JPH06289367A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、液晶表示装置に関し、階調表示が
可能で、高速応答性がありしかも駆動が比較的容易な液
晶表示装置を提供することを目的とする。 【構成】 本発明による液晶表示装置は電傾効果をも
った強誘電性液晶を使用する。すなわち、駆動素子と該
駆動素子に接続する画素電極および該駆動素子に接続す
る電極ラインを含む制御電極領域を表面に形成した第１
の基板と、前記第１の基板と所定間隔を保って対向配置
され表面に共通電極を形成した第２の基板と、前記第１
と第２の基板間に配置され、前記画素電極と前記共通電
極間の電圧値に依存して液晶分子の傾斜角が変化する電
傾効果を有する強誘電性液晶の層とを有する。

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関し、特
に階調表示が可能な液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に従来の方法で製造した薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）液晶表示装置の断面構造を示す。

【０００３】図４のものは、電界オフ状態で液晶の分子
３０の長軸の配向方向が電極面に平行に配向し、かつ一
方の基板から他方の基板に向かって回転して配置された
ＴＮ（ツイストネマチック）型液晶セルで構成されてい
る。図４において、液晶層３１は、図示しないスペーサ
により所定間隔を置いて対向配置された２枚の透明ガラ
ス基板３２、３３間に保持される。

【０００４】図４の下側のガラス基板３２の上には、ゲ
ート信号に応じて画素部分に電界を与えるための駆動素
子であるＴＦＴ３４と、ＴＦＴ３４のソース，ドレイ
ン，ゲートの各電極（図示せず）ならびに電極に接続さ
れるゲート（走査）ラインおよび信号ラインからなるマ
トリックス線（図示せず）とＴＦＴ３４に接続された画
素電極３５とが形成される。さらにその上に配向膜３６
が形成される。

【０００５】図４の上側のガラス基板３３には、共通電
極３７が形成される。また共通電極３７の液晶層３１と
接する面には配向処理がされた配向膜３８が形成され
る。また図示しないカラーフィルタ層と、画素表示部以
外での光透過を防止してコントラストを向上させるため
のブラックマスクと呼ばれる遮光膜が形成される場合も
ある。

【０００６】図４の液晶層３１はツイストネマチック型
液晶である。配向膜３６と３８は配向方向が９０°異な
り、互いに直交するようにラビング処理されている。図
４のＡで示すように電極間に電界を掛けない状態では、
液晶分子３０はその長軸方向が光軸とほぼ垂直にそろっ
て配向され、液晶分子３０はその配向方向が光軸にそっ
てしだいに回転し、画素電極３５側と、共通電極３７側
とでは液晶分子３０の配向方向が９０°回転している。

【０００７】図４のＡの状態で、例えばガラス基板３２
の下方から光軸にそって配向方向に合った直線偏光が入
射すると、液晶層３１に入射し、入射直線偏向は液晶層
３１によって偏向方向が９０°回転してガラス基板３３
から出射する。そして入射側の偏光軸と直交する偏向軸
をもつ偏光板（図示せず）を透過して表示は明状態とな
る。

【０００８】液晶層３１を挟む画素電極３５と共通電極
３７との電極間に電界を与えると、図４のＢのように液
晶分子３０はすべて光軸方向に配向して、入射した直線
偏光は回転せずにそのまま通過して直交する偏光板で遮
られて表示は暗状態となる。

【０００９】以上のようなツイストネマチック型液晶表
示装置の従来の製造方法はたとえば以下の通りである。
まず、ガラス基板３２の上にＴＦＴ３４、図示しない信
号ラインと走査ラインからなるマトリックス線、ならび
に画素電極３５を形成しそれらを相互接続してＴＦＴ基
板を形成する。次に、もう一方のガラス基板３３に共通
電極３７を形成して共通電極基板を作る。ＴＦＴ基板と
共通電極基板の両方に配向膜３６，３８をそれぞれ形成
し、ラビング処理を行う。

