JPH04122984A - カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、予め定める文字や図形などをカラー表示する
セグメント型のカラー液晶表示装置に関する。

従来の技術 第８図は、従来のカラー液晶表示装置１の拡大平面図で
ある。カラー液晶表示装置１は、たとえばガラスなどか
ら成る一対の透明基板を有する。

前記一対の透明基板のうち、一方透明基板２には、カラ
ーフィルタ３がほぼ全面に亘って設けられている。カラ
ーフィルタ３は、赤色、緑色および青色の各カラーフィ
ルタを帯状に配置して形成されている。詳しくは、微細
な矩形状に形成されたフィルタを１列に配置することに
よって帯状としている。第８図において、赤色フィルタ
、緑色フィルタおよび青色フィルタは、それぞれ参照符
号Ｒ５Ｇ、Ｂで示す。フィルタＲ，Ｇ、Ｂの大きさは微
細であり、肉眼では判別できない程度の大きさである。

前述のカラー液晶表示装置ｌにおいて、電圧非印加時に
光を透過させるいわゆるノーマリホワイト表示を行う場
合には、カラーフィルタ３以外の部分を透過する光を遮
断するために、光遮断層４が設けられる。

また、カラー液晶表示装置Ｉにおいて、電圧非印加時に
光を遮断するいわゆるノーマリブラック表示を行う場合
には、前記光遮断層４を設ける必要はない、しかしなが
ら、一般に液晶表示装！では、液晶層の屈折率異方性と
液晶層厚とが小さいと、直線偏光として入射した光が液
晶中での旋光分散現象によって、楕円偏光となることが
知られている。！正非印加時に光を遮断するノーマリブ
ラック表示を行う液晶表示装置では、入射光が液晶層に
よって楕円偏光となると、電圧非印加時においても、液
晶層を透過する漏れ光が生じる。このような漏れ光が生
じると、表示画面のコントラストが低下するので好まし
くない。そこで、漏れ光の発生を少しでも防止するため
に、ノーマリブラック表示を行う液晶表示装置において
も、光遮断層を設けることが望ましい。

光遮断層４には、たとえば富士ハント製の液体感光材料
（カラーモザイク）が使用されており、色調は黒である
。

発明が解決しようとする課題 前述の第８図に示すカラー液晶表示装置１において、光
を透過させたとき（ノーマリホワイト表示では電圧非印
加状態、ノーマリブラック表示では電圧印加状Ｗ５）、
バンクライトからの光はカラーフィルタ３を含めた液晶
層を通して人間の目に入射される。このとき、バンクラ
イトから１）光の色調と液晶層の色調とのマツチングに
よ−）で、第９図のＸＹＺ表色系色度図に示すように、
透過光は領域Ａのように無彩色からずれ、着色して見え
るという問題がある。

従来では、バックライトの光の色調を調整して、液晶層
の色調とのマツチングをとるようにしているけれども、
バンクライトでは気体を放電させで発光させており、発
光させる気体は限定されており、実際にバックライトの
光の色調の調整をするのは困難である。

本発明の目的は、光遮断層などの遮光部材の色調を調整
して光源からの光の色調とのマツチングをとることによ
って、カラー液晶表示装置を透過する透過光の色調を無
彩色に近づけるとともに、表示品位が向上されるカラー
液晶表示装置を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、液晶層を挟んで設けられる一対の透光性基板
と、 透光性基板の液晶層側表面のほぼ全面に亘って設けられ
、透過光を予め定める複数種類の色彩のうちいずれか１
つの色彩に選択する複数の色彩選択部材と、 前記複数の色彩選択部材間の隙間に設けられる遮光部材
と、 透光性基板の液晶層側表面に設けられ５予め定める表示
領域内の前記複数の色彩選択部材毎に対応して形成され
る表示電極と、 前記一対の透光性基板のうちいずれが一方の透光性基板
の液晶層とは反対側表面に配置される光源とを含み、 遮光部材の色彩は光源からの光の色彩の補色に選ばれる
ことを特徴とするカラー液晶表示装置である。

