JPS62127720A

JPS62127720A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPS62127720A
Application number: JP26710185A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Toriyama; 鳥山　和久; Akio Kobi; 向尾　昭夫; Hideaki Kawakami; 英昭川上
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-11-29
Filing date: 1985-11-29
Publication date: 1987-06-10
Anticipated expiration: 2009-07-27
Also published as: JPH0656463B2

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、液晶表示装置に係わり、特に大型の液晶マト
リクス・ディスプレイに好適な液晶表示装置に関する。

〔従来の技術〕

従来最も一般的に使われてきた液晶表示装置はツィステ
ッド・ネマチックタイプのものである。

これは、２枚の電極基板間に正の誘電率異方性を有する
ネマチック液晶による９０°ねじれたらせん構造を有し
、かつ両電極基板の外側には偏光板をその偏光軸（ある
いは吸収軸）が電極基板に隣接する液晶分子に対し直交
あるいは平行になるように配置するものであった。

２枚の電極基板間で液晶分子が９０°ねじれたらせん状
構造をなすように配向させるには、例えば電極基板の、
液晶に接する表面を布などで一方向にこする方法、いわ
ゆるラビング法によってなされる。このときのこする方
向、即ちラビング方向肩；液晶分子の配列方向となる。

このようにして配自処理された２枚の電極基板をそれぞ
れのラビング方向が互にほぼ９０度に交差するように間
隙をもたせて対向させ、２枚の電極基板をシール剤によ
り接着し、その間隙に正の誘電異方性をもったネマチッ
ク液晶を封入すると、液晶分子はその電極基板間でほぼ
９０度回転したらせん状構造の分子配列をする。このよ
うにして構成された液晶セルの上下には偏光板が設けら
れるが、その偏光軸あるいは吸収軸はそれぞれの電極基
板に隣接する液晶分子の配列方向とほぼ平行にする（特
公昭５１−１３６６６号公報）。

ここで時分割駆動について、ドツトマトリクスディスプ
レイを例に取って簡単に説明する。第７図に示すように
下側電極基板にストライプ状のＹ電極（信号電極）１２
を、上側電極基板にストライプ状のＸ電極（走査電極）
４３を形成し５文字等の表示は、Ｘ、Ｙ両電極の交点部
の液晶を点灯あるいは非点灯にして行う。図においてＮ
本の走査電極をＸよ、Ｘ２．・・・・・・・・・Ｘ　　
、　Ｘｌ、　Ｘ２．・旧・・・・・Ｘと繰り返し線順次
走査して時分割駆動する。ある走査電極が選択されたと
き、その電極上のすへての画素に、信号電極１２である
Ｙ□、Ｙ２．・・・・・・・・・Ｙｍより、表示すべき
信号に従い選択また非選択の表示信号を同時に加える。

このように、走査電極と信号電極に加える電圧パルスの
組合せで交点の点灯、非点灯を選択する。この場合の走
査電極Ｘの数が時分割数Ｎに相当する。

このような液晶表示装置においては、液晶の電気光学現
象が両極性で、かつ急峻なしきい値特性を有さない為に
生ずるクロストークを防ぐため、一般に電圧平均化法に
よる駆動方法が採用されている（特公昭５７−５７７１
８号公報）が、時分割数Ｎを上げるほど動作マージンα
（＝選択画素電圧Ｖｓ／非選択画素電圧Ｖｎｓ）が減少
し、Ｎ＝１６．３２．６４゜１２８で、それぞれα＝１
．２４．１．１９．１．１３．１．０９となる。これに
対して、従来の液晶のしきい値の急峻度ｙ（＝Ｖｓａｔ
（輝度が５０％になる電圧）／　Ｖ　ｔｈ　（１’Ｂ１
１度が１０％になる電圧））はせいぜい１．１５程度で
あったので、表示の視角依存や温度依存を考慮すると、
時分割数Ｎはたかだか３２程度、あるいは更に液晶材料
を改良しても６４程度であった（雑誌「電子材料Ｊ　１
９８４年４月号第１７６頁）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来時分割数Ｎを増加させようとすると、動作マージン
の低下、コントラストの低下および視角範囲の減少を生
ずるという問題点があった。

