JPH0728037A - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
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- JPH0728037A JPH0728037A JP17312893A JP17312893A JPH0728037A JP H0728037 A JPH0728037 A JP H0728037A JP 17312893 A JP17312893 A JP 17312893A JP 17312893 A JP17312893 A JP 17312893A JP H0728037 A JPH0728037 A JP H0728037A
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- flc
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来、階調表示が困難であった強誘電性液晶
表示素子において、容易にしかも安価に多階調性を得る
ことができ、さらに液晶の配向安定性に優れた強誘電性
液晶表示装置を提供すること。 【構成】 透明電極を有する透明な絶縁性基板上におい
て、表示電極上に柱状の仕切りを設けて表示画素を複数
に分割し、その個々の部分に印加電圧に対するしきい値
の異なる液晶材料を充填する。
表示素子において、容易にしかも安価に多階調性を得る
ことができ、さらに液晶の配向安定性に優れた強誘電性
液晶表示装置を提供すること。 【構成】 透明電極を有する透明な絶縁性基板上におい
て、表示電極上に柱状の仕切りを設けて表示画素を複数
に分割し、その個々の部分に印加電圧に対するしきい値
の異なる液晶材料を充填する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多階調型液晶表示装置
の製造方法に関し、詳しくは強誘電性液晶表示装置の階
調表示法に関する。
の製造方法に関し、詳しくは強誘電性液晶表示装置の階
調表示法に関する。
【0002】
【従来の技術】強誘電性を示す液晶いわゆる強誘電性液
晶を用いた液晶表示装置は、双安定性すなわちメモリ特
性を持つこと、また高速応答を示す等の特徴を持つため
に、維持電源が不要な印刷物と同等な記録表示媒体や、
動画などの文字に比べて情報量が飛躍的に多いマルチメ
ディア的情報源の高速表示媒体への応用を目指した研究
開発が盛んに行われている。
晶を用いた液晶表示装置は、双安定性すなわちメモリ特
性を持つこと、また高速応答を示す等の特徴を持つため
に、維持電源が不要な印刷物と同等な記録表示媒体や、
動画などの文字に比べて情報量が飛躍的に多いマルチメ
ディア的情報源の高速表示媒体への応用を目指した研究
開発が盛んに行われている。
【0003】強誘電性液晶表示装置にはカイラルスメク
ティック液晶が用いられるが、図10は、液晶層が30
μm以上と比較的厚い場合の液晶分子の配列の例を模式
的に描いた図である。
ティック液晶が用いられるが、図10は、液晶層が30
μm以上と比較的厚い場合の液晶分子の配列の例を模式
的に描いた図である。
【0004】図10において、基板1と対向基板2の間
のカイラルスメクティック液晶の液晶分子3は層間で螺
旋配置を有している。
のカイラルスメクティック液晶の液晶分子3は層間で螺
旋配置を有している。
【0005】言い換えれば、液晶分子の分子長軸は、層
に垂直な方向から一定の角度だけ傾いており、その角度
は層内で一定である。傾く方向(方位角)は層から層へ
わずかずつずれ、分子配向に螺旋構造を生じている。
に垂直な方向から一定の角度だけ傾いており、その角度
は層内で一定である。傾く方向(方位角)は層から層へ
わずかずつずれ、分子配向に螺旋構造を生じている。
【0006】基板1と対向基板2からなる一対の基板は
例えば、In2O3、SnO2やITO(Indium−
Tin−Oxide)等の透明電極がコートされたガラ
スである。
例えば、In2O3、SnO2やITO(Indium−
Tin−Oxide)等の透明電極がコートされたガラ
スである。
【0007】ここで、層4はガラス面に垂直になってい
る。
る。
【0008】液晶材料として、螺旋の回転方向が一定の
カイラルスメクティック液晶(Sm *)であるSmC*、
非螺旋構造のカイラルスメクティック液晶であるSmH
*などが利用される。
カイラルスメクティック液晶(Sm *)であるSmC*、
非螺旋構造のカイラルスメクティック液晶であるSmH
*などが利用される。
【0009】太線で示した線が液晶分子3を表してお
り、この液晶分子3は分子に直交した方向に外部電界の
有無に関わらない双極子5を有している。
り、この液晶分子3は分子に直交した方向に外部電界の
有無に関わらない双極子5を有している。
【0010】基板1と対向基板2上の薄膜電極間の液晶
に一定以上の電圧を印加すると、液晶分子3の螺旋構造
がほどけ、双極子5がすべて電界方向に向くように液晶
分子3の配向方向を変えることができる。
に一定以上の電圧を印加すると、液晶分子3の螺旋構造
がほどけ、双極子5がすべて電界方向に向くように液晶
分子3の配向方向を変えることができる。
【0011】一般に液晶分子3は細長い形状を有してお
り、その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示す。
り、その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示す。
【0012】従って例えば、ガラス面の上下に互いにク
ロスニコルの偏光子を置けば、電圧印加極性によって光
学特性が変わる光変調素子となることは容易に理解され
る。
ロスニコルの偏光子を置けば、電圧印加極性によって光
学特性が変わる光変調素子となることは容易に理解され
る。
【0013】さらに液晶層の厚さを十分に薄くした場合
(例えば1μm程度)には、図11に示すように螺旋構
造はほどけ、図11に示されるように、強誘電性液晶中
の液晶分子3は双極子5が上を向いた太線で示される状
態と、双極子5が下を向いた点線で示される状態のどち
らかの状態をとる。
