JPS6298323A - 液晶表示装置 - 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】 〔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。

〔発明の前景〕

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、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らせん状をな
して９０゛ねじれた状態とされている。

しかし、従来のねじれ角が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
と最低選択点電圧の比）が小さくなり、したがってコン
トラストが低くく鮮明な画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、デューティ比が
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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上述した従来の９０°ねじれタイプの液晶表
示装置における問題点、すなわち、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、画像のコントラストが低（くなりやすいことなどを
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画像を得ることができ
る液晶表示装置を提供することを目的とする。

Ｃ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、８０°〜１００°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４０°〜
５０°のずれ角を有する、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、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、
通常の９０°ねじれタイプの液晶表示装置と同様に８０
°〜１００°である。

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。

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４０°〜５０゜好ましくは４５°のずれ角
βおよびγを存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、しきい値における急
峻性が小さくなり、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穏やかで応答特性が低くなる。

基板１および２の配向層の形成方法は特に限定されず、
たとえば、 （１）　ＳｉＯ，ＭｇＯ，ＭｇＦｚなどを用いた斜め蒸
着により基板の表面に波紋状の凹凸部を形成する斜め蒸
着法、 （２）イミド系、アミド系、ポリビニルアルコール系、
フェノキシ系などの高分子物質などの被膜の表面を、綿
布、ビニロン布、テトロン布、脱脂綿などによって擦り
、基板の表面に一定方向の溝を形成するラビング法、 （３）基板の表面にカルボン酸クロム錯体、有機シラン
化合物などの液晶分子と相互作用を有する化合物を塗布
あるいはプラズマ重合法などで被着し、化学的吸着によ
り液晶分子を基板に配向させる化学的吸着層を形成する
方法、 などを用いることができる。

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、必要に応じてスメクテインク液晶成
分、コレステリッ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ィッ
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ブ系等のネマティ
ック液晶を用いるこきができる。

（Ｒ＋、Ｒｚ、Ｒｓ　　：アルキル基または水素原子で
あり、Ｒ＋、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。

木 ＯＣｌｌｇ　　Ｃｌ１−Ｃａ１ｌｓ ＣＩ！。

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。

本発明の液晶表示装置においては、透過光あるいは反射
光の分光特性が可視光領域において平坦でなく、画面が
たとえば赤ないしそれに近似した色調に着色されること
がある。このような場合には、必要に応じて画面を無彩
色系の色調に変えるためのフィルタを用いることができ
る。このようなフィルタの設置位置は特に限定されず、
たとえば、前方偏光素子９または後方偏光素子１０の各
前後、あるいは図示はしないが、反射板がある場合には
該反射板より前方（液晶層Ｃの側）の位置であればよい
、また、このフィルタは、液晶セル自身の分光特性と液
晶表示装置において最終的に求められる分光特性との関
係によって、必要とされる分光特性を有するものが適宜
選択される。

〔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。

さらに両基板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、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。

前記電極層４および５は、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厚さ１０
００人のたとえば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
極層４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０．３１Ｉｍ　Ｘｏ、
３＋＋＋ｍ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ｒＨＬ−１１００Ｊ　（日立化成工業側型）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、ネマティック液
晶ｒ　Ｚ　Ｌ　Ｉ　−２５８３−０００４（メルク社製
）より構成されている。

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４５°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ＩＯお
よび反射板１３は、ｒＦ−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７
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−０８０ＳＳＳＪ　　（旭ファイバーグラス側製
）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（液晶層
Ｃの厚さｄ）は８．０μｍ、液晶分子のねじれ角αは前
方から左回り（時計回り）に９６°、液晶層Ｃの屈折率
異方性Δｎと液晶ＪＩＣの厚さｄとの積Δｎ・ｄは１．
０４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Ｚ軸としてＸ軸（基板１にお
ける配向Ｎ６のラビング方向と同じ）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Ｂ（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、ｌ：５以上と良好なものであり、コントラスト
の優れた鮮明な画像が得られた。

また、コントラスト比が１：３以上の画像における視野
角は、１０°くθ〈２５°、１０”　＜Φ＜８０゜と広
いものであった。

去■■ 第４図は、本発明の効果を裏付けるために行った実験例
の結果を示すグラフである。第４図におけるグラフは、
極座標（ｒ、　　β）で示され、ｒはしきい値における
急峻性を示すパラメータＶ、。／■、。を示し、βは前
方偏光素子９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
方向になすずれ角の値を示す、なお、後方偏光素子１０
は前方偏光素子９と９６°の角度で一体をなしているの
で、後方偏光素子１０の偏光軸方向が配向層７の表面に
接する液晶分子のダイレクタ方向に対してなすずれ角Ｔ
と、上記ずれ角βは一致している。

なお、上記しきい値における急峻性を示すパラメータＶ
、。／　Ｖ　＋。は、第５図に示す印加電圧−輝度曲線
において、輝度が１０％減少するときの電圧をｖｌい輝
度が５０％減少するときの電圧をＶ、。とすると、両者
の比Ｖ、。／■１゜で表される。すなわち、上記パラメ
ータは、電圧を印加しないときの液晶表示装置の画面の
輝度を！。（そのときの電圧をＶｏとする）、電圧の印
加によって輝度が最も小さくなるときの画面の輝度を１
１゜。（そのときの電圧をＶｌ。。とする）としたとき
、電圧の印加によって画面の輝度が上記両輝度の差１ｏ
−Ｉ、。。の５０％に相当する分だけ減少するときの輝
度をｌｓｏ　　、１０％に相当する分だけ減少するとき
の輝度をｒｈｏとすると、これらの輝度■、。および１
１゜を与える電圧■、。およびＶｌ。の比によって表さ
れる。

なお、実験においては、実施例１と同様な機械的構成を
有する液晶表示装置をスタティック駆動方式により作動
させた。この駆動方式における印加電圧は、１００　Ｈ
ｚの矩形波である。

第４図に示す結果より、パラメータＶ、。／　Ｖ　＋。

は、ずれ角β　（またはγ）が４０°〜５０°のときに
実用上好ましいとされる値（１，１２以下）となること
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画像を得るこ
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、第４図は、しきい値における急峻
性を示すパラメータとずれ角との相関関係を表すグラフ
、第５図は、しきい値における急峻性を示すパラメータ
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 茶ｌ囮 乍２図

Claims (1)

1. 【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、８０°〜１００°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４０°〜
   ５０°のずれ角を有する、ことを特徴とする液晶表示装
   置。