JPH08152607A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶表示素子によるカラー表示制御の透過率
向上を図ると共に、コストの低減を図る。 【構成】 両電極基板１０、１５間隙に、ポリマー２４
中に２色性染料により赤、緑、青に着色される第１乃至
第３の液晶組成物２１ａ〜２３ａを分散した第１乃至第
３のポリマー−液晶混合物２１〜２３を封入し、電圧Ｏ
ＦＦ時には、染料により入射光の吸収及び散乱を行う一
方、電圧ＯＮ時には入射光の内の２色性染料と同色の色
のみを透過しカラー表示を行う。これにより偏光板及び
カラーフィルタが不要となり、低コストでありながら、
カラー表示の透過率を向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリマー中に液晶組成
物を分散して成る光散乱型のポリマー−液晶混合物を使
用した液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄型軽量且つ低消費電力という利
点を有する事から、日本語ワードプロセッサやディスク
トップパーソナルコンピュータ等パーソナルＯＡ機器等
の表示装置として液晶表示素子からなる液晶表示装置が
用いられ、更にカラー画像を得る装置も多用されてい
る。

【０００３】ここで用いられる液晶表示素子は、動作モ
ードで分類すると、明暗の表示変化を液晶分子の偏光効
果と偏光子を組み合わせる事により生じさせるものと、
染料を添加し、染料の可視光吸収量を制御し、色の濃淡
変化により明暗表示変化を生じさせるもの及び、光の散
乱と透過とにより明暗表示変化を生じさせるもの等に分
けられる。

【０００４】このうち直視型の液晶表示素子としては、
偏光効果と偏光子を組み合わせたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ
Ｎｅｍａｔｉｃ）型、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓ
ｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型の液晶表示素子が一般的に
用いられ、液晶層が薄く、低電圧で偏光制御出来、応答
速度が速く、低消費電力にて高いコントラスト比を得ら
れる事から、時計や電卓、更にカラーフィルタと組み合
わせてフルカラーの液晶テレビ等に使用されている。

【０００５】しかしながらこの様な偏光効果と偏光子と
を組み合わせた液晶表示素子は、表示原理上から偏光板
を設けなければならず、光の透過率が低減され、表示の
明るさの確保が困難であり、しかもカラー表示を得る場
合には、カラーフィルタも用いなければならない事か
ら、更に表示が暗くなると共に、コストも高くなるとい
う問題を有していた。又、この様な液晶表示素子は、液
晶分子の分子配列の方位性により、見る角度により表示
色やコントラスト比が著しく変化してしまうという視覚
依存性を有するという問題も有していた。

【０００６】一方、染料の可視光吸収量を制御した液晶
表示素子としては、例えば、電圧印加によりヘリカル構
造の分子配列を有するコレステリック相からホメオトロ
ピック分子配列辺への相転移を生じるＰＣ（Ｐｈａｓｅ
Ｃｈａｎｇｅ）型液晶に染料を添加したＷｈｉｔｅ−
Ｔａｙｌｏｒ型のＧＨ（Ｇｕｅｓｔ−Ｈｏｓｔ）型液晶
が用いられ、偏光板が不要であり、明るく、広い視認角
を示す事から、自動車機器や、投影型表示装置等に使用
されている。

【０００７】しかしながらこの様な液晶表示素子は、表
示できる色が制約され、フルカラー表示を行えないとい
う問題を有していた。

【０００８】更に光の散乱と透過による液晶表示素子と
しては、ポリマー中に液晶組成物を分散保持するＮＣＡ
Ｐ（Ｎｅｍａｔｉｃ Ｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒ Ａｌｉ
ｎｅｄ Ｐｈａｓｅ）型液晶や、網目状のポリマー中に
液晶組成物を保持したポリマー分散型液晶等が用いら
れ、偏光板が不要である事らか光の透過率が良く更に視
認角も広いので、シュリレーン光学系と組み合わせる事
により、投影型表示装置等に使用されると共に、ワード
プロセッサやパーソナルコンピュータの端末等の直視型
装置等に使用されたり、更には携帯性の高いノートブッ
クやペンベースパーソナルコンピュータ等反射型装置
等、種々の表示方法に利用されている。

