(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動セルと補償セルとを有するＤ−ＳＴＮ方式の液晶表示装置において、
駆動セルの液晶と補償セルの液晶とを、温度上昇するにしたがって補償セルの液晶の複屈折率が駆動セルの液晶の複屈折率より低下する液晶材料で形成し、
温度変化に対して高いコントラストを得る構成とし、かつ、温度上昇時に生じるＴ−Ｖ特性曲線上のバウンドの極小値付近にＯＦＦ電圧を設定することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
駆動セルと補償セルとを有するＤ−ＳＴＮ方式の液晶表示装置において、
補償セルの液晶は、駆動セルの液晶に対して、室温付近では同じ複屈折率を持ち、室温より温度上昇するにしたがい、駆動セルの液晶に対して複屈折率が低下する液晶材料で形成し、
温度変化に対して高いコントラストを得る構成とし、かつ、温度上昇時に生じるＴ−Ｖ特性曲線上のバウンドの極小値付近にＯＦＦ電圧を設定することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
駆動セルと補償セルとを有するＤ−ＳＴＮ方式の液晶表示装置において、
補償セルの液晶は、駆動セルの液晶に対して、室温付近では同じ複屈折率を持ち、ネマティック相から等方相への相転移温度が駆動セルの液晶に対して低い液晶材料で形成し、
温度変化に対して高いコントラストを得る構成とし、かつ、温度上昇時に生じるＴ−Ｖ特性曲線上のバウンドの極小値付近にＯＦＦ電圧を設定することを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、温度変化によるコントラストの低下を液晶材料の特性を利用して改善したＤ−ＳＴＮ方式の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パソコン、テレビ、デジタルカメラなどの液晶ディスプレイとしてＳＴＮ（ｓｕｐｅｒ  ｔｗｉｓｔｅｄ  ｎｅｍａｔｉｃ）方式の液晶表示装置（ＳＴＮ−ＬＣＤ）を改良したＤ（ｄｏｕｂｌｅ  ｌａｙｅｒｅｄ）−ＳＴＮ方式の液晶表示装置が広く知られている。
【０００３】
この液晶表示装置（Ｄ−ＳＴＮ−ＬＣＤ）は、ＳＴＮ−ＬＣＤの欠点であった背影の色付きを防止して白黒表示させることができる。
図６はＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤを示す概略構成図で、図示するように、駆動用のＳＴＮ（駆動セル）１０と補償用のＳＴＮ（補償セル）２０との２層型の液晶表示装置となっている。
【０００４】
なお、この図において、１１、１２は駆動セル１０のガラス基板、１３は駆動セル１０の液晶を示し、２１、２２は補償セル２０のガラス基板、２３は補償セル２０の液晶を示す。
また、１４は入射光側の偏光板、２４は出射光側の偏光板を示す。
【０００５】
そして、このＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤの駆動セル１０と補償セル２０は、液晶分子のツイスト方向が逆となっているが、その他の構成と条件（ツイスト角、プレティルト角、液晶材料、液晶の複屈折率（Δｎ）、セル厚（ｄ）など）は全て同じものとなっている。
また、液晶分子のツイスト方向は液晶に添加するカイラル材で規定され、ツイスト角は１６０〜２７０度程度となっている。
【０００６】
このように構成されているＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤは、入射偏光が駆動セル１０の複屈折効果によって生ずる干渉現象（色付きはこの干渉によって生ずる）をツイスト方向が逆向きの補償セル２０により補償し、背影の色付きの問題を解決している。
【０００７】
このように、Ｄ−ＳＴＮ−ＬＣＤは色付きのない白黒表示が可能であるが、ＯＦＦ電圧が温度上昇に伴って低下するため、コントラスト比も低下する。
【０００８】
図７はＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤにおいて最大コントラスト比が得られるＯＦＦ電圧の温度依存性を示すが、このようにＯＦＦ電圧が温度上昇にしたがって低下する。
これは、液晶の弾性定数と誘電率の異方性が温度上昇にしたがって小さくなるためで、液晶材料の物性によるものである。
【０００９】
したがって、Ｄ−ＳＴＮ−ＬＣＤの駆動回路には温度補償回路が付加されており、この温度補償回路が駆動電圧を温度にしたがって変化させ、ＯＦＦ電圧の低下によるコントラスト比の低下を防止するようになっている。
なお、温度補償回路は一般にサ−ミスタを用いて構成されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来のＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤは駆動回路に温度補償回路を備えるために、それだけコスト高の製品となる。
また、サ−ミスタの温度感応のバラツキやＬＣＤセル部分とサ−ミスタ部分の温度差などのために、駆動電圧を高精度に温度補償することができず、コントラスト比の低下を招くと言う問題があった。
【００１１】
そこで本発明では、温度補償回路などを備えることなく、液晶材料の特性を利用して高コントラストを得ることができるＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明は、第１の発明として、駆動セルと補償セルとを有するＤ−ＳＴＮ方式の液晶表示装置において、駆動セルの液晶と補償セルの液晶とを、温度上昇するにしたがって補償セルの液晶の複屈折率が駆動セルの液晶の複屈折率より低下する液晶材料で形成し、温度変化に対して高いコントラストを得る構成とし、かつ、温度上昇時に生じるＴ−Ｖ特性曲線上のバウンドの極小値付近にＯＦＦ電圧を設定することを特徴とする液晶表示装置を提案する。
