JP3630129B2

JP3630129B2 - 液晶表示装置

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Authority: JP
Inventors: 亮境川
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Priority date: 2001-09-28
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Publication date: 2005-03-16
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関する。より詳しくは、液晶の電気光学的な応答性及び双安定性を利用した駆動方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、ＣＲＴなどを用いた表示装置に比較して、軽量薄型であるとともに低消費電力であるという特徴を有し、携帯電話や携帯情報端末のモニタ用ディスプレイとして使用されている。携帯電話や携帯情報端末のディスプレイは、軽量薄型であるとともに低消費電力であることが強く望まれる。特に、待ち受け時（受信待機時）にも文字や記号などの情報を表示する機能を有する携帯電話などでは、ディスプレイの低消費電力化がバッテリの持続時間に大きく貢献する為、重要な開発課題となっている。
【０００３】
液晶表示装置は、バックライトを利用した透過型と外光の反射を利用した反射型とに大別される。透過型の液晶表示装置は、常時照明用のバックライトを点灯している為、消費電力が大きく携帯用機器のディスプレイ用途には不適当である。現在では、バックライトの不要な反射型液晶表示装置が主に用いられている。しかし、反射型液晶表示装置においても、アクティブマトリクス方式では所定のフレーム周波数で周期的に画面の書き換えが行なわれている。この為、静止画像や文字を表示し続けるだけでも、フレーム更新の為一定の電力を消費しており、バッテリの持続時間を短くする原因となっていた。今後、益々高機能化が予測される携帯用機器のバッテリ持続時間を確保する為にも、ディスプレイの一層の低消費電力化が強く望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上の様な課題に対し、これまでに幾つかの技術が提案されている。例えば、特開２０００−２１４４６６号公報、Ｄ．Ｃ．Ｕｌｒｉｃｈｅｔａｌ．，Ｐｒｏｃ．ＩＤＷ ’００，ＰＬＣ１−４（２０００）ｐ２９３及びＪ．Ｃ．Ｊｏｎｅｓｅｔａｌ．，Ｐｒｏｃ．ＩＤＷ ’００，ＰＬＣ２−２（２０００）ｐ３０１には、単純マトリクス構造の液晶表示装置において、液晶の双安定性を利用した表示モードが提案されている。この表示モードは、液晶自身が有する双安定性（メモリ性）を利用しており、印加電圧を遮断しても表示が保たれる。よって、静止画像を表示する時に、液晶自身のメモリ性を利用することで電力を消費しないという利点がある。液晶は、電圧無印加で透過率が互いに異なる２つの状態（双安定状態）を保持しており、これを利用して白黒の二階調表示が行なえる。更に、ＲＧＢのカラーフィルタを組み合わせれば、８色の表示が行なえる。例えば、携帯電話の待ち受け時の表示においては、この程度でも十分な場合が多く、電力消費がなくバッテリの持続時間が長くできる利点がある。
【０００５】
