JPH0239126A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH0239126A
JPH0239126A JP19026988A JP19026988A JPH0239126A JP H0239126 A JPH0239126 A JP H0239126A JP 19026988 A JP19026988 A JP 19026988A JP 19026988 A JP19026988 A JP 19026988A JP H0239126 A JPH0239126 A JP H0239126A
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JP
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liquid crystal
display element
crystal display
crystal molecules
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JP19026988A
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English (en)
Inventor
Tetsushi Yoshida
哲志 吉田
Ken Kojima
小島 謙
Mikiya Itakura
幹也 板倉
Atsushi Motai
惇 馬渡
Toshihiro Aoki
青木 俊浩
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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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、一対の基板間に封入したネマティック液晶の
分子を側基板間においてねじれ配列させた液晶表示素子
に関するものである。
〔従来の技術〕
液晶表示素子としては、一般にTN(ツィステッド・ネ
マティック)型のものが利用されている。
このTN型液晶表示素子は、一対の基板間に封入したネ
マティック液晶の分子を側基板間においてねじれ配列さ
せたもので、その構成は次のようになっている。
第6図はテレビジョン画像等の画像表示に利用される7
トリツクス表示方式のTN型液晶表示素子を示している
。第6図において、1,2はシール材3を介して接着さ
れた一対の透明基板であり、一方の基板例えば入射側基
板(図では下基板)1面には、多数本のストライブ状透
明走査電極4が形成され、出射側基板2面には上記走査
¥1極4と交差対向する多数本のストライブ状透明信号
電極5が形成されており、さらにこの側基板1,2面に
はそれぞれラビング等によって配向処理された配向膜6
,7が形成されている。LCは内基板1゜2間に封入さ
れたネマティック液晶であり、この液晶中には液晶分子
配列にねじれ性を与える光学活性物質(例えばカイラル
液晶)が混入されており、この液晶LCの分子は、側基
板1,2面の配向膜6,7によりその向きを規制されて
内基板1゜2間においてねじれ配列している。8,9は
両基板1,2の外面に配置された一対の偏光板である。
なお、第6図ではilt純マトリックス型の液晶表示素
子を示したが、マトリックス表示方式の液晶表示素子と
しては、薄膜トランジスタによって各画素電極を駆動す
るアクティブマトリックス型のものもある。
このTN型液晶表示素子には、液晶LCに左旋性(液晶
表示素子を透過する光の進み方向から見て左回りの旋向
性)のカイラル液晶を混入して液晶分子を入射側基板1
から出射側基板2に向かって左回りにねじれ配列させて
いるものと、液晶LCに右旋性のカイラル液晶を混入し
て液晶分子を入射側基板1から出射側基板2に向かって
右回りにねじれ配列させているものとがあり、従来のi
(l晶表示素子では、側基板1,2間の液晶分子が−F
1な傾き角(チルト角)をもってねじれ配列するように
、出射側基板2の配向処理方向(配向膜7の配向処理方
向)を、入射側基板1の配向処理方向(配向膜6の配向
処理方向)に対して、液晶分子配列のねじれ方向と逆方
向に回転させた方向にし、入射側基板1の配向処理方向
に応じて入射側偏光板8と出射側偏光板9の偏光軸方向
を決定している。
第7図は従来の液晶表示素子における側基板1゜2の配
向処理方向および液晶分子配列のねじれ方向と偏光板8
