JPH11153789A - Liquid crystal display element - Google Patents

Liquid crystal display element

Info

Publication number
JPH11153789A
JPH11153789A JP31815397A JP31815397A JPH11153789A JP H11153789 A JPH11153789 A JP H11153789A JP 31815397 A JP31815397 A JP 31815397A JP 31815397 A JP31815397 A JP 31815397A JP H11153789 A JPH11153789 A JP H11153789A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
cholesteric liquid
color filter
substrate
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP31815397A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuko Fukuoka
暢子 福岡
Atsuyuki Manabe
敦行 真鍋
Masumi Manabe
ますみ 真鍋
Yuzo Hisatake
雄三 久武
Hitoshi Hado
仁 羽藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP31815397A priority Critical patent/JPH11153789A/en
Publication of JPH11153789A publication Critical patent/JPH11153789A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528Polarisers
    • G02F1/133533Colour selective polarisers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528Polarisers
    • G02F1/133536Reflective polarizers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528Polarisers
    • G02F1/133543Cholesteric polarisers

Landscapes

  • Optical Filters (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display element having an improved surface brightness, an excellent display characteristic without increasing a power consumption. SOLUTION: A color filter 203 applied to a liquid crystal display element is formed of cholesteric liquid crystal layer. A direction of a spiral axis of the cholesteric liquid crystal contained in this color filter 203 is set so as to incline at an arbitrary angle from the normal Z to the substrate within a predetermined range. Moreover, a spiral pitch of the cholesteric liquid crystal is set so as to be arbitrarily distributed within a predetermined range to an average spiral pitch length.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶表示素子に
係り、特に階調表示時の視野角特性・透過率特性・色純
度のむらを改善した液晶表示素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device having improved viewing angle characteristics, transmittance characteristics, and color purity unevenness in gradation display.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、薄型、軽量、低消費電力という大
きな利点を持つ液晶表示素子すなわちLCDは、パーソ
ナルコンピュータ等のOA機器やテレビ用の表示素子と
して積極的に用いられている。これらに用いられている
LCDのほとんどは、ねじれネマティック液晶が用いら
れており、表示方式としてはTN型とSTN型の2つに
大別できる。
2. Description of the Related Art In recent years, a liquid crystal display device having a great advantage of thinness, light weight and low power consumption, that is, an LCD, has been actively used as a display device for OA equipment such as a personal computer and a television. Most of the LCDs used in these devices use a twisted nematic liquid crystal, and can be roughly classified into two types of display systems: a TN type and an STN type.

【0003】このようなTN型やSTN型を含むすべて
のLCDは、非発光型であるため、LCDの背面から照
明する光源すなわちバックライトを備えている。また、
TN型やSTN型のLCDは、表示のオン/オフを制御
するために、一対の偏光板を備えている。さらに、この
TN型やSTN型のLCDは、カラー表示を実現するた
めに、一方の基板の透明電極の下に各画素毎にカラーフ
ィルタを備えている。
[0003] Since all LCDs including the TN type and the STN type are non-light emitting types, they are provided with a light source that illuminates from the back of the LCD, ie, a backlight. Also,
TN-type and STN-type LCDs include a pair of polarizing plates to control display on / off. Further, the TN type or STN type LCD has a color filter for each pixel below a transparent electrode on one substrate in order to realize color display.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】LCDは、一般に、低
消費電力であることが特徴であるが、バックライトの消
費電力は大きく、バックライトを備えたLCDの場合、
消費電力は必ずしも小さくならない。また、低消費電力
化のために、バックライトの消費電力を下げると、LC
Dの表面輝度が下がってしまうため、それを避けるため
にはLCDの透過率を上げる必要がある。
LCDs are generally characterized by low power consumption, but the power consumption of the backlight is large, and in the case of an LCD with a backlight,
Power consumption does not always decrease. In addition, if the power consumption of the backlight is reduced to reduce power consumption, LC
Since the surface brightness of D decreases, it is necessary to increase the transmittance of the LCD to avoid this.

【0005】しかしながら、上述したようなTN型やS
TN型のLCDは、偏光板を備えているため、偏光板の
自然光に対する透過率は、最大で50%であり、LCD
自体の透過率を50%以上にすることは不可能である。
However, the TN type and the S
Since the TN type LCD includes a polarizing plate, the transmittance of the polarizing plate with respect to natural light is 50% at the maximum.
It is impossible to make the transmittance itself 50% or more.

【0006】また、上述したようなLCDは、顔料、染
料を主に用いたカラーフィルタが適用されている。この
ようなカラーフィルタは、表示する色成分を含む波長の
光を透過し、それ以外の波長の光を吸収する特性を有し
ている。例えば赤を表示する赤フィルタは、赤成分の波
長の光のみ透過し、その他の波長の光を吸収している。
そのため、光の利用効率は大変悪く、カラーフィルタを
透過する光は、光源から照明された光の光量の数十%で
しかない。
Further, the above-mentioned LCD is applied with a color filter mainly using pigments and dyes. Such a color filter has a characteristic of transmitting light of a wavelength containing a color component to be displayed and absorbing light of other wavelengths. For example, a red filter that displays red transmits only light of the wavelength of the red component and absorbs light of other wavelengths.
Therefore, light utilization efficiency is very poor, and the amount of light transmitted through the color filter is only tens of percent of the amount of light illuminated from the light source.

【0007】従って、最終的にカラーフィルタ及び偏光
板を通過する光は、光源の数%にしかすぎず、十分な表
面輝度を得るためには、バックライトの消費電力を増大
して光量を増大しなければならないといった問題が発生
する。
[0007] Therefore, the light finally passing through the color filter and the polarizing plate is only a few% of the light source, and in order to obtain sufficient surface luminance, the power consumption of the backlight is increased to increase the amount of light. Problems that must be done.

【0008】このように、従来のLCDは、バックライ
トの消費電力を下げつつ、表面輝度が十分な明るい表示
を得ることが困難である。そこで、この発明の目的は、
消費電力を増大させることなく表面輝度を向上し、表示
特性が良好な液晶表示素子を提供することにある。
As described above, in the conventional LCD, it is difficult to obtain a sufficiently bright display with low surface power while reducing the power consumption of the backlight. Therefore, an object of the present invention is to
It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device having improved display characteristics without increasing power consumption and having good display characteristics.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するために、請求項1によれば、少なくとも一方の
一主面に形成された電極を有するとともに前記主面が互
いに対向するように配置された第1基板及び第2基板
と、前記第1及び第2基板の間に挟持された液晶層と、
前記第1及び第2基板のうちの少なくとも一方にコレス
テリック液晶組成物によって形成されているとともに、
前記第1または第2基板の法線に対して傾いた螺旋軸を
有するコレステリック液晶組成物を含むカラーフィルタ
層と、を備えたことを特徴とする液晶表示素子が提供さ
れる。
According to the present invention, in order to solve the above problems, according to the present invention, at least one of the main surfaces has an electrode and the main surfaces are opposed to each other. A first substrate and a second substrate disposed on the substrate, a liquid crystal layer sandwiched between the first and second substrates,
A cholesteric liquid crystal composition formed on at least one of the first and second substrates;
A liquid crystal display device comprising: a color filter layer containing a cholesteric liquid crystal composition having a helical axis inclined with respect to a normal line of the first or second substrate.

【0010】また、請求項3によれば、少なくとも一方
の一主面に形成された電極を有するとともに前記主面が
互いに対向するように配置された第1基板及び第2基板
と、前記第1及び第2基板の間に挟持された液晶層と、
前記第1及び第2基板のうちの少なくとも一方にコレス
テリック液晶組成物によって形成されているとともに、
所定の波長領域を選択反射させるために、複数の螺旋ピ
ッチ長を有する前記コレステリック液晶組成物を含むカ
ラーフィルタ層と、を備えたことを特徴とする液晶表示
素子が提供される。
According to a third aspect of the present invention, the first substrate and the second substrate each having an electrode formed on at least one main surface thereof and arranged so that the main surfaces face each other; And a liquid crystal layer sandwiched between the second substrate and
A cholesteric liquid crystal composition formed on at least one of the first and second substrates;
A liquid crystal display device comprising: a color filter layer containing the cholesteric liquid crystal composition having a plurality of helical pitch lengths for selectively reflecting a predetermined wavelength region.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の液晶表示素子の実施の形態について説明する。図1
は、この発明の液晶表示素子に適用されるアレイ基板の
表示エリアの構造を概略的に示す平面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
FIG. 2 is a plan view schematically showing a structure of a display area of an array substrate applied to the liquid crystal display element of the present invention.

