JPH06235930A - カラー液晶表示装置 - Google Patents

カラー液晶表示装置

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JPH06235930A
JPH06235930A JP2423193A JP2423193A JPH06235930A JP H06235930 A JPH06235930 A JP H06235930A JP 2423193 A JP2423193 A JP 2423193A JP 2423193 A JP2423193 A JP 2423193A JP H06235930 A JPH06235930 A JP H06235930A
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JP
Japan
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liquid crystal
color
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white
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JP2423193A
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English (en)
Inventor
Kazutaka Hanaoka
一孝 花岡
Hideshi Yoshida
秀史 吉田
Kimiaki Nakamura
公昭 中村
Hideaki Tsuda
英昭 津田
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はカラー液晶表示装置に関し、反射型
で色の階調表示を実現することを目的とする。 【構成】 一の画素を、二つに分け、一つがECBより
なる色表示領域27であり、別の一つが90°TNより
なる白灰黒階調表示領域28である構成とする。領域2
7が表示する色と領域28が表示する階調とが合わさる
ことにより、画素は、領域27が表示する色を階調表示
するよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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。
【0002】カラー液晶表示装置は、携帯用のOA機器
等のディスプレイとして広く使用されており、色を階調
表示できることが望ましい。
【0003】また、特に携帯用の機器の場合には、消費
電力が低いことを必要とされる。
【0004】
【従来の技術】従来、色の階調表示が可能であるカラー
液晶表示装置として、カラーフィルタを備えた構成のも
のがある。
【0005】図13は、このカラー液晶表示装置1の一
画素部分を示す。偏光板は省略してある。
【0006】2は90°TN型液晶セル本体であり、3
つの領域2-1,2-2,2-3に分割してある。
【0007】3はカラーフィルタであり、ストライプ状
のR部3-1、G部3-2、B部3-3とよりなる。
【0008】R部3-1と領域2-1、G部3-2と領域
-2、B部3-3と領域2-3とが対応している。
【0009】領域2-1〜2-3が独立して光シャッタとし
て機能し、カラーフィルタ3のうちのR部3-1、G部3
-2、B部3-3を透過するバックライト4の光量が調整さ
れて色が階調を制御されて表示される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記の装置は、第1に
はバックライトが不可欠であるため、消費電力が大き
い。
【0011】第2には、3つの領域が一の画素を構成す
るため、一の画素のサイズを十分に小さくすることが困
難であり、解像度の点で不利であった。
【0012】そこで、本発明は、低消費電力化及び解像
度の向上を実現したカラー液晶表示装置を提供すること
を目的とする。
【0013】
【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10は、図1に示すように、各画素11を、カラー
フィルタを用いないで、色を表示する色表示領域12
と、白から黒までを階調表示する白灰黒階調表示領域1
3との二つの領域を有する構成としたものである。
【0014】
【作用】白灰黒階調表示領域13が、色表示領域13が
表示した色に階調を与えるように作用する。
【0015】カラーフィルタを用いない構成は、明るい