しかしながら、携帯用機器であっても更に高級な動画表示やフルカラー表示が望まれる場合もある。近年の携帯電話は、Ｗｅｂコンテンツの閲覧、画像の送受信などの機能を有している。更には、次世代の携帯電話サービスにおいては、動画の送受信も可能となる。この様な高機能化に伴いモニタ用のディスプレイも高画質でフルカラー表示が必要となってきている。二階調表示ではこの様な用途には不十分であり、今後の携帯電話、携帯情報端末用のディスプレイでは当然にフルカラーの多階調表示が必要である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述した課題を解決する為になされたものであり、二階調表示と多階調表示を併用して、一般の液晶表示装置と同等の表示品位を確保するとともに、超低消費電力化を達成して、携帯電話や携帯情報端末などのモニタ用ディスプレイに適した液晶表示装置を提供することを目的とする。係る目的を達成する為に以下の手段を講じた。すなわち、本発明は、所定の間隙を介して接合した一対の基板と、該間隙に保持された液晶とからなるフラット構造を有し、一方の基板にはマトリクス状に配された画素電極と、これを駆動するスイッチング素子とが形成され、他方の基板には各画素電極に対面した対向電極が形成されているパネルと、各スイッチング素子を駆動して各画素電極に信号を書き込み、対向電極と画素電極との間に信号に応じた電圧を印加して液晶の透過率を制御する駆動回路とを備えた液晶表示装置において、前記液晶は、電圧無印加で透過率が異なる双安定状態を保持し所定の閾値を超える電圧の印加で該双安定状態を切り換え可能な双安定性と、閾値を超えない所定範囲の電圧印加に応答して透過率が連続的に変化する応答性とを呈する様に一対の基板によって配向制御されており、前記駆動回路は該液晶に印加する電圧を閾値以上と閾値未満で選択的に制御可能であり、該双安定性を利用した二階調表示と該応答性を利用した多階調表示を行なうことを特徴とする。
【０００７】
好ましくは、前記一対の基板は、該液晶に対するアンカリング強度が互いに異なる様に配向制御し、以って液晶に双安定性を付与する。例えば、前記一対の基板は、該液晶に接する表面の状態が互いに異なる様に加工して配向制御を行ない、以って液晶に双安定性を付与する。或いは、前記一対の基板は、該液晶に接する表面に互いに異なる配向膜を形成して配向制御を行ない、以って液晶に双安定性を付与する。又、前記駆動回路は、該対向電極の電位を切り換えて、該液晶に印加する電圧を閾値以上と閾値未満で選択的に制御する。或いは、前記駆動回路は、該画素電極に書き込む信号の振幅を切り換えて、該液晶に印加する電圧を閾値以上と閾値未満で選択的に制御しても良い。又、前記液晶は、前記一対の基板によって水平に配向制御されたネマティック相を呈する。更には、前記液晶は、前記一対の基板の間で配向方向がねじれているツイストネマティック相を呈する。
【０００８】
本発明によれば、液晶表示装置は、電気光学的な応答性及び双安定性の両者を備えた液晶を表示媒体に利用している。この液晶はマトリクス状に配された画素電極と薄膜トランジスタなどのアクティブ素子によってアクティブマトリクス駆動される。その際、液晶に印加する電圧を切り換えて、通常の電気光学応答性を利用した多階調表示と、双安定性を利用した二階調表示を択一的に行なえる様にしている。多階調表示ではカラーフィルタと組み合わせることでフルカラーに近い多色表示が可能である。又、双安定性を利用した二階調表示ではメモリ性があるので印加電圧を遮断しても表示が保たれる。この様に、本発明は単一の液晶表示デバイスで多色表示の可能な多階調表示とメモリ性を有する二階調表示を実現し、表示態様に応じて両者を適宜切り換え可能としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１（Ａ）は、本発明に係る液晶表示装置の基本的な構成を示す模式的な部分断面図である。又図１の（Ｂ）は、液晶の印加電圧と透過率との関係を示すグラフである。なお、図示のグラフは一例であって、液晶の電圧−透過率特性や閾値電圧は液晶材料や配向面でのアンカリングの程度等により変化する。まず（Ａ）に示す様に、本液晶表示装置は、所定の間隙を介して接合した一対の基板１，２と、この間隙に保持された液晶３とからなるフラット構造を有する。一方の基板１には、マトリクス状に配された画素電極４と、これを駆動するスイッチング素子とが形成されている。本実施形態では、スイッチング素子は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなる。