JPH07230087A

JPH07230087A - カラー液晶表示装置

Info

Publication number: JPH07230087A
Application number: JP6021700A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Hanaoka; 一孝花岡; Hideshi Yoshida; 秀史吉田; Kimiaki Nakamura; 公昭中村; Hideaki Tsuda; 英昭津田; Hideo Senda; 秀雄千田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-02-21
Filing date: 1994-02-21
Publication date: 1995-08-29

Abstract

(57)【要約】【目的】従来のＥＣＢ方式で得ることが困難であった
色純度の高い安定した黒状態を得ることができる。【構成】駆動パネル１の液晶分子がツイストするとと
もに、補償パネル２の液晶分子が該駆動パネル１と逆方
向にツイストし、かつ該駆動パネル１と該補償パネル２
のラビング方向が直交するとともに、該駆動パネル１と
該補償パネル２の複屈折が一致し、更に該駆動パネル１
及び該補償パネル２が、該駆動パネル１又は該補償パネ
ル２の一方のラビング軸と４５度をなす平行又は直交な
２組の偏光子３に挟まれてなる構造を有する液晶の複屈
折効果を利用してカラー表示を行うカラー液晶表示装置
において、該駆動パネル１を内部的に２層に分離し、一
方の第１の液晶層４をツイストセルで形成し、他方の第
２の液晶層５を２色性色素７を含む液晶セルで形成して
なることを特徴とするカラー液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー液晶表示装置に
係り、詳しくは、液晶の複屈折効果を利用してカラー表
示を行うＥＣＢ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙｃｏｎｔ
ｒｏｌｌｅｄｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）型のカラー
液晶表示装置に適用することができ、特に、従来のＥＣ
Ｂ方式で得ることが困難であった色純度の高い安定した
黒状態を得ることができるカラー液晶表示装置に関す
る。

【０００２】近年、軽量及び薄型で低電力な液晶ディス
プレイに対する期待は、益々大きくなってきている。液
晶ディスプレイの種類も様々なものがあり、そのための
技術開発も多様化してきている。その中でも特に、携帯
用のノート型あるいは手帳型パソコンに搭載するための
ディスプレイとしては、カラー対応で、かつバックライ
トが不要なため、低消費電力及び低コストの点で有利な
反射型の液晶ディスプレイ開発が望まれている。この液
晶ディスプレイの発色の方法は、大別してカラーフィル
タによる方法と、複屈折効果による干渉色を利用する方
法とに別れている。しかしながら、前者のカラーフィル
タによる方法を用いると、光の透過量が大幅に低下して
しまう他、１画素をＲ，Ｇ，Ｂに３分割しなければなら
ないため、明度及び解像度の点で不利である。このた
め、近時、反射型カラー液晶ディスプレイのうち、特に
後者の液晶の複屈折効果を利用した発色、即ちＳＢＥ
（ｓｕｐｅｒ−ｔｗｉｓｔｅｄｂｉｒｅｆｒｉｎ−ｇ
ｅｎｃｅｅｆｆｅｃｔ）効果、ＥＣＢ効果等によるカ
ラー化を利用したＥＣＢ型液晶ディスプレイが、分割す
ることなく１画素で発色させることができ、カラーフィ
ルタによる方法よりも明度及び解像度の点で優れている
等、注目されている。

