JP2015132732A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置に係り、特に、高分子分散型液晶を用いた液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device using polymer dispersed liquid crystal.
高分子分散型液晶は、三次元の網状に形成された高分子(高分子ネットワーク)内において液晶が相分離した構造を有し、高分子ネットワークの側壁に沿って液晶分子がランダムに配置している状態と、電界を印加して液晶分子が電界方向に配列した状態とで光の散乱状態と光の透過状態とをそれぞれ作り出す(例えば、特許文献1)。散乱度合いは、液晶に印加される電圧により決定され、液晶に印加される電圧は、高分子材料と液晶との分圧により決定される。 A polymer-dispersed liquid crystal has a structure in which liquid crystals are phase-separated in a polymer (polymer network) formed in a three-dimensional network, and liquid crystal molecules are randomly arranged along the side wall of the polymer network. A light scattering state and a light transmission state are respectively created in a state where the liquid crystal molecules are arranged in the electric field direction by applying an electric field (for example, Patent Document 1). The degree of scattering is determined by the voltage applied to the liquid crystal, and the voltage applied to the liquid crystal is determined by the partial pressure between the polymer material and the liquid crystal.
図15は、従来の液晶表示装置の一例を示す断面図である。一方のガラス基板101に透明の表示電極102を形成し、他方のガラス基板103に透明の共通電極104を形成する。表示電極102が形成された領域がパターン表示可能な領域である。前述の2枚のガラス基板101及び103で高分子分散型液晶層105を挟み、高分子分散型液晶層105を封入するようにして2枚のガラス基板101、103をシール材106で貼り合わせる。図15の液晶表示装置は、表示電極102及び共通電極104間に電圧を印加してパターン表示を行う。例えば、表示電極102及び共通電極104間に5Vを印加すると透明状態、表示電極102及び共通電極104間を0Vにすると散乱状態となる。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing an example of a conventional liquid crystal display device. A
図16は、散乱度合いを透過率に置き換えて、複数種類の温度(一例として、−10℃、25℃、及び50℃)における電圧と透過率との関係を示すグラフである。図16のグラフの最大透過率(90%付近)が液晶層のしきい値に対応する。 FIG. 16 is a graph illustrating the relationship between voltage and transmittance at a plurality of types of temperatures (as an example, −10 ° C., 25 ° C., and 50 ° C.) by replacing the degree of scattering with transmittance. The maximum transmittance (near 90%) in the graph of FIG. 16 corresponds to the threshold value of the liquid crystal layer.
図16から理解できるように、同じ電圧での透過率が温度により大きく変化している。この原因は、液晶は、温度が高いと誘電率が小さくなり、逆に温度が低いと誘電率が大きくなるが、高分子材料は、数十℃の温度差では誘電率の変化は少ない。このため、液晶に実質印加される実効電圧は高分子材料によって分圧されるため、高温だと実効電圧が高く、低温だと実効電圧は低くなる。よって、高分子分散型液晶を用いた液晶表示装置の特性は、図16のように温度による変化が大きくなる。 As can be understood from FIG. 16, the transmittance at the same voltage varies greatly with temperature. The cause of this is that the dielectric constant of the liquid crystal is small when the temperature is high, and conversely, the dielectric constant is large when the temperature is low. For this reason, since the effective voltage substantially applied to the liquid crystal is divided by the polymer material, the effective voltage is high at a high temperature, and the effective voltage is low at a low temperature. Therefore, the characteristics of the liquid crystal display device using the polymer dispersion type liquid crystal greatly change with temperature as shown in FIG.
散乱(0V)と透過(5V)との2値表示を行う場合は、温度が変化しても表示に影響しないが、電圧により中間調を表現しようとすると、温度により透過率が大きく変化する。例えば電圧2.2Vの場合、25℃では透過率50%であるが、50℃では透過率86%、−10℃では透過率5%となり、50℃及び−10℃の場合には中間調が表現できず、2値表示並みになってしまうという問題がある。 When binary display of scattering (0 V) and transmission (5 V) is performed, even if the temperature changes, the display is not affected. However, when a halftone is expressed by the voltage, the transmittance greatly changes depending on the temperature. For example, at a voltage of 2.2 V, the transmittance is 50% at 25 ° C., but the transmittance is 86% at 50 ° C., the transmittance is 5% at −10 ° C., and the halftone is at 50 ° C. and −10 ° C. There is a problem that it cannot be expressed and is in the same level as a binary display.
また、特許文献2には、ディザリングにより中間調を表示する技術が開示されている。
本発明は、広い温度範囲での中間調表示が可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of halftone display in a wide temperature range.
