JPH0268520A - 表示装置 - 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 本発明は表示装置に関し、さらに詳しくはたとえば液晶
表示装置などのように電極間に表示層を挟んで構成され
、中間階調表示を行うようにした表示装置に関する。

従来の技術 従来から各種コンピュータやいわゆるワードプロセッサ
などにおいて、表示装置の一種として液晶表示装置が広
く用いられている。液晶表示装置は、液晶層を挟む電極
間に電圧を印加／非印加して液晶を作動状態または非作
動状態の間で切換える。液晶が作動状態／非作動状態で
のいずれであるかは、印加される電圧が、用いられる液
晶の物性的特性に基づいて定められるしきい電圧を上ま
わっているか、それとも下まわっているかによって決定
される。このようにして液晶表示装置は基本的に二値表
示を行うことができる。

一方、表示品質を向上するために液晶表示装置における
各画素毎に中ＩＷ１階調を表示する技術が求められてい
る。前記しきい電圧の近傍では、液晶の作動状態／非作
動状態の中間的状態、すなわち上記中間階調表示状態が
存在するけれども、このような状磐は液晶が作動状層と
非作動状態との間の過渡状態にあるきわめて不安定な状
態であり、これを制御して中間階調表示に利用すること
は困難であった。

一方、上述したような基本的に二値表示を行うのみであ
るたとえばＴ　Ｎ　（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅ＋ａａｔｉ
ｃ）形ン夜晶表示装置において、人間の視覚上の特性を
利用することにより疑似、的に中間階調表示を行うこと
ができることが知られている。

従来ではこのような中間階調表示を実現するにあたって
、下記の原理が知られている。

■人間が液晶表示装置における画像を認識している状態
では、画像を構成する画素毎の明度、色相、彩度の各要
素を独立して認識することは困難である特性を利用し、
液晶表示装置の一画素を微少な複数の絵素から構成する
。

■人間の視覚として、たとえば１／１０秒以下の各画素
の二値的な状態の変化は明瞭に識別することはできず、
時間平均の明るさの変化として把握することになる特性
を利用し、各画素を上記１／１０秒以下の微少な時間間
隔で動作／非動作を切換える。

このような原理に基づき見掛は上の中間階調表示を実現
することができる。上記２つの原理に基づく実際的な手
法として、下記の種Ｔが挙げられる。なお、手法の呼称
中には、本件出願人が定義して用いるものが含まれる。

〈ア）タイリング法 各画素を複数の微細な絵素から構成し、当該画素の表示
階調を上記絵素の作動／非作動部分の面積割きによって
表現する。

（イ）時分割法 一画素を複数のフレーム周期において作動／非作動する
順序の組合わせにより表示する。

（つ）空間分割平均化法 上記タイリング法および時分割法の混６方式（１）マル
チギャップ法 Ｓ　Ｓ　Ｆ　（Ｓｕ＋（ａｃｅ　５ｔａｂｉｌｉｚｅｄ
　Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）形液晶表示装置におて
ぃは、社団法人日本工業技術振興金主［ＬＣＤ委員会第
１１回定例会配布資料Ｎｏ、６２−０６’強誘電性液晶
マトリックスパネル」に示されているように、ガラス基
板に微少な凹凸をｆすし、表示画素内における基板間隔
に勾配をもたせ、反転ドメインの大きさが電界強度に応
じて一定の割合で生じる現象を利用し、選択電圧、非選
択電圧のレベルをそれぞれ適宜選択することにより、中
間階調表示を行う技術が提案されている。

発明が解決しようとする課題 上述した各従来技術には、各種の問題点が指摘されてい
る。すなわちタイリング法においては、表示画素の大き
さが比較的大きくなってしまい画像が全体にざらついた
ものとなってしまい、表示品位が低下してしまう。また
中間階調を表示するためには、複数の絵素を駆動する走
査線およびデータ線の数が表示画素の数に対応する数よ
りもむやみに多くなってしまう。また前記表示品位にお
けるざらつき感を抑制するためには、絵素を構成する電
極を微細に加工する必要があり、製造工程が繁雑化する
とともに工数も増大していた。

また時分割法では、たとえば映像信号１フイールドを表
示するにあたって、複数回のフレーム走査が必要となる
。このためにフレーム周波数の選択によっては表示画像
にフリッカが発生し、表示品位が低下してしまう。また
動画のように高速で変（ヒする画像を表示するには、液
晶材料の応答速度など、表示装置を構成する各種要素の
物性的特質の限界により困難となってしまう。

また空間分割平均化法では、上記した他の技術と比較し
、同一解像度（表示画素密度）で表現できる階調数が前
記タイリング法や時間分割法に比べ増加するけれども、
同時にこれらの手法が有する上記した問題点も並存する
ことになる。

