JP2843861B2 - 液晶電気光学装置の駆動方法 - Google Patents

液晶電気光学装置の駆動方法

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JP2843861B2 JP5339585A JP33958593A JP2843861B2 JP 2843861 B2 JP2843861 B2 JP 2843861B2 JP 5339585 A JP5339585 A JP 5339585A JP 33958593 A JP33958593 A JP 33958593A JP 2843861 B2 JP2843861 B2 JP 2843861B2
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一平 小林
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の利用分野】この発明は強誘電性液晶を用いた電
気光学装置の駆動方法の新規な駆動方法及び新規な電気
光学装置に関する。 【0002】 【従来の技術】CRT に代わる固体表示装置は液晶材料を
用いたもの、エレクトロクロミック現象を利用したも
の、ガス放電を用いたもの等多種多様にわたって開発が
なされてきた。取り分け、液晶表示装置は消費電力の小
さいことと応答速度が速いことから、実用向きであり、
特に開発が盛んになった。 【0003】しかし、最近、情報量の増加に伴い、一画
面中の画素数は増加の一途を辿っている。少量画素の場
合にはTN液晶材料を用いた表示装置でも表示品質は確保
できたが、例えば640 ×400 画素程度の多量画素を持つ
マトリクス液晶表示装置の場合にはクロストーク等によ
る画質低下を免れず、液晶材料として強誘電性液晶を用
いたり、TN液晶を用いた場合でもSBE モードを用いた
り、半導体素子を各画素のスイッチとして用いた駆動を
することで画質の改善がなされてきた。 【0004】半導体素子を用いたTNアクティブ・マトリ
ックス表示装置では、半導体素子形成のための生産コス
トが高く、さらにその素子の製造歩留りが低いため表示
装置そのものの価格を低減することが困難であった。し
かし表示画質そのものは良好であったが生産価格も多量
生産等の努力で低減可能であったが、液晶材料の応答速
度が遅く、高速性を必要とする表示内容には不向きであ
った。 【0005】また、このTN型液晶にかわってN.A.Clark
らにより強誘電性液晶をもちいた液晶電気光学装置が提
案された (特開昭56-107216)この液晶電気光学装置にお
いて強誘電性液晶分子が図1に示すように、スメクチッ
ク層の層の法線方向に対して+θ傾いた第1の状態
(I)と−θ傾いた第2の状態(II)を取る。この二つ
の状態間を外部より電界を加えて、強誘電性液晶分子を
スイッチさせることにより発生する複屈折効果の違いに
より表示を行うものであった。 【0006】この時強誘電性液晶分子を第1の状態
(I)より第2の状態(II)へかえる為にはスメクチッ
ク層に対して垂直方向に例えば正の電界を加えることに
より成される。また逆に第2の状態(II)より第1の状
態(I)へ反転させる為には、逆に負の電界を加えるこ
とにより成されるものであった。すなわち外部より印加
される電界の向きをかえることにより強誘電性液晶分子
の取る2状態を変化させそれに伴って生じる電気光学効
果の違いを利用するものであった。 【0007】さらにこの外部より印加する電界を除去し
ても強誘電性液晶分子はその状態を安定に保っており第
1と第2の双安定なメモリー性を持っていた。 その
為、この強誘電性液晶を用いた液晶電気光学装置を駆動
する信号波形としては図2に示すように、両極性パルス
列となっており、パルス極性の切り替わる方向により強
誘電性液晶分子の取る2状態間をスイッチングしてい
た。 【0008】このスイッチングはTN型液晶に比べて非
常に高速におこなわれ、なおかつこの信号を取り去って
も強誘電性液晶分子の状態はメモリーされている。 【0009】 【従来技術の問題点】ところが、このような強誘電性液
晶を用いた液晶電気光学装置において強誘電性液晶分子
は双安定性を有している必要があった為、該装置の構造
も双安定性を実現する為にある特定の条件を満たしてい
る必要があった。すなわち強誘電性液晶をはさんでいる
基板間隔を双安定性が実現される間隔まで狭くする必要
があった。 【0010】この強誘電性液晶はホモジニアス配向させ
た液晶基板にはさんだ場合、その基板間隔が広ければら
せんを形成する。逆に、その間隔を十分小さくしてゆけ
ば、らせんをほどき液晶分子が双安定性を示すものであ
り、この従来の強誘電性液晶を用いた液晶電気光学装置
においては多安定性を実現するため、基板間隔を液晶の
らせんピッチである1〜3μm 程度にまで小さくする必
要があり、液晶電気光学装置を量産する際にこの小さい
基板間隔が量産技術上大きな問題となっていた。 【0011】 【発明が解決しようする課題】本発明は前述の問題を解
決するために強誘電性液晶を用いた電気光学装置におい
て基板間隔の広いすなわち強誘電性液晶がらせんを形成
している状態を利用して液晶表示を行わしめるものであ
る。 【0012】 【課題を解決するための手段】図3に示すような通常の
液晶電気光学装置のセル中に強誘電性液晶を入れる、こ
の際セルの基板2の間隔は液晶5がらせん状態をとれる
ように広めにしてある。この様な時液晶は図4(A)に
示すように外部より電界を印加しない状態では液晶分子
5は基板2と平行方向にらせん軸を有するらせん状態を
取る。この状態で上下の電極3間に電圧を印加し、セル
内に電界を発生させると液晶分子5は図4(B)又は
(C)の状態を取る。次にセル内の電界を反転させると
