JPH10177168A - カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】カラーフィルタを用いずに光を着色して明るい
カラー表示を得るとともに、同じ画素で複数の色を表示
し、しかも所望の色を充分な色純度で表示し、さらに視
野角を広くするともに、温度による表示色の変化も小さ
くする。 【構成】一方の偏光板２０と液晶セル１０との間に位相
差板２２を配置し、液晶セル１０の液晶分子ツイスト角
を２５０°±２０°、Δｎｄを１７５０ｎｍ〜１９５０
ｎｍ、位相差板のリタデーションを１７５０ｎｍ〜２５
００ｎｍとし、偏光板２０，２１と位相差板２２の光学
軸の方向と液晶セル１０の両基板の近傍における液晶分
子配向方向とを、一方の偏光板２０を透過して入射した
直線偏光が、位相差板２２と液晶層との複屈折効果によ
って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２１を透過
した各波長光の光強度の比が所望の比率になるように設
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、そのバックライ
トからの光を利用して表示する透過型のものと、外光
（自然光や室内照明光等）を利用しその光を裏面側に配
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、表示装置の構造が複雑化する。

【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、その表面側と裏面側とにそ
れぞれ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、ＥＣＢ型液晶表示装置は、液晶
セルの液晶層の複屈折作用と偏光板の偏光作用とを利用
して、カラーフィルタを用いずに着色した表示を得るも
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、光の透過率を高くすることができる。

【０００８】このため、ＥＣＢ型液晶表示装置は、その
裏面側に反射板を配置して反射型表示装置として使用す
ることが可能であり、その場合でも、充分に明るいカラ
ー表示を得ることができる。

【０００９】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。

【００１０】

【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、その表示色の色純度が低く、
さらに、視野角が狭くて、表示を見る方向によって表示
色が変化してしまうだけでなく、温度の変化によって液
晶セルの液晶層の複屈折性が変化するため、温度によっ
ても表示色が変化してしまうという問題をもっていた。

【００１１】この発明は、カラーフィルタを用いずに光
を着色して、充分に明るいカラー表示を得るとともに、
同じ画素で複数の色を表示することができ、しかも、表
示色の色純度を充分に高くし、さらに、視野角を広くす
るとともに温度による表示色の変化も小さくすることが
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。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明のカラー液晶表
示装置は、内面に電極が形成された一対の基板間に液晶
分子がツイスト配向した液晶層を設けてなる液晶セル
と、この液晶セルをはさんで配置された一対の偏光板
と、その一方の偏光板と前記液晶セルとの間に配置され
た１枚の位相差板とを備え、前記液晶セルの液晶分子の
ツイスト角を２５０°±２０°の範囲内の角度とし、そ
の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの
値を１７５０ｎｍ〜１９５０ｎｍの範囲内の値とし、前
記位相差板のリタデーションの値を１７５０ｎｍ〜２５
００ｎｍの範囲内の値とするとともに、前記一対の偏光
板と前記位相差板のそれぞれの光学軸の方向と前記液晶
セルの両基板の近傍における液晶分子の配向方向とを、
偏光板を透過して入射した直線偏光が、前記位相差板お
よび液晶セルを透過する間に、前記位相差板の複屈折効
果と前記液晶セルの液晶層の複屈折効果とによって各波
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、その楕円偏光となった光がさらに偏光板を透過し
て、その各波長光の光強度の比が所望の比率になるよう
に設定したことを特徴とするものである。

【００１３】この発明のカラー液晶表示装置において
は、この液晶表示装置への入射光が一方の偏光板を透過
して直線偏光となり、その光が位相差板および液晶セル
を透過して他方の偏光板に入射する。

【００１４】一方、液晶セルの液晶層の液晶分子は、液
晶セルの電極間に印加される電圧に応じて、ツイスト配
向状態を保ちつつ立上がり配向するが、液晶分子の配向
状態がツイスト配向状態にあるときは、一方の偏光板を
透過して入射した直線偏光が、位相差板と液晶セルとを
通る過程で、位相差板および液晶セルの液晶層の複屈折
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光になる。

【００１５】また、液晶セルの電極間に印加する電圧を
変化させると、その電圧による液晶分子の配向状態の変
化によって液晶層の複屈折作用が変化し、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光の各波長光の光強度比
が変化して、その光の色が変化する。

