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JPH06347833A - Liquid crystal display element - Google Patents

Liquid crystal display element

Info

Publication number
JPH06347833A
JPH06347833A JP15803793A JP15803793A JPH06347833A JP H06347833 A JPH06347833 A JP H06347833A JP 15803793 A JP15803793 A JP 15803793A JP 15803793 A JP15803793 A JP 15803793A JP H06347833 A JPH06347833 A JP H06347833A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
crystal display
crystal layer
display element
inversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP15803793A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiko Shinjo
克彦 新庄
Hirokatsu Miyata
浩克 宮田
Shinjiro Okada
伸二郎 岡田
Shuzo Kaneko
修三 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP15803793A priority Critical patent/JPH06347833A/en
Publication of JPH06347833A publication Critical patent/JPH06347833A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

PURPOSE:To easily adjust the VT characteristic curves of the liquid crystal display element using a ferroelectric liquid crystal to be a rectilinear characteristic line having a proper inclination by forming a liquid crystal layer having stepwise thickness changes and specifying these thickness changes. CONSTITUTION:The liquid crystal layer 2 of the liquid crystal display element having a pair of electrodes 1a, 1b and the liquid crystal layer 2 of the ferroelectric liquid crystal sealed therebetween has the stepwise thickness changes having plural step regions 3a, 3b. The thickness changes of the liquid crystal layer 2 are so set as to include at least one set of the step regions 3a, 3b in which the inversion threshold in the one region coincides approximately with the inversion saturation value in the other. The discrete VT characteristic curves A, B respectively correspond to the step region 3a of the large thickness and the step region 3b of the small thickness. The respective step regions 3a, 3b themselves have respectively analogical characteristics and further characteristic suitable for analogical threshold control are obtd. as a whole by utilizing these characteristics.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えばテレビジョン等
の表示装置に利用される液晶表示素子に関する。更に詳
しくは、強誘電性液晶を用い、しかも階調表示可能な液
晶表示素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display element used in a display device such as a television. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal display element that uses a ferroelectric liquid crystal and is capable of gradation display.

【0002】[0002]

【従来の技術】強誘電性液晶は、2つの双安定状態のい
ずれか、即ち白と黒のドメインのいずれかに安定しよう
とし、中間的な分子位置をとらないため、これを用いて
階調表示をするためには特別な工夫を要する。
2. Description of the Related Art Ferroelectric liquid crystals try to stabilize in one of two bistable states, that is, in one of white and black domains, and do not take an intermediate molecular position. Special measures are required to display.

【0003】従来、1画素を分割して駆動する、デジタ
ル的な手法による階調表示が知られている。
Conventionally, gradation display by a digital method, in which one pixel is divided and driven, is known.

【0004】しかし、このデジタル的な手法では、1画
素を分割駆動する必要上、1画素について多数の駆動電
極が必要となる。従って、解像度が低下し、また複雑な
演算回路も必要となって歩留まりも低下する。
However, in this digital method, since one pixel is divided and driven, a large number of drive electrodes are required for one pixel. Therefore, the resolution is lowered, and a complicated arithmetic circuit is required, so that the yield is lowered.

【0005】そこで、アナログ的に中間調を表示する手
法が提案されている。例えば、自然発生的な電極基板の
むらや意図的に電極基板に付与した微小モザイクパター
ンを利用(特開昭59−193427号公報)したり、
絶縁層の厚みに階段状の変化を付ける(特開昭61−1
66590号公報)ことで、1つの画素内に、白と黒の
ドメインの混在状態を作り出し、これによって中間調を
表示することが提案されている。
Therefore, a method of displaying halftones in an analog manner has been proposed. For example, a spontaneous unevenness of the electrode substrate or a minute mosaic pattern intentionally applied to the electrode substrate is used (Japanese Patent Laid-Open No. 59-193427),
Add a stepwise change to the thickness of the insulating layer (Japanese Patent Laid-Open No. 61-1).
No. 66590), it is proposed to create a mixed state of white and black domains in one pixel, thereby displaying a halftone.

