(57)【要約】【課題】本発明の目的は表示品質上問題がなく、かつ応答速度を改善した反強誘電性液晶パネルの駆動方法を提供することである。【解決手段】印加される電圧により第１と第２と第３の安定状態を有し、正極性の電圧値Ｖ１２以上の電圧を印加することにより前記第１の安定状態から前記第２の安定状態への移行が始まり、正極性の電圧を印加することにより前記第２の安定状態から前記第１の安定状態への移行が始まり、負極性の電圧値Ｖ１３以下の電圧を印加することにより前記第１の安定状態から前記第３の安定状態への移行が始まり、負極性の電圧を印加することにより前記第３の安定状態から前記第１の安定状態への移行が始まる、３安定ヒステリシス特性を有する反強誘電性液晶パネルにおいて、前記電圧値Ｖ１２，Ｖ１３よりも絶対値が小さな電圧Ｖｒｅを持つリセット信号を極性を交互にして周期的に印加する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下の透明基板に狭持され、印加される電圧により第１と第２と第３の安定状態を有し、正極性の電圧値Ｖ１２以上の電圧を印加することにより前記第１の安定状態から前記第２の安定状態への移行が始まり、正極性の電圧値Ｖ２１以下の電圧を印加することにより前記第２の安定状態から前記第１の安定状態への移行が始まり、負極性の電圧値Ｖ１３以下の電圧を印加することにより前記第１の安定状態から前記第３の安定状態への移行が始まり、負極性の電圧値Ｖ３１以上の電圧を印加することにより前記第３の安定状態から前記第１の安定状態への移行が始まる、３安定ヒステリシス特性を有する反強誘電性液晶パネルの駆動方法において、前記電圧値Ｖ１２，Ｖ１３よりも絶対値が小さな電圧Ｖｒｅを持つリセット信号を極性を交互にして周期的に印加することを特徴とする反強誘電性液晶パネルの駆動方法。
【請求項２】
前記第２及び第３の安定状態から前記第１の安定状態への移行時には前記リセット信号が印加されるよう構成したことを特徴とする請求項１記載の反強誘電性液晶パネルの駆動方法。
【請求項３】
前記第２の安定状態から前記第１の安定状態への移行時には負極性の前記リセット信号を印加し、前記第３の安定状態から前記第１の安定状態への移行時には正極性の前記リセット信号を印加するよう構成したことを特徴とする請求項２記載の反強誘電性液晶パネルの駆動方法。
【請求項４】
液晶の所望の表示状態に応じた電圧を印加するフレーム期間とリセット信号を印加するリセット期間とを繰り返し連続的に設け、各フレーム期間内で液晶が前記第１の安定状態をとる時間と前記第２もしくは第３の安定状態をとる時間の比によって階調を表示し、前記第１の安定状態を維持させる電圧は各フレーム期間の初めから連続して印加し、前記第２もしくは第３の安定状態を維持させる電圧は各フレーム期間の終わりにかけて連続して印加することにより、前記第２及び第３のの安定状態から前記第１の安定状態への移行時に前記リセット信号が印加されるよう構成したことを特徴とする請求項２乃至３記載の反強誘電性液晶パネルの駆動方法。
【請求項５】
前記第１の安定状態で光の透過を遮り、前記第２及び第３の安定状態で光を透過させるよう反強誘電性液晶パネルを構成したことを特徴とする請求項１乃至４記載の反強誘電性液晶パネルの駆動方法。
【請求項６】
前記反強誘電性液晶パネルは１つのコモン電極と複数のセグメント電極を有する１行複数列ドットのスタティック駆動パネルであることを特徴とする請求項１乃至５記載の反強誘電性液晶パネルの駆動方法。
【請求項７】
前記セグメント電極にはセグメントドライバーＩＣの出力が印加され、該セグメントドライバーＩＣは低い方から順にＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の４レベルの電圧が選択的に出力出来るよう構成され、前記コモン電極には前記Ｖ１もしくは前記Ｖ２のレベルの電圧が選択的に印加され、前記負極性のリセット信号を印加する際には前記コモン電極には前記Ｖ２、前記セグメント電極には前記Ｖ１を、前記正極性のリセット信号を印加する際には前記コモン電極には前記Ｖ１、前記セグメント電極には前記Ｖ２を印加することを特徴とする請求項６記載の反強誘電性液晶パネルの駆動方法。
【請求項８】
液晶パネルにより３原色の光の透過を順次制御して表示を行うフィールドシーケンシャルカラー液晶装置に用いたことを特徴とする請求項１乃至７記載の反強誘電性液晶パネルの駆動方法。
【請求項９】
印画紙に液晶シャッターを通した光を焼き付ける電子カメラに用いたことを特徴とする請求項１乃至８記載の反強誘電性液晶パネルの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はヒステリシス特性を有する反強誘電性液晶パネルの駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来ネマティック物質を用いたパネルの高時分割、高速応答化、視野角依存性の改善等、パネルの高品位化について様々な研究開発がなされてきた。この流れのブレークスルーはアクティブ素子を用いたアクティブ駆動と呼称されているが、各画素に二端子もしくは三端子のスイッチング素子（ＴＦＴ）を配設するモードが提案され、現在液晶ディスプレー用途における本流になっている。
【０００３】
この流れの対極をなすモードとして、ＳＴＮ駆動に代表されるパッシブ駆動技術があげられる。この技術の特徴としては、各画素に対してスイッチング素子を配設する必要はない、パネルの構成が非常に単純である、などの特徴を有し、ＴＦＴを用いたパネルが出現するまでの一時代を画した。
【０００４】
ただ、ネマティック物質はそれ自体の特徴として、累積応答を利用したものであり、たとえＴＦＴモードを用いたとしても、特に高速応答が要求されるモードに対しては、切れのある画像の提供は不得意の感は現在でも拭えないものがある。
【０００５】
反強誘電性液晶は１９８９年に発見された比較的新しい一群の物質であり、摘要されるモードとしてはパッシブ駆動のための物質に分類される。また液晶の分類上からは層構造を形成するスメクティック相に属す。ネマティック相とは異なり、自発分極を有することにその特徴を持つ。ただミクロな分子配向に起因する自発分極のあらわれ方は、強誘電性液晶とは全く異なり、電界０では自発分極はゼロ、十分高い電圧である±Ｖで始めてその飽和自発分極を示し、中間の電圧では中間の自発分極を示すという特徴を示す。（例えば非特許文献１、２参照）
【０００６】
これまで明らかになった反強誘電性液晶の分子配向および変形モードと電界印加時の電気的光学的な特徴とを以下にまとめる。
【０００７】
反強誘電性液晶の特徴としては、自由空間に置かれたバルク状態においては図１０に示すように、不斉炭素を有する分子構造に起因した二重螺旋構造を示すことがあげられる。この点螺旋構造が一本である強誘電性液晶とは明確に異なる。
さらに螺旋構造を選択反射法と言う実験で精査すると反強誘電性液晶は強誘電性液晶と以下の構造で明確に区別されることが明らかになった。
【０００８】
まず電界０における分子配向についての差異が明らかにされている。反強誘電性液晶は前記した分子内の不斉炭素の影響でバルクでは螺旋構造を形成するが、この時の特長としては図１０で示すような、分子の対形成と分子対の配向方向の回転を伴った２重螺旋構造をとる。すなわち、まず隣接する２つの分子は互いに対を形成しながら空間的には１８０度の位相すなわち反平行の関係を保つと同時に、前記隣接分子対の配向方向は相対的にはある角度θをなす配置構造をとる。
