JPH0422494B2 - - Google Patents

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JPH0422494B2
JPH0422494B2 JP29530585A JP29530585A JPH0422494B2 JP H0422494 B2 JPH0422494 B2 JP H0422494B2 JP 29530585 A JP29530585 A JP 29530585A JP 29530585 A JP29530585 A JP 29530585A JP H0422494 B2 JPH0422494 B2 JP H0422494B2
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JP
Japan
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pulse
liquid crystal
polarity
scanning
pixels
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JP29530585A
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Japanese (ja)
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Tsutomu Toyono
Akihiro Mori
Junichiro Kanbe
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Canon Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶表示装置や液晶−光シヤツタア
レイ装置に適用しうる強誘電性液晶を用いた液晶
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a liquid crystal device using ferroelectric liquid crystal that can be applied to a liquid crystal display device or a liquid crystal-optical shutter array device.

〔従来技術の説明〕[Description of prior art]

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、画素或いは情報の表示を
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。
Conventionally, liquid crystal display elements are well known in which a scanning electrode group and a signal electrode group are arranged in a matrix, and a liquid crystal compound is filled between the electrodes to form a large number of pixels, thereby displaying pixels or information. . The driving method for this display element is time-division driving, in which an address signal is selectively and periodically applied to a group of scanning electrodes, and a predetermined information signal is selectively applied in parallel to a group of signal electrodes in synchronization with the address signal. It has been adopted.

これらの実用に供されたのは、殆どが、例えば
“アプライド・フイジスク・レターズ”
(“Applied Rhysics Letter”)1971年,18(4)
号127〜128頁に掲載のM.シヤツト(M.Schadt)
およびW.ヘルフリヒ(W.Helfrich)共著になる
“ボルテージ・デイペンダント・オプテイカル・
アクテイビテイー・オブ・ア・ツイステツド・ネ
マチツク・リキツド・クリスタル”(“Voltage
Dependent Optical Activity of a Twisted
Nematic Liquid Crystal”)に示されたTN
(twisted nematic)型液晶であった。
Most of these that were put to practical use were, for example, “Applied Physics Letters.”
(“Applied Rhysics Letter”) 1971, 18(4)
M. Schadt published on pages 127-128 of issue
and W. Helfrich, “Voltage Dependant Optical.”
Activity of a Twisted Nematic Liquid Crystal” (“Voltage”)
Dependent Optical Activity of a Twisted
Nematic Liquid Crystal”)
(twisted nematic) type liquid crystal.

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
(Clark)およびラガーウオール(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、カイラルスメクテイツク
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。
In recent years, the use of bistable liquid crystal elements as an improved version of conventional liquid crystal elements has been proposed by both Clark and Lagerwall in Japanese Patent Application Laid-open No. 107216/1983 and US Patent No.
It has been proposed in the specification of No. 4367924, etc. As a bistable liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal having a chiral smectic C phase (SmC * ) or H phase (SmH * ) is generally used. It has the property of taking either the first optically stable state or the second optically stable state and maintaining that state when no electric field is applied, that is, it has stability and has a response to changes in the electric field. It is expected that it will be widely used in fields such as quick, high-speed, and memory-type display devices.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、表示画素数が極めて多く、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−Vth1とし、第2の安定
状態を与えるための閾値電圧を+Vth2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)に判定することがある。第1
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。
However, problems arise when the number of display pixels is extremely large and high-speed driving is required.
That is, the threshold voltage for providing the first stable state in a ferroelectric liquid crystal cell having bistability for a predetermined voltage application time is -Vth 1 , and the threshold voltage for providing the second stable state is -Vth 1. +Vth 2 ,
Even if these threshold voltages are not exceeded, if a voltage continues to be applied for a long time, the display state written to the pixel (e.g., white state) is determined to be a different display state (e.g., black state). Sometimes. 1st
The figure represents the threshold characteristics of a bistable ferroelectric liquid crystal cell.

第1図は強誘電性液晶としてDOBAMBC(図
中の12)とHOBACPC(図中の11)を用いた
時のスイツチングに要する閾値電圧(Vth)の印
加時間依存性をプロツトしたものである。
Figure 1 plots the application time dependence of the threshold voltage (Vth) required for switching when DOBAMBC (12 in the figure) and HOBACPC (11 in the figure) are used as ferroelectric liquid crystals.

