JPH02199425A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は時計、電卓の数字表示パターン、計測機器、車
載機器の数字、記号、パターン表示、あるいはパソコン
、ワープロのグラフィック表示、ビデオ表示などに有用
な液晶表示素子に関する。

［従来の技術］ 液晶表示装置は電気光学効果、すなわち電場を印加した
時に生ずる液晶分子の光学的性質の変化を利用するもの
であり、この電気光学的効果の内、ねじれネマティック
（ＴＮ）効果を利用したツイストネマティック（以下Ｔ
Ｎという。）型液晶表示装置が多く用いられてきた。

一方、液晶素子の駆動に用いられる電極構成には、セグ
メント電極、固定パターン電極およびマトリクス電極が
ある。セグメント電極の代表的なものに７セグメント電
極構成があり、これは７個のセグメント電極が前面基板
に、１個のコモン電極が背面基板にそれぞれ形成されて
いて、コモン電極とセグメント電極に選択的に電圧を印
加することにより、０〜９の数字を任意に表示できる。

固定パターン電極構成は、特定の記号やパターンを常時
表示するものであって、その形状に固定パターン化され
た電極を使用する。７１〜リクス電極構成は任意のパタ
ーンを表示する場きに用いられ、一方の基板面に形成さ
れた帯状性（走査）の電極Ｘｎと、他方の基板に形成さ
れた帯状列（信号）電極Ｙ　＋ｎから構成され、走査電
極と信号電極からなる任意グ）交点に選択的に電圧を印
加することで、文字、グラフィックまたはビデオ表示が
実現される。

［発明が解決しようとする課題］ 」一連の各種電極構成を用いて液晶素子を駆動する方式
には、スタティック駆動方式とマルチプレックス駆動方
式がある。スタティック駆動方式は主としてセグメント
電極構成の場合に用いられ、表示すべきセグメント電極
はそれぞれ別個に、かつ時間的に同時に駆動される。し
たがって、全セグメントは別個に独立の駆動回路を持ち
、表示セグメント電極とコモン電極の間には表示期間中
連続して常時電圧が印加される。

しかしながら、スタティック駆動方式では良好なコント
ラストへが得られ応答速度に優れるが、各セグメント電
極ごとに駆動回路を必要とするので、けな数の多い数字
表示なとの場合は、接続端子および駆動回路が多くなり
過ぎるので、セグメント数の少ない比較的小規模の表示
、たとえば時計、計測器などにしか用いられないという
欠点がある。

このような欠点が無いのがマルチプレックス駆動方式で
あって、けな数の多い数字表示のように比較的多数のセ
グメント電極を要する場合やマトリクス電極構成の場合
に適用される。たとえは、１２けたの数字を７セク、メ
ンｌ−電極構成でマルチプレックス駆動する場合、けな
ごとにコモン電極を１２分割し、かつ全セグメントを７
組に別けてグループ結線する。そしてけな電極を順次１
２分の１に時分割駆動し、そのタイミングにきわせてセ
グメント電極を選択的に駆動する。したがって、マルチ
プレックス駆動方式では、必要とする全駆動素子数と端
子数はけた数＋７個で足り、スタティック駆動方式に比
べて、大幅にそれら必要数を減少できる。

しかしながら、このマルチプレックス駆動方式では、多
数のセフメン１〜′准極を共通に結線しているのて、表
示セグメント以外のセグメント電極にも種々の分圧電圧
が印加され、表示コントラストが低下し、実用上大きな
問題であった。

そこで登場したのかスーパーツイストネマティック（以
下ＳＴＮと称する。）型液晶表示装置てあり、この素子
ては急峻な電気光学的特性か得られ、大容量化の要求に
も応することができるので、表示容量の多い場合に広く
用いられている。しかし、このＳＴＮ型液晶表示装置で
は、応答速度が遅いためにその適用に制約がある。

本発明は液晶表示素子の前記のごとき問題点を解決すべ
くなされたちのて、応答性の速いＴＮ型液晶を用い、し
かもマルチプレックス駆動方式でコントラストの低下を
防止した液晶表示素子を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の液晶表示素子は、所望のギャップを隔てて相対
向して配置された２枚の透明基板と、前記透明基板の相
対向する面にそれぞれ形成された透明電極膜および配向
膜と、前記２枚の透明基板の間てセルを形成すべく前記
透明基板の外周部に固着されたスペーサと、前記セルの
中に封入された液晶と、前記透明基板の外側にそれぞれ
配置された偏光板とからなる液晶表示素子において、前
記液晶としてネマティック液晶にカイラル液晶を添加し
たものを用い、前記配向膜の液晶分子の傾斜角が」１下
の配向膜の間て相補的になっていないことを要旨とする
。