この単位ブロックを空間的に積み重ねていくと、やがてθが３６０度に達することになるが、このときに要する始点からの距離はピッチと呼称されている。この点で、螺旋構造が１種類しか有しない強誘電性液晶とは明確な差異を有することになる。またこのときに形成される層構造（Ｎ＝１，２，３，…）は図中に示したごとく、螺旋軸に直交する平面に平行で、各層はおのおの同一配向方向を示す一群の分子集団として形成される。各層は図示の如く奇数層と偶数層が交互に形成されている。二種類の螺旋軸の有無を検出する方法としては、波長を連続的に変化させながら光をセルに斜め入射させ、このときの選択反射光のプロフィールを測定する方法が知られている。
【０００９】
二種類の螺旋構造を有する反強誘電性液晶の場合、ピッチ長の半分の長さに対応したハーフピッチバンドと呼称される単一のピークのみが観察されることが報告される一方、一種類しか螺旋構造が存在しない強誘電性液晶の場合、フルピッチバンドとハーフピッチバンドに対応する２個のピークが観察されることが知られている。このことを利用すると、ピークの個数から反強誘電性材料か、強誘電液晶のそれかは明確に判定可能となる。
【００１０】
さて、この材料を極めて接近した二つの特殊な基板壁の間、すなわち基板上にラビングなどによる水平配向処理が施され、かつ螺旋構造の形成が抑止されるほど近接した基板壁の間（表面安定化セルと呼称される）に狭持された時の反強誘電性液晶および強誘電性液晶の分子配向について考えることにする。
【００１１】
図１１は表面安定化セル内における分子の安定化配置を図示した図であるが、バルクにおいて示された螺旋軸は、配向処理により、配向処理が施された方向と平行な方向に配向する。ただし狭ギャップ内での層内での分子配向は自由空間であるバルク内とは異なり、図１１中ＡもしくはＢで示された位置に限られる。またこの時発現する自発分極の向きに着目すると、Ａにおいては例えば下向き、ＢにおいてはＡの反対方向の上向きに発現する。この分子の安定配置の位置に関しては従来の強誘電性液晶の壁面安定化構造におけるそれと一致している。
【００１２】
ところが偶数層に隣接する奇数層の分子の配向について検討すると、強誘電性液晶と反強誘電性液晶は全くその様相を異にする。
【００１３】
図１２は印加電圧０Ｖの場合の反強誘電性液晶の層間の分子配向を示す図で、（ａ）が断面図、（ｂ）が下基板へ射影したときの図である。
まず印加電圧０Ｖの場合の反強誘電性液晶の層間の分子配向について記述すると、偶数層と奇数層内の分子配向に起因する自発分極は互いに反並行の向きに配列し、互いに自発分極の総和をキャンセルする向きで安定化する。またこの時の分子間の距離は百数十Å程度の間隔で互いに対をなし、可視光のオーダーと比較するとかなり小さいので、検出される光学軸方向は分子配向方向であるＡとＢの平均方向すなわち図１１に示した層法線方向ＯＺと一致することになる。
【００１４】
一方強誘電性液晶の場合自発分極が上向きの層の隣にどの向きの層がくるかは確率５０％で上向き下向きの両方の状態が許される。また光学軸を考慮するとその方向は、図１１に示したＯＡもしくはＯＢの方向に一致し、層法線ＯＺとは一致しないことが明らかにされている。
【００１５】
次に電界が図中、下向きに連続的に印加された時を考える。この場合図１２において上向きに図示された自発分極は電界と結合する時のエネルギーが下向きのほうが安定なので、上向きから連続的に下向きにその配向を変化させる。一方、安定位置すなわち図１１のＡの位置にあった下向き自発分極はこの場合、すでに分子は安定位置にあるので、変化はしないことになる。その結果分子は図１３（ａ）に示すように配列する。
【００１６】
これとは反対に電界が連続的に上向きに印加された時を考えると、今度はエネルギーが安定な位置は図１１に示したＢ方向に変化するため層内の下向きの自発分極は連続的に上向きへと変化する。その結果分子は図１３（ｂ）に示すように配列する。
【００１７】
この過程を印加電圧−誘起自発分極の測定を行うとさらに差異が明らかになる。この時の結果を図１４（ａ），（ｂ）に示す。
【００１８】
図１４（ａ）は反強誘電性液晶の、「誘起自発分極−印加電圧の関係」を示している。
反強誘電性液晶の電圧０Ｖにおける誘起自発分極は図から明らかなように０を示す。この状態から電圧を連続的に増加させると誘起自発分極は連続的に変化しながら飽和値２まで増加するが電圧＋Ｖｓｕｐで一旦飽和すると以後は電圧を増加させても変化はしない。この現象は下向きの自発分極が次第にその向きを変化させ全て上向きの配向に変化していく過程に対応している。
一方飽和電圧から電圧を減少させていくと自発分極はある正の電圧＋Ｖｓｄｏｗｎから減少しはじめ、電圧０Ｖでは示す自発分極の値は０になる。この状態は図１２の上向き自発分極と下向きの自発分極がキャンセルされている状態に相当する。さらに逆極性の電圧を印加すると前記過程の逆過程が生起し、電圧−Ｖｓｄｏｗｎから自発分極の値は変化しはじめ、電圧＋Ｖｓｕｐなる電圧で飽和する。この場合の誘起自発分極の値はグラフの第１および第３象限に主として出現することが分かる。
図１４（ａ）から明らかなように、反強誘電性液晶は印加電圧に対して３安定状態を示しており、そのうち１つの安定状態が印加電圧０の近傍に出現している。液晶パネルは直流電圧の印加で劣化してしまうという共通の特性があるが、反強誘電性液晶が示す安定状態が交流駆動を容易にしている。
図１４（ａ）から明らかなように、反強誘電性液晶は印加電圧に対して３つの安定状態を示しており、そのうち１つの安定状態が印加電圧０の近傍に、他の２つは印加電圧が±Ｖｓｕｐを越えたところに出現しており、その性質は原点に関して対称の形を示す。液晶パネルは直流電圧の印加で劣化してしまうという共通の特性があるが、＋Ｖの電圧を印加したときと−Ｖを印加したときとが、同一光学状態を示すということで、反強誘電性液晶の交流駆動が可能となり、強誘電性液晶の駆動と比較すると自然かつ容易になることがわかる。
【００１９】
図１４（ｂ）は強誘電性液晶の、「誘起自発分極−印加電圧の関係」を示している。
強誘電性液晶の場合、一旦自発分極を＋２まで飽和指せた後電圧を減少させると、電圧を０に設定しても、飽和自発分極の値はほとんど変化しない。この飽和自発分極の値をマイナス２まで変化させるためにはマイナス側にさらに電圧を減少させつづけなければならないことが分かっている。すなわち、強誘電性液晶の場合、電圧０Ｖで定義される誘起自発分極の値は反強誘電性液晶の場合の０ではなく、電圧上昇時に示す値と下降時に示す値すなわち、プラス２とマイナス２の二値であること、換言すれ電圧０Ｖで自発分極０の状態は得られないことを示している。この意味から双安定と呼称されるわけであるが、上で見たごとく、電圧で誘起される自発分極の値は第１象限から第４象限のすべてに渡っていることが反強誘電性液晶の場合と比較して分かる。
図１４（ｂ）から明らかなように、強誘電性液晶は印加電圧に対して２安定状態を示しており、該２つの安定状態が印加電圧に対して極性の異なる象限に出現している。このことが強誘電性液晶の交流駆動を非常に煩雑なものにしている。
具体的には、強誘電性液晶パネルが前のフレームで表示していた表示状態を記憶しておき、各フレーム毎に前のフレームでの表示のため印加した電圧の逆特性の電圧を印加しないと交流化駆動が出来ないと言う問題を生じている。
【００２０】
図１５で示される印加電圧−透過光強度曲線を示す場合のセルの駆動方法について述べることにする。
図１５は典型的な反強誘電液晶パネルの「透過光強度−印加電圧」特性を示した図で、ここでは印加電圧が０の時光を遮り（すなわち黒となる）十分に電圧を印加された時光を透過させる（すなわち白となる）よう液晶パネルが構成されている。