第1図より明らかな如く、閾値Vthは印加時間
依存性を持つており、さらに印加時間が短い程、
急勾配になつ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ツチされていても、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つている
ことが判る。
As is clear from Fig. 1, the threshold value Vth is dependent on the application time, and the shorter the application time, the more
It is understood that the slope is steep. From this, when applied to an element that has an extremely large number of scanning lines and is driven at high speed, for example, even if a certain pixel is switched to the bright state during scanning, the information signal will always be below Vth from the next scanning onward. It can be seen that if the voltage continues to be applied, there is a risk that the pixel will turn into a dark state during the completion of scanning one screen.

〔問題点を解決するための手段〕及び〔作用〕 本発明の目的は、前述したような従来の液晶表
示素子或いは液晶光シヤツターにおける問題点を
解決した新規な液晶素子の駆動法を提供すること
にある。
[Means for Solving the Problems] and [Operations] An object of the present invention is to provide a novel method for driving a liquid crystal element that solves the problems in conventional liquid crystal display elements or liquid crystal light shutters as described above. It is in.

本発明の別の目的は、高速応答性を有する液晶
素子の駆動法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method for driving a liquid crystal element having high-speed response.

本発明の他の目的は、高密度の画素を有する液
晶素子の駆動法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method for driving a liquid crystal device having high density pixels.

本発明は、 a 走査電極群と信号電極群との交差部で画素を
形成したマトリクス電極構造と、該走査電極群
と信号電極群との間に配置され、一方極性の電
界に対して第1の安定状態を生じ、他方極性の
電界に対して第2の安定状態を生じる強誘電性
液晶とを有する液晶セルと、 b 走査電極に、一方極性パルスと他方極性パル
スとを有し、前のパルスを後のパルスより長い
パルス幅に設定した走査選択信号を、順次印加
し、 該前のパルスと同期して、走査選択された走
査電極上の画素に同時に前記第1の安定状態を
生じさせる一方極性の電圧を印加し、該後のパ
ルスと同期して該走査電極上の画素に選択的
に、前記第2の安定状態を生じさせる他方極性
の電圧が印加される様に、信号電極群に、入力
情報に応じて、前記走査選択信号の前のパルス
と同期して一方極性及び他方電極パルスをもつ
両極性パルス又は該両極性パルスに対し逆位相
の両極性パルスを印加し、該後のパルスと同期
して選択的に一方極性パルス又は他方極性パル
スを印加する ことによつて、走査選択された走査電極上の画
素への書込みを行ない、 走査選択されていない走査電極上の画素に、
走査選択時の書込み状態を保持する交番電圧を
印加する手段と、 を有する液晶装置に特徴を有している。
The present invention provides a matrix electrode structure in which a pixel is formed at the intersection of a scanning electrode group and a signal electrode group, and a first a liquid crystal cell having a ferroelectric liquid crystal that produces a stable state in response to an electric field of the other polarity, and a ferroelectric liquid crystal that produces a second stable state in response to an electric field of the other polarity; b. Sequentially applying a scan selection signal in which pulses are set to have a longer pulse width than subsequent pulses, and in synchronization with the previous pulse, simultaneously bring about the first stable state in the pixels on the scan electrode selected for scan. A group of signal electrodes is arranged such that a voltage of one polarity is applied, and a voltage of the other polarity that causes the second stable state is selectively applied to pixels on the scanning electrode in synchronization with the subsequent pulse. Then, according to the input information, a bipolar pulse having one polarity and the other electrode pulse or a bipolar pulse having an opposite phase to the bipolar pulse is applied in synchronization with the previous pulse of the scanning selection signal, and after the bipolar pulse is applied. By selectively applying a pulse of one polarity or a pulse of the other polarity in synchronization with the pulse of , writing is performed to the pixels on the scan electrodes that are selected for scanning, and to the pixels on the scan electrodes that are not selected for scanning. ,
A liquid crystal device is characterized in that it has: means for applying an alternating voltage to maintain a written state during scan selection;

尚、走査電極及び信号電極への印加電圧の極性
は、走査選択されていない走査電極への印加電圧
を基準にしたものである。
Note that the polarities of the voltages applied to the scan electrodes and the signal electrodes are based on the voltages applied to scan electrodes that are not selected for scanning.

