JPH028A

JPH028A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH028A
Application number: JP63263169A
Authority: JP
Inventors: Tetsushi Yoshida; 哲志吉田; Ken Kojima; 小島　謙
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1987-10-19
Filing date: 1988-10-19
Publication date: 1990-01-05
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: JP2700006B2

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、電界効果型のツイスト・ネマチック効果を用
いた時分割駆動用の液晶表示素子に関する。

［従来の技術および課題］マトリックス状に配列された複数の画素を有する液晶表
示装置Ｆｉ、コンビエータ端末の表示装置、テレビ＝）
！Ｉン受像器等の画像表示装置に応用されている。この
画像表示装置社、近年特に大型化、及び高画質化が要求
されてお〕、そのため、画素数の増大、及びコントラス
トの向上が望まれている。この様な画像表示装置に応用
される液晶表示装置は、一対の対向する基板の内面それ
ぞれに、複数の電極を配列し、これらの電極の対向する
部分がマトリックス状に配列された複数個の画素を形成
するように構成された単純マトリックス型のツイスト・
ネマチック液晶表示素子（以下マトリツクスＴＮ、　Ｌ
Ｃ，素子と称する〕を有している。このマトリツクスＴ
Ｎ、　ＬＣ，素子は時分割で駆動される。

この様なマトリツクスＴＮ、　ＬＣ，零子において、解
像度を高くシ、又は表示面積を大型化するために画素数
を増大させようとすると、必然的に走査線の数が多くな
シ、高時分割ＮＷｈを行なう必要が生ずる。

しかし、この場合、時分割数が多くなると、各画素をオ
ンさせるために液晶へ印加されるオン電界と１１各画素
をオフさせるために液晶へ印加されるオフ電界との実効
値電圧の差が少なくなるため、駆動電圧の動作マージン
が小さくなり、またコントラストが低下し、さらに視野
角特性も悪くなる。

液晶表示素子の動作マージン、及びコントラストは、電
圧−輝度特性に依存す”る。即ち、液晶に印加される電
界の強さの変化に対する透過率の変化が急峻なほど、動
作マージンを大きくすることができ、且つコントラスト
を高くすることができる。電圧−輝度特性の急峻性は、
第１図に示す如く、透過率−ｌＩＥ５０％になる電圧ｖ
ｓｏと、しきい値電圧ｖｅとの比（以下ｒ値と称す〕で
表わされる。

このｒ値が１に近いほど前述した透過率の変化が急峻で
あり、動作マージンを大きくすることができ、且つコン
トラストも高い。

また、高時分割で駆動されるマトリックス表示素子は、
時分割数が多く、１選択期間が短かくなるため、高速応
答することが要求されている。

上述した如く、高時分割で駆動されるマトリックス表示
素子は、０　ｒ特性が１に近いとと。

■　視野角が広いこと。

０　応答速度が速いこと。

が要求されている。

前記ｒ特性については、　ＩＬ　Ｓｅｈａｄｔ氏らによ
って研究されている。この研究によれば、電圧−輝度特
性の急峻性を表わすｒ値は、下記の式（Ｉ）によって表
わされ、実際の素子が示す特性と良く一致することが知
られている。

・−・・・−（１）ここで、ｖ　：透過率が５０−になるときの印加電圧Ｖｃ　：Ｌきい値電圧Ｋ１１：液晶のスプレイ弾性定数Ｋ３３：液晶の曲げ弾性定数 Δε：液晶の誘電率異方性ｔ１：液晶分子軸に垂直な方向の誘電率Δｎ：液晶の屈
折率異方性４　：液晶層厚１　：光の波長この式（！）ＫよればＳ　ｒｆｌｔを１に近くするには
、開式の第１項、第２項、第３項がそれぞれ１に近くな
れば良いことが明らかである。したがって、ｒ値特性を
良くするには、（−）　　液晶のスプレイ弾性定数Ｋ１１と曲げ弾性定
数Ｋ３３との比（以下弾性定数比Ｋ１１／Ｋ１１と称す
〕が小さいこと。

伽）　液晶の分子軸に垂直な方向の誘電率と誘電異方性
Δεとの比（以下、誘電率の比Δξ／ｌｊＬと称す〕が
小さいこと。

（ｅ）　　液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積
Δｎｏｄの値が、入射光の波長を５５０　ｎｍとしたと
きに、１．１（μｍ〕であること。

を同時に満足すれば良い。

また、コントラストの観察方向に対する依存性（以下視
角特性と称す］については、　Ｇ、　ＢムＵＲ氏によ）
研究され、Ｍｏｌｅｃｕｌａ　ｅｒｙｓｔａｌａ　ａｎ
ｄ　ｌｌｑｕｌｄｃｒｙｓｔａｌｓ　、　Ｖｏｌｕｍ　
６３　、　Ｎｏｗ　１　ｔｏ　４　＃　１９８１　ｅ［
Ｔｈｅ　　Ｉｎｆｌｕ＠ｎｃ＠　ｏｆ　Ｍａｔ＠ｒｉｍ
ｌ　　ａｎｄ　ＤｅｖｉｃｅＰａｒａｍｓｔｅｒａ　ｏ
ｎ　　ｔｈｅ　Ｏｐｔｉｅａｌ　　Ｃｈａｒａｃｔｅｒ
ｌｇｔｉｅｍｏｆ　Ｌｌｑｕｌｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄ
ｌｇｐｌａｙａ　Ｊ　Ｋ報告されている。この報告によ
れば、視角特性は、液晶表示素子の液晶層厚ｄと液晶の
屈折率異方性Δｎに依存する。即ち、液晶層厚ｄと液晶
の屈折率異方性Δｎの状Δｎｏｄ　（以下Δｎｏｄと称
す］が大きい液晶表示素子は、液晶素子の正面から見た
ときと斜め方向から見たときの見かけ上のノｎｏｄの変
化率が大きいため視ｔ角特性が悪い。反対にΔｎｏｄが
小さい液晶表示素子は視角特性が良い、また、Δｎｏｄ
が等しい液晶表示素子を比較した場合では、液晶の屈折
率異方性Δｎが小さいほど視角特性が良い。つま）視角
特性が良いということは観察方向の変化に対してコント
ラストの変化が少ない。したがって、視角特性を良くす
るためには、（萄　Δｎｏｄを小さくすること。

