JPH0255328A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH0255328A
JPH0255328A JP63207635A JP20763588A JPH0255328A JP H0255328 A JPH0255328 A JP H0255328A JP 63207635 A JP63207635 A JP 63207635A JP 20763588 A JP20763588 A JP 20763588A JP H0255328 A JPH0255328 A JP H0255328A
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JP
Japan
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liquid crystal
smectic
display device
crystal display
active matrix
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Pending
Application number
JP63207635A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Onishi
博之 大西
Kazuhiro Jiyouten
一浩 上天
Keisuke Tsuda
津田 圭介
Isako Kikuchi
菊地 伊佐子
Hiroshi Yamazoe
山添 博司
Isao Ota
勲夫 太田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、表示の高速性、コントラスト、視角特性、階
調性に優れた、従って映像表示に適した液晶表示装置に
係るものである。
従来の技術 現在、液晶映像表示装置は白黒あるいはカラーで、2′
〜14”位いのサイズのものが、商品化ないしは試作報
告されている。これらの液晶映像表示装置は技術的には
大きくは2つに分類される。
すなわちアクティブマトリクスタイプと単純マトリクス
タイプである。前者は、第4図に示す様に薄膜トランジ
スタアレーや金属−絶縁体−金属(MIM)構成の2端
子非直線抵抗素子アレー等のアクティブマトリクスアレ
ー5と対向電極3の間にライステンドネマチック(TN
)液晶8を挟み込んだものであり、アクティブマトリク
スアレーが液晶の闇値特性の不十分さを補うため高画質
の映像表示が可能である。しかしながらアクティブマト
リクスアレーの製造コスト、歩留まりの低下のため高価
になる欠点がある。後者は1対の透明帯状の電極間に液
晶を挟み込んでX−Yマトリクスを構成するもので、構
成が単純である為低コストであるが、コントラスト、視
角特性、応答特性等液晶材料の性能の制約から画質に於
いてアクティブマトリクス型に劣ると言う欠点を有して
いる。
いずれにしても両者共液晶は誘電率異方性が正のネマチ
ック液晶が用いられており、通常は液晶は両基板間に、
分子軸が基板にほぼ平行に初期配向され、1方の基板か
ら他方の基板に対してほぼ90″捻れるように構成され
るライステンドネマチック(TN)構成のものが一般的
である。TN構成の上記従来の液晶表示装置の欠点は以
下の通りである。
(1)  ネマチック液晶を用いているため、応答速度
が遅く、特に印加電圧の低い表示部では数10m5以上
の応答を示し、表示のニジミが生しる。
(2)階調は画素に印加された実効値電圧によって、液
晶の基板に対する傾き角を制御することによって、旋光
性を制御している。TNモードでは、明と暗との電圧マ
ージンが小さく CRTに匹敵する多階調表示性は困難
なのが実状である。
(3)画素に印加された実効値電圧により液晶の基板に
対する傾き角を制御しており、コントラスト、輝度、色
度等の視角依存性が大きい難点がある。
最近は強誘電性液晶が応答の高速性、視角特性の広さ等
から次世代の液晶デイスプレィとして注目されている。
現在の強誘電性液晶デイスプレィイの開発は、メモリ性
、応答の高速性、マトリクス性等を兼ね備えている点で
カイラルスメクチックC相を用いるのが中心である。し
かしながらカイラルスメクチックC相を用いるものは、
