JPH03200122A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH03200122A
JPH03200122A JP33995889A JP33995889A JPH03200122A JP H03200122 A JPH03200122 A JP H03200122A JP 33995889 A JP33995889 A JP 33995889A JP 33995889 A JP33995889 A JP 33995889A JP H03200122 A JPH03200122 A JP H03200122A
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liquid crystal
color
display device
layer
display
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Mariko Hayashi
真理子 林
Tadashi Kimura
直史 木村
Yutaka Ishii
裕 石井
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Original Assignee
Sharp Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、液晶表示装置に関し、特に明るく良好なカラ
ー表示を行う液晶表示装置に関する。
〈従来の技術〉 液晶表示装置は、時計、電卓、コンピュータ端末。
ワードプロセッサあるいはテレビジョン等のごとく非常
に広い分野に渡って利用されている。既にグラフィック
表示、画像表示の分野でマルヂカラー化、フルカラー化
された液晶表示装置が実用化されている。
従来、カラー表示を行う液晶表示装置は、液晶セル内の
液晶分子を初期配向として９０°ねじった、いわゆるツ
ィステッドネマティック（ＴＮ）モードとし、液晶セル
の内側に赤・緑・青のモザイク状のカラーフィルタを設
けると共に、液晶セルの前後に一対の偏向板を設け、Ｔ
Ｎモードの先スイッチング特性を利用してカラー表示を
行っている。この方式では、赤・緑・青等の着色画素（
カラーフィルタ）を平面上に並べているため加色混合で
多色表示を行うようにしている。すなわち、白を表示す
るときは、赤・緑・青の３色のカラーフィルタに光を透
過させる。赤を表示するときは、赤色のカラーフィルタ
に光を透過させる一方、緑および青のカラーフィルタを
遮光して光を透過さりないようにしている。また、コン
トラストを向上さｌるために、液晶セルのｌｉη後に設
置すた偏光板の偏光度を高くしている。
〈発明が解決しようとずろ課題〉 しかしながら、」−記従来の液晶表示装置は、カラーフ
ィルタを下面上に並べて加色混合で多色表示を行ってい
るため、白を表示したときの透過率か、カラーフィルタ
を設けない場合に比して２０〜４０％に減少する。そし
て、例えば赤を表示するとき、緑およびＩＩｔのカラー
フィルタに光を透過させないようにしているため、透過
率がさらに減少ケるという問題がある。偏光板を使用し
た場合、透過率がさらに３０〜４５％ダウンして、結局
全体の透過率は白を表示したとき６〜１８％と低くなり
、非常に暗くなってしまうという問題がある。
このため、特に、液晶セルの背後に反射板を設けて光を
往復させる反射型表示に適用できないという問題がある
。なお、色純度を重視すれば、透過率は更に低くなる。
このようにモザイク状に配置したカラーフィルタと光ス
ィッチとしての液晶とを用いて加色混合により多色表示
を行う液晶表示装置では、白を表示したときの透過率が
低く、反射型カラー表示に適用することは不可能であっ
た。
そこで、この発明の目的は、明るく良好なカラー表示を
行うことができ、したがって反射型カラー表示に適用で
きる液晶表示装置を堤供することにある。
〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために、この発明は、内面に電極パ
ターンを有する一対の透明基板の間に、液晶と色素を含
む光変調部を挾持してなる液晶表示装置において、上記
光変調部は、液晶と互いに異なる色を示す二色性色素を
有する少なくとし２種類の互いに隣接する領域を、上記
透明基板に平行な一つの層を形成するように配置してい
