JP3205598B2 - Liquid crystal display device and driving method thereof - Google Patents

Liquid crystal display device and driving method thereof

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晶 田川
浩文 勝瀬
誠 塩見
充浩 向殿
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は階調表示の可能な強誘電
性液晶表示素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferroelectric liquid crystal display device capable of gradation display.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、液晶表示素子は時計、電卓はもと
より、ワープロ、パソコンなどのOA機器、ポケットテ
レビ、など幅広い分野において用いられているが、一般
に広く用いられている液晶表示素子は走査線、信号線等
の電極を配置した一対の基板間にネマチック液晶を封入
したものである。
2. Description of the Related Art At present, liquid crystal display elements are used in a wide range of fields such as clock processors, calculators, OA equipment such as word processors and personal computers, and pocket televisions. And nematic liquid crystal is sealed between a pair of substrates on which electrodes such as signal lines are arranged.

【0003】ネマティック液晶を用いた液晶表示素子と
しては、ツィストネマティック型(Twisted Nematic TN
型)液晶表示素子、スーパーツイステッド型(Supertw
isted Birefringence Effect、SBE 型)液晶表示素子な
どがある。
[0003] As a liquid crystal display device using a nematic liquid crystal, a twisted nematic TN (Twisted Nematic TN) is used.
Liquid crystal display element, super twisted type (Supertw
isted Birefringence Effect (SBE type) liquid crystal display device.

【0004】しかしながらツイステッドネマティック
(TN)型液晶表示素子では、走査線数の増加とともに
駆動マージンが狭くなり、十分なコントラストが得られ
なくなるという欠点が存在するため、大容量の液晶表示
素子を作ることは困難である。このTN型液晶表示素子
を改良するためスーパーツイステッドネマチック(ST
N)型液晶表示素子、ダブルレイヤースーパーツイステ
ッドネマチック(DSTN)型液晶表示素子が開発され
ているが、走査線数の増加と共にコントラスト、応答速
度が低下するので、現状では800×1024ライン程度の表
示容量が限界である。加えて、TN型、STN型、DS
TN型などのネマチック相を利用した液晶表示素子は視
野角が狭いという大きな欠点を有している。
However, a twisted nematic (TN) type liquid crystal display element has a drawback that a drive margin becomes narrower with an increase in the number of scanning lines, and a sufficient contrast cannot be obtained. It is difficult. In order to improve this TN type liquid crystal display device, a super twisted nematic (ST)
N) type liquid crystal display devices and double layer super twisted nematic (DSTN) type liquid crystal display devices have been developed, but the contrast and response speed decrease as the number of scanning lines increases. Capacity is at its limit. In addition, TN type, STN type, DS
A liquid crystal display device using a nematic phase such as a TN type has a large drawback that a viewing angle is narrow.

【0005】コントラストを改善するためにこれらの液
晶表示素子において、基板上に薄膜トランジスタ(TF
T)を配列したアクティブマトリックス方式の液晶表示
素子も開発され、1000×1000ライン等の大容量表示が可
能となったが、依然、視野角、応答速度の点で問題が残
っていた。
In these liquid crystal display devices, a thin film transistor (TF) is provided on a substrate to improve contrast.
An active matrix type liquid crystal display element in which T) is arranged has also been developed, and a large-capacity display such as 1000 × 1000 lines has been made possible. However, problems still remain in view angle and response speed.

【0006】一方、従来のネマチック液晶に代わりに、
キラルスメクチックC相などの強誘電性液晶を利用する
強誘電性液晶表示素子(N. A. Clark and S. T. Lagerw
all,Appl. Phys. Lett., 36, 899 (1980),特開昭56-10
7216号公報,米国特許第4367924号公報)が盛んに開発さ
れている。強誘電性液晶素子は双安定性、メモリー性、
高速応答性、広視野角といった優れた特徴を有している
が、反面階調表示が困難であった。
On the other hand, instead of the conventional nematic liquid crystal,
Ferroelectric liquid crystal display device using ferroelectric liquid crystal such as chiral smectic C phase (NA Clark and ST Lagerw
all, Appl. Phys. Lett., 36 , 899 (1980), JP-A-56-10
No. 7216, U.S. Pat. No. 4,367,924) have been actively developed. Ferroelectric liquid crystal devices have bistability, memory properties,
Although it has excellent characteristics such as high-speed response and a wide viewing angle, it is difficult to display gradation.

【0007】強誘電性液晶表示素子の階調表示には種々
の方法が提案されているが、有望な方法として、特開平
3-242624、特開平3-243915号公報、森,他,第16回液晶
討論会,3K111 (1990).、豊田,他,第16回液晶討論
会,3K112 (1990).、松居,他,第17回液晶討論会,3F3
01 (1991).、K.Nito,et al.,Proc.IDRC,179 (1991)
などで開示されている方法がある。
Various methods have been proposed for gray scale display of a ferroelectric liquid crystal display element.
3-242624, JP-A-3-243915, Mori, et al., 16th Liquid Crystal Symposium, 3K111 (1990)., Toyoda, et al., 16th Liquid Crystal Symposium, 3K112 (1990)., Matsui, et al. 17th LCD Panel Discussion, 3F3
01 (1991)., K. Nito, et al., Proc. IDRC, 179 (1991).
And the like.

【0008】これらは双安定性を有さず単安定の強誘電
性液晶表示素子に交流電圧を印加し、その電圧の大きさ
に応じて液晶分子の分子軸方向を一義的に変化させるこ
とによって階調表示を行う方法である。図1はこの原理
を説明するための図である。キラルスメクチックC液晶
は一対の電極を有する基板間に封入され、基板に垂直に
層構造を形成し、基板にほぼ平行に、かつ前記層に対し
てチルト角をもって傾いて配向している。図1はこの状
態の一部を基板上方からみた図である。ここで1は液晶
の層、2は液晶分子を表している。電圧を印加しないと
きに分子は3の位置に存在し、これに電圧をかけるとそ
の極性に応じて分子はE>0であれば4方向に、E<0
であれば5方向に動く。充分に高い電圧を印加すると分
子は4または5の位置まで動くがそれ以下の電圧の場合
には中間的な位置で液晶分子がとどまる。そこで、例え
ば、3の位置に片方の偏光板の偏光軸を合わせ、もう一
方の偏光板の偏光軸をこれと直交に合わせる。
In these methods, an alternating voltage is applied to a monostable ferroelectric liquid crystal display device having no bistability, and the direction of the molecular axis of the liquid crystal molecules is uniquely changed according to the magnitude of the voltage. This is a method of performing gradation display. FIG. 1 is a diagram for explaining this principle. The chiral smectic C liquid crystal is sealed between a substrate having a pair of electrodes, forms a layer structure perpendicular to the substrate, and is oriented substantially parallel to the substrate and inclined at a tilt angle to the layer. FIG. 1 is a diagram showing a part of this state as viewed from above the substrate. Here, 1 represents a liquid crystal layer and 2 represents liquid crystal molecules. When no voltage is applied, the numerator is at position 3 and when a voltage is applied to the numerator, depending on the polarity, the numerator is in four directions if E> 0 and E <0.
If so, move in 5 directions. When a sufficiently high voltage is applied, the molecules move to position 4 or 5, but when the voltage is lower, the liquid crystal molecules stay at intermediate positions. Therefore, for example, the polarization axis of one of the polarizing plates is aligned with the position 3 and the polarization axis of the other polarizing plate is aligned orthogonally thereto.

