JPH0743478B2 - カラ−液晶表示装置 - Google Patents

カラ−液晶表示装置

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JPH0743478B2
JPH0743478B2 JP62205358A JP20535887A JPH0743478B2 JP H0743478 B2 JPH0743478 B2 JP H0743478B2 JP 62205358 A JP62205358 A JP 62205358A JP 20535887 A JP20535887 A JP 20535887A JP H0743478 B2 JPH0743478 B2 JP H0743478B2
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color
liquid crystal
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layer
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敏明 高松
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Sharp Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、映像を明るくしたカラー液晶表示装置に関す
るものである。
(従来の技術) 液晶を用いたカラー表示装置として種々の方式が提案さ
れている。その中で、液晶セルの内面に、赤、緑、青の
微細パターンから成るカラーフィルタ層を形成したカラ
ー液晶表示装置は、比較的簡単なセル構造で、フルカラ
ー表示が可能であるという特徴を有する。
この種の液晶表示として、これまで2つの方式が提案さ
れている。
まず、第1の方式は、第5図に示すように、ゼラチン、
グリュー或いはカゼインから成るレリーフパターンを、
ホトリソグラフィーの手法により、赤、緑、青の各色に
染色したカラーフィルタ11,12,13、ツィステッド・ネマ
ティック液晶層2及び2枚の中性偏光子31,32を組み合
わせる方式である。なお、同図に於いて、41,42はガラ
ス基板であり、A1,A2は中性偏光子31,32の偏光方向を示
す。また、透明電極及び液晶分子配向膜は省略してい
る。
この方式では、通常2枚の中性偏光子31,32の偏光方向
が平行になるようにセットされており、電圧オフ時で黒
の表示、そして、電圧オン時で、その絵素の液晶分子が
電界方向に立ち上がり、カラーフィルタ自身の色が観察
される。赤、緑、青の各絵素に印加する電圧を、それぞ
れ独立に、任意に選ぶことにより、黒の他に任意の色が
表示できる。しかしながら、この方式では、赤、緑、青
の単色表示の場合、全体の1/3しか表示に寄与できず、
全体が暗い表示しか得られなかった。実際には、裏側に
光源を置くことにより、コントラストの優れた明るい表
示を行うことが可能であるが、液晶表示のもつ低消費電
力、及び薄型化が可能であるといったメリットからみる
と、裏に光源を置いてしか使えないという、この方式は
あまり好ましくはない。
次に、第2の方式として、第6図に示すように、2色性
染料を一方向に整列させたカラー偏光子51,52,53と中性
偏光子6とを組み合わせる方式がある(この方式は、特
開昭58−7177、同58−17420、同58−17421等に於いて既
に開示されている)。なお、同図に於いて、7はツィス
テッド・ネマティック液晶層、81,82はガラス基板であ
り、B及びCは、それぞれ中性偏光子6の偏光方向及び
カラー偏向子51,52,53の吸収軸方向を示している。ま
た、透明電極及び液晶分子配向膜は省略している。
この方式は、前記第1の方式と同様、赤、緑、青の単色
表示の場合、全体の1/8しか表示に寄与できないという
問題の他、黒の表示ができないという2つの問題があ
る。無電界時には、直線偏光の偏光方向がカラー偏光子
51,52,53の吸収軸方向と一致するために、それぞれ、
赤、緑、青の色として観察される。次に、電界印加時に
は、直線偏光がカラー偏光子51,52,53で吸収されず、無
色として観察される。この方式では、白色あるいは無色
の中に任意の色を表示することから、全体が明るくはな
るが、その反面、表示コントラストが劣るという問題が
ある。
また既に出願されているカラー偏光子を積層したカラー
液晶表示装置に関連して特願昭60−266679、特願昭61−
292107、特願昭62−28560は、単色表示を行う場合、全
体の2/3の絵素が表示に寄与することを特徴としてお
り、さらに特願昭62−99322は、単色表示を行う場合、
全体の3/3の絵素が表示に寄与することを特徴としてい
る。
ところが特願昭62−99322では第7図に示すように積層
したカラー偏光子を各絵素ごとにパターン化する必要が
ある。カラー偏光子のパターン化にはホトプロセスによ
り赤、緑、青あるいはシアン、マゼンタ、イエローの各
色に選択的に染色する。
また第1層目のカラー偏光子121(シアン)、122(マゼ
ンタ)、123(イエロー)及び141(イエロー)、14
