KR100295273B1 - 액정표시소자와그구동방법 - Google Patents

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Abstract

반강유전성액정(AFLC, Antiferroelectric Liquid Crystal)을 이용한 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 계조(단계적 변화)표시가 가능한 반강유전성 액정표시소자 및 그 구동방법에 관한 것으로서,
대향하는 전극이 형성된 한쌍의 기판(11, 12)의 사이에 벌크의 상태에서 반강유전상을 나타내고, 기판((11)과 (12))의 사이에 봉입된 상태에서 제 1 방향으로 배향한 제 1 배향상태의 액정분자와 이 제 1 방향과는 다른 방향으로 배향한 제 2 배향상태의 액정분자가 소정의 질서로 혼재하는 페리상을 형성하는 액정층(21)이 봉입되어 있으며, 대향하는 전극에 인가되는 전압의 극성과 크기에 따라서 제 1 배향상태의 액정과 제 2 배향상태의 액정의 비율이 변화하고, 액정층의 다이렉터가 연속적으로 변화하며, 이 다이렉트의 변화를 크로스니콜배치한 한쌍의 편광판(23, 24)에 의해 검출함으로써 계조표시가 가능하게 되는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시소자와 그 구동방법
본 발명은 반강유전성 액정(AFLC, Antiferroelectric Liquid Crystal)을 이용한 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 계조표시가 가능한 반강유전성 액정표시소자 및 그 구동방법에 관한 것이다.
강유전성액정을 이용하는 강유전성 액정표시소자는 네마틱액정을 이용하는 TN모드의 액정표시소자와 비교하여 고속응답, 넓은 시야각이 얻어지는 등의 점에서 주목되고 있다.
강유전성 액정표시소자로서는 강유전성 액정을 이용한 강유전성 액정표시소자와 반강유전성 액정을 이용한 반강유전성 액정표시소자가 알려져 있다.
반강유전성 액정표시소자는 반강유전성 액정이 구비하는 배향상태의 3안정성을 이용하여 화상을 표시하는 것이다.
보다 상세하게 설명하면, 반강유전성 액정은 액정분자의 배향에 3개의 안정상태를 갖고, (1) 제 1 한계값 이상의 전압을 해당 액정에 인가했을 때 인가전압의 극성에 따라서 액정분자가 제 1 방향에 배열하는 제 1 강유전상 또는 제 2 방향에 배열하는 제 2 강유전상에 배향하고, (2) 상기 제 1 한계값보다 낮은 제 2 한계값 이하의 전압을 인가했을 때 제 1과 제 2 강유전상과는 다른 배열상태인 반강유전상에 배향한다. 액정표시소자의 양측에 배치된 한쌍의 편광판의 투과축의 방향을 반강유전상에 있어서의 광학축을 기준으로 하여 설정함으로써 인가전압에 의해 빛의 투과율을 제어하여 화상을 표시할 수 있다.
반강유전성 액정은 인가전압이 변화해도 상기 제 1과 제 2 한계값의 사이의 범위이면 제 1 또는 제 2 강유전상 또는 반강유전상에 배향한 상태를 유지한다. 즉 메모리성을 갖고 있다. 종래의 반강유전성 액정표시소자는 이 메모리성을 이용하여 단순매트릭스 구동되어 있다.
반강유전성 액정의 메모리성은 액정이 제 1 또는 제 2 강유전상으로부터 반강유전상으로 상전이하는 전압과, 반강유전상으로부터 제 1 또는 제 2 강유전상으로 상전이하는 전압의 전압차에 따라서 정해진다. 그리고 이 전압차가 클수록 배향상태의 메모리성이 높다. 즉 광학특성의 히스테리시스가 클수록 메모리성이 높다.
이 때문에 종래의 단순매트릭스 구동되는 반강유전성 액정표시소자에서는 반강유전성 액정으로서 상기 전압차가 큰 액정을 이용하고 있다.
그러나 메모리성이 높은 반강유전성 액정을 이용하는 종래의 반강유전성 액정표시소자는 빛의 투과율을 임의로 제어할 수 없다. 즉 표시계조의 제어가 거의 불가능하고 계조표시를 실현할 수는 없었다.
본 발명은 상기 실상에 감안하여 이루어진 것으로, 명확한 계조표시를 실현할 수 있는 액정표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 1 관점에 관련되는 액정표시소자는,
제 1 전극(13)이 형성된 제 1 기판(11)과,
제 1 전극(13)에 대향하는 제 2 전극(17)이 형성된 제 2 기판(12)과,
벌크의 상태에서 카이럴스멕틱상을 나타내는 반강유전성 액정이 상기 제 1, 제 2 기판(11), (12)의 사이에 봉입되는 것에 의해 형성된 액정층(21)과,
상기 제 1, 제 2 기판(11, 12)의 사이에 봉입된 액정층(21)의 액정분자를 제 1 방향을 향해 배향하는 제 1 배향상태와, 제 1 방향과는 다른 제 2 방향을 향해 배향하는 제 2 배향상태가 소정의 질서로 존재하는 페리상에 배향시키는 배향수단과,
상기 제 1, 제 2 기판에 전압을 인가하여 상기 페리상에 배향한 액정층(21)의 다이렉터를 변화시키는 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 따르면 한쌍의 기판 사이에 봉입된 액정층은 배향막과 액정의 상호작용에 의해 제 1 배향상태와 제 2 배향상태가 소정의 질서로 존재하는 페리상을 나타낸다. 이 페리상에 있어서의 액정층의 다이렉터는 전압무인가의 상태에서는 제 1 방향과 제 2 방향의 중간방향을 향하고 있다. 그리고, 전압이 인가되면 그 인가전압의 크기와 극성에 따라서 액정분자는 서서히 제 1 또는 제 2 배향상태에 구비되도록 배향한다. 따라서 액정층의 다이렉터를 인가전압에 따라 연속적으로 변화시킬 수 있다. 이 다이렉터의 변화를 한쌍의 편광판에 의해 검출함으로써 인가전압에 따라 액정표시소자의 투과율을 제어할 수 있다. 이 액정표시소자에서는 페리상에 있어서 다이렉터를 변화시키도록 하고 있기 때문에 인가전압에 대해서 표시계조가 한결같이 정해지고, 임의의 계조를 지정하여 안정된 계조표시가 가능하게 된다.