ＴＦＴは、ゲート電極５と、その上に成膜されたゲート絶縁膜６と、その上に形成された多結晶シリコンなどからなる半導体薄膜７とで構成されている。ゲート電極５の直上に位置する半導体薄膜７の部分がチャネル領域を構成する。このチャネル領域はストッパ８で保護されている。チャネル領域の両側にはソース領域とドレイン領域が設けられる。係る構成を有するＴＦＴは層間絶縁膜９で被覆されており、その上にはソース電極Ｓとドレイン電極Ｄが金属アルミニウムなどでパタニング形成されている。ソース電極Ｓは図示しないが、信号配線に接続されている。ゲート電極５はゲート配線に接続されている。ドレイン電極Ｄは前述した画素電極４に接続されている。尚、ＴＦＴと画素電極４の間には基板の凹凸を埋める平坦化層１０が形成されている。画素電極４は配向層１１で覆われている。
【００１０】
他方の基板２には、各画素電極４に対面した対向電極１２が形成されている。これに加え、画素単位でＲＧＢの３色に着色されたカラーフィルタ１３も形成されている。対向電極１２の表面には配向層１４が形成されている。
【００１１】
本液晶表示装置は、上述したフラット構造を有するパネルに加え、これを駆動する駆動回路を含んでいる。この駆動回路は、図示しないが、パネルに内蔵される場合と、外付けの場合がある。駆動回路は、ＴＦＴからなるスイッチング素子を駆動して各画素電極４に信号を書き込み、対向電極１２と画素電極４との間に信号に応じた電圧を印加して、液晶３の透過率を制御し、以って所望の画像表示を行なう。
【００１２】
（Ｂ）は、液晶３の印加電圧／透過率特性を表わしている。なお、図示のグラフは一例であって、液晶の電圧−透過率特性や閾値電圧は液晶材料や配向面でのアンカリングの程度等により変化する。所定の閾値電圧Ｖｃ以下では、印加電圧／透過率特性は、なだらかな曲線を描いており、電圧変調による多階調表示が可能なことを示している。印加電圧が０の場合透過率は１であり、白表示が得られる。印加電圧を０Ｖから５Ｖまで上げていくと、透過率は徐々に低下し、灰色表示から最終的に黒表示となる。係るノンリニアな電気光学応答性を利用し、各画素電極に設けたＴＦＴなどのスイッチング素子を通して階調信号を書き込むことにより、多階調表示を得ることができる。更に、画素電極と並列に設けた補助容量に信号電荷を蓄積することにより、次のフレーム周期が来るまで表示を保持することができる。この様に、本液晶表示装置においては、閾値電圧Ｖｃ以下の動作領域において、通常のアクティブマトリクス動作を行ない多階調表示を可能にしている。この多階調表示とカラーフィルタ１３を組み合わせることでフルカラーに近い多色表示が可能である。
【００１３】
印加電圧が０Ｖの時、液晶の透過率は１００％であり、白表示となっている。これは、双安定状態のうちの一方に対応している。印加電圧を０Ｖから上げていくと、５Ｖで透過率は０％となり、黒表示になる。更に印加電圧を上げても、液晶の電気光学的な応答性は飽和したままである。更に、印加電圧を閾値電圧Ｖｃ以上にすると、液晶３の配向状態に相変化が生じ、第二の安定状態に移行する。この第二の安定状態は透過率が０（黒表示）であり、メモリ性を有している。即ち、印加電圧を遮断しても、第二の安定状態をそのまま維持しており、前述した第一の安定状態に戻ることはない。液晶３は第一の安定状態（白表示）と第二の安定状態（黒表示）を有し、両者は閾値電圧Ｖｃを超える電圧を印加することで、切り換えることが可能である。尚、黒表示を白表示に切り換える場合には、負極性の電圧を印加する。この様な液晶の応答性及び双安定性は、液晶層３の配向状態に起因している。液晶層３の配向状態は、上下一対の配向層１１，１４によって制御されている。
【００１４】
