JP2767158B2 - 液晶素子 - Google Patents
液晶素子Info
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- JP2767158B2 JP2767158B2 JP2241163A JP24116390A JP2767158B2 JP 2767158 B2 JP2767158 B2 JP 2767158B2 JP 2241163 A JP2241163 A JP 2241163A JP 24116390 A JP24116390 A JP 24116390A JP 2767158 B2 JP2767158 B2 JP 2767158B2
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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、詳しくは、温度変
化に対して光学的コントラストを安定して得るための液
晶表示素子構成に関する。
化に対して光学的コントラストを安定して得るための液
晶表示素子構成に関する。
［従来の技術］ 従来より液晶表示素子は、パソコン表示体、TVディス
プレイなどに広く用いられてきた。このような液晶表示
素子に従来用いられていたTN（ツイストネマティック）
液晶に対して、近年その開発が目ざましい強誘電液晶
（FLC）はその高速応答性、メモリ性などから液晶表示
素子のさらに広い応用のために非常に有望視されてい
る。
プレイなどに広く用いられてきた。このような液晶表示
素子に従来用いられていたTN（ツイストネマティック）
液晶に対して、近年その開発が目ざましい強誘電液晶
（FLC）はその高速応答性、メモリ性などから液晶表示
素子のさらに広い応用のために非常に有望視されてい
る。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、液晶素子の難点として、材料の温度依存性
が挙げられる。前記TN液晶に関しては、長年の努力によ
り、温度依存性はかなり改善されてきたが、上記FLCに
関してはいまだ大きな課題となっている。
が挙げられる。前記TN液晶に関しては、長年の努力によ
り、温度依存性はかなり改善されてきたが、上記FLCに
関してはいまだ大きな課題となっている。
FLCの温度特性の１つは、電界閾値が温度により異な
ることである。この課題に対しては、温特を見越した駆
動マージンをとったり、あるいは温度検知をし、これに
より駆動電圧を変更することなどで対処することが可能
である。
ることである。この課題に対しては、温特を見越した駆
動マージンをとったり、あるいは温度検知をし、これに
より駆動電圧を変更することなどで対処することが可能
である。
従来のFLCにおいて対処が困難である温度特性の他の
１つは、ポラライザに対する配向方向が温度によりずれ
てくることである。これによる弊害はコントラストの低
下（例えば、黒が黒でなくなること）に大きくつながっ
てくることである。
１つは、ポラライザに対する配向方向が温度によりずれ
てくることである。これによる弊害はコントラストの低
下（例えば、黒が黒でなくなること）に大きくつながっ
てくることである。
本発明の目的は、上記従来例における問題点に鑑み、
温度変化によるコントラスト低下などの不都合を除去
し、安定した表示が可能な液晶表示素子を提供すること
にある。
温度変化によるコントラスト低下などの不都合を除去
し、安定した表示が可能な液晶表示素子を提供すること
にある。
［課題を解決するための手段および作用］ 本発明に係る液晶表示素子は、強誘電性液晶を電界に
より画素選択的に駆動する第１の液晶パネルと、ハイブ
リッド配向を施した第２の液晶パネルとを積層してなる
ことを特徴とする。また、前記第２の液晶パネルには上
下基板に透明導電膜を施すことができる。
より画素選択的に駆動する第１の液晶パネルと、ハイブ
リッド配向を施した第２の液晶パネルとを積層してなる
ことを特徴とする。また、前記第２の液晶パネルには上
下基板に透明導電膜を施すことができる。
上記第２の液晶パネルはハイブリッド配向状態となっ
ており、直線偏光を旋光させる作用を有する。したがっ
て、第２の液晶パネルのツイスト角の温度特性が使用温
度範囲において上記第１の液晶パネルのチルト角温度特
性に近いかほぼ同程度とすることによりコントラストな
どの表示特性の温度依存性が改善される。
ており、直線偏光を旋光させる作用を有する。したがっ