(例えば1μm程度)には、図11に示すように螺旋構
造はほどけ、図11に示されるように、強誘電性液晶中
の液晶分子3は双極子5が上を向いた太線で示される状
態と、双極子5が下を向いた点線で示される状態のどち
らかの状態をとる。
【0014】このような強誘電性液晶に図11に示す如
く一定の液晶のしきい値以上の極性の異なる電界Eを印
加すると、電界の電界ベクトルに対応して双極子5は上
向き又は下向きと向きを変え、それに応じて液晶分子は
太線で示される第一の安定状態かあるいは点線で示され
る第二の安定状態のいずれか一方に配向する。
く一定の液晶のしきい値以上の極性の異なる電界Eを印
加すると、電界の電界ベクトルに対応して双極子5は上
向き又は下向きと向きを変え、それに応じて液晶分子は
太線で示される第一の安定状態かあるいは点線で示され
る第二の安定状態のいずれか一方に配向する。
【0015】このような強誘電性液晶を用いる利点は動
作原理から示されるように二つある。
作原理から示されるように二つある。
【0016】第一に応答速度が極めて速いこと、第二に
液晶分子の配向が双安定性を有することである。
液晶分子の配向が双安定性を有することである。
【0017】第二の点を例えば図11によって説明する
と、上向きの電界6を印加すると液晶分子は第一の安定
状態に配向するが、この状態は電界を切っても安定であ
る。
と、上向きの電界6を印加すると液晶分子は第一の安定
状態に配向するが、この状態は電界を切っても安定であ
る。
【0018】また、逆向きな下向きの電界7を印加する
と第二の安定状態に配向してその分子の向きを変える
が、やはり電界を切ってもこの状態に留まっている。
と第二の安定状態に配向してその分子の向きを変える
が、やはり電界を切ってもこの状態に留まっている。
【0019】又、与える電界Eが液晶の一定のしきい値
を越えない限り、それぞれの配向状態にやはり維持され
ている。
を越えない限り、それぞれの配向状態にやはり維持され
ている。
【0020】このような、応答速度の速さと双安定性が
有効に実現されるにはSSFLCの表示装置の間隔とし
てはできるだけ薄い方が好ましく、一般的には0.5〜
20μm、特に1〜5μmが適している。
有効に実現されるにはSSFLCの表示装置の間隔とし
てはできるだけ薄い方が好ましく、一般的には0.5〜
20μm、特に1〜5μmが適している。
【0021】この種の強誘電性液晶を用いたマトリクス
電極構造を有する液晶電気光学装置は、例えばクラーク
とラガバルにより米国特許第4367924号公報また
は特公昭63−22287号公報で提案されている。
電極構造を有する液晶電気光学装置は、例えばクラーク
とラガバルにより米国特許第4367924号公報また
は特公昭63−22287号公報で提案されている。
【0022】ところが、強誘電性液晶の表示装置は、電
界に対して第一の安定状態と第二の安定状態を示す(双
安定性を有する)光学変調物質を有する画素を配列した
光学変調素子であるため、第一と第二の安定状態との中
間状態をとることが出来ないために、画素に階調性を持
たせることが非常に困難である。
界に対して第一の安定状態と第二の安定状態を示す(双
安定性を有する)光学変調物質を有する画素を配列した
光学変調素子であるため、第一と第二の安定状態との中
間状態をとることが出来ないために、画素に階調性を持
たせることが非常に困難である。
【0023】例として、図12に厚さ2μmの液晶層を
用いた強誘電性液晶の表示装置の外部電界に対する光透
過率の特性図を示す。
用いた強誘電性液晶の表示装置の外部電界に対する光透
過率の特性図を示す。
【0024】図12において、横軸は基板上の一対の薄
膜電極に印加される印加パルス電圧であり、途中にVt
hで象徴される強誘電性液晶の閾値8を有している。
膜電極に印加される印加パルス電圧であり、途中にVt
hで象徴される強誘電性液晶の閾値8を有している。
【0025】同じく、縦軸は強誘電性液晶表示装置へ入
射する光に対して強誘電性液晶表示装置から透過してく
る光の光透過率を百分率で示したものである。
射する光に対して強誘電性液晶表示装置から透過してく
る光の光透過率を百分率で示したものである。
【0026】図12より、強誘電性液晶の表示装置の両
面に備えられた直交した二枚の偏光板の内、一方の偏光
板の偏光軸と液晶分子の長軸とが一致する液晶の安定状
態(α状態)の場合、光透過率は7%程度にしかならな
いのに対して、閾値以上の電圧を印加することによっ
て、両方の偏光板の偏光軸と液晶分子の長軸とが一致し
ない液晶の安定状態(β状態)になる場合、光透過率は
41%程度までになることがわかる。
面に備えられた直交した二枚の偏光板の内、一方の偏光
板の偏光軸と液晶分子の長軸とが一致する液晶の安定状
態(α状態)の場合、光透過率は7%程度にしかならな
いのに対して、閾値以上の電圧を印加することによっ
て、両方の偏光板の偏光軸と液晶分子の長軸とが一致し
ない液晶の安定状態(β状態)になる場合、光透過率は
41%程度までになることがわかる。
【0027】閾値8前後における二つの安定状態が急峻
に遷移することから、電圧を変化させることにより強誘
電性液晶の表示装置で階調表現することは非常に困難な
ことが判明している。
に遷移することから、電圧を変化させることにより強誘
電性液晶の表示装置で階調表現することは非常に困難な
ことが判明している。
【0028】そこで、従来より、強誘電性液晶の表示装
置で階調表現するための解決法として、 解決法1 面積階調法・・・画素を空間的に複数の画素
に分割して人間の目の空間的分解能の限界を利用する方
法。
置で階調表現するための解決法として、 解決法1 面積階調法・・・画素を空間的に複数の画素
に分割して人間の目の空間的分解能の限界を利用する方
法。
【0029】解決法2 フィールド間引き法・・強誘電
性液晶の高速応答性を利用して時間的ON、OFFの割
合を制御する方法。
性液晶の高速応答性を利用して時間的ON、OFFの割
合を制御する方法。
【0030】解決法3 一つの画素内で直接階調を行う
方法。
方法。
【0031】1.しきい値特性をなまらせる方法。
【0032】2.画素内のギャップに勾配を設けたり、微
小な突起を設けたりすることにより、電場を反転させて
