JPH0455829A - 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
帯状またはモサ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示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％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、カラス基板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１０
で封止される。

一方、液晶表示素子３のカラス基板］１ａ、１１ｂの上
には配向１１２ａ、１２ｂが形成され１、これらの間（
こやはり・ツィステッドネマティック型の液晶層１３が
注入され、周囲はシール材１４て封止される。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（プる正
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置１は、用いられる偏向板１
５ａ、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、１．５ｂ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７Ｒ７Ｇ　
　７Ｂであり、偏向板］５ａ、１．５ｂ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
のときセグメント電極６ａ、６ｂ、６ｃへの表示電圧の
印加７′遮断状態に対応して下記第１表の例１＠の状態
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。ここで例１，２３はそれぞ
れセグメント電極６ｂ、６ｃが共通に接続され、または
セグメント電極６ａ、、６ｃが共通に接続され、または
セグメント電極６ａ、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において偏光板１５ａ１５ｂの
配置状態を変化して平行ニコル状態にすると、ノーマリ
ブラック表示に代えてノーマリホワイト表示が実現され
る。この場合、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態が選択されることになる
。

第　　　　２　　　　表 このような従来例では、第１表における例１〜例３のい
ずれの構成であっても、ノーマリフラク表示およびノー
マリホワイト表示でそれぞれ４色が表示されるのみてあ
り、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１液晶表示素子の各透明電極に第１表示信号を印加／
遮断して透過光を複数色の１つに選択する第１駆動手段
と、 第２液晶表示素子の各透明電極に第２表示信号を印加／
遮断し、第１液晶表示素子からの着色された透過光を前
記複数色の１つのまたはその補色に選択する第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
楕′成される。第１駆動手段は、第１液晶表示素子の透
明電極に表示信号を印加／遮断して透過光を複数色の１
つに選択する。第２駆動手段は、第２液晶表示素子へ第
２表示信号を印加／遮断して、第１液晶表示素子からの
着色された透過光を、前記複数色の１つまたはその補色
に選択する。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がほ
ぼ全面に亘って設けられる。

カラーフィルタ層２５上には透光性を有する複数のセグ
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。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８ｉ２８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
２７ｂが形成されている。透明基板２４ａ、２４ｂは、
配向１１に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、ポリイミド系樹脂と用いる
。配向膜２７ａ、２７ｂは、たとえば層Ｎ６００人に形
成され、透明基板２４ａ、２４ｂ間において、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、例としてナイロン糸織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２９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、透明型！４
２．４．３上にはそれぞれ配向膜３２ａ、３２ｂが形成
される。透明基板３１ａ、３１．ｂは、配向１Ｂ２ａ、
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、３１．ｂ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Ｍ　３２　ａ　。

３２ｂ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の透明型１４２．４３に後述するよう
に表示信号を出力する第２駆動手段である後述する構成
を有する駆動回路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第１駆
動手段である周知のセグメント駆動用の回ＦＩ８構成を
有する駆動回路４１が設けられる。駆動回路４．０．４
１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
［２６がｒ日」の字を形成するように配置され、このよ
うな「日Ｊ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。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ピッ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２６ａが帯状に形成され、カラーフィルタ
２５Ｇ上にセグメント電！２６ｂが形成される。これら
の各カラーフィルタ２５Ｒ，２５Ｇ、２５Ｂの間はたと
えばクロムＣｒなと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２９の透明基板２４ｂ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である。さらに
前記液晶分子３８ａ７Ｂ９ｂとは相互に直交するように
構成される。

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、３８ｂが第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、３８ａ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３９
ｂ、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の構成例を示すブロック図て
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Ｆ１８４０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信Ｓｓｌとして透明電
極４３に供給される。

ここで、下記第３表にＥＸ回路４４の真理値表を示す。

く以下余白） 第　　３　　表 上記第３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■が駆動電圧となるのは記号■、■の場合であり、
記号■、■の場合は動作停止状態である。すなわち記号
■、■の場合は液晶素子２３は動作停止状態であり、ノ
ーマリブラックに相当する。

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。このとき
セグメント電極２６ａ、２６ｂ２６ｃへの表示電圧の印
加／遮断状態に対応して上記第１表の例１欄の状態１、
状９２、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。ここで例１，２．３はそれぞれ
セグメント電極２６ｂ、２６ｃが共通に接続され、Ｊた
はセグメント電極２６ａ、２６ｃが共通に接続され、ま
たはセグメント電極２６ａ、２６ｂか共通に接続される
各場合を示し、各例毎に４色の表示が可能となる。

ここで前記第１表における例ＩＩ状態１てはセグメント
電極２６ａ、２６ｂはいずれらＯＦＦ状態であり、前記
第１表例１欄状Ｂ１におけるように黒色が表示される。

例１欄状態２では電極２６ａがＯＮ状態となり、電極２
６ｂはＯＦＦ状態てあり、第１表に示すように赤色が表
示される。第１表例１欄状態３では電極２６ａはＯＦＦ
で電極２６ｂはＯＮ状態であり、第１表に示すように緑
色が表示される。第１表例ｌｌ１ｇ１状Ｂ４では電極２
６ａ、２６ｂのいずれもＯＮ状態であり、第１表に示す
ように赤色と緑色とが混色された黄色が表示される。

液晶素子２３をノーマリブラック表示状態からノーマリ
ホワイト表示状響へ切換えるには選択信号Ｓ］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１表の例１欄状態２て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２表の例１．１９１状態２が実現される。す
なわち赤色の補色の水色が表示される。

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に切換えた
場合、ノーマリブラック表示状態で表示可能な黒色、赤
色、緑色、黄色の４色に代えて、白色、水色、桃色、青
色の４色を表示できる、すなわち液晶素子２２．２３の
表示状態を制御することにより８色の表示が可能となる
。またこのような作用は第１表における例２、例３の補
数例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、表示される色彩を従来例と比較して倍増
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。

前記実施例において、第３図に示されるようにカラーフ
ィルタ２５Ｒ，２５Ｇ、２５Ｂのいずれか１種の上には
セグメント電極が形成さｈていないが、本発明の他の実
施例として、たとえば第３図のカラーフィルタ２５Ｂを
セグメンＩ・電極２６ａ、２６ｂのいずれがと接続し、
対応するコモン電極を形成する精成としてもよい。

また、本実施例ではカラーフィルタ層２５は、セグメン
ト電＆２６ａ、２６ｂ、２６ｃとカラス基板２４ａとの
間にシール部材３０が配置される領域も含めて全面にわ
たって形成しても良く、Ｊたセグメント電極２６ａ、２
６ｂ、２６ｃと配向Ｍ　２７　ａとの間に配設しても良
いことは勿論である。

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液晶表示素子からの着
色された透過光は、その色彩またはその補色に選択され
る。これにより表示される色彩の種類が増大され、表示
の多様性を格段に拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の液晶表示装置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２１
の拡大平面図、第４（２！はカラーフィルタ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を説明する図、第７
図は駆動回路４０゜４１の精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、３５３
６・・・偏向板、２８．２９・・・液晶分子、４０，４
１・・・駆動回路、４４・・・ＥＸ回路代理人　　弁理
士　画数　圭一部 ５Ｂ 第３図 ２７ａ 第 図 第 図 し一一一）（−一一一

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１液晶表示素子の各透明電極に第１表示信号を印加／
   遮断して透過光を複数色の１つに選択する第１駆動手段
   と、 第２液晶表示素子の各透明電極に第２表示信号を印加／
   遮断し、第１液晶表示素子からの着色された透過光を前
   記複数色の１つのまたはその補色に選択する第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。