상기 액정층의 액정분자를 페리상에 배향시키는 배향수단은 한쌍의 기판에 대향하는 내면에 형성되어 반강유전상의 질서를 가진 액정분자를 페리상의 질서로 배열시키는 배향규제력을 갖는 배향막을 구비하고 있다. 액정층의 액정분자는 액정층이 접하는 부재와 액정분자의 상호작용에 의해 얻어지는 계면의 효과에 의해 반강유전상의 질서를 가진 액정분자가 페리상의 질서로 배열한다.
그리고 이 액정표시소자는 반강유전상의 질서를 가진 액정분자를 페리상의 질서로 배열시키는 배향규제력을 갖는 배향막과 상기 배향규제력에 의해 액정분자를 페리상의 질서로 배열시키기 위한 액정층의 두께를 규정하는 액정층두께의 규정수단을 구비하고 있다. 이 구성에 의해 보다 안정된 페리상이 얻어진다. 또 이 액정표시소자를 얻기 위해서는 상기 배향막의 배향규제력의 크기는 상기 액정분자의 분자간력의 크기와 거의 동등한 크기인 것이 바람직하다. 또한 상기 배향막은 표면에너지의 분산력의 크기가 30에서 50의 범위내이고, 극성력의 크기가 3에서 20의 범위내 인 것이 바람직하다.
또 상기 액정층(21)은,
벌크의 상태에 있어서 이중나선구조를 갖는 카이럴스멕틱CA상을 나타내고, 상기 기판(11, 12)의 사이에 봉입된 상태에 있어서, 상기 이중나선구조가 해소되고 또한 기준값 이상의 전압이 인가된 상태에서는 인가전압의 극성에 따라서 상기 액정분자가 상기 제 1 배향상태 또는 제 2 배향상태에 배향하여 강유전상을 형성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 액정층(21)은 인가되는 전압에 따라서 상기 제 1 배향상태에 배향하고 있는 액정분자의 수와 상기 제 2 배향상태에 배향하고 있는 액정분자의 수의 비율이 제어된다.
이 때문에 액정층의 다이렉터는 인가된 전압에 따라서 연속적으로 변화하고, 계조표시가 가능하게 된다.
상기 액정표시소자는,
액티브소자(14)를 통해서 상기 제 1 전극(13)과 상기 제 2 전극(17)의 사이에 전압을 인가하는 것에 의해 상기 액정층(21)에 전압을 인가하고, 상기 제 1 배향상태와 상기 제 2 배향상태의 액정분자의 혼합비율을 제어함으로써 상기 액정층(21)의 다이렉터를 제어하여 계조표시를 실시하는 구동수단을 또한 구비하는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면 구동수단은 액티브소자를 통해서 액정층에 전압을 인가하고, 그 인가한 전압을 유지하여 액정분자를 인가하는 전압의 극성 및 크기에 대응하는 제 1 또는 제 2 배향상태에 그 배향을 유지시킬 수 있다. 따라서 이 액정표시소자는 액정층의 다이렉터를 유지시킨 전압에 따라서 연속적으로 변화시킬 수 있어 보다 확실한 계조를 표시할 수 있다.
상기 구동수단은 상기 카이럴스멕틱CA상의 분자가 그리는 콘의 최대각보다 작은 각도로 상기 액정층(21)의 다이렉터를 변화시킴으로써 상기 액정층(21)을 페리상의 상태로 강유전상에 상전이시키는 일 없이 계조표시를 실시하는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면 액정층을 강유전상으로 상전이시키지 않고 계조표시를 실시하기 때문에 화면의 소착이 억제되고, 표시화면의 콘트래스트를 높게 또한 표시품질을 높게 할 수 있다.
또 본 발명의 제 2 관점에 관련되는 액정표시소자는,
매트릭스상에 복수배열된 복수의 제 1 전극이 형성된 한쪽의 기판(11)과,
상기 복수의 제 1 전극에 대향하는 적어도 1개의 제 2 전극이 형성된 다른쪽의 기판(12)과,
자발분극을 갖고 벌크의 상태에서 카이럴스멕틱CA상을 나타내며, 상기 기판의 사이에 봉입되어 액정분자가 제 1 배향상태 또는 제 2 배향상태에 배향하고 있는 액정층(21)과,
상기 한쪽의 기판(11)과 상기 다른쪽의 기판(12)의 각 대향면에 배치되고, 상기 액정층의 액정분자를 제 1 배향상태와 제 2 배향상태에 배향시켜서 상기 액정층(21)을 페리상에 배향시키는 배향막(18, 19)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 따르면 배향막과 액정의 상호작용에 의해 전압무인가의 상태에서는 액정층은 페리상을 나타낸다. 이 페리상에 있어서의 액정층의 다이렉터는 제 1 방향과 제 2 방향의 중간방향을 향하고 있다. 그리고, 전압이 인가되면 그 인가전압의 극성 및 크기에 따라서 액정분자는 서서히 제 1 또는 제 2 배향상태에 구비되도록 배향한다. 따라서 액정층의 다이렉터는 인가전압의 크기와 극성에 따라서 연속적으로 변화한다. 이것에 의해 인가하는 전압에 따라서 액정층의 다이렉터의 방향이 한결같이 정해지고, 다이렉터를 임의의 방향으로 제어할 수 있다.
상기 배향막(18, 19)은 상기 액정분자의 분자간력의 크기와 거의 동등한 크기의 배향규제력을 갖는 것이 바람직하다.
상기 액정표시소자는,
상기 기판(11, 12) 사이에 전압을 인가하는 것에 의해 상기 액정층(21)에 전압을 인가하고, 상기 제 1과 제 2 배향상태의 상기 액정분자의 비율을 제어함으로써 상기 액정층(21)의 다이렉터를 제어하여 계조표시를 실시하는 구동수단을 또한 구비하고 있다.
이 구성에 따르면 구동수단은 액정층의 액정분자를 인가하는 전압의 극성 및 크기에 대응하는 제 1 또는 제 2 배향상태에 배향시켜 비율을 제어한다. 따라서 액정층의 다이렉터는 인가된 전압에 따라서 연속적으로 변화한다. 이 때문에 이 액정표시소자는 계조를 표시할 수 있다.
또 상기 구동수단은 상기 카이럴스멕틱CA상의 분자가 그리는 콘의 최대각보다 작은 각도로 상기 액정층(21)의 다이렉터를 변화시킴으로써 상기 액정층(21)을 페리상의 상태로 강유전상에 상전이시키는 일 없이 계조표시를 실시하는 것이 바람직하다.
