JPH04215617A - 液晶表示装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に係り、
詳しくは、フラットパネルディスプレイの分野に用いて
好適な、例えば、パソコン等のフルカラー表示に対応し
た大容量ディスプレイのカラー化を行なう液晶表示装置
に関する。近年、応答速度が速いこと、視野角が広いこ
と、また、大容量表示が可能であることから、表面安定
化強誘電性液晶（ＳＳＦＬＣ：ｓｕｒｆａｃｅ　ｓｔａ
ｂｉｌｉｚｅｄ　ｆｅｒｒ−ｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｌｉ
ｑｕｉｄ　ｃｒｙｓｔａｌ）を用いた液晶表示装置が注
目されている。

【０００２】強誘電性液晶（ＦＬＣ：ｆｅｒｒｏｅｌｅ
ｃｔｒｉｃ　ｌｉｑｕｉｄ　ｃｒｙｓｔａｌ）は、液晶
分子の配列の仕方の中でスメクティックＣ相が強誘電性
を示すもの、すなわち、スメクティックＣ相液晶分子の
自発分極が非常に大きいものをいい、このため、一般の
液晶、例えば、ＴＮ（ｔｗｉｓｔｅｄ　ｎｅｍａｔｉｃ
　），ＳＴＮ（ｓｕｐｅｒ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｎｅｍａ
ｔｉｃ　）等のように、電界によって発生する誘電トル
クを利用して表示するものと異なり、自分自身で双安定
状態による記憶作用（メモリ特性）をもつ。

【０００３】表面安定化強誘電性液晶は、この強誘電性
液晶の自発分極を利用して表示するものであり、２つの
安定状態への遷移が通常の液晶に比較して数〜数１０μ
ｓと高速であり、しかも、高いコントランストを得るこ
とができるため、ＯＡ用フラットパネルディスプレイと
して期待されている。しかし、基本的に双安定という性
質のために、階調表示をすることは困難であり、そのま
まではフルカラーディスプレイを実現することはできな
い。

【０００４】そこで、表面安定化強誘電性液晶の優れた
特性を生かしつつ、多階調表示を行なうことが要求され
る。

【０００５】

【従来の技術】従来のこの種の液晶表示装置としては、
（１）　単位時間当たりの液晶分子のスイッチング回数
を変化させることにより平均的な透過光量を制御して階
調表示を行なうものや、 （２）　画素を細かくし、単位面積当たりの光が透過す
る面積を変化させることにより透過光量を制御して階調
表示を行なうものがある。

【０００６】すなわち、（１）　のスイッチング回数を
変えて透過光量を制御するものは、比較的高速な応答を
する液晶を用いて、表示する階調に応じて各画素毎のス
イッチング回数を変えるものであり、所定の単位時間当
たりの液晶の白黒の２つの状態の比率によって階調が決
定されるものであり、（２）　の光を透過する面積を変
えて透過光量を制御するものは、例えば、４階調の表示
を行なうためには４画素、１６階調の表示を行なうため
には１６画素というように、階調数に応じて単位面積当
たりの画素数を増やし、所定の単位面積当たりの液晶の
白黒の２つの状態の比率によって階調が決定されるもの
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、（１）
　の液晶表示装置にあっては、表示する階調に応じて単
位時間当たりの液晶のスイッチング回数を変化させると
いう構成となっていたため、液晶に高速な応答をするも
のを使わなければならないという問題点があった。すな
わち、単位時間当たりに所定の回数だけスイッチング可
能な液晶を用いなくてはならないため、階調数を増やそ
うとするならば、表示する階調数に応じて液晶も、もっ
と高速に応答するものにしなければならず、このことは
、材料の面から考えて限界がある。また液晶は温度によ
って応答速度が変化するため、環境温度を限定しなけれ
ばならないといった制約もある。

【０００８】また、（２）　の液晶表示装置にあっては
、表示する階調に応じて単位面積当たりの液晶の白黒面
積を変化させるという構成となっていたため、階調数を
増やすためには単位面積当たりの画素数を多くしなけれ
ばならないといった問題点があった。これは、１画素当
たりの液晶面積が小さくなってしまうことを意味し、透
明導電膜の微細加工技術の面から考えて限界がある。ま
た画素数が多くなると１画面の表示容量が大きくなるの
で、画素数を増やせば、１画面に対する書き込み時間も
長くなる。

