JPH02207217A - 液晶パネル - 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】 〔概要］ 本発明は２色性色素添加により見やずい自／黒表示か可
能なＳＴＮ形液晶パネルに関し、液晶分子のツイスト状
態、液晶セルのリタデーション等を規定することにより
、明るさとコン１−ラストとのバランスか良く、表示品
質の良い白／黒表示可能な液晶パネルの提供を目的とし
、外側に偏光板かそれぞれ積層され、内側にそれぞれ透
明電極と配向膜とが積層された一対の透明絶縁基板の基
板間の空間部位に２色性色素を添加した液晶００）を注
入した液晶パネルにおいて、第１の形態では液晶のツイ
スト角を２５５°以上２６５゜以下とし、液晶のセル厚
を５１ｔｍ以上８１１ｍ以下とし、液晶の持つリタテー
ションを０．５５μｍ以」−０，７μｍ以下として構成
し、第２の形態では２枚の配向膜へのラビング方向を２
分割する方向をＯ。

とした時に、下側の偏光板の吸収軸角度を８５°以上９
５°以下とし、上側の偏光板の吸収軸角度を７２゜以上
８２°以下とし、２色性色素の吸収スペクトルの中心波
長を５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下とし、２色性色素の
液晶に対する添加量の割合を１．（ｈｔ％以上３．０呵
χとして構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は液晶パネルに関し、更に詳しくは、２色性色素
を添加することにより見やずい白／黒表示が可能なＳＴ
Ｎ形液晶パネルに関する。

液晶分子の分子軸を液晶層に沿って９０°ねじる（ツイ
ストさ一已る）従来のねしれネマティック形液晶（ＴＮ
形液晶）はコントラスＩ・比か低く、大容量表示ばでき
なかったか、近年、更にツイスト角度を大幅に増やして
１８０°から２７０°の範囲内とし、印加電圧に対する
液晶セルの光学特性変化を象、峻にした超ねしれ輩マチ
イック形液晶（ＳＴＮ形液晶）が実用化されている。こ
のＳＴＮ形液晶は、その複屈折効果を用いた表示方法に
より、液晶ば絵素数１０’〜１０５の表示が可能になり
、このようなＳＴＮ形液晶を用いた単純マトリクス形式
で多数ラインの表示を実現した大容量液晶デイスプレィ
装置かワードプロセッサや液晶テレビ等に商品化されて
いる。

ところが、このＳＴＮ形液晶は複屈折効果を用いた干渉
現象による色変化効果を表示に用いているために、オン
またはオフの状態で必然的に表示が着色する。

ところで、表示の色調に関しては、原理的にも白／黒表
示が可視光領域の全成分の光をオン／オフ変調して得ら
れることから、コントラスｌ〜も良く、そのため、従来
より文書も白地に黒の文字や図表か一般に用いられてき
ている。このため、ＣＲＴやフラントディスプレイとい
った電子デイスプレィ全体に対しても市場から白／黒表
示の要求があり、特に、使用時間の長い業務用のＯＡｉ
器の分野からの要望は強い。

更に、ＳＴＮ形液晶の白／黒表示は、多色またはフルカ
ラーの表示を行・う上でも必須の要件てある。つまり、
このＳＴＮ形液晶を用いてカラー表示を行わせる場合に
は、表示色が白／黒でないとレットＲクリーンＧ、フル
ーＢの三原色の間で色むらか発生ずる等の問題がある。

従って、大容量で表示品質の優れたＳＴＮ形液晶を用い
た白／黒表示の液晶パネルが要望されている。

（従来の技術〕 Ｓ　Ｔ　Ｎ形液晶の白／黒表示化に対しての技術的アブ
ローヂとしては、現在までに次の３つの方式が開発され
てきている。

（１）ＯＭＴ形 従来のＳ”ＦＮ形液晶をベースとして、液晶層のリタデ
ーション（ｄΔｎｏｄは液晶層厚、Δｎは液晶の複屈折
値）を減少させ、無彩色化を図るもの。リタデーション
値を減少させることにより白状態に近つけられるかパネ
ルの透過率が低下するという問題もある。

（２）色素添加形 ＳＴＮ形液晶のブルーモートを基本とし、オフ時の青色
表示状態を２色性色素を添加するごとにより色補正し黒
色を表示するもの。黒色系の２色性色素の液晶中への溶
解により白色状態（オン時）の透過率低下が避けられず
、また、応答速度が遅くなるという問題もある。