て、第２の液晶パネルのツイスト角の温度特性が使用温
度範囲において上記第１の液晶パネルのチルト角温度特
性に近いかほぼ同程度とすることによりコントラストな
どの表示特性の温度依存性が改善される。
［実施例］ 以下、図面に従って本発明を詳しく説明する。第１図
は、画素選択的にFLCを駆動するためのマトリクス駆動
セル１と、該マトリクス駆動セル１に積層することによ
り、温度によるチルト角の依存性を補償するための温度
補償セル３との液晶配列角度のモデル相互関係の１例を
示す。但し、第１図の例においては、マトリクス駆動セ
ル１、温度補償セル３とも、液晶分子10A〜11B、12a〜1
3dの配列状態は、セル内壁付近、またはセル内液晶層バ
ルクの代表配列状態が模式的に示されている。
は、画素選択的にFLCを駆動するためのマトリクス駆動
セル１と、該マトリクス駆動セル１に積層することによ
り、温度によるチルト角の依存性を補償するための温度
補償セル３との液晶配列角度のモデル相互関係の１例を
示す。但し、第１図の例においては、マトリクス駆動セ
ル１、温度補償セル３とも、液晶分子10A〜11B、12a〜1
3dの配列状態は、セル内壁付近、またはセル内液晶層バ
ルクの代表配列状態が模式的に示されている。
なお、第３図および第４図に、マトリクス駆動セル
（第３図）、温度補償セル（第４図）それぞれのチルト
角温度特性例を示す。
（第３図）、温度補償セル（第４図）それぞれのチルト
角温度特性例を示す。
本発明における温度補償セルの特徴を第２図を参照し
て説明する。すなわち使用する配向膜として、１例とし
て片側をポリビニルアルコールPVAのラビング膜、他方
を例えばLQ1802などの選択したポリイミド（PI）のラビ
ング膜とすることで、ハイブリッドな配向状態が得られ
る。本例で言えば、PVA側では、分子は強い配向規制力
を受け、比較的低プレチルト角で分子が動きにくい配向
をする。またPI側では、PVA側に比較して高プレチルト
角を有することができ、分子は温度変化、および電界に
対し、動き易い性質を示す。この結果、チルト角の温度
特性は第４図に示すものとなり、例えば温度TBにおいて
は（θb−θa）の角度のツイスト構造となり得る。この
結果、直線偏光を旋光させる作用を有する。本発明で
は、温度補償セルにおける上記ツイスト角の温度変化
が、使用温度範囲（TB〜TA）において第３図に示すマト
リクス駆動セルのチルト角温度変化に近いかほぼ同程度
のものを選択することで有効な作用がある。
て説明する。すなわち使用する配向膜として、１例とし
て片側をポリビニルアルコールPVAのラビング膜、他方
を例えばLQ1802などの選択したポリイミド（PI）のラビ
ング膜とすることで、ハイブリッドな配向状態が得られ
る。本例で言えば、PVA側では、分子は強い配向規制力
を受け、比較的低プレチルト角で分子が動きにくい配向
をする。またPI側では、PVA側に比較して高プレチルト
角を有することができ、分子は温度変化、および電界に
対し、動き易い性質を示す。この結果、チルト角の温度
特性は第４図に示すものとなり、例えば温度TBにおいて
は（θb−θa）の角度のツイスト構造となり得る。この
結果、直線偏光を旋光させる作用を有する。本発明で
は、温度補償セルにおける上記ツイスト角の温度変化
が、使用温度範囲（TB〜TA）において第３図に示すマト
リクス駆動セルのチルト角温度変化に近いかほぼ同程度
のものを選択することで有効な作用がある。
次に本発明の作用原理を第５図および第１図を用いて
さらに説明する。
さらに説明する。
第５図は、本発明に係る表示素子および偏光板11の配
置を反射板５を用いた反射構成として示した例である。
前記マトリクスセル７と温度補償セル９との配置関係
は、第１図におけるマトリクスセルの分子初期配列方向
10A、10Bと温度補償セル９におけるPI側が隣接した配置
となるようにする。すなわち、第５図の例において、ノ
ーマリホワイトモードで駆動する場合、第１図における
分子配列方向、12d、13dがそれぞれ上記10A、10Bとほぼ
一致するように配置する。このようにすると、第４図に
示す各温度特性において常に例えば12dと10A、13dと10B
が合致するようにでき、第５図における偏光板11の透過
軸方向を補償セルのPVA側の分子配列に対して１例とし
て平行方向に位置させれば良いことになる。
置を反射板５を用いた反射構成として示した例である。
前記マトリクスセル７と温度補償セル９との配置関係
は、第１図におけるマトリクスセルの分子初期配列方向
