JP3022646B2 - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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JP3022646B2
JP3022646B2 JP3231843A JP23184391A JP3022646B2 JP 3022646 B2 JP3022646 B2 JP 3022646B2 JP 3231843 A JP3231843 A JP 3231843A JP 23184391 A JP23184391 A JP 23184391A JP 3022646 B2 JP3022646 B2 JP 3022646B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２つの支持板間に電気
光学媒体を具え、両支持板の少なくとも一方の支持板上
に複数のサブ画素に分割された画素を画素電極によって
構成して成る表示装置に関するものである。
【０００２】上述したタイプの表示装置は文字数字情報
又はビデオ画像を表示するのに用いることができる。
【０００３】
【従来の技術】上述したタイプの装置は欧州特許出願公
開(EP-A)第0,316,774 号に開示されている。この特許出
願に示されている装置はいわゆるマルチプレックスモー
ドで駆動される。即ち、直交する選択行又はアドレス行
(行電極) とデータ行 (列電極) の電極系において、ア
ドレス行を順に付勢すると共に書込むべき情報をデータ
行に供給して駆動する。斯る表示装置においては異なる
透過レベル（グレースケール）は列電極を（例えば４：
２：１の表面積比に従って）分割することにより導入す
ることができる。
【０００４】多数のグレースケール（例えば50以上) を
導入するには各列のサブ電極数を著しく多く（５以上）
する必要がある。この問題は前記欧州特許出願に提案さ
れているように行電極もサブ電極に分割することにより
ある程度軽減し得るが、この方法は１つのグレースケー
ルを決めるのに幾通りもの駆動が可能であるために多数
のグレースケールを実現する方法として効率が良くない
という他の問題を生ずる。
【０００５】グレースケールを調整する他の可能な方法
は、特に透過率／電圧特性曲線が例えばねじれネマチッ
ク液晶効果に基づく表示装置のようにゆるやかな傾きを
有する場合にこの特性を利用するものである。しかし、
例えばしきい値電圧の変動や寄生抵抗及び容量により生
ずる電圧変動のために表示装置全体に亘って精密に同一
の調整が得られない問題がある。
【０００６】他の方法が欧州特許出願公開(EP-A)第0,36
1,981 号に開示されており、この方法では例えば各サブ
画素が４つの透過レベル、例えば０，1/3 Ｉ0, 2/3Ｉ0
及びＩ0 を有するようにしている。しかし、この場合に
もグレースケールを決定する際の各サブ画素の調整に問
題がある。他の欠点は、特定数のグレースケールに対し
最も幅の広いサブ電極の幅に対する最も幅の狭いサブ電
極の幅が極めて小さくなる点にある。例えば 256グレー
スケールに対しては最も幅の狭いサブ電極の幅は最も幅
の広いサブ電極の幅の1/17になる。これはリソグラフィ
製造において問題になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
らの問題を大部分除去した表示装置を提供することにな
る。本発明の他の目的は、グレースケールを簡単な電子
素子で実現し得る表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的のために、本発
明は２つの支持板間に電気光学媒体を具え、両支持板の
少なくとも一方の支持板上に複数のサブ画素に分割され
た画素を画素電極によって構成して成る表示装置におい
て、各画素の１つのサブ画素は大きくても他のサブ画素
の１つの表面積に等しい表面積を有すると共に複数の透
過レベルに調整し得るようにし、他のサブ画素は２つの
極端透過状態の間でスイッチし得るのみとしたことを特
徴とする。
【０００９】本発明は、グレースケールの第１調整（粗
調整）を２つの透過状態を有するサブ画素により行な
い、これに加えて第２調整（微調整）を複数の透過レベ
ルを有する１つのサブ画素により行なうことにより精密
な調整を得ることができるという認識に基づいて為した
ものである。
【００１０】第１調整のための分割は本願人に係るオラ
ンダ国特許願第９０００９４２号（特願平３−１１０８
４２号）に記載されているようにパッシブ表示装置に用
いることができるが、アクティブ駆動表示装置にも用い
ることができる。
【００１１】前記他のサブ画素の表面積は２n ：
２n-1 ：--- ：２：１の比にするのが好ましい。前記１
つのサブ画素が他のサブ画素のうちの最小の画素と同一
の表面積を有する場合、いくつかのグレースケールを２
つの異なる方法で調整することが可能になる。
【００１２】これを避けるために、本発明表示装置の好
適例においては、前記可調整サブ画素はｍ個の透過レベ
ルを有すると共に他のサブ画素のうちの最小の画素の表
面積のほぼ(1-1/m) 倍の表面積を有するものとする。
【００１３】他のサブ画素は２つの極端状態を有するの
みであるため、画素がマトリクスアレーに配置された表
示装置は、これらサブ画素を２値モードで駆動すると共
に可調整サブ画素をアナログモードで又は複数の各別の
