JP2580603B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1343—Electrodes
- G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/136213—Storage capacitors associated with the pixel electrode
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電圧−光透過率特性に急峻なしきい値があ
る液晶を使用して中間階調表示を行うことができる液晶
表示装置に関する。
る液晶を使用して中間階調表示を行うことができる液晶
表示装置に関する。
［従来の技術］ 液晶表示装置はプラズマ・ディスプレイ、EL発光素子
等と共にCRTに代る平面形表示装置の有力候補として研
究開発が進んでいる。
等と共にCRTに代る平面形表示装置の有力候補として研
究開発が進んでいる。
液晶表示装置の優れた特徴としては平面的で軽量であ
ることの他に、低消費電力、製造の容易さ、自己発光型
でないため目に悪影響を及ぼさないことなど数多くの利
点が挙げられ、今後とも平面型表示装置の主流となるこ
とが期待されている。
ることの他に、低消費電力、製造の容易さ、自己発光型
でないため目に悪影響を及ぼさないことなど数多くの利
点が挙げられ、今後とも平面型表示装置の主流となるこ
とが期待されている。
従来、液晶表示装置の種類としてはセグメント表示の
TN（ツイスト・ネマチック）型が、製造の容易なことか
ら時計や電卓用の表示装置として用いられていた。しか
し、画素数の多い任意の図形を表示するために、第11図
に示すように、対向する２枚のガラス基板21,22の内側
面に、縦横に交差する信号電極23と走査電極24とをそれ
ぞれ個別に設け、これらのガラス基板21,22の間に液晶
を封入し、各画素を逐次選択的に電圧印加していくこと
によってマトリックス表示をすることが一般的となっ
た。この場合、OA用途等で画素数が多くなって選択画素
と非選択画素の各々に与えられる実効電圧比が低下する
と、TN型用の液晶では実効電圧−光透過率特性が急峻で
ないために表示画像のコントラストが落ちる欠点があ
る。
TN（ツイスト・ネマチック）型が、製造の容易なことか
ら時計や電卓用の表示装置として用いられていた。しか
し、画素数の多い任意の図形を表示するために、第11図
に示すように、対向する２枚のガラス基板21,22の内側
面に、縦横に交差する信号電極23と走査電極24とをそれ
ぞれ個別に設け、これらのガラス基板21,22の間に液晶
を封入し、各画素を逐次選択的に電圧印加していくこと
によってマトリックス表示をすることが一般的となっ
た。この場合、OA用途等で画素数が多くなって選択画素
と非選択画素の各々に与えられる実効電圧比が低下する
と、TN型用の液晶では実効電圧−光透過率特性が急峻で
ないために表示画像のコントラストが落ちる欠点があ
る。
上記欠点を克服するために、最近になってガラス基板
上に薄膜トランジスタを積層して電圧印加に選択性を持
たせたTFT型液晶、液晶分子の捩れ角を大きくし実効電
圧−光透過特性にしきい値特性を持たせたスーパー・ツ
イスト型液晶（STN）、および電圧によって液晶分子の
自発分極方向を２値的状態に制御する強誘電性液晶を利
用した表示装置が開発された。
上に薄膜トランジスタを積層して電圧印加に選択性を持
たせたTFT型液晶、液晶分子の捩れ角を大きくし実効電
圧−光透過特性にしきい値特性を持たせたスーパー・ツ
イスト型液晶（STN）、および電圧によって液晶分子の
自発分極方向を２値的状態に制御する強誘電性液晶を利
用した表示装置が開発された。
これらの液晶表示装置のうち、TFT型液晶のものはコ
ントラストや中間階調実現等の表示品質に優れ、また、
応答も速いので動画表示することが可能である。さら
に、カラー・フィルタを併用することによりカラー化も
容易に実現でき、ポケット液晶TVとして既に実用化され
ている。しかし、TFT型液晶表示装置は製造工程が複雑
でコストが高く、特にワープロやパソコン用の大型画面
を作製する場合には歩留等が悪くなって商品化が困難で
あると言われている。
ントラストや中間階調実現等の表示品質に優れ、また、
応答も速いので動画表示することが可能である。さら
に、カラー・フィルタを併用することによりカラー化も
容易に実現でき、ポケット液晶TVとして既に実用化され
