JPS5940623A - ツイストネマチツク型液晶表示装置 - Google Patents

ツイストネマチツク型液晶表示装置

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JPS5940623A
JPS5940623A JP57149861A JP14986182A JPS5940623A JP S5940623 A JPS5940623 A JP S5940623A JP 57149861 A JP57149861 A JP 57149861A JP 14986182 A JP14986182 A JP 14986182A JP S5940623 A JPS5940623 A JP S5940623A
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JP
Japan
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liquid crystal
display device
crystal molecules
polarization
crystal display
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Application number
JP57149861A
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English (en)
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Yutaka Nakagawa
豊 中川
Minoru Akatsuka
赤塚 實
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5940623A publication Critical patent/JPS5940623A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/1396Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the liquid crystal being selectively controlled between a twisted state and a non-twisted state, e.g. TN-LC cell

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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】 本発明は、マルチプレックス駆動に適したツイストネマ
チック型液晶表示装置に関するものである。
液晶表示装置は、低電圧IJjA動、低消費電力等の長
所を有し、ツイストネマナツクモードを中心に各方面で
使用されている。さらに現在は。
表示容量の増大に伴い、従来のスタディツク駆動からマ
ルチプレックス駆動への要求も高まり、プログラム電卓
、マイコンの端末表示等に使われ始めている。
液晶表示装置の容量の増大は今後も増々拡大されるもの
と見なされる。しかし、表示容量の増大、即ちマルチブ
レックス性を高めるにつれて、表示コントラストは低下
する傾向にあり、いかにしてこの表示コントラストを保
持するかが重要なポイントである。
このため、従来偏光板の偏光軸を直交又は平行にしてい
たものを少しずらす。又は観察者方向から見た液晶の配
向方位を左右非対称とする等して観察者方向におけるマ
ージンの向上を計り、表示コントラストを向上させてい
た。
しかし、これらの方式は観察者方向からのマージン11
向上するが、リターデーションを生じやすくなる。観察
方向が少しずtしると急に表示コントラストか低下し、
場合によってtゴ全く視認不能になる等の欠点があシ、
設計自由度の低いものであった。
本発明を1従来のかかる欠点を防止し、マージン向上を
めざす場合取り得る手段を多様化可能配してなるツイス
トネマチック型液晶表示装置においで、観察者方向から
見た初期配向方位ψ凰、ψ2 が46°≦ψ1.ψ2≦
60°であり、偏光板の偏光軸の交角の内側光面が伝搬
していく交角でない交角をθl十θ2 としたとき、1
80゜≦ψ、−+−tp、+01十02≦210°であ
ることを特徴とするツイストネマチック型液晶表示装置
である。
本発明の液晶表示装置tま、マルチプレックス駆動時の
マージンが向上し、シャープネス、コントラストととも
に良好なものである。
本発明のツイストネマチック型液晶表示装置は、マルチ
ブレックス駆動用液晶セルの特性向上を液晶物質のみに
依存せず、基板近傍における液晶分子の初期配向方位を
変えて、液晶のねじれ角を大きくすると共に、偏光板の
配置方向を適当に選ぶことによシ、マルチプレックス駆
動に適した特性をもたらすものである。
以下図に従い説明する。第1図は本発明のツイストネマ
チック型液晶表示装置の断面図である。セルの基本的構
成は従来の反射型TN液晶セルと全く同一である。即ち
、透明を極(2A)。
(2B)を設けた基板(IA)、(IB)を相対向して
クール剤(3)でシールし、ネマチック液晶(4)を注
入して液晶セル(5)を構成し、その両側に偏光板(6
A)、  (6B)を設けさらにその一方の側に反射板
(7)を設置したものである。
