JPH07294910A - カラー液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 視野角が広く、明るく多彩なカラー画像を表
示でき、温度変化等に起因する表示色の変化が小さい液
晶表示素子を提供することである。 【構成】 表示色制御用の液晶セル１２と補色生成用の
液晶セル３２との間にＮｚ値が０．４５で、Δｎ・ｄが
１６００ｎｍの２枚の２軸性位相差板２１、２２を配置
する。液晶層２０のツイスト角を２５０°、Δｎ・ｄを
１３５０ｎｍとし、液晶層４０のツイスト角を９０°、
Δｎ・ｄを４８０ｎｍとする。液晶セル１２の配向膜１
８の配向処理方向に対し、偏光板２３の透過軸を４０
°、偏光板２４の透過軸を４５°、位相差板２１の延伸
軸を２５°、位相差板２２の延伸軸を１５°、それぞれ
傾けて配置する。第１の液晶セル１２に電圧を印加して
表示色を制御し、第２の液晶セル３２の印加電圧を切り
換えて補色を表示させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、印加電圧を制御する
ことにより複屈折を制御してカラー画像を表示するカラ
ー液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶に電界を印加して液晶分子の
配列を変形し、その際に生ずる複屈折性の変化を利用し
てカラー画像を表示する複屈折制御方式のカラー液晶表
示素子が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の複屈折
制御方式のカラー液晶表示素子は、表示できる色が限ら
れており、表示色の色純度も低く、美しいカラー画像を
表示できないという問題がある。また、従来の複屈折制
御方式のカラー液晶表示素子は視野角が狭く、見る方向
により表示色が容易に変化するという欠点がある。更
に、従来の複屈折制御方式のカラー液晶表示素子では、
温度変化等による液晶層のリタデーションの変化により
複屈折性が変化し、表示色が変化してしまうという問題
がある。一方、カラーフィルタを用いるカラー液晶表示
素子も知られているが、カラーフィルタの光透過率が低
いため、バックライト等の専用光源を用いなければ表示
が暗くなるという問題を備えている。

【０００４】この発明は上記実状に鑑みてなされたもの
で、カラーフィルタ用いずに多くの色を専用光源を用い
なくとも明るく表示できるカラー液晶表示素子を提供す
ることを目的とする。また、この発明は、視野角の広い
カラー液晶表示素子を提供することを目的とする。さら
に、この発明は、温度変化等に起因する表示色の変化が
小さいカラー液晶表示素子を提供することを他の目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の第１の観点にかかるカラー液晶表示素子
は、対向して配置された第１と第２の基板と、前記第１
と第２の基板の対向面にそれぞれ形成された第１と第２
の電極と、前記第１の電極と前記第１の基板上に形成さ
れ、第１の配向処理方向に配向処理が施された第１の配
向膜と、前記第２の電極と前記第２の基板上に形成さ
れ、第２の配向処理方向に配向処理が施された第２の配
向膜と、前記第１と第２の配向膜の間に封止され、前記
第１と第２の配向膜の配向処理に従って２３０°〜２７
０°ツイストして配向され、その光学異方性Δｎと厚さ
ｄの積Δｎ・ｄが１２５０ｎｍ〜１４５０ｎｍの値を有
する液晶と、より構成される第１の液晶セルと、対向面
に電極が形成され、対向して配置された第３と第４の基
板と、前記第３と第４の基板間に７０°〜１１０°ツイ
スト配向して封止され、Δｎ・ｄが３８０ｎｍ〜５８０
ｎｍの値を有する液晶と、より構成され、前記第１の液
晶セルに積層された第２の液晶セルと、前記第２の液晶
セルの外側に配置され、その透過軸が第２の配向処理方
向を基準として時計回り方向へ３０°〜５０°又は反時
計回り方向へ４０°〜６０°傾いた方向で交差するよう
に配置された第１の偏光板と、前記第１の液晶セルの外
側に配置され、その透過軸が第２の配向処理方向に対し
３５°〜５５°で交差するように配置された第２の偏光
板と、前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの間に
配置され、その延伸軸方向の屈折率をｎｘ，延伸軸に直
交する方向の屈折率をｎｙ，厚さ方向の屈折率をｎｚと
した場合に、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たし、前記延
伸軸が前記第２の配向処理方向に対し１５°〜３５°で
交差するように配置された２軸性の第１の位相差板と、
前記第１の液晶セルと前記第１の位相差板の間に配置さ
れ、その延伸軸方向の屈折率をｎｘ，延伸軸に直交する
方向の屈折率をｎｙ，厚さ方向の屈折率をｎｚとした場
合に、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たし、前記延伸軸が
前記第２の配向処理方向に対し５°〜２５°で交差する
ように配置された２軸性の第２の位相差板と、より構成
されることを特徴とする。