またマルチギャップ法では、製造上の精度むらなどに起
因して液晶層厚の分布の不均一など、液晶表示装置にお
ける各種特性が不均一に分布しているため、上述したよ
うに液晶表示装置の表示画素内で液晶層厚に所望の精度
の傾斜を付ける技術は困難であった。

本発明の目的は、上述の技術的課題を解消し、簡便な構
成によって中間階調を容易に表示することができるよう
にした新規な表示装置を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、複数の単位表示領域が配列されてなる表示装
置において、 該単位表示領域を規定し、動作状Ｗ１／非動作状態が切
換わるしきい電圧を有する表示層を挟む導電性膜がそれ
ぞれ対向する表面に形成された少なくとも一対の電気絶
縁性基板と、 前記導電性膜が形成された各電気絶縁性基板の前記対向
する表面にそれぞれ形成される電気絶縁膜層とを含み、 少なくとも一方の電気絶縁性基板の電気絶縁膜層のイン
ピーダンスと表示層のインピーダンスとの比が、上記各
単位表示領域内で複数の相互に異なる値となるようにし
たことを特徴とする表示装置である。

上記インピーダンスの比を局所的に異なる態様とするに
あたって、上記単位表示領域中の導電性膜と表示層との
間に形成される電気絶縁膜層が相互に誘電率の異なる領
域がら形成されるようにして、該電気絶縁膜層のインピ
ーダンスが局所的に変ｆヒするようにしてもよい。

上記導電性膜と表示層との間に形成される電気絶縁８層
の膜厚は、各単位表示領域にわたって均一であってもよ
い。

単位表示領域におけるインピーダンスの値の分布が、表
示層を挟む両側の電気絶縁８層において相互に異なる態
様であってもよい。

上記導電性膜の少なくとも一方にインピーダンスが相互
に異なる領域が形成されていてもよい。

導電性膜と表示層との間に形成される電気絶縁膜層のイ
ンピーダンスの値が局所的にかつ連続的に変化するよう
にしてもよい。

導電性膜と液晶層との間に形成される電気絶縁膜層のイ
ンピーダンスの値が局所的にかつ不連続的に変化するよ
うにしてもよい。

導電性膜と表示層との間に複数種類の電気絶縁層が形成
され、各電気絶縁層のパターン形状が異なるようにして
もよい。

導電性膜と表示層との間に１種類以上のパターン形成さ
れた電気絶縁層が１層以上積層されて形成され、各絶縁
層毎のパターン形状が異なるようにしてもよい。

上記電気絶縁層の少なくとも１つは、有機化合物から形
成されるようにしてもよい。

表示層はＴＮ形液晶材料であってもよい。

表示層はＳ　Ｓ　Ｆ　（５ｕｒｆａｃｅ　５ｔａｂｉｌ
ｉｚｅｄＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　）形液晶材料で
あってもよい。

作　　用 本発明に従う表示装置は、複数の単位表示領域が配列さ
れてなる。該単位表示領域は少なくとも一対の電気絶縁
性基板のそれぞれ対向する表面に形成され、しきい電圧
を有する表示層を挟む導電性膜によって、その形状が規
定される。このような導電性膜が形成された各電気絶縁
性基板の前記対向する表面には電気絶縁膜層が形成され
、少なくとも一方の電気絶縁性基板の電気絶縁膜層は、
そのインピーダンスと表示層のインピーダンスとの比が
上記単位表示領域内で複数の相互に異なる値となるよう
に構成される。

また表示層のしきい電圧は、電極間の構成要素のインピ
ーダンスに依存するのであり、したがって上記構成によ
れば一単位表示領域に対応する電極に駆動電圧を印加す
る際に、実際に表示層に印加される実効電圧を異ならせ
、見掛は工具なったしきい電圧を有する微少表示領域が
形成されることになる。したがって上記−単位表示領域
に印加される電圧を適宜選択することにより、上記−単
位表示領域内における表示駆動される前記微少表示領域
の面積比率を制御することができる。これにより一単位
表示領域内で所望の中間階調を表示できる。

このような中間階調表示において、Ｎ（Ｎは自然数）階
調表示を実現しようとする際には、−単位表示領域内に
おけるインピーダンスの異なる微少表示領域を、しきい
電圧のレベルがＮ種設定されるように形成すればよい、
ただしこの場きけ表示装置を構成する一方の電気絶縁性
基板上の電気絶縁膜層にのみインピーダンスの異なる微
少表示領域を形成する場きである。