또 본 발명의 제 3 관점에 관련되는 액정표시소자의 구동방법은,
한쌍의 기판(11, 12) 사이에 벌크의 상태에서 카이럴스멕틱상을 형성하고, 상기 한쪽의 기판(11)과 상기 다른쪽의 기판(12) 사이에 있어서 제 1 배향상태에 배향한 액정분자와 제 2 배향상태에 배향한 액정분자가 혼재하는 페리상을 형성하는 액정층(21)을 봉입하고, 상기 액정층(21)에 전압을 인가함으로써 제 1과 제 2 배향상태의 비율을 제어함으로써 상기 액정층(21)의 다이렉터를 제어하여 계조를 표시하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 따르면 제 1 배향상태의 액정분자와 제 2 배향상태의 액정분자가 혼재하는 페리상을 형성하는 액정층은 전압이 인가되면 인가전압에 따라서 제 1 배향상태의 액정분자와 제 2 배향상태의 액정분자의 비율이 인가전압에 따라서 변화한다. 따라서 액정층의 다이렉터는 인가된 전압에 따라서 변화하고, 계조표시가 가능하게 된다.
상기 액정표시소자의 구동방법은,
상기 카이럴스멕틱CA상의 분자가 그리는 콘의 최대각보다 작은 각도범위로 상기 액정층(21)의 다이렉터를 변화시킴으로써 상기 액정층(21)을 페리상의 상태로 강유전상에 상전이시키는 일 없이 계조표시를 실시하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관련되는 액정표시소자의 구조를 나타내는 단면도.
도 2는 도 1에 나타내는 액정표시소자의 하기판의 구성을 나타내는 평면도.
도 3은 편광판의 투과축과 액정분자의 배향방향의 관계를 나타내는 도면.
도 4는 벌크의 상태의 액정의 액정분자가 그리는 이중나선구조를 설명하기 위한 도면.
도 5는 페리상에서의 액정분자의 배향상태를 설명하기 위한 도면.
도 6은 페리상에서의 액정분자의 배향상태를 설명하기 위한 도면.
도 7(a)∼도 7(e)는 인가전압과 액정분자의 배향의 관계를 나타내는 도면.
도 8은 전압을 인가했을 때의 액정분자의 거동을 설명하기 위한 도면.
도 9(a)는 도 3의 광학배치를 채용한 실시예 1의 액정표시소자에 저주파의 삼각파전압을 인가했을 때의 인가전압-투과율특성을 나타내는 그래프이며, 도 9(b)는 갭길이를 5미크론으로 한 비교예 1의 인가전압-투과율특성을 나타내는 그래프.
도 10은 벌크의 상태의 액정의 코노스코프상.
도 11(a)∼도 11(b)는 편광판의 투과축과 액정분자의 배향방향의 관계의 다른 예를 나타내는 도면.
도 12(a)는 도 11(b)의 광학배치를 채용한 실시예 2의 반강유전성 액정표시소자에 저주파의 삼각파전압을 인가했을 때의 인가전압-투과율특성을 나타내는 그래프이며, 도 12(b)는 갭길이를 5미크론으로 한 비교예 2의 인가전압-투과율특성을 나타내는 그래프.
도 13(a)∼도 13(c)는 본 발명의 반강유전성 액정표시소자의 구동방법을 설명하기 위한 타이밍챠트.
도 14는 도 13에 나타내는 구동방법을 이용하여 실시예 2의 액정표시소자를 구동했을 때의 인가전압-투과율특성을 나타내는 도면.
도 15은 도 13에 나타내는 구동방법을 실현하기 위한 드라이버회로의 구성예를 나타내는 블록도.
도 16은 단순매트릭스타입의 액정표시소자의 구성을 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11, 12: 기판 13: 화소전극
14: 액티브소자 15: 게이트라인
15a, 16a: 단부 16: 데이터라인
17: 공통전극 18, 19: 배향막
20: 시일재 21: 액정층
22: 스페이서 23, 24: 편광판
25: 액정셀 31: 행드라이버
32: 열드라이버 41: 제 1 샘플·홀드회로
42: 제 2 샘플·홀드회로 43: A/D변환기
44: 타이밍회로 45: 전압변환회로
71: 주사전극 72: 신호전극
이하 본 발명의 실시형태에 관련되는 중간변화를 표시할 수 있는 반강유전성 액정표시소자에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
이 반강유전성 액정표시소자는 액티브매트릭스방식의 것이며, 한쌍의 투명기판(예를 들면 유리기판)(11, 12)을 구비한다. 도 1에 있어서 하측의 기판(이하 하기판)(11)에는 투명한 화소전극(13)과 화소전극(13)에 접속된 액티브소자(14)가 매트릭스상으로 배열형성되어 있다.
액티브소자(14)는 예를 들면 박막트랜지스터(이하 TFT(14))로 구성된다. TFT(14)는 기판(11)상에 형성된 게이트전극과, 게이트전극을 덮는 게이트절연막과, 게이트절연막의 위에 형성된 반도체층과, 반도체층의 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극으로 구성된다.
또한 하기판(11)에는 도 2에 나타내는 바와 같이 화소전극(13)의 행간에 게이트라인(주사라인)(15)이 배선되어 있다. 또 화소전극(13)의 열간에 데이터라인(계조신호라인)(16)이 배선되어 있다. 각 TFT(14)의 게이트전극은 대응하는 게이트라인(15)에 접속되고, 드레인전극은 대응하는 데이터라인(16)에 접속되어 있다.
게이트라인(15)은 단부(15a)를 통해서 행드라이버(행구동회로)(31)에 접속되어 있다. 데이터라인(16)은 단부(16a)를 통해서 열드라이버(열구동회로)(32)에 접속된다. 행드라이버(31)는 후술하는 게이트신호를 인가하여 게이트라인(15)을 스캔한다. 한편 열드라이버(32)는 표시데이터(계조데이터)를 받아서 데이터라인(16)에 표시데이터에 대응하는 데이터신호를 인가한다.
게이트라인(15)은 단부(15a)를 제외하고 TFT(14)의 게이트절연막(투명막)으로 덮여져 있다. 데이터라인(16)은 게이트절연막의 위에 형성되어 있다. 화소전극(13)은 ITO 등으로 이루어지고, 게이트절연막의 위에 형성되어 있으며, 그 일단부에 있어서 TFT(14)의 소스전극에 접속되어 있다.