2(シアン)、143(マゼンタ)に対して、第2層目のカ
ラー偏光子131(赤)、132(緑)、133(青)及び15
1(青)、152(赤)、153(緑)を正確に位置合せをし
ていた。
第7図において、18は中性偏光子、161,11,162はガラス
基板、17は液晶、であり9と10は積層された液晶セルで
あり、Dは中性偏光子18の偏光方向、E2は偏光子131,13
2,133;E1は偏光子121,122,123;E4は偏光子151,152,153;
E3は偏光子141,142,143のそれぞれの偏光方向を示す。
(発明が解決しようとする問題点) カラー偏光子のパターン化のプロセスは、極めて繁雑で
あり、また、パターン化した偏光子の位置合せは困難な
作業であった。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、単色表示の場合、3/3の絵素が表示に寄与す
るように考慮しながら、しかもカラー偏光子を形成する
プロセスが簡便であるようにしたものである。すなわ
ち、本発明のカラー液晶表示装置は、電圧の印加、又は
非印加により、入射偏光の偏光方向を90゜回転させる状
態又は入射偏光をそのまま透過させる状態に選択的に設
定される積層関係に配置された第1及び第2の液晶層
と、該第1及び第2の液晶層のそれぞれの間に積層関係
に配置され、その吸収特性が互いに異なり、かつ、その
吸収軸方向が互いに直交し、かつ異なった補色関係にあ
り全面にわたって同色のそれぞれ2枚のカラー偏光子
と、上記第1の液晶層の片側に配置されその偏光方向が
上記カラー偏光子の吸収軸方向と直交関係にある1枚の
中性偏光子とから成るものである。
(作 用) 各液晶層に設け全面にわたって同色のそれぞれ2枚の異
なった組合せの補色関係にある2組のカラー偏光子を用
いることによりパターン合せをしなくても、電極に印加
された電圧により所望の色を得ることができる。
(実施例) 以下、本発明に基づき実施例の詳細な説明を行う。
第1図は本発明のセル構造を示す断面図である。液晶セ
ルの一方のガラス基板11上に一軸延伸したポリビニルア
ルコール(PVA)フィルムを貼り付け、シアンの2色性
染料を用いてPVAフィルム全面を染色し1層目カラー偏
光子19を形成する。さらにその1層目カラー偏光子19の
上に一軸延伸したPVAフィルムを貼り付ける。この場
合、延伸方向が1層目と2層目で互いに直交するように
貼り付ける必要がある。次に赤の2色性染料を用いてPV
Aフィルム全面を染色し、2層目カラー偏光子20を形成
する。
次にもう一方のガラス基板162上に一軸延伸したPVAフィ
ルムを貼り付け、マゼンタの2色性染料を用いてPVAフ
ィルムを染色し、1層目カラー偏光子22を形成する。さ
らに、その1層目のカラー偏光子22の上に一軸延伸した
PVAフィルムを貼り付け、緑の2色性染料を用いてPVAフ
ィルムを染色し、2層目カラー偏光子23を形成する。そ
れらのカラー偏光子20,23の上に低温スパッタリング等
の手法により透明導電膜を形成したのち、所定のパター
ンにエッチングして透明電極211,241を形成する。さら
に透明電極を形成したあと、それぞれの透明電極211,24
1の上に液晶分子配向膜251を形成する。第1及び第2の
液晶セル9,10において、カラー偏光子に対向するもう一
方の基板はガラス基板161及び11の上に透明電極212,242
液晶分子配向膜252を形成したものである。上記基板を
貼り合わせてシールしたのち、ネマティック液晶17を注
入する。第1及び第2の液晶セル9,10のガラス基板を貼
り合わせる際、お互いの表示絵素が一致するように積層
し、その積層した2層の液晶セルの入射光側に1枚の中
性偏光子18を設ける。図中、Dは中性偏光子の偏光方向
である。またE1,E2,E3,E4はそれぞれカラー偏光子19,2
0,22,23の吸収軸方向である。中性偏光子の偏光方向
は、それぞれのカラー偏光子の吸収軸方向と直交、また
は平行の関係にある。
以下本実施例の動作原理について説明する。第2図は黒
表示の場合である。この場合、第1層目の液晶層9には
電圧を印加しないで第2の液晶層10にのみ電圧を印加す
る。中性偏光子を通過した直線偏光は第1の液晶セル9
の液晶分子の配列状態により偏光方向が90゜ねじれる。
そして第2層目のカラー偏光子20によって赤に着色され
るが、すぐに下に設けている第1層目のカラー偏光子19
では偏光方向とカラー偏光子の吸収軸方向が直交してい
るため、何ら影響されることなく赤の色光として第1の
液晶セル9を通過する。第2の液晶セル10では電圧印加
により液晶分子が垂直に配列する事により偏光方向が回
転することなく第2層目のカラー偏光子23に到達する。
ここで偏光方向とカラー偏光子の吸収軸方向が一致して
いるから、赤の色光が第1層目のカラー偏光子22で吸収
されるため全絵素とも黒として観察される。
次に全絵素で赤を表示する場合について述べる(第3
図)。この場合は第1層目、第2層目の液晶層9,10のい
ずれにも電圧を印加しない。第1の液晶層9で液晶分子
が90゜ねじれているから第2層目のカラー偏光子20で赤
に着色され、そのまま、第2の液晶層10に入り、さらに
