JP3551700B2 - Liquid crystal display device and driving method thereof - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ、Ａｎｔｉｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）を用いた液晶表示素子とその駆動方法に関し、特に、階調表示が可能な反強誘電性液晶表示素子とその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
強誘電性液晶を用いる強誘電性液晶表示素子は、ネマティック液晶を用いるＴＮモードの液晶表示素子と比較して、高速応答、広い視野角が得られる等の点で注目されている。
強誘電性液晶表示素子としては、強誘電性液晶を用いた強誘電性液晶表示素子と反強誘電性液晶を用いた反強誘電性液晶表示素子とが知られている。
反強誘電性液晶表示素子は、反強誘電性液晶が備える配向状態の安定性を利用して画像を表示するものである。
【０００３】
より詳しく説明すると、反強誘電性液晶は、液晶分子の配向に３つの安定状態を有し、（１）第１のしきい値以上の電圧を該液晶に印加したとき、印加電圧の極性に応じて液晶分子が第１の方向に配列する第１の強誘電相または第２の方向に配列する第２の強誘電相に配向し、（２）前記第１のしきい値より低い第２のしきい値以下の電圧を印加したとき、第１と第２の強誘電相とは異なる配列状態である反強誘電相に配向する。液晶表示素子の両側に配置された一対の偏光板の透過軸の方向を反強誘電相における光学軸を基準にして設定することにより、印加電圧により光の透過率を制御して画像を表示することができる。
【０００４】
反強誘電性液晶は、印加電圧が変化しても、上記第１と第２のしきい値の間の範囲であれば、第１または第２の強誘電相または反強誘電相に配向した状態を維持する。即ち、メモリ性を有している。従来の反強誘電性液晶表示素子は、このメモリ性を利用して単純マトリクス駆動されている。
【０００５】
反強誘電性液晶のメモリ性は、液晶が第１または第２の強誘電相から反強誘電相に相転移する電圧と、反強誘電相から第１または第２の強誘電相に相転移する電圧との電圧差によって定まる。そして、この電圧差が大きいほど、配向状態のメモリ性が高い。即ち、光学特性のヒステリシスが大きい程メモリ性が高い。
【０００６】
このため、従来の単純マトリクス駆動される反強誘電性液晶表示素子では、反強誘電性液晶として、上記電圧差が大きい液晶を用いている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、メモリ性の高い反強誘電性液晶を用いる従来の反強誘電性液晶表示素子は、光の透過率を任意に制御することができない。即ち、表示階調の制御がほとんど不可能で、階調表示を実現することはできなかった。
【０００８】
この発明は上記実状に鑑みてなされたもので、明確な階調表示を実現できる反強誘電性液晶表示素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の第１の観点にかかる液晶表示素子は、
画素電極と前記画素電極に接続されたアクティブ素子がマトリクス状に複数配列され、且つ前記画素電極を覆って形成された一方の配向膜の表面に配向処理が施された一方の基板と、
前記画素電極に対向する共通電極と、この共通電極を覆い、その表面に配向処理が施された他方の配向膜とが形成された他方の基板と、
前記基板の間に、前記配向膜による配向規制力よりも小さい分子間力を有し、バルクの状態でカイラルスメクティックＣ Ａ 相を形成する液晶材料が封入されてなる液晶層とを備え、
前記液晶層は、前記一方の基板と前記他方の基板間において、前記画素電極と前記共通電極間に電圧が印加されていない無電界状態で、前記配向膜の配向規制力によってフェリ相を形成し、前記画素電極と前記共通電極間に電圧が印加された電界印加状態で、前記電界によって強誘電相とその他の状態に配向した中間相とが混在する混合相を形成する、
ことを特徴とする。
【００１０】
この液晶表示素子に使用される液晶は電界が印加されていない状態ではフェリ相を示し、電界が印加されると混合相を示す。電界が無印加の状態では、液晶はフェリ相にあり、第１の方向に配向した液晶分子からなる微小領域と第２の方向に配向した液晶分子からなる他の微小領域とが混在する。しかし、これら２つの微小領域は、可視光の波長レベルに比べて小さく、ほぼ同じ割合で多数の微小領域が混在するため、液晶層のダイレクタは、液晶が有する層構造の層の法線方向となる。
一方、電圧を印加すると、印加電圧の極性に応じて、第１又は第２の方向を向いて配向している液晶分子がコーンを描いて挙動して、第２又は第１の方向に向く（反転する）。さらに、液晶分子の一部は基板に対してチルトをもって配向した中間状態となる。このため、液晶は、電圧が印加された状態では、強誘電相の液晶分子と、基板に対してチルトをもって配向した中間状態の液晶分子が混合した混合相を呈する。この混合相における、強誘電相の液晶の分子の割合及び基板面に対してチルトをもって配向した状態の液晶分子の平均的な配向方向は、印加電圧に応じて連続的に変化する。
このため、この反強誘電性を示す液晶を用いた液晶表示素子は、表示階調を連続的に変化させて、任意の階調で画像を表示することができる。
【００１１】
前記中間相の液晶は、例えば、液晶分子が前記一方及び他方の基板の主面に対しチルトを持って配列した状態の液晶を含む。
また、前記液晶層は、例えば、電界の印加により、液晶分子が、カイラルスメクティックＣＡ相の分子の描くコーンに沿って移動することにより、中間相の配向状態が形成される液晶材料からなる液晶から構成される。
【００１２】
上記目的を達成するため、この発明の第２の観点にかかる液晶表示素子は、
電極と、この電極を覆って表面に配向処理が施された一方の配向膜が形成された一方の基板と、
前記電極に対向する電極と、この電極を覆ってその表面に配向処理が施された他方の配向膜とが形成された他方の基板と、
前記配向膜による配向規制力よりも小さい分子間力を有し、バルクの状態で二重螺旋構造を描いて配列する反強誘電相を形成する液晶材料が前記基板の間に封入されてなり、前記液晶材料のスメクティック相を形成する液晶分子が自発分極を有する液晶層とを備え、
前記液晶層は、前記一方の基板と前記他方の基板との間において、電界が印加されない無電界状態で、螺旋構造が解け、且つ前記配向膜の配向規制力によって第１の方向を向いた液晶分子と第２の方向を向いた液晶分子とが混在するフェリ相を形成し、十分大きな電界が印加された状態で、その極性に応じて液晶分子が第１の方向又は第２の方向を向いた強誘電相を形成し、中間の電圧が印加された状態でその電界によって、前記第１の方向を向いた状態の液晶分子と、前記第２の方向を向いた液晶分子と、前記液晶分子の描くコーンに沿って挙動して前記一方と他方の基板の主面に対し傾きを有した状態に配向した液晶分子とが混在する混合相を形成する、
ことを特徴とする。
【００１３】
この構成においても、電極間に電圧が印加されると、液晶層内に混合相が形成され、強誘電相の液晶の分子の割合及び基板面に対してチルトをもって配向した状態の液晶分子の平均的な配向方向は、印加電圧に応じて連続的に変化する。このため、表示階調を連続的に変化させて、任意の階調で画像を表示することができる。
【００１４】
前記液晶層に形成される混合相は、バルクの状態でカイラルスメクティックＣＡ相を形成し、反強誘電相から強誘電相に相転移する際の相転移前駆現象が大きい液晶材料を用いることにより得られる。
即ち、バルクの状態でカイラルスメクティックＣＡ相を形成する液晶は、前記一方の基板と前記他方の基板間に封入された状態で、配向膜の配向処理による配向規制力を受け、液晶の分子間力により反強誘電相に配向しようとする液晶は、前記配向処理による配向規制力が分子間力よりも大きく、且つカイラルスメクティックＣＡ相の螺旋ピッチに比べて液晶層の層厚が等しいか或は比較的小さいため、螺旋がほどけたフェリ相に配向する。
そして、対向する電極間に電圧が印加されると、相転移前駆現象が大きい液晶は、反強誘電相と強誘電相との相転移エネルギーのギャップが小さいため、前記カイラルスメクティックＣＡ相の仮想的なコーンに沿って移動して（傾いて）中間状態に配向する液晶分子が発生する。そのため液晶層のダイレクタが連続的に変化し、階調表示が可能になる。
【００１７】
また、この発明の第３の観点にかかる液晶表示素子は、
電極と、この電極を覆って表面に配向処理が施された一方の配向膜が形成された一方の基板と、
前記一方の基板に対向して配置され、前記電極に対向する電極と、この電極を覆ってその表面に配向処理が施された他方の配向膜とが形成された他方の基板と、
前記配向膜による配向規制力よりも小さい分子間力を有し、バルクの状態で二重螺旋構造を描いて配列する反強誘電相を形成する液晶材料が前記基板の間に封入されてなり、前記液晶材料のスメクティック相を形成する液晶分子が自発分極を有し、前記一方の基板と前記他方の基板間において、対向する前記電極間に電圧が印加されていない無電界状態で、螺旋構造が解け、且つ前記配向膜の配向規制力によって、第１の方向を向いた液晶分子と第２の方向を向いた液晶分子とが等しい割合で混在するフェリ相を形成してなる液晶層と、より構成される液晶セルと、
前記一方の基板の電極と前記他方の基板の電極との間に電圧を印加することにより、前記液晶層に電界を印加して前記フェリ相とその他の状態に配向した中間層とが混在した混合相を生じさせ、前記電圧を制御することにより液晶層のダイレクタを制御して階調表示を行う駆動回路と、
より構成されることを特徴とする。
【００１８】
この構成において、駆動回路は、電圧が印加されていない状態でフェリ相にある液晶層に、電界を印加することにより、強誘電相の液晶の液晶の分子の割合及び基板面に対してチルトをもって配向した状態の液晶分子が混合する混合相を形成する。混合相の液晶の平均的な配向方向は、印加電圧に応じて連続的に変化する。このため、表示階調を連続的に変化させて、任意の階調で画像を表示することができる。
【００２０】
この構成においても、駆動回路は、電圧が印加されていない状態でフェリ相にある液晶層に、電界を印加することにより、強誘電相の液晶の液晶の分子の割合及び基板面に対してチルトをもって配向した状態の液晶分子が混合する混合相を形成する。混合相の液晶の平均的な配向方向は、印加電圧に応じて連続的に変化する。このため、表示階調を連続的に変化させて、任意の階調で画像を表示することができる。
【００２１】
前記駆動回路は、例えば、電界の印加により、液晶分子をカイラルスメクティックＣＡ相の分子の描くコーンに沿って移動させることにより、中間相の配向状態を形成させる。また、駆動回路は、強誘電相の液晶と、液晶分子が前記一方及び他方の基板の主面に対しチルトを持って配列した状態の中間相の液晶とが混合された混合相を形成させる。
【００２２】
また、この発明の第４の観点にかかる液晶表示素子の駆動方法は、
電極と、この電極を覆って表面に配向処理が施された一方の配向膜が形成された一方の基板と、前記一方の基板に対向して配置され、前記電極に対向する電極と、この電極を覆ってその表面に配向処理が施された他方の配向膜とが形成された他方の基板との間に、前記配向膜による配向規制力よりも小さい分子間力を有し、バルクの状態で二重螺旋構造を描いて配列する反強誘電相を形成する液晶材料が前記基板の間に封入されてなり、前記液晶材料のスメクティック相を形成する液晶分子が自発分極を有し、前記一方の基板と前記他方の基板間に、対向する前記電極間に電圧が印加されていない無電界状態で、螺旋構造が解け、且つ前記配向膜の配向規制力によって、第１の方向を向いた液晶分子と第２の方向を向いた液晶分子とが等しい割合で混在するフェリ相を形成する液晶層を封入し、
前記一方の基板の電極と前記他方の基板の電極との間に電圧を印加することにより、前記液晶層に電界を印加して前記フェリ相とその他の状態に配向した中間相とが混在した混合相を生じさせ、前記電圧を制御することにより液晶層のダイレクタを制御して中間調を表示する、
ことを特徴とする。
【００２３】
この方法においても、液晶層に混合相を形成し、混合相の液晶の平均的な配向方向を印加電圧に応じて連続的に変化させて、表示階調を連続的に変化させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態に係る中間調を表示することができる反強誘電性液晶表示素子について図面を参照して説明する。
【００２５】
この反強誘電性液晶表示素子は、アクティブマトリクス方式のものであり、一対の透明基板（例えば、ガラス基板）１１、１２を備える。図１において下側の基板（以下、下基板）１１には透明な画素電極１３と画素電極１３に接続されたアクティブ素子１４とがマトリクス状に形成されている。
【００２６】
アクティブ素子１４は、例えば、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ）１４から構成される。ＴＦＴ１４は、基板１１上に形成されたゲート電極と、ゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上に形成された半導体層と、半導体層の上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、から構成される。
【００２７】
さらに、下基板１１には、図２に示すように、画素電極１３の行間にゲートライン（走査ライン）１５が配線されている。また、画素電極１３の列間にデータライン（階調信号ライン）１６が配線されている。各ＴＦＴ１４のゲート電極は対応するゲートライン１５に接続され、ドレイン電極は対応するデータライン１６に接続されている。
ゲートライン１５は、端部１５ａを介して行ドライバ（行駆動回路）３１に接続されている。データライン１６は端部１６ａを介して列ドライバ（列駆動回路）３２に接続される。行ドライバ３１は、後述するゲート信号を印加して、ゲートライン１５をスキャンする。一方、列ドライバ３２は、表示データ（階調データ）を受け、データライン１６に表示データに対応するデータ信号を印加する。
【００２８】
ゲートライン１５は端部１５ａを除いてＴＦＴ１４のゲート絶縁膜（透明膜）で覆われている。データライン１６はゲート絶縁膜の上に形成されている。画素電極１３は、ＩＴＯ等からなり、ゲート絶縁膜の上に形成されており、その一端部においてＴＦＴ１４のソース電極に接続されている。
【００２９】
図１において、上側の基板（以下、上基板）１２には、下基板１１の各画素電極１３と対向する透明な共通電極１７が形成されている。共通電極１７は、ＩＴＯ等から構成され、表示領域全体にわたる面積の１枚の電極から構成され、基準電圧Ｖ０が印加されている。画素電極１３と共通電極１７は、その間の液晶層２１に電圧を印加することにより液晶分子の配向方向を制御して、そのダイレクタ（液晶分子の長軸の平均的な方向）の方向を連続的に変化させ、これにより液晶層の光学軸を連続的に制御させ、これにより表示階調を制御する。
【００３０】
下基板１１と上基板１２の電極形成面には、それぞれ配向膜１８、１９が設けられている。
配向膜１８、１９は水平配向膜であり、同一方向（後述する図３の第３の方向２１Ｃ）にラビングによる配向処理が施されており、近傍の液晶分子を配向処理の方向２１Ｃに配列させようとする配向規制力を有する。
配向膜１８、１９は、表面エネルギーが小さく、配向規制力が比較的小さいことが望ましく、例えば、厚さが２５〜３５ｎｍ程度のポリイミド等の有機高分子化合物からなり、ラビングが施されている。この配向膜１８，１９としては、分散力ｅｓｄが３８〜４１，極性力ｅｓｐが比較的弱く４〜１０程度のものが望ましい。
【００３１】
