JP2006343697A - Display panel and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高速応答特性および広視野特性を備え、且つ、動画ボケを抑制した、表示品位の高い表示パネルおよび表示装置に関するものである。 The present invention relates to a display panel and a display device with high display quality that have high-speed response characteristics and wide viewing field characteristics and suppress moving image blur.
液晶表示装置は、各種表示装置のなかでも薄型で軽量かつ消費電力が小さいといった利点を有している。このため、テレビやモニター等の画像表示装置や、ワープロ、パーソナルコンピュータ等のOA(Office Automation)機器、ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯電話等の情報端末などに備えられる画像表示装置に広く用いられている。 The liquid crystal display device has an advantage that it is thin, lightweight, and consumes less power among various display devices. For this reason, it is widely used in image display devices such as TVs and monitors, OA (Office Automation) devices such as word processors and personal computers, video cameras, digital cameras, mobile phones and other information terminals. Yes.
液晶表示装置の液晶表示方式としては、従来、例えば、ネマチック(ネマティック)液晶を用いたツイステッドネマチック(TN)モ−ドや、強誘電性液晶(FLC)あるいは反強誘電性液晶(AFLC)を用いた表示モード、高分子分散型液晶表示モ−ド、基板表面に対して水平方向の電界を液晶層に印加する横電界モード(IPS)モード等が知られている。 Conventionally, for example, twisted nematic (TN) mode using nematic liquid crystal, ferroelectric liquid crystal (FLC), or antiferroelectric liquid crystal (AFLC) is used as a liquid crystal display method of a liquid crystal display device. Known display modes, polymer dispersion type liquid crystal display modes, transverse electric field mode (IPS) modes in which an electric field in the horizontal direction with respect to the substrate surface is applied to the liquid crystal layer, and the like are known.
これらの液晶表示方式のうち、例えば、TNモードの液晶表示装置は、従来から実用化されている。しかしながら、TNモードを用いた液晶表示装置には、応答が遅い、視野角が狭い等の欠点があり、これらの欠点は、CRT(cathode ray tube)を凌駕する上で大きな妨げとなっている。 Among these liquid crystal display methods, for example, a TN mode liquid crystal display device has been put to practical use. However, the liquid crystal display device using the TN mode has drawbacks such as a slow response and a narrow viewing angle, and these disadvantages greatly hinder CRT (cathode ray tube).
また、FLCあるいはAFLCを用いた表示モ−ドは、応答が速く、視野角が広いといった利点を有してはいるものの、耐ショック性、温度特性等の面で大きな欠点があり、広く実用化されるまでには至っていない。 Although the display mode using FLC or AFLC has advantages such as quick response and wide viewing angle, it has major drawbacks in terms of shock resistance, temperature characteristics, etc. It hasn't been done yet.
さらに、光散乱を利用する高分子分散型液晶表示モ−ドは、偏光板を必要とせず、高輝度表示が可能であるが、本質的に位相板による視角制御ができない上、応答特性の面で課題を有しており、TNモードに対する優位性は少ない。 Furthermore, the polymer dispersion type liquid crystal display mode using light scattering does not require a polarizing plate and can display a high luminance, but the viewing angle cannot be controlled by the phase plate, and the response characteristic is not necessary. There is little advantage over the TN mode.
これら表示方式は、何れも、液晶分子が一定方向に整列した状態にあり、液晶分子に対する角度によって見え方が異なるため、視角制限がある。また、これら表示方式は、何れも、電界印加による液晶分子の回転を利用するものであり、液晶分子が整列したまま揃って回転するため、応答に時間を要する。なお、FLCやAFLCを用いた表示モードの場合、応答速度や視野角の面では有利であるが、外力による非可逆的な配向破壊が問題となる。 In any of these display methods, the liquid crystal molecules are aligned in a certain direction, and the appearance differs depending on the angle with respect to the liquid crystal molecules. Each of these display systems uses rotation of liquid crystal molecules due to application of an electric field, and the liquid crystal molecules rotate in an aligned manner, so that it takes time to respond. In the case of a display mode using FLC or AFLC, although it is advantageous in terms of response speed and viewing angle, irreversible alignment breakage due to external force becomes a problem.
一方、電界印加による液晶分子の回転を利用するこれらの表示方式に対して、二次の電気光学効果を利用した電子分極による表示方式が提案されている。 On the other hand, a display method based on electronic polarization using a secondary electro-optic effect has been proposed in contrast to these display methods utilizing the rotation of liquid crystal molecules by applying an electric field.
電気光学効果とは、物質の屈折率が外部電界によって変化する現象である。電気光学効果には、電界の一次に比例する効果と二次に比例する効果とがあり、それぞれポッケルス効果、カー効果と呼ばれている。特に、二次の電気光学効果であるカー効果は、高速の光シャッターへの応用が早くから進められており、特殊な計測機器において実用化されている。 The electro-optic effect is a phenomenon in which the refractive index of a substance is changed by an external electric field. The electro-optic effect includes an effect proportional to the first order of the electric field and an effect proportional to the second order, which are called the Pockels effect and the Kerr effect, respectively. In particular, the Kerr effect, which is a secondary electro-optic effect, has been applied to high-speed optical shutters from an early stage, and has been put to practical use in special measuring instruments.
カー効果は、1875年にJ. Kerr(カー)によって発見されたものであり、これまでに、カー効果を示す材料としては、ニトロベンゼンや二硫化炭素等の有機液体が知られている。これら材料は、例えば、前記した光シャッター、光変調素子、光偏光素子、あるいは、電力ケーブル等の高電界強度測定等に利用されている。 The Kerr effect was discovered by J. Kerr in 1875. To date, organic liquids such as nitrobenzene and carbon disulfide have been known as materials that exhibit the Kerr effect. These materials are used for, for example, the above-described optical shutter, light modulation element, light polarization element, or high electric field strength measurement of a power cable or the like.
その後、液晶材料が大きなカー定数を有することが示され、光変調素子、光偏向素子、さらには光集積回路応用に向けての基礎検討が行われ、前記ニトロベンゼンの200倍を越えるカー定数を示す液晶化合物も報告されている。 After that, it was shown that the liquid crystal material has a large Kerr constant, and a basic study for application to an optical modulation element, an optical deflection element, and an optical integrated circuit was conducted, and the Kerr constant exceeding 200 times that of the nitrobenzene was shown. Liquid crystal compounds have also been reported.
このような状況において、カー効果の表示装置への応用が検討され始めている。カー効果は、電界の二次に比例するため、電界の一次に比例するポッケルス効果と比較して、相対的に低電圧駆動を見込むことができる上、本質的に、数マイクロ秒〜数ミリ秒の応答特性を示すため、高速応答表示装置への応用が期待される。 In such a situation, application to a display device of the Kerr effect is being studied. Since the Kerr effect is proportional to the second order of the electric field, it can be expected to be driven at a relatively low voltage compared to the Pockels effect, which is proportional to the first order of the electric field, and is essentially several microseconds to several milliseconds. Therefore, application to a high-speed response display device is expected.
例えば、特許文献1には、カー効果を用いた表示装置として、少なくとも一方が透明な一対の基板と、上記一対の基板間に挟持された等方相状態の有極性分子を含む媒体と、上記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の外側に配設された偏光板と、上記媒体に電界を印加するための電界印加手段とを備えた表示装置が開示されている。
For example, in
カー効果を示す媒質を表示装置に適用する場合、従来の液晶表示装置のようにホールド型の表示装置とすることが考えられる。ここで、ホールド型の表示装置とは、書き込まれた表示データが所定の期間ほとんど減衰することなく保持される表示装置のことである。ところが、ホールド型の表示装置では、動画ボケが生じやすいという問題がある。また、このようなホールド型の表示素子では、たとえ液晶の光学的応答が十分に速くても、人間の視認性から動画ボケが生じやすい。つまり、高速応答特性を持つカー効果を示す媒質をホールド型の表示装置に適用しても動画ボケは発生しやすい。 When a medium exhibiting the Kerr effect is applied to a display device, a hold-type display device can be considered like a conventional liquid crystal display device. Here, the hold-type display device is a display device in which written display data is held with little attenuation for a predetermined period. However, a hold-type display device has a problem that moving image blur tends to occur. In such a hold-type display element, even if the optical response of the liquid crystal is sufficiently fast, moving image blur tends to occur due to human visibility. That is, even if a medium having a high-speed response characteristic and exhibiting the Kerr effect is applied to a hold-type display device, moving image blur tends to occur.
特許文献3には、液晶表示装置において動画表示性能を向上させるための手法として、1フィールド期間の2/3の時間では、液晶画素への表示データの書き込みのみを行うとともに、バックライトを消灯状態に保持し、次いで1フィールド期間の残りの1/3の時間では、バックライトを点灯状態として書き込まれた表示データの表示を行う技術が開示されている。
In
また、従来の液晶表示装置では、長時間に渡って同じ階調表示を続けた後、次の階調表示を行う際に、前の階調表示の影響が残る、焼き付きという現象が現れる場合がある。このような、従来の液晶表示装置における焼き付き現象には2つの要因があげられる。 Also, in the conventional liquid crystal display device, when the same gradation display is continued for a long time and then the next gradation display is performed, there is a case where the phenomenon of burn-in remains, which is affected by the previous gradation display. is there. Such a burn-in phenomenon in the conventional liquid crystal display device has two factors.
一つは液晶への直流電圧の印加である。TFTなどをスイッチング素子として用いた場合、素子の寄生容量のために液晶にかかる有効電圧として直流成分が生じてしまい、焼き付きが現れる場合がある。したがって、従来の液晶表示装置では、この直流成分をできるだけ少なくすることにより、焼き付きを抑制することができる。 One is the application of a DC voltage to the liquid crystal. When a TFT or the like is used as a switching element, a direct current component is generated as an effective voltage applied to the liquid crystal due to the parasitic capacitance of the element, and image sticking may appear. Therefore, in the conventional liquid crystal display device, the burn-in can be suppressed by reducing the direct current component as much as possible.
もう一つの要因は、配向膜の電気分極によって配向膜界面に付着した液晶層中のイオンである。そこで、従来の液晶表示装置では、液晶材料中に残存するイオン、および、液晶表示装置の液晶層中で溶出・生成するイオンを低レベルに抑えることによって焼き付きを抑制している。また、配向膜界面へのイオンの付着には、配向膜中あるいは電極表面の絶縁膜中の残留電位が影響するとも考えられており、配向膜中の残留電位を抑制するような液晶材料が開発されている。また、液晶層中の電界に影響しないように遊離イオンを吸着する有機薄膜を形成することで、焼き付きを抑えることも検討されてきた。
しかしながら、非特許文献1に示されているように、カー効果示す媒質を用いた表示装置は応答速度の温度依存性が大きいので、低温時に応答挙動が悪化するという問題がある。
However, as shown in Non-Patent
また、カー効果を示す媒質を用いた表示装置は、一般に、駆動電圧が高いという問題がある。なお、特許文献1には、大きなカー定数を示す液晶材料が記載されているが、それらの液晶材料を用いた場合でも、数10V以上の駆動電圧が必要である。そこで、駆動電圧を下げるために、誘電率異方性を上げることが考えられる。ここで、誘電率異方性(Δε)とは、液晶分子の長軸方向における誘電率をεe、液晶分子の短軸方向における誘電率をεoとすると、Δε=εe−εoで表される値である。しかしながら、誘電率異方性の高い液晶材料は不純物イオンを取り込み易く、表示装置に用いる場合、液晶材料に取り込まれた不純物イオンによって信頼性が悪化することが懸念される。
Further, a display device using a medium exhibiting the Kerr effect generally has a problem that the drive voltage is high. Note that
また、カー効果を用いたホールド型の表示装置では、動画ボケが生じやすいという問題がある。なお、動画ボケを解消するために、特許文献3のようにバックライトを間欠点灯する方法では、表示素子への信号入力タイミングと照明装置の間欠点灯タイミングとを精密に合わせる必要があり、そのようなタイミング制御を正確に行うことは困難である。
In addition, the hold type display device using the Kerr effect has a problem that moving image blur tends to occur. In order to eliminate the motion blur, the method of intermittently lighting the backlight as in
また、本発明の発明者らが、カー効果を示す媒質を用いた表示装置における動画ボケおよび焼き付きの要因について詳細に検討した結果、カー効果を示す媒質を用いた表示装置における動画ボケおよび焼き付きは、上記従来の液晶表示素子とは異なる発現要因あることが明らかになった。したがって、カー効果を示す媒質を用いた表示装置における動画ボケおよび焼き付きを抑制するためには、従来の液晶表示装置における動画ボケおよび焼き付き現象に対する対応策とは異なる対応策が求められる。 Further, the inventors of the present invention have studied in detail the moving image blur and the burn-in factor in the display device using the medium exhibiting the Kerr effect, and as a result, the moving image blur and the burn-in in the display device using the medium exhibiting the Kerr effect are Thus, it has been clarified that there is an expression factor different from the conventional liquid crystal display element. Therefore, in order to suppress the moving image blur and the burn-in in the display device using the medium exhibiting the Kerr effect, a countermeasure different from the countermeasure against the moving image blur and the burn-in phenomenon in the conventional liquid crystal display device is required.
このように、従来、カー効果の低温時における応答特性の改善方法については明らかにされていない。また、カー効果を示す媒質を用いた表示装置において、不純物イオンによる信頼性悪化を解決するための技術については、従来、何ら開示されていない。また、表示装置における動画ボケを解消するために、照明装置を間欠点灯する方法が従来から提案されているが、そのような方法では、各画素への信号入力タイミングと照明装置の間欠点灯タイミングとを精密に合わせる必要があり、タイミング制御が困難であるという問題がある。 Thus, conventionally, a method for improving the response characteristic at the low temperature of the Kerr effect has not been clarified. In addition, in a display device using a medium exhibiting the Kerr effect, no technology has been disclosed in the past for solving the reliability deterioration due to impurity ions. In addition, a method of intermittently lighting the lighting device has been proposed in order to eliminate moving image blur in the display device. However, in such a method, the signal input timing to each pixel and the intermittent lighting timing of the lighting device are There is a problem that timing control is difficult because it is necessary to precisely match.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電圧無印加時に光学的等方性を示し、電圧印加によって光学的異方性が発現する媒質を用いた表示パネルあるいは表示装置において、応答速度を向上させるとともに、動画ボケおよび焼き付きを抑制した表示品位の高い画像を表示することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a display panel using a medium that exhibits optical isotropy when no voltage is applied and exhibits optical anisotropy when a voltage is applied. An object of the present invention is to display a high-quality image with improved response speed and suppressed moving image blur and burn-in.
本発明の表示パネルは、上記の課題を解決するために、少なくとも一方が透明な一対の基板と、上記両基板間に挟持された物質層と、上記物質層に電界を印加するための画素電極および対向電極とを備え、上記物質層に電界を印加することで表示を行う表示パネルであって、上記物質層は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって分子の配向方向が変化して光学的異方性の程度が変化する媒質からなり、上記画素電極と対向電極との間に画像表示用の電圧を印加した後、当該画素電極と対向電極との間に次の画像表示用の電圧を印加する前に、上記画素電極の電位と上記対向電極の電位とを略同等にすることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a display panel of the present invention includes a pair of substrates at least one of which is transparent, a material layer sandwiched between the two substrates, and a pixel electrode for applying an electric field to the material layer. And a counter electrode, and a display panel that performs display by applying an electric field to the substance layer, wherein the substance layer exhibits optical isotropy when no electric field is applied, and the orientation direction of molecules by applying the electric field And a medium in which the degree of optical anisotropy changes, and after applying a voltage for image display between the pixel electrode and the counter electrode, the following is performed between the pixel electrode and the counter electrode: Before applying an image display voltage, the potential of the pixel electrode and the potential of the counter electrode are made substantially equal.
ここで、光学的異方性の程度が変化するとは、屈折率楕円体の形状が変わることを意味する。すなわち、本発明の表示パネルは、電界無印加時と電界印加時とにおける屈折率楕円体の形状の変化を利用することで、異なる表示状態を実現するものである。 Here, changing the degree of optical anisotropy means changing the shape of the refractive index ellipsoid. That is, the display panel of the present invention realizes different display states by utilizing the change in the shape of the refractive index ellipsoid when no electric field is applied and when an electric field is applied.
一方、従来の液晶表示パネルでは、電界印加時と電界無印加時とで、屈折率楕円体は楕円のまま、その長軸方向が変化する。すなわち、従来の液晶表示パネルでは、電界無印加時と電界印加時とにおける屈折率楕円体の長軸方向が変化することで、異なる表示状態を実現していた。したがって、本発明の表示パネルと、従来の液晶表示パネルとでは、表示の原理が大きく異なっている。 On the other hand, in the conventional liquid crystal display panel, the major axis direction of the refractive index ellipsoid remains unchanged when the electric field is applied and when no electric field is applied. That is, in the conventional liquid crystal display panel, different display states are realized by changing the major axis direction of the refractive index ellipsoid when no electric field is applied and when an electric field is applied. Therefore, the display principle of the present invention and the conventional liquid crystal display panel are greatly different.
なお、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方性を示すような媒質は、従来の表示パネルに用いられてきた液晶とは、電界印加時から電界無印加への配向状態の変化、あるいは電界印加時から電界無印加時への配向状態の変化が異なる。つまり、上記構成の表示パネルに用いられる媒質は、電界無印加の際には、従来の液晶とは異なり、光学的に等方性を示している。そして、光学的等方性を示す状態から光学的異方性を示す状態への変化は、大きな配向変化を伴う。また、光学的異方性を示す状態から光学的等方性を示す状態への変化についても、従来の液晶よりも大きな配向変化を伴う。このような配向変化は、大きな配向欠陥の状態変化を伴うため、低温時には、配向変化の動きが遅くなる。また、光学的等方性を示す状態から光学的異方性を示す状態への変化に比べて、光学的異方性を示す状態から光学的等方性を示す状態への変化(緩和過程)は、特に、配向変化の動きが遅くなる。 A medium that exhibits optical isotropy when no electric field is applied and exhibits optical anisotropy when an electric field is applied is different from a liquid crystal that has been used in conventional display panels. The change in the orientation state of the film or the change in the orientation state from when an electric field is applied to when no electric field is applied are different. In other words, the medium used in the display panel having the above configuration is optically isotropic, unlike conventional liquid crystals, when no electric field is applied. And the change from the state which shows optical isotropy to the state which shows optical anisotropy is accompanied by a big orientation change. Further, the change from the state exhibiting optical anisotropy to the state exhibiting optical isotropy is accompanied by a larger alignment change than the conventional liquid crystal. Since such an orientation change is accompanied by a state change of a large orientation defect, the orientation change moves slowly at a low temperature. Also, a change from a state exhibiting optical anisotropy to a state exhibiting optical isotropy as compared to a state exhibiting optical anisotropy to a state exhibiting optical anisotropy (relaxation process) In particular, the movement of the orientation change becomes slow.
本発明の発明者らは、この緩和過程における配向変化について詳細に検討した。その結果、上記のような緩和過程(緩和現象)において、一種のメモリー効果のような現象が生じることを見出した。つまり、電界を長時間印加することによって、配向状態が光学的等方性を示す状態から光学的異方性を示す状態に完全に変化した状態を長時間保持すると、電界印加を止めても、光学的等方性状態への緩和が、電界を長時間印加しない場合に比べて遅くなるといった現象が起こることを発見した。このようなメモリー効果により、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方性を示す媒質を用いた表示パネルでは、同じ階調電圧を印加し続けると、次の異なる階調への変化の際に応答速度が遅くなってしまう。 The inventors of the present invention examined in detail the change in orientation during this relaxation process. As a result, it has been found that a phenomenon such as a kind of memory effect occurs in the above relaxation process (relaxation phenomenon). In other words, by applying an electric field for a long time and maintaining the state where the alignment state completely changed from the state showing optical isotropy to the state showing optical anisotropy for a long time, even if the electric field application is stopped, It was discovered that the relaxation to the optically isotropic state occurs slower than when no electric field is applied for a long time. Due to such a memory effect, in a display panel using a medium that exhibits optical isotropy when no electric field is applied and exhibits optical anisotropy when an electric field is applied, if the same grayscale voltage is continuously applied, The response speed becomes slow when changing to gradation.
これに対して、上記の構成によれば、上記画素電極と対向電極との間に画像表示用の電圧を印加した後、当該画素電極と対向電極との間に次の画像表示用の電圧を印加する前に、上記画素電極の電位と上記対向電極の電位とを略同等にする。これにより、物質層を構成する媒質の分子の配向状態は、画像表示用の電圧を印加した後、次の画像表示用の電圧が印加される前に、光学的等方性を示す配向状態にリセットされる。その結果、物質層に封入した媒質が長時間同じ配向状態に維持されることがないので、上記のようなメモリー効果の影響を抑制できる。したがって、次の画像を表示させるとき、すなわち次の画像表示用の電圧を印加するときに応答速度が低下することを防止できる。また、次の画像を表示させるときに、以前のフレームでの誘電性物質の配列状態の影響が低減され、または防止され、画像の流れや尾引きを防止できる。 On the other hand, according to the above configuration, after a voltage for image display is applied between the pixel electrode and the counter electrode, the next voltage for image display is applied between the pixel electrode and the counter electrode. Before the application, the potential of the pixel electrode is made substantially equal to the potential of the counter electrode. Thereby, the orientation state of the molecules of the medium constituting the material layer is changed to an orientation state exhibiting optical isotropy after the voltage for image display is applied and before the voltage for next image display is applied. Reset. As a result, since the medium sealed in the material layer is not maintained in the same orientation for a long time, the influence of the memory effect as described above can be suppressed. Accordingly, it is possible to prevent the response speed from being lowered when the next image is displayed, that is, when the voltage for the next image display is applied. Further, when the next image is displayed, the influence of the arrangement state of the dielectric material in the previous frame is reduced or prevented, and the flow and tailing of the image can be prevented.
なお、従来の液晶表示パネルにおいても、長時間に渡って同じ階調表示を続けた後、次の階調表示を行う際に、前の階調表示の影響が残る、いわゆる焼き付きという現象が現れる場合がある。液晶表示パネルにおける焼き付き現象には2つの要因があげられる。一つは液晶への直流電圧の印加である。TFTなどをスイッチング素子として用いた場合、素子の寄生容量のために液晶にかかる有効電圧として直流成分が生じてしまい、焼き付きが現れる場合がある。よって、この直流成分をできるだけ少なくすることにより焼き付きを抑制することができる。 Even in the conventional liquid crystal display panel, when the same gradation display is continued for a long time and then the next gradation display is performed, the phenomenon of so-called burn-in appears, in which the influence of the previous gradation display remains. There is a case. There are two factors in the image sticking phenomenon in the liquid crystal display panel. One is the application of a DC voltage to the liquid crystal. When a TFT or the like is used as a switching element, a direct current component is generated as an effective voltage applied to the liquid crystal due to the parasitic capacitance of the element, and image sticking may appear. Therefore, burn-in can be suppressed by reducing the direct current component as much as possible.
もう一つの要因は、配向膜の電気分極や配向膜界面に付着した液晶層中のイオンである。そこで、従来の液晶表示パネルでは、液晶材料中のイオンの残存と、液晶表示パネルの液晶層中でのイオンの溶出・生成を低レベルに抑えることにより焼き付きを抑制していた。また、配向膜中、あるいは電極表面の絶縁膜中の残留電位が液晶層中のイオンに影響するとも考えられており、配向膜中の残留電位を抑制するよう液晶材料が開発されてきた。また、液晶層中の電界に影響しないように、遊離イオンを吸着する有機薄膜を形成することにより焼き付きを抑えることも検討されてきた。 Another factor is the electric polarization of the alignment film or ions in the liquid crystal layer attached to the alignment film interface. Therefore, in the conventional liquid crystal display panel, the burn-in is suppressed by suppressing the remaining of ions in the liquid crystal material and the elution and generation of ions in the liquid crystal layer of the liquid crystal display panel to a low level. In addition, it is considered that the residual potential in the alignment film or in the insulating film on the electrode surface affects the ions in the liquid crystal layer, and liquid crystal materials have been developed to suppress the residual potential in the alignment film. It has also been studied to suppress image sticking by forming an organic thin film that adsorbs free ions so as not to affect the electric field in the liquid crystal layer.
しかし、上記したようなメモリー効果は、従来の液晶表示パネルの焼き付き現象とは異なり、媒質を構成する分子の配向状態の変化に起因していると考えられ、従来の液晶表示パネルの焼き付き現象とは、異なる対応策が求められる。 However, unlike the conventional image sticking phenomenon of the liquid crystal display panel, the memory effect as described above is considered to be caused by a change in the alignment state of the molecules constituting the medium. However, different countermeasures are required.
また、特許文献1に大きなカー定数を示す誘電性物質が記載されているが、駆動電圧は数10V以上であった。そこで、駆動電圧をさらに下げるために、誘電率異方性を上げることが考えられる。ここで、誘電率異方性(Δε)とは、液晶分子の長軸方向における誘電率をεe、液晶分子の短軸方向における誘電率をεoとすると、Δε=εe−εoで表される値である。しかしながら、誘電率異方性の高い誘電性物質は不純物イオンを取り込み易い。また、カー効果を示す媒質は、従来の液晶表示パネルに用いる液晶材料よりも不純物イオンを取り込み易く、表示パネルとして用いる場合、信頼性の問題が懸念される。
Moreover, although the dielectric material which shows a big Kerr constant is described in
これに対して、上記の構成によれば、画素電極と対向電極との間に画像表示用の電圧を印加した後、当該画素電極と対向電極との間に次の画像表示用の電圧を印加する前に、画素電極の電位と対向電極の電位とを略同等にすることで、媒質中に不純物イオンが存在する場合であっても、画素電極または対向電極への不純物イオンの蓄積をリセットすることができる。これにより、不純物イオンが駆動に際して悪影響を与えなくなり、良好な駆動が行うことができ、信頼性を向上させることができる。 On the other hand, according to the above configuration, after a voltage for image display is applied between the pixel electrode and the counter electrode, a voltage for the next image display is applied between the pixel electrode and the counter electrode. Before the operation, the potential of the pixel electrode and the potential of the counter electrode are made substantially equal to reset the accumulation of the impurity ions to the pixel electrode or the counter electrode even when impurity ions are present in the medium. be able to. As a result, the impurity ions do not adversely affect the driving, a good driving can be performed, and the reliability can be improved.
また、本発明の表示パネルは、上記画素電極に接続される第1のスイッチング素子と、上記第1のスイッチング素子に接続され、当該第1のスイッチング素子を駆動制御するための走査信号を供給する走査信号線と、上記第1のスイッチング素子に接続され、当該第1のスイッチング素子がオンのときに、当該第1のスイッチング素子を介して上記画素電極に第1のデータ信号を供給する第1のデータ信号線と、上記走査信号線に供給する走査信号および上記第1のデータ信号線に供給する第1のデータ信号を制御する駆動制御手段とを備え、上記駆動制御手段は、1フレーム期間中に、上記画素電極と対向電極との間に画像表示用の電圧を印加する画像表示期間と、上記画素電極の電位と上記対向電極の電位とを略同等にするリセット期間とを設ける構成としてもよい。 Further, the display panel of the present invention supplies a first switching element connected to the pixel electrode and a scanning signal connected to the first switching element for driving and controlling the first switching element. A first signal signal that is connected to the scanning signal line and the first switching element and supplies a first data signal to the pixel electrode via the first switching element when the first switching element is on. Data signal lines, and a drive control means for controlling a scan signal supplied to the scan signal line and a first data signal supplied to the first data signal line, wherein the drive control means has one frame period. An image display period in which a voltage for image display is applied between the pixel electrode and the counter electrode, and a reset period in which the potential of the pixel electrode and the potential of the counter electrode are substantially equal It may be provided with.
上記の構成によれば、上記駆動制御手段が、1フレーム期間中に、上記画素電極と対向電極との間に画像表示用の電圧を印加する画像表示期間と、上記画素電極の電位と上記対向電極の電位とを略同等にするリセット期間とを設ける。これにより、物質層に封入した媒質が長時間同じ配向状態に維持されることがないので、上記のようなメモリー効果の影響を抑制できる。したがって、次のフレームでの駆動時に、応答速度が低下することを防止でき、また、画像の流れや尾引きを防止できる。また、媒質中に不純物イオンが存在する場合であっても、画素電極または対向電極への不純物イオンの蓄積をリセットすることができる。これにより、不純物イオンが駆動に際して悪影響を与えなくなり、良好な駆動が行うことができ、信頼性を向上させることができる。 According to the above configuration, the drive control unit applies an image display voltage between the pixel electrode and the counter electrode during one frame period, and the potential of the pixel electrode is opposed to the pixel electrode. There is provided a reset period in which the potential of the electrode is substantially equal. Thereby, the medium sealed in the material layer is not maintained in the same orientation state for a long time, so that the influence of the memory effect as described above can be suppressed. Accordingly, it is possible to prevent the response speed from being lowered during driving in the next frame, and it is possible to prevent image flow and tailing. Further, even when impurity ions are present in the medium, accumulation of impurity ions in the pixel electrode or the counter electrode can be reset. As a result, the impurity ions do not adversely affect the driving, a good driving can be performed, and the reliability can be improved.
なお、この場合、上記駆動制御手段は、上記画像表示期間において、上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記画素電極に画像表示用の第1のデータ信号を供給することで、上記画素電極と上記対向電極との間に画像表示用の電圧を印加する選択期間と、上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオフさせ、上記画素電極と上記対向電極との間の電圧を、上記選択期間に印加した電圧に保持する非選択期間とを設け、上記リセット期間では、上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記画素電極に上記対向電極と略同電位の第1のデータ信号を供給する構成としてもよい。 In this case, the drive control means turns on the first switching element connected to the scanning signal line in the image display period, and in that state, the image is applied from the first data signal line to the pixel electrode. A selection period in which a voltage for image display is applied between the pixel electrode and the counter electrode by supplying a first data signal for display, and a first switching element connected to the scanning signal line And a non-selection period in which the voltage between the pixel electrode and the counter electrode is held at the voltage applied in the selection period, and the first connected to the scanning signal line is provided in the reset period. The switching element may be turned on, and in this state, the first data signal having substantially the same potential as the counter electrode may be supplied from the first data signal line to the pixel electrode.
上記の構成によれば、選択期間および非選択期間において、物質層に画像表示用の電圧を印画することで、上記第1のデータ信号から供給される第1のデータ信号に応じた適切な画像を表示できる。 According to the above configuration, an appropriate image corresponding to the first data signal supplied from the first data signal is printed by printing a voltage for image display on the material layer in the selection period and the non-selection period. Can be displayed.
また、複数の上記走査信号線および複数の上記第1のデータ信号線と、上記走査信号線と上記第1のデータ信号線との組み合わせ毎に設けられた、上記画素電極と上記対向電極と上記第1のスイッチング素子とを備えてなる画素とを有しており、上記駆動制御手段は、上記各走査信号線について、上記選択期間には、当該走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記各画素の画素電極に当該各画素に表示する画像に応じた第1のデータ信号を供給し、上記非選択期間には、当該走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子をオフさせ、上記リセット期間には、当該走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記各画素の画素電極に上記対向電極と略同電位の第1のデータ信号を供給する構成としてもよい。 The pixel electrode, the counter electrode, and the plurality of scanning signal lines, the plurality of first data signal lines, and the combination of the scanning signal line and the first data signal line. A first switching element; and the drive control means includes a first switching element for each of the scanning signal lines, and the first of each pixel connected to the scanning signal line during the selection period. In this state, the first data signal corresponding to the image to be displayed on each pixel is supplied from the first data signal line to the pixel electrode of each pixel. The first switching element of each pixel connected to the scanning signal line is turned off, and the first switching element of each pixel connected to the scanning signal line is turned on during the reset period. The first Over from data signal line to the pixel electrode of each pixel may be configured to supply a first data signal of the counter electrode and substantially the same potential.
上記の構成によれば、同一走査信号線(一ライン)に接続された各々の画素(画素位置)について、次のフレームの選択期間が開始される前に、その一ラインに接続された各々の画素の媒質を構成する分子の配向状態(配列状態)が、光学的等方性を示す状態になるように、リセット期間を設けている。これにより、媒質を構成する分子が長時間同じ配向状態に維持されることを防止し、メモリー効果の発現を抑制できるので、応答特性を改善できる。また、次のフレームでの駆動時に、その直前のフレームでの媒質を構成する分子の配向状態の影響を低減または防止できるので、画像の流れや尾引きを防止できる。また、物質層内に不純物イオンが含まれていた場合であっても、画素電極または対向電極に不純物イオンが蓄積されることを防止できる。 According to the above configuration, for each pixel (pixel position) connected to the same scanning signal line (one line), before the selection period of the next frame is started, The reset period is provided so that the alignment state (arrangement state) of the molecules constituting the pixel medium becomes optically isotropic. Thereby, it is possible to prevent the molecules constituting the medium from being maintained in the same orientation for a long time and to suppress the expression of the memory effect, thereby improving the response characteristics. In addition, since the influence of the orientation state of the molecules constituting the medium in the immediately preceding frame can be reduced or prevented during driving in the next frame, image flow and tailing can be prevented. Further, even when impurity ions are included in the material layer, impurity ions can be prevented from being accumulated in the pixel electrode or the counter electrode.
また、上記画素電極と対向電極とを接続するように設けられ、上記第1のスイッチング素子とは異なる信号によって駆動制御される第3のスイッチング素子を備え、上記駆動制御手段は、上記画像表示期間において、上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記画素電極に画像表示用の第1のデータ信号を供給することで、上記画素電極と上記対向電極との間に画像表示用の電圧を印加する選択期間と、上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオフさせ、上記画素電極と上記対向電極との間の電圧を、上記選択期間に印加した電圧に保持する非選択期間とを設け、上記リセット期間では、上記第3のスイッチング素子をオンさせ、上記画素電極と対向電極とを導通させることで、上記画素電極の電位と上記対向電極の電位とを略同等にする構成としてもよい。 In addition, a third switching element that is provided so as to connect the pixel electrode and the counter electrode and that is driven and controlled by a signal different from the first switching element is provided, and the drive control unit includes the image display period. The first switching element connected to the scanning signal line is turned on, and the first data signal for image display is supplied from the first data signal line to the pixel electrode in that state. A selection period in which a voltage for image display is applied between the pixel electrode and the counter electrode, and the first switching element connected to the scanning signal line is turned off, and the pixel electrode and the counter electrode are A non-selection period for holding the voltage at the voltage applied in the selection period, and in the reset period, the third switching element is turned on, and the pixel electrode and the counter electrode are By causing pass, it may be configured to the potential of the potential and the counter electrode of the pixel electrodes substantially equal.
上記の構成によれば、上記駆動制御手段が、リセット期間において、第3のスイッチング素子をオンさせ、画素電極と対向電極とを導通させることで、画素電極の電位と対向電極の電位とを略同等にする。これにより、媒質を構成する分子が長時間同じ配向状態に維持されることを防止し、メモリー効果の発現を抑制できるので、応答特性を改善できる。また、次のフレームでの駆動時に、その直前のフレームでの媒質を構成する分子の配向状態の影響を低減または防止できるので、画像の流れや尾引きを防止できる。また、物質層内に不純物イオンが含まれていた場合であっても、画素電極または対向電極に不純物イオンが蓄積されることを防止できる。 According to the above configuration, the drive control unit turns on the third switching element and conducts the pixel electrode and the counter electrode in the reset period, thereby substantially reducing the potential of the pixel electrode and the potential of the counter electrode. Make equal. Thereby, it is possible to prevent the molecules constituting the medium from being maintained in the same orientation for a long time and to suppress the expression of the memory effect, thereby improving the response characteristics. In addition, since the influence of the orientation state of the molecules constituting the medium in the immediately preceding frame can be reduced or prevented during driving in the next frame, image flow and tailing can be prevented. Further, even when impurity ions are included in the material layer, impurity ions can be prevented from being accumulated in the pixel electrode or the counter electrode.
また、この場合、上記駆動制御手段が、上記選択期間に、上記対向電極の電位を基準として反転する矩形波を上記第1のデータ信号として上記画素電極に供給する構成としてもよい。 In this case, the drive control unit may supply a rectangular wave that is inverted with respect to the potential of the counter electrode as the first data signal to the pixel electrode during the selection period.
また、複数の上記走査信号線および複数の上記第1のデータ信号線と、上記走査信号線と上記第1のデータ信号線との組み合わせ毎に設けられた、上記画素電極と上記対向電極と上記第1のスイッチング素子と第3のスイッチング素子とを備えてなる画素とを有しており、上記駆動制御回路は、上記各画素における上記第3のスイッチング素子を、当該各画素に隣接する画素における第1のスイッチング素子を駆動制御するための走査信号によって駆動制御する構成としてもよい。 The pixel electrode, the counter electrode, and the plurality of scanning signal lines, the plurality of first data signal lines, and the combination of the scanning signal line and the first data signal line. A pixel including a first switching element and a third switching element, and the drive control circuit connects the third switching element in each pixel to a pixel adjacent to the pixel. A driving control may be performed by a scanning signal for driving and controlling the first switching element.
上記の構成によれば、1本の走査信号線に、1ライン上の各画素における第1のスイッチング素子が接続され、上記1ラインに隣接する他のライン上の各画素における第3のスイッチング素子が接続される。したがって、1本の走査信号線の走査により、当該走査信号線に第1のスイッチング素子を接続された各画素に対して書き込み動作(画像表示期間の駆動動作)を行うとともに、当該走査信号線に第1のスイッチング素子を接続された各画素に対してリセット動作(リセット期間の駆動動作)を行うことができる。つまり、書き込み動作が行われる画素列(素子列)と、リセット動作が行われる画素列とを同時に駆動できる。これにより、駆動周波数の増大を防ぐことができる。 According to the above configuration, the first switching element in each pixel on one line is connected to one scanning signal line, and the third switching element in each pixel on another line adjacent to the one line. Is connected. Therefore, by performing scanning of one scanning signal line, a writing operation (driving operation in an image display period) is performed on each pixel in which the first switching element is connected to the scanning signal line, and A reset operation (driving operation during a reset period) can be performed on each pixel connected to the first switching element. That is, the pixel column (element column) on which the writing operation is performed and the pixel column on which the reset operation is performed can be driven simultaneously. Thereby, an increase in driving frequency can be prevented.
また、この場合、上記駆動制御手段は、奇数行の走査信号線へのアクティブ信号の供給と、偶数行の走査信号線へのアクティブ信号の走査とを、フレーム毎に交互に繰り返す構成としてもよい。 In this case, the drive control means may be configured to alternately repeat the supply of the active signal to the odd-numbered scanning signal lines and the scanning of the active signal to the even-numbered scanning signal lines for each frame. .
上記の構成によれば、各画素における画像表示期間(ホールド期間;階調信号の入力による階調表示期間)とリセット期間(ブランキング期間)との時間比率が1:1となり、良好な間欠表示(間欠点灯)を行うことができる。 According to the above configuration, the time ratio between the image display period (hold period; gradation display period by input of gradation signal) and the reset period (blanking period) in each pixel is 1: 1, and good intermittent display is achieved. (Intermittent lighting) can be performed.
また、上記の構成に加えて、上記第1のデータ信号線と略平行かつ交互に設けられた、上記対向電極に第2のデータ信号を供給するための第2のデータ信号線と、上記対向電極と上記第2のデータ信号線とを接続する、上記第1のスイッチング素子と共通の走査信号によって駆動制御される第2のスイッチング素子とを備え、上記駆動制御手段は、上記画像表示期間において、上記走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線および第2のデータ信号線から上記各画素の画素電極および対向電極に、当該各画素に表示する画像に応じた第1のデータ信号および第2のデータ信号をそれぞれ供給することで、上記各画素における画素電極と対向電極との間に画像表示用の電圧を印加する選択期間と、上記走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子をオフさせることで、上記選択期間に上記各画素における画素電極と対向電極との間に印加された電圧を保持させる非選択期間とを設ける構成としてもよい。 In addition to the above configuration, the second data signal line for supplying the second data signal to the counter electrode, which is provided substantially in parallel and alternately with the first data signal line, and the counter A second switching element that connects the electrode and the second data signal line, and is driven and controlled by a scanning signal common to the first switching element, and the drive control means includes: The first switching element and the second switching element of each pixel connected to the scanning signal line are turned on, and in this state, the pixel of each pixel from the first data signal line and the second data signal line By supplying the first data signal and the second data signal corresponding to the image displayed on each pixel to the electrode and the counter electrode, respectively, the pixel electrode and the counter electrode in each pixel A selection period in which a voltage for image display is applied between the first switching element and the second switching element of each pixel connected to the scanning signal line is turned off, so that in each of the pixels in the selection period A non-selection period for holding a voltage applied between the pixel electrode and the counter electrode may be provided.
