JPH01260421A - 液晶表示素子 - 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】 〔産業の利用分野〕 本発明は二枚の透明基板で液晶を挟持した表示用液晶セ
ルと位相補正用液晶セルとを積層した多層構造の液晶表
示素子に関するものである。

〔従来の技術〕

液晶表示素子は１９７０年代初期に動的散乱モード（Ｄ
　Ｓ　Ｍ　；　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ
　Ｍｏｄｅ）を用いた腕時計用素子が製品化されて以来
、ツイストネマチックモード（ＴＮ　：　Ｔｗｉｓｔｅ
ｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ　Ｍｏｄｅ）の実用化により低電圧
駆動、低電力動作を特徴として、腕時計や電卓用表示素
子の主流として広く一般に普及されてきた。

最近、液晶表示素子は各種コンピュータ、ワードプロセ
ッサ、データ端末などに代表される情報・ＯＡ関連機器
分野での利用が高まり、それに伴い、液晶表示素子の大
容量化、高品位化が望まれている。

従来、二枚の電極が形成された透明基板で液晶を挟持し
、ＸＹマットリックス構成にした、所謂単純マツトリッ
クス方式の液晶表示素子で大容量化を行うためには、マ
ルチプレックス駆動の度数（デユーティ比）を増加させ
ることが必要である。

しかしながら、デユーティ比を増加させると表示コント
ラストの低下や、視野角性の低下を招くなどの問題があ
った。その後、この問題を解決し、大容量化を達成した
のがスーパーツイストネマチックモード（Ｓ　ＴＮ　：
　５ｕｐｅｒｔｈｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ　Ｍｏｄ
ｅ）である（特開昭６０−１０７０２０号公報）。

ところが、このＳＴＮ表示モードでは透過光に波長依存
性が生じるため、黄色の背景色に黒色表示するイエロー
モードと、白色の背景色に青色表示するブルーモードの
表示形態となり、必ずしも表示品位の高いものではなか
った。

そこで、透過光の波長依存性を低下させ、液晶表示素子
の高品位化を達成し得る技術手段が特開昭５７−９６３
１５号公報に開示されている。

この技術手段は給電手段を配置した表示を行う第１のＴ
Ｎ液晶表示素子（以下、表示用液晶セルという。）に、
給電手段を配置しない第２のＴＮ液晶表示素子（以下、
位相補正用液晶セルという。

）を積層した二層型構造として、前記位相補正用液晶セ
ルを光学的補正板として利用するものである。

この上述の技術手段では、位相補正用液晶セルの液晶層
との光学的行路差、即ち液晶層の厚みｄ＋と液晶の複屈
折Δｎ＋（＝ｎｅ−ｎｏ、ｎ、：異常光に対する屈折率
、ｎｏ：正常光に対する屈折率）の積ｄ１・Δｎ１と、
表示用液晶セルの液晶層の光学的行路差、即ち液晶層の
厚みｄ２と液晶の複屈折Δｎ　Ｚ（””　ｎ’、　−ｎ
二、　ｎ’、：異常光に対する屈折率、　　ｎ：、：正
常光に対する屈折率）の積ｄ２・Δｎ２とを等しくし、
表示用液晶セルの背景色を、位相補正用液晶セルで解消
、即ち可視光領域での透過率を零にしようとするもので
ある。

〔従来技術の問題点〕

しかしながら、上述の表示用液晶セルと、位相補正用液
晶セルとを積層した液晶表示素子のように、光学的行路
差を等しくすると、電圧無印加状態の場合は光学補正が
十分達成されるが、液晶表示素子が所定のデユーティ比
でマルチプレックス駆動されると、非選択画素にもバイ
アス電圧が印加され、その分だけ液晶分子の配列状態が
変化する。この結果、液晶分子の異常光に対する屈折率
ｎＱが変化し、ｄ＋・Δｎ、と　ｄ２・Δｎ２との間に
差が生じ、光学補正が不十分となり、非選択画素は可視
光領域でのある波長の光の透過率が増大しミ表示コント
ラストが低下してしまうという問題点があった。

〔本発明の目的〕

本発明は、上述の問題点に鑑み案出されたものであり、
その目的は大容量化、高品位化の液晶表示素子を提供す
るものである。

〔問題点を解決するための具体的な手段〕本発明によれ
ば上述の問題点を解決するために二枚の透明基板で液晶
を挟持した表示用液晶セルと、位相補正用液晶セルとを
積層した液晶表示素子において、該位相補正用液晶セル
の液晶層の光学的行路差ｄ・Δｎを表示用液晶セルの光
学的行路差ｄ・Δｎよりも小さく設定したことである。