【００１６】このように、このカラー液晶表示装置は、
位相差板および液晶セルの液晶層の複屈折効果と偏光板
の偏光作用とを利用して、カラーフィルタを用いずに着
色した表示を得るものであり、したがって、光の透過率
を高くして明るいカラー表示を得るとともに、液晶セル
への印加電圧を制御することにより、同じ画素で複数の
色を表示することができる。

【００１７】そして、このカラー液晶表示装置において
は、液晶セルの液晶分子のツイスト角を２５０°±２０
°の範囲内の角度、そのΔｎｄの値を１７５０ｎｍ〜１
９５０ｎｍの範囲内の値とするとともに、前記位相差板
として、リタデーションの値が１７５０ｎｍ〜２５００
ｎｍの範囲内にあるリタデーション値の大きいもの用い
ているため、位相差板の複屈折作用と液晶セルの液晶層
の複屈折作用とを受けて他方の偏光板に入射する光の偏
光状態が、液晶セルへの印加電圧に応じて大きく変化す
るから、所望の色を充分に高い色純度で表示することが
可能である。

【００１８】さらに、このカラー液晶表示装置において
は、光が液晶セルの液晶層を垂直に透過したときと斜め
に透過したときとの位相差が位相差板によって補償され
るため、視野角が広くなる。

【００１９】しかも、前記位相差板は、温度の変化によ
る複屈折性の変化が、液晶セルの液晶層の複屈折性の変
化に比べてかなり小さいため、液晶セルの液晶層と位相
差板とのトータルの複屈折性の温度依存性が小さくな
り、したがって、温度による表示色の変化も小さくな
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】この発明は、上記のように、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、その一方の偏光板と前記液晶セルとの間に配置さ
れた１枚の位相差板とを備え、前記液晶セルの液晶分子
のツイスト角を２５０°±２０°の範囲内の角度、Δｎ
ｄの値を１７５０ｎｍ〜１９５０ｎｍの範囲内の値と
し、前記位相差板のリタデーションの値を１７５０ｎｍ
〜２５００ｎｍの範囲内の値とするとともに、前記一対
の偏光板と前記位相差板のそれぞれの光学軸の方向と前
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
とを、偏光板を透過して入射した直線偏光が、前記位相
差板および液晶セルを透過する間に、前記位相差板の複
屈折効果と前記液晶セルの液晶層の複屈折効果とによっ
て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、その楕円偏光となった光がさらに偏光板を
透過して、その各波長光の光強度の比が所望の比率にな
るように設定することにより、カラーフィルタを用いず
に光を着色して、充分に明るいカラー表示を得るととも
に、同じ画素で複数の色を表示することができ、しか
も、表示色の色純度を充分に高くし、さらに、視野角を
広くするとともに温度による表示色の変化も小さくする
ことができるようにしたものである。

【００２１】この発明は、バックライトからの光を利用
して表示する透過型の液晶表示装置にも、また、外光を
利用して表示する反射型の液晶表示装置にも適用できる
ものであり、反射型の液晶表示装置にも適用する場合
は、いずれか一方の偏光板の外面に反射板を配置すれば
よい。

【００２２】さらにこの発明は、前記透過型と反射型の
両方の機能をもった液晶表示装置にも適用できるもので
あり、その場合は、前記いずれか一方の偏光板の外面に
半透過反射板を配置すればよい。

【００２３】また、上記位相差板は、その平面上におけ
る延伸方向の屈折率ｎ_x と前記平面上における前記延伸
方向に直交する方向の屈折率ｎ_y とがｎ_x ＞ｎ_y の関係
にある一軸性位相差板であっても、あるいは、前記平面
上における屈折率ｎ_x ，ｎ_yと厚さ方向の屈折率ｎ_z と
がｎ_x ＞ｎ_z ＞ｎ_y の関係にある二軸性位相差板であっ
てもよいが、前記位相差板に二軸性位相差板を用いれ
ば、視野角がより広くなる。

【００２４】なお、前記位相差板を二軸性位相差板とす
る場合は、この二軸性位相差板として、（ｎ_x −ｎ_z ）
／（ｎ_x −ｎ_y ）で表されるＮ_z 値が０．３〜０．７で
あるもの、より好ましくは、Ｎ_z 値が０．４５±０．１
であるものを用いるのが望ましい。

