JPH11242200A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH11242200A
JPH11242200A JP10043982A JP4398298A JPH11242200A JP H11242200 A JPH11242200 A JP H11242200A JP 10043982 A JP10043982 A JP 10043982A JP 4398298 A JP4398298 A JP 4398298A JP H11242200 A JPH11242200 A JP H11242200A
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JP
Japan
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liquid crystal
state
crystal display
display device
electrode member
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Pending
Application number
JP10043982A
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English (en)
Inventor
Koji Suyama
幸治 須山
Toshiro Motomura
敏郎 本村
Hiromi Fukuoka
宏美 福岡
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】液晶層厚dの変動に対する動作マージンを大き
くしてハイデューティのマトリクス駆動ができる安定か
つ高い信頼性の表示を達成する。 【解決手段】走査電極部材4と信号電極部材5との間に
誘電率異方性Δεが12.0以下のカイラルネマチック
液晶10を設けてなるメモリー性双安定型液晶表示装置
A。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は階調表示ができるカ
イラルネマチック液晶からなるメモリー性双安定型液晶
表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】特開平6−230751号および特開平
6−235920号には、カイラルネマチック液晶を用
いたメモリー性双安定型液晶表示装置が提案され、そし
て、初期配向状態、配向条件、セル構造、2つの準安定
状態、さらに両者間の切替えにおける実用的な駆動方法
などが記載されている。
【0003】上記メモリー性双安定型液晶表示装置は2
つの準安定状態を切り換えることでON(白)表示とO
FF(黒)表示をおこなう方式である。
【0004】すなわち、黒表示と白表示との切替えはリ
セット電圧後に印加する選択電圧の差によっておこな
い、初期状態でのツイスト角φ0 (180°)に対し、
選択電圧を小さく設定すると360°状態(φ0 +π)
が実現され、他方、選択電圧を大きく設定すると0°状
態(φ0 −π)が実現される。
【0005】また、このようなメモリー性双安定型液晶
表示装置に対し、大面積にわたって均一な表示特性をも
つように各種ネマチック液晶材料が提案されている(特
開平8−69017号、特開平8−69018号、特開
平8−69019号参照)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記構成のメモリー性
双安定型液晶表示装置によれば、2つの準安定状態の間
には不安定状態(0°状態と360°状態とが混在した
状態)が存在し、この不安定状態を挟んでスイッチング
をおこなうが、この表示装置を単純マトリックス駆動す
るに際して、いまだ最適な条件でもって駆動できるパラ
メータが見つかっておらず、そのために安定した表示が
できないという課題がある。
【0007】そして、液晶材料を改良するにしても、液
晶層厚が均一になっていないことに起因し、表示領域の
全面にわたって均一な表示特性を達成することがむずか
しかった。以下にこの理由を詳述する。
【0008】メモリー性双安定型液晶表示装置について
は、液晶に対し初期状態において180°にツイストし
た構造になるように、液晶層厚dとねじれピッチpとの
比(d/p)を調整したカイラルネマティック液晶材を
使用している。
【0009】上記d/pは非常に重要なパラメータであ
り、d/pが小さすぎると2つの準安定状態のうち36
0°状態が発現しなくなり、他方、d/pが大きすぎる
と2つの準安定状態のうち0°状態が発現しなくなり、
その間でのd/pにおいて360°状態と0°状態とが
ともに実現される。通常、初期状態において、360°
/0°の両状態が発現するd/pの領域に対し、その中
心値を基準にしてd/pを調整している。
【0010】しかしながら、d/Pのうちねじれピッチ
pは一定であり、液晶層厚dに依存することから、液晶
層厚を制御した際にバラツキが生じたり、カラーフィル
タ、絶縁膜、配向膜等の各層厚のバラツキに起因して、
液晶層厚dを均一に設定することは相当に困難である。
【0011】そのため、液晶層厚が変動すると、d/p
が360°/0°の両状態が発現するd/pの領域から
外れる場合があり、2つの準安定状態間にてスイッチン
グがおこなわれない、すなわち、液晶層厚dの変動に対
する動作マージンが狭いという問題点があった。
【0012】したがって、上記構成のメモリー性双安定
型液晶表示装置においては、360°/0°の両状態が
発現するd/p領域の範囲、すなわちd/pの最大値と
