JPS5967582A - 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】 本発明は、特許請求の範囲第１項の上意概念記載の液晶
表示装置に関する。

このような表示装置は米国特許明細書第３８７３１８６
号から公知でめる。前記明細書記載の表示装置は、３つ
のキャリヤプレートにょシ形成され、かつ動的散乱の原
理によシ駆動される２つのセルより成る。第１のセル中
に、６２℃〜１０２℃のネマチック領域を有するＨＢＭ
ＯＡ液晶が充填されている。第２のセル中に、−３７℃
〜６２℃のネマチック領域を有するＭＢＢＡおよびＨＢ
Ｐ＆液晶の混合物が充填されている。この場合、ネマチ
ック領域は、液晶の融点および透明点間の範囲と定義さ
れる。第１のセルがそのネマチック領域中で駆動される
場会、第２のセルの物質は等方性の液体よシ成る。反対
に、第２のセルがそのネマチック領域中で駆動される場
合、第１のセルの物質は等方性の固体状態にある。この
場合、これら２つのセルの透明電極層が電源に接続され
ている。またこの表示装置は、最後の電極層が、例えば
アルミニウムのような反射性の導電材料から形成されて
いる場合、反射形に駆動されることができる。

公知の表示装置は、１万の液晶物質が固体状態で複屈折
特性を有するので、６２℃を下部ると２つのセルの光学
的な直列接続により有害な視差、可視コントラストの低
減および不利な着色現象が生じるという著るしい欠点を
有する。

動的散乱の原理により作動するこの表示装置の付加的な
欠点は、これがマルチプレックス駆動に不適当であるこ
とである。

ところで本発明の課題は、前記せる種類の表示装置を、
これがそれぞれの装置駆動温度で均質良好なコントラス
トを有し、有害な視差を有せずかつ良好なマルチプレッ
クス特性を有するように改善することである。

この課題は、特許請求の範囲第１項の特徴部記載により
解決される。

大体において本発明は、広い温度範囲、例えば１００℃
〜−３０℃に適当である液晶物質が得られたにせよ、し
かしこのものは、この温度範囲の下部、例えばθ℃〜−
３０℃で、このような液晶物質を有する旋光セルのスイ
ッチング時間が過大となるのでマルチプレックス駆動に
不適当であるという新たな知見に基づく。ところで本発
明によれば、２つの旋光セルが光学的に直列に接続され
、その場合第１のセルが、広い温度範囲に近似的に相応
するネマチック領域を有する物質を含有し、かつ第２の
セルが、前記せる広い温度範囲の下部を力／々−しかつ
この範囲内でわずかなスイッチング時間を可能ならしめ
、従って完全にマルチプレックスグであるネマチック領
域を有する物質を含有する。この方法で、全駆動温度範
囲にわたシ、２つのセルの表示が、公知のセルと反対に
相互に不利に作用することなく優れたマルチプレックス
特性を有する装置が得られる。

とりわけ本発明は、この場合旋光セルの原理による表示
装置が苛酷な温度条件でもわずかなスイッチング時間を
有するという大きい利点を有する。他の決定的な利点は
、表示装置が全ての温度範囲内で極めて良好なマルチプ
レックス特性を有することである。従ってこの装置は、
しばしば変動する測定データ、例えば自動車の速度金床
いｒ温度範囲内で検出する、動力軸駆動の測定装置に殊
に適当である。

以下に、本発明を図面実施例につき詳説する。

第１図は、キャリヤプレート４．８および１２　ＶＣヨ
、９形成されたセル１および２より成る表示装置を示す
。キャリヤプレート４，８および１２は有利にガラスよ
り成り、その場合中央のキャリヤプレート８は、安定性
の理由から２つの外側のキャリヤプレート４および１２
よｐも厚いものが退択されてもよい−それぞれのセルの
内側に、５ｎ０２より成る透明な′鉦極層５，７および
９，１１が配置されている。

第１図において、これら電極層５，７および９．１１は
、相対向して交差する、相互に平行なストリップより成
りかつこの方法で網点の形の表示を形成するマ）　ＩＪ
クス電極として形成されている。この場合、中央キャリ
ヤプレート８に配置された背面電極層７および背面電極
層９のマトリクス電極は、平行に相互に配置されている
。しかしまた、これら’ｔｔｍ層５，７および９．１１
は常用の７セグメント配列を有することができる。

