JPH08101392A - 液晶装置および液晶表示装置 - Google Patents

液晶装置および液晶表示装置

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JPH08101392A
JPH08101392A JP7238397A JP23839795A JPH08101392A JP H08101392 A JPH08101392 A JP H08101392A JP 7238397 A JP7238397 A JP 7238397A JP 23839795 A JP23839795 A JP 23839795A JP H08101392 A JPH08101392 A JP H08101392A
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ピーター レインズ エドワード
Bonetsuto Pooru
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の階調の表示が可能な液晶装置を提供す
る。 【解決手段】 液晶装置８では、複数の画素がグループ
１０に分けられている。表面配向のツイスト角は、ある
グループ１０中の画素２、４、６の間で異なっており、
スイッチング閾値はそのグループ１０内の画素間で異な
る。各グループ１０内の画素は共通のアドレス指定電極
を共有しているが、画素のいくつかは、他の画素を切り
換えることなく切り換わるように制御可能である。した
がってこのような液晶装置８は、数階調を提供すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶装置に関する。
このような装置は、複数の階調の表示が可能である表示
装置として用いられるのに適している。
【０００２】
【従来の技術】強誘電液晶（ＦＬＣ）等の、自発分極が
低く、切換時間−制御電圧特性（τ−Ｖ特性として知ら
れている）が最小である材料は、液晶表示（ＬＣＤ）に
用いるのに適していることが知られている。τ−Ｖ特性
が最小であることは、アドレス指定を高速で行うため、
および高コントラストを得るために、ジョアーズ/アル
ビー（Joers/Alvey）駆動法およびマルバーン（Malver
n）駆動方式等の駆動方式に利用されている。
【０００３】ＳＩＤ９３ダイジェスト、第３６４頁のY.
Hanyu、K.Nakamura、Y.Hotta、S.YoshiharaおよびJ.Kna
beによる「超大型ＦＬＣＤの分子配向」には、高コント
ラストを得る際に、ＬＣＤの上側基板と下側基板との間
でねじれ構造をとる傾向のあるＣ−ディレクタにより生
じる問題は、ＬＣＤの配向表面をクロスラビングするこ
とによって、減少し、克服され得ると報告されている。
各画素の配向表面は、互いに同じ量だけねじれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、基本的なＦＬ
Ｃ効果は双安定性を有しており、高品位テレビおよび他
の高解像アプリケーションが要求する階調能力を示さな
い。
【０００５】本発明はこのような現状に鑑みてなされた
ものであり、複数の階調表示を行うことができる液晶装
置およびそれを用いた液晶表示装置を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶装置は、複
数の画像素子のグループを備えており、該複数の画像素
子のグループのそれぞれは、異なる表面配向のツイスト
角を有する複数の画像素子を有しており、そのことによ
り上記目的を達成する。
【０００７】前記液晶装置は強誘電液晶材料を備えてい
てもよい。
【０００８】前記画像素子のグループのそれぞれの前記
画像素子は、共通の制御電極を有していてもよい。
【０００９】前記液晶装置は、制御電圧対制御パルスの
長さ特性が最小である液晶材料を含んでいてもよい。
【００１０】前記画像素子のそれぞれは第１および第２
の配向手段を有しており、該第１および第２の配向手段
のうちの少なくとも１つは光重合性材料を含んでいても
よい。
【００１１】前記画像素子のそれぞれは第１および第２
の配向手段を有しており、該第１および第２の配向手段
のうちの少なくとも１つは所定の方向に沿って液晶材料
を配向させる表面構造を保持してもよい。
【００１２】前記表面構造は、前記装置の境界を規定し
ている材料をラビングすることによって生成されていて
もよい。
【００１３】前記画像素子のそれぞれに対して、前記第
