JPH10111523A - Guest host liquid crystal display - Google Patents

Guest host liquid crystal display

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Publication number
JPH10111523A
JPH10111523A JP28322496A JP28322496A JPH10111523A JP H10111523 A JPH10111523 A JP H10111523A JP 28322496 A JP28322496 A JP 28322496A JP 28322496 A JP28322496 A JP 28322496A JP H10111523 A JPH10111523 A JP H10111523A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
guest
host liquid
dye
display device
Prior art date
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Pending
Application number
JP28322496A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiichi Arakawa
清一 荒川
Masataka Matsude
雅隆 松手
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP28322496A priority Critical patent/JPH10111523A/en
Publication of JPH10111523A publication Critical patent/JPH10111523A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゲストホスト液晶表示装置に有用な複合型の
黒色二色性色素を提供する。 【解決手段】 ゲストホスト液晶表示装置は所定の間隙
を介して互いに接合した一対の基板1,2と、複合型の
二色性色素3を含有し両基板1,2の間隙に保持された
ゲストホスト液晶4と、各基板1,2に形成されゲスト
ホスト液晶4に電圧を印加する電極5,6とを備えてい
る。二色性色素3は少くとも450nm付近に吸収極大を
持つ橙色色素、500nm〜560nmの範囲に吸収極大を
持つ赤色色素、580nm〜600nmの範囲に吸収極大を
持つマゼンタ色/青色色素及び630nm〜660nmの範
囲に吸収極大を持つ青色色素を含む混合物からなり、ゲ
ストホスト液晶4に添加された時全体として黒色を呈す
るように配合されている。
(57) [Problem] To provide a composite black dichroic dye useful for a guest-host liquid crystal display device. SOLUTION: A guest host liquid crystal display device includes a pair of substrates 1 and 2 bonded to each other via a predetermined gap, and a guest containing a composite type dichroic dye 3 and held in the gap between the two substrates 1 and 2. A host liquid crystal 4 and electrodes 5 and 6 formed on each of the substrates 1 and 2 for applying a voltage to the guest host liquid crystal 4 are provided. The dichroic dye 3 is an orange dye having an absorption maximum at least around 450 nm, a red dye having an absorption maximum in the range of 500 nm to 560 nm, a magenta / blue dye having an absorption maximum in the range of 580 nm to 600 nm, and 630 nm to 660 nm. And a mixture containing a blue dye having an absorption maximum in the range described above, so that when added to the guest-host liquid crystal 4, it is compounded so as to exhibit a black color as a whole.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はゲストホスト液晶表
示装置に関する。より詳しくは、ホストとなるネマティ
ック液晶にゲストとして添加される二色性色素の組成に
関する。
The present invention relates to a guest-host liquid crystal display device. More specifically, the present invention relates to a composition of a dichroic dye added as a guest to a nematic liquid crystal serving as a host.

【0002】[0002]

【従来の技術】ゲストホスト液晶表示装置は、ネマティ
ック液晶中に二色性色素を溶解させ、電界の作用により
ネマティック液晶の分子と共に二色性色素の配向制御を
行なう。二色性色素は光吸収に異方性を有し、これを利
用して液晶表示装置の透過光を制御する。このゲストホ
スト液晶表示装置は透過型と反射型がある。いずれの場
合も白黒表示を行なう時には黒色の二色性色素を用い
る。更に、これとマイクロカラーフィルタを組み合わせ
るとフルカラーのゲストホスト液晶表示装置が得られ
る。従って、二色性色素としては先ず白黒表示に適した
黒色色素でなければならない。しかしながら、単色色素
で黒色を実現するのは困難である。通常、何種類かの単
色色素を配合して複合型の黒色色素を調製している。
2. Description of the Related Art In a guest-host liquid crystal display device, a dichroic dye is dissolved in a nematic liquid crystal, and the orientation of the dichroic dye is controlled together with the nematic liquid crystal molecules by the action of an electric field. The dichroic dye has anisotropy in light absorption, and uses this to control the transmitted light of the liquid crystal display device. This guest-host liquid crystal display device includes a transmission type and a reflection type. In any case, a black dichroic dye is used for black and white display. Further, when this is combined with a micro color filter, a full-color guest-host liquid crystal display device can be obtained. Therefore, the dichroic dye must first be a black dye suitable for monochrome display. However, it is difficult to achieve black with a single color dye. Usually, several types of monochromatic dyes are blended to prepare a composite black dye.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】一般に、二色性色素に
は次のような特性が要求される。(1)二色性比が高い
こと、(2)吸光係数が高いこと及び(3)液晶に対す
る相溶性又は溶解性が高いことである。即ち、二色性比
が高い程光吸収の異方性が大きいのでコントラストが高
くなる。又、吸光係数が高い程少量の添加量で十分なコ
ントラストが得られる。更に、液晶に対する溶解度が高
い程低温での析出が無く所望のコントラストが得られ
る。ところで、黒色色素については400nm〜700nm
という広い可視光波長領域で吸収が大きく且つ二色性比
も高い必要がある。従って、黒色色素体を構成する複数
の単色色素が各々上記の条件(1)〜(3)を満足する
必要がある。しかし、全ての波長範囲で上記の条件を満
たす色素を揃えるのは容易ではない。たとえ、そのよう
な色素が用意されたとしても配合によって十分な黒色色
素を調製するのは容易ではない。特に、600nm以上に
吸収極大を持つ青色色素としては、従来耐光性の良いア
ントラキノン系色素が使われてきた。しかし、この種の
色素は吸光係数が低いのでコントラストを高くする為に
は大量に添加しなければならなかった。大量の添加は色
素の低温析出が起り易くなるばかりでなく、液晶に対し
ては本来不純物である色素を混入する為動作特性が悪化
する。特に最近は、薄膜トランジスタを画素スイッチン
グ用に用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置が主
流になるにつれ、液晶の動作特性を正常に維持する必要
がある。
In general, dichroic dyes are required to have the following characteristics. (1) The dichroic ratio is high, (2) the extinction coefficient is high, and (3) the compatibility or solubility with the liquid crystal is high. That is, the higher the dichroic ratio, the greater the anisotropy of light absorption, and the higher the contrast. Also, as the extinction coefficient increases, a sufficient contrast can be obtained with a small amount of addition. Furthermore, the higher the solubility in the liquid crystal, the lower the deposition at low temperatures and the higher the desired contrast. By the way, for a black pigment, 400 nm to 700 nm
It is necessary to have a large absorption in a wide visible light wavelength region and a high dichroic ratio. Therefore, it is necessary that a plurality of monochromatic dyes constituting the black dye body satisfy the above conditions (1) to (3). However, it is not easy to prepare dyes satisfying the above conditions in all wavelength ranges. Even if such a dye is prepared, it is not easy to prepare a sufficient black dye by blending. In particular, as a blue dye having an absorption maximum at 600 nm or more, an anthraquinone dye having good light resistance has been used. However, this type of dye had to be added in large amounts in order to increase the contrast because of its low extinction coefficient. Addition of a large amount not only tends to cause low-temperature precipitation of the dye, but also deteriorates the operation characteristics of the liquid crystal because the dye, which is essentially an impurity, is mixed. In particular, recently, as active matrix type liquid crystal display devices using thin film transistors for pixel switching have become mainstream, it is necessary to maintain normal operation characteristics of liquid crystals.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明は二色性比、吸光係数及び液晶に対す
る相溶性が高い複合型の黒色色素を用いたゲストホスト
液晶表示装置を提供することを目的とする。かかる目的
を達成する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明にか
かるゲストホスト液晶表示装置は基本的な構成として、
所定の間隙を介して互いに接合した一対の基板と、複合
型の二色性色素を含有し該間隙に保持されたゲストホス
ト液晶と、各基板に形成され該ゲストホスト液晶に電圧
を印加する電極とを備えている。特徴事項として、前記
二色性色素は少くとも450nm付近に吸収極大を持つ橙
色色素、500nm〜560nmの範囲に吸収極大を持つ赤
色色素、580nm〜600nmの範囲に吸収極大を持つマ
ゼンタ色/青色色素及び630nm〜660nmの範囲に吸
収極大を持つ青色色素を含む混合物からなり、該ゲスト
ホスト液晶に添加された時全体として黒色を呈するよう
に配合されている。好ましくは、前記二色性色素は更に
400nm付近に吸収極大を持つ黄色色素及び700nm付
近に吸収極大を持つ青色色素を含む混合物からなり、4
00nm〜700nmの可視光波長領域で略フラットな吸収
を有する。前記二色性色素は、混合物全体として400
nm〜700nmの可視光波長領域のうち500nm〜620
nmの波長範囲で相対的に吸収が大きく500nm以下及び
620nm以上の波長範囲で相対的に吸収が小さい。例え
ば、前記二色性色素は厚みが5μmのゲストホスト液晶
に添加した場合、400nm〜500nmの吸光度が0.8
〜1.0で、500nm〜650nmの吸光度が1.0〜
1.5で、650nm〜700nmの吸光度が1.0〜1.
5から徐々に下がっている。好ましくは、前記二色性色
素は1.0重量%〜5.0重量%の割合でゲストホスト
液晶に添加されている。更に、好ましくは二色性色素は
2.0重量%〜4.0重量%の割合でゲストホスト液晶
に添加されている。好ましくは、前記ゲストホスト液晶
表示装置は誘電異方性が負のネマティック液晶分子を主
体とし、上下の基板に対して垂直に分子配向している。
又、好ましくは一方の基板は透明で入射側に位置し、他
方の基板は反射側に位置し下から順に反射層及び四分の
一波長板層が形成されている。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides a guest-host liquid crystal display device using a composite black dye having high dichroic ratio, extinction coefficient and high compatibility with liquid crystal. The purpose is to provide. The following measures were taken to achieve this purpose. That is, the guest-host liquid crystal display device according to the present invention has a basic configuration,
A pair of substrates joined to each other via a predetermined gap, a guest-host liquid crystal containing a complex type dichroic dye and held in the gap, and an electrode formed on each substrate and applying a voltage to the guest-host liquid crystal And Characteristically, the dichroic dye is an orange dye having an absorption maximum at least around 450 nm, a red dye having an absorption maximum in the range of 500 nm to 560 nm, and a magenta / blue dye having an absorption maximum in the range of 580 nm to 600 nm. And a mixture containing a blue dye having an absorption maximum in the range of 630 nm to 660 nm, and is blended so as to exhibit a black color as a whole when added to the guest-host liquid crystal. Preferably, the dichroic dye further comprises a mixture containing a yellow dye having an absorption maximum near 400 nm and a blue dye having an absorption maximum near 700 nm.
It has a substantially flat absorption in the visible light wavelength region from 00 nm to 700 nm. The dichroic dye is 400
500 nm to 620 in the visible light wavelength region of 500 nm to 700 nm.
Absorption is relatively large in the wavelength range of nm, and relatively small in the wavelength range of 500 nm or less and 620 nm or more. For example, when the dichroic dye is added to a guest host liquid crystal having a thickness of 5 μm, the absorbance at 400 nm to 500 nm is 0.8 μm.
~ 1.0, absorbance at 500nm ~ 650nm is 1.0 ~
At 1.5, the absorbance at 650-700 nm is 1.0-1.
It is gradually falling from 5. Preferably, the dichroic dye is added to the guest-host liquid crystal at a ratio of 1.0% by weight to 5.0% by weight. Further, the dichroic dye is preferably added to the guest-host liquid crystal at a ratio of 2.0% by weight to 4.0% by weight. Preferably, the guest-host liquid crystal display device is mainly composed of nematic liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy, and has a molecular orientation perpendicular to upper and lower substrates.
Preferably, one substrate is transparent and located on the incident side, and the other substrate is located on the reflecting side and has a reflecting layer and a quarter-wave plate layer formed in order from the bottom.

