JPH0833531B2 - 液晶表示素子 - Google Patents
液晶表示素子Info
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- JPH0833531B2 JPH0833531B2 JP3065977A JP6597791A JPH0833531B2 JP H0833531 B2 JPH0833531 B2 JP H0833531B2 JP 3065977 A JP3065977 A JP 3065977A JP 6597791 A JP6597791 A JP 6597791A JP H0833531 B2 JPH0833531 B2 JP H0833531B2
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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係り、特
に優れた時分割駆動特性を有する電界効果型液晶表示素
子に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来の液晶表示素子のツイステッドネマ
チックタイプと言われるものは、２枚の電極基板間に正
の誘電異方性を有するネクチック液晶による９０°ねじ
れたらせん構造を有し、かつ両電極基板の外側には偏光
板をその偏光軸（あるいは吸収軸）が電極基板に隣接す
る液晶分子に対し直交あるいは平行になるように配置す
るものであった（特公昭５１−１３６６６号公報）。 【０００３】２枚の電極基板間で液晶分子が９０°ねじ
れたらせん状構造をなすように配向させるには、例えば
電極基板の、液晶に接する表面を布などで一方向にこす
る方法、いわゆるラビング法によってなされる。このと
きのこする方向、即ちラビング方向が液晶分子の配列方
向となる。このようにして配向処理された２枚の電極基
板をそれぞれのラビング方向が互にほぼ９０度に交差す
るように間隙をもたせて対向させ、２枚の電極基板をシ
ール剤により接着し、その間隙に正の誘電異方性をもっ
たネマチック液晶を封入すると、液晶分子はその電極基
板間でほぼ９０度回転したらせん状構造の分子配列をす
る。このようにして構成された液晶セルの上下には偏光
板が設けられるが、その偏光軸あるいは吸収軸はそれぞ
れの電極基板に隣接する液晶分子の配列方向とほぼ平行
にする。ここで、以降の説明に必要な時分割駆動特性を
表わす量の定義について簡単に説明する。 【０００４】図６は従来の９０度ねじれた液晶分子のら
せん構造を持つ液晶表示素子の典型的な電圧−輝度特性
を示している。これは印加電圧に対する反射輝度の相対
値をとったものであり、輝度の初期値を１００％、最終
値（印加電圧が十分大きいときの値）を０％にしてい
る。一般には、相対輝度が９０％となる電圧をしきい値
Ｖｔｈ、１０％となる電圧を飽和値Ｖｓａｔとして液晶
の特性のめやすにする。しかし、実用上は９０％以上あ
れば画素は十分明るく液晶は非点灯状態、５０％以下で
あれば画素は十分暗く、液晶は点灯状態としてよく、以
下本明細書においては、相対輝度が、９０％、５０％に
なる電圧をそれぞれ、しきい値電圧Ｖｔｈ、飽和電圧Ｖ
ｓａｔとする。 【０００５】さらに液晶表示素子の電気光学特性は、見
る方向によっても変り、この特性が良好な表示品質が得
られる視野を制限している。ここで視角角度φの定義を
図７によって説明する。図において、液晶表示素子１の
上側電極基板１１のラビング方向を２、下側電極基板１
２のラビング方向を３とし、液晶分子のねじれ角を４と
する。また液晶表示素子１の表面に直交座標ＸＹ軸をと
り、Ｘ軸方向を液晶分子のねじれ角４を２等分する方向
に規定し、Ｚ軸をＸＹ面の法線方向に定め、観察方向５
がＺ軸となす角を視角角度φとする。 【０００６】なお、この場合簡単のために観察方向５は
ＸＺ面内にあることとする。また、図７に示されたφを
正とし、このような方向から見た場合、コントラストが
高くなるので、このような方向を視野方向という。図６
において、角度φ＝１０度の輝度が９０％になる電圧を
Ｖｔｈ1 、５０％になる電圧をＶｓａｔ1 とし、角度φ
＝４０度の輝度が９０％になる電圧をＶｔｈ2 としたと
き、立ち上がり特性γ、角度特性△φ及び時分割能ｍは
一般に次式のように定義できる。 【０００７】γ＝Ｖｓａｔ1 ／Ｖｔｈ1 、 △φ＝Ｖｔｈ2 ／Ｖｔｈ1 、 ｍ＝Ｖｔｈ2 ／Ｖｓａｔ1 。 従来の液晶表示素子の時分割駆動特性は、液晶の屈折率
異方性を△ｎ，上下電極基板間間隙をｄとした場合△ｎ
・ｄに依存しており、△ｎ・ｄが大きい場合（例えば
０．８μｍ以上）にはγが良く（小さく）、△φが悪い
（小さい）。一方、△ｎ・ｄが小さい場合（例えば０．
８μｍ以下）にはγが悪く（大きく）、△φが良い（大
