JPH08304815A - 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、充分
に明るいカラー表示を得るとともに同じ画素で白を含む
複数の色を表示し、しかも所望の色を充分な色純度で表
示するとともに、温度による表示色の変化も小さくす
る。 【構成】液晶セル10と、表裏の偏光板20，21と、表側偏
光板20と液晶セル10との間に配置されたねじれ位相差板
22と、裏側偏光板21の裏面側に配置された反射板23とを
備え、前記ねじれ位相差板22の表面における分子の配列
方向と表側偏光板20の光学軸とを斜めにずらすととも
に、ねじれ位相差板22の分子のねじれ方向と液晶セル10
の液晶分子のツイスト方向とを互いに逆にし、ねじれ位
相差板22の分子のねじれ角と液晶セル10の液晶分子のツ
イスト角とをほぼ同じにし、ねじれ位相差板22のリタデ
ーションの値と液晶セル10のΔｎｄの値とをほぼ等しく
し、かつ、前記リタデーションとΔｎｄの値を1200nm〜
1500nmの範囲にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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、その出射光が常に着色した光
であるため、無彩色である白の表示は得ることが難しい
し、また表示色の色純度も低く、さらに、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
度により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、
同じ画素で無彩色である白を含む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
らには、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
たねじれ位相差板とを備え、前記ねじれ位相差板の入射
側表面近傍における分子の配列方向と前記液晶セルの入
射側の基板の近傍における液晶分子の配向方向とのうち
の光の入射側に配置したものの前記方向と、前記一対の
偏光板のうちの入射側の偏光板の光学軸とを、所定角度
斜めにずらすとともに、前記ねじれ位相差板の分子のね
じれ方向と、前記液晶セルの液晶分子のツイスト方向と
を互いに逆にし、前記ねじれ位相差板の分子のねじれ角
と、前記液晶セルの液晶分子のツイスト角とをほぼ同じ
にし、前記ねじれ位相差板のリタデーションの値と、前
記液晶セルの液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの
積Δｎｄの値とをほぼ等しくし、かつ、前記リタデーシ
ョンとΔｎｄの値を１２００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲
に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、
入射側の偏光板の光学軸と、入射側とは反対側の偏光板
の光学軸とは、ほぼ平行であるのが望ましく、さらに、
前記ねじれ位相差板の液晶セルと対向する面側における
分子の配列方向と、前記液晶セルの前記ねじれ位相差板
と対向する基板の近傍における液晶分子の配向方向とは
互いにほぼ直交しているのが望ましい。

【００１４】また、前記ねじれ位相差板の入射面におけ
る分子の配列方向と前記液晶セルの入射側の基板の近傍
における液晶分子の配向方向とのうちの光の入射側に配
置したものの前記方向と、入射側の偏光板の光学軸との
ずれ角は、４５°±１０°が望ましく、前記ねじれ位相
差板の分子のねじれ角と、前記液晶セルの液晶分子のツ
イスト角は、２５０°±２０°が望ましい。

【００１５】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適用する場合は、
入射側とは反対側の偏光板の外面に反射板を配置すれば
よい。

【００１６】

【作用】この発明のカラー液晶表示装置においては、入
射光が入射側の偏光板を透過して直線偏光となり、その
光が、ねじれ位相差板および液晶セルを透過して反対側
の偏光板に入射する。

【００１７】そして、このカラー液晶表示装置では、前
記ねじれ位相差板の光入射面近傍における分子の配列方
向と前記液晶セルの入射側の基板の近傍における液晶分
子の配向方向とのうちの光の入射側に配置したものの前
記方向と、前記入射側の偏光板の光学軸とを所定角度斜
めにずらしているため、入射側の偏光板を透過して入射
した直線偏光は、ねじれ位相差板と液晶セルとを透過す
る過程で前記ねじれ位相差板および液晶セルの液晶層に
よる複屈折作用を受け、その後、反対側の偏光板に入射
する。

