JPH04131828A - 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
ことができ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 液晶表示装置において表示領域を形成する場合には、セ
グメント側透明基板に形成されるセグメント電極と、コ
モン側透明基板に形成されるコモンを極とを、前記２つ
の透明基板を対向して配置したときに重なり合うように
形成する。この重なり部分が表示領域となる。また、液
晶表示装置を構成する一対の透明基板のうちいずれか一
方基板の液晶層側表面に、複数の異なる色彩のカラーフ
ィルタを形成し、かつ前記表示領域内にてたとえばセグ
メント側透明電極をカラーフィルタ毎に対応して形成し
、さらに同一色彩のカラーフィルタに対応して形成され
たセグメント電極をそれぞれ電気的に接続することによ
って、カラー表示を行うことができる。

第８図は、従来のカラー液晶表示装置におけるセグメン
ト側透明基板１の拡大平面図である。セグメント側透明
基板１上には微細な矩形状に形成された３種類のカラー
フィルタ、たとえば赤色フィルタＲと、緑色フィルタＧ
と、青色フィルタＢとが形成される。第８図では、青色
フィルタＢに対応する領域に第１セグメント電極が形成
され、赤色フィルタＲに対応する領域に第２セグメント
を極３が形成されている。したがって、第１セグメント
電極２をＯＮ状態（電圧印加状態）にすると青色フィル
タＢに対応する領域がＯＮ状態になり、第２セグメント
電極３をＯＮ状態にすると赤色フィルタＲに対応する領
域がＯＮ状態になる。

ここで、コモン電極は少なくとも第１および第２セグメ
ント電極２．３を含む領域に形成されているものとする
。

第８図に示されるセグメント側透明基板１を用いた液晶
表示装置では、偏光板を直交ニコルとなるように配置す
ることによって電圧非印加時において光が透過するいわ
ゆるノーマリホワイト表示を行うことができる。したが
って、電圧非印加状態において液晶表示装置には背景色
として白色が表示される。第１セグメント電極２をＯＮ
状態にすると、カラーフィルタＢに対応する液晶層の液
晶分子の配向状態が変化し、光が遮断される。この結果
、表示領域には赤色光と緑色光との混合によって水色が
表示される。また第２セグメント電極３をＯＮ状態にす
ることによって、赤色光が遮断され、表示領域には緑色
光と青色光との混合によって水色が表示される。さらに
、第１および第２セグメント電極２．３を共にＯＮ状態
にすると、赤色光および青色光が遮断され表示領域には
緑色が表示される。したがって、前述の液晶表示装置で
は、白色、黄色、水色、緑色の４種類の色彩を表示する
ことができる。

赤色、緑色、青色の３色の組合わせによって、８色（白
色、水色、紫色、黄色、青色、緑色、赤色、黒色）のう
ちの任意の色彩を表示させるためには、３種類のカラー
フィルタＲ，Ｇ、Ｂの各フィルタ毎に第９図に示すよう
に第１、第２および第３セグメント電極４．５．６を形
成し、かつ第１、第２および第３セグメント電極４，５
．６を個別に駆動する必要があり、各セグメント電極に
電圧を供給するための信号ラインが３本必要になる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら第９図に示すように３本の信号ラインを電
気的に独立させて配線するためには、第３セグメント電
８ｉ！６を順次接続する信号ライン６ａの幅を極端に細
くする必要がある。通常の透明導電膜を用いる配線法で
は、抵抗値が極端に高くなるので、実現できない。

たとえば、一般的な液晶表示装置では、カラーフィルタ
は幅８０μｍ、長さ３００μｍに選ばれる。各カラーフ
ィルタ間の間隔は３０μｍであり、透明電極（ＩＴ○、
インジウム錫酸化物）の面抵抗値は４０Ω／口程度に選
ばれている。この場合、第９図に示すように３０ｐｍの
間隔に１本の透明電極を配置しようとすれば、透明電極
の幅は１０μｍ、透明電極間の間隔は５μｍになり、単
一のカラーフィルタの長さ３００μｍに対応する透明電
極の抵抗値は４０ΩＸ３００／１０＝１．２にΩとなり
、複数個のカラーフィルタ間を接続する透明電極の抵抗
値は、１．２にΩの１０倍〜３００倍となる。したがっ
て、透明電極の高い抵抗値のため、電気的な駆動はほと
んど困難になる。

