヤツターに用いられるパターン例を示したものである
。この例では１／４デユーティ−で駆動される場合のパ
ターン例を示している。

Ａ１□〜Ａ４゜は開口部を示し、これ以外の部分は遮光
膜を形成して用いられる。

本発明の駆動法で用いられる強誘電性液晶としては、電
界の極性に依存した双安定性を示す液晶相を持つ液晶が
使用できるが、応答性の点でカイラルスメクチックＣ相
（ＳｍＣ”）の液晶が好ましい。具体的な例としては、
４−　（４−ｎ−デシルオキシベンジリデンアミン）ケ
イ皮酸−２メチルブチルエステル等がある。

また、本発明に用いられる液晶としては、強誘電性を示
す液晶相より高温の温度範囲においてスメクチックＡ相
（ＳｍＡ相）をもつ液晶が双安定性の対称性の点で好ま
しい。等実相（■相）あるいはネマチック相（Ｎｅ相）
あるいはコレステリック相（Ｃｈ相）より、ＳｍＡ相を
経由せずに直接ＳｍＣ’相等の強誘電性液晶相に相転移
する液晶を用いた場合、通常、配向制御方向に対してス
メクチック相の層方向が異なる２つの状態をとる。この
２種類の層方向の状態が混在するとコントラストの低下
をまねくため、Ｉ相あるいはＮｅ相あるいはＣｈ相より
ＳｍＣ”相等の強誘電性液晶相へ冷却する際に、一方向
の極性を持つ直流電界を印加し、２種類の層方向のうち
１種類のみに配向させるなどの手段を取ることが必要で
ある。この様にして作成した素子においてはその安定性
において第一の安定状態と第二の安定状態のうち、冷却
する際に印加する電界の極性と一致する安定状態のほう
がより安定となってしまい双安定性の低下につながる。

これに対し、ＳｍＡ相を持つ液晶においては、層方向は
般に配向制御方向と一致した一方向となり電界に対する
双安定性も対称的となる。

また、本発明で用いる液晶としては、強誘電性を示す液
晶相より高温の温度範囲でＣｈ相をもつことが配向の均
一性の点で好ましい。この液晶の配向制御法については
、特願昭５９−２７４０７３号の方法を用いることで極
めて良好な配向に素子が作成できる。

強誘電性液晶組成物としてＳｍＣ：”相をもち、それよ
り高い温度においてはＣｈ相をもち、かっＣｈ相におけ
る螺旋ピッチの長さ（ｐ）が基板１ａと１ｂ間の距離（
ｄ）の４倍以上長い液晶を用いる。またＣｈ相とＳｍＣ
”の間にＳｍＡ相を持つことが、配向の均一性の点で望
ましい。この様な液晶としては、光学活性物質、スメク
チック液晶化合物、ネマチック液晶化合物を適当な割合
で混合することで得られ、必要に応じて非液晶添加物を
加える場合もある。特に、Ｃｈ相における螺旋ピッチを
長くするには、左螺旋を生じさせる光学活性物質と、右
螺旋を生じさせる光学活性物質を、螺旋を生じさせる力
に応じて混合するのが有効である。

通常、Ｃｈ相における螺旋ピッチの長さは温度とともに
変化する。均一な配向を得るには、Ｃｈ−３ｍＡ相転移
点の直上でｐ））４ｂの条件を満たすことが好ましい。

しかし、この条件を満たす温度範囲が転移点のごく近傍
に限られる場合には、温度降下速度が速い場合において
は、螺旋構造がほどけずにＳｍＡ層へ転移してしまう。

この場合には均一な配向が得られないので、ｌ１１Ｘｉ
旋構造がほどけるまでｐ））４ｄを満たす温度に保持す
るか、温度降下速度を遅くする必要がある。この理由か
ら螺旋ピッチｐが基板間距離ｄの４倍以上になる温度範
囲は、Ｃｈ　−ＳｍＡ相転移点より５°Ｃ以上の範囲に
わたることが好ましく、さらにＣｈ相全全温度範囲わた
ることが好ましい。