この様に、液晶３は、電圧無印加で透過率が異なる双安定状態を保持し、所定の閾値Ｖｃを超える電圧の印加でこの双安定状態を切り換え可能である。又、閾値Ｖｃを超えない所定範囲の電圧印加に応答して、透過率が連続的に変化する応答性を備えている。液晶３は、上述した双安定性と応答性とを呈する様に、一対の基板１，２によって配向制御されている。本発明の特徴事項として、パネルの駆動回路は、液晶３に印加する電圧を閾値Ｖｃ以上と閾値Ｖｃ未満で選択的に制御可能であり、双安定性を利用した二階調表示と、通常の応答性を利用した多階調表示を選択的に行なうことが可能である。例えば、駆動回路は対向電極１２の電位を切り換えて、液晶３に印加する電圧を閾値以上と閾値未満で選択的に制御する。あるいは、駆動回路は画素電極４に書き込む信号の振幅を切り換えて、液晶３に印加する電圧を閾値以上と閾値未満で選択的に制御してもよい。
【００１５】
上下一対の基板１，２は、液晶層３に対するアンカリング強度が互いに異なる様に配向制御し、以って液晶３に双安定性を付与することができる。例えば、一対の基板１，２は、液晶３に対する表面の状態が互いに異なる様に加工して配向制御を行ない、以って液晶３に双安定性を付与する。具体的には、一対の基板１，２は、液晶３に接する表面に互いに異なる配向膜１１，１４を形成して配向制御を行ない、以って液晶３に双安定性を付与する。液晶３は、一対の基板１，２にそれぞれ生成された配向層１１，１４によって水平に配向制御されたネマティック相を呈する。より具体的には、液晶３は、一対の基板１，２の間で配向方向がねじれているツイストネマティック相を呈する。
【００１６】
図２は、液晶の配向状態を模式的に表わしている。（Ａ）は電圧無印加での配向状態を表わしており、第一の安定状態となっている。図示する様に、液晶分子３ｍは上下一対の配向膜１１，１４によって、いわゆるツイスト配向されている。ネマティック液晶の分子３ｍは、一方の配向膜１１によって、水平に配向制御されている。又、他方の配向膜１４によって、液晶分子３ｍは同様に水平配向されている。但し、水平配向の方向が、上下の配向膜１１，１４で互いに直交している。これにより、液晶分子３ｍは水平配向しながら、９０度ねじれたツイスト配向となっている。この様な第一の安定状態は、一対のクロスニコル配置した偏光板と組み合わせることで、白表示を得ることができる。
【００１７】
（Ｂ）は、（Ａ）に示す第一の安定状態（初期状態）から電圧を上げていき、第二の安定状態に到達した様相を表わしている。印加電圧を上げていくと、液晶分子３ｍは配向膜１１，１４の規制力（アンカリング）に抗して、電界方向に立ち上がっていく。但し、上側の配向膜１４のアンカリング強度に比べ、下側の配向膜１１のアンカリング強度は弱い為、下側の部分に位置する液晶分子３ｍが印加電圧に応答して立ち上がっていくのに対し、上側の配向膜１４に接した液晶分子３ｍは強いアンカリングに影響されて立ち上がることはできない。印加電圧を高くするに従い液晶分子３ｍは立ち上がっていき、閾値を超えると液晶分子３ｍは下側の配向膜１１の規制力を離れて、ほぼ垂直方向に立ち上がる。一旦、アンカリングが離れると、印加電圧を解除しても再び水平配向に戻ることはなく、メモリ性が現われる。この第二の安定状態はツイスト配向が失われているので、一対のクロスニコル配置した偏光板で観察すると、黒表示となる。
【００１８】
本発明に用いる液晶は、ある閾値電圧Ｖｃ以上の電圧を印加すると、安定位置にメモリされるという特性を有する。一度安定位置にメモリされると、電界を切っても安定状態は保たれる。そして、閾値電圧Ｖｃ以上の逆極性電圧を印加することで、初期状態に戻すことができる。即ち、印加電圧０での初期状態と、閾値電圧以上を印加した場合のメモリ状態とからなる双安定状態を実現することができる。この様な、双安定状態を実現する為、対向する一対の配向膜１１，１４のアンカリング強度が互いに異なっている。一方の基板界面に位置する配向膜１１を弱いアンカリング、他方の基板の界面に位置する配向膜１４を強いアンカリングとすることで、（Ｂ）に示した様な安定状態が存在する。この状態は電界を切っても保たれるメモリ状態である。よって、（Ａ）に示した第一の安定状態を白表示となる様に偏光板を配置すれば、（Ｂ）に示した第二の安定状態は黒表示となり、白黒の二値表示が可能である。これにＲＧＢのカラーフィルタを組み合わせれば、８色の表示が可能となる。配向膜１１，１４のアンカリング強度を変える方法としては、配向膜の種類を異ならせる様にすればよい。あるいは、配向膜に対するラビング強度を異ならせる様にしてもよい。あるいは、配向膜の表面の形状を互いに異ならせる様にしてもよい。例えば、一方の配向膜の表面にグレーティングを施すことによって、双安定配向を実現することができる。
