JPS61200574A - 液晶表示パネル - Google Patents

液晶表示パネル

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JPS61200574A
JPS61200574A JP4105685A JP4105685A JPS61200574A JP S61200574 A JPS61200574 A JP S61200574A JP 4105685 A JP4105685 A JP 4105685A JP 4105685 A JP4105685 A JP 4105685A JP S61200574 A JPS61200574 A JP S61200574A
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JP
Japan
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layer
liquid crystal
heat
heat transfer
laser beam
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Pending
Application number
JP4105685A
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English (en)
Inventor
剛三 佐藤
展明 甲
文夫 井上
久仁夫 安藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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、レーザビーム忙よって書込みが行なわれる液
晶表示装置の欣晶表示パネルに関する。
〔発明の背景〕
液晶パネルへの書込みにレーザエネルギを用いた液晶表
示装置が、九とえは、特開昭51−150354号公報
に開示されている。この液晶表示装置は、液晶パネルの
液晶層に隣接してレーザエネルギの吸収層を設けたもの
であって、この吸収層をレーザビームで照射することに
よって発熱させ、この熱を液晶層の書込みが行なわれる
べき所定の部分(アドレス部分)に伝搬させてその部分
金相転移させることにより、書き込みを行なうものであ
る。かかる書込み方法によると、吸収層の材質や厚み、
レーザの波長などを適切に設定することにより、吸収層
に入射するレーザエネルギの95%以上を熱に変換する
ことができ、レーザエネルギの熱変換効率が非常に高い
ものとなっている。
しかしながら、かかる液晶表示装置においては、吸収層
によってレーザエネルギが非常に高い効率で熱変換され
るものであっても、液晶パネルの基板などの構造上、吸
収層で生じた熱は、液晶層のアドレス部分のみならず、
基板など全周方向に伝搬、放散し、このアドレス部分を
加熱するエネルギはレーザエネルギに比べて非常に小さ
いものとなる。
し友がって、かかる従来の液晶表示パネルは、液晶層の
加熱効率が非常に低く、曹込み速度が低いものであった
。畳込み速度を高めるためには、畳込レーザエネルギを
高めればよいが、高出力の高価なレーザ源會必喪とする
ことになる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、かかる従来技術の欠点を除き、低出力
のレーザ源を用いて書込み速度を高めることができるよ
うにした液晶表示パネルを提供するにある。
〔発明の概要〕
この目的を達成するために、本発明は、液晶層に@接し
て設けられるレーザエネルギを吸収して発熱する吸収I
−と該吸収層からの熱を該液晶層に伝達する熱伝達層と
からなる層を、少なくともレーザビームの走査方向に分
割し、分割された夫々の該層間での熱伝搬を低減してア
ドレス部分への熱伝達量を増大させるようにした点に特
徴がある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面によって説明する。
第1図(a)は本発明による液晶パネルの一実施例を示
す部分断面図、同図(b)はその下側基板の上面図であ
