專利名稱：液晶顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置。具體而言，本發(fā)明涉及一種高清晰度、高亮度的場序制彩色液晶顯示裝置以及該裝置的驅(qū)動方法。
液晶顯示裝置(以下簡稱LCD)，因其具有與陰極射線管(以下簡稱CRT)匹敵的優(yōu)良顯示性能，薄型輕量節(jié)約空間，以及耗電量低等其它有用的特征，已廣泛應(yīng)用于從計算機到攜帶式電視機(以下簡稱TV)等商業(yè)領(lǐng)域。盡管液晶顯示裝置還存在需要解決的問題，尤其是應(yīng)答時間和可視性的問題，但因LCD是可望在不久的將來取代CRT的可靠的顯示裝置，故已對LCD技術(shù)進行了各種改良。在這些改良中，對彩色LCD技術(shù)的改良涉及各種顯示性能，在該技術(shù)的發(fā)展中占有重要位置。
彩色顯示的原理基于稱作"加色混合法(additive color mixing process)"的方法。當兩種以上顏色的光束進入到人眼時，這些光束結(jié)合在視網(wǎng)膜上，從而看見各種顏色。根據(jù)這一原理，可以將R(紅)，G(綠)以及B(藍)三原色以適當?shù)谋壤M行加色混合，得到任意的色彩。實際的顯示裝置中的彩色顯示，是采用基于該加色混合法的原理的兩種制式中的一種而實現(xiàn)的。
一種是利用"并列加色混合法"原理的國家電視體制委員會(NTSC，美國)制式。在該制式中，微小的濾色器互相接近，以矩陣狀態(tài)，排列在單板顯示板的顯示區(qū)域中。這些濾色器的面積比人眼的空間分辨限度要小，故微小色點的集合，作為一種顏色能為人眼所見。因NTSC制式也適合于單色電視，故目前是彩色TV的標準制式。但是，根據(jù)這種"并列加色混合法"，除非像素的尺寸比人眼的空間分辨限定小，否則，所看到的將是R、G和B三原色，即分離的顏色。因此，當將并列加色混合法用于將顯示的圖象擴大投影的投影LCD上時，將存在圖象質(zhì)量下降的問題。
另一種制式是利用"同時加色混合法"的制式。為使該制式適用于彩色LCD，須將R、G和B三片濾色器與三塊LCD板組合，并將三種顏色同時投影到屏幕，在屏幕上，彩色圖象重疊，合并成一個彩色圖象。這種制式能夠解消并列加色混合法中所需微小濾色器之制造上的困難。但是，只要三塊LCD板中的任何一塊存在缺陷，R、G和B顏色中的一種或其混合顏色，將作為亮點，出現(xiàn)在受影響的像素部位，由此使缺陷變得矚目。此外，三塊LCD板的使用，將導致顯示系統(tǒng)的大型化，并使成本增高。
彩色LCD具有上述不足。在要求克服這些不足之外，為使作為下一代可見媒介的高清晰度TV的實現(xiàn)，對提高彩色LCD的分辨度和亮度的要求正在不斷增加。
高分辨度和高亮度是互相抵觸的特性。一方面，為提高分辨度而增加像素的密度，將增加開關(guān)元件區(qū)域?qū)ο袼貐^(qū)域的比例，從而使孔徑比下降，導致亮度下降。相反，如果增加孔徑比，必然會使像素區(qū)域增加，導致分辨度降低。今天，雖然NTSC制式仍然是彩色電視的標準制式，但是，為克服上述問題，基于以下所述理由，場序彩色制式，作為一種彩色制式，已經(jīng)到了重新引起人們注意的時候。場序彩色制式，在高分辨度和高亮度特性上，具有以下優(yōu)點。
(1)該場序制式利用稱為"連續(xù)加色混合法"的原理。這種制式利用人眼在時間疇上的分辨力的限度。具體而言，這種制式利用當連續(xù)彩色變化太快，人眼不能分辨這種變化時，前一種顏色的殘影將與后一種顏色的混合，這些混合顏色將作為一種顏色而出現(xiàn)在人眼的現(xiàn)象。與同時加色混合法一樣，可以在各像素中得到任何所需顏色，所以，通過該該制式能夠獲得高度的圖象清晰度，并提供優(yōu)良的彩色再現(xiàn)性。最初的彩色TV標準制式采用了這種場序制式。
(2)如果在LCD板中存在欠缺像素，受損的像素將變成黑或白，而不象彩色亮點那樣引人注目。因此，一定程度的像素欠缺的存在，不會導致圖象質(zhì)量的下降。
(3)可以用單一LCD板，顯示全色或多色圖象，由此可降低顯示系統(tǒng)的尺寸和重量。因不需要一塊以上的LCD板，故不會增加成本。而同時加色混合法，則需要一塊以上的LCD板。
以下，將對基于這種場序制式的彩色技術(shù)進行說明。

圖19顯示能用于調(diào)整連續(xù)切換彩色的濾色板。在該圖中，青色濾色器29C，品紅濾色器29M，以及黃色濾色器29Y依次重疊成一整體。
青色濾色器29C含有一對透明基板20和21，在該基板20與21對面的整個表面上形成有透明電極(圖中未顯示)，且含有液晶和青色二向色性染料的液晶層22，夾持在兩基板20和21之間。
品紅濾色器29M含有一對透明基板23和24，在該基板23與24對面的整個表面上形成有透明電極(圖中未顯示)，且含有液晶和品紅二向色性染料的液晶層25，夾持在兩基板23和24之間。
黃色濾色器29Y含有一對透明基板26和27，在該基板26與27對面的整個表面上形成有透明電極(圖中未顯示)，且含有液晶和黃色二向色性染料的液晶層28，夾持在兩基板26和27之間。
青色濾色器29C，品紅濾色器29M，以及黃色濾色器29Y，從AC電源31，經(jīng)各自的開關(guān)電路30C，30M以及30Y，各自供有AC電壓。根據(jù)來自顯示控制電路16的選擇信號，開關(guān)電路30C，30M，以及30Y，有選擇地向青色濾色器29C，品紅濾色器29M，以及黃色濾色器29Y供應(yīng)AC電壓，以驅(qū)動各濾色器。
通過這種方式，控制各濾色器的開與關(guān)狀態(tài)，產(chǎn)生三原色的光束，即紅色光束，綠色光束，以及藍色光束。表1表示，濾色器開或者關(guān)的組合狀態(tài)與所產(chǎn)生的入射光束顏色的關(guān)系。
表1
以下，對使用上述濾色器的場序彩色制式的動作進行詳細說明。圖20顯示一種時間選擇圖，用以說明光束選擇元件15的基本動作。如圖所示，在時間t1至時間t3的周期中，向青色濾色器29C施加電壓。電壓施加后，液晶的定向并不立即變化，需要經(jīng)過一定的過渡周期τ。該過濾周期τ與液晶分子對所施加的電場的應(yīng)答時間相對應(yīng)。因此，即使在時間t1開始施加電壓，青色濾色器29C中的液晶，不會應(yīng)答這一電壓，立即改變定向，并且變化后的定向，直到時間t2，即，直到過渡周期τ經(jīng)過后才會安定下來。結(jié)果，在開始于時間t2，持續(xù)到時間t3的周期TR中，光束選擇元件15將透過紅色光束。
