JPH0197922A

JPH0197922A - 液晶装置

Info

Publication number: JPH0197922A
Application number: JP25513987A
Authority: JP
Inventors: Susumu Sato; 進佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-10-09
Filing date: 1987-10-09
Publication date: 1989-04-17
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: JPH07117666B2

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］本発明は平板形表示装置並びに調光装置に係わり、特に
液晶における光散乱状態を利用した低電圧、低消費電力
で動作し、且つ視角依存性の少ない液晶装置に関するも
のである。

［従来の技［１従来、液晶を用いた表示装置並びに調光装置が広く使用
されている。一般に、液晶装置は２枚のガラス基板また
はプラスチック基板に導電性被膜を付け、この基板を互
いに接触しないように平行に保ちその間に液晶を封入し
、液晶に一様に電界が加わるような構成になっている。

また、この液晶装置においては、液晶における種々の電
気光学効果、すなわち動的散乱（ダイナミックスキャッ
タリング、ＤＳと略す）効果、ねじれネマティック（ツ
ィステッドネマティック、ＴＮと略す）効果、スーパー
ツイスト（ＳＴＮ、またはＳＢＥと略す）効果、電界制
御複屈折（ＥＣＢまたはＤＡＰと略す）効果、ゲスト・
ホスト（ＧＨと略す）効果、相転移（コレステリック相
、ネマティック相、スメクティック相、等各々の間での
相変化によるもの、ｐｃと略す）効果、強誘電性液晶を
用いるもの、プラスチックポリマー中に液晶を分散させ
たもの等様々な方式を利用するものである。

ところで、ＴＮ、ＳＴＮ、ＳＢＥ、ＥＣＢ、ＧＨｌ等の
電気光学効果や、基板界面で分子配向を行った強誘電性
液晶（ＳＳＦＬＣと略す）等においては、液晶装置に対
する入射光を透過、遮断またはその透過率を可変するも
のであり、これまで表示装置を中心に広く使用されてい
る。

しかし、これらの効果は、いわゆる「すり（くもり）ガ
ラス（白濁）」状となる光散乱効果を有するものではな
い、液晶における光散乱効果、すなわち白濁効果を表示
装置に応用すると、表示の見やすさ、すなわち視認性に
優れ、また視角依存性が少ないという特長がある。一方
、この光散乱効果を調光装置に応用すると、明るさをあ
る水準に保ちながら、透明度のみを調節することができ
る。液晶の電気光学効果の中でこのような光散乱効果を
示すものとしては、ＤＳ効果、ＰＣ効果。

強誘電性液晶における光散乱効果、さらにはプラスチッ
クポリマー中に液晶を分散させたもの等がある。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、上記の光散乱効果を示す液晶における諸
効果は、その動作電圧や寿命等にそれぞれ問題点がある
。すなわち、ＤＳ効果は本質的に電流効果形であり、液
晶中を流れる電流により動作するため動作電圧が高く電
力の消費が大きく。

またイオン流によるため寿命が短い、ＰＣ効果では動作
電圧が高く、低電圧動作ができるよう液晶層を薄くする
と白濁の度合いが低くなり、高いコントラスト比が得ら
れない０強誘電性液晶における光散乱効果では動作電圧
が非常に高く、消費電力も大きい、また、プラスチック
ポリマー中に液晶を分散させたものも動作電圧がかなり
高くなってしまう。

［問題点を解決するための手段］本発明は上記問題点に鑑み案出されたもので、導電性被
膜を付けた２枚のガラス基板またはプラスチック基板を
、前記導電性被膜が互いに接触しないような間隔に保ち
、その間に液晶を封入して液晶分子を一方向に配向させ
た液晶装置において少なくとも一方のガラス基板または
プラスチック基板上の導電性被膜に多数の開口部を設け
、液晶内に不均一電界を作り、この不均一電界による液
晶分子の配向効果に基づく屈折率の場所的な変化による
光散乱効果を利用するものである。

そして、本発明は前記導電性被膜に多数の開口部を設け
た２個の液晶装置を、液晶分子の配向方向が互いに直交
するように重ね合わせることにより、いずれの偏光成分
に対しても光散乱効果を有する液晶装置とすることがで
きる。さらに、本発明は導電性被膜が透明であるか、ま
たは反射、散乱、もしくは吸収特性を有するものを使用
することができ、また開口部の形状が線状１円形、楕円
形、三角形、四角形、多角形、もしくは不定形のいずれ
かとすることができる。

