JPH09185075A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示色に応じた位置ずれを解消するととも
に、単色の階調表示及び多色表示を容易に行うようにす
る。 【解決手段】 複屈折制御方式の液晶表示装置におい
て、画素電極１を面積の大きい第１電極１０と面積の小
さい第２電極２０とで構成し、第１電極１０に画素の主
要色を表示するように分担させ、第２電極２０に主要色
を補足する同色系統の従属色を表示するように分担させ
る。第２電極２０に印加する電圧を変えて従属色を変え
ることにより、画素全体の階調を変化させる。この場
合、画素の中心位置が主要色で定まるので、主要色が異
なる場合でも細かい画像の位置ずれを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は液晶表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】カラー画像を表示する液晶表示装置に
は、大きく分けて、分光特性を利用するものと液晶の楕
円偏光性を利用し複数の色を表示する複屈折制御方式
（ＥＣＢ）のものがある。分光特性を利用した液晶表示
装置には、カラー偏光板を用いたものやゲストホスト型
液晶を用いるものがあるが、カラーフィルタを用いたも
のが多い。この場合、１つの画素に対してその表示面を
横（主走査方向）又は縦（副走査方向）に等分に分割す
る長方形の３つの電極を設け、各電極に対応させてＲ、
Ｂ、Ｇの３原色のカラーフィルタを配置する。そして、
各画素に対応する画像信号に応じて各電極に電圧を印加
する。この場合、電圧を印加する電極の組み合わせに応
じて色相が決定し、印加する電圧値に応じて階調が決定
する。一方、複屈折制御方式の液晶表示装置には、液晶
のみの楕円偏光性を利用するものと液晶及び位相差板の
楕円偏光性を利用するものがある。いずれの場合も各画
素ごとに１つの電極を配置して、電極に印加する電圧値
による偏光効果でその画素の色相を変化させる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｒ、
Ｇ、Ｂカラーフィルタにそれぞれ対応する３つの画素電
極を１画素とした液晶表示装置においては、例えば原色
で小さな文字等を表示した場合に、表示色によって位置
ずれが発生するという問題があった。すなわち、Ｒ、
Ｂ、Ｇの順にカラーフィルタが配置されているとする
と、Ｒのみの表示色の文字とＧのみの表示色の文字とで
は画素の表示する位置が３分の２ずれてしまう。一方、
楕円偏光性を利用した液晶表示装置においては、印加す
る電圧値に応じた複屈折による楕円偏光作用によって色
相を変化させるが、図２に示すようなＣＩＥ色度図にお
いて、液晶に印加される電圧Ｖ０〜Ｖ６だけでは表示色
の数に制限があり、また、各Ｖｎ〜Ｖｎ＋１（ｎは０か
ら６までのいずれか）間の電位差は電圧生成回路の都合
上全て同一に設定しているので、本来表示したい色が色
度図上の電圧軌線上にあっても、そこに印加電圧Ｖ０〜
Ｖ７のいずれかがないために表示できないといった問題
があった。さらに、わずかな電位差で色相が変わってし
まうので、同一色での階調表示が極めて困難であった。
この発明の課題は、表示色に応じた位置ずれを解消する
とともに、単色の階調表示及び多色表示を容易に行うよ
うにすることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この請求項１に記載の発
明は、一対の基板間に液晶が封止され、画素毎に表示を
行う液晶表示素子において、前記一対の基板の一方に
は、画素の一辺を含む一部或いは画素の内部に切り抜き
部を有する第１電極と、前記切り抜き部に配置され前記
画素の一辺を除く周囲が前記第１電極に包囲された、或
いは前記切り抜き部に配置され周囲が前記第１電極に包
囲された第２電極と、からなる画素電極を有する構成に
なっている。このような構成の画素電極を楕円偏光性を
利用した液晶表示装置に適用した場合には、第１電極又
は第２電極のいずれか一方の電極に画素の主要色の表示
を分担させ、他方の電極にその主要色を補足する同系統
色の従属色の表示を分担させることができ、他方の電極
に印加する電圧値を変化させて従属色の表示色を変化さ
せ、主要色である単色の階調表現を容易に行うことがで
きる。あるいは、第１電極に画素の主要色を表示するよ
うに分担させ、第２電極に主要色を補足する異なる色系
統の従属色を表示するように分担させることにより、き
め細かな多色表示が可能となる。また、一方の電極に印
加する電圧値の変化によって主要色の表示色を変化でき
る。請求項２に記載の発明では、主要色を表示する一方
の電極は常に画素の中心位置に定まるので、主要色が異
なる表示或いは第１電極のみでは表示できない階調表示
の場合でも、小さい文字等のような細かい画像を実質的
に位置ずれすることなく表示することができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図６を参照してこの
発明の第１実施形態及び第２実施形態について説明す
る。まず、楕円偏光性を有する液晶及び楕円偏光性或い
は直線偏光性を有する偏光板を利用した反射型の液晶表
示装置を例に採り、この発明の第１実施形態を説明す
る。このような液晶表示装置は、液晶セルの表示面側の
ガラス基板に楕円偏光性を有する偏光板すなわち位相差
板を貼り付け、さらにその上面に直線偏光性を有する偏
光板を貼り付けている。一方、液晶セルの背面側のガラ
ス基板に直線偏光性を有する偏光板を貼り付け、さらに
その上面に反射板を貼り付けている。液晶セルは２枚の
ガラス基板の一方の内面に共通電極を他方の内面に画素
電極を形成し、各電極の上面に配向膜を形成したものを
シール材で貼り合わせて液晶を封入している。ここで、
液晶のみの複屈折だけでも着色は可能であるが、位相差
板を含めた偏光板を付加することにより液晶の楕円偏光
された光を偏光し、表示色相を制御することができる。