他方の電気絶縁性基板上の電気絶縁膜層にインピーダン
スが異なる構成をけ与して、このような微少表示領域を
構成するＪ％合には、各電気絶縁性基板上に構成される
前記インピーダンスが異なる構成の要素の数は当然少な
くて済むことになる。

一方、中間階調表示を連続的な変化態様で実現しようと
する場きには、上記−単位表示領域内におけるインピー
ダンス分布が連続的であるように構成する。

実施例 原理的に２値表示を行うように構成された液晶表示装置
において、中間階調を表示しうる原理について説明する
。一般に液晶表示装置は、一対の電気絶縁性の透明基板
上に電極を形成し、各電極上には配向膜などの電気絶縁
膜が形成される。これらの絶縁膜間に液晶が封入されて
液晶表示装置が構成される。

陳述するように、液晶の表示状態が切換わるしきい電圧
は、上記各電気絶縁膜のインピーダンスに依存する。し
たがって、上述したように局所的にインピーダンスを変
化することにより、電圧印加時に実際に液晶に印加され
る実効電圧を異ならせ、見かけ上、異なったしきい電圧
を有する部位が形成されることになる。各電極と液晶層
との間に配置されている絶縁膜および配向膜をそれぞれ
一体の電気絶縁体と見なし、その電気抵抗値をＲ容量を
Ｃとすると、等価回路は第５図（１）に示される。すな
わち各電極に扶よれる電気絶縁体のインピーダンスＺは
、 Ｘｃ−２πｆＣ ｆ　；駆動周波数 ここで、 Ｒ＞１ ・・・く２〉 かつ、 Ｃ＜１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・
・・（３）とすると、この電気絶縁体のインピーダンス
２は抵抗成分を充分無視できるので、下記第４式の形で
表される。

９．１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　・・・く４）Ｚ＝−Ｊ２πｆＣ また上記電極間がｎ層の電気絶縁体層から構成されてい
る場合の合成インピーダンスＺは、個々の電気絶縁体層
の電気抵抗値をＲｉ、容量をＣｉ、また各電気絶縁体層
のインピーダンスをＺｉ　（ｉ＝１２．・・・、ｎ）と
すると、 のように表される。

各電気絶縁体層の膜厚をｔｉ、誘電率をＣｉとしたとき
、単位面積当たりの合成インピーダンスＺは、 のように表される。すなわち各電極と液晶層との間に形
成される電気絶縁膜において、その誘電率を局所的に変
化することにより、インピーダンスの分布を得ることが
できる。

インピーダンスを局所的に変化させる構成法としては、
第６図（１）〜同図（５）に例が示される。すなわち第
６図（１）では、帯状電極５上に絶縁Ｍ２５を形成し、
その膜厚ｔを局所的に変化させる。第６図（２）では、
同一膜厚ｔの絶縁膜２５　＝ｔ　、　２５　ｂ　、　２
５　ｃを積層して形成し、局所的に積層数を変化させる
。

第６図（３）の例では、帯状電極５上にパターンニング
された第１絶縁膜２５　ａを形成し、絶縁膜２５ａ中に
形成される間隙２６を誘電率の異なる第２の絶縁膜２５
　ｂで充填する。第６図（４）は帯状電極５上に、同一
膜厚ｔであって相互に誘電率の異なる複数種類の絶縁！
２５ａ、２５ｂ２５ｃを相互に積層して構成する。すな
わち積層する絶縁膜の材料の組み合わせが局所的に異な
ることになる。また第６図く５）では、帯状電極５上に
複数種類の絶縁ＩＩ！２５ａ、２５ｂを積層し、その材
料毎の膜厚もしくは積層数を局所的に異ならせる。

このようないずれの手法によっても、局所的に誘電率の
異なった、したがって局所的にインピーダンスの異なっ
た絶縁膜を得ることができる。なおこのような構成法に
おいては、前述したような理由によって絶縁膜２５の表
面にレベリング膜を形成することが必要となる。

第１図は本発明の一実施例の単純マトリクス形の液晶表
示装置１の一部分の断面図であり、第２図は液晶表示装
置１の一部断面を示す斜視図であり、第３図は液晶表示
装置１の平面図であり、第４図は液晶表示装置１を製造
する工程を示す断面図である。これらの図面を参照して
、液晶表示装置１について説明する。液晶表示装置１を
製造するにあたり、まずホウケイ酸ガラスなどの透光性
を有する材料からなる電気絶縁性基板（以下、基板と略
す）２，３を準備する。

