JPS62100739A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は液晶表示装置に係わり、特に強誘電性液晶を用
いた液晶表示装置に関するものである。

従来の技術 近年液晶表示は、腕時計、電卓等だけでなく映像機器に
も広く利用されるようになり、液晶カラーテレビも市場
に出始めている。従来のカラー表示用液晶パネルはネマ
チック液晶を用いたものがその主流を占めていた。しか
しネマチック液晶の諸特性は理想的とは言い難く多くの
問題点を含んでいる。強誘電性液晶はその速い応答速度
メモリー性等ネマチック液晶にない諸特性を有しており
ディスプレイ装置への応用が考えられており、多方面か
ら研究が進められている。（オブトロニクス、１９８３
．１１ｈ９）以下図面を見ながら従来の強誘電性液晶に
ついて説明する。

第６図は強誘電性液晶分子の模式図である。強誘電性液
晶は通常スメクチック液晶と呼ばれる層構造を有する液
晶で、液晶分子は層の法線方向に対してθだけ傾いた構
造をとっている。また通常強誘電性液晶は、ラセミ体で
ない光学活性な液晶分子によって構成されている。

第６図に於いて、５は液晶分子、６は自発分極、７はＣ
ダイレクタ−１８はコーン、９は層構造、１０は層法線
方向、１１は傾き角θを示している。

第６図に示すように、強誘電性液晶分子は自発分極を有
しており、カイラルスメクチックＣ相においては、第６
図の円錐形（コーン）８の外側を自由に動くことができ
る。層毎に分子軸の方向は少しづつずれており全体とし
てはねじれ構造をとっている。

次に強誘電性液晶の動作原理について図を用いて説明す
る。

第７図は従来の強誘電性液晶の動作原理図である。第７
図Ｔａ）は電圧無印加の状態、第７図（′ｂ）は紙面裏
から表方向に電圧を印加した場合、第７図（Ｃ１は逆方
向に電圧を印加した場合の動作原理である。

１２は層法線に対して分子長軸が＋θ度傾いた液晶分子
、１３は一〇度傾いた液晶分子、１４は紙面表方向を向
いている双極子モーメント、１５は紙面裏方向を向いて
いる双極子モーメント、１６は２枚の偏光板の方向であ
る。強誘電性液晶を透明電極の付着したガラス基板には
さみそのパネルの厚さをら族ピッチ以下にすると第７図
（ａｌのようにら旋がほどけ層に対して分子が＋θ度傾
いた領域と−θ度傾いた領域に分かれる。上下電極間に
電圧を印加することにより第７図（ｂ）のようにセル全
体が＋θ度傾いたモノドメインになる。又、逆電圧を印
加すると第７図（Ｃ１のようにセル全体が−θ度傾いた
モノドメインになる。従って電気光学効果による複屈折
または２色性を利用すれば±θ度傾いた２つの状態によ
り明暗を表わすことができる。又第７図（Ｃ）の状態で
電圧を切ると第７図（Ｃ）のまま分子の状態は保たれメ
モリー効果がある。（竹添秀夫、福田敦夫、久世栄−１
「工業材料」第３１巻、第１０号、２２） 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、強誘電性液晶分子は第７図の１２のよう
に層法線に対して液晶分子が＋θ度傾いた状態と１３の
ように一θ度傾いた状態の２つの状態しか存在せず、中
間状態をとり得ない。このため強誘電性液晶を用いたデ
ィスプレイは二値表示はできるが中間調表示ができず、
映像表示は困難であるという問題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、液晶に印加される電圧に勾
配をつけることにより中間調表示の可能な強誘電性液晶
パネルを提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の液晶表示装置は液
晶に印加される電圧に勾配をつけて中間調表示を行なう
ために、上下基板の少なくとも一方に高抵抗の透明電極
を備えた液晶表示装置である。

