【発明の詳細な説明】
表示装置
本発明は、行列配置した強誘電体画素のマトリックスを有する第１基板を備え
、第１基板と第２基板との間に変形可能の螺旋をなした強誘電体液晶材料を備え
、行すなわち選択電極の群および列すなわちデータ電極の群を備え、少なくとも
第１基板上の各画素が、能動スイッチ要素を介して列電極もしくは行電極に接続
した画像電極を備え、行電極に選択電圧を呈し、列電極にデータ電圧を呈すると
ともに、選択に先立ち、連続した２駆動周期のうちの少なくとも１駆動周期に、
補助信号によって１行の画素群を固定の光透過状態にする手段を備えた表示装置
に関するものである。
かかる表示装置は、ビデオ表示に適用可能であるのみならず、例えば、データ
グラフィックやビューファインダにも適用可能である。
変形螺旋をなした強誘電体液晶材料は、可視光の約４００ｎｍまでの波長より
小さいピッチの自然螺旋を有する強誘電体液晶材料を意味すると理解するのが普
通である。螺旋の軸に垂直な電界は、その螺旋を変形させ、その結果、光学軸の
回転が生ずる。互いに直交した偏光子間の光透過は、偏光子の一方が螺旋の軸に
垂直であれば、正負の電界値の両方に対して、電界値とともに増大する。
上述した種類の表示装置は、「広い視角を有する全色ＤＨＦ−ＡＭＬＣＤ」Ｓ
ＩＤ９４ダイジェスト誌、第４３０乃至４３３頁に記載されている。ＤＨＦＬＣ
材料（変形螺旋強誘電体液晶）を用いた表示装置の使用は、ＳＳＦＬＣ装置（表
面安定化強誘電体液晶）に関しては多重領域が存在しないが故に有利であるとと
もに、透過・電圧特性が一層連続的に変化するが故にグレイレベルを一層よく実
現し得る、とこの論文に記載されている。しかしながら、表示装置に用いる混合
物について言われる急速なスイッチング時間には拘わりなく、ビデオ応用（ＮＴ
ＳＣもしくはＰＡＬ）については、フレーム周波数が低過ぎるままになっている
。上述の装置では、「画像くっつき」あるいは「後画像」と呼ぶ現像も起こる。
本発明の目的は、２０Ｈｚより多い、例えば５０Ｈｚ（ＰＡＬ）のフレーム周
波数で動作し得る、冒頭に記載した種類の表示装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、「後画像」が少ないか全くない表示装置を提供すること
にある。
この目的のために、本発明による表示装置は、前記補助信号の電圧振幅を決定
する補正電圧を呈する駆動回路を備え、当該補正電圧の少なくとも一部が先行駆
動周期における画素両端のデータ電圧によって決まるようにしたことを特徴とし
ている。
これに関連して、補正電圧は、外部から提示され、あるいは、例えば内部電圧
を加減することによって得られる電圧を意味するもの、と理解すべきである。駆
動周期は、表示セルが選択信号を提供される正常な再発周期を意味するもの、と
理解される。要すれば、リセットパルスも各駆動周期内で提供されるが、厳密に
必要とするものではない。「一部」は、他の電圧、例えば、ダイオード、トラン
ジスタあるいは他のスイッチ要素の両端電圧を加え得ること、もしくは、補正電
圧、例えば、データ電圧と他の電圧（リセット電圧もしくは選択電圧）との差と
して得られること、を意味するものと理解される。さらに、データ電圧は、例え
ば、反転され、あるいは、修正を受けたものとすることができる。
本発明は、従来周知の（強誘電体）液晶表示装置と対照すれば、ＤＨＦＬＣ材
料の自然偏光は、画素両端間に電圧を加えたときに、表示装置全体の動作が遅く
なり過ぎるような長時間が必要になる、あるいは、画素が所望の電荷を受けられ
ず、例えば、１行の画素群を、選択に先立ち、補助信号によって極端な光透過状
態にしようと試みた場合に、不完全なリセットしか行えない、という大きな作用
