JPH11153791A - カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 明るい反射型カラー表示とバックライトを用
いた透過型カラー表示を可能にする。 【解決手段】 対向する内面にそれぞれ透明電極３，４
を有する一対のガラス基板１，２の間にネマチック液晶
６を封入して液晶セル１０を構成し、その液晶セル１０
の視認側に複屈折層としてねじれ位相差板１２を配置
し、その外側に吸収型偏光板１１を配置する。また、液
晶セル１０の視認側と反対側には、反射型偏光板１３と
半透過吸収板１４とバックライト１５を順次配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はカラー液晶表示装
置に関し、特に、カラーフィルタを用いずに印加電圧に
よって表示色を変化させることができる複屈折を利用し
たカラー液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は一般に、対向する２枚の
ガラス基板間に配向された液晶を封入した液晶セルを構
成しており、その２枚のガラス基板にはおのおの電極パ
ターンが形成され、その電極間で液晶層に電圧を印加す
ることにより液晶分子を動かして表示を行なうようにな
っている。

【０００３】このような液晶表示装置においてカラー表
示を行なう一般的なカラー液晶表示装置では、液晶表示
装置の各画素を光学的なシャッタとして利用し、１個の
画素にそれぞれ赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）のカラー
フィルタを付加した３個１組の画素で１単位の色を表示
する。

【０００４】この場合の問題点は、たとえば表示色とし
て赤を表示する場合、３個１組の画素のうち、赤のカラ
ーフィルタを付加した画素のみを表示状態とし、他の緑
および青のカラーフィルタの画素は遮光しなければなら
ず、原理上入射光の利用効率が１／３になってしまうこ
とである。そのため、バックライトを用いる透過型表示
装置として使用する場合には大きな問題はないが、外光
を利用する反射型表示装置として使用する場合には、充
分な光量が得られないため、反射光の明るさが不足し、
表示装置としての性能が著しく不足することになる。

【０００５】この問題を解決する手段として、液晶セル
の複屈折効果に基づいて、印加電圧に応じて色が連続的
に変化することを利用して、１個の画素それ自体の着色
状態を変化させ、カラーフィルタを用いることなくカラ
ー表示を可能にする、複屈折方式のカラー液晶表示装置
が提案されている。

【０００６】特に最近では、例えば特開平９−５０７２
号公報に見られるように、液晶セル単体だけではなく位
相差板を付加し、その位相差板による複屈折効果と、液
晶層による複屈折効果とを組み合わせることによって、
より効果的にカラー表示を行うものが提案されている。

【０００７】この方式によれば、１個の画素自体の分光
特性すなわち着色状態を変化させてカラー表示するた
め、１つの色を表現するために３個の画素を必要とする
カラーフィルタを用いる方式のものに比べて、原理上光
の利用効率が３倍高くなり、反射型表示装置として使用
しても充分な明るさが得られる。

【０００８】したがって、比較的低コストな簡単な構成
で、カラフルなカラー表示を実現でき、ゲーム器やデジ
タル時計や携帯電話等の携帯用情報機器の表示部への応
用が考えられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した複屈折方式の
カラー液晶表示装置は、周囲光が充分に明るい状況にお
いて、反射型カラー液晶表示装置として使用する場合
は、非常に良い表示装置といえる。しかしながら、夜間
などの周囲光が暗い状況での使用において充分な視認性
を得るためには、通常はバックライトによる照明が必要
になってくる。ところが、従来の複屈折方式のカラー液
晶表示装置は、反射板を用いるためバックライト光が遮
断され、透過型として使用することができない。

【００１０】そこで、バックライトを使用可能にするた
めに、完全な反射板ではなく、ある程度の透過率で入射
光を透過する半透過反射板を使用することによって、バ
ックライトの使用も可能にはなる。しかしその場合、半
透過反射板の透過率は３０〜５０％で、その分だけ反射
率が低下し、反射型として使用する場合に明るさが低下
してしまう。

【００１１】そこでこの発明は、複屈折方式のカラー液
晶表示装置を、反射型表示装置として使用しても充分に
明るい表示がなされ、且つバックライトを用いた透過型
表示装置としても充分使用できるようにすることを第１
の目的とする。

【００１２】また、特開平９−５０７２号公報に記載さ
れているカラー液晶表示装置は、偏光板と液晶セルの液
晶分子との配置関係については、複屈折効果が最も大き
くなるような角度、すなわち偏光板の光学軸（透過容易
軸または吸収軸）と、それに隣接する液晶分子長軸方向
とのなす角度が、４５゜付近となるように配置されてい
る。また、液晶セルの液晶層の複屈折の差Δｎと一対の
基板の間隙であるセルギャップｄとの積で表わすΔｎｄ
値と位相差板のリタデーション値とは、それ程差はな
く、ほぼ同じ値か差があっても２００ｎｍ以内である。

【００１３】しかしながら上記の構成は、複屈折方式の
カラー液晶表示装置としての最適な構成ではなく、各色
表示時の分光特性を理想的な分光特性とすることは難し
く、色再現性の点からみれば、カラーフィルタを用いた
カラー液晶表示装置と比較するとかなり劣っている。そ
の原因としては、まず、液晶セルのΔｎｄ値と位相差板
のリタデーション値の波長依存特性の違いがある。さら
には、液晶セルと位相差板のツイストの有無による複屈
折効果の違いがある。

【００１４】そこでこの発明は、このような色再現特性
が低下する問題を解決して、より優れた色再現特性をも
つ複屈折方式のカラー液晶表示装置を提供することを第
２の目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明によるカラー液
晶表示装置は、上記第１の目的を達成するため次のよう
に構成する。

【００１６】すなわち、対向する内面にそれぞれ電極を
有する一対の透明な基板の間にネマチック液晶を封入し
た液晶セルと、その液晶セルの視認側に設けた複屈折層
と、その複屈折層の外側に配置した吸収型偏光板と、液
晶セルの視認側と反対側に配置した反射型偏光板とを備
える。そして、上記吸収型偏光板は、透過容易軸に直交
する方向の振動面をもつ直線偏光は吸収する偏光板であ
り、上記反射型偏光板は、透過容易軸に直交する方向の
振動面をもつ直線偏光は反射する偏光板である。

【００１７】上記複屈折層を液晶セルの視認側と反対側
に配置し、その複屈折層の外側に反射型偏光板を配置し
てもよい。また、これらのカラー液晶表示装置におい
て、上記反射型偏光板の外側にバックライトを配置する
か、半透過吸収部材とバックライトとを順次配置するの
が望ましい。あるいは、上記反射型偏光板の外側に光吸
収層を配置してもよい。

【００１８】上記液晶セルには、ツイスト角１８０〜２
７０°のスーパー・ツイストネマチック型液晶セルを使
用するとよい。上記複屈折層には、ねじれ位相差板か、
あるいは通常の位相差板を用いることができる。

【００１９】このカラー液晶表示装置によれば、液晶セ
ルに電圧無印加の場合には、視認側から入射する光は、
吸収型偏光板と複屈折層と液晶セルを通過して、ほぼ直
線偏光状態で反射型偏光板に到達する。

【００２０】そこで、反射型偏光板を、その透過容易軸
がその直線偏光の振動方向と直交するように配置してお
くと、反射型偏光板に到達した直線偏光はほとんど全て
反射されて入射側に戻る。この場合の反射光は全面反射
のため、視認側ではミラーイメージのシルバーメタリッ
ク表示になる。

【００２１】液晶セルに電圧を印加した場合には、上記
反射型偏光板に到達する光は楕円偏光となる。この楕円
偏光の偏光状態は印加電圧値によって異なる。したがっ
て電圧値を変化させることにより、入射側に反射する光
の成分、つまり色調を変化させることができる。したが
って、液晶セルの電圧を印加しない背景部分は非常に明
るいシルバーメタリック表示で、電圧を印加する電極部
分は着色状態となり、しかも印加電圧によって色調が異
なる反射光による表示ができ、特徴のあるカラー液晶表
示装置を実現できる。

【００２２】また、バックライトを用いた場合、反射型
偏光板は原理上バックライトからの入射光の半分を液晶
セル側に透過する機能を持つため、透過型のカラー液晶
表示装置として機能させることができる。この場合の透
過光色は、反射光色に対して補色の関係にある。

