JPH023009A - 液晶表示装置 - Google Patents

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、液晶表示装置に係り、特に各画素電極に印加
される電圧の制御信号が光を介して伝達される構成の液
晶表示装置に関する。

（従来の技術） 液晶表示装置は、画像表示装釘として多用されＣいるが
、大きい画面の表示装置を１枚のパネルで作成すること
は、パネルを構成する一対の基板の平面度、平行度から
難しい。

又、液晶表示ブロックのクロス１ヘーク効果のために走
査電極数の増加には限度がある。

一方、特にアクティブマトリクス形の液晶表示装置ｉ”
ｉ　−Ｑ　’ｒよ、大画面化するとアクティブ素子の歩
留りが急激に低下することから、一画面の大きさには限
度があった。

従って、大画面の表示装置では、一般に、複数個に分割
された液晶表示ブロックを上下左右に配設し、それぞれ
を電気的に接続して大画面の表示装置を構成していた。

この場合には、各液晶表示ブロック相互間でマトリクス
を形成する走査電極と表示電極とを仝てワイＡ７を介し
て上下または左右に電気的に接続する方法がとられてい
た。

第６図は、従来の液晶表示装置の液晶表示ブロックの概
略断面図である。単純マトリクス形液晶の場合を示して
いる。

均等な間隔で平行に対向している基板１ａ。

１ｂのそれぞれの対向側に、複数の帯状の透明な走査を
極２ａおよび表示電極２ｂが相互に絶縁されマトリクス
状に交差して設けられている。この走査電極２ａ、表示
電極２ｂＪ−に配向膜３　ａ　。

３ｂがそれぞれ設けられている。

また、電Ｊｆｆ１２ａ、２ｂおよび配向膜３ａ、３ｂが
それぞれ設けられた基板１ａ、１ｂの間には液晶物質４
が）１人され、封止祠５で１１止されている。

更に基板ｉａ、１ｂの非対向側にはそれぞれ偏光板６ａ
、６ｂをそれぞれ配設しである。

このような単純７１〜リクス形液晶表示の場合には、複
数個の帯状の走査電極２ａと表示電極２ｂとが相互に交
差する部分で画素を形成する。

これらの走査電極２ａと表示電極２ｂに信号を供給する
ため、この基板の外周部に表示電極や走査雷神を延長し
て設けておぎ、各電極毎に引出しワイＡアを接線するの
が一般的であった。

このように従来のマトリクス形液晶表示ブ［１ツクは、
画素数が増加すれば、走査電極および表示電極の構造が
複雑になると共に、これらの電極に外部より信号を供給
するために、接続するワイヤの数が増加するから、製造
■稈が繁雑、かつ接続箇所での不良が生じ易いと云う問
題点があった。

更に、このような液晶表示ブロックを複数個モザイク状
に配列して大画面を構成する場合は、隣接する各液晶表
示ブロックの走査電極および表示電極を゛電気的に接続
せねばならず、微細加工を試みたとしても、電気的接続
に要する空隙として最低２・〜３１１１が必要で、各表
示装置の画面にでさる上記帯状空隙では表示することが
出来ない。

従−〕で、第７図で斜線部で示すような表−示不能な帯
状空隙が出来てしまい、あたかも障子面上に映像を投影
して眺めたように極めて見にくい表示となり、さらに光
学的間口率が極端に低下すると云う問題点があった。

このような従来の液晶表示装置の問題点を解決する為に
、本特許出願人らは、特願昭６２−１５２４６０号にお
いて、各画素電極への゛４圧の分配、供給が光によって
制御され、各液晶表示ブロック相互間で上下または左右
に電気的に接続する必要があるのは走査及び表示用の電
源ラインのみで良く、接続するワイヤの数が非常に少な
く、装造工程が簡単で、且つ接続の信頼性及び光学的開
口率を大幅に向上させた液晶表示ブロックを提案した。

第８図はこのマトリクス形液晶表示ブ［１ツクを上下左
右方向に配列した液晶表示装置を模式的に示した分解斜
視図である。

均等な間隔で平行に対向している基板１ａ、１ｂのそれ
ぞれの対向側に、複数の帯状の透明な走査電極２ａおよ
び表示電極２ｂが相互に絶縁されマトリクス状に交差し
て設けられている。この走査電極２ａ、表示電極２ｂ上
に図示はしないが配向膜３ａ、３ｂがそれぞれ設けられ
ている。

