JPH0253891A - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、電気的に制御された複屈折（ＥＣＢ）効果を
利用した液晶表示素子に関する。

（従来の技術） 近年、液晶表示素子は、ワードプロセッサ、パーソナル
コンピュータなどにおける表示容量の増大化や表示面積
の大型化などの要求に伴って、ＳＴＮ　　（スーパーラ
イスティック）型やＳＢＥ　（スパーツィステッド・パ
イアフリジエンス・エフェクト）型などの複屈折率制御
型液晶表示素子（たとえば特開昭５３−２８１３０号公
報、同８０−１０７０２０号公報、ＳＩＤ’８θＤＩＧ
ＥＳＴ、Ｐ１２２など参照）が注目されている。

これらの３１型あるいはＳＢＥ型液晶表示素子は、正の
誘電異方性を持つ液晶組成物を使用しており、印加電圧
に対する透過光の変化が急峻であり、また多桁のマルチ
プレクス駆動をした場合においても高コントラストで視
野角も広いなとの特徴を釘している。

しかし、これらＳＴＮ型やＳ　Ｂ　Ｅ型の液晶表ホ素ｒ
では、いずれも背景色が無彩色ではなく色（−１きとな
る。たとえば黄色の背景に黒の表示、あるいは青色の背
景に白の表示となり、観察者の視感によって視認性評価
が異なるという問題があった。たとえば観察者によって
は、その背景色により視認性（コントラストなど）が低
下していると評価するものもある。

また、ＳＴＮ型および５ＩＤＥ型液晶表示素子は、共に
複屈折率性を利用しているため、透明基板間の間隙の変
化によって色むらが発生しゃすく、視野角方向からの色
変化や温度が変化したききの色変化が大きいという問題
もあった。さらに、ＴＮ型液晶表示素子では、カラーフ
ィルタを配設することによりカラー化が容易であるのに
対し、Ｓ　Ｂ　Ｅ型液晶表示素子では背景色が色（−Ｊ
きであるためカラー化が不ｎＪ能であった。

これらの点を改良した液晶表示素子の例としては、０旧
型液晶表示素子が知られている（Ａｐｐｌ、Ｐｌａｙｓ
、　Ｉ、ｃｔｔ、５（５）　１９８７　、ｐ、２３Ｂ　
）　、この　０旧型液晶表示素子は、液晶のねしれ角が
１８ｏ°　　リタデンヨン−Ｒ＝△ｎ−ｄ−ｃｏｓθの
値が０．５μｍ〜０．６μｍとされ、ｎ−先板はその一
方の透過軸がラビング軸と平行とされ、　２枚の偏光板
の吸収軸の角度は９０°とされたものである。

しかし、この０旧型液晶表示素子では、液晶のねじれ角
が１８０６であるため、電圧に対する透過光の変化はあ
まり急峻ではなく、また駆動デユーティ　（ｄｕｔｙ）
比を小さくすると、コントラスト不足、視角の狭さ、背
景の暗さなどが発生するという問題があった。

一方、白黒表示ｉｉＪ能な液晶表示素子として、電気的
に制御された複屈折（ＩＥｃＢ）効果を用いた、ＥＣＢ
型液晶表不素子が一般に知られている。このＰＣＢ効果
は、負の誘電異方性（△ε）を有するネマチック相の電
場内での変形（（］（４［’ｏｒｍａｔ　１ｏｎ）によ
り、実効的に複屈折率を変化させ、その効果を透過光の
変化として利用するものである。

しかし、このＥＣｌ３型液晶表示素子は、電圧−透過率
特性の急峻度が鈍く、多桁のマルチブレクス駆動を行っ
た場合にコントラスト の低下を招いてしまうという問題があった。また、ＥＣ
Ｂ型液晶表示素子に使用する液晶組成物は、船釣に誘電
異方性の絶対値１△ε１が小さく、そのため、駆動には
高い電圧が必要となってしまうという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、ＳＴＮ型およびＳ　Ｂ　Ｅ型液晶表示
素子は、高コントラスト、広視野角で多桁のマルチプレ
クス駆動が口■能である半面、いずれも背景色は無彩色
ではなく色付きかあり、白黒表示に比べ視認性の面で劣
り、またカラーフィルタを配設することによるカラー化
か困難であるなどの問題があった。

また、視認性に優れた白黒表示可能なＰＣＢ型液晶表示
素子においては、しきい値電圧が高いために消費電力が
高くなったり、電圧−透過率特性の急峻度が鈍いために
良好な多桁のマルチプレクス駆動表示を得ることができ
ないなどの問題があった。