【０００９】しかしながらこの様な液晶表示素子をカラ
ー表示装置に応用し、カラー表示を得ようとすると、カ
ラーフィルタを用いる必要があり、偏光板が不要である
ことから、その透過率を向上出来るにもかかわらず、別
に必要とされるカラーフィルタのために、光の透過率が
低減されてしまい、表示が暗くなり画質が低下されると
共に、コストが高くなり、より効果的な利用を図れない
という問題を有していた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は上記課
題を除去するもので、カラー表示を得る場合において
も、低コストでしかも十分な明るさを確保できると共に
広い視認角が損なわれる事なく、良好な表示を得る事が
出来る液晶表示素子を提供する事を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題を解決
する第１の手段として、二次元マトリクス状に形成され
る画素電極を有する画素電極基板と、この画素電極基板
に対向され対向電極を有する対向電極基板と、前記画素
電極基板及び前記対向電極基板の間隙に封入されポリマ
ー中に液晶組成物を分散して成るポリマー−液晶混合物
とを具備する液晶表示素子において、前記ポリマー−液
晶混合物が、夫々異なる二色性染料を添加した複数種類
の液晶組成物を有する複数種類からなり、前記間隙内に
て前記ポリマー混合物の種類に応じて複数色の領域を形
成するものである。

【００１２】又本発明の上記課題を解決する第２の手段
として、二次元マトリクス状に形成される画素電極を有
する画素電極基板と、この画素電極基板に対向され対向
電極を有する対向電極基板と、前記画素電極基板及び前
記対向電極基板の間隙に封入されポリマー中に液晶組成
物を分散して成るポリマー−液晶混合物とを具備する液
晶表示素子において、前記ポリマー−液晶混合物が、夫
々異なる色に着色される複数種類のポリマーを有する複
数種類からなり、前記間隙内にて前記ポリマー−液晶混
合物の種類に応じて複数色の領域を形成するものであ
る。

【００１３】又本発明の上記課題を解決するための第３
の手段として、二次元マトリクス状に形成される画素電
極を有する画素電極基板と、この画素電極基板に対向さ
れ対向電極を有する対向電極基板と、前記画素電極基板
及び前記対向電極基板の間隙に封入されポリマー中に液
晶組成物を分散して成るポリマー−液晶混合物とを具備
する液晶表示素子において、前記ポリマー−液晶混合物
が、夫々異なる色に着色される複数種類のポリマーを有
すると共に、前記複数種類のポリマー中に二色性染料を
添加した液晶組成物を有する複数種類からなり、前記間
隙内にて前記ポリマー−液晶混合物の種類に応じて複数
色の領域を形成するものである。

【００１４】

【作用】本発明は上記の様に構成され、ポリマー中に液
晶組成物を分散させ、光の散乱と透過により表示制御を
行う事により、偏光板を不要に出来る。しかもポリマー
を着色し及び／又は液晶組成物に二色性染料を添加する
事により、カラーフィルタも不要となるので、その透過
率が著しく向上され、十分明い表示を得られると共にコ
ストの低減を図れ、更には広い視認角も得ることが出
来、低価格のフルカラーの液晶表示装置の実現が可能と
なる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１乃至図５
を参照して説明する。

【００１６】図１は薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと略
称する。）を用いた駆動回路一体型であり、液晶組成物
に染料を添加したゲストホスト型液晶をポリマー中に分
散したゲストホスト高分子分散型（以下ＧＨ−ＰＤＬＣ
と略称する。）の液晶表示素子１の断面を模式的に示
し、１０は画素電極基板であり、第１のガラス基板１１
上には、ＴＦＴ駆動素子１２により駆動され、Ｉｎｄｉ
ｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ（以下ＩＴＯと略称する。）
からなる二次元マトリクス状の画素電極１３及び第１の
保護膜１４が成膜される一方、１５は対向電極基板であ
り、第２のガラス基板１６上にＩＴＯからなる対向電極
１７及び第２の保護膜１８が成膜されている。

【００１７】そして径１０μｍのスペーサ２０を介し所
定の間隙を有する様、接着剤（図示せず）により周囲を
封止された両電極基板１０、１５の間隙には、第１乃至
第３のポリマー−液晶混合物２１、２２、２３が封入さ
れている。

【００１８】ここで第１のポリマー−液晶混合物２１
は、赤の二色性染料（ＳＩ−４２６：三井東圧（株）社
製）２１ｃが添加された粒状のＧＨ型液晶組成物である
第１の液晶組成物２１ａと、紫外線硬化樹脂（ＢＬ−０
４５：メルクジャパン（株）社製）からなるポリマー２
４とを混合比８：２の割合で混合したものであり、第２
のポリマー−液晶混合物２２は、第１の液晶組成物２１
ａの赤の染料に代えて、緑の２色性染料（ＬＨＧ−０１
０Ｂ：三菱化成工業（株）社製）２２ｃを添加した第２
の液晶組成物２２ａをポリマー２４と混合するものであ
り、第３のポリマー−液晶混合物２３は、青の二色性染
料（Ｍ−４８３：三井東圧（株）社製）２３ｃを添加し
た第３の液晶組成物２３ａをポリマー２４と混合するも
のである。尚、二色性染料とは、液晶組成物中の分子の
長軸方向と短軸方向で可視光の吸収に異方性を持つ染料
であり、例えば赤の二色性染料の場合、分子の長軸方向
では赤の光のみを透過し、他の波長は吸収する。分子の
短軸方向では光を吸収しない。又、２色性比の高い染料
ほど、短軸方向での吸収が起こらない。

