JPH04116518A - 表示素子及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はデイスプレィあるいはプロジェクタ−などに応
用されるライトバルブに用いられる表示素子の構造およ
びその駆動方法に関する。

［従来の技術］ 従来の液晶をマトリックス中に分散した表示素子は、マ
トリックス材料として有機高分子を用いたものが多かっ
た（アメリカ特許３６０００６０など）。また、マトリ
ックス材料と液晶を混合し、その後相分離させて白濁し
た散乱状態を実現していた（アメリカ特許４６８８９０
０など）。

［発明が解法しようとする課題］ しかし、従来の液晶をマトリックス中に分散させたタイ
プの液晶素子では電界に対する素子の透過光特性の急峻
性が極めて悪いために従来のネマチック液晶を用いた表
示素子のように大容量表示を行うことが離しいとしＸう
課題を有していた。そこで本発明は、マトリックス材料
として強誘電体を用いることにより電界を除いた後でも
表示状態を保持できるメモリー性を有する表示素子及び
その駆動方法を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の表示素子は、 ■液晶をマトリックス中に分散した表示素子において、
マトリックスを形成している物質が強誘電体であること
を特徴とする。

■上記強誘電体がポリビニリデンフルオライドなどから
成る有機強誘電体であることを特徴とする。

■上記強誘電体がＰＬＺＴ、　ＰＺＴなどがら成る無機
強誘電体であることを特徴とする。

■上記マトリックスの屈折率が用いる液晶の常光屈折率
あるいは常光屈折率と異常光屈折率の平均屈折率と同程
度であることを特徴とする。

■上記表示素子の駆動方法において上記強誘電体の応答
するに十分な時間のパルス列から構成され、自発分極を
１方向に揃えるためのパルス列、及び自発分極を見かけ
上０にするためのパルス列の組み合わせで２表示状態を
選択することを特徴とする。

［作用コ 本発明の上記の構成によれば、マトリックス材料が強誘
電体であるため第２図に示したようにマトリックスに対
してＶｓａｔ＋以上あるいはＶｓａ’を一以下の電界を
印加すると強誘電体の自発分極がＰｓ＋あるいはＰｓ−
となる。電界をＯｖとしても第２図に示されているよう
に自発分極はＯにはならない。ここでこのマトリックス
中にネマチックあるいはコレステリック液晶が存在する
と残っている自発分極による電界のために液晶は電界方
向に配向するのである。この状態は電界を除去した後も
保持される。

次に、前に印加した電界が十であれば（Ｖｓａｔ−＋Ｖ
ｔｈ−）／２、前に印加した電界が−であれば（Ｖｓａ
ｔ＋十Ｖｔｈ＋）／２なる電界を印加すれば自発分極を
ほぼ０にできるので液晶の配向状態をランダム配向とす
ることができるのである。この状態は電界を除去した後
も保持される。これら２状態を選択することにより表示
を行うことができる。

以下、実施例により本発明の詳細を示す。

［実施例］ 実施例１ 第１図に本発明の表示素子における断面図を示した。本
実施例ではマ）・リックス材料として有機強誘電体であ
るポリビニリデンフルオライドを用いた例を示す、素子
の作製法について説明する。

まず表面の平坦な基板５の表面に電極層４を蒸着法によ
り形成した。ここで電極を縞状にパターニングしておけ
ば実施例４で説明する時分割駆動を行うことができる。

この基板を２枚作製し電極側を向かい合わせて間隙２０
μｍに保って固定した。マトリックス層３の材料の調製
であるが、ポリビニリデンフルオライドと液晶（メルク
社製ＺＬＩ３２７６）の１：３混合物を２００℃にて相
溶させた。これを相溶した状態で先に作製したセルの２
０μｍの間隙に封入した。その後急冷して液晶とマトリ
ックス材料を相分離した。

次に素子の駆動方法であるが、第３図に駆動波形３０１
及びその時の光学応答（透過率）３０２を示した。２つ
の電極間に光透過時でパルス幅１０ｍ５．波高値±６０
Ｖなるパルス列を印加した。光散乱時で波高値±２０Ｖ
なるパルス列を印加した。コントラスト２０：１以上、
透過！！８０％が得られた。また電界除去後も表示状態
を保持できた。

