JPH0411224A - 液晶表示装置 - 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、液晶表示装置に関するものであり、さらに詳
しくは、カプセルに包含された液晶材料を用いる液晶表
示装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、カプセルに包含された液晶材料が知られており、
上記材料を使用した表示装置も知られている。上記液晶
材料及びそれを用いた表示装置については、特表昭５８
−５０１６３１号公報、及び、ジエイ　エル　ファーガ
ソン（Ｊ、Ｌ、Ｆｅｒｇａｓｏｎ）、［デイスプレィ及
び光制御装置用ポリマーカプセル化ネマティック液晶（
”Ｐｏｌｙｍｅｒ　ＥｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄＮｅｍａ
ｔｉｃ　Ｃｒｙｓｔａｌｓ　ｆｏｒ　Ｄｉｓｐｌａｙ　
ａｎｄ　Ｌｉｇｈｔ　Ｃｏｎｔ−ｒｏｌ　Ａｐｐｌｉｃ
ａｔｉｏｎｓ”）」（ニスアイデー　インターナショナ
ル　シンポジウム　ダイジェスト　オブテクニカル　ペ
ーパーズ（ＳＩＤ　ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍ
ｐｏｓｉｕｍ　Ｄｉｇｅｓｔ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｉｃａ
ｌ　Ｐａｐｅｒｓ）　、ｐ６８〜７０（１９８５））に
詳しく記載されている。

第２図は、カプセルに包含された液晶材料を用いる上記
文献記載の液晶表示装置の構成を示す断面図である。第
２図において、カプセルに包含された液晶材料２１は、
透明な前面基板２２と背面基板２３とに挟まれて液晶層
２４を形成しており、前面基板２２及び背面基板２３の
液晶層２４側の面上にはそれぞれ相対向する透明電極２
５及び２６が備えられている。第３図は、上記公報記載
の上記液晶材料の構成を示す断面図である。上記液晶材
料２１は、ネマティック相液晶分子３１が該液晶分子の
整列時の屈折率と同じ屈折率を有するポリビニルアルコ
ールなどのポリマーのカプセル３２に包含されてなり、
カプセル中の液晶分子３１は電圧無印加時にはカプセル
の内壁３２ａに沿って歪められて存在しており、液晶層
２４全体としては液晶分子３１が無配向の状態にあると
考えられる。

そこで、第２図の装置は次のように動作する。

先ず電圧無印加の場合には、カプセルに包含されている
液晶分子及びカプセルを構成しているポリマーによって
入射光が散乱されるので、透明な前面基板２２を通して
液晶層２４の白濁した状態が観察される。このとき、入
射光は液晶層２４を透過しない。また、上記カプセル中
に液晶分子とともに二軸性黒色染料を存在させることに
より、入射光を該染料に吸収させて遮断することもてき
る。

一方、第２図の装置に電圧が印加された場合には上記カ
プセル３２に含まれる液晶分子３１は電場方向に平行に
整列し、カプセルを形成しているポリマーと液晶との屈
折率が同じになるため入射光が液晶層２４を透過し、透
明な前面基板２２を通して背面基板２３の状態が観察さ
れる。このとき、背面基板２３は必ずしも透明である必
要はなく、例えば、背面基板２３が着色されていれば、
その着色が観察される。

従って、上記液晶表示装置では、偏光素子を使用するこ
となしに、ネマティック相液晶による表示を行なうこと
ができ、高い輝度と高いコントラストが得られる。しか
も、上記液晶材料はカプセルに包含されているので環境
にも安定で信頼性が高く、カプセルを形成しているポリ
マーが接着剤としても作用するので基板に上記液晶材料
を塗布するだけで１０１００ｍＸ３０というような大型
の表示装置を容易に実現することができるとされている
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記カプセルに包含された液晶材料はし
きい値特性が緩やかで液晶分子の配列状態が印加電圧よ
りわづかの非直線しかないので、上記従来の表示装置に
より単純マトリクス表示を行なうと電圧廻り込みにより
選択された画素から周辺の画素にかけて輝度が連続的に
変化し、明瞭な表示が行なえないとの問題がある。この
ために、上記従来の表示装置では、マトリクス表示の時
分割駆動が困難であり、日の字型セグメントによる数字
の表示など、限られた数のセグメントによる予め設定さ
れたパターンの表示にしか応用されていない。

