JPH04249216A - 液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents

液晶表示装置の駆動方法

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JPH04249216A
JPH04249216A JP1453691A JP1453691A JPH04249216A JP H04249216 A JPH04249216 A JP H04249216A JP 1453691 A JP1453691 A JP 1453691A JP 1453691 A JP1453691 A JP 1453691A JP H04249216 A JPH04249216 A JP H04249216A
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JP
Japan
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voltage
liquid crystal
signal
pixel
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Application number
JP1453691A
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English (en)
Inventor
Chisato Kajiyama
千里 梶山
Junichi Ono
純一 小野
Kenji Kamata
賢司 鎌田
Kensaku Takada
憲作 高田
Toru Kashiwagi
亨 柏木
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Priority to DE69109641T priority patent/DE69109641T2/de
Priority to NO915006A priority patent/NO303603B1/no
Priority to CA002057965A priority patent/CA2057965C/en
Priority to EP91121696A priority patent/EP0491377B1/en
Priority to KR1019910023414A priority patent/KR920012987A/ko
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高分子量液晶と低分子
量液晶との混合物で構成され、いわゆる記憶性のある液
晶層を用いた液晶表示装置に適用される液晶表示装置の
駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】TN(ツイステッド・ネマティック)型
やSTN(スーパー・ツイステッド・ネマティック)型
の液晶表示装置などでは、液晶を挾持する一対の基板の
各表面に、相互に交差対向するように複数の走査電極お
よび信号電極を形成し、走査電極への電圧の印加を時分
割的に行って、走査電極と信号電極との交差点に形成さ
れる各画素の液晶に選択的に電圧を印加するようにした
電圧平均化法が広く適用されている。
【0003】しかし、この駆動方法では、表示容量を増
大させようとして、時分割で電圧が印加される走査電極
の数を増大させると、1本の走査電極が選択される時間
間隔が長くなるから、選択されていない時間が長くなり
、この結果、オン画素とオフ画素との1フレーム平均印
加電圧の差が少なくなる。このためコントラストが低下
することになる。
【0004】一方、印加電圧が取り去られてもその直前
の状態(たとえば光透過状態または光散乱状態)が維持
される、いわゆる記憶性を有する液晶を用いれば、上述
の問題は原理的に解決される。すなわち、上記の記憶性
を有する液晶を用いて単純マトリクス型の液晶表示装置
を構成すれば、電圧を印加しないときでも、各画素にお
いてそれ以前の状態が維持されるので、走査電極を増加
した場合に表示デューティが低下しても、コントラスト
が低下することがなく、したがって大表示容量の液晶表
示装置を実現することができる。すなわち、各画素では
、電圧を印加しない期間においても、そのオン/オフが
確実に制御されるので、コントラストの低下を招来する
ことなく表示容量を増大させることが可能である。
【0005】このような記憶性のある液晶を用いた単純
マトリクス液晶表示装置はたとえば「特開昭61−10
3124号公報」や「W.A.Crossland, 
S.Canter, ’85 Society for
 Information Display Inte
rnational Symposium diges
t of Technical Papers, pp
.124−127,(1985), sesson:8
.2」などに開示されている。これらの文献には、強誘
電型液晶やスメクティク動的散乱型液晶を用い、これら
の液晶の記憶性を利用して単純マトリクス駆動による表
示を行う技術が開示されている。
【0006】しかしながら、上記の液晶表示装置では、
強誘電型液晶を用いた場合にはサブミクロン精度のセル
ギャップの調整が必要であるなど製造が困難であり、ま
たスメクティク動的散乱型液晶を用いた場合には、10
0Vを超える電圧の印加が必要であるなどの問題があり
、実用化には至っていない。ところで、最近では、高分
子量液晶と低分子量液晶との混合物を液晶層に適用して
、前述の記憶性を実現した液晶表示装置が提案されてい
る(たとえば「T.Kajiyama et al.,
Chemistry Letters, pp817−
820,1989 」、「特開平2−127494号公
報」、「特開平2−193115号公報」などに詳述さ
れている。)。上記の液晶層は、高周波数(たとえば1
kHz)の比較的高い電圧を印加すると、入射光をその
まま透過させる光透過状態となり、低周波数(たとえば
1Hz〜直流)の比較的高い電圧を印加すると入射光を
散乱させる光散乱状態となる。さらに、比較的低い電圧
を印加した状態では、それ以前の状態(光透過状態また
は光散乱状態)が維持される。
【0007】このように、上記の混合物を液晶層に適用
した単純マトリクス型液晶表示装置を構成する場合に、
光透過状態、光散乱状態および記憶状態の3状態を選択
