JPH02272521A - Liquid crystal display device - Google Patents
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- JPH02272521A JPH02272521A JP1095581A JP9558189A JPH02272521A JP H02272521 A JPH02272521 A JP H02272521A JP 1095581 A JP1095581 A JP 1095581A JP 9558189 A JP9558189 A JP 9558189A JP H02272521 A JPH02272521 A JP H02272521A
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Abstract
Description
（イ）産業上の利用分野
本発明は、表示明度を向上できる液晶表示装置に関し、
さらに詳しくは、カメラの高精細ファインダ表示やテレ
ビジョンなどの投影型表示に要求される、表示明度を向
上した高精細マトリックス型液晶表示を可能とする液晶
表示装置に関する。
（ロ）従来の技術
従来から、液晶の電気光学効果を画素表示に利用した表
示装置としてマトリックス型液晶表示装置が開発されて
いる。この液晶表示装置は、基本的には、ドツト・マト
リックス状に多数配列された多数の画素１！極と、該画
素電極と対向する共通電極との間に印加された電圧に応
じて入射光を光学変調する液晶層とから成る。
かかるマトリックス型液晶表示装置の動作モードには、
前記液晶層として封入する液晶の種類あるいは電気光学
的性質の差異を応じて、ツイステッドネマティック（Ｔ
Ｎ ）モード、スーパーツィステッドネマティック（
ＳＴＮ）モード、ゲスト・ホスト（ＧＨ）モード、ダイ
ナミックスキャツタリング・モード（ＤＳＭ）、相転移
モードなどの多くのモードが開発されている。また、そ
れらの液晶層と画素電極とから成る個々の表示画素を個
別に制御する方法に関しても、（１）単純マトリックス
方式、（２）多重マトリックス方式、（３）非線形二端
子素子（例えば、ダイオード）を付加した方式、（４）
スイッチング三端子素子［例えば、薄膜トランジスタ（
ＴＦＴ）］を付加した方式、ことに、ＴＰＴアクティブ
マトリックス方式などがある。
ところで、これらの動作モード及び表示方式の中で現在
では、ＴＮモードとＴＰＴアクティブマトリックス方式
の組合わせが一般に用いられている。これは、■高い表
示コントラストが低電圧で得やすい、■液晶層のインピ
ーダンスが高く、電荷保持機能が高い、■光学特性がパ
ンクロマティックであり、カラーフィルタと組合わせて
フルカラー表示が行い易い、という種々の特長を有して
いるからである。
しかしながら、この組合わせの液晶表示素子においては
ＴＮモードを利用しているため、一対の直線偏光フィル
ターと組合わせることが必須であるために、入射光の利
用効率かこの偏光フィルターを通過するだけで約３５％
に低下して表示明度が低くなる、という原理的な間厘点
が残されていた。なお、この約３５％という低い利用効
率の原因は、自然光の内一方向の偏波面を取り出すこと
からくる効率の５０％減に加え偏光フィルター内の吸収
（約１０％）、表面反射（約５％）による減少が存在す
るためである。
従って、もし偏光フィルターを用いることなく光の変調
、制御が可能となれば原理的に約３倍程度の表示の明度
向上が図れることになる。そこで、偏光フィルターを用
いない動作モードを利用することが考えられる。
偏光フィルターを用いない動作モードとしては、前述し
たダイナミックスキャッタリングモード（Ｄ Ｓ Ｍ）
、［Ｇ、Ｈ，Ｈｅｉ１ｍｅｉｅｒ池：Ｐｒｏｃ ＩＥ
ＥＥ ５６１１６２（１９６８）］やホワイト・テーラ
型ゲーストホス） （ＧＨ）モード［Ｄ、Ｌ、Ｗｈｉｔ
ｅ池；Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、４５４７１８（１９７
４）］、］コレステリックーネマティック相転移モード
Ｊ、ＪＪｙｓｏｃｋｉ他：Ｐｒｏｃ、ＳＩＤ １３／２
１１５（１９８０）］等が具体的に知られている。
（ハ）発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記のモードのうち特にコレステリッタ
ーネマティック相転移モードは、応答速度が低く、また
ハーフトーン表示が困難なために、今後のデイスプレィ
に於いて必要とされろ動画、フルカラー表示を行う上で
は適切ではない。
また、ＤＳＭ及びホワイト・テーラ型ＧＨモードについ
ては具体的に、それぞれＴＰＴアクティブマトリックス
ＬＣＤと組み合わせて実験が試みられている。例えば、
ＤＳＭについては、［由山他Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃ
ｈ、 Ｒｅｐ、 ２５５００（１９７９）］や［Ｋ。
Ｋａｓａｈａｒａ他、１９８０ Ｂｉｅｎｎｕａｌ Ｄ
ｉｓｐｌａｙ Ｒｅ５ｅａｒｃｈＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
９６頁（１９８０） ］にその例があり、またホワイ
トテーラ型ＧＨモードについては、［ＳＭｏｒｏｚｕｍ
ｉ池：Ｓ Ｉ Ｄ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｄｉｇｅｓ
ｔ Ｐ、２７８（１９８５）］の報告がなされている。
しかしながら、これらには以下に示す基本的な問題があ
り、現在に於いても実用に至っていないのが実状である
。
すなわち、まずＤＳＭにおいては、その動作原理上ある
一定以上の電流が液晶層を流れる必要があり、そのため
にイオン性の不純物が該液晶層中に添加されている［船
田他、シャープ枝根１２６５（１９７３） ］。しかし
、この不純物添加により液晶層の比抵抗が過度に低下す
ると、第２図に示すような従来のＸＹマトリックス電極
の各交点にＴＰＴを設けた構造では、各画素に印加され
た電荷が液晶層を通じて外部へ放電してしまい、結果と
して有効な電圧が液晶層に印加されなくなる不都合が生
じる。そこで、一般には、液晶層の誘電率が約５〜ＩＯ
であるため、その比抵抗は１０１１Ωｃｍ以上に保つこ
とが要求されている。しかし、かかる比抵抗の液晶層を
用いた場合においても、放電による悪影響は無視できず
、ことにこの傾向は高温で著しく、プロジェクション表
示等で強い光源の照射を受ける応用においては致命的な
欠陥となっていた。
一方のＧＨモードにおいては、表示原理的にはイオン性
の不純物は必要ではないが、光吸収を生じさせるための
二色性染料の添加により不可避的にイオン性不純物が混
入し、結果としては液晶層の伝導率が増してしまい（す
なわち比抵抗が低下してしまう）電荷保持機能が低下し
てしまうのが実状であった。そして、この場合も特に高
温時（室温以上）にこの傾向が顕著となっていた。
この点に関し、第３図に示すように、ＴＰＴと液晶表示
素子（Ｃ６）との間に、いわゆる信号蓄積キャパシタ（
Ｃｔ）を設けると共に、このキャパシタ（Ｃ３）の容量
を大きくすることで上記した放電による電荷保持機能の
低下をできるだけ防止することが考えられる。
