JPH09236829A - 反強誘電性液晶表示素子およびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反強誘電性液晶を用いる液晶表示パネルにお
いて、階調表示を安定して行うことが可能な駆動方法
と、液晶表示パネルの視野角依存性を改善することが可
能な反強誘電性液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 第１の基板１１と、第２の基板１２と、
第１の基板１１と第２の基板１２とに設ける配向膜１５
と、第１の基板１１と第２の基板１２との外側に設ける
偏光板１９、２０と、第１の基板１１と第２の基板１２
との間に反強誘電性液晶１６とを備え、一方の基板にス
イッチング素子１３を設ける反強誘電性液晶表示素子お
よびその駆動方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反強誘電性液晶を液
晶層として用いる反強誘電性液晶表示素子の液晶表示パ
ネルの構造とその駆動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】反強誘電性液晶を用いる液晶表示パネル
は、たとえば日本電装（株）および昭和シェル石油
（株）らの特開平２−１７３７２４号公報にて開示され
ている。その公報には、反強誘電性液晶を用いる液晶表
示パネルは広視野角を有すること、高速応答が可能なこ
と、マルチプレックス特性が良好なことが報告されてい
る。以来、反強誘電性液晶を用いる液晶表示パネルは精
力的に研究がなされている。

【０００３】図７は反強誘電性液晶の透過率−電圧特性
を示すグラフである。この図７にしめすように、反強誘
電性液晶を用いる液晶表示パネルはヒステリシスを有す
る。このヒステリシス特性より、反強誘電性液晶分子
に、あるパルス波を印加した場合に、このパルス幅と電
圧値の積の値が閾値以上の値をとる場合に第１の安定状
態（強誘電状態）が選択される。

【０００４】また印加電圧の極性の違いによって、第２
の安定状態（強誘電状態）が選択される。この第１の安
定状態と第２の安定状態とから、パルス幅と電圧値の積
の値の絶対値があるしきい値より低い場合に第３の安定
状態（反強誘電状態）が選択される。

【０００５】図１５は、反強誘電性液晶を用いる表示パ
ネルを示す断面図である。図１５に示すように、反強誘
電性液晶表示パネルは、第１の基板１１上に信号線側の
透明電極４５を設け、第２の基板１２上に走査側の透明
電極４６を設ける。その透明電極４５、４６上に配向膜
１５をポリイミドを用いて形成し、布を用いて所定の方
向に摺るラビング処理によって配向処理を施す。

【０００６】その後、シール材１８を用いて第１の基板
１１と第２の基板１２を貼り合わせた後、シール材１８
を熱硬化させる。その後、反強誘電性液晶１６を第１の
基板１１と第２の基板１２間に注入し反強誘電性液晶表
示パネルとする。

【０００７】その後、図１６に示す走査電極４６のＹ１
〜Ｙ１２８に順次周期的に選択電圧を印加し、信号電極
４５のＸ１〜Ｘ１６０には所定の情報信号を走査電極信
号と同期させて並列的に印加し、選択された画素の反強
誘電性液晶分子を表示情報に応じてスイッチングさせる
時分割駆動が採用されている。

【０００８】時分割駆動の方法としては、種々の方法が
提案されている。図１７の駆動波形は特開平２−１７３
７２４号に示されている駆動方法で、従来技術の反強誘
電性液晶表示パネルの信号電極波形と走査電極波形を示
す波形図である。１画面を書き込むために、２フレーム
の書き込みを行い、第１フレームと第２フレームはそれ
ぞれの波形の電圧値が互いに電圧値ゼロＶに対して対称
な関係になっている。

【０００９】これにより、２つのフレームの書き込みに
よって交流化を図っている。図１７の左側部分はオン状
態を示し、図１７の右側部分はオフ状態をセットする時
の電圧波形と画素の透過率の変化を、それぞれ示してい
る。

【００１０】走査電極４６に印加する信号は、図１７に
示すように３位相からなり、第１位相で必ず１度オフ状
態（反強誘電状態）にリセットし、第２位相では、第１
位相での状態を保持し、第３位相でオン状態（強誘電状
態）にセットするかどうか選択する。

【００１１】オン状態の場合には、第３位相目が強誘電
状態にセットするためのしきい値電圧を越えるために、
オン状態（強誘電状態）にセットされ、オフ状態の場合
にはしきい値電圧を越えないためにオフ状態（反強誘電
状態）を保持する。

【００１２】この図１７に示す駆動方法は、反強誘電性
液晶の二値化表示に対しては有効だが、階調を付加する
場合は不充分である。

【００１３】そこで、この図１７に示す反強誘電性液晶
表示パネルの駆動方法を改良した駆動方法を、図１８の
駆動波形図を用いて説明する。図１７に駆動波形に工夫
を加え階調表示を行う場合の駆動方法は、図１８の左側
部分に示すように、走査電極４６の走査電極波形ＶＣＴ
１００を印加する。

