JP3123704B2

JP3123704B2 - 自発分極を有する液晶を用いた液晶表示素子

Info

Publication number: JP3123704B2
Application number: JP24517195A
Authority: JP
Inventors: 富雄田中; 哲志吉田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 2001-01-15
Anticipated expiration: 2015-08-31
Also published as: JPH0968728A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は自発分極を有する
液晶を用いた階調表示が可能で、且つ、高速動作が可能
な液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】強誘電性液晶等の自発分極を有する液晶
を用いた表示素子は、ネマティック液晶を用いるＴＮモ
ードの液晶表示素子と比較して、高速応答や、広い視野
角が得られる等の点で注目されている。

【０００３】この種の液晶を用いた液晶表示素子の実用
化に関する研究は、主に、ＳＳ−Ｆ液晶と呼ばれる強誘
電性液晶を対象として行なわれていた。ＳＳ−Ｆ液晶
は、配向状態の双安定性（メモリ性）を有し、単純マト
リクス駆動に適した液晶である。しかし、ＳＳ−Ｆ液晶
は、透過率を段階的に変化させることができず、階調表
示を行うことができないという欠点がある。

【０００４】この欠点を解決するため、ＳＳ−Ｆ液晶を
アクティブマトリクス駆動することにより、ＳＳ−Ｆ液
晶に定常的に中間電圧を印加し、白表示の領域と黒表示
の領域の面積比を制御することにより、疑似的に階調を
表示することが提案されている。しかし、このような駆
動方法では、液晶の配向が安定しないため、安定して任
意の階調を表示することが困難である。

【０００５】この問題を解決するため、安定的した階調
表示が可能な強誘電性液晶表示素子が研究されており、
カイラルスメクティック相の螺旋ピッチが表示素子の基
板間隔より小さい強誘電性液晶を用いることが提案され
ている。この種の強誘電性液晶は、メモリ性を有するも
のがＳＢＦ液晶と呼ばれ、非メモリ性のものがＤＨＦ液
晶と呼ばれている（「LIQUID CRYSTALS」, 1989, Vol.
5, NO.4の第1171頁ないし第1177頁参照）。

【０００６】ＤＨＦ液晶は、液晶層を挟んで対向する電
極間に絶対値が十分大きい値の電圧を印加した時、印加
電圧の極性に応じて、液晶分子のダイレクタが第１の方
向にほぼ配向した第１の配向状態と液晶分子のダイレク
タが第２の方向にほぼ配向した第２の配向状態とのいず
れかになり、印加電圧の絶対値が前記第１の配向状態又
は第２の配向状態となる電圧より小さい場合、分子配列
の螺旋の歪みにより、液晶分子のダイレクタの平均的な
方向が前記第１と第２の方向の間となる中間の配向状態
になり、中間階調を表示することができる。

【０００７】ＳＢＦ液晶は、液晶層を挟んで対向する電
極間に絶対値が所定値以上の電圧を印加した時、印加電
圧の極性に応じて、液晶分子の長軸の方向（ダイレク
タ）が第１の方向にほぼ配向した第１の配向状態と液晶
分子のダイレクタが第２の方向にほぼ配向した第２の配
向状態とのいずれかになり、印加電圧の絶対値が前記第
１の配向状態又は第２の配向状態となる電圧より小さい
場合、ダイレクタが第１の方向に配向した液晶分子とダ
イレクタが第２の方向に配向した液晶分子が混在した中
間の配向状態になり、中間階調を表示することができ
る。

【０００８】従って、ＤＨＦ液晶或いはＳＢＦ液晶に、
アクティブ駆動により、非選択期間も中間電圧を印加し
続けることにより、中間階調を安定して表示することが
できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＤＨＦ
液晶、ＳＢＦ液晶等を用いた液晶表示素子は、液晶が自
発分極を有しており、自発分極と電界との相互作用によ
り液晶分子が挙動するにもかかわらず、各画素の書き込
み時間が長く、動作速度が遅いという問題があった。

【００１０】液晶表示素子の動作を高速化するために
は、液晶の自発分極を大きくすればよいことが知られて
いる。しかし、本願の発明者の実験によれば、単純に液
晶の自発分極を大きくしても、各画素の書き込み時間等
が改善されず、高速応答性という自発分極を有する液晶
の特徴を十分に生かすことができないことが確認され
た。