（３）２層形 従来のＳＴＮ形液晶に、表示の着色を解消するだめの電
極構造のない光学的なＳ　’Ｔ’　Ｎ形液晶パネルを補
償板として重ね合わせたもの。マトリクス配列した一対
の電極間に１８０°〜２７０°ツイス１−　したネマテ
ィック液晶を有する駆動パネルと、この駆動パネルの液
晶とはツイスト・方向か逆でかつツイスト角度が等しい
ネマティック液晶を有する補償パネルとを重ね合わせ、
さらにその両側に一対の偏光板の吸収軸を直交して配置
した構成てあり、ＤＳＴＮＳＴＮ形液晶れる。

このうち、２層形のＤＳＴＮ形液晶パネルは、良好な白
／黒表示が可能で透過率の低下の問題もないので、近年
、ＯＡｉ器用の大型液晶表示パネル用に使用され始めて
いる。

〔発明が解決しようとする課題］ ところが、以」−のように構成されたＤＳＴＮ形液晶パ
ネルてはコントラスト であるが、２枚のＳＴＮ形液晶パネルを必要とするので
次のような問題が発生する。

■　補イ貰パネルを製造する工程か入るため、製品の歩
留りか悪くなる。

■　２枚の液晶パネルを組み合わせているため、同一数
の液晶パネルを製造した時に得られる表示装置の数は、
１枚の液晶パネルを使用する装置に比へて半分になる。

■　液晶パネルを２枚使用するのでコストが高い上に重
量が大きい。

そこで、本発明者らは前述の色素添加形の液晶パネルを
用いて実験の結果、液晶分子のツイスト角、液晶層の層
厚（セル厚）やリタテーションを規定することにより、
見やずい白／黒表示を行うことができる液晶パネルを提
供できることを見出した。

よって、本発明は、液晶分子のツイスト状態、液晶セル
のリタテーション等を規定ずろことにより、明るさとコ
ントラスト しかも表示品質の良い白／黒表示可能な液晶パネルを提
供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成する本発明の液晶パネルの第１の形態の
原理構成が第１図に示される。本発明の液晶パネルは、
外側に偏光板１．２がそれぞれ積層され、内側にそれぞ
れ透明電極５，６と配向膜７、８とが積層された一対の
透明絶縁基板３．４の基板間の空間部位に２色性色素９
を添加した液晶１０を注入した液晶パネルであって、前
記液晶００）のツイスト角を２５５°以上２６５°以下
とし、液晶００）のセル厚を５μｍ以上８μｍ以下とし
、液晶１０の持つリクデーシジンを０．５５μｍ以上０
．７　μｍ以下として構成される。

また、本発明の第２の形態の液晶パネルは、前述の第１
の形態の液晶パネルにおいて、２枚の配向膜７，８への
ラビング方向を２分割する方向を０°とした時に、偏光
板１の吸収軸角度を８５°以」二９５°以下とし、偏光
板２の吸収軸角度を７２°以」二８２°以下として構成
される。更に、本発明の第３の形態の液晶パネルは、前
述の第１の形態の液晶パネルまたは第２の形態の液晶パ
ネルにおいて、２色性色素９の吸収スペクトルの中心波
長を５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下とし、且つ２色性色
素９の前記液晶００）に対する添加量の割合が１．０４
％以上３．０呵χとして構成される。

〔作用〕

本発明によれば、規定した液晶分子のツイスト状態、液
晶セルのリクデーション等により、明るさとコントラス
トとのバランスかとれ、液晶パネルの白／黒表示の表示
品質が向上する。

〔実施例〕

以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する
。

第２図は本発明の液晶パネルの一実施例の構成を示す分
解斜視図である。■、２は偏光板であり、この偏光板１
と２との間に透明絶縁基板である２枚のガラス基板３．
４に挟まれた表示用のＳＴＮ形液晶パネル（駆動パネル
）２０か積層されている。

また、２枚のガラス基板３，４の内側にはそれぞれ、互
いに直交関係にあるＩＴＯ等の透明電極５６と、その内
側に位置する配向膜７，８が積層されており、配向膜７
，８の間に２色性色素９を含んだ液晶１０が封入されて
いる。

以上のように構成された液晶パネルにおいて、この実施
例では駆動パネル２０の下側のガラス基板３の配向膜７
に実線イで示ずラビングを施し、上側のガラス基板４の
配向膜８に実線口で示すラビングを施す。そして、この
ラビング方向は、このラビングによって液晶分子のライ
スＩ・する角度か２５５°から２６５°の範囲となる方
向とする。また、この実施例では液晶１０の層の厚さ（
セル厚）ｄか５μｍ以上８ｐｍ以下になるように作り、
このときの液晶１０のリタデーション値Δｎ−ｄか０．
５５μｍ以」二〇．７μｍ以下になるようにする。

