JPH09511783A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、適切なΔε／ε_⊥を用いることにより、画像内容が異なる際の電荷の流れの差が小さくなるＭＩＭのような非線形２極スイッチング素子又はＴＦＴのような３極スイッチング素子を具えるアクティブマトリックス表示装置を提供する。これにより、表示すべき画像の焼付を少なくする。更にε_⊥の値を大きくすることにより満足な透過特性が得られる。この場合ε_⊥の値が大きいことにより、ＴＦＴに対して小さな補助キャパシタンスを用いうるようになる。この特徴を用いてアパーチャを大きくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 液晶表示装置 本発明は、行及び列に配置した画素のマトリックスと、画素を駆動する行電極 の群及び列電極の群とを具える液晶表示装置であって、各画素は画像電極により 規定される表示素子を有し、この表示素子は画像電極間に液晶材料の層を有する とともにスイッチング素子を経て行又は列電極に接続されている当該液晶表示装 置に関するものである。 ここに、スイッチング素子とは２極スイッチング素子及び３極スイッチング素 子のいずれをも意味すのものである。２極スイッチング素子の例はＭＩＭ又はダ イオード又はバリスタのような非線形スイッチング素子であるが線形スイッチン グ素子を排除するものではない。３極スイッチング素子の例はＴＦＴである。 前記表示装置は例えば、テレビジョン分野やデータグラフィック表示装置に用 いられている。 上述した種類の表示装置は一般に知られている。２極スイッチング素子（ＭＩ Ｍ）を用いる表示装置は例えば米国特許第５，１５９，３２５号明細書から既知 である。この米国特許明細書には、均一な画像が得られるようにする駆動手段を 有する表示装置が開示されている。 特に、ねじれネマチック液晶材料を用い、スイッチング素子に対しＭＩＭ（金 属−絶縁体−金属）を用いる場合には、焼付（バーンイン）現象（残像）が生じ る。従って、例えばデータグラフィック分野で明るい背景に対する暗い文字がこ れら文字の選択後に目に見うる状態で残る。 本発明の目的は特に、焼付現象が防止された表示装置を提供せんとするにある 。 この目的のために、本発明による液晶表示装置は、前記液晶材料の誘電異方性 の大きさΔε対この液晶材料の配向ベクトルに対し垂直な方向の誘電率ε_⊥の商 の値Δε／ε_⊥が0.8及び1.8間にあることを特徴とする。 Δε／ε_⊥は１よりも大きく且つ1.5よりも小さく選択するのが好ましい。 本発明は、誘電異方性の大きさが小さいと、暗い画素と明るい画素とに対し充 電すべきキャパシタンスの差が小さくなり、従ってスイッチング素子における電 荷の流れが表示すべき情報の関数としてわずかしか変化しないという認識を基に 成したものである。電荷の流れの差が小さいと、表示すべき画像の焼付が少なく なり且つ差分ドリフトが小さくなる。 前記商Δε／ε_⊥を前記の値間に選択することにより、残像やフリッカが減少 されるようにもなる。又、特にε_⊥の値を大きく選択する場合には、（垂直）ク ロストークも減少する。ε_⊥の値は例えば、3.2よりも大きく、好ましくは3.4よ りも大きくなるように選択する。 本発明による措置は、ＭＩＭのような非線形２極スイッチング素子を用いてい るアクティブマトリックス表示装置に用いるのに特に適しているが、ＴＦＴのよ うな非線形３極スイッチング素子を用いているアクティブマトリックス表示装置 に用いるのにも適している。後者の場合、特に補助キャパシタンスを用いると、 ε_⊥の値が通常高い為にこれら補助キャパシタンスを小さくすることができる。 本発明の上述した特徴及びその他の特徴は以下に説明する実施例から明瞭にな るであろう。 図中、 図１は、本発明による表示装置を線図的に示し、 図２は、本発明による表示装置と既知の表示装置とに対する透過率／電圧曲線 を示し、 図３は、本発明による他の表示装置の一部を線図的に示す。 図１は、情報、例えばビデオ画像を表示する表示装置を示し、この表示装置は 、各行にｎ個の画素（１〜ｎ）があるｍ行（１〜ｍ）のアクティブマトリックス 液晶表示パネル１０を有する。本例では、各画素１２が、スイッチング素子とし て動作する非線形２極スイッチング素子１５（本例では、金属−絶縁体−金属、 すなわちＭＩＭ）と直列に電気接続されたねじれネマチック液晶表示素子１４よ り成っており、液晶表示素子とスイッチング素子とが、行すなわち選択導体１６ と列すなわちデータ導体１７との間に配置されている。