JPH06160812A - Liquid crystal electrooptical device - Google Patents
Liquid crystal electrooptical deviceInfo
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- JPH06160812A JPH06160812A JP4333605A JP33360592A JPH06160812A JP H06160812 A JPH06160812 A JP H06160812A JP 4333605 A JP4333605 A JP 4333605A JP 33360592 A JP33360592 A JP 33360592A JP H06160812 A JPH06160812 A JP H06160812A
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Abstract
Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal electro-optical device using a thin film transistor (hereinafter referred to as a TFT) as a switching element for driving, and the liquid crystal material used is a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric material excellent in high speed response. Liquid crystal or a liquid crystal electro-optical device characterized by being limited to so-called polymer liquid crystal (also referred to as dispersion type liquid crystal) in which they are dispersed in a high molecular compound. In particular, in order to perform gradation display for obtaining an intermediate color tone or shade expression, gradation display is performed without externally applying any analog signal to the active element, so-called completely digital gradation display is performed. The present invention relates to a liquid crystal electro-optical device.
【0002】[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。2. Description of the Related Art A liquid crystal composition is one whose light transmission amount and refractive index are changed by an external electric field, and by using this property, an electric signal can be converted into an optical signal for display. . Liquid crystal materials include TN (twisted nematic) liquid crystal, STN (super twisted nematic) liquid crystal, ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal, and recently, nematic liquid crystal and ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal. A material called polymer liquid crystal (also referred to as dispersion type liquid crystal) in which is dispersed in a polymer material is known. It is known that liquid crystal does not respond to an external voltage in an infinitely short time, but it takes a certain time to respond. The value is unique to each liquid crystal material, and in the case of TN liquid crystal, it is several tens of ms.
ec, several 100 msec in the case of STN liquid crystal, several 10 μsec in the case of ferroelectric liquid crystal, several 10 msec in the case of dispersion type or polymer liquid crystal using nematic liquid crystal.
msec.
【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。Among the display devices using liquid crystals, the ones which can obtain the most excellent image quality are those using the active matrix system. In a conventional active matrix type liquid crystal electro-optical device, a thin film transistor (TFT) is used as an active element, an amorphous or polycrystalline semiconductor is used for the TFT, and one pixel is either P type or N type. It used a type of TFT. That is, in general, N-channel TFT (N
(TFT) is connected to the pixel in series. And
By turning on / off the liquid crystal pixels by applying a signal voltage to the signal lines of the matrix and applying signals from both sides to the TFTs provided at the orthogonal positions of the respective signal lines, the TFTs are turned on. It was controlled individually.
By controlling the pixels by such a method, a liquid crystal electro-optical device having a large contrast can be realized.
【0004】[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。However, in the conventional active matrix method, there are differences in brightness and color tone.
It was extremely difficult to perform gradation display. Conventionally, a method of utilizing the fact that the light transmittance of the liquid crystal changes depending on the magnitude of the applied voltage has been studied for gradation display. For example, by applying an appropriate voltage between the source and drain of the TFT in the matrix from the peripheral circuit and applying a signal voltage to the gate electrode in that state, a voltage of that magnitude is applied to the liquid crystal pixel. It was something to try.
【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。However, in such a method, the voltage applied to the liquid crystal pixel actually varies from pixel to pixel by at least several percent due to, for example, the non-uniformity of the TFT and the non-uniformity of the matrix wiring. Oops. On the other hand, the voltage dependence of the light transmittance of the liquid crystal is extremely non-linear, and the light transmittance changes abruptly at a specific voltage. It could be significantly different. Therefore, the conventional analog gradation display system has a limit to achieve 16 gradations. For example, in a TN liquid crystal material, the so-called transition region where the light transmittance changes is only 1.2V wide and 1
In order to achieve 6 gradations, it is necessary to control a voltage as small as 75 mV, and therefore the manufacturing yield is remarkably low.
【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。The difficulty of gradation display is extremely disadvantageous in that the liquid crystal display device competes with the CRT (cathode ray tube) which is a conventional general display device. On the other hand, the present inventors have found that the gradation can be visually obtained by controlling the time during which a voltage is applied to the liquid crystal. The details are shown in Japanese Patent Application No. 3-169306.
【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。For example, in the case of using TN (Twisted Nematic) liquid crystal which is a typical liquid crystal material,
Brightness can be changed by applying various pulse waveforms to the liquid crystal pixels as shown in FIG. That is, the brightness can be gradually increased in the order of “1”, “2”, ... “15” in FIG. 1, and in the example of FIG.
6-gradation display is possible. For example, in FIG.
At "1", a pulse having a length of 1 unit is applied. Further, at "2", a pulse having a length of 2 units is applied.
At "3", a pulse of 1 unit and a pulse of 2 units are applied, and as a result, a pulse of a length of 3 units is applied.
At "4", a pulse with a length of 4 units is applied.
At "5", 1 unit pulse and 4 unit pulse are applied, and at "6", 2 unit pulse and 4 unit pulse are applied. Furthermore, by providing a pulse length of 8 units, a pulse length of 15 units can be obtained as a result.
【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。That is, by properly combining four types of pulses of 1 unit, 2 units, 4 units, and 8 units, it is possible to display 2 4 = 16 gradations. Furthermore, 1
By preparing many pulses, such as 6 units, 32 units, 64 units, and 128 units, respectively,
High gradation display of 32 gradations, 64 gradations, 128 gradations and 256 gradations is possible. For example, in order to obtain 256 gradation display, eight kinds of pulses may be prepared.