をする、という認識に基づいてなしたものであり、そのリセットの後にも画素両
端間の電荷、したがって、透過値がはっきりしないので、引続く選択期間に提供
されたデータ信号は、画素両端間の電荷、したがって、透過値の見込みとは相違
した最終値に到達することになる。多数のフレーム周期に亘る期間中に書込まれ
るべき画素の一つの同じグレイレベルについても、その「メモリ効果」が消滅す
るまでには数フレーム周期の時間がかかることになる。
本発明による表示装置においては、補助信号の電圧振幅を決定する補正電圧を
呈示することにより、選択に先立つ駆動回路を介した補助信号（リセット信号）
の呈示中に、幾つかの画素の偏光がつねに固定の振幅（すなわち固定の透過値）
に切替わるので、リセットの不完全な状態および「メモリ効果」の両方が少なく
ともほぼ完全な程度に消滅する。
本発明による表示装置の第１の好適な実施例は、補正電圧が先行駆動周期すな
わち先行フレーム周期におけるデータ電圧によって決まるようにしたことを特徴
としている。したがって、先行フレームの期間中に存在した偏光はつねに消滅し
ているので、画素におけるつねに同じ値、例えば零の偏光は、次のフレームを書
込むための基礎となる。異なったフレームに対する選択電圧の振幅は、通常同一
であるから、これを実行するには、データ電圧に対するメモリのみが必要となる
。
また、これを実行するのは、ＭＩＭ（金属絶縁金属）やＴＦＴ（薄膜トランジ
スタ）を用いて実現した能動マトリックスのように、データ電圧もリセット電圧
に影響する回路を用いるのに極めて好適である。
実際には、特に対称モードを用いた場合には、信号の符号が各フレーム期間中
に反転され、また、１フレーム期間中の誤調整は許容されるのであるから、連続
した２フレーム（駆動）周期毎に１回だけ偏光に固定値を与えれば充分である。
本発明による表示装置の第２の好適な実施例は、行列配置した画素マトリック
スを有する第１基板を備え、第１基板と第２基板との間に液晶材料を備え、行す
なわち選択電極の群および列すなわちデータ電極の群を備え、少なくとも第１基
板上の各画素が、第１能動スイッチ要素を介して列電極に接続した画像電極を備
え、各画素が、第１能動２極スイッチ要素と当該画素との共通点に直列に配置し
た第２能動スイッチ要素および基準電圧に対する接続を備え、さらに、行電極に
選択電圧を呈し、列電極にデータ電圧を呈するとともに、選択に先立ち、補助信
号によって１行の画素群を第１の光透過状態にする手段を備えて、前記液晶材料
が、変形可能の螺旋をなした強誘電体液晶材料を備え、当該表示装置が、連続し
た２駆動周期のうちの１駆動周期に、第２スイッチ要素を介して行電極に加わる
信号および基準信号によって当該行の画素群を第１の光透過状態にするとともに
、引続き当該行の画素群を第２の固定の光透過状態にする手段を備えたことを特
徴としている。
第１の固定の透過状態は、不透明な状態に対応させるのが好適である。第２の
固定の透過状態は、螺旋全体の巻き戻しなしに、最大規模のグレイレベル群を調
整し得るように選定するのが好適である。
本発明の各面は、以下に記載する実施例を参照して明らかになろう。
図面中：
図１は、本発明による表示装置の一部の等価回路図を模式的に示したものであ
る。
図２は、図１の装置の模式的断面図である。
図３は本発明による装置の螺旋に関する偏光の位置（図３ａ）および透過・電
圧特性（図３ｂ）を模式的に示したものである。
図４は、周知の方法で駆動した図１の装置について電圧波形と該当する偏光お
よび透過の変形とを模式的に示したものである。
図５は、本発明による装置を用いた場合の図４と同じ特徴を模式的に示したも
のである。
図６は、本発明による他の表示装置の一部の等価回路図を模式的に示したもの