又、電極２ａ、２ｂおよび配向膜３ａ、３ｂがそれぞれ
設けられた基板１ａ、ｌｂの間には液晶物質４が注入さ
れ、封止ｖＵ５で封止されている。

更にｊＪ板１ａ、１ｂの非対向側には図示はしないがそ
れぞれ偏光板６ａ、６ｂをそれぞれ配設しである、。

このような単純マトリクス形液晶表示ブ［］ツクの場合
には、複Ｉｌ１個の帯状の走査電極２ａと表示雷４４２
ｂとが相互に交差する部分で画素を形成する。

次に全ての走査ｆｆ１Ｖ７Ａ２ａは、それぞれドライバ
７ａを介し、走査電極に電源を供給するための走査ｆｍ
１８ａに接続されている。この走査母線８ａは基板１ａ
の隅まで延長して引き出し端子９ａに接続されている。

又、表示電極２ｂについても、それぞれドライバ７ｂを
介し、全て表示電極に゛電源を供給するための表示母線
８ｂに接続され、この表示母線８ｂは基板１ｂの隅まで
延長して引き出し端子９ｂに接続されている。

前記各ドライバ７ａ、７ｂには、それぞれ受光素子１０
ａ、１０ｂが接続されている。

一方、受光素子１０ａ、１０ｂの対向位置には、それぞ
れ対応する受光素子１１ａ、１１ｂが基根１ａに対向さ
れる基数１２に配設しである。

次に、動作について説明する。５１尤累子１１ａ。

１１ｂを適宜選択して発光させると、その光をくれぞれ
対応する受光素子１０ａ、１０ｂで受け、゛Ｍ気信号に
変換して各ドライバ７ａ、７ｂを駆動する。各ドライバ
７ａ、７ｂが順次スイッチオンすることにより順次電源
電圧が、走査１１線８ａから走査電極２ａ、また表示母
線７ｂから表示電極２ｂに供給され、適官映閣が表示さ
せることになる。

このような（ｉ４成の単純マトリクス形液晶表示ブロッ
クをモザイク状に復数個配列して大画面とする場合には
、各液晶表示ブロック毎に走査母線８ａと表示母線８ｂ
とのみを、隣接する液晶表示ブ１］ツクに電気的接続す
るだけでよいので、実際には各液晶表示ブロックの四隅
に設けた萌記引き出し端子９ａ、９ｂを利用し、ワイヤ
や金属半田などを用いで隣接する液晶表示ブロック相互
を接続する１、シたがって、製作が比較的に容易で、信
頼性が極めＣ高い大画面マトリウス形液晶表示装置が実
現で・さ１．：。

第９図ｔよセグメント形液晶表示ブロックを」］下左左
右方に配列した液晶表示装置を模式的に示した分解斜視
図である。

第９図に４６いて、第８図と同一部分は同一符号を付し
て示す。

セグメント形は、周知の如く、限られた数の数字や文字
を表示するのに適しており、１巾や腕時計等で広く用い
られている。セグメント形表示の最ｔＪＩＪ本的な駆動
方法は、全てのセグメン１−をそれぞれｆｌｌ、１別に
駆動する方式で、第９図より明らかなＪ、うに、各発光
素子１５が、それぞれ対応する受光素子１／Ｉへ光を伝
達しており、第８図に示すマ］−リクス形に比べて、発
光素子及び受光素子の数が大幅に増加する。

（発明が解決しようとする課題） このように第８図に示す従来のマトリクス形表示装置は
、各液晶表示ブロック内に走査電極及び表示電極の数だ
けの光スイツチ素子を必要とし、対向する基板上に同数
の発光素子を必要とする。

ざらに、この液晶表示ブロックを上下左右にモ］Ｆイク
状に配設して大画面を構成するため、全体て・は、憧め
て多数の光スィッチと発光素子が存在することになる。

又、マトリクス形液晶で発生するクロストーク効果とい
う現Φがある。このクロストーク効果と１よ、例えば、
松本、角田著、工業調査会発行の「液晶の最新技術Ｊ　
ｐ１０５〜ｐ１０Ｇ等にも記載されている通り、電極の
数が多くなると、電圧を供給して選択した選択点（画素
）以外の非選択点（画素）にも各点にＪ３ける容量や抵
抗の影響で電圧が加わってしまい、あたかも選択点の如
く表示されてしまう現象である。

