JPS6230224A - スメクテイツク液晶装置 - 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】 （技術分野） 本発明は、カイラルスメクティック液晶装置、より詳細
にはスメクティック液晶パネルの駆動回路に閏十スー （従来技術） 近年、カイラルスメクティックＣ相を使用した液晶装置
は、高速応答性と記憶保持性を持つディスプレイ装置や
、カメラ用、プリンタ用の光シャッタとして注目されて
いる。

このカイラルスメクティックＣ相を持つ強誘電性液晶化
合物としては、例えば、Ｐ−デシルオキシベンジリデン
−Ｐ−アミノ−２−メチブチルシンナメートが広く知ら
れており、その液晶分子は、第６図に示したように一定
の方位角ψを持って層Ｌ１．Ｌ２．Ｌ３．Ｌ４毎に捩れ
た螺旋構造を採って配列している。

ところで、このカイラルスメクティックＣ相を持つ液晶
化合物をその螺旋周期（通常数ｇｍ）よりも小さい間隙
（例えばＩｇｍ程度）を持つ２枚の基板Ａ、Ｂの間に注
入して液晶セルを構成すると（第７図イ）、液晶分子は
、螺旋構造を消失して分子軸を基板Ａ、Ｈに平行にして
層の法線方向から時計回りに角度θ傾いたドメインと１
反時計回りにθつまり−Ｏ傾いたドメインを混存した状
態を持つとともに（同図口）、分子軸に垂直な方向の電
気双極子を備えている。

このため、一方のドメインが基板Ａ、Ｂに対して上向き
の電気双極子を持つと、他方のドメインは下向きの電気
双極子を持つことになり、したがって基板Ａ、Ｂ間に電
界を印加すると、全ての液晶分子は、暦の法線方向から
十〇もしくは一〇のいずれか一方に傾いた位置に揃い、
また逆向きの電界を印加すると、液晶分子も反転して一
〇もしくは十〇傾いた位置に一斉に揃った状態で配列す
る。

このセルの両面に偏光板を配設して電界を印加すると、
液晶分子の移動により明状態や暗状態が生じて表示パネ
ルや光シャッタとしての機能を持たせることができる（
第８図）、このように構成した液晶パネルは、マイクロ
秒台という非常に速い応答速度と、一旦表示したパター
ンを電界除去後も保持するという優れた特性を持ってい
る。

特に、この記憶保持性は駆動電力を節約することができ
るという点では非常に有用な特性ではあるが１反面にお
いて表示内容の変更時に暗状態の書込みと明状態の書込
みを別々のフレーム走査。

つまり１つの画面を書込むのに２フレ一ム分の走査が必
要となり、表示パターンの変更に時間を要するという不
都合があった。

（目的） 本発明は、このような問題に鑑み、明状態と暗状態の書
込みを１フレーム走査で実行することができる新規なス
メクティック液晶装置を提供することを目的とする。

（発明の概要） すなわち、本発明が特徴とするところは、一方の基板に
一軸配向を、他方の基板にランダム水平配向を施すとと
もに、前記空間の間隙を強誘電性カイラルスメクティッ
ク液晶化合物の螺旋ピッチ以下にしてなるスメクティッ
ク液晶パネルの選択画素に、前記液晶化合物の第１の反
転を生じるピーク電圧を持つ交番信号と、第２の反転を
生じるピーク電圧を持つ交番信号を１フレーム走査期間
内で選択的に印加するようにした点にある。

（構成） そこで、以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づい
て説明する。

第１図は、本発明に使用するスメクティック液晶装置の
一実施例を示すものであって、図中符号ｌは、液晶表示
パネルを構成する一方の基板で、透明導電性材料により
セグメント電極１ａ、ｌａ、１ａ・・・・が形成された
ガラス等の電気絶縁性透明板１ｂの表面に印刷やディッ
ピングによってポリイミドの薄膜を設けて基板１の面方
向の全ての向きに均一な配向性を持つランダム水平配向
膜層１ｃを形成して構成されている。２は、液晶表示パ
ネルを構成する他方の基板で、セグメント電極１ａ、１
ａ、１ａ・・・・と直交するようにコモン電極２ａ、２
ａ、２ａ・・・・が形成された電気絶縁性透明板２ｂの
表面にポリイミドの薄膜を設け、この薄膜の表面を一方
向にラビング処理を行なって一方向だけの配向を付与し
た一軸配向膜層２Ｃを形成して構成されている。これら
２枚の基板ｌ、２１±、前品化合物の帽詐ピー、壬上番
１もホさい間隙を持ってランダム水平配向膜層ＩＣと一
軸配向膜層２Ｃを対向させて平行に配置され、２枚の基
板！、２間にＳ−４−（２−メチルブチルオキシ）−レ
ゾルシリチン−４゛−オクチルアニリン Ｐ−ｎ−オクチルフェニル−Ｐ′−６−メチルオクチル
オキシベンゾエート を等率混合してなる強誘電性カイラルスメクティック液
晶化合物３を充填し、基板周囲をシール剤により封止し
てセル＃Ｉ造体に形成して表示パネル６に構成されてい
る。なお、図中符号４，５は、基板の表面に配置された
偏光板をそれぞれ示す。