ている。しかし、TFT型液晶表示装置は製造工程が複雑
でコストが高く、特にワープロやパソコン用の大型画面
を作製する場合には歩留等が悪くなって商品化が困難で
あると言われている。
従って、平面的で比較的大型の表示装置としては、ス
ーパー・ツイスト型液晶を用いたものが主に使用されて
いる。スーパー・ツイスト型液晶表示装置の欠点として
は、応答速度が遅く動画を表示することが不可能である
こと、青や黄の特有の色がつきフル・カラー表示できな
いこと、および実効電圧−光透過率特性に急峻なしきい
値を持つためにコントラストは向上するものの、その反
面において中間階調を表示することが困難なことが挙げ
られる。
ーパー・ツイスト型液晶を用いたものが主に使用されて
いる。スーパー・ツイスト型液晶表示装置の欠点として
は、応答速度が遅く動画を表示することが不可能である
こと、青や黄の特有の色がつきフル・カラー表示できな
いこと、および実効電圧−光透過率特性に急峻なしきい
値を持つためにコントラストは向上するものの、その反
面において中間階調を表示することが困難なことが挙げ
られる。
強誘電性液晶を用いた表示装置の原理は、ClarkとLag
erwall（Appl、Phys Lett.36.899,1980）により比較的
に新しく開発されたものである。この表示装置の原理の
特徴としては、応答速度が数μ秒と速く動画表示できる
可能性があること、電圧−光透過率特性に明確なしきい
値があり、さらにメモリ性があるため、一旦そのしきい
値を越す電気的パルスを液晶に印加すれば、表示画像が
そのまま保存されることが述べられる。
erwall（Appl、Phys Lett.36.899,1980）により比較的
に新しく開発されたものである。この表示装置の原理の
特徴としては、応答速度が数μ秒と速く動画表示できる
可能性があること、電圧−光透過率特性に明確なしきい
値があり、さらにメモリ性があるため、一旦そのしきい
値を越す電気的パルスを液晶に印加すれば、表示画像が
そのまま保存されることが述べられる。
従って、強誘電性液晶を利用した液晶表示装置は、ス
ーパー・ツイスト型液晶表示装置に代わるOA用表示装置
としての用途の他、動画表示ができれば民生用の壁掛け
テレビにも使用できる可能性があると注目されている。
しかし、現実には液晶分子の配向、２μｍ程度の微小な
セルギャップの保持、中間階調の実現等に代表されるよ
うな未解決な問題も多い。
ーパー・ツイスト型液晶表示装置に代わるOA用表示装置
としての用途の他、動画表示ができれば民生用の壁掛け
テレビにも使用できる可能性があると注目されている。
しかし、現実には液晶分子の配向、２μｍ程度の微小な
セルギャップの保持、中間階調の実現等に代表されるよ
うな未解決な問題も多い。
［発明が解決しようとする問題点］ 以上説明した様に、スーパー・ツイスト型液晶および
強誘電性液晶には電圧−光透過率特性に比較的急峻なし
きい値がある。これは一般的には、マトリックス表示に
おいて走査線数を増やしてもコントラストが低下しない
ことを意味するが、他面では実効電圧を変えて中間階調
を表示することを困難にしている原因となっている。中
間階調がない液晶表示装置はカラー化の場合に色の種類
が増えず、ワープロやパソコン用CRTの互換機を開発す
る場合には商品企画上の大きな制約となる。
強誘電性液晶には電圧−光透過率特性に比較的急峻なし
きい値がある。これは一般的には、マトリックス表示に
おいて走査線数を増やしてもコントラストが低下しない
ことを意味するが、他面では実効電圧を変えて中間階調
を表示することを困難にしている原因となっている。中
間階調がない液晶表示装置はカラー化の場合に色の種類
が増えず、ワープロやパソコン用CRTの互換機を開発す
る場合には商品企画上の大きな制約となる。
特に、応答速度が速いとされる強誘電性液晶をテレビ
等の表示装置として使用する場合には、中間階調を表示
できることが必要不可欠となる。この目的のため、ガラ
ス基板上に配向された強誘電性液晶分子の、ある一方向
に向いたドメイン領域を駆動パルス幅等を変えることに
よってコントロールすることが提唱され研究も行われて
いる（Conf.Rec.of the'85 Int.Disp.Res.Conf.p.p.213
−221,（1985）、特開昭60−123825号公報）。しかしこ
の原則は、ある方向に分極した液晶のドメイン壁が、液
晶分子の分極反転により時系列的に拡大していく過渡特
