JPS62254127A - 強誘電性液晶電気光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、強誘電性液晶の双安定状態を相互に切換えて
駆動する電気光学装置に関し、特に駆動回路の改良を目
的とする。

〔発明の概要〕

本発明は強誘電性液晶の双安定状態を闇値電圧以上の波
高値を有するパルスで切換え駆動し、かつ選択された双
安定状態のうちの一方を閾値電圧以下の波高値を有する
交流パルスで保持する駆動方式の強誘電性液晶電気光学
装置において、前記強誘電性液晶電気光学装置の駆動に
必要な交流化信号の位相を必要に応じて反転することに
より、強誘電性液晶の初期の配向方向が、前記双安定状
態のうちの一方のどちらにあろうとも駆動時には常に同
一の表示形体を有することができるというものである。

〔従来の技術〕

従来から強誘電性液晶の双安定状態を闇値電圧以上の波
高値を有するパルスで切換え駆動し、かつ切換えた後の
安定状態を交流パルスで保持する駆動方式の強誘電性液
晶電気光学装置は知られていた。

まず、第２図に従来の強誘電性液晶パネル（以下液晶パ
ネルという）の構造を示す。１−１は対向配置された一
対の基板である。２は基板１−１間に挟持された強誘電
性液晶、例えばカイラルスメクチックＣ液晶（以下ｓ、
ｃ”という）Ｆｌ膜である。３−３は基板１−１とｓ、
ｃ”薄膜２の界面に存在する一軸性及びランダム性の水
平配向膜であり、液晶分子の双安定状態を実現する。液
晶分子の長軸（以下分子軸という）は基板ｌに対して水
平に配向し、かつ層をなす。これを上部から観察すると
液晶分子は２つのドメインに区分される。第１のドメイ
ンでは分子軸は層の法線４に対して＋θ傾いている。こ
れが第１の安定状態５である。液晶分子の自発分極７は
上方を向いている。

第２のドメインでは分子軸は層の法線４に対して−θ傾
いている。これが第２の安定状態６である。

自発分極７は下を向いている。両安定状態で自発分極７
の方向が互いに逆であることを利用して正負直流パルス
により双安定状態のいずれか一方を選択するのである。

８−８は偏光軸を直交させて対向配置された一対の偏光
板であって複屈折により、第１の安定状態と第２の安定
状態を光学的に識別するものである。例えば第１の安定
状態を光遮断状態（以下黒という）に、文筆２の安定状
態を光通過状態（以下白という）に変換する。９及び１
０はＳ、Ｃ“薄膜２に駆動電圧を印加するためのマトリ
クス電極で第３図に示すように９は走査電極（以下コモ
ンという）、１０は信号電極（以下セグメントという）
である。

第４図（ａ）は交流バイアス平均化法を用いた線順次駆
動において、１つのマトリクス画素（以下ドツトという
）に印加される駆動波形を示す。

第１フレームにおいて、選択期間中閾値以上の波高値を
有する正負（コモン１０基準）のパルスＰ１及びＰ２が
連続して加えられる。正パルスＰ、により液晶分子は第
２の安定状態に整列し続く負パルスＰ２でスイッチング
し第１の安定状態に整列する。この状態が非選択期間中
交流パルス印加により持続する。交流パルスの波高値は
闇値以下だからである。よって、第１フレームでは第１
の安３一 定状態の黒が書き込まれる。続いて、第２フレームでは
パルスの極性が逆であるから白が書き込まれる。ただし
本図では、Ｐ、及びＰ、は閾値以下なので白は書き込ま
れず第１フレームで書き込まれた黒が保持される。

