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JPH06230751A - 2つの準安定状態を持つ液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

2つの準安定状態を持つ液晶表示装置及びその駆動方法

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Publication number
JPH06230751A
JPH06230751A JP5121996A JP12199693A JPH06230751A JP H06230751 A JPH06230751 A JP H06230751A JP 5121996 A JP5121996 A JP 5121996A JP 12199693 A JP12199693 A JP 12199693A JP H06230751 A JPH06230751 A JP H06230751A
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crystal display
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孝昭 田中
Yuzuru Sato
譲 佐藤
Hiroo Nomura
浩朗 野村
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ネマティック液晶を用いた液晶表示装置に双
安定性を付与して高コントラスト比、広視野角を維持し
ながら高精細表示に対応可能な高速マルチプレックス駆
動の液晶表示装置を提供する。 【構成】 ねじれ構造を有するカイラルネマティック液
晶を挟持した液晶表示装置にフレデリクス転移を生じさ
せるパルス電圧を印加する期間、2つのいずれかの準安
定状態を生ずる臨界値を基準として選択された電圧パル
スを印加する期間を設け、双安定状態間をスイッチング
して表示する液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カイラルネマティック
液晶を用いた液晶表示装置に関するものであり、特に双
安定性スイッチングを利用して単純マトリクス駆動され
る液晶表示装置及びその駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、OA機器の表示装置等として実用
化されている液晶表示装置は、ツイストネマティック
(TN)型液晶またはスーパーツイストネマティック
(STN)型液晶を用いている。例えば、M.Schadt and
W.Helfrich : Appl. Phys. Lett.18(1971)127あるいは
T.J.Scheffer and J.Nehring : Appl. Phys. Lett. 45
(1984)1021. に示されているこれらの表示方式はメモリ
ー効果を持たないため、電圧平均化法による単純マトリ
クス駆動法または各画素にトランジスタ等のアクティブ
素子を設けたアクティブマトリクス駆動法によって駆動
される。
【0003】この他に、まだ実用化されていないが、い
ろいろな方式が研究されている。例えば、特開昭 59-21
9720号、特開昭 60-196728号には電圧平均化法の高速化
技術等が開示されており、特公平 1-51818号、特公平 3
-26368号、特開昭59-58420号には双安定性スイッチング
を用いる方式が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとうする課題】しかし、上記の従来
技術には次のような問題がある。
【0005】ツイストネマティック型液晶を電圧平均化
法によって駆動する場合、走査線の本数をN本とすれ
ば、オン状態を選択するための電圧VONとオフ状態を選
択するための電圧VOFF の比は次式で与えられる。
【0006】VON/VOFF =((N1/2 +1)/(N
1/2 −1))1/2 この式からわかるように、Nが大きくなるにしたがって
ON/VOFF は1に近づくため、コントラスト比は低下
する。現在の液晶の電気光学特性や電圧波形の遅延等を
考慮すれば、Nは約500が限度である。したがって、
より高精細な表示が要求されるワークステーション等の
表示装置をこの方式によって実現することは不可能であ
る。また、表示特性が視角に大きく依存し、さらにオン
からオフへのスイッチング時間が長いという欠点も持っ
ている。
【0007】前記の特開昭 60-196728号に開示されてい
る技術は、上記のスイッチング時間を短くすることを目
的としている。それによれば、下基板上のプレティルト
角(基板上に設けられた液晶配向膜と接しているダイレ
クターベクトルと基板面とのなす角)をθ1 とし、上基
板上のプレティルト角をθ2 とすれば、初期状態におけ
るθ1 とθ2 を互いに逆符号の関係にすることによっ
て、オンからオフへのスイッチングを高速化している。
そして、前記の特開昭 59-219720号に開示されている技
術は、さらにカイラル物質を液晶材料に添加することに
よって、動作状態の安定化を図っている。しかし、これ
らの技術は双安定性を持っておらず、電圧平均化法によ
って駆動されるため、やはり高精細な表示装置としては
適していない。
【0008】双安定性あるいは複数の安定状態を有する
動作モードに関しては、それらの状態間を適当な電圧波
形で選択的にスイッチング出来る場合において走査線数
の多い高精細表示に適する訳であるが、それぞれに特有
の問題点を持っている。
【0009】例えば前記の特公平 1-51818号(USP4,23
9,345)に開示されている技術は双安定性を持っている
ため、アクティブ素子を用いなくても、いったん書き込
んだ情報を長時間保持することができる。ところが、二
つの安定な状態間のスイッチングは、基本的には印加電
圧の急激な遮断と約1秒間にわたる緩慢な降下によって
行われるため、単純マトリクス駆動には適さず、書き込
み速度も非常に遅い。事実、特公平 1-51818号(USP4,2
39,345)にはスイッチング原理が記載されているのみで
あり、単純マトリクス駆動する方法は開示されていな
い。
【0010】前記の特開昭59-58420号に開示されている
技術は、印加電圧を制御することによって書き込むか否
かを選択できるが、表示を消去するためには液晶層を等
方相まで加熱しなければならない。書き込むためには非
常に高い電圧が必要である。
【0011】また、双安定性あるいは複数の安定性を有
する動作モードでは、表示に使用する安定状態がエネル
ギー的に充分安定でない場合が多く、装置の電源が遮断
された状態において液晶の配向状態は最もエネルギーの
低い配向状態に移行する。特に、本発明が適用される様
な初期状態と表示に用いる配向状態とが異なる場合にお
いては、電源投入時に初期配向状態に対して書き込み走
査を行うと、短時間ではあるが3つの配向状態が混在し
て表示品位を損なうという問題点を有している。
【0012】本発明は上記課題を解決するためのもので
あり、その目的とするところは、単純マトリクス駆動法
によって駆動できる高品位な高精細液晶表示装置を提供
するところにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、液晶配向膜が
設けられた一対の透明電極基板間にカイラルネマティッ
ク液晶を挟持し、該カイラルネマティック液晶は初期状
態においてねじれ角φのねじれ構造を有し、該初期状態
にフレデリクス転移を生じさせる電圧を印加した後の緩
和状態として該初期状態とは異なる2つの準安定状態を
有する液晶表示装置において、フレデリクス転移を生じ
させるために印加される電圧を初期状態及び2つの準安
定状態における閾値以上の電圧パルスとし、その後に2
つの準安定状態のいずれか一方を選択するために印加さ
れる電圧を2つのいずれかの準安定状態を生ずる臨界値
を基準として選択された電圧パルスとする液晶表示装置
である。いずれかの準安定状態に選択された状態を維持
する期間に印加される電圧を2つの準安定状態における
閾値以下のパルスとしてマルチプレックス駆動を行うこ
とができる。
【0014】一対の透明電極基板に施したラビング処理
の方向が互いにφr の角をなすとすれば、カイラルネマ
ティック液晶のらせんピッチは、電圧を印加する前の初
期状態におけるねじれ角が略φr となるように、カイラ
ル物質の添付によって調整されている。前記初期状態に
おいて、基板上に設けられた液晶配向膜と接している液
晶分子のダイレクターベクトルと基板面とのなす角度を
一方をθ1 、他方をθ2 とすれば、θ1 とθ2 とは図1
に示すような互いに逆符号の関係にある。すなわち、カ
イラルネマティック液晶の初期状態のねじれ角が180
゜とすれば、上記の2つのダイレクターベクトルは互い
に略平行となる。
【0015】カイラルネマティック液晶が緩和状態とし