【００１９】
図３は、液晶の配向制御の一例を示した模式図である。理解を容易にする為、図２と対応する部分には対応する参照番号を付してある。上側の基板２の内表面には通常の水平配向（ホモジニアス配向）を呈する配向膜１４が形成されている。例えば、ポリイミド樹脂を塗工した後、ラビング処理することで、所望のホモジニアス配向が得られる。液晶分子３ｍはラビング方向と平行に配向制御される。図示の例では、ラビング方向は紙面と垂直になっている。一方、下側の基板１にはグレーティングを有する配向膜１１が形成されている。この配向膜１１は、例えば感光性樹脂を塗工した後、所定のマスクパタンを介して露光現像処理することで、作成可能である。このグレーティングに沿って、液晶分子３ｍは比較的小さなチルト角で傾斜配向している。傾斜方向は、紙面と平行である。
【００２０】
（Ｂ）は、閾値を超える電圧の印加によって、第二の安定状態に移行した状態を表わしている。上側の配向膜１４に接した液晶分子はアンカリングから逃れることができず、ホモジニアス配向したままである。これに対し、下側の配向膜１１に接した液晶分子３ｍはアンカリングから離れて、垂直な配向状態に移行している。一旦、配向膜１１のアンカリング（規制力）を離れると、電圧を遮断しても、元の傾斜配向状態に戻ることはない。この様に、グレーティングを利用して液晶分子３ｍを比較的小さなチルト角で傾斜配向することにより、双安定状態を実現することが可能である。液晶材料としては、ネマティック液晶を用いることが好ましい。ネマティック液晶を用いることで、閾値以下の駆動電圧ではアナログ階調によるフルカラー表示が可能である。閾値以上の印加電圧ではメモリ状態となる。特に、液晶分子３ｍの配向が上下の基板１，２間でツイストしたツイストネマティック型液晶を用いることが望ましい。本発明の液晶表示装置は、透過型もしくは反射型の何れでもよい。あるいは、透過型と反射型を組み合わせた半透過型としてもよい。
【００２１】
図４は、本発明に係る液晶表示装置の動作説明に供する波形図であり、特に通常の電気光学応答特性を利用した多階調表示モードあるいは連続階調表示モードを表わしている。（Ａ）は、画素電極に印加される信号電圧波形Ｖｓを表わしている。（Ｂ）は対向電極に印加される電圧波形Ｖｃｏｍを表わしている。（Ｃ）は画素電極と対向電極との間で実際に液晶に印加される電圧波形を表わしている。振幅Ｖｓ−Ｖｃｏｍが閾値Ｖｃを超えない範囲で制御することにより、通常の連続階調表示が可能である。即ち、印加電圧Ｖｓ−Ｖｃｏｍのレベルに応じて、各画素の透過率を制御することができる。
【００２２】
図５は、双安定状態を利用した駆動方法を示す波形図である。理解を容易にする為、図４と対応する部分には対応する参照符号を付してある。（Ａ）に示す様に、各画素電極に印加する信号電圧は、通常の応答性を利用した駆動方式と変わりない。（Ｂ）に示す様に、対向電極に印加する電圧は、図４の場合に比べ、大きく負極性側にシフトしている。この結果（Ｃ）に示す様に、液晶に実際に印加される電圧Ｖｓ−Ｖｃｏｍは、閾値Ｖｃを超えることになる。この様にＶｃｏｍを大きく変化させ、Ｖｓ−ＶｃｏｍがＶｃよりも大きくなる場合、液晶はメモリ状態に転移する。Ｖｃｏｍの値を適当な電圧に設定することで、一定のＶｓを超える信号電圧が印加される画素のみ、メモリ状態に転移させることができる。
【００２３】