第４図（ａ）の駆動波形を得るための駆動回路を第５図
に示す。第５図（ａ）はコモン駆動回路、第５図（ｂ）
はセグメント駆動回路である。ゲート群１１．１２以外
はツイステイドネマテイ・ツク液晶を駆動するための従
来駆動回路であるため説明は省略スル。ＦＬＭ信号はコ
モンのデータ信号であり線順次走査を行うため、シフト
レジスタ１３に入力される。またＤＦ信号は液晶を交流
駆動させるための信号である。ＦＬＭ信号をゲート群１
１中のＪＫフリップフロップに入力し分周したＦ信号を
得る。Ｆ（８号とＤＦ信号は共にイクスクルーシブオア
回路に入力されＣ信号を得る。このＣ信号によって、ト
ランスミッションゲート群１４を制御し、第４図（ａ）
の駆動波形を得る。その時のタイムチャートを第６図に
示す。第１フレームと第２フ−４＝ レームにおいてＣ信号の位相が反転していることが、第
４図（ａ）での第１フレームと第２フレームでの位相が
反転している原因である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、ここで次のような問題が発生ずる。ｓ、
ｃ”　ｍ膜を形成するためには薄膜すなわちパネル全体
を高温にした後徐冷する。これは、等方性液体からスメ
クチ二ノクＡ（以下Ｓ、Ａという）を通過してｓ、ｃ”
を作り出す。この時の分子軸１９と層の関係を第７図に
示す。第７図（ａ）はＳ、Ａ相での分子軸１９と層との
関係である。すなわち、分子軸は層の法線方向を向いて
いる。さらに、温度を下げると第７図（ｂ）のような５
ＩＩＣ”相が出現する（これを初期配向と呼ぶ）。この
時、分子軸１９は層の法線から＋θだけ傾いている。

しかし、ここで第７図（Ｃ）のような５ＩＩＣ１１相も
出現する可能性がある。すなわち分子軸１９が層の法線
から一θだけ傾いている状態である。第７図（ｂ）と（
Ｃ）が出現する確率は５０％である。

ところで、第７図（ｂ）と（Ｃ）の状態での自発分極の
方向は同一である。なぜなら自発分極の向きは基板配向
膜との相互作用によって決まるからである。例えばポリ
イミドを塗布した基板配向膜では、自発分極は基板と反
対方向、すなわち薄膜のバルク方向を向く事がわかって
いる。ところで今、第７図（ｂ）と（Ｃ）の自発分極の
方向を紙面の法線方向に沿って表から裏に向かっている
とする。自発分極は電界方向に向くという性質を考慮し
て今紙面の法線方向に沿って裏から表へ向かって電界を
印加したとすると第７図（ｂ）は第７図（Ｃ）の状態に
なり、逆に第７図（Ｃ）の状態は第７図（ｂ）の状態に
スイッチングすることがわかる。ところで、強誘電性液
晶電気光学装置は一般に２枚の偏光板をその透過軸を９
０６クロスさせ、かつ一方の透過軸を分子軸１９の方向
に合わせる。この時が黒になる。合筆７図（ａ）を経て
第７図（ｂ）のような５ＩＩＣ′Ｔ薄膜ができたとする
と前述の方法で偏光板をはり合わせると黒の状態が出現
する。しかし、何らかの理由で再度温度を上昇させ、そ
の後徐冷した場合には第７図（ａ）を経て今度は第７図
（Ｃ）の状態になる可能性もある。この時、偏光板の角
度を動かさなければ第７図（Ｃ）の状態は白になってし
まう。実際、偏光板は粘着性があり粘り換えは不可能で
ある。言いかえれば紙面の法線方向に沿って裏から表へ
電界を印加した時、第７図（ｂ）では黒から白へ、第７
図（Ｃ）では白から黒へのスイッチングになってしまう
。実際には前述したように第４図（ａ）のような波形を
印加することによってスイッチングを起こすわけだが、
第７図（ｂ）、　　（ｃ）に示すどちらかの初期配向を
確率５０％でとったとするならば、前述の理由からある
時はポジ型表示、ある時はネガ型表示になってしまうと
いう問題点が発生した。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前述した従来技術の問題点を解決することを目
的とし、第４図（ａ）の波形を作り出している交流化信
号の位相を外部から必要に応じて反転させることができ
る論理回路を付加した。第１図に本発明の論理回路を示
す。

〔実施例〕

第１図において、ＤＦ倍信号前述した交流化するための
信号であり、端子１５に入力される。またＳは本発明の
外部からポジ型、ネガ型表示を制御するための信号であ
り、端子１６に入力される。

該端子１６にはプルダウン用トランジスタ１７が付加さ
れており端子１６にＨＩＧＨ電圧が印加されない限り、
端子１６はＬＯＷ電圧に落ちている。ＤＦ倍信号Ｓ信号
はイクスクルーシブオアゲート１８に入力され出力Ｅを
得る。この出力Ｅを第５図のＤＦ倍信号入力すれば良い
。