本発明の一態様に係る液晶表示装置は、対向配置された第1及び第2基板と、前記第1及び第2基板間に挟持された高分子分散型液晶層と、前記第1基板上に設けられた第1表示電極と、前記第1表示電極上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられ、前記第1表示電極とともに共通のキャラクタを表示するための第2表示電極と、前記第2基板上に設けられた共通電極とを具備する。前記第1表示電極は、平面投影において前記第2表示電極と重ならないように形成されることを特徴とする。 A liquid crystal display device according to an aspect of the present invention includes a first and a second substrates disposed opposite to each other, a polymer-dispersed liquid crystal layer sandwiched between the first and second substrates, and a first substrate on the first substrate. A first display electrode provided; an insulating layer provided on the first display electrode; a second display electrode provided on the insulating layer for displaying a common character together with the first display electrode; And a common electrode provided on the second substrate. The first display electrode is formed so as not to overlap the second display electrode in planar projection.
本発明の一態様に係る液晶表示装置は、対向配置された第1及び第2基板と、前記第1及び第2基板間に挟持された高分子分散型液晶層と、前記第1基板上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられた第1表示電極と、前記絶縁層上に設けられ、前記第1表示電極と電気的に分離され、前記第1表示電極とともに共通のキャラクタを表示するための第2表示電極と、前記第2基板上に設けられた共通電極とを具備することを特徴とする。 A liquid crystal display device according to an aspect of the present invention includes a first and a second substrates disposed opposite to each other, a polymer-dispersed liquid crystal layer sandwiched between the first and second substrates, and a first substrate on the first substrate. An insulating layer provided; a first display electrode provided on the insulating layer; and a character that is provided on the insulating layer and is electrically separated from the first display electrode and is shared with the first display electrode. And a common electrode provided on the second substrate.
本発明によれば、広い温度範囲での中間調の表示が可能な液晶表示装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display device capable of halftone display in a wide temperature range.
以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らないことに留意すべきである。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. However, it should be noted that the drawings are schematic or conceptual, and the dimensions and ratios of the drawings are not necessarily the same as the actual ones. Further, even when the same portion is represented between the drawings, the dimensional relationship and ratio may be represented differently. In particular, the following embodiments exemplify an apparatus and a method for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention depends on the shape, structure, arrangement, etc. of components. Is not specified. In the following description, elements having the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.
[第1実施形態]
[1.液晶表示装置の構成]
図1は、本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置10の断面図である。本実施形態に係る液晶表示装置10は、文字や図形などの複数のキャラクタを表示するパターン表示型の液晶表示装置である。
[First Embodiment]
[1. Configuration of liquid crystal display device]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid
液晶表示装置10は、表示電極が設けられる第1基板11と、共通電極が設けられかつ第1基板11に対向配置される第2基板12と、第1基板11及び第2基板12間に挟持された液晶層13とを備える。
The liquid
液晶層13は、表示領域(画面領域)を囲む枠状のシール材14によって第1基板11及び第2基板12間に封止される。シール材14は、第1基板11及び第2基板12を接着している。液晶層13の厚さ(ギャップ)は、例えば7μm程度である。液晶層13は、高分子分散型液晶(PDLC:Polymer Dispersed Liquid Crystal)、又は高分子ネットワーク型液晶(PNLC:Polymer Network Liquid Crystal)により構成される。PDLCは、高分子層(高分子ネットワーク)内に液晶が分散された構造を有しており、すなわち高分子内において液晶が相分離した構造を有する。或いは、高分子ネットワーク中の液晶が連続相を有していてもよい。
The
高分子層としては光硬化樹脂を用いることができる。例えば、PDLCは、光重合型の高分子前駆体(モノマー)に液晶を混合させた溶液に紫外線を照射し、モノマーを重合させてポリマーを形成し、そのポリマーのネットワーク中に液晶が分散される。液晶としては、例えば、誘電率異方性が正(ポジ型)のネマティック液晶が用いられる。すなわち、液晶層に電圧が印加されない場合は、液晶分子が高分子ネットワーク内にランダムに配置した状態となり、液晶層に電圧が印加される場合は、液晶分子が電界方向に立っている状態(液晶分子の長軸が電界方向に向いている状態)となる。 A photo-curing resin can be used as the polymer layer. For example, PDLC irradiates a solution in which liquid crystal is mixed with a photopolymerizable polymer precursor (monomer) by irradiating ultraviolet rays, polymerizes the monomer to form a polymer, and the liquid crystal is dispersed in the polymer network. . As the liquid crystal, for example, nematic liquid crystal having positive (positive) dielectric anisotropy is used. That is, when no voltage is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules are randomly arranged in the polymer network, and when a voltage is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules are in the electric field direction (liquid crystal The long axis of the molecule is oriented in the direction of the electric field).