【００１９】次に液晶表示素子１の製造工程について述
べる。先ず画素電極基板１０にあっては、第１のガラス
基板１１上に薄膜技術によりＴＦＴ駆動素子１２を形成
し、次いでパターニングされたＩＴＯからなる画素電極
１３をスパッタ法により形成し、その上に第１の保護膜
１４を形成する。又これと同様に対向電極基板１５にあ
っては、第２のガラス基板１６上に対向電極１７及び第
２の保護膜１８を形成する。

【００２０】次に画素電極基板１０にシ−ル接着剤を配
置し、更にスペーサ２０を散布した上に、液体状態の第
１のポリマー−液晶混合物２１を滴下し、カプトンシー
トをかぶせた後、画素電極基板１０を真空パックし、紫
外線照射を行い、ポリマー２４を硬化し、図２（ａ）に
示す様に画素電極基板１０上に赤色の二色性染料を添加
した第１のＧＨ型液晶を有するＧＨ−ＰＤＬＣの第１の
ポリマー−液晶混合物２１を形成する。

【００２１】次いで第１のポリマー−液晶混合物２１上
に図２（ｂ）に示す様にフォトレジスト２６を塗布し、
図２（ｃ）に示す様にマスク２７上方より露光を行い、
図２（ｄ）に示す様に現像により露光部分のフォトレジ
ストを除去し、更に図２（ｅ）に示す様にフォトレジス
トに被覆される部分を残しエッチングを行った後、図２
（ｆ）に示す様にマスク部分のレジストを除去し、画素
電極基板１０に第１のポリマー−液晶混合物２１からな
る赤色の領域２８を形成する。

【００２２】そしてこれと同様の工程を、緑色に着色さ
れた第２の液晶組成物２２ａを有する第２のポリマー−
液晶混合物２２及び、青色に着色された第３の液晶組成
物２３ａを有する第３のポリマー−液晶混合物２３によ
り夫々行い、図３に示すように画素電極基板１０上に、
第１のポリマー−液晶混合物２１からなる赤色（Ｒ）の
領域２８、第２のポリマー−液晶混合物２２からなる緑
色（Ｇ）の領域３０、第３のポリマー−液晶混合物２３
からなる青色（Ｂ）の領域３１が繰り返し形成されこの
赤、緑、青の１組の領域３２により１画素を構成する事
となる。

【００２３】この後この様に赤、緑、青の領域２８、３
０、３１が繰り返し形成される画像電極基板１０及び対
向電極基板１５を重ね合わせシール接着剤（図示せず）
１を硬化させ液晶表示素子１の製造工程を終了する事と
なる。

【００２４】この様にして形成された液晶表示素子１に
光を透過した場合、例えば赤色（Ｒ）の領域２８にあっ
ては、両電極１３、１７間の電圧がＯＦＦの場合、図４
（ａ）に示すように入射光は第１の液晶ドロップレット
中の赤色の染料により、緑、青の光が吸収され、残った
赤の光が第１の液晶ドロップレット中で散乱され赤色の
散乱光が出射される。

【００２５】又両電極１３、１７間に電圧がＯＮされた
場合、図４（ｂ）に示す様に入射光は、第１の液晶ドロ
ップレット中をそのまま透過する事となる。

【００２６】又緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の領域３０、３
１に於いても同様に、両電極１３、１７間の電圧がＯＦ
Ｆの場合は、緑色及び青色の光が散乱され散乱光のみが
出射される。電圧がＯＮの場合は光がそのまま透過す
る。

【００２７】本発明のＬＣＤの背面に黒板を配置し、反
射型ＬＣＤを構成する。この場合、電圧がＯＮの時入射
光はＬＣＤ背面の黒板に吸収される。従って、電圧ＯＮ
時に黒の表示であり、電圧ＯＦＦ時に各領域に添加され
た染料による色が表示される。白の表示は各領域２８、
３０、３１を電圧ＯＦＦの状態にする事で実現出来る。
こうして、各領域２８、３０、３１のＯＮ−ＯＦＦに応
じて、カラー表示が可能となる。

