JPH07140462A

JPH07140462A - カラー液晶表示装置

Info

Publication number: JPH07140462A
Application number: JP5290847A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Nishino; 利晴西野; Koichi Tanaka; 幸一田中
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1993-11-19
Filing date: 1993-11-19
Publication date: 1995-06-02

Abstract

(57)【要約】【目的】カラーフィルタを用いずに透過光を着色するこ
とにより、光の透過率を高くして表示の明るさを十分高
くすることができ、しかも高デューティで時分割駆動で
きるカラー液晶表示装置を提供する。【構成】液晶分子をツイスト配向させた液晶セル３０を
はさんで一対の偏光板４１，３２を配置するとともに、
上偏光板４１と液晶セル３０との間に位相差板を配置
し、かつ、前記液晶セル３０の液晶分子ツイスト角を２
５０〜２６０°にし、前記位相差板４０の遅相軸を前記
上偏光板４１の透過軸に対して所定角度斜めにずらし
た。

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
するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置として、着色した表示が得
られるカラー液晶表示装置がある。図６は従来のカラー
液晶表示装置の断面図であり、この液晶表示装置は、カ
ラーフィルタを備えた液晶セル１０と、この液晶セル１
０をはさんで配置された一対の偏光板２１，２２とから
なっている。

【０００３】上記液晶セル１０は、透明電極１３，１４
を形成しその上に配向膜１５，１６を形成した上下一対
の透明基板１１，１２を枠状のシール材１８を介して接
合し、この両基板１１，１２間の前記シール材１８で囲
まれた領域に液晶１９を封入したもので、この液晶セル
１０の一方の基板、例えば図において下基板１２には、
透過光を着色するためのカラーフィルタ１７が設けられ
ている。

【０００４】なお、上記カラーフィルタ１７は基板１２
上に形成されており、この基板１２側の透明電極１４は
前記カラーフィルタ１７を覆う保護膜（図示せず）の上
に形成されている。また、上記液晶セル１０としては、
一般に、液晶１９の分子を両基板１１，１２間において
ほぼ９０°のツイスト角でツイスト配向させたＴＮま
た、上記一対の偏光板２１，２２は、その透過軸を互い
にほぼ平行にして配置されており、これら偏光板２１，
２２の透過軸は、液晶セル１０の一方の基板側の液晶分
子配向方向とほぼ平行な方向にある。

【０００５】なお、液晶表示装置には、透過型のもの
と、裏面に反射板を配置した反射型のものとがあるが、
カラーフィルタを備えたカラー液晶表示装置は一般に、
図６に示したような透過型のものとされている。

【０００６】上記カラー液晶表示装置は、その裏面側に
光源（図示せず）を配置し、液晶セル１０の両基板１
１，１２の電極１３，１４間に電圧を印加して表示駆動
されるもので、光源からの光は、入射側（図６では下
側）の偏光板２２により直線偏光されて液晶セル１０に
入射する。

【０００７】そして、液晶セル１０に入射した直線偏光
は、カラーフィルタ１７と液晶層とを通って液晶セル１
０を出射するが、その場合、カラーフィルタ１７の色に
対応する波長帯域以外の波長光がカラーフィルタ１７で
吸収されるため、液晶セル１０を出射する光がカラーフ
ィルタ１７の色に着色された光となる。

【０００８】また、液晶セル１０の電極１３，１４間に
電圧を印加していない状態、つまり液晶分子がツイスト
配向している状態では、液晶セル１０を通る光が液晶１
９による偏光作用を受け、液晶層を通過し終ったときに
液晶セル１０に入射した直線偏光とほぼ直交する方向の
直線偏光になるため、このときは液晶セル１０を出射し
た直線偏光が出射側（図３では上側）の偏光板２１で吸
収され、表示が暗（黒）状態になる。

【０００９】一方、液晶セル１０の電極１３，１４間に
電圧を印加すると、液晶分子が基板１１，１２面に対し
てほぼ垂直に立上り配向し、液晶１９による偏光作用は
ほとんどなくなるため、液晶セル１０に入射した直線偏
光がそのまま液晶セル１０を出射する。そして、このと
きは、液晶セル１０を出射した直線偏光が出射側偏光板
２１を透過し、表示が、カラーフィルタ１７により着色
された色の明表示になる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のカラー液晶表示装置は、カラーフィルタを用いて透
過光を着色するものであるため、光の透過率が低く、し
たがって表示が暗いという問題をもっている。