また、液晶表示装置の製造工程の面においても、３０ｃ
ｍ〜４５ｃｍ角の透明基板上に幅１０μｍの透明電極を
５μｍの間隔をあけてパターニングすることは非常に困
難である。

したがって通常は第８図に示すような電極配置および配
線接続によって、４種類の色彩表示を行っている。しか
しながらこの場合、たとえばノーマリホワイト表示に設
定された液晶表示装置においては、紫色、青色、赤色、
黒色の４色の色彩は表示できなかった。このように従来
のカラー液晶表示装置では表示色の種類に制限があり、
表示の多様性に乏しかった。

本発明の目的は、予め定める表示領域を複数種類の色彩
で表示することができ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、 前記一対の透光性基板のいずれか一方基板の液晶層側の
全面に亘って設けられ、透過光を赤色、緑色、青色のい
ずれか１色に選択する複数のカラーフィルタと、 一方透光性基板の液晶層側の予め定める表示領域に設け
られるセグメント側透明電極と、他方透光性基板の液晶
層側であって、少なくとも前記表示領域を含む領域に設
けられるコモン側透明電極と、 セグメント側透明を極およびコモン側透明電極に個別に
正極性または負極性の電圧を印加する駆動手段とを含み
、 前記セグメント側透明電極は、 前記３色のカラーフィルタのうちいずれか１つのカラー
フィルタに対応して形成される第１セグメント電極と、 第１セグメント電極に対応するカラーフィルタ以外の２
つのカラーフィルタに対応して形成される第２セグメン
ト電極とから成り、 前記コモン側透明電極は、 前記３色のカラーフィルタのうち、前記第１セグメント
電極に対応するカラーフィルタ以外のいずれか１つのカ
ラーフィルタに対応して形成される第１コモン電極と、 第１コモン電極に対応するカラーフィルタ以外の２つの
カラーフィルタに対応して形成される第２コモン電極と
から成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、第１セグメント電極は赤色、緑色、青
色の３種類のカラーフィルタのうち、たとえば赤色のカ
ラーフィルタに対応して形成され、第２セグメント電極
はたとえば緑色および青色のカラーフィルタに対応して
形成される。また第１コモンｔｉはたとえば青色のカラ
ーフィルタに対応して形成され、第２コモン電極は赤色
および緑色のカラーフィルタに対応して形成される。こ
れらの第１および第２セグメント電極と、第１および第
２コモン電極とは、駆動手段によって個別に正極性また
は負極性の電圧が印加される。

下記の第１表には、セグメント側透明電極とコモン側透
明電極とに印加される電圧の極性と、表示状態（ＯＮ状
ＲまたはＯＦＦ状態）との対応関係が示されている。第
１表において、Ｓｌは第１セグメント電極を表し、Ｓ２
は第２セグメント電極を表し、Ｃ１は第１コモン電極を
表し、Ｃ２は第２コモン電極を表す、また「正」は正極
性の矩形波電圧を印加することを表し、「負」は負極性
の矩形波電圧を印加することを表している。

第　　１　　表 上記第１表に示されるように、赤色、緑色、青色の各カ
ラーフィルタに対応する液晶層のＯＮ状ｉ＜電圧印加状
態）１０ＦＦ状態（電圧非印加状態）は、任意に設定で
きるようになり、赤色、緑色、青色の３色の組合わせに
よって、表示領域における８色の色彩表示が可能になる
。

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
１１の断面図であり、第２図は透明基板１２の拡大平面
図であり、第３図は透明基板１３の拡大平面図である。

カラー液晶表示装置１１は、一対の透明基板１１．１２
を有する。

透明基板１２の一方表面には、第１および第２セグメン
ト電極１４．１５が形成されている。第１セグメント電
極１４は、後述する３色のカラーフィルタのいずれか１
つ、たとえば赤色フィルタＲに対応する領域に形成され
ている。第２セグメント電極１５は、第１セグメント電
極１４に対応するカラーフィルタ以外の２つのフィルタ
、ここでは緑色フィルタＧおよび青色フィルタＢに対応
する領域に形成されている。