一方側の基板２上にたとえばＩＴＯ（インジウム錫酸化
物）などの透光性と導電性とを有する材料からなる薄膜
を形成し、エツチング技術などによってパターン形成し
各電極を構成する。基板３についても同様である。すな
わち基板３上には、たとえば第２図左右方向に延びる帯
状電極４が複数列形成され、基板２上には上記帯状電極
４と垂直向に延びる帯状電極５がやはり複数列構成され
る。この帯状電極４，５の各交差部分が単位表示領域で
ある画素領域６として構成される。このような帯状電極
５が形成された段階の断面図が第４図（１）に示される
。

このような帯状電極５が形成された基板２上に、インピ
ーダンス分布を有する絶縁膜を形成する作業が行われる
。本実施例では、インピーダンス分布を有する電気絶縁
性膜を製造するにあたって、酸化タンタルとアクリル樹
脂とを用いる場きを説明する。上記基板２上にスパッタ
リングによるタンタル薄膜を形成する。すなわちフッ化
炭素（ＣＦ４　）によるプラズマエツチング法によりパ
ターン形成グし、得られたタンタル薄膜を酸化して比誘
電率に１の酸化タンタルによる第１絶縁層１゜を第４図
（２）に示されるように層厚ｔｌ（たとえば５００人）
で形成する。

その上にたとえば比誘電率に２のアクリル樹脂をスピン
コードまたはロールコートにより塗布し、第４図（３）
に示される第２絶縁層１１が得られる。第２絶縁層１１
は、第１絶縁層１０がない部分では層厚ｔ２（たとえば
１５００人）、第１絶縁層１０がある部分では層厚ｔ３
（たとえば１０００人）を有する。

ここで本実施例においては、第２絶縁層１１はいわゆる
レベリング膜としての機能も有する。すなわち第２絶縁
層１１は、パターン化されている第１絶縁層１０の間隙
１２を充填し、基板２と反対側表面が基板２に対して平
行な平坦面となるように形成される。このようなレベリ
ング膜の機能は、このような基板２．３間に充填される
表示層としての液晶層２０の層厚が場所的に不均一とな
り、液晶分子の配向性に擾乱が生じる事態を防ぐためで
あり、また前記液晶層２０の層厚を均一にすることによ
り、液晶層２０を表示駆動するしきい電圧を算出するに
あたって、液晶１２０の層厚を局所的に考慮することな
く簡便に行うためである。

前記第１絶縁層１０と第２絶縁層１１とから、電気絶縁
膜である局所的にインピーダンスが異なった第１絶縁膜
１３が構成される。また他方側の基板３上には第２絶縁
膜１４として、たとえば比誘電率に３の酸化シリコンＳ
　ｉ　Ｏ２がたとえばスパッタリングによって層厚ｔ４
（たとえば１０００人）に形成される。

この段階の基板２上に配向膜１５を形成するにあたり、
第４図（３）図示の製造段階の基板３に対して、後述す
る配向膜材料が基板３上で碗かれる現象を防止゛し、配
向膜材料の基板３に対する結き性を向上し、その結果、
配向膜が均一厚さに塗布されるように表面処理した後、
比誘電率に４のナイロン６６（商品名）のｒｎ−クレゾ
ール溶液をスピンコードし、たとえば１５０℃にて１時
間焼成する。また他方の基板２に対しても同様な製造工
程にて配向Ｍ１６を形成する。

これらの配向膜１５．１６はそれぞれ層厚ｔ５゜ｔ６（
たとえばそれぞれ１０００人）を有し、液晶表示装置１
が組立られた際に基板２，３における配向方向が相互に
並行となるように、たとえばナイロンの布でラビング処
理を施す。このように配向膜１５が形成された基板２の
状態は、第４図（４）に示される。

上述したように配向膜１５．１６がそれぞれ形成された
基板２．３に、たとえば直径２μｒｎのシリカビーズス
ペーサを散布し、熱硬化形のエポキシ樹脂により両基板
２，３を貼りきわぜ、その間に液晶材料くたとえばメル
ク社製ＺＬＩ−３４８８）を注入し、封閉する。この涜
、クロスニコル状態の一対の珊光板が基板２，３の両側
に固着される。このようにして液晶表示袋！１が構成さ
れる。

なお、上記各比誘電率に１−に４の数値例は、下記第１
表のとおりである。

（以下余白） 第　　１ 表 ＊１）実測値もしくは実測値よりの算出ネ２）和田正信
監修「電子材料ハンドブック」朝倉書店（１９７０）よ
り抜粋。

各材料の誘電率εは、 ε２に×ε０　　　　　　　　　　　　・・・（７）ε
０；真空中の誘電率 （８，８５４１８７８２ｘ、１Ｏ−１２Ｆ／ｒｎ）で人
される。

この液晶表示装置１の第１絶縁膜１３は、表示駆動時の
電圧印加方向（第１図上下方向）に関して第２絶縁層１
０のみからなる部分と、第２絶縁層１１との間で積層構
造となっている部分とが交互に配列される構成となって
いる。上記第２絶縁層１１のみからなる部分を、以下、
第１絵素領域１７ａと称し、前記積層構造部分を第２絵
素領域１７ｂと称し、絵素領域と総称する場合には参照
符号１７で示す。すなわち第１図に示される画素律域６
は、それぞれ複数の第１および第２絵素領域１７ａ、１
７ｂから構成されることになる。

