JPH0572534A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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Publication number
JPH0572534A
JPH0572534A JP23807491A JP23807491A JPH0572534A JP H0572534 A JPH0572534 A JP H0572534A JP 23807491 A JP23807491 A JP 23807491A JP 23807491 A JP23807491 A JP 23807491A JP H0572534 A JPH0572534 A JP H0572534A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
angle
display device
crystal display
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP23807491A
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English (en)
Inventor
Seiichi Mitsui
精一 三ツ井
Kozo Nakamura
浩三 中村
Tadashi Kimura
直史 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication of JPH0572534A publication Critical patent/JPH0572534A/ja
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】配向膜をラビング配向処理により、基板に対し
垂直方向角で定義されるプレチルト角(θ)が20°〜
50°になるように処理し、上記透光性基板の上下基板
における液晶分子の角度(δ)と、上記液晶がゲスト−
ホスト方式カイラルネマテイックで、屈折率異方性(Δ
n)が0.15以下でかつ自然ピッチ(po )と層厚さ
(配向膜間厚さ;d)とδの間に次式: δ/360−1/4<d/po<δ/360+1/4 が成立する液晶組成物を少なくとも一種含有することを
特徴とする。 【効果】電圧無印加時の透過率が低くなり、コントラス
トが高い表示が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
【0001】本発明はゲスト−ホスト方式の液晶表示装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ワードプロセッサ、ラップトップ
パソコン、ポケットテレビなどへの液晶表示装置の応用
が急速に進展している。特に、液晶表示素子のなかでも
外部から入射した光を反射させて表示を行う反射型液晶
表示素子は、バックライトが不要であるため消費電力が
低く、薄型、軽量化が可能であるので注目されている。
【0003】従来より、反射型液晶表示素子にはTN方
式(ツイステッドネマティック)並びにSTN(スーパ
ーツイステッドネマティック)方式が用いられている
が、これらの方式では直線偏光子により必然的に自然光
の光強度の1/2が表示に利用されないことになり、表
示が暗くなってしまう。このような問題点に対して、自
然光のすべての光線を有効に利用しようとする表示モー
ドが提案されている。このようなモードの例として、相
転移型ゲスト・ホスト方式が挙げられる。(D.L.W
hite and G.N.Taylor:J.App
l.Phys.45 4718,1974).このモー
ドでは、電界によるコレステリック・ネマティック相転
移現象が利用されている。誘電率異方性が正のネマティ
ック液晶に光学活性物質を添加して得られるコレステリ
ック液晶と二色性色素とからなる液晶組成物を、垂直配
向処理した液晶セルに封入している。図2に模式図を示
す。電圧無印加時では、液晶組成物は添加した光学活性
物質の量に従いらせんを形成している。この結果、液晶
素子を通過する光は2色性色素によって吸収され、着色
する。次に、しきい値以上の電圧を引加すると、液晶及
び2色性色素はホネオロピックな配向となり、液晶素子
を通過する光は2色性色素により吸収されることなく無
色となる。この方式に、更にマイクロカラーフィルター
を組み合わせた反射型マルチカラーディスプレイも提案
されている(Proceedingsof the S
OD Vol.29 157 1988)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記文
献に記載の表示モードでは基板表面の液晶分子は垂直配
向しているため、電圧無引加時に基板表面層の色素によ
る吸収が無くなるため透過率が高くなり、コントラスト
が低くなる。また、図3に基板表面を水平配向処理した
ときの模式図を示す。基板表面を水平配向処理すると色
素による吸収が増加するため電圧無引加時の透過率も低
くなるものの、電圧印加時に基板表面の液晶分子が十分
に垂直に立たないため、透過率も低くなり、暗い表示と
なる。
【0005】この発明はこのような問題点を解決するも
のであり、本発明の目的は、高いコントラスト比を有す
る明るい液晶表示装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、一対の透光
性基板の対向しあう表面にそれぞれ透明電極を形成し、
それを被覆する配向膜を形成し、一対の透光性基板間に
液晶を充填してなる液晶表示装置において、上記配向膜
を基板に対し垂直方向角で定義されるプレチルト角
(θ)が20°〜50°になるように処理し、上記透光
性基板の上下基板における液晶分子の角度(ねじれ角
δ)と、上記液晶がゲスト−ホスト方式カイラルネマテ
イックで、屈折率異方性(Δn)が0.15以下でかつ
自然ピッチ(po )と層厚さ(配向膜間厚さ;d)とδ