スイッチングする際に起こる反転ドメインの大きさを制
御する方法。 などの方法によって強誘電性液晶の表示装置に階調性を
持たせることが行われている。
小な突起を設けたりすることにより、電場を反転させて
スイッチングする際に起こる反転ドメインの大きさを制
御する方法。 などの方法によって強誘電性液晶の表示装置に階調性を
持たせることが行われている。
【0033】しかし、これらの方法では、解決法1は駆
動ドライバ数を増やす必要があり、また、解決法2は強
誘電性液晶における電気光学応答の応答しきい値にパネ
ルの不均一性、電圧減衰、クロストーク等の影響でゆら
ぎが存在するために、安定した階調表示の実現には連続
したしきい値特性を持つパネルでは困難であり、解決法
3は作製工程が複雑でしかも困難である上に作製コスト
が大きい等の問題を有するものであった。
動ドライバ数を増やす必要があり、また、解決法2は強
誘電性液晶における電気光学応答の応答しきい値にパネ
ルの不均一性、電圧減衰、クロストーク等の影響でゆら
ぎが存在するために、安定した階調表示の実現には連続
したしきい値特性を持つパネルでは困難であり、解決法
3は作製工程が複雑でしかも困難である上に作製コスト
が大きい等の問題を有するものであった。
【0034】また、強誘電性液晶の表示装置には、カイ
ラルスメクティックC相またはH相を示す液晶材料が用
いられるが、これらの材料は層構造を持っている。
ラルスメクティックC相またはH相を示す液晶材料が用
いられるが、これらの材料は層構造を持っている。
【0035】この層構造が振動や衝撃、圧力などの機械
的衝撃に対する耐性が弱いため、強誘電性液晶の配向は
機械的な衝撃に対して安定でなく崩れやすい。
的衝撃に対する耐性が弱いため、強誘電性液晶の配向は
機械的な衝撃に対して安定でなく崩れやすい。
【0036】このように強誘電性液晶の表示装置は、階
調性を持たせることが困難で且つ機械的な衝撃に対する
安定性が低いという欠点がある。
調性を持たせることが困難で且つ機械的な衝撃に対する
安定性が低いという欠点がある。
【0037】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の従来
の欠点に鑑みてなされたものであり、強誘電性液晶の表
示装置において、一つの画素内に複数種類の組成の異な
る(印加電圧に対するしきい値特性の異なる)液晶材料
を充填させることにより、印加電界に対して、一画素内
で複数のしきい値を有することになるため、一画素で少
なくとも三種類の安定状態をとることが可能になるの
で、容易にしかも安価に多階調性を得ることのできる強
誘電性液晶の表示装置を提供するものである。また、機
械的な衝撃に対する耐性の高い強誘電性液晶の表示装置
を提供するものである。
の欠点に鑑みてなされたものであり、強誘電性液晶の表
示装置において、一つの画素内に複数種類の組成の異な
る(印加電圧に対するしきい値特性の異なる)液晶材料
を充填させることにより、印加電界に対して、一画素内
で複数のしきい値を有することになるため、一画素で少
なくとも三種類の安定状態をとることが可能になるの
で、容易にしかも安価に多階調性を得ることのできる強
誘電性液晶の表示装置を提供するものである。また、機
械的な衝撃に対する耐性の高い強誘電性液晶の表示装置
を提供するものである。
【0038】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
方が透明な一対の基板と、該一対の基板の対向する内面
に形成される一対の薄膜電極と、該一対の薄膜電極上に
柱状の仕切りを設けて、液晶の配向の機械的衝撃に対す
る安定性を高め、さらに、一対の薄膜電極の重畳領域と
なる複数の画素の内、一つの画素内に少なくとも二種類
の組成の異なる液晶材料を充填させることで一画素内に
複数のしきい値を持つようにして、急峻な閾値を有する
多階調型液晶表示装置としたものである。
方が透明な一対の基板と、該一対の基板の対向する内面
に形成される一対の薄膜電極と、該一対の薄膜電極上に
柱状の仕切りを設けて、液晶の配向の機械的衝撃に対す
る安定性を高め、さらに、一対の薄膜電極の重畳領域と
なる複数の画素の内、一つの画素内に少なくとも二種類
の組成の異なる液晶材料を充填させることで一画素内に
複数のしきい値を持つようにして、急峻な閾値を有する
多階調型液晶表示装置としたものである。
【0039】
【作用】強誘電性液晶では、印加電界を反転させること
によって、液晶分子が反転し、一つの安定状態からもう
一方の安定状態に移るが、このとき液晶分子の反転が起
きるしきい値は、液晶材料によって異なる。
によって、液晶分子が反転し、一つの安定状態からもう
一方の安定状態に移るが、このとき液晶分子の反転が起
きるしきい値は、液晶材料によって異なる。
【0040】すなわち、液晶材料の種類によって、印加
されたパルス(電圧×時間)に対する応答の仕方が異な
る。
されたパルス(電圧×時間)に対する応答の仕方が異な
る。
【0041】言い換えれば、閾値以下の電圧であっても
印加時間が長くなると液晶分子が反転する。
印加時間が長くなると液晶分子が反転する。
【0042】そこで、薄膜電極上に柱状の仕切りを設け
て一つの画素を複数部分に区切り、その個々の部分の中
に、印加パルス電圧に対するしきい値特性の異なる液晶
材料を複数種類充填する。
て一つの画素を複数部分に区切り、その個々の部分の中
に、印加パルス電圧に対するしきい値特性の異なる液晶
材料を複数種類充填する。
【0043】その画素においては、同一の印加パルス電
圧に対して、複数のしきい値を有することになり、階調
表示が可能となる。
圧に対して、複数のしきい値を有することになり、階調
表示が可能となる。
【0044】したがって、本発明の液晶表示装置によれ
ば、階調表示を得る方法として、一画素に複数種類の液
晶を導入することで複数のしきい値を得ることができる
ため、安定した階調表示が可能な強誘電性液晶の表示装
置を実現することができる。
ば、階調表示を得る方法として、一画素に複数種類の液
晶を導入することで複数のしきい値を得ることができる
ため、安定した階調表示が可能な強誘電性液晶の表示装
置を実現することができる。
