JPH06242471A - 液晶表示素子 - Google Patents
液晶表示素子Info
- Publication number
- JPH06242471A JPH06242471A JP5158893A JP5158893A JPH06242471A JP H06242471 A JPH06242471 A JP H06242471A JP 5158893 A JP5158893 A JP 5158893A JP 5158893 A JP5158893 A JP 5158893A JP H06242471 A JPH06242471 A JP H06242471A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- substrates
- crystal molecules
- crystal display
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Abstract
(57)【要約】
【目的】マルチプレックス駆動に有利である急峻な電圧
透過率特性を持たせた、高デューティ駆動に適した液晶
表示素子を得る。 【構成】一対の基板間に捻れ配向した液晶層を挟持した
液晶表示素子において、上下基板界面での基板上のプレ
チルト角が互いに異なり（θu ≠θd ）、電界無印加状
態における液晶分子の配向方向が、基板間のいずれかの
位置において基板に平行になることを特徴とする。
透過率特性を持たせた、高デューティ駆動に適した液晶
表示素子を得る。 【構成】一対の基板間に捻れ配向した液晶層を挟持した
液晶表示素子において、上下基板界面での基板上のプレ
チルト角が互いに異なり（θu ≠θd ）、電界無印加状
態における液晶分子の配向方向が、基板間のいずれかの
位置において基板に平行になることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に関する
ものである。
ものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、腕時計や電子式卓上計算機には低
消費電力性を有する電界効果型９０°捻れネマチック液
晶表示素子が広く用いられている。この９０°捻れネマ
チック液晶表示素子の動作原理を以下に示す。ガラス等
の透明な２枚の板の間に正の誘電率異方性を持つネマチ
ック液晶を、その分子長軸が上部基板界面から下部基板
界面へ９０°の捻れ構造を持つよう配向させ封入する。
この捻れ構造は９０°の旋光性を与える。この素子を一
対の偏光板の間に挟み、この時偏光軸が互いに平行であ
れば、９０°の旋光性のため一方からの入射光は他方へ
透過できなくなる。また、上下基板上に付加した電極か
ら液晶に電圧を印加すると、液晶は捻れ構造から電界方
向へと立ち上がり旋光性を失うため入射光は他方へ透過
する。この原理により、適当な電極パターンを形成する
ことで文字や図形の表示が可能になる。
消費電力性を有する電界効果型９０°捻れネマチック液
晶表示素子が広く用いられている。この９０°捻れネマ
チック液晶表示素子の動作原理を以下に示す。ガラス等
の透明な２枚の板の間に正の誘電率異方性を持つネマチ
ック液晶を、その分子長軸が上部基板界面から下部基板
界面へ９０°の捻れ構造を持つよう配向させ封入する。
この捻れ構造は９０°の旋光性を与える。この素子を一
対の偏光板の間に挟み、この時偏光軸が互いに平行であ
れば、９０°の旋光性のため一方からの入射光は他方へ
透過できなくなる。また、上下基板上に付加した電極か
ら液晶に電圧を印加すると、液晶は捻れ構造から電界方
向へと立ち上がり旋光性を失うため入射光は他方へ透過
する。この原理により、適当な電極パターンを形成する
ことで文字や図形の表示が可能になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の９０°捻れネマ
チック液晶表示素子では、電圧透過率特性の急峻性が不
充分であるため、マルチプレックス駆動において高デュ
ーティ駆動にした場合、充分なコントラストが得られず
視野角が狭いという短所がある。本発明の目的は、前述
のような９０°捻れネマチック液晶表示素子に必要とさ
れる急峻な電圧透過率特性、広い視野角特性を得ること
を目的とするものである。
