JPS61197681A - 蓄積型液晶表示素子 - 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】 〔概　要〕 本発明による蓄積型液晶表示素子は、コレステリック相
とネマティック相の相転移を利用して同一電圧の印加下
に２つの光学的状態、すなわち、フォーカルコニック状
態及びホメオトロピック状態、を表示する方式のもので
あり、ある特定のコレステリック液晶化合物をある特定
の割合で使用することの結果、キーボード対応可能であ
り、また、高コントラストかつ安定に大容量表示可能で
ある。

〔産業上の利用分野〕

本発明は液晶表示素子に関する。本発明は、さらに詳し
く述べると、コレステリック相とネマティック相の相転
移を利用して同一電圧の印加下に２つの光学的状態を表
示する方式の単純マトリクス蓄積型液晶表示素子に関す
る。

〔従来の技術〕

従来のＸＹ単単純ラントマトリクス型液晶表示素子して
、Ｄ　Ｓ　Ｍ　（ｄｙｎａｍｉｃ　ｓｃａｔｔｅｒｉｎ
ｇ　ｍｏｄｅ）方式、Ｔ　Ｎ　（ｔｗｉｓｔｅｄ　ｎｅ
ｍａｔｉｃ）方式、蓄積型方式などが公知である。これ
らの方式のうち、本発明に係る蓄積型方式は、ＤＳＭ方
式、そしてＴＮ方式の改良タイプとして開発されたもの
である。

周知の通り、液晶表示素子は、刃型フラットタイプ、低
消費電力という特徴から、オフィス・オートメーション
（ＯＡ）用などの大容量表示ディスプレイへの期待が高
まっている。しかしながら、上記したＤＳＭ方式の液晶
表示素子は、表示容量の増大、すなわち、駆動のための
走査線の増加に伴なってクロストークを発生すること、
そして液晶のカットオフ周波数が低いことによる制限か
ら、大容量表示が不可能である。さらに、現在液晶表示
の主流となっているＴＮ型液晶表示素子は、液晶の立ち
上り特性が急峻でないために、大容量のドツトマトリク
ス表示を行なおうとすると、半表示の画素（半選択点）
まで点灯する現象、すなわち、クロストークを生じてし
まい、大容量表示をすることができない。さらに、この
タイプの液晶表示素子では、大容量の表示を行なおうと
すると、視認角度が大幅に制限されてしまい、コントラ
ストが極端に低下してしまう。このようなＴＮ方弐の欠
点を補うべく多重マトリクス化などの努力が払われてい
るというものの、ＴＮ型表示素子は、走査線の増加とと
もに視認角度の範囲が狭まるという大型の固定ディスプ
レイに致命的な欠点を克服することができない。

また、ＴＮ方式の欠点解消策の１つとして、各画素ごと
に、薄膜トランジスタ（ＴＰＴ）などの非線形能動素子
を作り込んだアクティブマトリクス方式の検討が進めら
れている。アクティブマトリクス方式は、各画素ごとに
独立して駆動することができるため、理想的な液晶駆動
方式と言うことができるけれども、反面、表示容量が大
きくなって画素数が多くなってくると、欠陥を伴なった
素子の出来る割合が増加し、欠陥のない素子の作製は極
めて困難になり、したがって、製作コストが上昇すると
いう欠点がある。

そこで、製作コストが低いＸＹ単純ドツトマトリクス型
で、線順次走査におけるクロストークという液晶にとっ
て避は難い現象を打破すべく研究がなされた結果、一度
走査すればリフレッシュを必要としない大容量表示が可
能な蓄積型液晶表示素子が開発された。この液晶表示素
子による液晶表示は、液晶の有する記憶効果のために、
−回の電圧印加のみで、書き込んだ情報を電圧除去後も
そのまま記憶すること、すなわち、蓄積状態で保持する
ことが可能である。したがって、この方式では、先に述
べたＤＳＭ方式やＴＮ方式で生ずるクロストークがない
ために、走査線本数５００本程度の大容量表示が可能で
ある。

