JPH02201422A - 電気光学素子 - 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〕 本発明はスーパーツィステッドネマチック型液晶表示装
置等の電気光学素子に関する。

〔従来の技術〕

従来のスーパーツィステッドネマチック型液晶表示装置
は、例えば特開昭６０−５０５１１号公報のように液晶
分子のねじれ角が１８０度以上で、液晶の光学異方性Δ
ｎと液晶層厚ｄとの積Δｎ・ｄが０．７μｍから１．１
μｍであった。

（発明が解決しようとする課題〕 そのため、複屈折による着色が起こるが、時分割駆動を
すると、非選択電圧印加時には黄色、選択電圧印加時に
は青色となり、それらの中間電圧印加時には第８図の色
度図（ＣＩＥ標準色度図）に示すように黄色からやや青
緑色を経て青色に至る範囲となり、それ以外の多色を得
ることができなかった。そのため選択電圧と非選択電圧
以外にその中間電圧を印加する階調表示駆動では十分な
マルチカラー表示ができなかった。

また、マルチカラー表示するものとして、カラーフィル
ターを備えたものがあるが、３原色Ｒ・Ｇ−Ｂの３つの
画素が必要であり製作が大変面倒である。

本発明は、上記の問題点に鑑みて提案されたもので、階
調表示駆動により簡易にマルチカラー表示を行うことが
でき、また例えばデユティ比１／１００以下の低デユテ
ィ比で時分割駆動する場合においても充分なコントラス
トが得られる電気光学素子を提供することを目的とする
。

更に、マルチカラー表示の色純度を変化させ、白黒表示
を含めたフルカラー表示を可能とする電気光学素子を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成するために、本発明の電気光学素子は
以下の構成としたものである。即ち、対向して配置され
た一対の電極基板間にねじれ配向したネマチック液晶を
挟持してなる第１の液晶セルと、該第１の液晶セルを挾
んで両側に配置された一対の偏光板とを備え、前記ネマ
チック液晶のねじれ角を１８０度から３６０度の範囲と
した電気光学素子において、前記ネマチック液晶の光学
異方性△ｎと前記ネマチック液晶の液晶層厚ｄ（μｍ）
との積△ｎ−ｄを１．１μｍ以上とし、かつ前記一対の
電極基板間に印加する電圧を３値以上選択できる手段を
有し、かつ前記一対の偏光板間に、対向して配置された
一対の電極基板間にほぼ垂直配向したネマチック液晶を
挟持してなる第２の液晶セルを介在させたことを特徴と
する。

〔実　施　例〕

以下、図に示す実施例に基づいて本発明を具体的に説明
する。

第１図は本発明の１実施例を示す電気光学素子としての
液晶表示装置の概略構成の断面図である。

図において１は下側偏光板、２は上側偏光板、１０はそ
の両偏光板１・２間に配置した第１の液晶セルである。

その第１の液晶セル１０は、上面に電極１１ａを有する
下側電極基板１１と、下面に電極１２ａを有する上側電
極基板１２との間に、ネマチック液晶１３を挟持させて
なる。そのネマチック液晶１３は、それと接する上下電
極基板１１・１２にラビング処理等を施すことによりね
じれ配向されている。

１４は上記の画電極基板１１・１２間の周辺部に介在さ
れたスペーサであり、該スペーサ１４により上記のネマ
チック液晶１３を画電極基板１１・１２の間に保持する
と共に、その両基板１１．１２の間隔すなわち液晶層厚
を一定に保っている。

なお、上記両基板１１・１２間には、グラスファ・イバ
ーやガラスポール等の間隔保持部材を散布することもあ
る。

図中、３は前記の電極１１ａ・１２ａに接続した第１の
液晶セル１０の駆動回路であり、本例においては時分割
駆動回路が用いられ、上記の画電極基板間に印加する電
圧として選択電圧および非選択電圧のほかにその中間電
圧等の３値以上の電圧を選択して階調表示駆動を行うこ
とができるように構成されている。

２０は上記第１の液晶セル１０と上側偏光板２との間に
設けた第２の液晶セルであり、上面に電極２１ａを有す
る下側電極基板２１と、下面に電極２２ａを有する上側
電極基板２２との間に、垂直配向したネマチック液晶２
３を挟持させてなる。

その液晶２３は上下の電極基板２１・２２にチタン系配
向剤等を用いた配向処理を施すことにより垂直配向され
ている。２４はスペーサ、４は上記の電極２１ａ・２２
ａに接続した第２の液晶セル２０の駆動回路であり、本
例において具体例４以外はスタテック駆動回路が用いら
れ、電極２１ａ・２２ａに任意の電圧が印加可能である
。