′区極層５，７，９．１１に、菖用の配向層（図示せず
）が取付けられている。従って公知の方法で、液晶物質
６．１０のねじれ構造がそれらのネマチック状Ｉ占で得
られ、従ってこの場合２４頁参照）。前面キャリヤプレ
ート４に前面偏光子３が配置され、背面キャリヤプレー
トに背面偏光子１３が配置されている。これら２つの偏
光子３および１３の偏光面が、相互に約９０’の角度を
形成する。偏光子１３の裏面に、例え、ば西ドイツ国特
許明細書第２９０１５８０号から公知であるような金属
製の拡散反射形リフレクタ１４が配置されている。キャ
リヤプレート１２の外側面でリフレクタ１４の背面に温
度センサ２０が配置され、このセンサは大体において、
例えばナショナルセミコンダクタ社（Ｎａｔ−ｉｏｎａ
ｌＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）のＬＭ３９１１、アナ
ログデノ々イス社（Ａｎａｌｏｇ　Ｄｅｖｉｃｅｓ、　
Ｕ　Ｓ　Ａ　）のＵＳＡまたはＡＤ５９０のような集積
回路より成る。第１のセルの液晶物質６として、以下の
物質が殊に適当であるニ ーメルク社（Ｍｅｒｃｋ、ＢｆもＤ）のイ、マチック相
１６９４ＴＮＯ，透明点８６℃および融点−２０℃、な
たは −メルク社のネマチックΔ目１９５７　Ｔ　Ｎ　Ｏ、透
明点８５℃および融点−１６℃、または−ホフマンーラ
ロシュ社（Ｈｏｆｆｍａｎｎ−Ｌａ　Ｒｏｃｈｅ。

Ｃ［１）の・１ダ質ル０ＴＮ６０５．透明点９６℃およ
び融点−２０℃。

第２のセル２のため、複数の市販液晶物質を、珠に低い
温度範囲（−３０℃まで）に適当な液晶物質１０が得ら
れるように混合した。このものは、透明魚釣６℃および
融魚釣−３０℃を有する。第１表に、３つのこのような
混合物ＭＩ。

Ｍ■およびＭｌｌ’ｉを１とめた。この場合、メルクお
よびロシュなる表示は、西ドイツ国在メルク社（Ｍｅｒ
ｃｋ　ＢａＤ）およびスイス固在ホフマンーラΦロシュ
社（ｆ（ｏｆｆｍａｎｎ　−Ｌａ　Ｅｔｏｃｈｅ、ＯＨ
）を表わす。

第　　１　　表 混合物Ｍｌは、透明点８℃および融点−３０′℃を有す
る。混合物Ｍｌｌは、透明点４℃および融点−２８℃を
有する。混合物Ｍａｌは、透明点８℃を有する。この混
合物の融点は、−３０℃をはるかに下部る。全てのこれ
ら混合物のスイッチング特性は、とくに低温用に開発さ
れた物質、例えばメルク社の物質ＺＬ１１９５７のそれ
よｐも４〜５倍優れている。

第２図に、駆動回路１５の原理的なブロック路は、デー
タ入力装置１６．計痺＼＼Ｘ＼１７およびセル１および
２用の２つの駆動装置１８（？よび１９より成る。温度
センサ２ｏＵ、ｉｔ算装置１７に直接に接続されている
。矢印力玉データの流れ方向を表わす。セル１２よび２
が機能的Ｋ　％ｊｌＪ　輝部に属さないので、これらは
破産により表わされているにすぎない。データ入力装置
１６は、信号発信装置ｋ有する自体公知のキーボードよ
り成凱これが制御１６号を例えばＡＳＣＩＩコードで計
算装置１７へ順次入力する。し力≧しまたこｎは、アナ
ログ測定装置およびＡ　／　Ｄ変換器より成ることがで
きる。有利に計算装置１７は、相応する記憶ユニットを
有するマイクロプロセッサである。ジローグ社（Ｚｉｌ
ｏｇ、ＵＳ＋Ａ　）のマイクロプロセッサが極めて好適
である。セル１および２の駆動装置１８および１９とし
て、日立（Ｈｉｔａｃｈｉ、ＪＰ　）のスイッチング回
路ＨＤ４４１００が殊に有利である。