できるので、前述のような大表示容量でしかも高いコン
トラストが得られる液晶表示装置が実現できることが期
待される。ところが、上記の混合物を液晶層に適用して
単純マトリクス型の液晶表示装置を構成し、液晶層の記
憶性を利用しようとすると、各画素の光透過状態と光散
乱状態とを選択するとともに、複数の走査電極のうちで
選択されていない走査電極に対応する画素を上記の記憶
状態とする必要があるから、2種類の周波数の切換えを
行うとともに、選択されている走査電極に対応する画素
と非選択走査電極に対応する画素とで印加される電圧を
異ならせる必要がある。
【0008】2種類の周波数を有する信号を用いた単純
マトリクス駆動方法はたとえば、「M.Nagata,
 H.Nakamura:Mol.Cryst.Liq
.Cryst,vol.139(1986),pp14
3」などに開示されているが、この方法は、画素のオン
,オフおよび記憶の3状態の制御のための方法ではなく
、非選択走査電極に対応した画素も強制的にオン/オフ
のいずれかの状態とされるものであり、したがって上記
のような液晶の記憶性を利用することができるものでは
なかった。
【0009】このように上述の混合物を液晶層に適用し
た液晶表示装置において、その記憶性を利用した駆動方
法は従来知られておらず、このため上記混合物を液晶層
に適用したマトリクス型液晶表示装置の実現が困難であ
った。そこで本件発明者らは、本件出願人により先に出
願された特願平2−403913号において、上記の混
合物を液晶層に適用したマトリクス型液晶表示装置を実
現すべく、上記混合物の記憶性を利用した液晶表示装置
の駆動方法を提案している。
【0010】この駆動方法は、表示画面全体を光透過状
態または光散乱状態に初期化する消去動作と、この消去
された画面の各画素の光学状態(光透過状態または光散
乱状態)を選択的に反転させて表示の書込を行う書込動
作とを含む。この提案例における上記書込動作では、た
とえば複数の走査電極を線順次に選択し、選択された走
査電極には実効電圧(a−1)E(たとえばa=3、E
=30V)の両極性方形波が印加され、選択されない非
選択走査電極には電圧が印加されない。また、液晶層を
挟んで複数の走査電極に交差対向させて配設された複数
の信号電極では、選択された走査電極において光学状態
を変化させるべき画素に対応する信号電極に対しては走
査波形とは逆位相で実効電圧Eの両極性方形波が印加さ
れ、光学状態を維持すべき画素に対応する信号電極に対
しては走査波形と同位相であって実効電圧Eの両極性方
形波が印加される。各画素に印加される電圧は、走査電
極と信号電極とに印加された各電圧の差となる。したが
って、上記書込動作時には、選択された走査電極では、
光学状態を変化させるべき画素には、実効電圧aE(a
=3、E=30のときには90V)の両極性方形波が印
加されることになり、光学状態を維持すべき画素には、
実効電圧(a−2)E(a=3、E=30のときには3
0V)が印加される。また、非選択走査電極では、光学
状態を変化させるための信号が印加された信号電極に対
応する画素と、光学状態を維持させるための信号が印加
された画素とに、いずれも実効電圧E(たとえば30V
)の両極性方形波が印加されることになる。
【0011】この結果、選択された走査電極において、
走査波形と逆位相の波形の信号が印加された信号電極に
対応する画素にのみ、実効電圧aEの両極性方形波が印
加されることとなって、この画素の光学状態が変化する
。その一方で、それ以外の信号の組合せの画素では、実
効電圧Eまたは(a−2)E(a=3、E=30Vのと
きにはいずれも30V)が印加され、このような画素の
光学状態はその直前の状態に保持される。
【0012】たとえば、上記の消去動作が表示画面全体
を光散乱状態として行われ、書込動作が各画素の光学状
態を選択的に光透過状態に反転させることによって行わ
れる表示モードを想定する。この場合に、たとえば消去
動作は、すべての走査電極に、上記選択時の波形、すな
わち実効電圧(a−1)Eの両極性方形波であって周波
数の低い信号(たとえば直流〜1Hz)を印加し、すべ
ての信号電極に走査電極に印加される波形と逆位相であ
って実効電圧Eの両極性方形波を印加することによって
行われる。そして、書込動作は、上記の波形の信号であ
って周波数の高い信号(たとえば1kHz)を用いて行
われる。
【0013】この表示モードの場合における動作は図1
3に示されている。図13(a) は光透過状態とすべ
き画素への印加電圧の変化を示し、図13(b) は当
該画素の光透過率を示している。期間T1は消去期間で
あって、周波数の低い実効電圧aEの両極性方形波が画
素に印加される。この結果、光透過率は図13(b) 
において参照符号a1で示すように低下していく。また
期間T2は書込期間であり、この期間には周波数の高い
方形波が画素に印加される。期間T2の中の期間T3は
、当該画素に対応する走査電極が選択された期間であり
、この期間には実効電圧aEの両極性方形波の印加によ
り、画素の光透過率が参照符号a2で示すように上昇す
る。期間T2中の残余の期間は当該画素に対応する走査
電極が選択されていない期間であって、実効電圧E(ま
たは(a−2)E。図13はa=3の場合であって、(
a−2)E=Eである。)の両極性方形波の印加により
画素の状態が直前の状態に保持される。
【0014】消去動作を表示画面全体を光透過状態に初
期化して行い、書込動作を各画素を選択的に光散乱状態
に反転させて行う表示モードは、消去時と書込時とで使
用周波数を交換することによって達成される。この表示
モードの動作は図14に示されており、この図14には
上記の図13と同様な図示がなされている。この場合に
は、期間T11が消去期間、期間T12が書込期間であ
り、期間T12中の期間T13において当該画素の状態
が光散乱状態に反転する。
【0015】上記の方法によって、高分子量液晶と低分
子量液晶との混合物で構成した液晶層の記憶性を利用し
つつ、単純マトリクス型の液晶表示装置が実現される。 これにより、画素数が増加してもコントラストの低下が
なく、高解像の表示装置を提供することができる。しか
も、上記の混合物はそれ自身がフィルム形成能を有して
おり、自己支持性があるので、セルギャップの調整のた
めのスペーサの散布などが不要であり、したがって製造
が容易である。また、スメクティク動的散乱型液晶を用
いた場合よりも、低い電圧で駆動することができるので