って、1は下側基板、2は下ガラス基板。
3は吸収層、4は熱伝達層、5は吸収層、6は熱伝達層
、7は熱遮断層、8は配向膜、9は液晶層。
10は上基板、11は上側ガラス基板、12は配向膜、
13は透明導電膜である。
第1図(a)、 (b)において、下側基板1は、次の
ように構成されている。すなわち、下ガラス基板2上に
レーザエネルギを吸収して発熱する吸収層3とこの熱を
伝達する熱伝達層4とが嵐ねて設けられており、これら
吸収層3と熱伝達層4とからなる層はストライブ状をな
し、かかるストライブ状の層が多数矢印Aで示すレーザ
ビームの走査方向に配列されている。各ストライプ状の
層間には熱遮断層7が設けられ、ストライプ状の層間を
伝搬する熱量を小さくしている。また、熱遮断層7の上
にも吸収層5と伝達層6とが重ねて設けられており、見
掛上、下ガラス基板2の全表面に吸収層と熱伝達J−と
からなる層で機われているようにしている。そして、さ
らにその上に、全面にわ友って配向膜8が設けられてい
る。
上側基板10は、上ガラス基&11上全面にわたって透
明導電膜13が設けられ、その上に、さらに配向膜12
が設けられてなるものである。
下側基板1と上側基板10とは、夫々の配向膜8.12
が対向するように配置され、これらの間に液晶が充填さ
れた液晶層9が設けられて液晶パネルが構成されている
そこで、実線の矢印で示すように、下側基板1側から入
方向に走査するレーザビームを照射すると、吸収層3あ
るいは5のレーザビームが入射しfc部分がレーザエネ
ルギによって発熱し、レーザビームが入射した吸収層3
あるいは5に憲なる熱伝達層4あるいは6を介して液晶
層8に伝達され、そのアドレス部分が相転移して薔き込
みがなされる。
一方、破線の矢印に示すように、可視光が上側基板10
側から入射され、上側基板10.液晶層9および配向膜
8を通して熱伝達N4,6に照射される。ここで、熱伝
達/44,6はAl(アルミニウム)のような熱伝導率
が高いが、同時に可視光に対して反射率も尚い材料から
なり、したがって、可視光の反射層としても兼用してい
る。そこで、熱伝達層で反射された可視光は、再び配向
膜8および液晶腺9を通り、上側基板10から外部に射
出される。この射出された可視光は液晶層9中の液晶の
相転移の程度に応じ比強度を有しており、これによって
液晶層9に誉き込まれた画謙全みることができる。
吸収層3,5.熱伝達層4,6および配向膜8の厚みは
、通常、約0.1μm@度とする。一方、一画素の幅1
に10〜30μm程腿に設定し、吸収層3と熱伝達Jm
 4とからなるストライプ状の層の幅および吸収層5と
熱伝達116とからなるストライプ状の層の幅を夫々一
画素の幅の数分の1ないし数倍に設定することにより、
熱遮断Wl 7によるストライプ状の増の瞼起は、液晶
層8中の液晶を配向させる上で障害とはならない。
熱遮断層7の材料としては、ガラス(熱伝導率=I X
 10−3〜3X 30 ”cal/cm−sec−”
C,)や耐熱性有機高分子材料(熱伝導率=2X10 
〜4 X 10 ’ cal/ cm−5ec−℃)な
どを用いることができ、これらは、吸収層3.5に用い
られ得る材料の一例としてのcr(クロム)(熱伝導率
=0 、2 cal 7cmm sec ・’C)や熱
伝達層4.6に用いられ得る材料の一例としてのAl(
熱伝導率=0.6 cal/cm * sec ・℃)
に比べ、1/ 100〜1/ 1000倍の熱伝導率で
ある。したがって、熱遮断層7Kかかる材料を用いるこ
と忙より、吸収j−と熱伝達層とからなるストライプ状
の層間の熱伝搬を充分に抑圧することができる。
このことから、従来技術に比べ、液晶層8のアドレス部
分の加熱効率が飛躍的に向上するが、このことを≠2図
および第3図を用いて説明する。
まず、第2図によって従来の液晶パネルでの熱伝搬につ
いて説明する。なお、第2図(a)はその液晶パネルの
基板の面に垂直な断面での熱伝搬を示し、第1図(a)
に対応する部分にはダッシュした同一符号をつげている
。また、第2図(b)は同じく基板の面に平行な面での
熱伝搬を示している〇第2図(a)において、下側基板
1′は、下ガラス基板2′の全面に均一に、吸収層3′
