(57)【要約】【課題】　自発分極を有する液晶をアクティブマトリクス駆動して表示を行う際に、高速応答性を維持し、且つコントラスト等の画質の向上を実現する。【解決手段】　アクティブマトリクス方式で駆動する液晶素子と、各走査信号線の走査選択期間が液晶の応答時間より短く、且つ、液晶の自発分極の反転による電圧の降下量を加えて補正した情報信号電圧を情報信号線に印加する駆動手段を有する。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
　走査信号線及び情報信号線と、該走査信号線及び情報信号線に接続されたスイッチング素子と、該スイッチング素子に接続し画素を構成して液晶に電圧を印加する画素電極と、各画素に液晶に並列に設けられた保持容量と、を備えたアクティブマトリクス基板と、対向基板と、を有し、該アクティブマトリクス基板と対向基板との間に自発分極を有する液晶を挟持してなる液晶素子、並びに、
上記走査信号線を順次走査選択し上記走査信号線に走査選択信号電圧を出力する走査信号線ドライバー及び上記情報信号線に情報信号電圧を出力する情報信号線ドライバーを有し、各走査信号線の走査選択期間に同期して各情報信号線から各画素に情報信号電圧を印加する駆動手段、
を有する液晶装置であって、
上記走査信号線の走査選択期間を液晶の応答時間より短く設定し、且つ上記液晶素子及び駆動手段が下記式の条件を満たすように設定されたことを特徴とする液晶装置。
　　１／ｎ＞Ａ（２Ｐｓ・Ｓ）／Ｖ0（Ｃs＋Ｃlc）ave
〔Ｐｓ（Ｃ／ｃｍ2）：液晶の自発分極、Ｃlc（Ｆ）：１画素での液晶容量、Ｃs（Ｆ）：１画素での保持容量、Ｖ0（Ｖ）：液晶の飽和電圧（スタティック駆動（ＤＣ駆動）で最大透過率をとる電圧）、Ｓ：画素電極の面積（ｃｍ2）、ｎ：１画素当たりの階調数、Ａ：（Ｃs＋Ｃlc）のセル内分布係数；
Ａ＝｛（Ｃs＋Ｃlc）max−（Ｃs＋Ｃlc）min｝／（Ｃs＋Ｃlc）ave
（Ｃs＋Ｃlc）max：（Ｃs＋Ｃlc）のセル内の最大値
（Ｃs＋Ｃlc）min：（Ｃs＋Ｃlc）のセル内の最小値
（Ｃs＋Ｃlc）ave：（Ｃs＋Ｃlc）のセル内の平均値〕
【請求項２】
　前記スイッチング素子が薄膜トランジスタである請求項１記載の液晶装置。
【請求項３】
　前記保持容量が、前記薄膜トランジスタのゲート絶縁膜と同様の膜を前記画素電極と保持容量電極の間に挟持して構成されている請求項２記載の液晶装置。
【請求項４】
　前記液晶素子において、前記自発分極を有する液晶が電圧無印加で第一の配向状態にあり、該配向状態では第一の透過率を示し、該液晶に第一の極性の電圧を加えたときには、液晶が第一の配向状態から一方の方向にチルトし、所定の電圧値Ｖ0で第二の配向状態となり第二の透過率を示し、且つ第一の極性とは逆の第二の極性の電圧を加えたときには、第一の配向状態から他方の方向にチルトし、所定の電圧値−Ｖ0で第三の配向状態となり第二の透過率を示し、印加電圧に応じて第一の透過率と第二の透過率の間で連続的に透過率を変化させる階調表示を行う請求項１記載の液晶装置。
【請求項５】
　前記液晶がカイラルスメチック相を示す液晶である請求項１記載の液晶装置。
【請求項６】
　前記液晶が、強誘電性を示す液晶である請求項１記載の液晶装置。
【請求項７】
　前記液晶が、反強誘電性を示す液晶である請求項１記載の液晶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は自発分極を有する液晶を用いたアクティブマトリクス駆動を行う液晶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　現在、液晶テレビ、ワープロ、パソコンモニター等に用いられている液晶表示方式はネマチック液晶を用いたＴＮ方式とＳＴＮ方式が主流である。ＴＮ方式、ＳＴＮ方式をマルチプレックス駆動させる場合には走査信号線数の増加に伴いコントラストが低下するという問題があり、駆動波形を最適化したとしても実用的な表示品位を得るための走査信号線数は４００〜５００本程度が限界であった。
【０００３】
　液晶表示方式における走査信号線数の増加に伴う表示品位の低下という問題に対しては、基板上にＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）素子やＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，薄膜トランジスタ）素子等のスイッチング素子をマトリクス状に形成してなるアクティブマトリクス方式により解決されている。しかし、液晶材料にネマチック液晶を使用しているので液晶分子の応答速度が特に階調表示用の信号に対しては数１００ｍｓｅｃと遅いため動きの速い動画表示に追従できずに十分な表示品位が得られない。また、ＴＮ方式やＳＴＮ方式は液晶分子が基板に対して平行でねじれを持った状態と基板に対して垂直な状態との間でスイッチングするため原理的に視野角依存性が大きいという問題もある。
【０００４】
　一方、自発分極を有する強誘電性を示す液晶等のカイラルスメクチック液晶を用いた表示素子が、ネマチック液晶を用いるＴＮ方式やＳＴＮ方式に対して高速応答性、広視野角特性等で優れている点を考慮して開発されている。強誘電性を示す液晶を用いた表示素子としては表面安定化強誘電性液晶表示素子（特許文献１参照）のような液晶分子の双安定性を利用し単純マトリクス方式でマルチプレックス駆動する方法が実用化されている。しかし、この方法は、液晶の双安定状態を利用して２値駆動を行うものであり、透過率を連続的に変化させることができず階調表示が容易にはできない。このため、画素を分割、時間による表示の分割、画像処理等の方法での階調表示が提案されている。
【０００５】
　また、強誘電性液晶あるいは反強誘電性液晶の高速応答性、広視野角特性を利用してアクティブマトリクス駆動する方式について研究が行われている。特許文献２には三安定状態を持つ反強誘電性液晶をアクティブマトリクス駆動し、階調表示を行う方法が、また特許文献３には、無閾値特性を有する反強誘電性液晶（ＴＬ−ＡＦＬＣ）をアクティブマトリクス駆動し、階調表示を行う方法が夫々開示されている。
【０００６】
　しかしながら、強誘電性液晶あるいは反強誘電性液晶といったカイラルスメクチック液晶をアクティブマトリクス駆動する場合では、例えば非特許文献１、２によれば、アクティブ素子（ＴＦＴ）によって自発分極を有する強誘電性液晶や反強誘電性液晶を駆動（スイッチング）させる場合、液晶の自発分極の反転に伴う保持電圧の低下によって、液晶に印加される電圧が実質的に低下し、コントラスト悪化等の画質劣化を引き起こす、といった問題が指摘されている。
【０００７】
　この現象を図を参照しながら簡単に説明する。
【０００８】
　図４にＴＦＴによって自発分極を有する液晶を駆動するときの１画素の構成模式図と、それを駆動するための駆動信号と液晶の応答を示した。ここでは、上記非特許文献１などに用いられている「無しきい値反強誘電性液晶（ＴＬ−ＡＦＬＣ）」を例に挙げて説明する。その低周波三角波に対する光学応答（スタティック特性）を図３に示す。
【０００９】
　図４中、１４はＴＦＴ、３１は液晶容量（Ｃlc）、３２は保持容量（Ｃs）、５０は液晶の自発分極（Ｐｓ）、３０は保持容量電極、４２は共通電極である。ＴＦＴ１４はゲート・ソース・ドレイン電極からなり、ドレイン電極を通じて液晶層に電圧が印加される。また、液晶容量（Ｃlc）と並列にＴＦＴオフ時に液晶層の電圧を保持するための保持容量（Ｃs）を設けている。
【００１０】
　図５に上記構成の画素に印加する駆動波形と液晶の光学応答を示した。図中、（ａ）はＴＦＴのゲート電極に接続された走査信号線（ゲート線）に印加される走査選択信号の電圧波形、（ｂ）はＴＦＴのソース電極に接続された情報信号線（ソース線）に印加される情報信号電圧波形、（ｃ）は当該画素の液晶層に印加される電圧波形、（ｄ）は当該画素の透過率である。ＶgはＴonの期間ＴＦＴのゲートをオンさせるための信号で周期的に印加される。Ｖgに同期して情報信号Ｖsをソース電極に印加しＴＦＴ１４のドレイン電極を通して液晶層にＶsを印加する。ソース電圧は、液晶層に印加される電圧が非対称になるために生じる液晶の劣化を防止する意味で周期的に極性を反転させる。液晶層に印加される電圧Ｖpixは、Ｔon期間に元の極性とは逆極性の電圧が印加される。液晶はＴon期間中に印加されるＶpixに従い逆極性に対応した配向状態へ転移を開始する。液晶の応答時間が、Ｔon期間に比べて十分短い場合、液晶の転移は保持容量による電圧によって、Ｔoff期間まで引き続いて行われる。液晶は自発分極を有するため、その反転に伴い自発分極による電圧降下（ΔＶ）が引き起こされる。最終的にはこの電圧降下を含めたＶpixに対応する配向状態になる。従って、液晶の光学応答は、図５（ｄ）の様にＴoff期間まで続く。
【００１１】
　以上の様に、所望の光学状態を得るためには、自発分極の電圧降下分を見込んだ駆動をする必要がある。この電圧降下は、液晶の自発分極、駆動電圧、保持容量、液晶容量の値に影響され、階調情報を正確に表現できないという問題があった。
【００１２】
【特許文献１】特開昭５６−１０７２１６号公報
【特許文献２】特開平５−１００２０８号公報
【特許文献３】特開平９−６８７２８号公報
【非特許文献１】Ａ　ｆｕｌｌ−ｃｏｌｏｒ　ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｌｅｓｓ　Ａｎｔｉｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ＬＣＤ　ｅｘｈｉｂｉｔｉｎｇ　ｗｉｄｅ　ｖｉｅｗｉｎｇ　ａｎｇｌｅ　ｗｉｔｈ　ｆａｓｔ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｔｉｍｅ，Ｔ．Ｙｏｓｈｉｄａ　ｅｔ　ａｌ，ＳＩＤ　９７（Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ　９７）ＤＩＧＥＳＴ　ｐ８４１−８４４
