JPH06194626A - Antiferroelectric liquid crystal display element - Google Patents
Antiferroelectric liquid crystal display elementInfo
- Publication number
- JPH06194626A JPH06194626A JP4344264A JP34426492A JPH06194626A JP H06194626 A JPH06194626 A JP H06194626A JP 4344264 A JP4344264 A JP 4344264A JP 34426492 A JP34426492 A JP 34426492A JP H06194626 A JPH06194626 A JP H06194626A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- voltage
- antiferroelectric
- crystal display
- transmittance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は反強誘電性液晶表示素子
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antiferroelectric liquid crystal display device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】最近、液晶表示素子として、一般に用い
られているＴＮ型の液晶表示素子に比べて高速応答性、
広視野角性等に優れた強誘電性液晶表示素子が注目され
ている。2. Description of the Related Art Recently, as a liquid crystal display element, a high-speed response is provided as compared with a generally used TN type liquid crystal display element.
Ferroelectric liquid crystal display devices, which are excellent in wide viewing angle and the like, are drawing attention.
【０００３】この強誘電性液晶表示素子には、液晶分子
の配向状態に２つの安定性（双安定性）がある強誘電性
液晶を用いた通常の強誘電性液晶表示素子と、液晶分子
の配向状態に３つの安定性がある反強誘電性液晶を用い
た反強誘電性液晶表示素子とがあるが、最近では、後者
の反強誘電性液晶表示素子に関する研究が盛んになって
きている。In this ferroelectric liquid crystal display element, a normal ferroelectric liquid crystal display element using a ferroelectric liquid crystal having two stability (bistability) in the alignment state of liquid crystal molecules and a liquid crystal molecule are used. There is an anti-ferroelectric liquid crystal display device using an anti-ferroelectric liquid crystal having three stable orientation states. Recently, the latter anti-ferroelectric liquid crystal display device has been actively researched. .
【０００４】上記反強誘電性液晶表示素子は、反強誘電
性液晶がもっている配向状態の安定性を利用して表示す
るもので、前記反強誘電性液晶は、液晶分子の配向状態
に３つの安定性があり、あるしきい値以上の電圧を印加
したときに、その電圧の極性に応じて液晶分子が第１の
安定状態または第２の安定状態に配向し、前記しきい値
より低い他のしきい値以下の電圧を印加したときに、液
晶分子が前記第１と第２の安定状態の中間の状態である
第３の安定状態に配向するため、液晶表示素子の両側に
配置する一対の偏光板の透過軸の方向を前記第１〜第３
の安定状態に応じて設定しておけば、光の透過率を制御
して画像を表示することができる。The above-mentioned antiferroelectric liquid crystal display element displays by utilizing the stability of the alignment state of the antiferroelectric liquid crystal, and the antiferroelectric liquid crystal displays the alignment state of the liquid crystal molecules. There are two types of stability, and when a voltage above a certain threshold is applied, the liquid crystal molecules are aligned in the first stable state or the second stable state depending on the polarity of the voltage, and the liquid crystal molecules are lower than the threshold. When a voltage equal to or lower than another threshold value is applied, the liquid crystal molecules are aligned in the third stable state, which is an intermediate state between the first and second stable states, so that they are arranged on both sides of the liquid crystal display element. The directions of the transmission axes of the pair of polarizing plates are set to the above first to third directions.
If it is set according to the stable state of, the image can be displayed by controlling the light transmittance.
【０００５】そして、反強誘電性液晶は、その配向状態
を維持するメモリ性をもっていため、印加電圧が変化し
ても、その値が上記２つのしきい値の間の範囲であれば
液晶が上記第１〜第３のいずれかの安定状態に配向した
状態を保つ。このため、従来の上記反強誘電性液晶表示
素子は、前記配向状態のメモリ性を利用して単純マトリ
ックス駆動されている。Since the antiferroelectric liquid crystal has a memory property of maintaining its alignment state, even if the applied voltage changes, if the value is in the range between the two threshold values, the liquid crystal is The state of being oriented in any one of the first to third stable states is maintained. Therefore, the conventional anti-ferroelectric liquid crystal display device is driven by a simple matrix by utilizing the memory property of the alignment state.
【０００６】ところで、上記反強誘電性液晶の配向状態
のメモリ性は、液晶が第１または第２の安定状態から第
３の安定状態になる側に変化する電圧と、液晶が第３の
安定状態から第１または第２の安定状態になる側に変化
する電圧との差によって決まり、この電圧差が大きいほ
ど、液晶の配向状態のメモリ性は高い。このため、従来
の単純マトリックス駆動される反強誘電性液晶表示素子
では、反強誘電性液晶として、上記電圧差が大きい液晶
を用いている。By the way, the memory property of the alignment state of the antiferroelectric liquid crystal is such that the liquid crystal changes from the first or second stable state to the third stable state and the liquid crystal has the third stable state. It is determined by the difference from the voltage that changes from the state to the first or second stable state side. The larger this voltage difference, the higher the memory property of the alignment state of the liquid crystal. Therefore, in the conventional simple matrix-driven antiferroelectric liquid crystal display element, the liquid crystal having a large voltage difference is used as the antiferroelectric liquid crystal.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような反強誘電性液晶を用いている従来の反強誘電性液
晶表示素子は、光の透過率（表示の明るさ）を任意に制
御することができず、したがって階調の制御がほとんど
不可能で、実用レベルでの階調表示を実現することはで
きなかった。However, in the conventional antiferroelectric liquid crystal display element using the above-mentioned antiferroelectric liquid crystal, the light transmittance (display brightness) is arbitrarily controlled. Therefore, gradation control is almost impossible, and gradation display at a practical level cannot be realized.
【０００８】これは、従来の反強誘電性液晶表示素子に
用いられている反強誘電性液晶が、第１または第２の安
定状態から第３の安定状態になる側に変化する電圧と、
液晶が第３の安定状態から第１または第２の安定状態に
なる側に変化する電圧との差が大きい液晶であるためで
あり、このような反強誘電性液晶を用いると、液晶表示
素子の電圧−透過率特性が、図９に示したようなヒステ
リシスの大きい特性となる。なお、図９では、液晶表示
素子の透過率が最大となるときを透過率１００％とし、
透過率が最小となるときを透過率０％とした。This is because the antiferroelectric liquid crystal used in the conventional antiferroelectric liquid crystal display element changes from the first or second stable state to the third stable state.
This is because the liquid crystal has a large difference from the voltage that changes from the third stable state to the first or second stable state. When such an antiferroelectric liquid crystal is used, a liquid crystal display device is provided. The voltage-transmittance characteristic of is a characteristic with large hysteresis as shown in FIG. In FIG. 9, when the transmittance of the liquid crystal display element is maximum, the transmittance is 100%,
When the transmittance was minimum, the transmittance was 0%.
【０００９】そして、液晶表示素子の電圧−透過率特性
に大きなヒステリシスがあると、同じ値の電圧を印加し
た場合でも、この電圧値に対する透過率が大きく異なる
ため、光の透過率を任意に制御して階調表示を実現する
ことは不可能である。本発明は、明確な階調表示を行な
わせることができる反強誘電性液晶表示素子を提供する
ことを目的としたものである。When the voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal display element has a large hysteresis, the transmittance with respect to this voltage value is greatly different even when a voltage of the same value is applied, so that the light transmittance can be controlled arbitrarily. Therefore, it is impossible to realize gradation display. An object of the present invention is to provide an antiferroelectric liquid crystal display device capable of displaying clear gradation.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の反強誘電性液晶
表示素子は、互いに対向する一対の透明基板の一方に画
素電極と制御信号に応じてデータ信号を前記画素電極に
供給する能動素子とを形成し、他方の基板に前記画素電
極と対向する対向電極を形成するとともに、これら両基
板間に、液晶分子の配向状態が第１または第２の安定状
態からその中間の第３の安定状態になる側に変化する電
圧と、前記第３の安定状態から前記第１または第２の安
定状態になる側に変化する電圧との差が小さく、かつ、
少なくとも前記第３の安定状態になる側において配向状
態が電圧に応じて曲線的に変化する反強誘電性液晶を封
入したことを特徴とするものである。An antiferroelectric liquid crystal display device according to the present invention is an active device for supplying a data signal to a pixel electrode on one of a pair of transparent substrates facing each other and a pixel electrode and a control signal. And a counter electrode facing the pixel electrode is formed on the other substrate, and the alignment state of the liquid crystal molecules between the two substrates is from the first or second stable state to the third stable state in between. The difference between the voltage that changes to the side that enters the state and the voltage that changes from the third stable state to the side that enters the first or second stable state is small, and
It is characterized in that an antiferroelectric liquid crystal whose orientation state changes curvilinearly in response to a voltage is enclosed at least on the side of the third stable state.
【００１１】[0011]
【作用】すなわち、本発明の反強誘電性液晶表示素子
は、その一方の基板に形成した画素電極に能動素子を介
してデータ信号を供給することによりアクティブマトリ
ックス駆動されるものであり、この反強誘電性液晶表示
素子によれば、前記能動素子が選択期間にＯＮ状態とな
り、非選択期間にＯＦＦ状態となるため、選択期間に画
素電極と他方の基板の対向電極との間に印加された電圧
が、非選択期間もこれら両電極間に保持される。That is, the antiferroelectric liquid crystal display element of the present invention is driven by active matrix by supplying a data signal to the pixel electrode formed on one of the substrates via the active element. According to the ferroelectric liquid crystal display element, since the active element is turned on during the selection period and turned off during the non-selection period, it is applied between the pixel electrode and the counter electrode of the other substrate during the selection period. The voltage is held between these electrodes even during the non-selection period.
【００１２】このため、使用する反強誘電性液晶が、第
１または第２の安定状態から第３の安定状態になる側に
変化する電圧と、第３の安定状態から第１または第２の
安定状態になる側に変化する電圧との差が小さいメモリ
性の弱い液晶であっても、上記電極間の保持電圧によっ
て液晶の配向状態が保持される。Therefore, the antiferroelectric liquid crystal to be used changes from the first or second stable state to the third stable state, and the third stable state changes to the first or second stable state. Even if the liquid crystal has a weak memory property and has a small difference from the voltage that changes to the stable state, the alignment state of the liquid crystal is held by the holding voltage between the electrodes.
【００１３】そして、使用する反強誘電性液晶が上記電
圧差の小さい液晶であれば、液晶表示素子の電圧−透過
率特性がヒステリシスの小さい特性となり、このヒステ
リシスが小さければ、印加電圧の値に対応した透過率が
得られるから、電圧値の制御によって透過率を制御する
ことができる。If the antiferroelectric liquid crystal used is a liquid crystal having a small voltage difference, the voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal display element has a small hysteresis. If this hysteresis is small, the applied voltage value is Since the corresponding transmittance is obtained, the transmittance can be controlled by controlling the voltage value.
【００１４】しかも、この液晶表示素子においては、上
記反強誘電性液晶として、少なくとも前記第３の安定状
態になる側において配向状態が電圧に応じて曲線的に変
化するものを用いているため、この範囲での電圧に対す
る透過率の変化が緩やかであり、したがって、所望の透
過率を得るための電圧制御も容易である。したがって、
本発明の反強誘電性液晶表示素子によれば、実用レベル
での明確な階調表示を実現することが可能である。Moreover, in this liquid crystal display element, since the antiferroelectric liquid crystal has an alignment state that changes in a curve according to the voltage at least on the side where the third stable state is achieved, The change of the transmittance with respect to the voltage in this range is gradual, and therefore the voltage control for obtaining the desired transmittance is easy. Therefore,
According to the antiferroelectric liquid crystal display element of the present invention, it is possible to realize clear gradation display at a practical level.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は反強誘電性液晶表示素子の断面図、図２
は前記液晶表示素子の画素電極と能動素子を形成した基
板の等価回路的平面図、図３は反強誘電性液晶の３つの
安定状態と一対の偏光板の透過軸の方向とを示す図であ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of an antiferroelectric liquid crystal display device, and FIG.
