JP2518625B2 - 強誘電性液晶カラ−電気光学装置 - Google Patents
強誘電性液晶カラ−電気光学装置Info
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
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- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
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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カラー電気光学装置に関する。
特に強誘電性液晶を用いて継時加法混色によるカラーデ
ィスプレイを提供する強誘電性液晶カラー電気光学装置
の駆動方法に関するものである。
特に強誘電性液晶を用いて継時加法混色によるカラーデ
ィスプレイを提供する強誘電性液晶カラー電気光学装置
の駆動方法に関するものである。
本発明は、強誘電性液晶素子の背面に設置された互い
に異なる色の光を発する光源から、前記強誘電性液晶素
子に継時的に異なる色の光を照射することにより加法混
色を生ぜしめる強誘電性液晶カラー電気光学装置におい
て、前記背面に設置された光源の点灯及び消灯のタイミ
ングを、前記強誘電性液晶素子の画面書き換え時の走査
信号に同期させることによって、輝度むらのない色再現
性の良いカラー表示を得ることができるというものであ
る。
に異なる色の光を発する光源から、前記強誘電性液晶素
子に継時的に異なる色の光を照射することにより加法混
色を生ぜしめる強誘電性液晶カラー電気光学装置におい
て、前記背面に設置された光源の点灯及び消灯のタイミ
ングを、前記強誘電性液晶素子の画面書き換え時の走査
信号に同期させることによって、輝度むらのない色再現
性の良いカラー表示を得ることができるというものであ
る。
従来から液晶セルをシャッタとして用いて、その背後
に発光素子（例えばLED,CRT等）を設置して継時加法混
合の現象により、カラー表示を実現する発表はなされて
いる。例えばEurodisplay'84において発表されたPhilip
Bos,Thomas Buzak,Rolf Vatneらの７−９「4 A Full−
color Field−Sequential Color Display」（1984/9/18
−20）やSID'85で発表されたHasede,Kobayashiらの「が
先行文献としてあげられる。」 しかし、同方式を、強誘電性液晶表示素子に応用した
場合の具体的な駆動方法についての開示された発明はな
い。
に発光素子（例えばLED,CRT等）を設置して継時加法混
合の現象により、カラー表示を実現する発表はなされて
いる。例えばEurodisplay'84において発表されたPhilip
Bos,Thomas Buzak,Rolf Vatneらの７−９「4 A Full−
color Field−Sequential Color Display」（1984/9/18
−20）やSID'85で発表されたHasede,Kobayashiらの「が
先行文献としてあげられる。」 しかし、同方式を、強誘電性液晶表示素子に応用した
場合の具体的な駆動方法についての開示された発明はな
い。
そこで、まず従来の強誘電性液晶の駆動方法を説明す
る。強誘電性液晶例えばカイラルスメクチック液晶（以
下Smc＊という）分子の双安定状態を相互に電気的に切
換えて（以下スイッチングという）駆動する強誘電性液
晶セル（以下単に液晶セルという）及びその駆動回路は
特開昭61−94026に開示されている。
る。強誘電性液晶例えばカイラルスメクチック液晶（以
下Smc＊という）分子の双安定状態を相互に電気的に切
換えて（以下スイッチングという）駆動する強誘電性液
晶セル（以下単に液晶セルという）及びその駆動回路は
特開昭61−94026に開示されている。
第２図に従来の液晶セルの斜視図を示す。１−１は対
向配置している一対の基板である。２−２は基板内平面
に設けられた一軸性又はランダム水平配向膜である。３
は配向膜２−２によって狭まれたSmc＊薄膜である。Smc
＊は本来ラセン層構造を有するが配向膜で挟んだ薄膜に
すると図に示すように液晶分子は層をなして水平配向す
る。
向配置している一対の基板である。２−２は基板内平面
に設けられた一軸性又はランダム水平配向膜である。３
は配向膜２−２によって狭まれたSmc＊薄膜である。Smc
＊は本来ラセン層構造を有するが配向膜で挟んだ薄膜に
すると図に示すように液晶分子は層をなして水平配向す
る。
しかしながら、Smc＊薄膜３を上部からみると分子軸
が層の法線４に対してθ傾いている。この位置は２通り
あり第１の安定状態５と第２の安定状態６である。とこ
