JP2001133751A

JP2001133751A - 液晶素子の駆動方法

Info

Publication number: JP2001133751A
Application number: JP2000253308A
Authority: JP
Inventors: Yukio Haniyu; 由紀夫羽生; Koichi Sato; 公一佐藤; Shinichi Nakamura; 真一中村; Takao Takiguchi; 隆雄滝口; Koji Shimizu; 康志清水; Koji Noguchi; 幸治野口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 2000-08-24
Publication date: 2001-05-18
Also published as: KR20010021414A; EP1079363A3; KR100344366B1; EP1079363A2

Abstract

(57)【要約】【課題】アクティブマトリクスタイプのカイラルスメ
クチック液晶素子において、液晶の焼き付きや配向状態
の変化を防止して長期間安定した表示を図る。【解決手段】実駆動時の液晶の最大チルト角が該液晶
の飽和チルト角の９５％以下となる範囲で液晶を駆動す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フラットパネルデ
ィスプレイ、プロジェクションディスプレイ、プリンタ
ー等に用いられるライトバルブに使用される液晶素子の
駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から最も広範に用いられてきている
ディスプレイとしては、ＣＲＴが知られている。ＣＲＴ
はテレビやＶＴＲなどの動画出力、或いはパーソナルコ
ンピュータ等のモニターとして広く用いられている。し
かしながらＣＲＴは、その特性上、静止画像に対しては
フリッカや解像度不足による走査縞等が視認性を低下さ
せたり、焼き付きによる蛍光体の劣化が起こったりす
る。また、最近では、ＣＲＴが発生する電磁波が人体に
悪影響を与えることがわかり、ＶＤＴ作業者の健康を害
することが懸念されている。そして、ＣＲＴはその構造
上、画面後方に広く体積を有することが必須であること
から、情報機器の利便性を著しく阻害し、オフィス、家
庭の省スペース化を阻害している。

【０００３】上記のようなＣＲＴの欠点を解決するもの
として、液晶表示素子がある。例えば、Ｍ．シャット
（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ）とＷ．ヘルフリッヒ（Ｗ．Ｈｅｌ
ｆｒｉｃｈ）著、アプライド・フィジックス・レターズ
（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）
第１８巻、第４号（１９７１年２月１５日発行）第１２
７頁〜１２８頁において示されたツイステッドネマチッ
ク（ｔｗｉｓｔｅｄｎｅｍａｔｉｃ）液晶を用いたも
のが知られている。近年、このタイプの液晶を用いてＴ
ＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いたアクティブマトリク
スタイプ（いわゆるＴＦＴタイプ）の液晶素子の開発、
製品化が行われている。このタイプの液晶素子は、一つ
一つの画素にトランジスタを作製するものであり、クロ
ストークの問題がなく、また、近年の急速な生産技術の
進歩によって、１０〜１２インチクラスのディスプレイ
がよい生産性で作られつつある。しかしながら、動画を
問題なく再現するための応答速度の点で問題が存在して
いる。

【０００４】一方、双安定性を有する液晶素子として、
クラーク（Ｃｌａｒｋ）及びラガウェル（Ｌａｇｅｒｗ
ａｌｌ）により提案されている（特開昭５６−１０７２
１６号公報、米国特許第４３６７９２４号明細書）カイ
ラルスメクチック液晶素子がある。カイラルスメクチッ
ク液晶素子は、液晶が基板に対してイン・プレーンでス
イッチングすることから、視野角の大幅な改善が期待で
き、自発分極により反転スイッチングを行うため、非常
に早い応答速度を有している。

【０００５】また、最近ではチャンダニ、竹添らにより
３つの安定状態を有するカイラルスメクチック反強誘電
性液晶素子も提案されている（ジャパニーズ・ジャーナ
ル・オブ・アプライド・フィジックス（Ｊａｐａｎｅｓ
ｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉ
ｃｓ）第２７巻、１９８８年、Ｌ７２９頁）。そして、
最近この反強誘電性液晶材料のうち、ヒステリシスが小
さく、階調表示に有利な特性を有するＶ字型応答特性が
発見された（例えば、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ
・アプライド・フィジックス、第３６巻、１９９７年、
３５８６頁）。これをアクティブマトリクスタイプの液
晶素子とし、高速のディスプレイを実現しようという提
案もなされている（特開平９−５００４９号公報）。ま
た、安定状態が一つの強誘電性液晶（ＦＬＣ）として
は、浅尾等による印加電圧の極性によって非対称な電圧
−透過率特性を示す片側Ｖ字モード強誘電性液晶（ジャ
パニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジック
ス、第３８巻、１９９９年、５９７７頁）や、仁藤、今
西等によるＶ字型応答特性を示す強誘電性液晶（信学技
報（ＴＥＣＨＮＩＣＡＬＲＥＰＯＲＴＯＦＩＥＩ
ＣＥ）、ＥＩＤ９６−１７６、ＯＭＥ９６−９４、１９
９７）などが提案されている。これらは高速応答且つ階
調制御が可能な表示モードであり、自発分極値を小さく
することができることからＴＦＴ等のアクティブ素子を
用いた駆動に適したものとなっている。また、安定状態
が一つの強誘電性液晶とアクティブ素子とを組み合わせ
たカイラルスメクチック液晶素子も提案されている（特
許第２６８１５２８号）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】アクティブ素子を組み
合わせたカイラルスメクチック液晶素子においては、長
時間駆動において液晶の焼き付きや配向状態の変化を生
じ、表示特性が劣化するという問題があった。