、実用化も容易である。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】ところで、液晶表示装
置では、液晶層に交流電圧を印加する交流駆動が行われ
るのが一般的である。これは、液晶物質に直流電場を印
加した場合に生じる電気分解を防ぐためである。このこ
とは、上記の高分子量液晶と低分子量液晶との混合物の
場合にも同様であり、交流駆動を行う必要がある。
【0017】一方、駆動信号には、駆動回路の構成の簡
素化を考慮して、方形波を用いるのが一般的であるが、
方形波を用いて交流駆動を行うとすれば、液晶層には両
極性の方形波が印加されることになる。ところで、上記
の混合物を適用した液晶層を光散乱状態とするためには
、100Hz以下の低い周波数の電圧を印加することが
必要である。しかし、周波数が低い場合であっても、方
形波を用いている限りにおいては、極性反転時に急激な
電圧の変化を伴う。したがって、特に液晶層の光学状態
を光散乱状態に変化させるべく大きな実効電圧aEの方
形波が印加されている期間において、印加電圧の極性が
反転したときには、その高周波成分のために、図13(
b) 、図14(b) においてそれぞれ参照符号a3
,a4で示すように光透過率の一時的な上昇が生じる。
【0018】この光透過率の一時的な上昇は、液晶層の
光学状態の反転の効率を低下させ、このことが表示コン
トラストの低下に繋がることとなる。そこで、本発明の
目的は、上述の技術的課題を解決し、高分子量液晶およ
び低分子量液晶の混合物を液晶層に適用したマトリクス
型液晶表示装置を、液晶層の記憶性を利用しつつ駆動す
ることができるとともに、表示コントラストを向上する
ことができる液晶表示装置の駆動方法を提供することで
ある。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項1記載の液晶表示装置の駆動方法は、高分子
量液晶と低分子量液晶との混合物で構成され、所定値以
上の実効電圧を有する所定周波数以上の交流電圧を印加
することによって光透過状態となり、上記所定値以上の
実効電圧を有する上記所定周波数未満の交流電圧または
上記所定値以上の直流電圧を印加することによって光散
乱状態となり、さらに上記所定値未満の電圧を印加した
ときにはそれ以前の光学状態が少なくとも一定時間保持
される液晶層と、この液晶層を挟んで交差対向して配設
された複数の走査電極および複数の信号電極とを有し、
上記走査電極および信号電極に電圧信号を印加し、走査
電極と信号電極との交差点を光透過状態または光散乱状
態の画素にすることによって表示を行う液晶表示装置を
駆動する方法であって、全ての画素を光透過状態または
光散乱状態として表示画面全体の表示を消去するために
、上記走査電極および信号電極の間に上記所定値以上の
実効電圧を有する交流電圧または上記所定値以上の直流
電圧を印加する消去動作と、上記複数の走査電極を線順
次に選択して所定波形の走査信号を印加し、各信号電極
には、光学状態を変化させるべき画素に対応する走査電
極が選択されている期間には上記走査信号との関係で液
晶層に上記所定値以上の実効電圧の交流電圧または上記
所定値以上の直流電圧が印加される波形の信号を与え、
光学状態を維持させるべき画素に対応する走査電極が選
択されている期間には上記走査信号との関係で液晶層に
上記所定値未満の実効電圧の交流電圧または上記所定値
未満の直流電圧が印加される波形の信号を与えるように
して、表示画面を構成する画素の光学状態を選択的に変
化させることにより表示の書込を行う書込動作とを含み
、上記消去動作時に各画素に印加される電圧波形と、上
記書込動作時に光学状態を変化させるべき画素に印加さ
れる電圧波形とのうち、いずれか一方は上記所定周波数
以上の波形であり、他方は少なくとも画素の光学状態を
変化させる期間にわたって電圧値が変化しない直流であ
るとともに1画面の表示毎に極性が反転される波形であ
ることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【0020】上記消去動作時に画素に印加される電圧、
および上記書込動作時に光学状態が変化させられる画素
に印加される電圧は、上記書込動作時に光学状態が維持
される画素に印加される電圧の2〜3倍であることが好
ましい。
【0021】
【作用】上記の駆動方法によれば、全表示画面を消去す
る消去動作と、この消去された表示画面に画像を書き込
む書込動作との組合せによって、液晶層の記憶性を利用
しつつマトリクス型液晶表示装置の駆動が達成される。 たとえば全画面を光散乱状態として表示を消去し、各画
素を選択的に光透過状態に反転させることによって画像
の書込を行う場合を想定する。このときには、消去動作
は、全画素に、消去動作期間中にわたって電圧値が変化
しない所定値以上の直流電圧を印加するようにして行わ
れる。これにより、高分子量液晶と低分子量液晶との混
合物で構成した液晶層の全画素の部分が光散乱状態とな
る。消去動作期間中には、画素への印加電圧の極性が反
転しないから、光透過状態から光散乱状態への移行の途
中で液晶層の光透過率の一時的な上昇が生じることもな
く、効率的に表示の消去を行える。
【0022】また、消去動作時に画素に印加される直流
電圧は、表示画面毎に極性が反転される。これにより、
複数の表示画面を通して見れば交流駆動が達成されるこ
ととなるので、液晶分子の電気分解が生じることもない
。書込動作では、複数の走査電極が線順次に選択される
。そして、各信号電極では、光透過状態とすべき画素に
対応する走査電極が選択されたときには、走査電極に印
加される信号との関係で、当該画素に、上記所定値以上
の実効電圧を有する所定周波数以上の交流電圧が印加さ
れるように、所定の波形の信号が印加される。さらに、
光散乱状態を維持すべき画素に対応する走査電極が選択
されたときには、走査電極に印加される信号との関係で
、当該画素に上記所定値未満の実効電圧を有する交流電
圧または上記所定値未満の直流電圧が印加されるように
、所定の波形の信号が印加される。これにより、各画素
の光学状態が選択的に反転されて、画像の書込が達成さ
れる。
【0023】全表示画面を光透過状態として表示の消去
を行い、各画素を選択的に光散乱状態とすることにより
表示を行う場合には、消去動作の際に画素に印加される
電圧波形の周波数が上記所定周波数以上とされる。そし
