NL8401367A

NL8401367A - LIQUID CRYSTAL DISPLAY.

Info

Publication number: NL8401367A
Application number: NL8401367A
Authority: NL
Original assignee: Dainippon Screen Mfg
Priority date: 1983-04-27
Filing date: 1984-04-27
Publication date: 1984-11-16
Also published as: JPS59198489A; DE3415110A1; FR2545251A1; GB2139372A; GB8410784D0

Description

} l ‘ VO 6285 '} l "VO 6285"

Vloeibare-kristalweergeefinrichting.Liquid crystal display device.

De uitvinding heeft betrekking op een vloeibare-kristal-weergeefinrichting en meer in het bijzonder op een vloeibare-kristal-weergeefinrichting voor meer kleuren van het reflectietype, waarbij gebruik wordt gemaakt van een vloeibaar-kristalmateriaal van het gast-5 gastheertype.The invention relates to a liquid crystal display device and more particularly to a multi-color liquid crystal display device using a host-host-type liquid crystal material.

Bêeldweergeefinrichtingen voor een aantal kleuren, welke berusten op vloeibare-kristalmaterialen, blijken van commercieel nut bij terminal-weergeefeenheden van rekeninrichtingen, televisietoestellen, videomonitors, enz. Er heeft in de laatste jaren veel onder-10 zoek en ontwikkeling plaatsgevonden op het gebied van dergelijke beeld-weergeefinrichtingen voor een aantal kleuren.Multi-color image displays based on liquid crystal materials have been found to be of commercial use in terminal displays of calculators, televisions, video monitors, etc. Much research and development has taken place in the field of such image in recent years displays for a number of colors.

Een wijze voor het vervaardigen van een dergelijke beeld-weergeefeenheid voor een aantal kleuren is bijvoorbeeld beschreven in het gepubliceerde Japanse octrooischrift nr. 58-102214.One way of manufacturing such a multi-color image display unit is described, for example, in published Japanese Patent No. 58-102214.

15 Het is evenwel onvermijdelijk om een lichtbron achter een beeldweergeefinrichting voor een aantal kleuren op te stellen, wanneer de inrichting is uitgevoerd als een weergeefinrichting van het transmissietype, waarbij gebruik wordt gemaakt van twee polarisatiepla-ten. Gezien het feit, dat de grote toekomst van een vloeibare-kristal-20 weergeefinrichting is gelegen in het geringe energieverbruik, verdient het niet de voorkeur nog een lichtbron in de inrichting onder te brengen.However, it is inevitable to arrange a light source behind a multi-color image display device when the device is constructed as a transmission type display device using two polarization plates. Given that the great future of a liquid crystal display device lies in the low energy consumption, it is not preferable to include another light source in the device.

Om de luminantiehelderheid van een weergeefinrichting uniform te maken, is het nodig achter de weergeefinrichting een diffusie-25 plaat, zoals van mat glas op te stellen, zodat alle invallend licht goed wordt verstrooid.In order to make the luminance brightness of a display device uniform, it is necessary to arrange a diffusion plate, such as of frosted glass, behind the display device, so that all incident light is properly scattered.

Bij een weergeefinrichting van het ref lectietype, voorzien van een reflecterende plaat, die dicht aan de buitenzijde van één van de polarisatieplaten is opgesteld, verkrijgt men een weergave 30 in een aantal kleuren door middel van fijne kleurfilterlagen. Derhalve zijn de weergeefkarakteristieken in sterke mate afhankelijk van visuele hoeken. Een dergelijke weergeefeenheid van het reflectietype heeft der- 8401367 Ί ·» 2 halve het bezwaar, dat de weergeefbeeldelementen in contrast worden gereduceerd bij bepaalde visuele hoeken.In a display type of the reflection type, provided with a reflective plate, which is arranged close to the outside of one of the polarization plates, a display in a number of colors is obtained by means of fine color filter layers. Therefore, the display characteristics strongly depend on visual angles. Such a reflection type display unit therefore has the drawback that the display picture elements are reduced in contrast at certain visual angles.

Weergeefinrichtingen van het reflectietype, welke geen lichtbronnen vereisen, worden op een gunstige wijze toegepast als zwart-5 wit-weergeefinrichtingen bij tafelrekeninrichtingen, horloges, enz.Reflective type displays which do not require light sources are advantageously used as black and white displays in table calculators, watches, etc.