チック液晶表示素子では、電圧透過率特性の急峻性が不
充分であるため、マルチプレックス駆動において高デュ
ーティ駆動にした場合、充分なコントラストが得られず
視野角が狭いという短所がある。本発明の目的は、前述
のような９０°捻れネマチック液晶表示素子に必要とさ
れる急峻な電圧透過率特性、広い視野角特性を得ること
を目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決すべくなされたものであり、一対の基板間に捻れ
配向した液晶層を挟持した液晶表示素子において、上下
基板界面でのプレチルトが互いに異なり、電界無印加状
態における液晶分子の配向方向が、基板間のいずれかの
位置において基板に平行になることを特徴とする液晶表
示装置（以後不整合型液晶表示素子と呼ぶ）を提供する
ものである。
を解決すべくなされたものであり、一対の基板間に捻れ
配向した液晶層を挟持した液晶表示素子において、上下
基板界面でのプレチルトが互いに異なり、電界無印加状
態における液晶分子の配向方向が、基板間のいずれかの
位置において基板に平行になることを特徴とする液晶表
示装置（以後不整合型液晶表示素子と呼ぶ）を提供する
ものである。
【０００５】本発明を図面を参照しつつ説明する。図１
（ａ）は、本発明の液晶表示素子の配向状態を示す概念
的側面図、図１（ｂ）は、その平面図で液晶分子が上部
基板の界面から下部基板の界面へ９０°左旋回している
ことを示している。なお図１を含めて、今後θu は液晶
分子の上部基板界面でのプレチルト、θd は下部基板界
面でのプレチルト、矢印１の方向は液晶分子の配向方向
を示すものとする。
（ａ）は、本発明の液晶表示素子の配向状態を示す概念
的側面図、図１（ｂ）は、その平面図で液晶分子が上部
基板の界面から下部基板の界面へ９０°左旋回している
ことを示している。なお図１を含めて、今後θu は液晶
分子の上部基板界面でのプレチルト、θd は下部基板界
面でのプレチルト、矢印１の方向は液晶分子の配向方向
を示すものとする。
【０００６】図２は、本発明を補足説明するための基本
的な液晶分子の配向状態を示していて、全ての液晶分子
の長軸は紙面に平行に配列している。図２は、一般に整
合型配向と呼ばれている配向状態で、上下基板を含む全
ての液晶分子が上下基板と傾きθで平行に並んでいる。
図２で上部基板または下部基板の一方の配向方向を他方
の板に対して９０°回転したものが従来から使われてい
る通常の９０°捻れネマチック液晶表示素子の配向状態
である。
的な液晶分子の配向状態を示していて、全ての液晶分子
の長軸は紙面に平行に配列している。図２は、一般に整
合型配向と呼ばれている配向状態で、上下基板を含む全
ての液晶分子が上下基板と傾きθで平行に並んでいる。
図２で上部基板または下部基板の一方の配向方向を他方
の板に対して９０°回転したものが従来から使われてい
る通常の９０°捻れネマチック液晶表示素子の配向状態
である。
【０００７】図３は、不整合配向と呼ばれる配向状態
で、図２の整合型配向と比べると下部基板界面での液晶
分子が逆に傾いている。このため、上下基板間のいずれ
かの位置において基板に平行に液晶分子が配向してい
る。これに電界を印加すると正の誘電率異方性を持つ液
晶分子は弾性的な力と釣り合いながら立ち上がる。本発
明において、通常の９０°捻れネマチック液晶表示素子
の配向状態から、不整合型の配向状態にすることで電圧
透過率特性が急峻になる。
で、図２の整合型配向と比べると下部基板界面での液晶
分子が逆に傾いている。このため、上下基板間のいずれ
かの位置において基板に平行に液晶分子が配向してい
る。これに電界を印加すると正の誘電率異方性を持つ液
晶分子は弾性的な力と釣り合いながら立ち上がる。本発
明において、通常の９０°捻れネマチック液晶表示素子
の配向状態から、不整合型の配向状態にすることで電圧
透過率特性が急峻になる。
【０００８】本発明では、電圧無印加状態のみならず、
印加状態でも、基板間のいずれかの位置において、液晶
分子の配向方向が基板に平行になるようにすることが好
まし。こうすることにより、ディスクリネーションの発
生を抑えることができる。なお、このとき、あまりプレ
チルト角を大きくすると、液晶分子の配向方向が電圧印
加時に基板に平行とならなくなるおそれがある。
