JPS5833535B2 - エキシヨウヒヨウジホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液晶表示方法に関するものであり、詳細には、
複数の相対向する基板間に液晶を挾持して成る複数の液
晶層を有する液晶表示セルを用いた液晶表示方法に関す
るものである。

従来、印加電圧の大小を表示面の位置に変換するために
は、例えば印加電圧をアナログ→デジタル変換し、この
デジタル信号を分割された電極群に印加する方法等が提
案されているが、諸方法は回路が複雑となるという難点
があった。

これ等を改良する目的で、液晶を用いた表示方法に於て
もアナログ信号を直接アナログ表示する方法の提案が種
々なされている。

これ等の幾つかは対置した電極間の電界の大きさが距離
の関数であることから、電極を不等間隔で対置させて、
印加電圧の大小によって液晶の動作する場所を異ならせ
て表示するものである。

又、別の表示方法は、分割された電極の各々に閾値特性
の異なる機能的素子を結合し、該機能的素子の外部接続
共通端子に電圧を印加すると、電圧の大小に応じて動作
閾値を越えた機能的素子が動作状態となり、それに接続
された液晶表示部が点燈することによって電圧の位置表
示を直接行ない得るという思想に基づくものである。

更に別には、液晶表示部に抵抗体を通じ、電圧降下させ
て電圧分布を与え、該電圧分布を直接液晶表示動作に附
与する思想に再づく表示方法も提案されている。

これ等の表示方法に於て、二つの電極を不等間隔で対置
させた液晶セルを用いて、電圧の大小を位置表示する表
示方法は、本来液晶が高抵抗物質で電極の抵抗値に対し
充分大きい抵抗値を有するため、対置させた電極間には
電圧分布がほとんど生ぜず、液晶層に印加される電圧は
一定となる一方不等間隔に配置された電極間にある液晶
には、その電極間距離に応じた電界が附与されるので電
界強度分布は生ずるが、実際の液晶動作は液晶層内の電
界強度に依存するよりも、電極と液晶境界面に生ずる電
圧によって動作点が決定されるため、現象的には液晶の
動作閾値は不等間隔電極の場所に依らず、一定の電圧で
全表示領域が動作する傾向が強いものである。

面子ら、この場合不等間隔距離に応じて液晶の動作立上
り応答及び電圧除去による立下り応答が大きく異なり、
然も立上り応答は電圧の大小に応じて変化するため、見
掛上印加電圧の大小によって位置表示を示す如き場合も
生じ得る。

然し該表示方法に於ては、閾値以上の電圧の印加は時間
に依存して表示位置が変り、表示位置の再現性を得るこ
とが難しいという点がある。

又、これ等は製作上の条件を一定化することが困難であ
ると同時に温度依存性が大きいので動作時に於ける周囲
温度の影響を除去する必要がある等多くの問題点を有し
ている。

又、液晶の本来の特性を用いず、電圧によって動作の異
なる機能素子を液晶素子と接続する方法があるが、諸方
法は原理的な面では本質的に問題がないとしても、実用
上複雑で高価となり商品性の上から芳しいものとはいえ
ない。

これ等に対して液晶層に異なる電圧分布を与えて動作さ
せる思想に基づく表示方法は原理的に可能であり、而も
装置的にも簡単化され得ることから最も実現化が望まれ
ている表示方法であり、実際これ迄にも該表示方法を具
体化する提案として、特開昭４６−３６４２や実開昭４
９−１４５６４４に記載の発明他幾つかの発明が提案さ
れている。

特開昭４６−３６４２の発明は、動的散乱効果（以下Ｄ
ＳＭと略称する）を有する液晶を用い、一方の電極上に
電圧分布を与え、他方の電極に制御電圧を与え、閾値電
圧に等しい位置を境界として閾値以下の領域と、閾値を
越える領域に於て透明部分と白濁部分とに依って棒状の
位置区別としてアナログ表示化するものである。