【非特許文献２】Ｖｏｌｔａｇｅ−ｈｏｌｄｉｎｇ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｌｅｓｓ　Ａｎｔｉｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｌｉｑｕｉｄ　ｃｒｙｓｔａｌｓ　ｄｒｉｖｅｎ　ｂｙ　ａｃｔｉｖｅ　ｍａｔｒｉｃｅｓ，Ｔ．Ｓａｉｓｈｕ　ｅｔ　ａｌ，ＳＩＤ　９６（Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ　９６）ＤＩＧＥＳＴ　ｐ７０３−７０６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
　本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、自発分極を有する液晶をアクティブマトリクス駆動して表示を行う際に、高速応答性を維持し、且つコントラスト等の画質の向上を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
　本発明は、走査信号線及び情報信号線と、該走査信号線及び情報信号線に接続されたスイッチング素子と、該スイッチング素子に接続し画素を構成して液晶に電圧を印加する画素電極と、各画素に液晶に並列に設けられた保持容量と、を備えたアクティブマトリクス基板と、対向基板と、を有し、該アクティブマトリクス基板と対向基板との間に自発分極を有する液晶を挟持してなる液晶素子、並びに、
上記走査信号線を順次走査選択し上記走査信号線に走査選択信号電圧を出力する走査信号線ドライバー及び上記情報信号線に情報信号電圧を出力する情報信号線ドライバーを有し、各走査信号線の走査選択期間に同期して各情報信号線から各画素に情報信号電圧を印加する駆動手段、
を有する液晶装置であって、
上記走査信号線の走査選択期間を液晶の応答時間より短く設定し、且つ上記液晶素子及び駆動手段が下記式の条件を満たすように設定されたことを特徴とする液晶装置。
【００１５】
　　１／ｎ＞Ａ（２Ｐｓ・Ｓ）／Ｖ0（Ｃs＋Ｃlc）ave
〔Ｐｓ（Ｃ／ｃｍ2）：液晶の自発分極、Ｃlc（Ｆ）：１画素での液晶容量、Ｃs（Ｆ）：１画素での保持容量、Ｖ0（Ｖ）：液晶の飽和電圧（スタティック駆動（ＤＣ駆動）で最大透過率をとる電圧）、Ｓ：画素電極の面積（ｃｍ2）、
ｎ：１画素当たりの階調数、Ａ：（Ｃs＋Ｃlc）のセル内分布係数；
Ａ＝｛（Ｃs＋Ｃlc）max−（Ｃs＋Ｃlc）min｝／（Ｃs＋Ｃlc）ave
（Ｃs＋Ｃlc）max：（Ｃs＋Ｃlc）のセル内の最大値
（Ｃs＋Ｃlc）min：（Ｃs＋Ｃlc）のセル内の最小値
（Ｃs＋Ｃlc）ave：（Ｃs＋Ｃlc）のセル内の平均値〕
【発明の効果】
【００１６】
　本発明の液晶装置によれば、自発分極を有する液晶をＴＦＴなどを用いて高速でアクティブマトリクス駆動する場合に、液晶材料の物性とパネル構成を後述する式（１３）を満足するような範囲に設定することで、良好な階調表示を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
　〔第１の参考実施形態〕
　以下、図面を参照して本発明の第１の参考実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
　本発明の液晶装置は、スイッチング素子及び画素電極を有するアクティブマトリクス基板と、共通電極を有する対向基板との間に液晶を挟持した素子（パネル部分）と、該素子を駆動する駆動手段から構成されている。
【００１９】
　図１は、本発明の液晶装置における素子と駆動手段の基本構成（平面構造）例を、一方の基板（アクティブマトリクス基板）の構成を中心に模式的に示したものである。
【００２０】
　図１に示す構成では、液晶素子に相当するパネル部１０において、駆動手段である走査信号線ドライバ１１に連結した走査信号線に相当する図面上水平方向のゲート線Ｇ1、Ｇ2…と、駆動手段である情報信号線ドライバ１２に連結した情報信号線に相当する図面上縦方向のソース線Ｓ1、Ｓ2…が互いに絶縁された状態で直交するように設けられており、その各交点の画素に対応してスイッチング素子に相当するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１４及び画素電極１５が設けられている（同図では簡略化のため５×５画素の領域のみを示す）。尚、スイッチング素子としては、ＴＦＴの他、ＭＩＭ素子を用いることもできる。ゲート線Ｇ1、Ｇ2…はＴＦＴ１４のゲート電極（図示せず）に接続され、ソース線Ｓ1、Ｓ2…はＴＦＴ１４のソース電極（図示せず）に接続され、画素電極１５はＴＦＴ１４のドレイン電極（図示せず）に接続されている。かかる構成において、走査信号線ドライバ１１によりゲート線Ｇ1、Ｇ2…が例えば線順次に走査選択されてゲート電圧が供給され、このゲート線の走査選択に同期して情報信号線ドライバ１２から、各画素に書き込む情報に応じた情報信号電圧がソース線Ｓ1、Ｓ2…に供給され、ＴＦＴ１４を介して各画素電極１５に印加される。
【００２１】
　図２は、図１に示すようなパネル構成であって、ＴＦＴを用いるものにおける各画素部分（１ビット分）の断面構造の一例を示す。同図に示す構造では、ＴＦＴ１４及び画素電極１５を備えるアクティブマトリクス基板２０と共通電極４２を備えた対向基板４０間に、自発分極を有する液晶層４９が挟持され、液晶容量（Ｃlc）３１が構成されている。尚、本例において液晶容量（Ｃlc）は配向膜４３ａ、４３ｂを含んで構成されるが、これらは膜厚が非常に薄いため、実質的に画素電極１５、共通電極４２、液晶層４９で構成されるものとみなすことができる。
【００２２】
　アクティブマトリクス基板２０については、ＴＦＴ１４としてアモルファス（ａ−）ＳｉＴＦＴを用いた例が示されている。ＴＦＴ１４はガラス等からなる基板２１上に形成され、図１に示すゲート線Ｇ1、Ｇ2…に接続したゲート電極２２上に窒化シリコン（ＳｉＮx）等の材料からなる絶縁膜（ゲート絶縁膜）２３を介してａ−Ｓｉ層２４が設けられており、該ａ−Ｓｉ層２４上に、夫々ｎ+ａ−Ｓｉ層２５、２６を介してソース電極２７、ドレイン電極２８が互いに離間して設けられている。ソース電極２７は図１に示すソース線Ｓ1、Ｓ2…に接続し、ドレイン電極２８はＩＴＯ膜等の透明導電膜からなる画素電極１５に接続している。また、ＴＦＴ１４におけるａ−Ｓｉ層２４上をチャネル保護膜２９が被覆している。このＴＦＴ１４は、該当するゲート線が走査選択された期間においてゲート電極２２にゲートパルスが印加されオン状態となる。
【００２３】
　更に、アクティブマトリクス基板２０においては、画素電極１５と、該電極の基板２１側に設けられた保持容量電極３０により絶縁膜２３（ゲート電極２２上の絶縁膜と連続的に設けられた膜）を挟持した構造により保持容量（補助容量）（Ｃs）３２が液晶容量（Ｃlc）３１と並列の形で設けられている。保持容量電極３０はその面積が大きい場合、開口率が低下するため、ＩＴＯ膜等の透明導電膜により形成される。
【００２４】
　アクティブマトリクス基板２０のＴＦＴ１４及び画素電極１５上には液晶の配向状態を制御する為の、例えばラビング処理等の一軸配向処理が施された配向膜４３ａが設けられている。
【００２５】
　一方、対向基板４０では、ガラス等からなる基板４１上に、全面同様の厚みで共通電極４２、及び液晶の配向状態を制御する為の配向膜４３ｂが積層されている。
【００２６】
　尚、上記セル構造は、互いに偏光軸が直交した関係にある一対の偏光板（図示せず）間に挟持される。
【００２７】
　上記構造のパネルの画素部分において、液晶層４９としては、自発分極を有する液晶、例えばカイラルスメクチック相を呈する強誘電性を示す液晶、あるいは反強誘電性を示す液晶が用いられる。特に好ましくは、液晶層４９は、液晶材料の組成あるいはパネルの構成を適宜選択することで、スタティック駆動でのＤＣ矩形波電圧を加えた場合、電圧（印加電圧）−透過率特性が図３に示すような無閾値特性を示すように設定する。即ち、液晶が電圧無印加での配向状態（第一の配向状態とする）にあるときは第一の透過率を示し、液晶層４９に第一の極性（例えば正極性側）の電圧を加えたときには、液晶分子が第一の配向状態から一方の方向にチルトし、所定の電圧値Ｖ0で第二の配向状態となり第二の透過率を示し、また第一の極性とは逆の第二の極性（例えば負極性）の電圧を加えたときには、液晶分子が第一の配向状態から他方の方向へチルトし、所定の電圧−Ｖ0で第三の配向状態となり第二の透過率を示し、さらに、上記第一の透過率が実質的に０となり、第二の透過率が最大透過率となるように偏光板を設置することにより、図３に示すような印加電圧値に応じた連続的な透過率の変化を示すように、液晶層を設定する。このような液晶層の設定とすることで、印加電圧に応じた階調表示が可能になる。
【００２８】
　図２に示すパネルの画素部分の等価回路を図４に示す。図中の５０は液晶の自発分極である。
【００２９】
　また、図１及び図２に示すようなパネル構成において、アクティブマトリクス基板として、多結晶（ｐ−）ＳｉＴＦＴを備えた基板を用いることができる。図１０は、当該アクティブマトリクス基板を用いたパネルにおける１画素（１ビット分）の断面構造の一例を示す。
【００３０】
　同図に示す構造は、アクティブマトリクス基板２０と共通電極４２を備えた対向基板４０間に、自発分極を有する液晶層４９が挟持され（対向基板と液晶層は図２に示す構成と同様）、液晶容量（Ｃlc）３１が構成されている。