【００２１】
図１５において、正極性の電圧値Ｖ１２以上の電圧を印加することにより反強誘電液晶パネルは第１の安定状態である黒状態から第２の安定状態である＋側の白状態への移行が始まり、印加電圧がＶｓに達した段階で白状態が飽和し、正極性の電圧値Ｖ２１以下の電圧を印加することにより前記第２の安定状態から前記第１の安定状態への移行が始まり印加電圧が０になる前に第１の安定状態である黒状態に復帰する。また負極性の電圧値Ｖ１３以下の電圧を印加することにより前記第１の安定状態から前記第３の安定状態である−側の白状態への移行が始まり、印加電圧が−Ｖｓに達した段階で白状態が飽和し、負極性電圧値Ｖ３１以上の電圧を印加することにより前記第３の安定状態から前記第１の安定状態への移行が始まり、印加電圧が０になる前に第１の安定状態である黒状態に復帰する。すなわち３安定ヒステリシス特性を有している。
【００２２】
この類の特性を示す材料はＭ×Ｎの単純マトリックス駆動仕様のものとして知られる。よく知られるごとく単純マトリックス駆動は選択期間と非選択期間の２種類に分類され選択期間に同機してデータが書き込まれ非選択期間では書き込まれたデータがバイアス電圧で保持されることが原則となっている。特に選択期間においてＶｓｅで書き込まれた情報は非選択期間の間バイアス電圧Ｖｂを印加することによりにそのまま保持されるが、仮にバイアス電圧が印加されないと一旦書き込まれたデータは時間の経過とともに消失する。この意味で単純マトリックス駆動を行おうとする時、バイアス電圧の概念は必須要件となる。
【００２３】
この関係を図１６を用いてさらに詳細に説明すると以下のごとくなる。
図１６は反強誘電性液晶パネルのマトリックス駆動仕様の概念図で、今Ｍ×Ｎ本の共通（ＣＯＭ）電極および信号（ＳＥＧ）電極からなるパネルでの第ｊ番目（１＜ｊ＜Ｍ）の共通電極のｉ番目の画素に着目する。このｊ電極が選択される時刻に同期して、ｉ画素に書き込まれるデータが信号電極から与えられる。このとき液晶画素の感じる電圧は（Ｖｓｅ±Ｖｄ）すなわち選択電圧とデータ電圧の差としてあらわされる。一方この電極が選択されていない期間は、バイアス電圧と他の電極に印加されるデータ電圧の分の電圧が印加されるが、この電圧の最大値をＶｎｓｂＭａｘ、最小値をＶｎｓｂＭｉｎとあらわすとこの値はそれぞれ
ＶｎｓｂＭａｘ＝Ｖｂ＋｜Ｖｄ｜
ＶｎｓｂＭｉｎ＝Ｖｂ−｜Ｖｄ｜
と表されることになる。この時注意することとして、非選択電圧ＶｎｓｂＭａｘが印加されることで、この印加電圧によって画素（ｉ，ｊ）に書き込んだ情報が変化しないように設定しなければならないことは言うまでもない。
【００２４】
次に共通電極がＭ＝１となった時つまりスタティック駆動での階調付与の場合を考えることにする。
階調付与の方法は大別して２種類すなわち、電圧高さ階調付与法（ＰａｌｓｅＨｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ）と電圧幅階調付与法（Ｐａｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）である。
【００２５】
図１７はこのＰＨＭ法とＰＷＭ法における階調付与の方法を示す概念図である。
【００２６】
ＰＨＭ法は階調幅を図１５のＶ１２から＋Ｖｓの間に割り振り階調を電圧変化で表そうとする方法である。より具体的には、図１７（ａ）に示すように、黒レベルをＶ１２白レベルを＋Ｖｓとし、その中間の階調はこの電圧の範囲内でデータ電圧を設定すれば簡単に初期の階調が実現されることになる。スタティック駆動では非選択期間がないのでフレーム期間内共通電極には選択電圧が印加され続けるため、基本的にバイアス電圧は不必要となることは明らかである。
【００２７】
一方ＰＷＭの場合を考える。この時必要となる電圧は０と＋Ｖｓのみであり、階調はこの電圧を時間幅で表そうとする方法となる。もともと＋Ｖｓの電圧を十分長い間印加すると白状態が実現することは図１５よりあきらかであり、中間調を表そうとすれば（＋Ｖｓ−０）で表される電圧の印加時間を、表そうとする階調数に割り振ればよいことになる。すなわち図１７（ｂ）に示すように、白を表示する時は該電圧の印加時間をフレーム時間長さに、黒を表示する時は該電圧の印加時間をゼロとし、中間調は白表示の時の時間を１とした時の小数点で表した時間幅で表せば可能となることが判明する。この駆動においても基本的にスタティック駆動であるため、基本的にマルチプレックス駆動時における非選択期間の間のデータ保持に必要なバイアス電圧は不必要となってくることは明らかである。
【００２８】
図１８はＰＷＭ方式での従来のスタティック駆動波形を示した図である。
駆動電圧の交流化を指示する交流化信号ＦＲは各フレーム期間１２毎に極性を変え各フレーム毎に液晶への印加電圧の極性をを反転させている。
印加電圧は液晶の１つのドットに印加される電圧波形を示しており、液晶は＋Ｖもしくは−Ｖ電圧の印加で白状態となり、０電圧の印加で黒表示となるよう構成されている。図１８では各フレーム期間の初めから連続して＋Ｖもしくは−Ｖの電圧が印加されてその間白表示となり、各フレーム期間の終わりにかけて連続して０電圧が印加されてその間黒表示となる。白表示をとる時間と黒表示をとる時間の比によって階調が表示されている。
【００２９】
図１９はこのような駆動法をフィールドシーケンシャルカラー液晶装置に用いた駆動波形図の例で、ＦＲが交流化信号、印加電圧が液晶の１つのドットに印加される電圧波形、光源が当該タイミングで点灯している光源の色を示している。
【００３０】
図１９（ａ）において、光源は期間ｔＲ１では赤（Ｒ）、期間ｔＧ１では緑（Ｇ）、期間ｔＢ１では青（Ｂ）というように３原色の色を繰り返し周期的に発光している。液晶は印加電圧に従って該光源光の透過を制御するシャッターとして働いており、液晶を透過した光を積分的に認識することによりＲ，Ｇ，Ｂの光量に従った色を認識出来る。図１９（ａ）の波形例においては赤は明るい光が、緑は中間的な明るさの光が、青は暗い光が液晶を透過する印加電圧の組み合わせとなっている。ＦＲは交流化信号で光源がＲ，Ｇ，Ｂを出力し終わった毎に印加電圧の極性を変えて印加電圧を交流化し液晶物質が直流電圧によって劣化するのを防いでいる。
【００３１】
図１９（ｂ）が（ａ）と異なるのは交流化信号ＦＲである。図１９（ｂ）においては光源の発色光が切り替わる毎に印加電圧の極性が切り替わるようＦＲ信号を設定している。
ＦＲ信号を図１９（ａ）のタイプにするか（ｂ）のタイプにするか、もしくはさらに別のタイプにするかは設計上の問題であった。
【００３２】
図２０は図１８，１９に示した従来駆動法を実現する駆動回路のブロック図及び各ブロックの構成を説明する図である。
【００３３】
図２０（ａ）は駆動回路のブロック図で、表示データが８ビットのパラレル信号に変換されてシフトレジスター１４に与えられる。該表示データはクロック信号ＸＣＫによってシフトレジスター１４内で伝送され、１行Ｎ列の反強誘電性液晶２０の１行分のデータがシフトレジスター１４内に整列した段階でラッチパルスＬＰによってデータラッチ１６に書き込まれる。アナログスイッチ１８はデータラッチ１６がラッチしたデータと交流化信号ＦＲに従って０，＋Ｖもしくは−Ｖの電圧を反強誘電性液晶２０のセグメント電極に印加する。反強誘電性液晶２０のコモン電極には０電圧が印加されている。
【００３４】
図２０（ｂ）はアナログスイッチ１８の一例を示した図で、３個のアナログスイッチ２２の入力に電圧＋Ｖ，０，−Ｖがそれぞれ印加され、出力は結合されて反強誘電性液晶２０のセグメント電極に接続されている。３個のアナログスイッチ２２は交流化信号ＦＲとラッチデータによって出力する電圧を選択する。アナログスイッチ１８には図２０（ｂ）の回路が反強誘電性液晶２０のドット数と等しい数用意されている。