【０００７】本発明の目的は、上記問題を解決し、アク
ティブマトリクスタイプのカイラルスメクチック液晶素
子において長時間安定して良好な階調表示を実現するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、対向する一対
の基板と、該基板間に挟持されたカイラルスメクチック
液晶と、画素毎に配置されたアクティブ素子と、該アク
ティブ素子を介して液晶をマトリクス駆動するための電
極と、を備え、電圧無印加時の安定状態が一つである液
晶素子の駆動方法であって、実駆動時の最大チルト角が
上記液晶の飽和チルト角未満である範囲でのみ駆動する
ことを特徴とする液晶素子の駆動方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明者等のこれまでのカイラル
スメクチック液晶の検討によれば、液晶の焼き付きは基
板界面近傍の液晶分子がオン・オフ時に反転する配向モ
ードにおいて著しく観測された。これはドメインウォー
ルの反転（ドメイン反転）を伴ったスイッチング、即ち
基板側から観察すると、白領域と黒領域とが、境界線
（ウォール）を境に区分された状態で、白黒いずれかの
領域が広くなったり狭くなったりするスイッチングであ
り、特にここでは図７に示すような表面転傾を伴った反
転を意味している。電圧無印加時の安定状態が１状態の
みの単安定液晶素子においても、過度の電圧を印加する
ことで基板との界面付近まで液晶の反転が行われてしま
い、焼き付きの原因を作ってしまう。

【００１０】また、セル内にシェブロン構造を持つカイ
ラルスメクチック液晶素子のスメクチック相におけるＣ
−ダイレクタを図６に示す。図中（Ａ）は、電圧無印加
時、（Ｂ）は高電圧印加時を示し、それぞれ紙面左側は
スメクチック層法線方向から見た図、右側はスメクチッ
ク層方向から見た図である。また、図中、６１ａ，６１
ｂは電極等必要な部材を組み込んだ基板、６２は液晶分
子、６３はＣ−ダイレクタ、６４は自発分極の向きを示
す。図６（Ａ）に示すように、キンク部で自発分極の向
き６４が上下基板６１ａ、６１ｂの表面に対して垂直か
らずれている。ここに強い電界が印加されると、キンク
部の液晶の自発分極も電界方向を向こうとするために、
キンク部の状態が強制的に（Ｂ）のようにならざるを得
ない。この状態はキンク部のδ（層の傾き角）が小さく
なった状態であり、スメクチック相の層構造が変形した
状態である。この状態が長く続くと、層構造変形が電界
を取り去った後も履歴として残ってしまい、その結果、
電気光学応答にも変化が生じてしまう。

【００１１】また、セル内に斜めブックシェルフ構造を
持つカイラルスメクチック液晶素子においても、バルク
部における自発分極の向きは上下基板の表面に対して垂
直からずれており、ここに強い電界が印加されると、自
発分極が電界方向を向こうとして層の傾き角が小さくな
った状態となる。この状態が長く続くと、シェブロン構
造の時と同様に電界を取り去った後も層構造変形が履歴
として残ってしまい、電気光学応答にも変化が生じてし
まう。

【００１２】本発明者等は、液晶のチルト角が飽和チル
ト角の９５％を超えるような高電圧の場合に上記現象が
著しくなることを見出し、本発明を達成した。即ち、本
発明においては、実駆動時の最大チルト角が液晶の飽和
チルト角未満、好ましくは９５％以下となる範囲で駆動
することにより、液晶への過度の電界印加を防止し、焼
き付きや層構造の変形を防止して安定した表示を実現し
たのである。尚、ここでいう飽和チルト角とは電圧無印
加時の分子位置と、電圧印加時の分子位置とのなす角
（これをチルト角とする）の最大値を表す。

