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JPH07117664B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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Publication number
JPH07117664B2
JPH07117664B2 JP62306184A JP30618487A JPH07117664B2 JP H07117664 B2 JPH07117664 B2 JP H07117664B2 JP 62306184 A JP62306184 A JP 62306184A JP 30618487 A JP30618487 A JP 30618487A JP H07117664 B2 JPH07117664 B2 JP H07117664B2
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JP
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liquid crystal
layer
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display
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直史 木村
幸子 市村
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Sharp Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は良好なカラー表示を実行することのできる多層
型のツィステッドネマティック表示方式を用いた液晶表
示装置に関するものである。
＜従来の技術とその問題点＞ 液晶表示装置は、現在、時計、電卓をはじめとして、コ
ンピューターの端末、ワードプロセッサのディスプレ
イ、TV等の広い分野にわたって利用されている。さらに
最近、液晶表示装置のマルチカラー化やフルカラー化に
対して非常に大きな要求があり、すでにグラフィック表
示あるいは画像表示の分野で実用化されている。現在広
く一般的に実用化されているカラー表示は、液晶セルの
内側にカラーフィルター層を設け、液晶セルによって光
のスイッチングを行ない各色を出す方式である。この
際、表示モードとしては、液晶分子を90゜ねじったツィ
ステッドネマティック（Twisted Nematic;TN）表示が主
流であるが高デューティー比で、駆動した場合にはコン
トラストが悪くなる。一方、TN配向される液晶分子のね
じれ角を90゜より大きい180゜〜270゜付近としたスパー
ツィスト方式（Supertwisted Birefringence Effect方
式;SBE方式）は、しきい値付近の立上りが鋭く、デュー
ティー比を上げた場合でも高コントラスト比が得られる
が、複屈折効果を利用するため、原理的に表示特性の波
長依存性が90゜配向のTN表示よりさらに大きくなり、現
段階ではフルカラー表示への適合が困難であった。
＜発明の目的＞ 本発明は、上記従来の問題点に鑑み、高デューティー比
で駆動した場合でも高コントラスト比で色再現性の良い
カラー表示を行なう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。
＜発明の基本構成の説明と作用＞ 第１図は本発明の基本的なセル構造を例示してその説明
に供する説明図である。１はガラス、アクリル等の透明
基板、２はITO（酸化インジウムを主とする膜）、ネサ
膜等の透明導電性膜であり液晶層に電圧を印加する電極
となる。３は液晶分子に対する配向膜で具体的にはSi
O2,SiO等の無機質膜又はポリイミド、ポリビニルアルコ
ール、ナイロン、アクリル等の勇気質膜がある。４は液
晶層、５は偏光子、６はセルのシール剤でである。
上記セル構成において液晶層４の液晶分子の螺旋状ねじ
れ方向は各セルにおける上下の基板で逆に設定されてい
る。液晶分子のねじれ方向は第２図に示すように定着さ
れており、第２図（ａ）に示す右ねじれと第２図（ｂ）
に示す左ねじれがある。ネマティック液晶分子にねじれ
力を与えるのは、一般にネマティック液晶に光学活性物
質を添加することにより行なわれる。右ねじれの場合に
は、添加する物質としてメルク社製 で示される物質が、左ねじれの場合には、メルク社製コ
レステリールノナノエイト,S−811（商品名）等の添加
剤が用いられる。
次に、第１層目と第２層目のねじれ角度θ1,θ２及びΔ
ｎ・ｄ（Δn:屈折率異方性、d:層厚）の値Δn1・d1,Δn
2・d2は最適値範囲に設定される。ここで各々の設定値
には２つの場合がある。第１の場合はノーマリークロー
ズ表示の場合で、第２の場合はノーマリーホワイト表示
の場合である。まず、ノーマリークローズ表示の場合に
ついて説明する。たとえばθ１＝θ２＝90゜とすると偏
光子をクロスニコルとしたときの電圧を印加していない
状態での透過率と、第１層目及び第２層目のセルのΔｎ
・ｄとの関係を第３図に示す。第３図より、第１層目と
第２層目のセルのΔｎ・ｄを等しくすることにより、透
過率を最も低くすることができ、高コントラス比が得ら
れる。これは、第１層目のセルの旋光分散が第２層目の
セルにより補償されるためである。従って、これはねじ
れ角が90゜のときのみにかかわらず、全てのねじれ角度
について同様の結果を示す。また第１、第２層における
液晶の固有螺旋ピッチが異なる場合においても、ねじれ
角の所望の値を有するねじれ構造であれば同様の結果が
得られることが確認された。即ち、第２層目の液晶セル
は第１層目の液晶表示セルに対する補償セル（コンペン
セータ）として機能することとなる。
さらに、第１層目の液晶材料の屈折率の波長依存性が第
２層目の液晶材料の屈折率の波長依存性より大きくなる
