JPH09120064A - カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カラーフィルタを用いずに光を着色するととも
に、同じ画素で複数の色を表示し、しかも、コントラス
トを高くするとともに、表示の基本である白と黒および
赤、緑、青の三原色を表示して、鮮明でかつ色彩の豊か
な多色カラー表示を実現する。 【解決手段】液晶セル１０と一対の偏光板２１，２２と
を備え、液晶セル１０の液晶分子を６０°±５°〜９０
°±５°のツイスト角でツイスト配向させるとともに、
この液晶セル１０のΔｎｄの値を８００ｎｍ〜１１００
ｎｍとし、液晶セル１０の一方の基板の近傍における液
晶分子の配向方向１１ａに対して、第１の偏光板２１の
透過軸２１ａを、液晶分子ツイスト方向と逆方向に１３
５°±３°〜１５０°±３°の方向、第２の偏光板２２
の透過軸２２ａを、液晶分子ツイスト方向と逆方向に５
１°±３°〜７０°±３°の方向に設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、カラーフィルタ
を用いずに着色した表示を得るカラー液晶表示装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】着色した表示が得られるカラー液晶表示
装置としては、一般に、カラーフィルタを用いて光を着
色するものが利用されている。しかし、このカラー液晶
表示装置は、カラーフィルタを用いて光を着色するもの
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。

【０００３】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
長帯域外の波長光だけでなく、前記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強度を減じた光になり、表示が暗
くなってしまう。

【０００４】なお、液晶表示装置には、バックライトか
らの光を利用して表示する透過型のものと、自然光や室
内照明光等の外光を利用しその光を液晶表示装置の裏面
側に配置した反射板で反射させて表示する反射型のもの
とがあるが、上記カラー液晶表示装置を反射型とする
と、その表面側から入射し裏面側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
に光強度を減じるため、表示が極端に暗くなって、表示
装置としてはほとんど使用できなくなる。

【０００５】しかも、上記カラー液晶表示装置は、１つ
１つの画素の表示色がその画素に対応するカラーフィル
タの色によって決まるため、多くの色を表示するには、
例えば赤、緑、青の三原色のカラーフィルタをそれぞれ
対応させた３つの画素を一組として、その各画素の光の
透過を制御することにより所望の表示色を得なければな
らず、そのために透過光の強度が大幅に弱くなって表示
色が暗くなる。

【０００６】一方、従来から、カラーフィルタを用いず
に着色した表示を得るカラー液晶表示装置として、ＥＣ
Ｂ型（複屈折効果型）の液晶表示装置が知られている。
このＥＣＢ型液晶表示装置は、一対の基板間に液晶を挟
持した液晶セルをはさんで一対の偏光板を配置したもの
であり、このＥＣＢ型液晶表示装置においては、一方の
偏光板を透過して入射した直線偏光が、液晶セルを透過
する過程で液晶層の複屈折作用により各波長光がそれぞ
れ偏光状態の異なる楕円偏光となった光となり、その光
が他方の偏光板に入射して、この他方の偏光板を透過し
た光が、その光を構成する各波長光の光強度の比に応じ
た色の着色光になる。

【０００７】すなわち、上記ＥＣＢ型液晶表示装置は、
カラーフィルタを用いずに、液晶セルの液晶層の複屈折
作用と一対の偏光板の偏光作用とを利用して光を着色す
るものであり、したがってカラーフィルタによる光の吸
収がないから、光の透過率を高くして明るいカラー表示
を得ることができる。

【０００８】しかも、上記ＥＣＢ型液晶表示装置は、液
晶セルの両基板の電極間に印加される電圧に応じた液晶
分子の配向状態によって液晶層の複屈折性が変化し、そ
れに応じて他方の偏光板に入射する各波長光の偏光状態
が変化するため、液晶セルの電極間への印加電圧を制御
することによって上記着色光の色を変化させることがで
き、したがって、同じ画素で複数の色を表示することが
できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＥＣＢ型液晶表示装置は、その表示のコントラストが低
く、また、表示の基本である白と黒、および光の三原色
である赤、緑、青を表示することができないため、フル
カラーまたはマルチカラーと呼ばれる色彩の豊かな多色
カラー表示は到底不可能であった。