て初期状態とは異なる2つの準安定状態を持つとは、例
えば初期状態がねじれ角180゜のねじれ構造を有する
とすれば、準安定状態として一方はねじれ角0゜(ユニ
フォーム状態)、他方はねじれ角360゜の構造を有す
ることである。フレデリクス転移後にいずれの準安定状
態へ緩和するかは、印加するパルス電圧の波形に依存
し、準安定状態はいずれも自発的に初期状態へ緩和する
性質を有する。
【0016】初期状態におけるねじれ角φは180゜に
限定されるものではなく、任意の角度に設定することが
できる。例えば、初期状態においてねじれ角φを90゜
とした液晶表示素子においては、準安定状態はねじれ角
−90゜、270゜のねじれ構造を有し、それらの準安
定状態間においてスイッチングが可能であることが実験
上確認されている。
【0017】本発明は、マルチプレックス駆動を行う液
晶表示装置に適用する場合、液晶にフレデリクス転移を
生じさせる第1の期間に印加される電圧と、その後に2
つの準安定状態のいずれか一方を選択するための第2の
期間に印加される電圧と、それに続く第3の期間に印加
される電圧とに区分し、それらはいずれも電圧パルスと
するものである。第1の期間においてはフレデリクス転
移を生じさせるに十分な絶対値の電圧パルスが印加さ
れ、その電圧パルスは第1の期間内において極性が変化
してもよい。第2の期間に印加される電圧パルスは、2
つのいずれかの準安定状態を生ずる臨界値を基準として
選択し、その臨界値を越える電圧値の電圧パルスとその
臨界値を越えない電圧パルスによって、任意の準安定状
態を選択することができる。第1の期間で印加された電
圧パルスに対して、第2の期間において、電圧パルスが
絶対値零すなわち液晶の素子に電圧が印加されない場合
は、一方の準安定状態が形成され、印加される電圧パル
スの絶対値が零を越えて臨界値の値までであれば同様の
状態となる。ところが、第2の期間において絶対値がそ
の臨界値を越える電圧パルスを印加する場合は他方の準
安定状態が形成されることを意味するものである。
【0018】フレデリクス転移を生じさせる第1の期間
においては、初期状態と2つの準安定状態のいずれの閾
値に対しても、それら以上の値を有する絶対値の電圧パ
ルスが印加される。第2の期間は第1の期間の後に設け
られた期間であって、液晶分子の配列を2つの準安定状
態のいずれか一方の配列に選択するために電圧パルスを
印加する期間である。その電圧パルスは、第2の期間の
直前すなわち第1の期間の最後に印加された電圧パルス
の極性に対して逆極性、同極性又は絶対値零のいずれか
の電圧パルスが選択される。
【0019】初期状態における液晶分子のねじれ角をφ
とした場合に、該初期状態にパルス電圧群を印加した後
の緩和状態として生ずる2つの準安定状態におけるねじ
れ角がそれぞれ略(φ−180゜)及び略(φ+180
゜)であって、初期状態及び2つの準安定状態にフレデ
リクス転移を生じさせる電圧パルス群が印加される第1
の期間を設けた直後に、該第1の期間の最後に印加され
たパルスの極性に対して絶対値が臨界値を越えた逆極性
の電圧パルスを印加することによってねじれ角が略(φ
−180゜)の配向状態を選択し、絶対値が臨界値を越
えない同極性の電圧パルスもしくは絶対値が零の電圧パ
ルスを印加することによってねじれ角が略(φ+180
゜)の配向状態を選択することができる。
【0020】第3の期間は、第2の期間の直後に設けら
れるものである。第3の期間に印加される電圧パルスの
絶対値は、2つの準安定状態の間に存在する閾値以下の
値を有し、選択された準安定状態が維持される。
【0021】
【作用】フレデリクス転移とその後に選択される準安定
状態の関係を説明する。図29(A)は、第1の期間T
1 と、第2の期間T2 において印加される電圧パルスの
波形の一例を示すものである。同図において、T1 にお
いて印加する電圧パルスの電圧をVe 、T2 において印
加する電圧パルスの電圧をVW とする。同図(B)は、
縦軸に|Ve |、横軸にVW とし、初期状態が180゜
ねじれ構造を有するカイラルネマティック液晶の準安定
状態として、ねじれ角0゜の準安定状態を示す領域をa
1 、a2 で示し、ねじれ角360゜の準安定状態を示す
領域をb1、b2 、b3 (斜線部分)とした場合の、そ
れらの関係を示すものである。b1、b3 の領域におい
ても準安定状態が存在することに注意すべきである。V
0 はフレデリクス転移を生ぜしめるに必要な電圧(リセ
ット電圧)、Vth1 、Vth2はいずれも上記a1 、a2
の状態とb1 〜b3 の状態との臨界値を示す。同図
(B)は、 |Ve |>V0 かつ |Vth1 |<|VW |<|V
th2 | の場合、a1 、a2 の準安定状態が選択され、 |Ve |>V0 かつ |VW |<|Vth1 | 又は、 |Ve |>V0 かつ |VW |>|Vth2 | の場合、b1 〜b3 の準安定状態が選択されることを示
している。後記の実施例においては、一方の準安定状態
として、実施例1〜6はa1 の状態を、実施例7〜11
はa1 及びa2 の状態をそれぞれ選択し、他方の準安定
状態として実施例1〜10はb2 の状態を、実施例11
はb3 の状態をそれぞれ選択している。同図は臨界値が
2つ存在する場合を説明するものであるが、臨界値が3
つ以上存在する可能性は否定できない。
【0022】本発明においては、上記Vth1 、Vth2
それぞれの臨界値を基準として、第2の期間において印
加する電圧パルスの電圧実効値を選択することによって
いずれかの準安定状態を作り出すことができる。従っ
て、一方では、上記の臨界値|Vth1 |を基準に、a1
(a2 )とb2 の領域のいずれかを選択する場合が考え
られる。他方では、|Vth2 |を基準にa1 (a2 )と
1 (b3 )の領域のいずれかを選択する場合が考えら
れる。すなわち、第2の期間においては、2つの準安定
状態を生ずる臨界値を基準に、臨界値よりも高い電圧を
印加するか又は臨界値よりも低い電圧を印加することに
より、準安定状態のいずれかを選択することが可能とな
る。
【0023】本願発明の液晶表示装置におけるスイッチ
ング原理を説明する。前記USP4,239,345(D.W.Berreman)
が開示した双安定液晶は、マトリクス駆動を行うもので
はないが、双安定状態につき、次のように説明されてい
る。フレデリクス転移を生ぜしめるに充分大きな電圧を
印加すれば、液晶層の中央部(下基板面からの距離=液
晶層厚/2)の液晶分子は基板面に対してほぼ90゜の
角度で立つ(この状態をリセット状態と呼ぶことにす
る。)。その後、約1秒かけて印加電圧を徐々に下げて
いけば、中央部の液晶分子は電圧を印加したときの配向
変化のプロセスを逆にたどって基板と平行な状態へ緩和
する。こうして得られた配向状態はユニフォーム状態で
ある。一方、印加電圧を急激に遮断したときには、液晶
の流れの効果で中央部の液晶分子は電圧を徐々に下げた
場合とは逆の方向に動く。D.W.Berremanはこの現象をバ
ックフローと呼んでいる。中央部の液晶分子はそのまま
逆方向へ動いて行き、基板面の液晶分子とは逆方向に倒
れるため、360゜ツイスト状態に緩和する。このよう
な原理で2つの双安定状態の選択がおこなわれるのであ
るが、ユニフォーム状態へ緩和させるためには電圧を約
1秒かけて徐々に下げなければならないため、実用性は
全く無かった。すなわち液晶表示装置としてマルチプレ
ックス駆動を行って高速スイッチングするには理論的に
不可能となる。
【0024】しかし、本願発明者の研究によって次のこ
とが明らかになった。すなわち、リセット後に適当な電
圧が印加されていれば、いったんバックフローが起こっ
て360゜ツイスト状態へ緩和しかけるのであるが、そ
の後配向変化の向きが逆転して元のユニフォーム状態へ
戻り始める。その電圧がある値よりも大きければそのま
まユニフォーム状態へ緩和するが、ある値よりも小さけ
れば再び配向変化の向きが逆転して360゜ツイスト状
態へ緩和する。本願発明者はその値が臨界値として存在
することを発見したものである。このことは、実験だけ
でなくシュミレーションによっても確かめられている。
本願発明者がこの新たに見い出した現象を利用すること
によって、本発明に至った。本発明による液晶電気光学
素子は次のようにして動作する。リセット後に印加され
るバイアス電圧にパルス電圧を重畳する。リセット後に
バックフローが必ず起こるが、そのパルス電圧の波高値
または持続時間がある一定の値以上ならば、配向変化の
向きが逆転して元のプロセスをたどってユニフォーム状
態へ緩和する。一方、そのパルス電圧の波高値または持
続時間がその値以下ならば、上で述べた過程に従って3
60゜ツイスト状態へ緩和する。このように、パルス電
圧の大きさを調節することによってスイッチングするこ
とができるため、非常に高速なスイッチングが可能とな
り、高精細ディスプレイ等に応用することができる。言
うまでもなく、本発明による液晶電気光学素子と、D.W.