本発明は、表示画素の数を増した際の動作マージンの低
下、コントラストの低下および視角範囲の減少を解消し
た液晶表示装置を提供することを目的とする。

ｃ問題点を解決するための手段〕上記問題点は、走査電極を光導電体物質で形成し、選択
された位置の走査電極にのみ光照射を行う構成とするこ
とにより解決する。

〔作用〕

選択された位置の走査電極のみの抵抗が低くなり、残り
の位置の走査電極の抵抗は高いままであるのでクロスト
ークが生じない。

〔実施例〕

液晶のような動作のしきい値電圧が明確でない素子材料
系において、マトリクス駆動（時分割駆動）を実行する
には、常に問題点として存在するのはクロストークの発
生である。

第８図に示すように通常液晶のＸ、Ｙマトリクス表示装
置では、走査電極群４３（Ｘｉ）と信号電極群１２（Ｙ
　ｊ）との間には液晶を介して選択点３６以外にリーク
経路３７が出来、クロストークが発生する。

本発明は第９図に示すように走査電極群４３が非選択時
には高抵抗体３９として作用し、選択時のみにおいて導
電体３８として作動することにより、クロストークの原
因を断つものである。

通常走査電極群４３はストライプ状を成すので、このス
トライプ状電極群４３を光導電体（ｐｈｏｔｏｃｏｎ−
ｄｕｃｔｏｒ）により形成し、ある走査電極４３が選択
された時、その走査電極のみに光を照射することで低抵
抗化し点灯状態にする。

以下図面を参照して、本発明の実施例について説明する
。

実施例１第１図に示すように、液晶セル１においては、透明基板
１１の内面には縦方向のストライプ状透明゛眠極１２が
形成され、透明基板１１と対向配置される透明基板２１
の透明基板１１側内面には光導電物質からなる横方向の
ストライプ状光導電電極１３が形成されている。透明基
板１１と透明基板２１の間には多色性色素（ｐｌｅｏｃ
ｈｒｏｉｃ　ｄｙｅ）３４を含有するネマチック液晶３
５が挟持されている。すなわち液晶セル１はゲスト・ホ
スト効果を利用するものであり、十分な電圧が印加され
ない部分の液晶層はこれに入射する光を遮断する構成と
なっている。

液晶セル２においては、透明基板２１のストライプ状光
導電電極１３が形成されていない側の面にストライプ状
光導ｔＳ極１３と同じピッチでほぼ同じ幅のストライプ
状透明電極１４の各々をストライプ状光導電電極１３の
各々に対向させて形成する。透明基板２１に対向配置さ
れる透明基板３１の透明基板２１側内面にはストライプ
状透明電極１４の各々に対向する位置にストライプ状透
明電極１５が形成されている。透明基板２１と透明基板
３１の間には、液晶セル１におけると同様に多色性色素
３４を含有するネマチック液晶３５が挟持されている。

透明基板１１の外側には偏光板１６が、透明基板３１の
外側には偏光板１７が、互いに偏光軸を一致させて配置
されている。

液晶セル１の縦方向のストライプ状透明電極１２と横方
向のストライプ状光導電電極１３との任意の交点を点灯
、すなわち光透過領域とするには、この交点を形成する
ストライプ状透明電極１２とストライプ状光導電電極１
３との間にしきい値以上の電圧を印加するとともに、こ
の交点を通るストライプ状光導電電極１３に対向する液
晶セル２のストライプ状透明電極１４と、このストライ
プ状透明電極１４に対向するストライプ状透明電極１５
との間にしきい値以上の電圧を印加すればよい。すなわ
ち。

ストライプ状透明電極１４とストライプ状透明電極１５
とのある一対に十分なる電圧を印加すると、ゲスト・ホ
スト効果によりその電圧が印加されたストライプ状の液
晶層領域が光源Ｉ８からの光を透過するようになり、こ
の透過光によりこの領域に対向する一つのストライプ状
光導電電極１３のみが低抵抗となるが、残りのストライ
プ状光導電電極１３は高抵抗のままである。従って前述
のクロストークは生ぜず意図するストライプ状透明電極
１２とストライプ状光導電電極１３との交点のみに電圧
が印加されることになり、クロストークによる点灯は生
じないので上記意図する交点のみが光源１８からの光を
１０！ｐＨ９側へ透過し画素を形成する。

第１図の構成において時分割駆動するには、各位置のス
トライプ状光導電電極１３に順次走査信号を印加すると
ともに、このストライプ状光導電電極１３に対向する位
置に形成されているストライプ状電極１４とストライプ
状電極１５との間にも上記ゲスト・ホスト効果を利用で
きる十分な値の電圧を順次印加し走査動作を行わせ、一
方上記走査信号と同期させた信号をストライプ状透明電
極１２に印加すれば良い。