下基板１１と上基板１２は、その外周縁部において枠状のシール材２０を介して接着されている。基板１１、１２間のシール材２０で囲まれた領域、即ち、液晶セル２５内には液晶層２１が封入されている。液晶層２１の層の厚さは、透明なスペーサ２２により規制されている。スペーサ２２は液晶封入領域内に点在状態で配置されている。
【００３２】
液晶層２１は、（１）バルクの状態でカイラルスメクティックＣＡ＊（ＳｍＣＡ＊）相、（２）基板１１と１２の間に封入され、電圧が印加されていない無電界状態でフェリ相、（３）十分大きい電圧が印加された状態では、印加電圧の極性に応じて、液晶分子が図３及び図４に示す第１の方向２１Ａ又は第２の方向２１Ｂをほぼ向いた強誘電相、（４）中間の電界が印加された状態で、強誘電相と強誘電相とは異なる中間相の液晶分子が混在する混合相をそれぞれ形成する液晶材料から構成される。
液晶層２１の詳細については後述する。
【００３３】
液晶表示素子の上下には、一対の偏光板２３、２４が配置されている。図３に示すように、下側の偏光板２３の光学軸（以下、透過軸とする）２３Ａは第３の方向２１Ｃにほぼ一致するスメクティック層の法線方向とほぼ平行に設定されている。上偏光板２４の光学軸（以下、透過軸とする）２４Ａは下偏光板２３の透過軸２３Ａにほぼ直角に設定されている。
【００３４】
偏光板２３、２４の透過軸を図３に示すように設定した反強誘電性液晶表示素子は、液晶層２１のダイレクタが第１又は第２の配向方向２１Ａ、２１Ｂにほぼ配向した強誘電相の時に透過率がほぼ最大（表示が最も明るく）になる。また、液晶層２１のダイレクタが第３の方向２１Ｃに向くようにほぼ配向したフェリ相の時に透過率がほぼ最小（表示が最も暗く）になる。
【００３５】
即ち、液晶分子が第１または第２の方向２１Ａ、２１Ｂを向いた状態では、入射側の偏光板２３の透過軸２３Ａを通過した直線偏光状態の光は液晶層２１の複屈折作用により偏光状態が変化して出射側偏光板２４に入射し、出射側偏光板２４の透過軸２４Ａと平行な成分の光が透過し、表示は明るくなる。
ダイレクタが第３の方向２１Ｃを向いた状態では、入射側の偏光板２３の透過軸２３Ａを通った直線偏光は液晶層２１の複屈折作用をほとんど受けない。このため、入射側の偏光板２３を通った直線偏光は、直線偏光のまま液晶層２１を通過し、出射側の偏光板１４でほとんど吸収され、表示が暗くなる。
また、液晶層２１が光学的中間状態の時は、ダイレクタの方向に応じた階調が得られる。
【００３６】
次に、配向膜１８、１９と液晶層２１についてより詳細に説明する。
液晶層２１は、例えば、化学式１に示す骨格構造を有する液晶組成物を主成分とする液晶であり、表１に示すような物性を有する。
【００３７】
【化１】

Figure 0003551700
【００３８】
【表１】
相系列
結晶−３０℃−ＳｍＣＡ＊−６９℃−ＳｍＡ−８０℃−ＩＳＯ
自発分極 ２２９ｎＣ／ｃｍ２
コーン角θ ３２°
螺旋ピッチ １．５ミクロン
【００３９】
ここで、コーン角とは、液晶が描くコーンの軸とコーンのなす角度であり、第１の方向２１Ａと第２の方向２１Ｂとの交差角はコーン角θの２倍の２θに相当する。
【００４０】
このような構成及び物性を有する液晶は、反強誘電相と強誘電相のポテンシャルエネルギーの障壁が小さく、通常の反強誘電性液晶に比較して、反強誘電相の秩序が乱れやすく、相転移前駆現象が大きいという特徴を有する。相転移前駆現象は、反強誘電相を形成している液晶分子に印加する電界強度を徐々に強くしたとき、反強誘電相から強誘電相に相転移が起こる前に、図３に示した光学配置の液晶素子の透過率が高くなる現象を指しており、透過率の上昇は、液晶分子が相転移前に挙動することを意味している。そして、この相転移前の液晶分子の挙動は、反強誘電相と強誘電相のポテンシャルエネルギーの障壁が小さいことを意味している。
【００４１】
液晶層２１の液晶材料は、バルクの状態では、図４に示すように、分子配列の層構造と螺旋構造を有しており、隣接する液晶分子は層毎に仮想的なコーン上でほぼ１８０゜シフトして螺旋を描いた二重螺旋構造を有し、隣接するスメクティック層の液晶分子同士でその自発分極をキャンセルする。
【００４２】
液晶層２１の層厚（セルギャップ）は、液晶材料の螺旋構造の１ピッチ（ナチュラルピッチ）とほぼ等しい（１．５ミクロン）。このため、液晶分子は、二重螺旋構造が消失した状態で基板１１、１２間に封止されている。
【００４３】
ここで、液晶分子は反強誘電相を維持しようとする分子間力を有し、一方、配向膜１８，１９は近傍の液晶を配向処理の方向２１Ｃに向かせようとする配向規制力を有する。
このため、液晶分子が反強誘電相を維持するための分子間力に比べて、界面の効果による配向規制力が小さい場合には、液晶は、バルクの時と同様に反強誘電相を維持する。また、前記分子間力に比べて配向規制力が十分大きい場合には、液晶分子はフェリ相を形成する。また、前記分子間力に比べて配向規制力が大きく、且つ前記フェリ相を形成する配向規制力よりも小さい場合には、後述する混合相を形成する。
【００４４】
この実施の形態では、液晶の分子間力は相対的に小さく、液晶分子は配向膜１８、１９の配向処理による相対的に大きい配向規制力を受ける。このため、反強誘電的配向秩序が崩れ、液晶分子は、図５及び図６に模式的に示すように、二重螺旋構造が消失した状態のフェリ相を形成して基板１１、１２間に封止されている。
【００４５】
フェリ相では、図５に斜視図で、図６に基板平面への投影図で示すように、液晶分子は、第１の方向２１Ａ又は第２の方向２１Ｂのいずれかにその長軸を向けて配列しており、中間状態の液晶分子は存在しない。しかし、反強誘電相と異なり、第１の方向２１Ａに配列した液晶分子と第２の方向２１Ｂに配列した液晶分子が交互に配列することはなく、液晶分子は微小領域（可視光の波長サイズより小さいサイズの領域）単位で同一方向に配列する。
【００４６】
このため、図７に示すように、可視光の波長サイズの領域内には、第１の方向に配向した（第１の配向状態の）液晶分子と第２の方向に配向した（第２の配向状態の）液晶分子とが混在し、ダイレクタ（液晶分子の長軸の平均的な方向）がＳｍＣ相が形成する層（スメクティック層）の法線方向（又は第３の方向２１Ｃ）にほぼ揃った状態になる。このとき、液晶分子の自発分極Ｐｓは、図７に示すように隣接する領域同士でキャンセルする。また、空間的に平均された液晶層２１の光学軸は、スメクティック層の法線方向（又は第３の方向２１Ｃ）にほぼ一致する。
【００４７】
図８（Ａ）に示す分子配列を有するフェリ相の液晶層２１に、正極性で十分高い電圧（飽和電圧以上の電圧）を印加することにより、図８（Ｄ）に示すように、液晶分子が第１の方向２１Ａにほぼ配列した状態に配向する。この状態では、液晶分子の自発分極はほぼ同一方向を向き、液晶は第１の強誘電相を示す。
一方、液晶層２１に、負極性で十分高い電圧（飽和電圧以下の電圧）を印加することにより、図８（Ｅ）に示すように、液晶分子が第２の方向２１Ｂにほぼ配列した状態に配向する。この状態では、液晶分子の自発分極はほぼ同一方向を向き、液晶は第２の強誘電相を示す。
これらの状態では、液晶層２１の光学軸は第１の方向２１Ａ又は第２の方向２１Ｂにほぼ一致する。
【００４８】
前述のように、液晶層２１の液晶分子は、配向膜１８、１９の配向規制力により液晶層２１との界面で分子配列の秩序が弱められ、液晶分子は仮想的なコーンに沿って動き易くなっている。また、フェリ相の分子配列の秩序は配向膜１８、１９との界面の作用により比較的乱れ易い。従って、液晶層２１に中間の電圧が印加されると、図９に示すように、液晶分子の一部は、カイラルスメクティックＣＡ＊相の仮想的なコーンに沿って挙動し（動き）、一部の分子は、図９に示すように、基板１１、１２の主面に対して傾いた状態（チルトを持った状態）になる。
【００４９】
このため、電圧が印加された状態では、図８（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、隣接する液晶分子が、第１の方向２１Ａ又は第２の方向２１Ｂを共通に向いた強誘電相を示す微小領域と、基板面に対してチルトを持った液晶分子が混在する状態となる。
さらに、印加電圧を上昇させると、その極性に応じて、第１の方向２１Ａ又は第２の方向２１Ｂに配列した液晶分子の数が減少し、第２の方向２１Ｂ又は第１の方向２１Ａに配列した液晶分子が増加する。また、基板面に対してチルトを持った液晶分子の数も増加する。
この明細書では、この中間の電圧を印加した状態を、第１と第２の強誘電相と、中間配向状態の液晶分子とが混在するという意味で混合相と呼ぶ。
【００５０】
この混合相において、第１の方向２１Ａと第２の配向方向２１Ｂと、基板面に対してチルトを持った状態の液晶分子が混在する状態を、図１０に模式的に示す。
【００５１】
この混合相における、第１と第２の強誘電相の液晶分子と中間状態の液晶分子の割合、及び、中間状態の液晶分子の平均的な配向方向（基板主面に投影した配向方向）は、印加電圧の極性及び値に応じて連続的に変化する。
このため、この液晶のダイレクタ（液晶分子の平均的な配向方向）は、図８（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、印加電圧に応じて第１の方向２１Ａと第２の方向２１Ｂとの間で連続的に変化する。
【００５２】
このため、上記構成の液晶表示素子の光学特性は、印加電圧０Ｖ近傍において平坦な部分がなく、印加電圧の絶対値の上昇に伴って光学特性も連続的になめらかに変化するものとなる。さらに、印加電圧の極性に対して透過率のカーブも対称となる。また、絶対値が飽和電圧以上の電圧が印加されると、透過率は飽和する。さらに、ヒステリシスが非常に小さい。
【００５３】
一例として、化学式１に示す骨格構造を有する液晶を主成分とし、表１に示すような物性を有する液晶組成物を調整し、この液晶組成物を液晶層２１として用い、セルギャップを１．５ミクロンとして、液晶層２１の分子の描く螺旋構造を解いたときの液晶表示素子（実施例１）の印加電圧に対する透過率の関係を図１１（Ａ）に示す。
比較例として、セルギャップを５ミクロンとして、液晶分子の描く螺旋構造を維持した状態で液晶を封入した液晶表示素子（比較例１）の印加電圧に対する透過率の関係を図１１（Ｂ）に示す。
【００５４】
図１１（Ａ）、（Ｂ）の特性は、対向する電極１３と１７との間に三角波を印加して得られたものである。
図１１（Ａ）に示すように、実施例１の液晶表示素子の印加電圧−透過率特性は、明確なしきい値を有さず、透過率が連続的に変化し、印加電圧の極性に対して対称であり、ヒステリシスが非常に小さく、コントラストが大きい。従って、印加電圧に対する透過率がほぼ一義的に定まり、中間階調を安定的に表示でき、しかも、コントラストの高い画像を安定的に表示することができることが理解できる。
【００５５】
一方、 図１１（Ｂ）に示すように、比較例１では、配向膜１８、１９と液晶層２１の層厚方向の中間の液晶分子との相互作用が弱く、液晶層の全厚に渡って混合相が形成されないため、印加電圧−透過率特性がしきい値を持つと共にヒステリシスが大きく、滑らかな印加電圧−透過率特性が得られない。また、コントラストが小さい。
【００５６】
実施例１の液晶表示素子において、印加電圧に応じて、液晶分子が上述のように挙動していることは、例えば、図１２に示すコノスコープ像及び図１３（Ａ）〜１３（Ｃ）に示す、表示面の拡大図から判別することができる。
【００５７】
図１２はバルクの状態の液晶材料のコノスコープ像を示す。この図では、メラノープ（輝点）が、電界Ｅにほぼ垂直な方向に２つ発生しており、さらに、ほぼ左右対称である。このことは、液晶分子が二重螺旋構造を有する反強誘電相であることを示している。
【００５８】
一方、液晶材料を基板間に封入した状態の液晶層２１では、無電界状態で、図１３（Ａ）に示すように、ほぼ全体が黒く表示される。次に、電圧を高くすると、図１３（Ｃ）に示すように、ほぼ全体が白くなり、液晶分子が第１又は第２の方向に揃っていることがわかる。一方、中間の状態では、図１３（Ｂ）に示すように、印加電圧に応じて全体的に暗くなったり又は明るくなったりする。従って、中間の電圧で混合相が生成されていることがわかる。
【００５９】
このように、この実施の形態の液晶層２１の液晶分子は、印加電圧に応じて、第１又は第２の配向状態から第２又は第１の配向状態にコーンに沿って挙動する。従って、液晶層２１の平均的な配向方向が印加電圧に応じて連続的に変化し、透過率が連続的に変化する。従って、任意の階調を表示することができる。
【００６０】
図３では、下偏光板２３の透過軸２３Ａを液晶層２１のスメクティック層の法線方向とほぼ平行に、上偏光板２４の透過軸２４Ａを透過軸２３Ａに直角に配置したが、下偏光板２３の透過軸２３Ａ及び上偏光板２４の透過軸２４Ａは、要求される液晶表示素子の電気光学特性に応じて種々の配置に決定される。
【００６１】
例えば、コーン角θがほぼ２２．５°の液晶材料を用いる場合は、図１４（Ａ）に示すように、下偏光板２３の透過軸２３Ａを第２の方向２１Ｂに平行とし、上偏光板２４の透過軸２４Ａを下偏光板２３の透過軸２３Ａに直交するように配置してもよい。この構成では、液晶層２１に負極性の十分大きい（しきい値以上の）電圧を印加した時に、ダイレクタが第２の方向２１Ｂを向くため、表示が最も暗くなる。一方、正極性の十分大きい（しきい値以上の）電圧を印加した時に、ダイレクタが第１の方向２１Ａを向くため、表示が最も明るくなる。
【００６２】
また、コーン角が２２．５°より大きい液晶材料を用いる場合は、下偏光板２３の透過軸２３Ａ及び上偏光板２４の透過軸２４Ａの一方を、液晶層２１のスメクティック層の法線に対してコーン角θより小さい角度の範囲内に配置し、他方の光学軸を一方の光学軸とほぼ直交させて配置させてもよい。このような光学配置を使用することにより、液晶を強誘電相に設定することなく、駆動することが可能となり、表示の焼き付き等を防止し、フリッカを抑えることができる。
【００６３】
例えば、化学式１に示したようにコーン角が３２°の液晶材料を用いる場合は、図１４（Ｂ）に示したように、下偏光板２３の透過軸２３Ａを、液晶層２１のスメクティック層の法線方向（ほぼ２１Ｃの方向）に対して例えば２２．５°で交差する方向に配置する。また、上偏光板２４の透過軸２４Ａを透過軸２３Ａにほぼ直交させて配置する。
【００６４】
そして、この液晶材料により形成された液晶層２１のダイレクタが、スメクティック層の法線方向（ほぼ２１Ｃの方向）に対してそれぞれ２２．５°の角度範囲（２３Ａ及び２１Ｄの間の範囲の）で変化するように、対向する電極間に前記液晶層が強誘電相を形成するよりも低い電圧範囲の電圧を印加することにより、透過光量を制御する。
この構成とすれば、ダイレクタが透過軸の方向２３Ａに一致した時に表示が最も暗くなり、ダイレクタが透過軸の方向２３Ａに対して４５°傾いた方向２１Ｄを向いた時に最も明るくなる。従って、最小階調から最大階調を得るためにダイレクタを第１の方向２１Ａと第２の方向２１Ｂに設定する必要がない。即ち、液晶を強誘電相に設定することなく、駆動することができる。
【００６５】
この光学配置を採用した場合でも、印加電圧に対する液晶層２１内での分子の挙動及び相変化等は上述の通りであり、液晶層２１のダイレクタは第１の方向２１Ａと第２の方向２１Ｂとの間で、連続的に変化する。従って、任意の階調を表示することができる。また、図３の光学配置に比較して、フリッカが少なくなり、しかも液晶層２１に強誘電相が形成されないので、画面の焼き付きが抑制され、表示画面のコントラストを高く且つ表示品質を高くすることができる。
【００６６】
上述の液晶セル（化学式１に示す骨格構造を有する液晶を主成分とし、表１に示す物性を有する液晶組成物を１．５ミクロンのセルギャップに封入したセル）に図１４（Ｂ）に示す光学配置を適用した液晶表示素子（実施例２）の印加電圧に対する透過率の関係を図１５（Ａ）に示す。