、熱伝達層4′および配向膜8が積層されている。上l
Ij基板10′は第1図(a)における上側基板10と
同様の構成をなしており、配向膜8’、12’が対向す
るように配置された下側基板2′と上m++基板10′
との間に、液晶層9′が形成されている。
かかる液晶パネルに、下ガラス基&2′働からレーザビ
ームが照射されるが、いま、このレーザビームの照射点
をPとすると、この照射点Pで生じた熱は、熱伝達層4
′、配向膜8′を通して液晶層9′に、また、吸収層3
′中を、さらには、下ガラス基板2′を通して全周にわ
次って伝搬する。破線はかかる熱伝搬に伴なう等製線を
示している。この場合、下ガラス基板2′の熱伝導率は
小さいためK、これによる伝搬量は左程問題とはならな
いが、吸収層3′や熱伝達層4′に沿う熱伝搬蓋はかな
り多く、このため罠、液晶層9′への熱伝搬量が少なく
なり、液晶層9′の加熱効率が低下することになる。か
かる吸収層3′や熱伝達層4′に沿う熱伝搬は照射点P
を中心として四方に均等であり、この結果、吸収j−3
′や熱伝達層4′に、第2図(b)に示すように、照射
点Pを中心として同心円状に等製線が分布する。
また、液晶I@9′を伝搬しt熱は上側基板10′に達
し℃それを加熱させるが、上側基板10’の照射点Pに
対向する面Qが所定の温度に達するまでは、液晶層9′
は熱によって温度が上昇する。この場合、照射点Pに対
応した加熱されるべき液晶層9′の部分(すなわち、ア
ドレス部分)以外にも、吸収層3′の照射点Pからはな
れた部分や熱伝達WI4′を介して多量の熱が伝搬され
、これによってアドレス部分での加熱効率が低下するこ
とはもちろんのこと、対向面Qが所定温度に達するまで
、アドレス部分のまわりも照射点Pから光分はなれた吸
収層3′や熱伝達層4′の加熱によって加熱されて温度
が上昇し、相転移を起す場合も生ずる。このことは、隣
接−素゛も部分的に相転移を起したことになり、書き込
まれる文字、画像の解1象度を低下させることになる。
次に、第3図によって第1図に示した実施例での熱伝搬
について説明する。なお、第3図(a)はその液晶パネ
ルの基板の面に垂直な断面での熱伝搬を示し、第1図(
a)に対応する部分には同一符号をつけている。また、
第3図の)は同じく基板の面に平行な面での熱伝搬を示
している。
第3図(a)において、レーザビームの照射点をP’と
すると、この照射点P′で生じた熱は、熱遮断層7によ
り、ストライプ状の吸収層3や熱伝達層40幅方向への
伝搬はほとんど阻止され、このストライプ状の吸収r*
 3や熱伝達層4の伐手方回および液晶層9の方向に伝
搬される。下ガラス基板2の面に沿う等製線は、第3図
中)K示すように、スドライブ状の層の長手方向に延び
た照射点P′を中心とする同心長円状となる。このため
に、液晶層9への熱伝鰍量は大きくなり、しかも、照射
点P′に対向せる上側基板10の面Q′方向への熱伝i
tが大きくなる。
このことから、液晶パネル内の等@線は破線で示すよう
になり、この対向面Q′と照射点P′間の吸収層3.熱
伝達層4.液晶層9が急激に加熱され、対向面Q′は短
時間で所定の温度に達する。これに対し、レーザビーム
が照射された吸収層3と、これに積層された熱伝達層4
かうなるストライプ状の層以外のストライプ状の層はほ
とんど加熱されないから、液晶層9のこれらストライプ
状の層に牌接した部分は加熱されない。したがって、は
とんど照射点P′とこれの対向面Q′との間のアドレス
部分のみが短時間で相転移する。
以上のように、この実施例は、従来技術忙比べ、書込み
時間が短縮し、また、薔込み文字、tneの%絨度が向
上する。
第4図はレーザビーム照射に伴なう液晶パネルの各部の
加熱、放冷特性をシミュレーション計算した結果の一例
を示すものであって、シミュレーション計算のための条
件として、液晶パネル面積を約900mm2(30mm
X30mm)、 液晶層の厚みを10μm、一画素の大
きさを約20μm×20μm。
レーザパワーを40mWとし、レーザエネルギの50%
が熱に変換されるものとした。また、曲線H−1,’r
−1は、夫々、第2図に示す従来の液晶パネルの吸収層
3′と液晶層9′との書き込むべき画素部分に対する温
