JPH07159752A

JPH07159752A - カラー液晶表示装置

Info

Publication number: JPH07159752A
Application number: JP33973593A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Nishino; 利晴西野; Hideji Sato; 秀司佐藤; Koichi Tanaka; 幸一田中
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1993-12-06
Filing date: 1993-12-06
Publication date: 1995-06-23

Abstract

(57)【要約】【目的】カラーフィルタを用いることなく明るいカラ
ー液晶表示が行えるようにする。【構成】ラッチ回路１８に入力される色情報を含んだ
表示信号と同期信号とをコントローラ部１７に出力す
る。コントローラ部１７は、入力された同期信号に基づ
いてタイミング制御信号を生成し、信号側駆動回路１３
及び走査側駆動回路１４に出力するとともに、駆動電圧
発生回路１５に対して表示データの色信号を出力する。
駆動電圧発生回路１５では、入力された色信号に基づい
て信号側駆動回路１３及び走査側駆動回路１４に出力す
る複数の駆動電圧を発生させる。信号側駆動回路１３に
出力される信号電圧は、表示する色に応じて、例えば、
赤（Ｖｒ）、緑（Ｖｇ）、青（Ｖｂ）とがあって、ＴＦ
Ｔ液晶表示パネル１２の走査線を１ラインずつ順次走査
するタイミングに合わせて信号線に所定の信号電圧を印
加することにより、カラー表示が行える。

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
係り、詳細には、液晶の複屈折性を利用してカラー表示
を行うカラー液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、テレビ、パーソナルコンピュータ
あるいは腕時計などのディスプレイとして液晶表示装置
が知られており、表示色は白黒のみでなく、有彩色の表
示を行う液晶カラーテレビやコンピュータ端末のカラー
ディスプレイなどのカラー液晶表示装置が一般化してき
ている。

【０００３】上記カラー液晶表示装置の液晶表示パネル
は、ガラス基板等で構成された液晶セルの上下面を一対
の偏光板で挟んで、一方の偏光板の外側にバックライト
を配置した透過型のものが一般的である。そして、その
場合、液晶セルの各画素に相当する位置には、ＲＧＢの
カラーフィルタが配置されており、各画素の液晶層をを
選択的に光透過状態とすることにより、カラー表示を行
っている。

【０００４】このように、従来のカラー液晶表示装置で
は、液晶セルは光スイッチとして機能しており、光の着
色はカラーフィルタによりなされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のカラー
液晶表示装置は、カラーフィルタを使ってバックライト
からの透過光を着色してカラー表示を行っている。しか
し、カラーフィルタは、一般に光透過率が小さいため、
従来のカラーフィルタを用いたカラー液晶表示装置では
透過光の光損失が大きく表示が暗くなる傾向があり、そ
れを補う為に高輝度の光源が必要となり、消費電力がア
ップするという問題があった。

【０００６】一方、表示部の設置スペースが限られる小
型電卓や腕時計等では、上記したようなバックライトを
設けることが難しいため、従来は反射型のモノクロ表示
の液晶表示装置が使われていた。しかし、従来から上記
した小型電子機器についても表示部をカラー化したいと
いう要請はあったが、カラーフィルタを使って反射型カ
ラー液晶表示装置を構成すると、非常に表示が暗くなる
という問題がある。

【０００７】すなわち、反射型カラー液晶表示装置にカ
ラーフィルタを使うと、入射光がカラーフィルタ（１回
目）を通って液晶層で選択透過され、反射板で反射され
た反射光が再度カラーフィルタ（２回目）を通って人の
目で視認されるため、通常でも弱い反射光を光透過率の
悪いカラーフィルタを２度も通過させることから、さら
に光が減衰し、鮮明なカラー表示が行えなくなることに
よる。

