JPS6231328B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、カラー化した液晶表示内に数字、文
字、記号等の固定表示を有するゲスト・ホスト型
液晶表示装置に関するものである。

液晶のプレオクロイツク性を利用したカラー表
示方式が知られている。このタイプの表示装置と
しては、液晶の二色性を利用した多色性液晶型表
示装置と染料の二色性を利用したゲスト・ホスト
型表示装置に大別され、それぞれの場合について
誘電的に正のネマチツク液晶と誘電的に負のネマ
チツク液晶が利用されている。正の誘電異方性を
もつネマチツク液晶は、その分子が基板に沿つて
水平方向に配向するいわゆるホモジニアス分子配
列構造をとり、また負の誘電異方性をもつネマチ
ツク液晶は、その分子が基板に対して垂直方向に
配向するホメオトロピツク分子配列構造、あるい
は傾斜角を有するチルト分子配列構造をとること
が知られている。

ゲスト・ホスト型液晶表示装置は、ゲストであ
る二色性染料を一定配列のホスト液晶に溶解し、
液晶の配列を電界で制御することで、染料の配列
も同時に制御し、この時の色濃度の変化を１枚の
偏光膜を通してカラー表示される。特に、誘電異
方性が正のネマチツク液晶をゲスト・ホスト型表
示装置に用いることによつて、ネガカラー表示が
可能なことから、近年時計や電卓の分野で広く利
用されている。

これまで、前述した様なゲスト・ホスト型液晶
表示装置のカラー表示内に数字、文字、記号など
の固定表示を形成しておく必要がしばしば起きて
いる。数字，文字，記号などの固定表示を形成す
る方法としては、例えば特開昭49―113651号公報
に記載されている様に、スペーサー兼用接着剤を
液晶表示内に数字または文字状にスクリーン印刷
することによつて形成させる方法が知られてい
る。しかし、この方法では、スペーサー兼用接着
剤を精度良く数字または文字状に印刷することは
困難であり、さらには数字または文字状に印刷さ
れたスペーサー兼用接着剤が２枚の電極板に加圧
されて挾持される際に、その接着剤の層が平面方
向に広がりを生じ、その結果小さい数字または文
字までも明瞭に判別することが難かしくなる欠点
がある。

また、その他の方法として、予め文字または図
形などを印刷した透明フイルムを表示装置の基板
の外側に配置することによつて固定表示を作成す
る方法が知られている。しかし、この方法ではフ
イルムを使用しているので、その分だけ表示面が
暗くなるうえ、固定表示面と動作表示面が透明電
極基板の厚さの分だけ隔たるので、固定表示が浮
いて見えるようになる欠点がある。

本発明者は、前述の諸々の欠点に鑑み鋭意検討
を重ねたところ、液晶の動作表示と同一の精度を
もつ数字、文字、記号などの固定表示を有するゲ
スト・ホスト型液晶表示装置を見い出した。

従つて、本発明の目的は、液晶表示内に動作表
示と同一の精度をもつ固定表示を有するゲスト・
ホスト型液晶表示装置を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、カラー化した液晶
表示内に明瞭な数字、文字、記号などの固定表示
を有するゲスト・ホスト型液晶表示装置を提供す
ることにある。

さらに、本発明の別の目的は、浮き見えを解消
した固定表示を有するゲスト・ホスト型液晶表示
装置を提供することにある。

本発明のかかる目的は、カラー液晶表示内の固
定表示を形成する部分に、再び電圧印加前の水平
配向になることはない程度以上の電圧を印加する
ことによつて、その部分の液晶分子を垂直配向さ
せることによつて達成される。

全く予想外のことであるが、本発明者は２枚の
電極板に沿つて水平配向されている正の誘電異方
性をもつ液晶が、表示装置の駆動電圧より高い直
流若しくは交流電圧の印加を一定時間受けると、
再び水平配向されない垂直配向の配向状態になる
ことを見い出すことができた。本発明は、この予
想外な液晶の配向状態に基づいてなしたものであ
る。

