JP2000122049A

JP2000122049A - カラー液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000122049A
Application number: JP10288368A
Authority: JP
Inventors: Masao Ozeki; 正雄尾関; Seiji Kojima; 誠司小嶋; Yuji Hayata; 祐二早田
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp; AGC Inc
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2000-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】時分割駆動系で、白、赤、青の３色がいずれ
も純度の高い発色状態で併存可能なカラー液晶表示装置
を提供する。【解決手段】リタデーションを利用し同一表示単位で
多色表示を行う方式において、一対の偏光板の少なくと
も一方として、赤および青における偏光度がオレンジ〜
緑におけるそれに較べて相対的に低い紫系のカラー偏光
板を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、時分割駆動系で、
白、赤、青の３色が、いずれも純度の高い発色状態で併
存可能なカラー液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平２−１１８５１６（従来例１）に
おいて、ツイストした液晶セルにおいて印加電圧を変化
させることにより様々な色相変化が可能であることが示
されている。しかし、その発色は、黄、赤、紫、青紫、
青、緑であり、白表示はできていないという課題を有し
ている。また、従来例１では、補償セルを用いて、２層
にすることにより白黒表示が可能であることが示されて
いる。しかし、画面上に、白または黒と、青や緑等の色
を併存させることができないという問題がある。

【０００３】特開平２−１８３２２０（従来例２）にお
いては、補償セル側にも画素を形成し、表示させること
によって、白または黒と、青や緑などの色を併存させる
ことが可能とされている。しかしながらこの場合には、
２層の液晶パネルの各画素を１画素ずつ対応させて形成
しなければならず、製造が極めて困難となるばかりでな
く、斜めから見た場合の視差が生じて色が滲んで見えて
しまうという問題が起こる。またパネルの重量が増大す
るという問題もある。

【０００４】特開平８−２９２４３４（従来例３）に
は、位相差板を用いることにより、無彩色を表示でき、
かつ青、赤、緑の表示が可能であると述べられている。
しかし、電圧印加に対して白発色近傍にくる赤表示はオ
レンジ赤となっており、色純度の高い赤の発色はできて
いない。従来例３の中には、赤の認識が高いピンク赤の
発色が可能な仕様が記述されているが、ピンク赤を発色
させるためには液晶のΔｎ_Ｌｄ_Ｌを大きくし、液晶の状
態変化を大きくする必要がある。ピンク赤と白を時分割
駆動で両立させるためには液晶層のΔｎ_Ｌｄ_Ｌを１．７
以上とする必要があった。しかし液晶層のΔｎ_Ｌｄ_Ｌの
増大をΔｎ_Ｌの増大でまかなうには限度があり、ｄ_Ｌも
大きくしなければならないので、液晶の応答速度が遅く
なるとか、視角依存性が大きくなるとか、セルギャップ
変動に対して弱くなるとか、温度依存性が大きくなると
かの問題があり現実的ではない。このように、純度の高
い白と、赤認識の高い赤とを実用的な液晶層のΔｎ_Ｌｄ
_Ｌで得ることができないという問題がある。