表示が得られバックライトを不要とするように作用す
る。
【0016】二つの領域が一の画素を形成する構成は、
一の画素のサイズを小さくするように作用する。
【0017】
【実施例】
〔第1実施例〕図2のカラー液晶表示装置20は、反射
型であり、反射板21を有する。
【0018】22は一画素液晶セル本体であり、上下の
ガラス基板23,24の間に液晶層25,26を有する
構成であり、図2に併せて示すように、色表示領域27
と白灰黒階調表示領域28とを有する。
【0019】領域27は、能動型のECB(Elect
rically Controlled Birefr
ingence)型領域である。
【0020】能動型のECBとは、電場(電界)を印加
することにより、液晶セルの初期分子配列を変形し、そ
の際生じる液晶セルの複屈折率の変化によって光干渉を
生じさせ、カラー表示を行うものである。
【0021】図3に併せて示すように、基板23は矢印
30、基板24は矢印31で示すようにラビングしてあ
る。
【0022】液晶層25は、各液晶分子32がその長軸
(光学軸33)が基板23,24と平行で且つ同じ向き
となるように配向したホモジニアス配向となっている。
【0023】領域28は、90度TN領域である。
【0024】基板23は矢印35、基板24は矢印36
で示すようにラビングしてある。
【0025】液晶層26は、各液晶分子37が層26の
厚さ方向上90度ツイストした配向となっている。
【0026】上の基板23に接する液晶分子37aの光
学軸38と上記光学軸33とのなす角度α1 及び下の基
板24に接する液晶分子37bの光学軸39と上記光学
軸33とのなす角度α2 は、共に45°±5°である。
【0027】40は上側の偏光板であり、符号41で示
す偏光方向を有する。
【0028】偏光方向41と前記光学軸33とのなす角
度α3 及び偏光方向43と前記光学軸33とのなす角度
α4 は、共に45°±5°である。
【0029】領域27,28には透明電極(図示せず)
によって電圧が独立して印加される。
【0030】次に上記構成の装置20の動作について説
明する。
【0031】領域27に電界が印加されると、液晶層2
5の複屈折率が電界の強さに応じて変化する。これによ
り、上側偏光板40より入射した偏光は、液晶層25で
複屈折され、波長成分毎に異なった割合で、偏光板42
を透過し、反射板21で反射し、偏光板42を通り、液
晶層26で再度複屈折され、偏光板40を通って、上方
に出射すると共に光干渉される。
【0032】これにより、領域27には、印加される電
界の強さによって決まる色が現われる。
【0033】領域27は、電界の強さに応じて決まる色
を表示するだけであり、単独では、明るい赤色とか暗い
赤色とかの同色での階調表示はできない。
【0034】また、領域28に、領域27とは独立に電
界が印加される。
【0035】電界が零のときには、偏光板40を通って
入射した偏光は、液晶層26内で90度旋光し、偏光板
42を透過し、反射板21に到り、ここで反射され、偏
光板42、液晶層26、偏光板40を通って上方に出射
し、「白色」を表示する。
【0036】即ち、領域28はノーマリーホワイトとし
て動作する。
【0037】領域28に電界が印加されると、電界の強
さに応じて液晶分子が直立方向に変化し、偏光板42に
よって吸収される光量が徐々に増え、偏光板42を通る
光量が徐々に減る。
【0038】電界が所定の値を越えると、液晶分子は直
立状態となって全部の光が偏光板42により遮断されて
吸収される。
【0039】これにより、領域28は、「白色」から
「明るい灰色」となり、徐々に「暗い灰色」へと変化
し、遂には「黒色」となる。
【0040】即ち、領域28は、白色から黒色への階調
表示をする。
【0041】このように、領域27が色を表示し、これ
に隣接する領域28が白色から黒色への階調表示をし、
領域27からの反射光と領域28とからの反射光とが合
わさることによって、反射型において、色の階調表示が
なされる。
【0042】図5は、上記装置20の色の階調表示の測
定の結果を示す。
【0043】測定は、図4に示すように、装置20のう
ち、横方向に約25個の画素が並んだ部分において、各
画素について、色表示領域27については特定の色を表
示した状態とし、白灰黒階調表示領域28について、階
調を白色の方向に変化させたとき(領域28の輝度を上
げたとき)の測定部分全体の領域44の輝度を、輝度計
45を使用して測定して行った。
【0044】実験の結果は、図4中、線Iで示すよう
に、領域28の輝度を変えると、全体の輝度が変化し
