JP3262870B2 - 液晶電気光学装置 - Google Patents
液晶電気光学装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、駆動用スイッチング素
子として薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴという）を使用
した液晶電気光学装置において、使用する液晶材料は高
速応答性に優れた強誘電性液晶もしくは反強誘電性液
晶、あるいは、それらを高分子化合物（ポリマー）中に
分散させた、いわゆるポリマー液晶（分散型液晶ともい
う）に限定することを特徴とした液晶電気光学装置であ
る。特に中間的な色調や濃淡の表現を得るための階調表
示を行うために、外部からいかなるアナログ信号をもア
クティブ素子に印加することなく、階調表示をおこな
う、いわゆる完全デジタル階調表示を行う液晶電気光学
装置に関する。
子として薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴという）を使用
した液晶電気光学装置において、使用する液晶材料は高
速応答性に優れた強誘電性液晶もしくは反強誘電性液
晶、あるいは、それらを高分子化合物（ポリマー）中に
分散させた、いわゆるポリマー液晶（分散型液晶ともい
う）に限定することを特徴とした液晶電気光学装置であ
る。特に中間的な色調や濃淡の表現を得るための階調表
示を行うために、外部からいかなるアナログ信号をもア
クティブ素子に印加することなく、階調表示をおこな
う、いわゆる完全デジタル階調表示を行う液晶電気光学
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶組成物は外部の電場によって、その
光透過量や屈折率が変化するものであり、この性質を使
用することによって電気信号を光信号に変換し、表示を
おこなうことができる。液晶材料としては、ＴＮ（ツイ
ステッド・ネマティック）液晶、ＳＴＮ（スーパー・ツ
イステッド・ネマティック）液晶、強誘電性あるいは反
強誘電性液晶、また、最近では、ネマティック液晶や強
誘電性もしくは反強誘電性液晶を高分子材料中に分散さ
せたポリマー液晶（分散型液晶ともいう）とよばれる材
料が知られている。液晶は外部電圧に対して、無限に短
い時間に反応するのではなく、応答するまでにある一定
の時間がかかることが知られている。その値はそれぞれ
の液晶材料に固有で、ＴＮ液晶の場合には、数１０ｍｓ
ｅｃ、ＳＴＮ液晶の場合には数１００ｍｓｅｃ、強誘電
性液晶の場合には数１０μｓｅｃ、ネマティック液晶を
利用した分散型あるいはポリマー液晶の場合には数１０
ｍｓｅｃである。
光透過量や屈折率が変化するものであり、この性質を使
用することによって電気信号を光信号に変換し、表示を
おこなうことができる。液晶材料としては、ＴＮ（ツイ
ステッド・ネマティック）液晶、ＳＴＮ（スーパー・ツ
イステッド・ネマティック）液晶、強誘電性あるいは反
強誘電性液晶、また、最近では、ネマティック液晶や強
誘電性もしくは反強誘電性液晶を高分子材料中に分散さ
せたポリマー液晶（分散型液晶ともいう）とよばれる材
料が知られている。液晶は外部電圧に対して、無限に短
い時間に反応するのではなく、応答するまでにある一定
の時間がかかることが知られている。その値はそれぞれ
の液晶材料に固有で、ＴＮ液晶の場合には、数１０ｍｓ
ｅｃ、ＳＴＮ液晶の場合には数１００ｍｓｅｃ、強誘電
性液晶の場合には数１０μｓｅｃ、ネマティック液晶を
利用した分散型あるいはポリマー液晶の場合には数１０
ｍｓｅｃである。
【０００３】液晶を利用した表示装置のうちでもっとも
優れた画質が得られるものは、アクティブマトリクス方
式を用いたものであった。従来のアクティブマトリクス
型の液晶電気光学装置では、アクティブ素子として薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）を用い、ＴＦＴにはアモルファ
スまたは多結晶型の半導体を用い、１つの画素にＰ型ま
たはＮ型のいずれか一方のみのタイプのＴＦＴを用いた
ものであった。即ち、一般にはＮチャネル型ＴＦＴ（Ｎ
ＴＦＴという）を画素に直列に連結している。そして、
マトリクスの信号線に信号電圧を流し、それぞれの信号
線の直交する箇所に設けられたＴＦＴに双方から信号が
印加されるとＴＦＴがＯＮ状態となることを利用して液
晶画素のＯＮ／ＯＦＦを個別に制御するものであった。
このような方法によって画素の制御をおこなうことによ
って、コントラストの大きい液晶電気光学装置を実現す
ることができる。
優れた画質が得られるものは、アクティブマトリクス方
式を用いたものであった。従来のアクティブマトリクス
型の液晶電気光学装置では、アクティブ素子として薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）を用い、ＴＦＴにはアモルファ
スまたは多結晶型の半導体を用い、１つの画素にＰ型ま
たはＮ型のいずれか一方のみのタイプのＴＦＴを用いた
ものであった。即ち、一般にはＮチャネル型ＴＦＴ（Ｎ
ＴＦＴという）を画素に直列に連結している。そして、
マトリクスの信号線に信号電圧を流し、それぞれの信号
線の直交する箇所に設けられたＴＦＴに双方から信号が
印加されるとＴＦＴがＯＮ状態となることを利用して液
晶画素のＯＮ／ＯＦＦを個別に制御するものであった。
このような方法によって画素の制御をおこなうことによ
って、コントラストの大きい液晶電気光学装置を実現す
ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アクティブマトリクス方式では、明暗や色調といった、
階調表示をおこなうことは極めて難しかった。従来、階
調表示は液晶の光透過性が、印加される電圧の大きさに
よって変わることを利用する方式が検討されていた。こ
れは、例えば、マトリクス中のＴＦＴのソース・ドレイ
ン間に、適切な電圧を周辺回路から供給し、その状態で
ゲイト電極に信号電圧を印加することによって、液晶画
素にその大きさの電圧をかけようとするものであった。
アクティブマトリクス方式では、明暗や色調といった、
階調表示をおこなうことは極めて難しかった。従来、階
調表示は液晶の光透過性が、印加される電圧の大きさに
よって変わることを利用する方式が検討されていた。こ
れは、例えば、マトリクス中のＴＦＴのソース・ドレイ
ン間に、適切な電圧を周辺回路から供給し、その状態で
ゲイト電極に信号電圧を印加することによって、液晶画
素にその大きさの電圧をかけようとするものであった。
【０００５】しかしながら、このような方法では、例え
ば、ＴＦＴの不均質性やマトリクス配線の不均質性のた
めに、実際には液晶画素にかかる電圧は、各画素によっ
て、最低でも数％も異なってしまった。一方、液晶の光
透過度の電圧依存性は、極めて非線型性が強く、ある特
定の電圧で急激に光透過性が変化するため、画素電圧
が、たとえ数％異なっても、光透過性が著しく異なって
しまうことがあった。そのため、従来のアナログ的な階
調表示方式では１６階調を達成することが限界であっ
た。例えば、ＴＮ液晶材料においては、光透過性が変化
する、いわゆる遷移領域は、１．２Ｖの幅しかなく、１
６階調を達成せんとする場合には、７５ｍＶもの小さな
電圧の制御ができる必要があり、そのため、製造歩留り
は著しく低くなった。
ば、ＴＦＴの不均質性やマトリクス配線の不均質性のた
めに、実際には液晶画素にかかる電圧は、各画素によっ
て、最低でも数％も異なってしまった。一方、液晶の光
透過度の電圧依存性は、極めて非線型性が強く、ある特
定の電圧で急激に光透過性が変化するため、画素電圧
が、たとえ数％異なっても、光透過性が著しく異なって
しまうことがあった。そのため、従来のアナログ的な階
調表示方式では１６階調を達成することが限界であっ
た。例えば、ＴＮ液晶材料においては、光透過性が変化
する、いわゆる遷移領域は、１．２Ｖの幅しかなく、１
６階調を達成せんとする場合には、７５ｍＶもの小さな
電圧の制御ができる必要があり、そのため、製造歩留り
は著しく低くなった。
【０００６】このように階調表示が困難であるというこ
とは、液晶ディスプレー装置が従来の一般的な表示装置
であるＣＲＴ（陰極線管）と競争してゆく上で極めて不
利であった。これに対し、本発明人らは、液晶に電圧の
かかっている時間を制御することによって、視覚的に階
調を得ることができることを見出した。その詳細は特願
平３−１６９３０６に示される。
とは、液晶ディスプレー装置が従来の一般的な表示装置
であるＣＲＴ（陰極線管）と競争してゆく上で極めて不
利であった。これに対し、本発明人らは、液晶に電圧の
かかっている時間を制御することによって、視覚的に階
調を得ることができることを見出した。その詳細は特願
平３−１６９３０６に示される。
【０００７】例えば、代表的な液晶材料であるＴＮ（ツ
イステッド・ネマチック）液晶を用いた場合において、
図１のように各種のパルス波形を液晶画素に印加するこ
とによって、明るさを変化させることが可能である。す
なわち、図１の“１”、“２”、・・・“１５”という
順番で段階的に明るくすることができ、図１の例では１
６階調の表示が可能である。例えば、図１（Ａ）では、
“１”では、１単位の長さのパルスが印加される。ま
た、“２”では、２単位の長さのパルスが印加される。
“３”では、１単位のパルスと２単位のパルスが印加さ
れ、結果として３単位の長さのパルスが印加される。
“４”では、４単位の長さのパルスが印加される。
“５”では、１単位のパルスと４単位のパルスが印加さ
れ、“６”では、２単位のパルスと４単位のパルスが印
