JPH0455828A - 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、２層の液晶表示素子を用いるカラー液晶表示
装置に関する。

従来の技術 カラー表示を行う液晶表示装置として、透光性基板上に
帯状またはモザイク状のカラーフィルタをたとえば赤色
、緑色、青色毎に交互に表示領域全体に設け、一対のガ
ラス基板の各外方表面にそれぞれ偏光板を配置した液晶
表示装置が知られている。このような液晶表示装置では
偏光板をいわゆるクロスニクル状態とするかそれとも平
行ニコル状態とするかにより、表示電圧遮断時には白色
表示であり表示電圧印加時には黒色となるノーマリホワ
イト表示と、その逆のノーマリブラック表示とを選択す
ることができる。

ノーマリブラック表示の場合には、液晶表示装置への入
射光が液晶中での旋光分散現象により楕円偏光となり、
表示電圧遮断時であっても液晶表爪装置を透過する漏れ
光が生じ、表示上のコントラストの低下が発生する。

このような問題を解消するために表示用の液晶表示素子
と補償用の液晶表示素子とを２層構成とした液晶表示装
置が開発されている。

第９図は従来例の液晶表示装置１の断面図である。液晶
表示装置１は表示用の液晶表示素子２と補償用の液晶表
示素子３とを備え、液晶表示素子２の一対のガラス基板
４ａ、４ｂ上には透明なコモン電極５ａ、５ｂ、５ｃお
よびセグメント電極６ａ、６ｂ、６Ｃが形成され、かつ
ガラス基板４ｂ上にはカラーフィルタ７がその全面に亘
って形成される。

カラーフィルタ７はたとえば赤色、緑色、青色の微細な
帯状のフィルタが交互に隣接して、ガラス基板４ｂのほ
ぼ全面に亘って多数形成された構成である。このような
ガラス基板４ａ、４ｂをほぼ全面に被覆して配向膜８ａ
、８ｂが形成され、この間にたとえばツィステッドネマ
ティック型の液晶層９が注入され、周囲はシール材１ｏ
で封止される。

一方、液晶表示素子３のカラス基板１１８１１ｂの上に
は配向膜１２ａ、１２ｂが形成され、これらの間にや（
＝リツィステ・ノトネマテインク型の液晶層１３が注入
され、周囲はシール材１４で封止される。前記ガラス基
板１１ａ、ｌｌｂの相互に反対側表面にはそれぞれ偏向
板１５ａ　　１５ｂが配置される。

前記液晶表示素子３は、■液晶表示素子２における正常
光と異常光との屈折率差を補償する機能、■液晶表示素
子２における旋光分散を補償する機能、００項および０
項の機能を併せて実現する機能のいずれかが設定される
。このような液晶表示装Ｗ１は、用いられる偏向板１５
ａ、１５ｂがいわゆるクロスニコル状態のときノーマリ
ブラック表示となり、平行ニコル状態のときノーマリホ
ワイト表示となるように偏向板１５ａ、Ｉ５ｂの配置状
態が選択される。

ここで前記セグメント電［ｉ６ａ、６ｂ、６ｃに対応す
るカラーフィルタフの各領域がそれぞれ赤色、緑色およ
び青色の光を選択的に透過するカラーフィルタ７Ｒ，７
Ｇ、７Ｂであり、（肩向板１５ａ、１５ｂの配置状態は
いわゆるノーマリブラック状態である場合を想定する。

このときセグメントを極６ａ、６ｂ、６ｃへの表示電圧
の印加／遮断状態に対応して下記第１表の例１欄の状形
１、状態２、状態３、状態４のそれぞれに示されるよう
に４色の表示が可能となる。ここで状態１．２３はそれ
ぞれセグメント電極６ｂ、６ｃが共通に接続され、ｔた
はセグメントを極６ａ、６ｃが共通に接続され、または
セグメント電８ｉ６ａ、６ｂが共通に接続される各場合
を示し、各例毎に４色の表示が可能となる。

