JPH03189625A - カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はカラー液晶表示装置に関する。更に詳細には、
黒を含むフルカラー表示が可能な液晶表示装置であって
、カラー液晶テレビ等に適したマトリクス駆動カラー液
晶表示装置に関する。

（従来の技術） 従来より、表示画面が明るく、コントラストが良好なカ
ラー液晶表示装置として、積層配置された２つの液晶層
と、これらの液晶層のそれぞれにカラー偏光子を組み込
んだものが種々提案されている。これらの表示装置の表
示に寄与する絵素を増加させるため、且つ、表示画面の
コントラストを向上させるため、本発明者らは、２つの
液晶セル内の液晶層のそれぞれに、吸収軸の方向が互い
に直交し且つ互いに補色関係にあるカラー偏光子を重ね
合わせた一対のカラー偏光子対を、各絵素毎にパターン
形成したカラー液晶表示装置を先に提案した（特願昭６
２−９９３２２号）。更に、本発明者らは、一対のカラ
ー偏光子対を各絵素毎にパターン形成することなく、各
々の液晶層の全面に亘って同色の組合せのカラー偏光子
対を形成したカラー液晶表示装置を開発した。

このようなカラー液晶表示装置では、入射偏光の偏光方
向をそのまま、又は回転させて透過させるために、液晶
層が用いられている。そして、２つの液晶層の何れかに
設けられたカラー偏光子対で、液晶層を透過した光のう
ちの所定の波長の光を吸収させることにより、赤、緑及
び青の単色表示と、黒の表示とが可能となる。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上述のカラー液晶表示装置では、入射光側の液
晶分子の長軸に対して、どのような偏光方向をもって入
射光が入射されるかが特に規定されていない。そのため
、入射光側の液晶分子の長軸と入射光の偏光方向との角
度が最適に設定されていない表示装置では、十分なフン
トラストが得られないという問題点がある。また、入射
光側の液晶分子の長軸と入射光の偏光方向とが一致して
いる表示装置では、液晶層に高電圧を印加すると、表示
状芭が反転してしまうという問題点がある。

本発明は、このような問題点を解決するものであり、本
発明の目的は、明るい表示画面を有するカラー液晶表示
装置であって、コントラストが高く、しかも表示状態の
反転が生じないカラー液晶表示装置を提供することであ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明のカラー液晶表示装置は、それぞれ液晶層を有す
る第１及び第２の液晶セルと、該第１及び第２の液晶セ
ルのそれぞれに設けられ、互いに吸収軸方向が直交し、
且つ、互いに補色関係にある一対の積層されたカラー偏
光子からなる一対のカラー偏光子対と、該第１の液晶セ
ルの入射光側の外側に設けられた中性偏光子と、を有す
るカラー液晶表示装置であって、該中性偏光子の偏光方
向と、該第１の液晶セル内の入射光側の液晶分子の長軸
方向とが、ほぼ直交しており、そのことによって上記目
的が達成される。

（作用） 本発明のカラー液晶表示装置では、中性偏光子の偏光方
向と、第１の液晶セルの入射光側の液晶分子の長軸とを
直交させることにより、十分なコントラストを有する表
示画面が得られる。

第３図にカラー液晶表示装置の透過率が、観察方向によ
ってどの様に変化するかを示す。横軸は液晶層への印加
電圧、縦軸は表示装置の透過率である。第３図に示すよ
うに、表示画面の法線方向から観察すると（観察方向０
°方向）、中性偏光子を透過して直線偏光となった光の
偏光方向と第１の液晶セルの入射光側の液晶分子の長軸
とが平行である場合（第３図中、１１で示されている）
と、直交する場合（第３図中、上で示されている）とで
、表示装置の透過率は一致している。表示画面の法線方
向から４０’の角度で観察すると（観察方向４０°方向
）、入射直線偏光の偏光方向と入射光側の液晶分子の長
袖とが平行である場合（１１）には、印加電圧−透過率
曲線の立ち上がりが急峻となる反面、表示装置の透過率
は印加電圧が高い領域で再び増加している。このような
状態でこの表示装置を斜め方向から見れば、画像の反転
が見られることになる。これに対し、入射直線偏光の偏
光方向と入射光側の液晶分子の長袖とが直交する場合に
は、高電圧領域での増加は殆ど見られない。このことは
、斜め方向からこの表示装置を眩察しても、画像の反転
現象が見られないことを示している。

（実施例） 本発明を実施例について以下に説明する。第１図に本発
明のカラー液晶表示装置の断面図を示す。

本実施例は第１の液晶セルｌＯ及び第２の液晶セル１１
とを有している。第１の液晶セルでは、ガラス基板ｌａ
上にＩＴＯから成る対向電極２ａが設けられ、ガラス基
板Ｉｔ）上には、シアンのカラー偏光子５、及び赤のカ
ラー偏光子４が順次形成されている。第１図の矢印１４
で示すように、シアンのカラー偏光子５の吸収軸方向は
紙面に平行な方向である。また、赤のカラー偏光子４の
吸収軸方向は、矢印１３で示すように紙面に垂直である
。従って、２つのカラー偏光子４及び５の吸収軸方向は
互いに直交している。カラー偏光子４上ニハ、ｒＴｏか
ら成る透明電極３２８．３１２．３，３・・・がパター
ン形成されている。透明電極３１１．３１２．３，３・
・・上の全面には、ラビング処理されたポリイミド膜か
らなる配向膜（図示していないンが形成されている。こ
れらの基板１ａ及び１ｂの間には、液晶層８ａが封入さ
れている。