液晶層13側の基板11上には、下部表示電極15と、この下部表示電極15に電気的に接続された下部配線電極16と、上部配線電極17とが設けられる。また、基板11上には、下部表示電極15、下部配線電極16、及び上部配線電極17を覆うように、絶縁層18が設けられる。絶縁層18上には、上部表示電極19が設けられる。上部表示電極19の一端と上部配線電極17とは、絶縁層18を貫通するコンタクトプラグ20によって電気的に接続される。下部配線電極16及び上部配線電極17はそれぞれ、下部表示電極15及び上部表示電極19に電圧を供給するための引き出し配線である。なお、図1では、複数の下部表示電極15が図示されているが、これらは図示しない電極部分(又は配線)によって電気的に接続されて1つの下部表示電極15を構成する。同様に、図1では、複数の上部表示電極19が図示されているが、これらは図示しない電極部分(又は配線)によって電気的に接続されて1つの上部表示電極19を構成する。
On the
ここで、下部表示電極15と上部表示電極19とは、平面投影(平面視)において、重ならないように形成される。下部表示電極15及び上部表示電極19はそれぞれ、キャラクタの面積内に一様なパターンで形成される。下部表示電極15及び上部表示電極19のパターン例については後述する。下部表示電極15及び上部表示電極19は、ほぼ同じ外形を有しており、下部表示電極15及び上部表示電極19がキャラクタのパターンに加工されることで、キャラクタ表示が可能となる。
Here, the
液晶層13側の基板12上には、共通電極21が設けられる。基板12の液晶層13と反対面が液晶表示装置10の画像表示面となる。
A
なお、図1には、1つのキャラクタを表示するための下部表示電極15と上部表示電極19とを抽出して示している。下部配線電極16及び上部配線電極17は、キャラクタごとに設けられる。一方、共通電極21は、全てのキャラクタに共通して1つ設けられる。よって、共通電極21は、液晶表示装置10の画面のサイズとほぼ同じサイズを有している。
In FIG. 1, a
第1基板11及び第2基板12の各々は、ガラス、石英、及びプラスチック等からなる透明基板である。下部表示電極15、下部配線電極16、上部配線電極17、上部表示電極19、コンタクトプラグ20、及び共通電極21はそれぞれ、透明電極から構成され、例えばITO(インジウム錫酸化物)が用いられる。下部表示電極15、上部表示電極19、及び共通電極21の膜厚はそれぞれ、例えば25nm程度である。絶縁層18は、透明な絶縁材料から構成され、例えばシリコン窒化物が用いられる。絶縁層18の膜厚は、例えば500nm程度である。
Each of the
図2は、液晶表示装置10が表示可能なキャラクタの一例を示す概略図である。図2(a)が平面図、図2(b)が側面図である。シール材14で囲まれた領域が液晶表示装置10の表示領域DAであり、この表示領域DAに液晶層13が設けられる。共通電極21は、表示領域DAと同じかそれ以上のサイズを有している。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of characters that can be displayed by the liquid
表示領域DA内に示された複数のロの字のパターンが、液晶表示装置10が表示可能な複数のキャラクタの一例である。図2に示した複数のキャラクタは、カメラのファインダなどに表示させるフォーカスポイントを表している。下部表示電極15及び上部表示電極19はそれぞれ、キャラクタのパターンと同じ形状に加工される。下部配線電極16、上部配線電極17、及び共通電極21はそれぞれ、端子23まで引き出されている。複数の端子23は、駆動回路21、22に電気的に接続される。キャラクタパターンとしては、ロの字以外の様々な図形や文字を用いることができる。
The plurality of square-shaped patterns shown in the display area DA are an example of a plurality of characters that can be displayed on the liquid
[2.下部表示電極及び上部表示電極のパターン例]
次に、下部表示電極15及び上部表示電極19のパターン例について説明する。図3は、第1パターン例における下部表示電極15及び上部表示電極19の平面図である。
[2. Example of lower display electrode and upper display electrode pattern]
Next, a pattern example of the
上部表示電極19は、複数の開口部19Aを有する網状パターンである。開口部19Aの形状は、図3に示すように円であってもよいし、楕円、四角形又はその他の多角形であってもよい。開口部19Aの径Dは例えば50μm程度、隣接する2つの開口部19A間の距離Sは例えば18μm程度である。上部表示電極19は、上部配線電極17に電気的に接続される。
The
下部表示電極15は、上部表示電極19の複数の開口部19Aと同じ平面形状を有する複数の電極部分15Aと、複数の電極部分15Aを電気的に接続する複数の接続部分15Bとから構成される。すなわち、下部表示電極15の複数の電極部分15Aは、平面投影において上部表示電極19と重ならないように配置される。下部表示電極15は、下部配線電極16に電気的に接続される。