印加状態でも、基板間のいずれかの位置において、液晶
分子の配向方向が基板に平行になるようにすることが好
まし。こうすることにより、ディスクリネーションの発
生を抑えることができる。なお、このとき、あまりプレ
チルト角を大きくすると、液晶分子の配向方向が電圧印
加時に基板に平行とならなくなるおそれがある。
【０００９】本発明では、ドメイン発生を抑制するため
上下基板界面でプレチルト角差をつける必要がある（θ
u ≠θd ）。上下基板でのプレチルト角が等しければ
（θu＝θd ）、基板に平行な配向を持つ液晶分子が上
下基板間の中央にあるため液晶分子の立ち上がる方向が
整合型配向のように定まり難くドメインの発生が予想さ
れる。このため、上下基板界面でプレチルト角差を持た
せ（θu ≠θd ）、基板に平行な配向を持つ液晶分子が
上下基板のいずれかに偏った配向状態を作り電界印加時
に液晶分子の立つ方向を定まりやすくする。
上下基板界面でプレチルト角差をつける必要がある（θ
u ≠θd ）。上下基板でのプレチルト角が等しければ
（θu＝θd ）、基板に平行な配向を持つ液晶分子が上
下基板間の中央にあるため液晶分子の立ち上がる方向が
整合型配向のように定まり難くドメインの発生が予想さ
れる。このため、上下基板界面でプレチルト角差を持た
せ（θu ≠θd ）、基板に平行な配向を持つ液晶分子が
上下基板のいずれかに偏った配向状態を作り電界印加時
に液晶分子の立つ方向を定まりやすくする。
【００１０】プレチルト角差をつけた不整合配向に電界
を印加したときの配向状態を示す図が図４である。図３
の上下基板のいずれか一方の基板を９０°回転させたも
のが図１で、本発明による液晶表示素子の一例である。
を印加したときの配向状態を示す図が図４である。図３
の上下基板のいずれか一方の基板を９０°回転させたも
のが図１で、本発明による液晶表示素子の一例である。
【００１１】上下基板界面でのプレチルト角差は、ドメ
インとの関係より０．５°以上４°以下であることが望
ましい。０．５°以下であればリバースチルトが生じる
おそれがあり、４°以上であれば特性が通常の９０°捻
れネマチックよりも悪くなることがあるためである。よ
り好ましくは、プレチルト差は１°〜３°である。
インとの関係より０．５°以上４°以下であることが望
ましい。０．５°以下であればリバースチルトが生じる
おそれがあり、４°以上であれば特性が通常の９０°捻
れネマチックよりも悪くなることがあるためである。よ
り好ましくは、プレチルト差は１°〜３°である。
【００１２】また、本発明で用いる図１の配向状態はツ
イスト方向とプレチルトが不整合状態であるため、通常
の９０°捻れネマチックの配向状態のようにツイスト方
向とプレチルトが整合した状態の方が作りやすい。この
ため、不整合型液晶表示素子では、リバースツイストな
どの不都合を生じる場合がある。
イスト方向とプレチルトが不整合状態であるため、通常
の９０°捻れネマチックの配向状態のようにツイスト方
向とプレチルトが整合した状態の方が作りやすい。この
ため、不整合型液晶表示素子では、リバースツイストな
どの不都合を生じる場合がある。
【００１３】これらの不都合を抑制するため、上下基板
のギャップＤに対する液晶のピッチｐ（１ｐは３６０°
回転に対応）の比（Ｄ／ｐ）が、０．０６＜Ｄ／ｐ＜
０．５になるようネマチック液晶に旋回性物質を添加す
ることが好ましい。この値が０．０６より小さいと、電
界を印加したとき上下基板のギャップＤに対する液晶の
ピッチｐが長いために本来の旋回性と逆の方向に液晶配
向が捻れてツイスト方向とプレチルトが整合状態を作り
（リバースツイスト）、転位、ディスクリネーションを
生じるおそれがある。また、０．５より大きいと、ピッ
チを短かすぎるため、オーバーツイストが起こるおそれ
がある。
のギャップＤに対する液晶のピッチｐ（１ｐは３６０°
回転に対応）の比（Ｄ／ｐ）が、０．０６＜Ｄ／ｐ＜
０．５になるようネマチック液晶に旋回性物質を添加す
ることが好ましい。この値が０．０６より小さいと、電
界を印加したとき上下基板のギャップＤに対する液晶の
ピッチｐが長いために本来の旋回性と逆の方向に液晶配
向が捻れてツイスト方向とプレチルトが整合状態を作り
（リバースツイスト）、転位、ディスクリネーションを