【０００６】また、この発明の第２の観点にかかるカラ
ー液晶表示素子は、対向して配置された第１と第２の基
板と、前記第１と第２の基板の対向面にそれぞれ形成さ
れた第１と第２の電極と、前記第１の電極と前記第１の
基板上に形成され、第１の配向処理方向に配向処理が施
された第１の配向膜と、前記第２の電極と前記第２の基
板上に形成され、第２の配向処理方向に配向処理が施さ
れた第２の配向膜と、前記第１と第２の配向膜の間に封
止され、前記第１と第２の配向膜の配向処理に従って２
３０°〜２７０°ツイストして配向され、その光学異方
性Δｎと厚さｄの積Δｎ・ｄが実質的に１２５０ｎｍ〜
１４５０ｎｍの値を有する液晶と、より構成される第１
の液晶セルと、対向面に電極が形成され、対向して配置
された第３と第４の基板と、前記第３と第４の基板間に
７０°〜１１０°ツイスト配向して封止され、Δｎ・ｄ
が３８０ｎｍ〜５８０ｎｍの値を有する液晶と、より構
成され、前記第１の液晶セルに積層された第２の液晶セ
ルと、前記第２の液晶セルの外側に配置され、その透過
軸が第２の配向処理方向を基準として反時計回り方向へ
０°〜２０°又は時計回り方向へ７０°〜９０°傾いた
方向で交差するように配置された第１の偏光板と、前記
第１の液晶セルの外側に配置され、その透過軸が第２の
配向処理方向に対し３５°〜５５°で交差するように配
置された第２の偏光板と、前記第１の液晶セルと前記第
２の液晶セルの間に配置され、その延伸軸方向の屈折率
をｎｘ，延伸軸に直交する方向の屈折率をｎｙ，厚さ方
向の屈折率をｎｚとした場合に、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関
係を満たし、前記延伸軸が前記第２の配向処理方向に対
し２５°〜４５°で交差するように配置された２軸性の
第１の位相差板と、前記第１の液晶セルと前記第２の偏
光板の間に配置され、その延伸軸方向の屈折率をｎｘ，
延伸軸に直交する方向の屈折率をｎｙ，厚さ方向の屈折
率をｎｚとした場合に、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満た
し、前記延伸軸が前記第２の配向処理方向に対し０°〜
２０°で交差するように配置された２軸性の第２の位相
差板と、より構成されることを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、第２の液晶セルの配向状態
を切り換えることにより、表示色の補色も表示でき表示
色が倍増し、多彩なカラー画像を表示できる。また、厚
さ方向にも位相差を有し光学的に２軸性の位相差板を２
枚使用しているので、光が液晶層を垂直に透過したとき
と斜めに透過したときとの位相差が２枚の２軸性位相差
板を透過することにより補償され、視野角が広くなる。
更に、表示色は液晶層の複屈折作用だけでなく、これと
２枚の２軸性位相差板の各複屈折作用が加わって得られ
るものであり、複屈折作用の温度依存性が液晶層の複屈
折作用の温度依存性よりも小さい２軸性位相差板を２枚
使用しているから、温度変化により液晶層のリタデーシ
ョンが変化しても、その影響は相対的に小さい。従っ
て、温度変化に起因する表示色の変動を低減できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例にかかる単純マトリク
ス駆動方式の液晶表示素子を図面を参照して説明する。 （第１実施例）まず、この発明の第１実施例にかかる単
純マトリクス駆動方式の反射型カラー液晶表示素子の構
成を図１及び図２を参照して説明する。

【０００９】図１は本実施例の液晶表示素子１１の断面
構成を示す。図１において、符号１２は第１の液晶セ
ル、３２は第２の液晶セル、２１、２２は位相差板、２
３、２４は偏光板、２５は反射板をそれぞれ示す。

【００１０】第１の液晶セル１２は、表示色を制御する
ためのものであり、ガラス基板（第１の基板）１３とガ
ラス基板（第２の基板）１４とが液晶を封入する微細間
隙（数μｍ間隔）を隔てて対向配置されて構成される。
両ガラス基板１３、１４の対向面には、ＩＴＯ（インジ
ウムとスズの酸化物）等の透明導電材料からなる複数の
走査電極１５と複数の信号電極１６とが交差した状態で
それぞれ配設されている。