【００１４】また信号電極４５には、信号電極波形Ｖｓ
ｔを印加する。このとき１００％の透過率を与える駆動
電圧波形はＶＬＣＴ１００で表され、液晶に加わる保持
電圧は、波線４７で示される。

【００１５】また５０％の透過率を示す駆動波形を図１
８の右側部分に示す。走査電極４６の走査電極波形ＶＣ
Ｔ５０を印加する。またさらに、信号電極４５には、信
号電極波形ＶＳＴを印加する。このとき、５０％の透過
率を与える駆動電圧波形は、ＶＬＣＴ５０で表され、液
晶に加わる保持電圧は、波線４９で示される。

【００１６】しかし、この図１８に示す駆動方法で階調
表示を行う場合には、信号電極波形ＶＳＴの非選択時の
波形が反強誘電性液晶の保持電圧を維持しなければなら
ない駆動電圧波形ＶＬＣＴ５０の非選択期間に乗ってし
まい、液晶に加わる電圧４９は、反強誘電性液晶の場
合、（Ｖ×印加時間）で液晶の印加電圧が決まる。

【００１７】このため、次第に保持電圧が高くなり実際
に液晶に加わる電圧は波線４８のようになり、液晶の透
過率も除々に上昇するため階調表示するための電圧制御
が難しいという欠点がある。

【００１８】さらに電極パターンに単純マトリクス用の
上下基板が交差するような表示電極を用いて駆動する場
合、反強誘電状態から強誘電状態へのスイッチングの応
答速度に比べて強誘電状態から反強誘電状態へのスイッ
チングの応答速度が１００〜５００倍近く遅いことから
従来の駆動方法においては、強誘電状態をセットするた
めの選択時間に比らべて、反強誘電状態にセットするた
めの選択時間を長く取っている。このために走査線を多
くすると、全画素の書き込み時間が非常に長くなり、階
調表示も完全でないといった問題点が生じた。

【００１９】また、従来技術の薄膜ダイオード（ＴＦ
Ｄ）素子を用いた液晶表示パネルを、図１９の断面図に
示す。図１９に示すように、第１の基板１１上に信号線
側の透明電極４５を設け、第２の基板１２上に走査側の
透明電極４６を設け、その上に配向膜１５をポリイミド
を用いて形成し、ラビング処理によって配向処理を施し
た後、シール材１８を用いて第１の基板１１と第２の基
板１２とを貼り合わせた後、シール材１８を熱硬化させ
る。その後、ネマチック液晶５０を注入して薄膜ダイオ
ード（ＴＦＤ）素子を用いた液晶表示パネルとする。

【００２０】この図１９に示す薄膜ダイオード（ＴＦ
Ｄ）素子は、液晶表示パネル複屈折モードを利用してい
るため、配向膜界面の分子規制力が強く、両側の分子は
界面で動かないとされている。

【００２１】したがって、このモードのパネル中の液晶
は、両側が規制された状態で中央の分子が電圧により動
作する。この時、電圧による液晶のリターデーションは
大きく変化するため、パネルを観察する角度によりリタ
ーデーション変化も異なり、その差がコントラスト差と
して生じるとともに観察する方向により見栄えも異な
る。このため、ＴＦＤやＴＦＴを使ったアクティブマト
リクス方式を用いてもネマティク液晶の根本的な動作原
理を使うため改善できない。

【００２２】また、従来技術の薄膜ダイオード（ＴＦ
Ｄ）素子を用いた液晶表示パネルと組み合わせて用いる
反強誘電性液晶は、周波数１Ｈｚの三角波の波形で１０
Ｖ以下の低電圧で強誘電状態になる反強誘電性液晶を用
いている。この時の反強誘電性液晶は、図７に示すよう
なヒステリシスカーブの反強誘電性液晶状態から強誘電
性液晶状態への立ち上がり曲線（ＡＦ→Ｆ曲線）３０と
強誘電有性液晶状態から反強誘電性液晶状態への立ち下
がり曲線（Ｆ→ＡＦ曲線）３１の幅は極端に狭くなるヒ
ステリシスカーブの特性をもち、ヒステリシス幅は狭く
なり、透過率−電圧曲線がほとんど重なるような軌跡を
描く。