ろでSmc＊分子は分子軸に直交する向きに自発分極７を
有する。自発分極７の方向は基板１に垂直でありかつ、
双安定状態間で逆極性となっている。従って所定の極性
のパルスを印加することにより安定状態を相互にスイッ
チングすることができる。８−８は互いに直交する偏光
軸を有する一対の偏光板であって、複屈折により液晶分
子の第１の安定状態と第２の安定状態を光通過及び光遮
断として識別する光学変換部材である。９及び10は対向
配置された電極であり、Smc＊に対してパルスを印加す
る。
が層の法線４に対してθ傾いている。この位置は２通り
あり第１の安定状態５と第２の安定状態６である。とこ
ろでSmc＊分子は分子軸に直交する向きに自発分極７を
有する。自発分極７の方向は基板１に垂直でありかつ、
双安定状態間で逆極性となっている。従って所定の極性
のパルスを印加することにより安定状態を相互にスイッ
チングすることができる。８−８は互いに直交する偏光
軸を有する一対の偏光板であって、複屈折により液晶分
子の第１の安定状態と第２の安定状態を光通過及び光遮
断として識別する光学変換部材である。９及び10は対向
配置された電極であり、Smc＊に対してパルスを印加す
る。
第３図に電極構成を示す。９は走査電極であり、10は
信号電極である。両電極でｍ行ｎ列のマトリクスを構成
し周知の時分割駆動が行われる。
信号電極である。両電極でｍ行ｎ列のマトリクスを構成
し周知の時分割駆動が行われる。
第４図は第３図に示すマトリクス画素の一つに印加さ
れる駆動波形の例である。まず最初の選択期間中閾値以
上の波高値Vop及びパルス幅Ｔを有する交流パルスを一
サイクル加える。今前半パルスP1の極性が液晶分子を第
１の安定状態から第２の安定状態にスイッチングする方
向にあると仮定すると、後半パルスP2の極性は逆方向の
スイッチング（第２の安定状態から第１の安定状態へ）
を行う。結果的にはP1パルスのスイッチングは保持され
ずP2パルスによるスイッチングが常に有効となる。次に
非選択期間中は閾値以下の波高値を有する交流パルスが
印加され先に得られた第１の安定状態が保存される。以
下ここまでの期間を第１フレームと呼ぶ。
れる駆動波形の例である。まず最初の選択期間中閾値以
上の波高値Vop及びパルス幅Ｔを有する交流パルスを一
サイクル加える。今前半パルスP1の極性が液晶分子を第
１の安定状態から第２の安定状態にスイッチングする方
向にあると仮定すると、後半パルスP2の極性は逆方向の
スイッチング（第２の安定状態から第１の安定状態へ）
を行う。結果的にはP1パルスのスイッチングは保持され
ずP2パルスによるスイッチングが常に有効となる。次に
非選択期間中は閾値以下の波高値を有する交流パルスが
印加され先に得られた第１の安定状態が保存される。以
下ここまでの期間を第１フレームと呼ぶ。
次にP3,P4パルスを含む第２フレームでは、P3,P4パル
スの波高値は閾値以下であり、かつ第１フレームに比較
して位相が反転している。従って、第１フレームでP2パ
ルスによって書き込まれた第１の安定状態は保持され
る。
スの波高値は閾値以下であり、かつ第１フレームに比較
して位相が反転している。従って、第１フレームでP2パ
ルスによって書き込まれた第１の安定状態は保持され
る。
以上が第１の安定状態に書き込みたい画素に印加され
るべき波形であるが、第２の安定状態に書き込みたい画
素については、P1,P2パルスの波高値を閾値以下に、一
方P3,P4パルスの波高値を閾値以上にすれば良い。すな
わち第１の安定状態にすべき画素は第１フレームで、第
２の安定状態にすべき画素は第２フレームで書き込むと
いう駆動方式のため２フレーム分走査することによって
１画面が形成される。従って両者の間には時間的なずれ
が生じ、２フレーム走査した後では、第１の安定状態の
方が第２の安定状態より１フレームの時間分だけ長く表
示されていることになる。
るべき波形であるが、第２の安定状態に書き込みたい画
素については、P1,P2パルスの波高値を閾値以下に、一
方P3,P4パルスの波高値を閾値以上にすれば良い。すな
わち第１の安定状態にすべき画素は第１フレームで、第
２の安定状態にすべき画素は第２フレームで書き込むと
いう駆動方式のため２フレーム分走査することによって
１画面が形成される。従って両者の間には時間的なずれ
が生じ、２フレーム走査した後では、第１の安定状態の
方が第２の安定状態より１フレームの時間分だけ長く表
示されていることになる。
今、背面に配置せられた平面発光素子の異なった色の
１つが第５図に示されたように前記２フレームの間だけ
発光するとし、かつ第１の安定状態を光遮断状態（以下
黒と呼ぶ。）第２の安定状態を光透過状態（以下白と呼
ぶ。）とする。ここで第３図のｍ行ｎ列のマトリクス配
置されたセルの最上級（すなわち１行目）と最下段（す
なわちｍ行目）の画素を考える。いずれも以前の状態が
