JPH1164880A - 反射型カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 明るい表示を実現でき、製造コストを低減で
き、かつ視差を小さくすることができる反射型カラー液
晶表示装置を提供する。 【解決手段】 基板１，２間に、分離基板３，４，８の
一面上に、それぞれ光感受性の配向膜６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ
を形成し、配向膜６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ上に、それぞれイエ
ロー、マゼンタ、シアンを発色するＨｅｉｌｍｅｉｅｒ
型のゲストホスト液晶層５Ｙ，５Ｍ，５Ｃを形成した３
層のゲストホストセルを積層する。各色のゲストホスト
液晶層を２層にして、その２層のゲストホスト液晶層に
対して、それぞれの液晶分子を互いに直交する方向に配
向させる配向膜を形成すると、さらにコントラストの高
い表示を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数のゲストホ
スト液晶層を積層した反射型カラー液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】反射型液晶表示装置は、バックライトの
ような専用の光源を必要とせず、消費電力が小さいとと
もに、薄型軽量に構成できることから、小型情報機器や
携帯情報端末などの表示装置として注目されている。

【０００３】多色表示が可能な反射型液晶表示装置とし
ては、ＴＮ（捩じれネマチック）液晶層などの調光層に
カラーフィルタを組み合わせたものが知られている。し
かしながら、この方式では、並置したカラーフィルタに
よって入射光の２／３が失われるため、バックライトに
よる光量の増幅ができない反射型液晶表示装置として
は、十分なコントラストが得られない欠点がある。

【０００４】そこで、カラーフィルタを用いることなく
多色表示を可能にした反射型液晶表示装置が、いくつか
提案されている。

【０００５】例えば、特開平３−２０９４２５号には、
図６に示すように、透明基板１５ａの一面に透明電極１
９ａを、透明基板１５ｂの一面および他面に透明電極２
０ａおよび１９ｂを、透明基板１５ｃの一面および他面
に透明電極２０ｂおよび１９ｃを、透明基板１５ｄの一
面に透明電極２０ｃを、それぞれ形成し、透明電極１９
ａ，２０ａ間、１９ｂ，２０ｂ間、１９ｃ，２０ｃ間
に、それぞれ表示層１８ａ，１８ｂおよび１８ｃとし
て、それぞれコレステリック液晶を高分子中に分散させ
た、それぞれレッド、グリーンおよびブルーの色光を選
択反射する選択反射層を形成し、表示層１８ａ，１８ｂ
および１８ｃを、それぞれ駆動回路２１ａ，２１ｂおよ
び２１ｃによって別個に駆動して、電界印加時の選択反
射状態と電界無印加時の透過状態をスイッチングして、
加法混色の原理により任意の色を表示するものが示され
ている。

【０００６】また、特開平４−１７８６２３号には、図
６の表示層１８ａ，１８ｂおよび１８ｃとして、それぞ
れ屈折率の異なる２種の層が交互に積層され、少なくと
も一方は電圧により屈折率が変化する、それぞれレッ
ド、グリーンおよびブルーの色光を反射する干渉フィル
タを形成し、表示層１８ａ，１８ｂおよび１８ｃを、そ
れぞれ駆動回路２１ａ，２１ｂおよび２１ｃによって別
個に駆動して、加法混色の原理により任意の色を表示す
るものが示されている。

【０００７】さらに、図６の表示層１８ａ，１８ｂおよ
び１８ｃとして、それぞれイエロー、マゼンタおよびシ
アンの二色性色素を含有させたＨｅｉｌｍｅｉｅｒ型ゲ
ストホストセル、二層型ゲストホストセル、またはＷｈ
ｉｔｅ−Ｔａｙｌｏｒ型ゲストホストセルを用いること
によって、減法混色の原理により多色表示を実現できる
ことが知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなカラーフィルタを用いることなく多色表示を可能に
した従来の反射型液晶表示装置では、それぞれの表示層
に対してパターニングされた駆動電極や駆動回路を必要
とするため、プロセスの増加や歩留まりの悪化により、
製造コストが高くなってしまう欠点がある。