【００３１】
　アクティブマトリクス基板２０については、ＴＦＴ１４としてｐ−ＳｉＴＦＴを用いている。ＴＦＴ１４は、ガラス等からなる基板２１上にｐ−Ｓｉ層１０１が形成され、該ｐ−Ｓｉ層１０１上に窒化シリコン（ＳｉＮx）等の材料からなるゲート絶縁膜２３を介して図１に示すゲート線Ｇ1、Ｇ2…に接続したゲート電極２２が設けられている。一方、ｐ−Ｓｉ層１０１上にはパッシベーション膜１０２が形成され、該パッシベーション膜１０２に形成されたスルーホールを介して、ｐ−Ｓｉ層１０１にソース電極２７及びドレイン電極２８が接続されている。ソース電極２７は図１に示すソース線Ｓ1、Ｓ2…に接続し、ドレイン電極２８はＩＴＯ膜等の透明導電膜からなる画素電極１５に接続されている。このＴＦＴ１４は、該当するゲート線が走査選択された期間においてゲート電極２２にゲートパルスが印加されオン状態となる。画素電極１５と、該電極のガラス基板側に設けられた保持容量電極３０により絶縁膜２３（ゲート電極２２上の絶縁膜と同様の膜）を挟持した構造により保持容量（Ｃs）３２が液晶容量（Ｃlc）３１と並列の形で設けられている。また、これらＴＦＴ１４及び画素電極１５上には、液晶を配向させる配向膜４３ａが設けられている。
【００３２】
　次に、図１、図４及び図５を参照して上記構造の液晶装置の一般的なアクティブマトリクス駆動について述べる。
【００３３】
　図５（ａ）は、１画素に着目した際に、当該画素に接続する走査信号線となる１ゲート線に印加される電圧を示す。上記構造の液晶装置では、ゲート線Ｇ1、Ｇ2…が例えば線順次で選択され、１ゲート線には選択期間Ｔonにおいて所定のゲート電圧Ｖgが印加され、ゲート電極２２に電圧Ｖgが加わりＴＦＴ１４がオン状態となる。他のゲート線が選択されている期間に相当する非選択期間Ｔoffにはゲート電極２２に電圧が加わらずＴＦＴ１４は高抵抗状態（オフ状態）となり、Ｔoff毎に所定の同一のゲート線が選択されてゲート電極２２にゲート電圧Ｖgが印加される。
【００３４】
　図５（ｂ）は、当該画素の情報信号線（ソース線）に印加される電圧Ｖsを示す。図５（ａ）で示すように選択期間Ｔonでゲート電極２２にゲート電圧が印加された際、これに同期して当該画素に接続する情報信号線となるソース線Ｓ1、Ｓ2…からソース電極２７に、当該画素に書込まれる情報、例えば用いる液晶の図３に示すような電圧−透過率特性を基に当該画素で得ようとする光学状態又は表示情報（透過率）に応じたレベルのソース電圧（情報信号電圧）Ｖs（基準電位を共通電極４２の電位Ｖcとする）が印加される。
【００３５】
　この時、ＴＦＴ１４がオン状態であるため、上記ソース電極２７に印加される電圧Ｖsがドレイン電極２８を介して画素電極１５に印加され、液晶容量（Ｃlc）３１及び保持容量（Ｃs）３２に充電がなされ、画素電極１５の電位が情報信号電圧Ｖsになる。続いて、当該画素の属するゲート線の非選択期間ＴoffにおいてＴＦＴ１４は高抵抗（オフ状態）となるため、この期間理想的には、液晶容量（Ｃlc）３１及び保持容量（Ｃs）３２では選択期間Ｔonで充電された電荷が蓄積された状態を維持し、電圧Ｖsが保持される。そして、当該画素における液晶層４９に１フレーム期間を通して電圧Ｖsが印加され、当該画素ではこの電圧値に応じた光学状態が得られる、あるいは情報が表示される。特に、情報信号電圧Ｖsを画像情報に応じて制御することで、図３の電圧−透過率特性に沿って連続的に変化する透過率による階調表示がなされる。
【００３６】
　尚、ソース電圧（信号電圧）Ｖsは、図５（ｂ）に示すように、例えばフレーム毎等の所定の周期で極性を反転して印加し、液晶層４９にはフレーム毎に反転した電圧が印加されるようにすることが好ましい。こうして、液晶層４９に実際に印加される電圧が非対称とならないようにして液晶の劣化を防止する。
【００３７】
　図５（ｃ）は、自発分極を有する液晶を駆動する場合に、当該画素の液晶容量及び保持容量に実際に保持され液晶層４９に印加される電圧値Ｖpixを、図５（ｄ）は当該画素での液晶の実際の光学応答を模式的に示す。
【００３８】
　液晶層４９は、上述したような自発分極を有するスメクチック液晶等の液晶材料から構成されているので、選択期間Ｔonにおいて所定の電圧Ｖsが印加された際に自発分極を反転させてスイッチングを行うため、液晶容量（Ｃlc）３１及び保持容量（Ｃs）３２に充電される電荷は自発分極の反転量に応じて消費される。この時、自発分極を有する液晶の応答速度が選択期間Ｔon内にスイッチングが完了するような充分に速いものであれば、この消費分を含めて当該画素の液晶容量（Ｃlc）３１及び保持容量（Ｃs）３２に、電圧Ｖsを保持させるに必要なだけの電荷が充電される。そして、続く非選択期間Ｔoffでは更なる液晶のスイッチングは生じないので、先の選択期間Ｔonで充電された電荷が消耗されることはなく、非選択期間Ｔoffに亘って当該画素の容量に電圧Ｖsが保持され、電圧Ｖsに応じた所望の光学状態が得られる、あるいは所望の情報が表示される。
【００３９】
　ところで、上述したような構成の液晶装置におけるアクティブマトリクス駆動での１走査信号線（ゲート線）の走査選択期間（Ｔon）は、装置のフレーム周波数と走査信号線数により一義的に決定されるが、近年液晶装置の大型化や表示の高精細化、動画表示の要望に伴って、ゲート線Ｇ1、Ｇ2…の本数が増加し、フレーム周波数が大きくなり選択期間Ｔonが短くなっている。特に、一般のＣＲＴディスプレイ対応の画像信号を利用する場合周波数が一定であるため、１水平走査選択期間はパネルの構成（走査信号線数）より一義的に決定され、選択期間Ｔonが著しく短くなる。
【００４０】
　例えば、走査信号線数１０００本の表示装置を周波数６０Ｈｚで駆動すると、１水平走査期間は１６μｓｅｃとなる。しかし、現状の図３に示すような電圧−透過率特性を示す液晶材料、特に反強誘電性を示す液晶材料では、印加電圧や使用温度によっても異なるが、一方の極性の電圧印加による最大透過率の状態（Ａ地点）から逆極性の電圧印加による最大透過率の状態（Ｂ地点）にスイッチングさせる際の速度が数１０μｓｅｃ〜数１００μｓｅｃ、５℃程度の低温では１ｍｓｅｃを超える場合がある。従って、現状の自発分極を有する液晶材料では選択期間Ｔon中にスイッチングを完了させるだけの応答速度が確保できないことがある。
【００４１】
　この場合、選択期間Ｔonから非選択期間Ｔoffに入っても引続き液晶層４９でのスイッチングが生じているが、上述した自発分極の反転により、液晶容量（Ｃlc）及び保持容量（Ｃs）に充電された電荷が消費される。そして、非選択期間Ｔoffでは液晶容量（Ｃlc）及び保持容量（Ｃs）に更なる充電はなされないので、液晶層４９に実際に印加される電圧Ｖpixは、図５（ｃ）に示すように本来印加され続ける電圧Ｖsから上記の電荷の消費分に応じた電圧ΔＶだけ降下する。よって、当該画素では、液晶層４９には得ようとする光学状態あるいは表示すべき情報に応じた電圧Ｖsが印加されず、実際には電圧降下ΔＶを含む電圧値に応じた所望のレベルとは異なる光学状態が得られ、あるいは情報が表示されることになり、所望の情報の書き込みを行うことができない。
【００４２】
　前述したようなアクティブマトリクス駆動で自発分極を有する液晶をアクティブマトリクス駆動する場合、液晶層４９（１画素）におけるスイッチングに要する正味の電圧降下量ΔＶ1は、液晶の自発分極の反転によるものであり、１画素での液晶の自発分極の反転量をΔＱ（Ｃ）、１画素での液晶層の容量をＣlc（Ｆ）、１画素での保持容量をＣs（Ｆ）とすると、
　　ΔＶ1＝ΔＱ／Ｃlc（１＋α）　　（α＝Ｃs／Ｃlc）…（１）
となる。
【００４３】
　特に、図３に示すような電圧−透過率特性を持つ液晶素子の場合において、一方の極性の電圧印加による最大透過率の状態（Ａ地点）から逆極性の電圧印加による最大透過率の状態（Ｂ地点）にスイッチングさせる場合、即ち白状態を複数フレームに亙って表示し続ける場合を考えると、上記ΔＱは用いる液晶材料の固有の物性である自発分極をＰｓ（Ｃ／ｃｍ2）、画素電極の面積をＳ（ｃｍ2）とすると、２Ｐｓ・Ｓとなる。従って、液晶の自発分極の反転による電圧降下量の最大値ΔＶmax1（Ｖ）は、
　　ΔＶmax1＝２Ｐｓ・Ｓ／Ｃlc（１＋α）…（２）
となる。
【００４４】
　この電圧降下量の最大値ΔＶmax1について、液晶の自発分極Ｐｓ及び液晶パネルの構成により一義的に決定されるαの大きさを種々に設定して計算すると以下のようになる。尚、Ｃlcは１．７７ｎＦ／ｃｍ2、Ｓは３００μｍ×１００μｍ×０．７（開口率７０％）として計算した。
【００４５】
【表１】
2004070368.tif 000002
【００４６】
　実際の液晶パネルでは、１画素の走査選択期間Ｔonが短く、この期間内に液晶のスイッチング（即ち自発分極の反転）が完了することは難しく、そのスイッチングの殆どは走査選択期間後の非選択期間Ｔoffに生じ得る。従って、実際の駆動においては、非選択期間において、液晶層４９に加えられる電圧は、所望のＶsから最大のレベルで上記の表のΔＶmax1の値に近い値だけ降下すると考えられる。
【００４７】
　特に、上記表によれば、自発分極Ｐｓが大きい場合あるいはαが小さい場合、ΔＶmax1は相当の大きさとなる。
【００４８】
　また、図３に示す特性を有する自発分極を有する液晶では、例えば、フレーム反転を行い、Ｃ地点の階調状態からＤ地点の階調状態に書き込む場合でも、自発分極の反転量ΔＱに応じたΔＶ1＝ΔＱ／Ｃlc（１＋α）だけ電圧降下（Ｃ地点での透過率をＴC（％）、Ｄ地点での透過率をＴD（％）とし、Ｐｓの変化量を一次近似して考えると、ΔＶ1＝｛（ＴC＋ＴD）／（２×１００）｝×２Ｐｓ×Ｓ／Ｃlc（１＋α）＝｛（ＴC＋ＴD）／（２×１００）｝×ΔＶmax1…（３）、となる。）が生じるが、このΔＱは基本的に液晶材料固有の自発分極Ｐｓの値と相応に大きくなる。