しかしながら、このような信号蓄積キャパシタを用いて
も原理的に電荷保持機能の低下防止には限界があり、ま
た、高集積化されたマトリックス表示装置において、充
分な電気容量の信号蓄積キャパシタを多数のＴＰＴ毎に
設けるのは、ソースドライバー、ソースパスラインや第
(a) Industrial application field The present invention relates to a liquid crystal display device that can improve display brightness.
More specifically, the present invention relates to a liquid crystal display device that enables a high-definition matrix type liquid crystal display with improved display brightness, which is required for high-definition viewfinder displays in cameras and projection displays in televisions. (B) Prior Art Matrix-type liquid crystal display devices have been developed as display devices that utilize the electro-optic effect of liquid crystal for pixel display. This liquid crystal display device basically consists of a large number of pixels 1! arranged in a dot matrix. The liquid crystal layer optically modulates incident light according to the voltage applied between the pixel electrode and a common electrode facing the pixel electrode. The operation mode of such a matrix type liquid crystal display device includes:
Twisted nematic (T
N ) mode, super twisted nematic (
Many modes have been developed, such as (STN) mode, guest-host (GH) mode, dynamic scattering mode (DSM), and phase transition mode. Furthermore, regarding the methods of individually controlling each display pixel consisting of these liquid crystal layers and pixel electrodes, there are three methods: (1) simple matrix method, (2) multiple matrix method, and (3) nonlinear two-terminal element (for example, diode). ), (4)
Switching three-terminal devices [e.g. thin film transistors (
TFT)], in particular, the TPT active matrix method. By the way, among these operating modes and display methods, a combination of the TN mode and the TPT active matrix method is generally used at present. This is because: ■ It is easy to obtain high display contrast at low voltage, ■ The impedance of the liquid crystal layer is high and the charge retention function is high, and ■ The optical characteristics are panchromatic, making it easy to perform full color display when combined with a color filter. This is because it has various features. However, since the liquid crystal display element of this combination uses the TN mode, it is essential to combine it with a pair of linear polarizing filters, so the utilization efficiency of the incident light is limited only by passing through this polarizing filter. Approximately 35%
There remained a fundamental point where the display brightness decreased. The reason for this low utilization efficiency of about 35% is the 50% reduction in efficiency due to extracting one polarized plane of natural light, absorption in the polarizing filter (about 10%), and surface reflection (about 5%). %). Therefore, if it were possible to modulate and control light without using a polarizing filter, it would theoretically be possible to improve the brightness of the display by about three times. Therefore, it is conceivable to use an operation mode that does not use a polarizing filter. The above-mentioned dynamic scattering mode (DSM) is an operation mode that does not use a polarizing filter.