【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。Further, in the example of FIG. 1A, the duration of the voltage applied to the pixel is first T 1 , second 2T 1 , and then 4T 1 , so that the durations increase in a geometric progression. In the example shown in FIG. 1B, for example, T 1 may be first , 8T 1 may be the second, 2T 1 may be the second, and 4T 1 may be the last. By arranging in this way, the load on the device for transmitting data to the display device can be reduced.
【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。However, when the TN liquid crystal is used, as a result, the applied voltage is required to have the same accuracy as in the conventional analog gradation display system. That is, when 5V is applied to the pixel as the ON voltage and "10" in FIG. 1 is displayed, the ON voltage is 5.
By applying a voltage of 1 V, it looks darker by about 2% than the case where the same "10" is displayed. That is, in such a digital gradation display system, it is required that there is no variation in TFT as in the conventional analog gradation display system.
【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。A circuit diagram of a typical TFT active matrix is shown in FIG. The scanning signal (V
FIG. 3B shows changes in the potential V 1 of the liquid crystal pixel when G ) and the data signal (V D ) are applied.
【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。There are several factors that cause variations in V 1 , but the major ones are the potential drop (ΔV) that occurs when the scanning signal is cut off due to the parasitic capacitance between the gate electrode of the TFT and the wiring on the pixel electrode side, and the leakage of the TFT. This is a voltage drop due to a current or a leak current of the liquid crystal, and when the driving capability of the TFT is not sufficient (the mobility is small), sufficient charging cannot be performed during the time t 1 during which the scanning signal continues. It is the variation of the ultimate voltage.
【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。Since these fluctuations are greatly affected by the characteristics of the TFT, if the variation of the TFT is large, the brightness of the pixel will be greatly different. For example, if the parasitic capacitances of the gate electrode and the wiring on the pixel electrode side are different, ΔV is different, and if the magnitude of the leak current of the TFT is different, the drop rate of the pixel voltage is also different. TF with low mobility such as amorphous silicon TFT (a-Si TFT)
At T, variation in charging is also a problem. For the above reason, even if the same signal is applied, the pixel potential V 1 can be obtained as shown by the solid line in FIG. 3B or as shown by the dotted line. Of course, such variations are not desirable.
【0014】[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。As pointed out above, the precise control of the pixel potential is required because the TN liquid crystal changes the light transmissivity according to the effective voltage.
The same was true for STN liquid crystals or dispersion type liquid crystals using nematic liquid crystals, which are the basic materials of these.
【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。The present invention solves such a drawback when a nematic liquid crystal is used. Specifically, the liquid crystal material used was a liquid crystal material exhibiting ferroelectricity or antiferroelectricity, or a so-called polymer liquid crystal (also referred to as dispersion type liquid crystal) in which they were dispersed in a polymer compound (polymer). .
【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。The liquid crystal electro-optical device of the present invention basically has the following configuration. As shown in FIG. 4, the basic structure of the present invention has electrodes 13 and 14, at least one of which has a light-transmitting property, a thin film transistor 15 on one of the substrates, and a rubbing treatment on at least one of the substrates. Liquid crystal exhibiting ferroelectricity or antiferroelectricity in a gap of a liquid crystal cell in which a pair of substrates 11 and 12 having a film 16 subjected to uniaxial orientation treatment are arranged so that their surfaces subjected to orientation treatment face each other. It has a structure in which a material or a material 17 obtained by dispersing them in a polymer compound is sandwiched.
【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。In the case of the display device of the present invention, it is possible to invert liquid crystal molecules with a small amount of electric charge,
By using a liquid crystal material having a small spontaneous polarization value,
Liquid crystal molecules can respond even with a pulse width shorter than the response time of liquid crystal materials exhibiting ferroelectricity or antiferroelectricity, or materials in which they are dispersed in a polymer compound, and good optical characteristics can be obtained. It was
【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。Further, in the present invention, an auxiliary capacitance is added to the switching element in order to compensate for the insufficient amount of charge compared to the spontaneous polarization of the liquid crystal material due to the short pulse width and to compensate for the insufficient charge due to discharge. It was solved by installing it together. In such a case, the auxiliary capacitor is provided on the substrate having the thin film transistor.
【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。Further, in the case of the display element of the present invention, when a liquid crystal material having a large spontaneous polarization is used, the operating temperature is raised to reduce the value of the spontaneous polarization so that the liquid crystal molecules can be inverted even with a small charge. This enables liquid crystal molecules to respond even with a pulse width shorter than the response time of liquid crystal materials exhibiting ferroelectricity or antiferroelectricity, or materials in which they are dispersed in polymer compounds, and good optical characteristics can be obtained. I was able to.
【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。The magnitude of spontaneous polarization of the liquid crystal material required in the present invention is 10 nC / cm 2 or less, preferably 8
nC / cm 2 or less. When the auxiliary capacitance is provided, the spontaneous polarization of the liquid crystal material is 20 nC / cm 2 or less, preferably 18 nC / cm 2 or less, and the ratio of the pixel capacitance to the auxiliary capacitance is 1: 10000 or less.