て、書込動作の際に光学状態を反転すべき画素に印加さ
れる電圧波形は、少なくとも当該画素の光学状態を変化
させる期間(たとえば当該画素に対応した走査電極が選
択されている期間)にわたって電圧値が変化しない直流
電圧とすればよい。そして、この書込動作時に画素に印
加される直流電圧は、1画面毎に極性が反転され、これ
により液晶分子の電気分解が防がれる。
【0024】なお、上記消去動作時に画素に印加される
電圧、および上記書込動作時に光学状態が変化させられ
る画素に印加される電圧を、上記書込動作時に光学状態
が維持される画素に印加される電圧の2〜3倍とするこ
とにより、画素の光学状態を保持させるときの印加電圧
を上記所定値以下とするとともに、光学状態を変化させ
るときには高い電圧を印加させて画素の光学状態を短時
間で変化させることができる。
【0025】
【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図2は本発明の一実施例の液晶表示装置の駆動
方法が適用される液晶表示装置の基本的な構成を示す断
面図である。対向して配置された一対の透明基板1,2
には帯状の透明電極膜で構成した複数の走査電極3、複
数の信号電極4がそれぞれ形成されており、この電極3
,4の間に液晶層5が形成されている。走査電極3およ
び信号電極4は相互に交差対向するように透明基板1,
2の各表面にパターン形成されており、各電極3,4の
交差点が画素となる。
【0026】液晶層5には、たとえばシロキサンを主鎖
とし液晶性を示す基を側鎖とした高分子量液晶と、ネマ
ティック性を示す低分子量液晶との混合物が適用される
。このような混合物としては、たとえばポリ(4−シア
ノフェニル4′ヘキシロキシベンゾエートメチルシロキ
サン)と、E63(メルクジャパン社製)との混合物な
どがある。
【0027】このような液晶層5では、走査電極3と信
号電極4との間に所定周波数(たとえば100Hz)以
上の周波数(たとえば1kHz)を有し、所定値(たと
えば50V)以上の実効電圧(たとえば90V)の交流
電圧を印加することにより当該液晶層5への入射光がそ
のまま透過する光透過状態(透過率=80%以上)とす
ることができる。また、比較的低い周波数(1Hz〜直
流)を有し、上記所定値以上の高電圧を印加すると、こ
の液晶層5は入射光を散乱する光散乱状態(透過率=5
%以下)となる。さらに上記所定値未満の電圧(たとえ
ば30V)を印加したときには、当該液晶層5ではそれ
以前の状態(光透過状態または光散乱状態)が維持され
る。 すなわち、この液晶層5は記憶性を有している。上記の
所定値は液晶層を構成する混合物により異なる値である
【0028】この液晶層5はまた、それ自身がフィルム
形成能を有しており、たとえば透明電極3を形成した基
板1上に液晶材料を塗布することによってフィルム状に
形成させることができる。したがって、液晶層5には自
己支持性があるから、液体状の液晶層を用いる場合のよ
うに基板上へのスペーサの散布などを行うことなく、セ
ルギャップを厳密に制御して大面積のセルを容易に製造
することができる。また、強誘電型液晶を用いたセルで
必要となるサブミクロン精度のセルギャップの調整やモ
ノドメイン化のための配向膜が不要である。しかも、液
体のネマティック液晶(低分子量液晶)を含んでいるの
で、液晶層の局所的な粘性が低く、比較的結晶性が高い
スメクティック液晶を用いたスメクティク動的散乱型セ
ルよりも低電圧での駆動が可能である。
【0029】透明基板1,2はたとえばガラスや樹脂フ
ィルムなどで構成することができるが、上記のように液
晶層5にはそれ自体にフィルム形成能があるから、樹脂
フィルムを適用することが、装置の薄型化および軽量化
の観点から有利であり、さらに可撓性のある表示装置が
容易に構成できるという利点がある。この樹脂フィルム
には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフ
タレート、あるいはポリエーテルサルホンなどが適して
いる。また、走査電極3および信号電極4を構成する透
明電極膜としては、たとえば酸化インジウム錫(ITO
)膜や酸化錫膜などを適用することができる。
【0030】図1は上記の液晶表示装置における走査電
極3および信号電極4を示す簡略化した平面図であり、
本発明の駆動方法を説明するために、1つの走査電極3
aおよび1つの信号電極4aにそれぞれ印加される信号
波形Ss,Sd、ならびに走査電極3aと信号電極4a
の交差点に形成される画素Pに印加される電圧波形Sp
が同時に示されている。この図1では、説明を簡単にす
るために、走査電極3および信号電極4はそれぞれ5本
ずつ示されているが、実際にはたとえば50〜200本
程度である。一般に、電極の数は、液晶層の特性により
その制限が異なる。
【0031】走査電極3および信号電極4には、図外の
駆動回路から表示内容に対応した所定波形の信号が与え
られ、これにより走査電極3と信号電極4との交差点に
形成される各画素の状態が光透過状態または光散乱状態
とされ、これにより表示が達成される。このような表示
動作は、本実施例では、表示画面全体を光散乱状態に初
期化して表示を消去する消去動作と、初期化された表示
画面の必要な画素の状態を光透過状態に反転させるとと
もに残余の画素の状態を光散乱状態に保持させて表示す
べき画像を書き込む書込動作とを含む。
【0032】走査電極3aから信号波形Ssの走査信号
が印加され、信号電極4aから信号波形Sdが印加され
る画素Pでは、波形Ss,Sdの差に対応する電圧波形
Spを感じることとなる。この電圧波形Spは、所定周
波数(たとえば100Hz)以上の高い周波数(たとえ
ば1kHz)の部分と、電圧値が一定で変化しない直流
部分とを含む。画素Pに直流電圧が印加される期間T3
1,T41は表示画面全体を消去する期間であり、この
期間には、電圧値aEまたは−aE(たとえばa=3、
E=30V)の直流電圧が印加され、これにより画素P
の状態は光散乱状態となる。すなわち、充分に高い直流
電圧の印加により液晶層5でイオンの移動による乱流が
引き起こされ、このため液晶層5に入射した光が散乱さ
れて光散乱状態(白濁状態)となるのである。ただし、
期間T31に印加される直流電圧と期間T41に印加さ
れる直流電圧とでは極性が異なっている。一方、高い周
波数の交流電圧が画素Pに印加される期間T32,T4
2のうち、高い実効電圧aEの交流電圧が印加される期