第２図は上記第１図の液晶表示装置における電極基板に
近接する液晶分子の分子軸と偏光板の吸収軸との関係を
示す説明図である。なお、本発明において第１の液晶セ
ル１０内の液晶分子を配向させる手段としてはラビング
処理に限られるものではないが、説明の便宜上、電極基
板に近接する液晶分子の分子長軸の配向方向をラビング
方向として説明する。後述する実施例についても同様で
ある。

同図において、Ｒ１１・Ｒ１２はそれぞれ第１の液晶セ
ル１０の下側電極基板１１および上側電極基板１２側の
ラビング方向、Ｔは第１の液晶セル１０内の液晶分子の
第１図で上から下に向ってのねじれ方向と角度、Ｐｌ・
Ｐ２はそれぞれ下側偏光板１および上側偏光板２の吸収
軸（偏光軸）の方向、θ１は下側偏光板１の吸収軸の方
向Ｐ１と第１の液晶セル１０の下側電極基板１１のラビ
ング方向Ｒ１１とのなす角度、θ２は上側偏光板２の吸
収軸の方向Ｐ２と第１の液晶セル１０の上側電極基板１
２のラビング方向Ｒ１２とのなす角度を示す。

上記の構成において、第１の液晶セル１０の液晶分子の
ねじれ角Ｔが１８０度から３６０度の範囲となるように
上側電極基板と下側電極基板とが対向配置される。この
場合、液晶分子のねじれ方向および角度Ｔは、ラビング
方向Ｒ１１φＲ１２およびネマチック液晶１３に添加さ
れる旋光性物質の種類と量によって規定される。またラ
ビング方向と偏光板の吸収軸のなす角度θ１・θ２は、
好ましくは１５度から７５度の範囲とする。また液晶の
光学異方性Δｎと液晶層厚ｄ（μｍ）との積Δｎφｄが
１．１μｍ以上となるようにする。

上記の構成において、前記一対の電極基板１１・１２へ
の印加電圧を変化させることにより、液晶層のリタデー
シジンが変化して小さくなる。そして、このリタデーシ
ョンが変化することにより透過光の色が変化する。従っ
て、この色変化を大きくするためには、リタデーション
の変化を大きくすればよく、初期時のΔｎｏｄを大きく
することが必要となる。そこで、多色表示を得るために
は初期時のΔｎ−ｄが１．１μｍ以上がよいことを見い
だしたもので、そのようにすることで階調表示駆動によ
る充分なマルチカラー表示を簡易に行うことができるも
のである。なお上記Δｎｏｄの値の上限は特に制限はな
く、いくら大きくなってもマルチカラー表示ができる。

ただし、現在のところ、Δｎは大きくても０．２位であ
り、応答スピード等を考慮するとΔｎ−ｄは２．０以下
が望ましい。

また表示容量を大きくするためには時分割駆動が必要に
なるが、上記のように構成することにより例えばデユテ
ィ比１／１００以下の低デユティ比駆動においても充分
なコントラストが得られる。

さらに本発明は液晶のもつ複屈折性を積極的に利用する
ものであり、配向方向と偏光板の吸収軸（偏光軸）の方
向とがずれていることが必要となるが、特に上記の配向
方向と吸収軸の方向とのなす角度θ１・θ２を、上記の
ように１５度から７５度の範囲とした場合にはコントラ
ストが高く、色純度のよい多色表示が得られるものであ
る。

更に第２の液晶セル２０に接続する駆動回路４からの電
気的信号により、該表示装置で表示できる色調を変化さ
せることができ白黒表示も得られる。つまりフルカラー
表示を可能となる。

以下、上記実施例に基づく具体例を説明する。

具体例１ 上記実施例（第１図・第２図）における第１の液晶セル
１０の液晶１３としてトラン系液晶を添加したＰＣＨ系
液晶を用い光学異方性Δｎを０゜１８、液晶層厚ｄを８
μｍに設定して、Δｎｏｄを１．４４とした。また、第
１の液晶セル１０の液晶分子のねじれ角Ｔ１を左に２２
０度、更に角度θ１・θ２をそれぞれ４５度とした。第
２の液晶セル２０の液晶２３は負の誘電異方性をもって
いる。

第１の液晶セル１０の駆動回路（時分割駆動回路）３に
よりデユティ比１／１００で４階調表示駆動を行った。

このとき、４色が表示され、第３図の色度図に示すよう
になった。つまり、青緑、青紫、赤、黄色の４色である
。次に、第２の液晶セル２０の駆動回路４で実効電圧１
０Ｖを印加すると、第４図に示すように、点Ａは非選択
電圧（実効電圧２．２４Ｖ）印加時、点Ｂは選択電圧（
実効電圧２，４Ｖ）印加時の色調となった。点Ａはやや
青味のある黒色で点Ｂはやや黄味のある白色であり、は
ぼ白黒表示となった。このときのコントラスト比は１：
８であった。

