(57)【要約】【課題】τ−Ｖｍｉｎモードの駆動波形。情報信号をＱＣＩ波形（休止入り波形）タイプにすることでブヨを軽減させ、駆動マージンを広げる。シャープ＆ＤＥＲＡに対する防衛出願。【解決手段】走査電極群と情報電極群とを有する一対の基板と基板間に配されたカイラルスメクッチック液晶はシェブロン構造を有し、かつ、このカイラルスメクッチック液晶はＣ２配向を呈し、かつ、カイラルスメクッチック液晶の誘電率異方性が負であり、かつ、カイラルスメクッチック液晶はしきい値特性曲線が極小値を呈することを特徴とする。走査電極群に順次、走査選択信号を印加するとともに、情報電極群に、画素の表示状態を定める為のΔＴのパルス幅をもつ第１極性の選択パルスと選択パルスの前後の第２極性のパルスと、を含む情報信号が間にΔＴより短い休止時間を介して連続的に印加されることを特徴とする駆動法を有する。【選択図】        図１
2004163494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査電極群と情報電極群とを有する一対の基板と該基板間に配されたカイラルスメクチック液晶とを有する電気光学素子と、該走査電極群に消去信号と走査選択信号を供給する走査電極駆動回路と、該情報電極群に情報信号を供給する情報電極駆動回路と、を有する電気光学装置において、
該カイラルスメクッチック液晶はシェブロン構造を有し、かつ、該カイラルスメクッチック液晶はＣ２配向を呈し、かつ、該カイラルスメクッチック液晶の誘電率異方性が負であり、かつ、該カイラルスメクッチック液晶はしきい値特性曲線が極小値を呈することを特徴とし、
該走査電極群に順次、走査選択信号を印加するとともに、該情報電極群に、画素の表示状態を定める為のΔＴのパルス幅をもつ第１極性の選択パルスと該選択パルスの前後の第２極性のパルスと、を含む情報信号が間にΔＴより短い休止時間を介して連続的に印加されることを特徴とする駆動法を有する電気光学装置。
【請求項２】
前記走査選択信号は、該休止時間より長いパルス幅のリセットパルスを含む請求項１に記載の電気光学装置。
【請求項３】
前記情報信号の印加期間と前記休止期間との和が一水平走査期間である請求項１に記載の電気光学装置。
【請求項４】
ｎ番目に選択される走査電極に供給される走査選択信号とｎ＋１番目に選択される走査選択信号とが時間的にオーバーラップして供給される請求項１記載の電気光学装置。
【請求項５】
該走査選択信号の供給に先立って、一水平走査期間より長い間、消去信号を供給する請求項１記載の電気光学装置。
【請求項６】
走査電極群と情報電極群で構成したマトリクス電極の間に強誘電性液晶を配置した電気光学装置において、
該強誘電性液晶はシェブロン構造を有し、かつ、該強誘電性液晶はＣ２配向を呈し、かつ、該強誘電性液晶の誘電率異方性が負であり、かつ、該強誘電性液晶はしきい値特性曲線が極小値を呈することを特徴とし、
該情報電極群に印加する情報信号はパルス幅ΔＴの選択パルスと、該選択パルスの前後に配置したパルス幅１／２ΔＴの補助パルスと、該補助パルスが連続することのないよう補助パルスと補助パルスの間に設けたパルス幅１／２ΔＴの休止期間とを含み、該走査電極群に印加する走査選択信号はパルス幅ΔＴの選択パルスと、選択パルスの直前に配置した消去パルスと、選択パルスの直後に配置したパルス幅１／２ΔＴの補助パルスとを含み、該情報信号と該走査選択信号とを用いて駆動を行うことを特徴とする電気光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置等に用いられる電気光学装置に関するものであり、特にカイラルスメクチック相を呈する相転移系列を示すカイラルスメクチック液晶を用いた電気光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
旧来、電気光学素子として例えば、ネマティック液晶を用いたＴＮ型およびＳＴＮ型の液晶表示素子が知られている。しかしこれらの液晶表示素子は、電気光学効果の応答速度がｍｓオーダと遅いため、高速駆動を行おうとすると、画面に乱れが生じたり、コントラストが低下したりするという欠点があり、表示可能な容量に限界があった。そこで、近年、次世代の液晶表示素子として、強誘電性あるいは反強誘電性液晶を用いた液晶表示素子の実用化が検討されている。
【０００３】
１９７５年に、Ｒ．Ｂ．Ｍｅｙｅｒらは分子の対称性の議論から、光学活性な分子が分子長軸に対して垂直な方向に双極子モーメントを持っていればカイラルスメクティックＣ相（ＳｍＣ＊相）で強誘電性を示すことを予想し、ＤＯＢＡＭＢＣ（２−ｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｌ  ｐ−［ｐ−（ｄｅｃｙｌｏｘｙｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅ）−ａｍｉｎｏ］−ｃｉｎｎａｍａｔｅ）を合成し、液晶において初めて強誘電性を確認することに成功した（Ｒ．Ｂ．Ｍｅｙｅｒ，Ｌ．Ｌｉｅｂｅｒｔ，Ｌ．Ｓｔｒｚｅｌｅｃｋｉ  ａｎｄ  Ｐ．Ｋｅｌｌｅｒ：Ｊ．Ｐｈｙｓ．（Ｐａｒｉｓ）３６（１９７５）Ｌ６９．参照）。