第１および第２セグメント電極１４．１５が形成された
透明基板１２の一方表面には、ポリイミド樹脂などの有
機配向膜１６か形成される。

透明基板１３の一方表面には、カラーフィルタ１８が形
成される。カラーフィルタ１８は、３色のカラーフィル
タ（赤色フィルタＲ１緑色フィルタＧ、青色フィルタＢ
）と、各フィルタ間の隙間に形成される黒色の遮光層Ｂ
Ｌとで構成される。

各カラーフィルタＲ，Ｇ、Ｂは、たとえば幅８０μｍ、
長さ３００μｍに選ばれる。各カラーフィルタ間の間隔
は３０μｍに選ばれる。

カラーフィルタ１８上には、第１および第２コモン電極
１９．２０が形成される。第１コモン電極１つは、前記
３色のカラーフィルタのうち、前記第１セグメント電極
１４に対応するカラーフィルタ以外のいずれか１つ、本
実施例では青色フィルタＢに対応する領域に形成される
。第２コモン電極２０は、第１コモン電極１９に対応す
るカラーフィルタ以外の２つのフィルタ、ここでは赤色
フィルタＲおよび緑色フィルタＧに対応する領域に形成
される。

カラーフィルタ１８と第１および第２コモン電ｆｉ１９
．２０とが形成される透明基板１３の一方表面には、ポ
リイミド樹脂などの有機配向膜１７が形成される。

透明基板１２．１３は、有機配向ＷＡ１６，１７がそれ
ぞれ形成された表面が互いに向き合うように配置される
。液晶層２１は、透明基板１２．１３間に介在され、シ
ール材２２によって封止されている。液晶層２１の層厚
は、４μｍ〜３０μｍに選ばれる。

透明基板１２．１３の液晶層２１側の表面とは反対側の
表面には、それぞれ偏光板２３．２４が配置される。偏
光板２３．２４は、たとえば直交ニコルとなるように配
置される。

第１図に示されるカラー液晶表示装置１１では、透明基
板１３−カラーフィルタ１８−第１および第２コモン電
８ｉ１９．２〇−配向膜１７の順序で構成されているけ
れども、透明基板１３−第１および第２コモン電極１９
．２０−カラーフィルタ１８−配向膜１７の順序で構成
してもよく、さらに透明基板１３−カラーフィルタ１８
−トップコート層（透明絶縁層）−第１および第２コモ
ン電極１９，２０−配向膜１７の順序で構成してもよい
。さらにカラーフィルタ１８は、透明基板１２上に形成
してもよい。

本実施例では、第１セグメント電極１４を赤色フィルタ
Ｒに、第２セグメント電極１５を緑色フィルタＧおよび
青色フィルタＢに、第１コモン電極１つを青色フィルタ
Ｂに、第２コモン電極２０を赤色フィルタＲおよび緑色
フィルタＧに、それぞれ対応して形成したけれども、各
電極と対応するフィルタとの組合わせは、これに限定さ
れない。

第４図は、カラー液晶表示装置１１の電気的構成を示す
ブロック図である。偏光板２４の透明基板１３とは反対
側には、バックライト２９が配置される。バックライト
２９は、反射ケース２５および冷陰極管のＣＣＦＴ２６
を含んで構成される。

バックライト２９とカラー液晶表示装置１１との間には
、均一な光源光を作るための均一化反射板２７と、乳白
色のプラスチックなどから成る光反射板２８とが配置さ
れる。ＣＣＦＴ２６がらの光は、カラー液晶表示装置１
１に与えられ、第１および第２セグメント電極１４．１
５と、第１および第２コモン電極１９．２０とに選択的
に正極性または負極性の矩形波電圧を印加することによ
って光の透過／遮断を制御し、予め定める表示領域を所
望の色彩で表示することができる。

インバータ電源３１からの正極性の矩形波電圧は、駆動
回路３５を介してカラー液晶表示装置１１の端子５ＥＧ
Ｉ、５ＥＧ２．ＣＯＭＩ、Ｃ０Ｍ２に供給される。駆動
回路３５は、増幅器３２３４と、増幅器を含む位相反転
器３３と、極性反転スイッチＳＷＩ〜ＳＷ４とを含んで
構成される。