比較例として、セルギャップを５ミクロンとした点以外は実施例２と同一構成の液晶表示素子（比較例２）の印加電圧に対する透過率の関係を図１５（Ｂ）に示す。
【００６７】
図１５（Ａ）、（Ｂ）の特性は、対向する電極１３と１７との間に三角波を印加して得られたものである。
図１５（Ａ）に示すように、実施例２の液晶表示素子の印加電圧−透過率特性は、明確なしきい値を有さず、透過率が連続的に変化し、印加電圧の極性に対して対称であり、ヒステリシスが小さく、コントラストが大きい。これに対し、図１５（Ｂ）に示すように、比較例２では、印加電圧−透過率特性がしきい値を持つと共にヒステリシスが大きく、滑らかな印加電圧−透過率特性が得られない。また、コントラストが小さい。
【００６８】
図１５（Ａ）、（Ｂ）からも、この実施の形態の液晶表示素子が優れた階調表示能力を有することが確認できる。
【００６９】
次に、上記構成の表示素子の駆動方法を図１６を参照して説明する。
図１６（Ａ）は行ドライバ３１が任意の行のゲートライン１５に印加するゲート信号を、図１６（Ｂ）は列ドライバ３２がゲートパルスに同期して各データライン１６に印加するデータ信号を示す。データ信号の電圧は液晶層２１を強誘電相に配向させない電圧、即ち、ＶＴｍａｘとＶＴｍｉｎとの間で、表示したい透過率に対応する電圧に設定されている。図１６（Ｃ）は、図１６（Ｂ）に示すデータパルスが印加された時の透過率の変化を示す。
【００７０】
各ゲート信号は、対応する行の選択期間にゲートパルスとしてオンする。このゲートパルスにより選択された行のＴＦＴ１４がオンする。ＴＦＴ１４がオンしている期間、即ち、書き込み期間に、そのＴＦＴ１４を介して表示階調に対応するデータ信号が画素電極１３と対向電極１７との間に印加される。ゲートパルスがオフするとＴＦＴ１４がオフし、それまで画素電極１３と対向電極１７との間に印加されていた電圧が、画素電極１３と対向電極１７とその間の液晶層２１により形成される画素容量に保持される。このため、図１６（Ｃ）に示すように、この保持電圧に対応する表示階調がこの行の次の選択期間まで保持される。従って、この駆動方法によれば、データパルスの電圧を制御することにより任意の階調画像を表示することができる。
【００７１】
実施例２の液晶表示素子を図１６（Ａ）、（Ｂ）に示す駆動方法で駆動し、データ信号の電圧を−５Ｖから＋５Ｖに順次増加し、さらに、＋５Ｖから−５Ｖに順次低下させたときの、透過率の変化を図１７に示す。図１７から、図１６の駆動方法を使用することにより、任意の階調を安定的に表示できることが理解できる。
【００７２】
次に、このような駆動を可能とする列ドライバ３２の構成例を図１８を参照して説明する。
列ドライバ３２は、図１８に示すように、第１のサンプル・ホールド回路４１と、第２のサンプル・ホールド回路４２と、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器４３と、タイミング回路４４と、電圧変換回路４５とから構成される。
【００７３】
第１のサンプル・ホールド回路４１は、外部から供給されるアナログ表示信号のうち対応する画素用の信号成分（１つの画像データ）ＶＤ’をサンプル・ホールドする。第２のサンプル・ホールド回路４２は第１のサンプル・ホールド回路４１のホールド信号ＶＤ’をサンプル・ホールドする。
Ａ／Ｄ変換器４３は、第２のサンプルホールド回路４２のホールド信号をＡ／Ｄ変換してディジタル階調データに変換する。
タイミング回路４４は、各選択期間ＴＳに、第１と第２のサンプルホールド回路４１、４２にサンプリング及びホールディングを指示するタイミング制御信号を供給する。
【００７４】
電圧変換回路４５は、Ａ／Ｄ変換器４３が出力するディジタル階調データを対応する電圧（該ディジタル階調データが指示する階調を表示するために必要な駆動系の電圧）ＶＤを有するデータパルスに変換して、対応するデータライン１６に出力する。この電圧変換回路４５により、信号処理系の電源系統と駆動系の電源系統とが分離されている。電圧変換回路４５の出力電圧ＶＤは対応する行のＴＦＴ１４がオンしている書き込み期間に液晶層２１に印加され、ＴＦＴ１４がオフしている間は対向する電極１３と１７の間に保持される。
【００７５】
第１のサンプル・ホールド回路４１と、第２のサンプル・ホールド回路４２と、Ａ／Ｄ変換器４３と、電圧変換回路４５は、画素の列毎に配置され、タイミング回路４４は複数列に共通に配置される。
【００７６】
なお、列ドライバ３２の構成は、図１８の構成に限定されるものではない。例えば、Ａ／Ｄ変換器４３が内蔵するサンプルホールド回路を第２のサンプルホールド回路４２として使用しても良い。さらに、Ａ／Ｄ変換器４３の出力データに一定の処理を行った後、処理後のデータを電圧変換回路４５に供給して駆動系の電圧に変換してもよい。また、処理後のデータを一旦信号処理系の電圧を有する階調信号に変換した後、電圧変換回路４５で駆動系の電圧に変換してもよい。
各種タイミング信号を列ドライバ３２の外部から供給してもよい。また、画像データ自体をディジタルデータで構成してもよい。
【００７７】
この発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、この発明の反強誘電性液晶は、化学式１に示した骨格構造を有するものを主成分とするものに限定されず、他の混合相を形成する任意の液晶を使用できる。その物性についても同様である。また、配向膜の材質、厚さ等も適宜変更可能である。
液晶材料と配向膜の組合せは、前記液晶層を形成する液晶分子の分子間力より配向規制力が大きくなるような組合せで、且つ、混合相が形成できるならば、任意である。
液晶層２１の厚さも、混合相が全厚に渡って形成できる範囲ならば、任意である。さらに、一部に混合相にならない領域が発生しても、表示に実質的に影響を与えない程度ならば、差し支えない。
【００７８】
また、実施の形態では、偏光板２３の透過軸２３Ａと偏光板２４の透過軸２４Ａを直角に配置したが、これらが平行になるように偏光板２３と２４を配置してもよい。また、偏光板の光学軸は吸収軸でもよい。
【００７９】
また、本発明はＴＦＴをアクティブ素子とする反強誘電性液晶表示素子に限らず、ＭＩＭをアクティブ素子とする反強誘電性液晶表示素子にも適用可能である。
さらに、この発明は、図１９に示すように、対向する基板１１と１２の対向面に走査電極７１と、走査電極７１に直交する信号電極７２を配置した単純マトリクス型（パッシブマトリクス型）の表示素子にも適用可能である。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、反強誘電性を示す液晶を用いた液晶表示素子でありながら、表示階調を連続的に変化させて、任意の階調で画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の実施の形態にかかる液晶表示素子の構造を示す断面図である。
【図２】図１に示す液晶表示素子の下基板の構成を示す平面図である。
【図３】偏光板の透過軸と液晶分子の配向方向の関係を示す図である。
【図４】バルクの状態の液晶の液晶分子の描く二重螺旋構造を説明するための図である。
【図５】基板間に封止されたフェリ相の液晶分子の配向状態を説明するための図である。
【図６】基板間に封止されたフェリ相の液晶分子の配向を基板面に投影した状態を説明するための図である。
【図７】フェリ相において、液晶分子が第１の配向状態にあるドメインと第２の配向状態にあるドメインが混在している状態を示す図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｅ）は、印加電圧と液晶分子の配向との関係を示す図である。
【図９】中間電圧を印加したときの液晶分子の挙動を説明するための図である。
【図１０】中間電圧を印加したときの液晶分子の配向状態を説明するための図である。
【図１１】（Ａ）は、図３の光学配置を採用した実施例１の液晶表示素子に低周波の三角波電圧を印加した時の、印加電圧−透過率特性を示すグラフであり、（Ｂ）は、ギャップ長を５ミクロンとした比較例１の印加電圧−透過率特性を示すグラフである。
【図１２】バルクの状態の液晶のコノスコープ像である。
【図１３】（Ａ）〜（Ｃ）は、液晶表示素子の顕微鏡写真を示す図である。
【図１４】（Ａ）と（Ｂ）は、偏光板の透過軸と液晶分子の配向方向の関係の他の例を示す図である。
【図１５】（Ａ）は、図１２の光学配置を採用した実施例２の反強誘電性液晶表示素子に低周波の三角波電圧を印加した時の、印加電圧−透過率特性を示すグラフであり、（Ｂ）は、ギャップ長を５ミクロンとした比較例２の印加電圧−透過率特性を示すグラフである。
【図１６】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の反強誘電性液晶表示素子の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図１７】図１６（Ａ）〜（Ｃ）に示す駆動方法を用いて実施例２の液晶表示素子を駆動した時の印加電圧−透過率特性を示す図である。
【図１８】図１６（Ａ）〜（Ｃ）に示す駆動方法を実現するためのドライバ回路の構成例を示すブロック図である。
【図１９】単純マトリクスタイプの液晶表示素子の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１・・・透明基板（下基板）、１２・・・透明基板（上基板）、１３・・・画素電極、１４・・・アクティブ素子（ＴＦＴ）、１５・・・ゲートライン（走査ライン）、１６・・・データライン（階調信号ライン）、１７・・・共通電極、１８・・・配向膜、１９・・・配向膜、２０・・・シール材、２１・・・液晶層、２２・・・スペーサ、２３・・・偏光板（下偏光板）、２４・・・偏光板（上偏光板）、２５・・・液晶セル、３１・・・行ドライバ、３２・・・列ドライバ、７１・・・走査電極、７２・・・信号電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display element using an antiferroelectric liquid crystal (AFLC, Antiferroelectric Liquid Crystal) and a driving method thereof, and more particularly, to an antiferroelectric liquid crystal display element capable of gradation display and a driving method thereof.
[0002]
[Prior art]
A ferroelectric liquid crystal display device using a ferroelectric liquid crystal has attracted attention in that a high-speed response and a wide viewing angle can be obtained as compared with a TN mode liquid crystal display device using a nematic liquid crystal.
As a ferroelectric liquid crystal display element, a ferroelectric liquid crystal display element using a ferroelectric liquid crystal and an antiferroelectric liquid crystal display element using an antiferroelectric liquid crystal are known.
The antiferroelectric liquid crystal display element displays an image by utilizing the stability of the alignment state of the antiferroelectric liquid crystal.
[0003]
More specifically, the antiferroelectric liquid crystal has three stable states in the orientation of liquid crystal molecules. (1) When a voltage equal to or higher than the first threshold is applied to the liquid crystal, the polarity of the applied voltage changes. Accordingly, the liquid crystal molecules are oriented in a first ferroelectric phase arranged in a first direction or a second ferroelectric phase arranged in a second direction, and (2) a second ferroelectric phase lower than the first threshold value. When a voltage equal to or less than the threshold value is applied, the first and second ferroelectric phases are oriented in an antiferroelectric phase in a different arrangement state. By setting the direction of the transmission axis of a pair of polarizing plates arranged on both sides of the liquid crystal display element with reference to the optical axis in the antiferroelectric phase, the light transmittance is controlled by the applied voltage to display an image. be able to.
[0004]
The antiferroelectric liquid crystal was oriented in the first or second ferroelectric phase or the antiferroelectric phase within the range between the first and second threshold values even when the applied voltage was changed. Maintain state. That is, it has a memory property. A conventional antiferroelectric liquid crystal display device is driven by a simple matrix utilizing this memory property.
[0005]