度曲線である。1(−2,T−2は、夫々、第3図に示
した上記実施例の吸収ノー3(あるいは5)と液晶ノー
9との書き込むべき画素部分に対する温度曲線であって
、吸収層3.熱伝達層4のストライプ幅を約20μm、
これらストライプ状の膚の間隔を1μmとした。
このシミュレーション結果から、−例として、吸収層を
200℃上昇させる時間は、上記実施例の場合には、第
2図に示した従来の液晶パネルの場合忙比べ、約1/4
に短縮でき、液晶層の温度についても、はぼこれに近い
効果が得られることが確認された。
なお、液晶層9が書込み状態となるのは、それが相転移
温度以上の所定の温度となって等方性液体となった後、
冷却されて光学的散乱状態を呈する液晶となったときで
ある。このためには、液晶層9がこの所定の温度に到達
した後の冷却速度もxiであり、この冷却速度としては
、約り℃/m5ec以上が必要である。前述したように
、吸収層3.5.熱伝達層4.6は熱伝導率が非常に大
きいから、液晶719の冷却速度をそれが光学的散乱状
、壱を呈するに必袂な冷却速度(2℃/ m s e 
c程度)に維持することができるのである。
書込み画素の位置と、吸収層3(あるいは5)と熱伝達
層4(あるいは6)とからなるストライプ状の層の位置
との関係は、この画素の中心をストライプ状の層の中心
に一致させる必要はなく、任意に設定できる。また、画
素の幅とストライプ状の層の幅との関係については、吸
収層3と熱伝達層4とからなるストライプ状の層の暢、
吸収層5と熱伝達層6とからなるストライプ状の層の輻
のいずれも、一画素の幅の数分の−ないし数倍に設定す
ることが、液晶層9の加熱効果や液晶パネルの製作の容
易性を勇足させる上で適当である。
第5図(a)は本発明による液晶表示パネルの他の実施
例を示す部分断面図、同図1 (b) idその下側無
根の上面図であり、第1図に対応する部分には同一符号
をつけている。
この実施例は、吸収/!ii3と熱伝達層4とからなる
ストライプ状の層と、これら間に設けられる吸収層5と
熱伝達r= 6とからなるストライプ状の層との下ガラ
ス基板2に対する位置を、第1図に示した実施例の場合
と逆にしたものである。
すなわち、前者のストライプ状の層は夫々所定の間隔で
もって熱遮断層7′ヲ介して下ガラス基板2に設けられ
、それらの間の下ガラス基板2上に後者のストライプ状
の1−が設けられ、これらの上に熱遮断11ii7が設
けられて前者のストライプ状の層間を熱的に遮断してい
る。
かかる構成のこの実施例においても、第1図に示した実
施例と同様の効果が得られる。
第6図は本発明による液晶表示パネルのさらに他の一実
施例を示す部分断面図であって、第5囚(a)に対応す
る部分には同一符号をつけている。
この実施例は、吸収層3と熱伝達114とからなるスト
ライプ状の層と、吸収層5と熱伝達層6とからなるスト
ライプ状のr−とを、下ガラス基板2の面にほぼ平行な
同一面に位置させ、液晶層9に接する配向膜をほぼ平坦
にしたものである。
すなわち、前者のストライプ状のr−は、熱遮断層7′
をブrして下ガラス基板2に設けるが、その端部は直接
下ガラス基板2上に設けてこれら前者のストライプ状の
層の間隔を等測的に拡げており、これら前者のストライ
プ状の層間に、熱遮断層7′に等しい厚みの熱遮断層7
を設け、この上忙後者のストライプ状の層を設けている
この実施例によると、一画素の幅を小さくしたときでも
、文字、thI隊の艮好な薔き込みを行なうことができ
る。
第7図は本発明による液晶表示パネルのさらに他の実施
例を示すfM5+断面図であって、14.15は突起部
であり、蕗1図に対応する部分には同一符号をつげてい
る。
この実施例は、熱伝達層4.6に夫々液晶層9の方向へ
の突起部14.15’i設けたものであり、これらによ
って液晶層9の加熱、冷却効果がより一層向上する。
以上の各実施例は、黙伝尋率が低い下側基板上に、この
下側基板のlOO倍〜1000倍程度の熱伝尋率が尚い
材料からなる1&収贋および熱伝達層をストライプ状に
して設置することにより、液晶層への薔込み速度の向上
、文字、画1氷の解隊度の向上をはかったものであった
が、これら吸収層。
