JPH06308541A - 液晶表示素子 - Google Patents
液晶表示素子Info
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- JPH06308541A JPH06308541A JP9808393A JP9808393A JPH06308541A JP H06308541 A JPH06308541 A JP H06308541A JP 9808393 A JP9808393 A JP 9808393A JP 9808393 A JP9808393 A JP 9808393A JP H06308541 A JPH06308541 A JP H06308541A
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- Japan
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- liquid crystal
- substrate
- electrodes
- substrate side
- pixel electrodes
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 互いに対向する上下基板と、上基板上にマト
リックス状に配列された画素電極と、画素電極の行と列
にそれぞれ対応して設けられた走査電極および信号電極
と、画素電極の各々に対して設けられ走査電極の信号に
よって駆動し信号電極の電圧を画素電極に供給するスイ
ッチング素子と、下基板上に設けられた対向電極と、上
下基板上に設けられた配向膜と、上下基板間に封入され
た液晶を備え、前記液晶が、双安定性のネマチック液晶
であり、各絵素電極に対応する液晶がスイッチング素子
の駆動により第１又は第２安定状態に選択的に変化する
ことを特徴とする。 【効果】 バイアス電圧が十分小さいため、液晶の配向
が乱されず、また、安定した双安定スイッチングが行わ
れるため、高速動作であり、かつ視角特性の良好な液晶
表示素子が提供される。
リックス状に配列された画素電極と、画素電極の行と列
にそれぞれ対応して設けられた走査電極および信号電極
と、画素電極の各々に対して設けられ走査電極の信号に
よって駆動し信号電極の電圧を画素電極に供給するスイ
ッチング素子と、下基板上に設けられた対向電極と、上
下基板上に設けられた配向膜と、上下基板間に封入され
た液晶を備え、前記液晶が、双安定性のネマチック液晶
であり、各絵素電極に対応する液晶がスイッチング素子
の駆動により第１又は第２安定状態に選択的に変化する
ことを特徴とする。 【効果】 バイアス電圧が十分小さいため、液晶の配向
が乱されず、また、安定した双安定スイッチングが行わ
れるため、高速動作であり、かつ視角特性の良好な液晶
表示素子が提供される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ネマチック液晶を双
安定スイッチングさせる液晶表示素子に関する。
安定スイッチングさせる液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、液晶を用いた表示方式では、液晶
に対して印加された電気信号を光情報に変換する方式に
より分類され、ＤＳ（dynamic scattering）方式，ＴＮ
（twisted nematic）方式，ＥＣＢ（electrically cont
rolled birefringence）方式，ＰＣ（phase change）方
式，記憶形方式，ＧＨ（guest-host）方式，ＳＳＦ（su
rface stabirized felo-electric）方式等が知られてい
る。そして、現在、時計，電卓，ワープロ，パソコン，
テレビ等の商品において表示素子として用いられている
方式は、主にネマチック液晶を用いたＴＮ方式とその改
良型のＳＴＮ方式である。
に対して印加された電気信号を光情報に変換する方式に
より分類され、ＤＳ（dynamic scattering）方式，ＴＮ
（twisted nematic）方式，ＥＣＢ（electrically cont
rolled birefringence）方式，ＰＣ（phase change）方
式，記憶形方式，ＧＨ（guest-host）方式，ＳＳＦ（su
rface stabirized felo-electric）方式等が知られてい
る。そして、現在、時計，電卓，ワープロ，パソコン，