【０００４】
ここで、強誘電性を示すＳｍＣ＊相の構造について説明する。ＳｍＣ＊相では、層内における液晶分子の重心位置は無秩序であるが、図１５（ａ）中にコーン１０１として模式的に示すように、液晶分子の長軸（ダイレクタ１０２）は、スメクティック相を区切る層面１０３の法線である層法線ｚに対して一定の角度θだけ傾いている。なお、ダイレクタ１０２の傾く方向は層から層へ僅かずつずれ、この結果、液晶分子の配向は螺旋構造をなしている。螺旋のピッチ（ヘリカルピッチ）は１μｍ程度であり、約１ｎｍの層間隔よりはるかに大きい。
【０００５】
このような分子配列をもつ相は、強誘電性液晶だけでなく、反強誘電性液晶においても確認されている（Ａ．Ｄ．Ｌ．Ｃｈａｎｄａｎｉ，Ｔ．Ｈａｇｉｗａｒａ，Ｙ．Ｓｕｚｕｋｉ，Ｙ．Ｏｕｃｈｉ，Ｈ．Ｔａｋｅｚｏｅ  ａｎｄ  Ａ．Ｆｕｋｕｄａ：Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２７（１９８８）Ｌ７２９．参照）。反強誘電性液晶の中にも、光学純度を変化させるとＳｍＣ＊相が出現したり、また、ＭＨＰＯＢＣ（４−（ｌ−ｍｅｔｈｙｌｈｅｐｔｙｌｏｘｙｃａｒｂｏｎｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ４′−ｏｃｔｙｌｏｘｙｂｉｐｈｅｎｙｌ１−４−ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ）のように、光学純度１００％のＲ体やＳ体の場合でもＳｍＣ＊相が出現するものも存在する。
【０００６】
ＣｌａｒｋとＬａｇｅｒｗａｌｌは、セル厚が１μｍ程度（螺旋のピッチと同程度）以下になると、この螺旋構造が消滅し、図１５（ｂ）に示すように、各層の分子１０４が印加される電界に応じて双安定状態のいずれかをとることを発見し、表面安定化型強誘電性液晶表示素子（ＳＳＦＬＣ：ｓｕｒｆａｃｅ  ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ）を提案した。これは、特開昭５６−１０７２１６号公報、および米国特許第４３６７９２４号明細書等に開示されている。なお、図１５（ｂ）では、分子１０４に印加されている電界の向きは、紙面に対して垂直かつ紙面裏側から表側へ向かう方向である。そして、分子１０４の電気双極子モーメントは、同図（ｂ）において各分子内に示すように、印加電界の向きにすべて揃う。
【０００７】
図１６を参照しながらその動作原理について説明する。上述したように、薄セルとして形成されたＳＳＦＬＣの分子１０４は、同図に示すとおり、印加される電界の方向に応じて、状態ＡおよびＢの２つの安定状態のいずれかをとる。なお、
同図に示す状態Ａでは、分子１０４に印加されている電界の向きは、同図の紙面に対して垂直かつ紙面表側から裏側へ向かっており、状態Ｂでは、紙面に対して垂直かつ紙面裏側から表側へ向かう方向である。
【０００８】
このため、直交する２枚の偏光子の間に、例えば状態Ｂのときの分子長軸が偏光子の一方の方向（同図中に矢印で示す方向１１１）と平行になるように、ＳＳＦＬＣセルを配置することにより、状態Ａの場合には光が透過されて明状態となり、状態Ｂの場合には光が遮断されて暗状態となる。すなわち、印加電界の方向を切り替えることによって、白黒の表示を行うことが可能となる。
【０００９】
ＳＳＦＬＣでは、自発分極と電場とが直接相互作用するために、通常のネマティック液晶における誘電異方性を用いたスイッチングとは異なって、電界に対してｍｓオーダ以上の高速応答が可能である。また、ＳＳＦＬＣは、双安定状態のいずれかに一旦スイッチすると、電界が消滅してもその状態を保ついわゆるメモリ性を持つことから、常に電圧を印加する必要はない。
【００１０】
以上のように、ＳＳＦＬＣ型の液晶表示素子は、高速応答性とメモリ性という特徴を利用することにより、１走査線ごとに高速で表示内容を書き込んでゆくことができ、単純マトリクス駆動で大容量のディスプレイを実現することが可能となり、壁掛けテレビへの応用も期待されている。
【００１１】
こうした液晶表示素子の駆動方法は、
米国特許第４，６５５，５６１号や、米国特許第４，８３６，６５６号に詳しく開示されている。
【００１２】
又、こうした液晶表示素子の製造方法又は液晶の配向技術は、米国特許第４，６３９，０８９号や米国特許第４，７７８，２５９号、米国特許第５，１８９，５３６号に詳しく開示されている。
【００１３】