の間に次式: δ/360−1/4<d/po<δ/360+1/4 が成立する液晶組成物を少なくとも一種含有することを
特徴とする液晶表示装置に関する。
【0007】かかる本発明の液晶表示装置の一例を図7
に示して構成を説明する。ガラス基板1a上に透明電極
2a,絶縁膜3a,配向膜4aの順に各層が形成された
ものが、基板9である。ここで、透明電極2aは複数本
の透明電極が互いに平行となるようにストライプ状に配
列して形成され、配向膜4aには一軸配向処理がほどこ
された構造になっている。
【0008】一方、もう片側のガラス基板1b上にも同
様の条件で透明電極2b,絶縁膜3b,配向膜4bの順
に各層が形成されたものが、基板10である。透明電極
2b,配向膜4bは基板9と同様、透明電極2bは複数
本の透明電極が互いに平行となるようにストライプ状に
配列して形成され、配向膜4bには一軸配向処理がほど
こされた構造になっている。
【0009】ついで、この基板9と基板10は、互いに
配向膜4a,4bが対向しあい、基板9と10で液晶組
成物7のねじれ角が所望の値となるようにd/p0 (=
セル厚/自然ピッチ)とチルト角の発生する方向とを合
わせてある。セル厚dは2〜15μm好ましくは5〜8
μmの間隔を隔ててシール部材6で貼り合わせる。これ
らの基板9,10間には液晶組成物7を介在させて液晶
セル11が作成される。
【0010】ここで、液晶組成物7が充填されるのは、
上下の2つの配向膜の間であり、その厚さ(d)は液晶
表示装置の設計、構成によって決まるが、1.0〜2
0.0μm程度、好ましくは5.0〜8.0μmであ
る。ホストであるカイラルネマテイック液晶組成物には
シッフ系、アゾキシ系、ビフェニル系、フェニルエステ
ル系、フェニルシクロヘキサン系、ピリジン系等多数の
化合物が知られている。これら化合物は各々固有の屈折
率異方性(Δn)を有しており、例えば黒色色素入りゲ
ストホスト液晶として、ZLI−3367(Δn;0.
0991),ZLI−4756/1(Δn;0.101
0),ZLI−3532/1(Δn;0.1289),
ZLI−4714(Δn;0.1359),ZLI−4
113(Δn;0.1451),ZLI−3402/1
(Δn;0.0874)(以上すべてメルク社)などが
挙げられる。光学活性物質としてはS−811(メルク
社)、CB−15(BDH社)、CM(チッソ社)等が
挙げられ、ホスト液晶に添加する量により、自然ピッチ
(p 0 )を制御することができる。プレチルト角(θ)
は基板に対し、垂直方向からの液晶分子の傾き角と定義
されるが、ポリイミド系等の配向膜をラビング処理ある
いはSiOを斜め蒸着した後、これを垂直配向剤N,N
−octadecyl−3−aminopropylt
rimethoxysilyl chrolide(D
MOAP)によって処理することによって変更できる。
前者はラビング処理の時の布の種類、毛足のあたる長
さ、ローラーの回転数を変化させることにより、プレチ
ルト角を変更できる。さらに、後者の蒸着においてはS
iOの蒸着角度と厚膜によって制御できる。また、ねじ
れ角(δ)は透光性基板の上下基板における液晶分子の
角度と定義するが、d/po によって変化する。
【0011】このようにして、各種のホスト(カイラル
ネマテイック)液晶化合物にゲスト(二色性色素)化合
物を加えて液晶組成物とし、各条件でプレチルト角を変
更し、前述の方法にて液晶表示装置を作製した。この表
示装置のコントラストを測定すると、驚くべきことに次
の3条件を満足しているもののみがコントラストが高
く、明るい表示を提供できることが分かった。 1.Δnが0.15以下である。 2.θが20°と50°の間にある。 3.d,poとねじれ角δが次の関係を満たしている。 δ/360−1/4<d/po<δ/360+1/4
【0012】
【作用】この理由は基板表面の液晶分子は水平方向から
20°〜50°傾いた配向処理を行うことにより、らせ
んを巻いている時の色素の吸収を増加させ、らせんが解
けたときの吸収も少なくなるためコントラストが高く、
明るい表示を提供することが可能となったものである。
【0013】
【実施例】ついで実施例によりこの発明を具体的に説明
するがこれら実施例に限定されない。これら実施例の液
晶表示装置は前述の図7のごとき構成によって作製した
が、その作動模式を図1に示した。
【0014】実施例1 誘電率異方性が正のネマティック液晶に黒色色素を混入
してあるZLI−3402/1(メルク社)に光学活性
物質としてS−811(メルク社)をd/po=2とな
るようにブレンドし、液晶組成物を作成した。この時ね
じれ角(δ)は720°であり式Iを満足している。基
板表面の液晶分子の配向はポリイミド系配向膜をラビン
グすることによりθ=24°、31°、45°の各プレ
チルト角を得た。なお、この場合ラビング方向はねじれ
角と整合するようにしてある。比較例としてθ=0°の
場合を示す。
【0015】透明電極が形成された2枚の基板に上記配
向処理を施し、セルギャップ7.7μmの液晶セルを作
成し、上記液晶組成物を注入して液晶表示装置とした。
この液晶表示装置に電圧を引加して透過率の変化を調べ
た。それを図4に示す。θ=45°(44)では電圧無
引加時の透過率はθ=0°(41)に比べて低くなる
が、しきい値が高くなり透過率が飽和するために高い電
圧が必要となる。
【0016】これは、基板表面の液晶分子が完全に垂直
にならないためである。一方θ=0°(41)、24°
(42)ではしきい値電圧が低くなるものの電圧無引加
時の透過率が高くなりコントラストが低くなる。しかし
ながら、これらの間のプレチルト角を持つθ=31°
(43)では、電圧無引加時の透過率は低くなり、飽和
電圧もθ=0°(41)の場合とほとんど変わらない。
さらに、飽和電圧の透過率も高いため、明るくコントラ
ストの高い表示装置となる。
【0017】θ=24°〜45°のプレチルト角を持つ
液晶セルでは同様の効果があることを確認している。
【0018】さらに、上記実施例ではポリイミド系配向
