JPH0750279B2 - カラ−液晶表示装置 - Google Patents

カラ−液晶表示装置

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JPH0750279B2
JPH0750279B2 JP62099322A JP9932287A JPH0750279B2 JP H0750279 B2 JPH0750279 B2 JP H0750279B2 JP 62099322 A JP62099322 A JP 62099322A JP 9932287 A JP9932287 A JP 9932287A JP H0750279 B2 JPH0750279 B2 JP H0750279B2
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JP
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liquid crystal
color
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polarizer
crystal layer
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敏明 高松
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Description

【発明の詳細な説明】 <技術分野> 本発明はフルカラー表示可能なカラー液晶表示装置のセ
ル構造に関するものである。
<従来技術> 従来より、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。
このようなカラー液晶表示方式としては、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、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、それぞれ独立に適宜
選択することにより、黒の地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考えると、裏側に光源を
置かなければ使えないという制約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とを組み上わせる方式がある。(この方式は、
特開昭58−7177号、同58−17420号、同58−17421号等に
於いて既に提唱されている。)なお、同図に於いて、
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光子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、上記第1の方式と同様、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ないという問
題の他に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51,5
2,53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。
<発明の目的> 本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、中
性及びカラー偏光子の電界応答型液晶を用いた液晶表示
装置の偏光子に技術的手段を駆使することにより表示が
明るく、しかも表示コントラストの優れたカラー液晶表
示装置を提供することを目的とするものである。
<発明の概要> これまでの表示方式では、上記何れの方式に於いてもカ
ラーフィルタ全体の1/3しかパターン表示に寄与でき
ず、また第2の方式では黒の表示ができないという問題
がある。本発明は、上記カラー偏光子を用いた第2の方
式の液晶セルを2段に積層することによって、上記2つ
の問題を解決することを特徴とするものである。すなわ
ち、本発明のカラー液晶表示装置は、電圧の印加に応答
して入射偏光の偏光方向を90゜回転させる状態と入射偏
光をそのまま透過させる状態が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の液晶層の間に積層関係に配置された吸収特性が互
いに異なり、かつ吸収軸方向が互いに直交し、さらに互
いに補色の関係に設定された2個1対のカラー偏光子
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又は、平行の関係
にある1枚の中性偏光子とから成る。
<実施例> 第1図は本発明の1実施例であるカラー液晶表示装置の
セル構造を示す断面図である。液晶セルは2層構造で構
成され3枚のガラス基板181,11,182の各対向間隙に液晶
が封入されている。液晶セルの中央のガラス基板11上面
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,マゼンタ,イエローの2色性染料
を用いて所定のパターンに染色し、シアン,マゼンタ,
イエローのカラー偏光子121,122,123を形成する。さら
にこの一層目カラー偏光子121,122,123の上に一軸延伸
したPVAフィルムを重合して貼り付ける。この場合PVAフ
ィルムの延伸方向が一層目と2層目とで互いに直交する
ように貼り付ける必要がある。次に2層目のPVAフィル
ムを、1層目と同様に赤、緑、青の2色性染料を用い所
定のパターンに染色して2層目のカラー偏光子131,132,
133を形成する。但し、この場合1層目のカラー偏光子1
21,122,123と2層目のカラー偏光子131,132,133の色が
互いに重なり合った部分で補色の関係になるように2層
目のPVAフィルムを染色する。
次に下方のガラス基板182上に一軸延伸したPVAフィルム
を貼り付け、所定のパターンに染色して1層目のカラー
偏光子141,142,143を形成する。中央のガラス基板11に
形成された第1層と第2層目カラー偏光子の色配列に対
して下方のガラス基板182に形成するカラー偏光子の色
配列は同一組み合わせでかつ1ピッチずらす必要があ
る。本実施例では中央のガラス基板11で左側から(1層
目カラー偏光子の色,2層目カラー偏光子の色)が(シア
ン,赤)、(マゼンタ,緑)、(イエロー,青)の配列
であり、下方のガラス基板182で左側から同(イエロ
ー,青)、(シアン,赤)、(マゼンタ,緑)の配列に
設定される。従って、下方のガラス基板182でまず第1
層目のPVAフィルムをシアン,マゼンタ,イエローの2
色性染料を用いて所定のパターンに染色してシアン,マ
ゼンタ,イエローのカラー偏光子141,142,143を形成す
る。さらにこの1層目カラー偏光子の上に一軸延伸した
PVAフィルムを1層目に直交するように貼り付ける。そ
して2層目のPVAフィルムを赤、緑、青の2色性染料を
用い1層目と同様に所定のパターンに染色して2層目の
カラー偏光子151,152,153を形成する。得られたカラー
偏光子13,15の上に低温スパッタリング等の手法によりI
n2O3等の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161を形成する。さらに透明電
極161を形成したあと、表示領域に液晶分子配向膜171
形成する。中央のガラス基板11に対向して上方のガラス
基板181が配置され、各ガラス基板181,11,18の間隙に第
1層及び第2層の液晶層が封入されてツィスト配向され
た液晶セル9,10が形成される。カラー偏光子に対向する
ガラス基板内面には透明電極162及び液晶分子配向膜172
が重畳して形成されている。上記各ガラス基板を貼り合
せてシールしツィステッド・ネマティック液晶20を注入
した後、中性偏光子19を付設するが、各ガラス基板を貼
り合せる際に第1層目と第2層目の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枚の液晶セルの外
側で入射光側に上記中性偏光子19を1枚設けることとす
る。図中、Dは中性偏光子19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12,13,14,15の吸収
軸方向である。中性偏光子19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
黒表示の場合を示す動作説明図である。中性偏光子19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131,132,133によって、それぞれ赤、緑、
青に着色されるが、すぐ下にあるシアン、マゼンタ、イ
エローのカラー偏光子121,122,123では吸収軸方向と直
線偏光の偏光方向が異なるため何ら影響されることなく
赤、緑、青の色光として第1の液晶セル9を通過する。
第2の液晶セル10では液晶分子が垂直に配向することか
ら偏光方向が回転することなくガラス基板182上に形成
されている第2層目のカラー偏光子151,152,153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
一致していることから、赤、緑、青それぞれの色光がカ
ラー偏光子151,152,153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第3図とともに
説明する。第3図の左側の絵素では第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
131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143ではイエロー(赤、緑)以外が吸収され赤
の光はそのまま通過する。中央の絵素では、液晶分子が
垂直配向しているから第1層目のカラー偏光子122でマ
ゼンタに着色され、そのまま第2の液晶層10に入り、偏
光方向が90゜ねじれる。そして第2層目のカラー偏光子
151では赤以外の光を遮断してしまうので赤の光だけが
通過する。次に右側の絵素では、液晶分子が垂直配向し
ているから第1層目のカラー偏光子123でイエローに着
色され、そのまま第2の液晶層10に入る。ここでは偏光
方向はそのままで、第1層目のカラー偏光子142でマゼ
ンタ(赤、青)以外が吸収され、赤の光のみが通過す
る。
以上、液晶分子の配列を切り換えることにより積層され
たカラー偏光子のうちどちらかのカラー偏光子を選択す
ることにより全絵素にわたって赤の表示が行なえる。
次に3絵素のうちそれぞれ赤、緑、青の表示を行う場合
について第4図とともに説明する。第1の液晶層9で液
晶分子が90゜ねじれているから入射光は第2層目のカラ
ー偏光子131、132,133でそれぞれ赤、緑、青に着色さ
れ、そのまま第2の液晶層10に入る。ここで液晶分子が
90゜ねじれていることから通過する光の偏光方向が90゜
ねじれ、第2層目のカラー偏光子151,152,153では吸収
軸方向と直線偏光の偏光方向が異なるため吸収されるこ
となく、そのまま通過する。第1層目のカラー偏光子14
1,142,143はイエロー(赤、緑)、シアン(緑、青)、
マゼンタ(青、赤)を透過することから、第2層目カラ
ー偏光子を通過してきた赤、緑、青の色光はそのまま第
1層目のカラー偏光子を通過する。これらの絵素が充分
細かいもの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で光が各色に着色される。
,,はそれぞれ赤色光、緑色光、青色光を示す。
<発明の効果> 従来の方式では単色表示の場合、表示絵素の1/3しか表
示パターンに寄与していなかったものが本発明により一
挙に3/3まで表示に寄与させることができ、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
トラストが優れたカラー液晶表示が実現できる。さらに
は、明るさの点から不可能とされていた反射型表示も本
発明によれば充分に明るい表示が得られることから実現
が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例の液晶表示セル構造を示す断
面図である。第2図乃至第4図は第1図に示す液晶表示
セルの動作説明図であり、第2図は黒の表示、第3図は
赤の表示、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セルの構成図であ
る。第6図はカラー偏光子を用いた従来のカラー液晶表
示セルの構成図である。 9……第1層目の液晶セル、10……第2層目の液晶セ
ル、11,18……ガラス基板、12,13,14,15……カラーフィ
ルタ、16……透明電極、17……配向膜、19……中性偏光
子、20……液晶