１および第２の配向手段における液晶の配向方向が該画
像素子の全てに共通である第１の方向について対称に配
置されていてもよい。
【００１４】前記液晶は多色染料を含有していてもよ
い。
【００１５】本発明の液晶表示装置は前記液晶装置を有
しており、そのことにより上記目的を達成する。
【００１６】本発明による液晶装置は、複数の画像素子
のグループを有し、画像素子の各グループは表面配向の
ツイスト角が異なる複数の画像素子を有している。ここ
で、「表面配向のツイスト角」という用語は、セル内側
表面に平行な方向における、セルとの界面での液晶層の
上側表面と下側表面との間の配向方向の差を指す。この
角は図１に示されており、ディレクタの表面チルト角と
は異なるものである。ディレクタの表面チルト角は、セ
ル表面の平面内にはない角である。
【００１７】このような構成により、各画像素子（画
素）グループ内での画素のスイッチング特性が互いに異
なる装置を提供することができる。つまり、この装置で
は、１つのグループ内の画素のうちで、所与の期間およ
び電圧の制御パルスによって切り換わる画素と切り換わ
らない画素が存在し得ることになる。また、画素の１つ
以上のグループが「超画素」であるように制御されるこ
とにより、高い階調能力を有する表示の提供が可能であ
る。超画素は装置に提供される画像データの１つの画素
を表し得る。
【００１８】より好適には、液晶材料は強誘電液晶であ
る。
【００１９】より好適には、個々のグループ内の画素は
共通の電極を共有する。従って、１つのグループ内の各
画素は、そのグループの他の画素と同じ制御パルスの長
さおよび電圧が加えられる。
【００２０】より好適には、各画素の側壁を規定してい
る第１および第２の表面における配向手段は、各画素に
関して、第１の方向に対して実質的に対称的に配置され
る配向方向を生成する。
【００２１】より好適には、配向方向は、光重合性材料
の光の書き込みによって規定されている。あるいは、配
向方向は、溝等の構造を第１および第２の表面に形成す
ることによって規定し得る。このような配向構造は第１
および第２の表面の制御されたラビングによって形成さ
れ得る。
【００２２】より好適には、液晶材料は、そのτ−Ｖ特
性において最小を示す。より好適には、駆動手段は、駆
動信号が、選択され、制御データに対応してあるグルー
プ内の画素の１つ以上を切り換えるように、各グループ
内の画素のτ−Ｖ特性が最小である付近において信号に
よって装置を駆動するために備わっている。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１は、液晶装置８内の複数の画
素のうちの第１、第２および第３の画素２、４および６
の部分のみを示している。第１、第２および第３の画素
が集まって１つの画素グループを形成する。この画素グ
ループ１０を「超画素」と称する。超画素１０は、装置
８内に形成された複数の超画素の１つである。
【００２４】液晶装置８は第１の基板２０と第２の基板
２２とを有しており、これらの基板の間に液晶材料が封
入され、第１および第２の表面１２、１４を有する液晶
層を形成している。従来の方法では、第１の表面１２お
よび第２の表面１４のそれぞれにおいて、所定の一方向
に液晶層中の液晶分子を配向させていた。したがって、
従来の方法によると、第１の表面１２および第２の表面
１４での液晶分子の配向方向は、各画素で同じであっ
た。しかし本発明の液晶装置においては、第１の表面１
２および第２の表面１４での液晶分子を、１つのグルー
プ内の画素間で配向方向が異なるように配向させてい
る。
【００２５】図１を参照しながらより具体的に説明す
る。第１の画素２中の液晶分子は、第１の表面１２にお
いては、図１に破線で示す第１の方向に対して＋θの角
度で配向しており、第２の表面１４においては第１の方
向に対して−θの角度で配向している。第２の画素４中
の液晶分子は、第１の表面１２および第２の表面１４の
両方において第１の方向に配向している。第３の画素６
中の液晶分子は、第１の表面１２および第２の表面１４
において、第１の方向に対してそれぞれ−θおよび＋θ
の角度をなすように配向している。このように、第１の
表面１２および第２の表面１４のそれぞれでの液晶分子
の配向方向を画素間で異ならせることは、例えば、リソ
グラフィ工程とラビング工程を適切な回数繰り返すこと
により実現することができる。なお、配向方向を画素間
で異ならせるための技術はこれに限定されないのはもち
ろんである。