【００１１】これは、カラーフィルタでの光の吸収によ
るものであり、カラーフィルタは、その色に対応する波
長帯域の光もかなり高い吸収率で吸収するため、カラー
フィルタを通った着色光が、カラーフィルタに入射する
前の前記波長帯域の光に比べて大幅に光量を減じた光に
なり、表示が暗くなってしまう。

【００１２】なお、図６に示したカラー液晶表示装置は
透過型のものであるが、このカラー液晶表示装置の裏面
に反射板を配置して反射型装置とすると、装置の表面側
から入射し、裏面の反射板で反射されて表面側に出射す
る光がカラーフィルタを２度通って二重に光量を減じる
ため、表示がかなり暗くなって、表示装置としてはほと
んど使用できなくなる。

【００１３】本発明は、カラーフィルタを用いずに透過
光を着色して光の透過率を高くし、表示の明るさを十分
高くすることができるカラー液晶表示装置を提供するこ
とを目的としたものである。

【００１４】

【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、透明電極を形成した一対の透明基板間に液晶を
封入しその分子を両基板間においてツイスト配向させた
液晶セルと、位相差板と、一対の偏光板とを備え、前記
一対の偏光板を前記液晶セルをはさんで配置するととも
に、その一方の偏光板と前記液晶セルとの間に前記位相
差板を配置してなり、かつ、前記液晶セルの液晶分子ツ
イスト角が２５０〜２６０°であり、前記位相差板の遅
相軸が前記一方の偏光板の透過軸に対して所定角度斜め
にずれていることを特徴とするものである。

【００１５】この発明において、前記一方の偏光板の透
過軸と位相差板の遅相軸とのずれ角は４５±５°とする
のが望ましい。また、本発明の他のカラー液晶表示装置
は、透明電極を形成した一対の透明基板間に液晶を封入
しその分子を両基板間においてツイスト配向させた液晶
セルと、位相差板と、１枚の偏光板と、反射板とを備
え、前記偏光板を前記液晶セルの表面側に配置し、前記
反射板を前記液晶セルの裏面側に配置するとともに、前
記偏光板と反射板とのいずれか一方と前記液晶セルとの
間に前記位相差板を配置してなり、かつ、前記液晶セル
の液晶分子ツイスト角が２５０〜２６０°であり、前記
位相差板の遅相軸が前記偏光板の透過軸に対して所定角
度斜めにずれていることを特徴とするものである。この
発明においても、前記偏光板の透過軸と位相差板の遅相
軸とのずれ角は４５±５°とするのが望ましい。

【００１６】

【作用】本発明のカラー液晶表示装置は、位相差板の偏
光作用によって透過光を着色するとともに、この位相差
板の偏光作用と液晶分子をツイスト配向させている液晶
セルの偏光作用とによって透過光を他の色に着色するも
のである。

【００１７】すなわち、一対の偏光板を備えたカラー液
晶表示装置においては、一方の偏光板を通って入射した
直線偏光が、位相差板および液晶セルを通って非直線偏
光となり、この非直線偏光のうち、他方の偏光板を透過
する偏光成分の波長光だけがこの偏光板を透過して着色
光になる。

【００１８】また、偏光板を１枚だけ備えたカラー液晶
表示装置においては、その表面側から偏光板を通って入
射した直線偏光が、位相差板および液晶セルを通って非
直線偏光となるとともに、反射板で反射されて再び前記
液晶セルおよび位相差板を通る過程でさらに偏光状態を
変え、その光のうち、前記偏光板を透過する偏光成分の
波長光だけがこの偏光板を透過して着色光になる。

【００１９】そして、上記いずれのカラー液晶表示装置
においても、液晶セルの電極間に電圧を印加していない
状態、つまり液晶セルの液晶の分子がツイスト配向して
いる状態では、透過光が、位相差板による偏光作用と液
晶セルによる偏光作用とを受け、偏光板を透過した光
が、位相差板と液晶セルの両方の偏光作用による着色光
になる。また、前記液晶セルの電極間に電圧を印加する
と、液晶分子の配向状態の変化に対応して液晶セルでの
偏光作用が変化するため、位相差板と液晶セルとの両方
の偏光作用による着色光の色が変化し、さらに液晶分子
が基板面に対してほぼ垂直に立上がると、液晶セルによ
る偏光作用がほとんど無くなって、偏光板を透過した光
が、位相差板の偏光作用のみによる着色光になる。