, [G.H. Hei1meier Pond: Proc IE
EE 561162 (1968)] and White Taylor type guest host) (GH) mode [D, L, White
eike; J, Appl, Phys, 454718 (197
4)], ]Cholesteric-nematic phase transition mode J, JJysocki et al.: Proc, SID 13/2
115 (1980)] and the like are specifically known. (c) Problems to be Solved by the Invention However, among the above modes, the cholesteritatter-nematic phase transition mode in particular has a low response speed and is difficult to display in halftones, so it will not be needed in future displays. It is not suitable for displaying low-color videos or full color display. Furthermore, experiments have been specifically conducted on the DSM and White-Taylor GH modes in combination with TPT active matrix LCDs. for example,
Regarding DSM, [Yoshiyama et al. National Tec
h, Rep, 25500 (1979)] and [K. Kasahara et al., 1980 Biennial D
isplayRe5earchConference
96 (1980)], and the White Taylor type GH mode is described in [SMorozum
iike: S I D Symposium Diges
tP, 278 (1985)]. However, these have the following basic problems, and the reality is that they have not been put into practical use even now. That is, in DSM, due to its operating principle, a current above a certain level must flow through the liquid crystal layer, and for this purpose, ionic impurities are added to the liquid crystal layer [Funada et al., Sharp Edane 1265]. 1973)]. However, if the specific resistance of the liquid crystal layer decreases excessively due to the addition of impurities, in the conventional structure in which TPT is provided at each intersection of XY matrix electrodes as shown in Figure 2, the charge applied to each pixel will be As a result, an effective voltage is no longer applied to the liquid crystal layer, resulting in an inconvenience. Therefore, in general, the dielectric constant of the liquid crystal layer is about 5 to IO.
Therefore, the specific resistance is required to be maintained at 1011 Ωcm or higher. However, even when a liquid crystal layer with such a specific resistance is used, the adverse effects of discharge cannot be ignored, and this tendency is particularly noticeable at high temperatures, and can be a fatal flaw in applications that are exposed to strong light sources such as projection displays. It had become. In the GH mode, on the other hand, ionic impurities are not necessary in terms of display principles, but due to the addition of dichroic dyes to cause light absorption, ionic impurities are inevitably mixed in, resulting in poor liquid crystal display. The actual situation is that the conductivity of the layer increases (that is, the specific resistance decreases) and the charge retention function deteriorates. In this case as well, this tendency was particularly noticeable at high temperatures (room temperature or higher). Regarding this point, as shown in FIG. 3, a so-called signal storage capacitor (C6) is installed between the TPT and the liquid crystal display element (C6).
Ct) and increasing the capacitance of this capacitor (C3) to prevent the deterioration of the charge retention function due to the above-mentioned discharge as much as possible. However, even if such a signal storage capacitor is used, there is a limit in principle to preventing deterioration of the charge retention function, and in highly integrated matrix display devices, it is necessary to use a large number of signal storage capacitors with sufficient capacitance. What is provided for each TPT is a source driver, source path line, and
