JPH09281527A - 強誘電性液晶ディスプレイ - Google Patents

強誘電性液晶ディスプレイ

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JPH09281527A
JPH09281527A JP8293834A JP29383496A JPH09281527A JP H09281527 A JPH09281527 A JP H09281527A JP 8293834 A JP8293834 A JP 8293834A JP 29383496 A JP29383496 A JP 29383496A JP H09281527 A JPH09281527 A JP H09281527A
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Martin Schadt
シャット マルティン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 強誘電性液晶ディスプレイを開示する。 【解決手段】 強誘電性液晶ディスプレイは、2つの極
性の間に一方が他方の後方にある状態で配置されて一方
が線電極を他方がピクセル電極を有する2つの液晶セル
からなる。ピクセル電極は、線電極と同時に像情報で付
勢される。液晶セルの配向と屈折率は、制御電圧が反転
されても透過率が実質的に変更しないように選択され
る。この2つのディスプレイは、スイチッチ角が22.
5°を越えることがないように動作される。電圧の極性
は、直流電圧がセルをほぼ通らないように周期的に反転
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、強誘電性液晶ディスプ
レイに関する。
【0002】
【従来の技術】強誘電性液晶ディスプレイ、より詳細に
はDHF(変形ヘリカル強誘電性)形の強誘電性液晶デ
ィスプレイは、特に大きな視角、灰色の色合いまたは短
時間のスイッチングが要求されるとき、例えば低温で作
動するときに、従来のTN(ツイストネマティック)形
ディスプレイまたはSTN(スーパーツイストネマティ
ック)形ディスプレイに代わるものとして注目を受けて
いる。強誘電性液晶ディスプレイの作動が、例えば欧州
特許出願番号第309774号に記載されている。“対
称”モードで作動すると、最高透過率を得るためには±
45°の大きなスイッチング角が必要になるという欠点
を有している。大きなスイッチング角を備えた混合結晶
は製造するのに困難であり、小さなスイッチング角を備
えた混合結晶より一般的に作動が遅い。また大きなスイ
ッチング角を備えた混合結晶は、最大スイッチング角に
達する前にヘリックスを巻き戻してしまう傾向がある。
最適なスイッチング角、すなわち対称モードにおいて最
適な明るさを有する液晶材料が現在にいたるまでなかっ
た。一方、強誘電性液晶ディスプレイが“非対称”モー
ドで動作する場合、一つの欠点は個々の像の他方の極性
を活用できないことである。例えば、ディスプレイが長
時間、暗い状態を維持しなければならないとき、この時
間の間中、負の電圧を印加しなければならない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このため、液晶内と境
界面において空間電荷が発生することになる。空間電荷
は、電気光学特性を変えるので、ゴースト像が発生し、
それと同じような極めて厄介な妨害効果が発生し、ディ
スプレイが使い物にならないことがある。本発明の目的
は、上述したこの種の公知のディスプレイの欠点を有さ
ない強誘電性液晶ディスプレイを提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明において、本発明
は、2つの偏光子の間に一方が他方の後方にある状態で
配置されており、一方が線電極を有しており他方がピク
セル電極を有する2つの液晶セルと、像情報で線電極と
同時にピクセル電極を付勢する手段とによって達成され
る。液晶セルの配向と屈折率は、電圧が逆転されても透
過率が実質的に変更されないように選択され、スイッチ
ング角が±25°を決して越えることのないように2つ
の液晶セルが動作され、また直流電圧がセルをほぼ通ら
ないように電圧の極性が周期的に反転するようになって
いることを特徴とする。
【0005】
【実施例】図1を参照すると、従来のDHFセルが、透
明電極10と配向層11に結合され、約2μm離れた2
枚のガラス基板12を備えている。液晶層13が、ガラ
ス基板12の間に配置されている。液晶は、ヘリカル構
造を備えた強誘電性“スメクティックC(Sc)”相を
有する。ヘリカル軸14は、ガラス基板と平行であり、
ピッチは、可視光の波長よりも短い。電圧が印加されて
いない場合、ヘリックスは変形せず、平均屈折率はヘリ
カル軸の方向に向く。2つの電極の間に電圧が印加され
ると、平均屈折率(すなわち、屈折率の楕円長軸、すな
わち主軸)はガラス基板の平面内で正の電圧に対して1
方の方向に、負の電圧に対して反対の方向に回転する。
電圧が漸進的に増大すると、角度は強誘電性液晶の特有
の最大スイッチング角qmax で最大値となる。この最大
値の状態で、ヘリックスが巻き上げられる。電圧が下降
するとヘリックスが再び形成される。しかしながら、こ
の方法は時間がかかるので、ヘリックスの巻き上げは通
