JPS62218945A - 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〕 本発明は、強誘電性液晶の双安定状態を相互に切り換え
て駆動する電気光学変換装置に関し、特に駆動回路の改
良を目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は強誘電性液晶の双安定状態を闇値電圧以上の波
高値を有するパルスで切り換え駆動し、かつ双安定状態
を交流パルスで保持する駆動方式　　。

の強誘電性液晶電気光学装置において、双安定状態を保
持する交流パルスにチョッピングをかけることにより、
直流成分の電圧を低（し、双安定保持状態における光透
過量のゆらぎを小さくすることができた。

〔従来の技術〕

従来から強誘電性液晶の双安定状態を闇値電圧以上の波
高値を有するパルスで切り換え駆動し、かつ切り換えた
後の安定状態を交流パルスで保持する駆動方式の強誘電
性液晶電気光学装置は知られていた。

まず、第２図に従来の強誘電性液晶セル（以下液晶セル
という）の構造を示す、　１．１は対向配置された一対
の基板である。２は基板１．１間に挟持された強Ｌｉ　
ｉ？ｉ性液晶例えばカイラルスメクチック（ｊｒｌ晶（
以下ＳｍＣ”という）薄膜である。３．３は基板１．１
とＳｍＣ″薄膜２の界面に存在する一軸性及びランダム
性の水平配向膜であり、液晶分子の双安定状態を実現す
る。液晶分子の長袖（以下分子軸という）は基板１に対
して水平に配向しかつ層をなす。これを上部から観察す
ると液晶分子は２つのドメインに区分される。第１のド
メインでは分子軸は層の法線４に対して＋θ傾いている
。これが第１の安定状態５である。液晶分子の自発分極
７は上方を向いている。第２のドメインでは分子軸は層
の法線４に対して一〇傾いている。

これが、第２の安定状Ｂ６である。自発分極７は下を向
いている。両安定状態で自発分極７の方向が互いに逆で
あることを利用して正負直流パルスにより双安定状態の
いずれか一方を選択するのである。８．８は偏光軸を直
交させて対向配置された一対の偏光板であって複屈折に
より、第１の安定状態と第２の安定状態を光学的に識別
するものである。例えば第１の安定状態を光遮断状態（
以下黒という）に、又第２の安定状態を光通過状態（以
下白という）に変換する。９及び１０はＳｍＣ”薄膜２
に駆動電圧を印加するためのマトリクス電極で第３図に
示すように９は走査電極（以下セグメントという）、１
０は信号電極（以下コモンという）である。

第４図の（ａｌは交流バイアス平均化法を用いた線順次
駆動において１つのマトリックス画素（以下ドツトとい
う）に印加される駆動波形を示す。第１フレームにおい
て選択期間中閾値以上の波高値を有する正負（コモン１
０基準）のパルスＰ１及びＰ２が連続して加えられる。

正パルスＰ、によりン夜晶分子は第２の安定状態に整列
し続く負パルスＰ２でスイッチングし第１の安定状態に
整列する。

この状態が非選択期間中交流パルス印加により持続する
。交流パルスの波高値は闇値以下だからである。よって
第１フレームでは第１の安定状態の黒が書き込まれる。

ｖｔいて第２フレームではパルスの極性が逆であるから
白が書き込まれる。ただし本図では、Ｐ、及びＰ５は闇
値以下なので白は書き込まれず第１フレームで書き込ま
れた黒が保存される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の駆動方式であると、非選択期間中
に印加される交流パルスに同期して、液晶セルを透過す
る光強度がゆれてしまいフリッカが生じる。そして黒と
白のコントラスト比が低下するという問題点があった。

第４図［ｂｌに光透過強度のゆれΔＩを示す。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前述した従来技術の問題点を解決することを目
的とし、そのために非選択期間中される交流パルスにチ
ョッピングをかけ、直流成分の電圧を低くしてΔ■を減
少させた。第１図（ａｌに本発明によるドツトに印加さ
れる駆動波形を示す。