間T33,T43には、高周波電圧の印加によって液晶
層5を構成する液晶分子はホメオトロピック配向状態と
なり、これにより当該画素Pの状態は光散乱状態から光
透過状態に反転する。また、期間T32,T42のうち
、比較的低い実効電圧Eの交流電圧が印加される期間に
は、画素Pの光学状態はそれ以前の状態に維持される。
【0033】図3は、上記消去動作時において走査電極
3aおよび信号電極4aに印加される各信号の波形と、
各波形の信号が印加された電極3a,4aの交差点の画
素Pに印加されることになる電圧波形とを示す波形図で
ある。走査電極3aにX欄に示す波形の信号を印加し、
信号電極4aにY欄に示す波形の信号を印加したときに
、X欄とY欄とが交差する位置に図示されている波形の
電圧が画素Pに印加される。すなわち、走査電極3aか
らは、消去期間T31にわたって電圧値(a−1)Eで
変化しない直流電圧が印加され、信号電極4aからは走
査電極3aに印加される信号とは極性が反対であって電
圧値Eの直流電圧が印加される。たとえば、或る1画面
の表示動作における表示の消去が、図3において実線で
示す信号の印加により行われると、次の画面の表示動作
における表示の消去は、図3において破線で示す信号の
印加により行われる。すなわち、走査電極3aおよび信
号電極4aには、1画面毎に極性を反転した信号が印加
され、この結果画素Pには1画面毎に極性が反転された
直流電圧aEが印加されることになる。
【0034】なお、消去期間T31などには、複数の走
査電極3の全てに図3のX欄に示す波形の信号が等しく
印加され、複数の信号電極4の全てに図3のY欄に示す
波形の信号が等しく印加される。これにより、全表示画
面を構成する全画素の光学状態が一斉に光透過状態から
光散乱状態に反転する。図4は、上記書込動作時におい
て走査電極3および信号電極4に印加される各信号の波
形と、各波形の信号が印加された電極3,4の交差点の
画素Pに印加されることになる電圧の波形をまとめて示
す波形図である。この図4には図3と同様な図示がなさ
れており、X欄、Y欄に示す波形の信号をそれぞれ電極
3,4に印加したときに、各欄が交差する位置に図示さ
れている波形の電圧が電極3,4の交差点の画素に印加
されることになる。
【0035】複数の走査電極3は線順時に選択され、各
走査電極3には、選択時には走査信号XONが印加され
、非選択時には走査信号XOFF が印加される。また
、信号電極4には、当該信号電極4において光透過状態
(オン状態)とすべき画素に対応する走査電極3が選択
されている期間には、信号YONが印加され、光散乱状
態(オフ状態)とすべき画素に対応する走査電極3が選
択されている期間には信号YOFF が印加される。
【0036】本実施例では、線順次に選択された走査電
極3に印加される走査信号XONは、充分に高い周波数
(たとえば1kHz)であって、実効電圧(a−1)E
(たとえばa=3、E=30Vのときには60V)の両
極性の方形波である。また選択されていない走査電極(
以下「非選択走査電極」という)3に印加される走査信
号XOFF は、0Vで変化しない直流の信号である。 すなわち、非選択走査電極3には電圧が印加されない。 1本の走査電極3aに注目すれば、書込期間T31のう
ちの期間T33など(図1参照)に信号XONが印加さ
れ、書込期間T32中の残余の期間には信号XOFF 
が印加される。
【0037】一方、各信号電極4において光透過状態(
オン状態)とすべき画素に対応する走査電極3が選択さ
れている期間に印加される信号YONは、実効電圧Eで
あって、走査信号XONとは逆相の両極性の方形波であ
る。また、光透過状態を維持すべき画素に対応する走査
電極3が選択されている期間に印加される信号YOFF
 は、実効電圧Eであって、走査信号XONと同相の両
極性の方形波である。
【0038】走査電極3と信号電極4との交差点の画素
には、走査電極3と信号電極4との間の電圧が印加され
るから、選択されている走査電極3(走査信号XONが
印加されている走査電極3)に関して、信号YONが印
加された信号電極4に対応する画素では、参照符号A1
で示す波形の電圧が印加されることになる。すなわち、
印加電圧は、実効電圧aEの両極性の方形波となる。ま
た、選択されている走査電極3に関して、信号YOFF
 が印加された信号電極4に対応する画素では、参照符
号A2で示すように、実効電圧(a−2)E(a=3の
ときには(a−2)E=E)の両極性の方形波が印加さ
れる。
【0039】さらに、非選択走査電極3(走査信号XO
FF が印加されている走査電極3)に関して、信号Y
ONが印加された信号電極4に対応する画素では、参照
符号A3で示す波形、すなわち実効電圧Eの両極性の方
形波が印加される。また、信号YOFF が印加された
信号電極4に対応する画素では、参照符号A4で示す波
形、すなわち、実効電圧Eの両極性の方形波が印加され
る。
【0040】このようにして、選択された走査電極3に
対して信号電極4から信号YONを印加したときには、
当該画素には実効電圧aE(たとえば90V)の交流電
圧が印加され、その他の場合には実効電圧Eまたは(a
−2)E(a=3のときにはいずれも30V)の交流電
圧が印加される。上述のように、実効電圧aEの交流電
圧を印加すると、液晶層5の光学状態の変化が生じ、ま
た実効電圧Eまたは(a−2)Eの交流電圧を印加した
状態では、液晶層5は当該電圧の印加前の状態を保持す
るから、信号XON,YONが印加された画素において
のみ、液晶層5の光学状態が光散乱状態(オフ状態)か
ら光透過状態(オン状態)へ変化する。その他の画素で
は、それ以前の状態、すなわち光散乱状態(オフ状態)
が保持されるのは前述のとおりである。
【0041】なお、本実施例では、上記の書込動作時に
各信号電極に印加される信号も、上記の消去動作時の信
号と同様に、1画面毎に極性が反転されるが、この書込
時の信号の極性の反転は行われなくてもよい。図5は表
示動作を説明するための図であり、図5(a) は、図
1の画素Pに印加される電圧波形を示し、図5(b) 
は画素Pの光透過率の変化を示している。この図5では
、画素Pの状態を反転させる場合を想定している。消去
期間T31には、大きな電圧値aEの直流電圧が印加さ
れるから、この期間には参照符号b1で示すように光透
過率が急激に減少して、当該画素は光散乱状態(白濁状
態)となる。この期間T31中には、印加電圧の極性は