도 1에 있어서 상측의 기판(이하 상기판)(12)에는 하기판(11)의 각 화소전극(13)과 대향하는 투명한 공통전극(17)이 형성되어 있다. 공통전극(17)은 ITO 등으로 구성되며 표시영역 전체에 걸치는 면적의 1장의 전극으로 구성되고, 기준전압(V0)이 인가되어 있다. 화소전극(13)과 공통전극(17)은 그 사이의 액정층(21)에 전압을 인가함으로써 액정분자의 배향방향을 제어하고, 그 다이렉터(액정분자의 장축의 평균적인 방향)를 연속적으로 변화시키고, 이에 의해 액정층의 광학축을 연속적으로 제어시켜서 이에 의해 표시계조를 제어한다.
하기판(11)과 상기판(12)의 전극형성면에는 각각 배향막(18, 19)이 설치되어 있다.
배향막(18, 19)은 수평배향막이고 동일방향(후술하는 도 3의 제 3 방향(21C))으로 러빙에 의한 배향처리가 실시되어 있으며, 근처의 액정분자를 배향처리의 방향(21C)에 배열시키고자 하는 배향규제력을 갖는다.
배향막(18, 19)은 예를 들면 두께가 25∼35㎚ 정도의 폴리이미드 등의 유기고분자화합물로 이루어지고 러빙 등의 배향처리가 실시되어 있으며, 표면에너지의 분산력(esd)이 30∼50dyn/㎝, 극성력(esp)이 비교적 약하게 3∼20dyn/㎝ 정도의 것을 사용하고 있다.
하기판(11)과 상기판(12)은 그 외주연부에 있어서 틀상의 시일재(20)를 통해서 접착되어 있다. 기판(11, 12) 사이의 시일재(20)로 둘러싸여진 영역에 액정층(21)이 봉입되어 액정셀(25)을 형성하고 있다. 액정층(21)의 층의 두께는 액정의 내츄럴피치와 동등 또는 그 이하, 예를 들면 1. 5㎛정도의 두께로 설정되어 있으며, 투명한 스페이서(22)에 의해 규제되어 있다. 스페이서(22)는 액정봉입영역내에 점재상태로 배치되어 있다.
액정층(21)은 (1) 벌크의 상태에서 카이럴스멕틱CA(SmCA*)상을 형성하고, (2) 기판((11)과 (12))의 사이에 봉입된 상태에서 페리상을 형성하며, (3) 기판((11)과 (12))의 사이에 봉입되고 또한 충분히 큰 전압이 인가된 상태에서는 인가전압의 극성에 따라서 액정분자가 도 3에 나타내는 제 1 방향(21A) 또는 제 2 방향(21B)을 대략 향한 강유전상을 형성하는 액정재료로 구성된다.
액정층(21)의 자세한 내용에 대해서는 후술한다.
액정표시소자의 상하에는 한쌍의 편광판(23, 24)이 배치되어 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이 하측의 편광판(23)의 광학축(이하 투과축이라 한다)(23A)은 제 3 방향(21C)에 대략 일치하는 스멕틱층의 법선방향 대략 평행하게 설정되어 있다. 상편광판(24)의 광학축(이하 투과축이라 한다)(24A)은 하편광판(23)의 투과축(23A)에 대략 직각으로 설정되어 있다.
편광판(23, 24)의 투과축을 도 3에 나타내는 바와 같이 설정한 반강유전성 액정표시소자는 액정층(21)의 다이렉터가 제 1 또는 제 2 배향방향(21A, 21B)으로 대략 배향한 때에 투과율이 대략 최대(표시가 가장 밝게)가 된다. 또 액정층(21)의 다이렉터가 제 3 방향(21C)으로 향하도록 대략 배향한 때에 투과율이 대략 최소(표시가 가장 어둡게)가 된다.
즉 액정분자의 다이렉터가 제 1 또는 제 2 방향(21A, 21B)을 향한 상태에서는 입사측의 편광판(23)의 투과축(23A)을 통과한 직선편광상태의 빛은 액정층(21)의 복굴절작용에 의해 편광상태가 변화하여 출사측 편광판(24)에 입사하고, 출사측 편광판(24)의 투과축(24A)과 평행한 성분의 빛이 투과하고 표시는 밝게된다.
다이렉터가 제 3 방향(21C)을 향한 상태에서는 입사측의 편광판(23)의 투과축(23A)을 통과한 직선편광은 액정층(21)의 복굴절작용을 거의 받지 않는다. 이 때문에 입사측의 편광판(23)을 통과한 직선편광은 직선편광 그대로 액정층(21)을 통과하고, 출사측의 편광판(24)에서 거의 흡수되어 표시가 어둡게된다.
또 액정층(21)이 광학적 중간상태시는 다이렉터의 방향에 따른 계조가 얻어진다.
다음으로 배향막(18, 19)과 액정층(21)에 대해서 상세하게 설명한다.
액정층(21)은 예를 들면 화학식 1에 나타내는 골격구조를 갖는 액정조성물을 주성분으로 하는 액정이며, 표 1에 나타내는 바와 같은 물성을 갖는다.
상계열 결정-30℃-SmCA*-69℃-SmA-80℃-Iso
자발분극 229nC/㎠
콘각(θ) 32°
나선피치 1. 5㎛
여기에서 콘각이란 액정이 그리는 콘의 축과 콘이 이루는 각도이며, 제 1 방향(21A)과 제 2 방향(21B)의 교차각은 콘각(θ)의 2배인 2θ에 상당한다.
이 액정재료는 벌크의 상태에서는 도 4에 나타내는 바와 같이 분자배열의 층구조와 나선구조를 갖고 있으며, 인접하는 액정분자는 층마다에 가상적인 콘상에서 대략 180°시프트하여 나선을 그린 이중나선구조를 갖고 인접하는 스멕틱층의 액정분자끼리 그 자발분극을 캔슬한다.
이 액정재료를 상기판(12)과 하기판(11)의 사이에 봉입하여 형성되는 액정층(21)은 나선구조의 1피치(내츄럴피치)로 대략 같은 두께 (1. 5미크론)를 가지고 있기 때문에 이중나선구조가 소실한 상태에서 액정셀(25)에 봉입되어 있다.
또 배향막(18, 19)의 배향규제력과 액정층(21)을 구성하는 액정재료의 반강유전상을 유지하도록 하는 분자간력과 배향규제력은 대략 동등하다. 또 이 액정재료의 반강유전적 분자배열의 에너지와 강유전적 분자배열의 에너지의 차가 비교적 작고, 게다가 그 한계값이 명확하다.