【００１８】このとき、このカラー液晶表示装置では、
ねじれ位相差板の分子のねじれ方向と液晶セルの液晶分
子のツイスト方向とを互いに逆にし、ねじれ位相差板の
分子のねじれ角と液晶セルの液晶分子のツイスト角とを
ほぼ同じにし、ねじれ位相差板のリタデーションの値と
液晶セルのΔｎｄの値とをほぼ等しくしているため、液
晶セルの液晶分子が初期のツイスト配向状態にあるとき
は、ねじれ位相差板の複屈折作用と液晶層の複屈折作用
とが互いに打ち消し合い、入射側の偏光板を透過して入
射した直線偏光とほとんど変わらない偏光状態の光が反
対側の偏光板に入射して、この反対側の偏光板を透過し
た光が無彩色の白色光になる。

【００１９】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ため、この液晶セル
の液晶層の複屈折性は印加電圧に応じて変化する。

【００２０】このため、液晶セルの電極間に電圧を印加
して液晶分子の配向状態を変化させると、入射側の偏光
板を透過して入射した直線偏光が、ねじれ位相差板から
液晶セルを透過する過程で、前記ねじれ位相差板および
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
った光となって反対側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。

【００２１】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性が変化し、それにともなっ
て前記反対側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。

【００２２】なお、透過型の液晶表示装置においては、
反対側の偏光板を透過した光が出射光となり、反射型の
液晶表示装置においては、反対側の偏光板を透過した光
が反射板で反射され、前記反対側の偏光板と液晶セルお
よびねじれ位相差板と入射側の偏光板とを透過して出射
する。

【００２３】このように、このカラー液晶表示装置は、
ねじれ位相差板および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、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、無彩色である白を含む複数の色を表示することがで
きる。

【００２４】また、このカラー液晶表示装置において
は、前記ねじれ位相差板のリタデーションの値と液晶セ
ルのΔｎｄの値を１２００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲の
大きな値にしているため、ねじれ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反対側の偏
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。

【００２５】さらに、このカラー液晶表示装置において
は、前記ねじれ位相差板の温度変化による複屈折性の変
化が、液晶セルの液晶層の温度変化による複屈折性の変
化に比べてかなり小さいため、液晶セルの液晶層とねじ
れ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。

【００２６】また、この発明のカラー液晶表示装置にお
いて、前記入射側の偏光板の光学軸と、入射側とは反対
側の偏光板の光学軸とをほぼ平行にし、前記ねじれ位相
差板の液晶セルと対向する面側における分子の配列方向
と、前記液晶セルの前記ねじれ位相差板と対向する基板
の近傍における液晶分子の配向方向とを互いにほぼ直交
させるとともに、前記ねじれ位相差板の入射面における
分子の配列方向と前記液晶セルの入射側の基板の近傍に
おける液晶分子の配向方向とのうちの光の入射側に配置
したものの前記方向と、入射側の偏光板の光学軸とのず
れ角を４５°±１０°とし、前記ねじれ位相差板の分子
のねじれ角と前記液晶セルの液晶分子のツイスト角を２
５０°±２０°とすれば、同じ画素で、無彩色である白
と、光の三原色である赤、緑、青とを表示することがで
きる。

【００２７】

【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
された一対の偏光板２０，２１と、これら偏光板２０，
２１のうちの入射側の偏光板である表面側の偏光板（以
下、表側偏光板という）２０と前記液晶セル１０との間
に配置されたねじれ位相差板２２と、光の入射側とは反
対側の偏光板（以下、裏側偏光板という）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２３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。

【００２８】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。

【００２９】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１１に設けられた電極１３
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１２に設けられた電極１４は、前記走査電極１３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。

【００３０】なお、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
り、これら配向膜１５，１６は互いにほぼ直交する方向
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間においてツイスト配向して
いる。

