JP2902378B2 - 液晶素子 - Google Patents
液晶素子Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速応答でかつ無
限階調が可能な液晶ライトバルブ装置等として使用しう
る液晶素子に関し、特に液晶テレビやアナログ液晶シャ
ッターアレーに適用可能なものに関する。
限階調が可能な液晶ライトバルブ装置等として使用しう
る液晶素子に関し、特に液晶テレビやアナログ液晶シャ
ッターアレーに適用可能なものに関する。
【０００２】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】液晶テ
レビに関する技術では、従来、薄膜トランジスタ（以
下、ＴＦＴと略す）とツイステッドネマチック（以下、
ＴＮと略す）方式を組合せたＴＦＴ／ＴＮ方式が主流で
あり、これに関する特許出願も非常に多い。この理由と
しては、 この方式の駆動条件がＴＶ信号とのマッチング性が良
く、全温度範囲にて、３０Ｈｚ又は６０Ｈｚ駆動が可能
である、 駆動電圧に対する液晶セルの透過率特性（Ｖ−Ｔ特
性）が比較的なだらかなために、テレビに必須な中間調
表示が容易である、という利点を有することが挙げられ
る。一方、ＴＮ方式の応答速度、特に立上り速度ｔONに
ついては次の関係がある。
レビに関する技術では、従来、薄膜トランジスタ（以
下、ＴＦＴと略す）とツイステッドネマチック（以下、
ＴＮと略す）方式を組合せたＴＦＴ／ＴＮ方式が主流で
あり、これに関する特許出願も非常に多い。この理由と
しては、 この方式の駆動条件がＴＶ信号とのマッチング性が良
く、全温度範囲にて、３０Ｈｚ又は６０Ｈｚ駆動が可能
である、 駆動電圧に対する液晶セルの透過率特性（Ｖ−Ｔ特
性）が比較的なだらかなために、テレビに必須な中間調
表示が容易である、という利点を有することが挙げられ
る。一方、ＴＮ方式の応答速度、特に立上り速度ｔONに
ついては次の関係がある。
【０００３】
【数１】
【０００４】したがって、立上り速度ｔONは、印加電圧
ＶOPによって大きく変化し、低電圧の時はより遅くなる
ことが容易に推察できる。しかるに、ＴＦＴ／ＴＮ方式
では、中間調を得るために低電圧領域を用いるため、必
然的に応答速度が遅くなるという欠点を持っている。例
えば、低粘性液晶組成物であるＺＬＩ−１９５７／５
（Ｅ．メルク社製）のケースを表１に示す。
ＶOPによって大きく変化し、低電圧の時はより遅くなる
ことが容易に推察できる。しかるに、ＴＦＴ／ＴＮ方式
では、中間調を得るために低電圧領域を用いるため、必
然的に応答速度が遅くなるという欠点を持っている。例
えば、低粘性液晶組成物であるＺＬＩ−１９５７／５
（Ｅ．メルク社製）のケースを表１に示す。
【０００５】
【表１】
【０００６】特にテレビの場合、本来ならば１フレーム
３３ｍＳ又は１７ｍＳ以内で所望の画像が出ることが要
求されるが、表１で示されるように、特に中間調を得る
電圧では数フレーム〜１０フレーム分の時間を要してい
る。よってこの分だけ、肉眼での画像の切替わりが遅く
感じられ、あるいは色再限の追随性が悪くなることなど
が視感上問題となっていた。またＴＮ方式に関しては、
応答速度を改善するのに、液晶材料の粘性係数を下げる
ことや、セルギャップを小さくすることが有効である。
しかし、いずれも種々の制約の中で表１程度のレベルが
現実上、応答速度の下限であると思われるため、ＴＦＴ
／ＴＮ方式で応答速度を改善できる可能性は小さいと考
えられている。
３３ｍＳ又は１７ｍＳ以内で所望の画像が出ることが要
求されるが、表１で示されるように、特に中間調を得る
電圧では数フレーム〜１０フレーム分の時間を要してい
る。よってこの分だけ、肉眼での画像の切替わりが遅く
感じられ、あるいは色再限の追随性が悪くなることなど
が視感上問題となっていた。またＴＮ方式に関しては、
応答速度を改善するのに、液晶材料の粘性係数を下げる
ことや、セルギャップを小さくすることが有効である。
しかし、いずれも種々の制約の中で表１程度のレベルが
現実上、応答速度の下限であると思われるため、ＴＦＴ
／ＴＮ方式で応答速度を改善できる可能性は小さいと考
えられている。
【０００７】一方、液晶シャッターアレーに関しては、
処理枚数増大の要請から同様に高速応答が要求されてい
る。このため、応答速度が数ミリ秒（ｍＳ）以下の二周
波駆動方式が既に実用化されており、また双安定性強誘
電性液晶をＴＦＴ駆動したものもいくつか試作発表され
ている。しかしながら、前者は高周波駆動と低周波駆動
間の切替えで、また後者はＦＬＣの２つの安定状態のみ