【００１１】近時、液晶テレビ及びハイビジョンの普及
にともない、より高品質の表示画像が求められており、
走査線数が増加する傾向にあり、各画素の選択期間は益
々短くなる傾向にある。しかし、前述のように、応答速
度が遅いため、十分高品質の画像を表示することができ
ない。

【００１２】この発明は、上記実状に鑑みてなされたも
ので、この発明の目的は、自発分極を有する液晶を用い
且つ階調表示が可能なアクティブマトリクス型の液晶表
示素子の動作速度を向上させる点にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目標を達成するた
め、この発明の第１の観点にかかる液晶表示素子は、画
素電極と該画素電極に接続されたアクティブ素子とがマ
トリックス状に形成された一方の基板と、前記画素電極
に対向する共通電極が形成された他方の基板と、前記２
つの基板間に配置され、自発分極を有し、且つ印加され
る電圧の変化に応じてダイレクタが連続的に変化する液
晶と、から構成される液晶表示素子と、前記アクティブ
素子を介して前記画素電極と前記共通電極に接続された
駆動回路と、より構成され、各画素の選択期間内にオン
した前記アクティブ素子を介して前記画素電極と前記共
通電極とその間の前記液晶とにより構成される容量に供
給される駆動電流が、前記液晶の配向の変化に応じて時
間と共に極大値を持つように変化する液晶表示装置にお
いて、各画素の面積をＳ，単位面積当たりの自発分極を
ＰS、各画素の選択時間をＴＳ、前記駆動電流の最大値
をＩmaxとすると、前記アクティブ素子は流れる電流の
時間的変化に近似する電流特性に基づく数３を満たすＩ
max以上の許容電流特性を有することを特徴とする。

【数５】４・Ｐs・Ｓ／ＴＳ≒Ｉmax

【００１４】前記液晶としては、例えば、第１の極性で
第１の値Ｖ1以上の電圧を印加したときに、その液晶分
子がほぼ第１の方向に配向した第１の強誘電相を示し、
第２の極性で第１の値Ｖ1以上の電圧を印加したとき
に、その液晶分子がほぼ第２の方向に配向した第２の強
誘電相を示すものを使用できる。この場合、前記アクテ
ィブ素子のオン抵抗Ｒonとすると、このオン抵抗Ｒon
は、数６を満たすように設定される。

【数６】Ｖ1／Ｉon≧Ｒon

【００１５】一対の偏光板の一方の光学軸は前記第１の
方向と前記第２の方向の中間の方向に設定され、前記一
対の偏光板の他方の偏光板の光学軸は前記一方の偏光板
の光学軸に垂直に設定し、各画素電極に、前記共通電極
の電圧を基準として、フレーム毎に異なった極性の電圧
を印加するように駆動することが望ましい。

【００１６】前記液晶は、例えば、ＤＨＦ液晶、ＳＢＦ
液晶、反強誘電性液晶のいずれか１つから構成される。

【００１７】また、この発明の第２の観点にかかる液晶
表示装置は、画素電極と該画素電極に接続されたアクテ
ィブ素子とがマトリックス状に形成された一方の基板
と、前記画素電極に対向する共通電極が形成された他方
の基板と、前記２つの基板間に配置され、自発分極を有
し、印加される電圧の変化に応じてダイレクタが連続的
に変化する液晶と、から構成される液晶表示素子と、前
記アクティブ素子を介して前記画素電極と前記共通電極
に接続された駆動回路と、より構成され、各画素の選択
期間内にオンした前記アクティブ素子を介して前記画素
電極と前記共通電極とその間の前記液晶とにより構成さ
れる容量に供給される駆動電流が、前記液晶の配向の変
化に応じて時間と共に極大値を持つように変化する液晶
表示装置において、各画素の面積をＳ，単位面積当たり
の自発分極をＰS、各画素の選択時間をＴＳ、前記駆動
電流の最大値をＩmaxとすると、前記アクティブ素子は
数３を満たすＩmax以上の許容電流特性を有することを
特徴とする。

【数７】４・Ｐs・Ｓ／ＴＳ≒Ｉmax

【００１８】このような構成によれば、自発分極Ｐsが
大きい液晶を使用した場合でも、各画素の充電（液晶の
自発分極を反転するための充電）を選択期間ＴＳ内に完
了し、液晶表示素子の高速化を実現できる。