【０００３】

【従来の技術】カラー液晶表示装置は、特に携帯用のノ
ート型あるいは手帳型パソコンに搭載するには、バック
ライトを不要にすることができる等、低消費電力及び低
コストの点で有利な反射型のものが利用されている。こ
のカラー液晶表示装置の発色方法には、カラーフィルタ
による方法と複屈折効果による干渉色を利用する方法
（ＥＣＢ型）等が挙げられる。この後者のＥＣＢ型のカ
ラー液晶表示装置は、分割することなく１画素で発色さ
せることができ、カラーフィルタによる場合よりも明度
及び解像度を向上できるという利点を有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たようなＥＣＢ型の複屈折効果を利用したカラー液晶表
示装置では、液晶に掛ける電界を変化させて液晶の立ち
方を変化させ、この液晶の立ち方で複屈折を変化させて
色を変化させており、このように、液晶の複屈折変化が
色の変化となるため、表示素子を斜めから見た場合に色
が変化してしまい、視角特性の点で問題があった。この
ため、液晶分子をツイストさせて視角特性を向上させる
ＳＢＥ方式等が有効である。しかしながら、この方式だ
と、図４の色度変化及び図５の反射光強度変化に示すよ
うに、白→黒→青→赤→緑の順に発色するが、液晶の立
ち上がりのしきい値付近の変化が激しく、特に黒から青
にかけての変化が最も急峻であるため、良好な黒を発色
させるのに電圧の設定が困難である等、安定した黒状態
を得ることが困難であるという問題があった。そして、
液晶ディスプレイにおいては、安定した白と黒を得るこ
とは最低限必要であり、この従来方式の黒では不十分で
あった。

【０００５】そこで、本発明は、従来のＥＣＢ方式で得
ることが困難であった色純度の高い安定した黒状態を得
ることができるカラー液晶表示装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
駆動パネルの液晶分子がツイストするとともに、補償パ
ネルの液晶分子が該駆動パネルと逆方向にツイストし、
かつ該駆動パネルの配向膜と該補償パネルの配向膜のラ
ビング方向が直交するとともに、該駆動パネルと該補償
パネルの複屈折が一致し、更に該駆動パネル及び該補償
パネルが、１対の偏光子に挟まれてなる構造を有する液
晶の複屈折効果を利用してカラー表示を行うカラー液晶
表示装置において、該駆動パネルを内部的に２層に分離
し、一方の第１の液晶層を前記ツイストする液晶分子で
形成し、他方の第２の液晶層を２色性色素を含む液晶分
子で形成してなることを特徴とするものである。

【０００７】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、前記ツイスト角度は、１８０度±５度
であることを特徴とするものである。請求項３記載の発
明は、上記請求項１，２記載の発明において、前記第２
の液晶層の液晶分子は、電界非印加時に垂直配向してな
ることを特徴とするものである。

【０００８】請求項４記載の発明は、上記請求項３記載
の発明において、前記第２の液晶層の液晶は、Ｎ型であ
ることを特徴とするものである。請求項５記載の発明
は、上記請求項３，４記載の発明において、前記液晶分
子が垂直配向している前記第２の液晶層のしきい値電圧
は、前記垂直配向液晶セルを重ねていない時のカラー液
晶表示装置に必要な発色が全て終了する電圧より大きい
ことを特徴とするものである。

【０００９】請求項６記載の発明は、上記請求項１，２
記載の発明において、前記第２の液晶層の液晶分子は、
電界非印加時に水平配向してなることを特徴とするもの
である。請求項７記載の発明は、上記請求項６記載の発
明において、前記第２の液晶層の液晶は、Ｐ型であるこ
とを特徴とするものである。

【００１０】請求項８記載の発明は、上記請求項６，７
記載の発明において、前記液晶分子が水平配向している
前記第２の液晶層のしきい値電圧は、前記水平配向液晶
セルを重ねていない時のカラー液晶表示装置のしきい値
電圧より小さいことを特徴とするものである。請求項９
記載の発明は、上記請求項１乃至８記載の発明におい
て、前記第１の液晶層と前記第２の液晶層の間には、薄
膜が隔壁として形成してなることを特徴とするものであ
る。

【００１１】請求項１０記載の発明は、上記請求項１乃
至９記載の発明において、前記第２の液晶層は、ポリマ
ー中に液晶ドロップレットを含むポリマー分散型液晶で
形成してなることを特徴とするものである。請求項１１
記載の発明は、上記請求項１乃至９記載の発明におい
て、前記第２の液晶層は、ポリマーネットワーク中に液
晶を含むポリマー分散型液晶で形成してなることを特徴
とするものである。

