JPH07218933A - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
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- JPH07218933A JPH07218933A JP6010478A JP1047894A JPH07218933A JP H07218933 A JPH07218933 A JP H07218933A JP 6010478 A JP6010478 A JP 6010478A JP 1047894 A JP1047894 A JP 1047894A JP H07218933 A JPH07218933 A JP H07218933A
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- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 単純マトリクス方式で走査線数の多い高精細
表示及び大画面に対応可能な、特に反射型において光利
用効率の高い液晶表示装置を提供する。 【構成】 ２枚の基板に施されたラビング方向のなす角
と初期状態における液晶分子の捻れ角（φr）をほぼ一
致させ、各々の界面プレティルト角が逆符号の関係にな
る構成によって印加電圧波形に依存して２つの準安定状
態を有する液晶表示素子を得る。液晶層に２色性色素を
添加する事によって偏光板１枚で２状態間を光学的に識
別できるようになり、簡単な構造で表示素子として機能
する。
表示及び大画面に対応可能な、特に反射型において光利
用効率の高い液晶表示装置を提供する。 【構成】 ２枚の基板に施されたラビング方向のなす角
と初期状態における液晶分子の捻れ角（φr）をほぼ一
致させ、各々の界面プレティルト角が逆符号の関係にな
る構成によって印加電圧波形に依存して２つの準安定状
態を有する液晶表示素子を得る。液晶層に２色性色素を
添加する事によって偏光板１枚で２状態間を光学的に識
別できるようになり、簡単な構造で表示素子として機能
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶を用いた表示装置
に関するものであり、特に双安定性スイッチングを利用
して単純マトリクス駆動される液晶表示装置に関する。
に関するものであり、特に双安定性スイッチングを利用
して単純マトリクス駆動される液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、ＯＡ機器の表示装置等として実用
化されている液晶表示装置は、ツイストネマティック
（ＴＮ）型液晶もしくはスーパーツイストネマティック
（ＳＴＮ）型液晶を用いている。例えば、M.Schadt and
W.Helfrich: Appl. Phys. Lett.18(1971)127, あるい
は T.J.Scheffer and J.Nehring: Appl. Phys.Lett.45
(1984)1021.に示されているこれらの表示方式はメモリ
ー効果を持たないため、電圧平均化法による単純マトリ
クス駆動法または各画素にトランジスタ等のアクティブ
素子を設けたアクティブマトリクス駆動法によって駆動
される。
化されている液晶表示装置は、ツイストネマティック
（ＴＮ）型液晶もしくはスーパーツイストネマティック
（ＳＴＮ）型液晶を用いている。例えば、M.Schadt and
W.Helfrich: Appl. Phys. Lett.18(1971)127, あるい
は T.J.Scheffer and J.Nehring: Appl. Phys.Lett.45
(1984)1021.に示されているこれらの表示方式はメモリ
ー効果を持たないため、電圧平均化法による単純マトリ
クス駆動法または各画素にトランジスタ等のアクティブ
素子を設けたアクティブマトリクス駆動法によって駆動
される。
【０００３】この他に、まだ実用化はされていないが、
様々な方式が研究されている。例えば、特開昭59-21972
0、特開昭60-196728には電圧平均化法の高速化技術等が
開示されており、特公平1-51818及び USP 4,239,345、