偏光方向が90゜ねじれる。そして、第1層目のカラー偏
光子22ではマゼンタ(赤・青)以外が吸収され、赤の光
はそのまま通過する。
次に3絵素のうち、それぞれ赤、緑、青の表示を行う場
合について述べる。第4図の左側の絵素では、第1、第
2の液晶層共に電圧を印加しないので第1の液晶層9で
液晶分子が90゜ねじれ、第2層目のカラー偏光子20で赤
に着色され、そのまま第2の液晶層10に入り、さらに偏
光方向が90゜ねじれる。そして第1層目のカラー偏光子
22ではマゼンタ(赤・青)以外が吸収され、赤の光はそ
のまま通過する。次に中央の絵素では第1層目の液晶層
のみに電圧を印加する。この場合、第1の液晶層9で液
晶分子が垂直配列していることから、第1層目のシアン
のカラー偏光子19で着色される。そして第2の液晶層10
に入り、偏光方向が90゜ねじれ、第2層目の緑のカラー
偏光子23で、緑の光のみが通過する。次に右側の絵素で
は、第1及び第2層目の液晶層の両方に電圧を印加す
る。第1の液晶層9で液晶分子が垂直配列していること
から、第1層目のシアン(緑・青)のカラー偏光子19で
着色される。そして第2の液晶層10に入り、偏光方向が
回転することなくカラー偏光子に到達し、第1層目のマ
ゼンタ(赤・青)のカラー偏光子22で緑の光が吸収さ
れ、青の光のみが通過する。これらの絵素が充分細かい
ものであり、かつ色成分の割合が適切であれば加法混色
によって白として観察される。
第2図から第4図で矢印は光の進路を示し、途中、黒丸
を付しているカラー偏光子の部分で各色に着色される。
(発明の効果) これまでの方式では各絵素に合わせて第1層目及び第2
層目のカラー偏光子をパターン化していたが、本発明に
よりカラー偏光子のパターン化の必要がなくなることか
ら、プロセスの簡略化が実現できる。また、単色表示の
場合、表示絵素の3/3まで表示に寄与することができ、
さらに黒の表示も可能であることから、表示が明るくし
かも表示コントラストの優れたカラー液晶表示が実現で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例のセル構造を示す断面図、第2
図〜第4図は本発明の動作説明図であり、第2図は黒の
表示、第3図は赤の単色表示、第4図は白の表示を示
す。第5図はカラーフィルタを用いた従来のカラー液晶
表示装置のセル構造、第6図、第7図はカラー偏光子を
用いた従来のカラー液晶表示装置のセル構造を示す。 7……液晶、11,161,162……ガラス基板、17……液晶、
18……中性偏光子、19……カラー偏光子(シアン)、20
……カラー偏光子(赤)、22……カラー偏光子(マゼン
タ)、23……カラー偏光子(緑)、211……電極、241
…電極、,,は赤、緑、青の色光を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電圧の印加又は非印加により、入射偏光方
    向を90゜回転させる状態または入射偏光をそのまま透過
    させる状態に選択的に設定される第1及び第2の液晶層
    を積層して配置し、該第1及び第2の液晶層のそれぞれ
    において積層して配置され、その吸収特性が互いに異な
    り、かつ、その吸収軸方向が互いに直交するそれぞれ2
    枚のカラー偏光子と、上記第1の液晶層の入射光側に配
    置され、その偏光方向が上記カラー偏光子の吸収軸方向
    と直交または平行の関係にある1枚の中性偏光子とから
    成るカラー液晶表示装置において、 前記第1の液晶層には、赤、緑、青の中から選択された
    1色のカラー偏光子と、該カラー偏光子と補色関係にあ
    る色のカラー偏光子とが積層して配置され、かつ、それ
    らの偏光子は各絵素毎にパターン化されることなく表示
    部全面にわたって同色であり、 前記第2の液晶層には、赤、緑、青のうち前記の第1の
    液晶層において選択されなかった1色のカラー偏光子
    と、該カラー偏光子と補色関係にある色のカラー偏光子
    とが積層して配置され、かつ、それらの偏光子は表示部
    全面にわたって同色であることを特徴とするカラー液晶
    表示装置。
JP62205358A 1986-12-08 1987-08-19 カラ−液晶表示装置 Expired - Lifetime JPH0743478B2 (ja)

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EP87310776A EP0271315B1 (en) 1986-12-08 1987-12-08 Color liquid crystal display unit
DE3789855T DE3789855T2 (de) 1986-12-08 1987-12-08 Farbflüssigkristall-Anzeigevorrichtung.
US07/130,110 US4877309A (en) 1986-12-08 1987-12-08 Color liquid crystal display unit

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