JPS60150094A - マトリクスアクセス形デイスプレイスデバイスの制御法 - 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】 本発明は熱及び電気の混合効果に反応する活性材料層を
含むディスプレイデバイスの制御法に係り、より特定的
にはマトリクスアドレス指定形スメクチック液晶デバイ
スの制御に係る。

スメクチック液晶ディスプレイデバイスはこれまで多く
の研究及び文献の対象となってきた。特にマトリクスア
ドレス指定形デバイスは種々の用途で必要とされてきた
。このアドレス指定は２段階に分けて行なわれる。先ず
アドレス指定すべき液晶領域を等吉相に対応する温度ま
で加熱し、次いで冷却中にこの領域をその光学的性質に
作用する電界下におく。この電界の振幅は書込むべき情
報に応じて決定される。

通常、マ）　ＩＪクスアドレス指定は電子光学的材料層
を内包する２つの交差した電極網を介して実施され、制
御電界はこれら２つの電極網の端子に電圧を印加するこ
とで誘起される。周知の如く液晶は一般にＤＣ電圧より
ＡＣ軍圧に対してより良い耐性を示す。ＤＣ［圧は何よ
りも液晶の寿命に有害な作用を及ぼすからである。その
ためネマチック液晶デバイスは通常ＡＣ電圧で制御され
る。

スメクチック液晶は制御電圧のＤＣ成分による影響をネ
マチック液晶よりは受け難いが、それでもＤＣ成分を除
去したＡＣで制御する方が寿命は遥かに向上する。従っ
て、スメクチック液晶デバイスの制御電圧としてはＡＣ
ｆｆｌ圧が好ましいということになる。

しかし乍ら、前記電極網の一方を熱的にアドレス指定す
るという理由からマトリクスの交流アドレス指定は複雑
である。実際、マ）　ＩＪクスの各加熱電極は所定時間
の間加熱ノ９ルスを連続的に受容し、一端が当該デバイ
スのアースに接続された抵抗素子の役割を果たす。しか
るに、ビデオ制御回路のトランジスタの電気的絶縁の問
題を考えると、これら加熱用電極は零電位と交替さ才す
るゼロとは異なるビデオ電圧に対応する電位を受答し得
るのが好ましい。これは加熱用型、極の一端をアースに
接続する公知デバイスでは不可能である。

この欠点を解消すべく、本発明は電子光学的材料を制御
する電界を該制御電界を与える電極の電位の転換により
ＡＣ電圧に変換したＤ　Ｃｖｔ圧から発生させるディス
プレイデバイス制御法を提供する。この方法を実施する
ためには特別のディスプレイデバイス構造又は電子的切
替システムを用いる。

即ち本発明は、熱及び電気の混合効果に反応する活性材
料層を含むディスプレイデバイスであって第１及び第２
電極網を有し、これら電極網が該デバイスのマトリクス
アドレス指定を可能にすべく互に交差しているデバイス
の制御法を提供する。

この方法は前記第１電極網の電極によって前記活性材料
層のゾーンを順次加熱し、これらゾーンの冷却時に該層
を包囲する電極によって制御電界を所定期間これらゾー
ンに作用させ、該制御電界をビデオ電圧と称する直流制
御電圧から発生させるものであり、前記材料層に作用す
る電界の直流成分を完全に除去すべく、前記電界を付与
する電極の電位をこれら制御電界が一方向及び逆方向へ
交互に方向転換するような電位に設定することを特徴と
する。

本発明はまた、前述の制御法を用いることを特徴とする
熱／＠気混合効果に反応する活性材料層を含むマトリク
スアドレス指定形ディスプレイデバイスにも係る。

以下添付図面に基づき非限定的具体例を挙げて本発明を
より詳細に説明する。

２つの電極間に配置された電子光学的材料層゛に交流電
位差を与えるには２つの方法がある。

その１つは、一方の電極を一定の電位、例えばアース電
位に維持し、他方の電極の電位をこのアース電位を基準
にして両方向へ変化させる方法である。第１図に電子光
学的材料層に印加される電圧Ｖの状態を時間ｔの関数と
して示した。この電圧Ｖは周期Ｔの交流電圧であり、１
半周期の間は＋Ｖに等しく、次の半周期の間は一■に等
しい。

電圧Ｖを付与する電極の間に挾まれた前記材料層はどの
半周期にあっても必ず振幅Ｖの電圧下におかれる。この
方法は実際にデバイスを構成する時の観点から見れば有
利であるが、ビデオ制御回路のトランジスタが２■に等
しい電気的絶縁に耐えなければならないという結果をも
たらす。