更に、この実施例でば配向膜７に施した実線イて示すラ
ヒンク方向と、配向膜８に施した実線口で示すラヒング
方向を２等分する方向をＯｏと定め、この方向を基準に
して偏光板１の吸収軸角度が第１図に矢印ハて示すよう
に８５°以上９５°以下になるようにし、偏光板２の吸
収軸角度が矢印二で示すように７２°以」二８２°以下
になるようにする。

なお、この実施例では前述の２色性色素９の吸収スペク
１〜ルの中心波長を５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下と定
めである。

以上のように液晶１０のツイスト角、セル厚、及び液晶
１０の持つリクデーション値を定めると、液晶パネルの
明るさとコントラスト 良くなって液晶パネルの見やずさが向上し、更に、偏光
板１，２の吸収軸角度並びに２色性色素の吸収スペクト
ルの中心波長を定めると白／黒表示の表示品質か向上す
るか、これは本発明者らの実験結果によるものであり、
その実験結果を以下第３図から第９図に示す。

第３図は液晶分子のツイスト角と表示の明るさ（透過率
％）の関係の実験結果を示すものである。

この実験においては、セル厚ｄか６μｍ、リタテーショ
ン値Δｎ−ｄか０．６μｍであり、黒い２色性色素を一
定量添加した液晶１０を使用した。この実験の結果、ツ
イット角を大きくする程、表示か明るくなるという結果
が得られた。但し、２７０。

以上に液晶をツイストさせると、一般に電気光学特性に
ヒステリシスか生じてしまうことも判明した。

第４図は液晶１０のセルｊソｄと、コン１〜ラス１〜及
び明るさとの関係を示す実験結果である。この実験にお
いては、液晶１０のツイスト角を２６０°に固定すると
共に、液晶１０のリクデーション値Δｎ−ｄを０．６μ
ｍとした。この実験の結果、セル厚ｄを厚くすると、色
素の吸収の効果が大きくなるためにコントラストは向上
するか、逆に明るさか暗くなるというテークが得られた
。このテークから、コントラスＩ〜か良く且つ明るさも
明るいとい・）条件に適するセル厚ｄとしては、６μｍ
以上８μｍ以下であることか分かる。

第５図は液晶１０のリタデーション値Δｎ−ｄを変化さ
せた時の明るさとコントラストとの関係を示す実験結果
である。この実験からリタデーション値Δｎ−ｄが０．
６　μｍ前後の時に明るさとコン１〜ラストとのバラン
スかとれるというデータが得られた。

以上の実験結果により、液晶ＩＯのツイスト角を２５５
°以上２６５°以下とし、液晶１０のセル厚を５μｍ以
上８μｍ以下とし、液晶１０の持つリタデーションヲ０
．５５μｍ以上０．７７１ｍ以下とすると、液晶パネル
２０の明るさとコントラストの良くなることが分かる。

次に、以」−のように規定された液晶パネル２０以外の
偏光板１，２の規定、及び２色性色素の規定について説
明するか、ここでは第２図に示した液晶パネルを、下表
１のように規定して実験を行った。

第６図は以上のような条件のもとて、２色性色素の添加
量を変えたときの表示色の変化を示すものであり、国際
照明委員会の定めた色の評価方法を示ずＣＩＥチャート
と呼はれるものである。ごのチャー１・では、左上方向
か緑色Ｇを示し、右下方向が赤色Ｒを示し、左下刃向か
青色Ｂを示している。そして、点Ｄ６５　（　Ｘ　＝０
．３１．３　、Ｙ　＝０．３２９の場所）が明状態で白
色となり、暗状態で黒色を示す白色の基準点を示してい
る。

この実験では、色素の添加量を０ｗｔ％から増加さ一仕
たところ、明状態、暗状態ともに無彩色に近つき、添加
量か２＋ｖｔ％で明状態と暗状態の表示色かほぼ等しく
なるデータが得られた。この状態ではパネル単体の色は
暗状態の時に多少青色がかかるか、最終的には液晶パネ
ルの背面に内蔵する光源であるバックライトの色を、第
７図のＩＣＥヂャートニ示すよう４コＸ　＝０．３２０
．　Ｙ　＝０．４００　ノように多少緑色かかったもの
とすることで、両者を合わせた表示色か明状態、暗状態
ともに無彩色となり、白／黒表示か実現できる。

第８図は偏光板１の吸収軸角度を９０°に固定した状態
で、偏光板２の吸収軸の角度を変えて実験した時の表示
色の変化を示す第６図と同しＣＩＢチャー１・である。

この実験から明状態では変化させた全ての角度で白色に
近くなるが、暗状態では偏光板２の吸収軸角度によって
表示色がばらつき、吸収軸角度か７７°の時に明状態と
暗状態の表示色か近くなるというデータが得られた。