（０）　Δｎを小さくすること。

を満足させれば良い。

さらに、応答特性については、液晶表示素子がオン動作
するときの応答時間ｔ。Ｎと、オフ動作するときの応答
時間ｔ。１１がそれぞれ下記の論理式（６）。

［相］で表わされ、実測値とも良い一致を見ることが知
られている。

ｔｏＮ＝ダ／（８０ΔξＥ　−ｘｑ　　）　　　　　　
　−−−−−−−−（１）ｔＯＦＦ　＝ダ／　Ｋｑ　２
−−−−−−−−４１０ここでダニ粘度 ε０：真空中の誘電率Ｅ：電界強度Ｋ２．：ねじれ弾性定数この式（ＩＩ）　、　（ＤＯによれば、応答速度は、主
に粘度ダと電界強度Ｅとに依存する。即ち、応答速度を
速くするには、（ｆ）　　粘度ダを小さくすること。

（ロ）電界強度を大きくすること。

を満足させれば良い。

上述した技術的背景に基づいて、従来のマトリツクス謂
、　ＬＣ，素子は、前述したｒ％性を急峻にするための
条件（ａ）〜（Ｃ）のうち、ｌｎ−ｄＫ関する要件がｒ
％性に最も大きく影響するため、可視光線の波長帯域の
中心がほぱ５５０　ｎｍであるから、Δｎｏｄをほぼ１
．１　（ｆｉｖｍ　）に設定している。この場合、液晶
の屈折率異方性Δｎが一般に０．１３〜０．１６の範囲
にある曳め、液晶層厚（電極間ギャップ）ａｔ１７．０
〜８．５Ｃμｍ〕の範囲に設定されている。

この様な従来の液晶表示素子は、ｉｎ−ｄの値が１．１
であるので、比較的高いコントラス）？示す。

しかし、未だ十分高いコントラストが得られない。

また、ｉｎ−ｄの値が大きいため、視角特性が悪Ｃ１液
晶層厚ｄの値も大きくなるため応答速度が遅い。

この応答速度を速くするために、液晶層厚ｄを小さくす
ると、高いコントラストを得るためのΔｎｏｄの条件を
満すためにΔ肱の値ｆ：０．１４７以上に大きくしなけ
ればならない。しかし、この場合、Δｎの値が大きいの
で視角特性がさらに悪化する。また、視角特性及び応答
速度を改善するために、液晶層厚ｄ及びΔｎの値を小さ
くするとΔｎｏｄの値が最適値１．１から大きく相違す
ることとな〕、コントラストが著しく低下する。したが
って、高コントラスト、広視野角、及び高速応答を十分
満足させることができない。

以上述べた如く、従来の液晶表示素子は、十分高いコン
トラストの画像表示を得ることが困難であ〕、また高時
分割駆動用のマトリックス表示素子に要求される前述し
た要件■乃至■を同時に濡すことが困難であり、十分な
表示品質の画像表示が得られなかった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
ので、その目的は、高コントラストの画像表示が可能な
液晶表示素子を提供することである。さらに、本発明の
目的は高コントラスト、広視野角、及び高速応答性のす
べて特性を満足し、高時分割駆動に適した液晶表示素子
を提供することである。

［課題を解決するための手段］上記目的全達成するため、本発明は、対向する一対の基
板と：該一対の基板の対向する内面に、互いに対面するように
それぞれ配列形成された複数の電極と：該複数の電極が
形成された該一対の基板の内面それぞれに形成され、所
定の方向へ配向処理された配向膜と：対向する該一対の基板に形放された対面する電極間に介
在し、誘電異方性Δεと液晶分子軸方向に垂直な方向の
誘電率との比で表わされる０、５以下の誘電率の比Δξ
／Ｃ土の値と、及びスプレイ弾性定数Ｋ１１と曲げ弾性
定数Ｋ３３との比で表わされる０、８以下の弾性定数比
Ｋ３３／Ｋ１１の値を有するネマチック液晶と：該ネマチック液晶を挾んで配置された一対の偏光板を有する液晶表示素子を提供する。

上述した構成をもった本発明の液晶表示素子は、液晶と
して、誘電率の比Δξ／ξ上と、弾性定数比Ｋ３３／Ｋ
１１が共に極めて小さいネマチック液晶を用いている。

この誘電率の比Δｇ／ξ１及び弾性定数比Ｋ３３／Ｋ１
１の値は、従来の液晶組成物がそれぞれΔξ／吐＝１．
０以上、Ｋ、ｓ／Ｋ１１　＝　１．２〜１．３程度であ
るのに比べて極めて小さい。この様に極めて小さい誘電
率の比Δξ／ξ１及び弾性定数比Ｋ１１／Ｋ１１　Ｃ値
を有する液晶組成物を電極間に介在させて得られた本発
明の液晶表示素子は、ｒＩ！！ｆ性が向上し、コントラ
ストが極めて高い。