作用 一般に液晶層が１対の透明電極間に挟持されたマトリク
ス駆動方式の液晶パネルの等価回路を第３図に示す。

この等価回路に対して ｖ　（ｘ、ｔ）＝Ｖ　（ｘ）ｅ″４ の正弦波電圧が印加された場合、次の電信方程式が成立
する。

但し、Ｘ；受信端からの距離 Ｖ　（ｘ）　＝Ｖｏ−ｃｏｓｈ　（ｉ　ｗｃ　Ｒ）　”
　−（２）但し、■ｏ　；出力電圧、Ｃ；液晶の容量、
Ｒ；液晶の抵抗。

これにより送信端と受信端での電圧の実効値比、即ち印
加電圧の電圧減衰率りは次式のように表わされる。

−・−（３） 但し、θ＝Ｌ・　（４πｆ−ｃ・Ｒ）　ｌ　／　Ｚ　、
−、−（４）Ｌ：電極長Ｃｍ） Ｃ：液晶層の単位長さあたりの容量（Ｆ／Ｉｎ）ｆ：信
号周波数（Ｈｚ　） Ｒ：走査電極の単位長さあたりの抵抗〔Ω／ｍ）ｖｉ　
：入力電圧（Ｖ） 第４図に電圧減衰率とθとの関係を示す。これによりθ
の増加に伴ない電圧減衰が生じることがわかる。即ち同
一セルの同一電極上では、電圧減衰率は電極の長さのみ
の関数となる。

次に走査電極の電極長を１鶴とした時の電圧減衰率と電
極抵抗（面抵抗）の関係を第５図に示す。

但し、印加電圧の周波数２２．５ｋＨｚいデユーティ比
１／７５０　、セルギャップ２μｍ、液晶の誘電率は強
誘電性液晶の場合、常誘電項だけでな（強誘電項をも持
つので１０．　１００．　５００の３つの値を想定した
。液晶の誘電率が１００〜５００では透明画素電極の面
抵抗値がｌＸ４０’〜ｌＸｌ０’Ω／口で電圧減衰率が
０となっており電極の先端にはほとんど電圧が印加され
ないことになる。この現象を利用すると低抵抗バスバー
電極端から透明電極に向かって距離Ｘの電極上に印加さ
れる電圧をＶ　（ｘ）、又Ｖ　（ｘ）　＝Ｖｔｈ　（但
し、Ｖｔｈｉ液晶の闇値電圧）とすると画素電極上でハ
スバー電極の入力端からの距離Ｘが０≦Ｘ≦Ｘの範囲で
はＶ　（ｘ）≧ｖｔｈとなり液晶分子は印加電圧に応答
するがＸ＜ｘ≦１の範囲ではＶ　（ｘ）＜Ｖｔｈとなり
液晶分子は印加電圧に応答できない。この結果、バスバ
ーＮ＋’ｆｘの入力端の印加電圧を調整することにより
画素電極上で印加電圧に応答する領域を変化させ中間状
態を作り出すことができる。

以上述べたように、液晶に印加される電圧に勾配をつけ
るために走査電極として高抵抗の透明電極材料を用い電
極減衰を引き起こすことにより中間調表示を行なうこと
ができる。

実施例 以下本発明の一実施例の液晶表示装置について、図面を
参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例の液晶表示装置の走査電極の
構成を示す拡大図である。第１図に於いて、１はガラス
基板、２はｒ　ｎ２０．．３はＣｒ。

４はＡ１である。

市販のソーダガラス基板にＲＦスパッタによりＩ　ｎ２
０．の薄膜を形成し、フォトレジストを所定の方法によ
りパターニングし、ドライランチングによりＩ　ｎ２０
．のパターニングを行なった。用いたｒ　ｎｚＯ，、の
面抵抗は５Ｘ１０６Ω／口であった。

その後、ＥＢ蒸着によりＣｒ−、Ａβの薄膜を形成し、
フォトレジストのパターニングを行ない。湿式エツチン
グによりパターニングを行ない、第１図に示す構造の走
査電極用バスバー電極を形成した。信号電極としては、
第１図には図示されていないが、走査電極と直交する方
向に液晶層を隔てて設けられた複数本の帯状電極よりな
る酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）の１０Ω／口の抵抗値
を持ったソーダガラスを使用した。