第７図は液晶表示装置１の等価回路図である。

基板２上の前記第１絵素領域１７ａおよび第２絵素頭域
１７ｂの一対に着目すると、第１絶縁膜１３において第
１絵素領域１７ａに対応する部分は容量Ｃ，、第２絵素
領域１７ｂに対応する部分は容１ｃ２．また配向ＩＩ！
１５に対応する部分は容量Ｃ０を有する。また基板３に
関して第２絶縁膜１４は容量Ｃ４，配向膜１６は容量を
０５を有する。

また液晶層２０については、その電気抵抗値をＲＬＣ５
また容量をＣＬＣとする。このとき前記第１絵素領域１
７ａおよび第２絵素領域１７ｂに関する等価回路は第７
図のように示される。

また前記第１絵素碩域１７　ａの範囲内の配向膜１０お
よび絶縁膜１３く形成されていればレベリン′グ膜も）
を併せたインピーダンスをＺｌとし、第２絵素領域１７
ｂに対応する同様なインピーダンスを２２とする。また
本実施例の液晶表示装置１では、液晶層２０の層厚は均
一であるようにしたので、液晶層２０のインピーダンス
をいずれの場所でも等しくＺ、とじ、液晶を実際に表示
駆動する際のしきい電圧をＶｃとすると、中間レベルの
透過光程度のしきい電圧■、は、 また動作状態のしきい電圧■、は、 で表わされる。すなわち各しきい値Ｖ。、Ｖｌは前記イ
ンピーダンスＺ１．Ｚ２によって規定されることが理解
される。

このとき前記インピーダンスＺ　１．　Ｚ　２　、　Ｚ
　ＬＣは、以下のように算出される。基板２に関して第
１および第２絵素頭域１７ｉｔ、１７ｂに対応する第１
絶縁膜１３の誘電率をε１．ε２、また、Ｍ厚をｄ（１
２とし、基板３に関する第２絶縁ｐ！Ａ１４の誘電率を
εコ、膜厚をｄ　３とし、配向膜１５，１６の誘電率を
ε１．ε１、各膜厚をｄ、、ｄ、とし、液晶自身の誘電
率をε０、抵抗値をＲｔ、ｃ、また液晶層２０の層厚を
ｄＬ、ｃとする。またレベリング膜が形成されている場
き、膜厚ｄｔ、、、ｄｔ、、、また誘電率ε１．εＬ２
とする。このとき、上記各インピーダンス２．．２２．
２Ｌ、、は下式のように表わされる。

ω；電源２１の駆動電圧の角周波数 このようにして画素領域６内において、誘電率の異なる
複数の絵素領域１７ａ、１７ｂを構成することにより、
これらの絵素領域１７ａ、１７ｂには相互に異なるしき
い電圧Ｖ、、Ｖ、を設定できるようにした。なお、第７
図示の等価回路図では、配向膜１５，１６および絶縁ｒ
ｙＪ、１３．１４の抵抗成分は無視している。

第８図は液晶表示装置１の特性を説明するグラフである
。上述したように構成され、液晶Ｍ２０の膜厚がたとえ
ば２μｍの液晶表示装置１に対して、第８図（１）で示
されるような三角波（たとえば２５０Ｈｚ）を印加した
。この際の透過光強度変化を測定した結果が第８図（２
）に示される。

これから明らかなように、液晶表示装置１は光を完全に
透過した状態と中間的に透過する状態と非透過の状態と
の３つのそれぞれ安定した動作状態が実現されることが
理解される。

このときの完全透過状形と中間透過状態のしきい電圧の
実測値と計算値とを下記第２表に対比して示す。

第　　２　　表 単位：Ｖ なお第８図（２）に示される中間的透過光強度は５０％
付近に設定されているが、これは本実施例の液晶表示装
置１を構成するにあたって、第１絵素領域１７ａと第２
絵素領域１７ｂとがほぼ同数であるように構成したこと
に起因するものであり、これらの構成比率を変化させる
ことによって、所望の透過光強度を中間段階として設定
することができる。