【0005】本発明にかかる複合型の二色性色素は黒色
即ち400nm〜700nmの全波長範囲で高い吸収と二色
性比を有する。理想的には、本複合型二色性色素は40
0nm付近に吸収極大(λmax)を持つ黄色色素、450nm
付近にλmax を持つ橙色色素、500nm〜560nm付近
にλmax を持つ赤色色素、580nm〜620nm付近にλ
max を持つマゼンタ色/青色色素、630nm〜660nm
付近にλmax を持つ青色色素及び700nm付近にλmax
を持つ青色色素の6種を混合した組成物であり、可視光
の全波長域でフラットな吸収を有する。尚、人間の視感
度の関係から400nm付近に吸収極大を持つ黄色色素及
び700nm付近に吸収極大を持つ青色色素を除いても、
見掛け上十分実使用に耐える黒色が実現できる。この場
合は、添加色素を6種類から4種類に減らすことが可能
である。且つ、添加する残りの4種類の色素の吸収係数
が高ければ混合物全体として少量の添加で高いコントラ
ストが得られるというメリットがある。視感度を考える
と500nm〜620nm付近の吸収が大きく、その他の波
長範囲では若干吸収が小さめでも差し支えない。吸収の
目安として、例えば5μmの厚みを有するゲストホスト
液晶セルで、400nm〜500nmの吸光度が0.8〜
1.0、500nm〜650nmの吸光度が1.0〜1.5
であることが好ましい。650nmより長波長側では、5
00nm〜650nmの吸収体の延長線上で波長が長くなる
につれて吸光度が小さくなっても差し支えない。好まし
くは、二色性色素の濃度は液晶に対し1重量%〜5重量
%添加する。更に、好ましくは二色性色素は2重量%〜
4重量%添加する。これより多いと低温での析出が多
く、又電気光学特性に悪影響を及ぼす。これより少いと
吸収が低くコントラストが十分とれなくなってしまう。
ゲストホスト液晶は誘電異方性が負のネマティック液晶
分子を主体として用い、液晶分子は垂直配向とする。こ
うすると白色状態が出易く且つコントラストも高くな
る。
The composite dichroic dyes according to the present invention are black, ie have a high absorption and a dichroic ratio in the entire wavelength range from 400 nm to 700 nm. Ideally, the composite dichroic dye should be 40
Yellow dye with absorption maximum (λmax) near 0 nm, 450 nm
Orange dye having λmax in the vicinity, red dye having λmax in the vicinity of 500 nm to 560 nm, λ in the vicinity of 580 nm to 620 nm
magenta / blue dye with max, 630nm-660nm
Blue dye with λmax near λmax and λmax near 700 nm
Is a composition in which six kinds of blue pigments having the following formulas are mixed, and has a flat absorption in the entire wavelength region of visible light. In addition, even if a yellow dye having an absorption maximum near 400 nm and a blue dye having an absorption maximum near 700 nm are excluded from the relationship of human visibility,
It is possible to realize a black color that is apparently enough for practical use. In this case, the number of added dyes can be reduced from six to four. Further, if the absorption coefficients of the remaining four kinds of dyes to be added are high, there is an advantage that a high contrast can be obtained by adding a small amount of the whole mixture. Considering the visibility, the absorption around 500 nm to 620 nm is large, and the absorption is slightly smaller in other wavelength ranges. As a measure of absorption, for example, in a guest-host liquid crystal cell having a thickness of 5 μm, the absorbance at 400 nm to 500 nm is 0.8 to
1.0, absorbance at 500 nm to 650 nm is 1.0 to 1.5
It is preferred that On the longer wavelength side than 650 nm, 5
The absorbance may be reduced as the wavelength becomes longer on the extension of the absorber of 00 nm to 650 nm. Preferably, the concentration of the dichroic dye is 1% by weight to 5% by weight based on the liquid crystal. More preferably, the dichroic dye is from 2% by weight to
Add 4% by weight. If the amount is more than this, precipitation at a low temperature is large, and the electro-optical characteristics are adversely affected. If it is less than this, the absorption is low and the contrast cannot be sufficiently obtained.
The guest host liquid crystal mainly uses nematic liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy, and the liquid crystal molecules are vertically aligned. In this case, a white state easily appears and the contrast is increased.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の最良
な実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明にかかる
ゲストホスト液晶表示装置の基本的な構成を示す模式図
である。(A)は電圧無印加状態(オフ状態)を示し、
(B)は電圧印加状態(オン状態)を示している。図示
するように、本ゲストホスト液晶表示装置は基本的な構
成として、所定の間隙を介して互いに接合した一対の基
板1,2と、複合型の二色性色素3を含有し両基板1,
2の間隙に保持されたゲストホスト液晶4と、各基板
1,2に形成されゲストホスト液晶4に電圧を印加する
対向電極5及び反射電極6とを備えている。特徴事項と
して、二色性色素は少くとも450nm付近に吸収極大を
持つ橙色色素(以下色素Bと云う)、500nm〜560
nmの範囲に吸収極大を持つ赤色色素(以下色素Cと云
う)、580nm〜600nmの範囲で吸収極大を持つマゼ
ンタ色/青色色素(以下色素Dと云う)及び630nm〜
660nmの範囲に吸収極大を持つ青色色素(以下色素E
と云う)を含む混合物からなり、ゲストホスト液晶4に
添加された時全体として黒色を呈するように配合されて
いる。場合によっては、二色性色素3は更に400nm付
近に吸収極大を持つ黄色色素(以下色素Aと云う)及び
700nm付近に吸収極大を持つ青色色素(以下色素Fと
云う)を含む混合物であっても良い。この場合には40
0nm〜700nmの可視光波長領域で略フラットな吸収を
有する。本発明にかかる二色性色素3は4種類の必須の
色素B,色素C,色素D,色素Eを含んでいる場合、混
合物全体として400nm〜700nmの可視光波長領域の
うち視感度が比較的高い500nm〜620nmの波長範囲
で相対的に吸収が大きく、視感度が比較的低い500nm
以下及び620nm以上の波長範囲で相対的に吸収が小さ
い。例えば、本発明にかかる二色性色素3は厚みが5μ
mのゲストホスト液晶に添加した場合、400nm〜50
0nmの吸光度が0.8〜1.0で、500nm〜650nm
の吸光度が1.0〜1.5で、650nm〜700nmの吸
光度が1.0〜1.5から徐々に下がっている。二色性
色素3は1.0重量%〜5.0重量%の割合でゲストホ
スト液晶4に添加されている。より好ましくは、2.0
重量%〜4.0重量%の割合でゲストホスト液晶4に添
加されている。添加量がこれより多いと低温での析出が
多く、又ゲストホスト液晶4の電気光学特性に悪影響を
及ぼす。添加量がこれより少ないと吸収が低くコントラ
ストが十分とれなくなってしまう。ゲストホスト液晶4
は誘電異方性が負のネマティック液晶分子7を主体と
し、上下の基板1,2に対して垂直に分子配向してい
る。垂直配向は水平配向に比べ白色の状態が出易くコン
トラストも高くなる。本ゲストホスト液晶表示装置は反
射型である。一方の基板1は透明で入射側に位置し、他
方の基板2は反射側に位置し下から順に反射層及び四分
の一波長板層8が形成されている。尚、本例では反射層
は反射電極6を兼ねている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a guest-host liquid crystal display device according to the present invention. (A) shows a voltage non-applied state (off state),
(B) shows a voltage application state (ON state). As shown in the drawing, the guest-host liquid crystal display device has a basic configuration in which a pair of substrates 1 and 2 bonded to each other with a predetermined gap therebetween and a composite type dichroic dye 3
The liquid crystal display includes a guest-host liquid crystal 4 held in a gap between the two, and a counter electrode 5 and a reflection electrode 6 formed on each of the substrates 1 and 2 for applying a voltage to the guest-host liquid crystal 4. As a characteristic feature, the dichroic dye is an orange dye having an absorption maximum at least around 450 nm (hereinafter referred to as dye B), 500 nm to 560.
red dye having an absorption maximum in the range of nm (hereinafter referred to as Dye C), magenta / blue dye (hereinafter referred to as Dye D) having an absorption maximum in the range of 580 nm to 600 nm, and 630 nm to
Blue dye having an absorption maximum in the range of 660 nm (hereinafter referred to as dye E
) Is added to the guest-host liquid crystal 4 so as to exhibit a black color as a whole. In some cases, the dichroic dye 3 is a mixture further containing a yellow dye having an absorption maximum around 400 nm (hereinafter referred to as dye A) and a blue dye having an absorption maximum near 700 nm (hereinafter referred to as dye F). Is also good. In this case 40
It has a substantially flat absorption in the visible light wavelength region of 0 nm to 700 nm. When the dichroic dye 3 according to the present invention contains four essential dyes B, C, D and E, the mixture as a whole has a relatively high luminosity in the visible light wavelength region of 400 nm to 700 nm. The absorption is relatively large in the high wavelength range of 500 nm to 620 nm, and the visibility is relatively low at 500 nm.
Absorption is relatively small below and in the wavelength range above 620 nm. For example, the dichroic dye 3 according to the present invention has a thickness of 5 μm.
400 nm to 50 nm
The absorbance at 0 nm is 0.8-1.0, and 500 nm-650 nm
Has an absorbance of 1.0 to 1.5, and the absorbance at 650 nm to 700 nm gradually decreases from 1.0 to 1.5. The dichroic dye 3 is added to the guest-host liquid crystal 4 at a ratio of 1.0% by weight to 5.0% by weight. More preferably, 2.0
% By weight to 4.0% by weight. If the addition amount is larger than this, precipitation at a low temperature is large, and the electro-optical characteristics of the guest-host liquid crystal 4 are adversely affected. If the amount is less than this, the absorption is low and the contrast cannot be sufficiently obtained. Guest Host LCD 4
Are mainly composed of nematic liquid crystal molecules 7 having a negative dielectric anisotropy, and are vertically oriented with respect to the upper and lower substrates 1 and 2. In the vertical alignment, a white state is more likely to appear and the contrast is higher than in the horizontal alignment. The present guest host liquid crystal display device is of a reflection type. One substrate 1 is transparent and located on the incident side, and the other substrate 2 is located on the reflecting side and has a reflective layer and a quarter-wave plate layer 8 formed in order from the bottom. In this example, the reflection layer also serves as the reflection electrode 6.