【００２５】また、この発明において、例えば、液晶セ
ルの位相差板配置側とは反対側の基板の近傍における液
晶分子の配向方向を０°の方向としたとき、前記位相差
板を配置した側の偏光板の光学軸を前記液晶セルの液晶
分子ツイスト方向とは逆方向に６５°±１５°の範囲内
の方向、反対側の偏光板の光学軸を前記液晶分子ツイス
ト方向と同方向に４５°±１０°の範囲内の方向、前記
位相差板の光学軸を前記液晶分子ツイスト方向とは逆方
向に２０°±１５°の範囲内の方向に設定すれば、同じ
画素で表示できる色を、入射光が白色光である場合で、
無彩色の明表示である白と、黒、青、緑、ピンクに選ぶ
ことができる。

【００２６】

【実施例】以下、この発明を反射型のカラー液晶表示装
置に適用した一実施例を図１〜図３を参照して説明す
る。図１はこの実施例のカラー液晶表示装置の断面図で
あり、このカラー液晶表示装置は、液晶セル１０と、こ
の液晶セル１０をはさんでその表面側と裏面側とに配置
された表側偏光板２０および裏側偏光板２１と、前記表
側偏光板２０と液晶セル１０との間に配置された１枚の
位相差板２２と、前記裏側偏光板２１の裏面側に配置さ
れた反射板２３とからなっている。なお、前記反射板２
３は、樹脂フィルム等からなるベースシートの表面に銀
またはアルミニウム等の金属膜を蒸着した無指向性反射
板である。

【００２７】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。

【００２８】この液晶セル１０は、単純マトリックス型
のものであり、表面側の基板１２に設けられた電極１４
は、複数本互いに平行に形成された走査電極、裏面側の
基板１１に設けられた電極１３は、前記走査電極１４と
ほぼ直交させて複数本互いに平行に形成された信号電極
である。

【００２９】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
る。これらの配向膜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、両基板１１，１２間において所定のツイスト角で
ツイスト配向している。

【００３０】そして、このカラー液晶表示装置において
は、上記表側偏光板２０および裏側偏光板２１と位相差
板２２のそれぞれの光学軸（偏光板では透過軸または吸
収軸、位相差板では遅相軸または進相軸）の方向と液晶
セル１０の両基板１１，１２の近傍における液晶分子の
配向方向とを、表側偏光板２０を透過して入射した直線
偏光が、位相差板２２および液晶セル１０を透過する間
に、位相差板２２の複屈折効果と液晶セル１０の液晶層
の複屈折効果とによって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、その光のうちの裏側
偏光板２１を透過した各波長光の光強度の比が所望の比
率になるように設定している。

【００３１】図２は、液晶セル１０の両基板１１，１２
の近傍における液晶分子配向方向と各偏光板２０，２１
および位相差板２２の光学軸の向きを液晶表示装置の表
面側から見た図であり、この実施例では、液晶セル１０
の液晶分子のツイスト角を２５０°±２０°とし、表側
および裏側偏光板２０，２１をその透過軸２０ａ，２１
ａを次のような向きにして配置し、位相差板２２をその
遅相軸２２ａを次のような向きにして配置している。

【００３２】この図２のように、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（配向膜１
５の配向処理方向）１１ａは、液晶セル１０の横軸Ｓに
対し表面側から見て左回り（図上左回り）に３５°±１
０°の方向、表面側基板１２の近傍における液晶分子の
配向方向（配向膜１６の配向処理方向）１２ａは、前記
裏面側基板１１の近傍における液晶分子配向方向１１ａ
に対し表面側から見て右回りに７０°±１０°の方向に
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
い、表面側から見て右回りに２５０°±２０°の範囲内
のツイスト角でツイスト配向している。なお、この液晶
分子のツイスト角は、望ましくは２５０°±１０°の範
囲内、より望ましくは２５０°の範囲内である。

【００３３】そして、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を０°の方向とす
ると、表側偏光板２０の透過軸２０ａは、表面側から見
て前記液晶セル１０の液晶分子ツイスト方向（表面側か
ら見たツイスト方向）とは逆方向に６５°±１５°（望
ましくは６５°±５°、より望ましくは６５°）の範囲
内の方向にあり、裏側偏光板２１の透過軸２１ａは、表
面側から見て前記液晶分子ツイスト方向と同方向に４５
°±１０°（望ましくは４５°±５°、より望ましくは
４５°）の範囲内の方向にある。

