JPH0150889B2

JPH0150889B2 -

Info

Publication number: JPH0150889B2
Application number: JP16872180A
Authority: JP
Inventors: Tomio Sonehara; Norihisa Okamoto
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1980-11-28
Filing date: 1980-11-28
Publication date: 1989-11-01
Also published as: JPS5792317A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はコレステリツク―ネマチツク相転移現
象を利用した液晶表示装置に関する。

コレステリツク―ネマチツク相転移型の液晶表
示パネルは、電界を一度も印加されていない時の
コレステリツク相の構造により第１図に示すよう
に、(a)ら旋軸が基板面に対し垂直なグランジヤン
構造をとるもの、(b)ら旋軸が基板面に対し、傾い
たフオーカルコニツク構造をとるもの、の２つに
分類することができる。この２つの初期状態を分
ける要因は、表面の配向処理とｄ／ｐである。

実験結果の１例を次に述べる。

表面の配向処理として、第２図に示すように１
両面の基板に垂直配向処理（垂直パネル）、２片
面の基板に垂直配向処理、もう一方の基板に水平
配向処理（ハイブリツドパネル）、３両面の基板
に水平配向処理（平行パネル）の３種類のパネル
を用意し、ｄ／ｐ＝2.0となるように光学活性物
質を添加したカイラルネマチツク液晶を封入し
た。３の平行パネルは平坦で透明な状態、２のハ
イブリツドパネルは、ら施軸が一方向に傾いたス
トライプ状の組織が観察され、３の平行パネルに
比べ多少白濁した状態である。１の垂直パネル
は、ランダムにら施軸が傾いたフオーカルコニツ
ク構造となり白濁している。次にｄ／ｐを変化さ
せる実験を行なつたところ、１の垂直パネルは、
ほぼｄ／ｐ＝1.5を境界にして、それ以下では透
明な組織、それ以上ではフオーカルコニツク構造
による白濁が現われた。２のハイブリツドパネル
は白濁の程度が変化し、３の平行パネルは平坦で
透明な状態であつた。ｄ／ｐをさらに大きくして
いくと１の垂直パネル、２のハイブリツドパネル
と共に、透明に近い初期状態を呈するようになつ
た。以上は、一度も電界を印加されない初期状態
の各パネルの状態である。しかし、ｄ／ｐ≧1.5
を満足する該液晶パネルに電界を印加、除去した
時の状態と前記の初期状態は、いずれの配向処理
を行なつた場合も一致しない。電界印加、除去
後、１の垂直パネルは、初期状態に近い白濁状態
となるが、組織はより細かな指絞様となり、初期
状態とは一致していない。３の水平パネルは白濁
し、平坦で透明であつた初期状態とはまつたく異
なるフオーカルコニツク構造となる。２のハイブ
リツドパネルは、初期状態と比較的同じ白濁状態
に戻るが、ストライブ状組織の完全な一致はみら
れない。

このように、従来のｄ／ｐ≧1.5を満足する相
転移型液晶表示パネルは、電界の印加除去後の表
示セグメント電極上と、初期状態である背景部分
とが、表示上同一と認識されず、表示品位の低下
を招いていた。このため、現状ではｄ／ｐの小さ
な領域を用いるか、表示品位のある程度の低下を
認め、使用する他はなかつた。

本発明はこのような欠点を除去し、ｄ／ｐ≧
1.5の領域でも高い表示品位を得ることを目的と
して発明されたものである。

以下、実施例に基づいて本発明を詳説する。

実施例１実施例１は、本発明を散乱型表示装置に応用し
たものである。第３図はその概念図である。下側
の基板は、基板８の上側に、セグメント電極６
と、それを取り囲むように20μmの間隔をあけて
設けられた背景電極７を、下側には、反射膜９を
付設されている。この下側基板と、全面共通電極
５を持つ上側基板４で液晶層をサンドウイツチし
た構成となつている。

