JP3159804B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に関する。
近年、ノートパソコンやノートワープロなどの携帯式の
ＯＡ機器が普及しつつある。液晶表示装置はこのような
携帯式のＯＡ機器として適したものである。携帯式のＯ
Ａ機器は軽量で持ち運びが楽であることがますます要求
されており、消費電力が低いことが望まれている。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な液晶表示装置は、ツイス
トネマチック型の液晶を対向する透明な基板の間に封入
した液晶パネルとして形成され、液晶パネルの両側には
偏光板が配置され、入射側の偏光板で所定の直線偏光を
選択的に透過させ、液晶により直線偏光の透過を制御
し、出射側の偏光板が入射時の直線偏光とは９０度回転
した偏光を透過又は遮断させるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】液晶パネルは透過型と
反射型とがあるが、現在は液晶パネルの後面側にバック
ライトを配置した透過型が多い。液晶表示装置では、偏
光板を用いると、入射光のうちの半分ほどが偏光板で吸
収され、偏光板を透過する光量が少なくなるので、明る
い表示を得るためにはバックライト等の照明手段が必須
となっている。バックライト等の照明手段を用いると消
費電力が大きくなり、携帯式のＯＡ機器とした場合に電
池の寿命が短くなるという問題があった。また、カラー
表示を行うためにＲＧＢの色を含むカラーフィルタを使
用する場合、光がカラーフィルタで吸収され、また、カ
ラーフィルタにブラックマトリクスを設けるために、利
用できる光量が少なくなり、バックライトなしに明るい
表示を得ることはますます困難になる。

【０００４】特開平３─１９８０２８号公報は、各色を
一平面上に設けた従来のカラーフィルタの代わりに、異
なった色の二色性色素を含む複数の液晶層を積層して設
け、各液晶層のしきい値電圧を異ならせるようにしたカ
ラー液晶表示装置液晶を開示している。印加電圧が各液
晶層のしきい値電圧よりも上又は下になるように制御す
ることにより、所望の液晶層のみ色を表すようにするこ
とができる。しかし、この液晶表示装置は減色混合によ
りカラー表示を行うものであり、２つの液晶層の色を重
ねると黒色に近くなり、実現できる色の数は少ない。

【０００５】本発明の目的は、バックライトなしに明る
い表示を行うことができ、且つ多くの色を実現できる液
晶表示装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示装
置は、第１及び第２の対向する基板１２、１４と、該第
１及び第２の基板の間に層別されて積層された、二色性
色素２５を含む第１の液晶層１６及び光散乱性を有する
第２の液晶層１８と、該第１及び第２の基板の一方に設
けられたカラーフィルタ３２とからなり、該第１の液晶
層のしきい値電圧が該第２の液晶層のしきい値電圧と異
なる。本発明は、この構成において、該第１の液晶層と
該第２の液晶層が対向する基板の間に連続的に且つ層別
されて設けられていることを特徴とする。また、本発明
は、上記構成において、該第１及び第２の基板の間に第
３の基板１３が配置され、該第１の液晶層が第１及び第
３の基板の間に設けられ、該第２の液晶層が該第３及び
第２の基板の間に設けられ、該第１の液晶層と該第２の
液晶層がともにしきい値電圧の異なるポリマー分散型液
晶カプセルからなり、しきい値電圧の低い方の液晶カプ
セルの直径がしきい値電圧の高い方の液晶カプセルの直
径よりも大きいことを特徴とする。

【０００７】

【０００８】また、もう１つの特徴において、本発明に
よる液晶表示装置は、二色性色素を添加したポリマー分
散型液晶カプセルの２層１６、１８を備え、該ポリマー
分散型液晶カプセルの２層の少なくとも一方は、第１の
色の二色性色素を含む第１の液晶カプセル７０、７４
と、第２の色の二色性色素を含む第２の液晶カプセル７
２、７６とからなり、該第１の液晶カプセルのしきい値
電圧と該第２の液晶カプセルのしきい値電圧とが異なっ
ており、該ポリマー分散型液晶カプセルの２層の混合色
により多色表示を行うことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】上記構成においては、例えば、二色性色素を添
加した第１の液晶層への印加電圧がそのしきい値以下の
ときに、光が第１の液晶層の二色性色素で吸収されて黒
表示となる。第１の液晶層のしきい値以上の電圧を印加
するときに、光が第１の液晶層を透過する。この後者の
状態で（印加電圧が第１の液晶層のしきい値以上で）、
印加電圧が光散乱性を有する第２の液晶層のしきい値以
下のときに、光が第２の液晶層で散乱されて白表示とな
る。印加電圧が第２の液晶層のしきい値以上になると、
光が両液晶層を透過できるようになる。両液晶層を光が
透過した状態では、カラーフィルタが直接に見える。カ
ラーフィルタは１画素領域に複数の色の成分を含み、適
切な色の組合せを達成できる。