そして、上記表示素子に適した液晶材料は、米国特許第４，６８１，４０４号、米国特許第４，７１４，３２３号、米国特許第５，１２０，４６６号に詳しく開示されている。
【００１４】
また、ＦＬＣは、誘電率異方性が正のものと負のものとの２種類に分類することができ、誘電率異方性の正負によって、スイッチング（配向状態の変化）を生じさせる駆動電圧のパルス幅（τ）とパルス波高値（Ｖ）との関係、すなわちτ−Ｖ特性が異なっている。
【００１５】
モノパルス印加時の理想的な駆動特性を例にとると、ＦＬＣに印加される駆動パルスのパルス幅とパルス波高値との組合せが、図１７（ａ）および（ｂ）に示すしきい値特性曲線（τ−Ｖ曲線）よりも上の領域に属する場合はスイッチングが起こる一方、上記特性曲線よりも下の領域に属する場合はスイッチングは起こらない。例えば、正の誘電率異方性を有するＦＬＣにおいて、同図（ａ）に示す一定のパルス幅τ１を持つ駆動パルスが印加されたとすると、この駆動パルスのパルス波高値が同図（ａ）に示すＶｏｆｆ（Ｖｏｆｆ＝Ｖｔｈ−Ｖｄ）の場合はスイッチングが起こらず、Ｖｏｎ（Ｖｏｎ＝Ｖｔｈ＋Ｖｄ）の場合にスイッチングが起こる。
【００１６】
同図（ａ）および（ｂ）を比較することから明らかなように、正の誘電率異方性を有するＦＬＣでは、駆動パルスのパルス波高値が高くなるほどスイッチングに必要なパルス幅は単調に小さくなってゆく。これに対して、負の誘電率異方性を有するＦＬＣでは、スイッチングに必要なパルス幅が極小値（τｍｉｎ）となるパルス波高値（Ｖｍｉｎ）が存在するといういわゆるτ−Ｖｍｉｎ特性を有すると共に、このＶｍｉｎを境として低電圧側よりも高電圧側におけるグラフの勾配が急峻となる。
【００１７】
このため、負の誘電率異方性を有するＦＬＣにおいては、同図（ｂ）に示す一定のパルス幅τ２を持つ駆動パルスが印加されたとすると、この駆動パルスのパルス波高値が同図（ｂ）に示すＶｏｆｆ１（Ｖｏｆｆ１＝Ｖｔｈ１−Ｖｄ）あるいはＶｏｎ２（Ｖｏｎ２＝Ｖｔｈ２＋Ｖｄ）の場合はスイッチングが起こらず、Ｖｏｎ１（Ｖｏｎ１＝Ｖｔｈ１＋Ｖｄ）あるいはＶｏｆｆ２（Ｖｏｆｆ２＝Ｖｔｈ２＋Ｖｄ）の場合にスイッチングが起こる。
【００１８】
つまり、負の誘電率異方性を有するＦＬＣは、上記のＶｏｆｆ１およびＶｏｎ１の関係のように、選択期間に画素に印加される非書き込み電圧（ＦＬＣがスイッチングを起こさないパルス波高値）が書き込み電圧（ＦＬＣがスイッチングを起こすパルス波高値）よりも低くなるような駆動パルスによる低電圧駆動法と、この逆に、上記のＶｏｆｆ２およびＶｏｎ２の関係のように、非書き込み電圧が書き込み電圧よりも高くなるような高電圧駆動法とによって駆動することができる。
【００１９】
なお、前述したように、Ｖｍｉｎよりも高電圧側のグラフ勾配が急峻であることから、高電圧駆動法は、非書き込み電圧に対する応答速度と書き込み電圧に対する応答速度との差が大きいため、単位パルス幅（スロット時間）の許容範囲を広くとることができるという利点を有している。
【００２０】
こうしたＶｍｉｎ，τｍｉｎを示す液晶材料を用いた表示装置は、特開平１−２１４８２４号、特開平１−２１４８２５号、特開平１−２２２２２８号に詳しく開示されている。
【００２１】
又、特開平９−１２７４８３号ＡＳＩＡ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ９８予稿集９６７〜９７０ページ，ＳＩＤ  ９８  ＤＩＧＥＳＴ７７８〜７８１ページなどには、上記液晶材料を用いた表示素子の駆動法が記載されている。この駆動法は比較的広い範囲の温度条件下で良好な表示特性を示すものの未だ不充分なものである。
【００２２】
一方、特開平８−１０１３７２号には、温度条件に応じて画素に印加される電圧とパルス幅を、温度上昇に伴って電圧の変化の割合が大きくなり且つ電圧波高値が低くなるように制御し、温度の上昇に伴ってパルス幅の変化の割合が小さくなり且つパルス幅が小さくなるように制御する駆動信号の温度補償方法が記されている。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の強誘電性液晶素子を用いた表示素子には、液晶分子を片方の安定状態で長時間放置しておくと基板と液晶層の界面での相互作用によって表示素子としての閾値特性が変化する、という問題点があった。特に液晶素子の応答速度の遅い領域や温度の低い領域では閾値以下のパルスに対し強誘電性液晶分子が揺らぎ易くなり、表示の一部が反転し良好な表示を保てない場合が生じ、問題となっていた。
【００２４】
本発明は、上述した技術的課題に鑑みなされたものであり、不本意な液晶分子の反転が生じ難い液晶素子の駆動法を提供することを第１の目的とする。
【００２５】