なお、ここでいうＣｈ相はネマチック液晶に光学活性物
質を添加して固有のピッチを持つようにされた相も含む
ものである。

次に本発明の駆動法を具体例に従って説明する。本発明
の駆動法では、一つの走査電極を選択して選択信号を印
加し、この走査電極上の各画素を信号電極に点灯信号が
印加された場合に点灯状態とする書き込み走査１と、書
き込み走査ｌのｋ　（ｋ≧１の整数）木毎に書き込み走
査１の選択時間内に、次に書き込み走査１を行うに木の
走査電極に選択信号２を印加し、選択信号２が印加され
た走査電極上の全ての画素を信号電極に印加される信号
によらず非点灯状態とする書き込み走査２とからなり、
これらの書き込み走査は選択時間Ｔの内、選択時間の前
期Ｔと後期Ｔ２とからなり、全画素の書き込みは書き込
み走査１を全ての走査電極について行うことにより１周
期の書き込みが構成される。

第４図は本発明で用いられる走査電極に印加される選択
信号１、選択信号２、非選択信号、信号電極に印加され
る点灯信号、非点灯信号の組合せの一例を示す。■１、
ｖ２、ｖ３、ｖ４、ｖ５、ｖ６、■２、Ｖ８、ｖ９、Ｌ
（ｌは上記の書き込み走査を可能とするためにはパルス
幅Ｔ１の矩形波での方の安定状態から他方の安定状態に
変化するしきい値電圧をＶｔｌ＋１、パルス幅Ｔ２の矩
形波での方の安定状態から他方の安定状態に変化するし
キイ［ｔ［ｆヲＶｔｈ２．！：、　ｔル、！：：、１−
ｖ８−ｖ２１　＞Ｖｔ１１２、ｌ　−Ｖ９＋Ｌ　ｌ　＜
Ｌｈ＋、ＩＶＩＯＶ２１＜Ｖｔ１１２、ｌ　　Ｖａ　＋
　Ｖ４１　＞　Ｌｈｚ、ｌ　ＶＩＯ＋Ｖ４１　＞Ｖｔ１
１２、　Ｌ−Ｖ５＜Ｖｔ、、ｌ、　−Ｖｓ＋Ｖ６　　＜
Ｖｔｈｚ、Ｖ９　ＶＳ　ｌ　＜　ＶｔｈＩ、ｌ　Ｌｏ　
＋　Ｖｓ　１＜　Ｖｔｈ２、を満たし、各画素に印加さ
れる電圧の交流化の条件よりＶ７”　Ｖ８Ｘ　Ｔ２／　
ＴＩ、Ｖ９＝Ｖ、。×Ｔ２／Ｔ１、ｖ５Ｖ６　Ｘ　Ｔ２
／　ＴＩ、（Ｖｌ＋Ｖ３）　×Ｔ１＋　（Ｖ２　　Ｖ４
）　×Ｔ、＝０を満たせばよい。

この例は走査電極の選択時間の内、後期のＴ２の時間の
みの印加電圧による書き込みを行う例であるが、選択時
間の内、前期のＴ１の時間での印加電圧による書き込み
を利用する方法もあり、その−例を第９図の説明として
後述する。

本発明の駆動法によれば、書き込み走査ｌにおいて画素
に印加された直流成分は、書き込み走査２において打ち
消され、印加電圧波形の交流化を行っており、走査電極
の本数によらず画素に印加される直流成分のパルス幅は
高々走査電極の選択時間Ｔ＝Ｔ、＋Ｔ２以内である。