【００２８】こうして得られた本発明の液晶表示装置の
反射率及びコントラスト比を図１８に示す測定装置で測
定した。測定はサンプル１００中央から法線方向の位置
に距離３０ｃｍで輝度計１０１を配置し、ほぼ同じ高さ
に前記法線方向と３０°の角度を成す方向に図示するよ
うに３波長管の螢光灯１０２ａ、１０２ｂを２つ配置し
てサンプル部分の照度が５８０ルクスとなるようにし
て、標準拡散板（ＭｇＯ板）の輝度を測定し、この輝度
を反射率１００％とし、サンプルの反射率及びコントラ
ストを測定した。その結果、電圧無印加時の反射率は４
０％と高い値を得た。また、コントラスト比を測定した
ところ、８：１と極めて高い値を得た。

【００２９】この様な構成にすれば、液晶組成物２１ａ
〜２３ａ中に染料２１ｃ〜２３ｃが添加されるＧＨ−Ｐ
ＤＬＣ２１〜２３により表示制御を行うことから、階調
表示が可能で偏光板及びカラーフィルタを用いる事無く
カラー表示を行う事ができ、光の反射率が著しく向上さ
れ、十分な明るさが得られ、明るくコントラストの良い
良好な表示が成されると共に、コストの低減も図られ
る。また本実施例においては、後方に黒板を配置し、反
射型ＬＣＤを構成したが、反射板を用いた構成において
も同様の効果が得られる。

【００３０】この様な液晶表示素子１を用い、反射型Ｌ
ＣＤだけではなく、直視型のワードプロセッサやパーソ
ナルコンピュータの端末を構成したり、更には、シュリ
レーン光学系とを組み合わせる事により、投影型の液晶
表示装置を構成した場合も、カラーフィルタを用いない
ため、十分に明るく、低コスト且つ十分なコントラスト
を得ることが可能となる。

【００３１】次に、本発明の第２の実施例を図６乃至図
９を参照して説明する。

【００３２】本実施例は第１の実施例において、液晶組
成物中に二色性染料を添加し、ポリマーを液晶組成物に
添加した二色性染料と補色の染料で着色したものであ
り、他は、その製造工程も第１の実施例と同一である事
から同一部分については同一符号を付しその説明を省略
する。 即ち本実施例にあっては、画素電極基板１０及
び対向電極基板１５の間隙に封入される第４及び第５の
ポリマー−液晶混合物３７、３８は、紫外線硬化樹脂
（ＢＬ−０４５：メルクジャパン（株）社製）に青の染
料（ＵＶ Ｂｌｕｅ １８：三井東圧（株）社製）を添
加した第４のポリマー３７ｂ及び、外線硬化樹脂（ＢＬ
−０４５）に青の補色であるイエローの染料（ＳＩ−４
８６：三井東圧（株）社製）を添加した第５のポリマー
３８ｂ中に、夫々Ｅ−８（ＢＤＨ社製）と各ポリマー３
７ｂ、３８ｂとが夫々８：２の割合となるよう混合させ
たものである。

【００３３】そして第１の実施例と同様の製造工程によ
り、画素電極基板１０上にて第４及び第５のポリマー−
液晶混合物３７、３８が硬化され、夫々の色に着色され
たポリマー内に液晶ドロップレット４０が分散したＰＤ
ＬＣ層を形成する。図７に示す様に夫々青色（Ｂ）の領
域４１、イエロー（Ｙ）の領域４２が繰り返し形成さ
れ、この青、イエローの１組の領域４４により１画素を
構成する事となる。

【００３４】この様にして形成された液晶表示素子２に
光を透過した場合、例えば青色（Ｂの領域４１にあって
は、両電極１３、１７間の電圧がＯＦＦの場合、図８
（ａ）に示すように入射光は第４のポリマー３７ｂ中の
青色の染料により、緑、赤の光が吸収され、残った青の
光が液晶ドロップレット４０中で散乱され青色の散乱光
のみが出射される。又両電極１３、１７間に電圧がＯＮ
された場合、図８（ｂ）に示す様に入射光は、ポリマー
内の染料により青以外の光が吸収され、青色の光が液晶
ドロップレット４０内を透過する。

