JPS62289812A - 液晶パネル - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は表示装置、あるいは光シヤツターに係わり、特
に液晶表示パネルに関する。

従来の技術 液晶表示装置は軽量、薄型、低消費電力などの点から広
く用いられている０通常、用いられている液晶表示モー
ドとしては、ツィスティッドネマチック方式（ＴＮ方式
）、ゲスト−ホスト方式（ＯＨ方式）などが挙げられる
。

これらの表示モードの特徴を以下の表１に示す。

（以下余白） 表１： 次にＧＨ方式について図を用いて詳しく説明する。この
方式はネマチック液晶、コレステリック液晶あるいはス
メクチック液晶のなかに多色性染料を溶解し、母体（ホ
スト）液晶の電界によるフレデリクス転移に伴ってゲス
トである色素の配向を電界により制御し、媒質の光透過
量を制御する方式である。第２図ａ、ｂにネマチック液
晶を用いたＧＨ方式の表示の概略図を示す、第２図ａは
電圧オフ、第２図すは電圧オンに伴う分子配向の変化を
示す、第２図ａ、ｂにおいて２１は偏光子の偏光軸方向
、２２は基板、２３は液晶分子、２４は多色性染料分子
、２５は電圧を表す、ＧＨ方式の表示原理を第２図ａ、
ｂを用いて説明すると第２図ａのように電圧がゼロのと
き分子長軸方向は偏光軸に平行となっており、通常多色
性染料の吸収軸は分子長軸方向にあるため偏光板を通過
した直線偏光は染料分子により吸収され暗状態が得られ
る。また第２図すのように電圧が印加されたとき、液晶
の誘電率異方性（Δε）が正の場合、分子長軸は電界方
向に揃おうとしくフレデリクス転移）、直線偏光は分子
長軸に対して垂直となり染料分子に対する吸収が減少し
、明状態が得られる。

発明が解決しようとする問題点 表１よりＴＮ方式はコントラストも大きく低電圧駆動も
できるため広（用いられている。しかし視野角がやや狭
（、中間調を表示するためには明暗の電圧幅が小さいた
めあまり多くの諧調を表示できないという欠点がある。

液晶層に多色性色素を溶解させるＧＨ方式では視野角は
非常に広（明暗の電圧幅も大きいため多諧調表示には有
利であるが反面、応答時間が遅いという欠点がある。

本発明では主に液晶パネルの各画素に薄膜トランジスタ
などのアクティブ回路を設けたアクティブマトリクス方
式によるＴＶ画像表示に適した表示モードを提供するも
のである。

問題点を解決するための手段 本発明はＧＨ方式において液晶層を挟持する基板表面の
液晶分子に対する傾き角（以下、プレチルト角と呼ぶ）
を両基板とも同じ方向にすることで応答時間の短い、表
示品位の良好なＴＶ画像表示用アクティブマトリクス液
晶パネルを提供するものである。

作用 液晶層を挟持する基板表面のプレチルト角を両基板とも
同じことにすることで特に立ち下がりの応答時間を強制
的に短（する作用を有する。

実施例 具体的な一実施例を説明する前に、本発明の概要を詳し
く説明する。

一般に液晶パネルの応答時間は＋１）および（２）式で
表わされる。

τｒ−４πηｄ２バε。Δε■２−４π”Ｋ）・・・・
・・（１） τ、ｆηｄ２／にπ２　　　　　　　　・・・・・・（
２）ただし、τ、は立ち上がり（ｒ　ｉ　ｓ　ｅ）の応
答時間、τ、　　（ｄ　ｅ　ｃ　ａ　ｙ）は立ち下がり
の応答時間、ε。は真空の誘電率、ΔＢは誘電率異方性
、Ｋは弾性定数、ηは粘性計数ｄはセル厚、■は電圧を
表している。

（１）式よりτ１はη、Ｋに比例し、Δε、Ｖ、　　ｄ
に反比例することがわかる。またτ、はη、ｄに比例し
、Ｋに反比例することがわかる。立ち上がりの応答時間
（τｒ）を短くするには大きな電圧を印加してやれば良
いが、τ６を短くするにはＫを大きくするかηを小さく
してやらねばならない。