【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。Of course, if the spontaneous polarization of the liquid crystal is small and the discharge of the pixel is sufficiently small, the auxiliary capacitance may be omitted. In particular, the presence of excessive storage capacity
The charging or discharging operation is time consuming and not desirable in the practice of the invention. In order to reduce the pixel discharge, for example, it is necessary to sufficiently increase the OFF resistance of the thin film transistor, reduce the leak current, and sufficiently increase the interelectrode resistance of the pixel itself such as liquid crystal. Particularly for the latter purpose, it is effective to coat the pixel electrode with an insulating material such as tantalum oxide or aluminum oxide such as silicon nitride or silicon oxide.
Further, increasing the capacitance of the pixel itself is also effective in reducing discharge, and it suffices to take measures such as increasing the dielectric constant of liquid crystal or narrowing the distance between substrates.
【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。To implement the present invention, for example, a matrix circuit using thin film transistors as shown in FIG. 5 may be assembled. The circuit shown in FIG. 5 is the same as the circuit used in a conventional active matrix type display device using TFTs.
【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。In such a circuit, the gate voltage of each thin film transistor and the voltage between the source and the drain are controlled to turn ON / OFF the voltage applied to the pixel.
It is possible to control OFF. In this example, the matrix is 640 × 480 dots, but for simplicity, only the vicinity of the nth row and the mth column is shown. If you expand the same thing up, down, left and right, you can get the perfect one. An operation example using this circuit is shown in FIG. Here, the operation is shown focusing on only one pixel.
【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。The signal line X n (scanning line) is connected to the gate electrode of each TFT. Then, as shown in FIG.
A rectangular pulse signal is applied. On the other hand, the signal line Y
The m (data line) is connected to the source (or drain electrode) of each TFT, to which a pulse train showing either a positive or negative state is applied. 480
In the row matrix, this pulse train contains 480 pieces of information during one unit of time T 1 . In the present invention, one frame is composed of a plurality of subframes (5 in the example of FIG. 2).
The feature is that it is composed of. Also, FIG.
In this example, each subframe has a different duration.
【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。In the following, for simplicity of explanation, it is assumed that the potential of the counter substrate is 0 and constant. As shown, V D was positive when V G was first applied, so
The pixel potential V LC becomes positive. At this time, the potential drops by ΔV as described with reference to FIG. 3, and then the potential V LC of the pixel gradually approaches 0 due to spontaneous discharge. However, paying attention to the transmittance T LC of the pixel, the transmittance T LC is kept constant despite the pixel potential V LC decreasing. If the liquid crystal material has a good memory property, the pixel potential V LC
Descent is not so problematic. However, it is necessary to set the other parameters (V G, V D) to tolerate a reduction in pixel potential V LC in the case of using the memory of the poor liquid crystal material.
【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。A design point is to set V G and V D with reference to the TFT having the worst characteristic. For example, V D is set so that the potential V LC after the longest sub-frame duration 16T 0 in the case where the pixel has the worst charge retention characteristic is +9 V or more, preferably +11 V or more in the case shown in FIG. Then, V G appropriate for driving V D on the left is set.
【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。In FIG. 2, the potential V is set in any subframe.
It should be noted that although the LC drops are written in the same manner, the longer the subframe duration is, the larger the drop in potential is.
【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。Time T has passed since the first pulse V G was applied.
After 0 , the second pulse V G is applied. Since the data signal V D at this time was also positive, the pixel potential V LC remains positive. However, new charges are injected and the potential rises again. The pixel transmittance T LC does not change.
【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。Then, after a time 16T 0 , a third pulse V
When G is applied, the data signal V D is negative, so the pixel potential V LC is inverted negative. Then, the transmittance also changes. However, this transition is relatively gradual, and if the applied voltage is 10 V or less, it takes about 50 μsec. On the other hand, the width of the pulse V G is 3
Although it is 0 μsec or less, there is no problem because the optical response transition of the liquid crystal is performed not by the pulse V G but by the pixel potential V LC .
【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。Thereafter, after the time 2T 0 , the third pulse V G is applied and the data signal V D at that time is negative, so the state of the pixel does not change. Further, after the time 8T 0 , the fourth pulse V G is applied and the data signal V D at that time is positive, so that the pixel potential V LC becomes positive again and the transmittance T LC of the pixel also changes. Finally, time 4T 0
Later, the first pulse V G of the next frame is applied to end one frame. It is possible to display 32 gradations by properly combining such 5 sub-frames. With the above operation, 1 + 16 +
A brightness of 4 = 21 [gray scale] was obtained.
【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。In the above operation, it is important to determine the optimum minimum time unit T 0 . As already mentioned,
The optical response time of a ferroelectric (or antiferroelectric) liquid crystal depends on the applied voltage. If the voltage is about 15 V as described above, the response time is 50 μsec. Generally, the optical response time is inversely proportional to the applied voltage. By the way, 1 frame is 1 for the purpose of preventing display characteristics and flicker of moving images.
The frame is 100 msec or less, preferably 30 mse
It must be c or less. For example, 1 frame is 30 ms
Assuming ec, the maximum gradation frequency is 30 msec to 50
The limit is 600 gradations divided by μsec, but in reality, several times the optical response time is required for complete optical response. Become. Although such a constraint is improved by increasing the magnitude of the voltage (or electric field) applied to the liquid crystal and shortening the optical response time, the breakdown voltage of the TFT needs to be improved accordingly.
【0032】[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。According to the structure of the present invention, when the digital gradation display as described above is carried out, the TF having a slight variation.
It was revealed that even in T, uniform gradation display is possible. This is because the ferroelectric liquid crystal or the anti-ferroelectric liquid crystal does not substantially respond to the effective value voltage but responds to the change in the polarity of the electric field. That is, in the case of the ferroelectric liquid crystal or the anti-ferroelectric liquid crystal, ON
This is because when the voltage is continuously applied for 1 msec or more, the same light transmissivity is exhibited at 5V and 5.1V.
