JPS6246845B2 - - Google Patents
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- JPS6246845B2 JPS6246845B2 JP58138710A JP13871083A JPS6246845B2 JP S6246845 B2 JPS6246845 B2 JP S6246845B2 JP 58138710 A JP58138710 A JP 58138710A JP 13871083 A JP13871083 A JP 13871083A JP S6246845 B2 JPS6246845 B2 JP S6246845B2
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- signal
- voltage
- electrode
- scanning
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/13306—Circuit arrangements or driving methods for the control of single liquid crystal cells
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、液晶素子などの光学変調素子の駆動
法に係り、詳しくは表示素子やシヤツターアレイ
等の光学変調素子に用いる液晶素子の時分割駆動
法に関する。
法に係り、詳しくは表示素子やシヤツターアレイ
等の光学変調素子に用いる液晶素子の時分割駆動
法に関する。
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像或いは情報の表示
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
ているが、この表示素子及びその駆動法は、以下
に述べる如き致命的とも言える大きな欠点を有し
ていた。
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像或いは情報の表示
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
ているが、この表示素子及びその駆動法は、以下
に述べる如き致命的とも言える大きな欠点を有し
ていた。
即ち、画素密度を高く、或いは画面を大きくす
るのが難しいことである。従来の液晶の中で応答
速度が比較的高く、しかも消費電力が小さいこと
から、表示素子として実用に供されているのは殆
んどが、例えば、M.SchadtとW.Helfrich著、
“Applied Physics Letters” Vol.18,No.4
(1971.2.15)、P.127〜128の”Voltage−
Dependent Optical Activity of a Twisted
Nematic Liquid Crystal”に示されたTN
(twisted nematic)型の液晶を用いたものであ
り、この型の液晶は、無電界状態で正の誘電異方
性をもつ、ネマチツク液晶の分子が、液晶層厚方
向で捩れた構造(ヘリカル構造)を形成し、両電
極面でこの液晶の分子が互いに並行に配列した構
造を形成している。一方、電界印加状態では、正
の誘電異方性をもつネマチツク液晶が電界方向に
配列し、この結果光学変調を起すことができる。
この型の液晶を用いてマトリクス電極構造によつ
て表示素子を構成した場合、走査電極と信号電極
が共に選択される領域(選択点)には、液晶分子
を電極面に垂直に配列させるに要する閾値以上の
電圧が印加され、走査電極と信号電極が共に選択
されない領域(非選択点)には電圧は印加され
ず、したがつて液晶分子は電極面に対して並行な
安定配列を保つている。このような液晶セルの上
下に、互いにクロスニコル関係にある直線偏光子
を配置することにより、選択点では光が透過せ
ず、非選択点では光が透過するため、画像素子と
することが可能となる。然し乍ら、マトリクス電
極構造を構成した場合には、走査電極が選択さ
れ、信号電極が選択されない領域或いは、走査電
極が選択されず、信号電極が選択される領域(所
調“半選択点”)にも有限の電界がかかつてしま
う。選択点にかかる電圧と、半選択点にかかる電
圧の差が充分に大きく、液晶分子を電界に垂直に
配列させるに要する電圧閾値がこの中間の電圧値
に設定されるならば、表示素子は正常に動作する
わけである。しかし、この方式において、走査線
数Nを増やして行つた場合、画面全体(1フレー
ム)を走査する間に一つの選択点に有効な電界が
かかつている時間(duty比)は、1/Nの割合
で減少してしまう。このために、くり返し走査を
行つた場合の選択点と非選択点かかる実効値とし
ての電圧差は、走査線数が増えれば増える程小さ
くなり、結果的には画像コントラストの低下やク
ロストークが避け難い欠点となつている。このよ
うな現像は、双安定性を有さない液晶(電極面に
対し、液晶分子が水平に配向しているのが安定状
態であり、電界が有効に印加されている間のみ垂
直に配向する)を、時間的蓄積効果を利用して駆
動する(即ち、繰り返し走査する)ときに生じる
本質的には避け難い問題点である。この点を改良
するために、電圧平均化法、2周波駆動法や多重
マトリクス法等が既に提案されているが、いずれ
の方法でも不充分であり、表示素子の大画面化や
高密度化は、走査線数が充分に増やせないことに
よつて頭打ちになつているのが現状である。本発
明の目的は、前述したような従来の液晶表示素子
における問題点を悉く解決した新規な光学変調素
子、特に液晶素子駆動法を提供することにある。
