JPS60196728A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPS60196728A
JPS60196728A JP59158529A JP15852984A JPS60196728A JP S60196728 A JPS60196728 A JP S60196728A JP 59158529 A JP59158529 A JP 59158529A JP 15852984 A JP15852984 A JP 15852984A JP S60196728 A JPS60196728 A JP S60196728A
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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】 技術分野 本発明は液晶を使用した略板状の液晶表示装置に関する
。
従来技術とその問題点 液晶表示装置（ＬＣＤ　）は構造が簡単で且つ低消費電
力で動作するため電気光学シャッター、文字／図形表示
装置、或はカラーフィルタ等として広く使用されている
。これらＬＣＤは対向して配置した２枚の絶縁支持板（
少なくとも一方は透明）の内面に電極を設けると共に配
向膜を形成し、その間に液晶（ＬＣ）体を充填封止する
を普通とする。この電極間に電圧を選択的に印加するこ
とによシ生じる電界で液晶分子の状轢を制御する。ツイ
スフイツドネマチック（ＴＮ　）型液晶にあっては配向
膜の配向方向を９０°（π２々ラジアン）とするのが普
通である。
斯るＴＮ型液晶表示装置は電極を夫々互に直交するマト
リクス状に構成し、順次（シーケンシャル）モードで動
作する液晶表示装置は米国特許第４．０１９，８０８号
、第４，２３９，３４９号、第４，００３，０８１号及
び第４，２９５，０９３号公報等に開示されている。し
かし、斯る従来の液晶表示装置は２枚の支持板間のすべ
ての液晶体の分子が電界により回転動作するので、ター
ンオフ時間が比較的遅い為に通常のテレビジョンの如き
数十Ｈｚの７レームレートでシーケン７ヤル動作（フレ
ーム順次）するフリッカのない表示装置への応用には適
しなかった。このことは、液晶分子のうち配向膜に接す
るものが、電界の変化によシ互に逆方向に流れる為であ
ると説明することができる（パン・トーン著ｒ　Ｔｒａ
ｎｓｉｅｎｔＢｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　Ｔｗｉｓｔｅｄ
　Ｎａｍａｔｉｃ　Ｌｉｑｕｌｄ　ＣｒｙｓｔａｌＬａ
ｙ＠ｒ　ｉｎ　ａｎ　Ｋｌｅｃｔｒｌｃ　Ｆｌｅｌｄ　
Ｊ　Ｊｏｕｒｎｏｌ　ＤｅＰｈｙｓｌｑｕｅＶｏｌ、３
６第Ｃ１−２６１〜２６３参照。）。従来のＴＮネマチ
ック液晶表示装置にあっては、この流れが光学的パウン
ドを生じディレクタに逆トルクを与えるので応答速度が
遅くなる。
発明の目的 本発明は斯る従来の液晶表示装置の欠点を解決すべくな
されたものであって、スイッチング速度が高速であり、
フリッカを生じることなくフレーム順次で動作可能な液
晶表示装置を提供することである。
発明の概要 本発明の液晶表示装置はマトリクス状電極を有する２枚
の支持板（ｔＪｔ極構体）間に充填した液晶分子の配向
方向を各支持板の面に対して夫々正負逆方向とすること
によシ、各配向膜に接する液晶分子の配列方向を互に略
１８０°（πラジアン）とする。その結果、液晶体内部
の電界の変化にょシ、配向膜に接する液晶分子は実質的
に変化ないし流れを生ずることなく、中間部の液晶体の
みに変化を生じてオンオフ動作するので、高速スイッチ
ングが可能となる。
実施例 以下、添付図を参照して本発明の液晶表示装置の一実施
例を説明する。液晶表示装置の一例の簡単な模型断面図
を第２図に示す。液晶表示装置（１００）は略平行に対
向して配した１対の電極構体（１０２）、（１０４）間
に充填した液晶体（１０６）を含む。
