JP3294210B2 - 高反射率液晶ディスプレイ・セル - Google Patents
高反射率液晶ディスプレイ・セルInfo
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- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1347—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄い膜により分離
された２つ以上の区画を持ち、フラット・パネル・ディ
スプレイに適した液晶ディスプレイ・セルに関する。
された２つ以上の区画を持ち、フラット・パネル・ディ
スプレイに適した液晶ディスプレイ・セルに関する。
【０００２】
【従来の技術】フラット・パネル液晶ディスプレイの性
能は、ディスプレイ・セルの区画が１つの場合は、要求
レベルよりも劣ることがある。これは、反射型と透過型
の両方、またはバックライト型の各ディスプレイに見ら
れる。反射型ディスプレイの場合、下記の現在の技術の
例のように、コントラスト比（ＣＲ）、反射率（Ｒ）、
もしくはその両方が要求レベルより低いか、または、デ
ィスプレイの動作電圧等の他の特性が要求範囲外にある
と考えられる。
能は、ディスプレイ・セルの区画が１つの場合は、要求
レベルよりも劣ることがある。これは、反射型と透過型
の両方、またはバックライト型の各ディスプレイに見ら
れる。反射型ディスプレイの場合、下記の現在の技術の
例のように、コントラスト比（ＣＲ）、反射率（Ｒ）、
もしくはその両方が要求レベルより低いか、または、デ
ィスプレイの動作電圧等の他の特性が要求範囲外にある
と考えられる。
【０００３】例１ ネマティック・ゲストホスト・ディ
スプレイ：ネマティック・ゲストホスト・ディスプレイ
（Heilmeier GH and Zanoni LA、Appl．Phys．Lett．、
Vol．13、p．91（1968））は、ネマティック液晶（ホス
ト）に２色性色素（ゲスト）の溶液を使用する。ネマテ
ィック液晶は、ディスプレイ基板に実質的に平行に整列
する。２色性色素（ゲスト）分子の性質は、液晶（ホス
ト）分子に平行に整列するように選択され、また、それ
によって、可視光の吸収の遷移双極子（ゲストの色素分
子の幾何軸に事実上平行）が、ホストの液晶分子の整列
方向とも事実上、平行になるように選択される。
スプレイ：ネマティック・ゲストホスト・ディスプレイ
（Heilmeier GH and Zanoni LA、Appl．Phys．Lett．、
Vol．13、p．91（1968））は、ネマティック液晶（ホス
ト）に２色性色素（ゲスト）の溶液を使用する。ネマテ
ィック液晶は、ディスプレイ基板に実質的に平行に整列
する。２色性色素（ゲスト）分子の性質は、液晶（ホス
ト）分子に平行に整列するように選択され、また、それ
によって、可視光の吸収の遷移双極子（ゲストの色素分
子の幾何軸に事実上平行）が、ホストの液晶分子の整列
方向とも事実上、平行になるように選択される。
【０００４】上下の基板上の整列方向は互いに平行か、
または最適性能を得るために互いに直交する方向である
（Lowe AC、Mol．Cryst．Liq．Cryst．、Vol．66、p．2
95、1981）。ディスプレイは、透過軸を上部基板上の整
列方向に平行にした、配向された偏光膜を通して表示が
行われる。従ってゲストホスト層は、偏光状態の光だけ
で照射され、この光はゲストの色素物質により吸収され
る。光の吸収は充分でありディスプレイは暗く見える。
暗状態での典型的な反射率は１．２％である。
または最適性能を得るために互いに直交する方向である
（Lowe AC、Mol．Cryst．Liq．Cryst．、Vol．66、p．2
95、1981）。ディスプレイは、透過軸を上部基板上の整
列方向に平行にした、配向された偏光膜を通して表示が
行われる。従ってゲストホスト層は、偏光状態の光だけ
で照射され、この光はゲストの色素物質により吸収され
る。光の吸収は充分でありディスプレイは暗く見える。
暗状態での典型的な反射率は１．２％である。
【０００５】上下の基板上の電極によりゲストホスト
（Ｇ−Ｈ）層に電界が印加されると、液晶（ホスト）
も、従って色素（ゲスト）も、ディスプレイ面に垂直に
回転し、この配向で光は色素によりほとんど吸収され
ず、ディスプレイは明るくなる。しかし反射率は約２４
％と不都合なほど低い。これは偏光板により５０％が吸
収され、更に色素によっても吸収されるからである。
（Ｇ−Ｈ）層に電界が印加されると、液晶（ホスト）
も、従って色素（ゲスト）も、ディスプレイ面に垂直に
回転し、この配向で光は色素によりほとんど吸収され
ず、ディスプレイは明るくなる。しかし反射率は約２４
％と不都合なほど低い。これは偏光板により５０％が吸
収され、更に色素によっても吸収されるからである。
【０００６】このようなディスプレイでは１２：１を超
えるコントラスト比が得られる。しかし明るい状態の反
射率は、偏光板の存在により大幅に減少し、偏光板によ
り、実最大値で約２４％まで下がる。この種のディスプ
レイの動作電圧は最大で約４Ｖと低い。
えるコントラスト比が得られる。しかし明るい状態の反
射率は、偏光板の存在により大幅に減少し、偏光板によ
り、実最大値で約２４％まで下がる。この種のディスプ
レイの動作電圧は最大で約４Ｖと低い。
【０００７】例２ コレステリック・ゲストホスト・デ
ィスプレイ：これは例１のネマティック・ゲストホスト
・ディスプレイを発展させたものである。ゲストホスト
混合物にキラル（カイラル）物質を加え、ピッチ長を可
視光の波長の数倍長くすることで（White DL and Taylo
r GN、J．Appl．Phys．、Vol．45p、4718（1974））、
入射光の両方の偏光が吸収され、前面偏光板が不要にな
っている。これにより明状態の反射率が向上している。
