KR100364068B1 - 액정소자의구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투명전극 및 배향막을 이 순으로 배설한 1쌍의 기판이 소정의 간극을 두어 대향배치되고, 상기 간극내에 강유전성 (强認電性) 엑정이 주입되어 있는 액정소자틀 멀티플렉스 구동함에 있어서, 액정의 투과율이 변화하기 시작할때의 인가전압을 V_thlow, 액정의 투과율의 변화량이 실질적으로 최대로 될 때의 인가전압을 V_thhigh로 한 경우, 액정에 인가하는 서로 역극성(逆極性)의 제1및 제2의 선택펄스중, 제1의 선택펄스전압 V_S1을 ± (V_thlow- △V) (단, △V > 0)로 하고,제2의 선택펄스전압 VS2을(V_thhish+△V) (단, △ > 0)로 하는 액정소자의 구동방법에 관한 것이다.

Description

액정소자의 구동방법

본 발명은 1쌍의 기체(基體) 사이에 액정이 배설되어 이루어지는 액정소자의 구동방법에 관한 것이며, 특히 투명전극 및 배향막을 이 순으로 배설한 1쌍의 기판이 소정의 간극을 두어 대향배치되고, 상기 간극내에 강유전성 (强議電性) 액정이 주입되어 있는 액정소자의 구동방법에 관한 것이다.

현재 상품화되어 있는 TN(트위스트네마틱 )액정소자는 TFT(박막트랜지스터 )등의 액티브매트릭스방식에서의 구동에 의해 일정한 계조성 (階調性)을 발현할 수 있다. 그러나, TFT 제조프로세스에 있어서의 수율 및 코스트의 문제로부터, 대면적의 표시소자의 개발이 과제로 되어 있다.

이에 대하여, 표면안정화 쌍안정형 강유전성 액정(FLC : ferroelectric liqid crystal)을 사용한 표시소자는 TFT 등의 엑티브매트릭스를 필요로 하지 않고, 저코스트, 대면적의 표시소자를 실현할 수 있는 가능성이 있다.

FLC 를 표시소자에 응용하려고 하는 연구개발은 이 10년래 활발히 진행되어 오고 있다. FLC 디스플레이는 주로 다음의 (1)~ (3)의 특징을 가진 우수한 것이다.

(1) 고속응답성 (종래의 네마틱엑정표시와 비교하여 1000배나 고속응답).

(2) 시야각 의존성이 적다.

(3) 화상에 메모리성이 있다.

종래, 이러한 강유전성 액정의 표시기술로서는, 표시패널의 셀갭을 2 ㎛ 이하로 콘트롤하고, 패널계면의 분자배향규제력을 이용하여 액정분자를 배향시켜서, 2상태만 안정된 에너지상태를 취하는 표면안정화 강유전성 액정표시소자가 클라크(Clark) 등 (미합중국 특허 제4,367,924호)에 의해 제안되고,그 μ초 오더의 응답성이나, 화상의 메모리효과 등의 특징을 가지고 연구개발이 정력적으로 진행되어 왔다.

이와 같이, 쌍안정모드의 강유전성 엑정표시는 메모리성을 가지므로 CRT(음극선관)등에서 문제로 되어 있는 플리커(flicker)를 없앨 수 있는 것, 그리고 단순 X - Y 매트릭스구동에서도 1000개 이상의 주사선으로 구동할 수 있는 것(TFT : 박막트랜지스터에서의 구동을 없앨 수 있는 것), 또 현재 주류의 내마틱액정에서의 시야각이 좁다는 문제에 대하여도, 분자배향이 균일한 것, 및 패널의 갭이 네마틱액정패널의 절반분 이하인 것으로부터, 넓은 시야각을 가지는 것 등을 특징으로 하여 왔다.

이와 같은 FLC 디스플레이(강유전성 액정표시소자)는, 예를 들면 제16도에 개략적으로 나타낸 바와 같은 구조로 이루어져 있다. 즉, 유리 등의 투명한 기판(1a)상에, ITO (indium tin oxide : 인듐에 주석을 도프한 도전성 산화물) 등의 투명전극층(2a), 및 액정배향막으로서의 예를 들면 SiO 사방(斜方)증작층(3a)을 순차 적층한 적층체 A와, 이와 마찬가지로 기판(1b)상에 투명전극층(2b), 예를들면SiO 사방증착층(3b)을 순차 적층한 적층체 B 와를, 액정배향막인 예를 들면 SiO 사방증착층(3a),(3b)이 서로 대향하도록 배설하고, 소정의 셀갭을 실현하기 위한 스페이서(4)를 사이에 둠으로써 액정셀을 구성하고,그 셀갭에 강유전성 액정(5)을 주입한 구조를 가지고 있다.

그러나, 이러한 FLC 디스플레이는 상기 우수한 장점을 가지고는 있지만, 계조표시가 곤란한 것을 과제로서 들고 있었다. 즉, 종래의 쌍안정모드를 이용한 강유전성 액정표시는 2상태만 안정되므로, 비디오 등의 개조표시에는 부적당하다고 되어 왔다.

즉, 종래의 강유전성 액정소자 (예를 들면 계면안정헝 강유전성 액정소자)는 외부인가전계 E에 대하여 분자 M의 배향방향이 제17도에 나타낸 바와 같이 상태 1과 상태 2의 두 상태 사이를 스위칭한다. 이 분자배향의 변화는 액정소자를 직교하는 펀광판(偏光板)판 사이에 설지함으로서 투과율의 변화로서 나타나고, 제18도와 같이 인가전계에 대하여 투과율이 임계치전압 V_th에서 0% 에서 100%로 급준하게 변화한다. 이 투과율이 변화하는 전압폭은 일반적으로 1 V 이하이다. 또한, 임계치전압 V_th이 셉갭의 미소한 변동에 따라서 번화한다. 따라서, 종래의 액정소자에서는, 투과율-인가전압의 커브에 안정된 전압폭을 갖게 하는 것이 곤란하며, 전압제어에 의한 계조표시는 곤란 또는 불가능하다.

그러므로, 서브픽셀을 배설하여 화소면적을 조절하거나 또는 화소전극을 분할함으로써 계조를 행하는 방법(면적계조법)이나, 강유전성 액정의 고속스위칭성을이용하여 1필드의 사이에 스위칭 또는 라인어드레싱을 반복함으로써 계조를 행하는 방법 (타임인테그레이선 계조법 ) 등의 방법이 제안되어 있다. 그러나, 이들 방법으로도 아직 계조표시가 불충분하다는 문제가 있었다.

즉, 면적계조법의 경우, 계조수를 증가시키면 증가시키는 만큼 필요한 서브픽셀의 수가 증가하여, 디바이스제작의 면으로부터, 또 구동법이라는 관점으로부터 생각해도, 코스트퍼포먼스가 나쁜 것은 명백하다. 또, 타임인테그레이선계조법에서는, 타임인테그레이션계조법 단독으로는 물론, 면적계조법과의 조합을 고려해도, 실용성은 낮다는 문제가 있었다.

그래서, 화소마다 아날로그계조표시를 행하는 방법으로서, 하나의 화소내에서 대향전극 사이의 거리를 변화시키거나, 대향전극 사이에 형성한 유전성층의 두께를 변화시킴으로써 국소적으로 전계강도구배를 가하는 방법이나, 대향전극의 재질을 변화시킴으로써 전압구배를 가하는 것이 제안되어 있다.