【0006】上記いずれのアナログ的手法も、1つの液
晶表示素子の液晶層において、電極間に電圧を印加した
時に加わる実効電圧が互いに異なる領域を形成し、この
領域を細かくかつ多数形成することでアナログ的な制御
を可能にしようとするものである。
In any of the above-mentioned analog methods, in the liquid crystal layer of one liquid crystal display element, regions in which effective voltages applied when a voltage is applied are different from each other are formed, and these regions are formed finely and in large numbers. It is intended to enable analog control.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のアナログ的
手法によって中間調状態を作り出せることは確認されて
いるが、これらによる階調表示を実用化するためには、
印加電圧と得られる透過率間の特性(以下「VT特性」
という)を、任意の中間調が得やすい特性とする必要が
ある。即ち、1素子におけるVT特性曲線を、適宜の傾
きを有する直線的なものとすることが望ましい。
Although it has been confirmed that a halftone state can be created by the above conventional analog method, in order to put the gradation display by these into practical use,
Characteristics between applied voltage and obtained transmittance (hereinafter referred to as "VT characteristics"
Is required to be a characteristic that an arbitrary halftone can be easily obtained. That is, it is desirable that the VT characteristic curve of one element be a straight line having an appropriate slope.

【0008】また、温度変化やその他の要因による強誘
電性液晶の特性変動を補償する手法を適用する上でも、
VT特性曲線が上記のような直線的なものであることが
望ましい。
Further, in applying the method of compensating for the characteristic fluctuation of the ferroelectric liquid crystal due to the temperature change and other factors,
It is desirable that the VT characteristic curve is linear as described above.

【0009】ところで、従来のアナログ的手法は、実効
電圧が相違する微細かつ多数の領域を液晶層に形成する
ものであるため、VT特性曲線を正確に調整するにはこ
の微細かつ多数の領域を各々調整する必要があり、VT
特性曲線を傾きを有する直線的なものにするのが技術的
に極めて困難である。
By the way, the conventional analog method is to form a large number of fine regions having different effective voltages in the liquid crystal layer. Therefore, in order to accurately adjust the VT characteristic curve, these fine and large regions are formed. Each needs to be adjusted, VT
It is technically extremely difficult to make the characteristic curve linear with a slope.

【0010】本発明は、強誘電性液晶を用いた液晶表示
素子のVT特性曲線を、適宜の傾きを有する直線的なも
のに容易に調整できるようにすることを目的とする。
An object of the present invention is to make it possible to easily adjust a VT characteristic curve of a liquid crystal display device using a ferroelectric liquid crystal to a linear one having an appropriate inclination.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するための手段を図1に基づいて説明すると、請求項1
の発明では、一対の電極1a,1bと、該一対の電極1
a,1b間に封入された強誘電性液晶の液晶層2とを有
する液晶表示素子において、液晶層2が複数のステップ
領域3a,3bを有する階段状の厚み変化を有し、しか
も一方における反転閾値が他方における反転飽和値と略
一致する少なくとも一組のステップ領域3a,3bが含
まれるよう、液晶層2の厚み変化を設定することとして
いるものである。
Means for achieving the above object and means for achieving the above object will be described with reference to FIG.
In the invention, a pair of electrodes 1a, 1b and the pair of electrodes 1
In a liquid crystal display device having a liquid crystal layer 2 of a ferroelectric liquid crystal enclosed between a and 1b, the liquid crystal layer 2 has a stepwise thickness change having a plurality of step regions 3a and 3b, and inversion in one side The thickness change of the liquid crystal layer 2 is set so that at least one set of step regions 3a and 3b whose threshold value substantially matches the inversion saturation value of the other is included.

【0012】図1に示される液晶表示素子は、図示され
るように、一方の電極1bの表面が2つのステップ4
a,4bを有する1段の階段状となっている。そして、
液晶層2は、この電極1bの表面状態によって、2つの
ステップ領域3a,3bを有する階段状の厚み変化を有
するものとなっている。
In the liquid crystal display element shown in FIG. 1, as shown in the figure, one surface of one electrode 1b has two steps 4.
It has a one-step shape having a and 4b. And
The liquid crystal layer 2 has a stepwise thickness change having two step regions 3a and 3b depending on the surface state of the electrode 1b.

【0013】尚、図1では電極1bの表面を階段状にし
ているが、階段状にするのを電極1aの表面とすること
もできる。また、一方の電極1a又は1bのみではな
く、両電極1a,1bを階段状にしてもよい。
Although the surface of the electrode 1b is stepped in FIG. 1, the surface of the electrode 1a may be stepped. Further, not only one electrode 1a or 1b, but both electrodes 1a and 1b may be stepwise.

【0014】図2は、図1に示される液晶表示素子の各
ステップ領域3a,3bの個別VT特性曲線A,Bを示
す図で、縦軸が透過率、横軸が印加電圧(但しlnスケ
ール)である。
FIG. 2 is a diagram showing the individual VT characteristic curves A and B of the step regions 3a and 3b of the liquid crystal display device shown in FIG. 1, in which the vertical axis is the transmittance and the horizontal axis is the applied voltage (however, the ln scale). ).