特公平3-26368、特開昭59-58420には双安定性スイッチ
ングを用いる方式が開示されている。
様々な方式が研究されている。例えば、特開昭59-21972
0、特開昭60-196728には電圧平均化法の高速化技術等が
開示されており、特公平1-51818及び USP 4,239,345、
特公平3-26368、特開昭59-58420には双安定性スイッチ
ングを用いる方式が開示されている。
【０００４】双安定性あるいは複数の安定状態を有する
動作モードに関しては、それらの状態間を適当な電圧波
形で選択的にスイッチング出来る場合において走査線数
の多い高精細表示に適する訳であるが、それぞれに特有
の問題点を持っている。
動作モードに関しては、それらの状態間を適当な電圧波
形で選択的にスイッチング出来る場合において走査線数
の多い高精細表示に適する訳であるが、それぞれに特有
の問題点を持っている。
【０００５】例えば、特公平1-51818 及びUSP 4,239,34
5 に開示されている技術は双安定性を持っているため、
アクティブ素子を用いなくても、いったん書き込んだ情
報を長時間保持することができる。ところが、二つの安
定な状態間のスイッチングは、基本的には印加電圧の急
激な遮断と約１秒間にわたる緩慢な降下によって行われ
るため、単純マトリクス駆動には適さず、書き込み速度
も非常に遅い。事実、特公平1-51818 にはスイッチング
原理が記載されているのみであり、単純マトリクス駆動
する方法は開示されていない。
5 に開示されている技術は双安定性を持っているため、
アクティブ素子を用いなくても、いったん書き込んだ情
報を長時間保持することができる。ところが、二つの安
定な状態間のスイッチングは、基本的には印加電圧の急
激な遮断と約１秒間にわたる緩慢な降下によって行われ
るため、単純マトリクス駆動には適さず、書き込み速度
も非常に遅い。事実、特公平1-51818 にはスイッチング
原理が記載されているのみであり、単純マトリクス駆動
する方法は開示されていない。
【０００６】特公平3-26368 に開示されている技術は、
印加電圧を制御することによって比較的高速の双安定ス
イッチングを行うものである。しかし、３５°という高
いプレティルト角を必要とするため、液晶配向膜を斜方
蒸着等によって形成しなければならず、実用的とは言い
難い。
印加電圧を制御することによって比較的高速の双安定ス
イッチングを行うものである。しかし、３５°という高
いプレティルト角を必要とするため、液晶配向膜を斜方
蒸着等によって形成しなければならず、実用的とは言い
難い。
【０００７】特開昭59-58420に開示されている技術は、
印加電圧を制御することによって書き込むか否かを選択
できるが、表示を消去するためには液晶層を等方相まで
加熱しなければならない。また、書き込むためには非常
に高い電圧が必要である。
印加電圧を制御することによって書き込むか否かを選択
できるが、表示を消去するためには液晶層を等方相まで
加熱しなければならない。また、書き込むためには非常
に高い電圧が必要である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記の様な双安定性あ
るいは複数の安定状態を有する動作モードにおいては、
一般に液晶の複屈折を利用して各安定状態を光学的に識
別するため、偏光板等の光学要素の数が多く配置が複雑
である。その結果として光利用効率が悪く、特に反射型
の装置においては表示面が暗いという問題点を有してい
る。
るいは複数の安定状態を有する動作モードにおいては、
一般に液晶の複屈折を利用して各安定状態を光学的に識
別するため、偏光板等の光学要素の数が多く配置が複雑
である。その結果として光利用効率が悪く、特に反射型
の装置においては表示面が暗いという問題点を有してい
る。
【０００９】本発明は上記課題を解決するためのもので
あり、その目的とするところは、単純マトリクス方式に
よって実現できる高品位な、特に反射型において明るい
表示を可能とする高精細液晶表示装置を提供するところ
にある。
あり、その目的とするところは、単純マトリクス方式に
よって実現できる高品位な、特に反射型において明るい
表示を可能とする高精細液晶表示装置を提供するところ
にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置及
び駆動方法は上記課題を解決するために、 （１） 走査電極群と信号電極群がマトリクス状に配置
されてその対向部に画素を形成する基板間に記憶効果を
有する液晶を挟持して構成された液晶表示パネル、少な
くとも１枚の偏光子、少なくとも１枚の反射層および該
電極群に駆動電圧信号を印加する手段から成る液晶表示
装置において、液晶表示パネルを構成する液晶層が２色
性色素を含有し、液晶の配向状態に応じて該２色性色素
の吸収軸分布が変化するものであって、液晶層が呈する
複数の安定状態もしくは準安定状態のうち少なくとも２
つの状態を光学的に識別する様な配置で偏光子が設定さ
れた事を特徴とする。
び駆動方法は上記課題を解決するために、 （１） 走査電極群と信号電極群がマトリクス状に配置
されてその対向部に画素を形成する基板間に記憶効果を
有する液晶を挟持して構成された液晶表示パネル、少な
くとも１枚の偏光子、少なくとも１枚の反射層および該
電極群に駆動電圧信号を印加する手段から成る液晶表示
装置において、液晶表示パネルを構成する液晶層が２色
性色素を含有し、液晶の配向状態に応じて該２色性色素
の吸収軸分布が変化するものであって、液晶層が呈する
複数の安定状態もしくは準安定状態のうち少なくとも２
つの状態を光学的に識別する様な配置で偏光子が設定さ
れた事を特徴とする。
【００１１】（２） 上記記憶効果を有する液晶が、電
圧を印加する前の初期状態においてφrのツイスト角を
成し、パルス電圧群を印加した後の緩和状態としてツイ
スト角が各々略（φr＋１８０°）と略（φr−１８０
°）である２つの準安定状態を有する性質の液晶である
事を特徴とする。
圧を印加する前の初期状態においてφrのツイスト角を
成し、パルス電圧群を印加した後の緩和状態としてツイ
スト角が各々略（φr＋１８０°）と略（φr−１８０
°）である２つの準安定状態を有する性質の液晶である
事を特徴とする。
【００１２】（３） 配向処理の施された界面における
液晶分子の長軸方向或いは２色性色素分子の主吸収軸方
向と、偏光子の透過軸方向のなす角が４５゜乃至１３５
゜である事を特徴とする。
液晶分子の長軸方向或いは２色性色素分子の主吸収軸方
向と、偏光子の透過軸方向のなす角が４５゜乃至１３５
゜である事を特徴とする。
【００１３】
【実施例】以下、具体的な実施例により本発明の詳細を
説明する。
説明する。
【００１４】室温でネマティック相を呈する液晶組成物
（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製：ＺＬＩ−３３２９）に光学活性
添加剤（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製：Ｓ８１１）を加えてヘリ
カルピッチｐ＝３．５μｍに調整した。同液晶組成物に
黒色系２色性色素（三井東圧製：Ｓ３４４）を３．０重
量％添加した。セルにはＩＴＯによる走査電極群と信号
電極群をマトリクス状に配置した上にポリイミド配向膜
を設け、上下基板で反平行方向（１８０度）のラビング
処理を施してギャップｄ＝１．８μｍとしたものを用い
た。上記液晶組成物を封入すると界面プレティルト角は
上下基板近傍で逆符号をもって約５°となり、ｐ／４＜
ｄ＜３ｐ／４であるため、液晶分子の配向は基板法線方
向に螺旋軸を持つ１８０°ツイスト状態となる。同液晶
表示素子の構造の概略は図１に示してある。本構成の素
子は印加される駆動電圧波形に応じて略０°ツイスト
（ユニフォーム）状態と略３６０°ツイスト状態の２つ
の準安定状態を生ずる。この場合、液晶に添加された２
色性色素の吸収軸分布も上記液晶の配向状態変化に追従
して変化する事が確認された。このようにして得られた
記憶型液晶パネルを以下に述べる光学配置に設定し、概
ね図５に示す回路構成をもって液晶表示装置と成し、本
発明の効果を確認した。
（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製：ＺＬＩ−３３２９）に光学活性
添加剤（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製：Ｓ８１１）を加えてヘリ