【００１０】一方の基板の第１の表面にカラーフィルタ
が設けられ、反対の第２の表面に画素電極が薄膜トラン
ジスタとともに設けられる構成は、上記第１の特徴の構
成とともに、あるいはその他の構成と組み合わせて、使
用されることができる。この場合、カラーフィルタと画
素電極が同じ基板に設けられているので、カラーフィル
タと画素電極との位置合わせが容易である。さらに、基
板の上にカラーフィルタを設け、さらにその上に画素電
極を設ける構成と比較して、画素電極及び薄膜トランジ
スタの形成を基板に直接に行うことができる。

【００１１】また、もう１つの特徴においては、第１の
液晶カプセルのしきい値電圧と第２の液晶カプセルのし
きい値電圧に関連して電圧制御を行うことにより、第１
の色あるいは第２の色、あるいはその混合色をつくり出
すことができる。従って、そのような第１の液晶カプセ
ル及び第２の液晶カプセルを有するポリマー分散型液晶
カプセルの２層により、３原色の組合せを実現すること
ができる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の第１実施例を示す図である。
本発明による液晶表示装置は液晶パネル１０を含み、こ
の液晶パネル１０は、対向する第１のガラス基板１２と
第２のガラス基板１４と、第１及び第２のガラス基板１
２、１４の間に封入された液晶ＬＣとからなる。この液
晶ＬＣは、層別して積層された第１の液晶層１６と第２
の液晶層１８とからなる。第１の液晶層１６は二色性色
素を含み、第２の液晶層１８は二色性色素を実質的に含
ず、光散乱性を有する。なお、偏光板は使用されない。

【００１３】図１においては、二色性色素を含む第１の
液晶層１６は、ポリマー分散型液晶カプセルからなる。
すなわち、透明な樹脂２０の層の中に液晶カプセル２２
が分散している。この液晶カプセル２２の中には二色性
色素（例えば三井東圧染料製のＳ３８７）が５重量パー
セント添加されている。一方、二色性色素を含まない第
２の液晶層１８は、同様にポリマー分散型液晶カプセル
からなり、すなわち、透明な樹脂２４の層の中に液晶カ
プセル２６が分散している。この液晶カプセル２６の中
には二色性色素が添加されていない。

【００１４】図１においては、第１のガラス基板１２は
透明であり、人は第１のガラス基板１２上の表示を見る
ようになっている。この第１のガラス基板１２の内面に
は画素電極２８が設けられている。第２のガラス基板１
４は透明であり、その内面に反射層３０を備えている。
従って、実施例は反射型液晶表示装置である。ただし、
本発明では、この反射層３０の代わりに、光散乱層を設
けることもできる。また、反射層３０を省略して、第２
のガラス基板１４を白いガラス基板とすることもでき
る。

【００１５】反射層３０の上にはカラーフィルタ３２が
設けられる。このカラーフィルタ３２は赤色のカラー部
分３２Ｒ、緑色のカラー部分３２Ｇ、青色のカラー部分
３２Ｂを含む。３個のカラー部分３２Ｒ、３２Ｇ、３２
Ｂが１つの画素領域を形成する。各色のカラー部分３２
Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂの上にそれぞれ画素電極３４が設け
られている。第１のガラス基板１２の画素電極２８は、
第２のガラス基板１４の画素電極３４と対応して設けら
れている。ただし、画素電極２８、３４の一方は、関連
する基板の内面にベタに設けられた共通電極とすること
もできる。この場合、本発明では、第２のガラス基板１
４に画素電極３４とカラーフィルタ３２とを設けた方
が、画素電極３４とカラーフィルタ３２との位置合わせ
を行う上で好ましい。