【００１９】アクティブ素子は、例えば、数８を満たす
オン抵抗Ｒonを有する。ここで、Ｉmaxは駆動電流の最
大値、Ｖmaxは前記駆動回路が前記画素電極と共通電極
間に印加する電圧の最大値をそれぞれ意味する。

【数８】Ｖmax／Ｉmax≧Ｒon

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態にか
かる液晶表示素子を説明する。図１はこの発明の一実施
の形態にかかるアクティブマトリクス型液晶表示素子の
断面構成を示す。図示するように、この液晶表示素子
は、一対の基板１１、１２と、基板１１と１２とを接
合する封止材ＳＣと、基板１１と１２と封止材ＳＣとの
間に封止された液晶１７とから構成される液晶セル１８
と、液晶セル１８を挟んで配置された一対の偏光板２
１と２２と、から構成されている。

【００２１】基板１１、１２はガラス等の絶縁性透明基
板から構成されている。基板１１には、画素電極１３と
ＴＦＴ３１とが図２に示すように、マトリクス状に配置
されている。

【００２２】画素電極１３はＩＴＯ等の透明導電材料か
ら形成され、例えば、２００〜１００μｍ×２００〜１
００μｍ程度の面積Ｓを有している。ＴＦＴ３１は、基
板１１上に形成されたゲート電極３４と、ゲート電極３
４を覆って、窒化シリコン（ＳｉＮ）等から構成された
ゲート絶縁膜３５と、ゲート電極３４に対向してゲート
絶縁膜３５上に形成された半導体層３６と、半導体層３
６の一端に接続されたソース電極３７と、半導体層３６
の他端に接続されたドレイン電極３８と、より構成され
る。ＴＦＴ３１は、ゲート電極３４にゲートパルスが印
加された時にオンし、そのオン抵抗Ｒonは、例えば、１
５０Ω程度である。

【００２３】各ＴＦＴ３１のゲート電極３４は対応する
行のゲートラインＧＬに接続され、ソース電極３７は対
応する画素電極１３に接続され、ドレイン電極３８は対
応する列のデータラインＤＬに接続されている。各ゲー
トラインＧＬは行ドライバ４１に接続され、各データラ
インＤＬ及び補助容量電極ＣＬは列ドライバ４２に接続
されている。行ドライバ４１は、各ゲートラインＧＬに
順次ゲートパルスを印加して、ゲートラインＧＬを走査
する。列ドライバ４２は、表示階調等に対応した絶対値
を有し、極性がフレーム毎に反転する階調パルスを各デ
ータラインＤＬに印加する。ゲートパルスと階調パルス
の波形については、図５（Ａ）、（Ｂ）を参照して後述
する。各画素電極１３及びＴＦＴ３１の上に配向膜１５
が配置されている。

【００２４】基板１２には、画素電極１３と対向し、基
準電圧Ｖcomが印加された共通電極１４と、共通電極１
４の上に形成された配向膜１６と、が設けられている。
共通電極１４はＩＴＯ等の透明導電材料からなる。

【００２５】配向膜１５、１６は、例えば、ポリイミド
系配向材等の水平配向材で形成されている。配向膜１
５、１６の表面には、所定方向にラビング等による配向
処理が施されている。

【００２６】液晶１７は、単位面積当たりＰsの自発分
極を有する液晶であり、反強誘電性液晶（以下、ＡＦＬ
Ｃ）を使用できる。ＡＦＬＣとしては、印加電圧の変化
に対し連続的に透過率が変化し、明確な閾値を有してい
ないものを使用することが望ましい。

【００２７】ＡＦＬＣからなる液晶１７は、その螺旋ピ
ッチが基板間隔より大きいため、螺旋構造を消失した状
態で基板１１、１２間に封入されている。一方の極性で
かつ絶対値がＶ１より大きい電圧を液晶１７に印加した
時、液晶１７は、ほとんど全ての液晶分子の長軸が図３
に一点鎖線で示す第１の方向１７Ａに向き、全ての液晶
分子の双極子がそろって、強誘電相を示す。他方の極性
でかつ絶対値がＶ１より大きい電圧を液晶１７に印加し
た時、液晶１７は、ほとんど全ての液晶分子の長軸が図
３に二点鎖線で示す第２の方向１７Ｂに向き、全ての液
晶分子の双極子がそろって、強誘電相を示す。一方、印
加電圧が０のとき、液晶分子は層毎に第１の方向１７Ａ
と第２の方向１７Ｂを交互に向き、双極子も互いに相殺
し合い、反強誘電相を示す。分子長軸の平均的方向（ダ
イレクタ）は、液晶１７のスメクティック相の層のほぼ
法線方向、即ち、第１と第２の方向１７Ａと１７Ｂのほ
ぼ中間の方向１７Ｃとなる。