である。
図７，図８および図９は、図６の装置に対して該当する電圧波形、該当する偏
光および透過の変形をそれぞれ示したものである。
図１０は、さらに他の装置を示すものである。
図１１は、図１０の装置について該当する電圧波形、偏光および透過の変形を
それぞれ示すものである。
図１は、表示装置１の一部の等価回路図を模式的に示している。この表示装置
１は、行および列に配置した画素２のマトリックスを備えている。この例では、
画素２が、２極スイッチ、この例ではＭＩＭ２３を介して、列すなわちデータ電
極４に接続されている。画素の行は、行、すなわち、関連する行を選択する選択
電極５を介して選択される。行電極５は、多重回路６により順次に選択される。
入力（ビデオ）情報７は、処理／駆動ユニット８で処理した後に、データレジ
スタ９およびメモリ２６に蓄積される。データレジスタ９が呈する電圧は、所望
規模のグレイレベル群を形成するのに充分な電圧範囲を覆っている。画素２は、
画像電極１３，１４間の電圧差および情報設定パルスの継続期間に応じて、選択
期間中に充電される。この例では、画像電極１４が共通行電極５を構成している
。
書込むべき画像情報が、先行（副）フレームの画素両端間になお存在している
電荷の影響を受けるのを防ぐために、選択に先立ち、補助信号が規定する状態に
画素群をもたらすが、これについては図５を参照してさらに説明する。
能動スイッチ要素の使用は、列電極上の他の画素に対する信号を、それらの画
素が（次の（副）フレームで）再び選択される前に画素両端の電圧の調整に影響
するのを防いでいる。
図２は、図１の装置の模式的断面図である。透明導電材料、例えばインジウム
・錫・酸化物のこの例では列電極４および画像電極１３が第１基板１８上に存在
し、後者の電極は、（模式的に示す）接続点１９により、ＭＩＭ２３を介して列
電極４に接続さている。
第２基板２２は、共通行、すなわち、この例では選択電極１５に集積した画像
電極１４を設けてある。かかる２基板は、いずれも、方向付け層２４で覆われて
おり、その両端には、変形可能の螺旋２５を有する強誘電体液晶材料が存在して
いる。あり得るスペーサや封止縁は図示してない。この表示装置は、第１偏光子
２０と第２偏光子すなわち検光子２１とを備えており、両者の偏光軸は互いに直
交している。
図３は、かかる装置の表示セルの透過・電圧特性（図３ｂ）を模式的に示して
おり、この表示装置においては、光学軸２８、したがって、ＤＨＦＬＣ材料の螺
旋の軸を、電界がなく、モードを対称モードにしたときの偏光子（図３ａ参照）
の一つに平行に選定してある。表示セルの両端に印加した電圧に応じ、分子群は
、その自然偏向を、偏光子の一方に平行な螺旋の軸に対して互いに直交する偏光
子の間で、該当する電界の方向に向けようとするか、これは透過・電圧特性に通
じるものであり、電圧が増大すると（図３ｂ）、電圧の正負に拘わりなく透過も
増大する。しかしながら、本発明は、非対称モードと呼ぶモードに適用可能であ
り、互いに直交した偏光子、螺旋の軸に対して、駆動状態におけるＤＨＦＬＣ材
料の螺旋の光学軸が偏光の方向の一つに一致するように回転する。
不所望の電荷効果を防ぐために、図１，図２の装置の表示セルは、符号が変化
する電圧で駆動するのが好適である。図４ａは、かかる表示セルの電極１４にお
ける、選択電極５上の駆動電圧が表わすような電圧変化を示し、また、図４ｂは
、かかる表示セルの電極１３における、列電極４上の駆動電圧がスイッチ要素２
３を介して表わすような電圧変化を示している。
図４ｃは、その結果の光透過を示す。この図は、設定すべき固定の透過値Ｔに
おいては、その光透過が、多数のスイッチ周期、ここでは４周期内で、零透過の
短周期を離れて、その値の上下に分散した多数の中間値を介し、究極の透過値Ｔ