【００２３】したがって、このような低電圧で駆動可能
なヒステリシスカーブをもつ反強誘電性液晶は、反強誘
電状態から強誘電状態への閾値電圧が２〜８Ｖ程度、強
誘電性液晶層から反強誘電性液晶層への戻る時の応答が
３ｍｓｅｃ以下と速い応答速度がをもつが、強誘電状態
を維持できないためと強誘電性液晶状態から反強誘電性
液晶状態への立ち下がり速度が速い。このことから、通
常のネマティック液晶と同様な透過率（Ｔ）−電圧
（Ｖ）特性をもつことから駆動波形の扱い方も簡単であ
り、前記の図７に示す幅が広くヒステリシスカーブが重
ならない反強誘電性液晶とは異なり、容易に薄膜ダイオ
ード（ＴＦＤ）素子と組み合わせて使用される。

【００２４】またさらに、このような反強誘電有電性液
晶においては、立ち下がり速度が制御でき、５０％の透
過率のヒステリシス曲線２９の状態が保持できるため、
電圧降下を抑え、液晶内への電圧が保持され、斜線４１
のようになるために、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子の
もつ電荷を保持する特性を充分に生かすことが可能とな
り、反強誘電性液晶に保持電圧をもたせることがより容
易に達成できる。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような反
強誘電性液晶は、配向制御が難しい上に液晶合成が難し
く、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子と組み合わせても実
際には、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子を用いる液晶表
示パネルの仕様にあった特性が得られないため、液晶表
示パネルとしては不充分である。

【００２６】そこで本発明の目的は、上記問題点を解決
して、反強誘電性液晶を用いる液晶表示パネルにおい
て、階調表示を安定して行うことが可能な駆動方法と、
薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子を備える液晶表示パネル
の視野角依存性を改善することが可能な液晶表示パネル
構造を提供することである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の反強誘電性液晶表示素子の構造と、その駆
動方法は、下記の手段を採用する。

【００２８】本発明の反強誘電性液晶表示素子は、第１
の基板と、第２の基板と、第１の基板と第２の基板とに
設ける配向膜と、第１の基板と第２の基板との外側に設
ける偏光板と、第１の基板と第２の基板との間に設ける
反強誘電性液晶とを備え、一方の基板に２端子の非線形
素子からなるスイッチング素子を設けることを特徴とす
る。

【００２９】本発明の反強誘電性液晶表示素子は、第１
の基板と、第２の基板と、第１の基板と第２の基板とに
設ける配向膜と、第１の基板と第２の基板との外側に設
ける偏光板と、第１の基板と第２の基板との間に設ける
反強誘電性液晶と、一方の基板に２端子の非線形素子を
設ける２端子の非線形素子からなるスイッチング素子と
を備え、２端子の非線形素子は薄膜ダイオード素子であ
ることを特徴とする。

【００３０】本発明の反強誘電性液晶表示素子の駆動方
法においては、第１の基板と、第２の基板と、第１の基
板と第２の基板とに設ける配向膜と、第１の基板と第２
の基板との外側に設ける偏光板と、第１の基板と第２の
基板との間に設ける反強誘電性液晶と、一方の基板に設
ける２端子の非線形素子からなるスイッチング素子とを
備える反強誘電性液晶表示素子の駆動方法は、１画素を
構成するために複数の走査期間をもち、互いにゼロＶに
対して対称であり、さらに１フレーム期間は、選択期間
と非選択期間から構成し、さらに選択期間を第１の選択
期間と第２の選択期間の２つの小選択期間に分け、さら
に走査側の選択期間には目的とする表示を行うためのセ
レクトパルスが印加し、そのセレクトパルスは対応する
選択期間の第２の選択期間を任意の電圧で印加し、その
後、非選択期間には表示を保持するための保持電圧が印
加することを特徴とする。

【００３１】一方の基板上の画素１つ１つに薄膜ダイオ
ード（ＴＦＤ）素子を設けるアクティブマトリクス基板
に配向膜を設け、対になる基板上に透明電極と配向膜を
設ける。これを貼り合わせるせた液晶表示パネルに電圧
印加時のリターデーション変化が少ない反強誘電性液晶
を注入する。このことにより、全方位の視野角依存性が
得られることが可能となる。

【００３２】また反強誘電性液晶の階調表示を単純マト
リクス方式で行った場合、非選択時の液晶両端に加わる
信号電圧が低インピーダンスになる為に生じる駆動電圧
波形の非選択期間に信号電圧の加わる量が低減でき、反
強誘電性液晶に保持時間に加わる電圧も制御し安くな
り、階調制御を安定に且つ簡単になる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の反強
誘電性液晶表示素子を実施するための最適な実施形態に
おける反強誘電性液晶表示パネルの構造と駆動方法とを
説明する。まずはじめに、図１を用いて本発明の実施形
態における反強誘電性液晶表示素子を用いる液晶表示パ
ネルの構造を説明する。図１に図示委する液晶分子は、
反強誘電性液晶表示パネルに電圧が印加されていない場
合の液晶分子を示す。