性をコントロールすることに相当する。従って、駆動パ
ルスに充分な電圧を使用した場合のバルク変化のような
安定な現象を利用したものではなく、きわめて不安定で
再現性に乏しくて応答速度も遅いことが予想される（Cr
yst.Res.Technol.21,1986,1,167−172）。
等の表示装置として使用する場合には、中間階調を表示
できることが必要不可欠となる。この目的のため、ガラ
ス基板上に配向された強誘電性液晶分子の、ある一方向
に向いたドメイン領域を駆動パルス幅等を変えることに
よってコントロールすることが提唱され研究も行われて
いる（Conf.Rec.of the'85 Int.Disp.Res.Conf.p.p.213
−221,（1985）、特開昭60−123825号公報）。しかしこ
の原則は、ある方向に分極した液晶のドメイン壁が、液
晶分子の分極反転により時系列的に拡大していく過渡特
性をコントロールすることに相当する。従って、駆動パ
ルスに充分な電圧を使用した場合のバルク変化のような
安定な現象を利用したものではなく、きわめて不安定で
再現性に乏しくて応答速度も遅いことが予想される（Cr
yst.Res.Technol.21,1986,1,167−172）。
また、中間階調を実現する原則として、フリッカーが
生じない程度に速く液晶画素を明滅させ、その比率を制
御することも考えられるが、画素数が多い場合には実現
が困難で消費電力も増大するため現実的でない。
生じない程度に速く液晶画素を明滅させ、その比率を制
御することも考えられるが、画素数が多い場合には実現
が困難で消費電力も増大するため現実的でない。
他に中間階調を安定的に表現する手段として、マトリ
ックス表示のための電極数を増やし、画素数を数倍にす
ることが考えられる。すなわち、１つの表示単位を複数
の画素から構成して、それらのオン・オフ数の比率を所
望の中間階調に従って変え、前記の表示単位内で光線通
過領域を面積変調することにより見かけの濃淡をコント
ロールする方式である。
ックス表示のための電極数を増やし、画素数を数倍にす
ることが考えられる。すなわち、１つの表示単位を複数
の画素から構成して、それらのオン・オフ数の比率を所
望の中間階調に従って変え、前記の表示単位内で光線通
過領域を面積変調することにより見かけの濃淡をコント
ロールする方式である。
この方式の欠点としては、中間階調の数を増やすと必
要な電極数が増大し、駆動回路との接続不良等で歩留が
低下することや、A/D変換に伴なう複雑な電気的駆動方
法の問題点が予想される。
要な電極数が増大し、駆動回路との接続不良等で歩留が
低下することや、A/D変換に伴なう複雑な電気的駆動方
法の問題点が予想される。
従って、電極数を増やすとしても、それによって表現
できる階調性はせいぜい数階調止まりであり、この方法
も現実性がないと言える。
できる階調性はせいぜい数階調止まりであり、この方法
も現実性がないと言える。
本発明は以上に述べた液晶表示装置における中間階調
表示の諸問題を解消することを目的とする。
表示の諸問題を解消することを目的とする。
すなわち本発明は、実効電圧−光透過率特性に急峻な
しきい値を有し、本来階調性を出しにくい液晶を用いた
表示装置において、技術的に、また経済的にも容易に中
間階調を実現することのできる液晶表示装置を提供する
ものである。
しきい値を有し、本来階調性を出しにくい液晶を用いた
表示装置において、技術的に、また経済的にも容易に中
間階調を実現することのできる液晶表示装置を提供する
ものである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、複数の信号電極および複数の走査電極を有
し、これら電極間に電圧を印加することにより、その間
に存在する液晶分子の向きを制御してマトリックス表示
を行なう液晶表示装置において、該信号電極と該走査電
極が交差して形成する１画素につき、電気的に分離した
複数の中間電極が該信号電極と該走査電極との間に設け
られ、該中間電極のそれぞれが該信号電極との間で形成
する静電容量と同中間電極が該走査電極との間に形成す
る静電容量との比率が段階的に異なることを特徴とする
液晶表示装置に関するものである。
し、これら電極間に電圧を印加することにより、その間
に存在する液晶分子の向きを制御してマトリックス表示
を行なう液晶表示装置において、該信号電極と該走査電
極が交差して形成する１画素につき、電気的に分離した
複数の中間電極が該信号電極と該走査電極との間に設け
