JPS5923328A - 液晶表示装置 - Google Patents
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- JPS5923328A JPS5923328A JP57134564A JP13456482A JPS5923328A JP S5923328 A JPS5923328 A JP S5923328A JP 57134564 A JP57134564 A JP 57134564A JP 13456482 A JP13456482 A JP 13456482A JP S5923328 A JPS5923328 A JP S5923328A
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
- G02F1/13725—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on guest-host interaction
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- G02F1/1396—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the liquid crystal being selectively controlled between a twisted state and a non-twisted state, e.g. TN-LC cell
- G02F1/1397—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the liquid crystal being selectively controlled between a twisted state and a non-twisted state, e.g. TN-LC cell the twist being substantially higher than 90°, e.g. STN-, SBE-, OMI-LC cells
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈発明の技術分野〉
本発明は閾電圧特性を良好にし、マルチプレックス駆動
を容易にしたホワイト・ティラー型ゲストホス)(WT
−GH)効果液晶表示装置に関するものである。
を容易にしたホワイト・ティラー型ゲストホス)(WT
−GH)効果液晶表示装置に関するものである。
〈従来技術2
一般にゲストホスト表示素子は偏光板を使用するものと
、偏光板を使用しないものとに大別できるが、後者に属
する代表的なものとしてホワイト・ティラー型ゲストホ
スト表示素子が挙げられる。
、偏光板を使用しないものとに大別できるが、後者に属
する代表的なものとしてホワイト・ティラー型ゲストホ
スト表示素子が挙げられる。
この方式は二色性染料及び光学活性物質をP型ネマティ
ック液晶に添加した混合液晶を用いて、無電界時(ある
いは閾電界以下の電界)における液晶分子のねしれ配向
による光吸収効果(着色)と電界印加時(閾電界以上)
におけるホメオトロピック配向の光透過効果(無着色)
を巧みに表示に利用したものである。第1図(A)(B
) (C)はこの原理を示す説明図である。電圧を印加
しない状態では第1図(ト)に示す如く二色性染料分子
lとホストの液晶分子2は透明電極を設けた1ス・1の
カラス基板3゜3間でねしれ配向している。電源4より
透明電極を介して電界を印加すると染料分子1と液晶分
子2は第1図(B)に示す如く垂直配向する。波長λm
axの入射光は第1図(5)では大部分が吸収され第1
図(B)では逆に透過される。透過光のスペクトルは第
1図(C)に示す如く印加電界のON、OFFにより変
化する。
ック液晶に添加した混合液晶を用いて、無電界時(ある
いは閾電界以下の電界)における液晶分子のねしれ配向
による光吸収効果(着色)と電界印加時(閾電界以上)
におけるホメオトロピック配向の光透過効果(無着色)
を巧みに表示に利用したものである。第1図(A)(B
) (C)はこの原理を示す説明図である。電圧を印加
しない状態では第1図(ト)に示す如く二色性染料分子
lとホストの液晶分子2は透明電極を設けた1ス・1の
カラス基板3゜3間でねしれ配向している。電源4より
透明電極を介して電界を印加すると染料分子1と液晶分
子2は第1図(B)に示す如く垂直配向する。波長λm
axの入射光は第1図(5)では大部分が吸収され第1
図(B)では逆に透過される。透過光のスペクトルは第
1図(C)に示す如く印加電界のON、OFFにより変
化する。
ところで・この表示方式では壁面配向の種類によって表
示特性が大きく異なる。すなわち、壁面配向は垂直配向
の場合と水平配向の場合に主として分類できるが、この
両者を比較すると、コントラストは前者の方が高いが駆
動電圧は後者の方が低くなる。従って、低電圧マルチプ
レックス駆動の観点からは壁面配向は水平配向の方が適
している。