しかし、上記した蓄積型液晶表示素子は、両状態ともに
コレステリック相であるグランシュアン状態とフォーカ
ルコニック状態の間で表示を行なうため、コントラスト
がとれないという欠点があった。この表示素子はまた、
情報の書き換えを行ないたい場合、再度電圧を印加して
情報を消去してからでないと書き込みを行なうことがで
きず、この初期化状態への移行に約５０〜３００ｍ秒を
必要とする。この素子は、したがって、タイプインやス
クロールの際に煩雑な作業や非常に長い作業時間を必要
とするので、ＯＡ用として従来のＣＲＴ　（ブラウン管
）などと同様な使い方をすることができない。

次いで、大容量表示が可能な蓄積型液晶表示素子へのキ
ーボード入力を可能とするために、液晶の駆動方法を変
更することが本発明者らによって見い出された。本発明
者らの発明した方法は、例えば特願昭５９−３５１１４
号明細書に開示されるように、コレステリック相である
フォーカルコニック状態とネマティック相であるホメオ
トロピック状態との間で偏向板を用いて表示を行なうポ
ジ表示リフレッシュ蓄積型液晶表示方法である。

この方法は、液晶をリフレッシュ駆動すること、すなわ
ち、液晶に絶えず電圧を印加しながら、情報を書き込む
時だけ液晶の記憶効果を利用して書き込みを行ない、そ
の後、情報をそのまま保持するだめに絶えずリフレッシ
ュ電圧を印加し、書き込みたい時にキーボードを打つこ
とからなっている。この方法によれば、蓄積型液晶表示
素子が有する大容量表示の可能性に加えて、高いコント
ラスト、そしてキーボード対応の可能性を示す速い書き
換え速度を得ることができる。但し、この方法の場合、
リフレッシュ駆動に伴って発生するフリッカを防止する
ことができず、したがって、安定した美しい表示画像を
形成することができない。

最近、本発明者らは、上述のフリッカの問題を伴なわな
い、コレステリック相とネマティック相の相転移を利用
した新駆動方法による蓄積型液晶表示素子を発明した（
例えば特願昭５９−００９６６号明細書参照）。この表
示素子は、添付の第３図にヒステリシス曲線■として示
される通り、保持電圧Ｖｄの印加により２つの光学的状
態、すなわち、フォー力ルコニンク状Ｂ　（Ｆ　；白濁
状態）及びホメオトロピック状態（Ｈ′；透明）をとら
せ、情報の書き込み後に一定の電圧Ｖｄを保持電圧とし
て加えることによりその情報を表示するものである。こ
の新駆動方法による蓄積型液晶表示素子は、大容量表示
が可能でかつキーボード対応も可能であり、極めて有用
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した新駆動方法による蓄積型液晶表示素子は、しか
しながら、使用している液晶組成物に原因して、保持重
重■ｄで安定なホメオトロピック状態（Ｈ′）をとるこ
とができないか、またはたとえそれが可能であってもマ
ージンが小さいという欠点を有する。この新駆動方法の
実施は、したがって、極めて困難であった。実際、電圧
Ｖｄの印加によるＨ状態、すなちわ、Ｈ′状態は準安定
な状態でしかなく、したがって、たとえ電圧Ｖｄを印加
したとしても、約２０〜３０秒後にはＦ状態に移行し、
光学的状態が変化してしまった。そのために、今、キー
ボード対応可能で、高コントラストかつ安定に大容量表
示できる蓄積型液晶表示素子を提供することが望まれて
いる。

〔問題点を解決するための手段〕

上記した問題点は、本発明によれば、コレステリック相
とネマティック相の相転移を利用して同一電圧の印加下
に２つの光学的状態を表示する方式の蓄積型液晶表示素
子であって、該液晶表示素子に用いられる液晶組成物の
１０〜３０重量％が次式により表わされかつ正の誘電率
異方性を示すコレステリック液晶化合物であることを特
徴とする蓄積型液晶表示素子によって解決することかで
きる： ［Ｈ３ （式中のｎはＯ又は４である）。

