JPH06250143A

JPH06250143A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH06250143A
Application number: JP4024293A
Authority: JP
Inventors: Tomohisa Matsushita; 友久松下
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-03-01
Filing date: 1993-03-01
Publication date: 1994-09-09

Abstract

(57)【要約】【目的】表示の均一性を向上する。【構成】透光性基板１２，１３間には液晶層１４が介
在される。該液晶層１４の液晶分子は、前記基板１２，
１３間で２４０°捩れ、かつその誘電率異方性Δεは
６．８である。前記基板１２，１３の液晶層１４側表面
１２ａ，１３ａには透明電極１５，１９と配向膜１６，
２０とがそれぞれこの順に形成され、液晶層１４側表面
１２ａ，１３ａとは反対側表面１２ｂ，１３ｂには位相
差板１７，２１と偏光板１８，２２とがそれぞれこの順
に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関し、
特にＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型液晶表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＴＮ型液晶表示装置は、液晶分子の基
板間におけるツイスト角を１８０°〜２７０°としたも
のであり、電圧印加時における急峻な透過率曲線の傾き
を利用してマルチプレクス駆動による大型画面表示など
に用いられている。従来のＳＴＮ型液晶表示装置では、
液晶材料の誘電率異方性Δεを小さくすることによって
液晶駆動電圧の上昇を招く。したがって、液晶駆動電圧
の上昇を低減させるために高耐圧ＬＳＩ（Large scale
Integrated circuit）が使用されるが、該高耐圧ＬＳＩ
は高価格であるために製造コストが増加するという問題
がある。そこで、前記高耐圧ＬＳＩを使用するかわりに
誘電率異方性Δεが７より大きい液晶材料、たとえばΔ
ε＝１２の液晶材料が使用される。また、液晶の配向性
を向上するために前記液晶材料が使用される。しかしな
がら、最近では低価格な高耐圧ＬＳＩも実用化されてお
り、また液晶や配向膜の選択および生産プロセス条件の
最適化によって液晶の配向性が改善されつつある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記ＳＴＮ型液晶表示
装置を画素数の多いワードプロセッサやパーソナルコン
ピュータなどのディスプレイおよび携行用テレビジョン
などに用いる場合には駆動回路および端子結線数を減ら
すためにマルチプレクス駆動が実施される。該駆動方式
は、図７（１）に示されるように、一方基板に形成され
た走査電極Ｘと他方基板に形成された信号電極Ｙとを液
晶層を介して対向配置し、走査電極Ｘに線順次に走査電
圧を印加し、信号電極Ｙに走査電極Ｘの走査電圧波形に
同期させてオン電圧波形またはオフ電圧波形を印加する
ことによって、走査電極Ｘと信号電極Ｙとの交点に形成
される複数の画素全てに任意の表示を行うものである。
このようなマルチプレクス駆動では、オン画素だけでな
くオフ画素にも電圧が印加される。液晶は、このオフ画
素（非選択画素）の印加電圧波形にも応答するので、非
選択時の印加電圧波形の実効電圧を一定にする必要があ
る。

【０００４】しかし、液晶は容量性負荷であり、これを
有限の抵抗を有する電極を介して駆動しているので、実
際に液晶に印加される駆動電圧波形には歪みが生じる。
特に、液晶表示装置が大型・高精細化すると駆動すべき
液晶の容量と透明電極の配線抵抗とが増大するとともに
駆動電圧波形の周波数が上昇するので、歪みが顕著なも
のとなる。

【０００５】たとえば、図７（１）の斜線で示される走
査電極Ｘ１と信号電極Ｙ４との交点に形成される画素を
オンとする場合、信号電極Ｙ４にはオン電圧波形が印加
され、信号電極Ｙ４と走査電極Ｘ２，Ｘ３との交点に形
成されるオフ画素にも電圧が印加される。信号電極Ｙ４
に印加されるオン電圧波形には前記理由から歪みが生じ
るので、非選択時の印加電圧波形の実効電圧が不安定な
ものとなり、シャドーイングと称される不均一な表示が
生じる。

