JPH02500936A - 強誘電体液晶装置 - 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】 強誘電体液晶装置 本発明は強誘電体（ＦＬＣ）装置に関し、特にこのような装置の液晶素子を駆動 するための方法及び装置に関する。

強誘電体液晶は、与えられた電場によって相互に作用する永久電気的二重極を有 する。このため、強誘電体液晶は速い応答時間を示すので、表示装置、スイッチ 、情報処理などの応用分野において好適に用いられている。ＦＬＣ装置の一例は 、応用物理字論文集第３６巻、１９８０年、第８９９−９０１頁、エヌ、ニー、 クラーク化による「液晶におけるサブマイクロ秒双安定光電スイッチング」と題 された論文に記載されている。

ＦＬＣ装置が応答する刺激は直流場であり、その応答は印加された電圧（Ｖ）と 電圧が印加された時間長（１）の関数である。この応答はＶｘｔの線形関数では なく、電圧が印加される時間長には関わらず装置のスイッチングが起こらない電 圧レベルがある。また、電圧の強度には関わらず、電圧の印加時間が短すぎてス イッチングが起こらないこともある。

多重化されるＦＬＣ装置は少なくとも２つの異なった状態（ラッチ状態と呼ぶ） を有することが必要であり、この状態においてＦＬＣ装置は電場が印加されなく とも動作可能となる。これらの状態は、いずれかの極性の鳩が印加された時に得 られるのと同一状態（スイッチ状態と呼ぶ）、または異なった状態になる。

液晶に電場が印加されると一方のスイッチ状態から他方のスイッチ状態に変化し 、ｔ＃ｈが除去された時、ラッチ状態に移行する必要がない。

ある与えられた時間間隔で液晶が１０パーセント１つの状態から他の状態に切換 わる電圧を１０％スイッチングのスイッチングスレショルド（Ｔｓ＋ｏ）と呼ぶ 、液晶が完全に１つの状態から他の状態に切換わる電圧を１００％スイッが完全 にラッチ状態のうちの１つに移行する際の電圧を１００パーセントラツチのラッ チスレショルド（Ｔｃ＋ｏａ）と呼ぶ、液晶がもはや２つの異なる状態のいずれ にも移行しない電圧を０パーセントラツチのう・ンチスレショルド（ＴＬｌｌ） と呼ぶ。

強誘電体液晶は！極にある極の電圧を印加されることによって一状態に切換えら れ、反対の極の電圧を印加されることによってもう一方の状態に切換えられる。

このような素子はバランスよくチャージされるように、長期間にわたって高い直 流電圧をかけないようにするのは大切なことである。これによって結晶物質の分 解を防ぐことができる。従って、このような素子はパルスによる動作が行なわれ ており、あるの極のパルスに続いて他の極のパルスが直ちに供給されるので、結 果として直流成極は起こらない。

液晶素子は通常マトリクス状に精成され、関連する行及び列のラインを付勢する ことによって選択的に作動される。パルスを周期的に行（ストローブ）ラインに 連続的に供給し、またこれと同期して選択された列（データ）ラインにパルスを 供給することによって時分割多重化が行なわれる。

ＦＬＣ表示駆動方式の一例がニスアイディー８５ダイジエスト、第１３１頁以降 に掲載のティー、ハラダ、エム、タグチ、ケー、イワサ及びエム、カイによる記 事に開示されている。この方式はリフレッシュサイクル毎に４つのパルスを用い ているので、４タイムスロット方式として分類されている。ビデオフレーム率で ６２５ラインの表示装置では液晶素子は１６μｓの応答速度が要求される。

本発明の目的は、１フレームあたり２ストローブパルスタイムスローＩトのみを 必要とするＦＬＣ装置マトリクスの素子を駆動する方法及び装置を提供すること である。

本発明の５様によれば、時分割多重方式で強誘電体液晶装置マトリクスを駆動す る方法が提供され、該方法は表示装置の二状態液晶素子に接続されたストローブ ラインに周期的にストローブ信号を供給し、前記素子に接続されたデータライン に選択的にデータ信号を供給することを含み、各ストローブ信号は一方の極性の 第１パルス及びこれに続く前記第１パルスと反対の極性及び異なる振幅の第２パ ルスと、前記ストローブ信号の前記第２パルスの終端と同一ストロ−プラインに 供給される次のストローブ信号の第１パルスの開始の間有効な直流電圧とを含み 、前記直流電圧は第１及び第２パルスのｆｉ幅の差に起因する直流電圧を実質的 に打消し、前記１流電圧は前記期間液晶素子をスイッチせず。