るのが難しいことである。従来の液晶の中で応答
速度が比較的高く、しかも消費電力が小さいこと
から、表示素子として実用に供されているのは殆
んどが、例えば、M.SchadtとW.Helfrich著、
“Applied Physics Letters” Vol.18,No.4
(1971.2.15)、P.127〜128の”Voltage−
Dependent Optical Activity of a Twisted
Nematic Liquid Crystal”に示されたTN
(twisted nematic)型の液晶を用いたものであ
り、この型の液晶は、無電界状態で正の誘電異方
性をもつ、ネマチツク液晶の分子が、液晶層厚方
向で捩れた構造(ヘリカル構造)を形成し、両電
極面でこの液晶の分子が互いに並行に配列した構
造を形成している。一方、電界印加状態では、正
の誘電異方性をもつネマチツク液晶が電界方向に
配列し、この結果光学変調を起すことができる。
この型の液晶を用いてマトリクス電極構造によつ
て表示素子を構成した場合、走査電極と信号電極
が共に選択される領域(選択点)には、液晶分子
を電極面に垂直に配列させるに要する閾値以上の
電圧が印加され、走査電極と信号電極が共に選択
されない領域(非選択点)には電圧は印加され
ず、したがつて液晶分子は電極面に対して並行な
安定配列を保つている。このような液晶セルの上
下に、互いにクロスニコル関係にある直線偏光子
を配置することにより、選択点では光が透過せ
ず、非選択点では光が透過するため、画像素子と
することが可能となる。然し乍ら、マトリクス電
極構造を構成した場合には、走査電極が選択さ
れ、信号電極が選択されない領域或いは、走査電
極が選択されず、信号電極が選択される領域(所
調“半選択点”)にも有限の電界がかかつてしま
う。選択点にかかる電圧と、半選択点にかかる電
圧の差が充分に大きく、液晶分子を電界に垂直に
配列させるに要する電圧閾値がこの中間の電圧値
に設定されるならば、表示素子は正常に動作する
わけである。しかし、この方式において、走査線
数Nを増やして行つた場合、画面全体(1フレー
ム)を走査する間に一つの選択点に有効な電界が
かかつている時間(duty比)は、1/Nの割合
で減少してしまう。このために、くり返し走査を
行つた場合の選択点と非選択点かかる実効値とし
ての電圧差は、走査線数が増えれば増える程小さ
くなり、結果的には画像コントラストの低下やク
ロストークが避け難い欠点となつている。このよ
うな現像は、双安定性を有さない液晶(電極面に
対し、液晶分子が水平に配向しているのが安定状
態であり、電界が有効に印加されている間のみ垂
直に配向する)を、時間的蓄積効果を利用して駆
動する(即ち、繰り返し走査する)ときに生じる
本質的には避け難い問題点である。この点を改良
するために、電圧平均化法、2周波駆動法や多重
マトリクス法等が既に提案されているが、いずれ
の方法でも不充分であり、表示素子の大画面化や
高密度化は、走査線数が充分に増やせないことに
よつて頭打ちになつているのが現状である。本発
明の目的は、前述したような従来の液晶表示素子
における問題点を悉く解決した新規な光学変調素
子、特に液晶素子駆動法を提供することにある。
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。
素子の駆動法を提供することにある。
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。
晶素子の駆動法を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、クロストークを
発生しない液晶素子の駆動法を提供することにあ
る。
発生しない液晶素子の駆動法を提供することにあ
る。
さらに、本発明の他の目的は、部分的な書き換
えが可能なデイスプレイ装置に適した液晶素子駆
動法を提供することにある。
えが可能なデイスプレイ装置に適した液晶素子駆
動法を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、電界に対し双安
定性を有する液晶、特に強誘電性を有するカイラ
ルスメクテイツクC相又はH相の液晶を用いた液
晶素子の新規な駆動法を提供することにある。
定性を有する液晶、特に強誘電性を有するカイラ
ルスメクテイツクC相又はH相の液晶を用いた液
晶素子の新規な駆動法を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、高密度の画素と
大面積の画面を有する液晶素子に適した新規な駆
動法を提供することにある。
大面積の画面を有する液晶素子に適した新規な駆
動法を提供することにある。
さらに本発明の特定の目的は、強誘電性液晶を
使用する表示素子のマトリクス電極による安定な
駆動法を提供することにある。
使用する表示素子のマトリクス電極による安定な
駆動法を提供することにある。
本発明の光学変調素子の駆動法は、上述の目的
を達成するために開発されたものであり、より詳
しくは、走査電極群と信号電極群とを有し、該走
査電極群と信号電極群との間に、電界に対して双
安定性を有する光学変調物質を配置した構造を有
する光学変調素子の駆動法において、前記走査電
極群の選択された走査電極と前記信号電極群の選
択された信号電極との間で、前記双安定性を有す
る光学変調物質が第1の安定状態に配向する電
圧、VON1を印加し、且つ前記選択された走査電
極と前記信号電極群の選択されない信号電極との
間で、前記双安定性を有する光学変調物質が第2
の安定状態に配向する電圧VON2を印加するとと
もに、前記走査電極群の選択されない走査電極と