【００３５】又イエロー（Ｙ）の領域４２に於いても同
様に、両電極１３、１７間の電圧がＯＦＦの場合は、ポ
リマー内の染料で青の光が吸収され、緑と赤との光が液
晶ドロップレット中で散乱され、黄色の散乱光が出射さ
れる。電圧がＯＮの場合は入射光はポリマー内の染料に
より青の光が吸収され、緑と赤との光は、液晶ドロップ
レット中を透過する。両領域４１、４２の電圧がＯＦＦ
であれば、１組の領域４４としては全波長の光が出射さ
れるため白色表示が成される。

【００３６】本発明のＬＣＤの背面に黒板を配置し、反
射型ＬＣＤを構成する。この場合、電圧がＯＮの時入射
光はＬＣＤ背面の黒板に吸収される。従って、電圧ＯＮ
時に黒の表示であり、電圧ＯＦＦ時に各領域に添加され
た染料による色が表示される白の表示は各領域４１、４
２を電圧ＯＦＦの状態にする事で実現出来る。こうし
て、各領域４１、４２のＯＮ−ＯＦＦに応じて、カラー
表示が可能となる。

【００３７】実施例１と同様の方法にて反射率を測定し
た。その結果、電圧無印加時の反射率は５０％と高い値
を得た。また、コントラスト比を測定したところ、８：
１と極めて高い値を得た。

【００３８】この様に構成すれば、第１の実施例と同様
ポリマー３７ｂ、３８ｂ中に染料が添加されるポリマー
−液晶混合物３７〜３８により表示制御を行うことか
ら、偏光板及びカラーフィルタを用いる事無くカラー表
示を行う事ができ、低コストでありながら、反射率が著
しく向上され、十分な明るさ及び広い視認角を得られ、
この様な液晶表示素子２を用いることにより低コストで
ありながら明るく且つ良好なコントラスにて表示可能な
反射型液晶表示装置を得る事が出来る。

【００３９】次に、本発明の第３の実施例を図１０乃至
図１３を参照して説明する。

【００４０】本実施例は第２の実施例における液晶組成
物中に、更に２色性染料を添加したものであり、他は、
その製造工程も第２の実施例と同一である事から同一部
分については同一符号を付しその説明を省略する。

【００４１】即ち本実施例にあっては、画素電極基板１
０及び対向電極基板１５の間隙に封入される第６及び第
７のポリマー−液晶混合物、４７、４８として、紫外線
硬化樹脂（ＢＬ−０４５：メルクジャパン（株）社製）
に青の染料（ＵＶ Ｂｌｕｅ１８： 三井東圧（株）社
製）を添加した第６のポリマー４７ｂ中に、Ｅ−８（Ｂ
ＤＨ社製）に黒の２色性染料（Ｓ−４２８：三井東圧
（株）社製）５０ｃを２ｗｔ％添加したＧＨ型液晶であ
る液晶組成物を、液晶組成物と各ポリマー４７ｂ、４８
ｂとが夫々８：２の割合となるよう混合させたものであ
る。

【００４２】そして第２の実施例と同様の製造工程によ
り、図１１に示す様に画素電極基板１０上にて第６及び
第７のポリマー−液晶混合物４７、４８が硬化され、夫
々の色に着色されたポリマー内に黒の二色性染料を添加
したＧＨ型液晶が分散したＧＨ−ＰＤＬＣ層を形成す
る。夫々青色（Ｂ）の領域５１、イエロー（Ｙ）の領域
５２が繰り返し形成され、この青、及びイエロー１組の
領域５４により１画素を構成する事となる。

【００４３】この様にして形成された液晶表示素子３に
光を透過した場合、例えば青色（Ｂ）の領域５１にあっ
ては、両電極１３、１７間の電圧がＯＦＦの場合、図１
２（ａ）に示すように入射光は第１のポリマー４７ｂ中
の青色の染料４６ｃにより、緑、赤の光が吸収され、残
った青の光は液晶ドロップレット５０中の黒色の染料５
０ｃにより吸収され、入射光は全て吸収され黒表示が成
される事となる。又両電極１３、１７間に電圧がＯＮさ
れた場合、図１２（ｂ）に示す様に入射光のうちの青の
光が液晶ドロップレット５０を透過し、青の表示が成さ
れる事となる。

【００４４】又イエロー（Ｙ）の領域５２においても同
様に、両電極１３、１７間の電圧がＯＦＦの場合は、入
射光が全て吸収され、黒表示が成され、電圧がＯＮの場
合は光が透過され、イエローの表示が成される事とな
る。そして両領域５１、５２のＯＮ−ＯＦＦに応じて
青、イエローの表示が成されると共に、、両領域５１、
５２の電圧がＯＦＦであれば、１組の領域５４としては
黒色表示が成される一方、両領域５１、５２の電圧がＯ
Ｎであれば、１組の領域５４としては白色表示が成され
る事となる。

