JP2000010109A - カラー液晶装置およびそれを用いた電子機器 - Google Patents
カラー液晶装置およびそれを用いた電子機器Info
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Abstract
の部分の開口面積を変化させることによって調節するこ
とが可能でありながら、液晶パネルが暗くなることがな
く、しかも、高い分解能で多くの色の表示が可能なカラ
ー液晶装置を提供する。 【解決手段】 画素を構成する複数の単色ドットのそれ
ぞれに対して光の透過と遮断の2つの状態を制御する液
晶セル14を用いたカラー液晶装置である。このカラー
液晶装置は、液晶パネル12の液晶セル14が、ネマテ
ィック液晶36を用いたメモリ性を有する双安定性の液
晶セル14であり、同一色の単色ドットに対応する部分
が列をなすストライプ状に形成されたカラーフィルタ5
0を備える。
Description
よびそれを用いた電子機器に関し、特に、光の透過と遮
断の2つの状態を制御する液晶セルを有するカラー液晶
装置およびそれを用いた電子機器に関する。
液晶装置においては、各画素が少なくとも3原色のカラ
ーフィルタの各色に対応するドットを備え、各ドットに
おけるカラーフィルタを介した光の透過量を液晶セルに
よって制御することによってカラー表示が行われてい
る。このようなカラー液晶装置においては、通常、各ド
ットに対応するカラーフィルタの各色の部分は、同一の
形状に形成されている。
って透過率が異なることがあり、このような場合には、
色バランスを調整するために、ブラックストライプ等の
遮光部の面積を各色の部分について変化させることが行
われている。このようにして色バランスの調節を行う
と、光透過量を抑えたい色の部分の周囲の遮光部は、ブ
ラックストライプの機能を果たすために必要となる以上
の面積となってしまう。
制御が可能な液晶セルを用いたカラー液晶装置において
は、表示できる色数を増すために、各画素が3原色の各
ドットだけでなく、白色(透明)のドットも用いられる
ことがある。このように白色(透明)のドットを備えて
形成されたカラーフィルタにおいては、白色(透明)の
部分と、各3原色の部分の光透過率の差が特に大きくな
る傾向があるため、白色(透明)部分周囲の遮光部分を
特に広くして、その開口面積を絞り、光透過量を制限し
て色バランスを保つようにすることが多い。
ると、液晶パネルが暗くなることにつながってしまう。
また、表示に寄与しない部分が占める面積によって、表
示の分解能も制限されることになる。
されたものであって、その目的は、カラーフィルタにお
ける色バランスを、各色の部分の開口面積を変化させる
ことによって調節することが可能でありながら、それに
伴って表示が暗くなることがなく、しかも、高い分解能
で多くの色の表示が可能なカラー液晶装置およびそれを
用いた電子機器を提供することにある。
装置は、一対の基板間に液晶が挾持されてなり、前記一
対の基板のうち一方の基板に複数の色要素からなるカラ
ーフィルタが形成されてなる液晶セルを備えるカラー液
晶装置において、前記基板には複数の電極が形成されて
なり、前記電極によってドットが形成され、複数の前記
ドットにより一画素が構成されてなり、前記一画素内に
は同一色を呈する少なくとも2つの前記ドットを有する
ことを特徴とする。
くとも2つのドットを備えているため、各画素の各色を
複数の明るさで表示することができ、各画素における複
数の明るさの各色の組み合わせによって多くの色を表示
することができる。
置は、前記カラーフィルタは、同一色の前記ドットに対
応する部分が列をなすストライプ状に形成されているこ
とを特徴とする。
る部分が列をなすようにカラーフィルタが形成されてい
るため、各色によって光透過率が異なる場合は、各色に
対応する列幅を調節することによって開口面積を変化さ
せて、色バランスを調節することができる。したがっ
て、色バランスを調節するために、遮光部をブラックス
トライプとしての機能として必要になる以上の面積とす
る必要がない。その結果、本発明のカラー液晶装置は、
カラーフィルタにおける色バランスを、各色の部分の開
口面積を変化させることによって調節することが可能で
ありながら、表示が暗くなることがない。しかも、遮光
部の面積を必要最小限として、画素を構成するドットを
配置できるため、高い分解能の表示が可能となる。
晶装置は、前記液晶セルには、メモリ性を有する双安定
性のネマティック液晶が挾持されてなることを特徴とす
る。
る双安定性の液晶セルは、光の透過と遮断の2つの状態
のみの制御が可能な液晶セルであるため、液晶の透過率
を段階的に変化させることによって多くの表示色を得る
