JPS60209779A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は液晶を用いた表示袋「ｔに係り、特に、スメク
チック液晶などのもつ熱・電気−うＩこ学効果を利用し
た液晶表示装置に関する。

〔発明の背景〕

液晶の熱・電気−光学効果を利用した表示装置は、米国
特許第３７９６９９０号あるいは第３８３６２４３号に
詳述されている。

これらの装置は、液晶材料（たとえば、スメクチック液
晶）が封入されている素子に、レーザ光を照射して任意
の部分を局部的に加熱し、液晶物質の相転移温度以上に
一担昇温する過程、及びこれに続く冷却過程で電界印加
の有無により、冷却後の液晶層の光学的性質を制御し、
表示を達成する過程を持つものである。

さらに、Ｍ　、　Ｈａｒｅｎｇ等は“Ｔｈｅ　Ｄｉｒｅ
ｃｔ、　Ｖｉｅｗ。

Ｍａｔｒｉｘ−Ａｄｄｒｅｓｓｄ　Ｓｍｅｃｔｉｃ　Ａ
　、　Ｌ　、　Ｃ、Ｄ　、Ｐａｎｅ　１　、”１９８２
　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅにより上記とほぼ同様な原理による
表示装置を発表しているが、彼等は熱源として、液晶素
子の基板上に設けた加熱電極に通電して発生するジュー
ル熱を利用している。

液晶素子の温度−透過光強度特性を第１図に示す。図に
おいて、例えば、電流によるジュール熱で等方性液体状
態に遷移された液晶材料は、その冷却過程で、電界印加
の有無により、透明状態（初期状１りと散乱状態（ｇ込
み状態）の二状態が得られ、この二状態によりＯＮ、Ｏ
ＦＦ表示ができる。

また、スメクチック液晶は、一度透明状態や散乱状態に
すると、その状態を保持する、いわゆる、メモリ性をも
っことが大きな特徴である。

次に、マトリクス電極構成の表示素子の一例を第２図に
示す。同図において、１１は信号電極基板、１２はヒー
タ電極基板、１３は信号電極、１３はヒータ電極、１５
は液晶、１６は配向膜、１７はスペーサである。

ここで、信号電極はヒータ電極との交叉部の液晶に選択
的に電界を印加するためのものであり、ヒータ電極は電
流によりジュール熱を発生し、ヒータ電極上の液晶を等
方性液体状態に遷移させるものである。また、配向膜は
液晶分子を電極基板に対し、垂直あるいは平行に並べる
ような規制力を与えるものである。

第１図に示した液晶表示素子を用いて、表示装置を構成
する場合の一例を第３図に示す。同図において１表示素
子の部分は信号電極１３とヒータ電極だけで簡略化して
示したが、液晶表示素子、信号電極１３により液晶層１
５に選択的に電界を印加するための信号電極駆動回路１
８、ヒータ電極１４を選択するためのスイッチ１９、ヒ
ータ電極１４に電流を流しジュール熱を発生させる電圧
源２０により構成される。

このような、熱・電気−光学効果を利用した液晶表示装
置の利点は、書込み及び消去が容易で、しかも、書込ん
だ状態を長期間保持できることである。

ところで、この書込み及び消去の可否と書込んだ状態の
保持、すなわち、メモリ性の有無は、液晶分子を一様な
方向に並べようとする配向規制力により決定される。

従って、熱・電気−光学効果を利用する表示装置では、
配向規制力は表示品質を左右する重要な因子となる。

ここで、マトリクス電極構成の表示素子の表示状態につ
いて述べる。その表示状態を第４図に示す。同図には、
−担液晶を昇温して等方性液体状態まで遷移させたのち
、冷却過程で、信号電極１３とヒータ電極１４間に電界
を印加し、信号電極１３下の液晶層を散乱状態、すなわ
ち、書込みを行なった状態を示した。

同図に示すように、書込みを行なった信号電極１３下の
液晶層だけが散乱状態となり、信号電極１３と（７３号
電極１３間の信号組４瓦のない部分は、電極基板に対し
垂直までは平行に配向していなければならない。

しかし、実際には第５図に示すように、種数の化５３電
極１３のＦ１１互の間の部分にもミル＋、ｊの影ｌＪか
でて、ＦＩＩ号電極電極い部分も書込み状ｊ′）になっ
てしまう。