黒でこの２フレームの間に白に反転すべき画素だとすれ
ば、第１フレームでは黒が保持されており、第２フレー
ムで白に反転することになるが、第２フレームの終了ま
でに最上段の画素が白になっている時間は（2m−１）Ｔ
であり、一方、最下段の画素はＴである。ちなみにSmc
＊のＴは200〜300μsecでありこの程度の時間では、透
過してくる発光色を認識することができず、最下段の画
素では、所望のカラー表示が得られないという問題点が
ある。
１つが第５図に示されたように前記２フレームの間だけ
発光するとし、かつ第１の安定状態を光遮断状態（以下
黒と呼ぶ。）第２の安定状態を光透過状態（以下白と呼
ぶ。）とする。ここで第３図のｍ行ｎ列のマトリクス配
置されたセルの最上級（すなわち１行目）と最下段（す
なわちｍ行目）の画素を考える。いずれも以前の状態が
黒でこの２フレームの間に白に反転すべき画素だとすれ
ば、第１フレームでは黒が保持されており、第２フレー
ムで白に反転することになるが、第２フレームの終了ま
でに最上段の画素が白になっている時間は（2m−１）Ｔ
であり、一方、最下段の画素はＴである。ちなみにSmc
＊のＴは200〜300μsecでありこの程度の時間では、透
過してくる発光色を認識することができず、最下段の画
素では、所望のカラー表示が得られないという問題点が
ある。
そこで、第６図のように各色の発光時間を第５図に比
較して１フレーム分だけ遅らせた方式を発明した。これ
によって最下段の画素でも最低2mT時間は光を透過させ
ることができた。
較して１フレーム分だけ遅らせた方式を発明した。これ
によって最下段の画素でも最低2mT時間は光を透過させ
ることができた。
しかし、さらにカラー表示の品位をあげようとすると
次の事が問題となってきた。今、最上段の画素が第２フ
レームで白に書き込まれたとすると、このフレームが終
了する（2m−１）Ｔの間は光が透過する。そしてさらに
前記最上段の画素が次の２フレームでも白に書き込まれ
るものだとすると、そのうちの第１フレームでは白の状
態が保持されているために、この期間でも同一の色の光
が透過してきて、合計（2m−１）Ｔ＋2mT＝（4m−１）
Ｔの時間だけ、光が透過してくる。一方、最下段では、
前記したように最低で2mTの時間しか透過してこないた
めに、最上段と最下段ではおよそ２倍程度の光量差が生
じてしまう。これは、微妙な輝度むらや、色相の変化を
引き起こし、高品位のカラー表示を得ることができな
い。
次の事が問題となってきた。今、最上段の画素が第２フ
レームで白に書き込まれたとすると、このフレームが終
了する（2m−１）Ｔの間は光が透過する。そしてさらに
前記最上段の画素が次の２フレームでも白に書き込まれ
るものだとすると、そのうちの第１フレームでは白の状
態が保持されているために、この期間でも同一の色の光
が透過してきて、合計（2m−１）Ｔ＋2mT＝（4m−１）
Ｔの時間だけ、光が透過してくる。一方、最下段では、
前記したように最低で2mTの時間しか透過してこないた
めに、最上段と最下段ではおよそ２倍程度の光量差が生
じてしまう。これは、微妙な輝度むらや、色相の変化を
引き起こし、高品位のカラー表示を得ることができな
い。
本発明は、従来の技術の問題点を解決することを目的
とし、平面発光素子の点灯及び消灯のタイミングを、前
記強誘電性液晶素子の画面書き換え時の走査信号に同期
させることによって、最上段と最下段の画素の光量差を
小さくするものである。
とし、平面発光素子の点灯及び消灯のタイミングを、前
記強誘電性液晶素子の画面書き換え時の走査信号に同期
させることによって、最上段と最下段の画素の光量差を
小さくするものである。
第７図に平面発光素子の平面図を示す。光拡散板11が
前面に貼られた匡体12内に赤，青，緑の発光ダイオード
13,14,15（以下LEDと呼ぶ）のチップ１組となって分散
して設置されている。
前面に貼られた匡体12内に赤，青，緑の発光ダイオード
13,14,15（以下LEDと呼ぶ）のチップ１組となって分散
して設置されている。
LEDが発光すると前記光拡散板によって光が拡散さ
れ、平面全体が均一の色となって、光を照射する仕組み
になっている。従って、強誘電性液晶素子の１画素毎に
LEDを設置する必要はなく、むしろ拡散板の性能によっ
て均一発光になるようにLEDの設置数が決められる。例
えば、第３図のようなｍ行×ｎ列の強誘電性液晶マトリ
クスセルにおいて、１個のLEDがｒ行×ｒ列の面積を均
一に発光させることができるとすると、赤，青，緑のLE
Dが各ｍ×ｎ÷r2個だけ設置されるわけである。今第７
図において最上段のLEDから最下段のLEDまでをａ群,b
群,c群……と呼ぶ。
れ、平面全体が均一の色となって、光を照射する仕組み
になっている。従って、強誘電性液晶素子の１画素毎に
LEDを設置する必要はなく、むしろ拡散板の性能によっ