本発明が適用される液晶表示素子は、」１下の透明基板
の表面で液晶分子の配列方向をほぼ９００度ライス・さ
ぜなＴＮ型液晶表示素子である。このＴＮ型液晶表示素
子は２枚の偏光板の間に配置し、液晶の電気光学効果を
利用し表示装置として用いる。すなわち、誘電率異方性
が正のネマティック液晶（Ｎρ液晶）を封入し液晶分子
の配列方向を９０度ツイストさせた液晶セルでは、透過
する偏光を液晶分子の配列に沿って伝ばんさせるので、
偏光板が直交ニコルのとき液晶に電界を加えないと光を
透過し、電界を印加すると透光性の地に電極部で暗黒像
を表示する。

透明基板としては、一般に知られているガラス基板や樹
脂基板を用いることができる。透明電極膜の材料として
は、種々の透明導電材料を用いることがてきるが、通常
ＩＴＯ（インヂウムーチンオキサイド）、２酸化錫等が
用いられる。透明電極の形成方法は種々の蒸着法または
スパッタリング、スプレィ−焼成法を用いることができ
る。

また、電極構成はセグメント電極、固定パターン電極の
みならずマトリクス電極にも適用できる。

スペーサは透明基板の全面に介在して、透明基板を所定
の間隔に保つとともに、透明基板の間にセルを形成して
液晶分子を封入する。

配向膜は液晶分子に均一て安定した分子配列を午えるた
めに必要なものであり、透明基板面の配向処理によって
形成される。配向処理法には、基板面直接配向処理法、
基板面間接配向処理法、基板面変形配向処理法などがあ
る。基板面直接配向処理法は基板面を垂直配向能力や平
行配向能力を有する配向剤を直接塗布するものである。

基板面間接配向処理法は配向剤を溶解した液晶を使用し
、液晶中から浸み出しな配向剤を基板面に吸着させるも
のである。基板面変形配向処理法は基板表面を一方向に
綿布などで軽く擦るラビングなどにより、基板表面を形
状的に変形して非平面化し、液晶分子の平行配列方位や
傾斜配列の方位を一定に揃える配向処理法である。

本発明においては、すべての液晶分子が基板面に対して
一定の角度で傾斜しかつ同一の方位に配列しているティ
ルト分子配列とする必要がある。

さらに、本発明では基板面に対する液晶分子の傾斜角が
上下の基板の間で相補的でなくする必要がある。傾斜角
が相補的であるとは、第２図に模式的に示したように、
上の基板面１０ａでの傾斜角θが液晶分子１８が９０度
旋回したときに、そのまま下の基板面１０ｂての傾斜角
θとなるもので、第２図は傾斜角が相補的な従来法の場
合を模式的に示したものである。傾斜角が相補的でない
とは、第３図に模式的に示したように、上の基板面］Ｏ
ａの傾斜角θと液晶分子１８が９０度旋回したときの下
の基板面１０１〕の傾斜角θがちょうど逆の傾斜になっ
ている場合で、第３図は本発明の傾斜角が相補的でない
場合を模式的に示したものである。

液晶セルに封入されるネマティック液晶は、誘電率異方
性が正のネマティック液晶（Ｎｐ液晶）が用いられる。

ネマティック液晶は単体のままでは種々の要求特性を満
足することができないので、同族または異種の液晶を適
宜混合して用いられる。

また、ネマティック液晶に混合されるカイラル液晶は、
コレステリック環を持たないでコレステリック液晶相を
示す化合物で、カイラルなネマティック液晶と呼ばれる
ものである。

［作用］ 本発明の液晶表示素子ではネマティック液晶にカイラル
液晶を添加したので、逆ねじれの分子配列欠陥の発生が
防止され、液晶のねじれ方向が一定となり、急峻な電気
光学効果が得られる。ネマティック液晶に添加されるカ
イラル液晶の添加量は、ネマティック液晶に対して重量
％で０．０２５〜０．２５５％の範囲とすることが好ま
しい。

カイラル液晶が０．０２５％未満では前記効果が充分で
なく、カイラル液晶が０２２５％を超えると表示のコン
トラスト比が低下する。

また、配向膜の液晶分子の傾斜角が上下の配向膜の間で
相補的になっていないので、液晶分子のねじれによる配
列欠陥が防止され、表示むらが無くなり、表示品質が極
めて優れたものとなる。

［実施例］ 本発明の実施例を従来例と比較して説明し、本発明の効
果を明らかにする。

第４図は液晶表示素子の断面図を示す。２枚の透明基板
１０ａおよび１０ｂは厚さ１．１ｍｍのガラス板からな
り、上下に所望の間隔を保って配置されている。

透明基板１０ａの透明基板１０ｂと相対向する面には、
ＩＴＯからなり電極幅５００μｍｎの帯状の透明垂直電
極Ｍ　１２　ａが電極間隔１５０μ「ｎの等間隔で平行
に形成され、また透明基板１０ｂの透明基板１０ａと相
対向する面には、同じく電極幅５００μ「ｎの帯状の透
明水平電極膜１２１）が電極間隔１５０μｆｏの等間隔
て平行に形成されている。この透明電極ＷＡ１２　ａお
よび１２１〕は第５図の透明電極膜の平面図に示すよう
に、互いに直交するように形成されている。