그러나, 실용레벨의 아날로그계조표시특성을 갖는 액정표시소자를 제조하는 것은 공정적으로도 번잡하게 되고, 또한 제조조건의 콘트롤도 매우 곤란하게 되고, 또한 제조코스트가 높다는 문제가 있었다.

한편, 일본국 특개평 3(1991)-276126호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 베향막상에 0.3~2 ㎛의 알루미나 미립자를 산포(散布)하는 등에 의해, 이 미립자의 존재부분과 비존재부분에서 강유전성 액정의 반전(反轉)울 인가전압에 의해 제어하여, 계조표시를 행하려고 하는 FLC 디스플레이가 제안되어 있다.

그러나, 이 공지기술의 경우, 상기 미립자의 사이즈가 너무 크고, 또 산포량의 규정 등이 불명하므로, 실제로는 의도하는 계조표시는 매우 곤란하다.

즉, 예를 들면 2 ㎛ 의 셀갭중에 입경 0.3~2 ㎛ 의 미립자를 단지 산포한 것에서는, 실제로는 액정의 반전을 1화소내에서 미세하게 변화시키는 것은 매우 곤란하다. 또한, 강유전성 액정디스플레이가 그 엑정의 복굴절모드에서의 표시이므로, 셀갭의 콘트롤은 매우 곤란하고, 색불균일이 출현되어 버린다. 이 상황은 셀갭의 변동이 500 Å 이하인 것이 요구되는 현재의 STN (수퍼트위스트네마틱)표시소자와 동일하다고 생각된다.

한편, 카본미립자를 혼합한 강유전성 액정은 후술하는 바와 같이, 액정의 전기광학특성을 개선할 수 있는 것에 대하여는, 본 발명자가 이미 발견하고 있다. 그리고, 이와 같은 전기광학특성을 갖는 강유전성 액정에 계조표시를 하기 위하여, 이제까지 제19도에 나타낸 바와 같은 리세트, 선택신호 및 데이터신호로 구동하는 방법이 제안되어 있었다. 그러나, 이 파형으로 엑정을 구동하면, 액정은 통상 다음과 같이 응답하는 것이 명백해졌다.

데이터신호가 0 의 경우에는, 선택전압이 인가되는 화소의 액정분자는 전화소에 있어서 트위스트배향 1으로 배향한다. 즉, 제20도에 나타낸 바와 같이, 액정분자는 하기판과 상기판상에 각각 상이한 배향방향을 하고, 셀두께방향으로 분자의 배향방향은 연속적으로 변화한다. 이와 같은 배향에 의하여는, 2매의 편광판 사이에 어떤 방향으로 엑정셀을 배지해도 투과율을 완전히 차단할 수는 없다. 데이터전압이 커지면 상하 분자의 배향방향이 반전한 제2의 트위스트배향의 작은 도메인이 발생하고, 이 제2의 트위스트의 면적은 데이터전압이 커짐에 따라서 넓어진다. 이와 같이, 액정에 의한 표시상태는 백, 흑이 분명하지 않은 두 배향상태 사이에 스위칭하므로, 충분히 고콘트라스트의 표시는 실현할 수 없는 일이 있다.

본 발명은 액정소자, 특히 강유전성 액정표시소자를 사용하여, 패시브매트릭스의 멀티플렉스구동에 있어서 아날로그계조표시를 용이 또한 확실하게, 더욱이 고콘트라스트를 유지하면서 실현하는데 적합한 액정소자의 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

즉, 본 발명은 1쌍의 기체 사이에 액정(특히, FLC)이 배설되어 이루어지는 액정소자의 구동방법에 있어서, 상기 엑정의 투과율이 변화하기 시작할 때의 인가전압을 V_thlow, 상기 액정의 투과율의 변화량이 실질적으로 최대로 될 때의 인가전압을 V_thhigh로 한 경우, 상기 액정에 인가하는 서로 역극성(逆極性)의 제1 및 제2의 선택펄스중, 제1의 선택펄스전압 V_S1을 ± (V_thlow- △V) (단, △V > 0)로 하고, 제2의 선택펄스전압 V_S2을(V_thhigh+ △V) (단, △V > 0)로 하는 것을 특징으로 하는 엑정소자의 구동방법에 관한 것이다.

이 구동방법에 의하면, 제1 및 제2의 선택펄스전압 V_S1및 V_S2의 값을 각각 ± (V_thlow- △V),(V_thhigh+ △V)로 함으로써, 액정의 투과율이 연속적으로 변화하는 전압폭을 △V에 따라서 넓게 취하는 것이 가능하게 되어, 계조표시를 행하는데 유리한 구동을 실현할 수 있다. 또한, 상기 전압폭의 범위내에서의 구동에 의해 데이터펄스(데이터신호)를 높게 한 경우에도, 투과율에 충분한 차를 갖게 하여, 두배향상태 사이에서 고콘트라스트를 얻을 수 있다.

본 발명의 구동방법에 있어서, 아날로그계조성을 향상시키는데는, 액정을 스위칭하기 위한 임계치전압이 상이한 영역이 미세하게 분포하고 있는 액정소자를 매트릭스구동하는 것이 바람직하다.

또, 선택펄스파형 및 리세트펄스파형의 전기적 중성을 유지하고, 확실한 스위칭 및 엑정의 열화방지를 도모하고, 또한 리세트를 보다 확실하게 하는데에, 제1및 제2의 선택펄스의 인가 전에 이들 선택펄스폭의 n 배 (n은 2 또는 그 이상의 실수(實數))의 펄스폭으로 서로 역극성의 제1 및 제2의 리세트펄스를 인가하고, 이들 리세트펄스중, 제1의 리세트펄스를 제2의 선택펄스와 동극성 (同極性)으로 하여 그 리세트펄스전압 V_r1을 |(V_thhigh+ △V')| (단, △V' > 0)로 하고, 제2의 리세트펄스를 제1의 선택펄스와 동극성으로 하여 그 리세트펄스전압 V_r2을 다음 식(1)에 의해 결정하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 계조표시를 위하여 실제로 액정에 인가하는 전압은 제1및 제2의 선택펄스와 동기하여, 이들 선택펄스와 동일 펄스폭으로 각각 역극성으로 제1 및제2의 데이터펄스를 인가함으로써 실현할 수 있다.

계조레벨을 변화시키기 위하여 표시장치를 구동하기에 적합한 본 발명의 구동방법은, 예를 들면 제3도에 나타낸 바와 같이, 투명전극(2a),(2b)을 갖는 유리기판(1a),(1b)의 사이에 광학적으로 쌍안정성을 나타내는 물질, 예를 들면 강유전성 엑정(5)을 협지한 액정셀로 이루어지는 표시소자에 계조표시를 행하게 하는데 적합한 구동방법이다. 이 경우, 사용하는 액정으로서, 카본미립자를 합유한 강유전성 액정을 사용하는 것이 계조표시를 위하여는 바람직하다.

투명전극으로서는, 기판(1b)에는 X 방향에 평행한 1군(2b)을 주사전극으로서 N 개 가지고, 기판(1a)에는 Y 방향에 평행한 1군(2a)을 주사전극으로서 M 개 가진다. 그리고, Y 방향에 평헹한 투명전극(2a)에는 화소의 표시를 선택하는 전기 신호를 인가하고, X 방향에 평행한 투명전극(2a)에는 표시할 정보의 내용, 백 또는 흑, 또는 중간계조를 표시하기 위한 전기신호를 인가하고, 매트릭스방식으로 멀티플렉스구동한다.