【０００５】特開平９−３３９１７（従来例４）には、
液晶層のΔｎ_Ｌｄ_Ｌが１．５３３μｍのスタティック駆
動系で、青系に着色された偏光板を用いることによりオ
レンジ色がピンク系の赤色に表示され、無彩色、赤、
緑、青の４色表示ができること、また、偏光板の着色を
紫（パープル）系とすることにより、赤が強くなること
が開示されている。しかしながらこの方法では、時分割
駆動系で、純度が高い赤、同じく白、同じく青を併存さ
せることはできなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな従来技術の問題点を解決し、時分割駆動系で、白、
赤、青の３色がいずれも純度の高い発色状態で併存可能
なカラー液晶表示装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、透明電極と配向膜をそれぞれ有しほ
ぼ平行に設けられた二つの基板間に、ねじれ配向したネ
マチック液晶が挟持され、各基板の配向膜によって形成
される液晶分子の配向方向による液晶層のねじれ角が１
６０〜３００°とされ、液晶層の外側に一対の偏光板が
配置され、液晶層と少なくとも一方の偏光板との間に少
なくとも一枚以上の位相差板が配置され、透明電極間に
駆動電圧を印加する駆動回路が備えられたカラー液晶表
示装置において、前記一対の偏光板のうち少なくとも一
方の偏光板が紫系のカラー偏光板であり、該カラー偏光
板は２枚重ねたときの分光透過率特性が、直交配置のと
きは、４５０ｎｍで４０％以上１００％以下、５００ｎ
ｍで１０％以上１００％以下、５５０ｎｍで０％以上１
０％以下、６００ｎｍで０％以上１０％以下、６５０ｎ
ｍで３０％以上１００％以下であり、平行配置のとき
は、４５０ｎｍで４０％以上１００％以下、５００ｎｍ
で２０％以上１００％以下、５５０ｎｍで２０％以上１
００％以下、６００ｎｍで２０％以上１００％以下、６
５０ｎｍで４０％以上１００％以下であること、液晶層
での液晶の屈折率異方性Δｎ_Ｌと液晶層の厚みｄ_Ｌとの
積Δｎ_Ｌｄ_Ｌが１．０〜１．５μｍであること、およ
び、時分割駆動により３値以上の異なった電圧値を選択
することによって、純度の高い白、同じく赤、同じく青
を含む少なくとも３色を同一表示単位で発色させること
を特徴とする。

【０００８】第２の発明は、前記カラー偏光板として、
２枚重ねたときの分光透過率特性が、直交配置のとき
は、４５０ｎｍで５０％以上６５％以下、５００ｎｍで
１５％以上２５％以下、５５０ｎｍで０％以上５％以
下、６００ｎｍで０％以上３％以下、６５０ｎｍで５５
％以上７０％以下であり、平行配置のときは、４５０ｎ
ｍで５０％以上７０％以下、５００ｎｍで３０％以上５
０％以下、５５０ｎｍで２５％以上４５％以下、６００
ｎｍで２５％以上４０％以下、６５０ｎｍで５５％以上
７５％以下であるものを使用することを特徴とする。

【０００９】第３の発明は、発色の順序が印加電圧の低
い側から、赤、白、青の順であることを特徴とする。第
４の発明は、前記一対の偏光板のうち一方の偏光板の外
側に反射板または半透過反射板を配置したことを特徴と
する。第５の発明は、液晶のΔｎ_Ｌが０．１８以上であ
ることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明においては偏光度の波長依
存性が上記のように特定され、赤（６４０〜７００ｎ
ｍ）および青（４２０〜４７０ｎｍ）における偏光度が
オレンジ〜緑（５２０〜６１０ｎｍ）における偏光度に
較べて相対的に低い、紫系のカラー偏光板を用いること
が重要である。

【００１１】可視光（特に４００〜７００ｎｍを指す）
全波長領域に渡って偏光度の高い偏光板（例えば住化製
ＳＫ−１８４２ＡＰ）を使った場合、白を発色させ、か
つ液晶の状態を変化させて、純度の高い赤色および青を
発色させることは極めて難しい。なぜなら、白発色をさ
せるためには可視光の全波長の位相をほぼ揃える必要が
あり、揃えた所から電圧変化によって液晶の状態を変化
させても、各波長間の位相差の変化は大きくすることは
できないために、赤に近い色調としてはオレンジ色は発
色可能であるが、純度の高い赤を発色させることができ
ないからである。

【００１２】一方、液晶層のΔｎ_Ｌｄ_Ｌおよび位相差板
のリタデーション値のバランス、位相差板および偏光板
の配置を調整して純度の高い赤を発色させた場合には、
白の純度が低下して緑味を帯びたものとなってしまうか
らである。

【００１３】ここで前記のようなオレンジ〜緑の波長領
域で偏光度の高い紫系のカラー偏光板を使用することに
より、緑味の白の緑を抑えて完全な白に変えることがで
きるとともに、偏光度が低い波長領域の赤および青の純
度は保たれるので、白、赤、青の３色をいずれも純度の
高い発色状態で併存させることが可能となる。