きい）。しかし、時分割能ｍで比較した場合には、△ｎ
・ｄの小さい方が良い。以上の具体的な例を表１に示
す。 【０００８】 【表１】 【０００９】ここで時分割駆動について、ドットマトリ
クスディスプレイを例に取って簡単に説明する。図８に
示すように下側電極基板１２にストライプ状のＹ電極
（信号電極）１３を、上側電極基板１１にＸ電極（走査
電極）１４を形成し、文字等の表示は、Ｘ，Ｙ両電極の
交点部の液晶を点灯あるいは非点灯にして行う。図にお
いてｎ本の走査電極をＸ1 ，Ｘ2 ，・・・Ｘn 、Ｘ1 ，
Ｘ2 ，・・・Ｘn と繰り返し線順次走査を繰返して時分
割駆動する。ある走査電極（図においてはＸ3 ）が選択
されたとき、その電極上のすべての画素に、信号電極１
３であるＹ1 ，Ｙ2 ，・・・Ｙm より、表示すべき信号
に従い選択また非選択の表示信号を同時に加える。この
ように、走査電極と信号電極に加える電圧パルスの組合
せで交点の点灯、非点灯を選択する。この場合の走査電
極Ｘの数が時分割数に相当する。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】従来の液晶表示素子で
は、表１に例示したような時分割駆動特性しか得られな
いために、時分割数３２あるいは６４が実用的には限界
であった。しかし、近年、液晶表示素子の画質の改善と
表示情報量増大に対する要求が厳しくなっており、要求
仕様を満足できない状況に到っている。 本発明の目的
は、従来の液晶表示素子と全く異なったセル構造をとる
ことによって、極めて優れた時分割駆動特性を持ち、時
分割数３２以上でも良好な画質を持った液晶表示素子を
提供することにある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明による液晶表示素子は、複数本の走査電
極が設けられた第１の基板と、複数本の信号電極が設け
られた第２の基板とが、上記走査電極が設けられた面と
上記信号電極が設けられた面が対向するように所定の間
隔で配置され、上記第１の基板と上記第２の基板との間
に液晶が封入され、上記第１の基板と上記第２の基板と
を挟持するようにそれぞれ配置された一対の第１の偏光
板と第２の偏光板とからなり、各上記走査電極に印加す
る選択電圧を線順次走査により一定の時分割駆動により
与えるようにした液晶表示素子において、上記液晶は正
の誘電異方性を有し、旋光性物質が添加されたネマチッ
ク液晶であり、かつ、その厚さ方向に１６０度から２０
０度の範囲内のねじれたらせん構造を形成しており、上
記第１の基板の液晶分子配列方向を隣接する上記第１の
偏光板の偏光軸あるいは吸収軸の方向と３０度から６０
度の範囲内の角度ずらせ、上記第１の基板の液晶分子配
列方向が上記第１の偏光板の偏光軸あるいは吸収軸の方
向からずれる上記角度の方向と平面的に同一方向に上記
第２の基板の液晶分子配列方向を隣接する上記第２の偏
光板の偏光軸あるいは吸収軸の方向と３０度から６０度
の範囲内の角度ずらせ、上記第１の偏光板の偏光軸ある
いは吸収軸と上記第２の偏光板の偏光軸あるいは吸収軸
とのなす角が直交しない所定の狭角をなし、上記第１及
び第２の基板の液晶分子配列方向は、ラビング処理によ
り規定され、かつ、上記走査電極及び上記信号電極はス
トライプ状に設けられ、上記走査電極及び上記信号電極
は平面的にみて交差する如く設けられ、上記走査電極の
本数に相当する時分割数が３２以上であることを特徴と
する。更に、上記第１の偏光板の偏光軸あるいは吸収軸
と上記第２の偏光板の偏光軸あるいは吸収軸とのなす挟
角が０度から３０度の範囲内にあることを特徴とするも
のである。 【００１２】 【作用】本発明の液晶表示素子においては、液晶分子の
らせん構造のねじれ角を１６０度から２００度の範囲と
し、この液晶分子のらせん構造の前後に配設された偏光
板の吸収軸（あるいは偏光軸）をそれに隣接する液晶分
子の配向方向に対し、３０度から６０度の範囲の角度ず
らせて配設することにより、印加電圧−光透過率特性カ
ーブが急峻になり、時分割能が大幅に向上し、時分割数
３２以上でも良好な画質を持った液晶表示装置が実現で
きるする。特に、偏光板の吸収軸（あるいは偏光軸）を
それに隣接する液晶分子の配向方向に対し、３０度から
６０度の範囲の角度ずらせることは、液晶分子のらせん
構造のねじれ角が１６０度から２００度の範囲でかつ時
分割数３２以上の線順次走査で駆動される液晶表示装置
において、高時分割能や表示コントラストの向上といっ
た観点から重要な臨界的構成要件であり、上記角度を逸
脱すると実用的レベルで必要とされる時分割能や表示コ
ントラストの条件をクリアできない。 【００１３】 【実施例】次に、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は本発明になる液晶表示素子を上側から
