JPH01280722A

JPH01280722A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH01280722A
Application number: JP63109893A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Asano; 和夫浅野; Toru Terasaka; 寺坂　徹; Shinichi Nishi; 眞一西
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1988-05-07
Filing date: 1988-05-07
Publication date: 1989-11-10
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JP2674600B2; US4974940A

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、簡単な構造で、コントラストが高く、かつカ
ラー表示装置への応用が可能な大表示容量の液晶表示装
置に関する。

〔技術の背景〕

従来、高デユーテイ比のマルチフラックス駆動において
高コントラストで大写■の表示が可能な液晶表示装置さ
して、Ｓ　Ｂ　Ｅ　（Ｓｕｐｅｒｔｗｉｓｌ：ｅｄ　［
ｊｉｒ−ｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ　Ｅｆｆｅｃｔ）タイプ
の液晶表示装置が開示されている。

しかし、このＳＢＥタイプの液晶表示装置は、複屈折効
果を利用しているために表示画像部および背景部が特定
の色に着色するという欠点があり、そのため、■表示品
質が劣る、■色彩に対するユーザーの好みに対応できな
い、■カラー表示が困難である、等の問題があった。

しかるに、斯かる着色の問題を解決して明瞭な白黒表示
を達成する技術として、下記の技術が提案された。

（１）液晶における屈折率異方性の大きさΔｎと液晶層
の厚さｄ　（μｍ）との積Δｎ・ｄの値を、０．４〜０
６μｍ程度にして、着色を防止するＯＭＩ方式％式％（２）一方の液晶セルに、液晶層の液晶分子のねじれ方
向が逆である他方の液晶セルを重ね合わせて２層セル構
造とし、当該他方の液晶セルを光学補償板として用いる
ことにより着色を防止する２層セル方式（日経マイクロ
デバイス、　１９８７年１０月号Ｐ８４〜８８参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記技術（１）のＯＭＩ方式においては、高コ
ントラストが得られず、表示画像が暗く、また着色を完
全に防止することが困難である、という問題がある。

また、上記技術（２）の２層セル方式においては、１つ
の液晶セルのみにより装置を構成する場合に比して製造
コストが高くなり、しかも重量が増大し、また２つの液
晶セルの厚さを均一化することが困難であるため光学補
償板としての機能が十分に得られず、そのため着色を完
全に防止することが困難である、という問題がある。

さらにＳＢＥタイプの液晶表示装置では、安定な配向状
態を形成し、高いコントラストを得るためには、高いプ
レティルト角の配向層を必要とする。従来、高プレティ
ルト角の配向層の形成方法として斜方蒸着法が知られて
いるが、量産性、大面積均一処理の点て問題がある。ま
た、最近、量産性に優れたラビング法で高いプレティル
ト角を実現する方法かい（つか提案されているが、均一
な配向が得られるプレティルト角は高々２５°程度であ
る。そしてプレティルト角が２５°未渦の液晶表示装置
においては高デユーテイ比のマルチプレックス駆動にお
いて十分なコントラストを得ることができなかった。

本発明は以上の如き事情に基づいてなされたものであっ
て、その目的は、構造が簡単で製造コストの低減化を図
りながら、高デユーテイ比のマルチプレックス駆動にお
いて高コントラストでかつ着色の少ない明瞭な表示を実
現し、カラーフィルターとの組合せにより色純度の高い
カラー表示が可能な液晶表示装置を提供するものである
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、対向して配置され
た各々配向層を有する一対の電極基板間に、旋光性物質
を添加したネマチック液晶がねじれ構造を形成して配置
された液晶層を備えた液晶セルと、当該液晶セルの両側
に配置された一対の偏光板とを有してなり、電極基板面
に接する液晶分子のダイレクタ方向と当該電極基板面と
のなす角度（プレティルト角）θ。が２５°未満である
液晶表示装置において、以下の条件（ａ）〜（ｄ）を満
たすことを特徴とする。

条件（ａ）；液晶層におけるねじれ構造のねじれ角αが
２２０〜３００°であること。

条件う）；ネマチック液晶の屈折率異方性の大きさΔｎ
と、液晶層の厚さｄ（ｚｓン　との積Δｎ−ｄが０．６
０〜０．８５μ屑であること。

条件（ｃ）、ねじれ角αとの関係において、一対の偏光
板の偏光軸と、当該偏光板のそれぞれに隣接する電極基
板の配向処理方向とのなす角度（ずれ角）βおよびγが
下記式［１］を満足すること。

式［１］；α＋β−γ−１８０°＝９０°−δ（０°　
くδ＜４０°）条件（ｄ）；旋光性物質を添加した状態のネマチック液
晶の自発ねじれピッチＰ、と、配向層によりねじれ構造
が強制的に規制されたときの液晶層の規制ねじれピッチ
Ｐ。が下記式■を満足すること。