이 때문에 액정분자는 이중나선구조가 소실때에 배향막(18, 19)의 계면의 효과인 배향규제력을 받아서 제 1 배향방향과 제 2 배향방향에 균등한 비율로 배향한 페리상을 형성한다.
페리상에서는 도 5에 사시도로, 도 6에 기판 평면으로의 투영도로 나타내는 바와 같이 액정분자는 제 1 방향(21A) 또는 제 2 방향(21B)의 어느 것인가에 소정의 질서를 갖고 그 장축을 향하여 배열하고 있다.
이 때문에 액정층(21)은 액정분자가 제 1 방향을 향한 제 1 배향상태와 액정분자가 제 2 방향을 향한 제 2 배향상태가 혼재하고 있다. 그리고 전압이 인가되지 않을 때에는 상기한 바와 같이 제 1 배향방향과 제 2 배향방향에 균등한 비율로 혼재하고 있기 때문에 공간적으로 평균된 액정층(21)의 다이렉터(광학축)은 도 7(a)에 나타내는 바와 같이 스멕틱층의 법선방향(또는 제 3 방향(21C))에 대략 일치한다.
도 7(a)에 나타내는 분자배열을 갖는 페리상의 액정층(21)에 플러스극성이고 충분히 높은 전압(포화전압 이상의 전압)을 인가함으로써 도 7(b)에 나타내는 바와 같이 액정분자가 제 1 방향(21A)에 대략 배열한 상태로 배향한다. 이 상태에서는 액정분자의 자발분극은 대략 동일방향을 향하고 액정은 제 1 강유전상을 나타낸다.
한편 액정층(21)에 마이너스극성이고 충분히 높은 전압(포화전압 이하의 전압)을 인가함으로써 도 7(c)에 나타내는 바와 같이 액정분자는 제 2 방향(21B)에 대략 배열한 상태로 배향한다. 이 상태에서는 액정분자의 자발분극은 대략 동일방향을 향하고, 액정은 제 2 강유전상을 나타낸다.
이들 상태에서는 액정층(21)의 광학축은 제 1 방향(21A) 또는 제 2 방향(21B)에 대략 일치한다.
한편 중간의 전압을 인가하면 그 극성에 따라서 액정분자의 일부는 도 8에 나타내는 바와 같이 카이럴스멕틱CA상의 분자가 그리는 콘에 따라서 이동하여 그 배향방향이 반전한다. 이 때문에 도 7(d) 및 (e)에 나타내는 바와 같이 제 1 방향(21A) 또는 제 2 방향(21B)으로 배열한 액정분자의 수가 감소하고, 제 2 방향(21B) 또는 제 1 방향(21A)으로 배열한 액정분자가 증가한다. 이 때문에 제 1 방향(21A)을 향한 제 1 배향상태의 액정분자와 제 2 방향(21B)을 향한 제 2 배향상태의 액정분자의 비율이 인가전압의 극성 및 값에 따라서 연속적으로 변화한다.
이 때문에 액정층(21)의 다이렉터(액정분자의 평균적인 배향방향)는 도 7(a)∼(e)에 나타내는 바와 같이 인가전압에 따라서 제 1 방향(21A)과 제 2 방향(21B)의 사이에서 연속적으로 변화한다.
따라서 이 액정표시소자의 광학특성은 인가전압 0V 근처에 있어서 평탄한 부분이 없고, 인가전압의 절대값의 상승에 동반하여 광학특성도 연속적으로 순조롭게 변화한다. 또 반대극성의 인가전압에 대한 광학특성도 대칭으로 된다. 또 절대값이 포화전압 이상의 전압이 인가되면 투과율은 포화한다.
한 예로서 이 실시형태의 액정표시소자(실시예 1)의 삼각파의 인가전압에 대한 투과율의 관계를 도 9(a)에 나타낸다.
이 액정표시소자는 화학식 1에 나타내는 골격구조를 갖는 액정을 주성분으로 하고, 표 1에 나타내는 바와 같은 물성을 갖는 액정조성물을 조제하여 이 액정조성물을 액정층(21)으로서 이용하며, 셀갭을 1. 5미크론으로하여 액정층(21)의 분자가 그리는 나선구조를 풀은 상태에서 상하기판 사이에 봉입한 것이다.
또 배향막(18, 19)을 두께가 25∼35㎚ 정도의 폴리이미드 등의 유기고분자화합물로 구성하고 러빙을 실시하여 분산력(esd)을 38∼41, 극성력(esp)을 9∼14 정도로 했다.
비교예로서 셀갭을 5미크론으로하여 액정분자가 그리는 나선구조를 유지한 상태에서 액정을 봉입한 액정표시소자(비교예 1)의 인가전압에 대한 투과율의 관계를 도 9(b)에 나타낸다.
도 9(a)에 나타내는 바와 같이 실시예 1의 액정표시소자의 인가전압－투과율특성은 명확한 한계값을 갖지 않고 투과율이 연속적으로 변화하고, 인가전압의 극성에 대하여 대칭이며 히스테리시스가 매우 작고 콘트래스트가 크다. 따라서 인가전압에 대한 투과율이 대략 한결같이 정해지고, 중간계조를 안정적으로 표시할 수 있으며, 게다가 콘트래스트가 높은 화상을 안정적으로 표시할 수 있다.
한편 도 9(b)에 나타내는 바와 같이 비교예 1에서는 인가전압-투과율특성이 한계값을 갖는 동시에 히스테리시스가 커서 순조로운 인가전압-투과율특성이 얻어지지 않는다. 또 콘트래스트가 작다.
실시예 1의 액정표시소자에 있어서, 인가전압에 따라서 액정분자가 상기와 같이 거동하고 있는 것은 예를 들면 도 10에 나타내는 코노스코프상 및 이 액정표시소자의 표시면의 확대도로부터 판별할 수 있다.
도 10은 벌크의 상태의 액정재료의 코노스코프상을 나타낸다. 이 도면에서는 멜라노프(휘점)가 전계(E)에 대략 수직인 방향으로 2개 발생해 있으며, 또한 대략 좌우대칭이다. 이것은 액정분자가 이중나선구조를 갖는 반강유전상인 것을 나타내고 있다.