【００３４】図１に示すように、第１の基板１１は透明
電極１４を有し、配向膜を備える。第２の基板１２は、
薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子１３と画素電極２２を備
え、その画素電極２２の上に配向膜１５を備える。第１
の基板１１と第２の基板１２の外側には偏光板１９と偏
光板２０を備える。さらに第１の基板と第２の基板との
間に設けるギャップ材（図示せず）とシール材１８と反
強誘電性液晶１６を備える。

【００３５】さらにスイッチング素子１３を第２の基板
１２に設ける。このスイッチング素子１３は、図３と図
４に示すような金属−絶縁膜−金属構造の薄膜ダイオー
ド素子や、上下電極の間にｐｉｎ構造やｐｎ構造の半導
体層を設ける薄膜ダイオードをリング状に接続するもの
を適用する。

【００３６】図１に示すように、液晶表示パネルの透明
電極１４と画素電極２２間に電圧を印加しない場合（Ｅ
＝０）は、反強誘電性液晶１６の自発分極１７は、上下
交互に向き、分子は隣接する層では互いに反対の方向を
向いている。

【００３７】また図２は、本発明の実施形態における反
強誘電性液晶表示パネルに電圧を印加した場合（Ｅ＝
Ｖ）の液晶分子を示す断面図である。

【００３８】図２に示すように、第１の基板１１は透明
電極１４を有し、配向膜を備える。第２の基板１２は、
薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子１３と画素電極２２を備
え、その上に配向膜１５を備える。第１の基板１１と第
２の基板１２の外側には偏光板１９と偏光板２０を備え
る。さらに第１の基板と第２の基板との間に設けるギャ
ップ材（図示せず）とシール材１８と反強誘電性液晶１
６を備える。

【００３９】図２に示すように透明電極１４と画素電極
２２間に電圧を印加した場合、反強誘電性液晶１６の自
発分極１７は、同方向に向き、分子は隣接する層で同方
向を向いている。

【００４０】図３は本発明の実施例における薄膜ダイオ
ード（ＴＦＤ）素子を用いる液晶表示パネルの平面パタ
ーン形状を示す平面図である。スイッチング素子１３
は、液晶を表示する画素電極２２に連続し、同時に信号
電極２１に連続している。図４の断面図は、図３のＡ−
Ａ線における断面図である。

【００４１】図４に示すようにスイッチング素子は、第
２の基板１２の上に形成するタンタル膜２３と、その表
面に設ける絶縁膜２４である酸化タンタル膜と、そして
この絶縁膜２４上に形成する画素電極２２である酸化イ
ンジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる透明導電膜からな
る。

【００４２】タンタル膜２３とその表面の酸化タンタル
膜２４とからなる信号電極２１は、図３に示すように信
号電極２１に連続し、同時に酸化インジウムスズ膜から
なる画素電極２２に連続している。

【００４３】さらに、画素電極２２に向き合うように対
向する透明電極１６を有する第１の基板１１と、画素電
極２２とスイッチング素子１３とを有する第２の基板１
２をそれぞれ配向膜１５を設け、配向処理を施し、反強
誘電性液晶１６を封入したものを反強誘電性液晶表示パ
ネルとする。

【００４４】つぎに、図１に示す反強誘電性液晶表示パ
ネル構造を形成するための製造方法を図１〜図４を用い
て簡単に説明する。まず、第１の基板１１には、酸化イ
ンジウム膜（ＩＴＯ）を用いて透明電極１４をパターニ
ングする。

【００４５】第２の基板１２には、タンタル２３を１０
０ｎｍから２００ｎｍの膜厚で形成した後、五酸化タン
タル２４を１００ｎｍから２００ｎｍの膜厚で形成し、
酸化インジウム膜（ＩＴＯ）２２を低温スパッタリング
法で形成して１画素とする。

【００４６】つぎに、の第１の基板１１と第２の基板１
２の上に配向膜１５は、ポリイミドやポリアミドやポリ
アミド酸を用い、スピンナーとオフセット印刷などの方
法で塗布し、２００℃で２時間焼成したものを用い、ラ
ビング処理を行う。

【００４７】さらに熱硬化性樹脂あるいは光硬化性樹脂
の接着剤を用いて、第１の基板１１の透明電極１４の周
辺部にスクリーン印刷もしくはディスペンサーを用いて
シール材１８を形成し、粒径１．５μｍのシリカビーズ
をギャップ材（図示せず）として散布し、重ね合わせた
後、シール材１８を熱硬化もしくは光硬化させた後、液
晶表示パネルとする。