【００１６】図２を参照すると、二色性色素を含む第１
の液晶層１６のしきい値電圧はＶ₁であり、二色性色素
を含まない第２の液晶層１８のしきい値電圧はＶ₂ であ
る。図１の実施例においては、Ｖ₁ ＜Ｖ₂ の関係があ
る。従って、画素電極２８、３４の間に印加される電圧
が第１の液晶層１６のしきい値電圧Ｖ₁ よりも低いとき
には、第１のガラス基板１２から入射した光が第１の液
晶層１６の二色性色素で吸収されて黒表示となる。印加
電圧が第１の液晶層１６のしきい値電圧Ｖ₁ と第２の液
晶層１８のしきい値電圧Ｖ₂ との間にあるときには、光
が第１の液晶層１６を透過するが、第２の液晶層１８で
光が散乱されて白表示となる。さらに、印加電圧が第２
の液晶層１８のしきい値電圧Ｖ₂ 以上のときには、光が
第１の液晶層１６及び第２の液晶層１８を透過する。従
って、第１のガラス基板１２側にいる人は、透明な第１
の液晶層１６及び２の液晶層１８の先のカラー部分３２
Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂのいずれかを見ることができる。こ
うして、画素毎の適切な色の組合せによりカラー表示を
実現することができる。

【００１７】次に図３及び図４を参照して、ポリマー分
散型液晶カプセルからなる第１の液晶層１６及び第２の
液晶層１８の光の透過の詳細について説明する。説明を
簡単にするために、図３及び図４では第１の液晶層１６
及び第２の液晶層１８はそれぞれ一層ずつガラス基板１
２、１４の間に配置されている。また、第１の液晶層１
６及び第２の液晶層１８、並びにガラス基板１２、１４
の厚さ関係も説明しやすいようにしてある。

【００１８】図３に示されるように、二色性色素を含ま
ない第２の液晶層１８は透明な樹脂２４の中に液晶カプ
セル２６が分散しているものである。液晶カプセル２６
は液晶分子２３が透明な樹脂２４の中で油滴状に密集し
たものである。図３の（Ａ）は電圧不印加時（電圧が第
２の液晶層１８のしきい値電圧Ｖ₂ よりも低いとき）を
示し、各液晶カプセル２６の液晶分子２３はランダムな
配列をしている。従って、光が矢印で示されるように入
射すると、その光は各液晶カプセル２６の液晶分子２３
に当たり、ランダムな方向に散乱する。従って、この状
態は白色に見える。

【００１９】図３の（Ｂ）は電圧印加時（電圧がしきい
値電圧Ｖ₂ よりも高いとき）を示し、各液晶カプセル２
６の液晶分子２３は対向するガラス基板１２、１４の表
面に垂直な方向に立ち上がる。従って、光が矢印で示さ
れるように入射すると、その光は各液晶カプセル２６を
透過する。ポリマー分散型液晶カプセルのこのような特
徴は公知である。

【００２０】図４に示されるように、二色性色素を含む
第１の液晶層１６は同様に透明な樹脂２０の中に液晶カ
プセル２２が分散しているものである。液晶カプセル２
２は液晶分子２３が透明な樹脂２０の中で油滴状に密集
したものである。さらに、二色性色素２５が液晶分子２
３の間に添加されている。二色性色素２５は細長い棒状
の形状を有し、液晶分子２３と同様にランダムな配列を
している。

【００２１】図４の（Ａ）は電圧不印加時（電圧が第１
の液晶層１６のしきい値電圧Ｖ₁ よりも低いとき）を示
し、各液晶カプセル２２の液晶分子２３及び二色性色素
２５はランダムな配列をしている。この場合、光が矢印
で示されるように入射すると、その光は各液晶カプセル
２２の二色性色素２５に当たり、二色性色素２５により
吸収される。従って、この状態は黒色に見える。

【００２２】図４の（Ｂ）は電圧印加時（電圧がしきい
値電圧Ｖ₁ よりも高いとき）を示し、各液晶カプセル２
２の液晶分子２３及び二色性色素２５は対向するガラス
基板１２、１４の表面に垂直な方向に立ち上がる。従っ
て、光が矢印で示されるように入射すると、その光は各
液晶カプセル２２を透過する。二色性色素２５はこのよ
うに入射光との角度関係により光を吸収したり、あるい
は透過したりする性質を有するものである。

【００２３】図１の実施例の作用は、図３及び図４に示
した第１の液晶層１６及び第２の液晶層１８の作用を組
合せたものである。上記したように、本発明によれば、
印加電圧の制御により、第１の液晶層１６により黒表示
をすることができ、あるいは光が第１の液晶層１６を透
過する状態で第２の液晶層１８により白表示をすること
ができ、あるいは光が第１及び第２の液晶層１６、１８
を透過する状態でカラーフィルタ３２によりカラー表示
をすることができる。この場合、人はカラーフィルタ３
２を直接に見ることになる。