示特性が大きく異なる。すなわち、壁面配向は垂直配向
の場合と水平配向の場合に主として分類できるが、この
両者を比較すると、コントラストは前者の方が高いが駆
動電圧は後者の方が低くなる。従って、低電圧マルチプ
レックス駆動の観点からは壁面配向は水平配向の方が適
している。
〈発明の目的〉
本発明は、コントラスト比が高く且つ1/デ。
−ティ以上の低電圧マルチプレックス駆動が可能な水平
配向型WT−GH液晶表示装置を提供することを目的と
するものである。
配向型WT−GH液晶表示装置を提供することを目的と
するものである。
実施例
以下、実施例に従って詳細に説明する。
水平配向型WT−GH表示装置の表示特性は液晶層のね
じれ角に依存する。液晶層のねじれ角に関して、90°
や360°のものについてはすでに特開報告されている
。
じれ角に依存する。液晶層のねじれ角に関して、90°
や360°のものについてはすでに特開報告されている
。
しかしながら、90°のものについてはコントラスト比
が充分てなく、360°のものについては表示特性のヒ
ステリシスが大きい。従ってコントラスト比が高く、比
較的デユーティ比の高いマルチプレックス駆動はこれら
のねじれ角では困難と考えられる。そこで柊々はデユー
ティ比の高いマルチプレックス駆動が得られる最適液晶
ねじれ角を検討した。
が充分てなく、360°のものについては表示特性のヒ
ステリシスが大きい。従ってコントラスト比が高く、比
較的デユーティ比の高いマルチプレックス駆動はこれら
のねじれ角では困難と考えられる。そこで柊々はデユー
ティ比の高いマルチプレックス駆動が得られる最適液晶
ねじれ角を検討した。
周知の通り液晶のねしれ角θは上下基板のラビング方向
の設定(それらのなす角をξとする)と、ネマティック
液晶に添加する光学活性物質の添加量め調整によって任
意の値に設定することができる。すなわち、光学活性物
質を添加した混合液晶の自然ピンチ(上下基板でねじれ
配向が束縛を受けない場合のピッチ)をP、光学活性物
質の添加量をCとすると、 P=に/C(Kは定数) 曲・・・・曲mとなる関係
がある。また、液晶層厚をdとすると液晶ねじれ角θと
して、 θ=ξ+nT−(nは整数、−%〈85%)・・ (2
)噛十%−撃行、</2x+%+−・・・ ・・ (3
)ξ となる。
の設定(それらのなす角をξとする)と、ネマティック
液晶に添加する光学活性物質の添加量め調整によって任
意の値に設定することができる。すなわち、光学活性物
質を添加した混合液晶の自然ピンチ(上下基板でねじれ
配向が束縛を受けない場合のピッチ)をP、光学活性物
質の添加量をCとすると、 P=に/C(Kは定数) 曲・・・・曲mとなる関係
がある。また、液晶層厚をdとすると液晶ねじれ角θと
して、 θ=ξ+nT−(nは整数、−%〈85%)・・ (2
)噛十%−撃行、</2x+%+−・・・ ・・ (3
)ξ となる。
従って(2)式で示される液晶ねじれ角を得るためには
、光学活性物質の添加量は(+) 、 (31式よりK
ξ −(添+r/!、戎)<c甲奄十%+4)・・・・・・
・ ・・・(4) に調整する必要がある。また、Pとdを整合させるには
添加量Cは(4)式より C−に−C会十%) ・・・・・・・・・・・・
・・(5)となる。
、光学活性物質の添加量は(+) 、 (31式よりK
ξ −(添+r/!、戎)<c甲奄十%+4)・・・・・・
・ ・・・(4) に調整する必要がある。また、Pとdを整合させるには
添加量Cは(4)式より C−に−C会十%) ・・・・・・・・・・・・
・・(5)となる。
我々は上記(5)式に基づきθを各種の(直Gこ設定し
た。ここで使用したホスト液晶GよPCH系液晶のZL
I−1694(Merck社製1”n=o、l 4 )
光学活性物質としてはキラルネマテイノク物質のCB−
15(BDT(社製)また色素は最大吸収波長640n
mを持つアントラキノン系染料ML37 (三井東圧イ
し学■)である。また配向処理剤として、ガラス基板上
にPIX#5400 (日立化成(ll )高分子配向
膜を塗布している。
た。ここで使用したホスト液晶GよPCH系液晶のZL
I−1694(Merck社製1”n=o、l 4 )
光学活性物質としてはキラルネマテイノク物質のCB−
15(BDT(社製)また色素は最大吸収波長640n
mを持つアントラキノン系染料ML37 (三井東圧イ
し学■)である。また配向処理剤として、ガラス基板上
にPIX#5400 (日立化成(ll )高分子配向
膜を塗布している。
このような水平配向型WT−GH表示素子は、一般的に
印加電圧と透過率の関係が第2図に示すようなヒステリ
ーシス特性を持つ。そこで、この現象を明確に示すため
に電圧」二昇時(OV−20V、速度0、IV/See
)の閾電圧をVthl 、電し:J:、’F降時(2
0V−OV速度o、+v/5ec)の閾電圧をVthl
とし・電圧下降時におけるOVと4Vとの各透過率の比
をコントラスト比CR(=T5(4V)/T5(OV)
)と定翰して、θとVthl、Vthl、CRの僕係を
検討した。その結果を第3図に示す(d=IOμm、λ