ここで用いる液晶はＡｎのできるだけ太きいものがよ・
く、さらに液晶の常光屈折率、あるいは液晶の常光屈折
率と異常光屈折率の平均がマトリックスの屈折率に近い
ものがよい。マトリックス材料はここに示したものでな
くともフッ化ビニリデンとトリフッ化ビニルの共重合体
など強誘電性を有し、常温で固体であるものであれば何
でも良い。

実施例２ 本実施例ではマトリックス材料として無機強誘電性物質
を用いた例を示した。まず表面の平坦な基板５０表面に
電極層４を蒸着法により形成した。

電極を縞状にバターニングしておけば時分割駆動するこ
とができる。この基板の電極表面に強誘電性マトリック
ス材料として高純度化学研究所製ＰＬＺＴアルコレート
２０χ（水で加水分解してゾル化したもの）水溶液をロ
ールコートした。この基板をまず１５０℃で仮焼成した
後に５５０″Ｃで焼成して厚さ２０μｍ（５〜３０μｍ
ならよい）の強誘電性マトリックス３とした。これに液
晶としてロブイック社製のＰＮｏｏｌを含浸させた。今
分な液晶を拭き取った後、電極２付き基板１を圧着した
。あるいは液晶を含浸させた後に電極を蒸着法などによ
り直接形成しても良い。あるいは実施例３のように電極
付きフィルムを用いても良い。強誘電体としてはＰＬＺ
ＴでなくともＰＺＴなど無機化合物の強誘電体であれば
何でも良い。次に素子の駆動方法であるが、第３図に駆
動波形３０１及び光学応答３０２を示した。２つの電極
間に光散乱時でパルス幅１０ｍ５、波高値±６０Ｖなる
パルス列を印加した。光透過時で波高値±２０Ｖなるパ
ルス列を印加した。コントラスト２０；１以上、透過率
６０％が得られた。また電界除去後も表示状態を保持で
きた。

ここで用いる液晶はΔｎのできるだけ大きいものがよく
、さらに液晶の常光屈折率、あるいは常光屈折率と異常
光屈折率の平均屈折率が強誘電性物質の屈折率に近いも
のがよい０本実施例では強誘電体の屈折率が１．８程度
であり液晶の常光屈折率１．５２、異常光屈折率１．７
８、平均屈折率１．６５であるため屈折率が完全に一致
していないので透過率は良くない、さらに屈折率の高い
液晶を組み合わせれば透過率を向上させることができる
。

実施例３ 本実施例では、第１図において基板１及び電極２の替わ
りに電極付き高分子フィルムを用いた例を示す。第４図
は本実施例の表示素子を示す外観図である。素子の作製
法について説明する。まず表面の平坦な基板の表面に電
極層を蒸着法により形成した。マトリックス層３の材料
の調製であるが、ポリビニリデンフルオライドと液晶（
メルク社製ＺＬＩ３２７６）　（７）１：３混合物を２
００℃ニテ相溶サセタすコれを相溶した状態で先に作製
した基板上に２０Ｉｔｍの厚さになるようにコーティン
グした。その後急冷して液晶とマトリックス材料を相分
離した。この上に電極付き高分子フィルム７を圧着し、
対向電極とした。高分子フィルムからの引き出し線を対
向基板上に形成した引き出し用電極に接続しておけば駆
動用ドライバーとの接続が容易である。電極付きフィル
ムをモールド６によって基板に固定した。用いた電極付
き基板及び電極付きフィルムの電極を縞状にパターンニ
ングしておけば時分割駆動することができる。用いた基
板５をフレキシブルな材質にすればフレキシブルな表示
素子とすることができる。

