(57)【要約】双安定性のキラルネマティックＬＣＤのための高速アドレス指定方法が、アドレス指定パルスに対してシフトした直交信号を用いて得ることができ、このため、単一行アドレス指定時間の間により多くの行をアーティファクト無しでアドレス指定することができる。
2004514175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行電極が備えられた第１の基板と列電極が備えられた第２の基板とを有する表示装置であって、電気光学材料の介在層を伴う前記行電極と前記列電極との重なる部分が画素を規定し、前記電気光学材料の介在層は複数の状態を呈することが可能なネマティック液晶材料を有し、前記表示装置は、表示されるべき画像に従って、選択信号で前記行電極を駆動し且つデータ信号で前記列電極を駆動する駆動手段を更に有し、
前記駆動手段が、作動状態において選択期間の前に、ｐ個の行のグループの画素の液晶材料を規定された状態にする手段を有し、前記駆動手段が、前記作動状態において前記選択期間の間に、相互に直交する信号をｐ（ｐ＞１）個の行電極のｍ個のグループに順次に印加し、且つ前記選択期間の間に前記行ｉ，ｉ＋ｐ，ｉ＋２ｐ，．．．ｉ＋（ｍ−１）ｐを選択する（ｉ＝１，２，．．．ｐ）ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
相互に直交する信号が、前記表示装置のｐ個の連続する行電極の各グループに供給されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記電気光学材料の介在層は、電界が存在しない状態で安定な少なくともフォーカルコニック状態とプレーナ状態とを含む複数の状態を呈することが可能なキラルネマティック液晶材料を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記作動状態において前記選択期間の前に、前記駆動手段は、ｐ個の行のグループの画素の前記液晶材料をホメオトロピック状態にすることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
ウォルシュ関数に基づいて、前記相互に直交する信号が、前記行電極のグループに連続的に供給されることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記駆動手段が、前記選択の前に、選択されるべき画素に準備信号を供給するための手段を有することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項７】
前記駆動手段が、前記選択の後、前記画素に促進信号を供給するための手段を有することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項８】
前記フォーカルコニック状態と前記プレーナ状態とにおける前記電気光学材料の介在層の光学回転は異なる値を有し、前記表示装置は前記異なる値の間の識別が可能である手段を有することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、行電極が備えられた第１の基板と列電極が備えられた第２の基板とを有する表示装置であって、電気光学材料の介在層を伴う前記行電極と前記列電極との重なる部分が画素を規定し、前記電気光学材料の介在層は複数の状態を呈することが可能なネマティック液晶材料を有し、表示されるべき画像に従って、選択信号で前記行電極を駆動し且つデータ信号で前記列電極を駆動する駆動手段を更に有する表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、一旦書き込まれた情報を長時間保持すべきである場合（電子新聞、電話、スマートカード、電子値札、パーソナル携帯情報機器、ビルボード等）、種々のアプリケーションでは、２つ（又はそれ以上）の安定状態に基づく表示装置を使用することができる。電気光学層を切り換える電気光学効果は、スーパツイスト効果のような（双安定性の）ネマティック液晶効果や、更にキラルネマティック効果もある。
【０００３】
