JP2000321577A - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
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Abstract
晶表示装置で、液晶を確実かつ迅速にベンド配向させ、
より応答速度を速める。 【解決手段】 第1の透明基板51上に設けられた画素
電極53と、第2の透明基板52上に設けられた共通電
極54には、互いに実質同じ方向にラビングされた配向
膜55、56が形成され、スプレイ配向の状態とベンド
配向の状態を有する液晶57が封入されている。配向膜
55、56に付与されたプレティルト角を1.2°よりも
大きくすることで、ベンド配向の転移因子6を多く発生
させ、確実にベンド転移させると共に転移速度を速める
ことができる。また、プレティルト角を3°よりも小さ
くすることで、ベンド配向での応答速度を速めることが
できる。
Description
quid Crystal Display;LCD)に関し、特に液晶駆動
速度の速いOCB(Optical Controlled Birefringenc
e)モードのLCDに関する。
ルドシーケンシャルLCD(Field Sequential LCD;F
S−LCD)の実用化のために、より応答速度の早いL
CDが求められている。
印加してから液晶が駆動状態に変化するのに要する時間
である。液晶は電圧が印加されると所定の方向に配向さ
れて駆動状態となるが、配向方向に液晶分子がそろうま
でには一定の時間が必要であり、この時間が応答速度で
ある。応答速度が遅いと、例えば動画を表示すると、前
の画面が残るので、特に動画表示特性の低いLCDとな
る。応答速度がより速い液晶を用いたLCDであれば、
動画をよりスムーズに表示することができる。
速く切り替えてそれぞれの色の画像をひとつの画素に交
互に表示することによってカラーの表示を行う方式であ
る。FS−LCDに用いる液晶は、その動作原理からカ
ラーフィルタ方式のLCDに用いられる液晶に比較して
著しく速い応答速度が求められており、実用化が待たれ
ている。
OCBモードの液晶が以前から知られている。OCBモ
ードはベンド配向の液晶を光学補償層と共に用いるLC
Dの方式である。図8は対向するガラス等よりなる透明
基板51、52上に、それぞれ第1、第2の電極53、
54、配向膜55、56を形成し、この間に液晶層57
を封入したLCDを示している。液晶層57はネマティ
ック液晶で、配向膜55、56は、互いにほぼ平行方向
にラビングされ、互いに向かい合うようにプレティルト
角がつけられている。これに図示しない光学補償層が設
置され、可視化される。図8(a)は電極53、54に
電圧を印加していない状態である。液晶分子57aは、
ラビング方向(紙面平行方向)に配向され、配向膜5
5、56近傍の液晶分子57aはプレティルト角の方向
を向いている。図8(b)は電極53に例えば5Vの駆
動電圧を印加した状態を示している。印加された駆動電
圧によって液晶が立っているが、液晶層57の中央では
液晶分子が倒れている。図8(b)の状態の配向をスプ
レイ配向と呼ぶ。図8(c)は液晶57aの配向状態が
変化した状態を示している。図8(c)の状態の配向を
ベンド配向と呼ぶ。ベンド配向では、スプレイ配向と異
なり、液晶層57中央の液晶分子も立っている。スプレ
イ配向とベンド配向は互いに可逆の相転移で、スプレイ
配向がベンド配向に転移することをベンド転移と呼ぶ。
Bモードがある。これはベンド配向の液晶と2軸の光学
補償層を用いたものである。ベンド配向は従来のTNや
STN方式のLCDに用いられる液晶モードに比較して
応答速度が早いので、OCBモードを用いたLCDは動
画表示や、FS−LCDに適している。
LCDを制作しようとする場合、ベンド転移以前のスプ
レイ配向と、ベンド配向とでは、応答速度が格段に変化
するため、LCDのセル内の液晶を確実かつ迅速にベン
ド転移させる必要がある。
ムに関しては未だ不明な点も多く、解明すべき課題はま
だ多いのが現状である。
CDにおいて、液晶を確実かつ迅速にベンド転移させ、
応答速度の高いLCDを得ることを目的とする。
板上に設けられた複数の第1の電極と、第2の透明基板
上に設けられた第2の電極と、第1もしくは第2の電極
をそれぞれ覆って形成され、互いに実質同じ方向にラビ
ングされてなる第1及び第2の配向膜と、第1及び第2
の基板間に封入され、スプレイ配向の状態とベンド配向
の状態を有する液晶層とを備えた液晶表示装置におい
て、配向膜のプレティルト角は1.2°よりも大きい、
もしくは3°よりも小さい液晶表示装置である。
的な原理を説明するための液晶への印加電圧に対するギ
