JPH01178925A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、液晶の電気光学的変化を利用した表示装置に
関わり、特にカイラルネマチック−ツイスト型の液晶パ
ネルを用いた時分割駆動用マトリクス型の液晶表示装置
に関する。

従来の技術 近年、液晶表示装置は、画像表示などのようなより多く
の情報表示を必要とするものが要求されるようになり、
このためセグメント型表示からドントマトリクス型構成
のものに移行してきた。

第４図は従来の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面
図である。１．２は透明基板、３．４は透明電極、５，
６は液晶配向膜、７は液晶材料、１１．１２は偏光板で
ある。

一般に、マトリクス表示は、一対の透明電極をそれぞれ
帯状に分割し、一方を走査電極、他方を信号電極として
互いに直行するように組みあわせ、この一対の電極間に
液晶を充填した構造のものが知られている。これは分割
されたそれぞれの電極群の各交差点が、画素を形成し、
これらの電極群に選択的に電圧を印加することによって
、任意の情報を表示することができるものである。

通常、このような表示装置の駆動は、走査電極を一定の
周期で線順次走査し、これと同期させて信号電極には情
報に応じた信号電圧波形を印加するいわゆる時分割駆動
方式が用いられる。

ここで、大きな表示容量を持つことは、その液晶パネル
の走査線数が多くなることになる。すなわちそのパネル
に印加されるＯＮ時の電圧値とＯＦＦ時の電圧値との比
が非常に小さい値しか取れなくなることを意味する。す
なわちこれが通常のマトリクスパネルの駆動に用いられ
ている電圧平均化法であり、走査線数を多くできない理
由である。（たとえば文献ピー、エム、アルタ他「液晶
ティスプレィの走査限界Ｊアイ、　イー、　イー＋イー
、トランス、エレクトロン、デバイシズ、イーデー　２
１１２１．頁１４６　１９７４年）。

このように、走査線数の多いマトリクス型液晶表示パネ
ルを映像用としてネガ型表示で高時分割駆動する場合、
高コントラストで視認性の良い表示を得るためには、液
晶パネルの電気光学特性、すなわち電圧−輝度特性（闇
値特性）が急峻であること、ＯＦＦ電圧印加時の輝度レ
ベルが充分小さいこと、さらにＯＮ時およびＯＦＦ時に
色付きのないものでなければならない。

このような要求に対して、従来のマトリクス型液晶表示
装置の主流である９０度の捻れ角を持つツイスト−ネマ
チック（以下ＴＮと呼ぶ）型液晶パネルにおいては、偏
光板の配置やパネル間隙を最適化する提案（シアーナル
　オブ　アプライドフィジックス、　　Ｖｏｌ、　　４
８．　Ｎｏ、４．　１９７４年４月）、がなされる一方
、闇値特性の大幅な改善策としては、液晶分子の捻れ角
を２７０度程度に拡大した構造のもの（アプライド　フ
ィジックス　レターズ、４５αω、１９８４年１１月１
５日）が提案されている。

発明が解決しようとする問題点 このような従来構成における種々の改良策では前記要求
を満足する充分な特性を得るに至っていない。

すなわち、偏光板の配置を最適化することによって急峻
な闇値特性を得ることは可能であるが、この場合、ネガ
表示ではＯＦＦ時の輝度レベルが上り、このためコント
ラストの向上にはつながらない。

一方、パネル間隙を最適化することによって、ＯＦＦ時
の輝度レベルをある程度小さくできるが、急峻性の大幅
な向上は望めない。

また、従来の９０度ＴＮパネル特有の低電圧印化時にお
ける色付き（セピア色）の問題はこれらの改良策では解
消されず、高コントラストで高品位の表示を得ることは
困難であった。

さらにまた、液晶分子の捻れ角を２７０度程度に拡大す
る構成の場合、闇値特性の急峻性を大幅に拡大させ、コ
ントラストの向上が可能となるがＯＦＦ時の色付が強い
ばかりでなく、応答速度が遅くなるという欠点があった
。

近年、液晶は、カラー表示や映像表示の要望が急速に高
まっているが、このような従来の構成の液晶パネルでは
、速い応答と色再現性を要求されるフルカラー映像表示
などへの適用は困難であるという致命的な問題があった
。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、一対の電極を有す
る基板間に挾まれた液晶分子が、その厚さ方向に１００
度〜１４０度に捻れたラセン構造を有する第一の液晶層
と、第一の液晶層とは逆向きに１００度〜１４０度の範
囲に捻れたラセン構造を有する第二の液晶層とを積層し
た構成とし、それぞれの液晶層の層厚と液晶混合物の捻
れピッチとの比ｄ／ｐを０．２５〜０．３９の範囲に設
定すると共に液晶層厚と屈折率異方性の積Δｎ−ｄを第
一の液晶層と第二の液晶層とでほぼ等しく設定し、かつ
二枚の直線偏光板の配置角度を最適化した構成である。