Er is evenwel geen weergeef inrichting bekend, welke in staat is om gewenste patronen in gewenste kleuren weer te geven.However, there is no known display device capable of displaying desired patterns in desired colors.

Men kan overwegen een kleurfilterlaag, waarvan het patroon overeenkomt met een inwendig elektrodestelsel van een vloeibare-10 kristalweergeefinrichting, aan het buitenvlak van een glazen substraat te vormen, waarvan de weergeef inrichting is voorzien. De dikte van de glazen substraat zal evenwel nauwelijks buiten beschouwing kunnen worden gelaten meer in het bijzonder wanneer de beeldelementen van de weergeef inrichting fijn zijn, waardoor een parallaxhoek optreedt en derhalve 15 afhankelijk van de plaats van elke waarnemer een kleurverschil optreedt.One may consider to form a color filter layer, the pattern of which corresponds to an internal electrode array of a liquid crystal display device, on the outer surface of a glass substrate provided with the display device. However, the thickness of the glass substrate can hardly be disregarded more particularly when the pixels of the display are fine, causing a parallax angle and therefore a color difference depending on the location of each observer.

Het is derhalve onmogelijk een goede beeldkwaliteit te verkrijgen.It is therefore impossible to obtain good image quality.

Gezien het bovenstaande beoogt de uitvinding in de eerste plaats, zonder dat een afzonderlijke lichtbron nodig is, te voor- e 20 zien in een vloeibare-kristalweergeefinrichting voor een aantal kleuren van het reflectietype, welke inrichting gewenste patronen en beelden kan weergeven.In view of the above, the invention aims primarily, without the need for a separate light source, to provide a multi-color liquid crystal display device which can display desired patterns and images.

Daartoe voorziet de uitvinding in een vloeibare-kristalweergeef inrichting voor een aantal kleuren van het reflectietype, welke 25 is voorzien van een transparante of opake eerste substraat, reflecterende elektroden, die aan één zijde van de eerste substraat zijn gevormd, kleurfilterlagen, die respectievelijk op een overeenkomstige wijze bij voorafbepaalde gedeelten van de reflecterende elektroden zijn gevormd, een transparante tweede substraat, die tegenover de eerste elektrode 30 met daartussen een vooraf bepaald interval is aangebracht en aan één zijde daarvan.is voorzien van een transparante elektrode waarvan één zijde naar de eerste substraat is gekeerd, en een polarisatieplaat, waarbij de eerste substraat, de reflecterende elektroden, de kleurfilterlagen, de tweede substraat en de polarisatieplaat in dezelfde volgorde 35 als boven opgesomd, op elkaar zijn gesuperponeerd, en een vloeibaar- kristalmateriaal, dat is aangebracht tussen de eerste en tweede substra- 8401367 * r ♦ V- 3 ten.To this end, the invention provides a liquid crystal display device for a number of colors of the reflection type, which is provided with a transparent or opaque first substrate, reflective electrodes formed on one side of the first substrate, color filter layers, respectively correspondingly, when predetermined portions of the reflective electrodes are formed, a transparent second substrate disposed opposite the first electrode 30 at a predetermined interval therebetween and provided on one side thereof with a transparent electrode one side of which faces the first substrate is reversed, and a polarization plate, wherein the first substrate, the reflective electrodes, the color filter layers, the second substrate and the polarization plate are listed in the same order as above, superimposed, and a liquid crystal material disposed between the first and second substrate 8401367 * r ♦ Q- 3 ten.

De kleurfilterlagen kunnen over tenminste één van de reflecterende elektroden of transparante elektroden worden aangebracht.The color filter layers can be applied over at least one of the reflective electrodes or transparent electrodes.

De vloeibare-kristalweergeefinrichting voor een aantal 5 kleuren van het reflectietype volgens de uitvinding vereist geen lichtbron en evenmin een bepaalde structuur, welke bestemd is om licht vanuit de lichtbron op een gunstige wijze te verstrooien, maakt het mogelijk om aan energie te besparen en maakt een meer eenvoudige manipulatie bij het gebruik 'daarvan mogelijk.The liquid crystal display device for a number of 5 colors of the reflection type according to the invention does not require a light source, nor a certain structure, which is intended to scatter light from the light source in a favorable manner, makes it possible to save energy and makes a more simple manipulation when using it.

