JPH0466328B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔従来分野〕 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８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μｍ）程度の間〓を持つた２枚の基板Ｂ，Ｂの
間に注入されると（第９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１０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。従つて、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。

言うまでもなく、液晶分子は、偏向特性を持つ
ため、基板を透明材料により構成して画面に偏向
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。

しかしながら、非選択電界の上限値、いわゆる
液晶のスレツシユホールド電圧Vthが0.5Vと非常
に低くて（第１１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
表示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、フレ
ーム走査に先立つて全ての電極に書込み信号と逆
方向の液晶駆動電圧を印加して表示面を一括消去
して初期化し、選択時に液晶作動電圧を印加して
書込みを行う一方、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
および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〓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向板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液晶パネルが
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
クテイツク液晶電気光学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とセグメント駆動回路
８を接続して構成されている。また、液晶分子の
過渡応答特性（第９図）を利用して階調表示を行
うことができる。

第３図は、第２図に示した本発明のコモン電極
駆動回路の実施例を示している。

９はシフトレジスタ、１０はラツチ回路で、両
者によりフレーム切換信号処理回路を構成してい
る。シフトレジスタ９は、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
CK１により順次シフトさせ、ラツチ回路１０で
シフトレジスタ９からの信号をクロツク信号CK
２に同期してラツチする。

１１，１１、……は、それぞれオアゲート回路
でこれらにより第１のスイツチ手段が構成されて
いる。それぞれのオアゲート１１には、上述した
フレーム切換信号処理回路からの出力信号と画像
消去信号とが入力され、その出力を後述するコモ
ン電極出力ケート回路に出力する。画像消去信号
が入力すると、上記第１のスイツチ手段は、コモ
ン電極出力ゲート回路を介して液晶表示パネル６
のコモン電極CM₁，CM₂、……CM_oに液晶作動
電圧−Vapを印加する。

１２は、コモン電極駆動電圧発生回路で、トラ
ンスミツシヨンゲートなどのアナログスイツチ１
２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄからなり、図示し
ない電源から供給される液晶駆動電圧０、Vap、
２／３Vap、1/3Vapがそれぞれ入力される。アナロ
グスイツチ１２ａと１２ｂ及び１２ｃと１２ｄは
それぞれ対をなして出力ゲート回路１３へ出力す
る。

このコモン電極駆動電圧発生回路１２には、駆
動信号が直接、およびインバータ１４を介してア
ナログスイツチ１２ａと１２ｂ、および、１２ｃ
と１２ｄの制御端子に入力して出力ゲート回路１
３に零電圧と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。

１３は出力ゲート回路で、インバータ１５，１
５、……とともにコモン電極出力ゲート回路を構
成している。出力ゲート回路１３は、２つのアナ
ログスイツチ１３ａ，１３ｂをそれぞれ対にして
なる出力ゲート群で、その出力端はそれぞれコモ
ン電極に接続されている。各アナログスイツチ１
３ａ，１３ｂはそれぞれコモン電極駆動電圧発生
回路１２からの電圧の供給を受け、一方のアナロ
グスイツチ１３ａには、オアゲート１１，１１、
……の出力信号が直接に、他方のアナログスイツ
チ１３ｂには、インバータ１５，１５、……を介
してこれにより反転された信号が入力される。

第４図は、第２図に示した本発明のセグメント
電極駆動電圧発生回路１２の実施例を示してい
る。

１６はシフトレジスタ、１７はラツチ回路で、
両者によりデータ信号処理回路を構成している。
シフトレジスタ１６は、データ信号をデータ信号
に同期した副走査信号CK２により順次シフトさ
せ、ラツチ回路１７でシフトレジスタ１６からの
信号を副走査信号CK２に同期してラツチする。

１８，１８、……は、それぞれオアゲート回路
でこれらにより第２のスイツチ手段が構成されて
いる。それぞれのオアゲート１８には、上述した
データ信号処理回路からの出力信号と画像消去信
号とが入力され、その出力を後述するセグメント
電極出力ゲート回路に出力する。上記第１のスイ
ツチ手段は、画像消去信号が入力すると、セグメ
ント電極出力ゲート回路を介して液晶表示パネル
６のセグメント電極SG₁，SG₂、……SG_nに液晶
作動電圧−Vapを印加する。