第５図は第４図の説明で述べた条件を満たす好ましい一
例を示す。この例はパルス幅Ｔ２の矩形波での一方の安
定状態から他方の安定状態に変化するしきい値電圧Ｖｔ
ｈ２が２ｘＶａ以上、４×Ｖａ以下である場合を示Ｌ７
、ＴＩ　＝　１／２Ｔ２　とした場合の一例であり、　
Ｖ＋＝２Ｖａ　、　Ｖ２＝３Ｖａ　、　Ｖ３＝２Ｖａ　
、　　％１４＝　　５Ｖａ　、　Ｖ５＝　０ｌ−Ｖ６＝
Ｏ１１／７＝２Ｖａ　　、　　　Ｖｓ＝　　Ｖａ、　　
　Ｖｇ＝−２Ｖ６．　Ｖ＋ｏ＝Ｖａとした例である。

第６図（ａ）、（ｂ）は第５図の駆動法を第２図に示し
た走査電極群と信号電極群の組み合されたドツトマトリ
ックスにおいて走査電極、信号電極がそれぞれ３本の場
合に用いた時に、各電極に印加される電圧波形と、画素
Ａｒｍ　　（ｍ＝　１　。

２．３）に印加される電圧波形を示したものである。

この駆動波形によれば、必要とされる電圧の振れ幅は１
ｏｘｖａであり、２フイールド法での８ＸＶａよりも大
きいが、画素の書き込みに要する時間は、強誘電性液晶
の状態を変化させる時間Ｔ２の３ｌ２倍であり、２フイ
ールド法の４倍よりも短くすることができる。同じ耐圧
の駆動用ＩＣで比較すると、第５図の駆動法によれば２
．１３倍の高速書き込みが可能となり、２スロツト法よ
りも１．３倍の高速書き込みが可能となる。

ＴＩ　＝　１／２Ｔ２　とすることは全画素への書き込
み時間を短くできることより好ましい。

第５図の駆動法では走査電極の駆動に異なる４値の電圧
出力、信号電極の駆動に異なる４値の出力電圧を必要と
し、また、選択時間内の前期１／３Ｔと後期２／３Ｔで
印加電圧を変化させるためにパルス＠ｌ／３Ｔと２／３
Ｔの異なる２つの制御信号を必要とする。

第７図は第４図の説明で述べた条件を満たす好ましい別
の一例を示す。この例はＴＩ　＝　７２とした場合で、
パルス幅ＴＩ＝７２の矩形波での一方の安定状態から他
方の安定状態に変化するしきい値電圧Ｖ１．ｈが２ｘＶ
ａ以上、４ＸＶ、以下である場合の一例であり１＝Ｖｌ
　＝−３Ｖ、、Ｖ２＝３Ｖａ、１３＝５Ｖａ　、　　Ｖ
ａ＝　　５Ｖａ　、　Ｖ５＝　０ｌ−Ｖ６＝Ｏ１ｖ７＝
Ｖ８１＝ｖａ−−ｖａ１＝１７ｑ−−１／、、ＶＩＯ＝
Ｖａとした例である。

画素に印加される電圧波形の振れ幅の比較よす、書き込
みに要する時間は２スロツト法と同じである。一方、こ
の例では走査電極の駆動に異なる５値の電圧出力、信号
電極の駆動に異なる２値の出力電圧を必要とし、選択時
間内の前期１／２Ｔと後期１／２Ｔて印加電圧を変化さ
せるためにパルス幅１／２Ｔの制御信号を必要とする。

このように制御信号が簡単化されることと、信号電極の
駆動に必要な出力電圧値の数が第５図に比べて少なくな
る利点がある。

第８図は第４図の説明で述べた条件を満たす好ましい別
の一例を示す。この例はＴ、＝Ｔ２とした場合で、パル
ス幅ＴＩ＝Ｔ２の矩形波での一方の安定状態から他方の
安定状態に変化するしきい値電圧Ｖｔｈが２ＸＶ、以上
、４ＸＶ、以下である場合の別の一例であり１＝Ｖ、＝
Ｖ、、Ｌ＝３Ｖ、、Ｖ３＝Ｖ、１＝Ｌ＝　−５Ｖ、　、
　Ｖ５＝　０１＝Ｖ、＝Ｏ１Ｖ７＝Ｖ、１＝Ｖ８＝　−
Ｖ、１＝Ｖ９＝−Ｖ、、Ｌｏ＝Ｖａとした例である。

