JPS61193125A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPS61193125A
JPS61193125A JP60032614A JP3261485A JPS61193125A JP S61193125 A JPS61193125 A JP S61193125A JP 60032614 A JP60032614 A JP 60032614A JP 3261485 A JP3261485 A JP 3261485A JP S61193125 A JPS61193125 A JP S61193125A
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JP
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liquid crystal
degrees
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spiral structure
crystal display
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JP60032614A
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Yasuhiko Shindo
神藤 保彦
Tamihito Nakagome
中込 民仁
Shinji Hasegawa
真二 長谷川
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は液晶表示素子に係り、特に凌れた時分割駆動特
性を有する透過型液晶表示素子に関するものである。
〔発明の背景〕
従来の液晶表示素子のツィ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率異方性
を有するネマチック液晶による90度ねじムれ九らせん
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iif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
のであっ之。
この基本構造に関しては、アプライド フィジックス 
レターズ(Applied Physics Lett
ers )18.127 (1971年)(おいて、二
ム・7ヤツト(M、5chadt )およびダブリュー
・ヘルフリッヒ(W、)lelfrich)が論じてい
る。
2枚の電極基板間で液晶分子が90度ねじれたらせん状
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
シ接着し、その間1!IK正の酵電異方性をもつ九ネマ
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を設
け、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
の配置の場合には、液晶層に電圧が印加されないときは
明るく、電圧が印加されると暗くなる、いわゆるポジ型
表示となる。また、上、下の偏光板の一方のみの偏光軸
(るるいは吸収軸)を隣接する電極基板の液晶分子の配
列方向とほぼ直交にすると、液晶層に電圧が印加されな
いときに暗く、電圧が印加されると明るくなる、いわゆ
るネガ型表示となる。
液晶表示素子は現在、腕時計及び電卓等のディスプレイ
素子として不動の地位を占めているが、更に、情報分野
への進出も急テンポで進んでいる。
情報分野ではパーソナルコンピュータやワードプロセッ
サ等のように表示情報量の大きなディスプレイが必要と
される九め、液晶表示素子忙は優れた時分割特性が要求
される。
ここで時分割駆動について、ドツトマトリクスディスプ
レイを例にとって簡単に説明する。1111図に示すよ
うK、下側電極基板にストライプ状のY′gl極(信号
電極)11を、同様に上側電極基板にX電極(走査電極
)12を形成し、文字等の表示は、X、Y両電極の父点
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X、、X、、・・・・・・・・・・X
n、XhX鵞e・・・・・・・・・・Xnと繰り返し8
11順次走査を繰り返して時分割駆動する。ある走査電
極(図においてIfiXs)が迦択されたとき、その電
極上のすべての画素に、信号電極INでめるY、 、 
Y、 、・・・・・・・・・・Ynより、表示すべき信
号に従い、選択または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和加える電圧パルス
の組合せで交点の点灯、非点灯t−遺択する。この場合
の走査電極Xの数が時分割数に相当する。
このような時分割駆動においては、非点灯(非選択)の
個所の液晶にも、点灯01!択>’wt、圧の一定の割
合だけ電圧が印加され、非選択点における実効値電圧と
選択点における実効値電圧の差は、時分割数が大きくな
るにつれて小さくなる。