られ、該中間電極のそれぞれが該信号電極との間で形成
する静電容量と同中間電極が該走査電極との間に形成す
る静電容量との比率が段階的に異なることを特徴とする
液晶表示装置に関するものである。
なお、中間電極のそれぞれが信号電極との間で形成す
る静電容量と同中間電極が走査電極との間に形成する静
電容量との比率を段階的に異なるようにする手段として
は、誘電率をそれぞれの中間電極に対して変えることも
原則的には可能であるが、実施例に示す如く対向電極面
積比を違えることが製作上は容易である。
る静電容量と同中間電極が走査電極との間に形成する静
電容量との比率を段階的に異なるようにする手段として
は、誘電率をそれぞれの中間電極に対して変えることも
原則的には可能であるが、実施例に示す如く対向電極面
積比を違えることが製作上は容易である。
本発明に係る液晶表示装置において使用する液晶材料
としては、既に述べたようにスーパー・ツイスト液晶、
強誘電性液晶等を主とするものであるが特にその種類を
問わない。また、本発明は液晶分子の複屈折率変化を利
用した液晶表示装置だけでなく、強誘電性液晶やスーパ
ー・ツイスト液晶に二色性色素を混入した所謂ゲスト−
ホスト型液晶表示装置についても当然に適用可能であ
る。
としては、既に述べたようにスーパー・ツイスト液晶、
強誘電性液晶等を主とするものであるが特にその種類を
問わない。また、本発明は液晶分子の複屈折率変化を利
用した液晶表示装置だけでなく、強誘電性液晶やスーパ
ー・ツイスト液晶に二色性色素を混入した所謂ゲスト−
ホスト型液晶表示装置についても当然に適用可能であ
る。
すなわち、本発明の適用対象は、液晶に電界を印加し
た場合に液晶分子の向きが変化し、それを最終的に光透
過率の違いとして利用する液晶表示装置であれば何れで
もよい。
た場合に液晶分子の向きが変化し、それを最終的に光透
過率の違いとして利用する液晶表示装置であれば何れで
もよい。
第１図は、本発明を説明するための液晶表示装置の１
画素分を上から見た場合の透視図である。
画素分を上から見た場合の透視図である。
また、第２図は同部分を矢印Ａ方向から見た断面図で
ある。なお、これらの図に示す液晶表示装置１は本発明
の原理を説明するためのものであって、何ら本発明を限
定するものではない。従って、図示したもの以外にも任
意に保護層等を付加することができる。
ある。なお、これらの図に示す液晶表示装置１は本発明
の原理を説明するためのものであって、何ら本発明を限
定するものではない。従って、図示したもの以外にも任
意に保護層等を付加することができる。
第１図において、１は中間階調として６段階を表示で
きる透過型の表示装置である。本表示装置１は通常のマ
トリックス型液晶表示装置と同様に、偏光膜５、６が貼
られた上下のガラス基板２、３の間に液晶４が封入され
て出来ている。なお、ガラス基板２、３には液晶分子を
配向させることを目的としてポリイミド等の配向膜７、
８が塗布され、ラビング処理等が施されている。
きる透過型の表示装置である。本表示装置１は通常のマ
トリックス型液晶表示装置と同様に、偏光膜５、６が貼
られた上下のガラス基板２、３の間に液晶４が封入され
て出来ている。なお、ガラス基板２、３には液晶分子を
配向させることを目的としてポリイミド等の配向膜７、
８が塗布され、ラビング処理等が施されている。
信号電極９および走査電極10（第１図では破線で示さ
れている）は、ITO（インジウム、スズ酸化物）のよう
な透明な導電性物質により作られている。これらは従来
の信号電極と走査電極と同様に、液晶４に電圧を印加
し、その分子の方向を変えて光学特性を制御するための
ものである。
れている）は、ITO（インジウム、スズ酸化物）のよう
な透明な導電性物質により作られている。これらは従来
の信号電極と走査電極と同様に、液晶４に電圧を印加
し、その分子の方向を変えて光学特性を制御するための
ものである。
本発明における特徴的な構成要素は、ガラス基板２と
配向膜７の間にあるコンデンサ層11と、信号電極９に平
行な同一平面内にあって電気的に分離した中間電極1
21、122、123、124、125（第１図では鎖線で示されてい
る）である。コンデンサ層11と中間電極12の役割は後述
するが、いずれも光学的にある程度透明であることが必
要とされる。
配向膜７の間にあるコンデンサ層11と、信号電極９に平
行な同一平面内にあって電気的に分離した中間電極1
21、122、123、124、125（第１図では鎖線で示されてい
