JPH05134236A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画素内での階調表示を均一にして表示品質の
向上を図った液晶表示装置を提供する。 【構成】 電極基板間に強誘電性液晶を挟持し、電極基
板上に設けた電極を介して印加される電界により強誘電
性液晶を駆動するマトリクス表示装置において、対向す
る電極基板面の少なくとも一方１が、平面内の２方向に
沿って周期的に配置させた突起２またはくぼみを画素内
に複数個持つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は強誘電液晶を用いた表示
装置に関し、特にアナログ階調表示装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】強誘電液晶（以下、ＦＬＣともいう）を
用いた表示素子に関しては、特開昭６１−９４０２３号
公報などに示されるように、透明電極を形成し配向処理
を施した２枚のガラス基板を１ミクロンから３ミクロン
位のセルギャップを保って向かい合わせて構成した液晶
セルに強誘電液晶を注入したものが知られている。強誘
電液晶を用いた上記表示素子の特徴は、強誘電液晶が有
する自発分極と外部電界との結合力をスイッチングに使
えること、および、強誘電液晶分子の長軸方向が自発分
極の分極方向と１対１に対応しているため外部電界の極
性によってスイッチングを行えることである。強誘電液
晶としては一般にカイラル・スメクチック液晶（ＳｍＣ
＊、ＳｍＨ＊）を用いるため、バルク状態では液晶分子
長軸がねじれた配向を示すが、上述の１ミクロンから３
ミクロン位のセルギャップのセル内に配置することによ
って、液晶分子長軸のねじれを解消することができる
（Ｎ．Ａ．ＣＬＡＲＫ ｅｔ ａｌ，ＭＣＬＣ（１９８
３，Ｖｏ１．９４，Ｐ２１３−Ｐ２３４））。実際の強
誘電液晶セルは、例えば、図９に示すような単純マトリ
ックス基板を用いて構成される。同図（ａ）は、セルの
断面図であり、図中、４１はガラス基板、４２はガラス
基板４１上に形成されたＩＴＯのストライプ電極、４３
はストライプ電極４２上に形成された二酸化ケイ素の絶
緑膜、４４は絶縁膜４３上に形成されたポリイミドの配
向膜、４５はシーリング部材、４６はシーリング部材４
５によってセル内に封入された強誘電液晶である。同図
（ｂ）は基板４１上に形成したストライプ電極４２の様
子を模式的に示す平面図である。

【０００３】また、ＦＬＣを用いた階調表示方法として
は、画素を分割して独立に駆動する方法（ディザ方
式）、画素内で電位勾配を生じさせて表示領域を分割
させる方法（電位勾配法）、単安定状態の液晶に一方
向の電界を印加し、その電界強度により液晶分子長軸方
向の変位をコントロールしようとする方法、画素内で
の液晶層の厚さを変化させることにより液晶層に印加さ
れる電界強度を変化させて階調表示を行う方法などが提
案されている。

【０００４】特にの液晶層の厚さを変化させる方式に
ついては、本出願人によって駆動方式、電極基板の形状
および分子の配向方向に関する技術が提案されている。

【０００５】すなわち、電極基板間に強誘電液晶を挟持
し、電極基板上に設けられた電極を介して印加される電
界により強誘電液晶が駆動される強誘電液晶素子におい
て、対向する電極基板面の少なくとも一方がストライプ
状の畝のような形状を周期的に有し、それによりその断
面は凹凸状であり、そして液晶分子を、電極基板面に投
影した液晶層法線がストライプ状の畝の方向と直交する
ように配向するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では電極基板の畝構造が図１０のようにストライプ
状になっているため、図１１のように画素内を黒状態に
リセットしてから階調表示した時に、書き込まれた領域
がストライプ状に連なりストライプが顕著に現れて表示
品位を低下させていた。