【０００９】また、それぞれの表示層の間に、パターニ
ングされた駆動電極を形成するための分厚い透明基板を
必要とするため、各表示層の間隔が広くなって、斜めか
ら観察したときの視差が大きくなってしまう欠点があ
る。さらに、それぞれの駆動電極に、ＴＦＴやＭＩＭな
どの不透明な能動素子を設ける場合には、斜めから入射
した光に対する開口率が低下して、表示が暗くなってし
まう欠点がある。

【００１０】上記の点から、この発明は、明るい表示を
実現できるとともに、製造コストを低減でき、かつ視差
を小さくすることができる反射型カラー液晶表示装置を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、少
なくとも一方が透明の一対の基板間に、それぞれネマチ
ック液晶に互いに異なる波長の光を吸収する二色性色素
が添加された３層以上のゲストホスト液晶層を積層する
とともに、それぞれのゲストホスト液晶層に対して、制
御光に反応して液晶分子の配向を変化させる配向膜を形
成する。

【００１２】請求項２の発明では、請求項１の発明の反
射型カラー液晶表示装置において、それぞれのゲストホ
スト液晶層を２層にして、その２層のゲストホスト液晶
層に対して、それぞれの液晶分子を互いに直交する方向
に配向させる配向膜を形成する。

【００１３】

【作用】図４は、この発明の反射型カラー液晶表示装置
の１層分のゲストホストセルを示し、基板３上に配向膜
６を形成し、基板１と配向膜６との間にゲストホスト液
晶層５を形成したものである。ゲストホスト液晶層５
は、光吸収能に異方性を有する色素（二色性色素）５ａ
をネマチック液晶に添加したものであり、配向膜６は、
例えばアゾベンゼンのように紫外線の照射によりトラン
ス−シスの光異性化反応を生じる材料によって形成した
ものである。

【００１４】このゲストホストセルでは、配向膜６に紫
外線を照射することによって、図４（Ａ）から図４
（Ｂ）への変化として示すように、配向膜６がトランス
状態からシス状態に光異性化して、ゲストホスト液晶層
５のネマチック液晶分子がホメオトロピック相からプレ
ーナ相に再配列され、これにより二色性色素５ａの配向
方向が変化して、ゲストホスト液晶層５が無着色状態か
ら着色状態にスイッチングされ、所定の色が表示され
る。

【００１５】配向膜６にはフォトクロミック材料などの
着色効果のある材料を用いるが、単層のみに用いるた
め、色付きの問題は生じない。また、表示を行う前に、
例えば赤外線レーザを用いて配向膜６を加熱して、配向
膜６をトランス状態にリフレッシュしておくことが望ま
しい。

【００１６】請求項２の発明のように、各色のゲストホ
スト液晶層を２層にして、その２層のゲストホスト液晶
層に対して、それぞれの液晶分子を互いに直交する方向
に配向させる配向膜を形成すると、より好ましい。

【００１７】この場合には、例えばアゾベンゼンのよう
に紫外線の照射によりトランス−シスの光異性化反応を
生じる材料によって配向膜を形成し、同一色の２層のゲ
ストホスト液晶層に対する２つの配向膜に紫外線を照射
することによって、２つの配向膜がトランス状態からシ
ス状態に光異性化して、２層のゲストホスト液晶層のネ
マチック液晶分子がホメオトロピック相から互いに直交
するホモジニアス相に再配列され、これにより２層のゲ
ストホスト液晶層の二色性色素の配向方向が変化して、
２層のゲストホスト液晶層が無着色状態から着色状態に
スイッチングされ、いわゆるダブルゲストホスト方式に
よってコントラストの高い表示を行うことができる。

【００１８】図５は、ホメオトロピック相、プレーナ
相、ホモジニアス相（ＤＧＨ）のときの吸光度を示す。
Ｈｅｉｌｍｅｉｅｒ型のゲストホストセルでは、ホメオ
トロピック相からプレーナ相に転移することによって、
吸光度が向上するが、水平方向に対して全くランダムな
配向にはならないことによって、透過光が存在する。こ
れに対して、ホモジニアス配向のセルを直交させること
によって、より多くの透過光をカットできるようにな
る。