テレビ等の商品において表示素子として用いられている
方式は、主にネマチック液晶を用いたＴＮ方式とその改
良型のＳＴＮ方式である。
【０００３】しかし、これらの方式は、その動作原理
が、液晶分子の誘電異方性を利用する電界効果型である
ため、その応答速度がmsecのオーダであり、より高速な
応答速度の求められるＣＡＤ端末等の用途には、応答速
度の点で適用できない。また、その電気光学効果が液晶
分子のねじれのあるホモジニアスな配向状態と液晶分子
の基板面に対し起きあがった状態の２つの状態間のスイ
ッチングに起因するために液晶分子のねじれの方向に対
する視角依存性が原理上回避できない。
が、液晶分子の誘電異方性を利用する電界効果型である
ため、その応答速度がmsecのオーダであり、より高速な
応答速度の求められるＣＡＤ端末等の用途には、応答速
度の点で適用できない。また、その電気光学効果が液晶
分子のねじれのあるホモジニアスな配向状態と液晶分子
の基板面に対し起きあがった状態の２つの状態間のスイ
ッチングに起因するために液晶分子のねじれの方向に対
する視角依存性が原理上回避できない。
【０００４】これらに対して、高速な応答速度を有する
液晶素子として、クラーク（N.A.Clark）とラガバル（L
agerwall）によって提唱されている表面安定化強誘電性
液晶素子（Surface Stabilized Felo-electric Liquid
Clystal Display, ＳＳＦＬＣＤ）（Appl.Phy.Lett.,3
6,899 (1980);特開昭 56-107216号公報；米国特許第43
66924号）がある。ＳＳＦＬＣはスメクチック液晶の持
つ自発分極の極性と電界の極性の電気的な相互作用を利
用し、液晶分子の運動し得るコーン上でスイッチングを
行う素子である為に、ネマチック液晶に比べ極めて高速
なスイッチングが可能であり、かつ視角依存がないとい
う利点を有している。その反面、スメクチック液晶が層
構造をとるため配向制御が難しく、また衝撃等によって
一度壊れた配向は回復しにくい等の問題点が残されてい
る。
液晶素子として、クラーク（N.A.Clark）とラガバル（L
agerwall）によって提唱されている表面安定化強誘電性
液晶素子（Surface Stabilized Felo-electric Liquid
Clystal Display, ＳＳＦＬＣＤ）（Appl.Phy.Lett.,3
6,899 (1980);特開昭 56-107216号公報；米国特許第43
66924号）がある。ＳＳＦＬＣはスメクチック液晶の持
つ自発分極の極性と電界の極性の電気的な相互作用を利
用し、液晶分子の運動し得るコーン上でスイッチングを
行う素子である為に、ネマチック液晶に比べ極めて高速
なスイッチングが可能であり、かつ視角依存がないとい
う利点を有している。その反面、スメクチック液晶が層
構造をとるため配向制御が難しく、また衝撃等によって
一度壊れた配向は回復しにくい等の問題点が残されてい
る。
【０００５】以上の方法に対してジョルジュ．デュラン
によって、ネマチック液晶を用いた双安定液晶表示素子
が２種類提唱されている。１つはカイラルイオンを駆動
トルクに用いるもので（国際公開番号WO 91/11747
号）、右巻き，左巻き両方のカイラルイオンを液晶に混
合し、電圧によってイオン分布に片寄りをつくりだし、
これを駆動トルクとするものである。この方式はＳＳＦ
ＬＣＤと同様にパルス電界の印加によって、基板面に平
行に液晶分子をスイッチングさせることが可能となる。
しかしこの方式は不純物であるイオンを駆動に用いるた
め、信頼性の面で本質的に問題が残る。
によって、ネマチック液晶を用いた双安定液晶表示素子
が２種類提唱されている。１つはカイラルイオンを駆動
トルクに用いるもので（国際公開番号WO 91/11747
号）、右巻き，左巻き両方のカイラルイオンを液晶に混
合し、電圧によってイオン分布に片寄りをつくりだし、
これを駆動トルクとするものである。この方式はＳＳＦ
ＬＣＤと同様にパルス電界の印加によって、基板面に平
行に液晶分子をスイッチングさせることが可能となる。
しかしこの方式は不純物であるイオンを駆動に用いるた
め、信頼性の面で本質的に問題が残る。
【０００６】いま１つはフレクソ分極を駆動トルクに用
いるもので、これは配向膜としてSiO斜め蒸着膜を用
い、膜条件を適当に選べば、ネマチック液晶が２つの方
向に安定配向を示すことを利用するものである。この方