【0015】個別VT特性曲線Aは厚さの大きなステッ
プ領域3aに対応し、個別VT特性曲線Bは厚さの小さ
なステップ領域3bに対応するものである。
The individual VT characteristic curve A corresponds to the thick step region 3a, and the individual VT characteristic curve B corresponds to the small thickness step region 3b.

【0016】両個別VT特性曲線A,Bは、中間部が傾
きのある直線近似部分で、上下端部が曲線部分となっ
た、緩いS字状のカーブを描く。このような個別VT特
性曲線A,Bとなる理由は必ずしも明らかではないが、
液晶層2の厚みの段差部分の配向状態が不安定になって
おり、この配向状態が不安定な領域を起点にして反転が
広がる傾向を有すること、及び、厚みの小さなステップ
領域3bの方が厚みの大きなステップ領域3aに比して
大きな実効電圧が加わること等に基づくと推測される。
Both the individual VT characteristic curves A and B draw a gentle S-shaped curve in which the middle part is a linear approximation part having a slope and the upper and lower ends are curved parts. Although the reason for such individual VT characteristic curves A and B is not always clear,
The alignment state in the step portion of the thickness of the liquid crystal layer 2 is unstable, the inversion tends to spread from the region where the alignment state is unstable, and the step region 3b having a smaller thickness is It is presumed that this is based on the fact that a large effective voltage is applied in comparison with the step region 3a having a large thickness.

【0017】図2の個別VT特性曲線A,Bから明らか
なように、各ステップ領域3a,3bはそれ自体アナロ
グ的な特性を有しているものである。本発明は、この各
ステップ領域3a,3bが有するアナログ的特性を利用
し、全体として更にアナログ的階調制御に適した特性を
得ようとするものである。
As is clear from the individual VT characteristic curves A and B in FIG. 2, the step regions 3a and 3b have analog characteristics themselves. The present invention utilizes the analog characteristics of each of the step regions 3a and 3b to obtain characteristics more suitable for analog gradation control as a whole.

【0018】更に本発明を説明する。The present invention will be further described.

【0019】透過率10%の点と90%の点を結ぶ直線
として、両個別VT特性曲線の中間部の直線近似部分を
上下に延長して各個別VT特性曲線A,Bを近似的に表
わし、これと透過率0%のラインとの交点におけ印加電
圧値Vth1 ,Vth2 を各々ステップ領域3a,3bにお
ける反転閾値、上記延長線と透過率100%のラインと
の交点における印加電圧値Vsat1,Vsat2を各々ステッ
プ領域3a,3bにおける反転飽和値とする。
As a straight line connecting the points of 10% and 90% of transmittance, the individual VT characteristic curves A and B are approximately represented by vertically extending the linear approximation part of the middle part of both individual VT characteristic curves. This applied voltage put on the intersection of the transmittance 0% line value V th1, V th2 each step area 3a, the inversion threshold in 3b, the applied voltage value at the intersection between the extended line and the transmission of 100% modulus line Let V sat1 and V sat2 be the inversion saturation values in the step regions 3a and 3b, respectively.

【0020】ここで、Vth1 ≒Vsat2とすると、図2の
両個別VT特性曲線A,Bは図3のように描くことがで
きる。また、図3において両個別VT特性曲線A,Bを
合成したのが合成VT特性曲線Xである。
Here, if V th1 ≈V sat2 , both individual VT characteristic curves A and B of FIG. 2 can be drawn as shown in FIG. Further, in FIG. 3, a combined VT characteristic curve X is a combination of both individual VT characteristic curves A and B.

【0021】上記図3に示される合成VT特性曲線X
は、図4のように示すことができる。図4から明らかな
ように、Vth1 ≒Vsat2であることによって、両個別V
T特性曲線A,Bがほぼ一連の合成VT特性曲線Xとな
る。また、個別VT特性曲線Aの傾き値γ1 と個別VT
特性曲線Bの傾き値γ2 がほぼ等しければ、合成VT特
性曲線Xはほぼ傾きの等しい1本の直線となる。
The composite VT characteristic curve X shown in FIG. 3 above.
Can be shown as in FIG. As is clear from FIG. 4, since V th1 ≈V sat2 , both individual V
The T characteristic curves A and B become a series of synthetic VT characteristic curves X. Also, the slope value γ 1 of the individual VT characteristic curve A and the individual VT
If the slope values γ 2 of the characteristic curve B are substantially equal, the combined VT characteristic curve X becomes one straight line having substantially the same slope.