以同樣的方式，將電壓依次施加到品紅濾色器29M，黃色濾色器29Y，以及青色濾色器29C時，光束選擇元件15將透過綠色光束，藍色光束，以及紅色光束。
光束選擇元件并不局限于已說明的結(jié)構(gòu)。應(yīng)該認識到，還存在能夠產(chǎn)生所需的彩色的其它可能的結(jié)構(gòu)。例如，可以使用包括含有紅、藍和綠二向色染料的三種類的液晶的結(jié)構(gòu)，包括與彩色偏光板組合的液晶板的結(jié)構(gòu)，或者包括與中性偏光板組合的液晶板的結(jié)構(gòu)。
以上，對基于場序制式的彩色技術(shù)作了說明。如上所述，根據(jù)場序制式，可以獲得小型、輕量，具有優(yōu)良的圖象顯示質(zhì)量，以及高分辨度，高亮度的彩色LCD。
然而，在LCD上實現(xiàn)基于場序制式的彩色顯示，需要滿足下列要求。
(1)增加LCD的應(yīng)答速度和信號保持的穩(wěn)定性。
(2)增加開關(guān)元件的動作速度。
以下，首先對(1)增加LCD的應(yīng)答速度和信號保持的穩(wěn)定性進行說明。圖21顯示常規(guī)液晶驅(qū)動電路的等效電路，用于在由薄膜晶體管(以下簡稱TFT)構(gòu)成的主動矩陣型液晶顯示裝置中的各單位像素。所示的驅(qū)動電路包括TFT103，像素電極107，液晶電容器LC，反電極108，以及附加電容器Cs。TFT103具有，連接掃描線101的門電極104，連接數(shù)據(jù)線102的源電極105，以及連接像素電極107和附加電容器Cs的漏電極106。將與被顯示圖象相當?shù)臄?shù)據(jù)信號供向數(shù)據(jù)線102，當通過向相關(guān)的掃描線101供應(yīng)掃描信號而選擇像素時，該數(shù)據(jù)信號被寫入像素。具體而言，當掃描信號供向掃描線101時，連接掃描線101的TFT103呈開通狀態(tài)，以便有選擇地驅(qū)動像素電極107。將電壓供向被選擇的像素電極107和反電極103之間時，數(shù)據(jù)信號將作為電荷，寫入兩電極107和03之間的液晶電容器LC，以及附加電容器Cs。
在具有上述液晶驅(qū)動電路的顯示裝置中，如果最小畫面切換頻率(在該頻率，畫面的浮現(xiàn)不為人眼所察覺)為30Hz以上，為了按照場序彩色制式獲得全色顯示，R、G和B的原色圖象必須在1/30秒內(nèi)，即一個畫面周期內(nèi)依次顯示。通過利用人眼的殘像將這三種圖象合成，其結(jié)果，可以看到全色圖象。具體而言，如果顯示頻率為30Hz，R、G和B的原色圖象必須各以90Hz的頻率進行顯示，這意味著LCD必須在大約11毫秒內(nèi)顯示各色圖象。LCD必須能夠在該周期內(nèi)顯示高質(zhì)量的圖象。這也意味著，存儲的數(shù)據(jù)信號必須在11毫秒的周期內(nèi)保持穩(wěn)定狀態(tài)。此外，為了顯示用于高清晰度系統(tǒng)(High-Vision system)的1125根掃描線，需要有非?？斓膽?yīng)答速度。換言之，必須在大約10微秒內(nèi)，將掃描信號供給每一掃描線。
以下，對(2)場序彩色制式的液晶驅(qū)動電路所需的開關(guān)元件的動作速度進行說明。
為了獲得用于通常高清晰度播放的圖象，需要1125根掃描線和1875根數(shù)據(jù)線。在該場合，驅(qū)動掃描線的驅(qū)動電路所需開關(guān)元件的動作速度大約為102KHz，驅(qū)動數(shù)據(jù)線的驅(qū)動電路所需動作速度大約為190MHz以上。
因此，場序制式的彩色顯示的實現(xiàn)，需要非常快的開關(guān)元件。
以下，對實現(xiàn)這種調(diào)整切換動作所需開關(guān)元件的材料進行說明。
液晶顯示裝置通常采用玻璃基板。在主動矩陣型LCD中，開關(guān)元件，例如TFT，設(shè)置在這種玻璃基板上。TFT的特性取決于用來形成該TFT的薄膜的種類。一般，可以將用于薄膜的材料分類成以下三種類型中的一種。
(1)非晶硅(2)低溫多晶硅(3)高溫多晶硅以下，對由各種材料形成的薄膜進行說明。
(1)因為非晶硅薄膜能夠在相對較低的溫度(大約350℃)形成，這些薄膜可以設(shè)置在低價玻璃基板上，例如，用Corning公司的Corning 7059制成的基板。但是，通常的低價玻璃不能承受600℃以上的溫度。因此，在由這種玻璃制成的基板上，不可能形成具有高絕緣強度以及對針孔的發(fā)生具有高低抗作用的熱氧化膜。此外，在非晶硅薄膜中，存在許多捕獲狀態(tài)。例如，非晶硅薄膜的場效應(yīng)遷移率μe為大約0.1至0.5cm2V-1S-1。所以，形成在低價玻璃基板上的非晶型TFT具有大的開(ON)阻抗，這意味著，驅(qū)動電路等需要復雜和高性能的晶體管的電路，不可能作為顯示部形成在相同的基板上。
(2)低溫多晶硅是經(jīng)長時間退火或激光退火處理結(jié)晶而成。其最大加工溫度為550至600℃。因多晶硅TFT的形成溫度比非晶硅高，多晶硅TFT一般具有良好的晶體管性能。換言之，其場效應(yīng)遷移率μe(電子遷移率)大約為50cm2V-1S-1，且μh(空穴遷移率)大約為15cm2V-1S-1。
(3)當將高溫多晶硅形成在具有優(yōu)良耐熱性能的石英基板上時，因其能夠在高至1200℃的溫度下加工，故在三種類的TFT之中，用高溫多晶硅制成的TFT性能。最佳。可以獲得的場效應(yīng)遷移率μe，大約為100cm2V-1S-1。因能夠獲得性能優(yōu)于非晶硅TFT的TFT，多晶硅薄膜具有以下優(yōu)點IC制作過程可以用于薄膜制作過程，以及一部分的驅(qū)動電路可以作為顯示部形成在相同的玻璃基板上。
但是，用多晶硅制成的晶體管(用非晶硅制成的晶體管更不待說)，其動作速度緩慢。例如，當在TFT制成的CMOS移位寄存器上測定最大動作頻率時，其結(jié)果是，低溫多晶硅一般為5MHz，即使是高溫多晶硅也只有15MHz。這些動作速度低于采用場序制式的彩色LCD所需的動作速度。因此，迫切需要一種具有高度動作速度的TFT。此外，因TFT具有相對較大的漏電流，故必須加大TFT的尺寸，以提供較大的開/關(guān)比，或者必須將TFT串聯(lián)連接。其結(jié)果，使LCD的小型化變得困難。