図６は、本発明に係る液晶表示装置の駆動方法の発展形態を示す模式的な波形図である。理解を容易にする為、図４及び図５と対応する部分には対応する参照符号を付してある。（Ａ）は、▲１▼〜▲６▼で示した各画素に対応して、レベルの異なる信号電圧を印加している。図示の例では、画素▲１▼から画素▲６▼に向って、信号電圧レベルが高くなる様に制御している。（Ｃ）は、各画素▲１▼〜▲６▼に印加される実際の電圧レベルを表わしている。画素▲１▼〜▲３▼に印加される電圧は閾値Ｖｃを超えておらず、画素▲４▼〜▲６▼に印加される電圧は閾値Ｖｃを超えている。
【００２４】
図７は、各画素の輝度を表わしている。（Ａ）は、通常の応答性を利用した多階調表示の場合である。各画素▲１▼〜▲６▼は、信号電圧のレベルに応じて、順次輝度が白、灰、黒の様に変化している。
【００２５】
これに対して（Ｂ）は、双安定状態での輝度を表わしている。画素▲１▼〜▲３▼は、印加電圧がＶｃを超えないので、第一の安定状態である白表示となる一方、画素▲４▼〜▲６▼は印加電圧がＶｃを超えているので、第二の安定状態である黒表示になる。この白黒二値表示は印加電圧を解除してもそのまま維持される。一方（Ａ）に示した中間調を含む多階調表示は、印加電圧を解除すると消滅する。この様に、Ｖｃｏｍの値を適当な電圧に設定することで、ある一定のＶｓを超える信号電圧が印加される画素のみメモリ状態に転移させることができる。つまり、画像のある一定の階調レベル以上をメモリ状態にすることができる。いわゆる多ビットから２ビットへのビット変換が容易に行なえる。この様な駆動法を用いることにより、多階調によるフルカラー表示と、二階調による八色表示を容易に切り換えることができる。
【００２６】
図８は、本発明に係る液晶表示装置の駆動方法の他の形態を示す波形図である。理解を容易にする為、図４に示した波形図と対応する部分には対応する参照番号を付してある。本例では、各画素電極に印加する信号電圧のレベルＶｓを変化させることで、通常の応答性を利用した駆動と双安定性を利用した駆動を切り換えている。特定の画素に印加される信号電圧を大きく設定することで、液晶の印加電圧が閾値以上となる様に駆動する方式である。
【００２７】
最後に、図９は本発明に係る液晶表示装置の全体構成を示す模式的な斜視図である。図示する様に、本液晶表示装置は一対のガラス基板１，２と両者の間に保持された液晶３とを備えたフラット構造を有する。下側のガラス基板１には、画素アレイ部１０４と駆動回路部とが集積形成されている。駆動回路部は垂直駆動回路１０５と水平駆動回路１０６とに分かれている。又、基板１の周辺部上端には外部接続用の端子部１０７が形成されている。端子部１０７は配線１０８を介して垂直駆動回路１０５及び水平駆動回路１０６に接続している。画素アレイ部１０４には行状のゲート配線１０９と列状の信号配線１１０が形成されている。両配線の交差部には画素電極４とこれを駆動する薄膜トランジスタＴＦＴが形成されている。ＴＦＴのゲート電極は対応するゲート配線１０９に接続され、ドレイン領域は対応する画素電極４に接続され、ソース領域は対応する信号配線１１０に接続している。ゲート配線１０９は垂直駆動回路１０５に接続する一方、信号配線１１０は水平駆動回路１０６に接続している。一方、上側のガラス基板２の内表面には、図示しないが対向電極が形成されており、各画素電極４と対面配置している。係る構成において、垂直駆動回路１０５及び水平駆動回路１０６を含む駆動部は、液晶３に印加する電圧を閾値以上と閾値未満で選択的に制御可能であり、双安定性を利用した二階調表示と通常の応答性を利用した多階調表示を行なう。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、アクティブマトリクス型の液晶表示装置において、液晶層が双安定性を示し、液晶の双安定スイッチングに閾値が存在し、閾値電圧以上で一方の安定位置にメモリされる特性を持っている。これにより、電界を遮断しても表示を保つことができる為、画面書き換えの不要な静止画像の表示時には消費電力をほぼ０にすることができる。一方、閾値電圧以下で駆動する場合は、階調表示が可能な為に、フルカラーの画像を表示することができる。これらの２つのモードを新たに素子を付加することなく、印加する電圧で容易に切り換えることができる。係る液晶表示装置を用いることで、携帯電話や携帯情報端末の消費電力を下げることができ、バッテリの持続時間を長くすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の構成並びに動作を示す模式図である。