このように構成した液晶パネルの電極に電圧を印加して
ドメインの反転速度を調べると、第２図に示したように
同一レベルの電圧が印加されたとき、明状態から暗状態
に変化する速ｒＦｉ７：ｌ　　と、暗状！出から明状態
に変化する速度τ２が異なり、両者間に応答時間差Δτ
が発生する。

すなわち、電界を画素に作用させる継続時間を一定にし
た場合、暗状態に変化するに要する電界強度と、明状態
に変化するに要する電界強度との間に電界強度差ΔＶが
存在することになる。

本発明は、上述した明−暗状態の切換わりに電界強度差
ΔＶが存在することを積極的に利用して明状態の書込み
と、暗状態の書込みを同一フレーム走査期間中に実行す
るようにしたものである。

そこで、次に本発明に係る駆動回路の詳細を実施例に基
づいて説明する。

第３図は本発明の一実施例を示すものであって１図中符
号７は、上述したスメクティック液晶パネル６のコモン
電極２ａ、２ａ、２ａ・・・・に接続するコモン電極駆
動回路、８は、セグメント電極１ａ、１ａ、１ａ・・・
・に接続するセグメント電極駆動回路で、線順次走査時
に書込状態に対応して後述する第１モード信号または第
２モード信号の一方を、書込み終了時にこれを保持する
第３モード信号を同一フレーム走査中に選択的に出力す
るように構成されている。

第４．５図は、書込み信号の一実施例を示すものである
。

すなわち、 １、第１モード信号は、明状態書込み用であって、パル
ス幅Ｔを持ち、暗状態から明状態に変化を起させるピー
クレベル１ｖ１．つまり第１反転電圧を持つ負方向パル
スＰ１と正方向パルスＰ２との一対から形成されている
。（第４図）２、第２モード信号は、暗状態書込み用で
あって、前述の第１モード信号と同等のパルス幅Ｔを持
ち、明状態から暗状態に変化させるピークレベルｌＮ−
２／Ｎ−Ｖｌつまり第２反転電圧を持つ負方向パルスＰ
３と正方向パルスＰ４との一対から形成されている（第
５図）。

３、第３モード信号は、上述した第１、第２モード信号
に引続いて出力される書込み状態維持用の信号であって
、液晶分子に反転を生じさせないピークレベル１１／Ｎ
−Ｖｌを持つ負方向パルスＰ５と正方向パルスＰ６の交
番電圧から形成されている。

次に、こうのようにした装置の動作について説明する。

電極１ａ、２ａに電界を作用させない状態では、液晶分
子がその螺旋ピッチ以下という狭い間隙に封入されるこ
とにより、液晶分子の一端がランダム水平配向膜１ｆｊ
　Ｉ　Ｃによりに捕捉されつつも面方向にフリーな状態
の下で、液晶分子の他端が一軸配向膜層２Ｃによって１
つの方向へのバイアスを与えられる。これにより、基板
１．２に充填されている全ての液晶分子は、一方向に揃
えられて何らのパターンを現出することなくパネル面全
体を一様な光学濃度に維持して均一なバックグラウンド
を形成する。

このような状態において第１モード信号を印加すると、
選択画素の液晶分子は、駆動信号を形成するパルスの継
続時間Ｔにおける第２反転電圧より十分に高い電圧レベ
ルを持つパルスＰ１の負方向電界を受けるため、目的と
する状態とは反対の暗状態に一旦反転する。しかしなが
ら、このパルスＰ１が終了すると、正方向パルスＰ２が
引続いて出力するため、選択画素の液晶分子は、継続時
間Ｔにおける第１反転電圧のレベルを持った正方向電界
を受けて目的とする明状態に反転する。この明状態の書
込みが終了した時点で第３モード信号が出力され、明状
態に選択された画素の液晶分子は、ピークレベル１１／
Ｎ−Ｖｌを持つ交番電圧を受けて明状態の位置で動的に
保持される（第４図）。

他方、第２モード信号を印加すると、選択画素の液晶分
子は、駆動信号を形成するパルスの継続時間Ｔにおける
第２反転電圧に相当するｌＮ−２／Ｎ−Ｖｌなるレベル
を持ったパルスＰ３の負方向電界を受けて目的とする暗
状態に変化する。このパルスＰ３が終了すると、正方向
のパルスＰ４が印加されるが、このパルスＰ４の電圧レ
ベルは第１反転電圧よりも低いため、液晶分子を他方向
、つまり明状態に反転させることができず、液晶分子は
パルスＰ５により書込まれた暗状態を保持する。この暗
状態の書込みが終了した時点で第３モード信号が出力さ
れ、暗状態に選択された画素の液晶分子は、ピークレベ
ル１１／Ｎ・ｖｌを持つ交番電圧からなる維持信号を受
けて暗状態の位置に動的に保持される（第５図）。