今、端子１６をフローティングにした場合、出力Ｅには
ＤＦ倍信号そのまま現れる。しかし、端子１６をＨＩＧ
Ｈ電圧にした場合は、出力ＥにはＤＦ倍信号位相を反転
した信号がでてくる。これによって得られる駆動波形は
、前者が第４図（ａ）の波形を得ることができるとすれ
ば、後者は第４図（ａ）の波形と逆位相の駆動波形が得
られる。これを第４図（ｂ）に示す。

次に、第４図（ａ）、　　（ｂ）の駆動波形と第７図の
分子状態を対応させてみる。例えば、第７図（ｂ）のＳ
、ｎ０１１１膜が得られており、一方の偏光板の透過軸
が分子軸と４５度の角度をなし他方の偏光板の透過軸が
それと直交するように配置されているとすると電圧を印
加しない初期状態では、パネル全面が白状前になってい
る。これに第４図（ａ）の波形を印加すると前述の説明
の如く反転して黒に書き込まれる（この状態をポジ型表
示という）。ここで何らかの理由、例えば圧力等でＳ、
Ｃ１構造が破壊されたとするとこれを修復するためには
パネルの温度をあげ一度等方性液体にしてから徐冷しＳ
イＣ１構造を再現しなければならないが、この時第７図
（ｃ）の分子配列になってしまったとすると偏光板配置
は考えられないため初期状態ではパネル全面が熱状態に
なってしまう。

その状態で第４図（ａ）の波形を印加すれば自発分極の
向きと電界方向が逆のため反転が起こり白が書き込まれ
てしまう。　（この状態をネガ表示という）。従って、
画面がポジ型表示からネガ型表示に変わってしまう。と
ころが、第４図（ａ）　（Ｄ波形に換えて第４図（ｂ）
の波形を印加すれば逆位相のために反転は起こらず黒の
状態を保持する。

従って、前と同じポジ型表示が得られるわけである。

実際には、第７図（ｂ）ならば第１図の端子１６をフロ
ーティングにし、第７図（Ｃ）の状態になってしまった
ら端子１６をＨＩ　Ｇ　Ｈレベルにすれば常に同一の表
示形体（この場合はポジ型表示）が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、交流化信号の位相を必要に応じて反転
することができる論理回路を付加することによって、分
子軸の配向方向が変化しても常に同一の形体の表示を得
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の交流化信号の位相を外部より、反転さ
せるために付加する論理回路図、第２図は従来の液晶セ
ルの斜視図、第３図は従来の液晶セルの電極配置図、第
４図は従来の液晶セルの駆動波形とその反転波形図、第
５図は従来のコモンとセグメントの駆動回路図、第６図
はタイムチャート、第７図は、分子軸と層との関係図で
ある。 １−１・・・基板　　２−２・・・配向膜３・・・カイ
ラルスメクチックＣ液晶 ８−８・・・偏光板　９・・・走査電極ｌＯ・・・信号
電極　　１１．１２　・・・ゲート群１３・・・シフト
レジスタ １４・・・トランスミソレジンゲート群１５．１６　・
・・端子 １７・・・トランジスタ １８・・・イクスクルーシブオアゲート以上 出願人　セイコー電子工業株式会社 費米の鮎セルｔＭ乎晃図 第２図 冷６表の　タタ晶セノしの＠不阪ρこＸ図第３図 ）−＋１ （ａ）４ｆＪ：ｔｔ＋ＩＩＡセフ　Ｌ＋７１　Ｎｉ！／
７　埴Ｗ’ｐ（ｂ）　　（ａ）のイ立オ呂Σ反卓云むＬ
すＣ事〃凄影第４図 ＣＬＩ　　　−ニーＪＬ　　　　　　　−Ｊｌ−ルゴし
一一一一タイム→−マート 第６図 ケくＩ油と層ヒ制劉係 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 強誘電性液晶薄膜と、該薄膜に接し液晶分子の双安定整
   列を実現する配向膜と、双安定整列状態を光学的明暗に
   変換する部材と、双安定状態を切換えるための電圧を該
   薄膜に印加するマトリクス電極よりなる液晶セルと、選
   択画素に対して双安定状態のいずれか一方を書き込む電
   圧を印加し非選択画素に対しては双安定状態を保持する
   交流パルスを印加する駆動回路よりなる強誘電性電気光
   学装置において、該駆動回路は、交流化信号の位相を反
   転させることができる論理回路を付加していることを特
   徴とする強誘電性液晶電気光学装置。