カルピッチｐ＝３．５μｍに調整した。同液晶組成物に
黒色系２色性色素（三井東圧製：Ｓ３４４）を３．０重
量％添加した。セルにはＩＴＯによる走査電極群と信号
電極群をマトリクス状に配置した上にポリイミド配向膜
を設け、上下基板で反平行方向（１８０度）のラビング
処理を施してギャップｄ＝１．８μｍとしたものを用い
た。上記液晶組成物を封入すると界面プレティルト角は
上下基板近傍で逆符号をもって約５°となり、ｐ／４＜
ｄ＜３ｐ／４であるため、液晶分子の配向は基板法線方
向に螺旋軸を持つ１８０°ツイスト状態となる。同液晶
表示素子の構造の概略は図１に示してある。本構成の素
子は印加される駆動電圧波形に応じて略０°ツイスト
（ユニフォーム）状態と略３６０°ツイスト状態の２つ
の準安定状態を生ずる。この場合、液晶に添加された２
色性色素の吸収軸分布も上記液晶の配向状態変化に追従
して変化する事が確認された。このようにして得られた
記憶型液晶パネルを以下に述べる光学配置に設定し、概
ね図５に示す回路構成をもって液晶表示装置と成し、本
発明の効果を確認した。
【００１５】（実施例１）図２（ａ）に本発明実施例１
の概略断面図を示す。表示面側から順に液晶パネル（２
１）、偏光板（２２）及び反射板（２３）を配置した。
図２（ｃ）は表示面（ｘ−ｙ平面）内での、界面に施さ
れた配向処理（ラビング）方向（２４）と偏光板の透過
軸（２５）の関係を表す。本実施例では同図中２４と２
５のなす角φA を略９０゜とした。
の概略断面図を示す。表示面側から順に液晶パネル（２
１）、偏光板（２２）及び反射板（２３）を配置した。
図２（ｃ）は表示面（ｘ−ｙ平面）内での、界面に施さ
れた配向処理（ラビング）方向（２４）と偏光板の透過
軸（２５）の関係を表す。本実施例では同図中２４と２
５のなす角φA を略９０゜とした。
【００１６】上述の素子（液晶パネル）を用いて概ね図
５に示す様な構成で駆動回路と接続し、図３に一例を示
す駆動電圧波形を電極に印加する事によって本発明の液
晶表示装置を動作する事ができる。
５に示す様な構成で駆動回路と接続し、図３に一例を示
す駆動電圧波形を電極に印加する事によって本発明の液
晶表示装置を動作する事ができる。
【００１７】図３において３０１は走査電極に印加され
る電圧波形、３０２は信号電極に印加される電圧波形を
表し、３０３は３０１と３０２の差分として液晶層に印
加される駆動電圧波形である。ｔ0とｔ1はそれぞれ一画
面を走査する時間に相当する。ｔ0においては選択期間
ｔ01で絶対値｜Ｖ2−Ｖ3｜≦Ｖｃなる電圧パルスが印加
されて略３６０゜ツイストの準安定状態を生じ、ｔ1に
おいては選択期間ｔ11で絶対値｜Ｖ2＋Ｖ3｜≧Ｖｃなる
電圧パルスが印加されて略０゜ツイスト（ユニフォー
ム）の準安定状態を生じる。Ｖｃは２つの準安定状態間
をスイッチングするための臨界値である。駆動電圧波形
の印加によって生じる液晶および添加された２色性色素
の配向状態の変化を概略図として図４に示す。電界の印
加されていない初期状態においては同図中Ａのように液
晶分子（１）と色素分子（１１）が略１８０゜ツイスト
した状態となっている。図３の３０１に示す波高値Ｖ1
のパルスが印加されるタイミングでフレデリクス転移が
生じて配向は図４Ｂ状態となる。次に上述の選択期間に
印加されるパルスの波高値に応じてＣもしくはＤの準安
定状態が選択される。
る電圧波形、３０２は信号電極に印加される電圧波形を
表し、３０３は３０１と３０２の差分として液晶層に印
加される駆動電圧波形である。ｔ0とｔ1はそれぞれ一画
面を走査する時間に相当する。ｔ0においては選択期間
ｔ01で絶対値｜Ｖ2−Ｖ3｜≦Ｖｃなる電圧パルスが印加
されて略３６０゜ツイストの準安定状態を生じ、ｔ1に
おいては選択期間ｔ11で絶対値｜Ｖ2＋Ｖ3｜≧Ｖｃなる
電圧パルスが印加されて略０゜ツイスト（ユニフォー
ム）の準安定状態を生じる。Ｖｃは２つの準安定状態間
をスイッチングするための臨界値である。駆動電圧波形
の印加によって生じる液晶および添加された２色性色素
の配向状態の変化を概略図として図４に示す。電界の印
加されていない初期状態においては同図中Ａのように液
晶分子（１）と色素分子（１１）が略１８０゜ツイスト