また、本発明の液晶表示素子は、前述したｒ特性を表わ
す式（１）が適用されない。つまり、式（１）から導か
れるｒ特性を最適にする要件（ａ）　ｓ　（ｂ）　＃　
（ｅ）とは異なる条件のもとて最適なｒ％性が得られる
。

即ち、誘電率の比Δε／ｅ上の値が０．５以下で、且つ
弾性定数比Ｋ３３／Ｋ１１が０．８以下の液晶組成物を
用いた液晶表示素子に関しては、そのほぼ正面方向から
観察した場合のコントラス）１−最も良くするためのΔ
ｎ−ｄの値が、０−５０　（μｍ〕から０．７０（μｍ
〕の範囲に存在する。望ましくはΔｎ−ｄの値が０．５
４から０．７０の範囲であり、さらに望ましくは、０．
５４から０．６５の範囲である。この様に本発明の液晶
表示素子は液晶の誘電率の比ｌξハ±の値、及び弾性定
数比Ｋ１１／Ｋ１１の値を極めて小さく４シたので、Δ
ｎ−ｄが小さい値で高コントラストが得られる。また、
液晶層厚ｄを小さくできるので高速応答が得られ、また
、Δｎ及びΔｎ−ｄが小さいので、視角特性も良好にな
る。

したがって、高時分割で駆動される液晶表示素子の電気
光学的特性が極めて良くなる。

本発明においては弾性定数比Ｋ３３／Ｋ、　、の値およ
び誘電率の比ΔＣ／＃土の値は、それぞれできるだけ小
さい方が望ましい。具体的には、誘電率の比Δｔ／ｅ土
の値が０．１〜０．５の範囲であることが望ましく、さ
らに望ましくは０．２〜０．４の範囲である。

また弾性定数比Ｋ３．／Ｋ、　、の値は、液晶組成物と
して実現可能な値より大きく、０．８以下であり、例え
ば０．２又Ｆｉ０．４以上で、且つ０．８以下である。

また、さらに、液晶層厚ｄＦｉ、４．０　ｆｉｍから８
．０μｍの範囲に設定されることが望ましく、さらに望
ましい範囲Ｆ１４．０μｍから７．０μｍである。

Δｎ＠ｄを０．５４μｍから０．７０μｍの範囲に設定
する場合、液晶層厚ｄは、４．０μｍから、７．０μｍ
の範囲に設定するのが望ましく、さらに望ましくは、６
μｍ以下である。また、液晶の屈折率異方性Δｎは、０
．０８から０．１４の範囲に設定するのが望ましく、ま
たさらに望ましくは、０．１２よｉ小さＬへ値である。

［実施例］以下に、本発明を用いた実施例を詳細に説明する。先ず
、本発明のマトリツクスＴＮ、　ＬＣ，素子について、
図面を参照して説明するー第２図及び第３図において、透明なガラス板又は光学的
に等方性のグラスチック板からなる下基板１上Ｋは、第
３図上て上下方向Ｋ凰びた第１の電極２　、　！　、−
・・が複数配列され、これらの第１の電極！　、　２−
・・が配列された基板面を覆って配向処理を施した配向
１１１５が形放されている。下基板１と同様の材料から
なる上基板４上には、第３図上で横方向に延びる第２の
電極５　、５−・・が複数配列され、これらの第２の電
極Ｓ　、　Ｓ　−・・が配列された基板面を覆って配向
処理を施した配向膜６が形成されている。これらの下基
板１及び上基板４は、第１の電極２　、２−・・及び第
２の電極５　、５−・・が形成された面を内側にし、所
定の間隙を保って対向させ、シール材１によって接着さ
れている。これらの下基板１と上基板４との間隙には、
後述するネマチック液晶８が封止されている。このネマ
チック液晶８は、第１の電極２と第２の電極５，５・・
・の間に、厚さｄの液晶層を形成している。そして、下
基板１及び上基板４のそれぞれ外側には、一対の偏光板
９．１０が配設されている。

第４Ａ図および第４Ｂｒｌ！Ｊは、配向膜３，６の配向
処理方向と、一対の偏光板９，１０の偏光軸の方向を示
している。前記下基板１及び上基板４の電極形成面に形
成された前記配向１Ｍ３ｅ６は、第４Ａ図に示す如く、
ラビング処理されている。即ち、下基板１の配向膜３は
、破線矢印で示す配向処理方向１１にラビングされ、上
基板４の配向膜６は、前記配向処理方向１１に対して略
９０°で交差する実線矢印で示す配向処理方向１２にラ
ビング処理される。この様に略９　Ｇ異なる方向へラビ
ング処理された上下基板１．４間に封止されたネマチッ
ク液晶８は、その液晶分子が略９０ねじれたねじれ配向
となる。前記一対の偏光板９，１００偏光軸は、第４Ａ
図に示す様に、下偏光板９の偏光軸１３（破線矢印で示
す］と上偏光板１０の偏光軸１４（実線矢印で示す］と
が、互いに略平行で、且つ上基板４に形成した配向膜６
の配向処理方向１２と略平行である。尚、上下偏光板１
０゜９の偏光軸は、第４８図に示す様に、下偏光板９の
偏光軸１３と上偏光板１０の偏光軸１４とが互いに略♀
行で、且つ下基板１に形成した配′向膜３の配向処理方
向１１と略平行でありても良い。