【００４８】その後、このパネルに反強誘電性液晶１６
を注入し反強誘電性液晶表示パネルとする。さらに、図
５に示すように上下基板のラビング処理方向２５をパラ
レルもしくはアンチパラレルで行った第１の基板１１の
外側に偏光板１９の偏光軸とラビング処理方向２５の軸
とが平行になるように第１の偏光板１９を設置し、第２
の基板１２の外側には第１の偏光板１９の偏光軸と９０
°異なるようにして第２の偏光板２０を設置し、反強誘
電性アクティブマトリクス液晶表示パネルとする。

【００４９】このようにして得られた液晶表示パネルの
視角依存性を評価した結果を図６に示す。図６に示すよ
うに、反強誘電性液晶と薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子
を組み合わせたパネルの全方位でのコントラスト曲線２
７を示す。

【００５０】Ｘ軸とＹ軸に観察方位２６を示す。このよ
うに従来技術のネマティク液晶を入れた薄膜ダイオード
（ＴＦＤ）素子パネルの視野角特性に比較すると、反強
誘電性液晶を入れた薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子パネ
ルの方が電圧印加時における電圧無印加時との複屈折量
が少ないという特徴が生き、前後左右のコントラストの
差を少なくし、明らかに全方位の視野角特性が均一に広
がり、視野角が大幅に改善されている。

【００５１】つぎに本発明の実施形態における反強誘電
性液晶表示素子の駆動方法を説明する。図１は本発明の
実施形態の反強誘電性液晶表示パネル構造を示し、電圧
無印加時を示す図面である。このとき、反強誘電性液晶
分子１４はスメクティック層法線方向から角度θだけ傾
き（図示せず）、隣の層と互いに反対方向を向いて配列
している。

【００５２】図２は本発明の実施形態の反強誘電性液晶
表示パネル構造を示し、電圧印加時を示す図面である。
このとき反強誘電性液晶は、各層が同方向に揃い、強誘
電性状態へと変化し、外側の偏光板１９、２０の偏光軸
を直行させ挟持することにより明状態となる。

【００５３】図１１は本発明の実施形態に用いる反強誘
電液晶１６の光学特性を示す。２種類の反強誘電性液晶
Ａ，Ｂ共に周波数１Ｈｚの三角形の波形で２５Ｖの電圧
で測定した場合、透過率と電圧の曲線の関係は、ヒステ
リシスをもちそのカーブはある幅をもつ。このとき、強
誘電状態から反強誘電状態への戻り時間は長くなり、立
ち下がり時間が遅くなるため、図７に示す１００％での
ヒステリシス曲線２８のようになる。

【００５４】さらに、本発明の実施形態に用いる反強誘
電性液晶の光学応答特性を図１１に示す。図１１に示す
ように、反強誘電性液晶１６のＡ，Ｂは、反強誘電性液
晶Ａの場合では、電圧５０Ｖ−１００μｓｅｃの単極性
の矩型波で液晶に電圧を印加する。このようにした場
合、ほとんどの反強誘電性液晶は反強誘電性液晶状態か
ら強誘電性液晶状態になり、液晶がもっているチルト角
は、いっぱいに開き、その反強誘電性液晶の透過光量
は、最大となる。このときの透過光量を１００％とす
る。

【００５５】本発明の実施形態における反強誘電性液晶
表示素子の駆動方法を、図７と図８と図１０に示す。ま
たこの反強誘電性液晶Ａは図１０に示す駆動波形を印加
した場合、選択電圧が１８〜２２Ｖ以内でバイアス電圧
が６〜８Ｖの液晶を用いる。

【００５６】本発明の液晶表示パネルでは、駆動電圧の
最大は３０Ｖであるために、矩型波の電圧を３０Ｖにセ
ットし１パルスの大きさを変化させる。本発明の液晶で
は電圧だけを落としても３０Ｖ−１００μｓｅｃでは充
分に透過光量は最大になっている。この状態から、パル
スの幅を小さくしていくと、あるパルス幅で最大透過光
量が下がりはじめる。

【００５７】図８（ｂ）に示すこのτｒ期間を立ち上が
り応答速度とし、τｄの期間を立ち下がり応答速度とす
る。このようにして測定した反強誘電性液晶Ａは、応答
速度のτｒは、４０℃で１０１μｓｅｃ、τｄは１０．
１ｍｓｅである。

【００５８】また、反強誘電性液晶Ｂの液晶では、電圧
５０Ｖ−１００μｓｅｃの双極性の矩型波で液晶に電圧
を印加する。このようにした場合、ほとんどの反強誘電
性液晶は反強誘電性液晶状態から強誘電性液晶状態にな
り、液晶がもっているチルト角は、いっぱいに開き、そ
の反強誘電性液晶の透過光量は、最大となる。このとき
の透過光量を１００％とする。

