JPH0473846B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、カイラルスメクテイツクＣ液晶を用
いた液晶電気光学装置に関する。

（従来技術） 近年、高速応答性と記憶保持性を持つデイスプ
レイ装置としてカイラルスメクテイツクＣ相（以
下SmC^*と呼ぶ）を使用した液晶表示パネルが注
目されている。

このカイラルスメクテイツクＣ相を持つ液晶と
して、例えば、 ２−メチルブチルＰ−〔（Ｐ−ｎ−デシロキシベン
ジリデン）アミノ〕 が広く知られている。この液晶は、第１０図に示
したように一定の方位角を持つて層L₁，L₂，L₃
……毎に捩じれた螺旋構造を取つて配列してい
る。

ところで、このSmC^*は、その螺旋ピツチ（通
常数μｍ）よりも小さい1μｍ程度の間隙を持つ
た２枚の基板Ｂ，Ｂの間に注入されると（第１１
図）、液晶分子は、螺旋構造を消失して分子軸を
基板に平行にして層の法線方向から±θだけ傾い
た状態で配列する。

すなわち、セルに注入された液晶は、第１２図
に示したように層の法線から時計回りに角度θ傾
いたドメインと、反時計回りにθつまり−θ傾い
たドメインを混存した状態を持つ。

ところで、SmC^*液晶分子は、一般に分子軸と
垂直な方向に電気双極子を持つていて、一方のド
メインがセル基板に対して上向きに電気双極子を
持つと、他方のドメインは下向きの電気双極子を
持つことになる。したがつて、基板Ｂ，Ｂ間に電
界を印加すると、基板内の液晶分子は、層の法線
方向から＋θもしくは−θ傾いた位置に一斉に揃
い、また逆方向の電界を印加すると、反転して−
θもしくは＋θ傾いた位置に一斉に揃つた状態で
配列する。

云うまでもなく、液晶分子な偏向特性を持つた
め、基板を透明材料により構成して両面に偏向板
を配設すると、液晶分子の配列方向により光学的
な明状態と暗状態が生じ、いわゆる液晶表示パネ
ルの機能を持たせることができる。

このようにSmC^*液晶を使用した液晶パネル
は、マイクロ秒台という非常に速い応答速度と、
パターン表示に電界を取去つても表示状態を長い
期間に亘つて保持できるという大きな長所が存在
する反面、非選択電界の上限値、いわゆる液晶の
スレシユホールド電圧Vthが0.5Vと非常に低くて
（第１３図）、非選択状態のマージンが小さいため
１／Ｎバイアス法を適用してダイナミツク駆動を
行うが実用上不可能であるという問題があつた。

（目的） 本発明はこのような問題に鑑み、１／Ｎバイア
ス法を実用的に適用することができるSmC^*液晶
電気光学装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明の特徴とするところは、電極
選択時の前半において逆方向の液晶作動電圧を、
電極選択時の後半において順方向の液晶作動電圧
を、非電極選択時に液晶作動電圧以下の交番電圧
を液晶パネルに作用させるようにした点にある。

（構成） そこで、以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。

第１図は、SmC^*を使用した本発明に係わる液
晶表示パネルで、図中符号１は、液晶電気光学パ
ネルのセルを構成する一方の基板で、ガラス等の
電気絶縁性透明板の表面にコモン電極１ａ，１ａ
……を設けて表面に印刷やデイツピングによつて
ポリイミド薄膜を形成し、一方向にラビング処理
をしてなる一軸配向膜１ｂが設けられている。

２は、セルを構成する他方の基板で、電気絶縁
性透明板の表面にセグメント電極２ａ，２ａ……
を設けて表面に上述したのと同様の一軸配向膜２
ｂを形成して構成されている。