【００４９】
　式（３）のようにフレーム反転駆動によるΔＶ1はΔＶmax1に比例して換算される。
【００５０】
　同じく、図３の液晶では、例えば、フレーム反転を行わない、Ｃ地点の階調状態からＥ地点の階調状態に書き込む場合でも、自発分極の反転に応じたΔＶ1＝ΔＱ／Ｃlc（１＋α）だけ電圧降下（Ｃ地点での透過率をＴC（％）、Ｅ地点での透過率をＴE（％）とし、Ｐｓの変化量を一次近似して考えると、ΔＶ1＝｛（ＴC−ＴE）／１００｝×Ｐｓ×Ｓ／Ｃlc（１＋α）＝｛（ＴC−ＴE）／１００｝×ΔＶmax’1…（３）’、となる）が生じるが、このΔＱは基本的に液晶材料固有の自発分極Ｐｓの値と相応に大きくなる。一方の極性の電圧印加による最大透過率の状態（Ａ地点）からゼロ電圧印加による透過率ゼロの状態（Ｆ地点）にスイッチングさせる場合、フレーム反転駆動しない場合、ΔＱ＝Ｐｓ×Ｓとなる。従って、液晶の自発分極の反転による電圧降下量の最大値ΔＶmax’1（Ｖ）は、ΔＶmax’1＝Ｐｓ×Ｓ／Ｃlc（１＋α）…（３）”、となる。
【００５１】
　式（３）’のようにフレーム反転しないΔＶ1はΔＶmax’1に比例して換算される。
【００５２】
　この点に鑑みれば、自発分極を有し、前述した図３に示すような電圧−透過率特性を有する液晶であって、特に反強誘電性を示す液晶は、その材料物性である自発分極Ｐｓの値が、１００（ｎＣ／ｃｍ2）以上と非常に大きいため、必然的にアクティブマトリクス駆動において、階調表示の際の所望の電圧Ｖsから大きな電圧降下が生じ、所望の階調表示状態を得ることができない。
【００５３】
　本発明の液晶装置では、上述したような自発分極を有する液晶のアクティブマトリクス駆動において、ゲート選択期間Ｔonが液晶のスイッチング速度（応答速度）より短い場合でも、非選択期間Ｔoff中での液晶のスイッチングによる自発分極の反転に伴う液晶容量及び保持容量の保持電圧の降下を補償するような駆動条件とし、フレーム期間内での迅速な所望の情報の書き込みを行うものである。
【００５４】
　本発明者らは、前述した式に示すように、自発分極を有する液晶のスイッチングにおける自発分極の反転に伴う画素電極の電位降下量ΔＶ1は、自発分極の反転量ΔＱに比例し、この反転量は例えば図３に示すような特性での階調状態の透過率にほぼ比例すること、換言すると、書き込み前後の階調状態が決まれば、その時の電位降下量ΔＶ1も求まることを見出した。本発明では、現在表示している情報及び次に表示する情報に応じてこの電位降下量ΔＶ1を予め画像信号電圧Ｖs、即ちソース電圧に重畳することにより、所望の階調表示電位を得る。
【００５５】
　具体的には、図６（ｂ）に示すように、情報信号線（ソース線）に画像情報（透過率）に応じて固有の電圧降下量ΔＶ1を決定し、本来図３に示すような電圧−透過率特性から決定されるＶsに更に当該電圧降下量ΔＶ1を上乗せして印加する。こうして、当該画素では走査選択期間Ｔon直後は（Ｖs＋ΔＶ1）が保持されるが、図６（ｃ）に示すように、液晶のスイッチング（自発分極の反転）に伴って液晶層４９にはΔＶ1分降下したＶsが印加されるようになる。こうして、１フレーム期間に亘って当該画素で表示すべき情報通りの電圧Ｖsが液晶に印加され、所望の階調情報が表示されるようになる。
【００５６】
　図７に、本発明の液晶装置の制御系を含めた全体構成の一例を示す。図中、７０はコントローラ部、７１は液晶素子部、７２はデータ発生部、７３はアクティブマトリクスパネル、７４は走査信号線ドライバ、７５は情報信号線ドライバ、７６は走査信号制御回路、７７は情報信号制御回路、７８は駆動電圧生成回路、７９は信号電圧補正回路、８０はＶＲＡＭ、８１は画像情報、８２は情報転送クロック、８３は信号電圧、８４は表示データ、８５は走査信号線アドレスデータである。
【００５７】
　図７の構成においては、ＶＲＡＭ８０から伝送される画像情報８１に応じて情報信号制御回路７７から送出された情報信号が、その情報及びコントローラ部７０に蓄積された直前の情報に応じて信号電圧補正回路７９により上述したような液晶の電圧−透過率特性を参照してΔＶの値を決定して補正され、情報信号線ドライバ７５から情報信号線（ソース線）に情報信号電圧として印加される。
【００５８】
　図８は、本発明の液晶装置の制御系を含めた全体構成の他の例を示す。自発分極を有する液晶では、自発分極の値は温度が高い時は小さく、低温になるに従って大きくなる性質がある。従って、前述したアクティブマトリクス駆動のスイッチングの際の自発分極の反転量、ひいては電圧降下量も温度により変動する。図８に示す例では、図７に示す場合の電位降下補正を第１の補正とし、これに加えて、上記自発分極の温度特性に基づく補正係数を第２の補正係数としたものである。具体的には、液晶パネルに付設された温度センサ８６からの情報（温度信号８７）に応じて情報信号の信号電圧補正回路７９に追加することで、パネルの駆動の温度特性を一挙に補正する。
【００５９】
　図９に、図８の制御系における信号電圧補正回路７９の構成を示す。同図に示す回路は、減算器９１、積算器９２、９３、加算器９４により構成されている。液晶パネルに付設された温度センサからの温度情報（Ｚ℃）が減算器９１に入力されて当該温度での自発分極が推算され、また一画素の現在の表示情報（透過率Ｔ1％）と、次の表示情報（透過率Ｔ2％）が積算器９２に入力され自発分極の反転量（基準温度での反転量）が算出される。これらの情報が更に積算器９３に送られ、当該温度における当該画像情報の書き込みでの電圧降下量ΔＶ1が決定される。このΔＶ1と、更に書き込もうとする情報について図３に示す特性に応じて一義的に決定される入力電圧（Ｖs）が加算器９４に入力され、補正された画像情報信号（Ｖs＋ΔＶ1）が形成される。
【００６０】
　図７及び図８に示すような補正回路は、従来のＴＮ型駆動回路系に後付け付加する事が出来るため、従来のＴＮ型液晶素子の駆動回路が流用可能であり、コスト的にも安く作成でき有利である。
【００６１】
　尚、電圧が自発分極の反転量に比例する関係になっているため、通常のＴＮ型液晶セルにおいてなされている輝度調整ボリュームで駆動電圧を一律に与えてしまう方法では、各透過率毎の電圧補正といった制御は不可能である。
【００６２】
　〔第２の参考実施形態〕
　本参考実施形態では、第１の参考実施形態で説明した図１〜図４を用いる。そして、同じく第１の参考実施形態で説明した図５に基づく問題を解決する発明である。
【００６３】
　以下に順を追って、本発明の説明を行う。
【００６４】
　前述したようなアクティブマトリクス駆動で自発分極を有する液晶をアクティブマトリクス駆動する場合、液晶層４９（１画素）におけるスイッチングに要する正味の電圧降下量ΔＶ1は、液晶の自発分極の反転によるものであり、１画素の液晶の自発分極の反転量をΔＱ（Ｃ）、１画素での液晶層の容量をＣlc（Ｆ）、１画素での保持容量をＣs（Ｆ）とすると、
　　ΔＶ1＝ΔＱ／Ｃlc（１＋α）　　（α＝Ｃs／Ｃlc）…（１）
で近似される。
【００６５】
　更に具体的には、液晶の自発分極の反転は、液晶材料によっては選択期間Ｔon期間内もある程度はなされているため、選択期間Ｔonに続く非選択期間Ｔoff期間内で生じる電圧降下量ΔＶ2は、
　　ΔＶ2＝｛ΔＱ・Ｍ／Ｃlc（１＋α）｝…（７）
（Ｍ：当該画素に書込む情報に応じた１走査線の走査選択期間内に反転不能な分極電荷の割合）
と近似される。
【００６６】
　特に、図３に示すような電圧−透過率特性を持つ液晶の場合において、一方の極性の電圧印加による最大透過率の状態（Ａ地点）から逆極性の電圧印加による最大透過率の状態（Ｂ地点）にスイッチングさせる場合、即ち白状態を複数フレームに亙って表示し続ける場合を考えると、上記ΔＱは用いる液晶材料の固有の物性である自発分極をＰｓ（Ｃ／ｃｍ2）、画素電極の面積をＳ（ｃｍ2）とすると、２Ｐｓ・Ｓとなる。従って、液晶の自発分極の反転による電圧降下量の最大値ΔＶmax1（１画素単位）は、
　　ΔＶmax1＝２Ｐｓ・Ｓ／Ｃlc（１＋α）…（２）
　　　（Ｓ：画素電極の面積）
と近似される。
【００６７】
　更に、前述のように、選択期間Ｔonに続く非選択期間Ｔoff期間内で生じる電圧降下量の最大値ΔＶmax2は、
　　ΔＶmax2＝２Ｐｓ・Ｓ・Ｍ／Ｃlc（１＋α）…（８）
　　　（Ｓ：画素電極の面積）
と近似される。
【００６８】
　上記式によれば、用いる液晶の自発分極Ｐｓが大きい場合、あるいはαが小さい場合、ΔＶmax1及びΔＶmax2はかなりの大きさとなる。
【００６９】
　また、図３の液晶では、例えば、フレーム反転を行い、Ｃ地点の階調状態からＤ地点の階調状態に書き込む場合では、自発分極の反転に応じた式（７）のΔＶ2＝ΔＱ・Ｍ／Ｃlc（１＋α）だけ電圧降下（Ｃ地点での透過率をＴC（％）、Ｄ地点での透過率をＴD（％）とした場合、Ｐｓの変化量を一時近似して考えると、ΔＶ2＝｛（ＴC＋ＴD）／１００｝×Ｐｓ×Ｓ×Ｍ／Ｃlc（１＋α）＝｛（ＴC＋ＴD）／１００｝×ΔＶmax2…（１０）、となる）が生じるが、このΔＱは基本的に液晶材料固有の自発分極Ｐｓの値と相応に大きくなる。
【００７０】
　式（１０）のようにフレーム反転するΔＶ2はΔＶmax2に比例して換算される。
【００７１】