Berremanが開示した液晶電気光学素子とは全く異なるも
のである。両者の違いは上で述べた動作原理に集約され
る。
【0025】本発明における分光特性を後記の実施例8
に開示した液晶表示装置について説明する。図30は、
スイッチングとしてON状態を選択した場合の分光特性
である。横軸は波長W、縦軸は透過率Tを示す。同図の
Aで示されるプロットは、実施例に用いたセルギャップ
1.8μmの素子である。可視光の広い波長領域におい
てフラットな特性が得られ、良好な白色表示であること
がわかる。同図(B)のプロットは比較の為にセルギャ
ップを20μmとした場合の分光特性である。複数のピ
ークを持つため、表示が着色していることがわかる。従
って本発明実施例に用いた素子は表示色の純度という点
で優位性を持つ。
【0026】次に本発明の表示素子における光透過率T
の視野角Iに対する依存性を図31、32に示す。図3
1は基板法線から界面の液晶分子軸方向に視野を倒した
時のON時の透過率(同図C)とOFF時の透過率(同
図D)である。図32は図31の場合と垂直な方向に視
野を変化した場合の同様なプロットである。液晶分子軸
方向及びそれと垂直な方向においてON時の透過率の変
動が小さく(同図E)、±50゜の範囲では表示の反転
もない。同図のFはOFF時の透過率を示す。本発明実
施例では基板界面でのプレティルト角を約5゜として上
述の視野特性を得たが、比較の為に基板界面でのプレテ
ィルト角を45゜とした場合の特性を図33、34に示
す。図中G、Iの各プロットはON時の、H、Jの各プ
ロットはOFF時のものである。液晶分子軸方向におい
ては基板法線から約30゜の方向でコントラスト比が1
になる(図33)。垂直方向においても約±40゜の位
置で表示の反転が起こる(図34)。従って光透過率の
視野角依存性という点からも本発明実施例に用いた表示
素子の有効性が見られる。
【0027】
【実施例】以下、具体的な実施例により本発明の詳細を
説明する。図1は液晶表示装置の断面である。符号1は
液晶分子、2は配向膜、3は絶縁層、4は透明電極、5
はガラス基板、6は平坦化層、7は偏光板、8は画素間
遮光層、θ1 、θ2 、は界面における液晶分子のプレテ
ィルト角、9は界面における液晶分子1の長軸方向を示
すダイレクターベクトルである。セルとしてはガラス基
板5上にITO透明電極パターン4を形成し、ポリイミ
ド配向膜2を塗布、表面にラビング処理を施した基板を
適当なスペーサを介して所望のギャップを保って対向配
置した物を用いた。
【0028】(実施例1)室温でネマティック相を呈す
る液晶組成物(ロディック社製、△n〜0.1)に光学
活性添加剤(E.Merck社製:S811)を加えて
ヘリカルピッチp=3.2μmに調整した。セルにはポ
リイミド配向膜に上下基板で反平行方向(180度)の
ラビング処理を施してギャップd=2.0μmとした。
上記液晶組成物を封入すると界面プレティルト角は上下
基板近傍で逆符号をもって約4°となり、p/4<d<
3p/4であるため、液晶分子の配向は基板法線方向に
螺旋軸を持つ180°ツイスト状態となった。同液晶表
示素子の構造の概略は図1に示してある。以上のように
して得られた試料を略直交する2枚の偏光板間に挾持し
て電極に本発明の駆動電圧波形を印加し、その光学的特
性を評価した。
【0029】本実施例の駆動電圧波形を図2に示す。同
図中201は走査電極波形、202は信号電極波形、2
03は201と202の合成波形であり、204は液晶
表示素子に203が印加された時の光学応答である。t
0 はOFF(仮に暗状態)、t1 及びt1 ’はON(仮
に明状態)を選択したフレーム(1画面走査時間)を表
わす。t01及びt11は選択期間、t02、t03及びt12
13は非選択期間に対応する。非選択期間の最後にはt
03における±(V1 +V2 )、t13及びt13’における
±V1 の様に絶対値が素子の閾値以上の電圧パルスを印
加してフレデリクス転移を生じせしめる期間を設けてあ
る。OFF選択フレ−ムt0 では、選択期間t01の直前
に±(V1 +V2 )もしくは±V1の電圧パルスが印加
されてフレデリクス転移を生じた後、選択期間t01にお
いて電圧絶対値が0のパルスが印加されて暗状態が選択
される。非選択期間t02では電圧絶対値が素子の閾値以
下のパルスが印加される為、暗状態が維持される。ON
選択フレ−ムt1 では選択期間t11において直前に印加
されたパルスとは逆極性のパルス(−V2 )が印加され
て明状態(t0 の場合とは異なった準安定状態)が選択
される。非選択期間t12では電圧絶対値が素子の閾値以
下のパルスが印加される為、明状態が維持される。30
℃において、V1 =34.0v、V2 =1.7v、パル
ス幅PW =700μsとして前述の素子を動作させたと
ころ、明状態の光透過率は44%(但し、2枚の偏光板
の偏光軸を平行にして同光学系に配置した状態の透過率
を100%とする。以下同様。)、2状態間のコントラ
スト比は65であった。
【0030】(実施例2)実施例1の液晶表示装置にお
いて印加するの駆動電圧波形を図3に示す。同図中30
1は走査電極波形、302は信号電極波形、303は3
01と302の合成波形であり、304は液晶表示素子
に303が印加された時の光学応答である。t0 及びt
0 ’はOFF(仮に暗状態)、t1 とt1 ’はON(仮
に明状態)を選択したフレーム(1画面走査時間)を表
わす。t0 とt1 に関してt01及びt11は選択期間、t
02、t03及びt12、t13は非選択期間に対応する。非選
択期間の最後にはt03におけるV1 −V2 、t13におけ
る−V1 +V2 の様に絶対値が素子の閾値以上の電圧パ
ルスを印加してフレデリクス転移を生じせしめる期間を
設けてある。OFF選択フレ−ムt0 では、選択期間t
01の直前に絶対値が素子の閾値以上の電圧パルス(図3
では−V1 )が印加されてフレデリクス転移を生じた
後、選択期間t01において電圧絶対値が0のパルスが印
加されて暗状態が選択される。非選択期間t02では電圧
絶対値が素子の閾値以下のパルスが印加される為、暗状
態が維持される。ON選択フレ−ムt1 では選択期間t
11において直前に印加されたパルスとは逆極性のパルス
(−V2 )が印加されて明状態が選択される。非選択期
間t12では電圧絶対値が素子の閾値以下のパルスが印加
される為、明状態が維持される。30℃において、V1
=36.0v、V2 =1.8v、パルス幅PW =1.0
msとして実施例1と同じ素子を動作させたところ、明
状態の光透過率は44%、2状態間のコントラスト比は
68であった。また、本実施例では時間的に隣接する2
フレ−ムで印加波形の極性を反転して素子に過剰な直流
成分が印加されるのを防いでいる。
