JPH10301104A

JPH10301104A - カラー液晶表示装置

Info

Publication number: JPH10301104A
Application number: JP9111449A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Suzuki; 俊彦鈴木; Masao Ozeki; 正雄尾関
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1997-04-28
Filing date: 1997-04-28
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な黒表示を得る。【解決手段】偏光板１、１０、位相差板２、９、対向電
極と配向制御層を有する基板、Δｎ₁ ・ｄ₁ ＝１．４１
μｍを持つ液晶層３、半透過反射板１１、光源１２があ
り、位相差板のΔｎ₂ ・ｄ₂ ＝０．６７μｍ、Δｎ₃ ・
ｄ₃ ＝０．６７μｍΔｎ₁ ・ｄ₁ −Ｓ＝０．０７μｍ、
角度θ₁ ＝−２４０°、θ₂ ＝８５°、θ₃ ＝５３°、
θ₄ ＝−３７°、θ₅ ＝８５°とされ、マルチプレック
ス駆動され電圧無印加時または非選択波形印加時に光透
過率が０．３％以内または反射率が２．０％以内であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２枚の位相差板お
よび２枚の偏光板を備えた液晶表示素子（以下、ＬＣＤ
とも呼ぶ。）を用いて、カラーフィルタを用いずに、暗
い無彩色表示を行い、かつ明るい無彩色、および赤色、
青色、緑色の表示が可能なネガ駆動を用いる透過型カラ
ー液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高度情報社会において情報表示媒体への
ニーズはますます高まっている。ＬＣＤは軽量・薄型・
低消費電力などのメリットを有しており、かつ半導体技
術との整合性がよいので、ますます普及すると考えられ
る。新しい用途に応じてさらに技術改良が進むなかで、
画面の大容量化・高精細化が求められている。そのため
の大容量化の技術革新が進んでいる。

【０００３】一方、ＬＣＤの軽量・小型性という優位性
を最大限に生かした用途が提案されている。手軽に持ち
歩ける携帯情報端末機器などへの応用である。そのなか
で、パッシブ駆動のスーパー・ツイスティッド・ネマチ
ック（ＳＴＮ）方式は能動素子（ＴＦＴ）を備えたアク
ティブマトリックス方式に比べて、製造工程が短く、簡
素な素子構造を持ち、低コストで生産できるので、携帯
情報端末機器の分野において主流になると考えられる。

【０００４】このような携帯情報端末機器に求められる
性能仕様は、まず個人を単位とする需要に応えうるよう
に、安定しかつ良好な生産効率で提供できることであ
る。そして、表示装置そのものの基本的な性能、例えば
視認性、低消費電力、高精細化といったことが求められ
る。

【０００５】このような用途には、従来技術のなかで
は、反射型または半透過型のＬＣＤが用いられていた。
そして、視認性向上のため様々な改良が模索されてきた
が、白黒ではなくカラー表示を採用することもその一つ
である。カラー表示を行う場合、カラーフィルタなどを
用いるとＲＧＢの３色に応じて、表示画面を実質３分割
することになり開口率が著しく低下する。

【０００６】しかし、カラーフィルタを反射型、半透過
型ＬＣＤに用いた場合では逆に視認性が悪化する。これ
を解決した新しいＬＣＤとして、スーパー・リフレクテ
ィブ・カラーＬＣＤ（以下、ＳＲＣ−ＬＣＤと呼ぶ。）
がある。カラーフィルタを用いない素子構造であって、
開口率を低下せずに、明るいカラー表示を実現できるよ
うになった。

【０００７】また、日経マイクロデバイス１９９４年６
月号３４〜３９頁に、白色の発色を有する反射型ＬＣＤ
が市場において期待されていたことが紹介されており、
白−赤−青−緑の発色シーケンスがこの文献の３８頁の
図５に記載されている。

【０００８】また、特開平８−１５６９１号公報には電
圧オフで無彩色の白の発色ができ、白、赤、青、緑の発
色が可能な例、白、黒、青、黄緑、ピンクの発色が可能
な例が開示されている。このＳＲＣ−ＬＣＤでは複屈折
板は２枚用いられた。また、駆動については単純マトリ
ックスを用いるとの記載があるのみである。

【０００９】ＳＲＣ−ＬＣＤは、偏光板、ネジレネマチ
ック液晶層、位相差板を通過する光の総合的な複屈折効
果を利用して、カラーフィルタを使うことなくカラー表
示を行う。小型・軽量・簡素な構造というＬＣＤの長所
を失うことなく、複数のカラー発色を実現することで、
視認性を著しく向上させた。ＳＲＣ−ＬＣＤの複数の色
表示は、液晶層の複屈折性を対向電極間の印加電圧で制
御し、所望の発色を呈示させる。