を使って、オン・オフさせているために、いずれも中間
調が出せないという欠点があった。よって近年アナログ
液晶シャッターが望まれているが、これら２方式では原
理上対処するのがむずかしい状況であった。
処理枚数増大の要請から同様に高速応答が要求されてい
る。このため、応答速度が数ミリ秒（ｍＳ）以下の二周
波駆動方式が既に実用化されており、また双安定性強誘
電性液晶をＴＦＴ駆動したものもいくつか試作発表され
ている。しかしながら、前者は高周波駆動と低周波駆動
間の切替えで、また後者はＦＬＣの２つの安定状態のみ
を使って、オン・オフさせているために、いずれも中間
調が出せないという欠点があった。よって近年アナログ
液晶シャッターが望まれているが、これら２方式では原
理上対処するのがむずかしい状況であった。
【０００８】他方、ＴＦＴ／ＦＬＣの組合せによって中
間調を得る試みとして、フィリップス（Philips)社によ
って提案された、画素電極へ注入する電荷量をコントロ
ールすることによりドメイン反転する面積を変化させる
というドメイン変調方式がある（特開昭６３−２４９８
９７）。しかし、この方式では双安定ＦＬＣを使用して
いるため、必ず黒リセット処置が必須であり、特にテレ
ビ駆動の場合、信号処理が繁雑になるという点や、微少
画素になった時、白に反転した最少ドメインサイズの大
きさによって使える階調レベルが決まってしまうという
欠点を有していた。
間調を得る試みとして、フィリップス（Philips)社によ
って提案された、画素電極へ注入する電荷量をコントロ
ールすることによりドメイン反転する面積を変化させる
というドメイン変調方式がある（特開昭６３−２４９８
９７）。しかし、この方式では双安定ＦＬＣを使用して
いるため、必ず黒リセット処置が必須であり、特にテレ
ビ駆動の場合、信号処理が繁雑になるという点や、微少
画素になった時、白に反転した最少ドメインサイズの大
きさによって使える階調レベルが決まってしまうという
欠点を有していた。
【０００９】さらにＴＦＴ／ＦＬＣ方式による別な試み
として、ら旋ピッチを持ったＦＬＣを用い、ら旋を巻い
た散乱状態と電圧印加による透明状態をスイッチングさ
せるという方式も提案されている（P.174,Japan Displa
y '89 (1989)) 。しかしこの方法も、ら旋を巻く時とほ
どく時の電圧が異なるために、Ｖ−Ｔ特性にヒステリシ
スが生じるという欠点が存在し、将来のＥＤ−ＴＶ又は
ＨＤ−ＴＶに使用するには原理上問題があると考えられ
ている。よって以上の背景から本発明の目的は、中間調
を示す様な小さな駆動電圧であってもテレビ放送のレー
トでも十分な応答速度、例えば数ｍＳｅｃ以下を達成す
るとともに、完璧な無限階調を達成した新規な液晶素子
を提供することにある。
として、ら旋ピッチを持ったＦＬＣを用い、ら旋を巻い
た散乱状態と電圧印加による透明状態をスイッチングさ
せるという方式も提案されている（P.174,Japan Displa
y '89 (1989)) 。しかしこの方法も、ら旋を巻く時とほ
どく時の電圧が異なるために、Ｖ−Ｔ特性にヒステリシ
スが生じるという欠点が存在し、将来のＥＤ−ＴＶ又は
ＨＤ−ＴＶに使用するには原理上問題があると考えられ
ている。よって以上の背景から本発明の目的は、中間調
を示す様な小さな駆動電圧であってもテレビ放送のレー
トでも十分な応答速度、例えば数ｍＳｅｃ以下を達成す
るとともに、完璧な無限階調を達成した新規な液晶素子
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の液晶素子は、複数の薄膜トランジスタを設けた
第１の基板、該第１の基板に対して対向配置した第２の
基板、該薄膜トランジスタおよび／または該第２の基板
上の電極を覆う五酸化タンタル膜、並びに、該第１基板
と第２の基板との間に配置され、電圧無印加時には、単
一の安定配向状態を生じ、ＤＣ電圧の電圧印加時には、
該単一の安定配向状態の分子軸とは相違した分子軸を以
って配向し、且つＤＣ電圧の極性に応じて互いに相違す
る配向状態を生じるカイラルスメクチック液晶を有す
る。前記第１の基板及び第２の基板に施した配向処理
は、両者間で相違しているのが好ましい。
本発明の液晶素子は、複数の薄膜トランジスタを設けた
第１の基板、該第１の基板に対して対向配置した第２の
基板、該薄膜トランジスタおよび／または該第２の基板
上の電極を覆う五酸化タンタル膜、並びに、該第１基板
と第２の基板との間に配置され、電圧無印加時には、単
一の安定配向状態を生じ、ＤＣ電圧の電圧印加時には、
