JPH07152033A

JPH07152033A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH07152033A
Application number: JP29709893A
Authority: JP
Inventors: Haruki Mori; 治樹森; Tetsuo Matsumoto; 哲郎松本
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1993-11-26
Filing date: 1993-11-26
Publication date: 1995-06-16

Abstract

(57)【要約】【目的】クロストーク量を低減するとともに、オン透過
率が十分に得られ、コントラスト比の高い液晶表示素子
を得る。【構成】一対の基板間にねじれ配向した液晶層を挟持し
た液晶表示素子において、液晶の屈折率異方性Δｎと基
板間の間隙ｄの積Δｎ・ｄが、０．４μｍから０．７μ
ｍであり、かつ少なくとも一方の基板に対する液晶のプ
レティルト角が０．５度から１．５度の範囲にあること
を特徴とする液晶表示素子とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に関する
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度捻れネマティック
液晶表示素子が広く用いられている。この９０度捻れネ
マティック液晶表示素子は、以下のような原理で動作す
るものである。

【０００３】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ティック液晶を、その分子長軸が上
部基板界面から下部基板界面へ９０度の捻れ構造を持つ
よう配向させ封入する。この捻れ構造は９０度の偏光の
回転効果を与える。この素子を一対の偏光板の間に挟
み、このとき偏光板の偏光軸が互いに平行であれば、液
晶層による９０度の偏光の回転効果のため一方からの入
射光は他方へ透過できなくなり、また、上下基板上に付
加した電極から液晶にしきい値以上の電圧を印加する
と、液晶の配向状態は捻れ構造から電界方向へと立ち上
がる構造に変化し、偏光回転効果を失うため入射光は他
方へ透過するネガ表示が行なえる。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。この表示に用いる電圧印加のための基本
単位を通常、セグメントと呼ぶ。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】９０度捻れネマティッ
ク液晶表示素子では、表示内容の密度が高い場合、複数
のセグメントを共通して駆動するマルチプレックス駆動
が用いられる。この場合には、表示に用いる高い電圧を
印加して透過状態にするセグメント（ＯＮセグメント）
のみならず、表示には用いない遮光状態にしたいセグメ
ント（ＯＦＦセグメント）にも一定の電圧が印加され
る。このため、本来背景となるセグメント以外の部分と
ＯＦＦセグメントとの間が識別される、クロストークと
呼ばれる問題が生じる場合がある。

【０００５】本発明者らはこの現象を検討することによ
り、液晶層の複屈折Δｎ・ｄ（液晶の屈折率異方性Δｎ
と基板間の間隙ｄの積）がおおよそ１μｍ以上の領域で
は、クロストークが大きくなり、ＯＦＦセグメントが点
灯状態に誤認されるばあいがあり、Δｎ・ｄを小さくす
るに従い、クロストークも小さくなる傾向にあることが
見いだした。従って、より小さいΔｎ・ｄを使うことが
望ましいことになる。

【０００６】このような複屈折の小さい液晶層を用いた
液晶表示は、広い視野角を得る目的で提案がすでになさ
れている（たとえば、特開昭５７−４０２２９号）。

【０００７】しかし、単純にΔｎ・ｄを小さくすると、
ＯＮセグメントの透過率が下がるとともにＯＦＦセグメ
ントの透過率が上がり、コントラスト比が小さくなとる
いう問題が発生する。特に、高温の環境下で使用する
と、液晶のΔｎがさらに小さくなるため、視認性が低下
する。このように、クロストークを少なくすることと、
高いコントラスト比を得ることは両立せず、視認性のよ
い液晶表示素子をマルチプレックス駆動時に得ることは
困難であった。

【０００８】

【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、一対の基板間にねじ
れ配向した液晶層を挟持した液晶表示素子において、液
晶の屈折率異方性Δｎと液晶層の厚みｄとの積Δｎ・ｄ
が、０．４μｍから０．７μｍであり、かつ少なくとも
一方の基板に対する液晶のプレティルト角が０．５度か
ら１．５度の範囲、より好ましくは、０．８度から１．
２度にあることを特徴とする液晶表示素子を提供するも
のである。