【0012】図2は、図1に示した液晶表示素子をA−
A’線で破断した断面を概略的に示す断面図である。図
2に示すように、この液晶表示素子は、スイッチング素
子としての薄膜トランジスタすなわちTFTを備えた光
透過型のアクティブマトリクス型液晶表示パネル10
と、この液晶表示パネル10を背面から照明する照明手
段としての面光源部すなわちバックライト20を備えて
いる。
FIG. 2 shows the liquid crystal display device shown in FIG.
It is sectional drawing which shows roughly the cross section fractured | ruptured along the A 'line. As shown in FIG. 2, this liquid crystal display element is a light transmission type active matrix type liquid crystal display panel 10 having a thin film transistor, ie, a TFT as a switching element.
And a surface light source unit, that is, a backlight 20 as illumination means for illuminating the liquid crystal display panel 10 from behind.

【0013】液晶表示パネル10は、画像を表示する表
示エリア、及び配線パターンが形成された周辺エリアを
含む第1基板としてのアレイ基板100と、このアレイ
基板100に対向配置された第2基板としての対向基板
200と、アレイ基板100と対向基板200との間に
配置された液晶材料、例えばTN型の液晶組成物300
とを備えている。
The liquid crystal display panel 10 includes an array substrate 100 as a first substrate including a display area for displaying an image and a peripheral area on which a wiring pattern is formed, and a second substrate opposed to the array substrate 100. Substrate 200 and a liquid crystal material disposed between the array substrate 100 and the counter substrate 200, for example, a TN-type liquid crystal composition 300
And

【0014】アレイ基板100の表示エリアは、図1及
び図2に示すように、絶縁性基板、例えば厚さが0.7
mmのガラス基板101上に互いに直交するように配設
された1024×3本の信号線103及び768本の走
査線111を備えている。走査線111は、アルミニウ
ムやモリブデン−タングステンなどの低抵抗材料によっ
て形成されているとともに、ガラス基板101上に直接
配設されている。一方、信号線103は、アルミニウム
などの低抵抗材料によって形成されているとともに、ガ
ラス基板101上に形成された酸化シリコンと窒化シリ
コンとの多層膜からなる絶縁膜113上に配設されてい
る。
The display area of the array substrate 100 is, as shown in FIGS. 1 and 2, an insulating substrate, for example, having a thickness of 0.7.
It comprises 1024 × 3 signal lines 103 and 768 scanning lines 111 arranged orthogonally to each other on a glass substrate 101 mm. The scanning line 111 is formed of a low-resistance material such as aluminum or molybdenum-tungsten, and is provided directly on the glass substrate 101. On the other hand, the signal line 103 is formed of a low-resistance material such as aluminum, and is disposed on an insulating film 113 formed on the glass substrate 101 and formed of a multilayer film of silicon oxide and silicon nitride.

【0015】また、アレイ基板100は、各信号線10
3と各走査線111との各交点部毎の近傍に配設された
薄膜トランジスタすなわちTFT121と、このTFT
121を介して接続された画素電極151とを備えてい
る。画素電極151は、透過性の導電性部材、例えばI
TOによって形成されている。
The array substrate 100 is provided with each signal line 10
3 and a TFT 121 disposed in the vicinity of each intersection between each scanning line 111 and each scanning line 111;
And a pixel electrode 151 connected thereto via the first electrode 121. The pixel electrode 151 is formed of a transparent conductive member, for example, I
It is formed by TO.

【0016】TFT121は、図2に示すように、走査
線111から突出した部分をゲート電極112とし、こ
の上にゲート絶縁膜113が積層されている。そして、
a−Si:H膜によって形成された半導体膜115がこ
のゲート絶縁膜113上に積層されている。さらに、窒
化シリコンによって形成されたチャネル保護膜117が
この半導体膜115上に積層されている。
As shown in FIG. 2, a portion of the TFT 121 protruding from the scanning line 111 is used as a gate electrode 112, on which a gate insulating film 113 is laminated. And
A semiconductor film 115 formed of an a-Si: H film is stacked on the gate insulating film 113. Further, a channel protective film 117 made of silicon nitride is laminated on the semiconductor film 115.

【0017】半導体膜115は、n+型a−Si:H膜
によって形成された低抵抗半導体膜119、及びソース
電極131を介して画素電極151に電気的に接続され
ている。また、半導体膜115は、低抵抗半導体膜11
9、及び信号線103から延出されたドレイン電極13
2を介して信号線103に電気的に接続されている。T
FT121のチャネル保護膜117、ソース電極13
1、及びドレイン電極132は、窒化シリコン膜等の絶
縁膜からなる保護膜171によって覆われている。
The semiconductor film 115 is electrically connected to the pixel electrode 151 via the low-resistance semiconductor film 119 formed of an n + type a-Si: H film and the source electrode 131. Further, the semiconductor film 115 is formed of the low-resistance semiconductor film 11.
9, and the drain electrode 13 extended from the signal line 103
2 and is electrically connected to the signal line 103 via the signal line 2. T
Channel protection film 117 of FT121, source electrode 13
1 and the drain electrode 132 are covered with a protective film 171 made of an insulating film such as a silicon nitride film.

【0018】また、アレイ基板100の表面は、対向基
板200との間に介在される液晶組成物300を配向さ
せるための配向膜141によって覆われている。対向基
板200の表示エリア102は、透明な絶縁性基板、例
えば厚さが0.7mmのガラス基板201上にアレイ基
板100における配線パターン上、すなわちアレイ基板
100のTFT121と信号線103との隙間、画素電
極151と信号線103との隙間、画素電極151と走
査線111との隙間にそれぞれ対向する位置を遮光する
ために配設された遮光膜202を備えている。この遮光
膜202は、黒色の感光性樹脂、例えばクロム膜によっ
て形成されている。また、対向基板200は、ガラス基
板201の画素電極151に対向する位置であって、遮
光膜202の間に配置されたカラー表示を実現するため
のカラーフィルタ203を備えている。この遮光膜20
2及びカラーフィルタ203の上には、透明導電性部
材、例えばITOによって形成された対向電極204を
備えている。また、対向電極204の表面は、アレイ基
板100との間に介在される液晶組成物300を配向さ
せるための配向膜205によって覆われている。
The surface of the array substrate 100 is covered with an alignment film 141 for aligning the liquid crystal composition 300 interposed between the array substrate 100 and the counter substrate 200. The display area 102 of the counter substrate 200 is formed on a transparent insulating substrate, for example, a glass substrate 201 having a thickness of 0.7 mm, on a wiring pattern of the array substrate 100, that is, a gap between the TFT 121 and the signal line 103 of the array substrate 100, A light-shielding film 202 is provided so as to shield a position facing a gap between the pixel electrode 151 and the signal line 103 and a position facing the gap between the pixel electrode 151 and the scanning line 111. The light shielding film 202 is formed of a black photosensitive resin, for example, a chromium film. The opposing substrate 200 includes a color filter 203 for realizing color display, which is disposed at a position facing the pixel electrode 151 of the glass substrate 201 and between the light shielding films 202. This light shielding film 20
A counter electrode 204 formed of a transparent conductive member, for example, ITO is provided on the second and color filters 203. Further, the surface of the counter electrode 204 is covered with an alignment film 205 for aligning the liquid crystal composition 300 interposed between the counter electrode 204 and the array substrate 100.

【0019】この液晶表示パネル10の表裏面、すなわ
ちガラス基板101及びガラス基板201の外面には、
互いに偏光方向が直交する偏光板190、290が配設
されている。
On the front and back surfaces of the liquid crystal display panel 10, that is, on the outer surfaces of the glass substrate 101 and the glass substrate 201,
Polarizing plates 190 and 290 whose polarization directions are orthogonal to each other are provided.