ことはできない。そこで、表示できる色数を増すため
に、各画素が3原色の各ドットだけでなく、白色(透
明)のドットも備えることがある。このような白色(透
明)のドットを備えて形成されたカラーフィルタにおい
ては、白色(透明)の部分と、各3原色の部分の光透過
率の差が大きくなるため、白色(透明)部分周囲の遮光
部分を特に広くして、その開口面積を絞り、光透過量を
制限して色バランスを保つようにすることが多い。本発
明に係るカラー液晶装置は、カラーフィルタの白色ドッ
トに対応する部分の列幅を調節することによって白色部
分の開口面積を調節することができるため、白色(透
明)部分周囲の遮光部分を広くすることなく、白色(透
明)部分の開口面積を絞り、色バランスのとれたカラー
液晶装置を形成することができる。
晶装置は、前記各画素は、面積の異なる複数の単色ドッ
トからなり、隣接する各色の単色ドット同士は、面積比
が1:1.5〜2.0の関係を有することを特徴とす
る。
等な段階で変化することが実験的に確認されたカラー液
晶装置が得られる。
晶装置は、カラーフィルタの各色部分の透過率比に対応
させて、前記カラーフィルタの列幅を調節したことを特
徴とする。
分の透過率比に対応させてカラーフィルタの各色のドッ
トが形成する列の幅を調節して、色バランスを最適化し
たカラー液晶装置が得られる。したがって、カラーフィ
ルタのブラックストライプを、必要最小限の面積を持つ
遮光部とすることができる。その結果、本発明のカラー
液晶装置は、色バランスがとれ、しかも、明るく分解能
の高い表示を行うことができる。
晶装置は、前記カラーフィルタは少なくとも白色の単色
ドット領域を備え、該白色部分の列幅は、他の色要素か
らなる色部分の列幅より狭いことを特徴とする。
原色の各ドットだけでなく、白色(透明)のドットも含
むようにすることによって、特に、オン・オフのみの制
御を行う液晶セルを有する液晶装置の表示色を増加させ
ることができる。しかし、このような白色(透明)のド
ット領域を備えて形成されたカラーフィルタにおいて
は、白色(透明)の部分の光透過率が、各3原色の部分
の光透過率より大きくなることが多いため、白色(透
明)部分の開口面積を小さくして、色バランスの適正化
を図ることが一般的である。本発明に係るカラー液晶装
置は、カラーフィルタの白色部分に対応する部分の列幅
を3原色の各色部分の列幅より狭くすることによって白
色(透明)部分の開口面積を調節することができるた
め、白色(透明)部分周囲の遮光部分を広くすることな
く、白色(透明)部分の開口面積を絞り、色バランスの
とれたカラー液晶装置を形成することができる。
記載のカラー液晶装置を表示手段として備えることを特
徴とする。
を有する表示手段を備える電子機器が得られる。
ついて、図面を参照しながら、さらに具体的に説明す
る。
式的な部分断面図である。本実施形態のカラー液晶装置
は液晶パネル12を含んで構成される。この図に示すよ
うに、本実施形態の液晶パネル12の液晶セル14は、
上下の基板18,28上に所定パターンの例えばITO
膜からなる透明電極として、それぞれ形成された電極2
2,32と、電極22,32を覆って各基板18,28
に塗布されたポリイミドからなる配向膜24,34(例
えば、東レ社製SP−740)とを備えている。なお、
一方の基板28においては、各色の単色ドット領域52
と遮光部56とを備えるカラーフィルタ50、およびカ
ラーフィルタ50の表面を覆う保護膜30が形成されて
おり、保護膜30の表面に電極32および配向膜34が
形成されている。そして、配向膜24,34は相互に所
定角度(本実施形態では180°)異なる方向にラビン
グ処理されている。さらに、上下の基板18,28の間
にはスペーサ(図示せず)が分散配置されて、所定の基
板間隔(セル間隔)、例えば基板間隔を2μm以下とし
て液晶が封入されて、液晶セル14が構成されている。
なお、本実施形態の液晶セル14に用いられる液晶36
は、ネマティック液晶(例えば、E.Merck 社製ZLI−
3329)に光学活性剤(例えば、E.Merck社製S−8
11)を添加することにより、ヘリカルピッチを3〜4
μmに調整したものである。この液晶セル14における
液晶分子37のプレチルト角θ1,θ2は数度となり、
初期配向が180°のツイスト状態となる。
晶パネル12は、図1に示すように、液晶セル14を偏
光方向が異なる2枚の偏光板13,13で挟み込んで形
成されている。この液晶パネル12においては、一方の
基板18に形成された電極22として例えばその列方向
に沿って伸びる複数の信号電極と、他方の基板28の電
極32として例えばその行方向に沿って伸びる走査電極