このよつに、信ひ′ユ極１３のない部分が書込み状ｆｌ
ｆ４になつτしまうし、メモリ性をもっているため、表
示面全体を消去しなければならず、表示品質の低下のみ
ならす、表示機能の低士につながる大きな欠点であった
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、画素部以外の部分の１ま晶層が熱およ
び電界による影響を受けないようにすることにより、熱
・電気−光学効果を利用した液晶表示装置の特徴を失な
わずし一表示品質のよい表示装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、マトリクス電極構成の熱・電気−光学効果を
利用した液晶表示装置で、画素部の配向規制力と画素部
以外の部分の配向規制力の大きさを変えることにより、
画素部以外の部分の液晶分子の配向状態が熱および電界
に左右されることなく一定状態になるようにしたことを
特徴とする。

本発明の重要な要素である配向規制力の定義について述
べる。

第６図に配向規制力の定義を示す。同図に示すように、
本発明では配向規制力を接触角θで定義した。配向規制
力を決定する配向膜１６上に液晶１５を滴下し、配向膜
１６と液晶１５の接触角の大きさを測定する。

本発明では、配向膜の配向規制力を変化させたときの接
触角の大きさとメモリ性の有無の関係を測定した。その
結果を第７図に示す。

図に示すように、縦配向性をもつ物質の混合比を多くし
、接触角θも太き（なる。メモリ性は横配向性をもつ物
質に対する縦配向性をもつ物質の混合比が２．０％付近
に境界があり、混合比が２．０％以下ではメモリ性をも
も、２．０％以上ではメモリ性がないことが明らかにな
った。

本実施例では、縦配向性をもつ物質として、シラン系の
ものを用い、横配向性をもつ物質としてシリカ系のもの
を用いた。また、液晶、ｖＪ料はｌｌＩＤ１１社製の８
．１を用いた。

このように、横配向性をもつ物質に刻する縦配向性をも
つ物質の混合比を変えたときのメモリ性の有無の範囲を
明らかにしたので、これらの配向膜を用いて素子化は、
コン１ヘラスト比との関係を測定した。　゛ その横配向性をもつ物質と縦配向性をもつ物質の混合比
とコントラスト比の関係を第８図に示す。

この図のように、横配向性をもつ物質に対する縦配向性
をもつ物質の混合比が１．０％〜１．６％の範囲で、コ
ントラスト比が最大になることが明らかになった。

本発明は、このような現象に基づいてなされたもので、
表示部となる信号電極とヒータ電極との交叉部の部分の
配向膜はシリカ系の横配向物質に対するシラン系の縦配
向物質の混合比が１．０〜１．６％の範囲のものを用い
、表示部以外の部分には同混合比が２％以上の配向膜を
用いることにより、表示品質の向上が図わるようにした
ことを特徴とする。

すなわち、表示部の配向規制は光散乱状態が最も良くな
る状態となるようにし、表示部以外の部分の配向規制力
は熱および電界により左右されない状態になるような構
成にする。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第９図に示す。同図に示すように、
信号Ｓ極基板１１には透明電極材による信号電極１３を
設け、その上に配向膜１６および１６′を設けた。また
、ヒータ電極基板１２にはクロムによるヒータ電極を設
け、その上に配向膜１６および１６′を設けた。

配向膜１６は、信号電極１３およびヒータ電極上に、前
述のシリカ系の横配向物質に対するシラン系の縦配向物
質の混合比が１，０〜１．６％の範囲になるようなもの
を印刷により設けた。

また、電極以外のスペース部分には同己合比が２０％以
上のものを印刷により設けた。信号な（シ１とヒータ電
極の交叉部のみが」ン１〜ラス１へが最適となるような
配向規制力となるような（、°り造１；シ、そＪし以外
の部分は、熟ｊ６よび電Ｒ％によりスニ右されないよう
な配向規制力になるようにした。

その結果、コン１−ラスト比は、従来の全体に配向規制
力が一様なものに比較し、約２０ｅ６向」二できる。

同図に示すように、電極以外の部分は熱および電界に左
右されることなく、電極基板に対し、液晶分子が常にＭ
（直に配向するもので、表示部具り１は黒くなり、ＣＲ
Ｔで用いられているブラックマトリクス方式と同等の効
果が得られる。