画素に印加される電圧波形の振れ幅の比較より、書き込
みに要する時間は２スロツト法と同じである。一方、こ
の例では走査電極の駆動に異なる４僅の電圧出力、信号
電極の駆動に異なる２僅の出力電圧を必要とし、選択時
間内の前期１／２Ｔと後期１／２Ｔで印加電圧を変化さ
せるためにパルス幅１７２Ｔの制御信号を必要とする。

このように制御信号が簡単化されることと、信号電極の
駆動に必要な出力電圧値の数が第５図に比べて少くなる
利点がある。

第９図は本発明の駆動法の内、第４図の駆動法で選択時
間の内、前期のＴ１の時間で印加電圧による書き込みを
利用する方法である。

第４図ニオイテｖ１．ｖ２、ｖ３、■４、ｖ５、Ｖ６、
Ｖｌ、ｖａ、ｖ９、ＶＩＯをパルス幅ＴＩ（７）矩形波
テノ一方の安定状態から他方の安定状態に変化するしき
い値電圧なＶｔｈｌ、パルス幅Ｔ２の矩形波での一方の
安定状態から他方の安定状態に変化するしきい値電圧を
Ｖｔｈ２とすると、１−Ｖｓ−Ｖ２１＞Ｖｔｈ２、Ｉ　
−Ｖ９＋　Ｖｌ　ｌ　＜Ｖｔｈｌ、ＩＶＩＯ−Ｖ２１＜
Ｖｔｈ２、ｌ　Ｖｌ−Ｖａ　１　＞Ｖｔｈｌ、１−Ｖｓ
　＋　Ｖａ　ｌ　＜　Ｖｔｈ２．１−Ｖｑ−Ｖｓ１　＞
Ｖｔｈｌ、ｌ　ＶＩＯ＋　Ｖａ　ｌ　＜Ｖｔｈ２．１Ｖ
７−　Ｖ５　ｌ　＜Ｖｔｈｌ、　　Ｉ　−Ｖ８＋Ｖ６　
＋　＜Ｖｔｈ２．１−ｖ９Ｖ５１　＜Ｖｔｒ１１、Ｉ　
ＶＩＯ＋Ｖ６１　＜Ｖｔｈ２、を満タシ、各画素に印加
される電圧の交流化の条件よりｖ７Ｖ８ＸＴ２／Ｔｌ、
Ｖ９　＝　Ｖｌｏ　Ｘ　Ｔ２／　Ｔｌ、ｖ５−ｖ６×Ｔ
２／Ｔ＋、（−Ｖｌ＋Ｖ３）　ＸＴｌ＋（Ｖ２　　Ｖ４
）　ＸＴ２＝　Ｏを満たした駆動法であり、Ｔｌ　＝　
７２とした場合で、パルス幅ＴＩ　＝　Ｔ２の矩形波で
の一方の安定状ｊ魚から他方の安定状態に変化するしき
い値電圧Ｖ＋ｈが２ＸＶａ以上、４×■８以下である場
合の一例であり１＝１／１＝Ｖａ、　Ｖ２＝３Ｖ６　、
　Ｖ３＝−５Ｖ、ｌ、　　−Ｖ４＝Ｖａ、ｖ５＝０１＝
Ｖ６＝Ｏ１Ｖ７＝Ｖａ１＝ｖａ−−Ｖａ１＝ｖ９＝　　
ｖａ、Ｖｌｏ　＝Ｖａとした例である。

画素に印加される電圧波形の振れ幅の比較より、書き込
みに要する時間は２スロツト法と同じである。一方、こ
の例では走査電極の駆動に異なる４値の電圧出力、信号
電極の駆動に異なる２僅の出力電圧を必要とし、選択時
間内の前期１／２Ｔと後期１／２Ｔで印加電圧を変化さ
せるためにパルス＠　１／２Ｔの制御信号を必要とする
。このように制御信号が簡単化されることと、信号電極
の駆動に必要な出力電圧値の数が第５図に比べてすくな
くなることより好ましい。