FIG. 3 is an equivalent circuit plan view of a substrate on which the pixel electrodes of the liquid crystal display element and active elements are formed, and FIG. 3 is a diagram showing three stable states of antiferroelectric liquid crystal and directions of transmission axes of a pair of polarizing plates. is there.
【００１６】この反強誘電性液晶表示素子は、アクティ
ブマトリックス駆動されるものであり、その一対の透明
基板（例えばガラス基板）１，２のうち、図１において
下側の基板（以下、下基板という）１には、透明な画素
電極３と、制御信号に応じてデータ信号を前記画素電極
３に供給する能動素子４とが縦横に配列形成されてい
る。This antiferroelectric liquid crystal display device is driven by active matrix, and of the pair of transparent substrates (eg glass substrates) 1 and 2, the lower substrate in FIG. 1 (hereinafter, lower substrate). 1), a transparent pixel electrode 3 and an active element 4 for supplying a data signal to the pixel electrode 3 in accordance with a control signal are vertically and horizontally arranged.
【００１７】なお、上記能動素子４は、例えばＴＦＴ
（薄膜トランジスタ）であり、このＴＦＴ４は、その構
造は図示しないが、基板１上に形成されたゲート電極
と、このゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、このゲート
絶縁膜の上に形成された半導体層と、この半導体層の上
に形成されたソース電極およびドレイン電極とからなっ
ている。The active element 4 is, for example, a TFT.
Although not shown, the structure of the TFT 4 is a thin film transistor, a gate electrode formed on the substrate 1, a gate insulating film covering the gate electrode, and a semiconductor layer formed on the gate insulating film. And a source electrode and a drain electrode formed on this semiconductor layer.
【００１８】また、上記下基板１には、図２に示すよう
に、各画素電極３の行間に対応させてゲートライン５が
配線されるとともに、各画素電極３の列間に対応させて
データライン６が配線されており、前記ＴＦＴ４のゲー
ト電極はゲートライン５につながり、ドレイン電極はデ
ータライン６につながっている。図２において、５ａは
ゲートライン５の端子部、６ａはデータライン６の端子
部である。As shown in FIG. 2, the lower substrate 1 is provided with gate lines 5 corresponding to the rows of the pixel electrodes 3 and data lines corresponding to the columns of the pixel electrodes 3. A line 6 is wired, the gate electrode of the TFT 4 is connected to the gate line 5, and the drain electrode is connected to the data line 6. In FIG. 2, 5a is a terminal portion of the gate line 5, and 6a is a terminal portion of the data line 6.
【００１９】なお、上記ゲートライン５は、その端子部
５ａを除いてＴＦＴ４のゲート絶縁膜（透明膜）で覆わ
れており、データライン６は前記ゲート絶縁膜の上に形
成されている。また、画素電極３は前記ゲート絶縁膜の
上に形成されており、その一端部においてＴＦＴ４のソ
ース電極に接続されている。The gate line 5 is covered with a gate insulating film (transparent film) of the TFT 4 except the terminal portion 5a, and the data line 6 is formed on the gate insulating film. The pixel electrode 3 is formed on the gate insulating film and is connected to the source electrode of the TFT 4 at one end thereof.
【００２０】一方、図１において上側の基板（以下、上
基板という）２には、上記下基板１の各画素電極３と対
向する透明な対向電極７が形成されている。この対向電
極７は、表示領域全体にわたる面積の１枚電極とされて
いる。On the other hand, in FIG. 1, a transparent counter electrode 7 that faces each pixel electrode 3 of the lower substrate 1 is formed on the upper substrate (hereinafter referred to as the upper substrate) 2. The counter electrode 7 is a single electrode having an area covering the entire display area.
【００２１】また、上記下基板１と上基板２の電極形成
面の上にはそれぞれ配向膜８，９が設けられている。こ
れら配向膜８，９はいずれも、ポリイミド等の有機高分
子化合物からなる水平配向膜であり、その膜面にはラビ
ングによる配向処理が施されている。Alignment films 8 and 9 are provided on the electrode forming surfaces of the lower substrate 1 and the upper substrate 2, respectively. Each of these alignment films 8 and 9 is a horizontal alignment film made of an organic polymer compound such as polyimide, and its film surface is subjected to an alignment treatment by rubbing.
【００２２】そして、上記下基板１と上基板２とは、そ
の外周縁部において枠状のシール材１０を介して接着さ
れており、この両基板１，２間のシール材１０で囲まれ
た領域には、液晶分子の配向状態に３つの安定性がある
反強誘電性液晶１１が封入されている。なお、図２にお
いて、１２は両基板１，２の間隔を規制する透明なギャ
ップ材であり、このギャップ材１２は液晶封入領域内に
点在状態で配置されている。The lower substrate 1 and the upper substrate 2 are adhered to each other via a frame-shaped sealing material 10 at the outer peripheral edge thereof and surrounded by the sealing material 10 between the two substrates 1 and 2. The region is filled with an antiferroelectric liquid crystal 11 having three stable alignment states of liquid crystal molecules. In FIG. 2, reference numeral 12 is a transparent gap material that regulates the distance between the substrates 1 and 2, and the gap material 12 is arranged in a scattered state in the liquid crystal enclosing region.
【００２３】上記反強誘電性液晶１１は、そのカイラル
スメクティックＣ相の螺旋ピッチが基板間隔より大きい
液晶であり、その螺旋構造を消失させた状態で基板１，
２間に封入されている。The antiferroelectric liquid crystal 11 is a liquid crystal in which the spiral pitch of the chiral smectic C phase is larger than the spacing between the substrates, and the substrate 1 and the substrate 1 in the state where the helical structure disappears.
It is enclosed between two.
【００２４】さらに、液晶表示素子の下面側と上面側に
は一対の偏光板１３，１４が配置されており、この偏光
板１３，１４の透過軸の方向は、反強誘電性液晶１１の
３つの安定状態に応じて設定されている。Further, a pair of polarizing plates 13 and 14 are arranged on the lower surface side and the upper surface side of the liquid crystal display element, and the transmission axes of the polarizing plates 13 and 14 are oriented in the direction of the antiferroelectric liquid crystal 11. It is set according to one stable state.
【００２５】図３において、１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは
反強誘電性液晶１１の３つの安定状態を示しており、反
強誘電性液晶１１は、一方の極性でかつあるしきい値電
圧（以下、ＯＮしきい値電圧という）以上の電圧を印加
したときに一点鎖線で示した第１の安定状態１１Ａに配
向し、極性が逆でかつ絶対値が前記ＯＮしきい値電圧以
上の電圧電圧を印加したときに二点鎖線で示した第２の
安定状態１１Ｂに配向し、さらに前記しきい値電圧Ｖon
より低い他のしきい値電圧（以下、ＯＦＦしきい値電圧
という）Ｖoff 以下の電圧を印加したときに、実線で示
した第３の安定状態（第１と第２の安定状態の中間の状
態状態）１１Ｃに配向する。In FIG. 3, 11A, 11B, and 11C show three stable states of the antiferroelectric liquid crystal 11, and the antiferroelectric liquid crystal 11 has one polarity and a certain threshold voltage (hereinafter, When a voltage equal to or higher than the ON threshold voltage is applied, the voltage is oriented to the first stable state 11A indicated by the alternate long and short dash line, the polarity is reversed, and the absolute value is equal to or higher than the ON threshold voltage. When oriented to the second stable state 11B indicated by the chain double-dashed line, the threshold voltage Von
When a voltage lower than another lower threshold voltage (hereinafter referred to as OFF threshold voltage) Voff is applied, the third stable state (intermediate state between the first and second stable states) shown by the solid line is applied. State) Oriented to 11C.
【００２６】また、図３において、１３ａ，１４ａは偏
光板１３，１４の透過軸を示しており、この液晶表示素
子では、図において下側の偏光板１３の透過軸１３ａを
液晶１１の第３の安定状態１１Ｃに対してほぼ直交さ
せ、上側の偏光板１４の透過軸１４ａを前記第３の安定
状態１１Ｃとほぼ平行にしている。Further, in FIG. 3, reference numerals 13a and 14a denote transmission axes of the polarizing plates 13 and 14, and in this liquid crystal display element, the transmission axis 13a of the lower polarizing plate 13 in FIG. Is substantially orthogonal to the stable state 11C, and the transmission axis 14a of the upper polarizing plate 14 is substantially parallel to the third stable state 11C.
【００２７】このように偏光板１３，１４の透過軸方向
を設定した反強誘電性液晶表示素子は、液晶１１が第１
および第２の安定状態１１Ａ，１１Ｂに配向したときに
光の透過率がほぼ最大となり、液晶１１が第３の安定状
態１１Ｃに配向したときに透過率がほぼ最小となる。In the antiferroelectric liquid crystal display element in which the transmission axis directions of the polarizing plates 13 and 14 are set in this manner, the liquid crystal 11 is the first.
The light transmittance is almost maximum when the liquid crystal 11 is aligned in the second stable states 11A and 11B, and the light transmittance is almost minimum when the liquid crystal 11 is aligned in the third stable state 11C.
【００２８】すなわち、液晶１１が第１または第２の安
定状態１１Ａ，１１Ｂに配向した状態では、一方の偏光
板１３を通った直線偏光が液晶１１による偏光作用を受
けて非直線偏光になり、そのうちのある偏光成分の光が
他方の偏光板１４を透過して出射するため、透過率がほ
ぼ最大となって表示が“明”状態になる。That is, when the liquid crystal 11 is oriented in the first or second stable states 11A and 11B, the linearly polarized light passing through one of the polarizing plates 13 is subjected to the polarizing action of the liquid crystal 11 and becomes non-linearly polarized light. Since the light of a certain polarized component of the light passes through the other polarizing plate 14 and is emitted, the transmittance is almost maximized and the display is in the “bright” state.
【００２９】また、液晶１１が第３の配向状態１１Ｃに
配向した状態では、一方の偏光板１３を通った直線偏光
が液晶１１による偏光作用をほとんど受けずに直線偏光
のまま液晶層を透過し、その光のほとんどが他方の偏光
板１４で吸収されるため、透過率がほぼ最小となって表
示が“暗”状態になる。When the liquid crystal 11 is aligned in the third alignment state 11C, the linearly polarized light passing through one of the polarizing plates 13 is hardly affected by the polarizing effect of the liquid crystal 11 and is transmitted through the liquid crystal layer as it is. Since most of the light is absorbed by the other polarizing plate 14, the transmittance is almost minimized and the display is in the "dark" state.
【００３０】そして、この液晶表示素子では、上記反強
誘電性液晶１１として、液晶分子の配向状態が第１また
は第２の安定状態１１Ａ，１１Ｂからその中間の第３の
安定状態１１Ｃになる側に変化する電圧と、第３の安定
状態１１Ｃから第１または第２の安定状態１１Ａ，１１
Ｂになる側に変化する電圧との差が小さく、かつ、少な
くとも前記第３の安定状態１１Ｃになる側において配向
状態が電圧に応じて曲線的に変化する液晶を用いてい
る。In this liquid crystal display element, as the antiferroelectric liquid crystal 11, the side where the orientation state of the liquid crystal molecules changes from the first or second stable states 11A and 11B to the intermediate third stable state 11C. Changing from the third stable state 11C to the first or second stable state 11A, 11
A liquid crystal is used which has a small difference from the voltage changing to the B side and has an alignment state that changes in a curve according to the voltage at least on the side of the third stable state 11C.