【００１１】配向膜１７、１８は、ガラス基板１３、１
４の内面に配設された走査電極１５及び信号電極１６の
表面に設けられ、液晶分子の配向方向を規制するための
ものである。配向膜１７、１８の表面には、ラビング処
理等の配向処理が施されており、近接する液晶分子の長
軸方向を配向処理方向に沿わせる。シール材１９は、ガ
ラス基板１３、１４の間の周辺部に配設され、ガラス基
板１３と１４の間を所定間隔に保持すると共に液晶を封
止する。

【００１２】液晶層２０は、カイラル液晶が添加された
ネマティック液晶等から構成され、配向膜１７、１８の
配向規制力に従って、液晶分子が２５０°±２０°（望
ましくは±１０°）のツイスト角でねじれ配向した状態
となっている。液晶の光学異方性Δｎと液晶層２０の層
厚ｄの積Δｎ・ｄは１３５０ｎｍ±１００ｎｍに設定さ
れる。

【００１３】第２の液晶セル３２は、補色を表示させる
ためのもので、液晶分子のツイスト角が９０°±２０°
のツイステッドネマティック型セルである。第２の液晶
セル３２は、ガラス基板（第３の基板）３３とガラス基
板（第４の基板）３４とが液晶を封入する微細間隙（数
μｍ間隔、例えば、６．８μｍ）を隔てて対向配置され
て構成される。ガラス基板３３、３４の対向面には、透
明導電材料からなる複数の走査電極３５と複数の信号電
極３６とが交差した状態でそれぞれ配設されている。配
向膜３７、３８は、ガラス基板３３、３４の内面に配設
された走査電極３５及び信号電極３６の表面に設けら
れ、配向処理が施されている。シール材３９は、ガラス
基板３３、３４の間の周辺部に配設され、ガラス基板３
３と３４の間を所定間隔に保持すると共に液晶を封止す
る。液晶層４０は、カイラル液晶が添加されたネマティ
ック液晶等から構成され、配向膜３７、３８の配向規制
力に従って、液晶分子が９０°±２０°（望ましくは±
１０°）のツイスト角でねじれ配向した状態となってい
る。液晶層４０のΔｎ・ｄは４８０ｎｍ±１００ｎｍに
設定される。

【００１４】位相差板２１は、その平面上の延伸軸方向
（最大屈折率方向）の屈折率をｎｘ，平面上で延伸軸に
直交する方向の屈折率をｎｙ，厚さ方向の屈折率をｎｚ
とした場合に、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たし、厚み
方向にも位相差を有する２軸性の位相差板であり、その
屈折率異方性Δｎ＝ｎｘ−ｎｙと厚さｄの積Δｎ・ｄが
１６００ｎｍ±３０ｎｍ、Ｎｚ値が０．３〜０．７、望
ましくは、０．４５±０．１のものである。なお、Ｎｚ
値は次式のように定義される。 Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ） ここで、ｎｘは平面上で最大の屈折率、ｎｙは平面上で
屈折率が最大の方向に直交する方向の屈折率、ｎｚは厚
さ方向の屈折率である。位相差板２２も２軸性の位相差
板であり、そのΔｎ・ｄが１５５０ｎｍ±３０ｎｍ、Ｎ
ｚ値が０．３〜０．７、望ましくは、０．４５±０．１
のものである。

【００１５】偏光板２３、２４は、入射光のうち、吸収
軸方向の偏光成分を遮断（吸収）し、それと直交する偏
光成分を透過させるものである。反射板２５は、偏光板
２４の下面に設けられ、偏光板２４を透過した光を第１
の液晶セル１２側に反射するものである。

【００１６】図２（Ａ）〜（Ｆ）は、液晶セル１２、３
２の配向処理方向と位相差板２１、２２の光軸と偏光板
２３、２４の透過軸の組み合わせの一例を、各構成要素
毎の平面図で模式的に示した図である。なお、図２
（Ｅ）中の一点鎖線Ｓは表示面の左右方向に沿う基準線
であり、説明の便宜上設けたものである。

【００１７】図２（Ｅ）に示すように、第１の液晶セル
１２の下側の配向膜１８に施された配向処理の方向（配
向処理方向）１８ａは、基準線Ｓに対して３５°±１０
°傾いて設定されている。上側の配向膜１７の配向処理
方向１７ａは、配向膜１８の配向処理方向１８ａを基準
として、７０°±１０°傾いた方向に設定されている。
液晶層２０の液晶分子は、下側のガラス基板１４から上
側のガラス基板１３に向かって時計回りに２５０°±２
０°（望ましくは、±１０°）ツイストした配向状態と
なる。