（以下余白） 第　　１ 表 発明が解決しようとする課題 上述した液晶表示装置１において、ノーマリブラック表
示とノーマリホワイト表示とを切換えるために液晶表示
素子３のガラス基板１１ａ、ｌｌｂ上にそのほぼ全面に
わたる透明電極を形成し、この透明電極への表示電圧印
加／′道断を切換える技術が想定される。表示電圧を遮
断した場合が前述したノーマリブラック状態に対応する
。液晶表示素子３に透明電極を形成して表示電圧を印加
した場合、液晶表示装置１の表示状態はいわゆるノーマ
リホワイト状態となり、各赤色、緑色、青色の透過光は
下記第２表に示されるようにその透過状懸が選択される
。

（以下余白） 第 表 この場合、ノーマリブラック表示からノーマリホワイト
表示への切換え、すなわち背景色が黒色から白色へ切換
えられるに対応して、たとえば第１表例１潤状Ｗ５１で
セグメント電極６ａのみに表示電圧を印加し、セグメン
ト：２ｉ［ｉ６ｂ、６ｃには表示電圧を遮断した（Ｒ，
Ｇ、Ｂ）：　＜ＯＮ、ＯＦＦ、０ＦＦ）の場合の表示色
が赤色であったのに対し、液晶表示素子２における前記
セグメント電極６ａ〜６ｃの電圧印加／遮断状態が変化
しないにも拘わらず、表示色は赤色の補色である水色に
変化してしまう１例１１１ｇＩにおける他の表示色の水
色、白色についても同様に赤色および黒色に変化する。

他の例２、例３欄の表示色についても同様である。この
なめカラー液晶表示装置としての表示上の多様性に制限
が課されてしまうという問題がある。

本発明の目的は、上述の技術的課題を解消し、表示上の
多様性を格段に拡大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、一対の透光性基板間に、少なくとも予め定め
る表示領域内に形成され透過光を予め定める複数色の１
つにそれぞれ選択する複数の色彩選択部材と、各色彩選
択部材毎に形成される透明電極と、液晶層とを介在する
第１液晶表示素子と、一対の透光性基板間に少なくとも
前記表示領域に対応する領域に亘る透明電極と液晶層と
を介在する第２液晶表示素子と、 第２液晶表示素子に表示信号を印加／遮断する一方駆動
手段と、 一方駆動手段による前記表示信号の印加／遮断動作に対
応し、表示信号印加時／遮断時に選択される色彩選択部
材に対して、表示信号遮断時／印加時には、表示信号印
加時／遮断時に選択された色彩選択部材による色彩と同
一の色彩を実現する色彩選択部材を選択する第２駆動手
段とを含むことを特徴とするカラー液晶表示装置である
。

作　　用 本発明に従うカラー液晶表示装置はカラー表示用の第１
液晶表示素子と、補償用の第２液晶表示素子とを含んで
構成される。一方駆動手段が第２液晶表示素子の透明電
極に表示信号を印加／遮断する動作に対応して、第１液
晶表示素子をＭ御する他方駆動手段は、第２液晶表示素
子への表示信号印加時／遮断時に選択される色彩選択部
材に対して表示信号遮断時／′印加時には、表示信号印
加時／遮断時に選択された色彩選択部材による色彩と同
一の色彩を実現する色彩選択部材を選択するように表示
信号を印加する。

これにより第２液晶表示素子への表示電圧の印加／遮断
により、第１液晶表示素子における表示領域の外部の領
域の表示色がその補色に変化された場合であっても、表
示領域内の表示色は変化せず、背景色のみを切換える動
作を実現できる。これにより表示の多様性を格段に拡大
することができる。

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の断面図である。液晶表示装置２１は、カラー表示
用液晶素子２２および補償用液晶素子２３の２つのツィ
ステッドネマティックモードの液晶素子を有する。

カラー表示用液晶素子２２は、ガラス、アクリル樹脂な
どから成る一対の透明基板２４ａ、２４ｂを有し、透明
基板２４ａの一方表面にはカラーフィルタ層２５かほぼ
全面に亘って設けられる。

カラーフィルタ層２５上には透光性含有する複数のセグ
メント電極２６が形成され、さらにセグメント電極２６
が形成されたカラーフィルタ２５上には配向膜２７ａが
形成される６透明基板２４ｂの一方表面には、少なくと
も前記セグメント電極２６を含む領域に亘って、透光性
を有する複数のコモン電極２８が形成され、さらにコモ
ン電極２８が形成された透明基板２４ｂ上には配向膜２
７ｂが形成されている。透明基板２４ａ、２４ｂは、配
向膜２７ａ、２７ｂがそれぞれ形成された表面が互いに
向合うように配置される。ツィステッドネマティック液
晶層２９は、透明基板２４ａ、２４ｂ間に注入され、シ
ール樹脂３０によって封止されている。

