JPS62293226A - 液晶表示素子 - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ネガ表示でカラー表示が可能な液晶表示素子
に関するものである。

［従来の技術］ 従来からカラー表示を行う液晶表示素子は種々知られて
いる。この内、ポジ表示を行う液晶表示素子では、偏光
膜としてカラー偏光膜と白無偏光膜を１枚ずつ組み合せ
て使用され、明るい背景に所望の色で表示を行っていた
。

これに対して、ネガ表示の場合には、カラーフィルター
を表示画素に形成したカラーフィルタ゛一液晶表示素子
が使用され、２枚の白黒偏光膜の偏光軸を平行に配置し
、電圧が印加されていない場所では液晶が９０°ねじれ
、これにより光が透過してこないようにされ、暗い背景
にそのカラーフィルターによる色の明るい表示がなされ
ていた。

［発明の解決しようとする問題点］　　、しかし、この
ようなカラーフィルターを配置すると、光の透過度がか
なり低下し、表示が暗くなるという欠点を有していた。

これは、ネガ表示の液晶表示素子が主として、背後に光
源を配置し、透過型の液晶表示素子として使用されるこ
とからみて、重要な問題であった。即ち、カラーフィル
ターの透過率が低ければ、光源の明るさを非常に高くし
なくてはならなく、消費電力、発熱、スペース等の点で
問題であった。

また、色の濃さを変えようとすると、印刷するインクの
組成や印刷条件を変えなくてはならなく、その作業は生
産性を低下させていた。

また、ネガ表示液晶表示素子としては、２色性色素を液
晶中に混合したゲストホスト液晶表示素子も使用されて
いるが、これは通常、色のついた背景に無色の明るい光
が透過してくるものであり、背景が充分に暗くならない
こと、表示画素の色がつけられない等の欠点かった。ま
た、このゲストホスト液晶表示素子はダイナミック駆動
が困難なこと、高いコントラストが得にくいこと等の欠
点も有していた。

また、ネガ表示液晶表示素子にポジ表示の場合に使用さ
れたカラー偏光膜を使用した場合には、前述のゲストホ
スト液晶表示素子の場合と同様に色のついた背景に無色
の明るい光が透過してくるものであり、背景が充分に暗
くならないこと、表示画素の色がつけられない等の欠点
かった。

このため、ネガ表示液晶表示素子であって、表示画素が
所望の色に着色され、光の透過度が高く、その色の濃度
の変更が容易な液晶表示素子が望まれていた。　・ ［問題を解決するための手段］ 本発明は、かかる問題点を解決すべくなされたものであ
り、一対の電極付の基板を周辺でシールし内部に液晶を
封入してなる液晶セルの両面に２ネガ表示となるように
一対の白黒偏光膜を配置してなる液晶表示素子において
、少なくとも一方の白黒偏光膜の外・面または白黒偏光
膜と液晶セルとの間に少なくとも１枚のカラー偏光膜を
配置したことを特徴とする液晶表示素子を提供するもの
である。

本発明の液晶表示素子を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の液晶表示素子の第１の例の構成を示
す模式図である。

第１図において、　ｌはツイストネマチック（ＴＮ）液
晶を封入した液晶セル、２は第１の、白黒偏光膜、　３
は第２の白黒偏光膜、４はカラー偏光膜である。なお、
第１図の下側の円の中の中の矢印は、偏向膜の偏光軸を
示しており、上下方向（Ｙ）はそのまま」二下方向とし
て、前後方向（Ｘ）は横方向にして示しである。

本発明の液晶セルは、所望のパターンに酸化インジウム
−酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化スズ等の透明電極を形成し
たガラス、プラスチック等の基板を使用し、この一対の
電極付の基板を周辺でシールし内部にＴＮ液晶を封入し
たものである。このＴＮ液晶の配向処理方向は２枚の基
板で通常直交するように配向処理されればよいが、必要
に応じてずらしてもよく、例えば、８０″で交差するよ
うにしてもよい。これにより液晶自体のねじれ角は、８
０″ねじれ、　１００”ねじれのように８０″ねじれか
られずかにずらされたり、２７Ｇ”ねじれのように、９
０”Ｘ（２ｎ＋１）ねじれ（ただし、ｎは０以−Ｌの正
の整数を示す）またはそれかられずかにずれた角度とさ
れたりすることもある。以下、配向処理方向が直交して
液晶が８０″ねじれとされているものとして説明する。

