JPH10111523A - ゲストホスト液晶表示装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図１１】同じく色素の化学構造式図である。

【図１２】同じく色素の化学構造式図である。

【図１３】同じく色素の化学構造式図である。

【符号の説明】

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

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
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。
6. 【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。
7. 【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。
8. 【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。