JPH06167718A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH06167718A
JPH06167718A JP4320720A JP32072092A JPH06167718A JP H06167718 A JPH06167718 A JP H06167718A JP 4320720 A JP4320720 A JP 4320720A JP 32072092 A JP32072092 A JP 32072092A JP H06167718 A JPH06167718 A JP H06167718A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 短ピッチコレステリック液晶層は、特定波長
（例えば赤）の所定回転方向の光を反射し、逆方向の光
を透過させる。この性質を利用して、特定の波長に対し
て円偏光した光を反射させる色選択層と、電界印加時に
所定のレターディションを有し、色選択層に積層された
複屈折層と、複屈折層の出力光を選択的に透過させる選
択層とを積層する。また、遮光層に配置された特定波長
の光を反射させるコレステリック液晶からなる色選択層
と、色選択層に積層された所定のレターディションを有
する位相差膜と、色選択層に積層された電界の印加手段
を有する液晶層と、偏光板とを積層したものである。 【効果】 これにより簡単な構造で、光の利用効率が高
く、しかも鮮やかな表示を行い得る高時分割駆動可能な
液晶表示装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は波長選択性を利用した液
晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より電界効果型の液晶表示器は消費
電力が小さく薄型の表示器が構成できるという長所をも
っていた。このような表示器のもっとも代表的なものは
特開昭５１−１３６６６号公報に示されるようなカイラ
ルネマティック液晶層を直交ニコルで挾持するものであ
るが、視角が狭く又透過型でなければ実用的コントラス
トが得にくい。これは主として偏光板による光損失と偏
光軸の視角依存性により生じる欠点で、応答性や視角依
存性を改善するためにネマティック層の捩角を大きくし
複屈折性を利用した表示装置においても、光損失は一般
に５０％を越え、カラー表示に当ってはフィルターによ
りさらに光損失は増大する。そして透過型表示において
は、背面に照明手段を必要とし、これは表示器が厚くな
るばかりか消費電力が大きくなり、液晶表示器の長所を
減殺するものである。
【０００３】これに対してカイラルネマティック液晶に
染料を添加する、いわゆるゲストホスト型若しくはホワ
イトテーラー型の液晶表示器がある。これは染料が液晶
固有の電気光学的特性を制限するため、色彩が鮮やかで
液晶分子に馴染む染料が必要であるが、そのような染料
と電気的に優れた特性を有する液晶の組み合わせは実用
に至っていない。液晶の温度依存性による着色現象を表
示に利用する短ピッチのコレステリック液晶表示器の提
案もあるが、色の安定性と表示速度の高速化を満足させ
る表示器は得られていない。
【０００４】さらにはフォーカルコニック組織若しくは
ウイリアムスドメイン組織による光散乱を利用するもの
があり反射型の表示も可能であるが、液晶の自然的カイ
ラル能力に依存した電気光学的効果を利用するため、例
えば電界除去後にもとの状態を復元する力は液晶自身の
持つ配列性能しかなく、応答速度が遅い。この改良とも
言える三次元ネットワーク的な多孔質の高分子樹脂に液
晶を閉じ込めてカプセル化するものが、特表昭６１−５
０２１２８号公報、特開昭６２−２２３１号公報等に示
されているが、樹脂成分のために液晶が制御する光透過
量の変化が少なくコントラストが低く、さらにはカラー
フィルタの色が透過光と樹脂により常時淡く観察され、
カラー表示時に、非点灯部分が無彩色で点灯部分の彩度
が高くなるような、鮮やかな色表示は行えなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この様にいずれの液晶
においても光の利用効率が極めて低かったり、着想は素
晴らしくとも材料的に若しくはその他の解決すべき課題
が多いために、実用と成り得る光利用効率の高い液晶表