最小値との差Δd/p(動作マージン)が大きいほどよ
いと言える。
【0013】したがって本発明者は上記事情に鑑みて鋭
意研究を重ね、各種弾性定数等のパラメータを幾とおり
にも変えて、種々繰り返し実験をおこなったところ、上
記動作マージンが大きくなるような液晶材料があること
がわかり、誘電率異方性Δεでもって規定できることを
知見した。
【0014】本発明はこの知見に基づいて完成されたも
のであり、その目的はカイラルネマチック液晶の誘電率
異方性Δεを規定するだけで、液晶層厚dの変動に対す
る動作マージンを大きくして、安定かつ高い信頼性の表
示を達成したメモリー性双安定型液晶表示装置を提供す
ることにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、透明基板上に多数の走査電極が配列された走査電極
パターンと配向膜とが順次形成された走査電極部材と、
透明基板上に多数の信号電極が配列された信号電極パタ
ーンと配向膜とが順次形成された信号電極部材との間
に、誘電率異方性Δεが12.0以下であり、初期状態
でねじれ構造を有し、初期状態にフレデリクス転移を生
じさせる電圧を印加し、その後に印加した電圧との差に
よって初期状態とは異なる2つの準安定状態を呈するカ
イラルネマチック液晶を介したことを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の双安定型液晶表示装置を
図1〜図9により説明する。図1は本発明の液晶表示装
置Aの概略断面図であって、図2は2つの準安定状態と
不安定状態(不安定領域)との関係を示し、図3は2つ
の準安定状態と不安定状態(不安定領域)に対する電圧
との関係を示す。また、図4は本発明の実施例にて用い
た駆動電圧波形を表し、さらに図5〜図8は本発明にお
けるd/pの評価結果であり、図9は比較例でのd/p
評価結果である。
【0017】本発明の液晶表示装置Aにおいて、1はガ
ラスなどからなる透明基板、2はITOなどからなる走
査電極、3は配向膜であって、これらによって走査電極
部材4を構成し、他方の信号電極部材5ではガラスなど
からなる透明基板6の上にITOなどからなる信号電極
7と配向膜8とを形成している。各配向膜3、8はポリ
イミドからなり、ラビング処理している。なお、走査電
極2と配向膜3との間や信号電極7と配向膜8との間に
SiO2 などからなる絶縁膜を介在させてもよい。
【0018】上記走査電極2と信号電極7は交差するよ
うにパターニングして、個々の交差部を画素領域(たと
えばサイズ300μm×300μm)となし、さらに走
査電極部材4と信号電極部材5とは、カイラルネマチッ
ク液晶10(室温でネマティツク相を呈する液晶組成物
に光学活性添加物〔メルク(E.Merck)社製:S
−811〕を加えて調整したもの)を介して対向配設さ
れている。そして、双方の部材4、5間にカイラルネマ
チック液晶10を封入させるためのシール部材が表示領
域の周囲に設けられ、さらに液晶10内にスペーサを配
して膜厚調整している。また、双方の透明基板1、6の
外側に偏光板13、14が配設されている。
【0019】上記構成の液晶表示装置Aによれば、カイ
ラルネマチック液晶10は初期状態でねじれ構造を有
し、その初期状態にフレデリクス転移を生じさせる電圧
を印加した後に印加される電圧差によって初期状態とは
異なる2つの準安定状態を有するようになしたメモリー
性双安定型となる。たとえば初期状態でのツイスト角φ
0 (=180°)に対してφ0 +π(=360°)のね
じれ状態が暗状態となるような偏光板13、14の位置
関係(クロスニコル)にした場合に、明状態はツイスト
角φ0 −π(=0°)である。
【0020】つぎにこの双安定型を利用する液晶表示装
置Aに対して、図2に示すように不安定状態(不安定領
域)を挟んで0°と360°との間でスイッチングす
る。
【0021】このようなスイッチングをおこなった場
合、初期状態にフレデリクス転移を生じさせる電圧を印
加した後の選択電圧をV1より低くすると360°状
態、V2にまで高くすると0°状態、そして、Vl〜V
2との間にすると0°と360°が混在した不安定状態
が生じる。たとえば、偏光板13、14をクロスニコル
にして、初期状態でのツイスト角φ0 (180°)に対
してφ0 +π(360°)のねじれ状態が暗状態、φ0
−π(0°)の状態が明状態であるとすると、不安定状
態は2つの状態(明状態と黒状態)が混在しており、白
〜黒の間の状態を示す。また、このように2つの準安定
状態を利用するスイッチングは、図2に示すように選択
電圧をV3、V4にした関係を利用しても同様におこな
われる。
【0022】この液晶表示装置Aのマトリクス駆動を図
3により述べる。走査電位をVC、信号電位をVnsと
すると、0°状態を発現させるための選択パルス値(選
択電圧)VS1(=±|VC+Vns|)と、360°
状態を発現させるための選択パルス値(選択電圧)VS
2(=±|VC−Vns|)に対して、VS2−VS1
=2Vnsとなる。そして、不安定領域の幅△1、△2
の値において、2Vns>△1、△2の条件が満たされ
ると、360°/0°状態が発現し、マトリクス駆動が
可能となる。
【0023】したがって、不安定領域の幅△1、△2が
2Vnsと比べ大きくなると、マトリックス駆動ができ
なくなる。逆に、2Vnsに対して△1、△2を小さく
(狭く)するほどに動作マージンが大きくとれ、これに
より、△1、△2の値に変動が生じた場合にも2つの準
安定状態間のスイッチングができ、表示できる。
【0024】そして、本発明の液晶表示装置Aにおいて
は、カイラルネマチック液晶10の誘電率異方性Δεが
