JPS6025767B2 - 液晶表示方法 - 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、更に詳細に
は、対向する基板の対向面に抵抗層を設けて成る液晶表
示セルを使用する液晶表示方法に関するものである。

液晶を用いた表示装置は、例えば電流計等の機械的表示
機器を用いてアナログ表示するのに比較して回転部や可
動部を有さないので機械的振動に強いという利点を有す
るばかりか小型軽量で印加電圧が低く消費電力も少ない
ので近来、富に種々の装置や表示方法が提案されている
。

これ等従来の方法の中、印加電圧の大小を表示面の位置
の変換するために、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に印加す
る方法等があるが、該方法は回路が複雑となり配線も多
くなり煩わしいという難点があった。

又別にはこれ等の改良として次の様な、アナログ信号を
直接アナログ表示する方法も提案されている。即ち、そ
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
の各々に閥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
大小に応じて動作閥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基づく表示方法も堤案され
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
動作閥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。

而乍ら、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、閥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、該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、特関昭４６−３６４２や実関昭４
９一１４５６４４に記載の発明池幾つかの発明が提案さ
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（特関昭４７−２１０
９７号公報記載の発明）。

而乍ら、この等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し、ないのが現
実である。

即ち、前記の発明に於ては動的散乱効果（以下ＤＳＭと
略記する）を有する液晶を用いるものであるが、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
闇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。更には製造面に於
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郡合な点が少
なくない。第４の改良され得る点として閥値の温度依存
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法とはいい難いものである。本発明
は以上の点に鑑み成されたものであり、表示位置並びに
表示幅の再現性‘コ優れ、温度依存性が実用上無視し得
、コントラストが極めて良好であり且つ連続的位置変化
が表示でき、表示領域と非表示領域の境界が明確に区別
し得る液晶表示方法を提供することを目的とするもので
ある。

本発明の液晶表示方法は、透明である二枚の相対向する
基板の一方の基板面に第１の抵抗層を設け、他方の基板
の前記抵抗層と対向する面に第２の抵抗層を設け、少な
くとも前記第１の抵抗層と前記第２の抵抗層との間に液
晶を挟持して二枚の偏光板間に配置して成る液晶表示セ
ルの前記第１の抵抗層に印放する電圧と前記第２の抵抗
層に印加する電圧との和が一定値となる電圧を前記第１
の抵抗層と前記第２の抵抗層に印加するとともに、前記
第１の抵抗層に印加する電圧の電位勾配と前記第２の抵
抗層に印加する電圧の電位勾配を互いに逆勾配とするこ
とを特徴とするものである。この様にすることにより前
述の目的は達成されるものであり、従って、本発明の液
晶表示方法によれば、所望とする高いコントラストが容
易に得られ、ネガ、ポジ何れの表示も任意に選択し得る
、表示領域の境界を明瞭なコントラストによって識別さ
せることができる、二つ以上の制御電圧によってアナロ
グ演算機能を含んだ表示を行なうことがでＬきる、液晶
の闇値温度依存性を実用上無視し得る、本質的に電界動
作であるので電流動作に対し液晶セルの寿命及び電極構
造上等に多大の利点を有する、液晶セルの基本的構成に
於ては電極を基板面に単に面状に形成するため製造が極
めて容易である。

（上下の電極の位置合わせ、細分化した電極を形成する
ためのマスク等を必要としない）等従来の液晶表示方法
に比べ数々の利点を有し、又格段の効果を示すものであ
る。以下、本発明の液晶表示方法を図面を参照し乍ら詳
細に説明する。

第１図は本発明の液晶表示方法に於て使用される液晶セ
ルの基本的構成の一例を示すものである。

１は第１の偏光板、２は第１の基板、３は該基板２上に
形成された第１の抵抗層、４は電界効果を示すネマチッ
ク液晶が充填される空間、６は第２の基板、５は基板６
上に形成された第２の抵抗層、７は第２の偏光板である
。