常DHFセルにおいて行なわれない。しかしながら、こ
のことは、最大の使用可能な回転角度は、qmaxから選
択されなければならないことを意味する。
【0006】DHFセルが交差した偏光子の間に配置さ
れている場合、屈折率の回転のために光の透過率が変わ
る。最大の明るさから暗さに切り替えるには45°の回
転が必要とされることがわかる。光学軸は、暗の状態の
場合では、偏光子の一つに平行であり、明の状態では、
これから45°回転する。既に述べたように、DHF形
ディスプレイは、印加された電圧が以下に述べるように
0ボルトであるとき、光学主軸と偏光子の一方との間の
角q(0)に関して異なる2つの異なるモードで動作で
きる。対称モードにおいて、印加電圧Uが0Vのときは
角度q=0、すなわち暗に相当する。正と負の電圧Uに
おいて、透過率が増大しq=±45°のときに最大に達
する。このため、同じ透過率が等しい値の正と負の電圧
に得られる。これによって、同じ像を正の電圧と負の電
圧とで交互に記録することができ、ほぼ直流電圧素子が
セルで発生せず、従っていかなるゴースト像も現れない
ことになる。
【0007】非対称モードにおいて、Uが0Vであるこ
とは、回転角度22.5°、すなわち50パーセントの
透過率に相当する。一方の極性(例えば、正)の電圧が
qを大きくし、このために、透過率が増大すると、他方
の極性は電圧および透過率ともに減少する。明から暗に
完全に切り替えるために、qの変更範囲は、わずか±2
2.5°必要なだけである。本発明は、上述のような欠
点なく、双方の動作モードの利点を組み合わせる。本発
明の最も重要な利点は、強誘電性液晶が、“非対称”モ
ードでもゴースト像を形成することなく、またDHFセ
ルの場合において、現在まで実施不可能であったよう
な、大きなチェンジング角ではなく動作できることであ
る。図2では、相互に一続きになった2つのDHF液晶
セル210、211が、交差した偏光子21、28の間
に配置されている。液晶セル210は、一方が線電極2
2を備え、他方が表面電極24を備えた2つの基板の間
に公知の方法で液晶層23を備える。この液晶セルによ
って一度に一定の振幅で一本のラインが切り替えられ
る。液晶セル211は、セル210と同時に像情報で付
勢されるピクセル電極25、27からなる、2つの基板
の間に液晶層26を備えている。図2では、配向層、液
晶装置への電気接続部または液晶セル211の素子の活
性マトリックスを省略している。
【0008】本発明に関して、液晶セル210と211
は、直流電圧素子を干渉しないように構成されており、
かつ動作される。これは、像から像までの印加電圧の極
性を変えることによってなされる。本発明の一つの重要
な特性は、光の透過率が(灰色スケール値)これらの双
方の相内で同じことである。図3は、相1に関して、コ
ラム31と32において、また反対に作用する相2に関
して、コラム33と34において、3つの灰色の段階、
すなわちライン35で明、ライン36で灰色、およびラ
イン37で暗の3つの灰色の段階において2つの液晶セ
ル210と210の配向および2重屈折特性を概略的に
示している。偏光子21(図2参照)は直角で偏光、す
なわちコラム31の主軸に平行に偏光されて、アナライ
ザー24がこれに対して交差する。
【0009】2つの液晶セルの2重屈折は一致し、波長
の半分にほぼ等しい。すなわちΔn=na −no の状態
でΔn.d=γ/2である。ここで、na,o はDHF構
造の異常光屈折率と通常光屈折率、dはセルの厚さ、お
よびγは波長(550nm)を表している。図3におい
て隈取られている領域は、電気光学的な用途における光
学主軸の回転範囲を表しており、負の電圧(例えば、コ
ラム31)は主軸を左に回転させ、正の電圧(例えば、
コラム33)は、主軸を右に回転させる。印加電圧が0
ボルトであるとき、第1液晶セル210(コラム31と
33)の場合において、光学的主軸は垂直から時計まわ
りに22.5°回転しており、第2の液晶セル211
(コラム32および34)の場合には、反時計まわりに
67.5°回転している。すなわち、2つのセルの全て
の場合において、例えば配向層の2つのラビングする2
つの方向は、相互に90°回転することになる。
【0010】図3は、2つの相における透過率が完全に
一致していることを示している。ライン35の相1にお
いて直線偏光光は、光軸に平行に偏光されるので、第1
の液晶セル210(コラム31)によって影響を受けな
い。第2の液晶セル211(コラム32)は、半波長板
として作用する、すなわち90°まで偏光の方向が回転
し、光は、減衰することなくアナライザ24を通過でき
る。相2において、第1液晶セル210(コラム33)
は半波長板として作用し、第2液晶セル211(コラム
34)は偏光に影響をおよぼさない。このため、双方の
相において、光が減衰することなく透過される。最小の
透過率(ライン37)の別の場合において、2つの液晶
セルの2重屈折は、相1(コラム31および32)と相
2(コラム33と34)の双方において相互に補償され
る、すなわち、交差した偏光子の間の透過率は最小であ
る。
【0011】一般的な場合において、すなわち灰色(ラ
イン36)において、U2≦U1(いずれも絶対値)の
状態で電圧U2が第2液晶セル211に印加される。相
1において、第2液晶セル211に達する光は直角に偏
光され、前述の通り第1液晶セル210は偏光子に影響