【0045】また、薄膜電極上に設けた柱状の仕切りが
一対の基板間の支えとなるため、液晶の配向は機械的な
衝撃を受けにくく、配向状態の安定性が向上した強誘電
性液晶の表示装置の実現も可能になる。さらに、その作
製が容易であり、しかも安価に行うことができる。
一対の基板間の支えとなるため、液晶の配向は機械的な
衝撃を受けにくく、配向状態の安定性が向上した強誘電
性液晶の表示装置の実現も可能になる。さらに、その作
製が容易であり、しかも安価に行うことができる。
【0046】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に従っ
て説明する。
て説明する。
【0047】図1は本発明を用いた多階調型の強誘電性
液晶の表示装置の断面図である。
液晶の表示装置の断面図である。
【0048】図1に示すように、共に透明な基板1と対
向基板2との内面に一対の薄膜電極9が、一対の基板の
外面に一対の偏光板10がそれぞれ有る。
向基板2との内面に一対の薄膜電極9が、一対の基板の
外面に一対の偏光板10がそれぞれ有る。
【0049】幅が110μm、電極間の間隔が20μm
の透明なITO製の一対の薄膜電極9上をポリイミド製
の配向膜11が覆っている。
の透明なITO製の一対の薄膜電極9上をポリイミド製
の配向膜11が覆っている。
【0050】薄膜電極の重畳領域は画素となるが、画素
を等分するように一対の薄膜電極の間に、幅が20μ
m、高さが1.8μmの感光性ポリイミド製の分離材1
2が挿入されている。
を等分するように一対の薄膜電極の間に、幅が20μ
m、高さが1.8μmの感光性ポリイミド製の分離材1
2が挿入されている。
【0051】分離材12により分割された隣接する画
素、断面図で言い換えれば一対の配向膜と分離材で囲ま
れた隣り合う二つの領域に閾値電圧の異なる強誘電性液
晶(FLC)が封入されている。
素、断面図で言い換えれば一対の配向膜と分離材で囲ま
れた隣り合う二つの領域に閾値電圧の異なる強誘電性液
晶(FLC)が封入されている。
【0052】そして、基板1と対向基板2との間を一定
の間隔で接着するためにエポキシ樹脂製のシール剤13
が一対の基板の周辺に設けられている。
の間隔で接着するためにエポキシ樹脂製のシール剤13
が一対の基板の周辺に設けられている。
【0053】本実施例の特徴は、一つの画素に図1のA
で示す閾値の低いFLC−A14と図1のBで示す閾値
の高いFLC−B15とが等しい面積比で共存すること
である。
で示す閾値の低いFLC−A14と図1のBで示す閾値
の高いFLC−B15とが等しい面積比で共存すること
である。
【0054】今、一つの画素に印加される印加パルス電
圧がFLC−Aの閾値を越えた場合、画素の半分だけが
光透過率に変化を生じるので、閾値特性が急峻な液晶材
料を用いても中間調表現が可能になる。
圧がFLC−Aの閾値を越えた場合、画素の半分だけが
光透過率に変化を生じるので、閾値特性が急峻な液晶材
料を用いても中間調表現が可能になる。
【0055】図2は、本発明に用いた単純マトリクス方
式の多階調型液晶表示装置の画素の平面図である。
式の多階調型液晶表示装置の画素の平面図である。
【0056】図2の薄膜電極9の材料はITOで、その
幅は110μm、電極間隔は20μmである。
幅は110μm、電極間隔は20μmである。
【0057】二行と三列の薄膜電極の重畳領域に2×3
=6個の画素が構成されるが、画素はそれぞれ、画素の
仕切りとなる分離材12によって閾値の低いFLC−A
が充填された画素a16と閾値の高いFLC−Bが充填
された画素b17とから成っている。
=6個の画素が構成されるが、画素はそれぞれ、画素の
仕切りとなる分離材12によって閾値の低いFLC−A
が充填された画素a16と閾値の高いFLC−Bが充填
された画素b17とから成っている。
【0058】画素を区切るための仕切りを構成する高分
子物質としては分子中に感光基を持つジアミン化合物と
テトラカルボン酸無水物とを反応させて成る感光性重合
体の一種の感光性ポリイミドを用いた。
子物質としては分子中に感光基を持つジアミン化合物と
テトラカルボン酸無水物とを反応させて成る感光性重合
体の一種の感光性ポリイミドを用いた。
【0059】分離材12は、その幅は20μm、高さは
パネルのギャップと同等な大きさの1.8μmであり、
図2に示したように画素中央部に設け、一つの画素を
1:1の面積比になるように分割している。
パネルのギャップと同等な大きさの1.8μmであり、
図2に示したように画素中央部に設け、一つの画素を
1:1の面積比になるように分割している。
【0060】上記の実施例の多階調型強誘電性液晶表示
装置の印加パルス電圧と光透過率の関係を示したグラフ
を図3に示し、印加パルス電圧の増大に伴う画素部分の
状態変化を図4に示した。
装置の印加パルス電圧と光透過率の関係を示したグラフ
を図3に示し、印加パルス電圧の増大に伴う画素部分の
状態変化を図4に示した。
【0061】図3に示すように、印加パルス電圧がFL
C−A及びFLC−Bの閾値より低いとき、光透過率は
約4%に留まる(α状態)。
C−A及びFLC−Bの閾値より低いとき、光透過率は
約4%に留まる(α状態)。
【0062】次に印加パルス電圧がFLC−Aの閾値、
即ちVtha18より高く、FLC−Bの閾値、即ちV
thb19より低い場合、光透過率は約22%となる
(β状態)。
即ちVtha18より高く、FLC−Bの閾値、即ちV
thb19より低い場合、光透過率は約22%となる
(β状態)。
【0063】さらに、印加パルス電圧がFLC−Bの閾
値より高くなった場合、光透過率は約40%に上がる
(γ状態)。
値より高くなった場合、光透過率は約40%に上がる
(γ状態)。
【0064】Hoffmann LaRoche社のF
LC 6430とMerck社のZLI−4655−0
34は閾値電圧が異なるので本発明の液晶材料として有
用である。
LC 6430とMerck社のZLI−4655−0
34は閾値電圧が異なるので本発明の液晶材料として有
用である。
【0065】FLC−AとFLC−Bとでは、印加パル
ス電圧に対するしきい値が異なるため、一つの画素とし
ては二つのしきい値を持つので、三つの安定した状態