本発明の第２の目的は、所望の表示状態を得る為に選択できる駆動条件の範囲が広い液晶素子の駆動法を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、走査電極群と情報電極群とを有する一対の基板と該基板間に配されたカイラルスメクチック液晶とを有する電気光学素子と、該走査電極群に消去信号と走査選択信号を供給する走査電極駆動回路と、該情報電極群に情報信号を供給する情報電極駆動回路と、を有する電気光学装置において、該カイラルスメクッチック液晶はシェブロン構造を有し、かつ、該カイラルスメクッチック液晶はＣ２配向を呈し、かつ、該カイラルスメクッチック液晶の誘電率異方性が負であり、かつ、該カイラルスメクッチック液晶はしきい値特性曲線が極小値を呈することを特徴とし、該走査電極群に順次、走査選択信号を印加するとともに、該情報電極群に、画素の表示状態を定める為のΔＴのパルス幅をもつ第１極性の選択パルスと該選択パルスの前後の第２極性のパルスと、を含む情報信号が間にΔＴより短い休止時間を介して連続的に印加されることを特徴とする。
【００２７】
また好ましくは、前記走査選択信号は、該休止時間より長いパルス幅のリセットパルスを含むことを特徴とする。
【００２８】
また好ましくは、前記情報信号の印加期間と前記休止期間との和が一水平走査期間であることを特徴とする。
【００２９】
また好ましくは、ｎ番目に選択される走査電極に供給される走査選択信号とｎ＋１番目に選択される走査選択信号とが時間的にオーバーラップして供給されることを特徴とする。
【００３０】
また好ましくは、該走査選択信号の供給に先立って、一水平走査期間より長い間、消去信号を供給することを特徴とする。
【００３１】
また好ましくは、走査電極群と情報電極群で構成したマトリクス電極の間に強誘電性液晶を配置した電気光学装置において、該強誘電性液晶はシェブロン構造を有し、かつ、該強誘電性液晶はＣ２配向を呈し、かつ、該強誘電性液晶の誘電率異方性が負であり、かつ、該強誘電性液晶はしきい値特性曲線が極小値を呈することを特徴とし、該情報電極群に印加する情報信号はパルス幅ΔＴの選択パルスと、該選択パルスの前後に配置したパルス幅１／２ΔＴの補助パルスと、該補助パルスが連続することのないよう補助パルスと補助パルスの間に設けたパルス幅１／２ΔＴの休止期間とを含み、該走査電極群に印加する走査選択信号はパルス幅ΔＴの選択パルスと、選択パルスの直前に配置した消去パルスと、選択パルスの直後に配置したパルス幅１／２ΔＴの補助パルスとを含み、該情報信号と該走査選択信号とを用いて駆動を行うことを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴の１つはτ−Ｖｍｉｎ特性を有する液晶素子を用いることにある。
【００３３】
図２は従来用いられていた各種信号波形を示す。
【００３４】
走査選択信号Ｓｓは、選択された走査電極に供給される波形を示しており、基準電圧からなる前半部分と電圧波高値Ｖｓとパルス幅τの正のパルスからなる後半部分からなる。
【００３５】
走査非選択信号Ｓｎは、選択されていない走査電極に供給される波形を示しており、一水平走査期間（１Ｈ）中基準電圧となっている。
【００３６】
書き込み用情報信号Ｉｗは、走査選択信号Ｓｓと協働して選択された画素に印加される合成波形Ｖｗを生成する為の信号であり、情報電極に供給される。
【００３７】
非書き込み用情報信号Ｉｎは、走査選択信号Ｓｓと協働して画素に印加される非書き込み用合成波形Ｖｎを生成する為の信号であり、情報信号に供給される。
【００３８】
２つの情報信号Ｉｗ，Ｉｎは表示すべき画像情報に応じて、互いに排他的に選択されて情報電極に供給される。
【００３９】
本発明においては、水平走査期間の前半のパルスが正であるか負であるか及びそれに続く後半のパルス波高値が小さいか大きいかの組み合わせによって、液晶の反転（スイッチング）と非反転（非スイッチング）を選択できる。
【００４０】
これは、用いる液晶がτ−Ｖｍｉｎ特性を有するからである。
【００４１】
（駆動波形によるスイッチング制御）
図３は、負の誘電率異方性を示す液晶材料の駆動特性曲線の一例である。
【００４２】
ＣＨ０は、一対の電極間に負の誘電率異方性を示す液晶を配し、その電極間に図２の走査選択信号Ｓｓと同じ単純な矩形の電圧パルスを印加した時のしきい値を示す特性曲線であり、ＣＨ１は図２の書き込み用合成信号Ｖｗと同じ信号を印加した時のしきい値を示す特性曲線、ＣＨ２は図１の非書き込み合成信号Ｖｎと同じ信号を印加した時のしきい値を示す特性曲線である。いずれもパルス幅τがある電圧波高値Ｖｓにおいて極小値（最小値）をとる為、このような特性をτ−Ｖｍｉｎ特性という。それぞれの特性曲線ＣＨ０，ＣＨ１，ＣＨ２より上方となる領域にあたるパルス幅と電圧の信号を与えると、液晶はスイッチングを生じ、下方となる領域にあたるパルス幅と電圧の信号を与えると液晶はスイッチングしない。
【００４３】
つまり、印加する信号の波形を変えることで、しきい値を満足するパルス幅と電圧の値が変化することを示している。