【００２８】偏光板２１、２２のうち、一方の偏光板、
例えば、上偏光板２２の透過軸２２Ａは、液晶１７のス
メクティック相の層の法線方向とほぼ平行に設定されて
いる。下偏光板２１の透過軸２１Ａは、上偏光板２２の
透過軸２２Ａとほぼ直交している。

【００２９】図３に示すように偏光板２１、２２の透過
軸２１Ａ，２２Ａを設定した液晶表示素子は、液晶１７
のダイレクタを第１又は第２の方向１７Ａ、１７Ｂに向
かせた第１又は第２の配向状態の時に透過率が最も高く
（表示が最も明るく）なり、液晶分子を前記スメクティ
ック相の層の法線方向とほぼ平行な中間方向１７Ｃに配
向させた時に透過率が最も低く（表示が最も暗く）な
る。

【００３０】液晶１７のダイレクタは、印加電圧の極性
と電圧値（絶対値）に応じて、第１と第２の方向１７Ａ
と１７Ｂの間で連続的に変化する。このため、この液晶
表示素子は、図４に示すように、液晶１７への印加電圧
を制御することにより、各画素の透過率を連続的に変化
させることが可能である。

【００３１】次に、上記構成の液晶表示素子の駆動方法
を図５（Ａ）と（Ｂ）を参照して説明する。図５（Ａ）
は、行ドライバ４１が各行のゲートラインＧＬに印加す
るゲートパルスの波形、図５（Ｂ）は、列ドライバ４２
が各列のＴＦＴ３１に接続されたデータラインＤＬに印
加する階調パルスの波形を示す。

【００３２】図５（Ａ）、（Ｂ）において、ＴＦは１フ
レーム期間、ＴＳは第１行の画素の選択期間、ＴＯは非
選択期間を示す。各選択期間ＴＳは、例えば、約６０μ
秒である。この駆動方法においては、図５（Ｂ）に示す
ように、各フレームの各選択期間ＴＳに表示階調に応じ
た電圧値を有する１つの駆動電圧（書き込み電圧）ＶＤ
（又は−ＶＤ）をデータラインＤＬに印加する。即ち、
１つの表示データ（表示信号）について、１つの階調パ
ルスを印加する。そして、フレーム毎に印加電圧の極性
を反転する。階調パルスの極性及び電圧値は、基準電圧
Ｖcomに対する極性と電圧である。

【００３３】書き込み電圧ＶＤ（負極性の場合はその絶
対値）は、最小値をＶ０とし、最大値Ｖmaxを透過率の
飽和が起こる電圧（図４（Ａ）ではＶsat）よりも若干
低い値として、Ｖ０乃至Ｖmaxの範囲で書き込み電圧Ｖ
Ｄを制御する。この駆動方法によれば、液晶１７に印加
される電圧の直流成分は完全に０にはならないが、画像
がフレーム間で急激に変化することはまれであり、実用
上問題は生じない。

【００３４】自発分極Ｐsと、上述の画素電極１３の面
積Ｓと、各画素の選択期間ＴＳと、ＴＦＴ３１のオン電
流Ｉonとは数９を充足するように設定されている。

【数９】４・Ｐs・Ｓ／ＴＳ≦Ｉon

【００３５】ここで、各画素の等価回路は、図６に示す
ように、列ドライバ４２と、スイッチＳＷと、ＴＦＴ３
１のオン抵抗Ｒonと、液晶容量（画素電極１３と共通電
極１４とその間の液晶１７から構成される容量）ＣLCの
直列回路になる。この等価回路において、液晶容量ＣLC
のインピーダンスがＴＦＴ３１のオン抵抗Ｒonより十分
に小さいとすると、オン電流Ｉonは数１０で表される。