【００４５】本発明のＬＣＤの背面に黒板を配置し、反
射型ＬＣＤを構成する。この場合、電圧がＯＮの時入射
光は液晶ドロップレット内をそのまま透過し、ポリマー
に添加された染料によって光の吸収をおこし、染料の色
が表示される。白の表示は各領域４１、４２を電圧ＯＮ
の状態にすることで実現出来る。電圧ＯＦＦ時は液晶ド
ロップレット内の染料によって、入射光は全て吸収され
黒色表示される。こうして各領域４１、４２のＯＮ−Ｏ
ＦＦに応じて、カラー表示が可能となる。

【００４６】実施例１と同様の方法にて反射率を測定し
た。その結果、電圧無印加時の反射率は４５％と高い値
を得た。また、コントラスト比を測定したところ、１
３：１と極めて高い値を得た。

【００４７】この様に構成すれば、第２の実施例と同様
着色されるポリマー４７ｂ、４８ｂ及び黒の２色性染料
５０ｃが添加されるＧＨ型の液晶組成物５０からなるＧ
Ｈ−ＰＤＬＣ型のポリマー−液晶混合物４６〜４８によ
り電圧ＯＦＦ時には黒表示を得る一方、電圧ＯＮ時には
カラー表示を得る表示制御が成される事から、偏光板及
びカラーフィルタを用いる事無くカラー表示を行う事が
でき、低コストでありながら、入射光の利用効率が著し
く向上され、十分な明るさ及び広い視認角を得られ、反
射型の液晶表示装置への適用が可能とされる次に、本発
明の第４の実施例を図１４乃至図１７を参照して説明す
る。

【００４８】本実施例は第３の実施例における液晶組成
物中に添加される染料を、黒色の２色性染料に代え、ポ
リマーを着色する染料と補色を成す染料を添加したもの
であり、他は、その製造工程も第３の実施例と同一であ
る事から同一部分については同一符号を付しその説明を
省略する。

【００４９】即ち本実施例にあっては、画素電極基板１
０及び対向電極基板１５の間隙に、Ｅ−８（ＢＤＨ社
製）に黄色の２色性染料（ＳＩ−４８６：三井東圧
（株）社製）５７ｃを２ｗｔ％添加したＧＨ型液晶と、
黄色５７ｃと補色を成す青の染料（ＵＶ Ｂｌｕｅ １
８：三井東圧（株）社製）を添加した紫外線硬化樹脂で
ある第８のポリマー５７ｂとを混合比８：２の割合で混
合させた第８のポリマー−液晶混合物５７と、Ｅ−８
（ＢＤＨ社製）に青の二色性染料（Ｍ−４８３：三井東
圧（株）社製）５８ｃを２ｗｔ％添加したＧＨ型液晶
と、青色５８ｃと補色を成す黄色の染料（ＵＶ Ｙｅｌ
ｌｏｗ １５４９：三井東圧（株）社製）を添加した紫
外線硬化樹脂である第９のポリマー５８ｂとを混合比
８：２の割合で混合させた第９のポリマー−液晶混合物
５８とを封入するものである。

【００５０】そして第３の実施例と同様の製造工程によ
り、図１５に示す様に画素電極基板１０上にて第８及び
第９のポリマー−液晶混合物５７、５８が硬化され、青
色に着色されたポリマーに黄色の二色性染料を添加した
ＧＨ−ＰＤＬＣ層と黄色に着色されたポリマーに青色の
二色性染料を添加したＧＨ−ＰＤＬＣ層を形成する。夫
々ポリマーが青色（Ｂ）の領域６１、黄色（Ｙ）の領域
６２が繰り返し形成され、この青、黄の１組の領域６４
により１画素を構成する事となる。

【００５１】この様にして形成された液晶表示素子５に
光を透過した場合、例えば青色（Ｂ）の領域６１にあっ
ては、両電極１３、１７間の電圧がＯＦＦの場合、図１
６（ａ）に示すように入射光は第１８のポリマー５７ｂ
中の青色の染料により、緑、赤の光が吸収され、残った
青の光は第８の液晶組成物５７ａ中の黄色の二色性染料
により吸収され入射光は全て吸収され黒色の表示が成さ
れる事になる。又両電極１３、１７間に電圧がＯＮされ
た場合、図１６（ｂ）に示す様に入射光のうちのポリマ
ーの染料により青以外の光が吸収され青の光が第８の液
晶ドロップレット中を透過し、青色の表示が成される事
となる。