The memory property of the antiferroelectric liquid crystal is determined by the voltage at which the liquid crystal undergoes a phase transition from the first or second ferroelectric phase to the antiferroelectric phase and the phase transition from the antiferroelectric phase to the first or second ferroelectric phase. It is determined by the voltage difference from the applied voltage. The larger the voltage difference, the higher the memory property of the alignment state. That is, the greater the hysteresis of the optical characteristics, the higher the memory property.
[0006]
Therefore, in a conventional anti-ferroelectric liquid crystal display element driven by a simple matrix, a liquid crystal having a large voltage difference is used as the anti-ferroelectric liquid crystal.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, a conventional antiferroelectric liquid crystal display device using an antiferroelectric liquid crystal having a high memory property cannot arbitrarily control light transmittance. That is, the control of the display gradation is almost impossible, and the gradation display cannot be realized.
[0008]
The present invention has been made in view of the above situation, and has as its object to provide an antiferroelectric liquid crystal display device capable of realizing a clear gradation display.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to a first aspect of the present invention includes:
One substrate in which a plurality of pixel electrodes and active elements connected to the pixel electrodes are arranged in a matrix , and the surface of one alignment film formed so as to cover the pixel electrodes is subjected to an alignment treatment ,
A common electrode opposed to the pixel electrode, and the other substrate on which the other alignment film covering the common electrode and having its surface subjected to an alignment process is formed;
A liquid crystal layer having an intermolecular force smaller than the alignment regulating force of the alignment film and forming a chiral smectic CA phase in a bulk state .
The liquid crystal layer forms a ferri phase between the one substrate and the other substrate in an electric field-free state in which no voltage is applied between the pixel electrode and the common electrode, by an alignment regulating force of the alignment film. , an electric field application state in which a voltage is applied between the common electrode and the pixel electrode, to form a mixed phase and intermediate phase oriented ferroelectric phase and other states by the electric field are mixed,
It is characterized by the following.
[0010]
The liquid crystal used in this liquid crystal display element shows a ferri phase when no electric field is applied, and shows a mixed phase when an electric field is applied. In the state where no electric field is applied, the liquid crystal is in the ferri phase, and a minute region composed of liquid crystal molecules oriented in the first direction and another minute region composed of liquid crystal molecules oriented in the second direction are mixed. However, these two micro regions are smaller than the wavelength level of visible light, and a large number of micro regions are mixed at almost the same ratio. Therefore, the director of the liquid crystal layer is directed to the normal direction of the layer of the liquid crystal layer structure. Become.
On the other hand, when a voltage is applied, the liquid crystal molecules oriented in the first or second direction behave in a cone and behave in the second or first direction according to the polarity of the applied voltage ( Flip). Further, some of the liquid crystal molecules are in an intermediate state in which the liquid crystal molecules are tilted with respect to the substrate. Therefore, the liquid crystal exhibits a mixed phase in which a liquid crystal molecule in a ferroelectric phase and a liquid crystal molecule in an intermediate state aligned with a tilt with respect to the substrate are mixed when a voltage is applied. In this mixed phase, the ratio of the liquid crystal molecules in the ferroelectric phase and the average alignment direction of the liquid crystal molecules in a state of being tilted with respect to the substrate surface continuously change in accordance with the applied voltage.
Therefore, the liquid crystal display device using the liquid crystal exhibiting the antiferroelectricity can display an image at an arbitrary gradation by continuously changing the display gradation.
[0011]
The liquid crystal of the intermediate phase includes, for example, a liquid crystal in which liquid crystal molecules are arranged with a tilt with respect to the main surfaces of the one and the other substrates.
Further, the liquid crystal layer is made of, for example, a liquid crystal made of a liquid crystal material in which an alignment state of an intermediate phase is formed by moving liquid crystal molecules along a cone drawn by molecules of a chiral smectic CA phase by application of an electric field. Be composed.
[0012]
In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to a second aspect of the present invention comprises:
An electrode, and one substrate on which one alignment film whose surface is subjected to an alignment treatment to cover the electrode is formed;
An electrode opposed to the electrode, and the other substrate on which the other alignment film whose surface is subjected to an alignment treatment to cover the electrode is formed;
A liquid crystal material having an intermolecular force smaller than the alignment regulating force by the alignment film and forming an antiferroelectric phase arranged and drawn in a double helical structure in a bulk state is sealed between the substrates, Liquid crystal molecules forming a smectic phase of the liquid crystal material include a liquid crystal layer having spontaneous polarization,
The liquid crystal layer is a liquid crystal between the one substrate and the other substrate, in which no helical structure is applied in the absence of an electric field, the helical structure is unwound , and the liquid crystal is oriented in a first direction by the alignment regulating force of the alignment film. A ferri-phase in which molecules and liquid crystal molecules oriented in the second direction coexist is formed, and in a state where a sufficiently large electric field is applied, the liquid crystal molecules are oriented in the first direction or the second direction depending on the polarity. A liquid crystal molecule oriented in the first direction, a liquid crystal molecule oriented in the second direction, and a liquid crystal molecule oriented in the second direction by the electric field when an intermediate voltage is applied. and the liquid crystal molecules oriented in a state of having a slope forming a mixed phase of mixed-to the behavior to the main surface of the one and the other substrate along the cone traced by,
It is characterized by the following.
