JPH09265072A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH09265072A
JPH09265072A JP8312074A JP31207496A JPH09265072A JP H09265072 A JPH09265072 A JP H09265072A JP 8312074 A JP8312074 A JP 8312074A JP 31207496 A JP31207496 A JP 31207496A JP H09265072 A JPH09265072 A JP H09265072A
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display device
crystal display
polarizer
cell
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JP8312074A
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English (en)
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Ching Shan Li
チン・シャン・リ
Siu Ki Lee
シウ・キ・リー
Wai Leung Yu
ワイ・レオン・ユ
Kar Mun Wan
カー・ムン・ワン
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TERENSU RESURII JIYONSON
Varintelligent BVI Ltd
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BARINTERIJIENTO I Ltd BV
TERENSU RESURII JIYONSON
Varintelligent BVI Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 周辺光または人工光、特にネオン光の中で明
るくかつ歯切れのよい多色画像を発生することができる
液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 さまざまな色を発生するための液晶表示
装置（１００）は前面偏光子（１）と背面偏光子（８）
とを有する液晶セルを備え、背面偏光子は光学的に透過
性、反射性および／または透過反射性である。背面偏光
子が透過性または透過反射性である場合、広帯域のバッ
クライト（９）を設けて画質を改善してもよい。セルリ
ターデーションに変化を生じさせる電界の印加によりこ
の液晶表示装置においてさまざまな色を発生させる。一
実施例においては前面偏光子（１）および液晶セルの他
の素子との間にリターデーション層を設けてさまざまな
色を発生させている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明はディスプレイ装置、特にさまざま
な色を発生させるための液晶表示装置に関連する。
【０００２】このような装置は、通常多重化が可能でさ
まざまな電圧を発生することができる多重化可能ドライ
バを用いて選択的に多色を同時に発生させることができ
るが、それらの色は周辺光や人工的な光、特にネオン光
の中ではせいぜいほの暗く見える程度であるという欠点
がある。
【０００３】本発明の目的はこの欠点を軽減することで
ある。本発明によれば、さまざまな色を発生するための
液晶表示装置であって、前面偏光子と背面偏光子とを有
する液晶セルを備え、この背面偏光子は光学的に透過
性、反射性および／または透過反射性（transflective
）であるような液晶表示装置が提供される。
【０００４】偏光子は交換可能なものでもよく、そうす
れば背面偏光子を交換して動作において柔軟性のある適
応性のあるまたは調節可能なディスプレイ装置が提供で
きる。
【０００５】背面偏光子は透過反射性のものでもよく、
その場合大抵の背景の照明条件の下で、効果的で、明る
い表示が可能となる。
【０００６】前面偏光子に向かう方向に、背面偏光子に
入射する光を出すための光源を設けてもよい。
【０００７】これによってもカラー画像の作成が向上す
る。液晶セルは、各々電極を支持しかつセルの厚さであ
る「ｄ」を与えるスペーサで分離された１対の基板と、
セル内に注入された液晶を配向させるように塗布された
各電極を覆う配向層を備え、かつこの液晶セルは、液晶
の光学的異方性Δｎとセルの厚さ「ｄ」との積が１．４
から１．６μｍの範囲になるように形成されている。こ
れは最適明度の条件である。
【０００８】この装置における液晶のねじれ角は２３０
°から２５０°の範囲が可能で、好ましくは２４０°で
ある。
【０００９】配向層に隣接する液晶層は１°から１０°
の範囲の傾き角を有し得る。セルの厚さｄとピッチｐの
比（ｄ／ｐ比）は０．５から１．０の範囲が可能であ
る。
【００１０】偏光子の吸収軸と、偏光子に隣接する基板
に隣接する液晶層の配向方向との間の角度は３０°から
６０°の範囲が可能である。