　同じく、図３の液晶では、例えば、フレーム反転を行わない、Ｃ地点の階調状態からＥ地点の階調状態に書き込む場合でも、自発分極の反転に応じた式（７）のΔＶ2＝ΔＱ・Ｍ／Ｃlc（１＋α）だけ電圧降下（Ｃ地点での透過率をＴC（％）、Ｅ地点での透過率をＴE（％）とした場合、Ｐｓの変化量を一時近似して考えると、ΔＶ2＝｛（ＴC−ＴE）／１００｝×Ｐｓ×Ｓ×Ｍ／Ｃlc（１＋α）＝｛（ＴC−ＴE）／１００｝×ΔＶmax’2…（１１）、となる）が生じるが、このΔＱは基本的に液晶材料固有の自発分極Ｐｓの値と相応に大きくなる。一方の極性の電圧印加による最大透過率の状態（Ａ地点）からゼロ電圧印加による透過率ゼロの状態（Ｆ地点）にスイッチングさせる場合、フレーム反転駆動しない場合、ΔＱ＝Ｐｓ×Ｓとなる。従って、液晶の自発分極の反転による電圧降下量の最大値ΔＶmax’2（Ｖ）は、ΔＶmax’2＝Ｐｓ×Ｓ×Ｍ／Ｃlc（１＋α）…（１２）、となる。
【００７２】
　また、図３に示す特性を有する自発分極を有する液晶では、例えばＣ地点の階調状態からＤ地点の階調状態に書き込む場合でも、自発分極の反転量ΔＱに応じたΔＶ1、ΔＶ2だけ電圧降下が生じるが、このΔＱは基本的に液晶材料固有の自発分極Ｐｓの値と相応して大きくなる。
【００７３】
　この点に鑑みれば、自発分極を有し、前述した図３に示すような電圧−透過率特性を有する液晶であって、特に反強誘電性を示す液晶は、その材料物性である自発分極Ｐｓの値が、１００（ｎＣ／ｃｍ2）と非常に大きいため、必然的にアクティブマトリクス駆動において、階調表示の際の所望の電圧Ｖsから大きな電圧降下が生じ、所望の階調表示状態を得ることができない。
【００７４】
　本発明の液晶装置は、上述したような自発分極を有する液晶のアクティブマトリクス駆動において、ゲート選択期間Ｔonが液晶のスイッチング速度（応答速度）より短い場合でも、非選択期間Ｔoff期間中での液晶のスイッチングによる自発分極の反転に伴う液晶容量及び保持容量の保持電圧の降下を補償するような下記条件式（９）を満たす駆動条件及びパネル構成とし、フレーム期間内での迅速な所望の情報の書き込みを行うものである。
【００７５】
　　Ｖs2≧｛ΔＱ・Ｍ／（Ｃlc＋Ｃs）｝＋Ｖs1…（９）
〔Ｖs2（Ｖ）：１画素に加える情報信号電圧、Ｖs1（Ｖ）：当該液晶素子における液晶の電圧−透過率特性に基づいた、当該画素に書き込む情報を得るための電圧、ΔＱ：当該画素に書き込む情報に応じた液晶の自発分極の反転量（Ｃ）、Ｃlc（Ｆ）：１画素における液晶容量、Ｃs（Ｆ）：１画素における保持容量、Ｍ：当該画素に書き込む情報に応じた１走査信号線の走査選択期間内に反転不能な分極電荷の割合〕
【００７６】
　実際の液晶パネルでは、１画素において走査選択期間Ｔonを極めて短く設定すると、この期間内に液晶のスイッチング（即ち自発分極の反転）が完了することは難しく、そのスイッチングの殆どは走査選択期間後の非選択期間Ｔoffに生じ得る。従って、実際の駆動においては、非選択期間において、液晶層に加えられる電圧は、所望のＶs1のレベルから、ΔＶ1、最大レベルでΔＶmax1に近い値だけ降下すると考えられる。
【００７７】
　このΔＶ1及びΔＶmax1を調整することにより、良好な階調表示を行うことができる。但し、前述したように、より詳細には、選択期間Ｔon期間内に反転しえなかった反転電荷量により、電圧降下が生じるため、正確な電圧降下量は、ΔＶ2及びΔＶmax2である。従って、より微細な階調数の表示を行うためには、このΔＶ2及びΔＶmax2を調整することが必要であり、前述の式（９）の条件を満たすような液晶パネル及び駆動条件の設定を行う。
【００７８】
　本発明者らは、前述した式に示すように、自発分極を有する液晶のスイッチングにおける自発分極の反転に伴う画素電極の電位降下量ΔＶ2は、自発分極の反転量ΔＱに比例し、この反転量は例えば図３に示すような特性での階調状態の透過率にほぼ比例すること、換言すると、書き込み前後の階調状態が決まれば、その時の電位降下量ΔＶ1も求まること、更に選択期間Ｔonの長さとの関係で当該選択期間内に反転し得ない分極電荷の割合Ｍが決まること、を見出した。本発明では、現在表示する情報及び次に表示する情報に応じてこの電位降下量ΔＶ2を予め画像信号電圧Ｖs1、即ちソース電圧に加えた値以上の電圧Ｖs2が画素に印加されるように設定することにより、所望の階調表示電位を得る。
【００７９】
　ここでＭの値（画素に書き込む情報に応じた１走査信号線の走査選択期間内に反転不能な分極電荷の割合）について補足しておく。Ｍの値は当該画素に書き込む情報と前フレームに書き込んだ情報（前フレームの平均的な液晶分子位置）によって一義的に決まる。
【００８０】
　ただし、Ｍの値は、１走査信号線の走査選択期間、応答速度など液晶材料物性、環境温度等によって影響を受け変化するので考慮する必要がある。
【００８１】
　フレーム反転駆動する際、Ｍが最小の場合は、前フレーム情報電圧０（Ｖ）（透過率最小：黒表示）で現フレームに書き込む情報０（Ｖ）の場合であり、Ｍ＝０となる。Ｍが最大の場合は、前フレームに書き込む情報電圧−Ｖ0（Ｖ）（透過率最大：白表示）、現フレームに書き込む情報電圧Ｖ0（Ｖ）（透過率最大：白表示）の場合である。
【００８２】
　フレーム反転駆動しない場合、Ｍが最小の場合は、前フレーム情報電圧０（Ｖ）（透過率最小：黒表示）で現フレームに書き込む情報０（Ｖ）の場合、等でありＭ＝０となる。Ｍが最大の場合は、前フレームに書き込む情報電圧Ｖ０（Ｖ）（透過率最大：白表示）、現フレームに書き込む情報電圧０（Ｖ）（透過率最小：黒表示）の場合である。
【００８３】
　特に、液晶の応答速度が遅く、走査選択期間が短い場合には、Ｍの値が大きくなり、Ｍ＝１に近づく。
【００８４】
　黒表示から白表示、白表示から黒表示、中間調から中間調表示など全ての場合において、前フレーム情報と現フレーム情報から決まるＭの値（０≦Ｍ＜１）を有する。後述の参考実施例４はＭ＝０．５の場合である。
【００８５】
　例えば、図１１（ｂ）に示すように、情報信号線（ソース線）に画像情報（透過率）に応じて固有の電圧降下量ΔＶ2を決定し、本来図３に示すような電圧−透過率特性から決定されるＶs1に更に当該電圧降下量ΔＶ2を上乗せして印加する。こうして、当該画素では走査選択期間Ｔon直後は（Ｖs1＋ΔＶ2）が保持されるが、図１１（ｃ）に示すように、液晶のスイッチング（自発分極の反転）に伴って液晶層４９にはΔＶ2分降下したＶs1が印加されるようになる。こうして、１フレーム期間に亘って当該画素で表示すべき情報通りの電圧Ｖs1が液晶に印加され、所望の階調情報が表示されるようになる。
【００８６】
　実施形態においても、第１の参考実施形態で説明した図７〜図９の制御系が用いられる。また、第１の実施形態の式（５）を式（８）に適用してもよい。つまり、式（８）の自発分極Ｐｓの温度変化をも考慮に入れた発明としてもよい。
【００８７】
　〔第１の実施形態〕
　本実施形態では、第１の参考実施形態で説明した図１〜図４を用いる。そして、同じく第１の参考実施形態で説明した図５に基づく問題を解決する発明である。
【００８８】
　以下に順を追って、本発明の説明を行う。
【００８９】
　本実施形態では、情報信号電圧の極性がフレーム毎に等しい形態の駆動方法をとってもよい。
【００９０】
　前述したようなアクティブマトリクス駆動で自発分極を有する液晶をアクティブマトリクス駆動する場合、液晶層４９の１画素におけるスイッチングに要する正味の電圧降下量ΔＶは、液晶の自発分極の反転によるものであり、１画素の液晶の自発分極の反転量をΔＱ（Ｃ）、１画素の液晶層の容量をＣlc（Ｆ）、１画素の保持容量をＣs（Ｆ）とすると、
　　Ｖ＝ΔＱ／（Ｃlc＋Ｃs）…（１）
となる。
【００９１】
　特に、図３に示すような電圧−透過率特性を持つ液晶の場合において、一方の極性の電圧印加による最大透過率の状態（Ａ地点）から逆極性の電圧印加による最大透過率の状態（Ｂ地点）にスイッチングさせる場合、即ち白状態を複数フレームに亙って表示し続ける場合を考えると、上記ΔＱは用いる液晶材料の固有の物性である自発分極をＰｓ（Ｃ／ｃｍ2）、画素電極の面積をＳ（ｃｍ2）とすると、２Ｐｓ・Ｓとなる。従って、フレーム反転駆動の場合、液晶の自発分極の反転による電圧降下量の最大値ΔＶmax（Ｖ）は、
　　ΔＶmax＝２Ｐｓ・Ｓ／（Ｃlc＋Ｃs）…（２）
となる。
【００９２】
　実際の液晶パネルでは、１画素の走査選択期間Ｔonが短く、この期間内に液晶のスイッチング（即ち自発分極の反転）が完了することは難しく、そのスイッチングの殆どは走査選択期間後の非選択期間Ｔoffに生じ得る。従って、実際の駆動においては、非選択期間において、液晶層４９に加えられる電圧は、所望のＶsから最大のレベルで上記のΔＶmaxの値に近い値だけ降下すると考えられる。例えば、前述したような図３に示すＡ地点からＢ地点にスイッチングさせる場合、液晶の飽和電圧Ｖ0（スタティック駆動（ＤＣ駆動）で最大透過率をとる電圧、図３におけるＶ0に相当）に上記ΔＶmaxを上乗せ印加する。
【００９３】
　一方、実際の液晶パネルでは、液晶容量（Ｃlc）及び保持容量（Ｃs）が製造工程上、画素毎にその設計値からばらつき（分布）を生じることは避けられず、（Ｃs＋Ｃlc）max〔（Ｃs＋Ｃlc）のセル内の最大値〕と（Ｃs＋Ｃlc）min〔（Ｃs＋Ｃlc）のセル内の最小値〕の間で分布する。
【００９４】
　上記したΔＶも、（Ｃlc＋Ｃs）に依存していることから、セル内の画素単位で見た場合、（Ｃs＋Ｃlc）maxと（Ｃs＋Ｃlc）minによりばらつきを生じることになるが、当該ばらつきが、表示しようとする階調の範囲内であれば表示に与える影響は小さい。
【００９５】
　電圧が０〜Ｖ０の範囲でｎ階調表示を行う場合、
　　（Ｖ0−０）／ｎ＞２Ｐｓ・Ｓ×｛１／（Ｃs＋Ｃlc）min−１／（Ｃs＋Ｃlc）max｝
　即ち、１／ｎ＞｛（２Ｐｓ・Ｓ）／Ｖ0｝×｛１／（Ｃs＋Ｃlc）min−１／（Ｃs＋Ｃlc）max｝…（１４）
とすることが重要である。
【００９６】
　そして上記の