【0020】液晶表示パネル10の背面側に配置される
バックライト20は、エッジライト方式であって、液晶
表示パネル10の表示エリア102より若干大きな外形
寸法を有する。このバックライト20は、裏面側に乳白
色の散乱パターンが印刷形成されるか、又は、散乱溝が
一体成形された導光板と、導光板に近接して配置される
直径2.6mmの管状光源と、管状光源からの光源光を
効率よく導光板内に導くように管状光源を導光板5に対
して包み込む反射フィルムとを有している。
The backlight 20 arranged on the back side of the liquid crystal display panel 10 is of an edge light type and has a slightly larger outer dimension than the display area 102 of the liquid crystal display panel 10. The backlight 20 has a light guide plate on which a milky white scattering pattern is printed and formed on the back side, or a light guide plate integrally formed with a scattering groove, and a tubular light source having a diameter of 2.6 mm disposed close to the light guide plate. And a reflection film that wraps the tubular light source around the light guide plate 5 so as to efficiently guide the light from the tubular light source into the light guide plate.

【0021】これにより、管状光源からの光源光は、導
光板の一端面から入射されて導光板内を伝搬され、導光
板の一主面から液晶表示パネル10側に平面状の光線L
として出射される。
Thus, the light source light from the tubular light source enters from one end face of the light guide plate and propagates through the light guide plate, and a flat light beam L from one main surface of the light guide plate to the liquid crystal display panel 10 side.
Is emitted.

【0022】ところで、上述した液晶表示素子に適用さ
れるカラーフィルタ203は、配向界面の規制力に依存
せずに自発的に螺旋状にねじれた配列をする液晶分子か
らなるコレステリック液晶によって形成されている。
The color filter 203 applied to the above-described liquid crystal display element is formed of cholesteric liquid crystal composed of liquid crystal molecules which are arranged in a spirally spontaneous arrangement independently of the regulating force of the alignment interface. I have.

【0023】このコレステリック液晶は、ある特定の波
長の光だけを選択的に反射する現象すなわち選択反射ま
たは選択光散乱と称される現象を生じる特性を有してい
る。そして、この選択反射現象によって反射された光ま
たは透過した光によって液晶が色づいてみえる。この発
明の液晶表示素子に適用されるカラーフィルタは、この
ような選択反射現象を利用して特定の色を表示させ、カ
ラー表示を実現しようとするものである。
The cholesteric liquid crystal has a characteristic of causing a phenomenon of selectively reflecting only light of a specific wavelength, that is, a phenomenon called selective reflection or selective light scattering. The liquid crystal appears to be colored by the light reflected or transmitted by the selective reflection phenomenon. The color filter applied to the liquid crystal display device of the present invention displays a specific color by utilizing such a selective reflection phenomenon to realize a color display.

【0024】選択反射現象によって反射される反射光の
最大強度となる波長は、ねじれ配列したコレステリック
液晶の螺旋ピッチ長pと、コレステリック液晶の螺旋軸
に直交する平面内の平均屈折率nとの積、すなわちp×
nで表される(J.L.Fergason;Molec
ular Crystals. 1. pp.293−
307(1966))。上述した関係により、一般に、
選択反射現象による反射光が最大強度となる波長は、螺
旋ピッチ長pが小さくなるほど短波長側にシフトするこ
とが知られている。
The wavelength at which the maximum intensity of the reflected light reflected by the selective reflection phenomenon is obtained is the product of the helical pitch length p of the twisted cholesteric liquid crystal and the average refractive index n in a plane perpendicular to the helical axis of the cholesteric liquid crystal. , That is, p ×
n (JL Fergason; Molec
ullar Crystals. 1. pp. 293-
307 (1966)). Due to the relationship described above, in general,
It is known that the wavelength at which the reflected light due to the selective reflection phenomenon has the maximum intensity shifts to the shorter wavelength side as the helical pitch length p decreases.

【0025】この選択反射現象によって選択的に反射さ
れる反射光は、コレステリック液晶のねじれ配列の方向
に依存している。すなわち、コレステリック液晶の捩じ
れ方向と同一方向の旋光方向を有する円偏光光が選択的
に散乱反射される。例えば、左ねじれ配列のコレステリ
ック液晶に螺旋軸に平行に入射した左円偏光光は、反射
され、コレステリック液晶の捩じれ方向とは逆方向の旋
光方向を有する右円偏光光は、透過される。このため、
コレステリック液晶の光の反射率または透過率は、最大
で約50%である。
The reflected light that is selectively reflected by this selective reflection phenomenon depends on the direction of the twist arrangement of the cholesteric liquid crystal. That is, circularly polarized light having an optical rotation direction that is the same as the twist direction of the cholesteric liquid crystal is selectively scattered and reflected. For example, left-circularly polarized light incident on a cholesteric liquid crystal having a left-twisted arrangement parallel to the helical axis is reflected, and right-circularly polarized light having an optical rotation direction opposite to the twisting direction of the cholesteric liquid crystal is transmitted. For this reason,
The light reflectance or transmittance of the cholesteric liquid crystal is at most about 50%.

【0026】上述したように、コレステリック液晶は、
入射光に対して、螺旋ピッチ長pで決定されるある特定
の波長の光のうち、液晶の捩じれ方向と同一方向の旋光
方向を有する円偏光光を選択的に反射する特性を有して
いるため、このコレステリック液晶によって反射された
光または透過した光によって特定の色に色づいてみえ
る。このような現象を利用して、螺旋ピッチ長を各色毎
に対応するように設定することにより、コレステリック
液晶を利用したカラーフィルタを実現することが可能で
ある。
As described above, the cholesteric liquid crystal is
It has the property of selectively reflecting circularly polarized light having the same optical rotation direction as the liquid crystal twist direction, out of the light of a specific wavelength determined by the helical pitch length p with respect to the incident light. Therefore, the light is seen to be colored in a specific color by the light reflected or transmitted by the cholesteric liquid crystal. By utilizing such a phenomenon and setting the spiral pitch length so as to correspond to each color, it is possible to realize a color filter using cholesteric liquid crystal.

【0027】今、仮に400乃至500nmの波長範囲
の光を青色光(B)、500乃至600nmの波長範囲
の光を緑色光(G)、600乃至700nmの波長範囲
の光を赤色光(R)とする。
Now, suppose that light in the wavelength range of 400 to 500 nm is blue light (B), light in the wavelength range of 500 to 600 nm is green light (G), and light in the wavelength range of 600 to 700 nm is red light (R). And

【0028】このとき、図3に示すように、赤色光
(R)の波長を選択的に反射するように螺旋ピッチ長が
設定されていたコレステリック液晶カラーフィルタ20
3に白色光Wすなわち自然光が入射した場合には、赤色
光が反射・散乱されるとともに、青色光及び緑色光が透
過され、赤色の補色としてのシアン色(C)に近似され
る色の光が透過される。
At this time, as shown in FIG. 3, a cholesteric liquid crystal color filter 20 having a helical pitch length set so as to selectively reflect the wavelength of red light (R).
When white light W, that is, natural light, is incident on the light 3, red light is reflected and scattered, blue light and green light are transmitted, and light of a color similar to cyan (C) as a complementary color of red. Is transmitted.

【0029】また、緑色光(G)の波長を選択的に反射
するように螺旋ピッチ長が設定されていたコレステリッ
ク液晶に白色光Wが入射した場合には、緑色光が反射・
散乱されるとともに、赤色光及び青色光が透過され、緑
色の補色としてのマゼンタ色(M)に近似される色の光
が透過される。
When white light W enters a cholesteric liquid crystal whose helical pitch length is set so as to selectively reflect the wavelength of green light (G), the green light is reflected and reflected.
While being scattered, red light and blue light are transmitted, and light of a color similar to magenta (M) as a complementary color of green is transmitted.

【0030】さらに、青色光(B)の波長を選択的に反
射するように螺旋ピッチ長が設定されていたコレステリ
ック液晶に白色光Wが入射した場合には、青色光が反射
・散乱されるとともに、赤色光及び緑色光が透過され、
青色の補色としてのイエロー色(Y)に近似される色の
光が透過される。
Further, when white light W enters the cholesteric liquid crystal whose helical pitch length is set so as to selectively reflect the wavelength of the blue light (B), the blue light is reflected and scattered, and , Red light and green light are transmitted,
Light of a color similar to yellow (Y) as a complementary color of blue is transmitted.

【0031】この実施の形態では、上述したコレステリ
ック液晶を利用したカラーフィルタは、透過型の液晶表
示素子に適用されるため、シアン色、マゼンタ色、及び
イエロー色を透過光とする減色法を利用してカラー表示
が実現される。なお、このコレステリック液晶を利用し
たカラーフィルタを反射型の液晶表示素子に適用する場
合には、赤色、緑色、及び青色を反射光とする加色法を
利用してカラー表示を実現することができる。
In this embodiment, since the above-described color filter using cholesteric liquid crystal is applied to a transmission type liquid crystal display element, a color reduction method using cyan, magenta, and yellow as transmitted light is used. Thus, a color display is realized. When a color filter using the cholesteric liquid crystal is applied to a reflective liquid crystal display device, color display can be realized by using an additive method in which red, green, and blue are reflected light. .