【0009】図2に上述のように偏光板を配置した強誘
電性液晶表示素子の電圧と基板上方からみた見かけのチ
ルト角の関係、図3に電圧と透過光量の関係を示す。こ
れらの図より、電圧が大きくなるに連れて見かけのチル
ト角が大きくなり、透過光量が増加していることがわか
る。このように電圧に応じて透過光量が変化するので階
調表示が行える。なお、ここで断っておかなくてはなら
ないが、基板に垂直に層構造を形成し、基板にほぼ平行
に配向していると述べたが、実際の強誘電性液晶におい
ては層はくの字に折れ曲がっており、液晶分子の分子軸
方向は基板の上面から下面まで一様ではなく捩れてい
る。
FIG. 2 shows the relationship between the voltage of a ferroelectric liquid crystal display device having a polarizing plate as described above and the apparent tilt angle as viewed from above the substrate, and FIG. 3 shows the relationship between the voltage and the amount of transmitted light. From these figures, it can be seen that the apparent tilt angle increases as the voltage increases, and the amount of transmitted light increases. As described above, since the amount of transmitted light changes according to the voltage, gradation display can be performed. It should be noted here that, although it has been stated that the layer structure is formed perpendicular to the substrate and that it is oriented almost parallel to the substrate, the layered shape is used in the actual ferroelectric liquid crystal. The direction of the molecular axis of the liquid crystal molecules is not uniform but twisted from the upper surface to the lower surface of the substrate.

【0010】これまで開示されている技術によれば、単
安定の強誘電性液晶セルを用いることが述べられている
が、本発明者らの検討によれば、単安定でも双安定でも
いずれの場合も中間調表示が可能であることを見いだし
ている。
According to the techniques disclosed so far, the use of a monostable ferroelectric liquid crystal cell is described. However, according to the study of the present inventors, both monostable and bistable are used. It has been found that halftone display is also possible.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】さて、このようにして
階調表示を行う場合、液晶分子は電界を切ると図1に示
す3の位置に復帰するので、ある透過光量を保持する、
即ちある位置に液晶分子を保持する場合には電界を保持
する必要がある。従ってTFTなどのアクティブ素子を
用いることが必要となる。
When gradation display is performed in this manner, the liquid crystal molecules return to the position 3 shown in FIG. 1 when the electric field is cut off.
That is, when holding the liquid crystal molecules at a certain position, it is necessary to hold the electric field. Therefore, it is necessary to use an active element such as a TFT.

【0012】しかしながら、強誘電性液晶の場合、液晶
組成物中の不純物イオンや、液晶分子のダイレクタプロ
ファイルの変化などに起因する電流によって蓄積された
電荷の一部は消費され、液晶LCに印加される電圧は降
下し、表示に応じた透過光量が得られなくなるという問
題がある。従って良好な表示を得るためにはこの電圧降
下が小さい、すなわち電荷保持率の高い液晶材料が必要
となる。
However, in the case of a ferroelectric liquid crystal, a part of the charge accumulated by the current caused by the impurity ions in the liquid crystal composition and the change in the director profile of the liquid crystal molecules is consumed and applied to the liquid crystal LC. However, there is a problem that the amount of transmitted light cannot be obtained according to the display. Therefore, in order to obtain good display, a liquid crystal material having a small voltage drop, that is, a high charge retention rate is required.

【0013】しかしながら従来一般に研究されている強
誘電性液晶組成物の多くはピリミジン環、ピリジン環な
どの含窒素複素環や、エステル基、シアノ基などの官能
基を含む液晶材料で、ネマチック液晶材料の研究から、
液晶セルの電荷保持率の点でTFT駆動には適さないこ
とが知られている。
However, most of the ferroelectric liquid crystal compositions which have been generally studied in the past are liquid crystal materials containing a nitrogen-containing heterocyclic ring such as a pyrimidine ring or a pyridine ring, or a functional group such as an ester group or a cyano group. From his research,
It is known that liquid crystal cells are not suitable for driving TFTs in terms of charge retention.

【0014】松居らが(第17回液晶討論会,3F301 (199
1).)用いた強誘電性液晶材料はいずれもエステル基や
ピリミジン環といった官能基を含んでおり、実際のTF
T駆動には適さない。また、特開平3-242624号公報に記
載の第8図にはE.Merck社製強誘電性液晶組成物
ZLI−4139を用いてTFT駆動したときのドレイ
ン波形と光学応答波形が記載されているが、液晶セルの
電荷保持率はたいへん悪い。
Matsui et al. (17th Liquid Crystal Symposium, 3F301 (199
1).) Each of the ferroelectric liquid crystal materials used contains a functional group such as an ester group or a pyrimidine ring.
Not suitable for T drive. FIG. 8 described in JP-A-3-242624 shows E. coli. Although the drain waveform and the optical response waveform when a TFT is driven using the ferroelectric liquid crystal composition ZLI-4139 manufactured by Merck are described, the charge retention of the liquid crystal cell is very poor.

【0015】本発明は上記点に鑑み、TFTを用いた強
誘電性液晶表示素子において、液晶の電荷保持率を高
め、階調表示可能な強誘電性液晶表示素子を提供するも
のである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, the present invention provides a ferroelectric liquid crystal display device using a TFT, in which the charge holding ratio of the liquid crystal is increased and gradation display is possible.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、表示画面となる複数の画素電極の各々にアクティブ
素子が設けられた基板と、電極を有する基板との間に強
誘電性液晶を挟持し、アクティブマトリクス駆動により
表示を行う液晶表示素子において、該強誘電性液晶が一
般式(1)
According to the liquid crystal display device of the present invention, a ferroelectric liquid crystal is provided between a substrate having an active element provided on each of a plurality of pixel electrodes serving as a display screen and a substrate having the electrodes. Pinching and active matrix drive
In a liquid crystal display element for displaying, the ferroelectric liquid crystal is represented by the general formula (1)

【0017】[0017]

【化3】 Embedded image

【0018】(但し、R1、R2はそれぞれ独立に、直鎖
の、または、分岐した炭素数3〜16のアルキル基、ま
たは、アルコキシ基を示す。X1、X2、X3、および、X4
それぞれ独立に水素原子、または、ハロゲン原子を示
し、X1、X2、X3、および、X4のうちの少なくとも一つは
フッ素原子である。)または一般式(2)
(However, R 1 and R 2 each independently represent a linear or branched alkyl group or an alkoxy group having 3 to 16 carbon atoms. X 1 , X 2 , X 3 , and , X 4 each independently represent a hydrogen atom or a halogen atom, and at least one of X 1 , X 2 , X 3 and X 4 is a fluorine atom.) Or the general formula (2)

【0019】[0019]

【化4】 Embedded image

【0020】(但し、R3、R4はそれぞれ独立に、直鎖
の、または、分岐した炭素数3〜16のアルキル基、ま
たは、アルコキシ基を示す。X5、X6、X7、X8、X9、およ
び、X10はそれぞれ独立に水素原子、または、ハロゲン
原子を示し、X5、X6、X7、X8、X9、および、X10のうち
の少なくとも一つはフッ素原子である。)で表される化
合物を少なくとも一種含むことを特徴とするものであ
る。
(Provided that R 3 and R 4 each independently represent a straight-chain or branched alkyl group or alkoxy group having 3 to 16 carbon atoms. X 5 , X 6 , X 7 , X 8, X 9, and, X 10 each independently represent a hydrogen atom or, represents a halogen atom, at least one fluorine of X 5, X 6, X 7 , X 8, X 9, and, X 10 At least one compound represented by the formula:

【0021】ここで、上記一般式(1)及び一般式
(2)で表される化合物中のR1、R2及びR3、R4として、
それぞれ独立に次のような具体例を挙げることができ
る。
Here, R 1 , R 2 and R 3 , R 4 in the compounds represented by the general formulas (1) and (2) are represented by the following formulas:
The following specific examples can be given independently of each other.