【００１１】この装置は共通の基準電圧を用いてさまざ
まな電圧を発生することができる静的／多重化可能ドラ
イバを備えて、同時に多色の表示を行なうことが可能で
ある。
【００１２】以下、例としてさまざまな色を発生するた
めの液晶表示装置の２つの実施例について添付の図面を
参照しながら説明する。
【００１３】
【実施例の説明】図には、さまざまな色を同時に発生す
るための液晶表示装置１００の第１の実施例を示し、同
装置はさまざまな電圧（この実施例では少なくとも４つ
の電圧）を発生することができる多重化可能ドライバ
（図示せず）によって駆動され、選択的に同時に多色を
発生する。
【００１４】装置１００（図１）は、（使用時の）前面
直線偏光子１、支持基板、層またはプレート２、それぞ
れ前面および背面電極層３ａ、３ｂ（ドットマトリック
ス等を構成する）、配向層４、周辺シール５、ネマチッ
ク液晶６、グラスファイバおよび／またはポリマ球等の
間隔をあけられたスペーサ７および（使用時の）背面直
線偏光子８を備える。背面偏光子への入射光を発生する
ための光源９も設けられる。
【００１５】図２には、装置１００のさまざまな軸方向
およびラビング方向を示し、矢印１は前面直線偏光子１
の吸収軸を示し、矢印２は背面直線偏光子８の吸収軸
を、矢印３は背面基板２のバフ研磨方向を、矢印４は前
面基板２のバフ研磨方向を、角度αは前面直線偏光子角
を、角度βは背面直線偏光子角を、かつ角度Φは液晶６
の全ねじれ角をそれぞれ示す。図７では、計算された座
標（Ｃ．Ｉ．Ｅ．１９３１）を示す。シミュレーション
によるカラー符号化スーパーツイステッドネマチックデ
ィスプレイ（ＣＣＳＴＮ）ではリターデーション値は
１．５μｍ、ねじれ角は２４０°、セルギャップまたは
厚さ対ピッチ（ｄ／ｐ）比は０．５５μｍ，および傾き
角５°で、前面および背面偏光子の角度はそれぞれ１０
°および８０°である。これは表示装置の特定の実施例
に関するものであり、他のパラメータについては図８に
示す。図８では表示装置のリターデーション値は１．４
０から１．６０μｍで、好ましくは１．４５から１．５
０μｍで、かつより好ましくは１．５μｍであり、ねじ
れ角は２４０°、ｄ／ｐ比は０．５５μｍだが、傾き角
は４°である。液晶は１３３３（ＢＤＨ／Ｍｅｒｃｋ）
またはこれと等価なもので、前面および背面偏光子角は
それぞれ１５°および８０°である。
【００１６】図１に示す実施例は、２つの偏光子の間に
サンドイッチ状にされたスーパーツイステッドネマチッ
ク液晶セルからなるカラー電気光学装置に関する。正の
誘電体異方性を有する液晶をセル内に注入する。このセ
ルは接着剤でラミネート処理されかつグラスファイバお
よびポリマ球等のスペーサ７で分離されたガラス等の２
つの支持基板２から構成される。セル１００の内側に面
するガラス基板２の表面は、酸化スズをドープした酸化
インジウム等の透明電極の層で被覆され、かつ電極層３
ａ、３ｂは従来技術のフォトリソグラフィ処理によって
ドットマトリックス状にパターン処理されている。液晶
のねじれ角は両方の電極表面にキラルドーパントを付与
しかつ異方性配向層を塗布することによって２４０°±
１０°に設定される。セルリターデーションにおける変
化により、電界を印加することでさまざまな色を発生さ
せることができる。この装置は偏光子のタイプによって
透過性、透過反射性および／または反射性モードにおい
て動作させることができる。各モードごとに別個の利点
があり、液晶表示装置に対し要求する特性によってモー
ドを選択する。
【００１７】透過性動作モードの場合、前面および背面
偏光子１、８それぞれが透過性でなければならず、かつ
冷陰極線蛍光ランプ、タングステンフィラメントランプ
またはエレクトロルミネセンス（広帯域）ランプ等のバ
ックライト９を用いる。
【００１８】セル１００の背面側の透過反射性偏光子８
とともに、カラー陰極線蛍光ランプ、電光ランプまたは
タングステンフィラメントランプ等の白色（広帯域）バ
ックライト９を用いて、透過反射性ディスプレイを行な
う。
【００１９】透過性および透過反射性モードの双方で、
バックライトの発光域は好ましくは３５０から７５０ｎ
ｍである。
【００２０】反射性偏光子をセルの背面側に用いる場
合、反射型表示装置は周囲の照明の条件に応じて鮮明な
多色を作り出す。駆動方式は静的なものから高レベルの
多重化（１／２４０デューティを超える場合も）にわた
り、かつ色のバリエーションや明度が大きく変わること
なく応用可能である。典型的には、さまざまな階調度を
発生することができるマイクロコントローラを用いて装
置を駆動し、多重化駆動条件の下で、さまざまな色を同
時に作り出すことができる。
【００２１】好ましい実施例においては、傾き角は１°
から１０°の範囲であり、かつｄ／ｐ比は０．５から
１．０の範囲が可能であり、液晶材料（複数も可能）の
光学的異方性（Δｎ）とセルの厚さ「ｄ」との積は１．
４から１．６μｍの範囲である。本発明を採用する装置
では、単数または複数のカラーフィルタを用いることな
く選択的に同時に多色を発生することができる点を理解
されたい。さらに、透過反射性の背面偏光子およびバッ