をおよぼさない。第2液晶セル211の光軸は、電圧U
2によって制御された角度α<45°にわたってアナラ
イザに対して回転する。このために、透過率はsin2
(2α)に比例することになる。相2において、第1液
晶セル210が90°(コラム33)だけ偏光子を回転
させ、次いで第2液晶セル211に達すると水平にな
る。この場合、電圧−U2が相2(コラム34)に印加
されるので、光軸は、アナライザに対して45°─αだ
け回転し、このため透過率は、cos2 〔2(45°−
α)〕に比例する。“Cos”は、入射角がアナライザ
に平行に偏光されるためである。しかしながら、これは
sin2 (2α)に比例する。すなわち相1と同一にな
る。
【0012】αは、信号電圧U2に従って、0から45
°の間のいかなる値でもよいので、透過率sin2 (2
α)は0から1の間の値をとる。2つの液晶セル、すな
わち2つの液晶セルの交差した偏光子の正確な位置決め
は重要ではない。図3に示すように、2重屈折は正確に
補われるので、暗の状態(ライン37)の透過率は、交
差した偏光子のいかなる方向においても最低である。明
の状態(ライン35)において、色は偏光子の位置にわ
ずかに依存している。このために、正確な位置決めを行
なうことによって色を最適にできる。図4は、2つのセ
ルと偏光子の別の可能性のある相反する配置を表してい
る。図3とは異なり、セルは相互に45°だけ回転され
る。その結果、暗の状態の相1において(ライン47、
コラム41および42)、図3のように相互に補いあう
かわりに相シフトが加えられる。しかしながら、偏光子
が平行に、主軸に対して直角に配置される場合、透過率
が最小となる。
【0013】本分野における当業者に明白なように、同
じ効果を有する別の構成、より詳細には、Δn.d=γ
またはΔn.d=3γ/2の状態のより薄い複屈折セル
を用いるときにも可能である。本発明の用途は、DHF
セルが好ましいが、これらに限定されない。偏光の周期
的な変更は、これらのディスプレイにおけるようにゴー
スト像を防ぎ、スイッチングの遅れを避ける1手段とし
て表面安定化形強誘電性(SSF)液晶ディスプレイの
場合にも有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のDHFセル断面線図である。
【図2】本発明に関するDHFセルの斜視図である。
【図3】図2に示したセルの配置の配向および2重屈折
特性を示す図である。
【図4】別の配置の配向および2重屈折特性を表す図で
ある。
【符号】
10 透明電極 12 ガラス基板 14 軸線 22 線電極 23、26 液晶層 24 表面電極 25、27 ピクセル電極 210、211 液晶セル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの偏光子の間に一方が他方の後方に
    ある状態で配置されており、前記一方が線電極を有し前
    記他方がピクセル電極を有する2つの液晶セルと、前記
    ピクセル電極を前記線電極と同時に像情報で付勢する手
    段と、を備えており、前記液晶セルの配向と屈折率は、
    制御電圧が逆転されても透過率が実質的に変更されない
    ように選択され、スイッチング角が±25.5°を越え
    ないように2つの前記液晶セルが動作されるようになっ
    ており、また直流電圧が前記セルをほぼ通らないように
    前記電圧の極性が周期的に反転するようになっているこ
    とを特徴とする強誘電性液晶ディスプレイ。
  2. 【請求項2】 前記2つの液晶セルは、DHF(変形ヘ
    リカル強誘電性)形ディスプレイであることを特徴とす
    る請求項1に記載の強誘電性液晶ディスプレイ。
JP8293834A 1995-11-07 1996-11-06 強誘電性液晶ディスプレイ Pending JPH09281527A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH03143/95 1995-11-07
CH314395 1995-11-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09281527A true JPH09281527A (ja) 1997-10-31

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ID=4249537

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8293834A Pending JPH09281527A (ja) 1995-11-07 1996-11-06 強誘電性液晶ディスプレイ

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US (1) US5818548A (ja)
EP (1) EP0773467B1 (ja)
JP (1) JPH09281527A (ja)
CN (1) CN1129806C (ja)
DE (1) DE59610807D1 (ja)
HK (1) HK1011090A1 (ja)
SG (1) SG60021A1 (ja)

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