[0013]
Also in this configuration, when a voltage is applied between the electrodes, a mixed phase is formed in the liquid crystal layer, the ratio of the liquid crystal molecules in the ferroelectric phase and the average of the liquid crystal molecules in a state of being tilted with respect to the substrate surface. The typical orientation direction changes continuously according to the applied voltage. Therefore, an image can be displayed at an arbitrary gradation by continuously changing the display gradation.
[0014]
The mixed phase formed in the liquid crystal layer is obtained by using a liquid crystal material that forms a chiral smectic CA phase in a bulk state and has a large phase transition precursor phenomenon when a phase transition from an antiferroelectric phase to a ferroelectric phase occurs. Can be
That is, the liquid crystal forming a chiral smectic CA phase in a bulk state receives an alignment regulating force due to the alignment treatment of the alignment film in a state where the liquid crystal is sealed between the one substrate and the other substrate, and the intermolecular force of the liquid crystal. The liquid crystal that is going to be oriented to the antiferroelectric phase by the above-mentioned method has an orientation regulating force by the above-mentioned orientation treatment larger than the intermolecular force, and the liquid crystal layer thickness is equal to or smaller than the helical pitch of the chiral smectic CA phase. Because of its small size, it is oriented to the unwound ferriphase.
When a voltage is applied between the opposing electrodes, the liquid crystal having a large phase transition precursor phenomenon has a small gap between the phase transition energies of the antiferroelectric phase and the ferroelectric phase. Liquid crystal molecules are generated that move (tilt) along a small cone and align in an intermediate state. Therefore, the director of the liquid crystal layer changes continuously, and gradation display becomes possible.
[0017]
Further, a liquid crystal display device according to a third aspect of the present invention includes:
An electrode, and one substrate on which one alignment film whose surface is subjected to an alignment treatment to cover the electrode is formed;
The other substrate, which is disposed to face the one substrate, has an electrode facing the electrode, and the other substrate on which the other alignment film whose surface is subjected to an alignment process is formed to cover the electrode ,
A liquid crystal material having an intermolecular force smaller than the alignment regulating force by the alignment film and forming an antiferroelectric phase arranged and drawn in a double helical structure in a bulk state is sealed between the substrates, The liquid crystal molecules forming the smectic phase of the liquid crystal material have spontaneous polarization, and between the one substrate and the other substrate, in a non-electric field state where no voltage is applied between the electrodes facing each other, the helical structure has A liquid crystal layer formed by melting and forming a ferri phase in which liquid crystal molecules oriented in a first direction and liquid crystal molecules oriented in a second direction are mixed at an equal ratio by an alignment regulating force of the alignment film. A liquid crystal cell comprising:
By applying a voltage between the electrode of the one substrate and the electrode of the other substrate, an electric field is applied to the liquid crystal layer to mix the ferriphase and the intermediate layer oriented in another state. A driving circuit that generates a phase and controls the director of the liquid crystal layer by controlling the voltage to perform gradation display.
It is characterized by comprising.
[0018]
In this configuration, the driving circuit applies an electric field to the liquid crystal layer in the ferri-phase in a state where no voltage is applied, thereby tilting the liquid crystal molecules in the ferroelectric phase with respect to the ratio of the liquid crystal molecules and the substrate surface. A mixed phase in which the aligned liquid crystal molecules are mixed is formed. The average alignment direction of the liquid crystal in the mixed phase changes continuously according to the applied voltage. Therefore, an image can be displayed at an arbitrary gradation by continuously changing the display gradation.
[0020]
In this configuration as well, the drive circuit applies the electric field to the liquid crystal layer in the ferri phase in the state where no voltage is applied, thereby tilting the liquid crystal molecules in the ferroelectric phase and the substrate surface. To form a mixed phase in which the aligned liquid crystal molecules are mixed. The average alignment direction of the liquid crystal in the mixed phase changes continuously according to the applied voltage. Therefore, an image can be displayed at an arbitrary gradation by continuously changing the display gradation.
[0021]
The drive circuit moves the liquid crystal molecules along the cone drawn by the molecules of the chiral smectic CA phase by applying an electric field, for example, thereby forming an alignment state of the intermediate phase. Further, the drive circuit forms a mixed phase in which the ferroelectric liquid crystal and the intermediate liquid crystal in which the liquid crystal molecules are arranged with a tilt with respect to the main surfaces of the one and the other substrates are mixed.
[0022]
Further, a method for driving a liquid crystal display element according to a fourth aspect of the present invention includes:
An electrode , one substrate on which one alignment film whose surface is subjected to an alignment treatment is formed so as to cover the electrode, and an electrode disposed to face the one substrate and facing the electrode; and Has an intermolecular force smaller than the alignment regulating force of the alignment film between the other alignment film and the other alignment film having an alignment treatment applied to the surface thereof. A liquid crystal material forming an antiferroelectric phase arranged in a double helical structure is sealed between the substrates, and liquid crystal molecules forming a smectic phase of the liquid crystal material have spontaneous polarization, and the one Between the substrate and the other substrate, in the absence of an electric field in which no voltage is applied between the opposing electrodes, the helical structure is unwound , and the liquid crystal molecules oriented in the first direction by the alignment regulating force of the alignment film. And the liquid crystal molecules oriented in the second direction are equal The liquid crystal layer to form a ferrimagnetic phase coexist in case sealed,
By applying a voltage between the electrode of the one substrate and the electrode of the other substrate, an electric field is applied to the liquid crystal layer to mix the ferri phase and the intermediate phase oriented in another state. Generating a phase to control the director of the liquid crystal layer by controlling the voltage to display halftones;
It is characterized by the following.
[0023]
Also in this method, a display phase can be continuously changed by forming a mixed phase in the liquid crystal layer and continuously changing the average alignment direction of the liquid crystal in the mixed phase according to the applied voltage.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an antiferroelectric liquid crystal display device capable of displaying a halftone according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
This antiferroelectric liquid crystal display element is of an active matrix type and includes a pair of transparent substrates (for example, glass substrates) 11 and 12. In FIG. 1, on a lower substrate (hereinafter, a lower substrate) 11, a transparent pixel electrode 13 and active elements 14 connected to the pixel electrode 13 are formed in a matrix.
[0026]
The active element 14 includes, for example, a thin film transistor (hereinafter, TFT) 14. The TFT 14 includes a gate electrode formed on the substrate 11, a gate insulating film covering the gate electrode, a semiconductor layer formed on the gate insulating film, a source electrode and a drain electrode formed on the semiconductor layer. , Is composed.
[0027]
Further, on the lower substrate 11, as shown in FIG. 2, gate lines (scan lines) 15 are wired between rows of the pixel electrodes 13. Further, a data line (gradation signal line) 16 is wired between the columns of the pixel electrodes 13. The gate electrode of each TFT 14 is connected to a corresponding gate line 15, and the drain electrode is connected to a corresponding data line 16.
The gate line 15 is connected to a row driver (row drive circuit) 31 via the end 15a. The data line 16 is connected to a column driver (column drive circuit) 32 via an end 16a. The row driver 31 scans the gate line 15 by applying a gate signal described later. On the other hand, the column driver 32 receives the display data (gradation data) and applies a data signal corresponding to the display data to the data line 16.
[0028]
The gate line 15 is covered with the gate insulating film (transparent film) of the TFT 14 except for the end 15a. The data line 16 is formed on the gate insulating film. The pixel electrode 13 is made of ITO or the like, is formed on a gate insulating film, and is connected at one end to a source electrode of the TFT 14.
[0029]
In FIG. 1, a transparent common electrode 17 facing each pixel electrode 13 of a lower substrate 11 is formed on an upper substrate (hereinafter, referred to as an upper substrate) 12. The common electrode 17 is made of ITO or the like, is made up of one electrode having an area covering the entire display area, and is applied with the reference voltage V0. The pixel electrode 13 and the common electrode 17 control the alignment direction of the liquid crystal molecules by applying a voltage to the liquid crystal layer 21 therebetween, thereby changing the direction of the director (the average direction of the long axis of the liquid crystal molecules) continuously. To thereby control the optical axis of the liquid crystal layer continuously, thereby controlling the display gradation.
[0030]
Alignment films 18 and 19 are provided on the electrode formation surfaces of the lower substrate 11 and the upper substrate 12, respectively.
The alignment films 18 and 19 are horizontal alignment films, which have been subjected to an alignment process by rubbing in the same direction (a third direction 21C in FIG. 3 described later) to align the liquid crystal molecules in the vicinity in the alignment direction 21C. It has a desired alignment regulating force.
It is desirable that the alignment films 18 and 19 have low surface energy and relatively low alignment control force. For example, the alignment films 18 and 19 are made of an organic polymer compound such as polyimide having a thickness of about 25 to 35 nm, and are rubbed. As the alignment films 18 and 19, those having a dispersion force esd of 38 to 41 and a polar force esp relatively weak and about 4 to 10 are desirable.
[0031]
The lower substrate 11 and the upper substrate 12 are bonded to each other at the outer peripheral edge thereof via a frame-shaped sealing material 20. A liquid crystal layer 21 is sealed in a region surrounded by the sealant 20 between the substrates 11 and 12, that is, in a liquid crystal cell 25. The thickness of the liquid crystal layer 21 is regulated by the transparent spacer 22. The spacers 22 are scattered in the liquid crystal sealing area.
[0032]
The liquid crystal layer 21 includes (1) a chiral smectic CA * (SmCA * ) phase in a bulk state, (2) a ferriphase in a non-electric field state where no voltage is applied, 3) When a sufficiently large voltage is applied, the ferroelectric phase in which the liquid crystal molecules are substantially oriented in the first direction 21A or the second direction 21B shown in FIGS. 3 and 4 according to the polarity of the applied voltage. A) A liquid crystal material which forms a mixed phase in which a ferroelectric phase and liquid crystal molecules of an intermediate phase different from the ferroelectric phase are mixed in a state where an intermediate electric field is applied.
The details of the liquid crystal layer 21 will be described later.
[0033]
A pair of polarizing plates 23 and 24 are arranged above and below the liquid crystal display element. As shown in FIG. 3, an optical axis (hereinafter referred to as a transmission axis) 23A of the lower polarizing plate 23 is set substantially parallel to a normal direction of the smectic layer which substantially coincides with the third direction 21C. An optical axis (hereinafter referred to as a transmission axis) 24A of the upper polarizing plate 24 is set substantially perpendicular to a transmission axis 23A of the lower polarizing plate 23.
[0034]
The antiferroelectric liquid crystal display device in which the transmission axes of the polarizing plates 23 and 24 are set as shown in FIG. 3 is a ferroelectric phase in which the director of the liquid crystal layer 21 is substantially oriented in the first or second orientation direction 21A or 21B. At the time of, the transmittance becomes almost maximum (the display is brightest). Further, when the director of the liquid crystal layer 21 is in a ferri phase in which the director is oriented substantially in the third direction 21C, the transmittance becomes almost minimum (display is darkest).
[0035]
That is, in a state where the liquid crystal molecules are oriented in the first or second direction 21A, 21B, the light in the linearly polarized state passing through the transmission axis 23A of the polarizing plate 23 on the incident side is polarized by the birefringence of the liquid crystal layer 21. Is changed and is incident on the emission-side polarizing plate 24, and light having a component parallel to the transmission axis 24A of the emission-side polarizing plate 24 is transmitted, and the display becomes brighter.
When the director is oriented in the third direction 21 </ b> C, the linearly polarized light passing through the transmission axis 23 </ b> A of the polarizing plate 23 on the incident side hardly receives the birefringence effect of the liquid crystal layer 21. For this reason, the linearly polarized light that has passed through the polarizing plate 23 on the incident side passes through the liquid crystal layer 21 as linearly polarized light, is almost absorbed by the polarizing plate 14 on the emitting side, and the display becomes dark.
When the liquid crystal layer 21 is in the optically intermediate state, a gradation corresponding to the direction of the director can be obtained.