【0031】(実施例3)室温でネマティック相を呈す
る液晶組成物(E.Merck社製:ZLI−155
7)に光学活性添加剤(E.Merck社製:S81
1)を加えてヘリカルピッチp=3.5μmに調整し
た。セルにはITOによる走査電極群と信号電極群をマ
トリクス状に配置した上にポリイミド配向膜を設け、上
下基板で反平行方向(180度)のラビング処理を施し
てギャップd=1.8μmとした。上記液晶組成物を封
入すると界面プレティルト角は上下基板近傍で逆符号を
もって約4°となり、p/4<d<3p/4であるた
め、液晶分子の配向は基板法線方向に螺旋軸を持つ18
0°ツイスト状態となった。同液晶表示素子の構造の概
略は図1に示してある。本構成の素子は印加される駆動
電圧波形に応じて略0°ツイスト(ユニフォーム)状態
と略360°ツイスト状態の2つの準安定状態を生ず
る。このようにして得られた液晶パネルを2枚の偏光板
間に挾持し、概ね図4に示す回路構成をもって液晶表示
装置と成し、本発明の効果を確認した。同図において、
符号11は液晶パネル、12は照明手段としてのバック
ライト、13は液晶パネル11の走査電極群に電圧を印
加するための駆動回路(シフトレジスタ/論理回路)、
14は信号電極群に電圧を印加するための駆動回路(シ
フトレジスタ/ラッチ/論理回路)、15は基準信号発
生回路、16は線順次走査回路(ROM/コントロー
ラ)である。
【0032】本実施例における駆動電圧波形を図5に示
す。同図中201は走査電極波形、202は信号電極波
形、203は201と202の合成波形である。t0
びt1 はそれぞれ360°ツイスト状態(仮にOFF)
とユニフォーム状態(仮にON)を選択したフレーム
(1画面走査時間)を表わす。t01及びt11は選択期
間、t02、t03及びt12、t13は非選択期間に対応す
る。非選択期間の最後にはt03における±(V1 −V
3 )、t13における±(V1 +V3 )の様に絶対値が素
子の閾値以上の電圧パルスを印加してフレデリクス転移
を生じせしめる期間を設けてある。OFF選択フレ−ム
0 では、選択期間t01には直前に絶対値が素子の閾値
以上の電圧パルス(図示せず)が印加されてフレデリク
ス転移を生じた後、選択期間t01において同極性で電圧
絶対値が|V3 −V2 |のパルスが印加されてOFF状
態が選択される。非選択期間t02では電圧絶対値が素子
の閾値以下のパルスが印加される為、同状態が維持され
る。ON選択フレ−ムt1 では選択期間t11において直
前に印加されたパルスとは逆極性のパルス(−V2 −V
3 )が印加されてON状態が選択される。非選択期間t
12では電圧絶対値が素子の閾値以下のパルスが印加され
る為、同状態が維持される。30℃において、V1 =3
0.0v、V2 =1.0v、V3 =1.5v、パルス幅
W =250μs、デュ−ティ−比1/400(t01
11=500μs、t0 =t1 =400×500μs)
として前述の素子を選択的にスイッチングする事が出来
た。
【0033】(実施例4)実施例3の液晶表示装置にお
いて、印加する他の駆動電圧波形を図6に示す。同図中
301は走査電極波形、302は信号電極波形、303
は301と302の合成波形である。t0 及びt1 はそ
れぞれ360°ツイスト状態(仮にOFF)とユニフォ
ーム状態(仮にON)を選択したフレーム(1画面走査
時間)を表わす。t01及びt11は選択期間、t02、t03
及びt12、t13は非選択期間に対応する。非選択期間の
最後にはt03における±(V1 −V2 )、t13における
±(V1 ±V2 )の様に絶対値が素子の閾値以上の電圧
パルスを印加してフレデリクス転移を生じせしめる期間
を設けてある。OFF選択フレ−ムt0 では、選択期間
01には直前に絶対値が素子の閾値以上の電圧パルス
(図示せず)が印加されてフレデリクス転移を生じた
後、選択期間t01において同極性で電圧絶対値が0のパ
ルスが印加されてOFF状態が選択される。非選択期間
02では電圧絶対値が素子の閾値以下のパルスが印加さ
れる為、同状態が維持される。ON選択フレ−ムt1
は選択期間t11において直前に印加されたパルスとは逆
極性のパルス(−V2 )が印加されてON状態が選択さ
れる。非選択期間t12では電圧絶対値が素子の閾値以下
のパルスが印加される為、同状態が維持される。本実施
例の駆動電圧波形は前記実施例3においてV2 =V3
したものに等しい。30℃において、V1 =30.0
v、V2 =1.0v、V3 =1.0v、パルス幅PW
250μs、デュ−ティ−比1/400(t01=t11
500μs、t0 =t1 =400×500μs)として
前述の素子を選択的にスイッチングする事が出来た。3
60°ツイスト状態を暗状態、ユニフォーム状態を明
(光透過)状態とする偏光板配置で動作したときの駆動
電圧波形と対応する光学応答を図7に示す。同図中F1
とF4 はOFF選択フレ−ム、F2 とF3 はON選択フ
レ−ムを表わし、T1 、T2 、T3 及びT4 は各々選択
期間である。この光学配置で明状態の光透過率は72
%、2状態間のコントラスト比は68であった。
【0034】図8は実施例3及び本実施例の駆動電圧波
形を複数の電極で構成されるマトリクスに適用して線順
次走査を行うにあたっての、隣接する任意の走査電極に
印加される波形のタイミングの一例である。
【0035】(実施例5)実施例3の液晶表示装置にお
いて、印加する他の駆動電圧波形を図9に示す。同図中
601は走査電極波形、602は信号電極波形、603
は601と602の合成波形である。t0 及びt1 はそ
れぞれユニフォーム状態(仮にON)と360°ツイス
ト状態(仮にOFF)を選択したフレーム(1画面走査
時間)を表わす。t01及びt11は選択期間、t02、t03
及びt12、t13は非選択期間に対応する。非選択期間の
最後にはt03における±(V1 +V3 )、t13における
±(V1 −V3 )の様に絶対値が素子の閾値以上の電圧
パルスを印加してフレデリクス転移を生じせしめる期間
を設けてある。ON選択フレ−ムt0 では、選択期間t
01には直前に絶対値が素子の閾値以上の電圧パルス(図
示せず)が印加されてフレデリクス転移を生じた後、選
択期間t01において逆極性で電圧絶対値が|V3 +V2
|のパルスが印加されてON状態が選択される。非選択
期間t02では電圧絶対値が素子の閾値以下のパルスが印
加される為、同状態が維持される。OFF選択フレ−ム
1 では選択期間t11において直前に印加されたパルス
と同極性のパルス(−V3 +V2 )が印加されてOFF
状態が選択される。非選択期間t12では電圧絶対値が素
子の閾値以下のパルスが印加される為、同状態が維持さ
れる。30℃において、V1 =30.0v、V2 =1.