作　　用 本発明に従えば、表示電極への電圧非印加時において、
光源からの光を透過させることによって、いわゆるノー
マリホワイト表示を行うことができる。ここで、たとえ
ば色彩選択部材の選択する色彩を赤色、緑色、青色の３
色に選ぶことによって、前記透過光は、３色の組合せに
よって白色となる。

本発明のカラー液晶表示装置では、遮光部材の色彩と光
源からの光の色彩とは、互い補色の関係にあり、マツチ
ングさせることで透過光を無彩色（より完全な白色）に
近づけることができる。これによって、ノーマリホワイ
ト表示における背景色の白色を、着色のないより完全な
白色とすることができ、コントラストが向上し、表示品
位が向上する。

また、表示電極への電圧非印加時において光源からの光
を遮断する二と（こよって、いわゆるノーマリブラック
表示を行う場合でも１表示させる白色を着色のないより
完全な白色とすることができ、前述と同様にコントラス
トが向上し、かつ、表示品位も向上する。

また表示電極は、予め定める表示領域内の複数の色彩選
択部材毎に対応して形成されているので、ノーマリホワ
イト表示またはノーマリブラック表示のいずれの表示態
様であっても、電圧を印加する表示電極の組合せを代え
ることによって、予め定める複数種類の色彩に限らず、
色彩を組合せることによってさらに異なる色彩を表示領
域に表示させる二とができる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例であるカラー液晶表示装置
２１の構成を示す断面図である。カラー液晶表示装置２
１は、バックライト２２および液晶表示素子２３を含ん
で構成されている。

液晶表示素子２３は、ガラス、プラスチックなどから成
る一対の透明基板２６ａ、２６ｂを有し、透明基板２６
２１の一方表面には、カラーフィルタ２７がほぼ前面に
亘って形成されている９カラーフイルタ２７は、たとえ
ば微細な矩形状に形成された３色のカラーフィルタ、た
とえば赤色フィルタＲ１緑色フィルタＧおよび青色フィ
ルタＢと、前記各フィルタ間の隙間に設けられる黒色の
遮光層ＢＬとで構成され、染色法、印刷法、電着法、顔
料分散法などの方法によって形成されている。

カラーフィルタ２７上には、セグメント電極２８が形成
される。カラーフィルタ２７およびセグメント電極２８
が形成された透明基板２６ａ上には、配向膜２９ａが形
成される。

透明基板２６ｂの一方表面には、コモン；極３０が、少
なくとも前記セグメント電極２８を含む領域に形成され
、さらにその表面には配向膜２９ｂが形成されている。

透明基板２６ａ、２６ｂは、そムぞれ配向膜２９ａ　　
２９ｂが形成された表面が対向するように配置される。

液晶層３１は、透明基板２６ａ、２６ｂ間に介在され、
シール材３２によって封止されている。透明基板２６ａ
、２６ｂの液晶層３１とは反対側の表面には、それぞれ
偏光板３３，３４が配置されている。

配向膜２９ａ、２９ｂには、たとえばポリイミド系樹脂
を用いる。配向膜２９ａ、２９ｂは、たとえば層厚６０
０人に形成され、透明基板２６ａ２６ｂ間において、液
晶分子の配向方向が９０”捩れて、たとえば左旋性の液
晶層を形成するように、ナイロン糸織布でラビング処理
されている。

透明基板２６ａ、２６ｂ間の間隔を一定に保つために、
これらの基板間には、図示しないプラスチック製のスペ
ーサが挟込まれている。このスペーサによって、基板間
の間隔はたとえば５μｍに設定される。液晶層３１を封
止するためのシール材３２は、たとえばエポキシ樹脂が
用いられる。

液晶層３１には、たとえばフェニルシクロヘキサン系混
合液晶が選ばれる。さらにこの液晶層には、コレステリ
ックノナノエートが添加され、左旋性が付与されている
。

また、透明基板２６ａ、２６ｂ間において、液晶分子の
配向方向が９０’捩れて、右旋性の液晶層を形成するよ
うに配向１１２９ａ、２９ｂに対してラビング処理をし
てもよい。この場合、液晶層３１には、右旋性カイラル
物質として、ＣＢ−１５（メルク社製）が添加されてい
るフェニルシクロヘキサン系混合液晶を用いる。