【００１２】

【作用】本発明では、後述する実施例の図１に示す如
く、駆動パネル１の液晶セルを液晶層４と液晶層５の２
層構造にし、新しく加えた液晶層５層をホスト液晶６と
ゲストの２色性色素７を含むゲストホスト液晶層で構成
する。そして、液晶層５と２色性色素７の液晶分子を電
界非印加時に垂直配向させ、この場合の液晶層５のしき
い値電圧を、従来構造における色変化が全て完了する電
圧より充分高くしておく。

【００１３】このように、本発明では、垂直配向の場合
は、光は２色性色素の吸収を受けないようにすることが
できるため、電圧が印加されると、従来と同様の色変化
を起こすことができ、色純度の高い安定した白及びＲ，
Ｇ，Ｂ状態を得ることができる。そして、更に電圧を印
加すると、今度はホスト液晶６と２色性色素７の液晶分
子が水平配向となるため、光は２色性色素７の吸収を受
けることができ、良好な黒状態を得ることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明に係る一実施例のカラー液晶表示装
置の構成を示す図である。図示例は、液晶の複屈折効果
を利用してカラー表示を行うＥＣＢ型のカラー液晶表示
装置に適用する場合である。本実施例のカラー液晶表示
装置は、駆動パネル１の液晶分子が１８０度±５度ツイ
ストするとともに、補償パネル２の液晶分子が駆動パネ
ル１と逆方向に１８０度±５度ツイストし、かつ駆動パ
ネル１と補償パネル２のラビング方向が直交するととも
に、駆動パネル１と補償パネル２の複屈折が一致し、更
に駆動パネル１及び補償パネル２が、駆動パネル１又は
補償パネル２の一方のラビング軸と４５度をなす平行
（又は直交）な２組の偏光板３に挟まれてなる構造を有
し、駆動パネル１を内部的に２層の液晶層４，５に分離
し、一方の液晶層４を１８０度±５度ツイストセルで形
成し、他方の液晶層５をＮ型のホスト液晶６とゲストの
２色性色素７を含むホストゲスト液晶セルで形成してな
る。なお、図１において、８は液晶層４と液晶層５を隔
壁するＰＥＴ（ポリエチレンテレクタレート）等からな
る薄膜であり、９はガラス基板であり、１０は補償パネ
ル２の液晶層であり、１１はシール材であり、１２は反
射板である。また、液晶層５の液晶セルは、ポリマー中
に２色性色素７と液晶ドロップレット状のホスト液晶６
を含むポリマー分散型液晶セル（ＰＤＬＣ）で構成して
もよいし、又、網目状のポリマーネットワーク中に２色
性色素７とホスト液晶６を含むポリマー分散型液晶セル
（ＰＮＬＣ）で構成してもよい。

【００１５】本実施例では、駆動パネル１及び補償パネ
ル２がラビング軸と４５度をなす２枚の偏光板３で挟む
構造を採っているため、ＥＣＢ型として良好に複屈折さ
せることができる。また、ツイスト角度を、１８０度±
５度に設定しているため、駆動パネル１と補償パネル２
における光の複屈折を良好に一致させることができ、安
定した光の補償を行うことができる。

【００１６】次に、駆動パネル１の形成方法を図２を用
いて説明する。まず、図２（ａ）に示す如く、液晶が充
填される側の面が水平配向処理されたガラス基板９の周
囲にシール材１１を形成し、シール材１１で囲まれたガ
ラス基板９上にスペーサ２１を配置した後、図２（ｂ）
に示す如く、シール材１１とスペーサ２１を覆うように
ＰＥＴ等の薄膜８を形成する。次いで、図２（ｃ）に示
す如く、薄膜８の周囲にシール材１１を形成し、シール
材１１で囲まれた薄膜８上にスペーサ２１を配置した
後、図２（ｄ）に示す如く、シール材１１とスペーサ２
１を覆うように液晶が充填される側の面が垂直配向処理
されたガラス基板９を配置する。そして、シール材１１
の注入口から液晶層５を構成するホスト液晶６と２色性
色素７を含む液晶を充填するとともに、シール材１１の
注入口から液晶層４を構成する液晶を各々充填すること
により、図１，図２（ｅ）に示すような液晶層４と液晶
層５が薄膜８で分離された２層構造の駆動パネル１を得
ることができる。