クライト光源９を用いて、環境光であれ人工光であれ、
すべての周辺状況において明るい画像を作ることがで
き、さらにはこの装置は暗闇においても動作させること
ができ、すべての条件下において多色画像が明るくかつ
歯切れの良いものになる。適切な電圧を印加することで
この画像を動画像にも静止画像にもすることができる。
この多色画像は少なくとも４色を最小限として選択的に
発生させることができる。実際上、ディスプレイの各画
素は選択的駆動電圧の印加または駆動条件によって異な
る色に変換することができる。透過反射性偏光子はその
言葉のとおり光を反射したり透過したりすることができ
る。透過性モードでは、たとえば暗室においてバックラ
イト９を活性化させ、反射性モードにおいては周辺光を
優勢にしかつ透過反射性モードにおいては人工光を優勢
にすることが可能であるが、通常いずれの場合もライト
９を活性化させて明るくかつ歯切れの良い画像を作り出
すことになる。背面偏光子は透過性、反射性および透過
反射性の３つのモードのうちの１つに電子的に切換える
ことができる。偏光角およびリターデーション角を変更
することにより多色画像の最適明度が得られる。
【００２２】上記のセルリターデーション、傾き角およ
びねじれ角の範囲を選択することによって図３、図４お
よび図５に示すとおり最大輝度（すなわち最高明度）を
得る。さらに、図６に示すとおり、２４０°のねじれ角
がエネルギポイント（ｘ、ｙ＝０．３３、０．３３）に
最も近く、そのため２４０°±１０°のねじれ角を選択
する。セルのパラメータは、電圧の変化とともに色にお
ける最大の変化を発生させるように最適化する。
【００２３】図１０の装置は６．２μｍのセルギャップ
を有し、０．２４の光学的異方性を有するロディック
（Rodic ）液晶ＲＤＰ４１１１７Ｅ０８７が充填されて
いる。ねじれ角は２４０°に設定され、前面および背面
偏光子角はそれぞれ１５°と８０°である。冷陰極線蛍
光ランプを用いて装置の前面および背面側を照らし図１
０に示すカラー座標測定値を得る。この装置のセルリタ
ーデーションは１．４９μｍである。これ以外には、Ｍ
ｅｒｃｋ１３３３液晶を用いることも可能で、そのセル
ギャップは６．４μｍであり、１．４７μｍのセルリタ
ーデーションが発生する。このセルリターデーションは
重要なパラメータである。
【００２４】図１１、図１２および図１３は、本発明の
第２の実施例に関する図である。同様の参照番号は先に
説明した第１の実施例に共通する素子を指す。
【００２５】図１１は第２の実施例の液晶表示装置２０
０を示す。この実施例においては、１または２以上の一
軸性および／または二軸性リターデーション膜１′を前
面偏光子１と前面ガラス基板２との間に挿入する。リタ
ーデーション膜１′は１６４０±２０ｎｍのリターデー
ション値を示す。液晶表示装置２００は第１の実施例の
装置１００が作り出すものとは異なる色を発生する。リ
ターデーション膜１′の光軸の角度であるλ（図１２に
矢印５で示す）は３５°±１０°に設定することができ
る。さらに、透過性、反射性および／または透過反射性
背面偏光子８を用いて作り出された色を制御することが
できる。
【００２６】１または２以上のリターデーション膜を挿
入したことによって背景の色はより白くなり（背景がラ
イトグリーンに見える傾向を抑え）、表示色のさらなる
変更手段を提供し、視野角が拡大する。この膜は直線偏
光された光を効果的に楕円偏光された光に変えて色に変
化をもたらす。この実施例では、この膜はポリカーボネ
ートから作られ、ニットーデンコウ（Nitto Denko ）、
ポラテクノ（Polatechno）およびスミトモケミカル（Sm
itomo Chemical）から入手が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例によるカラー符号化スー
パーツイステッドネマチックディスプレイ（ＣＣＳＴ
Ｎ）の断面図である。
【図２】図１の装置のさまざまな軸方向およびラビング
方向を示す図である。
【図３】正規化された輝度のセルリターデーションに対
する依存度の計算値を示す図である。
【図４】正規化された輝度の液晶のプレティルト角に対
する依存度の計算値を示す図である。
【図５】正規化された輝度のねじれ角に対する依存度の
計算値を示す図である。
【図６】異なるねじれ角での背景色座標を示す図であ
る。
【図７】典型的な反射性ＣＣＳＴＮの色座標計算値を印
加電圧の関数として示す図である。
【図８】静的駆動条件下での典型的な反射性ＣＣＳＴＮ
の色座標測定値を印加電圧（０−３ボルト）の関数とし
て示す図である。
【図９】１／６４デューティおよび１／９バイアスの多
重化条件の下での図６のセルの色座標測定値を印加電圧
の関数として示す図である。
【図１０】１／１２８デューティおよび１／１２バイア
スの多重化条件の下での典型的な透過反射性ＣＣＳＴＮ
から測定した色座標を印加電圧の関数として示す図であ
る。
【図１１】本発明の第２実施例によるカラー符号化スー
パーツイステッドネマチックディスプレイ（ＦＣＣＳＴ
Ｎ）の断面図である。
【図１２】図１１に示す装置のさまざまな軸方向および
ラビング方向を示す図である。