【００５９】本発明の液晶表示パネルでは、駆動電圧の
最大は３０Ｖまでしか出せないために、矩型波の電圧を
３０Ｖにセットし１パルスの大きさを変化させる。本発
明の反強誘電性液晶では電圧だけを落としても３０Ｖ−
１００μｓｅｃでは充分に透過光量は最大になってい
る。

【００６０】この状態から、パルスの幅を小さくしてい
くと、あるパルス幅で最大透過光量が下がり始める。図
８（ｃ）に示すこのτｒ期間を立ち上がり応答速度、τ
ｄの期間を立ち下がり応答速度とする。このようにして
測定した反強誘電性液晶Ｂの応答速度は、４０℃でτｒ
が４３．９μｓｅｃ、τｄが３．１７ｍｓｅである。

【００６１】また、この反強誘電性液晶Ｂは図１０に示
す駆動波形を印加した場合、選択電圧が２０〜２４Ｖ以
内でバイアス電圧が９〜１２Ｖの液晶を用いる。このと
き、用いる反強誘電性液晶１６は、周波数１Ｈｚの三角
形の波形で２５Ｖの電圧で測定する。

【００６２】ここで、本発明である薄膜ダイオード（Ｔ
ＦＤ）素子を用いて階調表示を行う場合、図７のヒステ
リシスカーブ特性をもった反強誘電性液晶を薄膜ダイオ
ード（ＴＦＤ）素子組み合わせることにより、反強誘電
性液晶を用いる液晶表示パネルの諧調表示を可能とな
る。

【００６３】また、電圧印加時における電圧無印加時と
の複屈折量がネマティック液晶に比較し少ないという特
徴を生かし、前後左右のコントラスト差が低減でき視野
角依存性の少ない液晶表示パネルが可能になる。

【００６４】図１２に１００％の透過率を得ようとする
場合の駆動電圧波形を示す。それぞれ薄膜ダイオード
（ＴＦＤ）素子への印加電圧波形と信号電極側への印加
電圧波形と実際に反強誘電性液晶にかかる駆動電圧波形
を示す。

【００６５】まず、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子を設
ける走査電極側の第１フレームに選択期間と非選択期間
を設ける。さらに選択期間は、２つの小選択期間である
第１の選択期間３２と第２の選択期間３３に分ける。

【００６６】１００％の透過率を得ようとする場合、薄
膜ダイオード（ＴＦＤ）素子を設ける走査側には第１の
選択期間３２にＶＵ１を印加し、その後に第２の選択期
間３３にはＶＵ２を印加し、選択期間とする。さらに非
選択期間３４を設け第１フィールドとする。第２フィー
ルドには同様な波形の逆極性を印加する。

【００６７】信号側には、信号電極波形３５を印加す
る。このとき、第１の選択期間３２にはＶｄ２の電圧が
掛かり、第２の選択期間３３にもＶｄ２が加わるため、
薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子とその上の液晶には駆動
電圧波形で示す第１の選択期間の電圧（ＶＵ１＋Ｖｄ
２）が、第２の選択期間には（ＶＬ１＋Ｖｄ２）がそれ
ぞれ印加される。

【００６８】その後、非選択期間３４と信号電極波形３
５の非選択期間の合成電圧３７が印加される。このと
き、反強誘電性液晶１６に実際に加わる電圧は、第１の
選択期間３２で素子と液晶に印加された電圧（ＶＵ１＋
Ｖｄ２）を第２の選択期間３３で（ＶＬ１＋Ｖｄ２）の
電圧を印加することにより、第１の選択期間３２の電圧
がほとんど印加され、斜線で示す１００％保持電圧３８
となる。

【００６９】これにより、反強誘電性液晶１６は、図７
で示す強誘電電状態になり、１００％の透過率を示す。
本発明の実施形態で用いる各々の電圧は、ＶＵ１が２５
Ｖ、ＶＵ２が２０Ｖ、ＶＵＢが２．５Ｖ、ＶＬＢがマイ
ナス２．５Ｖ、信号側Ｖｄ１とＶｄ２がマイナス４．５
Ｖである。

【００７０】中間調表示を行う場合の駆動電圧波形を図
１３に、０％の黒表示を行う場合の駆動電圧波形を図１
４に示す。

【００７１】図１０では、５０％の透過率を得ようとす
る場合、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子を設ける走査側
には第１の選択期間３２にＶＵ１を印加し、その後に第
２の選択期間３３にはＶＬ１を印加し選択期間とする。
さらに非選択期間３４を設け第１フレームとする。第２
フレームには同様な波形の逆極性を印加する。

【００７２】また信号側には、信号電極波形３９を印加
する。第１の選択期間３２には、それと同期して電圧Ｖ
ｄ２を印加し、第２の選択期間３３にも同様に電圧Ｖｄ
１を印加し、さらにその後の非選択期間３４には、同じ
周期で繰り返した電圧Ｖｄ２とＶｄ１を印加する。

