JP3230754B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
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- JP3230754B2 JP3230754B2 JP19616791A JP19616791A JP3230754B2 JP 3230754 B2 JP3230754 B2 JP 3230754B2 JP 19616791 A JP19616791 A JP 19616791A JP 19616791 A JP19616791 A JP 19616791A JP 3230754 B2 JP3230754 B2 JP 3230754B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、時分割駆動される電
界効果型の液晶表示装置に関する。
界効果型の液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置は、事務機器などの表示装
置として広く使用されており、表示画面の大型化と共に
画素数が多く、表示品質の高いことが要求されている。
このような事務機器などの表示装置には、素子構造が単
純化でき、かつ駆動装置が簡素化できる単純マトリック
ス構造の液晶表示素子が広く使用されている。
置として広く使用されており、表示画面の大型化と共に
画素数が多く、表示品質の高いことが要求されている。
このような事務機器などの表示装置には、素子構造が単
純化でき、かつ駆動装置が簡素化できる単純マトリック
ス構造の液晶表示素子が広く使用されている。
【0003】この単純マトリックス構造の液晶表示素子
は、信号電極がストライプ状に形成された一方の基板と
走査電極がストライプ状に形成された他方の基板とを前
記信号電極と走査電極とが交差するように対向配置さ
せ、前記一方基板と他方基板との間にツイスト配向させ
た液晶材料を介在させて液晶セルが形成され、この液晶
セルの外側に一対の偏光板が配置されている。そして、
前記走査電極に走査信号を供給し、この走査信号と同期
させて前記信号電極にデータ信号を供給することによっ
て走査電極と信号電極が交差する任意の画素の点灯状態
が制御される。
は、信号電極がストライプ状に形成された一方の基板と
走査電極がストライプ状に形成された他方の基板とを前
記信号電極と走査電極とが交差するように対向配置さ
せ、前記一方基板と他方基板との間にツイスト配向させ
た液晶材料を介在させて液晶セルが形成され、この液晶
セルの外側に一対の偏光板が配置されている。そして、
前記走査電極に走査信号を供給し、この走査信号と同期
させて前記信号電極にデータ信号を供給することによっ
て走査電極と信号電極が交差する任意の画素の点灯状態
が制御される。
【0004】このような時分割駆動方法では、時分割数
を多くすると点灯画素と非点灯画素とに印加される電圧
の差、すなわち動作マージンが低下してコントラストが
低下し、また視野角が狭くなる。そのため、従来のTN
型液晶表示素子では、印加電圧に対する輝度変化の急俊
性が劣るため、1/60デューティ程度の時分割数をと
るのが限度であり、画素数が多く高画質でかつ大型の表
示装置を得ることができなかった。
を多くすると点灯画素と非点灯画素とに印加される電圧
の差、すなわち動作マージンが低下してコントラストが
低下し、また視野角が狭くなる。そのため、従来のTN
型液晶表示素子では、印加電圧に対する輝度変化の急俊
性が劣るため、1/60デューティ程度の時分割数をと
るのが限度であり、画素数が多く高画質でかつ大型の表
示装置を得ることができなかった。
【0005】このような急俊性を改善するためにツイス
ト角度を大きくしたSTN型の液晶表示素子やSBE型
の液晶表示素子が提案されており、実用化されている。
これらの液晶表示素子は、ツイスト角度を180°乃至
270°とすることによって前記急俊性を改善し、1/
200デューティ程度まで時分割数をとることができ
る。この結果、640×400ドットの液晶表示素子で
は、信号電極を2分して表示画面を上下に2分割し、各
画素をそれぞれ1/200デューティで駆動する方法が
とられていた。
ト角度を大きくしたSTN型の液晶表示素子やSBE型
の液晶表示素子が提案されており、実用化されている。
これらの液晶表示素子は、ツイスト角度を180°乃至
270°とすることによって前記急俊性を改善し、1/
200デューティ程度まで時分割数をとることができ
る。この結果、640×400ドットの液晶表示素子で
は、信号電極を2分して表示画面を上下に2分割し、各
画素をそれぞれ1/200デューティで駆動する方法が
とられていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した液晶表示素子
は、信号電極を中央で上下に2分割しているため、その
分割した部分に隣接する走査電極と信号電極とが対向す
る中央部分の画素の面積が、対向する基板の位置合わせ
精度に依存し、位置合わせ誤差を無くすことができない
ので、画面中央部の画素列の大きさが異なってしまい、
画面を分割する線が現れ、また、信号電極を上下2分割
しているため、信号電極にデータ信号を供給するための
駆動回路が信号電極の数の2倍の数だけ必要となり、か
つ走査電極に走査信号を供給する走査電極の駆動回路で
は走査電極を2つのグループに分けて走査するための複
雑な信号処理が必要であり、その結果、駆動回路が複雑