【００２３】また、液晶セルと反射型偏光板との間に拡
散層を設けてもよい。この場合、表示状態はメタリック
調ではなくなり、透過型偏光板と拡散反射板を組み合わ
せた従来の反射型液晶表示装置と同様な表示となるが、
反射型偏光板の反射率が、透過型偏光板と拡散反射板を
組み合わせたものより極めて高いため、従来の反射型液
晶表示装置よりも大幅に明るい表示が可能なカラー液晶
表示装置を実現できる。

【００２４】このように、反射板を用いなくても非常に
明るい反射型のカラー表示と、バックライトを用いた透
過型のカラー表示ができ、さらに反射と透過で表示色が
補色の関係であるという、従来にはない特徴のあるカラ
ー液晶表示装置を提供することができる。

【００２５】さらに、この発明によるカラー液晶表示装
置は、上記第２の目的を達成するため、上記液晶セル
を、ツイスト角１８０〜２７０°のスーパー・ツイスト
ネマチック型液晶セルとし、上記複屈折層を一枚もしく
は複数枚の位相差板で構成し、その位相差板のリタデー
ションの総和を、上記液晶セルのΔｎｄ値よりも２５０
〜３５０ｎｍ大きくする共に、上記反射型偏光板の透過
容易軸と、上記液晶セルの反射型偏光板側の基板の内面
に接する液晶分子の長軸方向とのなす角を、３５゜±５
゜の範囲とするのが望ましい。

【００２６】このように、液晶セルのツイスト角、位相
差板のリタデーション値、および反射型偏光板の透過容
易軸と液晶セルの反射型偏光板側の基板の内面に接する
液晶分子の長軸方向とのなす角の範囲をそれぞれを規定
することによって、優れた色再現特性をもつ複屈折方式
のカラー液晶表示装置を得ることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、この発明によるカラー液晶
表示装置の好ましい種々の実施の形態を図面を参照して
説明する。

【００２８】〔第１の実施の形態：図１乃至図５〕ま
ず、この発明の第１の実施形態を図１乃至図５によって
説明する。図１はそのカラー液晶表示装置の構成を示す
模式的な断面図であるが、その厚さ方向の寸法を大幅に
拡大して示している。図２は図１の構成における各光学
軸の配置を示す平面図である。

【００２９】この第１の実施形態のカラー液晶表示装置
は、図１に示すように、第１の透明電極３が形成された
上側ガラス基板１と、第２の透明電極４が形成された下
側ガラス基板２とをシール材５を介して張り合わせ、そ
の一対のガラス基板１と２の隙間に、ツイスト角２４０
゜でツイスト配向されたネマチック液晶６を封入狭持し
てスーパー・ツイストネマチック（ＳＴＮ）型液晶セル
１０を構成している。透明電極３，４は、酸化インジウ
ム錫（ＩＴＯ）によって形成する。

【００３０】そして、その液晶セル１０の上側ガラス基
板１の上側、すなわち視認側に複屈折層としてねじれ位
相差板１２を配置し、その外側に吸収型偏光板１１を配
置している。また、液晶セル１０の下側ガラス基板２の
下側、すなわち視認側と反対側に反射型偏光板１３を配
置し、さらにその外側（図１では下側）に、半透過吸収
部材である半透過吸収板１４とバックライト１５とを順
次配置している。

【００３１】ここで、吸収型偏光板１１は、透過容易軸
と平行な方向の振動面をもつ直線偏光は透過し、透過容
易軸と直交する方向の振動面をもつ直前偏光は吸収する
機能を持つ偏光板（シート）である。反射型偏光板１３
は、透過容易軸と平行な方向の振動面をもつ直線偏光は
透過し、透過容易軸と直交する方向の振動面をもつ直線
偏光は反射する機能を持つ偏光板である。半透過吸収板
１４は、液晶セル１０の裏面あるいは反射型偏光板１３
の上面に半透過吸収材からなるシートを貼着するか、半
透過吸収材を塗布して半透過吸収層を形成してもよい。

【００３２】つぎに、各素子の配置角度および光学軸の
角度について図２によって説明する。角度の基準とし
て、液晶表示装置（パネル）を上から見たときの時計の
時刻における３時の方向を基準軸２１とし、角度を０゜
と設定する。

【００３３】液晶セル１０において、上側ガラス基板１
の内面における上側液晶配向方向６ａは、基準軸２１に
対して時計回りに３０゜の角度をなし、下側ガラス基板
２の内面における下側液晶配向方向６ｂは、基準軸２１
に対して反時計回りに３０゜の角度をなす。上側液晶配
向方向６ａから下側液晶配向方向６ｂに向かう液晶分子
のツイスト角度は、反時計回りに２４０゜である。

【００３４】ねじれ位相差板１２は、その下側遅相軸
（分子配向方向）１２ｂが液晶セル１０の上側液晶配向
方向６ａと直交するように配置する。すなわち、ねじれ
位相差板１２の下側遅相軸１２ｂは、基準軸２１に対し
て反時計回りに６０゜の角度をなし、上側遅相軸（分子
配向方向）１２ａは、基準軸２１に対して時計回りに６
０゜の角度をなす。

【００３５】したがって、ねじれ位相差板１２の上側遅
相軸１２ａから下側遅相軸１２ｂに向かう分子のツイス
ト角度は、時計回りに２４０゜である。すなわち、ねじ
れ位相差板１２の上側遅相軸１２ａと下側遅相軸１２ｂ
のなすツイスト角は、液晶セル１０のツイスト角とほぼ
同じ２４０゜であるが、ねじれ方向は逆である。

【００３６】液晶セル１０の上側の吸収型偏光板１１の
透過容易軸１１ａは、ねじれ位相差板１２の上側遅相軸
１２ａに対して４５゜の角度で配置する。すなわち、そ
の透過容易軸１１ａは、基準軸２１に対して反時計回り
に７５゜の角度をなす。液晶セル１０の下側の反射型偏
光板１３の透過容易軸１３ａは、吸収型偏光板１１の透
過容易軸１１ａと直交するように配置する。すなわち、
この透過容易軸１３ａは、基準軸２１に対して時計回り
に１５゜の角度をなす。

【００３７】この液晶表示装置の表示原理について図３
を参照して説明する。まず、図３で左側の（ａ）電圧無
印加時について説明する。ランダムな偏光方向の自然光
が視認側（図で上側）から入射して吸収型偏光板１１を
通過する際、その透過容易軸１１ａと直交する方向、す
なわち吸収軸方向の偏光成分が吸収され、偏光成分が透
過容易軸１１ａと平行な直線偏光となる。

【００３８】直線偏光となった入射光が、ねじれ位相差
板１２を通過すると、その複屈折効果により直線偏光が
楕円偏光に変化する。その楕円偏光になった光が液晶セ
ル１０に入射するが、液晶セル１０の透明電極３，４間
への電圧無印加時には、ねじれ位相差板１２と液晶セル
１０のΔｎｄが同じで、ツイスト方向が逆でかつ９０゜
ずれているので、複屈折効果の合計がほぼ０となる。

【００３９】したがって、液晶セル１０を通過する際に
楕円偏光が元に戻され、液晶セル１０からの出射光は、
吸収型偏光板１１を通過後の直線偏光と振動方向が同一
の直線偏光になる。ここで、反射型偏光板１３の透過容
易軸１３ａを、吸収型偏光板１１の透過容易軸１１ａと
直交させて（交差角９０°で）配置しているため、反射
型偏光板１３に入射する直線偏光のうちそれを通過する
成分はゼロで、全成分が反射されて視認側に戻される。

【００４０】この反射型偏光板１３による反射は全面反
射のため、視認側で観察者にはミラー調のシルバーメタ
リックに見える。したがって、反射板を配置しなくて
も、視認側からの入射光の約半分、すなわち吸収型偏光
板１１を通過する光の殆どが反射されて戻ってくること
になり、非常に明るく、またシルバーメタリックという
特徴的な表示を得ることができる。