【００７３】このとき、図１０の下に示される薄膜ダイ
オード（ＴＦＤ）素子の駆動電圧波形の第１の選択期間
３３には電圧（ＶＵ１＋Ｖｄ２）が、第２の選択期間３
３には電圧（ＶＵ１＋Ｖｄ１）が印加される。

【００７４】その後、非選択期間３４と信号電極波形３
５の非選択期間の合成電圧３７が印加される。このと
き、反強誘電性液晶１６に実際に加わる電圧は、第１の
選択期間３２で素子と液晶に印加された電圧（ＶＵ１＋
Ｖｄ２）を第２の選択期間３３で（ＶＵ１＋Ｖｄ１）の
電圧を印加することにより、第１の選択期間３２の電圧
が半分だけ印加され、斜線で示す５０％保持電圧４１と
なる。

【００７５】さらに、その後に非選択期間を設ける。こ
れにより反強誘電性液晶１６は、図７で示す強誘電電状
態になる中間状態のヒステリシス曲線２９のカーブを描
き、５０％の透過率を示す。本発明の実施形態で用いる
各々の電圧は、ＶＵ１が２５Ｖ、ＶＵ２が２Ｖ、ＶＵＢ
が２．５Ｖ、ＶＬＢがマイナス２．５Ｖ、信号側Ｖｄ１
とＶｄ２がマイナス４．５Ｖである。

【００７６】また図１４では、図１４と同様に階調表示
を行う場合の駆動電圧波形を示す。図１４は黒表示の０
％の透過率を得ようとする場合、薄膜ダイオード（ＴＦ
Ｄ）素子を設ける走査側には第１の選択期間３２にＶＵ
１を印加し、その後に第２の選択期間３３にはＶＬ１を
印加し、選択期間とする。さらに非選択期間３４を設け
第１フレームとする。第２フレームには同様な波形の逆
極性を印加する。

【００７７】信号側には、信号電極波形４２を印加す
る。このとき、第１の選択期間３２にはＶｄ２の電圧が
掛かり、第２の選択期間３３にはＶｄ１が加わるため、
薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子とその上の液晶には駆動
電圧波形で示す第１の選択期間の電圧（ＶＵ１＋Ｖｄ
２）が、第２の選択期間には（ＶＬ１＋Ｖｄ１）がそれ
ぞれ印加される。その後、非選択期間３４と信号電極波
形４２の非選択期間の合成電圧３７が印加される。

【００７８】このとき反強誘電性液晶１６に実際に加わ
る電圧は、第１の選択期間３２で素子と液晶に印加され
た電圧（ＶＵ１＋Ｖｄ２）を第２の選択期間３３で（Ｖ
Ｌ１＋Ｖｄ１）の電圧を印加することにより、第１の選
択期間３２の電圧がほとんど印加されず、斜線で示す０
％保持電圧４４となる。

【００７９】これにより、反強誘電性液晶１６は、図７
で示す反強誘電状態になり、０％の透過率の黒を示す。
本発明の実施形態で用いる各々の電圧は、ＶＵ１が２５
Ｖ、ＶＵ２が２Ｖ、ＶＵＢが２．５Ｖ、ＶＬＢがマイナ
ス２．５Ｖ、信号側Ｖｄ１とＶｄ２がマイナス４．５Ｖ
である。

【００８０】また図８、図１０、図１０にそれぞれ示す
１００％、５０％、０％の駆動電圧波形において、非選
択期間３７にはそれぞれの信号電極波形３５、３９、４
２のパルスが加わってしまう。

【００８１】このとき、液晶に加わるそれぞれの保持電
圧３８、４１、４４は、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子
を用いることにより、非選択時の液晶両端に加わる信号
電圧に対しては高インピーダンス状態になるために駆動
電圧波形の非選択期間に加わる信号電極波形３５、３
９、４２の量が低減され、反強誘電性液晶に保持時間に
加わる電圧も制御し安くなり、表示品質の良い階調表示
が容易にできるようになる。

【００８２】また３端子素子であるＴＦＴ素子と比較す
ると、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子、とくに非線形素
子の金属−絶縁膜−金属（ＭＩＭ）素子の方が電流−電
圧特性が急峻なことから、パルス幅変調が可能になり、
アナログドライバーのみで無く、２値出力のデジタルド
ライバーの使用も可能となる。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の反強誘電
性液晶表示素子およびその駆動方法により、非線形素子
の視野角依存を良好にすることが可能になり、さらに反
強誘電状態から強誘電状態の間に任意の電圧波形を入れ
ることにより中間調表示が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における反強誘電性液晶表示
素子の構成を示し、液晶表示パネルに電圧を印加してい
ない状態を示す断面図である。

