JPH0437407B2

JPH0437407B2 -

Info

Publication number: JPH0437407B2
Application number: JP22345085A
Authority: JP
Inventors: Osamu Taniguchi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-10-09
Filing date: 1985-10-09
Publication date: 1992-06-19
Also published as: JPS6283727A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、強誘電性液晶素子の駆動法に関し、
詳しくは、表示素子として階調表示を可能とする
駆動法に関する。

［開示の概要］本明細書及び図面は、強制電性液晶の駆動法に
おいて、電圧値が所定の閾地以上であり、かつ異
なる値のものを含むパルス群を変調させつつ印加
することによつて、階調性の動作マージンを拡大
し、細かい階調表示を再現するようにしたもので
ある。

［従来の技術］従来より使用されている液晶素子として、例え
ばエム．シヤツト（Ｍ・Schadt）とダブリユ
ー・ヘルフリツヒ（W.Helfrich）著“アプライ
ド・フイジツクス・レターズ”（Applied
Physics Letters”）第18巻、第４号（1971年２月
15日発行）、第127頁〜128頁の“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）液晶を用いたものが知られている。こ
のTN型液晶は、画素密度を高くしたマトリクス
電極構造を用いた時分割駆動の際にクロストーク
を発生する点があるため、画素数が制限されてい
る。また、各画素にTFTによるスイツチング素
子を接続して画素毎をスイツチングする方式の表
示素子も知られているが、使用するTFTが複雑
な構造を有しているため、製造工程数が多く、高
い製造コストがネツクとなつているうえに、
TFTを構成している薄膜半導体（例えば、ポリ
シリコン、アモルフアスシリコン）等を広い面積
にわたつて被膜形成することが難しい。そこで、
強誘電性液晶分子の屈折率異方性を利用して、偏
光素子との組み合わせにより透過光線を制御する
型の表示素子がクラーク（Clark）及びラガウオ
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。この強誘電性液晶は、一般に、
特定の温度域で、カイラルスメクテイツクＣ相
（SmC^*）又はＨ相（SmH^*）を有し、この状態
において、加えられる電界に応答して第１の光学
的安定状態を第２の光学安定状態のいずれかを取
り、且つ電界の印加のないときはその状態と維持
する性質、すなわち双安定性を有し、また電界の
変化に対する応答も速やかであり、高速ならびに
記憶型の表示素子としての広い利用が期待されて
いる。

このように、２つの安定状態間の光学的差異を
利用した強誘電性液晶を用いる表示素子において
は階調表示が困難とされてきたが、一対の電極間
に挟持された強誘電性液晶に対して双安定状態間
の遷移が部分的に起こる「一部反転」の閾値と、
セル全体に起こる「全部反転」の閾値とが異なる
ことを利用した階調表示法が提案されている。

第２図は、そのような階調表示法を説明する図
で、印加パルス電圧に対する光学応答を透過光量
の変化により示すグラフである。液晶セルを基板
間隔を約1μｍ程度に小さくすることによつて双
安定性を付与した前記特開昭56−107216号公報に
示される如き表面安定型強誘電性液晶メモリーセ
ル（SSFLCセル）において、セルの前後に互い
にクロスニコルの関係にある２枚の偏光板を、例
えば第１の安定状態の分子軸が一方の偏光板の偏
光軸と一致するように配置し、液晶分子を第２の
安定状態へ移行させる方向に印加された電圧に対
して、その透過光量の変化を測定すると第２図の
ようになる。図中Ｄ及びＬは、それぞれ第１及び
第２の安定状態でセル全体にわたつて対応する透
過光量のレベルである。この第２図より、液晶分
子が第１の安定状態から第２の安定状態へ部分的
に反転し始める電圧（一部反転閾値）V_thpとセル
全体にわたつて反転する電圧（全部反転閾値）
V_thwとが異なつていることがわかる。即ち、V_thp
とV_thwの中間の電圧を印加することにより、Ｄと
Ｌとの中間の透過光量を得ることができ、階調を
表示することが可能になる。このような中間調の
透過光量の違いは、第２の安定状態へ反転したド
メインの大きさの違いであり、それぞれの微小部
分は２値的に第１もしくは第２の安定状態のいず
れかであつて、印加電圧の大きさにより分子軸の
方向が連続に変化することを利用したネマテイツ
ク液晶の階調表現法とは本質的に異なるものであ
る。