α、β、γが存在することになり、三階調の表示が可能
となる。
ス電圧に対するしきい値が異なるため、一つの画素とし
ては二つのしきい値を持つので、三つの安定した状態
α、β、γが存在することになり、三階調の表示が可能
となる。
【0066】印加パルス電圧によって、光透過率が図3
のように一画素上で変化する様子は図4に示される。
のように一画素上で変化する様子は図4に示される。
【0067】図4において、分離材12を挟んで左側の
画素a16に閾値の低いFLC−Aが有り、分離材12
を挟んで右側の画素b17に閾値の高いFLC−Bが存
在している。
画素a16に閾値の低いFLC−Aが有り、分離材12
を挟んで右側の画素b17に閾値の高いFLC−Bが存
在している。
【0068】印加パルス電圧が低い場合、一画素を構成
する市松模様で表された画素a16と画素b17は共に
光を透過せず、光透過率が(4+4)/2=4%程度の
OFF状態となる(図4α)。
する市松模様で表された画素a16と画素b17は共に
光を透過せず、光透過率が(4+4)/2=4%程度の
OFF状態となる(図4α)。
【0069】次に印加パルス電圧がFLC−Aの閾値よ
り高く、FLC−Bの閾値より低い場合、一画素の中で
白抜きで表された画素a16は光を透過する一方、市松
模様で表された画素b17は光を透過しないので、光透
過率が(40+4)/2=22%程度の中間調状態とな
る(図4β)。
り高く、FLC−Bの閾値より低い場合、一画素の中で
白抜きで表された画素a16は光を透過する一方、市松
模様で表された画素b17は光を透過しないので、光透
過率が(40+4)/2=22%程度の中間調状態とな
る(図4β)。
【0070】さらに印加パルス電圧がFLC−Bの閾値
より高い場合、一画素を構成する白抜きで表された画素
a16と画素b17は共に光を透過して、光透過率が
(40+40)/2=40%程度のON状態となる(図
4γ)。
より高い場合、一画素を構成する白抜きで表された画素
a16と画素b17は共に光を透過して、光透過率が
(40+40)/2=40%程度のON状態となる(図
4γ)。
【0071】上記のような一画素を等分して、閾値の異
なる液晶材料に等しい印加パルス電圧を加えることによ
り、赤(R)、緑(G)、青(B)の三原色のカラー液
晶表示装置で従来2×2×2=8色しか表現できなかっ
たのに対して、本発明では3×3×3=27色も表現で
きるようになる。
なる液晶材料に等しい印加パルス電圧を加えることによ
り、赤(R)、緑(G)、青(B)の三原色のカラー液
晶表示装置で従来2×2×2=8色しか表現できなかっ
たのに対して、本発明では3×3×3=27色も表現で
きるようになる。
【0072】ここまで、一対の薄膜電極の重畳領域を
1:1の割合で分割した実施例について述べてきたが、
分離材によりそれ以外の割合で分割しても良い。
1:1の割合で分割した実施例について述べてきたが、
分離材によりそれ以外の割合で分割しても良い。
【0073】そこで一対の薄膜電極の重畳領域である各
画素を1:2の面積比で分割する実施例を次に説明す
る。
画素を1:2の面積比で分割する実施例を次に説明す
る。
【0074】図5は一対の薄膜電極の重畳領域を1:2
の面積比で分割する本発明の強誘電性液晶表示装置の断
面図である。
の面積比で分割する本発明の強誘電性液晶表示装置の断
面図である。
【0075】同様に図6は1:2に分割された一画素の
詳細平面図である。
詳細平面図である。
【0076】図5に示すように、分離材12は一対の薄
膜電極9の重畳領域を1:2の割合で分割している。
膜電極9の重畳領域を1:2の割合で分割している。
【0077】一画素に占める割合が小さな重畳領域に電
圧の閾値が低く、時間の閾値が高いFLC−C20が充
填されており、大きな重畳領域に電圧の閾値が高く、時
間の閾値が低いFLC−D21が充填されている。
圧の閾値が低く、時間の閾値が高いFLC−C20が充
填されており、大きな重畳領域に電圧の閾値が高く、時
間の閾値が低いFLC−D21が充填されている。
【0078】分離材はジアリルヨードニウム塩(Ph−
I[Ph]MX)、トリアリルスルホニウム塩(Ph−
S[Ph]2X)、トリアリルセレニウム塩(Ph−S
e[Ph]2X)などを紫外線硬化剤として用いたエポ
キシ樹脂からなる。
I[Ph]MX)、トリアリルスルホニウム塩(Ph−
S[Ph]2X)、トリアリルセレニウム塩(Ph−S
e[Ph]2X)などを紫外線硬化剤として用いたエポ
キシ樹脂からなる。
【0079】図6はこの実施例に特徴的な一画素を1:
2に分割する分離材と異なる面積に分割された画素の平
面図である。
2に分割する分離材と異なる面積に分割された画素の平
面図である。
【0080】図6において、二行と三列の六個の薄膜電
極9は幅110μmに形成されており、各薄膜電極を
1:2に分割するように幅20μmの分離材12が列の
薄膜電極上に平行に形成されている。
極9は幅110μmに形成されており、各薄膜電極を
1:2に分割するように幅20μmの分離材12が列の
薄膜電極上に平行に形成されている。
【0081】分離材12により一画素は電圧の閾値が低
く、時間の閾値が高いFLC−Cを充填した縦110μ
m横30μmの画素c22と、大きな重畳領域に電圧の
閾値が高く、時間の閾値が低いFLC−Dを充填した縦
110μm横60μmの画素d23とに左右に分離され
ている。
く、時間の閾値が高いFLC−Cを充填した縦110μ
m横30μmの画素c22と、大きな重畳領域に電圧の
閾値が高く、時間の閾値が低いFLC−Dを充填した縦
110μm横60μmの画素d23とに左右に分離され
ている。
【0082】図示されるようにFLC−Cが充填される
空間をFLC−Dが充填される空間より狭く設定すれ
ば、FLC−Cの粘度がFLC−Dに比べて二倍程度高
くても両者を略同時間で注入することができる。
空間をFLC−Dが充填される空間より狭く設定すれ
ば、FLC−Cの粘度がFLC−Dに比べて二倍程度高
くても両者を略同時間で注入することができる。
【0083】先に述べたように強誘電性液晶の双安定状
態は電圧と時間の両者によって相互に遷移可能なことが
分かっているから、液晶への印加パルス電圧を低電圧か
