JPH0540281A - Tn型液晶表示素子 - Google Patents

Tn型液晶表示素子

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JPH0540281A
JPH0540281A JP3113396A JP11339691A JPH0540281A JP H0540281 A JPH0540281 A JP H0540281A JP 3113396 A JP3113396 A JP 3113396A JP 11339691 A JP11339691 A JP 11339691A JP H0540281 A JPH0540281 A JP H0540281A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal display
display device
type
optically active
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Pending
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JP3113396A
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English (en)
Inventor
Sachiko Ichimura
幸子 市村
Kojiro Tsubota
耕次郎 坪田
Kazuyoshi Fujioka
和巧 藤岡
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ねじれ角75°〜105°のTN型液晶表示
素子におけるドメイン発生による表示品質の低下を防止
する。 【構成】 TN型液晶表示素子における液晶中に、液晶
のヘリカルピッチが特定の範囲となるように光学活性化
合物を添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ツイステッドネマチ
ック(TN)型液晶表示素子に関する。さらに詳しく
は、とくにアクティブマトリックス駆動方式で高表示品
位を有するTN型液晶表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶表示素子の絵素の高密度化や
動作速度の上昇に伴い、いわゆるアクティブマトリック
ス駆動方式のTN型液晶表示素子が用いられるようにな
ってきている。
【0003】かかるアクティブマトリックス駆動方式T
N型液晶表示素子の模式的平面図を図1に、模式的断面
図を図2に示した。図中、1はガラス基板、2はポリイ
ミド系配向膜、3は絵素電極、4は絶縁膜、5はTN液
晶層、6はゲートバスライン、7はa−Si膜、8はn
+型a−Si膜、9はソースバスライン、10はドレイ
ン電極、11はエッチング・ストッパを各々示すもので
ある。
【0004】そして、配向膜2にはラビングによる配向
処理がなされており、かつガラス基板1はラビング方向
が交差するように対向配置されているため、液晶層5中
の液晶はガラス基板間にねじれ角φ(75°≦φ≦10
5°)でねじれ配向されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アクティブマトリックス駆動方式のTN型液晶表示素子
においては、マトリックス駆動により図3に示すような
形状のドメイン(w)が生じ易く、良好な黒色表示が不
可能となってコントラスト比の低下を招く。ことに、絵
素ピッチが100μm以下の高精細アクティブマトリッ
クス式TN型液晶表示素子では、絵素面積に対するドメ
インの比率が大きくなるため、表示品位に重大な悪影響
が生じる。また、カラーフィルタを備えたカラー表示用
の液晶表示素子においては、コントラスト比のみなら
ず、色純度も低下するという問題が生じる。
【0006】このようなドメインは、基本的に液晶層内
の配向乱れにより生じるものである。かかる点からこの
ようなドメインの発生を抑制すべく、従来のポリイミド
系配向膜に代わる新しい配向膜の開発が試みられてお
り、ある程度の効果は認められるものの、信頼性を含め
完全な解決まで至っていないのが現状である。
【0007】一方、液晶の配向性の安定化を図るため
に、TN液晶層中に光学活性物質を添加してこの液晶の
ヘリカルピッチpを制御する手法も知られているが、こ
の光学活性物質の添加量は、素子の駆動電圧の増加をで
きるだけ避けるべく、少量用いられているにすぎない。
【0008】この発明は、かかる状況下なされたもので
あり、ことに、特殊な配向膜を用いることなく、駆動時
のドメインの発生が著しく抑制されたTN型液晶表示素
子を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記観点
かつ鋭意研究を行った結果、TN型液晶中に添加する光
学活性物質の量を従来に比して増加することによりヘリ
カルピッチpをより減少することができる事実、並びに
この減少によりヘリカルピッチが特定の範囲内となるよ
うに制御することにより、駆動時のドメインが著しく抑
制されたアクティブマトリックス式液晶表示素子が得ら
れる事実を見出し、この発明に到達した。
【0010】かくしてこの発明によれば、配向膜を有す
る一対の基板間に、ネマチック型液晶をねじれ角φが、
75°≦φ≦105°となるようにねじれ配向させてな
るTN型液晶表示素子において、上記ネマチック型液晶
中に、該ネマチック型液晶が下記ヘリカルピッチp φ/360−0.15≦d/p≦φ/360+0.2(式