【０００９】すなわち、以上のような階調制御でフルカ
ラーディスプレイを実現することは実用的ではない。現
在、最も有効なカラー化の方法は、白黒ディスプレイを
シャッタとして用い、各画素に直列にカラーフィルタを
配置する方法であるが、シャッタに使用する液晶の条件
としては、 １．表示コントラストが大きいこと。

【００１０】 ２．４００　ライン以上のマルチプレクス駆動特性、ま
たは、これに準ずる特性。が必要であり、この２つの条
件を満たす方法の１つとして、表面安定化による強誘電
性液晶を用いる方法がある。しかし、前述のように、基
本的に双安定という性質のために、階調表示をすること
は困難であり、そのままではフルカラーディスプレイを
実現することはできない。

【００１１】

【目的】そこで本発明は、表面安定化強誘電性液晶の優
れた特性を生かした、高品位なフルカラー表示を行なう
液晶表示装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示装
置は上記目的達成のため、外部から電界が印加されない
状態で、永久双極子モーメントが同一、かつ、所定の一
方向に揃い、自発分極が存在する強誘電性の液晶に、外
部から電界を印加することによって該自発分極を反転さ
せる表面安定化強誘電性液晶１と、該表面安定化強誘電
性液晶１に所定の電圧値のパルス電圧を印加するパルス
電圧印加手段２と、該パルス電圧印加手段２によって印
加するパルス電圧の周波数を制御する周波数制御手段３
とを備え、前記表面安定化強誘電性液晶１に周波数の異
なるパルス電圧を印加することにより透過率を制御する
ように構成している。

【００１３】

【作用】本発明では、表面安定化強誘電性液晶に周波数
の異なるパルス波が印加されることにより、液晶の透過
率が制御され、多階調表示が行なわれる。すなわち、強
誘電性液晶には２つの安定状態があり、外部からパルス
電圧が印加され、液晶分子の状態がどちらかの安定状態
となることによって、２つ、例えば、白と黒の表示がな
される。液晶分子の状態を遷移させるためには、液晶に
印加されるパルス電圧の幅が液晶分子の応答時間よりも
長くなければならない。逆に言えば、図４，５に示すよ
うに、パルス電圧の幅が液晶分子の応答時間よりも短い
場合、液晶分子は十分に遷移されず２つの安定とは違っ
た状態がとられる。

【００１４】したがって、液晶に印加されるパルス電圧
の周波数が変化させられることにより、強誘電性液晶で
階調が表示される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１〜３は本発明に係る液晶表示装置の一実施例を示す図
であり、図１はその全体構成を示すブロック図である。 まず、構成を説明する。

【００１６】本実施例の液晶表示装置は、大別して、表
面安定化強誘電性液晶である液晶パネル１、パルス電圧
印加手段である発振器２、周波数制御手段３から構成さ
れ、液晶パネルは図２，３に示すように、液晶パネル１
は、図２，３に示すように、ガラス４、透明電極５、配
向膜６、液晶層７からなる基板８から構成されている。

【００１７】配向膜６は、ＰＶＡにラビングを行なった
膜であり、液晶層７はマルチプレクス動作の際、高いコ
ントラストを得るためフェニルピリミジン系の液晶を用
いている。本実施例の液晶表示パネル１は、外寸２５ｍ
ｍ×２５ｍｍのガラス４上に直径１５ｍｍの透明電極５
が付いている基板８を用いてセルギャップが２μｍのセ
ルを作成したものである。

【００１８】強誘電性液晶には２つの安定状態があり、
外部からパルス電圧を印加して液晶分子の状態をどちら
かの安定状態にすることによって、２種類の表示、例え
ば、白と黒との表示ができ、液晶分子の状態を遷移させ
るためには印加するパルス電圧の幅が液晶分子応答時間
よりも長くなければならない。このことは、パルス電圧
の幅が液晶分子の応答時間よりも短い場合には液晶分子
は十分に遷移しなくなり、２つの安定とは違った状態を
とることを意味する。そこで、強誘電性液晶で階調を表
示する手段として印加するパルス電圧の周波数を変化さ
せてみると、強誘電性液晶による階調表示ができること
が実際に確認された。