10 Voorts kan de parallaxhoek tot een minimum worden terug gebracht en kan derhalve een bijzonder goede beeldkwaliteit worden verkregen aangezien de kleurfilterlagen direct op de elektroden zijn aangébracht.Furthermore, the parallax angle can be reduced to a minimum and therefore a particularly good image quality can be obtained since the color filter layers are applied directly to the electrodes.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht 15 onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: fig. 1 een gedeeltelijke, longitudinale, dwarsdoorsnede van een conventionele vloeibare-kristalweergeefinrichting voor een aantal kleuren van het reflectietype, waarbij gebruik wordt gemaakt van een getwist nematisch vloeibaar-kristalmateriaal; 20 fig. 2(a). tot 2(d) gedeeltelijke, longitudinale dwars doorsneden van vloeibare-kristalweergeefinrichtingen voor een aantal kleuren van het reflectietype, bij elk waarvan gebruik wordt gemaakt van een vloeibaar-kristalmateriaal van het gast-gastheertype, volgens de uitvinding; en 25 fig. 3(a) t/m 3(c) gedeeltelijke, longitudinale dwars doorsneden van vloeibare-kristalweergeefinrichtingen voor een aantal kleuren van het reflectietype, die elk volgens de uitvinding zijn verkregen door een kleine modificatie van de bekende uitvoeringsvorm volgens fig. 1.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing: Fig. 1 shows a partial, longitudinal, cross-section of a conventional liquid crystal display device for a number of colors of the reflection type, using a twisted nematic liquid crystal material; Fig. 2 (a). up to 2 (d) partial, longitudinal cross-sectional views of multi-color liquid crystal displays of the reflection type, each using a host-host type liquid crystal material according to the invention; and FIGS. 3 (a) to 3 (c) are partial, longitudinal cross-sectional views of a plurality of reflection color liquid crystal displays, each of which has been obtained in accordance with the invention by a minor modification of the prior art embodiment of FIG. 1.

30 Eerst wordt verwezen naar fig. 1, welke een vloeibare- kristalweergeefinrichting voor een aantal kleuren van het reflectietype toont, waarbij gebruik wordt gemaakt van een TN (getwist nematisch) vloeibaar-kristalmateriaal.Reference is first made to Fig. 1, which shows a reflection color liquid crystal display device using a TN (twisted nematic) liquid crystal material.

Aangezien de inrichting van het reflectietype is, lig- 35 gen de zichtlijn A an de lijn van invallend licht B beide aan dezelfde zijde van de inrichting. Bij het weergegeven voorbeeld, is het vloei- 8401367 4 bare-kristalmateriaal 14 van het TN-type hermetisch opgesloten tussen twee glazen substraten 12, 17. Aan de onderling tegenover elkaar gelegen vlakken van de glazen substraten 12, 17 zijn transparante elektroden 13, 15 respectievelijk gevormd met In^ of dergelijke en deze 5 elektroden hebben een zodanige kamvorm, dat de transparante elektroden 13 zich loodrecht op de transparante elektroden 15 uitstrekken teneinde een enkele matrixeenheid te vormen.Since the device is of the reflection type, the line of sight A to the incident light line B are both on the same side of the device. In the example shown, the TN-type 8401367 4 bare crystal material 14 is hermetically sealed between two glass substrates 12, 17. At the mutually opposite surfaces of the glass substrates 12, 17 are transparent electrodes 13, 15 formed with In 1 or the like and these electrodes have a comb shape such that the transparent electrodes 13 extend perpendicular to the transparent electrodes 15 to form a single matrix unit.

