JPH0431373B2

JPH0431373B2 -

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Publication number: JPH0431373B2
Application number: JP8438085A
Authority: JP
Priority date: 1985-04-22
Filing date: 1985-04-22
Publication date: 1992-05-26
Also published as: JPS61243429A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、デイスプレイ装置や画像形成装置な
どに適した記憶性を有する強誘電性液晶を用いた
液晶装置に関するものである。

［従来の技術］及び［発明が解決しようとする問題点］光変調方式のデイスプレイは、プラズマや液晶
等の開発に伴い、年々発展をとげていて、最近は
一層の大型化、高密度性、高速性が要求されるよ
うになつている。現在広く用いられている液晶パ
ネルの駆動方法は、全画面を毎回書き替える方式
をとつているが、従来の方法では、大画面になる
ほど書き替えに時間を要し、大型化や高密度高速
化という要求を満たしかねていた。これは通常の
TN型液晶表示素子が非記憶性のもので、絶えず
通電して画素の制御を保持する必要があるからで
あり、また、記憶性を有するスメクチツク液晶に
熱書き込みをする方式では、高速の書き替えが不
可能なためであつた。

本発明の目的は、書き込み時間が短縮され、駆
動に要する電力が低減されるとともに、使用した
液晶セルの寿命と信頼性を改善した液晶装置を提
供することにある。

［問題点を解決するための手段］本発明は、一表示画面を構成する交差した複数の走査ライ
ン群と信号ライン群とで形成したマトリツクス電
極構造、及び該走査ライン群と信号ライン群との
間に配置され、一方極性の電界に対して第１の配
向状態を生じ、他方極性の電界に対して第２の配
向状態を生じる強誘電性液晶を有する液晶装置に
おいて、前記一表示画面を構成する複数の走査ライン群
を、その数より少ない走査ライン群で定めたブロ
ツクによつて、複数のブロツクに分割し、該ブロ
ツク毎に、ブロツク内の走査ライン群上の画素
に、強誘電性液晶の第１の配向状態を生じさせる
一方極性の電圧が印加され、該画素が消去状態と
なる様に、該ブロツク内の走査ライン群に一方極
性パルスを印加し、該一方極性パルスの印加と同
期して、信号ライン群に電圧信号を印加した後
に、該ブロツク内の走査ライン群を順次走査し、
走査選択された走査ライン上の画素に選択的に強
誘電性液晶の第２の配向状態を生じさせる他方極
性の電圧が印加される様に、該走査選択された走
査ラインに他方極性パルスを有する走査選択信号
を印加し、該他方極性パルスの印加と同期して、
信号ライン群に表示信号を印加することによつ
て、一表示画面を形成する液晶装置に特徴があ
る。

本明細書における走査ライン及び信号ラインへ
の印加電圧の極性は、選択されていない走査ライ
ンへの印加電圧を基準とした。

本発明で用いられる強誘電性物質としては、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とる、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用いられる。

本発明で用いることができる双安定性を有する
強誘電性液晶としては、強誘電性を有するカイラ
ルスメクテイツク液晶が最も好ましく、そのうち
カイラルスメクテイツクＣ相（SmC^*）、また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・ジユールナル・ド・フイ
ジーク・ルテール”（LE JOURNAL DE
PHYSIOUE LETTERS”）1975年、36（Ｌ−69）
号に掲載の「フエロエレクトリツク・リキツド・
クリスタルス」（「Ferroelectric Liquid
Crystals」）；“アプライトド・フイジツクス・レ
ターズ”（“APPLIED PHYSICS Letters”）
1980年、36（11）号に掲載の「サブミクロ・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
ス」（「Submicro Second Bistable Electrooptic
Switching in Liquid Crystals」）；“固体物理”
1981年、16（141）号に掲載の「液晶」等に記載さ
れていて、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。

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。

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。

第６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。１と１′は、In₂O₃、SnO₂や
ITO（Indium−Tin Oxide）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２がガラス面と垂直になるように配向した
SmC^*相の液晶が封入されている。太線で示され
た線３が液晶分子を表わしていて、この液晶分子
３は、その分子に直交する方向に双極子モーメン
ト（P⊥）４を有している。基板１と１′上の定
極間に一定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶
分子３のらせん構造がほどけ、双極子モーメント
（P⊥）４はすべて電界方向へ向くように、液晶
分子３の配向方向を変えることができる。液晶分
子３は細長い形状で、その長軸方向と単軸方向と
で屈折率異方性を示し、従つて、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、電圧印加極性によつて光学特
性が変わ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充分に薄
くした場合（例えば1μ）には、第７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（非らせん構造）、その双
極子モーメントＰ又はP′は上向き４ａ又は下向き
４ｂのどちらかの状態をとる。このようなセルに
第７図に示す如く一定の閾値以上の極性の異なる
電界Ｅ又はE′を所定時間付与すると、双極子モー
メントは電界Ｅ又はE′の電界ベクトルに対応して
上向き４ａ又は下向き４ｂと向きを変え、それに
応じて液晶分子は第１の配向状態５もしくは第２
の配向状態５′のいずれか一方に配向する。