12.0以下、好適には6.0<Δε<9.0を満たす
ように成分調整する。
【0025】つぎに本発明の実施例を(例1)〜(例
4)により、比較例を(例5)により説明する。
【0026】(例1)本例に使用するカイラルネマチッ
ク液晶10については、25℃における誘電率異方性Δ
εが6.70になるように成分調整した。
【0027】そして、Δd/p(動作マージン)につい
ては、前記液晶表示装置Aに対しねじれピッチ(P)を
2.7μmに一定にして、さらに液晶層厚を幾とおりに
も変えて、図4に示すようなテスト用駆動波形を印加し
て評価したところ、図5に示すような結果が得られた。
ただし、駆動条件についてはVR=30V、TR=3m
s、Td=200μs、Ts=100μs、Vns=
1.5Vに設定し、Vs(選択電圧)を可変して、不安
定領域幅が2Vns(=3.0V)以下の条件を満たす
場合を360°/0°状態が発現し、二つの準安定状態
間のスイッチングができるものとした。
【0028】また、同図中の丸印は360°/0°状態
が発現し、二つの準安定状態間のスイッチングができた
場合であり、バツ印は360°状態もしくは0°状態の
一方だけが発現し、二つの準安定状態間のスイッチング
ができなかった場合である。そして、図5から明らかな
とおり、動作マージンであるΔd/pは0.1になっ
た。
【0029】(例2)本例においても、(例1)と同様
に成分調整した。すなわち、25℃における誘電率異方
性Δεが8.70になるように成分調整した。また、カ
イラルネマチック液晶10のねじれピッチを2.9μm
にした。そして、同様にΔd/p(動作マージン)を測
定したところ、図6に示すようにΔd/p=0.08に
なった。
【0030】(例3)本例においても、(例1)と同様
に成分調整した。すなわち、25℃における誘電率異方
性Δεが3.11になるように成分調整した。また、カ
イラルネマチック液晶10のねじれピッチを2.7μm
にした。そして、同様にΔd/p(動作マージン)を測
定したところ、図7に示すようにΔd/p=0.03に
なった。
【0031】(例4)本例においても、(例1)と同様
に成分調整した。すなわち、25℃における誘電率異方
性Δεが11.64になるように成分調整した。また、
カイラルネマチック液晶10のねじれピッチを2.7μ
mにした。そして、同様にΔd/p(動作マージン)を
測定したところ、図8に示すようにΔd/p=0.05
になった。
【0032】(例5)本例においては、25℃における
誘電率異方性Δεが14.36になるように成分調整し
た。また、液晶のねじれピッチを2.5μmにした。そ
して、同じ条件でもってΔd/p(動作マージン)を測
定したところ、図9に示すように360°/0°状態が
発現せず、Δd/pが得られなかった。
【0033】なお、本発明は上記の実施形態例に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で
種々の変更や改善等は何ら差し支えない。たとえばカラ
ーフィルターを設けたカラー液晶表示装置でも同様な作
用効果がある。
【0034】
【発明の効果】以上のとおり、本発明の液晶表示装置に
よれば、不安定状態の領域幅を、できるだけ狭くする方
が、より有利になるという知見に基づいて、カイラルネ
マチック液晶の誘電率異方性Δεを12.0以下に規定
しただけで、液晶層厚dの変動に対する動作マージンを
大きくしてフリッカーレスのハイデューティのマトリク
ス駆動ができ、その結果、安定かつ高い信頼性の表示を
達成し、走査線の多い高精細ディスプレイヘの応用でき
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置の要部拡大縦断面図であ
る。
【図2】本発明の液晶表示装置における2つの準安定状
態と不安定状態との関係を示す説明図である。
【図3】2つの準安定状態と不安定状態(不安定領域)
に対する電圧との関係を示す説明図である。
【図4】実施例にて用いた駆動電圧の波形図である。
【図5】本発明におけるd/pの評価を表す説明図であ
る。
【図6】本発明におけるd/pの評価を表す説明図であ
る。
【図7】本発明におけるd/pの評価を表す説明図であ
る。
【図8】本発明におけるd/pの評価を表す説明図であ
る。
【図9】比較例のd/p評価を表す説明図である。
【符号の説明】
A 液晶表示装置 1、6 透明基板 2 走査電極 3、8 配向膜 4 走査電極部材 5 信号電極部材 7 信号電極 10 カイラルネマチック液晶 13、14 偏光板 Vl、V2、V3、V4、VS1、VS2選択電圧 VC 走査電位 Vns 信号電位 Δε 液晶の誘電率異方性

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上に多数の走査電極が配列され
    た走査電極パターンと配向膜とが順次形成された走査電
    極部材と、透明基板上に多数の信号電極が配列された信
    号電極パターンと配向膜とが順次形成された信号電極部
    材との間に、誘電率異方性Δεが12.0以下であり、
    かつ初期状態でねじれ構造を有し、初期状態にフレデリ
    クス転移を生じさせる電圧を印加し、その後に印加した
    電圧との差によって初期状態とは異なる2つの準安定状
    態を呈するカイラルネマチック液晶を介した液晶表示装
    置。
JP10043982A 1998-02-25 1998-02-25 液晶表示装置 Pending JPH11242200A (ja)

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