すなわち、本発明は前記マトリクス画素構造の
うち選択された走査電極上の画素に書込み期間内
の第1及び第2の位相で前記光学変調物質を第1
の安定状態に配向させる電圧が印加され、第3の
位相で前記画素のうち選択された画素に前記光学
変調物質を第2の安定状態に配向させる電圧が印
加されて前記走査電極上の画素が書込むことがで
きる点に特徴を有している。
That is, the present invention first applies the optical modulation material to a pixel on a selected scanning electrode in the matrix pixel structure in the first and second phases within the writing period.
A voltage is applied to orient the optical modulation material to a second stable state in a third phase, and a voltage is applied to a selected pixel of the pixels in a third phase to orient the optical modulation material to a second stable state, so that the pixels on the scanning electrode It is characterized by being writable.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の駆動法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。
The optical modulation substance used in the driving method of the present invention has at least two stable states, and in particular takes either a first optically stable state or a second optically stable state depending on the applied electric field. . That is, a substance having a bistable state with respect to an electric field, particularly a liquid crystal having such a property, is used.

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
ルスメクテイツク液晶が最も好ましく、そのうち
カイラルスメクテイツクC相(SmC*)また、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・ジユルナール・ド・フイ
ジツク・ルーテル”(“Le Journal Physiove
Letter”)36巻(L−69),1975年の「フエロエレ
クトリツク・リキツド・クリスタルス」
(「Ferroelectric Liquid Crystals」);“アプライ
ド・フイジツクス・レタース”(“Applied
Physics Letters”)36巻(11号)1980年の「サブ
ミクロン・セカンド・バイステイブル・エレクト
ロオプテイツク・スイツチング・イン・リキツ
ド・クリスタルス」(「Submicro Second
Bistable Electrooptic Switching in Liquid
Crystals」);“固体物理”16(141)1981「液晶」
等
に記載されており、本発明ではこれら開示された
強誘電性液晶を用いることができる。
As the liquid crystal having bistability that can be used in the driving method of the present invention, a chiral smectic liquid crystal having ferroelectricity is most preferable.
Phase (SmH * ) liquid crystal is suitable. This ferroelectric liquid crystal is described in “Le Journal Physiove Lutheran” (“Le Journal Physiove Lutheran”).
Letter”) Volume 36 (L-69), 1975 “Fueroelectric Liquid Crystals”
(“Ferroelectric Liquid Crystals”); “Applied Physics Letters” (“Applied
Physics Letters” Volume 36 (No. 11) 1980 “Submicron Second Bistable Electro-Optical Switching in Liquid Crystals”
Bistable Electrooptic Switching in Liquid
“Crystals”); “Solid State Physics” 16 (141) 1981 “Liquid Crystals”
etc., and these disclosed ferroelectric liquid crystals can be used in the present invention.

より具体的には、本発明法に用いられる強誘電
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(DOBAMBC)、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−o−(2−メチル)
−ブチルレゾルシリデン−4′−オクチルアニリン
(MBRA8)等が挙げられる。
More specifically, examples of ferroelectric liquid crystal compounds used in the method of the present invention include decyloxybenzylidene-P'-amino-2-methylbutylcinnamate (DOBAMBC), hexyloxybenzylidene-P'-amino- 2-chloropropyl cinnamate (HOBACPC) and 4-o-(2-methyl)
-butylresolcylidene-4'-octylaniline (MBRA8) and the like.

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ツク等により支持する
ことができる。
When constructing an element using these materials, the element is supported by a copper block etc. with a heater embedded in it, as necessary, in order to maintain the temperature state such that the liquid crystal compound becomes the SmC * phase or SmH * phase. can do.

又、本発明では前述のSmC*、SmH*の他にカ
イラルスメツクチツクF相、I相、J相、G相や
K相で現われる強誘電性液晶を用いることも可能
である。
Further, in the present invention, in addition to the above-mentioned SmC * and SmH *, it is also possible to use ferroelectric liquid crystals that appear in a chiral smect F phase, I phase, J phase, G phase, or K phase.