【0022】−(CH22−CH3 −(CH23−CH3 −(CH24−CH3 −(CH25−CH3 −(CH26−CH3 −(CH27−CH3 −(CH28−CH3 −(CH29−CH3 −(CH210−CH3 −(CH211−CH3 −(CH212−CH3 −(CH213−CH3 -(CH214−CH3 −(CH215−CH3 −CH(CH32 −CH(CH3)−C25 −CH(CH3)−(CH22−CH3 −CH(CH3)−(CH23−CH3 −CH(CH3)−(CH24−CH3 −CH(CH3)−(CH25−CH3 −CH(CH3)−(CH26−CH3 −CH(CH3)−(CH27−CH3 −CH(CH3)−(CH28−CH3 −CH(CH3)−(CH29−CH3 −CH(CH3)−(CH210−CH3 −CH(CH3)−(CH211−CH3 −CH(CH3)−(CH212−CH3 −CH(CH3)−(CH213−CH3 −CH2−CH(CH32 −CH2−CH(CH3)−C25 −CH2−CH(CH3)−(CH22−CH3 −CH2−CH(CH3)−(CH23−CH3 −CH2−CH(CH3)−(CH24−CH3 −CH2−CH(CH3)−(CH25−CH3 −CH2−CH(CH3)−(CH26−CH3 −CH2−CH(CH3)−(CH27−CH3 −CH2−CH(CH3)−(CH28−CH3 −CH2−CH(CH3)−(CH29−CH3 −CH2−CH(CH3)−(CH210−CH3 −CH2−CH(CH3)−(CH211−CH3 −CH2−CH(CH3)−(CH212−CH3 -O-(CH22−CH3 −O−(CH23−CH3 −O−(CH24−CH3 −O−(CH25−CH3 −O−(CH26−CH3 −O−(CH27−CH3 −O−(CH28−CH3 −O−(CH29−CH3 −O−(CH210−CH3 −O−(CH211−CH3 −O−(CH212−CH3 −O−(CH213−CH3 −O−(CH214−CH3 −O−(CH215−CH3 −OCH(CH32 −OCH(CH3)−C25 −OCH(CH3)−(CH22−CH3 −OCH(CH3)−(CH23−CH3 −OCH(CH3)−(CH24−CH3 −OCH(CH3)−(CH25−CH3 −OCH(CH3)−(CH26−CH3 −OCH(CH3)−(CH27−CH3 −OCH(CH3)−(CH28−CH3 −OCH(CH3)−(CH29−CH3 −OCH(CH3)−(CH210−CH3 −OCH(CH3)−(CH211−CH3 −OCH(CH3)−(CH212−CH3 −OCH(CH3)−(CH213−CH3 −OCH2−CH(CH32-OCH2−CH(CH3)−C2
5 −OCH2−CH(CH3)−(CH22−CH3 −OCH2−CH(CH3)−(CH23−CH3 −OCH2−CH(CH3)−(CH24−CH3 −OCH2−CH(CH3)−(CH25−CH3 −OCH2−CH(CH3)−(CH26−CH3 −OCH2−CH(CH3)−(CH27−CH3 −OCH2−CH(CH3)−(CH28−CH3 −OCH2−CH(CH3)−(CH29−CH3 −OCH2−CH(CH3)−(CH210−CH3 −OCH2−CH(CH3)−(CH211−CH3 −OCH2−CH(CH3)−(CH212−CH3 また、このようなR1、R2を持つ、一般式(1)で表され
る化合物の骨格構造として、次のような具体例を挙げる
ことができる。
-(CH 2 ) 2 -CH 3- (CH 2 ) 3 -CH 3- (CH 2 ) 4 -CH 3- (CH 2 ) 5 -CH 3- (CH 2 ) 6 -CH 3- ( CH 2) 7 -CH 3 - ( CH 2) 8 -CH 3 - (CH 2) 9 -CH 3 - (CH 2) 10 -CH 3 - (CH 2) 11 -CH 3 - (CH 2) 12 - CH 3 - (CH 2) 13 -CH 3 - (CH 2) 14 -CH 3 - (CH 2) 15 -CH 3 -CH (CH 3) 2 -CH (CH 3) -C 2 H 5 -CH ( CH 3) - (CH 2) 2 -CH 3 -CH (CH 3) - (CH 2) 3 -CH 3 -CH (CH 3) - (CH 2) 4 -CH 3 -CH (CH 3) - ( CH 2) 5 -CH 3 -CH ( CH 3) - (CH 2) 6 -CH 3 -CH (CH 3) - (CH 2) 7 -CH 3 -CH (CH 3) - (CH 2) 8 - CH 3 -CH (CH 3) - (CH 2) 9 -CH 3 -CH (CH 3) - (CH 2) 10 -CH 3 -CH (CH 3) - (CH 2) 11 -CH 3 -CH (CH 3) - (CH 2) 12 -CH 3 -CH (CH 3 ) - (CH 2) 13 -CH 3 -CH 2 -CH (CH 3) 2 -CH 2 -CH (CH 3) -C 2 H 5 -CH 2 -CH (CH 3) - (CH 2) 2 - CH 3 -CH 2 -CH (CH 3 ) - (CH 2) 3 -CH 3 -CH 2 -CH (CH 3) - (CH 2) 4 -CH 3 -CH 2 -CH (CH 3) - (CH 2) 5 -CH 3 -CH 2 -CH (CH 3) - (CH 2) 6 -CH 3 -CH 2 -CH (CH 3) - (CH 2) 7 -CH 3 -CH 2 -CH (CH 3 ) - (CH 2) 8 -CH 3 -CH 2 -CH (CH 3) - (CH 2) 9 -CH 3 -CH 2 -CH (CH 3) - (CH 2) 10 -CH 3 -CH 2 - CH (CH 3) - (CH 2) 1 1 -CH 3 -CH 2 -CH (CH 3) - (CH 2) 12 -CH 3 -O- (CH 2) 2 -CH 3 -O- (CH 2) 3 -CH 3 -O- (CH 2 ) 4 -CH 3 -O- (CH 2 ) 5 -CH 3 -O- (CH 2) 6 -CH 3 -O- (CH 2) 7 -CH 3 -O- (CH 2) 8 -CH 3 - O- (CH 2) 9 -CH 3 -O- (CH 2) 10 -CH 3 -O- (CH 2) 11 -CH 3 -O- (CH 2) 12 -CH 3 -O- (CH 2) 13 -CH 3 -O- (CH 2) 14 -CH 3 -O- (CH 2) 15 -CH 3 -OCH (CH 3) 2 -OCH (CH 3) -C 2 H 5 -OCH (CH 3) - (CH 2) 2 -CH 3 -OCH (CH 3) - (CH 2) 3 -CH 3 -OCH (CH 3) - (CH 2) 4 -CH 3 -OCH (CH 3) - (CH 2) 5 -CH 3 -OCH (CH 3) - (CH 2) 6 -CH 3 - CH (CH 3) - (CH 2) 7 -CH 3 -OCH (CH 3) - (CH 2) 8 -CH 3 -OCH (CH 3) - (CH 2) 9 -CH 3 -OCH (CH 3) - (CH 2) 10 -CH 3 -OCH (CH 3) - (CH 2) 11 -CH 3 -OCH (CH 3) - (CH 2) 12 -CH 3 -OCH (CH 3) - (CH 2) 13 -CH 3 -OCH 2 -CH (CH 3) 2 -OCH 2 -CH (CH 3) -C 2
H 5 -OCH 2 -CH (CH 3 ) - (CH 2) 2 -CH 3 -OCH 2 -CH (CH 3) - (CH 2) 3 -CH 3 -OCH 2 -CH (CH 3) - (CH 2) 4 -CH 3 -OCH 2 -CH (CH 3) - (CH 2) 5 -CH 3 -OCH 2 -CH (CH 3) - (CH 2) 6 -CH 3 -OCH 2 -CH (CH 3 ) - (CH 2) 7 -CH 3 -OCH 2 -CH (CH 3) - (CH 2) 8 -CH 3 -OCH 2 -CH (CH 3) - (CH 2) 9 -CH 3 -OCH 2 - CH (CH 3) - (CH 2) 10 -CH 3 -OCH 2 -CH (CH 3) - (CH 2) 11 -CH 3 -OCH 2 -CH (CH 3) - (CH 2) 12 -CH 3 The following specific examples can be given as examples of the skeleton structure of the compound represented by the general formula (1) having such R 1 and R 2 .