본 발명의 방법으로 구동되는 액정소자는 액정을 스위칭하기 위한 임계치전압이 상이한 영역이 미세하게 분포하고 있는 것이 바람직하지만, 이것은 반전도메인(예를 들면 백(自)내에 흑의 도메인 또는 그 반대)에 의한 투과율이 25% 일때에 2 ㎛φ 이상의 크기의 도메인 (마이크로도메인)이 1 ㎟ 의 시야중에 300개 이상 (바람직하게는 600개 이상) 존재하고, 또한 그 도메인내에서의 임계치전압폭이 투과율 10~90% 의 범위에서 2볼트 이상인 것을 의미한다.

본 발명의 방법으로 구동되는 액정소자는 제4도에 나타낸 바와 같은 전기광학특성을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 인가전압에 의해 투과율이 종래(제18도)와 같이 급준하게 변화하지는 않고, 비교적 완만한 변화율 나타내는 것이다. 이것은 상기한 바와 같이, 특히 하나의 화소내에 있어서, 임계치전압(V_th)이 상이한 미세한 영역 (마이크로도메인)의 발현에 의해, 인가전압의 크기에 따라서 마이크로도메인의 투과율이 변화하기 때문이다. 그리고, 하나의 도메인내에서는, 액정분자가 쌍안정이면 메모리기능을 가지며, 플리커프리한 정지화상을 실현할 수 있고, 임계치전압이 상이한 ㎛ 오더의 도메인으로부터 1화소가 형성되므로, 연속계조표시가 가능하게 된다.

제4도는 서로 직교하는 편광판 사이에 강유전성 액정셀을 도입한 경우에 얻어지는 엑정셀의 투과율과 셀에 인가하는 전압과의 관계를 나타낸 것이다. 편광판 사이의 액정셀에 임계치 이상의 마이너스의 전압이 인가될 때에 액정셀의 투과율이 최소로 되도록 셀의 방향에 설치한다. 그리고, 액정의 투과율은 인가 전압에 대하여 연속적으로 변화하는 폭을 나타내지만, 액정의 투과율이 변화하기 시작하는 전압을 V_thlow, 액정의 투과율이 최대로 되는 전압을 V_thhigh라고 하면,

라는 특성을 가진다.

제4도에서는, 투과율이 변화하는 임계치전압중, 투과율 10% 일 때를 V_th1, 투과율 90% 일 때를 V_th2로 한 경우, 임계치전압의 변화폭(△ V_th= V_th2- V_th1)이 2볼트 이상인 것이 바람직하다.

마이크로도메인에 대하여는 제5A도에 나타낸 바와 같이, 투과율 25% 일 때에 2 ㎛φ 이상의 크기의 도메인 MD 이 300개 이상/㎟의 비율로 존재하는 것이 바람직하다. 이러한 마이크로도메인에 의한 미세한 광투과부분에 의해, 전체로서 중간조의 화면 (투과율)을 실현할 수 있으나, 이와 같은 마이크로도메인에 의한 구조는 이를 테면 밤하늘의 별과 같은 양상을 띠므로, 이하에 "스타라이트텍스처(starlight texture)"라고 칭하기로 한다.

이 스타라이트텍스처에 의하면, 인가전압의 대소에 따라서 마이크로도메인에 의한 광투과부분 MD 을 제5A도에 1점쇄선으로 나타낸 바와 같이 확대(투과율상승)하거나, 또는 축소(투과율 감소)시길 수 있고, 인가전압에 의해 임의로 투과율을 변화시킬 수 있다. 이어 반하여, 종래의 구조에서는 제5B도에 나타낸 바와 같이, 임계치전압쪽이 매우 작으므로 인가전압에 의한 광투과부분 D 이 급격히 증가하거나, 또는 소실되어 버릴 뿐이고, 계조표시가 매우 곤란하다.

본 발명에 있어서, 상기 마이크로도메인을 형성하는 수단으로서, 엑정중에 카본미립자 등의 초미립자를 분산시킬 수 있다. 제6도에는, 이러한 초미립자(10)를 분산시킨 FLC 디스플레이를 예시하지만, 이 기본구조는 제15도에 나타낸 것과 동일하다.

여기서, 초미립자(10)에 의한 임계치전압의 번화를 제7도에 따라서 원리적으로 설명한다. 초미립자(10)의 입경을 d₂, 유전율(誘電率)을 ε₂, 초미립자(10)를 제외한 액정 (5)의 두께를 d₁, 유전율을 ε1 로 했을 때, 초미립자에 걸리는 전계 E_eff는 다음 식 (2)로 표현된다.

따라서, 유전율의 값이 액정보다 작은 초미립자를 첨가하면 (ε₂< ε₁), 액정층의 전두께 dgap (= d₁+ d₂) 보다 작은 미립자(d₂)를 넣음으로써,

로 되고, 액정에는 미립자를 넣지 않은 경우 Egap 에 비교하여 작은 전계 E_eff가 작용한다. 그 반대로, 유전율의 값이 액정보다 큰 미립자를 첨가함으로써 (ε₂> ε₁),

로 되어, 액정에는 미립자를 넣지 않은 경우 Egap 에 비교하여 큰 전계 E_eff가 작용한다.

이상을 정리하면, 다음과 같이 된다.

어떤 것으로 해도, 초미립자의 첨가에 의해 액정자체에 가해지는 실효전계 E_eff는 변화하게 되고, 초미립자가 존재하는 영역과 그렇지 않은 영역에서 액정에 가해지는 실효전계가 상이하게 된다. 이 결과, 동일 전계 Egap 를 액정에 작용시켜도, 그들 영역 사이에서는 반전도메인이 생기는 영역과 생기지 않는 영역이 존재하고, 제5A도에서 나타낸 바와 같은 스타라이트텍스처구조를 발현할 수 있는 것이다.

이러한 것으로부터, 상기 스타라이트텍스처구조는 연속 계조를 실현하는데 적합한 것으로 되고, 초미립자의 첨가하에서 인가전압(크기, 펄스폭 등)을 제어(즉, 2종류 이상의 전압을 인가)함으로써, 다양한 투과율(즉, 2종류 이상의 계조 레벨)을 얻을 수 있다. 이에 반하여, 종래와 같이 단지 미립자를 존재시키는 것만으로는, 제5B도와 같은 것 밖에 얻을 수 없고, 특히 미소한 (2 ㎛ 정도의 ) 갭중에 0.3~2 ㎛ 의 미립자를 존재시켜도 목적으로 하는 표시성능을 얻을 수 없는 것이 명백하고, 또 미소한 갭이 아니라도 미립자부분에 의한 불균일이 생겨 버린다(이에 대하여는, 후기의 비교예에서 상세히 설명한다). 본 발명에서는, 이와같은 현상이 생기지 않고, 목적으로 하는 성능을 얻을 수 있다.