上記利点を有するものの液晶分子の双安定性、均一配向
の困難性、液晶分子配向の温度、電界、押圧等に対する
不安定性、カイラルスメクチックC相を広温度範囲で示
す液晶材料の未開発、等のために未だ商品化に至ってい
ないのが実状である。
また上記問題点が解決されたとしても、強誘電性液晶で
は中間調表示が困難なため、映像表示実現には更にセル
構造、ないしは駆動法等にブレークスルーを要す、カイ
ラルスメクチックC液晶は基本的には双安定性、闇値特
性を有する為、アクティブマトリクスを必要とせずに、
高コントラスト、高視野角の大容量表示を実現できる可
能性を有するものであり、従って低コストで期待できる
強誘電性液晶の高速性を生かすために、アクティブマト
リクスに用いる提案もあるが、カイラルスメクチックC
液晶では依然として階調再現を如何にして実現するかと
言う問題がある。
−力強誘電性液晶はスメクチックA相に於て、電界を印
加すると分子が層に対して傾く現象すなわち電界誘起チ
ルト効果(エレクトロクリニック効果とも呼ばれている
)が1977年に見いだされている(S、Garof 
f&R,B、MeyerPhys、Rev、LeLt、
 、38巻、848頁 1977年)。しかしながらメ
モリ効果、闇値特性等がない為この効果をデイスプレィ
に積極的に利用する取り組みは未開発である。
発明が解決しようとする課題 本発明が解決しようとする課題は次に通りである。
(1)従来のネマチック液晶を用いた表示装置の、応答
速度の遅さ、すなわち表示のニジミをなくする。(2)
従来のネマチック液晶を用いた表示装置の階調表示性の
制約からはなれ多階調表示を実現する。(3)従来のネ
マチック液晶を用いた表示装置の視角の狭さを改良し、
高視野角表示を実現する。
(4)カイラルスメクチックC液晶を用いた階調再現の
困難性を解決し、多階調、高速表示を実現する。
課題を解決するための手段 以上の課題を解決するために本発明の液晶表示装置は、
アクティブマトリクスアレーと対向電極間にスメクチッ
クA相をなす液晶がはさまれており、各画素に印加され
る電圧すなわち、上記スメクチックA液晶のチルト角を
電界によって制御することによって階調表示を可能とし
たことを特徴とするものである。
作用 本発明は上記した構成によって、スメクチックA液晶の
電界誘起チルト効果をアクティブマトリクスに適用する
ことにより、高速応答、高コントラスト、高視野角、広
色再現、高倍転性、等価れた映像表示を実現し得ること
になる。
実施例 以下本発明の一実施例について、図面を用いて説明する
第1図に示す如く本発明の液晶表示装置は、基本的には
アクティブマトリクスアレー5と対向電極3間にスメク
チックA相を有する液晶4を挟んで液晶セルが構成され
ている。複屈折モードで用いる時は、液晶セルは1対の
偏光板1.7にはさまて使用される。2色性色素をスメ
クチックA液晶に添加したGH型モードの場合は偏光板
の1方は取り除き得る。図示は省略しであるが、アクテ
ィブマトリクスに走査信号或は映像信号を印加する信号
源、また必要に応じて光源が設けられて本発明の液晶表
示装置を構成している。
対向電極(透過型で用いる時はアクティブマトリクスア
レー5の画素電極も)は酸化インジウム、酸化スズなど
の透明導電膜(以下ITOと略す)をガラスあるいは、
プラスチックフィルムよりなる透明基板に設けこの間に
スメクチックA液晶4が電極にほぼ水平になるように配
向処理されている。ここでは液晶分子を特定方向にかつ
電極面に対して適当なチルト角を有するように配向させ
る為の配向膜の図示は省略しである0分子配向処理はポ
リイミドなどの有機薄膜を電極面に塗市、乾燥後、布な
どで一方向にラビング処理したり、電極面にSiO等を
斜方蒸着したり、ディッピングなどによって分子配向剤
を基板に吸着させる等によって行われる。アクティブマ
トリクスアレー5がTPT等の3端子素子の場合X−Y
マトリックスは通常アレー側に構成され、ゲートライン
に走査パルス、ソース(ないしドレイン)ラインに信号
パルスが印加される。アクティブマトリクスアレー5が
2端子の非直線抵抗素子の場合、対向電極は細帯状の電
極より構成され、アレー側と対向電極側とでX−Yマト
リックスが構成される。
スメチック人相の電界誘起チルト効果は、たとえばDO
BAMBC((S)2−メチルブチJL/−P−(P−