前記データ信号は前記ストローブ信号との組合せで作動し選択された液晶素子を 第１状態に設定する第１データ信号と、前記ストローブ信号との組合せで作動し 前記選択された液晶素子を他の状態に設定する第２データ信号とを含み、更に前 記第１及び第２データ信号の１つまたは各々は反対極性の２つの連続したパルス を含む。

本発明の別の態様によれば１時分割多重方式で強誘電体液晶装置マトリクスを駆 動する装置が提供され、該装置は表示装置の二状態液晶素子に接続されたストロ ーブラインに周期的にストローブ信号を供給する手段と、前記素子に接続された データラインに選択的にデータ信号を供給する手段とを含み、各ストローブ信号 は一方の極性の第１パルス及びこれに続（前記第１パルスと反対の極性及び異な る振幅の第２パルスと、前記ストローブ信号の前記第２パルスの終端と同一スト ロ−プラインに供給される次のストローブ信号の第１パルスの開始の閏有効なＸ 流電圧とを含み、前記直流電圧は第１及び第２パルスの振幅の差に起因する直流 電圧を実質的に打消し、前記直流電圧は前記期間液晶素子をスイッチせず、前記 データ信号は前記ストローブ信号との組合せで作動し選択された液晶素子を第１ 状憩に設定する第１データ信号と、前記ストローブ信号との組合せで作動し前記 選択された液晶素子を他の状態に設定する第２データ信号とを含み、更に前記第 １及び第２データ信号の１つまたは各々は反対極性で実質的に同一振幅を有する 少なくとも２つの連続したパルスを含む。

本発明の実施例を例に沿って添付の図面を参照しながら説明するが、図面におい て、 第１図はＦＬＣ装置駆動方式のブロック図である。

第２図は既知の４スロット駆動力式において起こるストローブ及びデータパルス を図示する。

第３図は本発明による２スロット駆動力式の一実施例において起こるストローブ 及びデータパルスを図示する。

そして、第４−１Ｏ図は本発明の第２から第８実施例において起こるストローブ 及びデータパルスを図示する。

第１図では、表示装置のような強誘電体液晶装置は行（ストローブ）及び列（デ ータ）ライン２及び３と夫々接続されている強誘電体液晶素子１のマトリクスを 含む０例として、３本のストローブライン及びデータラインと接続されている９ 個の素子を示すが、いかなる所望数の素子及びそれに対応するラインであっても よい３ストロ一ブパルス発生器４がストローブラインに接続され、データパルス 発生器５がデータラインに接続されている。ストローブパルス発生器は連続した ストローブライン２に継続的にストローブ信号を供給し、データパルス発生器は ストローブラインのパルスに同期してデータライン３にデータ信号を供給し、対 応する素子１を要求される状態に設定する。

第２１には既知の４スロット駆動力式においてライン２及び３に供給される波形 を示す、第２（ａ）図では、ストローブ信号は正パルス６とこれに続く負パルス ７、その後同一フレーム期間に負パルス８とこれに続く正パルス９とを含む、こ れらパルスの全ては同−振幅ｖｐを有するので直流レベルの残存はない。

データ信号はアドレスされた素子をオン状態に設定するためのパルス列１０（第 ２（ｂ）１２＞またはアドレスされた素子をオフ状態に設定するためのパルス列 １１（第２（Ｃ）図）を含む、ここで、オン及びオフは単に２つの異なる状態を 示すのみである。パルス列１０はパルス６及び７と一致する正及び負パルス１２ 及び１３とパルス８及び９と一致する正及び負パルス１４及び１５とを含む、パ ルス１２．１３．１４及び１５は振幅ｖｏを有する。パルス列１１は、パルス列 １２．１３．１４及び１５と同じ振幅と反対の極性を有するパルス１６．１７． １８及び１９を含む。