［作用］少なくとも一方の基板上の導電性被膜に導電性を持たな
い開口部を設けている。すなわち導電性被膜が付着して
いない多数の領域を設けているので、この開口部を有す
る導電性被膜と対向する基板上の導電性被膜との間に電
圧を印加すると、液晶に加わる実効的な電界強度は場所
的に変化することになり、不均一電界となる。したがっ
て、この不均一電界による液晶分子の配向状態が場所的
に一様でなくなるので、液晶の屈折率が場所的に不均一
となる。一般に光線は屈折率の小さい方から大きい方に
屈曲する性質をもっているので、このような場所的に不
均一な電界を有する液晶装置に入射した光線は液晶の屈
折率の変化に対応してその進行方向が変化することにな
る。場所的に微細な不均一電界を多数作れば光散乱効果
が生じ、液晶装置は見掛は上白濁状態を呈する。導電性
被膜間に印加する電圧の大きさを調節することにより、
この光散乱効果の強さを可変することができる。

また、導電性被膜に多数の開口部を設けた２個の液晶装
置を液晶分子の配向方向が互いに直交するように重ね合
わせた構造においては、一方の液晶装置は入射光の異常
光成分に対してのみ光散乱効果を示すが、この液晶装置
に対する常光成分については他方の液晶装置に対して異
常光成分となり、同様の光散乱効果を示すことになるの
で、あらゆる方向の偏光に対して動作し、偏光板が不用
である。

［実施例］液晶表示装置は、一般に少なくとも一方が透明な２枚の
電極板の間に液晶物質を入れ、画電極基板が短°絡しな
いように数ミクロンから数１０ミクロン程Ｊ？の厚みの
スペーサを挟み、湿気や酸化などによる劣化を防ぐため
に周辺部を密封して組み立てられている。液晶表示装置
の電極の形状としては、たとえば数字の表示等で使われ
ている第１図に示す１日」の字形の７セグメント表示が
あり。

一方の基板１の内面上の各セグメント電極３と裏側の基
板２の内面上の共通電極との間に電圧を加えることで表
示を行う。また、文字や数字の他に複雑な図形等も表示
できるように、一方の基板の上に多数の帯状の電極（Ｘ
電極）を付け、相対する基板上にこれと直交するように
帯状の電極（Ｘ電極）を配置するマトリクス表示がある
。マトリクス表示では各帯状電極に所定の電圧を加える
ことにより、各々表示すべき箇所を交点とするＸ電極と
Ｘ電極に電圧を加えて表示を行う、この表示部分を画素
という。また、各画素にトランジスタやダイオード等の
非線形素子を配置して表示の切り換えを行うアクティブ
マトリクス方式も行われている。

このような液晶表示装置において、第１図に示すように
少なくとも一方の基板上の導電性被膜の一部をそれぞれ
除去して多数の開口部４を形成する。一方、マトリクス
表示では例えばＸ電極となる導電性被膜の一部を除去し
て多数の開口部を形成すればよい、なお、第１図では開
口部４の寸法を表示セグメント電極３の寸法等に対して
大きくして示しである。また、この開口部４の形状は第
１図では円形のものについて示しであるが、他に線状、
楕円形、三角形、四角形、六角形、または他の多角形や
不定形、等任意の形状のものでもよい。

ここで、開口部の直径を１００ミクロンとし、液晶セル
を構成する２枚の基板の表面に液晶分子がその長軸を基
板に平行に一方向に揃うような配向（ホモジニアス配向
）処理を施し、２５ミクロン程度の厚みに保ちなから誘
電異方性が正であるネマティック液晶（シアノペンチル
ビフェニル、ＣＰＢ）を封入する。なお、誘電異方性が
正である他の液晶を使用することもできるし、誘電異方
性が負の液晶を使用する場合には液晶分子が基板に垂直
（ホメオトロピック）な配向となるような配向処理を行
えばよい、開口部の直径は１００ミクロンに限らず、こ
れよりも大きくても、また小さくてもよい、また、一方
の基板の導電性被膜のみならず１両方の基板上の導電性
被膜を除去して開口部を形成することもできる。

このような導電性被膜に多数の開口部を有する液晶セル
において、一つの開口部を横切る断面を第２図に示す、
上下の導電性被膜５，６間に電圧（液晶側１のイオンが
移動しない程度の周波数のものであればよい、また、正
弦波、方形波等いずれの波形でもよい）を加えると、液
晶セル中の電界強度の分布は第２図に線分で示すように
なり、不均一な電界が形成される。なお、第２図におけ
る線分の長さは電界強度に対応し、またその方向は電界
の方向を表している。また、液晶にしきい値以上の電界
が加わると誘電異方性が正であるネマティック液晶分子
は電界方向にその長軸方向を向けるような力を受ける。