でかつ電子回路の素子数が多くなって表示装置が大型化
し、高価なものとなるという欠点があった。
は、信号電極を中央で上下に2分割しているため、その
分割した部分に隣接する走査電極と信号電極とが対向す
る中央部分の画素の面積が、対向する基板の位置合わせ
精度に依存し、位置合わせ誤差を無くすことができない
ので、画面中央部の画素列の大きさが異なってしまい、
画面を分割する線が現れ、また、信号電極を上下2分割
しているため、信号電極にデータ信号を供給するための
駆動回路が信号電極の数の2倍の数だけ必要となり、か
つ走査電極に走査信号を供給する走査電極の駆動回路で
は走査電極を2つのグループに分けて走査するための複
雑な信号処理が必要であり、その結果、駆動回路が複雑
でかつ電子回路の素子数が多くなって表示装置が大型化
し、高価なものとなるという欠点があった。
【0007】また、上述した液晶表示素子は動作の安定
性および長時間動作させたときの信頼性が要求されてい
る。この安定性および信頼性は、液晶材料中に含まれる
イオン性の不純物の影響によるものと考えられている。
しかし、液晶材料中のイオン性の不純物を完全に取り除
くことは困難であるため、動作が不安定となり、長時間
動作の信頼性に欠けるという問題があった。
性および長時間動作させたときの信頼性が要求されてい
る。この安定性および信頼性は、液晶材料中に含まれる
イオン性の不純物の影響によるものと考えられている。
しかし、液晶材料中のイオン性の不純物を完全に取り除
くことは困難であるため、動作が不安定となり、長時間
動作の信頼性に欠けるという問題があった。
【0008】この発明は上述した欠点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は高いコントラストと優れた輝度
変化の急俊性と高速応答性をもち高時分割駆動が可能
で、長時間安定して動作する液晶表示装置を提供するこ
とにある。
ものであり、その目的は高いコントラストと優れた輝度
変化の急俊性と高速応答性をもち高時分割駆動が可能
で、長時間安定して動作する液晶表示装置を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、対向
配置された一対の基板と、この一対の基板の対向する内
面に形成されて互いに交差して対向する電極と、前記一
対の基板に形成された配向膜間に介在してツイスト配向
された正の誘電異方性を有する液晶材料と、前記一対の
基板を挟んで配置された一対の偏光板とを備えた液晶表
示装置において、前記液晶材料は、ベント弾性定数K33
とスプレイ弾性定数K11との比で表される弾性定数比K
33/K11の値が1.75以上、誘電異方性Δεと液晶分
子軸に直交する方向の誘電率ε⊥との比である誘電率比
Δε/ε⊥の値が2以下の液晶からなり、前記配向膜近
傍の液晶分子のプレチルト角が6゜以上で、かつ前記一
対の基板間で約230゜乃至250゜の角度でツイスト
配向されていることを特徴とする。
配置された一対の基板と、この一対の基板の対向する内
面に形成されて互いに交差して対向する電極と、前記一
対の基板に形成された配向膜間に介在してツイスト配向
された正の誘電異方性を有する液晶材料と、前記一対の
基板を挟んで配置された一対の偏光板とを備えた液晶表
示装置において、前記液晶材料は、ベント弾性定数K33
とスプレイ弾性定数K11との比で表される弾性定数比K
33/K11の値が1.75以上、誘電異方性Δεと液晶分
子軸に直交する方向の誘電率ε⊥との比である誘電率比
Δε/ε⊥の値が2以下の液晶からなり、前記配向膜近
傍の液晶分子のプレチルト角が6゜以上で、かつ前記一
対の基板間で約230゜乃至250゜の角度でツイスト
配向されていることを特徴とする。
【0010】請求項2の発明は、対向配置された一対の
基板と、この一対の基板の対向する内面に形成され、互
いに交差して対向する電極と、一対の基板に形成された
配向膜間に介在してツイスト配向され、正の誘電異方性
を有する液晶材料と、一対の基板を挾んで配置された一
対の偏光板とを備えた液晶表示装置において、前記液晶
材料は、誘電異方性Δεと液晶分子軸に直交する方向の
誘電率ε⊥との比である誘電率比Δε/ε⊥の値が2以
下で、この誘電率ε⊥の値が4より小さく、かつ平均誘
電率
基板と、この一対の基板の対向する内面に形成され、互
いに交差して対向する電極と、一対の基板に形成された
配向膜間に介在してツイスト配向され、正の誘電異方性
を有する液晶材料と、一対の基板を挾んで配置された一
対の偏光板とを備えた液晶表示装置において、前記液晶
材料は、誘電異方性Δεと液晶分子軸に直交する方向の
誘電率ε⊥との比である誘電率比Δε/ε⊥の値が2以
下で、この誘電率ε⊥の値が4より小さく、かつ平均誘
電率
【外1】の値が6以下の液晶からなり、一対の基板間で
約230°乃至250°の角度でツイスト配向されてい
ることを特徴とする。
約230°乃至250°の角度でツイスト配向されてい
ることを特徴とする。
【0011】
【作用】請求項1の発明によれば、液晶材料のツイスト
角を約230゜乃至250゜と大きくし、ベント弾性定
数K33とスプレイ弾性定数K11との比で表される弾性定
数比K33/K11の値を1.75以上と大きく、かつ誘電
異方性Δεと液晶分子軸に直交する方向の誘電率ε⊥と
の比である誘電率比Δε/ε⊥の値を2以下と小さくす
ることによって急峻なしきい値特性を得ることができ、
配向膜間に介在する液晶層の配向膜近傍に位置する液晶
分子のプレチルト角を6゜以上と大きくすることによ
