JPS6280619A

JPS6280619A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPS6280619A
Application number: JP60221338A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Arai; 和夫荒井; Kazuo Asano; 和夫浅野; Takuo Sato; 佐藤　拓生; Shinichi Nishi; 眞一西
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1985-10-04
Filing date: 1985-10-04
Publication date: 1987-04-14

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
たツイストネマチックタイプ（以下、ｒＴＮタイプ」と
いう、）の液晶表示装置に関す゛る。

〔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、などの
利点を有することから一現在ＴＮタイプを中心に広く普
及している。

ＴＮタイプの液晶表示装置は、２枚の電極基板の間に正
または負の誘電異方性を有するネマチック液晶を封入し
て構成され、通常、液晶分子が連続的にらせん状をなし
て９０°ねじれた状態とされている。

しかし、このねじれ角が９０°のタイプ（以下、「９０
°ねじれタイプ」という、）の液晶表示装置においては
、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、動作マージン（最低選択点電圧と
最高非選択点電圧の比）が小さくなり、したがってコン
トラストが低くく鮮明な映像を得ることが困難であり、
また視野角もせまいという問題を有する。たとえば、Ａ
４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
エーテイ比が１／１００程度で、そのコントラスト比（
選択時と、非選択時ｐ輝度比）が３程度と低いものであ
る。

このような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号公
報において、液晶分子のねじれ角が１８０°〜３６０１
であり、かつ少な（とも一方の電極基板に配向する液晶
分子における光軸、の電極基板に対する傾斜角度が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
示装置によれば、たとえば１／１００のデエーテイ比で
駆動する場合に１８．６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、この液晶表示装置は、製造が容易でないという
問題を有する。すなわち、この液晶表示装置の製造にお
いては、少なくとも一方の電極基仮に配向する液晶分子
のダイレクタ方向を５°より大きく設定するために、配
向板に５°以上、好ましくは２０゛以上の角度を有する
凹凸（以下、「プレティルト」という、）を形成する必
要があり、そのために、通常、斜め蒸着法が用いられる
。

しかし、この方法は、最適蒸着角度の許容幅がきわめて
狭いので、基板の面積が大きい場合には蒸着角度が部分
的に異なり、基板の全面積にわたって同一状態のプレテ
ィルトを形成することが困難であり、特に大面積の液晶
表示装置を製造するには、量産時の歩留まり、工程数、
製造コストなどの点で不利であるという問題を有する。

〔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）　
９０°ねじれタイプの液晶表示装置においては、時分割
駆動時において時分割次数を大きくすると、動作マージ
ンが小さくなり、コントラストが低く（鮮明な映像を得
ることが困難であること、（２）特開昭６０−１０７０
２０号公報に開示された液晶表示装置においては、特に
大面積の液晶表示装置を製造するには、量産時の歩留ま
り、工程数、製造コストなどの点で不利であること、などを解決し、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視野角が広い良好な映像を得ること
ができ、しかも低コストで製造することができる液晶表
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、各々偏光素子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、１８０°以上３６０°
以下であり、（ｂ）前記少なくとも一方の偏光素子の偏光軸方向が、
該偏光素子側の基板の表面に接する液晶分子のダイレク
タ方向に対して、前記液晶分子のねじれ方向にＴＯ”以
上１１０°以下のずれ角を有し、（ｃ）前記一対の基板
の各表面と該表面に接する液晶分子のダイレクタ方向が
なす角度がともに５゜以下である、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は基板、９およびｌ
Ｏ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、
１８０°以上３６０°以下、好ましくは２４０゜以上３
００°以下、さらに好ましくは２７０°とすべきである
０本発明において、ねじれ角αが３６０゜より大きいと
、印加電圧に対する透過光の強度変化が緩やかで応答特
性が不充分となり、ねじれ角αが１８０°より小さいと
、印加電圧の上昇時と下降時の透過光の強度変化が異な
り　（ヒステリシス現象）、時分割駆動時にオン・オフ
の誤動作を生じやすくなる。

かかるねじれ角αは、基板ｌ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ＭＣ
を構成するネマチ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
。