【００２４】カラーフィルタ３２は一平面内に複数の色
のカラー部分３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂを有するので、こ
れらの組合せによる多くの色を実現することができる。
例えば、３個のカラー部分３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂのう
ち、１つの色の部分についてのみ光が第１及び第２の液
晶層１６、１８を透過するように印加電圧を制御するこ
とにより、赤、緑、青のいずれかの色を表示することが
できる。この場合、残りの２つの色の部分について光が
第１の液晶層１６で吸収されるように印加電圧を制御す
ると、黒地の中にカラー表示を行うことができる。同様
に、残りの２つの色の部分について光が第１の液晶層１
６を透過し且つ第２の液晶層で散乱されるように印加電
圧を制御すると、白地の中にカラー表示を行うことがで
きる。さらに、３個のカラー部分３２Ｒ、３２Ｇ、３２
Ｂのうち、２つの色の部分について光が第１及び第２の
液晶層１６、１８を透過するように印加電圧を制御する
と、赤、緑、青のうちの２つを加色混合した色が得られ
る。

【００２５】図５は二色性色素を含まない第２の液晶層
１８の製造方法を示すものである。二色性色素を含む第
１の液晶層１６もこれと同様の方法で製造できる。最初
に、透明な樹脂２４の中に液晶２３を混合し（第１の液
晶層１６の場合には二色性色素２５を含む液晶２３を混
合する）、この液晶２３と樹脂２４との混合物をスピン
コート等によりガラス基板１４に塗布する（Ａ）。次
に、この混合物に紫外線（ＵＶ）を照射する（Ｂ）と、
液晶２３と樹脂２４とが分離しつつ樹脂２４が硬化し、
液晶２３が樹脂２４の中で油滴状に密集して液晶カプセ
ル２６となる。

【００２６】液晶カプセル２２、２６の直径は紫外線の
強度に応じて定まる。例えば、図６は、紫外線の強度
と、液晶カプセル２２、２６の直径及びしきい値電圧の
関係を示す図である。紫外線の強度が小さいほど液晶カ
プセル２２、２６の直径は大きくなり、逆に紫外線の強
度が大きいほど液晶カプセル２２、２６の直径は小さく
なる。さらに、液晶カプセル２２、２６のしきい値電圧
は、紫外線の強度と比例的な関係にある。上記したよう
に、図１の実施例では、Ｖ₁ ＜Ｖ₂ の関係があるので、
この関係を満足するようにするために、低い方のしきい
値電圧Ｖ₁ の液晶カプセル２２を作るときには紫外線の
強度を小さめにし、高い方のしきい値電圧Ｖ₂ の液晶カ
プセル２６を作るときには紫外線の強度を大きめにして
それぞれの液晶カプセルを作る。

【００２７】さらに、樹脂２４は紫外線の照射により硬
化する。従って、第２の液晶層１８を第２のガラス基板
１４上に形成した後で、第１の液晶層１６をこの第２の
液晶層１８の上に形成することができる。すると、第１
の液晶層１６と第２の液晶層１８とは混合せず、層別し
て積層される。あるいは、第１の液晶層１６及び第２の
液晶層１８をそれぞれのガラス基板１２、１４上に別別
に形成し、その後で両者を重ね合わせることもできる。
この場合にも、第１の液晶層１６と第２の液晶層１８と
は混合せず、層別して積層される。

【００２８】上記実施例においては、第１の液晶層１６
と第２の液晶層１８がともにポリマー分散型液晶カプセ
ルとして形成されたものである。しかし、第１の液晶層
１６と第２の液晶層１８のうちの一方がポリマー分散型
液晶カプセルとして形成されていれば、その構成樹脂２
０、２４が硬化するので、もう一方の液晶層はポリマー
分散型液晶カプセルとして形成されていなくても両液晶
層が混合することはない。従って、第１の液晶層１６と
第２の液晶層１８との間にしきりの基板を設ける必要が
ない。

【００２９】図７は、第１の液晶層１６がポリマー分散
型液晶カプセルとして形成され、第２の液晶層１８は光
散乱により白濁状態を示すことのできる液晶、例えば相
転移型液晶３８として構成された例を示す図である。図
７では、第１の液晶層１６の液晶カプセル２２の中に二
色性色素２５が添加されている。光散乱により白濁状態
を示すことのできる液晶としては、上記相転移型液晶３
８の他に、例えばゲストホスト型ネマチック液晶、ある
いはそれ以外のゲストホスト型液晶を使用することもで
きる。