【のスイッチングＴＰＴに対する負荷を増すと共に、面
積的制約や製造技術面で困難であった。
本発明は、かかる状況下なされたものであり、ことに比
抵抗が小さな液晶層を使用した場合においてもそこでの
放電による表示動作への悪影響を防止でき、それにより
偏光フィルターを用いない高い表示明度を実現できる新
しいＴＰＴアクティブマトリドックス方式の液晶表示装
置を提供しようとするものである。
（ニ）課題を解決するための手段
かくして本発明によれば、（ａ）Ｘ−Ｙマトリックス状
に配設された電極ラインと、（ｂ）ソース、ドレイン、
ゲートを宵し、このゲートが上記電極ラインＸに、ソー
スが電極ラインＹに各々接続された多数の第１のスイッ
チング三端子素子と、（ｃ）上記第１の各スイッチング
三端子素子に対応する多数の画素電極と液晶駆動用電源
に接続される共通電極との間に液晶層を配置してなり、
該スイッチング三端子素子のドレイン出力に基づいてマ
トリックス表示動作を行う液晶表示素子を備えてなり、
（ｄ）上記画素電極を各々第２のスイッチング三端子素
子を介して共通ラインに接続構成すると共に、前記第１
のスイッチング三端子素子のドレインラインを信号蓄積
キャパシタを介して上記第２のスイッチング三端子素子
のゲートに接続構成したことを特徴とする液晶表示装置
が提供される。
本発明の液晶表示装置は、ことに萌述したＤＳＭ、ＧＨ
モード、コレステリック−ネマティック相転移モード等
のように、偏光フィルターを用いずにかつ液晶層として
イオン性不純物を含む低比抵抗のものを用いてその光吸
収や光散乱特性についての液晶電気光学効果を表示に利
用する動作モードと組合わせた場合に最も有効であり、
プロジェクション（投影）型の液晶表示装置に組合わせ
るのがさらに一つの好ましい態様である。
とくに、本発明の液晶表示装置によれば、従来よりも導
電性の高い液晶層ことに１０１１ΩＣｍ以下の低比抵抗
の液晶層を用いた場合においても、放電による表示動作
への悪影響を防止できるため、アクティブマトリドック
ス駆動において前記した種々のＤＳＭ、ＧＨモード、相
転移モード等の動作をより効果的かつ確実に組合わせる
ことができろ。従って、本発明においては、１０１１Ω
ａｍ以下の低比抵抗の液晶層を用いるのが、好ましい態
様である。
例えばＤＳＭを適用する場合には、中性、又は弱い正の
誘電異方性または負の誘電異方性を有したネマティック
化合物、例えば、
Ｘ
（式中、Ｒ，Ｒ′は各々独立して０３〜Ｃ８のアルキル
基 Ｘは水素原子またはフッ素原子）を含有してなりか
つ全体系として負の誘電異方性を有し正の導電率異方性
を有する混合液晶組成物が用いられ、そこに添加するイ
オン性不純物としでは、
（式中、ｍは１−１６の整数、Ｒ，、Ｒ，は水素原子、
メチル基又はベンジル基）等の化合物（峰崎他：応物学
会（１９７９）春期講演会３０Ｐ−Ｂ−１３）が好適に
使用できる。
また、ホワイトテーラ型ＧＨモードの場合には、正の誘
電異方性を有するコレステリック液晶化合物や正の誘電
異方性を有したネマティック液晶化合物に光学活性化合
物が添加したものが用いられる。またこのモードの場合
には、二色性染料として、Ｔ、Ｕｃｈｉｄａらの文献［
７，Ｕｃｈｉｄａ他；Ｍｏ１．Ｃｒｙｓｔａｎｄ Ｌｉ
ｑ、Ｃｒｙｓｔ、６３１９（１９８１）］に記載がある
ように、下記アゾ染料：
やアントラキノン染料が一般的に用いられるか、これら
の染料以外のクマリン系染料等の蛍光染料やその他の染
料でも適用可能である。
本発明の電極ラインの材料としては、ＩＴＯＡｌ、Ｔｉ
、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、ｐ−５ｉ（ｎｏ）等の一般的
配線材料を用いることができ、電極ラインの交差部には
Ｓ ｉＯｘ、 Ｓ ＋ Ｎ ｘＴ ａ ｔＯｓ、 Ａ
ｌ ｔｏ ｙ等の絶縁膜が用いられて短絡が防止されろ
。
本発明における第１及び第２のスイッチング三端子素子
としては例えば薄膜トランジスタ（ＴＰＴ）が適してお
り、信号蓄積キャパシタとしても通常のアクティブマト
リックス方式に用いられるコンデンサ素子を適用するこ
とができる。例えば、第１及び第２のスイッチング三端
子素子としてはａ−Ｓ ｉ、 ｐ−Ｓ Ｉ Ｓ ｉ結
晶、−ＣｄＳｅ、ＧａＡｓ ＧａＰ等からなるＴＰＴ
を用いることができる。また、Ｓｉ基板を用いたいわゆ
るＭＯＳ型トランジスタアレイも反射型装置用として適
用可能である。信号蓄積キャパシタとしては上記配線材
料と同様な導電体を電極とじ絶縁体として上記交差部絶
縁材料と同様の材料を用いて形成したものが適している
。但し、信号蓄積キャパシタは、上記第１のスイッチン
グ三端子素子と別個の素子として設けられてなくてもよ
く、この第１のスイッチング三端子素子の内在するコン
デンサ成分を利用したもの、すなわちその浮遊容量を利
用したらのであってもよい。
なお、例えば上記ＴＰＴの形成は、特開昭５８−１４７
０６９号に記載された手法に準じて行うことができろ。
また、表示エレメントを構成する画素１！ｔｆｆｉや共
通電極には少なくとも一方が透明の電極（ＩＴＯやＩｎ
ｔＯｓと５ｎＯｔの２重膜）等が用いられ、いわゆる反
射型表示装置とする場合には他方はＡＩ、Ａｕ等の金属
電極が用いられる。
なお、液晶駆動用電源は通常、交流電源が適しているが
、場合によっては直流ＮＲを用いろことら可能である。
（ホ）作用
電極ラインＸ及びＹによって選択された第１のスイッチ
ング三端子素子からのドレイン出力により、■信号蓄積
キャパシタに電荷が蓄積すると共に■第２のスイッチン
グ三端子素子のゲートに電圧が付与されて閉回路となっ
て液晶表示素子の対応する画素電極部位に液晶駆動用電
源から電圧が印加されて表示動作が行われる。
この際、電極ラインＸ及びＹの選択は一定の短いフレー
ム周波数下での走査により行われるため、第１のスイッ
チング三端子素子の出力時間は、つの画素電極に対して
は極めて短い。
しかし、信号蓄積キャパシタが付設されているため、第
１のスイッチング三端子素子がＯＦＦ状態となった後に
おいても第２のスイッチング三端子素子のゲートに一定
時間電圧が付与されてＯＮ状態が保たれる。そして、信
号蓄積キャパシタに蓄積した電荷は、第２のスイッチン
グ三端子素子を介して液晶表示素子と切離されているた
め、放電による消費は実質的に生じず、従来に比して電
荷保持時間ら延長される。
一方、第２のスイッチング三端子素子のＯＮ状聾が保た
れる状態においては、液晶層で放電が生じても液晶駆動
用電源からの電荷が連続して供給されるため、放電によ
る態形Ｖも生じない。
従って、液晶層に低比抵抗ことに１０１１ΩｃＩ１１以
下のらのを用いても、液晶のマトリドックス表示動作か
確保され、その結果、ＤＳＭ、ＧＨモード、相転移モー
ド等を適用することで高い表示明度のマトリックス表示
が可能となる。とくに、Ｄ Ｓ Ｍ用液晶においてはフ
リッカ−防止や高速動作等の、はで比低１１ｉ’Ｃｌ０
１ｌΩｃｍ以下のものを用いるのが好ましい。
（へ）実施例
第１図は、本発明の一実施例のマトリックス型液晶表示