よって、このクロストーク効果を避【プるために１液晶
表示ブロック内の走査′１８極及び表示電極の数を少な
くする必要があり、同数の画素数を確保するためには、
液晶表示ブロックの数がさらに増加することになる。

このため、液晶表示ブロックの数が多くなり、所定の受
光素子に、対応する発光素子以外からの光が人ってしま
うという光の混信が発生し、大きな問題となっていた。

又、前記セグメント形液晶表示の場合には、多数の発光
素子と受光素子が存在するので、所定の受光素子に、対
ｃｉＳする発光素子以外からの光が入ってしまうという
光の混信が発生し、大きな問題となっていた。

又、この光の混信を避けるためにガラスファイバ等を用
いて所定の受光素子に光を導くと、数が多いため、その
接続が非常に複雑どなり、製造■教が多大となり、コス
ト的負担も大きかった。

本発明は、以上の点に４目してなされたもので、少数の
発光素子によって選択的に多数の受光素子へ光を送るこ
とにより、所望の電極に電源電圧を供給りることができ
、多数の発光素子を必要としないので光の混信を避ける
ことができ、しかも、′ｆｌ尤素子の数の削減及びガラ
スファイバの不要による￥Ｊ造工数とコストの大幅な節
減ができる液晶表示装置を提供することを目的とするも
のである。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するために、各画素電極への
電圧の分配、供給が光によって制御される液晶表示装置
において、光を発生する発光手段と、前記発光手段から
の光を受けて電気信号に変換する受光手段と、前記発光
手段と受光手段の間にあり、前記発光手段からの光の伝
達方向を制御する光方向υ制御手段と、前記受光手段の
出力信号により、その駆動電圧の分配、供給が行なわれ
る画素電極とで構成され、前記発光手段がそれぞれ複数
個の受光手段へ時分割で光を伝達することを特徴とする
液晶表示装置を提供するものである。

（実施例） 第１図は本発明の液晶表示装置の一実施例を模式的に示
した分解斜視図である。７トリクス形液晶表示の場合を
示している。

第１図において、第８図と同一部分は同一符号を付して
示す。均等な間隔で平行に対向している基板１ａ、Ｉｂ
のそれぞれの対向側に、複数の帯状の透明な走査′電極
２ａおよび表示電極２ｂが相ｎに絶縁されマトリクス状
に交差して設けられている。この走査電極２ａ、表示電
極２ｂ上に図示はしｔｌいが配向膜３ａ、３ｂがそれぞ
れ設けられている。

また、電極２ａ、２ｂおよび配向膜３ａ、３ｂがイれぞ
れ設けられた基板１ａ、ｌｂの間には液晶物質４が注入
され、封止材５で封止されている。

史に基板１ａ、ｌｂの非対向側には図示はしないがそれ
ぞれ偏光板６８．６ｔ）をそれぞれ配設しである。

ここで、走査電極２ａおよび表示電極２ｂは、一般に酸
化インジウム膜または酸化８膜などで形成する。また、
基板１ａ、、１ｂは、例えば透明なガラス板を用いるが
、透明なプラスチック板を用いることもできる。更に、
配向膜３ａ、３ｂは、分子配向層とも呼ばれ、どのよう
な液晶物質をどのように配列させるかにより垂直配向層
、水平配向層、傾斜配向層などを適宜選択して用いる。

また、液晶物質４は、ネマティック相液晶やスメクティ
ック相液晶などが用いられる。これらはシック塩基系、
アゾ系、アゾキシ系、安急香酸エステル系、ビフェニル
系、ターフェニル系、シクロへキシルカルボン酸エステ
ル系、フェニルシクロヘキサン系、ビフェニルシクロへ
キリン系、ピリミジン系、ジオキサン系、など各種の液
晶物質を単独に、または混合して用いる。また、これら
の液晶分子を安定に配列させるために、適当なカイラル
物質を適宜添加することもあるが、場合により適当な染
料を適宜添加して用いることもある。