〔作用〕

上述の具体的な手段により、予め、液晶分子の配列状態
が変化しない位相補正用液晶セルの液晶層の光学的行路
差を、表示用液晶セルの液晶層の光学的行路差よりも小
さく設定したいるので、マルチプレックス駆動される非
選択画素においても表示用液晶セルと位相補正用液晶セ
ルとの光学的行路差の差異がなくなり、非選択画素の光
学補正が向上する。

〔実施例〕

以下、本発明の液晶表示素子を図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図は本発明に係る液晶表示素子の構造を示す断面図
である。

本発明の液晶表示素子は、電極および配向膜が被着され
た二枚の透明基板で液晶を挟持した表示用液晶セルＡと
、位相補正用液晶セルＢとを積層し、二枚の透明基板の
外面には夫々偏光板が配置され構成されている。

表示用液晶セルＡは、液晶層７と、該液晶Ｎ７を挟持す
る二枚の透明基板３，４と、スペーサーを兼ねたシール
剤５とから成っている。

前記二枚の透明基板３，４としては、ガラス、透光性樹
脂等が用いられ、その内面には液晶層７に電界を与える
透明電極８，９が所定形状に被着形成されている。

透明電極８，９は、膜厚５００〜２０００人で、酸化錫
を添加した酸化インジウムから成り、フォトリソグラフ
ィー技術によりパターンニングされている。さらに、液
晶層７と接する面上には液晶分子の配列を決定するため
の配向膜１０が被着形成されている。

配向膜１０はポリイミド系樹脂を約８００〜１０００人
の膜厚で塗布し、所定方向にラビング処理することによ
り形成されている。

液晶層７は誘電率異方性が正のネマチック液晶にツイス
ト方向を規定するために左旋性の光学活性物質である、
例えばＳ−８１１が０．９５ｗｔ％程度添加されている
。この時、液晶層７の複屈折性Δｎは５８９ｎｍの光に
対して約２５°Ｃで０．１２２であり、さらに、液晶層
７の厚みｄは６．０μｍに形成されているため、液晶層
７の光学的行路差ｄ・Δｎは０．７３に設定されること
になる。

シール剤５はスペーサの機能を果たすため、液晶層７の
厚みｄと路間−の直径のガラスファイバーを混入したエ
ポキシ樹脂が用いられる。

次に、位相補正用液晶セルＢは液晶層６と、該液晶層６
を挟持する基板１，２とスペーサーを兼ねたシール剤５
とから成っている。

前記二枚の透明基板１，２としては、ガラス、透光性樹
脂等が用いられ、その内面には液晶層６の液晶分子の配
列を決定するための配向膜１１が表示用液晶セルＡと同
様に被着形成されている。

液晶層６は誘電率異方性が正のネマチック液晶にツイス
ト方向を規定するために右旋性の光学活性物質である、
例えばＣＢ−１５が１．５ｗｔ％程度添加されている。

この液晶層６の複屈折性Δｎは５８９　ｎｍの光に対し
て約２５°Ｃで０．１００であり、さらに、液晶層７の
厚みｄは６．０μｍに形成されているため、液晶層７の
光学的行路差ｄ・Δｎは０．６０に設定されることにな
り、前記表示用液晶セルＡの液晶層７の光学的行路差ｄ
・Δｎの０．７３よりも小さい値に設定されている。

シール剤５はスペーサの機能を果たすため、液晶層６の
厚みｄと路間−の直径のガラスファイバーを混入したエ
ポキシ樹脂が用いられる。

上記表示用液晶セルＡと位相補正用液晶セルＢとの位置
関係は、表示用液晶セルＡの基板３の内面上に配列した
液晶分子の長袖方向と、位相補正用液晶セルＢの基板２
の内面上に配列した液晶分子の長軸方向定とが互いに直
交するように積層されている。

さらに、表示用液晶セルＡの基板４の内面上に配列した
液晶分子の長軸方向と所定の角度！ｌｌえば−４５°〜
４５°をなす偏光軸で偏光板１３が貼付され、位相補正
用液晶セルＢの基板１の内面上に配列した液晶分子の長
軸方向と所定の角度ｊ１１えば一４５°〜４５°をなす
偏光軸で偏光板１２が貼付され、好ましくは偏光板１２
．１３の偏光軸が互いに直交するように設定されている
。

第２図は、本実施例の液晶表示素子をデユーティ比２０
０分の１で駆動させた場合の非選択画素の透過光スペク
トルを示したものである（実線）。さらに本発明の効果
を明確化するために、従来の液晶表示素子を構成する表
示用液晶セル及び位相補正用液晶セルの光学的行路差ｄ
・Δｎを夫々０．７３と等しくしたものの非選択画素の
透過光スペクトルも併せて示している（破線）。

第２図から明らかなように本発明の液晶表示素子は従来
に比較して、大容量、即ち高画素数の駆動方式であるマ
ルチプレックス駆動での非選択画素における可視光領域
波長の透過率を殆ど零にでき、光学補正が十分達成され
ることになる。これにより非選択画素での色付現象がな
く、コントラスト比が高くなる。