【0022】ここで、個別VT特性曲線A,Bの傾き値
γ1 ,γ2 とは、対応するステップ領域3a,3bにお
ける(反転飽和値)/(反転閾値)をいう。即ち、各個
別VT特性曲線A,Bの傾き値γ1 ,γ2 は、各々V
sat1/Vth1 、Vsat2/Vth2である。
Here, the inclination values γ 1 and γ 2 of the individual VT characteristic curves A and B are (inversion saturation value) / (inversion threshold) in the corresponding step regions 3a and 3b. That is, the slope values γ 1 and γ 2 of the individual VT characteristic curves A and B are respectively V
sat1 / V th1, is a V sat2 / V th2.

【0023】ところで、反転閾値Vth1 ,Vth2 は、各
ステップ領域3a,3bに加わる実効電圧に大きく支配
され、この実効電圧は各ステップ領域3a,3bの厚さ
(電極1a,1b間の間隔)に反比例する。また、図1
に示されるように、ステップ領域3aの厚さをDとし、
両ステップ領域3a,3b間の厚みの段差量をdとする
と、ステップ領域3bの厚みはD−dであるので、V
th2 はVth1 ×(1−d/D)で表わされ、Vsat2はγ
1 ×Vth1 ×(1−d/D)で表わされる。
The inversion thresholds V th1 and V th2 are largely controlled by the effective voltage applied to the step regions 3a and 3b, and the effective voltage is the thickness of the step regions 3a and 3b (the distance between the electrodes 1a and 1b). ) Is inversely proportional to. Also, FIG.
And the thickness of the step region 3a is D,
If the step difference in the thickness between the step regions 3a and 3b is d, the thickness of the step region 3b is D−d, and therefore V
th2 is represented by V th1 × (1-d / D), and V sat2 is γ.
It is represented by 1 x V th1 x (1-d / D).

【0024】従って、Vth1 ≒Vsat2とするためには、
th1 がγ1 ×Vth1 ×(1−d/D)とほぼ等しくな
るようにすればよく、結局d≒D×{1−(1/γ
1 )}となるようにすればよい。
Therefore, in order to make V th1 ≈V sat2 ,
It suffices that V th1 be substantially equal to γ 1 × V th1 × (1-d / D), and eventually d≈D × {1- (1 / γ
1 )}.

【0025】一方、傾き値γ1 ,γ2 は、強誘電性液晶
材料、絶縁膜、電極1a,1bの特性によって変化する
と共に、対応するステップ領域3a,3bの横断面面積
(ステップ4a,4bの表面積)によっても変動する。
従って、ステップ領域3a,3bの横断面面積を調整す
ることによって傾き値γ1 ,γ2 を調整することができ
る。一般的に傾き値γ1 とγ2 をほぼ等しくするために
は、両ステップ領域3a,3bの横断面面積をほぼ等し
くすればよい。
On the other hand, the inclination values γ 1 and γ 2 change depending on the characteristics of the ferroelectric liquid crystal material, the insulating film, and the electrodes 1a and 1b, and the cross-sectional area of the corresponding step regions 3a and 3b (steps 4a and 4b). Surface area).
Therefore, the inclination values γ 1 and γ 2 can be adjusted by adjusting the cross-sectional area of the step regions 3a and 3b. Generally, in order to make the inclination values γ 1 and γ 2 substantially equal to each other, the cross-sectional areas of both the step regions 3a and 3b may be substantially equal to each other.

【0026】アナログ的な階調制御を確実に行うために
は、Vth1 ≒Vsat2とすることが必要である。これが満
たされない時には、液晶層2に付された段数をnとする
と、合成VT特性曲線Xが2n箇所以上の屈曲点を有す
るものとなり、屈曲点の存在によってアナログ的な階調
制御が行いにくくなる。
In order to surely perform analog gradation control, it is necessary that V th1 ≈V sat2 . When this is not satisfied, assuming that the number of stages attached to the liquid crystal layer 2 is n, the combined VT characteristic curve X has 2n or more bending points, and the presence of the bending points makes it difficult to perform analog gradation control. .

【0027】また、傾き値γ1 とγ2 はほぼ一致してい
ることが好ましい。これが不一致の場合、図4に点線で
示されるような合成VT特性曲線X’となるが、屈曲点
はn箇所であり、液晶層に付された段数nが同じであれ
ば、Vth1 ≠Vsat の場合に比して屈曲点の少ないより
直線的な合成VT特性曲線X’を得ることは可能であ
る。
Further, it is preferable that the inclination values γ 1 and γ 2 are almost the same. If they do not match, a combined VT characteristic curve X ′ as shown by the dotted line in FIG. 4 is obtained, but there are n bending points, and if the number of stages n attached to the liquid crystal layer is the same, V th1 ≠ V It is possible to obtain a more linear composite VT characteristic curve X ′ with fewer inflection points than in the case of sat .