なお、カラー表示を行う場合には、７Ｊラーフイルタを
液晶表示装置の内部に適宜挿入配設するか、偏光板６ａ
、６ｂを着色すればよい。

このような単純マトリクス形液晶表示ブロックの場合に
は、複数個の帯状の走査型ｆｆ１２ａと表示電極２ｂと
が相互に交差する部分で画素を形成する。

次に全ての走査電極２ａは、それぞれドライバ７ａを介
し、走査電極に電源を供給するための走査母線８ａに接
続されている。この走査母線８ａは基板１ａの隅まで延
長して引き出し端子９ａに接続されている。また、表示
７４極２ｂについても、それぞれドライバ７ｂを介し、
全て表示電極に電源を供給するための表示母線８ｂに接
続され、この表示母線８ｂは基板１ｂの隅まで延長して
引き出し端子９ｂに接続されている。

前記各ドライバ７ａ、７ｂには、それぞれ受光素子（受
光手段）１０ａ、１０ｂが接続されている。

受光素子１０ａ、１０ｂとしては、一般に赤外光領域で
光導電効果が著しいＰｂ　Ｓ、Ｐｂ　Ｓｅ　。

ＩｎＡＳなどを用いることができ、前記の基板１８．１
ｂ上に凡用の受光素子のチップ等の個別部品をデツプオ
ンしてもよいが、基板１ａ、Ｉｂ上において薄膜技術の
微細加工により、受光素子１０ａ、１０ｂをそれぞれ形
成するようにしてもよい。

一方、受光素子１０ａ、１０ｂの対向位置には、それぞ
れ対応する発光素子（発光手段）ｉｉａ。

１１ｂが基板１ａに対向される基板１２に配設しである
。

また、発光索子１１ａ、１１ｂとしては、Ｇａ　Ａｊｔ
　Ａｓ　、　Ｇａ　Ａｓ　Ｐなどを用いることができる
。

そして、汎用の発光索子デツプを基板１２上でハイブリ
ッド構成してもよいし、もしくは基板１２ど一体にモノ
リシックで構成してもよい。

又、受光素子１０ａ、１０ｂと発光索子１１ａ。

１１ｂの間に光方向制御索子（光方向制御手段）１３ａ
、１３ｂが配設されている。

第２図は本発明の液晶表示装置の他の一実施例を模式的
に示した分解斜視図である。セグメント形液晶表示の場
合を示している。

第２図において、第１図、第９図と同一部分ｔよ同一符
号を付して示す。

又、第３図は、第２図の断面図である。受光素子１４と
発光素子１５の間に光方向制御素子（光方向制御手段）
１６が配設されている。

光方向制御素子（光方向制御手段）１６としては、例え
ば、ＰＬＺＴ素子等を用いるとよい。ＰＬ、　Ｚ　Ｔ　
、Ｗ子は、圧電材料であるＰＺＴ　（チタンジルコン酸
鉛）にＬａをドープして作られ、可視から近赤外の広い
領域に亘って高い透過率を示す透明なセラミックスであ
り、電気光学効果が大ぎい。

ＰＬ　Ｚ　’ｒの材料の結晶構造は、ペロブスカイト構
造をとり、これらの原料粉体は、共沈法等により超微粒
子として得られ、これらの材料を常圧焼結、ホットプレ
ス、１−ＩＴＰ、雰囲気焼結等の各種焼結法により形成
できる。

Ｐ　Ｌ、　７　Ｔが承り電気光学効果による複屈折率Δ
［）は次式で表わされる。

Δｎ−−（Ｒｎ３Ｅ２）／２　　　＝（１）ここで、Ｒ
Ｇ、ｔＫｅｒｒ定数、ｎはＰＬＺＴの屈折率、Ｅは電界
である。

第４図はＰＬＺＴを用いた光１ノ向制御素子の動作を示
寸断面図である。

ＰＬＺＴｌ　７を２枚の偏光板１８ａ、１８ｂで挟んだ
構造であり、電界が印加されている部分のみ旋光性が変
り、入射光に対して光を通過させるよう動作している。

第４図において、各ＰＬＺＴの電極１９のうち、十の電
圧が印加されている電極と、隣接する−の電圧が印加さ
れている電極間に電界が生じるので、この部分のみが、
光を通過させ、出射光が得られることになる。

なお、光の透過量Ｉは次式で表わされる。

１＝ＫＩｏｓｉｎ２　（πΔｎＪ！／λ）・・・■ここ
で、ＫはＰＬＺＴの透過率、Ｉｏは入射光強度、ｌは透
過光の光路に電界が作用している部分の実効的な長さ、
λは入射光の波長である。