ることを特徴としている。
また、上記光変調部の上記凸領域は、上記液晶を支持す
る重合性樹脂を含む。
また、上記光変調部は、上記−つの層の各領域と異なる
しきい値電圧で配向する液晶からなるシャッタ層か」−
記一つの層に積層されているのが望ましい。
〈作用〉 光変調部に電界が印加されていないかまたは印加されて
いても各領域のしきい値の電圧を超えていない場合、上
記光度調部の各領域において、液晶分子が無秩序に配向
ずろようにしておく。このとき、凸領域に含まれる二色
性色素の長袖方向に振動方向か下行な偏光だけが吸収さ
れるため上記６領域は青色した状態となる。したがって
、上記光変調部を透過した光によって加色混合による色
が表示される。光変調部の一部の領域のみにしきい値電
圧を超える電界が印加されたとき、この−部の領域にお
いて、液晶分子はその長袖を電界方向とくＩＬ行になる
ように配向して、二色性色素も液晶９丘と弔行になる。
すると、光の吸収がなくなりて、上記一部の領域は、無
色透明となる。したがって、上記一部の領域を除く残り
の領域の着色による色表示がなされる。このとき、上記
一部の領域は光を透過しているので、従来に比して、光
度調部全体としての透過率が増大する。したがって、明
るい色表示がなされる。また、光変調部の各領域にとも
にしきい値電圧を超える電界が印加されたとき、各領域
において光吸収がなくなって、光度調部全体が無色透明
となる。したがって、着色フィルタによって透過率を減
少させるようなことなく、明るい白表示がなされる。こ
のように、偏光板やカラーフィルタを使用せず、明るく
良好なカラー表示が行われる。したがって、背面に反射
板を設けることによって反射型カラー表示が可能となる
。
また、上記光変調部の各領域は、上記液晶を支持する重
合性樹脂で形成されている。そして、上記重合性樹脂と
二色性色素を含有した液晶とを混合することにより、上
記各領域が形成する一つの層内で上記液晶および二色性
色素の濃度を各領域内で均一濃度で含有させられる。
また、上記光変調部は、上記−つの層の各領域と異なる
しきい値電圧で配向する液晶からなるンヤッタ層が」１
記−つの層に積層されている場合、光変調部に印加され
る電界カ月二足シャッタ層のしきい値電圧以下であると
さ、黒表示がなされる。特に、上記ンヤッタ層のしきい
値電圧を上記−つの層内の各領域のしきい値電圧よりし
低く設定することによって、印加電界の大きさに応じて
、黒。
ｒ」−彩色、白を表示できるようになる。
〈実施例〉 以下、この発明の液晶表示装置を実施例により詳細に説
明する。
第１図はこの発明の第１の実施例の液晶表示装置を示し
ている。この液晶表示装置は、内面にストライブ状の電
極１．１をｆｆする一対の透明基板２．２の間に、光変
調物質３を挾んで構成されている。電極１．１は、ＩＴ
Ｏ（インノウムスズ酸化物）などの透明導電性膜を蒸着
した後、ストライブ状に加工して形成されている。透明
基板２，２はガラスまたはプラスデックなどからなり、
電極１．１が互いに直交するように対向している。上記
光変調物質３は、それぞれ二色性色素と液晶と支持体と
しての重合性樹脂とを含む領域３　ａ、　３　ｂ３ｃか
らなっている。各領域３　ａ、　３　ｂ、　３　ｃは、
上記透明基板２．２に平行な一つの層をなし、周期的に
パターン形成されている。なお、４．４はシール材を示
している。上記各領域３　ａ、　３　ｂ、　３　ｃが示
ず色は異なっており、それぞれ赤、緑、青となっている
。重合性樹脂は、ゼラチン、カゼイン、フィッシュグリ
ユー１ポリビニルアルコールもしくはポリビニルピロリ
ドンまたはこれらをクロム酸塩もしくは重クロム酸塩な
どで感光化したもの、またはポリビニルアルコールース
ヂルバゾリウム系らしくはアクリレート系が用いられる
。液晶物質は、ンアノビフェニル系、シアノテルフェニ
ル系シアノフェニルンクロヘキサン系、フェニルピリミ
ジン系、シクロへキシルフェニルビリミノン系アルキル
ベンゾアート系もしくはシアノベンゾアート系またはそ
れらの混合物であるネマティック液晶またはスメクティ
ック液晶が用いられる。なお、０．５〜ＩＯ％の少量の
キラルコレステリックエステルを含むネマティック液晶
も望ましい。二色性色素は、アゾ系もしくはアントラキ
ノン系のものが用いられ、日本感光色素掛装のＧ２０９
．Ｇ２６６、Ｇ２６９．Ｇ１６８．ＧＩ６５．Ｇ２２４