第３図に、第２のセル２の電極層９および１１の殊に有
利な構造を示す。とくに、第３ａ図および第３ｂ図に、
前面電極層９０１部分および背面電極層１１の１部分の
平面図を示す。第３Ｃ図に、数字表示の可能な９つの表
示部ａ　％　ｉを示す。前面−９および背面！極層工１
の数字に属する部分のそれぞれ３つの′電像セグメント
が、電気的に相互に接続される。この場合、前面電極層
９の祇極端子入１〜Ａ４により、端子Ｎ１および〜４が
電気的に相互に接続される。

背面電極層１１の端子Ａ　１’〜Ａ　４’によシ、端子
Ａ２’ｂよびＡ　４’が電気的に相互に接続される。

以下に、本発明による表示装置の機能を詳述する。

液晶物質６のネマチック領域が１００℃〜−２０℃であ
る。セル１の液晶物質６が融魚釣−２０℃を有するにせ
よ、それにもかかわらずこれは全１駆動温度範囲約１０
０℃〜約−３０℃で液状である。このことは、全く一般
に液晶が十分に過冷却可能であるという事実による。こ
のことは、ｔＫ　Ｉｔｔ　’２ｒ：公称の融点以下に低
減された際に液晶が不変に液状のままであることを表わ
す。

しかしながら、このように大きいネマチック領域を有す
る物質は、０℃を下廻る低温では、この場合その応答時
間が過大となるのでもはや不適当でるる。第２のセル２
中の液晶ｖｌＪ質１０はネマチック領域５℃〜−３０℃
を有する。このものは、０℃を下廻る温度範囲で極めて
艮好なスイッチング特性を有する。

狸々の温度範囲における表示装置の駆動状態を、第１図
に区間入、Ｂおよび０で略示する。

この嚇什、表示を有するセルにおいて、それぞれ左側が
スイッチ投入せる電場（Ｖ　　　）を有、オン する状’；、７．Ａ、右側がスイッチ切断せる電場（Ｖ
オフ）を有する状態を表わす。

ところで、駆動温度に応じ、セル１または２がマルチプ
レックス法で駆動される。このだめ、全ての駆動温度範
囲が、０℃を下廻るおよび０℃を下廻る２つの範囲に分
割される。温度センサ２０金使用し、液晶表示装置の瞬
間的温度が計算装置１７中で記憶温度値と比較される。

それに基づき、計算装置１７によシ、駆動すべきセルが
決定される。次いでデータ入力装置１６を経て入力され
たデータが、相応する駆動装置１８または１９に供給さ
れる。この場合、１万のセルは表示／バ行なわれるよう
に５駆動きれるが、但し他方のセルは駆動電圧が加えら
れない　とくに第１のセル１が、第１の温度範囲約１０
０℃〜０℃で入力データを使用し駆動さγしる。

第２のセル２の液晶物質工０の透明点は約１０しない（
第１図９区間Ａ）。

第２の温度範囲、従って０℃以下で、セル２に駆動電圧
が加えられ、従って表示が行なわれる。第１のセル１は
駆動されない。透明点を下部シかつ駆動されない場合、
物質１０はねじれネマチック構造を有する。この場侍、
透過光の偏光面が第２のセル２中で９０°旋回される。

この場合、第１のセル１の液晶物質６は、配向されてい
ないのでねじれネマチック構造を有する。

このことは、例えば暗い記号を明るい背景上に有する表
示の代りに、明るい記号を暗い背景上に有する表示が得
られることを表わす（第１図、区間Ｃ）。

第２の液晶物質１０の透明点を下廻るこのような表示の
反転を回避するたり、第２のセル２の電極層９および１
１の表示図形を、セル２の表示自体を考慮し、第１のセ
ルのべ示に対し反転せる表示が得られるように形成し、
かつ電極をこのように駆動する必要がある。このことは
、駆動されないセル１の影響下に、低い温度範囲でも（
この場合）ボジチブの、従って反転せざる表示が生じる
。第３ａ図および第３ｂ図に、７セグメント表示用のこ
れら電極層の構造を示す。原則として、電極層９および
１１の、数字表示に属する部分が３つのセグメントに分
割されている。個々の表示部分が、マルチプレックス駆
動法用の３×３マトリクスの交点である。