,9の偏光軸方向を示したもので、ここでは液晶分子を
入射側基板1から出射側基板2に向かって左回りにねじ
れ配列させている液晶表示素子の場合を示している。第
7図(a)において、A1は入射側基板の配向処理方向
、A2は出射側基板の配向処理方向、Tはll1品分子
配列のねじれ方向を示しており、入射側基板の配向処理
方向A1は液晶表示素子の前縁に対してほぼ45゜の角
度て斜め右前方向とされ、出射側基板の配向処理方向A
2は、入射側基板の配向処理方向Atに対して、液晶分
子配列のねじれ方向Tと逆方向にほぼ90°回転させた
方向とされている。そして液晶分子は、入射側基板面に
おいてはその配向処理方向AIに配向され、出射側基板
面においてはその配向処理方向A2に配向されており、
この液晶分子は、その左旋性により入射側基板から出射
側基板に向かって(図を裏側から見て)左回りにほぼ9
0°のねじれ角ψでねじれ配列している。なお、第7図
(a)において矢印Fは液晶表示素子の視角位置を示し
ており、この液晶表示素子の視角位置Fは図のように液
晶表示素子の前縁側にある。また、第7図(b)におい
て、B1は入射側偏光板の偏光軸方向(透過軸または吸
収軸の方向)、B2は出射側偏光板の偏光軸方向(透過
軸または吸収軸の方向)を示しており、入射側偏光板の
偏光軸方向B1は入射側基板の配向処理方向Alとほぼ
直交する方向とされ、出射側偏光板の偏光軸方向B2は
入射側偏光板の偏光軸方向Blとほぼ平行とされている
。なお、上記液晶表示素子には、出射側偏光板の偏光軸
方向B2を入射側偏光板の偏光軸方向Blに対してほぼ
直交させているものもある。
第8図は上記従来の液晶表示素子における液晶分子の配
列状態をそのねじれ方向に沿って展開して示したもので
、出射側基板2の配向膜7の配向処理方向A2を、入射
側基板1の配向膜6の配向処理方向Atに対して、液晶
分子配列のねじれ方向と逆方向に回転させた方向にして
いる従来の液晶表示素Tでは、側基板1.2間の液晶分
7− aが図示のように−様なチルト角θをもって並び
、この状態でほぼ90@ねじれ配列している。
ところで、最近マトリックス表示方式の液晶表示素子は
、大画面化および解像度の向上をはかるために画素数を
多くされる傾向にあり、これにともなって高時分割駆動
されるようになってきている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、側基板間においてねしれ配列する液晶分
子を−様なチルト角をもって配列させている従来の液晶
表示素子は、画素数を多くして高時分割駆動すると、液
晶の動作マージンが低下してコントラストおよび視野角
が悪くなってしまうという問題をもっていた。なお、上
記従来の液晶表示素子においても、液晶分子配列のねじ
れ角を大きくしてやれば、しきい値特性を急峻にしてコ
ントラストを向上させることができるが、上記従来の液
晶表示素子では、液晶分子配列のねじれ角を大きくする
と、応答速度が著しく低下してしまう。
本発明は上記のような実情にかんがみてなされたもので
あって、その目的とするところは、応答速度を低下させ
ることなくしきい値特性を急峻にして、高時分割駆動に
対しても良好なコントラストおよび広視野角をiするこ
とができるようにした液晶表示素子を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成するために、一対の基板間に封
入したネマティック液晶の分子を一方の基板から他方の
基板に向かってねじれ配列させた液晶表示素子において
、前記他方の基板の配向処理方向を、前記一方の基板の
配向処理方向に対して、液晶分子配列のねじれ方向と同
方向に回転させた方向にしたものである。
〔作用〕
すなわち、本発明の液晶表示素子は、側基板の配向処理
方向と液晶分子配列のねじれ方向とを上記のような関係
とすることにより、両基板間の液晶分子の配列状態を、
そのねじれ方向に沿って展開して見たときに、側基板面
での液晶分子のチルトh゛向か互いに逆ノj向でかつ基
板面から離れるにしたがって液晶分子のチルト角が小さ
くなる状態に配列させたものであり、このように液晶分
子を配列させれば、印加電圧に対する液晶分子の配列の
変化が大きくなるため、応答速度を低下させることなく
しきい値特性を急峻にして、高時分割駆動に対しても良
好なコントラストおよび広視野角を1りることができる
〔実施例〕
以下、本発明の第1の実施例を第1図〜第4図を参照し
て説明する。
この第1実施例の液晶表示素子は、側基板の配向処理方
向と入射側および出射側偏光板の偏光軸方向の関係は従