第２の液晶セル１１では、ガラス基板ｌｂ上にＩＴＯか
ら成る対向電極２ｂが設けられ、ガラス基板ｌｃ上には
緑のカラー偏光子７及びマゼンタのカラー偏光子６が順
次形成されている。第１図の矢印１６で示すように、緑
のカラー偏光子７の吸収軸方向は紙面に平行な方向であ
る。また、マゼンタのカラー偏光子６の吸収軸方向は、
矢印１５で示すように紙面に垂直である。従って、２つ
のカラー偏光子６及び７の吸収軸方向は互いに直交して
いる。カラー偏光子６上には、ＩＴＯから成る透明電極
３２３．３２２．３２３・・・がパターン形成されてい
る。透明電極３２２．３２２．３□３・・・上の全面に
は、ラビング処理されたポリイミド膜からなる配向膜（
図示していない）が形成されている。

これらの基板１ｔ）及びｌｃの間には、液晶層８ｂが封
入されている。

ガラス基板１ａの外側には、中性偏光子９が配置されて
いる。中性偏光子９の偏光方向は、矢印１２で示すよう
に紙面に平行である。この偏光方向は、この表示装置の
電圧無印加時に於ける第１の液晶セル内の入射光側の液
晶分子の長軸方向に直交している。

液晶層８ａ及び８ｂにはネマティ・ツク液晶（メルク社
製、商品名ＺＬｒ−３２８１）が用いられている。更に
、液晶層８ａに用いられている液晶には、下記の式で示
される光学活性物質（メルク社製、商品名ＣＢ−１５）
： ＣＨ３−ＣＨ２−Ｃ”ＨＣＨ２−◎−◎−ＣＮＣＨ。

が０．１５Ｅ［’ｆｆｉ％の割合で添加されている。こ
れにより、液晶層８ａは右捩れとされている。また、液
晶層８ｂに用いられている液晶には、光学活性物質とし
てコレステリル／ナノエート（メルク社製、商品名Ｓ−
８１１）が０．　５重量％の割合で添加されている。こ
れにより、液晶層８ｂは左捩れとされている。

第２図に液晶層８ａ及び８ｂに於ける液晶分子の捩れ方
向を模式的に示す。矢印１８及び１７は、それぞれ第１
の液晶セル１０の上方から見た場合の、液晶層８ａ及び
８ｂの液晶分子の捩れ方向を示している。矢印１８及び
１７で示されているように、液晶層８ａ内の液晶分子の
捩れ方向（右捩れ）と、液晶層８ｂ内の液晶分子の捩れ
方向（左捩れ）とは、互いに逆向きに設定されている。

そして、液晶層８ａの基板１ｂ近傍の液晶分子の配向方
向と、液晶層８ｂの基板１ｂ近傍の液晶分子の配向方向
とは、互いに直交している。また、中性偏光子９の偏光
方向（矢印１２）は、第１の液晶セル１０の液晶層８ａ
の入射光側、即ち、ガラス基板１ａ近傍の液晶分子の長
軸方向と直交するように設定されている。

基板１ａと１ｂの間、及び基Ｆｆｉ、ｌｂとＩＣの間に
は、液晶層の厚さを均一にするために直径５μｍのガラ
ス粒子からなるスペーサが挾まれている。

スペーサはドライプロセスによって上記基板上に散布さ
れ、これらの基板間に挾み込まれる。本実施例では、第
１の液晶セル１０の液晶層８ａと、第２の液晶セルの液
晶層８ｂとの厚さを等しく設定しである。２つの液晶層
８ａ及び８ｂの厚さｄを等しく設定することにより、第
１及び第２の液晶セルに於ける△ｎ−ｄ（△ｎは液晶の
屈折率異方性）が等しくなり、電源オフ時のこの表示装
置の透過率を低減させることができる。

次に、本実施例のカラー液晶表示装匝の動作原理を説明
する。この表示装置の液晶層８ａ及び８ｂは、第１図に
示す配向状態にあると仮定する。

即ち、透明電極３，３．３，４と対向電極２ａとの間、
及び透明電極３２２．３２３と対向電極２ｂとの間に電
圧が印加されている場合について説明する。第１図の上
方から入射した光は、中性偏光子９により矢印１２で示
す紙面に平行な直線偏光となる。