このようにして配向処理を行つた２枚の基板１
及び２は、その配向面同士を対向させ、SmC^*液
晶の螺旋ピツチより小さい間隔ｄをもつて平行に
配設され、２枚の基板により形成された間隙に
SmC液晶が注入されている。このようにして形
成した上下の基板には偏光板３及び４をそれぞれ
偏光軸を直交させて配設して、液晶分子の回動を
明暗状態として表示するようにして表示パネルが
構成されている。

第２図は、上述した液晶パネルを使用したスメ
クテイツク液晶表示装置の一実施例を示すもので
あつて、図中符号６は、前述した液晶電気光学パ
ネルで、コモン電極とセグメント電極にそれぞれ
コモン電極駆動回路７とセグメント電極駆動回路
８を接続して構成されている。

つぎに、これら駆動回路について説明する。

第３図は、コモン電極駆動回路の実施例を示す
ものであつて、図中符号９は、シフトレジスタ
で、フレーム走査切換信号をコモン電極走査速度
に同期したクロツク信号により順次シフトさせる
ものである。１０は、ラツチ回路で、シフトレジ
スタ９からの信号をクロツク信号に同期してラツ
チし、後述する作動電圧発生回路１１からの駆動
電圧を出力ゲート回路１２を介してコモン電極
CM₁，CM₂……CM_oに供給するものである。

１１は、前述の駆動電圧発生回路で、図示しな
い電源からの液晶駆動電圧Vap、2/3Vap、1/3
Vap及び零電圧をそれぞれトランスミツシヨンゲ
ート等のアナログスイツチ１１ａ，１１ｂ，１１
ｃ，１１ｄを介して供給され、液晶駆動電圧Vap
及び零電圧の供給を受けるアナログスイツチ１１
ａと１１ｂを、また2/3Vap、1/3Vapの供給を受
けるアナログスイツチ１１ｃと１１ｄの出力を対
として後述する出力ゲート１２に出力している。

１３は、Ｊ−Ｋフリツプフロツプからなるフレ
ーム走査切換信号分周器で、フレーム走査切換信
号をコモン電極走査速度に同期したクロツク信号
により分割して出力するものである。１４は排他
的論理和ゲートで、フレーム切換信号分周器１３
からの信号と駆動信号が入力し、走査信号の入力
時に駆動信号の位相を反転し、直接、及びインバ
ータ１５を介して駆動電圧発生回路１１の対をな
すアナログスイツチ１１ａ，１１ｂ及び１１ｃ，
１１ｄの制御端子に入力して駆動電圧発生回路１
１から零電圧と2/3VapもしくはVapと1/3Vapを
出力させるように構成されている。１２は、２つ
のアナログスイツチ１２ａ，１２ｂをそれぞれ対
にしてなる出力ゲートで、それぞれ駆動電圧発生
回路１１から電圧の供給を受け、一方のアナログ
スイツチ１２ａはラツチ回路１０からの出力信号
が直接に、他方のアナログスイツチ１２ｂはラツ
チ回路１０からの信号がインバータ１６，１６…
…により反転されて入力している。

