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JPS6410814B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6410814B2
JPS6410814B2 JP2847280A JP2847280A JPS6410814B2 JP S6410814 B2 JPS6410814 B2 JP S6410814B2 JP 2847280 A JP2847280 A JP 2847280A JP 2847280 A JP2847280 A JP 2847280A JP S6410814 B2 JPS6410814 B2 JP S6410814B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
light
display
crystal composition
electric field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP2847280A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS56125723A (en
Inventor
Norihisa Okamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2847280A priority Critical patent/JPS56125723A/ja
Publication of JPS56125723A publication Critical patent/JPS56125723A/ja
Publication of JPS6410814B2 publication Critical patent/JPS6410814B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/13Devices 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
    • G02F1/137Devices 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
    • G02F1/13725Devices 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、対向する電極基板間に、二色性色素
を含む誘電異方性が正のネマチツク液晶をねじれ
ネマチツク配向させ、該電極間に電界を印加除去
する事により色素分子の配向を制御し、それに伴
う発色の変化を利用して表示を行なうゲスト・ホ
スト効果型液晶表示体に関する。 従来の誘電異方性が正のネマチツク液晶を用い
たゲスト・ホスト効果の表示原理を第1図に示
す。第1図aは、電界無印加時の表示体の構成断
面図で、In2O3透明導電膜1を有するガラス基板
2の表面を一軸的に平行配向処理を施し、対向さ
せた間隙に、液晶4及び色素分子5は基板表面に
平行にねじれ配向している。通常用いられる層の
厚み〜10μに対して、この様な液晶層中を入射光
6は、配向方向に平行な振動成分の異常光7と配
向方向に垂直な振動成分の常光8として伝播し、
しかも、振動方向は分子のねじれ構造に追従し、
任意の位置で常光の振動方向9は色素の分子長軸
に垂直でそのため吸収を受けず、異常光の振動方
向10は色素分子の長軸方向に平行で、強く吸収
を受ける。 このため、全体としての発色は、平均化され弱
まる。しかし、第1図bに示す如く、前面に直線
偏光板13を、その透過成分の振動方向14が入
射側電極表面15に於ける色素分子16の配向方
向と一致させて設置すると、吸収の強い異常光1
7のみが伝播するので非常に強く発色する。 一方、電界印加状態は、第1図cに示す如く、
液晶21及び色素分子22は、電極表面23に垂
直に配向し、入射光24は、任意の振動成分25
が常光として伝播し、ほとんど透明な状態を呈す
る。 この様なゲスト・ホスト表示体の特徴を以下に
まとめると、 〔長所〕 1 偏光板1枚を用いて高いコントラストが得ら
れる。 2 電圧が低く3V駆動が可能 3 鮮明なカラー表示が可能 〔短所〕 1 偏光板無しではコントラストが低い 2 視角依存性がある 3 偏光板を用いると暗い さらに、コレステリツク液晶を用いたゲスト・
ホスト表示体も知られている。しかし、このコレ
ステリツク液晶を用いたゲスト・ホスト表示体の
場合は、第4図bに示すように昇圧時のVにおけ
るTupと降圧時のVにおけるTdownとが異なる
ヒステリシスを有しており、そのためマルチプレ
ツクス駆動には不適であるという欠点を有してい
る。 本発明の目的は、この様な問題点を克服し、偏
光板無しでも高いコントラストを有し、全体に明
るい、視角依存性及びヒステリシス特性の無い表
示を達成する点にある。 以下、実施例に基づき本発明を詳しく説明す
る。第2図は本発明に基づく、Very Thin
Twisted Nematic(VTTN)ゲスト・ホスト効
果型、表示体の構成を示す。 第2図aは、液晶層の厚み:dと、上下両基板
に配向方向の為す角:θが以下に述べる特異な状
態になつた時の電界無印加時の構成断面と、その
時の光の伝播の様子を示したものである。 対向するIn2O3透明電極27の表面は互いに基
板表面での配向方向が90゜の角度を為す様、ラビ