しかしこれにはしきい値電圧を、例１のネマティックＧ
−Ｈに比べて４倍乃至５倍上げる効果がある。更に、デ
バイスをフル稼働させるために必要な電圧もまた増加
し、無電界状態での非偏光光の吸収は、例１の偏光した
光の吸収よりも効率が落ちるので、コントラスト比また
は反射率を妥協しなければならない。このディスプレイ
では５０％を超える反射率が得られるが、この反射率で
のコントラストは約９：１止まりである。
ィスプレイ：これは例１のネマティック・ゲストホスト
・ディスプレイを発展させたものである。ゲストホスト
混合物にキラル（カイラル）物質を加え、ピッチ長を可
視光の波長の数倍長くすることで（White DL and Taylo
r GN、J．Appl．Phys．、Vol．45p、4718（1974））、
入射光の両方の偏光が吸収され、前面偏光板が不要にな
っている。これにより明状態の反射率が向上している。
しかしこれにはしきい値電圧を、例１のネマティックＧ
−Ｈに比べて４倍乃至５倍上げる効果がある。更に、デ
バイスをフル稼働させるために必要な電圧もまた増加
し、無電界状態での非偏光光の吸収は、例１の偏光した
光の吸収よりも効率が落ちるので、コントラスト比また
は反射率を妥協しなければならない。このディスプレイ
では５０％を超える反射率が得られるが、この反射率で
のコントラストは約９：１止まりである。
【０００８】例３ コレステリック・テキスチャ効果：
この効果は、キラル・ネマティック系が波長λの光を反
射する性質を利用している。ここでλは液晶の３６０度
ピッチ長Ｐ、及び液晶の平均屈折率ｎaに関係し、λ＝
ｎaＰになる（Crookerらによる米国特許番号第５２００
８４５号、Doaneらによる米国特許番号第５３８４０６
７号、Doaneらによる米国特許番号第５４３７８１１
号、Westらによる米国特許番号第５４５３８６３号）。
この効果は、キラル・ネマティック系が波長λの光を反
射する性質を利用している。ここでλは液晶の３６０度
ピッチ長Ｐ、及び液晶の平均屈折率ｎaに関係し、λ＝
ｎaＰになる（Crookerらによる米国特許番号第５２００
８４５号、Doaneらによる米国特許番号第５３８４０６
７号、Doaneらによる米国特許番号第５４３７８１１
号、Westらによる米国特許番号第５４５３８６３号）。
【０００９】しかし液晶層は、反射光の電気ベクトルが
キラル螺旋の鏡像になるように、つまり右まわり螺旋は
右まわり円偏光光だけを反射するように、円偏光光を反
射する。非偏光光は、対向する２つの円偏光成分からな
ると考えることができる。従って、キラル層の反射率の
理論的限界は５０％である。実際はこれより低く、約４
０％である。電界が液晶層に印加されると分子は電界に
より回転し、キラル構造は壊れ、液晶層はこれに入射し
た光を透過し、反射光はディスプレイ構造の界面での乱
反射からのもののみになる。透過した光はディスプレイ
の後面に形成された光吸収層により吸収される。従って
コレスレリック・テキスチャ効果セルは、低反射率状態
は数％と望ましいが、最大反射率は約４０％であり、こ
れではコントラスト比が約５：１乃至６：１に制限され
る。更に、反射光の波長範囲Δλは、液晶の屈折率異方
性Δｎにより決まる。実際問題として、Δλは約１００
ｎｍに制限されるので、これらのディスプレイは常に色
を帯び、無色（黒白）ディスプレイの実現は不可能にな
る。
キラル螺旋の鏡像になるように、つまり右まわり螺旋は
右まわり円偏光光だけを反射するように、円偏光光を反
射する。非偏光光は、対向する２つの円偏光成分からな
ると考えることができる。従って、キラル層の反射率の
理論的限界は５０％である。実際はこれより低く、約４
０％である。電界が液晶層に印加されると分子は電界に
より回転し、キラル構造は壊れ、液晶層はこれに入射し
た光を透過し、反射光はディスプレイ構造の界面での乱
反射からのもののみになる。透過した光はディスプレイ
の後面に形成された光吸収層により吸収される。従って
コレスレリック・テキスチャ効果セルは、低反射率状態
は数％と望ましいが、最大反射率は約４０％であり、こ
れではコントラスト比が約５：１乃至６：１に制限され
る。更に、反射光の波長範囲Δλは、液晶の屈折率異方
性Δｎにより決まる。実際問題として、Δλは約１００
ｎｍに制限されるので、これらのディスプレイは常に色
を帯び、無色（黒白）ディスプレイの実現は不可能にな
る。
【００１０】例４ ２つ以上のセルの積層構造：ディス
プレイのコントラストや反射率の性能は、２つ以上のセ
ルを使う積層構造により改良される。従来技術の他の例
は、積層したセルの使用に関係している（Haimらによる
米国特許番号第４６３７６８７号、Crookerらによる米
国特許番号第５２００８４５号、UchidaらによるSID In
ternational Symposium Digest of Technical Papers X
I、41（1981））。これらは別々のセルを積層すること
によって、またはより複雑なセルを作ることによって形
成され、中間基板は両方のセルにより共有され、前面セ
ルの後面と後面セルの前面が形成される。
プレイのコントラストや反射率の性能は、２つ以上のセ
ルを使う積層構造により改良される。従来技術の他の例
は、積層したセルの使用に関係している（Haimらによる
米国特許番号第４６３７６８７号、Crookerらによる米
国特許番号第５２００８４５号、UchidaらによるSID In
ternational Symposium Digest of Technical Papers X
I、41（1981））。これらは別々のセルを積層すること
によって、またはより複雑なセルを作ることによって形
成され、中間基板は両方のセルにより共有され、前面セ
ルの後面と後面セルの前面が形成される。
【００１１】ドイツ公開特許出願第１９７１１８２７．