【００２６】第１および第２の表面１２、１４と基板２
０、２２との間には、それぞれ、画素グループに制御信
号を与えるための透明電極（図示せず）が設けられてい
る。透明電極の材料としては、例えば、酸化インジウム
錫（ＩＴＯ）が用いられる。液晶装置８には、列/行タ
イプのアドレス指定を行う駆動方式を装置８に適用する
ことができるように、各グループに隣接してアドレス指
定の制御用の電子部品（図示せず）が設けられ得る。こ
の場合、画素グループのそれぞれがこの構造を有してい
る。
【００２７】使用時には、液晶装置８は、偏光した光に
よって照射され、装置によって反射された光または装置
を透過した光はさらなる偏光子を通り、その結果、装置
に供給された画像が見られる。あるいは、光を偏光する
手段を液晶装置８内に一体的に形成することもできる。
【００２８】第１の表面１２および第２の表面１４に隣
接して、基板２０、２２との間に配向膜（図示せず）が
設けられている。この配向膜は、例えば基板２０、２２
に形成されたポリイミド膜に対して、ラビング等の機械
的な処理を施すことにより得られる。あるいは、機械的
な処理の代わりに、M.Schadt、K.Schmitt、V.Kozinko
v、およびV.Chigrinov、によるJpn.J.Appl.Phys.第３１
巻（１９９２）第２１５５〜２１６４頁の「線状に重合
した光重合体による液晶の表面誘起平行配向（Surface-
induced parallel alignment of liquid crystals by l
inearly polymerised photopolymers）」に述べられて
いるように、配向膜として光重合体を用いてもよい。
【００２９】図２は、約２μｍの厚さを有するセル内の
ＦＬＣ材料を切り換えるためのパルス時間τと最小制御
電圧Ｖminとの関係を示す。ここで、ＦＬＣ材料として
は、メルク社（Merck Limited of Merck House, Poole,
Dorset)より入手可能な標準強誘電材料であるＳＣＥ８
を用いた。τ−Ｖmin曲線は、ツイスト角、すなわち第
１の表面１２での配向方向と第２の表面１４での配向方
向との差が異なれば変わる。第１の曲線３０は第２の画
素４に対応し、第２の曲線３２は第１の画素２に対応
し、第３の曲線３４は第２の画素６に対応する。画素を
τ−Ｖmin曲線が最小である領域の信号、例えば約４０
μＳの固定パルス長でかつ可変の電圧により駆動すれ
ば、約４１ボルトの信号が第３の画素６の双安定状態を
切り換える。しかし、この信号は第１および第２の画素
２、４には影響を与えない。約４９ボルトの大きさの信
号は第１および第３の画素２、６を切り換えるが、第２
の画素４を切り替えない。電圧が約５４ボルトまたはそ
れ以上であれば、３つの画素全てを切り換える。従っ
て、制御電圧の大きさによって、画素グループを４つの
状態のうちいずれか１つに切り換えることが可能であ
る。この４つの状態は、表示においては、全ての画素が
明るい、１つの画素が暗い、２つの画素が暗いおよび３
つの画素が暗い状態であり、４つの階調を表示すること
ができる超画素となる。上記電圧を、画素を「オフ」か
ら「オン」へ切り換えるために用いれば、全ての画素が
確実に切り換わるような比較的大きな逆極性を印加する
ことによって、画素を「オフ」状態に戻すことができ
る。
【００３０】一度に全行をブランクにするように表示を
制御することもできる。
【００３１】上述したような表示は、空間的および時間
的なデジタル階調技術等の他の階調技術が用いられてい
るアプリケーションにおいて用いることができる。例え
ば、空間変調の２ビット（４階調）、および上記の技術
を用いて得られる階調のそれぞれにおいて、さらなる４
階調を形成させ得る、前述したタイプの表示に関連する
時間的ディザの２ビット（４階調）を用いる技術によっ
て、２５６階調の表示が可能である。
【００３２】このような装置は、高品位テレビシステム
の表示に用いられるのに適しており、２５６階調を映像
のリフレッシュレートで表示することが可能である。
【００３３】他のより簡単な階調表示方式を、より簡単
な装置を用いて生成することもできる。例えば、各超画
素が同サイズの２つの画素しか含んでいないなら、この
ような画素は、９階調を表示することができる装置を提
供するように、１：３の時間比を有する時間多重（すな
わち、時間的ディザ）方式を用いて駆動される。
【００３４】さらに、各超画素１０内の画素は同サイズ
である必要はない。例えば、１：４の領域比において２