第２図ａは基板２の平面図で、基板２上に抵抗層３が形
成され、該抵抗層３の少なくとも二つの分離した領域に
良導電性電極部（端子電極）３ａ，３ｂが形成されてい
る。

第２図ｂは基板６の平面図であり、第２図ａ同様に基板
６上には抵抗層５が形成されていて、少なくとも二つの
分離した領域に良導電性電極部（端子電極）５ａ，５ｂ
を有している。

本発明の表示方法には、これ等二枚の基板を４〆〜５０
仏程度の間隙で平行に対峰させて、その間の空間に電界
効果を示すネマチック液晶を挟持し、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
セルが用いられる。

この様な四端子構成の液晶セルは、該セルを駆動するた
めの駆動回路と第３図に示す様に接続される。第３図ａ
に於て点線内ＬＣは第１図及び第２図で説明した構成の
液晶セルであり、Ｅ，，Ｅ２は電圧電源である。

第３図ａに於て、第１の抵抗層３に電圧Ｖ，を、第２の
抵抗層に電圧Ｖ２を印加すれば、抵抗層３及び５には、
第３図ｂに各々直線ＡＢ，ＣＤの勾配で示される様な電
位勾配が生ずる。

従って、液晶セルＬＣの全表示域１の各領域に於ける液
晶層に印加される電圧差電圧Ｖは、第３図ｂに於て、直
線ＡＢ、直線ＣＤで挟まれた矢印で示され（電位差電圧
Ｖは図に於ては教本の矢印で示してあるが実際は１領域
内で連続的に変化している）、今、液晶セルＬＣの液晶
の電気光学的閥値電圧をＶｔｈとすれば、電位差電圧Ｖ
がＶ比より以下の領域ａの液晶層は初期の涙れ配向状態
を維持し、領域ａ外の液晶層は初期の振れ配向状態から
等方的状態に変化するため、二枚の偏光板の偏光方向が
互いに垂直である場合には、領域ａは入射光を透過する
ために明るく見え、領域ａ外は入射光を遮断するために
暗く見える。即ち、第３図ｃ｝に示す如く、液晶セルＬ
Ｃの表示面には暗部（０）を背景とする明部（１）の帯
状領域（以後表示部（１）と呼称する）が観察されるも
のである。

勿論、この場合の明暗の関係は前述の偏光板の偏光方向
が互いに平行である場合には逆転するネガ・ポジ関係に
あることは記する迄もない。ここで表示部（１）は、抵
抗層３及び５に印加する電圧を適当に変化させることに
より、液晶セルＬＣの表示面の任意の位置に任意の帯幅
で位置附けできるものであるが、位置表示等のアナログ
表示としては表示部（１）の帯幅は所望に応じて変化さ
せる以外は表示位置に無関係に一定である必要があり、
この意味から本発明に於ては第３図ｂに於ける全表示城
１を液晶セルＬＣの全表示城の幅、ａを表示部（１）の
表示幅とし、抵抗層３に印加する電圧をＶ，、抵抗層５
に印加する電圧をＶ２とすればｖ．十ｖ２＝空母＝血船
ｔａｎｔ となる様にＶ，とＶ２を設定するものである。

即ち、後述するが適当な制御手段によって、（Ｖ，十Ｖ
２）が一定となる様にＶ，、Ｖ２を連動させて変化させ
るものである。換言すれば、表示幅ａの中点が表示部（
１）の表示位置を示すものとし、液晶セルＬＣの全表示
域１の両端の点をＡ、０、この時、Ａ点から前記中点ま
での腹滋をｍとすれば、ｍ；１‐（流）ｖ， ＝（流）（空半‐ｖ・）＝（２流）Ｖ２ となり、表示部（１）の位置はＶ２の大きさに比例して
液晶セルＬＣの全表示域１の一端Ａから他端Ｄまで一定
幅で連続して移動し得るものである。

前述の点に関して、さらに第９図に基いて説明する。

第９図は、全表示城の幅１の長さを持つ第１の抵抗層に
○とＶ，の電圧を両端に加え、第２の抵抗層に電位勾配
が交叉するようＶ２と０の電圧を印加した際、第１の抵
抗層の一端を○とし、長さ方向をｘ軸とし、電圧を縦軸
とした座標を表わしている。