５号、及び対応する米国特許番号第５８０１７９６号
は、中間基板が薄く、２つ以上のセルで形成される像間
に視差がほとんど生じない積層セルを形成できるセル構
造を開示している。また、中間基板の厚みは中間基板で
の電圧降下が、液晶層に比べて充分に低くなる（約２５
％）ようにされ、また積層セルが１つのセルとしてアド
レス指定されるようにされる。これにより相互接続と駆
動電子系が大幅に簡素化されコストが下がる。中間基板
の両面上の透明電極が不要になるので、デバイスの透過
率（及び反射率）も改良される。
５号、及び対応する米国特許番号第５８０１７９６号
は、中間基板が薄く、２つ以上のセルで形成される像間
に視差がほとんど生じない積層セルを形成できるセル構
造を開示している。また、中間基板の厚みは中間基板で
の電圧降下が、液晶層に比べて充分に低くなる（約２５
％）ようにされ、また積層セルが１つのセルとしてアド
レス指定されるようにされる。これにより相互接続と駆
動電子系が大幅に簡素化されコストが下がる。中間基板
の両面上の透明電極が不要になるので、デバイスの透過
率（及び反射率）も改良される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は改良さ
れた液晶セルを提供することである。
れた液晶セルを提供することである。
【００１３】本発明の他の目的は、偏光板を使用する液
晶ディスプレイで得られるのと同様なコントラスト比、
及び偏光板を使用するセルで得られるのと同様な反射率
を達成する改良された液晶ディスプレイを提供すること
である。
晶ディスプレイで得られるのと同様なコントラスト比、
及び偏光板を使用するセルで得られるのと同様な反射率
を達成する改良された液晶ディスプレイを提供すること
である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、薄い透明膜で
分離された少なくとも２つの区画からなる液晶ディスプ
レイ・セルを提供する。視点に近い第１区画は第１液晶
混合物を含み、視点から遠い第２区画は第２液晶混合物
を含む。第１及び第２の混合物の電気光学的特性は、第
１及び第２の混合物が、事実上重ならない、異なる印加
電界の範囲で切り換わる性質のものである。
分離された少なくとも２つの区画からなる液晶ディスプ
レイ・セルを提供する。視点に近い第１区画は第１液晶
混合物を含み、視点から遠い第２区画は第２液晶混合物
を含む。第１及び第２の混合物の電気光学的特性は、第
１及び第２の混合物が、事実上重ならない、異なる印加
電界の範囲で切り換わる性質のものである。
【００１５】第１実施例では、第１区画の混合物は、第
２区画の混合物のしきい値より低い電圧で事実上、完全
に切り換わり、セルはノーマリホワイトであり、第１区
画の混合物は、ホメオトロピック配向の負の誘電異方性
ゲストホスト混合物であり、第２区画の混合物はホメオ
トロピック配向の負の誘電異方性混合物である。
２区画の混合物のしきい値より低い電圧で事実上、完全
に切り換わり、セルはノーマリホワイトであり、第１区
画の混合物は、ホメオトロピック配向の負の誘電異方性
ゲストホスト混合物であり、第２区画の混合物はホメオ
トロピック配向の負の誘電異方性混合物である。
【００１６】第２実施例では、第２混合物は、第１混合
物のしきい値より低い電圧で事実上、完全に切り換わ
り、セルはノーマリダークであり、第１区画のゲストホ
スト混合物は、ホモジニアス型配向の正の誘電異方性ゲ
ストホスト混合物であり、第２区画の混合物はホモジニ
アス型配向の正の誘電異方性混合物である。
物のしきい値より低い電圧で事実上、完全に切り換わ
り、セルはノーマリダークであり、第１区画のゲストホ
スト混合物は、ホモジニアス型配向の正の誘電異方性ゲ
ストホスト混合物であり、第２区画の混合物はホモジニ
アス型配向の正の誘電異方性混合物である。
【００１７】第１と第２の実施例で基板は好適には反射
型である。
型である。
【００１８】他の実施例では、セルは少なくとも３つの
区画からなり、第３区画は薄い透明膜により第２区画か
ら分離され、視点から最も遠く、ゲストホスト混合物を
含む。ゲストホスト混合物は第１区画の混合物に事実
上、垂直に配向する。第１区画のゲストホスト混合物
は、好適には第３区画のゲストホスト混合物に事実上、
垂直に配向する。
区画からなり、第３区画は薄い透明膜により第２区画か
ら分離され、視点から最も遠く、ゲストホスト混合物を
含む。ゲストホスト混合物は第１区画の混合物に事実
上、垂直に配向する。第１区画のゲストホスト混合物
は、好適には第３区画のゲストホスト混合物に事実上、
垂直に配向する。
【００１９】他の実施例で基板は好適には透過型であ
る。
る。
【００２０】膜は好適には厚み１ミクロン以下のオーダ
である。
である。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、透明前面基板１０２と反
射型後面基板１０４を含む反射型セル１００の断面を示
す。薄い誘電膜１０６が基板１０２及び１０４の間で、
正確に位置付けられたスペーサ１０８、１１０により支
持される。２つの区画１１４、１１６が形成され、液晶
物質で埋められる。基板１０２の内側表面はインジウム
−スズ酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電物質１１８で被覆
される。基板１０４の内側表面は、反射型導電物質また
は反射型絶縁物質上に被覆された透明導電物質１２０で
被覆される。導電物質１２０は、周知のとおり、エッチ
ングにより１ピクセル当たり１つ、複数の電極にエッチ
ングされる。導電物質１１８は１つの共通電極をなす。
液晶に対して露出した表面は、周知の方法により処理さ
れて液晶の配向が取られる。外部の電源及びスイッチに
より層１１８及び１２０の間に電界を印加できる。円１
１２内の領域は図２及び図６に拡大して示している。こ