【００３４】また、位相差板２２の遅相軸２２ａは、上
記０°の方向に対し、表面側から見て前記液晶分子ツイ
スト方向とは逆方向に２０°±１５°（望ましくは２０
°±５°、より望ましくは２０°）の範囲内の方向にあ
る。

【００３５】そして、この実施例では、液晶セル１０と
して、液晶１８の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積
Δｎｄの値が１８００ｎｍのものを用いるとともに、位
相差板２２として、リタデーションの値が１８５０ｎｍ
のものを用いている。

【００３６】なお、上記位相差板２２は、その平面上に
おける延伸方向（遅相軸方向）の屈折率ｎ_x と、前記平
面上における前記延伸方向に直交する方向の屈折率ｎ_y
とがｎ_x ＞ｎ_y の関係にある一軸性位相差板である。

【００３７】このカラー液晶表示装置は、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２３で反射させて表示するものであ
り、このカラー液晶表示装置は、液晶セル１０の両基板
１１，１２の電極１３，１４間に電圧を印加して表示駆
動される。

【００３８】このカラー液晶表示装置においては、その
表面側からの入射光が表側偏光板２０を透過して直線偏
光となり、その光が液晶セル１０および位相差板２２を
透過して裏側偏光板２１に入射するとともに、この裏側
偏光板２１を透過した光が反射板２３で反射され、前記
裏側偏光板２１と液晶セル１０および位相差板２２と表
側偏光板２０とを透過して表面側に出射する。

【００３９】なお、この実施例では、表側偏光板２０と
液晶セル１０との間に位相差板２２を配置しているた
め、表側偏光板２０を透過して入射した光は、位相差板
２２を透過して液晶セル１０に入射し、この液晶セル１
０を透過して裏側偏光板２１に入射するとともに、この
裏側偏光板２１を透過して反射板２３で反射された光
が、裏側偏光板２１と液晶セル１０と位相差板２２と表
側偏光板２０とを順次透過して表面側に出射する。

【００４０】そして、液晶セル１０の液晶層の液晶分子
は、液晶セル１０の電極１３，１４間に印加される電圧
に応じて、ツイスト配向状態を保ちつつ立上がり配向す
るが、液晶分子の配向状態がツイスト配向状態にあると
きは、表側偏光板２０を透過して入射した直線偏光が、
位相差板２２と液晶セル１０とを通る過程で、位相差板
２２および液晶セル１０の液晶層の複屈折効果により偏
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偏光板２１に入射し
て、この裏側偏光板２１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光になり、その
光が反射板２３で反射されて液晶表示装置の表面側に出
射する。

【００４１】また、液晶セル１０の電極１３，１４間に
印加する電圧を変化させると、その電圧による液晶分子
の配向状態の変化によって液晶層の複屈折性が変化す
る。この液晶層の複屈折性は、液晶分子の立上がり角が
大きくなるのにともなって小さくなる。

【００４２】そして、液晶セル１０の液晶層の複屈折性
が変化すると、それにともなって、位相差板２２および
液晶セル１０を透過して裏側偏光板２１に入射する光の
偏光状態が変化するため、この裏側偏光板２１を透過す
る光の各波長光の光強度比が変化して、その光の色が変
化し、その色の光が反射板２３で反射されて液晶表示装
置の表面側に出射する。

【００４３】このように、上記カラー液晶表示装置は、
位相差板２２および液晶セル１０の液晶層の複屈折効果
と偏光板２０，２１の偏光作用とを利用して、カラーフ
ィルタを用いずに着色した表示を得るものであり、した
がって、光の透過率を高くして明るいカラー表示を得る
とともに、液晶セル１０への印加電圧を制御することに
より、同じ画素で複数の色を表示することができる。

【００４４】そして、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を２５０°±
２０°の範囲内の角度とし、この液晶セル１０のΔｎｄ
の値を１８００ｎｍとするとともに、上記位相差板２２
として、リタデーションの値が１８５０ｎｍであるリタ
デーション値が大きいものを用いているため、位相差板
２２の複屈折作用と液晶セル１０の液晶層の複屈折作用
とを受けて裏側偏光板２１に入射する光の偏光状態が、
液晶セル１０への印加電圧に応じて大きく変化するか
ら、所望の色を充分に高い色純度で表示することができ
る。

【００４５】上記カラー液晶表示装置の１つの画素で表
示できる色は、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および位相差板２２のリ
タデーションの値と、表側偏光板２０および裏側偏光板
２１と位相差板２２のそれぞれの光学軸の向きとによっ
て決まる。