【００１７】次に、本実施例のカラー液晶表示装置の基
本動作を図３を用いて説明する。本実施例では、液晶層
５を構成するホスト液晶６と２色性色素７を含む液晶
を、Ｎ型で構成し、図３（ａ）に示す如く、ホスト液晶
６と２色性色素７の液晶分子を、電界非印加時（Ｖ＝
０）に垂直配向させて最初に白を発色させ、その後、図
３（ｂ）に示す如く、ホスト液晶６と２色性色素７の液
晶分子が垂直配向している液晶層５のしきい値電圧Ｖ_G
を、垂直配向液晶セルを重ねていない時のカラー液晶表
示装置に必要な発色が全て終了する電圧Ｖより大きく
し、ホスト液晶６と２色性色素７の液晶分子を垂直配向
している状態のままＲ，Ｇ，Ｂを発色させた後、図３
（ｃ）に示す如く、液晶層５のしきい値電圧Ｖ_Gを発色
が全て終了する電圧Ｖより小さくし、ホスト液晶６と２
色性色素７の液晶分子を水平方向にして黒を発色させ
る。このため、黒を発色させる時は、ホスト液晶６と
２色性色素７の液晶分子を水平配向させた状態で行うこ
とができ、水平配向させた２色性色素７で光を吸収させ
ることができるので、色純度の高い安定した黒状態を得
ることができる。しかも、白及びＲ，Ｇ，Ｂを発色させ
る時は、ホスト液晶６と２色性色素７の液晶分子を垂直
配向させた状態で行うことができ、白及びＲ，Ｇ，Ｂを
垂直配向させた２色性色素７に吸収されないようにする
ことができ、色純度の高い安定した白及びＲ，Ｇ，Ｂ状
態を得ることができる。

【００１８】なお、上記実施例では、液晶層５を構成す
るホスト液晶６と２色性色素７を含む液晶を、Ｎ型で構
成し、ホスト液晶６と２色性色素７の液晶分子を、電界
非印加時に垂直配向させて最初に白を発色させ、その
後、ホスト液晶６と２色性色素７の液晶分子が垂直配向
している液晶層５のしきい値電圧を、垂直配向液晶セル
を重ねていない時、カラー液晶表示装置に必要な発色が
全て終了する電圧より大きくし、ホスト液晶６と２色性
色素７の液晶分子を垂直配向している状態のままＲ，
Ｇ，Ｂを発色させた後、液晶層５のしきい値電圧を発色
が全て終了する電圧より小さくし、ホスト液晶６と２色
性色素７の液晶分子を水平方向にして黒を発色させるパ
ラニコルの場合を例示したが、本発明はこれのみに限定
されるものではなく、液晶層５を構成するホスト液晶６
と２色性色素７を含む液晶を、Ｐ型で構成し、ホスト液
晶６と２色性色素７の液晶分子を、電界非印加時に水平
配向させて最初に黒を発色させ、その後、ホスト液晶６
と２色性色素７の液晶分子が水平配向している液晶層５
のしきい値電圧を、水平配向液晶セルを重ねていない時
のカラー液晶表示装置のしきい値電圧より小さくし、ホ
スト液晶６と２色性色素７の液晶分子を垂直配向させて
Ｒ，Ｇ，Ｂを発色させた後、電界を加えないで、しかも
ホスト液晶６と２色性色素７の液晶分子を垂直配向させ
た状態で白を発色させるクロスニコルで構成する場合で
あってもよい。