【００１８】図２（Ａ）に示すように、偏光板２３の透
過軸２３ａは、配向膜１８の配向処理方向１８ａに対し
て４０°±１０°（基準線Ｓに対して５°±１０°）で
交差するように設定されている。図２（Ｂ）に示すよう
に、第２の液晶セル３２の下側の配向膜３８に施された
配向処理方向３８ａは、配向膜１８の配向処理方向１８
ａに対して４０°±１０°で交差するように、即ち、偏
光板２３の透過軸２３ａに平行となるように設定されて
いる。第２の液晶セル３２の配向膜３７に施された配向
処理方向３７ａは、配向膜３８の配向処理方向３８ａを
基準として、９０°±１０°で交差する方向に設定され
ている。これにより液晶分子は、下側のガラス基板３４
から上側のガラス基板３３側に向かって時計回りに９０
°±２０°ツイストした配向状態となる。

【００１９】図２（Ｃ）に示すように、位相差板２１
は、平面上で屈折率が最も大きくなる軸（延伸軸）２１
ａが、配向膜１８の配向処理方向１８ａに対して２５°
±１０°（基準線Ｓに対して１０°±１０°）で交差す
るように設定されている。図２（Ｄ）に示すように、位
相差板２２は、平面上で屈折率が最も大きくなる軸２２
ａが配向膜１８の配向処理方向１８ａに対して１５°±
１０°（基準線Ｓに対して５０°±１０°）で交差する
ように設定されている。図２（Ｆ）に示すように、偏光
板２４は、その透過軸２４ａが配向膜１８の配向処理方
向１８ａに対して４５°±１０°（基準線Ｓに対して１
０°±１０°）で交差するように設定されている。

【００２０】次に、上記構成の液晶表示素子の着色原理
について説明する。初めに、第２の液晶セル３２が配置
されていない場合を仮定する。この場合、図１の上方か
ら液晶表示素子１１に入射する光は、偏光板２３を透過
することにより直線偏光となり、さらに、位相差板２
１、２２を透過する過程で、位相差板２１、２２の光学
的配置条件とリタデーション値に応じた偏光作用を受け
て波長毎に偏光状態が異なる楕円偏光となる。これらの
波長毎の楕円偏光は、第１の液晶セル１２を通る過程
で、第１の液晶セル１２の光学的配置条件とリタデーシ
ョン値に応じた偏光作用を受けて、さらに偏光状態が変
化する。位相差板２１、２２及び第１の液晶セル１２に
よる偏光作用を受けた偏光状態が各々異なる各波長毎の
楕円偏光が偏光板２４に入射すると、偏光板２４の透過
軸２４ａに一致する偏光成分の光が偏光板２４を透過す
る。

【００２１】偏光板２４を透過した光は、反射板２５で
反射され、上述した光経路と逆の経路で液晶表示素子１
１の上面側に出射し、この出射光の分光強度がピークを
示す波長の表示色が得られる。位相差板２１、２２のリ
タデーションは固定値であり、第１の液晶セル１２のリ
タデーションは、液晶分子の配向状態により定まる。従
って、第１の液晶セル１２に印加する電圧値を変えて液
晶分子の配向状態を変化させることにより、第１の液晶
セル１２における偏光作用を変化させ、表示色の色相及
び／又は輝度を変化させることができる。

【００２２】具体的に説明すると、走査電極１５と信号
電極１６の間に電圧を印加していない時には、液晶表示
素子１１に入射した光は、位相差板２１、２２の偏光作
用と、液晶分子の初期配向に応じた偏光作用とを受け、
それに応じ、波長毎に偏光状態が異なる楕円偏光とな
る。そして、偏光板２４を透過し、反射板２５で反射さ
れ、逆の経路を経て液晶表示素子１１の上面側に出射す
る際の出射光の色は、位相差板２１、２２のリタデーシ
ョンと初期配向状態の液晶層２０のリタデーションに応
じた色となる。

【００２３】第１の液晶セル１２の走査電極１５と信号
電極１６間に電圧を印加し、その実効電圧値を上昇させ
ると液晶分子が初期ツイスト状態から徐々に立ち上が
る。立ち上がった配向状態に応じて第１の液晶セル１２
のリタデーションが変化し、液晶表示素子１１に入射し
た光は、位相差板２１、２２の偏光作用と、第１の液晶
セル１２の変化したリタデーションに応じた偏光作用と
を受け、それに応じた楕円偏光となる。そのため、その
時の表示色は、第１の液晶セル１２に電圧を印加してい
ない時の表示色とは異なる。

【００２４】第１の液晶セル１２に液晶分子がほぼ垂直
配向する大きさの電圧を印加したときには、第１の液晶
セル１２のリタデーションはほぼ”０”となる。よっ
て、第１の液晶セル１２による偏光作用がほとんどなく
なり、液晶表示素子１１に入射した光は、位相差板２
１、２２の偏光作用のみによる楕円偏光となる。この楕
円偏光は、偏光板２４、反射板２５、及びその逆の経路
を経て液晶表示素子１１から出射し、位相差板２１、２
２のリタデーションに応じた色に着色される。