【００４６】この実施例のように、液晶セル１０の液晶
分子のツイスト角を２５０°±２０°の範囲内の角度、
この液晶セル１０のΔｎｄの値を１８００ｎｍ、位相差
板２２のリタデーションの値を１８５０ｎｍとし、さら
に図２に示したように、前記液晶セル１０の裏面側基板
１１の近傍における液晶分子配向方向１１ａを０°の方
向としたとき、表側偏光板２０の透過軸２０ａを表面側
から見て液晶セル１０の液晶分子ツイスト方向とは逆方
向に６５°±１５°の範囲内の方向、裏側偏光板２１の
透過軸２１ａを表面側から見て前記液晶分子ツイスト方
向と同方向に４５°±１０°の範囲内の方向、位相差板
２２の遅相軸２２ａを表面側から見て前記液晶分子ツイ
スト方向とは逆方向に２０°±１５°の範囲内の方向に
したときは、１つの画素で表示できる色が、入射光が白
色光である場合で、無彩色の明表示である白と、黒、
青、緑、ピンクである。なお、前記ピンクは赤に近いピ
ンク色である。

【００４７】図３は上記カラー液晶表示装置の表示色の
変化を示すＣＩＥ色度図であり、その表示色は、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、白→黒→青→緑→ピンクの順に変化
する。

【００４８】すなわち、このカラー液晶表示装置の表示
色は、液晶セル１０の電極１３，１４間に液晶分子を立
上がり配向させる電圧を印加していない非選択状態、つ
まり、液晶分子が初期のプレチルト角でツイスト配向し
ている状態では白であり、液晶セル１０の電極１３，１
４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、初期の表示色である白か
ら、黒、青、緑、ピンクの順に変化する。

【００４９】なお、この実施例では、偏光板２０，２１
と位相差板２２とを図２に示した状態に設けているが、
前記偏光板２０，２１をその吸収軸を図２に示した透過
軸２０ａ，２１ａの向きに合わせて配置し、位相差板２
２をその進相軸を図２に示した遅相軸２２ａの向きに合
わせて配置しても、上記のように白と黒および青、緑、
ピンクの表示色が得られる。

【００５０】したがって、このカラー液晶表示素子によ
れば、同じ画素で、表示の基本色である白と黒および
緑、青、ピンク（赤に近いピンク）を表示して、マルチ
カラーと呼ばれる色彩の豊かな多色カラー表示を実現す
ることができる。

【００５１】さらに、このカラー液晶表示装置において
は、光が液晶セル１０の液晶層を垂直に透過したときと
斜めに透過したときとの位相差が位相差板２２によって
補償されるため、表示を見る方向によって表示色が変化
してしまうという視角依存性を軽減して、視野角を広く
することができる。

【００５２】また、上記位相差板２２は、温度の変化に
よる複屈折性の変化が、液晶セル１０の液晶層の複屈折
性の変化に比べてかなり小さいため、液晶セル１０の液
晶層と位相差板２２とのトータルの複屈折性の温度依存
性が小さくなり、したがって、上記カラー液晶表示装置
によれば、温度による表示色の変化も小さくすることが
できる。

【００５３】しかも、このカラー液晶表示装置は、位相
差板２２として、リタデーションの値が１８５０ｎｍで
あるリタデーション値の大きなものを用いているため、
１枚の位相差板２２を備えるだけで、所望の色を充分な
色純度で表示するとともに視野角を広くすることができ
るから、位相差板２２を設けたことによる光の透過率の
低下は極く僅かである。

【００５４】すなわち、上記カラー液晶表示装置におけ
る位相差板２２での複屈折効果は、リタデーションの値
が比較的小さい位相差板を複数枚使用することによって
も得られるが、このように複数枚の位相差板を使用する
と、位相差板の増加分だけ光の透過率が低下してしま
う。

【００５５】そこで、このカラー液晶表示装置では、リ
タデーション値の大きい位相差板２２を１枚だけ用い
て、位相差板を設けたことによる透過率の低下を最小限
にとどめたのであり、このようにすれば、複屈折効果と
偏光作用とを利用して光を着色することによって明るい
カラー表示を得るという効果を充分に発揮することがで
きる。