The
本実施形態では、上部表示電極19と共通電極21とが直接向き合った第1領域A1と、下部表示電極15と共通電極21とが直接向き合った第2領域A2(すなわち上部表示電極19の開口部19Aの領域)とのディザリングによって中間調を表示する。よって、中間調表示を一様にするために、上部表示電極19に形成される複数の開口部19Aは、均一に配置されることが望ましい。本実施形態では、上部表示電極19に形成される複数の開口部19Aは、千鳥配列を有する。千鳥配列とは、隣接する2つの開口部間の距離、又は隣接する2つの開口部の中心間の距離(ピッチという)の半分の位置に次の行の開口部を配置するようにして、複数の開口部が配列されたパターンである。上部表示電極19に形成される開口部19Aのパターンとして千鳥配列を用いた場合、ディザリングによる中間調の表示にムラが生じるのを防ぐことができる。
In the present embodiment, the first area A1 in which the
図4は、第2パターン例における下部表示電極15及び上部表示電極19の平面図である。上部表示電極19は、複数の電極部分19Bと、複数の電極部分19Bを電気的に接続する複数の接続部分19Cとから構成される。各電極部分19Bの平面形状は、多角形であり、例えば、図4に示すように八角形である。すなわち、上部表示電極19は、複数の多角形が一様に並んだパターンを有する。複数の電極部分19Bは、図示しない上部配線電極17に電気的に接続される。
FIG. 4 is a plan view of the
下部表示電極15は、複数の電極部分15Aと、複数の電極部分15Aを電気的に接続する複数の接続部分15Bとから構成される。各電極部分15Aの平面形状は、多角形であり、例えば、図4に示すように八角形である。下部表示電極15の電極部分15Aの面積(サイズ)は、上部表示電極19の電極部分19Bの面積と同じあってもよいし、異なっていてもよい。上部表示電極19と同様に、下部表示電極15は、複数の多角形が一様に並んだパターンを有する。複数の電極部分15Aは、図示しない下部配線電極16に電気的に接続される。
The
下部表示電極15は、平面投影において上部表示電極19と重ならないように配置される。下部表示電極15の複数の電極部分15Aは、平面投影において、上部表示電極19の複数の電極部分19Bとギャップが最小になるように配置される。例えば、複数の電極部分15A及び複数の電極部分19Bからなるパターンは、千鳥配列を有し、すなわち、電極部分15Aは、電極部分19Bから半ピッチずらして配置される。
The
図4に示した第2パターン例においても、上部表示電極19と共通電極21とが直接向き合った第1領域A1と、下部表示電極15と共通電極21とが直接向き合った第2領域A2とのディザリングによって中間調を表示することができる。
Also in the second pattern example shown in FIG. 4, the first area A1 in which the
[3.動作]
次に、液晶表示装置10の動作について説明する。液晶表示装置10の画像表示動作は、駆動回路21、22によって制御される。駆動回路21は、下部配線電極16及び共通電極21に電気的に接続されており、下部配線電極16及び共通電極21間に2値の電圧(2種類の電圧)を印加する。駆動回路22は、上部配線電極17及び共通電極21に電気的に接続されており、上部配線電極17及び共通電極21間に2値の電圧(2種類の電圧)を印加する。これにより、下部配線電極16に接続された下部表示電極15と、上部配線電極17に接続された上部表示電極19とは、独立して電圧制御が可能となる。
[3. Operation]
Next, the operation of the liquid
図5は、電圧制御時における液晶層13の状態を説明する概略図である。図5(a)は、液晶層13の散乱状態を説明する図であり、図5(b)は、液晶層13の透過状態を説明する図である。なお、図5には、共通電極21と上部表示電極19とに挟まれた液晶層13の一部を抽出して示している。液晶分子は、光学的に回転楕円体(楕円の長軸で回転)で表わされ、短軸方向の径が正常光の屈折率no、長軸方向の径が異常光の屈折率neとなる。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the state of the
液晶層13に電界を印加していない場合、液晶分子がランダムに配置される。この場合、液晶層13に白色光を入射すると、入射光が散乱して外部からは白濁した状態として観察される(白表示)。
When no electric field is applied to the
一方、液晶層13に電界を印加した場合、液晶分子が電界方向(すなわち垂直方向)に配列する。この場合、液晶層13に白色光を入射すると、光の振動方向(進行方向に垂直な方向)は屈折率noに揃うので入射光は液晶層13を直進する。このため、入射光が透過して外部からは透明な状態として観察される(黒表示)。
On the other hand, when an electric field is applied to the