゜Ｇ２０５．Ｇ２３２もしくはＧ２３７、またはＢＤ　
ｌ−１社製ノＤ５．Ｄ　Ｉ　Ｉ　、Ｄ３５などがある。
」１記各領域３　ａ、　３　ｂ、　３　ｃは、液晶材料
を選択したり粒径を制御することによって、電極１．１
間に電界が印加されたとき、しきい値電圧で着色状態か
ら無色透明な状態に変化するようにしている。
この液晶表示装置は次のようにして作製される。
まず、ＵＶ重合性化合物である２官能性アクリレート（
［１本化薬社製”Ｉ−ＩＸ　−６２０”）３０ｖ％と赤
色の二色性色素（日本感光色素掛装“Ｇ２０５”）を含
むネマティック液晶（メルック社製“ｚｒ、ｒＩ５６５
”）７０ｗ％と少量の重合開始剤（メルックｒｔ製“ダ
ロキュア１１７３”）を混合した均一溶液を作り、濾過
する。第２図（ａ）に示すように、この溶液をＩＴＯ透
明電極ｌを形成した透明基板２上にｌＯμ肩の膜厚でス
ピナーを用いて塗布し、この膜１０３を周期的パターン
のマスクを介して紫外線露光する。次に、第２図（ｂ）
に示すように、露光した膜１０３をスプレー現像して、
露光されなかった領域を選択的に溶解除去する。このよ
うにして第１領域（赤色光変調領域）３ａを形成する。
重合性樹脂を使用しているので、上記二色性色素および
液晶を均一濃度にすることができる。次に、ＵＶ重合性
化合物である２官能性アクリレート（日本化薬社製“Ｈ
−６２０“）３０ｗ％と緑色の混合された二色性色素（
日本感光色素掛装“Ｇ２０９”と“Ｇ２３２“）を含む
ネマティック液晶（メルック社製“ＺＬ［−１５６５”
）７０ｖ％と少量の重合開始剤（メルック社製“ダロキ
ュア＋１７３”）を混合した均一溶液を作り、濾過する
。そして、第２図（ｃ）に示すように、この溶液を上記
赤色光変調領域３ａが設けられている透明基板２の全面
上に１０μ肩の膜厚でスピナー塗布し、位置合わせをし
たマスクを介して露光して第２領域（緑色変調領域）３
ｂを形成する。さらに、ＵＶ重合性化合物である２官能
性アクリレ−１−（日本化薬社製”ＨＸ−６２０”）３
０Ｗ％と青色の二色性色素（日本感光色素掛装“Ｇ１６
５”）を含むネマティック液晶（メルック社製“ＺＬ　
ｒ−１５６５°）７０ｗ％と少量の重合開始剤（メルッ
ク社製“ダロキュア１１７３”）を混合した均一溶液を
作り、濾過する。そして、第２図（ｄ）に示すように、
この溶液をに記の赤色変調領域３ａおよび緑色変調領域
３ｂが設けられている透明基板の全面」二にｌ０ｕｚの
膜厚でスピナー塗布した後、位置合わせをしたマスクを
介して露光して第３領域（計色変調領域）３ｃを形成ケ
る。このようにして光変調部３を形成した後、第２図（
ｃ）に示すように、電極Ｉの付いた対をなす透明基板２
を対向させて組み立てて作製を完了する。このように、
この液晶表示パネルは、光変調部３の各領域３　ａ、　
３　ｂ、　３　ｃを互いに隣接した状態に作製する。
光変調部３を挾む電極１．１間に電圧が印加されていな
いかまたは印加されていても谷領域３ａ、３　ｂ、　３
　ｃのしきい値電圧を超えていない場合、各領域３　ａ
、　３　ｂ、　３　ｃにおいて、液晶分子は重合性樹脂
に支持されて無秩序に配向している。このとき、各領域
３　ａ、　３　ｂ、　３　ｃに含まれている二色性色素
の長袖方向に振動方向が平行な偏光だけが吸収されるた
め、」１記各領域３　ａ、　３　ｂ、３Ｃはそれぞれ赤
、緑青に着色した状態となっている。したがって、上記
光変調部３を透過した光によって、加色混合による色を
表示することができろ。光変調部３の各領域のうち一部
の領域のみにしきい値電圧を超える電圧が印加された場
合、例えば緑色光変調領域３ｂおよび青色光変調領域３
ｃのみにしきい値電圧を超える電圧か印加された場合、
この２領域３１）３ｃのみにおいて、液晶分子がその長
袖を電界方向と平行になるように配向して、二色性色素
ら液晶分子と平行になる。したがって、上記２領域３ｂ
３ｃは、無色透明となり、光をそのまま透過する。
一方、赤色光変調領域３ａは赤色に着色した状態のまま
となっている。したがって、従来に比して光変調部３全
体としての透過率を増大させた状態で、明るい赤色表示
をすることができる。緑色表示、青色表示のときら同様
に、明るい表示をすることができる。光変調部３の各領
域３　ａ、　３　ｂ、　３　ｃにとらにしきい値電圧を
超える電圧が印加された場合、各領域３　ａ、　３　ｂ
、　３　ｃにおいて光吸収がなくなって、光変調部３全