【００３０】図８は同様に第１の液晶層１６が相転移型
液晶３８として形成され、第２の液晶層１８はポリマー
分散型液晶カプセル２６として構成された例を示す図で
ある。図８では、二色性色素２５が第１の液晶層１６に
添加され、第２の液晶層１８の液晶カプセル２６の中に
は添加されていない。図７及び図８においても、第１の
液晶層１６と第２の液晶層１８との間にしきりの基板を
設ける必要がない。

【００３１】図９は、表示面側のガラス基板１２側に二
色性色素を含まない大きな直径の液晶カプセル２６をも
った第２の液晶層１８を配置し、反対側のガラス基板１
４側に二色性色素２５を含む小さな直径の液晶カプセル
２２をもった第１の液晶層１６を配置した実施例を示す
図である。この実施例の作用は、図１の実施例と同様で
ある。ただし、この場合には、二色性色素を含まない第
２の液晶層１８のしきい値電圧がＶ₁ であり、二色性色
素を含む第１の液晶層１６のしきい値電圧がＶ ₂ である
（Ｖ₁ ＜Ｖ₂ ）。よって、印加電圧が第２の液晶層１８
のしきい値電圧Ｖ₁ よりも低いときに白表示になり、印
加電圧がＶ₁ とＶ₂ との間にあるときに黒表示になり、
印加電圧がＶ₂ よりも高いときにカラー表示になる。

【００３２】図１０は、ガラス基板１２、１４の間に第
３のガラス基板１３を設け、ガラス基板１２と第３のガ
ラス基板１３の間に第１の液晶層１６を配置し、ガラス
基板１４と第３のガラス基板１３の間に第２の液晶層１
８を配置した実施例を示す図である。第１のガラス基板
１２には画素電極２８があり、第２のガラス基板１２に
はカラーフィルタ３２（３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂ）及び
画素電極３４があり、第３のガラス基板１３には画素電
極４０、４２がある。よって、第１の液晶層１６は画素
電極２８、４０間での印加電圧により駆動され、第２の
液晶層１８は画素電極４２、３４間での印加電圧により
駆動される。

【００３３】この実施例では、第１の液晶層１６及び第
２の液晶層１８はポリマー分散型液晶カプセルとして形
成されている。しかし、しきりとなる第３のガラス基板
１３があるので、第１の液晶層１６及び第２の液晶層１
８は必ずしもポリマー分散型液晶カプセルとして形成さ
れる必要はなく、例えば相転移型液晶とすることもでき
る。

【００３４】図１１は第２のガラス基板１４に形成され
る画素電極３４のアクティブマトリクスを示す図であ
る。アクティブマトリクスは縦横に延びるドレインバス
ライン４４及びゲートバスライン４６を含み、画素電極
３４はドレインバスライン４４及びゲートバスライン４
６で区画された領域に形成され、トランジスタ４８によ
りドレインバスライン４４及びゲートバスライン４６に
接続される。最近、トランジスタ４８を薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）としてガラス基板１４に形成するのが多
い。

【００３５】図１２は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と
して形成されたトランジスタ４８を有する第２のガラス
基板１４の断面図である。トランジスタ４８は第２のガ
ラス基板１４の表面にゲート５０を形成し、さらにゲー
ト絶縁膜５２を介して半導体層５４を形成してなるもの
である。半導体層５４にはドレイン５６及びソース５８
が接続される。ドレイン５６は図１１のドレインバスラ
イン４４に接続され、ゲート５０はゲートバスライン４
６に接続される。ソース５８は画素電極３４に接続され
る。

【００３６】第２のガラス基板１４にはトランジスタ４
８と隣接してカラーフィルタ３２が形成され、画素電極
３４はカラーフィルタ３２の上に形成される。通常、画
素電極３４はＩＴＯ（InSnO₂）で形成され、厚さは約１
００Ａ程度である。これに対して、カラーフィルタ３２
の厚さは２μｍ程度であり、画素電極３４よりもかなり
厚い。なお、図１の実施例においては、第１の液晶層１
６の液晶カプセル２２の直径は１０μｍ程度であり、第
２の液晶層１８の液晶カプセル２６の直径は２μｍ程度
である。第２の液晶層１８が電圧の印加により白濁する
性質をもつためには、液晶カプセル２６の直径は２μｍ
程度のものがよく、且つ液晶の屈折率異方性が大きいも
のがよいことが分かった。