上記の構成によれば、上記第1のデータ信号線および第2のデータ信号線から供給する各データ信号によって、画素電極の電位と対向電極の電位とを制御することで、画像表示を適切に行うことができる。また、リセット期間においては、第3のスイッチング素子をオンとして、画素電極と対向電極とを電気的に接続することで、これらの電極間の電位差を略等しくできる。 According to the above configuration, the image display is appropriately performed by controlling the potential of the pixel electrode and the potential of the counter electrode by each data signal supplied from the first data signal line and the second data signal line. It can be carried out. In the reset period, the third switching element is turned on to electrically connect the pixel electrode and the counter electrode, whereby the potential difference between these electrodes can be made substantially equal.
また、この場合、上記駆動制御手段は、上記選択期間における第1のデータ信号および第2のデータ信号の電位を、上記リセット期間において上記画素電極と対向電極との電位差が略同等になるときの当該両電極の電位を基準として、逆電位に設定する構成としてもよい。ここで、逆電位とは、基準電位に対する大小関係が逆で、かつ、基準電位との差の絶対値が互いに等しい電位のことである。 Further, in this case, the drive control means uses the potentials of the first data signal and the second data signal in the selection period when the potential difference between the pixel electrode and the counter electrode becomes substantially equal in the reset period. It is good also as a structure which sets to the reverse electric potential on the basis of the electric potential of the said both electrodes. Here, the reverse potential is a potential in which the magnitude relationship with respect to the reference potential is opposite and the absolute values of the difference from the reference potential are equal to each other.
上記の構成によれば、上記選択期間における第1のデータ信号および第2のデータ信号の電位は、上記リセット期間において上記画素電極と対向電極との電位差が略同等になるときの当該両電極の電位を基準として、逆電位に設定される。これにより、画素電極および対向電極のそれぞれに対する書き込み電圧(第1および第2のデータ信号のそれぞれの電位と基準電位との差)に比較して、物質層にはその2倍の電圧を印加することができる。つまり、従来と同じ耐圧のスイッチング素子およびデータ信号回路を用いた場合であっても、従来と比べて2倍の電圧を物質層に対して印加することが可能となる。したがって、高電圧駆動が可能となり、また、応答特性を改善した間欠表示を行うことができる。 According to the above configuration, the potentials of the first data signal and the second data signal in the selection period are the same when the potential difference between the pixel electrode and the counter electrode is substantially equal in the reset period. The reverse potential is set with respect to the potential. As a result, compared to the writing voltage (the difference between the potential of each of the first and second data signals and the reference potential) for each of the pixel electrode and the counter electrode, a voltage twice that applied to the material layer is applied. be able to. That is, even when a switching element and a data signal circuit having the same withstand voltage as in the conventional case are used, it is possible to apply twice the voltage to the material layer as compared with the conventional case. Therefore, high voltage driving is possible, and intermittent display with improved response characteristics can be performed.
また、補助容量線と、上記画素電極と上記補助容量線との間に形成される第1の補助容量と、上記対向電極と上記補助容量線との間に形成される第2の補助容量とを備えている構成としてもよい。 A storage capacitor line; a first storage capacitor formed between the pixel electrode and the storage capacitor line; a second storage capacitor formed between the counter electrode and the storage capacitor line; It is good also as a structure provided with.
上記の構成によれば、第1および第2の補助容量を備えることにより、上記第1および第2のスイッチング素子におけるリーク電流の影響を小さくすることができる。 According to said structure, the influence of the leakage current in the said 1st and 2nd switching element can be made small by providing the 1st and 2nd auxiliary capacity.
また、上記画素電極と対向電極とは、同一の基板上に設けられており、上記補助容量線は、上記画素電極と対向電極とが設けられた基板上に、上記画素電極および対向電極に対して、間に絶縁層を介して形成されている構成であってもよい。 In addition, the pixel electrode and the counter electrode are provided on the same substrate, and the storage capacitor line is provided on the substrate on which the pixel electrode and the counter electrode are provided, with respect to the pixel electrode and the counter electrode. In addition, a configuration in which an insulating layer is interposed therebetween may be employed.
また、上記第1の補助容量の容量値と、上記第2の補助容量の容量値とが、略等しい構成としてもよい。 The capacitance value of the first auxiliary capacitor and the capacitance value of the second auxiliary capacitor may be substantially equal.
上記の構成によれば、補助容量線の電位変動が生じても、第1および第2データ電極のそれぞれに生じる電位変動の値が略等しくなるため、目標の印加電圧を物質層に適切に加えることができ、電位変動による表示ムラを抑制できる。 According to the above configuration, even if the potential fluctuation of the auxiliary capacitance line occurs, the potential fluctuation value generated in each of the first and second data electrodes becomes substantially equal. Therefore, the target applied voltage is appropriately applied to the material layer. Display unevenness due to potential fluctuations can be suppressed.
また、上記画素電極と上記第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子に接続される走査信号線との間に形成される寄生容量の容量値と、上記対向電極と上記第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子に接続される走査信号線との間に形成される寄生容量の容量値とが、略等しい構成としてもよい。 A capacitance value of a parasitic capacitance formed between the pixel electrode and a scanning signal line connected to the first switching element and the second switching element; the counter electrode; the first switching element; A capacitance value of a parasitic capacitance formed between the scanning signal line connected to the second switching element may be substantially equal.
上記の構成によれば、走査信号線の電位変動が生じても、画素電極および対向電極のそれぞれに生じる電位変動の値が等しくなるため、目標の印加電圧を物質層に適切に加えることができ、電位変動による表示ムラを抑制できる。 According to the above configuration, even if the potential fluctuation of the scanning signal line occurs, the value of the potential fluctuation generated in each of the pixel electrode and the counter electrode becomes equal, so that the target applied voltage can be appropriately applied to the material layer. , Display unevenness due to potential fluctuations can be suppressed.
また、上記画素電極と上記第1のデータ信号線との間に形成される第1の寄生容量の容量値と、上記対向電極と上記第1のデータ信号線との間に形成される第2の寄生容量の容量値と、上記第画素電極と上記第2のデータ信号線との間に形成される第3の寄生容量の容量値と、上記第対向電極と上記第2のデータ信号線との間で形成される第4の寄生容量の容量値とが、略等しい構成としてもよい。 Further, a capacitance value of a first parasitic capacitance formed between the pixel electrode and the first data signal line, and a second value formed between the counter electrode and the first data signal line. A parasitic capacitance, a capacitance value of a third parasitic capacitance formed between the pixel electrode and the second data signal line, the counter electrode and the second data signal line, The capacitance values of the fourth parasitic capacitances formed between the two may be substantially equal.
上記の構成によれば、画素電極および対向電極に電位変動が生じても、両電極に生じる電位変動の値が等しくなる。すなわち、画素電極および対向電極の電位変動に伴う、上記第1〜第4の寄生容量における電荷の移動が、表示部容量(画素電極と物質相と対向電極とによって形成される容量)を除く種々の寄生容量内だけで収束させられるので、目標の印加電圧を物質層に適切に加えることができ、電位変動による表示ムラを抑制できる。 According to the above configuration, even if potential variations occur in the pixel electrode and the counter electrode, the potential variation values generated in both electrodes are equal. That is, the movement of electric charges in the first to fourth parasitic capacitances accompanying the potential fluctuations of the pixel electrode and the counter electrode is various except for the display unit capacitance (capacitance formed by the pixel electrode, the material phase, and the counter electrode). Therefore, the target applied voltage can be appropriately applied to the material layer, and display unevenness due to potential fluctuations can be suppressed.
また、上記第1〜第4の寄生容量の各容量値が、上記画素電極と上記走査信号線との間に形成される第5の寄生容量の容量値、および、上記対向電極と上記走査信号線との間に形成される第6の寄生容量の容量値よりも大きい構成としてもよい。 The capacitance values of the first to fourth parasitic capacitances are the capacitance value of the fifth parasitic capacitance formed between the pixel electrode and the scanning signal line, and the counter electrode and the scanning signal. It is good also as a structure larger than the capacitance value of the 6th parasitic capacitance formed between lines.
上記の構成によれば、上記第1〜第4の寄生容量を、上記第5の寄生容量および第6の寄生容量よりも大きくすることにより、画素電極および対向電極の電位をより安定化させることができる。これにより、スイッチング素子のスイッチング時に、表示容量部(画素電極と物質相と対向電極とによって形成される容量)の電界変化を抑制し、フリッカの発生を抑制することができる。 According to the above configuration, the potentials of the pixel electrode and the counter electrode are further stabilized by making the first to fourth parasitic capacitances larger than the fifth parasitic capacitance and the sixth parasitic capacitance. Can do. Thereby, at the time of switching of the switching element, the change in the electric field of the display capacitor portion (capacity formed by the pixel electrode, the material phase, and the counter electrode) can be suppressed, and the occurrence of flicker can be suppressed.
また、上記画像表示用の電圧によって上記画素電極と対向電極との間に蓄積された電荷を、放電させる放電手段を備えている構成としてもよい。 The image display voltage may include a discharge unit that discharges the charge accumulated between the pixel electrode and the counter electrode.
上記の構成によれば、上記画素電極と対向電極との間に印加された画像表示用の電圧によって上記両電極に蓄積された電荷を、上記放電手段によって放電させることができる。つまり、上記画素電極と対向電極との間に画像表示用の電圧を印加した後、当該画素電極と対向電極との間に次の画像表示用の電圧を印加する前に、上記画像表示用の電圧によって上記両電極に蓄積された電荷を放電させることができる。これにより、物質層に封入した媒質が長時間同じ配向状態に維持されることがないので、上記のようなメモリー効果の影響を抑制できる。したがって、次の画像を表示させるとき、すなわち次の画像表示用の電圧を印加するときに応答速度が低下することを防止できる。また、次の画像を表示させるときに、以前のフレームでの媒質を構成する分子の配列状態の影響が低減され、または防止され、画像の流れや尾引きを防止できる。また、媒質中に不純物イオンが存在する場合であっても、画素電極または対向電極への不純物イオンの蓄積をリセットすることができる。これにより、不純物イオンが駆動に際して悪影響を与えなくなり、良好な駆動が行うことができ、信頼性を向上させることができる。 According to said structure, the electric charge accumulate | stored in the said both electrodes by the voltage for image display applied between the said pixel electrode and a counter electrode can be discharged by the said discharge means. That is, after an image display voltage is applied between the pixel electrode and the counter electrode, the image display voltage is applied before a next image display voltage is applied between the pixel electrode and the counter electrode. The electric charge accumulated in both the electrodes can be discharged by the voltage. Thereby, the medium sealed in the material layer is not maintained in the same orientation state for a long time, so that the influence of the memory effect as described above can be suppressed. Accordingly, it is possible to prevent the response speed from being lowered when the next image is displayed, that is, when the voltage for the next image display is applied. Further, when the next image is displayed, the influence of the arrangement state of the molecules constituting the medium in the previous frame is reduced or prevented, and the flow and tailing of the image can be prevented. Further, even when impurity ions are present in the medium, accumulation of impurity ions in the pixel electrode or the counter electrode can be reset. As a result, the impurity ions do not adversely affect the driving, a good driving can be performed, and the reliability can be improved.
なお、上記放電手段が、上記画素電極と上記走査信号線とを接続するように設けられた抵抗素子である構成としてもよい。 Note that the discharge unit may be a resistance element provided so as to connect the pixel electrode and the scanning signal line.
また、複数の上記走査信号線および複数の上記第1のデータ信号線と、上記走査信号線と上記第1のデータ信号線との組み合わせ毎に設けられた、上記画素電極と上記対向電極と上記第1のスイッチング素子とを備えてなる画素とが、上記対向する基板の一方の基板に備えられており、上記放電手段は、上記各画素の画素電極と、当該各画素の第1のスイッチング素子を制御する走査信号線に隣接して配置された他の走査信号線とを接続するように上記一方の基板に設けられた抵抗素子である構成としてもよい。 The pixel electrode, the counter electrode, and the plurality of scanning signal lines, the plurality of first data signal lines, and the combination of the scanning signal line and the first data signal line. A pixel including a first switching element is provided on one of the opposing substrates, and the discharging means includes a pixel electrode of each pixel and a first switching element of each pixel. It is also possible to adopt a configuration in which the resistor element is provided on the one substrate so as to connect to another scanning signal line arranged adjacent to the scanning signal line for controlling the above.
また、上記画素電極との間に容量素子を介して接続される容量信号線を備えており、上記放電手段は、上記画素電極と上記容量信号線とを接続するように設けられた抵抗素子である構成としてもよい。 In addition, a capacitive signal line connected to the pixel electrode via a capacitive element is provided, and the discharging means is a resistive element provided to connect the pixel electrode and the capacitive signal line. A certain configuration may be adopted.
上記いずれかの構成によれば、上記抵抗素子が、画素電極と対向電極との間に蓄積された電荷を放電させる放電手段として機能する。 According to any one of the configurations described above, the resistance element functions as a discharge unit that discharges the charge accumulated between the pixel electrode and the counter electrode.
また、上記いずれかの抵抗素子を備えた構成において、上記抵抗素子の抵抗値は、上記画素電極と対向電極との間に蓄積された電荷を、上記画素電極に第1のデータ信号が供給された後、次の第1のデータ信号が供給されるまでの期間に放電させる値に設定されていることが好ましい。 In the configuration including any one of the resistance elements, the resistance value of the resistance element is the charge accumulated between the pixel electrode and the counter electrode, and the first data signal is supplied to the pixel electrode. After that, it is preferable to set the value to be discharged during the period until the next first data signal is supplied.
上記の構成によれば、画素電極と対向電極との間に蓄積された電荷を、次の第1のデータ信号が供給されるまでの期間に放電させることができるので、メモリー効果の影響をより好適に抑制できる。 According to the above configuration, the electric charge accumulated between the pixel electrode and the counter electrode can be discharged during the period until the next first data signal is supplied. It can suppress suitably.
また、上記画素電極と上記第1のスイッチング素子と上記放電手段とが、上記対向する一対の基板の一方に備えられている構成としてもよい。 Further, the pixel electrode, the first switching element, and the discharge means may be provided on one of the pair of opposed substrates.
また、上記物質層中に、電界印加時における光学的異方性の程度の変化を促進させる配向補助材が備えられていてもよい。 In addition, the material layer may be provided with an alignment aid that promotes a change in the degree of optical anisotropy when an electric field is applied.
上記の構成によれば、上記配向補助材によって、電界印加時における光学的異方性の程度の変化を促進させる。これにより、光学的異方性を広い温度範囲で発現させることができる。つまり、電界無印加時に光学的等方性を示している媒質に対して、電界を印加することにより、光学的異方性を広い温度範囲で発現させることができる。なお、このような配向補助材としては、例えば、重合性化合物を重合させたものを用いることができる。 According to said structure, the change of the grade of the optical anisotropy at the time of an electric field application is accelerated | stimulated with the said orientation auxiliary material. Thereby, optical anisotropy can be expressed in a wide temperature range. That is, by applying an electric field to a medium exhibiting optical isotropy when no electric field is applied, optical anisotropy can be expressed in a wide temperature range. In addition, as such an alignment auxiliary material, what superposed | polymerized the polymeric compound can be used, for example.
また、上記画素電極および対向電極は、上記一対の基板の少なくとも一方に、基板面平行方向の電界を発生するように配設されている構成としてもよい。 The pixel electrode and the counter electrode may be arranged on at least one of the pair of substrates so as to generate an electric field in a direction parallel to the substrate surface.
また、上記画素電極および対向電極は透明であってもよい。 The pixel electrode and the counter electrode may be transparent.
上記の構成によれば、上記画素電極および対向電極は透明なので、透過率を上昇させることができる。また、例えば、物質層中に光照射によって重合された配向補助材を形成する場合、物質層中に光照射によって重合する重合性化合物を添加しておき、上記画素電極および対向電極が形成される基板側から光照射することで、上記両電極上の領域にも紫外光を照射することができる。未反応の重合性化合物を削減できるので、電圧保持率低下などの信頼性悪化を防止できる。 According to said structure, since the said pixel electrode and a counter electrode are transparent, the transmittance | permeability can be raised. For example, when forming an alignment aid polymerized by light irradiation in the material layer, a polymerizable compound that is polymerized by light irradiation is added to the material layer to form the pixel electrode and the counter electrode. By irradiating light from the substrate side, the region on both electrodes can be irradiated with ultraviolet light. Since unreacted polymerizable compounds can be reduced, it is possible to prevent deterioration in reliability such as a decrease in voltage holding ratio.
また、上記画素電極および対向電極は、上記一対の基板の一方に備えられており、当該上記画素電極および対向電極が形成された基板には、カラーフィルターが形成されていてもよい。 The pixel electrode and the counter electrode may be provided on one of the pair of substrates, and a color filter may be formed on the substrate on which the pixel electrode and the counter electrode are formed.
上記の構成によれば、上記画素電極および対向電極は、一方の基板にのみ形成される。このため、これらの各電極がそれぞれ異なる基板に設置されている場合と比較して、製造工程において要求される両基板の位置合わせの精度が低くなる。 According to the above configuration, the pixel electrode and the counter electrode are formed only on one substrate. For this reason, compared with the case where these each electrodes are each installed in a different board | substrate, the precision of the alignment of both board | substrates requested | required in a manufacturing process becomes low.
また、上記画素電極および対向電極は、上記一対の基板の一方に備えられており、当該画素電極および対向電極が形成された基板の他方の基板が透明である構成としてもよい。 The pixel electrode and the counter electrode may be provided on one of the pair of substrates, and the other substrate on which the pixel electrode and the counter electrode are formed may be transparent.
上記の構成によれば、上記他方の基板が透明であり、また当該他方の基板には電極が形成されていないので、透過率を上昇させることができる。また、例えば、物質層中に光照射によって重合された配向補助材を形成する場合、物質層中に光照射によって重合する重合性化合物を添加しておき、上記画素電極と対向電極とが形成されていない基板側から光照射することで、上記物質層を露光できる領域を広げ、未反応の重合性化合物を削減できる。このため、表示パネルの信頼性悪化を防止できる。また、重合性化合物を重合させるための光の照射量を削減できる。 According to said structure, since the said other board | substrate is transparent and the electrode is not formed in the said other board | substrate, the transmittance | permeability can be raised. Also, for example, when forming an alignment aid polymerized by light irradiation in the material layer, a polymerizable compound that is polymerized by light irradiation is added to the material layer to form the pixel electrode and the counter electrode. By irradiating with light from the side of the substrate that is not exposed, the area where the substance layer can be exposed can be expanded, and unreacted polymerizable compounds can be reduced. For this reason, deterioration of the reliability of the display panel can be prevented. Moreover, the amount of light irradiation for polymerizing the polymerizable compound can be reduced.
また、上記画素電極および対向電極は、上記対向する一対の基板面法線方向に電界を発生するように配設されていてもよい。 The pixel electrode and the counter electrode may be arranged to generate an electric field in the normal direction of the pair of opposing substrate surfaces.
上記の構成によれば、上記物質層における両基板との界面付近に限らず、両基板から離れた領域においても、光学的異方性の程度の変化を促進させることができるので、駆動電圧を低電圧化することができる。 According to the above configuration, the change in the degree of optical anisotropy can be promoted not only in the vicinity of the interface between the substrate and the substrate in the material layer, but also in a region away from both substrates. The voltage can be lowered.
また、複数の上記走査信号線および複数の上記第1のデータ信号線と、上記走査信号線と上記第1のデータ信号線との組み合わせ毎に設けられた、上記画素電極と当該画素電極に接続され、上記走査信号線に供給される走査信号によって駆動制御される第1のスイッチング素子とを備えてなる画素とが、上記一対の基板の一方の基板であるアクティブマトリクス基板に形成されており、上記対向電極が、上記一対の基板の他方の基板である対向基板に、上記各画素電極と対向するように形成されている構成としてもよい。 In addition, a plurality of the scanning signal lines, a plurality of the first data signal lines, and the pixel electrodes provided for each combination of the scanning signal lines and the first data signal lines are connected to the pixel electrodes. And a pixel including a first switching element that is driven and controlled by a scanning signal supplied to the scanning signal line is formed on an active matrix substrate that is one of the pair of substrates, The counter electrode may be formed on the counter substrate, which is the other substrate of the pair of substrates, so as to face the pixel electrodes.
上記の構成によれば、各々の画素において低電圧でアクティブマトリクス駆動することができる。 According to the above configuration, active matrix driving can be performed at a low voltage in each pixel.
また、上記アクティブマトリクス基板に、カラーフィルターが形成されている構成としてもよい。 Further, a color filter may be formed on the active matrix substrate.
上記の構成によれば、上記アクティブマトリクス基板に、カラーフィルターが形成されている。この場合、カラーフィルターが対向基板に備えられる場合に比べて、製造工程において要求される両基板の位置合わせの精度が低くなる。 According to the above configuration, the color filter is formed on the active matrix substrate. In this case, compared with the case where the color filter is provided on the counter substrate, the accuracy of alignment between the two substrates required in the manufacturing process is lowered.
また、上記対向基板および対向電極が、透明であってもよい。 Further, the counter substrate and the counter electrode may be transparent.
上記の構成によれば、上記対向基板および対向電極が、透明であるので、透過率を上昇させることができる。また、例えば、物質層中に光照射によって重合された配向補助材を形成する場合、物質層中に光照射によって重合する重合性化合物を添加しておき、上記対向基板側から光照射することで、上記物質層を露光できる領域を広げ未反応の重合性化合物を削減できる。これにより、表示パネルの信頼性悪化を防止できる。また、重合性化合物を重合させるための光の照射量を削減できる。 According to said structure, since the said opposing board | substrate and counter electrode are transparent, the transmittance | permeability can be raised. For example, when forming an alignment aid polymerized by light irradiation in the material layer, a polymerizable compound that is polymerized by light irradiation is added to the material layer, and light irradiation is performed from the counter substrate side. The region where the substance layer can be exposed can be expanded, and unreacted polymerizable compounds can be reduced. Thereby, deterioration of the reliability of the display panel can be prevented. Moreover, the amount of light irradiation for polymerizing the polymerizable compound can be reduced.
また、上記画素電極と対向電極と上記物質層とによって形成される表示部容量と並列に、補助容量が接続されている構成としてもよい。 In addition, an auxiliary capacitor may be connected in parallel with the display unit capacitor formed by the pixel electrode, the counter electrode, and the material layer.
上記の構成によれば、画素電極と対向電極との間に形成される容量が大きくなるので、第1のスイッチング素子や物質層におけるリーク電流の影響を小さくすることができる。 According to the above configuration, since the capacitance formed between the pixel electrode and the counter electrode is increased, the influence of the leakage current in the first switching element and the material layer can be reduced.
また、上記媒質は、コレステリックブルー相を示すものであってもよい。あるいは、上記媒質に、カイラル剤が添加されていてもよい。 The medium may exhibit a cholesteric blue phase. Alternatively, a chiral agent may be added to the medium.
上記いずれかの媒質は、特にメモリー効果が発現しやすい。このため、これらの媒質を用いる場合には、上記したいずれかの構成とすることで、メモリー効果の影響を低減させることが好ましい。 Any of the above media is particularly likely to exhibit a memory effect. For this reason, when using these media, it is preferable to reduce the influence of the memory effect by adopting one of the above-described configurations.
本発明の表示装置は、上記いずれかの表示パネルを備えていることを特徴としている。 A display device according to the present invention includes any one of the display panels described above.
上記の構成によれば、物質層に封入した媒質が長時間同じ配向状態に維持されることがないので、上記のようなメモリー効果の影響を抑制できる。したがって、次の画像を表示させるとき、すなわち次の画像表示用の電圧を印加するときに応答速度が低下することを防止できる。また、次の画像を表示させるときに、以前のフレームでの媒質を構成する分子の配列状態の影響が低減され、または防止され、画像の流れや尾引きを防止できる。また、媒質中に不純物イオンが存在する場合であっても、画素電極または対向電極への不純物イオンの蓄積をリセットすることができる。これにより、不純物イオンが駆動に際して悪影響を与えなくなり、良好な駆動が行うことができ、信頼性を向上させることができる。また、電界印加によって光学的異方性の程度が変化する媒質を用いた表示装置は、本質的に応答速度が速いので、上記の構成により、応答速度が速く、信頼性が高く、かつ間欠点灯可能な表示装置を実現できる。 According to the above configuration, since the medium sealed in the material layer is not maintained in the same orientation state for a long time, the influence of the memory effect as described above can be suppressed. Accordingly, it is possible to prevent the response speed from being lowered when the next image is displayed, that is, when the voltage for the next image display is applied. Further, when the next image is displayed, the influence of the arrangement state of the molecules constituting the medium in the previous frame is reduced or prevented, and the flow and tailing of the image can be prevented. Further, even when impurity ions are present in the medium, accumulation of impurity ions in the pixel electrode or the counter electrode can be reset. As a result, the impurity ions do not adversely affect the driving, a good driving can be performed, and the reliability can be improved. In addition, a display device using a medium in which the degree of optical anisotropy changes when an electric field is applied has a high response speed. Therefore, with the above configuration, the response speed is high, the reliability is high, and intermittent lighting is performed. Possible display devices can be realized.
また、本発明の表示装置は、少なくとも一方が透明な一対の基板と、上記両基板間に挟持された物質層と、上記物質層に電界を印加するための画素電極および対向電極とを備え、上記物質層に電界を印加することで表示を行う表示装置であって、上記物質層は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって分子の配向方向が変化して光学的異方性の程度が変化する媒質からなり、上記画素電極と対向電極との間に画像表示用の電圧を印加した後、当該画素電極と対向電極との間に次の画像表示用の電圧を印加する前に、上記画素電極の電位と上記対向電極の電位とを略同等にするように、上記画素電極および/または対向電極の電位を制御する駆動制御手段を備えていることを特徴としている。ここで、上記駆動制御手段は、上記いずれかの基板上に形成されていてもよく、あるいは上記基板の外部に備えられていてもよい。すなわち、上記駆動制御手段は、上記対向する一対の基板と物質層とによって構成される表示パネルに形成されていてもよく、あるいは表示パネルの外部に備えられていてもよい。 The display device of the present invention includes a pair of substrates, at least one of which is transparent, a material layer sandwiched between the substrates, a pixel electrode and a counter electrode for applying an electric field to the material layer, A display device that performs display by applying an electric field to the material layer, wherein the material layer exhibits optical isotropy when no electric field is applied, and the orientation direction of molecules changes due to the application of the electric field, resulting in optical differences. It consists of a medium whose degree of directionality changes, and after applying an image display voltage between the pixel electrode and the counter electrode, the next image display voltage is applied between the pixel electrode and the counter electrode. Before the operation, drive control means for controlling the potential of the pixel electrode and / or the counter electrode is provided so that the potential of the pixel electrode is substantially equal to the potential of the counter electrode. Here, the drive control means may be formed on any of the substrates, or may be provided outside the substrate. That is, the drive control means may be formed on a display panel constituted by the pair of opposing substrates and the material layer, or may be provided outside the display panel.
上記の構成によれば、物質層に封入した媒質が長時間同じ配向状態に維持されることがないので、上記のようなメモリー効果の影響を抑制できる。したがって、次の画像を表示させるとき、すなわち次の画像表示用の電圧を印加するときに応答速度が低下することを防止できる。また、次の画像を表示させるときに、以前のフレームでの媒質を構成する分子の配列状態の影響が低減され、または防止され、画像の流れや尾引きを防止できる。また、媒質中に不純物イオンが存在する場合であっても、画素電極または対向電極への不純物イオンの蓄積をリセットすることができる。これにより、不純物イオンが駆動に際して悪影響を与えなくなり、良好な駆動が行うことができ、信頼性を向上させることができる。 According to the above configuration, since the medium sealed in the material layer is not maintained in the same orientation state for a long time, the influence of the memory effect as described above can be suppressed. Accordingly, it is possible to prevent the response speed from being lowered when the next image is displayed, that is, when the voltage for the next image display is applied. Further, when the next image is displayed, the influence of the arrangement state of the molecules constituting the medium in the previous frame is reduced or prevented, and the flow and tailing of the image can be prevented. Further, even when impurity ions are present in the medium, accumulation of impurity ions in the pixel electrode or the counter electrode can be reset. As a result, the impurity ions do not adversely affect the driving, a good driving can be performed, and the reliability can be improved.
また、上記画素電極に接続される第1のスイッチング素子と、上記第1のスイッチング素子に接続され、当該第1のスイッチング素子を駆動制御するための走査信号を供給する走査信号線と、上記第1のスイッチング素子に接続され、当該第1のスイッチング素子がオンのときに、当該第1のスイッチング素子を介して上記画素電極に第1のデータ信号を供給する第1のデータ信号線とを備え、上記駆動制御手段は、1フレーム期間中に、上記画素電極と対向電極との間に画像表示用の電圧を印加する画像表示期間と、上記画素電極の電位と上記対向電極の電位とを略同等にするリセット期間とを設ける構成としてもよい。 A first switching element connected to the pixel electrode; a scanning signal line connected to the first switching element for supplying a scanning signal for driving and controlling the first switching element; And a first data signal line that is connected to one switching element and supplies a first data signal to the pixel electrode through the first switching element when the first switching element is on. The drive control means substantially includes an image display period in which a voltage for image display is applied between the pixel electrode and the counter electrode, and a potential of the pixel electrode and a potential of the counter electrode during one frame period. A reset period that is equivalent may be provided.
上記の構成によれば、上記駆動制御手段が、1フレーム期間中に、上記画素電極と対向電極との間に画像表示用の電圧を印加する画像表示期間と、上記画素電極の電位と上記対向電極の電位とを略同等にするリセット期間とを設ける。これにより、物質層に封入した媒質が長時間同じ配向状態に維持されることがないので、上記のようなメモリー効果の影響を抑制できる。したがって、次のフレームでの駆動時に、応答速度が低下することを防止でき、また、画像の流れや尾引きを防止できる。また、媒質中に不純物イオンが存在する場合であっても、画素電極または対向電極への不純物イオンの蓄積をリセットすることができる。これにより、不純物イオンが駆動に際して悪影響を与えなくなり、良好な駆動が行うことができ、信頼性を向上させることができる。 According to the above configuration, the drive control unit applies an image display voltage between the pixel electrode and the counter electrode during one frame period, and the potential of the pixel electrode is opposed to the pixel electrode. There is provided a reset period in which the potential of the electrode is substantially equal. Thereby, the medium sealed in the material layer is not maintained in the same orientation state for a long time, so that the influence of the memory effect as described above can be suppressed. Accordingly, it is possible to prevent the response speed from being lowered during driving in the next frame, and it is possible to prevent image flow and tailing. Further, even when impurity ions are present in the medium, accumulation of impurity ions in the pixel electrode or the counter electrode can be reset. As a result, the impurity ions do not adversely affect the driving, a good driving can be performed, and the reliability can be improved.
なお、この場合、上記駆動制御手段は、上記画像表示期間において、上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記画素電極に画像表示用の第1のデータ信号を供給することで、上記画素電極と上記対向電極との間に画像表示用の電圧を印加する選択期間と、上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオフさせ、上記画素電極と上記対向電極との間の電圧を、上記選択期間に印加した電圧に保持する非選択期間とを設け、上記リセット期間では、上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記画素電極に上記対向電極と略同電位の第1のデータ信号を供給する構成としてもよい。 In this case, the drive control means turns on the first switching element connected to the scanning signal line in the image display period, and in that state, the image is applied from the first data signal line to the pixel electrode. A selection period in which a voltage for image display is applied between the pixel electrode and the counter electrode by supplying a first data signal for display, and a first switching element connected to the scanning signal line And a non-selection period in which the voltage between the pixel electrode and the counter electrode is held at the voltage applied in the selection period, and the first connected to the scanning signal line is provided in the reset period. The switching element may be turned on, and in this state, the first data signal having substantially the same potential as the counter electrode may be supplied from the first data signal line to the pixel electrode.
上記の構成によれば、選択期間および非選択期間において、物質層に画像表示用の電圧を印画することで、上記第1のデータ信号から供給される第1のデータ信号に応じた適切な画像を表示できる。 According to the above configuration, an appropriate image corresponding to the first data signal supplied from the first data signal is printed by printing a voltage for image display on the material layer in the selection period and the non-selection period. Can be displayed.
また、複数の上記走査信号線および複数の上記第1のデータ信号線と、上記走査信号線と上記第1のデータ信号線との組み合わせ毎に設けられた、上記画素電極と上記対向電極と上記第1のスイッチング素子とを備えてなる画素とを有しており、上記駆動制御手段は、上記各走査信号線について、上記選択期間には、当該走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記各画素の画素電極に当該各画素に表示する画像に応じた第1のデータ信号を供給し、上記非選択期間には、当該走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子をオフさせ、上記リセット期間には、当該走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記各画素の画素電極に上記対向電極と略同電位の第1のデータ信号を供給する構成としてもよい。 The pixel electrode, the counter electrode, and the plurality of scanning signal lines, the plurality of first data signal lines, and the combination of the scanning signal line and the first data signal line. A first switching element; and the drive control means includes a first switching element for each of the scanning signal lines, and the first of each pixel connected to the scanning signal line during the selection period. In this state, the first data signal corresponding to the image to be displayed on each pixel is supplied from the first data signal line to the pixel electrode of each pixel. The first switching element of each pixel connected to the scanning signal line is turned off, and the first switching element of each pixel connected to the scanning signal line is turned on during the reset period. The first Over from data signal line to the pixel electrode of each pixel may be configured to supply a first data signal of the counter electrode and substantially the same potential.
上記の構成によれば、同一走査信号線(一ライン)に接続された各々の画素(画素位置)について、次のフレームの選択期間が開始される前に、その一ラインに接続された各々の画素の媒質を構成する分子の配向状態(配列状態)が、光学的等方性を示す状態になるように、リセット期間を設けている。これにより、媒質を構成する分子が長時間同じ配向状態に維持されることを防止し、メモリー効果の発現を抑制できるので、応答特性を改善できる。また、次のフレームでの駆動時に、その直前のフレームでの媒質を構成する分子の配向状態の影響を低減または防止できるので、画像の流れや尾引きを防止できる。また、物質層内に不純物イオンが含まれていた場合であっても、画素電極または対向電極に不純物イオンが蓄積されることを防止できる。 According to the above configuration, for each pixel (pixel position) connected to the same scanning signal line (one line), before the selection period of the next frame is started, The reset period is provided so that the alignment state (arrangement state) of the molecules constituting the pixel medium becomes optically isotropic. Thereby, it is possible to prevent the molecules constituting the medium from being maintained in the same orientation for a long time and to suppress the expression of the memory effect, thereby improving the response characteristics. In addition, since the influence of the orientation state of the molecules constituting the medium in the immediately preceding frame can be reduced or prevented during driving in the next frame, image flow and tailing can be prevented. Further, even when impurity ions are included in the material layer, impurity ions can be prevented from being accumulated in the pixel electrode or the counter electrode.
また、上記画素電極と対向電極とを接続するように設けられ、上記第1のスイッチング素子とは異なる信号によって駆動制御される第3のスイッチング素子を備え、上記駆動制御手段は、上記画像表示期間において、上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記画素電極に画像表示用の第1のデータ信号を供給することで、上記画素電極と上記対向電極との間に画像表示用の電圧を印加する選択期間と、上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオフさせ、上記画素電極と上記対向電極との間の電圧を、上記選択期間に印加した電圧に保持する非選択期間とを設け、上記リセット期間では、上記第3のスイッチング素子をオンさせ、上記画素電極と対向電極とを導通させることで、上記画素電極の電位と上記対向電極の電位とを略同等にする構成としてもよい。 In addition, a third switching element that is provided so as to connect the pixel electrode and the counter electrode and that is driven and controlled by a signal different from the first switching element is provided, and the drive control unit includes the image display period. The first switching element connected to the scanning signal line is turned on, and the first data signal for image display is supplied from the first data signal line to the pixel electrode in that state. A selection period in which a voltage for image display is applied between the pixel electrode and the counter electrode, and the first switching element connected to the scanning signal line is turned off, and the pixel electrode and the counter electrode are A non-selection period for holding the voltage at the voltage applied in the selection period, and in the reset period, the third switching element is turned on, and the pixel electrode and the counter electrode are By causing pass, it may be configured to the potential of the potential and the counter electrode of the pixel electrodes substantially equal.
上記の構成によれば、上記駆動制御手段が、リセット期間において、第3のスイッチング素子をオンさせ、画素電極と対向電極とを導通させることで、画素電極の電位と対向電極の電位とを略同等にする。これにより、媒質を構成する分子が長時間同じ配向状態に維持されることを防止し、メモリー効果の発現を抑制できるので、応答特性を改善できる。また、次のフレームでの駆動時に、その直前のフレームでの媒質を構成する分子の配向状態の影響を低減または防止できるので、画像の流れや尾引きを防止できる。また、物質層内に不純物イオンが含まれていた場合であっても、画素電極または対向電極に不純物イオンが蓄積されることを防止できる。 According to the above configuration, the drive control unit turns on the third switching element and conducts the pixel electrode and the counter electrode in the reset period, thereby substantially reducing the potential of the pixel electrode and the potential of the counter electrode. Make equal. Thereby, it is possible to prevent the molecules constituting the medium from being maintained in the same orientation for a long time and to suppress the expression of the memory effect, thereby improving the response characteristics. In addition, since the influence of the orientation state of the molecules constituting the medium in the immediately preceding frame can be reduced or prevented during driving in the next frame, image flow and tailing can be prevented. Further, even when impurity ions are included in the material layer, impurity ions can be prevented from being accumulated in the pixel electrode or the counter electrode.
また、この場合、上記駆動制御手段が、上記選択期間に、上記対向電極の電位を基準として反転する矩形波を上記第1のデータ信号として上記画素電極に供給する構成としてもよい。 In this case, the drive control unit may supply a rectangular wave that is inverted with respect to the potential of the counter electrode as the first data signal to the pixel electrode during the selection period.
また、複数の上記走査信号線および複数の上記第1のデータ信号線と、上記走査信号線と上記第1のデータ信号線との組み合わせ毎に設けられた、上記画素電極と上記対向電極と上記第1のスイッチング素子と第3のスイッチング素子とを備えてなる画素とを有しており、上記駆動制御回路は、上記各画素における上記第3のスイッチング素子を、当該各画素に隣接する画素における第1のスイッチング素子を駆動制御するための走査信号によって駆動制御する構成としてもよい。 The pixel electrode, the counter electrode, and the plurality of scanning signal lines, the plurality of first data signal lines, and the combination of the scanning signal line and the first data signal line. A pixel including a first switching element and a third switching element, and the drive control circuit connects the third switching element in each pixel to a pixel adjacent to the pixel. A driving control may be performed by a scanning signal for driving and controlling the first switching element.
上記の構成によれば、1本の走査信号線に、1ライン上の各画素における第1のスイッチング素子が接続され、上記1ラインに隣接する他のライン上の各画素における第3のスイッチング素子が接続される。したがって、1本の走査信号線の走査により、当該走査信号線に第1のスイッチング素子を接続された各画素に対して書き込み動作(画像表示期間の駆動動作)を行うとともに、当該走査信号線に第1のスイッチング素子を接続された各画素に対してリセット動作(リセット期間の駆動動作)を行うことができる。つまり、書き込み動作が行われる画素列(装置列)と、リセット動作が行われる画素列とを同時に駆動できる。これにより、駆動周波数の増大を防ぐことができる。 According to the above configuration, the first switching element in each pixel on one line is connected to one scanning signal line, and the third switching element in each pixel on another line adjacent to the one line. Is connected. Therefore, by performing scanning of one scanning signal line, a writing operation (driving operation in an image display period) is performed on each pixel in which the first switching element is connected to the scanning signal line, and A reset operation (driving operation during a reset period) can be performed on each pixel connected to the first switching element. That is, the pixel column (device column) on which the writing operation is performed and the pixel column on which the reset operation is performed can be driven simultaneously. Thereby, an increase in driving frequency can be prevented.
また、この場合、上記駆動制御手段は、奇数行の走査信号線へのアクティブ信号の供給と、偶数行の走査信号線へのアクティブ信号の走査とを、フレーム毎に交互に繰り返す構成としてもよい。 In this case, the drive control means may be configured to alternately repeat the supply of the active signal to the odd-numbered scanning signal lines and the scanning of the active signal to the even-numbered scanning signal lines for each frame. .
上記の構成によれば、各画素における画像表示期間(ホールド期間;階調信号の入力による階調表示期間)とリセット期間(ブランキング期間)との時間比率が1:1となり、良好な間欠表示(間欠点灯)を行うことができる。 According to the above configuration, the time ratio between the image display period (hold period; gradation display period by input of gradation signal) and the reset period (blanking period) in each pixel is 1: 1, and good intermittent display is achieved. (Intermittent lighting) can be performed.