とのそれぞれに供給される信号の差電圧が液晶36に印
加されて、液晶分子37の配列が制御され、表示がオン
状態、あるいはオフ状態とされている。
たカラー液晶装置10を示す説明図である。本実施形態
のカラー液晶装置10は、単純マトリクス型であり、液
晶パネル12の背面にバックライト60を配置した透過
型である。液晶パネル12の一方の基板18に形成され
た信号電極としての電極22には信号駆動回路66が接
続され、この信号駆動回路66は信号制御回路68によ
り制御される。一方、液晶パネル12の他方の基板28
に形成された走査電極としての電極32には走査駆動回
路62が接続され、この走査駆動回路62は走査制御回
路64により制御される。走査駆動回路62と信号駆動
回路66とには、電位設定回路70から所定の印加電圧
が供給される。また、走査制御回路64と信号制御回路
68とには、線順次走査回路72から基準クロック信号
と所定のタイミング信号とが供給される。
は、バックライト60を用いずに、液晶パネル12の背
面に反射板を配置したり、電極22,32の一方を反射
電極として形成したりすることによって、反射型のカラ
ー液晶表示装置として形成することもできる。
晶分子37の各状態を説明するための説明図である。こ
の図に示すように、液晶セル14内の液晶分子37は、
初期配向状態にあっては、上述のラビング処理により1
80°ツイスト配向状態となっている。
電圧を印加すると、図3に示すようにフレデリクス転移
が生ずる。
圧を比較的短時間、液晶36に印加する。すると、この
選択電圧が、オン電圧の場合は0°ユニフォーム配向状
態が得られ、オフ電圧の場合は360°ツイスト配向状
態が得られる。
従って上記の2つのいずれかの状態から初期状態に自然
緩和する。ところで、この時定数は表示に必要な時間に
比較して十分長くできる。従って、非選択期間にて印加
される非選択電圧が、フレデリクス転移を起こすために
必要な電圧に比べて十分に低い電圧に保たれている限
り、次のフレームでのリセット期間までの間は、選択期
間に設定された液晶分子37のツイスト配向状態をほぼ
維持することができる。
4は、リセット電圧を印加して所定期間の後、比較的短
い選択期間に、オン電圧またはオフ電圧を液晶に印加す
ることによって、光を透過するオン状態、または光を遮
断するオフ状態とすることができ、これにより表示を行
う。すなわち、本実施形態の液晶セル14は、ネマティ
ック液晶を用いたメモリ性を有する双安定性の液晶セル
14である。
施形態の液晶セル14は、カラー表示の画素を構成する
複数の単色ドットのそれぞれに対応して、前述した信号
電極と走査電極との交差する部分が形成されている。そ
れによって、本実施形態の液晶セル14は、各単色ドッ
トにおいて、光の透過と遮断の2つの状態を制御するこ
とができる。
る位置には、対応する色のカラーフィルタ50の単色ド
ット領域52が配置されている。本実施形態のカラーフ
ィルタ50は、例えば図4に示すように、同一色の単色
ドット領域52が列をなすストライプ状に形成されてい
る。また、図5は、図4に示したカラーフィルタ50に
おいて、1画素に対応する部分を取り出して描いた図で
ある。これらの図において、黒く塗りつぶした部分は遮
光部56(ブラックストライプ)を示し、R,G,B,
Wは、それぞれ、赤、緑、青、白のカラーフィルタの各
領域を示している。
ルタ50は、1画素における各色の領域が、2つの単色
ドット領域52に分かれている。また、各色の2つの単
色ドット領域52は、それらの面積比が1.5〜2.0
程度に形成されている。したがって、各画素における各
色は、2つの単色ドットの点灯/非点灯によって4階調
の明るさを得ることができる。このように、本実施形態
のカラー液晶装置10は、各画素において、赤、緑、
青、白の4色をそれぞれ4階調に制御することができる
ため、256色を表示することができる。
色ドット領域52の面積比は、以下のようにして決定し
た。
の階調レベルを表現する実験用の液晶パネル(図示せ
ず)において、明るさが0から7の8階調とする場合
に、最も均等な階調変化に見える各階調レベルにおける
点灯面積比率の点をプロットし、それらの関係を二次曲
線で近似したグラフである。このグラフを、本実施形態
の場合の各色の明るさの階調数である4階調の場合に変
換すると図7に示すグラフとなる。また、本実施形態の
ように2つの異なる面積を持つ単色ドット領域52の点
灯/非点灯の組み合わせによって4階調の明るさを得る
場合には、2つの単色ドット領域52の面積比は、小さ
い方の単色ドット領域52のみが点灯している場合(図
7における階調レベル1)の点灯面積と、大きい方の単
色ドット領域52のみが点灯している場合(図7におけ