使用した液晶材料は＋Ｐ−デシルオキシベンジリデンー
Ｐ゛　−アミノ−２メチルブチルシンナメイ）　（＋Ｄ
ＯＢＡＭＢＣ）即ち次の構造を有する強誘電性液晶であ
る。

Ｃ１゜Ｈｚ　＋　００ＸＣＨ＝　Ｎべ互ヒＣＨＯＣＨ３ −ＣＨＣＯＣＨｚ　ＣＨＣｚ　Ｈｓ （但し、Ｃ゛は光学活性な炭素原子を示す。）相転移温
度 但し、　ＩＳｏ；等方性液体 ＳＡ　　；スメクチック人相 Ｓｃ”ｉカイラルスメクチックＣ相 Ｓ　Ｇ　”　：カイラルスメクチソクＧ相先述の構成の
走査電極側基板及び信号電極基板上に有機配向膜を塗布
し、一定方向にラビングを行なった。その後前述の基板
間を上記強誘電性液晶で満たし樹脂で封口してセルを作
成した。

以上のような方法で作成した強誘電性液晶パネルの電気
光学特性をクロスニコル下フォトマルにより測定を行っ
た。測定温度は３３℃であった。

第２図は本発明の液晶表示装置の電気光学特性の測定結
果を示すものである。第２図（ａｌは輝度変化、（ｂ）
は液晶に印加した電圧である。まずＡの領域の選択期間
ではパルス幅２ｍ５ｅｃ、波高値３０Ｖのパルスを印加
し非選択期間にはパルス幅１２．５μｓｅｃ　、波高値
１５Ｖのパルスを印加した。この時の輝度変化はＢｏの
状態より８１まで変化した。次にＢの領域で選択期間に
パルス幅２ｍ５ｅＣ波高値２０Ｖのパルスを印加し非選
択期間にパルス幅１２．５μｓｅｃ、波高値１５Ｖのパ
ルスを印加した所、輝度変化はＢｏとＡの領域での８１
との中間であるＢ２の状態となった。尚強誘電性液晶の
闇値（Ｖｔｈ）は電圧波高値とパルス幅に依存するので
中間調を表示するには、パルス幅、波高値のいづれの変
調方式を用いても良い。

発明の効果 以上のように本発明は、液晶に印加される電圧に勾配を
つけることにより表示特性の秀れた中間調表示を行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に於ける走査電極側ガラ
ス基板の構成図、第２図は本発明の第１の実施例に於け
る液晶表示パネルの電気光学の特性図、第３図は液晶パ
ネルの等価回路図、第４図は電圧減衰率りとθの関係を
示すグラフ、第５図は電圧減衰率りと電極抵抗の関係を
示すグラフ、第６図は強誘電性液晶分子の模式図、第７
図は従来の強誘電性液晶の動作原理図である。 １・・・・・・ガラス基板、２・・・・・・Ｉｎ２Ｏ２
の透明電極、３・・・・・・Ｃ１，４・・・・・・Ａ１
．５・・・・・・強誘電性液晶分子、６・・・・・・自
発分極ｐ、７・・・・・・Ｃダイレクタ−Ｃ２８・・・
・・・コーン、９・・・・・・層、１０・・・・・・層
法線、１１・・・・・・分子の層法線に対する傾き角θ
、１２・・・・・・層法線に対して分子の長軸が＋θ度
傾いた液晶分子、１３・・・・・・層法線に対して分子
の長軸が一θ度傾いた液晶分子、１４・・・・・・紙面
表方向を向いている双極子モーメント、１５・・・・・
・紙面裏方向を向いている双極子モーメント、１６・・
・・・・２枚の偏光板の方向。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名／−−−力
゛ラス禾巾（ ２−−−１π２０３の走明１４ゑ １、ウ　　　　　　°−−−Ｃｒ ４−−−Ａｔ 第２図 （６しン （ｂン 第３図 〔液晶パネルの等＋＠８周 第４図 区　　　　　に　　１経　　船 第６図 第７図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）強誘電性を示すスメクチック液晶を上下基板間に
   はさんだ液晶表示装置において、前記液晶に印加される
   電圧に勾配をつけることを特徴とする液晶表示装置。
2. （２）上下基板の少なくとも一方が、その上面に高抵抗
   の透明電極を備えることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の液晶表示装置。
3. （３）透明電極の主成分がＩｎ＿２Ｏ＿３であることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の液晶表示装置。
4. （４）透明電極の主成分がＳｎＯ＿２であることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の液晶表示装置。
5. （５）透明電極の主成分がＩｎ＿２Ｏ＿３＋ＳｎＯ＿２
   であることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の液
   晶表示装置。