振幅Ｖは通常１５〜３０ポルトであるため、出力トラン
ジスタは３０〜６０ボルトに耐えなければならないこと
になる。従って制御回路の形成に用いる技術の選択が必
要になるが、こねはこれら回路の集積性に影響を及ぼす
。

もう１つの方法は２つの電極の電位を両方共変えること
からなる。

１半周期の間一方の電極は電位Ｖに、他方の電極はゼロ
におき、次の半周期の間はその逆にする。

このようにすると電子光学的材料は常に振幅Ｖの電圧下
におかれることになるが、制御回路のトランジスタが耐
えなければならない絶縁電圧はＶになる。従って集積に
極めて適したトランジスタ製造技術を使用できる。ネマ
チック液晶デバイスのアドレス指定にはこの方法が使用
される。この方法は熱及び電気の混合アクセスによるデ
バイスには直接使用し得ない。実ＩＡｃての種のデバイ
スは通常各電極の一端がアースに接続されており、従っ
てその電位が一定不変であるような複数の加熱電極から
なる電極網を有する。

第２図は加熱電極網とこれら電極の加熱手段とを示して
いる。夫々の抵抗Ｒ０〜Ｒｎで表わされたこれら電極は
従来形スメクチック液晶ディスプレイスクリーンのマト
リクスアドレス指定で使用される電極網の一方を構成し
ている。これら電極は例えばマトリクスの行接続（１ｉ
ｎｅ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ　）であり、ビデオ電圧
は列接（％　（ｃｏｌｕｍｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ
　）（図示せず）によって供給される。

これら加熱電極の加熱手段は電圧発生器Ｅとスイッチに
□〜Ｋｎとからなり、これらスイッチは実際にはオン又
はオフ動作で作動するトランジスタで構成される。加熱
用電極のτ態度上昇は対応スイッチの閉鎖時にジュール
効果によって誘起さ、ｌする。

周知の如く、これら電極はこれと対向する位置にある液
晶ゾーンの位相変化をもたらすような温度まで順次加熱
さ才する。

第ｊ番目の電極（抵抗Ｒｊで示されている）を加熱する
時はスイッチＫｊを閉鎖して電圧発生器ＥからＲｊに加
熱電流を流し、他のスイッチに０〜Ｋｎは全て開放して
おく。スクリーンは多数（数百側）の加熱電極を有し得
るため、これら電極のスイッチと反対側の先端はまとめ
て接地すると有利である。加熱時間τは極めて短いため
各電極は実際には１電圧、ｅルスをうける。ｊ番目の加
熱性に対応するビデオ電圧は加熱／Ｑルス直後に列接続
を介して時間τ′の間印加される。この時間τＩは通常
τと等しい値に選択される。ビデオ制御電圧の印加は電
気の連続性を確保せしめるアースを介して列接続とｊ番
目の行接続とにより実施される。この公知技術デバイス
ではビデオ制御電圧が、Ｑルスの形状でも供給される。

その場合これら電圧は互に同じ持続時間をもつが、振幅
は所望のコントラストに従いゼロ値から最大値ｖｖまで
様々に異なる。これら電圧はいずれも同じ符号を有する
ため液晶層は常に有害な直流成分あ作用下におかれる。

本発明では前記電子光学的材料に与えるビデオ制御電圧
を交番にすることで前記直流成分を除去する。こねに関
しては２つの事例即ち加熱パルスが時間的に間をおかず
に発生するＪ場合（連続的）と時間的に間隔をおいて発
生する場合（非連続的）とが考えられる。

特にスクリーンが大型で直接読取り式であり、且つ加熱
ノ９ルスの持続時間τが１ミリ秒を越える場合には加熱
ノＱルスは非連続的になる。像は更新されずメモリ効果
が存在する。この場合はビデオ電圧が加熱／Ｑルスの直
後に印加される。

この状態は一連の加熱、ｅルスを時間の関数として表わ
す比較グラフたる第３図に示されている。

この図にはｊ番目とｊ千１番目の２つの連続した加熱電
極に関する加熱／Ｑルスを示した。電圧Ｖ　ｃ　ｊは行
ｊの加熱／Ｑルスを表わし、電圧Ｖｃｊ＋１は行ｊ＋１
の加熱、Ｑルスを表わす。

これら、Ｑルスはいずれも同じ持続時間τをもつ。

第１ノＱルスの最後と第２７９ルスの最初との間には時
間間隔τ′がおかれる。このτ′は通常τに等しい。加
熱されたばかりの行ｊに対応するビデオ電圧はこの時間
τ′の間に印加される。