【００１０】配向膜３６，３８の配向方向が９０°にな
るように位置合わせしてから両基板の間にギャップ制御
材（図示せず）を挟んで重ね合わせ、ネマチック液晶を
両基板間に注入した後、注入口を封止して完成する。

【００１１】なお、アクティブマトリックスの制御素子
としてＴＦＴの代わりにＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕ
ｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）ダイオードを用いる場合でも
基本的に同様である。また、液晶としてはＴＮ型の他に
強誘電性液晶やポリマー分散型液晶などを用いる場合も
ある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の液晶表示装
置においては、ＴＮ型液晶、強誘電性液晶およびポリマ
ー分散型液晶のそれぞれに特徴や利点を有するものの、
表示装置への利用の面で下記のような問題を有してい
た。

【００１３】ＴＮ型液晶表示装置は、光学応答速度が遅
い、視野角が狭い、長時間固定パターンを表示した後は
パターンに焼き付きを起こす。強誘電性液晶表示装置
は、液晶にメモリ効果があるために、状態を変える場合
にいちいち前の状態を打ち消す動作を行わねばならず駆
動方法が難しい。

【００１４】ポリマー分散型液晶表示装置は直視表示に
不向きである。本発明は、階調表示が可能で、高速応答
性があり、しかも駆動が比較的容易な液晶表示装置を提
供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示装
置は電傾効果をもった強誘電性液晶を使用する。すなわ
ち、駆動素子と該駆動素子に接続する画素電極および該
駆動素子に接続する電極ラインを含む制御電極領域を表
面に形成した第１の基板と、前記第１の基板と所定間隔
を保って対向配置され表面に共通電極を形成した第２の
基板と、前記第１と第２の基板間に配置され、前記画素
電極と前記共通電極間の電圧値に依存して液晶分子の傾
斜角が変化する電傾効果を有する強誘電性液晶の層とを
有する。

【００１６】

【作用】電傾効果をもった強誘電性液晶は電圧依存性が
ある。すなわち、正電界と負電界ではその傾き角が反対
になり、かつ電圧値の変化に応じて傾き角が変化する。
メモリ性は有さず、電圧に応じて光の透過率を変化させ
ることができ階調表示ができる。また、強誘電性液晶と
しての高速応答の動作もできる。

【００１７】

【実施例】図１を参照して本発明による液晶表示装置の
実施例を説明する。図１において、透明ガラス基板１２
の上には、ゲート信号に応じて画素部分に電界を与える
ためのＴＦＴ１４と、ＴＦＴ１４のソース，ドレイン，
ゲートの各電極ライン（図示せず）とＴＦＴ１４に接続
された画素電極１５と、さらに配向膜１６が形成され
る。

【００１８】図１の他方の透明ガラス基板１３には、共
通電極１７が形成される。また共通電極１７の液晶層１
１と接する面は配向膜１８が形成され、ラビング処理を
して配向方向が与えられる。

【００１９】また、図示しない透過光を着色するための
カラーフィルタ層と、画素表示部以外での光透過を防止
してコントラストを向上させるためのブラックマスクと
呼ばれる遮光膜が形成される場合もある。

【００２０】以上の両基板は従来の基板製造技術によっ
て製作できる。次に、図示しないギャップ制御材を間に
挟んで両基板１２，１３を対向配置させ、注入口（図示
せず）を設けて端部で両者が貼り合わされる。

【００２１】液晶層１１の液晶は電傾効果を持った強誘
電性液晶である。電傾効果を持った液晶材料としては、
たとえば、メルク社製７６４Ｅや８６０Ｅなどがある。
電傾効果を有する強誘電性液晶（ＦＬＣ）のコーン角は
比較的小さい。大きな電傾効果を示す材料として知られ
ている７６４Ｅでも、１０ＭＶ／ｍの電界に対して７〜
８°程度のコーン角でしかない。低い電圧で大きな電界
強度を得るためには、セル厚を薄くする必要がある。た
とえば、セル厚を２μｍ以下に選択する。さらに、高電
圧を印加するため、高電圧駆動用のＩＣを用いることが
好ましい。