【００１９】印加するパルス電圧の周波数を変化させる
ことにより透過率を制御する本実施例の液晶表示装置は
、従来例のスイッチング回数を変化させて透過率を制御
する液晶表示装置と類似しているが、スイッチング回数
を変化させて透過率を制御するものでは、単位時間内で
液晶分子が印加パルス電圧に完全に応答する回数によっ
て平均的な透過光量を制御しているのに対して、この装
置では液晶分子の応答時間よりも短いパルス電圧を印加
して液晶分子が十分に応答していない状態を作り出し、
すなわち、印加するパルス電圧の周波数を変えることに
より液晶分子の状態を変化させ、透過光量を制御してい
ることが大きく異なる。

【００２０】次に作用を説明する。まず、図２，３に示
す液晶セルに周波数を変化させた±１０Ｖのパルス電圧
を印加し、そのときのセルの透過光量の変化を観測して
みる。図４は強誘電性液晶に印加するパルス電圧の周波
数と透過光量との関係を示す図であり、印加するパルス
電圧の周波数を変化させるだけで、セルの透過光量が制
御されることがわかる。すなわち、透過光量が大きく変
化している周波数帯では、パルス電圧幅は液晶分子の応
答時間よりも短くなっているため、液晶分子の２つの安
定状態以外の状態を変化させることによって、図５に示
すように、セルの透過光量が制御される。なお、図５中
、■〜■は図４に示す■〜■に対応した状態を示すもの
である。

【００２１】また、各周波数での透過光量の値は、その
パルス周波数電圧が数分間印加し続けても変化はなく、
安定に一定の透過光量が得られる。すなわち、印加パル
ス電圧の周波数を変化させることにより、液晶分子の状
態を変化させて透過光量を安定に制御できる。このよう
に本実施例では、従来の階調表示では材料的な問題や透
明電極等の微細加工技術の問題等によって実現すること
が困難であったフルカラーディスプレイを比較的容易に
得ることができ、応答速度が速く、視野角が広く、かつ
、大容量表示が可能な表面安定化強誘電性液晶を用いて
多階調表示を行なうことができる。

【００２２】したがって、低コストで表示容量の大きな
液晶表示装置が得られる安定化強誘電性液晶で階調表示
ができ、高品位なフルカラー表示ができる。なお、上記
実施例は強誘電性液晶としてフェニルピリミジン系のも
のを用いているが、これに限らず、例えば、シアノビフ
ェニル系のものや、安定性の面で良好なエステル系のも
のであってもよく、強誘電性液晶材料としての特性を有
するものであれば、どのようなものであっても構わない
。

【００２３】

【発明の効果】本発明では、応答速度が速く、視野角が
広く、かつ、大容量表示が可能な表面安定化強誘電性液
晶に周波数の異なるパルス電圧を印加することにより、
液晶の透過率を制御でき、多階調表示を行なうことがで
きる。したがって、低コストで表示容量の大きな液晶表
示装置が得られる安定化強誘電性液晶で階調表示ができ
、高品位なフルカラー表示ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施例の全体構成を示すブロック図で
ある。

【図２】本発明一実施例の液晶パネルの平面、および側
面図である。

【図３】図２の液晶パネルの断面図である。

【図４】強誘電性液晶に印加するパルス電圧の周波数と
透過光量との関係を示す図である。

【図５】図４中の■〜■の状態のときの入射光と透過光
との関係を示す図である。

【符号の説明】

１　　　　液晶パネル（表面安定化強誘電性液晶）２　
　　　発振器（パルス電圧印加手段）３　　　　周波数
制御手段 ４　　　　ガラス ５　　　　透明電極 ６　　　　配向膜 ７　　　　液晶層 ８　　　　基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　外部から電界が印加されない状態で、
   永久双極子モーメントが同一、かつ、所定の一方向に揃
   い、自発分極が存在する強誘電性の液晶に、外部から電
   界を印加することによって該自発分極を反転させる表面
   安定化強誘電性液晶と、該表面安定化強誘電性液晶に所
   定の電圧値のパルス電圧を印加するパルス電圧印加手段
   と、該パルス電圧印加手段によって印加するパルス電圧
   の周波数を制御する周波数制御手段と、を備え、前記表
   面安定化強誘電性液晶に周波数の異なるパルス電圧を印
   加することにより透過率を制御することを特徴とする液
   晶表示装置。