10A、10Bと温度補償セル９におけるPI側が隣接した配置
となるようにする。すなわち、第５図の例において、ノ
ーマリホワイトモードで駆動する場合、第１図における
分子配列方向、12d、13dがそれぞれ上記10A、10Bとほぼ
一致するように配置する。このようにすると、第４図に
示す各温度特性において常に例えば12dと10A、13dと10B
が合致するようにでき、第５図における偏光板11の透過
軸方向を補償セルのPVA側の分子配列に対して１例とし
て平行方向に位置させれば良いことになる。
このとき、マトリクス駆動セルに電界を印加し、第１
図において、各温度TA、TBで分子配列が11A、11Bのよう
に配列を変えると、この部分は相対的に黒になる。
図において、各温度TA、TBで分子配列が11A、11Bのよう
に配列を変えると、この部分は相対的に黒になる。
ここで、マトリクス駆動セルにおける液晶層厚をその
リターデーションが入射光に対し1/4波長となるように
し（往復分で1/2波長分）、かつ、電界駆動されて、そ
の分子配列方向が45°変わる場合において最もコントラ
ストがとれる。なお、コントラスト調整のために偏光板
の透過軸方向を、前記PVA側の分子配列方向に対して平
行方向以外の方向に調整配置しても良い。
リターデーションが入射光に対し1/4波長となるように
し（往復分で1/2波長分）、かつ、電界駆動されて、そ
の分子配列方向が45°変わる場合において最もコントラ
ストがとれる。なお、コントラスト調整のために偏光板
の透過軸方向を、前記PVA側の分子配列方向に対して平
行方向以外の方向に調整配置しても良い。
また、第５図をノーマリブラックモードで駆動する場
合は上記マトリクスセルの初期分子配列方向と、温度補
償セルの分子配列方向のノーマリホワイトモードの配列
方向に対し、45°回転させた方向とすればよい。
合は上記マトリクスセルの初期分子配列方向と、温度補
償セルの分子配列方向のノーマリホワイトモードの配列
方向に対し、45°回転させた方向とすればよい。
前述までの説明において、第１図の初期配向方向をマ
トリクス駆動セル７、温度補償セル９全面で一様に得る
ためには必要に応じて、各セル全面に一様な電界をかけ
れば良い。例えば、マトリクス駆動セル７に対しては実
質的にプラスの電界により10Aあるいは10Bの初期配向方
向を得、実質マイナスの電界で、11A、11B方向に選択駆
動する。また、温度補償セルは、例えばプラスの電界で
所望のツイスト配向を得ることができる。
トリクス駆動セル７、温度補償セル９全面で一様に得る
ためには必要に応じて、各セル全面に一様な電界をかけ
れば良い。例えば、マトリクス駆動セル７に対しては実
質的にプラスの電界により10Aあるいは10Bの初期配向方
向を得、実質マイナスの電界で、11A、11B方向に選択駆
動する。また、温度補償セルは、例えばプラスの電界で
所望のツイスト配向を得ることができる。
第6A図および第6B図は、透過型の表示素子の構成例を
示す。
示す。
本例においては、温度補償セルを２層（13、15）用い
る。
る。
この場合、各温度補償セルのPI側の分子初期配向方向
は温度補償セル１（13）と、２（15）とで互いにPVA側
分子配向方向に対して、対称な位置となるようにする。
は温度補償セル１（13）と、２（15）とで互いにPVA側
分子配向方向に対して、対称な位置となるようにする。
このような温度補償セルの初期配向方向を得るには例
えば温度補償セル１（13）にはプラスの電界、セル２
（15）にはマイナスの電界を最初に印加すると良い。
えば温度補償セル１（13）にはプラスの電界、セル２
（15）にはマイナスの電界を最初に印加すると良い。
マトリクス駆動セル17をはさんで両側のセルのPI側の
配向方向が、その温度特性において、マトリクス駆動セ
ル17の初期分子配向方向に合致するように配置すれば、
クロスニコルによりノーマリブラックモードが安定して
達成できる。このときのマトリクス駆動セル17の液晶層
のリターデーションの厚みは入射光に対し1/2波長分で
あるようにするのが最適である。
配向方向が、その温度特性において、マトリクス駆動セ
ル17の初期分子配向方向に合致するように配置すれば、
クロスニコルによりノーマリブラックモードが安定して
達成できる。このときのマトリクス駆動セル17の液晶層
のリターデーションの厚みは入射光に対し1/2波長分で
あるようにするのが最適である。
上記温度補償セルは、使用するマトリクス駆動セル