【0032】しかしながら、このようなコレステリック
液晶を利用してカラーフィルタを構成する場合、以下の
ような問題がある。まず、コレステリック液晶の螺旋軸
がすべて一定方向、例えば基板の法線方向に平行な方向
を向くように設定されている場合、一部の領域のコレス
テリック液晶の螺旋軸が異なる方向を向くと、その領域
が表示ムラとなって顕著に現れることがある。また、コ
レステリック液晶は、主に、螺旋軸に平行な光を反射ま
たは透過するといった視野角依存性を有するため、すべ
てのコレステリック液晶の螺旋軸が一定の方向を向いて
いた場合、基板の法線方向から視角を傾けると、すべて
の螺旋軸に対して斜めの向きから見ることになり、見た
目の平均屈折率nの変化量が大きくなる。このため、コ
レステリック液晶による色づく色の色純度に変化が生
じ、表示画像の画質を低下させる。
However, when a color filter is constructed using such a cholesteric liquid crystal, there are the following problems. First, if the helical axes of the cholesteric liquid crystal are all set in a certain direction, for example, a direction parallel to the normal direction of the substrate, if the helical axis of the cholesteric liquid crystal in some regions faces a different direction, In some cases, the area may appear as display unevenness. In addition, cholesteric liquid crystals mainly have a viewing angle dependency such as reflecting or transmitting light parallel to the helical axis. Therefore, when the helical axes of all the cholesteric liquid crystals are oriented in a certain direction, the normal of the substrate becomes normal. When the viewing angle is tilted from the direction, the viewing is performed from a direction oblique to all the helical axes, and the change in the apparent average refractive index n increases. For this reason, a change occurs in the color purity of a color that is colored by the cholesteric liquid crystal, thereby deteriorating the quality of a displayed image.

【0033】また、コレステリック液晶が選択的に反射
する反射光の強度が最大となる波長は、螺旋ピッチ長に
依存している。このため、コレステリック液晶の螺旋ピ
ッチ量がすべて一定となるように設定されていた場合、
すべての領域で同色を呈する波長の光が反射されるが、
一部の領域のコレステリック液晶の螺旋ピッチ長が異な
ると、その領域で異なる波長の光が反射されることによ
り顕著な表示ムラとなって現れることがある。
The wavelength at which the intensity of the reflected light selectively reflected by the cholesteric liquid crystal is maximized depends on the helical pitch length. Therefore, if the helical pitch of the cholesteric liquid crystal is set to be constant,
Light of the same color is reflected in all areas,
If the helical pitch length of the cholesteric liquid crystal in a part of the region is different, light of a different wavelength is reflected in the region, which may cause a noticeable display unevenness.

【0034】そこで、この実施の形態でカラーフィルタ
に利用しているコレステリック液晶は、その螺旋軸が基
板の法線に対して所定の角度の範囲内で不均一な方向を
向くように配置されているとともに、螺旋ピッチ長が所
定の範囲内で不均一となるように形成されている。
Therefore, the cholesteric liquid crystal used for the color filter in this embodiment is arranged such that the helical axis is oriented in a non-uniform direction within a predetermined angle range with respect to the normal to the substrate. And the helical pitch length is formed to be non-uniform within a predetermined range.

【0035】以下に、これらの構成を有するコレステリ
ック液晶をカラーフィルタに適用した液晶表示素子の実
施例について説明する。まず、実施例1について説明す
る。
Hereinafter, an embodiment of a liquid crystal display device in which a cholesteric liquid crystal having these structures is applied to a color filter will be described. First, a first embodiment will be described.

【0036】この実施例1では、表示領域内において、
螺旋軸が画素領域にかかわらず基板の法線に対して所定
の角度範囲内でランダムな方向を向くように設定された
コレステリック液晶をカラーフィルタとして利用してい
る。
In the first embodiment, in the display area,
A cholesteric liquid crystal whose helical axis is oriented in a random direction within a predetermined angle range with respect to the normal of the substrate regardless of the pixel area is used as a color filter.

【0037】図4は、実施例1の液晶表示素子に適用さ
れるコレステリック液晶カラーフィルタの螺旋軸の分布
を概略的に示す図である。図4に示すように、カラーフ
ィルタ203は、各画素毎にそれぞれ、赤色反射用コレ
ステリック液晶によって形成された赤領域203R、緑
色反射用コレステリック液晶によって形成された緑領域
203G、青色反射用コレステリック液晶によって形成
された青領域203Bを含んでいる。また、各色のカラ
ーフィルタ203R、203G、203Bの間には、遮
光層としてのブラックマトリクス202が設けられてい
る。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a helical axis distribution of a cholesteric liquid crystal color filter applied to the liquid crystal display device of the first embodiment. As shown in FIG. 4, the color filter 203 includes, for each pixel, a red region 203R formed by a cholesteric liquid crystal for red reflection, a green region 203G formed by a cholesteric liquid crystal for green reflection, and a cholesteric liquid crystal for blue reflection. It includes the formed blue region 203B. Further, a black matrix 202 as a light shielding layer is provided between the color filters 203R, 203G, and 203B of each color.

【0038】カラーフィルタ203を構成するコレステ
リック液晶の螺旋軸は、基板の法線Zに対して、0°乃
至45°の角度の範囲内でランダムに分布している。図
5の(a)には、図4のA−A線で破断したときのカラ
ーフィルタ203の一部の断面が示され、図5の(b)
には、図4のB−B線で破断したときのカラーフィルタ
203の断面が示されている。
The helical axes of the cholesteric liquid crystal constituting the color filter 203 are randomly distributed within a range of 0 ° to 45 ° with respect to the normal Z of the substrate. FIG. 5A shows a partial cross section of the color filter 203 when cut along the line AA in FIG. 4, and FIG.
4 shows a cross section of the color filter 203 when cut along the line BB in FIG.

【0039】カラーフィルタの各画素毎に含まれるコレ
ステリック液晶の一部は、図5の(a)及び(b)に示
したように、基板の法線Zに対してランダムな傾き角の
螺旋軸を有している。この螺旋軸の傾き角は、各画素毎
にランダムに分布しているとともに、同一画素領域内に
おいてもランダムに分布している。
As shown in FIGS. 5A and 5B, a part of the cholesteric liquid crystal included in each pixel of the color filter has a helical axis having a random inclination angle with respect to the normal Z of the substrate. have. The inclination angle of the spiral axis is randomly distributed for each pixel, and also randomly distributed within the same pixel region.

【0040】このような構造のカラーフィルタは、以下
のようにして製造される。すなわち、ガラス基板にラビ
ング処理を施さずに、シランカップリング剤水溶液にデ
ィップし、120℃で20分焼成する。これにより、後
にガラス基板上にコレステリック液晶化合物のカラーフ
ィルタを成膜した際に、コレステリック液晶化合物の螺
旋軸の傾き角をランダムに分布させることが可能とな
る。
The color filter having such a structure is manufactured as follows. That is, the glass substrate is dipped in an aqueous solution of a silane coupling agent without being subjected to a rubbing treatment, and baked at 120 ° C. for 20 minutes. This makes it possible to randomly distribute the inclination angle of the helical axis of the cholesteric liquid crystal compound when a color filter of the cholesteric liquid crystal compound is formed later on the glass substrate.

【0041】続いて、このガラス基板上にコレステリッ
ク環を有するコレステリック液晶化合物に光開始剤(I
rgacure 907:Ciba Geigy)を2
wt%加え、さらに青色カラーフィルタ用のカイラル材
(CB15:E.Merck社製)を2.4wt%混合
し、膜厚1μmとなるようにスピンコートする。この
時、コレステリック液晶化合物の粘性を調整するために
基板の温度を約60℃に保持する。また、この時、調製
されたコレステリック液晶化合物の平均屈折率は、1.
5である。
Subsequently, a cholesteric liquid crystal compound having a cholesteric ring on the glass substrate was added with a photoinitiator (I
rgacure 907: Ciba Geigy)
In addition, 2.4 wt% of a chiral material for a blue color filter (CB15: manufactured by E. Merck) is mixed, and spin-coated to a thickness of 1 μm. At this time, the temperature of the substrate is maintained at about 60 ° C. in order to adjust the viscosity of the cholesteric liquid crystal compound. At this time, the prepared cholesteric liquid crystal compound had an average refractive index of 1.
5

【0042】続いて、青色カラーフィルタ用のマスクを
介して15mW/cm2 で10分間紫外線を照射して硬
化させた後、不要なコレステリック液晶化合物を除去す
ることによって、青色カラーフィルタ203Bを形成す
る。
Subsequently, ultraviolet light is irradiated at 15 mW / cm 2 for 10 minutes through a blue color filter mask for curing, and then unnecessary cholesteric liquid crystal compounds are removed to form a blue color filter 203B. .