更に該方法の発展させた表示方法として、前述棒状表示
を多数配列し、各々に時間変化に応じた電圧信号を附与
し、オシログラフ的表示を行なう装置（特開昭４６−７
３７７号公報記載の発明）やその更に改良された発明（
特開昭４６−７３９１号公報記載の発明）等が提案され
ている。

又、分割した電極に膜状抵抗体を接続し同様の効果を期
待した装置の提案もなされている（特開昭４７−２１０
９７号公報記載の発明）。

面子ら、前述の方法に於ては以下に述べる如く、種々の
問題点があり、実用化の段階に至っていないのが現実で
ある。

即ち、第１にＤＳＭを用いると、該ＤＳＭは透明と白濁
間の状態変化であるので、本質的な色表示ができない。

第２にＤＳＭは透明と白濁間の状態変化であるために充
分に大きなコントラストが得られない。

第３にＤＳＭの閾値特性は本来緩慢で、表示境界領域が
不鮮明となる。

又、これを改善する目的で液晶中に電解質等のドーピン
グ剤を添加したものは液晶層中を電流が多く流れ動作上
の制約と寿命の低下を招くものである。

更には又、分割された電極によって境界領域の判別を明
確にしようとする表示方法に於ては、一つには連続的位
置変化の表示でなくなり、段階的表示となるため表示段
階の制約を受ける。

二つには見掛上連続的に表示しようとして、分割された
電極を細分化する方法に於ては、本質的に境界領域の不
鮮明さの問題に帰する欠点が生ずる。

史には製造面に於ても細分化した電極を加工するのは高
度の技術が要求され、又製造工程数が増加する等商業的
に不都合な点が少なくない。

実開昭４９−１４５６４４の発明は、一方の基板面に導
電性電極、他方の基板面に高抵抗性電極を設けて、一定
間隔を隔てて支持した二枚の基板間にＤＳＭを有する液
晶を挾持して成る液晶セルの前記高抵抗性電極に電位勾
配を与えて、該高抵抗性電極と前記導電性電極間に電圧
を印加することによる高抵抗性電極上の各点の電位変化
を利用して線状表示を行なうものであるが、該方法に於
てもＤＳＭの本質的欠点は免れず、シャープな線状表示
ができない、即ち、表示領域と非表示領域との境界が明
確でないための表示の不鮮明さがある、液晶層に本質的
に電流を流して表示するものであるから、液晶物質の寿
命が短かく実用性の面からは余り芳しくない、更には液
晶の電気光学的閾値電圧が可成り高いために電源が比較
的大型となり小型軽量化の望まれる今日に於ては不向き
である等の不都合な点が少なくないものである。

これ等を含めて、前述した従来法の第４の改良され得る
点として閾値の温度依存性がある。

これは同じ印加電圧に対しても境界位置が温度によって
移動するもので、従来法に於てはこれが著しいものであ
る。

従って、該影響を避けるために温度補償を行なう等の補
助的手段を必要とする等のため装置の複雑化を招き、従
って製造工程数の増加、コストの向上となり好ましい表
示方舗とはいい難いものである。

本発明は以上の点に鑑み威されたものであり、従来の液
晶表示法に於ける諸問題点を一挙に解決し、実用性を高
める意味で飛躍的な改良を加えたばかりでな（、同時に
複数の情報表示が可能であり、然も、それ等の情報が合
致した場合の識別が可能である新規な液晶表示方法を提
供することを主たる目的とするものである。