【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6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。As an example showing the above effect, a ferroelectric liquid crystal (phenylpyrimidine type) is used, and the contrast is controlled by changing the duration of this pulse, and a gradation display is shown in FIG. A similar effect was observed in a material in which a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal was dispersed in a polymer. However, when the TN liquid crystal is used, such linear gradation display cannot be obtained even when gradation display is performed by the same method of changing the pulse width.
【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。However, the ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal which can be used in the liquid crystal electro-optical device which performs gradation display by controlling the time when the electric field is applied to the liquid crystal as in the present invention is limited. . The reason will be described in detail below.
【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。The driving principle of the ferroelectric liquid crystal is to switch the liquid crystal molecules by the torque generated by the interaction between the spontaneous polarization of the liquid crystal material and the external electric field. Therefore, in order to drive the ferroelectric liquid crystal or the anti-ferroelectric liquid crystal, an electric field for reversing the spontaneous polarization of the liquid crystal material is formed between the electrodes, and it is necessary to charge a sufficient electric charge between the electrodes. is there. When a continuous electric field is applied to the liquid crystal material from the outside, electric charges are always supplied from the outside to the electrodes, so that the liquid crystal molecules react to the electric field and the spontaneous polarization is reversed, so that a current flows between the electrodes. Even if the charge is consumed, the voltage between the electrodes is kept at a voltage equal to the voltage of the external power supply.
【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。However, when the TFT is driven as in the present invention, the charges are externally supplied to the electrodes only while the pulse is being applied to the gate of the device. Therefore, after the TFT is turned off, the electrodes are in an open state, so that power is consumed only between the electrodes when the spontaneous polarization is inverted.
【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。The ferroelectric liquid crystal or the anti-ferroelectric liquid crystal has a fast response speed of several μsec. In order to perform finer gradation, for example, if the pulse width must be 1 μs, the inversion of liquid crystal molecules is performed when the TFT is in the OFF state.
【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。Therefore, when the response time of the liquid crystal is longer than the pulse width, when most of the liquid crystal molecules are inverted when the TFT is OFF, the spontaneous polarization is inverted during the time when the TFT is in the ON state. Sufficient charge must be charged to the electrodes.
【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。In the case of a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal having a large spontaneous polarization, the electric charges that must be charged between the electrodes are naturally large.
【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。When the electric charge supplied to the electrodes is small due to a short pulse width, there is a problem that the optical response becomes insufficient because the spontaneous polarization is not completely inverted.
【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。If the voltage between the electrodes is not kept at a certain level or more by the time the next pulse is applied and the voltage between the electrodes is open, the liquid crystal molecules once switched back to the original state. This will cause deterioration of optical characteristics.
【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。In practice, when the display method of the present invention is applied to a liquid crystal electro-optical device using a ferroelectric or anti-ferroelectric liquid crystal, the optical characteristics of the liquid crystal electro-optical device greatly depend on the physical properties of the liquid crystal material. It is necessary to select the spontaneous polarization of the liquid crystal material and the size of the auxiliary capacitance so as to be suitable for this method.
【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。Here, in order to enable the liquid crystal electro-optical device of the present invention to perform digital gradation, the magnitude of spontaneous polarization of the liquid crystal material that the liquid crystal must have and the auxiliary capacitance are required. If so, calculate the auxiliary capacity.
【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、最も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。In the ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal display device, when the optical response is obtained, the applied voltage, the pixel capacitance, the spontaneous polarization of the liquid crystal material, and the voltage immediately before the change from the most subframe to the next subframe. It is considered that the relation of the following expression (1) must be established between and.
【0045】[0045]
【数1】 [Equation 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。Here, C LC is the capacitance between the pixel electrodes, V is the voltage of the signal applied to the pixel, Ps is the spontaneous polarization of the ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal material, and S is the electrode area of the pixel electrode. , V rem indicates the voltage between the electrodes after the gate pulse is applied and immediately before the next pulse is applied. Further, in equation (1), the balance of charges when the liquid crystal material is inverted is considered. Regarding C LC of the formula (1), it can be expressed as the formula (2) as follows.
【0047】[0047]
【数2】 [Equation 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。Here, ε is the dielectric constant of the ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal material, S is the area of the pixel electrode, and d is the distance between the pixel electrodes of two substrates facing each other. In particular, in the case of a ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal, it is necessary to consider the contribution of spontaneous polarization to the dielectric constant ε of the formula (2). Therefore, if the dielectric constant of the ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal material is divided into a component related to spontaneous polarization and a component other than that, it can be expressed as the following formula (3).
【0049】[0049]
【数3】 [Equation 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。Where ε 0 is the dielectric constant of a vacuum (8.854 × 10
-12 [F / m]), a is a constant, P is a value related to spontaneous polarization, ε r
Is the value of the part not related to spontaneous polarization. Generally, in a ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal, when the optical response is perfectly taken, the value in the parentheses of the value of the formula (3) is 10 to 15 due to the effect of spontaneous polarization. Therefore, the dielectric constant of the liquid crystal material is 106 pF / m. However, it is assumed that the value in the parentheses in the formula (3) is equal to 12.