ング処理が施されている。 その間に、表1に示すカラー液晶組成物28を
ねじれ配向させてある。液晶層の厚みdは、ナイ
ロン膜29の熱圧着で2μに制御されている。 この様に2μで90゜旋回するねじれネマチツク液
晶は、構造的及び光学的には、コレステリツク液
晶のグランシヤン組織と等価で、上の場合、ラセ
ンピツチが8μに相当する。その結果入射光30
は第1図aの如く、常光、異常光としては伝播せ
ず、左右両旋光性の楕円偏光31,32となり、
両成分共、色素分子により吸収を受け33,34
偏光板無しでも強く発色する。
【表】 一方、第2図bは、電界印加状態の構成断面図
を示し、液晶及び色素分子は、第1図cと全く同
様透明状態になる。 次に、本発明に基づくVTTN―ゲスト・ホス
ト効果を説明する。ねじれネマチツク液晶中の光
の伝播は、光の波長λと、ねじれ構造のピツチ:
P、液晶分子の主屈折率n‖>n⊥(n‖は液晶分
子の長軸方向に偏光した光に対する屈折率、n⊥
は液晶分子の長軸に垂直方向に偏光した光に対す
る屈折率を示す)により特徴づけられ、液晶中の
色素の光吸収、即ち表示体とした際のコントラス
トを決定する。 第3図は、次式で与えられるラセンピツチに対
する換算波長:γと、 γ=√2・λ/P√‖2+⊥2 (1) 電界無印加状態の透過率Toffの関係を示す。
(但し、電界印加状の透過率Tonは一定値、70%
に設定してある)。図から明らかな如く、γの増
加と共に、Toffは徐々に減少し、0.86では12.4
%、コントラストとして約5.6を与える。一般に
抜けた状態の透過率を70%とした時、暗い状態の
透過率は20〜25%は必要で、その際の条件として
は、γ0.03である。ねじれネマチツク表示体に
於けるラセン構造のピツチ:Pは、上下基板表面
での配向方向のなす角θ(ラジアン)と、液晶層
の厚み:dで決まり、次式で与えられる。 P=2πd/θ (2) これより、換算波長γを大きい値で得るために
は、ピツチPは小さい方が望ましいことがいえ
る。そして、ピツチPを小さくするにはθが大き
い程、一定のdに対しPを小さくできるのであ
る。 次に、(1)式に(2)式を代入して次の式を得る。 そして、前述したようにγ0.03が良好なコン
トラストを得る上での条件となるので次式のよう
になる。 ここで、光の波長λを中心波長の0.6μとしたと
き、(4)式より液晶層の厚みdは次式により決定さ
れることが導き出される。 又、θは前述したように、大きい程望ましいわ
けであるが、液晶表示体として製造する場合には
次のような理由からπ/4|θ|π/2が好
ましい。即ち、本発明に用いたネマチツク液晶自
体にはねじれ力が無く、基板界面の配向処理によ
る配向力を用いてねじれ配向させているので、ド
メイン等の発生を防ぐため、|θ|π/2が良
いのである。又、θを小さくするとdも小さくし
ないといけなくなる。表2に、本発明による実施
例及び比較例を示す。尚、前述の表1に示す液晶
組成物を用いた本実施例はNo.3である。この表2
(No.5)より明らかなように、θをπ/4とした
場合γが0.03以上の値となるdは1μとなる。 さらに、θが小さくなると、dは1μ未満にし
なくてはいけない、しかしこのように非常に薄い
dを精度良く製造することはきわめて困難であ
り、せいぜい1μが限界と思われる。従つて、θ
の下限はπ/4が望ましいものである。
【表】 第4図aに、表1に示す液晶組成物を90゜の配
向方向にねじれ配向し、液晶層の厚みを2μとし
た本実施例の電圧―透過率特性を示す。参考のた
めに、直線偏光として伝播するθ=0の場合を波
線41で示し、θ=π/2の場合を実線42で示
す。図から明らかな如く、同一厚み、同一色素濃
度にもかかわらずθ=π/2の場合の方が電圧0
での発色が強く、結果として高いコントラストが
得られる。 又、第4図bには、コレステリツク液晶を用い
たゲスト・ホスト表示体の透過率―電圧特性を示
す。本発明に基づくVTTN―表示体は、構造的
にも光学的にも、コレステリツク液晶と等価であ
るが、電気光学特性に大きな違いがある。即ちコ
レステリツクの場合、昇圧時のVに於けるTupと
降圧時のVに於けるTdownとが異なるヒステリ
シスを有するのに対し、VTTN―表示体は、そ
の様なヒステリシスを示さないからである。 以上の実施例からも明らかな如く、本発明に基
づくVTTN―ゲスト・ホスト表示体は、偏光板
無しでも、従来のゲスト表示体の倍のコントラス
トを与え、明るく見易い表示を提供するものであ
る。 又、従来、コレステリツク液晶を用いたゲスト
ホスト表示体はヒステリシスのために、使用でき
る点灯状態Vonと非点灯状態Voffの電圧比
Von/Voffが大きく、電圧平均化法によるマル
チプレツクス駆動に不向きとされているが、
VTTN―表示体はヒステリシスが無いために、
マルチプレツクス駆動に適している。 上述の如く、本発明によれば、まず二色性色素
を含む液晶組成物としてネマチツク液晶組成物を
用いたので、透過率―電圧特性においてヒステリ
シスを示さない。よつて、マルチプレツクス駆動
に適している。さらに、前記ネマチツク液晶組成
物自体にはねじれ力が無いために、上下基板界面
の配向処理によりねじれ配向させているものであ
る。また、このネマチツク液晶組成物のねじれに
ついては、上下基板の配向方向のなす角度θを
π/4|θ|π/2としたので、ドメイン等の発生 もなく基板界面の配向力のみで安定したねじれ状