第２図は、カラー液晶表示装置２１の平面図である。第
２図に示すように、セグメント電Ｖｉ２８は矩形状に形
成され、この矩形状に形成されたセグメント電極２８を
７個使用して「日」の文字を形成するように配！され、
この「日」の文字がたとえば２個並べられている。

第３図はカラーフィルタ２７の拡大平面図であり、第４
図はカラーフィルタ２７付近の拡大断面図である。カラ
ー液晶表示装置２１では、色彩選択部材であるカラーフ
ィルタ２７は、透明基板２６ａのほぼ全面にわたって設
けられている。カラーフィルタ２７は、赤色、緑色およ
び青色の各フィルタＲ，Ｇ、Ｂをマトリックス状あるい
はモザイク状に配置して形成されている。

第３図および第４図において、赤色フィルタは参照符号
Ｒで示し、緑色フィルタは参照符号Ｇで示し、青色フィ
ルタは参照符号Ｂで示す。フイ７ＬりＲ，Ｇ、Ｂの大き
さは微細であり、肉眼では判別できない程度の大きさで
ある。

一例として、長さＬ１＝３３０μｍおよび幅Ｌ２＝８０
μｍの矩形状のフィルタＲ９Ｇ、Ｂが用いられ、各フィ
ルタ間の間隔Ｌ３は３０μｍに選ばれる。したがって、
フィルタの幅方向Ｅ２に並ぶ３種類のフィルタＲ，Ｇ、
Ｂによって形成される領域は、３３０μｍ　＞３３０μ
ｍの正方形となる。

フィルタ間の間隔Ｌ３は、ホトプロセスなどのカラーフ
ィルタの製作精度によって決定され、般には１５μｍ〜
４０μｍである。

フィルタの配列は、たとえばフィルタの幅方向Ｅ２には
、Ｒ−Ｇ−Ｂの順列が繰り返され、フィルタの長さ方向
Ｅ１にはＲ−Ｂ−Ｇの順列が繰り返される。フィルタＲ
，Ｇ、Ｂの形状は、正方形あるいはその他の形状にして
もよい。

マタ、各フノルタＲ，Ｇ、Ｂの間には、遮光層ＢＬが形
成される。遮光層ＢＬには、たとえばフォトポリマにカ
ーボンブラ・ツクを分散した感光性の顔料分散液などが
用いられる。

第５図は、セグメント電極２８の拡大平面図である。前
述したように透明基板２６ａ上には、赤色、緑色、青色
の３色の四辺形のカラーフイｌＬりＲＧＢが複数個マト
リｌラス状あるし１はモザイク状に配列されており、本
発明は、同一色のカラーフィルりに対応するセグメント
電極を順；欠千妾続するように、信号ラインとして透明
電極を配設したカラー液晶表示装置２１である。

セグメント電極２８は、赤色用電極Ｓ　ｒ　、緑色用電
極Ｓｇ、青色用電ｆｌ！Ｓｂから成る。電極Ｓｒ５ｇ、
Ｓｂは、それぞれフノルタＲ１Ｇ、Ｂｉ：対応する領域
に形成され、各電極Ｓｒ、Ｓｇ、Ｓｂは信号ラインとし
ての透明電極４１ｒ、４１ｇ４１ｂによって、それぞれ
接続されてし）る。この接続方法を使用して、電圧を印
加するセグメント電極を任意に選択することによって、
赤色、黄色、緑色、水色（シアン色）、青色、白色、桃
色（マゼンタ色）の７色を、所望の表示領域内において
、表示することができる。

第６図は、カラー液晶表示装置２１の電気的構成を示す
ブロック図である。偏光板３４の液晶表示素子２３とは
反対側には、ＣＣＦＴ　（冷陰極管）などを含むバック
ライト２２が配置され、バ・ツクライト２２からの光を
液晶表示素子を用いて透過／遮断することによって、カ
ラー液晶表示装置２１には、後述するような複数の色彩
が表示される。