【数１０】Ｉon＝Ｖmax／Ｒon

【００３６】上記のような波形のゲート信号とデータ信
号とを用いて上記液晶表示素子を駆動すると、各行の選
択期間ＴＳに、書き込み電圧ＶＤがゲートパルスにより
オンしているＴＦＴ３１を介して画素電極１３に印加さ
れ、液晶容量（画素電極１３と対向電極１４とその間の
液晶１７から構成される容量）ＣLCにオン電流Ｉonが流
れる。ゲートパルスがオフし、非選択期間ＴＯになる
と、ＴＦＴ３１がオフ状態になり、書き込み電圧ＶＤが
画素電極１３と共通電極１４とその間の液晶１７とで形
成される容量（液晶容量）に保持される。このため、非
選択期間ＴＯの間、その画素の透過率が、液晶容量ＣLC
の保持電圧に対応する値、即ち、書き込み電圧ＶＤに対
応した値に維持される。

【００３７】この実施の形態では、液晶１７として印加
電圧の変化に対する透過率が連続的に変化するものを使
用し、しかも、図３に示す光学配置を採用しているの
で、書き込み電圧ＶＤの絶対値に対する透過率が一義的
に定まり、書き込み電圧ＶＤの絶対値により透過率を制
御して、明確な階調表示を実現できる。

【００３８】ここで、液晶分子の動きに注目すると、液
晶分子を駆動するために最も電流が必要とされるのは複
数フレームに連続して白を表示する場合である。即ち、
この駆動方法では、白を表示する場合には、液晶分子の
長軸方向を第１の方向１７Ａと第２の方向１７Ｂにフレ
ーム毎に交互に設定する必要があり、液晶１７の配向状
態を変更するために最も大きい電流が必要になる。

【００３９】この発明によれば、数９を充足するように
各パラメータが設定されている。従って、各選択期間Ｔ
Ｓ内に各画素の充電がほぼ完全に行われる。即ち、各液
晶分子の自発分極の方向を反転するために必要な電流の
供給が選択期間ＴＳ内に完了し、任意の階調を適切に表
示することができる。また、自発分極Ｐsが大きくなる
のに伴って数９を満たす駆動電流Ｉonを流す能力を有す
るアクティブ素子を用いることにより、自発分極Ｐsを
大きくして、動作速度を向上させることができる。ま
た、数９を満足する範囲内で、ＴＳを小さくすることに
より、各画素の選択期間を短くし、同一フレーム周波数
ならば画素の行数（ゲートラインＧＬの数）を増加して
解像度を向上し、同一の画素の行数ならばフレーム周波
数を向上することができる。

【００４０】次に、上記構成により、各画素の充電時間
が短くなる理由を詳細に説明する。図３に示すように偏
光板２１、２２を配置し、図５（Ｂ）に示すように液晶
表示素子を駆動する場合、各フレームで白を表示するた
めには、フレーム毎に液晶１７の分子の長軸を第１の方
向１７Ａと第２の方向１７Ｂに交互に配向させる必要が
あり、分子の配向の変化量は最大である。このため、白
を表示する際の駆動電流が最も大きい。

【００４１】ここで、画素電極１３と共通電極１４とそ
の間の液晶１７により構成される各液晶容量ＣLCについ
て考えると、白を表示する場合には、フレーム毎に、図
７（Ａ）と（Ｂ）の間で液晶１７の自発分極を反転する
必要がある。即ち、液晶１７の両表面の分子の自発分極
が液晶容量ＣLCの保持電荷に影響するため、自発分極Ｐ
sによる液晶容量ＣLCの各電極の電荷は＋Ｑ＝＋Ｐs・Ｓ
と−Ｑ＝−Ｐs・Ｓとなる。なお、液晶容量ＣLCの常誘
電項Ｑ’＝ＣＶによる電荷も存在するが、自発分極Ｐs
による電荷Ｑに比較して非常に小さいため、無視可能で
ある。

【００４２】このため、自発分極Ｐsを反転するために
列ドライバ４２からＴＦＴ３１を介して駆動電流として
各画素に供給する必要のある電荷の量ΔＱは２・Ｐs・
Ｓになる。