また、上記の構成に加えて、上記第1のデータ信号線と略平行かつ交互に設けられた、上記対向電極に第2のデータ信号を供給するための第2のデータ信号線と、上記対向電極と上記第2のデータ信号線とを接続する、上記第1のスイッチング素子と共通の走査信号によって駆動制御される第2のスイッチング素子とを備え、上記駆動制御手段は、上記画像表示期間において、上記走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線および第2のデータ信号線から上記各画素の画素電極および対向電極に、当該各画素に表示する画像に応じた第1のデータ信号および第2のデータ信号をそれぞれ供給することで、上記各画素における画素電極と対向電極との間に画像表示用の電圧を印加する選択期間と、上記走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子をオフさせることで、上記選択期間に上記各画素における画素電極と対向電極との間に印加された電圧を保持させる非選択期間とを設ける構成としてもよい。 In addition to the above configuration, the second data signal line for supplying the second data signal to the counter electrode, which is provided substantially in parallel and alternately with the first data signal line, and the counter A second switching element that connects the electrode and the second data signal line, and is driven and controlled by a scanning signal common to the first switching element, and the drive control means includes: The first switching element and the second switching element of each pixel connected to the scanning signal line are turned on, and in this state, the pixel of each pixel from the first data signal line and the second data signal line By supplying the first data signal and the second data signal corresponding to the image displayed on each pixel to the electrode and the counter electrode, respectively, the pixel electrode and the counter electrode in each pixel A selection period in which a voltage for image display is applied between the first switching element and the second switching element of each pixel connected to the scanning signal line is turned off, so that in each of the pixels in the selection period A non-selection period for holding a voltage applied between the pixel electrode and the counter electrode may be provided.
上記の構成によれば、上記第1のデータ信号線および第2のデータ信号線から供給する各データ信号によって、画素電極の電位と対向電極の電位とを制御することで、画像表示を適切に行うことができる。また、リセット期間においては、第3のスイッチング素子をオンとして、画素電極と対向電極とを電気的に接続することで、これらの電極間の電位差を略等しくできる。 According to the above configuration, the image display is appropriately performed by controlling the potential of the pixel electrode and the potential of the counter electrode by each data signal supplied from the first data signal line and the second data signal line. It can be carried out. In the reset period, the third switching element is turned on to electrically connect the pixel electrode and the counter electrode, whereby the potential difference between these electrodes can be made substantially equal.
また、この場合、上記駆動制御手段は、上記選択期間における第1のデータ信号および第2のデータ信号の電位は、上記リセット期間において上記画素電極と対向電極との電位差が略同等になるときの当該両電極の電位を基準として、逆電位に設定する構成としてもよい。 Further, in this case, the drive control means is configured such that the potentials of the first data signal and the second data signal in the selection period are substantially equal to each other in the potential difference between the pixel electrode and the counter electrode in the reset period. It is good also as a structure which sets to the reverse electric potential on the basis of the electric potential of the said both electrodes.
上記の構成によれば、上記選択期間における第1のデータ信号および第2のデータ信号の電位は、上記リセット期間において上記画素電極と対向電極との電位差が略同等になるときの当該両電極の電位を基準として、逆電位に設定される。これにより、画素電極および対向電極のそれぞれに対する書き込み電圧(第1および第2のデータ信号のそれぞれの電位と基準電位との差)に比較して、物質層にはその2倍の電圧を印加することができる。つまり、従来と同じ耐圧のスイッチング素子およびデータ信号回路を用いた場合であっても、従来と比べて2倍の電圧を物質層に対して印加することが可能となる。したがって、高電圧駆動が可能となり、また、応答特性を改善した間欠表示を行うことができる。 According to the above configuration, the potentials of the first data signal and the second data signal in the selection period are the same when the potential difference between the pixel electrode and the counter electrode is substantially equal in the reset period. The reverse potential is set with respect to the potential. As a result, compared to the writing voltage (the difference between the potential of each of the first and second data signals and the reference potential) for each of the pixel electrode and the counter electrode, a voltage twice that applied to the material layer is applied. be able to. That is, even when a switching element and a data signal circuit having the same withstand voltage as in the conventional case are used, it is possible to apply twice the voltage to the material layer as compared with the conventional case. Therefore, high voltage driving is possible, and intermittent display with improved response characteristics can be performed.
以上のように、本発明の表示パネルまたは表示装置は、上記画素電極と対向電極との間に画像表示用の電圧を印加した後、当該画素電極と対向電極との間に次の画像表示用の電圧を印加する前に、上記画素電極の電位と上記対向電極の電位とを略同等にする。 As described above, in the display panel or display device of the present invention, after a voltage for image display is applied between the pixel electrode and the counter electrode, the next image display is displayed between the pixel electrode and the counter electrode. Before applying the above voltage, the potential of the pixel electrode is made substantially equal to the potential of the counter electrode.
これにより、物質層に封入した媒質が長時間同じ配向状態に維持されることがないので、上記のようなメモリー効果の影響を抑制できる。したがって、次の画像を表示させるとき、すなわち次の画像表示用の電圧を印加するときに応答速度が低下することを防止できる。また、次の画像を表示させるときに、以前のフレームでの媒質を構成する分子の配列状態の影響が低減され、または防止され、画像の流れや尾引きを防止できる。 Thereby, the medium sealed in the material layer is not maintained in the same orientation state for a long time, so that the influence of the memory effect as described above can be suppressed. Accordingly, it is possible to prevent the response speed from being lowered when the next image is displayed, that is, when the voltage for the next image display is applied. Further, when the next image is displayed, the influence of the arrangement state of the molecules constituting the medium in the previous frame is reduced or prevented, and the flow and tailing of the image can be prevented.
また、媒質中に不純物イオンが存在する場合であっても、画素電極または対向電極への不純物イオンの蓄積をリセットすることができる。これにより、不純物イオンが駆動に際して悪影響を与えなくなり、良好な駆動が行うことができ、信頼性を向上させることができる。 Further, even when impurity ions are present in the medium, accumulation of impurity ions in the pixel electrode or the counter electrode can be reset. As a result, the impurity ions do not adversely affect the driving, a good driving can be performed, and the reliability can be improved.
〔実施形態1〕
本発明の一実施形態について図に基づいて説明する。図1は、本実施形態にかかる表示装置に備えられる表示素子(表示パネル)190における1画素分の概略構成を示す断面図である。本表示装置は、このような表示素子190を複数備えている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of one pixel in a display element (display panel) 190 provided in the display device according to the present embodiment. The display device includes a plurality of
表示素子190は、図1に示すように、2枚の基板101,102の間に物質層103が挟持されている。物質層103には、電界無印加時に光学的等方性(巨視的に見て等方であればよい)を示し、電界印加時に光学的異方性を示す媒質が封入されている。なお、物質層103に封入される媒質については後述する。
As shown in FIG. 1, the
また、基板101における基板(対向基板)102との対向面には、物質層103に電界を印加するためのデータ電極104および共通電極105が互いに対向配置されている。また、データ電極104および共通電極105の間には絶縁膜106が形成されている。さらに、基板101,102における、両基板の対向面とは反対側の面には、それぞれ偏光板107,108が備えられている。なお、以降の説明では、基板101およびこの基板101上に形成された各部材を、アクティブマトリクス基板100と称する。
A
そして、この表示装置は、データ電極104および共通電極105間に電圧を印加することによって形成される電界により、物質層103内の液晶の配向方向を変化させて表示を行う。なお、図6(a)はデータ電極104と共通電極(ドレイン電極)105との間に電圧が印加されていない状態(電圧無印加状態(オフ状態))を表しており、図6(b)はデータ電極104と共通電極105との間に電圧が印加されている状態(電圧印加状態(オン状態))を表している。
This display device performs display by changing the alignment direction of the liquid crystal in the
図7は、データ電極104および共通電極105の配置と、偏光板107,108の吸収軸方向とを示した説明図である。この図に示すように、表示素子190における電極104および電極105は、櫛歯状に形成された櫛形電極からなり、互いに対向配置とされている。また、両基板101,102にそれぞれ設けられた偏光板107,108は、互いの吸収軸が直交するとともに、各偏光板107,108における吸収軸と、各電極104,105における櫛歯部分の電極伸長方向(電界印加方向に直交する方向)とが約45度の角度をなすように形成されている。このため、各偏光板107,108における吸収軸は、電極105,106による電界印加方向に対して、約45度の角度をなしている。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the arrangement of the
図5は、アクティブマトリクス基板100の概略平面図である。この図に示すように、アクティブマトリクス基板100は、基板101上に、駆動回路領域14Aおよび14Bと、表示領域119とを有する。なお、本実施形態では、駆動回路領域14Aおよび14Bが基板101上に設けられているが、これに限るものではなく、基板101の外部に設けられた駆動回路から駆動信号が供給される構成であってもよい。
FIG. 5 is a schematic plan view of the
表示領域119には、互いに略平行に配置された複数の走査信号線111と、各走査信号線111に直交する複数のデータ信号線110とが設けられている。そして、隣接する2本の走査信号線111と隣接する2本のデータ信号線110によって囲まれる区画毎に、図1に示したような画素が形成される。なお、図5の下方に示した回路図は、表示素子190の1画素分の等価回路図であり、図3に示した回路図と同じものである。この等価回路図の詳細については後述する。
The
図2は、表示素子190における1画素の概略構成を示す平面図である。なお、上記した図1は、図2中に記載したd−d’断面の断面図である。この図に示すように、表示素子190は、スイッチング素子としてのTFT(Thin Film Transistor)109を各画素に備えている。TFT109のドレイン電極にはデータ電極104が接続されており、TFT109のソース電極にはデータ信号線110が接続されており、TFT109のゲート電極には走査信号線111が接続されている。また、共通電極105は、共通信号線112に接続されている。これにより、表示素子190では、駆動回路領域14Bおよび14Aにそれぞれ備えられるデータ信号線駆動回路および走査信号線駆動回路(いずれも図示せず)によって、各データ信号線110および走査信号線111に信号を入力することでアクティブ駆動を行うことが可能となっている。
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of one pixel in the
図3は、表示素子190の1画素の等価回路図であり、図5の下部に記載した透過回路図と同じものである。この図に示すように、TFT109と共通信号線112との間には表示部容量120が存在する。この表示部容量120は、データ電極104と共通電極105との間に存在する容量である。さらに、TFT109と共通信号線112との間に補助容量121(データ電極104と共通信号線112との間に存在する容量)が存在し、TFT109と走査信号線111との間に寄生容量122が存在し、TFT109とデータ信号線110との間に寄生容量123が存在する。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of one pixel of the
本実施形態にかかる表示装置では、データ信号線110から入力される信号は、物質層103からなる表示部容量120と、これに並列に形成された補助容量121とにより、データ信号線110から次の信号が入力されるまでの期間、保持(ホールド)される。
In the display device according to the present embodiment, a signal input from the data signal
次に、表示素子190の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、ガラスからなる基板101上に、タンタル等からなる金属材料をスパッタリング法により成膜し、パターニングを行った後、陽極酸化を行うことにより、走査信号線111、TFT109のゲート電極、共通電極105、共通信号線112を形成した。
First, a metal material made of tantalum or the like is formed on a
次に、プラズマCVD法により、ゲート絶縁膜106として窒化シリコン膜、および、TFT109のチャネル層などを構成する半導体層としてシリコン膜を成膜し、パターニングを行った。
Next, a silicon nitride film as a
さらに、アルミニウム等からなる金属材料をスパッタリング法により成膜し、パターニングを行うことで、TFT109のソース電極およびドレイン電極、また、データ信号線110およびデータ電極104を同時に形成した。
Further, a metal material made of aluminum or the like was formed by sputtering and patterned, whereby the source electrode and the drain electrode of the
なお、表示素子190では、基板101および102として、ガラス基板を用いているが、基板101および102の材質はこれに限るものではなく、基板101および102のうち、少なくとも一方が透明な基板であればよい。また、本実施形態では、表示素子190における両基板間の間隔、すなわち物質層103の厚みは10μmとしたが、両基板間の間隔はこれに限定されるものではなく、任意に設定すればよい。
In the
また、本実施形態では、図7に示したように、電極104および電極105を櫛歯状に形成した櫛形電極とし、互いに対向配置したが、両電極104,105の形状は、櫛形電極に限るものではなく、適宜変更してもよい。また、本実施形態では、電極104および電極105を、線幅5μm、電極間距離(電極間隔)5μmで形成したが、これに限らず、例えば、基板101と基板102との間のギャップに応じて任意に設定することができる。また、電極104,105の材料としては、上記の各材料に限らず、ITO(インジウム錫酸化物)等の透明電極材料や、上記以外の金属電極材料等、電極材料として従来公知の各種材料を用いることができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the
また、両基板101、102の物質層103側の面に、物質層103中の遊離イオンを吸着するための有機薄膜、あるいは、物質層103に封入した媒質の配向を補助する配向膜を塗布してもよい(図示せず)。なお、このような配向膜として、例えば、ポリイミドなどの有機薄膜にあらかじめラビングを施したものを用いてもよい。
In addition, an organic thin film for adsorbing free ions in the
本実施形態では、物質層103に封入する媒質として、下記の各化合物を以下に示す分量比で混合した混合物を用いた。
In the present embodiment, a mixture in which the following compounds are mixed in the following proportions is used as the medium enclosed in the
JC−1041xx 44.73mol%(46.931wt%)
5CB 43.43mol%(35.1wt%)
ZLI−4572 4.9mol%(10.3wt%)
EHA 4.0mol%(2.4wt%)
RM257 2.61mol%(5.0wt%)
DMPAP 0.33mol%(0.27wt%)
ここで、JC1041xx(チッソ社製)はネマチック液晶混合体、5CB(4-cyano-4’-pentyl biphenyl、アルドリッチ(Aldrich)社製)はネマチック液晶、ZLI−4572(メルク(Merck)社製)はカイラル剤、EHA(2-ethylhexyl acrylate、アルドリッチ(Aldrich)社製)はモノアクリレート、RM257(メルク社製)はジアクリレートモノマー、DMPAP(2,2-dimethoxy-2-phenyl acetophenon、アルドリッチ社製)は光重合開始剤である。5CBの化学構造式を以下に示す。
JC-1041xx 44.73 mol% (46.931 wt%)
5CB 43.43 mol% (35.1 wt%)
ZLI-4572 4.9 mol% (10.3 wt%)
EHA 4.0 mol% (2.4 wt%)
RM257 2.61 mol% (5.0 wt%)
DMPAP 0.33 mol% (0.27 wt%)
Here, JC1041xx (manufactured by Chisso) is a nematic liquid crystal mixture, 5CB (4-cyano-4'-pentyl biphenyl, Aldrich) is nematic liquid crystal, and ZLI-4572 (manufactured by Merck) is Chiral agent, EHA (2-ethylhexyl acrylate, Aldrich) is monoacrylate, RM257 (Merck) is diacrylate monomer, DMPAP (2,2-dimethoxy-2-phenyl acetophenon, Aldrich) is It is a photopolymerization initiator. The chemical structural formula of 5CB is shown below.
なお、上記の混合物は326.3Kから319.5Kの温度範囲でコレステリックブルー相を示した。 The above mixture exhibited a cholesteric blue phase in the temperature range of 326.3K to 319.5K.
次に、上記の混合物が常にコレステリックブルー相になるように温度調節しながら、電界を印加せずに、この混合物に紫外線照射を行ってEHAおよびRM257を重合させた。このようにして得られた媒質は、326.4Kから260K以下まで安定してコレステリックブルー相を示した。 Next, while adjusting the temperature so that the above mixture always became a cholesteric blue phase, without applying an electric field, the mixture was irradiated with ultraviolet rays to polymerize EHA and RM257. The medium thus obtained stably exhibited a cholesteric blue phase from 326.4K to 260K or less.
図8および図9に、コレステリックブルー相の概略構造を示す。これらの図に示したように、コレステリックブルー相は、高い対称性の構造を有している。また、コレステリックブルー相は、光学波長未満の秩序(秩序構造、配向秩序)を有しているので、光学波長領域では概ね透明な物質(光学的等方性を示す物質)であるが、電界を印加することによって配向秩序の程度が変化して光学異方性が発現する(光学的異方性の程度が変化する)。すなわち、コレステリックブルー相は、電界無印加時には光学的に概ね等方性を示すが、電界印加によって液晶分子が電界方向に向こうとするために格子が歪み、光学的異方性を発現する。したがって、上記の混合物を物質層103に封入する媒質として用いることにより、従来のカー効果を用いた表示装置よりも、表示に用いることのできる温度範囲を大幅に拡大することができる。
8 and 9 show the schematic structure of the cholesteric blue phase. As shown in these figures, the cholesteric blue phase has a highly symmetric structure. In addition, the cholesteric blue phase has an order less than the optical wavelength (ordered structure, orientation order), and thus is a substantially transparent substance (a substance exhibiting optical isotropy) in the optical wavelength range, When applied, the degree of orientation order changes and optical anisotropy appears (the degree of optical anisotropy changes). That is, the cholesteric blue phase is optically almost isotropic when no electric field is applied, but the liquid crystal molecules tend to face in the electric field direction when the electric field is applied, so that the lattice is distorted and optical anisotropy is exhibited. Therefore, by using the above mixture as a medium for encapsulating the
次に、本実施形態にかかる表示装置の駆動方法について説明する。図4は、本実施形態にかかる表示装置の駆動方法を説明するための説明図であり、物質層103に印加する電圧波形と、その電圧波形によって変化する物質層103の光透過率特性とを示している。なお、図4は、上記した表示素子190に、極性反転駆動法によって繰り返し電圧を印加して行った結果を示している。つまり、図4は、データ電極(画素電極)104にTFT(スイッチング素子)109を接続せずに、データ電極104および共通電極105に直接電圧を印加した場合の結果を示している。
Next, a method for driving the display device according to the present embodiment will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a driving method of the display device according to the present embodiment, and shows the voltage waveform applied to the
図4に示した期間Tfは、アクティブマトリクス駆動における1フレームに相当する。なお、本実施形態ではTf=16.7msに設定している。この期間Tfの長さは、従来のアクティブマトリクス駆動にて使用されている60Hz駆動時の1フレームの長さに相当する。 The period Tf shown in FIG. 4 corresponds to one frame in active matrix driving. In this embodiment, Tf = 16.7 ms is set. The length of this period Tf corresponds to the length of one frame at the time of 60 Hz driving used in the conventional active matrix driving.
図4の期間Twはアクティブマトリクス駆動における画像表示期間、すなわち選択期間およびその後の非選択期間(保持期間、ホールド期間)に相当する。また、本実施形態では、図4に期間Trとして示したように、リセット期間(黒表示期間)を設けている。つまり、1フレーム期間Tf中に、画像表示期間(選択期間および非選択期間)Twと、黒表示期間であるリセット期間Trとを設定している。 A period Tw in FIG. 4 corresponds to an image display period in active matrix driving, that is, a selection period and a subsequent non-selection period (holding period, holding period). In this embodiment, as shown as a period Tr in FIG. 4, a reset period (black display period) is provided. That is, during one frame period Tf, an image display period (selection period and non-selection period) Tw and a reset period Tr that is a black display period are set.
図4に示すように、物質層103には、期間Twにわたって電圧Vまたは−V(Vの絶対値は物質層103のしきい値より大きい)が印加される。アクティブマトリクス駆動では、一本の走査信号線111に接続された全ての画素スイッチを選択期間にわたってオンとし、その状態で各データ信号線110に各々の画素に応じたデータ電圧を供給することで、上記1本の走査信号線111に接続された各画素の物質層103に電圧が印加される。さらにその後、その一本の走査信号線に接続された全ての画素スイッチをオフする。その後の期間は、非選択期間となるが、上記1本の走査信号線111に接続された各画素の物質層103には選択期間に供給された電圧(データ電圧)Vまたは−Vは、物質層103からなる表示部容量120と、それに並列に形成された補助容量121とによって保持されるので、表示状態が維持(ホールド)され画像表示期間となる。
As shown in FIG. 4, a voltage V or −V (the absolute value of V is larger than the threshold value of the material layer 103) is applied to the
その後、上記1本の走査信号線111に接続された全ての画素スイッチを再度オンとする。そして、その状態で、各データ信号線110を介して、当該各データ信号線110に接続された各画素のデータ電極104の電位を、共通電極105の電位と同じ電位に設定する。なお、データ電極104の電位は、共通電極105の電位と、必ずしも厳密に同じ電位でなくてもよく、実質的に同程度と見なせる電位であればよい。言い換えれば、その画素の透過率をほぼ0にすることができ、実質的に黒表示状態を実現できる電位であればよい。
Thereafter, all the pixel switches connected to the one
これにより、図4に示すように、リセット期間Trには、その画素の透過率が0に近づくように緩和を始め、リセット期間Tr内にその緩和が概ね終了する(透過率がほぼ0の状態になる)。その結果、次のフレームの選択期間が開始される前に、前のフレームの画像表示期間Twにおける物質層103の状態は、概ね光学的等方性を示す状態(透過率がほぼ0の状態)に解消(リセット)される。
As a result, as shown in FIG. 4, in the reset period Tr, the relaxation starts so that the transmittance of the pixel approaches 0, and the relaxation almost ends within the reset period Tr (a state where the transmittance is almost 0). become). As a result, before the selection period of the next frame is started, the state of the
したがって、次のフレームの選択期間に物質層103に電圧が印加されると、その物質層103に含まれる分子(誘電性分子)は、前のフレームでの配向状態から移行を始めるのではなく、図4に示すように、常に透過率0(あるいはほぼ0)の状態から移行が開始される。このため、画面上での画像の尾引きや流れといった現象(動画ボケ)を抑制できる。
Therefore, when a voltage is applied to the
なお、物質層103を273Kに保った状態で、1フレーム期間Tfを一定とし、リセット期間Trを変化させたところ、画像表示期間Twを短く(リセット期間Trを長く)するほど、緩和時間は短くなった。より具体的には、1フレームTf=16.7msに設定し、画像表示期間Twを16.7ms、11.2ms、8.3ms、5,5msと変化させた(リセット期間Trを0秒、5.5ms、8.4ms、11.2msと変化させた)結果、緩和時間はそれぞれ6ms、4ms、3ms、2msであった。このことから、画像表示期間Twが長いほど、すなわち物質層103に対して同じ電圧を印加している期間が長いほど、緩和時間が長くなることがわかる。
Note that when the
これは、電界を長時間印加することによって、配向状態が光学的等方性を示す状態から光学的異方性を示す状態に変化した状態を長時間保持すると、電界印加を止めても、光学的等方性状態への緩和が、電界を長時間印加しない場合に比べて遅くなるという現象(本明細書ではこの現象を「メモリー効果」と称する)が起こっていることを意味する。また、上記の結果から、メモリー効果の影響は、配向状態が光学的等方性を示す状態から光学的異方性を示す状態に変化した状態に保持する期間が長いほど大きくなり、緩和時間が長くなることがわかる。 This is because when an electric field is applied for a long time, the orientation state changes from a state showing optical isotropy to a state showing optical anisotropy for a long time. It means that a phenomenon (relative to the “memory effect” in the present specification) occurs that the relaxation to the objective isotropic state becomes slower than when the electric field is not applied for a long time. Further, from the above results, the influence of the memory effect becomes larger as the period of time during which the orientation state is changed from the state showing optical isotropy to the state showing optical anisotropy becomes longer, and the relaxation time becomes longer. It turns out that it becomes long.
以上のように、本実施形態では、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方性を示す媒質を用いている。したがって、従来の液晶表示素子に用いられてきた液晶とは、電界印加と電界無印加との間の配向状態の変化が異なる。つまり、本実施形態にかかる表示装置では、従来の液晶表示装置とは異なり、電界無印加時には、物質層103に封入した媒質は、光学的に等方性を示している。そして、この媒質に電界を印加することにより、媒質が光学的等方性を示す状態から、光学的異方性を示す状態に変化する。
As described above, the present embodiment uses a medium that exhibits optical isotropy when no electric field is applied and exhibits optical anisotropy when an electric field is applied. Therefore, the change in the alignment state between application of an electric field and application of no electric field is different from that of a liquid crystal used in a conventional liquid crystal display element. That is, in the display device according to the present embodiment, unlike the conventional liquid crystal display device, the medium sealed in the
このような、光学的等方性を示す状態から光学的異方性を示す状態への変化は、従来の液晶表示装置よりも大きな配向変化を伴う。また、光学的異方性を示す状態から光学的等方性を示す状態への変化についても同様に、従来の液晶表示装置よりも大きな配向変化を伴う。 Such a change from a state exhibiting optical isotropy to a state exhibiting optical anisotropy is accompanied by a larger alignment change than the conventional liquid crystal display device. Similarly, a change from a state exhibiting optical anisotropy to a state exhibiting optical isotropy is accompanied by a larger alignment change than the conventional liquid crystal display device.
このような配向変化は、大きな配向欠陥の状態変化を伴い、低温時には配向変化の動きが遅くなる。特に、光学的等方性を示す状態から光学的異方性を示す状態への変化に比べて、光学的異方性を示す状態から光学的等方性を示す状態への変化(緩和過程)は配向変化の動きが遅くなる。 Such an orientation change is accompanied by a state change of a large orientation defect, and the movement of the orientation change becomes slow at a low temperature. In particular, a change from a state exhibiting optical anisotropy to a state exhibiting optical isotropic (relaxation process) compared to a state exhibiting optical anisotropy to a state exhibiting optical anisotropy Will slow down the movement of orientation change.
本発明の発明者らは、この緩和過程における配向変化について詳細に検討した結果、上記のような緩和過程(緩和現象)において、一種のメモリー効果のような現象が生じることを見出した。つまり、電界を長時間印加することによって、配向状態が光学的等方性を示す状態から光学的異方性を示す状態に完全に変化した状態を長時間保持すると、電界印加を止めても、光学的等方性状態への緩和が、電界を長時間印加しない場合に比べて遅くなるといった現象が起こることを発見した。このため、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって光学的異方性を示す媒質を用いた表示素子では、同じ階調電圧を印加し続けると、次の異なる階調への変化の際に応答速度が遅くなってしまう。 The inventors of the present invention have examined in detail the orientation change in the relaxation process, and as a result, found that a phenomenon such as a kind of memory effect occurs in the above relaxation process (relaxation phenomenon). In other words, by applying an electric field for a long time and maintaining the state where the alignment state completely changed from the state showing optical isotropy to the state showing optical anisotropy for a long time, even if the electric field application is stopped, It was discovered that the relaxation to the optically isotropic state occurs slower than when no electric field is applied for a long time. For this reason, in a display element using a medium that exhibits optical isotropy when no electric field is applied and exhibits optical anisotropy when an electric field is applied, if the same gradation voltage is continuously applied, The response speed becomes slow when changing.
そこで、本実施形態では、このようなメモリー効果による応答速度の低下を避けるために、1フレーム内に黒表示期間(リセット期間Tr)を設けている。これにより、物質層103に封入した媒質が長時間同じ配向状態に維持されることがないので、上記のようなメモリー効果の影響を抑制できる。したがって、次のフレームに画像を表示させるときに応答速度が低下することを防止できる。
Therefore, in this embodiment, in order to avoid a decrease in response speed due to such a memory effect, a black display period (reset period Tr) is provided in one frame. Thereby, the medium sealed in the
なお、例えば、ある明るい状態を表示する階調電圧(階調電圧1)を長時間印加(表示)した後に、次に、やや暗い状態を表示する階調電圧2を印加(表示)する場合であって、上記のメモリー効果が顕著な場合には、やや暗い状態(階調電圧2)の表示への応答が顕著に遅くなる。このような場合には、1フレーム内に黒表示期間を設けるほうが、応答速度が速くなることもある。つまり、階調電圧1→階調電圧2よりも、階調電圧1→黒→階調電圧2と電圧を印加することによって、階調電圧1によるメモリー効果を緩和させてから階調電圧2を印加したほうが、応答速度が速くなる場合がある。
For example, after applying (displaying) a gradation voltage (gradation voltage 1) for displaying a certain bright state for a long time, next applying (displaying)
このように、本実施形態にかかる表示装置では、1フレーム内にリセット期間Trを設けることにより、応答速度を速くするとともに、次のフレームでの駆動時に、前のフレームの画像表示期間における物質層103に封入した媒質の配列状態が影響することを抑制または防止し、画像の流れや尾引きを抑制できる。 As described above, in the display device according to the present embodiment, by providing the reset period Tr in one frame, the response speed is increased, and the material layer in the image display period of the previous frame is driven when driving in the next frame. The influence of the arrangement state of the medium enclosed in 103 can be suppressed or prevented, and the flow and tailing of images can be suppressed.
なお、従来の液晶表示素子では、本表示素子に用いる媒質のように大きな配向変化を伴わないので、配向欠陥の状態変化に起因した上記のようなメモリー効果は起こらないと考えられる。つまり、長時間同じ階調電圧を印加しても配向欠陥の状態変化に起因する緩和現象の低速化は起こらない。よって、従来の液晶表示素子では、1フレーム内に黒表示期間を設けても応答速度の高速化は見込まれないので、上記のように電圧を印加した場合、逆に応答は遅くなると考えられる。つまり、従来の液晶表示装置では、階調電圧1→階調電圧2より階調電圧1→黒→階調電圧2と電圧を印加したほうが、応答が遅くなると考えられる。
Note that the conventional liquid crystal display element is not accompanied by a large change in alignment unlike the medium used in the present display element, and therefore it is considered that the above memory effect due to the change in the state of alignment defects does not occur. That is, even if the same gradation voltage is applied for a long time, the relaxation phenomenon due to the state change of the alignment defect does not slow down. Therefore, in the conventional liquid crystal display element, even if the black display period is provided in one frame, the response speed is not expected to be increased. Therefore, when the voltage is applied as described above, the response is considered to be delayed. That is, in the conventional liquid crystal display device, it is considered that the response is slower when the voltage of
ここで、本実施形態にかかる表示装置(電界印加によって媒質の光学的異方性の程度が変化する表示装置)と、従来の液晶表示装置との表示原理の違いについて詳しく説明する。図12は、本実施形態にかかる表示素子および従来の表示方式の液晶表示装置における、表示原理の違いを説明するための説明図であり、電界印加時および電界無印加時における屈折率楕円体の形状および方向を模式的に表したものである。なお、図12では、従来の液晶表示方式として、TN方式、VA(Vertical Alignment、垂直配向)方式、IPS(In Plane Switching、面内応答)方式における表示原理を示している。 Here, the difference in display principle between the display device according to the present embodiment (a display device in which the degree of optical anisotropy of the medium changes by applying an electric field) and the conventional liquid crystal display device will be described in detail. FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the difference in display principle between the display element according to the present embodiment and the liquid crystal display device of the conventional display method, and shows the refractive index ellipsoid when the electric field is applied and when no electric field is applied. The shape and direction are schematically shown. FIG. 12 shows the display principle in the TN method, VA (Vertical Alignment) method, and IPS (In Plane Switching) method as a conventional liquid crystal display method.
この図に示すように、TN方式の液晶表示素子は、対向する基板間に液晶層が挟持されており、両基板上にそれぞれ透明電極(電極)が備えられた構成である。そして、電界無印加時には、液晶層における液晶分子の長軸方向がらせん状に捻られて配向しているが、電界印加時には、液晶分子の長軸方向が電界方向に沿って配向する。この場合における平均的な屈折率楕円体は、図12に示すように、電界無印加時には長軸方向が基板面に平行な方向を向いており、電界印加時には長軸方向が基板面法線方向を向く。すなわち、電界無印加時と電界印加時とで、屈折率楕円体の形状は楕円であり、電界印加によって、その長軸方向が変化する(屈折率楕円体が回転する)。また、電圧無印加時と電圧印加時とで、屈折率楕円体の形状は、ほぼ変わらない。 As shown in this figure, the TN liquid crystal display element has a configuration in which a liquid crystal layer is sandwiched between opposing substrates, and transparent electrodes (electrodes) are provided on both substrates. When no electric field is applied, the major axis direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer is twisted and aligned while the major axis direction of the liquid crystal molecules is aligned along the electric field direction when the electric field is applied. As shown in FIG. 12, the average refractive index ellipsoid in this case has the major axis direction parallel to the substrate surface when no electric field is applied, and the major axis direction is the normal direction of the substrate surface when an electric field is applied. Turn to. That is, the shape of the refractive index ellipsoid is an ellipse when no electric field is applied and when an electric field is applied, and the major axis direction changes (the refractive index ellipsoid rotates) when the electric field is applied. Further, the shape of the refractive index ellipsoid is almost the same when no voltage is applied and when a voltage is applied.
また、VA方式の液晶表示素子は、TN方式と同様、対向する基板間に液晶層が挟持されており、両基板上にそれぞれ透明電極(電極)が備えられた構成である。ただし、VA方式の液晶表示素子では、電界無印加時には、液晶層における液晶分子の長軸方向が、基板面に対して略垂直な方向に配向しているが、電界印加時には、液晶分子の長軸方向が電界に垂直な方向に配向する。この場合における平均的な屈折率楕円体は、図12に示すように、電界無印加時には長軸方向が基板面法線を向いており、電界印加時には長軸方向が基板面に平行な方向を向く。すなわち、電界無印加時と電界印加時とで、屈折率楕円体の形状は楕円であり、電界印加によって、その長軸方向(屈折率楕円体の向き)が変化する(屈折率楕円体が回転する)。なお、電界無印加時と電界印加時とで、屈折率楕円体の形は、ほぼ変わらない。 Similarly to the TN mode, the VA mode liquid crystal display element has a configuration in which a liquid crystal layer is sandwiched between opposing substrates, and transparent electrodes (electrodes) are provided on both substrates. However, in the VA mode liquid crystal display element, when no electric field is applied, the major axis direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer is aligned in a direction substantially perpendicular to the substrate surface. The axial direction is oriented in a direction perpendicular to the electric field. In the average refractive index ellipsoid in this case, as shown in FIG. 12, the major axis direction is normal to the substrate surface when no electric field is applied, and the major axis direction is parallel to the substrate surface when an electric field is applied. Turn to. That is, the shape of the refractive index ellipsoid is an ellipse when no electric field is applied and when an electric field is applied, and the major axis direction (direction of the refractive index ellipsoid) changes with the electric field applied (the refractive index ellipsoid rotates). To do). Note that the shape of the refractive index ellipsoid is almost the same between when no electric field is applied and when an electric field is applied.
また、IPS方式の液晶表示素子は、1つの基板上に対向する1対の電極が備えられており、両電極間の領域に液晶層が形成される構成である。そして、電界印加によって液晶分子の配向方向を変化させ、電界無印加時と電界印加時とで、異なる表示状態を実現できるようになっている。したがって、IPS方式の液晶表示素子でも、図12に示すように、電界無印加時と電界印加時とで、屈折率楕円体の形状は楕円であり、その長軸方向が変化する(屈折率楕円体が回転する)。また、電界無印加時と電界印加時とで、屈折率楕円体の形は、ほぼ変わらない。 In addition, the IPS liquid crystal display element includes a pair of electrodes facing each other on a single substrate, and a liquid crystal layer is formed in a region between both electrodes. The orientation direction of the liquid crystal molecules is changed by applying an electric field, and different display states can be realized when no electric field is applied and when an electric field is applied. Therefore, even in an IPS liquid crystal display element, as shown in FIG. 12, the shape of the refractive index ellipsoid is an ellipse between when no electric field is applied and when an electric field is applied, and the major axis direction changes (refractive index ellipse). Body rotates). Further, the shape of the refractive index ellipsoid is almost the same between when no electric field is applied and when an electric field is applied.
このように、従来の表示方式の液晶表示素子では、電界無印加時でも液晶分子が何らかの方向(典型的には一方向)に配向しており、電界を印加することによって、各分子の配向方向がそろった状態で、その配向方向を一斉に変化させて表示(透過率の変調)を行っている。また、電界無印加時と電界印加時とで、屈折率楕円体の形はほぼ変わらない。すなわち、従来の表示方式の液晶表示素子では、電界無印加時と電界印加時とで、屈折率楕円体の形状は楕円であり、電界印加によって、その長軸方向が変化する(屈折率楕円体が回転する)ことを利用して表示を行っている。このため、屈折率楕円体の長軸方向は電界印加方向に対して、垂直あるいは平行とは限らない。これに対して、本実施形態にかかる表示装置では、後述するように、屈折率楕円体の方向は電界印加方向に対して垂直または平行となる。 As described above, in the liquid crystal display element of the conventional display system, the liquid crystal molecules are aligned in some direction (typically one direction) even when no electric field is applied. In such a state, the orientation direction is changed all at once, and display (modulation of transmittance) is performed. Further, the shape of the refractive index ellipsoid is almost the same between when no electric field is applied and when an electric field is applied. That is, in the conventional display type liquid crystal display element, the shape of the refractive index ellipsoid is an ellipse when no electric field is applied and when an electric field is applied, and the major axis direction changes depending on the electric field applied (refractive index ellipsoid). Display using the fact that the For this reason, the major axis direction of the refractive index ellipsoid is not always perpendicular or parallel to the electric field application direction. On the other hand, in the display device according to the present embodiment, as will be described later, the direction of the refractive index ellipsoid is perpendicular or parallel to the electric field application direction.
このように、従来の表示方式の液晶表示素子では、液晶分子の可視光以上における配向秩序度はほぼ一定であり、配向方向を変化させることによって表示を行っている。 As described above, in the liquid crystal display element of the conventional display method, the degree of alignment order of liquid crystal molecules beyond visible light is substantially constant, and display is performed by changing the alignment direction.
これらの表示方式に対して、本実施形態にかかる表示素子では、電界無印加時に分子があらゆる方向を向いている。ただし、これらの分子は、光の波長スケール未満の秩序(秩序構造、配向秩序)を有しているので、光学的異方性が発現せず(可視光以上のスケールでの配向秩序度≒0であり)、図12に示すように、屈折率楕円体が従来の液晶表示素子とは異なり、球状となる。 In contrast to these display methods, in the display element according to the present embodiment, molecules are directed in all directions when no electric field is applied. However, since these molecules have an order (ordered structure, orientation order) less than the wavelength scale of light, optical anisotropy does not appear (the degree of orientation order on a scale of visible light or higher = 0) Unlike the conventional liquid crystal display element, the refractive index ellipsoid is spherical as shown in FIG.
ところが、電界を印加すると、個々の分子が正の誘電異方性を有しているため基板面内方向(基板面に平行な方向)を向こうとして配向状態が変化する。また、この際、光学波長未満の秩序構造に歪が生じて光学的異方性(可視光以上のスケールでの配向秩序度>0)が発現して、屈折率楕円体が楕円になる。このとき、屈折率楕円体の長軸方向は電界方向と平行になる。より詳細には、物質層103に封入する媒質の誘電異方性が正の場合、屈折率楕円体の長軸方向は電界方向に平行になり、物質層103に封入する媒質の誘電異方性が負の場合、屈折率楕円体の長軸方向は電界方向に垂直になる。すなわち、上記の混合系を用いた表示素子では、電界無印加時には屈折率楕円体の形が等方的(nx=ny=nz)であり、電界印加によって屈折率楕円体の形に異方性(nx>ny)が発現する。ここで、nx,ny,nzは、それぞれ、基板面に平行かつ図12の左右方向、基板面に平行かつ図12の奥行き方向、基板面に垂直な方向に対する、屈折率を表している。
However, when an electric field is applied, each molecule has positive dielectric anisotropy, so that the orientation state changes in the direction in the substrate plane (direction parallel to the substrate surface). Further, at this time, distortion occurs in the ordered structure of less than the optical wavelength, and optical anisotropy (orientation order degree on a scale of visible light or higher> 0) appears, and the refractive index ellipsoid becomes elliptical. At this time, the major axis direction of the refractive index ellipsoid is parallel to the electric field direction. More specifically, when the dielectric anisotropy of the medium sealed in the
なお、可視光以上における配向秩序度≒0(配向秩序度がほとんど無い)というのは、可視光より小さいスケールで見た場合には、液晶分子などがある方向に並んでいる割合が多い(配向秩序がある)が、可視光より大きいスケールで見ると、配向方向が平均化されていて配向秩序が無いことを意味している。 Note that the degree of orientation order in visible light or more ≈ 0 (there is almost no order of orientation), when viewed on a scale smaller than visible light, the proportion of liquid crystal molecules arranged in a certain direction is large (orientation). However, when viewed on a scale larger than visible light, the orientation direction is averaged, meaning that there is no orientation order.