式■；　　（ＰＣ−ＰＳ　）　／ＰＳ　＜０また、ねじ
れ角αとの関係において、ずれ角βがさらに下記式［３
］を満足することが好ましい。

以下、本発明を具体的に説明する。

通常、白黒表示の液晶表示装置に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）
、青（Ｂ）の３色のカラーフィルターを組合せて、加法
混色カラー表示を行う場合、色純度の高いカラー表示を
実現するためには液晶表示装置が次の条件を満たさなけ
ればならない。

（１）明状態（光透過状態）において、赤、緑、青の３
波長領域の光をまんべんなく透過すること。

（２）赤、緑、青の各波長領域の光に対するオン−オフ
のコントラストが十分に高いこと。

本発明者等は、従来のＳＢＥタイプの液晶セルを備えた
液晶表示装置において、明状態（光透過状態）で着色が
生ずる原因を調べたところ、このタイプの液晶表示装置
の明状態の透過スペクトルには、第１図に示すように、
可視光波長域において光をほとんど透過しない非透過波
長域Ａのあることを見出した。

そして、この非透過波長域Ａは、ネマチック液晶におけ
る屈折率異方性の大きさΔｎと、液晶セルを構成する液
晶層の厚さｄとの積Δｎ−ｄを小さくすると、短波長側
にシフトする。

しかし、積Δｎ−ｄが過小になると、可視光波長域にお
ける光の透過率が全体的に低くなり、そのため明状態（
光透過状態）における表示が暗くなる。

そこで、斯かる知見に基づいて研究を重ねた結果、当該
積Δｎ−ｄが０．８５μｍ以下で、かつ０．６（ｂＩｍ
以上（条件ら））であれば、非透過波長域へを可視光波
長域から紫外域へシフトできて着色を防止でき、しかも
可視光波長域の全体における光の透過率を十分に維持で
きて明状態（光透過状態）にお−７＝ける表示を明るくできることを見出した。

さらに研究を重ねた結果、液晶セルの両側に配置する一
対の偏光板のずれ角βおよびＴを変更すると、第１図に
示した透過スペクトルにおいて、その極小点Ｐおよび極
大点Ｑにおける透過率が変化することが判った。すなわ
ち、極小点Ｐにおける透過率は、β＋Ｔの値を９０°か
ら０°に変化させると、次第に大きくなり、極大点Ｑに
おける透過率は、ずれ角βおよびＴの絶対値の差を大き
くすると、次第に小さくなることが判明した。

従って、ずれ角βおよびｒを適宜設定して透過スペクト
ルを平坦化することにより、色づきの解消を図ることが
可能となる。しかし、実際には、ずれ角βおよびｒのみ
によって透過スペクトルを完全に平坦にすることが困難
であるので、必要に応じて、透過スペクトルをより平坦
化するだめのフィルターを用いるか、あるいは光源の種
類を選択して透過光スペクトルを補正することが好まし
い。

一方、表示画面のコントラストを高くするためには、暗
状態（光非透過状態）における漏れ光を小さく抑制する
ことが必要である。特に、赤、緑、青の３色カラーフィ
ルターを組合せてカラー表示する場合には、色純度を高
めるために当該漏れ光を極力小さくする必要がある。

しかるに、従来のプレティルト角θ。が２５°未渦のＳ
ＢＥタイプの液晶表示装置においては、１／１００デユ
ーテイ比のマルチプレックス駆動においてコントラスト
が最大でも１５程度であり、カラー表示用としては、い
まだ不十分である。

そこで、本発明者等は、さらに良好なカラー表示のため
に、コントラストが２０以上である液晶表示装置を得る
ことを目的として、研究を重ねた結果、ねじれ構造のネ
マチック液晶層を備えた液晶セルと一対の偏光板とを組
合せる場合に、当該液晶層のねじれ角αとの関係におい
て、一方の偏光板のずれ角βを固定したときに、暗状態
における透過率を極小にするときの他方の偏光板のずれ
角Ｔは下記式■により決定できることを見出した。

式［１］；α＋β−ｒ−１８０°＝９０°−δ（０°　
〈δ＜４０°）すなわち、上記式■においてねじれ角αとの関係におい
てずれ角βおよびγを選定することにより、暗状態にお
ける透過率を極小にでき、従って、暗状態における漏れ
光を小さくでき、結果としてコントラストを高くできる
。

