JPS62262022A - 電気光学効果を利用した装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、液晶、ＥＬ、ＬＥＤなどの表示装置や、光シ
ャッタおよびセンサなど電気光学効果を利用した装置に
関するものである。

（従来の技術） 従来の液晶装置は、第５図に示すように、ガラス基板１
上に透明導電膜２ａ、２ｂ＋　２ｃを被着し酸化シリコ
ンなどの絶縁膜３を被着し、液晶４を配向させるための
配向膜Ｓを被着し、ラッピングした基板を用いていた。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の装置では、平行な一対の透明導電膜間に一定の電
圧振幅を印加した場合、この一対の透明導電膜間の表示
面内の透過率分布は基本的には一定であり、異なること
はなかった。

本発明の目的は、電気光学効果を有する材料を挾持した
一対の導電膜による表示面内において、電気光学特性（
たとえば透過率）を複数種類具ならせ得る装置を提供す
ることである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の電気光学効果を利用した装置は、一対の導電膜
間に電気光学効果を有する材料を挾持し、この材料と導
電膜間に厚さの異なった複数の部分を有する誘電体膜を
形成し、前記一対の導電膜間に適当な駆動電圧を印加し
て、厚さの異なった複数の部分に対応した、前記材料の
各部に印加される電界の強さを異ならせ、この材料の各
部に応じた電気光学特性を得るものである。

また、電気光学効果を有する材料を強誘電性液晶とする
ものであり、さらに、アクティブマトリックス駆動にお
ける１ピクセルの表示有効領域を一対の導電膜とするも
のである。

（作　用） 本発明により、厚さの異なった複数の部分に対応し、電
気光学効果を有する材料の各部に印加される電界の強さ
が異な゛ってくる。したがって、一対の導電膜による表
示面内において、材料の各部に応じた電気光学特性を得
ることができる。

（実施例） 本発明の実施例を第１図ないし第４図に基づいて説明す
る。

同図において、第５図に示した従来例と同じ部分につい
ては同一符号を付し、その説明を省略する。

第１図（ａ）は本発明を電気光学効果を有する材料を用
いた表示装置に適用した一実施例を示している。同図に
おいて一対の導電膜間にある電気光学効果を有する材料
に実効的に印加される電界の強さを変化させるために、
１’Ｒ体膜６を用いており、誘電体膜６の厚さに変化を
もたせている。

第１図（ｂ）に電気光学効果を有する材料（たとえば強
誘電性液晶）を用いた場合、第１図（ａ）のＡＢＣの部
分に対応する透過率と一対の透明導電膜２ａ、２ｄ間に
印加された電圧（あるいは電圧Ｘパルス時間などの駆動
条件）との関係を示している。このような電気光学特性
を示す材料の場合。

従来の第５図に示す構造では一対の導′市膜に印加する
電圧によって透過率が０％あるいは１００％しか選択す
ることができなかった。しかし本実施例においては、印
加電圧をＶとすると、Ｖ＜Ｖ、。

ＶＡ＜Ｖ＜Ｖ、、Ｖｎ＜Ｖ＜Ｖｃ＋　ｖａ＜ｖの範囲の
印加電圧で面積の異なる４種類の透過率を表示すること
ができる。

一般的に一対の導電膜間に、誘電体膜６の厚さＤｌをＮ
種類（膜厚の薄い部分から順番に１からＮまでの添字を
つけることにする）作り、ｉ番目の厚さの部分を透過率
１００％にする最小の電圧をＶ。

とし、またそのｉ番目の厚さの部分の面積をＳ。

とすると、第１図（ｃ）に示すＴＩは次のようになる。

Σ　れ ＴＩ＝　− Σ　ＳＪ したがって１表示装置や光シャッタの場合、その設計思
想に合わせたＶ、およびＴ、が得られるようなり、およ
びＳｌを決定すればよい。

ここで一定の電圧を印加された一対の導電膜間にある電
気光学効果を有する材料に実効的に印加される電圧ある
いは電界の強さが複数種類具なるようにする方法例とし
て次のようなものが考えられる。

第１図（ｄ）に示すように一対の導電膜の両方に誘電体
膜６の厚さを変えても作成できる。

第１図（ｅ）に示すように誘電体１６の厚さを連続的に
変化させることにより、電気光学効果を有する材料７に
実効的に印加される電圧あるいは電界の強さを連続的に
変化させることができる。

第１図（ｆ）に示すように複数種類の誘電体膜６゜８．
９を重ね合わせることによっても作成できる。

また、誘電体膜の厚さを変化させた場合、その段差を水
ガラスや配向膜５などで解消させたり、第１図（ｇ）に
示すように、まず第１の誘電体膜６の厚さを変化させて
形成したのち、第１の誘電体膜６とは誘電率の異なる第
２の誘電体膜８を被着し、そののち表面を光学研磨する
ことによって形成された第２の誘電体膜８を用いると平
面な表面が得られ、さらに電気光学効果を有する材料７
の１９さが一定となる。

