JPH04116523A - 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］ （産業上の利用分野） この発明は液晶表示素子に係り、電圧制御複屈折効果（
Ｅ　ＣＢ）形のアクティブマトリクス駆動液晶表示素子
に関する。

（従来の技術） 液晶表示素子の駆動方法には、単純マトリクス駆動、ア
クティブマトリクス駆動の各方式があり・、単純マトリ
クス駆動方式の液晶表示素子はその性質上走査線を多く
すると、クロストークの発生、表示コントラストの低下
が生じ、画素数には限界がある。

これに対し、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示
素子は、各画素ごとに能動素子（例えば薄膜トランジス
タ（ＴＰＴ））が設けられているため、原理的には画素
数はいくらでも多くすることができ、クロストークがな
く高コントラストの表示を行なうことができ、また、中
間調表示にも有利である。

一方、複屈折制御形の液晶表示素子は、液晶の持つ複屈
折異方性を利用するものである。すなわち、電圧無印加
時に、−軸性結晶と同等の光学特性を得るため液晶分子
をセル壁面に対して一定方向に配向させ、電圧印加によ
って分子配向を変化させ、リタデーションを変化させる
。この様なセルをクロスニコル間におき、白色光を入射
させれば、電圧印加によって光の透過率を変化させるこ
とができる。その際、Δｎｏｄ　（液晶の複屈折率Δｎ
と液晶層の厚さｄとの積）の値は表示特性に大きな影響
を与える。

第２図にΔｎ−ｄが異なる場合の印加電圧−透過率特性
を示す。この様に特性曲線３１に示す如くΔｎｏｄが大
きいと急峻な特性となり、特性曲線３３に示す如くΔｎ
−ｄが小さいと、緩慢な特性となる。また、Δｎ−ｄが
小さすぎると、いくら電圧を印加しても透過率が高くな
らない。

この液晶表示素子は、液晶に電圧をかけない場合、誘電
異方性が負の液晶材料の分子の長袖方向が基板表面に対
してほぼ垂直ないわゆるホメオトロピック配列をとって
いる。また、基板の外側に偏光板が互いに偏光軸を９０
度になるように配置されている。

この液晶表示素子に垂直に通過する光の透過率Ｔｒは、 Ｔｒ＝Ａ２ｓｉｎ２（δ／２戸値１） で表される。但し、Ａは係数を示す。

ここで、δはリタデーションであり、セルの複屈折率を
Δｎｅｆｆ、セル厚をｄとすると、波長をλとして、 δ−（Δｎｅｆｆ　−ｄ・２π）／λ・（２）で表され
る。

従って、電圧無印加の場合は液晶分子は基板と垂直にな
っており、セルの複屈折率Δｎｅｆｆは零であり、透過
率Ｔｒは零となる。一方、閾値電圧以上の電圧を印加し
た場合には、液晶分子のチルト角が零でなくなり、透過
率Ｔｒが変化する。

ここで、透過率Ｔｒを最大にするには（１）式％式％） となる事が分かる。「ジエイ、エフ、クレールアンド　
ジニイ、シ仁　ドイツチ、二ロディスプレイ（Ｊ、Ｆ、
ＣＬＥＲＣａｎｄ　　Ｊ、Ｃ，ＤＥＵＴＳＨ，Ｅｕｒｏ
ｄｉｓｐｌａｙ）　　８７゜ｐ、　２Ｈ（１９７５）　
Ｊでは、ＴＰＴ駆動方式の垂直配向電圧制御複屈折効果
（Ｅ　ＣＢ）形液晶表示素子のΔｎ−ｄの値を、約λＲ
ＥＤ　／　２　（〜ＯＪ　ｕ　ｍ）と設定しである。

しかし、実際には発明者らの多くの実験によると、上述
したΔｎｏｄの値、即ちΔｎ−ｄ〜０．３μｍでは、コ
ントラストの低下や正面輝度の低下が起こるという問題
があった。

これは、配向膜近傍の液晶分子が、界面の影響を受け、
十分応答せず、透過率Ｔｒを最大にするΔｎ−ｄの値が
理論値と異なってくると考えられる。

また、Δｎ−ｄがかなり大きすぎるとコントラスト、輝
度は良好となるが、応答速度は遅くなり視野角が狭く、
信号電圧に対する透過率の変化が大きくなりすぎ、階調
制御性が悪くなってしまう。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記問題を解決しようというものであり、正
面輝度が高く、コントラストが高く、視野角も広く、階
調制御も良好で、かつ高速応答、高表示品位の液晶表示
素子を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、複数の能動素子を形成した基板と、この基板
と対向し、間隔ｄで配置された透明電極を有するガラス
基板と、基板とこのガラス基板との間に配置され、この
透明電極に電圧を印加しない時に液晶分子長軸がこの基
板法線に対して微小角度のプレチルト角を有した垂直配
向をしている誘電異方性が負の液晶組成物とを備えたア
クティブマトリクス駆動型の液晶表示素子において、こ
の液晶分子の長軸方向と前記基板法線とのなす角度が０
．９度以下であり、この液晶組成物の屈折率異方性Δｎ
と液晶層厚ｄとの積Δｎ−ｄの値が０．３５μｍ乃至０
．４４μｍの範囲にあることを特徴とする。

（作　用） 液晶組成物の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎ
ｏｄの値は、液晶表示素子の表示性能を決める重要なパ
ラメータであり、発明者らは、多くの実験により、アク
ティブマトリクス駆動方式の液晶素子において、透過率
Ｔｒを最大にするためには、Δｎ−ｄ≧０．３５μｍで
あることを見出だした。一方Δｎ−ｄの値が大きくなり
過ぎると応答速度は遅くなり、視野角が狭く、また、階
調制御性が悪化することが知られている。階調制御性が
悪化せず、応答速度は遅くならず、視野角が狭くならな
いΔｎ−ｄの範囲は０．４４μｍ以下であることを見出
だした。