装置におけるマトリックスの一表示単位の構成を示す等
価回路図である。
図中、Ｘｌ、Ｘｔ・・・・−はＸ−Ｙマトリックス状電
極におけるデータ信号パスライン（電極ラインＸ）を、
Ｙｌ、Ｙ、・・・・は同じく走査信号パスライン（ｉｔ
電極ライン）を各々示すらのであり、これらの交差部（
アドレス）は絶縁膜で隔離されている。この交差部の近
傍には各々第１の薄膜トランジスタ（ＴＰＴ、）が配設
されてそのゲートは電極ラインＹ（Ｙｌ）に、ソースは
電極ラインＸ（Ｘ、）に各々接続されている。そして図
に示すごと＜ＴＦ’Ｔ、のドレインラインは第２の薄膜
トランジスタ（ＴＰＴ、）のゲートに接続されてその途
中には信号蓄積キヤパシタとなるコンデンサ（Ｃ１）か
接続されている。。
一方、Ｔ Ｆ Ｔ ｔのソースは、多数の画素ｉ極（ａ
）と共通電極（ｂ）との間に液晶層を配置せしめた液晶
表示素子（Ｃ２）における一つの画素電極（ａ）に接続
されており、共通型ｔ！ｒｉ（ｂ）は液晶駆動用の交流
電源（Ｖｃ）に接続されている。
なお、図中Ｅは共通ライン（アースライン）を示し、コ
ンデンサ（Ｃ１）の一端及びＴ Ｐ Ｔ ！のドレイン
に接続されている。
かかる実施例の液晶表示装置において、ＴＰＴはＴＰＴ
、を駆動するスイッチング三端子素子として動き、Ｔ
Ｆ Ｔ ｔは液晶駆動用交流電圧を液晶表示素子（Ｃ７
）の所定位置の液晶層に印加するためのスイッチング三
端子素子（一種のバッファトランノスタ）として動く。
またコンデンサ（Ｃ１）は、ＴＰＴ、がＯＦＦ状態とな
った後にもＴＰＴ、のＯＮ状態を一定時間保持する信号
蓄積キャパシタとして働く。
この構成においては、コンデンサＣＩは高インピーダン
スのＴＰＴ、のゲートに接続されており、液晶表示素子
（Ｃ２）に直接接続されていないため放電し維く、そこ
に蓄積した電荷は、ＴＰＴ。
がＯＦＦ状標となった後にも従来に比して長時間ＴＰＴ
、をＯＮ状複に保つよう作用する。
従って、比抵抗が低く放電し易い液晶層を用いた場合に
おいても、この放電によりＴＰＴ、が必要とする時間（
通常、フレーム周波数の周期）よりも短時間でＯＦＦに
なる現象が防止され、所望の液晶のマトリドックス表示
動作を行うことができる。
なお、上記回路構成を採用して下記の条件で、偏光フィ
ルタを用いないＤＳＭ−プロジエクノヨン型アクティブ
マトリックス液晶表示装置を構成した。
１）液晶表示方法、プロジェクンヨン型２）光
源 メタルハライドランプ３）パネル寸法・対角３“
４）パネル画素数： ２４０ｘ ３３４ドツト５）パネ
ル基板・コーニング７０５９ガラス１．１ｔ６）ＴＰＴ
、 、ＴＰＴ、 ：アモルファスシリコン ＴＰＴゲー
ト材ＨＴ ａ 、ゲート酸化膜Ｔａｘｅｓ／ＳｉＮ。
半導体材料Ｐ−ＣＶＤによるａ−３ｉ
ソースドレイン材料ｎ ａ−３ｉ／Ｔｉ重】膜７）
Ｃ７： Ｔａ／Ｔａ２０５・Ｓ ｉ Ｎｘ／Ｔ １８）
Ｃ２：ＩＴＯ／液晶／ＩＴＯ
９）液
晶
（液晶層厚は７μｍのプラスチ１クビーズスベー号を使
用）層： ＣＨ３０舎Ｃ）Ｉ＝Ｎや寡。Ｉ（、５９，５
１／％Ｃ，）１６０−＠−ＣＨ＝Ｎ＠−Ｃ，Ｈ，４０ｗ
ｔ／％からなるｌ足台液晶
１１）駆動交流電圧： ６０Ｈｚ矩形波 １５Ｖｒ
ｍｓなお、上記液晶層の比抵抗は、ｌＯＩＩＱｃｍであ
った。
かかる液晶表示装置によりスクリーン上に表示を行った
ところ、同一光源を用いて従来のＴＮモードの約２倍の
明るさ（１００ｒＬ）の表示（白表示状態での比較）を
得ることが可能となった。
（ト）発明の効果
本発明の液晶表示装置によれば、液晶層の比抵抗が低く
実質的に電荷保持機能がないものを用いた場合において
ら、液晶層への電圧印加が時間的に確保され、所望の液
晶マトリドックス表示を行うことが可能となる。
従って、偏光フィルタを用いずに階調表示、高コントラ
スト表示、高速応答表示か可能なりＳＭやホワイトテー
ラ型ＧＨモードなどを液晶の電気光学的モードとして採
用して理想的な高い表示明度のアクティブマトリックス
表示を行うことができろ。
そして、ことに本発明の液晶表示装置は、高温動作と高
光利用効率を同時に満足させる必要のあるプロショクジ
ョン型の表示装置のライトバルブとして有効であるが、
屋外使用の高精細デイスプレィ、例えばＶＴＲモニター
、ＬＣＴＶ、ビューファインダー等へも有効に利用でき
、また車載用や航空機表示への応用にも適している。さ
らに、透過型のみならず反射型表示装置へも適用するこ
とができる。This increases the load on the switching TPT and is difficult in terms of area constraints and manufacturing technology. The present invention has been made under such circumstances, and even when a liquid crystal layer with a small specific resistance is used, it is possible to prevent the adverse effects on the display operation due to discharge therein, thereby achieving high display brightness without using a polarizing filter. The present invention aims to provide a new TPT active matrix type liquid crystal display device that can realize the following. (d) Means for Solving the Problems According to the present invention, (a) electrode lines arranged in an X-Y matrix, (b) source, drain,
(c) a plurality of first switching three-terminal elements each having a gate connected to the electrode line X and a source connected to the electrode line Y; and (c) corresponding to each of the first switching three-terminal elements. A liquid crystal layer is arranged between a large number of pixel electrodes and a common electrode connected to a power supply for driving the liquid crystal.
comprising a liquid crystal display element that performs matrix display operation based on the drain output of the switching three-terminal element,
(d) the pixel electrodes are each connected to a common line via a second switching three-terminal element;