[0036]
Next, the alignment films 18 and 19 and the liquid crystal layer 21 will be described in more detail.
The liquid crystal layer 21 is, for example, a liquid crystal mainly containing a liquid crystal composition having a skeletal structure represented by Chemical Formula 1, and has physical properties as shown in Table 1.
[0037]
Embedded image
Figure 0003551700
[0038]
[Table 1]
Phase series crystal -30 ° C-SmCA * -69 ° C-SmA-80 ° C-ISO
Spontaneous polarization 229 nC / cm 2
Cone angle θ 32 °
Spiral pitch 1.5 microns
Here, the cone angle is the angle between the cone axis drawn by the liquid crystal and the cone, and the intersection angle between the first direction 21A and the second direction 21B corresponds to twice the cone angle θ.
[0040]
The liquid crystal having such a configuration and physical properties has a small barrier of potential energy between the antiferroelectric phase and the ferroelectric phase, and the order of the antiferroelectric phase is more easily disordered than the ordinary antiferroelectric liquid crystal. The feature is that the transition precursor phenomenon is large. The phase transition precursor phenomenon is shown in FIG. 3 before the phase transition from the antiferroelectric phase to the ferroelectric phase occurs when the electric field intensity applied to the liquid crystal molecules forming the antiferroelectric phase is gradually increased. This refers to a phenomenon in which the transmittance of a liquid crystal element in an optical arrangement increases, and an increase in the transmittance means that liquid crystal molecules behave before phase transition. The behavior of the liquid crystal molecules before the phase transition means that the barrier of the potential energy between the antiferroelectric phase and the ferroelectric phase is small.
[0041]
In a bulk state, the liquid crystal material of the liquid crystal layer 21 has a layer structure and a helical structure of a molecular arrangement as shown in FIG. 4, and adjacent liquid crystal molecules are substantially 180 degrees on a virtual cone for each layer.゜ Has a double helix structure with a shifted spiral, and cancels spontaneous polarization between liquid crystal molecules in adjacent smectic layers.
[0042]
The layer thickness (cell gap) of the liquid crystal layer 21 is substantially equal to one pitch (natural pitch) of the spiral structure of the liquid crystal material (1.5 microns). Therefore, the liquid crystal molecules are sealed between the substrates 11 and 12 in a state where the double helical structure has disappeared.
[0043]
Here, the liquid crystal molecules have an intermolecular force for maintaining the antiferroelectric phase, while the alignment films 18 and 19 have an alignment regulating force for causing the nearby liquid crystal to be directed to the alignment direction 21C. .
For this reason, when the alignment control force due to the interface effect is smaller than the intermolecular force for maintaining the antiferroelectric phase of the liquid crystal molecules, the liquid crystal maintains the antiferroelectric phase as in the case of the bulk. I do. When the alignment regulating force is sufficiently larger than the intermolecular force, the liquid crystal molecules form a ferri phase. When the orientation regulating force is larger than the intermolecular force and smaller than the orientation regulating force for forming the ferri phase, a mixed phase described later is formed.
[0044]
In this embodiment, the intermolecular force of the liquid crystal is relatively small, and the liquid crystal molecules receive a relatively large alignment control force due to the alignment treatment of the alignment films 18 and 19. For this reason, the antiferroelectric alignment order is broken, and the liquid crystal molecules form a ferriphase in which the double helical structure has disappeared as shown schematically in FIGS. It is sealed.
[0045]
In the ferri phase, as shown in the perspective view in FIG. 5 and the projection onto the substrate plane in FIG. 6, the liquid crystal molecules have their long axes oriented in either the first direction 21A or the second direction 21B. The liquid crystal molecules are arranged and there is no intermediate liquid crystal molecule. However, unlike the antiferroelectric phase, the liquid crystal molecules arranged in the first direction 21A and the liquid crystal molecules arranged in the second direction 21B are not alternately arranged, and the liquid crystal molecules are in a fine region (the wavelength size of visible light). They are arranged in the same direction in units of smaller areas.
[0046]
For this reason, as shown in FIG. 7, the liquid crystal molecules aligned in the first direction (in the first alignment state) and the liquid crystal molecules aligned in the second direction (the second Liquid crystal molecules (in an aligned state) are mixed, and the director (average direction of the long axis of the liquid crystal molecules) is almost aligned with the normal direction (or third direction 21C) of the layer (smectic layer) in which the SmC phase is formed. State. At this time, the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal molecules is canceled between adjacent regions as shown in FIG. The spatially averaged optical axis of the liquid crystal layer 21 substantially coincides with the normal direction of the smectic layer (or the third direction 21C).
[0047]
By applying a sufficiently positive voltage (voltage equal to or higher than the saturation voltage) to the ferri-phase liquid crystal layer 21 having the molecular arrangement shown in FIG. 8A, as shown in FIG. Are oriented substantially aligned in the first direction 21A. In this state, the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules is oriented in substantially the same direction, and the liquid crystal exhibits a first ferroelectric phase.
On the other hand, by applying a negative voltage and a sufficiently high voltage (a voltage lower than the saturation voltage) to the liquid crystal layer 21, the liquid crystal molecules are substantially aligned in the second direction 21B as shown in FIG. Orient. In this state, the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules is oriented in substantially the same direction, and the liquid crystal exhibits a second ferroelectric phase.
In these states, the optical axis of the liquid crystal layer 21 substantially matches the first direction 21A or the second direction 21B.
[0048]
As described above, the order of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 21 is weakened at the interface with the liquid crystal layer 21 by the alignment controlling force of the alignment films 18 and 19, and the liquid crystal molecules easily move along a virtual cone. Has become. Further, the order of the molecular arrangement of the ferri phase is relatively easily disturbed by the action of the interface with the alignment films 18 and 19. Therefore, when an intermediate voltage is applied to the liquid crystal layer 21, a part of the liquid crystal molecules behaves (moves) along a virtual cone of the chiral smectic CA * phase as shown in FIG. As shown in FIG. 9, these molecules are in a state tilted with respect to the main surfaces of the substrates 11 and 12 (a state having a tilt).
[0049]
For this reason, in the state where the voltage is applied, as shown in FIGS. 8B and 8C, the adjacent liquid crystal molecules have the ferroelectric phase in which the first direction 21A or the second direction 21B is commonly oriented. And the liquid crystal molecules having a tilt with respect to the substrate surface are mixed.
Further, when the applied voltage is increased, the number of the liquid crystal molecules arranged in the first direction 21A or the second direction 21B decreases according to the polarity, and the number of the liquid crystal molecules arranged in the second direction 21B or the first direction 21A. The number of liquid crystal molecules increased. Further, the number of liquid crystal molecules tilted with respect to the substrate surface also increases.
In this specification, the state in which the intermediate voltage is applied is called a mixed phase in the sense that the first and second ferroelectric phases and the liquid crystal molecules in the intermediate alignment state are mixed.
[0050]
FIG. 10 schematically shows a state in which the first direction 21A and the second alignment direction 21B and the liquid crystal molecules having a tilt with respect to the substrate surface are mixed in the mixed phase.
[0051]
In this mixed phase, the ratio between the liquid crystal molecules in the first and second ferroelectric phases and the liquid crystal molecules in the intermediate state, and the average alignment direction of the liquid crystal molecules in the intermediate state (the alignment direction projected on the main surface of the substrate) is , Continuously changes according to the polarity and value of the applied voltage.
For this reason, as shown in FIGS. 8A to 8E, the director of the liquid crystal (the average orientation direction of the liquid crystal molecules) changes between the first direction 21A and the second direction 21B according to the applied voltage. Varies continuously between
[0052]
Therefore, the optical characteristics of the liquid crystal display element having the above-described configuration have no flat portion near the applied voltage of 0 V, and the optical characteristics continuously and smoothly change as the absolute value of the applied voltage increases. Further, the transmittance curve is also symmetric with respect to the polarity of the applied voltage. When a voltage whose absolute value is equal to or higher than the saturation voltage is applied, the transmittance is saturated. Furthermore, the hysteresis is very small.
[0053]
As an example, a liquid crystal composition containing a liquid crystal having a skeletal structure represented by Chemical Formula 1 as a main component and having physical properties as shown in Table 1 was prepared, and this liquid crystal composition was used as the liquid crystal layer 21 to have a cell gap of 1.5. FIG. 11A shows the relationship between the applied voltage and the transmittance of the liquid crystal display element (Example 1) when the helical structure drawn by the molecules of the liquid crystal layer 21 is solved by setting the micron as a micron.
As a comparative example, FIG. 11B shows the relationship between the transmittance and the applied voltage of a liquid crystal display element (Comparative Example 1) in which a liquid crystal is sealed in a state where the cell gap is 5 μm and a spiral structure drawn by liquid crystal molecules is maintained. .
[0054]
The characteristics in FIGS. 11A and 11B are obtained by applying a triangular wave between the opposing electrodes 13 and 17.
As shown in FIG. 11A, the applied voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal display element of Example 1 does not have a definite threshold value, the transmittance changes continuously, and the polarity of the applied voltage varies. Symmetric, with very low hysteresis and high contrast. Therefore, it can be understood that the transmittance with respect to the applied voltage is almost uniquely determined, the intermediate gradation can be stably displayed, and the image with high contrast can be stably displayed.
[0055]
On the other hand, as shown in FIG. 11B, in Comparative Example 1, the interaction between the alignment films 18 and 19 and the liquid crystal molecules in the middle of the liquid crystal layer 21 in the layer thickness direction is weak, and the interaction occurs over the entire thickness of the liquid crystal layer. Since the mixed phase is not formed, the applied voltage-transmittance characteristic has a threshold value and the hysteresis is large, so that a smooth applied voltage-transmittance characteristic cannot be obtained. Also, the contrast is small.
[0056]
The fact that the liquid crystal molecules behave as described above according to the applied voltage in the liquid crystal display element of Example 1 is shown in, for example, a conoscopic image shown in FIG. 12 and FIGS. 13A to 13C. It can be determined from the enlarged view of the display surface shown in FIG.
[0057]
FIG. 12 shows a conoscopic image of a liquid crystal material in a bulk state. In this figure, two melanops (bright spots) are generated in a direction substantially perpendicular to the electric field E, and are almost symmetrical. This indicates that the liquid crystal molecules are an antiferroelectric phase having a double helical structure.
[0058]
On the other hand, in the liquid crystal layer 21 in which the liquid crystal material is sealed between the substrates, substantially no black is displayed in the absence of an electric field, as shown in FIG. Next, when the voltage is increased, as shown in FIG. 13C, almost the whole becomes white, and it can be seen that the liquid crystal molecules are aligned in the first or second direction. On the other hand, in the intermediate state, as shown in FIG. 13B, the whole becomes darker or brighter depending on the applied voltage. Therefore, it is understood that a mixed phase is generated at an intermediate voltage.
[0059]
As described above, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 21 of this embodiment behave along the cone from the first or second alignment state to the second or first alignment state according to the applied voltage. Therefore, the average alignment direction of the liquid crystal layer 21 changes continuously according to the applied voltage, and the transmittance changes continuously. Therefore, an arbitrary gradation can be displayed.
[0060]
In FIG. 3, the transmission axis 23A of the lower polarizing plate 23 is arranged substantially parallel to the normal direction of the smectic layer of the liquid crystal layer 21, and the transmission axis 24A of the upper polarizing plate 24 is arranged perpendicular to the transmission axis 23A. The transmission axis 23A of 23 and the transmission axis 24A of the upper polarizing plate 24 are determined in various arrangements according to the required electro-optical characteristics of the liquid crystal display device.
[0061]
For example, when a liquid crystal material having a cone angle θ of about 22.5 ° is used, as shown in FIG. 14A, the transmission axis 23A of the lower polarizing plate 23 is parallel to the second direction 21B, and the upper polarizing plate The transmission axis 24A of the lower polarizing plate 23 may be orthogonal to the transmission axis 23A of the lower polarizing plate 23. In this configuration, when a sufficiently large voltage (more than the threshold value) of the negative polarity is applied to the liquid crystal layer 21, the director is directed in the second direction 21B, and the display becomes darkest. On the other hand, when a sufficiently large voltage (above the threshold value) of the positive polarity is applied, the director is directed in the first direction 21A, so that the display becomes brightest.