【００１９】この発明の反射型カラー液晶表示装置は、
上記のように制御光によって無着色状態と着色状態とに
スイッチングされるゲストホスト液晶層を積層するの
で、積層された複数のゲストホスト液晶層のそれぞれに
駆動電極や駆動回路を設けることなく、各層のゲストホ
スト液晶層に対して形成した光感受性の配向膜に制御光
を照射するだけで、多色表示を行うことができる。

【００２０】したがって、製造コストを低減させること
ができる。しかも、各層のゲストホスト液晶層の間に
は、液晶を分離するだけの薄い透明基板と配向膜を設け
るだけでよく、パターニングされた駆動電極を形成する
ための分厚い透明基板や不透明な能動素子を設ける必要
がないので、視差を小さくすることができるとともに、
明るい表示を実現することができる。

【００２１】制御光の光源としては、光メモリで用いら
れているようなレーザなどのコヒーレント光源を用い、
これに共焦点光学系を併用することによって、焦点深度
を浅くすることが望ましい。そうすることによって、３
つ以上の配向膜の間隔を狭くすることができ、視差を小
さくすることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】

〔第１の実施形態〕図１は、この発明の反射型カラー液
晶表示装置の第１の実施形態を示す。この実施形態で
は、基板１，２間に、分離基板３，４，８の一面上に、
それぞれ光感受性の配向膜６Ｙ，６Ｍ，６Ｃを形成し、
配向膜６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ上に、それぞれイエロー、マゼ
ンタ、シアンを発色するＨｅｉｌｍｅｉｅｒ型のゲスト
ホスト液晶層５Ｙ，５Ｍ，５Ｃを形成した３層のゲスト
ホストセルを積層する。ゲストホスト液晶層５Ｙ，５
Ｍ，５Ｃには、スペーサ７Ｙ，７Ｍ，７Ｃを挿入する。

【００２３】基板１，２は、ガラスやシリコンなどの絶
縁性を有する材料により形成し、少なくとも表示面側の
基板１は、光透過性を併せ持つ材料により形成する。

【００２４】分離基板３，４，８は、ポリビニルアルコ
ール、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレ
フタレートなどの絶縁性および光透過性を有する高分子
フィルムにより形成し、数μｍ〜数１０μｍ程度の膜厚
にすることが望ましい。配向膜６Ｙ，６Ｍ，６Ｃは、分
離基板３，４，８の表面に光反応性分子を結合すること
によって形成する。

【００２５】ゲストホスト液晶層５Ｙ，５Ｍ，５Ｃは、
ネマチック液晶に二色性色素を微量添加して形成する。
ネマチック液晶は、光反応分子により配向制御できるも
のであれば、誘電異方性や、ビフェニル系、ターフェニ
ル系、シッフ塩基系などの種類を、問わない。二色性色
素としては、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンの補
色であるブルー、グリーン、レッドのスペクトルを吸収
する、アゾ系、アントラキノン系などの色素で、色素分
子の長軸方向に高い吸収係数を有するものを用いる。

【００２６】スペーサ７Ｙ，７Ｍ，７Ｃは、ガラスやプ
ラスチックなどにより形成し、これによって、ゲストホ
スト液晶層５Ｙ，５Ｍ，５Ｃの膜厚を数μｍ〜１０μｍ
程度に制御する。

【００２７】以下に、この実施形態の反射型カラー液晶
表示装置の駆動方法を示す。この実施形態の反射型カラ
ー液晶表示装置においては、分離基板３，４，８および
光応答性の配向膜６Ｙ，６Ｍ，６Ｃを介して３層のゲス
トホスト液晶層５Ｙ，５Ｍ，５Ｃを積層するので、それ
ぞれのゲストホスト液晶層５Ｙ，５Ｍ，５Ｃを異なる制
御光に応答させて、選択的にスイッチングすることがで
きる。