液晶表示素子２３は、液晶表示素子駆動回路４５によっ
て制御される。液晶表示素子駆動回路４５は、表示制御
回路４６からの表示制御信号に基づいて、信号ライン群
１１を介してコモン電極３０に電圧を印加し、信号ライ
ン群１２を介して選択されたセグメント電極２８に電圧
を印加する。これによって、カラー液晶表示装置２１に
おいて、カラー表示を行うことができる。

上述のカラー液晶表示装置２１において、いわゆるノー
マリホワイト表示とノーマリブラック表示とを行う場合
を説明する。こ二では、液晶層３１の液晶分子は、透明
基板２６ｂに最近接する分子は、たとえば第３図示の矢
符Ｅ１方向の配向状態であり、透明基板２６ａに近づく
につれて、徐々に左方向に捩れ、透明基板２６ａに最近
接する液晶分子は、たとえば第３図示の矢符Ｅ２方向の
配向状態であり、互いに直交するものとする。

■ノーマリホワイト表示 ノーマリホワイト表示とは、電圧を印加ヒていないとき
に、光が液晶層３１を透過するようにしてたとえば背景
色を白色とし、表示すべき形状に対応する領域の液晶層
３１に電圧を印加して液晶分子の配向状態を変化させる
ことによって光を遮断し、所望の形状を表示する表示方
法である。したがって、偏光板３３．３４の偏光方向が
直交ニコルとなるように、たとえば偏光板３４の偏光方
向を第３図示の矢符Ｅ１方向とし、偏光板３３の偏光方
向を第３図示の矢符Ｅ２方自となるように配置する。こ
れによって、偏光板３４を透過した光は、液晶層３１に
よって９０°捩れ、偏光板３３を透過することができる
。このとき、カラーフィルタ２７は前述の第３図に示す
ように微細な四角形のフィルタＲ，Ｇ、Ｂによって形成
されており、透過光は、赤色光と緑色光と青色光との混
合によって白色光となる。すなわち、電圧非印加時にお
いて、カラー液晶表示装置２１には、背景色として白色
が表示される。

電圧が印加された液晶層３１の液晶分子は、電界方向に
配向する。したがって、偏光板３４を透過した第３図示
の矢符Ｅ１方向の直線偏光は、はぼそのままの偏光状態
で液晶層３１を透過する。

ここで、偏光板３３の偏光方向は第３図示の矢符Ｅ２方
向であるため、液晶層３１を透過した光は偏光板３３を
透過することはできない。

液晶層３１は、電圧の印加（ＯＮ）／非印加（ＯＦＦ）
によって光シャッタとして働く。下記の第１表には、セ
グメント電極のＯＮ、−′○ＦＦ４ｔＬＸと、液晶層の
光シャッタとしての働きと、表示色との関係が示されて
いる。

第１表において、「○−１は光シャッタのオーブン状態
を示しており、−・」 −ズ状態を示している。

第　　１ セグメント電極 は光シャ・ツタのクロ 表 ■ノーマリブラック表示 ノーマリブラック表示とは、電圧を印加していないとき
に光が液晶層３１を透過しないようにして背景色を黒色
とし、液晶層３１に電圧を印加することによって光を透
過させ、所望の形状の表示を行う表示方法である。した
がって、偏光板３３３４の偏光方向が平行ニコルと成る
ように配置する。すなわち、偏光板３３．３４の偏光方
向を第３（２Ｉ示の矢符Ｅ１方向となるように配置して
もよいし、また偏光板３３．３４の偏光方向を第３図示
の矢符Ｅ２方向となるように配置してもよい。

これによって、電圧非印加時においては光は液晶層３］
を透過することができない。したがって、液晶表示装置
２１には背景色として黒色が表示される。

液晶層３１は、前述のノーマリホワイト表示の場合と同
様に電圧の印加／非印加によって光シャッタとして働く
。第２表には、セグメント電極のＯＮ　　ＯＦＦＭ″、
態と光シャッタとしての働きと、表示色との関係が示さ
れている。第２表において、「○」は光シャッタのオー
プン状態を示しており、「・、は光シャッタのクローズ
状態を示している。