【図１３】１／６４デューティおよび１／９バイアスの
多重化条件の下での、背面反射性偏光子を有する図１１
のセルについて測定した色座標を印加電圧の関数として
示す図である。
【符号の説明】
１ 前面偏光子 ２ 支持基板 ３ａ、３ｂ 電極層 ４ 配向層 ８ 背面偏光子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 594198477 テレンス レスリー ジョンソン Ｔｅｒｅｎｃｅ Ｌｅｓｌｉｅ Ｊｏｈｎ ｓｏｎ イギリス国、ロンドン ダブリューシー２ エー １エスディー、チャンスリー レー ン 53−64、チャンスリー ハウス (72)発明者 チン・シャン・リ ホンコン、カオルン、クン・トン、キン グ・イップ・ストリート、51−63、ライブ ン・ハウス、４／エフ、バリトロニクス・ リミテッド内 (72)発明者 シウ・キ・リー ホンコン、カオルン、クン・トン、キン グ・イップ・ストリート、51−63、ライブ ン・ハウス、４／エフ、バリトロニクス・ リミテッド内 (72)発明者 ワイ・レオン・ユ ホンコン、カオルン、クン・トン、キン グ・イップ・ストリート、51−63、ライブ ン・ハウス、４／エフ、バリトロニクス・ リミテッド内 (72)発明者 カー・ムン・ワン ホンコン、カオルン、クン・トン、キン グ・イップ・ストリート、51−63、ライブ ン・ハウス、４／エフ、バリトロニクス・ リミテッド内

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 さまざまな色を発生させるための液晶表
    示装置であって、前面偏光子と背面偏光子とを有する液
    晶セルを含み、背面偏光子が光学的に透過性、反射性お
    よび／または透過反射性である、液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 前記偏光子が交換可能である、請求項１
    に記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 前記背面偏光子が透過反射性である、請
    求項２に記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 前記前面偏光子に向かう方向に、前記背
    面偏光子に入射する光を与えるための光源が設けられ
    る、請求項３に記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記液晶セルが、各々電極を支持しかつ
    スペーサで分離されてセルの厚さ「ｄ」を構成する１対
    の基板と、前記セル内に注入された液晶を配向するよう
    に塗布された、各電極を覆う配向層とを含み、前記液晶
    セルが、液晶の光学的異方性Δｎとセルの厚さ「ｄ」の
    積が１．４から１．６μｍの範囲にあるよう形成され
    る、先行の請求項のいずれかに記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記装置における液晶のねじれ角が２３
    ０°から２５０°の範囲にある、請求項５に記載の液晶
    表示装置。
  7. 【請求項７】 前記配向層に隣接する液晶層が１°から
    １０°の範囲の傾き角を有する、請求項６に記載の液晶
    表示装置。
  8. 【請求項８】 セルの厚さｄとピッチｐの比（ｄ／ｐ
    比）が０．５から１．０の範囲である、請求項７に記載
    の液晶表示装置。
  9. 【請求項９】 前記偏光子の吸収軸と、前記偏光子に隣
    接する基板に隣接する液晶層の配向方向との間の角度が
    ３０°から６０°の範囲にある、請求項５から請求項８
    のいずれかに記載の液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】 共通の基準電圧のみでさまざまな電圧
    を発生させることができる静的／多重化ドライバを含
    み、それによって多色を同時に表示することができる、
    請求項９に記載の液晶表示装置。
  11. 【請求項１１】 前記装置がスーパーツイステッドネマ
    チックディスプレイである、先行の請求項のいずれかに
    記載の液晶表示装置。
  12. 【請求項１２】 少なくとも１つのリターデーション膜
    を含む、先行の請求項のいずれかに記載の液晶表示装
    置。
  13. 【請求項１３】 背面偏光子が光学的に透過性または透
    過反射性のいずれかであり、かつ広帯域バックライトが
    設けられる、先行の請求項のいずれかに記載の液晶表示
    装置。
  14. 【請求項１４】 前記装置が１．４５から１．５０μｍ
    のリターデーション値を有する、先行の請求項のいずれ
    かに記載の液晶表示装置。
JP8312074A 1995-11-24 1996-11-22 液晶表示装置 Withdrawn JPH09265072A (ja)

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