【0028】ところで、本発明の究極の目的は、アナロ
グ的階調表示を可能にすることであり、そのためにはス
テップ領域3a,3bの数をNとした時に(N+1)以
上、好ましくは(2N+1)の階調状態を得ることが必
要となる。
By the way, the ultimate object of the present invention is to enable analog gradation display. For that purpose, when the number of step regions 3a and 3b is N, it is (N + 1) or more, preferably (2N + 1). ) It is necessary to obtain the gradation state of.

【0029】これを基準に本発明で要求される各条件の
許容誤差範囲の指標を考える。
Based on this, the index of the allowable error range of each condition required in the present invention will be considered.

【0030】まず、(N+1)以上の階調を得る場合の
許容偏差は1/(N+1)以下であり、各ステップ領域
3a,3bにおける平均誤差をσとすると、下記数1が
成立することが必要となる。
First, the permissible deviation when obtaining gradations of (N + 1) or more is 1 / (N + 1) or less, and assuming that the average error in each step region 3a, 3b is σ, the following equation 1 is established. Will be needed.

【0031】また、(2N+1)以上の階調を得る場合
には、同様に下記数2が成立する必要がある。
Further, in order to obtain a gradation of (2N + 1) or more, the following expression 2 must be similarly established.

【0032】[0032]

【数1】σ<(N+1)N1/2 [Equation 1] σ <(N + 1) N 1/2

【0033】[0033]

【数2】σ<(2N+1)N1/2 [Expression 2] σ <(2N + 1) N 1/2

【0034】数1及び数2は、本発明における各条件の
許容誤差範囲の指標とすることができる。即ち、前述し
たVth1 ≒Vsat2及びγ1 ≒γ2 の条件は、上記1式が
成立する±σの範囲であることを意味し、また上記2式
が成立する±σの範囲であることが好ましい。また、本
発明の条件を満たすステップ領域3a,3bの全横断面
面積は、階調表示を行う全領域の横断面面積の(1−
σ)以上あることが好ましい。
The expressions 1 and 2 can be used as an index of the allowable error range of each condition in the present invention. That is, the above-mentioned conditions of V th1 ≈ V sat2 and γ 1 ≈ γ 2 mean that it is within the range of ± σ where the above formula 1 is satisfied, and within the range of ± σ where the above formula 2 is satisfied. Is preferred. The total cross-sectional area of the step regions 3a and 3b satisfying the condition of the present invention is (1-
σ) or more is preferable.

【0035】以上の説明は、2つのステップ領域3a,
3bの場合であるが、図5に示されるように、更に多数
のステップ領域3a〜3d…を有する液晶表示素子とす
ることもできる。
In the above description, the two step areas 3a,
Although it is the case of 3b, as shown in FIG. 5, a liquid crystal display element having a larger number of step regions 3a to 3d can be used.

【0036】図5において、1a,1bは電極、2は強
誘電性液晶の液晶層、3a〜3d…はステップ領域、4
a〜4d…はステップで、3段の段差を有するものとな
っている。
In FIG. 5, 1a and 1b are electrodes, 2 is a liquid crystal layer of ferroelectric liquid crystal, 3a to 3d are step regions, and 4 are
a to 4d ... are steps and have three steps.

【0037】また、図6は図5に示される液晶表示素子
のステップ領域3a〜3d…に対応する個別VT特性曲
線A〜D…を示すもので、Xは個別VT特性曲線A〜D
…を合成した合成VT特性曲線である。
6 shows individual VT characteristic curves A to D ... Corresponding to the step regions 3a to 3d ... Of the liquid crystal display element shown in FIG. 5, and X is the individual VT characteristic curves A to D.
It is a synthetic VT characteristic curve which synthesize | combined ...

【0038】図5に示されるような多数のステップ領域
3a〜3d…を有する液晶表示素子の場合、反転閾値と
反転飽和値が略一致する少なくとも1組のステップ領域
3a〜3d…の組み合わせが存在することが必要であ
る。この組み合わせは、相隣接するステップ領域3aと
3b,3bと3c,3cと3d,…のいずれかでもよい
が、3aと3cのように、離れた位置にあるものの組み
合わせでもよい。
In the case of a liquid crystal display device having a large number of step regions 3a to 3d ... As shown in FIG. 5, there is at least one combination of step regions 3a to 3d .. It is necessary to. This combination may be any one of the step regions 3a and 3b, 3b and 3c, 3c and 3d, which are adjacent to each other, but may also be a combination of those located at distant positions such as 3a and 3c.