れらは夫々、負及び正の誘電異方性液晶の反射型セル用
である。
射型後面基板１０４を含む反射型セル１００の断面を示
す。薄い誘電膜１０６が基板１０２及び１０４の間で、
正確に位置付けられたスペーサ１０８、１１０により支
持される。２つの区画１１４、１１６が形成され、液晶
物質で埋められる。基板１０２の内側表面はインジウム
−スズ酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電物質１１８で被覆
される。基板１０４の内側表面は、反射型導電物質また
は反射型絶縁物質上に被覆された透明導電物質１２０で
被覆される。導電物質１２０は、周知のとおり、エッチ
ングにより１ピクセル当たり１つ、複数の電極にエッチ
ングされる。導電物質１１８は１つの共通電極をなす。
液晶に対して露出した表面は、周知の方法により処理さ
れて液晶の配向が取られる。外部の電源及びスイッチに
より層１１８及び１２０の間に電界を印加できる。円１
１２内の領域は図２及び図６に拡大して示している。こ
れらは夫々、負及び正の誘電異方性液晶の反射型セル用
である。
【００２２】図２は、負の誘電異方性液晶セル２００と
しての本発明の第１実施例を示す。電界が印加されてい
ないゲストホスト層の配向が区画２１４に線２０２によ
り、また区画２１６に線２０４により示してある。ゲス
トホスト層は、両方の区画２１４、２１６でセル基板１
０２、１０４に事実上、垂直に整列するが垂線に対して
わずかに傾く。この状態では光がほとんど吸収されな
い。最適な性能を得るために１つの区画のチルト面は、
もう１つの区画に対して所定の角度になるよう制御され
る。この傾斜配向により液晶分子が電界の印加によって
回転する方向にバイアスがかかり、傾斜が存在しないと
きに生じるような、液晶がランダムに配向した領域の集
まりとしてではなく１つの領域として切り換わるように
される。両方の区画２１４、２１６を透過する光は、後
面基板１０４から反射し、２つの区画２１４、２１６を
通って戻る。セル２００に入る光は事実上、全て反射
し、うち小量は区画２１４、２１６及び後面基板１０４
の夫々により吸収される。
しての本発明の第１実施例を示す。電界が印加されてい
ないゲストホスト層の配向が区画２１４に線２０２によ
り、また区画２１６に線２０４により示してある。ゲス
トホスト層は、両方の区画２１４、２１６でセル基板１
０２、１０４に事実上、垂直に整列するが垂線に対して
わずかに傾く。この状態では光がほとんど吸収されな
い。最適な性能を得るために１つの区画のチルト面は、
もう１つの区画に対して所定の角度になるよう制御され
る。この傾斜配向により液晶分子が電界の印加によって
回転する方向にバイアスがかかり、傾斜が存在しないと
きに生じるような、液晶がランダムに配向した領域の集
まりとしてではなく１つの領域として切り換わるように
される。両方の区画２１４、２１６を透過する光は、後
面基板１０４から反射し、２つの区画２１４、２１６を
通って戻る。セル２００に入る光は事実上、全て反射
し、うち小量は区画２１４、２１６及び後面基板１０４
の夫々により吸収される。
【００２３】図５を参照する。この状態は電界が印加さ
れていないときの線５０８の左に示したセルの反射率の
レベルに対応する。図５で層１１８及び１２０の間に印
加される電界は、ｘ軸５０２で表し、セルの反射率はｙ
軸５０３で表す。線５０６は、ある印加電界に対応した
反射率を示す。
れていないときの線５０８の左に示したセルの反射率の
レベルに対応する。図５で層１１８及び１２０の間に印
加される電界は、ｘ軸５０２で表し、セルの反射率はｙ
軸５０３で表す。線５０６は、ある印加電界に対応した
反射率を示す。
【００２４】図３を参照する。電極１１８及び１２０の
間に電界が印加されると、区画２１４のゲストホスト層
はセル基板１０２、１０４に事実上、平行に揃い始め
る。この状態で、ゲストホスト層に平行に偏向した光は
事実上、吸収され、この方向に垂直に偏向した光は透過
する。従ってゲストホスト層はこの状態で偏光板として
働く。図５を参照すると、この状態は、区画２１４のゲ
ストホスト層が事実上、切り換わるのに充分な、ただし
区画２１６の液晶が事実上、切り換わるには不充分な電
界が印加されたとき、線５１０の右及び線５１２の左に
示したセルの反射率に相当する。線５０８と線５１０の
間の線５０６の部分は、区画２１４のゲストホスト層が
部分的に切り換わる印加電界に相当する。
間に電界が印加されると、区画２１４のゲストホスト層
はセル基板１０２、１０４に事実上、平行に揃い始め
る。この状態で、ゲストホスト層に平行に偏向した光は
事実上、吸収され、この方向に垂直に偏向した光は透過
する。従ってゲストホスト層はこの状態で偏光板として
働く。図５を参照すると、この状態は、区画２１４のゲ
ストホスト層が事実上、切り換わるのに充分な、ただし
区画２１６の液晶が事実上、切り換わるには不充分な電
界が印加されたとき、線５１０の右及び線５１２の左に
示したセルの反射率に相当する。線５０８と線５１０の
間の線５０６の部分は、区画２１４のゲストホスト層が
部分的に切り換わる印加電界に相当する。
【００２５】図４を参照する。区画２１６の液晶層は非
９０度ねじれネマティック層になる。区画２１６の液晶
層は、無電界状態では光をほとんど吸収しないが、これ
を通過する光の偏向の状態を変えることによってセルの
反射率を変化させる。電極１１８及び１２０の間に印加
される電界が増加すると、区画２１６の液晶層の切り替
えが始まる。干渉モードが複雑なため、区画２１６の層
を通り、電極１２０で反射して層を２度目に通過する光
は、光が区画２１４のゲストホスト層により吸収される
面で次第に偏向し、電界が増加するとディスプレイは次
第に暗くなる。電界が図５の線５１４で示した値を超え
ると、区画２１６の液晶層は完全に切り換わり、光はほ
とんど反射されない。