第４図は前述したセグメント電極駆動回路の実
施例を示すものであつて、図中符号１７は、排他
的論理和ゲートで、フレーム切換信号とデータ信
号が入力し、フレーム切換信号が入力した時点で
データを反転するものである。１８は、シフトレ
ジスタで、排他的和ゲート１７からのデータ信号
とセグメント電極走査タイミング、つまり副走査
クロツクCK₂が入力し、データ信号をクロツク
CK₂によりシフトするように構成されている。１
９は、ラツチ回路でシフトレジスタ１８からの信
号クロツク信号CK₁に同期してラツチし、後述す
る駆動電圧発生回路２０からの駆動電圧を出力ゲ
ート回路２１を介してセグメント電極SG₁，SG₂
……SG_nに供給するものである。２０は、前述の
駆動電圧発生回路で、図示しない電源からの液晶
駆動電圧Vap、2/3Vap、1/3Vap及び零電圧をそ
れぞれトランスミツシヨンゲート等のアナログス
イツチ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを介して
供給され、液晶駆動電圧Vap及び零電圧の供給を
受けるアナログスイツチ２０ａと２０ｂを、また
２／３Vap、1/3Vapの供給を受けるアナログスイツ
チ２０ｃと２０ｄの出力を対として後述する出力
ゲート２１に出力している。２２は、Ｊ−Ｋフリ
ツプフロツプからなるフレーム信号分周器で、フ
レーム切換信号クロツクに同期してフレーム信号
を分割して出力するものである。２３は、排他的
論理和ゲートで、フレーム切換信号分周器２から
の信号と駆動信号が入力し、駆動信号の入力時に
位相を反転し、直接、及びインバータ２４を介し
て駆動電圧発生回路２０の対をなすアナログスイ
ツチ２０ａ，２０ｂ及び２０ｃ，２０ｄの制御端
子に入力して駆動電圧発生回路２０から零電圧と
２／３VapもしくはVapと1/3Vapを出力させるよう
に構成されている。２１は、２つのアナログスイ
ツチ２１ａ，２１ｂを対にしてなる出力ゲート
で、それぞれ駆動電圧発生回路２０からの電圧の
供給を受け、一方のアナログスイツチ２１ａはラ
ツチ回路１９からの出力信号が直接に、他方のア
ナログスイツチ２１ｂにはインバータ２５，２５
……により反転されて入力している。

次に、このように構成した装置の動作を第３図
から第６図、及び第１４図に示した波形図に基づ
いて説明する。

フレーム走査切換信号が出力されると（第５
図）、シフトレジスタ９（第３図）を介してラツ
チ回路１０によりラツチされた第１番目のコモン
電極CM₁が選択状態となり、コモン電極CM₂…
…CM_oは非選択状態となる。

このフレーム走査切換信号は、フレーム信号分
周回路１３によりコモン電極選択クロツクCK₁に
同期した信号に変換されて排他的論理和ゲート１
４に入力し、これにより、駆動信号はその位相を
反転して駆動電圧発生回路１１へ入力される。

この反転によつて、コモン電極CM₁に対して、
駆動電圧発生回路１１からVapとＯ電圧がアナロ
グスイツチ１２ａ，１２ｂにより選択されて、選
択期間の前半においてVap、後半においてＯ電圧
が出力される。コモン電極CM₁の以後の非選択
期間の前半において1/3Vap、後半において2/3
Vapの電圧が連続的に出力される。一方、コモン
電極CM₂，CM₃……の上記CM₁選択期間に対し
ては、駆動電圧発生回路１１から2/3Vap，1/3
Vapの電圧が、アナログスイツチ１２ａ，１２ｂ
により選択される。次に、コモン電極CM₂が選
択され、選択期間の前半においてVap、後半にお
いてＯ電圧が印加され、以後順次同様にして、
CM₂，CM₃……と選択走査される。

他方、セグメント電極駆動回路（第４図）にお
いては、データ信号は、排他的論理和ゲート１７
によつて位相が反転されてシフトレジスタ１８に
入力される。この線順次走査信号により排他的論
理和ゲートに入力したデータ信号は、その位相が
反転されて出力ゲート２１へ入力される。この反
転によつて、セグメント電極への明反転データ信
号は、駆動電圧発生回路２０からのVapとＯ電圧
がアナログスイツチ２１ａと２１ｂにより選択さ
れ、後半においてＯ電圧、後半においてVapが出
力される。一方、非反転データ信号はフレーム内
交番クロツク信号に同期して、駆動電圧発生回路
２０からの1/3Vapと2/3Vapがアナログスイツチ
２１ａ，２１ｂにより選択され、選択期間の前半
において2/3Vap、後半において1/Vapが印加さ
れる。