た。
【0045】このことからも、上記の反射型の装置20
において、色の階調表示が可能であることが分かる。
【0046】なお、上記装置20において、偏光板4
0,42を偏光方向が平行である向きで配置してもよ
い。この場合には、領域28は電界を印加しないときに
「黒色」となる。
【0047】次に、上記構成の装置20の特長を列挙す
る。
【0048】ECBの反射型でもって、色の階調表示
が可能である。
【0049】反射型であるため、バックライトが不要
となり、従来のカラーフィルタを用いてバックライトを
用いた構成の装置に比べて、消費電力を大幅に低減でき
る。更には、バックライトを用いた装置に比べて、軽量
で且つ薄型に出来る。
【0050】二つの領域が合わさって一の画素を形成
する構成であるため、三つの領域が合わさって一の画素
を形成するものに比べて、一の画素のサイズ(a×b)
を小さくすることが出来(a×b<a1 ×b1 )、これ
によって、解像度を向上し得る。
【0051】次に、図2の装置20の液晶セル本体22
の製造方法について、図6を参照して説明する。
【0052】図6(A)に示すように、基板24は、エ
ッチングにより残置形成された仕切り壁50を有する。
【0053】仕切り壁50は、前記の領域27,28の
幅に対応する極く狭いピッチでもって並んでいる。
【0054】51a,51bは配向膜であり、異なる方
向にラビングしてある。
【0055】52は透明電極である。
【0056】53-1〜53-4は、液晶が充填される溝で
ある。
【0057】まず、同図(B)に示すように、パターニ
ングによって、基板24の両側の端部24a,24b側
に、交互にシール部54を形成する。
【0058】この後、基板24上に基板23を被せて固
定する。
【0059】これにより、端部24aが開口56とされ
た溝空間55-1,55-3,55-5と反対側の端部24b
が開口57とされた溝空間55-2,55-4,55-6とが
交互に並んだ状態となる。
【0060】この後、最初に、端部24a側の開口56
より、ECB用液晶を溝空間55-1,55-3,55-5
に注入する。
【0061】次いで、端部24b側の開口57から90
度TN液晶を溝空間55-2,55-4,55-6内に注入す
る。
【0062】〔第2実施例〕図7のカラー液晶表示装置
20Aは、色表示領域27A以外は、図1の装置20と
同じである。
【0063】図7及び図8中、図1及び図2に示す構成
部分と対応する部分には、同一符号を付し、その説明は
省略する。
【0064】色表示領域27Aは、SBE(Super
−Twisted Birefringence Ef
fect)効果を利用した領域である。
【0065】SBE効果とは、上下の基板間で液晶分子
の捩れ角を例えば270度にとり、施光分散によって着
色をするものである。
【0066】基板23は矢印30の方向にラビングして
あり、基板24は、矢印30に対して260度(α10
回動した向きである矢印31Aの方向にラビングしてあ
る。液晶層25Aは、液晶分子が260度のツイスト角
度で捩れた超捩れネマテック構造を有する。
【0067】32Aは、上のガラス基板23に接する液
晶分子である。33Aは、その光軸である。
【0068】領域28についてみると、図8に併せて示
すように、液晶分子37aの光学軸38と光学軸33A
とのなす角度α11は45°±5°、液晶分子37bの光
学軸39を光学軸33Aとのなす角度α12は45°±5
°である。
【0069】偏光板40,42についてみると、偏光板
40の偏光方向41と光学軸33Aとのなす角度α13
45°±5°、偏光板42の偏光方向43と光学軸33
Aとのなす角度α14は45°±5°である。
【0070】領域27Aでは、印加される電界の強さに
応じた施光分散が起こり、領域27Aは、電界の強さに
応じて決まる色を表示する。
【0071】領域28は、前記の第1実施例と同様に、
白灰黒を階調表示する。
【0072】隣り合う領域27Aと領域28とが協働す
ることにより、反射型において、色が階調表示される。
【0073】領域27Aは超捩れ構造を有しているた
め、図2の領域27に比べて、視覚特性が良い。
【0074】従って、装置20Aは図2の装置20に比
べて、良好な視覚特性を有する。
【0075】なお、上記角度α10は、180〜360度
の範囲内であればよい。
【0076】また、装置20Aは、図6に示すと同様に
して製造される。
【0077】〔第3実施例〕図9のカラー液晶表示装置
20Bは、図2の装置20とは色表示領域27Bだけが
異なる。