【０００７】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、画素内での階調表示を均一にして表示
品質の向上を図った液晶表示装置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】前記目的を達
成するため、本発明においては、電極基板間に強誘電液
晶を挟持し、電極基板上に設けた電極を介して印加され
る電界により強誘電液晶が駆動されるマトリクス表示装
置において、対向する電極基板面の少なくとも一方が平
面内の２方向に沿って周期的に配置された突起またはく
ぼみを画素内に複数個持つ。この構成により、画素内で
書き込み領域の核となるドメインを複数個点在させ階調
表示が画素内で均一であるようにみせかける。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例に係わる液晶
装置の片方の電極基板の１画素分の形状を示す。同図
（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図および断面図である。
対向する電極として凹凸のない平坦な電極基板を用いる
と画素内の表示状態が図２のようになる。前述のよう
に、従来のストライプ状の畝のような形状の電極基板を
用いた場合には表示状態が図１１のようになる。表示部
の広い範囲で同じ階調を表示した場合従来例ではストラ
イプが連なり目立ってしまうが、本実施例ではドメイン
の核となる場所が分散しているので階調表示が均一に見
える。従来例でもストライプの間隔を目に見えないほど
細かくすることによって本実施例と同一の効果が期待で
きるが、精度よく細かいストライプをつくる点と、目に
見えない程細かいストライプで液晶を安定に配向させる
点で実現は困難である。

【００１０】画素内で液晶層の厚さを変化させることに
より、液晶層に印加される電界強度を変化させてアナロ
グ階調を表示する場合には、Ｖ−Ｔ曲線（印加電圧Ｖに
対する透過率Ｔの変化曲線）が連続で直線的であること
が重要である。

【００１１】まず連続的であるためには、対向する電極
基板が互いに平行な面を画素内に含まないことが必要で
ある。例えば、図１や図３のように、画素内すべてを凹
凸で埋め尽くす構成とする。また画素ごとのＶ−Ｔ曲線
の傾きを一致させるために凹凸を画素サイズに合った周
期で形成することが望ましい。

【００１２】次に直線的であるためには、電圧比による
光量変化分が常に等しくなることが要求される。クラー
ク・ラガヴァル型のＳＳＦＬＣでは双安定のうちの１つ
の状態をクロスニコルに配置した二枚の偏光子の片側の
吸収軸に合わせている。この状態が暗状態であるとする
と、明状態での透過光量は、以下の数式に示すように、
セル厚ｄに大きく依存する。

【００１３】

【数１】 このため明状態でも、セル厚の厚い部分と、薄い部分で
の透過率が大きく異なる。例えば、セル厚が１．０μm
の場所の透過光量を１とすると、セル厚が１．５μm の
部分の透過光量は約１．６になるので電圧比による光量
変化分を等しくするために同じ電圧比変化に対して、透
過率が低い所は画素内の面積的に大きな部分がスイッチ
ングして、透過率の高い部分では、その逆に小さな部分
がスイッチングすることが望ましい。

【００１４】以上を考え合わせた結果、本発明では片方
の電極基板１の１画素部分の形状を図１のように形成し
た。即ち、底面が正方形で稜線が放物線となる突起２を
Ｘ方向に４つ、Ｙ方向に４つ配置した形状である。図１
の突起２の代わりに四角錐を配置した場合は同じ電圧比
変化に対して透過率の変化量が異なるので、印加電圧に
補正を加えて駆動する必要がある。

【００１５】なお、本実施例では液晶層の最も厚いとこ
ろで２．０μm 、最も薄いところで１．５μm となるよ
うにセル厚を設定した。

【００１６】第５図は、本発明の一実施例に係る表示装
置を示す。この装置は、図６に示す走査電極２０１およ
び情報電極２０２で構成したマトリックス電極を有する
液晶表示部１０１と、情報信号を情報電極２０２を介し
て液晶に印加する情報信号印加回路１０３と、走査信号
を走査電極２０１を介して液晶に印加する走査信号印加
回路１０２と、走査信号制御回路１０４と、情報信号制
御回路１０６と、駆動制御回路１０５とを備える。走査
電極２０１と情報電極２０２との間には、強誘電液晶が
配置されている。１０７はグラフィックコントローラで
あり、ここから送出されるデータは駆動制御回路１０５
を通して走査信号制御回路１０４と情報信号制御回路１
０６に入力され、それぞれアドレスデータと表示データ
に変換される。このアドレスデータに従って走査信号印
加回路１０２が走査信号を発生し、これを液晶表示部１
０１の走査電極２０１に印加する。また、表示データに
従って情報信号印加回路１０３が情報信号を発生し、こ
れを液晶表示部１０１の情報電極２０２に印加する。

