JPS62916A

JPS62916A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPS62916A
Application number: JP14081285A
Authority: JP
Inventors: Shingo Fujita; 晋吾藤田; Hiroshi Tatsuta; 竜田　博; Toshio Tatemichi; 立道　敏夫; Isako Kikuchi; 菊池　伊佐子
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-06-27
Filing date: 1985-06-27
Publication date: 1987-01-06

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素子に係わり、特にコレステリック−
ツイストまたはキシルネマチック−ツイスト型の液晶パ
ネルを用いた時分割駆動用ドツトマトリクス型液晶表示
素子に関するものである。

従来の技術近年、マイコン、ＬＳＩを内蔵した機器の増加に伴って
、簡易な表示用デバイスとして、ドツトマトリクス型表
示器のニーズが高まっている。また高度情報化社会への
対応からそれにふされしい高度の表示能力を持った簡便
なディスプレイの出現が望まれている。すなわち、液晶
パネルとしては高視認性で且つ表示容量の大きなものが
望まれている。

ドツトマトリクス型液晶パネルの場合、大きな表示容量
を持つことは、そのパネルの走査線数が多くなるととＫ
なる。すなわちそのパネルに印加されるＯＮ時の電圧値
と０１１時の電圧値との比が非常に小さい値しか取れな
くなることを意味する。すなわち、これが通常のドツト
マトリクスパネルの駆動に用いられている電圧平均化法
でアシ。

走査線数を多く出来ない理由である。

このように走査線数の多いドツトマトリクス型液晶表示
パネルを電圧平均化法で駆動するかぎりＯＮ時とＯＦＦ
時との電圧比が小さい値でも高視認性を得るためには液
晶パネルの電気光学特性、すなわち電圧−輝度特性をシ
ャープなものとしなければならない。

従来のドツトマトリクス型液晶表示装置の主流である９
０度の捻れ角を持つツイスト−ネマチック（ＴＮ）型液
晶パネルにおいては、このような要求にたいしてネマチ
ック液晶材料の物性値の改良やパネル構成の工夫によシ
特性の向上を図ってきた。

すなわちネマチック液晶材料面からの検討として曲げの
弾性常数に３３と拡がりの弾性定数に１１との比を小さ
くする取組や誘電率異方性Δεと液晶分子軸の垂直方向
の誘電率ε（垂直）との比を小１くする取組がなされて
おり、パネル構成面からの取組としては偏光板の配置や
パネル間隙を最適化することで対処してきたが、現在の
ところ上記要求、すなわち走査線数が１００本以上の表
示品位にたいしてこのような液晶パネルでは充分な特性
を得るに至っていないことでその改良が望まれている。

以下図面を参照しながら従来のツイスト−ネマチック型
液晶パネルの電気光学特性について説明する。

第２図は従来のツイスト−ネマチック型液晶パネルの電
気光学特性を示しており、横軸は印加電圧であシ、縦軸
は相対輝度である０ここでしきい値特性のシャープネス
を評価するパラメータとしてｒを定義すると、相対輝度
１０俤を与える印加電圧をＶ２Ｏ４とし、相対輝度５０
％を与える印加電圧をＶｓｏ％として、その比Ｖ５０％
／Ｖ１０％をγとして定義する。従来のツイスト−ネマ
チック（ＴＮ）型液晶パネルのしきい値特性、すなわち
電圧−輝度特性をシャープなものとするために液晶材料
の物性値の改良や液晶パネル構成としての工夫、例えば
偏光板の偏光軸の交叉角を最適化する対策がなされてい
るパネルでもγは１．１３２であった。（第２図参照） γが１．１３２であると言うことは先に述べた電圧平均
化法で駆動するかぎり次式による計算から走査線数としては１００本以下でしか駆
動できないことになる。

また、今一つの従来例として、正の誘電異方性を有する
ネマチック液晶に多色性染料を添加し、９０度ツイスト
またはホモジニアス配向させた。

ゲスト・ホスト（ＧＨ）型液晶表示素子がある。

このＧ）Ｉ型液晶パネルの特徴は視角が広いことと中間
調表示が容易なことであるが、しきい値特性が鋭くない
ために時分割駆動には適していない。

（文献１日経エレクトロニクス、１９８０，９゜２９、
Ｐ、１０８〜１１９）発明が解決しようとする問題点前項で述べた如く、従来の９０度の捻れ角を持つツイス
ト−ネマチック（ＴＮ）型液晶パネルおよびゲスト・ホ
ス）（ＧＨ）型液晶パネルではそのしきい値特性、すな
わち電圧−輝度特性をシャープなものとするために液晶
材料の物性値の改良への取組や液晶パネルとしての構成
の工夫、例えば偏光板の偏光軸の交叉角を最適化する等
の取組が従来から行なわれてきた。しかし、従来のパネ
ル構成ではそのような改善や最適化を図っても走査線数
としては６４本程度の表示容量での視認性が液晶ディス
プレイとしての限界であり其以上走査線数を多くすると
かなシ見にくいディスプレイとなりその改善が望まれて
いる。