【００１０】また、特開平８−２９２４３４号公報に
は、駆動電圧オフにおいて無彩色（白）表示を行い、か
つ駆動しやすく、高デューティ駆動が可能で、多色表示
が可能な使いやすいＳＲＣ−ＬＣＤの具体的な素子構成
が提案された。次に、ＳＲＣの駆動法について説明す
る。

【００１１】上述したように、ＳＲＣ−ＬＣＤの色表示
は３色以上の発色においては中間電圧を印加する必要が
ある。ＳＴＮ−ＬＣＤなどの単純マトリクス駆動方式と
してはＡＰＴ（Ａｌｔ−ＰｌｅｓｈｋｏＴｅｃｈｎｉ
ｑｕｅ）、ＩＡＰＴ（ＩｍｐｒｏｖｅｄＡＰＴ）の線
順次駆動が一般的である。

【００１２】この手法はオン／オフレベルを簡単に発生
できるためマルチプレックス駆動方式としてきわめて有
効である。ＴＦＴなどの能動素子を有するアクティブマ
トリックス方式では、振幅変調を用いて中間電圧を比較
的容易に発生できる。しかし、パッシブ駆動方式の場合
では、線順次駆動における中間電圧の発生方法は、単純
に振幅変調を行うと非選択時の電圧が変動するために非
表示部分（または非選択領域）に不正電圧が印加されて
しまい、表示画面全体の評価を行うと必ずしも適切な駆
動方式とはいえない。そのため、これまで様々な中間電
圧を発生させる手段が提案されてきた。

【００１３】上記のように、ＳＲＣ−ＬＣＤの色表示は
３色以上の発色においては中間電圧を印加する必要があ
る。ＳＴＮ−ＬＣＤなどの単純マトリクス駆動方式とし
てはＡＰＴ、ＩＡＰＴの線順次駆動が一般的である。こ
の手法はオン／オフレベルを簡単に発生できるためマル
チプレックス駆動方式として非常に有効である。

【００１４】また、表示において、視認すべくデータ部
に対して、背景部分は面積的に広い部分を通常占めてい
る。その部分に背景色として、暗い白または黒の無彩色
が選ばれることが多い。良好な視認性が得られるからで
ある。

【００１５】一般に背景色には無彩色が用いられること
が多く、無彩色は大きな面積を占めることとなる。この
大きな面積を占める色が色むらを起こすと表示としての
美しさが大きく低下する。均一な色を出すには無彩色が
中間電圧で発色されることを回避することが望ましい。

【００１６】以上のような課題を考慮すると、電圧が印
加されていないとき、またはマルチプレックス駆動を行
ったときのオフ波形（非選択波形）の際に暗い無彩色の
表示が得られることが好ましい。また、明るいカラー発
色を同時に得ることが求められていた。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記内容を鑑
みて、その目的とするところは、カラーフィルタを用い
ずに、マルチプレックス駆動が可能で、非選択波形のと
きに暗い無彩色表示が可能で、選択波形または選択波形
と非選択波形の中間の電圧を印加したときに、明るい無
彩色、および赤色、青色、緑色の発色を可能とすること
である。

【００１８】言い換えれば、電圧無印加時、または非選
択波形時に、非常に暗い無彩色表示ができ、かつ、選択
波形または選択波形と非選択波形の中間の電圧を印加し
たとき明るい無彩色表示およびカラー表示を実現できる
ネガタイプの透過型カラー液晶表示装置を提供すること
である。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の基本的な構成
は、吸収軸を有する２枚の偏光板の間に、２枚の位相差
板が配置され、さらにその２枚の位相差板の間に、両面
に備えられた配向方向によってねじれ角が設定された１
つの液晶層と、さらに光源が設けられている、光は光源
を出射後、第２の偏光板を通り、第２の位相差板から液
晶層、さらに第１の位相差板、第１の偏光板を通過し、
出射せしめる透過型または反射型のカラー液晶表示装置
である。そして、液晶層に印加される駆動電圧の実効的
な３値以上の電圧値によって、明暗の無彩色を含むカラ
ー表示が得られるように設けられる。