本発明の液晶表示方法は第１の抵抗層と導電層又は第２
の抵抗層との間に捩れ配向ネマチック液晶層を挾持して
成る積層部を、各積層部に独立して電気信号が入力でき
る状態で重畳し、二枚の偏向板の間に配置して構成され
る複数の液晶層を有する液晶表示セルの各積層部毎に、
前記第１の抵抗層の面方向に電位分布を与え、前記導電
層面又は前記第２の抵抗層面の少なくとも一点の電位を
前記電位分布内の電位とすることにより、前記第１の抵
抗層と前記導電層又は前記第２の抵抗層との間に電位差
分布を与えて、各前記積層部毎に独立して、該電位差電
圧分布内の前記液晶層の電気光学的閾値電圧を越えない
電位差電圧領域で表示し得ると共に、各積層部の前記電
位差電圧領域の少なくとも一部が偶数個型なった場合の
表示が識別し得ることを特徴とするものである。

本発明の液晶表示方法に於ける液晶表示セルはその基本
とする処は所謂、Ｔｗｉｓｔｅｄ ＮｅｍａｔｉｃＭｏ
ｄｅ （以下ＴＮＭと略称する）による表示方式の液晶
表示セルで、ＴＮＭ液晶表示セルによる表示原理は例え
ば特開昭４７−１１７３７号公報に記載されているが本
発明の液晶表示方法の理解を容易にする意味から、以下
に図面を参照し乍らその表示原理を説明する。

第１図はＴＮＭ液晶表示セルの模式的構成斜視図である
。

図に於て、１は第１の偏光板、２は第１の透明基板、３
は該基板２上に形成された電極層、４はネマチック液晶
が充填される空間、６は第２の透明基板、５は基板６上
に形成された電極層、７は第２の偏光板である。

偏光板１上の矢印は、該偏光板の偏光面を、電極層３上
の点線の矢印は、該電極層面上の液晶分子の配向方向を
、電極層５上の矢印は、該電極層５面上の液晶分子の配
向方向を示すものでこの間に充填された液晶分子は二つ
の点線で示した矢印のなす角度内で、徐々に捩れた配列
をなすものである。

偏光板７上の矢印は、該偏光板の偏光面を表わすもので
ある。

この偏向板７は液晶セル（ＬＣ）から出た光を検出する
ものである。

第１図に於ては電極層３面上の液晶分子の配向と電極層
５面上の液晶分子の配向とは９００捩れた状態になって
いる。

第１図に於て今、液晶セル（ＬＣ）に電界が印加されて
いないとすれば紙面上部からの入射光Ｉ。

は偏光板１の偏光面に従って偏光面を揃え、電極層３か
ら電極層５０間の液晶層内を通過する際液晶分子の捩れ
配向に応じた角度（図では９００）だけ偏光面を回転さ
せて第２の偏光板７に入射する。

今この時の偏光面と偏光板７の偏光面とが９００を成す
（図では９０°）と、入射光■。

はここで遮断され、紙面下方の観測者８は暗状態にて識
別する。

液晶セル（ＬＣ）に電界が印加されると、液晶分子はそ
の長軸方向を基板面に対して垂直にして配向し、この時
は入射光■。

に対して液晶は等方向であるので入射光の偏光面の回転
は生じない。

従って１と７の二枚の偏光板の偏光方向が平行（図では
平行）であれば光は透過し、前述の無印加状態の時に対
して明状態として識別できる。

この差は二枚の偏光板の偏光方向が平行と直交に配置し
た時の差に対応している。

これに対し一方の偏光板だけを９０°回転させる、即ち
、■と７の偏光板の偏光方向を直交配置すると丁度前記
表示のネガ／ポジ反転した状態が得られろ。

この様に液晶セル（ＬＣ）に於ける電界の印加・非印加
によって生ずる液晶の電気光学的変調を二枚の偏向板で
検出することに因って、明暗の識別として表示ができる
ものである。

本発明に於ては、この様な液晶セルに於て、第１図の電
極層３，５の何れか一方の電極層を第１の抵抗層として
形成し、他方の電極層を導電層又は第２の抵抗層として
形成するものである。