可調整レベルで駆動するスイッチング素子により簡単に
駆動することができる。
【００１４】２値スイッチング動作は表面安定化強誘電
性液晶表示装置においては自然に生ずる。この場合には
可調整透過レベルを有する前記１つのサブ画素は本願人
に係るオランダ国特許願第８９０１４８１号（特開平３
−２５４１７号）に記載されている処理の１つ又は例え
ばサブ画素の厚さの変更処理を強誘電性液晶材料に局部
的に（前記１つのサブ画素の区域に）施すことにより得
ることができる。必要に応じ、前記最小サブ画素は本願
人に係るオランダ国特許願第８７００６２７号に記載さ
れているようにアクティブスイッチング素子を経て駆動
することもできる。
【００１５】ゆるやかな透過率／電圧特性を有する液晶
（まつたは他の電気光学媒体）を上述した他のサブ画素
に対し２値スイッチング素子により駆動すると共に必要
に応じ前記最小サブ画素をアナログ的に（例えばＤ／Ａ
変換器を介して）駆動するようにすることもできること
勿論である。
【００１６】図面につき本発明の実施例を説明する。図
１は本発明表示セルの一実施例の平面図を示し、間に電
気光学媒体を有する電極１，２の分割状態が示されてい
る。本例では、例えば列電極２がサブ電極2a, 2b, 2c,2
dに分割され、それらの幅の比は４：２：１：１であ
る。電極２（電極細条 2a, 2b, 2c, 2d)と電極１との交
差区域が表示セル３を構成し、この表示セルはサブ電極
を適当に駆動することによりその電気光学特性を全体的
に又は部分的に変化させることができる。
【００１７】電気光学媒体として液晶を用いる場合に
は、所定の電圧しきい値を越える電圧をサブ電極に供給
して透過状態を（局部的に）例えば光吸収状態から光透
過状態に、又はその逆に変化させることができる。この
動作は場合により存在する偏光子の位置と組み合わせて
得ることもできる。
【００１８】電極２は複数のサブ電極に分割してあるた
め、表示セル３の一部分のみを駆動することができる。
電極１とサブ電極2aを正しく付勢すると、表示セルの部
分3aが駆動されてこの部分が例えば光透過状態になる
が、表示セルの他の部分は光不透過状態のままである。
電極１とサブ電極2bを駆動すると、部分3bが駆動され、
以下同様である。このように表示セル３の種々の表面区
域を駆動して種々の光透過／光不透過（白／黒）の比、
換言すれば種々のグレースケールを得ることがてきる。
【００１９】図２は図１のII-II 線上の装置の断面を示
す。電極１及び２は例えばガラス又は石英の透明基板
６，７上に透明導電材料（例えば酸化インジウム錫）の
平行細条として配置される。上述したように、列電極２
を列サブ電極 2a, 2b, 2c, 2d に細分割すると共に、必
要に応じ行電極１も細分割する。これら電極の区域にお
いて液晶分子に所定の方向を与えるために、これら電極
を電気的に絶縁性の配向層８で被覆する。液晶材料、本
例では強誘電性液晶材料の層９を２つの基板６，７間に
存在させる。この装置は表示装置として使用でき、従っ
て慣例の如く偏光子、色フィルタ及び／又はミラー、並
びに照明装置が設けられる。
【００２０】強誘電性液晶材料はサブ電極 2a, 2b, 2c
の区域において双安定スイッチング動作するため、部分
3a, 3b, 3c は２つの極端状態、即ちほぼ全透過の状態
とほぼ全不透過の状態との間でスイッチし得るのみであ
る（２値スイッチング動作）。
【００２１】本発明においては、部分3cに等しい表面積
を有する部分3dを例えば４つの透過レベルに調整可能に
する。これは、前記オランダ国特許願８９０１４８１号
（特開平３−２５４１７号）に詳細に記載されているよ
うに電極１及び2d間に交流変化電圧を印加することによ
り表示セル３の部分3aの区域にゆるやかな傾きの透過率
／電圧特性を与えることにより達成することができる。
【００２２】可調整レベルとして０，1/3 Ｉ，2/3 Ｉ及
びＩの値（単位面積当りの透過光量）を選択すると共
に、値ａを部分3dの表面積とすると、この部分3dの透過
光量は０，1/3aI, 2/3aI又はaIになる。表示セルの他の
部分3a, 3b, 3cがそれぞれ4a, 2a及びａの表面積を有す
る場合、これら部分により８つの透過レベル即ち０，a
I, 2aI,---, 7aIを調整することができる。
【００２３】部分3dにより調整し得る４つの値をこれら
の２進可調整値に加えることにより０から8aI までの全
部で32の透過レベルを得ることができる。この数は部分
3dの可調整レベル数をもっと多くするともっと多くな
る。一般に１つのサブ画素をｍ個の異なる値に調整可能
にすることによりグレースケールの数はｍ倍になる。一
般に、本発明に従ってｎ個のサブ画素のうちの最小サブ
画素にｍ個の異なる透過レベルを与えれば、全部で２
n-1,・ｍ個のグレースケールが得られる。更に、これら
グレースケールは２進可調整値のみで決定される限り明
確に決定される。
【００２４】表示装置全面に亘って見て、透過率／電圧
特性の小さなシフト（例えば厚さの変化により生ずる）
はグレースケールに殆ど影響を与えない。その理由は、
粗調整がこれにより影響されないためであり、この点は
このような粗調整を微調整と組合わせて用いるものでな
い欧州特許出願公開第0,361,891 号に記載された装置と
相違するところである。
【００２５】それにもかかわらず、図１，２の装置はま
だ欠点を有している。その理由は、表示セル３の部分3d