【００３１】このカラー液晶表示装置では、上記液晶セ
ル１０として、液晶分子のツイスト角を２５０°±２０
°とし、かつ、液晶１８の屈折率異方性Δｎと液晶層厚
ｄとの積Δｎｄの値を１２００ｎｍ〜１５００ｎｍの範
囲に設定したものを用いている。本例の液晶セル１０
は、液晶１８の屈折率異方性Δｎが０．２０６で、液晶
層厚ｄが６．７４μｍであり、Δｎｄ＝１３８８ｍｍと
なる。

【００３２】また、上記ねじれ位相差板２２は、高分子
液晶の分子を一方の面から他方の面に向かってねじれ配
列させたフィルムからなっており、このカラー液晶表示
装置では、ねじれ位相差板２２として、その分子（高分
子液晶の分子）のねじれ角が上記液晶セル１０の液晶分
子のツイスト角（２５０°±２０°）とほぼ同じで、か
つ、リタデーションの値が前記液晶セル１０のΔｎｄの
値（１２００ｎｍ〜１５００ｎｍ）とほぼ等しいものを
用いており、したがって、本例のねじれ位相差板２２の
リタデーションは１３８８ｍｍに設定してある。

【００３３】そして、上記ねじれ位相差板２２は、その
分子のねじれ方向が液晶セル１０の液晶分子のツイスト
方向と逆になるようにし、さらに、このねじれ位相差板
２２の液晶セル１０と対向する面（裏面）側における分
子の配列方向２２ｂを、液晶セル１０のねじれ位相差板
２２と対向する表面側基板１１の近傍における液晶分子
の配向方向に対してほぼ直交させた状態で、表側偏光板
２０と液晶セルとの間に配置されている。

【００３４】また、表側偏光板２０は、その光学軸（透
過軸または吸収軸）の向きを、上記ねじれ位相差板２２
の入射側表面近傍における分子の配列方向に対して所定
角度斜めにずらして配置されており、裏側偏光板２１
は、その光学軸を前記表側偏光板２０の光学軸とほぼ平
行にして配置されている。

【００３５】図２は、上記液晶セル１０の両基板１１，
１２の近傍における液晶分子の配向方向と、ねじれ位相
差板２２の表裏面における分子の配列方向と、表裏の偏
光板２０，２１の光学軸（ここでは透過軸）の向きを液
晶表示装置の表面側（光入射側）から見た図である。

【００３６】この図２のように、上記液晶セル１０の表
面側基板１１の近傍における液晶分子の配向方向（配向
膜１５の配向処理方向）１１ａは、液晶表示装置の画面
の横軸Ｓに対し表面側から見て右回り（図上右回り）に
３５°±１０°の方向、裏面側基板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）１２
ａは、前記横軸Ｓに対し表面側から見て左回りに３５°
±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１２から表面側
基板１１に向かい、表面側から見て右回りに２５０°±
２０°のツイスト角でツイスト配向している。

【００３７】また、上記ねじれ位相差板２２の分子は、
そのねじれ方向を破線矢印で示したように、位相差板の
裏面から表面に向かい、表面側から見て左回りに２５０
°±２０°のねじれ角でねじれている。

【００３８】そして、このねじれ位相差板２２は、その
表面における分子配列方向２２ａを前記横軸Ｓに対し表
面側から見て右回りに５５°±１０°の方向に向け、裏
面における分子配列方向２２ｂを前記横軸Ｓに対し表面
側から見て左回りに５５°±１０°の方向に向けた状態
で配置されており、したがって、このねじれ位相差板２
２の液晶セル１０と対向する裏面における分子配列方向
２２ｂと、前記液晶セル１０のねじれ位相差板２２と対
向する表面側基板１１の近傍における液晶分子の配向方
向１１ａとは、ほぼ直交している。この分子配列方向２
２ｂと液晶分子の配向方向１１ａとの交差角度は、（５
５°±１０°）＋（３５°±１０°）＝９０°±２０°
である。