そこで、本発明は上記した従来技術の課題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、カプセ
ルに包含された液晶材料を用いる液晶表示装置であって
、単に予め設定されたパターンだけでなく、静止画また
は動画などのより多くの情報を表示することができる液
晶表示装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係わる液晶表示装置は、絶縁基板と、上記絶縁
基板上に備えられている複数の画素電極と、上記絶縁基
板上に備えられている液晶層と、上記液晶層上に備えら
れている共通透明電極と、上記複数の画素電極をそれぞ
れ独立に駆動する駆動手段とからなり、上記液晶層がカ
プセルに包含された液晶材料から形成されていて、上記
複数の画素電極がそれぞれ上記絶縁基板を貫通するリー
ド線によって上記駆動手段に接続されていることを特徴
としている。

また、本発明に係わる他の液晶表示装置は、光源と、上
記光源の前面に備えられている第一の絶縁透明基板と、
上記第一の絶縁透明基板上にストライプ状に備えられて
いる第一の透明電極と、上記第一の絶縁透明基板上に備
えられている第一の液晶層と、上記第一の液晶層上に備
えられている共通電極と、上記共通電極上に備えられて
いる第二の液晶層と、上記液晶層上に備えられている第
二の絶縁透明基板と、上記第二の絶縁透明基板上の液晶
層側の面上に上記第一の透明電極と直交するようにスト
ライプ状に備えられている第二の透明電極とからなり、
上記第一及び第二の液晶層がカプセルに包含された液晶
材料から形成されていることを特徴としている。

［作用］ 本発明の液晶表示装置では、絶縁基板上に備えられてい
る複数の画素電極が、リード線で接続されている駆動手
段によりそれぞれ独立に駆動される。そこで、選択され
た画素から周辺の画素にかけて電圧廻り込みが生じるこ
となしに、上記選択された画素電極に対応する部分の液
晶材料に包含される液晶の配列状態のみが変化する。こ
の結果、選択された画素のみに周囲の画素と区別できる
高いコントラストの輝度が得られる。

従って、本発明の液晶表示装置によれば、多数の画素の
それぞれについて、他の画素とは独立に明瞭な表示を行
なうことができ、静止画及び動画など情報量の多い表示
を行なうことができる。

また、本発明の他の液晶表示装置では、相対向する基板
上に互いに直交するストライプ状に備えられている２組
の透明電極の間にさらに共通透明電極が配置され、上記
それぞれストライプ状透明電極と共通透明電極との間に
それぞれ液晶層が備えられている。そして、それぞれの
ストライプ状透明電極が独立に駆動され、それぞれの液
晶層に対する電圧の印加は、それぞれのストライプ状透
明電極と上記共通電極との間で行なわれる。従って、ス
トライプ状透明電極同士での電圧廻り込みが避けられる
。上記液晶表示装置では、それぞれのストライプ状透明
電極と上記共通電極との間に印加される電圧によりそれ
ぞれの液晶層に光が透過し得る行と列とを形成し、上記
行と列との交差する部分でだけ光が透過することを利用
して、マトリクス表示を行なうことができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図面を参照しながら説明す
る。

大施ガ↓ 第１図は、本発明に係わる液晶表示装置の一実施例を示
す断面図である。

本実施例の液晶表示装置は反射型の液晶表示装置であり
、第１図に示すように、絶縁基板１上に複数の画素電極
２が備えられており、上記絶縁基板１と対向する共通透
明電極３との間には、液晶層４が備えられている。

上記液晶表示装置において、上記液晶層４は、ネマティ
ック相液晶分子がポリビニルアルコールなどのポリマー
のカプセルに包含された液晶材料からなり、上記カプセ
ルを形成しているポリマーは、該ポリマーの屈折率が上
記液晶分子が電場に平行に整列したときの屈折率と同一
になるように選択されている。上記液晶材料は、カプセ
ル中に液晶分子とともに二軸性黒色染料を包含すること
が好ましい。上記黒色染料は、電圧が印加されていない
ときには入射光を吸収し、光を遮断する作用を有する。