加熱ノ９ルスが連続的になるのは特にスクリーンが小型
であり、像が映写され、且つ加熱／ｅルスの持続時間τ
が６４マイクロ秒以下の場合である。

これはテレビジョンタイミングでの熱的アクセスに相当
する。この場合は像が更新される。ビデオ制御電圧は行
ｊ＋１が加熱されている間貸ｊに印加される。この状態
を第１図に示した・ノ（ルスが非連続的である時は加熱
用電極網即ち前記使用例における行接続網の基準符号を
ビデオ制御電圧印加時間の間変えることができる。

ビデオ電圧印加時間は例えば第３図に示されている如く
τ′である。この場合ビデオ電圧の電位はτ′ 加熱）９ルスの直後に−の開動接続に印加され、これに
対応する行接続は了−スミ位におかれる。

τ′　τ′ 次いで残りの時間−の間、電位は最初の−の間２ に印加された電位を補足すべく変化する。これを第５図
、第６図及び第７図を参照しながらより詳細に説明する
。

第５図にはマトリクスアドレス指定形ディスプレイスク
リーンの構成に使用されるタイプの２つの交差した電極
網とそのアドレス指定に用いられる付１４素子とが示さ
れている。図面簡明化のため、これら電極網は僅か３つ
の行接続１．２及び３と３つの列接続４．５及び６とか
らなるものとして図示した。行接続は加熱用１［ｉ　極
として選択した。

これら電極はトランジスタタイプの電子素子を表わすス
イッチに、、に、及びに８とスイッチＫ（！：を介して
熱的にアドレス指定し得る。第５図には行接続１の熱的
アドレス指定を示した。この図ではスイッチに０が閉鎖
されており、スイッチＫが該回路をアースＭに接続して
おり、点Ａ０及びＭ間に出現する振幅■。、及び幅τの
電圧パルスが電極１と両電極網間でこれと向かい合わせ
に位置する電子光学材料層部分（図示せず）とを加熱し
ている。スイッチに、及びに８は開放されているため電
極２及び３は熱的にアドレス指定されない。

また、列接続の電位はゼロであり、前述の電位■７はス
イッチＫが図の位置にあるため行接続には作用しない。

この時電子光学的材料層にはビデオ制御電圧は全く印加
されない。電極１の加熱凛圧、Ｑルス終了後は時間間隔
τＩが続く。この時間の間は他のいずれの電極も加熱さ
れず、ビデオ電圧が印加される。

第６図及び第７図はこの動作状態を示している。

第６図ではスイッチに、、に、及びに８が開放されてお
り、スイッチＫが第５図と同じ位置にある。

行接続１と列接続４．５及び６との交点に該当する画素
は第６図に示さ才１ている如き任意抽出値を有するビデ
オ制御電圧によりアドレス指定される。

従って電極１と４との交点で４＋’ｚ成された画素はｖ
７に等しい電位差の下におかれる。電極１及び５間の電
位差はｋに等しい。電４ｉ＠１　（！：　６の’ｌ’ｉ
７．位差はτ′ ゼロである。これらの電位は時間１の間λ、（（持され
る。

τ′ 前記時間７が終了するとスイッチＫが第７図の如く逆方
向に作動し、その結果性接続が電位ｖｖに設定される。

こわと同時に列接伏上に存在する市１位が第７図の如く
Ｖｖに対して補足される。

従って電極１と電極４．５及び６との交点からなる各画
素が！６図の場合き同一の、但し逆の符号の電位差にお
かれる。

ビデオ電圧の補足は比較的簡単に実施し得る。

例えばこれら電圧を分配する段と列接続との間に次の如
く機能する補足段を挿入してもよい。

−最初の半周期ヱの間この段は電気的に透明であシ、ビ
デオ電圧は対応列接続に直接印加される（第６図の場合
）。これはこの第１半周期の終シまで続き、この半周期
が終了するとビデオ電圧は単なる電子的切替によシ所謂
補足回路の方向へ向けられる。

一第２半周期−の間は各ビデオ電圧が例えば演算増幅器
付き従来形減算器の２つの入力の一方などに送られる。

この減算器はビデオ電圧のＶｖに対する補足出力信号を
得るべくもう一方の入力に電圧Ｖｖを受容する（第７図
の場合）。

周期τ′が終了したら同様の操作をスイッチに２及びに
８によ９行接続２及び３に関して行なう。

この場合は加熱パルスを状況に応じ点Ａ、及びＭ間又は
点Ａ８及びＭ間に与える。仁のようにすれば公知技術の
デバイスに存在していた再流成分を飽和信号又は可変振
幅信号如何に拘らず除去することができる〇 本発明の方法による制御は様々に実施し得る。