上述した液晶表示素子は、第３図に示す様に、下基板１
の端部に鷺出した前記第１電極２．２゜・・・の端子２
ｍ、２＊・・・がリードｉ！ｉ！１５９１５・・・を介
して駆動回路１６に接続され、また、上基板４の端部に
延出した前記第２の電極５　、５−・・の端子５＆、５
ｍがリード線１１．１フー・・を介して駆動回路１６に
接続されている。この様な液晶表示素子においては、下
基板１に形成された第１の電極２　、２−・・が列電極
１８を構成し、上基板に形成された第２の電極Ｓ　、　
Ｓ　、−・・が行電極１９を構成している。これらの列
電極１８及び行電極１９がネマチック液晶を介して交差
した部分はそれぞれ１つの画素を形成している。そして
、行電極１９には、駆動回路１６からそれぞ−れの第２
電極５．５゜・・・に順次電圧を印加する走査信号が供
給され、列電極１８Ｋは、画俊データに応じたデータ信
号が、前記走査信号と同期させてそれぞれの第１の電極
Ｊ　、　ｉｌｌ−・・に供給される。この様にして、行
電極１９と列電極１８が交差する部分のネマチック液晶
に電界を印加し、このネマチック液晶の液晶分子を挙動
させることによ）各画素の点灯状態が制御される。即ち
、この液晶表示素子は、時分割慰動されている。

本発明の液晶表示素子は、ネマチック液晶として誘電異
方性Δεと液晶分子軸に垂直な方向の誘電率ε工との比
Δε／ｅ上が０．５以下で、且つスプレィ弾性足数Ｋ１
１と曲げ弾性定数Ｋ３３との比Ｋ３３／ＩＣ，。

が０．８以下の液晶組成物を用いている。そして、液晶
層厚ｄと屈折率異方性Δｎとの積Δｎａｄの値は０．５
４以上、０．７以下である。即ち、ネマチック液晶の誘
電率の比Δε／ｌ工が小さい液晶表示素子は、液晶分子
の配向状態の変化に応じた誘電率の変化が少なく、液晶
の等価的インピーダンスの変化が少ないので、電極間に
印加される電圧に対する液晶に印加される電界の直線性
が良くなるために、コントラストが向上する。また、液
晶表示素子の応答速度は前述した式（ＩＩ）　、　ＧＯ
）で表わされるが、これをとして変形するととなる。これらの式（Ｖ）　、　（ｍ）から明らかな如
く、ネマチック液晶のスプレイ弾性定数Ｋ１１ヲ大きく
して弾性定数比Ｋ１１７Ｋ１１ｆ小さくした液晶組成物
を用いた本発明の液晶表示素子は、立上が９時間ｔｏｎ
及び立下が９時間ｔ。ＦＦが共に小さくなシ高速度で応
答する。この様に誘電率の比Δｇ／ｇ上の値、及び弾性
定数比Ｋ１１／Ｋ１１が小さいネマチック液晶を用いた
液晶表示素子は、前述したＣＩ）が適用されず、高いコ
ントラストが得られる。また、この液晶表示素子社、Δ
ｎ４の値が１．１よりも小さい値の特定の範囲で最良の
電気光学的特性が得られる。

したがって、Δｎ−ｄの値が小さいので、視角特性が良
〈な夛、また、ｄｔ−小さくすることができるので、液
晶に印加される電界強度を大きくして高速応答させるこ
とができる。

この様にして構成された本発明の複数の液晶表示素子・
について、これらの電気光学的特性が測定された。これ
らの液晶表示素子は、異なる液晶層厚ｄｉ有し、また異
なる液晶組成物を用いたいくつかの具体的な実施例であ
る。これらの実施例の構成要素及び電気光学的特性を、
下記の第１表に示した。この第１表において、屈折率異
方性Δｎは、λ−５８９ｎｍでの測定値。コントラスト
は１／６４デエーテイの駆動信号で駆動したときの視角
θ＝１０°の方向におけるオン時の透過率の値Ｙ。Ｎを
、オフ時の透過率の値Ｙ。１１で除した値（ＹＯＮ／Ｙ
ＯＦＦ　）である。測定時の温度は２５℃である・しき
い値電圧、視角特性、応答速度は、ｌｋ［ｚスタティッ
ク駆動信号で駆動したときの測定値である。また、前記
しきい値電圧ｖｔｈＦｉ透過率が５０％Ｋおける印加電
圧と定義する。応答速度は、輝度が１０−から９０％に
達するまでの立上がシ時間ヲＴｒとし、輝度が９０−か
ら１０％に達するまでの立下が〕時間ヲＴＤとするとき
％　（Ｔｒ＋ＴＤ）／２の値と定義する。視角特性は、
第５図に示す様に、液晶表示素子人の基板面に垂直な２
軸から視角方向へ１σ傾むいた方向Ｐから観測した場合
のしきい値電圧ｖｔｈ（ａ　＝　１　ｏ）とし、２軸か
ら視角方向とは逆方向へ１０″′傾むいた方向Ｑから観
測した場合のしきい値電圧ｔ−ｖｔｈ（θ＝−１１”）
とするとき、温度が２５℃におけるＶ　（θ＝−１０）
　／Ｖｔｈ（θ＝１ｆ〕ｈの値と定義する。尚、この視角特性は、その値が１に近
い程良好であシ、即ち、視野角が広がることを示してい
る。