て均一発光になるようにLEDの設置数が決められる。例
えば、第３図のようなｍ行×ｎ列の強誘電性液晶マトリ
クスセルにおいて、１個のLEDがｒ行×ｒ列の面積を均
一に発光させることができるとすると、赤，青，緑のLE
Dが各ｍ×ｎ÷r2個だけ設置されるわけである。今第７
図において最上段のLEDから最下段のLEDまでをａ群,b
群,c群……と呼ぶ。
従って、ｍ行のマトリクス画素のうち、最上段からｒ
行だけの画素はａ群のLEDによって照射され、次のｒ行
の画素は、ｂ群のLEDによって照射されるわけであり、
以下同様である。
行だけの画素はａ群のLEDによって照射され、次のｒ行
の画素は、ｂ群のLEDによって照射されるわけであり、
以下同様である。
今、第１図のようなタイミングで各群のLEDを点灯も
しくは消灯する。（但し図ではa,b,cの３群のみを図示
している。）即ち、第２フレームから次のフレームに渡
って単色のLEDを点灯する方式は第６図と同様である
が、第１図においては、さらにａ群,b群,c群……と順次
に点灯及び消灯をさせる。すなわち、第２フレームの開
始と同時にａ群のLEDのみを点灯させる。その後液晶素
子の走査電極10の走査がｒ行だけ進んだ後、ｂ群のLED
も点灯させる。さらに走査が次のｒ行だけ進んだ後にｃ
群のLEDも点灯させる。以下同様にして最下段のLEDまで
点灯させる。さて、第２フレームの走査が終了し走査が
再び最上段の画素に戻る直前で前記ａ群のLEDを消灯さ
せる。そして最上段からｒ行走査した直後にｂ群のLED
を消灯させ、さらにｒ行の走査が終了した時点でｃ群の
LEDを消灯させる。以下同様に最下段からｒ行手前の走
査が終了した時点で最下段の群のLEDを消灯させる。
しくは消灯する。（但し図ではa,b,cの３群のみを図示
している。）即ち、第２フレームから次のフレームに渡
って単色のLEDを点灯する方式は第６図と同様である
が、第１図においては、さらにａ群,b群,c群……と順次
に点灯及び消灯をさせる。すなわち、第２フレームの開
始と同時にａ群のLEDのみを点灯させる。その後液晶素
子の走査電極10の走査がｒ行だけ進んだ後、ｂ群のLED
も点灯させる。さらに走査が次のｒ行だけ進んだ後にｃ
群のLEDも点灯させる。以下同様にして最下段のLEDまで
点灯させる。さて、第２フレームの走査が終了し走査が
再び最上段の画素に戻る直前で前記ａ群のLEDを消灯さ
せる。そして最上段からｒ行走査した直後にｂ群のLED
を消灯させ、さらにｒ行の走査が終了した時点でｃ群の
LEDを消灯させる。以下同様に最下段からｒ行手前の走
査が終了した時点で最下段の群のLEDを消灯させる。
この方式によれば、LEDの点灯している時間は、どの
群も2mTの時間であり、しかもこの時間は画素情報が書
き込まれてそれを保持している時間にほぼ等しい。例え
ば、期間Ａの第２フレームで最上段の画素が白に書き込
まれたとする。この状態は（2m−１）Ｔの時間保持され
る。走査が次のフレームにはいる期間Ｂでは、最上段に
青の画像情報が書き込まれてしまうが、この時にはａ群
のLEDは消灯している。一方最下段の画素については、
第２フレームの最終走査で赤の画像情報が書き込まれる
ので、それまでは、赤色LEDを点灯している必要はな
く、反対に次のフレームでは、最下段の走査が行われな
い以前には、赤色画面情報が保持されているわけで、こ
の保持期間はやはり（2m−１）Ｔである。
群も2mTの時間であり、しかもこの時間は画素情報が書
き込まれてそれを保持している時間にほぼ等しい。例え
ば、期間Ａの第２フレームで最上段の画素が白に書き込
まれたとする。この状態は（2m−１）Ｔの時間保持され
る。走査が次のフレームにはいる期間Ｂでは、最上段に
青の画像情報が書き込まれてしまうが、この時にはａ群
のLEDは消灯している。一方最下段の画素については、
第２フレームの最終走査で赤の画像情報が書き込まれる
ので、それまでは、赤色LEDを点灯している必要はな
く、反対に次のフレームでは、最下段の走査が行われな
い以前には、赤色画面情報が保持されているわけで、こ
の保持期間はやはり（2m−１）Ｔである。
しかし、画像保持期間は全て（2m−１）Ｔであるが、
光の透過時間は、各群のLEDが照射する走査電極行数ｒ
のうちの最上段と最下段では異なることに注意しなけれ
ばならない。すなわち、例えばａ群の照射する走査行数
ｒのうちの最上段と最下段について透過時間を計算する
と最上段では（2m−１）Ｔであり、最下段では｛２（ｍ
−ｒ）＋１｝Ｔである。ｒを大きくすると、両者の光量
には差が出てきてしまい輝度むらの原因になるが、ｒを
適当な値に選んでやれば実際上、見た目に輝度むらは感
じられない。
光の透過時間は、各群のLEDが照射する走査電極行数ｒ
のうちの最上段と最下段では異なることに注意しなけれ
ばならない。すなわち、例えばａ群の照射する走査行数
ｒのうちの最上段と最下段について透過時間を計算する