【００１０】この発明は、カラーフィルタを用いずに光
を着色するとともに、同じ画素で複数の色を表示し、し
かも、コントラストを高くするとともに、表示の基本で
ある白と黒および赤、緑、青の三原色を表示して、鮮明
でかつ色彩の豊かな多色カラー表示を実現することがで
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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、電極を形成
した一対の基板間に液晶を挟持した液晶セルと、この液
晶セルをはさんで配置された一対の偏光板とを備え、前
記液晶セルの液晶の分子を、一方の基板側から他方の基
板側に向かって６０°±５°〜９０°±５°のツイスト
角で所定の方向にツイスト配向させるとともに、この液
晶セルの液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δ
ｎｄの値を８００ｎｍ〜１１００ｎｍとし、かつ、前記
液晶セルの一方の基板の近傍における液晶分子の配向方
向に対して、前記液晶セルの一方の基板に隣接する第１
の偏光板の透過軸を、前記液晶分子のツイスト方向と逆
方向に１３５°±３°〜１５０°±３°の方向、前記液
晶セルの他方の基板に隣接する第２の偏光板の透過軸
を、前記液晶分子のツイスト方向と逆方向に５１°±３
°〜７０°±３°の方向に設定したことを特徴とするも
のである。

【００１２】また、この発明は、入射光が白色光である
ときの出射光の色が、前記液晶セルの両基板の電極間に
印加する電圧を高くしてゆくのにともなって、緑→青→
赤→白→黒の順に変化することを特徴とするものであ
る。

【００１３】さらに、この発明は、前記液晶セルの液晶
分子のツイスト角が６０°±５°、Δｎｄの値が９７０
ｎｍ±２０ｎｍであり、前記液晶セルの一方の基板の近
傍における液晶分子の配向方向に対して、前記第１の偏
光板の透過軸が１４０°±３°〜１５０°±３°の方
向、前記第２の偏光板の透過軸が６０°±３°〜７０°
±３°の方向にあることを特徴とするものである。

【００１４】さらにまた、この発明は、前記液晶セルの
液晶分子のツイスト角が７５°±５°、Δｎｄの値が９
５０ｎｍ±２０ｎｍ〜１０００ｎｍ±２０ｎｍであり、
前記液晶セルの一方の基板の近傍における液晶分子の配
向方向に対して、前記第１の偏光板の透過軸が１４２．
５°±３°の方向、前記第２の偏光板の透過軸が６２．
５°±３°の方向にあることを特徴とするものである。

【００１５】さらにまた、この発明は、前記液晶セルの
液晶分子のツイスト角が９０°±５°、Δｎｄの値が９
２０ｎｍ±２０ｎｍ〜９６０ｎｍ±２０ｎｍであり、前
記液晶セルの一方の基板の近傍における液晶分子の配向
方向に対して、前記第１の偏光板の透過軸が１３５°±
３°の方向、前記第２の偏光板の透過軸が５１°±３°
の方向にあることを特徴とするものである。

【００１６】この発明によるカラー液晶表示装置は、液
晶セルの液晶層の複屈折作用と一対の偏光板の偏光作用
とを利用して光を着色するものであり、このカラー液晶
表示装置においては、一対の偏光板のうちの一方の偏光
板を透過して入射した直線偏光が、液晶セルを通る過程
で液晶層の複屈折作用により偏光状態を変えられ、各波
長光がそれぞれ偏光状態の異なる楕円偏光となった光と
なって他方の偏光板に入射して、この偏光板を透過した
光が、その光を構成する各波長光の光強度の比に応じた
色の着色光になる。

【００１７】そして、前記液晶セルの液晶層の複屈折作
用は、この液晶層への印加電圧に応じた液晶分子の配向
状態の変化によって変化し、それにともなって前記他方
の偏光板に入射する光の偏光状態が変化するため、この
偏光板を透過する各波長光の光強度の比に応じて光の着
色が変化し、出射光の色、つまり表示色が、液晶セルの
両基板の電極間に印加する電圧に応じて変化する。

【００１８】このカラー液晶表示装置において得られる
表示色は、入射光が白色光である場合で、白および黒
と、赤、緑、青の三原色であり、液晶セルの両基板の電
極間に印加する電圧を高くしてゆくのにともなって、赤
→緑→青→白→黒の順に変化する。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１および図２はこの発明の一実
施形態を示しており、図１はカラー液晶表示装置の断面
図、図２はこのカラー液晶表示装置における液晶セルの
液晶分子配向状態と各偏光板の透過軸の向きを装置の表
面側から見た図である。

【００２０】この実施形態のカラー液晶表示装置は、そ
の裏面側に配置されるバックライトから光を利用して表
示する透過型の液晶表示装置であり、図１のように、液
晶セル１０と、この液晶セル１０をはさんでその裏面側
（光の入射面側）と表面側（出射面側）とに配置された
裏側偏光板２１および裏側偏光板２２とからなってい
る。