従来、基板(IA)、(IE)近傍における液晶分子の
配列方向けはは90°異なるように配向処理がなされて
いるので、液晶分子は基板間でほぼ90°のらせん構造
をとる。しかるに本発明においては、この液晶分子のら
せん構造が92°以上になるように配向処理し、コレス
テリック液晶又tま光学活性物質を添加【7たネマチッ
ク液晶を用いるとともに、偏光板の結着角度を変えて特
性の向上をねらったものである。
なお、この液晶表示装置の各構成材料は公知の材料が使
用でき、基板は、ガラス、プラスチック等の透明基板に
透明電極をit*層しkもので、必要に応じて8102
. ax2o、等のアンダーコート、BtOZ、 Zr
O□5ポリイミド、シリコン等のオーツ(−コートを設
けても良く、又、電+!iも2層電極とする、透明電極
と金属線との複合電極とする等しても良く、H字セグメ
ント、ドツトマトリクス、多ILドツトマトリクス、ア
ナログ時計)(ターン、バーグラフその他各釉のパター
ンに応用できる。
又、シール材もエポキシ樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹
脂等各種の熱硬化性樹脂、紫外線硬化型樹脂、フリット
停の無機接着剤、等を使用し又はプラスチック基板の場
合には高周波、熱。
超音波、レーザー等による溶融によるシールも可能であ
シ、液晶を注入して封止されて液晶セルを構成されれば
良い。
本発明で液晶セルに封入されるネマチック液晶はツイス
トネマチック構造をとる液晶であれば良く、逆配向防止
のためにコレステリック液晶又は光学活性物質を添加し
て用いる。特に液晶の屈折率異方性Δnと液晶セルのギ
ャップd(μm)の積Δn−dがα5〜[17のものの
使用が偏光軸回転にともなう電圧閾値付近で生じる干渉
着色を生じにくく好−ましい。
以下左旋性のセルについて説明を行うが、右旋性のセル
についても対称性だ0を考慮すれば全く同等に説明でき
る。
第2図は、基板近傍における液晶分子と偏光板の偏光軸
との位置関係を示す模式図である。
ここで(9)は上側基板の近傍における液晶分子の配向
方位(初期配向方位)であり、(10)11下側基板の
近傍における液晶分子の配向方位であり、観察者方向(
8)から見た場合の角度を夫々sII+1.P2 とす
る。
又、(11)は上側偏光膜の偏光軸であシ、(12) 
iま下側偏光膜の偏光軸であシ、観察者方向(8)から
見た場合の角度を夫々θ1.θ2とする。
この場合、この2枚の偏光板の交角θl+θ2は、偏光
面が伝搬していく方向の交角(180゜−01−02)
と逆側の交角となる。
ここでtよ、偏光板の偏光軸が基板近傍における液晶分
子の長軸方向と直角寄シ(上貼り)に位置づけられてい
るが、この他に液晶分子の長軸方向と平行寄り(11貼
り)に位置づける方法がある。この2つの偏光板の貼付
方法について5enseこのようにした場合、本発明で
は46゜≦ψ1.ψ2≦60°とされ、180°≦ψl
+ψ2十θ1+θ2≦210°とされる。
これはψl、ψ2は45°未満の方向への変化ではマル
チプレックス性が低下するため46゜以上とされ、60
°を越えると駆動電圧が上昇するため同一電圧ではコン
トラストの低下が著しくなるためψ1.ψ2は、46°
≦ψl、ψ2≦60°とされる。
又、θ1.θ、は△θ−ψ1+ψ2−(180°−01
−θ2)でみた場合Δθ−Ω〜60°の範囲′J′! 内が良く、口°番 の方向への回転はマルチプレックス
特i生が低下するため好ましくなく、1〜50°回転さ
せることが好−ましく、この範囲内に最適値が存在する
観察者方向と明視方向を一致させるためにはθl−θ2
.ψl=ψ2とすることが好ましい。このようにθ1=
θ2.ψl−ψ2 とすると観察者方向が明視方向と一
致し、観察者側から見た場合最も見易くかつ左右へ観察
者が移動しても急減に表示コントラストが低下するよう
なことがない。
以上の定義のもとに実施例を示す。第1表は上貼りの条
件のもとに液晶分子のねじれ角を変えて特性の変化を調
べたものである。実施例におけるネマチック型液晶は、 より構成される。′また液晶分子の初期配向方向の交差
角が大きくなると液晶分子V1交差角の小さい方へねじ
扛で逆配向するので、これを防止するためコレステリッ
ク液晶を添加して、あらかじめ所望の方向へ液晶分子を
゛回転しておき、実質上80°の交差角と同尋になるよ
うにし/こ。
即ちコレステリック7i′j晶の碌加によるピッチ会P
(μlI])、セルギャップをd(μm)、初期配向の
交差角をψ1+ψz(aeg)  とすると(1/P 
X 360 ”::−9’s −+−t12−80即ち
 P″ニー□□ μm ψ1+ψ2−80 となるように、コレステリック液晶を添加し/(。
実施例1けψl−ψ2=55°とし1、△θ−0゜とし
た例であり、実施シリ2 kJ’、 9’を一ψ2−5
5゜0°の例である。
ここで△θは液晶分子のねじれ角(ψ!十ψ2)と、光
が液晶セル内を伝搬していくときに偏光面が回転する角
度(180°−θl−02)の差で△θ−(ψ1+ψ2
)−(180°−θl−θ2)である。
2411表 第1表中M85G *  M890 +  Mqlll
  はマトリックス駆動の目安となるパラメーターで、
萌二者が立ち上り特性の急峻性、三番目が視角依存性を
示し、 MBso ” Vso (θ−10°)/ Vso (
θ−10°)M日90− Vso (θ;10°)/V
+o(θ=10°)’q1o −Vso (θ−40°
