JPS6069187A - 時分割駆動液晶表示装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 不発明は時分割駆動液晶表示装置、特に時分割駆動方式
に好適な液晶組成物な備えた時分割駆動液晶表示装置に
関するものである。

〔発明の背景〕

第１図は従来の電界効果形の液晶表示素子の一例を示し
、同図において、１，２はフリットガラス３およびスペ
ーサ今金介して対向する上板、下士板１．下板２の対向
面には所定ノくターンの透明電極６が装着され、さらに
この電極６の上には図示しない透明絶縁膜および斜方蒸
〜膜あるいは有機膜が被着されている。上記透明絶縁膜
は漏洩電ツー。や断り、−Ｃ［極。。劣化ｔヶ止１、ま
えよヨ。

斜方蒸着膜あるいは有機膜は上記液晶５を制御し、−リ
　− 第２図に示すように下板方向から上板方向に次第に９０
°ねじれた配向状態とするものである。８゜９（ｄ粘着
剤！５．１６により上記上板ｌおよび下板２の表面に被
着された偏光板であシ、この偏光板８．９はその偏光軸
が直焚するような方向にそれぞれ被着されている。上記
偏光板９０表面には、側部に光源１０ｔ−有し、か？、
たとえばアクリル樹脂よりなる導光体１１が被着され、
さらにこの導光体１里の表面には粘着剤または接着剤Ｉ
３により反射板！４が被着されている。上記反射板１４
はアルミなど反射性の金属材料から形成されるもので、
その下板２側は通常粗面化嘔れている。

このような構成において、昼間など素子の周囲が明るい
場合、外来光は偏光板８．上板１．液晶５、下板２．偏
光板９を介して導光体１１の拡散面＋１８および反射板
１４の表面１４ａに到来し、つぎにここで反射されて外
部方向に拡散される。しかし電極６に電圧が印加されて
いる場合は電極６に対応する部分を透過する光は、この
部分の液晶分子が電極６に対してほぼ垂直に配向してね
じれ性を失っているので偏光板９によってしｆ断される
。したがって、この電′！！ｆＪ、６に対応する部分だ
け黒色に見え、所定の文字、Ｖ字、記号等のパターンを
表示できることになる。

つぎに、夜間な片素子の周囲が暗く、しかも電極６に電
圧が印加されている場合、ランプ１０’（（点灯すると
ランプの光が導光体１１の拡散面＋１ａおよび反射板側
の表面１１ｂ間で反射を繰り返し、この反射途中で拡散
面１１８から液晶５側に拡散される。したがって、この
拡散された光のうち、電極６に対応する部分の液晶５を
透過する光のみしゃ断され、他は透過するので、上述の
場合と同様所定の文字、数字、記号等のパターンを表示
できる。

上記のような電界効果形液晶表示素子において、用いら
れるべき液晶組成物には、下記に述べる緒特性が付与さ
れていることが特に望ましいものである。すなわち、 １）配向制御ＭＫ対する適応性が良好なこと、２）広い
温度範囲において動作可能ｆＣこと、３）広い温度範囲
、とくに低温においても応答性の良いこと、 などである。

まず第１の夢精に関しては、液晶５の分子を上板、下板
の界面において平行にしかも一方向に配列させるように
制御することは、本素子の構成上きわめて重要なことで
、従来よｐこの制御は斜方蒸着膜を形成したり、あるい
はラビング処理を施すムことにより行なわれている。

また、第２の妥結に対しては、２５℃の常温において液
晶であることが最低条件であるが、夾用土は−ｌＯ〜６
０°Ｃ以上の温間範囲の液晶が必要である。なお、各々
の転移温度の測定は個々の液晶および組成物が過冷却現
象を示すため−４０”Ｃに冷却して結晶化させ友後、微
量融点＋ｊｉｆｆ定装置に釦装置温度上昇時における転
移温度を測定した。

最近、液晶表示装置、特に情報を多く必要とすル装置、
例えば電卓或はマトリックスディスプレイなどにおいて
は、電圧平均化法などによる時分割駆動方式が採用され
ている。電卓などにおいては、特に電池を直列に連結し
て使用出来る４、５■駆動（電池３ケ）、３■駆動（電
池２ケ）カどの低電圧駆動が採用されている。この低電
圧駆動は電池を直列に連結するため、昇圧回路は必要な
く、Ｃ−ＭＯＳと組合せることにより、市況寿命時間５
００ｈｒ〜２０００ｈｒを保持しうるのが％徴である。

しかしながら、かかる時分割駆動方式を採用すると、ス
タティック駆動方式では生じなかったマージンという要
因が電気光学的特性として生じてくる。このマージンと
いうのは王に次の（ａＪ〜（Ｃ）の因子によって左右さ
れる。すなわち、 （ａ）　温度によるしきい値駆動電圧の変動（Ｉ））角
度によるしきい値駆動電圧の変動（Ｃ）　電圧−輝度特
性のシャープさ である。