=640nm色素濃度: 1wt%)。この図より明ら
かなようにθの増加に伴なってCR及び■t b Vは
増加するが反対にVthlは減少する。マルチプレック
ス駆動の場合、CRの点からθは大きくするのが好まし
いが、しかし、θをあまり大きく取り過ぎるとVth↑
+Vth↓との差が大きくなり、それだけ動作マージン
が減少することになる。従ってデユーティ比を合わせ考
えて液晶ねじれ角θを決定する必要がある。以下この点
について詳細に説明する。非選択点の実効値電圧をV。
印加電圧と透過率の関係が第2図に示すようなヒステリ
ーシス特性を持つ。そこで、この現象を明確に示すため
に電圧」二昇時(OV−20V、速度0、IV/See
)の閾電圧をVthl 、電し:J:、’F降時(2
0V−OV速度o、+v/5ec)の閾電圧をVthl
とし・電圧下降時におけるOVと4Vとの各透過率の比
をコントラスト比CR(=T5(4V)/T5(OV)
)と定翰して、θとVthl、Vthl、CRの僕係を
検討した。その結果を第3図に示す(d=IOμm、λ
=640nm色素濃度: 1wt%)。この図より明ら
かなようにθの増加に伴なってCR及び■t b Vは
増加するが反対にVthlは減少する。マルチプレック
ス駆動の場合、CRの点からθは大きくするのが好まし
いが、しかし、θをあまり大きく取り過ぎるとVth↑
+Vth↓との差が大きくなり、それだけ動作マージン
が減少することになる。従ってデユーティ比を合わせ考
えて液晶ねじれ角θを決定する必要がある。以下この点
について詳細に説明する。非選択点の実効値電圧をV。
(((rms )、選択点の実効値電圧をVoo(rm
s)、走査線数をNとすると、電圧平均化駆動法におけ
るこれらの関係式は で与えられる。今、V□ (((rms )=Vth
l + Von(rms)−Vthtに設定し、さらに
(6)式を用いると第3図の特性の場合の最大走査線数
NmaXを求めることができる。次にその結果を示す。
s)、走査線数をNとすると、電圧平均化駆動法におけ
るこれらの関係式は で与えられる。今、V□ (((rms )=Vth
l + Von(rms)−Vthtに設定し、さらに
(6)式を用いると第3図の特性の場合の最大走査線数
NmaXを求めることができる。次にその結果を示す。
また、Pとdとが不整合の場合を考慮すると、vth1
/Vth↓の値はθλ270°で上記の値から約309
6程増加する。この場合のNmaXをNmaXととなる
。これらの表がらθの増加に伴ない(Vtllt/Vt
h↓の値が大きくなるため)最大走査線数NmaXIN
maXは減少することがわかる。また、4チユ一テイ程
度(NふaXに4)のマルチプレックス駆動の場合には
、上記の結果とCRの点を考慮して27o0Sθふ31
5°に設定すればよいことがわかる。尚、この設定値は
いかなるホスト液晶の種類、二色性染料の種類、水平配
向処理剤の種類に対しても変わらないことが確認されて
いる。
/Vth↓の値はθλ270°で上記の値から約309
6程増加する。この場合のNmaXをNmaXととなる
。これらの表がらθの増加に伴ない(Vtllt/Vt
h↓の値が大きくなるため)最大走査線数NmaXIN
maXは減少することがわかる。また、4チユ一テイ程
度(NふaXに4)のマルチプレックス駆動の場合には
、上記の結果とCRの点を考慮して27o0Sθふ31
5°に設定すればよいことがわかる。尚、この設定値は
いかなるホスト液晶の種類、二色性染料の種類、水平配
向処理剤の種類に対しても変わらないことが確認されて
いる。
次にセル厚の効果について述べる。
前述のゲストホスト液晶材料で液晶層のねしれ角を27
0°とし、液晶層厚が10μm、7μm、56μmの液
晶セルを構成し、その表示特性を検討した。
0°とし、液晶層厚が10μm、7μm、56μmの液
晶セルを構成し、その表示特性を検討した。
その結果を第4図に示す。尚、光学活性物質の添加量は
各セル厚に整合するように添加している。
各セル厚に整合するように添加している。
これらの図より明らかなように第4図(イ)のd=IO
μmで顕著に現われていたヒステリシス特性がセル厚を
第4図(B)のd−71’ m %第4図(C)のd=
5.6μmと薄く設定することによってほぼ認められな
くなり、さらにセル厚を減少させることによって閾電圧
付近の透過率の立ち上がりが急峻になるとともに閾電圧
も減少する。セル厚の薄層化はこのようなマルチプレッ
クス特性の改善に効果的である。一方、この効果は応答
特性及びコントラストの向上に対しても極めて有効であ
る。従ってセル厚は7μm以下に設定することにより比
較的デユーティ比の高いマルチブレツク駆動可能な表示
素子を提供することができる。また、△n<0.14の
材料では、コン lトラストの点においてさらに向上
が計れる。その−例として、△n=0.11のPCH系
液晶材料の表示特性(d=7μm)を第5図に示してお
く。前述の△n=o、I4 の材料とCR(−TS(4
V’、しT5(OV暑を比較すると、△n=0.I4の
ものではCR=2.1に対して本液晶ではCR=2.4