【0078】色表示領域27Bは、90度ツイスト配向
ECB型である。
【0079】基板24Bは、基板23のラビング方向
(矢印30)に対してα20(90度)回動した矢印31
Bで示す方向にラビングしてある。これにより、液晶層
25Bは、90度ツイスト配向となっている。
【0080】32Aは、上のガラス基板23に接する液
晶分子である。33Aは、その光軸である。
【0081】領域28についてみると、図9に併せて示
すように、液晶分子37aの光学軸38と光学軸33A
とのなす角度α11は45°±5°、液晶分子37bの光
学軸39を光学軸33Aとのなす角度α12は45°±5
°である。
【0082】偏光板40,42についてみると、偏光板
40の偏光方向41と光学軸33Aとのなす角度α23
45°±5°、偏光板42の偏光方向43と光学軸33
Aとのなす角度α24は45°±5°である。
【0083】領域27Bでは、印加される電界の強さに
応じた複屈折が起こり、領域27Bは、電界の強さに応
じて決まる色を表示する。
【0084】領域28は、前記の第1実施例と同様に、
白灰黒を階調表示する。
【0085】隣り合う領域27Bと領域28とが協働す
ることにより、反射型において、色が階調表示される。
【0086】領域27Bと28とにおいて、区別するの
は配向膜だけで良く、液晶は同じものが使用できる。
【0087】このため、図6に示す仕切り壁50等は不
要となり、液晶を基板の片側から全体に一度に充填する
ことが出来、工程は非常に簡素化される。
【0088】〔第4実施例〕図11のカラー液晶表示装
置20Cは、図2の装置20とは、白灰黒階調表示領域
28Aだけが異なる。
【0089】領域28Aは、図12に併せて示すよう
に、透明な樹脂60の化に液晶をマイクロカプセル化し
た液晶カプセル61が分散した高分子分散型液晶62が
液晶層26Aを形成した構成である。
【0090】この領域28Aは、電界を印加されないと
きに、散乱性を示し、電界を印加されるにつれて散乱性
が徐々に減ずる。
【0091】領域28Aは、散乱性を示しているときに
は、外部より入射した光は良好に散乱され、白っぽくな
る。
【0092】散乱性が減ずると、領域28Aで散乱され
る光は減り、領域28Aを透過する光が増える。この光
は偏光方向が矢印41方向である偏光であり、偏光板4
2によって遮断されて吸収される。
【0093】このため、領域28Aは、散乱性が減ずる
につれて、徐々に灰色となって黒っぽくなる。
【0094】従って、領域28Aは、白灰黒の階調表示
を示す。
【0095】領域27は色表示をする。
【0096】隣り合う領域27と28Aとが協働するこ
とにより、反射型において、色が階調表示される。
【0097】領域28Aは、高分子分散型液晶62が充
填された構造であるため、図2の領域28に比べて、視
覚特性が良い。
【0098】従って、装置20Cは、図2の装置20に
比べて良好な視覚性を有する。
【0099】上記第2乃至第4実施例において、偏光板
40,42の向きを、夫々の偏光方向が平行であるよう
に定めてもよい。
【0100】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、以下に挙げる特長を有する。 カラーフィルタを用いないで色を階調表示出来る。従
って、バックライトを使用しないで、即ち、反射型で色
の階調表示が出来る。バックライトを用いなければ、消
費電力を大幅に低減することが出来る。
【0101】画素のサイズをカラーフィルタを用いた
場合の画素のサイズより小さく出来、これによって解像
度を上げることが出来る。
【0102】請求項2の発明によれば、色表示領域をS
BE型の領域とすることにより、又は白灰黒階調表示領
域を高分子分散型液晶領域とすることにより、視野特性
を向上し得る。請求項3の発明によれば、カラーフィル
タを用いないで色を階調表示出来る。請求項4の発明に
よれば、視覚特性の向上を図ることが出来る。
【0103】請求項5の発明によれば、両方の領域に同
じ液晶を使用出来、然して液晶を一度に充填することが
出来、簡単に製造し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカラー液晶表示装置の原理図である。
【図2】本発明の第2実施例になるカラー液晶表示装置
の一画素部分の構造を示す図である。
【図3】図2の構造を説明する図である。
【図4】図2の装置の色の階調表示の測定を説明する図
である。
【図5】図4の測定の結果を示す図である。
【図6】図2中の液晶セル本体の製造方法を説明する図
である。