본 발명에 사용하는 액정소자에 있어서, 액정에 첨가하는 미립자로서는, 제6도에 나타낸 대향하는 투명전극층(2a),(2b)의 사이에 존재하는 액정(5)에 인가되는 실효전계강도에 분포를 갖게 할 수 있는 것과 같은 미립자이면 되고, 예를 들면 유전율이 상이한 복수의 재질의 미립자를 혼합하여 사용할 수 있다. 이와 같이 유전율이 상이한 미립자를 존재시킴으로써, 각 화소내에 유전율의 분포가 형성된다. 이 결과, 상기한 바와 같이, 화소의 투명전극층(2a),(2b) 사이에 균일하계 외부전계를 인가한 경우에도, 그 화소내의 액정에 인가되는 실효전계강도에는 분포가 생기고, 액정(특히 강유전성 액정)의 쌍안정상태 사이를 스위칭하기 위한 임계치전압의 폭을 넓힐 수 있고, 1화소내에서 아날로그계조표시가 가능하게 된다.

또, 사용하는 미립자로서, 유전율이 동일한 것을 사용하는 경우에는, 크기에 분포를 갖게 하면 된다. 이와 같이, 유전율은 상이하지 않지만 크기가 상이한 미립자를 존재시킴으로써, 액정층의 두께에 분포가 생긴다. 그 걸과, 1화소의 투명전극층(2a),(2b) 사이에 균일하게 외부전계를 인가한 경우에도, 그 화소내의 액정에 인가되는 실효전계강도에는 분포가 생기고, 1화소내에서 아날로그계조표시가 가능하계 된다. 미립자의 크기의 분포에 대하여, 그 분포의 넓어짐은 어느정도 큰 쪽이 우수한 아날로그계조표시를 할 수 있으므로 바람직하다.

본 발명에 사용하는 액정소자에서는, 액정에 첨가하는 미립자는 pH 2.0 이상의 표면을 갖는 것이 바람직하지만, 이것은 pH 2.0 미만에서는 산성이 너무 강하여, 프로톤에 의해 액정이 열화되기 쉽기 때문이다.

또, 이 미립자는 50중량% 이하, 0.1중량% 이상의 비율로 엑정에 첨가되어 있는 것이 바람직하다. 첨가량이 너무 많으면, 응집하여 스타라이트텍스처구조가 발현하기 어렵고, 또 액정의 주입이 곤란하게 되기 쉽다.

사용가능한 미립자는 카본블랙 및/또는 산화티탄으로 이루어져 있어도 되고, 또 카본블랙이 파네스(Farness)법에 의해 제작된 카본블랙이고, 산화티탄이 아몰퍼스산화티탄인 것이 좋다. 파네스법에 의해 제작된 카본블랙은 미립자의 입도분포가 비교적 넓고, 또 아몰퍼스산화티탄은 표면성이 양호하고, 내구성도 우수하다.

사용가능한 미립자는 응집되어 있지 않은 1차 미립자의 상태에서 액정셀갭의 절반분 이하의 크기(0.4 ㎛ 이하, 특히 0.1 ㎛ 이하)가 바람직하다. 또, 그 입도분포에 의해 계조표시특성을 콘트롤할 수 있지만, 입도분포의 표준편차가 9.0 nm 이상인 것이 투과율의 변화(트랜스미턴스)를 완만히 할 수 있는 점에서 바람직하다. 미립자의 비중이 액정의 0.1~10배인 것이 액정중에 분산시켰을 때의 침강방지의 점에서 바람직하고, 또 미립자의 양호한 분산성을 나타내도록 실란커플링제 등으로 표면처리되어 있는 것이 좋다.

본 발명에 있어서, 미립자는 대향하는 전극(2a),(2b) 사이에 존재시킬 필요가 있지만, 그 장소는 특히 한정되지 않고, 액정(5)중에서도, 액정배향막(3a), (3b)중 또는 액정배향막(3a),(3b) 상이라도 좋다.

본 발명에 사용하는 액정소자는 통상법에 따라서 제조할 수 있다. 예를 들면, 유리기판에 스퍼터법에 의해 투명 ITO 층을 형성하고, 포토리소그라피법에 의해 소정의 패터닝을 행한 후, SiO 를 기판에 대하여 경사로 진공증착시킨다. 그리고, 액정셀을 조립한 후에, 셀갭에 특히 미립자를 균일하게 혼입한 액정을 주입함으로써 제조할 수 있다. 액정배향막으로서는, 러빙 (rubbing)처리된 폴리이미드막이나 SiO 사방증착막을 사용할 수 있다.

배향막이 산화실리콘의 증착층으로 이루어져 있을 때는, 그 증착후에 어닐처리가 행해진 것이 그 표면성을 변화시켜서 스타라이트텍스처구조를 출현시키는데 바람직하다.

그리고, 본 발명은 상기한 미립자를 혼입시긴 스타라이트텍스처구조에 적합하지만, 이와 같은 구조를 갖지 않은 통상의 액정소자에도 적용할 수 있다.

즉, 본 발명은 상기한 스타라이트텍스처구조를 발현할 수 있는 액정소자(특히, TFT 등을 필요로 하지 않고 패시브매트릭스구동이 가능한 대면적이고 저코스트의 액정디스플레이)등과 같이, 투과율이 인가전압에 대하여 어떤 폭을 가지고 연속적으로 변화하는 액정에 중간조 표시하기 위한 구동파형에 대하여 개량을 가한 것이다.

본 발명의 방법에 적용되는 구동파형으로서, 먼저 기판(1b)에 형성된 Y 방향으로 평행한 주사전극(2b)에 인가되는 선택전기신호(주사파형)를 제1도(a)에 나타낸다. 이 파형은 다음과 같이 특징지워진다.

(1) 선택펄스는 플러스 · 마이너스의 두 펄스 V_S1, V_S2로 구성된다. 제4도에 나타낸 바와 같이, 직교편광판 사이의 액정셀의 투과율 변화(T_r)와 인가전압(V)과의 T_r- V 커브의 입재치전압은 V_thlow이다. 선택펄스전압은 액정소자의 임계치에 따라서 결정되고, 펄스폭은 액정의 응답속도에 따라서 결정된다.

플러스의 선택펄스 V_S1의 높이는 흑표시를 하고 있는 엑정의 모노도메인에 스타라이트텍스처가 나오는 전압 V_thlow으로부터 △ V 를 뺀 것 : (V_thlow- △V)으로 하고, 또 마이너스의 선택펄스 V_S2의 높이는 액정이 실질적으로 완전히 백표시상태로 스위칭하는 전압 V_thhigh에 △V 를 더한 것 : -(V_thhigh+ △V)으로 한다. △V는 플러스의 전압으로서, 계조표시하기 위하여는 보다 큰 값이 요구되지만, 구동회로의 전압에 의해 제한된다. 이 △V 에 의해 임계치전압의 변화폭이 커져서, 계조표시에 있어서 매우 유리하게 된다.

(2) 선택펄스 V_S1, V_S2의 인가 전에 두 리세트펄스 V_r1, V_r2를 인가한다. 이들 리세트펄스의 폭은 선택펄스의 n 배, 예를 들면 2배로 한다. 리세트펄스의 전압은 다음의 관계에 따라서 결정된다. 제1 리세트펄스 V_r1는 제2 선택펄스 V_S2와 동극성이고, 제2 리세트펄스 V_r2는 제1 선택펄스 V_S1와 동극성이다. 제1 리세트펄스 V_r1는 액정의 현재의 표시상태를 완전히 스위칭하는 것이고, 전압은 V_thhigh에 작은 전압 △V'을 더한 것으로 한다. 전압 △V'은 액정의 리세트를 보다 확실하게 하기 위한 것이다. 제2 리세트펄스 V_r2의 전압은 다음 식(1)에 의해 결정된다(n은 2 또는 그 이상의 실수이고, 통상은 2~4, 바람직하게는 2 정도이다).

