JP2505760B2 - Driving method of optical modulator - Google Patents
Driving method of optical modulatorInfo
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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、光学変調素子の駆動法に関し、特に少なく
とも2つの安定状態をもつ強誘電性液晶素子の駆動法に
関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for driving an optical modulation element, and more particularly to a method for driving a ferroelectric liquid crystal element having at least two stable states.
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。
これらの実用に供されたのは、殆どが、例えば“アプラ
イド・フイジツクス・レターズ”(“Applied Physics
Letters")1971年,18(4)号127〜128頁に記載のM.シ
ヤツト(M.Schadt)及びW.ヘルフリヒ(W.Helfrich)共
著になる“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・オフ・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 Cryst
al")に示されたTN(twisted nematic)型液晶であっ
た。2. Description of the Related Art Conventionally, a liquid crystal display element in which a scanning electrode group and a signal electrode group are configured in a matrix, a liquid crystal compound is filled between the electrodes to form a large number of pixels, and an image or information is displayed is well known. . As a driving method of this display element, there is a time-division drive in which an address signal is sequentially and selectively applied to the scanning electrode group and a predetermined information signal is selectively applied to the signal electrode group in parallel in synchronization with the address signal. Has been adopted.
Most of these were put to practical use, for example, "Applied Physics Letters".
Letters ") 1971, 18 (4), pages 127-128," Voltage Day Pendant Optical Activity Off "co-authored by M. Schadt and W. Helfrich.・ A twisted nematic / liquid crystal (“Voltage Dependent
Optical Activity of a Twisted Nematic Liquid Cryst
It was a TN (twisted nematic) type liquid crystal shown in al ").
近年は、在来の液晶素子の改善型として、双安定性を
有する液晶素子の使用がクラーク(Clark)及びラガー
ウオール(Lagerwall)の両者により特開昭56−107216
号公報、米国特許第4,367,924号明細書等で提案されて
いる。双安定性液晶としては、一般に、カイラルスメク
チツクC相(SmC*)又はH相(SmH*)を有する強誘電
性液晶が用いられ、これらの状態において、印加された
電界に応答して第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り、かつ電界が印加されないと
きはその状態を維持する性質、すなわち安定性を有し、
また電界の変化に対する応答がすみやかで、高速かつ記
憶型の表示装置等の分野における広い利用が期待されて
いる。In recent years, as an improved type of the conventional liquid crystal element, the use of a liquid crystal element having bistability has been disclosed in both Clark and Lagerwall by JP-A-56-107216.
No. 4,367,924 and the like. As the bistable liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal having a chiral smectic C phase (SmC *) or an H phase (SmH *) is generally used. Has the property of taking one of the first optical stable state and the second optical stable state, and maintaining the state when an electric field is not applied, that is, stability.
Further, it is expected to be widely used in fields such as a high-speed and storage type display device, which has a quick response to a change in an electric field.
しかしながら、表示画素数が極めて多く、しかも高速
駆動が求められる時には、問題を生じる。すなわち、所
定の電圧印加時間に対して双安定性を有する強誘電性液
晶セルで第1の安定状態を与えるための閾値電圧を−V
th1都市、第2の安定状態を与えるための閾値電圧を+V
th2とすると、これらの閾値電圧を越えなくとも、長時
間に亘り、電圧が印加され続ける場合に、画素に書込ま
れた表示状態(例えば、白状態)が別の表示状態(例え
ば黒状態)に反転することがある。第1図は双安定性強
誘電性液晶セルの閾値特性を表わしている。However, a problem arises when the number of display pixels is extremely large and high-speed driving is required. That is, the threshold voltage for providing the first stable state in the ferroelectric liquid crystal cell having bistability for a predetermined voltage application time is -V.
th1 city, + V threshold voltage to give the second stable state
If th2 is set, the display state (for example, white state) written in the pixel is different from the other display state (for example, black state) when the voltage is continuously applied for a long time without exceeding these threshold voltages. May be reversed. FIG. 1 shows the threshold characteristics of a bistable ferroelectric liquid crystal cell.
第1図は、強誘電性液晶としてDOBAMBC(図中の12)
とHOBACPC(図中の11)を用いた時のスイツチングに要
する閾値電圧(Vth)の印加時間依存性をプロツトした
ものである。Figure 1 shows DOBAMBC (12 in the figure) as a ferroelectric liquid crystal.
And HOBACPC (11 in the figure) are plots of the application time dependence of the threshold voltage (V th ) required for switching.