した状態となっている。図３の３０１に示す波高値Ｖ1
のパルスが印加されるタイミングでフレデリクス転移が
生じて配向は図４Ｂ状態となる。次に上述の選択期間に
印加されるパルスの波高値に応じてＣもしくはＤの準安
定状態が選択される。
【００１８】本実施例では、図２（ｃ）におけるφAを
９０゜とする事により図４のＣ状態で色素分子の主吸収
軸と偏光板の透過軸を直交させて反射光を透過させ、Ｄ
状態では吸収軸が全方位に分布するため偏光された反射
光が吸収されて遮光状態となる。目視観察によればφA
＝４５〜１３５゜の範囲で両者にコントラストが生じて
表示体としての機能を有する事が解った。コントラスト
比はφA＝９０゜で最大になった。
９０゜とする事により図４のＣ状態で色素分子の主吸収
軸と偏光板の透過軸を直交させて反射光を透過させ、Ｄ
状態では吸収軸が全方位に分布するため偏光された反射
光が吸収されて遮光状態となる。目視観察によればφA
＝４５〜１３５゜の範囲で両者にコントラストが生じて
表示体としての機能を有する事が解った。コントラスト
比はφA＝９０゜で最大になった。
【００１９】（実施例２）図２（ｂ）に本発明実施例２
の概略断面図を示す。表示面側から順に偏光板（２
２）、液晶パネル（２１）及び反射板（２３）を配置し
た。図２（ｃ）は表示面（ｘ−ｙ平面）内での、界面に
施された配向処理（ラビング）方向（２４）と偏光板の
透過軸（２５）の関係を表す。本実施例では同図中２４
と２５のなす角φA を略９０゜とした。
の概略断面図を示す。表示面側から順に偏光板（２
２）、液晶パネル（２１）及び反射板（２３）を配置し
た。図２（ｃ）は表示面（ｘ−ｙ平面）内での、界面に
施された配向処理（ラビング）方向（２４）と偏光板の
透過軸（２５）の関係を表す。本実施例では同図中２４
と２５のなす角φA を略９０゜とした。
【００２０】上述の素子（液晶パネル）を用いて概ね図
５に示す様な構成で駆動回路と接続し、図３に一例を示
す駆動電圧波形を電極に印加する事によって本発明の液
晶表示装置を動作する事ができる。用いた駆動電圧波
形、動作表示原理は実施例１述べた内容と同様である。
目視観察によればφA＝４５〜１３５゜の範囲で両者に
コントラストが生じて表示体としての機能を有する事が
解った。コントラスト比はφA＝９０゜で最大になっ
た。
５に示す様な構成で駆動回路と接続し、図３に一例を示
す駆動電圧波形を電極に印加する事によって本発明の液
晶表示装置を動作する事ができる。用いた駆動電圧波
形、動作表示原理は実施例１述べた内容と同様である。
目視観察によればφA＝４５〜１３５゜の範囲で両者に
コントラストが生じて表示体としての機能を有する事が
解った。コントラスト比はφA＝９０゜で最大になっ
た。
【００２１】
【発明の効果】以上述べた様に本発明の液晶表示装置に
よれば、印加波形によって任意に選択可能な２つの準安
定状態間のスイッチングを光利用効率の高い表示モード
として使用する事により、高品位で視認性の良い液晶表
示装置が実現できる。また、同装置では選択された状態
はメモリータイプの表示装置として実用上充分な時間に
渡って保持されるので、単純マトリクス駆動によって走
査線数の多い高精細ディスプレイへの対応が可能であ
る。本発明は直視型の液晶表示装置のみならず、各種ラ
イトバルブ、空間光変調器等にも応用できる。
よれば、印加波形によって任意に選択可能な２つの準安
定状態間のスイッチングを光利用効率の高い表示モード
として使用する事により、高品位で視認性の良い液晶表
示装置が実現できる。また、同装置では選択された状態
はメモリータイプの表示装置として実用上充分な時間に
渡って保持されるので、単純マトリクス駆動によって走
査線数の多い高精細ディスプレイへの対応が可能であ
る。本発明は直視型の液晶表示装置のみならず、各種ラ
イトバルブ、空間光変調器等にも応用できる。
【図１】本発明実施例の液晶表示素子の構造を表わす断
面図。
面図。
【図２】本発明実施例の液晶表示素子の構造と要素配置
を表わす図。
を表わす図。
【図３】本発明実施例に用いた駆動電圧波形を表す図。
【図４】本発明実施例の表示原理を説明するための図。
【図５】本発明液晶表示装置の構造の概略を表わす図。