【0023】[0023]

【化5】 Embedded image

【0024】さらに、一般式(2)で表される化合物の
骨格構造として、次のような具体例を挙げることができ
る。
Further, the following specific examples can be given as examples of the skeleton structure of the compound represented by the general formula (2).

【0025】[0025]

【化6】 Embedded image

【0026】[0026]

【化7】 Embedded image

【0027】[0027]

【化8】 Embedded image

【0028】また、本発明の液晶表示素子の駆動方法に
おいて、1画面を形成するために、第1のフレームで各
画素電極に設けたアクティブ素子をオンにするのと同期
させて該画素電極に求める表示に対応する大きさの一方
極性のの選択電圧波形を印加し、第2フレームで各画素
電極に設けたアクティブ素子をオンにするのと同期させ
て該画素電極に前記電圧をキャンセルする大きさの前記
電圧と逆極性の選択電圧波形を印加することを特徴とす
るものである。
Further, in the method of driving a liquid crystal display element according to the present invention, in order to form one screen, the pixel electrodes are synchronized with turning on the active elements provided for each pixel electrode in the first frame. A magnitude of applying a selection voltage waveform of one polarity having a magnitude corresponding to a desired display and canceling the voltage to the pixel electrode in synchronization with turning on an active element provided for each pixel electrode in the second frame. And a selection voltage waveform having a polarity opposite to that of the voltage is applied.

【0029】[0029]

【作用】本発明による階調表示には強誘電性液晶のメモ
リ性は利用せず、駆動法としては各画素に電界を保持す
るアクティブ素子を設けたアクティブマトリクス駆動を
用いる。
In the gradation display according to the present invention, the memory property of the ferroelectric liquid crystal is not used, and an active matrix drive in which an active element for holding an electric field is provided in each pixel is used as a driving method.

【0030】図4に一例としてアクティブ素子として薄
膜トランジスタ(TFT)を用いた4画素の液晶表示素
子の等価回路を示す。画素電極はマトリクス状に配置さ
れLC11,LC12,LC21,LC22位置の液晶
に電界を印加する。各々の画素電極にはTFTが設けら
れている。液晶表示素子を駆動する場合、走査線G1よ
り信号を送ってTFTのゲート電極G11,G12に電
界を印加し、この部分のTFTをオンにする。これに同
期させて信号線S1,S2よりソース電極S11,S1
2に信号を送ると、ドレイン電極Dを通して画素電極に
電界が印加され、液晶LC11,LC12が応答する。
次にこの操作をG2についても行う。
FIG. 4 shows, as an example, an equivalent circuit of a four-pixel liquid crystal display element using a thin film transistor (TFT) as an active element. The pixel electrodes are arranged in a matrix and apply an electric field to the liquid crystal at positions LC11, LC12, LC21 and LC22. Each pixel electrode is provided with a TFT. When driving the liquid crystal display element, a signal is sent from the scanning line G1, an electric field is applied to the gate electrodes G11 and G12 of the TFT, and the TFT in this portion is turned on. In synchronization with this, the source electrodes S11 and S1 are connected from the signal lines S1 and S2.
When a signal is sent to the pixel 2, an electric field is applied to the pixel electrode through the drain electrode D, and the liquid crystals LC11 and LC12 respond.
Next, this operation is also performed for G2.

【0031】画素電極に電界を印加すると、同時に液晶
に電荷が蓄積されるため、TFTをオフにしても液晶に
は電界が印加され続ける。
When an electric field is applied to the pixel electrode, electric charges are simultaneously stored in the liquid crystal. Therefore, the electric field is continuously applied to the liquid crystal even when the TFT is turned off.

【0032】ところが、液晶組成物中の不純物イオン
や、液晶分子のダイレクタプロファイルの変化などに起
因する電流によって蓄積された電荷の一部は消費され、
液晶に印加される電圧は降下し、表示に応じた透過光量
が得られなくなる。従って良好な表示を得るためにはこ
の電圧降下が小さい、すなわち電荷保持率の高い液晶材
料ほどTFT駆動に適した材料となる。
However, a part of the electric charge accumulated by the current caused by the impurity ions in the liquid crystal composition and the change in the director profile of the liquid crystal molecules is consumed,
The voltage applied to the liquid crystal drops, and the amount of transmitted light corresponding to the display cannot be obtained. Therefore, in order to obtain a good display, a liquid crystal material having a smaller voltage drop, that is, a liquid crystal material having a higher charge retention rate is a material more suitable for driving the TFT.

【0033】液晶組成物中の不純物イオンなどに起因す
る電圧降下は、比抵抗の大きな強誘電性液晶組成物を用
いることにより、小さく抑えることが可能である。一般
式(1)および一般式(2)で表される化合物はエステ
ル基、シアノ基、含窒素複素環などを含まない化学構造
上、大きな比抵抗値を得られるため、これらの化合物を
多く含む強誘電性液晶組成物を用いることにより不純物
イオンなどに起因する電圧降下を低減させることができ
る。
The voltage drop due to impurity ions and the like in the liquid crystal composition can be reduced by using a ferroelectric liquid crystal composition having a large specific resistance. Since the compounds represented by the general formulas (1) and (2) can obtain a large specific resistance value due to a chemical structure not containing an ester group, a cyano group, a nitrogen-containing heterocyclic ring, etc., they contain a large amount of these compounds. By using the ferroelectric liquid crystal composition, a voltage drop due to impurity ions or the like can be reduced.

【0034】液晶分子のダイレクタプロファイルの変化
に起因する電圧降下は強誘電性液晶組成物の応答速度に
対応した時間、即ち通常数十〜数百μsecの間に起こ
る。これはTFTをオンにする時間幅が強誘電性液晶組
成物の応答に要する時間幅よりも短いために、TFTを
オフにした後にも液晶分子のダイレクタプロファイルの
変化が続き、それに伴う自発分極の回転のために電流が
流れるからである。ダイレクタプロファイルによる電流
を小さくするためには、自発分極の絶対値の小さな強誘
電性液晶組成物を用いて自発分極の回転により消費され
る電荷量を少なくしたり、応答速度の速い強誘電性液晶
組成物を用いて液晶分子のダイレクタプロファイルの変
化に要する時間幅をTFTをオンにする時間幅に近付け
たりすることが必要である。一般式(1)および一般式
(2)で表される化合物を多く含む強誘電性液晶組成物
は低粘性であり、自発分極の絶対値が小さくても高速応
答を示すため、これらの強誘電性液晶組成物を用いるこ
とにより液晶分子のダイレクタプロファイルの変化に起
因する電圧降下を低減させることができる。
The voltage drop due to the change in the director profile of the liquid crystal molecules occurs for a time corresponding to the response speed of the ferroelectric liquid crystal composition, that is, usually within several tens to several hundreds of microseconds. This is because the time width during which the TFT is turned on is shorter than the time width required for the response of the ferroelectric liquid crystal composition, so that the director profile of the liquid crystal molecules continues to change even after the TFT is turned off, and the spontaneous polarization accompanying the change occurs. This is because current flows for rotation. In order to reduce the current due to the director profile, a ferroelectric liquid crystal composition having a small absolute value of spontaneous polarization can be used to reduce the amount of charge consumed by rotation of spontaneous polarization or a ferroelectric liquid crystal having a fast response speed. It is necessary to make the time width required for changing the director profile of the liquid crystal molecules close to the time width for turning on the TFT using the composition. A ferroelectric liquid crystal composition containing a large amount of the compounds represented by the general formulas (1) and (2) has low viscosity and exhibits a high-speed response even when the absolute value of spontaneous polarization is small. The use of the liquid crystal composition makes it possible to reduce a voltage drop caused by a change in the director profile of liquid crystal molecules.