前述の実施例の液晶表示装置ｆ１は、画素領域６中に２
種類の相互に異なる誘電率ε１．ε２をそれぞれ有する
第１および第２桧素領域１７ａ、１７ｂを構成するよう
にしたが、３種類以上のインピーダンス、たとえば５種
類のインピーダンスの分布を実現しようとする場合、た
とえば第２図示の構成において帯状電極４．５と液晶層
２０との間にある絶縁体部分の構成は、第６図（１）〜
同図く５）に示す構造を有することが必要である。実際
には、５階調にわたるインピーダンスを制御する上で、
第６図（４）および同図（５）が望ましい構造である。

このような多層にわたる絶縁膜層を形成するには、リフ
トオフ法が好適である。リフトオフ法では、１層毎にレ
ジスト膜を形成してパターン化し、その上に目的とする
絶縁膜を形成後、レジスト膜を適当な溶媒により取り除
くことによって、同時にレジストパターン上の絶縁膜を
取り除くようにしている。

このような多層構造の第９図示の液晶表示装置１ａを構
成した。この構成例は、第１図〜第３図を参照して説明
した構成例と類似し、基板２，３上に帯状電極５，４が
形成され、帯状電極４上には第２絶縁ＩＩ！１４および
配向膜１６が形成される。

一方、帯状電極５上には、たとえば酸化タンタルから成
り、同一膜厚の絶縁層１０ａ、１０ｂ　　１０ｃが順次
積層されて形成される。これら絶縁層１０ａ〜１０ｃは
相互に異なる大きさに形成され、またこれら全体を被覆
してたとえばアクリルから成る絶縁層１１が形成される
。この絶縁層１１はレベリング膜としての機能も有する
。

二のような構成の液晶表示装置１ａでは、前記絶縁層１
０ａ〜１０ｃ；１１から成る第１絶縁膜１３に関して相
互に誘電率、したがってインピーダンスが異なる領域１
．ｎ、ｍ、　■が構成されることになる。このような領
域■〜■におけるしきい電圧の実測値と計算値とを第３
表に示す。

第　　３ 表 単位：Ｖ 以上の結果より、各領域Ｉ〜■間のしきい電圧の差は、
液晶材ｆ１自身のインピーダンスが比較的大きいために
、結晶層２０における分圧と比較してあまり大きい値で
はないけれども、帯状電極４゜５に駆動電圧が印加され
た場合に、バイアス波が印加された状態において動作さ
せる程には小さな値ではないため、上記第３表のような
分布のしきい電圧であっても、５階調の表示を行うに充
分なしきい電圧となっている。

一方、より多くの階調を表示しようとする場合、たとえ
ば１６６階調表示する場合、第１０図に示されるように
液晶表示装置１における画素領域６を、たとえば４行４
列に区分して１６区分の絵素領域１７を構成する。各絵
素領域１７に対応する絶縁膜１３などのインピーダンス
をＺｉｊ（ｉ＝１〜４、ｊ−１〜４、ただし全てのＺｉ
ｊは相互に異なった値とする）とすれば、一画素領域６
において１６６階調表示できることになる。

このとき各インピーダンスＺ、〜ｚ４．につぃて、下式
が満たされるように選択されることが望ましい。

Ｚ３．・てＺ　２　）　　二Ｚ　２２　　でＺ３）・て
Ｚ、。

＜　２２１　＜　Ｚ　ｌ　３　＜　Ｚ　ｌ　２　＜　Ｚ
コ、＜２．２てＺ２４てＺ、・”：Ｚ４１（ＺＩ４てＺ
４゜＜２パ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
・・・（１３）すなわち上式を満たすようなインピーダ
ンスＺｉｊの分布では、各絵素領域１７毎のしきい電圧
が各絵素領域１７に対応する領域の絶縁膜層の構成に基
づいて容易に計算できる。かつこれら複数のインピーダ
ンスＺｉｊを上記第１実施例における第１絶縁膜１３を
積層構造にすることによって実現しようとする場合、こ
のような第１絶縁膜１３を構成する絶縁層のパターニン
グ作業が容易であるという効果を有する。

すなわち、上述したようなインピーダンス分布を第２図
に示した液晶表示装置１における第１絶縁膜１３で構成
しようとする場き、第１絶縁膜１３をたとえば４層構造
とする。すなわち第１１図に示されるように、帯状電極
５から第１絶縁層２７２ｔ、第２絶縁層２７ｂ、第３絶
縁層２７Ｃ１第４絶縁層２７（１を積層して、第１絶縁
膜１３が形成される。このとき、各絶縁層２７ａ〜２７
ｄをそれぞれ１６区画に等分したとき、第１１図に斜線
を付して示す区画にのみ絶縁材料を形成し、斜線を１干
さない区画には絶縁材料を形成しないようにする。この
ような構成法によって、上記第１３式の条件を満たすイ
ンピーダンス分布を得ることができる。

