JPS62133426A - 液晶装置 - 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］ 本発明は液晶装置に関し、特に、強誘電性液晶を使用し
、駆動回路に改良を加えた液晶装置に関するものである
。 ［開示の概要］ 本明細書及び図面は、強誘電性液晶を使用した液晶装置
において、マルチプレクシング駆動による表示信号の印
加の前に、全画素へ交流電圧を印加することにより液晶
分子のパラ状態を安定化し、コントラストが高く、ちら
つきの少ない、良好な特性の液晶装置を、簡単な電気回
路で構成できるようにしたものである。 ［従来の技術］ 従来より多用されて来たネマチック液晶に代って、近年
強誘電性液晶素子の開発が重視されつつある０強誘電性
液晶素子は、セルの構成力法によって双安定性をもたせ
ることができるので、高時分割の液晶表示素子の実現が
期待できる。 第６図は、強誘電性液晶セルの例を模式的に描いたもの
である。　２１と２１’は、Ｉ　ｎ２０３　、５ｎＯｚ
やＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｗｉｄｅ）等の透
明電極がコートされた基板（ガラス板）であり、その間
に液晶分子層２がガラス面と垂直になるように配向した
Ｓａｃ”△ 相の液晶が封入されている。太線で示された線２３が液
晶分子を表わしていて、この液晶分子２３は。 の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子２３のらせん
構造がほどけ、双極子モーメント（Ｐ、）２４はすべて
電界方向へ向くように、液晶分子２３の配向方向を変え
ることができる。液晶分子２３は細長い形状で、その長
袖方向と短軸方向とで屈折率異方性を示し、従って、例
えばガラス面の上下に互いにクロスニコルの位置関係に
配置した偏光子を置けば、電圧印加極性によって光学特
性が変わる液晶光学変調素子となることは、容易に理解
される。 さらに液晶セルの厚さを充分に薄くした場合（例えばｌ
終）には、第７図に示すように、電界を印加していない
状態でも、液晶分子のらせん構造はほどけ（非らせん構
造）、その双極ＴモーメントＰ又はＰ′は丑向き（２４
ａ）又は下向き（２４ｂ　）のどちらかの状態をとる。 このように界面効果により、液晶分子のらせん構造をほ
どいた液晶セルを表面安定型セル（５ＳＦＬＣセル）と
呼ぶ、　５ＳＦＬＣセルに第７図に示す如く一定の閾値
具との極性の異なる電界Ｅ又はＥ′を所定時間付学する
と、双極子モーメントは電界Ｅ又はＥ′の電界ベクトル
に対応して上向き（２４ａ　）又はｆ向き（２４ｂ　）
と白さを変え、それに応じて液晶分子は第１の配向状態
２５もしくは第２の配向状態２５′のいずれか一方に配
向する。 このような強誘電性液晶を光学変調素子として用いるこ
との利点は、応答速度が極めて速いことと、液晶分子の
配向が双安定状態を有することであって、例えば、第７
図において、電界Ｅを印加すると液晶分子は第１の配向
状態２５に配向するが、この状態は電界を切っても安定
である。また、逆向きの電界Ｅ′を印加すると液晶分子
は第２の配向状態２５′に配向して、その分子の向きを
変えるが、やはり電界を切ってもこの状態に留まる。ま
た、午える電界Ｅが一定の闇値を越えない限り、それぞ
れの配向状態はやはり維持されている。このような応答
速度の速さと、双安定性が有効に実現されるには、セル
としては出来るだけ薄い方が好ましく、一般的には、０
．５１Ｌ〜２０終、特にｌ牌〜５ルが適している。この
種の強誘電性液晶を用いたマトリクス電極構造を有する
液晶−電気光学装置は、例えばクラーク（Ｃ１ａｒｋ）
とラガバル（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により、米国特許第
４３６７９２４号明細書で提案されている。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、　５ＳＦＬＣセルにおいては第７図のよ
うに液晶分子層内で液晶分子が平行に配列した状態（パ
ラ状態と呼ぶ）よりも、分子層内で上基板から下基板に
向って液晶分子がツイストした状態（ツイスト状態と呼
ぶ）が実現されやすい、このように液晶分子がツイスト
していると、第１の配向状態と第２の配向状態にあると
きの液晶分子軸のなす角度（チルト角）が見かけ上小さ
くなり、コントラストや透過光量の低下を招くとともに
、配向状態のスイッチング時における液晶分子の応答に
オーバーシュートが表われることによって、透過光量の
ふらつきが観測されるなど１表示素子として種々の不都
合な欠点を含んでいる。そのため表示素子としては、液
晶分子がパラ状態であることが望まれる。 本発明は、上記の欠点を解決するためになされたもので