【００５２】又黄色（Ｙ）の領域６２に於いても同様
に、両電極１３、１７間の電圧がＯＦＦの場合は、入射
光が全て吸収され、電圧がＯＮの場合はポリマー内の染
料により青の光が吸収され、赤と緑の色は、液晶ドロッ
プレット中を光が透過し、黄色の表示が成される事とな
る。そして両領域６１、６２のＯＮ−ＯＦＦに応じて
青、黄色の表示が成されると共に、、両領域６１、６２
の電圧がＯＦＦであれば、１組の領域６４としては黒色
表示が成される一方、両領域６１、６２の電圧がＯＮで
あれば１組の領域６４としては白色表示が成される事と
なる。

【００５３】本発明のＬＣＤの背面に黒板を配置し、反
射型ＬＣＤを構成する。この場合、電圧がＯＮの時入射
光は液晶ドロップレット内をそのまま透過し、ポリマー
に添加された染料によって光の吸収をおこし、染料の色
が表示される。白の表示は各領域４１、４２を電圧ＯＮ
の状態にすることで実現出来る。電圧ＯＦＦ時は液晶ド
ロップレット内の染料によって、光の吸収をおこし、ポ
リマー内の染料は液晶組成物に添加された二色性染料と
補色の関係であるので、液晶ドロップレット内を透過し
た光はポリマー内の染料によって全て吸収される。こう
して各領域４１、４２のＯＮ−ＯＦＦに応じて、カラー
表示が可能となる。

【００５４】実施例１と同様の方法にて反射率を測定し
た。その結果、電圧無印加時の反射率は５０％と高い値
を得た。また、コントラスト比を測定したところ、１
３：１と極めて高い値を得た。

【００５５】この様に構成すれば、第３の実施例と同様
染料が添加されるポリマー５７ｂ、５８ｂ及び、各ポリ
マー５７ｂ、５８ｂの染料と夫々補色を成す２色性染料
５７ｃ、５８ｃが添加されるＧＨ型の液晶組成物からな
る高分子分散型のポリマー−液晶混合物５７、５８によ
り、電圧ＯＦＦ時には黒色表示が成され、電圧ＯＮ時に
は白色表示される表示制御が成される事から、偏光板及
びカラーフィルタを用いる事無くカラー表示を行う事が
でき、低コストでありながら、入射光の利用効率が著し
く向上され、十分な明るさ及び広い視認角を得られ、直
視型の液晶表示装置への適用が可能とされる。又、一般
に２色性比が同じであれば、色味のある染料に比し、黒
色の染料の方が吸収される波長が多い事から、液晶分子
の短軸方向における吸収も多くなるので、黒色の２色性
染料を用いる第３の実施例に比し電圧ＯＮ時の反射率が
向上する。

【００５６】尚本発明は上記実施例に限られるものでな
く、その趣旨を変えない範囲での変更は可能であって、
例えば液晶組成物、ポリマー材料、添加される染料等の
材質は夫々任意である。

【００５７】更に１画素を構成する色の領域の数及び色
の種類、更にはその組み合わせ等、用途にに応じて任意
であり例えば夫々補色を成すマゼンタと緑や、シアンと
赤、黄と青の３種の領域で１画素を構成すると、フルカ
ラー表示をするものであっても良い。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、染
料が添加されるポリマー−液晶混合物を用いてカラー表
示制御を行う事から、偏光板及びカラーフィルタが不要
となり、光の透過率が著しく向上され、明るくコントラ
ストが良く且つ視認角の広い良好な表示が成される事か
ら、大型の投影型表示装置は勿論の事、コストの低減も
図られる事から、低価格の直視型表示装置や、薄く軽量
の反射型表示装置等への適用も十分可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の液晶表示素子の一部を
示す概略説明図である。

【図２】本発明の第１の実施例の画素電極基板上に形成
される色の領域の製造工程を示す工程図であり、（ａ）
は第１のポリマー−液晶混合物の形成を示す説明図、
（ｂ）はフォトレジストの塗布を示す説明図、（ｃ）は
露光を示す説明図、（ｄ）は現像を示す説明図、（ｅ）
はエッチングを示す説明図、（ｆ）はレジスト除去を示
す説明図である。

【図３】本発明の第１の実施例の画素電極基板上に形成
される１画素中の色の領域を示す説明図である。

【図４】本発明の第１の実施例の液晶表示素子の表示制
御を示し、（ａ）は電圧ＯＦＦ時における入射光の吸収
及び散乱を示す説明図、（ｂ）は電圧ＯＮ時における透
過光を示す説明図である。