一方、液晶分子はその配向状態が変化することに起因す
る歪みに伴う弾性的な力の効果も受け、この弾性的な力
と電界による力とが丁度釣り合う位置（エネルギーが最
小となる）に配向することになる。したがって、液晶分
子の長軸の方位に偏光した入射光に対する実効的な屈折
率が場所的に変化することになる。つまり、前記の不均
一電界がしきい値以上となると。

電圧が加わらない−様な分子配向状態の場合に比べて、
導電性被膜における開口部に伴う不均一電界により屈折
率が変化する領域が生じるために光散乱効果が起き、液
晶セルは白濁状態を呈する。

この屈折率が変化することによる透過率の変化と印加電
圧の関係は第４図に示すようになる。

なお、この光散乱効果は液晶分子の長軸のなす方位に平
行な偏光成分に対してだけ有効に作用するので、液晶セ
ルに偏光板を重ねて、その偏光方向を液晶分子の長軸の
なす方位に合わせることによりその光散乱の効果が最も
強く現れ、偏光方向が液晶分子の長軸の方位に垂直な方
向では光散乱効果が弱まることになる。したがって、偏
光板の偏光方位を調節することで光散乱効果の強さを制
御することもできる。また、自然光のような無偏光の入
射光に対しては、光散乱効果は液晶分子の長軸のなす方
位に平行な偏光成分だけに作用するため、残りの偏光成
分はそのまま透過し１表示装置を通してその向こうのも
のが見えるような半透明の表示装置が構成される。なお
、これらの場合には光吸収効果がないので、明るい状態
で透明度のみが変化することになる。

さらに、導電性被膜に多数の開口部を設けた２個の液晶
装置を、液晶分子の配向方向が互いに直交するように重
ね合わせた構造にすると、いずれの偏光成分に対しても
光散乱効果を示すことになるので、光散乱効果をより効
果的に行うことができる。

このように、本発明は表示装置のみならず、透明度を連
続的に可変できる調光装置や電子カーテン等へ応用する
ことも勿論可能である。なお、このような不均一電界に
よる光散乱効果を生じる導電性被膜における開口部の形
状は任意である。

［発明の効果］以上のように構成された本発明は、光散乱効果を利用し
ているので、表示装置に応用する場合には表示が見やす
く、視角依存性が少ないという利点がある。さらに、表
示動作状態においても１表示装置を通してその裏側を見
ることができる半透明の表示装置とすることもできる。

調光装置等に応用する場合には、光吸収作用がないこと
から、くもりガラス、障子、薄手のカーテン等のように
明るく且つ不透明なものを構成することができる。

また、本発明では液晶における電界効果を利用している
ので駆動電圧が低く、利用できる周波数も広く、電流が
流れないので消費電力が少なく。

長寿命であり、経済的でコストが安い等の卓越した効果
を発揮する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の詳細な説明するためのもので第１図はセ
グメント形液晶表示装置について示したもので、各セグ
メントに円形の開口部を設けた場合について示したもの
である。第２図は液晶セルにおける一つの開口部を横切
る断面図であり、液晶に加わる電界強度の分布例を示し
たものである。第３図は液晶セルに印加する電圧と透過
光強度の関係を示したものである。１・・・基板２・・・基板３・・・セグメント電極４・・・開口部５・・・導電性被膜６・・・導電性被膜７・・・基板８・・・基板

Claims

【特許請求の範囲】

（１）導電性被膜を付けた２枚のガラス基板またはプラ
スチック基板を、前記導電性被膜が互いに接触しないよ
うな間隔に保ち、その間に液晶を封入して液晶分子を一
方向に配向させた液晶装置において、少なくとも一方の
ガラス基板またはプラスチック基板上の導電性被膜に多
数の開口部を設け、前記導電性被膜間に電圧を印加して
液晶内に不均一電界を作り、この不均一電界による液晶
分子の配向効果に基づく屈折率の場所的な変化による光
散乱効果を利用することを特徴とする液晶装置。
（２）特許請求の範囲第１項記載の導電性被膜に多数の
開口部を設けた２個の液晶装置を、液晶分子の配向方向
が互いに直交するように重ね合わせ、それぞれの液晶装
置の導電性被膜間に電圧を印加して液晶内に不均一電界
を作りこの不均一電界による液晶分子の配向効果に基づ
く屈折率の場所的な変化による光散乱効果を利用するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶装置。
（３）導電性被膜が透明であるか、反射、散乱、もしく
は吸収特性を有することを特徴とする特許請求の範囲第
１項および第２項記載の液晶装置。
（４）開口部の形状が線状、円形、楕円形、三角形、四
角形、多角形、もしくは不定形のいずれかである特許請
求の範囲第１項および第２項記載の液晶装置。