In het geval van het in fig. 1 afgeheelde voorbeeld, zijn kleurfilterlagen 16 van de kleuren R, G en B, over het voorvlak 10 van de transparante elektroden 15 aangebracht, die zich in achterste gedeelten,beschouwd langs de zichtlijn A, bevinden. De respectievelijk op de buitenvlakken van de glazen substraten 12, 17 gesuperponeerde lagen zijn polarisatieplaten 11, 18. De polarisatie-assen van deze polarisatieplaten 11, 18 zijn evenwijdig aan elkaar. De polarisatie-15 platen 11, 18 kunnen evenwel zodanig worden opgesteld, dat de polarisatie-assen daarvan elkaar onder een rechte hoek kruisen. In het laatste geval verkrijgt men een negatief beeld ten opzichte van het beeld, dat in het eerste geval verkrijgbaar is.In the case of the example shown in Fig. 1, color filter layers 16 of colors R, G and B are provided over the front surface 10 of the transparent electrodes 15, which are located in rear portions, viewed along the line of sight A. The layers superimposed on the outer surfaces of the glass substrates 12, 17 respectively are polarization plates 11, 18. The polarization axes of these polarization plates 11, 18 are parallel to each other. However, the polarization plates 11, 18 can be arranged such that their polarization axes intersect at right angles. In the latter case, a negative image is obtained with respect to the image available in the former.

De bovenbeschreven weergeefinrichting heeft dezelfde 20 opbouw als vloeibare-kristalinrichtingen voor een aantal kleuren van het transmissietype. De inrichting kan bijvoorbeeld worden vervaardigd overeenkomstig de werkwijze, welke is beschreven in het bovengenoemde Japanse octrooischrift nr. 58-102214.The display device described above has the same structure as liquid crystal devices for a number of transmission type colors. For example, the device can be manufactured according to the method described in the above-mentioned Japanese Patent No. 58-102214.

Bij het bovenbeschreven voorbeeld, is direct achter 25 het stelsel een reflecterende plaat 19 opgesteld. De reflecterende plaat 19 kan bijvoorbeeld worden gevormd door een film of dergelijke, die een metaal, zoals Al, Cr, Ag of dergelijke voert, dat daarop is neergeslagen, aan het buitenoppervlak van de polarisatieplaat 18 te hechten, waarbij het reflecterende oppervlak 19a naar het vloeibare-30 kristalmateriaal is gekeerd.In the example described above, a reflective plate 19 is arranged directly behind the system. For example, the reflective plate 19 may be formed by adhering a film or the like, which carries a metal, such as Al, Cr, Ag or the like deposited thereon, to the outer surface of the polarizing plate 18, the reflecting surface 19a facing the liquid crystal material is turned.

Hierna zullen bepaalde voorkeursuitvoeringsvormen volgens de uitvinding worden beschreven onder verwijzing naar de figuren 2(a) t/m 3(c).In the following, certain preferred embodiments of the invention will be described with reference to Figures 2 (a) through 3 (c).

Fig. 2(a) t/m 2(d) tonen uitvoeringsvormen, bij elk 35 waarvan gebruik wordt gemaakt van een vloeibaar-kristalmateriaal van het gast-gastheertype. De hier gebruikte uitdrukking "vloeibaar-kristal- 8401367 5 materiaalvan het gast-gastheertype" wijst op een vloeibaar-kristal-materiaal waarin een dichromatisch pigment met een gewenste kleur in. het vloeihare-kristalmateriaal is gemengd en de oriëntatie van het pigment tezamen met de oriëntatie van moleculen van het vloeibare-kristal-5 materiaal wordt gewijzigd wanneer daaraan een elektrisch veld wordt aangelegd.Fig. 2 (a) through 2 (d) show embodiments, each using a host-host type liquid crystal material. The term "host-host type liquid crystal material" as used herein refers to a liquid crystal material which contains a dichromatic pigment of a desired color. the liquid crystal material is mixed and the orientation of the pigment together with the orientation of molecules of the liquid crystal material is changed when an electric field is applied thereto.

Zoals aangegeven in elk van de figuren 2(a) t/m 2(d), is een vloeibaar kristal 24 hermetisch opgesloten tussen twee glazen substraten 22, 27. Op de onderling tegenover elkaar gelegen vlakken • 10 van de glazen substraten 22, 27 zijn respectievelijk transparante elek troden 23 gevormd, die uit In^O^ of dergelijke bestaan, en reflecterende elektroden 25, welke bestaan uit Al, Cr, Ag of dergelijke. De elektroden 23, 25 hébben respectievelijk een kamvormige configuratie en strekken zich onder een rechte hoek ten opzichte van elkaar uit, waar-15 door een enkele matrixeenheid wordt gevormd.As indicated in each of Figures 2 (a) through 2 (d), a liquid crystal 24 is hermetically sealed between two glass substrates 22, 27. On the mutually opposite surfaces of the glass substrates 22, 27 transparent electrodes 23, respectively, consisting of In 2 O 3 or the like, and reflective electrodes 25, consisting of Al, Cr, Ag or the like, are formed. The electrodes 23, 25 have a comb-shaped configuration, respectively, and extend at right angles to each other, forming a single matrix unit.