加される。さらに、８単位の長さのパルスを用意するこ
とによって、１５単位の長さのパルスを結果として得る
ことができる。
イステッド・ネマチック）液晶を用いた場合において、
図１のように各種のパルス波形を液晶画素に印加するこ
とによって、明るさを変化させることが可能である。す
なわち、図１の“１”、“２”、・・・“１５”という
順番で段階的に明るくすることができ、図１の例では１
６階調の表示が可能である。例えば、図１（Ａ）では、
“１”では、１単位の長さのパルスが印加される。ま
た、“２”では、２単位の長さのパルスが印加される。
“３”では、１単位のパルスと２単位のパルスが印加さ
れ、結果として３単位の長さのパルスが印加される。
“４”では、４単位の長さのパルスが印加される。
“５”では、１単位のパルスと４単位のパルスが印加さ
れ、“６”では、２単位のパルスと４単位のパルスが印
加される。さらに、８単位の長さのパルスを用意するこ
とによって、１５単位の長さのパルスを結果として得る
ことができる。
【０００８】すなわち、１単位、２単位、４単位、８単
位という４種類のパルスを適切に組み合わせることによ
って、２4 ＝１６階調の表示が可能となる。さらに、１
６単位、３２単位、６４単位、１２８単位というよう
に、多くのパルスを用意することによって、それぞれ、
３２階調、６４階調、１２８階調、２５６階調という高
度階調表示が可能となる。例えば、２５６階調表示を得
るには、８種類のパルスを用意すればよい。
位という４種類のパルスを適切に組み合わせることによ
って、２4 ＝１６階調の表示が可能となる。さらに、１
６単位、３２単位、６４単位、１２８単位というよう
に、多くのパルスを用意することによって、それぞれ、
３２階調、６４階調、１２８階調、２５６階調という高
度階調表示が可能となる。例えば、２５６階調表示を得
るには、８種類のパルスを用意すればよい。
【０００９】また、図１（Ａ）の例では、画素に印加さ
れる電圧の持続時間は、最初Ｔ1 、次が２Ｔ1 、その次
が４Ｔ1 というように等比数列的に増大するように配列
した例を示したが、これは、例えば、図１（Ｂ）のよう
に、最初にＴ1 、次に８Ｔ1、その次が２Ｔ1 、最後に
４Ｔ1 としてもよい。このように配列せしめることによ
り、表示装置にデータを伝送する装置の負担を減らすこ
とができる。
れる電圧の持続時間は、最初Ｔ1 、次が２Ｔ1 、その次
が４Ｔ1 というように等比数列的に増大するように配列
した例を示したが、これは、例えば、図１（Ｂ）のよう
に、最初にＴ1 、次に８Ｔ1、その次が２Ｔ1 、最後に
４Ｔ1 としてもよい。このように配列せしめることによ
り、表示装置にデータを伝送する装置の負担を減らすこ
とができる。
【００１０】しかしながら、ＴＮ液晶を用いた場合に
は、結果的には印加する電圧は、従来のアナログ的な階
調表示方式の場合と同じだけの精度が要求された。すな
わち、画素にＯＮの電圧として５Ｖをかけて、図１にお
ける“１０”を表示した場合は、ＯＮの電圧として５．
１Ｖの電圧をかけて、同じ“１０”を表示した場合よ
り、約２％だけ暗く見えてしまった。すなわち、このよ
うなデジタル的な階調表示方式では、従来のアナログ階
調表示方式と同じくＴＦＴのばらつきがないことが要求
された。
は、結果的には印加する電圧は、従来のアナログ的な階
調表示方式の場合と同じだけの精度が要求された。すな
わち、画素にＯＮの電圧として５Ｖをかけて、図１にお
ける“１０”を表示した場合は、ＯＮの電圧として５．
１Ｖの電圧をかけて、同じ“１０”を表示した場合よ
り、約２％だけ暗く見えてしまった。すなわち、このよ
うなデジタル的な階調表示方式では、従来のアナログ階
調表示方式と同じくＴＦＴのばらつきがないことが要求
された。
【００１１】代表的なＴＦＴアティブマトリクスの回路
図を図３（Ａ）に示す。このような回路に走査信号（Ｖ
G ）、データ信号（ＶD ）を印加した場合の液晶画素の
電位Ｖ1 の変化を図３（Ｂ）に示す。
図を図３（Ａ）に示す。このような回路に走査信号（Ｖ
G ）、データ信号（ＶD ）を印加した場合の液晶画素の
電位Ｖ1 の変化を図３（Ｂ）に示す。
【００１２】Ｖ1 のばらつきをもたらす要因はいくつか
あるが、大きなものはＴＦＴのゲイト電極と画素電極側
配線との寄生容量によって走査信号が切れる際に生じる
電位降下（ΔＶ）と、ＴＦＴのリーク電流や液晶のリー
ク電流による電圧の降下であり、ＴＦＴの駆動能力が十
分でない（移動度が小さい）場合には、走査信号が持続
している時間ｔ1 の間に十分な充電ができないための到
達電圧のばらつきである。
あるが、大きなものはＴＦＴのゲイト電極と画素電極側
配線との寄生容量によって走査信号が切れる際に生じる
電位降下（ΔＶ）と、ＴＦＴのリーク電流や液晶のリー
ク電流による電圧の降下であり、ＴＦＴの駆動能力が十
分でない（移動度が小さい）場合には、走査信号が持続
している時間ｔ1 の間に十分な充電ができないための到
達電圧のばらつきである。
【００１３】これらの変動はＴＦＴの特性によって大き
く影響を受けるため、ＴＦＴのばらつきが大きいと画素
の明暗が大きく異なるものとなる。例えば、ゲイト電極
と画素電極側配線の寄生容量がばらばらならばΔＶが異
なり、ＴＦＴのリーク電流の大きさがばらばらならば画
素電圧の降下速度もまちまちとなる。アモルファスシリ
コンＴＦＴ（ａ−ＳｉＴＦＴ）のごとき低移動度のＴＦ
Ｔでは、充電のばらつきも問題である。以上のような理
由のために、同じ信号を印加しても、画素電位Ｖ1 は図
３（Ｂ）の実線で示されるようなものも、点線のような
ものも得られる。当然のことながら、このようなばらつ
きは好ましいものではない。
く影響を受けるため、ＴＦＴのばらつきが大きいと画素
の明暗が大きく異なるものとなる。例えば、ゲイト電極
と画素電極側配線の寄生容量がばらばらならばΔＶが異
なり、ＴＦＴのリーク電流の大きさがばらばらならば画
素電圧の降下速度もまちまちとなる。アモルファスシリ
コンＴＦＴ（ａ−ＳｉＴＦＴ）のごとき低移動度のＴＦ
Ｔでは、充電のばらつきも問題である。以上のような理
由のために、同じ信号を印加しても、画素電位Ｖ1 は図
３（Ｂ）の実線で示されるようなものも、点線のような
ものも得られる。当然のことながら、このようなばらつ
きは好ましいものではない。
【００１４】
【問題を解決するための手段】先に指摘したように画素
電位を精密に制御することが要求されるのは、ＴＮ液晶
が実効値電圧に応じて光透過性を変えるためであった。
ＳＴＮ液晶でも、あるいはこれらの基本材料であるネマ
ティック液晶を利用した分散型液晶でも同じことであっ
た。
電位を精密に制御することが要求されるのは、ＴＮ液晶
が実効値電圧に応じて光透過性を変えるためであった。
ＳＴＮ液晶でも、あるいはこれらの基本材料であるネマ
ティック液晶を利用した分散型液晶でも同じことであっ
た。
【００１５】本発明は、ネマチック液晶を利用した場合
のこのような欠点を解決するものである。具体的には使
用する液晶材料について強誘電性もしくは反強誘電性を
示す液晶材料、あるいはそれらを高分子化合物（ポリマ
ー）中に分散させた、いわゆるポリマー液晶（分散型液
晶ともいう）を用いた。
のこのような欠点を解決するものである。具体的には使
用する液晶材料について強誘電性もしくは反強誘電性を
示す液晶材料、あるいはそれらを高分子化合物（ポリマ
ー）中に分散させた、いわゆるポリマー液晶（分散型液
晶ともいう）を用いた。
【００１６】本発明の液晶電気光学装置は基本的に以下
のような構成を有するものである。本発明の基本構造
は、図４に示すように電極１３、１４を有し、少なくと
も一方が透光性を有し、いずれか一方の基板に薄膜トラ
ンジスタ１５を有し、さらに少なくとも一方にラビング
処理等の一軸配向処理を施した膜１６を有した一対の基
板１１、１２を、配向処理をした面が対向するように配
置させた液晶セルの間隙に、強誘電性もしくは反強誘電
性を示す液晶材料、あるいはそれらを高分子化合物に分
散させた材料１７を挟持した構造を有するものである。
のような構成を有するものである。本発明の基本構造
は、図４に示すように電極１３、１４を有し、少なくと
も一方が透光性を有し、いずれか一方の基板に薄膜トラ
ンジスタ１５を有し、さらに少なくとも一方にラビング
処理等の一軸配向処理を施した膜１６を有した一対の基
板１１、１２を、配向処理をした面が対向するように配
置させた液晶セルの間隙に、強誘電性もしくは反強誘電
性を示す液晶材料、あるいはそれらを高分子化合物に分
散させた材料１７を挟持した構造を有するものである。
【００１７】本発明における表示素子の場合、少ない電
荷でも液晶分子を反転させることが可能であるように、
小さな自発分極の値を有する液晶材料を用いることで、
強誘電性もしくは反強誘電性を示す液晶材料、あるいは
それらを高分子化合物に分散させた材料の応答時間より
も短いパルス幅でも液晶分子の応答が可能となり、良好
な光学特性を得ることができた。
荷でも液晶分子を反転させることが可能であるように、
小さな自発分極の値を有する液晶材料を用いることで、
強誘電性もしくは反強誘電性を示す液晶材料、あるいは
それらを高分子化合物に分散させた材料の応答時間より
も短いパルス幅でも液晶分子の応答が可能となり、良好
な光学特性を得ることができた。
【００１８】さらに、本発明においては短いパルス幅の
ために、液晶材料の有する自発分極と比較して不足とな
る電荷量を補うためと、放電による電荷の不足を補うた
めスイッチング素子に補助容量を併設することで解決し
た。このような場合、補助容量は薄膜トランジスタを有
する基板に設ける。
ために、液晶材料の有する自発分極と比較して不足とな