【００２１】上記液晶セル１０は、ＩＴＯ膜等からなる
透明電極１３，１４を形成しその上に配向膜１５，１６
を形成した一対の透明基板（例えばガラス基板）１１，
１２間にネマティック液晶１８を挟持しその分子を両基
板１１，１２間においてツイスト配向させたものであ
り、前記両基板１１，１２は枠状のシール材１７を介し
て接合されており、液晶１８は、両基板１１，１２間の
前記シール材１７で囲まれた領域に封入されている。

【００２２】この液晶セル１０は、ＴＦＴ（薄膜トラン
ジスタ）を能動素子とするアクティブマトリックス型の
ものであり、その裏面側の基板１１に形成された電極１
３は行方向および列方向に配列された複数の画素電極、
表面側の基板１２に形成された電極１４は前記画素電極
１３の全てに対向する一枚膜状の対向電極である。

【００２３】なお、図１では省略しているが、画素電極
１３を形成した基板１１には、各画素電極１３にそれぞ
れ接続された複数のＴＦＴと、各行のＴＦＴにゲート信
号を供給するゲート配線と、各列のＴＦＴにデータ信号
を供給するデータ配線とが設けられている。

【００２４】また、上記両基板１１，１２に設けた配向
膜１５，１６は、ポリイミド等からなる水平配向膜であ
り、これら配向膜１５，１６はそれぞれ所定の方向に配
向処理（ラビング処理）されており、液晶１８の分子
は、両基板１１，１２上（配向膜１５，１６の上）にお
ける配向方向を配向膜１５，１６で規制され、前記配向
膜１５，１６面に対し僅かなプレチルト角で傾斜した状
態で、一方の基板側から他方の基板側に向かって所定の
方向にツイスト配向している。

【００２５】そして、このカラー液晶表示装置において
は、上記液晶セル１０の液晶分子のツイスト角と、この
液晶セル１０の液晶１８の屈折率異方性Δｎと液晶層厚
ｄとの積Δｎｄの値と、一対の偏光板２１，２２の透過
軸の向きとを、入射光が白色光であるときの出射光の色
が、液晶セル１０の両基板１１，１２の電極１３，１４
間に印加する電圧に応じて、少なくとも赤、緑、青、
白、黒に変化するように設定している。

【００２６】すなわち、このカラー液晶表示装置におい
ては、液晶セル１０の液晶分子のツイスト角と、この液
晶セル１０のΔｎｄの値と、一対の偏光板２１，２２の
透過軸の向きとを、次のような向きにして配置してい
る。

【００２７】図２のように、液晶セル１０の一方の基
板、例えば裏面側基板１１の近傍における液晶分子配向
方向（配向膜１５のラビング方向）１１ａは、液晶セル
１０の横軸Ｓに対して右回りに所定角度αずれた方向、
他方の表面側基板１２の近傍における液晶分子配向方向
（配向膜１６のラビング方向）１２ａは、前記横軸Ｓに
対して左回りに所定角度βずれた方向にあり、液晶分子
は、そのツイスト方向を破線矢印で示したように、裏面
側基板１１から表面側基板１２に向かって右回りに所定
のツイスト角φでツイスト配向している。

【００２８】前記横軸Ｓに対する各基板近傍の液晶分子
配向方向のずれ角α，βは、 α＝６０°±２．５°〜４５°±０．５° β＝６０°±２．５°〜４５°±０．５° であり、液晶分子のツイスト角φは、φ＝６０°±５°
〜９０°±５°である。また、液晶セル１０のΔｎｄの
値は、８００ｎｍ〜１１００ｎｍである。

【００２９】そして、前記液晶セル１０の裏面側基板１
１の近傍における液晶分子配向方向１１ａを０°の方向
とすると、液晶セル１０の裏面側基板１１に隣接する裏
側偏光板２１の透過軸２１ａは、前記液晶分子のツイス
ト方向と逆方向に所定角度θ1 ずれた方向にあり、液晶
セル１０の表面側基板１２に隣接する表側偏光板２２の
透過軸２２ａは、前記液晶分子のツイスト方向と逆方向
に所定角度θ2 ずれた方向にある。

【００３０】上記０°の方向に対する各偏光板２１，２
２の透過軸２１ａ，２２ａのずれ角θ1 ，θ2 は、 θ1 ＝１３５°±３°〜１５０°±３° θ2 ＝ ５１°±３°〜 ７０°±３° である。