【０００８】このように、反射型の液晶表示装置をカラ
ーフィルタを使ってカラー化するのは、非常に困難であ
った。

【０００９】また、カラーフィルタは、偏光板等の他の
光学素子と同様に厚さ等の寸法やその組み付けに高精度
が要求されるため、液晶表示装置のコストアップの原因
ともなっていた。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、カラーフィルタを用いることなく明るいカラー
表示が行えるカラー液晶表示装置を提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題は、所定の間隔
を隔てて対向配置された一対の透明基板と、該一対の透
明基板の内の一方の基板の対向面に所定の配列で形成さ
れた複数の画素電極と、他方の前記透明基板の対向面に
複数の画素電極に対向させて形成された対向電極と、前
記一対の透明基板間に液晶を封入して形成された液晶層
と、前記一対の透明基板の両外面側に夫々配置された偏
光板と、該画素電極の配列に対応させて複数の信号線と
複数の走査線が敷設され、これら信号線と走査線の各々
が夫々能動素子を介して対応する前記画素電極に接続さ
れ、前記能動素子を所定のタイミングで駆動し表示され
る色情報を含んだ表示データに対応して前記液晶層に液
晶駆動電圧を印加する液晶駆動回路とを備え、前記液晶
層を透過する光を液晶の複屈折作用により楕円偏光さ
せ、前記液晶層に印加する液晶駆動電圧を変えて液晶層
のリタデーションを変化させることにより楕円偏光の偏
光状態を変化させ透過光の色を変化させるカラー液晶表
示装置により解決される。

【００１２】上記カラー液晶表示装置においては、一対
の偏光板の間に位相差板を設けてもよく、又、一方の偏
光板の外側に液晶層側に光を反射する反射板を設けても
よい。

【００１３】又、上記課題は、所定の間隔を隔てて対向
配置された一対の透明基板と、該一対の透明基板の内の
一方の基板の対向面に所定の配列で形成された複数の画
素電極と、他方の前記透明基板の対向面に複数の画素電
極に対向させて形成された対向電極と、前記一対の透明
基板間に液晶を封入して形成された液晶層と、前記一対
の透明基板の一方の外面側に配置された偏光板と、前記
一対の透明基板の他方の外面側に配置され前記液晶層側
に光を反射する反射板と、該画素電極の配列に対応させ
て複数の信号線と複数の走査線が敷設され、これら信号
線と走査線の各々が夫々能動素子を介して対応する前記
画素電極に接続され、前記能動素子を所定のタイミング
で駆動し表示される色情報を含んだ表示データに対応し
て前記液晶層に液晶駆動電圧を印加する液晶駆動回路と
を備え、前記液晶層を透過する光を液晶の複屈折作用に
より楕円偏光させ、前記液晶層に印加する液晶駆動電圧
を変えて液晶層のリタデーションを変化させることによ
り楕円偏光の偏光状態を変化させ透過光の色を変化させ
るカラー液晶表示装置によっても解決される。

【００１４】このカラー液晶表示装置においても、偏光
板と反射板との間に位相差板を設けてもよい。

【００１５】

【作用】請求項１記載のカラー液晶表示装置では、透明
電極が対向配置された一対の透明基板間に液晶を封入し
て液晶セルを構成し、これを挟んで一対の偏光板が配置
される。

【００１６】また、液晶セルの一方の透明電極は、複数
の画素電極に分割され、各画素電極には能動素子（例え
ば、ＴＦＴ）を介して信号線と走査線が接続されてお
り、液晶駆動回路により能動素子を駆動して液晶に液晶
駆動電圧を印加することにより、液晶分子の配向を変化
させる。

【００１７】その場合、色情報を含んだ表示データに応
じた液晶駆動電圧を印加して液晶層のリタデーションを
変化させ、液晶の複屈折作用による楕円偏光の偏光状態
を変化させ、透過光の色を変化させる。

【００１８】従って、本発明の請求項１記載の透過型カ
ラー液晶表示装置は、カラーフィルタを用いることなく
カラー表示を行うことが可能となり、光の透過損失の少
ない明るいカラー表示画像が得られる。

【００１９】特に、本発明では、個々の画素電極に夫々
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの能動素子を通して液
晶に所定の電圧を印加するアクティブマトリクス駆動を
組み合わせて用いているため、楕円偏光による透過光の
色の制御性が容易かつ良好となる。

【００２０】請求項２記載の発明では、一対の偏光板と
の間に偏光作用を持った位相差板を配設したため、波長
毎の楕円偏光状態のズレが助長されて色の分離が容易と
なり、制御性がさらに向上する。