配向膜２７ａ、２７ｂには、ポリイミド系樹脂を用いる
。配向Ｍ２７ａ、２７ｂは、たとえば層厚６００人に形
成され、透明基板２４ａ、２４ｂ問において、液晶分子
の配向方向が９０゛捩れ、左旋性の液晶層を形成するよ
うに、例としてナイロン系繊布でラビング処理されてい
る。

透明基板２４ａ、２４ｂ間の間隔を一定にするために、
基板２４ａ、２４ｂ間には図示しないプラスチック製の
スペーサが挟み込まれている。このスペーサによって、
基板２４ａ、２４ｂ間の間隔はたとえば５μｍに設定さ
れる。液晶層２つを封止するためのシール樹脂３０は、
たとえばエポキシ樹脂である。液晶層２９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、この液晶にはコレステリックノネナートが添加され
、左旋性が付与されている。

補償用の液晶素子２３は、ガラス、アクリル樹脂などか
ら成る透明基板３１ａ、３１ｂを有し、透明基板３１ａ
、３１ｂの一方表面には、それぞれほぼ全面に亘って透
明電極４２．４３が形成される。さらに、透明電極４２
．４３上にはそれぞれ配向膜３２ａ、３２ｂが形成され
る。透明基板３１ａ、３１ｂは、配向膜３２ａ、３２ｂ
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。ツィステッドネマティック液晶層３３は、透明
基板３１ａ、３１ｂ間に介在され、シール樹脂３４によ
って封止されている。配向膜３２ａ３２ｂには、ポリイ
ミド系樹脂登用い、透明基板３１ａ、３１ｂ間において
、液晶分子の配向方向が互いに９０・捩れ、右旋性の液
晶層を形成するようにラビング処理されている。

液晶層３３には、前述の表示用液晶素子２２と同様にフ
ェニルシクロヘキサン系混合液晶を用いた。この液晶に
右旋性カイラル物質としてＣＤ−１５（メルク社製）が
添加されている。前述の表示用液晶素子２２の場合と同
様に、プラスチック製のスペーサを挟み込んで透明基板
３１ａ、３１ｂを重ね合わせる。透明基板３１ａ、３１
ｂ間の間隔は、たとえば５μｍに選ばれる。

透明基板２４ｂの液晶層２９とは反対側の表面には偏向
板３５が設けられており、また透明基板３１ａの液晶層
３３とは反対側の表面には偏向板３６が設けられている
。これらの偏向板３５．３６は、直交ニコルとなるよう
に配置されている。

また液晶素子２３の透明電極４２．４３に後述するよう
に表示信号を出力する一方駆動手段である駆動回路４０
が設けられ、液晶素子２２の電極２６．２８に後述する
ように表示信号を出力する他方駆動手段である駆動回路
４１が設けられる。駆動回路４０．４１は制御回路４７
から後述するように出力される信号により駆動される。

第２図は液晶表示装置２１の平面図である。液晶表示装
置２１には、たとえば矩形状に形成されたセグメント電
極２６が「日」の字を形成するように配置され、このよ
うなｒ日」の字セグメントがたとえば２個並べられてい
る。

第３図は透明基板２４ａの平面図であり、第４図は第１
図のカラーフィルタ２５付近の拡大断面図である０本実
施例ではたとえば赤色のカラーフィルタ２５Ｒは長さＬ
ｌ、幅Ｌ２で間隔Ｌ３をあけて複数配置され、全体とし
て長尺の帯状に形成される。残余の緑色および青色のカ
ラーフィルタ２５Ｇ、２５Ｂもカラーフィルタ２５Ｒと
同様の寸法と配置ビ・ノチとで全体として長尺の帯状に
形成される。本実施例ではカラーフィルタ２５Ｒ上にセ
グメント電極２６　ａが帯状に形成され、カラーフィル
タ２７　Ｒ、２７Ｂ上にセグメン・ト電極２６ｂが形成
される。ユバらの各カラーフィルタ２５Ｒ，２５Ｇ、２
５Ｂの間はたとえばクロムＣｒなどの金属や合成樹脂材
料などから成る遮光層３７が形成される。