本実施例では、基板４，８は平坦なパイレツク
スガラス、全面電極５、セグメント電極６、背景
電極７はIn₂O₃の透明導電膜、反射膜９はアルミ
ニウムの蒸着膜を用いた。基板はさらに大日本イ
ンキ化学製の垂直配向処理剤surfine150によつて
垂直配向処理を施され、9μのナイロンスペーサ
を介し、圧着されている。封入した液晶は、シア
ノビフエニル系液晶とフエニルシクロヘキシルカ
ーボネート系液晶の混合液晶にBDH社製CB―15
を4.0重量％添加し、ピツチを3.2μとしたもので
ある。

次に、第３図を説明する。ａ，ｆは液晶の封入
後、セグメント電極６と全面電極５にネマチツク
相転移を生ずるに十分な電圧を印加した時の断面
ａと表示の様子ｆを示した図である。

セグメント電極６に対応した領域１１の液晶分
子は電界により、コレステリツク―ネマチツク相
転移を起こし、ホメオトロピツク配向する。これ
に対し、背景領域１０に対応する液晶の構造は、
封入後の初期状態であるフオーカルコニツク構造
を保つている。したがつて、セグメント領域は光
学的に均質で透明となり、背景領域はフオーカル
コニツク構造に起因する白濁状態になる。反射板
９があるために、セグメント領域１１は反射性、
背景領域１０は光散乱性となりｆに示す表示が行
なわれる。

第３図ｂ，ｇは、ａ，ｆの電界印加状態から電
界を０にした時の断面ｂ、表示の様子ｇを示した
図である。セグメント電極に対応した領域の液晶
分子１３は、再びフオーカルコニツク構造となる
が、その組織は初期状態であるフオーカルコニツ
ク構造とは少し異なる。第４図に第３図ｇの組織
の様子を示した。Ａはセグメント電極領域、Ｂは
背景領域に対応する。つまり、Ａは電界を印加、
除去後のフオーカルコニツク構造、Ｂは初期状態
であるフオーカルコニツク構造を表わしたもので
ある。第４図より、Ｂに比較しＡは、指絞様のパ
ターンが細かくなつていることがわかる。これは
ら旋軸の傾きの方向が、初期状態よりもさらにラ
ンダムになつたことを表わしている。したがつ
て、Ａの領域はＢの初期状態よりも光散乱の強い
白濁となる。第３図ｂ，ｇはその様子を示してい
る。このため、表示のOFF状態で、セグメント
領域と背景領域の区別がつき、表示品位の低下を
招いている。

本発明により付設された背景電極、セグメント
電極と上側電極間に電圧を印加した時の、断面と
表示の様子を示したのが、第３図ｃ，ｈである。
液晶分子はホメオトロピツク配向し、第３図ｆの
セグメント電極領域と同様な反射性の表示とな
る。次に、電圧を０にした時の断面と表示の様子
を第３図ｄ，ｉに示す。液晶分子はフオーカルコ
ニツク構造をとり、白濁する。また、そのフオー
カルコニツク構造は、第４図Ａに示した細い指絞
様のパターンを見せる。表示に関しては、第３図
ｇのセグメント電極領域と同一な白濁状態であ
る。第３図ｅ，ｊは、ｄ，ｉの状態の液晶パネル
のセグメント電極に電圧を印加した時の断面と表
示の様子を示したものである。セグメント電極に
対応した領域は、ネマチツク相転移し、透明にな
つている。

本実施例での表示のON状態、OFF状態は、そ
れぞれ、第３図のｅ，ｊ，ｄ，ｉに対応してい
る。表示に用いられる２つの状態は、第４図Ａに
示す細い指絞様パターンを持つフオーカルコニツ
ク構造の白濁状態と、ホメオトロピツク配向した
ネマチツク相の透明状態である。また、セグメン
ト電極と背景電極の間の空隙は、20μmと小さい
ため視認不可能である。