0v、V3 =1.5v、パルス幅PW =400μs、デ
ュ−ティ−比1/400(t01=t11=400μs、t
0 =t1 =400×400μs)として前述の素子を選
択的にスイッチングする事が出来た。また、本実施例で
は時間的に隣接する2フレ−ムで印加波形の極性を反転
して素子に過剰な直流成分が印加されるのを防いでい
る。
【0036】(実施例6)実施例3の液晶表示装置にお
いて、印加する他の駆動電圧波形を図10に示す。同図
中701は走査電極波形、702は信号電極波形、70
3は701と702の合成波形である。t0 及びt1
それぞれユニフォーム状態(仮にON)と360°ツイ
スト状態(仮にOFF)を選択したフレーム(1画面走
査時間)を表わす。t01及びt11は選択期間、t02、t
03及びt12、t13は非選択期間に対応する。非選択期間
の最後にはt03における±(V1 +V2 )、t13におけ
る±(V1 −V2 )の様に絶対値が素子の閾値以上の電
圧パルスを印加してフレデリクス転移を生じせしめる期
間を設けてある。ON選択フレ−ムt0 では、選択期間
01には直前に絶対値が素子の閾値以上の電圧パルス
(図示せず)が印加されてフレデリクス転移を生じた
後、選択期間t01において直前に印加されたパルスとは
逆極性の電圧パルス(−2V2 )が印加されてON状態
が選択される。非選択期間t02では電圧絶対値が素子の
閾値以下のパルスが印加される為、同状態が維持され
る。OFF選択フレ−ムt1 では選択期間t11において
電圧絶対値が0のパルスが印加されてON状態が選択さ
れる。非選択期間t12では電圧絶対値が素子の閾値以下
のパルスが印加される為、同状態が維持される。本実施
例の駆動電圧波形は前記実施例5においてV2 =V3
したものに等しい。30℃において、V1 =30.0
v、V2 =1.0v、パルス幅PW =400μs、デュ
−ティ−比1/400(t01=t11=400μs、t0
=t1 =400×400μs)として前述の素子を選択
的にスイッチングする事が出来た。360°ツイスト状
態を暗状態、ユニフォーム状態を明(光透過)状態とす
る偏光板配置で動作したときの駆動電圧波形と対応する
光学応答を図11に示す。同図中F1 とF4 はOFF選
択フレ−ム、F2 とF3 はON選択フレ−ムを表わし、
1 、T2 、T3 及びT4 は各々選択期間である。この
光学配置で明状態の光透過率は75%、2状態間のコン
トラスト比は66であった。 図12は実施例5及び本
実施例の駆動電圧波形を複数の電極で構成されるマトリ
クスに適用して線順次走査を行うにあたっての、隣接す
る任意の走査電極に印加される波形のタイミングの一例
である。また、本実施例では実施例5の場合と同様に時
間的に隣接する2フレ−ムで印加波形の極性を反転して
素子に過剰な直流成分が印加されるのを防いでいる。
【0037】(実施例7)室温でネマティック相を呈す
る液晶組成物(E.Merck社製:ZLI−155
7)に光学活性添加剤(E.Merck社製:S81
1)を加えてヘリカルピッチp=3.5μmに調整し
た。セルにはITOによる走査電極群と信号電極群をマ
トリクス状に配置した上にポリイミド配向膜を設け、上
下基板で反平行方向(180度)のラビング処理を施し
てギャップd=1.8μmとした。上記液晶組成物を封
入すると界面プレティルト角は上下基板近傍で逆符号を
もって約5°となり、p/4<d<3p/4であるた
め、液晶分子の配向は基板法線方向に螺旋軸を持つ18
0°ツイスト状態となった。同液晶表示素子の構造の概
略は図1に示してある。本構成の素子は印加される駆動
電圧波形に応じて略0°ツイスト(ユニフォーム)状態
と略360°ツイスト状態の2つの準安定状態を生ず
る。このようにして得られた液晶パネルを2枚の偏光板
間に挾持し、概ね図4に示す回路構成をもって液晶表示
装置と成し、本発明の効果を確認した。以下の説明にお
いては、初期状態(180°ツイスト)、略0°ツイス
ト(ユニフォーム)状態および略360°ツイスト状態
にフレデリクス転移を生ずるための閾値電圧をそれぞれ
th(180)、Vth(0)およびVth(360)で表
わし、これらを一括して単にVthと記述する。また、フ
レデリクス転移を生じた直後に印加される電圧パルス群
の実効値の大小によって2つの準安定状態のいずれか一
方を選択する際の電圧臨界値をVc と表わす。
【0038】本実施例の駆動電圧波形を図13に示す。
同図中201は走査電極波形、202は信号電極波形、
203は201と202の合成波形である。t0 及びt
1 はそれぞれ360°ツイスト状態(仮にOFF)とユ
ニフォーム状態(仮にON)を選択したフレーム(1画
面走査時間)を表わす。t01及びt11は選択期間、
02、t03及びt12、t13は非選択期間に対応する。非
選択期間の最後にはt03における±(V1 +V3 )、t
13における±(V1 −V3 )の様に絶対値がVth以上の
電圧パルスを印加してフレデリクス転移を生じせしめる
期間を設けてある。OFF選択フレ−ムt0 では、選択
期間t01には直前に絶対値がVth以上の電圧パルス(図
示せず)が印加されてフレデリクス転移を生じた後、選
択期間t01において電圧絶対値がVc 以下のパルス±
(V2 −V3 )が印加されてOFF状態が選択される。
非選択期間t02では電圧絶対値がVth(0)およびVth
(360)以下のパルス±V3 が印加される為、同状態
が維持される。ON選択フレ−ムt1 では選択期間t11
において絶対値がVc 以上のパルス±(V2 −V3 )が
印加されてON状態が選択される。非選択期間t12では
電圧絶対値がVth(0)およびVth(360)以下のパ
ルス±V3 が印加される為、同状態が維持される。30
℃において、V1 =30.0v、V2 =1.5v、V3
=1.0v、パルス幅PW =250μs、デュ−ティ−
比1/400(t01=t11=500μs、t0 =t1
400×500μs)として前述の素子を選択的にスイ
ッチングする事が出来た。
【0039】(実施例8)実施例7の液晶表示装置にお
いて、印加する他の駆動電圧波形を図14に示す。同図
中301は走査電極波形、302は信号電極波形、30
3は301と302の合成波形である。t0及びt1はそ
れぞれ360°ツイスト状態(仮にOFF)とユニフォ
ーム状態(仮にON)を選択したフレーム(1画面走査
時間)を表わす。t01及びt11は選択期間、t02、t03
及びt12、t13は非選択期間に対応する。非選択期間の
最後にはt03およびt13における±(V1 ±V2 )の様
に絶対値がVth以上の電圧パルスを印加してフレデリク
ス転移を生じせしめる期間を設けてある。OFF選択フ
レ−ムt0 では、選択期間t01には直前に絶対値がVth
以上の電圧パルス(図示せず)が印加されてフレデリク
ス転移を生じた後、選択期間t01において電圧絶対値が
0(≦Vc )のパルスが印加されてOFF状態が選択さ
れる。非選択期間t02では電圧絶対値がVth(0)およ
びVth(360)以下のパルス±V2 が印加される為、
同状態が維持される。ON選択フレ−ムt1 では選択期
間t11において絶対値がVc 以上のパルス±2V2 が印
加されてON状態が選択される。非選択期間t12では電
圧絶対値がVth(0)およびVth(360)以下のパル
ス±V2 が印加される為、同状態が維持される。本実施
例の駆動電圧波形は前記実施例7においてV2 =V3
したものに等しい。30℃において、V1 =30.0
v、V2 =1.0v、パルス幅PW =250μs、デュ
−ティ−比1/400(t01=t11=500μs、t0
=t1 =400×500μs)として前述の素子を選択
的にスイッチングする事が出来た。360°ツイスト状
態を暗状態、ユニフォーム状態を明(光透過)状態とす
る偏光板配置で動作したときの駆動電圧波形と対応する
光学応答を図15に示す。同図中F1 とF4 はOFF選
択フレ−ム、F2 とF3 はON選択フレ−ムを表わし、
1 、T2 、T3 及びT4 は各々選択期間である。この
光学配置で明状態の光透過率は72%、2状態間のコン
トラスト比は88であった。
【0040】図8は実施例7及び本実施例の駆動電圧波
形を複数の電極で構成されるマトリクスに適用して線順
次走査を行うにあたっての、隣接する任意の走査電極に
印加される波形のタイミングの一例である。
【0041】(実施例9)実施例7の液晶表示装置にお
いて、印加する他の駆動電圧波形を図16に示す。同図
中601は走査電極波形、602は信号電極波形、60
3は601と602の合成波形である。t0及びt1はそ
れぞれユニフォーム状態(仮にON)と360°ツイス