ブスのエネルギーの変化を示す図である。実線がスプレ
イ配向、一点鎖線がベンド配向のギブスのエネルギーを
それぞれ示している。また、図2は、印加電圧が閾値電
圧Vcよりも高い電圧V1である時のスプレイ配向、ベン
ド配向のギブスのエネルギーを示している。
よって変化する状態エネルギーであって、状態エネルギ
ーの低い配向状態がより安定な状態であると言える。ス
プレイ配向、ベンド配向共に印加電圧の増加と共にエネ
ルギーが低下していく。これによって、電圧無印加時に
はプレチルト方向で安定していた液晶分子が駆動され、
スプレイ、ベンドいずれかの配向をする。ギブスのエネ
ルギーは、印加電圧が閾値電圧Vcよりも低いときは、ス
プレイ配向の方が低く、Vcを越えるとベンド配向の方が
低くなる。物質は状態エネルギーの低い方で安定する性
質があるので、印加電圧が閾値電圧Vcより低いうちは、
スプレイ配向の方が安定であり、液晶分子はスプレイ配
向となる。即ち、スプレイ配向が液晶の初期配向状態で
ある。印加電圧が閾値電圧Vcよりも高いときはベンド配
向の方がより安定である。
が、印加電圧を単に閾値電圧Vcよりも高い電圧、例えば
V1に増加させてもベンド配向への転移(ベンド転移)
が起こる確率は低い。これは、図2に示すように、スプ
レイ配向とベンド配向の間にはポテンシャル障壁PBが
存在するためであると考えられる。つまり、印加電圧V
1では、デルタEのポテンシャル障壁PBを越えるには
充分な電圧でないため、ベンド転移できないのである。
そして、ポテンシャル障壁PBを越えて、ひとたびベン
ド転移した後の液晶は、印加電圧が閾値電圧Vcよりも高
い間、ギブスのエネルギーがより低いベンド配向を維持
する。
を更に上げると、ベンド配向とスプレイ配向のギブスの
エネルギーの差はますます拡大する。そこで、本発明
は、LCDの表示を行う前に、閾値電圧Vcよりも充分に
高い転移電圧をあらかじめ印加して、セル内の液晶をま
ずベンド転移させる。
この電極間に一定の電圧を印加し続け、電極間の液晶が
ベンド転移するまでの時間を測定したグラフである。電
極間に10Vの電圧を印加し続けると、約20秒で電極
間の液晶がベンド転移した。そして、印加電圧を上昇さ
せるとベンド転移に必要な時間は急激に短縮され、18
Vを印加すれば約2秒でベンド転移した。このように、
閾値電圧Vcよりも充分高い電圧(本明細書においては、
これを転移電圧と呼ぶ)を印加することによって、液晶
をベンド転移させ、OCBモードとすることができる。
ンダムに発生し、これを中心に放射状に経時的に拡散し
て転移する。図4はアクティブマトリックス型LCDに
おいて、スプレイ配向からベンド配向への転移について
示す平面図である。対向するガラスよりなる第1及び第
2の透明基板間のセルに液晶が封入されており、第1の
透明基板上には画素毎に形成された画素電極1がデータ
線2に薄膜トランジスタ3を介して接続されている。薄
膜トランジスタ3のゲートはゲート線4に接続されてい
る。それらの構造を覆って第2の透明基板上には共通電
極5が形成されている。
した黒い点4は、ベンド転移が起こるきっかけとなる転
移因子である。ベンド転移はこの転移因子6をスタート
ポイントとして発生し、ここを中心に放射状にベンド転
移が拡散していく。図4(b)はこの様子を示してい
る。図中ハッチングを施した領域6がベンド転移してい
る領域であり、転移因子6を中心に経時的に拡大してい
き、画素間に電極不在領域が大きく存在しなければ、最
終的に図4(c)に示すようにセル全面に拡散する。
ド転移は、 ・転移因子を多く発生させる ・転移の拡散速度を速くする ことによってより迅速なベンド転移を実現できる。
し、常に一定の位置に発生するとは限らない。もしも、
隣接画素から転移が拡散しないとすると、転移因子6が
発生しなかった画素電極1’上の液晶はベンド転移しな
い。今、ベンド転移率を ベンド転移率=転移電圧印加60秒後にベンド転移した
電極の数/全電極数 と定義する。図5はプレティルト角の異なる3つのサン
プルに、異なる転移電圧を印加した場合のベンド転移率
の変化を示している。転移電圧は30Hzの方形波を5V
〜10Vに変化させてそれぞれ測定した。3つのサンプ
ルは、 サンプル1(◇で示す) プレティルト角=1.2° サンプル2(□で示す) プレティルト角=2.7° サンプル3(△で示す) プレティルト角=3.8° であり、それぞれ電極数は10×10(x×y)で、電極
サイズは5×5(mm)である。
膜の方が、ベンド転移率も高いことがわかる。
ので、転移率は必ずしも100%である必要はない。も
ちろん、転移率が高い方がより迅速にベンド転移するこ
とは明白である。ところで、一般的にLCDは微細構造