第８図にその一例を示した。この図も第５図４乃至第７
図と同様のマトリクスを示しており、同一素子には同一
符号が付されている。

トランジスタＴ１．Ｔ、及びＴ８はスイッチに、。

Ｋ、及びに８の機能を果たす。トランジスタＴＫもスイ
ッチにと同一の機能を有する。第１行のアドレス指定を
行なう場合は先ず電極１をジュール効果により時間ｔの
間加熱しなければならない。そ　−のためにはトランジ
スタＴ１のベースＢ１に該トランジスタの伝導を誘起す
る時間τの電圧パルスを印加する。同時に、トランジス
タＴＫＯベースＢＫに電圧ノ９ルヌを加えて該トランジ
スタを飽和きせる。その結果電極１に加熱電流が時間τ
の間流れ、一方Ｔ及びＴ８がブロックされているため電
極２及び３には電流は全く流れない。時間τが終了する
とＴｏはブロックされるが、ＴＫはそのベースに未だ電
圧ノ９ルスが時間−の間存在するため伝導性を維持し、
ビデオ制御電圧が印加される。これらビデオ電圧は列電
極への電位の形で且つ行電極をアース電位に保持するこ
とによシ印加される。この第１周期−が終了するとＢＫ
に存在する電圧パルスが第２周期ｉに入シ、トランジス
タＴＫがブロックされて行電極を電位−Ｖｖ　Ｋもたら
す。これと同時に各列電極は当該列に存在する電位を補
足して−Ｖｖにするような電位に第１周期ヱの間維持さ
れる。第１行の表示が終了したら同様にして第２行及び
第３行の表示を行なってよい。

加熱・ｑルスが連続的パｉスである場合は前述の方法は
使用し難い。実際、ビデオ情報を補足すべく加熱電極を
電位Ｖｖに設定し且つジュール効果により該電極を加熱
することは極めで難しい。この場合は熱／電気混合効果
デバイスの形成に別の構造を使用する必要がある。

第９図は熱／電気混合効果に反応する材料層を使用する
ディスプレイデバイスであって、本発明の制御法を実施
するのに使用し得るデノ々イスを示している。この図は
部分断面図であり、非限定的−例としてマトリクスアド
レス指定形スメクチック液晶ディスプレイスクリーンを
表わしている。

基板２０は例えば単結晶シリコンからなり、絶縁層２１
で被覆されている。この絶縁層は酸化ケイ素ＳＩＯ，で
形成し得る。該絶縁層２１上には加熱電極の役割を果た
す第１電極網を配置した。この場合はこれら電極をアル
ミニウムで形成すると有利である。電極２２は例えばデ
ィスプレイマ）　ＩＪクスの行接続であり、絶縁層２３
中に埋設されている。この絶縁層２３は例えば窒化ケイ
素からなシ、列接続を構成するマトリクスの第２電極網
を支持している。この電極網はアルミニウムの如き反射
材料で形成された電極２４からなる。この電極網２４か
ら約１２μｍの距離をおいてガラス板２５がスペーサ（
図示せず）により保持されている。該ガラス板は該スク
リーンの活性部分全体に延在する対極２６を支持する対
極２６は必ずトランスペアレントでなければならず、例
えばスズとインジウムとの混合酸化物からなる。前記ス
ペーサにより規定てれたスペースにはスメクチック相を
もつ液晶層２７を導入する。

この構造では、加熱電極は列接続２４と対極２６との間
にビデオ制御電界を与える時の基準面としては使用され
ない。第９図のデバイスでは対電極の電位がビデオ制御
電圧の印加時間の半分の間アース電位になり、且つ後の
半分の間電位Ｖｖになる状態を問題なく得ることができ
る。これを第１０図に示した。

第１０図はビデオ制御電圧の印加法の一例を簡略に示し
ている。該図の左側部分はビデオ信号の第１半周期を示
し、右側部分は第２半周期を示す。

図面簡明化のためこの図には直接関係のある紫子、即ち
対極２６及び列接続２２のみを示した。該ビデオ信号の
第１半周期の電位分布は次の通りである。

対極２６は接地され、列接続２２には０からＶｖ（印加
し得る最大電圧）まで規則的に増加する電位が与えられ
る。第２半周期では逆に対極２６に電位Ｖｖが与えられ
、列接続にはＶｖにするための補足電位が加えられる。