【0051】画素電極の面積が2.5 ×10-5m2 、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1. 06nFである。When the area of the pixel electrode is 2.5 × 10 -5 m 2 and the distance between the pixel electrodes on the two opposing substrates is 2.5 × 10 -6 m, the capacitance of the pixel is 1.06 nF. is there.
【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。The present inventors have investigated the optical characteristics of a liquid crystal display device by various driving methods according to the present invention with respect to various ferroelectric or antiferroelectric liquid crystals. As a result, the voltage between electrodes when the optical characteristics can be completely obtained. Was confirmed to be 9-10V.
【0053】従って、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/cm
2 であることが分かる。Therefore, if V rem is 9V,
The spontaneous polarization of the liquid crystal material is 10.6 nC / cm from the formula (1).
It turns out to be 2 .
【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。Furthermore, when the discharge of the pixel electrode is large and an auxiliary capacitance is required, the required spontaneous polarization and the required auxiliary capacitance are obtained by replacing C LC with C LC + C AD in the equation (1). To be That is, the formula (1) is
Expression (4) can be expressed as the following expression.
【0055】[0055]
【数4】 [Equation 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、0. 0221pF/mとな
る。従って、画素の容量は、0. 221pF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、Vrem
が9Vであったとすると、自発分極が20nC/cm2
である時、画素に付加する補助容量は、式(4)から、
2000pFとなることが分かる。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。Assuming that the pulse width is short, the liquid crystal does not respond completely, and there is almost no fluctuation in the liquid crystal, it is hardly affected by spontaneous polarization, and the values in the parentheses in the equation (3) are 2-3. Therefore, the dielectric constant of the liquid crystal is 0.0221 pF / m, assuming that the value in the parentheses in the formula (3) is equal to 2.5. Therefore, the pixel capacitance is 0.221 pF. As mentioned above, when the optical characteristics are perfectly taken, V rem
Is 9 V, the spontaneous polarization is 20 nC / cm 2
, The auxiliary capacitance added to the pixel is
It turns out that it becomes 2000 pF. As above
The values of the spontaneous polarization and the auxiliary capacitance of the liquid crystal material necessary for carrying out the present invention can be obtained.
【0057】[0057]
〔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。Example 1 An example of a liquid crystal electro-optical device utilizing the present invention will be shown below, and the present invention will be described in accordance with the example. The structure of the liquid crystal electro-optical device manufactured in this example is shown in FIG. As one substrate 11 of the cell, an active matrix 15 using a crystalline silicon TFT formed on a non-alkali glass substrate was prepared. In the circuit configuration of the active matrix substrate, as shown in FIG. 4, no auxiliary capacitance was provided. A single-gate PMOS is used as the TFT because the leak current is small and ON / OFF can be large. Typically, leakage current is 1 pA or less (gate voltage +15 V, drain voltage -10 V) or less, ON /
OFF ratio 7.5 digits or more (gate voltage -15V / + 15
V, drain voltage -10V).
【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。As the other substrate 12, there was used a substrate having an ITO film 14 formed on the entire surface and a silicon oxide film 21 for preventing short circuit formed thereon.
【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。The size of the pixel 13 was 20 μm × 60 μm, and the scale of the matrix was 1920 × 480. When the charge retention characteristics of each pixel were examined, the worst one when -10 V was applied as a data signal was 3 msec.
The latter voltage was about -9V.
【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。Therefore, in this embodiment, the width of the scanning signal pulse applied to the matrix is 1 μsec, the pulse height is −15 V, and the data signal is ± 15 V.
【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。Next, a polymer resin 16 in which a solvent was dissolved was applied onto the substrate by spin coating. The polymer resin used here was a polyimide resin (manufactured by Toray Industries, Inc.), and n-methyl-2-pyrrolidone was used as the solvent. The dilution concentration of the polymer resin is 8 times. The substrate coated with the polymer resin was heated at 280 ° C. for 2.5 hours to dry the solvent and imidize the resin. Next, the resin on this substrate is 1000 rpm with a roller wrapped with cloth such as velvet.
Rubbed in one direction at the number of revolutions. Next, the substrates are separated by a distance of 1 to 7
An inorganic spacer having a thickness of μm was sandwiched between them to apply pressure. The liquid crystal material 17 was injected between these two substrates.
【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。Next, the liquid crystal material will be described. The liquid crystal material used in this embodiment is CS-1014, a ferroelectric liquid crystal manufactured by Chisso Corporation. This liquid crystal has a phase sequence of I
So-N * -SmA-SmC * -Cry, which has a transition temperature of Iso-N * of 81 ° C and N * -Sm.
A is 69 ° C, SmA-SmC * is 54 ° C, SmC * -C
ry was -21 degreeC. The thickness of the liquid crystal cell is 1.6 μm
And The spontaneous polarization of the liquid crystal was 5 nC / cm 2.
【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。It was confirmed that the domain structure was generated in the liquid crystal when the voltage applied to the liquid crystal was 5 V or less. Since such a domain structure deteriorates the characteristics when performing digital gradation display, it is desired to increase the applied voltage so that the domain does not occur.
【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。FIG. 9 shows the dependence of the contrast ratio of the liquid crystal electro-optical device of this embodiment on the data signal application time. As shown in FIG. 9, it can be seen that a complete response is obtained even when the pulse width is 1 μsec.
【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。Digital gradation display was performed by such a liquid crystal electro-optical device. That is, as shown in FIG. 2, one frame is composed of five subframes, and
Two-gradation digital gradation display was performed. The duration of each subframe is 179 μsec for the first subframe, 2.87 msec for the second subframe, and 3 for the third subframe.