【００２８】まず、特定の色のセルのシス状態にあった
配向膜に焦点を絞って赤外線を照射して、その配向膜を
加熱し、トランス状態に遷移させる。そのセルを着色状
態にするときには、続けて、そのセルの配向膜に紫外線
を照射して、その配向膜を光異性化させ、そのセルのゲ
ストホスト液晶層の液晶分子の配向状態をホメオトロピ
ック相からプレーナ相に遷移させる。透明状態にしてお
く場合には、そのまま紫外線照射を行わない。

【００２９】図３は、３層のゲストホスト液晶層５Ｙ，
５Ｍ，５Ｃを透明状態または着色状態にしたときの表示
される色を示したもので、Ｔは、その層が透明状態であ
ることを示す。これからも明らかなように、この実施形
態の反射型カラー液晶表示装置によれば、ブラック、ホ
ワイト、イエロー、マゼンタ、シアン、レッド、ブルー
およびグリーンの８色を表示することができる。さら
に、誤差拡散法やディザ法などの面積階調法を併用する
ことによって、フルカラー表示も可能である。

【００３０】（第１の実施形態の実施例）ゲストホスト
液晶層５Ｙ，５Ｍ，５Ｃのホスト液晶として、正の誘電
異方性のネマチック液晶ＺＬＩ−１８４０（メルク社
製）の溶液を用いた。イエローのゲスト色素としてアゾ
系のｐ型二色性色素ＳＩ−４８６（三井東圧化学製）１
ｗｔ％を、マゼンタのゲスト色素としてアゾ系のｐ型二
色性色素Ｍ−６１８（三井東圧化学製）１ｗｔ％を、シ
アンのゲスト色素としてアントラキノン系のｐ型二色性
色素ＳＩ−４９７（三井東圧化学製）１ｗｔ％を、それ
ぞれ添加した。

【００３１】基板２を構成する透明ガラス基板７０５９
（コーニング社製）上に、Ａｚ基をペンダントした、分
離基板８を構成する２５μｍ厚の第１のＰＥＴフィルム
をラミネートして、５μｍの接着剤付きスペーサ７Ｃを
混入したシアンのゲストホスト液晶を滴下し、熱と圧力
を加えながら、Ａｚ基をペンダントした、分離基板４を
構成する２５μｍ厚の第２のＰＥＴフィルムをラミネー
トして、シアンのゲストホスト液晶層５Ｃを形成した。

【００３２】次に、第２のＰＥＴフィルム上に、５μｍ
の接着剤付きスペーサ７Ｍを混入したマゼンタのゲスト
ホスト液晶を滴下し、熱と圧力を加えながら、Ａｚ基を
ペンダントした、分離基板３を形成する２５μｍ厚の第
３のＰＥＴフィルムをラミネートして、マゼンタのゲス
トホスト液晶層５Ｍを形成した。

【００３３】さらに、第３のＰＥＴフィルム上に、５μ
ｍの接着剤付きスペーサ７Ｙを混入したイエローのゲス
トホスト液晶を滴下し、熱と圧力を加えながら、基板１
を構成する透明ガラス基板７０５９をラミネートして、
イエローのゲストホスト液晶層５Ｙを形成し、セルを完
成した。

【００３４】〔第２の実施形態〕図２は、この発明の反
射型カラー液晶表示装置の第２の実施形態を示す。この
実施形態では、各色のゲストホスト液晶層を２層にし
て、その２層のゲストホスト液晶層に対して、それぞれ
の液晶分子を互いに直交する方向に配向させる配向膜を
形成する。

【００３５】すなわち、イエローの２層のゲストホスト
液晶層５Ｙ１，５Ｙ２を、間に分離基板９Ｙを介して形
成し、分離基板９Ｙの一面および他面には、ゲストホス
ト液晶層５Ｙ１，５Ｙ２の液晶分子を互いに直交する方
向に配向させるようにラビング処理した配向膜６Ｙ１，
６Ｙ２を形成する。ゲストホスト液晶層５Ｙ１，５Ｙ２
には、それぞれスペーサ７Ｙ１，７Ｙ２を挿入する。マ
ゼンタのゲストホスト液晶層およびシアンのゲストホス
ト液晶層についても、同様である。