る）である。コンデンサ層11と中間電極12の役割は後述
するが、いずれも光学的にある程度透明であることが必
要とされる。
また、コンデンサ層11は誘電体であるが、中間電極12
の各々は導電性がなければならない。
の各々は導電性がなければならない。
第１図、第２図の例では、複数の中間電極12のそれぞ
れは矩形の同一形状で大きさも等しい。しかし、信号電
極９は矩形でなく第１図に示す台形の形状をしているた
め、中間電極12のそれぞれが信号電極９に対向する面積
は段階的に異なっている。
れは矩形の同一形状で大きさも等しい。しかし、信号電
極９は矩形でなく第１図に示す台形の形状をしているた
め、中間電極12のそれぞれが信号電極９に対向する面積
は段階的に異なっている。
第１図から分る通り、信号電極９と対向する面積が最
も大きい中間電極は121で、それが最も小さいものは125
となっている。
も大きい中間電極は121で、それが最も小さいものは125
となっている。
［作用］ 第３図は、第１図および第２図に対応して本発明の原
理を説明する等価回路である。すなわち、上述の如くマ
トリックス表示を行う液晶表示装置の１画素ごとに電気
的に分離した複数の中間電極12を設けた場合、それらは
コンデンサを第３図のように配置したものと等価にな
る。なお、より正確な等価回路については、コンデンサ
層11と液晶４の抵抗分を加味する必要があるが、通常は
静電容量分より充分大きく無視できる。また、中間電極
12同士の浮遊容量等も理論上は考慮する必要があるが、
液晶４の厚さ（セルギャップ）が小さいのでこれも垂直
方向の静電容量と比べて小さく無視することができる。
理を説明する等価回路である。すなわち、上述の如くマ
トリックス表示を行う液晶表示装置の１画素ごとに電気
的に分離した複数の中間電極12を設けた場合、それらは
コンデンサを第３図のように配置したものと等価にな
る。なお、より正確な等価回路については、コンデンサ
層11と液晶４の抵抗分を加味する必要があるが、通常は
静電容量分より充分大きく無視できる。また、中間電極
12同士の浮遊容量等も理論上は考慮する必要があるが、
液晶４の厚さ（セルギャップ）が小さいのでこれも垂直
方向の静電容量と比べて小さく無視することができる。
第３図の等価回路から、液晶４に印加される電圧V
nは、信号電極９と中間電極12との間に形成される静電
容量Cn（ｎ＝１〜５、添字は中間電極の添字と対応す
る。以下同様）と、中間電極12と走査電極10との間に形
成される静電容量C0とが直列に結合されるため、駆動電
圧（信号電極９と走査電極10の間の電圧）Ｖをその逆数
の比率に応じて分配したものになる。
nは、信号電極９と中間電極12との間に形成される静電
容量Cn（ｎ＝１〜５、添字は中間電極の添字と対応す
る。以下同様）と、中間電極12と走査電極10との間に形
成される静電容量C0とが直列に結合されるため、駆動電
圧（信号電極９と走査電極10の間の電圧）Ｖをその逆数
の比率に応じて分配したものになる。
ここで、簡単な計算から 従って、液晶４にかかる電界の大きさEnは ただし、 dn:コンデンサ層11の厚さ（ｎによらない。） d0:中間電極12と走査電極10との距離（ほぼ液晶４の厚
さと等価） Sn:中間電極12と信号電極９が対向する面積（ｎによっ
て異なる。） S0:中間電極12の面積 εn:コンデンサ層11の誘電率（ｎによらない。） ε0:液晶４の誘電率 （２）式は、同じ１画素内であっても液晶４自身に印
加される電界の大きさは、それが位置的に対応する中間
電極12nの種類によって異なることを意味している。
さと等価） Sn:中間電極12と信号電極９が対向する面積（ｎによっ
て異なる。） S0:中間電極12の面積 εn:コンデンサ層11の誘電率（ｎによらない。） ε0:液晶４の誘電率 （２）式は、同じ１画素内であっても液晶４自身に印
加される電界の大きさは、それが位置的に対応する中間
電極12nの種類によって異なることを意味している。
例えば第４図に示すように、しきい値Vtの急峻な電圧
−光透過率特性を有する液晶材料で上記の液晶表示装置
を製作した場合、各中間電極12nでの見かけの電圧−光
透過量の関係は、それぞれしきい値Vtが大きい方にずれ
た第５図、第６図、第７図で示すものになる。従って、
１画素全体の見かけの電圧−光透過量は、これらを加算
した第８図に示す階段上の特性となる。
−光透過率特性を有する液晶材料で上記の液晶表示装置
を製作した場合、各中間電極12nでの見かけの電圧−光