【図２】本発明の実施形態における反強誘電性液晶表示
素子の構成を示し、液晶表示パネルに電圧を印加した状
態を示す断面図である。

【図３】本発明の実施形態における２端子の非線形抵抗
素子の薄膜ダイオード素子の平面パターン形状を示す平
面図である。

【図４】本発明の実施形態における２端子の非線形抵抗
素子の薄膜ダイオード素子の平面パターン形状を示す断
面図である。

【図５】本発明の実施形態における反強誘電性液晶表示
素子の配向処理角度と偏光板配置を示す図面である。

【図６】本発明の実施形態における反強誘電性液晶表示
パネルのコントラストの視角依存特性を示す図面であ
る。

【図７】反強誘電性液晶素子を三角波で測定したときの
ヒステリシスカーブを示すグラフある。

【図８】本発明の実施形態における反強誘電性液晶素子
における応答速度を測定するときの駆動波形を示す波形
図である。

【図９】本発明の実施形態における反強誘電性液晶素子
における光学応答を測定するときの駆動波形を示す波形
図である。

【図１０】反強誘電性液晶素子の矩形波で駆動したとき
のヒステリシスカーブを示す波形図である。

【図１１】本発明の実施形態における２端子の非線形抵
抗素子を用いる反強誘電性液晶素子の光学特性データを
示す図面である。

【図１２】本発明の実施形態における２端子の非線形抵
抗素子を用いる反強誘電性液晶素子での階調表示１００
％を出すときの駆動電圧波形を示す波形図である。

【図１３】本発明の実施形態における２端子の非線形抵
抗素子を用いる反強誘電性液晶素子での階調表示５０％
を出すときの駆動電圧波形を示す波形図である。

【図１４】本発明の実施形態における２端子の非線形抵
抗素子を用いる反強誘電性液晶素子での階調表示０％を
出すときの駆動電圧波形を示す波形図である。

【図１５】単純マトリクス方式を用いる反強誘電性液晶
素子を適用する液晶表示パネルの構成を示す断面図であ
る。

【図１６】単純マトリクス方式における電極の平面パタ
ーン配置を示す平面図である。

【図１７】単純マトリクス方式を用いる反強誘電性液晶
素子の駆動電圧波形を示す波形図である。

【図１８】単純マトリクス方式を用いる反強誘電性液晶
素子で階調表示を出すときの駆動電圧波形を示す波形図
である。

【図１９】２端子の非線形抵抗素子を用いるネマティク
液晶表示パネルの構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１１ 第１の基板 １２ 第２の基板 １４ 透明電極膜 １５ 配向膜 １６ 反強誘電性液晶 １８ シール材 １９ 上偏光板 ２０ 下偏光板 ２１ 信号電極 ２２ 画素電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の基板と、第２の基板と、第１の基
   板と第２の基板とに設ける配向膜と、第１の基板と第２
   の基板との外側に設ける偏光板と、第１の基板と第２の
   基板との間に設ける反強誘電性液晶とを備え、一方の基
   板に２端子の非線形素子からなるスイッチング素子を設
   けることを特徴とする反強誘電性液晶表示素子。
2. 【請求項２】 第１の基板と、第２の基板と、第１の基
   板と第２の基板とに設ける配向膜と、第１の基板と第２
   の基板との外側に設ける偏光板と、第１の基板と第２の
   基板との間に設ける反強誘電性液晶と、一方の基板に２
   端子の非線形素子からなるスイッチング素子とを備え、 ２端子の非線形素子は薄膜ダイオード素子であることを
   特徴とする反強誘電性液晶表示素子。
3. 【請求項３】 第１の基板と、第２の基板と、第１の基
   板と第２の基板とに設ける配向膜と、第１の基板と第２
   の基板との外側に設ける偏光板と、第１の基板と第２の
   基板との間に設ける反強誘電性液晶と、一方の基板に設
   ける２端子の非線形素子からなるスイッチング素子とを
   備える反強誘電性液晶表示素子の駆動方法は、 １画素を構成するために複数の走査期間をもち、互いに
   ゼロＶに対して対称であり、さらに１フレーム期間は、
   選択期間と非選択期間から構成し、さらに選択期間を第
   １の選択期間と第２の選択期間の２つの小選択期間に分
   け、さらに走査側の選択期間には目的とする表示を行う
   ためのセレクトパルスが印加し、そのセレクトパルスは
   対応する選択期間の第２の選択期間を任意の電圧で印加
   し、その後、非選択期間には表示を保持するための保持
   電圧が印加することを特徴とする反強誘電性液晶表示素
   子の駆動方法。