走査電極と信号電極とのクロストークが構造上、機能上
存在し得ないので、時分割駆動の裕度が大幅に拡大され
、高コントラスト、高速度駆動、広視野角表示が高時分
割駆動時でも実現できる。

第２図は液晶セル１，２に用いる液晶としてバイルマイ
ヤー形の液晶を用いた場合の電圧−透過光強度の関係の
一例を示す。非選択時の印加電圧は零か、又はしきい電
圧値以下の実効値がバイアス電圧として非選択時の電極
に印加されていても良い、かかるバイアス電圧は選択時
の応答特性を向上させる。

光導電電極としては、ＣｄＳの１〜２μｍ膜厚の層を用
いることができる。

既にプロシーディング　オブ　アイ・イー・イー・イー
（Ｐｒｏｃ、　ｏｆ　Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｅ）　５９巻（１９
７１）１３５５−１３５７頁記載のアソーリン（Ａｓｓ
ｏｕｌｉｎｅ）他の論文「液晶と光導電体によるイメー
ジコンバータ」が明らかにしているように、光導電膜の
抵抗を光非照射時に液晶層より高くしておくことが出来
る。光照射すると光導電膜の抵抗が下がり液晶に電圧が
印加され、液晶が動作することになる。

書込み感度は５Ｘ１０−’ａ＋Ｊ＃ｊと良く、書込み応
答時間は１００μｓ以下である。

光導電電ｔ４１３は、第３図に示すように光導電体２２
と通常のインジュウムオキサイドなどの透明型１４２３
との二層（積層）構造とすることも可能である。

なお光源１８としては白熱電球、蛍光灯、エレクトロル
ミネセンスセル等が有効である。

実施例２本実施例は実施例１における液晶セル２および光源１８
に代えてエレクトロルミネセンス（以下ＥＬと略す）セ
ルを用いるものである。

第４図において、液晶セル１の部分については実施例１
と全く同様である。

ＥＬセル３においては、透明基板２１のストライプ状光
導電電極１３が形成されていない側の面にストライプ状
電極１３と同じピッチでほぼ同じ幅のストライプ状透明
電極１４の各々をストライプ状光導電電極１３の各々に
対向させて形成する。透明基板２１と対向配置される基
板２６の透明基板２１側内面にはストライプ状背面金属
電極２５が形成されている。

透明基板２１と基板２６の間にはＥＬ物質２４が挟持さ
れている。本実施例におけるＥＬセル３は、実施例１に
おける液晶セル２と光源１８の組合せと全く同じ働きを
する。すなわち、液晶セル１の縦方向のストライプ状透
明゛市極１２と横方向のストライプ状光導′？ｆｊ、電
極１３との任意の交点を点灯、すなわち光透過領域とす
るには、その交点を形成するストライプ状透明電極１２
とストライプ状光導電電極１３との間にしきい値以上の
電圧を印加するとともに、この交点を通るストライプ状
光導電電極１３に対向するＥＬセル３のストライプ状透
明電極１４と、このストライプ状透明電極１４に対向す
るストライプ状背面金属電極２５との間にＥＬ物質２４
が発光するに十分な電圧を印加すれば良い。すなわちス
トライプ状透明電極１４と背面金属電極２５からなるあ
る一対に電圧を印加しＥＬ物質２４を発光させると。

ＥＬ物質２４はストライプ状に発光するので、このスト
ライプ状発光領域に透明基板２１を介して対向するスト
ライプ状光導電電極１３のみの抵抗が低下するが、残り
のストライプ状光導電電極１３は高抵抗のままである。

従ってクロストークは生ぜず、意図するストライプ状電
極１２とストライプ状光導電電極１３との交点のみに電
圧が印加されることになリフロストークによる点灯は生
じない。この場合ＥＬセル３は、液晶セル１に対する照
明光源としても作用する。

第４図の構成において時分割駆動するには、ストライプ
状光導電電極１３に順次走査信号を印加するとともに、
このストライプ状光導電電極１３に対向する位置に形成
されているストライプ状電極１４と背面金属電極２５と
の間にもＥＬ物質２４を発光させる電圧を順次印加し走
査動作を行わせ、一方上記走査信号と同期させて信号を
ストライプ状透明電極１２に印加すれば良い。