[0062]
When a liquid crystal material having a cone angle larger than 22.5 ° is used, one of the transmission axis 23A of the lower polarizing plate 23 and the transmission axis 24A of the upper polarizing plate 24 is set to be normal to the smectic layer normal of the liquid crystal layer 21. May be arranged within a range of an angle smaller than the cone angle θ, and the other optical axis may be arranged substantially orthogonal to one optical axis. By using such an optical arrangement, it is possible to drive the liquid crystal without setting the liquid crystal to a ferroelectric phase, and it is possible to prevent display burn-in and the like and suppress flicker.
[0063]
For example, when a liquid crystal material having a cone angle of 32 ° as shown in Chemical Formula 1 is used, the transmission axis 23A of the lower polarizing plate 23 is changed to the transmission axis 23A of the liquid crystal layer 21 as shown in FIG. It is arranged in a direction intersecting, for example, 22.5 ° with respect to the normal direction (almost 21C direction). Further, the transmission axis 24A of the upper polarizing plate 24 is disposed substantially orthogonal to the transmission axis 23A.
[0064]
Then, the director of the liquid crystal layer 21 formed of the liquid crystal material has an angle range (a range between 23A and 21D) of 22.5 ° with respect to the normal direction of the smectic layer (almost 21C direction). The amount of transmitted light is controlled by applying a voltage between the opposing electrodes in a voltage range lower than that in which the liquid crystal layer forms a ferroelectric phase.
With this configuration, the display becomes darkest when the director coincides with the direction 23A of the transmission axis, and becomes brightest when the director faces the direction 21D inclined by 45 ° with respect to the direction 23A of the transmission axis. Therefore, it is not necessary to set the director in the first direction 21A and the second direction 21B to obtain the maximum gradation from the minimum gradation. That is, it is possible to drive the liquid crystal without setting it to the ferroelectric phase.
[0065]
Even when this optical arrangement is adopted, the behavior and phase change of the molecules in the liquid crystal layer 21 with respect to the applied voltage are as described above, and the director of the liquid crystal layer 21 has the first direction 21A and the second direction 21B. , And varies continuously. Therefore, an arbitrary gradation can be displayed. Further, as compared with the optical arrangement shown in FIG. 3, flicker is reduced and a ferroelectric phase is not formed in the liquid crystal layer 21, so that image sticking on the screen is suppressed, the contrast of the display screen is increased, and the display quality is improved. Can be.
[0066]
FIG. 14B shows the above-described liquid crystal cell (a cell in which a liquid crystal composition having the skeletal structure represented by Chemical Formula 1 as a main component and having the physical properties shown in Table 1 is sealed in a cell gap of 1.5 μm). FIG. 15A shows the relationship between the transmittance and the applied voltage of the liquid crystal display element (Example 2) to which the optical arrangement is applied.
As a comparative example, FIG. 15B shows the relationship between the applied voltage and the transmittance of a liquid crystal display device (Comparative Example 2) having the same configuration as that of Example 2 except that the cell gap was 5 microns.
[0067]
The characteristics of FIGS. 15A and 15B are obtained by applying a triangular wave between the opposing electrodes 13 and 17.
As shown in FIG. 15A, the applied voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal display element of Example 2 does not have a definite threshold value, the transmittance changes continuously, and the polarity of the applied voltage changes. Symmetric, with small hysteresis and high contrast. On the other hand, as shown in FIG. 15B, in Comparative Example 2, the applied voltage-transmittance characteristic has a threshold value and the hysteresis is large, so that a smooth applied voltage-transmittance characteristic cannot be obtained. Also, the contrast is small.
[0068]
From FIGS. 15A and 15B, it can be confirmed that the liquid crystal display element of this embodiment has excellent gradation display capability.
[0069]
Next, a method of driving the display element having the above configuration will be described with reference to FIG.
FIG. 16A shows a gate signal applied by the row driver 31 to the gate line 15 in an arbitrary row, and FIG. 16B shows a data signal applied by the column driver 32 to each data line 16 in synchronization with a gate pulse. Show. The voltage of the data signal is set to a voltage that does not cause the liquid crystal layer 21 to be oriented in the ferroelectric phase, that is, a voltage corresponding to the transmittance to be displayed between VTmax and VTmin. FIG. 16C shows a change in transmittance when the data pulse shown in FIG. 16B is applied.
[0070]
Each gate signal is turned on as a gate pulse during the selection period of the corresponding row. The TFT 14 in the selected row is turned on by the gate pulse. During the period when the TFT 14 is on, that is, during the writing period, a data signal corresponding to the display gradation is applied between the pixel electrode 13 and the counter electrode 17 via the TFT 14. When the gate pulse is turned off, the TFT 14 is turned off, and the voltage applied between the pixel electrode 13 and the counter electrode 17 up to that point is transferred to the pixel capacitance formed by the pixel electrode 13 and the counter electrode 17 and the liquid crystal layer 21 therebetween. Will be retained. Therefore, as shown in FIG. 16C, the display gradation corresponding to the hold voltage is held until the next selection period of this row. Therefore, according to this driving method, an arbitrary gradation image can be displayed by controlling the voltage of the data pulse.
[0071]
The liquid crystal display element of Example 2 was driven by the driving method shown in FIGS. 16A and 16B, and the voltage of the data signal was sequentially increased from -5 V to +5 V, and further decreased from +5 V to -5 V. FIG. 17 shows the change in transmittance at that time. From FIG. 17, it can be understood that an arbitrary gray scale can be stably displayed by using the driving method of FIG.
[0072]
Next, a configuration example of the column driver 32 that enables such driving will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 18, the column driver 32 includes a first sample and hold circuit 41, a second sample and hold circuit 42, an A / D (analog / digital) converter 43, a timing circuit 44, And a voltage conversion circuit 45.
[0073]
The first sample and hold circuit 41 samples and holds a signal component (one image data) VD ′ for a corresponding pixel in an analog display signal supplied from the outside. The second sample and hold circuit 42 samples and holds the hold signal VD ′ of the first sample and hold circuit 41.
The A / D converter 43 A / D converts the hold signal of the second sample / hold circuit 42 and converts it into digital gradation data.
The timing circuit 44 supplies a timing control signal for instructing the first and second sample and hold circuits 41 and 42 to perform sampling and holding during each selection period TS.
[0074]
The voltage conversion circuit 45 converts the digital gradation data output from the A / D converter 43 into a voltage having a voltage VD corresponding to the voltage corresponding to the digital gradation data (the voltage of a driving system necessary for displaying the gradation indicated by the digital gradation data). The signal is converted into a pulse and output to the corresponding data line 16. The power supply system of the signal processing system and the power supply system of the drive system are separated by the voltage conversion circuit 45. The output voltage VD of the voltage conversion circuit 45 is applied to the liquid crystal layer 21 during the writing period when the TFT 14 in the corresponding row is on, and is held between the opposing electrodes 13 and 17 while the TFT 14 is off.
[0075]
The first sample / hold circuit 41, the second sample / hold circuit 42, the A / D converter 43, and the voltage conversion circuit 45 are arranged for each pixel column, and the timing circuit 44 is shared by a plurality of columns. Placed in
[0076]
The configuration of the column driver 32 is not limited to the configuration shown in FIG. For example, a sample and hold circuit included in the A / D converter 43 may be used as the second sample and hold circuit 42. Further, after performing a certain process on the output data of the A / D converter 43, the processed data may be supplied to the voltage conversion circuit 45 to be converted into the voltage of the driving system. Further, the processed data may be temporarily converted into a gradation signal having a signal processing system voltage, and then converted into a driving system voltage by the voltage conversion circuit 45.
Various timing signals may be supplied from outside the column driver 32. Further, the image data itself may be constituted by digital data.
[0077]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and applications are possible. For example, the antiferroelectric liquid crystal of the present invention is not limited to a liquid crystal having a skeleton structure shown in Chemical Formula 1 as a main component, and any liquid crystal that forms another mixed phase can be used. The same applies to its physical properties. Further, the material, thickness, and the like of the alignment film can be appropriately changed.
The combination of the liquid crystal material and the alignment film is arbitrary as long as the alignment control force is larger than the intermolecular force of the liquid crystal molecules forming the liquid crystal layer and a mixed phase can be formed.
The thickness of the liquid crystal layer 21 is also arbitrary as long as the mixed phase can be formed over the entire thickness. Furthermore, even if a region that does not become a mixed phase partially occurs, the display does not substantially affect the display.
[0078]
Further, in the embodiment, the transmission axis 23A of the polarizing plate 23 and the transmission axis 24A of the polarizing plate 24 are arranged at a right angle, but the polarizing plates 23 and 24 may be arranged so that they are parallel to each other. The optical axis of the polarizing plate may be an absorption axis.
[0079]
Further, the present invention is not limited to an antiferroelectric liquid crystal display element using a TFT as an active element, but is also applicable to an antiferroelectric liquid crystal display element using an MIM as an active element.
Further, as shown in FIG. 19, the present invention provides a simple matrix type (passive matrix type) display in which a scanning electrode 71 and a signal electrode 72 orthogonal to the scanning electrode 71 are arranged on the opposing surfaces of the opposing substrates 11 and 12. It is also applicable to devices.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to display an image at an arbitrary gradation by continuously changing the display gradation, even though the liquid crystal display element uses a liquid crystal exhibiting antiferroelectricity. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a configuration of a lower substrate of the liquid crystal display element shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a transmission axis of a polarizing plate and an alignment direction of liquid crystal molecules.
FIG. 4 is a diagram for explaining a double helical structure drawn by liquid crystal molecules of a liquid crystal in a bulk state.
FIG. 5 is a diagram for explaining an alignment state of liquid crystal molecules of a ferri phase sealed between substrates.
FIG. 6 is a view for explaining a state in which the orientation of the liquid crystal molecules of the ferri phase sealed between the substrates is projected on the substrate surface.
FIG. 7 is a diagram showing a state in which domains in which liquid crystal molecules are in a first alignment state and domains in a second alignment state are mixed in a ferriphase.
FIGS. 8A to 8E are diagrams showing the relationship between applied voltage and alignment of liquid crystal molecules.
FIG. 9 is a diagram for explaining the behavior of liquid crystal molecules when an intermediate voltage is applied.
FIG. 10 is a diagram for explaining an alignment state of liquid crystal molecules when an intermediate voltage is applied.
11A is a graph showing an applied voltage-transmittance characteristic when a low-frequency triangular wave voltage is applied to the liquid crystal display element of Example 1 employing the optical arrangement of FIG. 3, and FIG. 4) is a graph showing the applied voltage-transmittance characteristics of Comparative Example 1 in which the gap length was 5 microns.
FIG. 12 is a conoscopic image of a liquid crystal in a bulk state.
FIGS. 13A to 13C are diagrams showing micrographs of a liquid crystal display device.
FIGS. 14A and 14B are diagrams showing another example of the relationship between the transmission axis of a polarizing plate and the orientation direction of liquid crystal molecules.
FIG. 15A is a graph showing an applied voltage-transmittance characteristic when a low-frequency triangular wave voltage is applied to the antiferroelectric liquid crystal display element of Example 2 employing the optical arrangement of FIG. FIG. 7B is a graph showing the applied voltage-transmittance characteristics of Comparative Example 2 in which the gap length was set to 5 μm.
FIGS. 16A to 16C are timing charts for explaining a method of driving the antiferroelectric liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 17 is a diagram showing an applied voltage-transmittance characteristic when the liquid crystal display element of Example 2 is driven using the driving methods shown in FIGS. 16A to 16C.
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration example of a driver circuit for realizing the driving methods shown in FIGS.
FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a simple matrix type liquid crystal display element.