【００２１】請求項３記載の発明では、一方の偏光板の
外側に液晶層側へ光を反射する反射板を具備したため、
カラーフィルタを使わないで明るいカラー表示を行うこ
とが可能な反射型カラー液晶表示装置が得られる。この
反射型のカラー液晶表示装置は、バックライトを必要と
しないため、カラー液晶表示装置の低コスト化、薄型化
及び低消費電力化が達成される。

【００２２】請求項４記載の発明では、一対の透明基板
の両外側に偏光板と反射板を設けた反射型の液晶セル構
造としたため、光が入射する際と、反射板で反射された
後の二度に亘り偏光板を通過するので、偏光板が１枚で
済み、反射型のカラー液晶表示装置の低コスト化及び薄
型化を図ることができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

【００２４】図１〜図７は、本発明の一実施例としての
カラー液晶表示装置を示す図である。本実施例では、液
晶セルにツイスト角が１８０°〜２７０°でツイスト配
向された超ねじれネマティック型セル（ＳＴＮ：Super
Twisted Nematic ）を採用し、液晶駆動法として能動素
子に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を使って各画素単位の
液晶層毎に電圧を印加するアクティブマトリクス駆動方
法により液晶駆動するものである。

【００２５】まず、構成を説明する。

【００２６】図１は、本実施例に係るカラー液晶表示装
置１１のＴＦＴ液晶表示パネル１２とその周辺回路を示
すブロック図である。図１において、カラー液晶表示装
置１１は、ＴＦＴ液晶表示パネル１２、信号側駆動回路
１３，１３、走査側駆動回路１４、駆動電圧発生回路１
５、キー入力部１６、コントローラ部１７、ラッチ回路
１８から構成されている。

【００２７】駆動電圧発生回路１５は、図示しない電源
電圧、又は必要に応じて電源電圧をＤＣ−ＤＣコンバー
タにより昇圧した所定の電圧から適当な負荷を介して、
赤の色情報を含む表示データに対応する駆動電圧（Ｖ
ｒ）、緑の色情報を含む表示データに対応する駆動電圧
（Ｖｇ）、青の色情報を含む表示データに対応する駆動
電圧（Ｖｂ）を生成し、その駆動電圧Ｖｒ、Ｖｇ、Ｖｂ
を信号側駆動回路１３に出力する。

【００２８】キー入力部１６は、カラー液晶表示装置１
１の操作に必要な各種キーで構成されており、コントロ
ーラ部１７に対して液晶表示に関するキー入力指示を行
ったり、画像調整等を行うものである。

【００２９】コントローラ部１７は、信号側駆動回路１
３及び走査側駆動回路１４を制御するＣＰＵ( Central
Processing Unit ) などから構成され、キー入力部１６
で液晶表示開始が指示されると、ラッチ回路１８に入力
されるクロックパルス（ＣＬＫ）、水平同期信号（Ｈｓ
ｙｎｃ）及び垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）に基づいて信
号側駆動回路１３及び走査側駆動回路１４を制御する各
種タイミング制御信号を生成して信号側駆動回路１３及
び走査側駆動回路１４に出力する。そして、走査側駆動
回路１４における１フレーム内の１フィールド毎の走査
線の順次走査タイミングを制御するとともに、信号側駆
動回路１３における１フレーム内の１フィールド毎の信
号線の上述した駆動電圧Ｖｒ、Ｖｇ、Ｖｂのサンプリン
グタイミングを制御する。

【００３０】ラッチ回路１８は、ラッチ回路１８に入力
される上記した同期信号や色情報を含む表示信号をラッ
チして、必要に応じたデータをコントローラ部１７に出
力するものである。

【００３１】ＴＦＴ液晶表示パネル１２は、図２の斜視
図に示されるように、上側ガラス基板２１と下側ガラス
基板２２とが液晶層を封入する微細間隔（数μｍ間隔）
を隔てて対向配置され、そのガラス基板２１、２２の各
対向面側には、ＩＴＯなどの透明導電材料からなる共通
電極２３と複数の画素電極２４とがそれぞれ配設されて
いる。

【００３２】画素電極２４は、下側ガラス基板２２の対
向側表面にマトリクス状に配列設置され、各画素電極間
には、縦方向に信号線２６が横方向に走査線２７が夫々
１本づつ敷設されている。即ち、夫々平行に延在する複
数の信号線２６と複数の走査線２７が互いに直交するよ
うにマトリクス状に敷設されている。そして、１個の画
素電極に能動素子である薄膜トランジスタ（以下、ＴＦ
Ｔという）２５が１個づつ配設されている。各ＴＦＴ２
５のゲート電極は、対応する走査線２７にソース電極は
対応する信号線２６に、ドレイン電極は対応する画素電
極２４に、夫々接続されている。