本發(fā)明的液晶顯示裝置包括在一表面上具有單晶硅層的第一基板;位于該第一基板對面的透明第二基板，該具有單晶硅層的第一基板的表面面對該第二基板，其間夾持有鐵電液晶層;以及形成在單晶硅層中的復數(shù)電路元件，該復數(shù)電路元件與形成在面對鐵電液晶層的第一基板上的復數(shù)像素區(qū)域的每一區(qū)域呈對應(yīng)關(guān)系。
在本發(fā)明一種實施例中，該鐵電液晶層包括手性近晶相的鐵電液晶層，該手性近晶相的螺旋性結(jié)構(gòu)具有比第一和第二基板之間的間隙小的間隔(pitch)，藉此抑制該螺旋形構(gòu)造。
在本發(fā)明另一實施例中，在面對該鐵電液晶層的第一和第二基板的至少一表面上，形成有有機高分子制成的定向膜，該定向膜施有摩擦處理。
在本發(fā)明另一實施例中，定向膜形成在第一和第二基板之上，并且僅對形成在第二基板上的定向膜進行摩擦處理。
在本發(fā)明另一實施例中，在不施加電壓時，該鐵電液晶層只有一種穩(wěn)定的定向狀態(tài)。
在本發(fā)明另一實施例中，定向膜形成在第一和第二基板上，形成在第一基板上的定向膜材料與形成在第二基板上的定向膜不同。
在本發(fā)明另一實施例中，用不同的定向處理條件，處理形成在第一基板上的定向膜和形成在第二基板上的定向膜。
根據(jù)本發(fā)明另一實施方案，是提供一種驅(qū)動液晶顯示裝置的方法。該液晶顯示裝置包括在一表面上具有單晶硅層的第一基板，位于該第一基板對面的透明第二基板，該具有單晶硅層的第一基板的表面面對該第二基板，其間夾持有鐵電液晶層，形成在單晶硅層中的復數(shù)電路元件，該復數(shù)電路元件與形成在面對鐵電液晶層的第一基板上的復數(shù)像素區(qū)域的每一區(qū)域呈對應(yīng)關(guān)系，以及連接電路元件的電源。在該驅(qū)動方法中，通過經(jīng)由該電路元件施加來自電源的電場，使該鐵電液晶層處于一種存儲狀態(tài)，并將灰度顯示信號施加到該鐵電液晶層，同時改變該信號的能級，從而進行灰度顯示。
在本發(fā)明另一實施例中，在不施加電壓時，該鐵電液晶層只有一種穩(wěn)定的定向狀態(tài)。
在本發(fā)明另一實施例中，掃描一完整的圖象，以供顯示的時間在11毫秒以內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明另一實施方案，是提供一種驅(qū)動液晶顯示裝置的方法。該液晶顯示裝置包括在一表面上具有單晶硅層的第一基板，位于該第一基板對面的透明第二基板，該具有單晶硅層的第一基板的表面面對該第二基板，其間夾持有鐵電液晶層，形成在該單晶硅層中的矩陣狀掃描線和信號線，形成在矩陣狀復數(shù)像素區(qū)域的各區(qū)域中的單晶硅層中的第一開關(guān)元件，第二開關(guān)元件，以及存儲電容器，設(shè)置在保護膜上的像素電極，該保護膜形成在第一基板的單晶硅層的整個表面上，并復蓋掃描線與信號線、第一開關(guān)元件、第二開關(guān)元件、以及存儲電容器，在復數(shù)像素區(qū)域的各區(qū)域中，設(shè)有像素電極，第一開關(guān)元件與掃描線、信號線、以及該存儲電容器的一電極，還有第二開關(guān)元件相連，且第二開關(guān)元件與存儲電容器的一電極以及像素電極相連，以及設(shè)置在面對第一基板的第二基板表面上的透明反電極。
在該液晶顯示裝置的驅(qū)動方法，當將掃描信號通過掃描線施加到第一開關(guān)元件，使第一開關(guān)元件開通時，數(shù)據(jù)信號將通過第一開關(guān)元件施加到第二開關(guān)元件，使第二開關(guān)元件開通，由此，將電壓施加到連接第二開關(guān)元件的像素電極和相對于該像素電極的透明反電極之間的鐵電液晶層的區(qū)域，使該區(qū)域持有一定的電位，同時將數(shù)據(jù)信號保持在存儲電容器中，以及在第一開關(guān)元件關(guān)閉期間中，用在第一開關(guān)元件開通期間保持在存儲電容器中的數(shù)據(jù)信號，使第二開關(guān)元件開通，由此，將來自電源的電壓供向像素電極和透明反電極之間的鐵電液晶，以使該鐵電液晶層持有與第一開關(guān)元件呈開通狀態(tài)時實質(zhì)上相同的電位。
因此，本說明書記載的發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)提供一種采用場序制式的彩色液晶顯示裝置，和(2)提供一種驅(qū)動該裝置的方法。
當熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員閱讀和理解以下詳細的說明和參考附圖后，本發(fā)明的上述優(yōu)點和其它優(yōu)點將顯而易見。
圖1A至1E是鐵電液晶分子的雙穩(wěn)定狀態(tài)示意圖。
圖2A、2B和2C是用于說明鐵電液晶顯示裝置中的灰度顯示原理的圖。
圖3是顯示施加到鐵電液晶的電壓與輸出電壓(透光率)的關(guān)系圖。
圖4是顯示施加到鐵電液晶的電壓與透光率的關(guān)系圖。
圖5是顯示施加到鐵電液晶的電壓與透光率的關(guān)系圖。
圖6是顯示施加到鐵電液晶的電壓與透光率的關(guān)系圖。
圖7是顯示施加到鐵電液晶的電壓與透光率的關(guān)系圖。
圖8是顯示施加到鐵電液晶的電壓與透光率的關(guān)系圖。
圖9是顯示施加到鐵電液晶的電壓與透光率的關(guān)系圖。
圖10是顯示施加到鐵電液晶的電壓與透光率的關(guān)系圖。
圖11是顯示施加到鐵電液晶的電壓與透光率的關(guān)系圖。
圖12是顯示施加到鐵電液晶的電壓與透光率的關(guān)系圖。
圖13A和13B是顯示各自施加到鐵電液晶的單穩(wěn)定狀態(tài)和雙穩(wěn)定狀態(tài)的電壓與透光強度的關(guān)系圖。
圖14是顯示施加到鐵電液晶的電壓與應(yīng)答速度的關(guān)系圖。
圖15是顯示施加到鐵電液晶的電壓與應(yīng)答速度的關(guān)系圖。
圖16是顯示施加到鐵電液晶的電壓與應(yīng)答速度的關(guān)系圖。
圖17A和17B是本發(fā)明實施例的液晶顯示裝置中的單位像素區(qū)域的剖面圖和平面圖。
圖18是用于本發(fā)明液晶顯示裝置中的單位像素的液晶驅(qū)動電路的等效電路圖。
圖19是顯示高速彩色連續(xù)切換用濾色器的圖。
圖20是彩色快門的基本動作的時間選擇圖。