態を得られるのである。そして、前記θにおい
て、液晶層の厚みdが前記した式を満足すること
により、電界無印加時に液晶層を伝播する光が左
右両旋光性の楕円偏光を生じるのである。この楕
円偏光が、液晶層中の二色性色素により両成分共
強く吸収されるため、電界印加時の透明状態との
透過率の差が大きく、コントラストの高い表示が
実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図aは電界無印加時の誘電異方性が正のネ
マチツク液晶を用いだゲスト・ホスト表示体の構
成断面図である。 1……透明電極、2……ガラス基板、3……ナ
イロン膜、4……液晶、5……色素分子、6……
入射光、7……分子軸に平行な振動成分、8……
分子軸に垂直な振動成分、9……常光線、10…
…異常光線、11……吸収を受けない常光線、1
2……吸収を受けた異常光線。 第1図bは、偏光板を具備したゲスト・ホスト
表示体の構成断面図である。 13……直線偏光板、14……通光性振動方
向、15……透明電極、16……色素分子、1
7,18……入射光、19,20……異常光線。 第1図cは、電界印加状態の構成断面図であ
る。 21……液晶、22……色素分子、23……透
明電極、24……入射光、25,26……光の振
動方向。 第2図aは、VTTN表示体の電界無印加状態
での構成断面図を示す。 27……透明電極、28……ねじれ液晶、29
……ナイロンスペーサー、30……入射光、31
……右旋性楕円偏光、32……左旋性楕円偏光、
33,34……吸収を受けた楕円偏光。 第2図bは、VTTN表示体の電界印加状態で
の構成断面図を示す。 35……入射光、36,37……光の振動方
向。 第3図は、電界印加状態の透過率Tonを一定に
した時の還算波長γと、電界無印加状態の透過率
Toffの関係を示す図。 39……Ton、40……Toff。 第4図aは、VTTN―ゲスト・ホスト表示体
の電気光学特性を示す図。 41……θ=0、42……θ=π/2。 第4図bは、コレステリツク液晶を用いた場合
の電気光学特性を示す図。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 対向する上下基板間に、二色性色素を含む液
    晶組成物を介在させ、電界の印加除去に伴う発色
    の変化を利用して表示を行うゲストホスト効果型
    の液晶表示体において、前記二色性色素を含む液
    晶組成物が正の誘電異方性を示すネマチツク液晶
    組成物であり、該ネマチツク液晶組成物は前記上
    下基板界面の配向処理によりねじれ配向され且つ
    前記上下基板の配向方向のなす角度θが π/4|θ|π/2であり、光の中心波長を0.6
    μ としたとき液晶層の厚みdが下式を満足する値と
    なるようにすることを特徴とする液晶表示体。 〔ただしθは上下基板の配向方向のなす角度、
    n11は液晶分子の長軸方向に偏光した光に対する
    屈折率、n⊥は液晶分子の長軸に垂直方向に偏光
    した光に対する屈折率を示す〕。
JP2847280A 1980-03-06 1980-03-06 Liquid crystal display Granted JPS56125723A (en)

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JP2847280A JPS56125723A (en) 1980-03-06 1980-03-06 Liquid crystal display

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JP2847280A JPS56125723A (en) 1980-03-06 1980-03-06 Liquid crystal display

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JPS56125723A JPS56125723A (en) 1981-10-02
JPS6410814B2 true JPS6410814B2 (ja) 1989-02-22

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE34468T1 (de) * 1982-06-29 1988-06-15 Secr Defence Brit Fluessigkristrall-vorrichtungen.
US4596446B2 (en) * 1982-06-29 1997-03-18 Secr Defence Brit Liquid crystal devices with particular cholestric pitch-cell thickness ratio

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5279948A (en) * 1975-12-25 1977-07-05 Sharp Corp Liquid crystal color display device

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JPS56125723A (en) 1981-10-02

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