JP2921577B2 - 液晶装置 - Google Patents
液晶装置Info
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- JP2921577B2 JP2921577B2 JP3841190A JP3841190A JP2921577B2 JP 2921577 B2 JP2921577 B2 JP 2921577B2 JP 3841190 A JP3841190 A JP 3841190A JP 3841190 A JP3841190 A JP 3841190A JP 2921577 B2 JP2921577 B2 JP 2921577B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高速応答でかつ無限階調が可能な液晶装置
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。
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。
［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。
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。
ては次の関係がある。
ここで、△ε：誘電率異方性,VOP:印加電圧 η：粘性係数 ,Vth:閾値電圧 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。
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。
特にテレビの場合、本来ならば１フレーム33mS又は17
mS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。
mS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。
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TF
T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。
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TF
T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。
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63−249897）。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
ト処理が必須であり、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。
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63−249897）。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
ト処理が必須であり、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。
さらにTFT/FCL方式による別の試みとして、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 Display '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、従来の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。
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 Display '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、従来の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ライトバルブ
装置を提供することにある。
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ライトバルブ
装置を提供することにある。
［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装置は、対向す
る一組の基板、この一組の基板に配置され、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DC電圧の極性に応じて、液晶分子軸を一方の
一方向に配向させた第１の配向状態と、液晶分子軸を他
方の一方向に配向させた第２の配向状態を生じるカイラ
ルスメクチック液晶、及び複数の行及び列に沿った画素
を区画するための電極を有する液晶素子、前記画素毎
に、前記電極を通して、電圧を印加して駆動するための
アクティブ素子、並びに、前記アクティブ素子がオン状
態の時に、該オン状態に対応する画素の電圧印加状態を
無電界状態、一方極性DC電圧印加状態及び他方極性DC電
圧印加状態のうちの一つに選択する電圧印加手段を有す
る。
る一組の基板、この一組の基板に配置され、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DC電圧の極性に応じて、液晶分子軸を一方の
一方向に配向させた第１の配向状態と、液晶分子軸を他
方の一方向に配向させた第２の配向状態を生じるカイラ
ルスメクチック液晶、及び複数の行及び列に沿った画素
を区画するための電極を有する液晶素子、前記画素毎
に、前記電極を通して、電圧を印加して駆動するための
アクティブ素子、並びに、前記アクティブ素子がオン状
態の時に、該オン状態に対応する画素の電圧印加状態を
無電界状態、一方極性DC電圧印加状態及び他方極性DC電
圧印加状態のうちの一つに選択する電圧印加手段を有す
る。
より具体的な態様においては、前記カイラルスメクチ
ック液晶は、DC印加電圧の大きさに応じて、分子軸を変
化させる液晶であり、前記無電界状態は、電圧ゼロの状
態であり、前記液晶素子は、カイラルスメクチック液晶
が単一の安定配向状態を生じた時に、黒状態の画素を生
じさせる偏光手段を有する。前記無電界状態及びDC電圧
印加状態は、予めリセットされることなく形成された状
態である。
ック液晶は、DC印加電圧の大きさに応じて、分子軸を変
化させる液晶であり、前記無電界状態は、電圧ゼロの状
態であり、前記液晶素子は、カイラルスメクチック液晶
が単一の安定配向状態を生じた時に、黒状態の画素を生
じさせる偏光手段を有する。前記無電界状態及びDC電圧
印加状態は、予めリセットされることなく形成された状
態である。
そして、前記電圧印加手段により、強誘電性液晶の分
子軸方向を、アクティブ素子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
示を行なうようにしている。
子軸方向を、アクティブ素子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
示を行なうようにしている。
強誘電性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、強誘電性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。
えばユニホーム配向である。このような配向状態は、通
常、強誘電性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 のようである。
ば のようである。
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。
イスト配向が上げられる。
強誘電性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。
な配向状態において画素が黒になるような関係である。
アクティブ素子としては例えば、薄膜トランジスタを
用いることができる。
用いることができる。
電圧印加手段は、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強誘電性液晶を駆動する。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。
か一方の電位を用いて強誘電性液晶を駆動する。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。
［作用］ 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FCL素子（SSFLC素子と略す、特開昭56−10
7216又はUSP4,367,924参照）は安定な配向状態が２状態
あるいは双安定なFLC素子である。そして、この双安定F
LC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。
た表面安定化FCL素子（SSFLC素子と略す、特開昭56−10
7216又はUSP4,367,924参照）は安定な配向状態が２状態
あるいは双安定なFLC素子である。そして、この双安定F
LC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。
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。
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。
すなわち、本発明は安定な配向状態が１つしか存在し
ない強誘電性液晶素子（以下、これを単安定FLC素子と
いう）に、所定の電圧が印加されるとFCL分子の分子軸
が第４図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いている。
ない強誘電性液晶素子（以下、これを単安定FLC素子と
いう）に、所定の電圧が印加されるとFCL分子の分子軸
が第４図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いている。
［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 第１図は、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（Ta2O5）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。