作用 本発明は、ＴＮ型液晶パネルのパネル構成を特定するこ
とで、闇値特性の急峻性が改善されると共にＯＦＦＦＦ
電圧時化時度レベルを低下させることが可能となる。こ
のため、高時分割駆動でも高コントラストで、さらに色
付のない高品位の表示をもたらす。

実施例 以下本発明の液晶表示ＷＷの一実施例について、図面を
参照しながら説明する。

第１図は本発明の第一、第三および第四の実施例の液晶
表示装置の構成を模式的に示した断面図であり、第２図
は本発明の第二の実施例のカラー液晶表示装置の構成を
模式的に示した断面図である。第３図は本発明の液晶表
示装置の特性を従来のものと対比させて示した図である
。

実施例１ 透明の一対の電極３．４付基板１．２に液晶配向１１２
５．６を設け、その後この表面を従来のＴＮパネルの製
造法と同様の手法でラビングし、基板３．４を対向させ
て組立るが、その際配向膜５と６のラビング方向の交叉
角を右捻れ（パネル上面からみて時計回り方向）の１２
０度とし、基板３゜４間の間隙を６．２μｍとした。そ
の後、カイラルネマチック材料としてＣＢ１５　（Ｂ、
Ｄ、Ｈ，社製）を０．４６２重量％添加したネマチック
液晶組成物７を注入する。これにより液晶パネル中の液
晶分子としては、１２０度の右捻れで、そのｄ／ｐとし
ては０．２３であるラセン構造で、そのΔｎ−ｄは０．
６３μｍのパネル（第一の液晶Ｎ）となる。

次に、この第一の液晶層の上には透明な一対の基板８，
９に液晶配向膜５，６を設けてネマチック液晶組成物１
０を注入した第二の液晶パネル（第二の液晶層）を積層
する。ここで、この第二の液晶層は、液晶分子が左捻れ
（パネル上面からみて反時計回り方向）の１２０度とな
るようラビング処理が施され、ネマチック液晶組成物１
ｏとしては左旋回のカイラルネマチック材料５Ｔ−９（
ロッシュ社製）を０．３６８重量％添加した混合液晶を
用いた。液晶Ｎ厚は６．２μｍで、そのｄ／ｐは０．２
３である左旋回のラセン構造を有し、そのΔｎ−ｄは０
．６３μｍである。また、それぞれの液晶パネルを組合
せる際、基板２の界面の液晶分子の長軸方向と基板８の
界面の液晶分子の長軸方向とが互いに直交するように積
層する。

その後、基板１の外側には直線偏光板１１をその偏光軸
が基板１の界面の液晶分子の長軸方向に対してパネル上
面からみて反時計回り方向に１５度ずらして貼り合せ、
他方の直線偏光板１２はその偏光軸が一方の直線偏光板
１１の偏光軸と直交するように配置して貼り合せる。

このようにして完成した液晶表示装置は、電極３を走査
電極として一定の周期で走査され、これに同期させて一
方電極４には情報Ｇこ応じた信号波形を印加させる。そ
の光学特性を測定した結果を第３図に示す。

第３図において、Ａは本発明の液晶表示装置の印加電圧
に対する透過光量の特性を示したものであり、Ｂは従来
の液晶表示装置の特性である。

この図から明らかなように、本発明の液晶表示装置の特
性Ａは、従来のものに比べて急峻な閾値特性を示し、か
つ低電圧印加時（ＯＦＦ時）の輝度レベルが低い優れた
特性であることが判る。

この結果、１／１２０の駆動デユーティ−で動作させた
場合でも高コントラストが得られ、さらにＯＮおよびＯ
ＦＦ時のいずれの場合には色付かなく、しかも応答速度
が速く、視認性の良い表示が得られた。

実施例２ 第２図に示すようにカラーフィルター１３、遮光層１４
および透明な一対の電極１．２を設けた基板３．４に液
晶配向膜５，６を設け、その後実施例１と同様の方法で
右捻れ１２０度の第一の液晶パネル（第一の液晶Ｎ）を
作る、ここで、液晶層の厚さは５．７μｍとし、カイラ
ルネマチック材料としてＣＢ　１５（Ｂ、Ｄ、Ｈ，社製
）を０．５７６重量％添加したネマチック液晶組成物１
５を注入した。これにより液晶パネル中の液晶分子とじ
ては、１２０度の右捻れのラセン構造で、そのｄ／ｐと
しては０．２７であり、そのΔｎ−ｄは０６５８μｍの
第一の液晶パネル（第一の液晶層）となる。