見た場合の液晶分子の配列方向（例えばラビング方
向）、液晶分子のねじれ方向、偏光板の吸収軸（あるい
は偏光軸）方向を示している。図２はそれらの関係を示
す斜視図である。図７と構造、機能が同一な部分は同一
の符号を付した。 【００１４】液晶分子１７のねじれ方向１０とねじれ角
αは、上側電極基板１１のラビング方向６と下側電極基
板１２のラビング方向７及びネマチック液晶に添加され
る旋光性物質の種類と量によって規定される。ねじれ角
αはしきい値近傍の点灯状態が光を散乱する配向となる
ことから最大値が制限され、２００度が上限であり、ま
た下限はコントラストによって制限され、１６０度が限
界である。もっとも、これらの液晶分子のねじれ角の上
限、下限の範囲の前提としては、チルト角がラビングに
よって実現される配向によって規定され、時分割数が３
２以上最大限１００程度で駆動される液晶表示素子を条
件とする。 【００１５】上側の偏光板１５の吸収軸（あるいは偏光
軸）８と下側の偏光板１６の吸収軸（あるいは偏光軸）
９とのなす角β3はコントラスト，明るさ，色等を考慮
すると０度から３０度の範囲が好ましい。また、上側の
偏光板１５の吸収軸（あるいは偏光軸）８と上側電極基
板１１のラビング方向６とのなす角β1 及び下側の偏光
板１６の吸収軸（あるいは偏光軸）９と下側電極基板１
２のラビング方向７とのなす角β2 はコントラスト，明
るさ及び色等を考慮すると、それぞれ３０度から６０度
の範囲に設定することが好ましい。 【００１６】また、本発明になる液晶表示素子は顕著な
△ｎ・ｄ依存性を示し、コントラスト，明るさ，色の点
から０．８μｍ≦△ｎ・ｄ≦１．２μｍの条件を満足す
ると殊に良好な結果を示す。ここで△ｎの値については
一般に波長依存性があり、短波長側で大きく、長波長側
で小さくなる傾向がある。本明細書で使用している△ｎ
の値は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光（波長６３２８Å）を使用
し、２５゜Ｃで測定したものであるから、他の波長で測
定した場合には本明細書における△ｎ・ｄの値は若干変
化する。 【００１７】ここで本発明になる液晶表示素子の具体的
な一実施例について、その構造と測定結果を説明する。
図３はその構造、即ち電極基板のラビング方向、液晶分
子のらせん構造のねじれ方向及び角度、偏光板の偏光軸
（あるいは吸収軸）の関係を示し、液晶表示素子を上側
から見た図である。 使用した液晶はビフェニール系液
晶とエステルシクロヘキサン（ＥＣＨ）系液晶を主成分
とするネマチック液晶で、旋光性物質としてメルク社の
Ｓ８１１を０．５重量％添加したものである。この混合
液晶の△ｎは０．１２３である。 【００１８】図３において、上側及び下側電極基板のラ
ビング方向６，７は互いに平行であり、旋光性物質Ｓ８
１１によって、ねじれ方向は１０，ねじれ角αは１８０
度となる。上側の偏光板の吸収軸８と下側の偏光板の吸
収軸９は互に平行であり（β3 ＝０度）、ラビング方向
６，７となす角β1 ，β2 はいずれも４５度である。 【００１９】なお、上側電極基板１１のラビング方向
６、下側電極基板１２のラビング方向７、および液晶分
子１７のらせん構造の関係を、図３の実施例の場合を例
にとって説明する。電極基板をラビング処理すると、図
４に示すようにラビング方向に沿って傾斜方向の異なる
２つの微小傾斜がほぼ周期的に繰り返したものが形成さ
れる。したがってらせん構造を形成する液晶分子が電極
基板間でほぼ平行に配列されるためには上下基板のラビ
ング処理の方向を図４に示す如くほぼ一致させること
が、表示画質を良好なものにする。 【００２０】次に以上のようなセル構造で、液晶層の厚
さｄを変えて、△ｎ・ｄのを変化させた液晶セルを作
り、色及び明るさを観察した。その結果を表２に示す。
この結果から、△ｎ・ｄが１μｍ近傍で明るさ及び色と
もに表示素子として問題のないレベルであることが分か
った。△ｎ・ｄの更に詳細な検討から、図３の関係があ
る場合は△ｎ・ｄが０．７μｍから１．２μｍの範囲に
おいては実用上問題ないことが分かった。 【００２１】 【表２】 【００２２】次に△ｎ・ｄ＝０．９８μｍの液晶セルの
時分割駆動特性を測定した結果を表３に示す。表１に示
した従来の液晶表示素子に比較して、γ，△φ，ｍいず
れもが著しく改良されていることが分かる。 【００２３】 【表３】 【００２４】図３では偏光板の軸として吸収軸を使った
が、偏光軸を使用してもほとんど同様の結果が得られ
た。また実施例ではビフェニール系とＥＣＨ系の混合液
晶を使用したが、他の種類の正の誘電異方性を持つネマ
チック液晶でも同様の効果が得られることは言うまでも