第1図より明らかな如く、閾値Vthは印加時間依存性
を持っており、さらに印加時間が短い程、急勾配になっ
ていることが理解される。このことから、走査線が極め
て多く、しかも高速に駆動する素子に適用した場合に
は、例えばある画素に走査時において明状態にスイツチ
されていても、次の走査以降常にVth以下の情報信号が
印加され続ける場合、一画面の走査が終了する途中でそ
の画素が暗状態に反転してしまう危険性をもっているこ
とが判る。また長時間にわたり駆動した場合、全体とし
て直流成分が大きくなるのと、上記と同様の問題が起こ
りうる。As is clear from FIG. 1, it is understood that the threshold V th has an application time dependency, and the shorter the application time, the steeper the gradient. From this, when applied to an element that has a large number of scanning lines and is driven at high speed, for example, even if a certain pixel is switched to a bright state at the time of scanning, an information signal of V th or less is always obtained after the next scanning. It can be understood that if the voltage is continuously applied, the pixel may be inverted to the dark state in the middle of the scanning of one screen. In addition, when driven for a long time, the DC component becomes large as a whole, and the same problem as described above may occur.
本発明の目的は、前述したような従来の液晶表示素子
或いは液晶光シヤツターにおける問題点を解決した新規
な光学変調素子の駆動法を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a novel method of driving an optical modulation element, which solves the problems in the conventional liquid crystal display element or liquid crystal light shutter as described above.
又、本発明の別の目的は、階調性の表現に適した光学
変調素子の駆動法を提供することにある。さらに、本発
明の別の目的は、表示画面に現われていたちらつきを解
消した光学変調素子の駆動法を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a method of driving an optical modulator suitable for expressing gradation. Still another object of the present invention is to provide a method of driving an optical modulator that eliminates the flicker that appears on the display screen.
〔問題点を解決するための手段〕及び〔作用〕 本発明は、走査電極群と信号電極群とを有する一対の
基板間に光学変調物質を配した光学変調素子の駆動法に
おいて、該走査電極群に、選択期間中の第1乃至第3の
期間の電圧がそれぞれ異なる走査選択信号と走査非選択
信号とを選択的に順次供給するとともに、該信号電極群
に、表示すべき情報に応じた情報信号を供給すること
で、選択期間の直流成分が零である電圧波形を選択され
た走査電極上の画素に印加し該画素の表示状態を定める
工程を有し、該工程は、画素を最暗(黒)又は最明
(白)のうち一方の状態とする場合に、該第1の期間
(第1番目の位相)に、該走査非選択信号と同じ電位又
は該電位を基準とした第1の極性の電圧であって反転閾
値を越えない第1電圧を、該画素に印加し、該第1の期
間の後の該第2の期間(第2番目の位相)に、該画素に
該電位を基準とした第2極性の電圧であって反転閾値を
越える第2電圧を印加して、該画素を該一方の状態に消
去し、該第2の期間の後の該第3の期間(第3番目の位
相)に、該画素に該走査非選択信号と同じ電位又は該第
1の極性の電圧であって反転閾値を越えない第3電圧を
印加し、更に、該工程は、該画素を最暗又は最明のうち
の他方の状態とする場合には、該第1の期間に、該走査
非選択信号と同じ電位又は該電位を基準とした第1の極
性の電圧であって反転閾値を越えない第4電圧を、該画
素に印加し、該第2の期間に、該画素に該電位を基準と
した第2極性の電圧であって反転閾値を越える第5電圧
を印加して、該画素を該一方の状態に消去し、該第3の
期間に、該画素に該第1の極性で反転閾値を越える電圧
を印加して、該画素の表示状態を変化させる第6電圧を
印加することを特徴とする。本発明の作用効果は、消去
前に印加される電圧が閾値を越えていないので、画素が
消去状態とは逆の白又は黒状態に、消去前に反転しな
い。しかも、本発明の作用効果は、直流成分が零である
ので、これによって不要な反転を防止できることにあ
る。[Means for Solving Problems] and [Operation] The present invention relates to a method of driving an optical modulation element in which an optical modulation substance is arranged between a pair of substrates having a scanning electrode group and a signal electrode group. A scanning selection signal and a scanning non-selection signal, which have different voltages in the first to third periods in the selection period, are selectively and sequentially supplied to the group, and the signal electrode group is responsive to the information to be displayed. By supplying an information signal, a voltage waveform having a zero DC component in the selection period is applied to the pixel on the selected scan electrode to determine the display state of the pixel, and the step includes maximizing the pixel. When one of the dark (black) or the brightest (white) state is set, the same potential as the scanning non-selection signal or a first potential based on the potential is used as the reference during the first period (first phase). A first voltage having a polarity of 1 and not exceeding the inversion threshold is applied to the pixel. In addition, in the second period (second phase) after the first period, a second voltage having a second polarity with respect to the potential and exceeding the inversion threshold is applied to the pixel. The pixel is erased to one of the states by applying the same potential to the pixel during the third period (third phase) after the second period or the same potential as the scanning non-selection signal. A third voltage having a first polarity and not exceeding an inversion threshold is applied, and further, the process includes the first voltage if the pixel is in the other state of darkest or brightest. During the period, a fourth voltage, which has the same potential as the scanning non-selection signal or a voltage of the first polarity based on the potential and which does not exceed the inversion threshold value, is applied to the pixel, and during the second period. Applying a fifth voltage, which is a voltage of the second polarity based on the electric potential and exceeds the inversion threshold value, to the pixel to erase the pixel in the one state, During, by applying a voltage exceeding the inversion threshold in polarity of the first to the pixel, and applying a sixth voltage to change the display state of the pixel. The effect of the present invention is that the voltage applied before erasing does not exceed the threshold value, and therefore the pixel does not reverse to the white or black state opposite to the erasing state before erasing. Moreover, the effect of the present invention is that the DC component is zero, so that unnecessary inversion can be prevented.