N−テジロキシベンジリデン)アミノ)シアーJ−メー
))、DOBA−1−MPC(Pテジロキシベンジリデ
ンーP°−アミノ−1−メチルプロピルシンナメート)
等の強誘電性液晶を、水平配向処理された1対の電極間
に数ミクロンの厚さに挟み、セルを等方性液体温度から
温度降下させてスメクチックA相で層が電極面に平行に
なるように分子配向させる。第2図に示すように第1偏
光板の偏光軸をたとえば電圧無印加時の分子軸に一致さ
せ、第2偏光板の偏光軸を第1偏光板の偏光軸と直交さ
せておくと、電圧無印加時はセルは暗状態(ノーマリブ
ラック)であるが、セルにたとえば正の電圧を印加する
と第3図に示す通り電界誘起チルト効果により液晶分子
は層垂線に対してたとえば十〇傾く、印加電圧をより大
きくするとθが増す、−力負の電圧を印加すると液晶分
子は一〇の方向に傾く、すなわちセルに印加した電圧と
透過率の関係は第3図の様になり、光学特性は電圧の極
性に依存しない、このことはアクティブマトリクスに用
いるのにふされしい特性である。
何故なら通常時間平均してDC成分を液晶に印加する事
は液晶の劣化をもたらすので避ける必要がある。アクテ
ィブマトリクスでは印加電圧の保持機能を利用するのが
低電圧駆動の為に有利であり、各フィールド時間内では
DC成分が印加されるが、隣り合うフィールドでAC化
される為、液晶の劣化は防止できる。この際光学特性に
カイラルスメクチックC液晶のように電圧極性依存性が
あるとDC成分の印加を避けるには補償パルス等印加す
る必要があり印加電圧波形とタイミングは面倒になるが
、スメクチックA液晶の電界誘起チルト効果は上記した
ような偏光板配置の場合には、光学特性に電圧極性依存
性がないのでフリッカ郷土じる心配はない。また電界誘
起チルト効果すなわち分子のチルト角は印加電圧の大き
さによって制御でき、従って光透過率は印加電圧の大き
さによってアナログ的に変調できる。すなわち階調表示
が可能となる。
上記した強誘電性液晶は1例であり、一般に強誘電性液
晶はアミルアルコール、2級アルコール、乳酸、アミノ
酸等を不斉源とした、シッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ
系、ビフェニル系、アロマチ7クエステル系、フェニル
ピリミジン系、多環系等多種の分子構造のものが知られ
ている。尚スメクチックA液晶の電界誘起チルト効果は
低温側にカイラルスメクチックC相を有する液晶組成物
で見いだされている。実用的にはスメクチックA相がで
きるだけ室温近辺にあるものが使用し易い。
また電界誘起チルト効果は温度依存性が大きいので、場
合によっては液晶組成物(ないし液晶パネル)を温度制
御によって恒温状態に保持するなり、パネルの温度を感
知して、駆動系にフィードバックし、駆動電圧、周期等
を温度に応じて変えることが安定動作達成の為には必要
となる。
発明の効果 従来の液晶パネルは、TNモードが主で(1)応答速度
の遅さ、すなわち表示のニジミ。(2)階調表示性の悪
さ。(3)視野角依存性の大きさ。等の難点があり、一
方カイラルスメクチンクC強誘電性液晶を用いると階調
再現の困難性と言う問題点を有していた。
本発明では、それ自体ではメモリ効果はないスメクチッ
クA液晶の電界誘起チルト効果を用い、アクティブマト
リクスによりこの電界誘起チルトを制御することにより
階調を制御するものであり、強誘電性液晶の応答の高速
性、視角の広さ、コントラストの良さを実現できる他、
従来のカイラルスメクチックC液晶の双安定性配向制御
は特にセルが大きい場合は均一性の点でかなり困難が伴
ったが、スメクチックA液晶は配向制御は極めて容易で
あり、ラビング等量産性に優れたl軸性配向処理法が採
用できる為、従来のネマチック液晶を用いたアクティブ
マトリクス液晶セルとほぼ同様のセル工法が採用できる
。しかも従来のネマチック液晶を用いたアクティブマト
リクスセルに較べて応答性、コントラスト、視角特性の
広さ、階調再現の広さ等表示デバイスとして多くの利点
が生じる。またポケットTV、壁掛けTV等の直視型映
像表示装置の他、本、スメクチックA液晶のアト効果を
利用した液晶デバイスは透過型ないしは反射型で高精細
度の小型パネルを構成し、光源と光学系により、スクリ
ーン上に拡大投射する、いわゆる投射型高精細TV装置
