JPS62217221A

JPS62217221A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPS62217221A
Application number: JP5936386A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Asano; 和夫浅野; Kazuo Arai; 和夫荒井; Shinichi Nishi; 眞一西
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1986-03-19
Filing date: 1986-03-19
Publication date: 1987-09-24

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、液晶表示装置に関し、特に時分割特性に優れ
たツイストネマティックタイプ（以下、ｒＴＮタイプ」
という。）の液晶表示装置に関する。

Ｃ従来の技術〕液晶表示装置は、消費電力が小さいこと、製造コストが
低いこと、軽量および薄型化が可能であること、カラー
化が容易であること等の利点を有することから、現在Ｔ
Ｎタイプを中心に用途が拡大している。

ＴＮタイプの液晶表示装置は、配向処理した二枚の電極
基板の間に正の誘電異方性を有するネマティック液晶を
封入して構成され、通常、液晶分子が連続的に９０°ね
じれた状態とされている。

このねじれ角が９０″のタイプ（以下、「９０゜ねじれ
タイプ」という。）の液晶表示装置は生産が簡単で大量
生産向きであり、また、応答速度が速い利点がある。し
かし、印加電圧の変化に対する透過光（あるいは反射光
）の強度変化が緩やかなため、時分割駆動時において時
分割次数を大きくすると、コントラス斗が低く鮮明な映
像を得ることが困難であり、また視野角も狭いという問
題点を有する。例えば、Ａ４版サイズの液晶表示装置に
おいては、デユーティ比が１／２００以上であることが
実用上好ましいとされているが、実用化されている液晶
表示装置においては、デユーティ比が１／１００程度で
、そのコントラスト比（′Ｊ：Ａ択時と非選択時の輝度
比）が３程度と低いものである。

この種の９０°ねじれタイプの液晶表示装置の問題点を
解決する技術として、特開昭６０−１０７０２０号およ
び特開昭６０−２０３９２１号公報において、液晶分子
のねじれ角が１８０＠〜３６０”であり、かつ少なくと
も一方の電極基板に配向する液晶分子のダイレクタ方向
の電極基板に対する傾斜角度（プレティルト角）が５°
より大きい液晶表示装置が開示されている。この液晶表
示装置によれぼ印加電圧に対する透過光の強度変化が急
峻なため、例えば１／１００のデユーティ比で駆動する
場合に１９．６という高コントラスト比を実現させるこ
とが可能であるとされている。

しかし、この液晶表示装置においては、双安定効果に対
して充分な配慮がなされておらず、液晶表示装置を高デ
ユーテイ比において駆動させる場合に表示応答速度が遅
いためスクロール、カーソル移動、画面切り換え時に残
像の重複があるという問題点を有する。また、基板の配
向処理において、少なくとも一方の基板面におけるプレ
ティルト角を５６以上にする必要があり、その手法とし
ては一酸化シリコン等による斜め蒸着があるが生産性が
低く、生産費が高くなるという問題点を有する。

一方、基板の配向処理において両基板を、製造コストの
低いラビング法によって処理し、上述の大ねじれ角の液
晶表示装置を低コストで実現することが考えられるが、
この配向処理においては、印加電圧に対する透過光の強
度変化が第３図（ａ）に示すように緩やかになり、高時
分割駆動時において大きなコントラストが得られず、ま
た、表示のオン・オフの切り換え時に液晶分子の配向の
みだれを生じやすくなるという問題点を有する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上述した従来技術の有する問題点、（１）９
０’ねじれタイプの液晶表示装置においては、印加電圧
に対する透過光の強度変化が緩やかなので１／１００デ
ユーテイ比が限界で、ディスプレイの大型化が難しいこ
と、（２）特開昭６０−１０７０２０号および特開昭６０−
２０３９２１号公報に開示された液晶表示装置において
は、特に、表示応答速度が遅いこと、および基板の配向
処理が高コストであること等を基板の配向処理に低コス
トのラビング法を用いて解決し、コントラストが大きく
かつ表示応答速度が速い液晶表示装置を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、各々配向層を有する一対の基板間に液晶
組成物を配してなる液晶表示装置において、（ａ）前記一対の基板間に配される液晶組成物における
液晶分子のねじれ角の大きさが、１４０”より大きく２
７０＠未満であり、かつ（ｂ）前記一対の基板表面と該表面に接する液晶分子の
ダイレクタ方向がなす角が、ｌＯ°以下であり、かつ（ｃ）液晶分子の自発ねじれピッチＰｓと、配向層によ
り液晶分子の配列が強制的に規制されたときの液晶分子
の規制ねじれピッチＰｃとの間に、以下の関係式％式％なるが成立することを特徴とする液晶表示装置によって
解決される。