本発明は、このような従来技術の課題に対処するべくな
されたものであり、背景色が無彩色で視認性に優れると
ともに、マルチプレスフ駆動においても高コントラスト
、広視野角での表示を可能にし、かつ印加電圧を低下さ
せた液晶表示素子を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明は、表面に電極および分子配向膜が順に
形成され、前記分子配向膜を対向させ所定の間隙を設定
して配置された少くとも一方が透明な一対の基板と、前
記間隙に挟持され、液晶分子のディレクタが前記一対の
基板面に対してはぼ垂直方向に配向された誘電異方性が
負の液晶組成物と、前記一対の基板の外側にそれぞれ配
置された偏光板とを有する液晶表示素子において、前記
液晶組成物は、 （式中、ＡはＸ秒−ｃｏヒ、（Ｙ（トまたは香を、１＜
）および１（２は炭素数が１〜ｌＯのアルキル基または
アルコキシ基を、ＸおよびＹは各々　口重子、Ｃβ原子
、Ｂｒ原子、Ｈ原子またはＣ１１ｌ基（たたし、ｘＳｖ
ともに１１原子の場合を除く。）を示す。以下同じ。）
で表される少くとも一種の化合物を２０重皿％以下の範
囲で含有することを特徴としている。

（作　用） 一般に、Ｉ’７ＣＢ型液晶表示素子で多桁のマルチプレ
クス駆動を行うためには、電圧−透過率特性の急峻な液
晶材料を使用する必要かある。そしてこのとき、弾性定
数比（Ｋ　３３　／　Ｋ　ｔ□）が大きく、液晶の屈折
率異方性（△ｎ）と液晶層の厚さ（ｄ）の積が大きい方
が、急峻なしきい値特性が１号られることか知られてい
る。

ここで、ＥＣＢ型液晶表示素子の電気光学特性（電圧−
透過率特性）は第３図に示すようになり、電圧−透過率
特性曲線におけるしきい値特性の急峻度γを第３図より
次式の様に定義した。

また、しきい値電圧ｖｔｈは、 Ｖ　Ｌｔ＋＝　Ｖ　’　（１’−５％）と定義した。

これより、γの値か小さい程、０Ｎ−ＯＦＦ駆動に必要
な電圧幅は小さくなり、また高コントラスト表示が可能
になるとともに、高マルチプレクス駆動表示が口Ｊ能に
なる。また、ｖｔｈが低い程、低電圧駆動か６■能とな
る。しかし、単にＶｔｈが低下したたけでは定義式より
明らかなようにγ値が悪化してしまう。

そして、本発明においては、使用する液晶組成物が、 で示される少（とも一種の化合物を含有しており、これ
によりｖｔｈが低下して低電圧駆動が可能となる。また
、この化合物は弾性定数比（Ｋ３３／■り１□）が大き
く、さらに八〇も大きいため、γ値も小さくなる。ただ
し、上記化合物の含有量か２０重量　９６を超えると、
結晶が析出するなど液晶組成物本来の特性を損うため、
使用量は２０重量％以ドとする。

したがって、ＥＣＢ型液晶表ボ素子の液晶組成物中に上
記（１）式で示される化合物を２０重量％以下の範囲で
添加することにより、白黒表示によって高コン−・ラス
トなマルチプレクス駆動による表示が可能となり、かつ
低消費電力の液晶表示素子を得ることかできる。

（実施例） 以下、本発明の液晶表示素子の実施例を図面を参照して
説明する。

ｆ８１図は、本発明の一実施例の液晶表示素子の構成を
示す断面図である。

一対のガラス基板］、２には、ぞれそれ表面にＩＴＯな
どからなる透明電極３．４か形成されている。この透明
電極３．４には、液晶分子のデイレフタか電圧無印加時
には基板表面に対して垂直ないしほぼ垂直方向に、電圧
印加時には一方向に傾斜配向するように分子配向膜５．
６が形成されている。そして、これら一対のガラス基板
１．２を分子配向膜５．６が対向し、所定の間隙が形成
されるように配置し、その外周をシール剤７によって封
１１．することによりセル８が構成されている。

そして、このセル８内には、 て示される少なくとも一種の化合物を２０重量％以下の
範囲で含有する誘電異方性が負の液晶組成物９が封入さ
れており、またセル８の外側には、それぞれ偏光板１０
．１１が設置されている。

次に、上記構成の液晶表示素子の具体的な製造例および
その特性の評価結果について説明する。

実施例１〜３ まず、一方のガラス基板１の表面に　２００本のＩＴＯ
からなる透明電極３を、また他方のガラス基板２の表面
に４００本のＩＴＯからなる透明電極４を］　０ 通常の方法で形成した。次いで、これら透明電極３．４
上に一塩基性クロム錯体層を形成した後、これをラビン
グ処理して分子配向膜５．６とした。

そして、第２図に示すように、ラビング方向（図中、矢
印Ａがガラス基板１のラビング方向を、矢印Ｂがガラス
基板２のラビング方向を示す。）か平行となるように、
これらガラス基板１．２を分子配向膜５．６を対向させ
てほぼ平行に配置し、その外周部をエポキン樹脂接養剤
からなるシール剤７で接養して、セル８を作製した。な
お、ガラス基板１．２間の間隙距離は、図示を省略した
ガラスファイバスペーサにより　８μｍに制御した。