本発明の駆動法で用いる光学変調物質としては、少な
くとも2つの安定状態をもつもの、特に加えられる電界
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好ま
しい。The optical modulation substance used in the driving method of the present invention has at least two stable states, and particularly takes one of the first optical stable state and the second optical stable state depending on the applied electric field. That is, a substance having a bistable state with respect to an electric field, particularly a liquid crystal having such a property is preferable.
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チツ
ク液晶が最も好ましく、そのうちカイラルスメクチツク
C相(SmC*)又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・ジユルナール・ド・
フイジツク・レター”(“Le Journal de Physics lett
er")36巻(L−69),1975年の「フエロエレクトリツク
・リキツド・クリスタルス」(「Ferroelectric Liquid
Crystals」);“アプライド・フイジツクス・レター
ズ”(“Applied Physics Letters")36巻(11号)1980
年の「サブミクロン・セカンド・バイステイブル・エレ
クトロオプテイツク・スイツチング・イン・リキツド・
クリスタル」(「Submicro Second Bistable Electroop
tic Switching in Liquid Crystals」);“固体物理"1
6(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。As a liquid crystal having bistability that can be used in the driving method of the present invention, a chiral smectic liquid crystal having ferroelectricity is most preferable, and among them, a chiral smectic C phase (SmC *) or an H phase (SmH *). ) Liquid crystal is suitable. This ferroelectric liquid crystal is described in "Le Journal de
"Fujitsu Letter"("Le Journal de Physics lett
er ") Volume 36 (L-69), 1975" Ferroelectric Liquid Crystals "(" Ferroelectric Liquid
Crystals ");" Applied Physics Letters "36 (11) 1980
Year of "Submicron Second By Stable Electro-Optical Switching In-Liquid
Crystal ”(“ Submicro Second Bistable Electroop
tic Switching in Liquid Crystals ”);“ Solid physics ”1
6 (141) 1981 “Liquid crystal” and the like, and the ferroelectric liquid crystal disclosed therein can be used in the present invention.
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。More specifically, examples of the ferroelectric liquid crystal compound used in the method of the present invention include decyloxybenzylidene-p'-
Amino-2-methylbutyl cinnamate (DOBAMBC),
Hexyloxybenzylidene-p'-amino-2-chloropropylcinnamate (HOBACPC) and 4-o-
(2-methyl) -butyl resorcylidene-4'-octylaniline (MBRA8) and the like can be mentioned.
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。When using these materials to form an element, the liquid crystal compound is kept in a temperature state where it becomes the SmC * phase or SmH * phase. Can be supported.
又、本発明では前述のSmC*,SmH*の他にカイラルス
メクチツクF相、I相、J相、G相やK相で現われる強
誘電性液晶を用いることも可能である。Further, in the present invention, in addition to SmC * and SmH * described above, it is also possible to use a ferroelectric liquid crystal which appears in a chiral smectic F phase, I phase, J phase, G phase or K phase.
第2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。21aと21bは、In2O3、SnO2やITO(インジウム
−テイン−オキサイド)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⊥)14を有している。基板21aと21b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
っ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、電圧印加極性によって
光学特性が変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十分に薄くした場
合(例えば1μ)には、第3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Pa又はPbは上向き(34a)又は下向
き(34b)のどちらかの状態となる。このようなセルに
第3図に示す如く一定の閾値以上の極性の異なる電界Ea
又はEbを所定時間付与すると、双極子モーメントは電界
Ea又はEbの電界ベクトルに対して上向き34a又は、下向
き34bと向きを変え、それに応じて液晶分子は第1の安
定状態33aかあるいは第2の安定状態33bの何れか1方に
配向する。FIG. 2 is a schematic drawing of an example of a ferroelectric liquid crystal cell. 21a and 21b are substrates (glass plates) coated with transparent electrodes such as In 2 O 3 , SnO 2 and ITO (Indium-Thein-Oxide), between which the liquid crystal molecular layer 22 is perpendicular to the glass surface. The liquid crystal of SmC * phase that is oriented like this is enclosed. A thick line 23 represents a liquid crystal molecule,
The liquid crystal molecule 23 has a dipole moment (P⊥) 14 in a direction orthogonal to the molecule. When a voltage above a certain threshold is applied between the electrodes on the substrates 21a and 21b, the liquid crystal molecules 23
The orientation of the liquid crystal molecules 23 can be changed so that the helical structure is unwound and all the dipole moments (P⊥) 24 are oriented in the electric field direction. The liquid crystal molecules 23 have an elongated shape, and exhibit refractive index anisotropy in the major axis direction and the minor axis direction thereof. Therefore, for example, if polarizers arranged in a crossed Nicols position above and below a glass surface are placed. It is easy to understand that the liquid crystal optical modulator has optical characteristics that change depending on the polarity of voltage application. Furthermore, when the thickness of the liquid crystal cell is made sufficiently thin (for example, 1 μ), the helical structure of the liquid crystal molecules is unraveled and the dipole moment Pa or Pb is The state is either upward (34a) or downward (34b). In such a cell, as shown in FIG. 3, electric fields Ea of different polarities and above a certain threshold are provided.