データパルスはストローブ信号によってアドレスされていない液晶素子１にもラ イン３を介して供給される。これはいかなる多重化構成においても起こるクロス トークの原因となる。目に見えるクロストークの影響を減少するためには、多重 化構成は次の条件を満足しなければならない。

１、データ電圧ｖりは液晶をスイ・ソチするほど大きくてはいけない、液晶をス イッチすることによって装置のコントラストが減少される。

即ち、Ｖ−＜Ｔ＝ｃを満足する。

２、ストローブ電圧とデータ電圧の和（Ｖ　ｓ　十Ｖ　ａ　）は、素子の正確な 状態（オンまたはオフ）を達成するために、液晶をスイッチしラッチするのに十 分なほど大きくなくてはならない。

即ち、Ｖ　ｓ　＋　Ｖ　ｓ　＞　Ｔ　Ｌ　Ｉ　Ｏｏを満足する。

３．ストローブ電圧とデータ電圧の差（Ｖｓ−Ｖ−）は、各フレームスキャンに １回起きるので、液晶をスイッチすることができる。しかしながら、これは要求 されたデータを反転させるので液晶をラッチしてはならない、若しくは、液晶を 元の状態からラーｌチされない状態にしてはならない。

即ち、Ｖ　Ｓ　Ｖ　ａ　＜　Ｔ　Ｌ　Ｏを満足する。

第３１２１は本発明の第１の実施例で用いられる波形を示す、ストローブ信号（ 第３（ａ）図）は１１ｉｉ暢Ｖｌの正パルス２０．これに続＜ｖＩより小さい振 幅Ｖ２の負パルス２１とを含む、これはフレーム期間に現れる唯一の対のストロ ーブ信号である。データ信号は、書き込まれるデータに応じて、正パルス２２及 びこれに続く負パルス２３（第３（ｂ）口）、または負パルス２４及びこれに続 く正パルス２５を含む、パルス２２−２５は全て振幅Ｖｇを有する（第２図の■ −と同等である必要はない）。

ストローブパルス２０及び２１は異なるｉ幅を有するので、アドレスされた液晶 素子には残余直流レベルが供給されるので、上述のように好ましくない。

従って１本発明では、パルス２１の終端と次のフレーム期間のパルス２０の開始 との間に低い直流電圧２６がストローブラインに供給される。

第３（ｄ）図は、アドレスされた液晶素子に第３（ｂ）図のストローブ信号及び データ信号の結果として表われる電圧を示し、一方第３（ｅ）図は、同様に第３ （ｃ）図のデータ信号の結果を示す、正確に作動する装置は次にあげる条件をで きるだけ満たさなければならない、これが満足されなくとも装置は作動され得る が、コントラストの損失が起こる。

Ｖ　Ｉ−Ｖ　−＞　Ｔ　ｔ　＋　ｏ　。

Ｖ２−Ｖａ＜ＴＬＯ Ｖ２＋Ｖａ＞ＴＬＩｏｎ Ｖａ＜Ｔｓ。

既知の装置の４タイムスロツトと比較して、各ストローブ及びデータ信号は２パ ルスしか含まないので、液晶素子は１フレ一ム期間中２タイムスロットのみでア ドレスされることがわかる。これは液晶素子のスイッチング速度に関する要求を 半減させる。

第４図は別のデータパルス構成を示す、ストローブパルス（第４（ａ）１２＞は 第３（ａ）図のものと同様であり、データオフパルス（第４（ｃ）ＣｔＴ）は第 ３（ｃ）図のものと同様である。この場合、しかしながら、データオン信号（第 ３（ｂ）図）はゼロ電圧レベルのみを含む、これら種々の電圧は次の条件を満足 しなければならない。

Ｖｚ＋■＋＞ＴＬＩａａ Ｖ　−＜　Ｔ　ｓ。

第５図は更に別のデータパルス構成を示す、この場合、データオンパルス（第５ （ｂ）図）は第３（ｂ）図のデータオンパルスと同様であるが、データオフ信号 （第５（ｃ）図）は単にゼロ電圧レベルである。これらの電圧は次、の条件を満 足しなければならない。