【００３１】このカラー液晶表示装置は、液晶セル１０
の液晶層の複屈折作用と一対の偏光板２１，２２の偏光
作用とを利用して光を着色するもので、このカラー液晶
表示装置においては、図示しないバックライトからの光
（白色光）が、まず裏側偏光板２１を透過して直線偏光
となり、その直線偏光が、液晶セル１０を通る過程でそ
の液晶層の複屈折作用により偏光状態を変えられ、各波
長光がそれぞれ偏光状態の異なる楕円偏光となった光と
なって表側偏光板２２に入射して、この表側偏光板２２
を透過した出射光が、その光を構成する各波長光の光強
度の比に応じた色の着色光になる。

【００３２】そして、前記液晶セル１０の液晶層の複屈
折作用は、この液晶層への印加電圧に応じた液晶分子の
配向状態の変化によって変化し、それにともなって前記
表側偏光板２２に入射する光の偏光状態が変化するた
め、この表側偏光板２２を透過する各波長光の光強度の
比に応じて光の着色が変化する。

【００３３】すなわち、液晶セル１０の両基板１１，１
２の電極１３，１４間に電圧を印加すると、液晶分子が
ツイスト配向状態を保ちつつ立上がり配向し、この液晶
分子の立上がり角が大きくなるのにつれて液晶層の複屈
折作用が小さくなるが、液晶セル１０の液晶層の複屈折
作用が変化すると、液晶セル１０を透過して表側偏光板
２２に入射する光の偏光状態が変化するため、この表側
偏光板２２を透過する各波長光の光強度の比に応じて光
の着色が変化する。

【００３４】このように、このカラー液晶表示装置の出
射光の色、つまり表示色は、上記液晶セル１０の両基板
１１，１２の電極１３，１４間に印加する電圧に応じて
変化する。

【００３５】このカラー液晶表示装置において得られる
表示色、つまり１つの画素で表示できる色は、入射光が
白色光であるときで、少なくとも赤、緑、青の三原色
と、ほぼ無彩色の明表示である白と、ほぼ無彩色の暗表
示である黒であり、液晶セル１０の電極１３，１４間に
印加する電圧を高くしてゆくのにともなって、赤→緑→
青→白→黒の順に変化する。

【００３６】また、このカラー液晶表示装置における表
示のコントラスト、つまり、白の表示状態における出射
率と、黒の表示状態における出射率との比は、約１００
以上である。

【００３７】このような表示色とコントラストは、液晶
セル１０の液晶分子のツイスト角φおよびΔｎｄと、液
晶セル１０の裏面側基板１１の近傍における液晶分子の
配向方向１１ａ（０°の方向）に対する裏側偏光板２１
および表側偏光板２２の透過軸２１ａ，２２ａのずれ角
θ1 ，θ2 が、 φ＝６０°±５°〜９０°±５° Δｎｄ＝８００ｎｍ〜１１００ｎｍ θ1 ＝１３５°±３°〜１５０°±３° θ2 ＝ ５１°±３°〜 ７０°±３° であることを条件として得られるものであり、これらの
条件が前記範囲を外れると、その度合が大きくなるのに
つれて、コントラスト、表示色の順で表示品質が悪くな
る。

【００３８】したがって、このカラー液晶表示装置によ
れば、カラーフィルタを用いずに光を着色するととも
に、同じ画素で複数の色を表示し、しかも、コントラス
トを高くするとともに、表示の基本である白と黒および
赤、緑、青の三原色を表示して、鮮明でかつ色彩の豊か
な多色カラー表示を実現することができる。

【００３９】なお、上記カラー液晶表示装置は、その表
面側と裏面側とを逆にして、つまり光の入射面と出射面
とを逆にして使用することも可能であり、その場合で
も、同様な効果を得ることができる。

【００４０】

【実施例】次に、この発明の具体的な実施例を説明す
る。 ［第１の実施例］図１および図２に示した構成のカラー
液晶表示装置において、液晶セル１０の液晶分子のツイ
スト角φを６０°±５°、Δｎｄの値を９７０ｎｍ±２
０ｎｍとするとともに、０°の方向、つまり液晶セル１
０の裏面側基板１１の近傍における液晶分子配向方向１
１ａに対して、入射側の偏光板である裏側偏光板２１の
透過軸２１ａを、液晶分子のツイスト方向と逆方向にθ
1 ＝１４０°±３°〜１５０°±３°の方向、出射側の
偏光板である表偏光板２２の透過軸２２ａを、液晶分子
のツイスト方向と逆方向にθ2 ＝６０°±３°〜７０°
±３°の方向に設定した。