つ微小時間、低電圧かつ長時間、高電圧かつ短時間、高
電圧かつ長時間の順に変化させることで四段階に画素の
光透過率を段階的に引き上げることができる。
態は電圧と時間の両者によって相互に遷移可能なことが
分かっているから、液晶への印加パルス電圧を低電圧か
つ微小時間、低電圧かつ長時間、高電圧かつ短時間、高
電圧かつ長時間の順に変化させることで四段階に画素の
光透過率を段階的に引き上げることができる。
【0084】図7に異なる割合に分割された一画素に電
圧及び時間特性の違う強誘電性液晶を充填した液晶表示
装置の光透過率特性図を示す。
圧及び時間特性の違う強誘電性液晶を充填した液晶表示
装置の光透過率特性図を示す。
【0085】図7では、最も低い光透過率4%となるα
状態で印加パルス電圧は0Vないし、極めて低い電圧及
び時間の短いパルスとなっている。
状態で印加パルス電圧は0Vないし、極めて低い電圧及
び時間の短いパルスとなっている。
【0086】次に高い光透過率16%となるβ状態で印
加パルス電圧は電圧が低く時間が長いパルスとする。
加パルス電圧は電圧が低く時間が長いパルスとする。
【0087】続いて高い光透過率28%となるγ状態で
印加パルス電圧は電圧が高く時間が短いパルスとしてい
る。
印加パルス電圧は電圧が高く時間が短いパルスとしてい
る。
【0088】さらに最も高い光透過率40%となるδ状
態で印加パルス電圧は電圧、時間共に大きな値に設定さ
れている。
態で印加パルス電圧は電圧、時間共に大きな値に設定さ
れている。
【0089】そのため、α状態からβ状態への遷移はF
LC−Cの閾値に依存し、またβ状態からγ状態への遷
移はFLC−Dの閾値に依存し、さらにγ状態からδ状
態への遷移はFLC−C及びFLC−Dの閾値に依存す
ることになる。
LC−Cの閾値に依存し、またβ状態からγ状態への遷
移はFLC−Dの閾値に依存し、さらにγ状態からδ状
態への遷移はFLC−C及びFLC−Dの閾値に依存す
ることになる。
【0090】このような印加パルス電圧の電圧と時間に
より、一画素に四階調を持たせる画素内の光透過面積の
平面配置図を図8に示す。
より、一画素に四階調を持たせる画素内の光透過面積の
平面配置図を図8に示す。
【0091】図8において、分離材12を挟んで左側の
狭い画素c22に電圧閾値が低く、時間閾値の高いFL
C−Cが置かれ、分離材12を挟んで右側の広い画素d
23に電圧閾値が高く、時間閾値の低いFLC−Dが配
置されている。
狭い画素c22に電圧閾値が低く、時間閾値の高いFL
C−Cが置かれ、分離材12を挟んで右側の広い画素d
23に電圧閾値が高く、時間閾値の低いFLC−Dが配
置されている。
【0092】印加パルス電圧の電圧及び時間の値が小さ
い場合、一画素を構成する市松模様で表された画素c2
2と画素d23は共に光を透過せず、光透過率が(4+
4×2)/3=4%程度のOFF状態となる(図8
α)。
い場合、一画素を構成する市松模様で表された画素c2
2と画素d23は共に光を透過せず、光透過率が(4+
4×2)/3=4%程度のOFF状態となる(図8
α)。
【0093】次に印加パルス電圧がFLC−Cの電圧閾
値より高く、FLC−Dの電圧閾値より低い場合、一画
素の中で白抜きで表された画素c22は光を透過する一
方、市松模様で表された画素d23は光を透過しないの
で、光透過率が(40+4×2)/3=16%程度のL
中間調状態となる(図8β)。
値より高く、FLC−Dの電圧閾値より低い場合、一画
素の中で白抜きで表された画素c22は光を透過する一
方、市松模様で表された画素d23は光を透過しないの
で、光透過率が(40+4×2)/3=16%程度のL
中間調状態となる(図8β)。
【0094】さらに印加パルス電圧がFLC−Cの時間
閾値より低く、FLC−Dの電圧閾値より高い場合、一
画素を構成する市松模様で表された画素c22は光を通
さない一方、白抜きで表された画素d23は光を通すの
で、光透過率が(4+40×2)/3=28%程度のH
中間調状態となる(図8γ)。
閾値より低く、FLC−Dの電圧閾値より高い場合、一
画素を構成する市松模様で表された画素c22は光を通
さない一方、白抜きで表された画素d23は光を通すの
で、光透過率が(4+40×2)/3=28%程度のH
中間調状態となる(図8γ)。
【0095】さらに印加パルス電圧がFLC−C及びF
LC−Dの電圧かつ時間閾値より高い場合、一画素を構
成する白抜きで表された画素c22と画素d23は共に
光を透過して、光透過率が(40+40×2)/3=4
0%程度のON状態となる(図8δ)。
LC−Dの電圧かつ時間閾値より高い場合、一画素を構
成する白抜きで表された画素c22と画素d23は共に
光を透過して、光透過率が(40+40×2)/3=4
0%程度のON状態となる(図8δ)。
【0096】上記のような一画素を1:2に分割して、
電圧及び時間閾値の異なる液晶材料に等しい印加パルス
電圧を加えることにより、赤(R)、緑(G)、青
(B)の三原色のカラー液晶表示装置で従来2×2×2
=8色しか表現できなかったのに対して、本発明では4
×4×4=64色も表現できるようになる。
電圧及び時間閾値の異なる液晶材料に等しい印加パルス
電圧を加えることにより、赤(R)、緑(G)、青
(B)の三原色のカラー液晶表示装置で従来2×2×2
=8色しか表現できなかったのに対して、本発明では4
×4×4=64色も表現できるようになる。
【0097】以上の二つの実施例において、各閾値は分
離材により隔離された光学特性の異なる液晶材料の性質
に基づき急峻なまま保たれるので、デジタル信号の再生
がしやすくなる。
離材により隔離された光学特性の異なる液晶材料の性質
に基づき急峻なまま保たれるので、デジタル信号の再生
がしやすくなる。
【0098】次に、本発明の分離材の液晶表示装置の平
面上でのより具体的な配置を示すことにする。
面上でのより具体的な配置を示すことにする。
【0099】図9は液晶表示装置のシール剤で囲まれた
領域を蛇行しつつ二分する分離材の平面図である。
領域を蛇行しつつ二分する分離材の平面図である。
【0100】図9で、簡略化のため基板及び対向基板は
省略されており、八行の薄膜電極9と一二列の薄膜電極