よって、（１）、０式より明らかなように、光の透過ｆ
ｉｔは電界Ｅによって変化する。即ち、電極１つを適当
に配列し、電界を発生させる部分を移動させれば、光の
出射方向が制御できることになる。

第５図はＰＬＺＴ素子の電極配列例を示す図である。

第５図（Ａ）に示す電極配列は、第２図における光方向
制御素子１６に適している。

第５図（Ａ）において、所定の電極のみに＋電圧を印加
し、他の全ての電極に一電圧を印加すれば、図の斜線部
は光を遮断し、前記＋電圧が印加されている透明電極及
びその周辺部のみが光を通過させる。

よって、＋電圧を印加させる電極を選べば、第２図にお
ける任意のセグメントに対応する受光素子１４へ光をス
キャンニングして送ることができる。

なお、第１図に示す７トリクス形の場合は、２個の光方
向制御索子１３ａ、１３ｂを用いており、Ｘ方向又はＹ
方向のみへスキャンニングすればよいので、第５図（Ｂ
）に示す電極配列が適している。

なお、隣接する電極間を数１００μｍのオーダで形成し
ても、電界は距離に反比例して弱くなるので、電極間の
クロストークがほとんど発生しない。

又、ＰＬＺＴの電気光学効果は、電気信号によりμＳの
オーダーで変化させることができ、高速スイッチングが
可能である。

なお、光方向制御の方法は、このＰＬＺＴを用いた電気
的方法に限定されることなく、例えば、発光素子につけ
た光フードやガラスファイバ等の光ルーバ等を動かして
もよく、あるいは発光素子の背面にミラー等を配設し、
回動する方法等機械的な手段であってもよい。

（発明の効果） 本発明の液晶表示装置は、上記の如く構成されているの
で、少数の発光素子によって選択的に多数の受光素子へ
光を送ることにより、所望の電極に電源電圧を供給する
ことができ、多数の発光素子を必要としないので光の混
信を避けることができ、しかも、発光素子の数の削減及
びガラスファイバの不要による製造工数とコストの大幅
な節減ができる等実用上極めて優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の液晶表示装置の一実施例を模
式的に示した分解斜視図、第２図は第１図の液晶表示ブ
ロックをモザイク状に配列した状態を示す斜視図、第３
図は第２図の断面図、第４図はＰＬＺＴを用いた光方向
制御素ｆの動作を承り断面図、第５図はＰＬＺＴ素子の
電極配列例を示す図、第６図は従来の液晶表示ブロック
の概略断面図、第７図は従来の液晶表示装置における表
示不能な帯状空隙を示す図、第８図、第９図は従来の液
晶表示ブロックを模式的に示した分解斜視図である。 １ａ、１ｂ、１２・・・基板、２ａ・・・走査電極、２
ｂ・・・表示電極、３ａ、３ｂ・・・配向膜、４・・・
液晶物質、５・・・封止材、６ａ、６ｂ、１８ａ、１８
ｂ・・・偏光板、７ａ、７ｂ・・・ドライバ、８ａ・・
・走査母線、８　ｂ　、・、表示母線、９ａ、９ｂ・６
３子、１０ａ。 １０ｂ、１４・・・受光素子（受光手段）、１１ａ。 １　ｌ　ｂ、　１５−発光素子（発光手段）、１３ａ。 １３ｂ、１６・・・光方向制御素子（光方向制御手段）
、１７・・・ＰＬＺＴ、１９・・・ＰＬＺＴの電極。 特許出願人　日本ビクター株式会社 代表者　　川水　邦人 １を 第　１　図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 各画素電極への電圧の分配、供給が光によつて制御され
   る液晶表示装置において、光を発生する発光手段と、 前記発光手段からの光を受けて電気信号に変換する受光
   手段と、 前記発光手段と受光手段の間にあり、前記発光手段から
   の光の伝達方向を制御する光方向制御手段と、 前記受光手段の出力信号により、その駆動電圧の分配、
   供給が行なわれる画素電極とで構成され、前記発光手段
   がそれぞれ複数個の受光手段へ時分割で光を伝達するこ
   とを特徴とする液晶表示装置。