９０度ねじれネマティック層になる。区画２１６の液晶
層は、無電界状態では光をほとんど吸収しないが、これ
を通過する光の偏向の状態を変えることによってセルの
反射率を変化させる。電極１１８及び１２０の間に印加
される電界が増加すると、区画２１６の液晶層の切り替
えが始まる。干渉モードが複雑なため、区画２１６の層
を通り、電極１２０で反射して層を２度目に通過する光
は、光が区画２１４のゲストホスト層により吸収される
面で次第に偏向し、電界が増加するとディスプレイは次
第に暗くなる。電界が図５の線５１４で示した値を超え
ると、区画２１６の液晶層は完全に切り換わり、光はほ
とんど反射されない。
【００２６】区画２１４のゲストホスト層が、ゲスト色
素を含まない区画２１６の液晶とあわせてスイッチング
可能な偏光板として機能する効果から、ゲストホスト混
合物が両方の区画に含まれるセルと比べて、明状態で透
過する光の量が増える。しかし反射率の低い暗状態とそ
れによる高コントラスト比は依然達成される。
素を含まない区画２１６の液晶とあわせてスイッチング
可能な偏光板として機能する効果から、ゲストホスト混
合物が両方の区画に含まれるセルと比べて、明状態で透
過する光の量が増える。しかし反射率の低い暗状態とそ
れによる高コントラスト比は依然達成される。
【００２７】第１区画と第２区画のそれぞれの混合物の
しきい値と切り替え範囲は、誘電異方性に依存する。誘
電異方性が大きければ大きいほど切り替え電圧は低くな
る。しきい値及び切り替え範囲はまた液晶の弾性定数に
も依存する。誘電異方性と弾性定数は、切り替え範囲を
分離するのに充分ではない。これを達成するにはポリマ
網が必要である。ポリマ網により切り換わっていない層
の状態が安定する。つまり周知のとおりしきい値と切り
替え範囲が増加する。また周知のとおり、切り換わった
層の状態を安定化させることによっても、しきい値と切
り替え範囲が増加する。
しきい値と切り替え範囲は、誘電異方性に依存する。誘
電異方性が大きければ大きいほど切り替え電圧は低くな
る。しきい値及び切り替え範囲はまた液晶の弾性定数に
も依存する。誘電異方性と弾性定数は、切り替え範囲を
分離するのに充分ではない。これを達成するにはポリマ
網が必要である。ポリマ網により切り換わっていない層
の状態が安定する。つまり周知のとおりしきい値と切り
替え範囲が増加する。また周知のとおり、切り換わった
層の状態を安定化させることによっても、しきい値と切
り替え範囲が増加する。
【００２８】図６に、正の誘電異方性液晶セル６００と
しての本発明の第２実施例を示す。電界が印加されてい
ないときのゲストホスト層の配向が、区画６１４で線６
０２により、また区画６１６で線６０４により示してあ
る。区画６１６のゲストホスト層はセル基板１０２、１
０４に平行に配向する。この状態でゲストホスト層に平
行に偏向した光はほぼ吸収され、この方向に垂直に偏向
した光は透過する。ゲストホスト層は従ってこの状態で
は偏光板として働く。
しての本発明の第２実施例を示す。電界が印加されてい
ないときのゲストホスト層の配向が、区画６１４で線６
０２により、また区画６１６で線６０４により示してあ
る。区画６１６のゲストホスト層はセル基板１０２、１
０４に平行に配向する。この状態でゲストホスト層に平
行に偏向した光はほぼ吸収され、この方向に垂直に偏向
した光は透過する。ゲストホスト層は従ってこの状態で
は偏光板として働く。
【００２９】図９を参照する。この状態は、電界が印加
されていないときの線９１２の左に示したセルの反射率
のレベルに相当する。線９０６は、ある印加電界に対応
した反射率を示す。
されていないときの線９１２の左に示したセルの反射率
のレベルに相当する。線９０６は、ある印加電界に対応
した反射率を示す。
【００３０】図７を参照する。電極１１８及び１２０の
間に電界が印加されると、区画６１６の液晶層はセル基
板１０２、１０４に事実上、垂直に揃い始める。図９を
参照すると、この状態は、区画６１６の液晶層が事実
上、切り換わるのに充分な、しかし区画６１４のゲスト
ホスト層が事実上、切り換わるには不充分な電界が印加
されたときの、線９１４の右及び線９０８の左に示した
セルの反射率のレベルに相当する。線９１２と線９１４
との間の線９０６の部分は、区画６１６のゲストホスト
層が部分的に切り換わる印加電界に相当する。
間に電界が印加されると、区画６１６の液晶層はセル基
板１０２、１０４に事実上、垂直に揃い始める。図９を
参照すると、この状態は、区画６１６の液晶層が事実
上、切り換わるのに充分な、しかし区画６１４のゲスト
ホスト層が事実上、切り換わるには不充分な電界が印加
されたときの、線９１４の右及び線９０８の左に示した
セルの反射率のレベルに相当する。線９１２と線９１４
との間の線９０６の部分は、区画６１６のゲストホスト
層が部分的に切り換わる印加電界に相当する。
【００３１】図８を参照する。電極１１８及び１２０の
間に印加される電界が増加すると、区画６１４の液晶層
の切り替えが始まる。電界が増加すると液晶層は次第に
明るくなる。電界が図９の線９１０で示した値を超える
と、区画６１４の液晶層は完全に切り換わり、光はほと
んど吸収されない。
間に印加される電界が増加すると、区画６１４の液晶層
の切り替えが始まる。電界が増加すると液晶層は次第に
明るくなる。電界が図９の線９１０で示した値を超える
と、区画６１４の液晶層は完全に切り換わり、光はほと
んど吸収されない。
【００３２】両方の区画６１４、６１６を透過する光
は、後面基板１０４から反射し、区画６１４、６１６を
通って戻る。セル６００に入る光は事実上、全て反射
し、うち小量は区画６１４及び後面基板１０４により吸
収される。
は、後面基板１０４から反射し、区画６１４、６１６を
通って戻る。セル６００に入る光は事実上、全て反射
し、うち小量は区画６１４及び後面基板１０４により吸
収される。