【００４４】
例えば点ＰＡに相当するパルス幅と電圧とを有する波形Ｖｗを与えた場合には、特性曲線ＣＨ１の上方領域に点ＰＡが存在する為、液晶はスイッチングする。
【００４５】
しかしながら、波形Ｖｎの場合には、点ＰＡを満たすパルス幅及び電圧の信号を与えても液晶はスイッチングしない。なぜなら点ＰＡは特性曲線ＣＨ２の下方領域にある為である。
【００４６】
従って、ある画素の液晶をスイッチングさせる時に、特性曲線ＣＨ１を示す信号を用い、スイッチングさせない時に特性曲線ＣＨ２を示す信号を用い、更に図３中のハッチングで示した領域の中から各信号のパルス幅と電圧を選ぶことにより、液晶のスイッチングを制御することが出来る。
【００４７】
一方、図４は、正の誘電率異方性を示す液晶材料の駆動特性曲線の一例である。
【００４８】
ＣＨ０′は、一対の電極間に正の誘電率異方性を示す液晶を配し、その電極間に図２の走査選択信号Ｓｓと同じ単純な矩形の電圧パルスを印加した時のしきい値を示す特性曲線であり、ＣＨ１′は図２の書き込み用合成信号Ｖｗと同じ信号を印加した時のしきい値を示す特性曲線、ＣＨ２′は図２の非書き込み合成信号Ｖｎを印加した時のしきい値を示す特性曲線である。それぞれの特性曲線ＣＨ０′，ＣＨ１′，ＣＨ２′より右上方となる領域にあたるパルス幅と電圧の信号を与えると、液晶はスイッチングを生じ、左下方となる領域にあたるパルス幅と電圧の信号を与えると液晶はスイッチングしない。
【００４９】
つまり、印加する信号の波形を変えることで、しきい値を満足するパルス幅と電圧の値が変化することを示している。
【００５０】
例えば点ＰＢに相当するパルス幅と電圧とを有する波形ＶＷを与えた場合には、特性曲線ＣＨ１′の左下方領域に点ＰＢが存在する為、液晶はスイッチングしない。
【００５１】
しかしながら、波形Ｖｎの場合には、点ＰＢを満たすパルス幅及び電圧の信号を与えると液晶はスイッチングを生じる。なぜなら点ＰＢは特性曲線ＣＨ２′の右上方領域にある為である。
【００５２】
従って、ある画素の液晶をスイッチングさせる時に、特性曲線ＣＨ２′を示す信号を用い、スイッチングさせない時に特性曲線ＣＨ１′を示す信号を用いれば、図４中のハッチングで示した領域の中から各信号のパルス幅と電圧を選ぶことが出来る。
【００５３】
信号波形Ｖｗ，Ｖｎのパルス幅及び電圧を定める場合、図２の特性であれば、電圧Ｖ１１を選んだ時、パルス幅はτ１１〜τ１２の広い範囲から選ぶことが出来る。
【００５４】
一方、図３の特性の場合には、電圧Ｖ１１を選んだ時のパルス幅の選択可能範囲はτ１３〜τ１４の狭い範囲となる。
【００５５】
つまり、画素を画像情報に応じてスイッチング又は非スイッチングさせ得る駆動条件の選択範囲（マージン）は図３の特性を示す液晶の方が大きいことになる。
【００５６】
又、前述したとおり図３の特性は印加電圧波形依存性を示すので、本発明に好適に用いられる。
【００５７】
本発明の特徴の１つは、マトリクス電極をもつ液晶素子をマルチプレキシング駆動する為の情報信号の所定期間例えば一水平走査期間内に休止期間を設けるものである。
【００５８】
図５の符号Ａ、Ｂ、Ｃは本発明に用いられる情報信号波形を示しており、符号Ｄ、Ｅは比較の為に休止期間のない情報信号波形を示している。
【００５９】
本発明者らが交流パルスと揺らぎの関係について実験したところ、非選択時の交流パルスの形状が変化すると液晶分子の揺らぎの程度も変わることがわかった。図２において波形ＤはΔＴの幅を持つ正極性のパルスａと負極性のパルスｂを連続して交互に印加する交流波形、波形Ａは波形Ｄのａパルスを２分割しそれらの間にΔＴより短い休止期間を設けた波形、波形Ｂは波形Ｄのｂパルスを２分割しそれらの間にΔＴより短い休止期間を設けた波形とみなすことができいずれも同じ実効値を持つ。Ａ、Ｂ、Ｄそれぞれの波形を印加したところ液晶分子の揺らぎの程度が変わり、Ｕ１状態からＵ２状態へ反転させる極性を負極性にとると、Ｕ１状態のときにはパルスｂによって大きく揺らぎ、Ｕ２状態のときにはパルスａによって大きく揺らぐことがわかった。
【００６０】
さらに明情報信号と暗情報信号とを交互に印加する場合、本発明に用いられる情報信号波形は波形Ｃの形状となり、波形Ａ、波形Ｂの場合の揺らぎと大差ないが、比較例の波形の場合は波形Ｅとなりａパルス、ｂパルスより大きいｃパルス、ｄパルスが印加されるため、さらに大きく揺らぐことになる。
【００６１】
ここで、Ｕ１、Ｕ２状態とはカイラルスメクチック液晶の一方の分子配向状態（明状態）と他方の分子配向状態（暗状態）を便宜的に指すものとする。
【００６２】