該単一の安定配向状態の分子軸とは相違した分子軸を以
って配向し、且つＤＣ電圧の極性に応じて互いに相違す
る配向状態を生じるカイラルスメクチック液晶を有す
る。前記第１の基板及び第２の基板に施した配向処理
は、両者間で相違しているのが好ましい。
【００１１】この構成において、前記電圧印加により、
カイラルスメクチック液晶の分子軸方向を、薄膜トラン
ジスタからの電圧の大きさに応じて一義的に変化させ、
偏光子を介して、任意の中間調表示が行なわれる。
カイラルスメクチック液晶の分子軸方向を、薄膜トラン
ジスタからの電圧の大きさに応じて一義的に変化させ、
偏光子を介して、任意の中間調表示が行なわれる。
【００１２】カイラルスメクチック液晶の電圧無印加時
の安定な配向状態は、例えばユニホーム配向である。こ
のような配向状態は、通常、カイラルスメクチック液晶
に対する配向処理方法を対向基板間で異ならせることに
よって実現される。強誘電性液晶の組成物の冷却過程で
の相系列は、例えば
の安定な配向状態は、例えばユニホーム配向である。こ
のような配向状態は、通常、カイラルスメクチック液晶
に対する配向処理方法を対向基板間で異ならせることに
よって実現される。強誘電性液晶の組成物の冷却過程で
の相系列は、例えば
【００１３】
【数２】 のようである。
【００１４】強誘電性液晶の安定な配向状態の他の例と
しては、ツイスト配向が上げられる。カイラルスメクチ
ック液晶と偏光子との関係は、例えば、その安定な配向
状態において画素が黒になるような関係である。電圧印
加では、例えば、接地電位と正又は負いずれか一方の電
位を用いて液晶を駆動する。そして、例えば薄膜トラン
ジスタが低インピーダンスになっている時間内の一部の
期間は、情報信号電圧が接地電位になり、あるいは極性
が変化する。
しては、ツイスト配向が上げられる。カイラルスメクチ
ック液晶と偏光子との関係は、例えば、その安定な配向
状態において画素が黒になるような関係である。電圧印
加では、例えば、接地電位と正又は負いずれか一方の電
位を用いて液晶を駆動する。そして、例えば薄膜トラン
ジスタが低インピーダンスになっている時間内の一部の
期間は、情報信号電圧が接地電位になり、あるいは極性
が変化する。
【００１５】本来、クラーク及びラガウォールらによっ
て提案された表面安定化ＦＬＣ素子（ＳＳＦＬＣ素子と
略す、特開昭５６−１０７２１６又はＵＳＰ４，３６
７，９２４参照）は安定な配向状態が２状態ある双安定
なＦＬＣ素子である。そして、この双安定ＦＬＣセルで
は電圧印加によって反対の状態に反転してしまうため
に、中間段階での表示は前述のフィリップス社の例の様
なドメイン階調方式を除いて不可能であった。
て提案された表面安定化ＦＬＣ素子（ＳＳＦＬＣ素子と
略す、特開昭５６−１０７２１６又はＵＳＰ４，３６
７，９２４参照）は安定な配向状態が２状態ある双安定
なＦＬＣ素子である。そして、この双安定ＦＬＣセルで
は電圧印加によって反対の状態に反転してしまうため
に、中間段階での表示は前述のフィリップス社の例の様
なドメイン階調方式を除いて不可能であった。
【００１６】しかしながら、本発明者は、例えば上下基
板を非対称な配向処理を施すことによって単安定モノド
メインＦＬＣセルが得られ、そして、このセルに自発分
極のダイポールが反転する様にＤＣ電圧をかけると、そ
の電圧によって分子軸が一定の位置まで回転するという
現象を発見した。これによれば、分子軸の回転の過程で
ドメインの反転は全く起こらないため、完全な中間調を
得る事が可能である。ただし、単安定では書込みパルス
が終るとすぐに元の状態に戻ってしまうため、そのまま
では実際のパネルで絵を出す事は不可能であるため、例
えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の様なアクティブ型ス
イッチング素子と組合せることによって、ある時間適当
なＤＣ電界を創生し、所望の画像が得られる。
板を非対称な配向処理を施すことによって単安定モノド
メインＦＬＣセルが得られ、そして、このセルに自発分
極のダイポールが反転する様にＤＣ電圧をかけると、そ
の電圧によって分子軸が一定の位置まで回転するという
現象を発見した。これによれば、分子軸の回転の過程で
ドメインの反転は全く起こらないため、完全な中間調を
得る事が可能である。ただし、単安定では書込みパルス
が終るとすぐに元の状態に戻ってしまうため、そのまま
では実際のパネルで絵を出す事は不可能であるため、例
えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の様なアクティブ型ス