生じるおそれがある。また、０．５より大きいと、ピッ
チを短かすぎるため、オーバーツイストが起こるおそれ
がある。
【００１４】
［実施例１］図１の配向を持ち、上下基板の間隔を４．
６μｍとし、液晶としてメルク社製ＺＬＩ−１５６５を
用い、配向膜は上部基板界面では弗素系の高プレチルト
角を作るポリイミドを用い、下部界面では比較的低プレ
チルト角となるポリイミドを用い、それぞれラビングを
行った。このときの上下界面でのプレチルトはそれぞれ
３°、２°であった。偏光板として有沢製作所社製ＫＨ
−１８２４０Ｔを用いた。偏光板の設置角度は、それぞ
れ隣接する基板上での液晶配向方向が偏光軸と平行にな
るよう、すなわち２枚の偏光板の偏光軸の交差角が９０
°になるよう配置した。この液晶表示素子を１／４デュ
ーティで駆動したときの電圧透過率特性を図５（ａ）に
示す。この電圧透過率の急峻性を透過率の変化率１０％
を与える電圧Ｖ1 と変化率９０％を与える電圧Ｖ2 との
比Ｖ1 ／Ｖ2 とすると、この液晶表示素子の急峻性は
０．８０である。また、この液晶表示素子の視野角特性
を調べるため、等コントラスト分布曲線の測定を行った
ところ図６（ａ）のようになった。
６μｍとし、液晶としてメルク社製ＺＬＩ−１５６５を
用い、配向膜は上部基板界面では弗素系の高プレチルト
角を作るポリイミドを用い、下部界面では比較的低プレ
チルト角となるポリイミドを用い、それぞれラビングを
行った。このときの上下界面でのプレチルトはそれぞれ
３°、２°であった。偏光板として有沢製作所社製ＫＨ
−１８２４０Ｔを用いた。偏光板の設置角度は、それぞ
れ隣接する基板上での液晶配向方向が偏光軸と平行にな
るよう、すなわち２枚の偏光板の偏光軸の交差角が９０
°になるよう配置した。この液晶表示素子を１／４デュ
ーティで駆動したときの電圧透過率特性を図５（ａ）に
示す。この電圧透過率の急峻性を透過率の変化率１０％
を与える電圧Ｖ1 と変化率９０％を与える電圧Ｖ2 との
比Ｖ1 ／Ｖ2 とすると、この液晶表示素子の急峻性は
０．８０である。また、この液晶表示素子の視野角特性
を調べるため、等コントラスト分布曲線の測定を行った
ところ図６（ａ）のようになった。
【００１５】［比較例］従来の９０°捻れネマチック液
晶表示素子の配向を持ち、上下基板の間隔を４．６μｍ
とし、液晶としてメルク社製ＺＬＩ−１５６５を用い、
配向膜はポリイミドをラビングしたものを使った。この
ときの上下基板界面でのプレチルトは約２°であった。
偏光板として有沢製作所社製ＫＨ−１８２４０Ｔを用い
た。偏光板の設置角度は、それぞれ隣接する基板上での
液晶配向方向が偏光軸と平行になるよう、すなわち２枚
の偏光板の偏光軸の交差角が９０°になるよう配置し
た。この液晶表示素子を１／４デューティで駆動したと
きの電圧透過率特性を図５（ｂ）に示す。この電圧透過
率の急峻性を透過率の変化率１０％を与える電圧Ｖ1と
変化率９０％を与える電圧Ｖ2 との比Ｖ1 ／Ｖ2 とする
と、この液晶表示素子の急峻性は０．７２である。ま
た、この液晶表示素子の視野角特性を調べるため、等コ
ントラスト分布曲線の測定を行ったところ図６（ｂ）の
ようになり、実施例１のものより視野角の狭いものであ
った。
晶表示素子の配向を持ち、上下基板の間隔を４．６μｍ
とし、液晶としてメルク社製ＺＬＩ−１５６５を用い、
配向膜はポリイミドをラビングしたものを使った。この
ときの上下基板界面でのプレチルトは約２°であった。
偏光板として有沢製作所社製ＫＨ−１８２４０Ｔを用い
た。偏光板の設置角度は、それぞれ隣接する基板上での
液晶配向方向が偏光軸と平行になるよう、すなわち２枚
の偏光板の偏光軸の交差角が９０°になるよう配置し
た。この液晶表示素子を１／４デューティで駆動したと
きの電圧透過率特性を図５（ｂ）に示す。この電圧透過
率の急峻性を透過率の変化率１０％を与える電圧Ｖ1と
変化率９０％を与える電圧Ｖ2 との比Ｖ1 ／Ｖ2 とする
と、この液晶表示素子の急峻性は０．７２である。ま
た、この液晶表示素子の視野角特性を調べるため、等コ
ントラスト分布曲線の測定を行ったところ図６（ｂ）の
ようになり、実施例１のものより視野角の狭いものであ
った。
【００１６】［実施例２］実施例１と同様の構造を持つ
液晶表示素子で、下基板界面でのプレチルト角を２°、
上下基板のプレチルト角差を１°，３°，５°，６°