示装置が存在していないのが現実である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はこの様な点に鑑
みて、特定の波長を極めて効率よく反射するコレステリ
ック液晶の存在に着目して成されたもので、特定の波長
に対して円偏光した光を反射させる色選択層と、少なく
とも電界の印加手段をもった液晶層を含み、電界印加時
に所定のレターディションを有し、色選択層に積層され
た複屈折層と、複屈折層の出力光を選択的に透過させる
選択層とを積層したものである。
【０００７】また本発明は、遮光性もしくは暗色を呈す
る層に配置された特定波長の光を反射させるコレステリ
ック液晶からなる色選択層と、色選択層に積層された可
視光の略全域にわたって所定のレターディションを有す
る位相差膜と、色選択層に積層された電界の印加手段を
有する液晶層と、液晶層に積層された偏光板と有したも
のである。
【０００８】
【作用】これにより、例えば赤、青、緑の各々の光は、
色選択層で殆ど吸収のない状態で反射され、液晶層を通
過する際に電界の有無により偏光の状態が変化し、選択
層で一方の偏光状態の光が殆ど吸収のない状態で取り出
され、他方の偏光状態の光は効率よく遮断される。
【０００９】
【実施例】まず本発明の原理について図１を利用して説
明する。図１において１０は複数の波長に対して各々円
偏光をさせる色選択層で、例えば各々異なる特定波長、
具体的には光の三原色である赤、青、緑の各々の特定波
長の光を円偏光させるコレステリック液晶層からなる。
２０はその色選択層１０に積層された所定のレターディ
ションを有した複屈折層で、電極を有したスーパーツイ
ストネマティック液晶層からなる。３０は偏光板からな
る選択層で、複屈折層２０の出力光を選択的に透過させ
る。
【００１０】この様な簡単な構成において、複屈折層２
０のレターディションにより、複屈折層２０を通過した
光が円偏光になると色選択層１０の所定の波長の所定の
回転方向の光が反射され、選択層３０により観察され
る。また複屈折層２０のレターディションが色選択層１
０の所定の波長に対して円偏光を形成しない場合には観
察された呈色はなくなる。従って、選択層３０の偏光軸
を所定の方向に定め、複屈折層２０の電界時若しくは無
電界時のいずれかにおいて色選択層１０の反射光が観察
できるように設定しておけば、ポジもしくはネガの着色
表示が行えることとなる。
【００１１】図２は係る原理に従って構成された本発明
実施例の液晶表示装置の断面図である。図において、４
０は黒色の着色層を持つ基板で、表示の色を鮮明にし、
あるいはコントラストを高くするなどの必要に応じて、
遮光性もしくは暗色を呈する層とすればよい。
【００１２】１１は基板４０の着色層に配置された特定
波長の光を反射させるコレステリック液晶からなる色選
択層で、特定波長の光の所定方向の円偏光を反射させ、
所定方向の反対の円偏光を透過する、表示制御のための
電界印加手段は持たないコレステリック液晶層からな
り、３原色に対応する３種類の繰り返しストライプパタ
ーンとして形成されている。この様な色選択層１１に用
いるコレステリック液晶は、例えば特開昭５７−１６５
４８０号公報や特開昭６１−１３７１３３号公報に示さ
れる様なコレステリック層を持つ高分子液晶材料が利用
できる。例えば、シロキサンリングに他のリングとの結
合を行う例えばアクリル基とコレステリック液晶が交互
に周囲に結合されたものを利用する場合には、このコレ
ステリック液晶を表示中に電界を印加しないといっても
コレステリックの螺旋方向が光軸に沿っていなければな
らないので、色選択層１１の支持基板４０との密着性を
向上させる目的でアクリル基に−ＯＨ基を付加させた
り、コレステリックの初期は意向を電界や磁界で行うに
当ってはシロキサンリングに結合されたコレステリック
の誘電異方性を特定させ、例えば誘電異方性を負にして
厚み方向に電界を印加した中で高分子液晶を封入する等
の配慮をするのが好ましい。またこの様なコレステリッ
ク液晶層は、コレステリックのピッチにより波長選択性
を持ち、異常屈折率ｎe（Ｔ）が液晶オーダーパラメー
タＳ（Ｔ）の温度依存性に比例するので、異常屈折率ｎ
o（Ｔ）、ｎe（Ｔ）、温度依存螺旋ピッチＰ（Ｔ）を適
切に設計することで温度依存性を小さくでき、あるいは
加成性が成り立つので所定の色が選択できるようにピッ
チの異なるコレステリック液晶をブレンドする。さらに