【００３３】液晶層２８は、その液晶分子の配列状態
が、一方のガラス基板３１から他方のガラス基板３１に
向けて１８０゜〜２７０゜の角度でねじれるように並ん
だ状態となっている。即ち、本実施例における液晶セル
２０は、超ねじれネマティック（ＳＴＮ）型液晶セルで
ある。

【００３４】位相差板２９は、上側偏光板３０を透過し
た直線偏光を楕円偏光させるもので、その光学軸（進相
軸又は遅相軸）を、位相差板２９に隣接する上側偏光板
３０の透過軸（３０ａ）に対して所定角度斜めにずらし
た状態で配置されている。

【００３５】上側偏光板３０と下側偏光板３１は、液晶
パネルに入射する入射光のうち吸収軸方向の偏光成分を
遮断し、それと直交する偏光成分を透過させるものであ
る。反射板３２は、下側偏光板３１の下面に設けられ、
上側偏光板３０から入射し、液晶セル２０と下側偏光板
３１を透過してくる光を液晶セル２０側に反射するもの
である。

【００３６】図３は、図１及び図２に示したＴＦＴ液晶
表示パネル１２の断面構成図であり。図２と同一部又は
相当部には同一符号を付して、説明を省略する。

【００３７】図３に示すように、液晶セル２０の各ガラ
ス基板２１、２２の内側表面に配設された共通電極２３
及び画素電極２４の表面には、それぞれ配向膜４１、４
２が液晶分子の配向方向を規制するために設けてあり、
例えば、この配向膜４１、４２の表面を布で擦るラビン
グ法等の配向処理を施すことにより、その配向処理方向
に液晶分子の長軸方向が沿うように近接する液晶分子の
配向方向が規制される。これにより、液晶層２８の液晶
分子２８ａの配列状態が、一方の透明基板２１から他方
の透明基板２２に向けて１８０゜〜２７０゜の角度でね
じれるように並んだ状態となる。

【００３８】また、液晶セル２０は、上下のガラス基板
２１、２２を所定間隔で対向配置させて、その周囲をシ
ール材４３で封止することにより構成され、図示しない
液晶注入口から液晶が注入されて形成される。

【００３９】図４は、上記液晶セル２０における配向処
理方向と上記位相差板２９の光学軸と上記偏光板３０、
３１の透過軸の組合せの一例を、各構成要素毎の平面図
で模式的に示した図である。

【００４０】図４（ａ）及び（ｄ）における両矢印付直
線３０ａ、３１ａは、それぞれ上側偏光板３０及び下側
偏光板３１の透過軸であり、図４（ｂ）の直線２９ａは
位相差板２９の光学軸である。

【００４１】図４（ｃ）における片矢印付直線２８ｂ，
２８ｃは、それぞれ液晶セル２６における上側配向膜４
１及び下側配向膜４２に施された配向処理方向である。

【００４２】なお、図４中の一点鎖線Ｓは表示面の左右
方向に沿う基準線であり、説明の便宜上設けたものであ
る。

【００４３】図４（ｃ）に示すように、液晶セル２０の
配向処理方向２８ｂ，２８ｃは、基準線Ｓに対して互い
に逆方向に所定角度θ₃ずつ傾いた方向に設定されてお
り、これにより液晶分子２８ａの配向状態は、下側ガラ
ス基板２２側から上側ガラス基板２１側に向かって矢印
θ₄で示す角度と方向にツイストした配向状態となる。

【００４４】また、位相差板２９の光学軸２９ａは、こ
こでは遅相軸であり、基準線Ｓに対して所定の傾き角θ
₂で斜めに交差している。さらに、この実施例において
は、上下一対の偏光板３０，３１の透過軸３０ａ，３１
ａは、基準線Ｓに対してそれぞれθ₁、θ₅だけ斜めに
傾いている。