本発明に基づいて液晶表示内に固定表示を形成
させる方法としては、少なくとも一方の電極板と
して数字、文字、記号などの導電パターンを形成
したものを用意し、これと液晶など所定の部材を
用いてセル組することによつてネガのゲスト・ホ
スト型液晶表示装置を形成させた後に、上記導電
パターンと一方の電極間にその表示装置の駆動電
圧により高い直流または交流電圧を一定時間以上
印加する方法が挙げられる。第１図に、本発明の
固定表示を有するゲスト・ホスト型液晶表示装置
の断面図を示す。

第１図において、１１および１６は基板、１５
は共通電極となる導電性被膜、１３および１４は
配向剤若しくは配向膜、１７は二色性染料を溶解
した正の誘電異方性をもつ液晶の層を、それぞれ
示す。１２ａは、固定表示を形成するための数
字、文字、記号などのパターン形成した導電性被
膜である。電圧印加前は水平配向されていた液晶
の分子に、上記導電性被膜１２ａと１５の間の印
加電圧を除去しても再び水平配向されることはな
い程度以上の印加電圧を上記導電性被膜間で印加
すると、これによつて形成される垂直配向された
液晶の分子１８ａと二色性染料１９ａによつて、
カラー化された背景に白濁化した固定表示の液晶
パターンを形成される。従つて、１８ａは、印加
電圧を除去しても再び水平配向されることはない
状態に垂直配向された（以下、「永久的な垂直配
向にされた」という）液晶の分子を示している。
１２ｂは液晶の動作表示を形成するための導電性
被膜で、この導電性被膜１２ｂと１５に駆動電圧
を印加すると、水平配向されている液晶の分子１
８ｂと二色性染料の分子１９ｂが垂直配向に変換
されて動作表示パターンが形成される。この駆動
電圧が除去されると垂直配向されている液晶の分
子は、再び水平配向に戻されて動作表示パターン
も消滅する。駆動電圧は、使用した液晶の種類な
どによつて特定できないが、一般的には飽和電圧
またはそれ以下で大体1V〜15V程度である。特に
表示コントラストを大きくなすために、飽和電圧
で駆動することが好ましい。

第２図、液晶表示内に本発明による固定表示を
有するゲスト・ホスト型液晶表示装置の平面図で
ある。２１ａ，２１ｂ，…２１ｈはそれぞれ第１
図の永久的な垂直配向にされた液晶の分子１８ａ
と二色性染料の分子１９ａが形成されている固定
表示部であり、２２ａ，２２ｂ，…２２ｅはそれ
ぞれ第１図の水平配向された液晶の分子１８ｂと
二色性染料の分子１９ｂが駆動電圧の印加によつ
て垂直配向されて形成した動作表示部である。動
作表示は、電極端子２３を通して外部回路（図示
せず）によつて駆動される。尚、図中、２４はス
クリーン印刷法などの方法によつて形成したシー
ル材を、２５は封止材をそれぞれ示す。シール材
２４、封止材２５としては、エポキシ樹脂接着剤
などが利用できる。

第１図に示す永久的な垂直配向にされた液晶の
分子１８ａを形成するに必要な電圧の高さは、使
用する液晶の種類および配向剤（膜）の種類によ
つて、液晶の配向力に及ぼす相互作用が変化する
ことおよび通電時間によつても液晶の配向力が相
異することから、一義的に決められない。しか
し、一般的には10V以上、好ましくは20V以上が
適している。また、印加電圧が高ければ通電時間
は短くて済むが、低い場合には通電時間を長くす
る必要がある。液晶として西独メルク社製の「ネ
マチツクフエーズ1565TNCクリスタル」（商品
名）を、二色性染料としてアントラキノン系染料
を、また配向膜として一方向にラビング処理した
二酸化珪素の被膜をそれぞれ用いた時の上記関係
を第３図に示す。第３図に示す曲線３１は、適用
印加電圧によつて第１図に示す永久的な垂直配向
にされた液晶の分子１８ａを形成するまでの直流
通電時間をプロツトすることによつて作成したも
のである。第３図によれば、この時の印加する電
圧の高さと通電時間は、使用する配向膜と液晶に
合つた条件で選択すればよいことは明らかであ
る。