はこのようにして赤、青、緑の波長に対して色選択を行
うように調整したコレステリック液晶をそれぞれの逆方
向の分子回転をする色選択層の積層体で構成すれば、円
偏光したときに右回転の光も左回転の光も反射するの
で、殆ど全ての所定波長の光を反射することとなり、光
の利用効率が著しく高くなり明るく鮮明な表示が行え
る。
【００１３】２１は色選択層１１に積層され所定のレタ
ーディションを有した複屈折層で、より好ましくは、ポ
リビニールアルコールなどからなる可視光の略全域にわ
たって所定のレターディションを有する位相差膜２２
と、マトリクス配置された透明電極２３１からなる電界
の印加手段を有する液晶層２３とからなる。この複屈折
層２１は、位相差膜２２と液晶層２３とにより、例え
ば、電界のない時円偏光を直線偏光に変更するようなレ
ターディションを有し、電界を与えると円偏光のまま光
を透過させるもので、位相差膜２２は電極基板上で延伸
してもよいしあらかじめ所定の複屈折率に調整された被
膜を貼付してもよく、液晶層２３はいわゆるツイストネ
マティック（ＴＮ）液晶層、液晶分子の螺旋上捩れ角が
大きいスーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶
層、あるいはこれらの液晶層といわゆるＴＦＴ、ＭＩＭ
等のアクティブマトリクス素子またはアクティブマトリ
クス基板を組合せたもの等が利用できる。
【００１４】３０は液晶層２３に積層された偏光板から
なる選択層で、反射による出力光の偏光に応じて光を選
択的に透過させ、例えば直線偏光板、円偏光板等が利用
できる。
【００１５】この様に、短ピッチコレステリック液晶は
その螺旋ピッチで選択された波長の光に対して所定方向
の光を反射し、所定方向の光を透過させ、他の波長域の
光には影響を与えないので、色選択層１１のコレステリ
ック液晶が赤色の右回転の場合を例に取れば、赤色の光
のうち右円偏光した光は透過し、左円偏光の光を反射
し、他の色波長の光は基板４０の着色層で遮光・吸収さ
れる。コレステリック液晶で反射された赤色の左円偏光
の光は位相差膜、液晶層により選択層たる偏光板に至
る。色選択層１１が右回転と左回転の積層体であれば、
赤色の大部分の光は反射して偏光板に至る。複屈折層は
レターディション調整されているので、電界の有無によ
りに位相がπだけ進み、あるいはレターディションが崩
されるので、選択層３０において無電界のときは例えば
表示の色は無彩色（黒）となり、電界時には透過され表
示の色は赤色になる。
【００１６】
【発明の効果】以上の如く、本発明にあっては特定の波
長域の光に着目してその波長域の光を有効に利用し、し
かも波長選択性を利用する液晶には電界を印加しないの
で電気的応答性等は積層した液晶層により高水準技術が
そのまま利用でき、明るく色コントラストのよい高時分
割駆動の表示が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明する表示装置の断面図であ
る。
【図２】本発明の実施例に係る液晶表示装置の要部断面
図である。
【符号の説明】
１０、１１ 色選択層 ２０、２１ 複屈折層 ２２ 位相差板 ２３ 液晶層 ３０ 選択層 ４０ 基板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 特定の波長に対して円偏光した光を反射
    させる色選択層と、該色選択層に積層され、少なくとも
    電界の印加手段をもった液晶層を含み、電界の印加時に
    所定のレターディションを有した複屈折層と、該複屈折
    層の出力光を選択的に透過させる選択層とを具備したこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 遮光性もしくは暗色を呈する層に配置さ
    れた特定波長の光を反射させるコレステリック液晶から
    なる色選択層と、該色選択層に積層された可視光の略全
    域にわたって所定のレターディションを有する位相差膜
    と、前記色選択層に積層された電界の印加手段を有する
    液晶層と、該液晶層に積層された偏光板とを具備したこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
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