強誘電体については、ここに示したもののほか、先に示
した有機および無機の強誘電体を用いることもできる。

実計測４ 本実施例では先に示した表示素子において時分割駆動方
法について示した。第５図は本実施例を示す駆動波形図
である。波形５０１は第１図における基板１上に形成し
た縞状電極２のうちの１電極に印加する走査電極波形で
あり、波形５０２は第１図における基板５上に形成した
縞状電極４のうちの１電極に印加する信号電極波形であ
る（上下電極を逆につないでも良い）、波形５０３は、
波形５０１と波形５０２との合成波形である。第５図に
おいてＴｆは１画面を走査するために必要な期間であり
、Ｔ１、Ｔ２は１走査線の選択期間である０合成波形５
０３が液晶層に印加されるので合成波形５０３を用いて
駆動原理を説明する０選択期間Ｔ１について説明する。

波高値Ｖ１は第２図のＶ　ｓａｔ＋と°Ｖ　５ａｔ−の
絶対値よりも大きい値と・するのでこの選択期間では自
発分極は最大となる。この自発分極による電界により液
晶分子が応答し、電界方向に配向した状態が選択される
。

電界を除去した後でも配向状態は保持される０次に選択
期間Ｔ２について説明する。自発分極消去用パルスは波
高値の異なる互いに逆極性の２つのパルスから成る。ま
ず波高値がＶｓａｔ−以下の波高値−ｖ１成るパルスを
印加し、次にこれと逆極性で波高値が第２図において（
Ｖ　ｓａｔ＋＋　Ｖ　ｔｈ＋）　／２程度の波高値ｖ２
のパルスを印加した。これにより自発分極はほぼ０とな
り液晶分子はランダム配向をとるようになりそれに対応
した表示状態を得ることができる。言うまでもないこと
であるが、合成波形５０３が得られるような波形であれ
ば波形５０１波形５０２はどのような波形でも良い。本
実胞例の駆動波形は、交流バランスがとれていないため
素子の寿命が短くなり安いが、選択期間の直前に交流バ
ランスをとるための補正パルスをいれれば、素子として
も寿命を延ばすことができる。また信号電極波形中にも
補正パルスを加えることができる。

以上実施例を述べたが、本発明は以上の実施例のみなら
ず、大容量デイスプレィ、調光素子、ライトバルブ、調
光ミラーなどに応用が可能である。

［発明の効果］。

以上述べたように本発明によれば、マトリックス材料と
して強誘電体を用いることにより、メモリー性を具備し
た表示素子を提供することをかできるようになった。こ
れを用いれば大容量表示素子を作製することができ、今
後市場が期待されるハイビジョンなどに応用することも
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例１及び実施例２の表示素子の断
面を示す図である。 第２図は強誘電体の印加電圧と分極特性を示す図である
。 第３図は、本発明の表示素子を駆動するために用いた評
価用駆動波形図３０１および光学応答を示す図３０２で
ある。 第４図は、本発明実施例３の表示素子の外観を示す０図
である。 第５図は、本発明の実施例４の駆動波形を示す図であり
、５０１は走査電極波形図であり、５０２は信号電極波
形図であり、５０３は５０１と５０２の合成波形図であ
る。 ｌ・・・基板 ２・・・電極層 ３・・・マトリックス層 ４・・・電極層 ５・・・基板 ６・・・モールド フ・・・電極付きフィルム 以　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴木喜三部（他１名）第４図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）液晶をマトリックス中に分散した表示素子におい
   て、マトリックスを形成している物質が強誘電体である
   ことを特徴とする表示素子。
2. （２）上記強誘電体がポリビニリデンジフルオライドな
   どから成る有機強誘電体であることを特徴とする請求項
   １記載の表示素子。
3. （３）上記強誘電体がＰＬＺＴ、ＰＺＴなどから成る無
   機強誘電体であることを特徴とする請求項１記載の表示
   素子。
4. （４）上記マトリックスの屈折率が用いる液晶の常光屈
   折率あるいは常光屈折率と異常光屈折率の平均屈折率と
   同程度であることを特徴とする請求項１記載の表示素子
   。
5. （５）上記表示素子の駆動方法において上記強誘電体の
   応答するに十分な時間のパルス列から構成され、自発分
   極を１方向に揃えるためのパルス列、及び自発分極を見
   かけ上０にするためのパルス列の組み合わせで２表示状
   態を選択することを特徴とする表示素子の駆動方法。