１　　舊　　藪小Ｉロ　覗　■−献■■１上記実施例１
乃至実施例９は、それぞれコントラストが１７以上と極
めて高い。これらの実施例のうち、実施例１ｔｊ：、Δ
ｎｏｄの値が従来の液晶表示素子とほぼ等しい１．１２
である。しかし誘電率の比Δξ／ξ１の値および弾性定
数比Ｋ１１／Ｋ、　、の値はそれぞれ０．３５　、０．
８０以下と極めて小さい、そのため実施例１は、極めて
高いコントラストを示す。

また、実施例２乃至実施例９は、視角特性が１．０７以
下であ〕視野角が広く、且つ応答速度も３０喫程度ある
いはそれ以下で高速応答が可能となる。したがって、こ
れらの実施例２〜５１１１従来より相反する特性といわ
れていた上記３つの特性をすべて溝足している。特に、
実施例２乃至４は、液晶層厚ｄが６μｍ以下であるため
、応答速度が極めて速く、テレビジ璽ン画像等の動画を
表示する液晶表示素子に最適である。また、実施例２乃
至４Ｆｉ、Δｎｏｄ及び弾性定数比Ｋ１１７Ｋ１１の値
がはげ等しい。この場合、誘電率の比ΔＣ／吐の値が小
さい実施例の方がコントラストが向上している。

したがって、誘電率の比Δ１ハ１＃ｉ小さい方が望まし
い。

実施例５１ｔ、誘電率の比Δξ／ξ１及び弾性定数比３
３／Ｋ１１の値を特に小さくした例であシ、コントラス
ト及び視角特性は極めて良い。したがって、コントラス
ト及び視角特性を良くするには、誘電率の比Δεハ１及
び弾性定数比Ｋおバ１１の値ができるだけ小さいことが
望ましい。

上記実施例１乃至９に示した液晶表示素子は、それぞれ
優れた特性を示すが、実施例９に示す如く、実施例４と
同じ液晶組成物を用いた場合でもΔｎ−ｄが小さくなる
と応答速度及び視角特性は良くなるというものの、コン
トラストが低下する。また、実施例７に示されている様
に、Δｎｏｄの値が０．７を越えると、応答速度及び視
角特性が悪化する傾向が表われる。したがって、高速応
答及び広視野角を得るためには、Δｎ−ｊｏ値を０．５
４以上、且つ０．７０以下の範囲に設定するのが望まし
い。

そして、この場合、屈折率異方性Δｎが大きくなると視
角特性が悪化するので、視野角が広い液晶表示素子を得
るためには、実施例２に示されている様に、屈折率異方
性Δｎｉｊ、０．１４以下であるのが望ましい。また、
同じ液晶組成物を用い、液晶層厚ｄを７．０μｍと８．
０μｍに設定した実施例６．８Ｋ示されている様に、実
施例８＃′ｉ液晶層厚ｄが８μｍと大きいため、応答速
度が３０　ｍｓｅよｉ遅く、且つ視角特性も悪化する傾
向Ｋある。したかって、テレビジ■ン画像等の動画表示
に必要な応答速度３０ｍ５ｅｃを得るためには、液晶層
厚が７．０μｍ以下であるのが望ましい。

上記実施例１乃至９は、種々の電気光学的特性において
極めて優れているが、しきい値電圧が比較的高い。これ
は、誘電率の比Δε／ξ１の値を０．５以下にするため
には、通常用いられている液晶化金物のＣユの値が３〜
５であるため、組成物のΔξの値を高々３程度までしか
大きくできないからである。したが、うて式（ＩＶ）に
よって表わされる様に、Δεが小さい場合にはしきい値
電圧Ｖが高くなる。高いしきい値電圧ｖｃは液晶表示素
子を駆動するための駆動信号の電圧を高くする。しかし
、この駆動信号は、駆動回路によって任意に設定するこ
とができる。例えば、　１／６４デエーテイの駆動信号
を用い最適バイアスで駆動するとき、実施例２の如くし
きい値電圧が４．Ｏｖの場合Ｆｉ駆動信号の電圧ｉ２４
Ｖに、実施例４．６．８の如くしきい値電圧が４．５ｖ
の場合拡駆動信号の電圧を２７Ｖに、実施例７の如くし
きい値電圧が５ｖの場合社駆動信号の電圧を３０Ｖにし
、さらに、実施例３の如くしきい値電圧が５．５ｖの場
合は駆動信号の電圧ｉ３３Ｖにすれば良い、上述した如
く、誘電率異方性Δεの値は３３より小さく、Ｏ，Ｓか
ら１．５の範囲であることが望ましく、さらに望ましく
はΔξの値が０．８〜１．２の範囲である。

上述した如く、本発明の液晶表示素子には、弾性定数比
Ｋ、ｓ／Ｋ１１及びΔξ／ｅＬの値が小さい液晶組成物
を用いている。この様な特性を有する液晶組成物のうち
の数例について、第２表に示す（組成祉重量−〕＝ここ
で、Ｒ、Ｒはアルキル基を表わす。尚、前記実施例１乃
至７＃ｉ、第２表に示す液晶組成物のうち、それぞれ対
応する番号の液晶組成物が用いられている。実施例８お
よび実施例９は、第２表に示すＡ６およびＡ４の液晶組
成物がそれぞれ用いられている。