また上記２−）の実施例においては、液晶表示装置１．
ｌａに含まれる基板２のみにインピーダンス分布を有す
る第１絶縁ｙ！Ａ１３を構成するようにしたが、基板２
，３上の絶縁膜１３．１４の双方にインピーダンス分布
を有するｎ４造を与えてもよい。このような場合、第１
０図に示される１６１１１１７調を表示しようとする場
合には、たとえば基板３の第２絶縁膜１４の画素領域６
相当部分には、第１２図示のようにそれぞれ誘電率ε、
、εＲ２＋　εＲ’ｌｌε汽４を有する矩形領域２２ａ
、２２ｂ、２２Ｃ，２２ｄを構成し、基板２上の第１絶
縁ｇ！１３の画素領域６相当部分には第１３図示のよう
な、矩形領域２２とは直交する方向に長手であって、誘
電率εｃ＋、　εＣ２＋　εＣｊ、εＣ４をそれぞれ有
する矩形領域２３ａ〜２３（１を構成する。

このように構成された基板２，３を組合わせて第１０図
示のようなり様の絵素領域１７を構成することができる
。

前述の各実施例では、絶縁膜１３．１４に部分的に相互
に異なるインピーダンスを有する構成を与えるにあたっ
て、誘電率の異なる電気絶縁性材料をスパッタリングな
どによって薄膜形成し、これをパターニング技術によっ
てパターン形成し、複数種類の絶縁膜が適宜組合わされ
た積層構造によって、前記インピーダンス分布を得るよ
うにしていた、一方、その他に、このようなインピーダ
ンス分布を与える技術として、単一材料からなる絶縁膜
１３．１４などを形成した後、当該絶縁膜１３．１４な
どにイオン等を分散し、加熱等の手段によって当該イオ
ンなどを絶縁膜中に拡散させて絶縁膜の誘電率を変化さ
せる技術を用いてもよく、その他、インピーダンス分布
を実現する技術は何ら限定されるものではない。

また上述した実施例では、インピーダンス分布のり様は
絵素領域１７毎に離散的に異なるインピーダンスを設定
したけれども、その他複数の絵素領域１７にわたってイ
ンピーダンスが連続的に変化するような態様であっても
よい。このようなインピーダンス分布は、たとえば上記
イオン拡散法によって誘電率を連続的に変化させて実現
される。

前述の各実施例において、絶縁膜１３．１４がインピー
ダンス分布を有する構成は第１図に示されるように、画
素領域６が構成された基板２上にパターンニングされた
第１絶縁層１０およびパターンニングされない第２絶縁
層１１を積層し、第２絶縁層１１にレベリング膜の機能
を与え、さらにその上に配向膜１５を形成していた。

このような構成法に代えて、第１４図に示すように、基
板２の画素電極７上に第１絶縁層１０を一面に形成し、
バターニングを施さない状態とする０次に第１絶縁層１
０上に第２絶縁層１１を形成し、第１図に示すような第
１導電層１０と同様なパターニング処理を施す。このよ
うにしてインピーダンス分布を有する第１絶縁ＷＡ１３
が得られる。一方、このような構成例の場合、パターン
化された第２絶縁層１１によって第１絶縁１１に１３表
面に凹凸がある形状となるため、たとえばアクリル樹脂
などから成るレベリング膜２４を形成する。

その上に配向膜１５が形成される。このような構成によ
っても前述の実施例と同様の効果を得ることができる。

さらに他の構成法として第１５図に示されるように、基
板２上に第１絶縁層１０をパターン形成し、その間の間
隙１２を充填するように第２絶縁層１１を形成する。こ
のようにして第１図示の状態となるが、さらに第２絶縁
層１１をパターニングし、第１５図示のような形状を得
る。この場きも第１絶縁膜１３上にレベリング膜２４を
形成することが望ましく、その上に配向膜１５が形成さ
れる。このような構成であっても前述の実施例と同様の
効果を得ることができる。

前述の各実施例において、基板２．３上の絶縁１模１３
，１４を構成する材料として、第１絶縁膜１３は酸化タ
ンタルおよびナイロン６６から形成され、第２絶縁膜１
４は酸化シリコンから形成された。本発明はこのような
選択による材料に限定されるものではなく、誘電率が異
なる電気絶縁性材料であればその物質およびそれらの組
合わせを特定するものではない。

また第２絶縁膜１４は第１絶縁膜１３を構成する電気絶
縁性材料の１つから形成されてもよい。

第２絶縁膜１４が誘電率分布を有する構成である場きに
は、第２絶縁膜１４を構成する複数種類の電気絶縁性材
料は第１絶縁膜１３を形成する複数種類の電気絶縁性材
料のうちのいずれかから選ばれてもよく、また全く別個
の材料から選ばれてもよい。