【０００６】シャドーイングとは、図７（２）に示され
るように、たとえば白色表示領域１の中に黒色表示領域
２が存在する場合、本来白色表示であるべき、たとえば
斜線で示される領域１ａの輝度が低下し、白色表示が不
均一となる現象のことである。この現象は、表示パター
ンによって発生の仕方が異なるが、最も顕著に現れるの
は、前記白黒表示を行う場合である。

【０００７】したがって、前記歪みを低減して表示を均
一化するために、駆動用ＬＳＩへの負荷容量の低減が要
求される。このためには、前記ＬＳＩへの主な負荷容量
成分となる液晶層の低容量化が必要となる。液晶層の容
量Ｃは以下の数式（１）で表される。

【０００８】Ｃ＝（ε・Ｓ）／ｄ …（１）ここで、εは液晶の誘電率を表し、Ｓは表示面積（電極
面積に相当）を表し、ｄは液晶層の厚みを表す。この関
係から液晶層の容量Ｃを低容量化するためには、液晶の
誘電率εの低減、表示面積Ｓの低減および液晶層の厚み
ｄの増大が必要であることが分かる。しかしながら、表
示面積Ｓは視認性を確保するために低減することはでき
ず、また液晶層の厚みｄは液晶の応答時間が長くなるた
めに増大することはできない。このため、液晶層の容量
Ｃを低容量化するためには液晶の誘電率εの低減が有効
と考えられる。

【０００９】本発明の目的は、表示の均一性が向上した
液晶表示装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の偏光板
と、前記一対の偏光板間に配置される液晶素子とを含
み、前記液晶素子は、一対の透光性基板間に、該基板間
で液晶分子が１８０°〜２７０°捩れ、かつその誘電率
異方性Δεが７以下であるスーパーツイステッドネマテ
ィック液晶層が介在され、前記一対の透光性基板の液晶
層側表面に透明電極と配向膜とがそれぞれこの順に形成
されていることを特徴とする液晶表示装置である。

【００１１】

【作用】本発明に従えば、一対の偏光板間に配置される
液晶素子は、一対の透光性基板間に該基板間で液晶分子
が１８０°〜２７０°捩れ、かつその誘電率異方性Δε
が７以下であるスーパーツイステッドネマティック液晶
層を介在し、さらに前記一対の透光性基板の液晶層側表
面には透明電極と配向膜とがそれぞれこの順に形成され
ている。このように、本発明では液晶層の誘電率異方性
Δεが７以下であるので、液晶の低容量化が実現され
る。

【００１２】したがって、駆動用ＬＳＩへの負荷容量が
低減されて液晶に印加される駆動電圧波形に生じる歪み
が低減する。このため、従来のシャドーイングと称され
る現象が軽減され、表示の均一性が向上する。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明の一実施例であるネガ表示型
の液晶表示装置１１の構成を示す断面図である。液晶表
示装置１１は、透光性基板１２，１３、液晶層１４、透
明電極１５，１９、配向膜１６，２０、位相差板１７，
２１および偏光板１８，２２を含んで構成される。たと
えば、厚みが０．７ｍｍ〜１．１ｍｍのソーダガラスで
実現される透光性基板１２，１３間には、たとえばその
厚みｄが６μｍの液晶層１４が介在される。液晶層１４
の液晶分子は、前記基板１２，１３間で２４０°捩れ、
その屈折率異方性Δｎは０．１４０である。したがっ
て、液晶層の厚みｄと屈折率異方性Δｎとの積ｄ・Δｎ
は、０．８４μｍとなる。該積ｄ・Δｎは、良好な表示
が得られるように、０．８０μｍ〜０．９２μｍの範囲
で適宜決定される。また、液晶層１４の誘電率異方性Δ
εは６．８である。このような液晶層１４は、約２０種
類の物質の混合物で実現され、たとえば以下に示される
組成比率を有するチッソ石油化学社製の液晶が使用され
る。