前記信号電極群との間で、前記双安定性を有する
光学変調物質の閾値電圧−Vth2(第2安定状態
の閾値電圧を言う)とVth1(第1安定状態の閾
値電圧を言う)との間の値に設定した電圧VOFF
を印加しし、各々の電圧VON1,VON2,VOFFに
以下の関係 2|VOFF|<VON1|,|VON2| を満足させることを特徴とするものである。
を達成するために開発されたものであり、より詳
しくは、走査電極群と信号電極群とを有し、該走
査電極群と信号電極群との間に、電界に対して双
安定性を有する光学変調物質を配置した構造を有
する光学変調素子の駆動法において、前記走査電
極群の選択された走査電極と前記信号電極群の選
択された信号電極との間で、前記双安定性を有す
る光学変調物質が第1の安定状態に配向する電
圧、VON1を印加し、且つ前記選択された走査電
極と前記信号電極群の選択されない信号電極との
間で、前記双安定性を有する光学変調物質が第2
の安定状態に配向する電圧VON2を印加するとと
もに、前記走査電極群の選択されない走査電極と
前記信号電極群との間で、前記双安定性を有する
光学変調物質の閾値電圧−Vth2(第2安定状態
の閾値電圧を言う)とVth1(第1安定状態の閾
値電圧を言う)との間の値に設定した電圧VOFF
を印加しし、各々の電圧VON1,VON2,VOFFに
以下の関係 2|VOFF|<VON1|,|VON2| を満足させることを特徴とするものである。
本発明の好ましい具体例では、走査信号に基づ
いて順次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、の間に電界に対して双安定性を有す
る液晶を挾持させてなる液晶素子の、選択された
走査電極には位相t1とt2において互いに電圧極性
が異なる電気信号V1(t){その位相t1およびt2
を含む位相間隔内での、最大値をV1(t)nax、最
小値をV1(t)nioとする}を与え、且つ信号電極
群には所定の情報の有、無に応じて、電圧の異な
る電気信号V2およびV2′を与える。すなわち、上
記選択された走査電極線上の情報信号有の部分に
おいては、位相t1(またはt2)で上記液晶に対して
第1の安定状態を与える一方向の電界V2−V1
(t)を付与し、無の部分に於ては、位相t2(ま
たはt1)で第2の安定状態を与える逆方向の電界
V2′―V1(t)を付与し且つ以下の関係を満足さ
せることによつて、特に安定に液晶素子を駆動す
ることができる。
いて順次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、の間に電界に対して双安定性を有す
る液晶を挾持させてなる液晶素子の、選択された
走査電極には位相t1とt2において互いに電圧極性
が異なる電気信号V1(t){その位相t1およびt2
を含む位相間隔内での、最大値をV1(t)nax、最
小値をV1(t)nioとする}を与え、且つ信号電極
群には所定の情報の有、無に応じて、電圧の異な
る電気信号V2およびV2′を与える。すなわち、上
記選択された走査電極線上の情報信号有の部分に
おいては、位相t1(またはt2)で上記液晶に対して
第1の安定状態を与える一方向の電界V2−V1
(t)を付与し、無の部分に於ては、位相t2(ま
たはt1)で第2の安定状態を与える逆方向の電界
V2′―V1(t)を付与し且つ以下の関係を満足さ
せることによつて、特に安定に液晶素子を駆動す
ることができる。
1<|V1(t)nax|/|V2|
1<|V1(t)nio|/|V2|
1<|V1(t)nax|/|V2′|
および
1<|V1(t)nio|/|V2′|
その具体例の詳細は、図面を参照しつつ、後程
説明する。
説明する。
本発明の駆動法で用いる光学変調物質として
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。
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。
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、“LE JOURNAL DE
PHYSIQUE LETTERS”36(L−69)1975),
「Ferroelectric Liquid Crystals」;“Applied
Physics Let−ters”36(11)1980,「Submicro
Second Bi−stable 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
に開示された強誘電性液晶を用いることができ
る。
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、“LE JOURNAL DE
PHYSIQUE LETTERS”36(L−69)1975),
「Ferroelectric Liquid Crystals」;“Applied
Physics Let−ters”36(11)1980,「Submicro
Second Bi−stable 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
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。
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。
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1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。21と21′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⊥24を有している。基板21と2