【００４１】つぎに、図３で右側の（ｂ）電圧印加時に
ついて説明する。視認側からの自然光による入射光のほ
ぼ半分が、ねじれ位相差板１２を透過して楕円偏光にな
って、液晶セル１０に入射するまでは、電圧無印加時と
同様である。

【００４２】図１に示した液晶セル１０の第１の透明電
極３と第２の透明電極４の間に電圧を印加し、ネマチッ
ク液晶６に電界をかけると、液晶分子が立つので、液晶
６の複屈折の差Δｎと電極３，４の隙間であるセルギャ
ップｄとの積で表わされる液晶セル１０のΔｎｄ値が減
少する。そのため、液晶セル１０の複屈折効果がねじれ
位相差板１２の複屈折効果より小さくなり、液晶セル１
０に入射する楕円偏光は、偏光状態は変化するが、元の
直線偏光には戻らず、楕円偏光状態で反射型偏光板１３
に入射する。その際の偏光状態は液晶セル１０に印加す
る電圧の値によって変化する。

【００４３】ここで、反射型偏光板１３に入射する楕円
偏光のうちその透過容易軸１３ａに平行な成分は透過す
る。そして、その透過光は反射型偏光板１３の下側に配
置された図１に示す半透過吸収板１４に半分は吸収さ
れ、残りの半分はそれを透過してバックライト１５に至
る。

【００４４】また、入射する楕円偏光のうち反射型偏光
板１３の透過容易軸１３ａに直交する成分は反射され、
視認側に戻される。その反射光の波長帯域は、反射型偏
光板１３に入射する楕円偏光の偏光状態によって異な
る。したがって、液晶セル１０への印加電圧を制御して
楕円偏光の偏光状態を変化させてやれば、反射光の波長
帯域すなわち着色状態を変化させることができる。つま
り、１つの画素で、連続的に変化する複数の色の反射光
を得ることができる。したがって、自然光による反射
で、シルバーメタリックの背景内に種々の色で文字や図
形等による情報の表示を行なうことができる。

【００４５】つぎに、バックライト１５を用いて表示す
る場合について説明する。このカラー液晶表示装置は、
電圧無印加時には原理上入射光の半分を反射するため非
常に明るく、通常の照明環境ではバックライト光は必要
としない。ただし、夜間の無照明状態等、周囲環境が暗
い場合に視認性を得るためには、バックライト光が必要
になる。

【００４６】ここで、バックライト１５を点灯した場
合、バックライト光のうち、反射型偏光板１３の透過容
易軸１３ａに平行な成分は透過して視認側へ向かい、透
過容易軸１３ａに直交する成分は反射されてバックライ
ト１５側へ戻される。この場合の視認側への透過光の成
分は、図３によって説明したなかで、反射型偏光板１３
を透過して半透過吸収板１４に吸収される光と同じ成分
となる。これは、反射型偏光板１３で反射される光と、
偏光状態が直交した成分であり、色調的に見ると、反射
光の色と補色の関係にある。例えば、電圧無印加時の反
射色である、シルバーメタリック調に対して透過光は
黒、表示部の反射色が赤に対しては透過光がシアンとな
る。

【００４７】以下、具体的な実施例を示す。ネマチック
液晶の複屈折の差Δｎ＝０．２で、セルギャップｄ＝８
μｍとして、液晶セル１０のΔｎｄ値が１６００ｎｍと
なるようにした。複屈折層であるねじれ位相差板１２
は、右回り２４０゜で、Δｎｄ値が１６００ｎｍのもの
を用いた。すなわち、液晶セルのΔｎｄ値とねじれ位相
差板のΔｎｄ値が等しい。反射型偏光板１３としては、
住友スリーエム株式会社から販売されているオプチカル
フィルムＤＢＥＦ（商品名）を使用した。

【００４８】上記液晶セル１０、ねじれ位相差板１２、
および反射型偏光板１３を用いて構成した図１に示すカ
ラー液晶表示装置においては、液晶セル１０への電圧無
印加時には、吸収型偏光板１１を通過した光は、ねじれ
位相差板１２と液晶セル１０を通過した後、振動面が反
射型偏光板１３の透過容易軸１３ａと直交する方向の直
線偏光状態で、反射型偏光板１３に入射する。そして、
反射型偏光板１３によってそのほとんどが反射されて視
認側に戻るため、ほぼ鏡面状態のシルバーメタリック表
示となった。

【００４９】つぎに、液晶セル１０の第１の透明電極３
と第２の透明電極４の間に電圧を印加し、その電圧を徐
々に増加していったところ、ねじれ位相差板１２と液晶
セル１０を通過した光は楕円偏光となり、電極部分は図
４のＣＩＥ１９３１色度図に示す色度軌跡４０が、初期
４１のシルバーメタリック表示から、印加電圧の増加と
ともに→黒→青→緑→黄→ピンクの軌跡となる反射色を
呈した。

【００５０】そのため、この実施例の液晶表示装置は、
反射板を用いなくてもシルバーメタリックの明るい背景
に、カラフルな反射色が連続的に変化するマルチカラー
表示ができ、非常に特徴的な表示を実現できた。

【００５１】また、周囲光が弱く暗い状態で半透過吸収
板１４の下のバックライト１５を点灯する場合について
説明する。このカラー液晶表示装置は、バックライト１
５を点灯して反射型偏光板１３を通して視認側に向けて
光を入射させる場合、バックライト光のうち反射型偏光
板１３の透過容易軸１３ａに平行な成分は透過して液晶
セル１０に入射し、透過容易軸１３ａに直交する成分は
反射され、バックライト１５側に戻される。

【００５２】したがって、バックライト１５による透過
光を使用する場合は、透過型の複屈折方式のカラー液晶
表示装置として機能する。バックライト１５を点灯した
時、この実施形態のカラー液晶表示装置は、液晶セル１
０への電圧無印加時には、バックライト光をほとんど遮
蔽して暗状態となった。

【００５３】つぎに、液晶セル１０の第１の透明電極３
と第２の透明電極４の間に電圧を印加し、この電圧を徐
々に増加していったところ、電極部分の透過光は、図５
のＣＩＥ１９３１色度図に示す色度軌跡５０が、初期５
１の暗状態から、印加電圧の増加とともに→白→黄→紫
→青→緑の軌跡となる透過光色を呈した。これは、反射
光色と丁度補色の関係である。

【００５４】つまり、バックライトを用いた場合、同一
印加電圧で、反射光色とは丁度補色の表示ができ、特徴
的な表示を実現できた。このように、この実施形態のカ
ラー液晶表示装置は、液晶セルの視認側と反対側に反射
型偏光板を配置することにより、反射板を用いなくて
も、明るい反射型カラー液晶表示装置として表示を行う
ことができ、また、バックライトを使用した透過型カラ
ー液晶表示装置としても充分な表示を行うことができ
た。

【００５５】また、反射型の表示を行なう場合には、液
晶セルの電圧無印加部分はミラーイメージのシルバーメ
タリックという、従来にはない特徴的な表示となった。
さらに、反射型の表示をする場合と透過型の表示をする
場合とで、表示色が補色の関係で反転するという特徴的
な表示となった。

【００５６】〔第１の実施形態の変形：図６〕前述の第
１の実施形態のカラー液晶表示装置では、図１に示した
ように、複屈折層であるねじれ位相差板１２を液晶セル
１０の視認側と吸収型偏光板１１との間に配設したが、
図６に示すように、液晶セル１０の視認側の反対側と反
射型偏光板１３との間に、ねじれ位相差板１２を配設す
るようにしてもよい。このようにしても、実質的に前述
の第１の実施形態のカラー液晶表示装置と同等なカラー
表示機能を有する。

【００５７】〔第２の実施形態：図７乃至図１０〕つぎ
に、この発明の第２の実施形態について、図７乃至図１
０を参照して説明する。図７はそのカラー液晶表示装置
の構成を示す図１と同様な断面図、図８はその各素子の
光学軸の関係を示す平面図である。これらの図におい
て、図１および図２と対応する部分には同一の符号を付
してあり、それらの説明は省略する。