イッチング素子と組合せることによって、ある時間適当
なＤＣ電界を創生し、所望の画像が得られる。
【００１７】すなわち、本発明は安定な配向状態が１つ
しか存在しないカイラルスメクチック液晶を有する液晶
素子（以下、これを単安定ＦＬＣ素子という）であっ
て、所定の電圧が印加されるとＦＬＣ分子の分子軸が図
４に示す如くその電圧に応じて変化し、電圧が除去され
ると、自らの配向力によって元の安定状態に戻るという
新しい原理に基づくものである。
しか存在しないカイラルスメクチック液晶を有する液晶
素子（以下、これを単安定ＦＬＣ素子という）であっ
て、所定の電圧が印加されるとＦＬＣ分子の分子軸が図
４に示す如くその電圧に応じて変化し、電圧が除去され
ると、自らの配向力によって元の安定状態に戻るという
新しい原理に基づくものである。
【００１８】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。実施例１ 図１は、本発明の一実施例に係る液晶ライトバルブ装置
の液晶セルの断面図である。この液晶セルにおいては、
透明導電膜１１を備えた液晶用ガラス基板１０に、上下
電極間のショート防止のために６００Åの厚さの五酸化
タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）膜１２がＲＦスパッタ法で形成
され、更にポリイミド（例えば日産化学（株）製ＳＥ−
１００（商品名））を厚さが約５０Åとなるようにスピ
ンナー塗布し、焼成することにより配向膜１３が形成さ
れている。配向膜１３には、焼成後、常法に従いラビン
グ処理を施してある。
る。実施例１ 図１は、本発明の一実施例に係る液晶ライトバルブ装置
の液晶セルの断面図である。この液晶セルにおいては、
透明導電膜１１を備えた液晶用ガラス基板１０に、上下
電極間のショート防止のために６００Åの厚さの五酸化
タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）膜１２がＲＦスパッタ法で形成
され、更にポリイミド（例えば日産化学（株）製ＳＥ−
１００（商品名））を厚さが約５０Åとなるようにスピ
ンナー塗布し、焼成することにより配向膜１３が形成さ
れている。配向膜１３には、焼成後、常法に従いラビン
グ処理を施してある。
【００１９】他方の基板２２上には、ゲート電極１７、
ゲート絶縁膜１８、ソース電極２０、ドレイン電極２１
及びａ−Ｓｉ半導体層１９より成る薄膜トランジスタ
と、これに接続された表示用電極１６が配置されてい
る。そしてこの上に、トランジスタ部のチャネル保護の
目的で五酸化タンタル膜１５を配し、更にこの上にポリ
イミド（日立化成（株）ＬＱ−１８０２）を厚さが約５
０Åとなるようにスピンナーにて塗布し、焼成すること
によって液晶用配向膜１４を形成してある。液晶用配向
膜１４には、焼成後、常法にてラビング処理を施してあ
る。セルギャップは粒径約１．７μｍのスペーサー２３
を配して保持している。
ゲート絶縁膜１８、ソース電極２０、ドレイン電極２１
及びａ−Ｓｉ半導体層１９より成る薄膜トランジスタ
と、これに接続された表示用電極１６が配置されてい
る。そしてこの上に、トランジスタ部のチャネル保護の
目的で五酸化タンタル膜１５を配し、更にこの上にポリ
イミド（日立化成（株）ＬＱ−１８０２）を厚さが約５
０Åとなるようにスピンナーにて塗布し、焼成すること
によって液晶用配向膜１４を形成してある。液晶用配向
膜１４には、焼成後、常法にてラビング処理を施してあ
る。セルギャップは粒径約１．７μｍのスペーサー２３
を配して保持している。
【００２０】図２は、この液晶セル（表示パネル）２５
を用いた本実施例の液晶ライトバルブ装置の平面図であ
る。ここで、Ｓ1 〜Ｓn は映像信号サンプルホールド回
路２６からのソース線、Ｇ1 〜Ｇn は垂直走査回路２７
からのゲート線である。液晶セル２５には、Ｅ．Ｍｅｒ
ｃｋ社製強誘電性液晶ＺＬＩ−４１３９を、アイソトロ
ピック（Isotropic)を示す温度で真空注入し、約１時間
かけて室温に戻すことにより配置してある。この液晶の
物性値は以下の通りである（カタログより）。
を用いた本実施例の液晶ライトバルブ装置の平面図であ
る。ここで、Ｓ1 〜Ｓn は映像信号サンプルホールド回
路２６からのソース線、Ｇ1 〜Ｇn は垂直走査回路２７
からのゲート線である。液晶セル２５には、Ｅ．Ｍｅｒ
ｃｋ社製強誘電性液晶ＺＬＩ−４１３９を、アイソトロ
ピック（Isotropic)を示す温度で真空注入し、約１時間