以上の考察かられかるように、本発明装置の構造は一対
の導電膜間の電圧を直接表示モードに変換できるセンサ
への応用が有効である。また電気光学効果を有する材料
が厚さによってその応答速度が異なるような場合には、
その駆動周波数などのセンサとしても使用できる。

第２図（ａ）は本発明を液晶パネルに適用した実施例を
示している。ここでは−表示絵素を構成する一対の導電
膜２ａ、２ｄ間にある電気光学効果を有する材料（液晶
４）に実効的に印加される電圧あるいは電界の強さを変
化させるために、誘電体膜８の膜厚を３種類に変化させ
ている。なお、ここでは偏光板１０を備えた、たとえば
ネガティブ表示のＴＮ液晶パネルを例にとって説明する
が、ポジティブ表示のものや、ＧＨ液晶を用いたものに
おいても同様である。

第２図（ｂ）は、ある液晶を適当な厚さで用いた場合、
第２図（ａ）のＡ、Ｂ、Ｃの部分に対応する透過率と、
一対の透明導電膜２ａ、２ｄ間にスタティック駆動によ
り印加された電圧との関係を示している。

ここで、たとえば電圧３ボルトを印加した場合の透過率
を考えると、Ａの部分では約９０％、Ｂの部分では約２
２％、Ｃの部分では約２％となり、一対の透明導電膜２
ａ、２ｄ間に一定の電圧を印加した場合でも異なる透過
率を示す部分をつくり出すことができる。さらに、第２
図（ｃ）に第２図（ｂ）に示すＡ、Ｂ、Ｃの部分の光学
特性を示す面積が等しい場合の一対の透明導電膜全体の
光学特性を示している。ここに示しているように透過率
を１０％から９０％まで変化させる場合、印加電圧を２
．２ボルトから４．５ボルトまで幅広い電圧範囲におい
て変化させればよい、第５図に示す従来のものが。

第２０図（ｂ）のＡで示す光学特性だけで構成されてい
るとすると、透過率を１０％から９０％まで変化させる
のに１ボルトの印加電圧幅しかないのに対し、本発明に
よるものでは、その倍以上もの大きな印加電圧幅が得ら
れる。しかも従来のものと比べて、はとんど等しい２．
２ボルトという低い電圧より使用できる利点がある。

第３図（ａ）および第３図（ｄ）にカラーフィルタを誘
電体膜９−ａ、９−ｂ、９−ｃとして用いた際の液晶パ
ネルの実施例を示している。

第３図（ｂ）は誘電体膜９−ｃから誘電体膜９−ａの順
序でほとんど同じ値λ。のピークをもちながらそのバン
ド幅を広げていくフィルタである。

第３図（ｃ）は誘電体膜９−ｃから誘電体膜９−ａに向
ってそれぞれのピーク値が長波長側にシフトしていくフ
ィルタである。

第３図（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）に、各種フィルタの分光
特性を示している。

第３図（ａ）と（ｂ）を組み合わせると、一対の導電膜
内における色純度の電圧依存性が得られる。

また誘電体膜としてのカラーフィルタの段差による最適
液晶ギャップを考慮しての第３図（ａ）と（ｃ）の組み
合わせ、第３図（ｄ）と（ｅ）の組み合わせなどが考え
られる。第３図（ｄ）において、３種類の誘電体膜に、
色の三原色を割りあてると次のようになる。

それぞれの誘電体膜９の１（Ｑ＝ａ−ｃ）における誘電
率と厚さをε、、Ｄ、とし、ｉ＝ａにレッド。

１＝＝ｂにグリーン、ｉ＝ｃにブルーを割りあてる。

ε１Ｄ、くε１Ｄゎ〈εｅ　Ｄ　ｅの場合、一対の導電
膜間の電圧が増加するにつれてレッド→イエロー→ホワ
イトと変化し、また同様に εｂ　Ｄ　ｂ　＜　Ｅ　ｅ　Ｄ　ｅ　＜εａ　Ｄ　ｓの
場合、グリーン→シアン→ホワイ１−となり、εｃＤｃ
くε１Ｄ、〈ε、Ｄｂの場合、ブルー→マゼンタ→ホワ
イトとなる。ここでさらに、Ｄ、＜Ｄｈ＜ＤＣとして最
適液晶ギャップを考慮し、固定しておき、Ｅ、だけを変
化させ、前記不等式を満たすように設計すれば、新しい
ディスプレイができる。

これまでは、一対の導電膜について述べてきたが、これ
らは特にアクティブマトリックス駆動においては１ピク
セルに対応すると考えられ、駆動方法における新しい問
題点はなく、中間調表示に特に有効である。