【００１４】本発明においては、液晶層での液晶の屈折
率異方性Δｎ_Ｌと液晶層の厚みｄ_Ｌとの積Δｎ_Ｌｄ_Ｌが
１．０〜１．５μｍ、好ましくは１．１〜１．４μｍと
される。この値が大きすぎる場合には、従来例３の問題
点として前述したようなｄ_Ｌの増大に伴う弊害が生じ、
一方、この値が小さ過ぎる場合には、十分な発色が達成
されなくなるので不都合である。

【００１５】また、Δｎ_Ｌに着目すれば，ｄ_Ｌを過大と
しないために０．１８以上、特に、０．１９以上の液晶
が好ましく採用される。使用上限温度が高くなる屋外用
途、車載用途向けには、高温でも希望の発色状態を保持
するために、ネマチックアイソトロピック転移温度Ｔ
_ｎｉが１０５℃以上、特に１１０℃以上の液晶を用いる
ことが好ましい。

【００１６】本発明のカラー液晶表示装置の一態様にお
いては、発色の順序が電圧の低い側からで赤、白、青の
順になる。このような場合には、通常の電極パターンで
表示させると、セグメント表示部ではその背景色が赤に
なるが、背景部分にもダミー電極を設け、これに白に相
当する電圧を印加するようにすれば、背景部分を白とす
ることができ、例えば、白背景に、青で文字等を表示
し、警告色等として赤を用いる形の表示が可能となる。

【００１７】なお、本発明において、同一表示単位と
は、セグメント表示部では対向する電極で形成される１
つのセグメントであり、ドットマトリクス表示部では対
向する電極で形成される１つのドットである。

【００１８】本発明の好ましい形態においては、背景色
との混色によるコントラストおよび色純度の低下を抑制
する観点から、上記表示単位間の間隔を極力小さくし、
１５μｍ以下とすることが好ましい。

【００１９】本発明のカラー液晶表示装置の駆動方式と
しては、表示画素数が多い用途に対応可能な、時分割駆
動方式が採用される。また、階調表示の制御方式として
周知の方式が用いられるが、階調設定の自由度の観点か
らパルス幅変調方式（ＰＷＭ）あるいはこれとフレーム
変調方式との併用が好ましく採用される。

【００２０】

【実施例】つぎに図面を参照しながら、本発明の実施例
について詳しく説明する。図１に本発明の一実施例であ
るカラー液晶表示装置の基本的構成を説明する模式的断
面図を示す。ここで、１、２は一対の偏光板、３は液晶
層、４は位相差板、１５はバックライトである。

【００２１】液晶セルは以下のようにして作成した。ガ
ラス基板上に設けられたＩＴＯ透明電極をストライプ状
にパターニングし、絶縁膜を形成し、ポリイミドのオー
バーコートを形成し、これをラビングして配向制御膜を
形成した基板を作成した。このようにして作成した二枚
の基板の周辺をシール材でシールして、液晶セルを形成
し、ネマチック液晶を注入し、注入孔を封止材で封止し
た。

【００２２】液晶層の厚みｄ_Ｌはセル間隔を調整して
６．５μｍに設定した。液晶にはΔｎ_Ｌが０．１９
５、ネマチック−アイソトロピック転移温度（Ｔ_ｎｉ）
が１１５℃のものを用いた。結果として液晶層のΔｎ_Ｌ
ｄ_Ｌは約１．２７μｍとなる。ツイスト角は２４０°ツ
イストとした。位相差板のリタデーション値は０．５０
μｍとした。