また、本発明においては、偏光素子９および１０の少な
くとも一方の偏光軸方向が、該偏光素子側の基板の表面
に接する液晶分子のダイレクタ方向すなわち液晶分子が
有する光学軸（長軸）の方向に対して、前記液晶分子の
ねじれ方向に７０°以上１１０°以下、好ましくは８５
°以上９５°以下のずれ角βおよびＴを有することが必
要である。このずれ角βおよびγが上記範囲からはずれ
ると、印加電圧の変化に対する透過光の強度変化が穏や
かで応答特性が低い。

また、本発明においては、基板１および２の表面と該表
面に接する液晶分子のダイレクタ方向（液晶分子が有す
る光学軸（長軸）の方向）の角度（以下、「プレティル
ト角」という）が５°以下である。

この液晶分子のプレティルト角は、基板ｌおよび２に形
成された配向層表面の形状および静電的性質、液晶分子
の構造などによって規定することができる。基板ｌおよ
び２の配向層の形成方法は特に限定されないが、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
の高分子物質の被膜の表面を綿布、ビニロン布、テトロ
ン布、脱脂綿等によって擦り、基板の表面に一定方向の
溝を形成するラビング法、その他を用いて容易に形成す
ることができる。

配向層をラビング処理によって形成する場合には、液晶
分子のプレティルト角は、ラビング条件（擦るときの圧
力、擦る回数等）あるいはラビング処理後の加熱処理な
どによってコントロールすることができる。

本発明において液晶１ｃ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ビフェニル
系化合物フェニルシクロヘキサン系化合物ピリミジン系化合物アゾ系−アゾキシ系化合物安息香酸エステル系化合物等のネマティック液晶あるいはこれらの混合物から成る
。液晶組成物には、必要に応じてスメフクチック液晶成
分、コレステリンク液晶成分などを含有していてもよい
。

前記旋光性物質としては、−ａにはカイラルネマチイッ
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ナティ
ック液晶を用いるこきができる。

（Ｒ＋、Ｒｔ、Ｒｓ　　：アルキル基または水素原子で
あり、Ｒ１，Ｒｚ、およびＲ３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。

に１厘３０本ＯＣＨ！　　ＣＨＣｔｌｌｓし＋１３本発明においては、液晶層Ｃの厚さｄは、２０μｍ以下
、特に１０μｍ以下であることが好ましい、また、液晶
層Ｃの厚さｄと液晶分子配列のねじれのピンチｐとの比
ｄ／ｐは０．５〜１．２μｍの範囲にあることが好まし
い、この比ｄ／ｐの値が上記範囲をはずれると、液晶分
子の自発ねじれと、液晶層Ｃの厚さｄとねじれ角αとに
よって決まるねじれとの間で整合性がとれず、映像にお
けるムラや斑点の原因となる液晶分子の配向不良を生ず
ることがある。

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、０．４〜０．６または０．７〜１
．２であることが、好ましい。

〔実施例〕

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２図は、本発明の実施例を示す説明用断面図である。

第２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ｌ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。

さらに両基板ｌ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ｌ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ｌＯが形成されている０図中に
おいて、１３は後方偏光素子ｌＯ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を用いなくともよい。

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、ｌ
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。

前記電極層４および５は、厚さ１．１ｍ−の支持板１１
および１２の表面に平行に離間して配置された厚さ１０
００人のたとえば１１’Ｏ（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
電極層４を構成する透明電極Ｅと他方の電極Ｎ５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０．３＋１−Ｘｏ、
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。

前記配向層６および７は、厚さ５００　人のポリエーテ
ルアミドｒｌｌＬ−１１００Ｊ　（日立化成工業■製）
よりなる塗膜の表面にレーヨンスェードによってラビン
グ処理を施して形成されている。