第１４図ａは第１フレーム走査、同図ｂは第２
フレーム走査時の、コモン電極とセグメント電極
へ印加される走査信号とデータ信号とから合成さ
れる画素へ印加される合成電圧パルスをそれぞれ
示す。第１フレーム走査においては、セグメント
電極の反転データ信号によつて、選択期間の前半
において−Vap、後半においてVapの合成電圧パ
ルスが画素に印加されて明状態が書き込まれ、第
２フレーム走査においては、セグメント電極の反
転データ信号によつて、選択期間の前半において
Vap、後半において−Vapの合成電圧パルスが画
素に印加されて暗状態が書き込まれる。そのほか
の走査電極の非選択期間、または、データ信号の
非反転データ信号が出力される期間の合成電圧パ
ルスは±1/3Vapの交流電圧パルスが各画素へ印
加される。

第６図は、上記のようにして合成された画素へ
印加される合成電圧パルスの波形を示し１は第１
フレーム走査における明状態の書き込み波形、２
は第２フレーム走査における暗状態の書き込み波
形をそれぞれ示し、第１フレーム走査と第２フレ
ーム走査は交互に行われる。

すなわち、第１フレーム目の走査において、第
１コモン電極上の明暗状態なるべき画素は、線順
次走査信号の前半において、必要とする電界と逆
方向の電界、この例では負電界が印加され、線順
次走査信号の後半において目的方向の電界、この
例では正電界が印加されて明状態が書き込まれ
る。この過程により液晶作動電圧Vapの正方向と
負方向の両方向の電界が画素に印加されるため、
画素を形成している液晶が電荷を蓄積することが
ない。また、このようにして書き込みを終了した
後には、１／Ｎバイアス法の宿命として必然的に
液晶駆動電圧の１／Ｎ、この実施例では1/3Vap
というスメクテイツク液晶のスレシユホールド電
圧Vthを超えない電圧が画素に印加することにな
るが、この交番電界は、第７図に示したように、
一旦、選択された液晶の分子位置ａから若干変位
したｂの位置を中心として液晶分子を動的に保持
するように作用する。このようにして全てのコモ
ン電極の走査が終了すると、第２のフレーム目の
走査に移つて暗状態の書き込みを開始する。

すなわち、第１コモン電極上の暗状態となるべ
き画素は、線順次走査信号の前半において、必要
とする電界と逆方向の電界、この例では正電界が
印加され、線順次走査信号の後半において目的方
向の電界、つまり負電界が印加され暗状態が書き
込まれる。なお、云うまでもなく、これら選択時
に印加される正電界、負電界の大きさ、及びその
継続時間は、液晶分子が十分に動きうる値に設定
されている。

前述したように、この過程においても画素に
は、正電界と負電界が作用するため、画素は電荷
を蓄積することはない。このようにして書き込み
が終了すると、画素は液晶駆動電圧Vapの1/3程
度の交番電圧を印加されて選択された暗状態を動
的に保持する。

なお、上述した実施例において、スメクテイツ
ク液晶パネルを1/3平均化法により駆動したが、
これに限られないことは云うまでもない。

第８図は、本発明の他の実施例を示すもので、
書き込み信号のパルス幅Tmを表示濃度に対応さ
せてデータ信号により変調するようにしたもの
で、その実施例によれば、液晶分子の過度応答特
性（第９図）を利用して階調表示を行うことがで
きる。