としても有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の液晶表示装置の断面図、第2図は複屈
折モードで使用する場合の分子配列と偏光板配置の概念
図、第3図は本発明のカイラルスメクチックA液晶の電
界誘起チルト効果を用いた液晶セルの透過率−電圧特性
を示す特性図、第4図は従来のTN液晶を用いたアクテ
ィブマトリクスパネルの断面図である。 1・・・・・・第1偏光板、2・・・・・・第1基板、
3・・・・・・透明電極、4・・・・・・スメクチック
A液晶層、5・・・・・・アクティブマトリクスアレー
、6・・・・・・アクティブマトリクス形成第2基板、
7・・・・・・第2偏光板、8・・・・・・TN液晶層
。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか1名1−−一第
1倫光級 2−一一第7t5 坂 3−  違項電極 4−−− スメクチ!りAり一昌 5−m−アクティブマ)リフアレ− 6−m−アクティブマトリクスf扱 7−−−茅2傭光叛 7−−−峯2佛光扱

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アクティブマトリクスアレーと対向電極間にスメ
    クチックA相をなす液晶がはさまれており、各画素に印
    加される電圧すなわち、上記スメクチックA液晶のチル
    ト角を電界によって制御することによって階調表示を可
    能としたことを特徴とする液晶表示装置。
  2. (2)アクティブマトリクスアレーはアモルファスシリ
    コン、多結晶シリコン、セレン化カドミウム、テルル等
    より選ばれた半導体を用いた薄膜トランジスタ(TFT
    )アレーよりなることを特徴とする請求項(1)記載の
    液晶表示装置。
  3. (3)アクティブマトリクスアレーはアモルファスシリ
    コン、多結晶シリコン、セレン化カドミウム、テルル、
    窒化シリコン、カルコゲナイト系化合物、より選ばれた
    半導体より構成されるPN接合素子、PIN接合素子、
    金属−半導体−金属(MSM)素子、あるいは、酸化タ
    ンタル、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化珪素等
    の絶縁体を1対の金属で挟み込んだ金属−絶縁体−金属
    (MIM)構成の2端子非直線抵抗素子アレーよりなる
    ことを特徴とする請求項(1)記載の液晶表示装置。
  4. (4)スメクチックA液晶はアクティブマトリクスアレ
    ー基板と対向電極基板間に液晶分子層が基板にほぼ垂直
    従って、分子軸が基板とほぼ水平となるように配向処理
    されていることを特徴とする請求項(1)記載の液晶表
    示装置。
  5. (5)スメクチックA液晶は低温側にカイラルスメクチ
    ックC相を有することを特徴とする請求項(1)記載の
    液晶表示装置。
  6. (6)スメクチックA液晶はできるだけ恒温状態に保持
    される様にパネルへの温度感知系、パネルに対する温度
    制御系、駆動系へのフィードバック系を有してなること
    を特徴とする請求項(1)記載の液晶表示装置。
JP63207635A 1988-08-22 1988-08-22 液晶表示装置 Pending JPH0255328A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04251823A (ja) * 1991-01-29 1992-09-08 Sharp Corp 液晶表示装置
JPH06222384A (ja) * 1992-09-25 1994-08-12 Stanley Electric Co Ltd 液晶表示装置
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JPS643632A (en) * 1987-06-26 1989-01-09 Mitsui Petrochemical Ind Method and element for optical modulation

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