【0007】本実施形態では、四分の一波長板層8及び
反射層(反射電極)6を内蔵させることで、偏光板を用
いることなく反射型のゲストホスト液晶表示装置を得て
いる。白黒のコントラストを得る為に、印加電圧オフの
状態(A)ではネマティック液晶分子7は垂直配向して
いる。これに倣って二色性色素3も垂直配向しており、
入射光を吸収せず高い反射率が得られる。一方(B)に
示す電圧印加状態では、ネマティック液晶分子7と共に
二色性色素3も水平方向に移行し、光吸収が増大し反射
率が低くなる。従って、黒表示が得られる。この吸収の
変化は四分の一波長板層8を設けることにより一層強調
される。本ゲストホスト液晶表示装置は反射型で白黒表
示が可能である。場合によっては、マイクロカラーフィ
ルタを挿着することによりフルカラーの画像表示を行な
うことができる。かかる構成において、最も重要なこと
は二色性色素3がきちんとした黒色を呈することであ
る。この点に鑑み、本発明では少くとも吸収極大の異な
る4種の単色色素B,C,D,Eを混合することで、高
い吸収と二色性比を有する複合型の黒色二色性色素を実
現している。更に、2種類の単色色素A,Fを添加する
ことにより、略全波長領域でフラットな吸収を有する理
想的な黒色色素が得られる。但し、色素A,Fは必ずし
も必須なものではない。人間の視感度の関係から400
nm付近に吸収極大を有する色素A及び700nm付近に吸
収極大を有する色素Fを除いても、見掛け上実使用に耐
える黒色が実現可能である。この場合は、色素の種類が
少くて済み且つこれらの色素の吸収係数が高ければ少量
の添加で高いコントラストが得られるというメリットが
ある。これにより、ゲストホスト液晶の電気光学的特性
に悪影響を及ぼすことが少くなる。
In this embodiment, a reflection type guest-host liquid crystal display device is obtained without using a polarizing plate by incorporating the quarter-wave plate layer 8 and the reflection layer (reflection electrode) 6. In order to obtain a black-and-white contrast, the nematic liquid crystal molecules 7 are vertically aligned in the state (A) where the applied voltage is off. Following this, the dichroic dye 3 is also vertically aligned,
High reflectance is obtained without absorbing incident light. On the other hand, when the voltage is applied as shown in FIG. 3B, the dichroic dye 3 moves in the horizontal direction together with the nematic liquid crystal molecules 7, so that the light absorption increases and the reflectance decreases. Therefore, a black display is obtained. This change in absorption is further accentuated by the provision of the quarter-wave plate layer 8. The present guest host liquid crystal display device is of a reflection type and can perform monochrome display. In some cases, full-color image display can be performed by inserting a micro color filter. In this configuration, the most important thing is that the dichroic dye 3 exhibits a neat black color. In view of this point, in the present invention, by mixing at least four types of monochromatic dyes B, C, D, and E having different absorption maximums, a composite black dichroic dye having a high absorption and a dichroic ratio can be obtained. Has been realized. Further, by adding two types of monochromatic dyes A and F, an ideal black dye having flat absorption in almost the entire wavelength region can be obtained. However, the dyes A and F are not necessarily essential. 400 due to human visibility
Even if the dye A having an absorption maximum near nm and the dye F having an absorption maximum near 700 nm are excluded, it is possible to realize a black color apparently enduring practical use. In this case, there is an advantage that a high contrast can be obtained by adding a small amount of the dye if only a small number of dyes are required and the absorption coefficient of these dyes is high. Thereby, adverse effects on the electro-optical characteristics of the guest-host liquid crystal are reduced.