式は配向歪によるフレクソ分極を駆動トルクとするた
め、不純物等の問題も生じず、高い信頼性が見込まれ
る。この方式もＳＳＦＬＣＤと同様にパルス電界の印加
によって、基板面に平行に液晶分子をスイッチングさせ
ることが可能となり、その応答速度は100μsec程度で、
液晶分子が基板面に平行にスイッチングするため視角依
存性もない。またネマチック液晶を用いるためＳＳＦＬ
ＣＤの様に配向制御の問題もなく、動作温度範囲も十分
広くとることができる。
いるもので、これは配向膜としてSiO斜め蒸着膜を用
い、膜条件を適当に選べば、ネマチック液晶が２つの方
向に安定配向を示すことを利用するものである。この方
式は配向歪によるフレクソ分極を駆動トルクとするた
め、不純物等の問題も生じず、高い信頼性が見込まれ
る。この方式もＳＳＦＬＣＤと同様にパルス電界の印加
によって、基板面に平行に液晶分子をスイッチングさせ
ることが可能となり、その応答速度は100μsec程度で、
液晶分子が基板面に平行にスイッチングするため視角依
存性もない。またネマチック液晶を用いるためＳＳＦＬ
ＣＤの様に配向制御の問題もなく、動作温度範囲も十分
広くとることができる。
【０００７】ネマチック双安定表示素子の詳細は、ジョ
ルジュ．デュランによって報告されており（１９９１年
ＳＩＤ予稿集 PP606〜607，Phys.Lett.60(9),2 March
1992pp 1085〜1086）、その構成は図２に示されるよう
なものである。図２中１１，１２はガラス基板、１３は
液晶層、１４は透明電極、１５はSiO配向膜、１６はス
ペーサである。SiO配向膜の条件は、蒸着角が基板放線
より74°、膜厚は30Å、スペーサの直径は1〜3μm程
度、液晶材料には液晶単体で上下基板間で22.5°ねじれ
るべくカイラル材を添加したものを用いる。なお、ねじ
れ方向は図４に示す上下基板間のSiO蒸着方向のねじれ
と反対方向とする。
ルジュ．デュランによって報告されており（１９９１年
ＳＩＤ予稿集 PP606〜607，Phys.Lett.60(9),2 March
1992pp 1085〜1086）、その構成は図２に示されるよう
なものである。図２中１１，１２はガラス基板、１３は
液晶層、１４は透明電極、１５はSiO配向膜、１６はス
ペーサである。SiO配向膜の条件は、蒸着角が基板放線
より74°、膜厚は30Å、スペーサの直径は1〜3μm程
度、液晶材料には液晶単体で上下基板間で22.5°ねじれ
るべくカイラル材を添加したものを用いる。なお、ねじ
れ方向は図４に示す上下基板間のSiO蒸着方向のねじれ
と反対方向とする。
【０００８】このような条件で液晶分子の配向方向は図
３に示したSiO蒸着方向と垂直かつ基板面に平行な方向
Ｃの配向が安定となる。しかし界面と液晶のアンカリン
グエネルギーが小さいため、カイラル剤の添加によって
ツイストパワーを加えると、基板面からθ°ティルトし
て、またその基板面に投影した方向がSiO蒸着方向から
α°及び−α°傾いた方向ＡおよびＢの配向が発現す
る。
３に示したSiO蒸着方向と垂直かつ基板面に平行な方向
Ｃの配向が安定となる。しかし界面と液晶のアンカリン
グエネルギーが小さいため、カイラル剤の添加によって
ツイストパワーを加えると、基板面からθ°ティルトし
て、またその基板面に投影した方向がSiO蒸着方向から
α°及び−α°傾いた方向ＡおよびＢの配向が発現す
る。
【０００９】図４はSiO蒸着方向と液晶分子配向の安定
し得る方向を示している。SiO斜め蒸着膜を配向膜と
し、上下基板におけるSiO蒸着方向が平行（パラレル）
から90°ねじれ方向以内、好ましくは45°としたもので
ある。使用する液晶材料はカイラル材を混合し、ねじれ
方向は上下基板間のSiO蒸着方向のねじれと同方向とす
る。以上の条件で液晶分子は−’，−’の完全
に２つの組み合わせのみが安定となる。これによって大
面積にわたって一様に理想的な配向が得られ安定した双
安定性スイッチングが実現できる。
し得る方向を示している。SiO斜め蒸着膜を配向膜と
し、上下基板におけるSiO蒸着方向が平行（パラレル）
から90°ねじれ方向以内、好ましくは45°としたもので
ある。使用する液晶材料はカイラル材を混合し、ねじれ
方向は上下基板間のSiO蒸着方向のねじれと同方向とす
る。以上の条件で液晶分子は−’，−’の完全
に２つの組み合わせのみが安定となる。これによって大
面積にわたって一様に理想的な配向が得られ安定した双
安定性スイッチングが実現できる。