【００５６】さらに、複数枚の位相差板を使用する場合
は、その各位相差板のそれぞれのリタデーションおよび
その光学軸の向きが、液晶表示装置の特性を決定するパ
ラメータとして関与してくるため、それが液晶表示装置
を設計する上での制約となるし、また位相差板の増加分
だけ製造コストも高くなるが、位相差板が１枚だけであ
れば、液晶表示装置の設計上の制約を緩和してその設計
を容易にするとともに、製造コストも低減することがで
きる。

【００５７】なお、上記実施例では、液晶セル１０のΔ
ｎｄの値を１８００ｎｍ、位相差板２２のリタデーショ
ンの値を１８５０ｎｍとしたが、液晶セル１０の液晶分
子のツイスト角が２５０°±２０°の範囲内の角度で、
そのΔｎｄの値が１７５０ｎｍ〜１９５０ｎｍの範囲内
の値であり、位相差板２２のリタデーションの値が１７
５０ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲内の値であって、それに
応じて表側および裏側偏光板２０，２１の光学軸の向き
と位相差板２２の光学軸の向きが適正に設定されていれ
ば、上記実施例と同様な効果が得られる。

【００５８】また、上記実施例では、位相差板２２とし
て一軸性位相差板を用いたが、この位相差板２２は二軸
性位相差板であってもよく、前記位相差板２２を二軸性
位相差板とすれば、視野角をより広くすることができ
る。その場合、前記二軸性位相差板のリタデーションの
値は、上記実施例で用いた一軸性位相差板のリタデーシ
ョンと同じでよい。

【００５９】上記カラー液晶表示装置の位相差板２２を
二軸性位相差板とする場合も、液晶セル１０の液晶分子
ツイスト角を２５０°±２０°の範囲内の角度とし、こ
の液晶セル１０のΔｎｄの値を１７５０ｎｍ〜１９５０
ｎｍの範囲内の値、位相差板２２のリタデーションの値
を１７５０ｎｍ〜２５００ｎｍのの範囲内の値にし、表
側および裏側偏光板２０，２１の透過軸２０ａ，２１ａ
（または吸収軸）の向きと位相差板２２の遅相軸２２ａ
（または進相軸）の向きを図２に示した方向にすれば、
同じ画素で表示できる色が、入射光が白色光である場合
で、白と黒および青、緑、ピンクになる。

【００６０】なお、前記二軸性位相差板としては、その
平面上における延伸方向（遅相軸方向）の屈折率ｎ_x
と、前記平面上における前記延伸方向に直交する方向の
屈折率ｎ_y と、厚さ方向の屈折率ｎ_z とがｎ_x ＞ｎ_z ＞
ｎ_y の関係にあり、かつ、（ｎ_x −ｎ_z ）／（ｎ_x −ｎ
_y ）で表されるＮ_z 値が０．３〜０．７の範囲内にある
もの、より好ましくはＮ_z 値が０．４５±０．１の範囲
内にあるものを用いるのが望ましく、このような条件を
満足する二軸性位相差板を用いれば、視野角をさらに広
くすることができる。

【００６１】また、上記実施例のカラー液晶表示装置
は、１つの画素で、無彩色の明表示である白と、黒、
青、緑、ピンクとを表示するものであるが、前記１つの
画素で表示できる色は、表側および裏側偏光板２０，２
１と位相差板２２のそれぞれの光学軸の向きを選択する
ことによって任意に選ぶことができる。

【００６２】さらに、上記実施例では、液晶セル１０と
表側偏光板２０との間に位相差板２２を配置したが、こ
の位相差板２２は、液晶セル１０と裏側偏光板２１との
間に配置してもよい。

【００６３】また、上記実施例のカラー液晶表示装置
は、その裏面側に反射板２３を設けた反射型のものであ
るが、この発明は、バックライトからの光を利用して表
示する透過型のカラー液晶表示装置にも適用できる。

【００６４】さらに、この発明は、透過型と反射型の両
方の機能をもったカラー液晶表示装置にも適用できるも
のであり、その場合は、前記反射板２３に代えて半透過
反射板を配置すればよい。

【００６５】また、上記実施例では、単純マトリックス
型の液晶セル１０を用いたが、この液晶セル１０は、ア
クティブマトリックス型や、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は、位相
差板および液晶セルの液晶層の複屈折効果と偏光板の偏
光作用とを利用して、カラーフィルタを用いずに着色し
た表示を得るものであるから、光の透過率を高くして明
るいカラー表示を得るとともに、液晶セルへの印加電圧
を制御することにより、同じ画素で複数の色を表示する
ことができる。

