JPH0431375B2

JPH0431375B2 -

Info

Publication number: JPH0431375B2
Application number: JP15232185A
Authority: JP
Priority date: 1985-07-12
Filing date: 1985-07-12
Publication date: 1992-05-26
Also published as: JPS6214116A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、表示装置などに適した強誘電性液晶
を用いた液晶装置に関するものである。

［開示の概要］本明細書及び図面は、強誘電性液晶を用いた液
晶表示素子の駆動方式において、表示信号ライン
群に与えられる書込み信号を検知し、画素を同一
表示状態とする書込み信号が一定期間連続して印
加された場合、検知されたラインあるいは全ライ
ンに補助信号を印加することにより、画素にかか
る逆バイアスの連続的な印加を防ぎ、非選択点に
おけるクロストークの除去および強誘電性液晶の
高速駆動を可能にする技術を開示するものであ
る。

［従来の技術］従来より多用されて来たネマチツク液晶に代つ
て、近年強誘電液晶素子の開発が重視されつつあ
る。強誘電液晶素子は、セルの構成方法によつて
双安定性をもたせることができるので、高時分割
の液晶表示素子の実現が期待できる。しかし、従
来のTN液晶素子と異なり、応答は自発分極と電
界との積で行われ、応答に関する閾値は、電界の
強さと印加時間との両方で決定される。

第５図は、一般的な強誘電性液晶の双安定性セ
ルにおける閾値特性を示すグラフである。第５図
において、例えば書込みのパルス巾がtomsで、
波高値がV₀である場合、ｎ×tomsの時間、１／
aV₀の電圧が印加されると、やはり反転（書込
み）が起こることがある（但し、ａは整数、ｎは
液晶により異なる整数）。これは、通常考えられ
る時分割駆動方式における非選択点でのクロスト
ークを生じることを意味する。

［発明が解決しようとする問題点］上記のクロストークの問題に対して、書込み信
号自体を交流的に振幅させることが考えられてい
るが、その結果は、書込み走査が遅くなり、高速
性が損われるのみならず、高密度および大画面表
示に障害となるものであつた。本発明は、このよ
うな非選択点におけるクロストークを除去し、強
誘電性液晶の高速駆動を可能にした液晶装置を提
供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］本発明は、ａ走査信号ライン群と表示信号ライン群との交
差部で画素を形成したマトリツクス電極構造、
及び該走査信号ライン群と表示信号ライン群と
の間に配置され、一方極性の電界に対して第１
の配向状態を生じ、他方極性の電界に対して第
２の配向状態を生じる強誘電性液晶を有する液
晶セルと、ｂ走査信ライン群に、順次走査信号を出力させ
る走査ライン駆動回路と、ｃ走査信号ライン群に、一方極性パルスを有す
る第１の表示信号と、他方極性パルスを有する
第２の表示信号とを、前記走査信号と同期し
て、入力情報に応じて選択的に出力させる表示
ライン駆動回路と、ｄシフトレジスタと前記表示ライン駆動回路と
の間に配置され、該シフトレジスタからの表示
信号を受信し、該受信した表示信号の種類を検
知し、少なくとも１つの表示信号ラインに出力
させる表示信号が予め決められた回数の連続し
た同一種の表示信号の時、割り込み信号を発生
する情報連続検知回路と、ｅ前記割り込み信号に応じて、前記少なくとも
１つの表示信号ラインに、前記同一種の表示信
号の電圧極性に対して逆極性の電圧信号が印加
される様に、前記走査ライン駆動回路と表示ラ
イン駆動回路とを制御する手段とを有する液晶
装置に特徴がある。

本明細書における走査信号ライン及び表示信
号ラインへの印加電圧の極性は、選択されてい
ない走査信号ラインへの印加電圧を基準とし
た。

本発明で用いられる強誘電性物質としては、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とる、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。