本発明の概要を第１図を参照しながら説明する。

第１図は、液晶表示装置の要部を分解して示す説明図で
ある。第１図において、ｌおよび２は配向層（図示せず
）を有する基板、９および１０は偏光素子、Ｃは液晶層
を表す。

本発明においては、液晶分子のねじれ角αの大きさは、
１４０°より大きく２７０’未満、好ましくは１８０”
以上２５０’以下とすべきである。

本発明において、ねじれ角αが１４０６より小さいと、
印加電圧に対する透過光の強度変化が緩やかで、高次の
時分割駆動時に十分なコントラストが得られなくなり、
ねじれ角αが２７０６より大きいとオン・オフの切り換
え時に液晶分子の配向のみだれを生じやすくなり、表示
品質が低下したり、また、オン・オフの応答速度が遅く
なる。

また、本発明においては、プレティルト角は１０６以下
が良い。基板の配向処理としては、Ｓｉｎ。

ＭｇＯ，ＭｇＦ２などを用いて斜め蒸着する方法、イミ
ド系、アミド系、ポリビニルアルコール系、フェノキシ
系等の高分子物質の被膜の表面を綿、ビニロン、テトロ
ン、ナイロン、レーヨン等からなる布、植毛布、綿状布
等によって擦り、基板の表面に一定方向の溝を形成する
ラビング法、あるいは基板の表面にカルボン酸クロム錯
体、有機シラン化合物などを塗布あるいはプラズマ重合
法等で被着し、化学的吸着により液晶分子を基板に配向
させる方法、その他を用いることができるが、低コスト
での製造が可能なラビング法を用いることが好ましい。

また、本発明においては、液晶分子の自発ねじれピッチ
Ｐｓと、配向層により液晶分子の配列が強制的に規制さ
れたときの液晶分子の規制ねじれピッチＰｃとの間に、
以下の関係式％式％が成立する。本発明において、（ｐｃ−ＰＳ　）／Ｐｃ
が０以上のときには印加電圧に対する透過光の強度変化
が緩やかなので、高デユーテイ比において駆動させる場
合にコントラスト比が小さくなる。

ここにおいて、自発ねじれピッチＰよとは、通常のネマ
ティック液晶に旋光性物質等を添加することにより、液
晶中に生ずる液晶分子の自然のねじれにおけるピッチを
いう。具体的には、第２図に示すように、支持体１１お
よび２１の相対する表面に配向層６および７をそれぞれ
形成してなる基板１および２をくさび状に配置して液晶
セルを構成し、このセル内に液晶組成物を封入し、この
ときセル面に生ずるしま模様（１／２ピツチごとのディ
スクリネーションライン）の間隔ｒとセル厚（液晶１ｃ
の厚さ）ｄとセル長ｌとを測定することにより、下記式
によって求めることができる。

自発ねじれピッチＰ　＊　−２ｄ　ｒ　／　（！なお、
第２図において、８はスペーサ、９および１０は偏光素
子であり、また、配向層６および７には互いにそれぞれ
平行方向の配向処理がなされている。

また、規制ねじれピッチＰｓとは、第１図において、液
晶１ｃの厚さｄと、基板１および２の配向層の配向処理
方向によって規定されるねじれ角αとにより、下記式に
よって規定される。

規制ねじれピッチＰｃ＝　（３６０’／α）Ｘｄ更に、
本発明においては、液晶分子の自発ねじれピッチＰｓと
液晶のＪｌｄとの比ｄ／Ｐｓの大きさが０．１以上０．
５以下であることが好ましい。特に、基板１および２の
配向処理方向によって規定されるねじれ角αとｄ／Ｐｓ
とは次の関係式が成立するものである場合が好ましい。

（α／３６０）　−０，２５≧ｃｉ／Ｐｓ≧（α／３６
０）　−０，３０かかるねじれ角αは、基板１および２
における液晶分子の配向方向を規定するための配向処理
の方向、液晶層Ｃを構成するネマティック液晶あるいは
これに添加される旋光性物質の種類、量などによって規
定することができる。

なお、第１図において、βは、偏光素子９の偏光軸方向
と、基板１の表面に接する液晶分子のダイレクタ方向、
すなわち液晶分子の分子長軸が優先的に配向している方
向くただし、液晶分子が基板表面とゼロでないプレティ
ルト角を有しているときは、そのダイレクタ方向の基板
表面への射影方向）とのなす角度（以下、「ずれ角」と
いう）であり、γは、偏光素子１０の偏光軸方向と、基
板２の表面に接する液晶分子のダイレクタ方向とのなす
ずれ角である。