り、d/pマージン(すなわち、液晶材料が一定のツイ
スト角で配向され、かつ電圧印加時に一定の動作をする
領域)が大きくなって配向が安定し、これにより高いコ
ントラストと優れた輝度変化の急峻性と高速応答性が得
られ、高時分割駆動が可能となる。
角を約230゜乃至250゜と大きくし、ベント弾性定
数K33とスプレイ弾性定数K11との比で表される弾性定
数比K33/K11の値を1.75以上と大きく、かつ誘電
異方性Δεと液晶分子軸に直交する方向の誘電率ε⊥と
の比である誘電率比Δε/ε⊥の値を2以下と小さくす
ることによって急峻なしきい値特性を得ることができ、
配向膜間に介在する液晶層の配向膜近傍に位置する液晶
分子のプレチルト角を6゜以上と大きくすることによ
り、d/pマージン(すなわち、液晶材料が一定のツイ
スト角で配向され、かつ電圧印加時に一定の動作をする
領域)が大きくなって配向が安定し、これにより高いコ
ントラストと優れた輝度変化の急峻性と高速応答性が得
られ、高時分割駆動が可能となる。
【0012】請求項2の発明によれば、誘電異方性Δε
と液晶分子軸に直交する方向の誘電率ε⊥との比である
誘電率比Δε/ε⊥の値を2以下と小さくして、応答特
性を良くし、かつ平均誘電率
と液晶分子軸に直交する方向の誘電率ε⊥との比である
誘電率比Δε/ε⊥の値を2以下と小さくして、応答特
性を良くし、かつ平均誘電率
【外1】の値を6以下とし、誘電率ε⊥の値を4以下と
小さくしたので、配向膜界面に吸着されたイオン性の不
純物を再び液晶材料中に取り込み難くなり、これにより
液晶材料中の可動イオンの量が減少し、長時間動作させ
たときの動作の安定性および信頼性を高めることができ
る。
小さくしたので、配向膜界面に吸着されたイオン性の不
純物を再び液晶材料中に取り込み難くなり、これにより
液晶材料中の可動イオンの量が減少し、長時間動作させ
たときの動作の安定性および信頼性を高めることができ
る。
【0013】
【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。図1において、1はガラス板ま
たは等方性のプラスチック板などからなる下基板であ
る。この下基板1の上面には、紙面の表裏方向に延びる
ストライプ状の透明導電膜からなる複数の第1の電極2
が形成され、この第1の電極2を覆って配向膜3が形成
され、この配向膜3に配向処理が施されている。この下
基板1に対向配置される上基板4は、ガラス板または等
方性のプラスチック板で形成されており、下基板1と対
向する下面には第1の電極2と直交するように紙面の左
右方向に延びるストライプ状の透明導電膜からなる複数
の第2の電極5が形成され、これらの第2の電極5を覆
って配向膜6が形成され、この配向膜6に配向処理が施
されている。上基板4と下基板1とは、電極2、5が形
成された面を対向させ、4μm乃至9μmの間隙を設け
てシール材7によって接合され、これらの基板1、4間
には液晶材料8が封入されている。シール材7によって
接合された上下基板1、4の外側には偏光板9、10が
配置されている。
照して詳細に説明する。図1において、1はガラス板ま
たは等方性のプラスチック板などからなる下基板であ
る。この下基板1の上面には、紙面の表裏方向に延びる
ストライプ状の透明導電膜からなる複数の第1の電極2
が形成され、この第1の電極2を覆って配向膜3が形成
され、この配向膜3に配向処理が施されている。この下
基板1に対向配置される上基板4は、ガラス板または等
方性のプラスチック板で形成されており、下基板1と対
向する下面には第1の電極2と直交するように紙面の左
右方向に延びるストライプ状の透明導電膜からなる複数
の第2の電極5が形成され、これらの第2の電極5を覆
って配向膜6が形成され、この配向膜6に配向処理が施
されている。上基板4と下基板1とは、電極2、5が形
成された面を対向させ、4μm乃至9μmの間隙を設け
てシール材7によって接合され、これらの基板1、4間
には液晶材料8が封入されている。シール材7によって
接合された上下基板1、4の外側には偏光板9、10が
配置されている。
【0014】前記配向膜3、6は、液晶材料8の配向膜
3、6に隣接する液晶分子に初期配向状態で約6°以上
のプレチルト角を与えるポリミドなどからなる高チルト
配向膜で形成されており、図2に示すように表示素子2
0の上下の縁に平行な水平線hを基準にして、下基板1
の配向膜3の配向処理方向3aが左回りに約30°の角
度で交差する右上がりの方向にラビング処理され、上基
板4の配向膜6の配向方向6aが右回りに約30°の角
度で交差する右下がりの方向にラビングされている。ま
た、配向膜3、6には、液晶材料8中の可動イオンを吸
着し易くするために、表面エネルギの極性力成分γp値
が大きい配向材料が用いられている。その表面エネルギ
ーの極性力成分γpの値は、40dyn/cmより大き
いことが望ましく、この実施例では例えば、表面エネル
ギーの極性力成分の値が42.1dyn/cmの配向膜
が用いられている。
3、6に隣接する液晶分子に初期配向状態で約6°以上
のプレチルト角を与えるポリミドなどからなる高チルト
配向膜で形成されており、図2に示すように表示素子2
0の上下の縁に平行な水平線hを基準にして、下基板1
の配向膜3の配向処理方向3aが左回りに約30°の角
度で交差する右上がりの方向にラビング処理され、上基
板4の配向膜6の配向方向6aが右回りに約30°の角
度で交差する右下がりの方向にラビングされている。ま