ない。なお、以上の例では、らせん構造のねじれ方向を
反時計回りとして説明したが、図５に示す如く時計回り
のねじれ方向の場合も全く同じ作用効果が得られること
は勿論である。 【００２５】また旋光性物質についてもラビング方向と
ねじれ方向との関係を図１，図３及び図４の如く保てば
種類を限定するものではないことは言うまでもない。 【００２６】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来全く不可能であった高時分割駆動特性および高品質の
表示特性を持つ液晶表示素子が得られる。
に優れた時分割駆動特性を有する電界効果型液晶表示素
子に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来の液晶表示素子のツイステッドネマ
チックタイプと言われるものは、２枚の電極基板間に正
の誘電異方性を有するネクチック液晶による９０°ねじ
れたらせん構造を有し、かつ両電極基板の外側には偏光
板をその偏光軸（あるいは吸収軸）が電極基板に隣接す
る液晶分子に対し直交あるいは平行になるように配置す
るものであった（特公昭５１−１３６６６号公報）。 【０００３】２枚の電極基板間で液晶分子が９０°ねじ
れたらせん状構造をなすように配向させるには、例えば
電極基板の、液晶に接する表面を布などで一方向にこす
る方法、いわゆるラビング法によってなされる。このと
きのこする方向、即ちラビング方向が液晶分子の配列方
向となる。このようにして配向処理された２枚の電極基
板をそれぞれのラビング方向が互にほぼ９０度に交差す
るように間隙をもたせて対向させ、２枚の電極基板をシ
ール剤により接着し、その間隙に正の誘電異方性をもっ
たネマチック液晶を封入すると、液晶分子はその電極基
板間でほぼ９０度回転したらせん状構造の分子配列をす
る。このようにして構成された液晶セルの上下には偏光
板が設けられるが、その偏光軸あるいは吸収軸はそれぞ
れの電極基板に隣接する液晶分子の配列方向とほぼ平行
にする。ここで、以降の説明に必要な時分割駆動特性を
表わす量の定義について簡単に説明する。 【０００４】図６は従来の９０度ねじれた液晶分子のら
せん構造を持つ液晶表示素子の典型的な電圧−輝度特性
を示している。これは印加電圧に対する反射輝度の相対
値をとったものであり、輝度の初期値を１００％、最終
値（印加電圧が十分大きいときの値）を０％にしてい
る。一般には、相対輝度が９０％となる電圧をしきい値
Ｖｔｈ、１０％となる電圧を飽和値Ｖｓａｔとして液晶
の特性のめやすにする。しかし、実用上は９０％以上あ
れば画素は十分明るく液晶は非点灯状態、５０％以下で
あれば画素は十分暗く、液晶は点灯状態としてよく、以
下本明細書においては、相対輝度が、９０％、５０％に
なる電圧をそれぞれ、しきい値電圧Ｖｔｈ、飽和電圧Ｖ
ｓａｔとする。 【０００５】さらに液晶表示素子の電気光学特性は、見
る方向によっても変り、この特性が良好な表示品質が得
られる視野を制限している。ここで視角角度φの定義を
図７によって説明する。図において、液晶表示素子１の
上側電極基板１１のラビング方向を２、下側電極基板１
２のラビング方向を３とし、液晶分子のねじれ角を４と
する。また液晶表示素子１の表面に直交座標ＸＹ軸をと
り、Ｘ軸方向を液晶分子のねじれ角４を２等分する方向
に規定し、Ｚ軸をＸＹ面の法線方向に定め、観察方向５
がＺ軸となす角を視角角度φとする。 【０００６】なお、この場合簡単のために観察方向５は
ＸＺ面内にあることとする。また、図７に示されたφを
正とし、このような方向から見た場合、コントラストが
高くなるので、このような方向を視野方向という。図６
において、角度φ＝１０度の輝度が９０％になる電圧を
Ｖｔｈ1 、５０％になる電圧をＶｓａｔ1 とし、角度φ
＝４０度の輝度が９０％になる電圧をＶｔｈ2 としたと
き、立ち上がり特性γ、角度特性△φ及び時分割能ｍは
一般に次式のように定義できる。 【０００７】γ＝Ｖｓａｔ1 ／Ｖｔｈ1 、 △φ＝Ｖｔｈ2 ／Ｖｔｈ1 、 ｍ＝Ｖｔｈ2 ／Ｖｓａｔ1 。 従来の液晶表示素子の時分割駆動特性は、液晶の屈折率
異方性を△ｎ，上下電極基板間間隙をｄとした場合△ｎ
・ｄに依存しており、△ｎ・ｄが大きい場合（例えば
０．８μｍ以上）にはγが良く（小さく）、△φが悪い
（小さい）。一方、△ｎ・ｄが小さい場合（例えば０．
８μｍ以下）にはγが悪く（大きく）、△φが良い（大
きい）。しかし、時分割能ｍで比較した場合には、△ｎ
・ｄの小さい方が良い。以上の具体的な例を表１に示
す。 【０００８】 【表１】 【０００９】ここで時分割駆動について、ドットマトリ
クスディスプレイを例に取って簡単に説明する。図８に
示すように下側電極基板１２にストライプ状のＹ電極
（信号電極）１３を、上側電極基板１１にＸ電極（走査