ＥＬ物質２４としては分散形ＺｎＳ　：　Ｃｕ系あるい
は薄膜形ＺｎＳ：Ｍｎ系など要求特性に応じて使い分け
ることが可能である。

なお、走査方法は、実施例１のストライプ状光導電電極
１３への電圧印加とストライプ状透明電極１４と１５の
間への電圧印加とを同時に順次行う方法、実施例２のス
トライプ状光導電電極１３への電圧印加とストライプ状
透明電極１４と背面金属２５の間への電圧とを同時に順
次行う方法等の代わりに、ストライプ状光導電電極１３
の全てに常時一定の電圧を印加しておき、実施例１にお
いてはストライプ状透明電極１４と１５の間への電圧印
加、実施例２においてはストライプ状透明電極１４と背
面金属電極２５の間への電圧印加のみを順次位置を変え
て行う走査であっても良い。

液晶は、よく知られているように累積応答効果を有する
（雑誌「日立評論」昭和４９年８月号第６９頁記載論文
「液晶ディスプレイ」参照）。すなわち−回の線順次走
査では、点灯できないが繰返し走査しているうちに点灯
できる現象である。この様な液晶の累積応答効果を利用
することにより液晶の実質の応答時間が一走査時間より
長くても数回の繰返しパルス印加（数フレームの繰返し
）により、数フレーム時間分の遅れが認ぬれても画像の
表示が可能である。

実施例３実施例１におけるストライプ状透明電極１２の代わりに
、第５図に示すごとく、これをストライプ状透明電極２
８Ｒ，２８Ｇ、２８Ｂの三つに分割し、これらを赤信号
印加用ストライプ状電極、緑信号印加用ストライプ状電
極、青信号印加用ストライプ状電極とする。さらにこれ
らにストライプ状赤フィルター２７Ｒ，ストライプ状緑
フイルタ−２７Ｇ。

ストライプ状青フイルタ−２７Ｂが重畳されている。

このような構成において光源１８として白色光源を用い
れば、ストライプ状電極２８Ｒ，ストライプ状電極２８
Ｇ、ストライプ状電極２８Ｂに印加する信号の組合せに
より任意の色彩表示が可能である。

なおストライプ状の赤、緑、青フィルター２７Ｒ２２７
Ｇ、２７Ｂを配置する位置は透明基板１１の代わりに透
明基板２１あるいは３１の対応位置でも良いことは勿論
である。

実施例４本実施例は実施例２におけるストライプ状光導電電極１
３の各々を第６図に示す如く赤色信号印加用ストライプ
状光導電電極２９Ｒ２緑色信号印加用ストライプ状光導
電電極２９Ｇ、青色信号印加用ストライプ状光導電電極
２９Ｂの三つの分割した液晶セル５を構成し、実施例２
におけるストライプ状透明電極１４およびストライプ状
背面金属電極２５の各々も同様に三分割し、それぞれ３
０Ｒ，３０Ｇ、　３０Ｂおよび３１Ｒ，３１Ｇ、３１Ｂ
とする。そしてストライプ状透明電極３０Ｒとストライ
プ状背面金属電極３１Ｒとの間には赤色発光のストライ
プ状のＥＬ物質３２Ｒを、ストライプ状透明電極３０Ｇ
とストライプ状背面金属電極３１Ｇとの間には緑色発光
のストライプ状のＥＬ物質３２Ｇを、ストライプ状透明
電極３０Ｂとストライプ状背面金属電極３１Ｂとの間に
は青色発光のストライプ状のＥＬ物質３２Ｂを挟持させ
てＥＬセル６を構成している。このような構成において
、任意の位置で任意の色、例えば赤色の表示を行うには
、任意の位置のストライプ状透明電極３０Ｒとストライ
プ状背面金属電極３１Ｒとの間に電圧を印加することに
より赤色発光のＥＬ物質３２Ｒを発光させて対向する赤
色信号印加用ストライプ状の光導電電極２９Ｒを低抵抗
化し、この光導電電極２９Ｒと交叉するストライプ状透
明電極１２との間にしきい値以上の電圧を印加すること
により意図する位置で赤色表示を行うことが出来る。

任意の色彩表示（中間色を含めて）が、各色発光のＥＬ
物質の発光の組合せにより行うことが出来る。

なお、ストライプ状光導電電極の走査は、（２９Ｒ，２
９Ｇ、２９Ｂ）単位で選択する。すなわち中間色表示の
場合、例えば黄色表示の場合は、その表示位置の２９Ｒ
と２９Ｇとを同時に選択する走査方式とする方法と、２
９Ｂ→２９Ｇ→２９Ｒ→２９Ｂ→２９Ｇ→２９Ｒ・・・
・・・・・・の順に選択する方法とを採り得る。