具体例２ 上記具体例１において、第１の液晶セル１０の液晶分子
のねじれ角Ｔ１を左に２３０度に変え、他の構成は具体
例２と同様とした。

そして、第１セル１０の駆動回路３によりデユティ比１
／２００で８階調表示駆動を行った。第５図はこのとき
の色調を示すもので、図から明らかなように、８階調表
示がすべて異なった色調を示した。また第２の液晶セル
２０の駆動回路４で第２の液晶セル２０に実効電圧１０
ｖを印加すると第６図に示すように、点Ａは非選択電圧
（実効電圧２．２８Ｖ）印加時、点Ｂは選択電圧（実効
電圧２．４４Ｖ）印加時の色調となった。点Ａはやや青
味のある黒色、点Ｂは黄味のある白色であり、はぼ白黒
表示となった。このときのコントラスト比は１：１３で
あった。

具体例３ 上記具体例２において、第２の液晶セル２０の駆動回路
４で第２の液晶セル２０に印加する実効電圧をＯｖから
ＩＯＶまで変化させた。その結果、前記第６図に示す緑
色（ｘ、ｙ）−（０，１９７，０，３８６）は、第７図
に示すように青色、赤色、黒色となった。また前記第６
図に示す他の色も、第２セル２０の駆動回路４の実効電
圧をＯＶから１０Ｖまで変化させることにより、白変化
をおこさせることができた。

具体例４ 前記具体例３において、第２の液晶セル２０の電極パタ
ーンを第１の液晶セル１０と同等にし、第１の液晶セル
の電極パターンと鉛直方向から見て重ね合せ、駆動回路
４でデユティ比１／２００・８階調表示駆動を行った。

すると第５図に示す色が具体例３と同様、変調し、フル
カラー表示が得られた。

具体例５ 前記具体例３において、第１の液晶セル１０の液晶分子
のねじれ角Ｔ１を左に３３０度に変え、第１の液晶セル
１０の駆動回路３によりデユティ比１／２００で８階調
表示駆動を行った。すると具体例３に比べ広視野角とな
つた。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、階調表示によりマ
ルチカラー表示を容易に行うことができ、しかも時分割
駆動する場合においてデユティ比１／１００以下の低デ
ユティ比でもコントラストのよいマルチカラー表示更に
はフルカラー表示が得られるもので、前記従来のように
カラーフィルタを用いるものに比べ極めて簡便に安価に
カラー表示を行うことのできる電気光学素子を提供でき
る等の効果がある。

４図・第５図・第６図・第７図は上記実施例に基づく具
体例によって表示された色調を示す色度図、第８図は従
来の液晶表示装置により表示することのできる色調を示
す色度図である。

１．２・・偏光板 １０・・・・第１の液晶セル １１・・・Φ１２は電極基板 １３・・・・液晶 ２０・・・・第２の液晶セル ２１．２２・電極基板 ２３・・・・液晶。

以上

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す電気光学素子としての液
晶表示装置の概略構成の断面図、第２図はその液晶表示
装置における偏光板の吸収軸とラビング方向等との関係
を示す説明図、第３図・第出願人　セイコーエプソン株
式会社 代理人　弁理士　鈴　木　喜三部（他１名）２ａ 第 図 第５ｆｆｌ 第６図 第６図 第４ 図 第７ 因 第８ 因

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向して配置された一対の電極基板間にねじれ配
   向したネマチック液晶を挟持してなる第１の液晶セルと
   、該第１の液晶セルを挾んで両側に配置された一対の偏
   光板とを備え、前記ネマチック液晶のねじれ角を１８０
   度から３６０度の範囲とした電気光学素子において、前
   記ネマチック液晶の光学異方性Δｎと前記ネマチック液
   晶の液晶層厚ｄ（μｍ）との積Δｎ・ｄを１．１μｍ以
   上とし、かつ前記一対の電極基板間に印加する電圧を３
   値以上選択できる手段を有し、かつ前記一対の偏光板間
   に、対向して配置された一対の電極基板間にほぼ垂直配
   向したネマチック液晶を挟持してなる第２の液晶セルを
   介在させたことを特徴とする電気光学素子。
2. （２）前記第１の液晶セルの前記一対の電極基板間に印
   加する電圧を３値以上選択できる手段が、選択電圧と非
   選択電圧以外に中間電圧を印加することのできる時分割
   駆動回路であることを特徴とする請求項１記載の電気光
   学素子。