【0043】同様にして、緑色カラーフィルタ用のカイ
ラル材を1.9wt%混合したコレステリック液晶化合
物をスピンコートし、パターニングすることにより緑色
カラーフィルタ203Gを形成する。
Similarly, a green color filter 203G is formed by spin coating and patterning a cholesteric liquid crystal compound containing 1.9 wt% of a chiral material for a green color filter.

【0044】同様にして、赤色カラーフィルタ用のカイ
ラル材を1.7wt%を混合したコレステリック液晶化
合物をスピンコートして、パターニングすることにより
赤色カラーフィルタ203Rを形成する。
Similarly, a red color filter 203R is formed by spin-coating and patterning a cholesteric liquid crystal compound mixed with 1.7% by weight of a chiral material for a red color filter.

【0045】このようにして得られたコレステリック液
晶カラーフィルタ203は、青色カラーフィルタ203
Bの螺旋ピッチ長が0.29μm、緑色カラーフィルタ
203Gの螺旋ピッチ長が0.37μm、赤色カラーフ
ィルタ203Rの螺旋ピッチ長が0.41μmであっ
た。また、それぞれのコレステリック液晶化合物の基板
法線に対する螺旋軸の傾き角度は、0°〜45°の間で
ランダムに分布していた。
The cholesteric liquid crystal color filter 203 thus obtained is a blue color filter 203.
The spiral pitch length of B was 0.29 μm, the spiral pitch length of the green color filter 203G was 0.37 μm, and the spiral pitch length of the red color filter 203R was 0.41 μm. The inclination angle of the helical axis of each cholesteric liquid crystal compound with respect to the substrate normal was randomly distributed between 0 ° and 45 °.

【0046】このような構造のカラーフィルタ203を
有するガラス基板に対向電極204を形成して対向基板
200を形成し、画素電極151及びTFT121を有
するアレイ基板100に貼り合わせ、アレイ基板100
と対向基板200との間に液晶組成物を注入し、両基板
に偏光板190、290を張り合わせて液晶表示素子を
作製した。
An opposing electrode 204 is formed on a glass substrate having a color filter 203 having such a structure to form an opposing substrate 200, which is bonded to an array substrate 100 having a pixel electrode 151 and a TFT 121.
A liquid crystal composition was injected between the substrate and the counter substrate 200, and polarizing plates 190 and 290 were attached to both substrates to produce a liquid crystal display element.

【0047】この構成の液晶表示素子の透過率を測定し
たところ、20%と高い値が得られた。また、各画素に
おける色純度は螺旋軸が傾きを持たないものと比較する
と低くなったものの、全体としての色むらは緩和され、
均一な表示を得ることができた。
When the transmittance of the liquid crystal display device having this configuration was measured, a high value of 20% was obtained. In addition, although the color purity of each pixel is lower than that of the case where the spiral axis has no inclination, the color unevenness as a whole is reduced,
A uniform display could be obtained.

【0048】上述したように、コレステリック液晶の螺
旋軸方向に揺らぎを生じさせる、すなわちこれまである
色を表示させるために基板法線方向に対してほぼ平行で
あった螺旋軸の方向に、ある範囲内で故意にばらつきを
持たせることによって、何らかの原因により螺旋軸方向
が異なる部分ができたとしても周囲に螺旋軸方向のバラ
ツキのためにむらとして認識されにくくなり、さらには
歩留まりを向上させることが可能となる。
As described above, fluctuation occurs in the direction of the helical axis of the cholesteric liquid crystal, that is, a certain range is set in the direction of the helical axis which has been almost parallel to the normal direction of the substrate in order to display a certain color. By intentionally giving a variation in the inside, even if a part with a different helical axis direction is created for some reason, it becomes difficult to be recognized as unevenness due to variations in the helical axis direction around it, further improving the yield It becomes possible.

【0049】また、視野角を傾けたときに、螺旋軸がバ
ラツキをもって分布しているため、正面すなわち基板法
線側から見たときと基板法線に対して傾いたやや斜めの
向きから見たときの平均屈折率の変化量が小さく、視野
角による色純度の変化量が小さく抑えられ、表示画像の
画質を向上することが可能となる。
Further, when the viewing angle is inclined, the helical axes are distributed with variation, so that the helical axes are viewed from the front, that is, from the substrate normal side, and from a slightly oblique direction inclined with respect to the substrate normal. The change amount of the average refractive index at the time is small, the change amount of the color purity due to the viewing angle is suppressed to be small, and the image quality of the displayed image can be improved.

【0050】次に、実施例2について説明する。この実
施例2では、表示領域内において、螺旋軸の螺旋ピッチ
長が画素領域にかかわらず所定の範囲内でランダムに分
布するように設定されたコレステリック液晶をカラーフ
ィルタとして利用している。
Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, a cholesteric liquid crystal in which a helical pitch length of a helical axis is randomly distributed within a predetermined range in a display area regardless of a pixel area is used as a color filter.

【0051】図6は、螺旋ピッチ長が一定のコレステリ
ック液晶カラーフィルタの断面を概略的に示す図であ
り、図7は、実施例2の液晶表示素子に適用される螺旋
ピッチ長がランダムに分布したコレステリック液晶カラ
ーフィルタの断面を概略的に示す図である。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a cross section of a cholesteric liquid crystal color filter having a constant helical pitch length, and FIG. 7 shows a helical pitch length randomly applied to the liquid crystal display element of the second embodiment. FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross section of a cholesteric liquid crystal color filter obtained.

【0052】図6に示したように、全領域において一定
の螺旋ピッチ長Pを有するコレステリック液晶を使用し
たカラーフィルタの場合、一部の領域のコレステリック
液晶の螺旋ピッチ長が異なると、その領域で異なる波長
の光が反射されることにより顕著な表示ムラとなって現
れることがある。
As shown in FIG. 6, in the case of a color filter using a cholesteric liquid crystal having a constant helical pitch length P in the whole area, if the helical pitch length of the cholesteric liquid crystal in a part of the area is different, the area is not changed. Reflection of light of different wavelengths may appear as noticeable display unevenness.

【0053】これに対して、図7に示したカラーフィル
タでは、所定の螺旋ピッチ長を中心に所定の範囲内の螺
旋ピッチ長を有するコレステリック液晶が適用され、こ
のような螺旋ピッチ長を有するコレステリック液晶をラ
ンダムに分布させて、平均螺旋ピッチ長がPとなるよう
に設定されている。すなわち、図7に示したように、所
定の色の波長領域を選択反射させるために、螺旋ピッチ
長がP1、P2、P3のコレステリック液晶をランダム
に分布させて、所定の色用のカラーフィルタを形成して
いる。このときの螺旋ピッチ長P1、P2、P3は、上
述した螺旋ピッチ長の所定の範囲内であり、これらの螺
旋ピッチ長による平均螺旋ピッチ長がPとなるように設
定されている。
On the other hand, in the color filter shown in FIG. 7, a cholesteric liquid crystal having a helical pitch length within a predetermined range around a predetermined helical pitch length is applied, and the cholesteric liquid crystal having such a helical pitch length is used. The liquid crystal is randomly distributed so that the average helical pitch length is set to P. That is, as shown in FIG. 7, a cholesteric liquid crystal having a helical pitch length of P1, P2, or P3 is randomly distributed to selectively reflect a wavelength region of a predetermined color, and a color filter for a predetermined color is formed. Has formed. The spiral pitch lengths P1, P2, and P3 at this time are within the above-described predetermined range of the spiral pitch length, and the average spiral pitch length based on these spiral pitch lengths is set to P.

