JPH0535409B2 - - Google Patents

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JPH0535409B2
JPH0535409B2 JP60003231A JP323185A JPH0535409B2 JP H0535409 B2 JPH0535409 B2 JP H0535409B2 JP 60003231 A JP60003231 A JP 60003231A JP 323185 A JP323185 A JP 323185A JP H0535409 B2 JPH0535409 B2 JP H0535409B2
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    • G09G3/3622Control of matrices with row and column drivers using a passive matrix
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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、記憶性液晶セルの駆動方法に関し、
特に、強誘電液晶セルの駆動方法に関する。
[従来の技術] 従来、非記憶性液晶、例えばTN液晶の駆動波
形は、矩形パルスが液晶画素に常時印加される様
な波形により構成されていて、かつ交流的に液晶
セルに印加されるのが普通であつた。これは、液
晶が非記憶性であるため液晶の表示内容を保つた
めに常時電圧を印加していなければならない理由
と、直流では液晶の劣化を免れない理由があるか
らである。
一方、記憶性を有する液晶、例えば強誘電性液
晶は、前述のTN液晶の駆動時に用いた常時印加
する矩形パルスを必要としないが、アドレスされ
ていない時の画素に閾値電圧以下の電圧であつて
も書込み時の電圧極性と異なる極性の電圧が印加
され続けると書込み状態を反転する傾向があるた
め、書込み後のアドレスされていない時の画素に
は常時閾値電圧以下の交流が印加される必要があ
る。このために、画素の電極間には常時矩形パル
スが印加される。
[発明が解決しようとする課題] 前述のTN液晶は応答速度がそれほど速くない
ので、矩形パルスの立下り時に発生する誘電体層
(例えば、ポリイミド膜などによつて形成された
配向制御膜)での電荷の放電は全く無視できるも
のであつたが、強誘電性液晶のように応答速度が
速い液晶を使用した場合に、セル内面の電極上に
形成されている誘電体層の電荷の放電が無視でき
ないことで、特に強誘電性液晶の場合、電界方向
が液晶の状態を決定するために、前述の放電現象
によつて発生する逆極性の電界成分が矩形的な駆
動電圧の立下りで生じると、書込み内容が逆転し
てしまうという欠点があつた。
本発明は、この問題点を解決して、パルス駆動
波形の立下りの電圧降下をなだらかにし、強誘電
性液晶を使用した場合でも、液晶層にかかる電圧
の反転を防止した液晶セルの駆動方法を提供する
ことを目的とする。
[課題を解決するための手段及び作用] 本発明において、上記の問題点を解決するため
に講じられた手段は、一対の電極と、該電極上に
設けた誘電体層と、該一対の電極間に配置した、
印加一方極性パルスに対して一方の配向状態を生
じ、印加他方極性パルスに対して他方の配向状態
を生じる強誘電性液晶とを有す液晶セルの駆動方
法において、前記一対の電極間に、波高値V0
一定電圧波形と、該一定電圧波形の後の減衰勾配
波形とを有する一方極性パルスを印加することに
よつて、前記他方の配向状態を生じることなく前
記一方の配向状態を生じさせることにある。
先ず、本発明で使用される記憶性液晶について
説明する。本発明による駆動方法の対象となる記
憶性液晶としては、印加さ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−即ち、電界に対して少なくとも2
つの安定状態、特に双安定状態を有する性質の液
晶、特に強誘電性液晶が使用される。
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*)又は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
PHYSIQUE LETTERS”)1975年、36(L−
69)号、「フエロエレクトリツク・リキツド・ク
リスタルス」(「Ferroelectricliquid
Crystals」);“アプライド・フイジツクス・レタ
ーズ”(“Applied physics Letters”)1980年、36
(11)号、「サブミクロ・セカンド・バイステイブ
ル・エレクトロオプチツク・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、「液晶」等に記載されていて、本発明
においても、これらに開示された強誘電性液晶を
使用することができる。
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。
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。
又、前述のSmC*やSmH*の他にカイラルスメ
クテイツクI相(SmI*)、J相(SmJ*)、G相
(SmG*)、F相(SmF*)、K相(SmK*)で現わ
れる強誘電性液晶も使用することができる。
第3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。23と23′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24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25が液晶分子を表わしており、この液晶分
子25は、その分子に直交した方向に双極子モー
メント(P1)26を有している。基板23と2
3′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25のらせん構造がほどけ、双極
子モーメント(P1)26はすべて電界方向に向
くよう、液晶分子25の配向方向を変えることが
できる。液晶分子25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
Iμ)には、第4図に示すように電界を印加してい
ない状態でも液晶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26a又は下向き26bのどちらかの状態をと
る。このようなセルに第4図に示す如く一定の閾
値以上の極性の異る電界E又はE′を付与すると、
双極子モーメント電界E又はE′は電界ベクトルに
対応して上向き26a又は、下向き26b′と向き
を変えて、それに応じて液晶分子は第1の安定状
態27かあるいは第2の安定状態27′の何れか
一方に配向する。