【００３７】図１２において、トランジスタ４８のソー
ス５８を画素電極３４に接続するためには、コンタクト
部材６０を設ける必要がある。しかし、カラーフィルタ
３２の厚さはトランジスタ４８の厚さよりも大きく、ソ
ース５８と画素電極３４との高さに差があるので、特別
のコンタクト部材６０が必要になる。また、カラーフィ
ルタ３２をトップコート等の保護層で覆う場合には、そ
の保護層に穴を開けてコンタクト部材６０を設けなけれ
ばならない。さらに、後ですぐ説明するようにカラーフ
ィルタ３２の上に透明体６２（図１３）を設ける場合に
は、さらにこの透明体６２にも穴を開けてコンタクト部
材６０を設けなければならない。

【００３８】図１３は本発明の第６実施例を示す図であ
る。この実施例の液晶表示装置は、図１の実施例と同様
に、第１及び第２のガラス基板１２、１４と、二色性色
素を含む第１の液晶層１６と、二色性色素を実質的に含
まない第２の液晶層１８とからなる。第１のガラス基板
１２の内面には画素電極２８が設けられている。第２の
ガラス基板１４にはカラーフィルタ３２及び画素電極３
４が設けられる。

【００３９】この実施例では、第１の液晶層１６及び第
２の液晶層１８から見てカラーフィルタ３２の上に所定
の厚さの透明板６２が設けられる。この透明板６２の厚
さは約１０μｍから１．１ｍｍの範囲にあり、約５０μ
ｍであるのが好ましい。透明板６２は第２の液晶層１８
とカラーフィルタ３２との間に距離をおくために設けた
ものである。上記したように、印加電圧が第１の液晶層
１６のしきい値電圧Ｖ₁ と第２の液晶層１８のしきい値
電圧Ｖ₂ との間にあるときには、光が第１の液晶層１６
を透過するが、第２の液晶層１８で光が散乱されて白表
示となる。このとき、透明板６２がないと、第２の液晶
層１８がカラーフィルタ３２に密接しているので、白濁
している第２の液晶層１８の先のカラーフィルタ３２が
見えることがある。この実施例では第２の液晶層１８が
透明板６２の厚さだけカラーフィルタ３２から離れてい
るので、白濁している第２の液晶層１８の先のカラーフ
ィルタ３２が見えることがない。この現象は、半透明板
を通して物体を見るとき、半透明板を物体に近づけて見
るとその物体が見え、半透明板を物体から離して見ると
その物体が見えないようになることにより説明される。

【００４０】図１３及び図１４に示されるように、この
実施例では、さらに、画素電極３４が薄膜トランジスタ
４８とともに透明板６２の一方の表面に設けられ、カラ
ーフィルタ３２がこの透明板６２の反対側の表面に設け
られている。そして、第２のガラス基板１４はこの透明
板６２に貼り合わせられている。こうすることにより、
透明板６２の一方の表面に画素電極３４と薄膜トランジ
スタ４８を従来同様の方法により形成することができ、
図１２の実施例のようにカラーフィルタ３２の厚さ方向
に延びる特別のコンタクト部材６０が必要でなくなる。

【００４１】画素電極３４が薄膜トランジスタ４８とと
もに透明板６２の一方の表面に設けられ、カラーフィル
タ３２がこの透明板６２の反対側の表面に設けられてい
る構成は、第１の液晶層１６及び第２の液晶層１８を有
する液晶表示装置ばかりでなく、一方の基板にカラーフ
ィルタと画素電極が設けられるその他の液晶表示装置に
も使用可能である。

【００４２】図１５は、図９の場合と同様に、ガラス基
板１２、１４の間に第３のガラス基板１３を設けた第７
実施例を示す図である。第１の液晶層１６がガラス基板
１２と第３のガラス基板１３の間に挿入され、第２の液
晶層１８がガラス基板１４と第３のガラス基板１３の間
に挿入されている。第１の液晶層１６及び第２の液晶層
１８は、ポリマー分散型液晶カプセルからなる。第１の
ガラス基板１２には画素電極２８があり、第２のガラス
基板１２には画素電極３４があり、第３のガラス基板１
３には画素電極４０、４２があり、よって、それぞれの
基板の電極間で第１の液晶層１６及び第２の液晶層１８
に電圧を印加することができるようになっている。図１
５の実施例では、カラーフィルタ３２は設けられてい
ず、二色性色素の発色を利用するようになっている。

【００４３】図１５において、第１の液晶層１６は、２
種類の液晶カプセル７０、７２を含んでいる。第１の液
晶カプセル７０はシアン系の二色性色素を混入してあ
り、しきい値電圧Ｖ₁ を有する。第２の液晶カプセル７
２はイエロー系の二色性色素を混入してあり、しきい値
電圧Ｖ₂ を有する。Ｖ₁ とＶ₂ とは異ならせてあり、Ｖ
₁ ＞Ｖ₂ の関係になっている。