このように本実施例では、OFF状態が均質な
表示となる散乱型表示装置が実現された。

実施例２実施例２は、本発明を相転移型ゲスト―ホスト
液晶表示装置に応用したものである。第図５はそ
の概念図である。上側にセグメント電極６と背景
電極７を付設された下側基板と、全面共通電極５
を持つ上側基板４で、液晶層をサンドウイツチし
た構成となつている。本実施例では、基板８、基
板４は、平坦なパイレツクスガラス、全面電極
５、セグメント電極６、背景電極７は、In₂O₃の
透明導電膜を用いた。基板は実施例１と同様に垂
直配向処理され、圧着されている。封入した液晶
組成物は、シアノビフエニル系液晶とフエニルシ
クロヘキシルカーボネート系液晶に、BDH社製
CB―15を3.0wt％添加し、さらにBOH社製の二
色性色素Ｄ―35を適当量混合したものである。な
お、セグメント電極と背景電極との間は実施例１
と同様、20μmの空隙で隔てられている。

コレステリツク―ネマチツク相転移を利用した
ゲスト―ホスト液晶表示において、表示は主に、
色素分子１４の配向変化による吸収の差によつて
行なわれるが、液晶の配向変化による光散乱効果
の表示に与える影響は少なくない。事実、高コン
トラスト化を目的としたｄ／ｐの値が大きな表示
パネルにおいては、OFF状態の白濁と、ON状態
の透明感は、二色性色素による光の吸収の差以上
に表示効果を与える場合がある。しかし、この白
濁状態も実施例１で述べたように、電界を一度も
印加されていない初期状態と、一度印加された
OFF状態とでは構造が多少異なつている。

これはゲスト―ホスト効果についても悪影響を
与える。つまり、構造の差異が光の吸収の差異と
なり、光散乱状態の差も相乗され、OFF時にセ
グメント電極領域１１と背景領域１０との見分け
がつくのである。

第５図ａ，ｄに、セグメント電極６、背景電極
７と、上側基板の全面電極５の間に電圧を印加し
た時の、断面と表示の様子を示した。これは液晶
パネル全面の液晶分子１３、色素分子１４がホメ
オトロピツク配向し、透明で、色素による光吸収
が弱い表示状態である。ｂ，ｅはａ，ｄの電圧を
０にした時を示している。液晶分子はフオーカル
コニツク構造をとり、それに伴い、色素分子によ
る光の吸収が増加し、さらに白濁する。このフオ
ーカルコニツク構造は、切期状態よりも細かな指
絞状パターンとして観察される。これは実施例１
の第４図Ａに対応する。第５図ｃ，ｆは、セグメ
ント電極と上側全面電極間に電圧を印加した時を
表している。セグメント電極領域は、透明で色素
による着色が薄く、背景領域は白濁した着色の濃
い表示となる。これがON状態である。OFF状態
は、前述の第５図ｂ，ｅであり、液晶パネル全面
が均質な表示となつている。

実施例３実施例３は、実施例２と同様、相転移型ゲスト
―ホスト液晶表示装置に応用したものである。

構成は実施例２と同じであり省略する。基板の
配向処理を、ポリイミド塗付、ラビングによる平
行配向処理にした点が異なつている。封入した液
晶組成物についても、実施例２と同じである。

平行配向処理を施された場合、初期状態は第１
図ａに示す、平坦なグランジヤン構造である。そ
のため、透明で色素による光の吸収が強い。しか
し電界印加、除去後、グランジヤン構造に緩和す
るのに長時間を要する。この現象は一般にメモリ
―現象と称されている。

またｄ／ｐが大きな領域では、ほとんど緩和し
ないケースも見られる。この時、液晶分子はフオ
ーカルコニツク構造をとり、光散乱性を有してい
る。したがつて、初期状態がグランジヤン構造、
OFF状態がフオーカルコニツク構造であること
から、セグメント電極領域と背景領域は明確に見
分けられ、表示の大きな問題である。本発明によ
り、背景領域にも電界を印加、除去し、グランジ
ヤン構造をフオーカルコニツク状態に変化させれ
ば、表示上、OFF時にセグメント電極領域と背
景領域の区別がされないのである。