前記液晶層Ｃを構成する液晶組成物は、ネマチック液晶
ｒ　Ｚ　Ｌ　Ｉ　−２２９３Ｊ　（／　ルク社製）に、
旋光性物質ｒＳ−８１１Ｊ　　（メルク社製）を２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−１２０５１）ＵＪ　　（
日東電工■製）によって構成され、その偏光軸方向が、
配向Ｎ６の表面に接する液晶分子のダイレクタ方向に対
して、液晶分子のねじれ方向に９０”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、「Ｆ−３２０５ＮＪ　　（日東電工
ａｌ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、
液晶分子のねじれ方向に９０’のずれ角γ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ｒＥＬＣ
−ＧＳ−０６０ＳＳＳＪ　　（旭ファイバーグラス■製
）を、シール部３を構成するシール材としては、ストラ
クトボンドｒＸＮ−５Ａ−ＣＪ（三井東圧化学■製）を
用いた。

以上の構成の液晶表示装置においては、セル厚は６．３
μｍ、液晶分子のねじれ角αは前方から左回り（時計回
り）に２７０　’　、液晶層Ｃの厚さｄとピッチｐとの
比ｄ／ｐは０．７５であった。

この液晶表示装置を、１／１００デエーテイ比で時分割
駆動方式により作動させ・そのコントラスト比および視
野角を求めた。なお、視野角は、第３図に示すように、
基板１．２の法線方向を２軸としてＸ軸（基板ｌにおけ
る配向層６のラビング方向と同じ）およびＹ軸を定め、
観測方向と２軸とのなす角度をθ、観測方向と、Ｘ軸と
のなす角度をΦとして求めたものである。

その結果、波長４００〜７００ｒｖの可視光領域におけ
るコントラスト比、すなわち選択状態（暗）における反
射光の輝度と非選択状態（明）における反射光の輝度と
の比は、１ニア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、コントラスト比が１：３以上の映像における視野
角は、０°くθ＜９０”　、−２０”　＜Φ＜　１１０
’と広いものであった。

止較拠次に、比較のために、旋光性物質の含有量を０．２５重
置％、液晶層Ｃの厚さｄとピッチｔとの比ｄ／ｐを０．
２、液晶分子のねじれ角αを９０°としたほかは、上述
の実施例と同様にして液晶表示装置を構成した。この液
晶表示装置について既述の方法によりコントラスト比お
よび視野角を求めたところ、コントラスト比は１：２．
７であって１：３には達せず、実用上不充分であること
が確認された。

【発明の効果〕

本発明によれば、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視野角が広い良好な映像を得るこ
とができ、しかも低コストで製造することができる液晶
表示装置を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、本発
明の実施例を示す説明用断面図、第３図は、視野角を特
定するための説明図である。１、　２・・・基板　　　　　１１．２１・・・支持板
３・・・シール部　　　　　４．５・・・電極層６．７
・・・配向層　　　　Ｃ・・・液晶層９・・・前方偏光
素子　　　ＩＯ・・・後方偏光素子１３・・・反射板秦１ｍ事２因手続補正書（自発）昭和６０年１１月ユλ日特許庁長官　　宇　賀　　道　部　殿１、事件の表示昭和６０年特許願第２２１３３８号２、発明の名称液晶表示装置３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住　所　　東京都新宿区西新宿１丁目２６番２号名　称
　　（１２７）小西六写真工業株式会社４、代理人（１）明細書第６頁第１２行〜第１３行中「３６０°よ
り大きいと、」をｒ１８０ａより小さいと、」と訂正す
る。（２）同第６真第１５行中［１８０°より小さいと、」
を「３６０°より大きいと、」と訂正する。（３）同第１１頁第４行中「ネマティック液晶」を「ネ
マティック液晶」と訂正する。（４）同第１３Ｒ第４行中ｒ　Ｏ，５〜１．２　μｍの
」を「０．５〜１．２の」と訂正する。（５）同第１５頁第２行中ｒｌｌおよび１２Ｊをｒｔｌ
および２１」と訂正する。（６）同第１６頁第８行中「配向層６」を「配向層７」
と訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】１）各々偏光素子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、１８０°以上３６０°以下であり、（ｂ）前記少なくとも一方の偏光素子の偏光軸方向が、
該偏光素子側の基板の表面に接する液晶分子のダイレク
タ方向に対して、前記液晶分子のねじれ方向に７０°以
上１１０°以下のずれ角を有し、（ｃ）前記一対の基板
の各表面と該表面に接する液晶分子のダイレクタ方向が
なす角度がともに５以下である、ことを特徴とする液晶表示装置。