た、配向膜3、6には、液晶材料8中の可動イオンを吸
着し易くするために、表面エネルギの極性力成分γp値
が大きい配向材料が用いられている。その表面エネルギ
ーの極性力成分γpの値は、40dyn/cmより大き
いことが望ましく、この実施例では例えば、表面エネル
ギーの極性力成分の値が42.1dyn/cmの配向膜
が用いられている。
【0015】これらの配向膜3、6間に封入された液晶
材料8は、その液晶分子が上基板1の配向処理方向3a
から上基板4の配向処理方向6aに向って、図面上で右
回りに約240°±10°ねじれて配列されており、液
晶の屈折率異方性Δnと液晶層厚dとの積Δndの値が
0.75乃至0.90の範囲に設定されている。この液晶材料8
は、ベント弾性定数K33とスプレイ弾性定数K11と
の比で表わされる弾性定数比K33/K11が大きい液
晶化合物を多く配合すると共にシアノ基を持った液晶化
合物の配合を少なくし、且つエステル結合及びヘテロ環
式化合物を含まない様にして組成された液晶組成物であ
り、ベント弾性定数K33とスプレイ弾性定数K11と
の比で表わされる弾性定数比K33/K11の値が1.75
以上のものである。また、液晶材料8は、その誘電異方
性Δεと液晶分子軸に直交する方向の誘電率(誘電率の
垂直成分)ε⊥との比である誘電率比Δε/ε⊥の値が
2以下で、d/pが0.5である。さらに、液晶材料8
は、配向膜3、6に吸着されたイオン性の不純物(可動
イオン)を再び液晶材料8中に取り込み難くするため
に、誘電率の垂直成分ε⊥が4以下と小さく、かつ平均
誘電率
材料8は、その液晶分子が上基板1の配向処理方向3a
から上基板4の配向処理方向6aに向って、図面上で右
回りに約240°±10°ねじれて配列されており、液
晶の屈折率異方性Δnと液晶層厚dとの積Δndの値が
0.75乃至0.90の範囲に設定されている。この液晶材料8
は、ベント弾性定数K33とスプレイ弾性定数K11と
の比で表わされる弾性定数比K33/K11が大きい液
晶化合物を多く配合すると共にシアノ基を持った液晶化
合物の配合を少なくし、且つエステル結合及びヘテロ環
式化合物を含まない様にして組成された液晶組成物であ
り、ベント弾性定数K33とスプレイ弾性定数K11と
の比で表わされる弾性定数比K33/K11の値が1.75
以上のものである。また、液晶材料8は、その誘電異方
性Δεと液晶分子軸に直交する方向の誘電率(誘電率の
垂直成分)ε⊥との比である誘電率比Δε/ε⊥の値が
2以下で、d/pが0.5である。さらに、液晶材料8
は、配向膜3、6に吸着されたイオン性の不純物(可動
イオン)を再び液晶材料8中に取り込み難くするため
に、誘電率の垂直成分ε⊥が4以下と小さく、かつ平均
誘電率
【外2】 の値が6以下と小さい。
【0016】一方、前記偏光板9、10は、図2に示す
ように、前記上基板4に設けられた配向膜6の配向処理
方向6aを基準にして、偏光板10の偏光軸(透過軸)
10aは反時計方向に角度Aだけ回転した方向に向いて
おり、偏光板9の偏光軸(透過軸)9aは反時計方向に
角度Bだけ回転した方向に向いている。即ち、上基板4
に設けられた配向膜6の配向処理方向6aに対する偏光
板10の偏光軸(透過軸)10aの角度Aは30°乃至
60°の範囲に設定され、偏光板9の偏光軸(透過軸)
9aの角度Bは95°乃至120°の範囲に設定されて
いる。なお、この液晶表示装置は背景色が薄黄となるイ
エロモードであり、この液晶表示装置では特に図2に示
すように角度Aが50°で、角度Bが100°であるの
が望ましい。
ように、前記上基板4に設けられた配向膜6の配向処理
方向6aを基準にして、偏光板10の偏光軸(透過軸)
10aは反時計方向に角度Aだけ回転した方向に向いて
おり、偏光板9の偏光軸(透過軸)9aは反時計方向に
角度Bだけ回転した方向に向いている。即ち、上基板4
に設けられた配向膜6の配向処理方向6aに対する偏光
板10の偏光軸(透過軸)10aの角度Aは30°乃至
60°の範囲に設定され、偏光板9の偏光軸(透過軸)
9aの角度Bは95°乃至120°の範囲に設定されて
いる。なお、この液晶表示装置は背景色が薄黄となるイ
エロモードであり、この液晶表示装置では特に図2に示
すように角度Aが50°で、角度Bが100°であるの
が望ましい。
【0017】また、図3および図4に示す液晶表示装置
は表示色が黒白のB/Wモードであり、上基板4と上側
偏光板10との間に表示画面の着色を防止するために透
過光の色補正を行なう位相板12が配置されている。こ
の液晶表示装置では特に図44に示すように角度Aが4
0°で、角度Bが105°であるのが望ましく、位相板
12は、500nm乃至600nmの位相差を持ち、そ
の光学軸(遅相軸)12aは配向膜6の配向処理方向6
aを基準にして反時計方向に角度Cを以って交差する方
向に配置されている。即ち、光学軸(遅相軸)12aの
配向処理方向6aに対する角度Cは55°乃至90°の
範囲に設定され、特に向に約80°の角度であるのが望
ましい。
は表示色が黒白のB/Wモードであり、上基板4と上側
偏光板10との間に表示画面の着色を防止するために透
過光の色補正を行なう位相板12が配置されている。こ
の液晶表示装置では特に図44に示すように角度Aが4
0°で、角度Bが105°であるのが望ましく、位相板
12は、500nm乃至600nmの位相差を持ち、そ
の光学軸(遅相軸)12aは配向膜6の配向処理方向6
aを基準にして反時計方向に角度Cを以って交差する方
向に配置されている。即ち、光学軸(遅相軸)12aの