この液晶セルはこの外、透明電極にアルミ、クロム、ニ
ッケル等の低抵抗リードを併用したり、薄膜トランジス
タ、ＭＩＭ素子等の能動素子を設けたり、配向膜として
ポリイミド、ポリアミド、シリカ、アルミナ、チタニア
等の膜を形成したり、背景部分の透過光をなくすために
印刷やメッキによる遮光層を形成する等の公知のＴＮ液
晶セルの構造を使用してもよい。

また、液晶セルを２層構造とし、２種類の表示を可能と
したりしてもよい。

本発明では、この液晶セルの両面に一対の白黒偏光膜を
配置する。この白黒偏光膜とは、可視光域のほぼ全域に
わたり、偏光がなされるものであり、その偏光軸を直交
させた場合に伴尤の透過がほとんどなくなり、黒く見え
るものである。本発明では、この２枚の白黒偏光膜の偏
光軸をほぼ平行に配置するものであり、これにより液晶
セルの電圧が印加されない部分では液晶層で光が９０°
ねじれて光学的には偏光軸が直交している一対の偏光膜
を配置したのと同じこととなり黒く見えることとなる。

これに対して、電圧を印加した画素の部分では、液晶分
子がほぼ垂直になり、光は旋光しなくこの２枚の白黒偏
光膜を光は透過してくることとなり、明るく見える。

本発明では、この２枚の白黒偏光膜の外に、さらに少な
くとも１枚のカラー偏光膜を配置してセリ・竺接する白
黒偏光膜の偏光軸とこのカラー偏光膜の偏光軸とは平行
以外の角度にされている。なお、この偏光膜の偏光軸と
は、全可視光域におい、て、光が偏光を受けない軸をさ
す。

第１図の例では、このカラー偏光膜４は裏側の白墨偏光
膜３の外面に配置されている。この配置により、カフ、
−偏光膜４の偏光軸を白黒偏光膜３と直交させた場合に
は、表示画素部分ではカラー偏光膜の比較的濃い色が見
られ、この軸を回転させて平行に近ずければ近ずける程
、色は薄い色となる。この回転の角度を適宜設定するこ
とにより、容易に所望の色の濃度を出すことができる。

さらに、カラー偏光膜での透過損失は少なく、表示が大
幅に暗くなることもほとんどない。

この左、側の白黒偏光膜２の偏光軸はＹ方向であり、右
側の白黒偏光膜３の偏光軸はＹ方向であり、両方の偏光
膜の偏光軸は平行に配置されている。これにより９、左
側の偏光膜により！光を受けＹ方向の振動成分の光のみ
となった光は、液晶セル内で、電圧を印加されていない
部分では９０″ねじれて進行し、液晶セルを通過後には
偏光方向が９０°ずれ、Ｘ方向の振動成分の光のみとな
る。このため、この光が右側の白黒偏光膜３に入射した
場合、白黒偏光膜３ではＸ方向の振動成分の光が吸収さ
れるため、透過する光はほとんどなく、暗く見える。こ
れに対して、電圧を印加した部分では、液晶分子がほぼ
垂直にたつこととなり、光は旋光しなく、偏光が保たれ
るため、光が透過して明るく見える。

第１図では、この白黒偏光膜３のさらに右側に１枚のカ
ラー偏光膜を配置している。このため、電圧を印加した
液晶セルを透過し、白黒偏光膜３を透過してきた明るい
光は、カラー偏光膜を透過することとなる。

このカラー偏光膜の偏光軸を白黒偏光膜３と直交させた
場合には、そのカラー偏光線が有する最も４濃い色のカ
ラー表示となり、偏光軸を回転させて平行に近ずければ
近ずける程色は薄くなる。

このため、このカラー偏光膜の偏光軸を適宜設定するこ
とにより、好みの色相のカラー表示が可能となる。さら
に液晶表示素子として、このカラー偏光膜を回転可能に
しておけば使用時に色を選定できるというメリットもあ
る。　。