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（Ta2O5）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。
他方の基板22上には、ゲート電極17、ゲート絶縁膜1
8、ソース電極20、ドレイン電極21及びａ−Si半導体層1
9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−180
2）を厚さが約50Å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。
8、ソース電極20、ドレイン電極21及びａ−Si半導体層1
9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−180
2）を厚さが約50Å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。
第２図は、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。
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.Merck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。
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）。
り）。
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、第３図に示すように、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、第３図に示すように、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。
第４図は、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。
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。
第５図は、電圧をかけない安定な配向状態におけるFL
C（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
透過率との関係を第６図に示す。この時の駆動条件は、
第４図のゲートパルスVGの幅が30μＳ。繰り返し周波数
が60Hzである。
C（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
透過率との関係を第６図に示す。この時の駆動条件は、
第４図のゲートパルスVGの幅が30μＳ。繰り返し周波数
が60Hzである。
第６図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。
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。
第６図に示した、本実施例では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。
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。
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。
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2m
S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。
S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。
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。
した例を示す。
第１図で示したパッシベーション膜１及びITO膜11上
にポリビニルアルコール系配向膜Ｒ−2105（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。
にポリビニルアルコール系配向膜Ｒ−2105（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。
これに、第10図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。
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、偏光子を第５図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。
り、偏光子を第５図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。
実施例３ 本発明の液晶ライトバルブ装置を液晶シャッターアレ
ーに応用した例を述べる。
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疑似シ
ャッターアレーに、第７図に示す駆動波形を印加した。
第４図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、選択期間の最初のセル電位
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。
ャッターアレーに、第７図に示す駆動波形を印加した。
第４図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、選択期間の最初のセル電位
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。
ここに示した方法によって得られた結果を第８図に示
す。駆動条件は、ゲートパルス電圧VGのパルス幅が100
μＳ、繰り返し周波数が3kHz、VOPが＋10Vである。
す。駆動条件は、ゲートパルス電圧VGのパルス幅が100
μＳ、繰り返し周波数が3kHz、VOPが＋10Vである。
これによって第８図に示す如く、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。
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。
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。
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、第９図に示すように、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。
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。
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第９図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。
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第９図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。
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
較結果を第２表に示す。
単安定FLCと、従来主流のTFT/TN型液晶表示素子との比
較結果を第２表に示す。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明による新液晶装置は、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。
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。
更に本発明による液晶ライトバルブを要いて液晶シャ
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。
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。
第１図は、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、 第２図は、第１図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、 第３図は、第１図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、 第４図は、第２図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、 第５図は、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、 第６図は、第５図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、 第７図は、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、 第８図は、第７図の駆動波形による光学応答性を示すグ
ラフ、 第９図は、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、そして 第10図は、第１図の液晶セルに用いうるFLC組成物の構
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。
置に用いられる液晶セルの断面図、 第２図は、第１図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、 第３図は、第１図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、 第４図は、第２図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、 第５図は、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、 第６図は、第５図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、 第７図は、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、 第８図は、第７図の駆動波形による光学応答性を示すグ