【0008】図2を参照して、図1に示したゲストホス
ト液晶表示装置の動作を詳細に説明する。(A)は電圧
無印加状態で、表示装置は透過状態となり白が表示され
る。(B)は電圧印加状態を示し、表示装置は吸収状態
となり黒が表示される。先ず(A)の電圧無印加状態
で、外部から光が入射した場合を考える。入射光は互い
に直交する偏光成分である第1の振動成分Xと第2の振
動成分Yに分けて考えることができる。振動成分Xは紙
面と平行な直線偏光であり、他の振動成分Yは紙面に垂
直な直線偏光である。電圧無印加時では、ネマティック
液晶分子7は垂直配向している。これに合わせて、二色
性色素3も垂直配向している。従って、振動成分X及び
振動成分Y共にゲストホスト液晶層4を全面的に透過す
る。反射光は振動成分Xと振動成分Yが互いに入れ替わ
るだけであり、何ら光変調を受けない。これに対して
(B)の電圧印加状態では、負の誘電異方性を有するネ
マティック液晶分子7は垂直配向から水平配向に移行す
る。これに伴なって二色性色素3も垂直配向から水平配
向に移行する。一方の振動成分Xは液晶分子7の水平配
向方向と同一である為、同じ方向に配向している黒色の
二色性色素3によって吸収される。しかし、他の振動成
分Yは色素分子の水平配向方向と直交している為全く吸
収されない。従って、振動成分Yはゲストホスト液晶4
を通過し、更に四分の一波長板層8に進入する。この後
反射電極6で反射され、再び四分の一波長板層8を通過
する。振動成分Yは四分の一波長板層8を往復で2回通
ったことになり、偏光方向が90°回転する。そうする
と、今度は二色性色素3の水平配向方向と一致する為、
光が吸収される。このようにして、入射光に含まれる全
ての振動成分が往路或いは復路のどちらかで吸収される
為、偏光板無しで偏光板付きの透過型ゲストホスト液晶
表示装置並のコントラストが得られる。
The operation of the guest-host liquid crystal display device shown in FIG. 1 will be described in detail with reference to FIG. (A) is a state in which no voltage is applied, the display device is in a transmissive state, and white is displayed. (B) shows a voltage applied state, and the display device is in an absorbing state, and black is displayed. First, consider a case where light is incident from the outside in the state of (A) where no voltage is applied. The incident light can be considered separately as a first vibration component X and a second vibration component Y, which are polarization components orthogonal to each other. The vibration component X is linearly polarized light parallel to the paper surface, and the other vibration component Y is linearly polarized light perpendicular to the paper surface. When no voltage is applied, the nematic liquid crystal molecules 7 are vertically aligned. In accordance with this, the dichroic dye 3 is also vertically aligned. Therefore, both the vibration component X and the vibration component Y are completely transmitted through the guest-host liquid crystal layer 4. In the reflected light, only the vibration component X and the vibration component Y are interchanged, and no light modulation is performed. On the other hand, in the voltage application state (B), the nematic liquid crystal molecules 7 having negative dielectric anisotropy shift from vertical alignment to horizontal alignment. Along with this, the dichroic dye 3 also shifts from vertical alignment to horizontal alignment. Since one vibration component X is the same as the horizontal alignment direction of the liquid crystal molecules 7, it is absorbed by the black dichroic dye 3 aligned in the same direction. However, the other vibration component Y is not absorbed at all because it is orthogonal to the horizontal orientation direction of the dye molecule. Therefore, the vibration component Y is the guest host liquid crystal 4
And further enters the quarter-wave plate layer 8. Thereafter, the light is reflected by the reflection electrode 6 and again passes through the quarter-wave plate layer 8. The vibration component Y has passed through the quarter-wave plate layer 8 twice in a reciprocating manner, and the polarization direction is rotated by 90 °. Then, since this time coincides with the horizontal alignment direction of the dichroic dye 3,
Light is absorbed. In this manner, all the vibration components included in the incident light are absorbed in either the outward path or the return path, so that a contrast equivalent to that of a transmission type guest-host liquid crystal display device with a polarizing plate can be obtained without a polarizing plate.