【００６７】また、このカラー液晶表示装置において
は、前記液晶セルの液晶分子のツイスト角を２５０°±
２０°の範囲内の角度とし、この液晶セルのΔｎｄの値
を１３００ｎｍ〜１７５０ｎｍの範囲内の値とするとと
もに、前記位相差板のリタデーションの値を１４５０ｎ
ｍ〜１８５０ｎｍの範囲内の値としているため、位相差
板の複屈折作用と液晶セルの液晶層の複屈折作用とを受
けて他方の偏光板に入射する光の偏光状態が、液晶セル
への印加電圧に応じて大きく変化するから、所望の色を
充分に高い色純度で表示することができる。

【００６８】さらに、この発明のカラー液晶表示装置に
おいては、光が液晶セルの液晶層を垂直に透過したとき
と斜めに透過したときとの位相差が位相差板によって補
償されるため、視野角が広くなる。

【００６９】しかも、前記位相差板は、温度の変化によ
る複屈折性の変化が、液晶セルの液晶層の複屈折性の変
化に比べてかなり小さいため、液晶セルの液晶層と位相
差板とのトータルの複屈折性の温度依存性が小さくな
り、したがって、温度による表示色の変化も小さくな
る。

【００７０】この発明において、前記位相差板は、通常
の一軸性位相差板であっても、厚さ方向にも位相差を有
する二軸性位相差板であってもよいが、二軸性位相差板
を用いれば、視野角をより広くすることができる。

【００７１】また、この発明のカラー液晶表示層におい
て、そのいずれかの偏光板の外面に反射板を配置すれ
ば、反射型表示装置として使用することができるし、ま
た、前記反射板に代えて半透過反射板を配置すれば、反
射型と透過型の両方の機能をもった液晶表示装置として
使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すカラー液晶表示装置
の断面図。

【図２】前記カラー液晶表示装置における液晶セルの両
基板の近傍における液晶分子配向方向と各偏光板および
位相差板の光学軸の向きを液晶表示装置の表面側から見
た図。

【図３】前記カラー液晶表示装置の表示色の変化を示す
ＣＩＥ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 ２０…表側偏光板 ２０ａ…透過軸 ２１…裏側偏光板 ２１ａ…透過軸 ２２…位相差板 ２２ａ…遅相軸 ２３…反射板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内面に電極が形成された一対の基板間に液
   晶分子がツイスト配向した液晶層を設けてなる液晶セル
   と、この液晶セルをはさんで配置された一対の偏光板
   と、その一方の偏光板と前記液晶セルとの間に配置され
   た１枚の位相差板とを備え、 前記液晶セルの液晶分子のツイスト角を２５０°±２０
   °の範囲内の角度とし、その液晶の屈折率異方性Δｎと
   液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値を１７５０ｎｍ〜１９５０
   ｎｍの範囲内の値とし、前記位相差板のリタデーション
   の値を１７５０ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲内の値とする
   とともに、 前記一対の偏光板と前記位相差板のそれぞれの光学軸の
   方向と前記液晶セルの両基板の近傍における液晶分子の
   配向方向とを、偏光板を透過して入射した直線偏光が、
   前記位相差板および液晶セルを透過する間に、前記位相
   差板の複屈折効果と前記液晶セルの液晶層の複屈折効果
   とによって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、その楕円偏光となった光がさらに
   偏光板を透過して、その各波長光の光強度の比が所望の
   比率になるように設定したことを特徴とするカラー液晶
   表示装置。
2. 【請求項２】いずれか一方の偏光板の外面に反射板が配
   置されてい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】いずれか一方の偏光板の外面に半透過反射
   板が配置されてい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。
4. 【請求項４】位相差板は、その平面上における延伸方向
   の屈折率ｎ_x と、前記平面上における前記延伸方向に直
   交する方向の屈折率ｎ_y とがｎ_x ＞ｎ_y の関係にある一
   軸性位相差板であることを特徴とする請求項１〜３のい
   ずれかに記載のカラー液晶表示装置。
5. 【請求項５】位相差板は、その平面上における延伸方向
   の屈折率ｎ_x と、前記平面上における前記延伸方向に直
   交する方向の屈折率ｎ_y と、厚さ方向の屈折率ｎ_z とが
   ｎ_x＞ｎ_z ＞ｎ_y の関係にある二軸性位相差板であるこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のカラー
   液晶表示装置。