に到達することを示しているが、これは、ＤＨＦＬＣ材料の高いスイッチング・
レートに基づく期待とは完全に矛盾したものである。この現象の説明は、かかる
材料の自然偏光の高い値から判るべきものである。電極１３，１４上のパルスの
従来慣用のパルス期間（実際に駆動系の通常のパルス期間に匹敵する、例えばテ
レビジョン系における６４μsec）は、偏光電流を供給するには短か過ぎる。選
択の後に、セル容量ＣOの表示セルは、例えば、電荷Ｑ＝ＣOＴOに対応する電圧
ＶOを有し、引続き（テレビジョン系のフレーム周期の残りに相当する）非選択
期間中に、その電荷が、供給すべき偏光電流（もしくはその一部）を供給する。
したがって、図４ｄに示すように、画素両端の電圧は低減する。画素両端の符号
が変わる電圧においては、先行設定による（反対方向の）偏光の一部が、設定の
都度補正されなければならない。対称交替駆動の故に、その結果は、３乃至４駆
動周期（時にはそれ以上）後の電圧の、したがって、図４ｅに示すような横軸の
周わりの偏光のほぼ対称な変化となる。したがって、（一定駆動電圧に対する）
光透過はほぼ一定となる。
しかしながら、究極の透過状態に到達する前に見守るべき待ち時間は、受け入
れ難いほど長い。この待ち時間は、「リセット」信号の使用によって減少させる
ことができる。該当する電圧と透過および偏光の変化とは、図４に破線で表わし
てある。この図から明らかなように、究極の透過値（ここでは固定値）に到達す
るまでには、いくらかの駆動周期を要する。
本発明は、連続したリセット信号と選択信号とが、相変わらず種々異なる（絶
対）値の符号を表示セルの偏光に変えさせる、という認識に基づいたものである
。その結果、表示セルの設定も変化し、最終値に向かってゆるむことになる。図
５は、図１，図２の表示装置に対して本発明を実現させる幾多の駆動信号、すな
わち、行電極５に対する選択信号（図５ａ）および列電極に対するデータ信号（
図５ｂ）を示したものである。ライン周期ｔ1の第１部分ｔr期間中における列電
極上の補正信号Ｖcompの振幅（乃至パルス幅）は、それによって得られる補助信
号に応じ、ライン周期の第１部分の終端における表示セルの偏光（図５ｃ）が零
となるように選定する。リセットパルスの第１部分ｔr期間中、補正パルスの振
幅は、フレーム期間ｔf1およびｔf2の始端において、フレーム期間ｔf1およびｔf2
にそれぞれ該当する表示セルの偏光が等しくなるように選定する。上述したフ
レーム周期における偏光の振幅が等しいと、補正パルスの振幅も等しくなる。第
３フレームｔf3の期間中には異なったデータ値が用いられるので、異なった、こ
の場合には大きい偏光を引続くフレーム周期で補正しなければならない。その偏
光を図５ｃに示す。したがって、第４フレームｔf4の始端における補正パルスは
、第３フレームｔf3の始端におけるよりも大きくなる。実際の選択期間中には、
先行フレーム周期の偏光は補正されるべきではないので、表示セル両端の電圧の
所望値は、選択直後に到達されることになるが、その所望値は、データおよび選
択電圧のみによって決まる。したがって、前述したメモリ効果は中断されること
になる。該当する表示セル両端電圧を図５ｄに示し、該当する光透過の変化を図
５ｅに示す。
表示セル（もしくは１行の画素群）の両端間にほぼ零の偏光が得られるように
するのにリセットパルスを適応させ得るようにするには、補正すべき偏光の値が
既知であるべきである。装置が、新たな透過値設定の都度、その前に偏光がほぼ
零になるようにするのに適応している場合は、先行フレームの期間中に設定した
偏光を知れば十分である。また、選択電圧がその振幅を変化させない場合には、