第2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。21aと21bはIn2O3、SnO2や
ITO(インジウム−テイン−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、
その間に液晶分子層22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23が液晶分子を表わしており、
この液晶分子23は、その分子に直交した方向に
双極子モーメント(P⊥)14を有している。基
板21aと21b上の電極間に一定の閾値以上の
電圧を印加すると、液晶分子23のらせん構造が
ほどけ、双極子モーメント(P⊥)24はすべて
電界方向に向くよう、液晶分子23の配向方向を
変えることができる。液晶分子23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、従つ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、電圧印加極性によつ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3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ほ
どけ、その双極子モーメントPa又はPbは上向き
34a又は下向34bのどちらかの状態をとる。
このようなセルに第3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
界ベクトルに対応して上向き34a又は、下向き
34bと向きを変え、それに応じて液晶分子は第
1の安定状態33aかあるいは第2の安定状態3
3bの何れか一方に配向する。
FIG. 2 schematically depicts an example of a ferroelectric liquid crystal cell. 21a and 21b are In 2 O 3 , SnO 2 or
It is a substrate (glass plate) coated with a transparent electrode such as ITO (indium-tein-oxide).
In between, a liquid crystal of SmC * phase, which is oriented such that a liquid crystal molecular layer 22 is perpendicular to the glass surface, is sealed.
The thick line 23 represents liquid crystal molecules,
This liquid crystal molecule 23 has a dipole moment (P⊥) 14 in a direction perpendicular to the molecule. When a voltage higher than a certain threshold is applied between the electrodes on the substrates 21a and 21b, the helical structure of the liquid crystal molecules 23 is unraveled, and the alignment direction of the liquid crystal molecules 23 is changed so that all dipole moments (P⊥) 24 are directed in the direction of the electric field. can be changed. The liquid crystal molecules 23 have an elongated shape and exhibit refractive index anisotropy in the long axis direction and the short axis direction. Therefore, for example, polarizers arranged in a crossed nicol position can be placed above and below the glass surface. For example, it is easily understood that the liquid crystal optical modulation element is a liquid crystal optical modulation element whose optical characteristics change depending on the polarity of applied voltage. Furthermore, if the thickness of the liquid crystal cell is made sufficiently thin (for example, 1μ), the helical structure of the liquid crystal molecules will unravel even when no electric field is applied, as shown in Figure 3, and the dipole moment Pa or Pb will be It takes either an upward direction 34a or a downward direction 34b.
As shown in FIG. 3, when an electric field Ea or Eb of different polarity above a certain threshold value is applied to such a cell for a predetermined period of time, the dipole moment will be directed upward 34a or downward 34b in accordance with the electric field vector of the electric field Ea or Eb. The liquid crystal molecules change direction accordingly, either in the first stable state 33a or in the second stable state 3.
3b.

このような強誘電性液晶を光学変調素子として
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
2図によつて説明すると、電界Eaを印加すると
液晶分子は第1の安定状態33aに配向するが、
この状態は電界を切つても安定である。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33bに配向して、その分子の向きを変え
るが、やはり電界を切つてもこの状態に留つてい
る。又、与える電界Eaが一定の閾値を越えない
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。
There are two advantages to using such a ferroelectric liquid crystal as an optical modulation element. Firstly, the response speed is extremely fast, and secondly, the alignment of liquid crystal molecules has a bistable state. To explain the second point with reference to FIG. 2, for example, when the electric field Ea is applied, the liquid crystal molecules are oriented in the first stable state 33a, but
This state remains stable even when the electric field is turned off. Furthermore, when an electric field Eb in the opposite direction is applied, the liquid crystal molecules are oriented to a second stable state 33b and the orientation of the molecules is changed, but they remain in this state even after the electric field is turned off. Further, as long as the applied electric field Ea does not exceed a certain threshold value, each orientation state is maintained. In order to effectively realize such fast response speed and bistability, it is preferable for the cell to be as thin as possible, generally 0.5μ to 20μ, especially
1μ to 5μ is suitable.

本発明の好ましい具体例では、走査信号に基づ
いて順次周期的に選択される走査電極群と該走査
電極群に対向し所定の情報信号に基づいて選択さ
れる信号電極群と、上記両電極間に保持され電界
に対して双安定性を有する液晶とを少なくとも有
する液晶素子の走査電極選択時には、上記液晶を
第2の安定状態(第2安定状態に基づく表示状態
を黒とする)に配向すべき一方向の電界を与える
電圧を印加する第1の位相t1と第2の位相t2、さ
らに信号電極の電気信号に応じて上記液晶を第1
の安定状態(第1の安定状態に基づく表示状態を
白とする)に配向し直す第3の位相t3とを有す
る。
In a preferred embodiment of the present invention, a scanning electrode group is sequentially and periodically selected based on a scanning signal, a signal electrode group facing the scanning electrode group and selected based on a predetermined information signal, and a gap between the two electrodes. When selecting a scanning electrode of a liquid crystal element having at least a liquid crystal that is held at A first phase t 1 and a second phase t 2 in which a voltage is applied to provide an electric field in one direction;
(the display state based on the first stable state is white ).

本発明の駆動法の好ましい具体例を第4図〜第
7図により説明する。
Preferred specific examples of the driving method of the present invention will be explained with reference to FIGS. 4 to 7.