また、以上は一定のパルス幅に対して電圧値を
変化させたものであるが、電圧値を一定としてパ
ルス幅を変化させたときにも、パルス幅の一部反
転閾値T_thpと全部反転閾値T_thwの中間のパルス幅
を有するパルス電圧を印加することにより中間調
の表示が可能になる。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、第２図からもわかるように、強
誘電性液晶の特徴として、V_thpとV_thwとの差、も
しくはT_thpとT_thwとの差が非常に小さく、言いか
えれば、中間調を表示するための動作マージンが
狭いために、電圧値もしくはパルス幅を変調する
だけでは、多値の中間調を再現性良好に表示する
ことが困難であつた。

本発明は、このような諸問題点に鑑みてなされ
たもので、多値の中間調を再現性良好に階調表示
する強誘電性液晶素子の駆動法を提供することを
目的とする。

［問題点を解決するための手段］本発明は、電極の形成された一対の平行基板間
に双安定状態を有する強誘電性液晶を封入したセ
ル構造の液晶素子の駆動法において、前記双安定
状態のいずれの状態にある液晶分子も液晶内に共
存し得る電圧値、パルス幅及びパルス数を有する
複数種類のパルス電圧から成るパルス群を電極間
に印加することを特徴とする強誘電性液晶素子の
駆動法で、そのパルス電圧が、一対の電極間に挟
持された液晶全体にわたつて前記双安定状態間を
遷移するのに必要な印加電圧値及び電圧印加時間
より定まる閾値以上であつて、また、その液晶内
に、前記双安定状態のいずれかの状態にある液晶
分子を所望の割合で共存させる如く、パルス群の
電圧値、パルス幅及びパルス数のうち少なくとも
２種の値を同時に変動させる駆動法である。

［作用］閾値以下の電圧を印加することにより一部反転
現像が起こることは既に述べたが、閾値以上の電
圧であつても、複数のパルスから成るパルス群を
印加することによつて同様の現像が表われること
を発明者は発見した。

即ち、全部反転閾値以上の電圧値で複数種類の
パルスから成るパルス群を印加することにより、
第１の安定状態を保持した部分と、第２の安定状
態へ反転した部分とが表われ、これらの割合を所
望の割合に制御することにより、一対の電極間に
挟持された液晶の一画素において、中間の透過光
量を得ることができ、階調表示が可能になる。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面とともに詳細に説
明する。

第１図は、印加したパルス数に対して透過光量
の変化を示したグラフで、黒丸はパルス群が全部
反転閾値（１ｍs10V）以上のパルスから成る場
合を示し白丸は全部反転閾値（１ｍs10V）以下
のパルスから成る場合を示している。

第３図ないし第５図は、第１図及び第２図に示
される液晶のスイツチングの状態を示す顕微鏡写
真で、まず、これらのスイツチングについて説明
する。強誘電極液晶材料としては、下式のような
CSS3が使用されている。

ここで、液晶を封入した両側の基板は、ITOか
蒸着されたガラス板であり、ITO上にはポリイミ
ド等の高分子膜を塗布したのち、ラビング処理が
施されている。第３図から第５図までの各図にお
いて、セル厚はポリイミドのスペーサ１の高分子
膜上にストライプ状に形成することによつて約
1μｍに保持されている。

第３図は、液晶セルの両側にクロスニコルの関
係となるように配置した一対の偏光板の偏光軸を
例えば第１の安定状態にある液晶の分子軸方向に
一致させた状態であり、「暗」の状態を表示した
場合を表わしている。