各電極構体（１０２）又は（１０４）はその内面にイン
ジウム錫の如き透明導電層（電極）　（１１０）を有す
誘電体ガラス基板（１０８）よりｉる。ディレクタ配向
膜（１１２）を導電層（１１０）に設は電極構体（１０
２）と液晶体（１０６）間の境界をなす。この配向膜（
１１２）の表面は液晶体（１０６）に接触し、液晶体分
子の面接触ディレクタを後述する如く所望方向に配向処
理する。
電極構体（１０２）、（１０４）は例えば互に左右にず
らせて導電層（１１０）、（１１０つに夫々電極枢動端
子（１１３）を接続する。また、電極構体間はガラスフ
ァイバ等のスペーサ（１１４）によシ略一定間隔に維持
する。
次に、第１図Ａ乃至りは、本発明に係る液晶表示装置の
配向膜の配向方向及び各動作状態下での液晶分子のネマ
チック・ディレクタ配向形状を示す模型図である。
電極構体（１０２）の配向膜（１１２）は、面接触ディ
レクタ（１１６）が互′忙平行で且つ配向面を基準にし
て反時計方向を正とする（以下同じ）とき傾斜バイアス
角十〇となるよう配向処理している。一方、電極構体（
１０４）の配向膜（１１２りは面接触ディレクタ（１１
８）が互に平行で且つ傾斜バイアス角−θとなるよう配
向処理をする。よって、ディレクタ配向層（１１２）、
（１１２りの面接触ディレクタ（１１６）、（１１８）
は夫々互に逆方向に傾斜バイアスされることに注目され
たい。
面接触ディレクタを希望する配向にする第１の方法は、
ポリイミドを配向膜（１１２）、（１１２’）の材料と
して用い、夫々電極構体（１０２）、（１０４）の内面
に被着形成することである。次に、この配向膜を摩擦し
て傾斜バイアス角１θ１を２°乃至５°の範囲とするの
が好適である。面接触ディレクタの配向を行なう第２の
方法は、夫々配向膜（１１２）、（１１２’）の材料と
して一酸化硅素（ｓｉｏ）を使用する。このＳｔＯを蒸
発させて電極構体面から測定して好ましくは５°の角度
で蒸着させて、その量を鯛整して１σ１を１０°乃至３
０°、好ましくは１５°乃至２５°の傾斜バイアスとす
る。
所望方向に液晶分子を配向する為に一酸化硅素又はその
他の配向材料を被着する方法は例えば米国特許第４，１
６５，９２３号公報等に開示されておシ、当業者には周
知であるので、これ以上の説明は省略する。
第１図Ａは約２　ｋＨｚ　、実効値２０ｙｌ？ルトの交
流信号Ｖ、を電極構体（１０２）、（１０４）の導電層
（１１０）　。
（１１０’）に印加した場合の面非接触ディレクタ（１
２０）の方向を図示する。導電Ｎ１（１１０つの信号Ｖ
は駆動器（２６）の出力において生じる第１スイツチン
グ状態であって、電極構体（１０２）、（１０４）間の
液晶体（１０６）中に交流電界Ｅを発生してセルをオン
とし、正異方値を有する液晶体（１０６）の面非接触デ
ィレクタ（１２０）の多くは電束方向（１２１）に沿っ
て略−列縦隊に整列する。この方向は、電極構体の配向
面に対して法線方向である。よって、液晶セル（１００
）が「オン」状態に刺激され５ると、面非接触ディレク
タ（１２０）はセル面に垂直に配列する。セルの２つの
トポロジー状態中、面接触ディレクタ（１１６）及び（
１１８）は実質的に同じ傾斜バイアス角１θ１を維持し
続けるととに注目されたい。尚、第１状態を第１図中人
乃至Ｃに示し、第２状態を第１図りに示す。
第１図Ｂは信号Ｖ、を取シ除いた直後の面非接触ディレ
クタ（１２０）の方向を示し、面非接触ディレクタの配
列はセル内の電極構体（１０２）及び（１０４）間に生
じる電界には影響されないが、液晶分子間の弾性力によ
シ影響を受けて「オン」状態の一列縦隊配列から面非接
触ディレクタのリラックスを生じさせる。信号Ｖ、を取
り除くと駆動器に）の出力に第２スイツチング状態が生
じ、第１図Ｂのディレクタ方向がセルの「オフ」状態に
対応する。
液晶セル（１００）を「オフ」状態にスイッチングする
には駆動器に）の出力に信号Ｖ、以下で０？ルトに近い
交流電圧ｖ２を印加しても達成できる。信号Ｖの周波数