との方法で、数字表示の個々の表示部分ａ　−＋（第３
０図）を小数点とともに表示することか可能になる。例
えば、前面電極９′の端子Ａｌ−Ａ４および背面電極１
１′の端子Ａ２７　　ｔ、　４／間に駆動電圧が加えら
れた場合、数字と小数点との背景である表示部分りが表
示される。しかし、第２のセルを必要に応じ表示するた
め、直接に全ての他の部分、すなわちａ−ｆおよびｉが
表示さ？しる必要がある。従って、例えば表示部分りの
表示が約り００℃〜約−３０℃の全ての温度範囲内で単
一であることが保証される。

電極の前記配列および駆動は、平行なス）　ＩＪツゾよ
り成るマトリクス電極配列の場合自動的に得られる。

上部温度範囲におけるセル１の特定の図形と、これに対
し反転せる、下部温度範囲のセル２の表示図形との関連
において、液晶表示装置の全駆動温度範囲内で単一な表
示が得られる。

この表示装置は、反射光でも壕だ透過光でも駆動される
ことができ、その場合後者ではりフレフタ１４が省かれ
る。反射駆動に際しむしろ有害に作用する視差をわずか
に維持するため、しばしば生じる約１００℃〜θ℃の温
度範囲を有するセル１をリフレクタ１４の直前に配置す
るのが有利である。

表示画質の引続く向上ｔよ、上部温度範囲（１００℃〜
０℃）を２つの部分的範囲に分割しかつセル２葡特定の
方法で駆動することによシ達成される。

第１の部分的範囲１００℃〜約１０℃で、表示装置は前
述のように駆動さ扛る。第２の部分的範囲約１０℃〜０
℃で、第２の液晶物質ｌＯき のフリーデリクスし嶌い値電圧の最低３倍の駆動電圧が
、第２のセル２の全てり電極９および１１に加えられる
。透明点を下廻ると、物質１０は不変に等方性液状であ
）；加えられた電圧がこの状態を変動させることがない
。透明点を下廻ると、物質１０が今度は加えられた電圧
によりほぼホメオトロピックな配向を維持する。この場
合、第１のセル１の表示は阻害されない。