【００２０】すなわち、請求項１は吸収軸を有する２枚
の偏光板と、２枚の位相差板と、液晶層と、光源およ
び、液晶層に印加される駆動電圧を供給する駆動回路と
が設けられ、両偏光板間に２枚の位相差板が配置され、
２枚の位相差板間に液晶層が設けられ、光源は偏光板の
外側に配置され、液晶層は、旋光性物質を含有した正の
誘電異方性のネマティック液晶を有し、液晶層の第１の
面側の第１配向方向から第２の面側の第２の配向方向に
対してねじれ角度θ₁ が設けられ、液晶層の屈折率異方
性Δｎ₁ と液晶層の厚みｄ₁ との積Δｎ₁ ・ｄ₁ が１．
１０〜２．００μｍとされ、第１の位相差板のΔｎ₂ ・
ｄ₂ と第２の位相差板のΔｎ₃ ・ｄ₃ の総和Ｓが１．０
〜１．８μｍとされ、Δｎ₁ ・ｄ₁ −Ｓ≧０．０１μｍ
とされ、第１の位相差板は第１の偏光板と液晶層間に配
置され、液晶層の第１の配向方向から第１の位相差板の
遅相軸に対して角度θ₂ が設けられ、第１の位相差板の
遅相軸から第１の偏光板の吸収軸とがなす角度θ₃ が設
けられ、第２の位相差板は液晶層と第２の偏光板間に配
置され、第２の偏光板の吸収軸から第２の位相差板の遅
相軸とがなす角度θ₄ が設けられ、第２の位相差板の遅
相軸から液晶層の第２の配向方向に対して角度θ₅ が設
けられ、角度θ₁ 、θ₂ 、θ₃ 、θ₄ 、およびθ₅ は、
時計回り方向（＋）または反時計回り方向（−）とさ
れ、角度θ₁ ＝−１６０〜−３００°に設定され、２値
以上の電圧値が選択されて液晶層に駆動電圧が印加さ
れ、電圧無印加時もしくは非選択波形印加時に光透過率
が０．６％以内、もしくは反射率が４．０％以内である
ことを特徴とするカラー液晶表示装置である。

【００２１】好ましい態様としては、Δｎ₁ ・ｄ₁ −Ｓ
≧０．０２μｍであり、各色をきれいに発色させるに
は、０．１μｍ≧Δｎ₁ ・ｄ₁ −Ｓ≧０．０３μｍの範
囲が好ましい。このＳの値は波長分散に応じて設定すれ
ばよい。

【００２２】また、請求項２は数２（ｎは０または正の
整数）、かつ、Δｎ₁ ・ｄ₁ 、Δｎ₂ ・ｄ₂ 、Δｎ₃ ・
ｄ₃ が式を満足することを特徴とする請求項１の透過型
カラー液晶表示装置である。

【００２３】

【数２】｛３０＋１８０＊ｎ＝＜｜θ₂ ｜＝＜６０＋１
８０＊ｎ｝｛８０＋１８０＊ｎ＝＜｜θ₃ ｜＝＜９０＋１８０＊
ｎ｝｛８０＋１８０＊ｎ＝＜｜θ₄ ｜＝＜９０＋１８０＊
ｎ｝｛３０＋１８０＊ｎ＝＜｜θ₅ ｜＝＜６０＋１８０＊
ｎ｝

【００２４】また、請求項３は表２の構成例Ａ〜Ｈのい
ずれか１つを満足することを特徴とする請求項１または
２記載の透過型カラー液晶表示装置である。後述する例
１〜４における、印加電圧と透過率、および、ＸＹ色度
座標の座標値を表３〜６にそれぞれ示す。また、本発明
の好ましい態様のデータを表７〜表９（構成例１〜７０
例）に示す。このなかで、表９に示す構成例は、緑の発
色が良好であり好ましい。なお、上記の本発明の構成の
説明において、角度の表記として、＋方向は時計回り
を、−方向は反時計回りを示すこととする。本発明の角
度関係は図１、図３に示し後述する。

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】

【表５】

【００２９】

【表６】

【００３０】

【表７】

【００３１】

【表８】

【００３２】

【表９】

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明は、直視型のカラー液晶表
示装置であって、光の利用形態から、透過型、反射型、
および半透過・半反射の三つのモードで用いることがで
きる。上述したＳＲＣ−ＬＣＤのものである。まず、透
過型はカラー液晶表示装置の裏側にバックライトを設け
て、その光源光を裏面から液晶層に入射せしめて、表側
に変調された光を出す。電圧オフ時でおよそ０．６％程
度の透過率を示す。上記の構成例Ａ〜Ｈのものでは、お
よそ０．３％以内、ほぼ０．２％である。

