JPH0330129B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶セルの透明電極に文字・記号等の
パターンを形成し、これに電気信号を印加して当
該パターンの表示を行なう液晶表示装置に関する
ものであり、特に表示パターンの色を電気的に切
り替える手段を備えた液晶表示装置に関するもの
である。

〔従来技術〕

第４図は特開昭58−209716号公報において既に
公知となつている従来の液晶表示装置を示す分解
斜視図であ。

第１の液晶セル１は、ツイステツド・ネマチツ
ク形液晶（TN形液晶）４および一対の透明電極
６ａ，６ｂをガラス平板８ａ，８ｂで挾持するこ
とにより構成され、二色性吸収体２の前面に置か
れている。

第１の液晶セル１のさらに前面には偏光板１
２、第２の液晶セル９、偏光板２２が順に配列さ
れており、偏光板１２および２２はいずれもＹ方
向の偏光成分のみを透過するように位置づけされ
ている。

第２の液晶セル９は第１の液晶セル１と同様に
TN形液晶１４、透明電極１６ａ，１６ｂおよび
ガラス平板１８ａ，１８ｂにより構成されてい
る。ただし、一方の透明電極１６ｂは文字パター
ンを形成している。

信号発生源１０および２０はそれぞれ透明電極
６ａ，６ｂおよび透明電極１６ａ，１６ｂに対し
て必要な電気信号を印加するものである。

かかる構成において二色性吸収体２に光が入射
すると、この入射光のＸ方向偏光成分ｘ１とＹ方
向偏光成分ｙ１は、二色性吸収体２を通過後それ
ぞれ偏光成分ｘ２，ｙ２となり、両者は二色性吸
収体２の性質から異なる色彩を呈するようにな
る。

この光が第１の液晶セル１を通過するときに、
透明電極６ａ，６ｂ間に電気信号が印加されてい
れば偏光方向を保存して通過し、偏光成分ｘ２，
ｙ２はそれぞれｘ３，ｙ３となる。このとき、透
明電極６ａ，６ｂに電気信号が印加されていなけ
れば偏光成分ｘ２，ｙ２はその偏光方向を90度回
転させられてそれぞれｘ４，ｙ４となる。そし
て、この光がさらに偏光板１２に入射すると、Ｙ
方向偏光成分すなわちｙ３若しくはｘ４のみが通
過してｙ５若しくはｘ５となる。

つまり、信号発生源１０がオン状態ならばｙ５
すなわちｙ２と同じ色の光がＹ方向の偏光として
第２の液晶セル９に入射され、信号発生源１０が
オフ状態ならばｘ５すなわちｘ２と同じ色の光が
同じくＹ方向の偏光として第２の液晶セル９に入
射される。

第２の液晶セル９では、偏光ｘ５，ｙ５の内の
透明電極１６ｂ以外の部分を通過する光の偏光方
向が90度回転させられてｘ７，ｙ７となる。一
方、透明電極１６ｂを通過する光は、信号発生源
２０がオン状態ならば偏光方向を保存してｘ６，
ｙ６となり、信号発生源２０がオフ状態ならば偏
光方向が90度回転させられてｘ７，ｙ７となる。
そして、偏光板２２はＹ方向の偏光のみを通過す
るように構成されているので、ｘ６，ｙ６のみが
通過してｘ８，ｙ８となる。

したがつてこの従来装置によれば、信号発生源
２０をオン状態にすることにより透明電極１６ｂ
が形成する文字・記号等のパターンが視認でき、
信号発生源１０をオン・オフすることによりパタ
ーンの色を変化させることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この従来の液晶表示装置の動作
は理想的な状態を述べたもので、実際には液晶セ
ルに斜めに入射した直線偏光は液晶セル内を伝搬
するにつれ複屈折効果により楕円偏光に変わつて
ゆく。これは液晶を駆動する電気信号が印加され
ている状態すなわち液晶分子長軸が液晶セルのガ
ラス平板に対して垂直になつた状態で特に顕著で
ある。

信号発生源１０がオン状態のときの理想的な動
作を考えると、偏光板１２の透過光ｙ５はｙ２の
色のみであるが、斜め入射の場合には第１の液晶
セル１内で伝搬する直線偏光が楕円偏光に変わ
り、ｘ２の一部がｙ３に、ｙ２の一部がｘ３に混
入するため、偏光板１２の透過光ｙ５はｙ２の色
が減少し、その分ｘ２の色が混入して透過光の彩
度を落とすことになる。甚だしい場合には透過光
ｙ５の内のｙ２の成分が消滅してｘ２の成分に置
き換わり、この液晶表示装置の狙いである色替え
効果が得られないこともある。