実施例２の第５図を用いて説明する。第５図
ａ，ｄに示すように、全面電極５とセグメト電極
６、背景電極７の間に電圧を印加し、全体をホメ
オトロピツク配向させる。次に電圧を０にする
と、液晶分子はフオーカルコニツク構造をとる。
第５図ｂ，ｅに対応するこの状態は、白濁、着色
の濃いOFF状態であり、全面均質である。第５
図ｃ，ｆは、ｂ，ｅのセグメント電極と、上側全
面電極間に電圧を印加したON状態を表わしてい
る。このように、実施例２と同様、本実施例の場
合も、全面均質なOFF状態を得ることができる。

本実施例の平行配向処理の場合、使用する液
晶、配向処理方法によつて、グランジヤン構造に
緩和する時間が短い場合がある。このような場合
は必要に応じ適宜、全面電極間に電圧を印加する
ことにより、OFF状態のセグメント領域、背景
領域の不均質を解消できる。

以上、実施例により本発明を説明したが、本発
明は実施例中の液晶組成物、配向処理に限定され
ることなく、背景領域の表示状態が、電界を印
加、除去後のセグメント電極領域と一致する相転
移型液晶表示装置であれば、有効である。

以上の如く本発明によれば、セグメント電極の
周囲を包囲してほぼ全面に背景電極を形成したの
で、背景領域にも電圧を印加することが可能とな
る。従つて、まず一対の基板間の全面領域に電圧
を印加し除去することにより、全面領域における
液晶の配列構造を均質な状態につくりだすことが
できる。次に、セグメント電極によりパターン表
示するので、背景領域とのコントラストを良好に
し、高品位な表示が実現できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂはグランジヤン構造とフオーカル
コニツク構造の模式図である。ａ…グランジヤン構造、ｂ…フオーカルコニツ
ク構造、１…基板、２…液晶分子、３…ら施軸。第２図ａ，ｂは基板の配向処理を変えた時の模
式図である。１…垂直パネル、２…ハイブリツドパネル、３
…平行パネル、図中の指示番号は第１図に同じで
ある。第３図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，
ｊは、散乱型表示装置に実施した時の概念図であ
る。ａ，ｆ…従来法のON状態、ｂ，ｇ…従来法の
OFF状態、ｃ，ｈ…セグメント、背景両電極に
電圧を印加した時、ｄ，ｉ…本発明によるOFF
状態、ｅ，ｊ…本発明によるON状態、４…上側
基板、５…上側全面電極、６…セグメント電極、
７…背景電極、８…下側基板、９…反射膜、１０
…背景領域、１１…セグメント領域、１２…電
源、１３…液晶分子。第４図Ａ，Ｂは、偏光顕微鏡で２つの指絞様組
織を観察した図である。Ａ…電界印加、除去後のパターン、Ｂ…初期状
態が示すパターン。第５図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、相転移型ゲ
スト―ホスト液晶表示装置に実施した時の概念図
である。ａ，ｄ…セグメント、背景、面電極に電圧を印
加した時、ｂ，ｅ…本発明によるOFF状態、ｃ，
ｆ…本発明によるON状態、１４…二色性色素分
子、図中の他の指示番号は第３図と同じである。

Claims

【特許請求の範囲】

１対向する内面に電極が形成された一対の基板
間にコレステリツク液晶あるいは誘電異方性が正
のネマチツク液晶に光学活性物質が添加された液
晶組成物が挾持され、コレステリツク―ネマチツ
ク相転位現象を利用し、電圧が印加されない背景
領域の白濁状態と、電圧を印加し除去した領域の
白濁状態とが異なる相転位型液晶表示装置の駆動
方法において、一方の基板の内面上に形成された
セグメント電極と、該セグメント電極の周囲を包
囲してほぼ全面に形成された背景電極と、他方の
基板の内面上のほぼ全面に形成された全面電極と
を有し、前記セグメント電極および前記背景電極
と、前記全面電極との間に電圧を印加し除去した
後、前記セグメント電極と前記全面電極との間に
電圧を印加してパターン表示することを特徴とす
る相転位型液晶表示装置の駆動方法。