る電荷量を補うためと、放電による電荷の不足を補うた
めスイッチング素子に補助容量を併設することで解決し
た。このような場合、補助容量は薄膜トランジスタを有
する基板に設ける。
【００１９】また、本発明における表示素子の場合、少
ない電荷でも液晶分子を反転させることが可能であるよ
うに、自発分極の大きな液晶材料を用いる場合動作温度
を上げて自発分極の値を小さくすることで強誘電性もし
くは反強誘電性を示す液晶材料、あるいはそれらを高分
子化合物に分散させた材料の応答時間よりも短いパルス
幅でも液晶分子の応答が可能となり、良好な光学特性を
得ることができた。
ない電荷でも液晶分子を反転させることが可能であるよ
うに、自発分極の大きな液晶材料を用いる場合動作温度
を上げて自発分極の値を小さくすることで強誘電性もし
くは反強誘電性を示す液晶材料、あるいはそれらを高分
子化合物に分散させた材料の応答時間よりも短いパルス
幅でも液晶分子の応答が可能となり、良好な光学特性を
得ることができた。
【００２０】本発明において必要とされる液晶材料の自
発分極の大きさは、１０ｎＣ／ｃｍ2以下望ましくは８
ｎＣ／ｃｍ2以下ある。また、補助容量を設ける場合
は、液晶材料の自発分極は２０ｎＣ／ｃｍ2以下、望ま
しくは１８ｎＣ／ｃｍ2以下で、なおかつ画素容量と補
助容量の比が１：１００００以下である。
発分極の大きさは、１０ｎＣ／ｃｍ2以下望ましくは８
ｎＣ／ｃｍ2以下ある。また、補助容量を設ける場合
は、液晶材料の自発分極は２０ｎＣ／ｃｍ2以下、望ま
しくは１８ｎＣ／ｃｍ2以下で、なおかつ画素容量と補
助容量の比が１：１００００以下である。
【００２１】もちろん、液晶の自発分極が小さい場合
と、画素の放電が充分に小さい場合であれば、補助容量
はなくても構わない。特に、過大な補助容量の存在は、
充電あるいは放電の動作に時間がかかり、本発明を実施
するにおいて望ましいものではない。画素の放電を小さ
くするには、例えば、薄膜トランジスタのＯＦＦ抵抗を
充分大きくし、リーク電流を減らすことと、液晶等の画
素自身の電極間抵抗を充分大きくすることが必要であ
る。特に後者の目的のためには、画素電極を、窒化珪
素、あるいは酸化珪素等、酸化タンタル、酸化アルミニ
ウムの絶縁性材料で被覆してしまうことが有効である。
また、画素自身の容量を大きくすることも放電を小さく
することには有効で、液晶の誘電率を高くする、あるい
は基板の間隔を狭める等といった処置を行えばよい。
と、画素の放電が充分に小さい場合であれば、補助容量
はなくても構わない。特に、過大な補助容量の存在は、
充電あるいは放電の動作に時間がかかり、本発明を実施
するにおいて望ましいものではない。画素の放電を小さ
くするには、例えば、薄膜トランジスタのＯＦＦ抵抗を
充分大きくし、リーク電流を減らすことと、液晶等の画
素自身の電極間抵抗を充分大きくすることが必要であ
る。特に後者の目的のためには、画素電極を、窒化珪
素、あるいは酸化珪素等、酸化タンタル、酸化アルミニ
ウムの絶縁性材料で被覆してしまうことが有効である。
また、画素自身の容量を大きくすることも放電を小さく
することには有効で、液晶の誘電率を高くする、あるい
は基板の間隔を狭める等といった処置を行えばよい。
【００２２】本発明を実施するには、例えば、図５に示
すような、薄膜トランジスタを使用したマトリクス回路
を組めばよい。図５に示した回路は従来のＴＦＴを利用
したアクティブマトリクス型表示装置に用いられた回路
と同じである。
すような、薄膜トランジスタを使用したマトリクス回路
を組めばよい。図５に示した回路は従来のＴＦＴを利用
したアクティブマトリクス型表示装置に用いられた回路
と同じである。
【００２３】このような回路において、各薄膜トランジ
スタのゲイト電圧やソース・ドレイン間電圧をコントロ
ールすることによって、画素に印加される電圧のＯＮ／
ＯＦＦを制御することが可能である。この例では、マト
リクスは６４０×４８０ドットであるが、煩雑さをさけ
るため、ｎ行ｍ列近傍のみを示した。これとおなじもの
を上下左右に展開すれば、完全なものが得られる。この
回路を用いた動作例を図２に示す。ここでは１つの画素
だけに注目してその動作を示した。
スタのゲイト電圧やソース・ドレイン間電圧をコントロ
ールすることによって、画素に印加される電圧のＯＮ／
ＯＦＦを制御することが可能である。この例では、マト
リクスは６４０×４８０ドットであるが、煩雑さをさけ
るため、ｎ行ｍ列近傍のみを示した。これとおなじもの
を上下左右に展開すれば、完全なものが得られる。この
回路を用いた動作例を図２に示す。ここでは１つの画素
だけに注目してその動作を示した。
【００２４】信号線Ｘn （走査線）は、各ＴＦＴのゲイ
ト電極に接続されている。そして、図２に示すように、
矩形パルス信号が印加されてゆく。一方、信号線Ｙ
m （データ線）は、各ＴＦＴのソース（あるいはドレイ
ン電極）に接続されているが、これには、正もしくは負
のいずれかの状態を示すパルス列が印加される。４８０
行のマトリクスでは、このパルス列には、１単位の時間
Ｔ1 中に、４８０個の情報が含まれている。本発明で
は、１フレームが複数のサブフレーム（図２の例では５
つ）から構成されていることが特徴である。また、図２
の例では各サブフレームはそれぞれ持続時間が異なる。
ト電極に接続されている。そして、図２に示すように、
矩形パルス信号が印加されてゆく。一方、信号線Ｙ
m （データ線）は、各ＴＦＴのソース（あるいはドレイ
ン電極）に接続されているが、これには、正もしくは負
のいずれかの状態を示すパルス列が印加される。４８０
行のマトリクスでは、このパルス列には、１単位の時間
Ｔ1 中に、４８０個の情報が含まれている。本発明で
は、１フレームが複数のサブフレーム（図２の例では５
つ）から構成されていることが特徴である。また、図２
の例では各サブフレームはそれぞれ持続時間が異なる。
【００２５】以下では、話を単純にするために、対向基
板の電位は０で一定であるとする。図に示すように、最
初にＶG が印加されたときに、ＶD は正であったので、
画素の電位ＶLCは正となる。このときには、図３に関し
て説明したようにΔＶだけ電位が降下し、その後、自然
放電によって画素の電位ＶLCは徐々に０に近づく。しか
し、画素の透過率ＴLCに注目すると、画素電位ＶLCが降
下してゆくにも関わらず、透過率ＴLCは一定に保たれ
る。メモリー性の良い液晶材料であれば、画素電位ＶLC
の降下はさほど問題とならない。しかし、メモリー性の
良くない液晶材料を用いる場合には画素電位ＶLCの低下
が許容できるように他のパラメータ（ＶG、ＶD ）を設
定しなければならない。
板の電位は０で一定であるとする。図に示すように、最
初にＶG が印加されたときに、ＶD は正であったので、
画素の電位ＶLCは正となる。このときには、図３に関し
て説明したようにΔＶだけ電位が降下し、その後、自然
放電によって画素の電位ＶLCは徐々に０に近づく。しか
し、画素の透過率ＴLCに注目すると、画素電位ＶLCが降
下してゆくにも関わらず、透過率ＴLCは一定に保たれ
る。メモリー性の良い液晶材料であれば、画素電位ＶLC
の降下はさほど問題とならない。しかし、メモリー性の
良くない液晶材料を用いる場合には画素電位ＶLCの低下
が許容できるように他のパラメータ（ＶG、ＶD ）を設
定しなければならない。
【００２６】設計上のポイントとしては、最も特性の悪
いＴＦＴを基準としてＶG 、ＶD を設定すればよい。例
えば、最も電荷の保持特性の悪い画素において、図２に
示す場合で最も長いサブフレームの持続時間１６Ｔ0 後
の電位ＶLCが＋９Ｖ以上、好ましくは＋１１Ｖ以上ある
ように、ＶD を設定する。そして、左記ＶD を駆動する
のに適切なＶG を設定する。
いＴＦＴを基準としてＶG 、ＶD を設定すればよい。例
えば、最も電荷の保持特性の悪い画素において、図２に
示す場合で最も長いサブフレームの持続時間１６Ｔ0 後
の電位ＶLCが＋９Ｖ以上、好ましくは＋１１Ｖ以上ある
ように、ＶD を設定する。そして、左記ＶD を駆動する
のに適切なＶG を設定する。
【００２７】図２ではいずれのサブフレームでも電位Ｖ
LCの降下の様子は同じであるように書かれているが、実
際にはサブフレームの持続時間が長いほど電位の降下が
大きいことに注意しなければならない。
LCの降下の様子は同じであるように書かれているが、実
際にはサブフレームの持続時間が長いほど電位の降下が
大きいことに注意しなければならない。
【００２８】最初のパルスＶG が印加されてから時間Ｔ
0 後に、第２のパルスＶG が印加される。このときのデ
ータ信号ＶD も正であったので、画素電位ＶLCは正のま
まである。ただし、新たに電荷が注入されて電位が再び
高まる。画素の透過率ＴLCは変化しない。
0 後に、第２のパルスＶG が印加される。このときのデ
ータ信号ＶD も正であったので、画素電位ＶLCは正のま
まである。ただし、新たに電荷が注入されて電位が再び
高まる。画素の透過率ＴLCは変化しない。
【００２９】次いで、時間１６Ｔ0 後に第３のパルスＶ
G が印加されたときには、データ信号ＶD は負であった
ので、画素電位ＶLCは負に反転する。そして、透過率も
変動する。ただし、この遷移は比較的緩やかであり、印
加される電圧が１０Ｖ以下であれば、５０μｓｅｃ程度
の時間が必要である。これに対し、パルスＶG の幅は３
０μｓｅｃ以下であるが、この液晶の光学応答遷移はパ
ルスＶG ではなく、画素電位ＶLCによっておこなわれる
ので、何ら支障はない。
G が印加されたときには、データ信号ＶD は負であった
ので、画素電位ＶLCは負に反転する。そして、透過率も
変動する。ただし、この遷移は比較的緩やかであり、印