【０００９】本発明者らはこの問題の解決について鋭意
検討した結果、クロストーク量の複屈折依存性は、液晶
のプレテイルト角によって変化することを見いだし、本
発明に至ったものである。

【００１０】本発明では、視角をセル正面から主視角方
向に１０度傾けた方向にとったときにオンセグメントで
透過率２５％を与える状態で、セル正面から主視角方向
に４０度傾けた方向からみたときのオフセグメントと背
景部との色差をクロストーク量と定義する。クロストー
ク量は４以下であると、実際の表示でも目立たず好まし
い。

【００１１】本発明の液晶表示素子は、従来から使われ
ている液晶表示素子に比べて、液晶層の複屈折を小さく
するとともに、プレティルト角θを低くすることを特徴
としている。θの範囲は、０．５度以上１．５度以下で
あることが望ましい。０．５度未満ではリバースティル
トドメインが発生する場合が生じる。１．５度を超える
と、Δｎ・ｄとの関係で、コントラスト比が低くなるお
それがある。また、コントラスト比等の見栄えの温度安
定性が悪くなる。

【００１２】また、液晶層のΔｎ・ｄは、０．４μｍか
ら０．７μｍの間にあることが望ましい。０．７μｍを
超えるとクロストーク量を抑制しきれないことがある。
また、０．４μｍ未満であると、十分なコントラスト比
を得ることが困難になる。より好ましい範囲は、０．４
〜０．６μｍである。

【００１３】以上より、液晶層の複屈折とプレティルト
角のより好ましい組み合わせは、Δｎ・ｄ＝０．４〜
０．６μｍ、かつ、θ＝０．８〜１．２度である。

【００１４】マルチプレックス駆動時の好ましいデュー
ティー数は、コントラストとの関係より１／２デューテ
ィー以上１／３２デューティー以下、好ましくは１／４
デューティー以上１／８デューティー以下であることが
望ましい。

【００１５】本発明において、プレティルト角は一方の
基板について上記の条件を満たせば良いが、クロストー
クの発生をより効果的に抑えるためには両方の基板とも
上記条件を満たすようにされることが望ましい。

【００１６】本発明の作用効果について、実験例を交え
て説明する。

【００１７】図１は、液晶層の複屈折量と、クロストー
ク量との関係を示したものであり、（ａ）はプレティル
ト角が１度のもの、（ｂ）はプレティルト角が２度のも
のである。これから、プレティルト角にかかわらず、液
晶層の複屈折を小さくするとクロストーク量は小さくな
ること、及び、その変化量は、プレティルト角が小さい
と、顕著に小さくなることがわかる。すなわち、プレテ
ィルト角が１度前後では、クロストーク量の液晶層の複
屈折に対する安定性が極めてよくなる。これは、プレテ
ィルト角が小さい場合には、温度変化のあった場合のク
ロストーク変化による見栄えの変化が顕著に抑えられる
ことを意味する。

【００１８】一方、プレティルト角を変えた条件で、電
圧透過率特性を示したのが図２である。１はオンの曲
線、２はオフの曲線である。（ａ）は２度ティルトでセ
ル正面から主視角方向に１０度傾けた方向での電圧透過
率特性、（ｂ）は１度ティルトでセル正面から主視角方
向に１０度傾けた方向での電圧透過率特性（本発明）、
（ｃ）は（ａ）と同じ液晶セルで、セル正面から主視角
方向に４０度傾けた方向での電圧透過率特性、（ｄ）は
（ｂ）と同じ液晶セルで、セル正面から主視角方向に４
０度傾けた方向での電圧透過率特性（本発明）、であ
る。液晶層の複屈折（Δｎ・ｄ）は、（ａ），（ｃ）で
は０．４９μｍ、（ｂ），（ｄ）では０．５５μｍとし
てあり、（ａ），（ｃ）と（ｂ），（ｄ）との間で前述
の定義のクロストーク量がほぼ同等になるようにしてあ
る。