本発明で用いることができる双安定性を有する
強誘電性液晶としては、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・ジユールナル・ド・フイ
ジーク・ルテール”（“LE JOURNAL DE
PHYSIOUE LETTERS”）1975年、36（Ｌ−69）
号に掲載の「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
ーズ”（“Applied physics Letters”）1980年、36
（11）号に掲載の「サブミクロ・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”
1981年、16（141）号に掲載の「液晶」等に記載さ
れていて、本発明ではこれらに開示された強誘電
性液晶を用いることができる。

より具体的には、本発明に用いられる強誘電性
液晶化合物の例としては、デキロキシベンジリデ
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−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。

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。

第６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。１と１′はIn₂O₃，SnO₂やITO
（Indium−Tin Oxide）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２がガラス面と垂直になるように配向した
SmC^*相の液晶が封入されている。太線で示され
た線３が液晶分子を表わしていて、この液晶分子
３は、その分子に直交する方向に双極子モーメン
トＰ⊥４を有している。基板１と１′上の定極間
に一定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子
３のらせん構造がほどけ、双極子モーメントＰ⊥
４はすべて電界方向へ向くように、液晶分子３の
配向方向を変えることができる。液晶分子３は細
長い形状で、その長軸方向と短軸方向とで屈折率
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７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（非らせん構造）、その双極子モーメン
トＰ又はP′は上向き４ａ又は下向き４ｂのどちら
かの状態をとる。このようなセルに第７図に示す
如く一定の閾値以上の極性の異なる電界Ｅ又は
E′を所定時間付与すると、双極子モーメントは電
界Ｅ又はE′の電界ベクトルに対応して上向き４ａ
又は下向き４ｂと向きを変え、それに応じて液晶
分子は第１の配向状態５もしくは第２の配向状態
５′のいずれか一方に配向する。

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、応答速度が極めて速いこと
と、液晶分子の配向が双安定性状態を有すること
であつて、例えば、第７図において、電界Ｅを印
加すると液晶分子は第１の配向状態５に配向する
が、この状態は電界を切つても安定である。ま
た，逆向きの電界E′を印加すると液晶分子は第２
の配向状態５′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ま
る。また、与える電界Ｅが一定の閾値を越えない
限り、それぞれの配向状態は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。この種の強誘電性液晶を
用いたマトリクス電極構造を有する液晶−電気光
学装置は、例えばクラークとラバガルにより、米
国特許第4367924号明細書で提案されている。

「作用」強誘電性液晶物質に走査信号ラインと表示信号
ラインとのマトリクス構成で書込みを行うと、線
順次走査の選択されていない時間中であつても表
示信号による逆バイアス電圧がかかる。そこで、
所定のタイミングで、前記逆バイアス電圧とは逆
極性の所要の電圧を有する補助信号を画素に印加
すると、この逆バイアスが連続的にかかるのが防
止される。

［実施例］以下、本発明の実施例を、図面と共に詳細に説
明する。

第１図は、本発明による駆動方式を実施した線
順次走査の一例を示すタイムチヤートで、第２図
は、その走査により書込まれるマトリツクスパネ
ルの一例を示す平面図である。第１図および第２
図において、S₁〜S₁₂は走査信号、I₁〜I₅は表示信
号を示し、第１図に示されるように、走査ライン
をS₁〜S₁₂まで線順次走査し、I₁〜I₅の表示信号を
同時に書込むことによつて、第２図に示した各画
素が書込まれる。また、書込み内容は第２図の斜
線部を第１の状態（黒）とし、正電界で書込まれ
るものとして、一方で、白抜き部を第２の状態
（白）とし、負電界で書込まれるものとする。本
実施例では図中、ＡおよびＢで示される画素を例
として説明する。なお、Aij及びBijは、ｉ行のｊ
列目にあることを表わすものとし、第２図に示さ
れたA₇₂およびB₃₁にかかる電圧波形を、第１図
の最下段に例示した。また、その電圧値は走査信
号から表示信号を差し引いた値で示され、A₇₂の
場合は（S₇−I₂）であり、B₃₁の場合は（S₃−I₁）
である。