（効果） 以上、説明したように本発明によれば、表面に
走査電極と配向膜を設けた２枚の基板を配向膜側
を相対向させてスメクテイツク液晶化合物を注入
し、基板間隔をスメクテイツク液晶分子の螺旋ピ
ツチ以下に制限してスメクテイツク液晶パネルを
構成するとともに、電極選択時の前半において一
旦、逆方向の液晶作動電圧を、電極選択時の後半
において順方向の液晶電圧を印加するようにした
ので、書き込みに際して液晶パネルに残留電荷の
発生を防止して液晶の寿命と電気光学性能を向上
することができる。また、非選択時に液晶作動電
圧以下の交番電圧を印加することにより書き込み
状態を動的保持するようにしたので、スメクテイ
ツク液晶分子のスレツシユホールド電圧の低さに
かかわらず、非選択時に書き込み状態を無用に変
動させる虞がなく、１／Ｎ平均化バイアス法を適
用することができ、多分割ダイナミツク表示を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に使用するスメクテイツク液
晶パネルの一実施例を示す装置の斜視断面図、第
２図は、本発明の液晶電気光学装置の構成を示す
概要図、第３、第４図は、それぞれ同上装置にお
けるコモン電極駆動回路、及びセグメント電極駆
動回路の一実施例を示すブロツク図、第５、第６
図は、同上装置の動作を示す波形図、第７図は、
同上装置における液晶分子の運動形態を示す模式
図、第８図は、本発明の他の実施例を示す波形
図、第９図は、スメクテイツク液晶パネルにおけ
る液晶分子の過度応答特性を示す説明図、第１０
図は、カイラルスメクテイツク液晶の分子配列を
示す模式図、第１１図イ，ロは、それぞれセル間
隙を液晶分子の螺旋ピツチ以下にしたときの分子
の配列を示す模式図、第１２図は、スメクテイツ
ク液晶のドメインと偏光の関係を示す説明図、第
１３図は、スメクテイツク液晶に作用する電界と
光学的濃度の関係を示す特性図、第１４図は走査
信号とデータ信号とによる画素に印加される合成
電圧パルスを示す。 １ａ……コモン電極、１ｂ……一軸配向膜、２
ａ……ゼグメント電極、２ｂ……ランダム水平配
向膜、６……液晶パネル、７……コモン電極駆動
回路、８……セグメント電極駆動回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面に複数のコモン電極を設けた一方の基板
   と、表面に複数のセグメント電極を設けた他方の
   基板とを間隙を設けて電極が対向するように配設
   し、前記間隙にカイラルスメクテイツク液晶を封
   入するとともに前記間隙を前記カイラルスメクテ
   イツク液晶の螺旋ピツチ以下に制限し、前記コモ
   ン電極と前記セグメント電極の各交差部において
   画素部を形成し、前記コモン電極を線順次に選択
   して走査信号を供給し、前記コモン電極に供給さ
   れる走査信号と前記走査信号に同期して前記セグ
   メント電極に供給されるデータ信号との電位差に
   よる合成電圧パルスを前記画素部に印加して明暗
   情報を書き込むカイラルスメクテイツク液晶電気
   光学装置において、 コモン電極の選択期間において、前記画素部へ
   印加する合成電圧パルスは前半と後半とに２分割
   され、 データ信号中の明情報を書き込む際には、前記
   前半において暗情報を書き込む前記カイラルスメ
   クテイツク液晶の動作電圧以上の電圧の合成電圧
   パルスを画素部に印加し、前記後半において明情
   報を書き込む該合成電圧パルスと逆極性で実質的
   に同電圧の合成電圧パルスを画素部に印加し、デ
   ータ信号中の暗情報を書き込む際には、前記前半
   において明情報を書き込む前記カイラルスメクテ
   イツク液晶の動作電圧以上の電圧の合成電圧パル
   スを画素部に印加し、前記後半において暗情報を
   書き込む該合成電圧パルスと逆極性で実質的に同
   電圧の合成電圧パルスを画素部に印加し、前記明
   情報の書き込みと暗情報の書き込みとをフレーム
   走査ごとに交互に行うものであり、コモン電極の
   非選択期間において、前記カイラルスメクテイツ
   ク液晶の動作電圧以下であり、一走査期間におい
   て、極性を異にする実質的に同電圧の二つの電圧
   パルスからなる合成電圧パルスを画素部に印加す
   ることを特徴とするカイラルスメクテイツク液晶
   電気光学装置。