이 식 (1)에 있어서, V_r1, V_r2, V_S1, V_S2는 각각 제1 및 제2 리세트펄스, 제1 및 제2 선택펄스의 전압을 나타낸다.

이 식(1)의 조건은 선택파형 및 리세트파형의 전기적 중성을 유지하기 위한 것이다. 액정에 직류전계를 인가하면, 엑정이 배향막 표면에 전극반응을 발생하여 한쪽의 전극측에 전하가 축적되는 경향이 있고, 액정재료의 열화를 야기하지만, 상기 식(1)의 조건으로 펄스전압을 설정함으로써, 전하가 중화되어, 액정의 열화가 방지된다.

다음에, 기판(1a)에 형성되는 X 방향으로 평행한 데이터전극(2a)에 인가되는 데이터전기신호를 제1도(b)에 나타낸다. 이 파형은 다음의 특징이 있다.

(1) 데이터전기신호는 플러스 · 마이너스 대칭의 펄스 V_D1, V_D2에 의해 구성된다. 이들 펄스폭은 선텍신호 V_S1, V_S2의 폭과 같게 한다. 데이터전압의 높이 V_D는 표시할 액정의 그레이레벨에 따라서 0 에서 V_thhigh- V_thlow의 사이에서 변화한다.

(2) 신호전압펄스 V_D1, V_D2의 극성은 선택펄스 V_S1, V_S2의 극성과 역으로 되도록 설정한다. 이로써, 디스플레이상의 (n, m)에 있는 화소에 인가되는 전압은 V_S+ V_D의 합으로 되어, 제1도(c)에 나타낸 바와 같이 된다.

그리고, 펄스폭에 관하여, 가령 제2도에 나타낸 바와 같이 리세트펄스폭이 선택펄스폭(즉, 데이터펄스폭)과 동일한 경우, 데이터펄스가 파선과 같이 위상이 역전되어 가해졌을 때에 리세트펄스 V_r1, V_r2가 데이터펄스분만큼 V_rl', V_r2'와 같이 작아져서, 리세트할 수 없게 되는 수가 있다. 그러나, 상기한 바와 같이, 리세트펄스폭을 선택펄스폭(데이터펄스복)의 n 배로 하고 있으므로, 데이터펄스의 위상의 역전이 생겨도, 리세트펄스폭내에서 반드시 충분한 리세트펄스전압(≥ V_r1, V_r2)이 얻어지게 되어, 항상 확실하게 리세트를 행할 수 있다.

이상의 구동파형에 의한 구동방법을 정리하면, 다음과 같이 된다(제1도(c) 참조).

(1) V₁에서는, 현재 표시되어 있는 그레이레벨을 일단 완전히 백상태로 리세트한다. V₁와 V₄가 동극성이므로, 현재의 표시레벨을 일순간 백으로 한다.

(2) V₂에서는, 백으로 리세트된 액정을 완전히 흑표시로 리세트하고, 다음의 기입의 준비를 한다.

(3) V₃는 어떤 데이터전압이 인가되어도 항상 V_thlow보다 낮으므로, 여기서는 FLC 는 응답하지 않는다. 단, V₃와 V₂가 동극성이므로, V₂와의 합의 형으로 FLC에 작용하지만, 어느 것으로 해도 혹표시하므로, 투과에 영향을 주지않는다 .

(4) V₄는 다음에 표시할 그레이레벨을 콘트롤한다. 표시되는 그레이레밸은 V₄의 면적 또는 V₄에 따라서 변화한다.

다음에, 본 발명에 대하여 실시예에 따라서 더욱 상세하게 설명한다.

실시예 1

본 발명에 의한 구동파형의 유효성을 확인하기 위하여, 단일 픽셀의 액정셀에 구동전압을 인가하여, 직교편광판 사이의 셀의 투과율제어의 가능성을 확인하였다.

셀의 제작은 다음과 같이 행하였다. 40 × 20 × 3 ㎣의 투명전극부가의 ITO 유리기판 2매로 액정셀을 제작하였다. 유리기판은 표준 소다(soda)소재의 것이고, 투명전극은 스퍼터에 의해 500 Å 두게로 코팅하었다. ITO 의 저항은 100 Ω/㎠ 였다.

기판표면에 액정분자블 배향시키기 위한 배향막을 SiO 사방(斜方)증착막에 의해 제작하였다. 증착각은 80도이고, 배향막의 두께는 500 Å 로 하였다. 액정셀로서, 증착방향이 팽행 또는 반평행(反平行)으로 되도록 2종류의 액정셀을 제작하였다. 엑정셀의 갭은 2매의 유리기판을 접착하는 시일재에 실리카의 미립(微粒)을혼합하여 제어하였다. 실리카의 사이즈는 1.4 ∼ 2.0 ㎛ 의 것을 사용하였다.

강유전성 (强誘電性) 액정은 일본국 치소석유화학(주)(Chisso Petrochemical Corporation) 제의 CS-1014 를 사용하였다. 액정의 주입에 있어서는, 등방상 (等方相)(110℃)으로 액정을 탈기 (脫氣)하고, 마찬가지로 등방상에 있어서 모세관효과를 이용하여 액정을 1.5 ㎛ 의 유리사이의 간극에 주입하였다. 액정이 완전히 주입된 후에, 서서히 셀을 실온으로 냉각하였다. 냉각시간은 2~3 시간이었다.

이 때, 강유전성 액정에 초미립자로서 카본미립자를 혼합하였다. 그 혼합방법은 액정을 등방상으로 가열하여 카본미립을 혼합하고, 초음파 교반기에 의해 미립자와 액정을 균일하게 혼합시겼다.

제8도에는 본 발명에 따른 구동전압을 인가하었을 때의 액정셀의 투과율의 변화를 나타내고 있다. 여기서 사용한 셀은 배향막으로서의 SiO 의 증착방향이 평행으로 되도록 제작되었다. 셀갭은 1.6 ㎛ 였다(갭측정은 일본국 오쓰가(大塚)전자(주)(Ohtsuka Elestronic Corporation) 겔의 MS-2000 막두깨 측정장치를 사용하였다). 이 셀에 있어서는, 카본미립자로서 카보트사(Cabot Corporation)제의 모갈(Morgal) 1.3% 를 액정중에 첨가하였다. 액정셀은 직교편광판 사이에 설치하고, 전압을 인가하고 있지 않은 메모리 상태에서 액정셀의 투과율이 최저로 되도록 셀의 방향을 설정하였다.

신호펄스의 폭은 350 ㎲ 로 하고, 리세트펄스폭은 그 2배의 700 ㎲ 로 하였다. 임계치 전압 V_thhigh은 이 셀에서는 34 V 였으므로, 리세트전압을 35 V 로 하였다. 신호전압은 18 V 에서 30 V 의 사이로 변화시키고, 셀의 투과율의 변화를 측정하였다. 제8도로부터 알 수 있는 바와 같이, 셀의 투과율은 인가전압 18 V에서 28 V 까지의 범위로 연속적으로 변화하고, 전압강도를 제어함으로처 액정셀의 투과율을 제어할 수 있다.