極性反転スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、一方端子がら信号
を入力すると入力される信号をそのまま出力し、他方端
子から信号を入力すると入力される信号の極性を反転し
て出力する。ここでは、すべての極性反転スイッチは同
方向に接続されているものとする。

インバータ電源３１からの正極性の矩形波電圧は、極性
反転スイッチＳＷＩを介して第１セグメント電極に接続
される端子５ＥＧＩに与えられ、増幅器３２および極性
反転スイッチＳＷ２を介して第２セグメント電極１５に
接続される端子５ＥＧ２に与えられ、位相反転器３３お
よび極性反転スイッチＳＷ３を介して第１コモンを極１
９に接続される端子ＣＯＭＩに与えられ、さらに位相反
転器３３、増幅器３４および極性反転スイッチＳＷ４を
介して第２コモン電極２０に接続される端子Ｃ０Ｍ２に
与えられる。

第５図および第６図は、カラー液晶表示装置１１の各電
極に印加される印加電圧波形を示す図である。第５図は
、赤色フィルタＲに対応する領域に印加される印加電圧
波形を示している。第５図（１）に示すように、端子５
ＥＧＩ　（第１セグメント電極１４）には正極性の矩形
波電圧が印加され、端子Ｃ０Ｍ２　（第２コモン電極２
０）には負極性の矩形波電圧が印加される。したがって
、正極性および負極性の矩形波電圧の加算によって、カ
ラーフィルタＲに対応する液晶層にはしきい値電圧ｖｔ
ｈを超える電圧が印加され、ＯＮ状態となる。

また第５図（２）に示すように、端子ＳＥＧ　１に正極
性の矩形波電圧を与え、端子Ｃ０Ｍ２に正極性の電圧を
与えることによって、正極性同士の矩形波電圧の加算に
よって、液晶層にはしきい値電圧ｖｔｈより低い電圧が
印加されるのでＯＦＦ状態となる。

第６図は、緑色フィルタＧに対応する領域の液晶層に印
加される印加電圧波形を示している。第６図（１）に示
すように、端子５ＥＧ２　（第２セグメント電極１５）
には正極性の矩形波電圧が印加され、端子Ｃ０Ｍ２　（
第２コモン電極２０）には負極性の矩形波電圧が印加さ
れる。したがって、正極性および負極性の矩形波電圧の
加算によって液晶層にはしきい値電圧ｖｔｈを超える電
圧が印加されるので、ＯＮ状態になる。また極性反転ス
イッチＳＷ４を逆接続することによって端子Ｃ○Ｍ２に
は正極性の矩形波電圧が印加される。これによって第６
図（２）に示すように緑色フィルタＧに対応する液晶層
にはしきい値電圧ｖｔｈを超えない電圧が印加されるの
で、ＯＦＦ状態になる。

また第５図および第６図と同様に、端子５ＥＧ２に正極
性の矩形波電圧を印加し、端子ＣＯＭＩに負極性の矩形
波電圧を印加することによって、青色フィルタＢに対応
する領域の液晶層にはしきい値電圧ｖｔｈを超える電圧
が印加されるので、ＯＮ［態になる。また極性反転スイ
ッチＳＷ３を逆接続して端子ＣＯＭＩに正極性の矩形波
電圧を与えることによって、液晶層にはしきい値電圧Ｖ
ｔｈより低い電圧が印加されるので、ＯＦＦ状態になる
。

下記の第２表には、カラー液晶表示装置においてノーマ
リホワイト表示（ＮＷで示す）およびノーマリブラック
表示（ＮＢで示す）を設定した際のセグメント電極１４
．１．５およびコモン電極１９．２０への印加電圧の極
性と表示色との対応関係が示されている。

第２表において、ｒＯＦＦＪは電圧を印加しないことを
表しているが、丸括弧内に記載した極性の矩形波電圧を
与えるようにしてもよい、また第２表の「正」と「負」
とをすべて逆にしても、同様の動作を行うことができる
。