先行フレームのデータ電圧を知れば十分である。そのためには、図１，図２の装
置は、入来する情報を蓄積する（画像）メモリ２６を有しており、次のフレーム
周期の期間中に、それらのデータにより、（なるべく図示してないプロセッサを
介して）リセットパルスの振幅を決定する。
図６は、他の表示装置１の一部の等価回路図を模式的に示したものである。こ
の装置も、行および列に配置した画素群２のマトリックスを備えている。この例
では、画素群２は、３極スイッチ、この例ではＴＦＴトランジスタ３を介して列
すなわちデータ電極４に接続されている。１行の画素群は、ＴＦＴトランジスタ
のゲート電極を介して関連した行を選択する行すなわち選択電極５を介して選択
され、その選択電極５は、引続き、マトリックス回路６により選択される。
入来する（ビデオ）情報７は、処理・駆動ユニット８で処理した後に、データ
レジスタ９に蓄積される。ここではキャパシタで表わす画素２は、選択期間中に
画像電極１３が列電極から電圧を取込んでいるので、ＴＦＴ３を介して正もしく
は負に充電される。この例では、画像電極１４が、参照番号１６で表わす共通カ
ウンタ電極を構成している。
この装置は、メモリ２６を備えており、このメモリ２６は、画素両端間の電圧
が、ＴＦＴによる駆動期間中、カウンタ電極とＴＦＴのドレイン領域の電圧（ド
レイン電圧）との間の電圧によって決まるのであるから、線２７を介して引続く
フレームの列電圧に影響を与えることになるが、その間の電圧は、ソース領域の
電圧（ソース電圧）すなわち列電圧に等しい。
該当する電圧の変化は、偏光および透過の変化ともども図７に示す。フレーム
周期ｔfの始端においては、リセット電圧は、ライン周期ｔ1の半分の周期ｔrの
期間に、列電極にも呈示され（図７ａのｔr1およびｔr2）、そのリセット電圧も
、先行フレーム期間中のデータ電圧によって決まる。ライン周期の第２の半周期
には、データ電圧が呈示される（図７ｂ）。リセットパルスの振幅の選択によっ
て、偏光Ｐの明白な値、この例では零が設定される（図７ｄ）。図７ｃおよび図
７ｅは、該当する表示セル両端電圧および透過の変化をそれぞれ示すものである
。
図７の変形を図８に示す。カウンタ電極１６は、今度は、交流電圧（図８ｂ）
を提供され、一方、選択期間においては、行電極により（図８ａ）、ライン周期
もリセット部分と書込み部分とに分割される。リセット電圧およびデータ電圧は
、今度は、カウンタ電極を介して大いに供給されるのであるから、従来より小さ
い列電圧で十分であり（図８ｃ）、一方、図７と同様の電圧変化Ｖpixが画素の
両端間に得られる。
図９に示す変形においては、フレーム周期ｔfの始端で、第１ライン周期の第
１半周期期間中のリセットと第２ライン周期の第２半周期期間中のデータ書込み
ライン周期の第２半周期は、（この例では先行ライン周期の期間に）すでにリセ
おける第２ライン周期の第１半周期は、次の行における画像セルをリセットする
フレームのデータによって決まる。リセットと書込みとの間に、（数ライン周期
の）比較的長い時間を適用し得る場合には、所望の最終値によりよく近接し得る
ことになる。図９ｆおよび図９ｇは、該当するセル両端間電圧および偏光の変化
をそれぞれ示している。
画素２の位置において（図７ｆ）、この装置は、付加的容量、すなわち、「蓄
積キャパシタ」を有することができる。この付加的容量は、通常、行電極の（な
るべく広げた）部分と重なった部分の画像電極によって実現され、一方、例えば
ＳｉＯ2からなる中間層は誘電体として作用する。
かかる付加的容量の蓄積容量が十分に大きい場合には、その付加的容量は偏光
を変化させるための電流を供給するのに十分な電荷を備えている。このことは、
駆動電極に加わるパルスのパルス期間が比較的短いので、より高いフレーム周波