【００３４】反射型は、バックライトなしに、外光を利
用して表示を行うものであって、外部の光を表側から液
晶セルに入射せしめられ、液晶層で変調され、反射層で
反射され、再び液晶層で変調され、そして、表面側へ出
射される。総合でおよそ、４％以内の透過率である。好
ましくは、２．０％以内の透過率に設定する。

【００３５】半透過半反射のモードは、基本的には透過
型と同様であって、半透過半反射膜を液晶表示素子の裏
面側に位置するバックライトと液晶表示素子との間に設
ける。そして、外光とバックライトの光の両方を用いる
ものである。液晶層において、光はバックライトに由来
する成分と外光に由来する成分の両方が通過するが、透
過型と反射型の二者のちょうど中間の光学特性を示す。
見かけ上、１．２〜３．０％程度、好ましくは０．６〜
１．２％程度の透過率を持つ。本発明で、半透過型のも
のは透過型に含めて考えることができる。

【００３６】本発明では、光の透過率を低く抑制し、か
つ、色相を調整して、きわめて暗い無彩色、つまり黒を
良好に発生させることができる。そして、低電圧側で黒
を出すいわゆるネガ表示的な動作をさせるものである。

【００３７】従来のＳＲＣ−ＬＣＤと同様に、中間電圧
を印加することで、白、赤、緑を発色できる。図４に液
晶層と２枚の位相差板のリターデーション値の組み合わ
せのマッピングを示す。ほぼ対角方向に位置するハッチ
ングを施した領域で本発明のカラー液晶表示装置を形成
することができる。×マークは比較例であって、赤の色
純度がよくなく、所望のカラー表示には不適である。図
のＲ領域の上の×マークに対応するデータ点である。本
発明においては、基本的に液晶層のリターデーション値
を位相差板のリターデーション値よりも大きく設定しな
ければならない。両者の差を指数Ｓとする。

【００３８】この図４では、横軸のΔｎ₁ ・ｄ₁ として
１．６μｍまでしか図示していないが、基本的にΔｎ₁
・ｄ₁ と縦軸の（Δｎ₂ ・ｄ₂ Δｎ₃ ・ｄ₃ ）との関係
は線形であり、およそ、Δｎ₁ ・ｄ₁ ＝２．０μｍ程度
まで、本発明のカラー液晶表示装置を形成できる。

【００３９】また、本発明で得られるマルチカラー発色
の色相を図５に示す。図中、ＢＬの領域が黒、Ｇの領域
が緑、Ｗの領域が白、Ｒが赤の領域である。また、黒の
ドットは上記の各例のデータの集合点であって、そのド
ットにおける色を発色することを意味する。さらに、そ
れらのドット点を内包する楕円状の領域において、本発
明における発色が可能である。

【００４０】Ｇ領域とＢＬ領域とが近接し、さらに一部
の領域が重なっているが、黒の表示場合には、透過率が
０．３〜４．０％というきわめて低い透過率に抑えられ
ている。そのため、色として認識することが難しい。ま
た、緑の場合は明るく見える。したがって、緑と黒とを
人間が良好に識別できることになる。

【００４１】また、各領域内を通過する発色のループか
ら、相対的に色の差、および黒との明るさの差を良好に
視認できるような組み合わせを選択して用いればよい。
また、各例における印加電圧に対する光の透過率の変化
と、色度変化を示したグラフを図５〜図１３に示す。

【００４２】

【実施例】

（例１）図２は、本例を模式的に表した断面図である。
図２において、第一の偏光板１、第一の位相差板２、液
晶セル３、第二の位相差板９、第二の偏光板１０、半透
過反射板１１、および光源１２とが順に設けられてい
る。液晶セル３は、基板４Ａ、電極５Ａ、多層膜６Ａ、
第一の配向制御層７Ａ、液晶層８、第二の配向制御層７
Ｂ、多層膜６Ｂ、電極５Ｂ、基板４Ｂを有する。

【００４３】液晶セルの構成要素として用いられる多層
膜６Ａ、６Ｂ、および、絶縁膜、遮光膜、引き出し電極
端子、下地膜、保護膜などは一般のＴＮやＳＴＮ型の液
晶セルに用いるものでよい。また、液晶層の周辺にはシ
ールが施されている。図示を省略した駆動回路から液晶
セルの上下の電極５Ａ、５Ｂに駆動電圧が印加される。
次に液晶セルの形成について説明する。

