JPS6169025A

JPS6169025A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPS6169025A
Application number: JP19296484A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Ideno; 井手野　宏昭
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-09-12
Filing date: 1984-09-12
Publication date: 1986-04-09
Also published as: JPH0330129B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は液晶セルの透明電極に文字・記号等のパターン
を形成し、これに電気信号を印加して当該パターンの表
示を行なう液晶表示装置に関するものであり、特に表示
パターンの色を電気的に切り替える手段を備えた液晶表
示装置に関するものである。

〔従来技術〕

第４図は特開昭５８−２０９７１６号公報において既に
公知となってい゛る従来の液晶表示装置を示す分解斜視
図である。

第１の液晶セルｌは、ツィステッド・ネマチック形液晶
（ＴＮ形液晶）４および一対の透明電極６ａ、６ｂをガ
ラス平板８ａ、８ｂで挟持することにより構成され、二
色性吸収体２の前面に置かれている。

第１の液晶セル１のさらに前面には偏光板１２゜第２の
液晶セル９．偏光板２２が順に配列されており、偏光板
１２および２２はいずれもＹ方向の偏光成分のみを透過
するように位置づけされている。

第２の液晶セル９は第１の液晶セルｌと同様にＴＮ形液
晶１４．透明電極１６ａ、１６ｂおよびガラス平板１８
ａ、１８ｂにより構成されている。

ただし、一方の透明電極１６ｂは文字パターンを形成し
ている。

信号発生源１０および２０はそれぞれ透明電極５ａ、５
ｂおよび透明電極１６ａ、１６ｂに対して必要な電気信
号を印加するものである。

かかる構成において二色性吸収体２に光が入射すると、
この入射光のＸ方向偏光成分ｘ１とＹ方向偏光成分ｙ１
は、二色性吸収体２を通過後それぞれ偏光成分ｘ２．ｙ
２となり、両者は二色性吸収体２の性質から異なる色彩
を呈するようになる。

この光が第１の液晶セル１を通過するときに、透明電極
（ｉａ、５ｂ間に電気信号が印加されていれば偏光方向
を保存して通過し、偏光成分ｘ２゜ｙ２はそれぞれｘ３
．ｙ３となる。このとき、透明電極５ａ、５ｂに電気信
号が印加されていなければ偏光成分ｘ２．ｙ２はその偏
光方向を９０度回転させられてぞれぞれＸ４．ｙ４とな
る。そして、この光がさらに偏光板１２に入射すると、
Ｙ方向偏光成分すなわちｙ３若しくはｘ４のみが通１　
　　　　　　遇してｙ５若しくはｘ５となる。

つまり、信号発生源１０がオン状態ならばｙ５すなわち
ｙ２と同じ色の光がＹ方向の偏光として第２の液晶セル
９に入射され、信号発生ＳｔＯがオフ状態ならばｘ５す
なわちｘ２と同じ色の光が同じくＹ方向の偏光として第
２の液晶セル９に入射される。

第２の液晶セル９では、偏光ｘ５．ｙ５の内の透明電極
１６ｂ以外の部分を通過する光の偏光方向が９０度回転
させられてｘ７．ｙ７となる。一方、透明電極１６ｂを
通過する光は、信号発生源２０がオン状態ならば偏光方
向を保存してｘ６゜ｙ６となり、信号発生源２０がオフ
状態ならば偏光方向が９０度回転させられてｘ７．ｙ７
となる。

そして、偏光板２２はＹ方向の偏光のみを通過するよう
に構成されているので、ｘ６．ｙ６のみが通過してｘ８
．ｙ８となる。

したがってこの従来装置によれば、信号発生源２０をオ
ン状態にすることにより透明電極１６ｂが形成する文字
・記号等のパターンが視認でき、信号発生源１０をオン
・オフすることによりバタ　　　　′（−ンの色を変化
させることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この従来の液晶表示装置の動作は理想的
な状態を述べたもので、実際には液晶セルに斜めに入射
した直線偏光は液晶セル内を伝搬するにつれ複屈折効果
により楕円偏光に変わってゆく。これは液晶を駆動する
電気信号が印加されている状態すなわち液晶分子長軸が
液晶セルのガラス平板に対して垂直になった状態で特に
顕著である。

信号発生源１０がオン状態のときの理想的な動作を考え
ると、偏光板１２の透過光ｙ５はｙ２の色のみであるが
、斜め入射の場合には第１の液晶セル１内を伝搬する直
線偏光が楕円偏光に変わり、ｘ２の一部がｙ３に、ｙ２
の一部がｘ３に混入するため、偏光板１２の透過光ｙ５
はｙ２の色が減少し、その分ｘ２の色が混入して透過光
の彩度を落とすことになる。甚だしい場合には透過光ｙ
５の内のｙ２の成分が消滅してｘ２の成分に置き換わり
、この液晶表示装置の狙いである色替え効果が得られな
いこともある。