本実施形態では、上部表示電極19と下部表示電極15とが重ならないように配置されるため、上部表示電極19と共通電極21とが直接向き合った第1領域A1の液晶層13の状態と、下部表示電極15と共通電極21とが直接向き合った第2領域A2の液晶層13の状態とを独立して制御することが可能となる。よって、1つのキャラクタを表示する場合、第1領域A1と第2領域A2とのディザリングにより、透明、中間調(弱い散乱1と2)、散乱の4通りの表示が可能となる。
In the present embodiment, since the
図6は、透明状態における電圧波形である。透明状態では、駆動回路22は、上部表示電極19及び共通電極21間に高電圧(例えば5V)を印加し、駆動回路21は、下部表示電極15及び共通電極21間に5Vを印加する。これにより、キャラクタパターン全体に5Vが印加されるため、キャラクタパターン全体を透明状態にすることができる。なお、直流電圧を液晶層に印加し続けると液晶が劣化してしまうため、一定時間ごとに電圧の極性を反転させる反転駆動を採用している。反転駆動を行う周期は、液晶材料や電圧の大きさなどに応じて適宜設計可能であり、本実施形態では、例えば“1/30”秒である。
FIG. 6 is a voltage waveform in the transparent state. In the transparent state, the
図7は、散乱状態における電圧波形である。散乱状態では、駆動回路22は、上部表示電極19及び共通電極21間に0Vを印加、すなわち上部表示電極19及び共通電極21を同電位にし、駆動回路21は、下部表示電極15及び共通電極21間に0Vを印加、すなわち上部表示電極19及び共通電極21を同電位にする。これにより、キャラクタパターン全体に電界が印加されていないため、キャラクタパターン全体を散乱状態にすることができる。
FIG. 7 is a voltage waveform in the scattering state. In the scattering state, the
図8は、弱い散乱状態1における電圧波形である。弱い散乱状態1では、駆動回路22は、上部表示電極19及び共通電極21間に5Vを印加し、駆動回路21は、下部表示電極15及び共通電極21間に0Vを印加する。これにより、キャラクタパターンの第1領域A1には電界が印加され、キャラクタパターンの第2領域A2には電界が印加されないので、第1領域A1を透明状態、第2領域A2を散乱状態にすることができる。従って、図8の電圧制御により、ディザリングによる第1の中間調が表示される。
FIG. 8 is a voltage waveform in the
図9は、弱い散乱状態2における電圧波形である。弱い散乱状態2では、駆動回路22は、上部表示電極19及び共通電極21間に0Vを印加し、駆動回路21は、下部表示電極15及び共通電極21間に5Vを印加する。これにより、キャラクタパターンの第1領域A1には電界が印加されず、キャラクタパターンの第2領域A2には電界が印加されるので、第1領域A1を散乱状態、第2領域A2を透明状態にすることができる。従って、図9の電圧制御により、第1の中間調と異なる第2の中間調が表示できている。
FIG. 9 is a voltage waveform in the
なお、第1の中間調と第2の中間調と透過率は、下部表示電極15と上部表示電極19との面積比を変えることで任意に設計可能である。このように、下部表示電極15と上部表示電極19との面積比を適宜設定することで、キャラクタを4値の階調で表示することが可能となる。
Note that the first halftone, the second halftone, and the transmittance can be arbitrarily designed by changing the area ratio between the
また、図3の第1パターン例において、上部表示電極19の開口部19Aの径が25μm以下と小さい場合は、光の回折により光が分光して虹が見えてしまうため、開口部19Aの径は25μm以上であることが望ましい。また、開口部19Aの径が100μm以上と大きい場合には、キャラクタ表示が均一に見えず、例えばドットが見えるなどの表示ムラが生じるため、開口部19Aの径は100μm以下であることが望ましい。同様に、図4の第2パターン例において、下部表示電極15の電極部分15Aの径、及び上部表示電極19の電極部分19Bの径はそれぞれ、25μm以上かつ100μm以下であることが望ましい。
Further, in the first pattern example of FIG. 3, when the diameter of the
[4.キャラクタパターンの具体例]
次に、1つのキャラクタパターンの具体例について説明する。図10は、1つのキャラクタパターンを抽出して示した平面図である。キャラクタパターンは、例えば、図2に示したロの字である。
[4. Specific example of character pattern]
Next, a specific example of one character pattern will be described. FIG. 10 is a plan view showing one character pattern extracted. The character pattern is, for example, a square shape shown in FIG.