【００４４】まず、ガラス基板上に設けた透明電極（Ｉ
ＴＯ）を、ストライプ状にパターニングし、一方の電極
である第一の電極を５Ａとし、その上に、ＴｉＯ₂ とＳ
ｉＯ₂ 薄膜を作製し、絶縁膜６Ａを形成し、ポリイミド
の薄膜を形成し、布によりラビングすることにより、第
一の配向制御膜７Ａを形成した。

【００４５】この基板および、同様に形成したもう一枚
の基板とをストライプ状の電極を交差するように２枚重
ね合わせ、その中に液晶を入れ、端辺をシール材で固定
することにより、液晶セルを形成した図２において、光
源１２側を下側と定義する。

【００４６】図３において、液晶セルの上側の液晶分子
の配向方向を１５、液晶セルの下側の液晶分子の配向方
向を１６、上側の第一の位相差板の位相差軸を１３、上
側の第一の偏光板の吸収軸を１４、下側の第二の位相差
板の位相差軸を１８、下側の第二の偏光板の吸収軸を１
７とする。また、同図において、液晶分子の配向方向を
示す矢印の方向は、基板面（配向制御膜）に対して液晶
分子が傾いている方向を示すものとする。

【００４７】さらに、液晶層の上側の液晶分子の配向方
向１５から液晶層の下側の液晶分子の配向方向１６まで
の液晶ねじれ角を時計回りに、θ₁ とする。また液晶セ
ルの上側の液晶分子の配向方向１５から第一の位相差板
の位相差軸１３までの時計回りの角度をθ₂ とし、第一
の位相差板の位相差軸１２から第１の偏光板の吸収軸１
４までの時計回りの角度をθ₃ とする。また第二の偏光
板の吸収軸１７から第二の位相差板の位相差軸１８まで
の時計回りの角度をθ₄ とし、第二の位相差板の位相差
軸１８から液晶セルの下側の液晶分子の配向方向１６ま
での時計回りの角度をθ₅ とする。

【００４８】また、本例では、液晶セルを左螺旋（マイ
ナス方向）としたが、θ₁ 、θ₂ 、θ₃ 、θ₄ 、θ₅ の
回転方向を、逆にすることにより、上記と同様に容易に
カラー表示が得られる。

【００４９】そして、液晶セルの屈折率異方性Δｎ₁ と
液晶層の厚みｄ₁ を調整し、液晶層のΔｎ₁ ・ｄ₁ をほ
ぼ１．４１μｍとし、第一の位相差板の位相差値Δｎ₂
・ｄ₂ を０．６７μｍとし、第二の位相差板の位相差値
Δｎ₃ ・ｄ₃ を０．６７μｍとした。そして、θ₁ ＝−
２４０°、θ₂ ＝８５°、θ₃ ＝５３°、θ₄ ＝−３７
°、θ₅ ＝８５°に設定した。

【００５０】発色状態を示す色度図（ＣＩＥ１９３１
色度図の部分拡大図）に示すように印加される実効電圧
の増大に伴い、暗い黒から、白、赤、緑の表示が得られ
た。後述するパルス状階調電圧を印加することで発色が
得られた。十分に視認できる良好な色純度を有するカラ
ー液晶表示が達成できた。

【００５１】階調化された駆動電圧を発生される手法と
しては、フレーム階調、振幅階調、パルス階調など様々
なものが知られている。液晶に印加される実効電圧の大
きさを変化させる手法であれば、どのようなものでもよ
い。現在、一般的に採用されているのはフレーム階調で
あるが、この手法を用いても良好な表示が得られる。ま
た、疑似階調を用いてもよい。

【００５２】また、複数の行電極を同時に選択する駆動
法（マルチラインアドレッシング法、ＭＬＡと呼ばれ
る。）も採用できた。この場合、本発明においては、Δ
ｎ・ｄを１．２以上とする必要があるために応答速度が
遅くなってしまう。そのため、液晶組成物の物性値とし
て、Δｎを０．１９以上とし、粘度を１７ｃＳｔ以下と
することが好ましい。そして、この高速駆動を用いる
と、ちらつきが少なく、高速の表示であって、コントラ
スト比を低下させずに明るいカラー表示が得られた。

【００５３】この液晶表示素子をフレーム階調を用い
て、１／２４０デューティで４階調駆動することによ
り、０／３レベルで黒表示、１／３レベルで白表示、２
／３レベルで赤表示、３／３レベルで緑表示が得られ
た。もちろん、スタティック駆動も可能である。なおこ
の色度の開口率は約８０％のドットマトリックス型表示
素子の画素の無い線間の部分のノイズを含んだものであ
って、実際に視認される色にほぼ近いものであった。