加される電圧が１０Ｖ以下であれば、５０μｓｅｃ程度
の時間が必要である。これに対し、パルスＶG の幅は３
０μｓｅｃ以下であるが、この液晶の光学応答遷移はパ
ルスＶG ではなく、画素電位ＶLCによっておこなわれる
ので、何ら支障はない。
【００３０】その後、時間２Ｔ0 後に、３回目のパルス
ＶG が印加され、そのときのデータ信号ＶD は負であっ
たので、画素の状態は変化しない。さらに時間８Ｔ0 後
に、４回目のパルスＶG が印加され、そのときのデータ
信号ＶD は正であったので、画素電位ＶLCは再び正にな
り、画素の透過率ＴLCも変化する。最後に、時間４Ｔ0
後に、次のフレームの１回目のパルスＶG が印加され
て、１つのフレームが終了する。このような５つのサブ
フレームを適当に組み合わせることによって３２階調の
表示が可能であるが、以上の動作によって、１＋１６＋
４＝２１〔階調〕の明るさが得られた。
ＶG が印加され、そのときのデータ信号ＶD は負であっ
たので、画素の状態は変化しない。さらに時間８Ｔ0 後
に、４回目のパルスＶG が印加され、そのときのデータ
信号ＶD は正であったので、画素電位ＶLCは再び正にな
り、画素の透過率ＴLCも変化する。最後に、時間４Ｔ0
後に、次のフレームの１回目のパルスＶG が印加され
て、１つのフレームが終了する。このような５つのサブ
フレームを適当に組み合わせることによって３２階調の
表示が可能であるが、以上の動作によって、１＋１６＋
４＝２１〔階調〕の明るさが得られた。
【００３１】以上の動作において、最適な最小時間単位
Ｔ0 を決定することが重要である。既に述べたように、
強誘電性（もしくは反強誘電性）液晶の光学応答時間は
印加される電圧に依存する。上記のように１５Ｖ程度の
電圧であれば５０μｓｅｃの応答時間である。一般に光
学応答時間は、印加電圧に反比例する。ところで、１フ
レームは動画の表示特性やフリッカーの防止の目的で１
フレームは１００ｍｓｅｃ以下、好ましくは３０ｍｓｅ
ｃ以下である必要がある。例えば１フレームを３０ｍｓ
ｅｃとすれば、最大の階調度数は、３０ｍｓｅｃを５０
μｓｅｃで除した６００階調が限度であるが、実際に
は、光学応答が完全に行われるためには上記光学応答時
間の数倍が必要であるので、１００階調程度の階調が限
度となる。このような制約は、液晶に印加する電圧（あ
るいは電場）の大きさを大きくし、光学応答時間を短縮
することによって改善されるが、ＴＦＴの耐圧がそれに
伴って向上することが必要である。
Ｔ0 を決定することが重要である。既に述べたように、
強誘電性（もしくは反強誘電性）液晶の光学応答時間は
印加される電圧に依存する。上記のように１５Ｖ程度の
電圧であれば５０μｓｅｃの応答時間である。一般に光
学応答時間は、印加電圧に反比例する。ところで、１フ
レームは動画の表示特性やフリッカーの防止の目的で１
フレームは１００ｍｓｅｃ以下、好ましくは３０ｍｓｅ
ｃ以下である必要がある。例えば１フレームを３０ｍｓ
ｅｃとすれば、最大の階調度数は、３０ｍｓｅｃを５０
μｓｅｃで除した６００階調が限度であるが、実際に
は、光学応答が完全に行われるためには上記光学応答時
間の数倍が必要であるので、１００階調程度の階調が限
度となる。このような制約は、液晶に印加する電圧（あ
るいは電場）の大きさを大きくし、光学応答時間を短縮
することによって改善されるが、ＴＦＴの耐圧がそれに
伴って向上することが必要である。
【００３２】
【作用】本発明の構造によれば、上記のようなデジタル
階調表示をおこなった場合には少々ばらつきのあるＴＦ
Ｔにおいても均一な階調表示が可能であることが明らか
になった。これは、強誘電性液晶もしくは反強誘電性液
晶は実質的に実効値電圧に応答するのではなく、電界の
極性の変化に対して応答することに起因している。すな
わち、強誘電性液晶もしくは反強誘電性液晶では、ＯＮ
電圧として１ｍｓｅｃ以上の間、継続的な電圧印加があ
る場合には、５Ｖでも５．１Ｖでも同じ光透過性を示す
からである。
階調表示をおこなった場合には少々ばらつきのあるＴＦ
Ｔにおいても均一な階調表示が可能であることが明らか
になった。これは、強誘電性液晶もしくは反強誘電性液
晶は実質的に実効値電圧に応答するのではなく、電界の
極性の変化に対して応答することに起因している。すな
わち、強誘電性液晶もしくは反強誘電性液晶では、ＯＮ
電圧として１ｍｓｅｃ以上の間、継続的な電圧印加があ
る場合には、５Ｖでも５．１Ｖでも同じ光透過性を示す
からである。
【００３３】上記の効果を示す一例として、強誘電性液
晶（フェニルピリミジン系）を用いて、このパルスの持
続時間を変化せしめることによってコントラストを制御
し、階調表示したものを図７に示す。同様な効果は、強
誘電性液晶もしくは反強誘電性液晶を高分子中に分散さ
せた材料においても観測された。しかし、ＴＮ液晶を用
いた場合には、同じようにパルス幅を変化させる方式に
よって階調表示をおこなう場合であっても、このような
直線的な階調表示は得られなかった。
晶（フェニルピリミジン系）を用いて、このパルスの持
続時間を変化せしめることによってコントラストを制御
し、階調表示したものを図７に示す。同様な効果は、強
誘電性液晶もしくは反強誘電性液晶を高分子中に分散さ
せた材料においても観測された。しかし、ＴＮ液晶を用
いた場合には、同じようにパルス幅を変化させる方式に
よって階調表示をおこなう場合であっても、このような
直線的な階調表示は得られなかった。
【００３４】しかしながら、本発明のような液晶に電界
が印加される時間を制御することで階調表示を行う液晶
電気光学装置においては、使用できる強誘電性もしくは
反強誘電性液晶は限定される。以下にその理由を詳細に
説明する。
が印加される時間を制御することで階調表示を行う液晶
電気光学装置においては、使用できる強誘電性もしくは
反強誘電性液晶は限定される。以下にその理由を詳細に
説明する。
【００３５】強誘電性液晶は、液晶材料が有する自発分
極と外部電界との相互作用によって生じるトルクによっ
て液晶分子をスイッチングさせることをその駆動原理と
している。従って、強誘電性液晶もしくは反強誘電性液
晶を駆動するためには、液晶材料の有する自発分極を反
転させるための電場を電極間に形成させるため、十分な
電荷が電極間に充電させる必要がある。液晶材料に対
し、外部から継続的な電界を印加すれば、外部から電荷
が常に電極に供給されるので、液晶分子が電界に反応
し、自発分極が反転することで電極間に電流が流れて電
荷が消費されても、電極間の電圧は外部電源の電圧に等
しい電圧で保たれている。
極と外部電界との相互作用によって生じるトルクによっ
て液晶分子をスイッチングさせることをその駆動原理と
している。従って、強誘電性液晶もしくは反強誘電性液
晶を駆動するためには、液晶材料の有する自発分極を反
転させるための電場を電極間に形成させるため、十分な
電荷が電極間に充電させる必要がある。液晶材料に対
し、外部から継続的な電界を印加すれば、外部から電荷
が常に電極に供給されるので、液晶分子が電界に反応
し、自発分極が反転することで電極間に電流が流れて電
荷が消費されても、電極間の電圧は外部電源の電圧に等
しい電圧で保たれている。
【００３６】ところが、本発明のようＴＦＴ駆動を行う
場合、電極に外部から電荷が供給されるのは、素子のゲ
ートにパルスが印加されている間だけである。したがっ
て、ＴＦＴがＯＦＦになったあとでは、電極は開放状態
となるので、自発分極が反転するときの電力の消費は電
極間だけで行われる。
場合、電極に外部から電荷が供給されるのは、素子のゲ
ートにパルスが印加されている間だけである。したがっ
て、ＴＦＴがＯＦＦになったあとでは、電極は開放状態
となるので、自発分極が反転するときの電力の消費は電
極間だけで行われる。
【００３７】強誘電性液晶もしくは反強誘電性液晶は応
答速度が速いものでも数μｓｅｃである。より精細な階
調を行うため、例えばパルス幅が１μｓでなければなら
ないとするなら、液晶分子の反転はＴＦＴがＯＦＦ状態
の時に行われることになる。
答速度が速いものでも数μｓｅｃである。より精細な階
調を行うため、例えばパルス幅が１μｓでなければなら
ないとするなら、液晶分子の反転はＴＦＴがＯＦＦ状態
の時に行われることになる。
【００３８】従って、液晶の応答時間がパルス幅より長
い場合は、ＴＦＴがＯＦＦの時に液晶分子の大半が反転
するときには、ＴＦＴがＯＮ状態になっている時間中
に、自発分極が反転するのに十分な電荷を電極に充電し
なければならない。
い場合は、ＴＦＴがＯＦＦの時に液晶分子の大半が反転
するときには、ＴＦＴがＯＮ状態になっている時間中
に、自発分極が反転するのに十分な電荷を電極に充電し
なければならない。
【００３９】自発分極が大きい強誘電性液晶もしくは反
強誘電性液晶の場合、電極間に充電されなければならな
い電荷も当然大きくなる。
強誘電性液晶の場合、電極間に充電されなければならな
い電荷も当然大きくなる。
【００４０】パルス幅が短いなどで電極に供給される電
荷が少ない場合、自発分極がすべて反転しないので光学
応答が不十分になる等の問題がある。
荷が少ない場合、自発分極がすべて反転しないので光学
応答が不十分になる等の問題がある。
【００４１】また、電極間が開放状態にあって、次のパ
ルスが印加されるまでに電極間の電圧がある一定以上の
電圧が保持されていないと、一旦スイッチングした液晶
分子がまた元に戻ってしまい光学特性を不良化させる原
因となる。
ルスが印加されるまでに電極間の電圧がある一定以上の
電圧が保持されていないと、一旦スイッチングした液晶
分子がまた元に戻ってしまい光学特性を不良化させる原
因となる。