【０００６】次に、この発明の特徴である画素電極の構
造について説明する。この実施形態における液晶セルの
１画素の表示面に対応して画素電極１が形成されている
が、図１に示すように、画素電極１は第１電極１０及び
第２電極２０の２の電極で構成され、しかも第１電極１
０に形成された切り抜き部１１内に第２電極２０が入り
込んだ状態で形成されている。この場合、第１電極１０
の面積は第２電極２０の面積よりも大きく形成されてい
る。第１電極１０には主要色を配色するため液晶分子の
長軸を一方向に配向する第１駆動電圧が印加され、第２
電極２０には主要色を補足する異なる色系統の従属色を
配色するため或いは第１電極１０の表示色の階調を補足
するため、第１駆動電圧と異なり、液晶分子の長軸を他
の方向に配向する第２駆動電圧が印加され、液晶の楕円
偏光作用及び位相差板を含む偏光板による偏光作用によ
り複数の色を合成し、画素に表示される色及び輝度階調
を制御する。

【０００７】図２は、ＣＩＥ色度図において印加電圧に
対する色相の変化を示した図である。この図の２点鎖線
の領域において、ｘ＝０．３１０、ｙ＝０．３１６の点
を含む中央部が白であり、その周囲のほぼ放射状の領域
に赤、紫赤、…、青、…、緑、…黄、…、の色相が存在
する。また、各色相は２点鎖線に近づくほど階調（濃
度）が高くなり中央に近づくほど階調が低くなる。例え
ば、印加電圧をＶ０とすると表示色は白となり、印加電
圧をＶ３とすると表示色は紫赤となり、印加電圧をＶ４
とすると表示色は紫赤がかった薄い白となる。第１電極
１０及び第２電極２０によって１画素の色を表示する場
合、第１電極１０に画素の主要色を表示するように分担
させ、第２電極にその主要色を補足する同色系統の従属
色を表示するように分担させる。例えば、任意の画素の
主要色が紫赤である場合には、第１電極１０に電圧Ｖ３
を印加し、第２電極２０に電圧Ｖ０を印加すると、図３
（Ａ）に示すように、第１電極１０に対応する画素の部
分は紫赤の表示色となり、第２電極２０に対応する画素
の部分は白の表示色となる。この結果、この画素全体で
は高輝度の薄い紫赤の表示色に見えるので階調が高くな
る。あるいは、第１電極１０に電圧Ｖ３を印加し、第２
電極２０に電圧Ｖ４を印加すると、図３（Ｂ）に示すよ
うに、第１電極１０に対応する画素の部分は紫赤の表示
色となり、第２電極２０に対応する画素の部分はＶ０の
白色より薄い白の表示色となる。この結果、この画素全
体ではやや薄い紫赤の表示色に見えるので階調は図３
（Ａ）に比べやや低くなる。またあるいは、第１電極１
０及び第２電極２０にともに電圧Ｖ３を印加すると、図
３（Ｃ）に示すように、第１電極１０及び第２電極２０
に対応する画素の部分、すなわち１画素全体が紫赤の表
示色となるので輝度が低くなり階調は最も低くなる。ま
た、図２に示すように、それぞれ所定の色を表示させる
電圧Ｖ０、Ｖ１と異なる色を表示させる電圧Ｖ１２の表
示色を配色したい場合、第１電極１０にＶ０を印加し、
第２電極２０に電圧Ｖ１を印加し、これらの表示色の合
成により実質的にＶ１２と同じ表示色を表示することが
できる。ここで、第１電極１０及び第２電極２０にそれ
ぞれ印加される電圧は連続する電圧Ｖｎ〜Ｖｎ＋１（ｎ
は０から６までのいずれか）でなくてもよい。