つまり、１Ｈを単位期間としてみた時に、符号Ａ、Ｂに示す信号波形は単位期間が連続しても必ず単位期間の開始時に基準単位Ｖｃなる休止期間が存在する。一方符号Ｃに示す信号波形では先の単位期間の終了時から次の単位期間の開始時に同じ極性のパルス成分が連続するので、この時に不本意な反転が生じてしまう。また、反転が生じないまでも、コントラストを大幅に低下させてしまうという問題が生じてしまう。従って、マトリックス駆動を考える場合は図３の特性に併せて情報信号による作用も考慮する必要がある。
【００６３】
図１は本発明の駆動法を説明する為の信号波形図である。走査選択信号Ｓｓは、選択された走査電極に供給する波形を示しており、基準電圧からなる前半部分と電圧波高値Ｖｓとパルス幅ΔＴの正のパルスから成る後半部分から成る。消去信号Ｓｅは電圧波高値１／２Ｖｓとパルス幅５ΔＴの負のパルスから成る。走査非選択信号Ｓｎは選択されていない走査電極に供給される波形を示しており、一水平走査期間中基準電圧を保っている。書き込み用情報信号Ｉｗは、走査選択信号Ｓｓと協働して選択された画素に印加される合成波形Ｖｗを生成するための信号であり、情報電極に供給される。非書き込み用情報信号Ｉｎは、走査選択信号Ｓｓと協働して画素に印加される非書き込み用合成波形Ｖｎを生成する為の信号であり、情報信号に供給される。２つの情報信号Ｉｗ，Ｉｎは表示すべき画像情報に応じて、互いに排他的に選択されて情報電極に供給される。ここで１Ｈは水平走査期間であり、ｎ本の全ての走査電極を選択するに必要な時間を１フレーム走査期間１Ｆとした時に１Ｆ＝１Ｈ×ｎという関係をもつ。
【００６４】
ここで、再びゆらぎについて考えることにする。
【００６５】
図１に示すように情報信号にΔＴより短い１／２ΔＴの休止期間を入れると図３のＢとＤとの合成波形が連続しても図２のパルスｂのようなパルス成分は印加されない。つまり、同一情報電極上にＵ１状態を表示する画素が他に１つあればパルスｂが印加される回数が１フレームあたり１回減る。Ｕ１状態を表示する画素が他に２つあれば２回、３つあれば３回減り、全ての画素がＵ１状態を表示する場合にはパルスｂは１回も印加されず図２のＢと同じ波形になる。つまり、表示パターンに依存するが、従来よりパルスｂが印加される回数はかなり少なくなる。同様に、Ｕ２状態の画素に図２のパルスａのようなパルス成分が印加される回数もかなり少なくなる。したがって、従来駆動マージンを制限していた揺らぎが抑えられ駆動マージンを広げることができる。
【００６６】
また、本発明者らは休止期間と駆動マージンとの関係を調べる為に休止期間を変えてみた。その時の情報信号波形Ｉｗを図１２に示す。その結果は、図１３のように、休止期間が１／２ΔＴ前後で駆動マージンの幅が飽和することがわかった。この測定は温度を４０℃、駆動条件をＶ１＝３０Ｖ、Ｖ２＝−１５Ｖ、Ｖ３＝６Ｖ、Ｖ４＝−６Ｖに設定し、約１ｃｍ×１ｃｍの表示領域をもつテストセルで良好な表示をし得る範囲を測定したものである。フレーム周波数を高くするには休止期間はあまり長くない方が良い。好ましくは、ΔＴより短く１／４ΔＴ以上がよいが、マージン、スピードの両方の観点から休止期間は１／２ΔＴが適切である。なお、休止期間の幅を１／２ΔＴより更に短くすることも出来るが、駆動回路の構成上、休止期間と各パルス幅の比が簡単な整数になるよう設定することが望ましい。その理由は、駆動波形を出力するために１Ｈを分割して選択パルスや補助パルスを休止期間の整数倍となるよう駆動回路系の基準クロックを設定するので、パルス幅の比が複雑になりすぎるとクロックが非常に速くなってしまう。その結果、必要以上に応答速度の速い回路を作ることが必要となりコストがかさんでしまうことを避けるためである。
【００６７】
つまり、本発明はＵ１状態、Ｕ２状態それぞれを大きく揺らがすパルスの印加回数を１／２ΔＴの休止期間を入れることによって抑え、駆動マージンの確保とフレーム周波数の高速化と駆動回路の簡略化を両立させる。
【００６８】
図６は、本発明に用いられる電気光学素子としての液晶素子の一画素部を拡大して示している。
【００６９】
１ａ，１ｂはガラス等の透明基板、２ａ，２ｂはＩＴＯ等の透明導電膜、３ａ，３ｂはマージンを広げる為に必要に応じて設けられる絶縁膜、４ａ，４ｂは配向膜であり、好ましくは、カイラルスメクチック液晶がＵ２ユニフォーム配向したシェブロン層構造が得られるようにラビングされたものを用いるとよい。
【００７０】
５は強誘電性を示すカイラルスメクチック液晶である。
【００７１】
不図示ではあるが、図６の素子に偏光素子を組み合わせることにより、液晶分子の配向状態（安定状態）に応じて光を透過又は遮断できる。
【００７２】
ユニフォーム状態においては、その光学的性質からみてダイレクタが上下基板間でねじれていないと考えられる。図７の（Ａ）はＣ１配向の各状態における基板間の各位置でのダイレクタの配置を示す模式図である。図中、５１〜５４は各状態においてダイレクタをコーンの底面に投影し、これを底面方向から見た様子を示しており、５１および５２がスプレイ状態、５３および５４がユニフォーム状態と考えられるダイレクタの配置である。同図から分かるとおり、ユニフォームの２状態５３と５４においては、上下いずれかの基板界面の液晶分子の位置がスプレイ状態の位置と入れ替わっている。図７の（Ｂ）は、Ｃ２配向を示しており、界面のスイッチングはなく、内部のスイッチングで２状態がある。