【0009】以下、本発明にかかる複合型の二色性色素
の具体的な実施例を詳細に説明する。前述したように黒
色色素は単独の色素では実現が難しく、本発明では少く
とも4種類以上の単色色素の混合により黒色色素を調製
している。理想的な黒色は400nm〜700nmの波長範
囲で異なる波長毎に吸収極大を持つ6種類の色素を混合
することで実現可能である。第1実施例では可視光波長
領域で異なる吸収極大を有する6種類の色素A,B,
C,D,E,Fを全て混合して理想的な複合型黒色二色
性色素を得ている。夫々の色素の分子構造式を図10な
いし図13に示す。400nm付近に吸収極大(λmax)を
持つ黄色色素Aとして、図10に示した色素番号1及び
2の色素が挙げられる。又、450nm付近にλmax を持
つ橙色色素Bとして、図10に示した色素番号3及び4
の色素が挙げられる。500nm〜560nm付近にλmax
を持つ赤色色素Cとして、図11に示した色素番号5〜
8の色素が挙げられる。580nm〜600nm付近にλma
x を持つマゼンタ色/青色色素Dとして、図12に示し
た色素番号9〜12の色素及び図13に示した色素番号
14の色素が挙げられる。630nm〜660nm付近にλ
max を持つ青色色素Eとして、図13に示した色素番号
13及び15の色素が挙げられる。最後に、700nm付
近にλmax を持つ青色Fとして、図13に示した色素番
号16の色素が挙げられる。これらの色素はいずれも高
い二色性及び高い吸光性を有すると共に、ネマティック
液晶に対して優れた相溶性を備えている。吸収波長に対
応して色素材料を選定し、夫々の吸光係数を勘案して混
合比率を設定してやればフラットな吸収を持つ黒色色素
が実現できる。
Hereinafter, specific examples of the composite dichroic dye according to the present invention will be described in detail. As described above, it is difficult to realize a black pigment with a single pigment, and in the present invention, a black pigment is prepared by mixing at least four or more monochromatic pigments. An ideal black color can be realized by mixing six types of dyes having absorption maximums at different wavelengths in the wavelength range of 400 nm to 700 nm. In the first embodiment, six kinds of dyes A, B and D having different absorption maximums in the visible light wavelength region are used.
An ideal composite black dichroic dye is obtained by mixing all of C, D, E, and F. FIGS. 10 to 13 show the molecular structural formulas of the respective dyes. As the yellow dye A having an absorption maximum (λmax) near 400 nm, dyes Nos. 1 and 2 shown in FIG. 10 can be mentioned. Further, as the orange dye B having λmax at around 450 nm, dye numbers 3 and 4 shown in FIG.
Dyes. Λmax around 500 nm to 560 nm
Dye numbers 5 to 5 shown in FIG.
8 dyes. Λma around 580 nm to 600 nm
As the magenta / blue dye D having x, the dyes of dye Nos. 9 to 12 shown in FIG. 12 and the dye of dye No. 14 shown in FIG. Λ around 630 nm to 660 nm
As the blue dye E having max, there are dyes of dye numbers 13 and 15 shown in FIG. Finally, as the blue F having a λmax near 700 nm, the dye of dye No. 16 shown in FIG. 13 can be mentioned. All of these dyes have high dichroism and high light absorption, and also have excellent compatibility with nematic liquid crystals. If a dye material is selected according to the absorption wavelength, and the mixing ratio is set in consideration of the respective extinction coefficients, a black dye having flat absorption can be realized.

【0010】図3は、6種の色素A〜Fを全て適当な割
合で混合した複合型黒色二色性色素の吸収スペクトルを
表わしている。横軸に波長をとり縦軸に吸光度をとって
ある。尚、このグラフは二色性色素を添加したゲストホ
スト液晶を水平配向したセルを用いて測定したものであ
る。セル厚は4.4μmである。偏光板を水平配向方向
に対して平行と垂直で切り換えることにより吸収状態と
透過状態を実現している。グラフから明らかなように、
本実施例にかかる複合型黒色二色性色素は吸収状態にお
いて、可視光波長領域のほぼ全域に亘ってフラットな吸
光分布となっている。
FIG. 3 shows an absorption spectrum of a composite black dichroic dye obtained by mixing all six dyes A to F at an appropriate ratio. The horizontal axis represents the wavelength and the vertical axis represents the absorbance. This graph was measured using a cell in which a guest-host liquid crystal to which a dichroic dye was added was horizontally aligned. The cell thickness is 4.4 μm. By switching the polarizing plate between parallel and perpendicular to the horizontal alignment direction, an absorption state and a transmission state are realized. As is clear from the graph,
In the absorption state, the composite black dichroic dye according to this example has a flat absorption distribution over almost the entire visible light wavelength region.

【0011】上述した第1実施例は理想的な場合であ
り、実際には夫々吸収波長が異なり且つ二色性比の高い
色素を複数用意しなければならず、且つ多数の色素を混
合することで液晶に対する合計の添加量が多くなってし
まう。低温結晶析出や液晶表示装置の電気光学特性に対
する影響という面で好ましくない場合がある。人間の視
感度に鑑みると、色素A及びFはこの波長域では視感度
が低い為に必ずしも必要不可欠ではなく省略することも
可能である。例えば、色素A,B,C,D,Eを混合
し、図4に示すような吸収スペクトルを有する複合型黒
色二色性色素を第2実施例として得た。第1実施例に比
較すると色素Fのみが欠けている。図4に示したグラフ
から明らかなように、第2実施例にかかる複合型の黒色
色素の吸収は必ずしも可視光の波長領域でフラットでは
ないが、見た目には実用的に満足がいく黒色が実現でき
ている。視感度を考えると500nm〜620nm付近の吸
収が大きく、その他の波長では若干吸収が小さめでも構
わない。吸収の目安として5μm厚のセルで、400nm
〜500nmの吸光度は0.8〜1.0、500nm〜65
0nmの吸光度が1.0〜1.5であることが好ましい。
650nmより長波長では、500nm〜650nmの延長で
波長が長くなるにつれて小さくなっても構わない。
The first embodiment described above is an ideal case. In practice, it is necessary to prepare a plurality of dyes having different absorption wavelengths and a high dichroic ratio, and to mix a large number of dyes. As a result, the total amount added to the liquid crystal increases. In some cases, it is not preferable in terms of low-temperature crystal precipitation and influence on the electro-optical characteristics of the liquid crystal display device. In view of human luminosity, the dyes A and F are not necessarily indispensable and can be omitted because the luminosity is low in this wavelength range. For example, dyes A, B, C, D, and E were mixed to obtain a composite black dichroic dye having an absorption spectrum as shown in FIG. 4 as a second example. Compared with the first embodiment, only the dye F is missing. As is clear from the graph shown in FIG. 4, the absorption of the composite black dye according to the second embodiment is not necessarily flat in the wavelength region of visible light, but a black color that is practically satisfactory is realized. is made of. Considering the visibility, the absorption around 500 nm to 620 nm is large, and the absorption at other wavelengths may be slightly smaller. As a measure of absorption, a cell with a thickness of 5 μm, 400 nm
Absorbance at ~ 500 nm is 0.8-1.0, 500 nm-65
The absorbance at 0 nm is preferably 1.0 to 1.5.
If the wavelength is longer than 650 nm, the wavelength may be reduced as the wavelength becomes longer in the extension of 500 nm to 650 nm.