　　｛１／（Ｃs＋Ｃlc）min−１／（Ｃs＋Ｃlc）max｝
は、通常のスイッチング素子を備えた液晶素子での画素毎のＣsやＣlcのばらつきを考慮すれば、
　　｛（Ｃs＋Ｃlc）max−（Ｃs＋Ｃlc）min｝／｛（Ｃs＋Ｃlc）ave｝2
　　　　（Ｃs＋Ｃlc）ave：（Ｃs＋Ｃlc）のセル内の平均値
と近似できる。ここで、液晶素子のセル内分布係数Ａ
＝｛（Ｃs＋Ｃlc）max−（Ｃs＋Ｃlc）min｝／（Ｃs＋Ｃlc）ave
とすると、上記式（１４）は、
　　１／ｎ＞Ａ（２Ｐｓ・Ｓ）／Ｖ0（Ｃs＋Ｃlc）ave…（１３）
となり、用いる液晶材料、液晶素子の構成を適宜選択して、上記式を満足する設定を行なうことによって、良好な階調表示を行なうことができる。
【００９７】
　本実施形態においても、第１の参考実施形態で説明した図７〜図９の制御系が用いられる。
【００９８】
　また、第１の参考実施形態の式（５）を式（１３）に適用してもよい。つまり、式（１３）の自発分極Ｐｓの温度特性を考慮に入れた発明とすると尚好ましい効果が得られる。
【００９９】
　本発明では、図３の特性を示す液晶に限定されない。以下に示す図１４、図１５の特性を示す液晶も適用できる。当該液晶は前述した第１〜第３の実施形態の全てに適用できる。また、図１４に示す電圧Ｖ−透過率Ｔ特性を示す液晶素子を用いて、本発明の図３に示す電圧Ｖ−透過率Ｔ特性を示す液晶素子と同様な効果を得ることができる。
【０１００】
　図１４に示す液晶素子の特性を以下に詳しく説明する。
【０１０１】
　図１４の液晶素子では、自発分極を有するカイラルスメクチック相を示す液晶が用いられ、その材料の組成を調整し、好ましくはエステル骨格を有している化合物の含有比率が５０％であれば、さらに液晶材料の処理や素子構成、例えば配向制御膜の材料、処理条件等を適宜設定することにより、前述の図１４に示すように、電圧無印加時では、該液晶の平均分子軸（液晶分子）が平均一軸配向処理軸と実質的に一致し単安定化されている配向状態を示し、駆動時では一方の極性（第一の極性）の電圧印加時に印加電圧の大きさに応じて平均分子軸の単安定化される位置を基準としたチルト角度が連続的に変化し、他方の極性（第二の極性）の電圧印加時には液晶の平均分子軸は、電圧無印加時と同様に平均一軸配向処理軸と実質的に一致し、印加電圧の大きさによってもチルトしないような特性を示すようにする。好ましくは、カイラルスメクチック相を示す液晶材料として降温下でＩ相−Ｃｈ相−ＳｍＣ*相の相転移系列またはＩ相−ＳｍＣ*相の相転移系列を示すものを用い、ＳｍＣ*相でメモリ性を消失された状態を形成する。
【０１０２】
　また、図１５に示す電圧Ｖ−透過率Ｔ特性を示す液晶を用いて、本発明の図３に示す電圧Ｖ−透過率Ｔ特性を示す液晶素子と同様な効果を得ることができる。
【０１０３】
　図１５に示す液晶素子の特性を以下に詳しく説明する。
【０１０４】
　図１５の液晶素子では、液晶として自発分極を有するカイラルスメクチック相を示す液晶を用いる場合については、その材料の組成を調整し、さらに液晶材料の処理や素子構成、例えば配向制御膜の材料、処理条件等を適宜設定することにより、前述の図１５に示すように、電圧無印加時では、該液晶の平均分子軸（液晶分子）が単安定化されている配向状態を示し、駆動時では一方の極性（第一の極性）の電圧印加時に印加電圧の大きさに応じて平均分子軸の単安定化される位置を基準としたチルト角度が連続的に変化し、他方の極性（第二の極性）の電圧印加時には液晶の平均分子軸は、印加電圧の大きさに応じた角度でチルトし、且つ第一の極性の電圧印加による最大チルト角度が、第二の極性の電圧印加による最大チルト角度より大きいような特性を示すようにする。好ましくは、カイラルスメクチック相を示す液晶材料として降温下でＩ相−Ｃｈ相−ＳｍＣ*相の相転移系列またはＩ相−ＳｍＣ*相の相転移系列を示すものを用い、ＳｍＣ*相でメモリ性を消失された状態を形成する。
【実施例】
【０１０５】
　次に本発明の実施例を示す。
【０１０６】
　（参考実施例１）
　まず定法に従って、図１に示すパネル及び図２に示す画素構造の保持容量を備えたＴＦＴを有する液晶パネルを作製した。
【０１０７】
　具体的には、トランジスタにゲート絶縁膜２３として窒化シリコン膜を備えたａ−ＳｉＴＦＴ１４を、画素電極１５としてＩＴＯ膜を、保持容量３２としては画素電極１５の下側全面にＩＴＯ膜からなる保持容量電極３０を配置し、ゲート絶縁膜２３として窒化シリコン膜を利用して、画素容量Ｃlcの２０倍の容量を有する保持容量３２を作製した。これに配向膜４９ａとして、脂肪族系ポリイミド樹脂を２０ｎｍ厚に塗布し、ラビング処理を行った。
【０１０８】
　また対向基板４０として、全面ＩＴＯ膜からなる共通電極４２を有するノンアルカリガラス基板を用意し、配向膜４３ｂとして先のポリイミド樹脂を塗布した後、ラビング処理によって一軸配向処理を施した。
【０１０９】
　この後対向基板に粒径が２μｍのスペーサビーズを散布し、両基板を対向配置し貼りあわせ液晶セル（空セル）を作製した。
【０１１０】
　上記空セルに矩形波電圧を加えた際の電圧−透過率特性（Ｖ−Ｔ特性）が図３に示す状態となるような自発分極を有するカイラルスメクチック液晶を定法により加熱真空注入し、アクティブマトリクス用液晶パネル（画素数１００×１００）を作製した。
【０１１１】
　この液晶の自発分極Ｐｓは三角波法で測った値で３０℃において約４０ｎＣ／ｃｍ2である。また画素電極１５及び共通電極４２間の単位面積当りの液晶容量（Ｃlc）３１は約１．７７ｎＦ／ｃｍ2とした。
【０１１２】
　以上のような液晶パネルの矩形波６０Ｈｚ印加によるＶ−Ｔ特性は、約０Ｖから立ち上り、透過率の飽和する飽和電圧Ｖ0は約４Ｖであった。またこの特性は、温度によらずほぼ１０〜４５℃の範囲で一定の値を示した。更に高温になると液晶材料のチルト角が低下することによって、透過率が小さくなるが、Ｖ−Ｔ曲線の傾きはほぼ同じであった。
【０１１３】
　前述の表１に示すように、このパネルにおける電位降下の最大値ΔＶmax（即ち最大透過率を示す状態であるＡ状態からＢ状態（またはＢ状態からＡ状態）へのスイッチングによる電圧降下量）は２．１５Ｖ（Ｐｓ＝４０、α＝２０）と計算できる。また各階調状態を表示する時の電位降下量ΔＶは、透過率曲線がほぼ直線に沿って変化しているため、近似的に（３）式を用いて下式で表わせる。
【０１１４】
　　ΔＶ1R（Ｖ）＝２．１５（Ｖ）×透過率（％）／１００…（４）
【０１１５】
　そこで、図１に示すアクティブマトリクス液晶パネルを用い、図７に示すようなシステム構成、即ち予め表示する画像情報（透過率）に応じて信号電圧に上記式による電圧ΔＶ1を印加するように設定する補正回路を組み込んだ液晶装置を作製した。
【０１１６】
　この液晶装置について、基本的には図６に示すような駆動方式でアクティブマトリクス駆動を行ったところ（１水平走査選択期間Ｔon：１６μｓｅｃ、フレーム周波６０Ｈｚ相当の駆動）、矩形波電圧を印加した場合と同じような１００％透過率が得られ、また所望の階調表示を得ることができた。
【０１１７】
　（参考実施例２）
　参考実施例１で作製した液晶パネルを用い、図８に示すブロック回路を準備し、更に細かな補正が可能となる制御回路（図９に示す構成）を作成した。
【０１１８】
　参考実施例１で用いる液晶材料の自発分極Ｐｓの温度特性は、一般の強誘電性液晶と同じく、温度が高い時小さく、低温になるに従って大きくなる性質がある。よってセルの電位降下量も温度によって変化する訳であるが、実使用温度範囲においては、比較的線形に変化するものであった。
【０１１９】
　参考実施例１で使用した液晶材料のＰｓの温度依存性は、
　５０℃　３１（ｎＣ／ｃｍ2）
　３０℃　４０（ｎＣ／ｃｍ2）
　１０℃　５２（ｎＣ／ｃｍ2）であり、
この温度係数は温度降下に伴って１℃当たり約０．５（ｎＣ／ｃｍ2）増加する、つまり３０℃起点で表わすと
　　Ｐｓ＝４０＋（１／２）×（３０−Ｚ）…（５）
　　〔ここでＺは使用温度（℃）〕
の関係がある。
【０１２０】
　一方、各温度の電位降下量ΔＶ1についても、常に自発分極の反転量ΔＱに比例することは式（３）に説明しているとおりである。
【０１２１】
　そこで参考実施例１で説明した透過率による電位降下補正を第１の補正とし、これに加えて、上記自発分極の温度特性に基づく補正係数を第２の補正係数として、図８に示すようにパネルに付設された温度センサ８６からの情報に応じて情報信号の信号電圧補正回路７９に追加することで、パネルの駆動の温度特性を一挙に補正した。
【０１２２】
　このように、信号電圧補正回路７９では上記第１の補正信号に加えて、温度センサーからの温度信号を受けて、上記第２の補正した電圧信号を生成するが、この信号電圧補正回路は一次関数によるものであって回路が簡単であり、従来のＴＮ型駆動回路系に後付け付加する事が出来るため、従来のＴＮ型液晶素子の駆動回路が流用可能であり、コスト的にも安く作製でき有利である。
【０１２３】
　（参考実施例３）
　保持容量を液晶容量Ｃlcの３倍とすること、配向膜として芳香族系ポリイミドを用いること、粒径１．４μｍのスペーサービーズを用いること、液晶材料としてピリミジン骨格を有する化合物を主成分とするＰｓ＝２．５ｎＣ／ｃｍ2の自発分極を有するカイラルスメクチック液晶組成物を用いることを除いて、参考実施例１と同様に液晶パネルを作製した。
【０１２４】
　この液晶パネルについて、電圧無印加の状態で最暗状態となるように偏光板を設定し、ゲートラインにＤＣ電圧を印加したままソース電圧を変化させて各画素における電圧−透過率特性を評価したところ、図３に示すような特性であって、約３Ｖ（−３Ｖ）で最大透過率に達するような透過率が連続的に変化する特性を示し、自発分極の反転に伴う画素電極部分での電圧降下量（最大値）は０．５Ｖと計算された。そして自発分極の反転に伴う画素電極部分での電圧降下量は