このδの値は、暗状態（オン電圧印加時の光非透過状態
）におけるネマチック液晶層中の液晶分子の平均ティル
ト角θＯＮに依存し、この平均ティルト角θＯＮが９０
°に近づくとδの値は０°に近づく。なお、平均ティル
ト角θＯＮとは、液晶分子のダイレクタ方向と電極基板
面とのなす角度の液晶層の軍さ方向における平均値をい
う。この平均ティルト角θＯＮは、配向層の種類とネマ
チック液晶の物性およびオン電圧に依存する値である。

上記式■において、左辺は一対の偏光板の偏光軸同士の
なす角度に等しい。従って、オン電圧印加時に液晶層中
の液晶分子が完全に電界方向に配向したならく０ＯＮ−
９０°）、式■の左辺が９０’に等しいとき暗状態の漏
れ光は最小になる。しかし、実際にはオン電圧を印加し
た時、液晶層中の液晶分子は完全に垂直には立上がって
おらず（θＯＮ＜９０°）、そのために液晶層は入射光
に対し若干のりタープ−ジョンを示す。暗状態の漏れ光
を最小にするためにはこのリターデーションによる旋光
効果を打ち消すために、式■の左辺の値を平均ティルト
角θＯＮに応じた補正角δだけ９０°からずらさなけれ
ばならないことが判った。ずらす方向は、δが正の方向
でなければならない。δの値と、オン電圧印加時の平均
ティルト角θＯＮとの関係を第２図に示す。

第２図において、実線はΔｎ−ｄが０．７７μｍのとき
のオン電圧印加時の平均ティルト角０ＯＮとδの値との
関係を示しており、破線は△η・ｄが０．６０〜０．８
５ハの範囲で上記関係が変位する範囲を示している。

なお、平均ティルト角０ＯＮは実測することは難しいが
液晶セルの示すリターデーションを測定することにより
推定することができる。また、液晶セルの示す双安定性
の程度が同程度であれば、平１　ｌ− 均ティルト角θ０Ｍはプレティルト角θ。に比例する。

さらに、研究を重ねた結果、下記式■に従ってずれ角β
を設定すれば、上記極小値をさらに最小にできることを
見出した。

すなわち、液晶セルの液晶層のねじれ角αとの関係にお
いて、上記式■および式［３］を満たすように一対の偏
光板のずれ角βおよびＴを選定することにより、コント
ラストを最大にできる。

さて、上記式■および式［３］を満たすように偏光板の
ずれ角βおよびＴを設定すれば、マルチプレックス駆動
時の暗状態の漏れ光の量を最小に抑えることができるの
であるが、このときの漏れ光の最小値の大きさは、暗状
態（オン電圧印加時）における液晶層中の液晶分子の平
均ティルト角θＯＮに依存して決まる。

例えばΔｎ−ｄが０．７７μｍのときの暗状態の漏れ光
の最小値と、平均ティルト角θ０″との関係の計算結果
を第３図に示す。同図から理解できるように、オン電圧
印加時の平均ティルト角θ０″が４５゜を超えると漏れ
光の強度は急激に小さくなり、平均ティルト角θＯＮが
６０°以上では漏れ光がほとんどなくなる。

しかし、平均ティルト角０ＯＮはプレティルト角θ。に
依存するため、このプレティルト角θ。が２５６未満の
液晶セルにおいては、概してオン電圧印加時に液晶分子
が十分に立上がらず、漏れ光量が大きくなってしまう。

そこで、オン電圧印加時に液晶分子が十分に立上がるた
めの液晶セルの条件を検討した結果、駆動電圧に対して
液晶配向状態が若干の双安定現象を示すこと、そして、
さらに旋光性物質を添加した状態のネマチック液晶の自
発ねじれピッチＰ。

と、配向層によりねじれ構造が強制的に規制されたとき
の液晶層の規制ねじれピッチＰ。との関係（ＰｃＰｓ）
／Ｐｓが小さくなるほど平均ティルト角θＯＮが高くな
ることが判った。

そして、下記式■を満たすとき、暗状態の漏れ光を十分
に小さく抑えることができることを見出した。

式■；　　（Ｐｃ　−ＰＳ　）　／ｐｓ　＜０なお、プ
レティルト角θ。が小さいほど、オン電圧印加時の平均
ティルト角θ０８が低くなるので、（Ｐｏ−ＰＳ　）／
ｐｓをより負に設定するとよい。

ここで「双安定現象」とは、第４図に示すように、駆動
電圧のしきい値電圧Ｖ、ｈにおいてオフ状態配向領域か
らオン状態配向領域へのディスクリネーンヨンの移動を
伴う配向状態の遷移が観測される現象をいう。この双安
定現象が起こるときには、駆動電圧に対する透過光強度
がしきい値電圧Ｖｔｈを境にして急激に変化する。