【００１３】本発明において最大チルト角が飽和チルト
角未満とする場合とは、即ち液晶素子を駆動、言いかえ
れば実駆動させる場合に行われるものである。実駆動さ
せる場合とは、例えば液晶素子をユーザーが表示装置と
して本発明の液晶素子を用いている場合のことである。

【００１４】また、この液晶素子を有する表示装置に
は、最大チルト角を飽和チルト角未満で駆動させる場合
に、特別な制御手段が必ずしも設けられなくても良い。
本発明の液晶素子は、液晶分子が飽和チルト角にまで動
かない環境に設定されたものである。

【００１５】さらには、液晶分子のコーンを幅広にでき
るような工夫をすることで、液晶分子を飽和チルト角に
まで動かさなくても十分輝度を稼ぐことができる。

【００１６】以下に本発明により駆動する液晶素子につ
いて説明する。

【００１７】本発明にかかる液晶素子は、電圧無印加時
の安定状態が一つである（単安定）カイラルスメクチッ
ク液晶素子である。図１にその一例の断面模式図を、図
２に該液晶素子に周辺駆動回路を組み込んだ状態のアク
ティブマトリクス基板の平面模式図を示す。図中、１
１，１２は基板、１３は画素電極、１４はＴＦＴ、１６
は共通電極、１５，１７は配向制御層、１８は液晶層、
１９はスペーサー、２０はシール材、２１は走査信号線
ドライバ、２２は情報信号線ドライバ、２３は走査信号
線、２４は走査信号線端部、２５は情報信号線、２６は
情報信号線端部である。

【００１８】本発明にかかる液晶素子は、一対の基板１
１，１２間に液晶層１８を挟持してなる。基板１１側は
アクティブマトリクス基板であり、基板１２側は対向基
板である。基板１１，１２は通常ガラスやプラスチック
等の透明基板が用いられるが、反射型の液晶素子を構成
する場合には、基板１１をシリコン基板等で構成する場
合もある。基板１１上には、透明な画素電極１３と該画
素電極１３に接続されたアクティブ素子とがマトリクス
状に形成されている。本実施形態においてはアクティブ
素子としてＴＦＴ１４が用いられている。アクティブ素
子として好適なトランジスタとしては、アモルファスシ
リコンベース、ポリシリコンタイプ、或いはマイクロク
リスタルシリコンベース、単結晶シリコン等の半導体が
用いられる。ＴＦＴは通常、基板上に形成されたゲート
電極と、該ゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、該ゲート
絶縁膜の上に形成された半導体層と、該半導体層の上に
形成されたソース電極及びドレイン電極とから構成され
る。

【００１９】図２に示すように、画素電極１３の行間に
走査信号線（ゲート線）２３が配線され、列間に情報信
号線（ソース線）２５が配線されている。各ＴＦＴ１４
のゲート電極は、対応する走査信号線２３に接続され、
ソース電極は対応する情報信号線２５に接続されてい
る。そして、走査信号線２３は端部２４を介して走査信
号線ドライバ２１に接続され、情報信号線２５は端部２
６を介して情報信号線ドライバ２２に接続される。走査
信号線ドライバ２１は走査信号線２３を順次選択してゲ
ートオン信号を印加し、これと同期して情報信号線ドラ
イバ２２からは各情報信号線２５に表示データに対応す
る情報信号を印加する。走査信号線２３は端部２４を除
いてＴＦＴ１４のゲート絶縁膜で覆われており、情報信
号線２５は該ゲート絶縁膜の上に形成されている。画素
電極１３は該ゲート絶縁膜の上に形成され、その一端部
においてＴＦＴ１４のドレイン電極に接続されている。

【００２０】また、基板１２には、画素電極１３と対向
する共通電極１６が形成されている。共通電極１６は、
表示領域全体にわたる面積の１枚の電極から構成され、
基準電圧が印加される。その結果、液晶層１８には情報
信号電圧に応じた電圧が印加され、透過率が変化し、階
調表現を行うことができる。また、画素毎に補助容量と
なるコンデンサが配置されることもある。

【００２１】画素電極１３及び共通電極１６は通常ＩＴ
Ｏ等の透明導電材で形成されるが、反射型の液晶素子を
構成する場合には、画素電極１３を反射能の高い金属で
構成したり、或いは画素電極の上または下に反射部材を
設ける場合がある。