以上の構成を有する液晶表示装置においては、基板の配
向処理に低コストのラビング法を用いることができる有
利性をもち、かつ、印加電圧の変化に対する透過光の強
度変化を第３図（ｂ）に示すように充分に急峻にするこ
とができ、高い次数の時分割駆動の場合にもコントラス
トおよび表示応答速度の点で優れた特性を得ることがで
きる。

また、本発明においては、液晶層Ｃの屈折率異方性Δｎ
と液晶層Ｃの厚さｄとの積Δｎ−ｄは、コントラスト、
明るさなどの点より、０．４以上１．５以下、特に０．
８以上１．２以下であることが好ましい。

また、本発明においては、偏光素子９および１０の偏光
軸方向と基板１および２の表面１こ接する液晶分子のダ
イレクタ方向とがそれぞれなすずれ角βおよびＴが、以
下の関係式を満たすように設定されることが好ましい。

β＋ｒ＝ｆ９０　’　±２０°　アルイハβ＋γ＝　０
０±２０″ 本発明において液晶層Ｃを構成する液晶組成物としては
、シクロへキシルカルボン酸エステル系化合物（Ｘ：Ｒ（
炭素数が１〜１８のアルキル基、以下ｏ　　　　　　　
　　　　　Ｏ安息香酸エステル系化合物ら成る。液晶組成物には、必要に応じてスメクティック
液晶成分、コレステリンク液晶成分などを含有してもよ
い。

前記旋光性物質としては、一般にはカイラルネマテイン
ク液晶と呼ばれる、たとえば下記一般式で示される光学
活性基を末端基として有するエステル系、ビフェニル系
、フェニルシクロヘキサン系またはアゾ系等のネマティ
ック液晶を用いることができる。

Ｒ＋　　−Ｃ”　　　Ｃ，、Ｈｚ。−１Ｒ，−Ｃ”　　
−Ｃ，Ｒ２，、−０−１（Ｒ＋、Ｒｚ、Ｒ３：アルキル
基または水素原子であり、Ｒ，、Ｒ２およびＲ１は互い
に異なる）旋光性物質の具体例としては、たとえば以下
に示す構造の化合物を用いることができる。

ｃ６Ｈ＋３ＣＨ３０太一０ＣＩＩｚ−（Ｊｌ−Ｃ２１１５Ｉ１３以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。

第４図は、本発明の実施例を示す説明用断面図である。

第４図に示す液晶表示装置においては、２枚の基板１お
よび２が離間した状態で対向して配置され、基板１は、
支持板１１の内側の表面に電極層４および配向層６を形
成して構成され、また基板２は支持板２１の内側の表面
に電極層５および配向層７を形成して構成されている。

さらに両店板１および２の間の空間はシール部３によっ
てシールされ、セルが構成されている。セルの内部には
、スペーサ８が分布した状態で配置されるとともに液晶
組成物が充填され、液晶層Ｃが形成されている。また、
基板１および２の外側の表面には、それぞれ前方偏光素
子９および後方偏光素子１０が形成されている。図中に
おいて、１３は後方偏光素子１０の外側の表面に形成さ
れた反射板である。なお、透過タイプの液晶表示装置に
おいては、反射板１３を用いな（でもよい。

前記支持板１１および２１を構成する材料としては、ソ
ーダガラス、ホウケイ酸ガラス、石英などのガラス、１
軸延伸ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサル
フォン、ポリビニルアルコールなどのプラスチック、ア
ルミニウム、ステンレススチールなどの金属を用いるこ
とができる。

前記電極石４および５は、たとえば厚さ１．１ｍｍの支
持板１１および２１の表面に平行に離間して配置された
たとえば厚さ１０００人のＩＴＯ（スズとインジウムの
酸化物）よりなる透明電極ＥおよびＥ′より構成され、
一方の電極Ｎ４を構成する透明電極Ｅと他方の電極層５
を構成する透明電極Ｅ′はそれぞれが相互に直角をなす
よう配置され、これによって、たとえば０．３ｍｍＸ０
．３ｍｍの画素からなるマトリックス形表示の電極構造
が構成されている。

前記液晶層Ｃを構成する液晶組成物は、ネマティック液
晶ｒ　Ｚ　Ｌ　Ｉ　−２２９３Ｊ　　（メルク社製）に
、旋光性物質（カイネルネマティック液晶）［Ｓ−８１
１Ｊ　（メルク社製）を０．５５重量％添加したもので
ある。