第２図ａは、この様な場合の透明基板２の平面図であり
、透明基板２０表面上に抵抗層３′が形成されその両端
に良導電性電極部（端子電極）３ａ。

３ｂが形成されている。

第２図すは透明基板６の平面図であり、該基板６上には
５′の導電層又は抵抗層が形成されていて、該層は少な
くとも一つの良導電性電極部（端子電極）５ａを有して
いる。

但し、５′が抵抗層の場合はａに示す如く、端子電極は
２つである。

）本発明の表示方法には、これ等二枚の基板を４μ〜５
０μ程度の間隙で平行に対持させて、その間の空間にネ
マチック液晶を挾持し、前記端子電極を外部回路と接続
可能な状態にして密封シールして成る液晶セルを複数積
層したものが用いられる。

第３図ａ、ｂはこの様な液晶セルを２個積層した場合の
模式的構成断面図を示したものである。

第３図ａは二つの単一構成の液晶セル９，９′を単に積
層して二枚の偏光板１０，１１間に配置した場合の例で
あって、１２，１２’は第１の液晶セル９の透明基板、
１３，１３’は第２の液晶セル９′の透明基板、１４
、１４’は透明抵抗層、１５゜１５′は透明導電層又は
透明抵抗層、１６，１６’はネマチック液晶層、１７は
スペーサーである。

第３図すは液晶層を二層有する一体化構成した液晶セル
１８を二枚の偏光板１０，１１間に配置した場合の例で
ある。

１９は透明基板、その他番号は第３図ａと同一のものを
示すものである。

第３図ａ又はｂに示す構成の液晶表示セルを用いた場合
の本発明の液晶表示方法の表示原理を第４図ａ、ｂ、ａ
′、ｂ′を以って説明する。

図中、９は第１の液晶セル、９′は第２の液晶セル、１
０．１１は偏光板を表わすものである。

第４図ａに於て斜線部■、Ｗは各々、第１の液晶セルの
表示部、第２の液晶セルの表示部であり、白地部ＬＩ’
は各々、第１の液晶セルの非表示部、第２の液晶セルの
非表示部を表わすものである。

今、偏光板１０，１１０偏光面が互いに直交している場
合に於ける観視者８の識別する表示状態を説明すれば、
非表示部■、Ｉ’では液晶の電気光学的閾値電圧以上の
電圧が印加されている（ＯＮ状態）ためにこの部分の液
晶層は等方的で旋光能を有しておらず、従って液晶セル
９，９′に於ける非表示部■。

Ｉ′が重なる部分に於ては、入射光■。

の偏光板１０を透過した光は直接偏光板１１に到達する
。

一方表示部■、Ｗでは閾値電圧以下（ＯＦＦ状態）であ
るために、この部分の液晶層は９０°捩れ配向の状態で
あって透過する光を９０°旋光する働きがあり、従って
、入射光■。

のうち偏光板１０を透過した光はこの部分の液晶層を透
過する際９０°旋光されて偏光板１１に到達する。

その結果偏光板１０，１１０偏光面が平行である場合、
セルの前面に居る観視者８には、第４図すに示す様に明
部■と暗部ｍ、ｔｒｔ’ による表示が識別できるも
のである。

本発明に於ては液晶セル９．９′に情報を担う電気信号
を独立に入力できるので、複数の情報を同時に表示し得
る（第４図すでは暗部ｍ、ｍ’が二つの独立した情報を
表示している）ものである。

次に、第４図ａ、ｂの状態で、液晶セル９，９′の中、
少なくとも一方の液晶セルの表示部を、セルに印加する
電圧を変化させることにより移動させ表示部■、■′が
完全に重なった場の表示状態を第４図ａ′、ｂ′を以っ
て説明する。

偏光板１０を透過してきた光の中表示部■、Ｗの重なっ
た領域を透過する光は液晶セル９の表示部■で９００旋
光され、更に液晶セル９′の表示部■′で９００旋光さ
れて偏光板１１に到達するので結局は非表示部Ｉ 、
Ｉ’が重なった領域を透過してくる光と全く同一の状態
（同一偏光面）にあることになり、従って観視者８には
暗部が完全に消去された全域明部Ｖの状態として第４図
ｂ′の様に観察される。