【００４５】以上の構成の液晶表示パネル１２を有する
カラー液晶表示装置１１は、位相差板２９の偏光作用と
液晶セル２０の偏光作用とにより、液晶表示パネル１２
に入射し、反射板３２で反射されて液晶表示パネル１２
の外に出射する光が着色されるものであり、その際、液
晶セル２０に印加する液晶駆動電圧の大きさを変えるこ
とにより、表示色を任意に変えることができる。

【００４６】次に、上記した着色原理について説明す
る。

【００４７】図３に示すように、上方から液晶表示パネ
ル１２に入射する光は、上側偏光板３０を透過すること
により直線偏光となり、さらに位相差板２９を透過する
過程で、位相差板２９の光学軸２９ａの位置等の光学的
配置条件とリタデーション値に応じた偏光作用を受けて
楕円偏光となる。その楕円偏光は、液晶セル２０を通る
過程で、さらに液晶セル２０の光学的配置条件とリタデ
ーション値に応じた偏光作用を受けて、その偏光状態が
変化する。

【００４８】そして、位相差板２９及び液晶セル２０に
よる偏光作用を受けた楕円偏光が下側偏光板３１に入射
すると、その楕円偏光のうち、下側偏光板３１の透過軸
３１ａに一致する偏光成分の波長光だけが下側偏光板３
１を透過する。それ故、下側偏光板３１から出射する光
（直線偏光）は、着色された状態となる。その色相は、
主に位相差板２９のリタデーション値と液晶セル２０の
リタデーション値とによって決まる。

【００４９】さらに、下側偏光板３１を通った光は、反
射板３２で反射されて、上述した光経路と逆の経路で液
晶表示パネル１２の上面側に出射するため、この出射光
の色による表示が得られる。

【００５０】なお、位相差板２９のリタデーションは、
位相差板２９の屈折率異方性Δｎと板厚ｄとの積Δｎ・
ｄによって決まり、また液晶セル２０のリタデーション
は、液晶分子２８ａの配向状態によって決まる。従っ
て、液晶セル２０に印加する電圧値を変えて液晶分子２
８ａの配向状態を変化させることにより、液晶セル２０
のリタデーションが変わり、液晶セル２０における偏光
作用が変化する。

【００５１】具体的には、液晶セル２０に電圧を印加し
ていない時には、液晶表示パネル１２に入射した光は、
位相差板２９の偏光作用と、液晶分子２８ａの初期のツ
イスト角θ₄に応じた偏光作用とを受け、それに応じた
楕円偏光となる。そして、下側偏光板３１を透過し、反
射板３２で反射され、逆の経路を経て液晶表示パネル１
２の上面側に出射する際の出射光の色は、上記位相差板
２９及び初期のツイスト角θ₄で配向されてなる液晶層
２８の両者のリタデーションに応じた色となる。

【００５２】また、液晶セル２０の透明電極２３，２４
間に電圧を印加し、その電圧値を少しずつ上げてゆくと
液晶分子２８ａが初期のツイスト状態から徐々に立ち上
がる。その立ち上がった配向状態に応じて液晶セル２０
のリタデーションが変化し、液晶表示パネル１２に入射
した光は、位相差板２９の偏光作用と、液晶セル２０の
変化したリタデーションに応じた偏光作用とを受け、そ
れに応じた楕円偏光となる。そのため、その時の表示色
は、上述した液晶セル２０に電圧を印加していない時の
色とは異なる。

【００５３】さらに、液晶セル２０に、液晶分子２８ａ
がほぼ垂直に立上り配向する大きさの電圧を印加した時
には、液晶セル２０のリタデーションもほぼ“０”とな
る。よって、液晶セル２０による偏光作用がほぼなくな
り、液晶表示パネル１２に入射した光は、位相差板２９
の偏光作用のみによる楕円偏光となる。そして、その楕
円偏光は、下側偏光板３１、反射板３２及びその逆の経
路を経て、液晶表示パネル１２から出射し、位相差板２
９のリタデーションに応じた色に着色される。上述した
各角度θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅については、例え
ば、θ₁は９５゜、θ₂は１４０゜、θ₃は３５゜、θ
₄は２５０゜、θ₅は８０°程度が好適である。また、
位相差板２９のリタデーションは４３０ｎｍ程度で、液
晶セル３０のΔｎは０．１３で、液晶層厚ｄは６．８μ
ｍであって、その時のΔｎ・ｄが８８４ｎｍ程度が好ま
しい。その場合に上記構成の液晶表示パネル１２におい
ては、液晶セル２０に印加される実効駆動電圧値が１．
９５Ｖ、２．１５Ｖ、２．３３Ｖの時に、それぞれ赤
色、緑色、青色の表示が得られる。このように、本実施
例のカラー液晶表示装置は、液晶セル２０に印加する実
効駆動電圧値を制御することによって、所望の色を表示
することができる。