【０００８】このように、上記実施形態によれば、画素
電極１を面積の大きい第１電極１０と面積の小さい第２
電極２０とで構成し、第１電極１０に画素の主要色を表
示するように分担させ、第２電極２０に主要色を補足す
る同色系統の従属色を表示するように分担させることに
より、第２電極２０に印加する電圧を変えてその主要色
の階調を変化させることができる。また、第１電極１０
に印加する電圧値の変化によって主要色の表示色を変化
でき、しかも第２電極２０にいかなる電圧が印加されて
も、画素の四隅及び周縁の大部分は主要色を表示する第
１電極１０で構成されているので、多階調表示において
表示領域が実質的に位置ずれを生じることがない。ある
いは、第１電極１０に画素の主要色を表示するように分
担させ、第２電極２０に主要色を補足する異なる色系統
の従属色を表示するように分担させることにより、きめ
細かな多色表示が可能となる。この場合、主要色の表示
色を変化しても、画素の四隅及び周縁の大部分が第１電
極１０で構成されているので、第２電極２０が色表示を
行うか否かにかかわらず、多色表示において表示領域が
実質的に位置ずれを生じることがない。すなわち、第２
電極２０は、その４辺のうちの３辺から相対的に面積の
大きい第１電極１０の表示の干渉を受けているので、第
２電極２０による位置ずれが実質的にない極めて多色、
多階調具合の良好な表示が実現できる。

【０００９】図４及び図５は第１実施形態の変形例であ
り、画素電極の構成を３つの電極で構成するものであ
る。すなわち、図４に示すように、中心位置がＰ０の１
つの第１電極１０に形成された、中心位置がそれぞれＰ
２、Ｐ３の２つの切り抜き部１１及び１２に、２つの第
２電極２１及び２２がそれぞれ入り込むように形成され
ている。この場合、第１電極１０の面積は各第２電極２
１又は２２の面積よりも大きく形成されている。そし
て、第１電極１０が主要色を表示するように分担させ、
第２電極２１及び２２がその主要色を補足する従属色を
表示するように分担させる。この場合、第２電極２１及
び２２は独立して電圧を印加して異なる色を表示させる
構成でもよく、両方同時に同じ電圧を印加して同じ色を
表示させる構成でもよい。このような電極構造にするこ
とにより、第１電極１０に画素の主要色を表示するよう
に分担させ、第２電極２１及び２２に主要色を補足する
同色系統の従属色を表示するように分担させることによ
り、第２電極２１及び２２に印加する電圧を変えてその
主要色の階調をより一層変化させることができる。ま
た、第２電極２１及び２２の表示色にかかわらず、表示
色が表示される中心位置は実質的に中心位置Ｐ０である
ので、表示色が異なる場合でも小さい文字等のような細
かい画像の位置ずれを防止することができる。あるい
は、第１電極１０に画素の主要色を表示するように分担
させ、第２電極２１及び２２に主要色を補足するそれぞ
れ異なる色系統の従属色を表示するように分担させるこ
とにより、より一層きめ細かな多色表示が可能となる。
この場合にも、主要色の表示色を変化でき、画素の表示
中心位置が常にＰ０であるので、主要色が異なる場合で
も小さい文字等のような細かい画像の位置ずれが発生す
ることがない。