変化しないので、白濁化の途中で光透過率の一時的な増
大が生じることはない。
【0042】消去期間T31に引き続く書込期間T32
に入ると、走査電極3aが選択される以前の期間T34
には画素Pに実効電圧Eの両極性方形波が印加され、こ
の期間には画素Pは光散乱状態に維持される。また、走
査電極3aが選択される期間T33には、画素Pには大
きな実効電圧aEの両極性方形波が印加される。これに
より図5(b) において参照符号b2で示すように画
素Pの光透過率が増大して、当該画素Pの状態が光透過
状態に反転する。期間T33の後の期間T35は他の走
査電極3が選択されている期間であり、この期間には、
画素Pには実効電圧Eの両極性方形波が印加され、この
結果、その光学状態はその直前の状態である光透過状態
に維持される。
【0043】期間T31,T32により構成される1フ
レームの期間F1で1画面の表示が完了し、期間T32
に引き続く1フレームの期間F2は、次の画面の表示期
間となる。この表示期間F2は、消去期間T41と書込
期間T42とからなり、消去期間T41には図3におい
て破線で示す波形の信号が走査電極3aおよび信号電極
4aに印加される。すなわち、期間T31とは極性を反
転させた信号が走査電極3aおよび信号電極4aにそれ
ぞれ印加され、結果として画素Pへの印加電圧の極性も
反転されることになる。この期間T41には直流電圧(
電圧値−aE)が印加されるのであるから、期間T31
の場合と同様に、白濁化の途中で光透過率が一時的に増
大したりすることはない。
【0044】また、書込期間T42には、前の画面の書
込期間T32とは極性を反転させた信号が走査電極3a
および信号電極4aにそれぞれ印加され、これにより書
込期間T42には期間T32とは逆極性の交流電圧が画
素Pに印加されることになる。もちろん、画素Pの状態
を光散乱状態とする場合には、走査電極3aが選択され
る期間T43における画素Pへの印加電圧波形は、実効
電圧Eの両極性方形波となり、当該画素Pの状態が保持
される。期間T42に引き続く期間には期間T31,T
32と同様な波形の電圧が画素Pに印加される。
【0045】このように、本実施例では、表示画面を構
成する全画素を光散乱状態に初期化することによる表示
画面の消去動作は、この消去動作が行われる期間にわた
って変化しない直流電圧を画素に印加することによって
行われる。したがって、消去期間中における一時的な光
透過率の増大が生じることはなく、効率的に光散乱状態
への移行を行わせることができる。これにより、表示コ
ントラストを格段に向上することができるようになる。 一方、画素に印加される信号波形は、1画面の表示動作
毎に反転されるから、複数の画面の表示動作を通してみ
れば全体として交流駆動を達成することができ、これに
より液晶層5を構成する液晶分子の電気分解を防ぐこと
ができる。また、駆動信号には、方形波を用いることが
できるので、駆動回路も簡単な回路構成で低コストに構
成することができる。
【0046】なお、上記定数aの値を3に近い値に選ぶ
ことにより、光学状態が変化させられる画素への印加電
圧は、光学状態が維持される画素への印加電圧の2〜3
倍となる。これにより、光学状態が維持される画素には
状態遷移を起こさせるための閾値電圧以下の電圧を印加
するとともに、状態遷移を起こさせる画素には高い電圧
を印加して、短時間に状態遷移を完了させることができ
る。
【0047】図6および図7は、本発明の他の実施例の
動作を説明するための波形図である。本実施例の説明に
おいて前述の図1を再び参照する。本実施例では、表示
画面を構成する全画素を光透過状態に初期化することに
よって表示画面の消去が行われ、この初期化された画面
を各画素の状態を選択的に光散乱状態に反転させること
によって表示の書込が行われる。すなわち、本実施例で
は、上記の第1実施例の場合の反転表示が達成される。 なお、本実施例の説明においては、光透過状態をオフ状
態と定義し、光散乱状態をオン状態と定義する。
【0048】図6には、消去動作時において走査電極3
および信号電極4にそれぞれ印加される信号波形が示さ
れており、上記の図3と同様な図示がなされている。す
なわち、複数の走査電極3には、X欄に示すように、充
分に高い周波数(たとえば1kHz)を有する実効電圧
(a−1)Eの両極性方形波が等しく印加される。また
複数の信号電極4には、Y欄に示すように、走査電極3
に印加される信号とは逆極性であって、実効電圧Eの両
極性方形波が等しく印加される。この結果、表示画面を
構成する全ての画素には、X欄とY欄とが交差する位置
に図示されているように、充分に高い周波数を有する実
効電圧aEの両極性方形波が印加されることになる。こ
れにより、全画素は光透過状態(オフ状態)となる。各
信号の波形は、1画面毎に反転されてもよく、またいず
れの画面の消去時でも図6に図示された信号波形または
この信号波形を反転した波形が用いられるようにしても
よい。図7には、書込動作時において走査電極3および
信号電極4にそれぞれ印加される信号波形が示されてお
り、図4と同様な図示がなされている。複数の走査電極
3は線順次に選択され、選択された走査電極3には、そ
の選択期間にわたって一定の電圧値(a−1)Eまたは
−(a−1)Eを有する直流電圧である信号XONが印
加される。そして、非選択走査電極には、0Vで変化し
ない信号XOFF が印加される。
【0049】一方、信号XONが印加されている走査電
極3に注目すると、この走査電極3が形成する画素のう
ち、オン状態とすべき画素に対応する信号電極4には、
信号YONが印加され、残余の画素に対応する信号電極
4には信号YOFF が印加される。信号YONは、信
号XONと逆極性であって電圧値−EまたはEの直流電
圧である。 また、信号YOFF は、信号XONと同極性であって
電圧値Eまたは−Eの直流電圧である。
【0050】選択された走査電極3に対応する画素にお
いて、信号電極4から信号YONが印加された画素では
、参照符号B1で示すように、電圧値aEまたは−aE
の直流電圧が印加され、これにより当該画素の状態が光
散乱状態(オン状態)に移行する。また、信号電極4か
ら信号YOFF が印加された画素では、参照符号B2
で示すように電圧値(a−2)Eまたは−(a−2)E
(a=3のときには、(a−2)E=E)の直流電圧が
印加され、これにより当該画素の状態はそれ以前の状態
(光透過状態:オフ状態)に維持される。