熱伝達層をドツト状にすることもでき、この場合の実施
例を第8図によって説明する。
なお、第8図はこの実施例における下1lt11基板の
上面図であって、16はドツト状の層、17は吸収層、
18は熱伝達j−である。
同図において、ドツト状の吸収層17とドツト状の熱伝
達層18とからなるドツト状の膚16はほぼ画素に等し
い大きさであり、下ガラス基板2上に、はぼ画素の数だ
けのドツト状の層16が規則的に配列されている。各ド
ツト状の層16間には、図示しないが、熱遮断層が設け
られ、これらの間の熱伝憾が1511止されるようにな
っている。これによって、レーザビームが照射されたド
ツト状の盾16で発生した熱は、他のドツト状の層16
に伝搬されず、このために、液晶層のアドレス部分への
熱伝達が効率よく行なわれ、曹込み速度と誉じ込まれ次
文字、幽隊の屏へ度がより一層向上する。
また、夫々のドツト状の層16において、熱伝達/* 
18は吸収層17よりも広く形成されており、下ガラス
基板2の下面側(図面の後面倶j)からレーザビームが
照射されたときに、熱伝達L−18の吸収l−17と重
ならない部分がこのレーザビームの反射面として作用す
る。このレーザ反射面からの反射レーザビームを利用し
、レーザビームが吸収層17を正確に照射するようにし
てレーザエネルギの熱変換効率を畠めるようにしている
第9図は第8図に示したドツト状の吸収層17にレーザ
ビームを正確に照射するための手段の一具体例を示す構
成図でありて、19はレーザ反射面、20けレーザ照射
装置、21はドツト位置検出装置、22け制御II装置
、23は照射レーザビーム、23′は反射レーザビーム
であり、第1図、第8図に対応する部分には同一符号を
つけている。
第9図において、先に説明したように、下ガラス基板2
上に形成されるドツト状の鳩16は、ドツト状の吸収層
17とこれより大きい熱伝達1i1Bとからなり、この
熱伝達j−18の吸収層17と重ならない部分は直接下
ガラス基&2上に設けられて、この下カラス無根2に接
する熱伝達R1118の面がレーザ反射IN[ilQを
形成している。
そこで、レーザ照射装に20から照射レーザビーム23
が下91+1 i!、& 1に照射されると、この照射
レーザビーム23は、吸収層17に入射するレーザビー
ム部分と熱遮断層7を通過するレーザビーム部分とレー
ザ反射面19で反射されて反射レーザビーム23′とな
るレーザビーム部分とに大別される。これらレーザビー
ム部分の強度の割合は、ドツト状の1−16に対するレ
ーザ照射装[20の相対位置によって変化し、また、反
射レーザビーム23′の強度や反射方向もレーザ照射装
置20の立置によって変化する。ドツト位置横出装臘2
1は反射レーザビーム23′ヲ受けてその強度や反射方
向を検出し、これらを表わすデータを制御装置22に供
給する。制御装置22はこのデータからドツト状j−1
6に対するレーザ照射装[20の相対位置を検出し、照
射レーザビーム23が正確にドツト状の層16を照射す
るように、レーザ照射装置20の位置を劃−する。
レーザ照射装置20は、あるドツト状の層16への照射
レーザビーム23の照射時間が終ると、その照射を停止
して欠の位置に移り(この位置変化は走査信号に同期し
ている)、次のドツト状の層16への照射レーザビーム
23の照射を開始するが、このときに、上述し九し−ザ
照射装に20の位置調整がなされる。
ここで、吸収層17での照射レーザビーム23の熱に換
効率を嵩くする必要があることから、レーザ反射面19
0面積はできるだけ小さい方がよく、このために、反射
レーザビーム23′を恢知するドツト位I]1ilt恢
出装置21には、誦感度の七yすr用いる。用いるセン
サとしては、フォトダイオード、フォトトランジスタな
どがある。
このように、ドツト状の1g116の大きさ會略−@素
相当にすることにより、液晶j−9のアドレス部分を相
転移に必女な所定の温度まで上昇させるための時間は、
先の実施例、すなわち、ストライプ状の層による場合の
約手分となり、液晶J−9の加熱速度がその場合の2+
f!5反になることをシミュレーション計算によって惰
餡した。牧節ノ曽9の冷却違反については、ストライプ