第4図は、中間に強誘電性液晶化合物が挟まれ
たマトリクス電極構造を有するセル41の模式図
である。42は走査電極群であり、43は信号電
極群である。今、説明を簡略化するために、白黒
の二値信号を表示する場合を例にとつて示す。第
4図において、斜線で示される画素が「黒」に、
その他が「白」に対応するものとする。第5aと
bはそれぞれ選択された走査電極に与えられる走
査選択信号とそれ以外の走査電極(選択されない
走査電極)に与えられる走査非選択信号を示し、
第5図cとdはそれぞれ選択された信号電極に与
えられる情報選択信号と選択されない信号電極に
与えられる情報非選択信号を表わす。第5図a〜
dではそれぞれ横軸が時間を、縦軸が電圧を示し
ている。
FIG. 4 is a schematic diagram of a cell 41 having a matrix electrode structure in which a ferroelectric liquid crystal compound is sandwiched between. 42 is a scanning electrode group, and 43 is a signal electrode group. Now, to simplify the explanation, an example will be shown in which a black and white binary signal is displayed. In Figure 4, the pixels indicated by diagonal lines are "black",
Others correspond to "white". 5a and 5b respectively indicate a scan selection signal given to a selected scan electrode and a scan non-selection signal given to other scan electrodes (unselected scan electrodes);
FIGS. 5c and 5d represent information selection signals applied to selected signal electrodes and information non-selection signals applied to unselected signal electrodes, respectively. Figure 5 a~
In d, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage.

第6図aは、選択された走査電極ライン上で、
且つ選択された信号電極ライン上の画素に印加さ
れる電圧波形を表わし、この画素は白に書込まれ
た状態を表わしている。
FIG. 6a shows that on the selected scanning electrode line,
It also represents a voltage waveform applied to a pixel on the selected signal electrode line, and represents a state in which this pixel is written in white.

第6図bは選択された走査電極ライン上で、且
つ選択されていない信号電極ライン上の画素に印
加される電圧波形を表わし、この画素は黒に書込
まれた状態を表わしている。
FIG. 6b represents a voltage waveform applied to a pixel on a selected scan electrode line and on an unselected signal electrode line, and this pixel represents a state in which black is written.

第6図cは、選択されていない走査電極ライン
上の画素で、且つ選択された信号電極ライン上の
画素に印加される電圧波形で、第6図dは選択さ
れていない走査電極ライン上で、且つ選択されて
いない信号電極ライン上の画素に印加される電圧
波形を表わしている。又、第7図は前述の電圧波
形を時系列で示したものである。
FIG. 6c shows a voltage waveform applied to a pixel on an unselected scanning electrode line and a pixel on a selected signal electrode line, and FIG. 6d shows a voltage waveform applied to a pixel on an unselected scanning electrode line. , and represents a voltage waveform applied to a pixel on an unselected signal electrode line. Further, FIG. 7 shows the voltage waveforms mentioned above in time series.

本発明の駆動法によれば、マトリクス画素構造
のうち選択された走査電極ライン上の画素への書
込み期間(位相t1+t2+t3)内のうち、位相t1とt2
のうち少なくとも一方の位相で、ライン上の画素
の全部又は所定部を一方の表示状態としておいて
から、位相t3で選択された画素のみを他の表示状
態に反転させることによつて、一ラインの書込み
を行い、かかる書込みを走査電極ライン毎に順次
行うこによつて一画面の書込みを行うことができ
る。
According to the driving method of the present invention, within the writing period (phase t 1 + t 2 + t 3 ) to a pixel on a selected scan electrode line in a matrix pixel structure, phases t 1 and t 2
By setting all or a predetermined portion of the pixels on the line in one display state in at least one of the phases, and then inverting only the pixels selected in phase t3 to the other display state, By performing line writing and sequentially performing such writing for each scanning electrode line, one screen can be written.