【００２０】したがって、本発明のカラー液晶表示装置
によれば、従来の液晶表示装置のようにカラーフィルタ
を用いずに透過光を着色することができ、したがって着
色光の光量は、表示装置に入射する光のうちの前記着色
光となる波長帯域の光の量とほとんど変わらないから、
光の透過率を高くして、表示の明るさを十分高くするこ
とができる。

【００２１】しかも、本発明においては、前記液晶セル
の液晶分子ツイスト角を２５０〜２６０°としているた
め、本発明のカラー液晶表示装置は高デューティでの時
分割駆動が可能である。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１および図
２を参照して説明する。図１はカラー液晶表示装置の断
面図である。このカラー液晶表示装置は、液晶分子をツ
イスト配向させた液晶セル３０と、位相差板４０と、一
対の偏光板４１，４２とを備えたものであり、前記一対
の偏光板４１，４２は、液晶セル３０をはさんでその表
面側（図において上面側）と裏面側（図において下面
側）に配置されており、前記位相差板４０は、表面側の
偏光板（以下、上偏光板という）４１と前記液晶セル３
０との間に配置されている。また、この実施例のカラー
液晶表示装置は反射型のものであり、裏面側の偏光板
（以下、下偏光板という）４２の背面には反射板４３が
設けられている。

【００２３】上記液晶セル３０は、透明電極３３，３４
を形成しその上に配向膜３５，３６を形成した上下一対
の透明基板３１，３２を枠状のシール材３７を介して接
合し、この両基板３１，３２間の前記シール材３７で囲
まれた領域に液晶３８を封入したもので、この液晶３８
の分子は、両基板３１，３２間においてツイスト配向さ
れている。

【００２４】なお、この液晶セル３０は時分割駆動され
る液晶セル、例えば単純マトリックス型の液晶セルであ
り、上基板３１側の電極３３は走査電極、下基板３２側
の電極３４は信号電極である。

【００２５】上記液晶セル３０は、ＴＮ型セルよりも液
晶分子のツイスト角を大きくしたＳＴＮ（スーパー・ツ
イステッド・ネマティック）型と呼ばれるものであり、
このカラー液晶表示装置では、前記液晶セル３０の液晶
分子のツイスト角を、一般に用いられているＳＴＮ型セ
ルのツイスト角より大きくしている。

【００２６】すなわち、一般に用いられているＳＴＮ型
の液晶セルは、液晶分子のツイスト角がほぼ２４０°で
あるが、上記カラー液晶表示装置では、前記液晶セル３
０の液晶分子ツイスト角を２５０〜２６０°としてい
る。

【００２７】また、上記一対の偏光板４１，４２はそれ
ぞれ、その透過軸を、液晶セル３０の上基板３１および
下基板３２面における液晶分子の配向方向に対して所定
角度斜めにずらした状態で配置されており、さらに上記
位相板４０は、その遅相軸を、位相板４０を配置した側
の偏光板、つまり上偏光板４１側の透過軸に対し所定角
度斜めにずらした状態で配置されている。

【００２８】図２は、上記液晶表示装置における液晶セ
ル３０の液晶分子配向方向と、位相板４０の遅相軸の向
きと、一対の偏光板４１，４２の透過軸の向きとを示す
平面図であり、図において、３１ａは液晶セル３０の上
基板３１面における液晶分子配向方向、３２ａは下基板
３２面における液晶分子配向方向を示している。

【００２９】この図２のように、上記液晶セル３０の上
基板３１面における液晶分子配向方向３１ａは、基準線
（図では水平線）Ｏに対して図上右回りに所定角度θ₁
傾き、下基板３２面における液晶分子配向方向３２ａは
前記基準線Ｏに対して図上左回りに所定角度θ₂ 傾いて
おり、液晶３８の分子は、下基板３２側から上基板３１
側に向かって図上右回りにツイスト配向している。

【００３０】なお、この実施例では、基準線Ｏに対する
液晶セル３０の両基板３１，３２面における液晶分子配
向方向３１ａ，３２ａの傾き角θ₁ ，θ₂ をθ₁ ＝θ₂
としている。この傾き角θ₁ ，θ₂ はそれぞれ３５〜４
０°であり、液晶分子のツイスト角ψは２５０〜２６０
°である。

【００３１】また、図２において、４１ａは上偏光板４
１の透過軸、４２ａは下偏光板４２の透過軸を示してお
り、この実施例では、上偏光板４１の透過軸４１ａを基
準線Ｏに対して図上左回りにほぼ９０°ずらし、下偏光
板４２の透過軸４２ａを前記基準線Ｏに対して図上左回
りにほぼ７０°ずらしている。