数で動作し得る、という利点を有している。
図１０は、ダイオード群を含んだ表示装置の一部の等価回路図を模式的に示し
たものである。基板に面して配置された画像電極１３，１４からなる各画素２に
おいては、画像電極１３が、この例では、ダイオード１０を介して列電極４に接
続され、第２のダイオード１１を介して共通基準電圧用のライン１２に接続され
ている。また、各画素２の画像電極１４は、行電極５に接続され、一方、１行中
の多数の画像電極は、行電極に集積することができる。その実行は、装置が、偏
光を固定値になし得る固定の内部補正電圧を有しているので、外部メモリは必要
としない、という利点を有している。したがって、零偏光の設定は、同じ電流路
、すなわち、ダイオード１１を介してつねに起っており、一方、同じ電圧Ｖres
が、つねに行電極で用いられており（図１１ａ）、したがって、リセット電圧は
、完全にデータには無関係となり、また、同じラインを極端な状態にする必要が
なく、同じライン周期ｔ1内で同じラインをその直後に選択する必要もない（リ
セット
期間中に、先行段でリセットされたラインに書込まれる）のであるから、必要な
らば、リセット電圧は複数ライン周期を覆うようにすることもできる。したがっ
て、図１１に示すように、順次のラインに対する電圧パターンは、その都度、１
ライン周期ずつ互いに異ならせることができ、その結果、図１０に示すＤＨＦＬ
Ｃ表示装置をビデオレート（ｔ1＝６４μsec）で動作させることが可能となる。
偏光の零設定はつねに確保されている。ダイオード１０との共通点の電圧が低
過ぎるために、ダイオード１１が遮断されなくなるのを防ぐために、リセットパ
ルスＶresに先立ち、フレームＡの期間中に、値ＶAを有する余分のパルスを提示
するが、その余分のパルスは、ダイオードの共通接続点に、列電極に現われるデ
ータ電圧には無関係に、十分に低い電圧を与えるものである。また、フレーム１
３の期間中に、再び零偏光設定を確保するリセットパルスＶresが呈示されるの
で、ここで再びメモリ効果が中断される。偏光の設定はダイオード１１に流れる
電流によってのみ決まるのであるから、列電圧（図１１ｂ）の変化は何の影響も
及ぼさない。ついで、パルスＶBが呈示されるが、このパルスは、表示セルを固
定の高い偏光に対応した規定の状態にするものである。しかしながら、偏光は余
り高くないので、ＤＨＦＬＣ材料の螺旋の完全な巻き戻しが生ずる。フレームＢ
で引続くライン周期の期間中に選択すべき表示セルの偏光の状態はつねに同一で
あるから、その同じ状態がつねに次の選択の基礎として用いられる。図１１ｃ，
図１１ｄおよび図１１ｅは、それぞれ、該当する画素電圧、偏光および光透過を
再び示すものである。
本発明は、上述の実施例に限られるものではなく、本発明の範囲内で幾多の変
形が可能である。例えば、反射型および透過型両用の表示装置も使用可能である
。要すれば、零とは異なる値を、偏光を切替える固定の補正値に選定することが
できる。新たな情報が書込まれる前に偏光を例えば零に切替える原理を一般に適
用することができ、換言すれば、（より低い周波数で駆動する装置で）用途がよ
り長い待ち時間を許す場合には、先行データには無関係に（ＭＩＭおよびＴＦＴ
の）リセット電圧によって適用可能となろう。
要約すれば、変形螺旋強誘電体液晶表示装置のビデオ応用におけるメモリ効果
を、先行フレームのデータに応じ、ＭＩＭもしくはＴＦＴに基づくマトリックス
表示に補正電圧を呈示することにより、中断する可能性を提供するものであり、
したがって、表示セル内の偏光は、つねに固定値（零）に切替わる。（ダイオー
ドに基づく）他の種類の表示や高速でない応用に対しても、容易に偏光をその固
定値に設定することができる。