したがって、表示情報量の大きな、即ち時分割数の大き
な液晶表示素子ではわずかな電圧の差で光学的に点灯状
態と非点灯状態が区別できなければならない。この友め
には液晶表示素子の電気光学特性、即ち電圧に対する透
過率変化が重要とな夛、わずかな電圧変化で大きな透過
率変化が得られる液晶表示素子が浚れた時分割特性を持
っていることになる。
従来の液晶表示素子では、時分1itJJ’l’ij性
が不足してw?)、時分割数32るるいは64程度が冥
用上の限界でめつ几。その後、時分割特性を改良するた
めに、例えば特開昭57−54927号、同59−40
623号等のように種々の方法が試みられているが1時
分割数が100以上の高時分割駆動においてはまだ表示
品質的に十分とは言い難い。
近年、液晶表示素子の画質の改善と表示情報量増大に対
する要求がますます厳しくなっておシ、要求仕様を満足
できない状況に到っている。
〔発明の目°的〕
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、極めて優れ九時分割特性を
持ち、時分割数64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。
〔発明の概要〕
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、液晶分子のらせん構造のねじれ角を90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
に一対の偏光板を設け、それら偏光板の吸収軸(あるい
は偏光軸)を、電極基板に隣接する液晶分子の配向方向
に対し、一定角度ずらせて配設し、ネガ型表示を行うこ
とを特徴とするものであ−る。
〔発明の実施例〕
次忙図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
第2図は本発明によ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。この場合液晶分子が上側電極基板のラ
ビング方向6を起点として反時計回りに下側電極基板の
ラビング方向7まで角度αだけねじれている。また、上
側電極基板のラビング方向6と上@偏光板の吸収軸(あ
るいは偏光軸)8とのなす角度β1は上側電極基板のラ
ビング方向6t−起点として液晶分子のねじれ方向10
(仁の場合は反時計回り方向)と同じにと9、下側電極
基板の2ピング方向7と下側偏光も 板の吸収軸(あるいFi偏光軸)9とのなす角度β「β
1と同様に定義する。ここでβ重あるいはβ重に180
度の整数倍の角度を加えたものはβ重およびβ重と等価
であることは首うまでもない。以降、β1とβ3の値は
等価な角度群の最小値をもって代表する。
さらに、液晶分子のねじれ方向10とねじれ角αは、上
側電極基板のラビング方向6と下側電極基板のラビング
方向7およびネマチック液晶に添加される旋光性物質の
徨類と量(よって規定される。
ねじれ角αは、相対透過率が1ONになるしきい値近傍
の点灯状態が光を散乱する配向となることから、量大値
が制限され、200度が上限であり、また下限は液晶表
示素子の色の角度依存性が顕著になることによって制限
され、90度が限界である。
上側偏光板の吸収軸(あるいは偏光軸)8と上側電極基
板のラビング方向6とのなす角β1および下側偏光板の
吸収軸(あるいFi−光軸)9と下側′e1極基板のラ
ビング方向7とのなす角β重はコントラスト、光の漏れ
および色等を考慮すると、それぞれ25度から65度、
よシ好ましくは30度から60度の範囲に設定すること
が望ましい。
なお、第2図においては液晶分子のねじれ方向10を反
時計回シとして−1およびβ2を定義したが、液晶分子
のねじれ方向10が時計回夛の場合であってもβ重とβ
重のと夕方を時計回夕方向に合わせれば、同様であるこ
とは言うまでもない。
また1本発明による液晶表示素子は顕著なΔn・d依存
性を示し、コントラスト、光の漏れ9色の点からα5μ
m≦Δnod≦0.8μmの条件を満足すると殊く良好
な結果を示す。ここで、Δnの値については一般に波長
依存性があ)、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Δnの値は、H
e−Neレーザ光(波長6328A) t−使用し、2
5°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Δn@dの値は若干変化する
ここで、本発明による液晶表示素子の具体的な一実施例
(ついて、その構造と#j定結果を説明する。
第3図はその構造、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および角度、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
上から見九図であ慝。
使用し九液晶はフェニルフクロヘキサン(PCB)系液
晶とエステルシクロヘキサン(gcH)系液晶を主成分
とするネマチック液晶で、旋光性物質を0.7重量S添
加したものである。この混合液晶のΔn Id、 0.