このように本発明の駆動法によれば、走査電極の本数に
よらず、画素に印加される電圧波形の交流化にパルス幅
の長い直流成分を持たず、また走査電極の書き込み時間
の内、前期Ｔ１と後期Ｔ２との比率を変えることにより
、全画素への書き込み時間を短くすることができる。

［作用１ 最初に本発明で用いられる強誘電性液晶電気光学素子の
双安定状態と、その印加電圧に対する応答について、第
１０図に従って説明する。強誘電性液晶は、液晶分子４
１が層構造をなし、その分子長軸方向は層重線方向に対
し、ある一定角度だけ傾いている。この分子に直角でか
つ層平面４２に含まれる方向に自発分極４３を持つ。

この様な構造を持つ強誘電性液晶を第１図のように２枚
の基板の間に挟み込むと、セル厚が比較的薄い場合には
、液晶分子は層構造に対して傾いた状態で、かつ基板に
対してほぼ平行な２つの安定状態を示すようになる。

この液晶分子の方向を外部からの電界によって変える効
果としては次の２つの作用が考えられる。一つは自発分
極と電界の結合作用であり、この作用においては電界の
極性に対し自発分極の向きをそろえようとするように分
子の向きが変わる。即ち、正の電界方向と負の電界方向
では、分子の層重線からの傾く方向が逆になる。第１０
図に示すようにＥ、の電界極性に対しては、ｆａｌ　の
ように配列し、Ｅ２の電界極性に対しては（ｂｌ　のよ
うに配列しようとする。

この自発分極と電界の結合作用による一方の安定状態か
ら他方の安定状態の変化には印加される電界のパルス幅
に応じたしきい値が存在し、このしきい値は配向制御法
によるが、一つの配向制御では、一般に、印加される電
界のパルス幅と電界の強度の積がほぼ等しくなる傾向が
ある。

もう一つの作用は、誘電率異方性と電界との結合作用で
ある。この作用においては、分子の配列方向は電界の極
性には依存せず、方向のみによって決まる。液晶分子が
負の誘電率異方性をもつ場合には、Ｅ３の電界方向に対
して（ａ）かｆｂｌ　いずれかの配列状態をとろうとす
る。

本発明の駆動法では、特に前者の作用を使い、点灯状態
、非点灯状態への変化を行っているが、強誘電性液晶と
して負の誘電異方性を持つ液晶を用いた場合、後者の作
用によって双安定性が増し、走査電極に非選択信号が印
加される期間のクロストーク電圧波形による光強度の変
化を減少させることができる。

次に本発明の駆動法による強誘電性液晶電気光学素子の
動作について第４図を用いて説明する。第４図は信号電
極から走査電極に向けたしきい値以上の電界で非点灯状
態となり、走査電極から信号電極に向けたしきい値以上
の電界で点灯状態となる例を示しである。書き込み走査
２では走査電極に、信号電極に印加さる点灯信号あるい
は非点灯信号に係わらず、選択時間内に信号電極から走
査電極に向けてしきい値以上の電界が印加されるように
電圧が設定される。

この方法には２つあり、一つは選択時間Ｔの内、前期Ｔ
１に信号電極から走査電極に向けてしきい値以上の電界
を印加する方法であり、第９図がこれに当たる。この場
合には選択時間Ｔの内、後期Ｔ２には走査電極から信号
電極に向けたしきい値以上の電界が印加されないように
する。

