JP3205598B2 - 液晶表示素子及びその駆動方法 - Google Patents
液晶表示素子及びその駆動方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は階調表示の可能な強誘電
性液晶表示素子に関する。
性液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、液晶表示素子は時計、電卓はもと
より、ワープロ、パソコンなどのＯＡ機器、ポケットテ
レビ、など幅広い分野において用いられているが、一般
に広く用いられている液晶表示素子は走査線、信号線等
の電極を配置した一対の基板間にネマチック液晶を封入
したものである。
より、ワープロ、パソコンなどのＯＡ機器、ポケットテ
レビ、など幅広い分野において用いられているが、一般
に広く用いられている液晶表示素子は走査線、信号線等
の電極を配置した一対の基板間にネマチック液晶を封入
したものである。
【０００３】ネマティック液晶を用いた液晶表示素子と
しては、ツィストネマティック型（Twisted Nematic TN
型）液晶表示素子、スーパーツイステッド型（Supertw
isted Birefringence Effect、SBE 型)液晶表示素子な
どがある。
しては、ツィストネマティック型（Twisted Nematic TN
型）液晶表示素子、スーパーツイステッド型（Supertw
isted Birefringence Effect、SBE 型)液晶表示素子な
どがある。
【０００４】しかしながらツイステッドネマティック
（ＴＮ）型液晶表示素子では、走査線数の増加とともに
駆動マージンが狭くなり、十分なコントラストが得られ
なくなるという欠点が存在するため、大容量の液晶表示
素子を作ることは困難である。このＴＮ型液晶表示素子
を改良するためスーパーツイステッドネマチック（ＳＴ
Ｎ）型液晶表示素子、ダブルレイヤースーパーツイステ
ッドネマチック（ＤＳＴＮ）型液晶表示素子が開発され
ているが、走査線数の増加と共にコントラスト、応答速
度が低下するので、現状では800×1024ライン程度の表
示容量が限界である。加えて、ＴＮ型、ＳＴＮ型、ＤＳ
ＴＮ型などのネマチック相を利用した液晶表示素子は視
野角が狭いという大きな欠点を有している。
（ＴＮ）型液晶表示素子では、走査線数の増加とともに
駆動マージンが狭くなり、十分なコントラストが得られ
なくなるという欠点が存在するため、大容量の液晶表示
素子を作ることは困難である。このＴＮ型液晶表示素子
を改良するためスーパーツイステッドネマチック（ＳＴ
Ｎ）型液晶表示素子、ダブルレイヤースーパーツイステ
ッドネマチック（ＤＳＴＮ）型液晶表示素子が開発され
ているが、走査線数の増加と共にコントラスト、応答速
度が低下するので、現状では800×1024ライン程度の表
示容量が限界である。加えて、ＴＮ型、ＳＴＮ型、ＤＳ
ＴＮ型などのネマチック相を利用した液晶表示素子は視
野角が狭いという大きな欠点を有している。
【０００５】コントラストを改善するためにこれらの液
晶表示素子において、基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）を配列したアクティブマトリックス方式の液晶表示
素子も開発され、1000×1000ライン等の大容量表示が可
能となったが、依然、視野角、応答速度の点で問題が残
っていた。
晶表示素子において、基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）を配列したアクティブマトリックス方式の液晶表示
素子も開発され、1000×1000ライン等の大容量表示が可
能となったが、依然、視野角、応答速度の点で問題が残
っていた。
【０００６】一方、従来のネマチック液晶に代わりに、
キラルスメクチックＣ相などの強誘電性液晶を利用する
強誘電性液晶表示素子（N. A. Clark and S. T. Lagerw
all,Appl. Phys. Lett., 36, 899 (1980)，特開昭56-10
7216号公報，米国特許第4367924号公報)が盛んに開発さ
れている。強誘電性液晶素子は双安定性、メモリー性、
高速応答性、広視野角といった優れた特徴を有している
が、反面階調表示が困難であった。
キラルスメクチックＣ相などの強誘電性液晶を利用する
強誘電性液晶表示素子（N. A. Clark and S. T. Lagerw
all,Appl. Phys. Lett., 36, 899 (1980)，特開昭56-10
7216号公報，米国特許第4367924号公報)が盛んに開発さ
れている。強誘電性液晶素子は双安定性、メモリー性、
高速応答性、広視野角といった優れた特徴を有している
が、反面階調表示が困難であった。
【０００７】強誘電性液晶表示素子の階調表示には種々
の方法が提案されているが、有望な方法として、特開平
3-242624、特開平3-243915号公報、森，他，第16回液晶
討論会，3K111 (1990).、豊田，他，第16回液晶討論
会，3K112 (1990).、松居，他，第17回液晶討論会，3F3
01 (1991).、K.Nito，et al.，Proc.IDRC，179 (1991)
などで開示されている方法がある。
の方法が提案されているが、有望な方法として、特開平
3-242624、特開平3-243915号公報、森，他，第16回液晶
討論会，3K111 (1990).、豊田，他，第16回液晶討論
会，3K112 (1990).、松居，他，第17回液晶討論会，3F3
01 (1991).、K.Nito，et al.，Proc.IDRC，179 (1991)
などで開示されている方法がある。
【０００８】これらは双安定性を有さず単安定の強誘電
性液晶表示素子に交流電圧を印加し、その電圧の大きさ
に応じて液晶分子の分子軸方向を一義的に変化させるこ
とによって階調表示を行う方法である。図１はこの原理
を説明するための図である。キラルスメクチックＣ液晶
は一対の電極を有する基板間に封入され、基板に垂直に
層構造を形成し、基板にほぼ平行に、かつ前記層に対し
てチルト角をもって傾いて配向している。図１はこの状
態の一部を基板上方からみた図である。ここで１は液晶
の層、２は液晶分子を表している。電圧を印加しないと
きに分子は３の位置に存在し、これに電圧をかけるとそ
の極性に応じて分子はＥ＞０であれば４方向に、Ｅ＜０
であれば５方向に動く。充分に高い電圧を印加すると分
子は４または５の位置まで動くがそれ以下の電圧の場合
には中間的な位置で液晶分子がとどまる。そこで、例え
ば、３の位置に片方の偏光板の偏光軸を合わせ、もう一
方の偏光板の偏光軸をこれと直交に合わせる。
性液晶表示素子に交流電圧を印加し、その電圧の大きさ
に応じて液晶分子の分子軸方向を一義的に変化させるこ
とによって階調表示を行う方法である。図１はこの原理
を説明するための図である。キラルスメクチックＣ液晶
は一対の電極を有する基板間に封入され、基板に垂直に
層構造を形成し、基板にほぼ平行に、かつ前記層に対し
てチルト角をもって傾いて配向している。図１はこの状
態の一部を基板上方からみた図である。ここで１は液晶
の層、２は液晶分子を表している。電圧を印加しないと
きに分子は３の位置に存在し、これに電圧をかけるとそ
の極性に応じて分子はＥ＞０であれば４方向に、Ｅ＜０
であれば５方向に動く。充分に高い電圧を印加すると分