詰り、独立した複数の情報が一致した場合の表示が識別
できるものであり、極めてユニークな表示方法であって
広範の応用例が考えられる。

その二、三を挙げれば例えばカメラに於ける撮影情報、
ラジオ、テレビの同調、距離、重さ等の一般の測定に応
用できるものである。

殊に、測定値が基準値に一度合致し、あるセットされた
状態になった後は、その表示が不要な方が都合良い場合
等には極めて有効な表示方法である。

第４図の説明に於ては、偏光板１０，１１の偏光面が平
行の場合に就で述べたが直交している場合には、第４図
に於ける明部・暗部が逆転するのみでその他は全く同様
であることは説明を待つ迄もない。

又、第３図、第４図では、液晶層が」構成の場合を示し
たが三層以上の複数層構成の場合にも同様に説明され得
るものであり、本発明に於ては、液晶層が二層構成の場
合に限定されるものではない。

更に第４図に於ては、各液晶セルの表示部（斜線部）の
巾が同じ場合に就で示したが、第５図には各液晶セルの
表示部の巾が異なる場合の表示状態を示す。

第５図ａは各液晶セルの表示部が重ならない場合の観視
者の見る表示状態を示したもので、■。

■が各情報の表示出力として識別されるもので、少な（
とも（”ｌれか一方の表示部が移動して各表示部が重な
った重合には第５図すの様な表示状態として観視者には
識別され得ることは前述の説明を顧みれば説明を要しな
いものである。

第５図の表示方法は例えば、表示部■を、ある範囲をも
つ基準値とし、表示部■を■の内部に設定する様にする
場合好都合である。

即ち、第５図すに於ける二つの斜線部■が、常に存在す
る様に■をコントロールすれば良いことになる。

尚、ａ、ｂに於て斜線部は明部又は暗部として観察され
白地部はその逆の状態として観察されるものである。

第６図には本発明表示方法の更に別の実施例を示す。

第６図ａは、第３図すで示す液晶セル１８の変形例であ
り、第３図すに於て、抵抗層１４の一方を、２０の様に
基板１９′上の一部に施こしたものである。

他の番号は第３図すと同様なものを示すものである。

このａの如き構成の液晶セルで第４図ａと同様の表示を
行なわしめると、第６図すの様な表示を得る。

この状態で表示部を重ねると、一部分のみが消去される
ことになる。

この場合、基板１９′上の抵抗層の施こされていない部
分２１と、導電層１５′とでサンドウィッチサしている
液晶層は、旋光能を持たない状態でなければならない。

勿論、基板１ｇと対向する基板１９上の導電層１５′は
、抵抗層２０に対応する部分だけあれば充分であり、又
、基板１９′も、最初から抵抗層に相応する部分だけで
あっても全く゛差支えないもので、この場合の模式的断
面図を第７図に示す。

又、導電層、抵抗層を種々変形することにより多種の表
示形態が可能となるものである。

次に、以上の明・暗部表示に対して色表示を行なう方法
に就で簡単に述べる。

その一つは、第４図に於ける偏光板１ｏ、ｉｉの偏光面
を液晶分子配列方向に対して互いに４５゜一方向ずらす
ことに依って得られる。

別には偏光板１０．１１として直線偏光板ではなく二色
性偏光板を用いても可能である。

尚、第１図、第３図、第６図に於ては透過型の液晶表示
セルに就でのみ述べたが反射型液晶表示セルを用いても
本発明の表示方法は優れた効果を示すものであり、この
場合には第３図に於ては偏光板１０，１１０何れか一方
の外側に拡散反射板を設けておくものである。