ＷＥ２表に示した液晶組成物は、誘電異方性が正のＮｐ
液晶化合物の配合割合を少なくして誘電率の比Δ１７ａ
土の値を小さくシ、且つ、弾性定数比Ｋ、５／Ｋ、１が
小さいピリミジン系の液晶化合物の配合割合を多くする
ことによ）、液晶組成物の弾性定数比Ｋ１１／Ｋ１１の
値が小さくなっている。即ち、これらの液晶組成物扛、
Ｏ電異方性Δεが負又社はぼ０のＮｎ液晶化合物の混合
物中に、誹電異方性Δ２が正で、その値が比較的大きい
液晶化合物、例えば末端にシアノ基を有するＮｐ液晶化
合物が少量聞合されている。前記Ｎｎ液晶としては、弾
性定数比Ｋ１１／Ｋ１１が小さいピリミジン系の液晶化
合物が比較的多量に配合され、これに加えて低粘度液晶
、及び高温液晶等が配合されている。この様にして調製
された各々の液晶組成物は、誘電率の比Ｉｓ／ξ工の値
がそれぞれ０．５以下であり、且つ、弾性定数比Ｋ３３
／Ｋ１１の値がそれぞれ０．８以下である。

但し、第１表に示したこれらの液晶組成物は、高粘度の
ピリミジン系液晶化合物を多く配合しているため、粘度
が２０　ｅｐよ）大きい、しかし、本発明の液晶表示素
子は、液晶層厚ｄを比較的小さくしているので、粘度の
上昇による応答速度の低下はほとんどｆｋい。

以下に、本発明の実施例に対する比較例を第３表に示す
。この場合の測定条件及び各特性の定義は前述した第１
表と同じである。

ｌ　　ｌ　１１＄！Ｉ［＊１１１１１［１１）ｇ！Ｉ！
Ｉｌｌまた、本発明の実施例１乃至９及び比較例ａ乃至
ｆについて、Δｎｏｄの値に対するコントラストの値を
第６図に示した。この第６図は横軸をΔｎ”ｄの値とし
、縦軸ｆｓントラスト（ＣＲ）の値として１前記第１表
の実施例１乃至９及−び比較例ａ乃至ｆをそれぞれブロ
ットしたものである。ここで、Ｏ印は本発明の実施例で
あ）、Δ印は比較例を示している。

第６図から明らかな様に、誘電率の比Δεハ±の値及び
弾性定数比Ｋ３３／Ｋ１１の値をそれぞれ０．５以下、
０．８以下にした本発明の実施例１乃至９ｔｊ、ソレラ
の値が大きい比較例に比べて、フントーラストが極めて
高い、％に、Δｎ・ｄの値が約１１近辺に存在する実施
例１と比較例ｂ１及びΔ口・ｄの値が０．６である実施
例３と比較例・、ｆとをそれぞれ比較すれば明らかな如
く、本発明の実施例は、コントラストが格段と高い。

また、上記第３表に示した比較例ａ　％　ｆのマトリッ
クス表示素子において、前述した式（１〕から導ひきだ
されたｒ特性をｔｌるための要件（Ｃ）、即ちΔｎ−ｄ
−１，１０を満たした比較例ｂＩＩｉ、他の比較例に比
べてコントラストが量も高い。しかし、応答速度が遅い
。

マトリックス表示素子は、これ全テレビジラン受像器等
の動作表示に用いる場合、その応答速度が３０　ｍｓｅ
ｃ以下であることが望ましく、この応答速度を得るには
、前述した応答速度を得るための要件ωにしたがって、
電界強度を強くするために液晶層厚ｄを小さくすること
が必要である。例えば、第４表の比較例ａ、ｃ、ｄの如
く、液晶層厚ｄ　？　７４５μｍ以下にすることによっ
て、高速応答が得られている。しかし、この場合、液晶
の屈折率異方性Δｎを大きくする必要があ）、この屈折
率異方性Δｎの値ｔｉＯ，１４７以上である。

一方、視角特性は、比較例ａ　−ｄのうち、４ｎ−ｄ及
びΔｎが最も小さい比較例ａが良いことからも、前述し
た視角特性を良くするための要件（ｄ）　、　（＠）の
如くΔｎ−ｄ及びノｎが小さい方が良いことは明らかで
ある。したがって、Δｎが０．１４７という様に大きい
液晶表示素子は、視角特性が悪い。

この視角特性及び応答特性を改善するために、Δｎ及び
Δｎ−ｄ　ｉ−小さくすると、第３表の比較例・。

ｆに示す如く、視角特性及び応答特性は良くなるが、コ
ントラストが著しく低下する。

この様に、比較例ａ　％　ｆに示したマトリックス表示
素子のうち、Δｎ−ｄ　＝　１−１　（伽）の比較例龜
は最も高いコントラストを示しているが、しかし応答特
性が遅く、シかもΔｎ−ｄも比較的大きいため視角特性
が悪い。この応答特性金改善するために液晶層厚ｄｔ−
小さくすると、良好なコントラストを得るためにΔｎ　
′ｆｔ０．１４７以上Ｋ大きくしなければならず、Δｎ
が大きいので視角特性がさらに悪化する。また、視ｔ角
特性及び応答速度を改善するために、比較例・、ｆで示
す様に、液晶層厚ｄ及び、Δｎｔ−小さくすると、Δｎ
−ｄの値が最適値１、１から大きく異なるため、コント
ラストカ著シく低下する。したがって、比較例ａ　−ｆ
　ｌｊ高コントラスト、広視野角、及び高速応答をすべ
て同時に満していない。