スタティック駆動においても、中間調表示をする場合に
は有効であり、第３図に用いた実施例を採用すると、１
ピクセル内での多色表示も可能である。また誘電体膜と
しては、絶縁膜、有機物。

無機フィルタなどを含むさまざまな誘電体を用いること
かできる。

第４図（ａ）はドツトマトリックス型におけるダイナミ
ック駆動方式を行なうパネルを示している。

第４図（ｂ）および第４図（Ｃ）はそれぞれ第４図（ａ
）に示したＡ−Ｂ断面の下側基板付近およびＢ−Ｃ断面
の上側基板付近を表わしている。この場合、「一対の導
電膜」を１ピクセルに対応するとして扱う、ここでは４
種類の誘電体膜１１が使われており、それぞれ誘電率と
厚さを決定すれば、ピクセル当り×２種類の光学特性を
もつ部分を組み合わせることができる。またそれぞれの
種類の占める面積を決定してやれば、一対の導電膜間の
電圧と透過率との関係が得られる。

本発明を用いた中間色表示は、面積階調をさらに追加利
用するものであり、１ピクセル内での各中間色の占める
面積の配列にも工夫できる。たとえばＲＧＢの１トリオ
を表示するのに、第４図（ｄ）に示すように、中心部は
ど明るい構成にしたり、第４図（ｅ）に示すように１ト
リオの色の中心はど明るくしたりできる。しかし、その
駆動方法に関しては、この場合クロストークを充分に考
慮する必要がある。

（発明の効果） 本発明によれば、一対の導電膜間の表示面内において、
複数の異なる電気光学特性を発揮させることが可能とな
り、強誘電液晶等を用いた中間調表示等にすぐれた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａＬ　（ｄＬ　（ｅ）、　（ｆ）、（ｇ）は本
発明の一実施例における液晶パネルの断面図、第１図（
ｂ）、（Ｑ）は液晶パネルの印加電圧と透過率との関係
図、第２図（ａ）は本発明の第２の実施例の液晶パネル
断面図、第２図（ｂ）、（ｃ）は同液晶パネルの印加電
圧と透過率との関係図、第３図（ａ）。 （ｄ）は本発明の第３実施例の液晶パネルの断面図、第
３図（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）は同フィルタの分光特性図
、第４図（ａ）は本発明を用いた他の液晶パネルの概略
平面図、第４図（ｂ）、（ｃ）は同（ａ）のＡ−Ｂ、Ｂ
−Ｃの部分断面図、第４図（ｄ）、（ｅ）はＲＧＢトリ
オ内での明暗の配置方法を示す図、第５図は従来の液晶
パネルの断面図である。 １・・・ガラス基板、　　２　ａ　、　２　ｂ　、　２
　ｃ　、　２　ｄ　−透明導電膜、　　３・・・酸化シ
リコン、　４・・・液晶、　５・・・配向膜、　６，８
，９，１１・・・誘電体膜、　７・・・材料、　１ｏ・
・・偏光板。 特許出願人　松下電器産業株式会社 第１図 （ａ） 第１図 （ｂ） Ｏく■＜　ＶＢ　＜　ＶＣ 第１図 （ｃ） 第１図 （ｄ） 第１図 （ｅ） 第　１　図 （ｆ） 第１図 第２図 （ａ） ）！１ 　　ＢＣ １０−楊Ｉ′ｉ５′ｌ辰 第２図 （ｂ） Ａ　　　　　　　　　　　　Ｂ　　　　　　　　　　　
Ｃ第２図 （Ｃ） （’／、） 丘Ｔ）ｊＤ電Ｌ ９−ａ９−ｂ９−ｃ−−−ＡｆＪ、イ本月臭第３図 （ｂ） 第３図 （ｃ） 第３図 （ｄ） ９−ａ９−ｂ９−ｃ−−ａｆｔｔ傾 第３図 （ｅ） 第４図 （ａ） Ｙ＋　　　Ｙ２　　　Ｙ３Ｙ４　　・・第４図 （ｂ） （ｃ） ａ 第４図 （ｄ） ＧＢ （ｅ） Ｇ 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の導電膜間に電気光学効果を有する材料を挾
   持し、該材料と導電膜間に厚さの異なった複数の部分を
   有する誘電体膜を形成し、前記一対の導電膜間に適当な
   駆動電圧を印加して、前記厚さの異なった複数の部分に
   対応した、前記材料の各部に印加される電界の強さを異
   ならせ、前記材料の各部に応じた電気光学特性を得るこ
   とを特徴とする電気光学効果を利用した装置。
2. （２）電気光学効果を有する材料を強誘電性液晶とする
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の電気
   光学効果を利用した装置。
3. （３）アクティブマトリックス駆動における１ピクセル
   の表示有効領域を一対の導電膜とすることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載の電気光学効果を利用し
   た装置。