【００３２】さらに、図２において、４０ａは上記位相
差板４０の遅相軸を示している。この位相差板４０の遅
相軸４０ａは、前記基準線Ｏに対して図上左回りにほぼ
４５°ずれており、したがって、位相差板４０の遅相軸
４０ａは、この位相差板４０が隣接する偏光板、つまり
上偏光板４１の透過軸４１ａに対して図上左回りにほぼ
４５°ずれている。

【００３３】上記カラー液晶表示装置は、その表面側か
ら入射する光（自然光または照明光源からの光）を裏面
側の反射板４３で反射させて表示するものであり、表面
側からの入射光は、上偏光板４１と位相差板４０と液晶
セル３０と下偏光板４２とを通って反射板４３で反射さ
れ、再び前記下偏光板４２と液晶セル３０と位相差板４
０と上偏光板４１とを通って出射する。また、このカラ
ー液晶表示装置は、液晶セル３０の両基板３１，３２の
電極３３，３４間に電圧を印加して表示駆動される。

【００３４】そして、このカラー液晶表示装置において
は、上偏光板４１を通って入射した直線偏光が、まず、
位相差板４０を通る過程でこの位相差板４０の偏光作用
を受けて楕円偏光となり、さらに液晶セル３０を通る過
程でこの液晶セル３０の偏光作用を受けて偏光状態を変
えられる。

【００３５】このため、位相差板４０と液晶セル３０と
を通って下偏光板４２に入射する光は、位相差板４０と
液晶セル３０とによる偏光作用を受けた非直線偏光であ
り、この非直線偏光のうち、下偏光板４２を透過する偏
光成分の波長光だけがこの下偏光板４２を透過して着色
光になる。

【００３６】この場合、位相差板４０の偏光作用は変化
しないが、上記液晶セル３０は、液晶分子の配向状態に
よって異なる偏光作用を示す。すなわち、液晶セル３０
の電極３３，３４間に電圧を印加していない状態、つま
り液晶セル３０の液晶３８の分子がツイスト配向してい
る状態では、透過光が、位相差板４０による偏光作用と
液晶セル３０による偏光作用とを受け、下偏光板４２を
透過した光が、位相差板４０と液晶セル３０の両方の偏
光作用による着色光になる。

【００３７】また、液晶セル３０の電極３３，３４間に
電圧を印加すると、液晶分子の配向状態の変化に対応し
て液晶セル３０での偏光作用が変化するため、位相差板
４０と液晶セル３０との両方の偏光作用による着色光の
色が変化し、さらに液晶分子が基板３１，３２面に対し
てほぼ垂直に立上がると、液晶セル３０による偏光作用
がほとんど無くなって、下偏光板４２を透過した光が、
位相差板４０の偏光作用のみによる着色光になる。

【００３８】また、下偏光板４２を通った着色光は、反
射板４３で反射されて上述した経路と逆の経路で表示装
置の表面側に出射し、この着色光により表示パターンが
表示される。

【００３９】なお、この場合、反射板４３で反射される
着色光は、上述した位相差板４０と液晶セル３０との偏
光作用により非直線偏光となった光のうちの下偏光板４
２を透過した偏光成分の波長光だけであり、この光のほ
とんどは液晶セル３０および位相差板４０による偏光作
用を受けることなくこれらを透過するが、その波長域の
域端の極く僅かな波長成分の光は液晶セル３０および位
相差板４０を通る過程で偏光されて上偏光板４１で吸収
されるため、上偏光板４１を透過して出射する着色光
は、反射板４３で反射された着色光より色純度が良くな
った光となる。

【００４０】このように、上記カラー液晶表示装置は、
従来の液晶表示装置のようにカラーフィルタを用いずに
透過光を着色するものであり、したがって着色光の光量
は、表示装置に入射する光のうちの前記着色光となる波
長帯域の光の量とほとんど変わらないから、光の透過率
を高くして、表示の明るさを十分高くすることができ
る。

【００４１】すなわち、従来のカラー液晶表示装置で
は、表示装置に入射する光のうちの着色光となる波長帯
域の光量に比べて、カラーフィルタを通った着色光の光
量がかなり減少するが、上記実施例のカラー液晶表示装
置では、このような光量の減少はほとんど生じない。こ
のため、上記カラー液晶表示装置は、反射型のものであ
るが、その表示の明るさは十分である。