透過量の関係は、それぞれしきい値Vtが大きい方にずれ
た第５図、第６図、第７図で示すものになる。従って、
１画素全体の見かけの電圧−光透過量は、これらを加算
した第８図に示す階段上の特性となる。
すなわち、第１図の液晶表示装置の例において、信号
電極９と走査電極10との間に印加する電圧が充分小さけ
れば、それによってどの中間電極12nの液晶分子も変化
しないが、その電圧が大きくなるに従い中間電極121直
下の液晶分子、次に中間電極122直下の液晶分子と変化
し始め、１画素内について６段階の透過光量の変化が見
られる。これはすなわち、電圧に対応して透過光量が制
御でき、中間階調の表現が可能になることを意味してい
る。
電極９と走査電極10との間に印加する電圧が充分小さけ
れば、それによってどの中間電極12nの液晶分子も変化
しないが、その電圧が大きくなるに従い中間電極121直
下の液晶分子、次に中間電極122直下の液晶分子と変化
し始め、１画素内について６段階の透過光量の変化が見
られる。これはすなわち、電圧に対応して透過光量が制
御でき、中間階調の表現が可能になることを意味してい
る。
［実施例］ ・実施例１ 第９図は、第１図に示したものより中間階調の数（1
7）を増やす工夫を施した実施例である。
7）を増やす工夫を施した実施例である。
本発明における信号電極９および走査電極10は電気伝
導度が高く、かつ実質的に光が透過するものであれば何
れでもよい。従って、これらの電極は、他の液晶パネル
と同じく、ITO（インジウム、スズ酸化物）膜を蒸着、
スパッタリング、あるいは塗布することによって形成
し、その後フォト・リソグラフィー等によりパターンニ
ング加工を施して作る。ただし、電気抵抗値を下げる目
的で信号電極９の斜線部13についてはTa、Cr等の金属を
併用してもよい。コンデンサ層は、抵抗値が大きな絶縁
層であれば特に制限はないが、Ta2O5、SiO2、Al2O3等を
スパッタで形成するか、信号電極９が作る段差を埋める
ためにポリイミド等を溶媒に溶かしスピナーで塗布して
作る（あるいは両者を併用する）。また、中間電極12
は、信号電極９や走査電極10と同様に形成することがで
きるが、Auなどの金属を極く薄く蒸着しパターン加工を
施してもよい。
導度が高く、かつ実質的に光が透過するものであれば何
れでもよい。従って、これらの電極は、他の液晶パネル
と同じく、ITO（インジウム、スズ酸化物）膜を蒸着、
スパッタリング、あるいは塗布することによって形成
し、その後フォト・リソグラフィー等によりパターンニ
ング加工を施して作る。ただし、電気抵抗値を下げる目
的で信号電極９の斜線部13についてはTa、Cr等の金属を
併用してもよい。コンデンサ層は、抵抗値が大きな絶縁
層であれば特に制限はないが、Ta2O5、SiO2、Al2O3等を
スパッタで形成するか、信号電極９が作る段差を埋める
ためにポリイミド等を溶媒に溶かしスピナーで塗布して
作る（あるいは両者を併用する）。また、中間電極12
は、信号電極９や走査電極10と同様に形成することがで
きるが、Auなどの金属を極く薄く蒸着しパターン加工を
施してもよい。
・実施例２ 第９図の実施例では、信号電極や走査電極を作製する
場合のフォト・リソグラフィーのためのマスクがずれた
場合には、各中間電極と信号電極とが対向する面積が変
わるので、所定の階調性を実現することが出来ない。第
10図に示す実施例はこれを補償するものであり、中間階
調性はマスクの多少のずれには不感で影響を受けにく
い。なお、本実施例で表現できる階調性は９段階であ
る。
場合のフォト・リソグラフィーのためのマスクがずれた
場合には、各中間電極と信号電極とが対向する面積が変
わるので、所定の階調性を実現することが出来ない。第
10図に示す実施例はこれを補償するものであり、中間階
調性はマスクの多少のずれには不感で影響を受けにく
い。なお、本実施例で表現できる階調性は９段階であ
る。
本実施例では、第３図における等価回路のSnを信号電
極９ではなく、中間電極12の形状により変化させてい
る。例えば、第10図の如く信号電極９の幅を１画素のほ
ぼ1/m倍とし、画素の中央に位置させた場合には、前
（１）式は（３）式に示すようになる。ただし、本実施
例では電圧−光透過光量の特性が、第８図のように等段
階にはならないことに注意すべきである。
極９ではなく、中間電極12の形状により変化させてい
る。例えば、第10図の如く信号電極９の幅を１画素のほ