画素１２は、例えばガラ スより成る２つの基板（図示せず）の、互いに対向する面上に配置された行導体 及び列導体を介して駆動され、これら対向面上には、画素の対向電極も設けられ いる。スイッチング素子１５は行電極すなわち行導体１６の群と同じ基板上に存 在する。 行導体１６は行駆動回路２０により順次に選択されるも、データ信号は列駆動 回路２２を介して列導体すなわち列電極に同時に与えられる。これらの駆動回路 は制御回路２５により制御され、この制御回路ではタイミングも制御される。タ イミング信号と、選択信号の電圧を規定する信号とは制御回路２５からライン２ ６及び２７をそれぞれ介して行駆動回路２０に供給される。データ信号（ビデオ 信号）の電圧を規定する信号は制御回路２５から１本以上のライン２８を介して 列駆動回路２２に供給され、タイミング信号は１本以上のライン２９を介して、 行選択用のタイミング信号と同期して供給される。 液晶材料の実効誘電率、従って画素キャパシタンスは、しきい値電圧Ｖ_thにお ける最小キャパシタンス Ｃmin＝ε_O・ε_⊥・Ａ／ｄ と、飽和電圧Ｖ_satにおける最大キャパシタンス Ｃ_max＝ε_O・ε_‖・Ａ／ｄ との間で変化することができる。ここに、Ａは画素の表面積であり、ｄは液晶層 の厚さであり、ε_⊥及びε_‖は液晶（混合体）の“垂直”及び“平行”誘電率で ある。従って、２つの画素（表示素子）間の画素キャパシタンスの最大差は ΔＣ＝Ｃ（Ｖ_sat）−Ｃ（Ｖ_th）＝Δε・Ａ／ｄ となる。従って、Δεが減少すると電荷の流れの差が減少し、従ってスイッチン グ素子を通る電流の流れによるスイッチング素子の特性の変化が小さくなる（差 分ドリフトが減少する）。 一方、この減少によりしきい値電圧を増大させる。その理由は、Ｖ_thが（Δε ）^1/2に比例し、従って高駆動電圧に比例しない為である。驚いたことに、混合 体の組成を（Δε／ε_⊥に対する前述した基準に応じて）適切に選択することに より、このしきい値電圧の増大を阻止しうるということを確かめた。 図２は、Δｎ、Δε及びε_⊥の以下の値を有する２つの混合体に対する透過率 ／電圧特性を示す。曲線３（基準曲線）の場合、Δｎ＝0.101，Δε＝5.0及びε_⊥ ＝3.1であり、曲線４（本発明による曲線）の場合、Δｎ＝0.101，Δε＝ 3.8及びε_⊥＝3.6である。図２から明らかなように、しきい値電圧のいかなる顕 著な差も全く或いは殆どない。更に、後者の混合体を用いた表示装置の場合、前 者の混合体を用いた表示装置に比べて差分ドリフトが約２０％小さくなるという ことを確かめた。 図３は、スイッチング素子としてＴＦＴトランジスタ３０を用いた他の表示装 置を示す。この場合、行電極１６及び列電極１７がトランジスタと同じ基板上に 形成され、他の基板には通常固定電位（例えば大地３１）に接続されている対向 電極が設けられている。図３における他の参照符号は図１における同じ参照符号 と同じ意味を有する。 本発明による液晶（混合体）のε_⊥の値は既知の混合体よりも高い為、（表示 素子に対し並列な）可能な補助キャパシタンスを省略するか又は極めて小さくす ることができる。 Δε／ε_⊥の値は1.05である。図示のアクティブマトリックス表示装置では、 0.8及び1.8間で変えることのできるこの値により、差分ドリフト、残像及びフリ ッカに関する特性を改善する。 要するに、本発明によれば、適切なΔε／ε_⊥を用いることにより、画像内容 が異なる際の電荷の流れの差を小さくしたＭＩＭのような非線形２極スイッチン グ素子又はＴＦＴのような３極スイッチング素子を有するアクティブマトリック ス表示装置を提供する。これにより、表示すべき画像の焼付を少なくする。更に 、ε_⊥の値を高くすることにより満足な透過特性が得られる。この場合、ＴＦＴ に対しては、ε_⊥の値を高くすることにより小さな補助キャパシタンスを用いる ことができるようになる。この後者の特徴を用いることによりアパーチャを大き くすることができる。

【手続補正書】 【提出日】１９９７年５月７日 【補正内容】 １．明細書第１頁第５行の「画像電極間に液晶材料の」を「画像電極間にねじれ ネマチック液晶材料の」に訂正し、 同頁第１１行と１２行との間に 「表示装置におけるねじれネマチック液晶材料は通常、２つの支持基板間で ９０度のねじれ角を有するが、このねじれ角は６０度と１００度との間で変える ことができる。」を加入し、 同頁第２５行の「あることを特徴とする。」を「あり、この液晶材料の誘電 異方性の大きさΔεが７よりも小さいことを特徴とする。」に訂正する。 ２．請求の範囲を下記の通りに訂正する。 「 請求の範囲 １．