子は４または５の位置まで動くがそれ以下の電圧の場合
には中間的な位置で液晶分子がとどまる。そこで、例え
ば、３の位置に片方の偏光板の偏光軸を合わせ、もう一
方の偏光板の偏光軸をこれと直交に合わせる。
【０００９】図２に上述のように偏光板を配置した強誘
電性液晶表示素子の電圧と基板上方からみた見かけのチ
ルト角の関係、図３に電圧と透過光量の関係を示す。こ
れらの図より、電圧が大きくなるに連れて見かけのチル
ト角が大きくなり、透過光量が増加していることがわか
る。このように電圧に応じて透過光量が変化するので階
調表示が行える。なお、ここで断っておかなくてはなら
ないが、基板に垂直に層構造を形成し、基板にほぼ平行
に配向していると述べたが、実際の強誘電性液晶におい
ては層はくの字に折れ曲がっており、液晶分子の分子軸
方向は基板の上面から下面まで一様ではなく捩れてい
る。
電性液晶表示素子の電圧と基板上方からみた見かけのチ
ルト角の関係、図３に電圧と透過光量の関係を示す。こ
れらの図より、電圧が大きくなるに連れて見かけのチル
ト角が大きくなり、透過光量が増加していることがわか
る。このように電圧に応じて透過光量が変化するので階
調表示が行える。なお、ここで断っておかなくてはなら
ないが、基板に垂直に層構造を形成し、基板にほぼ平行
に配向していると述べたが、実際の強誘電性液晶におい
ては層はくの字に折れ曲がっており、液晶分子の分子軸
方向は基板の上面から下面まで一様ではなく捩れてい
る。
【００１０】これまで開示されている技術によれば、単
安定の強誘電性液晶セルを用いることが述べられている
が、本発明者らの検討によれば、単安定でも双安定でも
いずれの場合も中間調表示が可能であることを見いだし
ている。
安定の強誘電性液晶セルを用いることが述べられている
が、本発明者らの検討によれば、単安定でも双安定でも
いずれの場合も中間調表示が可能であることを見いだし
ている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】さて、このようにして
階調表示を行う場合、液晶分子は電界を切ると図１に示
す３の位置に復帰するので、ある透過光量を保持する、
即ちある位置に液晶分子を保持する場合には電界を保持
する必要がある。従ってＴＦＴなどのアクティブ素子を
用いることが必要となる。
階調表示を行う場合、液晶分子は電界を切ると図１に示
す３の位置に復帰するので、ある透過光量を保持する、
即ちある位置に液晶分子を保持する場合には電界を保持
する必要がある。従ってＴＦＴなどのアクティブ素子を
用いることが必要となる。
【００１２】しかしながら、強誘電性液晶の場合、液晶
組成物中の不純物イオンや、液晶分子のダイレクタプロ
ファイルの変化などに起因する電流によって蓄積された
電荷の一部は消費され、液晶ＬＣに印加される電圧は降
下し、表示に応じた透過光量が得られなくなるという問
題がある。従って良好な表示を得るためにはこの電圧降
下が小さい、すなわち電荷保持率の高い液晶材料が必要
となる。
組成物中の不純物イオンや、液晶分子のダイレクタプロ
ファイルの変化などに起因する電流によって蓄積された
電荷の一部は消費され、液晶ＬＣに印加される電圧は降
下し、表示に応じた透過光量が得られなくなるという問
題がある。従って良好な表示を得るためにはこの電圧降
下が小さい、すなわち電荷保持率の高い液晶材料が必要
となる。
【００１３】しかしながら従来一般に研究されている強
誘電性液晶組成物の多くはピリミジン環、ピリジン環な
どの含窒素複素環や、エステル基、シアノ基などの官能
基を含む液晶材料で、ネマチック液晶材料の研究から、
液晶セルの電荷保持率の点でＴＦＴ駆動には適さないこ
とが知られている。
誘電性液晶組成物の多くはピリミジン環、ピリジン環な
どの含窒素複素環や、エステル基、シアノ基などの官能
基を含む液晶材料で、ネマチック液晶材料の研究から、
液晶セルの電荷保持率の点でＴＦＴ駆動には適さないこ
とが知られている。
【００１４】松居らが（第17回液晶討論会，3F301 (199
1).）用いた強誘電性液晶材料はいずれもエステル基や
ピリミジン環といった官能基を含んでおり、実際のＴＦ
Ｔ駆動には適さない。また、特開平3-242624号公報に記
載の第８図にはＥ．Ｍｅｒｃｋ社製強誘電性液晶組成物
ＺＬＩ−４１３９を用いてＴＦＴ駆動したときのドレイ
ン波形と光学応答波形が記載されているが、液晶セルの
電荷保持率はたいへん悪い。
1).）用いた強誘電性液晶材料はいずれもエステル基や
ピリミジン環といった官能基を含んでおり、実際のＴＦ
Ｔ駆動には適さない。また、特開平3-242624号公報に記
載の第８図にはＥ．Ｍｅｒｃｋ社製強誘電性液晶組成物
ＺＬＩ−４１３９を用いてＴＦＴ駆動したときのドレイ
ン波形と光学応答波形が記載されているが、液晶セルの
電荷保持率はたいへん悪い。
【００１５】本発明は上記点に鑑み、ＴＦＴを用いた強
誘電性液晶表示素子において、液晶の電荷保持率を高
め、階調表示可能な強誘電性液晶表示素子を提供するも
のである。
誘電性液晶表示素子において、液晶の電荷保持率を高
め、階調表示可能な強誘電性液晶表示素子を提供するも
のである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、表示画面となる複数の画素電極の各々にアクティブ
素子が設けられた基板と、電極を有する基板との間に強
誘電性液晶を挟持し、アクティブマトリクス駆動により
表示を行う液晶表示素子において、該強誘電性液晶が一
般式（１）
は、表示画面となる複数の画素電極の各々にアクティブ
素子が設けられた基板と、電極を有する基板との間に強
誘電性液晶を挟持し、アクティブマトリクス駆動により
表示を行う液晶表示素子において、該強誘電性液晶が一
般式（１）
【００１７】
【化３】
【００１８】(但し、R1、R2はそれぞれ独立に、直鎖
の、または、分岐した炭素数３〜１６のアルキル基、ま
たは、アルコキシ基を示す。X1、X2、X3、および、X4は
それぞれ独立に水素原子、または、ハロゲン原子を示
し、X1、X2、X3、および、X4のうちの少なくとも一つは
フッ素原子である。）または一般式（２）
の、または、分岐した炭素数３〜１６のアルキル基、ま
たは、アルコキシ基を示す。X1、X2、X3、および、X4は
それぞれ独立に水素原子、または、ハロゲン原子を示
し、X1、X2、X3、および、X4のうちの少なくとも一つは
フッ素原子である。）または一般式（２）
【００１９】
【化４】
【００２０】(但し、R3、R4はそれぞれ独立に、直鎖
の、または、分岐した炭素数３〜１６のアルキル基、ま
たは、アルコキシ基を示す。X5、X6、X7、X8、X9、およ
び、X10はそれぞれ独立に水素原子、または、ハロゲン
原子を示し、X5、X6、X7、X8、X9、および、X10のうち
の少なくとも一つはフッ素原子である。）で表される化
合物を少なくとも一種含むことを特徴とするものであ
る。
の、または、分岐した炭素数３〜１６のアルキル基、ま
たは、アルコキシ基を示す。X5、X6、X7、X8、X9、およ
び、X10はそれぞれ独立に水素原子、または、ハロゲン
原子を示し、X5、X6、X7、X8、X9、および、X10のうち
の少なくとも一つはフッ素原子である。）で表される化
合物を少なくとも一種含むことを特徴とするものであ
る。
【００２１】ここで、上記一般式（１）及び一般式
（２）で表される化合物中のR1、R2及びR3、R4として、
それぞれ独立に次のような具体例を挙げることができ