【0035】また、本発明の駆動方法について以下に説
明する。
The driving method of the present invention will be described below.

【0036】本発明では偏光板の吸収軸を一方の極性の
電界を印加したときの液晶配向の安定状態に一致させこ
の状態を黒とする。ここでは仮にこの一方極性の電界を
負の極性とする。
In the present invention, the absorption axis of the polarizing plate coincides with the stable state of the liquid crystal alignment when an electric field of one polarity is applied, and this state is defined as black. Here, it is assumed that this one-polarity electric field has a negative polarity.

【0037】第1フレームにおいて、TFTをオンにす
るのと同期させて表示に対応する大きさの正の選択電圧
波形を印加する。これによって液晶の見かけのチルト角
が大きくなり、求める明るさを得る。黒を表示する場合
にはもちろん電圧0Vを印加する。この電圧はTFTの
オフ後の保持されるのでこの明るさも保持することがで
きる。
In the first frame, a positive selection voltage waveform having a magnitude corresponding to display is applied in synchronization with turning on the TFT. As a result, the apparent tilt angle of the liquid crystal increases, and the required brightness is obtained. When displaying black, a voltage of 0 V is applied. Since this voltage is held after the TFT is turned off, this brightness can also be held.

【0038】次に、第2フレームにおいて前記第1フレ
ームで印加した電界をキャンセルする大きさの逆極性、
即ち負の電圧波形を印加する。これによって、液晶は前
記安定状態に移行し、黒状態となる。この第1及び第2
の2フレームで1画面を形成し、2フレームの平均の明
るさが表示の明るさとなる。このようにして階調表示を
可能にする。
Next, in the second frame, a reverse polarity of a magnitude to cancel the electric field applied in the first frame,
That is, a negative voltage waveform is applied. As a result, the liquid crystal shifts to the above-mentioned stable state, and becomes a black state. The first and second
One frame is formed by these two frames, and the average brightness of the two frames is the display brightness. In this way, gradation display is enabled.

【0039】以上のように強誘電性液晶表示素子にTF
Tを用いると、以下の利点がある。まず、TFTを用い
ているので単純マトリクス駆動した場合のように非書き
換えの時にかかるバイアス電圧によって液晶分子が揺ら
ぐことがないので黒表示の透過光量を低く押えることが
でき、高コントラストが得られる。第2に、各画素に印
加する電圧を変えることで透過光量を変えることがで
き、容易に階調表示を行うことができる。ネマチック液
晶をTFTと組み合わせた素子に比べて応答速度が速
く、視野角が広いという長所がある。
As described above, TF is used for the ferroelectric liquid crystal display device.
The use of T has the following advantages. First, since a TFT is used, liquid crystal molecules do not fluctuate due to a bias voltage applied at the time of non-rewriting as in the case of simple matrix driving, so that the amount of transmitted light for black display can be kept low, and high contrast can be obtained. Second, the amount of transmitted light can be changed by changing the voltage applied to each pixel, and gray scale display can be easily performed. There are advantages that the response speed is faster and the viewing angle is wider than an element in which a nematic liquid crystal is combined with a TFT.

【0040】また、本駆動方法では電荷の偏りのないが
ないので信頼性の高い液晶素子が得られる。
Further, according to the present driving method, since there is no charge bias, a highly reliable liquid crystal element can be obtained.

【0041】[0041]

【実施例】【Example】

(実施例1)表1に示す化合物を用いて表2に示す組成
の強誘電性液晶組成物を作成した。相転移温度を表2に
あわせて示す。組成物1及び2及び3はともにINAC
相系列を示し、室温付近でスメクチックC相を示した。
Example 1 A ferroelectric liquid crystal composition having the composition shown in Table 2 was prepared using the compounds shown in Table 1. Table 2 shows the phase transition temperatures. Compositions 1 and 2 and 3 are all INAC
A phase sequence was shown, showing a smectic C phase at around room temperature.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】[0043]

【表2】 [Table 2]

【0044】一方、パターンニングしたITO膜を形成
した一対のガラス基板上にそれぞれ絶縁膜を形成し、ポ
リイミドPSI-A-2101(チッソ社製)をスピンコートし、
ラビングした。この一対のガラス基板をラビング方向が
平行となるように、基板間隔が2μmになるように貼り
合わせ、表2に示す組成物1及び2及び3を真空注入
し、液晶表示素子1及び2及び3とした。
On the other hand, an insulating film is formed on each of a pair of glass substrates on which a patterned ITO film is formed, and polyimide PSI-A-2101 (manufactured by Chisso Corporation) is spin-coated.
I rubbed. The pair of glass substrates were bonded together so that the rubbing directions were parallel to each other so that the distance between the substrates was 2 μm, and the compositions 1, 2 and 3 shown in Table 2 were vacuum-injected, and And

【0045】これらの液晶表示素子における自発分極、
チルト角、メモリ角を測定した。その結果を表3に示
す。ここでチルト角はクロスニコルに配置した偏光板間
に液晶表示素子を配置し、液晶が応答するに充分な電圧
を印加したときに2つの安定状態における消光位置のな
す角度の1/2の角度、メモリ角は電圧無印加時の2つ
の安定状態における消光位置のなす角度である。
Spontaneous polarization in these liquid crystal display elements,
The tilt angle and the memory angle were measured. Table 3 shows the results. Here, the tilt angle is an angle which is の of the angle formed by the extinction positions in the two stable states when a liquid crystal display element is arranged between polarizing plates arranged in crossed Nicols and a voltage sufficient for liquid crystal response is applied. The memory angle is the angle formed by the extinction positions in the two stable states when no voltage is applied.

【0046】[0046]

【表3】 [Table 3]

【0047】表3に示すようにこれらの液晶組成物は自
発分極の大きさが2以下と小さいにも拘わらず200μ
sec以下の高速応答性を示している。
As shown in Table 3, these liquid crystal compositions had 200 μm despite their spontaneous polarization being as small as 2 or less.
High-speed responsiveness of less than sec is shown.