【００３９】また、表側偏光板２０は、その透過軸２０
ａを前記横軸Ｓに対し表面側から見て左回りに８０°±
１０°の方向に向けた状態で配置されており、この表側
偏光板２０の透過軸２０ａの方向は、上記ねじれ位相差
板２２の表面における分子配列方向２２ａに対し、この
ねじれ位相差板２２の分子のねじれ方向とは逆方向（表
面側から見て右回り）に４５°±１０°ずれている。

【００４０】さらに、裏側偏光板２１は、その透過軸２
１ａを前記横軸Ｓに対し表面側から見て左回りに８０°
±１０°の方向に向けた状態で配置されており、したが
って、この裏側偏光板２１の透過軸２１ａは、上記表側
偏光板２０の透過軸２０ａとほぼ平行である。

【００４１】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。

【００４２】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、その光がねじれ位相差板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およびねじれ位
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。

【００４３】なお、この実施例では、表側偏光板２０と
液晶セル１０との間にねじれ位相差板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、ねじ
れ位相差板２２を透過して液晶セル１０に入射し、この
液晶セル１０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とねじれ位
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。

【００４４】そして、このカラー液晶表示装置では、上
記ねじれ位相差板２２の入射面（表面）における分子配
列方向２２ａと、入射側の偏光板である表側偏光板２０
の透過軸２０ａとを斜めにずらしているため、前記表側
偏光板２０を透過して入射した直線偏光は、まずねじれ
位相差板２２を透過する過程でこのねじれ位相差板２２
による複屈折作用を受け、さらに液晶セル１０を透過す
る過程でこの液晶セル１０の液晶層による複屈折作用を
受けて、その後、反対側の偏光板である裏側偏光板２１
に入射する。

【００４５】このとき、このカラー液晶表示装置では、
ねじれ位相差板２２の分子のねじれ方向と液晶セル１０
の液晶分子のツイスト方向とを互いに逆にし、ねじれ位
相差板２２２の分子のねじれ角と液晶セル１０の液晶分
子のツイスト角とをほぼ同じにし、ねじれ位相差板２２
のリタデーションの値と液晶セル１０のΔｎｄの値とを
ほぼ等しくしているため、液晶セル１０の液晶分子が初
期のツイスト配向状態（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）にあるときは、ねじれ位
相差板２２の複屈折作用と、液晶セル１０の液晶層の複
屈折作用とが互いに打ち消し合い、表側偏光板２０を透
過して入射した直線偏光とほとんど変わらない偏光状態
の光が裏側偏光板２１に入射して、この裏側偏光板２１
を透過した光が、無彩色の白色光になる。

【００４６】一方、上記液晶セル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
するため、この液晶セル１０の液晶層の複屈折性は印加
電圧に応じて変化する。

【００４７】このため、液晶セル１０の電極１３，１４
間に電圧を印加して液晶分子の配向状態を変化させる
と、表側偏光板２０を透過して入射した直線偏光が、ね
じれ位相差板２２と液晶セル１０とを透過する過程で、
前記ねじれ位相差板２２および液晶セル１０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
色の光になる。

【００４８】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し、
それにともなって裏側偏光板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、その光の色が変化す
る。

【００４９】なお、液晶分子がほぼ垂直に立上がり配向
すると、液晶層による偏光作用がほとんど無くなって、
ねじれ位相差板２２による偏光作用だけを受けた光が裏
側偏光板２１に入射する。

【００５０】そして、上記裏側偏光板２１を透過した光
は反射板２３で反射され、前記裏側偏光板２１と液晶セ
ル１０およびねじれ位相差板２２と表側偏光板２０とを
透過して出射する。

【００５１】このように、上記カラー液晶表示装置は、
ねじれ位相差板２２および液晶セル１０の液晶層の複屈
折作用と偏光板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、無彩色である白を含む複数
の色を表示することができる。