【００４２】また、従来のカラー液晶表示装置では、そ
の表示色がカラーフィルタの色によって決まってしまう
が、上記実施例のカラー液晶表示装置では、位相板４０
の偏光作用による着色光と、位相板４０と液晶セル３０
との両方の偏光作用による着色光とが得られるととも
に、この両方の偏光作用による着色光の色が液晶セル３
０への印加電圧に応じて変化するため、表示色を任意に
変えることもできる。

【００４３】しかも、上記カラー液晶表示装置において
は、液晶セル３０の液晶分子ツイスト角ψを２５０〜２
６０°としているため、高デューティでの時分割駆動が
可能である。

【００４４】上記カラー液晶表示装置の表示色と駆動デ
ューティ数について説明すると、このカラー液晶表示装
置の表示色は、液晶セル３０の液晶３０の屈折率異方性
Δｎおよび液晶層厚ｄと、位相板４０のリタデーション
Ｒe と、位相板４０の遅相軸４０ａおよび一対の偏光板
４１，４２の透過軸４１ａ，４２ａの向きとによって決
まり、その色が液晶セル３０の電極３３，３４間に印加
する電圧によって変化し、また許容される最大デューテ
ィ数は、初期表示色（液晶分子がツイスト配向状態にあ
るときの表示色）が得られる印加電圧値と最終表示色
（液晶分子がほぼ垂直に立上り配向したときの表示色）
が得られる印加電圧値との比によって決まる。

【００４５】次の［表１］および［表２］は、液晶セル
３０の液晶３０の屈折率異方性Δｎおよび液晶層厚ｄを
Δｎ＝０．１３，ｄ＝６．８μｍ、位相板４０のリタデ
ーションＲe をＲe ＝１３５０ｎｍとし、位相板４０の
遅相軸４０ａおよび一対の偏光板４１，４２の透過軸４
１ａ，４２ａの向きを図２のように設定したカラー液晶
表示装置の表示色と許容デューティ数を示しており、
［表１］は液晶セル３０の液晶分子ツイスト角ψをψ＝
２５０°とした例、［表２］は液晶セル３０の液晶分子
ツイスト角ψをψ＝２６０°とした例である。

【００４６】なお、［表１］および［表２］に示した数
値はいずれも概略値であり、印加電圧値は実効値であ
る。また、表示色は、液晶表示装置の表示を正面方向か
ら見たときの色である。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【表２】

【００４９】この［表１］および［表２］のように、上
記カラー液晶表示装置の表示色は、青，緑，赤の三色で
あり、液晶セル３０に印加する電圧を高くしていくのに
ともなって、印加電圧がＶ1 のときの初期表示色“青”
から、Ｖ3 の電圧を印加したときの最終表示色“赤”ま
で変化し、その途中で（印加電圧がＶ2 のとき）、表示
の光強度が高くかつ色純度も高い表示色“緑”になる。

【００５０】また、上記カラー液晶表示装置の許容デュ
ーティ数Ｎは、初期表示色が得られる印加電圧Ｖ1 と、
最終表示色が得られる印加電圧Ｖ3 とから、次の (1)式
により算出される。

【００５１】Ｎ＝｛（Ｖ₃ ² ＋Ｖ₁ ² ）／（Ｖ₃ ² −Ｖ₁ ² ）｝² …(1) したがって、液晶セル３０の液晶分子ツイスト角ψをψ
＝２５０°とした場合の許容デューティ数Ｎは［表１］
のようにＮ＝４２であり、液晶セル３０の液晶分子ツイ
スト角ψをψ＝２５０°とした場合の許容デューティ数
Ｎは［表２］のようにＮ＝９６であり、いずれのカラー
液晶表示装置も、高デューティで時分割駆動することが
できる。

【００５２】すなわち、上記カラー液晶表示装置の液晶
セル３０に、一般に用いられている液晶分子のツイスト
角がほぼ２４０°のＳＴＮ型液晶セルを用いた場合は、
その許容デューティ数ＮがたかだかＮ＝９程度である
が、液晶セル３０の液晶分子ツイスト角ψをψ＝２５０
°とすると、許容デューティ数ＮがＮ＝４２と４倍以上
になり、また液晶セル３０の液晶分子ツイスト角ψをψ
＝２６０°とすると、許容デューティ数ＮがＮ＝９６と
１０倍以上になる。

【００５３】なお、理論上は、液晶セル３０の液晶分子
ツイスト角ψを２６０°より大きくすれば、さらに高デ
ューティで駆動できるが、液晶分子のツイスト角ψを２
６０°より大きくすると、液晶分子のツイスト配向状態
が不安定になって、表示むら等を発生するため、液晶分
子のツイスト角ψは２５０〜２６０°の範囲が適当であ
る。

