JPH11183897A

JPH11183897A - カラー液晶表示装置

Info

Publication number: JPH11183897A
Application number: JP9364745A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Shirasaka; 康弘白坂
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 1999-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】ＥＣＢ方式のカラー液晶表示装置において、
表示色の色純度及びコントラストを良くする。【解決手段】単純マトリックス型の液晶セル１の裏面
側の基板７の上面の各電極３間には遮光膜１３が設けら
れ、表面側の基板６の下面の各電極２間には遮光膜が設
けられている。すなわち、表示領域内において両電極
２、３の相対向する部分によって形成される画素部を除
く非画素部には遮光層１３が設けられている。したがっ
て、表示領域内において両電極２、３の相対向する部分
によって形成される画素部を除く非画素部を透過しよう
とする光は遮光層１３によって遮光されることになる。

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、ＥＣＢ（複屈折
制御）方式のカラー液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＥＣＢ方式のカラー液晶表示装置は、印
加電圧に応じて液晶分子の配向を変化させ、その際に生
じる液晶の複屈折変化によりカラー表示を行うものであ
る。図４は従来のこのようなカラー液晶表示装置の一例
の一部を示したものである。このカラー液晶表示装置
は、反射型であって、液晶セル１を備えている。液晶セ
ル１は、単純マトリックス型であって、相対向する面に
それぞれ電極２、３及び配向膜４、５が設けられた一対
の基板６、７の配向膜４、５間に液晶８が介在された構
造となっている。液晶セル１の表面には表側偏光板９が
配置されている。液晶セル１の裏面には裏側偏光板１０
及び反射板１１が配置されている。そして、入射光を白
色光とし、両電極６、７間への印加電圧を０Ｖから徐々
に上げていくと、表示色が白（背景）、オレンジ（また
は赤）、青、緑と変化する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このようなカラー液晶表示装置では、電圧が印加されな
い画素と画素の間の画素間部も、画素部で電圧が印加さ
れていないときつまり液晶分子が初期配向状態にあると
きの表示色と同じ色を呈している。このため、画素部に
電圧が印加され無印加時とは異なる色が表示されるとき
に、画素間部の色と画素部の色が異なり、画素部の色に
画素間部の色が混じり、画素部が表示する色の純度が著
しく低下してしまい、ひいては表示のコントラストが低
下するという問題があった。なお、液晶セル１と表側偏
光板９との間に位相差板を配置し、入射光を白色光と
し、両電極６、７間への印加電圧を０Ｖから徐々に上げ
ていくと、表示色が白（背景）、黒、青、緑、ピンクと
変化するようにしたカラー液晶表示装置が考えられてい
るが、このようなカラー液晶表示装置でも上記と同様の
問題がある。この発明の課題は、ＥＣＢ方式のカラー液
晶表示装置において、表示色の色純度及びコントラスト
を良くすることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、相対向する
面にそれぞれ電極が設けられた一対の基板間に前記両電
極間への印加電圧に応じて複屈折性が変化する液晶が介
在された液晶セルと、この液晶セルの表裏両面にそれぞ
れ配置された表側偏光板及び裏側偏光板とを具備し、前
記両電極の相対向する部分によって形成される画素部を
除く領域に遮光層を備え、前記液晶セルの液晶分子のツ
イスト角及び液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの
積Δｎｄの値と、前記液晶セルの両基板の近傍における
液晶分子の配向方向と、前記表側及び裏側偏光板のそれ
ぞれの光学軸の方向とを、一方の偏光板を透過して入射
した光が前記液晶セルの液晶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、その光のうちの他方の偏光板の透過軸に平行な偏光
成分の光がこの偏光板を透過して、その光を構成する各
波長光の光強度の比に応じた色の光になるように設定し
たものである。この発明によれば、表示領域内において
両電極の相対向する部分によって形成される画素部を除
く非画素部を透過しようとする光が遮光層によって遮光
されることになるので、表示領域内において両電極の相
対向する部分によって形成される画素部のみを光が透過
し、したがって画素部の発色光に非画素部の発色光が混
じることはなく、表示色の色純度及びコントラストを良
くすることができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１（Ａ）はこの発明の一実施形
態におけるカラー液晶表示装置の要部を示したものであ
る。この図において、図４と同一部分には同一の符合を
付し、その説明を適宜省略する。このカラー液晶表示装
置において、図４に示すカラー液晶表示装置と異なる点
は、液晶セル１と表側偏光板９との間に位相差板１２が
配置されている点と、単純マトリックス型の液晶セル１
の裏面側の基板７の上面の各電極３間に遮光膜１３が設
けられているとともに、表面側の基板６の下面の各電極
２間に遮光膜（図示せず）が設けられている点である。
この場合、遮光膜１３は絶縁性の高いものからなり、例
えばアクリル系樹脂中に黒色顔料を分散してなる樹脂ブ
ラックあるいはアクリル系樹脂中に黒色顔料及びカーボ
ンブラックを分散してなる樹脂ブラックからなってい
る。