（例えばチッソ製CS1014を使用し、両側PI配向膜を設
け、単純マトリクスあるいはアクティブマトリクス電極
構成とした駆動セル）での液晶チルト角よりも、充分に
小さいチルト角をなすような液晶を用いるのが望まし
い。このような液晶は常温でSmAを示すような液晶に、
カイラルスメクチック液晶を少量ブレンドするなどで得
られ、そのチルト角温度依存性などは調整可能である。
このような液晶に対し、前記例のように片側を配向規制
力の大きな配向能力を有する膜処理（PVA膜や強ラビン
グ処理で得られる配向膜）を用い、他方の配向膜は、前
記ポリイミドPIやSiO2の斜方蒸着で得られるようなハイ
プレチルト角で液晶を配向させる処理によりセルを構成
すると好都合である。
（例えばチッソ製CS1014を使用し、両側PI配向膜を設
け、単純マトリクスあるいはアクティブマトリクス電極
構成とした駆動セル）での液晶チルト角よりも、充分に
小さいチルト角をなすような液晶を用いるのが望まし
い。このような液晶は常温でSmAを示すような液晶に、
カイラルスメクチック液晶を少量ブレンドするなどで得
られ、そのチルト角温度依存性などは調整可能である。
このような液晶に対し、前記例のように片側を配向規制
力の大きな配向能力を有する膜処理（PVA膜や強ラビン
グ処理で得られる配向膜）を用い、他方の配向膜は、前
記ポリイミドPIやSiO2の斜方蒸着で得られるようなハイ
プレチルト角で液晶を配向させる処理によりセルを構成
すると好都合である。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、温度特性によ
るコントラスト低下などがなく、フラットテレビ、プロ
ジェクションテレビ、OAパネルなど広い用途において安
定した表示を行なえる液晶表示素子を提供できる。
るコントラスト低下などがなく、フラットテレビ、プロ
ジェクションテレビ、OAパネルなど広い用途において安
定した表示を行なえる液晶表示素子を提供できる。
第１図は、本発明に係る液晶表示素子の原理を示す説明
図、 第２図は、本発明に係る液晶表示素子に使用される温度
補償セルの原理を示す部分的断面図、 第３図は、マトリクス駆動セルのチルト角温度特性を示
すグラフ、 第４図は、温度補償セルのチルト角温度特性を示すグラ
フ、 第５図は、本発明の１実施例に係る反射型の表示素子の
構成を示す断面図、そして 第6A図および第6B図は、本発明の他の実施例に係る透過
型の表示素子の構成を示す断面図である。 １、７、17:マトリクス駆動セル、３、９、13、15:温度
補償セル、5:反射板、10A、10B、11A、11B:マトリクス
駆動セルにおける液晶分子、12a、12b、12c、12d、13
a、13b、13c、13d:温度補償セルにおける液晶分子。
図、 第２図は、本発明に係る液晶表示素子に使用される温度
補償セルの原理を示す部分的断面図、 第３図は、マトリクス駆動セルのチルト角温度特性を示
すグラフ、 第４図は、温度補償セルのチルト角温度特性を示すグラ
フ、 第５図は、本発明の１実施例に係る反射型の表示素子の
構成を示す断面図、そして 第6A図および第6B図は、本発明の他の実施例に係る透過
型の表示素子の構成を示す断面図である。 １、７、17:マトリクス駆動セル、３、９、13、15:温度
補償セル、5:反射板、10A、10B、11A、11B:マトリクス
駆動セルにおける液晶分子、12a、12b、12c、12d、13
a、13b、13c、13d:温度補償セルにおける液晶分子。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−94331（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−113220（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−179418（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/1347 G02F 1/135 G02F 1/137 510
Claims (8)
- 【請求項１】強誘電性液晶を電界により画素選択的に駆
動する第１の液晶パネルと、ハイブリッド配向を施した
第２の液晶パネルとを積層してなることを特徴とする液
晶素子。 - 【請求項２】前記第２の液晶パネルの上下基板に透明導
電膜が設けられていることを特徴とする請求項１記載の
液晶素子。 - 【請求項３】前記第２の液晶パネルのツイスト角の温度
