JPS6118929A - 強誘電性液晶電気光学装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、強誘電性液晶を用いた液晶表示装置に関す
る。

〔従来の技術〕

液晶は、色々のディスプレイに使われている。

液晶パネルは小型で薄くさらに消費電力が少ない等の優
れた特性がある。それ故、時計や計算機の表示に多く使
われている。

これらのディスプレイに利用されている液晶はサーモド
ロピンク液晶である。所定の温度範囲毎にて各種の液晶
相をとる。この液晶相は層構造を持たないネマチック相
（以後Ｎ）と層構造を持つスメクチック相（以後Ｓｍ）
に大別される。

８ｍはさらに一軸性のスメクチック人相（以後ｓｍＡ）
と二軸性のスメクチックＣ相（以後Ｓｍｃ）に分類され
る。層の厚みは大体、液晶分子１分子分の長さに相当す
る。

第２図にＮ、Ｅ！ｍＡ、ＳｍＯの分子配列を模式的に示
した。第２図ａはＮ、第２図ｏ　ｉｊ　Ｓ　ｍ　Ａ　。

第２図ａ、はＳｍＯを示す。

さらに、液晶分子が不斉炭素をもちかつ、ラセミ体でな
ければらせん構造をとるようになる。Ｎの場合、薄い層
内で液晶分子の長軸が層内にあシ、かつ一方向に向かっ
て配列するようになる。そして増肉の分子の方向を各層
ごとに少しづつねじれたカイラルネマチックとなる。第
５図は、カイラルネマチックの分子配列全模式的に示し
た図である。

この場合、層の法線方向全らせん軸として分子がらせん
状に配列し、カイラルスメクチックＣ相（以後ＳｍＯ）
と々る。

第４図のａは、ＳｍＯの分子配列を模式的に示した図で
ある。

ｓｍｃ　　Ｋついてもう少し詳しく説明を加える。

１つの層中の液晶分子の長軸方向（以下分子軸と呼ぶ）
は、層の法線方向と角度θだけ傾き、この角度はどの層
でも一定である。

第４図のｂは、分子軸と法線方向との関係を示している
。

一方、層の法線方向からＳｍＯの分子配列を見た場合、
方位角ψは一定の値（第５図のａでは、４５°　づつ変
化する場合を示している。）づつ、層毎に回転し、分子
配列はらせん構造を生じる。

また一般にＳｍＯは、らせん構造をとるだけでなく分子
軸に垂直な方向に電気双極子金持ち強誘電性を示す。

強ｍ　’ｉＫ性液晶は、１９７５年Ｍｅｙｅｒ（Ｊ。

ｄθ、Ｐｈｙｓ、丁τ、　　６９．１９７５）らによシ
合成され、その存在が証明された。

その時合成された液晶は通称Ｄ　Ｑ　、Ｂ　Ａ　Ｍ　Ｂ
　０（２−メチルブチルｐ−（（ｐ−ｎ−デシロキシベ
ンジリチン）アミノ））　　　ＯＨ３０１ｏ　ＦＴ２１
０ＱＯＨ＝　Ｎ◎ＣＨ＝　ＯＦＩ　ＯＯ００ＦＴ２０　
Ｈ０２Ｈ５と呼ばれ、現在でも強誘電性液晶の研究に盛
んに使われている。

ｓｍａ　　は前述のようにらせん構造をとるが、そのら
せんの周期は、液晶によって異なり、通常数μｍ程度が
多い。

ＳｍＯ’ｆｅとる液晶を、らせんの周期よりも薄い１μ
ｍ程度の…］＠を有するセルに注入すると、らせん構造
が消失する。

らせん構造が消失した後の分子配列構造は、第５図にセ
ル基板との幾何学的な関係とともに示されている。

液晶分子は、セル基板に対して平行になる。

すなわち、分子軸が基板と平行になり、かつ層の法線方
向からθ傾いて液晶分子が配列する。

ここで層の法線方向は基板と平行に碌っている。

それ散層は、基板に対して垂直に形成する。層の法線方
向からθ傾く場合、法線から時計回シにθ傾いているド
メインと反時計回シにθ傾いているドメインが混在する
。

ＳｍＯ液晶分子は、一般に分子軸に垂直な電気双極子を
持つ。一方のドメインではセル基板に対して、電気双極
子が上向きに揃っているとすると他方のドメインでは下
向きに電気双極子が揃う。

乙のセル基板間に％、界を印加すると、セル全体の液晶
分子が層の法線方向から十〇または一〇（＋、−は電気
双極子のついている方向により決定される。）傾いた位
置に揃う。以後これらの位置を十〇位置及び−〇位置と
呼ぶ。

電界を上記と逆に印加すると、液晶分子は十〇位置から
一θＩ装置へ動くか、または−〇位置から十〇位置へ動
く。セル全体の分子が十〇位置かまたは一〇位置に配列
するからとの相構造はＳｍＯである。セルの間隙ヲ薄く
する事によりらせん構造が消失し゛てＳｍＯ相ができた
ことになる。