【００１０】図５はセルの断面図を示しており（ａ）は
図４における−’，ｂは−’の配向に対応して
いる。ここで、誘電率異方性△ε＞０で、かつ、分子形
状が楔型の液晶材料を使用すると、スプレイの配向歪に
よってフレクソ分極が生じる。図５の矢印はフレクソ分
極の向きを示しており、（ａ）と（ｂ）ではフレクソ分
極の垂直成分が反対方向を向いている。したがってパル
ス電界を印加してフレクソ分極の垂直成分を反転させる
ことによって（ａ），（ｂ）の２つの状態を双安定スイ
ッチングすることができる。
図４における−’，ｂは−’の配向に対応して
いる。ここで、誘電率異方性△ε＞０で、かつ、分子形
状が楔型の液晶材料を使用すると、スプレイの配向歪に
よってフレクソ分極が生じる。図５の矢印はフレクソ分
極の向きを示しており、（ａ）と（ｂ）ではフレクソ分
極の垂直成分が反対方向を向いている。したがってパル
ス電界を印加してフレクソ分極の垂直成分を反転させる
ことによって（ａ），（ｂ）の２つの状態を双安定スイ
ッチングすることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記のように双安定性
ネマチック液晶を使った素子は、高速な応答速度を有し
視角依存がなく、配向制御が比較的容易であり耐ショッ
ク性に優れている等、従来のＴＮ方式，ＦＬＣ方式によ
る液晶表示素子に比べ優れた面を有するが、その一方で
いくつかの解決しなければならない問題がある。
ネマチック液晶を使った素子は、高速な応答速度を有し
視角依存がなく、配向制御が比較的容易であり耐ショッ
ク性に優れている等、従来のＴＮ方式，ＦＬＣ方式によ
る液晶表示素子に比べ優れた面を有するが、その一方で
いくつかの解決しなければならない問題がある。
【００１２】その中で最も重要な問題が駆動時のバイア
ス電圧の印加による問題、即ち、単純にマルチプレック
ス駆動した場合に、非選択時に印加されるバイアス電界
によって生じる種々の問題と、双安定素子であるため白
黒表示しかできず、階調表示ができないという問題であ
る。特に、双安定ネマチック型の素子では、誘電率異方
性△ε＞０の材料を用いると、バイアス電界が図１６に
示す誘電率異方性の効果による閾値を越えた場合、液晶
分子が電界に対して平行に配向し、理想的なスイッチン
グ挙動を阻害し、メモリ性の低下やコントラストの低下
等、ディスプレイとしての表示特性の低下を引き起こ
す。この発明はこのような事情を考慮してなされたもの
で、ネマチック双安定性液晶とスイッチング素子を組み
合わせ、アクティブマトリックス駆動を行うことによ
り、高速応答性、高コントラストおよび広視野角特性を
有する、液晶素子を提供するものである。
ス電圧の印加による問題、即ち、単純にマルチプレック
ス駆動した場合に、非選択時に印加されるバイアス電界
によって生じる種々の問題と、双安定素子であるため白
黒表示しかできず、階調表示ができないという問題であ
る。特に、双安定ネマチック型の素子では、誘電率異方
性△ε＞０の材料を用いると、バイアス電界が図１６に
示す誘電率異方性の効果による閾値を越えた場合、液晶
分子が電界に対して平行に配向し、理想的なスイッチン
グ挙動を阻害し、メモリ性の低下やコントラストの低下
等、ディスプレイとしての表示特性の低下を引き起こ
す。この発明はこのような事情を考慮してなされたもの
で、ネマチック双安定性液晶とスイッチング素子を組み
合わせ、アクティブマトリックス駆動を行うことによ
り、高速応答性、高コントラストおよび広視野角特性を
有する、液晶素子を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明は、互いに対向
する上下基板と、上基板上にマトリックス状に配列され
た画素電極と、画素電極の行列にそれぞれ対応して設け
られた走査電極および信号電極と、画素電極の各々に対
して設けられ走査電極の信号によって駆動し信号電極の
電圧を画素電極に供給するスイッチング素子と、下基板
上に設けられた対向電極と、上下基板上に設けられた配
向膜と、上下基板間に封入された液晶を備え、前記液晶
は、液晶分子長軸が上基板側で基板平面に対して所定の
チルト角を有し、下基板側で基板平面と平行で、かつ、
基板平面に投影された上基板側および下基板側の液晶分
子長軸が互いにほぼ同一方向である第１安定状態と、液
晶分子長軸が、下基板側で基板平面に対して所定のチル
ト角を有し、上基板側で基板平面と平行で、かつ、基板
平面に投影された上基板側および下基板側の液晶分子長