【００３５】
図２０（ｃ）は図１９（ｂ）の３個のアナログスイッチ２２から出力される出力の真理値表である。ここでラッチデータのＨが液晶表示の白を、Ｌが黒を指示している。この真理値表に従ってアナログスイッチが電圧を出力すれば図１８，１９に示した駆動波形が得られる。
【００３６】
【非特許文献１】
Ａ．Ｄ．Ｌ．Ｃｈａｎｄａｎｉ  ｅｔ．  ａｌ．，  Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２８．Ｌ１２６５（１９８９）
【非特許文献２】
Ａ．Ｄ．Ｌ．Ｃｈａｎｄａｎｉ  ｅｔ．  ａｌ．，  Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２８．Ｌ１２６１（１９８９）
【００３７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記のごとき駆動を行っても、パネルの製造条件の微妙なばらつき、駆動波形による予期しない直流分の印加、印加電圧の交流化不十分などの影響などを受け印加電圧−透過光強度曲線が所望の特性と比較した場合変化することが判明した。この時の状況を図２１の印加電圧−透過光強度曲線で説明する。
【００３８】
図２１は反強誘電性液晶パネルの製造ばらつきによって生じる「透過光強度−印加電圧」特性を示した図である。
図２１において、印加電圧を飽和電圧＋Ｖｓから減少させていくと、やがて透過光強度も減少しはじめるが、電圧が０になっても透過光強度は０にならず、透過光強度をゼロにするためにはさらにマイナス側へのさらなる電圧印加が必要となっている。マイナスの電圧を印加した時も同様に印加電圧をゼロに戻しても透過光強度が０にならない。このような液晶パネルがある確率で出現することがわかった。
この現象が印加電圧が＋側のみで出現する物、−側のみで出現する物、＋−双方で出現するものと様々であった。
【００３９】
このような状況を模式的に表したのが図２２である。
【００４０】
図２２（ａ）は＋電圧を印加した時の状態変化を表した図で、反強誘電性液晶パネルは印加電圧が正極性の電圧Ｖ１２を越えると透過光強度を増し、電圧Ｖｓを印加された段階で透過光強度が飽和する。その後印加電圧を減少させても飽和状態を維持するが、印加電圧がＶ２１以下になると透過光強度が減少し始める。
さらに印加電圧を減少させていくと正常なパネルは正極性の電圧Ｖ２−１で透過光強度がほぼ０に達するが、製造ばらつき等によって負極性の電圧−（Ｖ２−２）に達しないと透過光強度が０に達しないものも現れる。このようなパネルは印加電圧が０の状態で図示したｔ＋に相当する光を透過してしまう。
【００４１】
図２２（ｂ）は−電圧を印加した時の状態変化を表した図で、反強誘電性液晶パネルは印加電圧が負極性の電圧Ｖ１３を越えると透過光強度を増し、負電圧−Ｖｓを印加された段階で透過光強度が飽和する。その後印加負電圧を減少させても飽和状態を維持するが、印加電圧がＶ３１以上になると透過光強度が減少し始める。さらに印加負電圧を減少させていくと正常なパネルは負極性の電圧−（Ｖ２−１）で透過光強度がほぼ０に達するが、製造ばらつき等によって正極性の電圧Ｖ２−２に達しないと透過光強度が０に達しないものも現れる。このようなパネルは印加電圧が０の状態で図示したｔ−光を透過してしまう。
【００４２】
図２３はこのような印加電圧０の状態で光を透過してしまうパネルを図１８に示した従来の方法で駆動した場合の透過光強度の変化を示した図である。
図２３において、印加電圧は図１８に示した波形と同じで、期間ｔ１では正極性で反強誘電性液晶パネルの透過光強度を十分飽和させる電圧＋Ｖが、期間ｔ２，ｔ４では０電圧が、期間ｔ３では負極性で反強誘電性液晶パネルの透過光強度を十分飽和させる電圧−Ｖが印加されている。このような電圧が印加された時の反強誘電性液晶パネルの透過光強度は期間ｔ１，ｔ３においてはほぼ１００％透過するが期間ｔ２，ｔ４においては０とはならず、期間ｔ２においては図２２（ａ）に示したｔ＋、期間ｔ４においては図２２（ｂ）に示したｔ−だけ光を透過してしまう。
【００４３】
このような反強誘電性液晶パネルは、黒表示をすべき時に十分黒くならない、階調表示した時所望の階調レベルが表示出来ないという問題を生じており表示品質上問題となっている。またこのようなパネルを不良として取り除くのは検査が困難であり、また製造歩留まりが低下してしまうという問題があった。
【００４４】
さらに別の問題として応答速度の問題がある。反強誘電性液晶は応答速度が速いということが最大の特徴であったが、温度が低下すると液晶材料の粘度が上昇し、応答時間が常温に比較して長くなるという現象がおこり、この応答時間の短縮化という課題解決が要求されてきた。
該応答速度は図２３に示すように、透過光強度を１００％にする方向に駆動する時は、立ち上がり時間ｔｒ１２、ｔｒ１３を電圧＋Ｖもしくは−Ｖを十分大きくすることにより比較的短時間にすることが可能であった。しかし透過光強度を０％にする方向に駆動する時は、立ち下がり時間ｔｆ２１、ｔｆ３１を短くすることは困難であった。
【００４５】
本発明の目的は前記した表示品質上の問題がなく、かつ応答速度を改善した反強誘電性液晶パネルの駆動方法を提供することである。
【００４６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の本発明による反強誘電性液晶パネルの駆動方法は、上下の透明基板に狭持され、印加される電圧により第１と第２と第３の安定状態を有し、正極性の電圧値Ｖ１２以上の電圧を印加することにより前記第１の安定状態から前記第２の安定状態への移行が始まり、正極性の電圧値Ｖ２１以下の電圧を印加することにより前記第２の安定状態から前記第１の安定状態への移行が始まり、負極性の電圧値Ｖ１３以下の電圧を印加することにより前記第１の安定状態から前記第３の安定状態への移行が始まり、負極性の電圧値Ｖ３１以上の電圧を印加することにより前記第３の安定状態から前記第１の安定状態への移行が始まる、３安定ヒステリシス特性を有する反強誘電性液晶パネルにおいて、前記電圧値Ｖ１２，Ｖ１３よりも絶対値が小さな電圧Ｖｒｅを持つリセット信号を極性を交互にして周期的に印加することを特徴とする。
【００４７】
請求項２の本発明による反強誘電性液晶パネルの駆動方法は、請求項１において、前記第２及び第３のの安定状態から前記第１の安定状態への移行時には前記リセット信号が印加されるよう構成したことを特徴とする。
【００４８】
請求項３の本発明による反強誘電性液晶パネルの駆動方法は、請求項２において、前記第２の安定状態から前記第１の安定状態への移行時には負極性の前記リセット信号を印加し、前記第３のの安定状態から前記第１の安定状態への移行時には正極性の前記リセット信号を印加するよう構成したことを特徴とする。
【００４９】
請求項４の本発明による反強誘電性液晶パネルの駆動方法は、請求項２乃至３において、液晶の所望の表示状態に応じた電圧を印加するフレーム期間とリセット信号を印加するリセット期間とを繰り返し連続的に設け、各フレーム期間内で液晶が前記第１の安定状態をとる時間と前記第２もしくは第３の安定状態をとる時間の比によって階調を表示し、前記第１の安定状態を維持させる電圧は各フレーム期間の初めから連続して印加し、前記第２もしくは第３の安定状態を維持させる電圧は各フレーム期間の終わりにかけて連続して印加することにより、前記第２及び第３のの安定状態から前記第１の安定状態への移行時に前記リセット信号が印加されるよう構成したことを特徴とする。