この時、第１の抵抗層の電位分布Ｖ，（ｘ）、第２の抵
抗層の電位分布をＶ２（ｘ）で表す。液晶の関値Ｖｔｈ
、両抵抗体層間にあって、閥値内にある表示部の長さを
ａで示す。Ｖ，とＶ２の和は一定で、これをＶと置く。
Ｖ，十Ｖ２＝Ｖ 任意のＶ，（又はＶ２）に対してａの値を求める。

この時、Ｖ，（ｘ）をＶ２（ｘ）は互いに逆勾配となっ
ているから、Ｖ，（ｘ）とＶ２（ｘ）は、下記式で表わ
される。Ｖ・（Ｘ）＝手ｖｌ、ｖ２（Ｘ）＝牛ｖ２一つ
の抵抗層間の電位差がＶｔｈとなる第１の点をＸ，とし
第２の点を均とする。

Ｖ２（Ｘ）−Ｖ・（Ｘ）＝ｌ千ｖ２キｖ，＝Ｖ２−子（
Ｖ・十Ｖ２） ＝Ｖ２−子〉 これは第１の点×，におけるＶｔｈの電位差を生じる位
道であるからＶｔｈ：Ｖ２一千Ｖ 〜三士（Ｖ２−Ｖｔｈ） となる。

同様に第２の点ゎについて繁くと、 Ｖ・■−Ｖ２■＝羊ｗ．一二羊ｖ２ Ｖｔｈ＝Ｖ２十字Ｖ 蛇士（Ｖ２十Ｖｔｈ） となる。

均一ｘ，の距離がａであるから、 ａ＝＆〜＝２等＝２未主 となる。

従って、ａの値（表示幅）はＶ，十Ｖ２を一定値をすれ
ば、変数ｘ，と櫓の値（表示位置）に関係なく、一定と
なる。

第４図ａは第３図ａの変形例であって、ＡＡ間に抵抗Ｒ
，、ＤＤ′間に抵抗Ｒ２を挿入した場合を示すものであ
る。

この時の抵抗層３及び５に印加される電圧の勾配は第３
図ｂで示した場合と同様の表現の仕方で行なえば、第４
図ｂの如くになる。

ｂは表示部（１）の表示幅を表わすものである。第４図
ａの場合は、第３図ｂの場合に比べ、Ｂ点又はＣ点の電
位を比較的上げずとも表示部（１）を液晶セルＬＣの表
示城１の一端から他端迄任意に移動させることができ、
従って液晶セルＬＣの駆動が容易となるものである。

第５図は（Ｖ，十Ｖ２）が一定となる様にＶ，，Ｖ２を
変化させるための具体回路図の一例であって、二つの連
動した可変抵抗ＶＲ，，ＶＲ２によって行なうものであ
る。

今、Ｒ３とＲ４を値の等しい抵抗の場合には、ＶＲ，と
ＶＲ２とを値の等しい可変抵抗とすれば、電圧電源Ｅの
電源電圧Ｖは、Ｒ３とＶＲ，に各々Ｖ３，Ｖ４として分
圧され、Ｒ４とＶＲ２に各々Ｖ４，Ｖ３として分圧され
る。

従って抵抗層３に印加される電圧Ｖ，はＶ４に等しく、
抵抗層５に印加される電圧Ｖ２はＶ３に等しくなり、（
Ｖ，十Ｖ２）こ（Ｖ４十Ｖ３）＝Ｖで一定となるもので
、この様な装置は例えば電圧計として応用され得るもの
である。但し（抵抗層３の抵抗）》ＶＲ，、（抵抗層５
の抵抗）》Ｒ４とするものとする。第６図は本発明の表
示方法を側光計に応用した場合の回路図の一例である。

第６図に於ては、第５図に於ける連動する可変抵抗ＶＲ
，，ＶＲ２の代りに、相等しい特性を有する受光素子（
例えばＣｄＳ受光素子）ＰＣ，，ＰＣ２を用い、光量に
よって制御するものである。