本発明に用いうる正の誘電異方性をもつ液晶と
しては、シツフ型液晶、ビフエニル型液晶、アゾ
キシ型液晶、エステル型液晶、シクロヘキサン型
ネマチツク液晶などであり、例えば下記に示すも
のを挙げることができる。

これらの混晶には、少量のコレステリツク液晶
を含有することができる。またこれらの液晶の他
に、コレステリツク液晶やスメツクチツク液晶も
用いうる。

本発明のゲスト・ホスト型液晶表示装置で用い
る電極板としては、少なくとも一方が透明な導電
膜（例えば、酸化インジウム、酸化錫、酸化イン
ジウム―酸化錫（酸化錫：0.1〜40重量％）な
ど）を設けた基板（ガラス・プラスチツクなど）
を用いることが好ましい。また、本発明に用いら
れる不透明な導電膜としては、アルミニウム、
金、銀、銅、鉛などを挙げることができる。

また、本発明のゲスト・ホスト型液晶表示装置
には、適当な絶縁性の被膜からなる配向膜を用い
ることができる。配向膜は、ラビングなどの方法
より一方向に壁方位づけられた面をもつように配
向処理された被膜で、例えば焼結ガラス、二酸化
珪素、ポリイミド（例えば、ｍ―フエニレンジア
ミン、Ｐ―フエニレンジアミン、ｍ―キシレンジ
アミン、Ｐ―キシレンジアミン、４，4′―ジアミ
ノジフエニルエーテル、４，4′―ジアミノジフエ
ニルメタン、４，4′―ジアミノジフエニルスルフ
イド、４，4′―ジアミノジフエニルスルホン、
1.5―ジアミノナフタレン、3.3′―ジメチルベンジ
ジン、ビス（４―β―アミノ―ｔ―ブチルフエニ
ル）エーテルなどのジアミンとピロメリツト酸無
水物、２，３，６，７―ナフタレンテトラカルボ
ン酸無水物、３，３，4′，4′―ジフエニルテトラ
カルボン酸無水物、１，２，５，６―ナフタレン
テトラカルボン酸無水物、チオフエン―２，３，
４，５―テトラカルボン酸無水物、２，2′―ビス
（３，４―ビスカルボキシフエニル）プロパン無
水物などのジカルボン酸無水物との縮合反応によ
り生成することができる。）、ポリベンゾオキサゾ
ール、ポリベンゾイミダゾール、ポリベンゾチア
ジアゾール、ポリパラキシリレン、ポリオレフイ
ン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンな
ど）、フルオロエチレン、ポリエステル（ポリエ
チレンテレフタレートなど）などの縁縁性被膜が
利用できる。また、導電性被膜と配向膜との間に
適当なシランカツプリング剤（例えば、γ―グリ
シドオキシプロピルトリメトキシシラン、γ―ア
ミノプロピルトリメトキシシランなど）を設けて
おくことも可能である。さらには、前記配向膜に
は、適当な配向向上剤（例えば、酸化チタン、酸
化亜鉛など）を含有することができる。

本発明のゲスト・ホスト型液晶表示装置に用い
る二色性染料としては、広範なものから選択して
使用できる。具体的な二色性染料を下記に列挙す
る。

これら二色性染料のうち、特にアントラキノン
系染料が好ましい。

本発明のゲスト・ホスト型液晶表示装置は、第
１図に図示していないが、ガラスビーズ、粒状酸
化アルミニウム、ガラス繊維などのスペーサー材
を２枚の電極板間に配置することができる。

