JPS6280620A

JPS6280620A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPS6280620A
Application number: JP22133985A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Nishi; 眞一西; Kazuo Asano; 和夫浅野; Kazuo Arai; 和夫荒井; Takuo Sato; 佐藤　拓生
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、ＴＮタイプを中心として現在広
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、「９
０°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、
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
（選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°〜３６０°
であり、かつ少なくとも一方の電極基仮に配向する液晶
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のデユーティ比で
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、この液晶表示装置においては、電気光学現象に
関する応答特性が低く、印加パルスに対する輝度特性の
変化が緩やかで、立ち上がり応答時間に数百ｍ秒を要す
るという問題がある。

〔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、電気
光学現象に関する応答特性が低いこと、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高い応答
特性で得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、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、３６０゛以上７２０°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、１および２は基板、９およびＩ
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、
３６０゛以上７２０°以下、好ましくは４２０゜以上４
８０°以下、または６００゛以上　６６０以下とすべき
である０本発明において、ねじれ角αが３６０°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
応答特性が不充分となり、ねしれ角αが７２０°より大
きいと、液晶分子の自発ねじれを薄い液晶層内で維持す
ることが困難となる。

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、液晶層Ｃ
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、■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、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°以下であることが好ましい。

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。

液晶分子のプレティルト角を５°以上にするためには、
たとえば配向処理として、基板ｌあるいは２にＳｉＳ１
０９Ｍｇ０９ＦＩなどを用いて斜め蒸着する方法を好ま
しく用いることができ、必要に応じて二重蒸着法を用い
ることができる。また斜め蒸着の材質としては金、白金
などの金属も用いることができる。さらに、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、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。

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角に対して、前記液晶分
子のねじれ方向に２０°以上７０”以下、好ましくは３
５゛以上５５°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Ｔが上記範囲をはずれ
ると、印加電圧の変化に対する透過光の強度変化が穏や
がて応答特性が不充分である。

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、必要に応じてスメックチック液晶成
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、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
活性基を末端岱として存するエステル系、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きができる。

（Ｒ＋、Ｒｇ、Ｒｓ　　：アルキル基または水素原子で
あり、Ｒ＋、Ｒ宜、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。

土０Ｃ１ｈ　　Ｃ１ｌ　　Ｃｌｌｌ５Ｃ１１゜し１１３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ッチｐとの比
ｄ／ｐは０．９〜２．４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、本発明の第１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Ｎ４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。

さらに両晶板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Ｊ（ｉｃ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ｌＯが形成されている０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、透過光タイプの液晶表示
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　、１ｍｍの支持板１
１および１２の表面に平行に離間して配置された厚さ１
０００人のたとえばＩ’ｒＯ（スズとインジウムの酸化
物）よりなる透明電極ＥおよびＥｏより構成され、一方
の電極Ｎ４を構成する透明型１ｉＥ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＋ｍｍ　Ｘ
ｏ、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、上述した電極層４および５の
表面にＳｉＯを用いて５°の角度で斜め蒸着することに
よって得られる、ｊｌさ６００人の被膜より構成されて
いる。この配向層６および７においては、液晶分子の該
配向Ｎ６または７の表面に対するダイレクタ方向のなす
角度は２８°であった。

前記液晶層Ｃを構成する液晶組成物は、ネマテンク液晶
ｒ　Ｚ　Ｌ　Ｉ　−２２９３Ｊ　　（メルク社製）に、
旋光性物質ｒＳ−８１１Ｊ　　（メルク社製）を２．０
重量％添加したものである。

なお、基板ｌ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Ｇ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４５゜のずれ角βを存するように配置されてい
る。同様に、後方偏光素子ＩＯおよび反射板１３は、［
Ｆ−３２０５ＮＪ　　（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、液晶分子のねじれ方向に
４５゛のずれ角ｒを存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−０７０ＳＳＳＪ　　（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７．３
μｍ、液晶分子のねじれ角αは前方から左回り（時計回
り）に４５０°、誘電異方性は＋１０．２、屈折率異方
性Δｎは＋０．１４、屈折率異方性Δｎと液晶層Ｃの厚
さｄとの積Δｎ−ｄは１．０２、液晶層Ｃの厚さｄとピ
ッチｐとの比ｄ／ｐは約１．２５であった。

この液晶表示装置を、１　／１００デユーティ比で時分
割駆動方式により作動させ、そのコントラスト比、視野
角およびオン・オフ応答時間を求めた。

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Ｚ軸としてＸ軸（基板１における配向ｊ！ｉ６
の蒸着方向と同じ）およびＹ軸を定め、観測方向とＺ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４００〜７００ｎｍ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、１：１０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°＜８＜５Ｑ”　、ＱｏくΦ〈３６０°と広い
ものであった。

さらにまた、オン・オフ応答時間は約２０ｍ秒ときわめ
て速いことが確認された。

また・第２の実施例として、旋光性物質の含有量を６．
８０重量％、液晶層Ｃの厚さｄとピッチｐとの比ｄ／ｐ
を１．７５、液晶分子のねじれ角αを６３０°としたほ
かは、上述の第１の実施例と同様にして液晶表示装置を
構成し、この液晶表示装置について同様にコントラスト
比、視野角およびオン・オフ応答時間を求めたところ、
コントラスト比はｔ：Ｏ，Ｓ、視野角は、Ｑ”＜θ＜５
０°、Ｏ“〈Φ〈３６０°、オン・オフ応答時間は約２
０ｍ秒という良好な結果が得られた。

ル較開次に、第１の比較例として、旋光性物質の含有量を０．
２５重量％、液晶層Ｃの厚さｄとピッチｐとの比ｄ／ｐ
を０．２、液晶分子のねじれ角αを９０“とじたほかは
、第１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、視野角およびオン・オフ応答時間を求めたところ
、コントラスト比は１：２．７であってｌ：３に達せず
、またオン・オフ応答時間は約７０ｍ秒であり、いずれ
の特性においても不充分なものであることが確Ｌ２され
た。

さらに、第２の比較例として、旋光性物質の含有量を２
．００重量％、液晶層Ｃの厚さｄとピッチｐとの比ｄ／
ｐを０．７５、液晶分子のねじれ角αを２７０°とした
ほかは、第１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、視野角およびオン・オフ応答時間を求めた
。その結果、コントラスト比および視野角については、
コントラスト比が１：１０．視野角が、０“くθ〈５０
°、Ｑ”＜Φ＜２７０°という良好な結果が得られたが
、オン・オフ応答時間については、約４００ｍ秒という
結果が得られ、この液晶表示装置は動画表示用装置への
応用には適切でないことがも′α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高い応
答特性で得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　　　１０・・・後方偏光素子１３・・・反射板夛１因ピ（２図

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、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、３６０°以上７２０°以下であることを特徴とす
る液晶表示装置。