【００４２】実際、強誘電性もしくは反強誘電性液晶を
用いた液晶電気光学装置において、本発明の表示方法を
行う場合、液晶電気光学装置の光学特性は液晶材料の物
性により大きく左右されるため、本方法に適するよう特
に液晶材料の自発分極、補助容量の容量の大きさを選択
する必要がある。
用いた液晶電気光学装置において、本発明の表示方法を
行う場合、液晶電気光学装置の光学特性は液晶材料の物
性により大きく左右されるため、本方法に適するよう特
に液晶材料の自発分極、補助容量の容量の大きさを選択
する必要がある。
【００４３】ここで、本発明の液晶電気光学装置でデジ
タル階調を行うことを可能とするために、液晶が有して
いなければいけない液晶材料の自発分極の大きさ、及
び、補助容量が必要となる場合の補助容量を求める。
タル階調を行うことを可能とするために、液晶が有して
いなければいけない液晶材料の自発分極の大きさ、及
び、補助容量が必要となる場合の補助容量を求める。
【００４４】強誘電性もしくは反強誘電性液晶表示素子
において、光学応答がとれているとき、印加電圧、画素
容量、液晶材料の自発分極と、任意のサブフレームから
次のサブフレームに変わる直前の電圧との間に、次の式
（１）の関係が成り立っていなければならないと考えら
れる。
において、光学応答がとれているとき、印加電圧、画素
容量、液晶材料の自発分極と、任意のサブフレームから
次のサブフレームに変わる直前の電圧との間に、次の式
（１）の関係が成り立っていなければならないと考えら
れる。
【００４５】
【数１】
【００４６】ここに、ＣLCは画素電極間の容量、Ｖは画
素に印加される信号の電圧、Ｐｓは強誘電性または反強
誘電性液晶材料の有する自発分極、Ｓは画素電極の電極
面積、Ｖrem はゲートパルス印加後、次のパルスが印加
される直前の電極間の電圧を示す。また式（１）では液
晶材料が反転するときの電荷の収支について考えてい
る。式（１）のＣLCについては、式（２）として次のよ
うに表せる。
素に印加される信号の電圧、Ｐｓは強誘電性または反強
誘電性液晶材料の有する自発分極、Ｓは画素電極の電極
面積、Ｖrem はゲートパルス印加後、次のパルスが印加
される直前の電極間の電圧を示す。また式（１）では液
晶材料が反転するときの電荷の収支について考えてい
る。式（１）のＣLCについては、式（２）として次のよ
うに表せる。
【００４７】
【数２】
【００４８】ここに、εは強誘電性、または反強誘電性
液晶材料の誘電率、Ｓは画素電極の面積、ｄは対向する
２枚の基板の画素電極間の距離である。特に、強誘電性
もしくは反強誘電性液晶の場合、式（２）の誘電率εは
自発分極の寄与を考えなければならない。このため、強
誘電性、または反強誘電性液晶材料の誘電率は、自発分
極に関する成分とそれ以外の成分とで分けると、式
（３）として次のように表せる。
液晶材料の誘電率、Ｓは画素電極の面積、ｄは対向する
２枚の基板の画素電極間の距離である。特に、強誘電性
もしくは反強誘電性液晶の場合、式（２）の誘電率εは
自発分極の寄与を考えなければならない。このため、強
誘電性、または反強誘電性液晶材料の誘電率は、自発分
極に関する成分とそれ以外の成分とで分けると、式
（３）として次のように表せる。
【００４９】
【数３】
【００５０】ここに、ε0 は真空の誘電率（8.854 ×10
-12[F/m])、ａは定数、Ｐは自発分極に関する値、εr
は自発分極に関しない部分の値である。一般的に、強誘
電性もしくは反強誘電性液晶において、光学応答が完全
にとれるとき自発分極の効果により、式（３）の値の括
弧の中の値は１０〜１５となる。従って、液晶材料の誘
電率は、１０６ｐＦ／ｍとなる。但し、式（３）の括弧
の中が１２に等しいとした。
-12[F/m])、ａは定数、Ｐは自発分極に関する値、εr
は自発分極に関しない部分の値である。一般的に、強誘
電性もしくは反強誘電性液晶において、光学応答が完全
にとれるとき自発分極の効果により、式（３）の値の括
弧の中の値は１０〜１５となる。従って、液晶材料の誘
電率は、１０６ｐＦ／ｍとなる。但し、式（３）の括弧
の中が１２に等しいとした。
【００５１】画素電極の面積が２．５×１０ -9 ｍ2、対
向する２枚の基板上の画素電極間の距離が２．５×１０
-6ｍである時、画素の容量は０．１０６ｐＦである。
向する２枚の基板上の画素電極間の距離が２．５×１０
-6ｍである時、画素の容量は０．１０６ｐＦである。
【００５２】本発明人らは、種々の強誘電性もしくは反
強誘電性液晶について本発明による駆動方式で液晶表示
素子の光学特性を調べたところ、光学特性が完全にとれ
るときの電極間の電圧は、９〜１０Ｖであることが確認
された。
強誘電性液晶について本発明による駆動方式で液晶表示
素子の光学特性を調べたところ、光学特性が完全にとれ
るときの電極間の電圧は、９〜１０Ｖであることが確認
された。
【００５３】従って、Ｖが１４Ｖ、Ｖremが９Ｖであっ
たとすると、液晶材料の自発分極は式（１）から１０.
６ｎＣ／ｃｍ2 よりも小さい値である必要がある。
たとすると、液晶材料の自発分極は式（１）から１０.
６ｎＣ／ｃｍ2 よりも小さい値である必要がある。
【００５４】さらに、画素電極の放電が大きく補助容量
を必要とする場合、必要とされる自発分極と補助容量の
大きさは、式（１）においてＣLCをＣLC＋ＣADと置き換
えることによって求められる。すなわち、式（１）は、
式（４）として下式のように表せる。
を必要とする場合、必要とされる自発分極と補助容量の
大きさは、式（１）においてＣLCをＣLC＋ＣADと置き換
えることによって求められる。すなわち、式（１）は、
式（４）として下式のように表せる。
【００５５】
【数４】
【００５６】パルス幅が短くて、液晶が応答しきらず液
晶のゆらぎもほとんど無いとすると自発分極の影響をほ
とんど受けず、式（３）の括弧の中の値は２〜３とな
る。従って、液晶の誘電率は、式（３）の括弧の中が
２. ５に等しいとすると、２２．１ｐＦ／ｍとなる。従
って、画素の容量は、０．０２２１ｐＦとなる。上でも
述べたように光学特性が完全にとれるとき、Ｖが１４
Ｖ、Ｖremが９Ｖであったとすると、自発分極が２０ｎ
Ｃ／ｃｍ2である時、画素に付加する補助容量は、式
（４）から、０．１７８ｐＦよりも大きい値である必要
がある。上記のようにして、本発明を実施するのに必要
な液晶材料の自発分極及び補助容量の値を求めることが
できる。
晶のゆらぎもほとんど無いとすると自発分極の影響をほ
とんど受けず、式（３）の括弧の中の値は２〜３とな
る。従って、液晶の誘電率は、式（３）の括弧の中が
２. ５に等しいとすると、２２．１ｐＦ／ｍとなる。従
って、画素の容量は、０．０２２１ｐＦとなる。上でも
述べたように光学特性が完全にとれるとき、Ｖが１４
Ｖ、Ｖremが９Ｖであったとすると、自発分極が２０ｎ
Ｃ／ｃｍ2である時、画素に付加する補助容量は、式
（４）から、０．１７８ｐＦよりも大きい値である必要
がある。上記のようにして、本発明を実施するのに必要
な液晶材料の自発分極及び補助容量の値を求めることが
できる。
【００５７】
【実施例】 〔実施例１〕以下に本発明を利用した液晶電気光学装置
の実施例を示し、本発明を実施例に則して説明する。本
実施例により作製した液晶電気光学装置の構成を図８に
示す。セルの一方の基板１１は無アルカリガラス基板上
に形成した結晶性シリコンＴＦＴを用いたアクティブマ
トリクス１５を作製した。該アクティブマトリクス基板
の回路構成は図４に示すように、補助容量を設けなかっ
た。ＴＦＴはシングルゲイトのＰＭＯＳを用いたが、こ
れはリーク電流が小さく、ＯＮ／ＯＦＦが大きくとれる
ためである。典型的にはリーク電流は１ｐＡ以下（ゲイ
ト電圧＋１５Ｖ、ドレイン電圧−１０Ｖ）以下、ＯＮ／
ＯＦＦ比７．５桁以上（ゲイト電圧−１５Ｖ／＋１５
Ｖ、ドレイン電圧−１０Ｖ）であった。
の実施例を示し、本発明を実施例に則して説明する。本
実施例により作製した液晶電気光学装置の構成を図８に
示す。セルの一方の基板１１は無アルカリガラス基板上
に形成した結晶性シリコンＴＦＴを用いたアクティブマ
トリクス１５を作製した。該アクティブマトリクス基板
の回路構成は図４に示すように、補助容量を設けなかっ
た。ＴＦＴはシングルゲイトのＰＭＯＳを用いたが、こ
れはリーク電流が小さく、ＯＮ／ＯＦＦが大きくとれる
ためである。典型的にはリーク電流は１ｐＡ以下（ゲイ
ト電圧＋１５Ｖ、ドレイン電圧−１０Ｖ）以下、ＯＮ／
ＯＦＦ比７．５桁以上（ゲイト電圧−１５Ｖ／＋１５
Ｖ、ドレイン電圧−１０Ｖ）であった。
【００５８】他方の基板１２には全面にＩＴＯ膜１４を
形成し、その上にショート防止用の酸化珪素膜２１を形
成した基板を使用した。
形成し、その上にショート防止用の酸化珪素膜２１を形
成した基板を使用した。
【００５９】画素１３の大きさは２０μｍ×６０μｍと
し、マトリクスの規模は１９２０×４８０であった。各
画素の電荷保持特性を調べたところ、データ信号とし
て、−１０Ｖを印加した時の最も悪いものは３ｍｓｅｃ
後の電圧で約−９Ｖであった。
し、マトリクスの規模は１９２０×４８０であった。各
画素の電荷保持特性を調べたところ、データ信号とし
て、−１０Ｖを印加した時の最も悪いものは３ｍｓｅｃ
後の電圧で約−９Ｖであった。
【００６０】従って、本実施例ではマトリクスに印加す
る走査信号パルスの幅は１μｓｅｃとし、パルスの波高
は−１５Ｖ、データ信号は±１５Ｖとした。
る走査信号パルスの幅は１μｓｅｃとし、パルスの波高
は−１５Ｖ、データ信号は±１５Ｖとした。
【００６１】次に前記基板上に溶媒を溶かした高分子樹
脂１６をスピンコート法により塗布した。ここで使用し
た高分子樹脂はポリイミド系の樹脂（東レ（株）製）で