１９は、セグメント電極駆動電圧発生回路で、
トランスミツシヨンゲートなどのアナログスイツ
チ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄからなり、図
示しない電源から供給される液晶駆動電圧Vap、
０、1/3Vap、2/3Vapがそれぞれ入力される。ア
ナログスイツチ１９ａと１９ｂ、および、１９ｃ
と１９ｄはそれぞれ対をなして出力ゲート回路２
０へ出力する。

このセグメント電極駆動電圧発生回路１９に
は、駆動信号が直接、およびインバータ２１を介
してアナログスイツチ１９ａと１９ｂ、および１
９ｃと１９ｄの制御端子に入力して出力ゲート回
路２０に零電圧と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。

２０は出力ゲート回路で、インバータ２２，２
２、……とともにセグメント電極出力ゲート回路
を構成している。出力回路２０は、２つのアナロ
グスイツチ２０ａ，２０ｂをそれぞれ対にしてな
る出力ゲート群で、それぞれセグメント電極駆動
電圧発生回路１９からの電圧の供給を受け、一方
のアナログスイツチ２０ａには、オアゲート１
８，１８、……の出力信号が直接に、他方のアナ
ログスイツチ２０には、インバータ２２，２２、
……を介してこれにより反転された信号が入力す
る。

次に、このように構成された装置の動作を第５
図、第６図に示した波形図とともに説明する。

表示パネルの表示内容を変更するために、画像
消去信号を入力すると、この消去信号は、コモン
電極駆動回路およびセグメント電極駆動回路のオ
アゲート１１，１１、……および１８，１８、…
…を通り、コモン電極出力ゲート回路およびセグ
メント電極出力ゲート回路に入力する。これによ
りコモン電極駆動電圧発生回路およびセグメント
電極駆動発生回路の出力Vapが選択されてすべて
のコモン電極およびセグメント電極には、液晶駆
動電圧Vapの印加を受ける。そのため、すべての
画素は、同時に一方方向の電界を受け、一斉に明
状態もしくは暗状態となり、パネル面に表示され
ている情報が一瞬に消える。

このようにして表示面がクリアされた状態の次
に、フレーム切換信号によつて線順次走査が開始
される。

フレーム走査切換信号が出力されると、シフト
レジスタ９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。コモン電極CM１に対して、駆動電圧
発生回路１２からVapとＯ電圧がコモン電極出力
ゲート回路のアナログスイツチ１３ａ，１３ｂ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。他方、非選択
期間以後の前半において1/3Vap、後半において
２／３Vapの電圧が連続的に出力される。

コモン電極CM２，CM３……に対しては、駆
動電圧発生回路１２からの2/3Vapと1/3Vapの電
圧がアナログスイツチ１３ａ，１３ｂにより選択
される。以後、線順次にCM２，CM３……と選
択される。

他方、セグメント電極駆動回路（第４図）にお
いては、データ信号はシフトレジスタ１８に入力
され、ラツチ回路１７に出力されてラツチされラ
ツチ回路１７からオアゲート１８に入力したデー
タ信号は各セグメント電極に対応する出力ゲート
２０へ入力される。これにより、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１９
からのVapとＯ電圧がアナログスイツチ１９ａと
１９ｂにより選択され、前半においてＯ電圧、後
半においてVapが出力される。一方、非反転デー
タ信号は駆動信号に同期して、駆動電圧発生回路
１９からの1/3Vapと2/3Vapがアナログスイツチ
２０ａ，２０ｂ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1/3Vapが印加さ
れる。第１２図は、上記走査信号とデータ信号と
の合成によつて画素に印加される一走査期間内の
合成電圧パルスを示す。選択走査信号と反転デー
タ信号との組み合わせによつて、画素に対して選
択期間の前半において−Vap、後半においてVap
が印加される。その他のすべての組み合わせにお
いては、±1/3Vap程度の交流合成電圧パルスが印
加される。