【００１９】クロストーク量がほぼ同じ場合の光透過率
を比較することにより、ティルト角を小さくするとオン
透過率が高くなり明るい表示が得られることがわかる。
さらに、特に、視角方向をセル正面から４０度傾けてと
った場合、ティルト角が２度の場合は、オフ透過率が高
くなり、コントラスト比が著しく低下するのに対し、本
発明の場合は、オフ透過率が低く抑えられ、コントラス
ト比もさほど低下しないことが理解される。

【００２０】なお、ネマティック液晶表示素子のプレテ
ィルト角を小さくすることで電圧透過率特性の立ち上が
り部分が急峻になることがわかる。これは、クロストー
クが少なくなる（図１の（ａ）と（ｂ）を参照）方向に
寄与すると理解される。

【００２１】

【実施例】

［実施例１］従来の９０度捻れネマティック液晶表示素
子の配向を持ち、液晶としてロディック社製「ＲＤＰ１
０４９８」を用い、配向膜は日産化学製「ＳＥ５１０」
を基板上に成膜し、ラビングして用いた。このときのプ
レティルト角は約１度であった。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度になるよう配置した。また、比較例と
して、上下基板の間隔、使用した液晶、偏光板は実施例
と同様のものを用い、偏光板の設置角度も実施例と同様
に隣接する基板上での液晶配向方向が偏光軸と平行にな
るよう配置した。配向膜はポリイミドをラビングしたも
のを使った。この時の上下基板界面でのプレティルトは
約２°であった。

【００２２】これらの液晶表示素子を１／４デューティ
ーで駆動した。このときの電圧透過率特性が、実施例に
ついては、図２（ｂ），（ｄ）であり、比較例について
は、図２（ａ），（ｃ）である。

【００２３】図から、本発明が従来例に比べて、コント
ラスト比が著しく高いこと、表示が明るいことが理解さ
れる。また、実施例は比較例よりも透過率の立ち上がり
部分が急峻であることが分かる。実施例のセルの視角４
０度の４Ｖのオンの透過率は２３％で従来とほぼ同等で
ある。

【００２４】［実施例２］実施例１と同様の構造を持つ
液晶表示素子で、液晶層の複屈折量をΔｎ・ｄ＝０．５
〜Ｏ．６８μｍの間で変化させて、クロストーク量を調
べたのが図１（ａ）である。また、実施例１の比較例を
同様の構造を持つ液晶表示素子で、液晶層の複屈折量を
Δｎ・ｄが０．４９〜０．６０μｍの間で変化させて、
同様にクロストーク量を調べた比較例が図１（ｂ）であ
る。実施例においては、クロストーク量は、２．５〜
５．２の間で変化し、４．２〜１２．０の間で変化する
比較例にくらべて変化が少ないことがわかる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、クロストーク量を低減
するとともに、オン透過率が十分に得られることから明
るい優れた表示を可能にする。

【００２６】さらに、Δｎ・ｄ変化に対するクロストー
ク変化が少なくなるため、温度変化等によるクロストー
ク量（見栄え）変化が少ない液晶表示素子が得られる。

【００２７】また、本発明によれば、透過率の立ち上が
り部分を急峻にする効果を有することから従来に比して
クロストーク絶対量の少ない液晶表示素子が容易に得ら
れる。

【００２８】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度捻れ
ネマティ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と考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）は、本発明の液晶表示素子と従
来の液晶表示素子の、クロストークとΔｎ・ｄの関係を
示したグラフである。

【図２】（ａ），（ｂ）は、本発明の液晶表示素子と従
来の液晶表示素子の、セル正面から１０度の視角におけ
る電圧透過率特性の測定結果であり、（ｃ），（ｄ）
は、本発明の液晶表示素子と従来の液晶表示素子の、セ
ル正面から４０度の視角における電圧透過率特性の測定
結果である。

【符号の説明】

１：オン２：オフ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間にねじれ配向した液晶層を挟
持した液晶表示素子において、液晶の屈折率異方性Δｎ
と液晶層の厚みｄとの積Δｎ・ｄが、０．４μｍから
０．７μｍであり、かつ少なくとも一方の基板に対する
液晶のプレティルト角が０．５度から１．５度の範囲に
あることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】液晶表示素子はマルチプレックス駆動法で
駆動されることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素
子。