【００４４】第２の液晶層１８は、２種類の液晶カプセ
ル７４、７６を含んでいる。第３の液晶カプセル７４は
マゼンタ系の二色性色素を混入してあり、しきい値電圧
Ｖ₃を有する。第４の液晶カプセル７６はイエロー系の
二色性色素を混入してあり、しきい値電圧Ｖ₄ を有す
る。Ｖ₃ とＶ₄ とは異ならせてあり、Ｖ₃ ＞Ｖ₄ の関係
になっている。このように、全体としてはシアン、イエ
ロー、マゼンタを含むものである。また、全ての液晶カ
プセルにおいて誘電率Δεが正のネマチック液晶が用い
られ、この場合のしきい値は誘電率Δε及び複屈折率Δ
ｎの変化によって調整した。

【００４５】ここで、第１の液晶層１６及び第２の液晶
層１８にともに電圧が印加されないときには、黒表示に
なる。第１の液晶層１６にＶ₁ 以上の電圧が印加され、
且つ第２の液晶層１８に電圧が印加されないときには、
赤色になる。また、第１の液晶層１６にＶ₁ 以上の電圧
が印加され、且つ第２の液晶層１８にＶ₃ とＶ₄ の間の
電圧が印加されたときには、紫色になる。また、第１の
液晶層１６にＶ₂ 以下の電圧が印加され、且つ第２の液
晶層１８にＶ₃ 以上の電圧が印加されたときには、緑色
になる。

【００４６】また、第１の液晶層１６にＶ₁ とＶ₂ の間
の電圧が印加され、且つ第２の液晶層１８にＶ₃ とＶ₄
の間の電圧が印加されたときには、青色になる。また、
第１の液晶層１６にＶ₁ とＶ₂ の間の電圧が印加され、
且つ第２の液晶層１８にＶ₃以上の電圧が印加されたと
きには、水色になる。また、第１の液晶層１６にＶ₁以
上の電圧が印加され、且つ第２の液晶層１８にＶ₃ 以上
の電圧が印加されたときには、白色になる。このよう
に、３原色の利用により多色表示を行うことができる。

【００４７】この実施例のように、二色性色素を添加し
たポリマー分散型液晶カプセルの２層を備え、該ポリマ
ー分散型液晶カプセルの２層の少なくとも一方は、第１
の色の二色性色素を含む第１の液晶カプセル７０、７４
と、第２の色の二色性色素を含む第２の液晶カプセル７
２、７６とからなり、該第１の液晶カプセルのしきい値
電圧と該第２の液晶カプセルのしきい値電圧とが異なっ
ている構成とすることにより、２つの液晶層１６、１８
により多色表示を行うことができる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入射光が偏光板で吸収されることがないので、バックラ
イトなしに明るい画像を形成することができ、且つ第１
及び第２の液晶層により白表示及び黒表示を行い、第１
及び第２の液晶層の下に設けられるカラーフィルタによ
り多色表示を行うことができる。また、図１８の液晶表
示装置の場合には、それぞれの液晶層に配置した複数の
二色性色素により多色表示を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図である。

【図２】印加電圧と光の透過の関係を示す図である。

【図３】第２の液晶層の光の透過を説明する図であり、
（Ａ）は電圧不印加時を示す図であり、（Ｂ）は電圧印
加時を示す図である。

【図４】第１の液晶層の光の透過を説明する図であり、
（Ａ）は電圧不印加時を示す図であり、（Ｂ）は電圧印
加時を示す図である。

【図５】液晶カプセルの形成の１例を説明する図であ
る。

【図６】液晶カプセルの紫外線強度としきい値電圧の関
係を示す図である。

【図７】本発明の第２実施例を示す図である。

【図８】本発明の第３実施例を示す図である。

【図９】本発明の第４実施例を示す図である。

【図１０】本発明の第５実施例を示す図である。

【図１１】アクティブマトリクスを示す図である。

【図１２】アクティブマトリクスを設けた第２の基板を
示す図である。

【図１３】本発明の第６実施例を示す図である。

【図１４】図１３の透明板の部分の拡大図である。

【図１５】本発明の第７実施例を示す図である。

【符号の説明】

１２、１４…基板 １６１８…第１の液晶層 ２２、２４…液晶カプセル ２３…液晶 ２５…二色性色素 ２８、３４…電極 ３２…カラーフィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−142713（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−244933（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−249118（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−249121（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−162324（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−231586（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−40276（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−199024（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−284418（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1347 G02F 1/1334 G02F 1/1335 505