そして、駆動電圧に対して液晶配向状態が若干の双安定
現象を示すためには、ネマチック液晶層におけるねじれ
構造のねじれ角αが２２０°以上であることが必要であ
る。

しかし、このねじれ角αが過大になると、第５図に示す
ように、双安定現象が大きくなって駆動電圧に対する透
過光強度の変化がヒステリンス現象を示し、その結果マ
ルチプレックス駆動において駆動電圧のオン・オフに対
する表示画面の暗・明の応答速度が遅くなる。従って、
当該応答速度を速くするためには、ねじれ角αは３００
°以下であることが必要である。

さらに、暗状態の漏れ光を小さく抑えるために、次の条
件が満たされることが好ましい。

条件（ｅ）；ネマチック液晶におけるスプレィ弾性定数
ｋｌｌまたはツイスト弾性定数に２２と、ベンド弾性定
数に３Ｇとが下記式■または■の少なくとも一方を満足
すること。

式■；　　ｋｓｓ／に２２≧２．３式■；　　ｋ：＋３／に＋＋≦１５すなわち、上記条件（ｅ）を満たす液晶を用いることに
より暗状態（オン電圧印加時）の平均ティルト角θＯＮ
をより高くすることができ、漏れ光を小さくすることが
できる。

上記式■のδの値は、配向層の種類と液晶の物性値とに
よりその最適値が定まるが、同一の液晶に対しては、プ
レティルト角θ。を大きくするに従ってδは小さくなる
。そして、このδが小さくなるに従って暗状態の漏れ光
が小さくなる。

また、このδの値は、液晶セルの双安定現象が大きくな
るに従って小さくなる。

δの最適値が大きい液晶セルでは暗状態の漏れ光が大き
く、δの最適値が４０°を超える液晶セルでは他のパラ
メータを最適値に設定しても十分なコントラストを得る
ことができない。

しかして、δの最適値は、配向層の種類と液晶との組合
せに依存するので、その組合せごとに最適なδを決定す
る必要がある。

具体的には、次のようにして決定することができる。

すなわち、上記条件（ａ）、　（ｂ）、　（ａ）を満た
す液晶セルに対して、一対の偏光板のずれ角の初期値を
β＝　（３６０°−α）／２Ｔ−＝（α−１８０°）／２に設定する。

次いで、βおよびＴを上記初期値から下記式のようにし
て徐々に変化させながら、暗状態（オン電圧印加時の光
非透過状態）の漏れ光の強度を測定し、当該強度が最小
となるときのωの値ω。を求める。

β−（３６０°−α）／２−ω γ−（α−１８０°）／２＋ω 前記式■から理解されるように、上記ω。が、δ／２に
相当するので、これよりδの値を決定することができる
。

このようにして、−旦、δの値が決定されると、このδ
の値を用いて、上記式■により、βおよびｒの任意の最
適な組合せを見出すことができる。

ここで、オン電圧とは、１／Ｎデユーテイ比のマルチプ
レックス駆動におけるオン・オフ実効値電圧比に対応するオン電圧Ｖ。Ｎで、かつ、表示画面の明から
暗へのスイッチング応答時間ｔＯＮと、暗から明へのス
イッチング応答時間ｔ。、Ｆとが等しくなるときのオン
電圧をいう。

下記第１表は、ねじれ角αが前記条件（ａ）、　（ｂ）
。

（ｄ）を満たず液晶セルにおいて、実験的に得られた、
プレティルト角θ。とδとの関係を示すものである。

第　　１　　表以上のように、上記式■および式［３］をともに満たす
ように偏光板のずれ角βおよびｒを設定すれば最大コン
トラストの液晶表示装置が得られるが、上記式■のみを
満たす範囲でずれ角βおよびＴを設定し、β＋Ｔの値を
９０°から０°または９０°から１８０°の方向へ変位
させると、明状態（光透過状態）における明るさが増し
、色づきが減少する。

従って、コントラストおよび明状態（光透過状態）にお
ける明るさの条件を、実用的な観点からともに満足させ
たい場合には、上記式［１］を満たす範囲で、β＋Ｔが
９０°から変位した値となるように当該ずれ角βおよび
Ｔの値を選定すればよい。

なお、以上の条件（ａ）〜（ｄ）を満たすときには、明
状態の明るさは、ねじれ角αが２７０°−δの付近にあ
るときに最大となる。従って、そのようなねじれ角αを
選択した場合には、さらにコントラストを高くすること
ができる。

次に、本発明に係る液晶表示装置を実際に作製するに際
しての、その他の好ましい条件について説明する。

（１）液晶のネマチック液晶相から等方性液体への転移
温度ＴＸＩが９０℃以上であることが好ましい。

すなわち、このような好ましい条件を選択することによ
り、液晶表示装置の通常の使用温度範囲内において、表
示色、駆動電圧、応答速度等の温度変化に起因する変動
を小さく抑制することが可能となり、その結果信頼性の
高い液晶表示装置を得ることができる。