【００２２】本発明において好ましくは、配向制御層１
５，１７の少なくとも一方を設け、さらに好ましくは一
軸配向制御層とする。一軸配向制御層の形成方法として
は、例えば基板上に溶液塗工または蒸着、或いはスパッ
タリング等により、一酸化珪素、二酸化珪素、酸化アル
ミニウム、ジルコニア、フッ化マグネシウム、酸化セリ
ウム、フッ化セリウム、シリコン窒化物、シリコン炭化
物、ホウ素窒化物などの無機物や、ポリビニルアルコー
ル、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリエステル、ポ
リアミド、ポリエステルイミド、ポリパラキシレン、ポ
リカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリビニルク
ロライド、ポリスチレン、ポリシロキサン、セルロース
樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂、アクリル樹脂などの
有機物を用いて被膜形成した後、表面をビロード、布或
いは紙等の繊維状のもので摺擦（ラビング）することに
より得られる。また、ＳｉＯ等の酸化物或いは窒化物な
どを基板の斜方から蒸着する、斜方蒸着法なども用いら
れ得る。また、この他にショート防止層を設けることも
可能である。

【００２３】特に、より良好な一軸配向性を得るため
に、ポリイミドラビング膜を一軸配向制御層として用い
ることが好ましい。また、通常ポリイミドはポリアミッ
ク酸の形で塗膜し、焼成することで得られる。ポリアミ
ック酸は溶剤に易溶解性であるため、生産性に優れる。
最近では、溶剤に可溶なポリイミドも生産されており、
そういった技術の進歩の上からもポリイミドはより良好
な一軸配向性を得られ、高い生産性を有する点で好まし
く用いられる。

【００２４】両基板は、スペーサー１９を介して対向し
ている。かかるスペーサー１９は、基板間の距離（セル
ギャップ）を決定するものであり、通常シリカビーズ等
が用いられる。ここで決定されるセルギャップについて
は、液晶材料の違いによって最適範囲及び上限値が異な
り、用いる材料に応じて適宜設定される。

【００２５】液晶層１８に用いるカイラルスメクチック
液晶等の液晶としては、素子に組み込んだ際に電圧無印
加で一つの安定状態を示すものであれば特に限定されな
い。例えば、強誘電性液晶や反強誘電性液晶が好ましく
用いられる。好ましくは、駆動時の最大チルト角が４５
°となるよう、飽和チルト角が４５°以上の液晶を用い
る。

【００２６】本発明にかかる液晶素子は、好ましくはＶ
字型応答特性を示す。Ｖ字型応答特性とは、例えば電圧
無印加の時の第一の配向状態で第一の透過率を示し、所
定の電圧値±Ｖ₀を印加した場合に、極性に応じて第二
の配向状態または第三の配向状態に変化していずれも第
二の透過率を示し、印加電圧に応じて第一の透過率から
第二の透過率との間で連続的に透過率が変化する特性を
言う。Ｖ字型応答特性は階調表示可能なので、上記第一
の透過率を最暗状態、第二の透過率を最明状態となるよ
うに偏光板を設置すれば、印加電圧に応じた階調表示が
可能である。

【００２７】尚、Ｖ字型応答特性を示す液晶では、図１
４（ａ）に示すように電圧無印加時には液晶分子はコー
ンの中央Ｐ₀に位置し、正極性の電圧印加時にはＰ₊に、
負極性の電圧印加時にはＰ_-にチルトする。よって、飽
和チルト角はＰ₀とＰ₊（もしくはＰ_-）との間の角度の
最大値を示すものであり、正極性印加時の飽和チルト角
と負極性印加時の飽和チルト角は等しい値を示す。ま
た、Ｖ字型応答を示す液晶における飽和チルト角は液晶
のコーン角の１／２に対応するものとなる。

【００２８】また、電圧無印加の時には単安定化された
第一の配向状態で第一の透過率を示し、所定の電圧値±
Ｖ₀を印加した場合には、印加した電圧の極性に応じて
得られる透過率が異なるような片側Ｖ字型応答特性を示
す液晶素子も本発明においては好ましく適用される。
尚、上記の片側Ｖ字型応答特性を示す液晶素子におい
て、一の極性の電圧を印加した際に得られる最大透過率
の値Ｔ₂と他の極性の電圧を印加した際に得られる最大
透過率の値Ｔ₃との関係は、Ｔ₂≧５×Ｔ₃であることが
好ましい。また、Ｔ₃が実質的にゼロであることも好ま
しい。