本発明者らは、この本発明を完成するに先がけて、上記
した蓄積型液晶表示素子におけるＨ′状態の安定化を計
るべく研究を重ねた。その結果、液晶組成物であるコレ
ステリッターネマティック混合液晶の第１図に示すヒス
テリシス曲線■の電圧ヒステリシス幅（Δ■）の拡大が
Ｈ′状態の安定化に有効であるという知見を得た。すな
わち、ΔＶを拡大して保持電圧Ｖｄを設定できる電圧幅
を広くすると電圧Ｖｄをより高電圧側に設定することが
でき、また、電圧Ｖｄをより高く設定することによって
、Ｈ′状態を安定化し、Ｈ′状態のＦ状態への移行を阻
止することができるという事実ゐ（明らかとなった。

本発明者らは、さらに、電圧ヒステリシス幅（Δ■）の
拡大を保証し得る液晶組成物の研究を試みるうちに、そ
の液晶組成物を構成するコレステリンク液晶化合物の分
子構造とΔＶとの間には一定のルールがあり、ある特定
のコレステリック液晶化合物をある特定の割合でネマテ
ィック液晶又はその混合物に添加する場合に限って、ｄ
Ｖの著しい拡大を達成し得るという知見を得た。

本発明者らが本発明の実施に有用あることを見い出した
コレステリック液晶化合物は、以下の実施例において効
果を明らかにするところの、（１）コレステリルアセテ
ート、そして（２）コレステリルヘキサノエートである
。その他の同様なコレステリル液晶化合物ではいずれも
顕著なΔＶの拡大を確保することができなかった。

上記した２種類のコレステリル液晶化合物は、液晶組成
物の全量を基準にして、１０〜３０重量％の量で有利に
使用することができる。上記コレステリック液晶化合物
の量が１０重量％に満たないとΔＶが０もしくはマイナ
スとなり、また、反対に３０重量％を越えると結晶とな
ってしまって液晶状態を示さず、したがって、上記範囲
外の量はいずれも好ましくない。

本発明の実施において、上記コレステリンク液晶化合物
とともにコレステリックーネマティック混合液晶の形成
のために用いられるネマティック液晶化合物又はその混
合物は特に限定されるものではなく、したがって、この
技術分野において常用されているネマティック液晶化合
物群から任意に選択することができる。

〔作　用〕

上記したような蓄積型液晶表示素子を用いて、本発明に
よれば、以下に示す駆動原理にしたがって液晶表示を行
なうことができる： 本発明による液晶表示素子の駆動原理は、先の第１図の
説明からも理解されるように、基本的には従来の蓄積型
液晶表示素子の駆動原理と同様であり、コレステリッタ
ーネマティックの相転移現象を利用して行なう。

最初、液晶表示素子のＸＹマトリクスの全電極間に■。

（−２Ｖ　ｄ）に相当する電圧を印加し、液晶１をネマ
ティック相であるＨ状態にする（第１図及び第２ｂ図参
照）。Ｈ状態では、第２ｂ図に示すように、全ての液晶
分子が電界方向と同じ方向、すなわち、基板２及び３に
垂直となっており、偏光板４を通過した入射光６は偏光
角を変えずに次の偏光板５に達する。ところが、ここで
は、偏光角が９０″異なるため、光が透過せず、暗状態
となる。

この暗状態の液晶ｌは、電圧をゼロにした場合、第１図
及び第２ａ図に示されるようにコレステリック相である
Ｆ０状態となる。一度Ｆ０状態となった液晶１は、再度
保持電圧であるＶｄが印加されても、光学的にＦ（、と
同じであるＦ状態となる。

Ｆ、及びＦ状態では、液晶ｌはラセン構造をとる。

入射光６は、このラセンによって旋光あるいは散乱され
て、第２ａ図の偏光板５を通過する光の成分が生じ、明
状態となる。

一方、最初の状態であるＨ状態は、印加電圧を２Ｖｄ（
＝ＶＷ）からＶｄに下げても、ヒステリシスによりＨ状
態を保つことができる。ここでは、ｖＭが印加されてい
るＨ状態と区別するために、Ｖｄが印加されているＨ状
態を特にＨ′状態とする。このように、本発明による液
晶表示素子は、同一の印加電圧であるＶｄの印加によっ
て、Ｈ状態からのヒステリシスにより、光学的に異なる
２つの状態ＦとＨ′を選ぶことができる。