状の鳩とした場合よりも低くなるが、それでも畳込み可
能な=i(2℃/m5ec以上)となることも同様に確
認でさ友。
なお、第8図においては、ドツト状のN16の形状を四
角形として示しているが、これ以外の多角形や円形など
任意の形状とすることがでピ、同様に蕾込み、4度Jf
′IfflIIMの解1象度が同上する。
また、レーザ反射面19は、正反対面、乱反射面のいず
れでもよく、乱反射面とじ友場合には、ドツト位置検出
装置1t21の設置位置の制限が緩和′できる。
さらに、ドツト状の層の大きさケー画素相当よりも小さ
く設定することにより(九とえは、数分の一画素相当)
、レーザ照射装置20の上記位置側el]を必ずしも行
なう必要がなく、書込装置の攬略化がはかれる。レーザ
照射装に20の位置側−を行なわない場合には、ドツト
状の膚16には、レーザ反射面19を設ける必要はない
〔発明の効果〕
V上説明したように、本発明によれば、畳込み用のレー
ザビームによって吸収層に生じた熱を高い効率で液晶層
のアドレス部分に伝韻させることができるから、はぼ該
アドレス部分のみを急速に温度上昇させることができ、
よって、比軟的低出力のレーザ発生器を用いても、文字
、@臘の書込み時間の大幅な短縮や該文字、=+Wの解
隊度の太lhcm  J−6L  4  /JJ  :
t<  4  S i  J   zl’t  f  
j  −イ     L  i4u  2k  sk 
 ヤ^術の欠点を除いて優れた機能の液晶表示パネルを
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明による液晶表示パネルの一実施例
を示す部分断面図、同図(b)はその下側基板の上面し
I、第2図(a)は従来の液晶表示パネルの基板面に垂
直な断面での熱伝搬を説明するための温度分布図、同図
(b)はその基板面に沿う熱伝搬を説明する九めの温度
分布図、第3図1(a)は第11に示し友笑施声1にお
ける基板面に垂直な断面での熱伝搬を説明するための温
度分布図、第3図(b)はその基板面に沿う熱伝搬を説
明するための温度分布図。 第4図は第1図に示した実施例と箪2図に示した従来技
術での吸収層と液晶ノーとの加熱、放冷時間を対比して
示す物性図、巣5図(a)は不発明による液晶表示パネ
ルの他の実施例を示す部分断面図。 同図(b)はその下側基板の上面図、第6図〜第8図は
夫々本発明による液晶表示パネルのさらに他の実施例を
示す部分断面図、第91¥1は第8図の実施例に対する
曹込み手段の一具体例を示す構成図である。 l・・下側基板、2・・下ガラス基板、3・・吸収層、
4・・熱伝達j曽、5・・吸収ノー、6・・熱伝達層、
7.7’・・熱遮断層、8・・配向膜。 9・・液晶11.io・・上側j基板、14.15・・
突起部、16・・ ドツト状の鳩、17・・吸収ノー。 18・・熱伝達層、19・・レーサ反射面。 第1図 (q)            (b)第2図 第3図 第4図 第5図 (G)             (b)襖6図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下側基板と上側基板と間に液晶層が設けられ、レ
    ーザビームで走査することによって文字、画像の書込み
    を行なうようにした液晶表示パネルにおいて、該下側基
    板は、下ガラス基板上にレーザエネルギを熱に変換する
    吸収層と該吸収層で生じた熱を該液晶層に伝達する熱伝
    達層とが積層されてなる層が複数個配列され、かつ該層
    間に熱遮断層を設けてなることを特徴とする液晶表示パ
    ネル。
  2. (2)特許請求の範囲第(1)項において、前記吸収層
    と前記熱伝達層とが積層されてなる層は、ストライプ状
    をなし、前記レーザビームの走査方向に順次配列された
    ことを特徴とする液晶表示パネル。
  3. (3)特許請求の範囲第(1)項において、前記吸収層
    と前記熱伝達層とが積層されてなる層は、ドット状をな
    すことを特徴とする液晶表示パネル。
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