【００４１】図３および図４は、液晶セル１０の液晶分
子ツイスト角φおよびΔｎｄの値と、裏側偏光板２１お
よび表偏光板２２の透過軸２１ａ，２２ａの０°の方向
に対するずれ角θ1 ，θ2 を上記の範囲に設定した４種
類のカラー液晶表示装置 I，II，III ，IVの表示色の変
化を示すａ^* −ｂ^* 色度図である。

【００４２】これらの表示装置 I，II，III ，IVは、液
晶セル１０の液晶分子ツイスト角φおよびΔｎｄと、裏
側偏光板２１および表偏光板２２の透過軸２１ａ，２２
ａの０°の方向に対するずれ角θ1 ，θ2 を次のように
設定したものである。

【００４３】［表示装置I ］ φ＝６０°±５° Δｎｄ＝９７０ｎｍ±２０ｎｍ θ1 ＝１４０°±３° θ2 ＝ ６０°±３° ［表示装置II］ φ＝６０°±５° Δｎｄ＝９７０ｎｍ±２０ｎｍ θ1 ＝１５０°±３° θ2 ＝ ６０°±３° ［表示装置III ］ φ＝６０°±５° Δｎｄ＝９７０ｎｍ±２０ｎｍ θ1 ＝１４０°±３° θ2 ＝ ７０°±３° ［表示装置IV］ φ＝６０°±５° Δｎｄ＝９７０ｎｍ±２０ｎｍ θ1 ＝１５０°±３° θ2 ＝ ７０°±３° これらの表示装置 I，II，III ，IVの表示色の変化を説
明すると、図３において、I は表示装置I の表示色変
化、IIは表示装置IIの表示色変化であり、図４におい
て、III は表示装置III の表示色変化、IVは表示装置IV
の表示色変化である。

【００４４】この図３および図４のように、上記各表示
装置 I，II，III ，IVはいずれも、液晶セル１０の電極
１３，１４間に電圧を印加していない初期状態での表示
色が若干黄色味を帯びた緑であり、液晶セル１０の電極
１３，１４間に電圧を印加するとその印加電圧を高くし
てゆくのにともなって表示色が、緑（Ｇ）→青（Ｂ）→
赤（Ｒ）→白→黒の順に変化する。この緑、青、赤、
白、黒の表示は、いずれも色純度（白および黒では無彩
色度）が高い鮮明な表示である。

【００４５】また、上記各表示装置 I，II，III ，IV
の、白の表示状態における出射率Ｔwhite と黒の表示状
態における出射率Ｔblack およびコントラストＣＲ（Ｔ
white／Ｔblack ）は次の通りである。ここで、出射率
Ｔwhite ，Ｔblack は、表示装置への入射光量に対する
出射光量の割合である。

【００４６】［表示装置I ］ Ｔwhite ＝３０．８ （％） Ｔblack ＝ ０．２６（％） ＣＲ＝約１１９ ［表示装置II］ Ｔwhite ＝３２．９ （％） Ｔblack ＝ ０．３３（％） ＣＲ＝約１００ ［表示装置III ］ Ｔwhite ＝２７．２ （％） Ｔblack ＝ ０．２１（％） ＣＲ＝約１２９ ［表示装置IV］ Ｔwhite ＝３０．３ （％） Ｔblack ＝ ０．１４（％） ＣＲ＝約２１６ このように、上記各表示装置 I，II，III ，IVは、いず
れも、表示のコントラストが約１００以上であり、なか
でも、表示装置IVは、ＣＲ＝約２１６と、非常に高いコ
ントラストを示す。

【００４７】したがって、コントラストの面からいえ
ば、この第１の実施例のように、液晶セル１０の液晶分
子のツイスト角φを６０°±５°、Δｎｄの値を９７０
ｎｍ±２０ｎｍとする場合は、液晶セル１０の裏面側基
板１１の近傍における液晶分子配向方向１１ａに対し
て、裏側偏光板２１の透過軸２１ａを、液晶分子のツイ
スト方向と逆方向に１５０°±３°の方向、表偏光板２
２の透過軸２２ａを、液晶分子のツイスト方向と逆方向
にθ2 ＝７０°±３°の方向に設定するのが、より望ま
しい。