（θu ＞θd ）としたときの表示として使用可能の電圧
幅、すなわち視角４０°でクロストークの見えない電圧
と視角１０°で充分表示が認識できる電圧との差を規格
化したもの（これを以降電圧マージンと呼ぶ）を示した
ものが図７である。なお、ここで、充分表示が認識でき
るとは、表示部分を背景部分の色差が４０以上ある状態
をいうこととする。この結果から、プレチルト差を小さ
くすることで電圧マージンが広くなり、プレチルト差４
°以下で通常の９０°捻れネマチック液晶表示素子より
も電圧マージン特性が良くなることが分かる。
液晶表示素子で、下基板界面でのプレチルト角を２°、
上下基板のプレチルト角差を１°，３°，５°，６°
（θu ＞θd ）としたときの表示として使用可能の電圧
幅、すなわち視角４０°でクロストークの見えない電圧
と視角１０°で充分表示が認識できる電圧との差を規格
化したもの（これを以降電圧マージンと呼ぶ）を示した
ものが図７である。なお、ここで、充分表示が認識でき
るとは、表示部分を背景部分の色差が４０以上ある状態
をいうこととする。この結果から、プレチルト差を小さ
くすることで電圧マージンが広くなり、プレチルト差４
°以下で通常の９０°捻れネマチック液晶表示素子より
も電圧マージン特性が良くなることが分かる。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、マルチプレックス駆動に有利
である急峻な電圧透過率特性を持たせる効果を有してお
り、高デューティの液晶表示素子が容易に得られる。
である急峻な電圧透過率特性を持たせる効果を有してお
り、高デューティの液晶表示素子が容易に得られる。
【００１８】また、広い視野角を得ることが可能である
というメリットもある。さらに、電圧マージンが広いこ
とから、クロストークの少ない優れた表示を可能にする
効果がある。
というメリットもある。さらに、電圧マージンが広いこ
とから、クロストークの少ない優れた表示を可能にする
効果がある。
【００１９】本発明は、このほか、本発明の効果を損な
わない範囲内で種々の応用が可能であって、９０°捻れ
ネマチックにおいてのみだけでなくさらに高いツイスト
角についても適応できる。
わない範囲内で種々の応用が可能であって、９０°捻れ
ネマチックにおいてのみだけでなくさらに高いツイスト
角についても適応できる。
【図１】（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の液晶表示
素子の配向状態を示す側面図と平面図。
素子の配向状態を示す側面図と平面図。
【図２】整合型配向と呼ばれる液晶配向状態の側面図。
【図３】不整合配向と呼ばれる液晶配向状態の側面図。
【図４】上下基板界面でプレチルト角差をつけた不整合
配向に電界を印加したときの液晶配向状態の側面図。
配向に電界を印加したときの液晶配向状態の側面図。
【図５】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、本発明と、従来
の９０°捻れネマチック液晶表示素子の１／４デューテ
ィで駆動したときの電圧透過率特性を示すグラフ。
の９０°捻れネマチック液晶表示素子の１／４デューテ
ィで駆動したときの電圧透過率特性を示すグラフ。
【図６】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、本発明と、従来
の９０°捻れネマチック液晶表示素子の１／４デューテ
ィで駆動したときの、等コントラスト分布曲線図。
の９０°捻れネマチック液晶表示素子の１／４デューテ
ィで駆動したときの、等コントラスト分布曲線図。
【図７】通常配向液晶表示素子と、プレチルト角差を付
けた不整合型液晶表示素子の表示として使用可能な電圧
幅を示すグラフ。
けた不整合型液晶表示素子の表示として使用可能な電圧
幅を示すグラフ。
【符号の説明】 １：液晶分子の配向方向を示す矢印
フロントページの続き (72)発明者 松本 哲郎 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町松原1160番 地 エイ・ジー・テクノロジー株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】一対の基板間に捻れ配向した液晶層を挟持