もう一つの方法は、選択時間Ｔの内、後期Ｔ２に信号電
極から走査電極に向けてしきい値以上の電界を印加する
方法であり、第５図、第７図、第８図がこれに当たる。

この場合には選択時間Ｔの内、前期Ｔ１には画素にどの
様な電界が印加されてもよい。

書き込み走査１は書き込み走査２が行われ。

その後書き込み走査ｌが行われていない走査電極に対し
て行われる。従って走査電極上の全画素が非点灯状態と
なっている走査電極に対して行なわれることになる。

書き込み走査ｌでは走査電極に、信号電極に印加される
点灯信号または非点灯信号に依存して、点灯信号が印加
された画素には、選択時間内に走査電極から信号電極に
向けてしきい値以上の電界が印加される。また、非点灯
信号が印加された画素には、選択時間内に走査電極から
信号電極に向けてしきい値以上の電界が印加されないよ
うに電圧が設定される。

選択時間内に走査電極から信号電極に向けてしきい値以
上の電界を印加して点灯状態とする方法には２つの方法
がある。

一つは選択時間Ｔの内、前期Ｔ１に走査電極から信号電
極に向けてしきい値以上の電界を印加する方法である。

この場合には選択時間Ｔの内、後期Ｔ２には信号電極か
ら走査電極に向けたしきい値以上の電界が印加されない
ようにする。

もう一つの方法は、選択時間Ｔの内、後期Ｔ２に走査電
極から信号電極に向けてしきい値以上の電界を印加する
方法であり、第５図、第７図、第８図、第９図がこれに
当たる。この場合には選択時間Ｔの内、前期Ｔ１には画
素にどの様な電界が印加されてもよい。また、非選択信
号が印加された画素には、選択時間内に走査電極から信
号電極に向けてしきい値以上の電界が印加されないよう
にする。

非選択状態は書き込み走査１、書き込み走査２が行われ
ていない状態であり、非選択状態の走査電極には非選択
信号が印加される。非選択信号は信号電極に印加される
点灯信号、非点灯信号のいずれの信号との組合せでも画
素にしきい値電界以上の電界が印加されないような電圧
とされる。

画素に印加される電圧・波形の交流化は、第４図のよう
に、信号電極に印加される点灯信号、非点灯信号、走査
電極に印加される非選択信号を選択時間Ｔ内に印加され
る電圧波形の時間積分をＶ。ＸＴとし、走査電極に印加
される選択信号１と選択信号２の電圧波形の時間積分の
和がＬＸ　Ｔ　Ｘ　２となるように電圧を設定すること
で行っている。

［実施例］ 強誘電性液晶としてＳｍＣ”相の高温側でＳｍＡ相、さ
らに高温側でｃｈ相を有するチッソ社製の液晶組成物Ｃ
３−１０１４を用い、走査電極を３２本設け、セルギャ
ップを２μｍとした液晶セルを形成した。

この液晶セルを用いて、３０℃において、本発明の駆動
法として、第４図でＴ２＝　１００μｓｅｃとし、第５
図は、第７図、第８図、第９図の駆動波形（画素に印加
される電圧の最大値３０■）を用いて、ｌ／３２デユー
ティ−〜１／１０２４デユーティーで画素に印加される
電圧を変えながら書き込みを行ったところ、どの駆動波
形についてもＶ、＝　４．９Ｖ付近からＶ、＝６．６Ｖ
付近の電圧でデユーティ−比に依らず正常な表示が得ら
れた。なお、この時第５図の駆動波形では１／１２０デ
ユーティ−以上でフリッカ−が観察され、第７図、第８
図、第９図の駆動波形では１７８０デユーティ−以上で
フリッカ−が観察された。

一方比較例として、第１１図の２フイールド法で１７４
Ｔ３＝１００　μｓｅｃ　、　Ｌ＝　３　ＸＶ２として
、画素に印加される電圧を変えながら書き込みを行った
ところ、Ｖ２＝４．９Ｖ付近からＶ２＝６．６Ｖ付近の
電圧でデユーティ−比に依らず正常な表示が得られたが
、ｌ／４０デユーティ−以上ではフリッカ−が観察され
た。