かけて室温に戻すことにより配置してある。この液晶の
物性値は以下の通りである（カタログより）。
【００２１】
【数３】 このように配置された液晶の配向性は良く、ＴＦＴを持
たないテストセルでの特性は、完全に単安定であること
が確認されている。つまり、図３に示すように、単発の
パルス電圧３１の印加に対し、光学応答３２は十分に明
るくなるが、パルスが終るとまた元の状態に戻る。
たないテストセルでの特性は、完全に単安定であること
が確認されている。つまり、図３に示すように、単発の
パルス電圧３１の印加に対し、光学応答３２は十分に明
るくなるが、パルスが終るとまた元の状態に戻る。
【００２２】図４は、この装置における駆動波形の一例
を示す。この例ではゲートパルスＶG がオンしている間
に、情報信号ＶopがＴＦＴを通してセルに充電される。
この電圧は液晶層の抵抗などによってディケイ（decay)
するが、これに応じて液晶分子軸が動いて光が透過し、
そして情報信号Ｖopが０ボルトになると再び光は閉ざさ
れる。
を示す。この例ではゲートパルスＶG がオンしている間
に、情報信号ＶopがＴＦＴを通してセルに充電される。
この電圧は液晶層の抵抗などによってディケイ（decay)
するが、これに応じて液晶分子軸が動いて光が透過し、
そして情報信号Ｖopが０ボルトになると再び光は閉ざさ
れる。
【００２３】図５は、電圧をかけない安定な配向状態に
おけるＦＬＣ（単一の安定配向状態５１）と偏光子との
関係を示す説明図である。偏光子Ｐと検光子Ａの偏光軸
をそれぞれ直交させ、かつ安定状態の分子方向と偏光子
Ｐの方向とを一致させると、電圧なし又は負の時に黒状
態が得られる。次に正電圧をかけると、その電圧に応じ
て破線で示す任意の位置まで液晶分子がスムーズに動
き、偏光子Ｐとの複屈折を生じて光が透過する。この時
の印加電圧と透過率との関係を図６に示す。この時の駆
動条件は、図４のゲートパルスＶG の幅が３０μＳ。繰
り返し周波数が６０Ｈｚである。
おけるＦＬＣ（単一の安定配向状態５１）と偏光子との
関係を示す説明図である。偏光子Ｐと検光子Ａの偏光軸
をそれぞれ直交させ、かつ安定状態の分子方向と偏光子
Ｐの方向とを一致させると、電圧なし又は負の時に黒状
態が得られる。次に正電圧をかけると、その電圧に応じ
て破線で示す任意の位置まで液晶分子がスムーズに動
き、偏光子Ｐとの複屈折を生じて光が透過する。この時
の印加電圧と透過率との関係を図６に示す。この時の駆
動条件は、図４のゲートパルスＶG の幅が３０μＳ。繰
り返し周波数が６０Ｈｚである。
【００２４】図６のように中間的な透過率を示す範囲に
おいても、いかなるドメインの反転も起こっておらず、
完全な中間調が得られることがわかる。また印加電圧を
ゼロにすると、元々の配向状態が単安定のため数ミリ秒
以下の時間で安定状態である黒に戻ってしまう。また、
複屈折セルでの絶対透過率Ｔは次式で与えられる。
おいても、いかなるドメインの反転も起こっておらず、
完全な中間調が得られることがわかる。また印加電圧を
ゼロにすると、元々の配向状態が単安定のため数ミリ秒
以下の時間で安定状態である黒に戻ってしまう。また、
複屈折セルでの絶対透過率Ｔは次式で与えられる。
【００２５】
【数４】 図６に示した、本実施例での最大透過率を得た点での開
き角θは３６°であったので、液晶部分での絶対透過率
Ｔは下式より約９０％であることがわかる。
き角θは３６°であったので、液晶部分での絶対透過率
Ｔは下式より約９０％であることがわかる。
【００２６】 Ｔ´＝ｓｉｎ2 （２×３６°）＝０．９０５ また、黒状態は負の電圧印加によっても開き角がよりマ
イナス側に広がらない。この様な配向状態をユニホーム
配向と呼んでいる。また、立上りおよび立下りに要する
時間はそれぞれ２ｍＳおよび１ｍＳ程度であり、これ
は、ＥＤ−ＴＶ使用の６０Ｈｚノンインターレース駆動
の１フレーム、１６．７ｍＳにも十分追随している値で
ある。
イナス側に広がらない。この様な配向状態をユニホーム
配向と呼んでいる。また、立上りおよび立下りに要する
時間はそれぞれ２ｍＳおよび１ｍＳ程度であり、これ
は、ＥＤ−ＴＶ使用の６０Ｈｚノンインターレース駆動
の１フレーム、１６．７ｍＳにも十分追随している値で
ある。
【００２７】実施例２ 実施例１と同様のセル構成で、他の液晶配向処理を施し
た例を示す。図１で示したパッシベーション膜１４及び
ＩＴＯ膜１１上にポリビニルアルコール系配向膜Ｒ−２
１０５（クラレ（株）製）を全面にスピンナーコート
し、約２００℃で１．５時間焼成した後、常法に従って