Or, if Eb is applied for a certain period of time, the dipole moment becomes an electric field.
The direction is changed upward 34a or downward 34b with respect to the electric field vector of Ea or Eb, and the liquid crystal molecules are oriented to either the first stable state 33a or the second stable state 33b accordingly.
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、応答速度が極めて早い
こと、第2の液晶分子の配向が双安定状態を有すること
である。第2の点を例えば第2図によって説明すると、
電界Eaを印加すると液晶分子は第1の安定状態33aに配
向するが、この状態は電界を切っても安定である。又、
逆向きの電界Ebを印加すると、液晶分子は第2の安定状
態33bに配向して、その分子の向きを変えるが、やはり
電界を切ってもこの状態に留っている。又、与える電界
Ea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〜2.0μ、特に
1μ〜5μが適している。There are two advantages of using such a ferroelectric liquid crystal as the optical modulation element. First, the response speed is extremely fast, and the alignment of the second liquid crystal molecules has a bistable state. The second point will be explained with reference to FIG. 2, for example.
When the electric field Ea is applied, the liquid crystal molecules are aligned in the first stable state 33a, but this state is stable even when the electric field is cut off. or,
When the electric field Eb in the opposite direction is applied, the liquid crystal molecules are oriented in the second stable state 33b to change the orientation of the molecules, but they remain in this state even when the electric field is turned off. Electric field
As long as Ea does not exceed a certain threshold, each alignment state is also maintained. With such a fast response speed,
In order to effectively realize the bistability, it is preferable that the cell is as thin as possible, and generally 0.5 μ to 2.0 μ, particularly 1 μ to 5 μ is suitable.
本発明の駆動法の好ましい具体例を以下の図により示
す。A preferred specific example of the driving method of the present invention is shown by the following figures.
第4図は走査電極群42と信号電極群43の間に双安定性
強誘電性液晶が挟まれたマトリクス画素構造を有する代
表的な強誘電性液晶セル41の模式図である。本発明は多
値またはアナログの階調表示に適用できるものである
が、説明を簡略化するために、白および1つの中間レベ
ル、および黒の3値を表示する場合を例にとって示す。
第4図においてクロスハツチングで示される画素Aが
「黒」に、片ハツチングで示される画素Bが中間レベ
ル、その他の画素Cが「白」に対応するものとする。FIG. 4 is a schematic diagram of a typical ferroelectric liquid crystal cell 41 having a matrix pixel structure in which a bistable ferroelectric liquid crystal is sandwiched between a scan electrode group 42 and a signal electrode group 43. Although the present invention can be applied to multi-value or analog gradation display, in order to simplify the description, a case of displaying three values of white and one intermediate level and black will be described as an example.
In FIG. 4, the pixel A indicated by cross-hatching corresponds to "black", the pixel B indicated by single-hatching corresponds to the intermediate level, and the other pixels C correspond to "white".
第5図は、1ライン毎に画像消去と書き込みを順次行
なう場合の具体的駆動波形の1例を示し、書き込み後の
画像は第4図に対応する。FIG. 5 shows an example of specific drive waveforms when image erasing and writing are sequentially performed for each line, and the image after writing corresponds to FIG.
第5図(a)に、各走査電極SS,SNSおよび各信号電
極IS,IHS,INSに印加する電圧波形およびそれぞれの走
査電極と信号電極に挟持される画素液晶に印加される電
圧を示す。ここで横軸は時間、縦軸は電圧を示す。FIG. 5 (a) shows the voltage waveforms applied to the scan electrodes S S and S NS and the signal electrodes I S , I HS , and I NS and the pixel liquid crystal sandwiched between the scan electrodes and the signal electrodes. Voltage. Here, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage.