斯かる表示装置の画素は、キラルネマティック効果が使用されるとき複数の安定状態、即ち液晶材料層のフォーカルコニック状態に対応する光透過状態及び液晶材料の層のプレーナ状態に対応する反射状態を有する。反射された光の色（波長）は、液晶材料のピッチ、即ちディレクタが作る３６０度のねじれ全体に渡る距離に依存している。光透過状態では、上記の色の光は、テクスチャ（プレーナ状態及びフォーカルコニック状態それぞれにおける画素の部分の間の比）に依存して、より多く又はより少なく透過する。さらに、斯かる表示装置はホメオトロピック状態、即ち、高い電圧が印加されたときに全ての分子（ダイレクタ）がその分子自体を電界方向に配向させる状態も有する。入射光は、妨害されない方法で、液晶材料を通過する。偏光子が使われない場合、反射型表示装置においてホメオトロピック状態における色は、背景の色（例えば吸収層）によって決定される。表示装置は、２つの安定状態のうちの１つに到達するために通常はホメオトロピック状態のみが導入される。スイッチングパルスに用いられる周波数及び電圧に依存して、画素はフォーカルコニック状態又はプレーナ状態に変化する。
【０００４】
異なる状態を書き込むための選択期間（アドレス時間）は、通常かなり長い。特別な処置をしなければ、選択期間は２０ｍｓｅｃ乃至３０ｍｓｅｃであり、この時間は、例えば電子新聞に使用するには長すぎる。
【０００５】
ＳＩＤ９５ダイジェストの３４７ページの論文“双安定性コレステリック表示のためのダイナミック駆動；高速アドレス指定方式”には、異なる状態の間の選択期間を、準備段階（ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｐｈａｓｅ）と促進段階（ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｈａｓｅ）とを用いて特別の駆動モードによってどのようにして減少することができるのかが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、とりわけ、選択期間を減少することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、本発明による表示装置は、前記駆動手段が、作動状態において選択期間の前に、ｐ個の行のグループの画素の液晶材料を規定された状態にする手段を有し、前記駆動手段が、前記作動状態において前記選択期間の間に、相互に直交する信号をｐ（ｐ＞１）個の行電極のｍ個のグループに順次に印加し、且つ前記選択期間の間に前記行ｉ，ｉ＋ｐ，ｉ＋２ｐ，．．．ｉ＋（ｍ−１）ｐを選択する（ｉ＝１，２，．．．ｐ）ことを特徴とする。
【０００８】
フレーム応答として知られる現象を防止するように（スーパ）ツイステッドネマティック表示装置を駆動するため直交信号を使用すること自体は既知である。従来の単一ラインアドレス指定とは異なり、複数の行が同時に選択される。このことは、列電極用の適切な信号を決定するように数学的に処理されなければならない受信信号の特別な処理を必要とする。上記のフレーム応答の現象は、フレーム時間が液晶材料の応答時間に比例して長くなりすぎるときに起きる。画素の透過は、連続した複数の選択のときに印加される電圧の実効値によってはもはや決定されず、多かれ少なかれ供給された電圧パターンに従う。直交駆動の場合、駆動信号は、画素がフレーム時間当たり数回駆動されるようにする。透過は連続する複数の選択のときに印加される当該電圧の実効値により決定される。キラルネマティック液晶材料が、情報が一旦書き込まれた後駆動電圧が除去される上記のアプリケーション（電子新聞、電話、スマートカード及び電子値札）で特に使用されるとき、斯かる問題は連続の選択が無いときには生じない。
【０００９】