【００１３】
第２の発明として、駆動セルと補償セルとを有するＤ−ＳＴＮ方式の液晶表示装置において、補償セルの液晶は、駆動セルの液晶に対して、室温付近では同じ複屈折率を持ち、室温より温度上昇するにしたがい、駆動セルの液晶に対して複屈折率が低下する液晶材料で形成し、温度変化に対して高いコントラストを得る構成とし、かつ、温度上昇時に生じるＴ−Ｖ特性曲線上のバウンドの極小値付近にＯＦＦ電圧を設定することを特徴とする液晶表示装置を提案する。
【００１４】
第３の発明として、駆動セルと補償セルとを有するＤ−ＳＴＮ方式の液晶表示装置において、補償セルの液晶は、駆動セルの液晶に対して、室温付近では同じ複屈折率を持ち、ネマティック相から等方相への相転移温度が駆動セルの液晶に対して低い液晶材料で形成し、温度変化に対して高いコントラストを得る構成とし、かつ、温度上昇時に生じるＴ−Ｖ特性曲線上のバウンドの極小値付近にＯＦＦ電圧を設定することを特徴とする液晶表示装置を提案する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面に沿って説明する。
図１は本発明の実施形態を示す液晶表示装置（Ｄ−ＳＴＮ−ＬＣＤ）の概略構成図である。
【００１６】
この図において、３０は駆動セルで、３１、３２は駆動セルのガラス基板、３３は駆動セルの液晶を示し、また、４０は補償セルで、４１、４２は補償セルのガラス基板、４３は補償セルの液晶を示す。
さらに、３４は入射光側の偏光板、４４は出射光側の偏光板である。
【００１７】
本実施形態のＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤは、駆動セル３０の液晶３３と補償セル４０の液晶４３とを異なる液晶材料で形成したことが特徴となっており、駆動セル３０と補償セル４０のその他構成と条件については従来例同様に同じものとなっている。
【００１８】
駆動セル３０の液晶３３と補償セル４０の液晶４３とは上記したように異なる液晶材料で形成してある。
液晶３３、４３は室温付近で同じ複屈折率となり、温度上昇するにしたがって液晶４３の複屈折率が液晶３３の複屈折率より低下する液晶材料で形成してある。
【００１９】
このように構成することにより、温度上昇した環境においても駆動電圧を変えないで、最大コントラストとなるＯＦＦ電圧を室温と同様に設定することができる。
この結果、温度上昇した場合にもＯＦＦ電圧が低下しないから、高コントラストの白黒表示が可能になる。
【００２０】
なお、液晶３３、４３を上記のように形成するには、例えば、室温付近でのこれら液晶３３、４３の複屈折率が同じで、ネマテック相から等方相への相転移温度（ＴＮＩ）が液晶３３に対し液晶４３を低くする液晶材料を用いることにより実現することができる。
【００２１】
次に、本発明を具体的に実施した一実施例について従来例と比較しながら説明する。
「従来例」
・駆動セル
１）基板：透明電極付きガラス基板
２）配向膜：日立化成製配向膜  ＬＱ−１８００  プレティルト角６度
３）ラビング：レ−ヨン製ラビング布使用
４）ツイスト角：２４０°左ツイスト
５）セル厚：６．０μｍ
６）液晶：メルク製液晶  △ｎ＝０．１５（２５℃）  ＴＮＩ＝１０５℃カイラル材としてメルク製Ｓ−８１１を０．８ｗｔ％  添加（左ツイスト）
・補償セル
１）基板：ガラス基板（透明電極無し）
２）配向膜：日立化成製配向膜  ＬＱ−１８００  プレティルト角６度
３）ラビング：レ−ヨン製ラビング布使用
４）ツイスト角：２４０°右ツイスト
５）セル厚：６．０μｍ
６）液晶：メルク製液晶  △ｎ＝０．１５（２５℃）  ＴＮＩ＝１０５℃カイラル材としてメルク製Ｓ−８１１を０．８ｗｔ％  添加（右ツイスト）
・両セルの重ね合わせ
両セルの対峙する液晶分子が直交
・偏光板
１）偏光板：日東電工製Ｇ−１２２０
２）偏光板貼り角度：直交ニコル配置で、駆動セル外側のラビング方向と駆動セル側の偏光板透過軸のなす角度が４５度になるように配置
【００２２】
「実施例」
・駆動セル
１）基板：透明電極付きガラス基板
２）配向膜：日立化成製配向膜  ＬＱ−１８００  プレティルト角６度
３）ラビング：レ−ヨン製ラビング布使用
４）ツイスト角：２４０°左ツイスト
５）セル厚：６．０μｍ
６）液晶：メルク製液晶  △ｎ＝０．１５（２５℃）  ＴＮＩ＝１０５℃カイラル材としてメルク製Ｓ−８１１を０．８ｗｔ％  添加（左ツイスト）
・補償セル
１）基板：ガラス基板（透明電極無し）
２）配向膜：日立化成製配向膜  ＬＱ−１８００  プレティルト角６度
３）ラビング：レ−ヨン製ラビング布使用
４）ツイスト角：２４０°右ツイスト
５）セル厚：６．０μｍ
６）液晶：メルク製液晶  △ｎ＝０．１５（２５℃）  ＴＮＩ＝９４℃
カイラル材としてメルク製Ｒ−８１１を０．８ｗｔ％  添加（右ツイスト）
・両セルの重ね合わせ
両セルの対峙する液晶分子が直交
・偏光板
１）偏光板：日東電工製Ｇ−１２２０
２）偏光板貼り角度：直交ニコル配置で、駆動セル外側のラビング方向と駆動セル側の偏光板透過軸のなす角度が４５度になるように配置
【００２３】
図２は上記した従来例と実施例のコントラスト比の温度依存性を示す特性図である。
なお、この特性図は、Ｄ−ＳＴＮ−ＬＣＤの駆動電圧を室温で最大コントラスト比を得る電圧に固定して測定したものである。
【００２４】