同しり（ｂ）に透過光強度のゆらぎΔＩを示す。交流パ
ルスのチョッピングにより、直流成分の電圧は１／２に
なり、その結果ΔＩも１／２に減少した。

〔作用〕

第５図に交流パルスの実効電圧とΔ■の関係を調べるた
めのテスト波形を示す。（ａｌはチョッピングをかけた
場合、ｔｂ＞はチョッピングをかけない場合であり、波
形（ａｌは波形（ｂｌの１／２の直流成分の電圧を有す
る。さて、これらの波形（ａｌ及び（ｂｌを第２図及び
第一３図に示す液晶セルに印加した場合のΔ］を交流パ
ルスのパルス幅を変化させながら測定した。第６図に結
果を示す。横軸はパルス幅、縦軸はΔ■でホトマルの出
力ｍＶで示す。（ａｌのカーブはチョッピング有、［ｂ
）のカーブはチョッピング無である。パルス幅が３００
　μｓｅｃ以下の範囲ではｆａｔのΔ■は（ｂｌのΔｌ
に比して略１／２となっている。従って双安定状態を保
持する交流パルスの直流成分の電圧値がΔ■の大小に関
係していることが判る。

〔実施例〕

第１図ｆａｌに示す駆動波形を得るためにコモン及びセ
グメントに印加される波形を第７図に示す。

第７図を説明する前にまずマトリクス模式図を第８図で
説明する。セグメントはＳ　ＧＩ””Ｓ　ＧＮよりなる
。コモンはＣＭ、〜ＣＭＮよりなる。従って全ドツト数
はＮ″ＸＮである。黒丸ドツトは第１フレームで選択さ
れ黒に書き込まれるドツトを示し、白丸ドツトは第２フ
レームで選択され白に四き込まれるドツトを示す。

第７図に戻る。４分の１バイアス電圧平均化法により駆
動する例である。各波形は第１走査タイミングから第３
走査タイミングまでを時系列的に並べたもので第４走査
タイミング以降は省略しである。黒を書き込む第１フレ
ーム分と白を書き込む第２フレーム分を併せて示しであ
る。

ＣＭ＋（コモンの第１走査線である）には第１フレーム
及び第２フレームの第１タイミングで選択波形が印加さ
れる。第１フレームと第２フレームで極性が逆になって
いる。第２及び第３タイミ　、ングでは非選択波形が印
加される。

次に０Ｍ２　（コモンの第２走査線）には第２タイミン
グで選択波形が印加され他のタイミングでは非選択波形
が印加される。以上の様にしてコモンの線順次走査が行
われる。従来と同じである。

ＳＧｌ（第８図の１番左側のセグメント）に対しては第
１フレームの第１タイミングで’Ｍ　ｔＲ，波形が印加
される。Ｓ０１とＣＭ、の交点ドツトに黒を占き込むた
めである。その他のタイミング時には非選択波形が印加
される。そして第２フレームの第２及び第３タイミング
で選択波形が印加される。第２フレームにおいてＳ　Ｇ
　＋　と０Ｍ２の交点ドツト及びＳＧｌとＣＭ　ｘの交
点ドツトに白をのき込むためである（第８図参照）。

ＳＧ、に対しては第１フレームの第２タイミングで選択
波形が印加される。ＳＧｔと０Ｍ２の交点ドツトに黒を
口き込むためである。第２フレームでは第１タイミング
及び第３タイミングで選択波形が印加される。ＳＧ２と
ＣＭ、及びＳＧ、とＣＭ　ｓの交点ドツトに白を書き込
むためである。

そしてその他のタイミングの時には非選択波形が印加さ
れる。従来のセグメント波形と異なるところは、選択波
形及び非選択波形のいずれに対しても１／４Ｖｏｐの高
さのチョッピングをかける点のみである。

ＣＭ　＋　　Ｓ　Ｇ　＋はＣＭ、とＳＣ，の交点ドツト
に印加される波形を第１〜第３タイミングまで時系列的
に並べたもので第１フレームの第１タイミングで黒に書
き込まれ、その他のタイミングではチョッピングの加わ
った闇値以下の交流パルスが印加され黒が維持される。

ＣＭｌ　　５ＧｔはＣＭ。

とＳＧ、の交点ドツトに印加される波形を時系列的に並
べたもので第２フレームの第１タイミングで白に四き込
まれ、その他のタイミングではチョッピングのかけられ
た交流パルスが印加される。

以上に述べた波形は第１図（ａｌに示す波形と同じであ
る。

さて本発明においてはコモン駆動回路は従来と同じでセ
グメント駆動回路のみがチョッピングをかけるため異な
る。そこでセグメント駆動回路を第９図に示し、第１１
図のタイムチャートと併せて説明する。