【図５】本発明の第１の実施例の液晶表示素子の電気光
学特性を示すグラフである。

【図６】本発明の第２の実施例の液晶表示素子の一部を
示す概略説明図である。

【図７】本発明の第２の実施例の画素電極基板上に形成
される１画素中の色の領域を示す説明図である。

【図８】本発明の第２の実施例の液晶表示素子の表示制
御を示し、（ａ）は電圧ＯＦＦ時における入射光の吸収
及び散乱を示す説明図、（ｂ）は電圧ＯＮ時における透
過光を示す説明図である。

【図９】本発明の第２の実施例の液晶表示素子の電気光
学特性を示すグラフである。

【図１０】本発明の第３の実施例の液晶表示素子の一部
を示す概略説明図である。

【図１１】本発明の第３の実施例の画素電極基板上に形
成される１画素中の色の領域を示す説明図である。

【図１２】本発明の第３の実施例の液晶表示素子の表示
制御を示し、（ａ）は電圧ＯＦＦ時における入射光の吸
収を示す説明図、（ｂ）は電圧ＯＮ時における透過光を
示す説明図である。

【図１３】本発明の第４の実施例の液晶表示素子の電気
光学特性を示すグラフである。

【図１４】本発明の第４の実施例の液晶表示素子の一部
を示す概略説明図である。

【図１５】本発明の第４の実施例の画素電極基板上に形
成される１画素中の色の領域を示す説明図である。

【図１６】本発明の第４の実施例の液晶表示素子の表示
制御を示し、（ａ）は電圧ＯＦＦ時における入射光の吸
収を示す説明図、（ｂ）は電圧ＯＮ時における透過光を
示す説明図である。

【図１７】本発明の第４の実施例の液晶表示素子の電気
光学特性を示すグラフである。

【図１８】本発明の液晶表示素子の反射率及びコントラ
スト比を測定する測定装置を示す概略説明図である。

【符号の説明】

１…液晶表示素子 １０…画素電極基板 １５…対向電極基板 ２１…第１のポリマー−液晶混合物 ２２…第２のポリマー−液晶混合物 ２３…第３のポリマー−液晶混合物 ２８…赤色（Ｒ）の領域 ３０…緑色（Ｇ）の領域 ３１…青色（Ｂ）の領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大山 毅 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 石川 正仁 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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次元マトリクス状に形成される画素電
   極を有する画素電極基板と、この画素電極基板に対向さ
   れ対向電極を有する対向電極基板と、前記画素電極基板
   及び前記対向電極基板の間隙に封入されポリマー中に液
   晶組成物を分散して成るポリマー−液晶混合物とを具備
   する液晶表示素子において、前記ポリマー−液晶混合物
   が、夫々異なる二色性染料を添加した複数種類の液晶組
   成物を有する複数種類からなり、前記間隙内にて前記ポ
   リマー−液晶混合物の種類に応じて複数色の領域を形成
   する事を特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】 二次元マトリクス状に形成される画素電
   極を有する画素電極基板と、この画素電極基板に対向さ
   れ対向電極を有する対向電極基板と、前記画素電極基板
   及び前記対向電極基板の間隙に封入されポリマー中に液
   晶組成物を分散して成るポリマー−液晶混合物とを具備
   する液晶表示素子において、前記ポリマー−液晶混合物
   が、夫々異なる色に着色される複数種類のポリマーを有
   する複数種類からなり、前記間隙内にて前記ポリマー−
   液晶混合物の種類に応じて複数色の領域を形成する事を
   特徴とする液晶表示素子。
3. 【請求項３】 二次元マトリクス状に形成される画素電
   極を有する画素電極基板と、この画素電極基板に対向さ
   れ対向電極を有する対向電極基板と、前記画素電極基板
   及び前記対向電極基板の間隙に封入されポリマー中に液
   晶組成物を分散して成るポリマー−液晶混合物とを具備
   する液晶表示素子において、前記ポリマー−液晶混合物
   が、夫々異なる色に着色される複数種類のポリマーを有
   すると共に、前記複数種類のポリマー中に二色性染料を
   添加した液晶組成物を有する複数種類からなり、前記間
   隙内にて前記ポリマー−液晶混合物の種類に応じて複数
   色の領域を形成する事を特徴とする液晶表示素子。
4. 【請求項４】 請求項３において、着色されたポリマー
   の色と液晶組成物に添加した二色性染料の色が補色の関
   係にある事を特徴とする液晶表示素子。