また、０℃を下廻る第２の温度範囲内で単一な反転せざ
る表示を得るため、第２のセル２の表示を前述の方法で
反転させる必要がある。

明白に、偏光子３および１３がまた平行に配置されてよ
く、その結果ボジチプな表示、すなわち明るい背景上の
暗い記号の代りにネガチブな表示が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の１実施例をその槙々の駆動
状態とともに略示する縦断面図、第２図は第１図の装置
に付属する駆動装置のブロック回路図、および第３図は
Ｍｊ１面一および背面′亀・ｉａ層の構造を例示する平
面図である。 １．２・・・セル、３．１３・・・偏光子、４，８゜１
２・・・キャリヤプレート、５，７，９．１１・・・電
愼層、６．１０・・・液晶物質、１４・・・リフレクタ
、１５・・・制御回路、１６・・・データ入力装置、１
７・・・計算装置、１８．１９・・・駆動装置、２０・
・・温度センサ 図面の７７２：（内′５に変更なし） ＡＩ　Ａ２ Ｃ） ＩＧ３ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示　昭和５８年特許願第１２５６１４号２
、発明の名称 液晶表示装置 ３、補正をする者 ４、　代理人 ６　補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　最低３つのキャリヤプレート（４，８，１２）によ
   シ形成された、同じ表示図形を有する２つのセル（，１
   、２）、第１のセル（１）中の、第１の透明点を有す不
   第１のネマチック液晶物質（６）、第２のセル（２）中
   の、第１の透明点よシも低い透明点を有する第２のネマ
   チック液晶物質（１０）、それぞれのセル（１，２）中
   の透明な前面電極層（５，９）、少くとも観察者に対向
   する背面′電極層（７）が透明である、それぞれのセル
   （１，２）中の背面電極層（７゜１１）、訃よびこれら
   ２つのセル（１，２）の駆動回路（１５）を含有する、
   広い駆動温度範囲を有する表示装置において、これら２
   つのネマチック液晶物質（６，１０）がそれらのネマチ
   ック領域中でねじれ構造を有し、第１の液晶物質（６）
   のネマチック領域が大体において液晶表示装置の駆動温
   度範囲に相応し、第２の液晶物質（１０）の融点が駆動
   温度範囲の下限を若干下廻り、前面キャリヤプレート（
   ４）および背面キャリヤプレー）　（１２）にそれぞれ
   １つの偏光子（３，１３）が備えられ、かつ温度センサ
   （２０）が備えられ、この温度センサが液晶装置の駆動
   温度を検出し、この駆動温度によシ駆動回路（１５）が
   セル（１，２）を、表示が、第１のセル（１）の透明点
   から第２のセル（２）の透明点を下廻る温度にまでは第
   １のセル（１）によシ得られるにすぎず、この温度を下
   廻ると第２のセル（２）によ＃）得られるにすぎないよ
   うに駆動することをｌＶｊ徴とする液晶表示装置。 ２、駆動温度範囲が１００℃〜−３０℃、第１の液晶物
   質（６）のネマチック領域が約１０θ℃〜約−２０℃、
   および第２の液晶物質のネマチック領域が約５℃〜−３
   ０℃以下であることｔ特徴とする、特許請求の範囲第１
   項記載の液晶表示装置。 ３．１万のセル（１）中で表示部分（ａ　−ｇ　＋　’
   　）　　、および他方のセル（２）中でその背景が駆動
   されるかまたはその反対に駆動されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１またけｇｇ２項のいずれかに記載の
   液晶表示装置。 ４、第２のセル（２）の全表示面が電極層（９，１１）
   で被覆され、かつ駆動温度範囲が３つの範囲に分割さ扛
   、その場合：第１の駆動温度範囲（Ａ）で、第１のセル
   （１）に駆動電圧がかかるが、但し第２のセル（２）に
   はかからす；第２の温度範囲（Ｂ）で、第１のセル（１
   ）に駆動電圧がかかり、かつ第２のセル（２）の全ての
   前面−（９）および背面電極層（１１）に第２の液晶物
   質（１０）のフリーデリクスしきい値電圧の最低３倍の
   駆動電圧がかがシ、その場会第２の液晶ｖＩＪ質（１０
   ）の透明点がこの範囲内にあり；かつ第３の温度範囲（
   ０）で、第１のセル（１）に１駆動電圧がかからず、か
   つ第２のセル（２）の電極層（９，１１）に、第２のセ
   ル（２）が反転せる表示を形成するように駆′Ｒｈ電圧
   が加えられることを特徴とする特許請求の範囲第１〜第
   ３項のいずれかに記載の液晶表示装置。 ５、第１の温度範囲（ｌが８５℃〜１０℃であシ、第２
   の温度範囲（Ｂ）が１０℃〜Ｏ℃であり、かつ第３の温
   度範囲（０）がＯ℃〜−３０℃であることを特徴とする
   特許請求の範囲第４項記載の液晶表示装置。 ６、　電極層（５，７：９．１１）が、相対向して交差
   する相互に平行なストリップよシ成るマトリクス電極と
   して形成され、その結果表示が網点を形成し、その場合
   これらマトリクス電極が中央キャリヤプレート（８）の
   両面に平行に配置されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１〜第５項のいずれかに記載の液晶表示装置。 ７　電令返ノー（５，７：９．１１　）がセグメント′
   電極として形成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１〜第５項のいずれかに記載の液晶表示装置。 ８　電極層＋５，７：９，１１　）が、文字数字形記号
   を表示するためのセグメント電極から形成され、その場
   合第２のセル（２）に数字表示の背景を形成する電極、
   およびそれぞれの数字表示に小数点用の電極が備えられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の液
   晶表示装置。 ９、　セル（２）中の数字と小数点との表示が９つの表
   示部分（ａ　、　ｂ　、　Ｃ＋　ｄ　＋　ｅ　＋　ｆ　
   ＋　ｇ　＋　ｈ　＋　１　）より成り、これら表示部分
   が、不断に１つの表示部分（ａ＋ｂ＋’＋ｄ＋ｅ＊’＋
   ｇ＋ｈ＋１）だけの表示が可能であるように３群に分割
   して相互に接続されていることを特徴とする特許請求の
   ｉ（［）囲第３項記載の液晶表示装置。 １０、背面のキャリヤブレー）　（１２）に、背面の偏
   光子（１３）を介し拡散反射形の金属リフレクタ（１４
   ）が備えられていることを特徴とする特ＦＦ請求の範囲
   第１〜第９項のいずれかに６ｄ載の液晶表示装置。 １１、中央キャリヤプレート（８）の電極（７，９）が
   、鏡面対称形に相互にキャリヤプレート（８）の両面に
   配置きれていることを特徴とする特許請求の範囲第１〜
   第１０項のいずれかに記載の液晶表示装置。