変形例を第１０図に示す。画素部と画素部以外の部分の
配向規制力を異なった大きさにするために、配向膜は同
一規制力であるが、画素部とｉΦｉｔ’ｓ部以外の部全
以外晶層の厚さを変えることにより、前述のものと同様
の効果が得られる。

同図に示すように、信号電極１３間のスペース部分とヒ
ータ電極１４間のスペース部分に、印刷によりポリイミ
ド系の樹脂で突起部２１を設けた。

その後、スピンナーにより前述した混合比が１．２％の
配向膜１Ｇを設けた。

このとき、画素部の液晶層の厚さは１０μｍで画素部以
外の部分の液晶層の厚さは６μｍである。

この方法でも、従来の素子構造のものに比較して、コン
トラスト比で約２０％向上できることが解った。

さらに別の変形例を第１１図に示す。同図に示すように
、電極部には前述の混合比が１．２％の配向膜を塗布し
、その後、電極間のスペース部分にポリイミド系の樹脂
で印刷により突起部を設けた。

このポリイミド系め樹脂により設けた突起部をシラン処
理し、縦配向性をもつようにした。このことにより、第
１０図に示した方法と同様の効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、表示部となる部分の配向規制力と表示
部以外の部分の配向規制力を異なった大きさにすること
により、コン１〜ラス１へおよび表示品質を大幅に改善
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を用いた液晶素子の熱・電気−光学効果
を示す図、第２図は７１−リクス溝成の表示素子の一例
でその断面図、第３図は第２図に示す素子の平面図、第
４図は理想的な書込み状態における液晶分子の配列状態
を示す図、第５図は実際の書込み状態における液晶分子
の配列状態を示す図、第６図は配向規制力を定量化する
だめの接ｆｉ１１角の定義を示す図、第７図は配向１模
のＪ１ノ、′１配向性をもつ物質にスＪする縦配向性を
もつ物質の（ＬＬ合比を変化させたときの接触角の変化
を示す図、第８図は配向膜の横配向性の物質に対する縦
配向性の物質の混合比を変化させたときのコン１〜ラス
Ｉ〜比の変化を示す図、第９図は本発明のポインＩ〜で
ある画素部と画素部以外の部分の配向規制力が異なるよ
うにした実施例を示す図、第１０図は画素部とｎｊ’ｊ
　７３部以外の部分の配向規制力が異なる他の実施例を
示す図、第ｔｉｅｓは１可；：・３部と画素部以外の部
分の配向規制力が異なるさらに他の実施例を示す図であ
る。 １１・・信号電極基板、１２・・ヒータ′ｄ工極基板、
］３　借上電極、１４・・ヒータ電極、１５・・液晶、
］６．１６’　・・配向膜、１７・・スペーナ、１８・
・・信号電照駆動回路、１９　・スイッチ、２０　？ｕ
源。 第１図 ＭＬ庚 第５区 第６Ｊ 第７霞 ２４６ｇ 第ｇ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、行電極および列電極間に熱・電気−光学効果により
   、光散乱状態を生じる液晶表示体を設け、前記行電極と
   前記列電極の交叉部に画素を形成する表示パネルと、前
   記行電極および前記列電極を駆動する回路を具備した液
   晶表示装置において、前記行電極および前記列電極の交
   叉部、すなわち、画素部と前記行電極および前記列電極
   の交叉部以外の部分の配向強度が異なるように構成した
   ことを特徴とする液晶表示装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、 配向強度を変える手段として、縦配向性の物質と横配向
   性の物質の混合物から成る配向膜で、前記画素部とそれ
   以外の部分にその混合比の異なるものを用いたことを特
   徴とする液晶表示装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、 配向強度を変える手段として、前記画素部の液晶層の厚
   さと前記画素部以外の部分の厚さを変えたことを特徴と
   する液晶表示装置。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記画素部の液晶
   層の厚さと前記画素部以外の部分の液晶層の厚さを変え
   るため、前記画素部以外の部分に突起を設けたことを９
   ．ｙ徴とする液晶表示装置。 ５、特許請求の範囲第４項において、 前記画素部以外の部分に設けた前記突起を電気的絶縁物
   で形成したことを特徴とする液晶表示装置。