また本発明の他の実施例として、第１図に示されるよう
な構成において、第１絶縁膜１３を構成する第２絶縁層
１１の材料および形成工程を適宜選択し、これを配向膜
として用いるようにしてもよい。この場合には第２絶縁
層１１表面に配向処理が施される。

上記各実施例では、絵素領域１７毎に相互に異なったイ
ンピーダンスを設定するのに、相互に異なった誘電率を
構成するようにしたが、その他、電気抵抗値を変化する
など、インピーダンスを設定する技術は限定されるもの
ではない。

また前述の実施例においては、液晶材料としてＳＳＦＳ
液形を用いる場合について説明したが、本発明はこのよ
うな液晶材料に限定されるものではなく、たとえばＴＮ
液晶やＳＴＮ形液晶など任意の種類の液晶材料について
も実施される。

本発明の表示装置は、上記各実施例の説明においては、
たとえば液晶表示装置として開示されたが、本発明はこ
の開示例に限らず、たとえばエレクトロルミネッセンス
表示装置など、特許請求の範囲に記された条件を満たす
範囲の任意種類の表示装置について適用できるものであ
る。

発明の効果 以上のように本発明に従えば、少なくとも１つの電気絶
縁性基板の電気絶縁膜層は、上記単位表示領域に対応す
る部分内で複数の相互に異なるインピーダンスを有する
ように構成された。したがって上記−単位表示領域に対
応する電極に駆動電圧を印加する際に、実際に表示層に
印加される実効電圧を異ならせ、見掛は１異なったしき
い電圧を有する微少表示領域が形成されることになる。

したがって上記−単位表示領域に印加される電圧を適宜
選択することにより、上記−単位表示領域内における表
示駆動される前記微少表示領域の面積比率を制御するこ
とができる。これにより一単位表示領域内で所望の中間
階調を表示できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の一部分の断面図、第２図は
本実施例の液晶表示装置１の断面を示す斜視図、第３図
は基板２の平面図、第４図は液晶表示装置１の製造工程
を示す断面図、第５図は本発明の詳細な説明する回路図
、第６図は本発明の構成例を示す断面図、第７図は液晶
表示装置１の等価回路図、第８図は液晶表示装置１の特
性を示すグラフ、第９図は本発明の他の実施例を示す断
面図、第１０図は本発明の他の実施例の構成例を示す平
面図、第１１図は本発明の他の構成例を示す斜視図、第
１２図および第１３図は本発明のさらに他の実施例の構
成例を示す平面図、第１４図は本発明のさらに他の実施
例の構成を示す断面口、第１５図は本発明のさらに他の
実施例の構成を示す断面図である。 １１ａ・・・液晶表示装置、２．３・・・基板、７・・
・画素電極、１０．１１・・・絶縁層、１３．１４・・
・絶縁膜、１５．１６・・・配向膜、１７・・・絵素領
域、１つ・・・画素領域、２０・・・液晶層、２４・・
・レベリング膜代理人　　弁理士　画数　圭一部 第３図 第４図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 時間 第 図 第 １０図 ２ｂ ２ｄ 第１２図 第１３図 手続補正書 昭和６３年 ９月２２日 第１４図 昭和６３年　９月　２日付提出の特許願（２）２、発明
の名称 表示装置 ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 住所　大阪市阿倍野区長池町２２番２２号名称　（５０
４）シャープ株式会社 代表者　辻　　晴　雄 ４、代理人 住　所　大阪市西区西本町１丁目１３番３８号　新興産
ビル国装置ＥＸ　０５２５−５９８５　　ＩＮＴＡＰＴ
国際ＦＡＸ　ＧＩＩｒ＆ＧＩＩ　（０６）５３８−０２
４７第１５ ６、補正の対象 図面 ７、補正の内容 図面の第１１図を別紙のとおりに訂正する。 以　　上 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の単位表示領域が配列されてなる表示装置において
   、 該単位表示領域を規定し、動作状態／非動作状態が切換
   わるしきい電圧を有する表示層を挟む導電性膜がそれぞ
   れ対向する表面に形成された少なくとも一対の電気絶縁
   性基板と、 前記導電性膜が形成された各電気絶縁性基板の前記対向
   する表面にそれぞれ形成される電気絶縁膜層とを含み、 少なくとも一方の電気絶縁性基板の電気絶縁膜層のイン
   ピーダンスと表示層のインピーダンスとの比が、上記各
   単位表示領域内で複数の相互に異なる値となるようにし
   たことを特徴とする表示装置。