液晶分子8は図4(C)又は(B)の如く、その方向を
変える。この液晶分子が傾く角度の違いで起こる透過光
の変化をセル外側に設けられた偏光手段1,7により検
出することで透過の変化を具体化して表示を行うことを
特徴とするものである。 すなわち、セルに印加する電
界により、らせんをほどき、また該電界の正負、印加時
間により該液晶分子の傾く角度を制御することを特徴と
したものである。 【0013】また、図3に示す様に画素整流性を示す素
子13を直列に接続することにより図5に示す液晶装置
の回路のA・C間に図6(A) の様な電圧波形を印加した
時、AB間の電圧は図6(B) の様になる。すなわち、系
の図6(B) のリークによる FLCの容量部の放電が終わる
まで液晶に加わる両端電位は反転しない。 【0014】その為整流素子13を接続しない場合に比
べて、該液晶に選択電圧が印加される時間がt3−t2だけ
長くなり液晶のON時間も長くなる為、見かけ上コント
ラストが上がることを特徴とした液晶電気光学装置であ
る。なお、t3−t2は画素/ 整流素子の面積比が大きくな
る程長くなり、液晶に電圧が加わるON時間も長くする
ことができる。以下実施例により本発明を説明する。 【0015】 【実施例】本実施例では図3に示す液晶電気光学装置セ
ルを用い基板2の間隔は10μm であり、少なくとも一方
の基板上の配向膜4は液晶に対し一軸配向性を付与する
ように配向処理が施されている。 【0016】このセル中にらせんピッチ1.8 μm を持つ
エステル系の強誘電性液晶を注入した。この液晶は強誘
電性を示す温度領域でらせん軸に対し、約19°の傾き角
を持っていた。 【0017】この時、基板外側の偏光板1は、この傾き
角と同じ方向、すなわちらせん軸に対して+19°又は−
19°の角度にその偏光方向を合わせ偏光板7はこの1の
方向に対し直角となる方向に合わせ設置した。 【0018】また Diode12には、 a−Si:Hのリンをド
ープしたN層とノンドープのI層,ボロンドープのP層
を使用した PIN構造のものを用い、遮光用のMo薄膜1
0及び遮光用電極Mo薄膜9により、Diode を挟んだ。
さらに、画素を形成する透明電極11と電極9のショー
トを防ぐ為に透明絶縁物8を使用した。なお、電極11
と整流素子13の面積比は35:1とした。この状態で液晶
はセル内でらせん形成状態となっている。 【0019】次にセル中の電極3,9に電圧を印加しセ
ル中に電界を発生させると液晶分子8は図4(B) の状
態をとる。この時偏光板1の偏光方向と分子の長軸方向
とが一致するので、この状態のときは光を透過しない状
態となっている。 【0020】次に電界を反転させると液晶分子8はリー
クによる放電で液晶に加わる電圧が小さくなった後、図
4(C)の状態となり光を透過する状態となる。このよ
うに印加電界の方向により液晶表示の透過,非透過を具
体化するものである。 【0021】例えば図7(A)に示す電圧波形をセル中
の電極3に印加した場合、同図(B)に示すようなセル
の透過光強度が得られた。同図より明らかなように印加
電圧の印加時間を変化させることにより透過光強度を制
御することも可能であった。 【0022】次に図8(A)に示す電圧波形を同様に印
加した場合、同図(B)に示すようなセルの透過光強度
が得られた。同図より明らかなように印加電圧の電圧値
を変化させることによっても透過光強度を制御すること
ができた。よって、発明により液晶表示において階調表
示(グレースーケル)を行えるという特徴を持つ。 【0023】 【発明の効果】本発明は強誘電性を示す液晶を用い、該
液晶分子の取り得る状態の違いにより発生する電気光学
効果を利用する液晶電気光学装置において、該液晶分子
は液晶電気光学装置内で双安定性を有しておらず、該液
晶に対して外部より印加する電圧により液晶電気光学装
置内で発生する電界によって液晶分子の状態を変化さ
せ、其に伴って発生する電気光学効果を利用することを
特徴とするものである。すなわち、双安定性を必要とし
ない為、液晶電気光学装置を作製する際の工業的なマー
ジンを大きくとることが可能となった。 【0024】さらに強誘電性液晶がらせんを形成しても
電界により、そのらせんをほどくため、そのセルの基板
間隔を狭くする必要がないので量産技術において大きな
優位性を持たせることができた。 【0025】また従来の強誘電性液晶を用いた液晶表示
の階調表示が行えるという特徴を有するものである。ま
た、整流素子を接続することによって見かけ上、コント
ラストを上げることができた。
【図面の簡単な説明】 【図1】 強誘電性液晶分子の様子を示す。 【図2】 従来の液晶電気光学装置の駆動信号を示す。 【図3】 本発明装置の概略図を示す。 【図4】 液晶の分子長軸の取り得る様子を示す。 【図5】 本発明装置の回路図を示す。 【図6】 本発明装置の駆動信号波形に対する電気光学
効果の様子を示す。 【図7】 本発明装置の駆動信号波形に対する電気光学
効果の様子を示す。 【図8】 本発明装置の駆動信号波形に対する電気光学
効果の様子を示す。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.それぞれの内側表面に電極を有する一対の基板間に
    強誘電性液晶材料を挟持し、前記一対の基板の一方の電
    極は画素を形成しかつ薄膜半導体素子が接続されている
    液晶電気光学装置において、前記電極に対するパルス電
    圧の印加により前記液晶材料の分子長軸の傾く角度を変
    化させて透過光強度を制御するに際し、前記透過光強度
    を、前記パルス電圧のパルス幅に従って変化させること
    を特徴とする液晶電気光学装置の駆動方法。
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