【００５８】この第２の実施形態のカラー液晶表示装置
は、複屈折層として図１におけるねじれ位相差板１２に
代えて、図７に示すように、通常の１軸または２軸延伸
の位相差板１６を、液晶セル１０の視認側と吸収型偏光
板１１の間に配置したものである。この位相差板１６
は、その平面内における延伸方向の屈折率ｎｘと、平面
内における延伸方向と直交する方向の屈折率ｎｙと、厚
み方向の屈折率ｎｚとが、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を持
つ２軸延伸フィルムである。

【００５９】つぎに、図８によって各素子の配置角度お
よび光学軸の角度について説明する。角度の基準とし
て、液晶表示装置を上から見た場合の時計の時刻におけ
る３時の方向を基準軸２１とし、その角度を０゜と設定
する。液晶セル１０において、上側液晶配向方向６ａ
は、基準軸２１に対して時計回りに２０゜の角度をな
し、下側液晶配向方向６ｂは、基準軸２１に対して反時
計回りに２０゜の角度をなす。したがって、上側液晶配
向方向６ａから下側液晶配向方向６ｂに向かう液晶分子
のツイスト角度は、反時計回りに２２０゜である。

【００６０】位相差板１６は、その延伸軸１６ａが基準
軸２１に対し反時計回りに６５゜の角度をなす。液晶セ
ル１０の上側の吸収型偏光板１１の透過容易軸１１ａ
は、基準軸２１に対して反時計回りに２０゜の角度をな
す。液晶セル１０の下側の反射型偏光板１３の透過容易
軸１３ａは、基準軸２１にたいして時計回りに４０゜の
角度をなす。

【００６１】複屈折層としてねじれ位相差板を使用した
第１の実施形態では、前述したように、液晶セルへの電
圧無印加時には、ねじれ位相差板と液晶セルの複屈折効
果の和がゼロとなるように設定していたが、ねじれ位相
差板の代わりに位相差板を使用しても、その配置角を最
適化することにより、液晶セルへの電圧無印加時には、
位相差板と液晶層の複屈折効果の和をほぼゼロにするこ
とができる。

【００６２】この場合の表示状態は、ねじれ位相差板を
使用した場合とほぼ同じである。すなわち、外光の反射
光で表示する場合には、液晶セルへの電圧無印加ではシ
ルバーメタリックで、電圧印加により複屈折色が反射色
として表示される。また、バックライトを用いて透過光
により表示する場合は、その表示色が反射色と補色の関
係になる。

【００６３】以下、具体的な実施例を示す。液晶セル１
０は、そのネマチック液晶６のΔｎ＝０．２で、セルギ
ャップｄ＝８μｍとして、Δｎｄ値が１６００ｎｍとな
るようにした。位相差板１６は日東電工社製のＮＲＺ
（商品名）で、リタデーションが１７７０ｎｍのものを
用いた。反射型偏光板１３としては、住友スリーエム株
式会社から販売されているオプチカルフィルムＤＢＥＦ
（商品名）を使用した。

【００６４】この実施例のカラー液晶表示装置において
は、図７に示す液晶セル１０への電圧無印加時には、視
認側から入射する外光のうち吸収型偏光板１１を通過し
た光は、位相差板１６と液晶セル１０を通過した後、振
動面が反射型偏光板１３の透過容易軸１３ａと直交する
方向の直線偏光状態で反射型偏光板１３に入射する。そ
のため、その入射光は反射型偏光板１３によって全面反
射されて視認側に戻るため、ほぼ鏡面状態のシルバーメ
タリック表示となった。

【００６５】一方、液晶セル１０の第１の透明電極３と
第２の透明電極４との間に電圧を印加し、その電圧を徐
々に増加させたところ、位相差板１６と液晶セル１０を
通過した光は楕円偏光となり、電極部分は図９のＣＩＥ
１９３１色度図に示すように、その色度軌跡８０が、初
期８１のシルバーメタリック表示から、印加電圧の増加
とともに、→黒→青→緑→黄→ピンク（赤）の軌跡とな
る反射色を呈した。そのため、この実施例のカラー液晶
表示装置は、反射板を用いなくてもシルバーメタリック
の明るい背景に、カラフルな反射色が連続的に変化する
マルチカラー表示ができ、特徴的な表示を実現できた。

【００６６】つぎに、周囲光が弱く暗い状態で、半透過
吸収板１４の下のバックライト１５を点灯する場合につ
いて説明する。この実施例のカラー液晶表示装置では、
バックライト１５を点灯して反射型偏光板１３を通して
視認側に向って光を入射させた場合、バックライト光の
うち反射型偏光板１３の透過容易軸１３ａに平行な成分
は透過して液晶セル１０に入射し、透過容易軸１３ａに
直交する成分は反射されてバックライト１５側に戻る。

【００６７】したがって、バックライト１５による透過
光を使用する場合は、透過型の複屈折方式のカラー液晶
表示装置として機能する。そして、バックライト１５を
点灯した時、液晶セル１０への電圧無印加時には、バッ
クライト光をほとんど遮蔽して暗状態となった。

【００６８】液晶セル１０の図７に示した第１の透明電
極３と第２の透明電極４の間に電圧を印加し、その電圧
を徐々に増加していったところ、電極部分の透過光は図
１０のＣＩＥ１９３１色度図に示すように、その色度軌
跡９０が初期９１の暗状態から印加電圧の増加ととも
に、→白→黄→紫→青→緑の軌跡となる透過光色を呈し
た。これは、反射光色と丁度補色の関係である。したが
って、第１の実施形態の場合と同様に、バックライトを
用いた場合は、液晶セル１０への同一印加電圧で、反射
光色とは補色の色で表示ができた。

【００６９】〔第２の実施形態の変形：図１１〕上記実
施例では、位相差板１６に２軸延伸フィルムを使用した
が、１軸延伸フィルムを使用してもよい。また、上記第
２の実施形態のカラー液晶表示装置では、図７に示した
ように、複屈折層である位相差板１６を液晶セル１０の
視認側と吸収型偏光板１１との間に配設したが、図１１
に示すように、液晶セル１０の視認側の反対側と反射型
偏光板１３との間に、２軸延伸フィルムあるいは１軸延
伸フィルムの位相差板１６を配設するようにしてもよ
い。

【００７０】〔第１，第２の実施形態の変形〕前述した
この発明によるカラー液晶表示装置の第１の実施形態で
は、液晶セル１０のツイスト角を２４０°とし、第２の
実施形態ではツイスト角を２２０°として、いずれもＳ
ＴＮ型液晶セルとしたが、ツイスト角が１８０〜２７０
°の範囲のＳＴＮ型液晶セルであればよい。

【００７１】また、この発明のカラー液晶表示装置に使
用する液晶セルは、ＳＴＮ型液晶セルに限るものではな
く、電圧無印加時にシルバーメタリックの反射色とな
り、電圧印加時に複屈折による表示色となる構成であれ
ば、ツイスト角が９０°近辺のツイスイトネマチック
（ＴＮ）型液晶セルを用いてもよい。あるいは、ツイス
ト角がほぼ０°のホモジニアス型液晶セルを用いること
も可能である。

【００７２】半透過吸収板１４を省略して、バックライ
ト１５の上面にその機能を兼ねさせることもできる。ま
た、このカラー液晶表示装置を装着する機器内に光源を
備えている場合には、バックライト１５も省略すること
ができる。あるいは、反射型偏光板１３の外側に光吸収
層を設けてもよい。その場合は透過型液晶装置ではなく
なるが、反射型偏光板１３を透過した光は全て吸収され
るため、コントラストの高い反射型液晶表示装置とな
る。また、その光吸収層を半透過光吸収層とすれば、透
過型の表示も可能になる。

【００７３】また、液晶セル１０と反射型偏光板１３と
の間に拡散層を設けてもよい。その場合、表示状態はメ
タリック調ではなくなるが、反射型偏光板１３の反射率
が高いため、従来の反射型カラー液晶表示装置よりも大
幅に明るい表示が得られる。その実施例としては、厚さ
３０μｍの粘着材に微粒子を分散させた拡散粘着層を、
反射型偏光板１３の表面に塗布するか、同様に光拡散性
のあるシートを反射型偏光板１３の表面に貼着すればよ
い。