　　ΔＶ1R＝０．５（Ｖ）×透過率（％）…（６）
となる。
【０１２５】
　この液晶パネルを用いて図７に示すような補正回路を備えた液晶装置を構成して、参考実施例１と同様の条件で駆動したところ、良好な階調表示の駆動がなされた。
【０１２６】
　（参考実施例４）
　図１に示すパネル及び画素構造の保持容量を備えたＴＦＴを有する液晶素子を作製した。
【０１２７】
　まず、トランジスタにゲート絶縁膜２３として窒化シリコン膜を備えたａ−ＳｉＴＦＴ１４を、画素電極１５としてＩＴＯ膜（３００μｍ×１００μｍ）を、保持容量３２としては画素電極１５の下側全面にＩＴＯからなる保持容量電極３０を配置し、ゲート絶縁膜２３としての窒化シリコン膜（厚み０．３μｍ）を利用して、保持容量３２を夫々作成した。１画素（１ビット）における開口率を７０％、各ビットのピッチを３００μｍに設定した。
【０１２８】
　これに配向膜４３ａとして、ポリアミック酸（東レ社製「ＬＰ−６４」）とＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）の混合溶液を塗布し焼成したポリイミド膜を形成し（厚さ２０ｎｍ）ラビング処理を施した。本実施例では、上記の方法で保持容量電極３０と、画素電極１５の面積比を１：２０〜１８：２０の間で変化させ、複数種の保持容量の異なるアクティブマトリクス基板を得た。
【０１２９】
　一方、対向基板４０として全面ＩＴＯからなる共通電極４２を有するガラス基板を用意し、配向膜４３ｂとしてアクティブマトリクス基板側と同様にポリイミド樹脂を形成した後、ラビング処理によって一軸配向処理を施した。
【０１３０】
　この後、対向基板に粒径が２．２μｍのスペーサビーズを散布し（３００個／ｍｍ2）、両基板を対向配置させて貼りあわせ、セルギャップ２μｍの複数種の液晶セル（空セル）を作製した。
【０１３１】
　この空セルに矩形波電圧を加えた際の電圧−透過率特性（Ｖ−Ｔ特性）が図３に示す状態であるカイラルスメクチック相を示す液晶を定法により加熱真空注入し、アクティブマトリクス用液晶パネル（画素数（液晶容量３１の個数）３２０×２４０）を作製した。
【０１３２】
　液晶としては、下記物性を有する自発分極を有するカイラルスメクチック液晶を用いた。
【０１３３】
【化１】
2004070368.tif 000003
　　　チルト角Θ（３０℃）：２９．１°
　　　自発分極（３０℃）　：９１．２ｎＣ／ｃｍ2
　　　比誘電率εr　　　　 ：５
【０１３４】
　また、図３に示す特性において、最大透過率を得る最大電圧値Ｖ0は５Ｖであった。
【０１３５】
　以上より、当該液晶パネルでの特性は以下のようになる。
【０１３６】
　Ｐｓ＝９１．２ｎＣ／ｃｍ2
　Ｓ＝３００μｍ×１００μｍ×０．７（開口率７０％）
　ＶS2＝５（Ｖ）
　Ｃlc＝０．４６５ｐＦ（面積Ｓ、液晶層の厚さ２．０μｍ、液晶の比誘電率５より）
　Ｃs＝０．２１７ｐＦ〜３．９１ｐＦ（面積Ｓ／２０〜０．９Ｓ、誘電体層の厚さ０．３μｍ、誘電体層の比誘電率７、即ち、Ｃs＋Ｃlc＝０．６８ｐＦ〜４．３８ｐＦの間で変化）
【０１３７】
　上記の複数の液晶パネルについて下記の条件に相当する（図１１参照）アクティブマトリクス駆動を行った。
【０１３８】
　６０Ｈｚノンインターレース
　Ｖs100（１００％の透過率を得ようとする情報信号電圧、即ち駆動電圧）＝±１０（Ｖ）
　Ｖs0（透過率０％の場合の情報信号電圧）＝０（Ｖ）
　Ｖg＝＋１５（Ｖ）
　Ｔon（ゲート選択期間）＝２０μｓｅｃ（当該条件で使用した液晶の透過率１００％に至る応答速度は２００μｓｅｃであり、この条件では、上記自発分極を有する液晶材料はゲート選択期間内に約１／２の分極電荷が反転する）
【０１３９】
　これらの液晶パネルの駆動の際の各パネルで得られる全白状態を表示しようとした場合の透過率と保持容量Ｃs＋Ｃlcの関係を図１２に示す（図１２の縦軸は、用いる液晶のチルト角３０°に相当する理想的な全白の場合の透過率を１．０とした際の透過率（輝度）を示す）。
【０１４０】
　これによると、Ｃs＋Ｃlc＞３．８３（ｐＦ）を満足するようにＣsを設定した時（Ｃlcは液晶材料・画素面積・セル厚で決まる一定値）、液晶本来の透過率（チルト角３０°に相当する最大透過率）が得られる。本実施例において、Ｃs＋Ｃlc＞３．８３（ｐＦ）を満足する範囲とは即ち前述の式（９）を満足する範囲である。
【０１４１】
　上記参考実施例４においては保持容量Ｃsを変化させた。通常のＴＦＴ液晶ディスプレイパネルの場合、保持容量Ｃsは画素電極とゲート絶縁膜と同一工程で成膜された絶縁膜をはさんで対向する電極の間で形成される。絶縁膜材料はゲート絶縁膜と同一工程で形成されるためＳｉＮx（比誘電率７）が使われ、膜厚は最小で約３００ｎｍである。また、Ｃsを構成する電極面積は保持容量電極面積と画素電極面積の比が０．９：１の時最大とするとＣsの上限値は４．３７（ｐＦ）程度が限界となる。Ｍはゲート選択期間が液晶の応答速度より十分短い場合Ｍ≒１となる。
【０１４２】
　また、ドライバＩＣの小型化、低消費電力化の流れの中で最大駆動電圧が±１０（Ｖ）以下のＣＭＯＳドライバＩＣが主流となっているため、ＶS2の最大値は±１０（Ｖ）以下とするのが妥当である。
【０１４３】
　強誘電性液晶や反強誘電性液晶の飽和電圧（最大チルトを生じる電圧）Ｖ0は最小でも２（Ｖ）程度であることを考え合わせて式（９）に当てはめてみると、いかなる場合にもＰｓ＜８３．４ｎＣ／ｃｍ2の自発分極を有する液晶材料が必要であることになる。液晶の比誘電率や飽和電圧、ＴＦＴやＣsを構成する部材の膜厚、駆動電圧などに多少の変動要因があることを考慮してもＰｓ＜１００ｎＣ／ｃｍ2の自発分極を有する液晶材料を用いることが良好な輝度、コントラストが確保するための条件である。
【０１４４】
　（参考実施例５）
　本実施例の液晶パネルでは、保持容量Ｃsを一定の値とし、駆動電圧を変化させた。即ち、本実施例では、保持容量Ｃsを４．０（ｐＦ）とし、これ以外は、液晶材料として自発分極が９１．２ｎＣ／ｃｍ2、チルト角３０°、比誘電率５であり、スタティック駆動によるＤＣ矩形波電圧を加えた際の電圧−透過率特性（Ｖ−Ｔ特性）が図３に示す特性を有するようなカイラルスメクチック液晶（参考実施例４と同様の材料）を用いる以外は、参考実施例４と同様にして液晶パネルを作成し、駆動電圧Ｖs2を変化させて、全白状態の表示を行った。
【０１４５】
　これらの液晶パネルの駆動の際の各パネルで得られる全白状態の透過率と駆動電圧Ｖs2の関係を図１３に示す（図１３の縦軸は、用いる液晶のチルト角３０°に相当する理想的な全白の場合の透過率を１．０とした際の透過率（輝度）を示す）。同図によるとＶs2＞９．８（Ｖ）を満足するとき、用いた液晶本来の透過率（チルト角３０°に相当する最大透過率）が得られる。液晶本来の透過率（チルト角３０°に相当する）が得られることが示されている。本実施例において、Ｖs2＞９．８（Ｖ）を満足する範囲とは、前述の式（９）を満足する範囲にほかならない。尚、Ｐｓの温度依存性が大きい液晶材料の場合は、各温度のＰｓに対して前述の式（９）を満足するように電圧ＶS2を変化させることによって良好な輝度、コントラストが確保できる。
【０１４６】
　（実施例１）
　図１、図２の構成を有する液晶パネルを作製した。本実施例の液晶パネルの構成は以下の通りである。
・（１０２４×３）×７６８画素
・１絵素をＲ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の３つの色画素から構成
・１画素：３００μｍピッチ（１ビット：３００μｍ×１００μｍ）
・開口率７０％
【０１４７】
　本実施例では、良好な階調表示を得るため保持容量３２を大きくする必要から、画素電極１５と保持容量電極３０間にはゲート絶縁膜（ＳｉＮx膜）を形成せず、誘電体層材料としてスパッタ法で成膜した膜厚３０００ÅのＳｂＴｉＯ3を形成した。このＳｂＴｉＯ3の比誘電率εrは１５０であった。また、保持容量電極３０の面積と画素電極１５の面積の比は１：５とした。
【０１４８】
　液晶４９を挟持するセルの作成手順を以下に説明する。ａ−ＳｉＴＦＴ１４及び画素電極１５が形成された基板上にポリイミドの前駆体であるポリアミック酸（東レ社製「ＬＰ−６４」）のＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）：ｎ−ＢＣ（ｎ−ブチルセロソルブ）混合溶液をスピンコートした。塗布溶液はＮＭＰ：ｎ−ＢＣ＝２：１の混合溶媒に上記ポリアミック酸を１重量％となるように調製し、スピン条件は４５回転／秒で、２０秒間で行った。この基板を８０℃のオーブン中で５分間の溶媒乾燥を行った後、２００℃のオーブン中で１時間の加熱焼成を行いイミド化した。得られたポリイミド膜は約１０ｎｍの厚さで、この膜をラビング処理して配向膜４３ａとした。その後、この基板表面に平均粒径２．２μｍのシリカビーズを０．００８重量％で分散させたＩＰＡ（イソプロピルアルコール）溶液を、２５回転／秒で１０秒間の条件でスピン塗布し、分散密度３００個／ｍｍ2程度にビーズスペーサを散布した。もう一方の基板も同様の方法で配向膜４３ｂを塗布した後、ラビング処理を行った。このとき、ラビング方向はそれぞれの基板でほぼ同方向に行った。こうして得られた２枚の基板を対向して貼り合わせ、１５０℃のオーブン中で９０分間熱硬化させてセルとした。このようにして作成された液晶層のギャップは約２．０μｍであった。
【０１４９】