は一般に信号Ｖ、のそれと同じである。
液晶セル（Ｚｏｏ）の「オン」から「オフ」状態への転
移中、面非接触ディレクタ（１２０）は電極構体表面に
垂直の一列縦隊から退却して隣接したディレクタ同士が
略平行関係になろうとする。よって、面非接触ディレク
タ（１２０ｍ）及び（１２０ｂ）は矢印（１２２ｍ）で
示す方向に時計方向に回転し、ディレクタ（１１６）及
び（１２０ｍ）が平行に近い関係になり、面非接触ディ
レクタ（１２０ｅ）及び（１２０ｄ）は矢印（１２２ｂ
）で示す反時計方向に回転して、ディレクタ（１１８）
と（１２０ｃ）が平行に近い関係になる。よって、セル
（ｉｏｏ）が「オフ」状態にリラックスすると、面非接
触ディレクタの多くは夫々配列してディレクタ成分をセ
ル表面に投影する。しかし面非接触成分（１２０ｅ）は
セル面に垂直の路面状にとどまる。
液晶セル（１００）の表面ジェオメトリは従来の液晶セ
ルとは異なる点に注意されたい。即ち、従来セルでは傾
斜バイアス角は電極構体の内面から測って同じ回転方向
である。この液晶セル（ｉｏｏ）の面接触ディレクタ形
状によシ、面非接触ディレクタを光学的パウンドを生じ
ることなく「オン」状態から「オフ」状態へ迅速にリラ
ックスできる。
この迅速且つ光学的パウンドを生じないリラクセーショ
ンは液晶体の流れがセルの配向処理した表面に沿って同
じ方向（１２４）である為だと現段階では考えられてい
る。この単方向の流れは上述した従来例セルにあっては
生じ得す、配向処理した面に沿って互に逆方向に流れる
。このセル（１００）内での液晶体の単方向性流動によ
る効果として、リラックスしているセル内の流れＫよシ
中間位置の面非接触ディレクタ（１２０・）には何ら逆
トルクが生じない点にある。その結果、バウンドのない
迅速な電子光学スイッチングが実現できる。
第１図Ｃは第１図Ｂの「オフ」状態から液晶セル（１＜
）Ｏ）を更忙リラックスさせた期間Ｔ、後のダイレクタ
の方向を示す。この状態は一般に電界を取シ除いた後約
５０　ｍｓ経過してもセル内に電界を再び生じさせない
場合に生じる。第１図Ｃに示すセル内のディレクタ形状
は、面非接続ディレクタ（１２０）が面形状を放棄して
、いわゆるπラジアンねじれ又はら旋形状をとることを
特徴とする。更にリラックスすると、πラジアンねじれ
形状のセルはディスクリネーション運動を生じ、約数分
間の期間Ｔ２を超すと第１図りに示すスゲレイ状態へと
進行する。約１？ルトの交流信号ｖ３を周期的にセルに
印加すると、面非接触ディレクタがπラジアンねじれ状
態から更にスゲレイ状態へ進行しないことに注目された
い。
液晶セル（Ｚｏｏ）を０乃至半波可変リターダとして動
作する方法は、ディスクリネーションのない面非接触デ
ィレクタを第１図Ａに示す電界整列即ち「オン」状態か
ら第１図Ｂに示す面即ち「オフ」状態にすることである
。液晶セル（１００）は、光学軸が面非接触ディレクタ
（１２０）の整列方向に対応する０乃至半波可変リター
ダとして動作される。
電極構体（１０２）、（１０４）の面に法線方向（１２
６）に進行する線形偏光光線は液晶セルが「オン」状態
のとき面非接触ディレクタ（１２０）の方向と一致する
。ディレクタ（１２０）が「オン」状態になると、ディ
レクタのセルの電極構体表面への投影は無視し得る。こ
の状態下では、液晶セル（１００）は方向（１２６）に
進行する入射光線に対し光学リタデーションをかなり減
少する。
線形偏光光線が電極構体（１０２）、（１０４）の面に
法線方向（１２６）に進行すると、液晶セル（１００）
が「オフ」状態であれば面非接触ディレクタの整列方向
と不一致である。ディレクタ（１２０）がこの「オフ」
状態にあると、セルの電極構体面への投影成分は多くな
る。この状態下では液晶セル（ｉｏｏ）は略法線方向の
入射光線に対して実効複屈折を有する。面非接触ディレ
クタ（１２０）の方向はΔｎｄ／λ＝凭の数式を満足す
る波長の光に対して実質的に半波光学リタデー／ヨンを
生じる。ここで、ｄは液晶体（１０６）の層厚（１２８