그리고, 선택펄스파형의 비대칭성 △V 을 연속으로 변화시키고, 액정의 전기광학특성의 임계치특성의 변화를 조사했다. 다음의 표 1에 각각의 △V 에 있어서의 선택펄스, 리세트펄스전압을 나타낸다.

제8도에는 평형셀에 상기의 비대칭파형을 인가한 경우의 강유전성 액정셀의 투과율과 인가전압과의 관계의 측정결과를 나타내고 있다. 이 결과로부터, 투과율이 연속으로 변화하는 전압폭은 △V가 커짐에 따라서 넓어지고, 아날로그계조(階調)표시에 유효한 것이 명백하다. 이 △V 는 통상 1∼10 V, 바람직하게는 2~5 V 로 한다.

엑정분자의 스위칭과정을 편광현미경으로 조사한 결과, 상기 비대칭파형인가시, 데이터신호가 0 의 경우에 액정은 상하 분자가 모두 동일 방향으로 배향하고, 직교편광판 사이에 양호한 소광(消光)상태가 얻어졌다. 한편, 데이터신호가 높은경우에도 모두 동일한 소광상태를 나타낸다. 두 배향상태의 사이에 고콘트라스트가 얻어졌다.

실시예 2

제9도에는 셀갭이 1.8 ㎛, 배향막에 SiO 의 증착방향이 반평행으로 되도록 한 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 제작한 셀의 투과율 - 전압관게를 나타내고 있다. 여기서는, 전계인가하지 않을 때에 셀의 투과율이 최대로 되도록 셀방향을 설치하였다.

구동파형으로서, 신호펄스폭은 350 ㎲ 로 하고, 리세트펄스폭은 그 2배의 700 ㎲로 하였다. 리세트펄스 및 선택펄스의 전압은 다음의 표 2에 나타내고 있다.

투과율은 신호전압 25 V 에서 30 V 까지의 사이에서 측정하고, 제9도에 그결과를 나타낸다. 이것에 의하면, 실시예 1과 동일하게 전압에 의해 투과율을 제어할 수 있고, △V 에 따라서 임계치전압폭을 넓히고, 계조성을 향상시킬 수 있는 것을 알았다.

실시예 3

실시예 1 및 실시예 2의 데이터에 따라서, 카본미립자를 혼합한 강유전성 액정소자에 대하여 계조표시의 매트릭스구동을 행하였다.

셀의 제작은 다음과 같이 행하였다. 유리기판은 코닝(Corning)(주) 제의 7059, 사이즈는 25 × 52 × 0.7 ㎣ 였다. 전극은 스퍼터링에 의해 제작한 ITO 를 사용하고, 그 형상은 제10A도에 나타낸다. ITO 의 저항은 100 Ω/㎠ 였다. 셀은 동일한 유리기판 2매를 사용하여 제10B도에 나타낸 바와 같이 전극이 직교하도록 제작하였다.

액정배향막은 SiO 사방증착막을 사용하었다. 증착방향은 반평행이었다. 셀갭은 1.5 ㎛ 였다. 카본미립자는 모갈을 사용하고, 액정에 대한 농도는 2% 였다. 사용한 액정은 치소석유화학(주) 제의 CS-1014 였다.

제11도에 기판(1b)의 X 방향으로 배열한 전극(2b)에 인가하는 주사파형을, 제12도에는 기판(1a)의 Y 방향으로 배열한 전극(2a)에 인가하는 데이터파형을 나타내고 있다. 주사전극에 인가되는 신호의 구성은 다음과 같이 하었다. 리세트 전압은 24 V 로, 선택전압은 20 V 로 하였다. 선택펄스의 폭은 400 ㎲ 이고, 리세트펄스폭은 그 2배의 800 ㎲ 로 하였다. 데이터전극의 인가전압은 펄스폭이 선택펄스와 동일하게 300 ㎲ 이고, 전압의 강도는 10 V 에서 2.5 V 의 사이로 변화시켰다.

제13도에 인가파형에 따라서 표시되는 표시패턴을 나타냈다. 양호한 계조표시가 실현되고 있는 것을 알았다.

실시예 4

실시예 1에 있어서, 카본미립자를 첨가하지 않은 엑정을 사용한 이외는 동일하게 하여 액정셀을 제작하고, 상기 표 1과 같이 펄스전압을 구성하고, △V 를 변화시켜 투과율 - 전압을 측정한 바, 제14도의 결과가 얻어졌다. 카본미립자를 첨가하지 않은 경우에도, △V 에 의해 임계치전압폭이 넓어지는 것을 알았다.

비교예

전술한 일본국 특개평 3(1991)-276126호 공보에 기질된 내용에 따라서, 다음과 같이 하여 강유전성 액정(FLC)디스플레이를 제작하였다.

길이 40 mm, 폭 25 mm 이고, 3 mm 의 두께를 가진 ITO 투명전극부가 유리 (ITO 면저항 = 100 Ω/㎠, 막두께 500 Å)에 니폰고세이 (日本合成) 고무사 제의 폴리이미드 JALS-246 를 500 Å 의 두께로 스핀코트하었다. 스핀코트의 조건은 300 rpm 3초, 3000 rpm 30초였다. 이 폴리이미드를 코트한 유리기판을 레이온포(布)를 롤러에 가아서 고정한 러빙 (rubbing)장치를 사용하여, 모(毛)의 압입깊이률 0.15 mm, 롤러의 회전속도를 94 rpm, 스테이지의 이송속도를 5 cm/분으로 하여, 3회의 러빙을 행하었다.

그리고, 그 기판상에 0.5 ㎛ 의 입경의 알루미나를 소노콤사(Sonocom Cor-poration) 제의 스폐이서산포기(酸布權)를 사용하여, 1 ㎟ 중에 산포밀도로서 300 개로 되도록 산포하였다(이것은 그 이상의 산포농도로 하기 위하여는, 알루미나의 미립자가 응집을 일으켜 버리기 때문이다). 이 기판상에 다시 2 ㎛ 의 스페이서를 동일 산포기를 사용하여 산포하였다. 이 산포밀도는 25 개/㎟ 로 하였다.

여기서, 다른 쪽의 유리기판에 있어서, 일본국 미쓰이도아쓰샤(三井東壓社)제의 스트럭트본드(structbond)를 시일제로서 사용하여, 기판의 주변부에 스크린 인쇄기를 사용하여 도포하였다. 그리고, 양자의 기판을 위치맞춤한 후, 접합갭이 1.7 ㎛ 로 균일하게 취해지기까지 균일하게 압력을 가했다. 그 때, 배힝방향은 평행 및 반평헹의 양쪽을 제작하었다. 그 압력은 1 kg/㎠ 였다. 그 접합상태인채, 셀을 온풍식 히터에 넣고, 180 ℃ 에 2시간 두어서, 시일재를 경화시켰다. 그 후, 갭을 오쓰가전자사 제의 셀갭측정장치를 사용하여 측정하면, 1.7 ㎛ ± 0.1 ㎛ 로 셀 전체에 걸쳐서 갭이 콘트롤되어 있는 것을 확인하였다.