ＶＩ−Ｖｄ＞ＴＬＩａａ 上述の駆動構成の各々において、素子をアドレスする時間の長さは、前述の基準 を考慮しながらストローブパルスのいずれかの時間（１）を減少し、長さを減少 されたパルスの各々の電圧（Ｖ）を増加することによって短縮することができる 。

第６図は上述のようなストローブ及びデータパルスの一精成を示す、第６（ａ） 図では、第１ストローブパルス２７は振幅Ｖｌ及び時間１＋を有し、第２ストロ ーブパルス２８はｔＩより短い時間ｔ２及びｖＩより大きいｆｉ輻Ｖ　２を有す る。Ｖ＋ｘｔ＋＋Ｖｚｘｔ２＋Ｖａｃｘｔｉが実質的にゼロにならなければなら ないことは明白であろう、ｔ３はパルス２８の終端と次のパルス２７の開始との 間の時間である。

第６（ｂ）図に示すデータオン信号は振幅ＶａＩ及び時間１＋の立ち上がりパル ス２９と振４３１　Ｖ　−２及び時１ｆｆｌ　ｔ　２の立ち下がりパルス３０と を含む、第６（ｃ）図のデータオフ信号は第６（ｂ）図を反転したものである。

液晶素子にデータパルスを印加することによって常に液晶素子に直流レベルの電 圧をかけることを回避するために、各データ信号に対してＶ　ａＩＸ　ｔ　ｒは Ｖ　ａ２Ｘ　ｔ　ｚと等しくなければならない。

ストローブ及びデータパルスの電圧及び時間は液晶素子が最適に作動するように 選択するのが好ましい、ストローブパルスの最適な構成は、ＶＩ＝Ｖ２．ｔｌ及 びｔ２を液晶素子に適合するように調整することによって得ることができる。

Ｖ＋Ｘｔ＋とＶ２Ｘｔ２との間のいかなる相違もＷＬ流電圧２６の正確な値を３ １！択することによって調整される。

第７図は別のパルス構成を示す、ここでは、ストローブパルスは第６図と同一で あるが、第１データパルス３１は第１ストローブパルス２７とは時間が異なる。

パルス３１はストローブパルス２７の開始より遅れて開始するが、これらのパル スは同時に終了する。第７（ｃ）図のデータオフ信号はここでも第７（ｂ）Ｃｉ ｌｌのデータオン信号を反転したものである。この場合、Ｖ　ａ　３Ｘ　ｊ　ａ はＶ。

ｚｘｔｚと等しくなければならない、Ｖｅｓ及びｔ４は夫々パルス３１の振幅及 び時間である。

第８図は他のパルス構成を示し、ストローブパルスは第６図と同一である。

この場合、しかしながら、第１データパルス３２は第１ストローブパルス２８と 同一幅であるが、第２データパルス３３は第２ストローブパルス２８より長い、 また逆に、パルス３３がパルス２８よつ短くても良い、直流を打消すためにＶ　 ｔＩｓＸ　ｔ　ｓはＶ　＠　ｌ　Ｘ　ｔＨと等しくなければならない、ｖｌＩ４ 及びｔ５は夫々パルス３３の振幅及び時間である。

第９図は更に他のパルス構成を示し、第１データパルス３４は第１ストローブパ ルスと同時に始っているが、データパルスはストローブパルスより短い。

第２データパルス３５は第２ストローブパルスと同一長である。

上述の駆動構成の各々において、ＦＬＣ装置の機能は正及び負ストローブ及び／ またはデータパルスの間、及び／またはこれらのパルスの前及び／または後にゼ ロ電圧期間を含めることによって改良することができる。ゼロ電圧期間はいかな る適当な長さにでもできるが、特定の液晶素子に適合するように選択されなけれ ばならない、このようなゼロ電圧レベルは第９図のデータ信号における３６、ま たは第１０図に示すようなものであり、第１及び第２ストローブパルス３７及び ３８が夫々ゼロ電圧期間３９によって分離される。

全ての場合において、パルスの電圧及び長さは液晶素子の型やストローブ及びデ ータ信号の組合せに適合するように調整される。上述の構成のいずれの場合でも 、ストローブパルス及びデータパルスの極性は反転されてもよい。