【００２９】尚、片側Ｖ字型応答特性を示す液晶におい
ては、図１４（ｂ）に示すように、電圧無印加時には液
晶分子はコーンの片側のエッジ近傍に位置し、一の極性
の電圧印加時にはＰ₊に、他の極性の電圧印加時にはＰ_-
にチルトする。この時Ｐ₀とＰ₊もしくはＰ₀とＰ_-との間
の角度の最大値は異なる値を示す。よって、片側Ｖ字応
答を示す液晶における飽和チルト角は、例えば図１４
（ｂ）に示す液晶においてはＰ₀とＰ₊との間の角度の最
大値をもって飽和チルト角を示すものとする。また、図
１４（ｂ）においては電圧無印加時の液晶分子がコーン
の片側エッジ近傍に位置し、他の極性の電圧印加時にＰ
_-にチルトする例を図示しているが、電圧無印加時の分
子位置Ｐ₀と他の極性の電圧印加時の分子位置Ｐ_-が一致
しても（他の極性の電圧印加によって分子がチルトしな
い）かまわない。

【００３０】本発明にかかる液晶素子を組み込んで、種
々の機能を持った液晶装置を構成することができるが、
その例が該素子を表示パネル部に使用し、図４に示した
走査線アドレス情報を持つ画像情報からなるデータフォ
ーマット及びＳＹＮ信号による通信同期手段をとること
により、図３の液晶表示装置を実現するものである。図
中の符号はそれぞれ以下の通りである。

【００３１】１０１は液晶表示装置、１０２はグラフィ
ックコントローラ、１０３は表示パネル、１０４は走査
信号線駆動回路、１０５は情報信号線駆動回路、１０６
はデコーダ、１０７は走査信号発生回路、１０８はシフ
トレジスタ、１０９はラインメモリ、１１０は情報信号
発生回路、１１１は駆動制御回路、１１２はＧＣＰＵ、
１１３はホストＣＰＵ、１１４はＶＲＡＭである。

【００３２】画像情報の発生は本体装置のグラフィック
コントローラ１０２にて行われ、図３に示した信号伝達
手段に従って表示パネル１０３へと転送される。グラフ
ィックコントローラ１０２はＧＣＰＵ１１２（中央演算
装置）及びＶＲＡＭ１１４（画像情報格納用メモリ）を
核にホストＣＰＵ１１３と液晶表示装置１０１間の画像
情報の管理や通信を司っている。尚、該表示パネルの裏
面には、光源が配置されている。

【００３３】本発明の液晶素子において、その光学応答
（Ｖ−Ｔ特性）は、液晶素子を電圧無印加の状態で最暗
となるようにクロスニコル下にある一対の偏光板間に挟
持し（素子のラビング方向と偏光板の一方の偏光軸を一
致させる）、光電子増倍管を備えた偏光顕微鏡を用い
て、例えば０〜±５Ｖ、０．１Ｈｚの三角波電圧等の電
圧を印加しながら素子の透過率の変化を測定することに
よって求められる。尚、後述する実施例１と２及び比較
例１では、この０〜±５Ｖ、０．１Ｈｚという条件で行
った。

【００３４】また、本発明の液晶素子において、飽和チ
ルト角は、±３０〜±５０Ｖ、１〜１００ＨｚのＡＣ
（交流）を液晶素子の上下基板に電極を介して印加しな
がら、直交クロスニコル下、その間に配置された液晶素
子を偏光板と平行に回転させると同時に、フォトマル
（浜松フォトニクス社製）で光学応答を検知しながら、
第１の消光位（透過率が最も低くなる位置）及び第２の
消光位を求める。尚、この±３０〜±５０Ｖ、１〜１０
０ＨｚのＡＣ（交流）を一定温度下で印加すると、飽和
チルト角の値はほぼ一定である。また後述する実施例に
おいて印加した電圧値は±３０Ｖであり、測定温度は３
０℃、また周波数は１００Ｈｚである。次に電圧無印加
時の透過率が最も低くなる第３の消光位を求める。そし
てこの時の第１の消光位と第３の消光位並びに第２の消
光位と第３の消光位までの角度を算出し、この内の大き
い方の角度を示す。また、第１の消光位と第２の消光位
とのなす角をコーン角とする。

【００３５】また、本発明の液晶素子における任意の電
圧印加時のチルト角は、印加する電圧値を任意とする以
外は上記と同様にして第１の消光位及び第２の消光位を
求め、同様に第３の消光位とのなす角度をその電圧を印
加した際のチルト角とした。

【００３６】

【実施例】次に実施例を説明する。各実施例ではセルを
２個用意した。また５００時間電圧を印加した耐久駆動
試験に関しては、各実施例において共通のセルを用い
た。またこの耐久駆動試験では、電圧無印加（初期配向
後）で５００時間保持した。

【００３７】（実施例１）厚さ１．３ｍｍの液晶素子用
ガラス基板２枚を用意し、それぞれ透明電極としてＩＴ
Ｏ膜を厚さ７００Åに形成し、上下基板のショート防止
層として厚さ６００Åの酸化タンタル（ＴａＯ₅）膜を
ＲＦスパッタ法にて形成した。