のフル駆動は部分3cを一方の極端レベルに駆動したとき
と同一の透過レベルを生ずるためである。これを阻止す
るために、図３の装置の表示セルは16：８：４：２：
１：(1-1/m) の表面積比を有するサブセル13a, 13b, 13
c, 13d, 13e, 13fを具え、ここでｍは表示セルの部分13
f の可調整透過レベルの数である。このようなサブセル
の分割を得るために、表示セルの種々の部分をサブ電極
11a, 11b及び12A, 12B, 12C にそれぞれ分割された行電
極11及び列電極12により構成する。２値スイッチング部
分13a, 13b, 13c は行電極11a と４：２：１の相対幅比
を有する列電極12a, 12b, 12c との交差区域に形成され
る。部分13d, 13eは行電極11b と、この区域において
２：１の相対列方向幅比を有する列電極12a, 12bの区域
に形成される。行電極11a, 11bの幅の比の適切な選択
（即ち８：1.107)により２値可調整部分13a, 13b, 13c,
13eに対し前記オランダ国特許願第９０００９４２号
（特願平３−１１０８４２号）に記載されている利点を
有するの加えて、部分13f により透過レベルの微調整を
加えることができる装置が得られる。
【００２６】当該実施例では、ｍ＝８にすると共に行電
極11b の区域における列電極12a, 12b, 12c の幅の比を
７：８：16にする。この場合、部分13f のフル駆動時の
透過光量は部分13c のフル駆動時の透過光量の7/8 にな
るため、上述した一つの同一のグレースケールの２通り
の駆動の可能性は最早存在しない。斯くして、部分13f
の区域における８つの中間レベルの調整によりこの表示
装置は全部で256 のグレースケールを有する。上述した
ところから明らかなように、行電極11b は行の全幅に対
し約 1/8の幅を有し、これはリソグラフィの観点からす
ると極めて有利である。
【００２７】前記オランダ国特許願第９０００９４２号
に記載されているように、最小サブ画素は光学重心が画
素の中心に位置するように位置させることができる。こ
の場合には最小画素を次に大きい画素部分で取り囲み以
下同様にすると共に、他のサブ画素が最小サブ画素を対
称に取り囲むようにする。
【００２８】図４は図３の装置の等価回路図を示す。入
力回路15は表示すべき入力信号16を複数の駆動信号17に
変換する。これら駆動信号17は複数のスイッチ18を駆動
して部分13a, 13b, 13c, 13d, 13e に２進スイッチング
電圧（線図的に示す電圧源19により供給される) を供給
してこれら部分を完全な透過状態と完全な不透過状態と
の間でスイッチさせる。駆動信号17は可調整抵抗20も制
御し、画素の部分13f を供給された信号に応じて、複数
の可調整レベルの１つのレベルに調整する。可変抵抗の
変わりに、例えばＤ／Ａ変換器を用いることもできる。
この場合には、駆動信号を例えば８ビット信号で構成
し、その上位の５ビットでスイッチ18の駆動を決定し、
下位の３ビットでＤ／Ａ変換器の調整を決定するように
する。
【００２９】強誘電性媒体は前述したようにそれ自体が
２値モードでスイッチするためスイッチ18は実際には不
要であるが、非２値スイッチング媒体においては、これ
らのスイッチを上述したように用い、これらスイッチが
透過率／電圧特性の転位領域外に位置する２つの電圧値
をスイッチするようにすれば、グレースケールも表示す
ることができること明らかである。このように本発明は
例えばねじれネマチック液晶装置にも適用し得るもので
ある。
【００３０】本発明は上述したパッシブ駆動のものに限
定されるものではない。例えば図５は本発明アクティブ
駆動表示装置の一例を示し、図に示すように上述した所
望の表面積比を有するサブ電極 23a, 23b, 23c, 23d, 2
3e, 23f をスイッチング素子24を経て列電極22a, 22b,
22c に接続する。サブ電極23、スイッチング素子24及び
列電極22は第１基板上に存在する。行電極21a, 21bは本
例では第２基板上にあり、この基板は第１基板及び封止
エッジとともに液晶材料で満たされた空間を形成する。
更に、必要に応じ色フィルタ、偏光子等が慣例の如く設
けられている。この表示装置もサブ電極23f の区域では
いくつかの値に調整し得るゆるやかな透過率／電圧特性
を有し、他のサブ電極の区域では２つの極端値の間でス
イッチし得るだけである。これは、例えばサブ電極23f
の区域に交流電圧処理を施した強誘電性液晶媒体を使用
することにより達成される。ねじれネマチック液晶材料
を用い、サブ電極23a, 23b, 23c, 23d, 23e の区域では
２つの極端状態のみを使用するようにすることもでき
る。
【００３１】スイッチ24として図示の２極スイッチの代
わりに３極スイッチを用いることもできる。この場合に
は行電極11を列電極と同一の基板上に列電極と交差する
幅狭トラックとして設けると共に、他方の基板に単一の
対向電極を設けるようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明表示セルの一実施例の平面図である。
【図２】図１のII−II線上の断面図である。
【図３】本発明表示セルの他の実施例の平面図である。
【図４】このような表示セルを駆動する方法を示す図で
ある。
【図５】アクティブ駆動用の本発明表示セルの一部の平