다음에, 이 셀에 일본국 멜크(Merck)(주) 제의 강유전성 액정조성물 : ZLI-3775을 80 ℃ 에서 진공탈기 후, 아이소트로픽 (isotropic) 온도영역인 110 ℃ 로 승온하여, 진공중에서 주입하였다. 이 과정은 1.5 시간을 요하었다. 이 셀을 실온으로 서냉(徐冷)한 후, 직교한 편광판의 사이에 끼우고, 현미경하에서 그 액정분자 배향성 및 전기광학특성을 측정하였다.

1) 액정분자배향에 대하여 :

평행배향셀: 제15A도 및 제15B도에 나타낸 바와 같이, 스페이서의 주위가 전체를 흑의 상태로 해도, 누광을 일으키고 있으며, 그것이 셀의 콘트라스트를 저하시키는 주요인으로 되는 흑레벨의 저하를 야기하고 있었다.

또, 강유전성 액정은 복굴절모드에서의 표시이므로, 셀갭은 매우 균일하게 최적의 두께로 콘트롤되지 않으면 안된다. 그러나, 0.5 ㎛의 알루미나를 산포한 근방 부분에서는, 이것이 스페이서로서 작용하여, 최적의 셀갭으로부터 크게 어긋나버리므로, 색불균일이 현저하게 관측되었다. 이것은 물론 표시품위를 크게 저하시킨다. 이것은 스폐이서가 가시광의 파장에 대하여 충분한 크기를 가진 것에 의한다고 생각된다. 스페이서산포밀도를 과대하게 증가시키는 것은 스페이서의 주위의 누광에 의해 콘트라스트를 저하해 버려서, 역시 바람직하지 않다.

그러나, 본 발명에 적용되는 스타라이트텍스처(starlight texture) 구조는 전술한 초미립자의 분산에 의한 것이므로, 누광이 저장되고, 또 액정의 배향도 흐트러지지 않고, 유전율분포에 의한 실효전계분포를 효과적으로 생기게 할 수 있다.

반평행배향셀: 액정분자의 배향텍스처로서는, 배향처리방향으로 ㎛ 오더의 미세한 무늬가 관측되었다. 스폐이서의 주위가 전제를 흑의 상태로 해도, 누광을 일으키고 있으며, 그것이 셀의 콘트라스트를 저하시키는 주요인으로 되는 흑레벨의 저하를 야기하고 있다. 또, 스페이서의 주위에는 많은 결함이 보이고, 그것이 누광의 큰 원인이라고 생각된다.

2) 전기광학효과에 대하여 :

평행배향셀: 펄스폭 1 m 초로 전압이 30 V 의 리세트펄스를 바이폴라트랜지스터로 인가 후, 신호펄스로서 펄스폭 1 m 초로 1 V 에서 30 V 까지 전압을 변화시켜서, 그 때의 투과율변화가 통상의 쌍안정모드의 강유전성 액정과 상이한가의 여부를 조사하였다.

이 결과, 전압을 변화시켜서 가해 가면, 스폐이서의 위의 부분으로부터 액정 분자가 움직이기 시작해 가는데는, 현미경하에서는 보이지 않고, 스페이서의 위의 부분에서는 엑정의 분자배향은 흐트러져 있고, 결코 유니폼 하지는 않다(전체가 흑이라면 휘점(輝点)으로서 관측되고, 전체가 백이라면 검은 점으로서 관측된다. 어떤 경우에도, 콘트라스트를 저하시킨다 : 제15도 참조).

또, 핵심의 반전 (反簿)의 스위칭이지만, 스페이서부분(및 그 근방)으로부터 반전이 일어나는 것도 있고, 또 다른 부분으로부터 반전스위칭이 시작되는 것도 관측되었다. 즉, 반드시 스페이서부분 및 그 근방부분으로부터 반전스위칭이 일어난다고는 한정하지 않는다.

또한, 중요한 것은 반전이 일어나서 도메인이 넓어지지만, 그 확대가 임계치 전압폭을 가진다면, 스위칭전압폭을 갖지 않으면 안된다. 그러나, 결과적으로는 임계치전압의 폭의 확대는 종래계에 비교하여 거의 보이지 않았다. 즉, 이 계(系)에서의 임계치전압폭은 1 V 였다. 또, 전압을 DC 적으로 변화시켜서, 그 스위칭의 도메인의 변화를 검토한 결과, 전형적인 보트형 도메인이고, 또 셀의 에지의 부분에 지그재그 결함이 산견(散見)된 것으로부터 층구조로서는, 셰브론(chevron) 구조인 것이 확인되었다. 셀 전체의 스위칭특성으로서는, 반전이 스페이서 부분 및 그 근방으로부터 일어나는 경우도 있다는 것이고, 통상의 셀과 동일한 스위징 특성이 었다. 따라서, 1화소내 계조표시라는 레벨의 것에서는, 도저히 있을 수 없는 것이였다.

반평행배향셀: 펄스폭 1 m 초로 전압이 30 V 의 리세트펄스를 바이폴라트렌 지터로 인가 후, 신호펄스로서 펄스폭 1 m 초로 1 V 에서 30 V 까지 전압을 변화 시켜서, 그 때의 투과율변화가 통상의 쌍안정모드의 강유전성 액정과 상이한가의 여부를 조사하였다.

이 결과, 전압을 변화시켜서 가해 가변, 스페이서의 위의 부분으로부터 액정 분자가 움직이기 시작해 가는데는, 현미경하에서는 보이지 않고, ㎛ 오더의 미세한 러빙처리방향으로 출현한 무늬에 따라서, 스위칭이 일어나고 있는 것이 명백하게 되었다. 여기서도, 스페이서의 위의 부분에서는, 액정의 분자배향은 흐트러져 있고, 결코 유니폼하지는 않다(제15도 참조).

다음에 검토한 것으로서, 스패이서의 산포밀도를 변화시켜서 그 영향을 검토하였다. 그 결과, 스페이서의 산포밀도가 0∼500 개/㎟ 의 셀에서는, 셀 전체로서의 스위칭특성은 전술한 300 개/㎟의 경우와 동일한 것이 실험에 의해 확인되었다.

다음에, 셀갭의 변화로서, 평행배향의 경우에는 1.8 ㎛, 1.5 ㎛ 의 중심치를 갖는 것 (어떤 경우도, ±0.1 ㎛ 의 사이에 셀갭은 콘트롤되어 있음)이라도, 전혀 동일한 디바이스특성을 나타냈다. 또, 반평행셀에 있어서도, 1.8 ㎛, 1.5 ㎛ 의 중심지를 갖는 것을 다시 검토하였으나, 결과는 전혀 동일하였다.

이상을 정리라면 , 본 검토에 의해 일본국 특개평 3(1991)-276126호의 디스 플레이는 그 실시예에 충실히 추시(造試)실험을 행한 결과, 계조표시기술로서, 동공보에 기재되어 있는 바와 같은 효과는 얻어지지 않고, 실용적인 기술이 아닌것이 판명되었다.

이상, 본 발명을 실시예에 따라서 설명하었으나, 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상에 따라서 더욱 변형이 가능하다.

예를 들및, 전술한 구동방법에 있어서, 선택펄스, 리세트펄스, 데이터펄스의 크기, 펄스폭이나 극성 등을 여러가지로 변화시킬 수 있다.