　このようにして作成したセルに液晶４９を注入した。本実施例で用いた液晶４９は、三角波法で測定した３０℃での自発分極Ｐｓが２００ｎＣ／ｃｍ2、比誘電率が５の特性を有する反強誘電性液晶（以下、ＡＦＬＣ）であり、本液晶素子において、印加電圧の変化に対し連続的に透過率が変化し、明確な閾値を有していない図３の電圧−透過率特性を示す。このように、液晶への印加電圧を制御することにより、透過率を連続的に変化させることが可能である。図３に示す飽和電圧Ｖ0は５Ｖであった。
【０１５０】
　以上の構成でなる液晶表示パネルの式（１３）に関係する数値を整理すると
　Ｐｓ＝２００ｎＣ／ｃｍ2
　Ｓ＝３００μｍ×１００μｍ
　Ｖ0＝５Ｖ
　Ｃlc＝０．６６４ｐＦ（面積：Ｓ、液晶層の厚さ：２．０μｍ、液晶の比誘電率：５）
　Ｃs＝２６．５５ｐＦ（面積：Ｓ／５、誘電体層の厚さ：０．３μｍ、誘電体層の比誘電率：１５０）
　Ａ＝０．０７（表示全面内の均等間隔５×５のポイントでのセル厚分布係数・誘電体層膜厚分布の実測による）
であった。
【０１５１】
　Ｃlcは画素面積、液晶層の厚さ、液晶の比誘電率で決まる。画素面積と液晶層の比誘電率のバラツキは無視できるレベルで小さいので、Ｃlcの表示面内分布は液晶層の厚さ分布に起因する。表示面内の均等５×５ポイントでの液晶層厚さを液晶の複屈折を利用して測定した結果、最大２．１０μｍ、最小１．９０μｍ、平均２．００μｍであった。この結果から、Ｃlcmax＝０．６３２ｐＦ、Ｃlcmin＝０．６９９ｐＦ、Ｃlcave＝０．６６４ｐＦを得た。
【０１５２】
　一方、ＣsはＣs電極面積、Ｃsを形成する誘電体層の膜厚、誘電体層の比誘電率で決まる。Ｃs電極面積と誘電体層の比誘電率のバラツキは無視できるレベルで小さいので、Ｃsの表示面内分布は誘電体層の膜厚分布に起因する。表示面内の同様の均等５×５ポイントでの誘電体層膜厚を測定したところ、最大０．３２μｍ、最小０．２８μｍ、平均０．３０μｍであった。この結果から、Ｃsmax＝２７．４５ｐＦ、Ｃsmin＝２５．６５ｐＦ、Ｃsave＝２６．５５ｐＦを得た。
【０１５３】
　これらをもとに、Ｃlc＋Ｃsを求めた結果が表２である。表２より、
　　Ａ＝｛（Ｃs＋Ｃlc）max−（Ｃs＋Ｃlc）min｝／（Ｃs＋Ｃlc）ave＝０．０７を得た。
【０１５４】
【表２】
2004070368.tif 000004
【０１５５】
　本実施例において用いた液晶パネルおよび液晶材料の物性値を式（１３）に当てはめると、式（１３）の右辺は０．０６１７となって１６階調を表現するための条件を満足する範囲となる（１／１６＞０．０６１７）。
【０１５６】
　そこで、上記液晶パネルを以下の条件で駆動したところ、１６ビットの情報信号電圧に対応した良好な光学状態（１画素当たり１６階調の階調表示）を得ることができる。また、本実施例では自発分極が２００ｎＣ／ｃｍ2の液晶材料を用いたが、自発分極が２００ｎＣ／ｃｍ2以下の液晶材料であれば同様に良好な表示を得ることができる。
【０１５７】
　６０Ｈｚノーインターレース
　Ｖs（１００％）＝±５Ｖ
　Ｖs（０％）＝０Ｖ
　Ｖg＝＋１５Ｖ
　Ｔon（ゲート選択期間）＝２０μｓｅｃ（使用した液晶の応答時間は２００μｓｅｃであり、ゲート選択期間より十分長い）
【０１５８】
　（実施例２）
　本実施例では、液晶材料として自発分極Ｐｓが５０ｎＣ／ｃｍ2、比誘電率が５、飽和電圧Ｖ0＝５Ｖの特性を有する反強誘電性液晶を用いた。また、保持容量を構成する誘電体層材料をスパッタ法で形成した酸化タンタル膜（ＴｉＯx、膜厚：２０００Å、εr：２５）にした以外は実施例１と同様の構成とした。以上の構成でなる液晶表示パネルの式（１３）に関係する数値を整理すると
　Ｐｓ＝５０ｎＣ／ｃｍ2
　Ｓ＝３００μｍ×１００μｍ
　Ｖ0＝５Ｖ
　Ｃlc＝０．６６４ｐＦ（面積：Ｓ、液晶層の厚さ：２．０μｍ、液晶の比誘電率：５）
　Ｃs＝６．６４ｐＦ（面積：Ｓ／５、誘電体層の厚さ：０．２μｍ、誘電体層の比誘電率：２５）
　Ａ＝０．０７（表示全面内の均等間隔５×５のポイントでのセル厚分布係数・誘電体層膜厚分布の実測による）
のようになる。
【０１５９】
　本実施例において用いた液晶パネルおよび液晶材料の物性値を式（１３）に当てはめると、式（１３）の右辺は０．０５７５となって１６階調を表現するための条件を満足する範囲となる（１／１６＞０．０５７５）。
【０１６０】
　この液晶パネルを実施例１と同じ条件で駆動したところ、実施例１と同様に１６ビットの情報信号電圧に対応した良好な光学状態（１画素当たり１６階調の階調表示）を得ることができる。また、本実施例では自発分極は５０ｎＣ／ｃｍ2の液晶材料を用いたが、自発分極が５０ｎＣ／ｃｍ2以下の液晶材料であれば同様に良好な表示を得ることができる。
【０１６１】
　（実施例３）
　本実施例では、液晶材料として自発分極Ｐｓが２０ｎＣ／ｃｍ2、比誘電率εrが５、飽和電圧Ｖ0＝５Ｖの特性を有する反強誘電性液晶を用いた。また、保持容量を構成する誘電体層材料をゲート絶縁膜を兼ねた窒化シリコン（ＳｉＮx、膜厚：３０００Å、εr：７）にし、保持容量電極面積と画素電極面積の比を２：５とした以外は（実施例１）と同様のパネル構成とした。
【０１６２】
　以上の構成でなる液晶表示パネルの式（１３）に関係する数値を整理すると
　Ｐｓ＝２０ｎＣ／ｃｍ2
　Ｓ＝３００μｍ×１００μｍ
　Ｖ0＝５Ｖ
　Ｃlc＝０．６６４ｐＦ（面積：Ｓ、液晶層の厚さ：２．０μｍ、液晶の比誘電率：５）
　Ｃs＝２．４８ｐＦ（面積：（２／５）×Ｓ、誘電体層の厚さ：０．３μｍ、誘電体層の比誘電率：７）
　Ａ＝０．０７（表示全面内の均等間隔５×５のポイントでのセル厚分布係数・誘電体層膜厚分布の実測による）
のようになる。
【０１６３】
　本実施例において用いた液晶パネルおよび液晶材料の物性値を式（１３）に当てはめると、式（１３）の右辺は０．０５３４となって１６階調を表現するための条件を満足する範囲となる（１／１６＞０．０５３４）。
【０１６４】
　この液晶パネルを実施例１と同じ条件で駆動したところ、実施例１と同様に１６ビットの情報信号電圧に対応した良好な光学状態（１画素当たり１６階調の階調表示）を得ることができる。また、本実施例では自発分極は２０ｎＣ／ｃｍ2の液晶材料を用いたが、自発分極が２０ｎＣ／ｃｍ2以下の液晶材料であれば同様に良好な表示を得ることができる。
【０１６５】
　以上、実施例１〜３までは１６ビット階調表示の場合について述べた。もちろん１６ビット階調以外であっても式（１３）を満足する液晶材料・パネル構成を選ぶことで、所望の階調表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１】本発明の液晶装置に用いる液晶パネルの構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の液晶装置に用いる液晶パネルの１画素の構成の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の液晶装置における液晶層に矩形波電圧を印加した場合の電圧−透過率特性の一例を示す図である。
【図４】本発明の液晶装置における液晶パネルの等価回路を示す回路図である。
【図５】一般的なアクティブマトリクス駆動における走査電圧、情報信号電圧、画素に印加される電圧、当該画素での光学応答を示す図である。
【図６】本発明の液晶装置におけるアクティブマトリクス駆動における走査電圧、情報信号電圧、画素に印加される電圧、当該画素での光学応答を示す図である。
【図７】本発明の液晶装置の全体構成の一例を示すブロック図である。
【図８】本発明の液晶装置の全体構成の他の例を示すブロック図である。
【図９】本発明の液晶装置の信号電圧補正回路の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の液晶装置に用いる液晶パネルの１画素の構成の他の例を示す断面図である。
【図１１】本発明の液晶装置におけるアクティブマトリクス駆動における走査電圧、情報信号電圧、画素に印加される電圧、当該画素での光学応答を示す図である。
【図１２】本発明の実施例の液晶装置における、駆動電圧と、全白状態の場合の透過率の関係を示す図である。
【図１３】本発明の実施例の液晶装置における、液晶の自発分極と、全白状態の場合の透過率の関係を示す図である。
【図１４】本発明に用いられる液晶の電圧−透過率特性を示す図である。
【図１５】本発明に用いられる液晶の電圧−透過率特性を示す図である。
【符号の説明】
【０１６７】
　１０　パネル部
　１１　走査信号線ドライバ
　１２　情報信号線ドライバ
　１４　ＴＦＴ
　１５　画素電極
　２０　アクティブマトリクス基板
　２１　基板
　２２　ゲート電極
　２３　絶縁膜
　２４　ａ−Ｓｉ層
　２５，２６　ｎ+ａ−Ｓｉ層
　２７　ソース電極
　２８　ドレイン電極
　２９　チャネル保護膜
　３０　保持容量電極
　３１　液晶容量
　３２　保持容量
　４０　対向基板
　４１　基板
　４２　共通電極
　４３ａ，４３ｂ　配向膜
　４９　液晶層
　５０　液晶の自発分極
　７０　コントローラ部
　７１　液晶素子部
　７２　データ発生部
　７３　アクティブマトリクスパネル
　７４　走査信号線ドライバ
　７５　情報信号線ドライバ
　７６　走査信号制御回路
　７７　情報信号制御回路
　７８　駆動電圧生成回路
　７９　信号電圧補正回路
　８０　ＶＲＡＭ
　８１　画像情報
　８２　情報転送クロック
　８３　信号電圧
　８４　表示データ
　８５　走査信号線アドレスデータ
　８６　温度センサ
　８７　温度信号
　９１　減算器
　９２，９３　積算器
　９４　加算器
　１０１　ｐ−Ｓｉ層
　１０２　パッシベーション膜
【図１】
2004070368.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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