る。
（２）で表される化合物中のR1、R2及びR3、R4として、
それぞれ独立に次のような具体例を挙げることができ
る。
【００２２】−（ＣＨ2）2−ＣＨ3 −（ＣＨ2）3−ＣＨ3 −（ＣＨ2）4−ＣＨ3 −（ＣＨ2）5−ＣＨ3 −（ＣＨ2）6−ＣＨ3 −（ＣＨ2）7−ＣＨ3 −（ＣＨ2）8−ＣＨ3 −（ＣＨ2）9−ＣＨ3 −（ＣＨ2）10−ＣＨ3 −（ＣＨ2）11−ＣＨ3 −（ＣＨ2）12−ＣＨ3 −（ＣＨ2）13−ＣＨ3 -(CH2）14−ＣＨ3 −（ＣＨ2）15−ＣＨ3 −ＣＨ（ＣＨ3）2 −ＣＨ（ＣＨ3）−Ｃ2Ｈ5 −ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）2−ＣＨ3 −ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）3−ＣＨ3 −ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）4−ＣＨ3 −ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）5−ＣＨ3 −ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）6−ＣＨ3 −ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）7−ＣＨ3 −ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）8−ＣＨ3 −ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）9−ＣＨ3 −ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）10−ＣＨ3 −ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）11−ＣＨ3 −ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）12−ＣＨ3 −ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）13−ＣＨ3 −ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）2 −ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−Ｃ2Ｈ5 −ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）2−ＣＨ3 −ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）3−ＣＨ3 −ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）4−ＣＨ3 −ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）5−ＣＨ3 −ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）6−ＣＨ3 −ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）7−ＣＨ3 −ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）8−ＣＨ3 −ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）9−ＣＨ3 −ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）10−ＣＨ3 −ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）11−ＣＨ3 −ＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）12−ＣＨ3 -O-(CH2）2−ＣＨ3 −Ｏ−（ＣＨ2）3−ＣＨ3 −Ｏ−（ＣＨ2）4−ＣＨ3 −Ｏ−（ＣＨ2）5−ＣＨ3 −Ｏ−（ＣＨ2）6−ＣＨ3 −Ｏ−（ＣＨ2）7−ＣＨ3 −Ｏ−（ＣＨ2）8−ＣＨ3 −Ｏ−（ＣＨ2）9−ＣＨ3 −Ｏ−（ＣＨ2）10−ＣＨ3 −Ｏ−（ＣＨ2）11−ＣＨ3 −Ｏ−（ＣＨ2）12−ＣＨ3 −Ｏ−（ＣＨ2）13−ＣＨ3 −Ｏ−（ＣＨ2）14−ＣＨ3 −Ｏ−（ＣＨ2）15−ＣＨ3 −ＯＣＨ（ＣＨ3）2 −ＯＣＨ（ＣＨ3）−Ｃ2Ｈ5 −ＯＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）2−ＣＨ3 −ＯＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）3−ＣＨ3 −ＯＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）4−ＣＨ3 −ＯＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）5−ＣＨ3 −ＯＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）6−ＣＨ3 −ＯＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）7−ＣＨ3 −ＯＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）8−ＣＨ3 −ＯＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）9−ＣＨ3 −ＯＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）10−ＣＨ3 −ＯＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）11−ＣＨ3 −ＯＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）12−ＣＨ3 −ＯＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）13−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）2-OCH2−ＣＨ（ＣＨ3）−Ｃ2
Ｈ5 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）2−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）3−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）4−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）5−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）6−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）7−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）8−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）9−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）10−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）11−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）12−ＣＨ3 また、このようなR1、R2を持つ、一般式（１）で表され