【００５０】
請求項５の本発明による反強誘電性液晶パネルの駆動方法は、請求項１乃至４において、前記第１の安定状態で光の透過を遮り、前記第２及び第３の安定状態で光を透過させるよう反強誘電性液晶パネルを構成したことを特徴とする。
【００５１】
請求項６の本発明による反強誘電性液晶パネルの駆動方法は、請求項１乃至５において、前記反強誘電性液晶パネルは１つのコモン電極と複数のセグメント電極を有する１行複数列ドットのスタティック駆動パネルであることを特徴とする。
【００５２】
請求項７の本発明による反強誘電性液晶パネルの駆動方法は、請求項６において、前記セグメント電極にはセグメントドライバーＩＣの出力が印加され、該セグメントドライバーＩＣは低い方から順にＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の４レベルの電圧が選択的に出力出来るよう構成され、前記コモン電極には前記Ｖ１もしくは前記Ｖ２のレベルの電圧が選択的に印加され、前記負極性のリセット信号を印加する際には前記コモン電極には前記Ｖ２、前記セグメント電極には前記Ｖ１を、前記正極性のリセット信号を印加する際には前記コモン電極には前記Ｖ１、前記セグメント電極には前記Ｖ２を印加することを特徴とする。
【００５３】
請求項８の本発明による反強誘電性液晶パネルの駆動方法は、請求項１乃至７において、液晶パネルにより３原色の光の透過を順次制御して表示を行うフィールドシーケンシャルカラー液晶装置に用いたことを特徴とする。
【００５４】
請求項９の本発明による反強誘電性液晶パネルの駆動方法は、請求項１乃至８において、印画紙に液晶シャッターを通した光を焼き付ける電子カメラに用いたことを特徴とする。
【００５５】
【発明の実施の形態】
以下図１〜図９を用いて本発明を説明する。
【００５６】
【実施例】
図１〜図３は本発明の第１の実施例を説明する図で、図４は前提となる反強誘電性液晶パネルの、印加電圧−透過光強度特性である。ここで反強誘電性液晶パネルは第１の安定状態で光を遮り、第２及び第３の安定状態で光を透過するよう構成している。光の透過状態をこの逆になるよう構成することも可能であり、どちらの構成にするかは設計上の問題である。
【００５７】
図４は図２２（ａ）と（ｂ）とを結合した図で、本発明で用いる反強誘電性液晶パネルの印加電圧−透過光強度特性を模式的に示している。
図４において、第１の安定状態にあった反強誘電性液晶パネルに電圧を印加し、印加電圧が正極性の電圧Ｖ１２を越えると透過光強度を増し、電圧Ｖｓを印加された段階で透過光強度が飽和して第２の安定状態となる。Ｖｓを越える電圧＋Ｖを印加しても飽和状態に変化はない。その後印加電圧を減少させてもしばらく第２の安定状態を維持するが、印加電圧がＶ２１以下になると透過光強度が減少し始める。さらに印加電圧を減少させていくと正常なパネルは正極性の電圧Ｖ２−２で透過光強度がほぼ０に達するが、製造ばらつき等によっては負極性の電圧−（Ｖ２−２）に達しないと透過光強度が０に達しないものも現れる。このように製造ばらつきによって第１の安定状態に達する迄の特性がばらつく状態を斜線部２６で表している。
【００５８】
次に、第１の安定状態にある反強誘電性液晶パネルに負極性の電圧を印加し、印加電圧が負極性の電圧Ｖ１３を越えると透過光強度を増し、電圧−Ｖｓを印加された段階で透過光強度が飽和して第３の安定状態となる。さらに大きな負電圧−Ｖを印加しても飽和状態に変化はない。その後印加電圧を減少させてもしばらく第３の安定状態を維持するが、印加電圧の絶対値がＶ３１以下になると透過光強度が減少し始める。さらに印加電圧を減少させていくと正常なパネルは負極性の電圧−（Ｖ２−２）で透過光強度がほぼ０に達するが、製造ばらつき等によっては正極性の電圧Ｖ２−２に達しないと透過光強度が０に達しないものも現れる。このように製造ばらつき等によって第１の安定状態に達する迄の特性がばらつく状態を斜線部２８で表している。
【００５９】
本発明の駆動法は図４中の−（Ｖ２−２）とＶ１３の間の負極性の電圧−Ｖｒｅ、及びＶ２−２とＶ１２間の正極性の電圧Ｖｒｅに着目した。
【００６０】
反強誘電性液晶パネルを第２の安定状態から第１の安定状態に変化させる時、−（Ｖ２−２）よりも正極性よりの電圧を印加すると透過光強度が０の第１の安定状態まで達することが出来ないパネルが出てしまう。またＶ１３よりも絶対値が大きい負極性電圧を印加すると第３の安定状態か第３の安定状態に達する途中の段階に達してしまう。−（Ｖ２−２）とＶ１３の間の負極性の電圧−Ｖｒｅを印加すれば反強誘電性液晶パネルの微妙な製造ばらつきに関わりなく第２の安定状態から第１の安定状態に変化させることが出来る。
【００６１】
同様に、反強誘電性液晶パネルを第３の安定状態から第１の安定状態に変化させる時、Ｖ２−２よりも負極性よりの電圧を印加すると透過光強度が０の第１の安定状態まで達することが出来ないパネルが出てしまう。またＶ１２よりも大きい正極性電圧を印加すると第２の安定状態か第２の安定状態に達する途中の段階に達してしまう。Ｖ２−２とＶ１２の間の正極性の電圧Ｖｒｅを印加すれば反強誘電性液晶パネルの微妙な製造ばらつきに関わりなく第３の安定状態から第１の安定状態に変化させることが出来る。
【００６２】
なお図４の特性における各電圧の値は、三菱ガス化学社製のＧ１１０と呼称される材料を用い、駆動周波数０．１Ｈｚの三角波を用いたときの結果を示す。本願における第２及び第３の安定状態に飽和する電圧は、それぞれ＋１５ボルト、−１５ボルト、第１の安定状態から第２の安定状態に移行を始める電圧Ｖ１２は＋１０ボルト程度、第１の安定状態から第３の安定状態に移行を始める電圧Ｖ１３は−１０ボルト程度、また電圧＋Ｖｒｅ，−Ｖｒｅはそれぞれ＋０．５ボルト、−０．５ボルト程度とするのが適当であるが、一般的に、反強誘電性液晶パネルを駆動する条件（例えば使用液晶材料や駆動周波数、駆動波形など）によってかなり変動する。適用する液晶材料、駆動周波数、駆動波形などによってこれらの値の組み合わせが場合場合で異なってくることは言うまでもない。
【００６３】
図１は本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第１の実施例を説明する波形図である。
図１において、ＦＲ１は交流化信号の１例、ＦＲ２は交流化信号の他の例、ＲＥＳＥＴは本発明によるリセット信号が出力されるタイミングを示す信号、「印加電圧」は本発明の駆動法によって反強誘電性液晶パネルの１つのドットに印加される電圧の波形、「液晶状態」は印加される電圧によって反強誘電性液晶パネルのドットがとる安定状態を示している。
【００６４】
図１の本発明の駆動法においては所望のデータを表示する各フレーム期間１２毎にリセット期間１、２４、リセット期間２，２６を周期的かつ交互に設けてある。
【００６５】
交流化信号ＦＲ１，ＦＲ２はフレーム期間に液晶に印加する電圧の極性を指示する信号で、図１の例では交流化信号がＨの時正極性の電圧を、Ｌの時負極性の電圧を液晶に印加するよう構成している。リセット期間２４での交流化信号のレベルをどうするかは設計上の問題である。従って本実施例において交流化信号はＦＲ１でもＦＲ２でもどちらの波形も取り得る。また図１においては各フレーム期間毎に交流化信号の極性が切り替わるよう設定されているが、どのような周期で交流化信号を切り替えるかは設計上の問題である。
【００６６】