There is provided a liquid crystal display device characterized in that the drain line of the second switching three-terminal element is connected to the gate of the second switching three-terminal element via a signal storage capacitor. The liquid crystal display device of the present invention is particularly suitable for DSM, GH, etc.
mode, cholesteric-nematic phase transition mode, etc., without using a polarizing filter and using a low resistivity liquid crystal layer containing ionic impurities as the liquid crystal layer, the light absorption and light scattering properties of the liquid crystal electro-optic effect can be improved. It is most effective when combined with the operation mode used for display.
Another preferred embodiment is to combine it with a projection type liquid crystal display device. In particular, according to the liquid crystal display device of the present invention, even when a liquid crystal layer with a low specific resistance of 1011 ΩCm or less is used as a liquid crystal layer with higher conductivity than conventional ones, it is possible to prevent adverse effects on display operation due to discharge. , it is possible to more effectively and reliably combine the operations of the various DSM, GH mode, phase transition mode, etc. described above in active matrix driving. Therefore, in the present invention, 1011Ω
A preferred embodiment is to use a liquid crystal layer with a low specific resistance of am or less. For example, when applying DSM, a nematic compound having neutral or weak positive dielectric anisotropy or negative dielectric anisotropy, for example, X (wherein R and R' are each independently 03 A mixed liquid crystal composition containing a C8 alkyl group (X is a hydrogen atom or a fluorine atom) and having negative dielectric anisotropy and positive conductivity anisotropy as a whole is used, and therein As for the ionic impurity to be added, (where m is an integer of 1-16, R,, R, is a hydrogen atom,
Compounds such as methyl group or benzyl group (Minezaki et al.: Society of Applied Physics (1979) Spring Lecture 30P-B-13) can be suitably used. In the case of the White-Taylor GH mode, a cholesteric liquid crystal compound having positive dielectric anisotropy or a nematic liquid crystal compound having positive dielectric anisotropy to which an optically active compound is added is used. In addition, in the case of this mode, as a dichroic dye, the literature of T., Uchida et al. [
7, Uchida et al.; Mo1. Crystal Li
q, Cryst, 6319 (1981)], the following azo dyes and anthraquinone dyes are generally used, or fluorescent dyes such as coumarin dyes and other dyes other than these dyes can also be used. It is. Materials for the electrode line of the present invention include ITOAl, Ti
, Ni, W, Mo, Cr, p-5i (no), etc. can be used, and SiOx, S + N x Ta tOs, A
An insulating film such as l to y should be used to prevent short circuits. For example, thin film transistors (TPT) are suitable as the first and second switching three-terminal elements in the present invention, and capacitor elements used in ordinary active matrix systems can be used as the signal storage capacitor. For example, the first and second switching three-terminal elements include TPT made of a-Si, p-Si Si crystal, -CdSe, GaAs GaP, etc.