【００２５】次に、第２の液晶セル３２の機能について
考える。第２の液晶セル３２の液晶層４０の液晶分子が
全て基板面に対し垂直に配向した状態では、第２の液晶
セル３２は通過する光に対し、偏光作用を及ぼさない。
従って、液晶表示素子１１の表示色は第２の液晶セル３
２が存在しない場合と同一になる。

【００２６】一方、第２の液晶セル３２の液晶分子が初
期配向状態にある状態では、液晶分子は９０°ツイスト
しており、第２の液晶セル３２を通過する光を９０°偏
光させる。このため、液晶表示素子１１の表示色は第２
の液晶セル３２が存在しない場合の表示色の補色とな
る。

【００２７】従って、第１の液晶セル１２の走査電極１
５と信号電極１６間に印加する信号を制御して液晶層２
０に印加する実効電圧を制御することにより、液晶層２
０の複屈折性を制御して所望の色を表示することができ
る。さらに、第２の液晶セル３２の走査電極３５と信号
電極３６間に印加する信号を制御して液晶層４０に印加
する実効電圧を制御することにより、液晶層４０の旋光
性を制御して、表示色をその補色に切り換えることでき
る。

【００２８】具体的に説明すると、第２の液晶セル３２
に電圧を印加しない状態では、液晶層２０への印加電圧
（実効電圧）の上昇に伴って、液晶表示素子１１の表示
色は白→赤→青→緑と変化する。一方、第２の液晶セル
３２に電圧を印加することにより、白をその補色である
黒に、赤をその補色であるシアンに、青をその補色であ
る黄色に、緑をその補色であるマゼンタに変換できる。
従って、図３に例示するように、外部から供給される画
像データが指示する色に応じて第１の液晶セル１２の信
号電極１５に印加する電圧（又はパルス幅）と第２の液
晶セル３２の信号電極３６に印加する電圧（又はパルス
幅）とを信号電極ドライバで制御することにより、画像
データにより指示された任意の色を表示できる。

【００２９】上記構成によれば、厚さ方向にも位相差を
有し光学的に２軸性の位相差板２１、２２を使用してい
るので、光が液晶層２０を垂直に透過したときと斜めに
透過したときとの位相差が２軸性の位相差板２１、２２
を透過することにより補償され、視野角が広くなる。ま
た、表示色は液晶層２０、４０の複屈折作用だけでな
く、これと２枚の２軸性の位相差板２１、２２の各複屈
折作用が加わって得られるものであり、複屈折作用の温
度依存性が液晶層２０、４０の複屈折作用の温度依存性
よりも小さい２軸性の位相差板２１、２２を２枚使用し
ているから、温度変化により液晶層２０、４０のリタデ
ーションが変化しても、その影響は相対的に小さい。従
って、温度変化に起因する表示色の変動を低減できる。

【００３０】具体例 第１実施例の具体例として、配向膜１７、１８、３７、
３８の配向処理方向１７ａ，１８ａ、３７ａ、３８ａ、
位相差板２１、２２の延伸軸２１ａ，２２ａ、及び偏光
板２３、２４の透過軸２３ａ，２４ａの配置角度を図２
（Ａ）〜（Ｆ）示す各角度に設定し、液晶層２０のΔｎ
・ｄを１３９０ｎｍとし、液晶層４０のΔｎ・ｄを４８
０ｎｍとしたカラー液晶表示素子を作成し、走査電極１
５、３５と信号電極１６、３６に供給する信号を制御し
て、スタティック駆動した。

【００３１】図４に示すように、液晶層４０の印加実効
電圧が１．０Ｖ未満の状態（液晶がほぼ初期配向状態）
では、液晶層２０の印加電圧の実効値が２．０４Ｖ未満
では、この液晶表示素子１１の表示色は白となり、２．
１５Ｖ〜２．１７Ｖでは赤となり、２．１８Ｖ〜２．２
２Ｖでは青となり、２．２６Ｖ以上ではその表示色は緑
となる。そして、各表示色は図５のＣＩＥ色度図に示す
ように、その色純度が高い。一方、液晶層４０の印加実
効電圧が１．５Ｖ以上の状態（液晶分子がほぼ垂直配向
状態）では、液晶層２０の印加電圧の実効値が２．０４
Ｖ未満では、液晶表示素子１１の表示色は黒となり、
２．１５Ｖ〜２．１７Ｖではシアンとなり、２．１８Ｖ
〜２．２２Ｖでは黄となり、２．２６Ｖ以上ではその表
示色はマゼンタとなる。また、この具体例の液晶表示素
子は、温度変化に伴う表示色の変動が小さく、視野角が
広かった。