【００３８】一方の基板には、ポリイミド（日産化学社
製「ＳＥ−１００」）を厚さ５０Å（乾燥後の値）とな
るようにスピンナー塗布し、焼成してポリイミド膜を形
成し、常法に従いラビング処理を施した。他方の基板に
は、ポリイミド（日立化成社製「ＬＱ−１８０２」）を
厚さが５０Åとなるようにスピンナー塗布し、焼成後、
常法によりラビング処理を施した。上記基板の一方に粒
径が約１．７μｍのビーズスペーサーを分散し、ラビン
グ方向が上下基板で反平行となるように対向させて貼り
合わせ、空セルを作製し、液晶としてＥ．Ｍｅｒｋ社製
「ＺＬＩ−４１３６」（飽和チルト角：３６°）を等方
相温度で真空注入し、約１時間かけて室温に戻した。得
られた液晶セルの物性値は以下の通りである。

【００３９】

【化１】Ｐｓ（２０℃）：１３．８ｎＣ／ｃｍ²

【００４０】この相転移系列では、Ｃｈ（コレステリッ
ク相）からＳｍＣ^*（カイラルスメクチックＣ相）への
相転移時に実質或いは完全にＳｍＡ（スメクチックＡ
相）を発現していない。

【００４１】尚、上記自発分極Ｐｓは、Ｋ．ミヤサト他
「三角波による強誘電性液晶の自発分極の直接測定方
法」（日本応用物理学会誌、２２，１０号（６６１）１
９８３、”ＤｉｒｅｃｔＭｅｔｈｏｄｗｉｔｈＴ
ｒｉａｎｇｕｌａｒＷａｖｅｓｆｏｒＭｅａｓｕ
ｒｉｎｇＳｐｏｎｔａｎｅｏｕｓＰｏｌａｒｉｚａ
ｔｉｏｎｉｎＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬｉｑ
ｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ”，ａｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄ
ｂｙＫ．Ｍｉｙａｓａｔｏｅｔａｌ．（Ｊａ
ｐ．Ｊ．ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２２．Ｎｏ．１０，Ｌ６
６１（１９８３）））によって測定した。

【００４２】上記液晶セルを用いて図５に示すアクティ
ブマトリクス液晶素子を構成した。図中、５１は単結晶
シリコントランジスタ（オン抵抗：５０Ω）、５２は上
記液晶セル（面積：０．９ｃｍ²）、５３は保持容量で
セラミックコンデンサ（容量：２ｎＦ）を用いた。

【００４３】上記に走査信号線２３から選択期間（ゲー
トオン期間）が３０μｓｅｃとなるようなゲート信号
（走査信号）を与え、情報信号線２５からは情報信号Ｖ
_opを与えた。

【００４４】上記Ｖ_opの最大値をチルト角が飽和チルト
角の９４．２％（３３．９°）となる４Ｖとし、５００
時間当該電圧値を印加する耐久駆動試験を行った。同様
に安定状態に５００時間保持した素子と耐久駆動試験後
の素子のＶ−Ｔ特性を比較したところ、透過率の差は最
大でも約４％であった。Ｖ−Ｔ特性を図８に示す。図８
及び下記図９，図１０において、初期状態の液晶素子に
おける最明状態を１００％とした。尚、このデータは３
０℃下で測定された。

【００４５】（実施例２）実施例１のアクティブマトリ
クス液晶素子にＶ_opの最大値をチルト角が飽和チルト角
の８８．１％（３１．７°）となる３．５Ｖとして、５
００時間耐久駆動試験を行ったところ、安定状態に５０
０時間保持した素子と耐久試験後の素子のＶ−Ｔ特性
は、図９に示す通り、透過率の差が最大でも約２％しか
なかった。

【００４６】（比較例１）実施例１のアクティブマトリ
クス液晶素子にＶ_opの最大値をチルト角が飽和チルト角
の１００．０％（３６°）となる６Ｖとして、５００時
間耐久駆動試験を行ったところ、安定状態に５００時間
保持した素子と耐久試験後の素子のＶ−Ｔ特性は、図１
０に示す通り、同じ輝度を得るための最大の電圧ずれが
２００ｍＶであり、また、同じ電圧印加時に約１５％の
輝度差が生じる。