上述した第３表の比較例ａ　−ｆが有する液晶の物理的
特性は、第４表に示した液晶化合物をそれぞれの配合割
合で混合した液晶組成物によって得られる。比較例ａ　
−ｆにはそれぞれ対応する符号の液晶組成物が用いられ
ている。この第４表において、Ｒ，ＲＩＩＦｉアルキル
基を表わし、Ｒ′はアルキル基、及びアルコキシ基を表
わす。

第４表ｔ　　　　　　　　　　　　　　ｉ　　　配合割合（重
量９Ｇ）　　　　　１１　　　　　　　　　　　　　　
　１＋１１１１１これらの液晶組成物は、Δεの値が１
０程度であり、粘度ｉｊ２０ｃｐ以下（測定温度２０℃
］である。そして、液晶化合物の銹電率εユの値が一般
に３〜５程度であるから、Δε／ｅ上の値は１以上であ
る。また、弾性定数比Ｋ１１／Ｋ、　、が小さい液晶化
合物（例えば、ピリミジｙ系の液晶化合物）Ｆｉ粘度が
高−く、相溶性が悪いため、組成物の粘度全上昇さす、
またスメクティック相が出品すくなるため、従来の液晶
組成物ではその配合割合が少なく、弾性定数比Ｋ３３／
Ｋ１１の値は１．２〜１．３以上である。

以上述べた如く、本発明の実施例は、上述した比較例と
比べて、コントラスト、視角特性、及び応答速度におい
て、優れた特性を示している。これらの実施例のうち、
特に実施例２乃至実施例７は、応答速度が速く、テレビ
ジョン画像等動画表示用として最適である。

尚、上述した実施例では、約９０６のツイスト角度をも
った液晶表示素子について示したが、本発明は上述した
実施例Ｋ限ることなく、ツイスト角度を９０°よプ小さ
くしたもの、又は大きくした液晶表示素子にも適用でき
る。

以上述べた様に、電気光学的特性が改善された本発明の
液晶表示素子社、コンビ−一夕周辺機器の文字、数字、
及び図形等全表示するための表示装置に用いることがで
きる。またテレビジョン受像機の表示装置に応用すると
とｔｌできる。例えば、第２図及び第３図Ｋ示した列電
極に対応させて、赤、青、緑の各色フィルターを設け３
３色に対応する３つの列電極と行電極の交点によ）１つ
の画素を形成させ、各色ごとの列電極に色データ信号ｔ
印加する。これによ）、各画素をフルカラーで表示する
ようにしたカラ一液晶表示装置に応用することができる
。

［発明の効果］以上詳述したように、本発明によれば、高コントラスト
の画像表示が可能な液晶表示素子が提供される。本発明
の液晶表示素子は、高コントラスト、広視野角、高速応
答性を示し、高時分割原動に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、液晶表示素子のｒ＠性を定義するための輝度
一電圧特性図：第２図は、本発明の一実施例ｔ示す断面図；第３図扛、
本発明の液晶表示素子の概略的な構造を示す分解斜視図
；第４Ａ図および第４８図は、本発明の液晶表示素子Ｋお
ける配向膜の配向処理方向と、偏光板の偏光軸の方向と
の関係を示す説明図：第５図は、視−角特性の定義金示す斜視図：第６図は、
本発明の実施例と比較例とについて、Δｎｏｄの値に対
するコントラストの関係を示すチャート図である。１．４・・・基板、２．５・・・電極、Ｊ　、　５−・
・配向膜、１・・・シール材、８・・・ネマチック液晶
、９．１０・・・偏光板。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦；日「ｖＣｖ５０　（ＥＦＫＧｉ圧ｖ　）第１図第２図、４，１５