「印加電圧」は、黒状態である第１の安定状態を維持させる電圧である電圧０を各フレーム期間の初めから連続して印加し、白状態である第２もしくは第３の安定状態を維持させる電圧である電圧＋Ｖもしくは−Ｖを各フレーム期間の終わりにかけて連続して印加している。電圧＋Ｖもしくは−Ｖを各フレーム期間の終わりにかけて印加していることにより、それに引き続くリセット期間におけるリセット信号が、第２及び第３の安定状態から第１の安定状態への移行期間に印加されるよう構成出来ている。
【００６７】
黒状態をとる時間と白状態をとる時間との比によって階調が表示される。
なお図４に示したように、＋Ｖ、−Ｖはそれぞれ＋Ｖｓ、−Ｖｓよりも絶対値の大きな電圧となっているので、白状態は十分飽和している。
【００６８】
なお反強誘電性液晶パネルは応答速度が０．５ｍｓ程度と非常に高速である。
従って階調表示する場合も液晶を透過する光は白もしくは黒となっている。本駆動法をとる反強誘電性液晶パネルを直視型の表示装置に用いた場合は人間の目がトータルの光量を積分して階調を認識し、銀塩フィルムに映像を焼き付ける際のシャッターとして用いた場合はフィルムの感光剤がトータル光量に応じて感光し階調を表示している。
【００６９】
各フレーム期間で電圧＋Ｖもしくは−Ｖを印加した次にはリセット期間となり、本発明で設けたリセット信号が印加される。
電圧＋Ｖが印加された後にはリセット期間１の間電圧−Ｖｒｅが印加される。
この印加電圧が負極性リセット信号２８である。また電圧−Ｖが印加された後にはリセット期間２の間電圧Ｖｒｅが印加される。この印加電圧が正極性リセット信号３０である。電圧Ｖｒｅ，−Ｖｒｅは図４で説明した範囲の電圧値を有する。
【００７０】
このように電圧が印加されるため、当初電圧０が印加されて第１の安定状態を維持していた「液晶状態」は、電圧＋Ｖの印加で第２の安定状態に移行し、次に負極性リセット信号２８の印加で第１の安定状態の戻り、電圧０の印加で第１の安定状態を維持し、次に電圧−Ｖの印加で第３の安定状態に移行し、次に正極性リセット信号３０の印加で第１の安定状態の戻り、電圧０の印加で第１の安定状態を維持する。実際の駆動状態ではこのサイクルが繰り返される。
【００７１】
このように本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法によれば、たとえ反強誘電性液晶パネルに製造上のばらつきがあったとしても、リセット信号を印加することにより第２，３の安定状態を光の漏れがない第１の安定状態に戻すことが出来、品質上の問題を解消することが出来る。
【００７２】
またリセットパ信号２８，３０を与えるリセット期間１，２は反強誘電性液晶パネルの応答時間が５００μｓ程度であるから、低温時に応答が遅くなることを考慮しても１ｍｓ程度とすれば十分である。
【００７３】
なお図１のフレーム期間１２における第１の安定状態をとる期間の印加電圧は必ずしもゼロにする必要はない。この期間はリセット信号によって第１の状態に移行された後第１の安定状態を保ちうる電圧ならばどのレベルの電圧を与えても良い。従って＋Ｖｒｅから−Ｖｒｅの間のどのレベルの電圧を与えても良く、この範囲のいかなる電圧レベルに変更しても本発明の駆動法に含まれることはいうまでもない。
【００７４】
また本発明によって設けられたリセット信号は応答速度の改善にも効果がある。印加電圧を０にすると液晶分子は、通常の緩和過程を経由しながら電圧０の配向状態へ向って行くが、実は電圧０での緩和過程が分子の応答特性において最も時間がかかる過程である。本発明の駆動方法では印加電圧０での緩和過程を取らず、電圧＋Ｖｒｅもしくは−Ｖｒｅを印加することによって初期の配向状態への復帰を促進している。従って低温における応答速度も顕著に改善出来ている。
【００７５】
図２は本発明の駆動法の第１の実施例をフィールドシーケンシャルカラー液晶装置に用いた波形図の例で、ＦＲが交流化信号、「印加電圧」が液晶の１つのドットに印加される電圧波形、「光源」が当該タイミングで点灯している光源の色を示している。
【００７６】
フィールドシーケンシャルカラー液晶装置は周知のように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色の光源を順次繰り返して発光させ、液晶パネルは該各色の表示情報に応じてシャッターとして働き、液晶パネルの透過光を人間の目やフィルムの感光剤が積分して色を認識するというカラー装置であるが、一般のカラー液晶装置のようにカラーフィルターを用いる必要がないので光効率が非常に良いという利点がある。反面３原色を時間軸に対し直列的に表示するので液晶装置は高速の応答速度を要求される。高速応答が特徴の反強誘電性液晶パネルはこの面でフィールドシーケンシャルカラー液晶装置に最適なパネルといえる。
【００７７】
図２において、光源は期間ｔＲ１では赤（Ｒ）、期間ｔＧ１では緑（Ｇ）、期間ｔＢ１では青（Ｂ）というように３原色の色を繰り返し周期的に発光している。各期間ｔＲ１，ｔＧ１，ｔＢ１・・・の間にはリセット期間１、２４、リセット期間２，２６を交互に設けてある。図１の１つのフレーム期間が図２の光源が１つの色を発色している期間に相当している。交流化信号は光源の発光色が切り替わる毎に極性を反転させる例を示している。また交流化信号のリセット期間における極性は論理回路の設計方法によるので、図示のＦＲ１としても良いしＦＲ２としても良いのは図１と同様である。
【００７８】
反強誘電性液晶パネルの各ドットには各セグメントのセグメント電極（ＳＥＧ印加電極）の電圧からコモン電極（ＣＯＭ印加電極）の電圧を減じた電圧が印加される。ここではＣＯＭ印加電圧が０に固定されているので各ドットにはＳＥＧ印加電圧と等しい電圧が印加されている。図２の波形例においては赤は明るい光が、緑は中間的な明るさの光が、青は暗い光が液晶を透過する印加電圧となっている。
【００７９】
リセット期間１，２４，リセット期間２、２６においてそれぞれ負極性のリセット信号、正極性のリセット信号が反強誘電性液晶パネルの各ドットに与えられるよう構成されていることは図１と同様である。
【００８０】
図２に示す信号で駆動することにより反強誘電性液晶パネルを用いた表示品質の劣化がなく応答速度の速いフィールドシーケンシャルカラー液晶装置を実現できる。
【００８１】
図３は本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第１の実施例を実現する駆動回路のブロック図及び各ブロックの構成を説明する図である。
図３（ａ）は図１，２の駆動法を実現する駆動回路のブロック図で、表示データが８ビットのパラレル信号に変換されてシフトレジスター１４に与えられている。該表示データはクロック信号ＸＣＫによってシフトレジスター１４内で伝送され、１行Ｎ列の反強誘電性液晶２０の１行分のデータがシフトレジスター１４内に整列した段階でラッチパルスＬＰによってデータラッチ１６に書き込まれる。アナログスイッチ１８はデータラッチ１６がラッチしたデータと交流化信号ＦＲとＲＥＳＥＴ信号に従って０，＋Ｖ、−Ｖ、＋Ｖｒｅ、−Ｖｒｅの電圧を選択的に出力し反強誘電性液晶２０のセグメント電極に印加する。反強誘電性液晶２０のコモン電極には０電圧が印加されている。
【００８２】
図３（ｂ）はアナログスイッチ１８の一例を示した図で、５個のアナログスイッチ３２の入力に電圧＋Ｖ，＋Ｖｒｅ，０，−Ｖｒｅ、−Ｖがそれぞれ印加され、出力は結合されて反強誘電性液晶２０のセグメント電極に接続されている。５個のアナログスイッチ３２は交流化信号ＦＲとラッチデータとＲＥＳＥＴ信号によって出力する電圧を選択する。図３（ａ）のアナログスイッチ１８には図３（ｂ）の回路が反強誘電性液晶２０のドット数と等しい数用意されている。
【００８３】