【００７３】
本発明においては、このようなＣ２ユニフォーム配向を用いることが好ましい。Ｃ２ユニフォーム配向については米国特許第４，９３２，７５８号、第５，２００，８４８号に詳しく記されている。
【００７４】
図８は本発明の電気光学装置を示しており、図６に示したような断面構造の画素を有する単純マトリクス型の液晶素子１０を有している。
【００７５】
液晶素子１０は、その走査電極群１１に接続された走査電極駆動回路１３と、その情報電極群１２に接続された情報電極駆動回路１４によって駆動される。
【００７６】
駆動電圧発生回路１５は、液晶素子１０の各電極に印加される電圧を生成する為の所定の電位の電圧を発生し、駆動回路１３，１４に供給する。
【００７７】
１６は制御回路であり、各駆動回路１３，１４の内部にあるスイッチングトランジスタをオン／オフさせる為の信号を供給する。
【００７８】
又、制御回路１６は駆動電圧発生回路１５が発生する電圧レベルを変更する為の信号を該回路１５に供給する。
【００７９】
更に、液晶素子１７に接して、又はその近くに配置された温度センサー１７からの温度情報に応じて、制御回路は回路１５の出力電圧レベルや駆動回路１５内のスイッチングトランジスタのオン／オフのタイミングを制御して図１に示したような波形を駆動回路１３，１４が出力するように、駆動回路１３，１４の動作を制御する。
【００８０】
図９は、本発明の走査電極駆動回路の一例を示している。
【００８１】
論理回路ＬＧは、電源電圧Ｖｃｃを受けて動作し、その動作は、クロックＣＬＫとスタートパルスＳＴＰとコントロール信号ＴＣＯＮＴにより制御される。
【００８２】
スタートパルスＳＴＰが入力されると論理回路ＬＧ内の不図示のシフトレジスタの動作により出力端子φ１よりハイレベルのパルスが出力される。インバータＩＮ１を介して反転したパルスによりｎＭＯＳトランジスタからなるスイッチＳＷ１１がオフし、ｎＭＯＳトランジスタからなるスイッチＳＷ２１がオンして電圧波高値Ｖｓの電圧が端子Ｓ１より一本目の走査電極に印加される。
【００８３】
φｎ−１，φｎの出力が共にローレベルの為、他の走査電極に接続されるスイッチＳＷ１ｎ−１，ＳＷ１ｎは共にオン、ｎＭＯＳトランジスタからなるスイッチＳＷ２ｎ−１，ＳＷ２ｎはオフとなり、他の走査電極は基準電圧Ｖｃに保持される。
【００８４】
この動作がシフトレジスタにより時系列に順次行われて１フレーム期間において走査電極がノンインターレース走査される。
【００８５】
本発明においては、温度センサ１７からの出力に従って、論理回路ＬＧの出力端子φ１〜φｎに出力されるハイレベルのパルスのパルス幅を変えることによりスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２ｎがそれぞれオンする期間（オン期間）が制御される。例えば、高温では、端子φ１〜φｎからオーバーラップしないハイレベルのパルスが時系列的に順次出力され、低温ではオーバーラップするハイレベルのパルスが順次出力される。
【００８６】
従来の温度補償法では、幅広い可変幅の電圧に対応する為にスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１ｎにスイッチング動作範囲の広いＣＭＯＳトランスミッションゲートを用いていたが、本発明によれば、可変幅を数ボルトから０ボルトに狭くできるので、単極性のユニポーラトランジスタのみでスイッチを構成することも可能となる。
【００８７】
図１０は、本発明に用いられる駆動波形を示している。電位関係は、Ｖ１＞Ｖ３＞ＶＣ＞Ｖ４＞Ｖ２であり、｜Ｖ１｜＞｜Ｖ２｜，｜Ｖ２｜＞｜Ｖ３｜，｜Ｖ３｜＝｜Ｖ４｜である。
【００８８】
まず、ある走査電極上の画素の表示状態を定める水平走査期間１Ｈの前に電圧Ｖ２、パルスΔＴｒの消去用の負のパルスＳＥを走査電極に供給する。この時、画素には、情報信号がＩｗであるかＩｎであるかに係りなく、画素の液晶を一方の配向状態にそろえるに十分なパルス幅と電圧をもつ合成波形ＶＥ，ＶＥ′が印加さされる。こうしてパルスＳＥが供給された走査線上の全ての画素は暗（又は明）状態にリセットされる。
【００８９】
次いで所定期間経過後、走査選択信号Ｓｓが走査電極に供給され、これに同期して情報信号Ｉｗ又はＩｎが情報電極に供給される。
【００９０】
リセットされた状態の画素の液晶をスイッチングさせる為の情報信号Ｉｗとの合成信号Ｖｗは、水平走査期間１Ｈ前半で電圧Ｖ３の小パルスと、その後半の電圧（Ｖ１−Ｖ３）の大パルスを含む信号である。
【００９１】