（２）ネマチック液晶の屈折率異方性の大きさΔｎは、
０．１０以上であることが好ましい。

＝１９− すなわち、このような好ましい条件を選択することによ
り、液晶セルを薄くすることが可能となり、その結果オ
ン・オフに要する時間がきわめて短くて一層優れた応答
特性を有するものとなる。

（３）ネマチック液晶の温度２０℃における粘度ηは、
３０ｃｐ以下であることが好ましい。

すなわち、このような好ましい条件を選択することによ
り、液晶表示装置における立下がり時間をきわめて短く
することができ、−層優れた応答特性を有するものとな
る。

（４）さらに、また、液晶分子のねじれ状態を安定にし
、異なるねじれ角を有する液晶分子の配列部分が生じな
いようにするために、液晶層の厚さｄと自発ねじれどノ
チＰ、との間に、以下の関係式が成立することが好まし
い。

（α／３６０）　−０，２５＜ｄ／Ｐ、＜（α／３６０
）　＋０．３０このｄ／Ｐ、の値が過小のときには設定
しようとするねじれ角αより１８０°小さいねじれ角を
有する配列部分が生ずる場合があり、一方、このｄ／ｐ
ｓの値が過大のときには設定しようとするねじれ角αよ
り１８０°大きいねじれ角を有する配列部分が生ずる場
合がある。

（５）ネマチック液晶における誘電率異方性Δεおよび
液晶分子長軸方向に直角方向の誘電率ε上の比△ε／ε
工が１．８以上であることが好ましい。

すなわち、このような好ましい範囲を選定することによ
り、液晶表示装置においては低い駆動電圧により十分に
ハイマルチプレックス駆動を行うことができ、安価で消
費電力の小さな液晶表示装置を得ることが可能となる。

この△ε／ε上の値が過小の場合には、駆動電圧が高く
なり、また印加電圧に対する透過光もしくは反射光の強
度変化が緩やかとなり、十分高いコントラストを得るこ
とが困難となる場合がある。

なお、本発明においては、屈折率異方性の大きさΔｎ、
スプレィ弾性定数ｋｌ＋、ツイスト弾性定数に２２、ベ
ンド弾性定数に３３、誘電率異方性△ε、誘電率ε上、
転移温度Ｔ　Ｎ　Ｉ　％粘度ηは、いずれも旋光性物質
を添加する前の状態におけるネマチック液晶の物性値を
いう。なお、旋光性物質の添加量は微■であるため、添
加後のネマチック液晶の物性値は、添加前の物性値とほ
とんど変わらない。

また、プレティルト角θ。は、例えば磁界容里零位法（
Ｊ、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ　　郵、　１７８３　（１
９７７）　）　ニより測定できる。

そして、本発明において、ずれ角βとは、光の入射側の
偏光板のずれ角をいい、ずれ角γとは、透過型の液晶表
示装置の場合には光の出射側の偏光板のずれ角、反射型
の液晶表示装置の場合には光の反射側の偏光板のずれ角
をいう。

そして、偏光板のずれ角は、電極基板の表面に接する液
晶分子のダイレクタ方向（液晶分子の長軸が優先的に配
向している方向）の電極基板表面への射影方向を基準と
して、当該電極基板側に配置された偏光板の偏光軸方向
（透過軸方向または吸収軸方向）のなす角度をいう。

なお、偏光板のずれ角βおよびＴの値は−９０゜から＋
９０’の間の値で読むことにする。すなわち、例えばず
れ角β−１３５°はずれ角β−−４５°に等しい。

ここで、電極基板の表面に接する液晶分子のダイレクタ
方向の電極基板表面への射影方向は、−般に電極基板の
配向層の配向処理方向に一致する。

また、配向処理方向とは、例えば配向処理がラビング法
である場合にはラビング方向をいう。

偏光板の偏光軸としては、透過軸、吸収軸のいずれをと
ってもよい。すなわち、例えばずれ角βおよびＴを、共
に透過軸で規定する場合、あるいは共に吸収軸で規定す
る場合には、オフ電圧印加時に光透過状態となり、オン
電圧印加時に光非透過状態となる表示モードとなり、こ
の場合には特に高いコントラストが得られる。なお、本
明細書中の説明はすべてこの表示モードに基づいて行っ
ている。

また、例えばずれ角βおよびＴの一方を透過軸で規定し
、他方を吸収軸で規定する場合には、オフ電圧印加時に
光非透過状態となり、オン電圧印加時に光透過状態とな
る表示モードとなり、この場合には特に着色のない優れ
た光透過状態を実現することができる。