また、第４図は、所定の全部反転閾値以上のパ
ルス電圧を印加し、第１の安定状態から第２の安
定状態へ液晶分子を移行させた状態であり、液晶
の分子軸方向が偏光板の偏光軸方向からずれるこ
とにより、入射光の複屈折によつて「明」の状態
を表示した場合を表わしている。尚、ここで全部
反転閾値は１ｍｓで約12Vであつた。

閾値以下の電圧を印加することにより一部反転
現象が起こることは既に述べたが、閾値以上の電
圧であつても、複数のパルスから成るパルス群を
印加することによつて同様の現象が表われる。

第５図は、このような操作による一部反転の状
態を示したもので、「暗」部分２が、反転せずに
第１の安定状態を保持した部分であり、「明」部
分３が、第２の安定状態へ反転した部分を示して
いる。尚、ここで印加した電圧は１ｍｓで13Vの
パルスから成るデユーテイ1/2の３発のパルス群
である。即ち、全部反転閾値以上の電圧値で複数
種類のパルスから成るパルス群を印加することに
より、一対の電極間に挟持された液晶内の一画素
において、第３図と第４図との中間の透過光量を
得ることができ、階調表示が可能になる。

第１図において、黒丸で、パルス群が全部反転
閾値以上のパルスから成る場合の透過光量の変化
が示されているように、印加パルス数を変調する
ことによつても、例えば少なくても７階調の階調
表示が可能になる。

ここで、縦軸の透過光量は前述したように液晶
セルと偏光板を配置した状態において、液晶セル
全体にわたつて液晶分子が第２の安定状態に配向
した状態での透過光量を100％として規格化して
ある。

一方で、全部反転閾値以下のパルスから成るパ
ルス群を印加した場合でも、第１図中白丸で示さ
れるように、同様の透過光量の変化が得られる。
しかしながら、全部反転閾値以下のパルスから成
るパルス群を印加したときには、パルスのパルス
幅及び電圧値を適正化しなければ、全部反転状態
即ち100％の透過光量が得られ難いことが確認さ
れている。

本実施例は印加パルスのパルス幅及び電圧値を
一定としてパルス数を変化させたものであるが、
第２図を考慮すれば、パルス数を変化させると同
時にパルス幅及び電圧値を変調することによつ
て、さらに細かい階調性の表示が可能であること
は言うまでもない。

「発明の効果」以上説明したとおり、本発明によれば、印加パ
ルスのパルス数を変調することにより、又は、パ
ルス数とパルス幅及び電圧値を同時に変調するこ
とにより、階調性の動作マージンを広げることが
でき、多値の中間調を表示可能にし、細緻な階調
表示を再現性良好に表示する強誘電性液晶素子の
駆動法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は印加パルス数に対する光学応答を示す
グラフ、第２図は印加電圧に対する光学応答を示
すグラフ、第３図ないし第５図は液晶の反転状態
を示す顕微鏡写真である。１……スペーサ、２……「暗」部分、３……
「明」部分。

Claims

【特許請求の範囲】

１電極を設けた一対の基板及び該一対の基板間
の間〓に配置され、闘値電圧を越えた印加電圧の
極性に応じて一方の配向状態及び他方の配向状態
の何れか一方に配向する強誘電性液晶を有する液
晶素子の駆動法において、前記強誘電性液晶とし
て、該液晶の闘値電圧を越えた電圧値とパルス幅
を備えた１つのパルスの印加によつて、前記一方
の配向状態に配向し、該パルスと同一の電圧値、
パルス幅及び極性をもつパルスのパルス数の増加
に応じて前記他方の配向状態に配向した領域の占
める割合を増加させる強誘電性液晶を用い、該強
誘電性液晶に印加するところの該液晶の闘値電圧
を越えた電圧値とパルス幅を備えた同一極性パル
スのパルス数を階調に応じて選択することを特徴
とする液晶素子の駆動法。