【００３１】したがって、この液晶表示素子は、ヒステ
リシスが小さく、かつ、液晶１１が第３の安定状態１１
Ｃになる側での電圧に対する透過率の変化が曲線的な電
圧−透過率特性をもっている。Therefore, in this liquid crystal display device, the hysteresis is small, and the liquid crystal 11 is in the third stable state 11
The change of the transmittance with respect to the voltage on the side of C has a curve voltage-transmittance characteristic.
【００３２】すなわち、図４および図５は、上記のよう
な特性をもつ反強誘電性液晶として異なる液晶を用いた
二種類の液晶表示素子の電極間（画素電極３と対向電極
７との間）に三角波形の電圧を印加して印加電圧に対す
る透過率の変化を調べた結果を示している。なお、ここ
では、液晶表示素子の透過率が最大となるときを透過率
１００％とし、透過率が最小となるときを透過率０％と
した。That is, FIG. 4 and FIG. 5 show between the electrodes of the two types of liquid crystal display elements (between the pixel electrode 3 and the counter electrode 7) using different liquid crystals as the antiferroelectric liquid crystal having the above characteristics. The results of examining the change of the transmittance with respect to the applied voltage by applying a voltage of triangular waveform to () are shown. In this case, the maximum transmittance of the liquid crystal display element was 100%, and the minimum transmittance was 0%.
【００３３】この図４および図５のように、上記のよう
な特性をもつ反強誘電性液晶を用いた液晶表示素子は、
その電圧−透過率特性に僅かながらヒステリシスがある
が、そのヒステリシスは、透過率５０％の点（液晶分子
の配向状態が第１または第２の安定状態１１Ａ，１１Ｂ
と第３の安定状態１１Ｃとの一方から他方の側に変化す
る点）でのヒステリシス幅Ｈw1，Ｈw2が２Ｖ以下と極く
小さい。As shown in FIGS. 4 and 5, the liquid crystal display element using the antiferroelectric liquid crystal having the above characteristics is
The voltage-transmittance characteristic has a slight hysteresis, but the hysteresis is at a point where the transmittance is 50% (the alignment state of the liquid crystal molecules is the first or second stable state 11A, 11B).
And the hysteresis widths Hw1 and Hw2 at the point where the third stable state 11C changes from one side to the other side) are extremely small, 2 V or less.
【００３４】上記反強誘電性液晶表示素子は、対向電極
７に基準電圧を印加するとともに、ゲートライン５に前
記ＴＦＴ４のＯＮ，ＯＦＦを制御するゲート信号を印加
し、データライン６に画像データに応じたデータ信号を
印加してアクティブマトリックス駆動される。In the antiferroelectric liquid crystal display device, a reference voltage is applied to the counter electrode 7, a gate signal for controlling ON / OFF of the TFT 4 is applied to the gate line 5, and image data is applied to the data line 6. Active matrix driving is performed by applying a corresponding data signal.
【００３５】そして、この反強誘電性液晶表示素子によ
れば、前記ＴＦＴ４が１フレーム中の選択期間にＯＮ状
態となり、非選択期間にＯＦＦ状態となるため、選択期
間に画素電極３と対向電極７との間に印加された電圧
が、非選択期間もこれら両電極３，７間に保持される。According to this antiferroelectric liquid crystal display element, the TFT 4 is in the ON state during the selection period in one frame and is in the OFF state during the non-selection period. Therefore, the pixel electrode 3 and the counter electrode during the selection period. The voltage applied between the electrodes 7 and 7 is held between the electrodes 3 and 7 even during the non-selection period.
【００３６】このため、使用する反強誘電性液晶１１
が、第１または第２の安定状態１１Ａ，１１Ｂからその
中間の第３の安定状態１１Ｃになる側に変化する電圧
と、第３の安定状態１１Ｃから第１または第２の安定状
態１１Ａ，１１Ｂになる側に変化する電圧との差が小さ
いメモリ性の弱い液晶であっても、上記電極３，７間の
保持電圧によって液晶１１の配向状態が保持される。Therefore, the antiferroelectric liquid crystal 11 used
Is a voltage that changes from the first or second stable state 11A, 11B to the intermediate third stable state 11C, and the third stable state 11C changes to the first or second stable state 11A, 11B. Even if the liquid crystal has a weak memory property and has a small difference from the voltage that changes to the side of, the alignment voltage of the liquid crystal 11 holds the alignment state of the liquid crystal 11.
【００３７】そして、使用する反強誘電性液晶１１が上
記電圧差の小さい液晶であれば、上述したように液晶表
示素子の電圧−透過率特性のヒステリシスが小さく、こ
のヒステリシスが小さければ、印加電圧の値に対応した
透過率が得られるから、電圧値の制御によって透過率を
制御することができる。If the antiferroelectric liquid crystal 11 used is a liquid crystal having a small voltage difference, the hysteresis of the voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal display element is small as described above. If this hysteresis is small, the applied voltage is small. Since the transmittance corresponding to the value of is obtained, the transmittance can be controlled by controlling the voltage value.
【００３８】しかも、この液晶表示素子においては、反
強誘電性液晶１１として、少なくとも前記第３の安定状
態１１Ｃになる側において配向状態が電圧に応じて曲線
的に変化するものを用いているため、この範囲での電圧
に対する透過率の変化が緩やかであり、したがって、所
望の透過率を得るための電圧制御も容易である。したが
って、上記反強誘電性液晶表示素子によれば、実用レベ
ルでの明確な階調表示を実現することが可能である。In addition, in this liquid crystal display element, since the antiferroelectric liquid crystal 11 is used, at least on the side where the third stable state 11C is obtained, the alignment state changes in a curve according to the voltage. In this range, the change of the transmittance with respect to the voltage is gradual, so that the voltage control for obtaining the desired transmittance is easy. Therefore, according to the antiferroelectric liquid crystal display device, it is possible to realize clear gradation display at a practical level.
【００３９】すなわち、図６および図７は、上記図４お
よび図５に示した電圧−透過率特性をもつ液晶表示素子
を、模擬的なアクティブマトリックス駆動により駆動試
験して、透過率の変化を調べた結果を示している。That is, FIG. 6 and FIG. 7 show the change of the transmittance by driving the liquid crystal display device having the voltage-transmittance characteristic shown in FIG. 4 and FIG. 5 by a simulated active matrix drive. The result of the examination is shown.
【００４０】図８は、上記駆動試験に用いたゲート信号
およびデータ信号の波形と、電極間電圧（画素電極３と
対向電極７との間の電圧）の変化を示している。なお、
前記データ信号は、基準電圧（対向電極７に印加する電
圧と同じ電圧）ＶO に対して極性が正の書込み電圧＋Ｖ
D と、この書込み電圧＋ＶD とは極性が逆でかつ絶対値
が等しい負の書込み電圧−ＶD とが交互に繰返す信号と
した。また、この駆動試験は、ゲート信号のパルス幅Ｔ
S を２５０μ秒とした場合と、前記ゲート信号のパルス
幅ＴS を６０μ秒とした場合とについてそれぞれ行なっ
た。FIG. 8 shows the waveforms of the gate signal and the data signal used in the drive test and the changes in the inter-electrode voltage (the voltage between the pixel electrode 3 and the counter electrode 7). In addition,
The data signal is a write voltage + V having a positive polarity with respect to a reference voltage (the same voltage as the voltage applied to the counter electrode 7) Vo.
The signal D and the negative write voltage -VD whose polarities are opposite to that of the write voltage + VD and whose absolute values are the same are alternately repeated. In addition, this drive test is performed with the pulse width T of the gate signal.
The measurement was carried out for the case where S was 250 μsec and the case where the pulse width TS of the gate signal was 60 μsec.
【００４１】このような駆動試験を行なったところ、図
４に示した電圧−透過率特性をもつ液晶表示素子は、図
６に示すように、ゲート信号のパルス幅ＴS を２５０μ
秒とした場合は透過率が実線のように変化し、前記パル
ス幅ＴS を６０μ秒とした場合は透過率が破線のように
変化する特性をもっており、また、図５に示した電圧−
透過率特性をもつ液晶表示素子は、図７に示すように、
ゲート信号のパルス幅ＴS を２５０μ秒とした場合は透
過率が実線のように変化し、前記パルス幅ＴSを６０μ
秒とした場合は透過率が破線のように変化する特性をも
っていた。When such a drive test was conducted, the liquid crystal display element having the voltage-transmittance characteristic shown in FIG. 4 had a gate signal pulse width TS of 250 μm as shown in FIG.
When the time is set to seconds, the transmittance changes as shown by the solid line, and when the pulse width Ts is set to 60 μs, the transmittance changes as shown by the broken line, and the voltage shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the liquid crystal display element having the transmittance characteristic is
When the pulse width TS of the gate signal is 250 μsec, the transmittance changes as shown by the solid line, and the pulse width TS is 60 μm.
When it was set to seconds, it had a characteristic that the transmittance changed as shown by the broken line.
【００４２】これは、いずれの液晶表示素子も、その透
過率が印加電圧に応じて変化することを示しており、し
たがって、電圧値の制御によって透過率を制御すること
ができる。This shows that the transmittance of any liquid crystal display element changes according to the applied voltage. Therefore, the transmittance can be controlled by controlling the voltage value.
【００４３】なお、いずれの液晶表示素子も、ゲート信
号のパルス幅ＴS を小さく（上記駆動試験では６０μ
秒）すると、前記パルス幅ＴS を大きく（上記駆動試験
では２５０μ秒）と大きくした場合に比べて最大駆動電
圧が高くなるが、その分、電圧に対する透過率の変化が
緩やかになるため、ゲート信号のパルス幅ＴS を小さく
して駆動すれば、所望の透過率を得るための電圧幅が広
くとって、より容易な階調制御を行なうおこができる。In any of the liquid crystal display elements, the pulse width TS of the gate signal is small (60 μm in the above drive test).
Second), the maximum drive voltage becomes higher than that when the pulse width Ts is made large (250 μsec in the drive test), but the change in the transmittance with respect to the voltage becomes slower by that amount, and therefore the gate signal If the pulse width Ts is driven with a small pulse width, the voltage width for obtaining the desired transmittance is wide, and easier gradation control can be performed.
【００４４】また、上記反強誘電性液晶表示素子は、従
来の反強誘電性液晶表示素子に比べて低電圧で駆動する
ことができ、しかも高デューティでの駆動も可能である
という利点ももっている。Further, the antiferroelectric liquid crystal display element has an advantage that it can be driven at a low voltage and can be driven at a high duty as compared with the conventional antiferroelectric liquid crystal display element. There is.
【００４５】すなわち、図９に示したような電圧−透過
率特性をもっている従来の液晶表示素子は、液晶を第１
または第２の安定状態に配向させるための電圧を、液晶
が第３の安定状態に配向する電圧に対してかなり高くし
なければならないため、駆動電圧が高くて、市販の駆動
用ＬＳＩでは表示駆動できないという問題をもっている
が、上記実施例の液晶表示素子は、上述した電圧差の小
さい反強誘電性液晶１１を用いているため、液晶１１を
第１または第２の安定状態１１Ａ，１１Ｂに配向させる
電圧を、液晶１１が第３の安定状態１１Ｃに配向する電
圧に対してあまり高くする必要はなく、したがって駆動
電圧は低くてよいから、市販の駆動用ＬＳＩでも十分駆
動できる。That is, the conventional liquid crystal display device having the voltage-transmittance characteristic as shown in FIG.
