JPS63264731A

JPS63264731A - カラ−液晶表示装置

Info

Publication number: JPS63264731A
Application number: JP62099322A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Takamatsu; 敏明高松
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1987-04-22
Filing date: 1987-04-22
Publication date: 1988-11-01
Anticipated expiration: 2010-05-31
Also published as: JPH0750279B2

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】く技術分野〉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
リニ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、ＡＩ＋Ａ２は中性偏光子３１
＋”２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ａｌ、ｓ２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シ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＋５２．５
３と中性偏光子６とを組み合わせる方式がある。（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シ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５
１＋”２＋５３の吸収軸方向と一致するだめに、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と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シ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０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する２個の
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Ｊ。

上記カラー偏光子の吸収軸方向と４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ｈ３枚のガラス基板＋８１．Ｉ＋。

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）フィルムラ貼す付ケ、シアン、マ
ゼンタ、イエローの２色性染料ヲ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１
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１−で貼り付ける。この場
合Ｉ’ＶＡフィルムの延伸方向が１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１２１　、１２２　、１２３
と２層目のカラー偏光子＋ａｌ、＋ｓ２．＋ｇ３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ＶＣ２
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
偏光子の色配列知対して下方のガラス基板＋８２に形成
するカラー偏光子の色配列は同−組み合わせでかつ１ピ
ツチずらす必要がある。本実施例では下方のガラス基板
１８２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、中央のガラス基板１
１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゜１４１．１４３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））Ｉｎ２０３等の透明導電膜を形成したの
ち、所定のパターンにエツ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を形成する。中央のガラス
基板！■に対向して上方のガラス基板１８１がされ、各
ガラス基板１８１．目。

１８の間隙に第１層及び第２層の液晶層が封入されてツ
イスト配向された液晶セル９．ＩＯ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＋６２
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拳
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Ｉ９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ＥＩ＋Ｅ２．Ｅ３．Ｅ
４はそれぞれカラー偏光子１２．＋３゜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゜１３２．１３
３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１
２１　、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ＩＯ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９００ねじれているから第２層目のカラー偏光
子＋３１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
ＩＯ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１
０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１５
１，１５２，１５３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１４１　、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シか
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　■０・・・第２層目の液
晶セル　１１，１８・・・ガラス基板　１２．１３．１
４゜１５・・・カラーフィルタ　１６・・・透明電極　
１７・・・配向膜　１９・・・中性偏光子　２０・・・
液晶代理人　弁理士　杉　山　毅　至（他１名）第１図 ■　■　■ 第２図　　　　　　　６３゜第　４図

Claims

【特許請求の範囲】

１、電圧の印加に応答して、入射偏光の偏光方向を回転
させる第１及び第２の液晶層が積層され、該第１及び第
２の液晶層のそれぞれに積層して介設された吸収特性が
互いに異なりかつ吸収軸方向が互いに直交するそれぞれ
２個１対のカラー偏光子を互いに補色の組合せに設定し
て重畳したことを特徴とするカラー液晶表示装置。