体が無色透明となる。したがって、着色フィルタによっ
て透過率を減少させるようなことがなく、明るい白表示
をすることができる。このように、偏光板やカラーフィ
ルタを使用せず、明るく良好なマルチカラー表示を行う
ことができる。したがって、第２図（ｅ）に示すように
、背面に反射板２０を設けることによって反射型カラー
表示を行うことができる。
なお、上記各領域３　ａ、　３　ｂ、　３　ｃの周囲に
アクリル、ウレタンまたはエボキン等からなる保護膜を
形成して、各領域３ａ、３ｂ、３ｃを互いに少し離間さ
せた場合、各領域間に液晶のにじみが生じるのを防止す
ることができ、したがって、より鮮明な表示を行うこと
ができろ。
第３図はこの発明の第２の実施例の液晶表示装置を示し
ている。第３図（ａ）に示すように、この液晶表示装置
は、ＩＴＯ透明電極１１を設けた透明基板Ｉ２上に、第
１の実施例と同様に赤色、緑色、青色の各光変調領域１
３ａ、　１３ｂ、　ｌ　３ｃが一つの層Ｉ３を形成する
ように設けた後、この層（下層）１３上にシャッタ層（
上層用５を積層している。下層Ｉ３とシャッタ層１５と
で光度Ｒ叩９を構成している。シャッタ層１５を形成す
るには、まず、ＵＶ重合性化合物である２官能性アクリ
レート（日本化薬社製”ＨＸ−６２０”）３０ｗ％と、
黒色を示すように混合した二色性色素（日本感光色素掛
装”Ｇ　２０９”、“６１６８”、“Ｇ　Ｉ　６５”、
“Ｇ２２４“どＧ２０５”および“Ｇ２３２”からなる
）と、ネマティック液晶（メルック社製“Ｚ　Ｌ　Ｉ　
−３２０１−０００”）７（１ｗ％と、少量の重合開始
剤（メルック社製“ダロキュア１１７３”）とを混合し
た均一溶液を作り、濾過ずろ゛。上記ネマティック液晶
“ＺＬＩ−３２０１−０００”は、下層１３の各変調領
域１３ａ、　Ｉ　３ｂ、　Ｉ　３ｃに含まれる液晶より
もしきい値電圧が低くなっている。そして、この溶液を
上記光変調部！３上にｌＯμｌの膜厚でスビナ−塗布し
、全面露光して形成する。なお、第３図（ｂ）に示すよ
うに、第１の実施例と同様に、電極１１の付いた対をな
す透明基板Ｉ２を対向させて組み立て、反射板３０を設
けている。
このようにした場合、この液晶表示装置は、例えば赤色
光変調領域１３ａの箇所で第４図に示すような電気光学
特性を示すことになる。第４図中、実線はンヤッタ層、
−点鎖線は下層Ｉ３の赤色光液コＡ１領域１３ａの光学
特性をそれぞれ示している。
電極１．１，１１間に印加された電圧がＶａである場合
、シャッタ層１５は黒に着色した状態となっており、し
たがって、赤色光変調領域１３ａの着色状態に関わらず
全体として黒表示をする。印加電圧がＶｂである場合、
シャッタ層１５は無色透明になる一方、赤色光変調領域
１３ａは赤に着色した状態となっている。したがって、
例えば下層１３の緑色光変調領域＋３ｂおよび青色光変
調領域＋３ｃが無色透明となっているとき、明るい赤色
表示をする。なお、」−記２領域＋３ｂ、１３ｃが着色
状態のとき、当然ながらこの３領域１３ａ、　Ｉ　３ｂ
。
１３ｃの混色による表示がなされる。印加電圧がＶｄで
ある場合、シャッタ層１５．赤色先変調領域１３ａはと
もに無色透明となる。したがって、例えば下層１３の緑
色光変調領域１３ｂおよび青色光変調領域＋３ｃが無色
透明となっているとき、明るい白表示をする。また、印
加電圧かＶＣ’またはＶｃである場合、中間色を表示す
る。このように、この液晶表示装置は、光変調部９がシ
ャッタ層！５を備えているので、黒表示を含む明るく良
好なフルカラー表示を行うことができる。
また、上記下層１３にシャッタ層１５を積層する際に、
両層１３．１５間の液晶のにじみを避けるために、アク
リル系、ポリイミド系等の透明層を両層１３，１５間に
挾んでも良い。
また、第５図に示すように、上記シャッタ層Ｉ５内で、
下層１３の各領域１３ａ、　Ｉ　３ｂ、　ｌ　３ｃの境
界の上に相当する箇所に、富士ハントエレクトロニクス
テクノロジー社製“カラーモザイク−ＣＫ”を用いて遮
光層Ｉ６を設けても良い。この結果、さらに良好なフル
カラー表示を得ることができる。
なお、本構造で赤・青・緑の光変調層１３に代えて、従
来の液晶カラーテレビ、液晶カラーラップトツブパソコ
ンで用いられる染色法・印刷法・電着法などのカラーフ
ィルタを装着し、その上または下に実施例２の７ヤツタ
層１５を設けてもフルカラー表示か可能であることを確
認した。しかし、明るさ特に白色に関しては、第２の実