【００５４】次に、本実施例のカラー液晶表示装置を用
いてカラー表示（赤、緑、青）を行う場合の動作を説明
する。

【００５５】図１のＴＦＴ液晶表示パネル１２は、図２
に示すように、液晶セル２０の片側の透明電極が複数の
画素電極としてドットマトリクス状に配列されており、
各画素電極２４は、夫々対応する信号線２６と走査線２
７とに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２５を介して接続さ
れている。これにより、ＴＦＴ２５は、信号線２６と走
査線２７とでトランジスタ動作が制御される。

【００５６】図５〜７は、３色表示を行う場合の信号線
２６と走査線２７に印加する駆動電圧信号波形を示した
ものである。

【００５７】図５は、走査線２７に印加される駆動電圧
信号波形を示す図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ）の順
序で線順次走査される。

【００５８】ＴＦＴ液晶表示パネル１２の水平方向に配
設された走査線の数をＮとし、フレーム時間をＴｆとし
た場合、図５（ａ）に示すように、１番目の走査線に
は、フレーム時間を走査線の数で除算したＴｆ／Ｎの時
間だけ走査電圧Ｖ_Gが印加され、走査電圧を印加したＴ
ＦＴ２５をオン状態とする。

【００５９】一方、図６は、信号線２６に印加される駆
動電圧信号波形を示す図である。

【００６０】上記した図５（ａ）に示す１番目の走査線
に走査電圧Ｖ_Gを印加するタイミングに併せて、図６に
示す様に表示したい色に応じたＶｒ（赤の信号電圧）、
Ｖｇ（緑の信号電圧）、Ｖｂ（青の信号電圧）の内の何
れかの信号電圧を印加すると、オンされたＴＦＴ２５を
通して各画素電極に表示したい色に対応する信号電圧が
印加される。１ラインの走査が終了すると、ＴＦＴ２５
はオフ状態となり、その印加されていた信号電圧が保持
される。即ち、液晶層を画素電極と対向電極で挟んだ構
造は、１個の静電容量（コンデンサ）を形成し、信号電
圧の印加により所定の電荷が蓄積されて、ＴＦＴがオフ
されてもその電圧が保持される。その保持される時間
は、１フレーム時間Ｔｆとなる。

【００６１】このため、各画素における液晶分子２８ａ
には、その信号線で印加された信号電圧とほぼ同じ実効
電圧がかかることになるので、制御性良く色出しを行う
ことができる。

【００６２】図７は、画素電極２４に一定の電荷が保持
されて一定の電圧が液晶にかかっている状態を示す液晶
駆動電圧波形を示す図である。

【００６３】図７（ａ）は、赤を表示する場合の駆動電
圧波形であって、図５（ａ）に示すように、１ライン目
の画素電極２４のＴＦＴ２５を０〜Ｔｆ／Ｎまで走査線
２７に走査電圧Ｖ_Gを印加することによってオン動作さ
せ、ここで、図６に示す信号電圧Ｖｒを所定の信号線２
６に印加することにより、図７（ａ）に示すように１ラ
イン目の画素電極２４に電圧Ｖｒを安定してかけること
ができる。このため、当該画素の液晶分子２８ａは、配
向状態が変化して、赤が表示される。

【００６４】また、２ライン目を走査する場合は、図５
（ｂ）に示すように、画素電極２４のＴＦＴ２５にＴｆ
／Ｎ〜２Ｔｆ／Ｎまで走査線２７に走査電圧Ｖ_Gが印加
してオン動作させ、ここで、図６に示す、例えば信号電
圧Ｖｇを所定の信号線２６に印加することによって、図
７（ｂ）に示すように、Ｔｆ／Ｎ以降は画素電極２４に
信号電圧Ｖｇを安定してかけることができる。このた
め、当該画素の液晶分子２８ａの配向状態が変化して、
前回の走査で印加された信号電圧Ｖｂによる青色に変わ
って緑が表示される。