図３（ｃ）は図３（ｂ）の５個のアナログスイッチ３２から出力される出力の真理値表である。ここでラッチデータのＨが液晶表示の白を、Ｌが黒を指示している。この真理値表に従ってアナログスイッチが電圧を出力すれば図１，２に示した駆動波形が得られる。
【００８４】
図５は印画紙に液晶シャッターを通した光を焼き付ける電子カメラを説明する図である。
【００８５】
図５（ａ）はその構成を説明する図で、３４が光源、３６がドライバーＩＣを含む１行Ｎ列の反強誘電性液晶モジュール、３８が印画紙である。
光源３０はＲ，Ｇ，Ｂの光を順次発光し、反強誘電性液晶モジュール３６はアナログシャッターとして機能して１行分の表示情報に従った光量の光を透過し、印画紙３８は該透過光によって感光される。印画紙３８は順次図示の方向に移動され、それに従って反強誘電性液晶モジュール３６は所定の行の画像情報に従ってシャッターとして働く。
【００８６】
図５（ｂ）は反強誘電性液晶パネルの断面図で、上透明基板４０、下透明基板４２上の図示の面にそれぞれ透明なＮ個のセグメント電極４４、１個のコモン電極４６が形成され、上透明基板４０と下透明基板４２とは封止剤４８で封止される。上透明基板４０，下透明基板４２，封止剤４８で囲まれた空間には反強誘電性液晶物質が狭持されている。一般に反強誘電性液晶パネルの場合該空間のギャップは２μｍ以下に設定される。
【００８７】
図５（Ｃ）は反強誘電性液晶モジュール３６の平面図で、セグメント電極４４にはＴＡＢ実装されたセグメントドライバーＩＣ５２が接続されている。
【００８８】
このような電子カメラに反強誘電性液晶パネルを用いると顕著な効果がある。
現在はＴＮもしくはＳＴＮモードの液晶が用いられているが、１枚の印画紙に画像を書き込むのに４０秒程度の時間が掛かっている。高速ＴＮ，ＳＴＮモードの液晶の場合セルギャップを４μｍ程度にして応答速度が１２ｍｓ程度となるが、反強誘電性液晶パネルにおいては応答速度が０．５ｍｓ程度である。従って１枚の印画紙に画像を書き込む時間を理論的には１／２０以下にすることが出来るという顕著な効果を生むことが出来る。
【００８９】
図６は階調を表示するための表示データ転送法を説明する図で、ここでは１行４８０列の反強誘電性液晶パネルで２５６階調を表示する例を示した。
【００９０】
図６（ａ）は図３（ａ）のデータラッチ１６に印加するラッチパルスＬＰとシフトレジスター１４に印加するデータ信号Ｄ０−Ｄ８の関係を示す図である。
期間ｔ１内でデータ信号Ｄ０−Ｄ８が図示していないクロック信号ＸＣＬによって４８０ビット分シフトレジスター１４に送られ、ラッチパルスＬ１によってシフトレジスター１４内に整列した表示データをデータラッチ１６に書き込む。
ｔ２−ｔ２５６の期間でも同様の動作を繰り返す。すなわち１つのフレーム期間１２内で２５６回表示データを送っている。階調は２５６回送られたデータの内の黒を意味するＬが送られた回数と白を意味するＨが送られた回数の比によって表すことが出来る。階調数を増やす場合は１つのフレーム期間内で表示データを送る回数を増やせばよい。
【００９１】
図６（ｂ）は図３（ａ）のデータラッチ１６に印加するラッチパルスＬＰとシフトレジスター１４に印加するデータ信号Ｄ０−Ｄ８、クロックパルスＸＣＬの関係を示す図である。
シフトレジスター１４は４８０ビットであり、データ信号はＤ０−Ｄ８の８ビットのパラレル信号であるので、ラッチパルスＬＰが出力される期間ｔ１内でクロックパルスは６０発出力されて４８０ビットのデータを送っている。
またシフトレジスターに２４０ビットのものを２個用い、それぞれに８ビットのデータ端子を設けて１行の前半と後半を受け持たせた場合はラッチパルスＬＰが出力される期間ｔ１内にクロックパルスを３０発出力すればよい。
【００９２】
図７〜図９は本発明の駆動法の第２の実施例を説明する図で、第１の実施例と同様反強誘電性液晶パネルは図４はの印加電圧−透過光強度特性を示すことを前提にしている。
【００９３】
図７は本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第２の実施例を説明する波形図である。
図７の実施例においては、低い方から順にＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の４レベルの電圧を駆動に用い、該各電圧レベルは、Ｖ２−Ｖ１＝＋Ｖｒｅ、Ｖ３−Ｖ１＝＋Ｖ，Ｖ２−Ｖ０＝＋Ｖと設定してある。
図７の駆動法においては交流化信号ＦＲが各フレーム期間１２が終わりリセット期間２４，２６に変わる時点で反転する点、コモン電極に与える電圧がＣＯＭとして図示したようにＦＲ信号と逆の極性でＶ２とＶ１のレベルを取ること、セグメント電極に与える電圧がＳＥＧとして図示したようにＦＲ信号がＨの時は白表示の時Ｖ３，黒表示及びリセット期間にはＶ２，ＦＲ信号がＬの時は白表示の時Ｖ０，黒表示の時及びリセット期間にはＶ１となっている。
【００９４】
図７においてはリセット期間１におけるＳＥＧ−ＣＯＭの電圧−Ｖｒｅが負極性リセット信号２８に、リセット期間２におけるＳＥＧ−ＣＯＭの電圧＋Ｖｒｅが正極性リセット信号３０にそれぞれ相当している。すなわち負極性のリセット信号を印加する際にはコモン電極にはＶ２、セグメント電極にはＶ１を、正極性のリセット信号を印加する際にはコモン電極にはＶ１、セグメント電極にはＶ２を印加することにより液晶ドットへの印加電圧をそれぞれ＋Ｖｒｅ，−Ｖｒｅとしている。
【００９５】
反強誘電性液晶パネルの各ドットにはセグメント電極に印加される電圧ＳＥＧからコモン電極に印加される電圧ＣＯＭを減じた電圧が印加されるので、図１の「印加電圧」に相当する電圧は図７に示したＳＥＧ−ＣＯＭとなる。
図７のＳＥＧ−ＣＯＭと図１の「印加電圧」が異なるのはリセット期間１，２の後第１の安定状態を維持している期間の電圧である。これが図１の第１の実施例の場合は電圧０となっていたのに対し、図７の第２の実施例の場合はＦＲ信号がＨの時は電圧Ｖｒｅ、ＦＲ信号がＬの時は電圧−Ｖｒｅとなっている点である。これは前記した、第１の安定状態をとる期間の印加電圧は必ずしもゼロにする必要はなく、この期間はリセット信号によって第１の状態に移行された後第１の安定状態を保ち得る電圧ならばどのレベルの電圧を与えても良い。すなわち＋Ｖｒｅから−Ｖｒｅの間のどのレベルの電圧を与えても良いという点に注目して考案されている。
【００９６】
第２の実施例は４レベルの電圧で本発明の駆動法を実現できた点に大きな意味がある。後述するように、大量に用いられている汎用の受動型液晶用セグメントドライバーＩＣは４レベルの電圧を選択的に出力するよう構成されている。第２の実施例においては波形の組み合わせを工夫することによりこのような汎用セグメントドライバーＩＣを用いて本発明の駆動法を実現可能としている、そのため第１の実施例の利点に加え、安価な駆動用ＩＣを用いることが可能となりコスト上の利点が大きいという利点が加わっている。
【００９７】
図８は図７に示した本発明の駆動法の第２の実施例をフィールドシーケンシャルカラー液晶装置に用いた場合の波形図である。
図８の波形でも図２の波形の場合と同様の光学的特性を得ることが出来る。
【００９８】
図９は本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第２の実施例を実現する駆動回路のブロック図及び各ブロックの構成を説明する図である。