、液晶分子のパラ状態を安定化し２表示特性を向上させ
た液晶装置を提供することを目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは、上述のツイスト状態が、液晶パネルの全
画素に対して適当な交番電圧（以下、バラ配向用交流電
圧と称す）を印加することにより、パラ状態に移行させ
ることができることを見い出した。すなわち本発明は、
走査信号ラインと情報信号ラインとのマトリクス電極間
に強誘電性液晶を挟持して成る液晶素子と、走査信号側
及び情報信号側のそれぞれに配置した液晶駆動回路とか
ら成る液晶装置において、マルチプレクシング駆動によ
る表示信号の印加の前に、全画素へパラ配向用交流電圧
が印加されることを＃徴とする液晶装置である。 本発明においては、表示信号の印加と、全画素へのパラ
配向用交流電圧の印加とが共通の駆動電源回路によって
制御され、前記パラ配向用交流電圧の印加方法としては
、走査信号側駆動回路または情報信号側駆動回路のいず
れか一方より印加し、交流電圧印加期間中は他方の信号
線を全て接地状態とする方法と、走査信号側駆動回路と
情報信号側駆動回路から互いに逆位相の交流電圧を印加
する方法の２通りの方法から選択される。 また、パラ配向用交流電圧としては、例えば両極性の矩
形波を印加することができ、その電圧波高値は、パラ状
態での液晶のスイッチングに要する表示信号の電圧値よ
り高く設定することができる。 ［作　用１ 走査信号側及び情報信号側のそれぞれに配置した液晶駆
動回路を、共通な駆動電源回路に接続することにより１
表示信号用の印加電圧と全＃ｉ素へのパラ配向用交流電
圧は、前記駆動電源回路から印加されることになる。具
体的には、まず表示信号によるマルチプレクシング駆動
に先行して所望の波高値とパルス幅を有する矩形パルス
を印加され、液晶を先行的にパラ配向状態とした後に、
液晶表示駆動が開始される。 ［実施例］ 以ｔ、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。 第２図は走査信号線と情報信号線のマトリクス形表示の
電極構成と、各交点における画素の表示例を示す図であ
る。 図中５１〜Ｓ５は走査信号線、Ｉｔ−１５は表示信号線
を示す、また、第２図の斜線部の画素は「黒」、白地で
示した画素は「白」の各書き込み状態に対応するものと
する。 マトリクス回路によって、第２図に示した画素の書き込
み、すなわち走査信号線ｓ、−３ｓを線順次走査を行な
い、情報信号線ＩＩ及びＩ２の列を白、黒交互に書き込
む場合のタイミングチャートを第１図に示す、第１図に
おいて４丁は書き込みパルス巾を示し、書き込みの際に
は十方向の電界で白、一方向の電界で黒を書き込むもの
とする。書き込みパルス（闇値を越えているパルス）は
、パルス巾Δ↑、波高値±３Ｖｏのものとする。 第２図に示した画素の書き込みは、走査信号線を先ず白
に書き込んでから、表示信号線との選択画素に黒書き込
みする方式（ラインクリアーライン書き込み）で０行な
ったものであり、情報信号には同極性の信号が続くこと
によるクロストークを防止するための補助信号が、書込
み信号に続いて逆極性で印加されている。 また、駆動回路のスイッチを入れた直後には、このよう
な表示信号が印加される前に、第１図（交流印加期間）
に示すようなパラ配向用交流電圧が全ての走査信号線及
び情報信号線の少なくとも一方に印加される。但し、走
査信号線が情報信号線のどちらか一方にのみ印加された
ときには、もう一方の信号線は全て接地状態にあるもの
とする。 このパラ配向用交流電圧は前述したようにツイスト状態
からパラ状態へ液晶分子を遷移させるためのものであり
、電圧波高値及びパルス幅はともに書き込みパルスより
太きく設定することができる。後述する実施例では書き
込みパルスがｌｓｓでｉｏｖ　、それに対して交流電圧
は５０）１ｚでＶＰＰが約３０Ｖ程度の矩形波を数秒間
印加することでパラ状態が実現された。 ここで使用される液晶材料はｐ−ｎ−オクチルオキシ安
息香酸−ｐ’−（２−メチルブチルオキシ）フェニルエ
ステルとｐ−１１１−ノニルオキシ安！４　ｍ　酸−ｐ
　’　−（２−メチルブチルオキシ）フェニルエステル
を主成分とした液晶組成物（強誘電性液晶）で、液晶セ
ルはガラス基板上にパターニングされたＩＴＯ等の透明
電極上にρＶＡ等の配向１模を塗布した後、ラビング処
理を施したものである。また、透明電極と配向膜の間に
は絶縁用の５ｉ（ｈを形成することができ、セル厚は約
ｌ用ｍである。 また、パラ状態へ液晶分子を遷移させるのに加える交流
の電圧値や周波数及び印加時間は用いる液晶材料や配向
膜に強く依存し、適当な周波数及び配向条件を選ぶこと
により、書き込み信号と同程度の電圧値にまで下げるこ
とが可能である。 第３図は、第１図に示した各信号電圧を印加するための