すなわち、従来のこの種液晶表示装置の色替え効果を十
分に発揮させるには視角方向が著しく制限されるという
欠点があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、広い視角にわたって色替え効果
を持つ液晶表示装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる目的を達成するために本発明は、表示パターン形
状の電極を具備するＴＮ形液晶セルとこの液晶セルを挟
み互いに偏光軸の方向が同一の一対の偏光板とからなる
液晶表示素子の背面にＧＨ形液晶セルを配置し、色の切
り替えをＧＨ形液晶セルを用いて行なうものである。

〔作用〕

色の切り替えをＧＨ形液晶セルを用いて行なうので、Ｇ
Ｈ形液晶セルに対して電気信号を印加しないときには所
定の偏光成分が着色され、電気信号を印加したときには
入射光をそのまま通過させるので、信号印加時の斜め入
射に対して現れる複屈折効果が色切り替えに何等影響を
与えない。

〔実施例〕

以下、実施例と共に本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す分解斜視図である。な
お、第４図と同一もしくは相当部分には同一の符号を付
してその詳細を省略する。

ゲスト・ホスト形液晶セル（ＯＨ形液晶セル）３０は、
ＧＨ形液晶３２を透明電極３４ａ、３４ｂが形成された
ガラス平板３６ａ、３６ｂで挟持したものである。一対
の透明電極３６ａ、３６ｂは、信号発生源１０に接続さ
れている。

第２図および第３図はＧＨ形液晶セル３０のさらに詳細
な構造を示した斜視図であり、第２図は透明電極３４ａ
、３４ｂに電気信号を印加しない場合、第３図は印加し
た場合を示している。

ＧＨ形液晶３２の内部は、長軸方向と短軸方向で可視光
の吸収に異方性をもつ二色性色素４２が液晶分子４０の
なかに混入して成り、二色性色素１°　　　４２　ｏｅ
ｅ９ｔ）４．！ｍｔｌｚｍ□８４．１イ。。

と平行となっている。そして、電気信号非印加時の液晶
分子４０および二色性色素４２の長軸方向は、第２図に
示すように、透明電極３４ａ側ではＹ方向と一致し徐々
に捩じれて透明電極３４ｂ側ではＸ方向と一致する。ま
た、電気信号印加時の液晶分子４０および二色性色素４
２の長軸方向は、第３図に示すように、透明電極３４ａ
、３４ｂに対して全て垂直となっている。

このようなＧＨ形液晶セル３０の前面には、第４図に示
した従来装置と同様に、偏光板１２．ＴＮ形液晶セル９
．偏光板２２が順に配列されている。但し、本実施例で
は偏光板１２および２２の偏光軸はＸ方向を向いている
。

つぎに、本実施例の動作を説明する。

信号発生源１０がオフ状態のときすなわち電気信号が非
印加状態のときに照射光がＧＨ形液晶セル３０に入射す
ると、Ｘ方向偏光成分ｘｉおよびＹ方向偏光成分ｙｌは
、ＧＨ形液晶３２内を伝搬するにつれ液晶分子４０の分
子配向軸の捩に追随して回転し、ｘｉがＹ方向偏光成分
ｘ２に、ｙｌがＸ方向偏光成分ｙ２になる。

そして、二色性色素４２は分子の長軸方向の偏光のみを
選択的に吸収して着色する性質があるので、Ｘ方向偏光
成分ｙ２のみが着色されて入射光ｙ１とは異なる色彩を
呈するようになる。なお、このとき、Ｙ方向偏光成分ｘ
２が二色性色素４２の作用を受けないのでｘｌおよびｙ
ｌと同じ色である。

一方、信号発生源１０がオン状態となると、第３図に示
すように液晶分子４０が光軸と平行に配列するため、入
射光のＸ方向偏光酸／Ａ　ｘｌおよびＹ方向偏光成分ｙ
１は偏光方向を保存したまま伝搬してｘ３およびｙ３と
なる。そして、二色性色素４２は液晶分子４０と同様に
光軸と平行に配列するので、ｘｉ、ｙｌはいずれも吸収
作用を受けずそのままの色彩でｘ３．ｙ３となる。なお
、このとき液晶分子４０が光軸と平行に配列されている
ので、斜め入射があれば複屈折効果によりｘｌの成分が
ｙ３に、ｙｌの成分が？Ｃ３にそれぞれ混入するが、ｘ
ｌもｙｌも同色であるので何等色彩に影響を与えるもの
ではない。