58 μsec, the fourth sub-frame is 1.43 msec,
The fifth sub-frame was 717 μsec, and one frame was 5.5 msec, that is, 180 Hz.
【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。As a result, with the above liquid crystal electro-optical device, it was possible to obtain a display with a maximum contrast ratio of 180 and 32 gradations.
【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40μs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。Comparative Example As a comparative example, except that a ferroelectric liquid crystal having a spontaneous polarization value of 17 nC / cm 2 was used,
FIG. 10 shows the results of measuring the transmitted light intensity of the liquid crystal electro-optical device having the same structure as in Example 1 by changing the time of the scanning signal pulse applied to the matrix. As can be seen from FIG. 10, the response becomes incomplete when the pulse width is shorter than 40 μs. From this, it can be seen that selecting an appropriate material so that the value of the spontaneous polarization of the liquid crystal material satisfies the formula (1) is effective in exerting the characteristics of the device.
【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。[Embodiment 2] FIG. 11 shows the structure of a liquid crystal electro-optical device manufactured according to this embodiment. As one substrate 11 of the cell, an active matrix 15 using a crystalline silicon TFT formed on a non-alkali glass substrate was prepared. In this example, since a liquid crystal material having a large spontaneous polarization was used as shown below, an auxiliary capacitor was provided in the circuit configuration of the active matrix substrate as shown in FIG. The auxiliary capacitance was provided on the substrate 11 as shown in FIG. The size of the auxiliary capacitance 22 is 0.05 pF. T
A single-gate PMOS is used for the FT because the leak current is small and ON / OFF can be large. Typically, leakage current is 1 pA or less (gate voltage +15 V, drain voltage -10 V) or less, ON / OFF
The ratio was 7.5 digits or more (gate voltage -15V / + 15V, drain voltage -10V).
【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。As the other substrate 12, a substrate having an ITO film 14 formed on the entire surface and a silicon oxide film 21 for preventing short circuit formed thereon was used.
【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。The size of the pixel 13 was 20 μm × 60 μm, and the scale of the matrix was 1920 × 480. When the charge retention characteristics of each pixel were examined, the worst one when -10 V was applied as a data signal was 3 msec.
The latter voltage was about -9V.
【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。The width of the scanning signal pulse applied to the matrix was 1 μsec, the pulse height was −15 V, and the data signal was ± 15 V.
【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。Next, a polymer resin 16 in which a solvent was dissolved was applied onto the above substrate by spin coating. The polymer resin used here was a polyimide resin (manufactured by Toray Industries, Inc.), and n-methyl-2-pyrrolidone was used as the solvent. The dilution concentration of the polymer resin is 8 times. The substrate coated with the polymer resin was heated at 280 ° C. for 2.5 hours to dry the solvent and imidize the resin. Next, the resin on this substrate is 1000 rpm with a roller wrapped with cloth such as velvet.
Rubbed in one direction at the number of revolutions. Next, the substrates are separated by a distance of 1 to 7
An inorganic spacer having a thickness of μm was sandwiched between them to apply pressure. The liquid crystal material 17 was injected between these two substrates.
【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。Next, the liquid crystal material will be described. The liquid crystal used in this example is a phenylpyrimidine ferroelectric liquid crystal, and its phase sequence is Iso-SmA-SmC * -Cr.
The transition temperature is 71.7 ° C. for Iso-SmA, 46.3 ° C. for SmA-SmC * , and SmC *.
-Cry was -9.7 ° C. The spontaneous polarization of liquid crystal is 18
It was nC / cm2. The thickness of the liquid crystal cell was 2.5 μm.
【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。It was confirmed that a domain structure was generated in the liquid crystal when the voltage applied to the liquid crystal was 5 V or less. Since such a domain structure deteriorates the characteristics when performing digital gradation display, it is desired to increase the applied voltage so that the domain does not occur.
【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。FIG. 12 shows the dependency of the contrast ratio on the auxiliary capacitance value when the data signal application time is fixed to 1 μs in the liquid crystal electro-optical device of this embodiment. Figure 1
As shown in FIG. 2, by providing the auxiliary capacitance of 0.5 pF, it can be seen that even a liquid crystal material having a large spontaneous polarization responds completely.
【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。Digital gradation display was performed by such a liquid crystal electro-optical device. That is, as shown in FIG. 2, one frame is composed of five subframes, and
Two-gradation digital gradation display was performed. The duration of each subframe is 179 μsec for the first subframe, 2.87 msec for the second subframe, and 3 for the third subframe.
58 μsec, the fourth sub-frame is 1.43 msec,
The fifth sub-frame was 717 μsec, and one frame was 5.5 msec, that is, 180 Hz.
【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。With the above liquid crystal electro-optical device, a display with a maximum contrast ratio of 180 and 32 gradations could be obtained.
【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。Example 3 The structure of the liquid crystal electro-optical device manufactured by this example is the same as that of Example 1 as shown in FIG. In this embodiment, one substrate 11 of the cell is crystalline silicon TF formed on a non-alkali glass substrate.
An active matrix 15 using T was prepared. In the circuit configuration of the active matrix substrate, as shown in FIG. 4, no auxiliary capacitance was provided. Although a single-gate PMOS was used for the TFT, this has a small leak current and
This is because a large N / OFF can be taken. Typically, the leakage current was 1 pA or less (gate voltage +15 V, drain voltage -10 V) or less, and the ON / OFF ratio was 7.5 digits or more (gate voltage -15 V / + 15 V, drain voltage -10 V).