ト状態(仮にOFF)を選択したフレーム(1画面走査
時間)を表わす。t01及びt11は選択期間、t02、t03
及びt12、t13は非選択期間に対応する。非選択期間の
最後にはt03における±V1 、t13における±(V1
2)の様に絶対値が素子の閾値以上の電圧パルスを印
加してフレデリクス転移を生じせしめる期間を設けてあ
る。ON選択フレ−ムt0 では、選択期間t01には直前
に絶対値がVth以上の電圧パルス(図示せず)が印加さ
れてフレデリクス転移を生じた後、選択期間t01におい
て電圧絶対値がVc 以上のパルス±V2 が印加されてO
N状態が選択される。非選択期間t02では電圧絶対値が
th(0)およびVth(360)以下のパルス±V2
たは0が印加される為、同状態が維持される。OFF選
択フレ−ムt1 では選択期間t11において絶対値が0
(≦Vc )のパルスが印加されてOFF状態が選択され
る。非選択期間t12では電圧絶対値がVth(0)および
th(360)以下のパルス±V2 または0が印加され
る為、同状態が維持される。30℃において、V1 =3
0.0v、V2 =2.0v、パルス幅PW =200μ
s、デュ−ティ−比1/400(t01=t11=400μ
s、t0 =t1 =400×400μs)として前述の素
子を選択的にスイッチングする事が出来た。
【0042】(実施例10)実施例7の液晶表示装置に
おいて、印加する他の駆動電圧波形を図17に示す。同
図中701は走査電極波形、702は信号電極波形、7
03は701と702の合成波形である。t0 及びt1
はそれぞれユニフォーム状態(仮にON)と360°ツ
イスト状態(仮にOFF)を選択したフレーム(1画面
走査時間)を表わす。t01及びt11は選択期間、t02
03及びt12、t13は非選択期間に対応する。非選択期
間の最後にはt03における±(V1 −V2 )、t13にお
ける±(V1 −V3 )の様に絶対値がVth以上の電圧パ
ルスを印加してフレデリクス転移を生じせしめる期間を
設けてある。ON選択フレ−ムt0 では、選択期間t01
には直前に絶対値がVth以上の電圧パルス(図示せず)
が印加されてフレデリクス転移を生じた後、選択期間t
01において絶対値がVc 以上の電圧パルス±V2が印加
されてON状態が選択される。非選択期間t02では電圧
絶対値がVth(0)およびVth(360)以下のパルス
±V2 または±V3 が印加される為、同状態が維持され
る。OFF選択フレ−ムt1 では選択期間t11において
電圧絶対値がVc 以下のパルスが印加されてOFF状態
が選択される。非選択期間t12では電圧絶対値がV
th(0)およびVth(360)以下のパルス±V2 また
は±V3が印加される為、同状態が維持される。30℃
において、V1 =30.0v、V2 =2.0v、V3
0.5v、パルス幅PW =200μs、デュ−ティ−比
1/400(t01=t11=400μs、t0 =t1 =4
00×400μs)として前述の素子を選択的にスイッ
チングする事が出来た。360°ツイスト状態を暗状
態、ユニフォーム状態を明(光透過)状態とする偏光板
配置で動作したときの駆動電圧波形と対応する光学応答
を図18に示す。同図中F1 とF4 はOFF選択フレ−
ム、F2 とF3 はON選択フレ−ムを表わし、T1 、T
2 、T3 及びT4 は各々選択期間である。この光学配置
で明状態の光透過率は75%、2状態間のコントラスト
比は66であった。
【0043】図19は実施例9及び本実施例の駆動電圧
波形を複数の電極で構成されるマトリクスに適用して線
順次走査を行うにあたっての、隣接する任意の走査電極
に印加される波形のタイミングの一例である。
【0044】(実施例11)フレデリクス転移を生じた
直後に印加される電圧パルス群の実効値Vr の大小によ
って2つの準安定状態のいずれか一方を選択する際の電
圧臨界値をVc1及びVc2とすれば、0≦Vr <Vc1
らば 略360°ツイスト状態、Vc1≦Vr <Vc2
らば 略0°ツイスト(ユニフォーム)状態、Vc2≦V
r ならば 略360°ツイスト状態、の準安定状態を
生ずるものとする。
【0045】実施例7の液晶表示装置において印加する
他の駆動電圧波形を図20に示す。同図中201は走査
電極波形、202は信号電極波形、203は201と2
02の合成波形である。t0 及びt1 はそれぞれ360
°ツイスト状態(仮にOFF)とユニフォーム状態(仮
にON)を選択したフレーム(1画面走査時間)を表わ
す。t01及びt11は選択期間、t02及びt12は非選択期
間に対応する。非選択期間の最後と選択期間の前半には
重畳される信号波形に応じて±(V1 ±V3 )なる絶対
値がVth以上の電圧パルスを印加してフレデリクス転移
を生じせしめる期間を設けてある。OFF選択フレ−ム
0 では、選択期間t01には前半に絶対値がVth以上の
電圧パルス(−V1 −V3 )が印加されてフレデリクス
転移を生じた後、後半において電圧絶対値がVc2以上の
パルス(V2 +V3 )が印加されてOFF状態が選択さ
れる。非選択期間t02では電圧絶対値がVth(0)およ
びVth(360)以下のパルス(±V3 )が印加される
為、同状態が維持される。ON選択フレ−ムt1 では選
択期間t11においては前半に絶対値がVth以上の電圧パ
ルス(−V1 +V3 )が印加されてフレデリクス転移を
生じた後、後半において絶対値がVc1以上でかつVc2
満のパルス(V2 −V3 )が印加されてON状態が選択
される。非選択期間t12では電圧絶対値がVth(0)お
よびVth(360)以下のパルス±V3 が印加される
為、同状態が維持される。30℃において、V1 =3
0.0v、V2 =12.0v、V3 =2.0v、パルス
幅PW =250μs、デュ−ティ−比1/400(t01
=t11=500μs、t0 =t1 =400×500μ
s)として前述の素子を選択的にスイッチングする事が
出来た。360°ツイスト状態を暗状態、ユニフォーム
状態を明(光透過)状態とする偏光板配置で動作したと
きの駆動電圧波形と対応する光学応答を図21に示す。
同図中F1 とF4 はOFF選択フレ−ム、F2 とF3
ON選択フレ−ムを表わし、T1 、T2 、T3 及びT4
は各々選択期間である。この光学配置で明状態の光透過
率は72%、2状態間のコントラスト比は88であっ
た。
【0046】図22は本発明実施例の駆動電圧波形を複
数の電極で構成されるマトリクスに適用して線順次走査
を行うにあたっての、隣接する任意の走査電極に印加さ
れる波形のタイミングの一例である。
【0047】(実施例12)市販の液晶組成物(E.M
erck社製:MJ90179)に光学活性添加剤
(E.Merck社製:S811)を加えてヘリカルピ
ッチp=3.6μmに調整した。セルにはITOによる
走査電極群と信号電極群をマトリクス状に配置した上に
ポリイミド配向膜を設け、上下基板で反平行方向(18
0度)のラビング処理を施してギャップd=2.0μm
とした。上記液晶組成物を封入すると界面プレティルト
角は上下基板近傍で逆符号をもって約4°となり、p/
4<d<3p/4であるため、液晶分子の配向は基板法
線方向に螺旋軸を持つ180°ツイスト状態となった。
同液晶表示素子の構造の概略は図1に示してある。本構
成の素子は印加される駆動電圧波形に応じて略0°ツイ
スト(ユニフォーム)状態と略360°状態の2つの準
安定状態を生ずる。このようにして得られた液晶パネル
を概ね図4に示す回路構成をもって液晶表示装置と成
し、本発明の効果を確認した。
【0048】本実施例の基本概念を図23に示す。同図
の横軸Tは時間を示し、符号21は電源投入、22はリ
セットパルス印加期間、23は書込走査開始、24は照
明手段点灯を示す。液晶表示素子部分が初期配向状態と
は異なる2つの準安定状態を有し、それらの準安定状態
間をスイッチングする物である事を前提として、電源投
入21の後に初期配向状態を上記2つの準安定状態のい
づれか一方に切り換えるための電圧波形を印加する期間
であるリセットパルス印加期間22を設け、次に表示デ
ータによる実際の書き込み走査を開始23しながら照明
手段を点灯24するという構成になっている。液晶表示
素子が反射型等で照明手段を必要としない場合には当然
の事ながら照明点灯の項は省略される。
【0049】図24はリセットパルス印加期間22に液
晶層に印加される駆動電圧波形の例を示すものである。
同図中T1 は液晶にフレデリクス転移を生ずる為の電圧
絶対値が閾値以上のパルスを印加する期間であり、T2
は準安定状態の何れか一方を選択する為にT1 の最後の
パルスに対して逆極性(201)、同極性(202)ま