【００３３】区画６１４のゲストホスト層の区画６１６
の液晶とあわせて偏光板として機能する効果から、両方
の区画がゲストホスト層を含むセルと比べて、明状態で
反射する光の量が増え、従って反射率を改良するように
働く。しかし反射率の低い暗状態とそれによる好適なコ
ントラスト比は依然達成される。
の液晶とあわせて偏光板として機能する効果から、両方
の区画がゲストホスト層を含むセルと比べて、明状態で
反射する光の量が増え、従って反射率を改良するように
働く。しかし反射率の低い暗状態とそれによる好適なコ
ントラスト比は依然達成される。
【００３４】図６等の正の誘電異方性液晶セルに対する
図２等の負の誘電異方性液晶セルの利点は、負のセルが
ノーマリホワイトであり、印加電圧が０のとき最大反射
率が得られることである。
図２等の負の誘電異方性液晶セルの利点は、負のセルが
ノーマリホワイトであり、印加電圧が０のとき最大反射
率が得られることである。
【００３５】本発明の他の実施例では、３つの区画を持
つディスプレイ・セルが用いられる。先に述べた２つの
区画のセルに第３の区画が追加される。第３区画は薄い
透明膜により第２区画と分けられ、視点から最も遠く、
ゲストホスト混合物を含む。混合物は第１区画のゲスト
ホスト混合物に事実上、垂直に整列する。この実施例で
第１と第３の区画はゲストホスト混合物を含み、偏光板
として働く。第２区画は、これに届く光の偏向状態に作
用する。ゲストホスト混合物はホメオトロピック配向ま
たはホモジニアス型配向である。
つディスプレイ・セルが用いられる。先に述べた２つの
区画のセルに第３の区画が追加される。第３区画は薄い
透明膜により第２区画と分けられ、視点から最も遠く、
ゲストホスト混合物を含む。混合物は第１区画のゲスト
ホスト混合物に事実上、垂直に整列する。この実施例で
第１と第３の区画はゲストホスト混合物を含み、偏光板
として働く。第２区画は、これに届く光の偏向状態に作
用する。ゲストホスト混合物はホメオトロピック配向ま
たはホモジニアス型配向である。
【００３６】負のネマティック混合物が切り換わった状
態にあるとき、第１区画と第３区画のゲストホスト層は
直交する。正のネマティック混合物が非切り替え状態に
あるとき、第１区画と第３区画のゲストホスト層は直交
する。３つの区画を持つディスプレイ・セルでは、第２
区画の混合物は、最適な状態では９０度ねじれネマティ
ック層である。第１と第３の区画の混合物は、同じ範囲
の印加電界で切り換わる。この範囲は、第２区画の混合
物が切り換わる範囲とは異なる。
態にあるとき、第１区画と第３区画のゲストホスト層は
直交する。正のネマティック混合物が非切り替え状態に
あるとき、第１区画と第３区画のゲストホスト層は直交
する。３つの区画を持つディスプレイ・セルでは、第２
区画の混合物は、最適な状態では９０度ねじれネマティ
ック層である。第１と第３の区画の混合物は、同じ範囲
の印加電界で切り換わる。この範囲は、第２区画の混合
物が切り換わる範囲とは異なる。
【００３７】本発明に従ったディスプレイのコントラス
ト比は、偏光板を使用するものよりも劣るが、それはゲ
ストホスト層の偏向効率が、シート偏光板のそれより低
いからである。しかし、コントラスト比については、こ
のようなディスプレイの反射率は、偏光板を使用するデ
ィスプレイよりかなり高い。反射型ディスプレイの場
合、適切なコントラストと高反射率を同時に実現するこ
とは難しい。本発明はこの目的を達成する。本発明はま
た直接表示または投射型のディスプレイにも適用でき
る。
ト比は、偏光板を使用するものよりも劣るが、それはゲ
ストホスト層の偏向効率が、シート偏光板のそれより低
いからである。しかし、コントラスト比については、こ
のようなディスプレイの反射率は、偏光板を使用するデ
ィスプレイよりかなり高い。反射型ディスプレイの場
合、適切なコントラストと高反射率を同時に実現するこ
とは難しい。本発明はこの目的を達成する。本発明はま
た直接表示または投射型のディスプレイにも適用でき
る。
【００３８】
【００３９】
【図１】本発明に従ったセルの断面図である。
【図２】ゲストホスト混合物が負のネマティック混合物
でありセルが反射型である図１のセルの断面図である。
でありセルが反射型である図１のセルの断面図である。
【図３】前面区画のしきい値より高い電圧が印加された
図２のセルの断面図である。
図２のセルの断面図である。
【図４】後面区画のしきい値より高い電圧が印加された
図２のセルの断面図である。
図２のセルの断面図である。
【図５】図２のセルの反射率と電圧の特性を示すグラフ
である。
である。
【図６】ゲストホスト混合物が正のネマティック混合物
でセルが反射型の図１のセルの断面図である。
でセルが反射型の図１のセルの断面図である。
【図７】後面区画のしきい値より高い電圧が印加された
図６のセルの断面図である。
図６のセルの断面図である。
【図８】前面区画のしきい値より高い電圧が印加された
図６のセルの断面図である。
図６のセルの断面図である。
【図９】図６のセルの反射率と電圧の特性を示すグラフ
である。
である。
１００ 反射型セル １０２ 透明前面基板 １０４ 反射型後面基板 １０６ 薄い誘電膜 １０８、１１０ スペーサ １１４、１１６、２１４、２１６、６１４、６１６ 区
画 １１８、１２０ 導電物質 ２００ 負の誘電異方性液晶セル ２０２、２０４、２０６、２０８、６０２、６０４、６
０６、６０８ 液晶の配向 ６００ 正の誘電異方性液晶セル
画 １１８、１２０ 導電物質 ２００ 負の誘電異方性液晶セル ２０２、２０４、２０６、２０８、６０２、６０４、６