【００７４】〔従来のカラー液晶表示装置：図１７〜図
１９〕ここで、この発明によるカラー液晶表示装置の第
３，第４の実施形態を説明する前に、その前提となる従
来のカラー液晶表示装置について説明する。図１７に、
前述した特開平９−５０７２号公報に記載されている従
来の複屈折式のカラー液晶表示装置の構成を、図１８に
その光学軸の角度を示し、その表示原理を説明する。図
１８における角度の基準軸２１は、図２及び図８と同様
である。

【００７５】この従来のカラー液晶表示装置は、上側ガ
ラス基板１と下側ガラス基板２とをシール材５を介して
張り合わせ、その隙間に液晶分子がツイスト配向された
ツイスト液晶７を封入挟持して液晶セル２０を構成して
いる。そして、その液晶セルの視認側（上側）に位相差
板１６が、その遅相軸１６ａが基準軸２１に対し時計回
りに５０゜±１０゜の角度となるよう配置され、さらに
その上側に上側偏光板１７が、その吸収軸１７ａが基準
軸２１に対し時計回りに８０゜±１０゜の角度となるよ
う配置される。

【００７６】液晶セル２０の視認側と反対側（下側）に
下側偏光板１８が、その吸収軸１８ａが基準軸２１に対
し時計回りに１０°±１０゜の角度となるよう配置さ
れ、さらにその下側に反射板１９が配置される。

【００７７】この液晶セル２０において、上側液晶分子
配向方向７ａは、基準軸２１に対し反時計回りに５５゜
±１０゜の角度をなし、下側液晶分子配向方向７ｂは、
基準軸２１に対し時計回りに５５°±１０゜の角度をな
す。液晶セル２０の上側液晶分子配向方向７ａから、下
側液晶分子配向方向７ｂに向かう液晶分子のツイスト角
度は、反時計回りに２５０゜±２０°である。

【００７８】偏光板１７，１８と液晶セル２０内の液晶
分子の配置関係については、複屈折効果が最も大きくな
るような角度、すなわち偏光板１７，１８の光学軸（透
過容易軸または吸収軸）と、それに隣接する液晶分子の
なす角度が４５゜付近となるように配置されている。

【００７９】図１８に示した例の場合には、液晶セル２
０内の液晶７の下側ガラス基板２の内面に接する液晶分
子の配向方向７ｂと、下側偏光板１８の吸収軸１８ａの
なす角度は、４５゜±１０°に設定されている。また、
液晶セル２０のΔｎｄ値と位相差板１７，１８のリタデ
ーション値とは、それ程差はなく、ほぼ同じ値か差があ
っても２００ｎｍ以内である。

【００８０】このカラー液晶表示装置の表示原理を説明
する。視認側（図１７で上側）からの入射光は、上側偏
光板１７を通過して直線偏光となるが、位相差板１６を
通過する際に複屈折効果を受けて楕円偏光となり、液晶
セル２０に入射する。ここでさらに、液晶セル２０の複
屈折効果を受け、楕円偏光状態が変化する。液晶セル２
０は電圧印加により、複屈折効果を変化させることがで
きるため、印加電圧の値によって、入射光は異なった偏
光状態で下側偏光板１８を通過する。

【００８１】したがって、印加電圧を制御することによ
り、下側偏光板１８を通過する光の分光特性を制御する
ことができ、分光特性の異なる光すなわち着色状態の異
なる光を得ることができる。その着色光が反射板１９に
よって反射されて視認側へ戻される。したがって、１個
の画素で複数色のカラー表示が可能になる。

【００８２】図１９に、このカラー液晶表示装置の液晶
セル２０の電極３，４間に印加する電圧をゼロから次第
に増加させたときの色変化のＣＩＥ１９３１色度図上の
軌跡を示す。表示色は、この図３の色度軌跡３０に沿っ
て変化するが、電圧無印加時の白色から電圧の増加にと
もない、赤→青→緑の順に表示色が変化する。

【００８３】しかしながらこのような構成は、複屈折式
のカラー液晶表示装置としての最適構成ではなく、各色
表示時の分光特性を理想的な分光特性とすることは難し
く、色再現性の点からみれば、カラーフィルター手段と
比較すると、かなり劣る特性である。その原因として
は、まず、液晶セル２０のΔｎｄと位相差板１７，１８
のリタデーションの波長依存特性の違いがある。さらに
は、液晶セル２０と位相差板１７，１８のツイストの有
無による複屈折効果の違いがある。

【００８４】このような複屈折式のカラー液晶表示装置
は、位相差板による複屈折効果と液晶セルによる複屈折
効果を組合わせているが、その内、液晶セルの複屈折効
果を印加電圧により変化させることによって全体の複屈
折効果を制御する。

【００８５】このとき、位相差板と液晶セルの配置関係
については、基本的に全体の位相差を打ち消す方向に配
置する。これは、電圧無印加時にできるだけ複屈折効果
を少なくし、入射光の着色を少なくするためである。所
望の色を得る場合は、電圧を印加し、液晶セルの位相差
を減少させていくことによって全体の位相差を増加させ
ていく。これにより、位相差に応じて入射光が複屈折効
果を受け、着色効果が現れる。

【００８６】従来の複屈折式のカラー液晶表示装置で
は、前述のように、位相差板のリタデーション値（位相
差）と液晶セルのΔｎｄ値をほぼ等しくすることによっ
て、電圧無印加時の合計の位相差値をほぼゼロにし、電
圧無印加時の白を得るようにしていた。

【００８７】位相差板に延伸フィルムを使用する場合、
液晶セルのΔｎｄと、位相差板のリタデーションの波長
依存特性は異なっており、また液晶セルにはツイストが
有り、位相差板はツイストが無いため、入射光に対し両
者の複屈折効果の差が発生することから、電圧無印加時
の白を得るためには、位相差板と偏光板の配置角度を調
整する必要がある。

【００８８】電圧無印加時の白は位相差板と偏光板の配
置角度の設定を行うことで達成されるが、カラー液晶表
示装置として、何色かの所望の色を表示しようとした場
合、位相差板と偏光板の配置角度の設定だけでは不十分
で、前述の液晶セルのΔｎｄ値と位相差板のリタデーシ
ョン値の波長依存特性の差、および液晶セルと位相差板
のツイストの有無による複屈折効果の差のため、表示色
の色純度が低下する。とくに波長依存特性の差による、
所望の色と他の色との混色による色純度の低下が大き
い。

【００８９】実際には、液晶セルのΔｎｄ値と、位相差
板のリタデーション値の波長依存特性を比較すると、液
晶セルのΔｎｄ値の方が波長に対する依存性が大きい。
つまり、液晶セルのΔｎｄ値と位相差板のリタデーショ
ン値を、波長λ＝５５０ｎｍ近辺の中央波長で同一値に
しても、短波長領域と長波長領域で、液晶セルのΔｎｄ
値と位相差板のリタデーション値とが異なってくる。し
たがって、所望の色を表示する場合、その所望の色の理
想的な分光特性とならず、他の波長領域の色が混合して
くるため彩度が低下する。

【００９０】液晶セルのΔｎｄ値と位相差板のリタデー
ション値の波長依存特性の違いによる影響を、図１６を
使用して説明する。液晶セルのΔｎｄ値の波長依存特性
は、短波長側でΔｎｄは大きくなり、長波長側で小さく
なる。液晶材料は、波長λ＝５５０ｎｍでのΔｎｄを１
とした場合に、λ＝４５０ｎｍで１．１、λ＝６５０ｎ
ｍで０．９２となる波長依存特性をもつ。

【００９１】λ＝５５０ｎｍでのΔｎｄが１５００ｎｍ
の液晶セルの波長依存特性（図１６の実線２５）は、λ
＝４５０ｎｍではΔｎｄ＝１６５０ｎｍ、λ＝６５０ｎ
ｍではΔｎｄ＝１３８０ｎｍとなる。つまり、λ＝４５
０ｎｍでのΔｎｄは、λ＝５５０ｎｍでのΔｎｄに対し
１５０ｎｍ大きくなり、λ＝６５０ｎｍでのΔｎｄは、
λ＝５５０ｎｍでのΔｎｄに対し１２０ｎｍ小さくなる
という、波長依存特性となる。