ラビング処理を施し、直径１．５μｍのスペーサを配置
し、液晶セルを作成した。この時のラビング方向は反平
行である。
た例を示す。図１で示したパッシベーション膜１４及び
ＩＴＯ膜１１上にポリビニルアルコール系配向膜Ｒ−２
１０５（クラレ（株）製）を全面にスピンナーコート
し、約２００℃で１．５時間焼成した後、常法に従って
ラビング処理を施し、直径１．５μｍのスペーサを配置
し、液晶セルを作成した。この時のラビング方向は反平
行である。
【００２８】これに、図１０に示すような構造式の化合
物などから成るＦＬＣ組成物を注入したところ、実施例
１と同様、一軸性は良いが完全な単安定モノドメインを
得ることができた。ただし本例では、安定な配向状態は
ツイスト配向であり、偏光子を図５と同様に配置した
時、負電圧を印加するとより反時計方向に分子が移動す
る。それを除いて他の諸特性は実施例１と同様に、ＤＣ
電界で黒ツイスト状態から白状態まで連続的に変化する
ことがわかった。また最大の開き角は３４°であるた
め、液晶部分の絶対透過率Ｔ´は約８６％である。
物などから成るＦＬＣ組成物を注入したところ、実施例
１と同様、一軸性は良いが完全な単安定モノドメインを
得ることができた。ただし本例では、安定な配向状態は
ツイスト配向であり、偏光子を図５と同様に配置した
時、負電圧を印加するとより反時計方向に分子が移動す
る。それを除いて他の諸特性は実施例１と同様に、ＤＣ
電界で黒ツイスト状態から白状態まで連続的に変化する
ことがわかった。また最大の開き角は３４°であるた
め、液晶部分の絶対透過率Ｔ´は約８６％である。
【００２９】実施例３ 本発明の液晶素子を液晶シャッターアレーに応用した例
を述べる。実施例１に述べたのと同様なセル構造を有す
る凝似シャッターアレーに、図７に示す駆動波形を印加
した。図４に示す駆動波形との違いは、ゲートパルス電
圧ＶG がオンしている間に情報信号ＶOPがゼロからＶOP
に変化している。このことによって、選択期間の最初に
セル電位ＶLCがゼロになるために、単安定配向によって
液晶の分子軸は元に戻される。
を述べる。実施例１に述べたのと同様なセル構造を有す
る凝似シャッターアレーに、図７に示す駆動波形を印加
した。図４に示す駆動波形との違いは、ゲートパルス電
圧ＶG がオンしている間に情報信号ＶOPがゼロからＶOP
に変化している。このことによって、選択期間の最初に
セル電位ＶLCがゼロになるために、単安定配向によって
液晶の分子軸は元に戻される。
【００３０】ここに示した方法によって得られた結果を
図８に示す。駆動条件は、ゲートパルス電圧ＶG のパル
ス幅が１００μＳ、繰り返し周波数が３ｋＨｚ、ＶOPが
＋１０Ｖである。これによって図８に示す如く、シャッ
ター応答時間が約１００μＳ、１ｄｏｔのアクセス時間
が約３５０μｓの性能が十分可能であることがわかる。
更にＶOPの値を変えることによって、実施例１で述べた
のと同様、透過率を自由に変えることができ、中間調出
力が可能である。
図８に示す。駆動条件は、ゲートパルス電圧ＶG のパル
ス幅が１００μＳ、繰り返し周波数が３ｋＨｚ、ＶOPが
＋１０Ｖである。これによって図８に示す如く、シャッ
ター応答時間が約１００μＳ、１ｄｏｔのアクセス時間
が約３５０μｓの性能が十分可能であることがわかる。
更にＶOPの値を変えることによって、実施例１で述べた
のと同様、透過率を自由に変えることができ、中間調出
力が可能である。
【００３１】一方、この時の駆動波形はＧＮＤとプラス
側電圧のみしか使用していないために、駆動電源が２値
で良かったり、駆動回路が単純になるという利点が生ず
る。しかし、図９に示すように、ゲートパルス電圧ＶG
がオンしている間に情報信号ＶOPを負側にしてから、＋
ＶOPを印加しても良い。これによって、前述の電源や駆
動回路は多少複雑になるが、セル電圧ＶLCは１選択期間
の最期でよりマイナスに振られるために、単安定配向と
相まって、分子が戻る速さがより速くなるという利点も
生まれ、結果としてシャッターの処理スピードをアップ
する効果が生まれる。
側電圧のみしか使用していないために、駆動電源が２値
で良かったり、駆動回路が単純になるという利点が生ず
る。しかし、図９に示すように、ゲートパルス電圧ＶG
がオンしている間に情報信号ＶOPを負側にしてから、＋
ＶOPを印加しても良い。これによって、前述の電源や駆
動回路は多少複雑になるが、セル電圧ＶLCは１選択期間
の最期でよりマイナスに振られるために、単安定配向と
相まって、分子が戻る速さがより速くなるという利点も
生まれ、結果としてシャッターの処理スピードをアップ