Bij elk van de in de respectieve figuren 2(a) en 2(b) weergegeven uitvoeringsvormen, zijn op de voorvlakken van de reflecterende elektroden 25, die zich bij achterste gedeelten bevinden, kleurfilter-lagen 26 van de kleuren R, G en B aangebracht. De voorste laag is een 20 polarisatielaag 21.In each of the embodiments shown in Figures 2 (a) and 2 (b), the front surfaces of the reflective electrodes 25 located at rear portions are provided with color filter layers 26 of colors R, G and B . The front layer is a polarization layer 21.

Bij de uitvoeringsvormen volgens fig. 2(a) en 2(b) is het niet nodig, dat de glazen substraat 27 transparant is, In tegenstelling daarmede verdient het de voorkeur, dat de glazen substraat 27 licht kan afschermen teneinde te beletten, dat licht van buitenaf via de ach-25 terwand binnentreedt.In the embodiments of Figures 2 (a) and 2 (b), it is not necessary for the glass substrate 27 to be transparent. In contrast, it is preferable that the glass substrate 27 be able to shield light to prevent light enters from the outside through the rear wall.

Verder wordt bij elk van de in de respectieve figuren 2(c) en 2(d) weergegeven uitvoeringsvormen ook een vloeibaar kristal van het gast-gastheertype toegepast. Bet vloeibare kristal 24 is hermetisch ondergebracht tussen twee glazen platen 22,. 27. Transparante 30 elektroden 23 en reflecterende elektroden 25 zijn respectievelijk op de onderling tegenover elkaar gelegen vlakken van de substraten 22, 27 aangebracht. Met 21 is een polarisatieplaat aangegeven.Furthermore, in each of the embodiments shown in Figures 2 (c) and 2 (d), a host-host type liquid crystal is also used. The liquid crystal 24 is hermetically placed between two glass plates 22. 27. Transparent electrodes 23 and reflective electrodes 25 are respectively provided on the mutually opposite surfaces of the substrates 22, 27. A polarization plate is indicated by 21.

Bij de uitvoeringsvormen volgens de figuren 2(c) en 2 (d), zijn op de achtervlakken van de transparante elektroden 23 kleur-35 filterlagen 26 aangebracht.In the embodiments of Figures 2 (c) and 2 (d), color filter layers 26 are provided on the back surfaces of the transparent electrodes 23.

In het geval van de uitvoeringsvormen volgens fig. 2(c) 8401367In the case of the embodiments of Fig. 2 (c) 8401367

w Vw V

6 en 2(d), is de transmissieweg van licht voor het weergeven van beelden met de dikte van de laag van vloeibaar-kristalmateriaal, die zich tussen de transparante elektroden 23 en de reflecterende elektroden 25 bevindt,'korter dan bij de uitvoeringsvormen volgens de figuren 2(a) 5 en 2(b). Derhalve kunnen de uitvoeringsvormen volgens de figuren 2(c) en 2(d) een goede beeldkwaliteit verschaffen en een nog kleinere parallax-hoek bezitten.6 and 2 (d), the transmission path of light for displaying images with the thickness of the layer of liquid crystal material located between the transparent electrodes 23 and the reflecting electrodes 25 is shorter than in the embodiments according to the Figures 2 (a) 5 and 2 (b). Therefore, the embodiments of Figures 2 (c) and 2 (d) can provide good image quality and have an even smaller parallax angle.

Fig. 3(a) t/m 3(c) tonen vloeibare-kristalweergeefinrich-tingen voor een aantal kleuren van het reflectietype, welke zijn vervaar-10 digd door de uitvinding op verschillende wijzen toe te passen op het conventionele voorbeeld volgens fig, 1.Fig. 3 (a) through 3 (c) show liquid crystal displays for a number of reflection-type colors, which have been produced by applying the invention in various ways to the conventional example of FIG. 1.