【００５２】また、このカラー液晶表示装置において
は、前記ねじれ位相差板２２のリタデーションの値と液
晶セル１０のΔｎｄの値を１２００ｎｍ〜１５００ｎｍ
の範囲の大きな値にしているため、ねじれ位相差板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。

【００５３】この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お
よびねじれ位相差板２２の分子のねじれ角と、液晶セル
１０のΔｎｄおよびねじれ位相差板２２のリタデーショ
ンの値と、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、ねじれ位相差板２２の表裏
面における分子配列方向と、表側偏光板２０および裏側
偏光板２１の光学軸の向きとによって決まる。

【００５４】すなわち、この実施例のように、表側偏光
板２０の透過軸２０ａと、裏側偏光板２１の透過軸２１
ａとをほぼ平行にし、ねじれ位相差板２２の液晶セル１
０と対向する裏面側における分子配列方向２２ｂと、前
記液晶セル１０のねじれ位相差板２２と対向する表面側
基板１１の近傍における液晶分子配向方向１１ａとを互
いにほぼ直交させるとともに、前記ねじれ位相差板２２
の表面における分子配列方向２２ａと表側偏光板２０の
透過軸２０ａとのずれ角を４５°±１０°とし、ねじれ
位相差板２２の分子のねじれ角と液晶セル１０の液晶分
子のツイスト角を２５０°±２０°としたときの、１つ
の画素で表示できる色は、入射光が白色光である場合
で、無彩色である白と、光の三原色である赤、緑、青で
ある。

【００５５】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、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ツイスト配向状態にある
ときは白であり、液晶セル１０の電極１３，１４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、図示さ
れるように赤→青→緑の順に明確な色彩で変化する。

【００５６】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、無彩色の白と、光の三原色である
赤、緑、青とを明瞭に表示して、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。

【００５７】また、上記ねじれ位相差板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１
０の液晶層とねじれ位相差板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。

【００５８】なお、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、光の三
原色である赤、緑、青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、液晶セル１０の液晶分子
のツイスト角およびねじれ位相差板２２の分子のねじれ
角と、液晶セル１０のΔｎｄおよびねじれ位相差板２２
のリタデーションの値と、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、ねじれ位相
差板２２の表裏面における分子配列方向と、表側偏光板
２０および裏側偏光板２１の光学軸の向きとを選択する
ことによって任意に選ぶことができる。

【００５９】また、上記実施例では、入射側の偏光板で
ある表側偏光板２０と液晶セル１０との間にねじれ位相
差板２２を配置したが、前記ねじれ位相差板２２と液晶
セル１０は、そのいずれを入射側に位置させて配置して
もよい。

【００６０】その場合も、前記ねじれ位相差板２２の入
射面における分子の配列方向と前記液晶セル１０の入射
側の基板の近傍における液晶分子の配向方向とのうちの
光の入射側に配置したものの前記方向と、入射側の偏光
板２０の光学軸とを所定角度（望ましくは４５°±１０
°）斜めにずらしておけば、入射側の偏光板２０を透過
して入射した直線偏光が、ねじれ位相差板２２と液晶セ
ル１０とを透過する過程で前記ねじれ位相差板２２およ
び液晶セル１０の液晶層による複屈折作用を受け、その
後、反対側の偏光板２１に入射する。

【００６１】さらに、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し、
さらに、液晶セル１０も、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
ト型のものであってもよい。

【００６２】

【発明の効果】この発明のカラー液晶表示装置は、ねじ
れ位相差板および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るから、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、無彩色である白を含む複数の色を
表示することができる。

【００６３】また、このカラー液晶表示装置において
は、前記ねじれ位相差板のリタデーションの値と液晶セ
ルのΔｎｄの値を１２００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲の
大きな値にしているため、ねじれ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反対側の偏
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。