このように、同じ色の偏光成分ｘ１とｙｌとがＧＨ形液
晶セル３０に入射したとき信号発生源１０がオフ状態な
らば、このｘｉ、ｙｌは相互に異なる色の偏光成分Ｘ２
．　　ｙ２になり、信号発生源１０がオン状態ならば偏
光成分ｘｉ、ｙｌと同色の偏光成分ｘ３．ｙ３となる。

したがって偏光板１２を通過する光は、信号発生源１０
がオフ状態のときにはｙ２、オン状態のときにはｘ３と
なり、信号発生ａｔＯのオン・オフ制御によりそれぞれ
色彩の異なる直線偏光が偏光板１２から射出される。

偏光板１２から射出される直線偏光ｘ３．ｙ２がＴＮ形
液晶セル９に入射すると、文字・記号等のパターンが形
成された透明電極１６ｂ以外を通過する光は、ＴＮ形液
晶１４を透過する間、に偏光方向が９０度回転し、それ
ぞれｘ４．ｙ４となる。

また、透明電極１６ｂを通過する光も、信号発生源２０
がオフ状態のときは偏光方向が９０度回転してそれぞれ
ｘ４．ｙ４となる。

一方、信号発生源２０がオン状態のときは、透明電極１
６ｂの部分では入射光ｘ３とｙ２が偏光方向を保存して
通過し、Ｘ方向の偏光ｘ５．ｙ５になる。

ここで、偏光板２２の偏光軸はＸ方向に向いているので
、ＴＮ形液晶セル９から射出された光のうち偏光板２２
を通過できるのはＸ方向の偏光成分のみである。したが
って、実際にこの偏光板２２を通過できるのは、信号発
生＃ｉ２ｏがオン状態のときに透明電極１６ｂの部分を
通過するｘ５もしくはｙ５であり、偏光板２２を通過後
それぞれｘ６もしくはｙ６となる。

このようにして、信号発生源２００オン・オフにより透
明電極１６ｂのパターンの表示制御をすることができ、
さらに、信号発生源１０のオン・オフにより透過光ｘ６
．ｙ６のいずれかが選択されるので、これによって表示
色の切り替えが可能となる。

なお、本実施例は、第４図の左方から照射光をり　　　
　　　照射し図中右側から透過光を視認する透過形液晶
表示装置であるが、図中左側に光反射体を設ければ、右
側から光が入射して偏光板２２．ＴＮ形液晶セル９．偏
光板１２．ＧＨ形液晶セル３ｏを透過し、光反射体で反
射した後上記実施例と同様の作用をするので、外光を利
用する反射形液晶表示装置としても使用できる。

また、本実施例では一層のＧＨ形液晶セル３０を用いた
が、色相の異なる複数のＧ　Ｈ形液晶セルを積層して用
い、適当なオン・オフ制御を行えば多色の色切り替えが
可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の液晶表示装置によれば、
表示パターン形状の電極を具備するＴＮ形液晶セルとこ
の液晶セルを挟み互いに偏光軸の方向が同一の一対の偏
光仮止からなる液晶表示素子の背面にＧＨ形液晶セルを
配置し、このＧＨ形液晶セルをオン・オフ制御すること
により、前記偏光板の偏光軸と同方向の偏光成分の色彩
を切り替えるので、ＧＨ形液晶セルがオン状態のときの
斜め入射光に対して現れる複屈折効果が色切り替　　　
　；えに何等影響を与えず、広い視角範囲で良好な色切
り替え効果を持つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す分解斜視図、第２図お
よび第３図はそれぞれ本発明の一実施例に用いるＧＨ形
液晶セルの斜視図、第４図は従来の液晶表示装置を示す
分解斜視図である。９・・・ＴＮ形液晶セル、１０．２０・・・信号発生源
、１２．２２・・・偏光板、１４・・・ＴＮ形液晶、１
６ａ、１６ｂ、３’４ａ、３４ｂ・・・透明電極、３０
・・・ＧＨ形液晶セル、３２・・・ＧＨ形液晶。代　理　人　　大　　岩　　増　　誰＼　　　Δ 第２図第３図手続補正書（自発〕

Claims

【特許請求の範囲】

入射光の所定の一方向の偏光成分を選択的に吸収して着
色するＧＨ形液晶セルと、前記ＧＨ形液晶セルの前面に
配置され前記着色されて射出される偏光成分と同方向の
偏光軸を持つ第１の偏光板と、前記第１の偏光板の前面
に配置され所定のパターンに形成された透明電極を有す
るＴＮ形液晶セルと、前記ＴＮ形液晶セルの前面に配置
され前記第１の偏光板と同方向の偏光軸を持つ第２の偏
光板とを具備してなる液晶表示装置。