第６図は、表示面をフレーム走査に先だつて一
旦クリアした後に、上記のようにして合成された
コモン電極CM３上の画素へ印加される電圧パル
ス波形を示し、１は明状態を書き込む第ｎフレー
ムでの波形、２は第ｎ＋１フレームにおいて、セ
グメント電極のデータ信号が非反転データ信号の
場合を示すものである。

すなわち、第１コモン電極上の書き込むべき画
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、ま
たは暗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を大きく超えない
電圧が画素に印加することになるが、この電界
は、第７図に示したように、一旦、選択された液
晶のドメイン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
態の書込みを開始する。

このようにして、明状態または暗状態を書込み
が終了した段階で、再び消去信号を出力してパネ
ル面を前面消去した後、上述の過程を繰り返しな
がら表示パターンを更新していく。

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。線順次
走査信号の後半において所望とする書込み濃度で
ある順方向の液晶作動電圧Vapが印加される。こ
の書込み終了以後のフレーム走査の間、駆動信号
に同期し、振幅が液晶駆動電圧Vapの1/3程度の
交番電圧が印加される。

〔発明の効果〕

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
に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、フレーム走査に先立つて全て
の電極に書込み信号と逆方向の液晶駆動電圧を印
加して表示面を一括消去するようにしたので、パ
ネルを構成している全ての画素の履歴を除去して
常にフレツシユな状態で情報の書込みを行うこと
ができて、表示ミスの発生を防止できるばかりで
なく、表示温度を均一に保つことができる。

また書込み終了後に液晶作動電圧以下の交流電
圧を印加することにより書込み状態を動的保持す
るようにしたので、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駆動を行う
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、本発明の液晶表示装置の構成を示す概要
図、第３図、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図、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、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９図イ，ロは、それぞれ
セル間〓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１０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１１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である。 第１２図はフレーム走査におけるコモン電極走
査信号と、セグメント電極データ信号との組み合
わせによる画素に印加される電圧波形を示す説明
図である。 １ａ……コモン電極、１ｂ……一軸配向膜、２
ａ……セグメント電極、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 コモン電極駆動電圧発生回路と、フレーム切
   換信号を入力とするフレーム切換信号処理回路
   と、上記フレーム切換信号処理回路の出力によつ
   て上記コモン電極駆動電圧発生回路の出力を選択
   して、コモン電極へ出力するコモン電極出力ゲー
   ト回路とからなるコモン電極駆動回路と、 セグメント電極駆動電圧発生回路と、データ信
   号を入力とするデータ信号処理回路と、上記デー
   タ信号処理回路の出力によつて上記セグメント電
   極駆動電圧発生回路の出力を選択して、セグメン
   ト電極へ出力するセグメント電極出力ゲート回路
   とからなるセグメント電極駆動回路と、 カイラルスメクテイツク液晶が螺旋ピツチ以下
   に制限されて、双安定性を付与された液晶パネル
   と、上記液晶パネルが上記コモン電極駆動回路と
   上記セグメント電極駆動回路とに接続されて駆動
   されるカイラルスメクテイツク液晶電気光学装置
   において、 上記フレーム切換信号処理回路とコモン電極出
   力ゲート回路との間には、第１のスイツチ手段が
   挿入され、上記第１のスイツチ手段の入力端は上
   記フレーム切換信号処理回路の出力端と画面消去
   信号出力端とに接続され、その出力端は上記コモ
   ン電極出力ゲート回路の入力端に接続され、 上記データ信号処理回路とセグメント電極出力
   ゲート回路との間には、第２のスイツチ手段が挿
   入され、上記第２のスイツチ手段の入力端は上記
   データ信号処理回路の出力端と画面消去信号出力
   端とに接続され、その出力端は上記セグメント電
   極出力ゲート回路の入力端に接続され、 上記第１および第２のスイツチ手段は、画面消
   去信号を優先させて上記液晶パネルの全画素を初
   期化するものであ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。