【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。As the other substrate 12, a substrate having an ITO film 14 formed on the entire surface and a silicon oxide film 21 for preventing short circuit formed thereon was used.
【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。The size of the pixel 13 was 20 μm × 60 μm, and the scale of the matrix was 1920 × 480. When the charge retention characteristics of each pixel were examined, the worst one when -10 V was applied as a data signal was 3 msec.
The latter voltage was about -9V.
【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。Therefore, in this embodiment, the width of the scanning signal pulse applied to the matrix is 1 μsec, the pulse height is −15 V, and the data signal is ± 15 V.
【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。Next, a polymer resin 16 in which a solvent was dissolved was applied onto the above substrate by spin coating. The polymer resin used here was a polyimide resin (manufactured by Toray Industries, Inc.), and n-methyl-2-pyrrolidone was used as the solvent. The dilution concentration of the polymer resin is 8 times. The substrate coated with the polymer resin was heated at 280 ° C. for 2.5 hours to dry the solvent and imidize the resin. Next, the resin on this substrate is 1000 rpm with a roller wrapped with cloth such as velvet.
Rubbed in one direction at the number of revolutions. Next, the substrates are separated by a distance of 1 to 7
An inorganic spacer having a thickness of μm was sandwiched between them to apply pressure. The liquid crystal material 17 was injected between these two substrates.
【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。Next, the liquid crystal material will be described. The liquid crystal used in this example is a phenylpyrimidine ferroelectric liquid crystal, and its phase sequence is Iso-SmA-SmC * -Cr.
The transition temperature is 71.7 ° C. for Iso-SmA, 46.3 ° C. for SmA-SmC * , and SmC *.
-Cry was -9.7 ° C. The spontaneous polarization of liquid crystal is 18
It was nC / cm2. The thickness of the liquid crystal cell was 2.5 μm.
【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。It was confirmed that the domain structure was generated in the liquid crystal when the voltage applied to the liquid crystal was 5 V or less. Since such a domain structure deteriorates the characteristics when performing digital gradation display, it is desired to increase the applied voltage so that the domain does not occur.
【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。FIG. 13 shows the operating temperature dependence of the contrast ratio when the data signal application time is fixed to 1 μs in the liquid crystal electro-optical device of this embodiment. Also,
FIG. 14 shows the temperature dependence of the spontaneous polarization of the liquid crystal material used in this example. The liquid crystal electro-optical device of this embodiment is
At room temperature, as shown in FIG. 13, the contrast ratio is low and good optical characteristics are not obtained. It is considered that this is because the spontaneous polarization has a large value as shown in FIG. 14 and the liquid crystal molecules do not completely respond in the driving method in this example. However, it can be seen that increasing the temperature of the liquid crystal electro-optical device increases the contrast ratio, and the liquid crystal material responds completely when the operating temperature is 40 ° C. This is
It is considered that this is because the temperature of the liquid crystal material increased and the spontaneous polarization became small enough to perform the driving method in the present example, as shown in FIG. Therefore, in this embodiment, when the liquid crystal electro-optical device was driven, the temperature was adjusted so that the temperature was always 40 ° C. or higher. Each characteristic value during driving in this example is measured at a place such as a temperature-controlled room where the temperature can be kept constant.
【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。Digital gradation display was performed by such a liquid crystal electro-optical device. That is, as shown in FIG. 2, one frame is composed of five subframes, and
Two-gradation digital gradation display was performed. The duration of each subframe is 179 μsec for the first subframe, 2.87 msec for the second subframe, and 3 for the third subframe.
58 μsec, the fourth sub-frame is 1.43 msec,
The fifth sub-frame was 717 μsec, and one frame was 5.5 msec, that is, 180 Hz.
【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。As a result, with the above liquid crystal electro-optical device, a display with a maximum contrast ratio of 180 and 32 gradations could be obtained.
【0088】[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。INDUSTRIAL APPLICABILITY In the present invention, in a liquid crystal electro-optical device using a ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal material or a polymer liquid crystal material thereof, a spontaneous polarization having an appropriate value so as to enable digital gradation display. It is characterized by using a liquid crystal material having Moreover, in order to use a liquid crystal material having a large spontaneous polarization, in this case, in particular, an auxiliary capacitance is provided on the substrate. As a result, digital gradation display can be performed, and extremely fine gradation display is possible.
【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。For example, 256,0 of 640 × 400 dots
When analog gray scale display is performed using normal nematic liquid crystal on a liquid crystal electro-optical device in which 00 TFTs are formed in 100 mm square, 16 gray scale display is limited due to the influence of variations in TFT characteristics. there were. However,
When digital gradation display according to the present invention is performed, TF
Since it is less susceptible to the characteristic variation of the T element, 64
It becomes possible to display more than gradation, and what is 1 in color display.
A wide variety of 6,777,216 colors and subtle colors can be displayed.
【図1】 本発明による駆動波形の例を示す。FIG. 1 shows an example of drive waveforms according to the present invention.
【図2】 本発明による駆動波形の例を示す。FIG. 2 shows an example of drive waveforms according to the present invention.
【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。FIG. 3 shows an example of a conventional active matrix circuit and its drive waveform.
【図4】 本発明の液晶電気光学装置の概略図を示す。FIG. 4 shows a schematic diagram of a liquid crystal electro-optical device of the present invention.
【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。FIG. 5 shows an example of a matrix configuration according to the first embodiment of the present invention.