中、dは液晶層厚)となるように光学活性化合物が添加
されてなることを特徴とするTN型液晶表示素子が提供
される。
【0011】この発明は、ドメインの発生を抑制すべく
TN型液晶表示素子中の液晶中に光学活性化合物を添加
して該液晶のヘリカルピッチが上記特定の範囲となるよ
うに制御するという手段を講じたものである。
【0012】この発明の効果は、前述したごとく、アク
ティブマトリックス駆動方式のTN型表示素子において
とくに著しい。かかるアクティブマトリックス式の表示
素子の構造自体は公知のものを適用することができる。
中でも、絵素ピッチが100μm以下(10μm以上)
の高精細TN型液晶表示素子やカラーフィルタを備えた
カラー液晶表示装置において、著しいコントラスト比の
向上、色再現性の改善を図ることができる。
【0013】またこの発明の液晶表示素子における配向
膜としては、ポリイミド系膜が好ましく、その具体例と
しては、全芳香族系ポリイミド、芳香族−脂肪族系ポリ
イミド、芳香族−脂環族系ポリイミド、ポリイミドシロ
キサン等の公知のものを適用することができる。これら
の配向膜は、ガラス基板等の透光性基板上に形成後所定
の方向へのラビング処理に付される。そして、これらの
ラビング方向を75°〜105°に交差させることによ
り、ネマチック液晶を上記ねじれ角φにねじれ配向させ
ることができる。
【0014】この発明のネマチック液晶としては、当該
分野で公知の種々のネマチック型液晶化合物や混合物を
用いることができ、例えば、PCH系、シクロヘキサン
系等のネマチック液晶化合物が挙げられる。かかるネマ
チック液晶層を形成すべきセル厚は通常4〜5.5μm
程度が適している。
【0015】上記ネマチック液晶には特定量の光学活性
化合物が添加される。この特定量とは、ネマチック液晶
のヘリカルピッチpが常温で下記の関係: φ/360−0.15≦d/p≦φ/360+0.2 を満足すべき量であり、ネマチック液晶や光学活性化合
物の種類によって変動する。しかしながら、従来の添加
量に比して多量とはいえ、いずれにせよ2.5wt%以
下、通常、0.2〜1.5wt%の添加で目的を達成す
ることができる。とくに、下式 φ/360−0.15≦d/p≦φ/360 を満足する場合により顕著な効果を得ることができる。
【0016】なお、d/p<φ/360−0.15の場
合にはドメインの発生抑制効果が不充分で適さず、d/
p>φ/360+0.2の場合には液晶のねじれ角φの
安定性が低下するため、意図する効果を奏するTN型液
晶表示素子は得られない。
【0017】このような光学活性化合物としては、従来
のネマチック液晶やスメクチック液晶添加用のカイラル
化合物が適しており、その具体例は、後述の実施例等に
例示される。
【0018】
【作用】この発明のTN型液晶表示素子においては、ネ
マチック液晶が前記特定のヘリカルピッチを有してお
り、これにより駆動時のドメインの発生が著しく抑制さ
れる。
【0019】そして、かかるヘリカルピッチの制御もせ
いぜい2.5wt%程度迄の光学活性化合物の添加で達
成されるため、添加による駆動電圧の上昇も実用上問題
のない範囲内に抑えられる。
【0020】
【実施例】図1及び図2で示される構造を有するこの発
明のアクティブマトリックス駆動方式のTN型液晶表示
素子を作製した。但し、絵素ピッチは70μmであり、
アクティブマトリックス基板と反対側のガラス基板には
カラーフィルタを設けている。
【0021】両基板表面上に形成された配向膜は、ポリ
イミド系(AL−2061(日本合成ゴム)又はSE7
311(日産化学))のもので、180℃で1時間焼成
を行い表面をラビング処理し、PCH系のネマチック混
合液晶(ZLI−3021;メルク社製)を封入し、液
晶表示素子とした。ラビング方向はソースバスラインに
対して45°、液晶のねじれ角は90°とし、ネマチッ
ク混合液晶に添加する光学活性物質としては下式(I)
の化合物を用いている。
【化1】
【0022】この式(I)の化合物の添加量を種々変化
させ図4に示したような波形にてアクティブマトリック
ス方式の駆動を行い、ドメイン(液晶配向不良領域)発
生有無について観察を行った。また、アクティブマトリ
ックス駆動波形については2通り、(波形(イ);充電後
次回充電時までソース信号を保持する。波形(ロ);充電
後すぐにソース信号の極性を変化させる。)を用いた。
ドメイン発生有無の状況については、1000絵素につ
いて観察を行い、ドメインが全体の何%生じているかに
て評価した。
【0023】この結果を、表1及び表2に示した。
【表1】
【表2】
【0024】さらにコントラスト比について計測した結
果を表3に示す。
【表3】
【0025】以上に示したとおり、ネマチック混合液晶
に対する、式(I)の光学活性化合物添加量を増加する
ことにより、ドメイン発生比率を従来の80%〜100
%より1%未満に抑制することが可能となった。また、
ドメイン発生比率が1%未満ならば、ドメイン発生によ
る表示品に低下はほとんどないことを確認している。ま
た、式(I)の添加量をある量以上に増加させても、効
果がほとんど変わらない点に着目すると、表1のケース
では式(I)の添加量0.8wt%以下、表2のケース
でも同様にCN添加量0.8wt%以下のところに最適
点があり、その最適量に設定するようにするのが好まし
い。
【0026】本実施例では、絵素ピッチが細かい高精細
TN型液晶表示素子を用い、表3で示したような、大き
なコントラスト向上効果を得ることができたが、通常の
絵素ピッチのTN型液晶表示素子においても同様の効