面図である。
【符号の説明】
１ 行電極 ２ 列電極 2a, 2b, 2c, 2d サブ電極 ３ 表示セル 3a, 3b, 3c, 3d サブ画素 ６，７ 透明基板 ８ 配向層 ９ 液晶材料層 11a, 11b サブ行電極 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f サブ列電極 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f サブ画素 15 入力回路 16 入力信号 17 駆動信号 18 スイッチ 19 電圧源 20 可調整抵抗 21a, 21b 行電極 22a, 22b, 22c 列電極 23a, 23b, 23c, 23d, 23e, 23f サブ電極 24 スイッチング素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 590000248 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １, 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔ ｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ (72)発明者 レオナルド ヤン マリア エッセル オランダ国 5621 ベーアー アインド ーフェン フルーネバウツウェッハ１ (72)発明者 アントニウス ヘラルダス ヘンドリク ス フェルフルスト オランダ国 5621 ベーアー アインド ーフェン フルーネバウツウェッハ１ (72)発明者 ヨハネス アルベルタス マティエス マリア ファン ハーレン オランダ国 5621 ベーアー アインド ーフェン フルーネバウツウェッハ１ (56)参考文献 特開 昭60−192920（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−285921（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−179017（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−267519（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−184821（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−229430（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−108394（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−56523（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−168231（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1343 G02F 1/133 575 G02F 1/136

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２つの支持板間に電気光学媒体を具え、
    両支持板の少なくとも一方の支持板上にｎ＋１個のサブ
    画素（ｎ＞２）に分割された画素をｎ＋１個の画素電極
    によって構成してなる表示装置において、ｎ個のサブ画
    素は２つの極端透過状態の間でスイッチし得るのみであ
    るが、残りの１つのサブ画素は前記ｎ個のサブ画素の１
    つの表面積に多くとも等しい表面積を有し、ｍ個の透過
    レベル（ｍ＞２）に調整し得るように構成されているこ
    とを特徴とする表示装置。
  2. 【請求項２】 前記ｎ個のサブ画素は２ｎ：２ｎ−１：
    ・・・：２：１の相対面積比を有していることを特徴と
    する請求項１記載の表示装置。
  3. 【請求項３】 前記ｍ個の透過レベルに調整し得る可調
    整サブ画素は前記ｎ個のサブ画素のうち最小の画素の表
    面積のほぼ（１−１/ｍ）倍の表面積を有することを特
    徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
  4. 【請求項４】 画素をマトリクス構成に配置し、且つサ
    ブ画素情報を複数の選択行及びデータ行にスイッチング
    装置を介して供給し、前記ｎ個のサブ画素を２値モード
    で駆動するとともに、前記可調整サブ画素をアナログモ
    ードで又は複数の各別の可調整レベルで駆動することを
    特徴とする請求項１-３の何れかに記載の表示装置。
JP3231843A 1990-09-13 1991-09-11 表示装置 Expired - Lifetime JP3022646B2 (ja)

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NL9002011 1990-09-13
NL9002011A NL9002011A (nl) 1990-09-13 1990-09-13 Weergeefinrichting.

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