また、透明基板１．Ｏａおよび１０１〕内相対向する面
には、配向剤としてポリイミドが塗布され配向膜１４ａ
および１４１〕が形成されている。この配向１１分］−
４，ａおよび１４．ｂは、第３図に示すように、配向膜
の液晶分子１８の傾斜角θか上下の配向膜の間て相補的
にならないように、ラヒング方向を変えた基板面変形配
向処理か施されている。

スペーサ］６は透明基板］、Ｏａおよび］、Ｏｂの全面
に均一に取り付けられ、透明基板１．Ｏａおよび１０１
〕を所望の間隔に保持する。さらに周辺部をシール剤に
よって封着して液晶セルを形成する。

透明基板１０ａおよび］０１〕の外側には偏光板２０ａ
および２０１）が配置されてる。

液晶セルに封入する液晶１８は、ネマティック液晶（メ
ルク社Ｚ　Ｌ　Ｉ−１，８４０など）にカイラル液晶（
チッソ社ＣＢ−１５）を混合したちのてあって、シール
剤１７に設けた図示しないン夜晶注入口から液晶セル内
に注入されている。

次に本実施例装置を使用してネマティック液晶に添加す
るカイラル液晶の濃度によりコン１〜ラスト比かとのよ
うに変化するか測定した。なお、比較のために従来の液
晶表示素子についても同様に種々の割きてカイラル液晶
を混きして同様にコントラスト比を測定した。コンｌ−
ラスト比は以下の条件て駆動した場きの選択画素、非選
択画素の透過率を測定し、次式により算出した。

駆動条件 駆動電圧　−・ＩＯＶ デユーティ比　　　　１／６４ バイアス比　　　・　１／′９ 得られた結果は、ネマティック液晶に添加するカイラル
液晶の濃度を変化さぜなときのコン１〜ラスト比を第１
−図に示した。

第１図から明らかなように、従来例てはコンＩ・１］ ラスト比が６程度からカイラル液晶の濃度の増加に従っ
て極めて緩やかに増加しカイラル液晶の濃度が０４％て
コントラスト比が約１０位しか増加しない。これに対し
本発明例ではカイラル液晶が０．０２５％てコントラス
ト比が１８となり、それからコンＩ・ラスト比が急激に
増加し、カイラル液晶濃度が０１４％てコントラスト比
が最大の５０となり、それからカイラル液晶濃度が０２
２５％に向けてコン１〜ラスト比が１５まで急激に減少
することが確認された。その結果、本発明装置てはカイ
ラル液晶濃度が００２５％から０゜２２５％において、
優れたコントラスト比が得られることが明らかとなった
。

［発明の効果］ 本発明の液晶表示素子は以−Ｌ説明したように、液晶と
してネマティック液晶にカイラル液晶を添加したものを
用い、配向膜の液晶分子の傾斜角が上下の配向膜の間で
相補的になっていないことを特徴とするマルチプレック
ス駆動方式の液晶表示素子であって、応答性の速いｌ”
Ｎ型液晶を用い、しかもマルチプレックス駆動方式でコ
ントラスト比の極めて優れた液晶表示素子である。

【図面の簡単な説明】

第１図はネマティック液晶に混合するカイラル液晶の濃
度とコントラス１〜比との関係を示す図、第２図は配向
膜の液晶分子の傾斜角か上下の配向膜て相補的な従来法
を模式的に説明する斜視図、第３図は配向膜の液晶分子
の傾斜角が一Ｆ下の配向膜で相補的てない本発明法を模
式的に説明する斜視図、第４図は液晶表示素子の断面図
、第５図は第４図の液晶表示素子の透明電極膜の配列を
説明する平面図である。 １０ａおよび１０１〕・・・透明基板、１２ａ透明垂直
電ｉ膜、１２１）・・・透明水平電極膜、１４ａおよび
１４１〕・・・配向膜、１６　・　スペーサ、１７　　
　シール剤、１８　　・液晶、２０ａおよび２０１〕・
　・偏光板 透明垂直電極膜１２ａ 透明水平電極膜１２ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所望のギャップを隔てて相対向して配置された２
   枚の透明基板と、前記透明基板の相対向する面にそれぞ
   れ形成された透明電極膜および配向膜と、前記２枚の透
   明基板の間でセルを形成すべく前記透明基板の外周部に
   固着されたスペーサと、前記セルの中に封入された液晶
   と、前記透明基板の外側にそれぞれ配置された偏光板と
   からなる液晶表示素子において、 前記液晶としてネマティック液晶にカイラル液晶を添加
   したものを用い、前記配向膜の液晶分子の傾斜角が上下
   の配向膜の間で相補的になっていないことを特徴とする
   マルチプレックス駆動方式の液晶表示素子。