このような強誘電性液晶を光学的変調素子とし
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
安定性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Eを印加すると
液晶分子は第1の安定状態27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E′印加すると、液晶分子は第2の安定状態
27′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E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、0.5〜20μ、特に1μ〜5μが
適している。この種の強有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ガバルにより、米国特許第
4367924号明細書で提案されている。
[作用] 記憶性液晶を使用する場合、応答速度が速いの
で、その画素を選択した時だけ、閾値を越えた電
圧を加えればよい。強誘電性液晶は、セルに直交
する方向に閾値以上の電界を印加することにより
第一の安定状態をとり、それと逆方向に閾値以上
の電界を印加することにより第二の安定状態に書
込むことができる。液晶セルとしては、セル内に
対向した電極を配設し、その上に誘電体層をコー
テイングする必要があり、この場合に、セルの上
方基板から下方基板へ向かう電界を矩形状パルス
で印加すると、そのオフで、誘電体層に蓄積され
ていた電荷が放電し、ちようど下方基板から上方
基板へ向かう電界を生じることになる。
ここで、駆動電圧の矩形波の波高値をV0、そ
のパルス巾をt0、誘電体層の容量をC1、液晶層の
容量をC2、液晶層の抵抗をR2とし、ステツプ函
数をU(t)として、第5図aに示すパルスを電
極間に印加すると、液晶自体へのリアルタイムな
印加電圧V2(t)、即ち液晶層にかかる印加電圧
V2(t)は第5図bの波形によつて表され、その
時の関数は下記式によつて示される。
V2(t)=C1/C1+C2・V0・exp(−t/R2(C1+C2
))×{1−exp(t0/R2(C1+C2))・u(t−t0
} (※但し、t>t0、u(0)=1)となる。
この反転電圧(−Va)を受けて液晶表示状態
が反転するのを防ぐためには、印加電圧の立下り
になだらかな勾配を与えればよい。尚、図中の
VLCは、パルスV0の立上り時(t=0)に液晶層
にかかる電圧を表している。
[実施例] 以下、本発明を実施例と図面により詳細に説明
する。
第1図aは、本発明を実施した液晶セルの駆動
方法による電圧効果の一例を示した波形図であ
る。第1図aは直線的な変化減少の一例を示すも
ので、V0はパルス波高値、t0はパルス巾である。
印加波形V1(t)は、図中の印加波形の傾度をa
とし、V1(t)=0となる時間をt1とすれば、V1
(t)=V0(u(t)−a(t−t0)・u(t−t0)+

(t−t1)・u(t−t1))が成立する(式中の−a
(t−t0)は立下り時の減衰勾配の関数である)。
このV0(t)の波形パルスによつて駆動した時の
液晶層へかかる印加波形V2(t)は、第1図bに
よつて表され、その時の関数は下記式によつて示
される。
V2(t)=C1/C1+C2・V0・exp(−t/R2(C1+C2
)) −C1/C1+C2・a・V0{1−exp(−t−t0/R2(C
1+C2))}u(t−t0) +C1/C1+C2・a・V0{1−exp(−t−t1/R2(C
1+C2))}u(t−t1) 電圧変化は上式で表わせるものとなり、反転電
圧量は著しく減少するため、液晶の状態の反転も
防止されることになる。
なお、電圧降下の勾配は、直線的な減少に限ら
ず、対数的もしくはステツプ的な減少でも差支え
なく、一方向的な減少関数であればよい。
第2図は、本発明を実施した液晶セルの駆動方
法によるパルス立下り時の別の減衰勾配の一例を
示す波形図であつて、指数関数的な減衰勾配の一
例を示すものである。印加波形V1(t)は V1(t)=V0(u(t)−e-a(t-t 0 )・u(t−t0
))
となり、液晶層へかかる印加電圧V2(t)は、 V2(t)=t0/C1+C2{C1・e-t/R(C 1 +C 2 )+(J・ e-a(t-t 0 )K・et-t 0 /R 2 (C 1 +C 2 ))u(t−t0)} で表わせるもので、明らかにJ・e-a(t-t)項分だ
け反転電圧が減少している。
※但し、J=a/a−A,K=A/A−a 実施例 1 透明電極にポリイミドを形成した液晶セルに
DOBAMBCを注入し、70℃に保温して、第5図
aに示すパルス巾5msec、波高値18vの矩形波を
印加して、第二の状態から第一の状態へ書込む時
(+18v、5msecのパルス印加)ほとんどが第二の
状態へ反転してしまつた。この反転を防ぐため
に、第1図aに示す入力パルスの立下りに1/5の
勾配を与えて減少させると、+18vでも第一の安
定状態を保つことに成功した。この場合の印加波
形は、 Vx=18・(u(t)−u(t−5×10-3)) ;第5図aの電圧波形 Vy=18・(u(t)−1/5(t−5×10-3)・u
(t−5×10-3)+1/5(t−5×10-3)・u(t
−5×10-3) ;第1図aの電圧波形 であつた。
[発明の効果] 以上、説明したとおり、本発明によれば、パル
ス駆動波形の立下がりになだらかな減衰勾配をも
たせることにより、強誘電性液晶を使用した場合
でも、液晶層にかかる電圧の反転を防止可能な液
晶セルの駆動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図aは、本発明で用いる印加電圧波形を示
す図で、第1図bはその時の液晶層に印加される
電圧波形を表わしている。第2図は、本発明で用
いる別の印加電圧波形を示す図である。第3図及
び第4図は本発明で用いる強誘電性液晶素子の斜
視図である。第5図aは、従来の矩形パルスを示
す図で、第5図bはその時の液晶層に印加される
電圧波形を表わしている。 V0……電圧波高値、t0……パルス巾、a……波
形勾配。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一対の電極と、該電極上に設けた誘電体層
    と、該一対の電極間に配置した、印加一方極性パ
    ルスに対して一方の配向状態を生じ、印加他方極
    性パルスに対して他方の配向状態を生じる強誘電
    性液晶とを有する液晶セルの駆動方法において、
    前記一対の電極間に、波高値V0の一定電圧波形
    と、該一定電圧波形の後の減衰勾配波形とを有す
    る一方極性パルスを印加することによつて、前記
    他方の配向状態を生じることなく前記一方の配向
    状態を生じさせることを特徴とする液晶セルの駆
    動方法。
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