液晶装置の回路構成の一例を示す図である。 第３図において、５はシフトレジスタ（Ｓ／Ｒ）回路、
６はラッチ回路、７は情報信号側駆動回路、８は走査信
号側駆動回路、９はマトリクスパネル、１０は駆動電源
回路である。駆動電源回路ｌＯは、駆動電源本体１０ａ
と駆動電圧制御回路１０ｂとから成る。１１はＩ／Ｆ　
　（インタフェース）である。 まず、メインスイッチ（図示せず）をＯＮにすると、駆
動電圧制御回路１０ｂにより、全ての走査電極及び情報
信号電極にそれぞれ第１図に示すｙｓ／、ｙ、／の波高
値でΔ↑′のパルス幅のパラ配向用交流電圧が逆位相で
印加され、従って上下基板間にはＶｐｐ＝　Ｖｓ’＋　
ｙ、／、　ＶＡＣ（７）矩形交流電圧（ピーク間電圧を
ＶＡＣとする）が印加される。この交流電圧が所定時間
印加され、液晶分子がパラ状態になった後、駆動電圧制
御回路１０ｂにより。 表示信号の駆動電圧、即ち走査信号側３Ｖｏ。 −２Ｖｏ、情報信号側上ＶＯの電圧波高値で６丁のパル
ス幅をもつパルス電圧が書き込みパルスとしてそれぞれ
設定され、インタフェース１１への入力信号に応じてマ
ルチプレクシング駆動が開始される。Ｗうまでもなく、
パラ配向用交流電圧の波高値ｙｓ／　、　ｙ　、／及び
パルス幅Δ↑′は、第５図に示す如く、書込みパルスの
波高値３ＶＯ，ＶＯ及びパルス幅Δ↑よりもそれぞれ大
きい。 第４図は第３図における駆動回路７．８の最終段の駆動
回路を示したものである。Ｔｒｌ。 Ｔｒ２は出力段トランジスタを表わしている。ここで第
１図に示した駆動波形では２つの出力段トランジスタの
耐圧ＶＣは等しく以下の様に設定される。 即ち、第３図における走査信号側駆動回路８では耐圧を
ＶＳＣとすると、ＶＳＣ＞ＶＳ’、情報信号側駆動回路
７では、耐圧をＶＩＣとするとＶ　＋ｃ＞　Ｖ　（’で
ある。 またパラ配向用交流電圧を走査信号側駆動回路８あるい
は情報信号側駆動回路７のいづれか一方で印加する場合
１例えば走査信号側電極で印加する場合には Ｖｓｃ：）３４ＶＡｃ、　　ＶＩＣ＞ＶＯとし、パラ配
向用交流電圧印加期間では情報側電極は接地状態にして
おけばよい。 このように、第４図に示される出力段トランジスタＴｒ
ｉ　、　Ｔｔ２の耐圧ＶＳＣ，ＶＩＣよりも僅かに低い
パラ配向用交流電圧を１表示信号ＤＨ入力によるマルチ
プレクシング駆動に先行して１図中Ｖ、〜Ｖ−間に、第
３図に示す駆動電源回路ｌＯから印加することにより、
液晶を先行的にパラ配向することができる。 また５本実施例では表示信号を与える駆動電源とパラ配
向用交流電圧を学える電源を共通にしたが、第５図に示
すようにそれぞれ別の電源を設け、適ちな切り換えスイ
ッチ１２により、メインスイッチＯＮ時には交流電源１
０ｃが接続され、所定時間後に駆動電源１０ａへ切り換
わるようにすることも可能である。 ［発明の効果１ 以上説明したように、本発明によれば、パラ配向用交流
電圧を、表示信号用駆動電圧の前に印加することにより
、コントラストが高く、ちらつきの少ない、良好な表示
特性を得ることができる。 また、パラ配向用の交流電圧と表示信号用駆動電圧を共
通の駆動回路で印加することにより装置をより単純な回
路で構成することができ、コストの低いものを得ること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のタイミングチャート、第２
図は本発明の実施例の画素のマトリクス構成図、第３図
は本発明の一実施例の回路構成図、第４図はその最終段
の駆動回路図、第５図は本発明の他の実施例の回路構成
図、第６図及び第７図は強誘電性液晶の模式図である。 ５１〜Ｓ５・・・走査信号線、 ■１〜Ｉ５・・・情報信号線。 ７・・・情報信号側駆動回路。 ８・・・走査信号側駆動回路、 ９・・・マトリクスパネル。 １０・・・駆動電源回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）走査信号ラインと情報信号ラインとのマトリクス電
   極間に、液晶物質を挟持して成る液晶素子と、走査信号
   側及び情報信号側それぞれに配置した液晶駆動回路から
   成る液晶装置において、マルチプレクシング駆動による
   表示信号の印加の前に、全画素へ交流電圧が印加される
   ことを特徴とする液晶装置。 ２）前記交流電圧が走査信号側駆動回路または情報信号
   側駆動回路のいずれか一方により印加され、交流電圧印
   加期間中は他方の信号線が全て接地状態である特許請求
   の範囲第１項記載の液晶装置。 ３）前記交流電圧の印加が、走査信号側駆動回路と情報
   信号側駆動回路からの互いに逆位相の交流電圧の印加に
   より行われる特許請求の範囲第１項記載の液晶装置。 ４）前記液晶物質が強誘電性液晶である特許請求の範囲
   第１項記載の液晶装置。