Bij het conventionele voorbeeld volgens fig. 1 zijn de kleurfilterlagen 16 en de elektroden 15 aan de rechter zijde gevormd.In the conventional example of FIG. 1, the color filter layers 16 and the electrodes 15 are formed on the right side.

15 In fig. 3(a) zijn de kleurfilterlagen 16 overeenkomende met de uitvoeringsvorm volgens fig. 2(b) aan de rechter zijde gevormd, als aangegeven in de tekening, terwijl de elektroden 13, welke bestemd zijn voor het kiezen van de kleurfilterlagen 16, aan de linker zijde zijn gevormd, zoals in de tekening is aangegeven. In fig. 3(b) zijn 20 de kleurfilterlagen 16, overeenkomende met de uitvoeringsvorm volgens fig. 2(c), aan de linker zijde gevormd, als beschouwd in de tekening, terwijl de elektroden 15, welke dienen voor het kiezen van de kleurfilterlagen 16, aan de rechter zijde zijn gevormd, zoals in de tekening is aangegeven. In fig. 3(c) zijn de kleurfilterlagen 16 en de elektro-25 den 13, welke bestemd zijn om de kleurfilterlagen 16 te kiezen, beide aan de linker zijde gevormd, zoals in de tekening is aangegeven.In Fig. 3 (a), the color filter layers 16 corresponding to the embodiment of Fig. 2 (b) are formed on the right side, as shown in the drawing, while the electrodes 13, which are for selecting the color filter layers 16 , are formed on the left as shown in the drawing. In Fig. 3 (b), the color filter layers 16 corresponding to the embodiment of Fig. 2 (c) are formed on the left as considered in the drawing, while the electrodes 15 serving to select the color filter layers 16 are formed on the right side as shown in the drawing. In Fig. 3 (c), the color filter layers 16 and the electrodes 13, which are intended to select the color filter layers 16, are both formed on the left as shown in the drawing.

Bij de bovengegeven omschrijving van de uitvoeringsvormen, is niet verwezen naar de bepaalde wijze waarop de matrixelektro-den worden aangedreven. Het behoeft niet te worden gezegd, dat zij op 30 verschillende wijzen kunnen worden aangedreven, bijvoorbeeld overeenkomstig de aandrijfmethode met tijddeling, de aandrijf methode, welke berust op een dunne-filmtransistor, of dergelijke.In the above description of the embodiments, no reference is made to the particular manner in which the matrix electrodes are driven. It need not be said that they can be driven in various ways, for example, according to the time division driving method, the driving method based on a thin film transistor, or the like.

Meer in het bijzonder is het in het geval van de aandrijfmethode, welke berust op een dunne-filmtransistor, geschikt om de 35 achterste glazen substraat te vormen door de SOS (silicium-op-saffier) substraat van de dunne-filmtransistor en de reflecterende elektroden door siliciumplaatjes per se.More specifically, in the case of the driving method, which is based on a thin film transistor, it is suitable to form the rear glass substrate by the SOS (silicon-on-sapphire) substrate of the thin film transistor and the reflective electrodes by silicon platelets per se.

84013678401367

Claims

1. Liquid crystal display device - for a number of colors of the reflection type, characterized by a transparent or opaque first substrate, reflective electrodes formed on one side of the first substrate, color filter layers, respectively, correspondingly in a predetermined manner portions of the reflective electrodes are formed a transparent second substrate disposed opposite the first electrode at a predetermined spacing therebetween and on one side of which transparent electrodes are disposed, one side of which faces the first substrate, and a polarization plate, wherein the first substrate, the reflective electrodes, the color filter layers, the second substrate, and the polarization plate are superimposed on each other in the same order as above, and a liquid crystal material is present between the first and second substrates.

The multi-color reflective liquid crystal display device according to claim 1, characterized in that the color filter layers are formed on the surfaces of the corresponding associated reflective electrodes.

3. The reflection color liquid crystal display device according to claim 1, characterized in that the color filter layers are formed on the surfaces of the transparent electrodes. 8401367