今、双安定性強誘電性液晶素子における第1の
安定状態(これを白とする)を与えるための印加
時間ΔT(書込みパルス幅)での閾値電圧を−
Vth1とし、第2の安定状態(これを黒とする)
を与えるための印加時間ΔTでの閾値電圧を+
Vth2とすると、選択された走査電極に与えられ
る電気信号は第5図aに示すように位相(時間)
t1では−2V0、位相t2では−2V0および位相t3では
2V0となるパルスを有している。又、それ以外の
走査電極は第5図bに示されるごとくアース状態
となつておりOV状態となつている。一方、選択
された信号電極に与えられる電気信号は、第5図
Cに示され位相t1においては−V0、位相t2におい
てはV0および位相t3では再びV0を与える。また、
選択されない信号電極に与えられる電気信号は、
第5図dに示されるように位相t1ではV0、位相t2
では−V1、又位相t3ではV0とする。
Now, the threshold voltage at the application time ΔT (writing pulse width) to give the first stable state (this is white) in the bistable ferroelectric liquid crystal element is −
Vth is 1 , and the second stable state (this is black)
The threshold voltage at application time ΔT to give +
When Vth is 2 , the electrical signal given to the selected scanning electrode has a phase (time) as shown in Figure 5a.
−2V 0 at t 1 , −2V 0 at phase t 2 and −2V 0 at phase t 3
It has a pulse that becomes 2V 0 . Further, the other scanning electrodes are in a grounded state and in an OV state as shown in FIG. 5b. On the other hand, the electrical signal applied to the selected signal electrode is shown in FIG. 5C, giving -V 0 at phase t 1 , V 0 at phase t 2 and V 0 again at phase t 3 . Also,
The electrical signal given to the unselected signal electrodes is
As shown in Figure 5d, V 0 at phase t 1 and V 0 at phase t 2
-V 1 at phase t 3 and V 0 at phase t 3 .

このように、選択された信号電極に印加する電
圧波形と選択されていない信号電極に印加する電
圧波形が、ともに位相t1、位相t2及び位相t3に対
応して交番しており、且つそれぞれの交番波形が
互い180°の位相差を有している。
In this way, the voltage waveforms applied to the selected signal electrodes and the voltage waveforms applied to the unselected signal electrodes alternate in correspondence to the phases t 1 , t 2 , and t 3 , and Each alternating waveform has a phase difference of 180° from each other.

以上において各々の電圧値は、以下の関係を満
足する所望の値に設定される。
In the above, each voltage value is set to a desired value that satisfies the following relationship.

V0<Vth2<3V0 −3V0<−Vth1<−V0 このような電気信号が与えられたときの各画素
に印加される電圧波形を第6図に示す。
V 0 <Vth 2 <3V 0 −3V 0 <−Vth 1 <−V 0 FIG. 6 shows the voltage waveforms applied to each pixel when such an electric signal is applied.

第6図aから明らかなように、選択された走査
電極ライン上の画素で、且つ選択された信号電極
ライン上の画素は、位相t2で閾値Vth2を越える
3V0の電圧が印加されて、強誘電性液晶の第2の
安定状態に基づく黒の表示状態をとり、続く位相
t3で閾値−Vth1を越える−3V0の電圧が印加され
て強誘電性液晶の第1の安定状態に基づく白の表
示状態の書込みが行われる。又、第6図bから明
らかなように、選択された走査電極ライン上の画
素で、且つ選択されていない信号電極ライン上の
画素は、位相t1で閾値Vth2を越える3V0の電圧が
印加されて黒の表示状態をとり、続く位相t2と位
相t3では閾値電圧以下のV0と−V0が交番して印
加されるため、黒の表示状態に書込まれたことに
なる。
As is clear from FIG. 6a, the pixels on the selected scanning electrode line and the selected signal electrode line exceed the threshold Vth 2 at phase t 2 .
A voltage of 3V 0 is applied to obtain a black display state based on the second stable state of the ferroelectric liquid crystal, and the following phase
At t3 , a voltage of -3V0 exceeding the threshold value -Vth1 is applied to write a white display state based on the first stable state of the ferroelectric liquid crystal. Furthermore, as is clear from FIG. 6b, the pixels on the selected scanning electrode line and the unselected signal electrode lines receive a voltage of 3V 0 that exceeds the threshold Vth 2 at phase t 1 . The voltage is applied and a black display state is assumed, and in the following phases t 2 and t 3 , V 0 and −V 0 below the threshold voltage are applied alternately, so the black display state is written. .

以上述べた駆動信号を時系列的に示したのが、
第7図である。S1〜S5は走査電極に印加される電
気信号で、I1とI3は信号電極に印加される電気信
号で、AとCは第4図に示した画素AとCに印加
される電圧波形である。
The drive signals mentioned above are shown in chronological order as follows.
FIG. S 1 to S 5 are electrical signals applied to the scanning electrodes, I 1 and I 3 are electrical signals applied to the signal electrodes, and A and C are applied to pixels A and C shown in Fig. 4. It is a voltage waveform.