本発明は、液晶（画素）が提示信号の実効電圧値に反応し、一方、選択期間内に直交信号を用いて複数（ｐ個）の行を同時に駆動できるように（列信号は画素の所望の状態と対応する行の直交信号との積の和である）、選択期間は十分な長さにすべきであるという認識に基づいている。同時に駆動される行には、画素が切り換わるように十分なエネルギーが付与される。その結果、表示装置はｐ倍速く書き込まれる。ｐ個の行は表示装置の面に分散されてもよく、又は連続する行のグループを駆動することもできる。後者の場合、干渉電圧がコントラストを下げるようである（このことは、反射型のアプリケーションにおいて、例えば、先にアドレス指定された画素が後の段階でアドレス指定される画素よりも暗い表示のときに、明らかになる）。本発明によれば、直交信号で駆動されるラインを表示パネルの全体に渡って均一に分散させることにより、コントラストの低下が大きく防止される。
【００１０】
しかしながら、反射（透過）−電圧特性は履歴に依存する。選択の後に達する状態は、場合によって初期状態に依存し、０ボルトの電圧において画素がフォーカルコニック状態である初期状態に対して選択の後に達する状態は、０ボルトの電圧において画素がプレーナ状態である初期状態に対して選択の後に達する状態とは異なる。このことは、双安定性（例えば英数字）表示の場合は問題ではなく、中間調も表示されなければならない画像の高速変化があるときに問題を起こす。これに備えるために、駆動手段は、作動状態において上記選択期間の前に、ｐ個の行のグループの画素の前記液晶材料を規定された状態（リセット）にするための手段を有する。これはホメオトロピック状態であることが好ましいが、代わりにフォーカルコニック状態も可能であり、所与のテクスチャ（中間値）に関連する状態でも実現可能である。
【００１１】
例えば、直交関数にウォルシュ（Ｗａｌｓｈ）関数が選択されるが、代わりにハール（Ｈａａｒ）関数またはスラント（Ｓｌａｎｔ）関数のような他の関数も可能である。同じような形式の情報が長期間続いて駆動する間に（例えば、内容は変化するページの上部における文書の名前、又は電子新聞のページの下部における“ページ”という単語）、ＤＣ電圧が続くということを防止するために、選択期間における選択電圧の電圧積分がゼロであることが好ましい。
【００１２】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施例を基準にして明らかにされ、説明されるだろう。
【００１３】
図は一律の縮尺に従わずに描かれており、概略的なものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、電極５，６が備えられた、例えばガラスの２つの基板３、４の間に存在するキラルネマティック液晶材料２を有する光変調セル１の一部の概略断面である。必要であれば、この装置は基板の内側壁に液晶材料を配向させる配向層９を有する。ここでは、液晶材料は、正の光学的異方性及び正の誘電異方性を有する。図１の実施例では、光変調セルは吸収層１０を有する。
【００１５】
キラルネマティック液晶材料２は、正の誘電異方性を有するネマティック液晶材料と、所与のピッチＰを有するキラルネマティック構造が得られるような量のキラル材料との混合物である。このピッチＰは、液晶材料のディレクタが受ける３６０度のねじれ全体に渡る距離である。基板の壁には、液晶分子がその壁に対してほぼ垂直（又は或る場合には平行）に配向している。第１の安定状態（プレーナ状態）は、ピッチＰのへリックス構造を有する（図１ａ）。光変調セルの厚さｄは、ピッチＰの数倍（例えば６倍、ただし少なくとも２倍）である。
【００１６】
斯かるキラルネマティック液晶材料が取り得るもう一つの安定状態は、電極５、６に１つ以上の所与の値の電気電圧パルス（図１の電圧源１１及びスイッチ１２により示される）が印加された後に起こるフォーカルコニック状態（図１ｂ）である。フォーカルコニック状態では、ヘリックス構造は、任意に配向する部分にばらばらにされ、この部分では、入射光はもはや（部分的に）反射しないが吸収背景に到達することができる。
【００１７】
プレーナ状態は、λ＝ｎ．Ｐ（ｎ：平均屈折率）あたりの周波数帯の波長における光を反射する特性を有する。図１の装置では、斯かる液晶は、プレーナ構造が例えば緑の光を反射するピッチを有するように選択され、一方、黒の吸収背景１０が選択される。黒い背景に対する緑の文字（又は他の方法）が、図示される表示装置を用いて生成される。
【００１８】