配向処理方向6aに対する角度Cは55°乃至90°の
範囲に設定され、特に向に約80°の角度であるのが望
ましい。
【0018】このような実施例では、液晶材料8の誘電
率比Δε/ε⊥の値を2以下と小さくしたことにより、
ε‖−ε⊥の絶対値の差が小さくなって電界を印加した
ときに液晶分子の配向状態が変化しても液晶層の誘電率
の変化が少ないので、この液晶層に印加される有効な電
界強度の変化が小さくなり、輝度変化の急俊性が極めて
良くなる。すなわち、図5に示す様に、液晶表示装置の
急俊性γの値は、液晶材料9、17の弾性定数比K33
/K11の値が大きく、また誘電率比Δε/ε⊥の値が
小さいほど、その値が1.0に近くなり、急俊性が良く
なる。特に、誘電率比Δε/ε⊥の値が2以下と小さい
場合に急俊性が極めて良くなる。そして、この場合、液
晶材料8の誘電率比Δε/ε⊥の値が2以下と小さくす
ると、d/pマージン(ナチュラルピッチpの液晶が基
板間隔dの上下基板間に封入されたとき、液晶分子が所
定のツイスト角、例えば240°でツイスト配向し、か
つ電圧が印加された場合にもムラの無い均一なツイスト
配向が得られるための基板間隔dの範囲)が狭くなり、
またd/pマージンの上限の値が図6に示す様に小さく
なって安定したツイスト配向が得られなくなるが、この
実施例では液晶分子のプレチルト角を6°以上、望まし
くは8°以上とすることにより、図7に示す様にd/p
マージンを大きくすることができ、ツイスト角が240
°と大きくしてもd/pマージンは充分に大きくなって
安定した配向状態が得られる。このため、この実施例
は、液晶表示装置の印加電圧に対する輝度変化の急俊性
が向上し、応答速度が速くなり、1/400デューティ
での高時分割駆動が可能で、しかもコントラストも高
い。また、表示画面全体に亘って均一で安定したツイス
ト配向が得られる。
率比Δε/ε⊥の値を2以下と小さくしたことにより、
ε‖−ε⊥の絶対値の差が小さくなって電界を印加した
ときに液晶分子の配向状態が変化しても液晶層の誘電率
の変化が少ないので、この液晶層に印加される有効な電
界強度の変化が小さくなり、輝度変化の急俊性が極めて
良くなる。すなわち、図5に示す様に、液晶表示装置の
急俊性γの値は、液晶材料9、17の弾性定数比K33
/K11の値が大きく、また誘電率比Δε/ε⊥の値が
小さいほど、その値が1.0に近くなり、急俊性が良く
なる。特に、誘電率比Δε/ε⊥の値が2以下と小さい
場合に急俊性が極めて良くなる。そして、この場合、液
晶材料8の誘電率比Δε/ε⊥の値が2以下と小さくす
ると、d/pマージン(ナチュラルピッチpの液晶が基
板間隔dの上下基板間に封入されたとき、液晶分子が所
定のツイスト角、例えば240°でツイスト配向し、か
つ電圧が印加された場合にもムラの無い均一なツイスト
配向が得られるための基板間隔dの範囲)が狭くなり、
またd/pマージンの上限の値が図6に示す様に小さく
なって安定したツイスト配向が得られなくなるが、この
実施例では液晶分子のプレチルト角を6°以上、望まし
くは8°以上とすることにより、図7に示す様にd/p
マージンを大きくすることができ、ツイスト角が240
°と大きくしてもd/pマージンは充分に大きくなって
安定した配向状態が得られる。このため、この実施例
は、液晶表示装置の印加電圧に対する輝度変化の急俊性
が向上し、応答速度が速くなり、1/400デューティ
での高時分割駆動が可能で、しかもコントラストも高
い。また、表示画面全体に亘って均一で安定したツイス
ト配向が得られる。
【0019】また、この実施例では、配向膜3、6の表
面エネルギの極性力成分γpを40dyn/cm以上と
大きくしたので、液晶材料8中の可動イオンが配向膜
3、6に吸着され易くなり、しかも液晶材料8の平均誘
電率
面エネルギの極性力成分γpを40dyn/cm以上と
大きくしたので、液晶材料8中の可動イオンが配向膜
3、6に吸着され易くなり、しかも液晶材料8の平均誘
電率
【外2】の値が6以下と小さいので、液晶材料8中に不
純物イオンが取り込まれ難くなり、液晶表示素子として
の動作の安定性および信頼性が高くなる。さらにこの実
施例の液晶材料8は、誘電率の垂直成分ε⊥の値が4よ
り小さい。この様に誘電率の垂直成分ε⊥の値が小さい
液晶材料8は、配向膜に吸着されたイオン性不純物を再
び液晶中に取込むことがないので、液晶材料中の可動イ
オンの量が減少し、液晶表示装置の長時間の動作に対す
る安定性及び信頼性が向上する。またさらに、液晶材料
8のε⊥の値が小さいと、ε‖−ε⊥で与えられる液晶
組成物の誘電異方性Δεの値を正にするための液晶組成
物のε‖の値を小さくすることができ、液晶組成物の平
均誘電率
純物イオンが取り込まれ難くなり、液晶表示素子として
の動作の安定性および信頼性が高くなる。さらにこの実
施例の液晶材料8は、誘電率の垂直成分ε⊥の値が4よ
り小さい。この様に誘電率の垂直成分ε⊥の値が小さい
液晶材料8は、配向膜に吸着されたイオン性不純物を再
び液晶中に取込むことがないので、液晶材料中の可動イ
オンの量が減少し、液晶表示装置の長時間の動作に対す
る安定性及び信頼性が向上する。またさらに、液晶材料
8のε⊥の値が小さいと、ε‖−ε⊥で与えられる液晶
組成物の誘電異方性Δεの値を正にするための液晶組成
物のε‖の値を小さくすることができ、液晶組成物の平
均誘電率
【外1】も小さくなり、平均誘電率
【外1】が小さい液晶組成物は不純物イオンを取込み難
いので、液晶材料8中の可動イオンの量が減少し、その