圖21是現(xiàn)有技術(shù)中，用于主動矩陣型液晶顯示裝置的驅(qū)動電路的等效電路圖。
以下，通過實施例并參照附圖和表，對本發(fā)明進行說明。
根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置，因使用鐵電液晶作為液晶材料，故可以獲得高速應(yīng)答性能。此外，本發(fā)明的鐵電液晶顯示裝置，采用透光率在穩(wěn)定的狀態(tài)隨施加電壓連續(xù)變化的顯示方式，故使得灰度顯示成為可能。
因采用單晶硅基板作為基礎(chǔ)基板，且開關(guān)晶體管形成在單晶硅層中，故該開關(guān)晶體管具有大的電流-驅(qū)動容量，小的尺寸，并有可能實現(xiàn)高速切換動作。
因單晶硅層能增加電路元件的裝載密度，根據(jù)本發(fā)明，在每一單位像素區(qū)域內(nèi)，可以設(shè)置兩個晶體管和一個存儲電容器。第一晶體管連接于掃描線和信號線。第一晶體管的漏極連接于存儲電容器的一各電極以及第二晶體管。存儲電容器的另一電極接地。第二晶體管還連接于電源和像素電極。
第一晶體管將數(shù)據(jù)信號供向第二晶體管。存儲電容器具有存儲來自第一晶體管的數(shù)據(jù)信號的功能。當?shù)谝痪w管接通時，第二晶體管是用于從電源將數(shù)據(jù)信號供向液晶的開關(guān)晶體管。該第二晶體管根據(jù)存儲在存儲電容器中數(shù)據(jù)信號，將電壓連續(xù)供向第一晶體管關(guān)閉后的液晶，直到第一晶體管再次接通為止。
鐵電液晶具有自發(fā)極化性能，當施加電壓時，過渡電流將因液晶的分子定向變化而流動。作為將數(shù)據(jù)寫入掃描線所需的時間，如果在1/30秒內(nèi)對1125根掃描線進行掃描，為實現(xiàn)場序彩色制式，一根掃描線所允許的寫入時間大約為10微秒。鐵電液晶的分子定向變化需要數(shù)十微秒時間，這意味著過渡電流將流經(jīng)長于該寫入時間的期間。根據(jù)本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)，因為在一個場周期中，是按照存儲在存儲電容器中的數(shù)據(jù)信號向液晶施加電壓的，故該過渡電流不會影響液晶的電位。
實施例以下，對本發(fā)明的一實施例進行說明。在LCD的應(yīng)用上，特別是在要求清晰顯示的場合，在每一像素位置，使用具有開關(guān)晶體管的主動矩陣型LCD。用于主動矩陣型LCD的典型顯示方式是扭曲向列方式(以下簡稱TN方式)。在該TN方式，液晶單元中的液晶分子在初期扭曲大約90°，液晶單元設(shè)置在一對偏光板之間，利用該單元的光學性質(zhì)，即，電場不存在時的旋光特性，以及電場存在時的旋光消除特性，而進行顯示。
場效應(yīng)向列液晶顯示裝置利用液晶分子的介電各向異性，而鐵電液晶顯示裝置則利用鐵電液晶分子具有自發(fā)極化的特性，以及鐵電液晶分子以自發(fā)極化的極性與施加電場的極性相對稱的方式進行開關(guān)的特性，而進行顯示。使用鐵電液晶的顯示裝置，例如，開示于N.A.Clark和S.T.Lagerwall，Appl.Phys.Lett.，36，899(1980)，日本公開專利公報第56-107216號，以及美國專利第4，367，924號。圖1A至1E是顯示鐵電液晶層中的自發(fā)極化狀態(tài)，以及相關(guān)的光電效果的示意圖。如圖1A所示，鐵電液晶層中的液晶分子定向成螺旋形結(jié)構(gòu)。當鐵電液晶填入厚度小于螺旋間隔的單元時，該螺旋形構(gòu)造受到抑制，形成兩種穩(wěn)定狀態(tài)。為抑制該螺旋形構(gòu)造，得到具有雙穩(wěn)定狀態(tài)的鐵電液晶單元，日本公開專利公報第56-107216號和美國專利4，367，924開示了使螺旋間隔大于單元的厚度，抑制螺旋形構(gòu)造的方法。這些方法利用液晶分子傾向于與基板界面平行的強性質(zhì)。這種鐵電液晶單元被稱為表面安定鐵電液晶單元(SSFLC單元)。在圖1B，參照符號900表示近晶層的法線方向，參照符號901表示鐵電液晶分子的長軸方向(定向方向)。900和901之間的角為該液晶分子的傾斜角θ。如圖1C所示，將電場施向鐵電液晶，該鐵電液晶分子的自發(fā)極化能夠定向在電場的方向。如圖1D所示，改變施加電場的極性，液晶分子的定向狀態(tài)能夠從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)向另一種狀態(tài)。如圖1E所示，即使在施加電壓除去后，各狀態(tài)中分子軸的定向方向?qū)⒛芾^續(xù)維持。此為存儲效果，是鐵電液晶所顯示的光電效果的一種。
兩種狀態(tài)間的切換將改變單元中鐵電液晶層的雙折射性。因此，通過將鐵電液晶單元夾持在兩偏光板之間，可以對透過的光線進行控制。因液晶的自發(fā)極化與電場直接作用，得到切換動作，故可以獲得非?？斓?、微秒級的應(yīng)答時間。在本實施例，使用手性近晶C相的鐵電液晶，以獲得場序制式的快速應(yīng)答彩色LCD。
如上所述，因常規(guī)的使用鐵電液晶材料的顯示裝置只能在兩種狀態(tài)之間切換，不能用這種裝置實現(xiàn)灰度顯示。至今為止，人們普遍認為，不可能獲得介于這兩種穩(wěn)定狀態(tài)之間的中間狀態(tài)。
然而，最近發(fā)現(xiàn)，可以根據(jù)施加到鐵電液晶的電場條件，獲得中間狀態(tài)。具體而言，使用AC波形的電壓，改變其峰值，生成中間狀態(tài)，從而獲得灰度顯示。以下參照圖2，對該灰度顯示的原理作進一步詳細說明。
圖2A顯示，在鐵電液晶中，存儲角與施加電場存在時之傾斜角的關(guān)系。在該圖中，參照符號900表示近晶層的法線方向，901和901′表示無電場施加時，雙穩(wěn)定狀態(tài)中鐵電液晶分子的長軸的定向方向。存儲角θm和θm′，定義為鐵電液晶分子的長軸方向901和901′與近晶層的法線900之間的角度。圖中的參照符號902和902′各表示在正與負方向施加足夠的電壓時，鐵電液晶分子的表觀長軸方向，902或902′與900之間的角度為傾斜角θ和θ′。如圖所示，存儲角θm和θm′通常小于將足夠的電場施加到鐵電液晶分子時所得的傾斜角θ和θ′。當將電壓施加到鐵電液晶分子時，該液晶分子根據(jù)施加電壓的極性，轉(zhuǎn)向圖的右側(cè)或左側(cè)。當施加足夠大的電壓時，該液晶分子將全部轉(zhuǎn)向902(或902′)的位置，而施加較小的電壓時，該液晶分子的轉(zhuǎn)向角將停留在902(902′)和900之間的一定位置上。