つまりτ６を小さくするためには自然緩和現象であるた
め液晶物性値を最適な値にしなければ改善できない、こ
れは非常に難しくまた限界もある。

このため本発明ではＧＨ方式を用いてその両基板のプレ
チルト角を同じ方向に向けることでτ６を強制的に短く
する作用を有している。

第３図ａ、ｂは従来における液晶パネルの構成と本発明
の液晶パネルの構成を表した図である。

第３図ａは従来パネルの構成で対向基板上の液晶分子の
プレチルト角は両基板で逆方向を向いている０本発明の
パネル構成（第３図す参照）ではこのプレチルト角が両
基板で同じ方向も有している。

第３図ａ、ｂにおいて３１はガラス基板、３２は配向膜
層、３３は液晶分子、３４は上基板のプレチルト角の方
向、３５は下基板のプレチルト角の方向。

次に本発明の構成を有するパネルに電圧を印加したとき
の挙動を考える。

第１図ａ、ｂ、ｃは本発明の構成である対向する基板上
の液晶分子のプレチルト角が同じ方向を向いているよう
なセルに電界を印加したときの状態を表す図である。ま
ず、無電界時の液晶分子の状態を第１図ａに示す。

次にこのようなセルに電圧が印加されたときの液晶分子
の状態を第１図すに示す、液晶材料のΔεが正のとき分
子の長軸方向が電界に揃おうとするため第１図すのよう
に動きやすいセル中央の分子が電界方向に向（ような変
形が生じる０次に電界が取り除かれたときにはプレチル
ト角が両基板界面で同じ方向を向いているため第１図Ｃ
のように矢印方向に戻ろうとする強い力が働き、短い応
答時間で第１図ａのような無電界時の安定状態に戻る。

ＧＨ方式を用いる場合は多色性染料が溶解しており、そ
れらの染料分子も液晶分子同様に短い応答時間で無電界
時の安定状態に戻る。

第１図ａ、ｂ、ｃにおいて１）はガラス基板、１２は配
向処理を施した層を表しており、１３は液晶分子の長軸
方向（ダイレクタ一方向）を連続的に表したもの、１４
はプレチルト角である。

上記のように本発明はＧＨ方式において液晶層を挟持す
る基板表面の液晶分子に対する傾き角（以下、プレチル
ト角と呼ぶ）を両基板とも同じ方向にすることでτ６を
強制的に短くする作用を有し、良好なＴＶ画像表示用ア
クティブマトリクス液晶パネルを提供するものである。

以下に本発明の一実施例で用いたＧＨ方式のセル構成を
第４図に示す、第４図において４１は偏光板および偏光
軸の方向、４２はガラス基板、４３は透明７：１橿層、
４４は配向膜層、４５はプレチルト角の方向、４６は多
色性色素を溶解させた液晶層を示している０次に配向方
法について述べる。

本実施例では配向方法として一酸化ケイ素（Ｓｉｎ）の
斜め蒸着法を用いた。以下、用いた斜め蒸着法について
第５図で説明する。真空状態となる蒸着釜（ペルジャー
）内に蒸着源（Ｓ　ｉ　Ｏ）を設置し、これに電流を流
すことにより加熱し、ＳｉＯ蒸気となるようにした。ま
たセル基板を基板垂線方向から蒸着方向に対してθだけ
傾けてセットしてＳｉＯ蒸気がセル基板に対してθだけ
傾いて蒸着されるようにした。

５１はペルジャー、５２はセル基板、５３は蒸着源、５
４は傾き角θ、斜め蒸着を行うことによって表面には第
６図に示すようなカラム状の小さな突起６１が無数に存
在する構造ができる。これは通常、セルフシャドウィン
グと呼ばれる効果により生じるものと言われている０本
実施例では基板の傾き角θは８５度とした。８５度のと
き第６図に示すように液晶分子は蒸着方向にその分子長
軸方向（ｎｌ　６２をだいたい平行に配向すると考えら
れており、このため液晶分子はプレチルト角を１５度か
ら３０度程度有するとされている。実際の分子のプレチ
ルト角をキャパシタンスヌル法によって求めたところ約
２５度であった。また７着速度は２０人／秒、膜厚は３
０００人とした。

次に用いた液晶材料、多色性染料について説明する。用
いた液晶系として多色性染料を混合済みのネマチック液
晶であるメルク社製ＺＬＩ３１２０を用いた。このＧＨ
混合液晶は黒色染料を用いている。