また、従来の９０度の捻れ角を持つＴＮ型液晶パネルに
おいては２枚の偏光板を用いているために、光の透過率
が低く、つまシ暗い表示となることも問題点の一つであ
る。

本発明は上記問題点に鑑み、走査電極数が１００本以上
の高時分割駆動時においても良好な視認性が得られ、な
おかつ、表示輝度が高い液晶表示素子を提供するもので
ある。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために本発明の液晶表示素子は、
正の誘電異方性を有するネマチック液晶組成物に多色性
染料と旋光性物質を添加して、上下基板間の液晶分子が
その厚さ方向に１８０度から３６０度の範囲に捻れたラ
セン構造をとるようにし、かつ、そのパネルの間隙（ｄ
）と上記液晶混合物のピッチ（ｐ）との比ｄ／Ｐを０．
２以上ないし１．０以下に設定したものである。

作用本発明は上記した槽底によって、液晶表示素子の電圧−
輝度特性を急峻にし、そのために走査線数が１００本以
上の高時分割駆動時においても良好な表示品位を実現す
ることができることとなる。

また、１枚の偏光板を使用することで表示が可能である
ため、従来の２枚の偏光板を用いるＴＮ型１　　　　　
　液晶表示素子よりも表示輝度が高くなる。

実施例以下本発明の一実施例の液晶表示素子について図面を参
照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における液晶分子配向方
向と偏光板の偏光軸との関係を示したものである。液晶
分子を配向させる手段としては。

例えば配向膜をラビングする方法や斜方蒸着で配向膜を
形成する方法などがある。第１図において。

１１は上側電極基板上の液晶分子配向方向、１２は下側
電極基板上の液晶分子配向方向、１３は下側電極基板に
貼り付けた偏光板の偏光軸である。

パネルの製造法は従来のＴＮ型液晶パネルの場合に用い
られている方法と同様に行うが、その際。

上下両基板表面上の液晶分子配向方向の交差角を右捻れ
（パネルの下面から見て時計回り方向）の２７０度とし
く１４は液晶分子の捻れ方向を示す）かつ、パネルの間
隙（１）を６．７μｍとする。そのパネルに注入するネ
マチック液晶と黒色染料との混合物には、右捻れのキラ
ルネマチック液晶であるＢ、Ｄ、Ｈ社製の０Ｒ−１５を
適量添加しピッチ（ｐ）を調整することにより、液晶パ
ネル中の液晶分子としては２７０度の捻れで、そのｄ／
Ｐが０．６３である構造のパネルとする。また、第１図
に示す如く、偏光板１３の偏光軸は下側電極基板上の液
晶分子配向方向１２に一致させた。

第３図は第１の実施例の液晶表示素子の動作を説明する
ものである。ａは電圧無印加状態を示す。

偏光板１３に入射した光は直線偏光となり、液晶分子１
の旋回に伴って旋光するが、液晶分子に平行に配列して
いる黒色染料分子２に吸収されるので、上部基板３から
出射する光はほとんどない。

つまり、暗状態である。しきい値電圧以上の電圧を印加
すると、第１図すに示す状態となる。この状態では、液
晶分子、従って黒色染料分子は基板表面に対して垂直近
くになるので、光は吸収されずそのまま出射して行く。

つまり、明状態である。

これによって、コントラストをつけることができる０第４図は、上述した構造を有する、黒色染料入りキラル
ネマチック・ツイスト型液晶パネルの電気光学特性を示
しており、横軸は印加電圧、縦軸は相対輝度である。こ
こで、しきい値特性の急峻度を評価するパラメータとし
てのγ値ｉ　１．０３５であり、先に示した（１）式に
よれば、走査線数が１００本以上の場合でも時分割駆動
が充分に可能である。

第６図は本発明の第２の実施例における液晶分子配向方
向２１，２２と偏光板の偏光軸２３との関係を示したも
のである。液晶分子配向方向の交差角を右捻れ２４０度
とし、かつ、パネル間隙（ｄ）を７．０μｍとする。さ
らに、ｄ／Ｐ示０．６５となるように旋光性物質を注入
する液晶組成物（黒色染料を添加している）に添加した
。偏光板に関しては、光の入射側の基板にその偏光軸が
隣接する液晶分子の軸に平行になるように設定した。