【００１０】なお、上記第１実施形態では第１電極の面
積を第２電極の面積よりも大きくなるような構成とした
が、逆に、切り抜き部内にある第２電極の面積を第１電
極の面積よりも大きくなるような構成としてもよい。こ
の場合には、第２電極に主要色を表示するように分担さ
せ、第１電極に従属色を表示するように分担させる。

【００１１】次に、カラーフィルタを使用した液晶表示
装置を例に採り、この発明の第２実施形態について説明
する。この第２実施形態における画素電極の構造は、１
画素電極を３つ又は４つの電極で構成し、３つの電極構
造の場合には各電極に対応してＲＢＧのカラーフィルタ
を形成し、４つの電極構造の場合にはＲＢＧのカラーフ
ィルタ及び無彩色フィルタを形成する。この場合には、
各電極がほぼ同一面積となるように形成する。もっと
も、各電極の幾何学的な面積が同一である必要はなく、
視覚的にほぼ同一面積に形成すればよい。さらに、例え
ば１画素電極を３つの電極で構成する場合には、第１実
施形態における図４又は図５と同様に、１つの電極の切
り抜き部に他の電極が入り込むように形成する。ここ
で、図４の電極構造を援用して、３つの電極構造でＲＢ
Ｇのカラーフィルタを用いた場合の表示状態について説
明する。この場合において、第１電極１０並びに第２電
極２１及び２２は視覚的ほぼ同じ面積で形成されている
ものとし、かつ、第１電極１０に対応してＲカラーフィ
ルタが、第２電極２１に対応してＢカラーフィルタが、
第２電極２２に対応してＧカラーフィルタがそれぞれ形
成されているものとする。いま、第１電極１０のみに電
圧が印加された場合には、表示色は赤の単色で視覚的な
画素の中心位置はＰ０となる。一方、第２電極２１のみ
に電圧が印加された場合には、表示色は青の単色で視覚
的な画素の中心位置はＰ２となる。同様に、第２電極２
２のみに電圧が印加された場合には、表示色は緑の単色
で視覚的な画素の中心位置はＰ３となる。また、３つの
すべての電極に電圧が印加された場合には、表示色は白
で視覚的な画素の中心位置は実質的にＰ０となる。した
がって、表示色が異なる場合でも画素の視覚的な中心位
置の変動がほとんどない。また、各電極に印加する電圧
値を変化させると、電圧値に応じて光の強度すなわち輝
度が変化する。図６に印加電圧に対する輝度Ｙの特性を
示す。したがって、各画素電極ごとに印加電圧を変化さ
せることにより単色の階調を変化させる。

【００１２】このように、上記第２実施形態によれば、
画素電極を構成する複数の電極のうちいずれか１つの電
極に電圧が印加され、単色の表示がなされた場合におい
て、任意の単色表示の画素中心位置と他の単色表示の画
素中心位置の間の変動が実質的にないので、表示色が異
なる場合でも小さい文字等のような細かい画像の位置ず
れがほとんどない。さらに、各電極に印加する電圧値の
変化に応じて表示色の輝度が変わるので、単色の階調表
示及び多色表示を容易に行うことができる。