電極）１４を形成し、文字等の表示は、Ｘ，Ｙ両電極の
交点部の液晶を点灯あるいは非点灯にして行う。図にお
いてｎ本の走査電極をＸ1 ，Ｘ2 ，・・・Ｘn 、Ｘ1 ，
Ｘ2 ，・・・Ｘn と繰り返し線順次走査を繰返して時分
割駆動する。ある走査電極（図においてはＸ3 ）が選択
されたとき、その電極上のすべての画素に、信号電極１
３であるＹ1 ，Ｙ2 ，・・・Ｙm より、表示すべき信号
に従い選択また非選択の表示信号を同時に加える。この
ように、走査電極と信号電極に加える電圧パルスの組合
せで交点の点灯、非点灯を選択する。この場合の走査電
極Ｘの数が時分割数に相当する。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】従来の液晶表示素子で
は、表１に例示したような時分割駆動特性しか得られな
いために、時分割数３２あるいは６４が実用的には限界
であった。しかし、近年、液晶表示素子の画質の改善と
表示情報量増大に対する要求が厳しくなっており、要求
仕様を満足できない状況に到っている。 本発明の目的
は、従来の液晶表示素子と全く異なったセル構造をとる
ことによって、極めて優れた時分割駆動特性を持ち、時
分割数３２以上でも良好な画質を持った液晶表示素子を
提供することにある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明による液晶表示素子は、複数本の走査電
極が設けられた第１の基板と、複数本の信号電極が設け
られた第２の基板とが、上記走査電極が設けられた面と
上記信号電極が設けられた面が対向するように所定の間
隔で配置され、上記第１の基板と上記第２の基板との間
に液晶が封入され、上記第１の基板と上記第２の基板と
を挟持するようにそれぞれ配置された一対の第１の偏光
板と第２の偏光板とからなり、各上記走査電極に印加す
る選択電圧を線順次走査により一定の時分割駆動により
与えるようにした液晶表示素子において、上記液晶は正
の誘電異方性を有し、旋光性物質が添加されたネマチッ
ク液晶であり、かつ、その厚さ方向に１６０度から２０
０度の範囲内のねじれたらせん構造を形成しており、上
記第１の基板の液晶分子配列方向を隣接する上記第１の
偏光板の偏光軸あるいは吸収軸の方向と３０度から６０
度の範囲内の角度ずらせ、上記第１の基板の液晶分子配
列方向が上記第１の偏光板の偏光軸あるいは吸収軸の方
向からずれる上記角度の方向と平面的に同一方向に上記
第２の基板の液晶分子配列方向を隣接する上記第２の偏
光板の偏光軸あるいは吸収軸の方向と３０度から６０度
の範囲内の角度ずらせ、上記第１の偏光板の偏光軸ある
いは吸収軸と上記第２の偏光板の偏光軸あるいは吸収軸
とのなす角が直交しない所定の狭角をなし、上記第１及
び第２の基板の液晶分子配列方向は、ラビング処理によ
り規定され、かつ、上記走査電極及び上記信号電極はス
トライプ状に設けられ、上記走査電極及び上記信号電極
は平面的にみて交差する如く設けられ、上記走査電極の
本数に相当する時分割数が３２以上であることを特徴と
する。更に、上記第１の偏光板の偏光軸あるいは吸収軸
と上記第２の偏光板の偏光軸あるいは吸収軸とのなす挟
角が０度から３０度の範囲内にあることを特徴とするも
のである。 【００１２】 【作用】本発明の液晶表示素子においては、液晶分子の
らせん構造のねじれ角を１６０度から２００度の範囲と
し、この液晶分子のらせん構造の前後に配設された偏光
板の吸収軸（あるいは偏光軸）をそれに隣接する液晶分
子の配向方向に対し、３０度から６０度の範囲の角度ず
らせて配設することにより、印加電圧−光透過率特性カ
ーブが急峻になり、時分割能が大幅に向上し、時分割数
３２以上でも良好な画質を持った液晶表示装置が実現で
きるする。特に、偏光板の吸収軸（あるいは偏光軸）を
それに隣接する液晶分子の配向方向に対し、３０度から
６０度の範囲の角度ずらせることは、液晶分子のらせん
構造のねじれ角が１６０度から２００度の範囲でかつ時
分割数３２以上の線順次走査で駆動される液晶表示装置
において、高時分割能や表示コントラストの向上といっ
た観点から重要な臨界的構成要件であり、上記角度を逸
脱すると実用的レベルで必要とされる時分割能や表示コ
ントラストの条件をクリアできない。 【００１３】 【実施例】次に、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は本発明になる液晶表示素子を上側から
見た場合の液晶分子の配列方向（例えばラビング方
向）、液晶分子のねじれ方向、偏光板の吸収軸（あるい
は偏光軸）方向を示している。図２はそれらの関係を示
す斜視図である。図７と構造、機能が同一な部分は同一
の符号を付した。 【００１４】液晶分子１７のねじれ方向１０とねじれ角