액정재료를 기판 사이에 봉입한 상태의 액정층(21)에서는 무전계상태에서 대략 전체가 검게 표시된다. 다음으로 전압을 높게 하면 대략 전체가 하얗게 되고, 액정분자가 제 1 또는 제 2 방향에 구비되어 있는 것을 알 수 있다. 한편 중간의 전압을 인가한 상태에서는 미소영역단위로 밝고 어두움이 변화하고, 인가전압에 따라서 밝은 영역과 어두운 영역이 차례로 변화한다. 따라서 중간의 전압에서 액정분자의 배향이 미소영역단위로 변화하고 있는 것을 알 수 있다.
이와 같이 이 실시형태의 액정표시소자는 벌크의 상태액에서는 액정분자가 이중나선구조를 갖는 반강유전상을 나타내고 있는데, 상하의 기판 사이에 봉입하여 액정층(21)을 형성함으로써 이 액정층(21)은 페리상을 형성하여 전계를 인가하면 그 다이렉터가 인가전압에 따라서 제 1 방향(21A)과 제 2 방향(21B)의 사이에서 연속적으로 순조롭게 변화한다. 따라서 임의의 계조를 안정되게 표시할 수 있다.
도 3에서는 하편광판(23)의 투과축(23A)을 액정층(21)의 스멕틱층의 법선방향과 대략 평행으로, 상편광판(24)의 투과축(24A)을 투과축(23A)에 직각으로 배치했는데, 하편광판(23)의 투과축(23A) 및 상편광판(24)의 투과축(24A)은 요구되는 액정표시소자의 전기광학특성에 따라서 여러 가지의 배치로 결정된다.
예를 들면 콘각(θ)이 22. 5°정도의 액정재료를 이용하는 경우는 도 11(a)에 나타내는 바와 같이 하편광판(23)의 투과축(23A)을 제 2 방향(21B)에 평행하게 하고, 상편광판(24)의 투과축(24A)을 하편광판(23)의 투과축(23A)에 직교하도록 배치해도 좋다. 이 구성에서는 액정층(21)에 마이너스극성이 충분히 큰(한계값 이상의) 전압을 인가했을 때에 다이렉터가 제 2 방향(21B)을 향하기 때문에 표시가 가장 어둡게된다. 한편 플러스극성이 충분히 큰(한계값 이상의) 전압을 인가했을 때에 다이렉터가 제 1 방향(21A)을 향하기 때문에 표시가 가장 밝게 된다.
또 콘각이 22. 5°보다 큰 액정재료를 이용하는 경우는 도 11(b)에 나타내는 바와 같이 하편광판(23)의 투과축(23A) 및 상편광판(24)의 투과축(24A)의 한쪽을 액정층(21)의 스멕틱층의 법선에 대해서 22. 5°에 배치하고, 강유전상을 형성할 때의 다이렉터인 제 2 방향(21B)을 액정층(21)의 스멕틱층의 법선에 대해서 22. 5°보다 크고 콘각(θ)보다 작은 각도의 범위로 설정한다. 그리고 다른쪽 편광판의 광학축을 한쪽의 광학축과 대략 직교시켜서 배치시켜도 좋다. 이와 같은 광학배치를 사용함으로써 액정을 강유전상에 설정하는 일 없이 구동하는 것이 가능하게 되고 표시의 소착 등을 방지하여 플리커를 억제할 수 있다.
예를 들면 화학식 1에 나타낸 바와 같이 콘각이 32°의 액정재료를 이용하는 경우는 도 11(b)에 나타낸 바와 같이 하편광판(23)의 투과축(23A)을 액정층(21)의 스멕틱층의 법선방향(대략 21C의 방향)에 대해서 예를 들면 22. 5°에서 교차하는 방향에 배치한다. 또 상편광판(24)의 투과축(24A)을 투과축(23A)에 대략 직교시켜서 배치한다.
그리고 이 액정재료에 의해 형성된 액정층의 다이렉터가 스멕틱층의 법선방향(대략 21C의 방향)에 대해서 각각 22. 5°의 각도범위(23A 및 21D의 사이의 범위의)에서 변화하도록 대향하는 전극 사이에 상기 액정층이 강유전상을 형성하는 것보다도 낮은 전압범위의 전압을 인가함으로써 투과광량을 제어한다.
이 구성으로 하면 다이렉터가 투과축의 방향(23A)에 일치했을 때에 표시가 가장 어둡게 되고, 다이렉터가 투과축의 방향(23A)에 대해서 45° 기울어진 방향(21D)을 향했을 때에 가장 밝게 된다. 따라서 최소계조로부터 최대계조를 얻기 위해 다이렉터를 제 1 방향(21A)과 제 2 방향(21B)이 일치하기까지 변화시키는 일 없이 계조표시가 실시된다. 즉 액정을 강유전상으로 설정하는 일 없이 구동할 수 있다.
이 광학배치를 채용한 경우에도 인가전압에 대한 액정층(21) 내에서의 분자의 거동 및 상변화 등은 상기와 같고, 액정층(21)의 다이렉터는 제 1 방향(21A)과 제 2 방향(21B)의 사이에서 연속적으로 변화한다. 따라서 임의의 계조를 표시할 수 있다. 또 도 3의 광학배치에 비교해서 플리커가 적어지고 게다가 액정층(21)에 강유전상이 형성되지 않기 때문에 화면의 소착이 억제되고 표시화면의 콘트래스트를 높게 또한 표시품질을 높게 할 수 있다.
상기의 액정셀(화학식 1에 나타내는 골격구조를 갖는 액정을 주성분으로 하고 표 1에 나타내는 물성을 갖는 액정조성물을 1. 5미크론의 셀갭에 봉입한 셀)에 도 11(b)에 나타내는 광학배치를 적용한 액정표시소자(실시예 2)의 인가전압에 대한 투과율의 관계를 도 12(a)에 나타낸다.
비교예로서 셀갭을 5미크론으로 한 점이외는 실시예 2와 동일 구성의 액정표시소자(비교예 2)의 인가전압에 대한 투과율의 관계를 도 12(b)에 나타낸다.
도 12(a)와 도 12(b)의 특성은 대향하는 전극(13)과 (17)의 사이에 삼각파를 인가하여 얻어진 것이다.
도 12(a)에 나타내는 바와 같이 실시예 2의 액정표시소자의 인가전압-투과율특성은 명확한 한계값을 갖지 않고 투과율이 연속적으로 변화하고, 인가전압의 극성에 대해서 대칭이며 히스테리시스가 작고 콘트래스트가 크다. 이에 대해서 도 12(b)에 나타내는 바와 같이 비교예 2에서는 인가전압-투과율특성이 한계값을 갖는 동시에 히스테리시스가 크고 순조로운 인가전압-투과율특성이 얻어지지 않는다. 또 콘트래스트가 작다.
