JPH0973104A - カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カラーフィルタを用いずに光を着色し、同じ画
素で複数の色を表示するとともに、表示の基本である白
と黒および赤、緑、青の三原色を表示し、さらに前記
赤、緑、青のうちの１つの色をより高い色純度で表示し
て、鮮明でかつ色彩の豊かな多色カラー表示を実現す
る。 【解決手段】液晶セル１０と、一対の偏光板２１，２２
と、位相差板２３と、反射板２０とを備え、液晶セル１
０の液晶分子のツイスト角およびΔｎｄの値と、位相差
板２３のリタデーションの値と、一対の偏光板２１，２
２の透過軸および位相差板２３の遅相軸の向きを、出射
光の色が、液晶セル１０への印加電圧に応じて、赤、
緑、青、黒、白に変化するように設定し、かつ液晶セル
１０の液晶１８に、赤、緑、青のうち、液晶セル１０の
電極間印加電圧が最も低いときの出射光の色の二色性染
料を添加した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、カラーフィルタ
を用いずに着色した表示を得るカラー液晶表示装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】着色した表示が得られるカラー液晶表示
装置としては、一般に、カラーフィルタを用いて光を着
色するものが利用されている。

【０００３】しかし、このカラー液晶表示装置は、カラ
ーフィルタを用いて光を着色するものであるため、光の
透過率が低く、したがって表示が暗いという問題をもっ
ている。

【０００４】これは、カラーフィルタでの光の吸収によ
るものであり、カラーフィルタは、その色に対応する波
長帯域外の波長光だけでなく、前記波長帯域の光もかな
り高い吸収率で吸収するため、カラーフィルタを通った
着色光が、カラーフィルタに入射する前の前記波長帯域
の光に比べて大幅に光強度を減じた光になり、表示が暗
くなってしまう。

【０００５】なお、液晶表示装置には、バックライトか
らの光を利用して表示する透過型のものと、自然光や室
内照明光等の外光を利用しその光を液晶表示装置の裏面
側に配置した反射板で反射させて表示する反射型のもの
とがあるが、上記カラー液晶表示装置を反射型とする
と、その表面側から入射し裏面側の反射板で反射されて
表面側に出射する光がカラーフィルタを２度通って二重
に光強度を減じるため、表示が極端に暗くなって、表示
装置としてはほとんど使用できなくなる。

【０００６】しかも、上記カラー液晶表示装置は、１つ
１つの画素の表示色がその画素に対応するカラーフィル
タの色によって決まるため、多くの色を表示するには、
例えば赤、緑、青の三原色のカラーフィルタをそれぞれ
対応させた３つの画素を一組として、その各画素の光の
透過を制御することにより所望の表示色を得なければな
らず、そのために透過光の強度が大幅に弱くなって表示
色が暗くなる。

【０００７】一方、従来から、カラーフィルタを用いず
に着色した表示を得るカラー液晶表示装置として、ＥＣ
Ｂ型（複屈折効果型）の液晶表示装置が知られている。

【０００８】このＥＣＢ型液晶表示装置は、一対の基板
間に液晶を挟持した液晶セルをはさんで一対の偏光板を
配置したものであり、このＥＣＢ型液晶表示装置におい
ては、一方の偏光板を透過して入射した直線偏光が、液
晶セルを透過する過程で液晶層の複屈折作用により各波
長光がそれぞれ偏光状態の異なる楕円偏光となった光と
なり、その光が他方の偏光板に入射して、この他方の偏
光板を透過した光が、その光を構成する各波長光の光強
度の比に応じた色の着色光になる。

【０００９】すなわち、上記ＥＣＢ型液晶表示装置は、
カラーフィルタを用いずに、液晶セルの液晶層の複屈折
作用と一対の偏光板の偏光作用とを利用して光を着色す
るものであり、したがってカラーフィルタによる光の吸
収がないから、光の透過率を高くして明るいカラー表示
を得ることができる。