【００５４】次に、本発明の他の実施例を説明する。図
３および図４は本発明の第２および第３の実施例を示
す、液晶セル３０の液晶分子配向方向と、位相板４０の
遅相軸の向きと、一対の偏光板４１，４２の透過軸の向
きとを示す平面図である。

【００５５】これら実施例はいずれも、上記第１の実施
例における位相板４０の遅相軸４０ａおよび一対の偏光
板４１，４２の透過軸４１ａ，４２ａの向きを変えたも
のであり、その他の構成は第１の実施例と同じである。

【００５６】すなわち、図３に示した第２の実施例は、
上偏光板４１の透過軸４１ａを基準線Ｏに対して図上左
回りにほぼ９５°ずらし、下偏光板４２の透過軸４２ａ
を前記基準線Ｏに対して図上左回りにほぼ８０°ずらす
とともに、位相差板４０の遅相軸４０ａを、前記基準線
Ｏに対して図上左回りにほぼ１４０°ずらしたものであ
り、位相差板４０の遅相軸４０ａは、この位相差板４０
が隣接する上偏光板４１の透過軸４１ａに対して図上左
回りにほぼ４５°ずれている。

【００５７】この実施例のカラー液晶表示装置における
表示色と駆動デューティ数について説明すると、次の
［表３］は、液晶セル３０の液晶３０の屈折率異方性Δ
ｎおよび液晶層厚ｄをΔｎ＝０．１３，ｄ＝６．８μ
ｍ、位相板４０のリタデーションＲe をＲe ＝１３５０
ｎｍとし、位相板４０の遅相軸４０ａおよび一対の偏光
板４１，４２の透過軸４１ａ，４２ａの向きを図３のよ
うに設定したカラー液晶表示装置の表示色と許容デュー
ティ数を示しており、ここでは、液晶セル３０の液晶分
子ツイスト角ψをψ＝２５０°とした例を示している。
なお、表の数値はいずれも概略値であり、印加電圧値は
実効値である。また、表示色は、液晶表示装置の表示を
正面方向から見たときの色である。

【００５８】

【表３】

【００５９】この［表３］のように、この実施例のカラ
ー液晶表示装置の表示色は、赤，緑，青の三色であり、
液晶セル３０に印加する電圧を高くしていくのにともな
って、印加電圧がＶ1 のときの初期表示色“赤”から、
Ｖ3 の電圧を印加したときの最終表示色“青”まで変化
し、その途中で（印加電圧がＶ2 のとき）、表示の光強
度が高くかつ色純度も高い表示色“緑”になる。

【００６０】また、上記カラー液晶表示装置の許容デュ
ーティ数Ｎを上記 (1)式によって算出すると、許容デュ
ーティ数Ｎは［表３］のようにＮ＝４５であり、したが
って、このカラー液晶表示装置も、高デューティで時分
割駆動することができる。

【００６１】また、図４に示した第３の実施例は、上偏
光板４１の透過軸４１ａを基準線Ｏに対して図上左回り
にほぼ１１０°ずらし、下偏光板４２の透過軸４２ａを
前記基準線Ｏに対して図上左回りにほぼ８０°ずらすと
ともに、位相差板４０の遅相軸４０ａを、前記基準線Ｏ
に対して図上左回りにほぼ１５５°ずらしたものであ
り、位相差板４０の遅相軸４０ａは、この位相差板４０
が隣接する上偏光板４１の透過軸４１ａに対して図上左
回りにほぼ４５°ずれている。

【００６２】この実施例のカラー液晶表示装置における
表示色と駆動デューティ数について説明すると、次の
［表４］は、液晶セル３０の液晶３０の屈折率異方性Δ
ｎおよび液晶層厚ｄをΔｎ＝０．１３，ｄ＝６．８μ
ｍ、位相板４０のリタデーションＲe をＲe ＝１３５０
ｎｍとし、位相板４０の遅相軸４０ａおよび一対の偏光
板４１，４２の透過軸４１ａ，４２ａの向きを図４のよ
うに設定したカラー液晶表示装置の表示色と許容デュー
ティ数を示しており、ここでは、液晶セル３０の液晶分
子ツイスト角ψをψ＝２５０°とした例を示している。
なお、表の数値はいずれも概略値であり、印加電圧値は
実効値である。また、表示色は、液晶表示装置の表示を
正面方向から見たときの色である。