なお、基板１および２には、必要に応じてさらに誘電体
層、アルカリイオン移動防止層、反射防止層、偏光層、
反射層などを設けることができる゛。

前記前方偏光素子９は、ｒＦ−１２０５ＤＵＪ　　＜日
東電工■製）によって構成され、その偏光軸方向が、配
向層６の表面に接する液晶分子のダイレクタ方向に対し
て６０″のずれ角βを有するように配置されている。同
様に、後方偏光素子１０および反射板１３は、ｒ　Ｆ　
−３２０５ＭＪ　　（日東電工Ｉｉ）製）によって構成
され、後方偏光素子１ｏの偏光軸方向が、配向Ｎ７の表
面に接する液晶分子のダイレクタ方向に対して３０°の
ずれ角Ｔを有するように配置されている。

なお、スペーサ８としては、グラスファイバーｒＰＦ−
７０ＳＪ　　（日本電気硝子側槽）を、シール部３を構
成するシール材としては、ストラクトボアＦ　ｒＸＮ−
５Ａ−ＣＪ　　（三井東圧化学１ｍ製）を用いた。

実施例上記の構成の液晶表示装置において、セル厚（液晶１ｃ
の厚さｄ）は、７８ｍ１液晶分子のねじれ角αは前方か
ら左回り（反時計回り）に２４０″、自発ねじれピッチ
Ｐｓは、１６．７μｍ。

パラメータ（Ｐｃ　　Ｐｓ）／Ｐｃは、−０，５９であ
った。また、ラビング法で配向処理したプレティルト角
は４＠２“とじた。

この液晶表示装置を、１／１００デユーテイ比で時分割
駆動方式により作動させ、そのコントラスト比およびオ
ン・オフ表示応答時間を求めた。

その結果、波長４００〜７００ｎｍの可視光領域におけ
るコントラスト比、すなわち選択状Ｂ（暗）における反
射光の輝度と非選択状ｃ、（明）における反射光の輝度
との比は、８以上と良好なものであり、コントラストの
優れた鮮明な映像が得られた。また、オン・オフ応答時
間は１５０ｍ秒以下と短く、表示応答特性が優れている
ことが確認された。

比較例次に、比較のために、液晶組成物としてネマティック液
晶ｒ　Ｚ　Ｌ　Ｉ　−２２９３Ｊ　（メルク社製）に、
旋光性物質（カイラルネマティック液晶）ｒｓ−８１１
Ｊ（メルク社製）を０．９０重量％添加したものを用い
たほかは、前記実施例と同様にして液晶表示装置を構成
した。

以上の構成の液晶表示装置においては、セル厚（液晶１
ｃの厚さｄ）は７μｍ、液晶分子のねじれ角αは前方か
ら左回り　（反時計回り）に２４０°、自発ねじれピッ
チＰｓは、１０．５μｍ。

パラメータ（Ｐｃ−Ｐｓ　）／Ｐｃは、はぼ０であった
。また、プレティルト角は、４″であった。

この液晶表示装置を、実施例と同様にして１／１００デ
ユーテイ比で時分割駆動方式により作動させ、そのコン
トラスト比およびオン・オフ表示応答時間を求めたとこ
ろ、オン・オフ応答時間は１４０ｍ秒と短いが、コント
ラスト比は５以下と小さく、前記実施例に比して劣って
いることが確認された。

〔発明の効果〕

本発明によれば、基板の配向処理に低コストのラビング
法を用いることができ、高次の時分割駆動方式において
も、コントラストが大きくかつ表示応答速度が速い液晶
表示装置を廉価に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の概要を示す説明図、第２図は、自発
ねじれピッチＰｓを特定するための説明図、第３図は、
印加電圧の変化に対する透過光の強度変化の説明図、第
４図は、本発明の実施例を示す説明用断面図である。１．２・・・基板　　　　　１１．２１・・・支持板３
・・・シール部　　　　　４．５・・・電極層６．７・
・・配向７１　　　　　ｃ・・・液晶層９・・・前方偏
光素子　　　１０・・・後方偏光素子１３・・・反射板第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】１）各々配向層を有する一対の基板間に液晶組成物を配
してなる液晶表示装置において、（ａ）前記一対の基板間に配される液晶組成物における
液晶分子のねじれ角の大きさが、１４０°より大きく２
７０°未満であり、かつ（ｂ）前記一対の基板表面と該表面に接する液晶分子の
ダイレクタ方向がなす角が、１０°以下であり、かつ（ｃ）液晶分子の自発ねじれピッチＰ＿ｓと、配向層に
より液晶分子の配列が強制的に規制されたときの液晶分
子の規制ねじれピッチＰ＿ｃとの間に、以下の関係式（Ｐ＿ｃ−Ｐ＿ｓ）／Ｐ＿ｃ＜０なるが成立することを特徴とする液晶表示装置。