【0051】一方、非選択走査電極3に対応する画素で
は、参照符号B3,B4で示すように電圧値Eまたは−
Eの直流電圧が印加されることになるから、各画素の状
態はその直前の状態に保持されることになる。各信号X
ON,XOFF ,YON,YOFF は、或る1画面
の表示を行う期間には、図7において実線で示す波形と
され、次の1画面の表示を行う期間には、図7において
破線で示すような極性が反転された波形とされる。
【0052】図8は或る特定の画素に注目して動作を説
明するための図であり、書込動作において、図1の走査
電極3aと信号電極4aとの交差点の画素Pをオン状態
(光散乱状態)とする場合における画素Pへの印加電圧
波形と、光透過率の変化とを示している。1画面の表示
は消去期間T51と書込期間T52とを含む1フレーム
の期間F11で行われる。消去期間T51には、高い周
波数を有する実効電圧aEの両極性方形波が印加され、
光透過率は参照符号c1で示すように増大して光透過状
態(オフ状態)となる。書込期間T52には、走査電極
3が線順次に選択されるが、このときに用いられる信号
波形は、1本の走査電極3が選択されている期間には電
圧値の変動しない波形(すなわち周期が1本の走査電極
の選択期間の2倍)である。したがって、画素Pには、
書込期間T52のうち走査電極3aが選択される期間T
53にわたって電圧値aEで変化しない直流電圧が印加
されることになる。したがって、この期間T53には参
照符号c2で示すように光透過率は急峻に低下し、この
期間中に一時的な光透過率の上昇が生じることはない。
【0053】期間T52に引き続く1フレームの期間F
12には、次の画面の表示が行われるが、この期間には
期間T51,T52における信号波形とは極性を反転さ
せた信号が用いられるのは上述のとおりである。このよ
うに本実施例では、画素を選択的に光散乱状態として表
示の書込を行う際に、光学状態を反転させるべき画素に
は、その画素に対応する走査電極の選択期間中において
電圧値aEまたは−aEで変化しない直流電圧が印加さ
れる。したがって、光透過状態から光散乱状態に移行さ
せる途中で一時的な光透過率の上昇が生じることがなく
、このため表示コントラストを向上することができる。 しかも、方形波を用いているので、簡単な構成の駆動回
路を用いることが可能である。
【0054】また、表示画面毎に信号波形を反転してい
るので、複数の表示画面を通して見れば、交流駆動を達
成することができ、このため液晶層5を構成する液晶分
子の電気分解を防ぐことができる。図9および図10は
、本発明のさらに他の実施例において用いられる信号波
形を示す波形図である。図9は消去動作時の波形を示し
ており、上記の図3と同様な図示がなされている。また
図10は書込動作時の信号波形を示しており、上記の図
4と同様な図示がなされている。
【0055】図3と図9との比較、および図4と図10
との比較から明らかなように、本実施例は、図1〜図5
に示された第1実施例の場合とは走査電極3に印加する
信号と信号電極4に印加する信号との各波形を交換した
ものであり、このようにしても第1実施例の場合と同様
な作用および効果が達成される。図11および図12は
、本発明のさらに他の実施例において用いられる信号波
形を示す波形図である。図11は消去動作時の波形を示
しており、上記の第6図と同様な図示がなされている。 また図12は書込動作時の信号波形を示しており上記の
図7と同様な図示がなされている。
【0056】図6と図11との比較、および図7と図1
2との比較により明らかなように、本実施例は、図6〜
図8に示された第2実施例の場合とは走査電極3に印加
する信号と信号電極4に印加する信号との各波形を交換
したものであり、このようにしても第2実施例と同様な
作用および効果が達成される。なお、本発明は上記の実
施例に限定されるものではない。たとえば、上記の各実
施例では、走査電極3および信号電極4にはいずれも0
Vを中心として電圧値が変化する両極性の方形波が印加
されることとしているが、各電極3,4に印加される信
号は両極性である必要はなく、たとえば所定の直流電圧
に図3、図4、図6、図7、図9〜図12の信号を重畳
して得た波形の信号が各電極3,4に印加されてもよい
。この場合でも、結局、液晶層には両極性の方形波が印
加されることになる。また信号波形は方形波である必要
はなく、条件を満たす正弦波などの任意の波形を選択す
ることができる。
【0057】また、上記の実施例では、1画面の表示期
間が、消去期間と書込期間とにより構成されることとし
ているが、書込期間の後に、全画素に比較的低い実効電
圧の交流電圧または比較的低い直流電圧を印加して、各
画素の状態をその直前の状態に保持させる保持期間が設
けられてもよい。さらに、液晶層5に適用される高分子
量液晶と低分子量液晶との混合物としては、周波数の切
換えによって状態変化を起こさせることができ、しかも
印加電圧の調整により少なくとも一定時間以上直前の状
態を維持することができる記憶性を有する任意のものを
適用することができる。その他本発明の要旨を変更しな
い範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【0058】以下に本件発明者らによる試験例を示す。 〔試験例1〕ポリ(4−シアノフェニル4′−ヘキシロ
キシベンゾエートメチルシロキサン)60重量部、E6
3(メルクジャパン社製)40重量部、テトラエチルア
ンモニウムブロミド微少量からなる混合物を用いた。こ
の混合物をエッチングによりパターン形成した一対の透
明電極ではさみ、膜厚10ミクロン、16×16ドット
の単純マトリクス型液晶表示装置を構成した。この液晶
表示装置を、上記第2実施例に示した駆動方法(図6〜
図8))で駆動した。
【0059】表示の消去は、全画素に実効電圧90V,
周波数1kHzの交流電圧を印加することにより行い、
表示の書込は直流90V(a=3、E=30)の電圧の
印加により行った。さらに書込後の表示画面を、実効電
圧30Vの交流電圧で保持させた。この結果、1走査ラ
インの書込は2秒で行われ、1画面の書込が32秒で終
了した。保持動作では書込が終了した時点の状態の保持
が確認された。
【0060】〔試験例2〕ポリ(4−シアノフェニル4
′−ヘキシロキシベンゾエートメチルシロキサン)60
重量部、E63(メルクジャパン社製)40重量部、テ
トラエチルアンモニウムブロミド微少量からなる混合物