上記液晶層４の厚さは、通常２０〜３０μｍの範囲であ
る。上記液晶材料は、カプセルを形成しているポリマー
が接着剤として機能するので、単に絶縁基板１に塗布す
るだけで液晶層４を形成することができ、液晶を封止す
るためのシール材を必要としない。

上記共通透明電極３は、ガラスなどの透明基板または自
己支持性のある透明フィルム等の表面に形成されていて
もよい。

上記画素電極２は、絶縁基板１を貫通して該絶縁基板１
の裏面に取り出されているリード線５によって、駆動手
段６に接続されている。本実施例の上記液晶表示装置は
反射型の液晶表示装置であるので、上記駆動手段６を絶
縁基板１の裏面（液晶層４の備えられている側と反対側
）に設けることができ、上記リード線５と接続すること
ができるので有利である。

上記駆動手段６からは、それぞれの画素電極２と一対一
に対応する信号が出力され、上記画素電極２がそれぞれ
独立に駆動される。その結果、駆動された画素電極と共
通透明電極との間に所定の電圧が印加され、上記電圧を
印加された部分の液晶材料に包含される液晶の配列状態
のみが変化し、光を透過し得る状態となる。

上記のように個々の画素電極に対して個別に駆動信号を
出力することにより、実質的に選択された画素電極と該
画素電極に対向する共通透明電極との間だけに電圧を印
加することができ、選択された画素電極から周辺の画素
電極への電圧廻り込みを実質的に影響なくすることがで
きる。従って、選択された画素のみに周囲と区別できる
高いコントラストの輝度が得られ、明瞭な表示を行なう
ことができる。

上記駆動手段としては、例えば、ＭＯＳ−ＩＣを使用す
ることができ、４００〜５００個の画素電極と接続する
ことができる。上記ＩＣを使用し、各画素電極に対する
１６階階調入力を順次入力、ラッチ出力を繰返すことに
より、該ＩＣに接続されている全画素電極を例えば１／
３０秒程度で駆動することができ、静止画または動画を
表示することができる。

本実施例の液晶表示装置では、１個の上記ＩＣにより駆
動される４００〜５００の画素を１ユニツトとし、複数
枚のユニットをモザイク状に組立ることにより、さらに
大きなパネルを構成することもできる。上記したように
、上記液晶表示装置では液晶分子を包含するカプセルを
形成しているポリマーが接着剤としても作用するので、
上記各ユニットの端縁部は上記ポリマーによって固めら
れている。従って、上記端縁部は特に処理を必要とせず
、さらに前面から見えないので有利である。

また、本実施例の液晶表示装置では、画素電極２の表面
を所定のパターンに従って赤、青、緑に塗り分けて上記
のように駆動することにより、カラー表示を行なうこと
もできる。

本実施例の液晶表示装置は、一定面積当りのユニット数
に制限のない、比較的大型のパネルを構成する場合に特
に有利である。

犬施透ｌ 第４図は、本発明に係わる液晶表示装置の一実施例を示
す断面図である。

本実施例の液晶表示装置は透過型の液晶表示装置であり
、第４図に示すように、共通透明電極４１を挟んで２枚
のガラス基板４２及び４３が備えられ、上記共通透明電
極４１とガラス基板４２との間には第一の液晶層４４が
、また、上記共通透明電極４１とガラス基板４３との間
には第二の液晶層４５がそれぞれ備えられている。上記
ガラス基板４２には第一の透明電極４６がストライプ状
に備えられており、また、ガラス基板４３上の液晶層４
５側の面上には第二の透明電極４７が上記第一の透明電
極４６と直交するストライプ状に備えられている。そし
て、ガラス基板４２の背後には光源４８が備えられてい
る。

上記液晶表示装置において、液晶層４４及び４６は、実
施例１で使用した液晶材料と同じ、ネマティック相液晶
分子がポリビニルアルコールなどのポリマーのカプセル
に包含された液晶材料からなっている。

上記共通透明電極４１は、上記ガラス基板４２または４
３に対向する平面状に形成されている、例えば、ガラス
などの透明基板または自己支持性のある透明フィルム等
の表面に形成されている場合には、その表裏両面全面に
形成されている。