【０００６】このように、このカラー液晶表示装置で
は、液晶セル１の裏側の基板７の上面の各電極３間に遮
光膜１３を設けるとともに、表側の基板６の下面の各電
極２間に遮光膜を設けているので、すなわち、少なくと
も表示領域内において両電極２、３の相対向する部分に
よって形成される画素部を除く非画素部に遮光層１３を
設けているので、表示領域内において両電極２、３の相
対向する部分によって形成される画素部を除く非画素部
を透過しようとする光が遮光層１３によって遮光され、
表示領域内において両電極２、３の相対向する部分によ
って形成される画素部のみを光が透過することとなり、
したがって画素部の発色光に非画素部の発色光が混じる
ことはなく、表示色の色純度及びコントラストを良くす
ることができる。

【０００７】次に、具体例について説明する。まず、図
１（Ｂ）を参照して、液晶セル１の両配向膜４、５のラ
ビングによる配向処理方向及び両偏光板９、１０、位相
差板１２の各光学軸の関係を表面側から見た場合につい
て説明する。裏面側の配向膜５の配向処理方向５ａは、
液晶セル１の一点鎖線で示す横軸Ｍに対して時計方向に
３５°の方向となっている。表面側の配向膜４の配向処
理方向４ａは、裏面側の配向膜５の配向処理方向５ａに
対して反時計方向に７０°の方向となっている。したが
って、この場合の液晶８の液晶分子は、点線の矢印で示
すように、裏面側から表面側に向かって反時計方向に２
５０°のツイスト角でツイスト配向されている。表側偏
光板９の吸収軸９ａは、表面側の配向膜４の配向処理方
向４ａを通る基準線Ｎに対して反時計方向に４５°の方
向となっている。位相差板９の遅相軸９ａは、基準線Ｎ
に対して反時計方向に８５°の方向となっている。裏側
偏光板１０の吸収軸１０ａは、基準線Ｎに対して反時計
方向に１５５°の方向となっている。なお、液晶セル１
として、液晶８の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積
Δｎｄが１５００ｎｍのものを用い、位相差板９とし
て、リタデーションＲが１６２０ｎｍ（ａｔ５４０ｎ
ｍ）のものを用いる。

【０００８】さて、このカラー液晶表示装置において、
入射光を白色光とし、両電極６、７間への印加電圧を０
Ｖから徐々に上げたときの表示色の変化を調べたとこ
ろ、図２に示すＣＩＥ色度図において実線で示す結果が
得られた。なお、図２における点線は、比較のために、
遮光膜１３を備えていない同様のカラー液晶表示装置に
おいて、入射光を白色光とし、両電極６、７間への印加
電圧を０Ｖから徐々に上げたときの表示色の変化を示
す。この図２から明らかなように、実線で示す表示色の
変化が点線で示す表示色の変化よりも大きく膨らんでお
り、表示色の色純度が良くなっていることが分かる。

【０００９】次に、このカラー液晶表示装置において、
入射光を白色光とし、両電極６、７間への印加電圧
（Ｖ）と輝度（ｃｄ／ｍ²）との関係を調べたところ、
図３において実線で示す結果が得られた。なお、図３に
おける点線は、比較のために、遮光膜１３を備えていな
い同様のカラー液晶表示装置において、入射光を白色光
としたときの両電極６、７間への印加電圧（Ｖ）と輝度
（ｃｄ／ｍ²）との関係を示す。この図３から明らかな
ように、実線で示す曲線が点線で示す曲線の下側にあ
り、表示色の明るさがやや劣っているが、最大コントラ
ストが実線で示す曲線の場合４．５程度であるのに対し
点線で示す曲線の場合３．８程度であり、表示色のコン
トラストが良くなっていることが分かる。

【００１０】ところで、裏面側の配向膜５の配向処理方
向５ａは、横軸Ｍに対して時計方向に３５±１０°の範
囲内の方向であればよい。表面側の配向膜４の配向処理
方向４ａは、裏面側の配向膜５の配向処理方向５ａに対
して反時計方向に７０±１０°の範囲内の方向であれば
よい。したがって、液晶８の液晶分子は、裏面側から表
面側に向かって反時計方向に２５０±２０°の範囲内の
ツイスト角でツイスト配向されていればよい。表側偏光
板９の吸収軸９ａは、表面側の配向膜４の配向処理方向
４ａを通る基準線Ｎに対して反時計方向に４５±１０°
の範囲内の方向であればよい。位相差板１２の遅相軸１
２ａは、基準線Ｎに対して反時計方向に８５±１０°の
範囲内の方向であればよい。裏側偏光板１０の吸収軸１
０ａは、基準線Ｎに対して反時計方向に１５５±１０°
の範囲内の方向であればよい。液晶８の屈折率異方性Δ
ｎは１５００±５００ｎｍの範囲内であればよい。位相
差板１２のリタデーションＲは１６２０±５０ｎｍ（ａ
ｔ５４０ｎｍ）の範囲内であればよい。