ラフ、 第９図は、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、そして 第10図は、第１図の液晶セルに用いうるFLC組成物の構
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。
Claims (13)
- 【請求項１】対向する一組の基板、この一組の基板に配
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DC電圧の極性に応じ
て、液晶分子軸を一方の一方向に配向させた第１の配向
状態と、液晶分子軸を他方の一方向に配向させた第２の
配向状態を生じるカイラルスメクチック液晶、及び複数
の行及び列に沿った画素を区画するための電極を有する
液晶素子、前記画素毎に、前記電極を通して、電圧を印
加して駆動するためのアクティブ素子、並びに、前記ア
クティブ素子がオン状態の時に、該オン状態に対応する
画素の電圧印加状態を無電界状態、一方極性DC電圧印加
状態及び他方極性DC電圧印加状態のうちの一つに選択す
る電圧印加手段を有する液晶装置。 - 【請求項２】前記カイラルスメクチック液晶は、DC印加
電圧の大きさに応じて、分子軸を変化させる液晶である
請求項１記載の液晶装置。 - 【請求項３】前記無電界状態は、電圧ゼロの状態である
請求項１記載の液晶装置。 - 【請求項４】前記液晶素子は、カイラルスメクチック液
晶が単一の安定配向状態を生じた時に、黒状態の画素を
生じさせる偏光手段を有する請求項１記載の液晶装置。 - 【請求項５】前記無電界状態及びDC電圧印加状態は、予
めリセットされることなく形成された状態である請求項
１記載の液晶装置。 - 【請求項６】対向する一組の基板、この一組の基板に配
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DC電圧の極性に応じ
て、液晶分子軸を一方の一方向に配向させた第１の配向
状態と、液晶分子軸を他方の一方向に配向させた第２の
配向状態を生じるカイラルスメクチック液晶、及び複数
の行及び列に沿った画素を区画するための電極及び該画
素への情報信号を入力させる情報信号入力線を有する液
晶素子、前記画素毎に、前記電極を通して、電圧を印加
して駆動するための薄膜トランジスタ素子、並びに、前
記薄膜トランジスタ素子のゲートをオン状態に設定し、
該ゲート・オンによってオン状態とした画素の電圧印加
状態を無電界状態、一方極性DC電圧印加状態及び他方極
性DC電圧印加状態のうちの一つに選択した電圧印加状態
に設定し、前記薄膜トランジスタ素子のゲートをオフ状
態に設定する電圧印加手段を有する液晶装置。 - 【請求項７】前記カイラルスメクチック液晶は、DC印加
電圧の大きさに応じて、分子軸を変化させる液晶である
請求項６記載の液晶装置。 - 【請求項８】前記無電界状態は、電圧ゼロの状態である
請求項６記載の液晶装置。 - 【請求項９】前記液晶素子は、カイラルスメクチック液
晶が単一の安定配向状態を生じた時に、黒状態の画素を
生じさせる偏光手段を有する請求項６記載の液晶装置。 - 【請求項１０】前記薄膜トランジスタが低インピーダン
スになっている期間は、前記情報信号の電圧が接地電位
となっている請求項６の液晶装置。 - 【請求項１１】前記薄膜トランジスタが低インピーダン
スになっている期間は、前記情報信号の電圧が両極性と
なっている請求項６の液晶装置。 - 【請求項１２】前記無電界状態及びDC電圧印加状態は、
予めリセットされることなく形成された状態である請求
項６記載の液晶装置。 - 【請求項１３】対向する一組の基板であって、互いに相
違した配向処理を施してなる一組の基板、この一組の基
板に配置され、電圧無印加時には、単一の安定配向状態
を生じ、一方極性DC電圧の電圧印加時には、液晶分子軸
を一方の一方向に配向させた第１の配向状態を生じ、他
方極性DC電圧の電圧印加時には、液晶分子軸を他方の一
方向に配向させた第２の配向状態を生じるカイラルスメ
クチック液晶、及び複数の行及び列に沿った画素を区画
するための電極を有する液晶素子、前記画素毎に、前記
電極を通して、電圧を印加して駆動するためのアクティ
ブ素子、並びに、前記アクティブ素子がオン状態の時
に、該オン状態に対応する画素の電圧印加状態を無電界
状態、一方極性DC電圧印加状態及び他方極性DC電圧印加
状態のうちの一つに選択する電圧印加手段を有する液晶
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3841190A JP2921577B2 (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | 液晶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3841190A JP2921577B2 (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | 液晶装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10244097A Division JP2902378B2 (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 液晶素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03242624A JPH03242624A (ja) | 1991-10-29 |
| JP2921577B2 true JP2921577B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=12524559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3841190A Expired - Lifetime JP2921577B2 (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | 液晶装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2921577B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6614491B2 (en) | 2000-03-29 | 2003-09-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Liquid crystal display and method for producing the same |
| US7633588B2 (en) | 2005-04-29 | 2009-12-15 | Au Optronics Corp. | Fringe field switching LCD having smectic liquid crystal and utilizing alternate current squared wave driving voltage |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5465168A (en) * | 1992-01-29 | 1995-11-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Gradation driving method for bistable ferroelectric liquid crystal using effective cone angle in both states |
| DE69315515T2 (de) * | 1992-07-15 | 1998-04-16 | Canon Kk | Flüssigkristall-Vorrichtung |
| JPH07120722A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-05-12 | Sharp Corp | 液晶表示素子およびその駆動方法 |
| JPH0764051A (ja) * | 1993-08-27 | 1995-03-10 | Sharp Corp | 液晶表示装置およびその駆動方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6210628A (ja) * | 1985-07-09 | 1987-01-19 | Seiko Epson Corp | 液晶電気光学装置 |
| JPS62160426A (ja) * | 1986-01-08 | 1987-07-16 | Sharp Corp | 液晶表示素子 |
| JP2610138B2 (ja) * | 1987-08-28 | 1997-05-14 | キヤノン株式会社 | 光変調素子の駆動方法 |
-
1990
- 1990-02-21 JP JP3841190A patent/JP2921577B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6614491B2 (en) | 2000-03-29 | 2003-09-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Liquid crystal display and method for producing the same |
| US6762812B2 (en) | 2000-03-29 | 2004-07-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Liquid crystal display and method for producing the same |
| US7633588B2 (en) | 2005-04-29 | 2009-12-15 | Au Optronics Corp. | Fringe field switching LCD having smectic liquid crystal and utilizing alternate current squared wave driving voltage |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03242624A (ja) | 1991-10-29 |
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Legal Events
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