る化合物の骨格構造として、次のような具体例を挙げる
ことができる。
Ｈ5 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）2−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）3−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）4−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）5−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）6−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）7−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）8−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）9−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）10−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）11−ＣＨ3 −ＯＣＨ2−ＣＨ（ＣＨ3）−（ＣＨ2）12−ＣＨ3 また、このようなR1、R2を持つ、一般式（１）で表され
る化合物の骨格構造として、次のような具体例を挙げる
ことができる。
【００２３】
【化５】
【００２４】さらに、一般式（２）で表される化合物の
骨格構造として、次のような具体例を挙げることができ
る。
骨格構造として、次のような具体例を挙げることができ
る。
【００２５】
【化６】
【００２６】
【化７】
【００２７】
【化８】
【００２８】また、本発明の液晶表示素子の駆動方法に
おいて、１画面を形成するために、第１のフレームで各
画素電極に設けたアクティブ素子をオンにするのと同期
させて該画素電極に求める表示に対応する大きさの一方
極性のの選択電圧波形を印加し、第２フレームで各画素
電極に設けたアクティブ素子をオンにするのと同期させ
て該画素電極に前記電圧をキャンセルする大きさの前記
電圧と逆極性の選択電圧波形を印加することを特徴とす
るものである。
おいて、１画面を形成するために、第１のフレームで各
画素電極に設けたアクティブ素子をオンにするのと同期
させて該画素電極に求める表示に対応する大きさの一方
極性のの選択電圧波形を印加し、第２フレームで各画素
電極に設けたアクティブ素子をオンにするのと同期させ
て該画素電極に前記電圧をキャンセルする大きさの前記
電圧と逆極性の選択電圧波形を印加することを特徴とす
るものである。
【００２９】
【作用】本発明による階調表示には強誘電性液晶のメモ
リ性は利用せず、駆動法としては各画素に電界を保持す
るアクティブ素子を設けたアクティブマトリクス駆動を
用いる。
リ性は利用せず、駆動法としては各画素に電界を保持す
るアクティブ素子を設けたアクティブマトリクス駆動を
用いる。
【００３０】図４に一例としてアクティブ素子として薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた４画素の液晶表示素
子の等価回路を示す。画素電極はマトリクス状に配置さ
れＬＣ１１，ＬＣ１２，ＬＣ２１，ＬＣ２２位置の液晶
に電界を印加する。各々の画素電極にはＴＦＴが設けら
れている。液晶表示素子を駆動する場合、走査線Ｇ１よ
り信号を送ってＴＦＴのゲート電極Ｇ１１，Ｇ１２に電
界を印加し、この部分のＴＦＴをオンにする。これに同
期させて信号線Ｓ１，Ｓ２よりソース電極Ｓ１１，Ｓ１
２に信号を送ると、ドレイン電極Ｄを通して画素電極に
電界が印加され、液晶ＬＣ１１，ＬＣ１２が応答する。
次にこの操作をＧ２についても行う。
膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた４画素の液晶表示素
子の等価回路を示す。画素電極はマトリクス状に配置さ
れＬＣ１１，ＬＣ１２，ＬＣ２１，ＬＣ２２位置の液晶
に電界を印加する。各々の画素電極にはＴＦＴが設けら
れている。液晶表示素子を駆動する場合、走査線Ｇ１よ
り信号を送ってＴＦＴのゲート電極Ｇ１１，Ｇ１２に電
界を印加し、この部分のＴＦＴをオンにする。これに同
期させて信号線Ｓ１，Ｓ２よりソース電極Ｓ１１，Ｓ１
２に信号を送ると、ドレイン電極Ｄを通して画素電極に
電界が印加され、液晶ＬＣ１１，ＬＣ１２が応答する。
次にこの操作をＧ２についても行う。
【００３１】画素電極に電界を印加すると、同時に液晶
に電荷が蓄積されるため、ＴＦＴをオフにしても液晶に
は電界が印加され続ける。
に電荷が蓄積されるため、ＴＦＴをオフにしても液晶に
は電界が印加され続ける。
【００３２】ところが、液晶組成物中の不純物イオン
や、液晶分子のダイレクタプロファイルの変化などに起
因する電流によって蓄積された電荷の一部は消費され、
液晶に印加される電圧は降下し、表示に応じた透過光量
が得られなくなる。従って良好な表示を得るためにはこ
の電圧降下が小さい、すなわち電荷保持率の高い液晶材
料ほどＴＦＴ駆動に適した材料となる。
や、液晶分子のダイレクタプロファイルの変化などに起
因する電流によって蓄積された電荷の一部は消費され、
液晶に印加される電圧は降下し、表示に応じた透過光量
が得られなくなる。従って良好な表示を得るためにはこ
の電圧降下が小さい、すなわち電荷保持率の高い液晶材
料ほどＴＦＴ駆動に適した材料となる。
【００３３】液晶組成物中の不純物イオンなどに起因す
る電圧降下は、比抵抗の大きな強誘電性液晶組成物を用
いることにより、小さく抑えることが可能である。一般
式（１）および一般式（２）で表される化合物はエステ
ル基、シアノ基、含窒素複素環などを含まない化学構造
上、大きな比抵抗値を得られるため、これらの化合物を
多く含む強誘電性液晶組成物を用いることにより不純物
イオンなどに起因する電圧降下を低減させることができ
る。
る電圧降下は、比抵抗の大きな強誘電性液晶組成物を用
いることにより、小さく抑えることが可能である。一般
式（１）および一般式（２）で表される化合物はエステ
ル基、シアノ基、含窒素複素環などを含まない化学構造
上、大きな比抵抗値を得られるため、これらの化合物を
多く含む強誘電性液晶組成物を用いることにより不純物
イオンなどに起因する電圧降下を低減させることができ
る。
【００３４】液晶分子のダイレクタプロファイルの変化
に起因する電圧降下は強誘電性液晶組成物の応答速度に
対応した時間、即ち通常数十〜数百μsecの間に起こ
る。これはＴＦＴをオンにする時間幅が強誘電性液晶組
成物の応答に要する時間幅よりも短いために、ＴＦＴを
オフにした後にも液晶分子のダイレクタプロファイルの
変化が続き、それに伴う自発分極の回転のために電流が
流れるからである。ダイレクタプロファイルによる電流