セル組みは、液晶の分子が平行配向する様に２
枚の電極板を相対向させて配置することによつて
行なうことができる。この時、２枚の電極板のラ
ビング方向が互に直交する様に、２枚の電極板を
配置したねじれ配向とすることもできる。この様
にしてセル組みしたセルに例えば、特開昭47―
36998号、同47―22693号、同48―30397号、同49
―79543号、同53―17751号、同49―130756号、同
50―50055号、同52―27653号、同49―79541号、
同49―79542号各公報などの記載の方法によつて
液晶を注入し、次いで注入口をエポキシ接着剤等
によつて封止してゲスト・ホスト型液晶表示装置
を作成することができる。

本発明のゲスト・ホスト型液晶表示装置に利用
できる偏光膜としては、ポリビニルアルコールフ
イルムにヨウ素分子を一定方向に配列した多ハロ
ゲン偏光フイルム、ポリビニルアルコールに２色
性染料を一定方向に配列した染料偏光フイルム、
ポリ塩化ビニルを分子内脱塩酸したポリエン構造
のポリビニレン偏光フイルム、あるいは金属偏光
フイルムなどを挙げることができる。この偏光膜
の偏光軸の方向は、配向方向と平行とするか、あ
るいは直角にすることによつてゲスト・ホスト型
液晶表示装置に配置することができる。

本発明によれば、カラー化した背景に白濁化し
て見える固定表示の浮き見えが解消し、さらに数
字、文字、記号などの固定表示を明るくしかも明
瞭に判別することができる利点を有している。さ
らに、液晶の動作表示と同一の精度で固定表示で
きる利点を有している。

以下、本発明を実施例に従つて説明する。

実施例 １ ガラス基板上に酸化インジウムの透明導電膜を
パターン形成して表示電極板を作成した。パター
ニングは、第２図に示す固定表示２１ａ，２１
ｂ，…２１ｈおよび動作表示部２２ａ，２２ｂ，
…２２ｅの文字または数字を形成する様に実施し
た。次いで、この上に「エチルオルソシリケート
60」（日本コルコート社製）のシラン剤を塗布し
た後、加熱処理することによつて二酸化珪素の被
膜を形成させた。配向処理は、二酸化珪素の被膜
を綿布で一方向にラビングすることによつて実施
した。

一方、ガラス基板上に共通電極となる酸化イン
ジウムの透明導電膜をパターン形成して共通電極
板を作成した。次いで、表示電極板上の被膜を作
成した方法と同様の方法によつて二酸化珪素の被
膜を設けてから、配向処理した。

第２図の２４に示すシール材を形成するため
に、共通電極板の枠に沿つてガラスフリツトをス
クリーン印刷法によつて塗設し、次いでこの共通
電極板と表示電極板を、液晶の分子が水平配向す
る様に相対向させて配置してから、ガラスフリツ
トを熔融させるための加熱処理を施してセル組み
した。その後、前記例示の二色性染料（ｔ）のア
ントラキノン系染料を溶解した「ネマチツクフエ
ーズ1565TNCクリスタル」（西独メルク社製）の
液晶を注入し、その注入口を封止材によつて封止
した。そして、偏光フイルムを所定の位置に配置
することによつてゲスト・ホスト型表示装置を作
成した。

この様にして作成したゲスト・ホスト型表示装
置の固定表示部を形成する導電性被膜と共通電極
との間に直流電圧50Vを５時間通電した。この結
果、印加電圧を除去しても液晶の分子が再び水平
配向をとることはない永久的な垂直配向の配向状
態となつて、第２図中の固定表示部２１ａ，２１
ｂ，…２１ｈに白濁化して見える固定表示の文字
が形成された。

動作表示の白濁化して見える数字は、動作表示
部２２ａ，２２ｂ，…２２ｅを形成する導電性被
膜と共通電極との間に駆動電圧（直流5V）を印
加することによつて形成された。

本実施例から明らかな様に、高い電圧を一定時
間以上印加すると、印加電圧がＯの状態でも第１
図の１８ａに示す液晶分子の配向状態を得ること
ができ、この配向状態を固定表示に有効に利用出
来ることが判る。