特性が使用温度範囲において前記第１の液晶パネルのチ
ルト角の温度特性に近いかほぼ同程度であることを特徴
とする請求項１又は２に記載の液晶素子。 - 【請求項４】前記第２の液晶パネルの液晶分子が高プレ
チルト角を有する側には前記第１の液晶パネルを配置し
たことを特徴とする請求項１乃至３記載の液晶素子。 - 【請求項５】前記第２の液晶パネルの前記第１の液晶パ
ネルと反対側に偏光板が設けられていることを特徴とす
る請求項１乃至４記載の液晶素子。 - 【請求項６】前記第１の液晶パネルの前記第２の液晶パ
ネルと反対側に反射板が設けられていることを特徴とす
る請求項５記載の液晶素子。 - 【請求項７】前記第２の液晶パネルの前記偏光板側の基
板に隣接する液晶分子の配向方向が前記偏光板の透過軸
と平行であることを特徴とする請求項６記載の液晶素
子。 - 【請求項８】偏光板、第２の液晶パネル、第１の液晶パ
ネル、第２の液晶パネル、偏光板を順に配置したことを
特徴とする請求項１乃至４記載の液晶素子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2241163A JP2767158B2 (ja) | 1990-09-13 | 1990-09-13 | 液晶素子 |
| CA002051191A CA2051191C (en) | 1990-09-13 | 1991-09-11 | Optical modulation element |
| AT91115462T ATE153779T1 (de) | 1990-09-13 | 1991-09-12 | Optisches modulationselement |
| DE69126264T DE69126264T2 (de) | 1990-09-13 | 1991-09-12 | Optisches Modulationselement |
| EP91115462A EP0475401B1 (en) | 1990-09-13 | 1991-09-12 | Optical modulation element |
| US08/358,992 US5615025A (en) | 1990-09-13 | 1994-12-19 | Optical modulation device having different pretilts in the compensation cell(s) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2241163A JP2767158B2 (ja) | 1990-09-13 | 1990-09-13 | 液晶素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04121711A JPH04121711A (ja) | 1992-04-22 |
| JP2767158B2 true JP2767158B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=17070196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2241163A Expired - Fee Related JP2767158B2 (ja) | 1990-09-13 | 1990-09-13 | 液晶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2767158B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5694331A (en) * | 1979-12-27 | 1981-07-30 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal color display body |
| JPH02113220A (ja) * | 1988-10-21 | 1990-04-25 | Toyota Motor Corp | 液晶表示装置 |
-
1990
- 1990-09-13 JP JP2241163A patent/JP2767158B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04121711A (ja) | 1992-04-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |