JPS5923328A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPS5923328A
JPS5923328A JP57134564A JP13456482A JPS5923328A JP S5923328 A JPS5923328 A JP S5923328A JP 57134564 A JP57134564 A JP 57134564A JP 13456482 A JP13456482 A JP 13456482A JP S5923328 A JPS5923328 A JP S5923328A
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liquid crystal
crystal layer
theta
display device
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Yutaka Ishii
裕 石井
Shuichi Kanzaki
修一 神崎
Kenichi Nakagawa
謙一 中川
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    • G02F1/1397—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the liquid crystal being selectively controlled between a twisted state and a non-twisted state, e.g. TN-LC cell the twist being substantially higher than 90°, e.g. STN-, SBE-, OMI-LC cells

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の技術分野〉 本発明は閾電圧特性を良好にし、マルチプレックス駆動
を容易にしたホワイト・ティラー型ゲストホス）（ＷＴ
−ＧＨ）効果液晶表示装置に関するものである。
〈従来技術２ 一般にゲストホスト表示素子は偏光板を使用するものと
、偏光板を使用しないものとに大別できるが、後者に属
する代表的なものとしてホワイト・ティラー型ゲストホ
スト表示素子が挙げられる。
この方式は二色性染料及び光学活性物質をＰ型ネマティ
ック液晶に添加した混合液晶を用いて、無電界時（ある
いは閾電界以下の電界）における液晶分子のねしれ配向
による光吸収効果（着色）と電界印加時（閾電界以上）
におけるホメオトロピック配向の光透過効果（無着色）
を巧みに表示に利用したものである。第１図（Ａ）（Ｂ
）　（Ｃ）はこの原理を示す説明図である。電圧を印加
しない状態では第１図（ト）に示す如く二色性染料分子
ｌとホストの液晶分子２は透明電極を設けた１ス・１の
カラス基板３゜３間でねしれ配向している。電源４より
透明電極を介して電界を印加すると染料分子１と液晶分
子２は第１図（Ｂ）に示す如く垂直配向する。波長λｍ
ａｘの入射光は第１図（５）では大部分が吸収され第１
図（Ｂ）では逆に透過される。透過光のスペクトルは第
１図（Ｃ）に示す如く印加電界のＯＮ、ＯＦＦにより変
化する。
ところで・この表示方式では壁面配向の種類によって表
示特性が大きく異なる。すなわち、壁面配向は垂直配向
の場合と水平配向の場合に主として分類できるが、この
両者を比較すると、コントラストは前者の方が高いが駆
動電圧は後者の方が低くなる。従って、低電圧マルチプ
レックス駆動の観点からは壁面配向は水平配向の方が適
している。
〈発明の目的〉 本発明は、コントラスト比が高く且つ１／デ。
−ティ以上の低電圧マルチプレックス駆動が可能な水平
配向型ＷＴ−ＧＨ液晶表示装置を提供することを目的と
するものである。
実施例 以下、実施例に従って詳細に説明する。
水平配向型ＷＴ−ＧＨ表示装置の表示特性は液晶層のね
じれ角に依存する。液晶層のねじれ角に関して、９０°
や３６０°のものについてはすでに特開報告されている
。
しかしながら、９０°のものについてはコントラスト比
が充分てなく、３６０°のものについては表示特性のヒ
ステリシスが大きい。従ってコントラスト比が高く、比
較的デユーティ比の高いマルチプレックス駆動はこれら
のねじれ角では困難と考えられる。そこで柊々はデユー
ティ比の高いマルチプレックス駆動が得られる最適液晶
ねじれ角を検討した。
周知の通り液晶のねしれ角θは上下基板のラビング方向
の設定（それらのなす角をξとする）と、ネマティック
液晶に添加する光学活性物質の添加量め調整によって任
意の値に設定することができる。すなわち、光学活性物
質を添加した混合液晶の自然ピンチ（上下基板でねじれ
配向が束縛を受けない場合のピッチ）をＰ、光学活性物
質の添加量をＣとすると、 Ｐ＝に／Ｃ（Ｋは定数）　　曲・・・・曲ｍとなる関係
がある。また、液晶層厚をｄとすると液晶ねじれ角θと
して、 θ＝ξ＋ｎＴ−（ｎは整数、−％〈８５％）・・　（２
）噛十％−撃行、＜／２ｘ＋％＋−・・・　・・　（３
）ξ となる。
従って（２）式で示される液晶ねじれ角を得るためには
、光学活性物質の添加量は（＋）　、　（３１式よりＫ
　ξ −（添＋ｒ／！、戎）＜ｃ甲奄十％＋４）・・・・・・
・　・・・（４） に調整する必要がある。また、Ｐとｄを整合させるには
添加量Ｃは（４）式より Ｃ−に−Ｃ会十％）　　　　・・・・・・・・・・・・
・・（５）となる。
我々は上記（５）式に基づきθを各種の（直Ｇこ設定し
た。ここで使用したホスト液晶ＧよＰＣＨ系液晶のＺＬ
Ｉ−１６９４（Ｍｅｒｃｋ社製１”ｎ＝ｏ、ｌ　４　）
光学活性物質としてはキラルネマテイノク物質のＣＢ−
１５（ＢＤＴ（社製）また色素は最大吸収波長６４０ｎ
ｍを持つアントラキノン系染料ＭＬ３７　（三井東圧イ
し学■）である。また配向処理剤として、ガラス基板上
にＰＩＸ＃５４００　（日立化成（ｌｌ　）高分子配向
膜を塗布している。
このような水平配向型ＷＴ−ＧＨ表示素子は、一般的に
印加電圧と透過率の関係が第２図に示すようなヒステリ
ーシス特性を持つ。そこで、この現象を明確に示すため
に電圧」二昇時（ＯＶ−２０Ｖ、速度０、ＩＶ／Ｓｅｅ
　）の閾電圧をＶｔｈｌ　、電し：Ｊ：、’Ｆ降時（２
０Ｖ−ＯＶ速度ｏ、＋ｖ／５ｅｃ）の閾電圧をＶｔｈｌ
とし・電圧下降時におけるＯＶと４Ｖとの各透過率の比
をコントラスト比ＣＲ（＝Ｔ５（４Ｖ）／Ｔ５（ＯＶ）
）と定翰して、θとＶｔｈｌ、Ｖｔｈｌ、ＣＲの僕係を
検討した。その結果を第３図に示す（ｄ＝ＩＯμｍ、λ
＝６４０ｎｍ色素濃度：　１ｗｔ％）。この図より明ら
かなようにθの増加に伴なってＣＲ及び■ｔ　ｂ　Ｖは
増加するが反対にＶｔｈｌは減少する。マルチプレック
ス駆動の場合、ＣＲの点からθは大きくするのが好まし
いが、しかし、θをあまり大きく取り過ぎるとＶｔｈ↑
＋Ｖｔｈ↓との差が大きくなり、それだけ動作マージン
が減少することになる。従ってデユーティ比を合わせ考
えて液晶ねじれ角θを決定する必要がある。以下この点
について詳細に説明する。非選択点の実効値電圧をＶ。
（（（ｒｍｓ　）、選択点の実効値電圧をＶｏｏ（ｒｍ
ｓ）、走査線数をＮとすると、電圧平均化駆動法におけ
るこれらの関係式は で与えられる。今、Ｖ□　（（（ｒｍｓ　）＝Ｖｔｈ　
ｌ　＋　Ｖｏｎ（ｒｍｓ）−Ｖｔｈｔに設定し、さらに
（６）式を用いると第３図の特性の場合の最大走査線数
ＮｍａＸを求めることができる。次にその結果を示す。
また、Ｐとｄとが不整合の場合を考慮すると、ｖｔｈ１
／Ｖｔｈ↓の値はθλ２７０°で上記の値から約３０９
６程増加する。この場合のＮｍａＸをＮｍａＸととなる
。これらの表がらθの増加に伴ない（Ｖｔｌｌｔ／Ｖｔ
ｈ↓の値が大きくなるため）最大走査線数ＮｍａＸＩＮ
ｍａＸは減少することがわかる。また、４チユ一テイ程
度（ＮふａＸに４）のマルチプレックス駆動の場合には
、上記の結果とＣＲの点を考慮して２７ｏ０Ｓθふ３１
５°に設定すればよいことがわかる。尚、この設定値は
いかなるホスト液晶の種類、二色性染料の種類、水平配
向処理剤の種類に対しても変わらないことが確認されて
いる。
次にセル厚の効果について述べる。
前述のゲストホスト液晶材料で液晶層のねしれ角を２７
０°とし、液晶層厚が１０μｍ、７μｍ、５６μｍの液
晶セルを構成し、その表示特性を検討した。
その結果を第４図に示す。尚、光学活性物質の添加量は
各セル厚に整合するように添加している。
これらの図より明らかなように第４図（イ）のｄ＝ＩＯ
μｍで顕著に現われていたヒステリシス特性がセル厚を
第４図（Ｂ）のｄ−７１’　ｍ　％第４図（Ｃ）のｄ＝
５．６μｍと薄く設定することによってほぼ認められな
くなり、さらにセル厚を減少させることによって閾電圧
付近の透過率の立ち上がりが急峻になるとともに閾電圧
も減少する。セル厚の薄層化はこのようなマルチプレッ
クス特性の改善に効果的である。一方、この効果は応答
特性及びコントラストの向上に対しても極めて有効であ
る。従ってセル厚は７μｍ以下に設定することにより比
較的デユーティ比の高いマルチブレツク駆動可能な表示
素子を提供することができる。また、△ｎ＜０．１４の
材料では、コン　　ｌトラストの点においてさらに向上
が計れる。その−例として、△ｎ＝０．１１のＰＣＨ系
液晶材料の表示特性（ｄ＝７μｍ）を第５図に示してお
く。前述の△ｎ＝ｏ、Ｉ４　の材料とＣＲ（−ＴＳ（４
Ｖ’、しＴ５（ＯＶ暑を比較すると、△ｎ＝０．Ｉ４の
ものではＣＲ＝２．１に対して本液晶ではＣＲ＝２．４
となり高いコントラストが得られることがわかる。
尚、セル厚が上記範囲の液晶セルにおいて・△ｎ＞０．
１５　の液晶材料では無電界時に旋光分散が十分生じな
いため、光の吸収効果が減少し、コントラスト比が著し
く損われる。従って、Δｎの値は△ｎに０．１４とする
ことが必要である。
〈発明の効果〉 以上述へたように、２７０°乙θ＼３１５°、△ｎに０
．１４及びｄ＜７μｍに設定した水平配向型ＷＴ−ＧＨ
表示装置はコントラスト比及び応答特性が良好で、且つ
一デユーティ以上のマルチプレックス駆動が可能となる
。従って、本発明の構成によって極めて有効なカラー表
示技術を確立することかできる。
【図面の簡単な説明】
第１図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は水平配向型ＷＴ−Ｇｌｌ液
晶表示装置の動作原理を説明する説明図である。第２図
は水平配向型ＷＴ−ＧＨ液晶表示装置の印加電圧対透過
率を示す特性図である。第３図は液晶ねしれ角θに対す
る■［１１↑、ＣＲ，Ｖｔｈ↓の関係を示す特性図であ
る。 第４図囚（Ｂ）（Ｃ）はそれぞれθが２７０°の時の表
示特性を示す特性図である。　− 第５図はθが２７０°で△ｎ＝０．］Ｉの時の表示特性
を示す特性図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、誘電率が正のネマティック液晶に光学活性物質を添
    加し、さらに二色性染料を添加したホ゛ワイド・ティラ
    ー型ゲスト・ホスト効果液晶表示装置において、無電界
    の基板間における液晶層のねじれ角θを２７０°にθに
    ３１５°とし、ホスト液晶分子の屈折率異方性△ｎ（”
    ”ｅ−ｎＯ＋ｎｅ’異常光線に対する屈折率＋ｎＯ’正
    常光線に対する屈折率）を０，１４以下でかつ液晶層の
    厚さｄを７μｍ以下に設定したことを特徴とする液晶表
    示装置。
JP57134564A 1982-07-29 1982-07-29 液晶表示装置 Pending JPS5923328A (ja)

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