JPS6283727A - 液晶素子の駆動法 - Google Patents

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】 ［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
。

Ｌ開示の概要］ °本明細書及び図面は、強誘電性液晶の駆動法において
、電圧値が所定の閾値以上であり、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って、
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、
シャット（Ｍ、　５ｃｈａｄｔ）とダブリュー。

ヘルフリッヒ（Ｗ、　Ｈｅ１ｆｒｉｃｈ）著°°アプラ
イド・フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｂ
ｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ″）第１８巻、第４号（１９
７１年２月１５日発行）、第１２７頁〜１２Ｂ頁の“ボ
ルテージ・ディペンダント・オプティカル・アクティビ
ティ−・オブ・ア・ツィステッド・ネマチック・リキッ
ド・クリスタル”じＶｏｌｔａｇｅ　Ｄｅｐｅｎｄｅｎ
ｔＯｐｔｉｃａｌ　Ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ａ　Ｔｗ
ｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ　ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔ
ａｌ”）に示された↑Ｎ　（ｔｗｉｓｔｅｄ　ｎｅｍａ
ｔｉｃ）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
た時分側駆動の際にクコ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ＴＰＴに
よるスイッチング素子を接続して画素毎をスイッチング
する方式の表示素子も知られているが、使用するＴＰＴ
が複雑な構造を有しているため、製造工程数が多く、高
い製造コストがネックとなっているうえに、ＴＰＴを構
成している薄膜半導体（例えば、ポリシリコン、アモル
ファスシリコン）等を広い面積にわたって被膜形成する
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（Ｃ１ａｒｋ）及び
ラガウォール（Ｌａｇｅｒｖａｌｌ）の両者により特開
昭５８−１０７２１８号公報、米国特許第４．３６７．
９２４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、カイラルスメクティック
Ｃ相（Ｓａｆｅつ又はＨ相（ＳｍＨつを有し、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
状態と第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を維持する性質、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。液晶セルの基板間隔を約ＩＪＬ１１程
度に小さくすることによって双安定性を付与した前記特
開昭５８−１０７２１６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（５ＳＦＬＣ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０図中り及びＬは、それぞれ第１及び第２の安定状態
でセル全体にわたっ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（一部反転悶値
）Ｖｔｈｐ　とセル全体にわたって反転する電圧（全部
反転閾値）Ｖｔｈｗ　とが異なっていることがわかる。

即ち、ＶＬｈｐ　とＶＬｈｗ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って、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ィッ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悶値ＴＬｈｐ　と全
部反転閾値”ｒｔｈｗ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ＶＬｈｗ　との差、も
しくはＴｔｈｐとＴｔｈ＋ｉ　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
あった。

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。

Ｌ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っ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ｍ
ｍ以上であって、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象が起
こることは既に述べたが、閾値以上の電圧であっても、
複数のパルスから成るパルス群を印加することによって
同様の現象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（１ｍ
５ｌＯＶ　）以上のパルスから成る場合を示し、白丸は
全部反転閾値（ｌ　ｔａｓｌＯＶ）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
晶のスイッチングの状態を示す顕微鏡写真で、まず、こ
れらのスイッチングについて説明する。強誘電性液晶材
料としては、下式のようなＣ３Ｓ３が使用されている。

Ｈ３ Ｈ３ 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ｌを高分子膜上にストライプ状に形成す
ることによって約ｌルｍ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、所定の全部反転闇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
よって「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であった。

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っても、
複数のパルスから成るパルス群を開力■することによっ
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ｌ麿Ｓで１３Ｖのパルスから成るデユーティ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、パルス群が全部ダ転閾値以上
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っても、例
えば少なくとも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って
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％として規格化しである。

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１２１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って、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１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、？・・・「暗」部分、３・・・「明
」部分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）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。 ２）パルス電圧が、一対の電極間に挟持された液晶全体
   にわたっ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ること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の強誘電性液
   晶素子の駆動法。 ３）一対の電極間に挟持された液晶内に、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ことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の強誘
   電性液晶の駆動法。 ４）強誘電性液晶が双安定性を有するスメクティック液
   晶であることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
   ３項のいずれか１項に記載の強誘電性液晶の駆動法。