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１及び第２の対向する基板（１２、１
   ４）と、該第１及び第２の基板の間に層別されて積層さ
   れた、二色性色素（２５）を含む第１の液晶層（１６）
   及び光散乱性を有する第２の液晶層（１８）と、該第１
   及び第２の基板の一方に設けられたカラーフィルタ（３
   ２）とからなり、該第１の液晶層のしきい値電圧が該第
   ２の液晶層のしきい値電圧と異なり、該第１の液晶層
   （１６）と該第２の液晶層（１８）が対向する基板（１
   ２、１４）の間に連続的に且つ層別されて設けられてい
   ることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 第１及び第２の対向する基板（１２、１
   ４）と、該第１及び第２の基板の間に層別されて積層さ
   れた、二色性色素（２５）を含む第１の液晶層（１６）
   及び光散乱性を有する第２の液晶層（１８）と、該第１
   及び第２の基板の一方に設けられたカラーフィルタ（３
   ２）とからなり、該第１の液晶層のしきい値電圧が該第
   ２の液晶層のしきい値電圧と異なり、該第１及び第２の
   基板の間に第３の基板（１３）が配置され、該第１の液
   晶層（１６）が該第１及び第３の基板の間に設けられ、
   該第２の液晶層（１８）が該第３及び第２の基板の間に
   設けられ、該第１の液晶層と該第２の液晶層がともにし
   きい値電圧の異なるポリマー分散型液晶カプセルからな
   り、しきい値電圧の低い方の液晶カプセルの直径がしき
   い値電圧の高い方の液晶カプセルの直径よりも大きいこ
   とを特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】 該第１の液晶層と該第２の液晶層の少な
   くとも一方が、ポリマー分散型液晶カプセル（２２、２
   ６）からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表
   示装置。
4. 【請求項４】 該第１及び第２の基板の一方に反射層
   （３０）が設けられ、他方の基板が透明で表示面となる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装
   置。
5. 【請求項５】 該第１の液晶層及び該第２の液晶層のう
   ち、表示面側に位置する液晶層のしきい値電圧が反射層
   側に位置する液晶層のしきい値電圧よりも低くなるよう
   にしたことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装
   置。
6. 【請求項６】 該第１の液晶層と該第２の液晶層がとも
   にしきい値電圧の異なるポリマー分散型液晶カプセルか
   らなり、しきい値電圧の低い方の液晶カプセルの直径が
   しきい値電圧の高い方の液晶カプセルの直径よりも大き
   いことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】 該第１の基板が電極を有し、該第２の基
   板が該カラーフィルタ及び画素電極を有することを特徴
   とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
8. 【請求項８】 液晶層から見て該カラーフィルタの上に
   厚い透明板が設けられることを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の液晶表示装置。
9. 【請求項９】 該第１の基板が電極を有し、該透明板が
   第２の基板に取り付けられ且つ該カラーフィルタ及び画
   素電極を有することを特徴とする請求項８に記載の液晶
   表示装置。
10. 【請求項１０】 該透明板が第１及び第２の表面を有
    し、該カラーフィルタが該透明板の第１の表面に設けら
    れ、該画素電極が薄膜トランジスタとともに該透明板の
    第２の表面に設けられることを特徴とする請求項９に記
    載の液晶表示装置。
11. 【請求項１１】 該透明板が該第１の表面を該第２の基
    板に向けて該第２の基板に貼り合わせられていることを
    特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 【請求項１２】 二色性色素を添加したポリマー分散型
    液晶カプセルの２層（１６、１８）を備え、該ポリマー
    分散型液晶カプセルの２層の少なくとも一方は、第１の
    色の二色性色素を含む第１の液晶カプセル（７０、７
    ４）と、第２の色の二色性色素を含む第２の液晶カプセ
    ル（７２、７６）とからなり、該第１の液晶カプセルの
    しきい値電圧と該第２の液晶カプセルのしきい値電圧と
    が異なっており、該ポリマー分散型液晶カプセルの２層
    の混合色により多色表示を行うことを特徴とする液晶表
    示装置。
13. 【請求項１３】 該第３の基板にはその片側の面あるい
    は両側の面に透明電極が設けられていて、該透明電極を
    介して該第１及び第２の液晶層に電圧を印加可能となっ
    ていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装
    置。