次に、上記セル８内に液晶組成物９として、誘電異方性
が負のエステル系ネマチック液晶・Ｚｌ、１３８９（商
品名、Ｅ・メルク社製）に、で示される化合物Ａを５重
量％、１０重量％、１５市ｍ％で添加したものをそれぞ
れ封入し、３種類の液晶表示素子を作製した。また、偏
光板］０、］１ １］は、第２図に示すように、それぞれの吸収軸（図中
、矢印Ｃが上側の偏光板１０の吸収軸を、矢印りが下側
の偏光板１１の吸収軸を示す。）が直行しく図中、θ１
−９０°）、かつ分子配向膜５．６のラビング方向に対
して４５°の角度（図中、θ２−４５°）で交差するよ
うに設置した。

次に、このようにして得た液晶表示素子の２５℃におけ
る電気光学特性を測定した。第１表にこれら液晶表示素
子のしきい値電圧・ｖｔｈ、前述の（ＩＩ）式で定義し
た急峻度γの値および配向性を、また液晶組成物の物性
値として屈折率異方性・Δｎを示す。

比較例〕、２ 上記実施例１における液晶表示素子において、液晶組成
物９を誘電異方性が負のエステル系ネマチック液晶・Ｚ
ＬＩ−３８９のみに変更したもの（比較例１）と、化合
物Ａの使用量を２５重量％に変更したもの（比較例１）
をそれぞれ作製した。

これら液晶表示素子についても上記実施例と同様に電気
光学特性を測定した。これらの結果を合せて第１表に示
す。

（以ド余白） 第１表 ］４ ′２Ｓ１表の結果からも明らかなように、化合物Ａを２
０重足％以−ドの範囲で液晶組成物中に添加した各実施
例の液晶表示素子は、化合物Ａを添加していない液晶組
成物を使用した比較例１の７１に品表示素子に比べて、
屈折率異方性・△ｎにほとんと°ｙ−影響を与えること
なく、Ｖｔｌ＋か低下しているとともにγ値も向上して
いることかわかる。したかって、この液晶組成物を使用
することにより、白黒表示において、低消費電力で、高
コントラストなマルチプレクス駆動による表示が可能な
液晶表示素子を作製することかできる。実施例４上記実
施例１における液晶表示素子において、液晶組成物つと
して、誘電異方性か負のフェニルシクロヘキサン系液晶
・ＺＬ＋−１４９４（商品名、Ｅ・メルク社製）に、添
加物として上記実施例で使用した化合物Ａと、 で示される化合物Ｂとをｔｆｆｌ比ＩＩＩで混合したも
のを１５重量％で添加したものを使用する以外は同］５ 一条件で液晶表示素子を作製した。

この液晶表示素子についても、実施例１と同様にして電
気光学特性を測定した。

実施例５ 上記実施例１における液晶表示素子において、液晶組成
物９として、誘電異方性が負のフェニルシクロヘキサン
系液晶−Ｚｌ、ｌ−１４９４に、で示される化合物Ｃを
１５重量％で添加したものを使用する以外は同一条件で
液晶表示素子を作製した。

この液晶表示素子についても、実施例１と同様にして電
気光学特性を測定した。

比較例３ 上記実施例４における液晶表示素子において、液晶組成
物つとして化合物Ａを用いない以外は同一条件で液晶表
示素子を作製した。

この液晶表示素子についても、実施例１と同様にして電
気光学特性を測定した。これら実施例４、］６ ５および比較例３の液晶表示素子の測定結果を第２表に
示す。

（以下余白） 第２表 なお、上記実施例では傾斜配向膜として一塩基性クロム
錯体を用い、ラビングする方法についてのべたが、長鎖
アルキルシランやその他のｈ′法を用いることができる
。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の液晶表示素子によれば、
背景色が無彩色で視認性に優れた白黒表示を、マルチプ
レクス駆動によって高コントラスト、広視野角、低消費
電力で実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図に示した液晶表示素子のラビング方向および偏光板の
配置方向を示す図、第３図は液晶表示素子の印加電圧−
透過率特性を示す図である。 ］、２・・・ガラス基板、３．４・・・透明電極、５．
６・・分子配向膜、８・・・セル、１０．１１・・・分
子配向膜。 出願人　　　　　　株式会社　東芝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面に電極および分子配向膜が順に形成され、前
   記分子配向膜を対向させ所定の間隙を設定して配置され
   た少くとも一方が透明な一対の基板と、前記間隙に挟持
   され、液晶分子のディレクタが前記一対の基板面に対し
   てほぼ垂直方向に配向された誘電異方性が負の液晶組成
   物と、前記一対の基板の外側にそれぞれ配置された偏光
   板とを有する液晶表示素子において、 前記液晶組成物は、 一般式：▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ａは▲数式、化学式、表等があります▼、▲数
   式、化学式、表等があります▼または▲数式、化学式、
   表等があります▼を、Ｒ＿１およびＲ＿２は炭素数が１
   〜１０のアルキル基またはアルコキシ基を、ＸおよびＹ
   は各々Ｆ原子、Ｃｌ原子、Ｂｒ原子、Ｈ原子またはＣＮ
   基（ただし、Ｘ、ＹともにＨ原子の場合を除く。）を示
   す。）で表される少くとも一種の化合物を２０重量％以
   下の範囲で含有していることを特徴とする液晶表示素子
   。