【００１３】なお、上記第１及び第２実施形態では、第
１電極の切り抜き部が外側に開口して形成され、その切
り抜き部に第２電極が入り込むような構造としたが、外
側に開口部をもたず第１電極の内部に１つ又は複数の切
り抜き部を形成し、その切り抜き部に対応して島状に１
つ又は複数の第２電極を形成するようにしてもよい。す
なわち、第２電極の周囲を第１電極が囲むような電極構
造にしてもよい。また、これらの第１電極及び第２電極
には、それぞれＴＦＴ等のスイッチング素子を接続して
もよい。このような電極構造を複屈折を利用した液晶表
示装置に適用した場合、第１電極又は第１電極の中央部
に形成された切り抜き部に形成された第２電極のいずれ
か一方の電極の面積を他方の電極の面積よりも大きくし
て、面積の大きい方の電極に主要色を分担させ、面積の
小さい電極に従属色を分担させる。このような構成によ
り、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。一
方、このような電極構造をカラーフィルタを利用した液
晶表示装置に適用した場合、各電極の視覚的な面積をほ
ぼ同じに形成することにより、第２実施形態と同様の効
果を得ることができる。また、上記第１及び第２実施形
態は、反射型、透過型いずれでもよく、直線偏光性の偏
光板のみを用いても楕円偏光性の位相差板のみを用いて
もよい。

【００１４】

【発明の効果】この発明によれば、楕円偏光性を利用し
た液晶表示装置に適用した場合、第１電極又は第２電極
のいずれか一方の電極に画素の主要色の表示を分担さ
せ、他方の電極にその主要色を補足する同系統色の従属
色の表示を分担させることにより、他方の電極に印加す
る電圧値を変化させて従属色の明度を変化させ、主要色
である単色の階調表現を容易に行うことができる。ある
いは、第１電極に画素の主要色を表示するように分担さ
せ、第２電極に主要色を補足する異なる色系統の従属色
を表示するように分担させることにより、きめ細かな多
色表示が可能となる。また、一方の電極に印加する電圧
値の変化によって主要色の表示色を変化でき、しかも複
屈折制御方式の特徴により画素の中心位置が主要色で一
義的に定まるので、主要色が異なる場合でも小さい文字
等のような細かい画像の位置ずれを防止することができ
る。一方、カラーフィルタを利用した液晶表示装置に適
用した場合、画素電極を構成する複数の電極のうちいず
れか１つの電極に電圧が印加され、単色の表示がなされ
た場合において、任意の単色表示の画素中心位置と他の
単色表示の画素中心位置の間の変動が実質的にないの
で、表示色が異なる場合でも小さい文字等のような細か
い画像の位置ずれを防止することができる。さらに、各
電極に印加する電圧値の変化に応じて表示色の輝度が変
わるので、単色の階調表現を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態における電極構造を示
す図。

【図２】第１実施形態における印加電圧に対する表示色
の変化を示すＣＩＥ色度図。

【図３】図１の電極構造における印加電圧に対する表示
色の変化を示す図。

【図４】第１実施形態の変形例の電極構造を示す図。

【図５】第１実施形態の他の変形例の電極構造を示す
図。

【図６】この発明の第２実施形態における印加電圧に対
する階調の変化を示す図。

【符号の説明】

１ 画素電極 １０ 第１電極 １１、１２ 切り抜き部 ２０、２１、２２ 第２電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板間に液晶が封止され、画素毎
   に表示を行う液晶表示素子において、 前記一対の基板の一方には、画素の一辺を含む一部或い
   は画素の内部に切り抜き部を有する第１電極と、前記切
   り抜き部に配置され前記画素の一辺を除く周囲が前記第
   １電極に包囲された、或いは前記切り抜き部に配置され
   周囲が前記第１電極に包囲された第２電極と、からなる
   画素電極を有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記画素電極は、前記画素の互いに異な
   る複数の辺のいずれかをそれぞれ一辺とし、前記第１電
   極を対称とした位置に設けられた複数の第２電極を有す
   ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記一対の基板の少なくとも一方の外側
   には偏光板が設けられ、前記第１電極又は前記第２電極
   のいずれか一方の電極は他方の電極より大きい面積で形
   成され、前記第１電極には前記液晶を一方向に配向する
   第１駆動電圧が印加され、前記第２電極には前記第１駆
   動電圧と異なり前記液晶を他の方向に配向する第２駆動
   電圧が印加され、前記液晶の楕円偏光作用及び前記偏光
   板による偏光作用により複数の色を合成し、前記画素に
   表示される色及び輝度を制御することを特徴とする請求
   項１記載の液晶表示装置。