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、応答速度が極めて速いこと
と、液晶分子の配向が双安定状態を有することで
あつて、例えば第７図において、電界Ｅを印加す
ると液晶分子は第１の配向状態５に配向するが、
この状態は電界を切つても安定である。また、逆
向きの電界E′を印加すると液晶分子は第２の配向
状態５′に配向して、その分子の向きを変えるが、
やはり電界を切つてもこの状態に留まる。また、
与える電界Ｅが一定の閾値を越えない限り、それ
ぞれの配向状態は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〜20μ、特に、1μ〜5μが
適している。この種の強誘電性液晶を用いたマト
リクス電極構造を有する液晶−電気光学装置は、
例えばクラークとラガバルにより、米国特許第
4367924号明細書で提案されている。

［作用］本発明は、走査ラインを時分割駆動することに
より、全画面を走査せずに、書き込む必要のある
部分だけを走査するもので、走査ラインをブロツ
ク化することを特徴とするものである。

この駆動方法は、強誘電性液晶を用いた光学変
調表示素子の駆動に際し、特に効果的であつて、
強誘電性液晶は、従来の液晶が液晶分子の誘電率
の異方性を利用しているのに比べ、液晶分子の電
気双極子が液晶層内で配列し、自発分極を呈する
ことを利用するもので、液晶分子の電気双極子が
外部からの電場に対して約1μ秒で応答できるの
で、従来の液晶素子に比較してもかなり速い応答
速度を有する。さらに、強誘電性液晶を１〜2μm
のセル内で配向させると、分子配列に記憶性が生
じるので、大画面で高密度なデイスプレイ・パネ
ルをマルチプレツクス駆動する場合に部分的な書
き込みを行うことの利点が生じる。

［実施例］以下、本発明を、実施例とその図面によつて、
詳細に説明する。

第１図は、本発明を実施するのに好適なマトリ
クス画素構造の一例を示す構成図で、第１図イは
表示書き替え前を示し、第１図ロは表示書き替え
後を示している。両図において、６は信号ライン
と走査ラインとの間に双安定性光学変調物質が挟
持されたマトリクス画素構造を有するセルであ
り、７は信号電極群I_Nで、８は走査電極群S_Nであ
る。各電極群の電極数Ｎは正の整数である。９は
信号ラインの駆動回路、１０は走査ラインの駆動
回路で、説明をわかり易くするために、白黒の２
値信号を表示する場合を例にとつて示し、各ライ
ンの信号線数Ｎはそれぞれ16本として、第１図の
両図で黒塗りの部分の画素が「黒」、白地の部分
の画素が「白」に対応する。ここで、一文字に対
して８×８画素とすると、前記セル６は４文字を
表示することになる。第１図イに示す如く、文字
領域A₁₁に“Ａ”、文字領域A₁₂に“Ｂ”、文字領
域A₂₁に“Ｃ”、文字領域A₂₂に“ｄ”を表示させ
たのち、第１図ロに示す如く、文字領域A₂₂のみ
を大文字の“Ｄ”に書き替える場合について説明
する。

第２図は、上記の走査ライン駆動回路の出力段
の一例を示す部分回路図である。第２図におい
て、１１はバツフアB_Nであり、選択線１２によ
り出力レベルが制御され、端子Q₂が選択される
と、バツフアB₁〜B₈が一斉にオンし、端子R₁〜
R₈のレベルをそのまま伝達し、端子Q₁が選択さ
れない場合は、出力線S₁〜S₈はすべてセルを非選
択にする所定の一定レベルになる。端子Q₁につ
いては、バツフアB₉〜B₁₆について同機能であ
る。