【００６４】さらに、このカラー液晶表示装置において
は、前記ねじれ位相差板の温度変化による複屈折性の変
化が、液晶セルの液晶層の温度変化による複屈折性の変
化に比べてかなり小さいため、液晶セルの液晶層とねじ
れ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。

【００６５】また、この発明のカラー液晶表示装置にお
いて、前記入射側の偏光板の光学軸と、入射側とは反対
側の偏光板の光学軸とをほぼ平行にし、前記ねじれ位相
差板の液晶セルと対向する面側における分子の配列方向
と、前記液晶セルの前記ねじれ位相差板と対向する基板
の近傍における液晶分子の配向方向とを互いにほぼ直交
させるとともに、前記ねじれ位相差板の入射面における
分子の配列方向と前記液晶セルの入射側の基板の近傍に
おける液晶分子の配向方向とのうちの光の入射側に配置
したものの前記方向と、入射側の偏光板の光学軸とのず
れ角を４５°±１０°とし、前記ねじれ位相差板の分子
のねじれ角と前記液晶セルの液晶分子のツイスト角を２
５０°±２０°とすれば、同じ画素で、無彩色である白
と、光の三原色である赤、緑、青とを表示することがで
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】同じく、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、ねじれ位相差板の表裏面における分
子の配列方向と、表裏の偏光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】同じく、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…表面側基板の近傍における液晶分子の配向方向 １２ａ…裏面側基板の近傍における液晶分子の配向方向 ２０…表側偏光板（入射側の偏光板） ２０ａ…透過軸 ２１…裏側偏光板 ２１ａ…透過軸 ２２…ねじれ位相差板 ２２ａ…ねじれ位相差板の表面における分子の配列方向 ２２ｂ…ねじれ位相差板の裏面における分子の配列方向 ２３…反射板

Claims (6)

【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
   たねじれ位相差板とを備え、 前記ねじれ位相差板の入射側表面近傍における分子の配
   列方向と前記液晶セルの入射側の基板の近傍における液
   晶分子の配向方向とのうちの光の入射側に配置したもの
   の前記方向と、前記一対の偏光板のうちの入射側の偏光
   板の光学軸とを、所定角度斜めにずらすとともに、 前記ねじれ位相差板の分子のねじれ方向と、前記液晶セ
   ルの液晶分子のツイスト方向とを互いに逆にし、 前記ねじれ位相差板の分子のねじれ角と、前記液晶セル
   の液晶分子のツイスト角とをほぼ同じにし、 前記ねじれ位相差板のリタデーションの値と、前記液晶
   セルの液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎ
   ｄの値とをほぼ等しくし、 かつ、前記リタデーションとΔｎｄの値を１２００ｎｍ
   〜１５００ｎｍの範囲にしたことを特徴とするカラー液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】入射側の偏光板の光学軸と、入射側とは反
   対側の偏光板の光学軸とは、ほぼ平行であることを特徴
   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】ねじれ位相差板の液晶セルと対向する面側
   における分子の配列方向と、前記液晶セルの前記ねじれ
   位相差板と対向する基板の近傍における液晶分子の配向
   方向とは互いにほぼ直交していることを特徴とする請求
   項１または２に記載のカラー液晶表示装置。
4. 【請求項４】ねじれ位相差板の入射面における分子の配
   列方向と前記液晶セルの入射側の基板の近傍における液
   晶分子の配向方向とのうちの光の入射側に配置したもの
   の前記方向と、入射側の偏光板の光学軸とのずれ角は、
   ４５°±１０°であることを特徴とする請求項１または
   ３に記載のカラー液晶表示装置。
5. 【請求項５】ねじれ位相差板の分子のねじれ角と、液晶
   セルの液晶分子のツイスト角は、２５０°±２０°であ
   ることを特徴とする請求項１または４に記載のカラー液
   晶表示装置。
6. 【請求項６】入射側とは反対側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〜請求項５
   のいずれか１つに記載のカラー液晶表示装置。