【００４８】［第２の実施例］図１および図２に示した
構成のカラー液晶表示装置において、液晶セル１０の液
晶分子のツイスト角φを７５°±５°、Δｎｄの値を９
５０ｎｍ±２０ｎｍ〜１０００ｎｍ±２０ｎｍとすると
ともに、０°の方向、つまり液晶セル１０の裏面側基板
１１の近傍における液晶分子配向方向１１ａに対して、
入射側の偏光板である裏側偏光板２１の透過軸２１ａ
を、液晶分子のツイスト方向と逆方向にθ1 ＝１４２．
５°±３°の方向、出射側の偏光板である表偏光板２２
の透過軸２２ａを、液晶分子のツイスト方向と逆方向に
θ2 ＝６２．５°±３°の方向に設定した。

【００４９】図５は、液晶セル１０の液晶分子ツイスト
角φおよびΔｎｄの値と、裏側偏光板２１および表偏光
板２２の透過軸２１ａ，２２ａの０°の方向に対するず
れ角θ1 ，θ2 を上記の範囲に設定した２種類のカラー
液晶表示装置 V，VIの表示色の変化を示すａ^* −ｂ^* 色
度図である。

【００５０】これらの表示装置 V，VIは、液晶セル１０
の液晶分子ツイスト角φおよびΔｎｄと、裏側偏光板２
１および表偏光板２２の透過軸２１ａ，２２ａの０°の
方向に対するずれ角θ1 ，θ2 を次のように設定したも
のである。

【００５１】［表示装置V ］ φ＝７５°±５° Δｎｄ＝９５０ｎｍ±２０ｎｍ θ1 ＝１４２．５°±３° θ2 ＝ ６２．５°±３° ［表示装置VI］ φ＝７５°±５° Δｎｄ＝１０００ｎｍ±２０ｎｍ θ1 ＝１４２．５°±３° θ2 ＝ ６２．５°±３° これらの表示装置 V，VIの表示色の変化を説明すると、
図５において、 Vは表示装置V の表示色変化、VIは表示
装置VIの表示色変化である。この図５のように、上記各
表示装置 V，VIはいずれも、液晶セル１０の電極１３，
１４間に電圧を印加していない初期状態での表示色が若
干黄色味を帯びた緑であり、液晶セル１０の電極１３，
１４間に電圧を印加するとその印加電圧を高くしてゆく
のにともなって表示色が、緑（Ｇ）→青（Ｂ）→赤
（Ｒ）→白→黒の順に変化する。この緑、青、赤、白、
黒の表示は、いずれも色純度（白および黒では無彩色
度）が高い鮮明な表示である。

【００５２】また、上記各表示装置 V，VIの、白の表示
状態における出射率Ｔwhite と黒の表示状態における出
射率Ｔblack およびコントラストＣＲ（Ｔwhite ／Ｔbl
ack）は次の通りである。ここで、出射率Ｔwhite ，Ｔb
lack は、表示装置への入射光量に対する出射光量の割
合である。

【００５３】［表示装置V ］ Ｔwhite ＝２１．４ （％） Ｔblack ＝ ０．１２（％） ＣＲ＝約１７８ ［表示装置VI］ Ｔwhite ＝２１．５ （％） Ｔblack ＝ ０．１１（％） ＣＲ＝約１９５ このように、上記各表示装置 V，VIは、いずれも、非常
に高いコントラストを示す。

【００５４】［第３の実施例］図１および図２に示した
構成のカラー液晶表示装置において、液晶セル１０の液
晶分子のツイスト角φを９０°±５°、Δｎｄの値を９
２０ｎｍ±２０ｎｍ〜９６０ｎｍ±２０ｎｍとするとと
もに、０°の方向、つまり液晶セル１０の裏面側基板１
１の近傍における液晶分子配向方向１１ａに対して、入
射側の偏光板である裏側偏光板２１の透過軸２１ａを、
液晶分子のツイスト方向と逆方向にθ1＝１３５°±３
°の方向、出射側の偏光板である表偏光板２２の透過軸
２２ａを、液晶分子のツイスト方向と逆方向にθ2 ＝５
１°±３°の方向に設定した。

【００５５】図６は、液晶セル１０の液晶分子ツイスト
角φおよびΔｎｄの値と、裏側偏光板２１および表偏光
板２２の透過軸２１ａ，２２ａの０°の方向に対するず
れ角θ1 ，θ2 を上記の範囲に設定した２種類のカラー
液晶表示装置 VII，VIIIの表示色の変化を示すａ^* −ｂ
^* 色度図である。