来の液晶表示素子と同じにし、両基板間に封入するネマ
ティック液晶を、従来の液晶表示素子とは逆方向の旋同
性をもたせた;1&品(カイラル液晶等の光学活性物質
を混入したネマティ・ツク1夜品)としt二らのである
すなわち、第1図はこの第1実施例の液晶表示素子にお
ける側基板の配向処理方向および液晶分子配列のねじれ
方向と入射側および出射側偏光板の偏光軸方向を示した
もので、ここでは、右旋性の液晶を使用する液晶表示素
子の場合を示している。第1図(a)において、Atは
入射側基板の配向処理方向、A2は出射側基板の配向処
理方向、Tは液晶分子配列のねしれ方向を示しており、
入射側基板の配向処理jj向A1と出射側基板の配向処
理方向A2は、第7図に示した従来の液晶表示素子と同
じ方向とされ、液晶分子は、その右旋性により入射側2
!板から出射側基板に向かって(図を裏側から見て)右
回りにほぼ90°のねじれ角ψでねじれ配列している。
なお、この場合、液晶表示素子の視角位置Fは第1図(
a)に示すように液晶表示素子の左側にくるが、液晶表
示素子をその視角位置Fから見る画像を表示するものと
し、この液晶表示素子を第1図(a)の状態からほぼ9
0°回してやれば、液晶表示素子の視角位置I?を前縁
側にもってくることができる。また、第1図(b)にお
いて、Blは入射側偏光板の偏光軸方向、B2は出射側
偏光板の偏光軸方向を示しており、入射側(−先板の偏
光軸方向B1は入射側基板の配向処理方向A1とほぼ直
交する方向とされ、出射側偏光板の偏光軸方向B2は入
射側偏光板の偏光軸h°向Bl とほぼ平行とされてい
る。
第2図は上記液晶表示素子における液晶分子の配列状態
をそのねじれ方向に沿って展開して示したもので、出射
側基板2の配向膜7の配向処理方向A2を、入射側基板
1の配向膜6の配向処理方向AIに対して、液晶分子配
列のねじれ方向と同方向に回転させた方向にしている上
記液晶表示素子では、側基板1.2間の液晶分子aか、
両括仮1.2面での液晶分子aのチルト方向が互いに逆
方向で、かつ基板1.2ifjから雌れるにしたがって
液晶層−〕’−a 4’)チルト角が小さくなり、液晶
層の1央部でほぼ水・1尺となる状態に配列する。そし
て、この液晶層paは、この状態でほぼ90°ねじれ配
列している。
第3図は上記実施例の液晶表示素子と従来の液晶表示素
子との誘電率特性を示したもので、ここでは、液晶とし
て、 N−1点 61℃ 粘度(20℃)  35c、p Δ n  (λ −a 590 口m、  25℃)0
.1の物性をもった、誘電率(ε)が比較的大きい液晶
を使用した場合の、印加電圧の変化に対する誘電率(ε
)の変化を調べた結果を示している。この図から分るよ
うに、上記実施例の液晶表示素子は従来のte1品表不
表示素子べて印加電圧の変化に対する。A電率(ε)の
変化かはるかに大きく、この誘電率の変化は液晶分子の
配向状態の変化に対応しており、これは即ち液晶表示素
子の光学的変化に対応しているため、急峻なしきい値特
性を示す。
このように、上記液晶表示素子においては、出射側基板
2の配向処理方向A2を、入射側基板1の配向処理方向
A1に対して、液晶分子配列のねじれ方向Tと同方向に
回転させた方向にして、側基板1,2間の液晶分子aの
配列状態を、そのねじれ方向Tに沿って展開して見たと
きに、側基板1.2而での液晶分子aのチルト方向が互
いに逆方向でかつ基板1,2而から離れるにしたがって
液晶分子aのチルト角が小さくなる状態に配列させてい
るから、印加電圧に対する光学的変化が大きくなり、応
答速度を低ドさせることなくしきい値特性を急峻にして
、高時分割駆動に対しても良好なコントラストおよび広
硯野角を得ることかてbる。
また、上記実施例のlfk品表不表示素子いて、下記の
[表1]の物性(旋同性1tJi晶を混入していない状
態での物性)をもつネマティックil&晶Iまたは■を
用いてその電気光学特性を測定した。
[表1コ c表2] 下記の[表2]は、上記実施例の液晶表示素子と従来の
液晶表示素子とのコントラストと応答速度を、[表1]
のうちの液晶Iを使用した場合について、凋べた結果を
示している。
なお、従来素子も実施例素子も、液晶分子配列のねじれ
角ψはほぼ90° (ただし、ねじれ方向は逆方向)、
基板面における液晶分子のチルト角はθく5°、液晶層
の層厚は4.2μmである。また[表2]において、V
sL(50%)は、IKHzでスタティック駆動したと
きの透過率が50%になるときの駆動電圧、VsL(5
0%)/VsL(5%)は、同じ<II(Hzでスタテ