第５図はカラー液晶表示装置２１における液晶層２９．
３３の液晶分子の配向方向を説明する斜視図であり、第
６図は前記液晶分子の配向方向を説明する図である。本
実施例では液晶層２つの透明基板２４．　ｂに最近接の
液晶分子３８ｂの配向方向と、透明基板２４ａに最近接
の液晶分子３８ａの配向方向とは第６図（１）に示すよ
うに左旋方向にたとえば９０度ツイストした状態に構成
される。また液晶素子３３における透明基板３１ｂに最
近接の液晶分子３９ｂと、透明基板３１ａに最近接の液
晶分子３９ａとも第６図（１）に示されるようにやはり
左旋方向にたとえば９０度ツイストした構成て′ある。

さらに前記液晶分子３８ａ３９ｂとは相互に直交するよ
うに構成される６本実施例における後述するような作用
と効果とは、液晶素子２２における液晶分子３８ａ、３
８ｂか第６図（２）に示すように左旋方向にツイストし
、液晶素子２３における液晶分子３９ｂ、３９ａが第６
図（２）に示されるように右旋方向にツイストし、かつ
液晶分子３８ａ、３９ｂが相互に平行な配向状態である
場合でも同様に達成できる。また液晶分子３８ｂ、３８
ａが第６図（３）に示されるように左旋方向にツイスト
し、液晶分子３９ｂ、３９ａが第６図（３）に示すよう
に右旋方向にツイストしてかつ液晶分子３８ａ、３９ｂ
が相互に直交する配向方向である場合でもやはり同様に
達成できるものである。

第７図は前記駆動回路４０．４１の構成例を示すブロッ
ク図であり、第８図は本実施例の動作を説明するタイミ
ングチャートである。駆動回路４０には制御回路４７か
ら、第８図（２）図示のコモン信号Ｓｃと、液晶素子２
３に動作電圧を印加するかまたは停止するかの選択を行
う選択信号Ｓ１とが入力され、コモン信号Ｓｃは透明電
極４２に供給され、選択信号Ｓ１はコモン信号Ｓｃとと
もに排他的論理和回路（以下、ＥＸ回路と略す）４４に
入力され、その出力はセグメント（３Ｓ　ｓ　］として
透明電８ｉ４３に供給される。

一方、第７図（２）に示されるように駆動回路４１には
コモン信号Ｓｃと、セグメント電極２６ａ、２６ｂをそ
れぞれ選択するための選択信号Ｓ２、Ｓ３とがそれぞれ
入力される。コモン信号ＳＣはコモン電極２８に供給さ
れ、選択信号Ｓ２はコモン信号ＳｃとともにＥＸ回Ｆ！
＠４５に入力され、その出力はセグメント信号Ｓｓ２と
してセグメントを極２６ａに出力される。また選択信号
Ｓ３はコモン信号ＳｃとともにＥＸ回路４６に入力され
、その出力はセグメント信号Ｓｓ３としてセグメント電
極２６ｂに供給される。ここで下記第３表〜第５表にＥ
Ｘ回路４４．．４５．４６の真理値表を示す。

第　　３ 表 上記第３表〜第５表において記号■〜■は第８図（３）
における記号■〜■に対応する。このとき液晶素子２３
にかかる印加電圧は第８図（４）に示されるとおりで、
この印加電圧Ｖが駆動電圧となるのは記号■、■の場合
てあり、記号■、■の場合は動作停止状もである。すな
わち記号■■の場合は液晶素子２３は動作停止状モであ
り、ノーマリブラックに相当する。この場合の液晶素子
２２における信号の状態を第６表に示す。