たは絶対値が零(203)のパルスを印加する期間であ
る。201の波形は初期状態のツイスト角φに対して略
(φ−180°)のツイスト角の準安定状態を生じ、2
02及び203の波形は略(φ+180°)の準安定状
態を生ずる。パルス幅を500μsec.としてT1
±30vの電圧を与え、前述の液晶表示装置に適用した
ところ、T2 に−1.5vの電圧を与えた201の波形
でユニフォーム配向が得られ、T2 に+1.5vの電圧
を与えた202の波形及び203の波形によって略36
0°ツイストの配向状態が得られた。
【0050】(実施例13)実施例12の駆動電圧波形
を用いて線順次走査する事によって同様な効果を得る例
を示す。図25はn本目を中心に隣接する(2k+1)
本の走査電極に対してk本毎に位相をずらして駆動電圧
波形が印加される場合のタイミングを表わしている。同
図では図24の203の波形を用いて位相差を2パルス
分としているが、図24の201及び202他の波形も
使用可能であり、位相差も任意で良い。k=1とすれば
走査電極1本毎の線順次走査となり、k≧2ではブロッ
ク毎の走査となる。実施例12と同様に201の波形は
初期状態のツイスト角φに対して略(φ−180°)の
ツイスト角の準安定状態を生じ、202及び203の波
形は略(φ+180°)の準安定状態を生ずる。実施例
12に示した電圧及びパルス幅の条件でk=1として前
述の液晶表示装置に適用したところ、201の波形でユ
ニフォーム配向が得られ、202の波形及び203の波
形によって略360°ツイストの配向状態が得られた。
【0051】(実施例14)実施例12、13におい
て、2つの準安定状態の一方を生ずるための駆動電圧波
形が、絶対値が初期状態における閾値以上の電圧パルス
を印加して液晶分子にフレデリクス転移を生じさせる為
の絶対値が素子の閾値以上の電圧パルス群を印加する期
間と該電圧パルス群の電圧絶対値を経時的に徐々に、或
は複数のステップを経て減少させて、初期状態における
液晶のツイスト角略φに対して略(φ−180°)のツ
イスト角を有する準安定状態を生ずる期間から成る例の
駆動電圧波形を図26に示す。同図中T01は液晶分子に
フレデリクス転移を生じさせる期間であり、T02は電圧
絶対値を減少させる期間に対応する。301と302は
それぞれ電圧減少を連続的に行う場合とステップ的に行
う場合の例である。前述の液晶表示装置に適用してユニ
フォーム配向の準安定状態が得られた。
【0052】実施例12〜14に述べた方法によればバ
ックライト等の照明手段点灯時もしくはオペレーション
開始時には液晶表示画面は均一な配向状態を成し、後続
する書き込み走査のスタートをスムースに行う事ができ
る。 (実施例15)図27は、図28に示す2n本(nは整
数)の走査電極(C1 ,C2 ,・・・,C2n)から成る
表示素子を時分割駆動するにあたって、走査電極を各々
n本から成る奇数行及び偶数行の2つのブロックに分割
し、それぞれを線順次走査、すなわちC1 ,C3 ,C
5 ,・・・,C2n-1,C2 ,C4 ,C6 ,・・・,C2n
の順に選択走査した場合の、走査電極C1 〜C4 、C
2n-1及びC2nへ印加される電圧波形とそのタイミングを
表したものである。図中t1 は走査電極C1 の選択期間
であり、t11は非選択期間である。t1 の直後にはC3
の選択期間、その直後にはC5 の選択期間(図示せず)
が設定されており、T01の期間で奇数行の選択走査を終
了する。続くT02の期間には同様に偶数行の選択走査を
行い、T0 (=T01+T02)の期間で1画面の情報を書
き込む。上記各実施例の駆動電圧波形に上述の方法を適
用する事によって見かけの走査周期を1/2に短縮し、
画面走査に起因する表示のチラツキを軽減する事が出来
た。また、本実施例では走査電極を1本おきに飛び越し
走査して2回の画面走査で一画面の情報を書き込む例を
示したが、この飛び越し数および分割ブロック数は任意
に設定できるものである。n本の走査電極を各々k本か
ら成るブロックに分割してn/k回の走査で一画面を形
成する場合、1行の選択に要する時間(選択期間)をT
S とするならば、 k/(TS ・n)≧fCC :観察者がチラツキを認識する臨界周波数(Hz)
の関係を満たす事が望ましい。
【0053】(実施例16)本発明の液晶表示素子は2
つの準安定状態を表示に用いるため、書き込まれた表示
は一定の期間(以下、Tm とする)に渡ってメモリー状
態として保持される。従って全走査電極の連続走査は、 fref.>1/Tm (Hz) なる周期で行い、1回の連続走査終了後 1/fref.−TS ・n (n:全走査電極数)の期間に
は表示情報に書換えの必要が生じた領域を含む走査電極
のみに選択波形を線順次印加する事で全画面の表示を維
持できる。上記各実施例の駆動電圧波形にfref.=1.
67×10-2として上述の方法を適用すると、表示情報
の書換えを行わない領域では60秒に1回の周期で行わ
れる全画面走査の期間を除いて光学的変化が無く、表示
情報に書換えの必要が生じた領域(走査線数nS )にお
いては1/nS (Hz)の周波数で部分走査がなされる
ため、全体としてチラツキの軽減された表示を実現する
事が出来た。
【0054】
【発明の効果】以上述べたように本発明の液晶表示装置
によれば、印加波形によって任意に選択可能な2つの準
安定状態間のスイッチングを用いることにより、高コン
トラスト比で有効視野角の広い高速マルチプレックス駆
動の液晶表示装置が実現できる。また、同装置では選択
された状態は少なくとも1画面走査時間以上の期間(約
10秒)にわたってメモリー状態として保持されるの
で、単純マトリクス駆動によって走査線数の多い、高精
細表示への対応が可能である。本発明は直視型の液晶表
示装置のみならず、各種ライトバルブ、空間変調器、電
子写真方式のプリンタヘッド等にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の液晶表示装置の構造を示す断面図。
【図2】実施例の駆動電圧波形と対応する光学応答を示
す図。
【図3】実施例の駆動電圧波形と対応する光学応答を示
す図。
【図4】実施例の液晶表示装置を駆動するための回路構
成図。
【図5】実施例の駆動電圧波形図。
【図6】実施例の駆動電圧波形図。
【図7】実施例の駆動電圧波形図及び光学応答図。
【図8】印加電圧形のタイミングの説明図。
【図9】実施例の駆動電圧波形図。
【図10】実施例の駆動電圧波形図。
【図11】実施例の駆動電圧波形図及び光学応答図。
【図12】印加電圧形のタイミングの説明図。
【図13】実施例の駆動電圧波形図。
【図14】実施例の駆動電圧波形図。
【図15】実施例の駆動電圧波形図及び光学応答図。
【図16】実施例の駆動電圧波形図。
【図17】実施例の駆動電圧波形図。
【図18】実施例の駆動電圧波形図及び光学応答図。
【図19】印加電圧形のタイミング説明図。
【図20】実施例の駆動電圧波形図。
【図21】実施例の駆動電圧波形図及び光学応答図。
【図22】印加電圧のタイミング説明図。
【図23】実施例の時間的構成を表す図。
【図24】実施例の駆動電圧波形図。
【図25】印加電圧のタイミング説明図。
【図26】実施例の駆動電圧波形図。
【図27】実施例の駆動電圧波形図。
【図28】実施例の電極構成を示す図。
【図29】本発明の準安定状態の選択領域を示す図。
【図30】実施例の光学特性を示す図。
【図31】実施例の光学特性を示す図。
【図32】実施例の光学特性を示す図。
【図33】実施例の光学特性を示す図。
【図34】実施例の光学特性を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平4−217932 (32)優先日 平4(1992)8月17日 (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平4−326914 (32)優先日 平4(1992)12月7日 (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平4−326915 (32)優先日 平4(1992)12月7日 (33)優先権主張国 日本(JP)

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶配向膜が設けられた一対の透明電極
    基板間にカイラルネマティック液晶を挟持し、該カイラ
    ルネマティック液晶は初期状態においてねじれ角φのね
    じれ構造を有し、該初期状態にフレデリクス転移を生じ
    させる電圧を印加した後の緩和状態として該初期状態と
    は異なる2つの準安定状態を有する液晶表示装置におい