を小さくするためには、自発分極の絶対値の小さな強誘
電性液晶組成物を用いて自発分極の回転により消費され
る電荷量を少なくしたり、応答速度の速い強誘電性液晶
組成物を用いて液晶分子のダイレクタプロファイルの変
化に要する時間幅をＴＦＴをオンにする時間幅に近付け
たりすることが必要である。一般式（１）および一般式
（２）で表される化合物を多く含む強誘電性液晶組成物
は低粘性であり、自発分極の絶対値が小さくても高速応
答を示すため、これらの強誘電性液晶組成物を用いるこ
とにより液晶分子のダイレクタプロファイルの変化に起
因する電圧降下を低減させることができる。
に起因する電圧降下は強誘電性液晶組成物の応答速度に
対応した時間、即ち通常数十〜数百μsecの間に起こ
る。これはＴＦＴをオンにする時間幅が強誘電性液晶組
成物の応答に要する時間幅よりも短いために、ＴＦＴを
オフにした後にも液晶分子のダイレクタプロファイルの
変化が続き、それに伴う自発分極の回転のために電流が
流れるからである。ダイレクタプロファイルによる電流
を小さくするためには、自発分極の絶対値の小さな強誘
電性液晶組成物を用いて自発分極の回転により消費され
る電荷量を少なくしたり、応答速度の速い強誘電性液晶
組成物を用いて液晶分子のダイレクタプロファイルの変
化に要する時間幅をＴＦＴをオンにする時間幅に近付け
たりすることが必要である。一般式（１）および一般式
（２）で表される化合物を多く含む強誘電性液晶組成物
は低粘性であり、自発分極の絶対値が小さくても高速応
答を示すため、これらの強誘電性液晶組成物を用いるこ
とにより液晶分子のダイレクタプロファイルの変化に起
因する電圧降下を低減させることができる。
【００３５】また、本発明の駆動方法について以下に説
明する。
明する。
【００３６】本発明では偏光板の吸収軸を一方の極性の
電界を印加したときの液晶配向の安定状態に一致させこ
の状態を黒とする。ここでは仮にこの一方極性の電界を
負の極性とする。
電界を印加したときの液晶配向の安定状態に一致させこ
の状態を黒とする。ここでは仮にこの一方極性の電界を
負の極性とする。
【００３７】第１フレームにおいて、ＴＦＴをオンにす
るのと同期させて表示に対応する大きさの正の選択電圧
波形を印加する。これによって液晶の見かけのチルト角
が大きくなり、求める明るさを得る。黒を表示する場合
にはもちろん電圧０Ｖを印加する。この電圧はＴＦＴの
オフ後の保持されるのでこの明るさも保持することがで
きる。
るのと同期させて表示に対応する大きさの正の選択電圧
波形を印加する。これによって液晶の見かけのチルト角
が大きくなり、求める明るさを得る。黒を表示する場合
にはもちろん電圧０Ｖを印加する。この電圧はＴＦＴの
オフ後の保持されるのでこの明るさも保持することがで
きる。
【００３８】次に、第２フレームにおいて前記第１フレ
ームで印加した電界をキャンセルする大きさの逆極性、
即ち負の電圧波形を印加する。これによって、液晶は前
記安定状態に移行し、黒状態となる。この第１及び第２
の２フレームで１画面を形成し、２フレームの平均の明
るさが表示の明るさとなる。このようにして階調表示を
可能にする。
ームで印加した電界をキャンセルする大きさの逆極性、
即ち負の電圧波形を印加する。これによって、液晶は前
記安定状態に移行し、黒状態となる。この第１及び第２
の２フレームで１画面を形成し、２フレームの平均の明
るさが表示の明るさとなる。このようにして階調表示を
可能にする。
【００３９】以上のように強誘電性液晶表示素子にＴＦ
Ｔを用いると、以下の利点がある。まず、ＴＦＴを用い
ているので単純マトリクス駆動した場合のように非書き
換えの時にかかるバイアス電圧によって液晶分子が揺ら
ぐことがないので黒表示の透過光量を低く押えることが
でき、高コントラストが得られる。第２に、各画素に印
加する電圧を変えることで透過光量を変えることがで
き、容易に階調表示を行うことができる。ネマチック液
晶をＴＦＴと組み合わせた素子に比べて応答速度が速
く、視野角が広いという長所がある。
Ｔを用いると、以下の利点がある。まず、ＴＦＴを用い
ているので単純マトリクス駆動した場合のように非書き
換えの時にかかるバイアス電圧によって液晶分子が揺ら
ぐことがないので黒表示の透過光量を低く押えることが
でき、高コントラストが得られる。第２に、各画素に印
加する電圧を変えることで透過光量を変えることがで
き、容易に階調表示を行うことができる。ネマチック液
晶をＴＦＴと組み合わせた素子に比べて応答速度が速
く、視野角が広いという長所がある。
【００４０】また、本駆動方法では電荷の偏りのないが
ないので信頼性の高い液晶素子が得られる。
ないので信頼性の高い液晶素子が得られる。
【００４１】
（実施例１）表１に示す化合物を用いて表２に示す組成
の強誘電性液晶組成物を作成した。相転移温度を表２に
あわせて示す。組成物１及び２及び３はともにＩＮＡＣ
相系列を示し、室温付近でスメクチックＣ相を示した。
の強誘電性液晶組成物を作成した。相転移温度を表２に
あわせて示す。組成物１及び２及び３はともにＩＮＡＣ
相系列を示し、室温付近でスメクチックＣ相を示した。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】一方、パターンニングしたＩＴＯ膜を形成
した一対のガラス基板上にそれぞれ絶縁膜を形成し、ポ
リイミドPSI-A-2101（チッソ社製）をスピンコートし、
ラビングした。この一対のガラス基板をラビング方向が
平行となるように、基板間隔が２μmになるように貼り
合わせ、表２に示す組成物１及び２及び３を真空注入
し、液晶表示素子１及び２及び３とした。
した一対のガラス基板上にそれぞれ絶縁膜を形成し、ポ
リイミドPSI-A-2101（チッソ社製）をスピンコートし、
ラビングした。この一対のガラス基板をラビング方向が
平行となるように、基板間隔が２μmになるように貼り
合わせ、表２に示す組成物１及び２及び３を真空注入
し、液晶表示素子１及び２及び３とした。
【００４５】これらの液晶表示素子における自発分極、
チルト角、メモリ角を測定した。その結果を表３に示
す。ここでチルト角はクロスニコルに配置した偏光板間
に液晶表示素子を配置し、液晶が応答するに充分な電圧
を印加したときに２つの安定状態における消光位置のな
す角度の１／２の角度、メモリ角は電圧無印加時の２つ
の安定状態における消光位置のなす角度である。
チルト角、メモリ角を測定した。その結果を表３に示
す。ここでチルト角はクロスニコルに配置した偏光板間
に液晶表示素子を配置し、液晶が応答するに充分な電圧
を印加したときに２つの安定状態における消光位置のな
す角度の１／２の角度、メモリ角は電圧無印加時の２つ
の安定状態における消光位置のなす角度である。
【００４６】
【表３】
【００４７】表３に示すようにこれらの液晶組成物は自
発分極の大きさが２以下と小さいにも拘わらず２００μ
ｓｅｃ以下の高速応答性を示している。
発分極の大きさが２以下と小さいにも拘わらず２００μ
ｓｅｃ以下の高速応答性を示している。
【００４８】液晶表示素子１及び２及び３をクロスニコ
ルに配置した偏光板間に配置し、電界印加によっていず
れか一方の安定状態をとらせ、液晶表示素子の消光位に
偏光板の吸収軸を一致させる。この状態で２８℃におい
て、電圧の大きさを変えて６０Hzの矩形波を印加しつつ
透過光量を測定した。結果を図７及び図８及び図９に示
す。ただし液晶表示素子２については２つの安定状態に