【0048】液晶表示素子1及び2及び3をクロスニコ
ルに配置した偏光板間に配置し、電界印加によっていず
れか一方の安定状態をとらせ、液晶表示素子の消光位に
偏光板の吸収軸を一致させる。この状態で28℃におい
て、電圧の大きさを変えて60Hzの矩形波を印加しつつ
透過光量を測定した。結果を図7及び図8及び図9に示
す。ただし液晶表示素子2については2つの安定状態に
ついて各々その消光位に偏光板の吸収軸を一致させ測定
を行った。(図8(a)及び図8(b)) これらの図より電圧が大ききなるに連れて透過光量が連
続的に変化することが分かる。この特性を用いて階調表
示を行うことができる。図8(a)及び(b)において
電圧に対する透過光量の特性が一致しないのは2つの状
態の安定度に差があるためで、図8(a)の場合は安定
度の高い状態の消光位に偏光板の吸収軸を一致させた場
合、図8(b)の場合は安定度の低い状態の消光位に偏
光板の吸収軸を一致させた場合である。電圧の変化にた
いして透過光量変化が急峻でないので階調表示には図8
(a)のような設定が適している。
The liquid crystal display elements 1, 2 and 3 are arranged between polarizers arranged in crossed Nicols, and one of them is brought into a stable state by applying an electric field, and the absorption axis of the polarizer is set at the extinction position of the liquid crystal display element. Match. In this state, the transmitted light amount was measured at 28 ° C. while applying a rectangular wave of 60 Hz while changing the magnitude of the voltage. The results are shown in FIG. 7, FIG. 8 and FIG. However, with respect to the liquid crystal display element 2, the measurement was performed with the absorption axis of the polarizing plate coincident with the extinction position in each of the two stable states. (FIGS. 8A and 8B) From these figures, it can be seen that the amount of transmitted light changes continuously as the voltage increases. A gradation display can be performed using this characteristic. 8A and 8B, the characteristics of the amount of transmitted light with respect to the voltage do not match because there is a difference in the stability between the two states. In the case of FIG. FIG. 8B shows the case where the absorption axis of the polarizing plate is matched with the extinction position in the low stability state. Since the change in the amount of transmitted light is not steep with respect to the change in voltage, FIG.
The setting as shown in FIG.

【0049】(実施例2)前記液晶組成物1をTFTを
設けたセルに導入した。
Example 2 The liquid crystal composition 1 was introduced into a cell provided with a TFT.

【0050】まず、TFTを設けたセルの構成と作成方
法を説明する。
First, the structure of a cell provided with a TFT and a method of forming the cell will be described.

【0051】図10にTFTを有する液晶表示素子の部
分断面図を示す。本実施例の液晶セルは、一対の絶縁性
の基板6及び7から構成されており、一方の基板6上に
は、ゲート電極25、ゲート絶縁膜11、チャネル層1
2、エッチングストッパー13、コンタクト層14、ソ
ース電極32、ドレイン電極33からなり、スイッチン
グ素子として機能するTFT(薄膜トランジスタ)31
と、ドレイン電極33に電気的に接続された画素電極4
1が形成されている。更に、画素電極41を形成した基
板上の全面に保護膜17を形成し、保護膜17上には配
向膜19が形成されている。他方の基板7上には透明導
電膜3、及び配向膜9が形成されている。配向膜9,1
9は焼成後、ラビング処理を施してある。該一対の基板
6及び7の間には強誘電性液晶組成物1を真空注入した
液晶層18が封止されている。
FIG. 10 is a partial sectional view of a liquid crystal display device having a TFT. The liquid crystal cell of the present embodiment includes a pair of insulating substrates 6 and 7, and a gate electrode 25, a gate insulating film 11, and a channel layer 1 are formed on one of the substrates 6.
2, a TFT (thin film transistor) 31 composed of an etching stopper 13, a contact layer 14, a source electrode 32, and a drain electrode 33 and functioning as a switching element
And the pixel electrode 4 electrically connected to the drain electrode 33
1 is formed. Further, the protective film 17 is formed on the entire surface of the substrate on which the pixel electrode 41 is formed, and the alignment film 19 is formed on the protective film 17. On the other substrate 7, the transparent conductive film 3 and the alignment film 9 are formed. Alignment film 9,1
9 is rubbed after firing. A liquid crystal layer 18 into which the ferroelectric liquid crystal composition 1 is vacuum-injected is sealed between the pair of substrates 6 and 7.

【0052】まず、一方基板6上にスパッタによってT
a膜を形成し、パターニングして64本のゲート電極2
5を形成する。次にプラズマCVDによってゲート絶縁
膜11、チャネル層12、エッチングストッパー13と
してSiNx膜、a−Si半導体膜、SiNx膜を真空
を破ることな連続して積層してまず最上層のSiNxの
みを所定の形状にパターニングし、更にコンタクト層1
4としてリンを添加したn+−a−Siを形成し、これ
と前記a−Si半導体膜を所定の形状にパターニングす
る。次いでスパッタによって、Ti膜を形成し、これと
前記n+a−Si膜を所定の形状にパターニングしてソ
ース電極32、ドレイン電極33を形成する。更にIT
O膜をスパッタによって形成し、所定の形状にパターニ
ングして画素電極41を形成する。
First, T is formed on one substrate 6 by sputtering.
a film is formed and patterned to form 64 gate electrodes 2
5 is formed. Next, a SiNx film, an a-Si semiconductor film, and a SiNx film as a gate insulating film 11, a channel layer 12, and an etching stopper 13 are successively stacked without breaking a vacuum by plasma CVD, and only the uppermost SiNx is first subjected to a predetermined process. Patterned into a shape, and further contact layer 1
As n, n + -a-Si to which phosphorus is added is formed, and this and the a-Si semiconductor film are patterned into a predetermined shape. Next, a Ti film is formed by sputtering, and this and the n + a-Si film are patterned into a predetermined shape to form a source electrode 32 and a drain electrode 33. More IT
An O film is formed by sputtering, and is patterned into a predetermined shape to form a pixel electrode 41.

【0053】他方基板7上にITO膜をスパッタによっ
て形成する。
On the other hand, an ITO film is formed on the substrate 7 by sputtering.

【0054】このようにして作成した一対の基板6およ
び7上に配向膜9,19として0.03μmのPVA膜
を塗布、焼成し、基板7のみをレーヨン系の布を用いて
ラビングによる一軸配向処理を施す。これらの基板6お
よび7を図示しない2μmのシールスペーサを介してエ
ポキシ系のシール部材で貼り合わせる。この基板間に強
誘電性液晶組成物1を真空注入法にて導入し封止する。
A 0.03 μm PVA film is applied as the alignment films 9 and 19 on the pair of substrates 6 and 7 formed as described above and baked, and only the substrate 7 is uniaxially aligned by rubbing using a rayon-based cloth. Perform processing. These substrates 6 and 7 are bonded together with an epoxy-based seal member via a 2 μm seal spacer (not shown). The ferroelectric liquid crystal composition 1 is introduced between the substrates by a vacuum injection method and sealed.

【0055】配向膜9及び19の処理法としては、上記
ラビング法の他、斜方蒸着法などがあるが、大画面の液
晶表示素子の量産化の場合にはラビング方が有利であ
る。ラビング法の場合、配向膜を形成した後、ラビング
処理を施すわけであるが、パラレルラビング法(一対の
基板の両方にラビング処理を施しラビング方向が同一に
なるように貼り合わせる方法)、アンチパラレルラビン
グ法(一対の基板の両方にラビング処理を施しラビング
方向が逆になるように貼り合わせる方法)、片ラビング
法(一対の基板の片方にのみラビング処理を施す方法)
がある。本発明の強誘電性液晶素子の場合、いずれの配
向法も用いることができるが、上記のように薄膜トラン
ジスタを形成しないほうの基板にのみラビング処理を施
す片ラビング法が特に好ましい。その理由としては以下
の2つを上げることができる。まず第1に、薄膜トラン
ジスタを形成しない基板の方が平坦であり、均一なラビ
ング処理が容易にできるからである。第2に、薄膜トラ
ンジスタを形成した基板にラビング処理を施すと、その
処理によって生じる静電気によって、薄膜トランジスタ
の特性が変化したり、配線間の絶縁破壊が生じたりし易
いためである。
As a method of treating the alignment films 9 and 19, there is an oblique deposition method in addition to the above-mentioned rubbing method. In the case of mass production of a large-screen liquid crystal display device, the rubbing method is advantageous. In the case of the rubbing method, a rubbing treatment is performed after forming an alignment film, and a parallel rubbing method (a method in which both substrates are rubbed and bonded so that the rubbing directions are the same), an anti-parallel method. Rubbing method (a method in which rubbing is performed on both of a pair of substrates and bonding is performed so that the rubbing directions are reversed), and single rubbing method (a method in which rubbing is performed on only one of the pair of substrates)
There is. In the case of the ferroelectric liquid crystal device of the present invention, any alignment method can be used, but the single rubbing method of rubbing only the substrate on which the thin film transistor is not formed as described above is particularly preferable. The following two reasons can be cited. First, a substrate on which a thin film transistor is not formed is flatter, and uniform rubbing can be easily performed. Second, when a rubbing treatment is performed on a substrate on which a thin film transistor is formed, static electricity generated by the rubbing treatment easily changes characteristics of the thin film transistor and causes dielectric breakdown between wirings.