【0012】次に、上述した第2実施例にかかる二色性
色素の混合物を実際にセルに応用して電気光学特性を調
べた。先ず、誘電異方性が負のネマティック液晶(誘電
異方性Δε=−4.6)中に二色性色素の混合物をトー
タルで3重量%溶解させた。これを評価する為に5μm
のギャップを有する透過型の液晶セルを作成した。両基
板に設けられた透明電極上には垂直配向膜を塗布し、ラ
ビング処理したものを用いた。これに、上記ゲストホス
ト液晶を注入し、偏光板1枚を使用して電気光学特性を
調べた。このセルに周波数60Hzの交流電界を印加し、
印加電圧に対する透過率変化を測定した結果を図5に示
す。尚、この時の測定波長は560nmであった。図5の
グラフから明らかなように、ゲストホスト液晶は急峻な
閾値特性を示し、印加電圧に応じて吸収状態と透過状態
の間を変化する。閾値電圧は略3Vである。図6は印加
電圧をパラメータとした液晶セルの透過率変化を表わし
ている。グラフから明らかなように印加電圧に応じて高
い透過率変化が観測された。5V印加時では、偏光板1
枚を使用した状態でほぼ黒色が実現された。
Next, the mixture of dichroic dyes according to the second embodiment described above was actually applied to a cell to examine electro-optical characteristics. First, a mixture of dichroic dyes was dissolved in a total of 3% by weight in a nematic liquid crystal having a negative dielectric anisotropy (dielectric anisotropy Δε = −4.6). 5 μm to evaluate this
A liquid crystal cell of a transmission type having a gap of was formed. A vertical alignment film was applied on the transparent electrodes provided on both substrates and rubbed. The guest-host liquid crystal was injected into this, and electro-optical characteristics were examined using one polarizing plate. An AC electric field having a frequency of 60 Hz is applied to this cell,
FIG. 5 shows the result of measuring the change in transmittance with respect to the applied voltage. The measurement wavelength at this time was 560 nm. As is clear from the graph of FIG. 5, the guest-host liquid crystal exhibits a steep threshold characteristic, and changes between an absorption state and a transmission state according to an applied voltage. The threshold voltage is approximately 3V. FIG. 6 shows a change in transmittance of the liquid crystal cell using the applied voltage as a parameter. As is clear from the graph, a high transmittance change was observed according to the applied voltage. When 5 V is applied, the polarizing plate 1
Almost black was realized in a state where the sheets were used.

【0013】続いて第3実施例を説明する。前述したよ
うに、本発明では図10ないし図13に示した分子構造
式を有する色素をその吸収波長によりA〜Fに分類し、
夫々を混合することで可視光波長領域のうち少くとも4
50nm〜650nmの波長範囲でほぼフラットな光吸収を
実現でき黒を表現可能である。6種類の色素A〜Fを全
て使用することが理想的であるが、より少ない種類の色
素で効率的に黒色を出すことも可能である。即ち、人間
の色に対する視感度の差を利用し、感度の低い400nm
〜500nm及び650nm〜700nmの吸収が小さく、5
00nm〜650nmの吸収を大きくすることで色素をB,
C,D及びEの4種類に削減でき、且つ見掛け上の黒を
表現できる。その吸収スペクトルを図7に示す。但し、
図7のデータは図4と同様に水平配向セルで評価したも
のである。本実施例では色素Bとして色素番号3のもの
を選択し、色素Cとして色素番号7のものを選択し、色
素Dとして色素番号14のものを選択し、色素Eとして
色素番号13のものを選択した。これらの4成分から図
7に示した吸収スペクトルを有するゲストホスト液晶組
成物を得た。このゲストホスト液晶組成物のトータル色
素添加量は3重量%である。印加電圧に対する透過スペ
クトル変化を図8に示す。このグラフから明らかなよう
に、実用的なレベルで十分な黒が表現できた。尚、色素
Bないし色素Eの種類や混合比は上述した実施例に限ら
れるものではなく種々の変化例が可能である。
Next, a third embodiment will be described. As described above, in the present invention, dyes having the molecular structural formulas shown in FIGS. 10 to 13 are classified into A to F according to their absorption wavelengths,
By mixing each, at least 4 in the visible wavelength range
Almost flat light absorption can be realized in the wavelength range of 50 nm to 650 nm, and black can be expressed. Ideally, all six dyes A to F are used, but it is also possible to produce black efficiently with fewer dyes. In other words, utilizing the difference in luminosity factor with respect to human colors,
-500 nm and 650 nm-700 nm
By increasing the absorption between 00 nm and 650 nm,
C, D, and E can be reduced to four types, and apparent black can be expressed. FIG. 7 shows the absorption spectrum. However,
The data in FIG. 7 was evaluated in a horizontal alignment cell as in FIG. In this embodiment, the dye B is selected from the dye No. 3, the dye C is selected from the dye No. 7, the dye D is selected from the dye No. 14, and the dye E is selected from the dye No. 13. did. A guest-host liquid crystal composition having the absorption spectrum shown in FIG. 7 was obtained from these four components. The total amount of the dye added to the guest-host liquid crystal composition was 3% by weight. FIG. 8 shows a change in the transmission spectrum with respect to the applied voltage. As is evident from this graph, sufficient black was able to be expressed at a practical level. Note that the types and mixing ratios of the dyes B to E are not limited to those in the above-described embodiment, and various changes can be made.

【0014】最後に図9を参照して、本発明にかかるゲ
ストホスト液晶表示装置の具体的な構成例を説明する。
本例は反射型であり且つアクティブマトリクス方式を採
用しマイクロカラーフィルタを内蔵してフルカラー表示
を可能にしている。図示するように、本表示装置は所定
の間隙(5μm)を介して互いに接合した上下一対の基
板101,102を用いて構成されている。上側基板1
01は入射側に位置しガラス等の透明基材からなる。一
方、下側の基板102は反射側に位置し、必ずしも透明
材料を用いる必要はない。一対の基板101,102の
間隙にはゲストホスト液晶103が保持されている。こ
のゲストホスト液晶103は負の誘電異方性を有するネ
マティック液晶分子104を主体とし、且つ本発明に従
って複合型の二色性色素105を所定の割合で含有して
いる。上側の基板101の内表面にはマイクロカラーフ
ィルタ150と対向電極106と配向層107が形成さ
れている。対向電極106はITO等の透明導電膜から
なる。配向層107は例えばポリイミドフィルムからな
り、ゲストホスト液晶103を垂直配向している。尚、
本発明はこれに限られるものではなく、ゲストホスト液
晶を水平配向しても良い。本実施例では電圧無印加状態
でゲストホスト液晶103は垂直配向し、電圧印加状態
では水平配向に移行する。下側の基板102には少くと
も薄膜トランジスタ108からなるスイッチング素子と
反射層109と四分の一波長板層110と画素電極11
1とが形成されている。基本的な構成として、画素電極
111は薄膜トランジスタ108や反射層109の上に
パタニングされている。従って、画素電極111と対向
電極106との間でゲストホスト液晶103に十分な電
界を印加することが可能である。この画素電極111は
四分の一波長板層110に開口したコンタクトホール1
12を介して薄膜トランジスタ108に電気接続してい
る。
Finally, a specific configuration example of the guest-host liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to FIG.
This embodiment is of a reflection type, employs an active matrix system, and incorporates a micro color filter to enable full color display. As shown in the figure, the present display device is configured using a pair of upper and lower substrates 101 and 102 bonded to each other via a predetermined gap (5 μm). Upper substrate 1
Numeral 01 is located on the incident side and is made of a transparent base material such as glass. On the other hand, the lower substrate 102 is located on the reflection side, and it is not always necessary to use a transparent material. A guest-host liquid crystal 103 is held in a gap between the pair of substrates 101 and 102. The guest-host liquid crystal 103 mainly includes nematic liquid crystal molecules 104 having negative dielectric anisotropy, and contains a complex type dichroic dye 105 at a predetermined ratio according to the present invention. On the inner surface of the upper substrate 101, a micro color filter 150, a counter electrode 106, and an alignment layer 107 are formed. The counter electrode 106 is made of a transparent conductive film such as ITO. The alignment layer 107 is made of, for example, a polyimide film, and vertically aligns the guest-host liquid crystal 103. still,
The present invention is not limited to this, and the guest-host liquid crystal may be horizontally aligned. In this embodiment, the guest-host liquid crystal 103 is vertically aligned when no voltage is applied, and shifts to horizontal alignment when a voltage is applied. On the lower substrate 102, at least a switching element including a thin film transistor 108, a reflective layer 109, a quarter-wave plate layer 110, and a pixel electrode 11
1 are formed. As a basic configuration, the pixel electrode 111 is patterned on the thin film transistor 108 and the reflective layer 109. Therefore, it is possible to apply a sufficient electric field to the guest host liquid crystal 103 between the pixel electrode 111 and the counter electrode 106. This pixel electrode 111 has a contact hole 1 opened in the quarter-wave plate layer 110.
12 and electrically connected to the thin film transistor 108.