ここで、SSは画像情報を書き込むライン、即ち選択さ
れた走査電極に印加される駆動波形、SNSはそのときの
画像情報を書き込まないライン、即ち非選択の走査電極
に印加される駆動波形である。また、ISは前記選択され
たラインとの交差部との間に「黒」を書き込むための駆
動波形でIHSは中間レベル、またINSは「白」を書き込む
ための駆動波形をそれぞれ示す。Here, S S is a line in which image information is written, that is, a drive waveform applied to the selected scan electrode, and S NS is a line in which no image information is written at that time, that is, a drive waveform applied to a non-selected scan electrode. Is. I S is a driving waveform for writing “black” between the intersection with the selected line, I HS is an intermediate level, and I NS is a driving waveform for writing “white”. .
このとき画素を形成する液晶にそれぞれ印加される電
圧は、IS−SS,IHS−SS,INS−SS,IS−SNS,IHS−
SNS,INS−SNSで示される様になる。At this time, the voltages respectively applied to the liquid crystals forming the pixels are I S −S S , I HS −S S , I NS −S S , I S −S NS , I HS −
S NS , I NS −S NS .
ここで用いた双安定性強誘電液晶の反転閾値をVthと
した時、反転閾値Vthと駆動電圧Voとの間で|±2Vo|<
|Vth,|<1±3Vo|となる様に駆動電圧Voを選ぶ。ここ
では、通常の液晶セルに加える配向処理等により、反転
閾値Vthは側と側でその値が若干異なっている場合
があるが、この場合は各駆動波形において側と側の
駆動電位を若干補正する等の対応を取るものとし、ここ
では説明の便宜上|+Vth|(側の反転閾値)=|−V
th|(側の反転閾値)としておく。When the inversion threshold of the bistable ferroelectric liquid crystal used here is Vth, | ± 2Vo | <between the inversion threshold Vth and the drive voltage Vo
The drive voltage Vo is selected so that | V th , | <1 ± 3 Vo |. Here, the inversion threshold value V th may be slightly different between the sides due to the alignment process or the like applied to a normal liquid crystal cell, but in this case, the drive potentials on the side and the side are slightly different in each drive waveform. It is assumed that a correction or the like is taken, and here, for convenience of description, | + V th | (side inversion threshold) = | −V
Let th | (side inversion threshold).
上記の様にした場合、各画素に印加される電圧が、そ
の絶対値で1例として2Vo以下の場合は液晶分子の反転
は起こらず、また3Vo以上の場合では反転が起こり、そ
の絶対値が大きくなるにつれ、反転が強く起こる様にな
る。In the above case, when the absolute value of the voltage applied to each pixel is 2Vo or less, inversion of the liquid crystal molecules does not occur, and when it is 3Vo or more, the inversion occurs and the absolute value is As it gets bigger, the reversal becomes stronger.
ここで各波形について説明する。 Here, each waveform will be described.
選択された走査電極に印加する走査選択信号Ssは1ラ
インの書き込み期間内に4つの位相をもっており、その
第2番目の位相でライン消去を、第3番目の位相で信号
電極に印加される信号に応じた画素書き込みが行なわ
れ、そのために、それぞれ第2位相に2Vo,第3位相に
2Voのパルス波形が印加されている。また第1番目の
位相、第4番目の位相はほぼ零(基準電位)の電位が補
助的に印加される。The scan selection signal S s applied to the selected scan electrode has four phases within the writing period of one line, and the line erase is applied in the second phase and the line erase is applied to the signal electrode in the third phase. Pixel writing according to the signal is performed. Therefore, 2Vo for the second phase and 3V for the third phase, respectively.
2Vo pulse waveform is applied. Further, a potential of substantially zero (reference potential) is auxiliary applied to the first phase and the fourth phase.
一方、選択されない走査電極に印加される走査非選択
信号SNSは基準電位(ここでは0V)に固定される。On the other hand, the scanning non-selection signal S NS applied to the unselected scanning electrodes is fixed to the reference potential (here, 0 V).