【００４３】図５（Ａ）に示すゲートパルスにより、Ｔ
ＦＴ３１がオンした場合、各画素電極１３には、図５
（Ｂ）に示すように、一定の書き込み電圧が印加され
る。しかし、駆動電流は選択期間ＴＳの間一定値の電流
が流れるのではなく、図８に実線、破線、一点鎖線で例
示するように、液晶分子の配向の変化に応じて連続的に
変化する。

【００４４】図８に示す駆動電流は図９に示すように二
等辺三角形型の電流で近似することができる。選択期間
ＴＳの間に電荷ΔＱ＝２・Ｐs・Ｓを供給するために
は、二等辺三角形の電流の最大値Ｉmaxは４・Ｐs・Ｓ／
ＴＳになる。従って、ＴＦＴ３１のオン電流Ｉon（即
ち、駆動電流の最大値Ｉmax）を４・Ｐs・Ｓ／ＴＳより
大きくすることにより、選択期間ＴＳ内に液晶容量ＣLC
の充電を完了し、自発分極を完全に反転することができ
る。従って、複数フレームで繰り返して白を表示する場
合でも、適切に白を表示することができる。

【００４５】例えば、液晶１７の単位面積当たりの自発
分極Ｐsを１５０nC／cm²、選択期間ＴＳを６０μｍ、各
画素の面積Ｓを１ｃｍ×１ｃｍとするとオン電流Ｉonは
次式で表される。Ｉon＝４・Ｐs・Ｓ／ＴＳは、４・１５０・１０^-9／６
０・１０^-6［ｃ／ｓ］＝１０^-2［ｃ／ｓ］ここで、書き込み電圧の最大値Ｖmaxを１０Ｖとする
と、Ｒonは１０／１０^-2＝１［ｋΩ］となる。

【００４６】図１０に書き込み電圧の最大値Ｖmaxと、
選択期間ＴＳと、オン抵抗Ｒonとの関係を示す。この例
はＰs＝１５０nC／cm²、Ｓ＝１cm²とした場合に得られ
たものである。一般に、画素の面積Ｓを１cm²に換算し
た場合のＴＦＴのオン抵抗Ｒonは、半導体層３６がアモ
ルファスシリコンから構成されたアモルファスＴＦＴで
２．５ＫΩ〜４．５ＫΩ程度であり、半導体層３６が多
結晶シリコンから構成されたポリシリコンＴＦＴで０．
１ＫΩ〜１ＫΩ程度である。ここで、各画素の実際の面
積をＳcm²、個々のＴＦＴ３１のオン抵抗をＲとする
と、画素面積Ｓを１cm²に換算した場合のＴＦＴのオン
抵抗Ｒonは、抵抗Ｒを１／Ｓだけ並列接続した値、即
ち、ほぼＲ／Ｓとなる。

【００４７】なお、オン電流Ｉonは、（１）半導体層３
６に不純物を添加すること、（２）チャネル長を短くし
及び／又はチャネル幅を広くすること、（３）ゲート絶
縁膜３５を薄くすること、（４）書き込み電圧ＶＤを大
きくすること、等により増加させることができる。従っ
て、必要なオン電流Ｉonが得られるように、書き込み電
圧とオン抵抗Ｒonを設定する。

【００４８】以上の説明では、自発分極を有する液晶１
７としてＡＦＬＣを用いたが、強誘電性液晶であるＤＨ
Ｆ液晶やＳＢＦ液晶を使用してもよい。これらの液晶を
使用する場合も、偏光板２１、２２の光学軸は、例えば
図３に示すように、カイラルスメクティック相の法線方
向を基準に設定される。

【００４９】また、図５では、液晶表示素子の駆動方法
として、１つの表示データに１つの駆動パルスを液晶１
７に印加する例を示したが、１つの表示データに対応し
て極性の異なる２つの駆動パルスを連続する２つのフレ
ームで液晶１７に印加するようにしてもよい。この駆動
方法によれば、印加電圧の極性に応じて液晶１７の光学
特性に差がある場合でも、その特性が平均化され、フリ
ッカ等の少ない高い品質の画像を表示できる。

【００５０】なお、カイラルスメクティック相の層の法
線方向に偏光板２２の透過軸２２Ａを一致させ、他方の
偏光板２１の透過軸２１Ａを透過軸２２Ａに直交させる
ように設定してもよい。また、偏光板２１と２２の透過
軸２１Ａと２２Ａを平行に設定してもよい。また、ＴＦ
Ｔ３１をＭＩＭ等の他のアクティブ素子に置換してもよ
い。また、この発明は、透過型液晶表示素子に限らず、
反射型液晶表示素子にも適用可能である。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、自発分極を有する液晶を用いた液晶表示素子におい
て、液晶容量を各選択期間内に充電を完了することがで
き、素子の動作速度を高速化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態にかかる液晶表示素子の
構造を示す断面図である。