この特性図から分かるように、従来例のＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤは高温になるにしたがってコントラスト比が大きく低下するが、本実施例のＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤはコントラスト比がほとんど低下しないことが判明した。
【００２５】
また、従来例と本実施例のＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤについて、室温（２５℃）と８０℃における透過率対電圧特性（Ｔ−Ｖ特性）を測定した。
従来例のＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤの測定結果を図３に、本実施例のＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤの測定結果を図４に各々示す。
【００２６】
図３のＴ−Ｖ特性より分かるように、従来例のＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤは、透過率変化が２５℃と８０℃とでほぼ同じ曲線で始まるが、８０℃では２５℃に比べて低い駆動電圧で透過率変化が開始するために、室温（２５℃）で最大コントラスト比を得る駆動電圧と同じ駆動電圧で駆動すると、ＯＦＦ電圧での透過率が大きくなりコントラスト比が低下する。
【００２７】
図４のＴ−Ｖ特性のように、本実施例のＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤは、８０℃のＴ−Ｖ特性曲線が電圧上昇にしたがって一度減少する、いわゆるバウンドが生じ、このバウンドの極小値付近にＯＦＦ電圧が設定されるために、８０℃に温度上昇してもコントラスト比が低下しないことが判明した。
【００２８】
図５は本実施例のＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤに備えた駆動セル３０と補償セル４０の液晶３３、４３を形成する液晶材料について、その複屈折率△ｎの温度依存性を示した特性図である。
【００２９】
この特性図から分かるように、室温と室温以下では両セルの液晶３３、４３の複屈折率がほぼ等しいが、温度が高くなるにしたがって補償セル４０の液晶４３の複屈折率が駆動セル３０の液晶３３の複屈折率に対して小さくなる。
【００３０】
以上、本発明の実施形態と実施例について説明したが、Ｄ−ＳＴＮ−ＬＣＤのＴ−Ｖ特性においてバウンドを生じさせるには、補償セルの複屈折率△ｎとセル厚ｄを駆動セルの△ｎｄより小さくすればよい。
【００３１】
したがって、本発明を実施するに際しては、上記実施例のように、相転移温度（ＴＮＩ）が異なる液晶材料を使用することにかぎられない。
相転移温度（ＴＮＩ）に関係なく上記のような駆動セルと補償セルの関係を実現できるその他の液晶材料を用いて実施することができる。
【００３２】
【発明の効果】
上記した通り、本発明の液晶表示装置は、駆動セルと補償セルの液晶を形成する液晶材料の特性を利用し、温度上昇によるＯＦＦ電圧の低下を抑制する構成としたので、駆動回路に温度補償回路などを備えることなく、温度上昇によるコントラストの低下を防止することができる。
【００３３】
この結果、温度補償を確実に行なうことができ、かつ、製品のロ−コスト化に適する高コントラストの液晶表示装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤの概略構成図である。
【図２】従来例のＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤと本発明を実施したＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤとのコントラスト比の温度依存性を示した特性図である。
【図３】室温（２５℃）と８０℃における従来例のＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤの透過率対電圧特性を示す特性図である。
【図４】本発明を実施したＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤの透過率対電圧特性を示す図３同様の特性図である。
【図５】本発明を実施したＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤの駆動セルと補償セルに設けた液晶が有する複屈折率の温度依存性を示す特性図である。
【図６】従来例として示したＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤの概略構成図である。
【図７】従来例のＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤにおいて最大コントラスト比が得られるＯＦＦ電圧の温度依存性を示す特性図である。
【符号の説明】
３０  駆動セル
３１、３２  ガラス基板
３３  液晶
３４  偏光板
４０  補償セル
４１、４２  ガラス基板
４３  液晶
４４  偏光板
【図１】
0004725871.tif 000002
【図２】
0004725871.tif 000003
【図３】
0004725871.tif 000004
【図４】
0004725871.tif 000005
【図５】
0004725871.tif 000006
【図６】
0004725871.tif 000007
【図７】
0004725871.tif 000008