あり、溶媒にはｎ−メチル−２−ピロリドンを使用し
た。高分子樹脂の希釈濃度は８倍である。高分子樹脂を
塗布した基板は２８０℃で２. ５時間加熱して溶媒を乾
燥し樹脂をイミド化させた。次にこの基板上の樹脂をベ
ルベット等の布が巻いてあるローラーで１０００ｒｐｍ
の回転数で一方向に擦った。次に前記基板を間隔１〜７
μｍの無機製のスペーサーを間に挟んで加圧して挟ん
だ。これら２枚の基板間に液晶材料１７を注入した。
脂１６をスピンコート法により塗布した。ここで使用し
た高分子樹脂はポリイミド系の樹脂（東レ（株）製）で
あり、溶媒にはｎ−メチル−２−ピロリドンを使用し
た。高分子樹脂の希釈濃度は８倍である。高分子樹脂を
塗布した基板は２８０℃で２. ５時間加熱して溶媒を乾
燥し樹脂をイミド化させた。次にこの基板上の樹脂をベ
ルベット等の布が巻いてあるローラーで１０００ｒｐｍ
の回転数で一方向に擦った。次に前記基板を間隔１〜７
μｍの無機製のスペーサーを間に挟んで加圧して挟ん
だ。これら２枚の基板間に液晶材料１７を注入した。
【００６２】次に液晶材料について説明する。本実施例
にて使用した液晶材料はチッソ（株）製の強誘電性液
晶、ＣＳ−１０１４である。この液晶はその相系列はＩ
ｓｏ−Ｎ* −ＳｍＡ−ＳｍＣ* −Ｃｒｙをとるものであ
り、その転移温度はＩｓｏ−Ｎ* は８１℃、Ｎ* −Ｓｍ
Ａは６９℃、ＳｍＡ−ＳｍＣ* は５４℃、ＳｍＣ* −Ｃ
ｒｙは−２１℃であった。液晶セルの厚さは１. ６μｍ
とした。液晶の自発分極は５ｎＣ／ｃｍ２であった。
にて使用した液晶材料はチッソ（株）製の強誘電性液
晶、ＣＳ−１０１４である。この液晶はその相系列はＩ
ｓｏ−Ｎ* −ＳｍＡ−ＳｍＣ* −Ｃｒｙをとるものであ
り、その転移温度はＩｓｏ−Ｎ* は８１℃、Ｎ* −Ｓｍ
Ａは６９℃、ＳｍＡ−ＳｍＣ* は５４℃、ＳｍＣ* −Ｃ
ｒｙは−２１℃であった。液晶セルの厚さは１. ６μｍ
とした。液晶の自発分極は５ｎＣ／ｃｍ２であった。
【００６３】なお、液晶に印加される電圧が５Ｖ以下で
は液晶中にドメイン構造が生成しているのが確認され
た。このようなドメイン構造はデジタル階調表示をおこ
なう上で特性を悪化することになるので、ドメインが発
生しないように、印加する電圧を高めにすることが望ま
れる。
は液晶中にドメイン構造が生成しているのが確認され
た。このようなドメイン構造はデジタル階調表示をおこ
なう上で特性を悪化することになるので、ドメインが発
生しないように、印加する電圧を高めにすることが望ま
れる。
【００６４】また、本実施例の液晶電気光学装置の、コ
ントラスト比のデータ信号印加時間依存性を図９に示
す。図９に示すようにパルス幅が１μｓｅｃであっても
完全に応答していることが分かる。
ントラスト比のデータ信号印加時間依存性を図９に示
す。図９に示すようにパルス幅が１μｓｅｃであっても
完全に応答していることが分かる。
【００６５】このような液晶電気光学装置により、デジ
タル階調表示を行った。すなわち、図２に示されたよう
に１フレームを５つのサブフレームによって構成し、３
２階調のデジタル階調表示を行った。各サブフレームの
持続時間を第１サブフレームは１７９μｓｅｃ、第２サ
ブフレームは２. ８７ｍｓｅｃ、第３サブフレームは３
５８μｓｅｃ、第４サブフレームは１. ４３ｍｓｅｃ、
第５サブフレームは７１７μｓｅｃとし、１フレームは
５. ５ｍｓｅｃすなわち１８０Ｈｚとした。
タル階調表示を行った。すなわち、図２に示されたよう
に１フレームを５つのサブフレームによって構成し、３
２階調のデジタル階調表示を行った。各サブフレームの
持続時間を第１サブフレームは１７９μｓｅｃ、第２サ
ブフレームは２. ８７ｍｓｅｃ、第３サブフレームは３
５８μｓｅｃ、第４サブフレームは１. ４３ｍｓｅｃ、
第５サブフレームは７１７μｓｅｃとし、１フレームは
５. ５ｍｓｅｃすなわち１８０Ｈｚとした。
【００６６】その結果、以上の液晶電気光学装置によっ
て、最大コントラスト比１８０、３２階調の表示を得る
ことができた。
て、最大コントラスト比１８０、３２階調の表示を得る
ことができた。
【００６７】〔比較例〕 比較例として、自発分極の値が１７ｎＣ／ｃｍ2である
強誘電性液晶を用いた以外は、すべて実施例１と同一の
構造である液晶電気光学装置について、マトリクスに印
加する走査信号パルスの時間を変化させて装置の透過光
強度を測定した結果を図１０に示す。図１０からも分か
るようにパルス幅が２０μｓよりも短くなると応答が不
完全になる。このことからも液晶材料の自発分極の値
が、式（１）を満足するように適切な材料を選択するこ
とが装置の特性を発揮させるのに効果的であることが分
かる。
強誘電性液晶を用いた以外は、すべて実施例１と同一の
構造である液晶電気光学装置について、マトリクスに印
加する走査信号パルスの時間を変化させて装置の透過光
強度を測定した結果を図１０に示す。図１０からも分か
るようにパルス幅が２０μｓよりも短くなると応答が不
完全になる。このことからも液晶材料の自発分極の値
が、式（１）を満足するように適切な材料を選択するこ
とが装置の特性を発揮させるのに効果的であることが分
かる。
【００６８】〔実施例２〕本実施例により作製した液晶
電気光学装置の構成を図１１に示す。セルの一方の基板
１１は無アルカリガラス基板上に形成した結晶性シリコ
ンＴＦＴを用いたアクティブマトリクス１５を作製し
た。本実施例においては、下記に示すように自発分極の
大きな液晶材料を使用したため、該アクティブマトリク
ス基板の回路構成中に、図４に示すように補助容量を設
けた。補助容量は図１１に示すように基板１１上に設け
た。該補助容量２２の大きさは０. ０５ｐＦである。Ｔ
ＦＴはシングルゲイトのＰＭＯＳを用いたが、これはリ
ーク電流が小さく、ＯＮ／ＯＦＦが大きくとれるためで
ある。典型的にはリーク電流は１ｐＡ以下（ゲイト電圧
＋１５Ｖ、ドレイン電圧−１０Ｖ）以下、ＯＮ／ＯＦＦ
比７．５桁以上（ゲイト電圧−１５Ｖ／＋１５Ｖ、ドレ
イン電圧−１０Ｖ）であった。
電気光学装置の構成を図１１に示す。セルの一方の基板
１１は無アルカリガラス基板上に形成した結晶性シリコ
ンＴＦＴを用いたアクティブマトリクス１５を作製し
た。本実施例においては、下記に示すように自発分極の
大きな液晶材料を使用したため、該アクティブマトリク
ス基板の回路構成中に、図４に示すように補助容量を設
けた。補助容量は図１１に示すように基板１１上に設け
た。該補助容量２２の大きさは０. ０５ｐＦである。Ｔ
ＦＴはシングルゲイトのＰＭＯＳを用いたが、これはリ
ーク電流が小さく、ＯＮ／ＯＦＦが大きくとれるためで
ある。典型的にはリーク電流は１ｐＡ以下（ゲイト電圧
＋１５Ｖ、ドレイン電圧−１０Ｖ）以下、ＯＮ／ＯＦＦ
比７．５桁以上（ゲイト電圧−１５Ｖ／＋１５Ｖ、ドレ
イン電圧−１０Ｖ）であった。
【００６９】他方の基板１２には全面にＩＴＯ膜１４を
形成し、その上にショート防止用の酸化珪素膜２１を形
成した基板を使用した。
形成し、その上にショート防止用の酸化珪素膜２１を形
成した基板を使用した。
【００７０】画素１３の大きさは２０μｍ×６０μｍと
し、マトリクスの規模は１９２０×４８０であった。各
画素の電荷保持特性を調べたところ、データ信号とし
て、−１０Ｖを印加した時の最も悪いものは３ｍｓｅｃ
後の電圧で約−９Ｖであった。
し、マトリクスの規模は１９２０×４８０であった。各
画素の電荷保持特性を調べたところ、データ信号とし
て、−１０Ｖを印加した時の最も悪いものは３ｍｓｅｃ
後の電圧で約−９Ｖであった。
【００７１】マトリクスに印加する走査信号パルスの幅
は１μｓｅｃとし、パルスの波高は−１５Ｖ、データ信
号は±１５Ｖとした。
は１μｓｅｃとし、パルスの波高は−１５Ｖ、データ信
号は±１５Ｖとした。
【００７２】次に前記基板上に溶媒を溶かした高分子樹
脂１６をスピンコート法により塗布した。ここで使用し
た高分子樹脂はポリイミド系の樹脂（東レ（株）製）で
あり、溶媒にはｎ−メチル−２−ピロリドンを使用し
た。高分子樹脂の希釈濃度は８倍である。高分子樹脂を
塗布した基板は２８０℃で２. ５時間加熱して溶媒を乾
燥し樹脂をイミド化させた。次にこの基板上の樹脂をベ
ルベット等の布が巻いてあるローラーで１０００ｒｐｍ
の回転数で一方向に擦った。次に前記基板を間隔１〜７
μｍの無機製のスペーサーを間に挟んで加圧して挟ん
だ。これら２枚の基板間に液晶材料１７を注入した。
脂１６をスピンコート法により塗布した。ここで使用し
た高分子樹脂はポリイミド系の樹脂（東レ（株）製）で
あり、溶媒にはｎ−メチル−２−ピロリドンを使用し
た。高分子樹脂の希釈濃度は８倍である。高分子樹脂を
塗布した基板は２８０℃で２. ５時間加熱して溶媒を乾
燥し樹脂をイミド化させた。次にこの基板上の樹脂をベ
ルベット等の布が巻いてあるローラーで１０００ｒｐｍ
の回転数で一方向に擦った。次に前記基板を間隔１〜７
μｍの無機製のスペーサーを間に挟んで加圧して挟ん
だ。これら２枚の基板間に液晶材料１７を注入した。
【００７３】次に液晶材料について説明する。本実施例
にて使用した液晶はフェニルピリミジン系強誘電性液晶
であり、その相系列はＩｓｏ−ＳｍＡ−ＳｍＣ* −Ｃｒ
ｙをとるものであり、その転移温度はＩｓｏ−ＳｍＡは
７１. ７℃、ＳｍＡ−ＳｍＣ* は４６. ３℃、ＳｍＣ*
−Ｃｒｙは−９. ７℃であった。液晶の自発分極は１８
ｎＣ／ｃｍ２であった。液晶セルの厚さは２. ５μｍと
した。
にて使用した液晶はフェニルピリミジン系強誘電性液晶
であり、その相系列はＩｓｏ−ＳｍＡ−ＳｍＣ* −Ｃｒ
ｙをとるものであり、その転移温度はＩｓｏ−ＳｍＡは
７１. ７℃、ＳｍＡ−ＳｍＣ* は４６. ３℃、ＳｍＣ*