であり、第1の電極53と第2の電極54との耐圧はさ
ほど大きく設計されない。更に、高い電圧を印加するた
めには、相応の電源を備える必要があり、例えば携帯用
端末のモニタとしてLCDを用いる場合は、機器の大型
化につながってしまう。従って、印加電圧が10Vの
時、ベンド転移率が50%以下であるプレティルト角が
1.2°のサンプルは好ましくない。ベンド配向を用いる
LCDにおいて、配向膜のプレティルト角は1.2°より
も大きく、更にできるだけ大きいプレティルト角を有す
ることがよい。
間 と定義し、転移因子から3mmまでベンド転移が広がるの
に要する時間を測定し、ベンド転移の広がり速度を求
め、これを図6に示す。図6(a)は等方処理後のベン
ド転移広がり速度、図6(b)はベンド転移させた直後
に再度ベンド転移させた場合のベンド転移広がり速度で
ある。
転移広がり速度が速くなり、プレティルト角が大きいほ
どベンド転移広がり速度が速くなることがわかる。ま
た、等方処理後よりもベンド転移させた直後再度ベンド
転移させる方がベンド転移広がり速度が速い。これは、
転移電圧印加時のベンド配向状態において、界面のプレ
ティルト角が高くなりこのプレティルト角が高い状態が
一定時間残留するためであると考えられる。この残留現
象は数時間から数十時間保持された。
ことを考える場合、駆動電圧を印加してから配向状態に
移るまでの時間、即ち応答速度が高速であることが非常
に重要である。確認のために記すと、上述したベンド転
移への転移時間は、スプレイ配向を示す状態からベンド
配向を示す状態への転移時間である。以下に述べる応答
速度とは、駆動電圧を印加して液晶を駆動する場合の基
底状態から駆動状態への遷移時間である。図7はそれぞ
れのサンプルにおける25℃における応答速度を示して
いる。τrは立ち上がり応答時間、即ち駆動電圧を印加
してから液晶が駆動するまでの時間、τdは立ち下がり
応答時間、即ち駆動電圧印加状態から駆動電圧を消去し
て、液晶が駆動状態から基底状態に戻るまでの時間であ
る。この結果から、立ち下がり応答速度τdに関しては
プレティルト角の低い配向膜の方が速いことがわかる。
これは、プレティルト角の低い配向膜の方がアンカリン
グ強度が強いことに起因していると考えられる。
を行うFS−LCDでは、1色の表示時間は1/180=5.6m
sである。スキャン時間として0.6ms必要であるとする
と、応答時間は5ms以下である必要がある。これに対
し、図7から、立ち下げ応答時間τdが5ms以下であるプ
レティルト角は3°以下であることがわかる。
CDを用いて説明したが、もちろん単純マトリクスや、
その他いかなる方式のLCDであっても同様に成り立
つ。
Bモードを有するLCDで、配向膜のプレティルト角を
1.2°よりも大きいので、液晶を確実にベンド転移させ
ることができる。また、ベンド転移の拡散速度が速いの
で、転移電圧の印加時間を短くすることができる。
ので、ベンド転移後の液晶の応答速度が速い。
ーを示す図である。
障壁を示す図である。
る。
転移の拡散を説明するための平面図である。
いを示す図である。
り速度の違いを示す図である。
応答速度の違いを示す図である。
面図である。
タ、 4 ゲート線 5 共通電極、 6 転移因子
Claims (3)
- 【請求項1】 第1の透明基板上に設けられた複数の第
1の電極と、第2の透明基板上に設けられた第2の電極
と、前記第1もしくは第2の電極をそれぞれ覆って形成
され、互いに実質同じ方向にラビングされてなる第1及
び第2の配向膜と、前記第1及び第2の基板間に封入さ
れ、スプレイ配向の状態とベンド配向の状態とを有する
液晶層とを備えた液晶表示装置において、前記配向膜の
プレティルト角は1.2°よりも大きいことを特徴とす
る液晶表示装置。 - 【請求項2】 第1の透明基板上に設けられた複数の第
1の電極と、第2の透明基板上に設けられた第2の電極
と、前記第1もしくは第2の電極をそれぞれ覆って形成
され、互いに実質同じ方向にラビングされてなる第1及
び第2の配向膜と、前記第1及び第2の基板間に封入さ
れ、スプレイ配向の状態とベンド配向の状態を有する液
晶層とを備えた液晶表示装置において、前記配向膜のプ
レティルト角は3°よりも小さいことを特徴とする液晶
表示装置。 - 【請求項3】 第1の透明基板上に設けられた複数の第
1の電極と、第2の透明基板上に設けられた第2の電極
と、前記第1もしくは第2の電極をそれぞれ覆って形成
され、互いに実質同じ方向にラビングされてなる第1及
び第2の配向膜と、前記第1及び第2の基板間に封入さ
れ、スプレイ配向の状態とベンド配向の状態を有する液
晶層とを備えた液晶表示装置において、前記配向膜のプ
レティルト角は1.2°よりも大きく、3°よりも小さ