する効果が生まれる。
【００３２】しかしここで指摘したいのは、特開昭６３
−２４９８９７号公報においても１選択期間の前にリセ
ット信号を入れることが開示されているが、その場合、
“極端な透過状態が達成される”のを条件としている。
これに対し、本願は本来単安定であるために図９で示し
たリセット信号は、単に分子が戻るのを速める効果を持
つだけで、“極端な透過状態”は必要としない。
−２４９８９７号公報においても１選択期間の前にリセ
ット信号を入れることが開示されているが、その場合、
“極端な透過状態が達成される”のを条件としている。
これに対し、本願は本来単安定であるために図９で示し
たリセット信号は、単に分子が戻るのを速める効果を持
つだけで、“極端な透過状態”は必要としない。
【００３３】以上の実施例１〜３によるアクティブマト
リックス型単安定ＦＬＣと、従来主流のＴＦＴ／ＴＮ型
液晶表示素子との比較結果を表２に示す。
リックス型単安定ＦＬＣと、従来主流のＴＦＴ／ＴＮ型
液晶表示素子との比較結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明による液晶素
子は、液晶テレビに応用した場合、既存のＴＦＴ／ＴＮ
方式の諸性能を満足するばかりではなく、本来のテレビ
が要求している１フレーム時間内の応答速度を十分に満
足する数ミリ秒以内の応答速度を得ることができる。こ
のため、従来の液晶テレビが苦手としていた変化の激し
い画面に対する追随性が良くなり、画面イメージがシャ
ープになったり、同様の理由で画像の輪郭がより明確に
なるため、ＣＲＴに匹敵するディスプレイとして十分に
利用可能である。
子は、液晶テレビに応用した場合、既存のＴＦＴ／ＴＮ
方式の諸性能を満足するばかりではなく、本来のテレビ
が要求している１フレーム時間内の応答速度を十分に満
足する数ミリ秒以内の応答速度を得ることができる。こ
のため、従来の液晶テレビが苦手としていた変化の激し
い画面に対する追随性が良くなり、画面イメージがシャ
ープになったり、同様の理由で画像の輪郭がより明確に
なるため、ＣＲＴに匹敵するディスプレイとして十分に
利用可能である。
【００３６】更に本発明による液晶素子を用いて液晶シ
ャッターアレーを構成した場合、応答速度が速いために
プリンターの処理枚数を増やすことができ、また完全な
アナログ出力ができるために階調情報を出力することが
できるなどの効果を奏する。
ャッターアレーを構成した場合、応答速度が速いために
プリンターの処理枚数を増やすことができ、また完全な
アナログ出力ができるために階調情報を出力することが
できるなどの効果を奏する。
【図１】本発明の一実施例に係る液晶ライトバルブ装置
に用いられる液晶セルの断面図である。
に用いられる液晶セルの断面図である。
【図２】図１の液晶セルを用いた本発明の一実施例に係
る液晶ライトバルブ装置の平面図である。
る液晶ライトバルブ装置の平面図である。
【図３】図１の液晶セルにおける場合のように単安定配
向の場合の単発電圧パルスに対する光学応答性を示すグ
ラフである。
向の場合の単発電圧パルスに対する光学応答性を示すグ
ラフである。
【図４】図２の装置における駆動波形の一例を示すタイ
ミングチャートである。
ミングチャートである。
【図５】電圧をかけない安定な配向状態および電圧をか
けた状態におけるＦＬＣと偏光子との関係を示す説明図
である。
けた状態におけるＦＬＣと偏光子との関係を示す説明図
である。
【図６】図５の配向状態における印加電圧と透過率との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第３実施例における駆動波形を示すタ
イミングチャートである。
イミングチャートである。
【図８】図７の駆動波形による光学応答性を示すグラフ
である。
である。
【図９】第３実施例における他の駆動波形例を示すタイ
ミングチャートである。
ミングチャートである。
【図１０】図１の液晶セルに用いうるＦＬＣ組成物の構
造図である。
造図である。
１０，１８：ガラス、１１：透明電極、１２，１３：液
晶用配向膜、２１：ゲート電極、１６：ゲート絶縁膜、
２０：ソース電極、１９：ａ−Ｓｉ半導体層、２２：ド
レイン電極、１５：画素電極、１７：補助容量用電極、
１４：パッシベーション膜、２３：スペーサービーズ、
２４：液晶層。
晶用配向膜、２１：ゲート電極、１６：ゲート絶縁膜、
２０：ソース電極、１９：ａ−Ｓｉ半導体層、２２：ド
レイン電極、１５：画素電極、１７：補助容量用電極、
１４：パッシベーション膜、２３：スペーサービーズ、
２４：液晶層。