【００５４】表示画面の大きさとしては３２０×２４０
ドットの表示を行った。本実施例の透過カラー液晶表示
装置を用いてテキストの表示を行った。背景色を黒とし
た場合（ネガモード表示）、テキスト部を白表示とし、
特に重要で、注意の喚起を必要とする部分に赤表示でマ
ーキングを行い、表題等に緑表示を行った。

【００５５】逆に、背景色を白とした場合（ポジモード
表示）、テキスト部を黒表示とし、特に重要で、注意の
喚起を必要とする部分に赤表示でマーキングを行い、表
題等に緑表示を行った。そのため、両者とも極めて良好
な視認性が得られた。

【００５６】グラフ表示を行った場合も、背景色を白と
して、グラフを黒、赤、緑の３色表示とした場合も、背
景色を黒として、グラフを白、赤、緑の３色表示とした
場合も。視認性が極めて向上した。

【００５７】また、日程管理表を示す場合に、重要な項
目を赤表示として、注意を促す事ができた。さらに、カ
レンダー表示を行う際には、背景色は白とするポジモー
ド表示では、土曜日や日曜日を赤表示とし、平日を黒表
示とし、今日の曜日を緑表示とした場合も、背景色を黒
とするネガモード表示では、土曜日や日曜日を赤表示と
し、平日を白表示とし、今日の曜日を緑表示とした場合
も良好な見栄えを実現できた。

【００５８】また、グラフィック表示においては、ポジ
モード表示では、輪郭部を黒表示したり、白、赤、緑を
併用し、中間電圧を多用することにより、白っぽい赤や
緑等をもちいて、人間の顔を表現したり、景色をカラー
表示することができた。これに対して、ネガモード表示
では、輪郭部を白表示したり、赤、緑を併用し、中間電
圧を多用することにより、白っぽい赤や緑等を用いて、
人間の顔を表現したり、景色をカラー表示することがで
きた。

【００５９】さらに、各画素間の幅を１０μｍ程度にす
ることにより、画素の開口率を９０％程度まで高め、か
つ、各画素面積を小さくすることにより、高精細な画像
表示が可能となり、白や赤や緑表示時により明るく色純
度の良い発色が実現できた。このように、本実施例にお
いて、単純白黒表示に比較すると、高コントラスト比の
上に明るいカラー表示が可能であるため、視認性が改善
され、作業性の良い環境を提供できた。

【００６０】さらに、光源から出射される光を平行化す
る補助光学要素をバックライト中に設けて、平行度の高
い光源光線を液晶層に入射するようにした。また、上部
偏光板のさらに情報に拡散能を所望の値に設定できる拡
散板を設けることで、広い視野角の表示を得た。

【００６１】ここで、補助光学要素としては、例えば、
無数のマイクロレンズを第２の偏光板の下方かつ光源の
上方に配置することによって、ランダムに向いていた光
を、所望の方向に変換することによって、平行光を得る
手法や、多くのプリズムを配置することにより、ある平
行能以下の光は全反射して、所望の平行光のみを取り出
す手法を用いた。

【００６２】また、拡散能を自由い制御できる拡散板と
しては、拡散板の面方向に屈折率分布を付けることによ
り、その出射方向を制御するものや、拡散板の深さ（厚
み）方向に屈折率分布を設けることにより、その出射方
向を制御するものを採用した。

【００６３】（例２）例１とほぼ同様な構成であるが、
半透過反射モードで用いるために各部材の特性を以下の
ように変更した、液晶セルの屈折率異方性Δｎ₁ と液晶
層の厚みｄ₁を調整し、液晶層のΔｎ₁ ・ｄ₁ をほぼ、
１．２４μｍとし、第一の位相差板の位相差値Δｎ₂ ・
ｄ₂ を０．６０μｍとし、第二の位相差板の位相差値Δ
ｎ₃ ・ｄ₃ を０．６０μｍとした。そして、θ₁ ＝−２
４０°、θ₂ ＝−８１°、θ₃＝３７°、θ₄ ＝−４５
°、θ₅ ＝−８９°に設定した。

【００６４】この液晶表示素子を１／２４０デューティ
で１フレーム３階調駆動することにより、０／２レベル
で黒表示、１／２レベルで白表示、２／２レベルで赤表
示が得られた。もしくは1 フレーム２階調駆動を用い
て、０／１で黒表示、１／１で赤表示を行い、その０／
１および１／１の合成波形時に、白表示が得られた。

【００６５】もちろん、スタティック駆動も可能であ
る。なおこの色度の開口率は約８０％のドットマトリッ
クス型表示素子の画素の無い線間の部分のノイズを含ん
だものであって、実際に視認される色にほぼ近いもので
あった。