Alternatively, since the voltage for orienting the liquid crystal in the second stable state has to be made considerably higher than the voltage for orienting the liquid crystal in the third stable state, the driving voltage is high, and the display driving in the commercially available drive LSI is performed. However, since the liquid crystal display element of the above-mentioned embodiment uses the antiferroelectric liquid crystal 11 having a small voltage difference, the liquid crystal 11 is oriented in the first or second stable states 11A and 11B. The voltage to be applied does not need to be so high with respect to the voltage at which the liquid crystal 11 is oriented in the third stable state 11C, and therefore the drive voltage may be low, so that a commercially available drive LSI can be sufficiently driven.
【００４６】また、上記従来の液晶表示素子は、高デュ
ーティでの駆動が難しいという問題ももっている。これ
は、反強誘電性液晶の印加電圧に対する応答特性による
もので、反強誘電性液晶は、第３の安定状態から第１ま
たは第２の安定状態に配向するときの応答速度は速い
が、第１または第２の安定状態から第３の安定状態に配
向するときの応答速度は遅い。Further, the above conventional liquid crystal display element has a problem that it is difficult to drive it at a high duty. This is due to the response characteristics of the antiferroelectric liquid crystal to the applied voltage. The antiferroelectric liquid crystal has a fast response speed when oriented from the third stable state to the first or second stable state. The response speed when the first or second stable state is oriented to the third stable state is slow.
【００４７】そして、従来の単純マトリックス駆動型液
晶表示素子では、液晶を第１〜第３の安定状態のいずれ
かに配向させる書込み電圧が１フレーム中の選択期間に
印加されるだけであるため、液晶を確実に第３の安定状
態に配向させるには、前記書込み電圧の印加時間を長く
しなければならず、そのためには選択期間を長くとる必
要があるから、高デューティでの駆動が難しい。In the conventional simple matrix drive type liquid crystal display element, the write voltage for aligning the liquid crystal in any one of the first to third stable states is applied only during the selection period in one frame. In order to surely align the liquid crystal in the third stable state, it is necessary to lengthen the application time of the write voltage, and for that purpose, it is necessary to lengthen the selection period. Therefore, it is difficult to drive at high duty.
【００４８】これに対して、上記実施例の液晶表示素子
は、アクティブマトリックス駆動されるものであり、選
択期間に印加された電極間電圧が非選択期間も保持され
るため、この保持電圧によって液晶１１が配向するか
ら、選択期間内に液晶１１の配向動作を終了させる必要
はない。したがって、反強誘電性液晶１１が第１または
第２の安定状態１１Ａ，１１Ｂから第３の安定状態１１
Ｃに配向するときの応答速度が遅い応答特性をもってい
ても、選択期間を長くとる必要はないから、高デューテ
ィでの駆動が可能である。On the other hand, the liquid crystal display element of the above-mentioned embodiment is driven by active matrix, and the inter-electrode voltage applied in the selection period is held even in the non-selection period. Since 11 is aligned, it is not necessary to complete the alignment operation of the liquid crystal 11 within the selection period. Therefore, the anti-ferroelectric liquid crystal 11 changes from the first or second stable states 11A and 11B to the third stable state 11
Even if it has a response characteristic that the response speed when it is oriented in C is slow, it is not necessary to take a long selection period, so that driving with a high duty is possible.
【００４９】なお、上記実施例の反強誘電性液晶表示素
子は、液晶１１が第１および第２の安定状態１１Ａ，１
１Ｂに配向したときに明表示状態になり、液晶１１が第
３の安定状態１１Ｃに配向したときに暗表示状態になる
ものであるが、本発明は、液晶が第１および第２の安定
状態に配向したときに表示が暗となり、液晶が第３の安
定状態に配向したときに表示が明となるように一対の偏
光板を配置した反強誘電性液晶表示素子にも適用でき
る。In the antiferroelectric liquid crystal display element of the above embodiment, the liquid crystal 11 has the first and second stable states 11A and 1A.
1B is in a bright display state, and when the liquid crystal 11 is in a third stable state 11C, it is in a dark display state. However, in the present invention, the liquid crystal is in the first and second stable states. It is also applicable to an antiferroelectric liquid crystal display element in which a pair of polarizing plates are arranged so that the display becomes dark when the liquid crystal is oriented in the third stable state and the display becomes bright when the liquid crystal is oriented in the third stable state.
【００５０】[0050]
【発明の効果】本発明の反強誘電性液晶表示素子は、互
いに対向する一対の透明基板の一方に画素電極と制御信
号に応じてデータ信号を前記画素電極に供給する能動素
子とを形成し、他方の基板に前記画素電極と対向する対
向電極を形成するとともに、これら両基板間に、液晶分
子の配向状態が第１または第２の安定状態からその中間
の第３の安定状態になる側に変化する電圧と、前記第３
の安定状態から前記第１または第２の安定状態になる側
に変化する電圧との差が小さく、かつ、少なくとも前記
第３の安定状態になる側において配向状態が電圧に応じ
て曲線的に変化する反強誘電性液晶を封入したものであ
るから、明確な階調表示を行なわせることができる。According to the antiferroelectric liquid crystal display element of the present invention, a pixel electrode and an active element for supplying a data signal to the pixel electrode according to a control signal are formed on one of a pair of transparent substrates facing each other. A side where the counter electrode facing the pixel electrode is formed on the other substrate, and the alignment state of the liquid crystal molecules is changed from the first or second stable state to the third stable state in the middle between the two substrates. Voltage that changes to
Difference from the voltage that changes from the stable state to the first or second stable state is small, and the orientation state changes in a curve according to the voltage at least on the side that becomes the third stable state. Since the anti-ferroelectric liquid crystal is filled, clear gradation display can be performed.
【図１】本発明の一実施例を示す反強誘電性液晶表示素
子の断面図。FIG. 1 is a sectional view of an antiferroelectric liquid crystal display element showing an embodiment of the present invention.
【図２】上記液晶表示素子の画素電極と能動素子を形成
した基板の等価回路的平面図。FIG. 2 is an equivalent circuit plan view of a substrate on which a pixel electrode of the liquid crystal display element and an active element are formed.
【図３】反強誘電性液晶の３つの安定状態と一対の偏光
板の透過軸の方向とを示す図。FIG. 3 is a diagram showing three stable states of an antiferroelectric liquid crystal and transmission axis directions of a pair of polarizing plates.
【図４】上記液晶表示素子の電圧−透過率特性の一例を
示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of voltage-transmittance characteristics of the liquid crystal display element.
【図５】上記液晶表示素子の電圧−透過率特性図の他の
例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing another example of the voltage-transmittance characteristic diagram of the liquid crystal display element.
【図６】図４に示した電圧−透過率特性をもつ液晶表示
素子を模擬的なアクティブマトリックス駆動により駆動
試験して透過率の変化を調べた結果を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a result of examining a change in transmittance by performing a drive test on a liquid crystal display element having the voltage-transmittance characteristic shown in FIG. 4 by a simulated active matrix drive.
【図７】図５に示した電圧−透過率特性をもつ液晶表示
素子を模擬的なアクティブマトリックス駆動により駆動
試験して透過率の変化を調べた結果を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a result of examining a change in transmittance by performing a drive test on the liquid crystal display element having the voltage-transmittance characteristic shown in FIG. 5 by a simulated active matrix drive.
【図８】上記駆動試験に用いたゲート信号およびデータ
信号の波形と電極間電圧の変化を示す図。FIG. 8 is a diagram showing changes in waveforms of a gate signal and a data signal used in the drive test and a voltage between electrodes.
【図９】従来の反強誘電性液晶表示素子の電圧−透過率
特性図。FIG. 9 is a voltage-transmittance characteristic diagram of a conventional antiferroelectric liquid crystal display device.
１，２…基板 ３…画素電極 ４…能動素子（ＴＦＴ） ７…対向電極 ８，９…配向膜 １１…反強誘電性液晶 １１Ａ…第１の配向状態 １１Ｂ…第２の配向状態 １１Ｃ…第３の配向状態 １３，１４…偏光板 １３ａ，１４ａ…透過軸 1, 2 ... Substrate 3 ... Pixel electrode 4 ... Active element (TFT) 7 ... Counter electrode 8, 9 ... Alignment film 11 ... Antiferroelectric liquid crystal 11A ... First alignment state 11B ... Second alignment state 11C ... Alignment state of 3, 13, 14 ... Polarizing plates 13a, 14a ... Transmission axis
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成５年８月９日[Submission date] August 9, 1993
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【書類名】 明細書[Document name] Statement
【発明の名称】 反強誘電性液晶表示素子Title: Antiferroelectric liquid crystal display device
【特許請求の範囲】[Claims]
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は反強誘電性液晶表示素子
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antiferroelectric liquid crystal display device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】最近、液晶表示素子として、一般に用い
られているＴＮ型の液晶表示素子に比べて高速応答性、
広視野角性等に優れた強誘電性液晶表示素子が注目され
ている。2. Description of the Related Art Recently, as a liquid crystal display element, a high-speed response is provided as compared with a generally used TN type liquid crystal display element.
Ferroelectric liquid crystal display devices, which are excellent in wide viewing angle and the like, are drawing attention.
【０００３】この強誘電性液晶表示素子には、液晶分子
の配向状態に２つの安定性（双安定性）がある強誘電性
液晶を用いた強誘電性液晶表示素子と、液晶分子の配向
状態に３つの安定性がある反強誘電性液晶を用いた反強
誘電性液晶表示素子とがあるが、最近では、後者の反強
誘電性液晶表示素子に関する研究が盛んになってきてい
る。In this ferroelectric liquid crystal display element, a ferroelectric liquid crystal display element using a ferroelectric liquid crystal having two stability (bistability) in the alignment state of liquid crystal molecules and the alignment state of the liquid crystal molecules are used . There is an antiferroelectric liquid crystal display element using an antiferroelectric liquid crystal having three types of stability, and recently, the latter antiferroelectric liquid crystal display element has been actively researched.
【０００４】上記反強誘電性液晶表示素子は、反強誘電
性液晶がもっている配向状態の安定性を利用して表示す
るもので、前記反強誘電性液晶は、液晶分子の配向状態
に３つの安定性があり、あるしきい値以上の電圧を印加
したときに、その電圧の極性に応じて液晶分子が一方方
向に配列した第１の強誘電相または他方方向に配列した
第２の強誘電相に配向し、前記しきい値より低い他のし
きい値以下の電圧を印加したときに、液晶分子が前記第
１と第２の強誘電相の中間の状態である反強誘電相に配
向するため、液晶表示素子の両側に配置する一対の偏光
板の透過軸の方向を前記反強誘電相の光学軸を基準とし
て設定することにより、光の透過率を制御して画像を表
示することができる。The above-mentioned antiferroelectric liquid crystal display element displays by utilizing the stability of the alignment state of the antiferroelectric liquid crystal, and the antiferroelectric liquid crystal displays the alignment state of the liquid crystal molecules. One of there is stability, upon application of a certain threshold or more voltage, the liquid crystal molecules on the other hand better depending on the polarity of the voltage
When oriented to the first ferroelectric phase arranged in the opposite direction or the second ferroelectric phase arranged in the other direction and applying a voltage equal to or less than another threshold value lower than the threshold value, since liquid crystal molecules are oriented in the antiferroelectric phase is an intermediate state of the first and second ferroelectric phase, the antiferroelectric the direction of the transmission axes of the pair of polarizing plates arranged on both sides of the liquid crystal display device Based on the optical axis of the phase
The image can be displayed by controlling the light transmittance.