此外，如圖2B所示，當鐵電液晶層夾持在兩塊偏光板之間，一穩(wěn)定狀態(tài)的長軸方向901與一偏光板的偏光軸951平行，而與另一偏光板的偏光軸952垂直時，可以獲得中間狀態(tài)。藉此，可以得到灰度顯示。
以下，對鐵電液晶顯示裝置的產(chǎn)生灰度顯示的實施例進行說明。
實施例1首先，用一對玻璃基板作液晶單元的基板，且將導電ITO膜設(shè)置在各基板的表面上并組成圖案。
接著，將絕緣膜形成在各基板的整個表面上，使其復蓋導電膜。
然后，用離心涂布法(spin coating)，將聚酰亞胺PSI-A-2001(Chisso公司制)涂布在絕緣膜的整個表面上，然后進行摩擦處理。將這一對玻璃基板設(shè)置在相反的位置，使其聚酰亞胺膜互相面朝內(nèi)側(cè)，并使其摩擦方向互相平行，并將這一對基板固定在一起，以獲得2μm的單元厚度。
最后，將鐵電液晶混合物1真空注入該空單元，形成鐵電液晶單元。該鐵電液晶混合物的物理性質(zhì)列示于表2。
表2 通過施加電場，使該鐵電液晶處于存儲狀態(tài)后，將兩塊偏光板設(shè)置成交叉尼科爾狀態(tài)。使一偏光軸與該鐵電液晶層的消光方向平行。在該勢態(tài)下，在施加60Hz的矩形波的同時，于25℃對透過光的強度進行測定。測定結(jié)果表示于圖3。從該圖可以看到，透光率隨電壓的上升而持續(xù)增大。可以用這一特性獲得連續(xù)的濃度。因施加到液晶的電壓平衡于正負極性之間，故不存在可靠性方面的問題。
實施例2首先，用一對玻璃基板作液晶單元的基板，且將導電ITO膜設(shè)置在各基板的表面上并組成圖案。
接著，將絕緣膜形成在各基板的整個表面上，使其復蓋導電膜。
然后，用離心涂布法(spin coating)，將尼龍66涂布在絕緣膜的整個表面上，然后進行摩擦處理。將這一對玻璃基板設(shè)置在相反的位置，使其尼龍膜互相面朝內(nèi)側(cè)，并將這一對基板固定在一起，以獲得1.2μm的單元厚度。
最后，將鐵電液晶混合物FLC-6430(Hoffman-LaRoche)真空注入該空單元，形成鐵電液晶單元。該鐵電液晶混合物的物理性質(zhì)列示于表3。
表3FLC-6430的物理性質(zhì)自發(fā)極化量 90nC/cm2螺旋形間隔0.43μm傾斜角 θ27°存儲角2 θ46°將該鐵電液晶單元置于偏光顯微鏡下，在施加60Hz的矩形波的同時，于20.5℃對透過光的強度進行測定。測定結(jié)果表示于圖4。從該圖可以看到，透光率隨電壓的上升而持續(xù)增大。
實施例3在實施例3，除上述實施例1和2之外，還制作了各種其它鐵電液晶單元，并就各鐵電液晶單元的施加電壓與透光率之間，以及施加電壓與應(yīng)答速度之間的關(guān)系進行了調(diào)查。各單元的兩側(cè)，均采用玻璃基板，ITO膜形成在各基板相反的表面上并組成圖案。此外，絕緣膜和定向膜依次形成在各基板相反表面的ITO膜上，并復蓋該ITO膜。在一些單元上沒有形成這種膜。其它試驗條件和試驗結(jié)果，例如透光率和應(yīng)答特性表示在表4。表中，"O"表示有絕緣膜，"X"表示沒有絕緣膜。
表4
表5給出了6種化合物(化合物1至6)的結(jié)構(gòu)和相轉(zhuǎn)變溫度，這些化合物構(gòu)成液晶混合物2至4。
表5
表6給出了用表5所示的化合物1至6的重量百分比所表示的混合物2至4的組成，以及混合物2至4的相轉(zhuǎn)變溫度。
表6
表7給出了混合物2至4的自發(fā)極化量，傾斜角，存儲角，以及應(yīng)答時間。
表7
表8給出了構(gòu)成混合物5的化合物的種類，以及這些化合物的重量百分比，相轉(zhuǎn)變溫度和自發(fā)極化量。
表8
將60Hz的矩形波施加到各單元，對透光率進行測定。結(jié)果顯示于圖5至12。從各圖可以看到，透光率隨施加電壓而連續(xù)變化。本發(fā)明以這種方式，可以在用顯示鐵電性的液晶材料構(gòu)成的液晶單元上，獲得連續(xù)的灰度。
眾所周知，鐵電液晶中存在兩種穩(wěn)定狀態(tài)，一種是上面已介紹的雙穩(wěn)定方式，另一種是下面將要介紹的單穩(wěn)定方式。上述連續(xù)灰度的產(chǎn)生，可以在雙穩(wěn)定和單穩(wěn)定兩種方式中獲得。但是，當將雙穩(wěn)定裝置與單穩(wěn)定裝置進行比較時，顯示單穩(wěn)定型裝置比雙穩(wěn)定型裝置具有更穩(wěn)定的特性。其原因如下。
在鐵電液晶顯示裝置上使用偏光板的場合，該偏光板的偏光軸與無電壓施加時的穩(wěn)定狀態(tài)中的液晶分子的定向方向一致。單穩(wěn)定裝置和雙穩(wěn)定裝置兩者均是如此。對與雙穩(wěn)定裝置而言，偏光軸與兩種穩(wěn)定狀態(tài)中更穩(wěn)定側(cè)的分子定向一致。但是，在雙穩(wěn)定裝置的場合，存在以下問題。
(1)當該裝置長時間不施加電壓時，液晶層中將出現(xiàn)傾向于轉(zhuǎn)移到另一穩(wěn)定狀態(tài)的區(qū)域。這將使顯示中最暗的區(qū)域逐漸變亮，導致顯示不穩(wěn)定。
(2)因存在兩種穩(wěn)定狀態(tài)，當施加電場除去時，透光率將因分子所返回的穩(wěn)定狀態(tài)的不同而不同。
上述問題點(1)，對于被設(shè)計成連續(xù)更新顯示的本發(fā)明的液晶顯示裝置而言，不是大問題。而上述問題點(2)將會帶來嚴重問題。以下，對該問題作進一步詳細說明。
在由鐵點液晶構(gòu)成的本發(fā)明的液晶顯示裝置中，當將顯示從圖象顯示狀態(tài)的最亮狀態(tài)切換到最暗狀態(tài)(或從最暗狀態(tài)至最亮狀態(tài))時，施加到液晶的電壓設(shè)定在OV。
在雙穩(wěn)定裝置的場合，當施加到液晶的電壓變成OV時，液晶分子將轉(zhuǎn)向圖2A和2B所示的兩種穩(wěn)定狀態(tài)901和901′中的一種狀態(tài)。此時，如果液晶轉(zhuǎn)向穩(wěn)定狀態(tài)901′，將得到所需的最暗狀態(tài)。另一方面，如果液晶轉(zhuǎn)向狀態(tài)901，盡管需要最暗狀態(tài)，但顯示將轉(zhuǎn)向最亮狀態(tài)。當電壓變成OV時，液晶層中的分子定向是轉(zhuǎn)向901還是轉(zhuǎn)向901′，將取決于電壓變成OV跟前施加到液晶的電壓的極性和大小。