【００９２】ここで、位相差板のリタデーション値の波
長依存特性が、液晶セルのΔｎｄ値の波長依存特性と同
じであれば、λ＝５５０ｎｍの中央波長領域と、短波長
および長波長領域で差が生じないが、実際には位相差板
のリタデーション値の波長依存性は、液晶セルのそれよ
りも小さい。例えば、波長λ＝５５０ｎｍでの位相差板
のリタデーション値を１とした場合、λ＝４５０ｎｍで
のリタデーション値が１．０８、λ＝６５０ｎｍでのリ
タデーション値が０．９４となる波長依存特性をもつ。

【００９３】λ＝５５０ｎｍでのリタデーション値が１
５００ｎｍの位相差板の波長依存特性（図１６の破線２
６）は、λ＝４５０ｎｍでは１６２０ｎｍ、λ＝６５０
ｎｍでは１４１０ｎｍとなる。つまり、λ＝４５０ｎｍ
でのリタデーション値は、λ＝５５０ｎｍでのリタデー
ション値に対し１２０ｎｍ大きくなり、λ＝６５０ｎｍ
でのリタデーション値は、λ＝５５０ｎｍでのリタデー
ション値に対し９０ｎｍ小さくなるという、波長依存特
性となる。

【００９４】これを前述のλ＝５５０ｎｍでのΔｎｄ値
が１５００ｎｍの液晶セルと比較してみると、λ＝４５
０ｎｍでは、液晶セルのΔｎｄ値の方が３０ｎｍ大きく
なり、λ＝６５０ｎｍでは、逆に液晶セルのΔｎｄ値の
方が３０ｎｍ小さくなる。したがって、短波長領域と長
波長領域での、液晶セルのΔｎｄ値と位相差板のリタデ
ーション値の不整合が生じる。この不整合によって、所
望の色を表示する場合に、その所望の色の理想的な分光
特性とならず、他の波長領域の色が混合してくるため彩
度が低下する。

【００９５】〔この発明の第３，第４の実施形態：図
７，図１１乃至図１６〕この発明の第３，第４の実施形
態は、前述の第２の実施形態において、このような問題
をも解決して、前述の反射型および透過型の特徴のある
表示が可能で且つ色再現性のよいカラー液晶表示装置を
得るようにしたものである。

【００９６】この発明によるカラー液晶表示装置の第
３，第４の実施形態の液晶セル及び偏光板と複屈折層で
ある位相差板等の基本的な配置構成は、図７あるいは図
１１に示したこの発明の第２の実施形態のカラー液晶表
示装置と同じであるから、その説明は省略する。

【００９７】この発明の第３，第４の実施形態のカラー
液晶表示装置においては、液晶セル１０のΔｎｄ値と、
位相差板１６のリタデーション値の波長依存特性の差を
考慮し、その差を減少するために、位相差板１６のリタ
デーション値が液晶セル１０のΔｎｄ値よりも２５０〜
３５０ｎｍ大きくなるように構成している。

【００９８】ここで、液晶セル１０のΔｎｄ値は上述し
た例の場合と同じく１５００ｎｍとし、位相差板１６の
リタデーション値は液晶セル２０のΔｎｄ値より３００
ｎｍ大きく、１８００ｎｍとした場合の例で説明する。
液晶セル１０と位相差板１６の波長依存性は、図１６に
示した例と同様とする。

【００９９】図１６において、λ＝５５０ｎｍでのリタ
デーション値が１８００ｎｍの位相差板の波長依存特性
（実線２７）は、λ＝４５０ｎｍでのリタデーション値
は１９４４ｎｍ、λ＝６５０ｎｍでのリタデーション値
は１６９２ｎｍとなる。つまり、λ＝４５０ｎｍでのリ
タデーション値は、λ＝５５０ｎｍでのそれに対し１４
４ｎｍ大きくなり、λ＝６５０ｎｍでのリタデーション
値は、λ＝５５０ｎｍでのそれに対し１０８ｎｍ小さく
なる。

【０１００】これを、前述のλ＝５５０ｎｍでのΔｎｄ
値が１５００ｎｍの液晶セルと比較してみると、λ＝４
５０ｎｍでは液晶セルのΔｎｄ値の方が大きくなるが、
その差は６ｎｍであり、λ＝６５０ｎｍでは逆に液晶セ
ルのΔｎｄ値の方が小さくなるが、その差は１２ｎｍで
ある。この値は、λ＝５５０ｎｍにおけるリタデーショ
ン値が１５００ｎｍの位相差板の場合と比較すると、λ
＝４５０ｎｍでは１／５、λ＝６５０ｎｍでも半分以下
となる。

【０１０１】つまり、短波長側と長波長側での、液晶セ
ルのΔｎｄ値と位相差板のリタデーション値の波長依存
特性の不整合を充分に小さくすることができ、所望の色
を表示する場合、他の波長領域の色が混色せず、分光特
性が理想に近くなり、色純度の高い再現色を実現できる
ことになる。

【０１０２】さらに、この発明の第３，第４の実施形態
においては、一対の偏光板１１，１３の内、液晶セル１
０の視認側と反対側に配置された反射型偏光板１３の透
過容易軸と、液晶セル１０の下側ガラス基板２の内面に
おける液晶分子の長軸方向のなす角度が、３５°±５°
であることを特徴としているが、これは、前述したよう
に、液晶セルと位相差板ではツイストの有無によって複
屈折効果に差が有るからである。

【０１０３】たとえば、補正セルのように、液晶セルと
補正セルのツイスト角が同一で、複屈折効果に差が無け
れば、偏光板の光学軸と、基板面における液晶分子の長
軸方向とのなす角度を、最も複屈折効果が生じるように
４５゜近辺とするとよいが、延伸した位相差板を使用す
る場合、液晶セルとのツイストの有無の差が有るため、
４５゜近辺では効果的ではない。

【０１０４】そのため、この発明の第３，第４の実施形
態では偏光板の光学軸と基板面における液晶分子の長軸
方向とのなす角度を検討し、液晶セル１０の下側基板２
の内面における液晶分子の長軸方向と、反射型偏光板１
３の透過容易軸の角度を、３５゜近辺とすることによっ
て、最も良い色再現性を得ることができるようにした。

【０１０５】さらに、この発明の各実施形態では液晶セ
ルのツイスト角を１８０〜２７０゜としているが、特に
ツイスト角を狭くした場合、前述のツイストの有無によ
る液晶セルと位相差板との複屈折効果の差が小さくなる
ため、色再現性が向上する。ただし、あまりツイスト角
を小さくすると急峻性が低下し、時分割駆動に適さなく
なるので、ツイスト角は１８０゜以上が望ましい。

【０１０６】これらにより、複屈折式のカラー液晶表示
装置の最適化を図ることができ、電圧印加による色再現
範囲を、従来の複屈折式のカラー液晶表示装置より大幅
に広げることができる。

【０１０７】また、液晶セルの視認側と反対側に配置す
る偏光板として、反射型偏光板を使用したことにより、
外光による反射型の表示とバックライトによる透過型の
表示とが可能になり、互いに補色の関係にある色でのカ
ラー表示ができる点、および反射型の表示においては、
全面反射部分がミラーイメージのメタリック表示となる
点は、前述の第１，第２の実施形態と同様である。

【０１０８】〔第３の実施の形態：図１２，１３〕つぎ
に、この発明によるカラー液晶表示装置の第３の実施形
態について、図１２および図１３によって説明する。図
１２はその第３の実施形態のカラー液晶表示装置の光学
軸の配置を示す平面図であり、その基準軸２１は図２及
び図８と同様である。

【０１０９】このカラー液晶表示装置の基本的な構成は
図７あるいは図１１に示したものと同じである。そし
て、液晶セル１０の上側ガラス基板１の上側あるいは下
側に位相差板１６を、その遅相軸１６ａが基準軸２１に
対し時計回りに２０゜の角度となるよう配置し、さらに
その上側に吸収型偏光板１１を、その吸収軸１１ｂが基
準軸２１に対し反時計回りに３０゜（透過容易軸は１２
０°）の角度となるよう配置する。