ついて各々その消光位に偏光板の吸収軸を一致させ測定
を行った。（図８（ａ）及び図８（ｂ）） これらの図より電圧が大ききなるに連れて透過光量が連
続的に変化することが分かる。この特性を用いて階調表
示を行うことができる。図８（ａ）及び（ｂ）において
電圧に対する透過光量の特性が一致しないのは２つの状
態の安定度に差があるためで、図８（ａ）の場合は安定
度の高い状態の消光位に偏光板の吸収軸を一致させた場
合、図８（ｂ）の場合は安定度の低い状態の消光位に偏
光板の吸収軸を一致させた場合である。電圧の変化にた
いして透過光量変化が急峻でないので階調表示には図８
（ａ）のような設定が適している。
ルに配置した偏光板間に配置し、電界印加によっていず
れか一方の安定状態をとらせ、液晶表示素子の消光位に
偏光板の吸収軸を一致させる。この状態で２８℃におい
て、電圧の大きさを変えて６０Hzの矩形波を印加しつつ
透過光量を測定した。結果を図７及び図８及び図９に示
す。ただし液晶表示素子２については２つの安定状態に
ついて各々その消光位に偏光板の吸収軸を一致させ測定
を行った。（図８（ａ）及び図８（ｂ）） これらの図より電圧が大ききなるに連れて透過光量が連
続的に変化することが分かる。この特性を用いて階調表
示を行うことができる。図８（ａ）及び（ｂ）において
電圧に対する透過光量の特性が一致しないのは２つの状
態の安定度に差があるためで、図８（ａ）の場合は安定
度の高い状態の消光位に偏光板の吸収軸を一致させた場
合、図８（ｂ）の場合は安定度の低い状態の消光位に偏
光板の吸収軸を一致させた場合である。電圧の変化にた
いして透過光量変化が急峻でないので階調表示には図８
（ａ）のような設定が適している。
【００４９】（実施例２）前記液晶組成物１をＴＦＴを
設けたセルに導入した。
設けたセルに導入した。
【００５０】まず、ＴＦＴを設けたセルの構成と作成方
法を説明する。
法を説明する。
【００５１】図１０にＴＦＴを有する液晶表示素子の部
分断面図を示す。本実施例の液晶セルは、一対の絶縁性
の基板６及び７から構成されており、一方の基板６上に
は、ゲート電極２５、ゲート絶縁膜１１、チャネル層１
２、エッチングストッパー１３、コンタクト層１４、ソ
ース電極３２、ドレイン電極３３からなり、スイッチン
グ素子として機能するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）３１
と、ドレイン電極３３に電気的に接続された画素電極４
１が形成されている。更に、画素電極４１を形成した基
板上の全面に保護膜１７を形成し、保護膜１７上には配
向膜１９が形成されている。他方の基板７上には透明導
電膜３、及び配向膜９が形成されている。配向膜９，１
９は焼成後、ラビング処理を施してある。該一対の基板
６及び７の間には強誘電性液晶組成物１を真空注入した
液晶層１８が封止されている。
分断面図を示す。本実施例の液晶セルは、一対の絶縁性
の基板６及び７から構成されており、一方の基板６上に
は、ゲート電極２５、ゲート絶縁膜１１、チャネル層１
２、エッチングストッパー１３、コンタクト層１４、ソ
ース電極３２、ドレイン電極３３からなり、スイッチン
グ素子として機能するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）３１
と、ドレイン電極３３に電気的に接続された画素電極４
１が形成されている。更に、画素電極４１を形成した基
板上の全面に保護膜１７を形成し、保護膜１７上には配
向膜１９が形成されている。他方の基板７上には透明導
電膜３、及び配向膜９が形成されている。配向膜９，１
９は焼成後、ラビング処理を施してある。該一対の基板
６及び７の間には強誘電性液晶組成物１を真空注入した
液晶層１８が封止されている。
【００５２】まず、一方基板６上にスパッタによってＴ
ａ膜を形成し、パターニングして６４本のゲート電極２
５を形成する。次にプラズマＣＶＤによってゲート絶縁
膜１１、チャネル層１２、エッチングストッパー１３と
してＳｉＮｘ膜、ａ−Ｓｉ半導体膜、ＳｉＮｘ膜を真空
を破ることな連続して積層してまず最上層のＳｉＮｘの
みを所定の形状にパターニングし、更にコンタクト層１
４としてリンを添加したｎ＋−ａ−Ｓｉを形成し、これ
と前記ａ−Ｓｉ半導体膜を所定の形状にパターニングす
る。次いでスパッタによって、Ｔｉ膜を形成し、これと
前記ｎ＋ａ−Ｓｉ膜を所定の形状にパターニングしてソ
ース電極３２、ドレイン電極３３を形成する。更にＩＴ
Ｏ膜をスパッタによって形成し、所定の形状にパターニ
ングして画素電極４１を形成する。
ａ膜を形成し、パターニングして６４本のゲート電極２
５を形成する。次にプラズマＣＶＤによってゲート絶縁
膜１１、チャネル層１２、エッチングストッパー１３と
してＳｉＮｘ膜、ａ−Ｓｉ半導体膜、ＳｉＮｘ膜を真空
を破ることな連続して積層してまず最上層のＳｉＮｘの
みを所定の形状にパターニングし、更にコンタクト層１
４としてリンを添加したｎ＋−ａ−Ｓｉを形成し、これ
と前記ａ−Ｓｉ半導体膜を所定の形状にパターニングす
る。次いでスパッタによって、Ｔｉ膜を形成し、これと
前記ｎ＋ａ−Ｓｉ膜を所定の形状にパターニングしてソ
ース電極３２、ドレイン電極３３を形成する。更にＩＴ
Ｏ膜をスパッタによって形成し、所定の形状にパターニ
ングして画素電極４１を形成する。
【００５３】他方基板７上にＩＴＯ膜をスパッタによっ
て形成する。
て形成する。
【００５４】このようにして作成した一対の基板６およ
び７上に配向膜９，１９として０．０３μｍのＰＶＡ膜
を塗布、焼成し、基板７のみをレーヨン系の布を用いて
ラビングによる一軸配向処理を施す。これらの基板６お
よび７を図示しない２μｍのシールスペーサを介してエ
ポキシ系のシール部材で貼り合わせる。この基板間に強
誘電性液晶組成物１を真空注入法にて導入し封止する。
び７上に配向膜９，１９として０．０３μｍのＰＶＡ膜
を塗布、焼成し、基板７のみをレーヨン系の布を用いて
ラビングによる一軸配向処理を施す。これらの基板６お
よび７を図示しない２μｍのシールスペーサを介してエ
ポキシ系のシール部材で貼り合わせる。この基板間に強
誘電性液晶組成物１を真空注入法にて導入し封止する。
【００５５】配向膜９及び１９の処理法としては、上記
ラビング法の他、斜方蒸着法などがあるが、大画面の液
晶表示素子の量産化の場合にはラビング方が有利であ
る。ラビング法の場合、配向膜を形成した後、ラビング
処理を施すわけであるが、パラレルラビング法（一対の
基板の両方にラビング処理を施しラビング方向が同一に
なるように貼り合わせる方法）、アンチパラレルラビン
グ法（一対の基板の両方にラビング処理を施しラビング
方向が逆になるように貼り合わせる方法）、片ラビング
法（一対の基板の片方にのみラビング処理を施す方法）
がある。本発明の強誘電性液晶素子の場合、いずれの配
向法も用いることができるが、上記のように薄膜トラン
ジスタを形成しないほうの基板にのみラビング処理を施
す片ラビング法が特に好ましい。その理由としては以下
の２つを上げることができる。まず第１に、薄膜トラン
ジスタを形成しない基板の方が平坦であり、均一なラビ
ング処理が容易にできるからである。第２に、薄膜トラ
ンジスタを形成した基板にラビング処理を施すと、その
処理によって生じる静電気によって、薄膜トランジスタ
の特性が変化したり、配線間の絶縁破壊が生じたりし易
いためである。
ラビング法の他、斜方蒸着法などがあるが、大画面の液