ィック駆動したときの透過率50%〜5%の輝度変化に
必要な実効電圧比(この値が小さいほど1は圧変化に対
する輝度変化が大きい)である。また、[表2]におけ
るコントラストと応答速度(立ち上かり時間+立ち下が
り時間)の値は、115Bデユーテイ、1/8.5バイ
アス、HI<H2で時分割駆動したときの値である。
この[表2]からも明らかなように、上記実施例の液晶
表示素子は、従来の液晶表示素子(液晶分子配列がほぼ
90°のTNJ4!l液晶表示素子)と同等の高い応答
速度をもっており、また従来の液晶表示素子に比べて2
倍に近い、極めて良好なコントラストをもっている。
また第4図は、上記実施例の液晶表示素子の分光特性を
従来の液晶表示素子の分光特性と比較して示したもので
、上記実施例の液晶表示素子は、従来の液晶表示素子に
比べて、スペクトル分布はほぼ同じ傾向を示すが、ON
状態での透過率が極めて高い。すなわち、上記実施例に
よれば、希色せず、かつ明るい液晶表示素子を得ること
ができる。
次に、上記実施例の液晶表示素子における入射光の各波
長光と液晶層の層厚に対するコントラストの関係につい
て述べる。下記の[表3]は、液晶として[表1コの液
晶Iを使用した場合における上記液晶表示素子の液晶層
厚と赤、緑、青の各波長光に対するコントラスト比を調
べた結果を示し、[表4]は、lfk晶として[表1]
の液晶■を使用した場合における上記液晶表示素子の液
晶層厚と赤、緑、青の各波長光に対するコントラスト比
を調べた結果を示している。なお、ここでは、赤色フィ
ルタとして波長610nmで透過率最大となるカラーフ
ィルタを、緑色フィルタとして波長545 n taで
透過率最大となるカラーフィルタを、青色フィルタとし
て波長435 n mて透過率最大となるカラーフィル
タを使用している。
[表3] [表4] このように、上記実施例の液晶表示素子は、各波長ごと
にコントラストか最大になる液晶層厚があるので、この
実施例では、各波長における屈折率異方性Δnと液晶層
厚dとの積を入射光の波長λで除した値Δn(λ)−d
/λがo、g〜1.5の範囲であることが望ましい。ま
た、上記実施例の液晶表示素子における赤、緑、青の各
波長光に対するコントラスト比は液晶層厚によって異な
る。
したがって、上記液晶表示素子に赤、緑、青のカラーフ
ィルタを設けてフルカラー画像を表示させるには、各色
のカラーフィルタの厚さを変えて各色の画素表示部の液
晶層厚を最適に選べばよく(例えば〔表3]の場合は、
赤色画素表示部の液晶層厚を5.08μ11緑色画素表
示部の液晶層厚を4.87tt m s −を色画素表
示部のiik晶層厚を4.03a mとする)、その結
果、赤、緑、青の各波長光に対するコントラストをそれ
ぞれ最も高くすることができ、カラー画像が鮮明になる
なお、上記第1の実施例では右旋性をもたせた液晶を使
用しているが、左旋性をもたせたiIk品を使用する場
合も、出射側)J、l!i2の配向処理方向を、入射側
基板の配向処理方向に対して、lfk品分品分列配列じ
れ方向と同方向に回転させた方向にすれば、上記第1の
実施例と同じ効果をもつ液晶表示素子を得ることができ
る。
すなわち、第5図は本発明の第2の実施例を示したもの
で、第5図(a)において、Alは入射側基板の配向処
理方向、A2は出射側基板の配向処理方向、Tは液晶分
子配列のねじれ方向を示しており、入射側基板の配向処
理方向Alは、第1図に示した第1実施例における出射
側基板の配向処理方向A2と同じ方向とされ、出射側基
板の配向処理方向A2は、第1実施例における入射側基
板の配向処理方向AIと同じ方向とされている。
また、側基板間に封入するネマティック液晶は、第1実
施例とは逆/J’向の旋同性をもたせた液晶方 (〆旋性のカイラル液晶を混入したネマティック液晶)
とされており、その液晶分子は、その左旋性により入射
側Mlから出射側基板に向かって(図を裏側から見て)
左回りにほぼ90°のねじれ角ψでねしれ配列している
。なお、この場合も、液晶表示素rの視角位置Fは第5
図(a)に示すように液晶表示素rの左側にくる。また
、第5図(b)において、Blは入射側(−光沢の偏光
軸方向、B2は出+>y側11+j光数の偏光軸方向を
示しており、入f1・1側偏光数の偏光軸方向Blは入
射側基数の配向処理方向A1とほぼ直交する方向とされ
、出射側偏光にの偏光軸方向B2は入射側(−光沢の偏
光軸方向B1とほぼ車?jとされている。
この第2の実施例においても、出射側基板2の配向処理
方向A2を、入射側基板1の配向処理方向A1に対して