【００６５】さらに、３ライン目を走査する場合は、図
５（ｃ）に示すように、画素電極２４のＴＦＴ２５に２
Ｔｆ／Ｎ〜３Ｔｆ／Ｎまで走査線２７に走査電圧Ｖ_Gが
印加することによってオン動作させ、ここで、図６に示
す、例えば信号電圧Ｖｂを所定の信号線２６に印加する
ことによって、図７（ｃ）に示すように、２Ｔｆ／Ｎ以
降は画素電極２４に信号電圧Ｖｂを安定してかけること
ができる。このため、当該画素の液晶分子２８ａの配向
状態が変化して、青が表示される。

【００６６】以上述べたように、本実施例のカラー液晶
表示装置は、従来のカラー液晶表示装置と異なり、カラ
ーフィルタを用いなくても液晶セル２０に印加する駆動
電圧を制御することによって、カラー表示を行うことが
できる。この場合、カラーフィルタを使用しないため、
透過光の光量の損失が格段に少なくなり、カラー表示の
明るさを充分高くすることができる。

【００６７】また、上記実施例におけるＴＦＴ液晶表示
パネルのように、バックライトを用いない反射型のカラ
ー液晶表示装置としても充分な表示輝度を確保すること
が可能となり、実用上何等不都合を生じない。従って、
カラー液晶表示装置の低コスト化、薄型化及び低消費電
力化等を達成することができる。

【００６８】また、例えば、電卓や腕時計などの小型電
子機器における反射型の液晶表示装置において、数色程
度のカラー表示を行う場合は、簡単な回路構成でその駆
動回路を構成することができる。

【００６９】なお、上記実施例においては、液晶表示パ
ネル１２を反射型として構成したが、反射板３２を設け
ずに透過型としてもよく、或いは、反射板として、半透
明性の反射板を用いて反射型と透過型を兼用できるタイ
プとしてもよい。

【００７０】また、上記実施例においては、表示色が３
色の場合について説明したが、２色でもよいし、４色以
上でもよいのは勿論である。表示色が多くなる場合に
は、表示データのビット数を増やし、駆動電圧発生回路
１５から発生する信号電圧値の種類を増やせばよい。

【００７１】さらに、上記実施例においては、位相差板
２１が設られているが、位相差板２１を設けなくてもカ
ラー液晶表示を行うことができる。その場合は、透過光
の偏光状態が変わるので、信号線に印加する電圧値もこ
れに応じて変える必要がある。さらにまた、上記実施
例においては、上側偏光板４０と下側偏光板４１の透過
軸を基準線Ｓに対してそれぞれθ₁、θ₅だけずらした
が、平行あるいは直交するような関係にしてもよい。そ
の場合でも、上記実施例と同様に、信号線２６に印加す
る電圧値を変えることによって表示色を変化させ、カラ
ー表示を行うことができる。

【００７２】加えて、液晶分子の配向ねじれ角が９０°
程度のＴＮ型や基板に平行に配向したホモジニアス型の
液晶セルを用いる場合にも、本発明を適用できることは
勿論である。

【００７３】

【発明の効果】本発明に係るカラー液晶表示装置は、透
明基板間に液晶を封止してなる液晶セルを挟んで一対の
偏光板が配置し、能動素子を用いたアクティブマトリク
ス駆動により、各画素毎の液晶層のリタデーションを変
化させてカラー表示を行うようにした。

【００７４】このため、カラーフィルタを用いずに、カ
ラー表示を行うことができ、光の透過損失が少なくて済
み、明るいカラー表示画像が得られる。

【００７５】また、液晶セルをＴＦＴ駆動するようにし
たため、表示したい色の電圧値を容易かつ正確に印加す
ることが可能となり、制御性良く色出しが行える。

【００７６】さらに、液晶セルと偏光板との間に位相差
板を配設することにより、色の分離が容易となり、制御
性がさらに向上する。

【００７７】また、反射板を具備した反射型の液晶表示
装置とした場合でも、カラーフィルタを使わないから明
るいカラー表示が得られ、充分に実用化することができ
る。この反射型のカラー液晶表示装置は、バックライト
を必要としないため、カラー液晶表示装置の低コスト
化、薄型化及び低消費電力化を達成することができる。
さらに、反射型の液晶表示パネルは、液晶セルの入射光
側にのみ偏光板を配置するだけで、入射してきた光と反
射板で反射された光とが１枚の偏光板を２度通過して出
射されるため、偏光板を１枚で済ませることができる。
従って、より明るい表示が得られるカラー液晶表示装置
をさらに低コスト化すると共に、薄型化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としてのカラー液晶表示装置
のＴＦＴ液晶表示パネルとその周辺回路を示すブロック
図である。