【００３２】（第２実施例）上記実施例においては、２
枚の位相差板２１、２２を第１の液晶セル１２と第２の
液晶セル３２の間に配置したが、位相差板の位置は任意
であり、例えば、図５に示すように、位相差板２１を第
１の液晶セル１２と第２の液晶セル３２の間に配置し、
位相差板２２を第１の液晶セル１２と偏光板２４の間に
配置するようにしてもよい。このように位相差板２１、
２２を配置した場合の、配向膜１７、１８、３７、３８
の配向処理方向１７ａ，１８ａ、３７ａ、３８ａ、位相
差板２１、２２の延伸軸２１ａ，２２ａ、及び偏光板２
３、２４の透過軸２３ａ，２４ａの配置を図７（Ａ）〜
（Ｆ）に示す。

【００３３】図７（Ｅ）に示すように、第１の液晶セル
１２の下側の配向膜１８の配向処理方向１８ａは、基準
線Ｓに対してほぼ３５°±１０°で交差するように設定
されている。一方、第１の液晶セル１２の上側の配向膜
１７に施された配向処理方向１７ａは、配向膜１８の配
向処理方向１８ａを基準として、７０°±１０°で交差
するように設定され、液晶層２０の液晶分子は、下側の
ガラス基板１４から上側のガラス基板１３に向かって時
計回りに２５０°±２０°（望ましくは±１０°）ツイ
ストした配向状態となる。

【００３４】図７（Ａ）に示すように、偏光板２３の透
過軸２３ａは、第１の液晶セル１２の配向膜１８の配向
処理方向１８ａに対して１０°±１０°（基準線Ｓに対
して４５°±１０°）で交差するように設定されてい
る。図７（Ｂ）に示すように、第２の液晶セル３２の下
側の配向膜３８の配向処理方向３８ａは、配向膜１８の
配向処理方向１８ａに対して１０°±１０°で交差する
ように、即ち、偏光板２３の透過軸２３ａに平行に設定
されている。第２の液晶セル３２の上側の配向膜３７の
配向処理方向３７ａは、配向膜３８の配向処理方向３８
ａを基準として、９０°±１０°で交差する方向に設定
されている。これにより液晶分子は、下側のガラス基板
３４から上側のガラス基板３３側に向かって時計回りに
９０°±２０°ツイストした配向状態となる。

【００３５】図７（Ｃ）に示すように、位相差板２１
の、屈折率が最も大きくなる軸（延伸軸）２１ａは、配
向膜１８の配向処理方向１８ａに対して３５°±１０°
（基準線Ｓに対して０°±１０°）で交差するように設
定されている。図７（Ｅ）に示すように、位相差板２２
の延伸軸２２ａは、配向膜１８の配向処理方向１８ａに
対して１０°±１０°（基準線Ｓに対して４５°±１０
°）で交差するように設定されている。図７（Ｆ）に示
すように、偏光板２４の透過軸２４ａは、配向膜１８の
配向処理方向１８ａに対して４５°±１０°（基準線Ｓ
に対して１０°±１０°）で交差するように設定されて
いる。

【００３６】液晶層４０のΔｎ・ｄは４８０ｎｍ±１０
０ｎｍ、位相差板２１のΔｎ・ｄは１６００ｎｍ±３０
ｎｍ、Ｎｚ値は０．３〜０．７（望ましくは０．４５±
０．１）であり、液晶層２０のΔｎ・ｄは１３５０ｎｍ
±１００ｎｍであり、位相差板２２のΔｎ・ｄは１６０
０ｎｍ±３０ｎｍ、Ｎｚ値は０．３〜０．７（望ましく
は０．４５±０．１）である。

【００３７】このような構成によれば、液晶層４０に電
圧を印加しない状態で、液晶層２０に電圧を印加すると
印加電圧の実効値の上昇に伴って表示色が赤紫、白、青
紫、黒と変化する。一方、液晶層４０に閾値以上の電圧
を印加した状態では、これらの補色が表示される。従っ
て、走査電極１５、３５と信号電極１６、３６に印加す
る信号を印加することにより、表示色を制御してカラー
画像を表示することが可能となり、その表示色の数を通
常の２倍にすることができる。また、位相差板２１、２
２として２軸性の位相差板を使用しているので、液晶セ
ルの厚み方向の位相差が大きくなり、視野角が改善され
る。さらに、表示色の温度による色ずれが低減される。