【０００５】そして、反強誘電性液晶は、その配向状態
を維持するメモリ性をもっていため、印加電圧が変化し
ても、その値が上記２つのしきい値の間の範囲であれば
液晶が上記第１と第２の強誘電相及び反強誘電相に配向
した状態を保つ。このため、従来の上記反強誘電性液晶
表示素子は、前記配向状態のメモリ性を利用して単純マ
トリックス駆動されている。Since the antiferroelectric liquid crystal has a memory property of maintaining its alignment state, even if the applied voltage changes, if the value is in the range between the two threshold values, the liquid crystal is The state of being oriented in the first and second ferroelectric phases and the antiferroelectric phase is maintained. Therefore, the conventional anti-ferroelectric liquid crystal display device is driven by a simple matrix by utilizing the memory property of the alignment state.
【０００６】ところで、上記反強誘電性液晶の配向状態
のメモリ性は、液晶が第１または第２の強誘電相から反
強誘電相になる側に変化する電圧と、液晶が反強誘電相
から第１または第２の強誘電相になる側に変化する電圧
との差によって決まり、この電圧差が大きいほど、液晶
の配向状態のメモリ性は高い。このため、従来の単純マ
トリックス駆動される反強誘電性液晶表示素子では、反
強誘電性液晶として、上記電圧差が大きい液晶を用いて
いる。By the way, regarding the memory property of the alignment state of the antiferroelectric liquid crystal, the liquid crystal is anti- reflective from the first or second ferroelectric phase.
A voltage changing on the side to be ferroelectric phase, the liquid crystal is determined by the difference between the voltage to be changed on the side to be first or second ferroelectric phase antiferroelectric phase <br/>, large voltage difference The higher the memory property of the alignment state of the liquid crystal is. Therefore, in the conventional simple matrix-driven antiferroelectric liquid crystal display element, the liquid crystal having a large voltage difference is used as the antiferroelectric liquid crystal.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような反強誘電性液晶を用いている従来の反強誘電性液
晶表示素子は、光の透過率（表示の明るさ）を任意に制
御することができず、したがって階調の制御がほとんど
不可能で、実用レベルでの階調表示を実現することはで
きなかった。However, in the conventional antiferroelectric liquid crystal display element using the above-mentioned antiferroelectric liquid crystal, the light transmittance (display brightness) is arbitrarily controlled. Therefore, gradation control is almost impossible, and gradation display at a practical level cannot be realized.
【０００８】これは、従来の反強誘電性液晶表示素子に
用いられている反強誘電性液晶が、第１または第２の強
誘電相から反強誘電相になる側に変化する電圧と、液晶
が反強誘電相から第１または第２の強誘電相になる側に
変化する電圧との差が大きい液晶であるためであり、こ
のような反強誘電性液晶を用いると、液晶表示素子の電
圧−透過率特性が、図９に示したようなヒステリシスの
大きい特性となる。なお、図９では、液晶表示素子の透
過率が最大となるときを透過率１００％とし、透過率が
最小となるときを透過率０％とした。[0008] This antiferroelectric liquid crystal used in the conventional anti-ferroelectric liquid crystal display device, the first or second strength
A voltage changing on the side to be anti-ferroelectric phase of a dielectric phase, the liquid crystal is there because the difference between the voltage changing on the side to be first or second ferroelectric phase from the anti-ferroelectric phase is larger liquid When such an antiferroelectric liquid crystal is used, the voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal display element becomes a characteristic with large hysteresis as shown in FIG. In FIG. 9, the maximum transmittance of the liquid crystal display element is 100%, and the minimum transmittance is 0%.
【０００９】そして、液晶表示素子の電圧−透過率特性
に大きなヒステリシスがあると、同じ値の電圧を印加し
た場合でも、この電圧値に対する透過率が大きく異なる
ため、光の透過率を任意に制御して階調表示を実現する
ことは不可能である。本発明は、明確な階調表示を行な
わせることができる反強誘電性液晶表示素子を提供する
ことを目的としたものである。When the voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal display element has a large hysteresis, the transmittance with respect to this voltage value is greatly different even when a voltage of the same value is applied, so that the light transmittance can be controlled arbitrarily. Therefore, it is impossible to realize gradation display. An object of the present invention is to provide an antiferroelectric liquid crystal display device capable of displaying clear gradation.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の反強誘電性液晶
表示素子は、互いに対向する一対の透明基板の一方に画
素電極と制御信号に応じてデータ信号を前記画素電極に
供給する能動素子とを形成し、他方の基板に前記画素電
極と対向する対向電極を形成するとともに、これらの両
基板間に、液晶分子の配列状態が互いに異なる方向の第
１と第２の強誘電相とこれらの第１と第２の強誘電相と
の中間の配列状態の反強誘電相とを有し、前記第１また
は第２の強誘電相から反強誘電相に変化させる電圧と、
前記反強誘電相から前記第１または第２の強誘電相に変
化させる電圧との差が小さく、かつ前記反強誘電相の状
態で印加電圧に応じて光学的特性が曲線的に変化する反
強誘電性液晶を封入したことを特徴とするものである。An antiferroelectric liquid crystal display device according to the present invention is an active device for supplying a data signal to a pixel electrode on one of a pair of transparent substrates facing each other and a pixel electrode and a control signal. And a counter electrode facing the pixel electrode is formed on the other substrate, and between the two substrates, liquid crystal molecules are arrayed in directions different from each other.
The first and second ferroelectric phases and the first and second ferroelectric phases
And an antiferroelectric phase in an intermediate array state of
Is the voltage that changes the second ferroelectric phase to the antiferroelectric phase,
Change from the antiferroelectric phase to the first or second ferroelectric phase
Small difference between the voltage to be of, and Jo of the anti-ferroelectric phase
In this state, an antiferroelectric liquid crystal whose optical characteristic changes in a curve according to an applied voltage is enclosed.
【００１１】[0011]
【作用】この反強誘電性液晶表示素子においては、上記
反強誘電性液晶として、少なくとも前記反強誘電相にお
いて光学的特性が電圧に応じて曲線的に変化するものを
用いているため、この範囲での電圧に対する透過率の変
化が緩やかであり、所望の透過率を得るための電圧制御
が容易である。 In this antiferroelectric liquid crystal display device,
As an antiferroelectric liquid crystal, at least in the antiferroelectric phase
And its optical characteristics change in a curve depending on the voltage.
Since it is used, the transmittance change with voltage in this range is
Voltage control to obtain desired transmittance
Is easy.
【００１２】そして、この液晶表示素子は、その一方の
基板に形成した画素電極に能動素子を介してデータ信号
を供給することによりアクティブマトリックス駆動され
るものであるため、前記能動素子が選択期間にＯＮ状態
となり、非選択期間にＯＦＦ状態となるため、選択期間
に画素電極と他方の基板の対向電極との間に印加された
電圧が、非選択期間もこれら両電極間に保持される。し
たがって、印加電圧に応じて透過率を連続的に変化させ
ることができる。 [0012] Then, the liquid crystal display device, active matrix driven ones der because the active element selection period by supplying a data signal through the active element in a pixel electrode formed on one substrate Since it is turned on during the non-selection period and turned off during the non-selection period, the voltage applied between the pixel electrode and the counter electrode of the other substrate during the selection period is held between these electrodes during the non-selection period. Shi
Therefore, the transmittance is continuously changed according to the applied voltage.
You can
【００１３】しかも、使用する反強誘電性液晶が、第１
または第２の強誘電相から反強誘電相になる側に変化す
る電圧と、反強誘電相から第１または第２の強誘電相に
なる側に変化する電圧との差が小さい反強誘電性液晶を
用いているので、液晶表示素子の電圧−透過率特性のヒ
ステリシスが小さくなり、このヒステリシスが小さいの
で、印加電圧の値に対応した透過率が得られるから、電
圧値の制御によって透過率を再現性良く制御することが
できる。 Moreover, the antiferroelectric liquid crystal used is the first
Or voltage and the difference is small antiferroelectric the voltage changing on the side from antiferroelectric phase becomes the first or second ferroelectric phase that changes from a second ferroelectric phase on the side to be anti-ferroelectric phase Liquid crystal
Because of the use, the voltage of the liquid crystal display element - heat <br/> hysteresis transmittance characteristic becomes small, Ino this hysteresis small
Since the transmittance corresponding to the value of the applied voltage is obtained, the transmittance can be controlled with good reproducibility by controlling the voltage value.
【００１４】したがって、本発明の反強誘電性液晶表示
素子によれば、実用レベルでの明確な階調表示を実現す
ることが可能である。Therefore, according to the antiferroelectric liquid crystal display device of the present invention, it is possible to realize clear gradation display at a practical level.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は反強誘電性液晶表示素子の断面図、図２
は前記液晶表示素子の画素電極と能動素子を形成した基
板の等価回路的平面図、図３は反強誘電性液晶の２つの
強誘電相と反強誘電相のそれぞれの光学軸の方向に対す
る一対の偏光板の透過軸の方向を示す図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of an antiferroelectric liquid crystal display device, and FIG.
The liquid crystal display equivalent circuit plan view of a substrate formed with the pixel electrode and the active element of the device, Figure 3 is an antiferroelectric two dielectric liquid crystals
For the direction of the optic axis of the ferroelectric and antiferroelectric phases
That shows the direction of the transmission axes of the pair of polarizing plates.
【００１６】この反強誘電性液晶表示素子は、アクティ
ブマトリックス駆動されるものであり、その一対の透明
基板（例えばガラス基板）１，２のうち、図１において
下側の基板（以下、下基板という）１には、透明な画素
電極３と、制御信号に応じてデータ信号を前記画素電極
３に供給する能動素子４とが縦横に配列形成されてい
る。This antiferroelectric liquid crystal display device is driven by active matrix, and of the pair of transparent substrates (eg glass substrates) 1 and 2, the lower substrate in FIG. 1 (hereinafter, lower substrate). 1), a transparent pixel electrode 3 and an active element 4 for supplying a data signal to the pixel electrode 3 in accordance with a control signal are vertically and horizontally arranged.
【００１７】なお、上記能動素子４は、例えばＴＦＴ
（薄膜トランジスタ）であり、このＴＦＴ４は、その構
造は図示しないが、基板１上に形成されたゲート電極
と、このゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、このゲート
絶縁膜の上に形成された半導体層と、この半導体層の上
に形成されたソース電極およびドレイン電極とからなっ
ている。The active element 4 is, for example, a TFT.
Although not shown, the structure of the TFT 4 is a thin film transistor, a gate electrode formed on the substrate 1, a gate insulating film covering the gate electrode, and a semiconductor layer formed on the gate insulating film. And a source electrode and a drain electrode formed on this semiconductor layer.
【００１８】また、上記下基板１には、図２に示すよう
に、各画素電極３の行間に対応させてゲートライン５が
配線されるとともに、各画素電極３の列間に対応させて
データライン６が配線されており、前記ＴＦＴ４のゲー
ト電極はゲートライン５につながり、ドレイン電極はデ
ータライン６につながっている。図２において、５ａは
ゲートライン５の端子部、６ａはデータライン６の端子
部である。As shown in FIG. 2, the lower substrate 1 is provided with gate lines 5 corresponding to the rows of the pixel electrodes 3 and data lines corresponding to the columns of the pixel electrodes 3. A line 6 is wired, the gate electrode of the TFT 4 is connected to the gate line 5, and the drain electrode is connected to the data line 6. In FIG. 2, 5a is a terminal portion of the gate line 5, and 6a is a terminal portion of the data line 6.
【００１９】なお、上記ゲートライン５は、その端子部
５ａを除いてＴＦＴ４のゲート絶縁膜（透明膜）で覆わ
れており、データライン６は前記ゲート絶縁膜の上に形
成されている。また、画素電極３は前記ゲート絶縁膜の
上に形成されており、その一端部においてＴＦＴ４のソ
ース電極に接続されている。The gate line 5 is covered with a gate insulating film (transparent film) of the TFT 4 except the terminal portion 5a, and the data line 6 is formed on the gate insulating film. The pixel electrode 3 is formed on the gate insulating film and is connected to the source electrode of the TFT 4 at one end thereof.