行及び列に配置した画素のマトリックスと、画素を駆動する行電極の群及 び列電極の群とを具える液晶表示装置であって、各画素は画像電極により規定さ れる表示素子を有し、この表示素子は画像電極間にねじれネマチック液晶材料の 層を有するとともにスイッチング素子を経て行又は列電極に接続されている当該 液晶表示装置において、 前記液晶材料の誘電異方性の大きさΔε対この液晶材料の配向ベクトルに 対し垂直な方向の誘電率ε_⊥の商の値Δε／ε_⊥が0.8及び1.8間にあり、この液 晶材料の誘電異方性の大きさΔεが７よりも小さい ことを特徴とする液晶表示装 置。 ２．請求の範囲１に記載の液晶表示装置において、Δε／ε_⊥が１よりも大き いことを特徴とする液晶表示装置。 ３．請求の範囲１又は２に記載の液晶表示装置において、Δε／ε_⊥が1.5よ りも小さいことを特徴とする液晶表示装置。 ４．請求の範囲１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、前記液 晶材料の誘電異方性の大きさΔεが５よりも小さいことを特徴とする液晶表示装 置。 ５．請求の範囲１〜４のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、前記液 晶材料の配向ベクトルに対し垂直な方向の誘電率ε_⊥が3.2よりも大きいことを 特徴とする液晶表示装置。 ６．請求の範囲５に記載の液晶表示装置において、前記液晶材料の配向ベクト ルに対し垂直な方向の誘電率ε_⊥が3.4よりも大きいことを特徴とする液晶表示 装置。 ７．請求の範囲１〜６のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、この液 晶表示装置が、行選択信号を行電極に与える駆動手段と、データ信号を列電極に 与える駆動手段とを具えていることを特徴とする液晶表示装置。 ８．請求の範囲１〜７のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、前記ス イッチング素子が非線形２極スイッチング素子であることを特徴とする液晶 表示装置。」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．行及び列に配置した画素のマトリックスと、画素を駆動する行電極の群及び 列電極の群とを具える液晶表示装置であって、各画素は画像電極により規定され る表示素子を有し、この表示素子は画像電極間に液晶材料の層を有するとともに スイッチング素子を経て行又は列電極に接続されている当該液晶表示装置におい て、 前記液晶材料の誘電異方性の大きさΔε対この液晶材料の配向ベクトルに対 し垂直な方向の誘電率ε_⊥の商の値Δε／ε_⊥が0.8及び1.8間にあることを特徴 とする液晶表示装置。 ２．請求の範囲１に記載の液晶表示装置において、Δε／ε_⊥が１よりも大きい ことを特徴とする液晶表示装置。 ３．請求の範囲１又は２に記載の液晶表示装置において、Δε／ε_⊥が1.5より も小さいことを特徴とする液晶表示装置。 ４．請求の範囲１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、前記液晶 材料の誘電異方性の大きさΔεが７よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置 。 ５．請求の範囲１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、前記液晶 材料の誘電異方性の大きさΔεが５よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置 。 ６．請求の範囲１〜５のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、前記液晶 材料の配向ベクトルに対し垂直な方向の誘電率ε_⊥が3.2よりも大きいことを特 徴とする液晶表示装置。 ７．請求の範囲６に記載の液晶表示装置において、前記液晶材料の配向ベクトル に対し垂直な方向の誘電率ε_⊥が3.4よりも大きいことを特徴とする液晶表示装 置。 ８．請求の範囲１〜７のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、この液晶 表示装置が、行選択信号を行電極に与える駆動手段と、データ信号を列電極に与 える駆動手段とを具えていることを特徴とする液晶表示装置。 ９．請求の範囲１〜８のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、前記スイ ッチング素子が非線形２極スイッチング素子であることを特徴とする液晶表示装 置。