【0015】以下、個々の要素について具体的な説明を
加える。本実施例では、四分の一波長板層110は一軸
配向した高分子液晶膜で構成されている。この高分子液
晶膜を一軸配向する為下地配向層113が用いられてい
る。薄膜トランジスタ108及び反射層109の凹凸を
埋める為平坦化層114が介在しており、上述した下地
配向層113はこの平坦化層114の上に形成される。
そして、四分の一波長板層110もこの平坦化層114
の表面に成膜されている。この場合、画素電極111は
四分の一波長板層110及び平坦化層114を貫通して
設けたコンタクトホール112を介して薄膜トランジス
タ108に接続することになる。反射層109は個々の
画素電極111に対応して細分化されている。個々に細
分化された部分は対応する画素電極111と同電位に接
続されている。かかる構成により、反射層109と画素
電極111との間に介在する四分の一波長板層110や
平坦化層114に不要な電界が加わることがない。反射
層109は図示するように散乱性の反射面を備えてお
り、入射光の鏡面反射を防止して画質の改善を図ってい
る。画素電極111の表面を被覆するように配向層11
5が形成されており、ゲストホスト液晶103に接して
その配向を制御している。本例では、この配向層115
は対向する配向層107と一緒になってゲストホスト液
晶103を垂直配向している。最後に、薄膜トランジス
タ108はボトムゲート構造を有しており、下から順に
ゲート電極116、ゲート絶縁膜117、半導体薄膜1
18を重ねた積層構造を有している。半導体薄膜118
は例えば多結晶シリコンからなり、ゲート電極116と
整合するチャネル領域は上側からストッパ119により
保護されている。かかる構成を有するボトムゲート型の
薄膜トランジスタ108は層間絶縁膜120により被覆
されている。層間絶縁膜120には一対のコンタクトホ
ールが開口しており、これらを介してソース電極121
及びドレイン電極122が薄膜トランジスタ108に電
気接続している。これらの電極121及び122は例え
ばアルミニウムをパタニングしたものである。ドレイン
電極122は反射層109と同電位になっている。又、
画素電極111は前述したコンタクトホール112を介
してこのドレイン電極122と電気接続している。一
方、ソース電極121にはビデオ信号等の信号電圧が供
給される。画素電極111と対面する対向電極106側
には各画素毎に分割化して異なる色に着色したマイクロ
カラーフィルタ150が形成されている。かかる構成を
有する反射型ゲストホスト液晶表示装置にビデオ信号を
入力して映像を表示した。鮮かなフルカラーの動画が表
示されコントラストの高い画面が得られた。
Hereinafter, a specific description will be given for each element. In this embodiment, the quarter-wave plate layer 110 is composed of a uniaxially oriented polymer liquid crystal film. A base alignment layer 113 is used to uniaxially align the polymer liquid crystal film. A flattening layer 114 is interposed to fill the unevenness of the thin film transistor 108 and the reflective layer 109, and the above-described base alignment layer 113 is formed on the flattening layer 114.
Then, the quarter-wave plate layer 110 also has the flattening layer 114.
Is formed on the surface. In this case, the pixel electrode 111 is connected to the thin film transistor 108 via the contact hole 112 provided through the quarter-wave plate layer 110 and the flattening layer 114. The reflection layer 109 is subdivided corresponding to each pixel electrode 111. Each of the subdivided portions is connected to the same potential as the corresponding pixel electrode 111. With such a configuration, an unnecessary electric field is not applied to the quarter-wave plate layer 110 or the flattening layer 114 interposed between the reflective layer 109 and the pixel electrode 111. The reflection layer 109 is provided with a scattering reflection surface as shown in the figure, and improves the image quality by preventing the specular reflection of incident light. The alignment layer 11 is formed so as to cover the surface of the pixel electrode 111.
5 is formed, and is in contact with the guest-host liquid crystal 103 to control its orientation. In this example, the alignment layer 115
, Together with the facing alignment layer 107, vertically aligns the guest-host liquid crystal 103. Finally, the thin film transistor 108 has a bottom gate structure, and the gate electrode 116, the gate insulating film 117, and the semiconductor thin film 1
18 has a laminated structure. Semiconductor thin film 118
Is made of, for example, polycrystalline silicon, and a channel region aligned with the gate electrode 116 is protected by a stopper 119 from above. The bottom-gate thin film transistor 108 having such a configuration is covered with an interlayer insulating film 120. A pair of contact holes are opened in the interlayer insulating film 120, and the source electrode 121 is
The drain electrode 122 is electrically connected to the thin film transistor 108. These electrodes 121 and 122 are, for example, patterned aluminum. The drain electrode 122 has the same potential as the reflection layer 109. or,
The pixel electrode 111 is electrically connected to the drain electrode 122 via the contact hole 112 described above. On the other hand, a signal voltage such as a video signal is supplied to the source electrode 121. On the side of the counter electrode 106 facing the pixel electrode 111, a micro color filter 150 that is divided for each pixel and colored in different colors is formed. A video signal was input to a reflective guest-host liquid crystal display device having such a configuration to display an image. A vivid full-color video was displayed and a high-contrast screen was obtained.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可視光波長領域で異なる吸収極大を有する複数種の単色
色素を混合して複合型の黒色二色性色素を調製してい
る。この複合型の二色性色素をネマティック液晶に溶解
したゲストホスト液晶を用いることにより、真の黒色を
表現できる。色素濃度を調節することで黒を表現するの
に必要な吸光度が得られ、二色性比の良い色素を選択す
ることで白の表示も高いレベルを維持可能であり、コン
トラストの良い表示が得られるようになった。吸光度が
高く二色性比の高い色素を複数種類用いることで少量の
色素添加量で済み、低温で結晶析出が生じるという問題
も解消できた。更に、人間の視感度を考慮することで色
素の種類も最少限に設定でき、且つ色素の濃度も低減可
能である。
As described above, according to the present invention,
A complex type black dichroic dye is prepared by mixing a plurality of types of monochromatic dyes having different absorption maxima in the visible light wavelength region. True black can be expressed by using a guest-host liquid crystal in which this composite dichroic dye is dissolved in a nematic liquid crystal. By adjusting the dye concentration, the absorbance required to express black can be obtained, and by selecting a dye with a good dichroic ratio, white display can be maintained at a high level, and a display with good contrast can be obtained. Is now available. By using a plurality of types of dyes having a high absorbance and a high dichroic ratio, a small amount of the dye was added, and the problem of crystal precipitation at low temperatures was solved. Further, the type of the pigment can be set to the minimum and the density of the pigment can be reduced by considering human visibility.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかるゲストホスト液晶表示装置の基
本的な構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a guest-host liquid crystal display device according to the present invention.

【図2】本発明にかかるゲストホスト液晶表示装置の動
作説明に供する模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation of the guest-host liquid crystal display device according to the present invention.

【図3】本発明にかかるゲストホスト液晶表示装置の吸
収スペクトルを示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing an absorption spectrum of a guest-host liquid crystal display device according to the present invention.

【図4】同じく本発明にかかるゲストホスト液晶表示装
置の他の実施例の吸収スペクトルを示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing an absorption spectrum of another embodiment of a guest-host liquid crystal display device according to the present invention.

【図5】本発明にかかるゲストホスト液晶表示装置の印
加電圧/透過率特性を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing an applied voltage / transmittance characteristic of a guest-host liquid crystal display device according to the present invention.

【図6】本発明にかかるゲストホスト液晶表示装置の印
加電圧に応じた透過スペクトル変化を示すグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph showing a transmission spectrum change according to an applied voltage of the guest-host liquid crystal display device according to the present invention.