【００６６】ポジモード表示、ネガモード表示共に、テ
キスト表示、画像表示のいかんに関わらず、通常の白黒
表示を行い特に注意の喚起を促したい部分に赤表示を行
った。その結果めりはりのある表示を実現でき、視認性
は極めて向上した。

【００６７】（例３）例１とほぼ同様な構成であるが、
各部材の特性を以下のように構成した。液晶セルの屈折
率異方性Δｎ₁ と液晶層の厚みｄ₁ を調整し、液晶層の
Δｎ₁ ・ｄ₁をほぼ、１．４１μｍとし、第一の位相差
板の位相差値Δｎ₂ ・ｄ₂ を０．６７μｍとし、第二の
位相差板の位相差値Δｎ₃ ・ｄ₃ を０．６７μｍとし
た。そして、θ₁ ＝−２４０°、θ₂ ＝８５°、θ₃ ＝
５５°、θ₄ ＝−３５°、θ₅ ＝８５°に設定した。

【００６８】発色条件等は例１と同様であるが、黒表示
の透過率を下げることで白黒間のコントラストが向上
し、さらに赤表示、緑表示を実現したため視認性は極め
て向上した。

【００６９】（例４）例１とほぼ同様な構成であるが、
各部材の特性を以下のように構成した。液晶セルの屈折
率異方性Δｎ₁ と液晶層の厚みｄ₁ を調整し、液晶層の
Δｎ₁ ・ｄ₁をほぼ、１．２４μｍとし、第一の位相差
板の位相差値Δｎ₂ ・ｄ₂ を０．５８μｍとし、第二の
位相差板の位相差値Δｎ₃ ・ｄ₃ を０．５８μｍとし
た。そして、θ₁ ＝−２４０°、θ₂ ＝−８７°、θ₃
＝４７°、θ₄ ＝−４３°、θ₅＝−８７°に設定し
た。

【００７０】発色条件等は例２と同様であるが、黒表示
の透過率を下げることで白黒間のコントラストが向上
し、さらに赤表示を実現したため視認性は極めて向上し
た。

【００７１】

【発明の効果】本発明のカラー液晶表示素子はパーソナ
ルコンピュータ、ワードプロセッサ、魚群探知機、車載
用のインスツルメンツパネル、公衆電話の表示、公衆表
示装置、行き先案内表示、情報端末機、産業用の情報表
示機器（例えば、コピー機の操作パネル）における動作
状態表示（赤をコピー中、枚数を緑表示、線を青表示、
背景を白表示とする）または、動力機器の運転表示（背
景色を白、運転状態を緑、危険表示を赤とする）など、
各種の民生用のドットマトリックス表示装置（オーディ
オ機器、時計、ゲーム機器、アミューズメント、通信機
器、カーナビゲーション、カメラ、ＴＶ電話、電卓の表
示）などの表示機能を担う機能要素として使用できよう
になった。

【００７２】特に、本発明のカラー液晶表示装置は低消
費電力で使用できることから、なかでも携帯用の電子機
器、例えば、携帯電話、電子手帳、電子ブック、電子辞
書、ＰＤＡ（携帯情報端末）、ページャー（ポケットベ
ル）、携帯用パーソナルコンピュータなどに用いた場合
に、その高い視認性、表現力と合わせて高い機能性を発
揮できた。

【００７３】また、低電圧側で黒を表示できるので、黒
を背景色として用いる表示形態に用いることが好適であ
った。

【００７４】特に、請求項３の発明においては、光透過
率を０．３％以内、反射率を２．０％以内にすることが
でき、より黒の表示を強調できるようになった。そのた
め、見栄えのよい、さらに高品位の表示を提供できるよ
うになった。本発明はその効果を損しない範囲で種々の
応用ができる。例えば、視認性に優れるため、タッチパ
ネルや視認制御を行う液晶装置などにも好ましく採用で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示す模式図。