1′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2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P又はP′は上向き34又は下向3
4′のどちらかの状態をとる。このようなセルに
第2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′はの電界ベクトルに対応して上向き
34又は、下向き34′と向きを変え、それに応
じて液晶分子は第1の安定状態33かあるいは第
2の安定状態33′の何れか1方に配向する。
いたものである。21と21′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⊥24を有している。基板21と2
1′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2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P又はP′は上向き34又は下向3
4′のどちらかの状態をとる。このようなセルに
第2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′はの電界ベクトルに対応して上向き
34又は、下向き34′と向きを変え、それに応
じて液晶分子は第1の安定状態33かあるいは第
2の安定状態33′の何れか1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2つある。第1に、応答速度
が極めて速いこと、第2の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33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′を印加すると、液晶分子は第2の安定状
態33′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、0.5μ〜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ガバルによ
り、米国特許第4367924号明細書で提案されてい
る。
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の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33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′を印加すると、液晶分子は第2の安定状
態33′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、0.5μ〜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ガバルによ
り、米国特許第4367924号明細書で提案されてい
る。
本発明の駆動法の好ましい具体例を、第3図A
―Bを用いて説明する。
―Bを用いて説明する。
第3図A―aは、中間に強誘電性液晶化合物
(図示せず)が挟まれたマトリクス電極構造を有
するセル11の電極の模式配置図である。12は
走査電極群であり、13は信号電極群である。第
3図A―bとA―cはそれぞれ選択された走査電
極12sに与えられる電気信号とそれ以外の走査
電極(選択されない走査電極)12nに与えられ
る電気信号を示し、第3図A―dとA―eはそれ
ぞれ選択された信号電極13sに与えられる電気
信号と選択されない信号電極13nに与えられる
電気信号を表わす。第3図A―b〜A―eにおい
ては、それぞれ横軸が時間を、縦軸が電圧を表
す。例えば、動画を表示するような場合には、走
査電極群12は逐次、周期的に選択される。今、
双安定性を有する液晶セルの、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、選択された走査電極12sに与えられる電極
信号は、第3図A―bに示される如く位相(時
間)t1では、V1を、位相(時間)t2では、−V1と
なるような交番する電圧である。このように選択
された走査電極に互いに電圧の異なる複数の位相
間隔を有する電気信号を印加すると、光学的
「明」あるいは「暗」状態に相当する液晶の第1
あるいは第2の安定状態間での状態変化を、速や
かに起させるこてができるという重要な効果が得
られる。
(図示せず)が挟まれたマトリクス電極構造を有
するセル11の電極の模式配置図である。12は
走査電極群であり、13は信号電極群である。第
3図A―bとA―cはそれぞれ選択された走査電
極12sに与えられる電気信号とそれ以外の走査
電極(選択されない走査電極)12nに与えられ
る電気信号を示し、第3図A―dとA―eはそれ
ぞれ選択された信号電極13sに与えられる電気
信号と選択されない信号電極13nに与えられる
電気信号を表わす。第3図A―b〜A―eにおい
ては、それぞれ横軸が時間を、縦軸が電圧を表
す。例えば、動画を表示するような場合には、走
査電極群12は逐次、周期的に選択される。今、
双安定性を有する液晶セルの、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、選択された走査電極12sに与えられる電極
信号は、第3図A―bに示される如く位相(時
間)t1では、V1を、位相(時間)t2では、−V1と