次に信号電極に印加される電位波形は、前記走査選択
信号の各位相とほぼ同期してその第2番目位相において
消去信号2Voが印加され、この位相において各信号電
極と選択された走査電極Ssとの間で4Voの電圧が印加
されることになり、液晶の反転閾値VtHを越えるため、
このラインすべてを消去側(白)に反転させる。次に、
第3位相においては、選択された走査電極と交差する信
号電極にそれぞれ階調に応じた電圧が印加される。ここ
で、この時画素を「黒」にする電位として2Vo、中間
レベル(灰)にする電位としてVo、「白」のまま保持
する電位として走査非選択信号の電位レベルと同一レベ
ルすなわち零(基準電位)とする。この様にすると、第
3位相において、このラインの画素に印加される電圧
は、それぞれ4Vo,3Voと2Voとなり、それぞれ
「黒」「灰」(中間レベル)と「白」をそれぞれ画素に
書き込むことになる。次に、補助的に印加する第1位相
および第4位相について説明する。まず第4位相におい
ては、選択された走査電極上の画素に印加される電圧
は、走査非選択信号の電圧レベルと同一レベルとなる零
(基準電位)とした。また、第1位相としては、前記第
3位相の画素における書き込み信号に応じた電圧を印加
する。すなわち、第1位相で画素に印加される電圧は、
走査非選択信号と同一レベルの電圧に設定されている
か、又は走査非選択信号の電圧レベルを基準にして、前
記第3位相で画素に印加された電圧に対して同一極性で
且つ走査非選択信号の電圧レベルと強誘電性液晶の閾値
電圧レベルとの間のレベルの電圧に設定されている。
又、この際、本発明では表示画面でのちらつきを解消す
る上で第1位相と第3位相で画素に印加される電圧値の
和が選択された走査電極上の画素に亘って一定するのが
望ましい。Next, the potential waveform applied to the signal electrode is applied with the erasing signal 2Vo in the second phase thereof in synchronism with the respective phases of the scanning selection signal, and in this phase, the respective signal electrodes and the selected scanning electrode S will be the voltage of 4Vo is applied between the s, to cross the liquid crystal inversion threshold V tH,
Invert all this lines to the erase side (white). next,
In the third phase, a voltage according to the gray scale is applied to each of the signal electrodes that intersect the selected scan electrode. At this time, 2Vo is set as the potential for making the pixel "black", Vo as the potential for setting the intermediate level (gray), and the potential to be kept as "white" is the same level as the potential level of the scanning non-selection signal, that is, zero (reference Potential). By doing this, in the third phase, the voltages applied to the pixels on this line are 4Vo, 3Vo and 2Vo, respectively, and write "black", "grey" (intermediate level) and "white" to the pixels respectively. become. Next, the first phase and the fourth phase that are auxiliary applied will be described. First, in the fourth phase, the voltage applied to the pixel on the selected scanning electrode is set to zero (reference potential) which is the same level as the voltage level of the scanning non-selection signal. Further, as the first phase, a voltage according to the write signal in the pixel of the third phase is applied. That is, the voltage applied to the pixel in the first phase is
The voltage is set to the same level as the scanning non-selection signal, or the scanning non-selection signal has the same polarity as the voltage applied to the pixel in the third phase with reference to the voltage level of the scanning non-selection signal. Is set to a voltage level between the voltage level of 1 and the threshold voltage level of the ferroelectric liquid crystal.
Further, at this time, in the present invention, in order to eliminate the flicker on the display screen, the sum of the voltage values applied to the pixels in the first phase and the third phase is constant over the pixels on the selected scanning electrodes. Is desirable.
さて、双安定性を有する状態での強誘電液晶の電界に
よるスイツチングのメカニズムは微視的には必ずしも明
らかではないが、一般に所定の安定状態に所定時間の強
い電界でスイツチングした後、全く電界が印加されない
状態に放置する場合には、ほぼ半永久的にその状態を保
つことは可能であるが、所定時間ではスイツチングしな
いような弱い電界(先に説明した例で言えば、Vth以下
の電圧に対応)であっても、逆極性の電界が長時間に亘
って印加される場合には、逆の安定状態へ再び配向状態
が反転してしまい、その結果正しい情報の表示や変調が
達成できない現象が生じ得る。当発明者等は、このよう
な弱電界の長時間印加による、配向状態の転移反転現象
(一種のクロストーク)の生じ易さが基板表面の材質、
粗さや液晶材料等によって影響を受ける事は認識した
が、定量的には未だ把みきっていない。ただ、ラビング
やSiO等の斜方蒸着等液晶分子の配向のための一軸性基
板処理を行うと、上記反転現象の生じ易さが増す傾向に
あることは確認した。特に、高い温度の時に低い温度の
場合に較べて、その傾向が強く現われることも確認し
た。The mechanism of switching by the electric field of the ferroelectric liquid crystal in the bistable state is not necessarily microscopically clear, but generally after switching to a predetermined stable state with a strong electric field for a predetermined time, no electric field is generated. When left unapplied, it is possible to maintain that state almost semi-permanently, but a weak electric field that does not cause switching within a predetermined time (in the example explained above, a voltage below V th Even if it is "correspondence", when an electric field of opposite polarity is applied for a long time, the orientation state is inverted again to the opposite stable state, and as a result, correct information display and modulation cannot be achieved. Can occur. The inventors of the present invention have found that the ease of occurrence of the transition reversal phenomenon (a kind of crosstalk) of the alignment state due to the application of such a weak electric field for a long time is
We have recognized that it is affected by roughness and liquid crystal material, but we have not yet grasped it quantitatively. However, it was confirmed that uniaxial substrate treatment for aligning liquid crystal molecules such as rubbing or oblique vapor deposition of SiO 2 tends to increase the inversion phenomenon. In particular, it was confirmed that the tendency was stronger when the temperature was high than when the temperature was low.