いことを特徴とする液晶表示装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13454699A JP2000321577A (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 液晶表示装置 |
US09/568,897 US6927825B1 (en) | 1999-05-14 | 2000-05-11 | Liquid crystal display using liquid crystal with bend alignment and driving method thereof |
TW089109080A TWI224710B (en) | 1999-05-14 | 2000-05-12 | Liquid crystal display device and its driving method |
KR10-2000-0025574A KR100370722B1 (ko) | 1999-05-14 | 2000-05-13 | 액정의 배향 상태 전이 방법, 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치의 구동 방법 |
US11/103,848 US20050174518A1 (en) | 1999-05-14 | 2005-04-12 | Liquid crystal display using liquid crystal with bend alignment and driving method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13454699A JP2000321577A (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 液晶表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000321577A true JP2000321577A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15130854
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13454699A Pending JP2000321577A (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 液晶表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000321577A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100731733B1 (ko) | 2004-11-24 | 2007-06-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | 액정표시장치 및 그 제조방법 |
-
1999
- 1999-05-14 JP JP13454699A patent/JP2000321577A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100731733B1 (ko) | 2004-11-24 | 2007-06-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | 액정표시장치 및 그 제조방법 |
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A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20050418 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20050510 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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A521 | Written amendment |
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RD01 | Notification of change of attorney |
Effective date: 20051227 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060418 |