すなわち、本実施形態において、可視光波長以上のスケールでの配向秩序度≒0とは、配向秩序度が可視光波長域、および、可視光波長域より大きい波長の光に対して何ら影響を与えない程度に小さいことを示す。例えば、クロスニコル下で黒表示を実現している状態を示す。一方、本実施形態において、可視光波長以上のスケールでの配向秩序度>0とは、可視光波長以上のスケールでの配向秩序度が、ほぼゼロの状態よりも大きいことを示し、例えば、クロス二コル下で白表示を実現している状態を示す。(この場合、階調表示であるグレーも含まれる)。 In other words, in this embodiment, the degree of orientation order on a scale equal to or greater than the wavelength of visible light is approximately zero, and the degree of orientation order has no effect on light in the visible light wavelength region and light having a wavelength larger than the visible light wavelength region. Indicates that it is small enough. For example, a state where black display is realized under crossed Nicols is shown. On the other hand, in this embodiment, the degree of orientation order on a scale of visible light wavelength or more> 0 indicates that the degree of orientation order on a scale of visible light wavelength or more is larger than a substantially zero state. The state where white display is realized under two cols is shown. (In this case, gray which is a gradation display is also included).
また、本実施形態にかかる表示素子では、物質層103が正の誘電異方性を有しているので、上記電界印加時の屈折率楕円体の長軸方向は、電界方向に対して常に平行となる。(なお、物質層203が負の誘電異方性を有している場合は、屈折率楕円体の長軸方向は、電界方向に対して垂直になる。)これに対して、従来の液晶表示素子では、電界印加によって屈折率楕円体の長軸方向を回転させて表示を行うので、屈折率楕円体の長軸方向は、電界方向に対して常に垂直あるいは平行になるとは限らない。
Further, in the display element according to the present embodiment, since the
このように、本実施形態にかかる表示素子では、光学的異方性の方向は一定(電界印加方向は変化しない)であり、可視光以上における配向秩序度を変調させることによって表示を行っている。すなわち、上記の混合系を用いた表示素子では、媒質そのものの光学的異方性(または可視光以上における配向秩序)の程度が変化する。したがって、本実施形態にかかる表示素子の表示原理は、従来の液晶表示装置の表示原理と大きく異なっている。 Thus, in the display element according to the present embodiment, the direction of optical anisotropy is constant (the electric field application direction does not change), and display is performed by modulating the degree of orientation order above visible light. . That is, in the display element using the above-described mixed system, the degree of optical anisotropy (or orientation order above visible light) of the medium itself changes. Therefore, the display principle of the display element according to the present embodiment is greatly different from the display principle of the conventional liquid crystal display device.
また、本実施形態にかかる表示素子では、光学的等方性を示す構造に生じる歪、すなわち、媒質における光学的異方性の程度の変化を用いて表示を行うので、液晶分子の配向方向を変化させて表示を行う従来の液晶表示素子よりも、広視野角特性を実現できる。さらに、本実施形態にかかる表示素子では、複屈折が発生する方向が一定であり、光軸方向が変化しないため、より広い視野角特性を実現できる。 Further, in the display element according to the present embodiment, display is performed using distortion generated in a structure exhibiting optical isotropy, that is, a change in the degree of optical anisotropy in the medium. A wide viewing angle characteristic can be realized as compared with a conventional liquid crystal display element that performs display by changing. Furthermore, in the display element according to the present embodiment, the direction in which birefringence occurs is constant and the optical axis direction does not change, so a wider viewing angle characteristic can be realized.
また、本実施形態にかかる表示素子では、微小領域の構造(結晶のような格子)の歪によって発現する異方性を用いて表示を行っている。このため、従来方式の表示原理のように、液晶固有の粘度が応答速度に大きく影響するといった問題がなく、1ms程度の高速応答を実現することができる。すなわち、従来方式の表示原理では液晶分子の配向方向の変化を利用していたため、液晶固有の粘度が応答速度に大きく影響していたが、本実施形態に係る表示装置では、微小領域の構造の歪を利用するため、液晶固有の粘度の影響が小さく、高速応答を実現することができる。したがって、本実施形態にかかる表示装置は高速応答性を備えているので、例えばフィールドシーケンシャルカラー方式の表示装置にも好適である。 Further, in the display element according to the present embodiment, display is performed using anisotropy that appears due to distortion of the structure of a micro region (lattice like a crystal). Therefore, unlike the conventional display principle, there is no problem that the inherent viscosity of the liquid crystal greatly affects the response speed, and a high-speed response of about 1 ms can be realized. That is, in the display principle of the conventional method, the change in the alignment direction of the liquid crystal molecules was used, and thus the inherent viscosity of the liquid crystal greatly influenced the response speed. However, in the display device according to the present embodiment, the structure of the minute region is Since the strain is used, the influence of the inherent viscosity of the liquid crystal is small and a high-speed response can be realized. Therefore, since the display device according to the present embodiment has high-speed response, it is also suitable for, for example, a field sequential color display device.
また、本実施形態では、物質層103に封入する混合物(媒質)に、モノマーや、光重合開始剤を含んでいる。これによって、分子配向を安定化させることや、電界印加時における分子の配向変化を促進させることができるので、駆動温度範囲を広くすることや、電界印加時における光学的異方性の程度の変化を促進させることができる。
In the present embodiment, the mixture (medium) sealed in the
ここで、物質層103に封入する混合物(媒質)に、モノマーや、光重合開始剤などが含まれている場合、紫外線照射によって上記モノマーの重合(硬化)を行った後でも、重合が不完全であるなどの原因により物質層103に、イオンが残る場合がある。また、駆動電圧を低くするためには、上記混合物として誘電率異方性が高いものを用いることが有効であるが、その場合には、混合物がイオンを取り込み易くなる。そして、従来の駆動方法のように長時間同じ駆動電圧を印加し続けると、このような媒質中に残留したイオン、あるいは媒質中に取り込まれたイオンが、一方の電極に付着・蓄積し、悪影響を及ぼすという問題があった。
Here, when the mixture (medium) enclosed in the
これに対して、本実施形態のように1フレーム内にリセット期間を設けることにより、残留イオンが存在する場合であっても、残留イオンについてもリセットすることができる。これにより、残留イオンが駆動に際して悪影響を与えなくなり、次の階調電圧印加が良好に行われる。つまり、1フレーム期間中に黒表示期間(リセット期間)を設けることにより、データ電極(または共通電極)への不純物イオンの蓄積をリセットすることができ、良好な駆動を行うことができ、信頼性を向上させることができる。 On the other hand, by providing a reset period within one frame as in this embodiment, even if residual ions are present, the residual ions can be reset. Thus, residual ions do not adversely affect driving, and the next gradation voltage application is performed satisfactorily. In other words, by providing a black display period (reset period) in one frame period, accumulation of impurity ions in the data electrode (or common electrode) can be reset, and good driving can be performed. Can be improved.
なお、本実施形態では、物質層103に封入する媒質として上述した混合物を用いているが、物質層103に封入する媒質はこれに限定されるものではなく、電界を印加することによって光学的異方性の程度が変化するものであればよい。
In the present embodiment, the above-described mixture is used as a medium to be enclosed in the
また、本実施形態では、物質層103に封入する媒質にアクリレートモノマーを含んでいる。アクリレートモノマーは光重合性モノマー(重合性化合物)であり、紫外線(光)照射により重合(硬化)して高分子鎖(配向補助材)となる。このような高分子鎖を物質層103中に形成することにより、分子配向を安定化させることや、電界印加時における光学的異方性の程度の変化を促進させることができる。なお、物質層103に封入する媒質に添加する重合性化合物は、上記混合物に用いたものに限定されるものではない。例えば、物質層103に封入する媒質に添加する重合性化合物としては下記の構造式からなる重合性化合物(化合物A)を用いることができる。
In the present embodiment, the medium enclosed in the
ここで、Xは水素原子またはメチル基を表す。また、nは0または1の整数である。また、6員環A,B,Cは、1,4−フェニレン基、または、1,4−トランスシクロヘキシル基、あるいは、下記の官能基のいずれかを独立的に表す。すなわち、6員環A,B,Cは、下記の官能基のうち、それぞれ異なるものであってもよく、同じものであってもよい。なお、下記の官能基において、mは1〜4の整数を表す。 Here, X represents a hydrogen atom or a methyl group. N is an integer of 0 or 1. Moreover, the 6-membered rings A, B, and C independently represent 1,4-phenylene group, 1,4-transcyclohexyl group, or any of the following functional groups. That is, the 6-membered rings A, B, and C may be different or the same among the following functional groups. In the following functional groups, m represents an integer of 1 to 4.
また、Y1およびY2は、それぞれ独立的に、単結合、―CH2CH2―、―CH2O―、―OCH2―、―OCO―、―COO―、―CH=CH―、―C≡C―、―CF=CF―、―(CH2)4―、―CH2CH2CH2O―、―OCH2CH2CH2―、―CH=CHCH2CH2O―、―CH2CH2CH=CH―を表す。また、Y1およびY2は、10個までの炭素原子を有する直鎖状または分枝鎖状のアルキル基またはアルケニル基であってもよく、この基中に存在する1個のCH2基または隣接していない2個のCH2基は、−O−、−S−、−CO−O−および(または)−O−CO−により置き換えられていてもよい。また、Y1およびY2は、キラル炭素を含んでいてもよく、含まなくても良い。なお、Y1およびY2は、上記したいずれかの構造を有していれば、同じものであってもよく、異なるものであってもよい。 Y1 and Y2 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —OCO—, —COO—, —CH═CH—, —C≡. C—, —CF═CF—, — (CH 2 ) 4 —, —CH 2 CH 2 CH 2 O—, —OCH 2 CH 2 CH 2 —, —CH═CHCH 2 CH 2 O—, —CH 2 CH 2 represents CH═CH—. Y1 and Y2 may also be a linear or branched alkyl or alkenyl group having up to 10 carbon atoms, one CH 2 group present in this group or adjacent. Two non-CH 2 groups may be replaced by —O—, —S—, —CO—O— and / or —O—CO—. Y1 and Y2 may or may not contain a chiral carbon. Y1 and Y2 may be the same or different as long as they have any of the structures described above.
また、Y3は、単結合、―O―、―OCO―、―COO―を表す。また、R3はキラル炭素を含まない炭素数1〜20のアルキル基を表す。なお、これらの化合物は、液晶相を示すので、配向規制力を付与する能力が高く、物質層103に封入する媒質として好適である。このような化合物としては、例えば、上記のRM257があげられる。
Y3 represents a single bond, —O—, —OCO—, or —COO—. R3 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms that does not contain a chiral carbon. Note that these compounds exhibit a liquid crystal phase and thus have a high ability to impart alignment regulating force and are suitable as a medium to be enclosed in the
また、その他の化合物としては下記の構造式からなる液晶性(メタ)アクリレート(重合性化合物)が挙げられる。 Other compounds include liquid crystalline (meth) acrylate (polymerizable compound) having the following structural formula.
なお、液晶骨格と重合性官能基とを分子内に有する液晶性(メタ)アクリレートを用いる場合、中間調表示と低電圧駆動を両立するためには、液晶骨格と重合性官能基との間にメチレンスペーサーがない単官能、2官能または3官能の液晶性アクリレートであることが好ましい。すなわち、2つあるいは3つの6員環を有する液晶骨格を部分構造として有する化合物のアクリル酸またはメタクリル酸エステルである単官能、2官能または3官能アクリレートなどが好ましい。 In addition, when using a liquid crystalline (meth) acrylate having a liquid crystal skeleton and a polymerizable functional group in the molecule, in order to achieve both halftone display and low voltage driving, a gap between the liquid crystal skeleton and the polymerizable functional group is required. A monofunctional, bifunctional or trifunctional liquid crystalline acrylate having no methylene spacer is preferred. That is, monofunctional, bifunctional, or trifunctional acrylates that are acrylic acid or methacrylic acid esters of compounds having a liquid crystal skeleton having two or three six-membered rings as a partial structure are preferable.
このような単官能アクリレートは、アクリロイルオキシ基と液晶骨格の間に、アルキレン基またはオキシアルキレン基などの柔軟性の連結基がない。このため、この種のアクリレートを重合させて得られる重合体の主鎖は、剛直な液晶骨格が連結基を介さずに直接統合しており、液晶骨格の熱運動が高分子主鎖により制限されるので、この主鎖によって影響を与えられる液晶分子の配向をより安定化させられる。これらの化合物も、室温近傍の液晶相を示すので、配向規制力を付与する能力が高く、誘電性物質層103に封入する媒質として好適である。
Such a monofunctional acrylate does not have a flexible linking group such as an alkylene group or an oxyalkylene group between the acryloyloxy group and the liquid crystal skeleton. For this reason, the main chain of the polymer obtained by polymerizing this type of acrylate has a rigid liquid crystal skeleton directly integrated without a linking group, and the thermal motion of the liquid crystal skeleton is limited by the polymer main chain. Therefore, the orientation of the liquid crystal molecules affected by the main chain can be further stabilized. Since these compounds also exhibit a liquid crystal phase near room temperature, they have a high ability to impart alignment regulating force and are suitable as a medium to be enclosed in the
また、光重合性モノマー(光反応性モノマー)として、アクリレート系モノマーを用いることが好ましい。特に、液晶性ジアクリレートモノマーと非液晶性アクリレートモノマーとの混合系が好ましい。これは、液晶性ジアクリレートモノマーと液晶性アクリレートモノマーとの混合系の場合、コレステリックブルー相を示す温度範囲の拡大幅が小さくなるからである。例えば、JC1041xxを46.2mol%、5CBを44.7mol%、ZLI−4572を5.0mol%、6CBA(液晶性アクリレートモノマー;6−(4’-cyanobiphenyl-4-yloxy)hexyl acrylate)を2.8mol%、RM257を1.1mol%、DMPAPを0.2mol%の組成で調製した場合、コレステリックブルー相を示す温度範囲は329.8Kから327.7Kの範囲となった。 Moreover, it is preferable to use an acrylate monomer as a photopolymerizable monomer (photoreactive monomer). In particular, a mixed system of a liquid crystalline diacrylate monomer and a non-liquid crystalline acrylate monomer is preferable. This is because in the case of a mixed system of a liquid crystalline diacrylate monomer and a liquid crystalline acrylate monomer, the expansion range of the temperature range showing the cholesteric blue phase becomes small. For example, 46.2 mol% of JC1041xx, 44.7 mol% of 5CB, 5.0 mol% of ZLI-4572, 6CBA (liquid crystalline acrylate monomer; 6- (4′-cyanobiphenyl-4-yloxy) hexyl acrylate) When the composition was 8 mol%, RM257 was 1.1 mol%, and DMPAP was 0.2 mol%, the temperature range showing the cholesteric blue phase was in the range of 329.8K to 327.7K.
また、非液晶性モノマーとしては分子構造中にアクリロイル基またはメタクリロイル基を含むアクリレート系モノマーが好ましく、特に側鎖としてアルキル基を有する枝分かれ構造のアクリレート系モノマーが好ましい。アルキル基としては炭素数1−4が好ましく、このようなアルキル基からなる側鎖をモノマー単位あたり少なくとも1つ以上有することが好ましい。このようなモノマーとしてはEHAの他にはTMHA(3,5,5-trimetthylhexyl acrylate、アルドリッチ(Aldrich)社製)が挙げられる。なお、枝分かれ構造をもたないアクリレート系モノマーで光重合を行うとコレステリックブルー相の温度範囲の拡大幅が小さくなることがある。例えば、JC1041xxを44.1mol%、5CBを44.3mol%、ZLI−4572を5.2mol%、HA(枝分かれの構造を持たないアクリレート系モノマー;n-hexyl acrylate、アルドリッチ社製)を4.0mol%、RM257を2.0mol%、DMPAPを0.3mol%の組成で調製した場合、コレステリックブルー相を示す温度範囲は326.2Kから318.0Kの範囲となった。しかし、HAを用いた場合でもHAの割合を増やせばコレステリックブルー相の温度範囲の拡大幅を広げることはできる。枝分かれ構造を持たないアクリレート系モノマーを用いる場合には、アルキル鎖の長いモノマーを用いるのが好ましい。このようなアクリレートモノマーを用いれば枝分かれ構造を持つアクリレートとほぼ同様の効果を奏する。例えばn-OA(n-octyl acrylate、アルドリッチ(Aldrich)社製)が挙げられる。 As the non-liquid crystalline monomer, an acrylate monomer having an acryloyl group or a methacryloyl group in the molecular structure is preferable, and a branched structure acrylate monomer having an alkyl group as a side chain is particularly preferable. The alkyl group preferably has 1 to 4 carbon atoms, and preferably has at least one side chain composed of such an alkyl group per monomer unit. Examples of such a monomer include TMHA (3,5,5-trimetthylhexyl acrylate, manufactured by Aldrich) in addition to EHA. In addition, when photopolymerization is performed with an acrylate monomer having no branched structure, the expansion range of the temperature range of the cholesteric blue phase may be reduced. For example, JC1041xx is 44.1 mol%, 5CB is 44.3 mol%, ZLI-4572 is 5.2 mol%, and HA (an acrylate monomer having no branched structure; n-hexyl acrylate, manufactured by Aldrich) is 4.0 mol. %, RM257 was prepared in a composition of 2.0 mol%, and DMPAP was prepared in a composition of 0.3 mol%, the temperature range showing a cholesteric blue phase was in the range of 326.2K to 318.0K. However, even when HA is used, the range of expansion of the temperature range of the cholesteric blue phase can be expanded by increasing the proportion of HA. When using an acrylate monomer having no branched structure, it is preferable to use a monomer having a long alkyl chain. If such an acrylate monomer is used, the same effect as that of an acrylate having a branched structure can be obtained. An example is n-OA (n-octyl acrylate, manufactured by Aldrich).
また、光重合性モノマー(重合性化合物)としては、上述のようなアキラルな物質に限らず、カイラルな物質を用いてもよい。カイラル性の光重合性モノマーは、それ自体がカイラルなために自発的にねじれ構造をとるので、コレステリックブルー相の捩れ構造との相溶性が良く、安定性が高い。
カイラル性を示す光重合性モノマーとしては、例えば、下記の構造式からなる重合性化合物を用いることができる。
Further, the photopolymerizable monomer (polymerizable compound) is not limited to the achiral substance as described above, and a chiral substance may be used. Since the chiral photopolymerizable monomer itself is chiral, it spontaneously takes a twisted structure, and therefore has good compatibility with the twisted structure of the cholesteric blue phase and high stability.
As the photopolymerizable monomer exhibiting chirality, for example, a polymerizable compound having the following structural formula can be used.
ここで、R1はキラル炭素を持ちかつ分枝鎖構造を含む炭素数3〜20のアルキル基を表す。R2は炭素数1〜20のアルキル基を表し、キラル炭素を含んでいてもよく、含まなくても良い。なお、これらの化合物は、液晶相を示すので、配向規制力を付与する能力が高く、物質層103に封入する媒質として好適である。このような化合物としては、例えば、下記の化合物があげられる。
Here, R1 represents a C3-C20 alkyl group having a chiral carbon and including a branched chain structure. R2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and may or may not contain a chiral carbon. Note that these compounds exhibit a liquid crystal phase and thus have a high ability to impart alignment regulating force and are suitable as a medium to be enclosed in the
なお、この化合物は69℃から97℃の範囲でコレステリック相を示す。 This compound exhibits a cholesteric phase in the range of 69 ° C to 97 ° C.
また、各物質の分量比は、上記した分量比に限るものではない。ただし、光重合性モノマー(モノマー)の含有率が小さいと、分子の配向規制力が充分に発揮できないことがある。例えば本実施形態のように物質層103に封入する媒質としてコレステリックブルー相を用いる場合には、光重合性モノマー(モノマー)の含有率が小さいとコステリックブルー相を示す温度範囲があまり広くならない。例えば、JC1041xxを45.1mol%、5CBを45.8mol%、ZLI−4572を5.1mol%、EHAを2.4mol%、RM257を1.5mol%、DMPAPを0.2mol%の分量比(組成)で混合した場合(この場合、光反応性モノマー含有率は3.9mol%)、コレステリックブルー相は326.3Kから319.5Kの範囲となり、上記の分量比(JC−1041xxを44.73mol%、5CBを43.43mol%、ZLI−4572を4.9mol%、EHAを4.0mol%、RM257を2.61mol%、DMPAPを0.33mol%)で混合した場合に326.4Kから260Kであったのと比べて狭い温度範囲になった。また、モノマー含有率が大きいと表示素子として使用した場合、電界無印加時と比較して電界を印加した時に光学的異方性の変化に寄与する部分が少なくなり、駆動電圧が高くなる。このため、光重合性モノマー(光反応性モノマー)含有率は2mol%から20mol%の範囲であることが好ましく、3mol%から15mol%の範囲であることがさらに好ましく、5mol%から11mol%であることがさらに好ましい。
Further, the quantity ratio of each substance is not limited to the above-described quantity ratio. However, when the content of the photopolymerizable monomer (monomer) is small, the molecular orientation regulating force may not be sufficiently exhibited. For example, when a cholesteric blue phase is used as a medium sealed in the
また、液晶相‐固体相の相転移温度が−10℃以下であることが好ましく、−30℃以下であることがより好ましい。すなわち、液晶相‐固体相の相転移温度が−10℃以下、より好ましくは−30℃以下となるように、上記混合物質の分量比を決定することが好ましい。 Further, the phase transition temperature between the liquid crystal phase and the solid phase is preferably −10 ° C. or lower, and more preferably −30 ° C. or lower. That is, it is preferable to determine the quantity ratio of the mixed substance so that the phase transition temperature of the liquid crystal phase-solid phase is −10 ° C. or lower, more preferably −30 ° C. or lower.
また、物質層103に封入する媒質に添加する光重合性モノマーとして、エポキシアクリレートを用いてもよい。エポキシアクリレートとしては、例えば、ビスフェノールA型エポキシアクリレート、ブロム化ビスフェノールA型エポキシアクリレート、フェノールノボラック型エポキシアクリレートなどを用いることができる。エポキシアクリレートは、1分子中に光照射により重合するアクリル基と加熱により重合するカルボニル基、水酸基を併せ持っている。このため、硬化法として光照射法と加熱法とを併せて用いることができる。この場合、少なくともどちらか一方の官能基が反応して重合(硬化)する可能性が高い。したがって、未反応部分がより少なくなり、十分な重合を行うことができる。
Further, epoxy acrylate may be used as a photopolymerizable monomer to be added to the medium sealed in the
なお、この場合、必ずしも光照射法と加熱法とを併せて用いる必要はなく、いずれか一方の方法を用いてもよい。すなわち、本表示素子は、光重合性モノマーを紫外線(光)によって重合させる方法に限らず、使用する重合性化合物の特性に合わせて、重合させる方法を適宜選択してもよい。言い換えれば、本表示素子において、媒質に添加する重合性化合物は、光照射によって重合する光重合性モノマーに限らず、光照射以外の方法で重合する重合性モノマーであってもよい。例えば熱重合性モノマーであってもよい。 In this case, it is not always necessary to use the light irradiation method and the heating method in combination, and either method may be used. That is, the present display element is not limited to a method of polymerizing a photopolymerizable monomer by ultraviolet light (light), and a method of polymerizing may be appropriately selected according to the characteristics of the polymerizable compound to be used. In other words, in the present display element, the polymerizable compound added to the medium is not limited to a photopolymerizable monomer that is polymerized by light irradiation, but may be a polymerizable monomer that is polymerized by a method other than light irradiation. For example, a thermopolymerizable monomer may be used.
また、モノマー添加および紫外光(UV)照射により等方相‐液晶相の相転移温度は低下する場合がある。このため、表示素子として使用する際に使用温度範囲が狭くなりすぎないように、モノマー含有前における液晶混合物の等方相‐液晶相の相転移温度が、55℃以上であることが好ましい。すなわち、モノマー含有前の液晶混合物の等方相‐液晶相の相転移温度が55℃以上となるように、上記混合物質の分量比を決定することが好ましい。表示素子をテレビなどの商品に応用して実際に使用する場合、モノマー含有前における液晶混合物の等方相‐液晶相の相転移温度が、55℃以上あれば概ね問題はない。例えば、JC1041xxを48.2mol%、5CBを47.4mol%、ZLI−4572を4.4mol%の組成で調製した後、紫外光照射した場合、等方相‐液晶相の相転移温度は、上記したように331.8Kだが、JC1041xxを44.7mol%、5CBを43.4mol%、ZLI−4572を4.9mol%、EHAを4mol%、RM257を2.6mol%、DMPAPを0.33mol%の組成で調製後、紫外光照射した場合、等方相‐液晶相の相転移温度は326.4Kに低下した。 In addition, the phase transition temperature of the isotropic phase-liquid crystal phase may be lowered by addition of a monomer and ultraviolet light (UV) irradiation. For this reason, it is preferable that the phase transition temperature of the isotropic phase-liquid crystal phase of the liquid crystal mixture before containing the monomer is 55 ° C. or higher so that the use temperature range does not become too narrow when used as a display element. That is, it is preferable to determine the quantity ratio of the mixed material so that the phase transition temperature between the isotropic phase and the liquid crystal phase of the liquid crystal mixture before containing the monomer is 55 ° C. or higher. When the display element is actually used by applying it to a product such as a television, there is generally no problem if the phase transition temperature of the isotropic phase-liquid crystal phase of the liquid crystal mixture before the monomer is contained is 55 ° C. or more. For example, when JC1041xx is prepared with a composition of 48.2 mol%, 5CB of 47.4 mol%, and ZLI-4572 of 4.4 mol%, and then irradiated with ultraviolet light, the phase transition temperature of the isotropic phase-liquid crystal phase is It was 331.8K, but JC1041xx was 44.7 mol%, 5CB was 43.4 mol%, ZLI-4572 was 4.9 mol%, EHA was 4 mol%, RM257 was 2.6 mol%, and DMPAP was 0.33 mol%. When prepared with the composition and then irradiated with ultraviolet light, the phase transition temperature of the isotropic phase-liquid crystal phase was reduced to 326.4K.
また、重合性化合物としては電圧印加によって分子が配向することを補助(促進)できるものが好ましく、例えば、網目状高分子(網目状高分子材料)、環状高分子(環状高分子材料)などであってもよい。 Further, the polymerizable compound is preferably one that can assist (promote) the orientation of molecules by application of a voltage, such as a network polymer (network polymer material), a cyclic polymer (cyclic polymer material), etc. There may be.
また、本実施形態では、重合開始剤としてDMPAP(2,2-dimethoxy-2-phenyl acetophenon、アルドリッチ社製)を用いたが、これに限るものではない。重合開始剤としては、DMPAPのほかに、例えば、メチルエチルケトンパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、キュメンハイドロイドパーオキサイド、ターシャリブチルパーオクトエート、ジクミルパーオキサイドや、ベンゾイルアルキルエーテル系、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、キサントン系ベンゾインエーテル系、ベンジルケタール系の重合開始材などを用いることができる。なお、市販品では、例えば、メルク社製のダロキュア1173、1116、チバケミカル社製のイルガキュア184、369、651、907、日本化薬社製のカヤキュアDETX、EPA、ITA、アルドリッチ社製のDMPAP、DMPAなど(いずれも登録商標)をそのまま、あるいは適宜混合して用いることができる。 In this embodiment, DMPAP (2,2-dimethoxy-2-phenyl acetophenon, manufactured by Aldrich) is used as the polymerization initiator, but the present invention is not limited to this. As the polymerization initiator, in addition to DMPAP, for example, methyl ethyl ketone peroxide, benzoyl peroxide, cumene hydroxide peroxide, tertiary butyl peroxide, dicumyl peroxide, benzoyl alkyl ether, acetophenone, benzophenone , Xanthone-based benzoin ether-based, benzyl ketal-based polymerization initiators, and the like can be used. Note that commercially available products include, for example, Darocur 1173, 1116 manufactured by Merck, Irgacure 184, 369, 651, 907 manufactured by Ciba Chemical Co., Kayacure DETX, EPA, ITA manufactured by Nippon Kayaku Co., DMPAP manufactured by Aldrich, DMPA or the like (both are registered trademarks) can be used as they are or in an appropriate mixture.
また、本実施形態では、重合開始剤を添加しているが、重合開始剤は、必ずしも添加する必要はない。ただし、重合性化合物を、例えば光や熱により重合して高分子化するためには、重合開始剤を添加することが好ましい。重合開始剤を添加することによって重合を迅速に行うことができる。 Moreover, in this embodiment, although the polymerization initiator is added, the polymerization initiator does not necessarily need to be added. However, in order to polymerize the polymerizable compound by, for example, light or heat, it is preferable to add a polymerization initiator. Polymerization can be carried out rapidly by adding a polymerization initiator.
また、重合開始剤の添加量は、重合性化合物に対して10wt%以下であることが好ましい。10wt%より多く添加すると重合開始剤が不純物として作用し、表示素子の比抵抗が低下するためである。 Moreover, it is preferable that the addition amount of a polymerization initiator is 10 wt% or less with respect to a polymeric compound. This is because if it is added more than 10 wt%, the polymerization initiator acts as an impurity, and the specific resistance of the display element is lowered.
また、電界印加による光学的異方性の程度の変化を促進するために、物質層103に多孔質構造体を含む構成としてもよい。例えば、多孔質構造体として多孔質無機材料を用いてもよい。この場合、例えば、チタン酸バリウムなどのゾルゲル材料(多孔質無機材料)を物質層103に封入する媒質(誘電性液体)にあらかじめ加えておけばよい。また、その他の例として、ポリスチレン微粒子とSiO2微粒子を用いて多孔質無機層を作成してもよい。例えば、粒子径100nmのポリスチレン微粒子と粒子径5nmのSiO2微粒子が混合分散された水溶液中に、スリットを有する透明電極付きのガラス基板を浸け、引き上げ法にて混合微粒子の自己集合現象を利用して数μmの膜厚を作成した後、高温度下で焼成してポリスチレンを気化させることで100nmの孔を有する逆オパール構造の孔質無機層を有する基板を得ることができる。そして、この基板を張り合わせてセル化した後に誘電性材料を注入して、孔に誘電性材料を満たすことによりセルを作成してもよい。これらの多孔質無機材料を用いる場合にも、高分子鎖(重合性化合物)を物質層103に含む構成と同様の効果を得ることができる。
Further, in order to promote a change in the degree of optical anisotropy due to electric field application, the
また、電界印加による光学的異方性の程度の変化を促進するために、物質層103に、水素結合ネットワーク(水素結合体)を用いることもできる。ここで、水素結合ネットワークとは、化学結合ではなく水素結合によって形成された結合体を意味する。
Further, a hydrogen bond network (hydrogen bond) can also be used for the
このような水素結合ネットワークは、例えば、ゲル化剤(水素結合性材料)を物質層103に封入する媒質に混合することによって得られる。ゲル化剤としては、アミド基を含むゲル化剤が好ましく、1つの分子内にアミド基を少なくとも2つ含むゲル化剤、尿素系、リシン系のゲル化剤がさらに好ましい。例えば、下記の構造式からなるゲル化剤(ゲル化剤Aまたはゲル化剤B)を用いることができる。
Such a hydrogen bond network can be obtained by, for example, mixing a gelling agent (hydrogen bonding material) with a medium encapsulated in the
これらのゲル化剤は液晶性物質などの誘電性物質を少量のゲル化剤を混入することでゲル化することができる。 These gelling agents can be gelled by mixing a dielectric material such as a liquid crystalline material with a small amount of gelling agent.
また、例えば、非特許文献12(p.314,Fig.2)に記載されているゲル化材(水素結合性材料)、Lys18(下記構造式参照)を物質層103に封入する媒質に0.15mol%混合することによって得られる。
In addition, for example, a gel material (hydrogen-bonding material) and Lys18 (see the following structural formula) described in Non-Patent Document 12 (p.314, FIG. 2) are set in a medium in which the
すなわち、Lys18を媒質に0.15mol%混合することによって実現される、非特許文献12(p.314,Fig.1)のようなGel(ゲル)状態を示す水素結合ネットワークを、電界印加による光学的異方性の程度の変化促進のために用いることができる。これらの水素結合ネットワークを用いる場合でも、高分子鎖(重合性化合物)を物質層103に含む構成と同様の効果を得ることができる。
That is, a hydrogen bonding network showing a Gel (gel) state as shown in Non-Patent Document 12 (p.314, Fig.1) realized by mixing Lys18 with 0.15 mol% in a medium is optically applied by applying an electric field. It can be used to promote changes in the degree of mechanical anisotropy. Even when these hydrogen bonding networks are used, the same effects as those obtained by including the polymer chain (polymerizable compound) in the
また、高分子ネットワークの場合、紫外線照射のプロセス増加、紫外線照射による材料の劣化、未反応基による信頼性の低下といった懸念事項があるが、これらはゲル化剤の場合、発生しないという利点がある。 In the case of polymer networks, there are concerns such as increased process of UV irradiation, material deterioration due to UV irradiation, and decreased reliability due to unreacted groups, but these have the advantage that they do not occur in the case of gelling agents. .
また、電界印加による光学的異方性の程度の変化を促進するために、物質層103に、微粒子を用いてもよい。物質層103中に微粒子を分散させた系においては、液晶分子などの誘電性物質が微粒子の界面の影響を受けて配向する。よって微粒子が分散された系では、その分散状態に起因して誘電性物質の配向状態が安定化される。
Further, fine particles may be used for the
この場合、物質層103は、液晶性物質などの誘電性材料と微粒子とが封入されてなる。誘電性物質および微粒子はそれぞれ、1種または2種以上のものにより構成される。また、誘電性材料中に微粒子を分散させることにより、誘電性物質層中に微粒子が分散した形態となるようにすることが望ましい。
In this case, the
また、この場合、平均粒子径が0.2μm以下の微粒子を用いることが好ましい。平均粒子径0.2μm以下の微小な大きさの微粒子を用いることにより、物質層103内における分散性が安定し、長時間経っても微粒子が凝集したり相が分離しない。したがって、例えば、微粒子が沈殿して局所的な微粒子のムラが生じることより、表示素子としてムラが生じることを充分に抑制できる。
In this case, it is preferable to use fine particles having an average particle size of 0.2 μm or less. By using fine particles having an average particle diameter of 0.2 μm or less, the dispersibility in the
また、三次元的に分布した粒子に光を入射すると、ある波長では回折光が生じる。この回折光の発生を抑制すれば、光学的等方性が向上し、表示素子のコントラストが上昇する。三次元的に分布した粒子による回折光は入射する角度にも依存するが、回折される波長λはλ=2dで与えられる。ここでdは粒子間距離である。また、一般に、人間が視認できる波長の下限は400nm程度であると言われている。したがって、微粒子の粒子間距離dは、可視光(400nm)の半分の200nm以下であることが好ましい。また、国際照明委員会CIE(Commission Internationale de l’Eclairage)では、人間の目で認識できない波長は380nm以下と定めている。したがって、微粒子の粒子間距離dは、380nmの半分の190nm以下であることがさらに好ましい。 In addition, when light is incident on three-dimensionally distributed particles, diffracted light is generated at a certain wavelength. By suppressing the generation of this diffracted light, the optical isotropy is improved and the contrast of the display element is increased. Although the diffracted light by the three-dimensionally distributed particles depends on the incident angle, the diffracted wavelength λ is given by λ = 2d. Here, d is a distance between particles. In general, it is said that the lower limit of the wavelength visible to humans is about 400 nm. Therefore, the interparticle distance d of the fine particles is preferably 200 nm or less, which is half of the visible light (400 nm). In addition, the International Lighting Commission CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) stipulates that the wavelength that cannot be recognized by human eyes is 380 nm or less. Therefore, the interparticle distance d of the fine particles is more preferably 190 nm or less, which is half of 380 nm.
また、物質層103における微粒子の濃度(含有量)を、この微粒子と物質層103に封入される媒質の総重量に対して、0.05wt%以上20wt%以下とすることが好ましい。物質層103における微粒子の濃度が0.05wt%以上20wt%以下となるように調製することにより、微粒子の凝集を抑制することができる。
The concentration (content) of the fine particles in the
なお、物質層103に封入する微粒子は特に限定されるものではなく、透明なものでも不透明なものでもとい。また、微粒子は、高分子などの有機質微粒子であってもよく、無機質微粒子や金属系微粒子などであってもよい。
Note that the fine particles encapsulated in the
有機質微粒子を用いる場合、例えば、ポリスチレンビーズ、ポリメチルメタクリレートビーズ、ポリヒドロキシアクリレートビーズ、ジビニルベンゼンビーズなどのポリマービーズ形態の微粒子を用いることが好ましい。この場合、架橋されていてもよく、架橋されていなくてもよい。無機質微粒子を用いる場合、例えば、ガラスビーズやシリカビーズ等の微粒子を用いることが好ましい。金属系微粒子を用いる場合、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属が好ましい。例えば、チタニア、アルミナ、パラジウム、銀、金、銅あるいはこれらの金属元素の酸化物などの形態の微粒子を用いることが好ましい。これら金属系微粒子は1種類の金属のみで用いてもよいし、2種類以上の金属を合金化、複合化して形成しても良い。例えば銀粒子の周りをパラジウムで覆ってもよい。銀粒子だけで金属微粒子を構成すると、銀の酸化により表示素子の特性が変化する恐れがあるが、パラジウムなどの金属で表面を覆うことにより銀の酸化が防げる。また、ビーズの形態の微粒子はそのまま用いても良く、加熱処理したものや、ビーズ表面に有機物を付与したものを用いてもよい。付与する有機物としては液晶性を示すものが好ましい。ビーズ表面に液晶性を示す有機物を付与することにより、液晶性分子に沿って、周辺部の媒質(誘電性物質)が配向しやすくなる。例えば下記の構造式からなる化合物が好ましい。 When using organic fine particles, it is preferable to use fine particles in the form of polymer beads such as polystyrene beads, polymethyl methacrylate beads, polyhydroxy acrylate beads, and divinylbenzene beads. In this case, it may be cross-linked or may not be cross-linked. When using inorganic fine particles, it is preferable to use fine particles such as glass beads and silica beads. When metal-based fine particles are used, alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, and rare earth metals are preferable. For example, it is preferable to use fine particles in the form of titania, alumina, palladium, silver, gold, copper or oxides of these metal elements. These metal-based fine particles may be used with only one kind of metal, or may be formed by alloying and compounding two or more kinds of metals. For example, the silver particles may be covered with palladium. If the metal fine particles are composed only of silver particles, the characteristics of the display element may change due to the oxidation of silver, but the oxidation of silver can be prevented by covering the surface with a metal such as palladium. Further, the fine particles in the form of beads may be used as they are, or those that have been heat-treated or those provided with an organic substance on the surface of the beads may be used. As the organic substance to be imparted, those showing liquid crystallinity are preferable. By applying an organic substance exhibiting liquid crystallinity to the bead surface, the medium (dielectric substance) in the peripheral portion is easily aligned along the liquid crystal molecules. For example, a compound having the following structural formula is preferred.
ここで、nは0〜2の整数である。
ここで、6員環Aは、下記の官能基のいずれかが好ましい。
Here, n is an integer of 0-2.
Here, the 6-membered ring A is preferably any of the following functional groups.
また、6員環B,Cは、1,4−フェニレン基、または、1,4−トランスシクロヘキシル基、あるいは、下記の官能基のいずれかを独立的に表す(下記構造式参照)。 The 6-membered rings B and C independently represent a 1,4-phenylene group, a 1,4-transcyclohexyl group, or any of the following functional groups (see the following structural formula).
ここで、mは1〜4の整数を表す。すなわち、6員環B,Cは、下記の官能基のうち、それぞれ異なるものであってもよく、同じものであってもよい。 Here, m represents an integer of 1 to 4. That is, the 6-membered rings B and C may be different or the same among the following functional groups.
ここで、Y1、Y2およびY3は、それぞれ独立的に、単結合、―CH2CH2―、―CH2O―、―OCH2―、―OCO―、―COO―、―CH=CH―、―C≡C―、―CF=CF―、―(CH2)4―、―CH2CH2CH2O―、―OCH2CH2CH2―、―CH=CHCH2CH2O―、―CH2CH2CH=CH―を表す。また、Y1、Y2およびY3は、10個までの炭素原子を有する直鎖状または分枝鎖状のアルキル基またはアルケニル基であってもよく、この基中に存在する1個のCH2基または隣接していない2個のCH2基は、−O−、−S−、−CO−O−および(または)−O−CO−により置き換えられていてもよい。また、Y1、Y2およびY3は、キラル炭素を含んでいてもよく、含まなくても良い。なお、Y1、Y2およびY3は、上記したいずれかの構造を有していれば、同じものであってもよく、異なるものであってもよい。
Here, Y1, Y2, and Y3 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, —CH 2 O—, —OCH 2 —, —OCO—, —COO—, —CH═CH—, —C≡C—, —CF═CF—, — (CH 2 ) 4 —, —CH 2 CH 2 CH 2 O—, —OCH 2 CH 2 CH 2 —, —CH═CHCH 2 CH 2 O—, — CH 2 CH 2 CH═CH— is represented.