−Ｃｒｙは−９. ７℃であった。液晶の自発分極は１８
ｎＣ／ｃｍ２であった。液晶セルの厚さは２. ５μｍと
した。
【００７４】なお、液晶に印加される電圧が５Ｖ以下で
は液晶中にドメイン構造が生成しているのが確認され
た。このようなドメイン構造はデジタル階調表示をおこ
なう上で特性を悪化することになるので、ドメインが発
生しないように、印加する電圧を高めにすることが望ま
れる。
は液晶中にドメイン構造が生成しているのが確認され
た。このようなドメイン構造はデジタル階調表示をおこ
なう上で特性を悪化することになるので、ドメインが発
生しないように、印加する電圧を高めにすることが望ま
れる。
【００７５】また、本実施例の液晶電気光学装置につい
て、データ信号印加時間を１μｓに固定したときの、コ
ントラスト比の補助容量値依存性を図１２に示す。図１
２に示すように０. ５ｐＦである補助容量を設けること
で、大きな自発分極を有する液晶材料でも完全に応答す
ることが分かる。
て、データ信号印加時間を１μｓに固定したときの、コ
ントラスト比の補助容量値依存性を図１２に示す。図１
２に示すように０. ５ｐＦである補助容量を設けること
で、大きな自発分極を有する液晶材料でも完全に応答す
ることが分かる。
【００７６】このような液晶電気光学装置により、デジ
タル階調表示を行った。すなわち、図２に示されたよう
に１フレームを５つのサブフレームによって構成し、３
２階調のデジタル階調表示を行った。各サブフレームの
持続時間を第１サブフレームは１７９μｓｅｃ、第２サ
ブフレームは２. ８７ｍｓｅｃ、第３サブフレームは３
５８μｓｅｃ、第４サブフレームは１. ４３ｍｓｅｃ、
第５サブフレームは７１７μｓｅｃとし、１フレームは
５. ５ｍｓｅｃすなわち１８０Ｈｚとした。
タル階調表示を行った。すなわち、図２に示されたよう
に１フレームを５つのサブフレームによって構成し、３
２階調のデジタル階調表示を行った。各サブフレームの
持続時間を第１サブフレームは１７９μｓｅｃ、第２サ
ブフレームは２. ８７ｍｓｅｃ、第３サブフレームは３
５８μｓｅｃ、第４サブフレームは１. ４３ｍｓｅｃ、
第５サブフレームは７１７μｓｅｃとし、１フレームは
５. ５ｍｓｅｃすなわち１８０Ｈｚとした。
【００７７】以上の液晶電気光学装置によって、最大コ
ントラスト比１８０、３２階調の表示を得ることができ
た。
ントラスト比１８０、３２階調の表示を得ることができ
た。
【００７８】〔実施例３〕本実施例により作製した液晶
電気光学装置の構成は、図８に示す様な実施例１におけ
るものに等しい。本実施例ではセルの一方の基板１１は
無アルカリガラス基板上に形成した結晶性シリコンＴＦ
Ｔを用いたアクティブマトリクス１５を作製した。該ア
クティブマトリクス基板の回路構成は図４に示すよう
に、補助容量を設けなかった。ＴＦＴはシングルゲイト
のＰＭＯＳを用いたが、これはリーク電流が小さく、Ｏ
Ｎ／ＯＦＦが大きくとれるためである。典型的にはリー
ク電流は１ｐＡ以下（ゲイト電圧＋１５Ｖ、ドレイン電
圧−１０Ｖ）以下、ＯＮ／ＯＦＦ比７．５桁以上（ゲイ
ト電圧−１５Ｖ／＋１５Ｖ、ドレイン電圧−１０Ｖ）で
あった。
電気光学装置の構成は、図８に示す様な実施例１におけ
るものに等しい。本実施例ではセルの一方の基板１１は
無アルカリガラス基板上に形成した結晶性シリコンＴＦ
Ｔを用いたアクティブマトリクス１５を作製した。該ア
クティブマトリクス基板の回路構成は図４に示すよう
に、補助容量を設けなかった。ＴＦＴはシングルゲイト
のＰＭＯＳを用いたが、これはリーク電流が小さく、Ｏ
Ｎ／ＯＦＦが大きくとれるためである。典型的にはリー
ク電流は１ｐＡ以下（ゲイト電圧＋１５Ｖ、ドレイン電
圧−１０Ｖ）以下、ＯＮ／ＯＦＦ比７．５桁以上（ゲイ
ト電圧−１５Ｖ／＋１５Ｖ、ドレイン電圧−１０Ｖ）で
あった。
【００７９】他方の基板１２には全面にＩＴＯ膜１４を
形成し、その上にショート防止用の酸化珪素膜２１を形
成した基板を使用した。
形成し、その上にショート防止用の酸化珪素膜２１を形
成した基板を使用した。
【００８０】画素１３の大きさは２０μｍ×６０μｍと
し、マトリクスの規模は１９２０×４８０であった。各
画素の電荷保持特性を調べたところ、データ信号とし
て、−１０Ｖを印加した時の最も悪いものは３ｍｓｅｃ
後の電圧で約−９Ｖであった。
し、マトリクスの規模は１９２０×４８０であった。各
画素の電荷保持特性を調べたところ、データ信号とし
て、−１０Ｖを印加した時の最も悪いものは３ｍｓｅｃ
後の電圧で約−９Ｖであった。
【００８１】従って、本実施例ではマトリクスに印加す
る走査信号パルスの幅は１μｓｅｃとし、パルスの波高
は−１５Ｖ、データ信号は±１５Ｖとした。
る走査信号パルスの幅は１μｓｅｃとし、パルスの波高
は−１５Ｖ、データ信号は±１５Ｖとした。
【００８２】次に前記基板上に溶媒を溶かした高分子樹
脂１６をスピンコート法により塗布した。ここで使用し
た高分子樹脂はポリイミド系の樹脂（東レ（株）製）で
あり、溶媒にはｎ−メチル−２−ピロリドンを使用し
た。高分子樹脂の希釈濃度は８倍である。高分子樹脂を
塗布した基板は２８０℃で２. ５時間加熱して溶媒を乾
燥し樹脂をイミド化させた。次にこの基板上の樹脂をベ
ルベット等の布が巻いてあるローラーで１０００ｒｐｍ
の回転数で一方向に擦った。次に前記基板を間隔１〜７
μｍの無機製のスペーサーを間に挟んで加圧して挟ん
だ。これら２枚の基板間に液晶材料１７を注入した。
脂１６をスピンコート法により塗布した。ここで使用し
た高分子樹脂はポリイミド系の樹脂（東レ（株）製）で
あり、溶媒にはｎ−メチル−２−ピロリドンを使用し
た。高分子樹脂の希釈濃度は８倍である。高分子樹脂を
塗布した基板は２８０℃で２. ５時間加熱して溶媒を乾
燥し樹脂をイミド化させた。次にこの基板上の樹脂をベ
ルベット等の布が巻いてあるローラーで１０００ｒｐｍ
の回転数で一方向に擦った。次に前記基板を間隔１〜７
μｍの無機製のスペーサーを間に挟んで加圧して挟ん
だ。これら２枚の基板間に液晶材料１７を注入した。
【００８３】次に液晶材料について説明する。本実施例
にて使用した液晶はフェニルピリミジン系強誘電性液晶
であり、その相系列はＩｓｏ−ＳｍＡ−ＳｍＣ* −Ｃｒ
ｙをとるものであり、その転移温度はＩｓｏ−ＳｍＡは
７１. ７℃、ＳｍＡ−ＳｍＣ*は４６. ３℃、ＳｍＣ*
−Ｃｒｙは−９. ７℃であった。液晶の自発分極は１８
ｎＣ／ｃｍ２であった。液晶セルの厚さは２. ５μｍと
した。
にて使用した液晶はフェニルピリミジン系強誘電性液晶
であり、その相系列はＩｓｏ−ＳｍＡ−ＳｍＣ* −Ｃｒ
ｙをとるものであり、その転移温度はＩｓｏ−ＳｍＡは
７１. ７℃、ＳｍＡ−ＳｍＣ*は４６. ３℃、ＳｍＣ*
−Ｃｒｙは−９. ７℃であった。液晶の自発分極は１８
ｎＣ／ｃｍ２であった。液晶セルの厚さは２. ５μｍと
した。
【００８４】なお、液晶に印加される電圧が５Ｖ以下で
は液晶中にドメイン構造が生成しているのが確認され
た。このようなドメイン構造はデジタル階調表示をおこ
なう上で特性を悪化することになるので、ドメインが発
生しないように、印加する電圧を高めにすることが望ま
れる。
は液晶中にドメイン構造が生成しているのが確認され
た。このようなドメイン構造はデジタル階調表示をおこ
なう上で特性を悪化することになるので、ドメインが発
生しないように、印加する電圧を高めにすることが望ま
れる。
【００８５】また、本実施例の液晶電気光学装置につい
て、データ信号印加時間を１μｓに固定したときの、コ
ントラスト比の動作温度依存性を図１３に示す。また、
本実施例において使用した液晶材料の自発分極の温度依
存性を図１４に示す。本実施例の液晶電気光学装置は、
室温では図１３に示すようにコントラスト比が低く良好
な光学特性が得られていない。これは、図１４に示すよ
うに自発分極の値が大きく、本実施例における駆動法で
は液晶分子が完全には応答しないためであると考えられ
る。しかし、液晶電気光学装置の温度を上昇させること
でコントラスト比が増加し、動作温度が４０℃のときに
液晶材料が完全に応答することが分かる。これは図１４
に示すように液晶材料の温度が上昇し、自発分極が本実
施例における駆動法を行えるほどに小さくなったためで
あると考えられる。従って、本実施例では液晶電気光学
装置の駆動時には、常に温度が４０℃以上となるように
温度を調節を行った。なお、本実施例における駆動時の
各特性値は、恒温室等の温度を一定に保つことが可能な
場所で測定したものである。
て、データ信号印加時間を１μｓに固定したときの、コ
ントラスト比の動作温度依存性を図１３に示す。また、
本実施例において使用した液晶材料の自発分極の温度依
存性を図１４に示す。本実施例の液晶電気光学装置は、
室温では図１３に示すようにコントラスト比が低く良好
な光学特性が得られていない。これは、図１４に示すよ
うに自発分極の値が大きく、本実施例における駆動法で
は液晶分子が完全には応答しないためであると考えられ
る。しかし、液晶電気光学装置の温度を上昇させること
でコントラスト比が増加し、動作温度が４０℃のときに
液晶材料が完全に応答することが分かる。これは図１４
に示すように液晶材料の温度が上昇し、自発分極が本実
施例における駆動法を行えるほどに小さくなったためで
あると考えられる。従って、本実施例では液晶電気光学
装置の駆動時には、常に温度が４０℃以上となるように
温度を調節を行った。なお、本実施例における駆動時の
各特性値は、恒温室等の温度を一定に保つことが可能な
場所で測定したものである。
【００８６】このような液晶電気光学装置により、デジ
タル階調表示を行った。すなわち、図２に示されたよう