今、S₁〜S₁₂まで走査信号ラインを線順次走査
して、I₁〜I₅の表示信号ラインを同時に書込む方
式において、（V₁＋V₂）の波高値で、ΔT₁のパル
ス巾を有するパルスで書込む場合、非選択点にお
いても、第１図のA₃₃およびB₃₄にかかる波形を
参照すれば明らかなように、I₁〜I₅に示された電
圧が印加されてしまう。この非選択点にかかる電
圧は、パネルの画素の書込み内容によつても異な
り、I₂の信号列のように９画素連続に黒に書込ま
れる場合は表示信号電圧V₂が連続し、I₅の信号列
のように画素連続して白に書込まれる場合は負の
電圧−V₂が連続するので、それらの列の各画素
には、選択時以外の長い走査時間中、＋V₂または
−V₂の逆バイアス電圧が加えられることになる。
この逆バイアスは、一定時間以上印加されると表
示内容を破壊する怖れがあるので、I₂やI₅の信号
列のように最も長時間逆バイアスが印加される場
合を基準に、補助信号を画素に印加して、逆バイ
アスを中断することができる。例えば、使用され
る液晶材料の−V₂の逆バイアスに対する許容限
度が（t₁−t₀）であるとすると、これは同一列に
５画素連続して書込む時間が限度ということにな
り、それ以上同一列に同一の状態を書込み続ける
と、非選択点にかかる逆バイアスが許容できなく
なる怖れがある。そこで、表示信号入力を検知す
ることによつて、複数本ある表示信号線のうち、
１本でも５画素連続して同一状態に書込む信号が
入つた時、そのラインに、もしくは全ラインに補
助信号を加えることにすれば、許容限度を超える
連続的逆バイアスの印加を避けることができる。
補助信号は、走査信号の印加を中止してパネルに
印加され、かつ補助信号が必要な信号線が黒に連
続して書込まれたときと、白に連続して書込まれ
たときに、それぞれ補助信号の極性は異なり、逆
バイアス電圧と補助信号は逆極性となる。この場
合、書込みが同一状態で連続しない場合は、無信
号を印加してもよい。また、補助信号の波形例と
しては、ΔT₂のパルス巾でΔT₂≧ΔT₁，V₂′≧V₂
の関係を有するものが本実施例では用いられてい
る。

上記の逆バイアス許容限度は液晶材料によつて
異なり、DOBAMBCを、内面をポリイミド樹脂
でコーテイングしてラビング処理した、ギヤツプ
約1.8μm程度のセルでは、2ms，42Vの書込みパ
ルスを用いるとして、1/3のバイアス電圧がかか
るとすれば、6ms，14V程度までしか逆バイアス
印加は許容できない。

第３図は第２図に示した５×12画素の表示部を
もつ液晶表示素子の駆動回路のブロツク図を示し
たものである。第３図中、I₁〜I₅，S₁〜S₁₂は第２
図の各々に、また第１図のタイミング図の各々に
対応している。第３図中３１は液晶表示部、３２
はＳ線ドライバー、３３はシフトレジスタであ
り、端子Ｃはシリアル入力、端子ｇはクロツク入
力である。３４はＩ線ドライバー、３５は情報連
続検知回路で、端子ｄは割り込み線、３６はラツ
チで端子ｆはラツチタイミング線である。３７は
シフトレジスタで、端子ａはシリアル入力、端子
ｅはクロツク入力である。また、３８はクロツク
発生回路で、端子ｂは基本クロツク入力であり、
ｅ，ｆ，ｇの各クロツク、タイミング線を制御す
るものである。