る階調レベル2)の点灯面積との比となる。したがっ
て、その比は、図7から約1.72であることがわかっ
た。
の2つの単色ドット領域52,52の面積比は、1:
1.72とした。したがって、本実施形態のカラー液晶
装置10は、各色の明度変化がほぼ均等な段階で変化す
ることが実験的に確認されたカラー液晶装置10とな
る。
各色の単色ドット領域52の分光特性を示すグラフであ
る。
実施形態のカラー液晶装置10を用いて256色のカラ
ー表示を行った場合における、色度図のシミュレーショ
ン結果である。この図に示すように、本実施形態のカラ
ー液晶装置10は、色度図の分布の中心すなわち無彩色
に近い領域に、分布が凝集する傾向がある。この凝集
は、白の単色ドット領域52の面積比を、削減すること
により可能である。
の単色ドット領域52の面積比の削減は、カラーフィル
タ50の白の単色ドット領域52がなす列の列幅、すな
わち、図4および図5におけるWの領域の列幅を削減
し、それに対応して、白の単色ドットを制御する液晶セ
ル14の電極22または32の幅を削減することによっ
て行うことができる。
ティック液晶を用いたメモリ性を有する双安定性の液晶
セル14を用いており、光の透過と遮断の2つの状態の
みの制御が可能な液晶セル14であるため、液晶の透過
率を段階的に変化させることによって多くの表示色を得
ることはできない。そこで、表示できる色数を増すため
に、各画素において、3原色の各単色ドット領域52だ
けでなく白色(透明)の単色ドット領域52も用い、各
色について大きさの異なる複数の単色ドット領域52を
設けている。カラーフィルタ50においては、白色(透
明)の部分の光透過率が、各3原色の部分の光透過率よ
り、通常大きくなるため、白色(透明)の単色ドット領
域52を備えて形成されたカラーフィルタ50において
は、本実施形態の場合のように、白色の単色ドット領域
52を他の各三原色の単色ドット領域52とぼぼ等しい
面積とすると、図9に示したように色バランスに問題が
生じてしまう。しかし、本実施形態のカラー液晶装置1
0は、カラーフィルタの白色の単色ドット領域52に対
応する部分の列幅を狭くすることによって白色部分の開
口面積が小さいカラー液晶装置を形成することができる
ため、白色(透明)部分周囲の遮光部56を広くするこ
となく、白色(透明)部分の開口面積を絞り、色バラン
スのとれたカラー液晶装置とすることができる。
は、カラーフィルタ50の各色部分の透過率比(例えば
図8に示した分光特性図から算出することもできる)に
対応させてカラーフィルタ50の各色のドットが形成す
る列の幅を調節して、色バランスを最適化することがで
きる。
10は、カラーフィルタ50における色バランスを、遮
光部56の面積を変えることなく各色の部分の開口面積
を変化させて、調節することが可能であるため、そのよ
うな調節によって液晶パネル10が暗くなることがな
い。しかも、遮光部56の面積を必要最小限として、画
素を構成するドットを配置できるため、高い分解能の表
示が可能となる。
0を、上部筐体94と下部筐体95とを有する電子機器
である携帯電話機90に組み込んだ状態を分解斜視図と
して示している。携帯電話機90は、カラー液晶装置1
0の他に、回路基板96上等に形成された、表示情報出
力源、表示情報処理回路、クロック発生回路などの様々
な回路や、それらの回路に電力を供給する電源回路など
を含んで構成される。
組み込まれる電子機器としては、携帯電話機90に限ら
ず、ノート型パソコン、電子手帳、時計、ページャ、電
卓、POS端末、ICカード、ミニディスクプレーヤな
ど様々な電子機器が考えられる。
発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内または特許請求の範囲の均等範囲
内で各種の変形実施が可能である。
置の各画素が、青、緑、赤、白の各色につき、大きさの
異なる2つの単色ドットからなる例を示した。しかし、
各画素は、青、緑、赤、白の各色につき、大きさの異な
る3つ以上のの単色ドットから形成されるようにし、さ
らに多くの色が表示できるようにしてもよい。また、各
画素を、青、緑、赤の各色の単色ドットで形成し、白を
含まないようにしてもよい。
パネルは、パネル自体にスイッチング素子を用いない単
純マトリックス液晶表示パネルに限らず、TFTで代表
される三端子スイッチング素子あるいはMIMで代表さ
れる二端子スイッチング素子を用いたアクティブマトリ
ックス液晶表示パネルであってもよい。
ルとしては、TN型、STN型、ゲストホスト型、相転
移型、強誘電型など、種々のタイプの液晶セルを用いる
ことができる。
図である。
る。
ける液晶分子の状態を説明する模式図である。