に１フレームを５つのサブフレームによって構成し、３
２階調のデジタル階調表示を行った。各サブフレームの
持続時間を第１サブフレームは１７９μｓｅｃ、第２サ
ブフレームは２. ８７ｍｓｅｃ、第３サブフレームは３
５８μｓｅｃ、第４サブフレームは１. ４３ｍｓｅｃ、
第５サブフレームは７１７μｓｅｃとし、１フレームは
５. ５ｍｓｅｃすなわち１８０Ｈｚとした。
タル階調表示を行った。すなわち、図２に示されたよう
に１フレームを５つのサブフレームによって構成し、３
２階調のデジタル階調表示を行った。各サブフレームの
持続時間を第１サブフレームは１７９μｓｅｃ、第２サ
ブフレームは２. ８７ｍｓｅｃ、第３サブフレームは３
５８μｓｅｃ、第４サブフレームは１. ４３ｍｓｅｃ、
第５サブフレームは７１７μｓｅｃとし、１フレームは
５. ５ｍｓｅｃすなわち１８０Ｈｚとした。
【００８７】その結果、以上の液晶電気光学装置によっ
て、最大コントラスト比１８０、３２階調の表示を得る
ことができた。
て、最大コントラスト比１８０、３２階調の表示を得る
ことができた。
【００８８】
【発明の効果】本発明では強誘電性もしくは反強誘電性
液晶材料あるいはそれらのポリマー液晶材料を用いた液
晶電気光学装置において、特にデジタル階調表示が可能
となるように適切な値の自発分極を有する液晶材料を用
いることを特徴としている。また、大きい自発分極を有
する液晶材料を使用できるように、特にこの場合には基
板上に補助容量を設けたことを特徴としている。その結
果デジタル方式の階調表示を行うことが可能となり、非
常に精細な階調表示が可能となった。
液晶材料あるいはそれらのポリマー液晶材料を用いた液
晶電気光学装置において、特にデジタル階調表示が可能
となるように適切な値の自発分極を有する液晶材料を用
いることを特徴としている。また、大きい自発分極を有
する液晶材料を使用できるように、特にこの場合には基
板上に補助容量を設けたことを特徴としている。その結
果デジタル方式の階調表示を行うことが可能となり、非
常に精細な階調表示が可能となった。
【００８９】例えば６４０×４００ドットの２５６，０
００個のＴＦＴを１００ｍｍ角に作製した液晶電気光学
装置に対し通常のネマティック液晶を用いてアナログ的
な階調表示を行った場合、ＴＦＴの特性のばらつきの影
響のため１６階調表示が限界であった。しかしながら、
本発明によるデジタル階調表示をおこなった場合、ＴＦ
Ｔ素子の特性ばらつきの影響を受けにくいために、６４
階調以上の表示が可能になりカラー表示ではなんと１
６，７７７，２１６色の多彩であり微妙な色彩の表示が
実現できている。
００個のＴＦＴを１００ｍｍ角に作製した液晶電気光学
装置に対し通常のネマティック液晶を用いてアナログ的
な階調表示を行った場合、ＴＦＴの特性のばらつきの影
響のため１６階調表示が限界であった。しかしながら、
本発明によるデジタル階調表示をおこなった場合、ＴＦ
Ｔ素子の特性ばらつきの影響を受けにくいために、６４
階調以上の表示が可能になりカラー表示ではなんと１
６，７７７，２１６色の多彩であり微妙な色彩の表示が
実現できている。
【図１】 本発明による駆動波形の例を示す。
【図２】 本発明による駆動波形の例を示す。
【図３】 従来のアクティブマトリクス回路およびその
駆動波形の例を示す。
駆動波形の例を示す。
【図４】 本発明の液晶電気光学装置の概略図を示す。
【図５】 本発明の実施例１によるマトリクス構成の例
を示す。
を示す。
【図６】 本発明の実施例２によるマトリクス構成の例
を示す。
を示す。
【図７】 本発明による階調表示例を示す。（縦軸：パ
ルス持続時間、横軸：コントラスト比）
ルス持続時間、横軸：コントラスト比）
【図８】 本発明の実施例１による液晶電気光学装置の
概略図を示す。
概略図を示す。
【図９】 本発明の実施例１による液晶電気光学装置に
ついて、コントラスト比のデータ信号印加時間依存性を
示す。
ついて、コントラスト比のデータ信号印加時間依存性を
示す。
【図１０】 本発明の実施例１の比較例の液晶電気光学
装置について、コントラスト比のデータ信号印加時間依
存性を示す。
装置について、コントラスト比のデータ信号印加時間依
存性を示す。
【図１１】 本発明の実施例２による液晶電気光学装置
の概略図を示す。
の概略図を示す。
【図１２】 本発明の実施例２による液晶電気光学装置
について、コントラスト比の補助容量依存性を示す。
について、コントラスト比の補助容量依存性を示す。
【図１３】 本発明の実施例３による液晶電気光学装置
について、コントラスト比の動作温度依存性を示す。
について、コントラスト比の動作温度依存性を示す。
【図１４】 本発明の実施例３による液晶電気光学装置
において使用した液晶材料の自発分極の温度依存性を示
す。
において使用した液晶材料の自発分極の温度依存性を示
す。
１１・・・基板 １２・・・基板 １３・・・画素電極 １４・・・電極 １５・・・薄膜トランジスタ １６・・・配向処理を施した膜 １７・・・強誘電性あるいは反強誘電性を示す液晶材料
もしくは該液晶材料を分散させた高分子樹脂 ２１・・・酸化珪素膜 ２２・・・補助容量
もしくは該液晶材料を分散させた高分子樹脂 ２１・・・酸化珪素膜 ２２・・・補助容量
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−246623（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−278919（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−236012（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−34724（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−160807（ＪＰ，Ａ) ”Ｊｏｕｒｎａｌ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ” Ａｍｅｒｉｃａ 1989 Ｖｏｌ．66 Ｎｏ．３ ｐ．1132 −1136
Claims (3)
- 【請求項１】１フレームが持続時間の異なる複数のサブ
フレームを組み合わせてなり、前記１フレームにおい
て、各画素の液晶に電圧がかかる時間を制御して階調表
示を行う電気光学装置であって、 第１の電極、第２の電極、前記第２の電極に電気的に接
続された薄膜トランジスタ並びに前記第１の電極および
前記第２の電極の間に反強誘電性を示す液晶材料もしく
は反強誘電性を示す液晶材料を高分子化合物に分散させ
た材料を有し、ゲートパルスの幅が前記反強誘電性を示す液晶材料もし
くは前記反強誘電性を示す液晶材料を高分子化合物に分
散させた材料の応答速度よりも短く、 ゲートパルス印加後、次のゲートパルスが印加されるま
で前記第１の電極と前記第２の電極の間に保持される電
圧（Ｖrem）の値は、９Ｖ以上であり、前記反強誘電性
を示す液晶材料もしくは前記反強誘電性を示す液晶材料
を高分子化合物に分散させた材料の自発分極（Ｐｓ）の
値は、１０ｎＣ／ｃｍ 2 以下であり、次式を満たす こと
を特徴とする電気光学装置。 ＣLC（｜Ｖ−Ｖrem｜）＞２・Ｐｓ・Ｓ （式中、ＣLCは前記第１の電極と前記第２の電極に挟ま
れた部分の前記反強誘電性を示す液晶材料もしくは前記
反強誘電性を示す液晶材料を高分子化合物に分散させた
材料の容量、Ｖは前記第２の電極に印加されるデータ信
号の電圧、Ｓは前記第２の電極の面積を表す。） - 【請求項２】１フレームが持続時間の異なる複数のサブ
フレームを組み合わせてなり、前記１フレームにおい
て、各画素の液晶に電圧がかかる時間を制御して階調表
示を行う電気光学装置であって、 第１の電極、第２の電極、前記第２の電極に電気的に接
続された薄膜トランジスタ並びに前記第１の電極および
前記第２の電極の間に反強誘電性を示す液晶材料もしく
は反強誘電性を示す液晶材料を高分子化合物に分散させ
た材料を有し、ゲートパルスの幅が前記反強誘電性を示す液晶材料もし
くは前記反強誘電性を示す液晶材料を高分子化合物に分
散させた材料の応答速度よりも短く、 ゲートパルス印加後、次のゲートパルスが印加されるま
で前記第１の電極と前記第２の電極の間に保持される電
圧（Ｖrem）の値は、９Ｖ以上であり、前記反強誘電性
を示す液晶材料もしくは前記反強誘電性を示す液晶材料
を高分子化合物に分散させた材料の自発分極（Ｐｓ）の
値は、２０ｎＣ／ｃｍ 2 以下であり、次式を満たす こと
を特徴とする電気光学装置。 （ＣLC＋ＣAD）（｜Ｖ−Ｖrem｜）＞２・Ｐｓ・Ｓ （式中、ＣLCは前記第１の電極と前記第２の電極に挟ま
れた部分の前記反強誘電性を示す液晶材料もしくは前記
反強誘電性を示す液晶材料を高分子化合物に分散させた
材料の容量、ＣADは前記第２の電極に電気的に接続され
た補助容量、Ｖは前記第２の電極に印加されるデータ信
号の電圧、Ｓは前記第２の電極の面積を表す。） - 【請求項３】請求項１または請求項２において、前記第
１の電極もしくは前記第２の電極は、窒化珪素膜、酸化
珪素膜、酸化タンタル膜もしくは酸化アルミニウム膜で
被覆されていることを特徴とする液晶電気光学装置。
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- 1992-11-19 JP JP33360592A patent/JP3262870B2/ja not_active Expired - Fee Related
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