いずれにしても、正しい情報の表示や変調を達成する
ために一定方向の電界が長時間に渉って印加されること
は、避けるのが好ましい。In any case, it is preferable to avoid applying an electric field in a constant direction for a long time in order to achieve correct information display and modulation.
本発明においてはさらに同極性の電圧が2位相以上、
続いて印加されない様にしたことで上記問題を解決し
た。In the present invention, the voltages of the same polarity have two or more phases,
Subsequently, the above problem was solved by not applying the voltage.
第5図から判るとおり、走査電極群と信号電極群に印
加する電圧は各位相で、その電圧の選択の範囲が電圧零
と交番電圧となっているため、互いに隣り合った位相間
では零か逆極性の電圧が存在するため、画素に連続して
同極性の電圧が印加されない。As can be seen from FIG. 5, the voltage applied to the scan electrode group and the signal electrode group is in each phase, and the range of voltage selection is zero voltage and alternating voltage. Since the voltages of opposite polarities exist, the voltages of the same polarity are not continuously applied to the pixels.
また、第4位相のける画素に印加される電圧は、ほぼ
零で一定とすることにより、その前の位相すなわち画素
状態を決める第3番目の位相の電圧に対し、第4位相の
電圧がクロストークを与えることがないため、良好な安
定した階調画素表現を行なうことが可能になる。ここで
の第4位相の電圧を第1位相で印加することも可能であ
る。もちろん電圧レベルを「白」および「黒」に対応す
る2値のみ選ぶことにより、2値のみの表現も当然可能
である。In addition, the voltage applied to the pixel in the fourth phase is kept constant at almost zero, so that the voltage in the fourth phase crosses the voltage in the previous phase, that is, the voltage in the third phase that determines the pixel state. Since no talk is given, good and stable gradation pixel expression can be performed. It is also possible to apply the voltage of the fourth phase here in the first phase. Of course, by selecting only the binary values corresponding to "white" and "black" as the voltage level, it is naturally possible to express only the binary values.
また、前述迄の説明においては3値の画像について説
明したが、第5図において信号電極に印加される駆動波
形のうち第3位相における電位をたとえば−2Voから零
まで、またこれに対応して第1位相における補助信号の
電位を零から−2Voまで多値に分割してあるいはアナロ
グ的に値を選択して与えることにより、多階調あるいは
アナログ階調の画像が得られる。Further, in the above description, a three-valued image has been described, but in FIG. 5, the potential in the third phase of the drive waveform applied to the signal electrode is, for example, from −2Vo to zero, or correspondingly. An image with multiple gradations or analog gradations can be obtained by dividing the potential of the auxiliary signal in the first phase into multiple values from zero to −2Vo or by selecting values in an analog manner.
以上記述した本発明によれば、高密度の画素を有する
マトリクス光学変調素子においても、安定して階調表現
をも行なうことが出来るものである。According to the present invention described above, it is possible to stably perform gradation expression even in a matrix optical modulator having high density pixels.
第1図は、強誘電性液晶の電圧印加時間に対する閾値電
圧の変化を示す特性図である。第2図及び第3図は、本
発明で用いた強誘電性液晶素子の模式的な斜視図であ
る。第4図は、本発明で用いたマトリクス電極構造の平
面図である。第5図(a)は駆動電圧波形図で、第5図
(b)はその時系列波形図である。FIG. 1 is a characteristic diagram showing a change in threshold voltage of a ferroelectric liquid crystal with respect to a voltage application time. 2 and 3 are schematic perspective views of the ferroelectric liquid crystal device used in the present invention. FIG. 4 is a plan view of the matrix electrode structure used in the present invention. FIG. 5 (a) is a drive voltage waveform diagram, and FIG. 5 (b) is its time-series waveform diagram.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江成 正彦 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 久野 光俊 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−52630(JP,A) 特開 昭60−173591(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Masahiko Enari 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Mitsutoshi Kuno 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Ki Within Canon Inc. (56) References JP 61-52630 (JP, A) JP 60-173591 (JP, A)
Claims (8)
基板間に光学変調物質を配した光学変調素子の駆動法に
おいて、 該走査電極群に、選択期間中の第1乃至第3の期間の電
圧がそれぞれ異なる走査選択信号と走査非選択信号とを
選択的に順次供給するとともに、該信号電極群に、表示
すべき情報に応じた情報信号を供給することで、選択期
間の直流成分が零である電圧波形を選択された走査電極
上の画素に印加し該画素の表示状態を定める工程を有
し、 該工程は、画素を最暗又は最明のうち一方の状態とする
場合に、 該第1の期間に、該走査非選択信号と同じ電位又は該電
位を基準とした第1の極性の電圧であって反転閾値を越
えない第1電圧を、該画素に印加し、 該第1の期間の後の該第2の期間に、該画素に該電位を
基準とした第2極性の電圧であって反転閾値を越える第
2電圧を印加して、該画素を該一方の状態に消去し、 該第2の期間の後の該第3の期間に、該画素に該走査非
選択信号と同じ電位又は該第1の極性の電圧であって反
転閾値を越えない第3電圧を印加し、 更に、該工程は、 該画素を最暗又は最明のうちの他方の状態とする場合に
は、 該第1の期間に、該走査非選択信号と同じ電位又は該電
位を基準とした第1の極性の電圧であって反転閾値を越
えない第4電圧を、該画素に印加し、 該第2の期間に、該画素に該電位を基準とした第2極性
の電圧であって反転閾値を越える第5電圧を印加して、
該画素を該一方の状態に消去し、 該第3の期間に、該画素に該第1の極性で反転閾値を越
える電圧を印加して、該画素の表示状態を変化させる第