【0054】平均螺旋ピッチ長は、上述したようなコレ
ステリック液晶の特性に基づいて、選択反射すべき色の
波長領域によってそれぞれ異なるように設定される。例
えば、青色反射用コレステリック液晶は、平均螺旋ピッ
チ長が0.29μmであり、緑色反射用コレステリック
液晶は、平均螺旋ピッチ長が0.37μmであり、赤色
反射用コレステリック液晶は、平均螺旋ピッチ長が0.
41μmである。
The average helical pitch length is set differently depending on the wavelength region of the color to be selectively reflected, based on the characteristics of the cholesteric liquid crystal as described above. For example, the cholesteric liquid crystal for blue reflection has an average helical pitch length of 0.29 μm, the cholesteric liquid crystal for green reflection has an average helical pitch length of 0.37 μm, and the cholesteric liquid crystal for red reflection has an average helical pitch length. 0.
It is 41 μm.

【0055】そして、これらの液晶の螺旋ピッチ長は、
平均螺旋ピッチ長に対して±0.02μmの範囲内でラ
ンダムに分布している。この螺旋ピッチ長は、各画素毎
にランダムに分布しているとともに、同一画素領域内に
おいてもランダムに分布している。
The spiral pitch length of these liquid crystals is
It is randomly distributed within a range of ± 0.02 μm with respect to the average helical pitch length. The spiral pitch length is randomly distributed for each pixel, and also randomly distributed within the same pixel region.

【0056】このような構造のカラーフィルタは、以下
のようにして製造される。すなわち、ガラス基板上を一
定方向にラビングした後、実施例1と同様の条件で調製
した青色反射用のコレステリック液晶化合物をガラス基
板上にスピンコートする。
The color filter having such a structure is manufactured as follows. That is, after rubbing on a glass substrate in a certain direction, a cholesteric liquid crystal compound for blue reflection prepared under the same conditions as in Example 1 is spin-coated on the glass substrate.

【0057】そして、基板温度が毎分±4℃の割合で上
昇と下降とを繰り返すように設定しながら、青色カラー
フィルタ用のマスクを介して15mW/cm2 で10分
間紫外線を照射して結晶化させ、不要なコレステリック
液晶化合物を除去することによって、青色カラーフィル
タ203Bを形成する。
Then, while setting the substrate temperature to repeat rising and falling at a rate of ± 4 ° C./min, the crystal was irradiated with ultraviolet rays at 15 mW / cm 2 for 10 minutes through a mask for a blue color filter. Then, the unnecessary cholesteric liquid crystal compound is removed to form a blue color filter 203B.

【0058】このように、コレステリック液晶化合物を
結晶化させることにより、コレステリック液晶化合物の
螺旋ピッチ長を所定の範囲内でランダムに分布させるこ
とが可能となる。
As described above, by crystallizing the cholesteric liquid crystal compound, the helical pitch length of the cholesteric liquid crystal compound can be randomly distributed within a predetermined range.

【0059】上述したような条件でコレステリック液晶
化合物を結晶化させることによって形成された青色カラ
ーフィルタは、平均螺旋ピッチ長が0.29μmであ
り、この平均螺旋ピッチ長に対して±0.02μmの範
囲内の任意の螺旋ピッチ長のコレステリック液晶化合物
が任意に分布された。
The blue color filter formed by crystallizing the cholesteric liquid crystal compound under the conditions described above has an average spiral pitch length of 0.29 μm, and the average spiral pitch length is ± 0.02 μm. Cholesteric liquid crystal compounds of any helical pitch length within the range were randomly distributed.

【0060】同様にして、緑色カラーフィルタ用のカイ
ラル材を1.9wt%混合したコレステリック液晶化合
物をスピンコートし、パターニングすることにより緑色
カラーフィルタ203Gを形成する。
Similarly, a cholesteric liquid crystal compound containing 1.9 wt% of a chiral material for a green color filter is spin-coated and patterned to form a green color filter 203G.

【0061】同様にして、赤色カラーフィルタ用のカイ
ラル材を1.7wt%を混合したコレステリック液晶化
合物をスピンコートして、パターニングすることにより
赤色カラーフィルタ203Rを形成する。
Similarly, a cholesteric liquid crystal compound mixed with 1.7 wt% of a chiral material for a red color filter is spin-coated and patterned to form a red color filter 203R.

【0062】このような構造のカラーフィルタ203を
有するガラス基板に対向電極204を形成して対向基板
200を形成し、画素電極151及びTFT121を有
するアレイ基板100に貼り合わせ、アレイ基板100
と対向基板200との間に液晶組成物を注入し、両基板
に偏光板190、290を張り合わせて液晶表示素子を
作製した。
An opposing electrode 204 is formed on a glass substrate having a color filter 203 having such a structure to form an opposing substrate 200, which is attached to an array substrate 100 having pixel electrodes 151 and TFTs 121.
A liquid crystal composition was injected between the substrate and the counter substrate 200, and polarizing plates 190 and 290 were attached to both substrates to produce a liquid crystal display element.

【0063】この構成の液晶表示素子の透過率を測定し
たところ、20%と高い値が得られた。また、各画素に
おいて、全体としての色むらは緩和され、均一な表示を
得ることができた。
When the transmittance of the liquid crystal display device having this configuration was measured, a high value of 20% was obtained. Further, in each pixel, color unevenness as a whole was reduced, and a uniform display was obtained.

【0064】上述したように、コレステリック液晶の螺
旋ピッチ長に揺らぎを生じさせる、すなわちこれまであ
る色を表示させるために一定に設定されていた螺旋ピッ
チ長に、ある範囲内で故意にばらつきを持たせることに
よって、何らかの原因により螺旋ピッチ長が異なる部分
ができたとしても周囲に螺旋ピッチ長のバラツキのため
にむらとして認識されにくくなる。螺旋ピッチ長が異な
る部分の1つ当たりの大きさは、画素の1/4程度でも
よいが、できるだけ微少な領域に分割した方がよりむら
が見えにくく、均一な表示を得ることが可能となる。
As described above, the helical pitch length of the cholesteric liquid crystal fluctuates, that is, the helical pitch length, which has been set to be constant for displaying a certain color, intentionally varies within a certain range. Accordingly, even if a portion having a different helical pitch length is formed for some reason, it becomes difficult to be recognized as unevenness due to a variation in the helical pitch length around the portion. The size of each of the portions having different helical pitch lengths may be about 1/4 of the pixel, but it is better to divide the region into as small a region as possible to make the unevenness less visible and to obtain a uniform display. .

【0065】次に、実施例3について説明する。この実
施例3では、実施例2と同様に、表示領域内において、
螺旋軸の螺旋ピッチ長が画素領域にかかわらず所定の範
囲内でランダムに分布するように設定されたコレステリ
ック液晶をカラーフィルタとして利用している。
Next, a third embodiment will be described. In the third embodiment, as in the second embodiment, in the display area,
A cholesteric liquid crystal set so that the helical pitch length of the helical axis is randomly distributed within a predetermined range regardless of the pixel region is used as a color filter.

【0066】この実施例3に係るカラーフィルタは、以
下のようにして製造される。すなわち、ガラス基板上を
一定方向にラビングした後、実施例1と同様の条件で調
製した青色反射用のコレステリック液晶化合物をガラス
基板上にスピンコートする。
The color filter according to the third embodiment is manufactured as follows. That is, after rubbing on a glass substrate in a certain direction, a cholesteric liquid crystal compound for blue reflection prepared under the same conditions as in Example 1 is spin-coated on the glass substrate.

【0067】この時、ガラス基板が接触する表面に凹凸
が形成されたヒータ上にガラス基板を配置し、面内で最
大60±5℃の温度差をつけながら、青色カラーフィル
タ用のマスクを介して15mW/cm2 で10分間紫
外線を照射して結晶化させ、不要なコレステリック液晶
化合物を除去することによって、青色カラーフィルタ2
03Bを形成する。
At this time, the glass substrate is placed on a heater having irregularities formed on the surface with which the glass substrate comes into contact, and a temperature difference of up to 60 ± 5 ° C. is applied in the plane while passing through a mask for a blue color filter. By irradiating ultraviolet light at 15 mW / cm 2 for 10 minutes to crystallize and remove unnecessary cholesteric liquid crystal compounds, the blue color filter 2
Form 03B.