なるような交番する電圧である。このように選択
された走査電極に互いに電圧の異なる複数の位相
間隔を有する電気信号を印加すると、光学的
「明」あるいは「暗」状態に相当する液晶の第1
あるいは第2の安定状態間での状態変化を、速や
かに起させるこてができるという重要な効果が得
られる。
一方、それ以外の走査電極12nは、第3図A
―cに示す如くアース状態となつており、電気信
号0である。また、選択された信号電極13sに
与えられる電気信号は、第3図A―dに示される
如くV2であり、また選択されない信号電極13
nに与えられる電気信号は、第3図A―eに示さ
れる如く−V2である。以上に於て各々の電圧値
は、以下の関係を満足する所望の値に設定され
る。
―cに示す如くアース状態となつており、電気信
号0である。また、選択された信号電極13sに
与えられる電気信号は、第3図A―dに示される
如くV2であり、また選択されない信号電極13
nに与えられる電気信号は、第3図A―eに示さ
れる如く−V2である。以上に於て各々の電圧値
は、以下の関係を満足する所望の値に設定され
る。
V2,(V1―V2)<Vth1<V1+V2および―(V1+
V2)<−Vth2<―V2,―(V1―V2)。
V2)<−Vth2<―V2,―(V1―V2)。
このような電気信号が与えられたときの各画
素、すなわち第3図A―aに示される画素A,
B,CおよびD、にそれぞれ印加される電圧波形
を、第3図Bのa,b,cおよびdに示す。すな
わち、第3図B―a〜dより明らかな如く、選択
された走査線上にある画素Aでは、位相t2に於
て、閾値Vth1を越える電圧V1+V2が印加され
る。又、同一走査線上に存在する画素Bでは位相
t1に於て閾値−Vth2を越える電圧―(V1+V2)が
印加される。従つて、選択された走査電極線上に
於て、信号電極が選択されたか否かに応じて、選
択された場合には、液晶分子は第1の安定状態に
配向を揃え、選択されない場合には第2の安定状
態に配向を揃える。いずれにしても各画素の前歴
には関係することはない。
素、すなわち第3図A―aに示される画素A,
B,CおよびD、にそれぞれ印加される電圧波形
を、第3図Bのa,b,cおよびdに示す。すな
わち、第3図B―a〜dより明らかな如く、選択
された走査線上にある画素Aでは、位相t2に於
て、閾値Vth1を越える電圧V1+V2が印加され
る。又、同一走査線上に存在する画素Bでは位相
t1に於て閾値−Vth2を越える電圧―(V1+V2)が
印加される。従つて、選択された走査電極線上に
於て、信号電極が選択されたか否かに応じて、選
択された場合には、液晶分子は第1の安定状態に
配向を揃え、選択されない場合には第2の安定状
態に配向を揃える。いずれにしても各画素の前歴
には関係することはない。
一方、画素CとDに印加される電圧は、第3図
B,cおよびdに示される如く、選択されない走
査線上では、すべての画素CとDに印加される電
圧はV2又は、−V2であつて、いずれも閾値電圧を
越えない。従つて、各画素CとDにおける液晶分
子は、配向状態を変えることなく前回走査された
ときの信号状態に対応した配向を、そのまま保持
している。即ち、走査電極が選択されたときにそ
の1ライン分の信号の書き込みが行われ、1フレ
ームが終了して次回選択されるまでの間は、その
信号状態を保持し得るわけである。従つて、走査
電極数が増えても、実質的なデユーテイ比はかわ
らず、コトラストの低下は全く生じない。この際
に、V1及びV2の値、ならびに位相(t1+t2)=T
の値としては、用いられる液晶材料やセルの厚さ
にも依存すが、通常3ボルト〜70ボルトで、0.1
μsec〜2msecの範囲が用いられる。ここで、本
発明の方法では、選択された走査電極に与えられ
る電気信号が、第1の安定状態(光信号に変換さ
れたとき「明」状態であるとする」から第2の安
定状態(光信号に変換されたとき「暗」状態であ
るとする)へ、又はその逆へのいずれの変化をも
起し易くするために、選択された走査電極には、
例えば+V1から−V1へと、交番する電圧信号を
与えることを重要な特徴とする。又、信号電極に
与えられる電圧は、明又は暗の状態を指定すべ
く、互いに異なる電圧としている。
B,cおよびdに示される如く、選択されない走
査線上では、すべての画素CとDに印加される電
圧はV2又は、−V2であつて、いずれも閾値電圧を
越えない。従つて、各画素CとDにおける液晶分
子は、配向状態を変えることなく前回走査された
ときの信号状態に対応した配向を、そのまま保持
している。即ち、走査電極が選択されたときにそ
の1ライン分の信号の書き込みが行われ、1フレ
ームが終了して次回選択されるまでの間は、その
信号状態を保持し得るわけである。従つて、走査
電極数が増えても、実質的なデユーテイ比はかわ
らず、コトラストの低下は全く生じない。この際
に、V1及びV2の値、ならびに位相(t1+t2)=T
の値としては、用いられる液晶材料やセルの厚さ
にも依存すが、通常3ボルト〜70ボルトで、0.1
μsec〜2msecの範囲が用いられる。ここで、本
発明の方法では、選択された走査電極に与えられ
る電気信号が、第1の安定状態(光信号に変換さ
れたとき「明」状態であるとする」から第2の安
定状態(光信号に変換されたとき「暗」状態であ
るとする)へ、又はその逆へのいずれの変化をも
起し易くするために、選択された走査電極には、
例えば+V1から−V1へと、交番する電圧信号を
与えることを重要な特徴とする。又、信号電極に
与えられる電圧は、明又は暗の状態を指定すべ
く、互いに異なる電圧としている。
さて上記においては、双安定性、強誘電性液晶
の動作ならびに駆動方法が、多分に理想的な状態
に基づいて説明されている。例えば、双安定性液