ＦＬＭはフレーム間隔を指定する信号、ＤＦ。

は−選択時間内で電圧レベルを正負に一回振るための交
流化信号、ＤＦ、はチッソピングをかけるための交流化
信号、ＤＡＴＡはシリアルビデオ情報で各ドツトの白黒
を指定する信号である。ＣＬｌは走査タイミングクロッ
ク、ＣＬ２はシリアルなりＡＴＡをパラレルのＤＡＴＡ
に直すための高速クロックである。１１はシフトレジス
フでシリアルＤＡＴＡを入力し、ＣＬ、に同期してパラ
レルＤＡＴＡを得る回路である。１２はランチ回路でパ
ラレルＤＡＴＡを入力し、ＣＬ　＋に同期してこのパラ
レルＤＡＴＡを一括して出力する。１３はＪＫフリップ
フロップでＦＬＭを入力して信号Ｐを出力する。Ｐは第
１フレーム又は第２フレームを指定する信号である。１
４はエクスクルシブノア回路でＰ及びＤ　Ｆ　＋を入力
し、第１フレームと第２フレームで位相が反転する交流
化信号Ｇを出力する。１５はバイアス回路であり各々の
セグメントに駆動波形を出力する。バイアス回路１５は
必要な電圧レベルＶ　ｎｌ、〜Ｖ　ｓ　　（１／４　ｂ
ｉａｓでは実際には■ＤＩｌ−■、Ｖ＋　＝１／４　Ｖ
、　Ｖ２　＝Ｖｉ　＝２／４■、Ｖ４　＝３／４　Ｖ、
■、−〇である）電圧を入力するとともに、ラッチ回路
１２の出力ＩＮ＋　（！沢か非選択を指定するビデオデ
ータ）、フレーム毎の交流化信号Ｇ及びチョッピング用
のＤＦ、を入力し、これらＩＮｌ、Ｇ及びＤＦｚに従っ
て電圧レベル■、。〜■、を組み合わせ、ＳＭＩ　に供
給する。

第１０図はバイアス回路１５の具体例である。

Ｇによって交流化され、ＩＮ、によって選択及び非選択
電圧レベルの付された信号が、ＤＦ２の制御に従ってト
ランスミッションゲート１６及び１７によってチョッピ
ングされＳＧＩに出力されるのである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、強誘電性液晶の双安定状態を保持する
交流パルスにチョッピングをかけることにより、直流成
分の電圧を低くし双安定保持状態における光透過量のゆ
らぎを減少できるという効果がある。従って白と黒のコ
ントラスト比を大きくとることができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は液晶セルの駆動波形及び透過光特性を示す図、
第２図は従来の液晶セルの斜視図、第３図は従来の液晶
セルの電極配置図、第４図は従来の液晶セルの駆動波形
及び透過光特性を示す図、第５図はテスト波形を示す図
、第６図はΔ■−パルス幅特性を示す図、第７図はコモ
ン及びセグメントに印加される波形図、第８図はマトリ
クス模式図、第９図はセグメント駆動回路図、第１０図
はバイアス回路図及び第１１図はタイムチャートである
。 １．１　　・・・基板 ２．２　　・・・配向膜 ３　・・・・カイラルスメクチックＣ？＆晶８．８　・
・・偏光板 、　　９　・・・・走査電極 １０・・・・信号電極 １１・・・・シフトレジスタ １２・・・・ランチ １３・・・・ＪＫフリップフロップ １４・・・・エクスルンブオアゲート １５・・・・バイアス回路 １６．１７・・トランスミッションゲート以上 出願人　セイコー電子工業株式会社 第１図 費米め禾品セルー斜乎晃図 第２図 ィ芝東の液晶セルの＠径配置図 第３図 ィｊＩ！平の摩６１セルの配置〃」び杉仄ｖｌＬＪ口覧
ｑ呼・江第４図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　（ｂ）テストシタ形 第５図 ＡＩ（ｍＶ） Δ１−ハ１ルスＩｌｓ牛千性 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 強誘電性液晶薄膜と、該薄膜に接し液晶分子の双安定整
   列を実現する配向膜と、双安定整列状態を光学的明暗に
   変換する部材と、双安定状態を切り換えるための電圧を
   該薄膜に印加するマトリクス電極よりなる液晶セルと、
   選択画素に対して双安定状態のいずれか一方を書き込む
   電圧を印加し非選択画素に対しては双安定状態を保持す
   る交流パルスを印加する駆動回路よりなる強誘電性液晶
   電気光学装置において、該駆動回路は、該交流パルスを
   チョッピングし、その直流成分の電圧を低くしたことを
   特徴とする強誘電性液晶電気光学装置。