【図２】本発明の基本構成の断面図。

【図３】第一、第二の偏光板の吸収軸、第一、第二の位
相差板の位相差軸、および液晶セルの配向方向の角度関
係を示した平面図。

【図４】液晶層のΔｎ₁ ・ｄ₁ と位相差板の（Δｎ₂ ・
ｄ₂ 、Δｎ₃ ・ｄ₃ ）総和値との相関関係を示すグラ
フ。

【図５】本発明の発色領域を示す色度図。

【図６】（ａ）は構成例Ａの電圧変化に対する透過率変
化を示すグラフ、（ｂ）は構成例Ａの電圧変化に対する
色度変化を示す色度図。

【図７】（ａ）は構成例Ｂの電圧変化に対する透過率変
化を示すグラフ、（ｂ）は構成例Ｂの電圧変化に対する
色度変化を示す色度図。

【図８】（ａ）は構成例Ｃの電圧変化に対する透過率変
化を示すグラフ、（ｂ）は構成例Ｃの電圧変化に対する
色度変化を示す色度図。

【図９】（ａ）は構成例Ｄの電圧変化に対する透過率変
化を示すグラフ、（ｂ）は構成例Ｄの電圧変化に対する
色度変化を示す色度図。

【図１０】（ａ）は構成例Ｅの電圧変化に対する透過率
変化を示すグラフ、（ｂ）は構成例Ｅの電圧変化に対す
る色度変化を示す色度図。

【図１１】（ａ）は構成例Ｆの電圧変化に対する透過率
変化を示すグラフ、（ｂ）は構成例Ｆの電圧変化に対す
る色度変化を示す色度図。

【図１２】（ａ）は構成例Ｇの電圧変化に対する透過率
変化を示すグラフ、（ｂ）は構成例Ｇの電圧変化に対す
る色度変化を示す色度図。

【図１３】（ａ）は構成例Ｈの電圧変化に対する透過率
変化を示すグラフ、（ｂ）は構成例Ｈの電圧変化に対す
る色度変化を示す色度図。

【符号の説明】

１：第一の偏光板２：第一の位相差板３：液晶セル９：第二の位相差板１０：第二の偏光板１１：光源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸収軸を有する２枚の偏光板と、２枚の位
相差板と、液晶層と、光源および、液晶層に印加される
駆動電圧を供給する駆動回路とが設けられ、両偏光板間
に２枚の位相差板が配置され、２枚の位相差板間に液晶
層が設けられ、光源は偏光板の外側に配置され、液晶層
は、旋光性物質を含有した正の誘電異方性のネマティッ
ク液晶を有し、液晶層の第１の面側の第１配向方向から
第２の面側の第２の配向方向に対してねじれ角度θ₁ が
設けられ、液晶層の屈折率異方性Δｎ₁ と液晶層の厚み
ｄ₁ との積Δｎ₁ ・ｄ₁ が１．１０〜２．００μｍとさ
れ、第１の位相差板のΔｎ₂ ・ｄ₂ と第２の位相差板の
Δｎ₃ ・ｄ₃ の総和Ｓが１．０〜１．８μｍとされ、Δ
ｎ₁ ・ｄ₁ −Ｓ≧０．０１μｍとされ、第１の位相差板
は第１の偏光板と液晶層間に配置され、液晶層の第１の
配向方向から第１の位相差板の遅相軸に対して角度θ₂
が設けられ、第１の位相差板の遅相軸から第１の偏光板
の吸収軸とがなす角度θ₃ が設けられ、第２の位相差板
は液晶層と第２の偏光板間に配置され、第２の偏光板の
吸収軸から第２の位相差板の遅相軸とがなす角度θ₄ が
設けられ、第２の位相差板の遅相軸から液晶層の第２の
配向方向に対して角度θ₅ が設けられ、角度θ₁ 、θ
₂ 、θ₃ 、θ₄ 、およびθ₅ は、時計回り方向（＋）ま
たは反時計回り方向（−）とされ、角度θ₁ ＝−１６０
〜−３００°に設定され、２値以上の電圧値が選択され
て液晶層に駆動電圧が印加され、電圧無印加時もしくは
非選択波形印加時に光透過率が０．６％以内、もしくは
反射率が４．０％以内であることを特徴とするカラー液
晶表示装置。
【請求項２】数１（ｎは０または正の整数）を満足する
ことを特徴とする請求項１記載のカラー液晶表示装置。【数１】｛３０＋１８０＊ｎ＝＜｜θ₂ ｜＝＜６０＋１
８０＊ｎ｝｛８０＋１８０＊ｎ＝＜｜θ₃ ｜＝＜９０＋１８０＊
ｎ｝｛８０＋１８０＊ｎ＝＜｜θ₄ ｜＝＜９０＋１８０＊
ｎ｝｛３０＋１８０＊ｎ＝＜｜θ₅ ｜＝＜６０＋１８０＊
ｎ｝
【請求項３】表１の構成例Ａ〜Ｈのいずれか１つを満足
することを特徴とする請求項１または２記載のカラー液
晶表示装置。【表１】