【００５６】これらの表示装置 VII，VIIIは、液晶セル
１０の液晶分子ツイスト角φおよびΔｎｄと、裏側偏光
板２１および表偏光板２２の透過軸２１ａ，２２ａの０
°の方向に対するずれ角θ1 ，θ2 を次のように設定し
たものである。

【００５７】［表示装置VII ］ φ＝９０°±５° Δｎｄ＝９２０ｎｍ±２０ｎｍ θ1 ＝１３５°±３° θ2 ＝ ５１°±３° ［表示装置VIII］ φ＝９０°±５° Δｎｄ＝９６０ｎｍ±２０ｎｍ θ1 ＝１３５°±３° θ2 ＝ ５１°±３° これらの表示装置 VII，VIIIの表示色の変化を説明する
と、図６において、 VIIは表示装置VII の表示色変化、
VIIIは表示装置VIIIの表示色変化である。この図６のよ
うに、上記各表示装置 VII，VIIIはいずれも、液晶セル
１０の電極１３，１４間に電圧を印加していない初期状
態での表示色が若干黄色味を帯びた緑であり、液晶セル
１０の電極１３，１４間に電圧を印加するとその印加電
圧を高くしてゆくのにともなって表示色が、緑（Ｇ）→
青（Ｂ）→赤（Ｒ）→白→黒の順に変化する。この緑、
青、赤、白、黒の表示は、いずれも色純度（白および黒
では無彩色度）が高い鮮明な表示である。

【００５８】また、上記各表示装置 VII，VIIIの、白の
表示状態における出射率Ｔwhite と黒の表示状態におけ
る出射率Ｔblack およびコントラストＣＲ（Ｔwhite ／
Ｔblack ）は次の通りである。ここで、出射率Ｔwhite
，Ｔblack は、表示装置への入射光量に対する出射光
量の割合である。

【００５９】［表示装置VII ］ Ｔwhite ＝１３．３ （％） Ｔblack ＝ ０．０７（％） ＣＲ＝約１９０ ［表示装置VIII］ Ｔwhite ＝１４．３ （％） Ｔblack ＝ ０．０６（％） ＣＲ＝約２３８ このように、上記各表示装置 VII，VIIIは、上述した第
１および第２の実施例のカラー液晶表示装置に比べる
と、白の表示状態における出射率Ｔwhite が低いが、黒
の表示状態における出射率Ｔblack が充分小さいため、
非常に高いコントラストを示すとともに、黒がより鮮明
になる。

【００６０】［発明の他の実施形態］なお、図１および
図２に示したカラー液晶表示装置は、バックライトから
の光を利用して表示するものであるが、この発明は、自
然光や室内照明光等の外光を利用し、表面側から入射す
る光を裏面側に配置した反射板で反射させて表示する反
射型のカラー液晶表示装置にも適用できることはもちろ
んである。

【００６１】この反射型のカラー液晶表示装置において
は、表側の偏光板を透過して入射した直線偏光が、液晶
セルを通る過程でその液晶層の複屈折作用により偏光状
態を変えられ、各波長光がそれぞれ偏光状態の異なる楕
円偏光となった光となって裏側の偏光板に入射して、こ
の裏側偏光板を透過した光が、その光を構成する各波長
光の光強度の比に応じた色の着色光になり、この着色光
が反射板で反射され、前記裏側偏光板と液晶セルと表側
偏光板とを順に透過して表示装置の表面側に出射する。

【００６２】なお、反射板で反射された着色光は、表面
側に出射する過程で、液晶セルの液晶層により入射時と
は逆の経路で複屈折作用を受け、前記着色光とほぼ同じ
波長成分をもった光として表面側偏光板から出射する。
このため、表面側偏光板を透過して出射する光は、反射
板で反射された光とほとんど変わらない着色光である。

【００６３】そして、この反射型のカラー液晶表示装置
においても、液晶セルの液晶分子ツイスト角が６０°±
５°〜９０°±５°、Δｎｄの値が８００ｎｍ〜１１０
０ｎｍであり、かつ、液晶セルの一方の基板の近傍にお
ける液晶分子の配向方向に対して、前記液晶セルの一方
の基板に隣接する第１の偏光板の透過軸が、前記液晶分
子のツイスト方向と逆方向に１３５°±３°〜１５０°
±３°の方向、液晶セルの他方の基板に隣接する第２の
偏光板の透過軸が、前記液晶分子のツイスト方向と逆方
向に５１°±３°〜７０°±３°の方向にあれば、コン
トラストを高くするとともに、表示の基本である白と黒
および赤、緑、青の三原色を表示して、鮮明でかつ色彩
の豊かな多色カラー表示を実現することができる。