軸が互いにほぼ同一方向である第２安定状態を有し、各
絵素電極に対応する液晶がスイッチング素子の駆動によ
り、第１又は第２安定状態に選択的に変化することを特
徴とする液晶表示素子を提供するものである。
する上下基板と、上基板上にマトリックス状に配列され
た画素電極と、画素電極の行列にそれぞれ対応して設け
られた走査電極および信号電極と、画素電極の各々に対
して設けられ走査電極の信号によって駆動し信号電極の
電圧を画素電極に供給するスイッチング素子と、下基板
上に設けられた対向電極と、上下基板上に設けられた配
向膜と、上下基板間に封入された液晶を備え、前記液晶
は、液晶分子長軸が上基板側で基板平面に対して所定の
チルト角を有し、下基板側で基板平面と平行で、かつ、
基板平面に投影された上基板側および下基板側の液晶分
子長軸が互いにほぼ同一方向である第１安定状態と、液
晶分子長軸が、下基板側で基板平面に対して所定のチル
ト角を有し、上基板側で基板平面と平行で、かつ、基板
平面に投影された上基板側および下基板側の液晶分子長
軸が互いにほぼ同一方向である第２安定状態を有し、各
絵素電極に対応する液晶がスイッチング素子の駆動によ
り、第１又は第２安定状態に選択的に変化することを特
徴とする液晶表示素子を提供するものである。
【００１４】
【作用】走査電極の信号によってスイッチング素子が駆
動すると、信号電極の電圧が対応する画素電極に印加さ
れ、画素電極に対応する液晶のみが第１又は第２の安定
状態に切換えられる。
動すると、信号電極の電圧が対応する画素電極に印加さ
れ、画素電極に対応する液晶のみが第１又は第２の安定
状態に切換えられる。
【００１５】
【実施例】以下、図面に実施例に基づいてこの発明を詳
述する。これによってこの発明が限定されるものではな
い。
述する。これによってこの発明が限定されるものではな
い。
【００１６】実施例１ 図１は、スイッチング素子を持たない双安定性ネマチッ
ク液晶セルを示す構成説明図であり、この液晶セルは以
下の様な手順で作成される。まず、ガラス基板１ａ，１
ｂのそれぞれの上に、1000Åの厚さの透明電極２ａ，２
ｂを互いに平行になるように形成する。なお、透明電極
２ａ，２ｂの厚さは、300〜5000Å、好ましくは1000〜3
000Åの範囲に設定することが可能である。
ク液晶セルを示す構成説明図であり、この液晶セルは以
下の様な手順で作成される。まず、ガラス基板１ａ，１
ｂのそれぞれの上に、1000Åの厚さの透明電極２ａ，２
ｂを互いに平行になるように形成する。なお、透明電極
２ａ，２ｂの厚さは、300〜5000Å、好ましくは1000〜3
000Åの範囲に設定することが可能である。
【００１７】次に、基板１ａ，１ｂの上に、電極保護膜
３ａ，３ｂを1000Åの膜厚で形成する。電極保護膜３
ａ，３ｂの厚さは300〜5000Å、好ましくは500〜2000Å
の範囲に設定することができる。電極保護膜３ａ，３ｂ
には、SiO2もしくは、東京応化製のOCD(OCD P-59310）
を使用する。電極保護膜３ａ，３ｂは、SiO2の場合、ス
パッタにより形成し、OCDの場合は、スピンナーにより
基板に塗布後、焼成する事より形成する。
３ａ，３ｂを1000Åの膜厚で形成する。電極保護膜３
ａ，３ｂの厚さは300〜5000Å、好ましくは500〜2000Å
の範囲に設定することができる。電極保護膜３ａ，３ｂ
には、SiO2もしくは、東京応化製のOCD(OCD P-59310）
を使用する。電極保護膜３ａ，３ｂは、SiO2の場合、ス
パッタにより形成し、OCDの場合は、スピンナーにより
基板に塗布後、焼成する事より形成する。
【００１８】次に、基板１ａ，１ｂの上に配向膜４ａ，
４ｂとしてSiOを斜方蒸着法を用いて形成する。蒸着角
度は基板放線から70°〜76°、好ましくは73°〜75°の
範囲に設定する事が可能である（この実施例では74°と
した）。膜厚は50〜300Å好ましくは50〜100Åの範囲に
設定することが可能である。この実施例では厚膜を70Å
に設定する。
４ｂとしてSiOを斜方蒸着法を用いて形成する。蒸着角
度は基板放線から70°〜76°、好ましくは73°〜75°の
範囲に設定する事が可能である（この実施例では74°と
した）。膜厚は50〜300Å好ましくは50〜100Åの範囲に
設定することが可能である。この実施例では厚膜を70Å
に設定する。
【００１９】基板１ａ，１ｂのSiOの蒸着方向は、基板
１ａ，１ｂに投影した方向が反平行から45°ずらして設