つの画素を含んでいる超画素を、１：２の比を有する時
間的ディザを用いて駆動すれば、１６の階調の表示を行
うことができる装置が得られる。
【００３５】画像の画素を形成するようにグループ分け
された超画素のうちの隣接する超画素を空間変調により
駆動すれば、さらに多くの階調表示を行うことが可能に
なる。例えば、２つの超画素１０が空間ディザの比が
１：３（すなわち１つの画素の大きさが他の画素の大き
さの３倍であるか、または各超画素の大きさが等しい装
置において、３つの超画素を集めることによって１つの
画素をシュミレートする）を有し、各超画素は１：１の
領域比において２つの画素を含み、時間的ディザが１：
９である時間アドレス指定方式が用いられれば、このよ
うなグループ分けにより８１の階調の表示が可能であ
る。
【００３６】液晶装置８を偏光板および／または反射板
と共に用いてもよい。これにより、透過型または反射型
の表示装置を得ることができる。さらに、液晶材料に多
色染料を加えてもよい。この場合、装置８と組み合わせ
る偏光板は１枚だけでよい。この偏光板は、装置８と分
離して設けてもよいし、あるいは装置８と一体的に設け
てもよい。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
高品位テレビおよび他の高解像アプリケーションが要求
する階調能力を示す液晶装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様を構成する液晶装置の部分の
斜視図であり、角度θは表面の平面内にあり、ツイスト
角はセルに沿って２θから０、次いで−２θへと変化す
る。
【図２】図１に示す実施態様のτ−Ｖ特性対捻れ角のグ
ラフ。
【符号の説明】
２、４、６ 画像素子（画素） ８ 液晶装置 １０ 超画素（画素グループ） １２、１４ 表面 ２０、２２ 基板 θ 表面配向のツイスト角

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の画像素子のグループを備えてお
    り、 該複数の画像素子のグループのそれぞれは、異なる表面
    配向のツイスト角を有する複数の画像素子を有している
    液晶装置。
  2. 【請求項２】 前記液晶装置は強誘電液晶材料を備えて
    いる、請求項１に記載の液晶装置。
  3. 【請求項３】 前記画像素子のグループのそれぞれの前
    記画像素子は、共通の制御電極を有する、請求項１また
    は２に記載の液晶装置。
  4. 【請求項４】 前記液晶装置は液晶材料を含んでおり、
    該液晶材料は、該液晶材料を駆動する電圧の範囲内にお
    いて、制御電圧対制御パルスの長さ特性が最小となる、
    請求項１から３のいずれか１つに記載の液晶装置。
  5. 【請求項５】 前記画像素子のそれぞれは第１および第
    ２の配向手段を有しており、該第１および第２の配向手
    段のうちの少なくとも１つは光重合性材料を含む、請求
    項１から４のいずれか１つに記載の液晶装置。
  6. 【請求項６】 前記画像素子のそれぞれは第１および第
    ２の配向手段を有しており、該第１および第２の配向手
    段のうちの少なくとも１つは所定の方向に沿って液晶材
    料を配向させる表面構造を保持する、請求項１から５の
    いずれか１つに記載の液晶装置。
  7. 【請求項７】 前記表面構造は、前記装置の境界を規定
    している材料をラビングすることによって生成されてい
    る、請求項６に記載の液晶装置。
  8. 【請求項８】 前記画像素子のそれぞれに対して、前記
    第１および第２の配向手段における液晶の配向方向が該
    画像素子の全てに共通である第１の方向について対称に
    配置されている、請求項５から７のいずれか１つに記載
    の液晶装置。
  9. 【請求項９】 前記液晶は多色染料を含有している、請
    求項１から８のいずれか１つに記載の液晶装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１から９のいずれか１つに記載
    の液晶装置を有する液晶表示装置。
JP7238397A 1994-09-19 1995-09-18 液晶装置および液晶表示装置 Pending JPH08101392A (ja)

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