、液晶分子配列のねじれ方向rと同方向に回転させた方
向にしているから、側基板1.2間の液晶分子aの配列
状態は、そのねじれ方向Tに沿って展開して見たときに
、両是板1゜2面での液晶分子aのチルト方向が互いに
逆方向てかつ基板1,2而から離れるにしたがって液晶
分子aのチルト角が小さくなる状態になり、したがって
上記第1実施例と同様に、応答速度を低下させることな
くしきい値特性を急峻にして、高時分割駆動に対しても
良好なコントラストおよび広視野角を(%?ることかで
きる。
なお、上記第1および第2の実施例では、入射側基板の
配向処理方向AIと出射側基板の配向処理方向A2とを
ほぼ90°の角度で交差する方向にして、液晶分子・を
ほぼ90°のねじれ角ψてねしれ配列させているが、こ
の液晶分子配列のねじれ角は90°以上であってもよい
し、また、入射側偏光板の偏光軸方向Blと出射側偏光
板の偏光軸方向B2は互いにほぼ直交させてもよい。さ
らに上記実施例では、透過型の液晶表示素子を示したか
、本発明は、いずれか一方の偏光板の外側に反射数を配
置した反射型の液晶表示素子にも適用できることはもち
ろんである。
〔発明の効果〕
本発明の液晶表示素子は、一対の基板間に封入したネマ
テ、fツクllk品の分子を一方の基板から他方の基板
に向かってねじれ配列させた液晶表示素子において、前
記他h゛の基板の配向処理方向を、前記−力の基板の配
向処理方向にえIして、液晶分子配列のねじれ方向と同
方向に回転させた方向にしたものであるから、応答速度
を低下させることなくしきい値特性を急峻にして、高時
分割駆動にり・1しても良好なコントラストおよび広視
野角を得ることかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の第1の実施例を示したもので
、第1図は側基板の配向処理方向およびil1品分子配
列のねじれ方向と(1−完成の偏光軸方向の模式図、第
2図は液晶分子の配列状態をそのねじれ方向に沿って展
開して示した液晶分子配列図、第3図は液晶表示素子の
誘電率特性図、第4図は液晶表示素子の分光特性図であ
る。第5図は本発明の第2の実施例を示す側基板の配向
処理方向および液晶分子配列のねじれ方向と偏光板の偏
光軸方向の模式図である。第6図は液晶表示素子の断面
図、第7図は従来の液晶表示素子における側基板の配向
処理方向および液晶分子配列のねじれ方向と偏光板の偏
光軸方向の模式図、第8図は従来の液晶表示素子におけ
る液晶分子の配列状態をそのねじれ方向に沿って展開し
て示した液晶分子配列図である。 1・・・入射側基板、2・・・出口・1側括仮、6,7
・・・配向膜、a・・・液晶分子、A1 ・・入射側基
数の配向処理Jj向、A2・・・出射側基板の配向処理
方向、T・・・液晶分子配列のねじれh′向、ψ・・・
ねじれ角、B1・・・入射側偏光板の偏光軸h゛向、B
2・・・出射側偏光板の偏光軸Jj向、F・・・視角位
置。 出願人代理人 弁理士 鈴江弐頒 第1 図 帥でコミa 第3 図 (v) 25.0コ A2圧練t(l’l電禾の ζミ≧ 人身1゛イ唆)亀腋の 向が訃口球方ml 第2図 三メむ1ピ (nm> 第4図 オフ 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一対の基板間に封入したネマティック液晶の分子を一方
    の基板から他方の基板に向かってねじれ配列させた液晶
    表示素子において、前記他方の基板の配向処理方向を、
    前記一方の基板の配向処理方向に対して、液晶分子配列
    のねじれ方向と同方向に回転させた方向にしたことを特
    徴とする液晶表示素子。
JP19026988A 1988-07-29 1988-07-29 液晶表示素子 Pending JPH0239126A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19026988A JPH0239126A (ja) 1988-07-29 1988-07-29 液晶表示素子
EP19890113885 EP0352792B1 (en) 1988-07-29 1989-07-27 Liquid crystal device
DE1989613381 DE68913381T2 (de) 1988-07-29 1989-07-27 Flüssigkristallvorrichtung.

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