輝度変調は液晶セル５に印加する電圧の大きさを調整す
ることによって行うことが出来る。

なお、以上の実施例においては、全て液晶セルをゲスト
・ホスト効果を用いたもので構成しているが、シイステ
ッドネマチック型液晶セル（特公昭５１−１３６６６号
）を用いてもよいことは勿論である。

さらに、実施例１におけるストライプ状光導電電極１３
．二つのストライプ状透明電極１４および１５のいずれ
か一方、実施例２におけるストライプ状光導電電極１３
．ストライプ状透明電極１４およびストライプ状背面金
属電極２５のいずれか一方、実施例３におけるストライ
プ状光導゛社電極１３、二つのストライプ状透明電極１
４および１５のいずれか一方、実施例４におけるストラ
イプ状光導電電極２９Ｒ９２９Ｇ、２９Ｂ、ストライプ
状透明電極３０Ｒ，３０Ｇ。

３０Ｂあるいはストライプ状背面金属電極３１Ｒ，３１
Ｇ、３１Ｂのいずれか一方側等をストライプに代えて全
表示面にわたって一体化した共通電極としても良い。

〔発明の効果〕

本発明では液晶のマトリクス駆動を液晶の累積応答性に
よって実行しうる。通常の液晶マトリクスの時分割駆動
の場合はクロストークの問題が存在し、液晶の能力を十
分に発揮させることが出来ない。高時分割駆動を実現さ
せるには、液晶材料の特別な性能（時分割駆動特性）を
向上させるか、あるいは表示デバイス中の液晶の配向（
チルト角）あるいは素子構造に特別の工夫が必要である
。

本発明の液晶材料としては、優れた応答性（累積応答性
）が付与された液晶材料であれば良い。

素子構造も通常の液晶デバイス技術の適用によって実現
しうる程度のものであって、特別の工夫は必要とされな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は第１
図の実施例に使用される液晶の特性を説明するグラフ、
第３図は第１図の実施例の変形例を説明するための断面
図、第４図は他の実施例を示す斜視図、第５，６図はさ
らに他の実施例を示す断面図、第７図は時分割駆動を説
明する図、第８図はクロストークを説明する図、第９図
は本発明のＪＪｆｔ理を説明する図である。１．２，４．５・・・液晶セル、３，６・・・ＥＬセル
、１２．１４．１５・・・ストライプ状透明電極、１３
・・・ストライプ状光導電電極、１６．１７・・・偏光
板、２４・・・ＥＬ物質、２５・・・背面金属電極、３
４・・・多色性色素、３５・・・ネマチック図面の１１
ト（コ（１゛〕容に変更なし）３５・・・ネマチック液
晶５・・・液晶セル６・・・ＥＬセル１１．２１・・・透明基板１２・・・ストライブ状透明Ｑ橿１６・・・日光板２６・・・基板２９Ｒ，２９Ｇ、　２９Ｂ・・・ストライブ状光導電電
極３ＯＲ，３０Ｇ、　３０Ｂ　”’ストライブ状透明毛
極３１Ｒ，３１Ｇ、　３１Ｂ・・・ストライブ状背面會
属電橿３２Ｒ・・・赤色完光ＥＬ体３２Ｇ・・・緑色光光ＥＬ体３２Ｂ・・・青色児光ＥＬ体３４・・多色性色素３５・・・ネマチック液晶Ｅｉ面の浄′）Ｓ（内容にユニなし）１２・・・信号Ｉｌ！極４３・・・走査電極図面の浄み（白乙、に変更なし）第９図１２・・・信号電極４３・・・走査電極３６・・・選択点３８・・・導電体３９・・・高低抗体

Claims

【特許請求の範囲】１、走査電極と信号電極の対向部分と、それらの間に挟
持される液晶とで複数の画素を形成する液晶表示装置に
おいて、走査電極は光導電体物質からなり、選択された
位置の走査電極のみに選択された期間光照射を行い該走
査電極の抵抗を低下させることを特徴とする液晶表示装
置。２、前記光照射は、前記走査電極に対向して配設される
複数対の透明電極およびこれらに挟持される液晶層から
なる光シャッターおよびこれに光を入射させる光源によ
り行われることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の液晶表示装置。３、前記光照射は、前記走査電極に対向して配設され、
発光位置を選択的に発光させるよう構成されたエレクト
ロルミネセンスセルによることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の液晶表示装置。