０６、６０８ 液晶の配向 ６００ 正の誘電異方性液晶セル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンソニー・サイリル・ロウ イギリス、ハンプシャー、エス・オー51 ０ピィ・キュー、ブレイシェフィール ド、ザ・スクエア、オーチャード・ライ ズ (56)参考文献 特開 昭56−75620（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−225827（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−159805（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−297275（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−284418（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−181156（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−254689（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−216057（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−278490（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1347
Claims (5)
- 【請求項１】透明導電物質でそれぞれ被覆された透明前
面基板と反射型後面基板との間で少なくとも２つの区画
が薄い誘電性透明膜により分けられ、第１区画は視点に
近く、第１液晶混合物を含み、第２区画は視点から遠
く、第２液晶混合物を含み、第１液晶混合物はホメオト
ロピック配向の負の誘電異方性ゲストホスト混合物であ
り、第２液晶混合物はホメオトロピック配向のねじれネ
マティック誘電異方性混合物であり、前記第１及び第２
の混合物の電気光学的特性は、前記前面基板および後面
基板の透明導電物質の間に電圧が印加されないとき、第
１区画の混合物および第２区画の混合物が前記基板に垂
直に配向され、前記前面基板および後面基板の透明導電
物質の間に電圧が印加されるとき、第２区画の混合物の
しきい値より低い電圧で第１区画の混合物が前記基板に
平行な配向に事実上完全に切り換わり、第２区画の混合
物はそのしきい値以上の電圧でその配向を前記基板に平
行な面内でねじれ回転するようなものである、液晶ディ
スプレイ・セル。 - 【請求項２】前記第１及び第２の混合物は、前記基板に
対して前記液晶がわずかに傾くように整列する、請求項
１に記載の液晶ディスプレイ・セル。 - 【請求項３】前記透明膜は、前記別々の区画に形成され
る像の間に視差が事実上、存在しない厚みである、請求
項１および請求項２のいずれか１つに記載の液晶ディス
プレイ・セル。 - 【請求項４】前記透明膜は、前記透明膜において電圧降
下が事実上、生じない厚みである、請求項３記載の液晶
ディスプレイ・セル。 - 【請求項５】前記透明膜は厚みが１ミクロン以下のオー
ダである、請求項４記載の液晶ディスプレイ・セル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9802287A GB2334111A (en) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | High reflectivity liquid crystal display cell |
| GB9802287.4 | 1998-02-04 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11316387A JPH11316387A (ja) | 1999-11-16 |
| JP3294210B2 true JP3294210B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=10826379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02106599A Expired - Fee Related JP3294210B2 (ja) | 1998-02-04 | 1999-01-29 | 高反射率液晶ディスプレイ・セル |
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| Country | Link |
|---|---|
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| KR (1) | KR100389089B1 (ja) |
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| GB (1) | GB2334111A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP4234473B2 (ja) * | 2003-03-26 | 2009-03-04 | シャープ株式会社 | 液晶パネルおよびその製造方法 |
| US20200225393A1 (en) * | 2016-12-23 | 2020-07-16 | Lg Chem, Ltd. | Reflectance-Variable Mirror |
| GB2585190B (en) * | 2019-06-28 | 2023-06-14 | Flexenable Tech Limited | Liquid crystal device comprising stack of at least two liquid crystal cells in optical series |
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|---|---|---|---|---|