【００１４】

【化１】

【００１５】透光性基板１２，１３の液晶層１４側表面
１２ａ，１３ａには、透明電極１５，１９と配向膜１
６，２０とがそれぞれこの順に形成される。透明電極１
５，１９は、たとえばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で実
現され、それぞれ帯状にかつ互いに直交するように配置
されて、いわゆる単純マトリクス型の電極パターンが形
成される。配向膜１６，２０は、たとえば膜厚が５００
Åのポリイミド樹脂で実現され、その表面には液晶層１
４の液晶分子を配向させるためのラビング処理などの配
向処理が施される。

【００１６】透光性基板１２，１３の液晶層１４側表面
１２ａ，１３ａとは反対側表面１２ｂ，１３ｂには、位
相差板１７，２１と偏光板１８，２２とがそれぞれこの
順に配置される。位相差板１７，２１は、たとえば厚み
が５０μｍのポリカーボネートの一軸性高分子フィルム
で実現される。また、リタデーション値Ｒは３９０ｎｍ
である（分光法によって測定）。偏光板１８，２２の単
体透過率は、たとえば４２％であり、偏光度は、たとえ
ば９９．９９％であり、厚みは、たとえば１８０μｍで
ある。

【００１７】図２は、液晶表示装置１１の位置関係を説
明するための図である。実線Ｒ１は基板１２側液晶分子
の配向軸を示し、実線Ｒ２は基板１３側液晶分子の配向
軸を示し、実線Ｒ３は偏光板１８の吸収軸を示し、実線
Ｒ４は偏光板２２の吸収軸を示し、実線Ｒ５は位相差板
１７の光軸（延伸方向）を示し、実線Ｒ６は位相差板２
１の光軸（延伸方向）を示す。また、角度αは基板１２
側液晶分子の配向軸と偏光板１８の吸収軸との成す角を
示し、角度βは基板１２側液晶分子の配向軸と位相差板
１７の光軸（延伸方向）との成す角を示し、角度γは基
板１３側液晶分子の配向軸と偏光板２２の吸収軸との成
す角を示し、角度θは基板１３側液晶分子の配向軸と位
相差板２１の光軸（延伸方向）との成す角を示し、角度
φは基板１３側液晶分子の配向軸と基板１２側液晶分子
の配向軸との成す角を示す。

【００１８】本実施例の液晶表示装置１１では、上記角
度を以下の表１に示す値に設定した。なお、表１には比
較例として誘電率異方性Δεが１２．２である液晶を用
いて作成した液晶表示装置の設定値もあわせて記載し
た。

【００１９】

【表１】

【００２０】続いて、作成した本実施例の液晶表示装置
１１と比較例の液晶表示装置とを用いてシャドーイング
率を測定した結果について説明する。図３は、前記シャ
ドーイング率の測定方法を説明するための表示面を示す
平面図である。まず、図３（１）に示されるように、白
色表示領域２３中に長さｔ１（＝１９０ドット）×長さ
ｔ２（＝３０ドット）の表示領域２４を黒色表示させ
る。ここで、１ドットのサイズは、０．２７ｍｍ×０．
２７ｍｍとし、ドット間隔を０．０３ｍｍとした。ま
た、前記黒色の表示領域２４の表示電圧は、最大コント
ラスト値が得られる値に設定した。このときの図３の斜
線で示される領域２３ａ、すなわち白色表示領域２３中
のオン電圧波形が印加されている信号電極上の領域で、
かつ入力端子側端部Ａとは反対側端部Ｂ付近の領域２３
ａの輝度Ｌ１を測定する。

【００２１】次に、図３（２）に示されるように、前記
最大コントラスト値が得られる表示電圧を維持したまま
表示面全面を白色表示とする。このときの前記領域２３
ａの輝度Ｌ２を測定する。測定した輝度Ｌ１，Ｌ２から
以下の数式（２）に基づいてシャドーイング率が求めら
る。

【００２２】

【数１】

【００２３】図４は前記シャドーイング率の測定に使用
したバックライトの発光スペクトルを示すグラフであ
り、図５は印加した電圧を示す波形図である。シャドー
イング率の測定においては、図４に示される発光スペク
トルを有するバックライト（光源）を使用し、１／２４
０デューティ、１／１３バイアス駆動を実施した。ま
た、図５に示されるような電圧平均化法に基づく電圧波
形を印加した。