結果信頼性が向上する。
いので、液晶材料8中の可動イオンの量が減少し、その
結果信頼性が向上する。
【0020】また、電気光学的特性から見た場合には、
平均誘電率
平均誘電率
【外1】の値が小さい液晶材料8は、対向する電極2、
5とその間に介在する液晶材料8とによって形成される
各画素の等価的なコンデンサの容量が小さくなり、これ
らの電極2、5間にチャージされた電荷の充放電が速や
かに行なわれ、その結果表示画面に現われる残像現象を
低減することができる。また、各画素の容量が小さくな
るので、これらの各画素に信号を供給する駆動回路の駆
動能力を小さくすることができ駆動回路の構成が単純化
し、且つ小型になる。
5とその間に介在する液晶材料8とによって形成される
各画素の等価的なコンデンサの容量が小さくなり、これ
らの電極2、5間にチャージされた電荷の充放電が速や
かに行なわれ、その結果表示画面に現われる残像現象を
低減することができる。また、各画素の容量が小さくな
るので、これらの各画素に信号を供給する駆動回路の駆
動能力を小さくすることができ駆動回路の構成が単純化
し、且つ小型になる。
【0021】前述した液晶材料8中の可動イオンの量は
電圧保持率に対応している。電圧保持率は、図9に示す
ように、液晶材料8を挾んで対向する電極2、5間に、
t1(60μs)時間だけ電圧Vを印加し、残りのt2時
間開放状態にし、これを30Hzの周期で繰り返したと
き、電極間電圧νの実効値が変化する割合を表す値であ
り、図9中で基準電位Gと電極間電圧νを表す実線で囲
まれた面積を、基準電位Gと理想的な電圧波形を表す2
点鎖線で囲まれた面積で割った値である。図8に誘電率
の垂直成分ε⊥が異なる種々の液晶材料8を用いて電圧
保持率を測定した結果を示す。この図8から明らかなよ
うに、誘電率の垂直成分ε⊥の値が小さいほど電圧保持
率が高く、誘電率の垂直成分ε⊥の値が4より小さいと
き、電圧保持率が80%を越えている。このため、電圧
保持率の値が80%より大きい液晶材料8を用いること
によって、上述した様な動作の安定性および信頼性が極
めて良好な液晶表示装置を得ることができる。したがっ
て、この電圧保持率と誘電率の垂直成分ε⊥の値との関
係を液晶表示装置の信頼性の評値に適用することができ
る。即ち、液晶表示装置の動作の安定性および信頼性
を、液晶表示装置の電気的特性である電圧保持率を測定
するだけで容易に評価することができる。
電圧保持率に対応している。電圧保持率は、図9に示す
ように、液晶材料8を挾んで対向する電極2、5間に、
t1(60μs)時間だけ電圧Vを印加し、残りのt2時
間開放状態にし、これを30Hzの周期で繰り返したと
き、電極間電圧νの実効値が変化する割合を表す値であ
り、図9中で基準電位Gと電極間電圧νを表す実線で囲
まれた面積を、基準電位Gと理想的な電圧波形を表す2
点鎖線で囲まれた面積で割った値である。図8に誘電率
の垂直成分ε⊥が異なる種々の液晶材料8を用いて電圧
保持率を測定した結果を示す。この図8から明らかなよ
うに、誘電率の垂直成分ε⊥の値が小さいほど電圧保持
率が高く、誘電率の垂直成分ε⊥の値が4より小さいと
き、電圧保持率が80%を越えている。このため、電圧
保持率の値が80%より大きい液晶材料8を用いること
によって、上述した様な動作の安定性および信頼性が極
めて良好な液晶表示装置を得ることができる。したがっ
て、この電圧保持率と誘電率の垂直成分ε⊥の値との関
係を液晶表示装置の信頼性の評値に適用することができ
る。即ち、液晶表示装置の動作の安定性および信頼性
を、液晶表示装置の電気的特性である電圧保持率を測定
するだけで容易に評価することができる。
【0022】次に、この実施例の具体例について説明す
る。表1に示す物性を持つ液晶Aを用いて、図1〜図4
に示された液晶表示装置を形成した実施例について、そ
の素子の構成と、液晶表示素子の法線方向から観察した
ときの測定温度が25℃における電気−光学特性を表2
に示した。
る。表1に示す物性を持つ液晶Aを用いて、図1〜図4
に示された液晶表示装置を形成した実施例について、そ
の素子の構成と、液晶表示素子の法線方向から観察した
ときの測定温度が25℃における電気−光学特性を表2
に示した。
【表1】
【表2】 ここで、図1および図2に示す液晶表示装置は位相板1
2を用いないイエロモードの場合であり、偏光板10の
偏光軸10aの角度A、および偏光板9の偏光軸9aの
角度Bは、それぞれ50°、100°である。図3およ
び図4に示す液晶表示装置は位相板12を用いたB/W
モードの場合であり、位相板12の位相差Reは600
nm、偏光板10の偏光軸10aの角度A、偏光板9の
偏光軸9aの角度B、及び位相板12の光学軸12aの
角度cは、それぞれ40°、105°、80°である。
また、Vthは、コントラストの最大値が得られる動作
電圧である。
2を用いないイエロモードの場合であり、偏光板10の
偏光軸10aの角度A、および偏光板9の偏光軸9aの
角度Bは、それぞれ50°、100°である。図3およ
び図4に示す液晶表示装置は位相板12を用いたB/W
モードの場合であり、位相板12の位相差Reは600
nm、偏光板10の偏光軸10aの角度A、偏光板9の
偏光軸9aの角度B、及び位相板12の光学軸12aの
角度cは、それぞれ40°、105°、80°である。
また、Vthは、コントラストの最大値が得られる動作
電圧である。
【0023】この表2から明らかな如く、実施例1、2
は、ツイスト角を240°、誘電率比Δε/ε⊥の値を