膜をラビングすることによりプレチルト角を得たが、S
iOの斜め蒸着した後これを垂直配向剤(DMOAP)
によって処理する方法においても、同様のチルト角が得
られ、同様の効果が得られることを確認している。
【0019】実施例2 実施例1同様な配向処理を行い、d/po=1とした。
ラビング方向はねじれ角と整合するようにしてある。そ
の電圧−透過率曲線を図5に示す。比較例としてθ=0
°(51)の場合を示す。θ=24°(52)、31°
(53)の時にコントラストが高く、さらに透過率も高
い明るい表示が得られた。θ=24°〜45°のプレチ
ルト角を持つ液晶セルでは同様の効果があることを確認
している。
【0020】実施例3 実施例1のθ=31°、d/po=2とした条件の反射
型液晶表示装置を作成した。そのコントラストは6であ
り、良好な表示特性であった。
【0021】実施例4 実施例1のθ=31°、d/po=2とした条件でネマ
ティック液晶の屈折率異方性Δnを変化させた時の反射
型液晶表示装置を作成した。そのときのコントラスト比
を図6に示す。コントラストを議論する場合に電圧引加
時の反射率一定の条件の下で比較する必要がある。そこ
で、色素濃度は一定としたので、電圧引加時の反射率は
一定である。複屈折率の値が小さくなるに従い、コント
ラスト比は高くなる。このことより、ネマティック液晶
の複屈折Δnを0.15以下に設定することによりコン
トラストが高い、表示が得られた。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明の液晶表示装
置は、ネマティック液晶にカイラル添加物を加えたカイ
ラルネマティック液晶と二色性色素とからなる液晶組成
物を、少なくとも一方の基板表面の液晶分子が、基板に
対し垂直方向から20°〜50°傾斜するように配向処
理した液晶セルに封入されてなるものであり、電圧無引
加時の透過率が低くなり、コントラストが高い表示を得
ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による模式図である。
【図2】比較例による模式図である。
【図3】比較例による模式図である。
【図4】電圧−透過率特性(d/po=2)(本発明の
実施例1に対応する)である。
【図5】電圧−透過率特性(d/po=1)(本発明の
実施例2に対応する)である。
【図6】屈折率異方性とコントラスト比の関係を示す特
性図(本発明の実施例2に対応する)である。
【図7】液晶表示装置の模式図である。
【符号の説明】
1a,1b ガラス基板 2a,2b 透明電極 3a,3b 絶縁膜 4a,4b 配向膜 6 シール部材 7 ゲストホスト式液晶組成物 9,10 基板 11 液晶セル 12a,12b 偏光板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の透光性基板の対向しあう表面にそ
    れぞれ透明電極を形成し、それを被覆する配向膜を形成
    し、一対の透光性基板間に液晶を充填してなる液晶表示
    装置において、 上記配向膜を基板に対し垂直方向角で定義されるプレチ
    ルト角(θ)が20°〜50°になるように処理し、 上記透光性基板の上下基板における液晶分子の角度(ね
    じれ角δ)と、 上記液晶がゲスト−ホスト方式カイラルネマテイック
    で、屈折率異方性(Δn)が0.15以下でかつ自然ピ
    ッチ(po )と層厚さ(配向膜間厚さ;d)とδの間に
    次式: δ/360−1/4<d/po<δ/360+1/4 が成立する液晶組成物を少なくとも一種含有することを
    特徴とする液晶表示装置。
JP23807491A 1991-09-18 1991-09-18 液晶表示装置 Pending JPH0572534A (ja)

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JP23807491A JPH0572534A (ja) 1991-09-18 1991-09-18 液晶表示装置

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JP23807491A JPH0572534A (ja) 1991-09-18 1991-09-18 液晶表示装置

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JPH0572534A true JPH0572534A (ja) 1993-03-26

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ID=17024773

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JP23807491A Pending JPH0572534A (ja) 1991-09-18 1991-09-18 液晶表示装置

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JP (1) JPH0572534A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07239483A (ja) * 1994-02-28 1995-09-12 Nec Corp 液晶表示素子
KR100500690B1 (ko) * 2002-01-18 2005-07-12 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 San 모드 액정표시소자

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07239483A (ja) * 1994-02-28 1995-09-12 Nec Corp 液晶表示素子
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