【０１１０】また、液晶セル１０の下側ガラス基板２の
下側に反射型偏光板１３をその透過容易軸１３ａが基準
軸２１に対し時計回りに２５゜の角度となるよう配置
し、さらにその下側に半透過吸収板１４とバックライト
１５を順次配置する。この液晶セル１０において、上側
ガラス基板１の内面における液晶分子の配向方向６ａ
は、基準軸２１に対し反時計回りに６０゜の角度をな
し、下側ガラス基板２の内面における液晶分子の配向方
向６ｂは、基準軸２１に対し時計回りに６０゜の角度を
なす。

【０１１１】上側ガラス基板１の内面における液晶分子
の配向方向６ａから、下側ガラス基板２の内面における
液晶分子の配向方向６ｂに向かう液晶分子のツイスト角
度は反時計回りに２４０°である。

【０１１２】上記の設定により、この実施形態では、一
対の偏光板１１，１３の内、液晶セル１０の下側に配置
された反射型偏光板１３の透過容易軸１３ａと、液晶セ
ル１０の下側ガラス基板２の内面における液晶分子の長
軸方向６ｂのなす角度は、３５゜となり、液晶セル１０
と位相差板１６のツイストの有無による複屈折効果の差
が及ぼす色再現性への影響を最小にする効果がある。

【０１１３】以下、この第３の実施形態の具体例を示
す。ネマチック液晶６の材料として、ロディック社製Ｒ
ＤＰ−６０１６６（商品名）を用い、液晶セル１０のΔ
ｎｄ値が１４７０ｎｍとなるようにした。位相差板１６
は、その平面内における延伸方向の屈折率ｎｘと、平面
内における前述の延伸方向と直交する方向の屈折率ｎｙ
と、厚さ方向の屈折率ｎｚとが、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関
係をもつ、日東電工製のＮＲＺポリカーボネイトフィル
ムで、リタデーションが１７７０ｎｍのものを用いた。
すなわち、位相差板１６のリタデーション値は、液晶セ
ルのΔｎｄより３００ｎｍ大きい。

【０１１４】図１３に、この第３の実施形態のカラー液
晶表示装置による反射型の表示状態における電圧印加に
よる表示色の色度軌跡３１を、前述した従来のカラー液
晶表示装置による色度軌跡３０とともに、ＣＩＥ１９３
１色度図で示す。

【０１１５】この図１３における、この発明の第３の実
施形態のカラー液晶表示装置による色度変化軌跡３１
は、電圧無印加でほぼ白色の色度座標に位置し、従来の
カラー液晶表示装置と同様に、電圧の増加とともに赤→
青→緑の順に色度座標を移動するが、従来のカラー液晶
表示装置の色度変化軌跡３０に比べ、広い色再現範囲を
示しており、赤，青，緑の各色とも大幅に色再現性が向
上している。つまり初期の白に加え、従来よりも鮮やか
な赤，青，緑色が表示可能になった。

【０１１６】なお、上記の例では、位相差板を１枚用い
たが、位相差板を複数枚用いてもよい。また、位相差板
のリタデーション値を液晶セルのΔｎｄ値よりも３００
ｎｍ大きくしたが、この値は２５０〜３５０ｎｍの範囲
であれば、問題なく適用可能である。

【０１１７】また、位相差板１６は図７あるいは図１１
に示したように、液晶セル１０の視認側に配置しても視
認側と反対側に配置してもよい。半透過吸収板１４は、
液晶セル１０の裏面あるいは反射型偏光板１３の上面に
半透過吸収材からなるシートを貼着するか、半透過吸収
材を塗布して半透過吸収層を形成してもよい。

【０１１８】この半透過吸収板１４を省略して、バック
ライト１５の表面にその機能を兼ねさせることもでき
る。さらに、このカラー液晶表示装置を装着する機器内
に光源を備えている場合には、バックライト１５も省略
することができる。あるいは、反射型偏光板１３の外側
に光吸収層を設けてもよい。その場合は透過型液晶装置
ではなくなるが、反射型偏光板１３を透過した光は全て
吸収されるため、コントラストの高い反射型液晶表示装
置となる。

【０１１９】また、液晶セル１０と反射型偏光板１３と
の間に拡散層を設けてもよい。その場合、表示状態はメ
タリック調ではなくなるが、反射型偏光板１３の反射率
が高いため、従来の反射型カラー液晶表示装置よりも大
幅に明るい表示が得られる。その実施例としては、厚さ
３０μｍの粘着材に微粒子を分散させた拡散粘着層を、
反射型偏光板１３の表面に塗布するか、同様に光拡散性
のあるシートを反射型偏光板１３の表面に貼着すればよ
い。

【０１２０】〔第４の実施の形態：図１４，１５〕つぎ
に、この発明によるカラー液晶表示装置の第４の実施形
態について、図１４および図１５によって説明する。図
１４はその第４の実施形態のカラー液晶表示装置の光学
軸の配置を示す平面図であり、その基準軸２１は図２及
び図８と同様である。

【０１２１】このカラー液晶表示装置の基本的な構成
は、第３の実施形態と同様に図７あるいは図１１に示し
たものと同じである。前述の第３の実施の形態では、液
晶セル１０のツイスト角を２４０゜としたが、この第４
の実施形態における液晶セル１０のツイスト角は、２２
０゜以下でもよい。

【０１２２】この発明の第４の実施形態のカラー液晶表
示装置は、図１４に示すように、液晶セル１０の視認側
またはその反対側に位相差板１６を、その遅相軸１６ａ
が基準軸２１に対し時計回りに２０゜の角度となるよう
配置し、さらにその視認側に吸収型偏光板１１を、その
吸収軸１１ｂが基準軸２１に対し反時計回りに３０゜
（透過容易軸は１２０°）の角度となるよう配置する。

【０１２３】そして、液晶セル１０の視認側と反対側に
反射型偏光板１３を、その透過容易軸１３ａが基準軸２
１に対し時計回りに３５゜の角度となるよう配置し、さ
らにその下側に半透過吸収板１４とバックライト１５を
配置する。液晶セル１０の上側ガラス基板１の内面にお
ける液晶分子の配向方向（長軸方向）６ａは、基準軸２
１に対し反時計回りに７０゜の角度をなし、下側ガラス
基板２の内面における液晶分子の配向方向（長軸方向）
６ｂは、基準軸２１に対し時計回りに７０゜の角度をな
す。

【０１２４】したがって、液晶セル１０の上側ガラス基
板１１の内面における液晶分子の配向方向６ａから、下
側ガラス基板２の内面における液晶分子の配向方向６ｂ
に向かう液晶分子のツイスト角度は、反時計回りに２２
０°である。

【０１２５】上記の設定により、この実施形態では、一
対の偏光板１１，１３の内、液晶セル１０の下側に配置
された反射型偏光板１３の透過容易軸１３ａと、液晶セ
ル１０の下側ガラス基板２の内面における液晶分子の配
向方向６ｂとのなす角度は、３５゜となり、液晶セル１
０と位相差板１６の、ツイストの有無による複屈折効果
の差が及ぼす色再現性への影響を最小にする効果があ
る。

【０１２６】以下、この第４の実施形態の具体例を示
す。液晶材料として第３実施の形態と同様にロディック
社製ＲＤＰ−６０１６６を用い、液晶セル１０のΔｎｄ
値が１４７０ｎｍとなるようにした。位相差板１６は、
その平面内における延伸方向の屈折率ｎｘと、平面内に
おける前述の延伸方向と直交する方向の屈折率ｎｙと、
厚さ方向の屈折率ｎｚとが、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を
もつ、日東電工製のＮＲＺポリカーボネイトフィルム
（商品名）で、リタデーション値が１７７０ｎｍのもの
を用いた。すなわち、位相差板１６のリタデーション値
は、液晶セル１０のΔｎｄ値より３００ｎｍ大きい。

【０１２７】図１５に、この第４の実施形態のカラー液
晶表示装置による反射型の表示状態における電圧印加に
よる表示色の色度軌跡３２を、従来のカラー液晶表示装
置による色度軌跡３０及び前述の第３の実施形態のカラ
ー液晶表示装置による色度軌跡３１とともに、ＣＩＥ１
９３１色度図で示す。