したがって、本発明は、液晶の複屈折率をΔｎ１液晶層
の厚さをｄとしたとき、Δｎ−ｄ≧０．３５μｍ１Δｎ
−ｄ≦０．４４μｍを満足するものである。

すなわち、液晶分子の長軸方向と基板法線との成す角度
が０．９度以下であるとき、Δｎ−ｄの値が０．３５μ
ｍ乃至０．４４μｍの範囲にあれば、高コントラストで
正面輝度が高く広視野角で階調制御も良好で高速応答の
液晶表示素子が得られることを見出だした。

なお、Δｎ−ｄの値が０．３５μｍより小さい場合は、
視野角は広く、階調制御性も良好だが、正面輝度が低く
、かつコントラストが低くなり、逆にΔｎ−ｄの値が０
６４４μｍより大きい場合は、正面輝度が高くコントラ
ストも高くなるが、視野角は狭く、階調制御性も悪くな
る （実施例） 以下本発明にかかる液晶表示素子の実施例を図面を用い
て説明する。第１図の様に、能動素子付画素電極１１が
付いたＴＦＴアレイ基板１２と表面に透明電極１０が形
成された透明ガラスでできた基板１３が、ＴＦＴアレイ
面と透明電極が対向するように配置されている。ＴＦＴ
アレイ面、透明電極上には一塩基性クロム錯体や長鎖ア
ルキルシランを用い垂直配向膜１４，１５が形成されて
いる。垂直配向膜上をラビングして、ラビング方向が平
行となるようにこれらガラス基板１２゜１３をほぼ平行
に配置し、その周囲はエポキシ系接着剤からなるシール
剤１６で接着しＴＰＴアクティブマトリクス駆動形液晶
表示素子２６の空セルを作製した。このとき基板間隔ｄ
は、スペーサー材により制御し、種種の基板間隔の空セ
ルを作成した。

液−晶組成物２２には誘電異方性が負の液晶としテＺ　
Ｌ　Ｉ　−２７８７（Ｅ−メルク社製の商品名）ヤＥＮ
−２４（チッソ社製の商品名）やＥＸＮ−００１（ロブ
イック社製の商品名）を用い、空セルに注入して液晶セ
ルを作成した。この様な液晶セルの前後にそれぞれ二枚
の偏光板２３．２４を直交ニコルとなるように設置し、
液晶表示素子２６を作成した。なお、符号１７は電圧無
印加部、符号１８は電圧印加部である。

これらの液晶表示素子２６を、各々アクティブマトリク
ス駆動点灯させた場合の表示コントラストと視野角及び
階調制御性について評価した。その結果を第１表に示す
。

なお、第１表中において、サンプル番号１，２゜３．４
．５は、垂直配向剤として、長鎖アルキルシランを用い
、サンプル番号６．７．８は垂直配向剤として、−塩基
性クロム錯体を用いた。

表から、Δｎｏｄの値が０．３５μｍ乃至０．４４μｍ
の範囲にあれば、高コントラスト、広視野角な、かつ階
調制御性が良好なアクティブマトリクス駆動液晶表示素
子が得られることが判る。

（以下余白） なお、実施例としては、三端子素子であるＴＰＴ型アク
ティブマトリクス駆動方式の場合を示したが、二端子素
子であるＭＩＭ型アクティブマトリクス駆動方式などを
用いても同様の効果が得られる。

［発明の効果］ 本発明によれば、高速応答で高コントラスト、正面輝度
が高く、広視野角な階調制御性が良好な液晶表示素子が
得られる。

なお実施例としては、垂直配向膜として、表面がラビン
グ処理されたー塩基性クロム錯体や長鎖アルキルシラン
を用いた場合を示したが、その他の方法すなわちＳｉＯ
斜方蒸着法や上記の垂直配向方法の併用などを用いるこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶表示素子の概略断面図を示す図、
第２図はΔｎｏｄをかえた場合の印加電圧−透過率特性
を示す図である。 １２．１３・・・ガラス基板 １０・・・透明電極 １・・・能動素子付画素電極 ４．１５・・・配向膜 ３．２４・・・偏光板 ７・・・電圧無印加部 ８・・・電圧印加部 ２・・・液晶分子 ６・・・シール剤 ６・・・液晶表示素子 １・・・Δｎ−ｄが大きい場合の印加電圧−透過率特性
の特性曲線 ２・・・Δｎ−ｄが中くらいの場合の印加電圧−透過率
特性の特性曲線 ３・・・Δｎ−ｄが小さい場合の印加電圧−透過率特性
の特性曲線 Ｇ 第 図 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　竹　花　喜久男

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　複数の能動素子を形成した基板と、 この基板と対向し、間隔ｄで配置された透明電極を有す
   るガラス基板と、 前記基板と前記ガラス基板との間に配置され、この透明
   電極に電圧を印加しない時に液晶分子長軸が前記基板法
   線に対して微小角度のプレチルト角を有した垂直配向を
   している誘電異方性が負の液晶組成物とを備えたアクテ
   ィブマトリクス駆動型の液晶表示素子において、 前記液晶分子の長軸方向と前記基板法線とのなす角度が
   ０．９度以下であり、 前記液晶組成物の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積
   Δｎ・ｄの値が０．３５μｍ乃至０．４４μｍの範囲に
   あることを特徴とする液晶表示素子。