【００１９】この場合も、上記実施例の効果と同様、黒
を発色させる時は、ホスト液晶６と２色性色素７の液晶
分子を水平配向させた状態で行うことができ、水平配向
させた２色性色素７で黒を吸収させることができるの
で、色純度の高い安定した黒状態を得ることができる。
しかも、白及びＲ，Ｇ，Ｂを発色させる時は、ホスト液
晶６と２色性色素７の液晶分子を垂直配向させた状態で
行うことができ、白及びＲ，Ｇ，Ｂを垂直配向させた２
色性色素７に吸収されないようにすることができ、色純
度の高い安定した白及びＲ，Ｇ，Ｂ状態を得ることがで
きる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、従来のＥＣＢ方式で得
ることが困難であった色純度の高い安定した黒状態を得
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例のカラー液晶表示装置の
構成を示す図である。

【図２】本発明に係る一実施例の駆動パネルの形成方法
を示す図である。

【図３】本発明に係る一実施例のカラー液晶表示装置の
基本動作を示す図である。

【図４】従来例の課題を示す図である。

【図５】従来例の課題を示す図である。

【符号の説明】１駆動パネル２補償パネル３偏光板４，５液晶層６ホスト液晶７２色性色素８薄膜９ガラス基板１０液晶層１１シール材１２反射板２１スペーサ

フロントページの続き (72)発明者津田英昭神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者千田秀雄神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動パネル（１）の液晶分子がツイストす
るとともに、補償パネル（２）の液晶分子が該駆動パネ
ル（１）と逆方向にツイストし、かつ該駆動パネル
（１）の配向膜と該補償パネル（２）の配向膜のラビン
グ方向が直交するとともに、該駆動パネル（１）と該補
償パネル（２）の複屈折が一致し、更に該駆動パネル
（１）及び該補償パネル（２）が、１対の偏光子（３）
に挟まれてなる構造を有する液晶の複屈折効果を利用し
てカラー表示を行うカラー液晶表示装置において、該駆
動パネル（１）を内部的に２層に分離し、一方の第１の
液晶層（４）を前記ツイストする液晶分子で形成し、他
方の第２の液晶層（５）を２色性色素（７）を含む液晶
分子で形成してなることを特徴とするカラー液晶表示装
置。
【請求項２】前記ツイスト角度は、１８０度±５度であ
ることを特徴とする請求項１記載のカラー液晶表示装
置。
【請求項３】前記第２の液晶層（５）の液晶分子は、電
界非印加時に垂直配向してなることを特徴とする請求項
１，２記載のカラー液晶表示装置。
【請求項４】前記第２の液晶層（５）の液晶は、Ｎ型で
あることを特徴とする請求項３記載のカラー液晶表示装
置。
【請求項５】前記液晶分子が垂直配向している前記第２
の液晶層（５）のしきい値電圧は、前記垂直配向液晶セ
ルを重ねていない時のカラー液晶表示装置に必要な発色
が全て終了する電圧より大きいことを特徴とする請求項
３，４記載のカラー液晶表示装置。
【請求項６】前記第２の液晶層（５）の液晶分子は、電
界非印加時に水平配向してなることを特徴とする請求項
１，２記載のカラー液晶表示装置。
【請求項７】前記第２の液晶層（５）の液晶は、Ｐ型で
あることを特徴とする請求項６記載のカラー液晶表示装
置。
【請求項８】前記液晶分子が水平配向している前記第２
の液晶層（５）のしきい値電圧は、前記水平配向液晶セ
ルを重ねていない時のカラー液晶表示装置のしきい値電
圧より小さいことを特徴とする請求項６，７記載のカラ
ー液晶表示装置。
【請求項９】前記第１の液晶層（４）と前記第２の液晶
層（５）の間には、薄膜（８）が隔壁として形成してな
ることを特徴とする請求項１乃至８記載のカラー液晶表
示装置。
【請求項１０】前記第２の液晶層（５）は、ポリマー中
に液晶ドロップレットを含むポリマー分散型液晶で形成
してなることを特徴とする請求項１乃至９記載のカラー
液晶表示装置。
【請求項１１】前記第２の液晶層（５）は、ポリマーネ
ットワーク中に液晶を含むポリマー分散型液晶で形成し
てなることを特徴とする請求項１乃至９記載のカラー液
晶表示装置。