【図２】液晶の配向状態を示す模式図である。
【図３】液晶の配向状態を示す模式図である。
【図４】本発明に係る液晶表示装置の動作説明に供する波形図である。
【図５】本発明に係る液晶表示装置の動作説明に供する波形図である。
【図６】本発明に係る液晶表示装置の動作説明に供する波形図である。
【図７】本発明に係る液晶表示装置の動作説明に供する模式図である。
【図８】本発明に係る液晶表示装置の動作説明に供する波形図である。
【図９】本発明に係る液晶表示装置の全体構成を示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１・・・基板、２・・・基板、３・・・液晶層、４・・・画素電極、１１・・・配向層、１２・・・対向電極、１３・・・カラーフィルタ、１４・・・配向層、１０５・・・垂直駆動回路、１０６・・・水平駆動回路、ＴＦＴ・・・薄膜トランジスタ

Claims

所定の間隙を介して接合した一対の基板と、該間隙に保持された液晶とからなるフラット構造を有し、一方の基板にはマトリクス状に配された画素電極と、これを駆動するスイッチング素子とが形成され、他方の基板には各画素電極に対面した対向電極が形成されているパネルと、各スイッチング素子を駆動して各画素電極に信号を書き込み、対向電極と画素電極との間に信号に応じた電圧を印加して液晶の透過率を制御する駆動回路とを備えた液晶表示装置において、
前記液晶は、電圧無印加で透過率が異なる双安定状態を保持し所定の閾値を超える電圧の印加で該双安定状態を切り換え可能な双安定性と、閾値を超えない所定範囲の電圧印加に応答して透過率が連続的に変化する応答性とを呈する様に一対の基板によって配向制御されており、
前記駆動回路は該液晶に印加する電圧を閾値以上と閾値未満で選択的に制御可能であり、該双安定性を利用した二階調表示と該応答性を利用した多階調表示を行なうことを特徴とする液晶表示装置。
前記一対の基板は、該液晶に対するアンカリング強度が互いに異なる様に配向制御し、以って液晶に双安定性を付与することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記一対の基板は、該液晶に接する表面の状態が互いに異なる様に加工して配向制御を行ない、以って液晶に双安定性を付与することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記一対の基板は、該液晶に接する表面に互いに異なる配向膜を形成して配向制御を行ない、以って液晶に双安定性を付与することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記駆動回路は、該対向電極の電位を切り換えて、該液晶に印加する電圧を閾値以上と閾値未満で選択的に制御することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記駆動回路は、該画素電極に書き込む信号の振幅を切り換えて、該液晶に印加する電圧を閾値以上と閾値未満で選択的に制御することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記液晶は、前記一対の基板によって水平に配向制御されたネマティック相を呈することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記液晶は、前記一対の基板の間で配向方向がねじれているツイストネマティック相を呈することを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置。