【００３８】以上説明したように、この発明の第１及び
第２実施例の液晶表示素子によれば、液晶セル１２と３
２の印加電圧を制御して表示色を制御し、任意のカラー
画像を表示できる。また、視野角が大きくなり、さら
に、温度変化による色ずれ等を低減できる。

【００３９】なお、この発明は上記第１及び第２実施例
に限定されない。例えば、第１実施例において、図８に
示すように、偏光板２３の偏光軸２３ａを第１の液晶セ
ル１２の配向膜１８の配向処理方向１８ａに対して反時
計方向へ５０°±１０°（基準線Ｓに対して８５°±１
０°）傾けて交差させ、第２実施例において、図９に示
すように、偏光板２３の偏光軸２３ａを液晶セル１２の
配向膜１８の配向処理方向１８ａに対して時計方向へ８
０°±１０°（基準線Ｓに対して４５°±１０°）傾け
て交差させことにより、図４に示す液晶４０への印加電
圧と表示色の関係を逆にすることも可能である。このよ
うな配置とすることにより、液晶４０が初期配向状態
（ほぼ９０°ねじれ状態）の時に、黒、シアン、黄色、
マゼンタの各色を表示するようにできる。

【００４０】また、上記実施例では、単純マトリクス方
式の液晶表示素子を例に本願発明を説明したが、本願発
明は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等をアクティブ素子
として用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示素子
にも適用可能である。

【００４１】上記実施例では、反射板２５を偏光板２４
側に有する反射型の液晶表示素子について説明したが、
反射板２５を偏光板２３側に配置しても同様の効果を得
ることができる。また、上記実施例では、反射板２５を
備えた反射型の液晶表示素子について説明したが、この
発明は透過型の液晶表示素子にも適用可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、色純度の高い三原色と白及び黒を表示できフルカラ
ーで画像を表示でき、視野角を広くし、さらに、温度変
化に伴う色ずれを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例にかかる液晶表示素子の
断面図である。