【0068】このように、コレステリック液晶化合物を
結晶化させることにより、コレステリック液晶化合物の
螺旋ピッチ長を所定の範囲内でランダムに分布させるこ
とが可能となる。
As described above, by crystallizing the cholesteric liquid crystal compound, the helical pitch length of the cholesteric liquid crystal compound can be randomly distributed within a predetermined range.

【0069】上述したような条件でコレステリック液晶
化合物を結晶化させることによって形成された青色カラ
ーフィルタは、平均螺旋ピッチ長が0.29μmであ
り、1画素内で平均螺旋ピッチ長に対して±0.02μ
mの範囲内の任意の螺旋ピッチ長のコレステリック液晶
化合物が任意に分布された。
The blue color filter formed by crystallizing the cholesteric liquid crystal compound under the above-mentioned conditions has an average spiral pitch length of 0.29 μm, and ± 0 with respect to the average spiral pitch length in one pixel. .02μ
Cholesteric liquid crystal compounds having an arbitrary helical pitch length in the range of m were arbitrarily distributed.

【0070】同様にして、緑色カラーフィルタ用のカイ
ラル材を1.9wt%混合したコレステリック液晶化合
物をスピンコートし、パターニングすることにより緑色
カラーフィルタ203Gを形成する。
Similarly, a green color filter 203G is formed by spin-coating and patterning a cholesteric liquid crystal compound containing 1.9 wt% of a chiral material for a green color filter.

【0071】同様にして、赤色カラーフィルタ用のカイ
ラル材を1.7wt%を混合したコレステリック液晶化
合物をスピンコートして、パターニングすることにより
赤色カラーフィルタ203Rを形成する。
Similarly, a red color filter 203R is formed by spin coating and patterning a cholesteric liquid crystal compound in which 1.7% by weight of a chiral material for a red color filter is mixed.

【0072】このような構造のカラーフィルタ203を
有するガラス基板に対向電極204を形成して対向基板
200を形成し、画素電極151及びTFT121を有
するアレイ基板100に貼り合わせ、アレイ基板100
と対向基板200との間に液晶組成物を注入し、両基板
に偏光板190、290を張り合わせて液晶表示素子を
作製した。
A counter electrode 204 is formed on a glass substrate having a color filter 203 having such a structure to form a counter substrate 200, which is bonded to an array substrate 100 having a pixel electrode 151 and a TFT 121.
A liquid crystal composition was injected between the substrate and the counter substrate 200, and polarizing plates 190 and 290 were attached to both substrates to produce a liquid crystal display element.

【0073】この構成の液晶表示素子の透過率を測定し
たところ、20%と高い値が得られた。また、各画素に
おいて、全体としての色むらは緩和され、均一な表示を
得ることができた。
When the transmittance of the liquid crystal display device having this configuration was measured, a high value of 20% was obtained. Further, in each pixel, color unevenness as a whole was reduced, and a uniform display was obtained.

【0074】上述したように、コレステリック液晶の螺
旋ピッチ長に揺らぎを生じさせる、すなわちこれまであ
る色を表示させるために一定に設定されていた螺旋ピッ
チ長に、ある範囲内で故意にばらつきを持たせることに
よって、何らかの原因により螺旋ピッチ長が異なる部分
ができたとしても周囲に螺旋ピッチ長のバラツキのため
にむらとして認識されにくくなる。螺旋ピッチ長が異な
る部分の1つ当たりの大きさは、画素の1/4程度でも
よいが、できるだけ微少な領域に分割した方がよりむら
が見えにくく、均一な表示を得ることが可能となる。
As described above, the helical pitch length of the cholesteric liquid crystal fluctuates, that is, the helical pitch length that has been set to be constant to display a certain color has intentionally varied within a certain range. Accordingly, even if a portion having a different helical pitch length is formed for some reason, it becomes difficult to be recognized as unevenness due to a variation in the helical pitch length around the portion. The size of each of the portions having different helical pitch lengths may be about 1/4 of the pixel, but it is better to divide the region into as small a region as possible so that unevenness is less visible and uniform display can be obtained. .

【0075】以下に、この発明の液晶表示素子に対する
比較例について説明する。 [比較例1]実施例1において、ガラス基板にラビング
処理をした後に、実施例1と同様の方法でカラーフィル
タ層を形成したところ、コレステリック液晶層の螺旋軸
は、ほぼ基板法線方向に水平となった。この基板を用い
て作製した液晶表示素子は、透過率が約20%と高かっ
たが色むらが生じ、均一な表示が得られなかった。 [比較例2]実施例2において、紫外線照射時に基板温
度を一定のまま結晶化させたところ、コレステリック液
晶層の螺旋ピッチは、赤、緑、青の各々でばらつきがな
くほぼ均一になった。この基板を用いて作製した液晶表
示素子は、透過率が約20%と高かったが色むらが生
じ、均一な表示が得られなかった。
Hereinafter, comparative examples of the liquid crystal display device of the present invention will be described. [Comparative Example 1] In Example 1, after a rubbing treatment was performed on a glass substrate, a color filter layer was formed in the same manner as in Example 1. As a result, the helical axis of the cholesteric liquid crystal layer was substantially horizontal to the substrate normal direction. It became. The liquid crystal display device manufactured using this substrate had a high transmittance of about 20%, but color unevenness occurred and uniform display was not obtained. [Comparative Example 2] In Example 2, crystallization was performed while the substrate temperature was kept constant during irradiation with ultraviolet light. As a result, the helical pitch of the cholesteric liquid crystal layer was substantially uniform without variation among red, green, and blue. The liquid crystal display device manufactured using this substrate had a high transmittance of about 20%, but color unevenness occurred and uniform display was not obtained.

【0076】上述したように、この発明の液晶表示素子
によれば、光の利用効率を向上することにより、消費電
力を増大することなく表面輝度を向上できるとともに、
従来のねじれネマティック表示方式による液晶表示素子
と比べて透過率特性を向上し、視野角依存性を改善する
ことにより、色純度のむらを抑制し、良好な表示特性を
得ることが可能となる。
As described above, according to the liquid crystal display device of the present invention, by improving the light use efficiency, the surface luminance can be improved without increasing the power consumption.
By improving transmittance characteristics and improving viewing angle dependence as compared with a liquid crystal display device using a conventional twisted nematic display method, it is possible to suppress unevenness in color purity and obtain good display characteristics.

【0077】なお、実施例1に示したように、コレステ
リック液晶の螺旋軸の向きを任意の向きに所定の範囲内
で分布させるとともに、実施例2及び実施例3に示した
ように、コレステリック液晶の螺旋ピッチ長を平均螺旋
ピッチ長に対して所定の範囲内で任意に分布させること
により、視野角の改善と同時に色むらの改善を同時に達
成することが可能であることは言うまでもない。
As shown in the first embodiment, the direction of the helical axis of the cholesteric liquid crystal is distributed in an arbitrary direction within a predetermined range, and as shown in the second and third embodiments, It is needless to say that by arbitrarily distributing the spiral pitch length within a predetermined range with respect to the average spiral pitch length, it is possible to simultaneously improve the viewing angle and the color unevenness.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、消費電力を増大させることなく表面輝度を向上し、
表示特性が良好な液晶表示素子を提供することができ
る。
As described above, according to the present invention, the surface luminance can be improved without increasing power consumption,
A liquid crystal display element having good display characteristics can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、この発明の液晶表示素子に適用される
アレイ基板の表示エリアの構造を概略的に示す平面図で
ある。
FIG. 1 is a plan view schematically showing a structure of a display area of an array substrate applied to a liquid crystal display device of the present invention.

【図2】図2は、図1に示した液晶表示素子をA−A’
線で破断した断面を概略的に示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of the liquid crystal display device shown in FIG.
It is sectional drawing which shows roughly the cross section fractured | ruptured by the line.

【図3】図3は、コレステリック液晶の選択反射特性の
原理を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of the selective reflection characteristic of the cholesteric liquid crystal.

【図4】図4は、実施例1に係る液晶表示素子に適用さ
れるコレステリック液晶カラーフィルタの螺旋軸の分布
を概略的に示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a distribution of a helical axis of a cholesteric liquid crystal color filter applied to the liquid crystal display element according to the first embodiment.

【図5】図5の(a)は、図4のA−A線で破断したと
きのカラーフィルタの一部の断面を示す図であり、図5
の(b)は、図4のB−B線で破断したときのカラーフ
ィルタの断面を示す図である。
5A is a diagram showing a partial cross section of the color filter when cut along the line AA in FIG. 4, and FIG.
(B) of FIG. 4 is a diagram illustrating a cross section of the color filter when cut along the line BB in FIG. 4.