上記した液晶の駆動原理は２枚の偏光板の使用にもとづ
いている。本発明による液晶表示素子は、しかしながら
、これらの偏光板を使用しないで表示することも可能で
ある。例えば、染料を用い、液晶の相転移の前後で染料
による入射光の吸収強度の差を利用する方法も可能であ
る。

〔実施例〕

斑上二■上土 ２枚のＩ　Ｔ　Ｏ（ＩｎｚＯｉ）透明電極膜付きのガラ
ス基板を十分に洗浄し、直径９μｍのガラスファイバー
をスペーサとして空セルを作製した。このセルにそれぞ
れ下記の第１表に記載のコレステリンク液晶化合物を１
５重量％の量で含有するネマティック液晶混合物（例え
ば日本ロッシュ株式会社よりＮｒ、２８０１として市販
されている）を封入して１１種類の液晶パネルを得た。

次いで、得られた液晶パネルの電圧ヒステリシス幅（Δ
Ｖ）を次のようにして測定した：先ず、ある電圧Ｖｄ、
に設定し、所定の駆動波型で液晶パネルを駆動した。こ
の時、書き込み後の液晶パネルの光透過率変化を時間ｖ
ｓ、光透光透過化変化て記録した。次に、先に設定した
電圧Ｖｄ＋をそれより少し高い電圧Ｖｄ、にして、同様
に時間ｖｓ。

光透過率変化を測定した。以後、Ｖ　ｄ　３−Ｖ　ｄ　
ａ　。

Ｖ　ｄ　ａ→Ｖｄ、、・・・と順次電圧を高めていき、
コレステリック相からネマティック相への相転移が生じ
るまでこの測定を続けた。次に、ネマティック相を維持
するのに十分な高い電圧から順次電圧を下げていき、同
様の測定を行なった。このようにして得られた時間ｖｓ
、光透光透過化変化ラフから、ある時間、すなわち、書
き込みから一定時間を経過した後の光透過率をそれぞれ
の電圧に対してプロットし、第１図に示すような印加電
圧−光透過率曲腺を得た。この透過曲線の測定により求
められた電圧ヒステリシス（ΔＶ）を次の第１表に示す
。

以下余白 第　　　１　　　表 １１−　コレステリンクン晶化合物　　ΔＶ（Ｖ）ＣＨ
２ＣＨｚＣＯＯＣｚＪ＊５ ＣｚＪａｓＣｊ２ ＣＪｓＣＯＯＣｚＪ４ｓ ＣＨｚＣＨ（ＣＨｘ）Ｃ２Ｈｓ 上記第１表に記載の結果から判るように、コレステリル
アセテート（例１）及びコレステリルヘキサノエート（
例２）を用いた場合、対照としての他の９種類のコレス
テリンク液晶化合物（例３〜例１１）を用いた場合に較
べて顕著に大きなΔ■を得ることができる。このことは
、すなわち、本発明によればＨ′状態を安定化すること
ができ、よって、安定した液晶表示が得られることを立
証している。

〔発明の効果〕

本発明によれば、キーボード対応可能で、高コントラス
トかつ大容量な液晶表示を、Ｈ′状態の低下を伴なわな
い安定のまま実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による蓄積型液晶組成物の印加電圧と
光透過率との関係を示したグラフ、第２ａ図及び第２ｂ
図は、それぞれ、偏光板を用いた液晶駆動方法の一例を
示した略示図、そして 第３図は、従来の一般的な蓄積型液晶組成物の印加電圧
と光透過率との関係を示したグラフである。 図中、１は液晶、２及び３は基板、４及び５は偏光板、
そして６は入射光である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コレステリック相とネマティック相の相転移を利用
   して同一電圧の印加下に２つの光学的状態を表示する方
   式の蓄積型液晶表示素子において、該液晶表示素子に用
   いられる液晶組成物の１０〜３０重量％が次式により表
   わされかつ正の誘電率異方性を示すコレステリック液晶
   化合物であることを特徴とする蓄積型液晶表示素子。 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中のｎは０又は４である）