第３図は本発明の他の実施例の断面構造図である。

本実施例では、３枚の基板で表示用液晶セルＡ及び位相
補正用液晶セルＢを構成したものである。

３枚の透明基板１５，１６．１７で構成された液晶表示
素子においては、表示用液晶セルＡの液晶層１８と位相
補正用液晶セルＢの液晶層１９の複屈折性Δｎをいずれ
も５８９ｎｍの光に対して約２５°Ｃで０．１２５であ
るが、表示用液晶セルＡの液晶層１８の厚みｄは６．０
μｍ、位相補正用液晶セルＢの液晶層１９の厚みｄは５
．６μｍに形成されている。即ち表示用液晶セルＡの液
晶Ｆｔ１８の光学的行路差ｄ・Δｎが０．７５、位相補
正用液晶セルＢの液晶層１９の光学的行路差ｄ・Δｎが
０．７０となり、該位相補正用液晶セルの液晶層の光学
的行路差ｄ−Δｎは表示用液晶セルの光学的行路差ｄ・
Δｎよりも小さくなる。

尚、上記以外の各構成要素は前記実施例と同様である。

第４図は本実施例の液晶表示素子をデユーティ比１００
分の１で駆動させた場合の非選択画素の透過光スペクト
ルを示したものである（実線）。

さらに本発明の効果を明確化するために、従来の液晶表
示素子を構成する表示用液晶セル及び位相補正用液晶セ
ルの光学的行路差ｄ・Δｎを夫々０゜７５と等しくした
ものの非選択画素の透過光スペクトルも併せて示してい
る（破線）。

第４図から明らかなように本発明の液晶表示素子は従来
に比較して非選択画素の光学補正が十分達成されている
。

上述のように、本発明は大容量、即ち高画素数の駆動方
式であるマルチプレックス駆動時のデユーティ比を考慮
して、液晶材料の選択による複屈折性Δｎと液晶層の層
厚ｄとを適宜に組み合わせによって表示用液晶セルＡ、
位相補正用液晶セルＢの光学的行路差ｄ・Δｎを夫々設
定することが重要である。尚、液晶材料の選択や液晶層
の層厚ｄに限界があるときには、位相補正用液晶セルＢ
の液晶層の液晶分子のプレチルト角θを例えば約６．０
〜７．０、表示用液晶セルＡの液晶層の液晶分子のプレ
チルト角を例えば約３．０〜６゜０と、位相補正用液晶
セルＢの液晶層のプレチルト角θを表示用液晶セルＡの
液晶層のプレチルト角よりも大きく設定すれば、非選択
画素の光学補正がより十分達成される。

尚、上述の実施例では透過型液晶表示素子で説明したが
、一方の基板の外面に反射板が貼付された反射型液晶表
示素子でも構わない。また本発明は液晶層のツイスト角
が９０°〜３６０°でも適用できるものである。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、本発明の液晶表示素子は、マル
チプレックス駆動時のデユーティ比を考慮して、該位相
補正用液晶セルの液晶層の光学的行路差ｄ・Δｎを表示
用液晶セルの光学的行路差ｄ・Δｎよりも小さく設定し
たため、マルチプレックス駆動されている非選択画素で
発生するバイアス電圧の印加による液晶分子の配列状態
の変化に起因する色付き現象を位相補正用液晶セルの光
学補正によって完全防止できる。これにより、例えばコ
ントラスト比の高い白黒表示が可能となるなど表示品位
の高い、大容量の液晶表示素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液晶表示素子の構造を示す断面図
であり、第２図は第１図に示す液晶表示素子をデユーテ
ィ比２００分の１で駆動させた場合の非選択画素の透過
率と波長との関係を示す透過光スペクトルの特性図であ
る。 第３図は本発明の他の実施例を示す液晶表示素子の断面
図である。 第４図は第３図に示す液晶表示素子をデユーティ比１０
０分の１で駆動させた場合の非選択画素の透過率と波長
との関係を示す透過光スペクトルの特性図である。 １．２．３，４，１５，１６．１７・・・透明基板５　
・・・・・・・・・・シール剤 ６．７．１８．１９　　・・・・・・液晶層８．９．・
・・・・・・・・透明電極 １０、１１　・・・・・・・・配向膜 １２、１３　・・・・・・・・偏光板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 二枚の透明基板で液晶を挟持した表示用液晶セルと、位
   相補正用液晶セルとを積層した液晶表示素子において、 前記位相補正用液晶セルの液晶層の光学的行路差ｄ・Δ
   ｎを前記表示用液晶セルの液晶層の光学的行路差ｄ・Δ
   ｎよりも小さく設定したことを特徴とする液晶表示素子
   。