【００２０】一方、図１において上側の基板（以下、上
基板という）２には、上記下基板１の各画素電極３と対
向する透明な対向電極７が形成されている。この対向電
極７は、表示領域全体にわたる面積の１枚電極とされて
いる。On the other hand, in FIG. 1, a transparent counter electrode 7 that faces each pixel electrode 3 of the lower substrate 1 is formed on the upper substrate (hereinafter referred to as the upper substrate) 2. The counter electrode 7 is a single electrode having an area covering the entire display area.
【００２１】また、上記下基板１と上基板２の電極形成
面の上にはそれぞれ配向膜８，９が設けられている。こ
れら配向膜８，９はいずれも、ポリイミド等の有機高分
子化合物からなる水平配向膜であり、その膜面にはラビ
ングによる配向処理が施されている。Alignment films 8 and 9 are provided on the electrode forming surfaces of the lower substrate 1 and the upper substrate 2, respectively. Each of these alignment films 8 and 9 is a horizontal alignment film made of an organic polymer compound such as polyimide, and its film surface is subjected to an alignment treatment by rubbing.
【００２２】そして、上記下基板１と上基板２とは、そ
の外周縁部において枠状のシール材１０を介して接着さ
れており、この両基板１，２間のシール材１０で囲まれ
た領域には、液晶分子が一方方向に配列した第１の強誘
電相と前記一方方向と異なる他方向に配列した第２の強
誘電相及び前記第１，第２の強誘電相の中間の配列状態
の反強誘電相に配向する反強誘電性液晶１１が封入され
ている。なお、図２において、１２は両基板１，２の間
隔を規制する透明なギャップ材であり、このギャップ材
１２は液晶封入領域内に点在状態で配置されている。The lower substrate 1 and the upper substrate 2 are adhered to each other via a frame-shaped sealing material 10 at the outer peripheral edge thereof and surrounded by the sealing material 10 between the two substrates 1 and 2. In the region, the first forcible liquid crystal molecules are arranged in one direction.
The second phase arranged in the electric phase and the other direction different from the one direction.
Dielectric phase and intermediate arrangement state of the first and second ferroelectric phases
The antiferroelectric liquid crystal 11 oriented in the antiferroelectric phase is encapsulated. In FIG. 2, reference numeral 12 is a transparent gap material that regulates the distance between the substrates 1 and 2, and the gap material 12 is arranged in a scattered state in the liquid crystal enclosing region.
【００２３】上記反強誘電性液晶１１は、そのカイラル
スメクティックＣ相の螺旋ピッチが基板間隔より大きい
液晶であり、その螺旋構造を消失させた状態で基板１，
２間に封入されている。The antiferroelectric liquid crystal 11 is a liquid crystal in which the spiral pitch of the chiral smectic C phase is larger than the spacing between the substrates, and the substrate 1 and the substrate 1 in the state where the helical structure disappears.
It is enclosed between two.
【００２４】さらに、液晶表示素子の下面側と上面側に
は一対の偏光板１３，１４が配置されており、この偏光
板１３，１４の透過軸の方向は、反強誘電性液晶１１の
反強誘電相の光学軸を基準として設定されている。Further, a pair of polarizing plates 13 and 14 are disposed on the lower surface side and the upper surface side of the liquid crystal display element, and the transmission axes of the polarizing plates 13 and 14 are oriented in the direction of the antiferroelectric liquid crystal 11.
It is set based on the optical axis of the antiferroelectric phase .
【００２５】図３において、１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは
それぞれ反強誘電性液晶１１の２つの強誘電相における
液晶分子の配列方向と、反強誘電相の光学軸の方向を示
しており、反強誘電性液晶１１は、その液晶分子が一方
の極性でかつあるしきい値電圧（以下、ＯＮしきい値電
圧という）以上の電圧が印加されたときに一点鎖線で示
した第１の方向１１Ａに配向し、極性が逆でかつ絶対値
が前記ＯＮしきい値電圧以上の電圧電圧を印加したとき
に二点鎖線で示した第２の方向１１Ｂに配向し、さらに
前記しきい値電圧Ｖonより低い他のしきい値電圧（以
下、ＯＦＦしきい値電圧という）Ｖoff 以下の電圧を印
加したときに、実線で示した第３の方向１１Ｃに光学軸
が向くように配向する。In FIG. 3, 11A, 11B and 11C are
In each of the two ferroelectric phases of the antiferroelectric liquid crystal 11,
The alignment direction of the liquid crystal molecules and the direction of the optical axis of the antiferroelectric phase are shown. In the antiferroelectric liquid crystal 11, the liquid crystal molecules have one polarity and a certain threshold voltage (hereinafter referred to as ON threshold value). Voltage), orients in the first direction 11A indicated by the alternate long and short dash line when a voltage is applied , and the polarity is reversed and the absolute value is two or more when a voltage voltage equal to or higher than the ON threshold voltage is applied. The solid line is oriented when oriented in the second direction 11B indicated by the dotted line and further applied with a voltage equal to or lower than another threshold voltage (hereinafter referred to as OFF threshold voltage) Voff lower than the threshold voltage Von. Optical axis in the third direction 11C indicated by
Orient to face .
【００２６】また、図３において、１３ａ，１４ａは偏
光板１３，１４の透過軸を示しており、この液晶表示素
子では、図において下側の偏光板１３の透過軸１３ａを
液晶１１の第３の方向１１Ｃに対してほぼ直交させ、上
側の偏光板１４の透過軸１４ａを前記第３の方向１１Ｃ
とほぼ平行にしている。Further, in FIG. 3, reference numerals 13a and 14a denote transmission axes of the polarizing plates 13 and 14, and in this liquid crystal display element, the transmission axis 13a of the lower polarizing plate 13 in FIG. Direction 11C, and the transmission axis 14a of the upper polarizing plate 14 is set to the third direction 11C.
It is almost parallel to.
【００２７】このように偏光板１３，１４の透過軸方向
を設定した反強誘電性液晶表示素子は、液晶１１が第１
および第２の方向１１Ａ，１１Ｂに配向した強誘電相の
ときに光の透過率がほぼ最大となり、液晶１１の光学軸
が第３の方向１１Ｃに配向した反強誘電相のときに透過
率がほぼ最小となる。In the antiferroelectric liquid crystal display element in which the transmission axis directions of the polarizing plates 13 and 14 are set in this manner, the liquid crystal 11 is the first.
And the second direction 11A, substantially becomes maximum transmittance of light when <br/> -oriented ferroelectric phase to 11B, antiferroelectric optical axis <br/> is oriented in a third direction 11C of the liquid crystal 11 The transmittance is almost minimum in the dielectric phase .
【００２８】すなわち、液晶１１が第１または第２の強
誘電相に配向した状態では、一方の偏光板１３を通った
直線偏光が液晶１１による偏光作用を受けて非直線偏光
になり、そのうちのある偏光成分の光が他方の偏光板１
４を透過して出射するため、透過率がほぼ最大となって
表示が“明”状態になる。That is, the liquid crystal 11 has the first or second strong liquid crystal.
In the state of being oriented in the dielectric phase , the linearly polarized light that has passed through one of the polarizing plates 13 is subjected to the polarization effect of the liquid crystal 11 to become non-linearly polarized light, and the light of a certain polarized component among them is the other polarizing plate 1.
Since the light passes through No. 4 and is emitted, the transmittance becomes almost maximum and the display is in the "bright" state.
【００２９】また、液晶１１が反強誘電相に配向した状
態では、液晶分子はＳm Ｃ* 相の各層ごとに、前記第１
と第２の方向へ交互に配列しているが、平均的な配列方
向は前記層の法線方向となり、この液晶１１の光学軸も
層法線方向と一致する。したがって、一方の偏光板１３
を通った直線偏光が液晶１１による偏光作用をほとんど
受けずに直線偏光のまま液晶層を透過し、その光のほと
んどが他方の偏光板１４で吸収されるため、透過率がほ
ぼ最小となって表示が“暗”状態になる。In the state where the liquid crystal 11 is oriented in the antiferroelectric phase , the liquid crystal molecules are arranged in the first layer in each layer of the Sm C * phase.
And are arranged alternately in the second direction, but the average arrangement
The direction is the normal direction of the layer, and the optical axis of the liquid crystal 11 is also
It coincides with the layer normal direction. Therefore, one polarizing plate 13
The linearly polarized light that has passed through the liquid crystal layer is hardly affected by the polarization effect of the liquid crystal 11 and is transmitted through the liquid crystal layer as it is, and most of the light is absorbed by the other polarizing plate 14. The display becomes "dark".
【００３０】そして、この液晶表示素子では、上記反強
誘電性液晶１１として、液晶分子の配向状態が第１また
は第２の強誘電相からその中間の配向状態の反強誘電相
になる側に変化する電圧と、反強誘電相から第１または
第２の強誘電相になる側に変化する電圧との差が小さ
く、かつ、前記反強誘電相において光学的特性が印加電
圧に応じて曲線的に変化する液晶を用いている。この反
強誘電相においては、印加される電圧に応じて、その反
強誘電相の配向状態を変えることなく液晶分子の基板面
に対するチルト角が変化する前駆チルト現象が生じ、こ
の液晶分子の配列の変化に応じて液晶１１の光学的特性
が変化する。 In this liquid crystal display element, as the antiferroelectric liquid crystal 11, the antiferroelectric phase in which the alignment state of the liquid crystal molecules is from the first or second ferroelectric phase to the intermediate alignment state. The difference between the voltage that changes to the side that changes from the antiferroelectric phase to the side that changes to the first or second ferroelectric phase is small, and the optical characteristics are applied to the antiferroelectric phase. A liquid crystal that changes in a curve according to the pressure is used. This anti
In the ferroelectric phase, depending on the applied voltage, the
Substrate surface of liquid crystal molecules without changing the alignment state of the ferroelectric phase
The pre-tilt phenomenon that the tilt angle with respect to
Optical characteristics of the liquid crystal 11 according to the change in the alignment of the liquid crystal molecules of
Changes.
【００３１】したがって、この液晶表示素子は、ヒステ
リシスが小さく、かつ、反強誘電相になる側での電圧に
対する透過率の変化が曲線的な電圧−透過率特性が大き
い反強誘電性液晶、すなわち、電界により誘起される相
転移を前駆現象が大きい反強誘電性液晶を用いている。 Therefore, this liquid crystal display element has a small hysteresis and a large voltage-transmittance characteristic in which the change of the transmittance with respect to the voltage on the side of the antiferroelectric phase is curved.
Antiferroelectric liquid crystal, that is, a phase induced by an electric field
An antiferroelectric liquid crystal having a large transition precursor phenomenon is used.
【００３２】図４および図５は、上記のような特性をも
つ反強誘電性液晶として異なる液晶を用いた二種類の液
晶表示素子の電極間（画素電極３と対向電極７との間）
に三角波形の電圧を印加して印加電圧に対する透過率の
変化を調べた結果を示している。なお、ここでは、液晶
表示素子の透過率が最大となるときを透過率１００％と
し、透過率が最小となるときを透過率０％とした。この
反強誘電相においては、印加される電圧に応じて液晶分
子はその反強誘電相の配列を変えることなく、その液晶
分子のチルト角が僅かに変化することによる光学的特性
の変化を生ずる。 FIG . 4 and FIG. 5 show between the electrodes (between the pixel electrode 3 and the counter electrode 7) of two types of liquid crystal display elements using different liquid crystals as the antiferroelectric liquid crystal having the above characteristics.