上記液晶表示装置では、透明電極４６及び４７はそれぞ
れ独立に駆動され、第一の透明電極４６と共通透明電極
４１との間に印加された電圧により第一の液晶層４４に
、また、第二の透明電極４７と共通透明電極４１との間
に印加された電圧により第二の液晶層４５に、それぞれ
光を透過し得る部分が形成される。上記のように、透明
電極４６及び４７の間に共通透明電極４１を配置して、
第一の透明電極４６と共通透明電極４１との間、及び、
第二の透明電極４７と共通透明電極４１との間にそれぞ
れ別に電圧を印加することにより、電圧の廻り込みを低
減させることができる。

上記液晶表示装置では、それぞれ別個に形成される第一
の液晶層４４による列表示と、第二の液晶層４６による
行表示とを組合せることにより、マトリクス表示を行な
う。第５図は、上記液晶表示装置の動作を説明するため
の図である。

上記液晶表示装置では、先ず、光源４８から照射された
光が第一の液晶層４４に入射する。上記第一の液晶層４
４では、第一の透明電極４６のうち選択された電極と共
通透明電極４１との間に印加された電圧により、上記電
圧が印加された部分の液晶材料に包含されている液晶が
電場に平行に整列し、液晶層４４中に光を透過し得る部
分５１を形成している。上記第一の透明電極４６は、ス
トライプ状・に備えられているので、上記光を透過し得
る部分５１は、上記第一の透明電極のうちの選択された
電極に平行な列状に形成されている。

そこで、上記第一の液晶層４４に入射した光は、光を透
過し得る部分５１だけを透過し、液晶層４４の他の部分
では散乱され、さらに上記液晶材料は包含されている二
軸性黒色染料に吸収されて遮断される。

次いで、上記第一の液晶層４４の光を透過し得る部分５
１を透過した光が、第二の液晶層４５に入射する。上記
第二の液晶層４５では、第二の透明電極４７のうちの選
択された電極と共通透明電極４１との間に印加された電
圧により、上記電圧が印加された部分の液晶材料に包含
されている液晶が電場に平行に配列し、液晶層４５中に
光を透過し得る部分５２を形成している。上記第二の透
明電極４７は第一の透明電極４６と直交するストライプ
状に備えられているので、上記光を透過し得る部分５２
は上記第二の透明電極４７のうちの選択された電極に平
行にかつ第一の透明電極４６には直交するように、即ち
第一の液晶層中に形成された光を透過し得る部分５１が
列状に形成されているのに対して行状に形成されている
。そこで、上記第一の液晶層４４の光を透過し得る部分
５１を透過して第二の液晶層４５に入射した光のうち、
上記光を透過し得る部分５１及び５２の重なっている部
分５２ａに入射した光（Ｌ、）だけが、第二の液晶層４
５を透過し、ガラス基板４３を通して観察される。

上記第一の液晶層４４の光を透過し得る部分５１を透過
して第二の液晶層４５に入射した光のうち、上記第二の
液晶層４５の光を透過し得る部分５２が形成されていな
い部分に入射した光（Ｌ、）は散乱され、上記液晶材料
に包含されている二軸性黒色染料に吸収されて遮断され
る。また、上記第二の液晶層４５の光を透過し得る部分
５２のうち上記第一の液晶層の光を透過し得る部分５１
と重ならない部分５２ｂは、光を透過し得る機能は有す
るものの光が入射しないので、ガラス基板４３の前面か
らは何も観察されない。

従って、本実施例の液晶表示装置では、第一の液晶層４
４の光を透過し得る部分５１の列と、第一の液晶層４５
の光を透過し得る部分５２の行との重なった部分が表示
部分（画素）となり、マトリクス表示を行なうことがで
きる。

第５図では、簡単のために選択される電極を１本ずつと
し１つの画素が表示される例を示したが、列と行とを形
成する電極をそれぞれ複数本選択して複数の画素を表示
するようにしてもよいことは勿論である。

本実施例の液晶表示装置では、表示面を垂直にした場合
に縦のストライプとなる電極の数は通常３２０本程度が
適当であり、横のストライプとなる電極の数は８乃至１
６本が適当である。横のストライプとなる電極の数が上
記より多い場合には、光透過量は電極数の逆数となるた
めに輝度が低下する傾向があり、駆動を１秒間に２０〜
３０回程度の範囲で巡回させた表示にちらつきが出ない
ようにすることが望ましい。