）　、Δｎはセルの実効複屈折、λは光の波長である。
次に、第３図は本発明による液晶表示装置の光学特性曲
線を示す。液晶セルの「オン」と「オフ」間の転移時間
は約１．０ｍｓの高速であることが判かる。
この応答特性は英国プールのＢＤＨケミカルズリミテッ
ド製Ｅ−４４型液晶体を３μの厚さとし、実効値＋２０
テルトの２ｋｆ（ｚの駆動）臂ルスで駆動した場合に得
た実測値である。この高速光応答特性は液晶セルの「オ
ン」から「オフ」状態への転移期間中に生じる面非接触
ディレクタの再配列中に液晶体流動を単方向とすること
によシ光学的バウンドを軽減するためであると説明でき
る。
発明の効果 本発明の液晶表示装置に依ると、１対の電極構体内面の
配向膜の配向方向を内表面を基準として互に逆方向とす
ることによシ液晶分子に略πラジアンのねじれ状態を生
じるようにし、「オン」と「オフ」動作状態中の面非接
触ディレクタのうち略中央部のものは実質的に変化せず
、且つ面接触ディレクタの流れは単方向とすることによ
シ光学的パウンドを軽減するので、従来の液晶表示装置
に比して極めて高速（１ｍｓ程度）となる◎従って１フ
レ一ム順次方式のカラー表示装置等に適用し、例えば白
黒用陰極縮管と共に使用して超高解像度のカラー表示装
置が実現できる等の実用上極めて顕著な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図Ａ乃至りは本発明による液晶表示装置の各動作状
態におけるディレクタの運動を模型的に示す動作状態図
、第２図は本発明による液晶表示装置の概略構成図、第
３図は本発明による液晶表示装置の光学応答特性図を示
す。 （１０２）　、　（１０４）は電極構体、（１０６）は
液晶体、（１１０）は導電層、（１１２）は配向膜、（
１１６）、　（１１８）は面接触ディレクタ’＋　（１
２０）は面非接触ディレクタを示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （リ　略々一定間隔で対向させた１対の電極構体内部に
    液晶を充填し、上記１対の電極構体内面を夫々面接触デ
    ィレクタの方向が各電極内面に対して互に逆方向になる
    よう配向し、面非接触ディレクタの少なくとも一部の方
    向を上記電極構体の電極による電界で制御するようにし
    た液晶表示装置。
JP59158529A 1983-05-09 1984-07-28 高速液晶可変光学リタ−ダ Expired - Fee Related JPH0656462B2 (ja)

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US06/493,106 US4582396A (en) 1983-05-09 1983-05-09 Field sequential color display system using optical retardation
US493106 1983-05-09

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JPS60196728A true JPS60196728A (ja) 1985-10-05
JPH0656462B2 JPH0656462B2 (ja) 1994-07-27

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US (1) US4582396A (ja)
JP (3) JPS59208993A (ja)
CA (1) CA1219692A (ja)
DE (2) DE3448116C2 (ja)
FR (1) FR2545961B1 (ja)
GB (2) GB2139778B (ja)
NL (1) NL8401455A (ja)

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