晶とはいつても、実際には、電界の無い状態で無
限に長い時間、一方の安定状態に留まるわけでは
ない。より具体的に例示すると、温度70℃におい
て、厚さ3μm程度以上の強誘電性液晶
DOBAMBCの層の場合、SmC*相において最初
は一部らせん構造が残つている。これに、層厚方
向に一方向の電界(例えば+30V/3μm)を印
加すると、らせん構造が完全にほどけて、液晶分
子は面内一様配向状態に転移する。この後に、無
電界状態に戻した場合、液晶分子は、徐々に一部
らせん構造に戻つていくため、液晶セルを上下一
対の直交ニコルで挟んで透過光を観測すると、
徐々に表示のコントラストが低下していく。この
一方向の安定状態が解除されていく速度は、液晶
材料を挟持する一対の基板の表面状態(表面材
質、表面処理等)及び液晶層厚に強く依存する。
また先の説明では、一方向の安定状態に転移させ
るに必要な閾値電圧Vth1およびVth2を一義的な
値として定義したが、この値も基板の表面状態等
の要因に強く依存するため個々のセルによるバラ
ツキが大きい。更に、閾値電圧は、電圧印加時間
にも依存し、電圧印加時間が長くなると、閾値電
圧は低下していく傾向にあるため、信号の形態に
よつては、非選択線上でも液晶の2つの安定状態
間で転移が生じ、クロストークを生じる危険性を
はらんでいる。
の動作ならびに駆動方法が、多分に理想的な状態
に基づいて説明されている。例えば、双安定性液
晶とはいつても、実際には、電界の無い状態で無
限に長い時間、一方の安定状態に留まるわけでは
ない。より具体的に例示すると、温度70℃におい
て、厚さ3μm程度以上の強誘電性液晶
DOBAMBCの層の場合、SmC*相において最初
は一部らせん構造が残つている。これに、層厚方
向に一方向の電界(例えば+30V/3μm)を印
加すると、らせん構造が完全にほどけて、液晶分
子は面内一様配向状態に転移する。この後に、無
電界状態に戻した場合、液晶分子は、徐々に一部
らせん構造に戻つていくため、液晶セルを上下一
対の直交ニコルで挟んで透過光を観測すると、
徐々に表示のコントラストが低下していく。この
一方向の安定状態が解除されていく速度は、液晶
材料を挟持する一対の基板の表面状態(表面材
質、表面処理等)及び液晶層厚に強く依存する。
また先の説明では、一方向の安定状態に転移させ
るに必要な閾値電圧Vth1およびVth2を一義的な
値として定義したが、この値も基板の表面状態等
の要因に強く依存するため個々のセルによるバラ
ツキが大きい。更に、閾値電圧は、電圧印加時間
にも依存し、電圧印加時間が長くなると、閾値電
圧は低下していく傾向にあるため、信号の形態に
よつては、非選択線上でも液晶の2つの安定状態
間で転移が生じ、クロストークを生じる危険性を
はらんでいる。
以上のことから、実際に光学変調素子を安定に
作成し、駆動させようとする場合には、選択点に
おいて第1および第2の安定状態に配向する電圧
VON1およびVON2ならびに非選択点に於て印加す
る電圧VOFFの値を、それぞれ、平均的な閾値電
圧Vth1およびVth2から、できるだけ離間して設
定するのが好ましい。そして素子間でのバラツ
キ、或いは素子内でのバラツキを考慮した場合、
|VOFF|の値に対して、|VON1|、および|V
ON2|の値が2倍以上であることが、安定性を得
る上で好ましいことが確認された。また、このよ
うな電圧印加条件を、二つの安定状態間での状態
変化を速やかに達成できる第3図で説明した駆動
方法において実現する場合には、選択された走査
電極と、選択されない信号電極とによつて、情報
無しに対応する画素に印加される電圧(第3図B
―b)の、位相t2における電圧値|V1−V2|の値
も、非選択画素に印加される電圧VOFFと同様
に、VON1の値から充分に離間して、特にVON1の
1/1.2以下に設定するのが好ましい。したがつ
て、第3図の例に対応して云えば 1<|V1(t)|/|V2|<10 がそのための条件になる。更に一般的に述べるな
らば、各画素への印加電圧ならびに各電極に与え
る電気信号は、対称的である必要も、階段状であ
る必要もない。このような場合も含めて一般的に
表わすために、位相t1+t2内での走査電極に加え
られる電気信号(アース電位との差による電圧)
の最大値をV1(t)nax、最小値をV1(t)nioと
し、また選択された信号電極に印加される情報有
に対応する電気信号をV2、選択されない信号電
極に印加される情報無に対応する電気信号(いず
れも、アース電位との差による電圧)をV2′とす
るとき、以下の条件が満足されることが安定な駆
動のために好ましい。
作成し、駆動させようとする場合には、選択点に
おいて第1および第2の安定状態に配向する電圧
VON1およびVON2ならびに非選択点に於て印加す
る電圧VOFFの値を、それぞれ、平均的な閾値電
圧Vth1およびVth2から、できるだけ離間して設
定するのが好ましい。そして素子間でのバラツ
キ、或いは素子内でのバラツキを考慮した場合、
|VOFF|の値に対して、|VON1|、および|V
ON2|の値が2倍以上であることが、安定性を得
る上で好ましいことが確認された。また、このよ
うな電圧印加条件を、二つの安定状態間での状態
変化を速やかに達成できる第3図で説明した駆動
方法において実現する場合には、選択された走査
電極と、選択されない信号電極とによつて、情報
無しに対応する画素に印加される電圧(第3図B
―b)の、位相t2における電圧値|V1−V2|の値
も、非選択画素に印加される電圧VOFFと同様
に、VON1の値から充分に離間して、特にVON1の
1/1.2以下に設定するのが好ましい。したがつ