另一方面，在單穩(wěn)定裝置的場合，如圖2C所示，分子定向只有一種穩(wěn)定狀態(tài)903。換言之，當施加到液晶的電壓變成OV時，液晶分子只能獲得唯一的穩(wěn)定狀態(tài)903。因此，偏光板的偏光方向只能與903的方向平行。
圖13A和13B，各顯示單穩(wěn)定和雙穩(wěn)定裝置的透光強度對施加電壓的變化。在單穩(wěn)定裝置，如圖13A所示，當施加電壓變成OV時，均將能獲得最暗狀態(tài)，而不論眼前施加電壓的正負極性如何。
另一方面，對于雙穩(wěn)定裝置，如圖13B所示，在施加負電壓后將施加電壓設(shè)定在OV時，可以獲得最暗狀態(tài)，而在施加正電壓后將施加電壓設(shè)定在OV時，將得不到最暗狀態(tài)。這是由于當跟前電壓為負電壓時，液晶分子定向在圖2B的901′方向(與偏光板的偏光方向951一致)，而當跟前電壓為正電壓時，液晶分子將定向在圖2B的901方向，因此，液晶分子的定向方向?qū)⑴c偏光板的偏光方向951不一致。因該原因，單穩(wěn)定型在實用上比雙穩(wěn)定型有利。
參照表4中鐵電液晶分子的存儲效果的欄目(該表將上述實施例的試驗條件和結(jié)果歸納在一起)，可以發(fā)現(xiàn)，在任一單穩(wěn)定裝置中，兩基板可以根據(jù)摩擦處理或根據(jù)各基板上絕緣膜的有無，而設(shè)置成互不對稱。例如，對于第2和第3單元而言，僅一基板施有摩擦處理，而對于第4單元而言，兩基板均施有摩擦處理，其摩擦方向互相逆平行。對于第8和第11單元而言，僅在一塊基板上設(shè)有絕緣膜。第10單元，僅在一塊基板上施有摩擦處理，并且，絕緣膜僅形成在一塊基板上。因此，本申請的發(fā)明人通過試驗確認，兩基板之間定向處理的不對稱性或者絕緣膜形成的不對稱性，對于單穩(wěn)定鐵電液晶的獲得是有效的。
應(yīng)指出的是，在本發(fā)明的鐵電液晶顯示裝置的制作中，除摩擦處理之外，斜向蒸發(fā)(oblique evaporation)也是一種有效的定向處理技術(shù)。
在為獲得鐵電液晶層的單穩(wěn)定狀態(tài)，而僅對一塊基板進行摩擦處理時，最好是對兩基板中沒有設(shè)置有效元件的那塊基板進行摩擦處理。這是因為摩擦產(chǎn)生的靜電會引起晶體管或其它元件性能的變化，或者導致連接點絕緣性的損壞。
在SID 90 Digest，106(1990)上，開示有一種鐵電液晶單元，該單元不象上述SSFLC單元(表面穩(wěn)定鐵電液晶單元)，盡管其螺旋形間隔實際上比單元厚度小，但具有抑制該螺旋形間隔的作用，故能顯示雙穩(wěn)定狀態(tài)。相對于SSFLC，這種單元稱為短間隔雙穩(wěn)定鐵電液晶(SBFLC)單元。這種短間隔鐵電液晶方式具有以下優(yōu)點。
(1)在常規(guī)的鐵電液晶方式中，如要增加應(yīng)答速度，須將自發(fā)極化變大。但是，隨自發(fā)極化的變大，螺旋形間隔將傾向于變短。因此，需要將基板間的間歇縮小，以抑制該螺旋。但是，基板間的間隙的縮小，會造成液晶單元制作的困難，降低產(chǎn)品的合格率。
而在短間隔鐵電液晶方式中，可以不縮小基板間的間隙，而獲得螺旋抑制狀態(tài)。因此，即使在為增加應(yīng)答速度而使自發(fā)極化變大時，不會有上述困難。
(2)在常規(guī)的鐵電液晶方式中，應(yīng)答時間和存儲角等特性對溫度的依存性大，需要控制液晶板的溫度。而在短間隔鐵電液晶方式中，這些特性對溫度的依存性小。
還有，雖然并不直接影響顯示性能，常規(guī)的鐵電液晶方式在耐沖擊性方面存在著問題。因此，必須設(shè)置沖擊吸收裝置，以保護液晶板免受沖。這將成為顯示裝置小型化的巨大障礙。相比之下，短間隔液晶方式具有優(yōu)良的耐沖擊特性，可以省略沖擊吸收裝置以及其它與顯示性能無關(guān)的元件。
對于在短間隔鐵電液晶中，盡管螺旋形間隔小于單元厚度，但能夠抑制螺旋形結(jié)構(gòu)的原因至今尚未解明。開示在上述論文，并用于本發(fā)明一些實施例的鐵電液晶材料FLC-6430，是目前已知SBFLC的唯一實例。表4所示的第2和第4單元，是采用這種液晶材料構(gòu)成的。
實施例4在實施例4，對各種鐵電液晶的施加電壓與應(yīng)答時間之間的關(guān)系進行了調(diào)查。圖13顯示，施加到表4的第2至第4的各鐵電液晶單元的電壓波形。根據(jù)此時觀察到的透光率的變化，測定應(yīng)答時間。此處，應(yīng)答時間是指，相對于正脈沖電壓的透過光強度的變化速度(從10%至90%，或從90%至10%)。結(jié)果表示于圖14至16。在這些圖中，黑圓點表示從暗到亮所需時間(上升時間)，黑方點表示從亮到暗所需時間(下降時間)。
本發(fā)明的目的在于獲得11毫秒以下的幀顯示時間(frame display time)。為達到該目的，寫入所允許的時間必須大大短于11毫秒。實際上，應(yīng)答時間最好是保持在1毫秒以下。
圖14顯示，當施加電壓為1V時，可以獲得大約為1毫秒的應(yīng)答時間。同樣，圖15顯示，當施加電壓大于10V時，以及圖16顯示，當施加電壓大于7V時，可以獲得1毫秒以下的應(yīng)答時間。因此，用鐵電液晶作液晶材料，可以獲得1毫秒以內(nèi)的應(yīng)答時間。
上述實驗是使用手性近晶C相液晶進行的，但是已確認，用其它相，例如手性近晶F相，手性近晶I相等鐵電液晶，也可以獲得同樣的結(jié)果。
在本發(fā)明，為獲得具有高度動作速度，足以實現(xiàn)場序彩色制式的開關(guān)元件，用于驅(qū)動像素電極的開關(guān)晶體管形成在單晶硅中。因單晶硅具有高遷移率(大約為1500cm2V-1S-1)，因此，所獲得的TFT，其性能遠遠超過對現(xiàn)有技術(shù)進行時說明時所列示非晶硅TFT或多晶硅TFT。表9顯示各種類型的晶體管的性能比較。
表9 從表9可以看到，形成在單晶硅中的晶體管，可以提供具有較大的電流驅(qū)動能力，和較大的電流開/關(guān)比。
如上所述，用鐵電液晶作為液晶材料，可以獲得調(diào)整應(yīng)答和灰度顯示，并且形成在單晶硅中的開關(guān)晶體管能夠提供高度動作速度。這能解決為提供場序制式的彩色顯示所伴隨的一些問題。剩下的問題涉及到LCD信號保持的穩(wěn)定化。以下，就如何解決該問題進行說明。