A triangular waveform voltage is applied to and the change in transmittance with respect to the applied voltage is examined. In this case, the maximum transmittance of the liquid crystal display element was 100%, and the minimum transmittance was 0%. this
In the antiferroelectric phase, the liquid crystal component depends on the applied voltage.
The child is the liquid crystal without changing the arrangement of its antiferroelectric phase.
Optical properties due to slight changes in the tilt angle of the molecule
Cause changes.
【００３３】この図４および図５のように、上記のよう
な特性をもつ反強誘電性液晶を用いた液晶表示素子は、
その電圧−透過率特性に僅かながらヒステリシスがある
が、そのヒステリシスは、透過率５０％の点（液晶分子
が第１または第２の強誘電相と反強誘電相との一方から
他方の側に変化する点）でのヒステリシス幅Ｈw1，Ｈw2
が２Ｖ以下と極く小さい。As shown in FIGS. 4 and 5, the liquid crystal display element using the antiferroelectric liquid crystal having the above characteristics is
That voltage - it is slight hysteresis transmittance characteristics, its hysteresis, 50% transmittance at point (liquid crystal component child
Of the first or second ferroelectric phase and the antiferroelectric phase from one side to the other side) hysteresis widths Hw1, Hw2
Is as small as 2V or less.
【００３４】この反強誘電性液晶表示素子においては、
反強誘電性液晶１１として、少なくとも前記反強誘電相
において光学的特性が電圧に応じて曲線的に変化するも
のを用いているため、この範囲での電圧に対する透過率
の変化が緩やかであり、したがって、所望の透過率を得
るための電圧制御も容易である。 In this antiferroelectric liquid crystal display device,
As the antiferroelectric liquid crystal 11, at least the antiferroelectric phase
The optical characteristics change in a curve depending on the voltage
Since, is used, the transmittance for voltage in this range
Changes slowly and therefore obtains the desired transmission.
It is easy to control the voltage.
【００３５】そして、上記反強誘電性液晶表示素子は、
対向電極７に基準電圧を印加するとともに、ゲートライ
ン５に前記ＴＦＴ４のＯＮ，ＯＦＦを制御するゲート信
号を印加し、データライン６に画像データに応じたデー
タ信号を印加してアクティブマトリックス駆動される。[0035] Then, the anti-ferroelectric liquid crystal display element,
Active matrix driving is performed by applying a reference voltage to the counter electrode 7, a gate signal for controlling ON / OFF of the TFT 4 to the gate line 5, and a data signal according to image data to the data line 6. .
【００３６】このため、この反強誘電性液晶表示素子に
よれば、前記ＴＦＴ４が１フレーム中の選択期間にＯＮ
状態となり、非選択期間にＯＦＦ状態となるため、選択
期間に画素電極３と対向電極７との間に印加された電圧
が、非選択期間もこれら両電極３，７間に保持される。
よって、印加電圧に応じて透過率を連続的に変化させる
ことができる。 Therefore , according to this antiferroelectric liquid crystal display element, the TFT 4 is turned on during the selection period in one frame.
Since the state becomes OFF during the non-selection period, the voltage applied between the pixel electrode 3 and the counter electrode 7 during the selection period is held between the electrodes 3 and 7 during the non-selection period.
Therefore, the transmittance is continuously changed according to the applied voltage.
be able to.
【００３７】しかも、使用する反強誘電性液晶１１が、
第１または第２の強誘電相からその中間の配向状態の反
強誘電相になる側に変化する電圧と、反強誘電相から第
１または第２の強誘電相になる側に変化する電圧との差
が小さい反強誘電性液晶１１を用いているので、上述し
たように液晶表示素子の電圧−透過率特性のヒステリシ
スが小さく、このヒステリシスが小さいので、印加電圧
の値に対応した透過率が得られるから、電圧値の制御に
よって任意の透過率に再現性良く制御することができ
る。 Moreover, the antiferroelectric liquid crystal 11 used is
The opposite of the orientation state between the first and second ferroelectric phases
Since the antiferroelectric liquid crystal 11 having a small difference between the voltage changing to the ferroelectric phase and the voltage changing from the antiferroelectric phase to the first or second ferroelectric phase is used, voltage of the liquid crystal display device as described above - the hysteresis of the transmittance characteristic is small, reproducible since the hysteresis is Ino small, the transmittance corresponding to the value of the applied voltage is obtained, any transmittance by controlling the voltage value It can be controlled well .
【００３８】したがって、上記反強誘電性液晶表示素子
によれば、実用レベルでの明確な階調表示を実現するこ
とが可能である。Therefore, according to the above antiferroelectric liquid crystal display device, it is possible to realize a clear gradation display at a practical level.
【００３９】すなわち、図６および図７は、上記図４お
よび図５に示した電圧−透過率特性をもつ液晶表示素子
を、模擬的なアクティブマトリックス駆動により駆動試
験して、透過率の変化を調べた結果を示している。That is, FIG. 6 and FIG. 7 show the change of the transmittance by driving the liquid crystal display device having the voltage-transmittance characteristic shown in FIG. 4 and FIG. 5 by a simulated active matrix drive. The result of the examination is shown.
【００４０】図８は、上記駆動試験に用いたゲート信号
およびデータ信号の波形と、電極間電圧（画素電極３と
対向電極７との間の電圧）の変化を示している。なお、
前記データ信号は、基準電圧（対向電極７に印加する電
圧と同じ電圧）ＶO に対して極性が正の書込み電圧＋Ｖ
D と、この書込み電圧＋ＶD とは極性が逆でかつ絶対値
が等しい負の書込み電圧−ＶD とが交互に繰返す信号と
した。また、この駆動試験は、ゲート信号のパルス幅Ｔ
S を２５０μ秒とした場合と、前記ゲート信号のパルス
幅ＴS を６０μ秒とした場合とについてそれぞれ行なっ
た。FIG. 8 shows the waveforms of the gate signal and the data signal used in the drive test and the changes in the inter-electrode voltage (the voltage between the pixel electrode 3 and the counter electrode 7). In addition,
The data signal is a write voltage + V having a positive polarity with respect to a reference voltage (the same voltage as the voltage applied to the counter electrode 7) Vo.
The signal D and the negative write voltage -VD whose polarities are opposite to that of the write voltage + VD and whose absolute values are the same are alternately repeated. In addition, this drive test is performed with the pulse width T of the gate signal.
The measurement was carried out for the case where S was 250 μsec and the case where the pulse width TS of the gate signal was 60 μsec.
【００４１】このような駆動試験を行なったところ、図
４に示した電圧−透過率特性をもつ液晶表示素子は、図
６に示すように、ゲート信号のパルス幅ＴS を２５０μ
秒とした場合は透過率が実線のように変化し、前記パル
ス幅ＴS を６０μ秒とした場合は透過率が破線のように
変化する特性をもっており、また、図５に示した電圧−
透過率特性をもつ液晶表示素子は、図７に示すように、
ゲート信号のパルス幅ＴS を２５０μ秒とした場合は透
過率が実線のように変化し、前記パルス幅ＴSを６０μ
秒とした場合は透過率が破線のように変化する特性をも
っていた。When such a drive test was conducted, the liquid crystal display element having the voltage-transmittance characteristic shown in FIG. 4 had a gate signal pulse width TS of 250 μm as shown in FIG.
When the time is set to seconds, the transmittance changes as shown by the solid line, and when the pulse width Ts is set to 60 μs, the transmittance changes as shown by the broken line, and the voltage shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the liquid crystal display element having the transmittance characteristic is
When the pulse width TS of the gate signal is 250 μsec, the transmittance changes as shown by the solid line, and the pulse width TS is 60 μm.
When it was set to seconds, it had a characteristic that the transmittance changed as shown by the broken line.
【００４２】これは、いずれの液晶表示素子も、その透
過率が印加電圧に応じて変化することを示しており、し
たがって、電圧値の制御によって透過率を制御すること
ができる。This shows that the transmittance of any liquid crystal display element changes according to the applied voltage. Therefore, the transmittance can be controlled by controlling the voltage value.
【００４３】なお、いずれの液晶表示素子も、ゲート信
号のパルス幅ＴS を小さく（上記駆動試験では６０μ
秒）すると、前記パルス幅ＴS を大きく（上記駆動試験
では２５０μ秒）と大きくした場合に比べて最大駆動電
圧が高くなるが、その分、電圧に対する透過率の変化が
緩やかになるため、ゲート信号のパルス幅ＴS を小さく
して駆動すれば、所望の透過率を得るための電圧幅が広
くとって、より容易な階調制御を行なうことができる。In any of the liquid crystal display elements, the pulse width TS of the gate signal is small (60 μm in the above drive test).
Second), the maximum drive voltage becomes higher than that when the pulse width Ts is made large (250 μsec in the drive test), but the change in the transmittance with respect to the voltage becomes slower by that amount, and therefore the gate signal if reducing the pulse width TS driving, it can be taken wide voltage range for obtaining a desired transmittance, performing easier gradation control.
【００４４】また、上記反強誘電性液晶表示素子は、従
来の反強誘電性液晶表示素子に比べて低電圧で駆動する
ことができ、しかも高デューティでの駆動も可能である
という利点ももっている。Further, the antiferroelectric liquid crystal display element has an advantage that it can be driven at a low voltage and can be driven at a high duty as compared with the conventional antiferroelectric liquid crystal display element. There is.
【００４５】すなわち、図９に示したような電圧−透過
率特性をもっている従来の液晶表示素子は、液晶を第１
または第２の強誘電相に配向させるための電圧を、液晶
が反強誘電相に配向する電圧に対してかなり高くしなけ
ればならないため、駆動電圧が高くて、市販の駆動用Ｌ
ＳＩでは表示駆動できないという問題をもっているが、
上記実施例の液晶表示素子は、上述した電圧差の小さい
反強誘電性液晶１１を用いているため、液晶１１を第１
または第２の強誘電相に配向させる電圧を、液晶１１が
反強誘電相に配向する電圧に対してあまり高くする必要
はなく、したがって駆動電圧は低くてよいから、市販の
駆動用ＬＳＩでも十分駆動できる。That is, the conventional liquid crystal display device having the voltage-transmittance characteristic as shown in FIG.
Alternatively, since the voltage for orienting the second ferroelectric phase has to be considerably higher than the voltage for orienting the liquid crystal in the antiferroelectric phase , the driving voltage is high, and the commercially available driving L
There is a problem that display drive is not possible with SI,
Since the liquid crystal display element of the above embodiment uses the antiferroelectric liquid crystal 11 having a small voltage difference as described above,
Alternatively, the liquid crystal 11 generates a voltage for orienting the second ferroelectric phase.
It is not necessary to set the voltage higher than the voltage for orienting to the antiferroelectric phase , and therefore the driving voltage may be low, so that even a commercially available driving LSI can be sufficiently driven.
【００４６】また、上記従来の液晶表示素子は、高デュ
ーティでの駆動が難しいという問題ももっている。これ
は、反強誘電性液晶の印加電圧に対する応答特性による
もので、反強誘電性液晶は、反強誘電相から第１または
第２の強誘電相に配向するときの応答速度は速いが、第
１または第２の強誘電相から反強誘電相に配向するとき
の応答速度は遅い。Further, the above conventional liquid crystal display element has a problem that it is difficult to drive it at a high duty. This is due to the response characteristics of the antiferroelectric liquid crystal to the applied voltage. The antiferroelectric liquid crystal has a high response speed when oriented from the antiferroelectric phase to the first or second ferroelectric phase . response speed when oriented in the antiferroelectric phase from the first or second ferroelectric phase is slow.