また、使用時には色の変更をしない場合においても、製
造時に好みの色を容易に製造することができ、わずかず
つ色の異なるような液晶表示素子も容易に得ることがで
き、多品稀少に生産にも向いている。

第２図乃至第４図は、本発明の他の例の個性を示す模式
図である。

第２図は、カラー偏光膜５を白黒偏光膜３と液立セルｌ
との間に１枚配置した例を示しており、この発色は第１
図と同様であり、カラー偏光膜５と白黒偏光膜３の偏光
軸が直交すれば濃い色となる。

第３図は、カラー偏光膜６を白黒偏光膜３と液晶セルｌ
との間に１枚配置し、カラー偏光膜７を白黒偏光膜２と
液晶°セルｌとの間に１枚配置した例を示しており、こ
の発色′は夫々のカラー偏光膜と白黒偏光膜の偏光軸の
角度によって異なり、この２枚のカラー偏光膜の色を異
なる色とした場合には、その２色とその混色の範囲内か
ら任意の色が選択でき、色の自由度が増大する。例えば
、赤と青のカラー偏光膜を使用すれば、赤、紫、青の範
囲内で何段階もの色を自由に設定できる。

第４図は、カラー偏光膜７とカラー偏光膜８とを白黒偏
光膜３の外側に配置した例を示して。

おり、この発色はこの２枚のカラー偏光膜と白黒傷光膜
３の偏光軸の角度によって異なり、第３図の例と同様夫
々の偏光膜の色とその混色の範囲内から任意の色が選択
できる。

この外、色が決まった場合には、部分的に角度を変えた
り、色の異なるカラー偏光膜を使用することによりより
カラフルな表示が可能となる。

この説明はおいては、基本的な構成のみを示したが、こ
の図の左側に光源、半透過反射板等を配置したりしても
よい、また、液晶セルの非表示部分に着色インクの印刷
、金属の蒸着、メッキ等による遮光層を形成することも
でき、透過型の場合には合量部分からの光の抜けがなく
なり表示が見易くなる。

［実施例１ 実施例１ ＩＴＯ’（酸化インジウム−酸化スズ）の透明電極を形
成して日の字型の数字表示部をパターニングし、ポリイ
ミドをオーバーコートし、両方の基板でその処理方向が
直交するようにラビソゲしたガラス基板を使用し、内部
にねじれ角が９０°のネマチック液晶を一封入して液晶
セルとした゛。

第１図に示すように、この液晶セルの一方の面に偏光軸
゛が配向処理方向と一致するように白黒偏光膜を配置し
、他方−の面に配向処理方向と直交するように、即ち、
前面の偏光膜め偏光軸と平行になるように白黒偏光膜を
配置した。この他方の側の白黒偏光膜のさらに外側に赤
色のカラー偏光膜を配置した。

このカラー偏光膜の偏光軸を回転させたところ、黒い背
景に対して表示の色が無色から赤まで徐々に変化した。

実施例２ 実施例１′と同一の゛液晶′セル゛を使用゛し、赤色の
カラー偏光゛膜を用゛いて、第゛２図に示す゛ような構
成の液゛晶表示素子を製造′した゛。

こめ液晶表示素子の場合にも、カラー偏光膜の偏光軸を
回転させたところ、゛黒い背景に対しパてｉ示の色が無
色から赤まで徐々に変花した。

実施例３ 実施例１と同一の液晶セルを使用し、赤色のカラー偏光
膜を液晶セルの一方の側に配置し、青色のカラー偏光膜
を液晶セルの他方の側に配置して、第３図に示すような
構成の液晶表示素子を製造した。

この液晶表示素子の場合には、赤色のカラー偏光膜の偏
光軸とその隣接する白黒偏光膜の偏光軸とを一致させ、
青色のカラー偏光膜の偏光軸とその隣接する白黒偏光膜
の偏光軸とをを直交さｉたところ青色の濃い表示となり
、青色のカラー偏光”膜の偏光軸を回転させたところ、
青色が徐々に薄くなった。