第３図は、上記の出力段のタイミング・チヤー
トである。第３図において、閾値は、Δtの幅で
2V₀以上の波高値をもつパルスで、例えば3V₀で
あれば、書き込みは行われる。前記文字領域A₂₂
の書き替えを説明するが、走査ラインS₁〜S₁₆で
かつ信号ラインI₁〜I₈の領域の説明は省略する。
まず、Q₂を選択し、タイミングａで走査ライン
S₁〜S₈、信号ラインI₁〜I₁₆に消去信号を与えて、
文字領域A₁₁およびA₁₂をすべて「白」にする。
次に、走査ラインS₁〜S₈に順次選択パルスを与
え、信号線I₁〜I₁₆の情報を順次表示させて行く
（このとき、A₁₁に“Ａ”、A₁₂に“Ｂ”が表示さ
れる）。続いて、Q₁を選択し、タイミングｂで走
査ラインS₉〜S₁₆、信号ラインI₁〜I₁₆に消去信号
を与えて、文字領域A₂₁およびA₂₂をすべて「白」
にし、その後で走査ラインS₉〜S₁₆に順次選択パ
ルスを与え、信号ラインI₁〜I₁₆の情報を順次表示
させる（このとき、A₂₁に“Ｃ”、A₂₂に“ｄ”が
表示される）、ここで、文字領域A₂₂を“Ｄ”に
書き替えたい場合、次のステツプへ続き、タイミ
ングＣでQ₁で選択し、走査ラインS₉〜S₁₆、信号
ラインI₉〜I₁₆に消去信号を与える。このとき信号
ラインI₁〜I₈には消去信号を与えないので、文字
領域A₂₂だけが「白」となる。そして、走査ライ
ンS₉〜S₁₆に順次選択パルスを与え、信号ライン
I₉〜I₁₆の情報を順次表示させる。上記の動作によ
り、文字領域A₁₁，A₁₂，A₂₁の文字は消去され
ず、文字領域A₂₂の文字のみが、例えば“Ｄ”に
書き替えられる。

なお、上記の実施例は２値信号の白黒表示につ
いて説明したが、もちろん２値表示、多値表示、
アナログ、モノクロ、カラー、静止面、動画の如
何を問わず、部分書き替えは可能である。

第４図は、本発明を実施した駆動回路の出力段
の別な一例を示す部分回路図で、信号線群をブロ
ツク分けしない場合の走査信号の出力段を示して
いる。第４図において、１３はバツフアB₁〜B₁₆
であり、行アドレス回路１４で書き込みを所望す
る信号線群を選択したのち、走査ラインS₁〜S₁₆
を駆動することにより、部分書き込みが達成され
る。

第５図は、本発明を実施した別な一例を示す構
成図である。第５図において、表示情報信号は共
通の信号発生回路１５によるものとし、走査ライ
ン回路１６を＃１〜＃３に分割して、それぞれ
Ａ，Ｂ，Ｃの表示部分を駆動する。この走査ライ
ン回路＃１〜＃３はそれぞれの論理回路部分から
別回路構成することにより、書き込み時に必要な
ラインを、Q₁〜Q₃でまず選択したのち、Ａ，Ｂ，
Ｃのエリア別に書き込むものであり、大容量で高
速かつ高密度な書き込みが実現できる。

［発明の効果］以上説明したとおり、本発明によれば、大画面
で表示容量の大きいセルにおいて、書き込み時間
の短縮と、駆動に要する電力の低減と、セルの寿
命延長との効果を挙げ、高密度かつ高速化に信頼
性の高い光学変調素子の駆動方法を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図イおよびロは本発明の一実施例の構成
図、第２図は本発明による駆動回路の出力段の部
分回路図、第３図はそのタイムチヤート、第４図
および第５図は本発明の別な実施例の部分回路
図、第６図および第７図は強誘電液晶素子の説明
図である。１……基板、３……液晶分子、６……マトリク
ス・セル、９……信号ライン駆動回路、１０……
走査ライン駆動回路、１１，１３……バツフア、
１２，１４……選択回路。

Claims

【特許請求の範囲】１一表示画面を構成する交差した複数の走査ラ
イン群と信号ライン群とで形成したマトリツクス
電極構造、及び該走査ライン群と信号ライン群と
の間に配置され、一方極性の電界に対して第１の
配向状態を生じ、他方極性の電界に対して第２の
配向状態を生じる強誘電性液晶を有する液晶装置
において、前記一表示画面を構成する複数の走査ライン群
を、その数より少ない走査ライン群で定めたブロ
ツクによつて、複数のブロツクに分割し、該ブロ
ツク毎に、ブロツク内の走査ライン群上の画素
に、強誘電性液晶の第１の配向状態を生じさせる
一方極性の電圧が印加され、該画素が消去状態と
なる様に、該ブロツク内の走査ライン群に一方極
性パルスを印加し、該一方極性パルスの印加と同
期して、信号ライン群に電圧信号を印加した後
に、該ブロツク内の走査ライン群を順次走査し、
走査選択された走査ライン上の画素に選択的に強
誘電性液晶の第２の配向状態を生じさせる他方極
性の電圧が印加される様に、該走査選択された走
査ラインに他方極性パルスを有する走査選択信号
を印加し、該他方極性パルスの印加と同期して、
信号ライン群に表示信号を印加することによつ
て、一表示画面を形成することを特徴とする液晶
装置。