なお、ずれ角βおよびＴの符号は、第６図に示すように
、液晶分子のねじれ方向が入射光の進行方向に左回りの
場合には、電極基板の表面に接する液晶分子のダイレク
タ方向から偏光軸方向に向かって時釧回り方向を正にと
り、一方、第７図に示すように、液晶分子のねじれ方向
が入射光の進行方向に右回りの場合には、上記とは反対
に反時計回り方向を正にとる。

ねじれ角αは、一般に、一対の電極基板のそれぞれに形
成される配向層の配向方向、ネマティック液晶およびこ
れに添加される旋光性物質の種類、量等によって規定す
ることができる。

また、自発ねじれピッチＰ、とは、ネマティック液晶に
旋光性物質等を添加することにより生ずる液晶層の自然
のねじれ構造におけるピッチをいう。具体的には、第８
図に示すように、配向層５１および５２を有する電極基
板１１および１２を、配向層５１および５２が対向する
ようくさび状に配置して液晶セル３１を構成し、この液
晶セル３１内にネマチック液晶３２を封入し、このとき
液晶セル３１面に生ずるしま模様（１／２ピツチごとの
ディスクリネーションライン）の間隔ｒと液晶層の厚さ
ｄ、と液晶セル３１の長さβとを測定することにより、
下記式によって求めることができる。

自発ねじれピッチＰｓ−２ｄ＋ｒ／β なお、６１はスペーサ、４１および４２は偏光板であり
、また、配向層５１および５２はそれぞれ互いに平行方
向の配向処理がなされている。

また、規制ねじれピッチＰ。は、液晶表示装置の液晶層
の厚さｄと、ねじれ角αとにより、下記式によって定義
される。

規制ねじれピッチＰ　ｃ−（３６０°／α）Ｘｄまた、
ｋ３３／に２２およびに３３／に１．は、−様に配向し
た液晶セルに磁界を印加したときの当該液晶セルの電気
容量変化、または光学変化のしきい値から求める方法（
Ｈ，Ｇｒｕｌｅｒ、　ｅｔ　ａｔ、　Ｚ、Ｎａｔｕｒｆ
ｏ−ｒｓｃｈ、　２７９　（１９７２）　９６６）　、
−様に配向した液晶セルに電界を印加したときの当該液
晶セルの電気容量変化から求める方法（Ｈ，Ｄｅｕｌｉ
ｎｇ、　Ｍｏｌ、　Ｃｒｙｓｔ。

Ｌｉｑ、　Ｃｒｙｓｔ、　１９　（１９７２）　１２３
）等の方法により測定することができる。

配向層を有する電極基板を得るための手段としては、特
に限定されず従来公知の種々の手段を採用することがで
きる。本発明においては、特に１産性に優れたラビング
法を有効に用いることができ、より高いプレティルト角
を得るために特に以下の手段が好ましい。

（１）例えば無極性長鎖をポリマー主鎖または側鎖に有
するイミド系、アミド系、ポリビニルアルコール系、フ
ェノキン系等の高分子物質の被膜を電極基板の表面に形
成し、この被膜の表面を綿、ビニロン、テトロン、ナイ
ロン、レーヨン、炭素繊維等よりなる織布、植毛布、綿
状布等によって擦るラビング法により配向処理する手段
。

（２）例えばイミド系、アミド系、ポリビニルアルコー
ル系等の水平配向処理剤に、カルボン酸クロム錯体、有
機７ラン化合物等の垂直配向処理剤を適量混合した配向
処理剤の被膜を電極基板の表面に形成し、この被膜の表
面をラビング法により配向処理する手段。

（３）電極基板の表面をＬ　Ｂ　（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−
Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）膜を形成することにより配向処理す
る手段。

（４）ホトリソグラフィー、あるいは異方性エツチング
等の手段により電極基板の表面にグレーテインク状の一
定方向の溝を形成し、液晶分子を配向させる手段。

ネマチック液晶としては、特に限定されず種々の物質を
用いることができる。代表的なものを以下に示すが、こ
れらに限定されない。また、これらの物質は混合して用
いてもよい。

（１）下記構造式で示されるシクロへキシルカルボン酸
エステル系化合物（ただし、Ｘは、Ｒ（炭素数が１〜１８のアルキル基、
以下においても同様）　、ＯＲ，ＣＮ。

く２）下記構造式で示されるビフェニル系化合物（ただ
し、Ｘは、Ｒ１○Ｒ１（３）下記構造式で示されるフェニルンクロヘキサン系
化合物（４）下記構造式で示されるピリミジン系化合物（ただ
し、Ｘは、Ｒ，ＣＮ、Ｙは、Ｒ１０ＲＳＣＮを表す。）（５）下記構造式で示されるアゾ系−アゾキシ系（ただ
し、Ｘは、−Ｎ＝Ｎ−１−Ｎ＝Ｎ−１↓ −Ｎ＝Ｎ−を表す。） ↓ （６）下記構造式で示される安息香酸エステル系化合物（ただし、Ｘは、ＲＸＲＯ１Ｙは、Ｒ１０Ｒ，ＣＮ。