した液晶表示素子において、上下基板界面での基板上の
プレチルト角が互いに異なり、電界無印加状態における
液晶分子の配向方向が、基板間のいずれかの位置におい
て基板に平行になることを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項２】上記プレチルト角の差が、０．５°〜４°
であることを特徴とする請求項１の液晶表示素子。 - 【請求項３】電界印加状態においても、液晶分子の配向
が、基板間のいずれかの位置において基板に平行になる
ことを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5158893A JPH06242471A (ja) | 1993-02-17 | 1993-02-17 | 液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5158893A JPH06242471A (ja) | 1993-02-17 | 1993-02-17 | 液晶表示素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06242471A true JPH06242471A (ja) | 1994-09-02 |
Family
ID=12891087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5158893A Pending JPH06242471A (ja) | 1993-02-17 | 1993-02-17 | 液晶表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06242471A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0816906A2 (en) * | 1996-06-26 | 1998-01-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal devices |
| US8693883B2 (en) | 2009-02-17 | 2014-04-08 | Infineon Technologies Ag | Optoelectronic transmission system and method |
-
1993
- 1993-02-17 JP JP5158893A patent/JPH06242471A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0816906A2 (en) * | 1996-06-26 | 1998-01-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal devices |
| EP0816906A3 (en) * | 1996-06-26 | 1998-10-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal devices |
| US6144433A (en) * | 1996-06-26 | 2000-11-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | LCD in which two regions of liquid crystal layer act as two optical retarders having inclined optic axes |
| US8693883B2 (en) | 2009-02-17 | 2014-04-08 | Infineon Technologies Ag | Optoelectronic transmission system and method |
| US9147782B2 (en) | 2009-02-17 | 2015-09-29 | Infineon Technologies Ag | Optoelectronic transmission system and method |
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