リセットされた状態の画素の液晶をスイッチングさせない為の情報信号Ｉｎとの合成波形Ｖｎは、電圧Ｖ４（＜０）の負の小パルスとそれに続く電圧（Ｖ１−Ｖ４）の正の大パルスを含む。
【００９２】
（実施例１）
図６に示すような構成の液晶素子を作製した。
【００９３】
２枚のガラス基板上にそれぞれスパッタリング法により厚さ７０ｎｍの酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜を形成し、その後、スパッタリング法により厚さ１２０ｎｍの酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ３）膜を形成した。
【００９４】
この２枚の基板の酸化タンタル膜上にポリイミドの前駆体であるポリアミック酸ＬＰ−６４（東レ（株）製）のＮＭＰ（Ｎメチルピロリドン）：ｎ−ＢＣ（ｎ−ブチルセロソルブ）混合溶液をスピンコートした。塗布溶液はＮＭＰ：ｎ−ＢＣ＝２：１の混合溶媒にＬＰ−６４を１重量％となるように調整し、スピン条件は、４５回転／秒で２０秒行った。
【００９５】
この基板を、８０℃のオーブン中で５分間、溶媒乾燥を行った後、２００℃のオーブン中で１時間の加熱焼成を行いイミド化した。得られたポリイミド膜は約１０ｎｍの厚さで、この膜をラビング処理して配向膜とした。ラビングは、直径１０ｃｍのローラーに巻き付けたナイロン製の布を用い、１６．７回転／秒、配向膜表面に対する布の押し込み０．４ｍｍ、基板の送り速度１０ｍｍ／秒で、同じ方向に二回（片道）のラビングを行った。
【００９６】
その後、この基板表面に平均粒径１．２μｍのシリカビーズを０．００８重量％で分散させたＩＰＡ（イソプロピルアルコール）溶液を、２５回転／秒で１０秒間の条件でスピン塗布し、分布密度３００個／ｍｍ２程度のビーズスペーサを散布した。
【００９７】
以上のようにして得られた二枚の基板をラビング方向が互いに同じ向きとなるように対向して貼り合わせ、１５０℃のオーブン中で９０分間熱硬化させ、セルとした。
【００９８】
このセルに、ヘキスト社製の誘電率異方性が負の強誘電性液晶「ＦＥＬＩＸ−０１６／０３０」を減圧下（１０Ｐａ）、等方相温度（１００℃）で注入し、Ｓｍ＊Ｃ相まで徐冷することにより液晶素子とした。
【００９９】
この液晶に単純な矩形パルスを印加した時のτ−Ｖ特性を図１１ａに示す。
【０１００】
又、この液晶の相移転系列の他のデータを図１１ｂに示す。
【０１０１】
こうして得られた液晶素子に図１０に示したような駆動波形を用いて駆動した。
【０１０２】
図１４は本実施例の波形（図１）と比較例の波形（図２）の駆動マージンを比べたものである。この時、１２ｃｍ×１２ｃｍの大きさの表示部の温度分布を３１．４〜３２．２℃に制御し、駆動条件をＶ１＝３２．５Ｖ、Ｖ２＝−１６．３Ｖ、Ｖ３＝６Ｖ、Ｖ４＝−６Ｖに設定して測定した。同図より本実施例の波形の方が駆動マージンが広いことがわかる。
【０１０３】
【発明の効果】
本発明によれば、原理的に駆動マージンの広いτ−Ｖｍｉｎモードの液晶素子を用いることに加え、液晶分子の揺らぎを抑える駆動波形を採用することにより、不本意な液晶分子の反転が生じ難く、所望の表示状態を得る為に選択できる駆動条件の範囲が広い電気光学装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気光学装置に用いられる電気光学素子の駆動波形の一例を示す図。
【図２】従来の電気光学装置に用いられる電気光学素子の駆動波形の一例を示す図。
【図３】本発明の電気光学装置に用いられる電気光学素子の閾値特性を示す図。
【図４】本発明の電気光学装置の閾値特性の別の例を示す図。
【図５】交流パルスを示す図。
【図６】本発明に用いられる電気光学素子の構造を示す図。
【図７】本発明に用いられる電気光学素子の配向を説明するための模式図。
【図８】本発明の電気光学素子の一例を示す図。
【図９】本発明の電気光学装置に用いられる走査電極駆動回路の一例を示す図。
【図１０】本発明の電気光学装置に用いられる電気光学素子の駆動波形の一例を示す図。
【図１１】本発明の電気光学装置に用いられる電気光学素子の閾値特性を示す図。
【図１２】本発明の電気光学装置に用いられる液晶の相転移系列を示す図。
【図１３】休止期間の駆動マージンを示す図。
【図１４】本実施例の駆動波形と従来の駆動波形の駆動マージンの違いを示す図。
【図１５】カイラルスメクチック液晶の分子配向を説明するための模式図。
【図１６】強誘電性カイラルスメクチック液晶の配向を説明するための模式図。
【図１７】代表的な２種類のカイラルスメクチック液晶を用いた液晶素子の閾値特性を示す図。
【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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