αは、上側電極基板１１のラビング方向６と下側電極基
板１２のラビング方向７及びネマチック液晶に添加され
る旋光性物質の種類と量によって規定される。ねじれ角
αはしきい値近傍の点灯状態が光を散乱する配向となる
ことから最大値が制限され、２００度が上限であり、ま
た下限はコントラストによって制限され、１６０度が限
界である。もっとも、これらの液晶分子のねじれ角の上
限、下限の範囲の前提としては、チルト角がラビングに
よって実現される配向によって規定され、時分割数が３
２以上最大限１００程度で駆動される液晶表示素子を条
件とする。 【００１５】上側の偏光板１５の吸収軸（あるいは偏光
軸）８と下側の偏光板１６の吸収軸（あるいは偏光軸）
９とのなす角β3はコントラスト，明るさ，色等を考慮
すると０度から３０度の範囲が好ましい。また、上側の
偏光板１５の吸収軸（あるいは偏光軸）８と上側電極基
板１１のラビング方向６とのなす角β1 及び下側の偏光
板１６の吸収軸（あるいは偏光軸）９と下側電極基板１
２のラビング方向７とのなす角β2 はコントラスト，明
るさ及び色等を考慮すると、それぞれ３０度から６０度
の範囲に設定することが好ましい。 【００１６】また、本発明になる液晶表示素子は顕著な
△ｎ・ｄ依存性を示し、コントラスト，明るさ，色の点
から０．８μｍ≦△ｎ・ｄ≦１．２μｍの条件を満足す
ると殊に良好な結果を示す。ここで△ｎの値については
一般に波長依存性があり、短波長側で大きく、長波長側
で小さくなる傾向がある。本明細書で使用している△ｎ
の値は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光（波長６３２８Å）を使用
し、２５゜Ｃで測定したものであるから、他の波長で測
定した場合には本明細書における△ｎ・ｄの値は若干変
化する。 【００１７】ここで本発明になる液晶表示素子の具体的
な一実施例について、その構造と測定結果を説明する。
図３はその構造、即ち電極基板のラビング方向、液晶分
子のらせん構造のねじれ方向及び角度、偏光板の偏光軸
（あるいは吸収軸）の関係を示し、液晶表示素子を上側
から見た図である。 使用した液晶はビフェニール系液
晶とエステルシクロヘキサン（ＥＣＨ）系液晶を主成分
とするネマチック液晶で、旋光性物質としてメルク社の
Ｓ８１１を０．５重量％添加したものである。この混合
液晶の△ｎは０．１２３である。 【００１８】図３において、上側及び下側電極基板のラ
ビング方向６，７は互いに平行であり、旋光性物質Ｓ８
１１によって、ねじれ方向は１０，ねじれ角αは１８０
度となる。上側の偏光板の吸収軸８と下側の偏光板の吸
収軸９は互に平行であり（β3 ＝０度）、ラビング方向
６，７となす角β1 ，β2 はいずれも４５度である。 【００１９】なお、上側電極基板１１のラビング方向
６、下側電極基板１２のラビング方向７、および液晶分
子１７のらせん構造の関係を、図３の実施例の場合を例
にとって説明する。電極基板をラビング処理すると、図
４に示すようにラビング方向に沿って傾斜方向の異なる
２つの微小傾斜がほぼ周期的に繰り返したものが形成さ
れる。したがってらせん構造を形成する液晶分子が電極
基板間でほぼ平行に配列されるためには上下基板のラビ
ング処理の方向を図４に示す如くほぼ一致させること
が、表示画質を良好なものにする。 【００２０】次に以上のようなセル構造で、液晶層の厚
さｄを変えて、△ｎ・ｄのを変化させた液晶セルを作
り、色及び明るさを観察した。その結果を表２に示す。
この結果から、△ｎ・ｄが１μｍ近傍で明るさ及び色と
もに表示素子として問題のないレベルであることが分か
った。△ｎ・ｄの更に詳細な検討から、図３の関係があ
る場合は△ｎ・ｄが０．７μｍから１．２μｍの範囲に
おいては実用上問題ないことが分かった。 【００２１】 【表２】 【００２２】次に△ｎ・ｄ＝０．９８μｍの液晶セルの
時分割駆動特性を測定した結果を表３に示す。表１に示
した従来の液晶表示素子に比較して、γ，△φ，ｍいず
れもが著しく改良されていることが分かる。 【００２３】 【表３】 【００２４】図３では偏光板の軸として吸収軸を使った
が、偏光軸を使用してもほとんど同様の結果が得られ
た。また実施例ではビフェニール系とＥＣＨ系の混合液
晶を使用したが、他の種類の正の誘電異方性を持つネマ
チック液晶でも同様の効果が得られることは言うまでも
ない。なお、以上の例では、らせん構造のねじれ方向を
反時計回りとして説明したが、図５に示す如く時計回り
のねじれ方向の場合も全く同じ作用効果が得られること
は勿論である。 【００２５】また旋光性物質についてもラビング方向と
ねじれ方向との関係を図１，図３及び図４の如く保てば