圖17A和17B顯示，本實施例的彩色液晶顯示裝置中一單位像素區(qū)域的電路結(jié)構(gòu)。圖17B為平面圖，圖17A為沿圖17B中A-A′線的剖面圖。如圖17A所示，該液晶顯示裝置用p-型單晶硅形成基礎(chǔ)基板1，在該基板上，設(shè)有NMOS開關(guān)電路。該顯示裝置，對于每一單位像素區(qū)域，使用第一晶體管Q1和第二晶體管Q2兩個晶體管。晶體管Q1和Q2的源電極Q1s和Q2s以及漏極Q1d和Q2d，作為n-型擴散層2形成在p-型單晶硅層中。晶體管Q1和Q2的門電極Q1g和Q2g，設(shè)置在源電極Q1s和Q2s與漏極Q1d和Q2d之間的基礎(chǔ)基板的硅層上，且各門電極Q1g和Q2g全體圍有絕緣膜3。在本實施例中，門電極Q1g和Q2g由多晶硅制成，且門絕緣膜3g為氧化硅膜。晶體管Q1和Q2的門電極Q1g和Q2g，藉氧化硅膜6和多晶硅電極7a，隔開在基礎(chǔ)基板1上。在該單位像素區(qū)域中，沿著兩晶體管Q1和Q2，設(shè)有存儲電容器Cs。該存儲電容器Cs，由設(shè)置在鄰接于第二晶體管的氧化硅膜6中的鋁線7b，設(shè)置在對應(yīng)位置的硅層中的n-型擴散層2，以及設(shè)在它們之間的門絕緣膜3g構(gòu)成。
保護膜8形成在基礎(chǔ)基板1的整個表面上，并復蓋門絕緣膜3g、絕緣膜3(包括各門電極)、氧化膜6、多晶硅電極7a、以及鋁線7b。該保護膜8用來保護設(shè)置在基礎(chǔ)基板1的電路。
在多晶硅電極7a(該多晶硅電極7a設(shè)置在晶體管Q2和鄰接晶體管Q2的氧化硅膜6之間)伸展于氧化硅膜6之位置的保護膜8上，開有貫通孔9。在各單位像素區(qū)域中的保護膜指定區(qū)域上，設(shè)有像素電極10。該像素電極10通過貫通孔9，與下層的多晶硅電極7a相連，并藉此與晶體管Q2的漏極Q2d電相連。
此外，如圖17B所示，第一晶體管Q1的門電極Q1g連接于掃描線4，而第一晶體管Q1的源電極Q1s則連接于與該掃描線4交叉的信號線5。第一晶體管Q1的漏電極Q1d，第二晶體管的門電極Q2g，以及與存儲電容器Cs相關(guān)的多晶硅電極7a連接于設(shè)置在氧化硅膜6之共通鋁線7b。
透明反電極12，設(shè)置在面對基礎(chǔ)基板1的玻璃基板11的整個表面區(qū)域上。在該透明反電極12上，設(shè)有定向膜(圖中未顯示)。
玻璃基板11與基礎(chǔ)基板1互相對置，在兩基板1和11之間，封入有鐵電液晶層13。玻璃基板11位于入射光一側(cè)。(液晶層13的材料，定向膜等具體內(nèi)容參照表4)。
以下，對本實施例中的液晶顯示裝置的驅(qū)動電路，以及驅(qū)動該裝置的方法進行說明。圖18顯示，圖17所示實施例中的液晶驅(qū)動開關(guān)電路的等效電路。圖18所示電路，說明一單位像素區(qū)域的構(gòu)成。
第一晶體管Q1在掃描線4和信號線5的交叉點附近，與該掃描線4和信號線5相連。具體而言，第一晶體管Q1的門電極Q1g連接于掃描線4，且第一晶體管Q1的源電極Q1s連接于信號線5。第一晶體管Q1的漏極Q1d連接于存儲電容器Cs的一個電極，以及第二晶體管Q2的門電極Q2g。存儲電容器Cs的另一電極接地。而第二晶體管Q2的源電極Q2s連接于電源，第二晶體管Q2的漏極Q2d則連接于像素電極10。
第二晶體管Q2具有，漏極Q2d的電位實質(zhì)上與門電極Q2g的電位呈直線變化的特性。因第一晶體管Q1的作用是將數(shù)據(jù)信號供向第二晶體管Q2，故須使關(guān)閉(off)時的漏電流盡可能小。存儲電容器Cs具有保持來自第一晶體管Q1的數(shù)據(jù)信號的作用。第二晶體管Q2用于將電壓施加到液晶LC。因電壓直接施加到該液晶LC，故要求第二晶體管Q2能夠承受切換該液晶LC所需的電壓。
這種電路以下述方式驅(qū)動。首先，當數(shù)據(jù)信號輸入到信號線5，并將掃描信號施加到第1根掃描線4時，連接掃描線4的各像素電極中的第一晶體管Q1將接通(on)，數(shù)據(jù)信號將依次供向連接掃描線4的第一晶體管Q1，同時，該數(shù)據(jù)信號將存儲在各相關(guān)的存儲電容器Cs。因第二晶體管Q2具有將電源電壓控制在與掃描信號電壓呈直線關(guān)系的特性，相對于該掃描信號的數(shù)據(jù)信號能夠施加到液晶LC。此外，施加到液晶LC的電壓受控于存儲電容器Cs中保持的電壓，因這種電壓能夠保持到下半幀，故能將一定的電壓連續(xù)供向液晶LC。第一晶體管Q1關(guān)閉后，第二晶體管Q2仍保持開的狀態(tài)，直到第一晶體管Q1再次接通。因此，第二晶體管Q2能夠?qū)?yīng)于來自存儲電容器Cs的數(shù)據(jù)信號電壓的電壓，連續(xù)供向液晶LC。
在本發(fā)明，用鐵電液晶作為液晶LC。如上所述，鐵電液晶具有自發(fā)極化特性。當施加到液晶LC的電壓具有大的自發(fā)極化時，過渡電流將因液晶的分子定向變化而流動。在鐵電液晶的場合，該定向的變化將需要數(shù)十微秒的時間，過渡電流將在該時間內(nèi)流動。對于將數(shù)據(jù)寫入掃描線4所需的時間而言，如果1125根掃描線4在1/30秒內(nèi)全部掃描完畢，每線的掃描時間大約30微秒。為實現(xiàn)這種場序彩色制式，需要將寫入時間縮短至該時間的三分之一，這意味著對于一根掃描線4的所允許的寫入時間大約為10微秒。因過渡電流流動的周期比該寫入時間長，施加到液晶LC的電壓因?qū)懭肫陂g后過渡電流的流動而變化，故常規(guī)的行順序方法不可能產(chǎn)生正確的顯示。
但是，如上所述，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動電路的構(gòu)成和驅(qū)動方法，可以將一定的電壓在寫入期間之后供向液晶LC(鐵電液晶)。這能防止過渡電流引起的電壓變化，使正確的顯示成為可能。
在掃描信號寫入第1根掃描線4之后，將該掃描信號關(guān)閉，然后將該掃描信號施加到第2根掃描線4，以將數(shù)據(jù)信號寫入連接第2根掃描線4的各像素。當?shù)?根掃描線4上的數(shù)據(jù)寫入結(jié)束后，接著再進行對第3根掃描線4的寫入動作。以這種方式，將數(shù)據(jù)寫入整個顯示區(qū)域，完成一幀顯示。