表示が像から像へと変化しないものとすればこのビデオ
電圧を行の加熱を終了する毎に交番させる代りにフレー
ム又は像のタイξ／グに合わせて反転させることもでき
る。

また、第９図のディスプレイスクリーンは加熱パルスが
非連続的である場合にも使用し得る。

従って、本発明の制御、ｅルスは電気光学的材料層、特
にスメクチック液晶層に直流を常時印加しておくことが
望ましくない場合には如何なる場合でも使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子光学的材料層に印加される電圧を時間の関
数として示すグラフ、＠２図は加熱電極網及びその加熱
手段の簡略説明図、第３図は非連続的加熱／Ｑルスを時
間の関数として表わすグラフ、第４図は連続的加熱・ｑ
ルスを時間の関数として表わすグラフ、第５図、第６図
及び第７図は本発明の詳細な説明するための簡略電気図
、第８図は本発明の方法を実施するためのデノｚイスの
一具体例を示す説明図、第９図はディスプレイスクリー
ンの部分断面図、第１０図は本発明による制御電圧印加
法の一例を示す説明図である・ Ｅ　・・・　電圧発生器、 Ｋ、に１〜Ｋｎ・・・　スイッチ、 １．２．３　・・・行接続、 ４、５．６　・・・　列接続、 Ｔｌ〜Ｔ８　・・・　トランジスタ、 ２０・・・基板、　２１．２３・・・絶縁層、２２・・
・行電極、２４　・・・　列電極、２５・・・　ガラス
板、２６・・・対極、２７・・・液晶層。 出；：臥　トムソンーセエスエフ １’：”ｌｉＡ　ｆｉ　＋７１：　Ｊｌｌ　口　義　雄
第１頁の続き ■Ｉｎｔ、ＣＩ、’　識別記号　庁内整理番号Ｇ　Ｏ６
Ｆ　３／１４　７６２２−５Ｂ＠発　明　者　ブリュノ
・ムーレー　フランス国、アルベール・ ９２１００・ブローニュ・ビランクール、リュ・ローラ
ンソン、１０

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱及び電気の混合効果Ｉこ反応する活性材料層を
   有するディスプレイデバイスの制御法であって、前記デ
   バイスは第１及び第２電極網を有し、これらＰｆＪｉｎ
   ｉ網は該デバイスのマ）　ＩＪクスアドレス指定を可能
   にすべく互に交差しており、第１電極網のＮ、極が前記
   材料層のゾーンを順次加熱ぜしめ、これらゾーンの冷却
   中に該層を包囲する電極によって制御電界が所定時間の
   間これらゾーンに作用し、この制御電界がビデオ電圧と
   称するＤＣ制御電圧から発生し、前些材料層に作用する
   前記電界からＤＣ成分を除去すべく、該電界を与える電
   、極の電位を該制御電界が一方向及び逆方向に交互に向
   けられるような電位にすることを特徴とする制御法。
2. （２）前記ビデオ制御電圧が前記第１電極網と第２電極
   網とからなる包囲電極によって供給され、その値がＯか
   ら最大値Ｖｖまでの間で変化し、前記制御電界の方向転
   換を 一第１半周期の間はアドレス指定すべきゾーンの加熱電
   極の電位をＯにし、且つ第２電極網の電極を前記ビデオ
   電位に対応する電位にもたらし、 一第２半周期の間は前記加熱電極の電位を最大値Ｖｖに
   し、且つ第２電極網の電極の電位を先行半周期の電位を
   補足してＶｖにするような値にもたらすことにより実施
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の制
   御法。
3. （３）前記各半周期の長さが前記所定時間の２分の１に
   等しいことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
   制御法。
4. （４）　前記各半周期が１像時間の間持続することを特
   徴とする特許請求の範囲ｇ２項に記載の制御法。
5. （５）前記ビデオ制御電圧が対極と第２電極網とからな
   る包囲電極によって供給され、その値が０から最大値Ｖ
   ｖＯ間で変化し、前記制御電界の方向転換を −第１半周期の間は前記対極の電位を０にし、１つ第２
   電極網の電極を前記ビデオ電圧に対応する電位にもたら
   し、 一第２半周期の間は前記対極の電位を最大値Ｖｖにし、
   且つ第２電極網の電極を先行半周期の電位を補足してＶ
   ｖにするような値にもたらす ことにより実施することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の制御法。
6. （６）前記各半周期が前記所定時間の２分の１に等しい
   持続時間を有することを特徴とする特許請求の範囲第５
   項に記載の制御法。
7. （７）前記各半周期がＬ保時間の間持続することを特徴
   とする特許請求の範囲第５項に記載の制御法０