ように設定することにより、電圧印加時に第１層目の液
晶層における屈折率異方性が見掛上小さくなり、白レベ
ルでの第１層目と第２層目の液晶材料の屈折率異方性の
波長依存性が異なることに起因する光の波長による透過
率の差を低減することができ、よりホワイト点に近づけ
ることができる。次にノーマリーホワイト表示の場合に
ついて説明する。例えば第１層目、第２層目の各液晶に
おける屈折率異方性とセル厚の積Δn1・d1,Δn2・d2が
各々Δn1・d1＝0.7,Δn2・d2＝0.5であり、ねじれ角が2
70゜の場合、電圧を印加していない状態での透過率は約
70％である。そして第１層目のセルに電圧を印加してい
くと、第５図に示すよう透過率が急激に減少していく。
これは、電圧印加により分子が立上り、見掛上第１層目
の液晶層のΔｎ・ｄが小さくなり、第２層目のΔｎ・ｄ
と等しくなったためである。この特性を得るための設定
条件は、Δn2・d2がΔn1・d1に比較して小さいこと、し
かもΔn3・d2がΔn1・d1に近付き過ぎると第３図からも
分かるように電圧を印加していない状態での透過率が下
がり過ぎるため、経験的にΔn2・d20.85Δn1・d1が適
当であることが見い出されている。また、この場合に
も、第１層目の液晶材料の屈折率の波長依存性が第２層
目の液晶材料の屈折率の波長依存性より大きくなるよう
に設定することにより電圧印加時の透過率の波長依存性
を小さくできる。
なお、ノーマリークローズ、ノーマリーホワイト表示の
両方の場合について、コントラスト、視角特性を考慮す
れば、第４図に示すねじれ角度とコントラスト比の関係
より液晶のねじれ角を180゜から360゜程度の間に設定す
るとが好ましい。液晶ねじれ角が360゜以上になれば電
圧印加時にドメインが発生するためコントラストが得ら
れなくなる。また急峻特性を得るには液晶固有ピッチｐ
の値が重要であり、液晶ねじれ角θ、液晶層ｄとする
と、 （θ/2π／−1/4＜d/p≦θ/2π の間にd/pを設定するのが好ましいことが実験的に確認
された。そして応答速度の点から180゜θ860゜の場
合にはセル厚（液晶層厚）は約10μｍ以下が適する。
＜実施例１＞ 第６図に本発明の１実施例である液晶表示装置のセル構
成を示す。第１層セル及び第２層セルの液晶分子のねじ
れ角は240゜（スーパーツィスト）である。液晶層に表
示駆動用電圧を印加するための透明導電膜８は第１層セ
ルのみに設け、ITOをガラス基板９上に蒸着して作製す
る。液晶分子配向膜12として、ポリイミド膜を厚さ約50
0Åスピンコートしたものを用い、その上を布でラビン
グ処理することにより、平行配向を得る。セル周囲はシ
ール剤10で封止する。
第７図（Ａ）に本実施例で使用したネマティック液晶で
ある大日本インキ社製液晶材料EX−02と、メルク社製商
品名ZLI−3021−000のΔｎに対する波長依存性を示す。
この図より、EX−02の方がΔｎの波長依存性が大きいこ
とがわかる。従って、第１層目の液晶層11にはEX−02に
光学活性物質としてS811を0.8wt％添加したもの、第２
層目の液晶層11′にはZLI−3021−000にCB−15を1.2wt
％添加したものを各々用いた。尚、液晶のピッチは、第
１層では約10μｍ、第２層では約15μｍである。また第
１層と第２層のねじれ角は左右逆ねじれとなっている。
セル厚は１層目は約６μｍ、２層目は約９μｍとなって
いる。
偏光子７は図に示すようにクロスニコルに設定してい
る。第８図（Ｂ）に光透過率の電圧依存性を示す。さら
に同図（Ａ）には、第１層目と第２層目とに同じ液晶
（EX−02）を入れたセルの特性も比較して示す。測定波
長は赤（R;λ＝610nm），緑（G;λ＝550nm），青（B;λ
＝450nm）とした。図で示されているようにしきい値電
圧付近の立ち上り初期から終期に至るまで、第８図
（Ｂ）の１層目にEX−02,2層目にZLI−3021−000を入れ
たセルの方が、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の特性カ
ーブがよくそろっているため高コントラストなカラー表
示を行なう場合に適することがわかる。
また、ネマティック液晶として、チッソ社製液晶材料SP
4024とZLI−3021−000を用いて、同様に実験を行った。
すなわち、第７図（Ｂ）に示すΔｎに対する波算依存性
の大きいSP4024を第１層目に、ZLI−3021−000を第２層
目に入れて、電気光学特性を測定したところ、上記の例
と同様の効果を得ることができた。
尚、上記実施例においては電圧印加手段を施した液晶セ
ルの内側に赤・緑・青のカラーフィルター層を設け、デ
ューティー駆動を行った。
＜発明の効果＞ 本発明によれば、180゜〜360゜の配向を有する２層のTN
液晶層を用いた表示方式において鮮明なカラー画像が得
られフルカラーもしくはマルチカラー表示に際して極め
て有効なものであることが確められた。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の基本となる２層型液晶表示装置のセル
構成を例示した構成図である。 第２図は液晶分子の左ねじれ方向と右ねじれ方向の定義
を示す説明図である。 第３図はクロスニコル下での透過率と２層目のセルΔn2
・d2依存性を示す特性図である。 第４図はねじれ角のコントラスト比依存性を示す特性図
である。 第５図は２層型SBE−LCDの特性図である。 第６図は、本発明の１実施例である２層型SBE−LCDの基
本セル構成を示す構成図である。 第７図は第６図に示す実施例で用いた液晶のΔａの波長
依存性を示す特性図である。 第８図は、１層目と２層目とに同じ液晶EX−02を用いた
液晶セル及び２層目にZLI−3021−000 1層目にEX−02を
用いた液晶セルの基本特性を示す特性図である。 1,9……ガラス、2,8……透明導電膜、3,12……配向膜、
4,11……液晶層、5,7……偏光子、6,10……シール剤