光変調セルに高電圧が印加される場合、液晶材料は、ホメオトロピック状態と呼ばれる、即ち全ての分子がその分子自体を電界に向け、光変調セルが全ての（可視）波長を透過する第３の状態を呈する。駆動電圧及びスイッチング速度に依存して、光変調セルはこのホメオトロピック状態からプレーナ状態又はフォーカルコニック状態に切り換わる。
【００１９】
図２は、図１の画素に対する電圧−反射特性を概略的に示す。ゼロ電圧での状態は、履歴に依存する。例証として、この目的のため、キラルネマティック状態が選択され、このため、画素は高い反射値Ｒでは青の光を反射する。（しきい値）電圧Ｖｐｆの実効値を有するパルスでは、液晶は、Ｒがほぼゼロである（背景が見える）フォーカルコニック状態（カーブ１）に変化する。パルスの実効電圧が更に増加すると、反射はＶｏｆｆから再び高い値に増加する。液晶が０ボルトでフォーカルコニック状態である場合、反射の増加は、わずかに高い実効電圧Ｖ’ｏｆｆ（カーブ２）で始まり、Ｖｏｎで高反射に到達する。しかしながら、遷移範囲Ｖｏｆｆ−Ｖｏｎでは、中間反射レベルが明白に定義されない可能性がある。しかしながら、これは、英数字アプリケーションにとっては欠点ではない。各選択（情報の書込み）の前に例えば（１つ以上のパルスによって）ホメオトロピック状態を経て表示装置（又はその一部）を消去することによって、Ｖｏｆｆ及びＶｏｎが明白に固定されるようにカーブ（１）、（２）が一致することが達成される。この場合、Ｖｏｆｆ及びＶｏｎは電圧−反射特性によって決定される（例えば、最大反射の１％及び９９％）。しかしながら、必要であれば、Ｖｏｆｆ及びＶｏｎを異なる値（例えば、最大反射の５％及び９５％）に規定してもよい。表示装置（又はその一部）は、フォーカルコニック状態（又は、例えばミディアムグレーのような中間値に明白に調整される別の状態）を経て消去することもできる。
【００２０】
図３は、時刻ｔ０においてプレーナ状態にあり、時刻ｔ１においてフォーカルコニック状態に変化し、時刻ｔ２においてホメオトロピック状態へ切り換わる（主としてスイッチングパルスの振幅の選択による）画素の動的な挙動を示す。パルスの後、プレーナ状態に緩和する。特にプレーナ状態からフォーカルコニック状態への遷移のためには、使用される信号のパルス幅は所与の最小値を持たなければならないことがわかる。あまりに短いパルス幅では、画素は再びプレーナ状態に緩和する（図３の破線カーブ）。十分な動作のためには、スイッチング信号（望ましくは、交流電圧として表される）の継続期間は、少なくとも２０ｍｓｅｃでなければならない。大きな画像フォーマット（電子新聞）及び高速の書込動作が実行されなければならない所与のアプリケーション（例えば、画像を動かす、電子ラベルを作る）に対しては、その継続時間は長すぎる。
【００２１】
本発明によれば、ｐ個の行が、選択期間ｔｓｅｌの間、直交選択信号によって同時に駆動される。図４は、Ｎ行２２とＭ列２３との交差領域における画素のマトリックス２１を有する表示装置の一実施例を示す。この装置は、行２２を駆動するための直交信号Ｆｉ（ｔ）を発生するための例えばＲＯＭとして形成される行関数発生器２７を更に有する。基本の時間間隔の間、駆動回路２８によってｐ行のグループを駆動する行ベクトルが規定される。この行ベクトルは、また、行関数レジスタ２９に書き込まれる。この駆動モードのより広範囲な記載のためには、ＳＩＤダイジェスト９２，２２８−２３１ページのＴ．Ｊ．ｃｈｅｆｆｅｒ及びＢ．ｃｌｉｆｔｏｎによる論文“高コントランストビデオレートのＳＴＮ表示のためのアクティブアドレス指定方法”、及び日本ディスプレイ９２，６５−６８ページのＴ．Ｎ　Ｒｕｃｋｍｏｎｇａｔｈａｎらによる論文“高速応答ＳＴＮＬＣＤのための新しいアドレス指定技術”が参照される。
【００２２】
表示されるべき情報３０はＮ×Ｍバッファメモリ３１に記憶され、時間の基本単位毎に情報ベクトルとして読み出される。列２３用の信号は、時間の各基本単位の間に、その時に有効な値の行ベクトル及び情報ベクトル（列ベクトル）を乗算し、続いてｐ個の得られた積を加算することによって、得られる。時間の基本単位の間有効である行ベクトル及び列ベクトルは、Ｍ個の排他的論理和のアレイ３２で比較されることにより乗算される。この積は、排他的論理和のアレイの出力を加算論理３３に供給することによって加算される。この加算論理３３からの信号は、（ｐ＋１）個の電圧レベルを有する電圧Ｇｊ（ｔ）を列２３に供給する列駆動回路３４を制御する。