定する。次に、上記の工程を経た上下の基板１ａ，１ｂ
を、その間に直径1.5μmのシリカビーズを分散させ、エ
ポキシ樹脂製のシール部材で貼り合わせる。シリカビー
ズの直径は1〜3μm、好ましくは、1.2〜1.8μmの範囲に
設定することができる。この実施例では直径を1.2〜1.5
μmに設定する。
１ａ，１ｂに投影した方向が反平行から45°ずらして設
定する。次に、上記の工程を経た上下の基板１ａ，１ｂ
を、その間に直径1.5μmのシリカビーズを分散させ、エ
ポキシ樹脂製のシール部材で貼り合わせる。シリカビー
ズの直径は1〜3μm、好ましくは、1.2〜1.8μmの範囲に
設定することができる。この実施例では直径を1.2〜1.5
μmに設定する。
【００２０】次に、上記の工程を経て作成したセルに、
ネマチック液晶を真空注入法により注入する。注入後は
アクリル系ＵＶ硬化型の樹脂により注入口を封止する。
完成した液晶表示素子の応答特性、つまり印加パルス幅
−印加電圧特性を図６に示す。この様に100μsecのオー
ダーの幅のパルスを印加することによって液晶表示素子
は一方の安定状態から他方の安定状態へと応答した。ま
た、液晶の１cm 2の領域で安定して双安定性を示しコン
トラストは20対１であった。
ネマチック液晶を真空注入法により注入する。注入後は
アクリル系ＵＶ硬化型の樹脂により注入口を封止する。
完成した液晶表示素子の応答特性、つまり印加パルス幅
−印加電圧特性を図６に示す。この様に100μsecのオー
ダーの幅のパルスを印加することによって液晶表示素子
は一方の安定状態から他方の安定状態へと応答した。ま
た、液晶の１cm 2の領域で安定して双安定性を示しコン
トラストは20対１であった。
【００２１】実施例２ 図１４に示すようにスイッチング素子としてトランジス
タを用いたアクティブマトリックス駆動回路を模擬的に
作成した。図１４において、Ｓ１〜Ｓ３は信号電極（ソ
ースバス）ライン、Ｃ１〜Ｃ３はゲートバス（走査電
極）ライン、Ｔはトランジスタ、ＬＣは液晶セルであ
る。なお、液晶セルＬＣには、それぞれ実施例１で作成
したセルを使用した。そして、図７に示すように、走査
電極ラインＣ１〜Ｃ３にそれぞれ走査電圧ＶC1〜ＶC3
を、信号電極Ｓ１〜Ｓ３にそれぞれ信号電圧ＶS1〜ＶS3
を印加して、アクティブマトリックス駆動の原理実験を
行い、図８に示すような３×３のパターンを表示させ
た。このとき、各セルＬＣを、クロスニコル状態に設置
された２枚の偏光板の間に、パルス印加時の透過光強度
変化が最大になるように設置し、各セルの透過光強度の
変化をフォトトランジスタにより測定した。液晶材料と
して５ＣＢ（メルク社製）を使用し、一つの絵素（液晶
セルＬＣ）について、時間に対する透過光強度の変化を
プロットしたものが図９である。
タを用いたアクティブマトリックス駆動回路を模擬的に
作成した。図１４において、Ｓ１〜Ｓ３は信号電極（ソ
ースバス）ライン、Ｃ１〜Ｃ３はゲートバス（走査電
極）ライン、Ｔはトランジスタ、ＬＣは液晶セルであ
る。なお、液晶セルＬＣには、それぞれ実施例１で作成
したセルを使用した。そして、図７に示すように、走査
電極ラインＣ１〜Ｃ３にそれぞれ走査電圧ＶC1〜ＶC3
を、信号電極Ｓ１〜Ｓ３にそれぞれ信号電圧ＶS1〜ＶS3
を印加して、アクティブマトリックス駆動の原理実験を
行い、図８に示すような３×３のパターンを表示させ
た。このとき、各セルＬＣを、クロスニコル状態に設置
された２枚の偏光板の間に、パルス印加時の透過光強度
変化が最大になるように設置し、各セルの透過光強度の
変化をフォトトランジスタにより測定した。液晶材料と
して５ＣＢ（メルク社製）を使用し、一つの絵素（液晶
セルＬＣ）について、時間に対する透過光強度の変化を
プロットしたものが図９である。
【００２２】ただし、図９において、縦軸はセルＬＣを
クロスニコル偏向板の間で回転させたときの、最大の透
過光強度を１とし、同上偏向板の間でセルＬＣに矩形波
（±5V1KHZ）を印加したときの透過光強度を０として、
正規化している。また、図１５に示すように、非線形素
子としてダイオードＰを用いた回路を作成し、原理実験
を行った場合も同様の結果が得られた。
クロスニコル偏向板の間で回転させたときの、最大の透
過光強度を１とし、同上偏向板の間でセルＬＣに矩形波
（±5V1KHZ）を印加したときの透過光強度を０として、
正規化している。また、図１５に示すように、非線形素
子としてダイオードＰを用いた回路を作成し、原理実験