（７）下記構造式で示されるトラン系化合物（ただし、
ＸおよびＹはそれぞれ、ＦＸＲ。

０Ｒ１（８）下記構造式で示されるエタン系化合物（ただし、
ＸおよびＹはそれぞれ、Ｒ１０Ｒ１Ｚは、Ｈ，Ｆ、Ｃ１
、ＢｒまたはＲを表す。）なお、本発明に用いるネマチ
ック液晶には、必要に応じてスメクティック液晶、コレ
ステリック液晶等が含有されていてもよい。

ネマチック液晶に添加される旋光性物質としては、一般
にはカイラルネマティック液晶と呼ばれる、例えば下記
一般式で示される光学活性基を末端基として有するエス
テル系、ビフェニル系、フェニルシクロヘキサン系また
はアゾ系等のネマティック液晶を用いることができる。

Ｒ，Ｒ２Ｒ，−Ｃ”−ＣＩ、Ｒ２，、Ｒ１−Ｃ”−Ｃ，Ｒ２１，
−０−Ｒ３Ｒ３（ただし、Ｒ＋、　Ｒ２，Ｒ３は各々アルキル基または
水素原子であり、Ｒ＋、　Ｒ２，Ｒ３は互いに異なる。

）具体的には、例えば以下に示す構造式で示される化合
物を用いることができる。

また、ネマチック液晶に添加される旋光性物質として、
カイラルスメクティック液晶、コレステリック液晶等を
用いてもよい。

本発明に用いるネマチック液晶中に含有される旋光性物
質としては、ネマチック液晶への単位添加量当りの自発
ねじれピッチを十分に短くすることができるものである
ことが好ましく、そのようなものを選択することにより
、ネマチック液晶への旋光性物質の必要添加量を小さく
抑制、好ましくは１．５重量％以下に抑制することがで
き、その結果旋光性物質の添加に起因して生ずるネマチ
ック液晶から等方性液体への転移温度ＴＮ＋の低下を最
小限にとどめることができ、また自発ねじれピッチの温
度依存性を小さくすることができる。また、本発明にお
いては、自発ねじれピンチの温度依存性をより小さくす
るために、自発ねじれピッチの温度変化係数が互いに逆
符号である複数種の旋光性物質を組合せて用いてもよい
。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

第９図は、本発明に係る液晶表示装置の概略図である。

上部の電極基板１１と下部の電極基板１２とが間隙を介
して対向配置され、上部の電極基板１１は支持板１１Δ
の内側の表面に電極層１１Ｂおよび配向層１１Ｃを設け
て構成され、下部の電極基板１２は支持板１２Ａの内側
の表面に電極層１２Ｂおよび配向層１２Ｃを設けて構成
されている。

上部の電極基板１１と下部の電極基板１２との間の空間
はシール部７１によってンールされ、液晶セル３０が構
成されている。液晶セル３０の内部には、複数のスペー
サ７２がそれぞれ離間した状態で配置されると共に、旋
光性物質を添加したネマチック液晶がねじれ構造を形成
して配置され、これにより液晶層２０が形成されている
。

上部の電極基板１１および下部の電極基板１２の外側の
表面には、それぞれ前方の偏光板４１および後方の偏光
板４２が設けられている。

電極基板１１および１２はいずれも透光性を有する。

ずなわら、この例は透過タイプの液晶表示装置である。

なお、反射タイプの液晶表示装置においては、後方の偏
光板４２の外側の表面に反射板を設ければよい。

支持板１１Ａおよび１２Ａを構成する材料としては、ソ
ーダガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等のガラス
；１軸延伸ポリエチレンテレフタレート、ホリエーテル
サルフォン、ポリビニルアルコール等よりなるプラスチ
ックシート；アルミニウム、ステンレススチール等より
なる金属ンート；等を用いることができる。

電極層１１Ｂおよび１２Ｂは、支持板１１Ａおよび１２
Ａの表面に配置された例えばＩＴＯ（スズとインジウム
の酸化物）よりなる透明電極により構成されている。一
方の電極層１１Ｂを構成する透明電極と他方の電極層１
２Ｂを構成する透明電極はそれぞれが相互に直角をなす
よう配置され、これによって、マトリックス形表示の電
極構造が構成されている。