また、Rは水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基、アルコキシル基を表す。 R represents a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group, or an alkoxyl group.
金属微粒子の表面に付与するこれらの有機物の量は、前記金属1モルに対して1モル以上50モル以下の割合であることが好ましい。 The amount of these organic substances imparted to the surface of the metal fine particles is preferably in a ratio of 1 mol to 50 mol with respect to 1 mol of the metal.
上記の有機物を付与した金属系微粒子は、金属イオンを溶媒に溶解または分散してから、上記有機物と混合し、これを還元することによって得られる。上記溶媒としては水、アルコール類、エーテル類を用いることができる。 The metal-based fine particles to which the organic material is added can be obtained by dissolving or dispersing metal ions in a solvent, mixing with the organic material, and reducing this. Water, alcohols, and ethers can be used as the solvent.
また、分散させる微粒子として、フラーレンおよび/またはカーボンナノチューブで形成されたものを用いてもよい。フラーレンとしては、炭素原子を球殻状に配置したものであればよく、例えば炭素原子数nが24から96の安定した構造のものが好ましい。このようなフラーレンとしては、例えば、炭素原子60個からなるC60の球状閉殻炭素分子群などが上げられる。また、カーボンナノチューブとしては、例えば、厚さ数原子層のグラファイト状炭素原子面を丸めた円筒形状のナノチューブなどが好ましい。 Further, as the fine particles to be dispersed, those formed of fullerene and / or carbon nanotubes may be used. Any fullerene may be used as long as carbon atoms are arranged in a spherical shell. For example, a fullerene having a stable structure having 24 to 96 carbon atoms is preferable. Examples of such fullerene include a C60 spherical closed-shell carbon molecule group composed of 60 carbon atoms. Further, as the carbon nanotube, for example, a cylindrical nanotube with a several atomic layer thick graphite-like carbon atom surface rounded is preferable.
また、微粒子の形状は特に限定されるものではなく、例えば、球状、楕円体状、塊状、柱状、錐状や、これらの形態に突起を持った形態、これらの形態に孔が開いている形態などであってもよい。また、微粒子の表面形態についても特に限定されるものではなく、例えば、平滑でも良く、凹凸や孔、溝を有していてもよい。 The shape of the fine particles is not particularly limited. For example, a spherical shape, an ellipsoidal shape, a lump shape, a columnar shape, a conical shape, a form having protrusions in these forms, or a form in which holes are opened in these forms. It may be. Further, the surface form of the fine particles is not particularly limited, and may be, for example, smooth or may have irregularities, holes, and grooves.
また、微粒子の含有量は微粒子および誘電性物質の総重量に対して0.05wt%以上20wt%以下であることが好ましい。0.05wt%未満であると微粒子の混合比が少ないため、微粒子による配向補助材としての作用効果が充分に発揮されない恐れがあり、20wt%を超えると、微粒子の混合比率が多すぎて微粒子が凝集し、光が散乱してしまう恐れがある。 The content of the fine particles is preferably 0.05 wt% or more and 20 wt% or less with respect to the total weight of the fine particles and the dielectric substance. If the amount is less than 0.05 wt%, the mixing ratio of the fine particles is small, so that there is a possibility that the effect of the fine particles as an alignment aid is not sufficiently exhibited. Aggregation may cause light to scatter.
また、メンブレンフィルターなどの微小細孔フィルムを用いてもよい。微小細孔フィルムとしては、例えば、Millipore(日本ミリポア社製)などを用いることができる。 A microporous film such as a membrane filter may be used. As the microporous film, for example, Millipore (Nippon Millipore) can be used.
なお、微小細孔フィルムの材質としては、ポリカーボネート、ポリオレフィン、セルロース混合エステル、セルロースアセテート、ポリフッ化ビニリデン、アセチレセルロース、酢酸セルロースと硝酸セルロースの混合物など、微小細孔フィルムに封入する液晶性物質などの誘電性物質と反応を起こさない材質でできたものが好ましい。微小細孔の大きさ(直径)は、誘電性物質を封入した際に光学的に等方的に見えるとともに、誘電性物質を固定化できる系を実現するために、可視光の波長の1/4以下であることが好ましく、さらには50nm以下であることが好ましい。これにより、誘電性物質層が可視光に対して充分な透明状態を発現することが可能となる。また、微小細孔フィルムの厚さは50μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましい。 In addition, the material of the microporous film includes polycarbonate, polyolefin, cellulose mixed ester, cellulose acetate, polyvinylidene fluoride, acetylcellulose, a mixture of cellulose acetate and cellulose nitrate, a liquid crystalline substance to be sealed in the microporous film, etc. A material made of a material that does not react with the dielectric material is preferable. The size (diameter) of the micropores is optically isotropic when encapsulating the dielectric material, and in order to realize a system capable of immobilizing the dielectric material, 1 / wavelength of visible light It is preferably 4 or less, and more preferably 50 nm or less. As a result, the dielectric material layer can exhibit a sufficiently transparent state with respect to visible light. Further, the thickness of the microporous film is preferably 50 μm or less, and more preferably 10 μm or less.
なお、上記の説明では、コステリックブルー相を示す媒質における分子の配向秩序構造を固定化する構成について説明したが、固定化する媒質はこれに限るものではない。後述する他の媒質(他の秩序構造を有する相を示す媒質)を用いる場合にも、分子の配向秩序構造を固定化してもよい。これにより、表示素子として使用する場合の使用温度範囲を飛躍的に拡大できる。また、それらの媒質を用いる場合、それらの媒質が物質層103に封入された後、物質層103に電界が印加されていないときに分子の配向秩序構造を固定化する構成としてもよい。
In the above description, the structure for fixing the molecular orientation order structure in the medium exhibiting the costelic blue phase has been described. However, the medium to be fixed is not limited to this. In the case of using another medium (medium showing a phase having another ordered structure) described later, the molecular ordered structure may be fixed. Thereby, the use temperature range in the case of using as a display element can be expanded greatly. Further, in the case of using such a medium, a structure in which the molecular ordered structure is fixed when an electric field is not applied to the
また、微小細孔フィルムの構造としては、らせん状結晶など、捩れ構造を持つものでもよい。例えば、ポリオレフィン系のフィルムやポリペプチド系のフィルム等が挙げられる。捩れ構造を持つポリペプチド系のフィルムとしては、螺旋構造、すなわち、α−ヘリックス形成能のある合成ポリペプチドが好ましい。α−ヘリックス形成能のある合成ポリペプチドとしては、ポリ−γ−ベンジル−L−グルタメート、等のポリグルタミン酸誘導体等が挙げられる。これらの合成ポリペプチドは、市販のものあるいは文献等に記載の方法に準じて製造したものを、そのままあるいは難水溶性のヘリックス溶媒等、例えば1,2−ジクロロエタンで希釈して用いることができる。市販のα−ヘリックス形成能のある合成ポリペプチドとしては、例えばアジコートA−2000,XB−900[味の素(株)社製]等のポリ−γ−メチル−L−グルタメートがあげられる。 The microporous film may have a twisted structure such as a spiral crystal. For example, a polyolefin film, a polypeptide film, etc. are mentioned. The polypeptide film having a twisted structure is preferably a synthetic polypeptide having a helical structure, that is, an α-helix forming ability. Examples of the synthetic polypeptide capable of forming α-helix include polyglutamic acid derivatives such as poly-γ-benzyl-L-glutamate. These synthetic polypeptides can be used as they are commercially available or manufactured according to the method described in the literature etc. as they are or diluted with a poorly water-soluble helical solvent such as 1,2-dichloroethane. Examples of commercially available synthetic polypeptides capable of forming α-helix include poly-γ-methyl-L-glutamate such as Ajicoat A-2000, XB-900 [manufactured by Ajinomoto Co., Inc.].
ねじれ構造をもつフィルムを用いた場合、誘電性媒質がカイラル性を示すときに、その誘電性媒質のねじれ構造とフィルムの捩れ構造が近い場合に大きな歪が生じないので、誘電性媒質の安定性が高まる。また、誘電性媒質がカイラル性を示さない場合でもフィルムの捩れ構造に従い誘電性媒質が配向するので、誘電性媒質がカイラル性を示す媒質に近い性質を示す。 When a film with a twisted structure is used, when the dielectric medium exhibits chirality, large distortion does not occur if the twisted structure of the dielectric medium and the twisted structure of the film are close, so the stability of the dielectric medium Will increase. In addition, even when the dielectric medium does not exhibit chirality, the dielectric medium is oriented according to the twisted structure of the film, so that the dielectric medium exhibits properties similar to a medium exhibiting chirality.
また、物質層103に封入する他の物質として、例えば、ZLI−2293(混合液晶、メルク社製)を67.1wt%、P8PIMB(1,3-phenylene bis[4-(4-8-alkylphenyliminomethyl-benzoate,バナナ型(屈曲型)液晶、下記構造式参照)を15wt%、MLC−6248(カイラル剤、メルク社製)を17.9wt%混合した物質を用いてもよい。この物質は、77.2℃から82.1℃の温度範囲でコレステリックブルー相を示す。また、上記の各物質の混合比を適宜変更して用いてもよい。例えば、ZLI−2293を69.7wt%、P8PIMBを15wt%、MLC−6248(カイラル剤)を15.3wt%混合した物質は80.8℃から81.6℃の温度範囲でコレステリックブルー相を示す。
As another substance to be sealed in the
さらに、物質層103に封入する他の物質として、例えば、ZLI−2293(混合液晶、メルク社製)を67.1wt%、MHPOBC(4-(1-methylheptyloxycarbonyl)phenyl-4’-octylcarboxybiphenyl-4-carboxylate、直線状液晶、下記構造式参照)を15wt%、MLC−6248(カイラル剤、メルク社製)を17.9wt%混合した物質を用いてもよい。この物質は、83.6℃から87.9℃の温度範囲でコレステリックブルー相を示す。また、上記の各物質の混合比を適宜変更して用いてもよい。例えば、ZLI−2293を69.7wt%、MHPOBCを15wt%、MLC−6248(カイラル剤)を15.3wt%混合した物質は87.8℃から88.4℃の温度範囲でコレステリックブルー相を示す。
Further, as another substance to be encapsulated in the
なお、ZLI−2293とMLC−6248とを混合するだけではコレステリックブルー相を発現させることはできなかったが、バナナ型(屈曲型)をした液晶P8PIMBや直線状液晶MHPOBCを添加することによりコレステリックブルー相を示した。 Although cholesteric blue phase could not be expressed only by mixing ZLI-2293 and MLC-6248, cholesteric blue was obtained by adding banana-shaped (bent) liquid crystal P8PIMB or linear liquid crystal MHPOBC. Phase showed.
また、上記の例では、直線状液晶としてラセミ体を用いたが、必ずしもラセミ体に限定されるものではなく、カイラル体を用いてもよい。また、直線状液晶を用いる場合、直線状液晶MHPOBCのように反傾構造(一層ごとに異なる方向を向いている)を持つものを用いることが好ましい。 In the above example, a racemic body is used as the linear liquid crystal. However, the liquid crystal is not necessarily limited to a racemic body, and a chiral body may be used. In addition, when using a linear liquid crystal, it is preferable to use a liquid crystal having a reclined structure (facing different directions for each layer) such as a linear liquid crystal MHPOBC.
また、バナナ型(屈曲型)液晶は、P8PIMBに限定されるものではない。屈曲部はフェニレン基などのベンゼン環だけではなく、ナフタレン環やメチレン鎖で結合したバナナ型(屈曲型)液晶を用いてもよい。また、アゾ基が含まれているバナナ型(屈曲型)液晶を用いてもよい。例えば、P8PIMB以外のバナナ型(屈曲型)液晶としては、Azo−8O、8Am5、14OAm5(下記構造式参照)などが挙げられる。 Further, the banana type (bent type) liquid crystal is not limited to P8PIMB. For the bent portion, not only a benzene ring such as a phenylene group but also a banana type (bent type) liquid crystal bonded with a naphthalene ring or a methylene chain may be used. Alternatively, a banana (bent) liquid crystal containing an azo group may be used. For example, examples of the banana-type (bent type) liquid crystal other than P8PIMB include Azo-8O, 8Am5, and 14OAm5 (see the following structural formula).
また、これら上記の混合物質に、重合性モノマー、あるいは、重合性モノマーおよび重合開始剤を加えてもよい。すなわち、上記の混合物質からなる媒質を構成する分子の配向秩序構造を、重合性化合物によって物質層103内に多数の小領域(微細ドメイン)を形成することにより固定化してもよい。また、この場合、この媒質が物質層103に封入された後、物質層103に電界が印加されていないときに分子の配向秩序構造を固定化する構成としてもよい。
In addition, a polymerizable monomer, or a polymerizable monomer and a polymerization initiator may be added to these mixed substances. That is, the orientational order structure of the molecules constituting the medium made of the mixed material may be fixed by forming a large number of small regions (fine domains) in the
また、物質層103に封入する物質としては、光学波長以下の構造を有するのが好ましい。本発明に適したコレステリックブルー相は光学波長以下の欠陥秩序を有しているので、光学波長領域では概ね透明であり、光学的に概ね等方性を示す。ここで光学的に概ね等方性を示すというのは、コレステリックブルー相は液晶の螺旋ピッチを反映した色を呈するので、その螺旋ピッチが可視域に無い場合には呈色しないが、可視域にある場合にはその波長に対応した色を示すことを意味する。
In addition, the substance to be sealed in the
ここで、400nm以上の選択反射波長域または螺旋ピッチを持つ場合、コレステリックブルー相(ブルー相)では、その螺旋ピッチを反映した色に呈色する。すなわち、可視光が反射されるので、それによって呈する色が人間の目に認識されてしまう。したがって、例えば、本発明の表示素子でフルカラー表示を実現してテレビなどに応用する場合、その反射ピークが可視域にあるのは好ましくない。 Here, when having a selective reflection wavelength region of 400 nm or more or a helical pitch, the cholesteric blue phase (blue phase) is colored in a color reflecting the helical pitch. That is, since visible light is reflected, the color presented thereby is recognized by the human eye. Therefore, for example, when full-color display is realized by the display element of the present invention and applied to a television or the like, it is not preferable that the reflection peak is in the visible range.
なお、選択反射波長は、上記媒質の持つ螺旋軸への入射角度にも依存する。このため、上記媒質の構造が一次元的ではないとき、つまりコレステリックブルー相のように三次元的な構造を持つ場合には、光の螺旋軸への入射角度は分布を持ってしまう。したがって、選択反射波長の幅にも分布ができる。 The selective reflection wavelength also depends on the incident angle with respect to the helical axis of the medium. For this reason, when the structure of the medium is not one-dimensional, that is, when it has a three-dimensional structure such as a cholesteric blue phase, the incident angle of light on the spiral axis has a distribution. Therefore, the width of the selective reflection wavelength can also be distributed.
このため、ブルー相の選択反射波長域または螺旋ピッチは可視域以下、つまり400nm以下であることが好ましい。ブルー相の選択反射波長域または螺旋ピッチが400nm以下であれば、上記のような呈色が人間の目にほとんど認識されない。 For this reason, it is preferable that the selective reflection wavelength region or the helical pitch of the blue phase is not more than the visible region, that is, not more than 400 nm. If the selective reflection wavelength region or the helical pitch of the blue phase is 400 nm or less, the above coloration is hardly recognized by human eyes.
また、国際照明委員会CIE(Commission Internationale de l’Eclairage)では、人間の目の認識できない波長は380nm以下であると定められている。したがって、ブルー相の選択反射波長域または螺旋ピッチが380nm以下であることがより好ましい。この場合、上記のような呈色が人間の目に認識されることを確実に防止できる。 In addition, the International Lighting Commission CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) stipulates that the wavelength that human eyes cannot recognize is 380 nm or less. Therefore, it is more preferable that the selective reflection wavelength region or the helical pitch of the blue phase is 380 nm or less. In this case, it is possible to reliably prevent the above coloration from being recognized by human eyes.
また、上記のような呈色は、螺旋ピッチ、入射角度だけでなく、媒質の平均屈折率とも関係する。このとき、呈色する色の光は波長λ=nPを中心とした波長幅Δλ=PΔnの光である。ここで、nは平均屈折率、Pは螺旋ピッチである。また、Δnは屈折率の異方性である。 The coloration as described above is related not only to the helical pitch and the incident angle but also to the average refractive index of the medium. At this time, the colored light is light having a wavelength width Δλ = PΔn with the wavelength λ = nP as the center. Here, n is the average refractive index and P is the helical pitch. Δn is the anisotropy of the refractive index.
Δnは、物質によりそれぞれ異なるが、例えば液晶性物質を上記物質層103に封入する物質として用いた場合、液晶性物質の平均屈折率は1.5程度、Δnは0.1程度なので、この場合、呈色する色が可視域にないためには、螺旋ピッチPは、λ=400とすると、P=400/1.5=267nmになる。また、ΔλはΔλ=0.1×267=26.7になる。したがって、上記のような呈色が人間の目にほとんど認識されないようにするためには、上記媒質の螺旋ピッチを、267nmから26.7nmの約半分である13.4nmを引いた253nm以下にすればよい。すなわち、上記のような呈色を防止するためには、上記媒質の螺旋ピッチが253nm以下であることが好ましい。
Δn varies depending on the material. For example, when a liquid crystal material is used as a material for sealing the
また、上記の説明では、λ=nPの関係において、λを400nmとしたが、λを国際照明委員会CIEが人間の目の認識できない波長として定めている380nmとした場合には、呈色する色が可視域外とするための螺旋ピッチは240nm以下となる。すなわち、上記媒質の螺旋ピッチを240nm以下とすることにより、上記ような呈色を確実に防止することができる。 Further, in the above description, in the relationship of λ = nP, λ is 400 nm. However, when λ is 380 nm, which is determined by the International Lighting Commission CIE as a wavelength that cannot be recognized by human eyes, color is displayed. The spiral pitch for making the color out of the visible range is 240 nm or less. That is, when the spiral pitch of the medium is 240 nm or less, the above coloration can be surely prevented.
例えば、JC1041xxを50.0wt%、5CBを38.5wt%、ZLI−4572を11.1wt%の組成で調製した試料は約53℃で等方相からブルー相に相転移するが、螺旋ピッチが可視域以下にあるために呈色しなかった。 For example, a sample prepared with a composition of 50.0 wt% JC1041xx, 38.5 wt% 5CB, and 11.1 wt% ZLI-4572 will undergo a phase transition from an isotropic phase to a blue phase at about 53 ° C. It was not visible because it was below the visible range.
また、上記混合試料を87.1wt%、TMPTA(trimethylolpropane triacrylate、アルドリッチ社製)を5.4wt%、RM257を7.1wt%、DMPA(2,2-dimethoxy-2-phenyl-acetophenone)を0.4wt%を混合し、コレステリック−光学的等方相近傍において光学的等方相を保ちながら紫外線を照射して、光反応性モノマーを重合した試料は、光学的等方相を示す温度範囲が広くなった。 Further, 87.1 wt% of the above mixed sample, 5.4 wt% of TMPTA (trimethylolpropane triacrylate, manufactured by Aldrich), 7.1 wt% of RM257, and DMPA (2,2-dimethoxy-2-phenyl-acetophenone) of 0. A sample in which 4 wt% is mixed and UV-irradiated while keeping the optical isotropic phase in the vicinity of the cholesteric-optical isotropic phase, the photoreactive monomer is polymerized, has a wide temperature range showing the optical isotropic phase. became.
また、下記の構造式からなる各化合物を、構造式の右に示した割合で混合した試料は、約20℃以下で等方相からブルー相に相転移するが、螺旋ピッチが可視域以下にあるために呈色しなかった。なお、この混合系では、下記構造式(最下段の構造式)に示すように、カイラル剤を30wt%混合した。 In addition, a sample in which each compound having the following structural formula is mixed at the ratio shown on the right side of the structural formula causes a phase transition from the isotropic phase to the blue phase at about 20 ° C. or less, but the helical pitch is below the visible range. There was no coloration. In this mixed system, 30 wt% of a chiral agent was mixed as shown in the following structural formula (lowermost structural formula).
上述のように、本発明に適したコレステリックブルー相は光学波長未満の欠陥秩序を有している。欠陥構造は隣り合う分子が大きく捩れていることに起因していているので、コレステリックブルー相を示す誘電性媒質(媒質)は大きなねじれ構造を発現させるためにカイラル性を示す必要がある。大きな捩れ構造を発現させるためには、誘電性媒質にカイラル剤を加えることが好ましい。カイラル剤の濃度としてはカイラル剤の持つ捩れ力にもよるが8wt%または4mol%以上であることが好ましい。高分子ネットワーク(光反応性モノマーを光重合)によりコレステリックブルー相を示す温度範囲の拡大を図る場合、誘電性媒質に占めるカイラル剤の割合が8wt%または4mol%以上であれば、コレステリックブルー相の温度範囲が約1℃以上になり、紫外線照射による光重合を温度調節しながらできた。カイラル剤の割合が8wt%または4mol%未満の場合は、コレステリックブルー相の温度範囲が狭くなり光重合の際の温度調節が困難だった。 As described above, the cholesteric blue phase suitable for the present invention has a defect order less than the optical wavelength. Since the defect structure is caused by the fact that neighboring molecules are largely twisted, the dielectric medium (medium) exhibiting a cholesteric blue phase needs to exhibit chirality in order to develop a large twisted structure. In order to develop a large twisted structure, it is preferable to add a chiral agent to the dielectric medium. The concentration of the chiral agent is preferably 8 wt% or 4 mol% or more although it depends on the twisting force of the chiral agent. When expanding the temperature range showing the cholesteric blue phase by polymer network (photopolymerization of photoreactive monomer), if the proportion of the chiral agent in the dielectric medium is 8 wt% or 4 mol% or more, the cholesteric blue phase The temperature range was about 1 ° C. or higher, and photopolymerization by ultraviolet irradiation could be performed while adjusting the temperature. When the ratio of the chiral agent was less than 8 wt% or 4 mol%, the temperature range of the cholesteric blue phase was narrowed, and it was difficult to adjust the temperature during photopolymerization.
また、カイラル剤の濃度は、15wt%以上であることがより好ましい。バナナ型(屈曲型)液晶や反傾構造をもつ直線状液晶を添加することによりコレステリックブルー相を発現させる場合、カイラル剤の濃度が15wt%以上であれば、コレステリックブルー相の温度範囲が約1℃になった。また、カイラル剤の濃度を17.9wt%に増やすことにより、コレステリックブルー相の温度範囲はさらに広がった。 The concentration of the chiral agent is more preferably 15 wt% or more. When a cholesteric blue phase is expressed by adding a banana type (bending type) liquid crystal or a linear liquid crystal having a tilted structure, the temperature range of the cholesteric blue phase is about 1 if the concentration of the chiral agent is 15 wt% or more. It became ℃. Moreover, the temperature range of the cholesteric blue phase was further expanded by increasing the concentration of the chiral agent to 17.9 wt%.
また、カイラル剤の濃度は、30wt%以上であることがより好ましい。上記の構造式からなる各化合物を、構造式の右に示した割合で混合した場合、(カイラル剤の濃度が30wt%のとき)、コレステリックブルー相はらせんピッチが可視域以下にあるために呈色しなかった。これは、カイラル剤を多く含むことにより、らせんピッチが短くなったためであると考えられる。コレステリックブルー相では、そのらせんピッチを反映した色に呈色するため、フルカラー表示を実現してテレビなどに応用する場合、その反射ピークが可視域にあるのは好ましくない。また、カイラル剤の濃度を30wt%から減少させたところ、コレステリックブルー相の温度範囲は狭くなった。 The concentration of the chiral agent is more preferably 30 wt% or more. When each compound consisting of the above structural formula is mixed in the proportion shown on the right side of the structural formula (when the concentration of the chiral agent is 30 wt%), the cholesteric blue phase is present because the helical pitch is below the visible range. Did not color. This is probably because the helical pitch was shortened by containing a large amount of chiral agent. In the cholesteric blue phase, since the color reflects the helical pitch, it is not preferable that the reflection peak is in the visible range when full color display is realized and applied to a television or the like. Further, when the concentration of the chiral agent was reduced from 30 wt%, the temperature range of the cholesteric blue phase became narrow.
このように、カイラル剤の濃度が高いとコレステリックブルー相を発現しやすくなり、さらにコレステリックブルー相が持つらせんピッチも短くなるので好ましい。ただし、カイラル剤の添加量が多くなり過ぎると、物質層103全体の液晶性が低下するという問題が生じる。液晶性の欠如は、電界印加時における光学的異方性の発生度合いの低下に繋がり、表示素子としての機能の低下を招く。また、液晶性が低下することにより、コレステリックブルー相の安定性の低下に繋がり、コレステリックブルー相の温度範囲の拡大が見込めなくなる。以上の理由から、カイラル剤の添加濃度の上限値が決まり、本願発明者らの解析によれば、その上限濃度は80wt%であることがわかった。すなわち、カイラル剤の濃度は80wt%以下であることが好ましい。
Thus, it is preferable that the concentration of the chiral agent is high because the cholesteric blue phase is easily developed and the helical pitch of the cholesteric blue phase is shortened. However, when the amount of the chiral agent added is excessive, there is a problem that the liquid crystallinity of the
なお、上記の説明では、コレステリックブルー相におけるカイラル剤添加による効果を述べてきたが、カイラル剤添加による効果はコレステリックブルー相に限定されるものではなく、スメクチックブルー相やネマチック相等を呈する誘電性媒質においても、略同様の効果を得ることができる。 In the above description, the effect of adding the chiral agent in the cholesteric blue phase has been described. However, the effect of adding the chiral agent is not limited to the cholesteric blue phase, and a dielectric medium exhibiting a smectic blue phase, a nematic phase, or the like. In this case, substantially the same effect can be obtained.
カイラル剤を添加することにより、カイラル剤の持つ捩れ力(Helical twist power)を効果的に作用させて、分子間に近接距離の相互作用(short-range-order)を及ぼすことができる。つまり、電圧無印加時には光学的等方性を有する誘電性媒質に、電圧印加によって媒質中の分子を小集団(クラスター)として応答させることができる。これにより、本来、非常に狭い温度範囲でしか光学的異方性が発現できない誘電性媒質でも、カイラル剤を添加することにより、光学的異方性が発現する温度範囲を拡大させることができる。 By adding the chiral agent, the helical twist power of the chiral agent can be effectively acted, and a short-range-order can be exerted between the molecules. That is, when no voltage is applied, the molecules in the medium can be made to respond to the dielectric medium having optical isotropy as a small group (cluster) by applying the voltage. As a result, even in a dielectric medium that originally exhibits optical anisotropy only in a very narrow temperature range, the temperature range in which optical anisotropy can be exhibited can be expanded by adding a chiral agent.
また、カイラル剤が添加された誘電性媒質では、カイラル剤の自発的捩れ方向に起因した一方向の捩れによって、入射した光に旋光性が生じるので、効率よく光を取り出すことが可能となる。 In addition, in a dielectric medium to which a chiral agent is added, optical rotation occurs in incident light due to unidirectional twist caused by the spontaneous twisting direction of the chiral agent, so that light can be efficiently extracted.
また、バナナ型(屈曲型)液晶のように不斉炭素原子を持たないが(分子自体はカイラル性を持たないが)、分子形状の異方性とパッキング構造により系としてカイラル性が発生する分子を含む媒質でも良い。バナナ型(屈曲型)液晶としては、例えば、P8PIMBを挙げられる。また、バナナ型(屈曲型)液晶としては、P8PIMBに限定されるものではなくい。屈曲部をはフェニレン基などのベンゼン環だけではなく、ナフタレン環やメチレン鎖で結合しても良い。例えば、P8PIMB以外のバナナ型(屈曲型)液晶としては、8Am5、14OAm5が挙げられる。この場合にも、左捩れまたは右捩れのいずれかの捩れ構造を誘起させることができ、透過率を向上させることができる。
また、物質層103に封入する媒質は、典型的には、電圧無印加時には光学的に概ね等方であり、電圧印加により光学変調を誘起される媒質であってもよい。すなわち、典型的には、電圧印加に伴い分子、または分子集合体(クラスター)の配向秩序度が上昇する物質であってもよい。また誘電異方性が正の媒質であることが好ましい。
Also, molecules that do not have asymmetric carbon atoms like banana-type (flexible) liquid crystals (the molecules themselves do not have chirality), but have chirality as a system due to anisotropy of molecular shape and packing structure A medium containing may be used. An example of the banana type (bending type) liquid crystal is P8PIMB. Further, the banana type (bending type) liquid crystal is not limited to P8PIMB. The bent portion may be bonded not only by a benzene ring such as a phenylene group but also by a naphthalene ring or a methylene chain. For example, banana type (bending type) liquid crystals other than P8PIMB include 8Am5 and 14OAm5. Also in this case, a twisted structure of either left-handed twist or right-handed twist can be induced, and the transmittance can be improved.
The medium sealed in the
また、上記したように、物質層103に封入する媒質は、電界を印加することによって光学的異方性の程度が変化するものであればよい。物質層103に封入する媒質としては、例えば、光学波長以下の秩序構造を有し、光学的には等方的に見える液晶相であって、誘電異方性が正または負のものを適用することができる。あるいは、液晶分子が光の波長以下のサイズで放射状に配向している集合体で充填された、光学的に等方的に見えるような系を用いることもできる。これらに電界を印加することにより、分子あるいは集合体の微細構造にひずみを与え、光学変調を誘起させることができる。また、これらの媒質を用いる場合に、重合性化合物、水素結合体、多孔質構造体、微粒子などの配向補助材を形成しておくことにより、分子の配向変化を促進できるので、低電圧で駆動することが可能となる。
As described above, the medium sealed in the
以下に、このような媒質の上記以外の例を、媒質例として記載する。ただし、以下に示す媒質例は、利用可能な媒質の一例を示すものであり、本実施形態にかかる表示装置に適用可能な媒質を限定するものではない。 Hereinafter, examples of such a medium other than those described above will be described as medium examples. However, the medium examples shown below are examples of usable media and do not limit the media applicable to the display device according to the present embodiment.
〔媒質例1〕
物質層103に封入される媒質として、例えば、光学波長未満(可視光の波長未満)のスケールの、キュービック対称性(立方晶の対称性)を有する秩序構造からなる、キュービック相(cubic phase,立方晶相)を示す媒質を用いることができる。
[Medium example 1]
As a medium enclosed in the
このような媒質としては、例えば、非特許文献6および7に記載されているBABH8がある。このBABH8の構造式は、
An example of such a medium is BABH8 described in
で表される。 It is represented by
また、このBABH8は136.7℃以上161℃以下では、光学波長未満(可視光の波長未満)のスケールの秩序構造からなるキュービック相を示す。なお、非特許文献6には、図8、図10、図11に示すような、キュービック相の構造モデルが示されている。 Further, BABH8 exhibits a cubic phase composed of an ordered structure having a scale of less than the optical wavelength (less than the wavelength of visible light) at 136.7 ° C. or more and 161 ° C. or less. Non-Patent Document 6 discloses a cubic phase structural model as shown in FIGS. 8, 10, and 11.
上記したように、BABH8は、格子定数が約6nmと光学波長より1桁以上も小さく、秩序構造(配向秩序)が光学波長未満であるため透明である。すなわち、上記温度範囲において、電界無印加の場合には光学的に等方性を示す。したがって、BABH8を本表示素子に適用する場合、直交ニコル下において良好な黒表示を行うことができる。 As described above, BABH8 is transparent because its lattice constant is about 6 nm, which is one order of magnitude smaller than the optical wavelength, and the ordered structure (orientation order) is less than the optical wavelength. That is, in the above temperature range, it is optically isotropic when no electric field is applied. Therefore, when BABH8 is applied to this display element, good black display can be performed under crossed Nicols.
一方、物質層103の温度を136.7℃以上161℃以下に制御しながら、電極104・105間に電界を印加すると、キュービック対称性を有する構造に歪が生じ、光学的異方性が発現する。すなわち、BABH8は、上記の温度範囲において、電界無印加状態では光学的に等方性であり、電界印加により光学的異方性が発現する。
On the other hand, when an electric field is applied between the
このように、上記の構成の本表示装置では、電界を印加することによってキュービック対称性を有する構造に歪が生じ、複屈折が発生するので、良好な白表示を行うことができる。なお、複屈折が発生する方向は一定であり、その大きさが電界印加によって変化する。また、電極104・105間に印加する電圧と透過率との関係を示す電圧透過率曲線は、上記のような広い温度範囲において、安定した曲線となる。すなわち、上記構成の本表示装置では、136.7℃以上161℃以下の約20Kの温度範囲において安定した電圧透過率曲線を得ることができ、温度制御が極めて容易となる。
In this manner, in the display device having the above-described configuration, distortion is generated in the structure having cubic symmetry by applying an electric field, and birefringence is generated, so that a good white display can be performed. Note that the direction in which birefringence occurs is constant, and its magnitude changes with the application of an electric field. Further, the voltage transmittance curve indicating the relationship between the voltage applied between the
また、BABH8を用いる場合では、上記した混合物を用いる場合(図12参照)と同様、キュービック対称性を有する構造に生じる歪、すなわち、媒質における光学的異方性の程度の変化を用いて表示を行う。よって液晶分子の配向方向を変化させて表示を行う従来の表示方式の液晶表示装置よりも、広視野角特性を実現できる。また、複屈折が発生する方向が一定であり、光軸方向が変化しないため、より広い視野角特性を実現できる。 In the case of using BABH8, as in the case of using the above-described mixture (see FIG. 12), the display is performed using the distortion generated in the structure having cubic symmetry, that is, the change in the degree of optical anisotropy in the medium. Do. Therefore, a wider viewing angle characteristic can be realized than a conventional liquid crystal display device that performs display by changing the alignment direction of liquid crystal molecules. In addition, since the direction in which birefringence occurs is constant and the optical axis direction does not change, a wider viewing angle characteristic can be realized.
〔媒質例2〕
物質層103に封入する媒質として、液晶相の一つであるスメクチックD相(SmD)を示す分子からなる媒質を適用できる。
[Medium example 2]
As a medium sealed in the
スメクチックD相を示す液晶性物質としては、例えば、ANBC16がある。なお、ANBC16については、非特許文献3(p.21,図1構造1(n=16))や、非特許文献8(p.888,Table1,化合物(compound no.)1,化合物1a,化合物1a−1)に記載されている。これらの分子構造を、以下に示す。 An example of a liquid crystalline material exhibiting a smectic D phase is ANBC16. As for ANBC16, Non-Patent Document 3 (p.21, FIG. 1, Structure 1 (n = 16)), Non-Patent Document 8 (p.888, Table 1, Compound (compound no.) 1, Compound 1a, Compound 1a-1). These molecular structures are shown below.
4’n-alkoxy-3’-nitro-biphenyl-4-carboxylic acids
n-15 Cr 127 SmC 187 Cub 198 SmA 204 I
この液晶性物質(ANBC16、化学構造式においてn=16)は、171.0℃〜197.2℃の温度範囲において、スメクチックD相を示す。スメクチックD相は、複数の分子がジャングルジム(登録商標)のような三次元的格子を形成しており、その格子定数が数十nm以下と光学波長未満である。本実施形態に示したANBC16は約6nmである。すなわち、スメクチックD相は、分子の配列がキュービック対称性を示す秩序構造を有する。このため、スメクチックD相は、光学的には等方性を示す。
4'n-alkoxy-3'-nitro-biphenyl-4-carboxylic acids
n-15 Cr 127 SmC 187 Cub 198 SmA 204 I
This liquid crystalline substance (ANBC16, n = 16 in the chemical structural formula) exhibits a smectic D phase in a temperature range of 171.0 ° C. to 197.2 ° C. In the smectic D phase, a plurality of molecules form a three-dimensional lattice such as jungle gym (registered trademark), and the lattice constant thereof is several tens of nm or less and less than the optical wavelength. ANBC16 shown in this embodiment is about 6 nm. That is, the smectic D phase has an ordered structure in which the molecular arrangement exhibits cubic symmetry. For this reason, the smectic D phase is optically isotropic.
また、ANBC16がスメクチックD相を示す上記の温度領域において、ANBC16からなる物質層103に電界を印加すれば、分子自身に誘電異方性が存在するため、分子が電界方向に向こうとして格子構造に歪が生じる。すなわち、物質層103に光学異方性が発現する。
In addition, when an electric field is applied to the
したがって、ANBC16を本表示素子の物質層103に封入する媒質として適用できる。なお、ANBC16に限らず、スメクチックD相を示す物質であれば、電界印加時と電界無印加時とで光学的異方性の程度が変化するので、本表示素子の物質層103に封入する媒質として適用できる。
Therefore, the ANBC 16 can be applied as a medium encapsulating the
〔媒質例3〕
物質層103に封入する媒質として、液晶マイクロエマルションを適用できる。ここで、液晶マイクロエマルションとは、山本らによって名づけられた、O/W型マイクロエマルション(油の中に水を界面活性剤で水滴の形で溶解させた系で、油が連続相となる)の油分子をサーモトロピック液晶分子で置換したシステム(混合系)の総称である(非特許文献4参照)。
[Medium Example 3]
A liquid crystal microemulsion can be applied as a medium to be enclosed in the
液晶マイクロエマルションの具体例として、例えば、非特許文献4に記載されている、ネマチック液晶相を示すサーモトロピック液晶(温度転移形液晶)であるPentylcyanobiphenyl(5CB)と、逆ミセル相を示すリオトロピック液晶(lyotropic liquid crystal,濃度転移形液晶、ライオトロピック液晶)であるDidodecyl ammonium bromide(DDAB)の水溶液との混合系がある。この混合系は、図13および図14のような模式図で表される構造を有している。 Specific examples of the liquid crystal microemulsion include, for example, Pentylcyanobiphenyl (5CB), which is a thermotropic liquid crystal (temperature transition liquid crystal) showing a nematic liquid crystal phase, and a lyotropic liquid crystal showing a reverse micelle phase (described in Non-Patent Document 4). There is a mixed system with an aqueous solution of Didodecyl ammonium bromide (DDAB), which is a lyotropic liquid crystal, a concentration transition liquid crystal, or a lyotropic liquid crystal. This mixed system has a structure represented by schematic diagrams as shown in FIGS.
また、この混合系は、典型的には逆ミセルの直径が50Å程度、逆ミセル間の距離が200Å程度である。これらのスケールは光学波長より一桁程度小さい。また、逆ミセルが三次元空間的にランダムに存在しており、各逆ミセルを中心に5CBが放射状に配向している。したがって、上記の混合系は、光学的には等方性を示す。 In this mixed system, the diameter of reverse micelles is typically about 50 mm, and the distance between the reverse micelles is about 200 mm. These scales are about an order of magnitude smaller than the optical wavelength. In addition, reverse micelles exist randomly in three-dimensional space, and 5CB are radially oriented around each reverse micelle. Therefore, the above mixed system is optically isotropic.
そして、上記の混合系からなる媒質に電界を印加すれば、5CBに誘電異方性が存在するため、分子自身が電界方向に向こうとする。すなわち、逆ミセルを中心に放射状に配向していたため光学的に等方であった系に、配向異方性が発現し、光学異方性が発現する。したがって、上記の混合系を本表示装置の物質層103に封入する媒質として適用できる。なお、上記の混合系に限らず、電界無印加と電界印加時とで光学的異方性の程度が変化する液晶マイクロエマルションであれば、本表示装置の物質層103に封入する媒質として適用できる。
When an electric field is applied to the medium composed of the above-mentioned mixed system, since the dielectric anisotropy exists in 5CB, the molecule itself tends to go in the direction of the electric field. That is, orientation anisotropy appears in a system that is optically isotropic because it is oriented radially around a reverse micelle, and optical anisotropy appears. Therefore, the above mixed system can be applied as a medium to be enclosed in the
〔媒質例4〕
物質層103に封入する媒質として、特定の相を有するリオトロピック液晶(ライオトロピック液晶)を適用できる。ここで、リオトロピック液晶とは、一般に液晶を形成する主たる分子が、他の性質を持つ溶媒(水や有機溶剤など)に溶けているような他成分系の液晶を意味するものとする。また、上記の特定の相とは、電界印加時と電界無印加時とで、光学的等方性の程度が変化する相である。このような特定の相としては、例えば、非特許文献9に記載されているミセル相、スポンジ相、キュービック相、逆ミセル相がある。図15に、リオトロピック液晶相の分類図を示す。
[Medium Example 4]
As a medium sealed in the
両親媒性物質である界面活性剤には、ミセル相を発現する物質がある。例えば、イオン性界面活性剤である硫酸ドデシルナトリウムの水溶液やパルチミン酸カリウムの水溶液などは球状ミセルを形成する。また、非イオン性界面活性剤であるポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルと水との混合液では、ノニルフェニル基が疎水基として働き、オキシエチレン鎖が親水基として働くことにより、ミセルを形成する。他にも、スチレン−エチレンオキシドブロック共重合体の水溶液でもミセルを形成する。 Surfactants that are amphiphilic substances include substances that develop a micelle phase. For example, an aqueous solution of sodium decyl sulfate, which is an ionic surfactant, an aqueous solution of potassium palmitate, and the like form spherical micelles. Further, in a mixed solution of polyoxyethylene nonylphenyl ether, which is a nonionic surfactant, and water, micelles are formed by the nonylphenyl group acting as a hydrophobic group and the oxyethylene chain acting as a hydrophilic group. In addition, micelles are formed even in an aqueous solution of a styrene-ethylene oxide block copolymer.