ぼ1/m倍とし、画素の中央に位置させた場合には、前
（１）式は（３）式に示すようになる。ただし、本実施
例では電圧−光透過光量の特性が、第８図のように等段
階にはならないことに注意すべきである。
ただし、０＜Xn＜１ 従って、Xnを中間電極12nにより適宜変えていくこと
により、１画素内で段階的電圧を分布させることが出来
る。なお、信号電極９を細くする場合には、開口率はそ
れほど低下しないので導電性を向上させるためにTaまた
はCrを用いてもよい。
により、１画素内で段階的電圧を分布させることが出来
る。なお、信号電極９を細くする場合には、開口率はそ
れほど低下しないので導電性を向上させるためにTaまた
はCrを用いてもよい。
［発明の効果］ 本発明に係る液晶表示装置は、電圧−光透過率特性に
急峻なしきい値を持つ液晶であっても中間階調を表現で
きる。
急峻なしきい値を持つ液晶であっても中間階調を表現で
きる。
本発明における中間階調性は、主として液晶材料が本
来持っている電圧−光透過率特性の飽和領域を利用する
ことによりディスクリートに制御される。そのため本発
明を強誘電性液晶に適用する場合は、現在一般的に研究
されている過渡変性を制御するものよりも安定的で再現
性もよく、特殊な電気的駆動を必要とすることもない。
来持っている電圧−光透過率特性の飽和領域を利用する
ことによりディスクリートに制御される。そのため本発
明を強誘電性液晶に適用する場合は、現在一般的に研究
されている過渡変性を制御するものよりも安定的で再現
性もよく、特殊な電気的駆動を必要とすることもない。
また、本発明における複数の中間電極は、１画素単位
内でそれぞれ独立しているので外部に接続する必要がな
い。従って、マトリックス表示において信号電極や走査
電極を増やし、本発明と同様に１表示単位を複数の画素
から構成し、その透明画素と不透明画素の数の比率を変
化させて見かけ上ディスクリートに中間階調を表現する
場合に比較しても、ショートや接続ミスによる欠陥の生
じる確率が少なくなり、製作上もはるかに容易になる。
内でそれぞれ独立しているので外部に接続する必要がな
い。従って、マトリックス表示において信号電極や走査
電極を増やし、本発明と同様に１表示単位を複数の画素
から構成し、その透明画素と不透明画素の数の比率を変
化させて見かけ上ディスクリートに中間階調を表現する
場合に比較しても、ショートや接続ミスによる欠陥の生
じる確率が少なくなり、製作上もはるかに容易になる。
また、本発明では中間階調を表示するための電圧は輝
度にほぼ比例するアナログ的なものでよく、A/D変換等
の信号処理が不必要になる。さらに、見かけ上の電圧−
光透過率特性は、中間電極と一つの信号電極とが対向す
る面積の大きさによるので、信号電極あるいは中間電極
の形状等を変えることにより比較的任意に決定できる自
由度がある。
度にほぼ比例するアナログ的なものでよく、A/D変換等
の信号処理が不必要になる。さらに、見かけ上の電圧−
光透過率特性は、中間電極と一つの信号電極とが対向す
る面積の大きさによるので、信号電極あるいは中間電極
の形状等を変えることにより比較的任意に決定できる自
由度がある。
以上詳述した理由から、本発明は従来中間階調表示が
困難とされていたスーパー・ツイスト液晶や強誘電性液
晶に適応することにより、これらを用いた液晶表示装置
の利用範囲が飛躍的に拡大することが期待できる。
困難とされていたスーパー・ツイスト液晶や強誘電性液
晶に適応することにより、これらを用いた液晶表示装置
の利用範囲が飛躍的に拡大することが期待できる。
第１図は、本発明の原理を説明する液晶表示装置の透視
図、第２図は同断面、第３図は同等価回路を示す図、第
４図は液晶の電圧−光透過率特性を示す図、第５図，第
６図および第７図は各中間電極での見かけの電圧−光透
過量の関係を示す図、第８図は１画素全体の見かけの電
圧−光透過量の関係を示す図、第９図は本発明の一実施
例を示す透視図、第10図は本発明の他の実施例を示す透
視図、第11図は従来のマトリックス液晶表示装置を説明
する斜視図である。 １……液晶表示装置 ２、３……ガラス基板 ４……液晶 ５、６……偏光膜 ７、８……配向膜 ９……信号電極 10……走査電極 11……コンデンサ層 12n（ｎは整数）……中間電極
図、第２図は同断面、第３図は同等価回路を示す図、第
４図は液晶の電圧−光透過率特性を示す図、第５図，第
６図および第７図は各中間電極での見かけの電圧−光透
過量の関係を示す図、第８図は１画素全体の見かけの電