次に、この第一の液晶層の上には実施例Ｉと同様に透明
な一対の基板８．９に液晶配向膜５，６を設けてネマチ
ック液晶組成物１６を注入した第二の液晶パネル（第二
の液晶層）を積層する。ここで、この第二の液晶層は、
液晶分子が左捻れ（パネル上面からみて反時計回り方向
）の１２０度となるようラビング処理が施され、ネマチ
ック液晶組成物１６としては左旋回のカイラルネマチッ
ク材料５Ｔ−９（ロフシュ社製）を０．４５９重量％添
加した混合液晶を用いた。液晶層厚は５．７μｍで、そ
のｄ／ｐは０．２７である左・旋回のラセン構造を有し
、そのΔｎ−ｄは０．５８μｍである。

その後、それぞれのパネルは実施例１と同様の方法で積
層した後、一対の直線偏光板を実施例１と同様に配置し
た。

その後、電極３．４間に実施例１と同様の方法で電圧を
印加した。

この結果、○ＦＦ時の輝度レベルが小さく、かつ急峻性
の優れた闇値特性を示し、色再現性が良く、速い映像に
も追従する応答速度（２０℃で５０ｍ５ｅｃ）のカラー
表示が得られた。

実施例３ 実施例１と同様の方法で第一の液晶パネルと第二の液晶
パネルを作り、同様の方法で表示装置を完成させた、こ
の場合の液晶分子の捻れ角度はそれぞれ１００度であり
、ｄ／ｐは０．２５．　　Δｎ−ｄは第一の液晶パネル
が０．６３、第二の液晶パネルが０．４２で、基ｖｉ１
の界面の液晶分子の長軸方向と偏光板の偏光軸とのなす
角度を５度とした。

この結果、闇値特性の急峻性は、実施例１に比べて若干
劣るが従来のものより優れた特性を示した。

実施例４ 実施例１と同様の方法で第一の液晶パネルと第二の液晶
パネルを作り、同様の方法で表示装置を完成させた。こ
の場合の液晶分子の捻れ角度はそれぞれ１４０度であり
、ｄ／ｐは０．３９．　　Δｎ−ｄは第一の液晶パネル
が０．６３、第二の液晶パネルが０，７３で、基板１の
界面の液晶分子の長軸方向と偏光板の偏光軸とのなす角
度を３０度とした。

この結果、実施例１のものに比べて応答特性は若干劣る
ものの、優れた闇値特性の急峻性を示した。

発明の詳細 な説明したように、本発明の液晶表示装置によれば、闇
値特性の急峻性とＯＦＦ時の輝度レベルが改善され、こ
のため高いデユーティ−駆動でも高コントラストで色付
かなく、しかも応答速度の速い高品位表示が可能となっ
た。

さらに、カラーフィルターを設けた液晶表示装置に適用
した場合には、色再現性の良い優れたフルカラー表示が
実現できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶表示装置の一実施例の構成を模式
的に示す断面図、第２図は本発明のカラー液晶表示装置
の構成を模式的に示す断面図、第３図は本発明の液晶表
示装置の光学特性を従来のものと対比して示した特性図
、第４図は従来の液晶表示装置の構成を模式的に示す断
面図である。 １．２，８．９・・・・・・透明基板、３．４・・・・
・・透明電極、５．６・・・・・・液晶配向膜、？、１
０．Ｉｓ。 １６・・・・・・液晶材料、１１．１２・・・・・・偏
光板、１３・・・・・・カラーフィルター、１４・・・
・・・透光層、Ａ・・・・・・本発明の特性、Ｂ・・・
・・・従来の特性。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名！２δンー
め原板 ｆ６−・−液、轟配向填 第　２　図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 正の誘電異方性を有し、旋光性物質が添加されたネマチ
   ック液晶組成物を用いた捻れ型表示パネルに関して、一
   対の電極を有する基板間の液晶分子が、その厚さ方向に
   １００度から１４０度の範囲に捻れたラセン構造を有す
   る第一の液晶層と、前記第一の液晶層とは逆向きに１０
   ０度から１４０度の範囲に捻れたラセン構造を有する第
   二の液晶層とを積層した構成であって、前記第一及び第
   二の液晶層の厚さ（ｄ）と前記液晶混合物の捻れピッチ
   （ｐ）との比ｄ／ｐが０．２５〜０．３９の範囲に設定
   し、第二の液晶層の屈折率異方性と液晶層厚の積Δｎ・
   ｄが、電極を有する第一の液晶層のΔｎ・ｄより０．２
   μｍ小さいところから０．１μｍ大きいところまでの範
   囲に設定し、かつ第一の液晶層の第二の液晶層に接しな
   い基板の外面に一方の直線偏光板を、表示パネル上面か
   らみてその偏光軸が隣接する基板界面の液晶分子の長軸
   方向に対して反時計方向に５度〜３０度の角度で設置し
   、他方の偏光板を第二の液晶層の第一の液晶層に接しな
   い基板の外面にその偏光軸が一方の直線偏光板の偏光軸
   と直交するように設けたことを特徴とする液晶表示装置
   。