在上述實施例中，用兩個晶體管和一個存儲電容器構(gòu)成電路，但是，只要具有與上述電路同樣的作用，也可以使用具有適當構(gòu)成的其它電路。
根據(jù)本發(fā)明，可以使基于場序彩色制式的彩色顯示得以實現(xiàn)。因此，通過本發(fā)明，可以有效地獲得具有超高清晰度的單板式全色液晶顯示裝置。
對熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的前提下，對本發(fā)明進行各種修改是顯而易見的并且也容易做到。因此，本說明書所附權(quán)利要求書的范圍不應(yīng)局限在這里所介紹的內(nèi)容，而應(yīng)該有更廣泛的理解;。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，包括在一表面上具有單晶硅層的第一基板；位于該第一基板對面的透明第二基板，該具有單晶硅層的第一基板的表面面對該第二基板，其間夾持有鐵電液晶層；以及形成在單晶硅層中的復數(shù)電路元件，該復數(shù)電路元件與形成在面對鐵電液晶層的第一基板上的復數(shù)像素區(qū)域的每一區(qū)域呈對應(yīng)關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于，所述鐵電液晶層包括手性近晶相的鐵電液晶，該手性近晶相的螺旋形結(jié)構(gòu)具有比第一和第二基板之間的間隙小的間隔，藉此抑制該螺旋形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于，在面對所述鐵電液晶層的第一和第二基板的至少一表面上，形成有有機高分子制成的定向膜，該定向膜施有摩擦處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，其特征在于，所述定向膜形成在第一和第二基板之上，并且僅對形成在第二基板上的定向膜進行摩擦處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于，在不施加電壓時，所述鐵電液晶層只有一種穩(wěn)定的定向狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，其特征在于，所述定向膜形成在第一和第二基板上，形成在第一基板上的定向膜材料與形成在第二基板上的定向膜不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，其特征在于，用不同的定向處理條件，處理形成在第一基板上的定向膜和形成在第二基板上的定向膜。
8.一種用于液晶顯示裝置的驅(qū)動方法，該液晶顯示裝置包括在一表面上具有單晶硅層的第一基板，位于該第一基板對面的透明第二基板，該具有單晶硅層的第一基板的表面面對該第二基板，其間夾持有鐵電液晶層，形成在單晶硅層中的復數(shù)電路元件，該復數(shù)電路元件與形成在面對鐵電液晶層的第一基板上的復數(shù)像素區(qū)域的每一區(qū)域呈對應(yīng)關(guān)系，以及連接電路元件的電源，該驅(qū)動方法的特征在于，通過經(jīng)由所述電路元件施加來自電源的電場，使該鐵電液晶層處于一種存儲狀態(tài)，并將灰度顯示信號施加到該鐵電液晶層，同時改變該信號的能級，從而進行灰度顯示。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的驅(qū)動方法，其特征在于，在不施加電壓時，所述鐵電液晶層只有一種穩(wěn)定的定向狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的驅(qū)動方法，其特征在于，掃描一完整的圖象，以供顯示的時間在11毫秒以內(nèi)。
11.一種用于液晶顯示裝置的驅(qū)動方法，該液晶顯示裝置包括在一表面上具有單晶硅層的第一基板，位于該第一基板對面的透明第二基板，該具有單晶硅層的第一基板的表面面對該第二基板，其間夾持有鐵電液晶層，形成在該單晶硅層中的矩陣狀掃描線和信號線，形成在矩陣狀復數(shù)像素區(qū)域的各區(qū)域中的單晶硅層中的第一開關(guān)元件，第二開關(guān)元件，以及存儲電容器，設(shè)置在保護膜上的像素電極，該保護膜形成在第一基板的單晶硅層的整個表面上，并復蓋掃描線與信號線、第一開關(guān)元件、第二開關(guān)元件、以及存儲電容器，在復數(shù)像素區(qū)域的各區(qū)域中，設(shè)有像素電極，第一開關(guān)元件與掃描線、信號線、以及該存儲電容器的一電極，還有第二開關(guān)元件相連，且第二開關(guān)元件與存儲電容器的一電極以及像素電極相連，以及設(shè)置在面對第一基板的第二基板表面上的透明反電極，該驅(qū)動方法的特征在于，當將掃描信號通過掃描線施加到第一開關(guān)元件，使第一開關(guān)元件開通時，數(shù)據(jù)信號將通過第一開關(guān)元件施加到第二開關(guān)元件，使第二開關(guān)元件開通，由此，將電壓施加到連接第二開關(guān)元件的像素電極和相對于該像素電極的透明反電極之間的鐵電液晶層的區(qū)域，使該區(qū)域持有一定的電位，同時將數(shù)據(jù)信號保持在存儲電容器中，以及在第一開關(guān)元件關(guān)閉期間中，用在第一開關(guān)元件開通期間保持在存儲電容器中的數(shù)據(jù)信號，使第二開關(guān)元件開通，由此，將來自電源的電壓供向像素電極和透明反電極之間的鐵電液晶，以使該鐵電液晶層持有與第一開關(guān)元件呈開通狀態(tài)時實質(zhì)上相同的電位。
全文摘要
一種液晶顯示裝置，包括在一表面上具有單晶硅層的第一基板；位于該第一基板對面的透明第二基板，該具有單晶硅層的第一基板的表面面對該第二基板，其間夾持有鐵電液晶層；以及形成在單晶硅層中的復數(shù)電路元件，該復數(shù)電路元件與形成在面對鐵電液晶層的第一基板上的復數(shù)像素區(qū)域的每一區(qū)域呈對應(yīng)關(guān)系。
文檔編號G02F1/1347GK1106932SQ94109589
公開日1995年8月16日 申請日期1994年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月27日
發(fā)明者山元良高, 田川晶, 石井裕, 向殿充浩, 四宮時彥 申請人:夏普公司