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の偏
    光方向を90度回転させる状態又は入射偏光をそのまま透
    過させる状態が選択的に設定される第1及び第2の液晶
    層が積層されて成り、該第1及び第2の液晶層それぞれ
    に配列された複数の絵素を選択して絵素単位のカラー画
    像を表示するカラー液晶表示装置において、 前記第1の液晶層の光入射側には中性偏光子が配設され
    かつ前記第2の液晶層の光出射側がカラー表示面に設定
    され、 前記第1及び第2の液晶層のそれぞれには吸収特性が互
    いに異なりかつ吸収軸方向が互いに直交する2個一対の
    カラー偏光子の積層体が前記絵素毎に重畳配置され、 前記第1の液晶層に配置された前記カラー偏光子の積層
    体は、赤、緑、青の3色と該3色それぞれに対して補色
    の関係にある色との組み合わせに設定された少なくとも
    3種類からなり、かつこれらが順次交互に配置され、 前記第2の液晶層に配置された前記カラー偏光子の積層
    体は、前記第1の液晶層に配置された前記カラー偏光子
    の積層体と同じ色の組み合わせを有しかつ前記第1の液
    晶層に配置された前記カラー偏光子の積層体の配置に対
    して少なくとも1ピッチずらせた配置関係に設定されて
    いることを特徴とするカラー液晶表示装置。
JP62099322A 1986-12-08 1987-04-22 カラ−液晶表示装置 Expired - Lifetime JPH0750279B2 (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.

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