【図7】本発明にかかるゲストホスト液晶表示装置の別
の実施例の吸収スペクトルを示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing an absorption spectrum of another embodiment of the guest-host liquid crystal display device according to the present invention.

【図8】本発明にかかるゲストホスト液晶表示装置の別
の実施例における印加電圧に応じた透過スペクトル変化
を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a transmission spectrum change according to an applied voltage in another embodiment of the guest-host liquid crystal display device according to the present invention.

【図9】本発明にかかるゲストホスト液晶表示装置の具
体的な構成例を示す模式的な部分断面図である。
FIG. 9 is a schematic partial cross-sectional view showing a specific configuration example of a guest-host liquid crystal display device according to the present invention.

【図10】本発明にかかるゲストホスト液晶表示装置に
用いられる色素の例を示す化学構造式図である。
FIG. 10 is a chemical structural diagram showing an example of a dye used in a guest-host liquid crystal display device according to the present invention.

【図11】同じく色素の化学構造式図である。FIG. 11 is a chemical structural formula of the dye.

【図12】同じく色素の化学構造式図である。FIG. 12 is a chemical structural formula of the same dye.

【図13】同じく色素の化学構造式図である。FIG. 13 is a chemical structural formula of the same dye.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板、2…基板、3…二色性色素、4…ゲストホス
ト液晶、5…対向電極、6…反射電極、7…ネマティッ
ク液晶分子、8…四分の一波長板層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Substrate, 3 ... Dichroic dye, 4 ... Guest host liquid crystal, 5 ... Counter electrode, 6 ... Reflection electrode, 7 ... Nematic liquid crystal molecule, 8 ... Quarter wave plate layer

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の間隙を介して互いに接合した一対
の基板と、複合型の二色性色素を含有し該間隙に保持さ
れたゲストホスト液晶と、各基板に形成され該ゲストホ
スト液晶に電圧を印加する電極とを備えたゲストホスト
液晶表示装置であって、 前記二色性色素は少くとも450nm付近に吸収極大を持
つ橙色色素、500nm〜560nmの範囲に吸収極大を持
つ赤色色素、580nm〜600nmの範囲に吸収極大を持
つマゼンタ色/青色色素及び630nm〜660nmの範囲
に吸収極大を持つ青色色素を含む混合物からなり、該ゲ
ストホスト液晶に添加された時全体として黒色を呈する
ように配合されていることを特徴とするゲストホスト液
晶表示装置。
1. A pair of substrates joined to each other via a predetermined gap, a guest-host liquid crystal containing a complex type dichroic dye and held in the gap, and a guest-host liquid crystal formed on each substrate. A guest-host liquid crystal display device comprising an electrode for applying a voltage, wherein the dichroic dye is an orange dye having an absorption maximum at least around 450 nm, a red dye having an absorption maximum in the range of 500 nm to 560 nm, and 580 nm A mixture comprising a magenta / blue dye having an absorption maximum in the range of -600 nm and a blue dye having an absorption maximum in the range of 630 nm to 660 nm, and formulated so as to exhibit a black color as a whole when added to the guest-host liquid crystal. A guest-host liquid crystal display device.
【請求項2】 前記二色性色素は、更に400nm付近に
吸収極大を持つ黄色色素及び700nm付近に吸収極大を
持つ青色色素を含む混合物からなり、400nm〜700
nmの可視光波長領域で略フラットな吸収を有することを
特徴とする請求項1記載のゲストホスト液晶表示装置。
2. The dichroic dye further comprises a mixture containing a yellow dye having an absorption maximum near 400 nm and a blue dye having an absorption maximum near 700 nm.
2. The guest-host liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device has a substantially flat absorption in a visible light wavelength region of nm.
【請求項3】 前記二色性色素は、混合物全体として4
00nm〜700nmの可視光波長領域のうち500nm〜6
20nmの波長範囲で相対的に吸収が大きく500nm以下
及び620nm以上の波長範囲で相対的に吸収が小さいこ
とを特徴とする請求項1記載のゲストホスト液晶表示装
置。
3. The dichroic dye as a whole as a mixture of 4
500 nm to 6 out of the visible light wavelength range of 00 nm to 700 nm
2. The guest-host liquid crystal display device according to claim 1, wherein absorption is relatively large in a wavelength range of 20 nm and relatively small in a wavelength range of 500 nm or less and 620 nm or more.
【請求項4】 前記二色性色素は厚みが5μmのゲスト
ホスト液晶に添加した場合、400nm〜500nmの吸光
度が0.8〜1.0で、500nm〜650nmの吸光度が
1.0〜1.5で、650nm〜700nmの吸光度が1.
0〜1.5から徐々に下がっていることを特徴とする請
求項3記載のゲストホスト液晶表示装置。
4. When the dichroic dye is added to a guest-host liquid crystal having a thickness of 5 μm, the absorbance at 400 nm to 500 nm is 0.8 to 1.0, and the absorbance at 500 nm to 650 nm is 1.0 to 1.0. 5, the absorbance at 650 nm to 700 nm is 1.
4. The guest-host liquid crystal display device according to claim 3, wherein the temperature gradually decreases from 0 to 1.5.
【請求項5】 前記二色性色素は1.0重量%〜5.0
重量%の割合でゲストホスト液晶に添加されていること
を特徴とする請求項1記載のゲストホスト液晶表示装
置。
5. The method according to claim 1, wherein the dichroic dye is 1.0% by weight to 5.0% by weight.
2. The guest-host liquid crystal display according to claim 1, wherein the liquid crystal is added to the guest-host liquid crystal at a ratio of% by weight.
【請求項6】 前記ゲストホスト液晶は誘電異方性が負
のネマティック液晶分子を主体とし、上下の基板に対し
て垂直に分子配向していることを特徴とする請求項1記
載のゲストホスト液晶表示装置。
6. The guest-host liquid crystal according to claim 1, wherein the guest-host liquid crystal is mainly composed of nematic liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy, and has a molecular orientation perpendicular to upper and lower substrates. Display device.
【請求項7】 一方の基板は透明で入射側に位置し、他
方の基板は反射側に位置し下から順に反射層及び四分の
一波長板層が形成されていることを特徴とする請求項1
記載のゲストホスト液晶表示装置。
7. One of the substrates is transparent and located on the incident side, and the other substrate is located on the reflecting side and has a reflecting layer and a quarter-wave plate layer formed in order from the bottom. Item 1
2. The guest-host liquid crystal display device according to claim 1.
【請求項8】 所定の間隙を介して互いに接合した一対
の基板と、複合型の二色性色素を含有し該間隙に保持さ
れたゲストホスト液晶と、各基板に形成され該ゲストホ
スト液晶に電圧を印加する電極とを備えたゲストホスト
液晶表示装置であって、 前記二色性色素は400nm〜700nmの可視光波長領域
で異なる吸収極大を有する単色二色性色素の混合物から
なり、全体として500nm〜620nmの波長範囲で相対
的に吸収が大きく500nm以下及び620nm以上の波長
範囲で相対的に吸収が小さいことを特徴とするゲストホ
スト液晶表示装置。
8. A pair of substrates joined to each other via a predetermined gap, a guest-host liquid crystal containing a complex type dichroic dye and held in the gap, and a guest-host liquid crystal formed on each substrate. A guest-host liquid crystal display device comprising an electrode for applying a voltage, wherein the dichroic dye comprises a mixture of monochromatic dichroic dyes having different absorption maxima in a visible light wavelength region of 400 nm to 700 nm, and as a whole A guest-host liquid crystal display device having a relatively large absorption in a wavelength range of 500 nm to 620 nm and a relatively small absorption in a wavelength range of 500 nm or less and 620 nm or more.
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