果;コントラスト比50以上を得られることを確認して
いる。また、カラー液晶表示素子では、コントラスト比
を上げると同時に、色再現性も大きく改善することか
ら、ドメイン抑制による効果はさらに大きい。光学活性
化合物添加量については、今回実施例において、一部
(6点のみ)示したが、φ/360−0.15≦d/p
≦φ/360+0.2(φ;液晶のねじれ角、d:液晶
層厚、p;液晶のヘリカルピッチ長)の条件を満たす種
々の添加量においてもほぼ同様のドメイン抑制効果が確
認されており、光学活性物質についても式(I)以外に
下記種々の光学活性化合物を用いた場合にも同様の効果
が得られた。
【化2】
【0027】ネマチック混合液晶については、今回実施
例においては、PCH系液晶を用いたが、その他の液晶
系でも(例えばビフェニル系、フッ素系)でも同様の効
果が得られた。配向膜に関しては、今回実施例でAL−
2061(日本合成ゴム)及びSE7311(日産化
学)を用い180°にて焼成を行ったが、同じポリイミ
ド骨格を有する他の配向膜を用い、180°C以外の温
度にて焼成を行った場合についてもほぼ同様の効果が確
認された。
【0028】また、液晶のねじれ角においても、上記実
施例においては90°にて実験を行ったが75°≦φ≦
105°においても同様の効果を確認している。さら
に、実施例においては、図4に示したような駆動波形を
用いて実験を行ったが、回路による実際の駆動波形を含
め、他の駆動波形でも同様の効果が得られた。ラビング
方向については、今回の実施例においては、ソースバス
ラインに対して45°にてラビングを行ったが、ソース
バスラインに対して40°以上50°以下で本発明によ
り特に大きなドメイン抑制効果が確認されるが、他のラ
ビング方向においても同様の効果が得られることを確認
している。
【0029】
【発明の効果】この発明のTN型液晶表示素子によれ
ば、駆動時のドメインの発生が抑制され、ことにアクテ
ィブマトリックス駆動方式において問題となるドメイン
発生によるコントラストの低下を防止又は著しく抑制す
ることが可能となる。そしてこれにより、特に高精細絵
素ピッチの(10μmピッチ以上100μmピッチ以
下)TN型液晶表示素子において、特に大きなコントラ
スト向上効果及びカラーフィルタを具備するカラーTN
型液晶表示素子においては、大きな色再現性改善効果を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】アクティブマトリックス方式TN型液晶表示素
子の一例を示す模式的平面図である。
【図2】同じく模式的断面図である。
【図3】液晶配向の乱れによるドメインの発生状態を示
す模式的平面図である。
【図4】実施例で用いた駆動波形図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 ポリイミド系配向膜 3 絵素電極 4 絶縁膜 5 TN液晶層 6 ゲートバスライン 7 a−Si膜 8 n+型a−Si膜 9 ソースバスライン 10 ドレイン電極 11 エッチング・ストッパ w ドメイン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配向膜を有する一対の基板間に、ネマチ
    ック型液晶をねじれ角φが、75°≦φ≦105°とな
    るようにねじれ配向させてなるTN型液晶表示素子にお
    いて、 上記ネマチック型液晶中に、該ネマチック型液
    晶が下記ヘリカルピッチp φ/360−0.15≦d/p≦φ/360+0.2 (式中、dは液晶層厚)となるように光学活性化合物が
    添加されてなることを特徴とするTN型液晶表示素子。
  2. 【請求項2】 アクティブマトリックス駆動方式である
    請求項1の液晶表示素子。
  3. 【請求項3】 表示絵素ピッチが10μm以上かつ10
    0μm以下である請求項2の液晶表示素子。
  4. 【請求項4】 カラーフィルタをさらに具備してなる請
    求項2又は3の液晶表示素子。
JP3113396A 1991-05-17 1991-05-17 Tn型液晶表示素子 Pending JPH0540281A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08292454A (ja) * 1995-04-24 1996-11-05 Nec Corp 液晶表示装置およびその製造方法
WO1997029167A1 (fr) * 1996-02-09 1997-08-14 Chisso Corporation Composition de cristaux liquides et element d'affichage associe
JP2002268095A (ja) * 2001-03-09 2002-09-18 Santekku:Kk 液晶表示装置
US7518582B2 (en) 2003-06-16 2009-04-14 Nec Corporation Liquid crystal panel, liquid crystal display device, and electronic equipment

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58120955A (ja) * 1982-01-13 1983-07-19 株式会社昭和陶園 タイルを敷き詰めた面に明所と暗所を形成するタイル

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