【0056】次に前記液晶表示素子の駆動方法を図5を
用いて説明する。図5はTFTを用いた等価回路図であ
る。P1/1〜Pl/kの各画素にはTFTが設けられ、これ
らTFTはl本の走査線G1 ,G2 ,...,Gn -
1 ,Gn ,Gn + 1 ,Gn + 2 ,...,Gl - 1 ,G
l とk本の信号線S1 ,S2 ,...,Sm ,Sm +
1 ,...,Sk - 1 ,Sk に接続されている。ここ
で、ひとつ大切なことは、偏光板の合わせ方と、電界印
加の符号の関係である。本発明では偏光板の吸収軸を一
方の極性の電界を印加したときの液晶配向の安定状態に
一致させ、この状態を黒とする。ここでは仮にこの一方
極性の電界を負の極性とする。
Next, a method of driving the liquid crystal display device will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an equivalent circuit diagram using a TFT. Each pixel of P 1/1 to P l / k is provided with a TFT, and these TFTs are connected to one scanning line G 1 , G 2 ,. . . , G n -
1 , Gn , Gn + 1 , Gn + 2 ,. . . , G l - 1, G
l and k signal lines S 1 , S 2 ,. . . , S m , S m +
1 ,. . . , S k 1 , S k . Here, one important thing is the relationship between the method of aligning the polarizing plates and the sign of the electric field application. In the present invention, the absorption axis of the polarizing plate is made to match the stable state of the liquid crystal alignment when an electric field of one polarity is applied, and this state is defined as black. Here, it is assumed that this one-polarity electric field has a negative polarity.

【0057】この液晶表示素子を駆動するための駆動波
形を図6に示す。
FIG. 6 shows driving waveforms for driving the liquid crystal display element.

【0058】まず、第1フレームにおいて、t1 の時
間、走査線G1 より信号を送ってTFTをオンにする。
これに同期して、G1 に接続された画素(P1 / 1 ,P
1 / 2,P1 / m ,P1 / m + 1 ,P1 / k - 1 ,P1 /
k 、など)に求められる表示に対応するゼロまたは正
の電圧を信号電極から印加する。次のt1 の時間にはG
2 より信号を送ってTFTをオンにし、これに同期させ
て信号線から信号を送る。以下同様にして順次各走査線
に接続したTFTをオンにしてゆく。
First, in the first frame, a signal is sent from the scanning line G 1 for a time t 1 to turn on the TFT.
In synchronization with this, the pixels connected to G 1 (P 1/1, P
1/2, P 1 / m , P 1 / m + 1, P 1 / k - 1, P 1 /
k , etc.) from the signal electrode. G is in the time following t 1
A signal is sent from 2 to turn on the TFT, and a signal is sent from the signal line in synchronization with the TFT. Thereafter, similarly, the TFTs connected to the respective scanning lines are sequentially turned on.

【0059】さて、総ての走査線より信号を送った後、
第2フレームにおいて、再びt1 の時間走査線G1 より
信号を送ってTFTをオンにする。これに同期して、G
1 に接続された画素(P1 / 1 ,P1 / 2 ,P1 / m
1 / m + 1 ,P1 / k - 1,P1 / k 、など)に前記
第1フレームで印加した電界をキャンセルする大きさの
逆極性、即ち負の電圧を信号線からは印加する。次のt
1 の時間にはG2 より信号を送ってTFTをオンにし、
これに同期させて信号線からゼロまたは負の信号を送
る。以下同様にして順次各走査線に接続したTFTをオ
ンにしてゆく。
Now, after sending signals from all the scanning lines,
In the second frame, a signal is sent again from the scanning line G 1 for the time t 1 to turn on the TFT. In synchronization with this, G
Pixels connected to the 1 (P 1/1, P 1/2, P 1 / m,
P 1 / m + 1 , P 1 / k 1 , P 1 / k , etc.) are applied with a reverse polarity of a magnitude that cancels the electric field applied in the first frame, that is, a negative voltage is applied from the signal line. . Next t
The first time to turn on the TFT sends a signal from the G 2,
In synchronization with this, a zero or negative signal is sent from the signal line. Thereafter, similarly, the TFTs connected to the respective scanning lines are sequentially turned on.

【0060】このとき画素に印加される電圧波形とその
ときの透過光量変化の一例を図6にあわせて示す。第1
フレームでは電圧の大きさに応じて液晶の見かけのチル
ト角が大きくなり、透過光量が変化する。ここで電圧0
Vを印加することは黒表示に相当する。この電圧はTF
Tのオフ後の保持されるのでこの明るさも保持すること
ができる。
An example of the voltage waveform applied to the pixel at this time and the change in the amount of transmitted light at that time are also shown in FIG. First
In the frame, the apparent tilt angle of the liquid crystal increases according to the magnitude of the voltage, and the amount of transmitted light changes. Where voltage 0
Applying V corresponds to black display. This voltage is TF
Since the brightness is maintained after T is turned off, this brightness can also be maintained.

【0061】次に、第2フレームでは電圧の大きさに関
係なく液晶は前記偏光板の吸収軸を一致させた安定状態
に移行し、黒状態となる。この第1及び第2の2フレー
ムで1画面を形成し、2フレームの平均の明るさが表示
の明るさとなる。
Next, in the second frame, regardless of the magnitude of the voltage, the liquid crystal shifts to a stable state in which the absorption axes of the polarizers are matched, and becomes a black state. One screen is formed by the first and second frames, and the average brightness of the two frames is the display brightness.

【0062】例えば画素P1 / 1 には大きな値の正負の
電界が1フレームごとに交互に印加され、この画素は白
表示となる。画素P1 /2 に印加される電圧は最初の4
フレームでは画素P1 / 1 に印加される電圧よりも小さ
く、このためP1 / 2 はP1 / 1 よりも暗い表示とな
る。5番目と6番目のフレームでは印加される電圧はゼ
ロとなり、この画素は黒表示に変化する。このようにし
て階調表示を行う。
[0062] The example pixel P 1/1 is applied alternately electric field of the positive and negative large value for each frame, the pixel is white display. The voltage applied to the pixel P 1/2 4 first
Less than the voltage applied to the pixel P 1/1 in frame and thus P 1/2 becomes darker display than P 1/1. In the fifth and sixth frames, the applied voltage becomes zero, and this pixel changes to black display. In this way, gradation display is performed.

【0063】上記駆動方法によって前記TFT素子を有
する液晶表示素子を駆動させたところ、無限階調を良好
に表示することができた。
When the liquid crystal display device having the TFT element was driven by the above-described driving method, an infinite gradation was successfully displayed.