すなわち、従来のこの種液晶表示装置の色替え
効果を十分に発揮させるには視角方向が著しく制
限されるという欠点があつた。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、広い視角にわた
つて色替え効果を持つ液晶表示装置を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる目的を達成するために本発明は、表示パ
ターン形状の電極を具備するTN形液晶セルとこ
の液晶セルを挾む一対の偏光板とからなる液晶表
示素子の背面にGH形液晶セルを配置し、色の切
り替えをGH形液晶セルを用いて行なうものであ
る。

〔作用〕

色の切り替えをGH形液晶セルを用いて行なう
ので、GH形液晶セルに対して電気信号を印加し
ないときには所定の偏光成分が着色され、電気信
号を印加したときには入射光をそのまま通過させ
るので、信号印加時の斜め入射に対して現れる複
屈折効果が色切り替えに何等影響を与えない。

〔実施例〕

以下、実施例と共に本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す分解斜視図であ
る。なお、第４図と同一もしくは相当部分には同
一の符号を付してその詳細を省略する。

ゲスト・ホスト形液晶セル（GH形液晶セル）
３０は、GH形液晶３２を透明電極３４ａ，３４
ｂが形成されたガラス平板３６ａ，３６ｂで挾持
したものである。一対の透明電極３４ａ，３４ｂ
は、信号発生源１０に接続されている。

第２図および第３図はGH形液晶セル３０のさ
らに詳細な構造を示した斜視図であり、第２図は
透明電極３４ａ，３４ｂに電気信号を印加しない
場合、第３図は印加した場合を示している。

GH形液晶３２の内部は、長軸方向と短軸方向
で可視光の吸収に異方性をもつ二色性色素４２が
液晶分子４０のなかに混入して成り、二色性色素
４２の配列は微小部分をとると常に液晶分子４０
と平行となつている。そして、電気信号非印加時
の液晶分子４０および二色性色素４２の長軸方向
は、第２図に示すように、透明電極３４ａ側では
Ｙ方向と一致し徐々に捩じれて透明電極３４ｂ側
ではＸ方向と一致する。また、電気信号印加時の
液晶分子４０および二色性色素４２の長軸方向
は、第３図に示すように、透明電極３４ａ，３４
ｂに対して全て垂直となつている。

このようなGH形液晶セル３０の前面には、第
４図に示した従来装置と同様に、偏光板１２、
TN形液晶セル９、偏光板２２が順に配列されて
いる。但し、本実施例では偏光板１２および２２
の偏光軸はＸ方向を向いている。

つぎに、本実施例の動作を説明する。

信号発生源１０がオフ状態のときすなわち電気
信号が非印加状態のときに照射光がGH形液晶セ
ル３０に入射すると、Ｘ方向偏光成分ｘ１および
Ｙ方向偏光成分ｙ１は、GH形液晶３２内を伝搬
するにつれ液晶分子４０の分子配向軸の捩に追随
して回転し、ｘ１がＹ方向偏光成分ｘ２に、ｙ１
がＸ方向偏光成分ｙ２になる。

そして、二色性色素４２は分子の長軸方向の偏
光のみを選択的に吸収して着色する性質があるの
で、Ｘ方向偏光成分ｙ２のみが着色されて入射光
ｙ１とは異なる色彩を呈するようになる。なお、
このとき、Ｙ方向偏光成分ｘ２が二色性色素４２
の作用を受けないのでｘ１およびｙ１と同じ色で
ある。

一方、信号発生源１０がオン状態となると、第
３図に示すように液晶分子４０が光軸と平行に配
列するため、入射光のＸ方向偏光成分ｘ１および
Ｙ方向偏光成分ｙ１は偏光方向を保存したまま伝
搬してｘ３およびｙ３となる。そして、二色性色
素４２は液晶分子４０と同様に光軸と平行に配列
するので、ｘ１，ｙ１はいずれも吸収作用を受け
ずそのままの色彩でｘ３，ｙ３となる。なお、こ
のとき液晶分子４０が光軸と平行に配列されてい
るので、斜め入射があれば複屈折効果によりｘ１
の成分がｙ３に、ｙ１の成分がｘ３にそれぞれ混
入するが、ｘ１もｙ１も同色であるので何等色彩
に影響を与えるものではない。