このパネルに対する電気光学特性の急峻度を表現するパ
ラメータγ値は１．０３９となった。このことは、走査
電極数が１００本以上の場合でも時分割駆動が可能であ
ることを意味する。また、暗状態は、黒色染料分子の光
吸収を利用するので。

充分に暗く、高コントラストの表示品位が得られるＯところで％ｄ／Ｐを０．２以下となるように旋光性物質
を添加した場合においては、液晶分子の捻れ角を１８０
度から３６０度の範囲にすることに困難である。また、
ｄ／Ｐを１．０以上にした場合電気光学特性においてヒ
ステリシスを生じ、このために時分割駆動性が悪化し、
良好な視認性を得ることができなくなった。

以上の説明から明らかであるように１本発明は多色性染
料を添加した液晶表示素子において、液晶分子の捻れ角
を１８０度から３６０度の間に設定し、かつ、ｅｉ／Ｐ
を０．２以上１．０以下にすることで、しきい値特性を
急峻とすることができ、高時分割駆動においても良好な
視認性を得ることが可能となった。また、偏光板は一枚
のみでも表示が可能であることから、明状態の輝度を向
上することが出来た。

なお、上記実施例においては、液晶分子のラセン捻れ方
向について右捻れの場合を示したが、左捻れの場合も同
様の効果が実現できる。また、偏光板に関して、偏光軸
とあるところを吸収軸と置き換えても同様の効果が得ら
れる。ざらに、染料は黒色染料以外の多色性染料であっ
てもよい。また、偏光板は一枚のみ使用することで表示
可能であるが二枚以上使用しても同様の効果がある。偏
光板の設定位置は上下いづれの基板でも可能である。そ
して、透過型の場合だけでなく、反射型にしても有効で
ある。

また、液晶分子配向の手段として、基板表面とその表面
に接する液晶分子とのなす角であるプレチルト角が、５
度以下となるラビング法であっても、１６度以上となる
斜方蒸着法であっても同様の効果が確められた。

発明の効果以上の説明から明らかなように、本発明は多色性染料を
添加した液晶表示素子に関して液晶分子の捻れ角を１８
０度から３６０度の間の捻れとし。

かつｄ／Ｐを０．２０以上乃至１．０以下とすることで
しきい値特性のシャープな液晶パネルとすることができ
たことで高時分割駆動時、すなわち走査線数が１００本
以上の場合においても良好な視認性を得られるという優
れた効果が得られた。そしてその効果により高品位な液
晶表示素子とすることが出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明になる第１の実施例の液晶表示素子に
おける液晶分子配向方向と偏光板の偏光軸との関係を示
す図、第２図は従来例によるＴＮ型液晶パネルのしきい
値の特性を示す図、第３図は本発明になる第１の実施例
の液晶表示素子の動作を説明するための図、第４図は本
発明による第１の実施例の液晶表示素子のしきい値の特
性を示す図、第５図は本発明による第２の実施例の液晶
表示素子における液晶分子配向方向と偏光板の偏光軸と
の関係を示す図である。１１．２１・・・・・・上側電極基板上の液晶分子配向
方向、１２．２２・・・・・・下側電極基板上の液晶分
子配向方向、１３．２３・・・・・・偏光板の偏光軸、
１４゜２４・・・・・・液晶分子の捻れ方向、１・・・
・・・液晶分子、２・・・・・・黒色染料分子、３・・
・・・・上側基板％４・・・・・・下側基板、６・・・
・・・配向膜、６・・・・・・透明電極。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図勇２図６ｐ加電ル（Ｖｒｌｔ）第３図第４図 ’Ｔ’　ｊｆＵ　　ｔ７Ｅ　　ｔｙｚｔｔ）第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）正の誘電異方性を有するネマチック液晶組成物と
旋光性物質と多色性染料との混合物を用いたツイスト型
表示パネルに関して、上下基板間の液晶分子がその厚さ
方向に１８０度から３６０度の範囲に捻れたラセン構造
を有し、かつ、そのパネルの間隙（ｄ）と上記液晶混合
物のピッチ（ｐ）との比ｄ／Ｐを０．２以上乃至１．０
以下に設定したことを特徴とする液晶表示素子。
（２）少なくとも一方の基板上に配置された偏光板の偏
光軸あるいは吸収軸を上記基板に接する液晶分子軸にほ
ぼ平行にすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の液晶表示素子。