도 12(a) 및 도 12(b)에서도 이 실시형태의 액정표시소자가 우수한 계조표시능력을 갖는 것을 확인할 수 있다.
다음으로 상기 구성의 표시소자의 구동방법을 도 13을 참조하여 설명한다.
도 13(a)는 행드라이버(31)가 임의의 행의 게이트라인(15)에 인가하는 게이트신호를, 도 13(b)는 열드라이버(32)가 게이트펄스에 동기하여 각 데이터라인(16)에 인가하는 데이터신호를 나타낸다. 데이터신호의 전압은 액정층(21)을 강유전상에 배향시키지 않는 전압, 즉 VTmax와 VTmin의 사이에서 표시하고 싶은 투과율에 대응하는 전압으로 설정되어 있다. 도 13(c)는 도 13(b)에 나타내는 데이터펄스가 인가되었을 때의 투과율의 변화를 나타낸다.
각 게이트신호는 대응하는 행의 선택기간에 게이트펄스로서 ON한다. 이 게이트펄스에 의해 선택된 행의 TFT(14)가 ON한다. TFT(14)가 ON하고 있는 기간, 즉 기입기간에 그 TFT(14)를 통해서 표시계조에 대응하는 데이터신호가 화소전극(13)과 대향전극(17)의 사이에 인가된다. 게이트펄스가 OFF하면 TFT(14)가 OFF하고 그때까지 화소전극(13)과 대향전극(17)의 사이에 인가되어 있던 전압이 화소전극(13)과 대향전극(17)과 그 사이의 액정층(21)에 의해 형성되는 화소용량에 유지된다. 이 때문에 도 13(c)에 나타내는 바와 같이 이 유지전압에 대응하는 표시계조가 이 행의 다음의 선택기간까지 유지된다. 따라서 이 구동방법에 따르면 데이터펄스의 전압을 제어함으로써 임의의 계조화상을 표시할 수 있다.
실시예 2의 액정표시소자를 도 13(a) 및 도 13(b)에 나타내는 구동방법으로 구동하고 데이터신호의 전압을 -5V로부터 +5V로 차례로 증가하고, 또한 +5V로부터 -5V로 차례로 저하시켰을 때의 투과율의 변화를 도 14에 나타낸다. 도 14로부터 도 13(a)와 도 13(b)의 구동방법을 사용함으로써 임의의 계조를 안정적으로 표시할 수 있는 것을 이해할 수 있다.
다음으로 이와 같은 구동을 가능하게 하는 열드라이버(32)의 구성예를 도 15를 참조하여 설명한다.
열드라이버(32)는 도 15에 나타내는 바와 같이 제 1 샘플·홀드회로(41)와, 제 2 샘플·홀드회로(42)와, A/D(아날로그/디지털)변환기(43)와, 타이밍회로(44)와, 전압변환회로(45)로 구성된다.
제 1 샘플·홀드회로(41)는 외부로부터 공급되는 아날로그표시신호 중 대응하는 화소용의 신호성분(하나의 화상데이터) VD질(窒)·샘플·홀드한다. 제 2 샘플·홀드회로(42)는 제 1 샘플·홀드회로(41)의 홀드신호 VD질·샘플·홀드한다.
A/D변환기(43)는 제 2 샘플홀드회로(42)의 홀드신호를 A/D변환하여 디지털계조데이터로 변환한다.
타이밍회로(44)는 각 선택기간(TS)에 제 1과 제 2 샘플홀드회로(41, 42)에 샘플링 및 홀딩을 지시하는 타이밍제어신호를 공급한다.
전압변환회로(45)는 A/D변환기(43)가 출력하는 디지털계조데이터를 대응하는 전압(해당 디지털계조데이터가 지시하는 계조를 표시하기 위해 필요한 구동계의 전압)(VD)을 갖는 데이터펄스로 변환하고, 대응하는 데이터라인(16)에 출력한다. 이 전압변환회로(45)에 의해 신호처리계의 전원계통과 구동계의 전원계통이 분리되어 있다. 전압변환회로(45)의 출력전압(VD)은 대응하는 행의 TFT(14)가 ON하고 있는 기입기간에 액정층(21)에 인가되고 TFT(14)가 OFF하고 있는 사이는 대향하는 전극(13)과 (17)의 사이에 유지된다.
제 1 샘플·홀드회로(41)와, 제 2 샘플·홀드회로(42)와, A/D변환기(43)와, 전압변환회로(45)는 화소의 열마다 배치되고 타이밍회로(44)는 복수열에 공통으로 배치된다.
또한 열드라이버(32)의 구성은 도 15의 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 A/D변환기(43)가 내장하는 샘플홀드회로를 제 2 샘플홀드회로(42)로서 사용해도 좋다. 또한 A/D변환기(43)의 출력데이터에 일정한 처리를 실시한 후 처리후의 데이터를 전압변환회로(45)에 공급하고 구동계의 전압으로 변환해도 좋다. 또 처리후의 데이터를 일단 신호처리계의 전압을 갖는 계조신호로 변환한 후 전압변환회로(45)에서 구동계의 전압으로 변환해도 좋다.
각종 타이밍신호를 열드라이버(32)의 외부로부터 공급해도 좋다. 또 화상데이터 자체를 디지털데이터로 구성해도 좋다.
본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고 여러 가지의 변형 및 응용이 가능하다.
예를 들면 본 발명의 반강유전성액정은 화학식 1에 나타낸 골격구조를 갖는 것을 주성분으로 하는 것에 한정되지 않고 다른 페리상을 형성하는 임의의 액정을 사용할 수 있다. 그 물성에 대해서도 마찬가지이다. 또 배향막의 재질, 두께 등도 적절히 변경가능하다.
또 실시형태에서는 편광판(23)의 투과축(23A)과 편광판(24)의 투과축(24A)을 직각으로 배치했는데, 이들이 평행이 되도록 편광판(23)과 (24)을 배치해도 좋다. 또 편광판의 광학축을 흡수축이어도 좋다.
또 본 발명은 TFT를 액티브소자로 하는 반강유전성 액정표시소자에 한정되지 않고 MIM을 액티브소자로 하는 반강유전성 액정표시소자에도 적용가능하다.