さて、双安定性を有する状態での強誘電液晶の
電界によるスイツチングのメカニズムは微視的に
は必ずしも明らかではないが、一般に所定の(第
1の)安定状態に所定時間の強い電界でスイツチ
ングした後、全く電界が印加されない状態に放置
する場合には、ほぼ半永久的にその状態を保つこ
とは可能であるが、所定時間ではスイツチングし
ないような弱い電界(先に説明した例で言えば、
Vth以下の電圧に対応)であつても逆極性の電界
が長時間に渉つて印加される場合には、逆の(第
2の)安定状態へ再び配向状態が転移してしま
い、その結果正しい情報の表示や変調が達成でき
ない状況が生じ得る。本発明者などは、このよう
な弱電界の長時間印加による配向状態の転移(一
種のクロストーク)の生じ易さが基板表面の材
質、粗さおよび液晶材料などによつて影響を受け
ることは認識したが、定量的には未だ把みきつて
いない。ただ、ラビングやSiOなどの斜方蒸着等
液晶分子の配向のための一軸性基板処理を行う
と、上記転移の生じ易さが増す傾向にあることは
確認した。又、温度が高い方がその傾向が強いこ
とも確認した。
Now, the mechanism of switching by an electric field in a ferroelectric liquid crystal in a bistable state is not necessarily clear from a microscopic perspective, but in general, it is switched to a predetermined (first) stable state by a strong electric field for a predetermined period of time. If the electric field is left in a state where no electric field is applied after that, it is possible to maintain that state almost semi-permanently, but if the electric field is so weak that it does not switch for a certain period of time (in the example explained earlier,
(corresponding to voltages below Vth), if an electric field of opposite polarity is applied for a long time, the orientation state will transition again to the opposite (second) stable state, resulting in the correct orientation. Situations may arise where the display or modulation of information is not achievable. The present inventors believe that the ease with which transitions in orientation (a type of crosstalk) occur due to the long-term application of such a weak electric field is influenced by the substrate surface material, roughness, liquid crystal material, etc. Although we have recognized this, we have not yet grasped it quantitatively. However, it has been confirmed that when a uniaxial substrate treatment for aligning liquid crystal molecules is performed, such as rubbing or oblique evaporation of SiO, etc., the tendency for the above-mentioned transition to occur tends to increase. It was also confirmed that this tendency was stronger at higher temperatures.

いずれにしても、正しい情報の表示や変調を達
成するために一定方向の電界が長時間に渉つて印
加されるのは避けるのが好ましい。
In any case, in order to achieve correct information display and modulation, it is preferable to avoid applying an electric field in a fixed direction for a long time.

そこで、本発明の駆動法では、第6図cとdに
示したように選択されていない走査電極ライン上
の画素には、閾値電圧以下の−V0とV0の間を交
番したで電圧波形が印加されるだけで、液晶分子
は配向状態を変えることがなく、前回走査された
時の表示状態を保持している。更に位相t1,t2と
t3で電圧がV0と−V0が交互に繰り返されるため、
一方の電圧が長時間印加されることによる別な安
定状態への反転現象(すなわちクロストーク)が
発生しない。しかも、本発明では画素A又はCに
印加される電圧波形が第7図に示すように書込み
パルスをΔT(この時位相t1,t2とt3のパルス幅を
ΔTとすることができる)とした時、最大で波形
71で現われる2ΔTであるため、駆動時の電圧
マージンを広く設定しても、前述の反転現象を完
全に防ぐことができる。又、本発明の駆動法で
は、位相t1,t2とt3を有する3ΔTのパルス幅で1
画素の書込みを行うことができるため、高速で一
画面の書込みを行うことができる。
Therefore, in the driving method of the present invention, as shown in FIG. 6c and d, the pixels on the unselected scanning electrode lines are supplied with a voltage alternately between -V 0 and V 0 below the threshold voltage. Only by applying a waveform, the liquid crystal molecules do not change their alignment state and maintain the display state from the previous scan. Furthermore, the phases t 1 , t 2 and
At t 3 , the voltage alternates between V 0 and −V 0 , so
A reversal phenomenon (that is, crosstalk) to another stable state due to one voltage being applied for a long time does not occur. Furthermore, in the present invention, the voltage waveform applied to the pixel A or C is as shown in FIG . Since the maximum value is 2ΔT which appears in waveform 71 when In addition, in the driving method of the present invention, a pulse width of 3ΔT with phases t 1 , t 2 and t 3 is used.
Since pixels can be written, one screen can be written at high speed.