を用いた。この混合物をエッチングによりパターン形成
した一対の透明電極ではさみ、膜厚10ミクロン、16
×16ドットの単純マトリクス型液晶表示装置を構成し
た。この液晶表示装置を、上記第1実施例で示した駆動
方法(図1〜図5)で駆動した。
【0061】表示の消去は、全画素に直流90Vの電圧
を印加することにより行い、表示の書込は必要な画素に
実効電圧90V(a=3、E=30V),周波数1kH
zの交流電圧を印加することにより行い、さらに書込後
の表示画面を、実効電圧30Vの交流電圧で保持させた
。 この結果、1走査ラインの書込は2秒で行われ、1画面
の書込が32秒で終了した。保持動作では書込が終了し
た時点の状態の保持が確認された。この例では、試験例
1よりも高いコントラストでの表示が可能であった。
【0062】
【発明の効果】以上のように本発明の液晶表示装置の駆
動方法によれば、消去動作または書込動作において、画
素の光学状態を光透過状態から光散乱状態に反転させる
ときには、少なくともこの光学状態を反転させるべき期
間にわたって電圧値が変化しない直流電圧が印加される
。したがって、光透過状態から光散乱状態に移行させる
途中において、画素への印加電圧の極性は変化せず、こ
れにより状態遷移の過程における一時的な光透過率の上
昇が防がれる。このようにして、画面の消去または表示
の書込が効率的に行われるようになるので、表示コント
ラストを向上して表示品位を高めることができる。
【0063】一方、上記の直流電圧は、表示画面毎に極
性が反転されるので、結局、交流駆動も同時に達成され
る。これによって、液晶分子の電気分解を防ぐことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の液晶表示装置の駆動方法を
説明するための概念図である。
【図2】上記方法が適用される液晶表示装置の基本的な
構成を示す断面図である。
【図3】走査電極3および信号電極4に印加される信号
波形ならびに画素に印加される電圧の波形を示す波形図
である。
【図4】走査電極3および信号電極4に印加される信号
波形ならびに画素に印加される電圧の波形を示す波形図
である。
【図5】表示動作を説明するための図である。
【図6】本発明の他の実施例の駆動方法において、走査
電極3および信号電極4に印加される信号波形ならびに
画素に印加される電圧の波形を示す波形図である。
【図7】走査電極3および信号電極4に印加される信号
波形ならびに画素に印加される電圧の波形を示す波形図
である。
【図8】表示動作を説明するための図である。
【図9】本発明のさらに他の実施例の駆動方法において
、走査電極3および信号電極4に印加される信号波形な
らびに画素に印加される電圧の波形を示す波形図である
【図10】走査電極3および信号電極4に印加される信
号波形ならびに画素に印加される電圧の波形を示す波形
図である。
【図11】本発明のさらに他の実施例の駆動方法におい
て、走査電極3および信号電極4に印加される信号波形
ならびに画素に印加される電圧の波形を示す波形図であ
る。
【図12】走査電極3および信号電極4に印加される信
号波形ならびに画素に印加される電圧の波形を示す波形
図である。
【図13】本件発明者らによる先の提案例の動作を説明
するための図である。
【図14】本件発明者らによる先の提案例の動作を説明
するための図である。
【符号の説明】
3    走査電極 4    信号電極 5    液晶層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高分子量液晶と低分子量液晶との混合物で
    構成され、所定値以上の実効電圧を有する所定周波数以
    上の交流電圧を印加することによって光透過状態となり
    、上記所定値以上の実効電圧を有する上記所定周波数未
    満の交流電圧または上記所定値以上の直流電圧を印加す
    ることによって光散乱状態となり、さらに上記所定値未
    満の電圧を印加したときにはそれ以前の光学状態が少な
    くとも一定時間保持される液晶層と、この液晶層を挟ん
    で交差対向して配設された複数の走査電極および複数の
    信号電極とを有し、上記走査電極および信号電極に電圧
    信号を印加し、走査電極と信号電極との交差点を光透過
    状態または光散乱状態の画素にすることによって表示を
    行う液晶表示装置を駆動する方法であって、全ての画素
    を光透過状態または光散乱状態として表示画面全体の表
    示を消去するために、上記走査電極および信号電極の間
    に上記所定値以上の実効電圧を有する交流電圧または上
    記所定値以上の直流電圧を印加する消去動作と、上記複
    数の走査電極を線順次に選択して所定波形の走査信号を
    印加し、各信号電極には、光学状態を変化させるべき画
    素に対応する走査電極が選択されている期間には上記走
    査信号との関係で液晶層に上記所定値以上の実効電圧の
    交流電圧または上記所定値以上の直流電圧が印加される
    波形の信号を与え、光学状態を維持させるべき画素に対
    応する走査電極が選択されている期間には上記走査信号
    との関係で液晶層に上記所定値未満の実効電圧の交流電
    圧または上記所定値未満の直流電圧が印加される波形の
    信号を与えるようにして、表示画面を構成する画素の光
    学状態を選択的に変化させることにより表示の書込を行
    う書込動作とを含み、上記消去動作時に各画素に印加さ
    れる電圧波形と、上記書込動作時に光学状態を変化させ
    るべき画素に印加される電圧波形とのうち、いずれか一
    方は上記所定周波数以上の波形であり、他方は少なくと
    も画素の光学状態を変化させる期間にわたって電圧値が
    変化しない直流であるとともに1画面の表示毎に極性が
    反転される波形であることを特徴とする液晶表示装置の
    駆動方法。
  2. 【請求項2】上記消去動作時に画素に印加される電圧、
    および上記書込動作時に光学状態が変化させられる画素
    に印加される電圧が、上記書込動作時に光学状態が維持
    される画素に印加される電圧の2〜3倍であることを特
    徴とする請求項1記載の液晶表示装置の駆動方法。
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