)/ V2O(θ−10°)で定義しである。また0は
液晶セルの法線方向から明視方向へ測った角度、Vll
l) l vso + Vlllはそれぞれ相対輝度が
90チ、50%、10%となる電圧である。
液晶分子のねじノを角を92°より大きくするとMo5
(1、Msg。及びMqto tまほぼ増加傾向を示し
、その結果Ma5(1・MqIO及びMUeo ” M
qtoもit ti増加傾向を示した。その代表例とし
て比較例(ψ1=ψ2−45°、Δθ−0°)と実施例
1(ψ1−ψ2−55°、△θ=0°)を第1表に示す
が、その差は明白であった1、しかしψl十ψ2が12
0゜を越えると、コントラストが急に低下する傾向かあ
った。
この実施例1では、比較例に比してMo2(1゜M2B
5及びMqto  のいずnもが大きくな9.その結果
M85(1・M(1+o及びMBso ” M(1+o
  が増大して優れたマルチプレックス性を示した。
この実施例1とは逆に、ψ1+ψ2を90″未満とした
場合には、マルチプレックス特性tま低下した。
又、液晶分子のねじれ角ψ1+ψ2を92−120°と
するとともに、Δθ即ψ1+ψ1+θ1+θ2−180
°fro’から30°の範囲内で変化させることにより
、さらにマルチプレックス特性が向上した。これは実施
例2と実施例1の比較からも明らかであり、実施例2は
ψ1−ψ2−55゛ とし、θ皿−〇、−45°とした
例でろり△θ−20°となり、偏光軸の回転とともにM
 qr oが増加し、 Mo56及びMsg6 の若干
の低下にもかかわらずMa2O−Mqto及びMemo
 ”Mqto Vi増加し、マルチプレックス性は向上
した。ただ[7゜この△θは0〜60°の範囲内で通常
このマルチプレックス性が最良となる点を有するため液
晶劇料、ψ等により実験により最適値を求めCば良い。
この△θも実施例2の方向と逆、即ちΔθ〈0°の方向
への回転はマルチプレックス性を低下させた。
又、液晶分子のねじれ角町十ψ2T&:11 U’以外
とし7’(場合も△θを0〜30°変化させることyc
より実施例2と同様な結果が得られた。
以上のように本発明においては、液晶分子のねじれ角を
大きくし、偏光板の回転角を大きくするほどマルチプレ
ックス性は向上するが、あまり液晶分子のねじfL角を
大きくするとコントラストが低下する。またあまり偏光
板を回転して△θを大きくすると、偏光軸と液晶分子の
長軸方向が直角よυ大きくずれるためリターデーション
による背駿着色が目立つようになると共に角度依存性も
低下してくる。そこでこれらについて検討を行った結果
、液晶分子のねじれ角については 46°<tpl、  ψ2<、60゜ また偏光板の回転角についてはu O<Δθ〈60゜で
あることを見い出した。
また、液晶の屈折率異方性Δnとセルギャップd(μm
)との積△n−dはマルチプレックス駆動時に光学的に
大きな影響を与えるパンメーターであるが、本発明にお
いてはとのΔn・dが0.5〜0.7μmにおいて特に
すぐれた効果が児い出された。即ち、Δn−dがこの範
囲のセルFj背景色的にも許容できる色相であシかつ、
偏光軸を大きく回転した場合に△n−dが1μm以上の
セルにおいて電圧閾値付近で起こる干渉による着色が兄
えにくい特長がある。このため、本発明の効果を最大限
に利用でき、従来△n−d;di(15〜0.7μmの
セルにおいて欠点であった光学的特性の急峻性の欠如が
容易に改善できる。
以上のように、本発明はTN型液晶セルにおいて液晶分
子のねじれ角?従来の90°よシも太きくし、かつ液晶
セルの上下に貼付する偏光板の偏光軸を適当な方向に回
転することによシ、すぐれたマルチプレックス特性が得
られるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図:TN型液晶衣示装イuの断面図。 第2図:液晶分子及び偏光軸との位置関係を示す模式図
。 IA、IB:基板 2A、2B:透明電極 6に、6B:偏光板

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 イストネマナツク型液晶表示装置において、観察者方向
    から見た初期配向方位ψ1.ψ2が46°≦ψ重+ t
    p2≦60°で弗シ、偏光板の偏光軸の交角の内側光面
    が伝搬していく交角でない交角をθl+02 としたと
    き、180゜≦91−■−ψλ+θl+θ2≦210°
    あることを特徴とするツイストネマチック型液晶表示装
    置。 (2)  ネマナツク液晶の屈折率異方性△nと液晶セ
    ルのギャップa(pm)との積△n−dが、α5≦Δn
    −a≦α7μmであることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のツイストネマチック型液晶表示装置。 (3)181’≦ψ1+ψ2+θl+θ2≦210° 
    であることを特徴とする特許纏^求の範囲第1項記載の
    ツイストネマチック型液晶表示装置。
JP57149861A 1982-08-31 1982-08-31 ツイストネマチツク型液晶表示装置 Pending JPS5940623A (ja)

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Cited By (5)

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