また比較例として第１３図の２スロツト法で１／２Ｔ４
　＝ｌＯＯｇｓｅｃ　、　■、＝　５　ＸＶ４、Ｖ２　
＝　３　ｘ　Ｌとして、画素に印加される電圧を変えな
がら書き込みを行ったところ、高デユーティ−において
はＶ４＝４．９Ｖ付近からＶ４＝６．６Ｖ付近で正常な
表示が行えたが、低デユーティ−ではｖ３が５０ｍＶを
超えるｌ／２００デユーティ−以下では次第に正常な表
示が行える電圧幅か狭くなり、ｖ３が２００ｍＶ近くな
るｌ／６０デユーティ−では正常な表示が行えなかった
。

これらの例の駆動結果を第１表に整理して示す。

第１表 このように本発明の駆動法によれば、デユーティ−比に
よらず正常な表示が得られ、特に第５図の駆動波形では
ビデオ表示などの表示画面の切り替え速度の速い用途で
は表示ライン数を多くすることができる。

［発明の効果］ 本発明の駆動法では、書き込み走査２では信号電極に印
加される信号によらず非点灯状態が書き込まれ、その後
の書き込み走査ｌで信号電極に印加される信号によって
点灯状態を書き込むことによって必要とされる表示を得
る。また、書き込み走査２は信号電極に印加される信号
によらず画素を非点灯状態とすることが出来るために、
書き込み走査ｌを行っている選択時間中に行うことが出
来、２フイールド法に比べて同じ駆動電圧で２１１３倍
高速書き込みが可能であり、表示内容が速く変化するよ
うな場合に均一な表示が得られる。また、高速書き込み
が行えることにより、表示画面の切り替え速度が速い場
合に、走査できる走査電極数を多くでき、表示の高精細
化の効果や表示容量を大きくできる効果がある。これら
の効果により、高精細、大容量表示が可能なデイスプレ
ーが得られる。

また、本発明の駆動法によれば画素に印加される電圧波
形の直流成分は、そのパルス幅は高々選択時間以下の長
さであり、また、書き込み走査ｌと書き込み走査２とで
完全に交流化することができ、走査電極数によらず駆動
できる電圧の幅を広く取ることが出来、セルの製造での
表示面内のギャップの変動許容幅や、セルの背面に設置
される照明装置による表示面内の温度分布の許容幅を広
くすることが出来る。

また、本発明の駆動法の内、選択時間の内、画素の点灯
、非点灯の切り替えに用いない前期あるいは後期の選択
時間を短くし、大きな電圧の振れ幅とすることで、強誘
電性液晶として誘電率の異方性が負の材料を用いた場合
に、双安定性を増し、コントラストを高くする効果があ
る。

本発明の駆動・法は印加される外場の向きに依存した双
安定性を示す素子をマトリックス状に配した素子に印加
される外場の印加の手順を与えるものであり、外場とし
ては電界の外に、磁場、温度勾配、など大きさと方向を
持ったものに対して有効であり、例えば、しきい値を持
って、印加される電界の極性に依存した双安定性を示す
他の電子素子においても、高速の状態制御を可能とする
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明で駆動する素子の断面図であり、第２
図、第３図は、本発明の駆動法の好ましい適用例の電極
パターンの例の平面図である。 第４図は、本発明の駆動方法を示す基本波形図であり、
第５図、第６図、第７図、第８図、第９図は本発明の駆
動法の実際の例を示した波形図である。 第１０図は、本発明の駆動法の原理を説明する模式図で
ある。 第１１図、第１２図、第１３図、第１４図は従来例によ
る駆動法の波形図である。 ｌａ、　ｌｂ：透明基板 ２ａ、２ｂ＝導電膜 ３ａ、３ｂ；配向制御膜 ４　　：液晶層 ５　　：シール剤 ６ａ、８ｂ：偏光板 第 信号電極群 Ｓ、　　　　Ｓ２ 第 図 信号電極群 １８２Ｓ３ Ｓｌ、ｌ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）走査電極群の設けられた基板と、信号電極群の設
   けられた基板との間に、電界の極性に依存して双安定状
   態を示す強誘電性液晶が挟持され、該走査電極群と該信
   号電極群の交差部分を表示画素とした液晶セルの外側に
   一対の偏光板が設置された強誘電性液晶電気光学素子を
   走査電極群の走査電極を順次選択し、該走査電極に印加
   される電圧と信号電極群の各信号電極に印加される電圧
   との組合せに よって該走査電極上の各画素を表示を行う内容に応じて
   双安定状態のどちらかにする書き込み走査を行う強誘電
   性液晶電気光学素子の駆動法において、１つの走査電極
   を選択し、該走査電極上の各画素を表示を行う内容に応
   じて双安定状態の一方（状態１）に書き込むための選択
   信号（選択信号１）を印加し、かつ、選択信号１を順次
   走査電極に印加して全画素の書き込みを行うに際し、少
   なくとも１つの走査電極に選択信号１が印加される時間
   内に選択信号１が印加される走査電極とは異なる他の少
   なくとも一つの走査電極を選択してこの走査電極上の全
   ての画素を双安定状態の他方（状態２）に書き込むため
   の選択信号１とは異なる選択信号（選択信号２）を印加
   し、かつ選択信号２が印加された走査電極の少なくとも
   一つの走査電極に選択信号２の印加後に選択信号１が印
   加され、かつ前記選択信号１および選択信号２の少なく
   ともどちらかの選択信号が、印加される電圧の異なる２
   つの時間Ｔ＿１、Ｔ＿２よりなり、かつＴ＿１の時間内
   の選択信号１の電圧をＶＣ＿１＿１、選択信号２の電圧
   をＶＣ＿２＿１、選択信号が印加されない走査電極に印
   加される電圧をＶＣ＿３＿１、選択信号１と信号電極に
   印加される電圧との組合せで状態１に書き込む画素に対
   応する信号電極に印加される電圧をＶＳ＿１＿１、選択
   信号１と信号電極に印加される電圧との組合せで安定状
   態を変化させない画素に印加される電圧をＶＳ＿２＿１
   、かつＴ＿２の時間内の選択信号１の電圧ＶＣ＿１＿２
   、選択信号２の電圧をＶＣ＿２＿２、選択信号が印加さ
   れない走査電極に印加される電圧をＶＣ＿３＿２、選択
   信号１と信号電極に印加される電圧との組合せで状態１
   に書き込む画素に対応する信号電極に印加される電圧を
   ＶＳ＿１＿２、選択信号１と信号電極に印加される電圧
   との組合せで安定状態を変化させない画素に印加される
   電圧をＶＳ＿２＿２としたときに、ＶＳ＿１＿１×Ｔ＿
   １＋ＶＳ＿１＿２×Ｔ＿２＝ＶＳ＿２＿１×Ｔ＿１＋Ｖ
   Ｓ＿２＿２×Ｔ＿２＝（ＶＣ＿１＿１＋ＶＣ＿２＿１）
   ×Ｔ＿１＋（ＶＣ＿１＿２＋ＶＣ＿２＿２）×Ｔ＿２＝
   ＶＣ＿３＿１×Ｔ＿１＋ＶＣ＿３＿２×Ｔ＿２をほぼ満
   たすことを特徴とする強誘電性液晶電気光学素子の駆動
   方法。
2. （２）請求項１において、前記Ｔ＿１、Ｔ＿２がＴ＿１
   ＝１／２Ｔ＿２であることを特徴とする強誘電性液晶電
   気光学素子の駆動方法。
3. （３）請求項１において、前記Ｔ＿１、Ｔ＿２がＴ＿１
   ＝Ｔ＿２であることを特徴とする強誘電性液晶電気光学
   素子の駆動方法。
4. （４）請求項１または２または３において、前記の書き
   込み走査において任意の書き込み時間内に選択信号２が
   印加される走査電極が一つの走査電極であり、かつ該書
   き込み時間内に選択信号１が印加される走査電極と隣合
   う走査電極であることを特徴とする強誘電性液晶電気光
   学素子の駆動方法。