6電圧を印加する ことを特徴とする光学変調素子の駆動法。1. A method of driving an optical modulation element, wherein an optical modulation substance is arranged between a pair of substrates having a scanning electrode group and a signal electrode group, wherein the scanning electrode group is provided with a first to a third group during a selection period. By selectively and sequentially supplying a scanning selection signal and a scanning non-selection signal having different periods of voltage, and supplying an information signal corresponding to the information to be displayed to the signal electrode group, the DC component of the selection period Is applied to the pixel on the selected scan electrode to determine the display state of the pixel, and the step includes the step of bringing the pixel into one of the darkest state and the brightest state. During the first period, a first voltage that is the same potential as the scanning non-selection signal or a voltage of a first polarity that is based on the potential and that does not exceed the inversion threshold is applied to the pixel, In the second period after the first period, the pixel is referenced to the potential with the first period. A second voltage, which is a bipolar voltage and exceeds the inversion threshold, is applied to erase the pixel in the one state, and the pixel is scanned in the third period after the second period. A third voltage having the same potential as the non-selection signal or the voltage of the first polarity and not exceeding the inversion threshold is applied, and the step is performed by setting the pixel to the other one of the darkest state and the brightest state. In that case, during the first period, a fourth voltage that is the same potential as the scanning non-selection signal or a voltage of the first polarity that is based on the potential and that does not exceed the inversion threshold is applied to the pixel. Then, during the second period, a fifth voltage that is a voltage of the second polarity based on the potential and that exceeds the inversion threshold is applied to the pixel,
Erasing the pixel to the one state, applying a voltage exceeding the inversion threshold with the first polarity to the pixel during the third period, and applying a sixth voltage that changes the display state of the pixel. A method of driving an optical modulator, which is characterized by:
液晶である特許請求の範囲第1項に記載の光学変調素子
の駆動法。2. The method for driving an optical modulation element according to claim 1, wherein the optical modulation substance is a chiral smectic liquid crystal.
選択信号と同じ電位の電圧を画素に印加する第4の期間
を更に含んでいる特許請求の範囲第1項に記載の光学変
調素子の駆動法。3. The method according to claim 1, wherein the step further includes, after the third period, a fourth period in which a voltage having the same potential as the scanning non-selection signal is applied to the pixel. Driving method of optical modulator.
選択信号と同じ電位の電圧を画素に印加する期間を更に
含んでいる特許請求の範囲第1項に記載の光学変調素子
の駆動法。4. The optical device according to claim 1, wherein the step further comprises a period before the first period, in which a voltage having the same potential as the scanning non-selection signal is applied to the pixel. Driving method of modulator.
該画素に印加される電圧値の和が該選択された走査電極
上の全ての画素に亘って一定である特許請求の範囲第1
項に記載の光学変調素子の駆動法。5. The method according to claim 5, wherein the sum of voltage values applied to the pixel in the first period and the third period is constant over all pixels on the selected scan electrode. Claim 1st
A method for driving the optical modulator according to the item 1.
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の光学変調素
子の駆動法。6. The method of driving an optical modulation element according to claim 1, wherein the information to be displayed is binary information.
値情報であり、該第3電圧は該階調情報に応じて変化す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の光学
変調素子の駆動法。7. The information to be displayed is multivalued information corresponding to gradation information, and the third voltage changes according to the gradation information. A method for driving the described optical modulator.
許請求の範囲第1項に記載の光学変調素子の駆動法。8. The method for driving an optical modulation element according to claim 1, wherein the optical modulation substance is a ferroelectric liquid crystal.
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DE8787111913T DE3784809T2 (en) | 1986-08-18 | 1987-08-17 | METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING AN OPTICAL MODULATION ARRANGEMENT. |
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