【0064】これは双安定の強誘電性液晶素子を用いた
例であるが、単安定の素子を用いてももちろんよく、む
しろ、単安定の強誘電性液晶表示素子の方が安定した特
性が得られ易い。実施例3に単安定の強誘電性液晶を用
いた液晶表示素子を示す。
This is an example in which a bistable ferroelectric liquid crystal element is used. However, a monostable element may be used, and a monostable ferroelectric liquid crystal display element has more stable characteristics. Easy to obtain. Example 3 shows a liquid crystal display device using a monostable ferroelectric liquid crystal.

【0065】なお、カラーフィルタを組み合わせればカ
ラー表示を得ることができる。
By combining color filters, a color display can be obtained.

【0066】(実施例3)実施例2において液晶材料と
して液晶組成物2を用い、偏光板の吸収軸を安定度の高
い状態の消光位に一致させて、他は実施例2と同様にし
て液晶表示素子を作成し、駆動波形としては第2フレー
ム(第1フレームの電界をキャンセルするためのフレー
ム)を省略して動作させたところ、無限階調を良好に表
示することができ、実施例2にくらべて1画面形成時間
が半分で、1画面での透過光量を平均する必要がないの
で明るい表示が得られた。
(Example 3) In Example 2, liquid crystal composition 2 was used as a liquid crystal material, and the absorption axis of the polarizing plate was made to coincide with the extinction position in a state of high stability. When a liquid crystal display element was prepared and operated without the second frame (a frame for canceling the electric field of the first frame) as a drive waveform, infinite gradation could be displayed favorably. The time required for forming one screen was half that of the case of No. 2, and it was not necessary to average the amount of transmitted light in one screen, so that a bright display was obtained.

【0067】[0067]

【発明の効果】本発明の強誘電性液晶は応答速度が速
く、高い電荷保持率を有しているので、アクティブ素子
を有する液晶表示素子に適用することができる。さらに
強誘電性液晶をアクティブ素子を用いて駆動することに
より大容量、広視野角、高コントラスト、無限階調表示
(フルカラー表示)の可能な液晶表示素子を提供するこ
とができる。
Since the ferroelectric liquid crystal of the present invention has a high response speed and a high charge retention rate, it can be applied to a liquid crystal display device having an active element. Further, by driving a ferroelectric liquid crystal using an active element, a liquid crystal display element capable of large capacity, wide viewing angle, high contrast, and infinite gradation display (full color display) can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】強誘電性液晶の配向状態を基板上方からみた図
である。
FIG. 1 is a diagram showing an alignment state of a ferroelectric liquid crystal as viewed from above a substrate.

【図2】強誘電性液晶表示素子の特性を説明するための
図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining characteristics of a ferroelectric liquid crystal display device.

【図3】強誘電性液晶表示素子の特性を説明するための
図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining characteristics of a ferroelectric liquid crystal display device.

【図4】アクティブ素子としてTFTを用いた液晶表示
素子の等価回路図である。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a liquid crystal display element using a TFT as an active element.

【図5】本発明の一実施例を示す液晶表示素子の等価回
路図である。
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a liquid crystal display device showing one embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例を示す液晶表示素子の駆動波
形図である。
FIG. 6 is a driving waveform diagram of the liquid crystal display element showing one embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例に用いた液晶組成物の特性を
説明するためのである。
FIG. 7 is for explaining characteristics of a liquid crystal composition used in one example of the present invention.

【図8】本発明の一実施例に用いた液晶組成物の特性を
説明するためのである。
FIG. 8 is for explaining characteristics of the liquid crystal composition used in one example of the present invention.

【図9】本発明の一実施例に用いた液晶組成物の特性を
説明するためのである。
FIG. 9 is for explaining characteristics of the liquid crystal composition used in one example of the present invention.

【図10】本発明の一実施例を示す液晶表示素子の部分
断面図である。
FIG. 10 is a partial cross-sectional view of a liquid crystal display device showing one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6 基板 7 基板 25 ゲート電極 12 チャネル層 32 ソース電極 33 ドレイン電極 41 画素電極 18 液晶層 6 Substrate 7 Substrate 25 Gate electrode 12 Channel layer 32 Source electrode 33 Drain electrode 41 Pixel electrode 18 Liquid crystal layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩見 誠 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 向殿 充浩 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特表 平2−503444(JP,A) 特表 平2−502914(JP,A) 国際公開92/11241(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09K 19/12 C09K 19/42 - 19/46 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Makoto Shiomi 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (72) Inventor Mitsuhiro Mukoden 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka In-house (56) References Tokuyo Hei 2-503444 (JP, A) Tokuyo Hei 2-502914 (JP, A) International Publication No. 92/11241 (WO, A1) (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C09K 19/12 C09K 19/42-19/46

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 表示画面となる複数の画素電極の各々に
アクティブ素子が設けられた基板と、電極を有する基板
との間に強誘電性液晶を挟持し、アクティブマトリクス
駆動により表示を行う液晶表示素子において、 該強誘電性液晶が一般式(1) 【化1】 (但し、R1、R2はそれぞれ独立に、直鎖の、または、分
岐した炭素数3〜16のアルキル基、または、アルコキ
シ基を示す。X1、X2、X3、および、X4はそれぞれ独立に
水素原子、または、ハロゲン原子を示し、X1、X2、X3、
および、X4のうちの少なくとも一つはフッ素原子であ
る。)または一般式(2) 【化2】 (但し、R3、R4はそれぞれ独立に、直鎖の、または、分
岐した炭素数3〜16のアルキル基、または、アルコキ
シ基を示す。X5、X6、X7、X8、X9、および、X10はそれ
ぞれ独立に水素原子、または、ハロゲン原子を示し、X
5、X6、X7、X8、X9、および、X10のうちの少なくとも一
つはフッ素原子である。)で表される化合物を少なくと
も一種含むことを特徴とする液晶表示素子。
1. An active matrix comprising: a substrate in which an active element is provided for each of a plurality of pixel electrodes serving as a display screen; and a substrate having the electrodes.
In a liquid crystal display element which performs display by driving , the ferroelectric liquid crystal is represented by the following general formula (1): (However, R1 and R2 each independently represent a straight-chain or branched alkyl group or an alkoxy group having 3 to 16 carbon atoms. X1, X2, X3, and X4 each independently represent a hydrogen atom Or, represents a halogen atom, X1, X2, X3,
And at least one of X4 is a fluorine atom. ) Or general formula (2) (However, R3 and R4 each independently represent a linear or branched alkyl group having 3 to 16 carbon atoms or an alkoxy group. X5, X6, X7, X8, X9, and X10 each represent Independently represents a hydrogen atom or a halogen atom; X
At least one of 5, X6, X7, X8, X9, and X10 is a fluorine atom. A liquid crystal display device comprising at least one compound represented by the formula:
【請求項2】 前記液晶表示素子の駆動方法において、
1画面を形成するために、第1のフレームで各画素電極
に設けたアクティブ素子をオンにするのと同期させて該
画素電極に求める表示に対応する大きさの一方極性の選
択電圧波形を印加し、第2フレームで各画素電極に設け
たアクティブ素子をオンにするのと同期させて該画素電
極に前記電圧をキャンセルする大きさの前記電圧と逆極
性の選択電圧波形を印加することを特徴とする請求項1
記載の液晶表示素子の駆動方法。
2. The method of driving a liquid crystal display device according to claim 2,
In order to form one screen, a one-polarity selection voltage waveform having a size corresponding to the display desired for the pixel electrode is applied in synchronization with turning on the active element provided for each pixel electrode in the first frame. In the second frame, a selection voltage waveform having a polarity opposite to that of the voltage for canceling the voltage is applied to the pixel electrode in synchronization with turning on the active element provided for each pixel electrode in the second frame. Claim 1
The driving method of the liquid crystal display element described in the above.
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