て、第3図の例に対応して云えば 1<|V1(t)|/|V2|<10 がそのための条件になる。更に一般的に述べるな
らば、各画素への印加電圧ならびに各電極に与え
る電気信号は、対称的である必要も、階段状であ
る必要もない。このような場合も含めて一般的に
表わすために、位相t1+t2内での走査電極に加え
られる電気信号(アース電位との差による電圧)
の最大値をV1(t)nax、最小値をV1(t)nioと
し、また選択された信号電極に印加される情報有
に対応する電気信号をV2、選択されない信号電
極に印加される情報無に対応する電気信号(いず
れも、アース電位との差による電圧)をV2′とす
るとき、以下の条件が満足されることが安定な駆
動のために好ましい。
1<|V1(t)nax|/|V2|<10
1<|V1(t)nio|/|V2|<10
1<|V1(t)nax|/|V2′|<10
および
1<|V1(t)nio|/|V2′|<10
第3図で説明した実施例に基づいて、走査電極
に加えられる電気信号V1と信号電極に加えられ
る電気信号±V2の比率を変えた場合の、選択点
(選択信号電極と選択あるいは非選択走査電極と
の間)に印加される最大電圧|V1+V2|と、非
選択点(非選択信号電極と選択あるいは非選択走
査電極との間)に印加される電圧|V2|、およ
び選択点において、例えば第3図B―aの位相t1
(あるいは第3図B―bの位相t2)印加される電圧
|V2−V1|(いずれも絶対値で表示する)との
比率をグラフに表わしたのが第4図である。この
グラフより分るように、比k=|V1/V2|の値
は、1<k、特に1<k<10の範囲とすることが
好ましい。
に加えられる電気信号V1と信号電極に加えられ
る電気信号±V2の比率を変えた場合の、選択点
(選択信号電極と選択あるいは非選択走査電極と
の間)に印加される最大電圧|V1+V2|と、非
選択点(非選択信号電極と選択あるいは非選択走
査電極との間)に印加される電圧|V2|、およ
び選択点において、例えば第3図B―aの位相t1
(あるいは第3図B―bの位相t2)印加される電圧
|V2−V1|(いずれも絶対値で表示する)との
比率をグラフに表わしたのが第4図である。この
グラフより分るように、比k=|V1/V2|の値
は、1<k、特に1<k<10の範囲とすることが
好ましい。
本発明の駆動法が有効に達成されるためには、
走査電極或いは信号電極に与えられる電気信号が
必ずしも第3図A―b〜e及び第3図B−a〜d
に於て説明されたような、単純な矩形波信号でな
くてもよいことは自明である。例えば、有効な時
間巾が与えられる限りにおいて、正弦波や三角波
によつて駆動することも可能である。
走査電極或いは信号電極に与えられる電気信号が
必ずしも第3図A―b〜e及び第3図B−a〜d
に於て説明されたような、単純な矩形波信号でな
くてもよいことは自明である。例えば、有効な時
間巾が与えられる限りにおいて、正弦波や三角波
によつて駆動することも可能である。
第5図は、本発明の駆動法の好ましい適用対象
の一例としての、液晶―光シヤツターの模式平面
図である。ここで、41は画素であつて、この部
分のみ両側の電極を透明なもので形成している。
マトリクス電極は、走査電極群42と、信号電極
群43により構成されている。
の一例としての、液晶―光シヤツターの模式平面
図である。ここで、41は画素であつて、この部
分のみ両側の電極を透明なもので形成している。
マトリクス電極は、走査電極群42と、信号電極
群43により構成されている。
第1図は、カイラルスメクテイツク相液晶を有
する液晶素子を、模式的に示す斜視図である。第
2図は、本発明法で用いる液晶素子の双安定性を
模式的に示す斜視図である。第3図A,aは、本
発明の駆動法に用いる液晶素子の電極配列状態を
模式的に示す平面図である。第3図A,bは選択
された走査電極に加えられる電気信号波形図であ
る。第3図A,cは、選択されない走査電極に加
えられる信号波形図である。第3図A,dは、選
択された信号電極に加えられる情報信号波形図で
ある。第3図A,eは、選択されない信号電極に
加えられる情報信号波形図である。第3図B,a
は、画素Aの液晶に印加される電圧の波形図であ
る。第3図B,bは、画素Bの液晶に印加される
電圧の波形図である。第3図B,cは、画素cの
液晶に印加される電圧の波形図である。第3図
B,dは、画素Dの液晶に印加される電圧の波形
図である。第4図は、走査電極に加えられる電気
信号V1と信号電極に加えられる電気信号±V2の
比の絶対値kの変化による駆動安定性の変化を示
すグラフである。第5図は、本発明の駆動法の好
ましい適用対象の一例としての、液晶―光シヤツ
ターの模式平面図である。 11……液晶素子、12……走査電極群、12
a……選択された走査電極、12n……選択され
ない走査電極、13……信号電極群、13s……
選択された信号電極、13n……選択されない信
号電極、33……第1の安定状態に配向した液
晶、33′……第2の安定状態に配向した液晶、
34……上向き双極子モーメントP、34′……
下向き双極子モーメントP′、41……画素、42
……走査電極群、43……信号電極群。
する液晶素子を、模式的に示す斜視図である。第
2図は、本発明法で用いる液晶素子の双安定性を
模式的に示す斜視図である。第3図A,aは、本
発明の駆動法に用いる液晶素子の電極配列状態を
模式的に示す平面図である。第3図A,bは選択
された走査電極に加えられる電気信号波形図であ
る。第3図A,cは、選択されない走査電極に加
えられる信号波形図である。第3図A,dは、選
択された信号電極に加えられる情報信号波形図で
ある。第3図A,eは、選択されない信号電極に
加えられる情報信号波形図である。第3図B,a
は、画素Aの液晶に印加される電圧の波形図であ