（以下余白） 第 表 第７図は、カラー液晶表示装置２１の色調を示す色度図
である。遮光層ＢＬの色調（色彩）を調整していない場
合は、カラー液晶表示装置２１を透過する透過光の色調
は領域Ａで示される色調となる。本発明では、遮光層Ｂ
Ｌの色調を第７図の領域Ｂに示される値とすることによ
って、バックライト２２の光の色１（ＣＩＥ色度図にお
いて、Ｘ−０，３０４９、ｙ＝０．３４２６＞とのマ・
ソチングがとれて、カラー液晶表示装置２１全体の色調
を無彩色に近づけることが可能となる。

これによって、ノーマリホワイト表示における背景色と
しての白色およびノーマリブラック表示における表示色
としての白色を、着色のないより完全な白色（ＣＩ　Ｅ
色度図において、ｘ＝０．３２２８、ｙ＝０．３８６１
）に近づけることが可能となり、コントラストが向上し
、かつ表示品位が向上する。

発明の効果 以上のように本発明によれば、表示電極への電圧非印加
時において、光源からの光を透過させることによって、
いわゆるノーマリホワイト表示を行うことができる。こ
こで、たとえば色彩選択部材の選択する色彩を赤色、緑
色、青色の３色に選ぶことによって、前記透過光は、３
色の組合せによって白色となる。本発明のカラー液晶表
示装置では、透過光の色彩と光源からの光の色彩とをマ
ツチングさせることで透過光を無彩色（より完全な白色
）に近づけることができる。これによって、ノーマリホ
ワイト表示における前景色の白色を、着色のないより完
全な白色とすることができ、コントラストが向上し、表
示品位が向上する。

また、表示電極への電圧非印加時においで光源からの光
を遮断することによって、いわゆるノーマリブラック表
示を行う場合ても、表示させる白色を着色のないより完
全な白色とすることかでき、前述と同様にコントラスト
が向上し、かつ、表示品位も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１区は本発明の一実施例であるカラー液晶表示装置２
１の断面図、第２図はカラー液晶表示装置２１の平面図
、第３図はカラーフィルタ２７の拡大平面図、第４図は
カラーフィルタ２７付近の拡大断面図、第５図はセグメ
ント電極２８の拡大平面図、第６４Ｊはカラー液晶表示
装置２１の電気的構成を示すブロック図、第７図はカラ
ー液晶表示装置２１における色調を示す色度図、第８図
は従来のカラー液晶表示装置１の透明基板２の拡大平面
図、第９図は従来のカラー液晶表示装置１における色調
を示す色度図である。 ２１・・・カラー液晶表示装置、２２　バックライト、
２３・液晶表示素子、２６ａ、２６ｂ・・透明基板、２
７・・・カラーフィルタ、２８・・・セグメント電極、
３０・・・コモン電極、３１・・液晶層、ＢＬ・・・遮
光層、Ｒ・・・赤色フィルタ、Ｇ・・・緑色フィルタ、
Ｂ・・・青色フィルタ 代理人　　弁理士　画数　圭一部 第 図 第 図 ９ａ 策 ■ 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　液晶層を挟んで設けられる一対の透光性基板と、透光
   性基板の液晶層側表面のほぼ全面に亘って設けられ、透
   過光を予め定める複数種類の色彩のうちいずれか１つの
   色彩に選択する複数の色彩選択部材と、 前記複数の色彩選択部材間の隙間に設けられる遮光部材
   と、 透光性基板の液晶層側表面に設けられ、予め定める表示
   領域内の前記複数の色彩選択部材毎に対応して形成され
   る表示電極と、 前記一対の透光性基板のうちいずれか一方の透光性基板
   の液晶層とは反対側表面に配置される光源とを含み、 遮光部材の色彩は光源からの光の色彩の補色に選ばれる
   ことを特徴とするカラー液晶表示装置。