【００２２】また、高電圧を印加するため、アクティブ
マトリックスＬＣＤの場合、駆動用薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）のチャネルも高電圧に耐えるように設計する
必要がある。

【００２３】たとえば、セル厚が約２μｍ以下となるよ
うにギャップ制御材を挟んで両基板１２、１３を対向配
置させ、メルク社製７６４Ｅ液晶を公知の手段で注入し
て液晶表示セルを形成する。さらに、液晶表示セルの一
方の基板上に、安定状態の液晶分子の方向と偏光軸を合
わせた偏光板を配置し、他方の基板上に偏光軸が直交す
る偏光板を配置する。

【００２４】また、なるべく広いコーン角に見せるため
には、偏光板の向きを安定点ではなく、電界をかけたと
きの液晶分子の向きに合わせることもできる。この場
合、一方の偏光板を電界印加時の液晶分子の向きに合わ
せ、他方の偏光板を直交させる配置をとる。この配置に
よれば、コントラストが向上する。

【００２５】次に、図２と図３を参照して電傾効果につ
いて説明する。電傾効果とは図２に示すように液晶分子
が電圧の方向（正負）とその値に応じてコーン角（２
θ）とよばれる角度範囲で長軸の傾き（チルト角）が変
化する現象である。図２は、ＳｍＡ相の場合を示してい
る。すなわち、ある大きさの正電界の場合には図２の＋
θのチルト角を有し、同一強度の負電界の場合には−θ
のチルト角を有し、電界を取り去ると中間の安定点に落
ち着く。

【００２６】その電圧とチルト角との関係をグラフにす
ると図３に示すようになる。したがって、電圧を変化さ
せることにより、電圧値に比例してチルト角が変化でき
るので暗状態と明状態の間で中間階調が連続的に表示可
能となる。

【００２７】以上説明したような液晶表示装置は、単純
マトリックス液晶表示装置にも、アクティブマトリック
ス液晶表示装置にもいずれにも適用できる。また駆動素
子としてＴＦＴでもＭＩＭダイオードでもいずれが使用
された液晶表示装置にも適用可能である。

【００２８】以上説明した実施例の構造、材料、数値等
はあくまでも例示であって、本発明はこれらに限るもの
ではなく、種々の変更や改良、組み合わせ等ができるこ
とは当業者にとって自明であろう。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による液晶表
示装置においては、電傾効果をもった強誘電性液晶を使
用するために、階調表示が可能で、しかも光学応答性が
早く、視野角も広い表示装置となる。また液晶の誘電率
異方性がないために長時間の固定パターンでも焼き付き
が生じない。さらに、電圧を取り去るとすぐに安定点に
戻るのでＴＮ型液晶と同様な駆動方式が採用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による液晶表示装置を説明する
図である。

【図２】液晶表示装置の液晶の電傾効果を説明する図で
ある。

【図３】電傾効果による電界とチルト角の特性を示すグ
ラフである。

【図４】従来の技術による液晶表示装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 液晶分子 １１ 液晶層 １２，１３ ガラス基板 １４ ＴＦＴ １５ 画素電極 １６，１８ 配向膜 １７ 共通電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動素子と該駆動素子に接続する画素電
   極および該駆動素子に接続する電極ラインを含む制御電
   極領域を表面に形成した第１の基板と、 前記第１の基板と所定間隔を保って対向配置され表面に
   共通電極を形成した第２の基板と、 前記第１と第２の基板間に配置され、前記画素電極と前
   記共通電極間の電圧値に依存して液晶分子の傾斜角が変
   化する電傾効果を有する強誘電性液晶の層とを有する液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記液晶表示装置が第１および第２の基
   板の外側にそれぞれ偏光板を有し、一方の基板上に設け
   る偏光板の偏光軸が前記強誘電性液晶に電界をかけたと
   きの液晶分子の方向と等しく配置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。