１ 液晶分子 ２ 配向膜 ３ 絶縁層 ４ 透明電極 ５ ガラス基板 ９ ダイレクターベク
トル １１ 色素分子 ２１ 液晶パネル ２２ 偏光板 ２３ 反射板 ２４ 界面に施された配
向処理方向 ２５ 偏光板の透過軸 θ1，θ2 界面における液晶
分子のプレティルト角 ３０１ 走査電極波形 ３０２ 信号電極波形 ３０３ 合成波形
トル １１ 色素分子 ２１ 液晶パネル ２２ 偏光板 ２３ 反射板 ２４ 界面に施された配
向処理方向 ２５ 偏光板の透過軸 θ1，θ2 界面における液晶
分子のプレティルト角 ３０１ 走査電極波形 ３０２ 信号電極波形 ３０３ 合成波形
Claims (3)
- 【請求項１】 走査電極群と信号電極群がマトリクス状
に配置されてその対向部に画素を形成する基板間に記憶
効果を有する液晶を挟持して構成された液晶表示パネ
ル、少なくとも１枚の偏光子、少なくとも１枚の反射層
および該電極群に駆動電圧信号を印加する手段から成る
液晶表示装置において、 液晶表示パネルを構成する液晶層が２色性色素を含有
し、液晶の配向状態に応じて該２色性色素の吸収軸分布
が変化するものであって、液晶層が呈する複数の安定状
態もしくは準安定状態のうち少なくとも２つの状態を光
学的に識別する様な配置で偏光子が設定された事を特徴
とする液晶表示装置。 - 【請求項２】 上記記憶効果を有する液晶が、電圧を印
加する前の初期状態においてφrのツイスト角を成し、
パルス電圧群を印加した後の緩和状態としてツイスト角
が各々略（φr＋１８０°）と略（φr−１８０°）であ
る２つの準安定状態を有する性質の液晶である事を特徴
とする請求項１記載の液晶表示装置。 - 【請求項３】 配向処理の施された界面における液晶分
子の長軸方向或いは２色性色素分子の主吸収軸方向と、
偏光子の透過軸方向のなす角が４５゜乃至１３５゜であ
る事を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6010478A JPH07218933A (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | 液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6010478A JPH07218933A (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | 液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07218933A true JPH07218933A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=11751269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6010478A Pending JPH07218933A (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | 液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07218933A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6061042A (en) * | 1997-02-06 | 2000-05-09 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid crystal display device |
-
1994
- 1994-02-01 JP JP6010478A patent/JPH07218933A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6061042A (en) * | 1997-02-06 | 2000-05-09 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid crystal display device |
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