例えば、球状ミセルは、分子が空間的全方位にパッキングして(分子集合体を形成して)球状を示す。また、球状ミセルのサイズは、光学波長以下であるため、光学波長領域では異方性を示さず等方的に見える。しかしながら、このような球状ミセルに電界を印加すれば、球状ミセルが歪むため異方性を発現する。よって、球状ミセル相を示すリオトロピック液晶を、本表示装置の物質層103に封入する媒質として適用できる。なお、球状ミセル相に限らず、他の形状のミセル相、すなわち、紐状ミセル相、楕円状ミセル相、棒状ミセル相などを示すリオトロピック液晶を物質層103に封入しても、略同様の効果を得ることができる。
For example, spherical micelles exhibit a spherical shape by packing molecules in all spatial directions (forming a molecular assembly). In addition, since the size of the spherical micelle is equal to or smaller than the optical wavelength, it appears isotropic without showing anisotropy in the optical wavelength region. However, when an electric field is applied to such spherical micelles, the spherical micelles are distorted, so that anisotropy is expressed. Therefore, a lyotropic liquid crystal exhibiting a spherical micelle phase can be used as a medium sealed in the
また、濃度、温度、界面活性剤の条件によっては、親水基と疎水基が入れ替わった逆ミセルが形成されることが一般に知られている。このような逆ミセルは、光学的にはミセルと同様の効果を示す。したがって、逆ミセル相を示すリオトロピック液晶を、物質層103に封入する媒質として適用することにより、ミセル相を示すリオトロピック液晶を用いた場合と同等の効果を奏する。なお、媒質例3で説明した液晶マイクロエマルションは、逆ミセル相(逆ミセル構造)を示すリオトロピック液晶の一例である。
Further, it is generally known that reverse micelles in which a hydrophilic group and a hydrophobic group are exchanged are formed depending on the conditions of concentration, temperature, and surfactant. Such reverse micelles optically show the same effects as micelles. Therefore, by applying a lyotropic liquid crystal exhibiting a reverse micelle phase as a medium encapsulated in the
また、非イオン性界面活性剤ペンタエチレングリコール−ドデシルエーテル(Pentaethylenglychol-dodecylether、C12E5)の水溶液には、図15に示したような、スポンジ相やキュービック相を示す濃度および温度領域が存在する。このようなスポンジ相やキュービック相は、光学波長未満の秩序(秩序構造、配向秩序)を有しているので、光学波長領域では透明な物質である。すなわち、これらの相からなる媒質は、光学的には等方性を示す。そして、これらの相からなる媒質に電界を印加すると、秩序構造(配向秩序)に歪が生じて光学異方性が発現する。したがって、スポンジ相やキュービック相を示すリオトロピック液晶も、本表示装置の物質層103に封入する媒質として適用できる。
Further, the aqueous solution of the nonionic surfactant pentaethylene glycol-dodecyl ether (Pentaethylenglychol-dodecylether, C 12 E 5 ) has a concentration and temperature range showing a sponge phase and a cubic phase as shown in FIG. To do. Such a sponge phase or cubic phase is a transparent substance in the optical wavelength region because it has an order (ordered structure, orientation order) less than the optical wavelength. That is, a medium composed of these phases is optically isotropic. When an electric field is applied to a medium composed of these phases, distortion occurs in the ordered structure (orientation order), and optical anisotropy appears. Therefore, a lyotropic liquid crystal exhibiting a sponge phase or a cubic phase can also be used as a medium sealed in the
〔媒質例5〕
物質層103に封入する媒質として、ミセル相、スポンジ相、キュービック相、逆ミセル相などの、電界印加時と電界無印加時とで光学的等方性の程度が変化する相を示す液晶微粒子分散系を適用できる。ここで、液晶微粒子分散系とは、溶媒(液晶)中に微粒子を混在させた混合系である。
[Medium Example 5]
Liquid crystal fine particle dispersion showing a phase in which the degree of optical isotropy changes between when an electric field is applied and when no electric field is applied, such as a micelle phase, a sponge phase, a cubic phase, and a reverse micelle phase, as a medium to be enclosed in the
このような液晶微粒子分散系としては、例えば、非イオン性界面活性剤ペンタエチレングリコール−ドデシルエーテル(Pentaethylenglychol-dodecylether、C12E5)の水溶液に、表面を硫酸基で修飾した直径100Å程度のラテックス粒子を混在させた、液晶微粒子分散系がある。この液晶微粒子分散系では、スポンジ相が発現する。したがって、上記媒質例4の場合と同様、上記の液晶微粒子分散系を、本表示装置の物質層103に封入する媒質として適用できる。
As such a liquid crystal fine particle dispersion system, for example, a latex having a surface of about 100 mm and a surface modified with an aqueous solution of a nonionic surfactant pentaethylene glycol-dodecyl ether (C 12 E 5 ) with a sulfate group. There is a liquid crystal fine particle dispersion system in which particles are mixed. In this liquid crystal fine particle dispersion system, a sponge phase is developed. Therefore, as in the case of the medium example 4, the liquid crystal fine particle dispersion system can be applied as a medium sealed in the
なお、上記のラッテックス粒子を媒質例3の液晶マイクロエマルションにおけるDDABと置き換えることによって、媒質例3の液晶マイクロエマルションと同様な配向構造を得ることもできる。 By replacing the latex particles with DDAB in the liquid crystal microemulsion of medium example 3, the same orientation structure as that of the liquid crystal microemulsion of medium example 3 can be obtained.
〔媒質例6〕
物質層103に封入する媒質として、デンドリマー(デンドリマー分子)を適用できる。ここで、デンドリマーとは、モノマー単位ごとに枝分かれのある三次元状の高分岐ポリマーである。
[Medium Example 6]
A dendrimer (dendrimer molecule) can be used as a medium enclosed in the
デンドリマーは、枝分かれが多いために、ある程度以上の分子量になると球状構造となる。この球状構造は、光学波長以下の秩序を有しているので、光学波長領域では透明な物質であり、電圧印加によって配向秩序が変化して光学異方性が発現する。したがって、デンドリマーを、本表示装置の物質層103に封入する媒質として適用できる。
Since dendrimers have many branches, they have a spherical structure when the molecular weight exceeds a certain level. Since this spherical structure has an order equal to or less than the optical wavelength, the spherical structure is a transparent material in the optical wavelength region, and the orientation order is changed by application of a voltage to exhibit optical anisotropy. Therefore, the dendrimer can be applied as a medium encapsulated in the
〔媒質例7〕
物質層103に封入する媒質として、スメクチックブルー(BPSm)相を示す分子からなる媒質を適用できる。
[Example 7 of medium]
As a medium enclosed in the
スメクチックブルー相は、コレステリックブルー相と同様、高い対称性の構造を有している。また、光学波長以下の秩序(秩序構造、配向秩序)を有しているので、光学波長領域では概ね透明な物質であり、電圧印加によって配向秩序が変化して光学異方性が発現する。すなわち、スメクチックブルー相は、おおむね光学的に等方性を示し、電界印加によって液晶分子が電界方向に向こうとするために格子が歪み、異方性を発現する。よって、スメクチックブルー相を示す分子からなる媒質を、本表示装置の物質層103に封入する媒質として適用できる。
Like the cholesteric blue phase, the smectic blue phase has a highly symmetric structure. In addition, since it has an order (ordered structure, orientation order) equal to or less than the optical wavelength, it is a substantially transparent substance in the optical wavelength region, and the orientation order is changed by application of voltage, and optical anisotropy is exhibited. That is, the smectic blue phase is almost optically isotropic, and the liquid crystal molecules tend to move in the electric field direction when an electric field is applied, so that the lattice is distorted and anisotropy is expressed. Therefore, a medium including molecules exhibiting a smectic blue phase can be used as a medium sealed in the
なお、スメクチックブルー相を示す物質としては、例えば、非特許文献10に記載されているFH/FH/HH−14BTMHCがある。この物質は、74.4℃〜73.2℃でBPSm3相、73.2℃〜72.3℃でBPSm2相、72.3℃〜72.1℃でBPSm1相を示す。
In addition, as a substance which shows a smectic blue phase, there exists FH / FH / HH-14BTMHC described in the nonpatent literature 10, for example. This material exhibits
また、スメクチックブルー相を示す媒質を用いる場合には、コステリックブルー相を示す媒質を用いる場合と同様、ブルー相の選択反射波長域または螺旋ピッチは400nm以下であることが好ましく、380nm以下であることがより好ましい。さらに螺旋ピッチは253nm以下が好ましく、240nm以下がより好ましい。 When a medium exhibiting a smectic blue phase is used, the selective reflection wavelength region or helical pitch of the blue phase is preferably 400 nm or less, as in the case of using a medium exhibiting a costic blue phase, and is preferably 380 nm or less. It is more preferable. Further, the helical pitch is preferably 253 nm or less, and more preferably 240 nm or less.
また、上記した各媒質例に限らず、秩序構造のサイズが大きく、本実施形態にかかる表示装置に適用しにくそうな媒質であっても、重合性化合物、水素結合体、多孔質構造体、微粒子などによって微細ドメインに強制的に固定化することにより、本実施形態にかかる表示素子に適用できる。例えば、上記したような高分子ネットワーク、ゲル化剤、微小細孔フィルムなどからなる微細構造を媒質中に形成しておけば、ネマチック相やコレステリック相であっても、ほぼ光学的に等方的な状態を作り出すことができる。 Further, not limited to the above-described examples of mediums, a polymerizable compound, a hydrogen bond, a porous structure, even if the medium has a large ordered structure size and is not likely to be applied to the display device according to the present embodiment. By forcibly fixing to fine domains with fine particles or the like, it can be applied to the display element according to this embodiment. For example, if a microstructure consisting of the above-described polymer network, gelling agent, microporous film, etc. is formed in the medium, even a nematic or cholesteric phase is almost optically isotropic. Can create a unique state.
高分子ネットワークとしては、例えば、5CBにアクリレートモノマーを混入させておき、等方相において紫外線を照射することによって等方相中に形成される、微細な高分子ネットワークを用いることができる。このように高分子ネットワークを形成した後、温度を低下させてネマチック相を析出させると、微細な高分子ネットワークにより配向欠陥だらけとなる。すなわち、高分子ネットワークが光学波長以下のスケールで形成されていれば、通常の一軸配向したネマチック配向とはならず、光学的に等方なネマチック相を得ることができる。また、完全な光学的等方相が得られず、わずかに光が散乱する場合には、あらかじめカイラル剤を混入させておいてもよい。これにより、上記高分子ネットワーク内に形成される微細ドメイン内にねじれ構造を誘起することができるため、微細ドメインの光学的異方性を低減することができる。その結果、光の散乱を抑制できる。 As the polymer network, for example, a fine polymer network formed in the isotropic phase by mixing acrylate monomer in 5CB and irradiating ultraviolet rays in the isotropic phase can be used. After forming the polymer network in this manner, if the nematic phase is precipitated by lowering the temperature, the fine polymer network is filled with orientation defects. That is, if the polymer network is formed with a scale of less than or equal to the optical wavelength, an optically isotropic nematic phase can be obtained instead of the usual uniaxially oriented nematic orientation. Further, when a complete optical isotropic phase cannot be obtained and light is slightly scattered, a chiral agent may be mixed in advance. Thereby, since a twisted structure can be induced in the fine domain formed in the polymer network, the optical anisotropy of the fine domain can be reduced. As a result, light scattering can be suppressed.
物質層103に、上記したいずれかの媒質を含む構成とすることにより、電圧印加時と電圧無印加時とで、異なる表示状態を実現できる。
When the
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について図に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、実施形態1で説明した部材と同様の機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
Other embodiment of this invention is described based on figures. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
なお、実施形態1にかかる表示装置では、リセット期間Trに、データ信号線駆動回路および走査信号線駆動回路から、走査信号線111およびデータ信号線110に、リセット期間用(黒表示用)の信号を供給することによって、すなわちデータ電極104に共通電極105と略同電位の信号を供給することによって、媒質に生じるメモリー効果を緩和させていた。これに対して、本実施形態にかかる表示装置は、データ信号線駆動回路および走査信号線駆動回路から黒表示用の信号を供給しなくても、媒質に生じるメモリー効果の表示特性への影響を低減することができるようになっている。
In the display device according to the first embodiment, the signal for the reset period (for black display) is transmitted from the data signal line driving circuit and the scanning signal line driving circuit to the
図16は、本実施形態にかかる表示装置の概略構成を示す説明図である。なお、同図は実際の幾何学的配置に対応して描かれている。また、図16の下方に示した回路図は、この表示装置に備えられる表示素子(表示パネル)191における1画素分の等価回路図である。 FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of the display device according to the present embodiment. This figure is drawn corresponding to the actual geometric arrangement. The circuit diagram shown in the lower part of FIG. 16 is an equivalent circuit diagram for one pixel in the display element (display panel) 191 provided in the display device.
この図に示すように、本実施形態にかかる表示装置は、実施形態1にかかる表示装置と同様、基板101上に、駆動回路領域14Aおよび14Bと、表示領域119とを有するアクティブマトリクス基板100を備えている。なお、本実施形態では、駆動回路領域14Aおよび14Bが基板101上に設けられているが、これに限るものではなく、基板101の外部に設けられた駆動回路から駆動信号が供給される構成であってもよい。
As shown in this figure, the display device according to the present embodiment includes an
表示領域119には、互いに略平行に配置された複数の走査信号線(ゲート信号線)111と、各走査信号線111に直交する複数のデータ信号線110とが設けられている。そして、隣接する2本の走査信号線111と隣接する2本のデータ信号線110によって囲まれる区画毎に画素が形成される。つまり、データ信号線110および走査信号線111によって囲まれる矩形状の領域が画素領域となり、これら各画素領域の集合によって表示部を構成するようになっている。
The
また、図16に示すように、各走査信号線111の一端は基板101の一辺側(図中左側)に延在され、その延在部は該基板101の駆動回路領域14Bに搭載される半導体集積回路からなる垂直走査回路(走査信号線駆動回路)と接続されるようになっている。また、各データ信号線の一端も基板101の一辺側(図中上側)に延在され、その延在部は該基板101の駆動回路領域14Aに搭載される半導体集積回路からなる映像信号駆動回路(データ信号線駆動回路)と接続されるようになっている。
In addition, as shown in FIG. 16, one end of each
また、基板102は、駆動回路領域14Aおよび4Bにおける半導体回路が搭載される領域を回避するようにして、基板101と対向配置され、該基板101よりも小さな面積となっている。また、基板101に対する基板102の固定は、該基板102の周辺に形成されたシール材によってなされ、このシール材は基板101,基板102の間の物質層103を構成する媒質(誘電性物質)を封止する機能も兼ねている。
Further, the
なお、表示素子191では、データ電極(画素電極)104が基板101上に設けられる一方、対向電極(共通電極)147が基板102側に設けられている。つまり、表示素子191は、基板面法線方向の電界を用いて表示を行う、いわゆる縦電界方式の表示素子である。
In the
図16に示すように、各画素領域(表示素子191)には、スイッチング素子としてのTFT(Thin Film Transistor)109が備えられている。TFT109のドレイン電極にはデータ電極104(図16では図示せず)が接続されており、TFT109のソース電極にはデータ信号線110が接続されており、TFT109のゲート電極には走査信号線111aが接続されている。これにより、駆動回路領域14Bに備えられた走査信号線駆動回路から走査信号線111を介してTFT109のゲート電極に走査信号(電圧)が供給される。そして、この走査信号によってTFT109がオンされると、駆動回路領域14Aに備えられたデータ信号線駆動回路からデータ信号線110を介してTFT109のソース電極に供給される映像信号(電圧)が、表示素子191のデータ電極104に供給される。
As shown in FIG. 16, each pixel region (display element 191) includes a TFT (Thin Film Transistor) 109 as a switching element. A data electrode 104 (not shown in FIG. 16) is connected to the drain electrode of the
また、図16に示すように、データ電極104と、上記走査信号線111aに隣接する走査信号線111bとの間には、蓄積容量素子(補助容量)121bが形成される。なお、走査信号線111aと走査信号線111bとは、データ電極104を挟んで隔てられている。この蓄積容量素子121bは、TFT109がスイッチするとき、例えば中点電位(データ電極電位)に対するゲート電位変化の影響を低減するように働く機能等を有するようになっている。なお、走査信号線111bは、図16に示した画素に隣接する別の画素のデータ電極104への映像信号の供給を制御するものである。
Further, as shown in FIG. 16, a storage capacitor element (auxiliary capacitor) 121b is formed between the
また、図16に示すように、表示素子191では、データ電極104と走査信号線111bとの間を、抵抗素子129を介して接続している。
Further, as shown in FIG. 16, in the
抵抗素子129は、データ信号線110からの映像信号がTFT109を介してデータ電極104に供給された際に、表示部容量120の電荷を、走査信号線111bを通して放電させるためのものであり、表示部容量120に映像信号の電荷が長く蓄積(残留)されないようにするものである。すなわち、抵抗素子129の抵抗値は、データ電極104に供給された映像信号を、1フレーム期間の間に放電されるための値に設定されている。換言すれば、この抵抗素子129の抵抗値Rと走査信号線111の容量Cの積で定められる時定数CRは1フレームの期間よりも小さく設定されている。
The
なお、抵抗素子129が形成されていない従来の表示素子では、蓄積容量素子121bは、上述した機能等の他に、TFT109がオフした際に、TFT109がオンされていた期間中にデータ電極104に供給された映像信号を1フレーム期間の間蓄積させる機能も有していたが、抵抗素子129を設けたことにより、そのような蓄積機能は減少したものとなっている。
Note that, in the conventional display element in which the
各画素領域におけるデータ電極104は、物質層103を介して対向する基板102に設けられた対向電極147との間で電界を発生するものである。本実施形態にかかる表示装置では、これにより、両電極間の媒質(誘電性物質)の光透過率を制御するようになっている。なお、対向電極147は、基板102における物質層103側の面に、各画素領域に共通に形成されている。
The data electrode 104 in each pixel region generates an electric field with the
図17は本実施形態にかかる表示装置に備えられる表示素子(表示パネル)191における1画素の概略構成を示す断面図である。 FIG. 17 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of one pixel in a display element (display panel) 191 provided in the display device according to the present embodiment.
この図に示すように、基板101における物質層103側の面に、走査信号線111a(導電層g1)が形成されている。また、画素領域内に該走査信号線111aと同一の材料からなる遮光膜128(導電層g1)が形成されている。この遮光膜128は、その上面に形成される後述の半導体層からなる抵抗素子129に基板101を通して入射される外来光を遮光するためのものである。
As shown in this figure, a
そして、走査信号線111aおよび遮光膜128を覆うように、絶縁膜106が形成されている。この絶縁膜106は、走査信号線111aと後述するデータ信号線110の層間絶縁膜、後述するTFT109のゲート絶縁膜、後述する蓄積容量素子121bの誘電体膜としての機能を有するようになっている。なお、絶縁膜106の材質は特に限定されるものではないが、例えばSiNを用いることができる。
An insulating
図17に示すように、基板101の基板面法線方向から見て走査信号線111aと重畳する部分には、半導体層131が形成されている。この半導体層131は、例えばa―Siからなるi型(真性:導電型決定不純物がドープされていない)の半導体層である。
As shown in FIG. 17, a
また、この半導体層131の上面には、ドレイン電極132およびソース電極133が形成されており、これによって、走査信号線111aの一部をゲート電極とするMOS型のTFT109が構成されている。
In addition, a
また、基板101の基板面法線方向から見て遮光膜128と重畳する部分には、半導体層131と同一の材料からなる半導体層134が形成されている。なお、本実施形態では、半導体層134は、TFT109の半導体層131と一体となってデータ信号線110の形成領域にも形成されている。これは、絶縁膜106とともに層間絶縁膜の機能を強化させるためである。また、遮光膜128上に形成された半導体層134の上面には、一対の電極135,136が形成されている。これにより、半導体層134を抵抗材料とする抵抗素子129が形成されている。
A
また、TFT109のソース電極133、ドレイン電極132、および抵抗素子129の一対の電極135,136は、絶縁膜106上に形成されるデータ信号線110と同時に形成されるようになっている。すなわち、データ信号線110(導電膜d1)を形成する際に、データ信号線110の一部を半導体層131の上面にまで延在させて形成することにより、その延在部の一部がTFT109のドレイン電極132として形成される。また、ドレイン電極132と離間させて形成された電極がソース電極133となる。同様に、データ信号線110(導電膜d1)を形成する際に、データ信号線110の一部を半導体層134の上面にまで延在させて形成することにより、その延在部の一部が上記電極135として形成される。また、この電極135と離間させて形成された電極が電極136となる。
Further, the
なお、ソース電極133は後述のデータ電極104と接続されるもので、その接続部を確保するために、画素領域の中央側に若干延在させた延在部を有するパターン(形状)となっている。また、抵抗素子129の形成領域における半導体層134上に形成される電極135はデータ電極104と接続されるものであり、その接続部を確保するため、画素領域の中央部へ若干延在させた延在部を有するパターン(形状)となっている。
Note that the
また、半導体層134上に形成される電極136は該半導体層134に近接する走査信号線111bに接続されるものであり、その接続部を確保するため、該走査信号線111b側へ若干延在させた延在部を有するパターン(形状)となっている。なお、TFT109におけるドレイン電極132、ソース電極133の半導体層131との界面、および、抵抗素子129における電極135、136の半導体層134との界面には、不純物がドープされた半導体層が形成され、この半導体層はコンタクト層として機能するようになっている。
The
つまり、半導体層131、134を形成した後、その表面に不純物がドープされた膜厚の薄い半導体層を形成し、ドレイン電極132、ソース電極133、及び電極135,136を形成した後に、前記各電極をマスクとして、それから露出された、不純物がドープされた半導体層をエッチングすることにより、上述した構成とされている。
That is, after the semiconductor layers 131 and 134 are formed, a thin semiconductor layer doped with impurities is formed on the surface thereof, and the
このようにデータ信号線110,ドレイン電極132,ソース電極133,電極135,136が形成された基板101の表面には、それらを覆うように、TFT109と物質層103に封入される媒質(誘電性物質)との直接の接触を避けるための、例えばSiNからなる保護膜139を形成されている。
Thus, on the surface of the
そして、この保護膜139には、TFT109のソース電極133における上記延在部の一部を露出させるためのコンタクトホール、抵抗素子129の各電極135、136における上記各延在部の一部を露出させるためのコンタクトホール、走査信号線111a(上記TFT109を駆動させる走査信号線)、走査信号線111b(走査信号線111aに隣接するデート信号線)の一部を露出させるためのコンタクトホールが形成されている。
The
また、この保護膜139の上面には画素領域の大部分を覆うように、例えばITO膜からなる透明のデータ電極104が形成されている。このデータ電極104は、TFT109を駆動させる走査信号線111aの一部、および、走査信号線111aに隣接する走査信号線111bの一部を覆うように(基板101の基板面法線方向から見て重畳するように)配置されている。また、このデータ電極104と走査信号線111bとの間には、保護膜139および絶縁膜106を誘電体膜とする蓄積容量素子121bが構成されている。
A
さらに、このデータ電極104は、保護膜139におけるTFT109のソース電極133の一部を露出させるためのコンタクトホールおよび抵抗素子129の電極135の一部を露出させるためのコンタクトホールを覆うようにして形成されている。したがって、データ電極104は、TFT109のソース電極133と接続され、また、抵抗素子129の一方の電極136と接続されている。
Further, the
また、保護膜139における抵抗素子129の電極135の一部を露出させるためのコンタクトホールおよび走査信号線111bの一部を露出させるためのコンタクトホールを覆うように、配線層137が形成されている。これにより、配線層137は、抵抗素子129の電極136と、走査信号線111bとを接続している。なお、この配線層137は、データ電極104と同じ材料を用いて、データ電極104と同じ工程で形成されてもよい。
A
さらに、このようにデータ電極104等が形成された基板101の表面(物質層103との接触面)には、該データ電極104等をも覆うように、配向膜が形成されている。この配向膜としては、例えばラビング処理を施した有機薄膜などを用いることができる。
Further, an alignment film is formed on the surface (contact surface with the material layer 103) of the
一方、基板102の誘電性物質側の面には、各画素領域を画するようにしてブラックマトリクス(図示せず)が形成されている。このブラックマトリクスは、外部から入射する光がTFT109および抵抗素子129に照射されるのを回避させるため、および、表示のコントラストを良好にするために設けられている。さらに、ブラックマトリクスの開口部(光が透過する領域となり、実質的な画素領域となる)には、各画素領域に対応した色を有するカラーフィルター(図示せず)が形成されている。
On the other hand, a black matrix (not shown) is formed on the surface of the
また、基板102における基板101との対向面には、上記ブラックマトリクスおよびカラーフィルターを覆うように、例えば有機薄膜が塗布されてなる平坦化膜が形成されている。この平坦化膜は、上記ブラックマトリクスおよびカラーフィルターによる段差が顕在化しないようにするためのものである。
Further, on the surface of the
さらに、この平坦化膜の表面には、各画素領域に共通に形成される対向電極147が設けられている。この対向電極147は、各画素領域におけるデータ電極104との間に映像信号(電圧)に対応した電界を発生させ、それによってデータ電極104と対向電極147との間に挟持されている媒質の光透過率を制御するものである。なお、この対向電極147は、例えばITOなどの透明材料からなる。
Further, a
さらに、このように対向電極147が形成された基板102の表面には、対向電極147を覆うように配向膜(図示せず)が形成されている。この配向膜としては、例えば、ラビング処理を施した有機薄膜などを用いることができる。
Further, an alignment film (not shown) is formed on the surface of the
また、表示素子191では、物質層103には、下記の化合物を以下に示す分量比で混合した混合物を封入している。
In the
この混合物に、光重合性モノマー(重合性化合物)である上記化合物Aからなる化合物(液晶(メタ)アクリレート、重合性化合物)、および、重合を迅速に行わせるための開始剤(重合開始剤、図示せず)である、メチルエチルケトンパーオキサイドが添加した。 To this mixture, a compound (liquid crystal (meth) acrylate, polymerizable compound) composed of the above-mentioned compound A which is a photopolymerizable monomer (polymerizable compound), and an initiator (polymerization initiator, Methyl ethyl ketone peroxide (not shown) was added.
また、図17に示すように、基板101および102の、物質層103側の面とは反対側の面には、偏光板107および108を貼り合わされている。なお、偏光板107および108の吸収軸は互いに直交しており、さらに、偏光板107および108の吸収軸が両基板に備えられる配向膜のラビング方向と45度の角度をなすように貼り合わされている。
As shown in FIG. 17,
なお、上記混合物の封入は、例えば、以下のように行われる。すなわち、基板101および102を、プラスチックビーズ等のスペーサ(図示せず)を介して、両者の間隔(物質層103の厚さ)が5μmとなるように調整し、シール材(図示せず)で周囲を封じて固定する。この際、後に注入する媒質(誘電性液体)の注入口(図示せず)となる部分は封止せずに開口させておく。なお、スペーサおよびシール材の材質は特に限定されるものではなく、従来、液晶表示素子に用いられているものを用いることができる。
In addition, enclosure of the said mixture is performed as follows, for example. That is, the
次に、両基板間に、上記した混合物に光重合性モノマーである上記の液晶(メタ)アクリレートおよび重合開始剤であるメチルエチルケトンパーオキサイドを添加したものを注入する。ここで、光重合性モノマーの添加量は0.05wt%(重量%)以上15wt%以下とすることが好ましい。重合性モノマーの割合が高いと駆動電圧が上昇していしまうからである。また、重合開始剤の添加量は10wt%以下とすることが好ましい。 Next, between the two substrates, a mixture obtained by adding the above liquid crystal (meth) acrylate as a photopolymerizable monomer and methyl ethyl ketone peroxide as a polymerization initiator to the above mixture is injected. Here, the addition amount of the photopolymerizable monomer is preferably 0.05 wt% (wt%) or more and 15 wt% or less. This is because when the ratio of the polymerizable monomer is high, the driving voltage increases. Moreover, it is preferable that the addition amount of a polymerization initiator shall be 10 wt% or less.
次に、外部加温装置(図示せず)によって両基板の温度を100℃に保った状態で、このセル(表示素子191)に紫外線を照射する。これにより、物質層103に注入された光重合性モノマーを重合(硬化)させ、高分子鎖を形成する。なお、上記の混合物は、113℃未満でネガ型ネマチック液晶相を示し、それ以上の温度では等方相を示す。すなわち、本実施形態では、物質層103に封入した媒質が液晶相を示している状態で、光重合性モノマーを重合させて、高分子鎖を形成する。
Next, the cell (display element 191) is irradiated with ultraviolet rays while maintaining the temperature of both substrates at 100 ° C. by an external heating device (not shown). As a result, the photopolymerizable monomer injected into the
このように、物質層103に封入した媒質が液晶相を示している状態では、この媒質における液晶分子は、配向膜に施したラビングの影響を受け、ラビング方向に沿って配向している。したがって、この状態で光重合性モノマーを重合させることにより、重合によって得られる高分子鎖は、液晶分子の配向方向に沿う部分の割合が大きくなる。つまり、高分子鎖は、ラビングの影響によって配向している元々の液晶分子の配向方向に向いている割合が大きくなるように、構造的異方性を有している。
Thus, in a state where the medium sealed in the
このようにして得られた表示素子191は、外部加温装置によりネマチック−等方相の相転移点直上近傍の温度(相転移温度よりもわずかに高い温度、たとえば+0.1K)に保ち、両電極104・147間に電圧を印加することにより、物質層103の透過率が変化する。すなわち、物質層103に封入した媒質を、当該媒質の液晶相−等方相の相転移点よりわずかに高い温度に保つことによって等方相状態とし、両電極104・147間に電圧を印加することにより、物質層103の透過率を変化させることができる。なお、表示素子191では、両電極間に印加する電圧が110Vのときに最大透過率を得ることができた。
The
次に、本実施形態にかかる表示装置の駆動状態について説明する。図41は、データ信号線110を介して供給される入力信号(映像信号)、走査信号線111aを介して供給される入力信号(走査信号)、走査信号線111bを介して供給される入力信号(走査信号)、表示部容量120(データ電極104と対向電極147との間)に印加される電圧、従来の表示素子(抵抗素子129および蓄積容量素子121bを備えない以外は表示素子191と同様の構成からなる表示素子)において、上記各入力信号を与えたときに、その従来の表示素子の表示部容量に印加される電圧、の波形図である。
Next, the drive state of the display device according to the present embodiment will be described. FIG. 41 shows an input signal (video signal) supplied via the data signal
この図に示すように、走査信号線111aには、期間t1にTFT109をオンさせる走査信号が入力される。なお、この期間1と、それに続く期間2とを合わせた期間が、1フレーム期間に相当する。
As shown in this figure, a scanning signal for turning on the
期間t1にTFT109をオンさせる走査信号が入力されると、従来の表示素子では、表示部容量に、データ信号線110を介して供給される映像信号に応じた電圧が印加され、表示部容量に印加される電圧は、期間t1および期間t2を通して同じ電圧(映像信号に応じた電圧)に保持される(ホールド期間)。すなわち、データ電極104の電位は、期間t1およびt2を通して同じ電位に保持される。
When a scanning signal for turning on the
一方、本実施形態にかかる表示素子191では、表示部容量120に印加される電圧は、期間t1にデータ信号線110を介して供給される映像信号に応じた電圧になった後、時間の経過とともに減少し、期間t2の終了時にほぼ0になる。これは、抵抗素子129によって、データ電極104に供給された信号(映像信号)が放電されることによるものである。
On the other hand, in the
このように、表示素子191では、表示部容量120に印加される電圧が、期間t1において映像信号に応じた電圧となった後、1フレーム期間中においてほぼ0にまで減衰する。これにより、データ電極104に供給された映像信号に応じた電圧が表示部容量120に蓄積される時間が、従来の液晶表示装置よりも短くなる。つまり、従来とは異なり、長時間同じ配向状態に維持されることがないので、上記したような「メモリー効果」の影響を低減できる。その結果、応答速度を向上させることができる。また、次のフレームでの駆動時に、その前のフレームでの媒質(誘電性物質)の配向状態(配列状態)の影響を低減または防止することができ、画像の流れや尾引きを抑制できる。
As described above, in the
図18(a)は、従来のように抵抗素子129を設けない場合の各画素領域における輝度の応答特性を示す図であり、図18(b)は本実施形態にかかる表示素子191の画素領域における輝度の応答特性を示したグラフである。これらの図に示すように、表示素子191のように、抵抗素子129を設けることにより、応答速度を向上させることができる。
FIG. 18A is a diagram showing luminance response characteristics in each pixel region when the
なお、本実施形態では、抵抗素子129を、その抵抗素子129を含む画素に隣接する画素を駆動するための走査信号線111bに接続しているが、これに限るものではない。例えば、抵抗素子129を、その抵抗素子129を含む画素を駆動するための走査信号線111aに接続しても、上記した構成と略同様の効果を得ることができる。図42は、この場合の表示素子191の等価回路図である。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、抵抗素子129の材料として半導体層134を用いているが、これに限るものではない。半導体層134を用いる場合には、TFT109の半導体層131を形成する際に、それと同時に形成できる効果を奏するが、製造工数の増大を許容できるならば、特にこの半導体層131に限定する必要はないからである。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、一方の基板101側にデータ電極104が形成され、物質層103を介して他方の基板102側に対向電極147が形成されており、物質層103に対して、各基板101、基板102の基板面に対して垂直方向の電界を印加する構成について説明したが、これに限るものではない。例えば、実施形態1と同様、基板面に平行な方向の電界を印加する構成としてもよい。この場合、例えば、基板101側にデータ電極104および対向電極147が形成される。したがって、物質層103には、両電極によって印加される電界のうち、各基板101、基板102の基板面に対してほぼ平行な成分によって光透過率を制御できる媒質を用いればよい。なお、この場合、基板101側には、各画素領域の対向電極147を共通に接続させる、いわゆる対向信号線が形成されることになるが、データ電極104に一端が接続される抵抗素子129の他端を、対向電極147あるいは対向電圧信号線に接続してもよい。
Further, in this embodiment, the
また、上記したように、本実施形態にかかる表示装置は、データ信号線駆動回路および走査信号線駆動回路から黒表示用の信号を供給しなくても、媒質に生じるメモリー効果の表示特性への影響を低減することができるようになっている。しかしながら、そのような構成に限らず、本実施形態にかかる表示装置においても、実施形態1と同様、データ信号線駆動回路および走査信号線駆動回路から黒表示用の信号を供給するようにしてもよい。つまり、データ信号線駆動回路および走査信号線駆動回路から、画像表示期間Twとリセット期間Trとに応じた駆動信号を供給するようにしてもよい。 Further, as described above, the display device according to the present embodiment can improve the display characteristics of the memory effect generated in the medium without supplying the black display signal from the data signal line driving circuit and the scanning signal line driving circuit. The influence can be reduced. However, the display device according to the present embodiment is not limited to such a configuration, and the black display signal may be supplied from the data signal line driving circuit and the scanning signal line driving circuit as in the first embodiment. Good. That is, drive signals corresponding to the image display period Tw and the reset period Tr may be supplied from the data signal line drive circuit and the scanning signal line drive circuit.
また、本実施形態では、重合性化合物を形成する際に液晶相を発現させる方法として、液晶相−等方相の相転移温度よりも低温にしてネマチック相を出現させたが、この方法に限るものではない。例えば、液晶相−等方相の相転移温度よりも低温にせずとも、通常表示には用いない高電圧、すなわち表示装置の駆動電圧よりもずっと大きい電圧を印加することによって、強制的に分子を配向させ、液晶相を発現させてもよい。つまり、液晶相を発現させるためには、温度(典型的には液晶相−等方相の相転移温度よりも低温にする)、あるいは電界などの外場を与えればよい。なお、液晶相を発現させるために与える外場は、表示時の環境と異なる環境とするものであることが好ましい。 Further, in this embodiment, as a method of developing a liquid crystal phase when forming a polymerizable compound, a nematic phase is caused to appear at a temperature lower than the phase transition temperature of the liquid crystal phase-isotropic phase, but this method is not limited. It is not a thing. For example, by applying a high voltage that is not normally used for display, that is, a voltage much higher than the driving voltage of the display device, without forcing a temperature lower than the phase transition temperature of the liquid crystal phase to the isotropic phase, It may be aligned to develop a liquid crystal phase. That is, in order to develop the liquid crystal phase, an external field such as a temperature (typically lower than the liquid crystal phase-isotropic phase transition temperature) or an electric field may be applied. In addition, it is preferable that the external field given in order to express a liquid crystal phase shall be an environment different from the environment at the time of display.
また、重合性化合物を形成する際に発現させる液晶相は、ネマチック相に限るものではない。表示素子の駆動状態とは異なる外場を与えることによって、光学的異方性を示す状態であればよく、例えば、スメクチック(スメクティック)相、結晶相、コレステリックブルー相、スメクチックブルー相、等方相などであってもよい。 Further, the liquid crystal phase to be developed when forming the polymerizable compound is not limited to the nematic phase. Any state that exhibits optical anisotropy by applying an external field different from the driving state of the display element may be used, for example, a smectic (smectic) phase, a crystal phase, a cholesteric blue phase, a smectic blue phase, an isotropic phase. It may be.
また、物質層103に封入する他の媒質としては、例えば、特許文献1に記載してあるような液晶性物質のうち、3HPFFと5HPFFと7HPFFとの混合物(1,2−ジフルオロ−4−[トランス−4−(トランス−4−n−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル]ベンゼンと、1,2−ジフルオロ−4−[トランス−4−(トランス−4−n−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル]ベンゼンと、1,2−ジフルオロ−4−[トランス−4−(トランス−4−n−ヘプチルシクロヘキシル)シクロヘキシル]ベンゼン)とよりなる混合物)などを適用してもよい。この物質は負の誘電異方性を示す。
As another medium to be enclosed in the
また、物質層103に封入する媒質は、典型的には、電界無印加時には光学的に概ね等方であり、電界印加により光学変調を誘起される媒質であってもよい。すなわち、典型的には、電界印加に伴い分子、または分子集合体(クラスター)の配向秩序度が上昇する物質であってもよい。
The medium enclosed in the
また、物質層103に封入する媒質として、例えば、光学波長未満の秩序構造を有し、光学的には等方的に見える液晶相であって、誘電異方性が負のものを適用することができる。あるいは、液晶分子が光の波長以下のサイズで放射状に配向している集合体で充填された、光学的に等方的に見えるような系を用いることもできる。これらに電界を印加することにより、分子あるいは集合体の微細構造にひずみを与え、光学変調を誘起させることができる。また、これらの媒質を用いる場合にも、重合性化合物、または水素結合体、または多孔質構造体、または微粒子を含む構成とすることによって分子の配向を促進できるので、低電圧で駆動することが可能となる。
In addition, as a medium to be enclosed in the
このような媒質として、例えば、3HPFFと5HPFFと7HPFFの混合系を用いることができる。なお、この混合系は、負の誘電異方性を有する。 As such a medium, for example, a mixed system of 3HPFF, 5HPFF, and 7HPFF can be used. This mixed system has negative dielectric anisotropy.
上記したように、3HPFFと5HPFFと7HPFFの混合系は、秩序構造が光学波長未満であるため透明である。すなわち、電界無印加の場合には光学的に等方性を示す。したがって、この混合系を本実施形態にかかる表示素子に適用する場合、直交ニコル下において良好な黒表示を行うことができる。 As described above, the mixed system of 3HPFF, 5HPFF, and 7HPFF is transparent because the ordered structure is less than the optical wavelength. That is, it is optically isotropic when no electric field is applied. Therefore, when this mixed system is applied to the display element according to the present embodiment, good black display can be performed under crossed Nicols.