ラーフィルタの部分平面図である。
部分平面図である。
ベルごとに均等に変化するように見える点を、点灯面積
比率との関係としてプロットとしたグラフである。
ラフである。
ラーフィルタの各色の単色ドット領域の分光特性を示す
グラフである。
ュレーションすることによって描いた色度図である。
電話機の分解斜視図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 一対の基板間に液晶が挾持されてなり、
前記一対の基板のうち一方の基板に複数の色要素からな
るカラーフィルタが形成されてなる液晶セルを備えるカ
ラー液晶装置において、 前記基板には複数の電極が形成されてなり、前記電極に
よってドットが形成され、複数の前記ドットにより一画
素が構成されてなり、 前記一画素内には同一色を呈する少なくとも2つの前記
ドットを有することを特徴とするカラー液晶装置。 - 【請求項2】 請求項1において、 前記カラーフィルタは、同一色の前記ドットに対応する
部分が列をなすストライプ状に形成されていることを特
徴とするカラー液晶装置。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2において、 前記液晶セルには、メモリ性を有する双安定性のネマテ
ィック液晶が挾持されてなることを特徴とするカラー液
晶装置。 - 【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれかにお
いて、 前記各画素は、面積の異なる複数の単色ドットからな
り、隣接する各色の単色ドット同士は、面積比が1:
1.5〜2.0の関係を有することを特徴とするカラー
液晶装置。 - 【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれかにお
いて、 カラーフィルタの各色部分の透過率比に対応させて、前
記カラーフィルタの列幅を調節したことを特徴とするカ
ラー液晶装置。 - 【請求項6】 請求項1ないし請求項5のいずれかにお
いて、 前記カラーフィルタは少なくとも白色の単色ドット領域
を備え、該白色部分の列幅は、他の色要素からなる色部
分の列幅より狭いことを特徴とするカラー液晶装置。 - 【請求項7】 請求項1ないし請求項6のいずれかに記
載のカラー液晶装置を表示手段として備えることを特徴
とする電子機器。
Priority Applications (1)
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JP10179276A JP2000010109A (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | カラー液晶装置およびそれを用いた電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP10179276A JP2000010109A (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | カラー液晶装置およびそれを用いた電子機器 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2000010109A true JP2000010109A (ja) | 2000-01-14 |
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JP10179276A Withdrawn JP2000010109A (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | カラー液晶装置およびそれを用いた電子機器 |
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---|---|
JP (1) | JP2000010109A (ja) |
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KR100851703B1 (ko) * | 2000-03-27 | 2008-08-11 | 휴렛-팩커드 컴퍼니(델라웨어주법인) | 쌍안정 네마틱 액정 디바이스 |
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- 1998-06-25 JP JP10179276A patent/JP2000010109A/ja not_active Withdrawn
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