또한 본 발명은 도 16에 나타내는 바와 같이 대향하는 기판(11)과 (12)의 대향면에 주사전극(71)과 주사전극(71)에 직교하는 신호전극(72)을 배치한 단순매트릭스형(패시브매트릭스형)의 표시소자에도 적용가능하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 반강유전성을 나타내는 액정을 이용한 액정표시소자이면서 표시계조를 연속적으로 변화시켜서 임의의 계조로 화상을 표시할 수 있다.

Claims (16)

  1. 제 1 전극(13)이 형성된 제 1 기판(11)과,
    제 1 전극(13)에 대향하는 제 2 전극(17)이 형성된 제 2 기판(12)과,
    벌크의 상태에서 카이럴스멕틱상을 나타내는 반강유전성 액정이 상기 제 1, 제 2 기판(11, 12)의 사이에 봉입되는 것에 의해 형성된 액정층(21)과,
    상기 제 1, 제 2 기판(11, 12)의 사이에 봉입된 액정층(21)의 액정분자를 제 1 방향을 향해 배향하는 제 1 배향상태와, 제 1 방향과는 다른 제 2 방향을 향해 배향하는 제 2 배향상태가 소정의 질서로 존재하는 페리상에 배향시키는 배향수단과,
    상기 제 1, 제 2 전극(13, 17)에 전압을 인가하여 상기 페리상에 배향한 액정층(21)의 다이렉터를 변화시키는 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배향수단은 반강유전상의 질서를 가진 액정분자를 페리상의 질서로 배열시키는 배향규제력을 갖는 배향막(18, 19)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배향규제력의 크기는 상기 액정분자의 분자간력의 크기와 거의 동등한 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 배향막(18, 19)은 표면에너지의 분산력의 크기가 30에서 50dyn/㎝의 범위내이고, 극성력의 크기가 3에서 20dyn/㎝의 범위인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배향수단은 반강유전상의 질서를 가진 액정분자를 페리상의 질서로 배열시키는 배향규제력을 갖는 배향막(18, 19)과, 상기 배향규제력에 의해 액정분자를 페리상의 질서로 배향시키기 위한 액정층(21)의 두께를 규정하는 액정층두께의 규정수단(20, 22)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 액정층(21)은,
    벌크의 상태에 있어서 이중나선구조를 갖는 카이럴스멕틱상을 나타내고,
    상기 기판(11, 12) 사이에 봉입된 상태에 있어서, 상기 이중나선구조가 해소되고 또한 기준값 이상의 전압이 인가된 상태에서는 인가전압의 극성에 따라서 상기 액정분자가 상기 제 1 배향상태 또는 제 2 배향상태에 배향하여 강유전상을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 액정층(21)은 인가되는 전압에 따라서 상기 제 1 배향상태에 배향하고 있는 액정분자의 수와 상기 제 2 배향상태에 배향하고 있는 액정분자의 수의 비율이 제어되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 액정층(21)은 인가되는 전압에 따라서 상기 액정분자가 카이럴스멕틱CA상의 분자가 그리는 콘에 따라 이동함으로써 상기 액정분자의 배향상태가 한쪽의 배향상태에서 다른쪽의 배향상태로 전환되는 액정분자로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정표시소자는 제 1 및 제 2 전극의 어느 것인가 한쪽에 접속된 액티브소자(14)와,
    상기 액티브소자(14)를 통해서 상기 제 1 전극(13)과 상기 제 2 전극(17)의 사이에 전압을 인가함으로써 상기 액정층(21)에 전압을 인가하여 상기 제 1 배향상태와 상기 제 2 배향상태의 액정분자의 혼합비율을 제어하고, 상기 액정층(21)의 다이렉터를 제어하여 계조표시를 실시하는 구동수단을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 구동수단은 상기 카이럴스멕틱CA상의 분자가 그리는 콘의 최대각보다 작은 각도로 상기 액정층(21)의 다이렉터를 변화시킴으로써 상기 액정층(21)을 강유전상으로 상전이시키지 않는 범위로 계조표시를 실시하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  11. 매트릭스상에 복수배열된 복수의 제 1 전극이 형성된 한쪽의 기판(11)과,
    상기 복수의 제 1 전극에 대향하는 적어도 1개의 제 2 전극이 형성된 다른쪽의 기판(12)과,
    자발분극을 갖고 벌크의 상태에서 카이럴스멕틱CA상을 나타내며, 상기 기판의 사이에 봉입되어 액정분자가 제 1 배향상태 또는 제 2 배향상태에 배향하고 있는 액정층(21)과,
    상기 한쪽의 기판(11)과 상기 다른쪽의 기판(12)의 각 대향면에 배치되어 상기 액정층의 액정분자를 제 1 배향상태와 제 2 배향상태에 배향시켜서 상기 액정층(21)을 페리상에 배향시키는 배향규제력을 갖는 배향막(18, 19)을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 배향규제력의 크기는 상기 액정분자의 분자간력의 크기와 거의 동등한 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 액정표시소자는,
    상기 기판(11, 12) 사이에 전압을 인가함으로써 상기 액정층(21)에 전압을 인가하여 상기 제 1과 제 2 배향상태의 상기 액정분자의 비율을 제어함으로써 상기 액정층(21)의 다이렉터를 제어하여 계조표시를 실시하는 구동수단을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 구동수단은 상기 카이럴스멕틱CA상의 분자가 그리는 콘의 최대각보다 작은 각도의 범위로 상기 액정층(21)의 다이렉터를 변화시킴으로써 상기 액정층(21)을 상전이시키는 일 없이 페리상의 상태로 계조표시를 실시하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  15. 한쌍의 기판(11, 12) 사이에 벌크의 상태에서 카이럴스멕틱상을 형성하고, 상기 한쪽의 기판(11)과 상기 다른쪽의 기판(12) 사이에 있어서 제 1 배향상태에 배향한 액정분자와 제 2 배향상태에 배향한 액정분자가 혼재하는 페리상을 형성하는 액정층(21)을 봉입하고, 상기 액정층(21)에 전압을 인가함으로써 제 1과 제 2 배향상태의 비율을 제어함으로써 상기 액정층(21)의 다이렉터를 제어하여 계조를 표시하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 구동방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 액정표시소자의 구동방법은,
    상기 카이럴스멕틱CA상의 분자가 그리는 콘의 최대각보다 작은 각도범위로 상기 액정층(21)의 다이렉터를 변화시킴으로써 상기 액정층(21)을 페리상의 상태로 상전이시키는 일 없이 계조표시를 실시하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 구동방법.
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