2以下とし、かつプレチルト角を8以上としたので、急
俊な輝度特性が得られ、応答時間が320msec、2
50msecと速く、1/400デューティで駆動する
ことができる。また、実施例3、4は、実施例1、2の
条件以外に、表示色を補正するための位相板12を備え
ているので、応答時間が速く、1/400デューティで
駆動できるほか、特にコントラストが36、22と高
い。この場合、コントラストは弾性定数比K33/K1
1が大きくなるに従って高くなる。すなわち、弾性定数
比K33/K11が1.75以下であると10程度となり、
弾性定数比K33/K11が1.75以上であると63程度
と極めて高くなる。したがって、コントラストを高くす
るには弾性定数比K33/K11の値が1.75以上である
ことが好ましい。さらに、実施例1〜4では、平均誘電
率
は、ツイスト角を240°、誘電率比Δε/ε⊥の値を
2以下とし、かつプレチルト角を8以上としたので、急
俊な輝度特性が得られ、応答時間が320msec、2
50msecと速く、1/400デューティで駆動する
ことができる。また、実施例3、4は、実施例1、2の
条件以外に、表示色を補正するための位相板12を備え
ているので、応答時間が速く、1/400デューティで
駆動できるほか、特にコントラストが36、22と高
い。この場合、コントラストは弾性定数比K33/K1
1が大きくなるに従って高くなる。すなわち、弾性定数
比K33/K11が1.75以下であると10程度となり、
弾性定数比K33/K11が1.75以上であると63程度
と極めて高くなる。したがって、コントラストを高くす
るには弾性定数比K33/K11の値が1.75以上である
ことが好ましい。さらに、実施例1〜4では、平均誘電
率
【外1】が6以下であると、不純物イオンを取り込み難
くなるので、液晶材料8に配向ムラが発生せず、動作が
安定する。
くなるので、液晶材料8に配向ムラが発生せず、動作が
安定する。
【0024】このように、この実施例によれば、ツイス
ト角を240°、プレチルト角を6°以上、誘電率比Δ
ε/ε⊥の値を2以下、誘電率ε⊥の値を4より小さ
く、かつ平均誘電率
ト角を240°、プレチルト角を6°以上、誘電率比Δ
ε/ε⊥の値を2以下、誘電率ε⊥の値を4より小さ
く、かつ平均誘電率
【外1】を6以下としたので、急俊な輝度特性が得ら
れ、応答速度が速く、1/400デューティで駆動して
も高いコントラストが得られる。
れ、応答速度が速く、1/400デューティで駆動して
も高いコントラストが得られる。
【0025】また、配向膜3、6として6°以上、望ま
しくは8°以上のプレチルト角を液晶分子に与える高チ
ルト配向膜材料で、かつ表面エネルギが40dyn/c
m以上と大きなものを用いたので、240°ツイスト配
向が安定して得られ、液晶材料8中の可動イオンを吸着
することができ、しかも液晶材料の平均誘電率
しくは8°以上のプレチルト角を液晶分子に与える高チ
ルト配向膜材料で、かつ表面エネルギが40dyn/c
m以上と大きなものを用いたので、240°ツイスト配
向が安定して得られ、液晶材料8中の可動イオンを吸着
することができ、しかも液晶材料の平均誘電率
【外1】の値を6以下としたので、不純物イオンを液晶
材料8中に取り込み難く、配向ムラの発生を防ぐことが
でき、液晶表示素子の長時間駆動に対する動作の安定性
および信頼性が高くなる。
材料8中に取り込み難く、配向ムラの発生を防ぐことが
でき、液晶表示素子の長時間駆動に対する動作の安定性
および信頼性が高くなる。
【0026】さらに平均誘電率
【外1】を小さくしたので各画素の電気的容量が小さく
なって画像の残像現象を防止すると共に、駆動能力の小
さい駆動回路を用いることができる。
なって画像の残像現象を防止すると共に、駆動能力の小
さい駆動回路を用いることができる。
【0027】
【発明の効果】以上述べたように、この発明は、液晶材
料のツイスト角を約230゜乃至250゜と大きくし、
ベント弾性定数K33とスプレイ弾性定数K11との比で表
される弾性定数比K33/K11の値を1.75以上と大き
く、かつ誘電異方性Δεと液晶分子軸に直交する方向の
誘電率ε⊥との比である誘電率比Δε/ε⊥の値を2以
下と小さくし、さらに配向膜近傍の液晶分子のプレチル
ト角を6゜以上と大きくすることにより、液晶分子の均
一で安定したツイスト配向が得られ、また、これにより
急峻性なしきい値特性を得ることができ、高いコントラ
ストと優れた輝度変化の急峻性と高速応答が得られ、高
時分割駆動が可能となる。また、この発明によれば、誘
電異方性Δεと液晶分子軸に直交する方向の誘電率ε⊥
との比である誘電率比Δε/ε⊥の値を2以下と小さく
して、応答特性を良くし、また平均誘電率
料のツイスト角を約230゜乃至250゜と大きくし、
ベント弾性定数K33とスプレイ弾性定数K11との比で表
される弾性定数比K33/K11の値を1.75以上と大き
く、かつ誘電異方性Δεと液晶分子軸に直交する方向の
誘電率ε⊥との比である誘電率比Δε/ε⊥の値を2以
下と小さくし、さらに配向膜近傍の液晶分子のプレチル
ト角を6゜以上と大きくすることにより、液晶分子の均
一で安定したツイスト配向が得られ、また、これにより
急峻性なしきい値特性を得ることができ、高いコントラ
ストと優れた輝度変化の急峻性と高速応答が得られ、高
時分割駆動が可能となる。また、この発明によれば、誘
電異方性Δεと液晶分子軸に直交する方向の誘電率ε⊥
との比である誘電率比Δε/ε⊥の値を2以下と小さく
して、応答特性を良くし、また平均誘電率