【００２４】図６はシャドーイング率の測定結果を示す
グラフである。縦軸は前記数式（２）から求められるシ
ャドーイング率（％）を表し、横軸は使用した液晶の誘
電率異方性Δεを表わす。点２５は本実施例に基づく液
晶表示装置１１の測定結果を示し、点３２は比較例の測
定結果を示す。また、点２６，２７，２８，２９，３
０，３１は、誘電率異方性Δεが２．９，３．５，４．
９，６．６，８．２，１０．１の液晶を使用したときの
測定結果を示す。

【００２５】本実施例に基づく液晶表示装置１１は比較
例の液晶表示装置よりもシャドーイング率が小さくなっ
ていることが認められる。シャドーイング率は、その値
が大きいほど表示の均一性が低いことを意味しており、
前記結果から装置１１の均一性は向上していると判断で
きる。また、液晶の誘電率異方性Δεとシャドーイング
率との間には相関関係が認められ、誘電率異方性Δεを
小さくすることによってシャドーイング率を低下させる
ことが可能であることがわかる。すなわち、誘電率異方
性Δεを７以下とすることによって、従来の液晶表示装
置のシャドーイング率を半分以下とすることが可能とな
り、均一性の向上した表示が得られる。しかしながら、
誘電率異方性Δεが２．９より小さくなると、液晶材料
の選択幅が狭くなるとともに、電圧印加時においてスト
ライプ状の配向不良が生じる、もしくは電圧無印加時に
おいてある部分だけが他の部分よりもツイスト角が狭く
なる、いわゆるアンダーツイスト配向の不良が生じるた
め、好ましくない。

【００２６】このように、本実施例では液晶の誘電率異
方性Δεが７以下と、従来の液晶表示装置と比較して小
さく設定されるので、液晶層の低容量化が実現される。
したがって、駆動用ＬＳＩへの負荷容量が低減されて液
晶に印加される駆動電圧波形に生じる歪みが低減し、表
示の均一性が向上してシャドーイング率が向上する。な
お、液晶の誘電率異方性Δεを７以下とするためには、
末端基にフッ素を含む液晶が有効である。

【００２７】なお本実施例では、位相差板１７，２１を
設けた白黒表示モードの例を説明したけれども、他の表
示モード、たとえばＤＳＴＮ（Double layered SuperTw
isted Nematic）表示モードやブルーモードであっても
同様の効果が得られ、特にコントラストが高いほどその
効果は顕著なものとなる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、液晶層の
誘電率異方性Δεは７以下であるので、液晶層の低容量
化が実現される。したがって、駆動用ＬＳＩへの負荷容
量が低減されて液晶に印加される駆動電圧波形に生じる
歪みが低減する。このため、シャドーイングと称される
現象がなくなり、表示の均一性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である液晶表示装置１１の構
成を示す断面図である。

【図２】前記液晶表示装置１１の位置関係を説明するた
めの図である。

【図３】シャドーイング率の測定方法を説明するための
表示面を示す平面図である。

【図４】前記シャドーイング率の測定時に使用したバッ
クライトの発光スペクトルを示すグラフである。

【図５】前記シャドーイング率の測定時に印加した電圧
波形を示す波形図である。

【図６】前記シャドーイング率の測定結果を示すグラフ
である。

【図７】従来の液晶表示装置の表示面を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１１液晶表示装置１２，１３透光性基板１４液晶層１５，１９透明電極１６，２０配向膜１８，２２偏光板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の偏光板と、前記一対の偏光板間に
配置される液晶素子とを含み、前記液晶素子は、一対の透光性基板間に、該基板間で液晶分子が１８０°
〜２７０°捩れ、かつその誘電率異方性Δεが７以下で
あるスーパーツイステッドネマティック液晶層が介在さ
れ、前記一対の透光性基板の液晶層側表面に透明電極と配向
膜とがそれぞれこの順に形成されていることを特徴とす
る液晶表示装置。