実施例 ２ 前実施例１で用いた二酸化珪素の配向膜に代え
て、ポリパラキシリレンを用いた以外は、実施例
１と同様の方法によつて固定表示を形成させたと
ころ、同様の結果が得られた。

実施例 ３ 前実施例１で用いた液晶に代えて、前記例示の
ビフエニル液晶２、エステル系液晶４、アゾキシ
型液晶３、シツフ型液晶１、シクロヘキサン型液
晶５の混合液晶をそれぞれ用いた以外は実施例１
と同様の方法によつて固定表示を形成させたとこ
ろ、同様の結果が得られた。

実施例 ４ 前記実施例１で用いたゲスト・ホスト型液晶表
示装置に同様の方法によつて、但し印加電圧を交
流電圧200Vとし、通電時間を10時間として固定
表示を形成させたところ、同様の結果が得られ
た。

実施例 ５ 前記実施例１で用いたアントラキノン系の二色
性染料に代えて、前記例示のアゾ系染料である二
色性染料(i)を用いた以外は、実施例１と同様の方
法によつて固定表示を形成したところ、同様の結
果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のゲスト・ホスト型液晶表示
装置の断面図、第２図はその平面図である。第３
図は、本発明による固定表示を形成させた時の印
加電圧と通電時間の関係図である。 １１，１６…基板、１２ａ…固定表示部の導電
性被膜、１２ｂ…動作表示部の導電性被膜、１
３，１４…配向剤若しくは配向膜、１５…共通電
極となる導電性被膜、１７…二色性染料を溶解し
た正の誘電異方性をもつ液晶の層、１８ａ…印加
電圧を除去しても再び水平配向されることはない
状態に垂直配向された液晶の分子、１８ｂ…水平
配向された液晶の分子、１９ａ…垂直配向された
二色性染料、１９ｂ…水平配向された二色性染
料、２１ａ，２１ｂ，…２１ｈ…固定表示部、２
２ａ，２２ｂ，…２２ｅ…動作表示部、２３…電
極端子、２４…シール材、２５…封止材、３１…
印加電圧を除去しても再び水平配向されることは
ない状態に垂直配向させるに必要な印加電圧と通
電時間をプロツトした曲線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも一方が透明な導電性被膜を有する
   ２枚の水平配向処理された基板間に、二色性染料
   を溶解した正の誘電異方性をもつ液晶を挾持した
   ゲスト・ホスト型液晶装置において、前記液晶に
   該表示装置の駆動電圧より高い電圧を一定時間印
   加することによつて、前記液晶を垂直配向させて
   形成した固定表示パターンを有することを特徴と
   するゲスト・ホスト型液晶装置。 ２ 二色性染料がアントラキノン系染料である特
   許請求の範囲第１項記載のゲスト・ホスト型液晶
   装置。 ３ 二色性染料がアゾ系染料である特許請求の範
   囲第１項記載のゲスト・ホスト型液晶装置。 ４ 液晶がネマチツク液晶である特許請求の範囲
   第１項記載のゲスト・ホスト型液晶装置。 ５ 液晶がアゾキシ型ネマチツク液晶である特許
   請求の範囲第４項記載のゲスト・ホスト型液晶装
   置。 ６ 液晶がシツフ型ネマチツク液晶である特許請
   求の範囲第４項記載のゲスト・ホスト型液晶装
   置。 ７ 液晶がビフエニル型ネマチツク液晶である特
   許請求の範囲第４項記載のゲスト・ホスト型液晶
   装置。 ８ 液晶がエステリ型ネマチツク液晶である特許
   請求の範囲第４項記載のゲスト・ホスト型液晶装
   置。 ９ 液晶がシクロヘキサン型ネマチツク液晶であ
   る特許請求の範囲第４項記載のゲスト・ホスト型
   液晶装置。 １０ 電圧印加前の配向状態が水平配向である特
   許請求の範囲第１項記載のゲスト・ホスト型液晶
   装置。 １１ 水平配向がねじれ配向である特許請求の範
   囲第９項記載のゲスト・ホスト型液晶装置。