【００４７】（実施例３）下記液晶性化合物を混合して
液晶組成物ＬＣ−１を調整した。構造式に併記した数値
は混合の際の重合比率を示す。

【００４８】

【化２】

【００４９】

【化３】

【００５０】上記液晶組成物ＬＣ−１の物性パラメータ
を以下に示す。

【００５１】

【化４】Ｐｓ（３０℃）：４．４ｎＣ／ｃｍ² コーン角（３０℃）：５４．８°

【００５２】〔液晶セルの作製〕厚さ１．１ｍｍの液晶
素子用ガラス基板２枚を用意し、それぞれ透明電極とし
てＩＴＯ膜を厚さ１２００Åに形成した。その後、該ガ
ラス基板のＩＴＯ膜上にＴＦＴ用ポリイミド配向膜（日
産化学社製「ＳＥ−７９９２」）を厚さ５００Åとなる
ようにスピンナー塗布し、８０℃で５分間の前乾燥を行
った後、２００℃で１時間加熱焼成を施し、ポリイミド
膜を形成した。続いて、当該ガラス基板上のポリイミド
膜に対しては一軸配向処理としてナイロン布によるラビ
ング処理を施した。ラビングの条件は、直径１０ｃｍの
ロールにナイロン（帝人社製「ＮＦ−７７」）を貼り合
わせたラビングロールを用い、押し込み量０．３ｍｍ、
送り速度１０ｃｍ／ｓｅｃ、回転数１０００ｒｐｍ、送
り回数４回とした。続いて、上記基板の一方に平均粒径
が約１．５μｍのビーズスペーサーを分散し、ラビング
方向が上下基板で互いに反平行となるように対向させて
貼り合わせ、均一なセルギャップのセルを得た。

【００５３】上記のプロセスで作製したセルに液晶組成
物ＬＣ−１をＣｈ相の温度で注入し、液晶をカイラルス
メクチック液晶相を示す温度まで冷却速度１℃／ｍｉｎ
で冷却し、この冷却の際、Ｃｈ−ＳｍＣ^*相転移前後±
２℃において、−２Ｖのオフセット電圧（直流）を印加
して冷却を行う処理を施し、液晶セルＢ−１、Ｂ−２を
作製した。

【００５４】この液晶セルＢ−１、Ｂ−２の液晶の配向
状態について偏光顕微鏡観察を行った。その結果、室温
（３０℃）では、電圧無印加で最暗軸がラビング方向と
若干ずれた状態であり、且つ、層法線方向がセル全体で
一方向しかないほぼ均一な配向状態であった。

【００５５】次に、液晶素子が示す電気光学応答を測定
するために、液晶セルＢ−１、Ｂ−２についてそれぞれ
セルをクロスニコル下の偏光顕微鏡に、電圧無印加状態
で最暗状態となるように配置した。これに３０℃で±６
Ｖ、０．２Ｈｚの三角波を印加した際の光学応答を観測
すると、正極性の電圧印加に対しては、印加電圧の大き
さに応じて徐々に透過率が増加していった。一方、負極
性の電圧印加の際の光学応答の様子は、電圧レベルに対
して透過率が変化しているものの、その最大光量は、正
極性電圧印加の際の最大透過率と比較すると、１／１０
以下であった。結果を図１１に示す。

【００５６】上記液晶の電圧無印加時の平均分子位置は
片側のコーンエッジから約３°内側に位置していた。従
って、この液晶素子における飽和チルト角は５１．８°
となる（コーン角５４．８°からコーンエッジからの角
度３°を引いた値）。

【００５７】上液晶セルＢ−１を用いて実施例１と同様
に図５に示すアクティブマトリクス液晶素子を構成し
た。図中５１は単結晶シリコントランジスタ（オン抵
抗：５０Ω）、５２は上記液晶セルＢ−１（面積：０．
９ｃｍ²）、５３は保持容量でセラミックコンデンサ
（容量：２ｎＦ）を用いた。

【００５８】上記素子に走査信号線２３から選択期間
（ゲートオン期間）が３０μｓｅｃとなるようなゲート
信号（走査信号）を与え、情報信号線２５からは情報信
号Ｖ_opを与えた。

【００５９】上記Ｖ_opの最大値をチルト角が飽和チルト
角の８７％（４５°）となる６Ｖとし、５００時間当該
電圧値を印加する耐久駆動試験を行った後、Ｖ−Ｔ特性
を測定した。また、上記液晶セルＢ−２を電圧無印加の
状態で５００時間保持した後にＶ−Ｔ特性を測定し、耐
久駆動試験後のＶ−Ｔ特性と比較したところ、透過率の
差は最大でも４．５％であった。正極性の電圧印加時の
Ｖ−Ｔ特性の結果を図１２に示す。