【外1】の値を6以下とし、且つ誘電率ε⊥の値を4よ
り小さくしたので、液晶材料中の可動イオン量が減少
し、長時間動作させたときの動作の安定性および信頼性
を高めることができる。
り小さくしたので、液晶材料中の可動イオン量が減少
し、長時間動作させたときの動作の安定性および信頼性
を高めることができる。
【図1】この発明の液晶表示装置の断面図。
【図2】図1に示す液晶表示装置の配向処理方向と上下
偏光板の偏光軸方向の配置を示す平面図。
偏光板の偏光軸方向の配置を示す平面図。
【図3】この発明の他の液晶表示装置の断面図。
【図4】図3に示す液晶表示装置の配向処理方向、上下
偏光板の偏光軸方向、および位相板の光学軸方向の配置
を示す平面図。
偏光板の偏光軸方向、および位相板の光学軸方向の配置
を示す平面図。
【図5】弾性定数比K33/K11と誘電率比Δε/ε
⊥との比に対する急俊性の関係を示す図。
⊥との比に対する急俊性の関係を示す図。
【図6】弾性定数比K33/K11と誘電率比Δε/ε
⊥との比に対するd/pマージンの上限値との関係を示
す図。
⊥との比に対するd/pマージンの上限値との関係を示
す図。
【図7】ツイスト角とd/pマージンの関係を示す図。
【図8】誘電率と電圧保持率の関係を示す図。
【図9】電圧保持率の定義を示す図。
1、4 基板 2、5 電極 3、6 配向膜 8 液晶材料 9、10 偏光板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/133 G02F 1/1337 G09F 9/35
Claims (2)
- 【請求項1】対向配置された一対の基板と、この一対の
基板の対向する内面に形成され、互いに交差して対向す
る電極と、前記一対の基板に形成された配向膜間に介在
してツイスト配向され、正の誘電異方性を有する液晶材
料と、前記一対の基板を挟んで配置された一対の偏光板
とを備えた液晶表示装置において、 前記液晶材料は、ベント弾性定数K33とスプレイ弾性定
数K11との比で表される弾性定数比K33/K11の値が
1.75以上、誘電異方性Δεと液晶分子軸に直交する
方向の誘電率ε⊥との比である誘電率比Δε/ε⊥の値
が2以下の液晶からなり、前記配向膜近傍の液晶分子の
プレチルト角が6゜以上で、かつ前記一対の基板間で約
230゜乃至250゜の角度でツイスト配向されている
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】対向配置された一対の基板と、この一対の
基板の対向する内面に形成され、互いに交差して対向す
る電極と、前記一対の基板に形成された配向膜間に介在
してツイスト配向され、正の誘電異方性を有する液晶材
料と、前記一対の基板を挟んで配置された一対の偏光板
とを備えた液晶表示装置において、前記液晶材料は、誘
電異方性Δεと液晶分子軸に直交する方向の誘電率ε⊥
との比である誘電率比Δε/ε⊥の値が2以下で、この
誘電率ε⊥の値が4より小さく、かつ平均誘電率 【外1】の値が6以下の液晶からなり、前記一対の基板
間で約230゜乃至250゜の角度でツイスト配向され
ていることを特徴とする液晶表示装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19616791A JP3230754B2 (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 液晶表示装置 |
| US08/178,442 US5377028A (en) | 1990-10-01 | 1994-01-06 | Liquid crystal display device with liquid crystal elastic constant ratio at least 1.75 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19616791A JP3230754B2 (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 液晶表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0519229A JPH0519229A (ja) | 1993-01-29 |
| JP3230754B2 true JP3230754B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=16353325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19616791A Expired - Lifetime JP3230754B2 (ja) | 1990-10-01 | 1991-07-11 | 液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3230754B2 (ja) |
-
1991
- 1991-07-11 JP JP19616791A patent/JP3230754B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0519229A (ja) | 1993-01-29 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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