を行った場合も同様の結果が得られた。
【００２３】実施例３ 実施例２で使用した図１４に示す回路を使用して、時間
分割駆動による階調の実験を行った。１フレームを表示
するのに２回のスキャンを行い、１回のスキャンは15.6
μsecで行った。１回目のスキャンで図１０に示すパタ
ーンを書き込み、２回目のスキャンで図１１に示すパタ
ーンを書き込むと、目視できるパターンは図１２とな
り、３階調表示が可能であった。
分割駆動による階調の実験を行った。１フレームを表示
するのに２回のスキャンを行い、１回のスキャンは15.6
μsecで行った。１回目のスキャンで図１０に示すパタ
ーンを書き込み、２回目のスキャンで図１１に示すパタ
ーンを書き込むと、目視できるパターンは図１２とな
り、３階調表示が可能であった。
【００２４】比較例 次に、単純マルチプレックス駆動の原理に基づき図１３
の（ａ）に示す疑似マルチプレックス駆動波形を成生し
て原理実験を行った。双安定性液晶セルには、実施例１
で作成したセルを使い、単純マルチプレックス駆動回路
を作成して実施例２、３と同様の実験を行った。この場
合、時間に対する透過光強度の変化をプロットしたもの
が図１３の（ｂ）である。
の（ａ）に示す疑似マルチプレックス駆動波形を成生し
て原理実験を行った。双安定性液晶セルには、実施例１
で作成したセルを使い、単純マルチプレックス駆動回路
を作成して実施例２、３と同様の実験を行った。この場
合、時間に対する透過光強度の変化をプロットしたもの
が図１３の（ｂ）である。
【００２５】実施例１〜３の結果から、通常の非線形素
子によるアクティブマトリックス駆動用液晶セル（たと
えば、互いに対向する上下基板と、上基板上にマトリッ
クス状に配列された画素電極と、画素電極の行と列にそ
れぞれ対応して設けられた走査電極および信号電極と、
画素電極の各々に対して設けられ走査電極の信号によっ
て駆動し信号電極の電圧を画素電極に供給するスイッチ
ング素子と、下基板上に設けられた対向電極と、上下基
板上に設けられた配向膜を備えたセル）に、ネマチック
双安定性液晶（つまり、液晶分子長軸が上基板側で基板
平面に対して所定のチルト角を有し、下基板側で基板平
面と平行で、かつ、基板平面に投影された上基板側およ
び下基板側の液晶分子長軸が互いにほぼ同一方向である
第１安定状態と、液晶分子長軸が、下基板側で基板平面
に対して所定のチルト角を有し、上基板側で基板平面と
平行で、かつ、基板平面に投影された上基板側および下
基板側の液晶分子長軸が互いにほぼ同一方向である第２
安定状態を有する液晶）を封入し、スイッチング素子の
駆動により、各絵素電極に対応する液晶が第１又は第２
安定状態に変化させる、すなわちアクティブマトリック
ス駆動させれば、応答速度が高く、視覚特性の良好な液
晶表示素子が得られることが確認された。
子によるアクティブマトリックス駆動用液晶セル（たと
えば、互いに対向する上下基板と、上基板上にマトリッ
クス状に配列された画素電極と、画素電極の行と列にそ
れぞれ対応して設けられた走査電極および信号電極と、
画素電極の各々に対して設けられ走査電極の信号によっ
て駆動し信号電極の電圧を画素電極に供給するスイッチ
ング素子と、下基板上に設けられた対向電極と、上下基
板上に設けられた配向膜を備えたセル）に、ネマチック
双安定性液晶（つまり、液晶分子長軸が上基板側で基板
平面に対して所定のチルト角を有し、下基板側で基板平
面と平行で、かつ、基板平面に投影された上基板側およ
び下基板側の液晶分子長軸が互いにほぼ同一方向である
第１安定状態と、液晶分子長軸が、下基板側で基板平面
に対して所定のチルト角を有し、上基板側で基板平面と
平行で、かつ、基板平面に投影された上基板側および下
基板側の液晶分子長軸が互いにほぼ同一方向である第２
安定状態を有する液晶）を封入し、スイッチング素子の
駆動により、各絵素電極に対応する液晶が第１又は第２
安定状態に変化させる、すなわちアクティブマトリック
ス駆動させれば、応答速度が高く、視覚特性の良好な液
晶表示素子が得られることが確認された。
【００２６】
【発明の効果】この発明によれば、バイアス電圧が十分
小さいため、液晶の配向が乱されず、また、安定した双
安定スイッチングが行われるため、高速動作であり、か
つ視角特性の良好な液晶表示素子が提供される。
小さいため、液晶の配向が乱されず、また、安定した双
安定スイッチングが行われるため、高速動作であり、か
つ視角特性の良好な液晶表示素子が提供される。
【図１】実施例１の液晶表示素子の構成説明図である。