【００１１】また、位相差板１２としては、その平面上
における延伸方向の屈折率ｎ_xと同平面上における延伸
方向と直交する方向の屈折率ｎ_yとがｎ_x＞ｎ_yの関係に
ある１軸性位相差板を用いてもよく、またその平面上に
おける延伸方向の屈折率ｎ_xと同平面上における延伸方
向と直交する方向の屈折率ｎ_yとその厚さ方向の屈折率
ｎ_zとがｎ_x＞ｎ_z＞ｎ_yの関係にある２軸性位相差板を用
いてもよい。この場合、いずれの位相差板を用いても、
正面からの視認性は変わらないが、２軸性位相差板を用
いると、視角特性を良くすることができる。また、２軸
性位相差板の場合には、（ｎ_x−ｎ_z）／（ｎ_x−ｎ_y）で
表わされるＮ_Z値が０．３〜０．７であることが望まし
い。また、位相差板１２としては、１枚ではなく、複数
枚のものからなるものを用いてもよい。

【００１２】なお、上記実施形態では、液晶セル１内に
遮光膜１３を設けた場合について説明したが、表側偏光
板９の表面または裏面、位相差板１２の表面または裏
面、液晶セル１の表面または裏面、裏側偏光板１０のの
表面または裏面、反射板１１の表面のいずれかに設ける
ようにしてもよい。この場合、遮光膜は導電性を有して
いても問題は無いので、クロム等によって形成するよう
にしてもよい。

【００１３】また、上記実施形態では、液晶セル１と表
側偏光板９との間に位相差板１２を配置した場合につい
て説明したが、液晶セル１と裏側偏光板１０との間に位
相差板１２を配置するようにしてもよい。このようにし
ても、上記実施形態の場合と同様の効果を得ることがで
きる。

【００１４】また、上記実施形態では、裏側偏光板１０
の裏面に反射板１１を配置した場合について説明した
が、反射板１１を省略して透過型としてもよく、また反
射板１１の代わりに半透過反射板を用いるようにしても
よい。半透過反射板を用いる場合には、その裏面にバッ
クライトを配置するが、明所ではバックライトを消灯し
て反射型として使用し、暗所ではバックライトを点灯し
て透過型として使用することになる。さらに、この発明
は、単純マトリックス型のものに限らず、アクティブマ
トリックス型のものやセグメント型のものにも適用する
ことができ、また図４に示すように位相差板を備えてい
ないものにも適用することができる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、表示領域内において両電極の相対向する部分によっ
て形成される画素部を除く非画素部に遮光層を備えてい
るので、表示領域内において両電極の相対向する部分に
よって形成される画素部を除く非画素部を透過しようと
する光が遮光層によって遮光され、表示領域内において
両電極の相対向する部分によって形成される画素部のみ
を光が透過し、したがって画素部と非画素部との混色を
防止し、表示色の色純度及びコントラストを良くするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態におけるカラー
液晶表示装置の要部の断面図、（Ｂ）はその液晶セルの
両配向膜の配向処理方向及び両偏光板と位相差板の各光
学軸の関係を説明する説明図。

【図２】図１に示すカラー液晶表示装置の表示色の変化
を示すＣＩＥ色度図。

【図３】図１に示すカラー液晶表示装置の印加電圧と輝
度との関係を示す図。

【図４】従来のカラー液晶表示装置の一例の一部の断面
図。

【符号の説明】

１液晶セル２、３電極４、５配向膜６、７基板８液晶９表側偏光板１０裏側偏光板１１反射板１２位相差板１３遮光膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対向する面にそれぞれ電極が設けられ
た一対の基板間に前記両電極間への印加電圧に応じて複
屈折性が変化する液晶が介在された液晶セルと、この液
晶セルの表裏両面にそれぞれ配置された表側偏光板及び
裏側偏光板とを具備し、前記両電極の相対向する部分によって形成される画素部
を除く領域に遮光層を備え、前記液晶セルの液晶分子のツイスト角及び液晶の屈折率
異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値と、前記液晶
セルの両基板の近傍における液晶分子の配向方向と、前
記表側及び裏側偏光板のそれぞれの光学軸の方向とを、
一方の偏光板を透過して入射した光が前記液晶セルの液
晶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、その光のうちの他方の
偏光板の透過軸に平行な偏光成分の光がこの偏光板を透
過して、その光を構成する各波長光の光強度の比に応じ
た色の光になるように設定していることを特徴とするカ
ラー液晶表示装置。
【請求項２】請求項１記載の発明において、前記両偏
光板のいずれか一方の偏光板と前記液晶セルとの間に位
相差板が配置されていることを特徴とするカラー液晶表
示装置。
【請求項３】請求項１または２記載の発明において、
前記液晶セルは単純マトリックス型であり、前記遮光層
は前記一対の基板の相対向する面の前記各電極間にそれ
ぞれ設けられていることを特徴とするカラー液晶表示装
置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の発明に
おいて、前記裏側偏光板の裏面に反射板が配置されてい
ることを特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項５】請求項１〜３のいずれかに記載の発明に
おいて、前記裏側偏光板の裏面に半透過反射板が配置さ
れていることを特徴とするカラー液晶表示装置。