【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。FIG. 6 shows an example of a matrix configuration according to a second embodiment of the present invention.
【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)FIG. 7 shows an example of gradation display according to the present invention. (Vertical axis: pulse duration, horizontal axis: contrast ratio)
【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。FIG. 8 shows a schematic diagram of a liquid crystal electro-optical device according to a first embodiment of the present invention.
【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。FIG. 9 shows the data signal application time dependency of the contrast ratio of the liquid crystal electro-optical device according to Example 1 of the invention.
【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。FIG. 10 shows the dependence of the contrast ratio of the data signal application time on the liquid crystal electro-optical device of the comparative example of Example 1 of the present invention.
【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。FIG. 11 is a schematic view of a liquid crystal electro-optical device according to a second embodiment of the invention.
【図12】 本発明の実施例1による液晶電気光学装置
について、コントラスト比の補助容量依存性を示す。FIG. 12 shows the auxiliary capacitance dependence of the contrast ratio of the liquid crystal electro-optical device according to Example 1 of the invention.
【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。FIG. 13 shows the operating temperature dependence of the contrast ratio of the liquid crystal electro-optical device according to Example 3 of the invention.
【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。FIG. 14 shows temperature dependence of spontaneous polarization of a liquid crystal material used in a liquid crystal electro-optical device according to Example 3 of the invention.
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11 ... Substrate 12 ... Substrate 13 ... Pixel electrode 14 ... Electrode 15 ... Thin film transistor 16 ... Aligned film 17 ... Ferroelectric or antiferroelectric Liquid crystal material or polymer resin in which the liquid crystal material is dispersed 21 ... Silicon oxide film 22 ... Storage capacitor
Claims (4)
有し、かついずれか一方の基板に薄膜トランジスタを有
する一対の基板間に、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
た材料を挟持し、該薄膜トランジスタに対するデータ信
号印加時間が液晶材料もしく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ことを特徴とする
液晶電気光学装置。1. A liquid crystal material having ferroelectricity or antiferroelectricity between a pair of substrates each having an electrode, at least one of which has a light-transmitting property, and one of which has a thin film transistor, or A liquid crystal electro-optical device in which a material in which they are dispersed in a polymer compound is sandwiched, and a data signal application time to the thin film transistor is shorter than a response time of a liquid crystal material or a material in which they are dispersed in a polymer compound. .
有し、かついずれか一方の基板に薄膜トランジスタを有
する一対の基板間に、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
た材料を挟持し、該液晶材料の有する自発分極の値と画
素電極面積の積の2倍が、印加するデータ信号電圧と、
次のパルスが印加されるまで電極間に保持される電圧と
の差に、画素電極間の容量を乗じたもの以上の大きさを
有することを特徴とする液晶電気光学装置。2. A liquid crystal material having ferroelectricity or antiferroelectricity between a pair of substrates having electrodes, at least one of which has a light-transmitting property, and which has a thin film transistor on one of the substrates, or A material in which these are dispersed in a polymer compound is sandwiched, and twice the product of the spontaneous polarization value of the liquid crystal material and the pixel electrode area is the applied data signal voltage,
A liquid crystal electro-optical device having a size equal to or larger than a product of a difference between a voltage held between electrodes until the next pulse is applied and a capacitance between pixel electrodes.
有し、かついずれか一方の基板に薄膜トランジスタを有
する一対の基板間に、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
た材料を挟持し、該液晶材料の有する自発分極の値と画
素電極面積の積の2倍が、印加するデータ信号電圧と、
次のパルスが印加されるまで電極間に保持される電圧と
の差に、画素電極間の容量と、各画素毎に設けられた補
助容量の和を乗じたもの以上であることを特徴とする液
晶電気光学装置。3. A liquid crystal material having ferroelectricity or antiferroelectricity between a pair of substrates having electrodes, at least one of which has translucency and which has a thin film transistor on either one of the substrates, or A material in which these are dispersed in a polymer compound is sandwiched, and twice the product of the spontaneous polarization value of the liquid crystal material and the pixel electrode area is the applied data signal voltage,
The difference between the voltage held between the electrodes until the next pulse is applied is multiplied by the sum of the capacitance between the pixel electrodes and the auxiliary capacitance provided for each pixel. Liquid crystal electro-optical device.
有し、かついずれか一方の基板に薄膜トランジスタを有
する一対の基板間に、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
た材料を挟持し、該液晶材料の有する自発分極の値と画
素電極面積の積の2倍が、印加するデータ信号電圧と、
次のパルスが印加されるまで電極間に保持される電圧と
の差に、画素電極間の容量を乗じたもの以上の大きさと
なるような温度範囲で使用することを特徴とする液晶電
気光学装置。4. A liquid crystal material having ferroelectricity or antiferroelectricity between a pair of substrates each having an electrode, at least one of which has a light-transmitting property, and one of which has a thin film transistor, or A material in which these are dispersed in a polymer compound is sandwiched, and twice the product of the spontaneous polarization value of the liquid crystal material and the pixel electrode area is the applied data signal voltage,
A liquid crystal electro-optical device characterized by being used in a temperature range such that the difference between the voltage held between the electrodes until the next pulse is applied is multiplied by the capacitance between the pixel electrodes and larger. .
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33360592A JP3262870B2 (en) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | Liquid crystal electro-optical device |
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JP33360592A JP3262870B2 (en) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | Liquid crystal electro-optical device |
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ID=18267920
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