一方、液晶素子２３がＯＮ状態となり、ノーマリホワイ
ト表示を行う場合の前記駆動回路４１による液晶素子２
２の信号の状態を下記第７表に示す。

本実施例のカラー液晶表示装置２１の構成における色彩
表示の状態は前記第１表の例１欄に相当する。ここで前
記第６表における状態１ではセグメント電極２６ａ、２
６ｂはいずれもＯＦＦ状態であり、前記第１表例１欄状
ｆｉｌにおけるように黒色が表示される。状態２では電
極２６ａがＯＮ状態となり、電極２６ｂはＯＦＦ状態で
あり、第１表に示すように赤色が表示される。第６表状
懸３では電ｆ！２６ａは○ＦＦて′電ｆｆｆｉ２６ｂは
ＯＮ状態であり、第１表に示すように緑色と青色の混色
された水色が表示される。第６表状懸４では；極２６ａ
　　２６ｂのいずれも○Ｎ状態であり、第１表に示すよ
うに白色が表示される。

液晶素子２３をノーマリブラック表示状態からノーマリ
ホワイト表示状態へ切換えるには選択信号Ｓ１を第２表
の記号■、■で示されるタイミングに切換える。ここで
第６表の状態２でノーマリブラック状態で赤色が表示さ
れていた場合、本実施例ではノーマリホワイト表示では
第７表の状態３を実現させる。すなわち選択信号Ｓ２を
第４表における記号■、■のタイミングで入力し、選択
信号Ｓ３を第５表における記号■、■のタイミングで入
力する。これにより第６表の状態３が実現される。この
とき液晶素子２３はノーマリホワイト表示であり、第５
表の状態２と同じく赤色が表示される。

以上のようにこの例では、液晶素子２３をノ−マツブラ
ック表示状態からノーマリホワイト表示状態に切換えた
場合、背景色は黒色から白色に切換えられ、かつ表示色
は赤色を保持する。前記第１表における例１の残余の色
彩についても同様にして選択信号Ｓ２．Ｓ３のタイミン
グを選択し、同様な作用を実現することができる。また
このような作用は第１表における例２、例３の場合も同
様に実現することができる。

以上のように本実施例では２層形のカラー液晶表示装置
２１において表示状態をノーマリブラ・ｌりとノーマリ
ホワイトとの間で切換える場合、背景色は切換わり、・
かつ表示色は同一色を保持することができ、表示上の多
様性を格段に拡大することができる。

発明の効果 以上のように本発明に従えば、第２液晶表示素子への表
示信号の印加／遮断により、第１液晶表示素子における
表示領域の外部の領域の表示色がその補色に変化された
場合であっても、表示領域内の表示色は変化せず、背景
色のみを切換える動作を実現できる。これにより表示の
多様性を格段に拡大することかて゛きろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実８１例の液晶表示装置２１の断面
図、第２図は第１図の平面図、第３図は液晶表示装置２
１の拡大平面図、第４図（：０．カラーフィルタ２５付
近の拡大断面図、第５図は液晶分子の配向状態を説明す
る斜視図、第６図は液晶分子の配向状態と説明する図、
第７図は駆動回路４０４１の構成を説明するブロック図
、第８図は本実施例の動作を説明するタイミングチャー
ト、第９図は従来例の断面図である。 ２１・・・液晶表示装置、２２．２３・・、液晶素子、
２５・・・カラーフィルタ、２６・・・セグメント電極
、２８・・・コモン電極、２９．３３・・・液晶層、３
５゜３６・・・偏向板、２８．２９・・・液晶分子、４
０．４１・・・駆動回路、４４〜４６・・・ＥＸ回路代
理人　　弁理士　画数　圭一部 ５Ｂ ２７ａ 第４ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一対の透光性基板間に、少なくとも予め定める表示領域
   内に形成され透過光を予め定める複数色の１つにそれぞ
   れ選択する複数の色彩選択部材と、各色彩選択部材毎に
   形成される透明電極と、液晶層とを介在する第１液晶表
   示素子と、 一対の透光性基板間に少なくとも前記表示領域に対応す
   る領域に亘る透明電極と液晶層とを介在する第２液晶表
   示素子と、 第２液晶表示素子に表示信号を印加／遮断する一方駆動
   手段と、 一方駆動手段による前記表示信号の印加／遮断動作に対
   応し、表示信号印加時／遮断時に選択される色彩選択部
   材に対して、表示信号遮断時／印加時には、表示信号印
   加時／遮断時に選択された色彩選択部材による色彩と同
   一の色彩を実現する色彩選択部材を選択する第２駆動手
   段とを含むことを特徴とするカラー液晶表示装置。