これにより、数百終秒台という非常に速い速度で暗状態
の書込みと、明状態の書込みを同一フレーム内において
実行することができる。言うまでもなく、上述の過程に
おいては、液晶分子は、電圧レベルと時間幅が同一の電
圧を交互に受けるため、画素に残留電荷が発生すること
はない。

以下、このように、書込むべき状態に対応させて第１モ
ード信号か第２モード信号のいずれか一方を選択するこ
とにより、書込み前の状態に拘りなく暗状態と明状態を
選択的に１フレーム走査により書込むことができる。

この実施例によれば、書込み信号と維持信号を形成して
いるパルスＰｌ−Ｐ６のパルス１１１ｉｎＴ−とするこ
とができ、駆動回路の構成を簡素化することができる。

なお、この実施例においては、パターン表示後に駆動電
圧のｌ／Ｎのピーク値を持つ交番電圧からなる第３モー
ド信号を印加して表示内容を保持するようにしているが
、液晶分子は、ランダム水平配向膜層ＩＣの新たな１つ
の配向軸により捕捉されるため、第３モード信号の印加
を省略しても液晶分子の向きが保持されて表示内容を記
憶することができる。

なお、上述した強請性を持ったスメクティック液晶の他
に、一般式 ％式％ により表わされるピリミジン系液晶化合物Ｐ−デシルオ
キシベンジリデン−Ｐ−アミノ−２−メチルブチルシン
ナメートのカイラルスメクティック液晶化合物を使用す
ることができる。

なお、上述した実施例においては、基板の表面にポリイ
ミドにより一軸配向膜層、及びランダム水平配向膜層を
形成しているが、−軸配向膜を形成する材料としてはポ
リイミドの外、ポリビニールアルコール、弗素樹脂、シ
ラン等の有機膜や５ｉ０２斜方蒸着膜などが、また他方
の基板のランダム水平配向膜を形成する材料としてはポ
リイミドの外、エポキシ、ポリビニールアルコール、弗
素樹脂、ポリウレタン、シラン、フェノール、尿素など
の有機膜、５ｉ０２やＭ　ｇ　Ｆ　２などを蒸着してな
る無機膜が使用できることを確認した。

（効果） 以上、説明したように本発明によれば、スメクティック
液晶化合物を用いた液晶パネルに、液晶化合物の第１の
反転電圧を持つ交番電圧と第２の反転電圧を持つ交番電
圧を書込信号としたので、記憶保持性とバックグラウン
ドの均一性を活しつつ、明状態と暗状態の書込みを１フ
レーム走査期間内で行なうことができて、走査速度の速
い表示ｍｌや光シャッタ等のカイラルスメクティック液
晶装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に使用する液晶パネルの一実施例を示
す装置の斜視断面図、第２図は、同上装置における印加
電圧と応答速度を示す説明図、第３図は１本発明の一実
施例を示す装置のブロック図、第４．５図（イ）（ロ）
は、それぞれ同上装置における動作を示す波形図、第６
図は、カイラルスメクティック液晶の分子配列を示す模
式図、第７図（イ）（ロ）は、それぞれセル間隙を液晶
分子の螺旋ピッチ以下にしたときの分子の配列を示す模
式図、第８図は、スメクティック液晶のドメインと偏光
の関係を示す説明図である。 １・・・・基板 １ａ・・・・電気絶縁性透明板 ＩＣ・・・・ランダム水平配向膜層 ２・・・・基板 ２ａ・・・・電気絶縁性透明板 ２Ｃ・・・・−軸配向膜層 ３・・・・カイラルスメクティック液晶化合物第４図 ｆＴＩ力ロ電圧　　　　　　　　　　　　Ａ′（ロ） −一ろＢ（−ドＬ１ 喚茹宿廻 第５図′ 印加電圧　　　　−Ｖ １口） 第６図 第７図 （イ）　　　　　　　　　　　　　　　　　（ロ）第８
図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 表面に一軸配向を施した基板と、表面にランダム水平配
   向を施した基板を配向面側を対向させて平行に配設し、
   ２枚の基板により形成された空間に強誘電性カイラルス
   メクティック液晶化合物を封入するとともに、前記空間
   の間隙を前記液晶化合物の螺旋ピッチ以下に制限してな
   るスメクティック液晶パネル、及び前記液晶化合物の一
   定の応答時間において第１の反転を生じるピーク電圧を
   持つ交番信号と、第２の反転を生じるピーク電圧を持つ
   交番信号を選択的に出力する回路手段からなるスメクテ
   ィック液晶装置。