圧−光透過量の関係を示す図、第９図は本発明の一実施
例を示す透視図、第10図は本発明の他の実施例を示す透
視図、第11図は従来のマトリックス液晶表示装置を説明
する斜視図である。 １……液晶表示装置 ２、３……ガラス基板 ４……液晶 ５、６……偏光膜 ７、８……配向膜 ９……信号電極 10……走査電極 11……コンデンサ層 12n（ｎは整数）……中間電極
Claims (2)
- 【請求項１】複数の信号電極および複数の走査電極を有
し、これら電極間に電圧を印加することにより、その間
に存在する液晶分子の向きを制御してマトリックス表示
を行う液晶表示装置において、該信号電極と該走査電極
が交差して形成する１画素につき、電気的に分離した複
数の中間電極が該信号電極と該走査電極との間に設けら
れ、該中間電極のそれぞれが該信号電極との間で形成す
る静電容量と同中間電極が該走査電極との間に形成する
静電容量との比率が段階的に異なることを特徴とする液
晶表示装置。 - 【請求項２】中間電極のそれぞれが信号電極との間で形
成する静電容量と同中間電極が走査電極との間に形成す
る静電容量との比率が、対向電極面積比の違いにより段
階的に異なることを特徴とする特許請求の範囲第１項の
液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62152831A JP2580603B2 (ja) | 1987-06-18 | 1987-06-18 | 液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62152831A JP2580603B2 (ja) | 1987-06-18 | 1987-06-18 | 液晶表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63316025A JPS63316025A (ja) | 1988-12-23 |
| JP2580603B2 true JP2580603B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=15549087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62152831A Expired - Lifetime JP2580603B2 (ja) | 1987-06-18 | 1987-06-18 | 液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2580603B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6478225A (en) * | 1987-09-19 | 1989-03-23 | Canon Kk | Ferroelectric liquid crystal element |
| US4840460A (en) * | 1987-11-13 | 1989-06-20 | Honeywell Inc. | Apparatus and method for providing a gray scale capability in a liquid crystal display unit |
| JPH03209214A (ja) * | 1990-01-11 | 1991-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液晶デバイスとその駆動法及び液晶表示装置 |
| US5245450A (en) * | 1990-07-23 | 1993-09-14 | Hosiden Corporation | Liquid crystal display device with control capacitors for gray-scale |
| JPH05264964A (ja) * | 1992-03-19 | 1993-10-15 | Canon Inc | 液晶装置 |
-
1987
- 1987-06-18 JP JP62152831A patent/JP2580603B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63316025A (ja) | 1988-12-23 |
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