この場合の動作原理は第５図の場合と同様であるが受光
素子ＰＣ，，ＰＣ２の抵抗は零まで変化し得ないので、
液晶セルＬＣの全表示城で表示しようとする場合には、
第４図ｂの如き電位勾配を液晶セルの抵抗層３，５に与
えるための抵抗Ｒ５及びＲ６を図に示す如き位置に挿入
する必要がある。このことは以下の本発明の表示方法を
応用した回路図に於ても同機であるので以後は特別に説
明を加えないものとする。第７図は更に別の応用例の回
路図であって、第６図に示す回路図の改良されたもので
あり、第６図に於ては受光素子ＰＣ，，ＰＣ２に等しい
光量を与える必要があったが、第７図の例に於ては一つ
の受光素子ＰＣ３で作動することができるものである。
アンプ８は、抵抗９，９′によって分圧した値を基準電
圧として与える。抵抗９″に接続された受光素子ＰＣ３
は、受光光量の変化によってＦ点の電位が△ＶＦ変化し
たとすると、これが検出器１０‘こより検出されて帰還
コントロール部１１に伝達され、検出器１０の出力値と
抵抗９″の抵抗値との関係からアンプ８によって出力電
位が（一ＡＶＦ）変化する様に作動する。この場合、抵
抗層３に印加される電圧は（一△ＶＦ）変化し、抵抗層
５に印加される電圧は△ＶＦ変化するもので、（Ｖ，十
Ｖ２）が一定となる条件を満足し得るものである。第８
図は更に別の本発明表示方法を応用した回路の例を示す
回路図であり、第７図の例の回路を一部変更したもので
ある。

図に於て、１４はＳＰＣ（ＳｍｃｏｎＰｈｏｔｏＣｅｌ
ｌ）で、ＣｄＳ受光素子とは光に対する特性が異なるた
めに、第７図の抵抗９′，９＾の代りに圧縮用ダイオー
ド１２，１３が接続されているものである。動作原理は
第７図の場合と同様である。以上、具体的例を挙げて詳
述してきた様に本発明液晶表示方法は、従来に比べ安価
な回路構成で実現し得るばかりではなく、一定の表示幅
で任意の位置を表示でき且つ必要に応じて表示幅も変え
られ、更には表示域と非表示域の境界が明確である、コ
ントラストが良好等数々の優れた点を有するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図及ぼ第２図は本発明の液晶表示方法に於て用いら
れる液晶セルの基本的構成を示す模式図、第３図ａは本
発明表示方法を実現するための基本的回路図、第３図ｂ
，ｃはその表示原理の説明図、第４図ａは第３図ａの変
形回路図、第４図ｂ，ｃはその説明図、第５図乃至第８
図は本発明表示方法を応用した回路例を示す回路図であ
る。 第９図は、本発明で用いる液晶素子の全表示域の幅１の
長さ方向を×軸とし、２つの抵抗層に印加される電圧を
縦軸とした座標を表わす説明図である。１，７・…・・
偏光板、２，６・・・・・・基板、３，５・・・・・・
抵抗層、４・・・・・・空隙、３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂ
・・・・・・端子電極、８・・・・・・アンプ、９，９
′，９″・・・・・・抵抗、１０・・・・・・検出器、
１１・・・・・・帰還コントロール部、１２，１３・・
・・・・圧縮ダイオード、１４・・・・・・ＳＰＣ。 孫１図 群２図 第３図 拳４図 餅ク図 孫５図 第７図 第８図 男？図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 透明である二枚の相対向する基板の一方の基板面に
   第１の抵抗層を設け、他方の基板の前記抵抗層と対向す
   る面に第２の抵抗層を設け、少なくとも前記第１の抵抗
   層と前記第２の抵抗層との間に液晶を挾持して二枚の遍
   光板間に配置して成る液晶表示セルの前記第１の抵抗層
   に印加する電圧と前記第２の抵抗層に印加する電圧の和
   が一定値となる電圧を前記第１の抵抗層と前記第２の抵
   抗層に印加するとともに、前記第１の抵抗層に印加する
   電圧の電位勾配と前記第２の抵抗層に印加する電圧の電
   位勾配を互いに逆勾配することを特徴とする液晶表示方
   法。