【００６３】

【表４】

【００６４】この［表４］のように、この実施例のカラ
ー液晶表示装置の表示色は、白，緑，青の三色であり、
液晶セル３０に印加する電圧を高くしていくのにともな
って、印加電圧がＶ1 のときの初期表示色“白”から、
Ｖ3 の電圧を印加したときの最終表示色“青”まで変化
し、その途中で（印加電圧がＶ2 のとき）、表示の光強
度が高くかつ色純度も高い表示色“緑”になる。

【００６５】また、上記カラー液晶表示装置の許容デュ
ーティ数Ｎを上記 (1)式によって算出すると、許容デュ
ーティ数Ｎは［表４］のようにＮ＝８７であり、したが
って、このカラー液晶表示装置も、高デューティで時分
割駆動することができる。

【００６６】なお、上記第１〜第３の実施例では、位相
差板４０を上偏光板４１と液晶セル３０との間に設けて
いるが、この位相差板４０は下偏光板４２と液晶セル３
０との間に設けてもよく、また、位相差板４０の遅相軸
４０ａとこの位相差板４０が隣接する偏光板４１（また
は４２）の透過軸４１ａ（または４２ａ）とのずれ角ψ
も任意でよい。ただし、位相差板４０の偏光作用による
着色効果を十分に得るには、前記ずれ角ψは４５±５°
が望ましい。

【００６７】さらに、上記実施例のカラー液晶表示装置
は、その裏面に反射板４３を設けた反射型のものである
が、この液晶表示装置は、前記反射板４３をなくして透
過型装置として使用することも可能である。

【００６８】また、本発明を反射型のカラー液晶表示装
置に適用する場合は、図１に示した下偏光板４２をなく
してもよい。その実施例を説明すると、図５は本発明の
第４の実施例を示すカラー液晶表示装置の断面図であ
る。

【００６９】この実施例のカラー液晶表示装置は、液晶
分子を２５０〜２６０°のツイスト角でツイスト配向さ
せた液晶セル３０と、位相差板４０と、１枚の偏光板４
１と、反射板４３とで構成されている。

【００７０】このカラー液晶表示装置は、前記１枚の偏
光板４１を液晶セル３０の表面側に配置し、反射板４３
を液晶セル３０の裏面側に配置するとともに、前記偏光
板４１と液晶セル３０との間に前記位相差板４０を配置
したものであり、位相差板４０の遅相軸は前記偏光板４
１の透過軸に対して所定角度斜めにずれている。

【００７１】なお、この実施例のカラー液晶表示装置
は、上述した第１の実施例の液晶表示装置から下偏光板
４２をなくしたものであり、その他の構成は前記第１の
実施例と同じであるから、重複する説明は図に同符号を
付して省略する。

【００７２】このカラー液晶表示装置においては、その
表面側から偏光板４１を通って入射した直線偏光が、位
相差板４０および液晶セル３０を通って非直線偏光とな
るとともに、反射板４３で反射されて再び液晶セル３０
および位相差板４０を通る過程でさらに偏光状態を変
え、その光のうち、前記偏光板４１を透過する偏光成分
の波長光だけがこの偏光板を透過して着色光になる。

【００７３】そして、この実施例のカラー液晶表示装置
においても、液晶セル３０の電極３３，３４間に電圧を
印加していない状態、つまり液晶セル３０の液晶３８の
分子がツイスト配向している状態では、透過光が、位相
差板４０による偏光作用と液晶セル３０による偏光作用
とを受け、偏光板４１を透過して出射する光が、位相差
板４０と液晶セル３０の両方の偏光作用による着色光に
なる。

【００７４】また、液晶セル３０の電極３３，３４間に
電圧を印加すると、液晶分子の配向状態の変化に対応し
て液晶セル３０での偏光作用が変化するため、位相差板
４０と液晶セル３０との両方の偏光作用による着色光の
色が変化し、さらに液晶分子が基板３１，３２面に対し
てほぼ垂直に立上がると、液晶セル３０による偏光作用
がほとんど無くなって、偏光板４１を透過して出射する
光が、位相差板４０の偏光作用のみによる着色光にな
る。

【００７５】したがって、このカラー液晶表示装置にお
いても、従来の液晶表示装置のようにカラーフィルタを
用いずに透過光を着色することができ、したがって着色
光の光量は、表示装置に入射する光のうちの前記着色光
となる波長帯域の光の量とほとんど変わらないから、光
の透過率を高くして、表示の明るさを十分高くすること
ができる。