ロの字のキャラクタパターンは、このキャラクタパターンと同じ外形を有する下部表示電極15及び上部表示電極19によって表現される。ロの字の線幅は、例えば120μmである。上部表示電極19は、例えば50μm径の開口部を有する網状パターンを有している。上部表示電極19は、コンタクトプラグ20及び上部配線電極17を介して駆動回路22に電気的に接続される。
The character pattern having a square shape is represented by a
下部表示電極15は、円形を有する複数の電極部分15Aと、複数の電極部分15を電気的に接続する複数の接続部分15Bとから構成される。なお、図が煩雑になるのを避けるために、下部表示電極15の接続部分15Bの図示は省略している。下部表示電極15は、下部配線電極16を介して駆動回路21に電気的に接続される。
The
ロの字のキャラクタパターンの内側の領域には、平面状に形成された上部表示電極30が設けられる。ロの字のキャラクタパターンの外側の領域には、平面状に形成された上部表示電極31が設けられる。上部表示電極30及び上部表示電極31は、上部表示電極19と同じレベルの配線層で形成される。上部表示電極19と、上部表示電極30と、上部表示電極31とは、ギャップによって互いに電気的に分離される。上部表示電極30と上部表示電極31とは、ジャンパ32によって電気的に接続され、このジャンパ32を介して駆動回路22に電気的に接続される。ジャンパ32は、下部表示電極15と同じレベルの配線層で形成される。
An
ロの字のキャラクタパターンは、透明、第1の中間調、第2の中間調、及び散乱の4階調を表示することができる。ロの字の内側と外側の領域は、上部表示電極30及び上部表示電極31が平面状に形成されるため、透明及び散乱の2階調を表示することができる。
The square character pattern can display four gradations of transparency, first halftone, second halftone, and scattering. Since the
ここで、ロの字の線幅は120μm程度と細いため、ロの字のパターンエッジでは、上部表示電極19の開口部が途切れる場合がある。この開口部が途切れた領域には上部表示電極19が存在しないため、上部表示電極19によって液晶層13の配向が制御できず、パターンエッジの表示がボケやすい。このパターンエッジの表示ボケを抑制するために、上部表示電極19をロの字のパターンエッジに沿って縁取りすることが望ましい。すなわち、ロの字のパターンエッジには、必ず上部表示電極19の縁取り部19−1が設けられる。これにより、パターンエッジの階調を正確に表示できるため、パターンエッジの表示ボケを抑制することができる。
Here, since the line width of the square is as small as about 120 μm, the opening of the
[5.効果]
以上詳述したように第1実施形態に係る液晶表示装置10は、下部表示電極15及び上部表示電極19が形成された基板11と、共通電極21が形成された基板12と、基板11及び基板12間に挟持されかつPDLC(又はPNLC)からなる液晶層13とを備える。下部表示電極15及び上部表示電極19は、互いに絶縁層18で分離され、キャラクタパターンと同じ外形に加工される。また、下部表示電極15と上部表示電極19とは、互いに重ならないようにパターン加工される。そして、2値の電圧を用いて、透明、中間調(弱い散乱1と2)、及び散乱の4階調の表示を行うようにしている。
[5. effect]
As described above in detail, the liquid
以下に、液晶表示装置で消費される電流値を見積もる。単位面積あたりの電流値Iは、式(1)で表される。fはオン波形の周波数、Cは単位面積当たりの容量値、V0はオン波形の波高値である。 The current value consumed in the liquid crystal display device is estimated below. The current value I per unit area is expressed by Expression (1). f is the frequency of the ON waveform, C is the capacitance value per unit area, and V 0 is the peak value of the ON waveform.
I=2fCV0 ・・・(1)
I1、I2、及びI3はそれぞれ、共通電極21と上部表示電極19との間、共通電極21と下部表示電極15との間、及び下部表示電極15と上部表示電極19との間の単位面積当たりの電流値(電流密度)である。ε1は液晶層13の誘電率、ε2は絶縁層18の誘電率、d1は液晶層13の厚さ、d2は絶縁層18の厚さである。I1、I2、及びI3はそれぞれ、式(2)、式(3)、及び式(4)で表される。
I = 2fCV 0 (1)
I 1 , I 2 , and I 3 are respectively between the
I1=2fε1V0/d1 ・・・(2)
I2=2fε1ε2V0/(ε1d2+ε2d1) ・・・(3)
I3=2fε2V0/d2 ・・・(4)
ここで、ε1及びε2が4ε0(ε0:真空の誘電率)近辺で等しく、d1=10μm、d2=0.4μmとすると、I1、I2、及びI3は式(5)の関係を有する。
I 1 = 2fε 1 V 0 / d 1 (2)
I 2 = 2fε 1 ε 2 V 0 / (ε 1 d 2 + ε 2 d 1 ) (3)
I 3 = 2fε 2 V 0 / d 2 (4)
Here, when ε 1 and ε 2 are equal in the vicinity of 4ε 0 (ε 0 : dielectric constant of vacuum), and d 1 = 10 μm and d 2 = 0.4 μm, I 1 , I 2 , and I 3 are expressed by the formula ( 5).