[Explanation of symbols]
11: transparent substrate (lower substrate), 12: transparent substrate (upper substrate), 13: pixel electrode, 14: active element (TFT), 15: gate line (scanning line), 16 data line (gradation signal line), 17 common electrode, 18 alignment film, 19 alignment film, 20 sealing material, 21 liquid crystal layer, 22 ..Spacer, 23: polarizing plate (lower polarizing plate), 24: polarizing plate (upper polarizing plate), 25: liquid crystal cell, 31: row driver, 32: column driver, 71 ... Scanning electrodes, 72 ... Signal electrodes

Claims (10)

画素電極と前記画素電極に接続されたアクティブ素子がマトリクス状に複数配列され、且つ前記画素電極を覆って形成された一方の配向膜の表面に配向処理が施された一方の基板と、
前記画素電極に対向する共通電極と、この共通電極を覆い、その表面に配向処理が施された他方の配向膜とが形成された他方の基板と、
前記基板の間に、前記配向膜による配向規制力よりも小さい分子間力を有し、バルクの状態でカイラルスメクティックＣ Ａ 相を形成する液晶材料が封入されてなる液晶層とを備え、
前記液晶層は、前記一方の基板と前記他方の基板間において、前記画素電極と前記共通電極間に電圧が印加されていない無電界状態で、前記配向膜の配向規制力によってフェリ相を形成し、前記画素電極と前記共通電極間に電圧が印加された電界印加状態で、前記電界によって強誘電相とその他の状態に配向した中間相とが混在する混合相を形成する、
ことを特徴とする液晶表示素子。One substrate in which a plurality of pixel electrodes and active elements connected to the pixel electrodes are arranged in a matrix , and the surface of one alignment film formed so as to cover the pixel electrodes is subjected to an alignment treatment ,
A common electrode opposed to the pixel electrode, and the other substrate on which the other alignment film covering the common electrode and having its surface subjected to an alignment process is formed;
A liquid crystal layer having an intermolecular force smaller than the alignment regulating force of the alignment film and forming a chiral smectic CA phase in a bulk state .
The liquid crystal layer forms a ferri phase between the one substrate and the other substrate in an electric field-free state in which no voltage is applied between the pixel electrode and the common electrode, by an alignment regulating force of the alignment film. , an electric field application state in which a voltage is applied between the common electrode and the pixel electrode, to form a mixed phase and intermediate phase oriented ferroelectric phase and other states by the electric field are mixed,
A liquid crystal display element characterized by the above-mentioned. 前記液晶層は、強誘電相の液晶と、液晶分子が前記一方及び他方の基板の主面に対しチルトを持って配列した状態の中間相の液晶とが混在された混合相を示す液晶材料からなる液晶から構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。The liquid crystal layer includes a liquid crystal showing a liquid crystal of the ferroelectric phase, the liquid crystal molecules is the one and intermediate phase mixed phase liquid crystal and is mixed-in in the other state of being arranged with a tilt with respect to the main surface of the substrate material Consisting of a liquid crystal consisting of
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein: 前記液晶層は、電界の印加により、液晶分子が、カイラルスメクティックＣＡ相の分子の描くコーンに沿って移動することにより、中間相の配向状態が形成される液晶材料からなる液晶から構成される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示素子。The liquid crystal layer is composed of a liquid crystal made of a liquid crystal material in which an alignment state of an intermediate phase is formed by moving liquid crystal molecules along a cone drawn by molecules of a chiral smectic CA phase by application of an electric field. 3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein: 電極と、この電極を覆って表面に配向処理が施された一方の配向膜が形成された一方の基板と、
前記電極に対向する電極と、この電極を覆ってその表面に配向処理が施された他方の配向膜とが形成された他方の基板と、
前記配向膜による配向規制力よりも小さい分子間力を有し、バルクの状態で二重螺旋構造を描いて配列する反強誘電相を形成する液晶材料が前記基板の間に封入されてなり、前記液晶材料のスメクティック相を形成する液晶分子が自発分極を有する液晶層とを備え、
前記液晶層は、前記一方の基板と前記他方の基板との間において、電界が印加されない無電界状態で、螺旋構造が解け、且つ前記配向膜の配向規制力によって第１の方向を向いた液晶分子と第２の方向を向いた液晶分子とが混在するフェリ相を形成し、十分大きな電界が印加された状態で、その極性に応じて液晶分子が第１の方向又は第２の方向を向いた強誘電相を形成し、中間の電圧が印加された状態でその電界によって、前記第１の方向を向いた状態の液晶分子と、前記第２の方向を向いた液晶分子と、前記液晶分子の描くコーンに沿って挙動して前記一方と他方の基板の主面に対し傾きを有した状態に配向した液晶分子とが混在する混合相を形成する、
ことを特徴とする液晶表示素子。An electrode, and one substrate on which one alignment film whose surface is subjected to an alignment treatment to cover the electrode is formed;
An electrode opposed to the electrode, and the other substrate on which the other alignment film whose surface is subjected to an alignment treatment to cover the electrode is formed;
A liquid crystal material having an intermolecular force smaller than the alignment regulating force by the alignment film and forming an antiferroelectric phase arranged and drawn in a double helical structure in a bulk state is sealed between the substrates, Liquid crystal molecules forming a smectic phase of the liquid crystal material include a liquid crystal layer having spontaneous polarization,
The liquid crystal layer is a liquid crystal between the one substrate and the other substrate, in which no helical structure is applied in the absence of an electric field, the helical structure is unwound , and the liquid crystal is oriented in a first direction by the alignment regulating force of the alignment film. A ferri-phase in which molecules and liquid crystal molecules oriented in the second direction coexist is formed, and in a state where a sufficiently large electric field is applied, the liquid crystal molecules are oriented in the first direction or the second direction depending on the polarity. A liquid crystal molecule oriented in the first direction, a liquid crystal molecule oriented in the second direction, and a liquid crystal molecule oriented in the second direction by the electric field when an intermediate voltage is applied. Forming a mixed phase in which liquid crystal molecules that behave in accordance with the cone drawn by and are aligned in a state of being inclined with respect to the main surface of the one and the other substrates are mixed ,
A liquid crystal display element characterized by the above-mentioned. 前記一方の基板と前記他方の基板の各対向面に形成された前記配向膜は、前記液晶層の分子間力より大きい配向規制力を前記液晶層の液晶分子に与える表面エネルギーを有する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示素子。The alignment film formed on each of the opposing surfaces of the one substrate and the other substrate has a surface energy that gives an alignment regulating force greater than an intermolecular force of the liquid crystal layer to the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer,
The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 4, wherein: 前記一方の基板と前記他方の基板の各対向面に形成された配向膜は、液晶の分子間力より大きい配向規制力を前記液晶層に与える配向処理が施されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示素子。 An alignment film formed on each of the opposing surfaces of the one substrate and the other substrate is subjected to an alignment treatment for giving an alignment regulating force larger than the intermolecular force of the liquid crystal to the liquid crystal layer,
The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 4, wherein: 電極と、この電極を覆って表面に配向処理が施された一方の配向膜が形成された一方の基板と、
前記一方の基板に対向して配置され、前記電極に対向する電極と、この電極を 覆ってその表面に配向処理が施された他方の配向膜とが形成された他方の基板と、
前記配向膜による配向規制力よりも小さい分子間力を有し、バルクの状態で二重螺旋構造を描いて配列する反強誘電相を形成する液晶材料が前記基板の間に封入されてなり、前記液晶材料のスメクティック相を形成する液晶分子が自発分極を有し、前記一方の基板と前記他方の基板間において、対向する前記電極間に電圧が印加されていない無電界状態で、螺旋構造が解け、且つ前記配向膜の配向規制力によって、第１の方向を向いた液晶分子と第２の方向を向いた液晶分子とが等しい割合で混在するフェリ相を形成してなる液晶層と、より構成される液晶セルと、
前記一方の基板の電極と前記他方の基板の電極との間に電圧を印加することにより、前記液晶層に電界を印加して前記フェリ相とその他の状態に配向した中間層とが混在した混合相を生じさせ、前記電圧を制御することにより液晶層のダイレクタを制御して階調表示を行う駆動回路と、
より構成されることを特徴とする液晶表示素子。An electrode, and one substrate on which one alignment film whose surface is subjected to an alignment treatment to cover the electrode is formed;
The other substrate, which is disposed to face the one substrate, has an electrode facing the electrode, and the other substrate on which the other alignment film whose surface is subjected to an alignment process is formed to cover the electrode ,
A liquid crystal material having an intermolecular force smaller than the alignment regulating force by the alignment film and forming an antiferroelectric phase arranged and drawn in a double helical structure in a bulk state is sealed between the substrates, The liquid crystal molecules forming the smectic phase of the liquid crystal material have spontaneous polarization, and between the one substrate and the other substrate, in a non-electric field state where no voltage is applied between the electrodes facing each other, the helical structure has A liquid crystal layer formed by melting and forming a ferri phase in which liquid crystal molecules oriented in a first direction and liquid crystal molecules oriented in a second direction are mixed at an equal ratio by an alignment regulating force of the alignment film. A liquid crystal cell comprising:
By applying a voltage between the electrode of the one substrate and the electrode of the other substrate, an electric field is applied to the liquid crystal layer to mix the ferriphase and the intermediate layer oriented in another state. A driving circuit that generates a phase and controls the director of the liquid crystal layer by controlling the voltage to perform gradation display.
A liquid crystal display element comprising: 前記駆動回路は、電界の印加により、液晶分子をカイラルスメクティックＣＡ相の分子の描くコーンに沿って移動させることにより、中間相の配向状態を形成させる、
ことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子。The drive circuit, by applying an electric field, by moving the liquid crystal molecules along the cone drawn by the molecules of the chiral smectic CA phase, to form an alignment state of the intermediate phase,
The liquid crystal display device according to claim 7 , wherein: 前記駆動回路は、前記液晶層に、強誘電相の液晶と液晶分子が前記一方及び他方の基板の主面に対しチルトを持って配列した状態の中間相の液晶とが混合された混合相を形成する、
ことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子。The driving circuit includes a mixed phase in which a liquid crystal in the liquid crystal layer is mixed with a liquid crystal in a ferroelectric phase and a liquid crystal in an intermediate phase in which liquid crystal molecules are arranged with a tilt with respect to the main surfaces of the one and the other substrates. Form,
The liquid crystal display device according to claim 7 , wherein: 電極と、この電極を覆って表面に配向処理が施された一方の配向膜が形成された一方の基板と、前記一方の基板に対向して配置され、前記電極に対向する電極と、この電極を覆ってその表面に配向処理が施された他方の配向膜とが形成された他方の基板との間に、前記配向膜による配向規制力よりも小さい分子間力を有し、バルクの状態で二重螺旋構造を描いて配列する反強誘電相を形成する液晶材料が前記基板の間に封入されてなり、前記液晶材料のスメクティック相を形成する液晶分子が自発分極を有し、前記一方の基板と前記他方の基板間に、対向する前記電極間に電圧が印加されていない無電界状態で、螺旋構造が解け、且つ前記配向膜の配向規制力によって、第１の方向を向いた液晶分子と第２の方向を向いた液晶分子とが等しい割合で混在するフェリ相を形成する液晶層を封入し、
前記一方の基板の電極と前記他方の基板の電極との間に電圧を印加することにより、前記液晶層に電界を印加して前記フェリ相とその他の状態に配向した中間相とが混在した混合相を生じさせ、前記電圧を制御することにより液晶層のダイレクタを制御して中間調を表示する、
ことを特徴とする液晶表示素子の駆動方法。An electrode , one substrate on which one alignment film whose surface is subjected to an alignment treatment is formed so as to cover the electrode, and an electrode disposed to face the one substrate and facing the electrode; and Has an intermolecular force smaller than the alignment regulating force of the alignment film between the other alignment film and the other alignment film having an alignment treatment applied to the surface thereof. A liquid crystal material forming an antiferroelectric phase arranged in a double helical structure is sealed between the substrates, and liquid crystal molecules forming a smectic phase of the liquid crystal material have spontaneous polarization, and the one Between the substrate and the other substrate, in the absence of an electric field in which no voltage is applied between the opposing electrodes, the helical structure is unwound , and the liquid crystal molecules oriented in the first direction by the alignment regulating force of the alignment film. And the liquid crystal molecules oriented in the second direction are equal The liquid crystal layer to form a ferrimagnetic phase coexist in case sealed,
By applying a voltage between the electrode of the one substrate and the electrode of the other substrate, an electric field is applied to the liquid crystal layer to mix the ferri phase and the intermediate phase oriented in another state. Generating a phase to control the director of the liquid crystal layer by controlling the voltage to display halftones;
A method for driving a liquid crystal display element, comprising:
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