또, 액정의 종류는 치소(주) 제, 맬크(주) 제, BDH 사 제, 또는 다른 공지의 강유전성 액정화합물 또는 비(非)카이럴 액정으로 이루어지는 조성물이라도 사용할 수 있으나, 그 제한은 없고, 그 상(相)계열의 제한도 필요로 하지 않으며, 필요한 것은 사용온도범위에서 카이럴스맥틱액정상을 취하는 것이다. 또, 액정소자의 각구성부분의 재질, 구조, 형상, 조립방법, 또한 미세한 마이크로도메인의 형성에 사용하는 초미립자의 물성, 종류 등은 여러가지로 변경할 수 있다. 또, 초미립자의 첨가방법도 변경해도 되고, 그 분포위지는 액정중만이 아니고, 배향막상 또는 배향막중이라도 된다. 또, 마이크로도메인을 형성하는데에 전술한 이외의 방법, 예를 들면 테트라티아풀발렌-테트라시아노취노디메탄착체(鑛體) 등의 전하이동착체의 적층 등도 가능하다.

그리고, 전술한 실시예예서는, 표시소자에 적합한 액정소자에 대하여 설명하였으나, 표시소자에서는 특히 계조성 (중간조)을 실현할 수 있는 점에서 바람직한 것이다. 그러나, 본 발명은 표시소자에 한하지 않고, 액정소자를 필터나 셔터, OA(office automation)기기의 디스플레이화면, 스크린이나 워블링 (wobbling)용의 위상제어소자 등에도 적용가능하다. 이들의 어느 것도, 전술한 임계치전압폭에 의해 구동전압에 따른 투과율 또는 콘트라스트비를 나타내는 것을 이용하여, 종래에는 없는 성능을 얻을 수 있다.

본 발명은 전술한 바와 같이, 1쌍의 기체 사이에 액정이 배설되어 있는 액정 소자를 구동함에 있어서, 상기 액정의 투과율이 변화하기 시작할 때의 인가전압을 V_thlow, 상기 액정의 투과율의 변화량이 실질적으로 최대로 될 대의 인가전압을 V_thhigh로 한 경우, 상기 액정에 인가하는 서로 역극성의 제1및 제2의 선택 펄스중, 제1의 선택펄스전압 V_S1을 ± (V_thlow- △V) (단, △V > 0)로 하고, 제2의 선택펄스전압 V_S2을(V_thhigh+ △V) (단, △V > 0)로 하고 있으므로, 엑정의 투과율이 연속적으로 변화하는 전압폭을 △V에 따라서 넓게 취하는 것이 가능하게 되고, 계조표시를 용이 또한 확실하게 실현할 수 있다. 또한, 상기 전압폭의 범위내에서의 구동에 의해 데이터펄스(데이터신호)를 높게 한 경우에도, 투과율에 충분한 차를 갖게 하여, 두 배향상태 사이에서 고콘트라스트를 얻을 수 있다.

제1도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 구동파형도.

제2도는 제1도에 나타낸 구동파형을 변형한 경우의 파형도.

제3도는 본 발명에 의한 엑정표시소자의 개략 평면도 및 단면도.

제4도는 제3도에 나타낸 액정표시소자의 임계치전압특성을 나타낸 투과율-인가전압특성도.

제5A도는 제3도에 나타낸 액정표시소자의 스위칭시의 투과율의 변화를 설명하기 위한 개략도.

제5B도는 계조성이 없는 경우의 제5B도와 유사한 개략도.

제6도는 이 액정표시소자의 기본 구조의 개략 단면도.

제7도는 제6도에 나타낸 액정표시소자의 액정중에서의 실효전계를 설명하기 위한 개략도.

제8도는 제6도에 나타낸 엑정표시소자의 일예에서의 인가전압과 투과광량과의 관계를 나타낸 특성도.

제9도는 제6도에 나타낸 액정표시소자의 다른 예에서의 인가전압과 투과광량과의 관계를 나타낸 특성도.

제10A도 및 제10B도는 제6도에 나타낸 액정표시소자에 형성된 전극패턴의 구체예를 나타낸 개략 평면도.

제11도는 본 발명에 의한 방법을 이용한 주사파형도.

제12도는 본 발명에 의한 방법을 이용한 신호파형도.

제13도는 제12도 및 제13도에 나타낸 파형에 의해 얻어진 표시패턴도.

제14도는 본 발명에 의한 다른 엑정표시소자에서의 인가전압과 투과광량과의 관계를 나타낸 특성도.

제15A도는 본 발명에 의한 엑정표시소자의 투과상태를 설명하기 위한 개략도.

제15B도는 비교예를 나타낸 제15A도와 유사한 개략도.

제16도는 종래의 액정표시소자의 개략 단면도.

제17도는 강유전성 액정의 모델도.

제18도는 종래의 액정표시소자의 임계치전압특성을 나타낸 투과율-인가전압 특성도.

제19도는 종래의 엑정표시소자의 구동파헝도.

제20도는 액정분자의 구동시의 배향상태의 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1a),(1b): 기판, (2a),(2b): 투명전극층, (3a),(3b): SiO 사방증착층,

(4): 스페이서, (5): 액정, (6): 시일제, (10): 초미립자, V_th: 임계치전압, V_thlow: 투과율이 변화하기 시작할 때의 인가전압, V_thhigh:투과율의 변화량이 최대로 될 때의 인가전압, V_S1, V_S2: 선택펄스, V_r1, V_r2: 리세트펄스, V_D1, V_D2: 데이터펄스, MD : 마이크로도메인, D : 도메인, E_eff: 실효전계.

Claims (3)

1. X 방향의 전극과 Y 방향의 전극을 구비한 한 쌍의 기판 사이에 액정이 주입되어 있는 액정소자의 구동 방법으로서,

   상긴 X 방향의 전극에 서로 역극성인 제1 및 제2 선택 펄스를 인가하는 단계, 그리고

   상기 Y 방향의 전극에 데이터 펄스를 인가하는 단계를 포함하고,

   상기 액정의 투과율이 변화하기 시작할 때의 인가 전압을 V_thlow라고 하고, 상기 액정의 투과율 변화량이 최대로 될 때의 인가 전압을 V_thhigh로 한 경우,

   상기 제1 선택 펄스의 전압 V_S1을 ± (V_thlow- △V) (단, △V > 0)로 하고, 상기 제2 선택 펄스의 전압 V_S2를(V_thhigh+ △V) (단, △V > 0)로 하는

   액정소자의 구동방법.
2. 제1항에서,

   상기 제1 및 제2 선택 펄스를 인가하기 전에, 상기 제1 및 제2 선택 펄스 폭의 n배[n 은 2 또는 그 이상의 실수(實數)]의 펄스 폭으로 서로 역극성의 제1 및 제2 리세트 펄스를 인가하는 단계를 추가로 포함하고,

   상기 제1 리세트 펄스는 상기 제2 선택 펄스와 동극성(同極性)이고 상기 제1리세트 펄스의 전압 V_r1은 | (V_thhigh+ ΔV') | (단, ΔV'> 0)으며,

   상기 제2 리세트 펄스는 상기 제1 선택 펄스와 동극성이고 상기 제2 리세트 펄스의 전압 V_r2은 다음 식으로 결정하는 액정소자의 구동방법.
3. 제1항에서,

   상기 제1 및 제2 선택 펄스와 동기하여, 상기 제1 및 제2 선택 펄스와 동일한 펄스 폭이고 각각 역극성인 제1 및 제2 데이터 펄스를 상기 Y 방향의 전극에 인가하는 액정소자의 구동방법.