る。第3図B,bは、画素Bの液晶に印加される
電圧の波形図である。第3図B,cは、画素cの
液晶に印加される電圧の波形図である。第3図
B,dは、画素Dの液晶に印加される電圧の波形
図である。第4図は、走査電極に加えられる電気
信号V1と信号電極に加えられる電気信号±V2の
比の絶対値kの変化による駆動安定性の変化を示
すグラフである。第5図は、本発明の駆動法の好
ましい適用対象の一例としての、液晶―光シヤツ
ターの模式平面図である。 11……液晶素子、12……走査電極群、12
a……選択された走査電極、12n……選択され
ない走査電極、13……信号電極群、13s……
選択された信号電極、13n……選択されない信
号電極、33……第1の安定状態に配向した液
晶、33′……第2の安定状態に配向した液晶、
34……上向き双極子モーメントP、34′……
下向き双極子モーメントP′、41……画素、42
……走査電極群、43……信号電極群。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 走査電極群と信号電極群とを有し、該走査電
極群と信号電極群との間に強誘電性液晶を配置
し、前記走査電極群と信号電極群との交差点にマ
トリクス画素を形成してなり、走査電極に走査選
択信号を印加し、該走査選択信号が第1位相と第
2位相とで、走査非選択電極への印加電圧を基準
として、それぞれ一方極性電圧と他方極性電圧と
を有し、選択された走査電極上の画素に対して、
第1位相で強誘電性液晶の一方の閾値電圧を越え
た電圧を与えて第1の配向状態を形成した画素
と、第2位相で他方の閾値電圧を越えた電圧を与
えて第2の配向状態を形成した画素とによつて画
像を形成する液晶装置であつて、 前記選択された走査電極と前記信号電極群のう
ちの選択された信号電極との交差部に印加する電
圧振幅が選択されていない走査電極と前記選択さ
れた信号電極との交差部に印加する電圧振幅の2
倍を超えることを特徴とする液晶装置。 2 更に、前記選択された走査電極と前記信号電
極群のうちの選択されていない信号電極との交差
部に印加する電圧振幅を、前記選択された走査電
極と選択された信号電極との交差部に印加する電
圧振幅の1/1.2以下に設定する特許請求の範囲
第1項記載の液晶装置。
Priority Applications (42)
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| JP13871083A JPS6031121A (ja) | 1983-07-30 | 1983-07-30 | 液晶装置 |
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| GB08410068A GB2141279B (en) | 1983-04-19 | 1984-04-18 | Method of driving optical modulation device |
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| DE3448304A DE3448304C2 (ja) | 1983-04-19 | 1984-04-18 | |
| DE3448307A DE3448307C2 (ja) | 1983-04-19 | 1984-04-18 | |
| DE19843414704 DE3414704A1 (de) | 1983-04-19 | 1984-04-18 | Verfahren zum ansteuern einer optischen moduliervorrichtung |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=15228313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13871083A Granted JPS6031121A (ja) | 1983-04-13 | 1983-07-30 | 液晶装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6031121A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS5311171A (en) * | 1976-07-19 | 1978-02-01 | Mitsubishi Plastics Ind Ltd | Packing for gas-liquid contact |
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| US4367924A (en) * | 1980-01-08 | 1983-01-11 | Clark Noel A | Chiral smectic C or H liquid crystal electro-optical device |
| JPS5757718A (en) * | 1980-09-25 | 1982-04-07 | Mitsui Toatsu Chem Inc | Production of polyamide/polyamide-acid block copolymer |
-
1983
- 1983-07-30 JP JP13871083A patent/JPS6031121A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6031121A (ja) | 1985-02-16 |
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