【００３６】配向膜６Ｙ１，６Ｙ２，６Ｍ１，６Ｍ２，
６Ｃ１，６Ｃ２は、例えばアゾベンゼンのように紫外線
の照射によりトランス−シスの光異性化反応を生じる材
料によって形成し、これに上述したようにラビング処理
を施す。

【００３７】この第２の実施形態の反射型カラー液晶表
示装置によれば、上述したように、いわゆるダブルゲス
トホスト方式によってコントラストの高い表示を行うこ
とができる。

【００３８】（第２の実施形態の実施例）それぞれ分離
基板９Ｙ，９Ｍ，９Ｃを構成する２５μｍ厚のＰＥＴフ
ィルムの一面および他面に、ｐ−ヘキシルアゾベンゼン
を結合してから、液晶分子を互いに直交する方向に配向
させるようなラビング処理を施して、配向膜６Ｙ１，６
Ｙ２，６Ｍ１，６Ｍ２，６Ｃ１，６Ｃ２を形成した。そ
れ以外の基板１，２、ゲストホスト液晶層５Ｙ１，５Ｙ
２，５Ｍ１，５Ｍ２，５Ｃ１，５Ｃ２および分離基板
３，４，８については、第１の実施形態の実施例の基板
１，２、ゲストホスト液晶層５Ｙ，５Ｍ，５Ｃおよび分
離基板３，４，８と同様とした。

【００３９】

【発明の効果】上述したように、請求項１の発明の反射
型カラー液晶表示装置によれば、明るい表示を実現でき
るとともに、製造コストを低減でき、かつ視差を小さく
することができる。

【００４０】請求項２の発明の反射型カラー液晶表示装
置によれば、さらにコントラストの高い多色表示を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の反射型カラー液晶表示装置の第１の
実施形態を示す図である。

【図２】この発明の反射型カラー液晶表示装置の第２の
実施形態を示す図である。

【図３】各実施形態おける各色の表示状態を示す図であ
る。

【図４】配向膜の光異性化によるネマチック液晶の相変
化を示す図である。

【図５】Ｈｅｉｌｍｅｉｅｒ型ゲストホスト液晶の吸光
度を示す図である。

【図６】多色表示が可能な従来の反射型液晶表示装置の
例を示す図である。

【符号の説明】

１，２ 基板 ３，４，８ 分離基板 ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ ゲストホスト液晶層 ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ 配向膜 ７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ スペーサ ５Ｙ１，５Ｙ２，５Ｍ１，５Ｍ２，５Ｃ１，５Ｃ２ ゲ
ストホスト液晶層 ６Ｙ１，６Ｙ２，６Ｍ１，６Ｍ２，６Ｃ１，６Ｃ２ 配
向膜 ７Ｙ１，７Ｙ２，７Ｍ１，７Ｍ２，７Ｃ１，７Ｃ２ ス
ペーサ ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ 分離基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 和夫 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなか い 富士ゼロックス株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一方が透明の一対の基板間に、
   それぞれネマチック液晶に互いに異なる波長の光を吸収
   する二色性色素が添加された３層以上のゲストホスト液
   晶層が積層されるとともに、それぞれのゲストホスト液
   晶層に対して、制御光に反応して液晶分子の配向を変化
   させる配向膜が形成されたことを特徴とする反射型カラ
   ー液晶表示装置。
2. 【請求項２】請求項１の反射型カラー液晶表示装置にお
   いて、 前記それぞれのゲストホスト液晶層が２層にされて、そ
   の２層のゲストホスト液晶層に対して、それぞれの液晶
   分子を互いに直交する方向に配向させる配向膜が形成さ
   れたことを特徴とする反射型カラー液晶表示装置。
3. 【請求項３】請求項１または２の反射型カラー液晶表示
   装置において、 前記制御光として、赤外線と紫外線が照射されることを
   特徴とする反射型カラー液晶表示装置。