【００６４】なお、この場合も、入射光が白色光である
ときの出射光の色は、前記液晶セルの両基板の電極間に
印加する電圧を高くしてゆくのにともなって、緑→青→
赤→白→黒の順に変化する。

【００６５】さらに、図１に示した液晶セル１０はアク
ティブマトリックス型のものであるが、この液晶セル
は、単純マトリックス型のものであっても、セグメント
型のものであってもよい。

【００６６】

【発明の効果】この発明のカラー液晶表示装置によれ
ば、カラーフィルタを用いずに光を着色するとともに、
同じ画素で複数の色を表示し、しかも、コントラストを
高くするとともに、表示の基本である白と黒および赤、
緑、青の三原色を表示して、鮮明でかつ色彩の豊かな多
色カラー表示を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態によるカラー液晶表示装
置の断面図。

【図２】同カラー液晶表示装置における液晶セルの液晶
分子配向状態と各偏光板の透過軸の向きを装置の表面側
から見た図。

【図３】第１の実施例による表示装置I および表示装置
IIの表示色の変化を示すａ^* −ｂ^* 色度図。

【図４】第１の実施例による表示装置III および表示装
置IVの表示色の変化を示すａ^*−ｂ^* 色度図。

【図５】第２の実施例による表示装置V および液晶表示
装置VIの表示色の変化を示すａ^* −ｂ^* 色度図。

【図６】第３の実施例による表示装置VII および液晶表
示装置VIIIの表示色の変化を示すａ^* −ｂ^* 色度図。

【符号の説明】

１０…液晶セル １１ａ…裏面側基板の近傍における液晶分子配向方向 １２ａ…表面側基板の近傍における液晶分子配向方向 ２１，２２…偏光板 ２１ａ，２２ａ…透過軸

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極を形成した一対の基板間に液晶を挟持
   した液晶セルと、この液晶セルをはさんで配置された一
   対の偏光板とを備え、 前記液晶セルの液晶の分子が、一方の基板側から他方の
   基板側に向かって６０°±５°〜９０°±５°のツイス
   ト角で所定の方向にツイスト配向しているとともに、こ
   の液晶セルの液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの
   積Δｎｄの値が８００ｎｍ〜１１００ｎｍであり、 かつ、前記液晶セルの一方の基板の近傍における液晶分
   子の配向方向に対して、前記液晶セルの一方の基板に隣
   接する第１の偏光板の透過軸が、前記液晶分子のツイス
   ト方向と逆方向に１３５°±３°〜１５０°±３°の方
   向、前記液晶セルの他方の基板に隣接する第２の偏光板
   の透過軸が、前記液晶分子のツイスト方向と逆方向に５
   １°±３°〜７０°±３°の方向にあることを特徴とす
   るカラー液晶表示装置。
2. 【請求項２】入射光が白色光であるときの出射光の色
   が、液晶セルの両基板の電極間に印加する電圧を高くし
   てゆくのにともなって、緑→青→赤→白→黒の順に変化
   す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。
3. 【請求項３】液晶セルの液晶分子のツイスト角が６０°
   ±５°、Δｎｄの値が９７０ｎｍ±２０ｎｍであり、前
   記液晶セルの一方の基板の近傍における液晶分子の配向
   方向に対して、第１の偏光板の透過軸が１４０°±３°
   〜１５０°±３°の方向、第２の偏光板の透過軸が６０
   °±３°〜７０°±３°の方向にあることを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載のカラー液晶表示装置。
4. 【請求項４】液晶セルの液晶分子のツイスト角が７５°
   ±５°、Δｎｄの値が９５０ｎｍ±２０ｎｍ〜１０００
   ｎｍ±２０ｎｍであり、前記液晶セルの一方の基板の近
   傍における液晶分子の配向方向に対して、第１の偏光板
   の透過軸が１４２．５°±３°の方向、第２の偏光板の
   透過軸が６２．５°±３°の方向にあることを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載のカラー液晶表示装
   置。
5. 【請求項５】液晶セルの液晶分子のツイスト角が９０°
   ±５°、Δｎｄの値が９２０ｎｍ±２０ｎｍ〜９６０ｎ
   ｍ±２０ｎｍであり、前記液晶セルの一方の基板の近傍
   における液晶分子の配向方向に対して、第１の偏光板の
   透過軸が１３５°±３°の方向、第２の偏光板の透過軸
   が５１°±３°の方向にあることを特徴とする請求項１
   または請求項２に記載のカラー液晶表示装置。