Claims (6)
- 【請求項１】 複数の薄膜トランジスタ、及び該薄膜ト
ランジスタを覆って配置した五酸化タンタル膜を設けた
第１の基板、該第１の基板に対して対向配置した第２の
基板、並びに、該第１基板と第２の基板との間に配置さ
れ、電圧無印加時には、単一の安定配向状態を生じ、Ｄ
Ｃ電圧の電圧印加時には、該単一の安定配向状態の分子
軸とは相違した分子軸を以って配向し、且つＤＣ電圧の
極性に応じて互いに相違する配向状態を生じるカイラル
スメクチック液晶を有する液晶素子。 - 【請求項２】 前記第１の基板及び第２の基板に施した
配向処理は、両者間で相違している請求項１記載の液晶
素子。 - 【請求項３】 複数の薄膜トランジスタを設けた第１の
基板、該第１の基板に対して対向配置し、電極と該電極
を覆って配置した五酸化タンタル膜を設けた第２の基
板、並びに、該第１基板と第２の基板との間に配置さ
れ、電圧無印加時には、単一の安定配向状態を生じ、Ｄ
Ｃ電圧の電圧印加時には、該単一の安定配向状態の分子
軸とは相違した分子軸を以って配向し、且つＤＣ電圧の
極性に応じて互いに相違する配向状態を生じるカイラル
スメクチック液晶を有する液晶素子。 - 【請求項４】 前記第１の基板及び第２の基板に施した
配向処理は、両者間で相違している請求項３記載の液晶
素子。 - 【請求項５】 複数の薄膜トランジスタ及び該薄膜トラ
ンジスタを覆って配置した五酸化タン夕ル膜を設けた第
１の基板、該第１の基板に対して対向配置し、電極と該
電極を覆って配置した五酸化タンタル膜を設けた第２の
基板、並びに、該第１基板と第２の基板との間に配置さ
れ、電圧無印加時には、単一の安定配向状態を生じ、Ｄ
Ｃ電圧の電圧印加時には、該単一の安定配向状態の分子
軸とは相違した分子軸を以って配向し、且つＤＣ電圧の
極性に応じて互いに相違する配向状態を生じるカイラル
スメクチック液晶を有する液晶素子。 - 【請求項６】 前記第１の基板及び第２の基板に施した
配向処理は、両者間で相違している請求項５記載の液晶
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10244097A JP2902378B2 (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 液晶素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10244097A JP2902378B2 (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 液晶素子 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3841190A Division JP2921577B2 (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | 液晶装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1031237A JPH1031237A (ja) | 1998-02-03 |
| JP2902378B2 true JP2902378B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=14327534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10244097A Expired - Fee Related JP2902378B2 (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 液晶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2902378B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4503281B2 (ja) * | 2003-12-19 | 2010-07-14 | 大日本印刷株式会社 | 液晶表示素子 |
-
1997
- 1997-04-07 JP JP10244097A patent/JP2902378B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1031237A (ja) | 1998-02-03 |
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