094 ”t’ ;h ル。
第3図において、上側および下側電極基板の2ピング方
向6,7のなす角度Fit ao度であり、旋光性物質
8811によってねじれ方向は10゜ねじれ角αは18
0度となる。また、ラビング方向6.7と偏光板の吸収
軸8,9とのなす角β!。
βlFiいずれも45度である。
以上のようなセル構造で液晶層の厚さdを変えてΔno
dを変化させ次液晶セルを作シ、光の漏れについて測定
し友。その結果の一部をjg4図に示す0本発明の液晶
表示素子はネガ型表示であるから、電圧を印加しない状
態で可視波長域の光の漏れが小さいことが表示コントラ
ストを大きくする上で必要である。第4図からも分かる
ように、Δnodが0.5μm以下になると主として長
波長側の光の漏れが大きくなシ、Δnodが08μm以
上くなると、短波長側の光の漏れが大きくなり、いずれ
の場合も表示コントラストが著しく減少するため実用に
射光ない。しかしΔnodをα5μmからα8μmの範
囲に制御すれば、可視波長域、とくに人間の視覚で最も
敏感な500nInから6QQnmの光の漏れを小さく
することができ、実用上十分な表示コントラストラ得る
ことができる。また、第4図からも分かるようくΔno
dを0゜5μmから0.8μmに制御しても若干の光の
漏れは避けられず、しかも光の漏れに波長依存性がある
ためにわずかに着色するが、液晶表示素子の表面るるい
は裏面の少なくとも一方に、尤の漏れの比較的大なる短
波長側か長波長側の少なくとも一方に吸収特性を持つ色
補正用カラーフィルタを配置することにより、着色を低
減し、さらに表示コント、ラストを高めることが可能で
ある。
次に第3図の構成でΔnodが約0.6μmの場合の電
気光学特性の測定結果を第5図に示す。図中実@21が
本発明の実施例による液晶表示素子の特性で1)9、破
[20が従来のツィステッドネマチックタイプの液晶表
示素子の特性である。図から明らかなように1本発明に
なる液晶表示素子は従来の液晶表示素子に比較して立ち
上がり特性が著しく急峻になっておシ、時分割特性が極
めて優れていることがわかる。
なお、実施例ではPCH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もつネマチック液
晶でも同様の効果が得られることは言うまでもない。ま
た、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、時計回りのねじれの場合も全く同
じ作用効果が得られることは勿論である。
ま友、旋光性物質についてもラビング方向とねじれ方向
との関係を適正に保てば、種類を限定するものではない
ことは言うまでもない。
〔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もつ
透過型の液晶表示素子が得られるという極めて優れた効
果を有する。
【図面の簡単な説明】
lJ1図は時分割駆動を説明する図、第2図および第3
図は本発明による液晶表示素子の液晶分子の配列方向、
液晶のねじれ方向および偏光板の軸の方向の関係の一実
施例を示す説明図、第4図は本発明による液晶表示素子
の分光透過率のΔn@d依存性を示す説明図、tJ5図
は本発明による液晶表示素子と従来の液晶表示素子の電
気光学特性の差を示す説明図である。 6−−−−上側電極基叡のラビング方向、7−  下側
電極基板の2ピング方向、8・・・・上側−先板の吸収
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。 第10 1z 7′9、〜・ 弔30 第4回 f表(ル几)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、正の誘電異方性を有し、旋光性物質が添加されたネ
    マチック液晶が、対向配置された上下一対の電極基板間
    に挾持され、その厚さ方向に90度から200度の範囲
    内のねじれのらせん構造を形成し、かつこのらせん構造
    を挾んで設けられた一対の偏光板の偏光軸あるいは吸収
    軸を、隣接する電極基板の液晶分子配列方向から液晶分
    子の上記ねじれ方向に25度から65度の範囲内値だけ
    ずらし、かつ液晶層の厚みd(μm)と液晶の屈折率異
    方性Δnの積Δn・dが0.5μmから0.8μmの範
    囲にあり、透過型表示として使用することを特徴とする
    液晶表示素子。 2、正の誘電異方性を有し、旋光性物質が添加されたネ
    マチック液晶が、対向配置された上下一対の電極基板間
    に挾持され、その厚さ方向に90度から200度の範囲
    内のねじれのらせん構造を形成し、かつこのらせん構造
    を挾んで設けられた一対の偏光板の偏光軸あるいは吸収
    軸を、隣接する電極基板の液晶分子配列方向から液晶分
    子の上記ねじれ方向に25度から65度の範囲内値だけ
    ずらし、かつ液晶層の厚みd(μm)と液晶の屈折率異
    方性Δnの積Δn・dが0.5μmから0.8μmの範
    囲にあり、短波長側か長波長側の少なくとも一方に吸収
    特性を有するフィルターを備えたことを特徴とする液晶
    表示素子。
JP60032614A 1985-02-22 1985-02-22 液晶表示素子 Granted JPS61193125A (ja)

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JPH0438328B2 JPH0438328B2 (ja) 1992-06-24

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63104016A (ja) * 1986-10-21 1988-05-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 投射型カラ−表示装置
JPS63274926A (ja) * 1987-05-07 1988-11-11 Asahi Glass Co Ltd 液晶表示素子
US5018839A (en) * 1988-07-27 1991-05-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Liquid crystal display device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0131216A2 (de) * 1983-07-12 1985-01-16 BBC Brown Boveri AG Flüssigkristallanzeige

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