また、逆に青色のカラー偏光膜の偏光軸とその隣接する
白黒偏光膜の偏光軸とを一致させ、赤色の力”ラー偏光
膜の偏光軸とその隣接する白“黒傷光膜の偏光軸とをを
直交させたところ赤色の濃い表示となり、赤色のカラー
偏光膜の偏光軸を回転させたところ、赤色が徐々に薄く
なちた。そこで、青色のカラー偏光膜の偏光軸も回転さ
せたところ、任意の紫色が得られた。

実施例４ 実施例１と同一の液晶セルを使用し、赤色のカラー偏光
膜と青色のカラー偏光膜とを積層して、液晶セルの一方
の側の白黒偏光膜の外側に配置して、第４図に示すよう
な構成の液晶表示素子を製造した。

この液晶表示素子においては、実施例３と同様に赤色の
カラー偏光膜と青色のカラー偏光膜とを回転させること
により、青、紫、赤の任意の色を得ることができた。

実施例５ 実施例１の液晶セルの非表示部の内面にニッケルメッキ
による遮光層を形成した外は実施例１と同様にして液晶
表示素子を製造した。

この液晶表示素子は、背景部から光が漏れてこないため
、表示が明るく、くっきりと見え、。

かつ実施例１と同様に色の濃さは自由に変更できるもの
であった。

［発明の効果］ 本発明の液晶表示素子は、ネガ型でありながら、色の濃
さ選択をカラー偏光膜で行っているため、色の選択の自
由度が大きく、種々の濃さの色が容易に得られ、色調の
変更が容易であるため生産性がよく、多数の色をそろえ
て生産するような多品種少量生産にも向いている。

また、カラー偏光膜を使用しているため、印刷タイプの
カラーフィルターを使用したものよりも明るく鮮明な表
示が可能である。

また、カラー偏光膜を回転可能にしておくことにより、
使用時に色を選択することも可能となる。これにより、
−・定の光源の使用であっても、周囲が明るい時には表
示の色を薄くし表示を明るくして誤認を防止し、逆に周
囲が暗い時には表示の色を濃くしてカラフルな表示とす
るというようなこともできる。

さらに、カラー偏光膜を併用することにより偏光度が向
上し、液晶表示素Ｔ−のシャッタ一度が向上することも
ある。

また、色を付けるためにカラー偏光膜を使用しているた
め、例えば、セル内にカラーフィルターを形成するとい
うような生産性が悪い工程を要しなく、セルの信頼性が
よいものである。

本発明は、本発明の効果を損しない範囲内で、公知の液
晶表示素子に使用されているような構成を付加したり、
それらの用途に合せて仕様を変更したりして、種々の応
用が可能なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は、本発明の液晶表示素子の例の構成
を示す模式図。 液晶セル　　；　ｌ 白黒偏光膜　：　２．３ カラー偏光膜＝　４．５、８、？、　８、９實　１１２
１ 賃２　日

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の電極付の基板を周辺でシールし内部に液晶
   を封入してなる液晶セルの両面に、ネガ表示となるよう
   に一対の白黒偏光膜を配置してなる液晶表示素子におい
   て、少なくとも一方の白黒偏光膜の外面または白黒偏光
   膜と液晶セルとの間に少なくとも１枚のカラー偏光膜を
   配置したことを特徴とする液晶表示素子。
2. （２）カラー偏光膜の偏光軸が回転可能にされており、
   色の濃度を変更可能にされている特許請求の範囲第１項
   記載の液晶表示素子。
3. （３）カラー偏光膜が白黒偏光膜の外面に配置されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の液晶表示素子。
4. （４）カラー偏光膜が白黒偏光膜と液晶セルとの間に配
   置されている特許請求の範囲第１項記載の液晶表示素子
   。
5. （５）２枚のカラー偏光膜が両方の白黒偏光膜と夫々積
   層されて配置されている特許請求の範囲第１項乃至第４
   項のいずれか１項記載の液晶表示素子。
6. （６）２枚のカラー偏光膜がその偏光軸が平行にならな
   いように積層配置されている特許請求の範囲第１項乃至
   第４項のいずれか１項記載の液晶表示素子。
7. （７）２枚のカラー偏光膜がその偏光軸が直交するよう
   に積層配置されている特許請求の範囲第６項記載の液晶
   表示素子。