種類を限定するものではないことは言うまでもない。 【００２６】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来全く不可能であった高時分割駆動特性および高品質の
表示特性を持つ液晶表示素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる液晶表示素子の液晶分子の配列方
向、液晶のねじれ方向及び偏光板の軸の方向の関係を示
した説明図である。 【図２】本発明になる液晶表示素子の液晶分子の配列方
向、液晶のねじれ方向及び偏光板の軸の方向の関係を示
した要部分解斜視図である。 【図３】本発明になる液晶表示素子の第一の実施例にお
ける液晶分子の配列方向、液晶のねじれ方向及び偏光板
の軸の方向の関係を示した説明図である。 【図４】図３に示した第一の実施例における液晶分子の
配列方向、液晶分子のねじれ方向及びラビング方向の関
係を示した断面図である。 【図５】本発明になる液晶表示素子の第二の実施例にお
ける液晶分子の配列方向、液晶のねじれ方向及び偏光板
の軸の方向の関係を示した説明図である。 【図６】時分割駆動特性の定義に用いられる液晶表示素
子の電圧輝度特性を示す説明図である。 【図７】時分割駆動特性の測定方向を定義する説明図で
ある。 【図８】時分割駆動のための電極構造の配置を説明する
図である。 【符号の説明】 １・・・液晶表示素子、２，６・・・上側電極基板のラ
ビング方向、３，７・・・下側電極基板のラビング方
向、４，１０・・・液晶分子のねじれ方向、８・・・上
側偏光板の吸収軸あるいは偏光軸方向、９・・・下側偏
光板の吸収軸あるいは偏光軸方向、１７・・・液晶分
子、α・・・液晶分子のねじれ角。
向、液晶のねじれ方向及び偏光板の軸の方向の関係を示
した説明図である。 【図２】本発明になる液晶表示素子の液晶分子の配列方
向、液晶のねじれ方向及び偏光板の軸の方向の関係を示
した要部分解斜視図である。 【図３】本発明になる液晶表示素子の第一の実施例にお
ける液晶分子の配列方向、液晶のねじれ方向及び偏光板
の軸の方向の関係を示した説明図である。 【図４】図３に示した第一の実施例における液晶分子の
配列方向、液晶分子のねじれ方向及びラビング方向の関
係を示した断面図である。 【図５】本発明になる液晶表示素子の第二の実施例にお
ける液晶分子の配列方向、液晶のねじれ方向及び偏光板
の軸の方向の関係を示した説明図である。 【図６】時分割駆動特性の定義に用いられる液晶表示素
子の電圧輝度特性を示す説明図である。 【図７】時分割駆動特性の測定方向を定義する説明図で
ある。 【図８】時分割駆動のための電極構造の配置を説明する
図である。 【符号の説明】 １・・・液晶表示素子、２，６・・・上側電極基板のラ
ビング方向、３，７・・・下側電極基板のラビング方
向、４，１０・・・液晶分子のねじれ方向、８・・・上
側偏光板の吸収軸あるいは偏光軸方向、９・・・下側偏
光板の吸収軸あるいは偏光軸方向、１７・・・液晶分
子、α・・・液晶分子のねじれ角。
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭60−107020（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−156816（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−123522（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−212417（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−17423（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １．複数本の走査電極が設けられた第１の基板と、複数
本の信号電極が設けられた第２の基板とが、上記走査電
極が設けられた面と上記信号電極が設けられた面が対向
するように所定の間隔で配置され、上記第１の基板と上
記第２の基板との間に液晶が封入され、上記第１の基板
と上記第２の基板とを挟持するようにそれぞれ配置され
た一対の第１の偏光板と第２の偏光板とからなり、各上
記走査電極に印加する選択電圧を線順次走査により一定
の時分割駆動により与えるようにした液晶表示素子にお
いて、 上記液晶は正の誘電異方性を有し、旋光性物質が添加さ
れたネマチック液晶であり、かつ、その厚さ方向に１６
０度から２００度の範囲内のねじれたらせん構造を形成
しており、上記第１の基板の液晶分子配列方向を隣接す
る上記第１の偏光板の偏光軸あるいは吸収軸の方向と３
０度から６０度の範囲内の角度ずらせ、上記第１の基板
の液晶分子配列方向が上記第１の偏光板の偏光軸あるい
は吸収軸の方向からずれる上記角度の方向と平面的に同