第４図は情報連続検知回路３５を示すもので、
ここでは情報線I′₂について示したものである。
第４図において、４１はシフトレジスタでシリア
ル入力in、シリアル出力outと各段における出力
Q₀，Q₁…Q₄およびそれぞれの逆出力₀，₁…
Ｑ₄を有するものである。４２ａ，４２ｂはアン
ドゲート、４３ａ，４３ｂはオアゲートである。
４４は入力切り換えスイツチで、そのコントロー
ル線d′（それぞれd′₁，d′₂，d′₃，d′₄及びd′₅の
コン
トロール線を示し、第４図はコントロール線d′₂
の例を図示したものである。が正論理のときｑ側
に切り変わるものである。今、第４図では情報が
５回連続した場合の例を示してあるが、入力線
I₂″が５連続論理“１”のとき、４２ｂのアンド
ゲートが開き、オアゲート４３ａを通りスイツチ
４４をｑ側に切り変わる。そのとき入力inには
_０すなわち論理“０”が入力される。また同時に
オアゲート４３ｂを通して第３図に示すクロツク
発生回路３８に割り込み信号を与える。そして
_０が入力されるとアンドゲート４２ｂは閉じ、オ
アゲート４３ａも閉じスイツチ４４がＰ側へ切り
換わると同時にオアゲート４３ｂを通じ、割り込
み信号も解除される。

また、情報が５回連続論理“０”の場合は、４
２ａのアンドゲートが開き、前述同様、スイツチ
４４が切り換わり、このとき₀すなわち論理
“１”が入力される。

このように、情報に５回連続して変化が生じな
い場合には、その逆情報を与えてクロストークを
生じさせないようにすることができる。

本実施例においては、便宜上、限界の情報連続
数を５回としたが、この限界の回数は、液晶の物
性及びその他の要因によつて決定される。

また、前述した各動作は、本実施例で示した回
路以外の回路設計によつても実現可能であること
は無論である。

さらに、上記実施例では、補助信号を表示信号
線側に入力したが、言うまでもなく、走査信号線
側に入力しても本発明を成立させることができる
し、表示信号線および走査信号線の双方に補助信
号を与えることも可能である。

［発明の効果］以上、説明したとおり、本発明によれば、非選
択点における逆バイアスによる反転クロストーク
を防止し、強誘性電液晶のマトリクス駆動を高速
かつ高密度に行うことの可能な強誘電液晶素子の
駆動方式を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のタイムチヤート、
第２図はマトリクスパネルの平面図、第３図は上
記パネルの駆動回路の一例のブロツク図、第４図
は情報連続検知回路を示す図、第５図は強誘電性
液晶の閾値特性のグラフ、第６図および第７図は
強誘電性液晶セルの模式図である。３１……液晶表示部、３２……走査信号線ドラ
イバ、３３，３７，４１……シフトレジスタ、３
４……表示信号線ドライバ、３６……ラツチ、３
８……クロツク発生回路、S₁〜S₁₂……走査信号、
I₁〜I₅……表示信号。

Claims

【特許請求の範囲】１ａ走査信号ライン群と表示信号ライン群と
の交差部で画素を形成したマトリツクス電極構
造、及び該走査信号ライン群と表示信号ライン
群との間に配置され、一方極性の電界に対して
第１の配向状態を生じ、他方極性の電界に対し
て第２の配向状態を生じる強誘電性液晶を有す
る液晶セルと、ｂ走査信号ライン群に、順次走査信号を出力さ
せる走査ライン駆動回路と、ｃ走査信号ライン群に、一方極性パルスを有す
る第１の表示信号と、他方極性パルスを有する
第２の表示信号とを、前記走査信号と同期し
て、入力情報に応じて選択的に出力させる表示
ライン駆動回路と、ｄシフトレジスタと前記表示ライン駆動回路と
の間に配置され、該シフトレジスタからの表示
信号を受信し、該受信した表示信号の種類を検
知し、少なくとも１つの表示信号ラインに出力
させる表示信号が予め決められた回数の連続し
た同一種の表示信号の時、割り込み信号を発生
する情報連続検知回路と、ｅ前記割り込み信号に応じて、前記少なくとも
１つの表示信号ラインに、前記同一種の表示信
号の電圧極性に対して逆極性の電圧信号が印加
される様に、前記走査ライン駆動回路と表示ラ
イン駆動回路とを制御する手段とを有する液晶
装置。