9との重畳領域に96個の画素が形成されている。
省略されており、八行の薄膜電極9と一二列の薄膜電極
9との重畳領域に96個の画素が形成されている。
【0101】96個の画素を囲むようにエポキシ樹脂製
のシール剤13が設けられている。
のシール剤13が設けられている。
【0102】シール剤の内側に列の薄膜電極を二分する
ように分離材12が蛇行し、かつ上のシール剤に連結さ
れ、二つの液晶の注入口、即ち上の注入口a24と下の
注入口b25から注入される液晶が互いに分離されるよ
うになっている。
ように分離材12が蛇行し、かつ上のシール剤に連結さ
れ、二つの液晶の注入口、即ち上の注入口a24と下の
注入口b25から注入される液晶が互いに分離されるよ
うになっている。
【0103】本発明の多階調型の液晶表示装置の製造方
法は以下の通りである。
法は以下の通りである。
【0104】分離材により分離された部分をそれそれ真
空にした後、注入口aからFLC−Aを、また、注入口
bからFLC−Bを注入した。
空にした後、注入口aからFLC−Aを、また、注入口
bからFLC−Bを注入した。
【0105】この時、まずFLC−Aが等方相である温
度でFLC−Aを注入した後カイラルスメクティック相
になる温度まで冷却する。
度でFLC−Aを注入した後カイラルスメクティック相
になる温度まで冷却する。
【0106】閾値が低いFLC−Aがカイラルスメクテ
ィック相となる温度ではFLC−Bは等方相であり、容
易に注入できる。
ィック相となる温度ではFLC−Bは等方相であり、容
易に注入できる。
【0107】このように液晶材料の相転移温度の差を利
用して一方の液晶材料がカイラルスメクティック相、他
方が等方相(またはカイラルネマティック相あるいはネ
マティック相)である温度で注入すれば、注入のプロセ
スにおいて二種類の液晶材料が混ざることないので、二
種類の液晶材料を同時に容易に所定の部分に充填するこ
とができる。
用して一方の液晶材料がカイラルスメクティック相、他
方が等方相(またはカイラルネマティック相あるいはネ
マティック相)である温度で注入すれば、注入のプロセ
スにおいて二種類の液晶材料が混ざることないので、二
種類の液晶材料を同時に容易に所定の部分に充填するこ
とができる。
【0108】従って、真空にするプロセスが一度で済
む、また、二つの注入口を同時に塞ぐことができるので
作製プロセスが簡単であるという利点もある。
む、また、二つの注入口を同時に塞ぐことができるので
作製プロセスが簡単であるという利点もある。
【0109】上記の方法でFLC−AとFLC−Bを注
入した後、それぞれの注入口を塞いで耐衝撃性の有る強
誘電性液晶パネルを作製した。
入した後、それぞれの注入口を塞いで耐衝撃性の有る強
誘電性液晶パネルを作製した。
【0110】なお、本発明の階調制御法で用いることが
できる液晶材料としては、強誘電性を有するカイラルス
メクティック液晶が最も好ましく、そのうちカイラルス
メクティックC相(SmC*)またはH相(SmH*)の
液晶が適している。
できる液晶材料としては、強誘電性を有するカイラルス
メクティック液晶が最も好ましく、そのうちカイラルス
メクティックC相(SmC*)またはH相(SmH*)の
液晶が適している。
【0111】上記の単体の強誘電性液晶化合物の材料例
としては、デシロキシベンゾリデン−P’−アミノ−2
−メチルブチルシンナメ−ト(DOBAMBC)、ヘキシルオキ
シベンジリデン−P’−アミノ−2−クロロプロピルシ
ンナメ−ト(HOBACPC)および4−O−(2−メチル)−
ブチル−レゾルシリデン−4’−オクチルアニリン(MBR
A8)等が挙げられる。
としては、デシロキシベンゾリデン−P’−アミノ−2
−メチルブチルシンナメ−ト(DOBAMBC)、ヘキシルオキ
シベンジリデン−P’−アミノ−2−クロロプロピルシ
ンナメ−ト(HOBACPC)および4−O−(2−メチル)−
ブチル−レゾルシリデン−4’−オクチルアニリン(MBR
A8)等が挙げられる。
【0112】また、混合液晶の例としてはメルク社のZ
LI−3654とチッソ石油化学社のCS−1014、
メルク社のZLI−3654とZLI−4654−00
0などが用いられる。
LI−3654とチッソ石油化学社のCS−1014、
メルク社のZLI−3654とZLI−4654−00
0などが用いられる。
【0113】ところで、図9に示されるように基板周辺
の両端に二つの注入口を設ければ、異なる液晶材料が乗
った液晶パネルを水平に保った状態から回転させて二つ
の注入口の高さ関係を変えることで異なる液晶材料を交
互に液晶パネルに注入することが可能になる。
の両端に二つの注入口を設ければ、異なる液晶材料が乗
った液晶パネルを水平に保った状態から回転させて二つ
の注入口の高さ関係を変えることで異なる液晶材料を交
互に液晶パネルに注入することが可能になる。
【0114】本発明の実施例は、駆動方法として単純マ
トリクス方式、基板としてガラス基板しか挙げなかった
が、画素となる表示電極が基板上に島状に分散したアク
ティブマトリクス方式や一方の薄膜電極をAl製の反射
電極としたSiなどの不透明な半導体基板を用いても良
い。
トリクス方式、基板としてガラス基板しか挙げなかった
が、画素となる表示電極が基板上に島状に分散したアク
ティブマトリクス方式や一方の薄膜電極をAl製の反射
電極としたSiなどの不透明な半導体基板を用いても良
い。
【0115】一方の基板を不透明にし、且つ一方の基板
上の薄膜電極をAl、Crなどの金属で形成すると単純
マトリクス方式では薄膜電極の抵抗が下がって信号の変
形が小さくなり、アクティブマトリクス方式では抵抗だ
けでなく一画素の面積を広くすることができる。
上の薄膜電極をAl、Crなどの金属で形成すると単純
マトリクス方式では薄膜電極の抵抗が下がって信号の変
形が小さくなり、アクティブマトリクス方式では抵抗だ
けでなく一画素の面積を広くすることができる。
【0116】
【発明の効果】本発明の液晶表示装置によれば、一つの
画素に印加パルス電圧に対する閾値の異なる液晶材料を
複数種類有するため、一つの画素において、少なくとも
3つの安定状態が存在するため、階調表示が可能にな
る。
画素に印加パルス電圧に対する閾値の異なる液晶材料を