本発明の駆動構成の各々において、パルスに１Ｏ−１００ｋＨｚの交流電圧を重 ねることによって更に改良することができる。これはスイッチングスレショルド を鋭敏にし、多重化の際のデータのオン及びオフ状態のコントラスト率を改良す ることもできる、 国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．時分割多重方式で強誘電体液晶装置マトリクスを駆動する方法において、表 示装置の二状態液晶素子（１）に接続されたストローブライン（２）に周期的に ストローブ信号を供給し、前記素子に接続されたデータライン（３）に選択的に データ信号を供給することを含み、名ストローブ信号は一方の極性の第１パルス （２０）及びこれに続いて前記第１パルスと反対の極性及び異なる振幅の第２パ ルス（２１）と、前記ストローブ信号の前記第２パルスの終端と同ーストローブ ラインに供給される次のストローブ信号の第１パルスの開始の間有効な直流電圧 （２６）とを含み、前記直流電圧は第１及び第２パルスの振幅の差に起因する直 流電圧を実質的に打消し、前記直流電圧は前記期間液晶素子をスイッチせず、前 記データ信号は前記ストローブ信号との組合せで作動し選択された液晶素子を第 １状態に設定する第１データ信号（２２、２３）と、前記ストローブ信号との組 合せで作動し前記選択された液晶素子を他の状態に設定する第２データ信号（２ ４、２５）とを含み、更に前記第１及び第２データ信号の１つまたは各々は反対 極性の２つの連続したパルスを合む方法。 ２．前記第１データ信号は互いに反対の極性と実質的に同一振幅を有する２つの 連続したパルス（２２、２３）を含み、前記第２データ信号は前記第１データ信 号のパルスと反対の極性と突質的に同一振幅を有すろ２つの連続したパルス（２ ４、２５）を有する、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３．前記第１データ信号は一定の直流レベルを含み、前記第２データ信号は前記 ストローブ信号のパルスの極性（２０、２１）と反対の極性の２つの達続したパ ルス（２４、２５）を含む、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４．前記第１データ信号は前記ストローブ信号のパルス（２０、２１）と同じ極 性を有する２つの連続したパルス（２２、２３）を含み、前記第２データ信号は 一定の直流レベルを含む、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５．前記ストローブ信号の第１及び第２のパルス（２７、２８）は互いに異なる 時間長を有する、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６．前記第１及び第２データ信号の各々は互いに反対の極性と互いに異なる時間 長とを有する２つのパルス（２９、３０）を含む、特許希求の範囲第１項記載の 方法。 ７．前記ストローブ信号及び／または前記第１及び第２データ信号の各々は互い に反対の極性を有しゼロ電圧期間（３６）で分離されている２つのパルス（３４ 、３５）を含む、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ８．前記ストローブ信号及び／または前記データ信号には比較的高い周波数の交 流電圧が重ねられている、前出のいずれかの特許請求の範囲の項に記載の方法。 ９．時分割多量方式で強誘電体液晶装置マトリクスを駆動する装置において、表 示装置の二状態液晶素子に接続されたストローブライン（２）に周期的にストロ ーブ信号を供給する手段（４）と、前記素子に接続されたデータライン（３）に 選択的にデータ信号を供給する手段（５）とを含み、各ストローブ信号は一方の 極性の第１パルス（２０）及びこれに続いて前記第１パルスと反対の極性及び異 なる振幅の第２パルス（２１）と、前記ストローブ信号の前記第２パルスの終端 と同一ストローブラインに供給される次のストローブ信号の第１パルスの開始の 間有効な直流電圧（２６）とを含み、前記直流電圧は第１及び第２パルスの振幅 の差に起因する直流電圧を実質的に打消し、前記直流電圧は前記期間液晶素子を スイッチせず、前記データ信号は前記ストローブ信号との組合せで作動し選択さ れた液晶素子を第１状態に設定する第１データ信号（２２．２３）と、前記スト ローブ信号との組合せで作動し前記選択された液晶素子を他の状態に設足する第 ２データ信号（２４、２５）とを含み、更に前記第１及び第２データ信号の１つ または各々は反対極性で実質的に同一振幅を有する少なくとも２つの連続したパ ルスを合む装置。