（以下余白） 第　　２ 表 以上のように本実施例によれば、従来の透明電極のパタ
ーニング技術によって透明基板１２，１３にそれぞれ電
極を形成することができ、カラーフィルタＲ，Ｇ、Ｂに
対応する領域の０Ｎ１０ＦＦ制御を個別に行うことがで
きる。これによって、赤色、緑色、青色の３色を任意に
組合わせることによってカラー液晶表示装置１１におい
て８色の色彩を表示させることができる。これによって
、カラー液晶表示装置１１の表示の多様性が格段に向上
する。

また透明基板１２．１３上への透明電極のパタニングは
、従来からの製造技術によって行うことができ、コスト
アップを招来することなく、低コストでカラー液晶表示
装置１１を製造することができる。

第７図は、本発明の他の実施例を示す断面図である。本
実施例は前述の実施例と類似しており、対応する構成に
は同一の参照符号を付す。本実施例の特徴は、カラーフ
ィルタ１８を透明基板１２上に設けたことである。本実
施例においても前述と同様の効果がある。

発明の効果 以上のように本発明によれば、従来の技術で説明したよ
うに各カラーフィルタに個別に形成される透明電極を一
方の透明基板だけに形成する必要がなくなり、高精度の
パターニング技術を必要とせず、従来のパターニング技
術によって各透明基板上にセグメント側透明電極および
コモン側透明電極を形成することがてきる。さらに、第
１および第２セグメント電極と、第１および第２コモン
電極とにそれぞれ印加される矩形波電圧の正極性および
負極性の組合わせを変えることによって、赤色、緑色、
青色の３色を任意に組合わせて、８色の色彩を表示させ
ることができる。これによって、カラー液晶表示装置の
表示の多様性が格段に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるカラー液晶表示装置１
１の構成を示す断面図、第２図は透明基板１２の拡大平
面図、第３図は透明基板１３の拡大平面図、第４図はカ
ラー液晶表示装置１１の電気的構成を示すブロック図、
第５図および第６図はカラー液晶表示装置１１の各電極
への印加電圧波形を示す図、第７図は本発明の他の実施
例を示す断面図、第８図および第９図は従来例を説明す
るための平面図である。 １１　・カラー液晶表示装置、１２．１３・・・透明基
板、１４・・第１セグメント電極、１５・・・第２セグ
メント電極、１８・・・カラーフィルタ、１９・・・第
１コモン電極、２０・・・第２コモン電極、２１・・液
晶層、３１・・インバータ電源、３２．３４・・・増幅
器、３３・・・位相反転器、３５・・・駆動回路、Ｒ・
・・赤色フィルタ、Ｇ・・緑色フィルタ、Ｂ・・・青色
フィルタ、ＳＷ１〜ＳＷ４・・・極性反転スイッチ代理
人　　弁理士　画数　圭一部 ５ＥＧＩ（ｆ−） ＳＥＧｌ（勾 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、前記一
   対の透光性基板のいずれか一方基板の液晶層側の全面に
   亘って設けられ、透過光を赤色、緑色、青色のいずれか
   １色に選択する複数のカラーフィルタと、 一方透光性基板の液晶層側の予め定める表示領域に設け
   られるセグメント側透明電極と、 他方透光性基板の液晶層側であって、少なくとも前記表
   示領域を含む領域に設けられるコモン側透明電極と、 セグメント側透明電極およびコモン側透明電極に個別に
   正極性または負極性の電圧を印加する駆動手段とを含み
   、 前記セグメント側透明電極は、 前記３色のカラーフィルタのうちいずれか１つのカラー
   フィルタに対応して形成される第１セグメント電極と、 第１セグメント電極に対応するカラーフィルタ以外の２
   つのカラーフィルタに対応して形成される第２セグメン
   ト電極とから成り、 前記コモン側透明電極は、 前記３色のカラーフィルタのうち、前記第１セグメント
   電極に対応するカラーフィルタ以外のいずれか１つのカ
   ラーフィルタに対応して形成される第１コモン電極と、 第１コモン電極に対応するカラーフィルタ以外の２つの
   カラーフィルタに対応して形成される第２コモン電極と
   から成ることを特徴とするカラー液晶表示装置。