【図7】本発明の第2実施例になるカラー液晶表示装置
の一画素部分の構造を示す図である。
【図8】図7の構造を説明する図である。
【図9】本発明の第3実施例になるカラー液晶表示装置
の一画素部分の構造を示す図である。
【図10】図9の構造を説明する図である。
【図11】本発明の第4実施例になるカラー液晶表示装
置の一画素部分の構造を示す図である。
【図12】図11の構造を説明する図である。
【図13】従来のカラー液晶表示装置の一画素部分の構
造を示す図である。
【符号の説明】
10 カラー液晶表示装置 11 画素 12 色表示領域 13 白灰黒表示領域 20,20A,20B,20C カラー液晶表示装置 21 反射板 22 一画素液晶セル本体 23,24 ガラス基板 25,25A,25B,26,26A 液晶層 27,27A,27B 色表示領域 28 白灰黒階調表示領域 30,31,31A,35,36 ラビング方向を示す
矢印 32 液晶分子 33,33A,38,39 光学軸 37,37a,37b 液晶分子 40 上側偏光板 41,43 偏光方向 42 下側偏光板 50 仕切り壁 51a,51b 配向膜 52 透明電極 53-1〜53-4 溝 54 シール部 55-1〜55-6 溝空間 56,57 開口 60 透明な樹脂 61 液晶カプセル 62 液晶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津田 英昭 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画素(11)が、 カラーフィルタを用いないで色を表示する色表示領域
    (12)と、 白灰黒の階調表示をする白灰黒階調表示領域(13)と
    よりなる構成としたことを特徴とするカラー液晶表示装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 該色表示領域が、ECB型の領域(27)又はSBE型
    の領域(27A)である構成であり、 白灰黒階調表示領域が、90°TN領域(28)又は高
    分子分散型液晶領域(28A)である構成としたことを
    特徴とするカラー液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 請求項1において、 該色表示領域がホモジニアス配向であり、 該白灰黒階調表示領域は、上又は下の基板(23,2
    4)に接する液晶分子(37a,37b)の光学軸(3
    8,39)が、上記色表示領域内の液晶分子(32)の
    光学軸(33)に対して45°±5°とされた、90度
    ツイスト構造を有することを特徴とするカラー液晶表示
    装置。
  4. 【請求項4】 請求項1において、 該色表示領域が、180〜360度のツイスト角で捩じ
    れた超捩じれネマティック構造を有し、 該白灰黒階調表示領域は、上の基板(23)に接する液
    晶分子(37a)の光学軸(38)が、上記色表示領域
    内の上の基板(23)に接する液晶分子(32A)の光
    学軸(33A)に対して45°±5°とされた90度ツ
    イスト構造を有することを特徴とするカラー液晶表示装
    置。
  5. 【請求項5】 請求項1において、 該色表示領域が、90度ツイスト構造を有し、 該白灰黒階調表示領域は、上の基板(23)に接する液
    晶分子の光学軸が、上記色表示領域内の上の基板(2
    3)に接する液晶分子(32A)の光学軸(33A)に
    対して45°±5°とされた90度ツイスト構造を有す
    ることを特徴とするカラー液晶表示装置。
JP2423193A 1993-02-12 1993-02-12 カラー液晶表示装置 Withdrawn JPH06235930A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5724112A (en) * 1994-03-28 1998-03-03 Casio Computer Co., Ltd. Color liquid crystal apparatus
US6014195A (en) * 1995-09-01 2000-01-11 Casio Computer Co., Ltd. LCD device with polarizers having polarizing and transmittance characteristics

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