【００７６】そして、この実施例のカラー液晶表示装置
も、液晶セル３０の液晶分子ツイスト角を２５０〜２６
０°としているため、高デューティでの時分割駆動が可
能である。

【００７７】また、この実施例のカラー液晶表示装置
は、液晶セル３０の表面側にのみ偏光板４１を配置して
いるため、２枚の偏光板を用いている上述した第１〜第
３の実施例の液晶表示装置よりも構成が簡単で、低コス
トに製造することができる。

【００７８】なお、上記実施例では、位相差板４０を偏
光板４１と液晶セル３０との間に設けているが、この位
相差板４０は、反射板４３と液晶セル３０との間に設け
てもよい。

【００７９】また、この実施例のカラー液晶表示装置に
おいても、位相差板４０の遅相軸４０ａと偏光板４１の
透過軸４１ａとのずれ角は任意でよいが、位相差板４０
の偏光作用による着色効果を十分に得るには、前記ずれ
角を４５±５°とするのが望ましい。

【００８０】

【発明の効果】本発明のカラー液晶表示装置は、位相差
板の偏光作用によって透過光を着色するとともに、この
位相差板の偏光作用と液晶分子をツイスト配向させてい
る液晶セルの偏光作用とによって透過光を他の色に着色
するものであるから、カラーフィルタを用いずに透過光
を着色することができ、したがって着色光の光量は、表
示装置に入射する光のうちの前記着色光となる波長帯域
の光の量とほとんど変わらないから、光の透過率を高く
して、表示の明るさを十分高くすることができる。

【００８１】しかも、本発明においては、前記液晶セル
の液晶分子ツイスト角を２５０〜２６０°としているた
め、本発明のカラー液晶表示装置は高デューティでの時
分割駆動が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すカラー液晶表示装
置の断面図。

【図２】同じく液晶セルの液晶分子配向方向と位相差板
の遅相軸の向きと一対の偏光板の透過軸の向きとを示す
平面図。

【図３】本発明の第２の実施例を示す液晶セルの液晶分
子配向方向と位相差板の遅相軸の向きと一対の偏光板の
透過軸の向きとを示す平面図。

【図４】本発明の第３の実施例を示す液晶セルの液晶分
子配向方向と位相差板の遅相軸の向きと一対の偏光板の
透過軸の向きとを示す平面図。

【図５】本発明の第４の実施例を示すカラー液晶表示装
置の断面図。

【図６】従来のカラー液晶表示装置の断面図。

【符号の説明】

３０…液晶セル３１，３２…透明基板３１ａ，３２ａ…液晶分子配向方向３３，３４…透明電極３５，３６…配向膜３８…液晶４０…位相差板４０ａ…遅相軸４１，４２…偏光板４１ａ，４２ａ…透過軸４３…反射板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明電極を形成した一対の透明基板間に液
晶を封入しその分子を両基板間においてツイスト配向さ
せた液晶セルと、位相差板と、一対の偏光板とを備え、
前記一対の偏光板を前記液晶セルをはさんで配置すると
ともに、その一方の偏光板と前記液晶セルとの間に前記
位相差板を配置してなり、かつ、前記液晶セルの液晶分
子ツイスト角が２５０〜２６０°であり、前記位相差板
の遅相軸が前記一方の偏光板の透過軸に対して所定角度
斜めにずれていることを特徴とするカラー液晶表示装
置。
【請求項２】一方の偏光板の透過軸と位相差板の遅相軸
とのずれ角は４５±５°であることを特徴とする請求項
１に記載のカラー液晶表示装置。
【請求項３】透明電極を形成した一対の透明基板間に液
晶を封入しその分子を両基板間においてツイスト配向さ
せた液晶セルと、位相差板と、１枚の偏光板と、反射板
とを備え、前記偏光板を前記液晶セルの表面側に配置
し、前記反射板を前記液晶セルの裏面側に配置するとと
もに、前記偏光板と反射板とのいずれか一方と前記液晶
セルとの間に前記位相差板を配置してなり、かつ、前記
液晶セルの液晶分子ツイスト角が２５０〜２６０°であ
り、前記位相差板の遅相軸が前記偏光板の透過軸に対し
て所定角度斜めにずれていることを特徴とするカラー液
晶表示装置。
【請求項４】偏光板の透過軸と位相差板の遅相軸とのず
れ角は４５±５°であることを特徴とする請求項３に記
載のカラー液晶表示装置。