【0039】勿論、全ての相隣接するステップ領域3a
と3b,3bと3c,3cと3d,…の間で反転閾値と
反転飽和値が略一致することが最善である。また、反転
閾値と反転飽和値が略一致すると同時に傾き値も略一致
していることが好ましい。
Of course, all adjacent step regions 3a
And 3b, 3b and 3c, 3c and 3d, ..., It is best that the inversion threshold value and the inversion saturation value are substantially the same. In addition, it is preferable that the inversion threshold value and the inversion saturation value substantially match, and at the same time, the inclination value also substantially match.

【0040】図5に示されるような多数のステップ領域
3a〜3d…を有する液晶表示素子において、反転閾値
と反転飽和値を略一致させるためのd1 〜d3 …の設定
は、各々D×{1−(1/γ1 )}、D×{1−(1/
γ1 ・γ2 )}、D×{1−(1/γ1 ・γ2 ・γ
3 )}、…とすればよい。但し、γ1 〜γ3 …はステッ
プ領域3a〜3c…における傾き値である。
In the liquid crystal display device having a large number of step regions 3a to 3d ... As shown in FIG. 5, the settings of d 1 to d 3 ... To make the inversion threshold value and the inversion saturation value substantially coincide with each other, D ×. {1- (1 / γ 1 )}, D × {1- (1 /
γ 1 · γ 2 )}, D × {1- (1 / γ 1 · γ 2 · γ
3 )}, ... However, γ 1 to γ 3 are inclination values in the step regions 3a to 3c.

【0041】[0041]

【実施例】【Example】

実施例1 図7に本実施例の液晶表示素子の断面形状を示す。 Example 1 FIG. 7 shows the cross-sectional shape of the liquid crystal display element of this example.

【0042】一対のガラスの基板5a,5b上に、IT
Oの成膜によって電極1a,1bを形成した。基板5a
には1500Åの厚みの1層のITOを成膜し、基板5
bには、1500Åの厚みでITOを成膜した後、その
上部にフォトリソグラフィーの工程により、1210Å
と1100Åの厚みでITOを更に成膜した。
On the pair of glass substrates 5a and 5b, the IT
The electrodes 1a and 1b were formed by depositing O. Board 5a
A single layer of ITO with a thickness of 1500 Å is formed on the
For b, ITO is deposited to a thickness of 1500 Å, and then 1210 Å by a photolithography process on the ITO film.
And ITO was further formed into a film with a thickness of 1100Å.

【0043】上記によって電極1bの表面を階段状にし
た。また、階段状の各ステップ4a〜4cの表面積比は
1:1:1とし、階調表示をすべき領域の全大きさは2
00μm×200μmとした。
As described above, the surface of the electrode 1b is stepped. Further, the surface area ratio of the steps 4a to 4c in a stepwise manner is set to 1: 1: 1, and the total size of the area for gradation display is 2: 1.
It was set to 00 μm × 200 μm.

【0044】上記両電極1a,1bの上に絶縁膜6a,
6bとしてポリイミドを200Åの厚みで成膜し、ラビ
ング処理を施した。ラビング方向は、図8に示されるよ
うに、階段状の電極1b側はθ1 の方向、その対向側で
ある平坦な電極1a側はθ2の方向である。平坦な電極
1a側から見て時計回りを正方向として、θ1 、θ2
段差方向のなす角度は夫々0度、−10度である。
An insulating film 6a, is formed on the electrodes 1a, 1b.
As 6b, a polyimide film having a thickness of 200 Å was formed and subjected to rubbing treatment. As for the rubbing direction, as shown in FIG. 8, the stepwise electrode 1b side is in the θ 1 direction, and the opposite flat electrode 1a side is in the θ 2 direction. The angles formed by θ 1 and θ 2 and the step direction are 0 ° and −10 °, respectively, with the clockwise direction as the positive direction when viewed from the flat electrode 1a side.

【0045】その後、直径1.1μmのシリカビーズを
絶縁膜6a,6b面に塗布し、塗布面を内側にして両基
板5a,5bを貼り合わせた。即ち、各ステップ領域3
a〜3cにおけるセルギャップは夫々1.1μm、1.
21μm、1.33μmとした。また、貼り合わせ方向
は、両基板5a,5bにおけるラビング方向がほぼ平行
となる方向とした。
After that, silica beads having a diameter of 1.1 μm were applied to the surfaces of the insulating films 6a and 6b, and the substrates 5a and 5b were bonded to each other with the applied surface inside. That is, each step area 3
The cell gaps in a to 3c are 1.1 μm and 1.
21 μm and 1.33 μm. The laminating direction was such that the rubbing directions on both substrates 5a and 5b were substantially parallel.