複数種類有するため、一つの画素において、少なくとも
3つの安定状態が存在するため、階調表示が可能にな
る。
【0117】したがって、容易にしかも安価に階調表示
を行うことができる強誘電性液晶表示装置を実現するこ
とができる。
を行うことができる強誘電性液晶表示装置を実現するこ
とができる。
【図1】本発明の三階調型強誘電性液晶表示装置の断面
図である。
図である。
【図2】本発明の三階調型強誘電性液晶表示装置の画素
の配置平面図である。
の配置平面図である。
【図3】本発明の三階調型強誘電性液晶表示装置の光透
過率特性図である。
過率特性図である。
【図4】本発明の三階調型強誘電性液晶表示装置の画素
の光透過分布図である。
の光透過分布図である。
【図5】本発明の四階調型強誘電性液晶表示装置の断面
図である。
図である。
【図6】本発明の四階調型強誘電性液晶表示装置の画素
の配置平面図である。
の配置平面図である。
【図7】本発明の四階調型強誘電性液晶表示装置の光透
過率特性図である。
過率特性図である。
【図8】本発明の四階調型強誘電性液晶表示装置の画素
の光透過分布図である。
の光透過分布図である。
【図9】本発明の強誘電性液晶表示装置の液晶の分離材
の平面図である。
の平面図である。
【図10】カイラルスメクティック液晶の螺旋配置図で
ある。
ある。
【図11】強誘電性液晶の双安定性配置図である。
【図12】強誘電性液晶表示装置の光透過率特性図であ
る。
る。
1 基板 2 対向基板 3 液晶分子 4 層 5 双極子 6 上向きの電界 7 下向きの電界 8 閾値 9 薄膜電極 10 偏光板 11 配向膜 12 分離材 13 シール剤 14 FLC−A 15 FLC−B 16 画素a 17 画素b 18 Vtha 19 Vthb 20 FLC−C 21 FLC−D 22 画素c 23 画素d 24 注入口a 25 注入口b
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 置田 雄二 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内
Claims (5)
- 【請求項1】 少なくとも一方が透明な基板から形成さ
れ、その内面に薄膜電極を有する液晶表示装置におい
て、一画素が複数個に分割されており、分割された該一
画素に電気光学特性の異なる液晶が封入されていること
を特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】 二分割された一画素の面積比が1:1で
あることを特徴とする請求項1の液晶表示装置。 - 【請求項3】 二分割された一画素の面積比が1:2で
あることを特徴とする請求項1の液晶表示装置。 - 【請求項4】 相転移温度の異なる液晶が用いられるこ
とを特徴とする請求項1の液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項5】 薄膜電極上に柱状の分離材が形成される
ことを特徴とする請求項1の液晶表示装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17312893A JPH0728037A (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17312893A JPH0728037A (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 液晶表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0728037A true JPH0728037A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=15954650
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17312893A Pending JPH0728037A (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 液晶表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0728037A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002156642A (ja) * | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Nec Corp | 液晶表示装置とその製造方法及び液晶表示方法 |
JP2006003788A (ja) * | 2004-06-21 | 2006-01-05 | Dainippon Printing Co Ltd | 液晶表示素子 |
CN101937146A (zh) * | 2009-06-30 | 2011-01-05 | Nec液晶技术株式会社 | 液晶显示元件、显示装置、以及用于驱动显示装置的方法 |
JP2013210637A (ja) * | 2013-04-16 | 2013-10-10 | Nlt Technologies Ltd | 液晶表示素子、表示装置及びその駆動方法 |
-
1993
- 1993-07-13 JP JP17312893A patent/JPH0728037A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006003788A (ja) * | 2004-06-21 | 2006-01-05 | Dainippon Printing Co Ltd | 液晶表示素子 |
JP4580695B2 (ja) * | 2004-06-21 | 2010-11-17 | 大日本印刷株式会社 | 液晶表示素子 |
CN101937146A (zh) * | 2009-06-30 | 2011-01-05 | Nec液晶技术株式会社 | 液晶显示元件、显示装置、以及用于驱动显示装置的方法 |
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