以下に本発明表示方法に基づいて前述の液晶表示セルを
駆動する場合の駆動回路例を示す。

第８図ａは点線内Ｘが第１の液晶セル、Ｙが第２の液晶
セルで、２２，２２’が抵抗層、２３゜２３′は全透明
導電層とした場合を示す。

これ等抵抗層２２，２２’の面内での電位分布は、セル
Ｘ。

Ｙが並列に同一電源に接続されているので、同一になる
。

これ等の電位レベルをボリュームＶＲ１゜ＶＨ２で各々
独立に変化させ得るものとすれば、一方を設定値、一方
をそれに合わせるための操作用信号として用いることが
できろ。

ｂはセルＸの設定値に相当するものが、光導電性抵抗体
ＰＣを用い、外部光量に応じて設定値が決定される場合
を示した。

これ等１駆動回路は本発明の基本的動作を可能とする原
理的なものに過ぎず、実際は種々変形して用いられる。

即ち各々の電気回路を独立に設けたり、セルＸとＹで電
位勾配を異ならせたり、設定値電源又は操作値電源の操
作又は電圧が機器の他の動作部分と連動したり、又これ
等の入力信号が、機器の動作に必要な演算結果である等
の変形を含むものである。

以上具体例を挙げて説明した他に、表示部が点燈・清澄
することを利用りまた特殊な用途や、アニメーション等
に応用することも可能である。

又、本発明に於てはアナログ表示のみについて述べたが
、ディジタル表示の場合にも本質的に応用し得るもので
ある。

この様に本発明の表示方法は、極めて優れた効果を示す
ばかりか、応用範囲が広く、甚だ有効な表示方法であっ
て、商業上著しく高い評価を得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明液晶表示方法に用いられる液晶表示セル
の基本となるＴＮＭ液晶表示セルの模式的構成斜視図、
第２図は第１図の構成の液晶表示セルを本発明に於て用
いる場合の基板２，６上の層３，５の構成を説明するた
めの平面図、第３図乃至第７図は本発明の表示方法を実
施する場合に用いられる液晶表示セルの例を模式的に示
した構成図又はそのセルの表示状態を説明するための説
明図、第８図は本発明の表示方法を実施する場合の駆動
回路例を示す回路図である。 １．７，１０，１’ｌ・・・・・・偏光板、２，６，１
２゜１２’、１３，１３’、１９・・・・・・透明基板
、３，５・・・・・・電極層、３ａ、３ｂ、５ａ・・・
・・・端子電極、４・・・・・・空間、８・・・・・・
観視者、９ 、９’・・・・・・液晶セル、１４．１４
’・・・・・・透明抵抗層、ｉｓ、ｉｓ’・・・・・・
透明導電層又は透明抵抗層、１６，１６’・・・・・・
ネマチック液晶層、１７・・・・・・スペーサー、１８
・・・・・・一体化構成液晶セル、２０ 、２２ 、２
２’・・・・・抵抗層、２３．２３’・・・・・・導電
層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１の抵抗層と導電層又は第２の抵抗層との間に捩
   れ配向ネマチック液晶層を挾持して戒る積層部を、各積
   層部に独立して電気信号が入力できる状態で重畳し、二
   枚の偏光板の間に配置して構成される複数の液晶層を有
   する液晶表示セルの各積層部毎に、前記第１の抵抗層の
   面方向に電位分布を与え、前記導電層面又は前記第２の
   抵抗層面の少なくとも一点の電位を前記電位分布内の電
   位とすることにより、前記第１の抵抗層と前記導電層又
   は前記第１の抵抗層との間に電位差電圧分布を与えて、
   各前記積層部組に独立して、該電位差電圧分布内の前記
   液晶層の電気光学的閾値電圧を越えない電位差電圧領域
   で表示し得ると共に、各積層部の前記電位差電圧領域の
   少なくとも一部が偶数何重なった場合の表示が識別し得
   ることを特徴とする液晶表示方法。