一方、上記の混合系が電界無印加時に光学的等方性を示す温度範囲に制御しながら、電極104・147間に電界を印加すると、光学的等方性を示す構造に歪が生じ、光学的異方性が発現する(光学的異方性の程度が変化する)。すなわち、上記の混合系は、電界無印加状態では光学的に等方性であり、電界印加により光学的異方性が発現する。
On the other hand, if an electric field is applied between the
このように、上記の構成の表示装置では、電界を印加することによって光学的等方性を示す構造に歪が生じ、複屈折が発生するので、良好な白表示を行うことができる。なお、複屈折が発生する方向は一定であり、その大きさが電界印加によって変化する。また、電極104・147間に印加する電圧(電界)と透過率との関係を示す電圧透過率曲線は、安定した曲線となる。すなわち、上記構成の本表示装置では、電界無印加時に光学的等方性を示す温度範囲において安定した電圧透過率曲線を得ることができ、温度制御が極めて容易となる。
As described above, in the display device having the above-described structure, distortion is generated in the structure exhibiting optical isotropy by applying an electric field, and birefringence is generated, so that a good white display can be performed. Note that the direction in which birefringence occurs is constant, and its magnitude changes with the application of an electric field. Further, the voltage transmittance curve showing the relationship between the voltage (electric field) applied between the
また、物質層103に封入する媒質は、実施形態1に示したいずれかの化合物でもよい。また、単一化合物で液晶性を示すものであってもよく、複数の物質の混合により液晶性を示すものでもよい。あるいは、これらに他の非液晶性物質が混入されていてもよい。
Further, the medium sealed in the
また、表示素子191では、基板101および102をガラス基板で構成したが、これに限るものではない。また、表示素子191における両基板間の間隔は5μmとしたが、これに限定されるものではなく、任意に設定すればよい。また、電極104および147はITOで構成されるものとしたが、これに限るものではなく、少なくとも一方が透明電極材料であればよい。
Moreover, in the
また、表示素子191では、有機薄膜からなる配向膜を用いるとしたが、配向膜の材質は特に限定されるものではない。例えば、ポリイミドなどの有機薄膜であってもよく、あるいはポリアミック酸からなる配向膜を用いてもよい。あるいは、ポリビニルアルコール、シランカップリング剤、ポリビニルシンナメートなどを用いてもよい。なお、ポリアミック酸やポリビニルアルコールを用いる場合には、基板上にこれらの材料を塗布して配向膜を形成した後にラビング処理を施せばよい。また、シランカップリング剤を用いる場合には、LB膜のように引き上げ法で作成すればよい。また、ポリビニルシンナメートを用いる場合には、基板上にポリビニルシンナメートを塗布した後、UV(紫外線)照射すればよい。
In the
また、表示素子191では、各基板に設ける配向膜に施すラビング方向は特に限定されるものではなく、例えば、各基板のラビング方向を互いに逆平行であってもよく、各基板のラビング方向を互いに平行かつ同じ方向(パラレル方向)としてよく、あるいは、各基板のラビング方向を互いに異なる方向としてもよい。また、どちらか一方だけをラビングしてもよい。
In the
また、本実施形態では、配向膜として、ラビング処理を施した配向膜を用いているが、これに限るものではない。例えば、光照射を施した配向膜を用いてもよい。この場合、照射光は偏光照射を施しても良いし、または非偏光を斜めから照射しても良い。また、水平配向膜であってもよく、垂直配向膜であってもよい。ただし、水平配向膜を用いる場合、従来から液晶表示素子などでの使用実績があり、かつ、液晶材料と非常に相性の良い配向膜材料をそのまま転用することができる。また、垂直配向膜とは異なり、水平配向膜が液晶分子に与える基板面内方向の強い配向規制力を利用することが可能となり、電圧印加時の光学的異方性発現をより促進することが可能となる。 In this embodiment, an alignment film subjected to rubbing treatment is used as the alignment film, but the present invention is not limited to this. For example, an alignment film that has been irradiated with light may be used. In this case, the irradiation light may be irradiated with polarized light or non-polarized light may be irradiated obliquely. Further, it may be a horizontal alignment film or a vertical alignment film. However, when a horizontal alignment film is used, an alignment film material that has been used in a liquid crystal display element or the like and that is very compatible with a liquid crystal material can be used as it is. In addition, unlike the vertical alignment film, it is possible to use the strong alignment regulating force in the in-plane direction of the substrate that the horizontal alignment film gives to the liquid crystal molecules, which can further promote the development of optical anisotropy during voltage application. It becomes possible.
また、光重合性モノマー(重合性化合物)は、上記の化合物に限るものではなく、例えば、液晶骨格と重合性官能基とを分子内に有する他の液晶(メタ)アクリレートであってもよい。この種の単官能(メタ)アクリレートを重合させて得られる重合体の主鎖は、剛直な液晶骨格が連結基を介さずに直接統合しており、液晶骨格の熱運動が高分子主鎖により制限されるので、この主鎖によって影響を与えられる液晶分子の配向をより安定化させられる。 Further, the photopolymerizable monomer (polymerizable compound) is not limited to the above-described compound, and may be, for example, another liquid crystal (meth) acrylate having a liquid crystal skeleton and a polymerizable functional group in the molecule. The main chain of the polymer obtained by polymerizing this kind of monofunctional (meth) acrylate has a rigid liquid crystal skeleton directly integrated without a linking group, and the thermal movement of the liquid crystal skeleton is caused by the polymer main chain. Since it is limited, the orientation of the liquid crystal molecules affected by the main chain can be further stabilized.
また、物質層103に封入する媒質に添加する光重合性モノマーとして、エポキシアクリレートを用いてもよい。また、上記したいずれの重合性化合物を用いる場合においても、重合性化合物の添加量は、0.05wt%以上15wt%以下の範囲内であることが好ましい。これは、硬化した部分の濃度が0.05wt%未満では、重合性化合物がもたらす配向補助機能が低下し(配向規制力が弱く)、15wt%より多いと、重合性化合物に印加される電界の割合が大きくなって駆動電圧が増大してしまうためである。
Further, epoxy acrylate may be used as a photopolymerizable monomer to be added to the medium sealed in the
また、本発明を、カー効果を利用した表示装置に適用することにより、高速応答特性を示す表示装置を実現できる。また、上記した製造方法では、基板101および102の対向面に、電極104および147、配向膜を形成し、基板101および102における電極104および147を形成した面とは反対側の面に偏光板107および108を貼り合わせ、両基板間に光重合性モノマーおよび重合開始剤を添加した媒質を封入した後、紫外線を照射して光重合性モノマーを重合させているが、これに限るものではない。
Further, by applying the present invention to a display device using the Kerr effect, a display device that exhibits high-speed response characteristics can be realized. In the manufacturing method described above, the
例えば、基板102にカラーフィルターを貼り付け、基板101にTFT109を形成した状態で、紫外線の照射を行うようにしてもよい。ただし、この場合、パネル(表示素子191)の表側(カラーフィルターを貼り付けた基板102側)からの露光(紫外線照射)だと、カラーフィルターでかなりの割合の紫外光が吸収されてしまうので、効果的に光重合を行うことができない。このため、カラーフィルターを通さない場合に比べてはるかに強い紫外線が必要になり、大きな問題になる。また、カラーフィルターは画素により赤色、緑色、青色の領域があるが、赤色、緑色、青色それぞれの領域において紫外光の透過率が大きく異なるので、カラーフィルターを通して紫外光を照射して光重合を行うと画素ごとに大きなムラが生じてしまう。
For example, ultraviolet irradiation may be performed in a state where a color filter is attached to the
そこで、パネル(表示素子191)の裏側(TFT109を形成した基板101側)から露光するようにしてもよい。ところが、パネル裏側から露光する場合には、信号線、走査線、TFT109などの遮光部がある。これらの部分は、透明電極(透明材料)で形成することが難しい。ITOなどの透明電極はアルミや銅、タンタル等の金属に比べて抵抗が高いので、信号線や走査線に用いることは適さないからである。特に、液晶テレビなどの大型、大画面の表示素子の場合には、信号線や走査線が莫大になるので、これらを透明化することは不適である。したがって、パネル裏側からの露光する場合には、信号線上、走査線上、TFT上の領域は遮光部になってしまい、それらの領域の媒質は光重合を行うことができない。このため、信号線、走査線、TFT109の縁取り部分は遮光膜で覆う必要があり、開口率低下の原因となる。さらに、遮光部の領域にある未反応の光重合性のモノマーや開始剤は電圧保持率低下など信頼性悪化の原因ともなりうるので、未反応部分があることは好ましくはない。
Therefore, the exposure may be performed from the back side of the panel (display element 191) (the
これらの問題点を解決するために、カラーフィルター、遮光膜を基板101(TFT109を形成した基板)側に形成するとともに、反対側の基板102側から露光してもよい。これにより、TFT109(スイッチング素子)、カラーフィルター、遮光膜などを介して光を照射する必要がないので、物質層103のより広い領域を露光することができる。したがって、遮光部分が無くなるので、物質層103を全面的に露光することができる。したがって、上記のような縁取り部分を遮光膜で覆う必要が無くなるので、開口率が向上する。さらに、未反応の重合性モノマー、重合開始剤などが残ることもなくなるので、信頼性悪化を防止できる。
In order to solve these problems, a color filter and a light-shielding film may be formed on the substrate 101 (substrate on which the
また、この場合、反対側の基板(従来、カラーフィルターを貼り付けていた基板102)および反対側の基板に形成される電極147を透明材料で形成することが好ましい。これにより、紫外線の照射量を削減できる。
In this case, it is preferable that the opposite substrate (the
〔実施形態3〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態1または2で説明した部材と同様の機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
Still another embodiment of the present invention will be described. For convenience of description, members having the same functions as those described in the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図19は本実施形態にかかる表示装置に備えられる表示素子192の1画素分の概略構成を示す断面図および等価回路図である。なお、この表示素子192は、実施形態2にかかる表示素子191と、抵抗素子129の構成が異なっている。つまり、実施形態2にかかる表示素子191は、図17に示したように、抵抗素子129が、基板面法線方向から見て遮光膜128と重畳するように形成されていた。これに対して、本実施形態にかかる表示素子192は、図19に示すように、基板面法線方向から見て走査信号線111bと重畳する位置に形成されている。なお、走査信号線111bは、隣接する画素のTFT109を駆動するための走査信号線であり、上記抵抗素子129を含む画素のTFT109を駆動させる走査信号線111aとは、当該画素のデータ電極104を挟んで隣接するように配置されている。なお、抵抗素子129の一方の電極135のデータ電極104との接続、および、他方の電極136の走査信号線111bとの接続は、図17の場合と同様、保護膜139に形成されたコンタクトホールを通してなされている。
FIG. 19 is a cross-sectional view and an equivalent circuit diagram showing a schematic configuration of one pixel of the
これにより、隣接する画素の走査信号線111bが、半導体層134を抵抗材料とする抵抗素子129を、基板101側から入射する外来光から遮光する遮光膜として機能する。また、抵抗素子129は走査信号線111a・111bおよびデータ信号線110・110によって囲まれた画素領域内(表示領域内)に形成されることはないから、開口率の低下を抑えることができる。
Accordingly, the
なお、本実施形態にかかる表示素子192の等価回路図は、図17に示した実施形態2にかかる表示素子191の等価回路図とほぼ等しい。ただし、本実施形態では、抵抗素子129の抵抗値は、その抵抗素子129を含む画素に隣接する画素の走査信号線111bの電位により変動する。
The equivalent circuit diagram of the
あるフレーム期間において、ゲート信号(TFT109をオンにする信号)の供給を、走査信号線111b(第n−1行(前段)の走査信号線)、走査信号線111a(第n行の走査信号線)の順に行う場合、当該フレーム期間で第n行の走査信号線111aの走査信号により映像信号が供給されるデータ電極104の電位は、その前段の走査信号線111bの走査信号でリセットできる。この場合においても、各画素領域における輝度の応答特性を1フレーム期間の関係で示したグラフは、図18(b)のようになる。また、表示素子192への入力信号波形、および表示素子192における表示部容量120に印加される電圧の状態は図41のようになる。
In a certain frame period, a gate signal (a signal for turning on the TFT 109) is supplied to the
また、本実施形態では、抵抗素子129を、その抵抗素子129を含む画素に隣接する画素を駆動するための走査信号線111bに接続しているが、これに限るものではない。例えば、抵抗素子129を、その抵抗素子129を含む画素を駆動するための走査信号線111aに接続しても、上記した構成と同様の略効果を得ることができる。なお、この場合の各画素の等価回路図は図42のようになる。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、抵抗素子129の材料として半導体層134を用いているが、これに限るものではない。半導体層134を用いる場合には、TFT109の半導体層131を形成する際に、それと同時に形成できる効果を奏するが、製造工数の増大を許容できるならば、特にこの半導体層131に限定する必要はないからである。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、一方の基板101側にデータ電極104が形成され、物質層103を介して他方の基板102側に対向電極147が形成されており、物質層103に対して、各基板101、基板102の基板面に対して垂直方向の電界を印加する構成について説明したが、これに限るものではない。例えば、実施形態1と同様、基板面に平行な方向の電界を印加する構成としてもよい。この場合、例えば、基板101側にデータ電極104および対向電極147が形成される。したがって、物質層103には、両電極によって印加される電界のうち、各基板101、基板102の基板面に対してほぼ平行な成分によって光透過率を制御できる媒質を用いればよい。
Further, in this embodiment, the
〔実施形態4〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態1〜3のいずれかで説明した部材と同様の機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 4]
Still another embodiment of the present invention will be described. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in any of
図20は本実施形態にかかる表示装置に備えられる表示素子(表示パネル)193の1画素分の概略構成を示す断面図および等価回路図である。なお、この表示素子193は、抵抗素子129および蓄積容量素子bが、隣接する画素の走査信号線111bではなく、容量線138に接続されている点が、実施形態2にかかる表示素子191および実施形態3にかかる表示素子192と異なっている。なお、この容量線138(導電層g1)は、各走査信号線111(111a,111b)と同層となっている。
FIG. 20 is a cross-sectional view and an equivalent circuit diagram showing a schematic configuration for one pixel of a display element (display panel) 193 provided in the display device according to the present embodiment. The
図20に示したように、容量線138の上層には、絶縁膜106および保護膜139が形成されており、さらにその上層にはデータ電極104が形成されている。これにより、容量線138とデータ電極104との間には、絶縁膜106および保護膜139を誘電体膜とする蓄積容量素子121bが形成されている。
As shown in FIG. 20, the insulating
また、図20に示すように、基板101の基板面法線方向からみて容量線138と重畳する領域に、抵抗素子129が形成されている。また、抵抗素子129の一方の電極135は、保護膜139に設けられたコンタクトホールを通してデータ電極104に接続されている。また、抵抗素子129の他方の電極136は、保護膜139に設けられたコンタクトホールを通して、配線層137によって容量線138接続されている。なお、抵抗素子129は、基板101の基板面法線方向から見て容量線138と重畳する領域の一部に重畳しており、当該重畳する領域にはデータ電極104は形成されていない。つまり、データ電極104は、抵抗素子129を回避するように形成されており、基板101の基板面法線方向から見て容量線138と重畳する領域のうち、抵抗素子129と容量線138とが重畳しない領域において、データ電極104と容量線138とが重畳している。
In addition, as illustrated in FIG. 20, the
このような構成では、データ電極104に供給された映像信号は、抵抗素子129を介して容量線138側に放電される。したがって、この場合にも、各画素領域における輝度の応答特性を1フレーム期間の関係で示したグラフは、図18(b)のようになる。
In such a configuration, the video signal supplied to the
なお、本実施形態では、抵抗素子129の材料として半導体層134を用いているが、これに限るものではない。半導体層134を用いる場合には、TFT109の半導体層131を形成する際に、それと同時に形成できる効果を奏するが、製造工数の増大を許容できるならば、特にこの半導体層131に限定する必要はないからである。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、一方の基板101側にデータ電極104が形成され、物質層103を介して他方の基板102側に対向電極147が形成されており、物質層103に対して、各基板101、基板102の基板面に対して垂直方向の電界を印加する構成について説明したが、これに限るものではない。例えば、実施形態1と同様、基板面に平行な方向の電界を印加する構成としてもよい。この場合、例えば、基板101側にデータ電極104および対向電極147が形成される。したがって、物質層103には、両電極によって印加される電界のうち、各基板101、基板102の基板面に対してほぼ平行な成分によって光透過率を制御できる媒質を用いればよい。
Further, in this embodiment, the
〔実施形態5〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態1〜4のいずれかで説明した部材と同様の機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 5]
Still another embodiment of the present invention will be described. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in any of
図21は本実施形態にかかる表示装置に備えられる表示素子(表示パネル)194の1画素分の概略構成を示す概略構成を示す平面図である。また、図22は、図21に示した表示素子194のc−c’断面の断面図である。
FIG. 21 is a plan view showing a schematic configuration showing a schematic configuration for one pixel of a display element (display panel) 194 provided in the display device according to the present embodiment. FIG. 22 is a cross-sectional view taken along the line c-c ′ of the
表示素子194では、第1のデータ信号線110Aおよび第2のデータ信号線110Bと、隣接する2本の走査信号線111aおよび111bとに囲まれる領域に、それぞれ画素が形成される。なお、以降の説明では、ある画素に注目した場合、その画素に存在する走査信号線とその画素の次段側に存在する走査信号線とを区別する必要がある場合、注目画素に存在する走査信号線を走査信号線111aとし、注目画素の次段側に存在する走査信号線を走査信号線111bとして区別する。
In the
表示素子194の各画素には、図21に示すように、第1のデータ電極104A、第2のデータ電極104B、第1のTFT109A、第2のTFT109B、第3のTFT109Cが備えられている。
As shown in FIG. 21, each pixel of the
第1のデータ信号線110Aは、第1のTFT109Aを介して第1のデータ電極104Aと接続されており、第2のデータ信号線110Bは、第2のTFT109Bを介して第2のデータ電極104Bと接続されている。また、第1のデータ電極104Aおよび第2のデータ電極104Bは、第3のTFT109Cのソース−ドレインを介して接続されている。第1のTFT109Aおよび第2の109Bのゲート電極は、走査信号線111aに接続されている。また、第3のTFT109Cのゲート電極は、走査信号線111bに接続されている。
The first
また、図22に示すように、表示素子194は、2枚の基板101,102の間に物質層103が挟持され、この物質層103に誘電性物質(媒質)が封入されている。なお、図21に示した構成は、基板101における基板102との対向面に形成されている。
As shown in FIG. 22, the
また、第1のデータ信号線110Aおよび第2のデータ信号線110Bと走査信号線111aとの間には絶縁膜106が形成されている。さらに、基板101,102における、両基板の対向面とは反対側の面には、それぞれ偏光板107,108が備えられている。
An insulating
そして、表示素子194は、第1のデータ電極104Aと第2のデータ電極104Bとの間に電圧を印加することによって形成される電界により、物質層103内に封入された媒質の光学的異方性の程度を変化させて表示を行うようになっている。
Then, the
図23は、表示素子194の1画素を示す等価回路図である。また、図24は、表示素子194の概略構成を示す説明図である。この図に示すように、表示素子194は、図23に示した各画素が、マトリクス状に多数配置されてなる。なお、図24において、Xは走査信号線、Y1は第1のデータ信号線、Y2は第2のデータ信号線を示している。
FIG. 23 is an equivalent circuit diagram showing one pixel of the
図23に示すように、表示素子194では、第1のTFT109Aと第2のTFT109Bとの間に表示部容量120が存在する。この表示部容量120は、第1のデータ電極104Aと第2のデータ電極104Bとの間に存在する容量である。
As shown in FIG. 23, in the
表示素子194では、第1のTFT109Aおよび第2のTFT109Bは、同一の走査信号線111aに接続されているので、第1のTFT109Aおよび第2のTFT109Bには同一の走査信号が入力され、同時にスイッチングされる。そして、第1のTFT109Aおよび第2のTFT109Bがオンした場合、第1のデータ電極104Aと第2のデータ電極104Bとの間に形成される表示部容量120には、第1のデータ信号線110Aと第2のデータ信号線110Bとの間の電位差分の電圧が印加される。
In the
なお、本実施形態にかかる表示装置では、第1のデータ信号線110Aおよび第2のデータ信号線110Bから第1のデータ電極104Aおよび第2のデータ電極104Bに対して供給される電位は、第1のデータ電極104Aと第2のデータ電極104Bとの間の電位差が0Vとなるときの階調電位を基準にして、逆電位の関係となっている。このため、本実施形態に係る表示装置では、図1で示した構成(共通電極105に基準電位を供給し、データ電極104に映像信号に応じた電位を供給する構成)と比較して、表示部容量120に2倍の電圧を印加することができる。したがって、従来と同じ耐圧のTFTおよびデータ信号回路を用いた場合であっても、従来の2倍の電圧を物質層103に印加することができる。
In the display device according to the present embodiment, the potential supplied from the first
一方、第3のTFT109Cは、そのゲート電極が走査信号線111bに接続され、ソース電極およびドレイン電極が、それぞれ第1のデータ電極104Aおよび第2のデータ電極104Bに接続されている。このため、第3のTFT109Cがオンした場合、第1のデータ電極104Aと第2のデータ電極104Bとがショートされ、これらの電極間(表示部容量120)の電位差は0Vとなる。
On the other hand, the
すなわち、本実施形態にかかる表示装置では、走査信号線111aがオン、走査信号線111bがオフとなる状態において、第1のデータ電極104Aと第2のデータ電極104Bとの間の電位差に応じた階調表示を行うことができる。また、走査信号線111bがオンとなる状態において、第1のデータ電極104Aと第2のデータ電極104Bとの間の電位差を0Vとし、ノーマリーブラックモードと組み合わせることで黒表示を行うことができる。
That is, in the display device according to the present embodiment, in accordance with the potential difference between the
つまり、本実施形態にかかる表示装置では、同一の走査信号線に接続された1ライン分の素子列について、走査信号線111aのオン時に書き込み制御を行い、走査信号線111bのオン時に一括して黒表示を行っている。これにより、本実施形態にかかる表示装置では、物質層103に封入した媒質が長時間同じ配向状態に維持されることを防止し、メモリー効果を抑制できる。したがって、次のフレームに画像を表示させるときに応答速度が低下することを防止できる。また、バックライト(照明装置)を間欠点灯させる手法を用いること無く、間欠表示を実現できる。これにより、動画ボケを適切に抑制することができる。
That is, in the display device according to the present embodiment, writing control is performed when the
なお、図21に示した構成では、1本の走査信号線に対して、当該走査信号線によって駆動する素子列の各画素における第1のTFT109Aおよび第2のTFT109B、および、前段の素子列の各画素における第3のTFT109Cが接続されている。この構成では、各走査信号線は、その前段の素子列に対しては走査信号線111bとして機能し、その次段の素子列に対しては走査信号線111aとして機能する。
Note that in the configuration shown in FIG. 21, the
このように、各走査信号線において走査信号線111aの機能(映像信号に応じた電圧を表示部容量120に印加する機能)と走査信号線111bの機能(表示部容量120の電荷を放電させる機能)とを兼用させることにより、1本の走査信号線の走査により、上記走査信号線に隣接する2ライン分の画素を同時にスイッチングすることが可能となる。つまり、1本の走査信号線の走査により、一方のラインの画素には階調信号(映像信号に応じた電圧)を入力し、他方のラインの画素には0Vを入力することが可能となる。
Thus, in each scanning signal line, the function of the
これにより、1本の走査信号線で2ライン分の画素を同時に走査することが可能なことから、従来構成(1本の走査信号線で1ライン分の画素を走査する構成)で間欠表示する場合に比べ、TFTのオン時間を2倍確保することが可能になる。したがって、従来の液晶表示素子に用いられてきた液晶材料に比べて物質層103の比誘電率が大きいことに起因して、表示部容量120の容量値が大きくなる場合にも、従来のTFTを用いて、十分な書き込み能力を得ることができる。
As a result, two lines of pixels can be scanned simultaneously with one scanning signal line, so that intermittent display is performed with the conventional configuration (configuration in which one line of pixels is scanned with one scanning signal line). Compared to the case, it is possible to secure twice the on-time of the TFT. Therefore, even when the capacitance value of the
なお、上記の構成に限らず、各走査信号線に対して、当該走査信号線によって駆動する素子列の前段の素子列の各画素における第3のTFT109Cと、当該走査信号線によって駆動する素子列の各画素における第1のTFT109および第2のTFT109Bとを接続してもよい。この場合にも、上記の構成と略同様の効果を奏する。
Note that the configuration is not limited to the above, and for each scanning signal line, the
また、本実施形態では、走査信号線111aの機能と走査信号線111bの機能とを、1本の走査信号線に兼用させる構成について説明したが、これに限定されるものではない。つまり、走査信号線111aの機能と走査信号線111bの機能とを、それぞれ別の走査信号線によって実現してもよい。
In the present embodiment, the configuration in which the function of the
また、本実施形態にかかる表示装置において、走査信号線駆動回路(図示せず)が、奇数行の走査信号線の走査(スイッチング素子を制御するアクティブ信号の供給)と、偶数行の走査信号線の走査とを、フレーム毎に交互に行う構成としてもよい。この場合、各画素は、階調信号(表示する画像に応じた映像信号)の入力と0V(黒表示用の信号)の入力とをフレーム毎に順次繰り返すこととなる。したがって、各画素においては、ホールド期間(階調信号の入力による階調表示期間)とブランキング期間(0Vの入力による黒表示期間)との時間比率が1:1となり、良好な間欠表示を行うことができる。 In the display device according to the present embodiment, the scanning signal line driving circuit (not shown) scans the odd-numbered scanning signal lines (supplying an active signal for controlling the switching elements) and the even-numbered scanning signal lines. The scanning may be alternately performed for each frame. In this case, each pixel sequentially repeats input of a gradation signal (video signal corresponding to an image to be displayed) and input of 0 V (black display signal) for each frame. Therefore, in each pixel, the time ratio of the hold period (gradation display period by the input of the gradation signal) and blanking period (black display period by the input of 0 V) is 1: 1, and satisfactory intermittent display is performed. be able to.
ここで、各画素に対して階調信号を入力する時には、第1のTFT109Aおよび第2のTFT109Bの2つが駆動されるが、各画素への入力を0Vにするためには、第3のTFT109Cのみが駆動されることとなる。このため、第3のTFT109Cは、第1のTFT109Aおよび第2のTFT109Bの2倍の充電能力(オン電流)を持つことが本来望ましい。しかしながら、実際には、第3のTFT109Cを、第1のTFT109Aおよび第2のTFT109Bと同等、あるいはそれ以下の充電能力(オン電流)としても、視認性の観点からは、間欠表示としての問題は特に生じないと考えられる。その理由は以下のとおりである。
Here, when a gradation signal is input to each pixel, the
まず、低い階調(黒に近い側の階調)の階調表示状態から黒表示状態に移行する場合を考える。この場合、階調表示を行っている画素への印加電圧が小さいことから、表示部容量120に蓄えられている電荷も小さく、第3のTFT109Cの充電能力(オン電流)が小さいとしても、所定の期間内で上記画素の印加電圧を0Vにすること(間欠表示)は十分に可能である。
First, consider a case where a transition is made from a gradation display state of a low gradation (a gradation close to black) to a black display state. In this case, since the voltage applied to the pixel performing gradation display is small, the charge stored in the
一方、高い階調(白に近い側の階調)の階調表示状態から黒表示状態に移行する場合には、階調表示を行っている画素への印加電圧が大きいことから、表示部容量120に蓄えられている電荷も大きく、第3のTFT109Cの充電能力(オン電流)が小さければ、所定の期間内で上記画素の印加電圧が完全には0Vとならないこともあり得る。しかしながら、高い階調、つまり、高輝度の状態にある場合、それを観察する人間の瞳孔は絞られているため、間欠表示時の黒状態が多少浮いていても、その輝度は十分暗く認識され、視認性的には間欠表示が成立する。
On the other hand, when shifting from a gradation display state with a high gradation (a gradation close to white) to a black display state, the applied voltage to the pixel performing the gradation display is large, so the display unit capacitance If the charge stored in 120 is large and the charging capability (ON current) of the
このように、本実施形態にかかる表示装置によれば、比誘電率が大きな物質層103を持つ構成の表示素子、あるいは、高い駆動電圧が必要な物質層103を持つ表示素子に適した間欠表示が可能となる。
Thus, according to the display device according to the present embodiment, intermittent display suitable for a display element having a
ここで、表示素子194の構成についてより詳細に説明する。図25(a)および図25(b)は、194の概略構成を示す断面図である。
Here, the configuration of the
表示素子194は、対向する2枚の基板(基板101および102)間に、光学変調層である物質層103を挟持している。また、基板101における基板102との対向面には、物質層103に電界を印加するための電界印加手段である第1のデータ電極104Aおよび第2のデータ電極104Bを互いに対向配置している。さらに、基板101および102における、両基板の対向面とは反対側の面には、それぞれ偏光板107および108が備えられている。
In the
なお、図25(a)はデータ電極104A−104B間に電圧が印加されていない状態(電圧無印加状態(オフ状態))を表しており、図25(b)はデータ電極104A−104B間に電圧が印加されている状態(電圧印加状態(オン状態))を表している。
25A shows a state in which no voltage is applied between the
基板101および102は、ガラス基板で構成されている。ただし、基板101および102の材質はこれに限るものではなく、基板101および102のうち、少なくとも一方が透明な基板であればよい。なお、表示素子190における両基板間の間隔、すなわち物質層103の厚みは10μmとした。ただし、両基板間の間隔はこれに限定されるものではなく、任意に設定すればよい。
The
図26は、第1のデータ電極104Aおよび第2のデータ電極104Bの配置、および、偏光板107,108の吸収軸方向を説明するための図である。この図に示すように、表示素子194における第1のデータ電極104Aおよび第2のデータ電極104Bは、櫛歯状に形成された櫛形電極からなり、互いに対向配置とされている。なお、表示素子194では、第1のデータ電極104Aおよび第2のデータ電極104Bは、線幅5μm、電極間距離(電極間隔)5μmで形成したが、これに限らず、例えば、基板101と基板102との間のギャップに応じて任意に設定することができる。また、第1のデータ電極104Aおよび第2のデータ電極104Bの材料としては、ITO等の透明電極材料、アルミニウム等の金属電極材料等、電極材料として従来公知の各種材料を用いることができる。また、第1のデータ電極104および第2のデータ電極104Bの形状は、櫛形電極に限るものではなく、適宜変更してもよい。
FIG. 26 is a diagram for explaining the arrangement of the
また、図26に示すように、両基板101,102にそれぞれ設けられた偏光板107,108は、互いの吸収軸が直交しており、かつ、各偏光板107,108における吸収軸と各データ電極104A,104Bにおける櫛歯部分の電極伸長方向(電界印加方向に直交する方向)とが約45度の角度をなすように形成されている。このため、各偏光板107,108における吸収軸は、各データ電極104A・104Bによる電界印加方向に対して、約45度の角度をなす。
Further, as shown in FIG. 26, the
また、物質層103には、実施形態1と同様の化合物を封入している。なお、表示装置に、表示素子194(あるいは物質層103)を一定の温度に加熱する加熱手段(図示せず)を備えてもよい。この加熱手段は、例えば、表示素子194の周辺に設けられるヒータであってもよく、表示素子194に直接貼合されるシート状ヒータ等であってもよい。
The
また、両基板101,102の対向面上に、有機薄膜を、必要に応じて形成してもよい。この場合、基板101側に形成される有機薄膜は、第1のデータ電極104Aおよび第2のデータ電極104Bを覆うように形成してもよい。
In addition, an organic thin film may be formed on the opposing surfaces of both the
図27(a)は、本実施形態にかかる表示装置において、物質層103を、光学的等方相を呈する温度に保った状態で、第1のデータ電極104Aと第2のデータ電極104Bとの間に電圧を印加しない場合の、分子の配向状態を示す説明図である。また、図27(b)は、本実施形態にかかる表示装置において、光学的等方相を呈する温度に保った状態で、第1のデータ電極104Aと第2のデータ電極104Bとの間に電圧を印加した場合の、分子の配向状態を示す説明図である。
FIG. 27A shows the
これらの図に示したように、本実施形態にかかる表示装置では、物質層103を、光学的等方相を呈する温度に保ち、電圧印加を行うことにより、透過率を変化させることができる。すなわち、図27(a)に示すように、電圧無印加状態では、物質層103は光学的に等方的であり、黒表示状態となる。一方、電圧印加時には図27(b)に示すように、電界が印加されている領域において、電界方向に誘電性物質(媒質)の分子の長軸方向が配向して複屈折が発現するので、透過率を変調できる。
As shown in these drawings, in the display device according to the present embodiment, the transmittance can be changed by applying a voltage while keeping the
図27(c)は、本実施形態にかかる表示装置において、物質層103を、光学的等方相を呈する温度に保ち、第1のデータ電極104Aと第2のデータ電極104Bとの間に印加する電圧を変化させた場合の、電圧透過率曲線を示すグラフである。なお、横軸が第1のデータ電極104Aと第2のデータ電極104Bとの間に印加する電圧、縦軸が表示素子194の透過率を示している。この図に示すように、本実施形態にかかる表示装置では、印加する電圧に応じて表示素子194の透過率を変化させることができ、かつ、0V印加時には黒表示を得るノーマリーブラックモードとすることが可能である。
FIG. 27C shows a display device according to this embodiment in which the
なお、物質層103の温度を、光学的等方相を呈する温度に保つ場合、0V〜100V前後の電圧で、実用上十分な程度に透過率を変調させることができる。しかしながら、光学的等方相から、等方相への相転移温度から十分に遠い温度(相転移温度よりも十分に高い温度)においては、以下に説明するように、必要な電圧が大きくなる。
Note that in the case where the temperature of the
すなわち、非特許文献6によると、電界印加により発生する複屈折は、
△n=λBE2
で記述できる。なお、λは光の波長、Bはカー定数、Eは印加電界強度である。
That is, according to Non-Patent Document 6, the birefringence generated by applying an electric field is
Δn = λBE 2
It can be described by. Λ is the wavelength of light, B is the Kerr constant, and E is the applied electric field strength.
そして、このカー定数Bは、
B∝(T−Tni)−1
に比例する。ここで、Tniは転移点の温度であり、Tは媒質の温度である。
And this Kerr constant B is
B∝ (T-Tni) -1
Is proportional to Here, Tni is the temperature of the transition point, and T is the temperature of the medium.
したがって、転移点(Tni)近傍では弱い電界強度で駆動できていたとしても、温度(T)が上昇するとともに急激に必要な電界強度が増大する。このため、相転移直上の温度では、約100V以下の電圧で、透過率を十分に変調させることができるが、相転移温度から十分遠い温度では透過率を変調させるために必要な電圧が大きくなる。したがって、上述の相転移温度直上のカー効果を利用した表示素子では、高精度な温度制御が必要であり、温度制御の精度が低くなるほど、駆動電圧を高くすることが必要となる。 Therefore, even if it can be driven with a weak electric field strength in the vicinity of the transition point (Tni), the required electric field strength increases rapidly as the temperature (T) rises. For this reason, at the temperature immediately above the phase transition, the transmittance can be sufficiently modulated with a voltage of about 100 V or less, but at a temperature sufficiently far from the phase transition temperature, the voltage required for modulating the transmittance becomes large. . Therefore, in the display element using the Kerr effect immediately above the phase transition temperature, high-precision temperature control is necessary, and the lower the temperature control accuracy, the higher the drive voltage is required.