施例の方が優れていた。
第６図は、この発明の第３の実施例の液晶表示装置を示
している。
電極２１の付いた対をなす透明基板２２．２２の間に赤
・緑・青の光変調領域層２３と、配向膜２６２６および
９０°ツイストネマティック液晶層２５からなるシャッ
タ層２８が積層されている。シャッタ層２８の−Ｌ下に
なるようポリイミドの配向ｖ４２６．２６がスピンコー
ドにより塗布後、ラヒングされている。透明基板２２．
２２の外側には偏光板２７．２７が谷々の偏光軸が互い
に平行となるように設置され、反射板４０が一方の透明
基板２２の背後に設置される。
この液晶表示装置でも、例えば赤色光変調領域２３ａの
箇所で第４図に示したのと同様の電気光学特性を示すこ
とになる。したがって、偏光Ｆｉ、２７．２７を使用し
ているので第２の実施例に比べて暗くはなったが、良好
なフルカラー表示を行うことができた。
また、第５図、第６図の光変調層１３．２３とシャッタ
層１５．２８の積層順序がそれぞれ上記手法と逆になっ
ても同様の結果が得られる。
なお、第１．第２．第３の実施例は、光変調部を構成す
る重合性樹脂として２官能性アクリレートを用いたが、
これに限られるものではなく、ポリビニルアルコールー
スチルバゾル誘導体を用いても良い。
〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明の液晶表示装置は、
上記光変調部は、液晶と互いに異なる色を示す二色性色
素を有する少なくとら２種類の互いに隣接する領域を、
上記透明基板に平行な一つの層を形成するように配置し
ているので、偏光板やカラーフィルタを使用せずに、明
るく良好なカラー表示を行うことができ、したがって、
反射型カラー表示に適用することができる。
また、上記光変調部の各領域は、上記液晶を支持する重
合性樹脂を含んでいるので、光変調部の３領域内に上記
液晶および二色性色素を均一に含ｒ丁させることができ
ろ。
また、上記光変調部は、上記−つの層の凸領域と異なる
しきい値電圧で間開する液晶からなるシャッタ層が上記
−っの層に積層されている場合、黒表示を含むフルカラ
ー表示を行うことがてきる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の第１の実施例の液晶表示装置を示す
断面図、第２図（ａ）乃至（ｅ）は上記液晶表示５Ｉ！
１′置の作製方法を説明する工程図、第３図（ａ）。 （Ｉ））はこの発明の第２の実施例の液晶表示装置を示
す断面図、第４図は上記液晶表示装置の電気光学特性を
示す図、第５図は上記液晶表示装置の変形例を示Ｖ図、
第６図はこの発明の第３の実施例の液晶表示装置を示す
断面図である。 １、ＩＩ、２＋・透明電極、 ２．１２．２２・・・透明基板、 ３．９．２９・・・光度Ｒ部、 ３ａ、　Ｉ　３ａ、２３ａ・・・赤色光変調領域、３ｂ
、　Ｉ　３ｂ、２３ｂ・・・緑色光変調領域、３ｃ、　
１３ｃ、２３ｃｍ青色光変調領域、４、＋４．２４・・
・シール剤、１３．２３・・・下層、＋５，２８　　ン
ヤッタ層、１６・遮光層、２０．３０．４０・・・反射
板、 ２５・・・９０°ツイストネマテイツク液晶、２７・・
・偏光板。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）内面に電極パターンを有する一対の透明基板の間
    に、液晶と色素を含む光変調部を挾持してなる液晶表示
    装置において、 上記光変調部は、液晶と互いに異なる色を示す二色性色
    素を有する少なくとも２種類の互いに隣接する領域を、
    上記透明基板に平行な一つの層を形成するように配置し
    ていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. （２）上記光変調部の上記各領域は、上記液晶を支持す
    る重合性樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の
    液晶表示装置。
  3. （３）上記光変調部は、上記一つの層の各領域と異なる
    しきい値電圧で配向する液晶からなるシャッタ層が上記
    一つの層に積層されていることを特徴とする請求項１に
    記載の液晶表示装置。
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