I1:I2:I3=d1 −1:(d1+d2)−1:d2 −1≒1:1:25 ・・・(5)
式(5)から、下部表示電極15と上部表示電極19との間の電流値I3が最も大きくなる。しかし、本実施形態では、下部表示電極15と上部表示電極19とが重ならないように配置されるため、下部表示電極15と上部表示電極19との間の電流値I3を削減できる。これにより、液晶表示装置10の消費電流を低減できる。
I 1: I 2: I 3 = d 1 -1: (
From the equation (5), the current value I 3 between the
また、従来のネマティック液晶では、中間電圧(例えば2.1V)を印加して液晶分子を傾いた状態にすることで、中間調を表示している。このような従来例では、中間調を表示するための応答速度が長くなる。これに対して、本実施形態では、中間調を表示するために中間電圧を使用していない。これにより、広い温度範囲での中間調表示が可能となる。また、中間調を表示する応答速度を速くすることができる。 Further, in the conventional nematic liquid crystal, an intermediate voltage is displayed by applying an intermediate voltage (for example, 2.1 V) to tilt the liquid crystal molecules. In such a conventional example, the response speed for displaying a halftone is increased. On the other hand, in the present embodiment, no intermediate voltage is used to display halftones. Thereby, halftone display over a wide temperature range is possible. In addition, the response speed for displaying halftones can be increased.
また、PDLC又はPNLCからなる液晶層13を用いているため、偏光板や配向膜を使用せずに複数の階調が表現できる。これにより、製造コストの低減、及び微細化が可能な液晶表示装置10を実現することができる。
Further, since the
また、上部表示電極19の開口部19Aを千鳥配列にしているため、上部表示電極19が均一な網状パターンを有している。これにより、中間調の表示ムラを抑制することができる。
Further, since the
[第2実施形態]
第2実施形態は、ディザリングを行うための2種類の表示電極を同じレベルの配線層で構成するようにしている。図11は、本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置10の断面図である。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, two types of display electrodes for performing dithering are configured by wiring layers of the same level. FIG. 11 is a cross-sectional view of the liquid
第1表示電極15及び第2表示電極19は、絶縁層18上に設けられる。第1表示電極15と第2表示電極19とは、平面投影(平面視)において、重ならないように形成され、また、互いに電気的に分離される。第1表示電極15は、基板11上に形成された第1配線電極16にコンタクトプラグ40を介して電気的に接続される。第2表示電極19は、基板11上に形成された第2配線電極17にコンタクトプラグ20を介して電気的に接続される。その他の構成は、第1実施形態と同じである。
The
次に、第1表示電極15及び第2表示電極19のパターン例について説明する。図12は、第1パターン例における第1表示電極15及び第2表示電極19の平面図である。
Next, a pattern example of the
第1表示電極15は、複数の電極部分15Aと、複数の電極部分15Aを電気的に接続する複数の接続部分15Bとから構成される。各電極部分15Aの平面形状は、多角形であり、例えば、図12に示すように八角形である。すなわち、第1表示電極15は、複数の多角形が一様に並んだパターンを有する。複数の電極部分15Aは、図示しない第1配線電極16に電気的に接続される。
The
第2表示電極19は、複数の電極部分19Bと、複数の電極部分19Bを電気的に接続する複数の接続部分19Cとから構成される。各電極部分19Bの平面形状は、多角形であり、例えば、図12に示すように八角形である。第2表示電極19の電極部分19Bの面積(サイズ)は、第1表示電極15の電極部分15Aの面積と同じあってもよいし、異なっていてもよい。第1表示電極15と同様に、第2表示電極19は、複数の多角形が一様に並んだパターンを有する。複数の電極部分19Bは、図示しない第2配線電極17に電気的に接続される。
The
第2表示電極19は、平面投影において第1表示電極15と重ならないように配置され、所定のギャップを開けて電気的に分離される。例えば、第1表示電極15の複数の電極部分15A、及び第2表示電極19の複数の電極部分19Bからなるパターンは、千鳥配列を有する。
The
第1実施形態と同様に、図12に示した第1パターン例においても、第1表示電極15と共通電極21とが直接向き合った第1領域A1と、第2表示電極19と共通電極21とが直接向き合った第2領域A2とのディザリングによって中間調を表示することができる。
Similar to the first embodiment, also in the first pattern example shown in FIG. 12, the first region A1 in which the
図13は、第2パターン例における第1表示電極15及び第2表示電極19の平面図である。図14は、図13に示したA−A´線に沿った第1表示電極15及び第2表示電極19の断面図である。
FIG. 13 is a plan view of the
第2表示電極19は、複数の開口部19Aを有する網状パターンである。例えば、第2表示電極19に形成される複数の開口部19Aは、千鳥配列を有する。開口部19Aの形状は、図13に示すように円であってもよいし、楕円、四角形又はその他の多角形であってもよい。開口部19Aの径Dは例えば50μm程度、隣接する2つの開口部19A間の距離Sは例えば18μm程度である。第2表示電極19は、第2配線電極17に電気的に接続される。
The
第1表示電極15は、第2表示電極19の複数の開口部19Aと同じ平面形状を有する複数の電極部分から構成される。複数の電極部分15は、複数のコンタクトプラグ40を介して第1配線電極16に電気的に接続される。円形の複数の電極部分からなる第1表示電極15は、平面投影において第2表示電極19と重ならないように配置される。
The
図13に示した第2パターン例においても、第1表示電極15と共通電極21とが直接向き合った第1領域A1と、第2表示電極19と共通電極21とが直接向き合った第2領域A2とのディザリングによって中間調を表示することができる。中間調表示を一様にするために、第2表示電極19に形成される開口部19Aは、均一に配置されることが望ましい。第2実施形態においても、第2表示電極19に形成される開口部19Aは、千鳥配列を有している。第2表示電極19に形成される開口部19Aのパターンとして千鳥配列を用いた場合、ディザリングによる中間調の表示にムラが生じるのを防ぐことができる。
Also in the second pattern example shown in FIG. 13, the first region A1 in which the
以上詳述したように第2実施形態によれば、第1表示電極15と第2表示電極19とが重ならないように配置されるため、液晶表示装置10の消費電流を低減することができる。また、第1表示電極15と第2表示電極19とが同じレベルの配線層で構成されるので、第1表示電極15と第2表示電極19とを一回の加工工程(フォトリソグラフィ及びエッチング)で形成できる。これにより、製造コストが低減できるとともに、第1表示電極15と第2表示電極19との合わせずれを考慮する必要がない。その他の効果は、第1実施形態と同じである。
As described above in detail, according to the second embodiment, since the