【００２３】表側の偏光板は紫系カラー偏光板（ポラテ
クノ製Ｖ１２−１８２４５Ｔ）を用いた。裏側の偏光板
は、通常偏光板（住化製ＳＫ−１８４２ＡＰ）を用い
た。用いた紫系カラー偏光板を２枚重ねたときの分光透
過率特性は、直交配置のときは、４５０ｎｍで５５％、
５００ｎｍで２０％、５５０ｎｍで２．３％、６００ｎ
ｍで１．７％、６５０ｎｍで６２％、７００ｎｍで８４
％であり、平行配置のときは、４５０ｎｍで５８％、５
００ｎｍで３９％、５５０ｎｍで３３％、６００ｎｍで
３４％、６５０ｎｍで６４％、７００ｎｍで８４％であ
る。詳細は図３に示す。数値データを表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】図２において、液晶層の上側の液晶分子の
長軸方向からみた上側の偏光板の吸収軸の方向を時計回
りに計ったものをθ_１、液晶層の上側の液晶分子の長軸
方向からみた上側の位相差板の延伸軸の方向を時計回り
に計ったものをθ_２、液晶層の下側の液晶分子の長軸方
向からみた下側の偏光板の吸収軸の方向を時計回りに計
ったものをθ_３とする。今回はθ_１は４５°、θ_２は８
０°、θ_３は１４０°と設定した。液晶は左螺旋を用い
たが、右螺旋を用いた時は、角度の関係を反時計回りと
して考えれば良い。

【００２６】発色としては電圧無印加時はピンク赤色
で、電圧を増大させるにつれて、淡いピンク、赤、白、
淡い青、暗い青と変化した。発色の色変化を図４に色度
図として示す。測定は透過での結果を示す。数値データ
を表２に示す。パネルの開口率は８６％である。

【００２７】

【表２】

【００２８】図５には比較例としてカラー偏光板の代わ
りに通常偏光板を用いた以外は同一の構成をとったとき
の色変化を示す。この場合には白が発色しないことがわ
かる。このことにより、カラー偏光板を用いることによ
り白が発色することが理解できる。数値データを表３に
示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】駆動は、１／６５デューテイ、１／５バイ
アスの時分割駆動波形で行った。電圧−透過率の関係を
図６に示す。コントローラドライバとしては、東芝製Ｉ
Ｃ（Ｔ６Ｋ０３）を用いた。階調レベルとしては、赤表
示はｏｆｆ波形、青表示はｏｎ波形、白表示は、ｏｎ波
形とｏｆｆ波形の中間の電圧レベルを印加した。中間レ
ベルは、パルス幅変調とフレーム変調の合成によって作
成している。

【００３１】カラー偏光板を表側と裏側の両方に置いて
も、少々赤みが増したが、同様な効果が得られた。ま
た、バックライトと裏側の偏光板の間に半透過反射板を
おいて、半透過タイプとして用いても良好な表示が得ら
れた。さらに、バックライトの代わりに反射板を用い反
射型の液晶表示装置とすることができる。また、裏側の
偏光板としてＲＤＦ（製品名）のような偏光分離機能を
有するフィルムを用いることもできる。

【００３２】また、駆動法として、複数ライン同時選択
法（ＭＬＡ）を用いると、フレーム応答が抑制され、特
に高温での色純度の低下を抑えることが可能であった。

【００３３】上記実施例では位相差板として、一軸異方
性のものを１枚表示面側に配置したが、これを複数枚と
したり、両側に配置したり、また、二軸異方性のものあ
るいはねじれ位相差板を使用することもできる。さら
に、本発明はその効果を損しない範囲で種々の応用がで
きる。

【００３４】

【発明の効果】本発明により、カラーフイルターを用い
ずに、また、補償セルを用いろことなく、時分割駆動で
白、赤、青の３色がいずれも純度の高い発色状態で併存
可能なカラー液晶表示装置を実現できる。低消費電力で
明るく携帯に適したカラー表示装置が可能となる。特に
反射型として使用するとその効果は非常に大きい。

【００３５】本発明の液晶表示装置は、屋外での使用を
前提とする携帯用の電子機器、例えば、携帯電話、電子
手帳、電子ブック、電子辞書、ＰＤＡ（携帯情報端
末）、ページャー（ポケットベル）などに用いた場合
に、その良好な視認性、表現力と合わせて高い機能性を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を説明する模式的断面
図。