−５＝ しかし、このＳｍＯは、らせん構造を持っていたなごり
として、十〇位置から反対の位置に移動する際、第５図
のｂに示した円椎に沿って移動する。通常、ＳｍＯは、
電界を印加してもこのような運動は起きない。

電界の極性全適当に選んで、十〇位置と一〇位置の相互
間で液晶分子を動かす事と、二枚のセル基板上に偏光子
を貼りつける事によってこのセルを表示素子として利用
できる。

第６図は、表示素子に利用する場合、二枚の偏光子と液
晶分子の十〇位置との関係を示している。

第６図のａは、入射側の偏光子の偏光軸を十〇位置に一
致させである。出射側の偏光子は、偏光軸ヲ９９°　入
射側の偏光子の偏光軸から回転させる。

第６図のａの場合、十〇位置に液晶分子があると、入射
側の偏光子によって１禰光された光は偏光方向を変えず
出射側偏光子に達するが、両端光子が直交しているため
出射側には光が出ない。

この状態は暗状態である。逆に一〇位置に液晶分子が移
動すると、液晶の複屈折性によシ出射側の直焚した偏光
子方向にも光が吊るようになる。

θが２２．５°　でりり、かつセル厚が適正な値であれ
ば、はとんどの光が出射側偏光子の偏光方向に向くよう
になり、明状態となる。

上記のような理想的な表示状態を得るためには、セル厚
ｄと液晶の屈折率の異方性Δｎとの間には、次のような
関係が必要である。

ｄ＝（２ｎ−１）α／△ｎ　ｎ：屈折率ただし、α＝Ｃ
π／ω　Ｃ：高速度　ω光の角周波数第６図のｂは、入
射側と出射側の偏光子の方向が同じである場合である。

一〇位置が明状態となり、−〇位置が暗状態となる。セ
ル厚とΔｎとの関係は上記の式と同様である。θ＝２２
．５°　で理想的な明・暗状態が実現できる。

この表示素子の考え方は、Ｃ１ａｒｋとＩ、ｇｅ−ｒｗ
ａｌｌ（Ａｐｐｌ、Ｐｒｙｓ、１ｅｔｔ、５６，８９９
　。

１９８０）らが初めて発表した。

彼らは、セルを薄くし偏光子を二枚貼りつけた表示素子
が次のような特徴を持つと主張しｆｃ、。

すなわち、 （１）　　μＥオーダの高速応答 （２）　　メモリー性 （３）　　望ましいしきい値特性 これらの特性の中で、重速応答及び電場を印加して十〇
位置のりずれかの状態にした後電場を切ってもその状態
を維持するというメモリー性は、彼らの主張通り存在し
ている。

しかし、望ましいしきい値特性は確認できていなかった
。

そこで、強誘電性液晶に第７図のａ、ｂに示した駆動波
形を印加する事により明・暗の二状態を作シ出す駆動法
が提案された。

この駆動法は、走査電極の選択時に正・負の高い電圧パ
ルスにより、液晶分子を前記十〇又は−〇の位置まで動
かし、その後、低い交流パルスにより表示状態（分子の
位ｆｉｔ）’ｅ保持するという強誘電性液晶の％性を利
用した駆動法の一実施例である。

第８図に、前記駆動法全実現するための基本的駆動信号
である、φＹ　＋　Ｗ　Ｙ　＋　φｘ、’ｉｆｘの四つ
の信号の実施例を示した。

φＹ、＃Ｙ、φｘ、　Ｔｘはそれぞれ次のように呼ばれ
ている。

φＹ：選択走査電極信号 ＴＹ：非選択走査電極信号 φＸ：選択表示電極信号 ＴＴ：非選択表示電極信号 これらの信号を、走査信号及び表示データにより選択し
走査電極及び表示電極に印加すれば良い。

−万、強誘電性液晶の応答時間が、第７図の駆動波形の
パルス列の時間幅とほぼ等しい時が最も明・暗とのコン
トラストが高く、通常時間幅は応答時間とｔ′！！ぼ等
しくなるように設定されている。

現在室温付近で使われている通称ＭＢＲＡ　（以下に構
造式を示す） の応答時間は、Ｔ＝５０℃においてτ＝５００（８式）
である。

但し、この応答時間は、上下の基板上に一軸配向処理を
施した場合に測定された。

この条件で４００分割程度の多分割表示の場合、一画面
の書き込みを行うのに、約Ｑ、８ｓｅｃかかる。

それ数フレーム周波数１５０Ｈｚｉ度にし、人間の視覚
に走査がみえないようにする事は、不可能である。

そこで、固定表示等の変化の少ない限られた表示には、
第９図に示される駆動法が用いている。

すなわち、画面書き込みは第７図の駆動法により行い、
その稜ハイインピーダンス状態としメモリー性金利用し
て表示させていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、画面の一部が変化する時、画面全体全書き候え
るためには、ＭＢＲＡの場合０．８１ｉ６ｃあまりもか
かり、見づらい等の問題があった。