図９（ａ）は図７，８の駆動法を実現する駆動回路のブロック図で、図３（ａ）と同様に、表示データが８ビットのパラレル信号に変換されてシフトレジスター１４に与えられている。該表示データはクロック信号ＸＣＫによってシフトレジスター１４内で伝送され、１行Ｎ列の反強誘電性液晶２０の１行分のデータがシフトレジスター１４内に整列した段階でラッチパルスＬＰによってデータラッチ１６に書き込まれる。アナログスイッチ１８は図３（ａ）とは異なり、データラッチ１６がラッチしたデータと交流化信号ＦＲに従って、低い方から順にＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の４レベルの電圧を選択的に反強誘電性液晶２０のセグメント電極に印加する。反強誘電性液晶２０のコモン電極には図７に示したＣＯＭ電圧が印加されている。一般にセグメントドライバーＩＣ５２にはこれらシフトレジスター１４，データラッチ１６，アナログスイッチ１８が集積されている。
【００９９】
なおコモン電極に印加する電圧ＣＯＭは電圧Ｖ２とＶ１とを２個のアナログスイッチで切り替えて出力することにより容易に作成出来る。
【０１００】
図９（ｂ）はアナログスイッチ１８の一例を示した図で、４個のアナログスイッチ５４の入力に電圧Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３がそれぞれ印加され、出力は結合されて反強誘電性液晶２０のセグメント電極に接続されている。４個のアナログスイッチ５４は交流化信号ＦＲとラッチデータとによって出力する電圧を選択する。図９（ａ）のアナログスイッチ１８には図９（ｂ）の回路が反強誘電性液晶２０のドット数と等しい数用意されている。
【０１０１】
図９（ｃ）は駆動用電源回路の例で、ここでは３個の抵抗５６でＶ３，Ｖ０間の電圧を分圧することによって電圧Ｖ２，Ｖ１を得ている。実際の電源回路においてはオペアンプ等を用いて各電圧をローインピーダンス化して用いるのが普通である。
【０１０２】
図９（ｄ）は図９（ｂ）の４個のアナログスイッチ５４から出力される出力の真理値表である。ここでラッチデータのＨが液晶表示の白を、Ｌが黒を指示している。リセット期間１，２の表示データとしてＬを送れば、この真理値表に従ってアナログスイッチが所望の電圧を出力し、図７，８に示した駆動波形が得られる。
【０１０３】
図９の構成はＳＴＮ用ドライバーＩＣとしては一般的な形態である。同一の構成を有したドライバーＩＣとしては、例えばＥｕｒｅｋａ社ＳＴＮ用ドライバーＩＣのＥＫ７０１０ＣＧがある。該ドライバーＩＣはＶ３−Ｖ０の耐電圧も４０ボルトあるので、図７に示した＋Ｖ，−Ｖがそれぞれ＋１５Ｖ、−１５Ｖ程度の反強誘電性液晶パネルを駆動するのに十分である。
なお該ＥＫ７０１０ＣＧは２４０ビットドライバーなので、４８０ビットの反強誘電性液晶パネルを駆動するためには、２個のＥＫ７０１０ＣＧを用い、それぞれに８ビットのデータ端子を設けて１行の前半と後半を受け持たせればよい。
【０１０４】
このように第２の実施例の駆動法は一般的なＳＴＮ用ドライバーＩＣで実現することが出来、コスト上の利点がある。
【０１０５】
【発明の効果】
以上述べたことから明らかなように、本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法によれば、光学的なコントラストの良い反強誘電性液晶パネルを歩留まり良く製造することが出来、また応答速度も改善することが出来効果が大きい。
【０１０６】
また、強誘電性液晶パネルは４象限にわたる２安定特性を示すため、印加電圧交流化に際し、直前の表示状態を記憶しておいて画素毎に該表示状態に応じた逆極性電圧を印加しなければならず、駆動回路が非常に煩雑になっていた。しかし反強誘電性液晶パネルは印加電圧０状態を含む３安定状態を示すため、フィールドシーケンシャルカラー液晶装置に用いた時も、駆動回路が簡素化出来、かつ交流化のための電圧印加時間が不要で高速化出来るという利点がある。
【０１０７】
さらに、反強誘電性液晶パネルを印画紙に液晶シャッターを通した光を焼き付ける電子カメラに用いると、従来のＴＮ，ＳＴＮモードの液晶パネルを用いた時よりも飛躍的に画像書き込み時間を短縮出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第１の実施例を説明する波形図である。
【図２】本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第１の実施例をフィールドシーケンシャルカラー液晶装置に用いた波形図の例である。
【図３】本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第１の実施例を実現する駆動回路のブロック図及び各ブロックの構成を説明する図である。
【図４】本発明で用いる反強誘電性液晶パネルの印加電圧−透過光強度特性を模式的に示した図である。
【図５】印画紙に液晶シャッターを通した光を焼き付ける電子カメラを説明する図である。
【図６】階調を表示するための表示データ転送法を説明する図である。
【図７】本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第２の実施例を説明する波形図である。
【図８】本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第２の実施例をフィールドシーケンシャルカラー液晶装置に用いた波形図の例である。
【図９】本発明の反強誘電性液晶パネルの駆動法の第２の実施例を実現する駆動回路のブロック図及び各ブロックの構成を説明する図である。
【図１０】自由空間に置かれた反強誘電性液晶のバルク状態における二重螺旋構造を示す図である。
【図１１】表面安定化セル内における分子の安定化配置を図示した図である。
【図１２】印加電圧０Ｖの場合の反強誘電性液晶の層間の分子配向を示す図である。
【図１３】電界が連続的に印加された時の反強誘電性液晶の分子配向を示す図である。
【図１４】反強誘電性液晶及び強誘電性液晶の「誘起自発分極−印加電圧の関係」を示してた図である。
【図１５】典型的な反強誘電液晶パネルの「透過光強度−印加電圧」特性を示した図である。
【図１６】反強誘電性液晶パネルのマトリックス駆動仕様の概念図である。
【図１７】ＰＨＭ法とＰＷＭ法における階調付与の方法を示す概念図である。
【図１８】ＰＷＭ方式での従来のスタティック駆動波形を示した図である。
【図１９】従来駆動法をフィールドシーケンシャルカラー液晶装置に用いた駆動波形図の例である。
【図２０】従来駆動法を実現する駆動回路のブロック図及び各ブロックの構成を説明する図である。
【図２１】反強誘電性液晶パネルの製造ばらつきによって生じる「透過光強度−印加電圧」特性を示した図である。
【図２２】反強誘電性液晶パネルの製造ばらつきによって生じる「透過光強度−印加電圧」特性を模式的に示した図である。
【図２３】印加電圧０の状態で光を透過してしまうパネルを従来の方法で駆動した場合の透過光強度の変化を示した図である。
【符号の説明】
１２  フレーム期間
２４  リセット期間１
２６  リセット期間２
２８  負極性リセット信号
３０  正極性リセット信号
１４  シフトレジスター
１６  データラッチ
１８  アナログスイッチ
２０  反強誘電性液晶
６０  第１の安定状態
６２    第２の安定状態
６４    第３の安定状態
４０  上透明基板
４２  下透明基板
４４  セグメント電極
４６  コモン電極
５２  セグメントドライバーＩＣ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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