なお、」二部の電極基板１１および下部の電極基板１２
には、必要に応じてさらに絶縁層、誘電体層、アルカリ
イオン移動防止層、反射防止層、偏光層、反射層等を設
けてもよい。

〈実施例および比較例〉各実施例および比較例においては、後記第２表〜第６表
に示した条件で、第９図に示した構成の液晶表示装置を
作製した。

なお、前方の偏光板４１および後方の偏光板４２はＩ’
ＮＰＦ−Ｇ１２２０ＤＵＪ　　（日東電工側製）により
構成した。また、スペーサ７２はグラスファイバーによ
り構成し、ンール部７１は「ストラクトボンドｘＮ−５
Ａ−Ｃ」　（三井東圧化学■製）により構成した。

（評価）各液晶表示装置について、１　／１００デユーティー３
６＝比のマルチプレックス駆動により実際に表示する試験を
行い、コントラスト、無彩色性を調べた。

なお、無彩色性の評価は、表示画面を目視により観察し
て、色づきがほとんど認められず明瞭な表示である場合
を「○」、色づきが若干生じたが実用的には問題のない
場合を「△」、色づきが顕著で実用的には不良である場
合を「×」とした。

以上の結果を後記第２表〜第６表に併せて示す。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、条件（ａ）〜（
ｄ）を満たすので、構造が簡単で製造コストの低減化を
図りながら、高デユーテイ比のマルチプレックス駆動に
おいて、コントラストが高く、シかも着色の少ない良好
な表示を達成できる。

そして、プレティルト角θ。が２５°未満であるので、
例えばラビング法により配向層を形成することができ、
装置の製造が容易となる。

また、ずれ角βがさらに式［３］を満たす場合には、コ
ントラストをさらに高くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の液晶表示装置における透過スペクトルを
示す図、第２図はオン電圧印加時の平均ティルト角θＯ
Ｎとδとの関係を示す説明図、第３図はオン電圧印加時
の平均ティルト角θ０″と漏れ光強度との関係を示す説
明図、第４図は双安定現象を示す説明図、第５図は双安
定現象のヒステリンス現象を示す説明図、第６図および
第７図はねじれ角αとずれ角βおよびＴとの関係を示す
説明図、第８図は自発ねじれピッチＰ、を特定するため
の説明図、第９図は本発明に係る液晶表示装置の概略を
示す説明用断面図である。ｌＬ１２・・・電極基板　　　１１Ａ、　１２Ａ・・・
支持板１１Ｂ、　１２Ｂ・・・電極層　　１１Ｃ，１２
Ｃ・・・配向層２０・・・液晶層　　　　　　３０．３
１・・・液晶セル３２・・・ネマチック液晶　　４１．
４２・・・偏光板５１、５２・・・配向層　　　　６１
．７２・・・スペーヅ７１・・シール部寸　　　Ｍ　　　へ　　　− 塑噌＠Ｖｇ梨動電圧傅光軛ａ９＋笥　　　　　　　ディレクタ万句矛８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）対向して配置された各々配向層を有する一対の電
極基板間に、旋光性物質を添加したネマチック液晶がね
じれ構造を形成して配置された液晶層を備えた液晶セル
と、当該液晶セルの両側に配置された一対の偏光板とを
有してなり、電極基板面に接する液晶分子のダイレクタ
方向と当該電極基板面とのなす角度（プレティルト角）
θ＿０が２５°未満である液晶表示装置において、以下の条件（ａ）〜（ｄ）を満たすことを特徴とする液
晶表示装置。条件（ａ）；液晶層におけるねじれ構造のねじれ角αが
２２０〜３００°であること。条件（ｂ）；ネマチック液晶の屈折率異方性の大きさΔ
ｎと、液晶層の厚さｄ（μｍ）との積Δｎ・ｄが０．６
０〜０．８５μｍであること。条件（ｃ）；ねじれ角αとの関係において、一対の偏光
板の偏光軸と、当該偏光板のそれぞれに隣接する電極基
板の配向処理方向とのなす角度（ずれ角）βおよびγが
下記式［１］を満足すること。式［１］；α＋β−γ−１８０°＝９０°−δ （０°＜δ＜４０°）条件（ｄ）；旋光性物質を添加した状態のネマチック液
晶の自発ねじれピッチＰ＿ｓと、配向層によりねじれ構
造が強制的に規制されたときの液晶層の規制ねじれピッ
チＰ＿ｃが下記式［２］を満足すること。式［２］；（Ｐ＿ｃ−Ｐ＿ｓ）／Ｐ＿ｓ＜０
（２）ねじれ角αとの関係において、ずれ角βがさらに
下記式［３］を満足することを特徴とする請求項１に記
載の液晶表示装置。式［３］；β＝（３６０°−α）／２−δ／２