次に、このマージン及びこれと上記（ａｌ〜（Ｃ１との
関係について説明する。

時分割駆動方式の′Ｍ気光学％性は第３図に示す方法で
測定する。液晶表示素子３１は′ｎ度計３２に対してｌ
Ｏ″〜４０°傾斜されて恒温槽３３内に配置δ汎ている
。そして輝度計３２に対して３０°の角度をもって配置
されたタングステンランプ３４によジ熱吸収ガラスフィ
ルター３５を介して液晶表示素子３１に光を照射し、液
晶表示素子３！の輝度を輝度計３２により測定する。

前記した方法で測定した時分割駆動条件！／３バイアス
ー１７３デユティ、ｌ／２バイアス−１／２デユテイの
場合のそれぞれの駆動波形は第４図、第５図のような波
形で行なう。この波形で電圧−輝度特性を示したのが第
６図である。領域ｌは点灯しない領域であり、領域１は
選択点のみ点灯する領域である。この領域１で数字１文
字等の所望の表示ができることになる。領域■ではすべ
てのセグメントが点灯する領域であり、表示機能として
の役目をなさない領域である。

ｖｔｈ、は輝度１０％の選択点（ＯＮ状態）における電
圧、ｖｔｈ２は輝度１０％の非選択（ＯＦＦ状態）点に
おける電圧、Ｖｓａｔｌは輝度５０％の選択点電圧、Ｖ
ｓａｔ２は輝度５０％の非選択電圧である。動作マージ
ンは次式で決定される。

ただし、Ｔ一温度ＣＣ）　Ｏ〜４０℃ φ＝視角（’）　１０’−４０゜ ｆ　＝周波数（Ｈｚ）１００〜５５０Ｈｚ。

したがって、マージンが広いというのは領域■が広いと
いうことである。このように時分割駆動というのは、あ
る一定の幅（マージン）の中で駆動しなければならない
。

この（１）式で表わされる動作マージンＭ−ｉ更に分析
すると、前記した（ａｌ〜（Ｃ）の三つの因子によって
左右される。それぞれの因子は次の式によって定義され
る。

ｖｔｈの温度特性ΔＴ （このΔＴは普通１００をかけて係で表わす。）但し、
温度ＴＦ！０−４０°Ｃの範囲、φ＝４０°、ｆ＝Ｉ０
０Ｈｚで一定。

ｖｔｈの角度依存性Δφ 但し、Ｔ＝４０°Ｃ，ｆ＝１００Ｈｚで一定。

電圧−輝度特性のシャープさγ 但し、Ｔ＝０°Ｑφ＝１０°、　ｆ＝５５　ＱＨｚで一
定。

これらの三つが主要素であるが、この他に、周波数特性
Δｆ 但し、Ｔ；４０°Ｃ１φ＝４０°で一定。

電圧平均化法マージンα 但し、Ｔ、φ、ｆは一定。

このαは時分割を電圧平均化法によって行なうときに必
然的に発生するマージンで、たと１１− そこで、（２）〜（６）式を（１）式に代入して整理す
ると、マージンＭは次式のようになる。

このマージンＭがより大きい材料が時分割駆動には適し
ていることになる。（７）式より明らかなようにマージ
ンＭを拡大するには温度特性ΔＴはＯＫ近くなるほど、
角度依存性Δφ、シャープさｒ、周波数特性Δｆ／Ｉｉ
Ｉに近くなるほど大きくなることになる。温度特性ΔＴ
はその装置に温度補償回路を導入することによって温度
特性の影響がほとんどない材料のように取扱うことがで
き、マージンを非常に拡大させることができる。しかし
、温度補償回路を設けると必然的に高価になるため、電
卓などの普及品は安価にするために装置側に補償回路な
どを−切つけないで広いマージンがとれる材料が要求さ
れる。

−１２− 従来、時分割駆動用の材料としては、温度特性が良好な
ためにマージンが１０％以上とれるものとして１分子の
中央にアゾキシ基を有するアゾキシ系ネマティック液晶
ｃ　ｚ−＠−Ｎ０Ｎ−＠−Ｒ，十正の誘ＩＩｌ率異方性
を有するネマチック液晶（Ｎｐ）　）が使用されている
。しかし、この拐料は黄色で、光に対する最大吸収が３
５０　ｎｍＫあり、この付近の波長で次のような光化学
反応をともない、非液晶物質を生成せしめる。