【００１７】図６において、２２２は、走査電極２０１
と情報電極２０２との交差部分により構成された表示単
位となる画素を示す。

【００１８】図７は、液晶表示部１０１の部分的な断面
図である。同図において３０１はアナライザ、３０９は
ポラライザでありこれらはそれぞれクロスニコルで配置
されている。３０２と３０８はガラス基板、３０３と３
０７は絶縁膜、３０４と３０６は配向膜、３０５は強誘
電液晶、３１０はシール部材である。

【００１９】なお、本実施例に使用した強誘電性液晶は
ピリミジン成分を含み次の表に示す特性を有する。

【００２０】

【表１】 図３は、本発明の第２の実施例に係わる表示装置の片方
の電極基板１の１画素分の形状を示す。同図（ａ）は斜
視図、（ｂ）は平面図と断面図である。突起２とくぼみ
３を市松模様状に配置した形状に特徴がある。対向する
電極として、もう片方に凹凸のない平坦な電極基板を用
いる。このような構成により、画素内の表示状態は図４
のようになる。図２と比較すると、９０％の階調表示の
場合にも縦横のストライプが目立たず表示品位がより向
上する。

【００２１】上記各実施例において、突起の高さまたは
くぼみの深さ、あるいは突起とくぼみの高低差は液晶層
の厚さの１／６〜１／３であることが望ましい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、電極基板間に強誘電液晶を挟持し、電極基板上に設
けた電極を介して印加される電界により強誘電液晶が駆
動されるマトリックス表示装置において、対向する電極
基板面の少なくとも一方が平面内の２方向に沿って周期
的に配置された突起またはくぼみを画素内に複数個持つ
ことにより、画素内で書き込み領域の核となるドメイン
が複数個点在し、見かけ上階調表示が画素内で均一とな
り表示品位が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）（ｂ）は本発明の第１実施例の片側の
電極基板を示す形状説明図である。

【図２】 第１実施例の階調表示の説明図である。

【図３】 （ａ）（ｂ）は本発明の第２実施例の片側の
電極基板を示す形状説明図である。

【図４】 第２実施例の階調表示の説明図である。

【図５】 本発明に係わる表示装置の構成図である。

【図６】 本発明に係わる表示装置の液晶表示部の拡大
図である。

【図７】 本発明に係わる表示装置の液晶表示部の断面
図である。

【図８】 （ａ）（ｂ）は本発明に係わる表示装置の駆
動信号を示す波形説明図である。

【図９】 （ａ）（ｂ）は従来技術の説明図である。

【図１０】 従来の電極基板の斜視図である。

【図１１】 従来の階調表示の説明図である。

【符号の説明】

１；電極基板、２；突起、３；くぼみ、２０１、２０
２、電極。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極基板間に強誘電性液晶を挟持し、電
   極基板上に設けた電極を介して印加される電界により強
   誘電性液晶を駆動するマトリクス表示装置において、対
   向する電極基板面の少なくとも一方が、平面内の２方向
   に沿って周期的に配置させた突起またはくぼみを画素内
   に複数個持つことを特徴とする表示装置。
2. 【請求項２】 前記突起またはくぼみの高さが液晶層の
   厚さの１／６〜１／３であることを特徴とする請求項１
   の表示装置。
3. 【請求項３】 前記突起は底面部が矩形であり、凸部が
   曲面からなることを特徴とする請求項１の表示装置。
4. 【請求項４】 前記くぼみは上面からみて矩形であり、
   凹部が曲面からなることを特徴とする請求項１の表示装
   置。
5. 【請求項５】 前記突起およびくぼみを直交する２方向
   に沿って交互に設けたことを特徴とする請求項３または
   ４の表示装置。