can be used. Furthermore, a so-called MOS type transistor array using a Si substrate can also be applied to a reflective type device. The signal storage capacitor is suitably formed by using a conductor similar to the above-mentioned wiring material as an electrode binding insulator, and using a material similar to the above-mentioned intersection insulating material. However, the signal storage capacitor does not need to be provided as a separate element from the first switching three-terminal element, and may be a signal storage capacitor that utilizes the capacitor component inherent in the first switching three-terminal element, that is, its stray capacitance. It is also possible to use . For example, the formation of the TPT described above is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-147.
It can be done according to the method described in No. 069. Also, pixel 1 that constitutes the display element! At least one of the tffi and common electrodes is transparent (ITO or Indium).
A double film of tOs and 5nOt) or the like is used, and in the case of a so-called reflective display device, the other electrode is a metal electrode such as AI or Au. Note that although an AC power source is usually suitable as a power source for driving the liquid crystal, it is possible to use a DC NR in some cases. (e) Due to the drain output from the first switching three-terminal element selected by the working electrode lines X and Y, charge is accumulated in the signal storage capacitor and voltage is applied to the gate of the second switching three-terminal element. Then, a closed circuit is formed, and a voltage is applied from the liquid crystal driving power source to the corresponding pixel electrode portion of the liquid crystal display element to perform a display operation. At this time, since the electrode lines X and Y are selected by scanning at a constant short frame frequency, the output time of the first switching three-terminal element is extremely short for one pixel electrode. However, since a signal storage capacitor is attached, even after the first switching three-terminal element is turned off, a voltage is applied to the gate of the second switching three-terminal element for a certain period of time and the ON state is maintained. It will be done. Since the charge accumulated in the signal storage capacitor is separated from the liquid crystal display element via the second switching three-terminal element, there is virtually no consumption due to discharge, and the charge retention time is longer than in the past. It will be extended from On the other hand, when the second switching three-terminal element is kept in the ON state, even if a discharge occurs in the liquid crystal layer, the charge from the liquid crystal driving power supply is continuously supplied, so that the form V due to the discharge will not occur. Therefore, even if a liquid crystal layer with a low resistivity of 1011ΩcI11 or less is used, the matrix display operation of the liquid crystal can be ensured, and as a result, by applying DSM, GH mode, phase transition mode, etc., high display brightness can be achieved. matrix display is possible. In particular, in DSM liquid crystals, it is necessary to use a display ratio of 11i'Cl0 for flicker prevention and high-speed operation.
It is preferable to use one having a resistance of 1 lΩcm or less. (F) Embodiment FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing the structure of one display unit of a matrix in a matrix type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. In the figure, Xl, Xt...- indicate data signal path lines (electrode lines X) in the X-Y matrix electrodes,
Yl, Y, . . . are also the scanning signal path lines (it
(electrode lines), and their intersections (
addresses) are isolated by an insulating film. First thin film transistors (TPT, ) are arranged in the vicinity of these intersections, and their gates are connected to the electrode line Y (Yl), and their sources are connected to the electrode line X (X, ), respectively. As shown in the figure, the drain line <TF'T is connected to the gate of the second thin film transistor (TPT), and a capacitor (C1) serving as a signal storage capacitor is connected in the middle thereof. . On the other hand, the source of T F T t is a large number of pixel i poles (a
) and a common electrode (b), the common type t! ri(b) is connected to an AC power supply (Vc) for driving the liquid crystal. Note that E in the figure indicates a common line (earth line), which connects one end of the capacitor (C1) and T P T ! connected to the drain of In the liquid crystal display device of this embodiment, TPT is TPT
, acts as a switching three-terminal element that drives T
F T t is the AC voltage for driving the liquid crystal display element (C7
) acts as a switching three-terminal element (a kind of buffer transnoster) to apply voltage to the liquid crystal layer at a predetermined position. Further, the capacitor (C1) functions as a signal storage capacitor that maintains the ON state of the TPT for a certain period of time even after the TPT becomes the OFF state. In this configuration, the capacitor CI is connected to the gate of the high impedance TPT, and since it is not directly connected to the liquid crystal display element (C2), it continues to discharge, and the charge accumulated there is transferred to the TPT. TPT is maintained for a longer time than before even after the