そして、新しい生成物が生成されることによって黄色か
ら赤色に変色し、かつ、電気抵抗も急派に下る。

上記理由により、アゾキシ系ネマティック液晶に対して
は太陽光や螢光灯の光から遮蔽するために、実用上５０
０ｎｍのＵＶカットフィルターを装着して使用しなけれ
ばならない。このため装置として１２！雑になる。一方
白色材料としては光、水、酸素などによっても化学的に
安定なビンエニール系液晶とエステル系液晶とがあるが
、これらの材料はマージンがほとんど０に近く時分割駆
動の液晶表示装置適さない。

〔発明の目的〕

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、白色でか
つ化学的に安定であると共に、広いマージンがとれる液
晶組成物を備えた時分割駆動液晶表示装置を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の概要〕

このような目的を達成するために、本発明は、時分割駆
動液晶表示装置に、Ｒ，ル■ｃ　ｏｏ　−＠）−ＣＮで
表わされる化合物を含む液晶組成物を使用するものであ
る。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例について説明する。

本発明における液晶組成物は、一般式Ｒ舎Ｃ００（防Ｃ
Ｎ　（Ｒは炭素数１〜１０の直鎖アルキル基を示す）の
化合物混合系、寸たは前記した化合物とｎ、（）ｃｏｏ
−４防０Ｒ（）１は炭素数１〜ｌＯの直鎖アルキル基を
示す）の化合物混合系、または−１５＝ これらの化合物混合系ＫＮｐ液晶、負の防電率異方性を
有するネマチック液晶（Ｎｎ）を加えたことを特徴とす
る。

−１式Ｒ１舎ｃｏｏ−４ぎＣＮ、Ｒ舎ｃｏｏ℃−ＯＲで
表わされる材料は白色で、光の吸収がガラスの吸収以下
である３００ｎｍ以下にあるので、光化学的に安定であ
り、かつ低粘度であるから表示装置用ネマチック液晶と
して特に優れた特徴をもっている。

これらの液晶化合物は第１表に示すような液晶温度範囲
（ＭＲ）を持っている。

−１６− 第　１　表 またこれらの化合物を混合すると第２表に示すように広
いＭＲになる。

第２表 また、３−１及び４−１にＮｐ液晶″またはＮｎ液晶を
混合すると第３表および第４表のようになる。

第　３　表 −１９− 次に前記（７）式で示した時分割駆動用液晶表示装置に
大きな影響を及ばずマージンＭについて、従来の材料お
よび本発明における材料について評価したデータを第５
表むよび第６表に示す。なお、５表中１ｒは立上り応答
速度を、１（は立下り応答速度を表わす。

第５表より明らかなように従来用いられているアゾキシ
液晶は１０％以上のマージンが充分にとれる。しかし、
前記したようＫこの材料は光に対する化学的安定性が極
端に弱いことからフィルターが必要となり、また黄色で
あるので好ましくない。白色材料としてはビフェニール
、エステル。

フェニルシクロヘキサン系、ネマチック液晶がある。こ
れらの材料、たとえばエステル系ネマチック液晶は低電
圧材料には適しているが、粘度が高く応答が遅い。ンエ
ニルシクロヘキサン系ネマチック液晶は粘度は低く、高
速応答の材料である。