【００４７】そして、従来の単純マトリックス駆動型液
晶表示素子では、液晶を第１，第２の強誘電相及び反強
誘電相のいずれかに配向させる書込み電圧が１フレーム
中の選択期間に印加されるだけであるため、液晶を確実
に反強誘電相に配向させるには、前記書込み電圧の印加
時間を長くしなければならず、そのためには選択期間を
長くとる必要があるから、高デューティでの駆動が難し
い。In the conventional simple matrix drive type liquid crystal display element, the liquid crystal is made to have the first and second ferroelectric phases and the antiferroelectric phase.
Since the write voltage for orienting one of the dielectric phases is only applied during the selection period in one frame, in order to reliably orient the liquid crystal to the antiferroelectric phase , the application time of the write voltage must be lengthened. Since this requires a long selection period, it is difficult to drive at high duty.
【００４８】これに対して、上記実施例の液晶表示素子
は、アクティブマトリックス駆動されるものであり、選
択期間に印加された電極間電圧が非選択期間も保持され
るため、この保持電圧によって液晶１１が配向するか
ら、選択期間内に液晶１１の配向動作を終了させる必要
はない。したがって、反強誘電性液晶１１が第１または
第２の強誘電相から反強誘電相に配向するときの応答速
度が遅い応答特性をもっていても、選択期間を長くとる
必要はないから、高デューティでの駆動が可能である。On the other hand, the liquid crystal display element of the above-mentioned embodiment is driven by active matrix, and the inter-electrode voltage applied in the selection period is held even in the non-selection period. Since 11 is aligned, it is not necessary to complete the alignment operation of the liquid crystal 11 within the selection period. Therefore, also have a slow response speed response characteristic when antiferroelectric liquid crystal 11 is oriented in the antiferroelectric phase from the first or second ferroelectric phase, because there is no need to take longer selection period, high duty It is possible to drive with.
【００４９】なお、上記実施例の反強誘電性液晶表示素
子は、液晶１１が第１および第２の強誘電相に配向した
ときに明表示状態になり、液晶１１が反強誘電相に配向
したときに暗表示状態になるものであるが、本発明は、
液晶が第１および第２の強誘電相に配向したときに表示
が暗となり、液晶が反強誘電相に配向したときに表示が
明となるように一対の偏光板を配置した反強誘電性液晶
表示素子にも適用できる。In the antiferroelectric liquid crystal display element of the above embodiment, when the liquid crystal 11 is aligned in the first and second ferroelectric phases , a bright display state is obtained, and the liquid crystal 11 is aligned in the antiferroelectric phase . However, the present invention is
Antiferroelectricity in which a pair of polarizing plates are arranged so that the display becomes dark when the liquid crystal is aligned in the first and second ferroelectric phases and the display is bright when the liquid crystal is aligned in the antiferroelectric phase . It can also be applied to liquid crystal display devices.
【００５０】[0050]
【発明の効果】本発明の反強誘電性液晶表示素子は、互
いに対向する一対の透明基板の一方に画素電極と制御信
号に応じてデータ信号を前記画素電極に供給する能動素
子とを形成し、他方の基板に前記画素電極と対向する対
向電極を形成するとともに、これら両基板間に、液晶分
子の配向状態が第１または第２の反強誘電相からその中
間の配向状態の反強誘電相になる側に変化する電圧と、
前記反強誘電相から前記第１または第２の強誘電相にな
る側に変化する電圧との差が小さく、かつ、少なくとも
前記反強誘電相において光学的特性が電圧に応じて曲線
的に変化する反強誘電性液晶を封入したものであるか
ら、再現性の良い明確な階調表示を行なわせることがで
きる。According to the antiferroelectric liquid crystal display element of the present invention, a pixel electrode and an active element for supplying a data signal to the pixel electrode according to a control signal are formed on one of a pair of transparent substrates facing each other. , An opposite electrode that faces the pixel electrode is formed on the other substrate, and an antiferroelectric state in which the orientation state of liquid crystal molecules is between the first and second antiferroelectric phases and an intermediate orientation state between the two substrates. The voltage that changes to the phase side,
The difference between the voltage to be changed on the side to be the first or second ferroelectric phase from the anti-ferroelectric phase is small and the curve varying according to optical properties voltage at least the anti-ferroelectric phase Since the anti-ferroelectric liquid crystal is included, clear gradation display with good reproducibility can be performed.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の一実施例を示す反強誘電性液晶表示素
子の断面図。FIG. 1 is a sectional view of an antiferroelectric liquid crystal display element showing an embodiment of the present invention.
【図２】上記液晶表示素子の画素電極と能動素子を形成
した基板の等価回路的平面図。FIG. 2 is an equivalent circuit plan view of a substrate on which a pixel electrode of the liquid crystal display element and an active element are formed.
【図３】反強誘電性液晶の２つの強誘電相における液晶
分子の配列方向と、反強誘電相の光学軸の方向に対する
一対の偏光板の透過軸の方向とを示す図。FIG. 3 Liquid crystal in two ferroelectric phases of antiferroelectric liquid crystal
The figure which shows the arrangement direction of a molecule | numerator and the direction of the transmission axis of a pair of polarizing plates with respect to the direction of the optical axis of an antiferroelectric phase .
【図４】上記液晶表示素子の電圧−透過率特性の一例を
示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of voltage-transmittance characteristics of the liquid crystal display element.
【図５】上記液晶表示素子の電圧−透過率特性図の他の
例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing another example of the voltage-transmittance characteristic diagram of the liquid crystal display element.
【図６】図４に示した電圧−透過率特性をもつ液晶表示
素子を模擬的なアクティブマトリックス駆動により駆動
試験して透過率の変化を調べた結果を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a result of examining a change in transmittance by performing a drive test on a liquid crystal display element having the voltage-transmittance characteristic shown in FIG. 4 by a simulated active matrix drive.
【図７】図５に示した電圧−透過率特性をもつ液晶表示
素子を模擬的なアクティブマトリックス駆動により駆動
試験して透過率の変化を調べた結果を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a result of examining a change in transmittance by performing a drive test on the liquid crystal display element having the voltage-transmittance characteristic shown in FIG. 5 by a simulated active matrix drive.
【図８】上記駆動試験に用いたゲート信号およびデータ
信号の波形と電極間電圧の変化を示す図。FIG. 8 is a diagram showing changes in waveforms of a gate signal and a data signal used in the drive test and a voltage between electrodes.
【図９】従来の反強誘電性液晶表示素子の電圧−透過率
特性図。FIG. 9 is a voltage-transmittance characteristic diagram of a conventional antiferroelectric liquid crystal display device.
【符号の説明】 １，２…基板 ３…画素電極 ４…能動素子（ＴＦＴ） ７…対向電極 ８，９…配向膜 １１…反強誘電性液晶 １１Ａ…第１の強誘電相における液晶分子の配列方向 １１Ｂ…第２の強誘電相における液晶分子の配列方向 １１Ｃ…反強誘電相の光学軸の方向 １３，１４…偏光板 １３ａ，１４ａ…透過軸[Explanation of Codes] 1, ... Substrate 3, Pixel Electrode 4, Active Element (TFT) 7, Counter Electrode 8, 9 ... Alignment Film 11 ... Antiferroelectric Liquid Crystal 11A ... Liquid Crystal Molecules in First Ferroelectric Phase Alignment direction 11B ... Alignment direction of liquid crystal molecules in second ferroelectric phase 11C ... Direction of optical axis of antiferroelectric phase 13, 14 ... Polarizing plates 13a, 14a ... Transmission axis
Claims (1)
素電極と制御信号に応じてデータ信号を前記画素電極に
供給する能動素子とを形成し、他方の基板に前記画素電
極と対向する対向電極を形成するとともに、これら両基
板間に、液晶分子の配向状態が第１または第２の安定状
態からその中間の第３の安定状態になる側に変化する電
圧と、前記第３の安定状態から前記第１または第２の安
定状態になる側に変化する電圧との差が小さく、かつ、
少なくとも前記第３の安定状態になる側において配向状
態が電圧に応じて曲線的に変化する反強誘電性液晶を封
入したことを特徴とする反強誘電性液晶表示素子。1. A pixel electrode and an active element for supplying a data signal to the pixel electrode according to a control signal are formed on one of a pair of transparent substrates facing each other, and a counter substrate facing the pixel electrode is provided on the other substrate. A voltage that changes the orientation state of liquid crystal molecules from the first or second stable state to the third stable state intermediate between the two while forming electrodes and the third stable state. From the voltage that changes to the first or second stable state side, and
An antiferroelectric liquid crystal display element, characterized in that at least a side of the third stable state is filled with an antiferroelectric liquid crystal whose alignment state changes curvilinearly according to a voltage.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4344264A JPH06194626A (en) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | Antiferroelectric liquid crystal display element |
| US08/169,578 US5631752A (en) | 1992-12-24 | 1993-12-17 | Antiferroelectric liquid crystal display element exhibiting a precursor tilt phenomenon |
| KR1019930029710A KR0151177B1 (en) | 1992-12-24 | 1993-12-24 | Driving method of antiferroelectric liquid crystal display element |
| US08/811,407 US5895108A (en) | 1992-12-24 | 1997-03-04 | Antiferroelectric liquid crystal display element and device, and method of driving the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4344264A JPH06194626A (en) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | Antiferroelectric liquid crystal display element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194626A true JPH06194626A (en) | 1994-07-15 |
Family
ID=18367898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4344264A Pending JPH06194626A (en) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | Antiferroelectric liquid crystal display element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06194626A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996038513A1 (en) * | 1995-06-01 | 1996-12-05 | Mitsui Chemicals, Inc. | Liquid-crystal composition |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP4344264A patent/JPH06194626A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996038513A1 (en) * | 1995-06-01 | 1996-12-05 | Mitsui Chemicals, Inc. | Liquid-crystal composition |
| US6007737A (en) * | 1995-06-01 | 1999-12-28 | Mitsui Chemicals, Inc. | Liquid crystal compositions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR0151177B1 (en) | Driving method of antiferroelectric liquid crystal display element | |
| JP3551702B2 (en) | Liquid crystal display device and driving method thereof | |
| KR100251216B1 (en) | Ferroelectric liquid crystal display device | |
| KR20040066132A (en) | Bistable liquid crystal device having two drive modes | |
| JP2940287B2 (en) | Antiferroelectric liquid crystal display device | |
| JPH0764056A (en) | Anti-ferroelectric liquid crystal display element and driving method therefor | |
| JP2984789B2 (en) | Display element device and display element driving method | |
| JP3259633B2 (en) | Antiferroelectric liquid crystal display | |
| JP3424149B2 (en) | Display element and display element device | |
| JP3530767B2 (en) | Driving method of liquid crystal element | |
| JPH06194626A (en) | Antiferroelectric liquid crystal display element | |
| JP3259634B2 (en) | Antiferroelectric liquid crystal display | |
| JP3259600B2 (en) | Antiferroelectric liquid crystal display | |
| JP2984788B2 (en) | Display element device and display element driving method | |
| JPH06194623A (en) | Driving method of antiferroelectric liquid crystal display element | |
| JP3259632B2 (en) | Antiferroelectric liquid crystal display | |
| JPH06194625A (en) | Driving method for ferroelectric liquid crystal display element | |
| KR100298274B1 (en) | LCD and its driving method | |
| JP3259601B2 (en) | Antiferroelectric liquid crystal display | |
| JP2985125B2 (en) | Display element and display element device | |
| JP2984790B2 (en) | Display element device and display element driving method | |
| KR100298275B1 (en) | LCD and its driving method | |
| JPH06194683A (en) | Antiferroelectric liquid crystal display element | |
| JP2875675B2 (en) | Liquid crystal display device and driving method thereof | |
| JPH06175101A (en) | Driving method for ferroelectric liquid crystal display element |