【００２３】
このことについて、一度に４つの行を駆動する場合が図５に示されている。ｔｓｅｌの間、４つの直交選択信号Ｆ１（ｔ）、Ｆ２（ｔ）、Ｆ３（ｔ）、Ｆ４（ｔ）が行に与えられる。示される情報（行１及び列１がオフで、他の全てがオンである画素）を得るためには、列１において信号Ｇ１（ｔ）＝Ｃ／√４（Ｆ１（ｔ）−Ｆ２（ｔ）−Ｆ３（ｔ）−Ｆ４（ｔ））が必要であり、列２では信号Ｇ２（ｔ）＝Ｃ／√４（−Ｆ１（ｔ）−Ｆ２（ｔ）−Ｆ３（ｔ）−Ｆ４（ｔ））が必要である。
【００２４】
この関数Ｆ１（ｔ）、Ｆ２（ｔ）、Ｆ３（ｔ）、Ｆ４（ｔ）の相互の直交性は図６に示される。
【００２５】
既に述べたように、この関数Ｆ１（ｔ）、Ｆ２（ｔ）、Ｆ３（ｔ）、Ｆ４（ｔ）の並置された４個の行への同時供給は、画像にムラを与えるという結果となる。これを防止するため、直交選択信号Ｆ１（ｔ）、Ｆ２（ｔ）、Ｆ３（ｔ）、Ｆ４（ｔ）の集合は、先ず、図７の実施例の行１、５、９、１３に供給される（ｔｓｅｌ１）。次のアドレス指定期間に、直交選択信号Ｆ１（ｔ）、Ｆ２（ｔ）、Ｆ３（ｔ）、Ｆ４（ｔ）は行２、６、１０、１４等に供給される。コントラスの低下を防ぐため、この選択信号Ｆ１（ｔ）、Ｆ２（ｔ）、Ｆ３（ｔ）、Ｆ４（ｔ）は、均一に、サブフレーム（ここでは、行のグループ１−４、５−８、９−１２等）全体に渡って分布する。図７では、この選択信号は、次の駆動期間（ｔｓｅｌ２）で繰り返される。また、この信号Ｆ１（ｔ）、Ｆ２（ｔ）、Ｆ３（ｔ）、Ｆ４（ｔ）の相互交換は、後の駆動期間で可能である。
【００２６】
本発明は、もちろん示された実施例に限定されるのではなく、いくつかの変形例が可能である。例えば、コレステリック−ネマティック液晶材料の反射特性を利用することは、かならずしも必要ではない。厚さ及び材料の適切な選択によって、偏光回転がコレステリックネマティック液晶材料で生じる。偏光子及び適切な検出手段によって透過型表示装置を実現することができる。直交信号は、種々の方法で発生させることができる。
【００２７】
冒頭において述べたように、準備段階と促進段階との補助を伴ってこれらの段階の間に実際の選択期間が存在する特別の駆動モードにより、異なる状態間のスイッチング時間を減少することが可能である。また、準備段階又は促進段階の別々の使用も可能である。この場合、コレステリックネマティック液晶効果に基づいてこのように駆動される表示装置は、選択期間の間に、直交信号により再び駆動される。
【００２８】
本発明は，いずれの新規な独特の特徴及び独特の特徴のいずれの組合せの上にも存在する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光変調セルの、２つの異なる状態の概略断面図である。
【図２】図１の表示装置の電圧−反射特性を概略的に示す。
【図３】画素の動的な挙動を示す。
【図４】画素のマトリックスを伴う表示装置の一実施例を示す。
【図５】簡略化したマトリックスの行信号及び列信号の変化を示す。
【図６】簡略化したマトリックスの行信号及び列信号の変化を示す。
【図７】簡略化したマトリックスの行信号及び列信号の変化を示す。
【国際公開パンフレット】
2004514175.tif 000003
2004514175.tif 000004
2004514175.tif 000005
2004514175.tif 000006
2004514175.tif 000007
2004514175.tif 000008
2004514175.tif 000009
2004514175.tif 000010
2004514175.tif 000011
2004514175.tif 000012
2004514175.tif 000013
2004514175.tif 000014
2004514175.tif 000015
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004514175.tif 000016
【国際調査報告】
2004514175.tif 000017
2004514175.tif 000018