【図２】本発明の実施例の液晶表示装置を上から見たと
きの、液晶層の液晶分子の長軸方向、偏光板の吸収軸方
向、および位相差板の延伸軸方向の相対位置を示す平面
図。

【図３】本発明の実施例に用いたカラー偏光板の、直交
配置と平行配置のときの分光透過率を示すグラフ。

【図４】本発明の実施例の色変化を示す色度図。

【図５】実施例のカラー偏光板の代わりに通常偏光板を
用いた場合の色変化を示す色度図。

【図６】本発明の実施例の電圧−透過率の関係を示すグ
ラフ。

【図７】本発明の比較例に用いた通常偏光板の、直交配
置と平行配置のときの分光透過率を示すグラフ。

【符号の説明】

１、２偏光板３液晶層４位相差板５、６基板７、８透明電極９、１０絶縁膜１１、１２配向膜１３、１４シール材１５バックライト１６液晶層の上側の液晶分子の長軸方向１７液晶層の下側の液晶分子の長軸方向１８上側の偏光板の吸収軸方向１９下側の偏光板の吸収軸方向２０位相差板の延伸軸方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/133 ５４５Ｇ０２Ｆ 1/133 ５４５ (72)発明者小嶋誠司神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地旭硝子株式会社内 (72)発明者早田祐二東京都荒川区東日暮里５丁目７番18号オプトレックス株式会社内Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA06 BB03 BC22 2H089 TA14 TA15 TA17 2H091 FA08X FA08Z FA09X FA09Z FA11X FA11Z FA14Z FA15Z FD08 FD24 GA06 GA11 HA10 KA02 LA15 2H093 NA06 NA09 NA55 NA56 NA61 NA65 NC14 ND24 NE06 NF13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明電極と配向膜をそれぞれ有しほぼ平
行に設けられた二つの基板間に、ねじれ配向したネマチ
ック液晶が挟持され、各基板の配向膜によって形成され
る液晶分子の配向方向による液晶層のねじれ角が１６０
〜３００°とされ、液晶層の外側に一対の偏光板が配置
され、液晶層と少なくとも一方の偏光板との間に少なく
とも一枚以上の位相差板が配置され、透明電極間に駆動
電圧を印加する駆動回路が備えられたカラー液晶表示装
置において、前記一対の偏光板のうち少なくとも一方の
偏光板が紫系のカラー偏光板であり、該カラー偏光板は
２枚重ねたときの分光透過率特性が、直交配置のとき
は、４５０ｎｍで４０％以上１００％以下、５００ｎｍ
で１０％以上１００％以下、５５０ｎｍで０％以上１０
％以下、６００ｎｍで０％以上１０％以下、６５０ｎｍ
で３０％以上１００％以下であり、平行配置のときは、
４５０ｎｍで４０％以上１００％以下、５００ｎｍで２
０％以上１００％以下、５５０ｎｍで２０％以上１００
％以下、６００ｎｍで２０％以上１００％以下、６５０
ｎｍで４０％以上１００％以下であること、液晶層での
液晶の屈折率異方性Δｎ_Ｌと液晶層の厚みｄ_Ｌとの積
Δｎ_Ｌｄ_Ｌが１．０〜１．５μｍであること、およ
び、時分割駆動により３値以上の異なった電圧値を選択
することによって、純度の高い白、同じく赤、同じく青
を含む少なくとも３色を同一表示単位で発色させること
を特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項２】前記カラー偏光板として、２枚重ねたと
きの分光透過率特性が、直交配置のときは、４５０ｎｍ
で５０％以上６５％以下、５００ｎｍで１５％以上２５
％以下、５５０ｎｍで０％以上５％以下、６００ｎｍで
０％以上３％以下、６５０ｎｍで５５％以上７０％以下
であり、平行配置のときは、４５０ｎｍで５０％以上７
０％以下、５００ｎｍで３０％以上５０％以下、５５０
ｎｍで２５％以上４５％以下、６００ｎｍで２５％以上
４０％以下、６５０ｎｍで５５％以上７５％以下である
ものを使用することを特徴とする請求項１記載のカラー
液晶表示装置。
【請求項３】発色の順序が印加電圧の低い側から、
赤、白、青の順であることを特徴とする請求項１または
２に記載のカラー液晶表示装置。
【請求項４】前記一対の偏光板のうち一方の偏光板の
外側に反射板または半透過反射板を配置したことを特徴
とする請求項１〜３のいずれか１項記載のカラー液晶表
示装置。
【請求項５】液晶のΔｎ_Ｌが０．１８以上であること
を特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のカラー液
晶表示装置。