一方向に上記第２の基板の液晶分子配列方向を隣接する
上記第２の偏光板の偏光軸あるいは吸収軸の方向と３０
度から６０度の範囲内の角度ずらせ、上記第１の偏光板の偏光軸あるいは吸収軸と上記第２の
偏光板の偏光軸あるいは吸収軸とのなす角が直交しない
所定の狭角をなし、 上記第１及び第２の基板の液晶分子配列方向は、ラビン
グ処理により規定され、かつ、上記走査電極及び上記信
号電極はストライプ状に設けられ、上記走査電極及び上
記信号電極は平面的にみて交差する如く設けられ、上記
走査電極の本数に相当する時分割数が３２以上であるこ
とを特徴とする液晶表示素子。 ２．上記第１の偏光板の偏光軸あるいは吸収軸と上記第
２の偏光板の偏光軸あるいは吸収軸とのなす上記挟角が
０度から３０度の範囲内にあることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の液晶表示素子。 ３．上記液晶の厚みｄ（μｍ）と上記液晶の屈折率異方
性△ｎとの積△ｎ・ｄが０．７μｍから１．２μｍの範
囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
液晶表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3065977A JPH0833531B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3065977A JPH0833531B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 液晶表示素子 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58157801A Division JPS6050511A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 液晶表示素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04211223A JPH04211223A (ja) | 1992-08-03 |
| JPH0833531B2 true JPH0833531B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=13302574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3065977A Expired - Lifetime JPH0833531B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 液晶表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0833531B2 (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1469638A (en) * | 1973-07-18 | 1977-04-06 | Secr Defence | Liquid crystal display device |
| JPS5249854A (en) * | 1975-10-17 | 1977-04-21 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal display device |
| JPS56156816A (en) * | 1980-05-08 | 1981-12-03 | Asahi Glass Co Ltd | Liquid-crystal display device |
| JPS57212417A (en) * | 1981-06-24 | 1982-12-27 | Hitachi Ltd | Liquid crysral dislay device |
| JPS5817423A (ja) * | 1981-07-24 | 1983-02-01 | Seiko Epson Corp | 液晶光学装置 |
| JPS58123522A (ja) * | 1982-01-19 | 1983-07-22 | Seiko Epson Corp | 液晶表示パネル |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP3065977A patent/JPH0833531B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04211223A (ja) | 1992-08-03 |
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