となり高いコントラストが得られることがわかる。
μmで顕著に現われていたヒステリシス特性がセル厚を
第4図(B)のd−71’ m %第4図(C)のd=
5.6μmと薄く設定することによってほぼ認められな
くなり、さらにセル厚を減少させることによって閾電圧
付近の透過率の立ち上がりが急峻になるとともに閾電圧
も減少する。セル厚の薄層化はこのようなマルチプレッ
クス特性の改善に効果的である。一方、この効果は応答
特性及びコントラストの向上に対しても極めて有効であ
る。従ってセル厚は7μm以下に設定することにより比
較的デユーティ比の高いマルチブレツク駆動可能な表示
素子を提供することができる。また、△n<0.14の
材料では、コン lトラストの点においてさらに向上
が計れる。その−例として、△n=0.11のPCH系
液晶材料の表示特性(d=7μm)を第5図に示してお
く。前述の△n=o、I4 の材料とCR(−TS(4
V’、しT5(OV暑を比較すると、△n=0.I4の
ものではCR=2.1に対して本液晶ではCR=2.4
となり高いコントラストが得られることがわかる。
尚、セル厚が上記範囲の液晶セルにおいて・△n>0.
15 の液晶材料では無電界時に旋光分散が十分生じな
いため、光の吸収効果が減少し、コントラスト比が著し
く損われる。従って、Δnの値は△nに0.14とする
ことが必要である。
15 の液晶材料では無電界時に旋光分散が十分生じな
いため、光の吸収効果が減少し、コントラスト比が著し
く損われる。従って、Δnの値は△nに0.14とする
ことが必要である。
〈発明の効果〉
以上述へたように、270°乙θ\315°、△nに0
.14及びd<7μmに設定した水平配向型WT−GH
表示装置はコントラスト比及び応答特性が良好で、且つ
一デユーティ以上のマルチプレックス駆動が可能となる
。従って、本発明の構成によって極めて有効なカラー表
示技術を確立することかできる。
.14及びd<7μmに設定した水平配向型WT−GH
表示装置はコントラスト比及び応答特性が良好で、且つ
一デユーティ以上のマルチプレックス駆動が可能となる
。従って、本発明の構成によって極めて有効なカラー表
示技術を確立することかできる。
第1図(A)(B)(C)は水平配向型WT−Gll液
晶表示装置の動作原理を説明する説明図である。第2図
は水平配向型WT−GH液晶表示装置の印加電圧対透過
率を示す特性図である。第3図は液晶ねしれ角θに対す
る■[11↑、CR,Vth↓の関係を示す特性図であ
る。 第4図囚(B)(C)はそれぞれθが270°の時の表
示特性を示す特性図である。 − 第5図はθが270°で△n=0.]Iの時の表示特性
を示す特性図である。
晶表示装置の動作原理を説明する説明図である。第2図
は水平配向型WT−GH液晶表示装置の印加電圧対透過
率を示す特性図である。第3図は液晶ねしれ角θに対す
る■[11↑、CR,Vth↓の関係を示す特性図であ
る。 第4図囚(B)(C)はそれぞれθが270°の時の表
示特性を示す特性図である。 − 第5図はθが270°で△n=0.]Iの時の表示特性
を示す特性図である。
Claims (1)
- 1、誘電率が正のネマティック液晶に光学活性物質を添
加し、さらに二色性染料を添加したホ゛ワイド・ティラ
ー型ゲスト・ホスト効果液晶表示装置において、無電界
の基板間における液晶層のねじれ角θを270°にθに
315°とし、ホスト液晶分子の屈折率異方性△n(”
”e−nO+ne’異常光線に対する屈折率+nO’正
常光線に対する屈折率)を0,14以下でかつ液晶層の
厚さdを7μm以下に設定したことを特徴とする液晶表
示装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57134564A JPS5923328A (ja) | 1982-07-29 | 1982-07-29 | 液晶表示装置 |
US06/517,450 US4579425A (en) | 1982-07-29 | 1983-07-26 | Multiplexable liquid crystal display with reduced hysteresis |
GB08320417A GB2127169B (en) | 1982-07-29 | 1983-07-28 | Multiplexable liquid crystal display |
DE19833327300 DE3327300A1 (de) | 1982-07-29 | 1983-07-28 | Fluessigkristall-anzeige |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57134564A JPS5923328A (ja) | 1982-07-29 | 1982-07-29 | 液晶表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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