【図6】図6は、螺旋ピッチ長が一定のコレステリック
液晶カラーフィルタの断面を概略的に示す図である。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a cross section of a cholesteric liquid crystal color filter having a constant helical pitch length.

【図7】図7は、実施例2の液晶表示素子に適用される
螺旋ピッチ長がランダムに分布したコレステリック液晶
カラーフィルタの断面を概略的に示す図である。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a cross section of a cholesteric liquid crystal color filter applied to the liquid crystal display element of Example 2 and having a helical pitch length randomly distributed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…液晶表示パネル 100…アレイ基板 200…対向基板 203…コレステリック液晶カラーフィルタ 10: liquid crystal display panel 100: array substrate 200: counter substrate 203: cholesteric liquid crystal color filter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久武 雄三 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 羽藤 仁 埼玉県深谷市幡羅町1丁目9番2号 株式 会社東芝深谷電子工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yuzo Kutake 8-8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Yokohama Works Co., Ltd. (72) Inventor Jin Hato 1-9-2 Harara-cho, Fukaya-shi, Saitama No. Toshiba Fukaya Electronics Factory

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも一方の一主面に形成された電極
を有するとともに前記主面が互いに対向するように配置
された第1基板及び第2基板と、 前記第1及び第2基板の間に挟持された液晶層と、 前記第1及び第2基板のうちの少なくとも一方にコレス
テリック液晶組成物によって形成されているとともに、
前記第1または第2基板の法線に対して傾いた螺旋軸を
有するコレステリック液晶組成物を含むカラーフィルタ
層と、 を備えたことを特徴とする液晶表示素子。
A first substrate and a second substrate having electrodes formed on at least one main surface thereof and arranged such that the main surfaces face each other; and between the first and second substrates. A liquid crystal layer sandwiched between the cholesteric liquid crystal composition and at least one of the first and second substrates;
And a color filter layer containing a cholesteric liquid crystal composition having a helical axis inclined with respect to a normal to the first or second substrate.
【請求項2】前記カラーフィルタ層は、前記第1または
第2基板の法線に対する傾き角が0°以上45°以下の
範囲内でランダムに分布した螺旋軸を有する複数のコレ
ステリック液晶組成物によって形成されたことを特徴と
する請求項1に記載の液晶表示素子。
2. The color filter layer is formed of a plurality of cholesteric liquid crystal compositions having a helical axis randomly distributed within a range of 0 ° to 45 ° with respect to a normal line of the first or second substrate. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal display element is formed.
【請求項3】少なくとも一方の一主面に形成された電極
を有するとともに前記主面が互いに対向するように配置
された第1基板及び第2基板と、 前記第1及び第2基板の間に挟持された液晶層と、 前記第1及び第2基板のうちの少なくとも一方にコレス
テリック液晶組成物によって形成されているとともに、
所定の波長領域を選択反射させるために、複数の螺旋ピ
ッチ長を有する前記コレステリック液晶組成物を含むカ
ラーフィルタ層と、 を備えたことを特徴とする液晶表示素子。
3. A first substrate and a second substrate having electrodes formed on at least one main surface thereof and arranged such that the main surfaces face each other, and between the first and second substrates. A liquid crystal layer sandwiched between the cholesteric liquid crystal composition and at least one of the first and second substrates;
And a color filter layer containing the cholesteric liquid crystal composition having a plurality of helical pitch lengths for selectively reflecting a predetermined wavelength region.
【請求項4】前記カラーフィルタ層は、螺旋ピッチ長の
平均値に対して±0.02μmの範囲内でランダムに分
布した螺旋ピッチ長を有する複数のコレステリック液晶
組成物によって形成されたことを特徴とする請求項1に
記載の液晶表示素子。
4. A color filter layer comprising a plurality of cholesteric liquid crystal compositions having a helical pitch length randomly distributed within a range of ± 0.02 μm with respect to an average value of the helical pitch length. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein
JP31815397A 1997-11-19 1997-11-19 Liquid crystal display element Pending JPH11153789A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31815397A JPH11153789A (en) 1997-11-19 1997-11-19 Liquid crystal display element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31815397A JPH11153789A (en) 1997-11-19 1997-11-19 Liquid crystal display element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11153789A true JPH11153789A (en) 1999-06-08

Family

ID=18096086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31815397A Pending JPH11153789A (en) 1997-11-19 1997-11-19 Liquid crystal display element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11153789A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000079337A1 (en) * 1999-06-22 2000-12-28 Nippon Mitsubishi Oil Corporation Reflection liquid crystal display device
WO2002001260A1 (en) * 2000-06-26 2002-01-03 Reveo, Inc. Cholesteric liquid crystal polarizing device
US6368757B1 (en) * 1999-07-21 2002-04-09 Lg. Philips Lcd Co., Ltd. Cholesteric liquid crystal color filter plate and method for manufacturing the same
US6999147B2 (en) 2001-12-07 2006-02-14 Seiko Epson Corporation Reflector, liquid crystal display device, and electronic apparatus
US7002662B2 (en) 2001-10-16 2006-02-21 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Method of producing optical element by patterning liquid crystal films
CN100374926C (en) * 2002-01-28 2008-03-12 精工爱普生株式会社 Reflecting board, method for mfg. same, liquid crystal device and electronic apparatus

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000079337A1 (en) * 1999-06-22 2000-12-28 Nippon Mitsubishi Oil Corporation Reflection liquid crystal display device
US6580483B2 (en) 1999-06-22 2003-06-17 Nippon Mitsubishi Oil Corporation Reflection-type liquid crystal display device
US6368757B1 (en) * 1999-07-21 2002-04-09 Lg. Philips Lcd Co., Ltd. Cholesteric liquid crystal color filter plate and method for manufacturing the same
WO2002001260A1 (en) * 2000-06-26 2002-01-03 Reveo, Inc. Cholesteric liquid crystal polarizing device
WO2002001285A1 (en) * 2000-06-26 2002-01-03 Reveo, Inc. Reflective liquid crystal display using cholesteric polymers
US6833891B2 (en) 2000-06-26 2004-12-21 Reveo, Inc. Reflective liquid crystal display using cholesteric polymers
US7002662B2 (en) 2001-10-16 2006-02-21 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Method of producing optical element by patterning liquid crystal films
US7274427B2 (en) 2001-10-16 2007-09-25 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Method of producing optical element by patterning liquid crystal films
US6999147B2 (en) 2001-12-07 2006-02-14 Seiko Epson Corporation Reflector, liquid crystal display device, and electronic apparatus
CN100374926C (en) * 2002-01-28 2008-03-12 精工爱普生株式会社 Reflecting board, method for mfg. same, liquid crystal device and electronic apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6771334B2 (en) Transflective liquid crystal display device
US7609345B2 (en) Substrate for liquid crystal display and liquid crystal display having the same
US5877829A (en) Liquid crystal display apparatus having adjustable viewing angle characteristics
EP0932072B1 (en) Liquid crystal display device and method for its production
JPS6231822A (en) Liquid crystal displaying element
JP4303906B2 (en) Transflective liquid crystal display device
US6697129B1 (en) Guest-host mode liquid crystal display device of lateral electric field driving type
EP0543658B1 (en) Liquid-crystal color display device
JP3893533B2 (en) Liquid crystal display
JP3410663B2 (en) Liquid crystal display
US20020180913A1 (en) Reverse reflectance mode direct-view liquid crystal display employing a liquid crystal having a characteristic wavelength in the non-visible spectrum
JP2828073B2 (en) Active matrix liquid crystal display
KR100283275B1 (en) Liquid crystal display device
US6586772B2 (en) Display device with color filter covering portion of reflecting part
JPS6353528B2 (en)
US8203688B2 (en) Liquid crystal display
KR100404988B1 (en) cholesteric liquid crystal color filter and manufacturing method thereof
JPH11153789A (en) Liquid crystal display element
JP3654317B2 (en) Color LCD panel
KR100357956B1 (en) Color filter of Reflctive Color LCD and manufacturing methode thereof
EP1451637B1 (en) Colour liquid crystal display device
JP4854455B2 (en) Liquid crystal display
KR100989256B1 (en) Liqude crystal display
KR100734233B1 (en) color liquid crystal display
JPH06242416A (en) Translucent reflection type liquid crystal display device