【図２】第１実施例にかかる液晶表示素子における配向
処理の方向と、偏光板の透過軸と、位相差板の延伸軸の
位置関係を示す平面図である。

【図３】第１と第２の液晶表示セルの駆動部の構成例を
示すブロック図である。

【図４】第１実施例に係る液晶表示素子の印加電圧と表
示色の関係を示す図である。

【図５】第１実施例に係る液晶表示素子の色度図の一例
を示す図である。

【図６】この発明の第２実施例にかかる液晶表示素子の
断面図である。

【図７】第２実施例にかかる液晶表示素子における配向
処理の方向と、偏光板の透過軸と、位相差板の延伸軸の
位置関係を示す平面図である。

【図８】第１実施例にかかる液晶表示素子における配向
処理の方向と、偏光板の透過軸の位置関係の変形例を示
す図である。

【図９】第２実施例にかかる液晶表示素子における配向
処理の方向と、偏光板の透過軸の位置関係の変形例を示
す図である。

【符号の説明】

１１・・・液晶表示素子、１２・・・第１の液晶セル、１３・・
・ガラス基板、１４・・・ガラス基板、１５・・・走査電極、
１６・・・信号電極、１７・・・配向膜、１８・・・配向膜、１
９・・・シール材、２０・・・液晶層、２１・・・位相差板、２
２・・・位相差板、２３・・・偏光板、２４・・・偏光板、２５・
・・反射板、３２・・・第２の液晶セル、３３・・・ガラス基
板、３４・・・ガラス基板、３５・・・走査電極、３６・・・信
号電極、３７・・・配向膜、３８・・・配向膜、３９・・・シー
ル材、４０・・・液晶層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向して配置された第１と第２の基板と、
   前記第１と第２の基板の対向面にそれぞれ形成された第
   １と第２の電極と、前記第１の電極と前記第１の基板上
   に形成され、第１の配向処理方向に配向処理が施された
   第１の配向膜と、前記第２の電極と前記第２の基板上に
   形成され、第２の配向処理方向に配向処理が施された第
   ２の配向膜と、前記第１と第２の配向膜の間に封止さ
   れ、前記第１と第２の配向膜の配向処理に従って２３０
   °〜２７０°ツイストして配向され、その光学異方性Δ
   ｎと厚さｄの積Δｎ・ｄが１２５０ｎｍ〜１４５０ｎｍ
   の値を有する液晶と、より構成される第１の液晶セル
   と、 対向面に電極が形成され、対向して配置された第３と第
   ４の基板と、前記第３と第４の基板間に７０°〜１１０
   °ツイスト配向して封止され、Δｎ・ｄが３８０ｎｍ〜
   ５８０ｎｍの値を有する液晶と、より構成され、前記第
   １の液晶セルに積層された第２の液晶セルと、 前記第２の液晶セルの外側に配置され、その透過軸が第
   ２の配向処理方向を基準として時計回り方向へ３０°〜
   ５０°又は反時計回り方向へ４０°〜６０°傾いた方向
   で交差するように配置された第１の偏光板と、 前記第１の液晶セルの外側に配置され、その透過軸が第
   ２の配向処理方向に対し３５°〜５５°で交差するよう
   に配置された第２の偏光板と、 前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの間に配置さ
   れ、その延伸軸方向の屈折率をｎｘ，延伸軸に直交する
   方向の屈折率をｎｙ，厚さ方向の屈折率をｎｚとした場
   合に、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たし、前記延伸軸が
   前記第２の配向処理方向に対し１５°〜３５°で交差す
   るように配置された２軸性の第１の位相差板と、 前記第１の液晶セルと前記第１の位相差板の間に配置さ
   れ、その延伸軸方向の屈折率をｎｘ，延伸軸に直交する
   方向の屈折率をｎｙ，厚さ方向の屈折率をｎｚとした場
   合に、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たし、前記延伸軸が
   前記第２の配向処理方向に対し５°〜２５°で交差する
   ように配置された２軸性の第２の位相差板と、 より構成されることを特徴とするカラー液晶表示素子。
2. 【請求項２】前記第１の位相差板はΔｎ・ｄが１６００
   ｎｍ±３０ｎｍ、Ｎｚ値が０．３〜０．７の２軸性の位
   相差板であり、 前記第２の位相差板はΔｎ・ｄが１５５０ｎｍ±３０ｎ
   ｍ、Ｎｚ値が０．３〜０．７の２軸性の位相差板であ
   る、ことを特徴とする請求項１に記載のカラー液晶表示
   素子。
3. 【請求項３】対向して配置された第１と第２の基板と、
   前記第１と第２の基板の対向面にそれぞれ形成された第
   １と第２の電極と、前記第１の電極と前記第１の基板上
   に形成され、第１の配向処理方向に配向処理が施された
   第１の配向膜と、前記第２の電極と前記第２の基板上に
   形成され、第２の配向処理方向に配向処理が施された第
   ２の配向膜と、前記第１と第２の配向膜の間に封止さ
   れ、前記第１と第２の配向膜の配向処理に従って２３０
   °〜２７０°ツイストして配向され、その光学異方性Δ
   ｎと厚さｄの積Δｎ・ｄが実質的に１２５０ｎｍ〜１４
   ５０ｎｍの値を有する液晶と、より構成される第１の液
   晶セルと、 対向面に電極が形成され、対向して配置された第３と第
   ４の基板と、前記第３と第４の基板間に７０°〜１１０
   °ツイスト配向して封止され、Δｎ・ｄが３８０ｎｍ〜
   ５８０ｎｍの値を有する液晶と、より構成され、前記第
   １の液晶セルに積層された第２の液晶セルと、 前記第２の液晶セルの外側に配置され、その透過軸が第
   ２の配向処理方向を基準として反時計回り方向へ０°〜
   ２０°又は時計回り方向へ７０°〜９０°傾いた方向で
   交差するように配置された第１の偏光板と、 前記第１の液晶セルの外側に配置され、その透過軸が第
   ２の配向処理方向に対し３５°〜５５°で交差するよう
   に配置された第２の偏光板と、 前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの間に配置さ
   れ、その延伸軸方向の屈折率をｎｘ，延伸軸に直交する
   方向の屈折率をｎｙ，厚さ方向の屈折率をｎｚとした場
   合に、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たし、前記延伸軸が
   前記第２の配向処理方向に対し２５°〜４５°で交差す
   るように配置された２軸性の第１の位相差板と、 前記第１の液晶セルと前記第２の偏光板の間に配置さ
   れ、その延伸軸方向の屈折率をｎｘ，延伸軸に直交する
   方向の屈折率をｎｙ，厚さ方向の屈折率をｎｚとした場
   合に、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たし、前記延伸軸が
   前記第２の配向処理方向に対し０°〜２０°で交差する
   ように配置された２軸性の第２の位相差板と、 より構成されることを特徴とするカラー液晶表示素子。
4. 【請求項４】前記第１と第２の位相差板はΔｎ・ｄが１
   ６００ｎｍ±３０ｎｍ、Ｎｚ値が０．３〜０．７の２軸
   性の位相差板であることを特徴とする請求項３に記載の
   カラー液晶表示素子。
5. 【請求項５】前記第１と第２の偏光板の一方の外側に反
   射板を備え、反射型であることを特徴とする請求項１乃
   至４のいずれか１つに記載のカラー液晶表示素子。