[発明の効果] 本発明によれば、強誘電性液晶素子を用いた表
示パネルを高速で駆動させても、走査非選択信号
が印加されている走査電極ライン上の画素に印加
され続ける電圧波形の最大パルス幅が書込み時の
パルスΔTの2倍であるため、一画面の書込み走
査中で表示状態が他の表示状態に反転する現象を
有効に防止することができる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, even when a display panel using a ferroelectric liquid crystal element is driven at high speed, a voltage waveform that continues to be applied to pixels on a scan electrode line to which a scan non-selection signal is applied. Since the maximum pulse width of is twice the pulse ΔT during writing, it is possible to effectively prevent the phenomenon in which the display state is reversed to another display state during writing scanning of one screen.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、強誘電性液晶の閾値特性を表わす説
明図である。第2図および第3図は、本発明で用
いる強誘電性液晶素子を模式的に表わす斜視図で
ある。 第4図は、本発明で用いるマトクリス画素構造
の平面図である。第5図a〜dはそれぞれ電極に
印加される信号の電圧波形を示す説明図である。
第6図a〜dは、それぞれ画素に印加される信号
の電圧波形を示す説明図である。第7図は前述の
信号を時系列で表わした電圧波形の説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the threshold characteristics of a ferroelectric liquid crystal. FIGS. 2 and 3 are perspective views schematically showing a ferroelectric liquid crystal element used in the present invention. FIG. 4 is a plan view of the Matocris pixel structure used in the present invention. FIGS. 5a to 5d are explanatory diagrams showing voltage waveforms of signals applied to the electrodes, respectively.
FIGS. 6a to 6d are explanatory diagrams showing voltage waveforms of signals applied to pixels, respectively. FIG. 7 is an explanatory diagram of voltage waveforms representing the aforementioned signals in time series.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 a 走査電極群と信号電極群との交差部で画
素を形成したマトリクス電極構造と、該走査電
極群と信号電極群との間に配置され、一方極性
の電界に対して第1の安定状態を生じ、他方極
性の電界に対して第2の安定状態を生じる強誘
電性液晶とを有する液晶セルと、 b 走査電極に、一方極性パルスと他方極性パル
スとを有し、前のパルスを後のパルスより長い
パルス幅に設定した走査選択信号を、順次印加
し、 該前のパルスと同期して、走査選択された走
査電極上の画素に同時に前記第1の安定状態を
生じさせる一方極性の電圧を印加し、該後のパ
ルスと同期して該走査電極上の画素に選択的
に、前記第2の安定状態を生じさせる他方極性
の電圧が印加される様に、信号電極群に、入力
情報に応じて、前記走査選択信号の前のパルス
と同期して一方極性及び他方極性パルスをもつ
両極性パルス又は該両極性パルスに対し逆位相
の両極性パルスを印加し、該後のパルスと同期
して選択的に一方極性パルス又は他方極性パル
スを印加する ことによつて、走査選択された走査電極上の画
素への書込みを行ない、 走査選択されていない走査電極上の画素に、
走査選択時の書込み状態を保持する交番電圧を
印加する手段と、 を有する液晶装置。
[Scope of Claims] 1a A matrix electrode structure in which pixels are formed at intersections of a scanning electrode group and a signal electrode group, and a matrix electrode structure arranged between the scanning electrode group and the signal electrode group and resisting an electric field of one polarity. a ferroelectric liquid crystal that produces a first stable state in response to an electric field of the other polarity and a second stable state in response to an electric field of the other polarity, and b. , sequentially applying a scan selection signal in which the previous pulse is set to have a longer pulse width than the subsequent pulse, and in synchronization with the previous pulse, the pixels on the scan electrode selected for scan are simultaneously brought into the first stable state. a voltage of one polarity that causes the second stable state to be applied, and a voltage of the other polarity that causes the second stable state to be applied selectively to pixels on the scanning electrode in synchronization with the subsequent pulse; A bipolar pulse having one polarity and the other polarity pulse or a bipolar pulse having an opposite phase to the bipolar pulse is applied to the signal electrode group in synchronization with the previous pulse of the scanning selection signal, depending on the input information. , by selectively applying a pulse of one polarity or a pulse of the other polarity in synchronization with the subsequent pulse, writing to pixels on the scan electrodes selected for scanning, and writing to pixels on scan electrodes not selected for scanning. to the pixel of
A liquid crystal device comprising: means for applying an alternating voltage to maintain a written state during scan selection;
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