上記第1及び第2実施形態の液晶表示装置10は、カメラなどのファインダに文字や図形を重ねて表示するパターン表示型の液晶表示装置に適用することができる。その他、上記第1及び第2実施形態の液晶表示装置10は、デジタル時計、調光ガラス、セグメント表示が可能な液晶表示装置、マトリクス表示が可能な液晶表示装置などに適用することも可能である。
The liquid
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、1つの実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合わせ、若しくは異なる実施形態に開示される構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、これらの構成要素が削除された実施形態が発明として抽出されうる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and are obtained by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in one embodiment or by appropriately combining constituent elements disclosed in different embodiments. Various inventions can be configured. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements disclosed in the embodiments, the problems to be solved by the invention can be solved and the effects of the invention can be obtained. Embodiments made can be extracted as inventions.
10…液晶表示装置、11,12…基板、13…液晶層、14…シール材、15,19…表示電極、16,17…配線電極、18…絶縁層、20,40…コンタクトプラグ、21…共通電極、21,22…駆動回路、23…端子、30,31…上部表示電極、32…ジャンパ、101,103…基板、102…表示電極、104…共通電極、105…高分子分散型液晶層、106…シール材。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1及び第2基板間に挟持された高分子分散型液晶層と、
前記第1基板上に設けられた第1表示電極と、
前記第1表示電極上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられ、前記第1表示電極とともに共通のキャラクタを表示するための第2表示電極と、
前記第2基板上に設けられた共通電極と、
を具備し、
前記第1表示電極は、平面投影において前記第2表示電極と重ならないように形成されることを特徴とする液晶表示装置。 First and second substrates disposed opposite to each other;
A polymer dispersed liquid crystal layer sandwiched between the first and second substrates;
A first display electrode provided on the first substrate;
An insulating layer provided on the first display electrode;
A second display electrode provided on the insulating layer for displaying a common character together with the first display electrode;
A common electrode provided on the second substrate;
Comprising
The liquid crystal display device, wherein the first display electrode is formed so as not to overlap the second display electrode in planar projection.
前記第1及び第2基板間に挟持された高分子分散型液晶層と、
前記第1基板上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられた第1表示電極と、
前記絶縁層上に設けられ、前記第1表示電極と電気的に分離され、前記第1表示電極とともに共通のキャラクタを表示するための第2表示電極と、
前記第2基板上に設けられた共通電極と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置。 First and second substrates disposed opposite to each other;
A polymer dispersed liquid crystal layer sandwiched between the first and second substrates;
An insulating layer provided on the first substrate;
A first display electrode provided on the insulating layer;
A second display electrode provided on the insulating layer, electrically separated from the first display electrode, for displaying a common character together with the first display electrode;
A common electrode provided on the second substrate;
A liquid crystal display device comprising:
前記第1表示電極は、前記複数の開口部と同じ平面形状を有する複数の電極部分を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の液晶表示装置。 The second display electrode is composed of a mesh pattern having a plurality of openings,
4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first display electrode includes a plurality of electrode portions having the same planar shape as the plurality of openings. 5.
前記第1基板上に設けられ、前記第2表示電極に電気的に接続された第2配線と
をさらに具備することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の液晶表示装置。 A first wiring provided on the first substrate and electrically connected to the first display electrode;
The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising: a second wiring provided on the first substrate and electrically connected to the second display electrode.
前記共通電極及び前記第2表示電極間に第2電圧を印加する第2駆動回路と
をさらに具備することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の液晶表示装置。 A first drive circuit for applying a first voltage between the common electrode and the first display electrode;
The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising: a second drive circuit that applies a second voltage between the common electrode and the second display electrode.
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