晶表示素子の量産化の場合にはラビング方が有利であ
る。ラビング法の場合、配向膜を形成した後、ラビング
処理を施すわけであるが、パラレルラビング法（一対の
基板の両方にラビング処理を施しラビング方向が同一に
なるように貼り合わせる方法）、アンチパラレルラビン
グ法（一対の基板の両方にラビング処理を施しラビング
方向が逆になるように貼り合わせる方法）、片ラビング
法（一対の基板の片方にのみラビング処理を施す方法）
がある。本発明の強誘電性液晶素子の場合、いずれの配
向法も用いることができるが、上記のように薄膜トラン
ジスタを形成しないほうの基板にのみラビング処理を施
す片ラビング法が特に好ましい。その理由としては以下
の２つを上げることができる。まず第１に、薄膜トラン
ジスタを形成しない基板の方が平坦であり、均一なラビ
ング処理が容易にできるからである。第２に、薄膜トラ
ンジスタを形成した基板にラビング処理を施すと、その
処理によって生じる静電気によって、薄膜トランジスタ
の特性が変化したり、配線間の絶縁破壊が生じたりし易
いためである。
【００５６】次に前記液晶表示素子の駆動方法を図５を
用いて説明する。図５はＴＦＴを用いた等価回路図であ
る。Ｐ1/1〜Ｐl/kの各画素にはＴＦＴが設けられ、これ
らＴＦＴはｌ本の走査線Ｇ1 ，Ｇ2 ，．．．，Ｇn -
1 ，Ｇn ，Ｇn + 1 ，Ｇn + 2 ，．．．，Ｇl - 1 ，Ｇ
l とｋ本の信号線Ｓ1 ，Ｓ2 ，．．．，Ｓm ，Ｓm +
1 ，．．．，Ｓk - 1 ，Ｓk に接続されている。ここ
で、ひとつ大切なことは、偏光板の合わせ方と、電界印
加の符号の関係である。本発明では偏光板の吸収軸を一
方の極性の電界を印加したときの液晶配向の安定状態に
一致させ、この状態を黒とする。ここでは仮にこの一方
極性の電界を負の極性とする。
用いて説明する。図５はＴＦＴを用いた等価回路図であ
る。Ｐ1/1〜Ｐl/kの各画素にはＴＦＴが設けられ、これ
らＴＦＴはｌ本の走査線Ｇ1 ，Ｇ2 ，．．．，Ｇn -
1 ，Ｇn ，Ｇn + 1 ，Ｇn + 2 ，．．．，Ｇl - 1 ，Ｇ
l とｋ本の信号線Ｓ1 ，Ｓ2 ，．．．，Ｓm ，Ｓm +
1 ，．．．，Ｓk - 1 ，Ｓk に接続されている。ここ
で、ひとつ大切なことは、偏光板の合わせ方と、電界印
加の符号の関係である。本発明では偏光板の吸収軸を一
方の極性の電界を印加したときの液晶配向の安定状態に
一致させ、この状態を黒とする。ここでは仮にこの一方
極性の電界を負の極性とする。
【００５７】この液晶表示素子を駆動するための駆動波
形を図６に示す。
形を図６に示す。
【００５８】まず、第１フレームにおいて、ｔ1 の時
間、走査線Ｇ1 より信号を送ってＴＦＴをオンにする。
これに同期して、Ｇ1 に接続された画素（Ｐ1 / 1 ，Ｐ
1 / 2，Ｐ1 / m ，Ｐ1 / m + 1 ，Ｐ1 / k - 1 ，Ｐ1 /
k 、など）に求められる表示に対応するゼロまたは正
の電圧を信号電極から印加する。次のｔ1 の時間にはＧ
2 より信号を送ってＴＦＴをオンにし、これに同期させ
て信号線から信号を送る。以下同様にして順次各走査線
に接続したＴＦＴをオンにしてゆく。
間、走査線Ｇ1 より信号を送ってＴＦＴをオンにする。
これに同期して、Ｇ1 に接続された画素（Ｐ1 / 1 ，Ｐ
1 / 2，Ｐ1 / m ，Ｐ1 / m + 1 ，Ｐ1 / k - 1 ，Ｐ1 /
k 、など）に求められる表示に対応するゼロまたは正
の電圧を信号電極から印加する。次のｔ1 の時間にはＧ
2 より信号を送ってＴＦＴをオンにし、これに同期させ
て信号線から信号を送る。以下同様にして順次各走査線
に接続したＴＦＴをオンにしてゆく。
【００５９】さて、総ての走査線より信号を送った後、
第２フレームにおいて、再びｔ1 の時間走査線Ｇ1 より
信号を送ってＴＦＴをオンにする。これに同期して、Ｇ
1 に接続された画素（Ｐ1 / 1 ，Ｐ1 / 2 ，Ｐ1 / m ，
Ｐ1 / m + 1 ，Ｐ1 / k - 1，Ｐ1 / k 、など）に前記
第１フレームで印加した電界をキャンセルする大きさの
逆極性、即ち負の電圧を信号線からは印加する。次のｔ
1 の時間にはＧ2 より信号を送ってＴＦＴをオンにし、
これに同期させて信号線からゼロまたは負の信号を送
る。以下同様にして順次各走査線に接続したＴＦＴをオ
ンにしてゆく。
第２フレームにおいて、再びｔ1 の時間走査線Ｇ1 より
信号を送ってＴＦＴをオンにする。これに同期して、Ｇ
1 に接続された画素（Ｐ1 / 1 ，Ｐ1 / 2 ，Ｐ1 / m ，
Ｐ1 / m + 1 ，Ｐ1 / k - 1，Ｐ1 / k 、など）に前記
第１フレームで印加した電界をキャンセルする大きさの
逆極性、即ち負の電圧を信号線からは印加する。次のｔ
1 の時間にはＧ2 より信号を送ってＴＦＴをオンにし、
これに同期させて信号線からゼロまたは負の信号を送
る。以下同様にして順次各走査線に接続したＴＦＴをオ
ンにしてゆく。
【００６０】このとき画素に印加される電圧波形とその
ときの透過光量変化の一例を図６にあわせて示す。第１
フレームでは電圧の大きさに応じて液晶の見かけのチル
ト角が大きくなり、透過光量が変化する。ここで電圧０
Ｖを印加することは黒表示に相当する。この電圧はＴＦ
Ｔのオフ後の保持されるのでこの明るさも保持すること
ができる。
ときの透過光量変化の一例を図６にあわせて示す。第１
フレームでは電圧の大きさに応じて液晶の見かけのチル
ト角が大きくなり、透過光量が変化する。ここで電圧０
Ｖを印加することは黒表示に相当する。この電圧はＴＦ
Ｔのオフ後の保持されるのでこの明るさも保持すること
ができる。
【００６１】次に、第２フレームでは電圧の大きさに関
係なく液晶は前記偏光板の吸収軸を一致させた安定状態
に移行し、黒状態となる。この第１及び第２の２フレー
ムで１画面を形成し、２フレームの平均の明るさが表示
の明るさとなる。
係なく液晶は前記偏光板の吸収軸を一致させた安定状態
に移行し、黒状態となる。この第１及び第２の２フレー
ムで１画面を形成し、２フレームの平均の明るさが表示
の明るさとなる。
【００６２】例えば画素Ｐ1 / 1 には大きな値の正負の
電界が１フレームごとに交互に印加され、この画素は白
表示となる。画素Ｐ1 /2 に印加される電圧は最初の４
フレームでは画素Ｐ1 / 1 に印加される電圧よりも小さ
く、このためＰ1 / 2 はＰ1 / 1 よりも暗い表示とな
る。５番目と６番目のフレームでは印加される電圧はゼ
ロとなり、この画素は黒表示に変化する。このようにし
て階調表示を行う。
電界が１フレームごとに交互に印加され、この画素は白
表示となる。画素Ｐ1 /2 に印加される電圧は最初の４
フレームでは画素Ｐ1 / 1 に印加される電圧よりも小さ
く、このためＰ1 / 2 はＰ1 / 1 よりも暗い表示とな
る。５番目と６番目のフレームでは印加される電圧はゼ
ロとなり、この画素は黒表示に変化する。このようにし
て階調表示を行う。
【００６３】上記駆動方法によって前記ＴＦＴ素子を有
する液晶表示素子を駆動させたところ、無限階調を良好
に表示することができた。
する液晶表示素子を駆動させたところ、無限階調を良好
に表示することができた。
【００６４】これは双安定の強誘電性液晶素子を用いた
例であるが、単安定の素子を用いてももちろんよく、む
しろ、単安定の強誘電性液晶表示素子の方が安定した特
性が得られ易い。実施例３に単安定の強誘電性液晶を用
いた液晶表示素子を示す。
例であるが、単安定の素子を用いてももちろんよく、む