次に、表示素子194の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、基板101上に、タンタル等からなる金属材料をスパッタリング法により成膜し、パターニングを行った後、陽極酸化を行うことにより、各走査信号線および各TFTのゲート電極を形成した。次に、プラズマCVD法により、ゲート絶縁膜106として窒化シリコン膜、および、チャネル層などを形成する半導体層としてシリコン膜を成膜し、パターニングを行った。さらに、アルミニウム等からなる金属材料をスパッタリング法により成膜し、パターニングを行うことで、TFTのソース電極およびドレイン電極、また、データ信号線およびデータ電極を同時に形成した。
First, a metal material made of tantalum or the like was formed on the
次に、表示素子194への入力信号波形、および表示素子194の表示部容量120に印加される電圧状態を図28に示す。なお、第1のデータ信号線110Aおよび第2のデータ信号線110Bの入力信号波形に示した破線は、第1のデータ電極104Aと第2のデータ電極104Bとの間の電位差が0Vとなるときの電位(基準電位)を示している。この図に示したように、第1のデータ信号線110Aおよび第2のデータ信号線110Bの入力信号は、上記の破線で示した電位を基準として逆電位になっている。
Next, FIG. 28 shows a waveform of an input signal to the
この図に示すように、期間t1において、走査信号線111aに対する走査信号がオンとなると、第1のTFT109Aおよび第2のTFT109Bがオンになり、第1のデータ電極104Aおよび第2のデータ電極104Bは、第1のデータ信号線110Aおよび第2のデータ信号線110Bとそれぞれ同電位となる。そして、この電位は、期間t2でも第1のデータ電極104Aおよび第2のデータ電極104Bにおいて保持される(ホールド期間)。したがって、期間t1およびt2には、表示部容量120には、第1のデータ電極104Aと第2のデータ電極104Bとの電位差に相当する電圧が印加される。
As shown in this figure, when the scanning signal for the
次に、期間t3において、走査信号線111bに対する走査信号がオンとなると、第3のTFT109Cがオンになり、第1のデータ電極104Aと第2のデータ電極104Bとが接続される。これにより、第1のデータ電極104Aと第2のデータ電極104Bとの電位差は0Vとなる。これにより、期間t3およびその後の期間t4において、表示部容量120に印加される電圧は0Vとなり、この表示素子194は黒表示となる(ブランキング期間)。
Next, in a period t3, when the scanning signal with respect to the
表示素子194を上記のように駆動することにより、物質層103に対して、表示素子194の駆動を行うために(表示素子194を用いて適切な表示を行うために)必要な十分な電圧を印加することができた。そして、物質層103に封入する媒質として上記した誘電性材料を用いることで、高速応答特性と高視野角特性とを備えた表示装置を実現できた。
By driving the
図29は、各走査信号線に対する走査信号の信号波形を示す説明図である。本実施形態では、この図に示すように、奇数行の走査信号線の走査と偶数行の走査信号線の走査とを、フレーム毎に交互に行うこととした。これにより、各画素は、階調信号の入力と0Vの入力とがフレーム毎に順次繰り返される。したがって、物質層103に封入した媒質が長時間同じ配向状態に維持されることを防止し、メモリー効果の影響を抑制できる。そのため、次のフレームに画像を表示させるときに応答速度が低下することを防止できる。また、バックライト(照明装置)を間欠点灯させる手法を用いること無く、間欠表示を実現できる。これにより、動画ボケを適切に抑制することができる。
FIG. 29 is an explanatory diagram showing a signal waveform of a scanning signal for each scanning signal line. In this embodiment, as shown in this figure, scanning of odd-numbered scanning signal lines and scanning of even-numbered scanning signal lines are alternately performed for each frame. Thereby, for each pixel, the input of the gradation signal and the input of 0 V are sequentially repeated for each frame. Therefore, it is possible to prevent the medium enclosed in the
また、上記の駆動方法によれば、同一走査により2行分の画素を同時に走査することが可能である。このため、従来構成(1本の走査信号線で1ライン分の画素を走査する構成)で間欠表示する場合に比べ、各TFTのオン時間を2倍確保することが可能になる。したがって、各TFTは、表示部容量120への十分な書き込み能力を持つことができ、表示ムラなどがない良好な表示を得ることができる。
Further, according to the above driving method, it is possible to simultaneously scan pixels for two rows by the same scanning. For this reason, it is possible to secure twice the on-time of each TFT as compared with the case of intermittent display in the conventional configuration (configuration in which one line of pixels is scanned by one scanning signal line). Therefore, each TFT can have a sufficient writing ability to the
また、上記構成の表示素子194に加えて、表示部容量120(第1のデータ電極10Aおよび第2のデータ電極104B)に並列に接続される補助容量121を設けてもよい。図30は、補助容量121を備える場合の表示素子194の等価回路図である。
In addition to the
なお、この補助容量121は、第1のデータ電極104Aと第2のデータ電極104Bとの間の領域の基板101を誘電体物質とした場合に必然的に形成されるものであるが、図30の構成では特に、基板101の比誘電率を大きくすることにより、補助容量121の容量値を大きくした。このように、補助容量121の容量値を大きくすることにより、第1ないし第3のTFT109A,109B,109Cや、物質層103におけるリーク電流の影響を小さくすることができた。
The
ところで、物質層103に封入する媒質に、モノマーや光重合開始剤が含まれている場合、紫外線照射によって重合(硬化)を行った後でも、重合が不完全などの原因により物質層103に、イオンが残る場合がある。また、物質層103の誘電率異方性が高い場合、物質層103にイオンを取り込み易い。そして、物質層103にそのようなイオンが残留したり、取り込まれたりすると、物質層103の電圧保持率が低くなりやすい。つまり、リーク電流が大きくなりやすい。しかし、上記のように補助容量121を備えることにより、物質層103におけるリーク電流の影響を小さくすることができる。
By the way, in the case where a monomer or a photopolymerization initiator is contained in the medium sealed in the
また、本実施形態では、物質層103に封入する媒質として、上述した実施形態1と同様の化合物を用いているが、これに限定されるものではなく、他の誘電性物質を用いてもよい。
In the present embodiment, the same compound as in the first embodiment described above is used as the medium sealed in the
〔実施形態6〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態1〜5のいずれかで説明した部材と同様の機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 6]
Still another embodiment of the present invention will be described. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in any of
図31は、本実施形態にかかる表示装置に備えられる表示素子194の1画素分の等価回路図である。なお、本実施形態にかかる表示素子194の構成は、実施形態6で説明した表示素子194の構成と略同様のものであるが、本実施形態では、各走査信号線およびデータ信号線、各データ電極との間に発生する寄生容量を考慮し、これらの寄生容量が表示に与える影響をさらに抑制しようとするものである。
FIG. 31 is an equivalent circuit diagram for one pixel of the
そこで、図31に示した等価回路図には、実施形態6で図30に示した等価回路図に加えて、寄生容量149〜156を示している。つまり、図31に示した表示素子194の等価回路図は、図30に示した表示素子194の等価回路図に対して、寄生容量149〜156を追加して記載したものである。
Therefore, the equivalent circuit diagram shown in FIG. 31 shows
ここで、寄生容量149は走査信号線111aと第1のデータ電極104Aとの間に発生する寄生容量である。また、寄生容量150走査信号線111aと第2のデータ電極104Bとの間に発生する寄生容量である。また、寄生容量151は走査信号線111bと第1のデータ電極104Aとの間に発生する寄生容量である。また、寄生容量152は走査信号線111bと第2のデータ電極104Bとの間に発生する寄生容量である。また、寄生容量153(第1の寄生容量)はデータ信号線110Aと第1のデータ電極104Aとの間に発生する寄生容量である。また、寄生容量154(第2の寄生容量)はデータ信号線110Aと第2のデータ電極104Bとの間に発生する寄生容量である。また、寄生容量155(第3の寄生容量)はデータ信号線110Bと第1のデータ電極104Aとの間に発生する寄生容量である。また、寄生容量156(第4の寄生容量)はデータ信号線110Bと第2のデータ電極104Bとの間に発生する寄生容量である。
Here, the
本実施形態では、図21に示したように、走査信号線111aと第1のデータ電極104Aとの間隔と、走査信号線111aと第2のデータ電極104Bとの間隔とを等しくし、走査信号線111bと第1のデータ電極104Aとの間隔と、走査信号線111bと第2のデータ電極104Bとの間隔とを等しくしている。これにより、寄生容量149の容量値と寄生容量150の容量値とは等しくなっており、寄生容量151の容量値と寄生容量152の容量値とが等しくなっている。したがって、寄生容量149および151(第5の寄生容量)の容量値と寄生容量150および152(第6の寄生容量)の容量値とは等しくなっている。
In this embodiment, as shown in FIG. 21, the interval between the
寄生容量149の容量値と寄生容量150の容量値、あるいは、寄生容量151の容量値と寄生容量152の容量値が異なる場合、走査信号線111aまたは111bの電位が変動すると、第1のデータ電極104Aおよび第2のデータ電極104Bの電位は、寄生容量149〜152によって、走査信号線111aまたは111bの電位変動の影響を受け、変動する。
When the capacitance value of the
これに対して、本実施形態では、上記したように、寄生容量149の容量値と寄生容量150の容量値とは等しくなっており、寄生容量151の容量値と寄生容量152の容量値とが等しくなっているので、走査信号線111aまたは111bの電位変動が生じても、第1のデータ電極104Aおよび第2のデータ電極104Bのそれぞれに与えられる電位変動の値が等しくなる。したがって、第1のデータ電極104Aと第2のデータ電極104Bとの間の電位差(表示部容量120に印加される電圧)が変動することはない。このため、目標の印加電圧を物質層103に適切に加えることができる。
On the other hand, in the present embodiment, as described above, the capacitance value of the
また、本実施形態では、図21に示したように、データ信号線110Aと第1のデータ電極104Aとの間隔と、データ信号線110Aと第2のデータ電極104Bとの間隔とを等しくし、データ信号線110Bと第1のデータ電極104Aとの間隔と、データ信号線110Bと第2のデータ電極104Bとの間隔とを等しくしている。これにより、寄生容量153の容量値と寄生容量156の容量値とは等しくなっており、寄生容量154の容量値と寄生容量155の容量値とが等しくなっている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 21, the interval between the data signal
寄生容量153の容量値と寄生容量156の容量値、あるいは、寄生容量154の容量値と寄生容量155の容量値が異なる場合、表示内容によっては(各データ信号線の入力信号によっては)クロストークを発生する可能性がある。
When the capacitance value of the
これに対して、本実施形態では、上記したように、データ信号線110Aと第1のデータ電極104Aとの間隔と、データ信号線110Aと第2のデータ電極104Bとの間隔とを等しくし、データ信号線110Bと第1のデータ電極104Aとの間隔と、データ信号線110Bと第2のデータ電極104Bとの間隔とを等しくしている。これにより、クロストークを抑制した良好な表示を行うことができる。
On the other hand, in this embodiment, as described above, the interval between the data signal
また、寄生容量153〜156(第1〜第4の寄生容量)のそれぞれの容量値を、寄生容量149および151(第5の寄生容量)の容量値、および、寄生容量150および152(第6の寄生容量)の容量値よりも大きくすることで、第1のデータ電極104Aおよび第2のデータ電極104Bの電位をより安定化させることができる。これにより、TFTのスイッチング時における走査信号線の電位変動に起因する表示容量120部の電界変化を抑制し、フリッカの発生を抑制することができる。
Further, the capacitance values of the
また、図32に示すように、図31の構成に加えて、補助容量線157を設け、この補助容量線157と第1のデータ電極104Aとの間に補助容量158を、補助容量線157と第2のデータ電極104Bとの間に補助容量159を設けた構成としてもよい。
Further, as shown in FIG. 32, in addition to the configuration of FIG. 31, an
図33は補助容量線157を設けた表示素子194の平面図であり、図34は、この場合の表示素子194の断面図である。図34に示すように、補助容量線157は、走査信号線111aと同層に、同材料を用いて、同じ工程で一括して形成することができる。
FIG. 33 is a plan view of the
このように、補助容量158,159を設けることにより、第1のデータ電極104Aおよび第2のデータ電極104Bの電位変動そのものを抑制する効果が得られる。なお、補助容量線157の電位は、基本的には自由に設定できる。ただし、本実施形態の場合、補助容量線157とデータ信号線110A,110Bとが交差する構造となっているため、データ電極104Aとデータ電極104Bとの間の電位差が0Vとなるときの階調電位と等しくしておくことが、最もその良好な表示状態を維持できる条件となる。
As described above, by providing the
〔実施形態7〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態1〜6のいずれかで説明した部材と同様の機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 7]
Still another embodiment of the present invention will be described. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in any of
図35は本実施形態にかかる表示装置に備えられる表示素子195の1画素分の概略構成を示す平面図であり、図36はその断面図であり、図37はその等価回路図である。また、図38は、表示素子195の構成を示す説明図である。この図に示すように、表示素子195は、図35〜図37に示した画素をマトリクス状に多数備えてなる。なお、図38において、Xは走査信号線、Yはデータ信号線、Cは補助容量線を示している。
35 is a plan view showing a schematic configuration of one pixel of the
図35に示すように、表示素子195は、データ信号線110、第1の走査信号線111a、第2の走査信号線111b、共通信号線161、第1のTFT109A、第3のTFT109C、データ電極104、共通電極162を備えている。
As shown in FIG. 35, the
データ電極104は、第1のTFT109のドレイン−ソースを介して、データ信号線110に接続されている。第1のTFT109Aのゲート電極は、走査信号線111aに接続されている。また、データ電極104は、第3のTFT109Cのソース電極に接続されており、この第3のTFT109Cのゲート電極は走査信号線111bに接続され、ドレイン電極は共通電極162に接続されている。なお、共通電極162は、共通信号線161に接続されている。
The data electrode 104 is connected to the data signal
これにより、表示素子195では、データ電極104と共通電極162との間に電界を生じさせ(図36参照)、それによって物質層103の透過率を変化させて表示を行うようになっている。したがって、データ電極104、共通電極162、およびこれらの電極間の物質層103によって表示領域(すなわち、表示部容量120)が形成される。
Thereby, in the
図37の等価回路図に示したように、表示素子195では、第1のTFT109Aと共通信号線161との間に表示部容量120が存在する。なお、この表示部容量120は、データ電極104と共通電極162との間に存在する容量である。また、データ電極104と走査信号線111aとの間には寄生容量164が存在し、データ電極104とデータ信号線110との間には寄生容量165が存在し、データ電極104と共通信号線161との間には寄生容量166が存在する。
As shown in the equivalent circuit diagram of FIG. 37, in the
また、表示素子195では、走査信号線111aに、当該走査信号線111aによってデータ信号線110からの映像信号の入力を制御する素子列における各画素の第1のTFT109Aと、上記素子列の次段の素子列における各画素の第3のTFT109Cとが接続されている。つまり、本実施形態にかかる表示装置は、図38に示したように複数の走査信号線と、各走査信号線に直交する複数のデータ信号線とを備え、走査信号線とデータ信号線とによってマトリクス状に区画される各領域に画素が形成されている。そして、各走査信号線には、1ライン上の各画素における第1のTFT109Aと、上記ラインの次段のライン上の各画素における第3のTFT109Cとが接続されている。
Further, in the
次に、表示素子195の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、基板101上に、タンタル等からなる金属材料をスパッタリング法により成膜し、パターニングを行なうことで、共通信号線161、および共通電極162を形成し、その後、陽極酸化を行うことにより、各走査信号線および、TFT109A,109Cのゲート電極を形成した。次に、プラズマCVD法によりゲート絶縁膜106として窒化シリコン膜を成膜し、さらに、TFT109Aおよび109Cのチャネル層などを形成する半導体層としてシリコン膜を成膜し、パターニングを行った。また、第3のTFT109Cのドレイン電極と共通電極162とを接続するために、絶縁膜106にコンタクトホールを形成するためのパターニングを行った。なお、この際、共通電極162上の絶縁膜106を同時に除去しても構わない。また、表示領域(データ電極104と共通電極162との間の領域)の絶縁膜106を同時に除去し、図39に示すような構造としてもよい。これにより、絶縁膜106の影響による、データ電極104−共通電極162間の印加電圧の降下を防ぐことが可能となる。
First, a metal material made of tantalum or the like is formed on the
次に、アルミニウム等からなる金属材料をスパッタリング法により成膜し、パターニングを行うことで、TFT109A,109Cのソース電極およびドレイン電極、データ信号線110およびデータ電極104を同時に形成した。また、物質層103に封入する媒質としては、実施形態1で示したものと同様のものを用いた。
Next, a metal material made of aluminum or the like was formed by sputtering and patterned, whereby the source and drain electrodes, the data signal
図40は、表示素子195への入力信号波形、および表示素子195の表示部容量120に印加される電圧状態を示す説明図である。なお、データ信号線110に対する入力信号波形に示した破線は、共通電極162の電位を示している。
40 is an explanatory diagram showing a waveform of an input signal to the
この図に示すように、データ信号線110に対する入力信号は、共通電極162の電位を基準として極性が反転する矩形波となっている。
As shown in this figure, the input signal to the data signal
期間t1において、走査信号線111aに対する走査信号がオンとなると、データ電極104の電位は、データ信号線110の電位と同電位となる。そして、この電位は、期間t2でもデータ電極104において保持される(ホールド期間)。つまり、期間t1およびt2の間、表示部容量120には、期間t1にデータ信号線110からデータ電極104に供給された電位と、共通電極162との電位差に相当する電圧が印加され続ける。
In a period t1, when the scanning signal for the
次に、期間t3において、走査信号線111bに対する走査信号がオンとなると、第3のTFT109Cがオンとなり、データ電極104と共通電極162とが接続される。これにより、データ電極104の電位は共通電極162の電位と等しくなり、データ電極104と共通電極162との間の電位差は0Vとなる。つまり、表示部容量120に印加される電圧は0Vとなる。このため、期間t3およびその後の期間t4において、この表示素子195は黒表示となる(ブランキング期間)。
Next, in a period t3, when the scanning signal for the
なお、本実施形態では、実施形態5で説明した図29と同様に、奇数行の走査信号線の走査と、偶数行の走査信号線の走査とを、フレーム毎に交互に行う構成とすることが好ましい。このように駆動する場合、各画素は、階調信号の入力と0Vの入力とをフレーム毎に順次繰り返すことになる。したがって、物質層103に封入した媒質が長時間同じ配向状態に維持されることを防止し、メモリー効果を抑制できる。そのため、次のフレームに画像を表示させるときに応答速度が低下することを防止できる。また、バックライト(照明装置)を間欠点灯させる手法を用いること無く、間欠表示を実現できる。これにより、動画ボケを適切に抑制することができる。
In the present embodiment, similarly to FIG. 29 described in the fifth embodiment, scanning of odd-numbered scanning signal lines and scanning of even-numbered scanning signal lines are alternately performed for each frame. Is preferred. In the case of driving in this way, each pixel sequentially repeats the input of the gradation signal and the input of 0V for each frame. Therefore, it is possible to prevent the medium sealed in the
また、上記の駆動方法によれば、同一走査により2行分の画素を同時に走査することが可能である。このため、従来構成(1本の走査信号線で1ライン分の画素を走査する構成)で間欠表示する場合に比べ、各TFTのオン時間を2倍確保することが可能になる。したがって、各TFTは、表示部容量120への十分な書き込み能力を持つことができ、表示ムラなどがない良好な表示を得ることができる。なお、本実施形態にかかる表示素子195は、実施形態5にかかる表示素子194よりもTFTの数が少ない。このため、表示素子の製造プロセスにおいて、良品率を向上させることができる。
Further, according to the above driving method, it is possible to simultaneously scan pixels for two rows by the same scanning. For this reason, it is possible to secure twice the on-time of each TFT as compared with the case of intermittent display in the conventional configuration (configuration in which one line of pixels is scanned by one scanning signal line). Therefore, each TFT can have a sufficient writing ability to the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、テレビやモニター等の画像表示装置、ワープロやパーソナルコンピュータ等のOA機器、あるいは、ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯電話等の情報端末等に備えられる画像表示装置などに、広く適用することができる。 The present invention is widely applied to image display devices such as televisions and monitors, OA devices such as word processors and personal computers, or image display devices provided in information terminals such as video cameras, digital cameras, and mobile phones. Can do.
14A、14B 駆動回路領域
101 基板(アクティブマトリクス基板)
102 基板(対向基板)
103 物質層
104,104A データ電極(画素電極)
104B データ電極(対向電極)
105 共通電極(対向電極)
106 絶縁膜
109、109A TFT(第1のスイッチング素子)
109B TFT(第2のスイッチング素子)
109C TFT(第3のスイッチング素子)
110、110A データ信号線(第1のデータ信号線)
110B データ信号線(第2のデータ信号線)
111,111a,111b 走査信号線
112 共通信号線
120 表示部容量
121,121b 補助容量
122、123 寄生容量
128 遮光膜
129 抵抗素子
138 容量線(容量信号線)
147 対向電極
149 寄生容量(第5の寄生容量)
150 寄生容量(第6の寄生容量)
151 寄生容量(第5の寄生容量)
152 寄生容量(第6の寄生容量)
153 寄生容量(第1の寄生容量)
154 寄生容量(第2の寄生容量)
155 寄生容量(第3の寄生容量)
156 寄生容量(第4の寄生容量)
157 補助容量線
158、159 補助容量
161、162 共通電極(対向電極)
164、165、166 寄生容量
190〜195 表示素子(表示パネル)
14A, 14B
102 Substrate (counter substrate)
103
104B Data electrode (counter electrode)
105 Common electrode (counter electrode)
106
109B TFT (second switching element)
109C TFT (third switching element)
110, 110A Data signal line (first data signal line)
110B data signal line (second data signal line)
111, 111a, 111b
147
150 Parasitic capacitance (sixth parasitic capacitance)
151 Parasitic capacitance (fifth parasitic capacitance)
152 Parasitic capacitance (sixth parasitic capacitance)
153 Parasitic capacitance (first parasitic capacitance)
154 Parasitic capacitance (second parasitic capacitance)
155 Parasitic capacitance (third parasitic capacitance)
156 Parasitic capacitance (fourth parasitic capacitance)
157
164, 165, 166 Parasitic capacitance 190-195 Display element (display panel)
Claims (46)
上記物質層は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって分子の配向方向が変化して光学的異方性の程度が変化する媒質からなり、
上記画素電極と対向電極との間に画像表示用の電圧を印加した後、当該画素電極と対向電極との間に次の画像表示用の電圧を印加する前に、上記画素電極の電位と上記対向電極の電位とを略同等にすることを特徴とする表示パネル。 A pair of substrates, at least one of which is transparent, a material layer sandwiched between the substrates, a pixel electrode and a counter electrode for applying an electric field to the material layer, and applying an electric field to the material layer A display panel for displaying with
The material layer is optically isotropic when no electric field is applied, and is composed of a medium in which the degree of optical anisotropy is changed by changing the orientation direction of molecules by applying an electric field,
After applying an image display voltage between the pixel electrode and the counter electrode, before applying a next image display voltage between the pixel electrode and the counter electrode, the potential of the pixel electrode A display panel characterized in that the potential of the counter electrode is substantially equal.
上記第1のスイッチング素子に接続され、当該第1のスイッチング素子を駆動制御するための走査信号を供給する走査信号線と、
上記第1のスイッチング素子に接続され、当該第1のスイッチング素子がオンのときに、当該第1のスイッチング素子を介して上記画素電極に第1のデータ信号を供給する第1のデータ信号線と、
上記走査信号線に供給する走査信号および上記第1のデータ信号線に供給する第1のデータ信号を制御する駆動制御手段とを備え、
上記駆動制御手段は、
1フレーム期間中に、上記画素電極と対向電極との間に画像表示用の電圧を印加する画像表示期間と、上記画素電極の電位と上記対向電極の電位とを略同等にするリセット期間とを設けることを特徴とする請求項1に記載の表示パネル。 A first switching element connected to the pixel electrode;
A scanning signal line connected to the first switching element and supplying a scanning signal for driving and controlling the first switching element;
A first data signal line connected to the first switching element and supplying a first data signal to the pixel electrode via the first switching element when the first switching element is on; ,
Drive control means for controlling a scanning signal supplied to the scanning signal line and a first data signal supplied to the first data signal line;
The drive control means includes
In one frame period, an image display period in which a voltage for image display is applied between the pixel electrode and the counter electrode, and a reset period in which the potential of the pixel electrode is substantially equal to the potential of the counter electrode The display panel according to claim 1, wherein the display panel is provided.
上記画像表示期間において、
上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記画素電極に画像表示用の第1のデータ信号を供給することで、上記画素電極と上記対向電極との間に画像表示用の電圧を印加する選択期間と、
上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオフさせ、上記画素電極と上記対向電極との間の電圧を、上記選択期間に印加した電圧に保持する非選択期間とを設け、
上記リセット期間では、上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記画素電極に上記対向電極と略同電位の第1のデータ信号を供給することを特徴とする請求項2に記載の表示パネル。 The drive control means includes
In the above image display period,
The first switching element connected to the scanning signal line is turned on, and in this state, the first data signal for image display is supplied from the first data signal line to the pixel electrode. And a selection period in which a voltage for image display is applied between the counter electrode and the counter electrode,
A first switching element connected to the scanning signal line is turned off, and a non-selection period for holding a voltage between the pixel electrode and the counter electrode at a voltage applied in the selection period is provided.
In the reset period, the first switching element connected to the scanning signal line is turned on, and in this state, the first data signal having substantially the same potential as the counter electrode is transferred from the first data signal line to the pixel electrode. The display panel according to claim 2, wherein the display panel is supplied.
上記駆動制御手段は、上記各走査信号線について、
上記選択期間には、当該走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記各画素の画素電極に当該各画素に表示する画像に応じた第1のデータ信号を供給し、
上記非選択期間には、当該走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子をオフさせ、
上記リセット期間には、当該走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記各画素の画素電極に上記対向電極と略同電位の第1のデータ信号を供給することを特徴とする請求項3に記載の表示パネル。 The pixel electrode, the counter electrode, and the first electrode provided for each of the plurality of scanning signal lines, the plurality of first data signal lines, and the combination of the scanning signal line and the first data signal line. And a switching element.
The drive control means for each scanning signal line,
In the selection period, the first switching element of each pixel connected to the scanning signal line is turned on, and the pixel is displayed on the pixel electrode of the pixel from the first data signal line in that state. Supplying a first data signal corresponding to the image;
In the non-selection period, the first switching element of each pixel connected to the scanning signal line is turned off,
In the reset period, the first switching element of each pixel connected to the scanning signal line is turned on, and in this state, the pixel electrode of each pixel is substantially the same as the counter electrode from the first data signal line. 4. The display panel according to claim 3, wherein a first data signal having a potential is supplied.
上記駆動制御手段は、
上記画像表示期間において、
上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記画素電極に画像表示用の第1のデータ信号を供給することで、上記画素電極と上記対向電極との間に画像表示用の電圧を印加する選択期間と、
上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオフさせ、上記画素電極と上記対向電極との間の電圧を、上記選択期間に印加した電圧に保持する非選択期間とを設け、
上記リセット期間では、上記第3のスイッチング素子をオンさせ、上記画素電極と対向電極とを導通させることで、上記画素電極の電位と上記対向電極の電位とを略同等にすることを特徴とする請求項2に記載の表示パネル。 A third switching element which is provided so as to connect the pixel electrode and the counter electrode and is driven and controlled by a signal different from the first switching element;
The drive control means includes
In the above image display period,
The first switching element connected to the scanning signal line is turned on, and in this state, the first data signal for image display is supplied from the first data signal line to the pixel electrode. And a selection period in which a voltage for image display is applied between the counter electrode and the counter electrode,
A first switching element connected to the scanning signal line is turned off, and a non-selection period for holding a voltage between the pixel electrode and the counter electrode at a voltage applied in the selection period is provided.
In the reset period, the potential of the pixel electrode and the potential of the counter electrode are made substantially equal by turning on the third switching element and conducting the pixel electrode and the counter electrode. The display panel according to claim 2.
上記選択期間に、上記対向電極の電位を基準として反転する矩形波を上記第1のデータ信号として上記画素電極に供給することを特徴とする請求項5に記載の表示パネル。 The drive control means includes
6. The display panel according to claim 5, wherein a rectangular wave that is inverted with respect to the potential of the counter electrode is supplied to the pixel electrode as the first data signal during the selection period.
上記駆動制御回路は、
上記各画素における上記第3のスイッチング素子を、当該各画素に隣接する画素における第1のスイッチング素子を駆動制御するための走査信号によって駆動制御することを特徴とする請求項5または6に記載の表示パネル。 The pixel electrode, the counter electrode, and the first electrode provided for each of the plurality of scanning signal lines, the plurality of first data signal lines, and the combination of the scanning signal line and the first data signal line. A switching element and a third switching element.
The drive control circuit is
7. The drive control of the third switching element in each pixel is performed by a scanning signal for driving and controlling the first switching element in a pixel adjacent to each pixel. Display panel.
奇数行の走査信号線へのアクティブ信号の供給と、偶数行の走査信号線へのアクティブ信号の走査とを、フレーム毎に交互に繰り返すことを特徴とする請求項7に記載の表示パネル。 The drive control means includes
8. The display panel according to claim 7, wherein the active signal supply to the odd-numbered scanning signal lines and the scanning of the active signal to the even-numbered scanning signal lines are alternately repeated for each frame.
上記対向電極と上記第2のデータ信号線とを接続する、上記第1のスイッチング素子と共通の走査信号によって駆動制御される第2のスイッチング素子とを備え、
上記駆動制御手段は、
上記画像表示期間において、
上記走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線および第2のデータ信号線から上記各画素の画素電極および対向電極に、当該各画素に表示する画像に応じた第1のデータ信号および第2のデータ信号をそれぞれ供給することで、上記各画素における画素電極と対向電極との間に画像表示用の電圧を印加する選択期間と、
上記走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子をオフさせることで、上記選択期間に上記各画素における画素電極と対向電極との間に印加された電圧を保持させる非選択期間とを設けることを特徴とする請求項7または8に記載の表示パネル。 A second data signal line for supplying a second data signal to the counter electrode, which is provided substantially in parallel and alternately with the first data signal line;
A second switching element that connects the counter electrode and the second data signal line and is driven and controlled by a common scanning signal with the first switching element;
The drive control means includes
In the above image display period,
The first switching element and the second switching element of each pixel connected to the scanning signal line are turned on, and in this state, the pixel electrode of each pixel from the first data signal line and the second data signal line And supplying the first data signal and the second data signal corresponding to the image to be displayed on each pixel to the counter electrode, respectively, for displaying an image between the pixel electrode and the counter electrode in each pixel. A selection period for applying the voltage;
By turning off the first switching element and the second switching element of each pixel connected to the scanning signal line, the voltage applied between the pixel electrode and the counter electrode in each pixel during the selection period is changed. The display panel according to claim 7, further comprising a non-selection period to be held.
上記選択期間における第1のデータ信号および第2のデータ信号の電位を、上記リセット期間において上記画素電極と対向電極との電位差が略同等になるときの当該両電極の電位を基準として、逆電位に設定することを特徴とする請求項9に記載の表示パネル。 The drive control means includes
The potentials of the first data signal and the second data signal in the selection period are reversed with reference to the potentials of the two electrodes when the potential difference between the pixel electrode and the counter electrode becomes substantially equal in the reset period. The display panel according to claim 9, wherein the display panel is set as follows.
上記画素電極と上記補助容量線との間に形成される第1の補助容量と、
上記対向電極と上記補助容量線との間に形成される第2の補助容量とを備えていることを特徴とする請求項10に記載の表示パネル。 An auxiliary capacitance line;
A first auxiliary capacitance formed between the pixel electrode and the auxiliary capacitance line;
The display panel according to claim 10, further comprising a second auxiliary capacitor formed between the counter electrode and the auxiliary capacitor line.
上記補助容量線は、上記画素電極と対向電極とが設けられた基板上に、上記画素電極および対向電極に対して、間に絶縁層を介して形成されていることを特徴とする請求項11に記載の表示パネル。 The pixel electrode and the counter electrode are provided on the same substrate,
12. The auxiliary capacitance line is formed on a substrate provided with the pixel electrode and the counter electrode with an insulating layer interposed between the pixel electrode and the counter electrode. The display panel described in 1.
上記対向電極と上記第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子に接続される走査信号線との間に形成される寄生容量の容量値とが、略等しいことを特徴とする請求項10〜13のいずれか1項に記載の表示パネル。 A capacitance value of a parasitic capacitance formed between the pixel electrode and a scanning signal line connected to the first switching element and the second switching element;
14. A capacitance value of a parasitic capacitance formed between the counter electrode and a scanning signal line connected to the first switching element and the second switching element is substantially equal. The display panel according to any one of the above.
上記対向電極と上記第1のデータ信号線との間に形成される第2の寄生容量の容量値と、
上記第画素電極と上記第2のデータ信号線との間に形成される第3の寄生容量の容量値と、
上記第対向電極と上記第2のデータ信号線との間で形成される第4の寄生容量の容量値とが、略等しいことを特徴とする請求項10〜14のいずれか1項に記載の表示パネル。 A capacitance value of a first parasitic capacitance formed between the pixel electrode and the first data signal line;
A capacitance value of a second parasitic capacitance formed between the counter electrode and the first data signal line;
A capacitance value of a third parasitic capacitance formed between the pixel electrode and the second data signal line;
15. The capacitance value of the fourth parasitic capacitance formed between the second counter electrode and the second data signal line is substantially equal to any one of claims 10 to 14. Display panel.
上記画素電極と上記走査信号線との間に形成される第5の寄生容量の容量値、および、上記対向電極と上記走査信号線との間に形成される第6の寄生容量の容量値よりも大きいことを特徴とする請求項15に記載の表示パネル。 Each capacitance value of the first to fourth parasitic capacitances is
From the capacitance value of the fifth parasitic capacitance formed between the pixel electrode and the scanning signal line, and the capacitance value of the sixth parasitic capacitance formed between the counter electrode and the scanning signal line The display panel according to claim 15, wherein the display panel is also large.
上記放電手段は、上記各画素の画素電極と、当該各画素の第1のスイッチング素子を制御する走査信号線に隣接して配置された他の走査信号線とを接続するように上記一方の基板に設けられた抵抗素子であることを特徴とする請求項17に記載の表示パネル。 The pixel electrode, the counter electrode, and the first electrode provided for each of the plurality of scanning signal lines, the plurality of first data signal lines, and the combination of the scanning signal line and the first data signal line. And a pixel including the switching element is provided on one of the opposing substrates,
The discharge means connects the pixel electrode of each pixel to the other scanning signal line arranged adjacent to the scanning signal line that controls the first switching element of each pixel. The display panel according to claim 17, wherein the display panel is a resistive element.
上記放電手段は、上記画素電極と上記容量信号線とを接続するように設けられた抵抗素子であることを特徴とする請求項17に記載の表示パネル。 A capacitive signal line connected to the pixel electrode via a capacitive element;
18. The display panel according to claim 17, wherein the discharge means is a resistance element provided so as to connect the pixel electrode and the capacitive signal line.
当該画素電極および対向電極が形成された基板には、カラーフィルターが形成されていることを特徴とする請求項25または26に記載の表示パネル。 The pixel electrode and the counter electrode are provided on one of the pair of substrates,
27. The display panel according to claim 25, wherein a color filter is formed on the substrate on which the pixel electrode and the counter electrode are formed.
当該画素電極および対向電極が形成された基板の他方の基板が透明であることを特徴とする請求項25〜26のいずれか1項に記載の表示パネル。 The pixel electrode and the counter electrode are provided on one of the pair of substrates,
27. The display panel according to claim 25, wherein the other substrate on which the pixel electrode and the counter electrode are formed is transparent.
上記対向電極が、上記一対の基板の他方の基板である対向基板に、上記各画素電極と対向するように形成されていることを特徴とする請求項29に記載の表示パネル。 A plurality of the scanning signal lines, a plurality of the first data signal lines, and the pixel electrodes provided for each combination of the scanning signal lines and the first data signal lines; A pixel including a first switching element driven and controlled by a scanning signal supplied to the scanning signal line is formed on an active matrix substrate which is one of the pair of substrates;
30. The display panel according to claim 29, wherein the counter electrode is formed on a counter substrate which is the other substrate of the pair of substrates so as to oppose each of the pixel electrodes.
上記物質層は、電界無印加時に光学的等方性を示し、電界印加によって分子の配向方向が変化して光学的異方性の程度が変化する媒質からなり、
上記画素電極と対向電極との間に画像表示用の電圧を印加した後、当該画素電極と対向電極との間に次の画像表示用の電圧を印加する前に、上記画素電極の電位と上記対向電極の電位とを略同等にするように、上記画素電極および/または対向電極の電位を制御する駆動制御手段を備えていることを特徴とする表示装置。 A pair of substrates, at least one of which is transparent, a material layer sandwiched between the substrates, a pixel electrode and a counter electrode for applying an electric field to the material layer, and applying an electric field to the material layer A display device for displaying on
The material layer is optically isotropic when no electric field is applied, and is composed of a medium in which the degree of optical anisotropy is changed by changing the orientation direction of molecules by applying an electric field,
After applying an image display voltage between the pixel electrode and the counter electrode, before applying a next image display voltage between the pixel electrode and the counter electrode, the potential of the pixel electrode A display device comprising drive control means for controlling the potential of the pixel electrode and / or the counter electrode so that the potential of the counter electrode is substantially equal.
上記第1のスイッチング素子に接続され、当該第1のスイッチング素子を駆動制御するための走査信号を供給する走査信号線と、
上記第1のスイッチング素子に接続され、当該第1のスイッチング素子がオンのときに、当該第1のスイッチング素子を介して上記画素電極に第1のデータ信号を供給する第1のデータ信号線とを備え、
上記駆動制御手段は、
1フレーム期間中に、上記画素電極と対向電極との間に画像表示用の電圧を印加する画像表示期間と、上記画素電極の電位と上記対向電極の電位とを略同等にするリセット期間とを設けることを特徴とする請求項37に記載の表示装置。 A first switching element connected to the pixel electrode;
A scanning signal line connected to the first switching element and supplying a scanning signal for driving and controlling the first switching element;
A first data signal line connected to the first switching element and supplying a first data signal to the pixel electrode via the first switching element when the first switching element is on; With
The drive control means includes
In one frame period, an image display period in which a voltage for image display is applied between the pixel electrode and the counter electrode, and a reset period in which the potential of the pixel electrode is substantially equal to the potential of the counter electrode The display device according to claim 37, wherein the display device is provided.
上記画像表示期間において、
上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記画素電極に画像表示用の第1のデータ信号を供給することで、上記画素電極と上記対向電極との間に画像表示用の電圧を印加する選択期間と、
上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオフさせ、上記画素電極と上記対向電極との間の電圧を、上記選択期間に印加した電圧に保持する非選択期間とを設け、
上記リセット期間では、上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記画素電極に上記対向電極と略同電位の第1のデータ信号を供給することを特徴とする請求項38に記載の表示装置。 The drive control means includes
In the above image display period,
The first switching element connected to the scanning signal line is turned on, and in this state, the first data signal for image display is supplied from the first data signal line to the pixel electrode. And a selection period in which a voltage for image display is applied between the counter electrode and the counter electrode,
A first switching element connected to the scanning signal line is turned off, and a non-selection period for holding a voltage between the pixel electrode and the counter electrode at a voltage applied in the selection period is provided.
In the reset period, the first switching element connected to the scanning signal line is turned on, and in this state, the first data signal having substantially the same potential as the counter electrode is transferred from the first data signal line to the pixel electrode. The display device according to claim 38, wherein the display device is supplied.
上記駆動制御手段は、上記各走査信号線について、
上記選択期間には、当該走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記各画素の画素電極に当該各画素に表示する画像に応じた第1のデータ信号を供給し、
上記非選択期間には、当該走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子をオフさせ、
上記リセット期間には、当該走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記各画素の画素電極に上記対向電極と略同電位の第1のデータ信号を供給することを特徴とする請求項39に記載の表示装置。 The pixel electrode, the counter electrode, and the first electrode provided for each of the plurality of scanning signal lines, the plurality of first data signal lines, and the combination of the scanning signal line and the first data signal line. And a switching element.
The drive control means for each scanning signal line,
In the selection period, the first switching element of each pixel connected to the scanning signal line is turned on, and the pixel is displayed on the pixel electrode of the pixel from the first data signal line in that state. Supplying a first data signal corresponding to the image;
In the non-selection period, the first switching element of each pixel connected to the scanning signal line is turned off,
In the reset period, the first switching element of each pixel connected to the scanning signal line is turned on, and in this state, the pixel electrode of each pixel is substantially the same as the counter electrode from the first data signal line. 40. The display device according to claim 39, wherein a first data signal having a potential is supplied.
上記駆動制御手段は、
上記画像表示期間において、
上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線から上記画素電極に画像表示用の第1のデータ信号を供給することで、上記画素電極と上記対向電極との間に画像表示用の電圧を印加する選択期間と、
上記走査信号線に接続された第1のスイッチング素子をオフさせ、上記画素電極と上記対向電極との間の電圧を、上記選択期間に印加した電圧に保持する非選択期間とを設け、
上記リセット期間では、上記第3のスイッチング素子をオンさせ、上記画素電極と対向電極とを導通させることで、上記画素電極の電位と上記対向電極の電位とを略同等にすることを特徴とする請求項38に記載の表示装置。 A third switching element which is provided so as to connect the pixel electrode and the counter electrode and is driven and controlled by a signal different from the first switching element;
The drive control means includes
In the above image display period,
The first switching element connected to the scanning signal line is turned on, and in this state, the first data signal for image display is supplied from the first data signal line to the pixel electrode. And a selection period in which a voltage for image display is applied between the counter electrode and the counter electrode,
A first switching element connected to the scanning signal line is turned off, and a non-selection period for holding a voltage between the pixel electrode and the counter electrode at a voltage applied in the selection period is provided.
In the reset period, the potential of the pixel electrode and the potential of the counter electrode are made substantially equal by turning on the third switching element and conducting the pixel electrode and the counter electrode. The display device according to claim 38.
上記選択期間に、上記対向電極の電位を基準として反転する矩形波を上記第1のデータ信号として上記画素電極に供給することを特徴とする請求項41に記載の表示装置。 The drive control means includes
42. The display device according to claim 41, wherein a rectangular wave that is inverted with reference to the potential of the counter electrode is supplied to the pixel electrode as the first data signal during the selection period.
上記駆動制御回路は、
上記各画素における上記第3のスイッチング素子を、当該各画素に隣接する画素における第1のスイッチング素子を駆動制御するための走査信号によって駆動制御することを特徴とする請求項39または42に記載の表示装置。 The pixel electrode, the counter electrode, and the first electrode provided for each of the plurality of scanning signal lines, the plurality of first data signal lines, and the combination of the scanning signal line and the first data signal line. A switching element and a third switching element.
The drive control circuit is
43. The drive control of the third switching element in each pixel is performed by a scanning signal for driving and controlling the first switching element in a pixel adjacent to each pixel. Display device.
奇数行の走査信号線へのアクティブ信号の供給と、偶数行の走査信号線へのアクティブ信号の走査とを、フレーム毎に交互に繰り返すことを特徴とする請求項43に記載の表示装置。 The drive control means includes
44. The display device according to claim 43, wherein the supply of the active signal to the odd-numbered scanning signal lines and the scanning of the active signal to the even-numbered scanning signal lines are alternately repeated for each frame.
上記対向電極と上記第2のデータ信号線とを接続する、上記第1のスイッチング素子と共通の走査信号によって駆動制御される第2のスイッチング素子とを備え、
上記駆動制御手段は、
上記画像表示期間において、
上記走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子をオンさせ、その状態で上記第1のデータ信号線および第2のデータ信号線から上記各画素の画素電極および対向電極に、当該各画素に表示する画像に応じた第1のデータ信号および第2のデータ信号をそれぞれ供給することで、上記各画素における画素電極と対向電極との間に画像表示用の電圧を印加する選択期間と、
上記走査信号線に接続された各画素の第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子をオフさせることで、上記選択期間に上記各画素における画素電極と対向電極との間に印加された電圧を保持させる非選択期間とを設けることを特徴とする請求項41または42に記載の表示装置。 A second data signal line for supplying a second data signal to the counter electrode, which is provided substantially in parallel and alternately with the first data signal line;
A second switching element that connects the counter electrode and the second data signal line and is driven and controlled by a common scanning signal with the first switching element;
The drive control means includes
In the above image display period,
The first switching element and the second switching element of each pixel connected to the scanning signal line are turned on, and in this state, the pixel electrode of each pixel from the first data signal line and the second data signal line And supplying the first data signal and the second data signal corresponding to the image to be displayed on each pixel to the counter electrode, respectively, for displaying an image between the pixel electrode and the counter electrode in each pixel. A selection period for applying the voltage;
By turning off the first switching element and the second switching element of each pixel connected to the scanning signal line, the voltage applied between the pixel electrode and the counter electrode in each pixel during the selection period is changed. 43. The display device according to claim 41, wherein a non-selection period to be held is provided.
上記選択期間における第1のデータ信号および第2のデータ信号の電位を、上記リセット期間において上記画素電極と対向電極との電位差が略同等になるときの当該両電極の電位を基準として、逆電位に設定することを特徴とする請求項43に記載の表示装置。
The drive control means includes
The potentials of the first data signal and the second data signal in the selection period are reversed with reference to the potentials of the two electrodes when the potential difference between the pixel electrode and the counter electrode becomes substantially equal in the reset period. 44. The display device according to claim 43, wherein the display device is set as follows.
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