この直線偏光のうち、透明電極３１１及び３２１の部分
に入射した光の偏光方向は、透明電極３１１上の液晶層
８ａの部分で９０’捩れ、紙面に垂直な直線偏光となる
。この直線偏光は、紙面に垂直な吸収軸方向を有する赤
のカラー偏光子４で赤色となり、第１の液晶セル１０を
通過する。尚、紙面に平行な吸収軸方向を有するシアン
のカラー偏光子５は、赤のカラー偏光子４を通過した光
をそのまま透過させる。第１の液晶セルを通過した直線
偏光は、第２の液晶セルの透明電極３２１上の液晶層８
ｂで９０°捻れる。第２の液晶セルでの捩れ方向は、第
１の液晶セルでの捩れ方向とは逆である。

液晶層８ｂを通過した光は紙面に平行な直線偏光となり
、紙面に平行な吸収軸方向を有する緑のカラー偏光子７
（線以外の光を吸収する）で吸収されてしまう。従って
、この表示装置の透明電極３０及び３２．の部分では、
黒の表示が行われる。

この表示装置の透明電極３，２及び３２２の部分では、
上述の透明電極３＋１及び３２．の部分と同様に、第１
の液晶セル１０を通過した光は、赤色の紙面に垂直の直
線偏光となる。この直線偏光は第２の液晶セルの液晶層
８ｂをそのまま透過し、更に紙面に垂直な吸収軸方向を
有するマゼンダのカラー偏光子６（赤と緑の光を透過さ
せる）でも吸収されずに透過する。また、緑のカラー偏
光子７の吸収軸方向は紙面に平行なため、この赤色の紙
面に垂直の直線偏光は吸収されずに透過する。従って、
この表示装置の透明電極３１□及び３２２の部分では、
赤の表示が行われる。

この表示装置の透明電極３，３及び３□３の部分では、
中性偏光子９を通過した紙面に平行な直線偏光は、第１
の液晶セル１０の液晶層８ａをそのまま通過し、シアン
のカラー偏光子５でシアン色となる。第１の液晶セル１
０を通過したシアン色の紙面に平行な直線偏光は、第２
の液晶セル１１の液晶層８ｂをそのまま通過し、紙面に
平行な吸収軸方向を有する緑のカラー偏光子７でその青
色成分が吸収される。従って、この表示装置の透明電極
３，３及び３□、の部分では、緑の表示が行われる。

この表示装置の透明電極３，４及び３□４の部分では、
上述の透明電１！３．３及び３２３の部分と同様に、第
１の液晶セルＩＯを通過した光は、７７２色の紙面に平
行な直線偏光となる。この直線偏光は第２の液晶セル１
１の液晶層８ｂで紙面に垂直な直線偏光とされ、マゼン
ダのカラー偏光子６でその緑色成分が吸収される。従っ
て、この表示装置の透明電極３１．及び３゜４の部分で
は、青の表示が行われる。

上記では、赤、緑、青の単色光について説明したが、赤
、緑、青の色を各絵素ごとにオン・オフすることにより
、シアン、マゼンダ、イエロー白、更には黒の表示を行
うことができる。

本実施例では、中性偏光子９の偏光方向（矢印１２）が
、第１の液晶セルｌＯの液晶層８ａの入射光側、即ち、
ガラス基板１ａ近傍の液晶分子の長軸方向と直交するよ
うに設定されている。そのため、本実施例では十分なコ
ントラストが得られる。また、第３図で説明したような
、斜め方向から観察した場合の画像の反転現象は殆ど見
られない。

（発明の効果） 本発明のカラー液晶表示装置では、高いコントラストが
得られ、斜め方向からみる場合の画像の反転現象が殆ど
見られない。従って、本発明のカラー液晶表示装置を用
いれば、視角範囲の広い、コントラストの高い、明るい
画面が得られる。

４、　　　の　　なセロ 第１図は本発明のカラー液晶表示装置の断面模式図、第
２図は第１図のカラー液晶表示装置の液晶分子の配向方
向及び捩れ方向、並びに中性偏光子の偏光方向を示す図
、第３図は本発明及び従来のカラー液晶表示装置の観察
方向による透過率の違いを示す図である。

１　ａ、　　１　ｂ、　　ｌ　ｃ・・・ガラス基板、２
ａ、２ｂ・・・対向電極・　３１１．　３１２１　３１
３１　３１４．　３２１．　３２２１３２３、　３２４
・・・透明電極、４・・・赤のカラー偏光子、５・・・
シアンのカラー偏光子、６・・・マゼンダのカラー偏光
子、７・・・緑のカラー偏光子、８ａ、８ｂ・・・液晶
層、９・・・中性偏光子、１０・・・第１の液晶セル、
１１・・・第２の液晶セル。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれ液晶層を有する第１及び第２の液晶セルと
   、 該第１及び第２の液晶セルのそれぞれに設けられ、互い
   に吸収軸方向が直交し、且つ、互いに補色関係にある一
   対の積層されたカラー偏光子からなる一対のカラー偏光
   子対と、 該第１の液晶セルの入射光側の外側に設けられた中性偏
   光子と、 を有するカラー液晶表示装置であって、 該中性偏光子の偏光方向と、該第１の液晶セル内の入射
   光側の液晶分子の長軸方向とが、ほぼ直交しているカラ
   ー液晶表示装置。