Claims

【特許請求の範囲】

（１）対向する一対の基板と；該一対の基板の対向する内面に、互いに対面するように
それぞれ配列形成された複数の電極と；該複数の電極が
形成された該一対の基板の内面それぞれに形成され、所
定の方向へ配向処理された配向膜と；対向する該一対の基板に形成された対面する電極間に介
在し、誘電異方性Δεと液晶分子軸方向に垂直な方向の
誘電率との比で表わされる０．５以下の誘電率の比Δε
／Δε⊥の値と、及びスプレイ弾性定数Ｋ＿１＿１と曲
げ弾性定数Ｋ＿３＿３との比で表わされる０．８以下の
弾性定数比Ｋ＿３＿３／Ｋ＿１＿１の値を有するネマチ
ック液晶と；該ネマチック液晶を挾んで配置された一対の偏光板を備えたことを特徴とする液晶表示素子。
（２）該ネマチック液晶は、０．１乃至０．５の誘電率
の比Δε／ε⊥の値を有している請求項１記載の液晶表
示素子。
（３）該誘電率の比Δε／ε⊥の値は、０．２以上で且
つ０．４以下である請求項２記載の液晶表示素子。
（４）該ネマチック液晶は、３より小さい誘電異方性Δ
εの値を有している請求項１記載の液晶表示素子。
（５）該誘電異方性Δεの値は、０．５以上で且つ１．
５以下である請求項４記載の液晶表示素子。
（６）該ネマチック液晶は、０．７５以下の弾性定数比
Ｋ＿３＿３／Ｋ＿１＿１の値を有している請求項１記載
の液晶表示素子。
（７）対向する一対の基板と；該一対の基板の対向する内面に、互いに対面するように
それぞれ配列形成された複数の電極と；該複数の電極が
形成された該一対の基板の内面それぞれに形成され、所
定の方向へ配向処理された配向膜と；対向する該一対の基板に形成された対面する電極間に介
在し、誘電異方性Δεと液晶分子軸方向に垂直な方向の
誘電率との比で表わされる０．５以下の誘電率の比Δε
／ε⊥の値と、スプレイ弾性定数Ｋ＿１＿１と曲げ弾性
定数Ｋ＿３＿３との比で表わされる０．８以下の弾性定
数比Ｋ＿３＿３／Ｋ＿１＿１の値と且つ液晶層厚ｄと屈
折率異方性Δｎの積Δｎ・ｄの値が０．５（μｍ）以上
、０．７（μｍ）以下となるような液晶層厚ｄと屈折率
異方性Δｎの値を有するネマチック液晶と；該ネマチッ
ク液晶を挾んで配置された一対の偏光板を備えたことを特徴とする液晶表示素子。
（８）該ネマチック液晶は、積Δｎ・ｄの値が０．５４
以上、０．７以下となるような屈折率異方性Δｎの値と
液晶層厚ｄの値を有している請求項７記載の液晶表示素
子。
（９）該積Δｎ・ｄの値は、０．６５以下である請求項
８記載の液晶表示素子。
（１０）該ネマチック液晶は、０．０８以上、０．１４
以下の屈折率異方性Δｎの値を有している請求項７記載
の液晶表示素子。
（１１）該屈折率異方性Δｎの値は、０．１２より小さ
い請求項１０記載の液晶表示素子。
（１２）該ネマチック液晶は、４μｍ以上、８μｍ以下
の液晶層厚ｄを有している請求項７記載の液晶表示素子
。
（１３）該液晶層厚ｄは、７．０μｍ以下である請求項
１２記載の液晶表示素子。
（１４）該一対の偏光板は、これらの偏光軸が互いに平
行で、且つ一つの基板に形成された前記配向膜に隣接す
る液晶分子の配向方向に対して略直行又は平行に配置さ
れている請求項７記載の液晶表示素子。
（１５）該配向膜は、一方の方向に配向処理された一方
の基板上の第１の配向膜と、前記第１の配向膜の配向処
理の方向に対してほぼ直交する方向に配向処理された他
方の基板上の第２の配向膜とを備えてなり、これによっ
て第１、第２の配向膜の間に介在する前記ネマチック液
晶の液晶分子を両基板間でほぼ９０゜にツイスト配向さ
せる請求項７記載の液晶表示素子。
（１６）該複数の電極は、前記一対の基板の一方の内面
に横方向へ延長して平行に配列された複数の第１の電極
と、他方の基板の内面に縦方向へ延長して平行に配列さ
れた複数の第２の電極とを備えており、これによって、
複数の第１の電極と複数の第２の電極とが前記ネマチッ
ク液晶を介して交差する部分でマトリックス状に配列さ
れた複数の画素を形成している請求項７記載の液晶表示
素子。
（１７）前記複数の第１の電極に接続されてこれらの第
１の電極に走査信号を供給し、且つ前記複数の第２の電
極に接続されてこれらの第２の電極にデータ信号を供給
し、前記画素を時分割駆動するための駆動手段をさらに
備えた請求項１６記載の液晶表示素子。
（１８）対向する第１の基板と第２の基板と；前記第１
の基板の前記第１の基板と対向する内面に、一方向へ延
長して略平行に配列された複数の第１の電極と；前記第２の基板の前記第１の基板と対向する内面に、前
記第１の電極が延長された方向と交差する方向に延長し
て略平行に配列された複数の第２の電極と；前記第１の基板上の少なくとも前記第１の電極の表面を
被覆し、一方の方向へ配向処理が施こされた第１の配向
膜と；前記第２の基板上の少なくとも第２の電極の表面を被覆
し、前記第１の配向膜の配向処理方向に対して略９０゜
で交差する方向に配向処理が施こされた第２の配向膜と
；前記第１、第２の電極がそれぞれ形成された前記第１、
第２の基板間に介在し、誘電異方性Δεと液晶分子軸方
向に垂直な方向の誘電率との比で表わされる誘電率の比
Δε／ε⊥の値が０．５以下、スプレイ弾性定数Ｋ＿１
＿１と曲げ弾性定数Ｋ＿３＿３との比で表わされる弾性
定数比Ｋ＿３＿３／Ｋ＿１＿１の値が０．８以下であり
、且つ、液晶層厚ｄと屈折率異方性Δｎとの積Δｎ・ｄ
の値が０．５（μｍ）以上、０．７（μｍ）以下となる
ような液晶層厚ｄと屈折率異方性Δｎの値を有するネマ
チック液晶と；該ネマチック液晶を該一対の基板間に封止するシール部
材と；該ネマチック液晶を挾む位置にそれぞれの偏光軸方向を
互いに平行に配置された一対の偏光板を備えたことを特
徴とする液晶表示素子。
（１９）該ネマチック液晶は、０．１以上、０．５以下
の誘電率の比Δε／ε⊥の値、および０．５４以上、０
．７以下の屈折率異方性Δｎ及び液晶層厚ｄの値を有し
ている請求項１８記載の液晶表示素子。
（２０）前記第１の電極に接続されてこれらの第１の電
極に走査信号を供給し、且つ前記第２の電極に接続され
てデータ信号を該第２の電極に供給する駆動手段をさら
に備えた請求項１８記載の液晶表示素子。