と最上段では（2m−１）Ｔであり、最下段では｛２（ｍ
−ｒ）＋１｝Ｔである。ｒを大きくすると、両者の光量
には差が出てきてしまい輝度むらの原因になるが、ｒを
適当な値に選んでやれば実際上、見た目に輝度むらは感
じられない。
以上述べたように本発明によれば、各色光の強誘電性
液晶素子を透過する光量を、ほぼ一定にすることができ
るため、輝度や色相のむらのないカラー表示を得ること
ができるという効果がある。
液晶素子を透過する光量を、ほぼ一定にすることができ
るため、輝度や色相のむらのないカラー表示を得ること
ができるという効果がある。
第１図は本発明のSmc＊の駆動タイミングと平面発光素
子の発光タイミングとを継時的に表した図、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図、第５図
は従来のSmc＊の駆動タイミングと平面発光素子の発光
タイミングとを継時的に表した図、第６図は従来の方式
を改良したSmc＊の駆動タイミングと平面発光素子の発
光タイミングとを継時的に表した図、第７図は平面発光
素子の構造を表した一部断面斜視図である。 11……光拡散板、12……匡体 13……赤色LEDチップ 14……青色LEDチップ 15……緑色LEDチップ
子の発光タイミングとを継時的に表した図、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図、第５図
は従来のSmc＊の駆動タイミングと平面発光素子の発光
タイミングとを継時的に表した図、第６図は従来の方式
を改良したSmc＊の駆動タイミングと平面発光素子の発
光タイミングとを継時的に表した図、第７図は平面発光
素子の構造を表した一部断面斜視図である。 11……光拡散板、12……匡体 13……赤色LEDチップ 14……青色LEDチップ 15……緑色LEDチップ
Claims (1)
- 【請求項１】２枚の透明部材により挟持された強誘電性
液晶薄膜からなり、マトリクス状に電極形成された強誘
電性液晶素子と、この表示画面に互いに異なる色の光を
継時的に照射することができる複数の光源よりなる平面
光源とを具備した強誘電性液晶カラー電気光学装置にお
いて、該平面光源は、該強誘電性液晶素子の走査電極に
沿って、同時に点灯・消灯されるように配置・配線され
た光源を１群として複数の群によって構成されており、
光源の各群は、それぞれ別個に点灯・消灯が可能であっ
て、該強誘電性液晶素子が印加される走査信号によって
順次選択されるに従って、光源の各群が順次点灯・消灯
されることを特徴とする強誘電性液晶カラー電気光学装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61230743A JP2518625B2 (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 強誘電性液晶カラ−電気光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61230743A JP2518625B2 (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 強誘電性液晶カラ−電気光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6385525A JPS6385525A (ja) | 1988-04-16 |
| JP2518625B2 true JP2518625B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=16912601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61230743A Expired - Lifetime JP2518625B2 (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 強誘電性液晶カラ−電気光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2518625B2 (ja) |
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-
1986
- 1986-09-29 JP JP61230743A patent/JP2518625B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6385525A (ja) | 1988-04-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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