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】液晶分子のねじれ角が180゜〜360゜にツィ
    ステッドネマティック配向された液晶層を２層重ね合わ
    せ、電圧印加により白表示、電圧無印加により黒表示を
    行う液晶表示装置において、 第１層と第２層の前記液晶分子のねじれ回転方向が互い
    に逆方向であり、第１層目と第２層目の近接する液晶分
    子の配向が互いに直交する方向に設定され、第１層目の
    液晶層には表示駆動用の電圧印加手段が具備され、第１
    層目の液晶層の屈折率異方性とセル厚との積Δn1d1と第
    ２層目の液晶層の屈折率異方性とセル厚との積Δn2d2が
    ほぼ等しく、第１層目の液晶材料の屈折率異方性Δn1の
    波長依存性が第２層目の液晶材料の屈折率異方性Δn2の
    波長依存性より大きく設定されており、第１層目の液晶
    には前記電圧印加手段からの電圧によって屈折率異方性
    Δｎの波長依存性が小さくなる液晶材料を用いることを
    特徴とする液晶表示装置。
JP62306184A 1987-12-03 1987-12-03 液晶表示装置 Expired - Lifetime JPH07117664B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62306184A JPH07117664B2 (ja) 1987-12-03 1987-12-03 液晶表示装置
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DE3889431T DE3889431T2 (de) 1987-12-03 1988-12-05 Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung.

Applications Claiming Priority (1)

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JP62306184A JPH07117664B2 (ja) 1987-12-03 1987-12-03 液晶表示装置

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Publication Number Publication Date
JPH01147432A JPH01147432A (ja) 1989-06-09
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ID=17954037

Family Applications (1)

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JP62306184A Expired - Lifetime JPH07117664B2 (ja) 1987-12-03 1987-12-03 液晶表示装置

Country Status (4)

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US (1) US4952029A (ja)
EP (1) EP0319351B1 (ja)
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DE (1) DE3889431T2 (ja)

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