    て、フレデリクス転移を生じさせるために印加される電
    圧を初期状態及び2つの準安定状態における閾値以上の
    電圧パルスとし、その後に2つの準安定状態のいずれか
    一方を選択するために印加される電圧を2つのいずれか
    の準安定状態を生ずる臨界値を基準として選択される電
    圧パルスとすることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 初期状態において液晶配向膜と接してい
    るダイレクターベクトルが一対の透明電極基板の面とな
    す角度が逆符号の関係にある請求項1記載の液晶表示装
    置。
  3. 【請求項3】 2つの準安定状態における液晶分子のね
    じれ角は、一方はφ−180゜、他方はφ+180゜で
    ある請求項1記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 臨界値を複数有し、準安定状態のいずれ
    か一方を選択するために印加される電圧パルスの絶対値
    が最も低い絶対値の臨界値以下のとき、ねじれ角φ+1
    80゜の準安定状態が選択される請求項2又は3記載の
    液晶表示装置。
  5. 【請求項5】 臨界値を複数有し、準安定状態のいずれ
    か一方を選択するために印加される電圧パルスの絶対値
    が最も低い絶対値の臨界値と絶対値が次に低い臨界値の
    間の値のとき、ねじれ角φ−180゜の準安定状態が選
    択される請求項2又は3記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項6】 一対の透明電極基板には、それぞれ走査
    電極群、信号電極群が配置され、それらの群によって構
    成される画素が時分割駆動される請求項1記載の液晶表
    示装置。
  7. 【請求項7】 液晶配向膜が設けられた一対の透明電極
    基板間にカイラルネマティック液晶を挟持し、該カイラ
    ルネマティック液晶は初期状態においてねじれ角φのね
    じれ構造を有し、該初期状態にフレデリクス転移を生じ
    させる電圧を印加した後の緩和状態として該初期状態と
    は異なる2つの準安定状態を有する液晶表示装置におい
    て、フレデリクス転移を生じさせるために印加される電
    圧を初期状態及び2つの準安定状態における閾値以上の
    電圧パルスとし、2つの準安定状態のいずれか一方を選
    択するために印加される電圧を2つのいずれかの準安定
    状態を生ずる臨界値を基準として選択される電圧パルス
    とし、その選択された準安定状態を維持する期間に印加
    される電圧を2つの準安定状態における閾値以下の電圧
    パルスとすることを特徴とする液晶表示装置。
  8. 【請求項8】 液晶配向膜が設けられた一対の透明電極
    基板間にカイラルネマティック液晶を挟持し、該カイラ
    ルネマティック液晶は初期状態においてねじれ角φのね
    じれ構造を有し、該初期状態にフレデリクス転移を生じ
    させる電圧を印加した後の緩和状態として該初期状態と
    は異なる2つの準安定状態を有する液晶表示装置におい
    て、フレデリクス転移を生じさせる第1の期間に印加さ
    れる電圧を初期状態及び2つの準安定状態における閾値
    以上の電圧パルスとし、その後に2つの準安定状態のい
    ずれか一方を選択するための第2の期間に印加される電
    圧を2つのいずれかの準安定状態を生ずる臨界値を基準
    として選択される電圧パルスとし、いずれかの準安定状
    態に選択された状態を維持する第3の期間に印加される
    電圧を2つの準安定状態における閾値以下の電圧パルス
    とすることを特徴とする液晶表示装置。
  9. 【請求項9】 初期状態において液晶配向膜と接してい
    るダイレクターベクトルが一対の透明電極基板の面とな
    す角度が逆符号の関係にある請求項8記載の液晶表示装
    置。
  10. 【請求項10】 2つの準安定状態における液晶分子の
    ねじれ角は、一方はφ−180゜、他方はφ+180゜
    である請求項8記載の液晶表示装置。
  11. 【請求項11】 準安定状態における液晶分子のねじれ
    角は、第2の期間の電圧パルスの絶対値が零から臨界値
    までのとき、φ+180゜となる請求項9又は10記載
    の液晶表示装置。
  12. 【請求項12】 一対の透明電極基板には、それぞれ走
    査電極群、信号電極群が配置され、それらの群によって
    構成される画素が時分割駆動される請求項8記載の液晶
    表示装置。
  13. 【請求項13】 時分割駆動における選択期間を第1の
    期間及び第2の期間とし、非選択期間を第3の期間とす
    る請求項12記載の液晶表示装置。
  14. 【請求項14】 時分割駆動における選択期間を第2の
    期間とし、非選択期間を第3の期間及び第1の期間とす
    る請求項12記載の液晶表示装置。
  15. 【請求項15】 時分割駆動される前のすべての画素に
    つき第1の期間及び第2の期間を設けた請求項12記載
    の液晶表示装置。
  16. 【請求項16】 時分割駆動される前のすべての画素
    は、ねじれ角φ−180゜である請求項15記載の液晶
    表示装置。
  17. 【請求項17】 時分割駆動される前のすべての画素
    は、ねじれ角φ+180゜である請求項15記載の液晶
    表示装置。
  18. 【請求項18】 すべての画素につき、同時に第1の期
    間及び第2の期間を設けた請求項15記載の液晶表示装
    置。
  19. 【請求項19】 すべての画素につき走査電極の複数本
    毎に順次に第1の期間及び第2の期間を設けた請求項1
    5記載の液晶表示装置。
  20. 【請求項20】 すべての画素につき第1の期間及び第
    2の期間を複数回設けた請求項15記載の液晶表示装
    置。
  21. 【請求項21】 走査電極群は整数n本の走査電極を整
    数k(k≦n)本からなるブロック毎に分割され、各ブ
    ロックは線順次走査されて一画面をn/k回で時分割さ
    れる請求項12記載の液晶表示装置。
  22. 【請求項22】 走査電極を一周期走査した後、書換え
    の必要が生じた画素を含む走査電極のみ第1の期間及び
    第2の期間を設けて時分割駆動される請求項12記載の
    液晶表示装置。
  23. 【請求項23】 液晶配向膜が設けられた一対の透明電
    極基板間にカイラルネマティック液晶を挟持し、該カイ
    ラルネマティック液晶は初期状態においてねじれ構造を
    有し、該初期状態にフレデリクス転移を生じさせる電圧
    を印加した後の緩和状態として該初期状態とは異なる2
    つの準安定状態を有する液晶表示装置の駆動方法におい
    て、フレデリクス転移を生ぜしめた後に、いずれかの準
    安定状態を生ずる臨界値を基準として絶対値が選択され
    た電圧パルスを印加していずれかの準安定状態を生ぜし
    め、その後2つの準安定状態における閾値以下の電圧パ
    ルスを印加して選択した準安定状態を維持することを特
    徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  24. 【請求項24】 一対の透明電極基板にはそれぞれ走査
    電極群、信号電極群が配置され、それらの群によって構
    成される画素を時分割駆動する請求項23記載の液晶表
    示装置の駆動方法。
  25. 【請求項25】 時分割駆動における選択期間において
    フレデリクス転移を生ぜしめ、かつ、いずれか一方の準
    安定状態を選択し、非選択期間において選択された準安
    定状態を維持する請求項24記載の液晶表示装置の駆動
    方法。
  26. 【請求項26】 時分割駆動における選択期間において
    いずれか一方の準安定状態を選択し、非選択期間におい
    て選択された準安定状態を維持しかつフレデリクス転移
    を生ぜしめる請求項24記載の液晶表示装置の駆動方
    法。
  27. 【請求項27】 時分割駆動する前にすべての画素につ
    きフレデリクス転移を生ぜしめ、かつ、いずれか一方の
    準安定状態を選択する請求項24記載の液晶表示装置の
    駆動方法。
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