【0046】ここで、上記電極1bの各段差量や各セル
ギャップは次のようにして決定した。
Here, the amount of each step of the electrode 1b and each cell gap were determined as follows.

【0047】まず、電極1bも段差を有しない比較用の
液晶表示素子(セルギャップ=1.2μm)の電極1
a,1b間に図9に示すようなパルス電圧を印加し、光
学応答特性を測定したところ、△t=20μsで傾き値
γ=1.10であった。そこで、ステップ領域3aの反
転飽和値とステップ領域3bの反転閾値、ステップ領域
3bの反転飽和値とステップ領域3cの反転閾値が夫々
等しくなるよう、前述のd1 〜d3 …とDの関係条件に
基づき、階段状の各ステップ4a〜4cの表面積が等し
いことからγ1 =γ2 として定めた。
First, the electrode 1b of the comparative liquid crystal display element (cell gap = 1.2 μm) in which the electrode 1b also has no step
When a pulse voltage as shown in FIG. 9 was applied between a and 1b and the optical response characteristics were measured, Δt = 20 μs and the inclination value γ = 1.10. Therefore, the relational condition of d 1 to d 3 ... And D described above is set so that the inversion saturation value of the step region 3a and the inversion threshold value of the step region 3b are equal to each other, and the inversion saturation value of the step region 3b and the inversion threshold value of the step region 3c are equal to each other. Based on the above, since the surface areas of the steps 4a to 4c having the stepwise shape are equal, γ 1 = γ 2 was set.

【0048】上述のギャップ中に、比較用の液晶表示素
子に用いたものと同じ強誘電性液晶を注入して封止し
た。得られた液晶表示素子は良好な配向状態を示した。
The same ferroelectric liquid crystal as that used in the liquid crystal display element for comparison was injected into the above-mentioned gap and sealed. The obtained liquid crystal display element showed a good alignment state.

【0049】このようにして作製した液晶表示素子の両
電極1a,1b間に図9に示すようなパルス電圧を印加
して光学特性を測定したところ、△t=20μsでVT
特性曲線は図10に示すようなものとなった。
When a pulse voltage as shown in FIG. 9 was applied between both electrodes 1a and 1b of the liquid crystal display element thus manufactured to measure the optical characteristics, VT was obtained at Δt = 20 μs.
The characteristic curve is as shown in FIG.

【0050】図10から明らかなように、VT特性曲線
はほぼ直線となった上、1画素全体での傾き値γ(V
sat /Vth)は約1.33であり、階調表示に有利な特
性が得られた。
As is apparent from FIG. 10, the VT characteristic curve is almost a straight line, and the inclination value γ (V
sat / V th ) was about 1.33, and a characteristic advantageous for gradation display was obtained.

【0051】実施例2 実施例1の液晶表示素子を単純マトリックス構成に配列
し、実際に画像表示を行った。
Example 2 The liquid crystal display device of Example 1 was arranged in a simple matrix configuration and an image was actually displayed.

【0052】図11に装置の構成を示す。FIG. 11 shows the structure of the apparatus.

【0053】装置は、500×500のマトリックスパ
ネル7、クロック8、同期回路9、、シフトレジスタ1
0、アナログスイッチ11、走査波形発生器12及びフ
レームメモリー13からの映像信号を駆動信号に変換出
力する情報信号発生回路14とから構成した。これらは
実装上、マトリックスパネル7の上下の片側、上下両
側、左右の片側又は左右両側のいずれに配置して接続す
ることも可能である。
The apparatus comprises a 500 × 500 matrix panel 7, a clock 8, a synchronizing circuit 9, and a shift register 1.
0, the analog switch 11, the scanning waveform generator 12, and the information signal generating circuit 14 for converting and outputting the video signal from the frame memory 13 into a drive signal. In terms of mounting, it is possible to arrange and connect them on either one of the upper and lower sides of the matrix panel 7, both the upper and lower sides, one of the left and right sides, or both of the left and right sides.

【0054】この装置は、情報信号波形印加方法とし
て、電圧変調、パルス幅変調、移送変調のいずれを採用
した場合にも良好な階調表示が可能であった。
This device was able to perform good gradation display regardless of whether voltage modulation, pulse width modulation or transfer modulation was adopted as the information signal waveform applying method.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明は、以上説明した通りのものであ
り、VT特性曲線を適宜の傾き値を有する直線的なもの
とすることができるため、強誘電性液晶を用いた液晶表
示素子による階調表示を極めて行いやすくすると共に、
温度補償や駆動回路の設計が極めて容易となるものであ
る。
The present invention is as described above, and since the VT characteristic curve can be made linear with an appropriate inclination value, a liquid crystal display element using a ferroelectric liquid crystal is used. It makes gradation display extremely easy and
This makes temperature compensation and drive circuit design extremely easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る液晶表示素子の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a liquid crystal display element according to the present invention.