【００６０】（比較例２）実施例３のアクティブマトリ
クス液晶素子に、Ｖ_opの最大値をチルト角が飽和チルト
角の１００．０％となる１２Ｖとして、５００時間耐久
駆動試験を行ったところ、安定状態に５００時間保持し
た素子と耐久試験後のＶ−Ｔ特性は図１３に示す通り、
同じ輝度を得るための最大の電圧ずれが約３００ｍＶ生
じた。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
長時間駆動においても焼き付きや配向状態変化による表
示特性の劣化が改善され、長時間安定して良好なアナロ
グ階調表示が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる液晶素子の一例の断面模式図で
ある。

【図２】図１の液晶素子に周辺駆動回路を組み込んだ場
合のアクティブマトリクス基板の平面模式図である。

【図３】本発明にかかる液晶素子を表示パネルとして用
いた液晶表示装置とグラフィックコントローラを示すブ
ロック図である。

【図４】図３の液晶表示装置とグラフィックコントロー
ラとの間の画像情報通信タイミングチャートを示す図で
ある。

【図５】本発明の実施例で構成したアクティブマトリク
ス回路を示す図である。

【図６】カイラルスメクチック液晶素子におけるスメク
チック相の層構造変形の説明図である。

【図７】カイラルスメクチック液晶素子における表面転
傾を示す断面模式図である。

【図８】本発明の実施例１の液晶素子のＶ−Ｔ特性を示
す図である。

【図９】本発明の実施例２の液晶素子のＶ−Ｔ特性を示
す図である。

【図１０】本発明の比較例の液晶素子のＶ−Ｔ特性を示
す図である。

【図１１】本発明の実施例３の液晶セルＢ−１のＶ−Ｔ
特性を示す図である。

【図１２】本発明の実施例３の液晶セルＢ−２のＶ−Ｔ
特性を示す図である。

【図１３】本発明の比較例２の液晶素子のＶ−Ｔ特性を
示す図である。

【図１４】Ｖ字型応答特性及び片側Ｖ字型応答特性を示
す液晶素子の液晶分子のコーン上の位置を示す模式図で
ある。

【符号の説明】

１１，１２基板１３画素電極１４ＴＦＴ１５，１７配向制御層１６共通電極１８液晶層１９スペーサー２０シール材２１走査信号線ドライバ２２情報信号線ドライバ２３走査信号線２４走査信号線端部２５情報信号線２６情報信号先端部５１単結晶シリコントランジスタ５２液晶セル５３保持容量６１ａ、６１ｂ基板６２液晶分子６３Ｃ−ダイレクタ６４自発分極の向き１０１液晶表示装置１０２グラフィックコントローラ１０３表示パネル１０４走査信号線駆動回路１０５情報信号線駆動回路１０６デコーダ１０７走査信号発生回路１０８シフトレジスタ１０９ラインメモリ１１０情報信号発生回路１１１駆動制御回路１１２ＧＣＰＵ１１３ホストＣＰＵ１１４ＶＲＡＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） (72)発明者中村真一東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者滝口隆雄東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者清水康志東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者野口幸治東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する一対の基板と、該基板間に挟持
されたカイラルスメクチック液晶と、画素毎に配置され
たアクティブ素子と、該アクティブ素子を介して液晶を
マトリクス駆動するための電極と、を備え、電圧無印加
時の安定状態が一つである液晶素子の駆動方法であっ
て、実駆動時の最大チルト角が上記液晶の飽和チルト角
未満である範囲でのみ駆動することを特徴とする液晶素
子の駆動方法。
【請求項２】実駆動時の最大チルト角が上記液晶の飽
和チルト角の９５％以下である範囲でのみ駆動する請求
項１記載の液晶素子の駆動方法。
【請求項３】実駆動時の最大チルト角が上記液晶の飽
和チルト角の９０％以下である範囲でのみ駆動する請求
項１記載の液晶素子の駆動方法。
【請求項４】実駆動時の最大チルト角が上記液晶の飽
和チルト角の８０％以下である範囲でのみ駆動する請求
項１記載の液晶素子の駆動方法。
【請求項５】上記液晶素子が電圧無印加時の安定状態
が一つであって、且つ、正或いは負極性の電圧印加時の
透過率が対称となるＶ字型応答特性を示す請求項１〜４
のいずれかに記載の液晶素子の駆動方法。
【請求項６】上記液晶素子が電圧無印加時の安定状態
が一つであって、且つ、正或いは負極性の電圧印加時の
透過率が非対称となる片側Ｖ字型応答特性を示す請求項
１〜４のいずれかに記載の液晶素子の駆動方法
【請求項７】上記液晶の飽和チルト角が４５°以上で
ある請求項１〜６のいずれかに記載の液晶素子の駆動方
法。