このＧＨ方式用液晶組成物を前述の方法で配向膜を設け
た液晶パネルに封入し、その電圧−透過率曲線（Ｂ−Ｖ
曲線）を測定した。用いた光学実験系を第７図に示す、
第７図において光源７１より発せられた白色光は偏光子
７２を通り液晶セルフ３に直線偏光として入射した後、
検光子７４を通って集光レンズ７５によって集光され光
電子倍増管７６で感知され、ストレージオシロ７７によ
りＢ−Ｖ曲線として測定される。なお液晶セルにはプロ
グラマブルパルスジェネレーター７８により任意の波形
を加えることができるようにした。

このような実験系において前述の構成を有する液晶パネ
ルのＢ−Ｖ曲線を測定した。また液晶パネルのセル厚は
１０μｍのものを用いた。

得られたＢ−Ｖ曲線を第８図に示す、第８図において横
軸は時間（ｔｌであり、縦軸は電圧Ｍあるいは輝度［Ｆ
］である。上図は印加した電圧波形であり、下図は対応
する輝度曲線である。得られたＢ−Ｖ曲線を詳しく説明
する。たとえば＋ＩＯＶの矩形波が印加され、０■にし
た後、−１０Ｖの矩形波が印加され、全体としてパネル
に印加される電圧波形は直流成分が残らないように交流
化されている。＋　１０　Ｖ、または−１０Ｖの電圧が
印加されてから輝度が９０％まで変化するまでの時間を
τ。

とした。また＋１０Ｖ、−１０Ｖの電圧から無電界（Ｏ
ｖ）になったときに輝度が１０％まで変化するまでの時
間をτ６とした０種々の電圧で測定したて４．τ、を表
２に示す。

表２： また従来、用いられていたプレチルト角が対向基板で逆
方向を向いている液晶パネル（第３図ａ参照）゛につい
ても同様に応答時間を測定した。結果を表３に示す。

表３＝ 表２．３から本発明のプレチルト角が同じ方向を向いて
いるパネルので、は約半分に改善されている。また本発
明の効果はプレチルト角が１０度以下ではあまりτ、が
小さくならず良い結果が得られなかった。

発明の効果 本発明は対向する基板上のプレチルト角が同じ方向にす
ることで逆方向の場合よりも短いτ６に改善するという
効果が存在する。これはＴＶ画像表示用アクティブマト
リクス方式に非常に適した表示モードを提供するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパネル構成図とその原理図、第２図は
ＯＨ方式の原理図、第３図工；出は従来のセル構成と本
発明のセル構成を模式的に表した模式図、第４図は本実
施例で用いたＯＨパネルの構成図、第５図は本−実施例
で用いた配向膜を斜め蒸着するための実験装置の模式図
、第６図は斜め蒸着された基板表面とその表面上での液
晶分子の配向を模式的に表した模式図、第７図は本実施
例におけるＢ−Ｖ曲線を測定するための光学実験装置の
概略図、第８図は応答時間を測定するための電圧曲線と
対応する輝度曲線を表す波形図である。 １）・・・・・・ガラス基板、１２・旧・・配向処理を
施した層、１３・・・・・・液晶分子の長軸方向（ダイ
レクタ一方向）を連続的に表わしたもの、１４・旧・・
プレチルト角。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第１図 （Ｃ） 第２図 ｆ 第５図 第６図 第７図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）液晶層と前記液晶層を挟持するように配置した少
   なくとも一枚は透明である複数の基板と、前記液晶層に
   電圧印加が行えるように前記基板に付設した電圧印加手
   段とを具備したパネルにおいて前記液晶層を挟持する基
   板表面に対して液晶分子が傾き角を有しており、かつ前
   記傾き角が挟持する基板間で同じ方向を有することを特
   徴とする液晶パネル。
2. （２）傾き角を少なくとも１０度以上有することを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載の液晶パネル。
3. （３）傾き角を付ける手段として斜め方向から無機物質
   を蒸着したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   または第（２）項のいずれかに記載の液晶パネル。
4. （４）液晶層が多色性を示す液晶層か、または多色性色
   素を溶解させた液晶組成物からなることを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項、第（２）項または第（３）項
   のいずれかに記載の液晶パネル。