そこでこの発明は、画面の一部が変化する場合全面曹き
侯をせず、部分的に曹き侠えにより効率的な画面制御を
行い、かつ画面がわかる除の見づ−１〇　− らさをなくす事を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

画面の変化する部分の走査電極のみを走査し、その他の
走査電極は、非選択状態にある事により部分畳き侠えを
行う。

〔作　用〕

上記のように駆動された時、走査された走査電極と表示
電極間の液晶には、第１０図のす、ｃの駆動波形が印加
される。

ｂ、ｃは、それぞれ明・暗（偏光板の貼り方により逆の
暗・明にも成り得る。）状態を作る。

走査さノ］、ない走査電極と表示電極間の液晶にはａに
示された駆ｑｉｊ波形が印加される。この駆動波形は交
流パルスでりり、表示は変化しない。

〔実施例〕 以下にこの発明の実施例全図面にもとづいて説明する。

第１図この発明の液晶表示装置のブロック図である。制
御回路１は、走査電極のうち走査を開始及び終了する走
査電極を指示する信号７を走査開始・終了アドレス指定
回路５へ出力する。

回路５は、部分走査信号を走査電極駆動回路４へ出力す
る。

この際、出力される各走査電極へ出力する走査信号の実
施例を第１１図に示した。

走査電極が１番〜ｎ４あシ、そのうちｔ番〜を十ｍ−１
番のｍ本の走査電極が走査される。残シの走査電極は、
走査されず走査電極駆動回路４へ出力する信号は、Ｌｏ
ω　レベルとなる。

走査電極駆動回路４において、部分走査されるｔ番〜Ｌ
十ｍ−１番のｍ本の走査電極には、走査信号がＨ１ｇｈ
レベルの時、第８図のφγを選択して走査電極に印加す
る。Ｌｏωレベルの時には、第８図のφＹｉ選択し走査
電極へ印加する。部分走査されない残りの走査型＠ｌ！
には、７Ｙが選択され印加される。

当然表示データは、部分走査されるｔ番〜を十ｍ−１査
の走査電極上の画素の表示状態を示さなければならない
。それ故を番の走査電極上の表示データから順に、走査
されるタイミングに周期して表示データが出力される。

〔効　果〕

強誘電性液晶パネルでは、画面の部分的変化に対して、
変化する部分の走査電極を部分的に走査する事により、
画面の他の部分全変化させる事なく曹き換える事ができ
る。

画面の部分的修正や変化は視覚的には全く感知する事な
く書き候えが行表われる。

さらに情報処理を行う外部コンピュータの面から考える
と、変化する時にのみ変化するデータだけを制御回路に
転送すれば良い。その他の時間は、外部コンピュータ等
は他の処理を行う事ができる。

このように本発明による表示装置は視覚的な点において
も、また情報処理の点においても画期的な特性を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による液晶表示装置のブロック図である
。 第２図ａ、ｂ、ｃはそれぞれネマチンク、スメクチンク
Ａ、スメクチックＣの模式図である。 第３図は、カイラルネマチツクの模式図である。 第４図ａ、ｂは、カイラルスメクチックＣの模式図であ
る。 第５図は、セルの空隙を５〜１μｍ程度にした場合の分
子の並び方全示した図である。 ＠６図ａ、ｂは、カイラルスメクチックＯ液晶を表示素
子として用いる場合の偏光板と分子の位置との関係を示
した図である。 第７図ａ、ｂは、カイラルスメクチックｃを駆動する駆
動波形の実施例である。 第８図は、第７図ａｌｂヶ咋シ出すための基本的な駆動
信号φＹ、＜６Ｙ、φｘ、ｐｘｆ示した図である。 第９図は、固定表示に用いられる駆動法の一実施例であ
る。 第１０図は、部分走査の際、画素にかかる駆動波形の実
施例である。ａは、走査されていない走査電極上の画素
にかかる駆動波形である。 ｂ、ｃは走査されている走査′￥を毬上の画素にかかる
駆動波形である。 第１１図は、部分走査際、走査電極駆動回路に入力され
る走査信号の実施例である。 １・・・・・・発振回路　　　２・旧・・制御回路３・
・・・・・走査開始・終了アドレス指定回路４・・・・
・・走査電極駆動回路 ５・・・・・・表示電極駆動回路 ６・・・・・・強誘電性液晶パネル ７・・・・・・走査開始・終了アドレス指定信号８・・
・・・・液晶分子　　　９・・団・電気双極子１０・・
・基板　　　　　１１・・・偏光子以　　　上 Ｎ三三ヨ 綜＝＝＝ 綜 第３図 第４図０ ９＠気Ｉり極子 第４図す 第５図 第６図 α　　　　　ｂ 句　　　　　　　　　　　　　ムＪ 第１Ｉ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも一方が透明な基板間に強誘電性液晶を挾持し
   た表示用パネル、及び該パネルを駆動する駆動部、及び
   該駆動部を制御する制御部とからなる液晶表示装置にお
   いて、該パネルの走査電極の走査開始電極及び走査終了
   電極を任意に設定する事を特徴とする液晶表示装置。