本実施例の液晶表示装置により、さらにドツト（画素）
数の多いパネル、例えば４００Ｘ６４０ドツト表示のパ
ネルをを構成する場合には、上記液晶表示装置を縦に２
０枚、横に２枚、計５０枚並べることにより構成するこ
とができる。上記のように複数枚の液晶表示装置を並べ
る場合には、上記透明電極４６または４７をそれぞれ独
立に駆動するＩＣを上記液晶表示装置の側面（光の透過
方向に平行な面）上に配置することにより、表示の障害
となることが避けられる。

本実施例の液晶表示装置は、ガラス基板４３上にモザイ
ク状またはストライプ状に赤、青、緑のカラーフィルタ
ーを備えることにより、カラー表示を行なうこともでき
る。カラー表示を行なう際には、上記縦のストライプと
なる電極の数をさらに増加させることが好ましい。

［発明の効果］ 本発明の液晶表示装置によれば、複数の画素電極が個別
に駆動されるので、実質的に他の画素電極とは独立に選
択された画素電極と共通電極との間のみに、電圧を印加
することができる。

また、他の本発明の液晶表示装置によれば、相対向する
基板上に互いに直交するストライプ状に備えられている
２組の透明電極の間に、さらに共通透明電極が配置され
ているので、ストライプ状透明電極同士での電圧廻り込
みを避けることができ、上記各ストライプ状透明電極と
上記共通電極との間に備えられているそれぞれの液晶層
に形成される光が透過し得る行と列との交差する部分を
画素とするマトリクス表示を行なうことができる。

従って、上記本発明のいずれかの液晶表示装置によれば
、従来限られた数のセグメントによる予め設定されたパ
ターンの表示にしか応用されていない、カプセルに包含
された液晶材料を用いて、静止画または動画などのより
多くの情報を明瞭に表示することができる。

また、上記本発明のいずれかの液晶表示装置によれば、
１６階階調表示など濃淡の異なる表示あるいはカラー表
示を行なうこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる液晶表示装置の一実施例の構成
を示す断面図、 第２図は従来例の構成を示す断面図、 第３図はカプセルに包含された液晶材料の構成を示す断
面図、 第４図は本発明に係わる液晶表示装置の他の実施例の構
成を示す断面図、 第５図は他の実施例の動作の説明図である。 １　・・・絶縁基板、　　２　・・・画素電極、３　・
・・共通透明電極、４　・・・液晶層、５　・・・リー
ド線、　　６　・・・駆動手段（Ｉ　Ｃ）、４１　・・
・共通透明電極、 ４２．４３　・・・ガラス基板、 ４４　・・・第一の液晶層、４５　・・・第二の液晶層
、４６　・・・第一の透明電極、 ４７　・・・第二の透明電極、 ４８　・・・光源。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁基板と、 上記絶縁基板上に備えられている複数の画素電極と、 上記絶縁基板上に備えられている液晶層と、上記液晶層
   上に備えられている共通透明電極と、上記複数の画素電
   極をそれぞれ独立に駆動する駆動手段とからなり、 上記液晶層がカプセルに包含された液晶材料から形成さ
   れていて、 上記複数の画素電極がそれぞれ上記絶縁基板を貫通する
   リード線によって上記駆動手段に接続されていることを
   特徴とする液晶表示装置。
2. （２）光源と、 上記光源の前面に備えられている第一の絶縁透明基板と
   、 上記第一の絶縁透明基板上にストライプ状に備えられて
   いる第一の透明電極と、 上記第一の絶縁透明基板上に備えられている第一の液晶
   層と、 上記第一の液晶層上に備えられている共通電極と、 上記共通電極上に備えられている第二の液晶層と、 上記液晶層上に備えられている第二の絶縁透明基板と、 上記第二の絶縁透明基板上の液晶層側の面上に上記第一
   の透明電極と直交するようにストライプ状に備えられて
   いる第二の透明電極とからなり、上記第一及び第二の液
   晶層がカプセルに包含された液晶材料から形成されてい
   ることを特徴とする液晶表示装置。