しろ、単安定の強誘電性液晶表示素子の方が安定した特
性が得られ易い。実施例３に単安定の強誘電性液晶を用
いた液晶表示素子を示す。
【００６５】なお、カラーフィルタを組み合わせればカ
ラー表示を得ることができる。
ラー表示を得ることができる。
【００６６】（実施例３）実施例２において液晶材料と
して液晶組成物２を用い、偏光板の吸収軸を安定度の高
い状態の消光位に一致させて、他は実施例２と同様にし
て液晶表示素子を作成し、駆動波形としては第２フレー
ム（第１フレームの電界をキャンセルするためのフレー
ム）を省略して動作させたところ、無限階調を良好に表
示することができ、実施例２にくらべて１画面形成時間
が半分で、１画面での透過光量を平均する必要がないの
で明るい表示が得られた。
して液晶組成物２を用い、偏光板の吸収軸を安定度の高
い状態の消光位に一致させて、他は実施例２と同様にし
て液晶表示素子を作成し、駆動波形としては第２フレー
ム（第１フレームの電界をキャンセルするためのフレー
ム）を省略して動作させたところ、無限階調を良好に表
示することができ、実施例２にくらべて１画面形成時間
が半分で、１画面での透過光量を平均する必要がないの
で明るい表示が得られた。
【００６７】
【発明の効果】本発明の強誘電性液晶は応答速度が速
く、高い電荷保持率を有しているので、アクティブ素子
を有する液晶表示素子に適用することができる。さらに
強誘電性液晶をアクティブ素子を用いて駆動することに
より大容量、広視野角、高コントラスト、無限階調表示
（フルカラー表示）の可能な液晶表示素子を提供するこ
とができる。
く、高い電荷保持率を有しているので、アクティブ素子
を有する液晶表示素子に適用することができる。さらに
強誘電性液晶をアクティブ素子を用いて駆動することに
より大容量、広視野角、高コントラスト、無限階調表示
（フルカラー表示）の可能な液晶表示素子を提供するこ
とができる。
【図１】強誘電性液晶の配向状態を基板上方からみた図
である。
である。
【図２】強誘電性液晶表示素子の特性を説明するための
図である。
図である。
【図３】強誘電性液晶表示素子の特性を説明するための
図である。
図である。
【図４】アクティブ素子としてＴＦＴを用いた液晶表示
素子の等価回路図である。
素子の等価回路図である。
【図５】本発明の一実施例を示す液晶表示素子の等価回
路図である。
路図である。
【図６】本発明の一実施例を示す液晶表示素子の駆動波
形図である。
形図である。
【図７】本発明の一実施例に用いた液晶組成物の特性を
説明するためのである。
説明するためのである。
【図８】本発明の一実施例に用いた液晶組成物の特性を
説明するためのである。
説明するためのである。
【図９】本発明の一実施例に用いた液晶組成物の特性を
説明するためのである。
説明するためのである。
【図１０】本発明の一実施例を示す液晶表示素子の部分
断面図である。
断面図である。
６ 基板 ７ 基板 ２５ ゲート電極 １２ チャネル層 ３２ ソース電極 ３３ ドレイン電極 ４１ 画素電極 １８ 液晶層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩見 誠 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 (72)発明者 向殿 充浩 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 (56)参考文献 特表 平２−503444（ＪＰ，Ａ) 特表 平２−502914（ＪＰ，Ａ) 国際公開92／11241（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C09K 19/12 C09K 19/42 - 19/46
Claims (2)
- 【請求項１】 表示画面となる複数の画素電極の各々に
アクティブ素子が設けられた基板と、電極を有する基板
との間に強誘電性液晶を挟持し、アクティブマトリクス
駆動により表示を行う液晶表示素子において、 該強誘電性液晶が一般式（１） 【化１】 (但し、R1、R2はそれぞれ独立に、直鎖の、または、分
岐した炭素数３〜１６のアルキル基、または、アルコキ
シ基を示す。X1、X2、X3、および、X4はそれぞれ独立に
水素原子、または、ハロゲン原子を示し、X1、X2、X3、
および、X4のうちの少なくとも一つはフッ素原子であ
る。）または一般式（２） 【化２】 (但し、R3、R4はそれぞれ独立に、直鎖の、または、分
岐した炭素数３〜１６のアルキル基、または、アルコキ
シ基を示す。X5、X6、X7、X8、X9、および、X10はそれ
ぞれ独立に水素原子、または、ハロゲン原子を示し、X
5、X6、X7、X8、X9、および、X10のうちの少なくとも一
つはフッ素原子である。)で表される化合物を少なくと
も一種含むことを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項２】 前記液晶表示素子の駆動方法において、
１画面を形成するために、第１のフレームで各画素電極
に設けたアクティブ素子をオンにするのと同期させて該
画素電極に求める表示に対応する大きさの一方極性の選
択電圧波形を印加し、第２フレームで各画素電極に設け
たアクティブ素子をオンにするのと同期させて該画素電
極に前記電圧をキャンセルする大きさの前記電圧と逆極
性の選択電圧波形を印加することを特徴とする請求項１
記載の液晶表示素子の駆動方法。
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| US08/010,560 US5465168A (en) | 1992-01-29 | 1993-01-28 | Gradation driving method for bistable ferroelectric liquid crystal using effective cone angle in both states |
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| DE69320076T DE69320076T2 (de) | 1992-01-29 | 1993-01-29 | Verfahren zur Ansteuerung einer Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung |
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| JP18518692A JP3205598B2 (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 液晶表示素子及びその駆動方法 |
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-
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- 1992-07-13 JP JP18518692A patent/JP3205598B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH0633059A (ja) | 1994-02-08 |
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