このように、同じ色の偏光成分ｘ１とｙ１とが
GH形液晶セル３０に入射したとき信号発生源１
０がオフ状態ならば、このｘ１，ｙ１は相互に異
なる色の偏光成分ｘ２，ｙ２になり、信号発生源
１０がオン状態ならば偏光成分ｘ１，ｙ１と同色
の偏光成分ｘ３，ｙ３となる。

したがつて偏光板１２を通過する光は、信号発
生源１０がオフ状態のときにはｙ２、オン状態の
ときにはｘ３となり、信号発生源１０のオン・オ
フ制御によりそれぞれ色彩の異なる直線偏光が偏
光板１２から射出される。

偏光板１２から射出される直線偏光ｘ３，ｙ２
がTN形液晶セル９に入射すると、文字・記号等
のパターンが形成された透明電極１６ｂ以外を通
過する光は、TN形液晶１４を透過する間に偏光
方向が90度回転し、それぞれｘ４，ｙ４となる。
また、透明電極１６ｂを通過する光も、信号発生
源２０がオフ状態のときは偏光方向が90度回転し
てそれぞれｘ４，ｙ４となる。

一方、信号発生源２０がオン状態のときは、透
明電極１６ｂの部分では入射光ｘ３，ｙ２が偏光
方向を保存して通過し、Ｘ方向の偏光ｘ５，ｙ５
になる。

ここで、偏光板２２の偏光軸はＸ方向に向いて
いるので、TN形液晶セル９から射出された光の
うち偏光板２２を通過できるのはＸ方向の偏光成
分のみである。したがつて、実際にこの偏光板２
２を通過できるのは、信号発生源２０がオン状態
のときに透明電極１６ｂの部分を通過するｘ５も
しくはｙ５であり、偏光板２２を通過後それぞれ
ｘ６もしくはｙ６となる。

このようにして、信号発生源２０のオン・オフ
により透明電極１６ｂのパターンの表示制御をす
ることができ、さらに、信号発生源１０のオン・
オフにより透過光ｘ６，ｙ６のいずれかが選択さ
れるので、これによつて表示色の切り替えが可能
となる。

また、文字・記号等のパターンが形成されたと
ころ以外の背景部分の光ｘ４，ｙ４は偏光板２２
で遮断されるため、表示色が変つても背景光は常
に黒のままである。

なお、本実施例は、第４図の左方から照射光を
照射し図中右側から透過光を視認する透過形液晶
表示装置であるが、図中左側に光反射体を設けれ
ば、右側から光が入射して偏光板２２、TN形液
晶セル９、偏光板１２、GH形液晶セル３０を透
過し、光反射体で反射した後上記実施例と同様の
作用をするので、外光を利用する反射形液晶表示
装置としても使用できる。

また、本実施例では一層のGH形液晶セル３０
を用いたが、色相の異なる複数のGH形液晶セル
を積層して用い、適当なオン・オフ制御を行えば
多色の色切り替えが可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の液晶表示装置に
よれば、表示パターン形状の電極を具備するTN
形液晶セルとこの液晶セルを挾む一対の偏光板と
からなる液晶表示素子の背面にGH形液晶セルを
配置し、このGH形液晶セルをオン・オフ制御す
ることにより、前記偏光板の偏光軸と同方向の偏
光成分の色彩を切り替えるので、GH形液晶セル
がオン状態のときの斜め入射光に対して現れる複
屈折効果が色切り替えに何等影響を与えず、広い
視角範囲で良好な色切り替え効果を持つことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す分解斜視図、
第２図および第３図はそれぞれ本発明の一実施例
に用いるGH形液晶セルの斜視図、第４図は従来
の液晶表示装置を示す分解斜視図である。 ９……TN形液晶セル、１０，２０……信号発
生源、１２，２２……偏光板、１４……TN形液
晶、１６ａ，１６ｂ、３４ａ，３４ｂ……透明電
極、３０……GH形液晶セル、３２……GH形液
晶。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入射光の所定の一方向の偏光成分を選択的に
   吸収して着色するGH形液晶セルと、前記GH形
   液晶セルの前面に配置され前記着色されて射出さ
   れる偏光成分と同方向に偏光軸を持つ第１の偏光
   板と、前記第１の偏光板の前面に配置され所定の
   パターンに形成された透明電極を有するTN形液
   晶セルと、前記TN形液晶セルの前面に配置され
   る第２の偏光板とを具備してなる液晶表示装置。