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| US4581608A (en) * | 1983-06-13 | 1986-04-08 | General Electric Company | Multi-color liquid crystal display and system |
| US4637687A (en) * | 1984-06-14 | 1987-01-20 | General Electric Company | Cascaded, dual cell transflective liquid crystal display |
| US4878741A (en) * | 1986-09-10 | 1989-11-07 | Manchester R & D Partnership | Liquid crystal color display and method |
| DE3911620A1 (de) * | 1989-04-08 | 1990-10-18 | Merck Patent Gmbh | Elektrooptische fluessigkristallanzeige nach dem ecb-prinzip |
| US5200845A (en) * | 1989-10-31 | 1993-04-06 | University Of Hawaii At Manoa | Color liquid crystal display consisting of polymer-dispersed chiral liquid crystal having negative dielectric anisotropy |
| EP0426291A3 (en) * | 1989-10-31 | 1992-06-17 | University Of Hawaii | Colour liquid crystal display |
| JPH03200122A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-09-02 | Sharp Corp | 液晶表示装置 |
| ATE178645T1 (de) * | 1991-05-02 | 1999-04-15 | Univ Kent State Ohio | Flüssigkristall lichtmodulierungs-vorrichtung und -material |
| US5453863A (en) * | 1991-05-02 | 1995-09-26 | Kent State University | Multistable chiral nematic displays |
| ATE179259T1 (de) * | 1992-05-18 | 1999-05-15 | Univ Kent State Ohio | Flüssigkristalline, lichtmodulierende vorrichtung und material |
| JPH06202099A (ja) * | 1992-09-17 | 1994-07-22 | Fujitsu Ltd | 液晶表示パネル |
| KR950011953B1 (ko) * | 1992-12-26 | 1995-10-12 | 삼성전자주식회사 | 액정 표시 소자와 그 제조방법 |
| JP2945572B2 (ja) * | 1993-12-10 | 1999-09-06 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置およびその製造方法 |
| US5680184A (en) * | 1994-04-12 | 1997-10-21 | Casio Computer Co., Ltd. | Color liquid crystal display device |
| US5790215A (en) * | 1995-03-15 | 1998-08-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Liquid crystal display device |
| JPH08278490A (ja) * | 1995-04-04 | 1996-10-22 | Sony Corp | 液晶表示装置 |
| JP3217657B2 (ja) * | 1995-09-13 | 2001-10-09 | 株式会社東芝 | 液晶表示装置 |
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1998
- 1998-02-04 GB GB9802287A patent/GB2334111A/en not_active Withdrawn
- 1998-08-03 US US09/128,444 patent/US6055031A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-10-07 DE DE19846094A patent/DE19846094B4/de not_active Expired - Fee Related
-
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- 1999-01-12 KR KR10-1999-0000598A patent/KR100389089B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-01-29 JP JP02106599A patent/JP3294210B2/ja not_active Expired - Fee Related
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