【図２】図１のＴＦＴ液晶表示パネルの構造を示す斜視
図である。

【図３】図１のＴＦＴ液晶表示パネルの断面構成図であ
る。

【図４】液晶セルにおける配向処理方向と位相差板の光
学軸と偏光板の透過軸の組合せ例を各構成要素毎の平面
図で模式的に示した図である。

【図５】走査線に印加される走査電圧波形を示す図であ
る。

【図６】信号線に印加される信号電圧波形を示す図であ
る。

【図７】画素電極に一定の電荷が保持されて一定の電圧
が液晶にかかっている状態を示す液晶駆動電圧波形を示
す図である。

【符号の説明】

１１カラー液晶表示装置１２ＴＦＴ液晶表示パネル１３信号側駆動回路１４走査側駆動回路１５駆動電圧発生回路１６キー入力部１７コントローラ部１８ラッチ回路２０液晶セル２１上側ガラス基板２２下側ガラス基板２３共通電極２４画素電極２５薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２６信号線２７走査線２８液晶層２８ａ液晶分子２９位相差板３０上側偏光板３１下側偏光板３２反射板４１、４２配向膜４３シール材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の間隔を隔てて対向配置された一対の
透明基板と、該一対の透明基板の内の一方の基板の対向面に所定の配
列で形成された複数の画素電極と、他方の前記透明基板の対向面に複数の画素電極に対向さ
せて形成された対向電極と、前記一対の透明基板間に液晶を封入して形成された液晶
層と、前記一対の透明基板の両外面側に夫々配置された偏光板
と、該画素電極の配列に対応させて複数の信号線と複数の走
査線が敷設され、これら信号線と走査線の各々が夫々能
動素子を介して対応する前記画素電極に接続され、前記
能動素子を所定のタイミングで駆動し表示される色情報
を含んだ表示データに対応して前記液晶層に液晶駆動電
圧を印加する液晶駆動回路とを備え、前記液晶層を透過する光を液晶の複屈折作用により楕円
偏光させ、前記液晶層に印加する液晶駆動電圧を変えて
液晶層のリタデーションを変化させることにより楕円偏
光の偏光状態を変化させ透過光の色を変化させることを
特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項２】一対の前記偏光板間に、位相差板を配設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】前記偏光板の一方の外側に配置され、前記液晶層側に光を反射する反射板を備えたことを特徴
とする請求項１又は２記載のカラー液晶表示装置。
【請求項４】所定の間隔を隔てて対向配置された一対の
透明基板と、該一対の透明基板の内の一方の基板の対向面に所定の配
列で形成された複数の画素電極と、他方の前記透明基板の対向面に複数の画素電極に対向さ
せて形成された対向電極と、前記一対の透明基板間に液晶を封入して形成された液晶
層と、前記一対の透明基板の一方の外面側に配置された偏光板
と、前記一対の透明基板の他方の外面側に配置され前記液晶
層側に光を反射する反射板と、該画素電極の配列に対応させて複数の信号線と複数の走
査線が敷設され、これら信号線と走査線の各々が夫々能
動素子を介して対応する前記画素電極に接続され、前記
能動素子を所定のタイミングで駆動し表示される色情報
を含んだ表示データに対応して前記液晶層に液晶駆動電
圧を印加する液晶駆動回路とを備え、前記液晶層を透過する光を液晶の複屈折作用により楕円
偏光させ、前記液晶層に印加する液晶駆動電圧を変えて
液晶層のリタデーションを変化させることにより楕円偏
光の偏光状態を変化させ透過光の色を変化させることを
特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項５】前記偏光板と前記反射板間に位相差板を配
設することを特徴とする請求項４記載のカラー液晶表示
装置。