【図２】図１に示す液晶表示素子の下基板の構成を示す
平面図である。

【図３】上下偏光板の透過軸の方向と液晶分子の配向方
向を示す平面図である。

【図４】印加電圧と透過率の関係を示すグラフである。

【図５】液晶表示素子の駆動方法を説明するための波形
図であり、（Ａ）はゲートパルスの波形図であり、
（Ｂ）は書き込み電圧の波形を示す図である。

【図６】各画素の等価回路を示す図である。

【図７】液晶表示素子の各画素に保持される電荷と自発
分極の関係を示す図である。

【図８】画素に供給されるオン電流の波形図である。

【図９】図８に示すオン電流を近似する二等辺三角形型
の電流の波形図である。

【図１０】書き込み電圧と選択時間とオン抵抗との関係
の例を示すグラフである。

【符号の説明】

１１・・・基板、１２・・・基板、１３・・・画素電極、１４・・・
共通電極、１５・・・配向膜、１６・・・配向膜、１７・・・液
晶、１８・・・液晶セル、２１・・・偏光板、２２・・・偏光
板、３１・・・ＴＦＴ、３４・・・ゲート電極、３５・・・ゲー
ト絶縁膜、３６・・・半導体層、３７・・・ソース電極、３８
・・・ドレイン電極、４１・・・行ドライバ、４２・・・列ドラ
イバ、ＤＬ・・・データライン、ＧＬ・・・ゲートライン、Ｃ
Ｌ・・・補助容量電極

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画素電極と該画素電極に接続されたアクテ
ィブ素子とがマトリックス状に形成された一方の基板
と、前記画素電極に対向する共通電極が形成された他方
の基板と、前記２つの基板間に配置され、自発分極を有
し、且つ印加される電圧の変化に応じてダイレクタが連
続的に変化する液晶と、から構成される液晶表示素子
と、前記アクティブ素子を介して前記画素電極と前記共通電
極に接続された駆動回路と、より構成され、各画素の選
択期間内にオンした前記アクティブ素子を介して前記画
素電極と前記共通電極とその間の前記液晶とにより構成
される容量に供給される駆動電流が、前記液晶の配向の
変化に応じて時間と共に極大値を持つように変化する液
晶表示装置において、各画素の面積をＳ，単位面積当たりの自発分極をＰS、
各画素の選択時間をＴＳ、前記駆動電流の最大値をＩma
xとすると、前記アクティブ素子は流れる電流の時間的
変化に近似する電流特性に基づく数３を満たすＩmax以
上の許容電流特性を有することを特徴とする液晶表示装
置。【数３】４・Ｐs・Ｓ／ＴＳ≒Ｉmax
【請求項２】前記容量に供給される駆動電流の最大値を
Ｉmaxとし、前記駆動回路が前記画素電極と共通電極間
に印加する電圧の最大値をＶmaxとするとき、前記アク
ティブ素子は、数４を満たすオン抵抗Ｒonを有すること
を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。【数４】Ｖmax／Ｉmax≧Ｒon
【請求項３】前記第１と第２の基板を挟んで配置された
一対の偏光板を備え、前記液晶は、第１の極性で第１の値Ｖ１以上の電圧を印
加したときに、その液晶分子がほぼ第１の方向に配向
し、第２の極性で第１の値Ｖ１以上の電圧を印加したと
きに、その液晶分子がほぼ第２の方向に配向し、前記一対の偏光板の一方の光学軸は前記第１の方向と前
記第２の方向の中間の方向に設定され、前記一対の偏光
板の他方の偏光板の光学軸は前記一方の偏光板の光学軸
に垂直に設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項４】前記駆動回路は各画素電極に、前記共通電
極の電圧を基準として、フレーム毎に異なった極性の電
圧を印加する、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項５】前記液晶は、反強誘電性液晶、ＤＨＦ液
晶、ＳＢＦ液晶のいずれか１つから構成されていること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の液
晶表示素子。