第９図は２色性色素の吸収スペクトル特性を示すもので
ある。この図におりるＹ軸は吸収係数であり、入力光を
Ｔ。、出力光をＴと表した時に、ｌｏｇ、Ｔ／Ｔｏで表
される。また、Ｘ軸は光の波長λを表しており、λ−４
３５，８ｎｍが青色を示し、λ−５４６．１ｎｍが緑色
を示し、λ−７００．Ｏｎｍが赤色を示している。よっ
て、この図からは２色性色素の吸収スペクトルの中心波
長を５００ｎｍから６００ｎｍとすれば、この２色性色
素を添加した液晶に光を入射すると、光の緑色の成分が
吸収され、液晶パネルが暗状態の時に出力される光の色
が紫色に近くなり、より黒に近づくことになる。

以上のよ・うに、液晶１０のツイスト角を２５５°以上
２６５°以下とし、液晶１０のセル厚を５μｍ以」二８
μｍ以下とし、液晶１０の持つリクデーションを０．５
５μｍ以上０．７　μｍ以下とした明るさとコン１ラス
トの良い液晶パネルに対して、更に、偏光板１．２の吸
収軸角度をそれぞれ８５°以上９５°以下及び７２°以
上８２°以下とし、２色性色素９の吸収スペクトルの中
心波長を５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下とし、且つ２色
性色素９の前記液晶１０に対する添加量の割合か１．０
罰％以ｊ、＝３．０ｗｔχとすると、白／黒表示の表示
品質の良い液晶パネルか実現できることになる。

〔発明の効果〕

以」二説明したように、本発明では液晶パネルの液晶の
セル厚、ツイスト角、リタデーション値を規定し、更に
、２枚の偏光板の吸収軸角度と液晶に添加する２色性色
素の吸収スペク１ヘルの中心波長及びこの２色性色素の
液晶に対する添加量の割合を規定することにより、明る
さおよびコン１−ラストのバランスが良く、しかも、白
／黒表示品質の良好な液晶パネルが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する図、第２図は本発明の
一実施例の液晶パネルの構成を示す分解斜視図、第３図
は液晶分子のツイスト角と明るさの関係を示す線図、第
４図は液晶のセル厚と明るさとコントラスト クデーションイ直Δｎ−ｄと明るさとコントラストとの
関係を示す線図、第６図は２色性色素の添加量に対する
表示色変化の関係を示すＩＣＥチャド図、第７図はハッ
クライ１〜の有無による表示色変化を示すＩＣＥチャー
ト図、第８図は偏光板の吸収軸角度に対する表示色変化
特性を示すＩＣＥチャー１・図、第９図は２色性色素の
吸収スペクトル特性を示す特性図である。 ■，２・・・偏光板、 ３、４・・・ガラス基板（透明絶縁基板）、５、６・・
・透明電極、　７．８・・・配向膜、９・・・２色性色
素、　　１０・・・液晶、２０・・・駆動パネル。 ツイスト角と明るさの関係図 第３図 セル厚と明るさとコントラストの関係図△ｎ−ｄ値と明
るさとコントラストの関係因襲 図 Ｏ ○ 部畳孝姪 ■ ○

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外側に偏光板（１）、（２）がそれぞれ積層され、
   内側にそれぞれ透明電極（５）、（６）と配向膜（７）
   、（８）とが積層された一対の透明絶縁基板（３）、（
   ４）の基板間の空間部位に２色性色素（９）を添加した
   液晶（１０）を注入した液晶パネルにおいて、 前記液晶（１０）のツイスト角を２５５°以上２６５°
   以下とし、液晶（１０）のセル厚を５μｍ以上８μｍ以
   下とし、液晶（１０）の持つリタデーションを０．５５
   μｍ以上０．７μｍ以下としたことを特徴とする液晶パ
   ネル。 ２、請求項１記載の液晶パネルにおいて、 前記２枚の配向膜（７）、（８）へのラビング方向を２
   分割する方向を０°とした時に、前記偏光板（１）の吸
   収軸角度を８５°以上９５°以下とし、前記偏光板（２
   ）の吸収軸角度を７２°以上８２°以下とし、前記２色
   性色素（９）の吸収スペクトルの中心波長を５００ｎｍ
   以上６００ｎｍ以下とし、２色性色素（９）の前記液晶
   （１０）に対する添加量の割合を１．０ｗｔ％以上３．
   ０ｗｔ％としたことを特徴とする液晶パネル。