【図２】従来の液晶表示素子の構成説明図である。
【図３】液晶の安定性を示す概略説明図である。
【図４】蒸着方向と液晶分子配向の関係を示す説明図で
ある。
ある。
【図５】液晶セルの断面における液晶の配向を示す概略
説明図である。
説明図である。
【図６】実施例１の液晶表示素子における、スイッチン
グ時の印加パルス幅と印加電圧の関係を示す説明図であ
る。
グ時の印加パルス幅と印加電圧の関係を示す説明図であ
る。
【図７】実施例２の駆動波形図である。
【図８】実施例２の表示画素を示す説明図である。
【図９】実施例２の表示特性を示す特性図である。
【図１０】実施例３の時間分割による階調表示を行う場
合のパターン図である。
合のパターン図である。
【図１１】実施例３の時間分割による階調表示を行う場
合のパターン図である。
合のパターン図である。
【図１２】実施例３の時間分割による階調表示を行う場
合のパターン図である。
合のパターン図である。
【図１３】マルチプレックス駆動における駆動波形と表
示特性を示す説明図である。
示特性を示す説明図である。
【図１４】実施例２のスイッチング素子を用いた駆動回
路の回路図である。
路の回路図である。
【図１５】実施例２のスイッチング素子を用いた駆動回
路の回路図である。
路の回路図である。
【図１６】液晶の誘電異方性の効果による光透過率と電
圧の関係を示す特性図である。
圧の関係を示す特性図である。
1a,1b ガラス基盤 2a,2b 透明電極 3a,3b 電極保護膜 4a,4b SiO蒸着膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神崎 修一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 互いに対向する上下基板と、上基板上に
マトリックス状に配列された画素電極と、画素電極の行
と列にそれぞれ対応して設けられた走査電極および信号
電極と、画素電極の各々に対して設けられ走査電極の信
号によって駆動し信号電極の電圧を画素電極に供給する
スイッチング素子と、下基板上に設けられた対向電極
と、上下基板上に設けられた配向膜と、上下基板間に封
入された液晶を備え、前記液晶は、液晶分子長軸が上基
板側で基板平面に対して所定のチルト角を有し、下基板
側で基板平面と平行で、かつ、基板平面に投影された上
基板側および下基板側の液晶分子長軸が互いにほぼ同一
方向である第１安定状態と、液晶分子長軸が、下基板側
で基板平面に対して所定のチルト角を有し、上基板側で
基板平面と平行で、かつ、基板平面に投影された上基板
側および下基板側の液晶分子長軸が互いにほぼ同一方向
である第２安定状態を有し、各絵素電極に対応する液晶
がスイッチング素子の駆動により第１又は第２安定状態
に選択的に変化することを特徴とする液晶表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9808393A JPH06308541A (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | 液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9808393A JPH06308541A (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | 液晶表示素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06308541A true JPH06308541A (ja) | 1994-11-04 |
Family
ID=14210456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9808393A Pending JPH06308541A (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | 液晶表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06308541A (ja) |
-
1993
- 1993-04-23 JP JP9808393A patent/JPH06308541A/ja active Pending
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