−９０− このように・それぞれ特徴を有する材料であるが、マー
ジンについてみると、第５表より明らかなようにほとん
どとれないので、時分割駆動液晶表示装置用としては適
していない。これに対して本発明における液晶組成物は
白色材料であり、かつ時分割駆動に必要な光分なマージ
ンがとれる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかな如く、本発明における液晶組成
物は白色であるので表示装置としては好ましく、光に対
して強く、化学的にも安定であるので液晶材料としては
信頼性の強いものであると同時に、時分割駆動において
これまでの白色材料に比べて広いマージンが取れるので
時分割駆動液晶表示装置用として最適なものであるなど
種々の特長を有する優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は液晶表示素子の一例を示す断面図、第２図は液
晶分子の配向状態を示す構成図、第３図１　。 デユティの駆動波形を示す図、第５図は２バイアー　９
１− 】 ス、−デユティの駆動波形を示す図、第６図は時分割駆
動した時の輝度−電圧特性を示す図である。 １・・・・上板、２・・・・下板、５曲液晶、６・・・
・’を極、８゜９・・・・偏光板、３Ｉ・・・・液晶表
示素子。 第２図 第３図 　２４−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式　ＲΦｃｏｏｌ針ＣＮ （式中、Ｒは炭素数１〜１００■鎖アルキル基を表わす
   。） の化合物の少なくとも一種、又は該化合物の少なくとも
   一種と 一般式　Ｒ舎ｃｏｏ−４防ＯＲ・ （式中、Ｒ，１’Ｌ″はそれぞれ炭素数１−１０の直−
   アルキル基を表わす。） の化合物の少なくとも一種の混合物から成るネマチック
   液晶体を複数の相対向する電極間に挾持してなる時分割
   駆動液晶表示装置。 ２、一般式　ａ−（）−ｃｏｏ　−＠−ＣＮ（式中、Ｒ
   は炭素数１〜１０の＠鎖アルキル基を表わす。） の化合物の少なくとも一種、又は該化合物の少なくとも
   一種と 一般式　貼（ヴｃｏｏ　（ｃ防ＯＲ’ （式中、几、Ｒ′　はそれぞれ炭素数１−１０の「鉄ア
   ルキル基を表わす。） の化合物の少なくとも一種の混合物に正又は負のＰ；電
   率異方性を有する化合物を加えて成るネマチック液晶体
   を複数の相対向する電極間に挾持してなる時分割駆動液
   晶表示装置。 ３、　正の誘電率異方性を有する化合物として一般式　
   Ｒ，−＠−ＣＯＯ舎ＣＮ 〔式中、ＲはＣｎＨ２ｎ＋＋、ＣｎＨ２ｎ＋　ＩＯ又は
   ＣｎＨ２ｎ＋＋　ｃｏｏ　（但し、。は３〜９の整数）
   ｆｔ表わす。〕 の化合物２〜５０モル％を用いた特許請求の範囲第２項
   記載の時分割駆動液晶表示装置。 今、　正の誘電率異方性を有する化合物として一般式　
   Ｒ會Ｃ００（かＮｏ。 〔式中、ＲはＣｎＨｚｎ＋＋又はＣｎＨｇｎ＋＋　Ｏ（
   但し、ｎは３〜９の整ａ）を表わす。〕 の化合物の２〜５０モル％を用いた特許請求の範囲第２
   項記載の時分割駆動液晶表示装置。 ５、　正の誘電率異方性を有する化合物として一般式　
   Ｒ（防ｃｏｓ−（ｇ法ＣＮ 〔式中、ＲはＣｎＨ２ｎ＋１又はＣｎＨ，ｎ＋＋ｏ　（
   但し・ｎは３〜９の整数）を表わす。〕 の化合物の２〜５０モル係を用いた特許請求の範囲第２
   項記載の時分割駆動液晶表示装置。 ６、　正の誘電率異方性を有する化合物として　、一般
   式　Ｒ−ｅ＠−ＣＮ 〔式中、ＲはＣｎＨ２ｎ＋＋、ＣｎＨ，ｎ＋＋　Ｏ又は
   Ｃ１Ｈ２ｎ＋＋　ｃｏｏ　（但し、ｎは３〜８　Ｏ整数
   ）１に表わす、〕 の化合物の２〜５０モルチを用いた特許請求の範囲第２
   項記載の時分割駆動液晶表示装置。 乙　正の誘電率異方性を有する化合物として一般式　Ｒ
   ｎＣＮ 〔式中、ＲはＣ１Ｈ２ｎ＋＋　（但し、ｎは３〜７の整
   数）を表わす１、〕 の化合物の２〜５０モル％を用いた特許請求の範囲第２
   項記載の時分割駆動液晶表示装置。 ８、正の誘電率異方性を有する化合物として一般式　ｆ
   ｔ＋べ吟（防＠−ｃＮ 〔式中、ＲはＣｎＨ２ｎ＋＋　（但し、ｎは３〜５の整
   数）を表わす。〕 の化合物の２〜５０モル％を用いた特許請求の範囲第２
   項記載の時分割駆動液晶表示装置。 ９、正の誘電率異方性を有する化合物として舷）１−表
   わす。〕 の化合物の２〜２０モル％を用いた特許請求の範囲第２
   項記載の時分割駆動液晶表示装置。 １０、負の誘電率異方性、を有する化合物として一般式
   Ｒ−ｏ−ＣＯＯ−ｏ−Ｒ′ 〔式中、Ｒ，Ｒ’はそれぞれＣｎＨ，ｎ伺、ＣｎＨ２ｎ
   ＋＋０又はＣｎ　Ｈ２ｎ＋ＨＣ００（但し、ｎは３〜８
   の整数）を表わす。〕 の化合物の２〜５０モル％を用いた特許請求の範囲第２
   項記載の時分割駆動液晶表示装置。 １１、負の誘電率異方性を有する化合物として一般式　
   Ｒｍ次００（訓ｎ、′ 〔式中、１Ｎ、　Ｒ’はそれぞれＣｎＨ２ｎ＋Ｈ（但し
   、ｎ　３− は３〜８の整数）を表わす、〕 の化合物の２〜５０モル％’ｌｘ用いた特許請求の範囲
   第２項記載の時分割駆動液晶表示装置。