【図2】図1に示される液晶表示素子の各ステップ領域
に対応する個別VT特性曲線の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an individual VT characteristic curve corresponding to each step region of the liquid crystal display element shown in FIG.

【図3】図1に示される液晶表示素子の各ステップ領域
に対応する個別VT特性曲線の説明図である。
3 is an explanatory diagram of an individual VT characteristic curve corresponding to each step region of the liquid crystal display element shown in FIG.

【図4】図1に示される液晶表示素子の各個別VT特性
曲線を合成した合成VT特性曲線の説明図である。
4 is an explanatory diagram of a combined VT characteristic curve obtained by combining the individual VT characteristic curves of the liquid crystal display element shown in FIG.

【図5】本発明に係る他の液晶表示素子の説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram of another liquid crystal display element according to the present invention.

【図6】図5に示される液晶表示素子の各ステップ領域
に対応する個別VT特性曲線の説明図である。
6 is an explanatory diagram of an individual VT characteristic curve corresponding to each step region of the liquid crystal display element shown in FIG.

【図7】実施例1で作製した液晶表示素子の断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the liquid crystal display element manufactured in Example 1.

【図8】実施例1で作製した液晶表示素子におけるラビ
ング方向の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a rubbing direction in the liquid crystal display element manufactured in Example 1.

【図9】実施例1における駆動電圧パルスの説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram of drive voltage pulses according to the first embodiment.

【図10】実施例1で作製した液晶表示素子のVT特性
曲線を示す図である。
10 is a diagram showing a VT characteristic curve of the liquid crystal display device manufactured in Example 1. FIG.

【図11】実施例2で作製した画像表示装置の説明図で
ある。
FIG. 11 is an explanatory diagram of an image display device manufactured in Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b 電極 2 液晶層 3a,3b,3c,3d… ステップ領域 4a,4b,4c,4d… ステップ 5a,5b 基板 6a,6b 絶縁膜 7 マトリックスパネル 8 クロック 9 同期回路 10 シフトレジスタ 11 アナログスイッチ 12 走査波形発生器 13 フレームメモリー 14 情報信号発生回路 1a, 1b Electrode 2 Liquid crystal layer 3a, 3b, 3c, 3d ... Step area 4a, 4b, 4c, 4d ... Step 5a, 5b Substrate 6a, 6b Insulating film 7 Matrix panel 8 Clock 9 Synchronous circuit 10 Shift register 11 Analog switch 12 Scanning waveform generator 13 Frame memory 14 Information signal generating circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 修三 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shuzo Kaneko 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の電極と、該一対の電極間に封入さ
れた強誘電性液晶の液晶層とを有する液晶表示素子にお
いて、液晶層が複数のステップ領域を有する階段状の厚
み変化を有し、しかも一方における反転閾値が他方にお
ける反転飽和値と略一致する少なくとも一組のステップ
領域が含まれるよう、液晶層の厚み変化が設定されてい
ることを特徴とする液晶表示素子。
1. A liquid crystal display device having a pair of electrodes and a liquid crystal layer of ferroelectric liquid crystal enclosed between the pair of electrodes, wherein the liquid crystal layer has a stepwise thickness change having a plurality of step regions. In addition, the liquid crystal display element is characterized in that the change in thickness of the liquid crystal layer is set so that at least one set of step regions in which the inversion threshold value on one side substantially matches the inversion saturation value on the other side is included.
【請求項2】 一方の電極表面が階段状をなしているこ
とによって、液晶層に、複数のステップ領域を有する階
段状の厚み変化が付けられていることを特徴とする請求
項1の液晶表示素子。
2. The liquid crystal display according to claim 1, wherein one of the electrode surfaces has a stepwise shape, so that the liquid crystal layer has a stepwise thickness change having a plurality of step regions. element.
【請求項3】 一方の反転閾値と他方の反転飽和値が略
一致する少なくとも一組のステップ領域における傾き値
が略一致していることを特徴とする請求項1又は2の液
晶表示素子。
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the inclination values in at least one set of step regions in which one inversion threshold value and the other inversion saturation value substantially match each other.
【請求項4】 相隣接する全てのステップ領域間におい
て、一方の反転閾値と他方の反転飽和値が略一致し、か
つ傾き値が略一致していることを特徴とする請求項1又
は2の液晶表示素子。
4. The inversion threshold value on one side and the inversion saturation value on the other side substantially match, and the slope values substantially match between all adjacent step regions. Liquid crystal display device.
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