【０１２８】この図１５におけるこの発明の第４の実施
形態によるカラー液晶表示装置の色度変化軌跡３２は、
電圧無印加でほぼ白色の色度座標に位置し、電圧の増加
とともに赤→青→緑の順に色度座標を移動する。この色
度変化軌跡３２は、従来のカラー液晶表示装置による色
度変化軌跡３０はもとより、第３の実施形態のカラー液
晶表示装置による色度変化軌跡３１に比べても、より広
い色再現範囲を示しており、赤、青、緑の各色とも大幅
に色再現性が向上している。

【０１２９】これは、液晶セル１０のツイスイト角を、
第３の実施形態のカラー液晶表示装置における２４０°
より小さい２２０°にしたことによって、液晶セル１０
と位相差板１６のツイストの有無による複屈折効果の差
がさらに小さくなるために、第３の実施形態のカラー液
晶表示装置による色度変化軌跡３１よりも、さらに色再
現範囲が広がっているのである。なお、前述の第３の実
施形態の説明の後に記載した各種の変形例は、この第４
の実施形態にも同様に適用できる。

【０１３０】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
るカラー液晶表示装置は、液晶セルの視認側と反対側に
配置する偏光板として反射型偏光板を用いることによっ
て、反射板を用いなくても充分な反射率を持ち、非常に
明るい反射型のカラー表示と、バックライトを用いた透
過型のカラー表示とを行なうことができる。

【０１３１】また、反射型の表示ではミラーイメージの
メタリックな表示がなされ、さらに、反射型と透過型の
表示色が補色の関係であるという、従来にはない、特徴
のあるカラー表示を実現できる。また、複屈折式カラー
液晶表示装置の色再現特性を大幅に向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるカラー液晶表示装置の第１の実
施形態の構成を示す模式的な断面図である。

【図２】同じく第１の実施形態のカラー液晶表示装置に
おける光学軸の角度を示す平面図である。

【図３】同じく第１の実施形態のカラー液晶表示装置の
表示原理を説明するための斜視説明図である。

【図４】同じく第１の実施形態のカラー液晶表示装置に
よる反射光の色度変化軌跡を示すＣＩＥ１９３１色度図
である。

【図５】同じく第１の実施形態のカラー液晶表示装置に
よる透過光の色度変化軌跡を示すＣＩＥ１９３１色度図
である。

【図６】この発明によるカラー液晶表示装置の第１の実
施形態の変形例の構成を示す模式的な断面図である。

【図７】この発明によるカラー液晶表示装置の第２の実
施形態の構成を示す模式的な断面図である。

【図８】同じく第２の実施形態のカラー液晶表示装置に
おける光学軸の角度を示す平面図である。

【図９】同じく第２の実施形態のカラー液晶表示装置に
よる反射光の色度変化軌跡を示すＣＩＥ１９３１色度図
である。

【図１０】同じく第２の実施形態のカラー液晶表示装置
による透過光の色度変化軌跡を示すＣＩＥ１９３１色度
図である。

【図１１】この発明によるカラー液晶表示装置の第２の
実施形態の変形例の構成を示す模式的に断面図である。

【図１２】この発明の第３の実施形態のカラー液晶表示
装置における光学軸の角度を示す平面図である。

【図１３】同じくその第２の実施の形態のカラー液晶表
示装置および従来のカラー液晶表示装置の色度変化軌跡
を示すＣＩＥ１９３１色度図である。

【図１４】この発明の第４の実施形態のカラー液晶表示
装置における光学軸の角度を示す平面図である。

【図１５】同じくその第２の実施の形態のカラー液晶表
示装置と従来および第３の実施形態のカラー液晶表示装
置の色度変化軌跡を示すＣＩＥ１９３１色度図である。

【図１６】液晶セルのΔｎｄ値と位相差板のリタデーシ
ョン値の波長依存特性を示す線図である。

【図１７】従来のカラー液晶表示装置の構成例を示す模
式的な断面図である。

【図１８】同じくその従来のカラー液晶表示装置におけ
る光学軸の角度を示す平面図である。

【図１９】同じくその従来のカラー液晶表示装置の色度
変化軌跡を示すＣＩＥ１９３１色度図である。

【符号の説明】

１：上側ガラス基板 ２：下側ガラス基板 ３：第１の透明電極 ４：第２の透明電極 ４：シール材 ６：ネマチック液晶 ６ａ：上側液晶分子配向方向 ６ｂ：下側液晶分子配向方向 １０：液晶セル １１：吸収型偏光板 １１ａ：吸収型偏光板の透過容易軸 １１ｂ：吸収型偏光板の吸収軸 １２：ねじれ位相差板 １２ａ：ねじれ位相差板の上側分子配向方向 １２ｂ：ねじれ位相差板の下側分子配向方向 １３：反射型偏光板 １３ａ：反射型偏光板の透過容易軸 １４：半透過吸収板 １５：バックライト １６：位相差板 １６ａ：位相差板遅相軸 ２１ 基準軸

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する内面にそれぞれ電極を有する一
   対の透明な基板の間にネマチック液晶を封入した液晶セ
   ルと、 該液晶セルの視認側に設けた複屈折層と、該複屈折層の
   外側に配置した吸収型偏光板と、前記液晶セルの視認側
   と反対側に配置した反射型偏光板とを備え、 前記吸収型偏光板は、透過容易軸に直交する方向の振動
   面をもつ直線偏光は吸収する偏光板であり、 前記反射型偏光板は、透過容易軸に直交する方向の振動
   面をもつ直線偏光は反射する偏光板であることを特徴と
   するカラー液晶表示装置。
2. 【請求項２】 対向する内面にそれぞれ電極を有する一
   対の透明な基板の間にネマチック液晶を封入した液晶セ
   ルと、 該液晶セルの視認側に配置した吸収型偏光板と、前記液
   晶セルの視認側と反対側に設けた複屈折層と、該複屈折
   層の外側に配置した反射型偏光板とを備え、 前記吸収型偏光板は、透過容易軸に直交する方向の振動
   面をもつ直線偏光は吸収する偏光板であり、 前記反射型偏光板は、透過容易軸に直交する方向の振動
   面をもつ直線偏光は反射する偏光板であることを特徴と
   するカラー液晶表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のカラー液晶表示装
   置において、 前記反射型偏光板の外側にバックライトを配置したこと
   を特徴とするカラー液晶表示装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載のカラー液晶表示装
   置において、 前記反射型偏光板の外側に半透過吸収部材とバックライ
   トとを順次配置したことを特徴とするカラー液晶表示装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１又は２記載のカラー液晶表示装
   置において、 前記反射型偏光板の外側に光吸収層を配置したことを特
   徴とするカラー液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記液晶セルが、ツイスト角１８０〜２
   ７０°のスーパー・ツイストネマチック型液晶セルであ
   る請求項１乃至５のいずれか一項に記載のカラー液晶表
   示装置。
7. 【請求項７】 前記複屈折層がねじれ位相差板である請
   求項１乃至６のいずれか一項に記載のカラー液晶表示装
   置。
8. 【請求項８】 前記複屈折層が位相差板である請求項１
   乃至６のいずれか一項に記載のカラー液晶表示装置。
9. 【請求項９】 請求項１又は２記載のカラー液晶表示装
   置において、 前記液晶セルが、ツイスト角１８０〜２７０°のスーパ
   ー・ツイストネマチック型液晶セルであり、 前記複屈折層が一枚もしくは複数枚の位相差板であり、
   該位相差板のリタデーションの総和が、前記液晶セルの
   ネマチック液晶の複屈折の差Δｎと前記一対の基板の隙
   間であるセルギャップｄとの積で表わすΔｎｄ値よりも
   ２５０〜３５０ｎｍ大きく、前記反射型偏光板の透過容
   易軸と、前記液晶セルの前記反射型偏光板側の基板の内
   面に接する液晶分子の長軸方向とのなす角が、３５゜±
   ５゜の範囲であることを特徴とするカラー液晶表示装
   置。
10. 【請求項１０】 前記液晶セルと前記反射型偏光板との
    間に拡散層を設けたことを特徴とするカラー液晶表示装
    置。