, acts to keep it in the ON state. Therefore, even when using a liquid crystal layer with low resistivity and easy discharge, the time (
It is possible to prevent the phenomenon of turning off in a shorter time than the period of the frame frequency (normally, the cycle of the frame frequency), and to perform the desired liquid crystal matrix display operation. In addition, a DSM-Projeknoyon type active matrix liquid crystal display device without using a polarizing filter was constructed using the above circuit configuration and under the following conditions. 1) Liquid crystal display method, projection type 2) Light
Source Metal halide lamp 3) Panel dimensions: 3" diagonal 4) Number of panel pixels: 240 x 334 dots 5) Panel substrate: Corning 7059 glass 1.1t 6) TPT
, , TPT, : Amorphous silicon TPT gate material HTa, gate oxide film Taxes/SiN. Semiconductor material P-CVD a-3i source drain material na a-3i/Ti heavy] film 7)
C7: Ta/Ta205・S i Nx/T 18)
C2: ITO/Liquid crystal/ITO 9) Liquid crystal (liquid crystal layer thickness: 7 μm plastic bead size used) layer: CH30 C) I=N or small. I(,59,5
1/%C,)160-@-CH=N@-C,H,40w
11) Driving AC voltage: 60Hz square wave 15Vr
Note that the specific resistance of the liquid crystal layer was lOIIQcm. When displaying on a screen using such a liquid crystal display device, it became possible to obtain a display with approximately twice the brightness (100 rL) as in the conventional TN mode (comparison in white display state) using the same light source. Ta. (G) Effects of the Invention According to the liquid crystal display device of the present invention, voltage application to the liquid crystal layer can be ensured in a timely manner even when the liquid crystal layer has a low specific resistance and substantially has no charge retention function. This makes it possible to perform a desired liquid crystal matrix display. Therefore, gradation display, high-contrast display, and high-speed response display are possible without using a polarizing filter. By adopting SM or White-Taylor GH mode as the electro-optical mode of the liquid crystal, an active matrix with ideal high display brightness is possible. Be able to display. In particular, the liquid crystal display device of the present invention is effective as a light valve for a production type display device that needs to simultaneously satisfy high temperature operation and high light utilization efficiency.
It can be effectively used in high-definition displays for outdoor use, such as VTR monitors, LCTVs, viewfinders, etc., and is also suitable for applications in vehicles and aircraft displays. Furthermore, it can be applied not only to transmissive type display devices but also to reflective type display devices.
第１図は、本発明の一実施例の液晶表示装置における一
表示単位の等価回路図、第２図及び第３図は従来の液晶
表示装置の一表示単位を示す第１図相当図である。
Ｘ、、Ｘ、・・・・・・電極ライン、
Ｙ、、Ｙ２・・・・・・電極ラインＹ１ＴＰＴ、・・・
・・第１の薄膜トランジスタ、ＴＦＴ、・・・・・・第
２の薄膜トランジスタ、Ｃ１・・コンデンサ（信号蓄積
キャバノタ）、Ｃ１・・・・液晶表示素子、
１・・・画素電圧、ｂ・・・・・・共通電極、ＶＣ・
・交流電源、
Ｅ ・・・・共通ライン。FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of one display unit in a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are diagrams corresponding to FIG. 1 showing one display unit of a conventional liquid crystal display device. . X,,X,...electrode line, Y,,Y2...electrode line Y1TPT,...
...First thin film transistor, TFT, ... Second thin film transistor, C1... Capacitor (signal storage capacitor), C1... Liquid crystal display element, 1... Pixel voltage, b...・・・Common electrode, VC・
・AC power supply, E...Common line.
Claims (1)
ンと、 （ｂ）ソース、ドレイン、ゲートを有し、このゲートが
上記電極ラインＸに、ソースが電極ラインＹに各々接続
された多数の第１のスイッチング三端子素子と、 （ｃ）上記第１の各スイッチング三端子素子に対応する
多数の画素電極と液晶駆動用電源に接続される共通電極
との間に液晶層を配置してなり、該スイッチング三端子
素子のドレイン出力に基づいてマトリックス表示動作を
行う液晶表示素子を備えてなり、 （ｄ）上記画素電極を各々第２のスイッチング三端子素
子を介して共通ラインに接続構成すると共に、前記第１
のスイッチング三端子素子のドレインラインを信号蓄積
キャパシタを介して上記第２のスイッチング三端子素子
のゲートに接続構成したことを特徴とする液晶表示装置
。[Claims] 1. (a) electrode lines arranged in an X-Y matrix; (b) a source, a drain, and a gate; the gate is connected to the electrode line X, and the source is connected to the electrode line (c) between a large number of pixel electrodes corresponding to each of the first switching three-terminal elements and a common electrode connected to a liquid crystal driving power supply; (d) connecting the pixel electrodes to each other through a second switching three-terminal element; and is connected to the common line, and the first
A liquid crystal display device characterized in that the drain line of the second switching three-terminal element is connected to the gate of the second switching three-terminal element via a signal storage capacitor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1095581A JPH02272521A (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Liquid crystal display device |
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Publications (1)
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|---|---|
| JPH02272521A true JPH02272521A (en) | 1990-11-07 |
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ID=14141557
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