【００１０】しかも、上記ＥＣＢ型液晶表示装置は、液
晶セルの両基板の電極間に印加される電圧に応じた液晶
分子の配向状態によって液晶層の複屈折性が変化し、そ
れに応じて他方の偏光板に入射する各波長光の偏光状態
が変化するため、液晶セルの電極間に印加する電圧を制
御することによって上記着色光の色を変化させることが
でき、したがって、同じ画素で複数の色を表示すること
ができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＥＣＢ型液晶表示装置は、その表示のコントラストが低
く、また、表示の基本である白と黒、および光の三原色
である赤、緑、青を表示することができないため、フル
カラーまたはマルチカラーと呼ばれる色彩の豊かな多色
カラー表示は到底不可能であった。

【００１２】この発明は、カラーフィルタを用いずに光
を着色し、同じ画素で複数の色を表示するとともに、表
示の基本である白と黒および赤、緑、青の三原色を表示
し、さらに前記赤、緑、青のうちの１つの色をより高い
色純度で表示して、鮮明でかつ色彩の豊かな多色カラー
表示を実現することができるカラー液晶表示装置を提供
することを目的としたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するため、電極を形成した一対の基板間に液晶が挟
持されるとともに前記液晶の分子が一方の基板側から他
方の基板側に向かって所定のツイスト角で所定の方向に
ツイスト配向している液晶セルと、この液晶セルをはさ
んで配置された一対の偏光板とを備え、前記液晶セルの
液晶分子のツイスト角と、前記液晶セルの液晶の屈折率
異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値と、前記一対
の偏光板の透過軸向きとを、入射光が白色光であるとき
の出射光の色が、前記液晶セルの両基板の電極間に印加
する電圧に応じて、少なくとも赤、緑、青、黒、白に変
化するように設定するとともに、前記液晶セルの液晶
に、赤、緑、青のうちの１つの色の二色性染料を添加し
たことを特徴とするものである。

【００１４】この発明において、液晶セルの液晶に添加
する二色性染料は、赤、緑、青のうち、液晶セルの電極
間に印加する電圧が最も低いときの出射光の色の染料で
あるのが望ましい。

【００１５】また、この発明は、上記課題を解決するた
め、電極を形成した一対の基板間に液晶が挟持されると
ともに前記液晶の分子が一方の基板側から他方の基板側
に向かって所定のツイスト角で所定の方向にツイスト配
向している液晶セルと、この液晶セルをはさんで配置さ
れた一対の偏光板と、そのいずれかの偏光板と前記液晶
セルとの間に配置された少なくとも１枚の位相差板とを
備え、前記液晶セルの液晶分子のツイスト角と、前記液
晶セルのΔｎｄの値と、前記位相差板のリタデーション
の値と、前記一対の偏光板の透過軸向きと、前記位相差
板の遅相軸の向きとを、入射光が白色光であるときの出
射光の色が、前記液晶セルの両基板の電極間に印加する
電圧に応じて、少なくとも赤、緑、青、黒、白に変化す
るように設定するとともに、前記液晶セルの液晶に、前
記赤、緑、青のうちの１つの色の二色性染料を添加した
ことを特徴とするものである。

【００１６】その一形態としては、例えば、１枚の位相
差板を備え、液晶セルの液晶分子のツイスト角を７５°
±１０°、Δｎｄの値を８００ｎｍ〜１１００ｎｍ、位
相差板のリタデーションの値を６０ｎｍ±２０ｎｍとす
るとともに、液晶セルの位相差板配置側とは反対側の基
板の近傍における液晶分子の配向方向を０°の方向とし
たとき、位相差板配置側の偏光板の透過軸を前記液晶分
子のツイスト方向と逆方向に６０．５°±３°の方向、
反対側の偏光板の透過軸を前記ツイスト方向と逆方向に
５２．５°±３°の方向、位相差板の遅相軸を前記ツイ
スト方向と逆方向に５２．５°±３°の方向に設定した
構成がある。

【００１７】この構成の場合、液晶セルの電極間に印加
する電圧が最も低いときの出射光の色は赤であり、前記
液晶セルの液晶に添加する二色性染料は、赤の染料が適
している。

【００１８】この発明において、二色性染料の添加量
は、０．０５重量％〜５重量％が好ましい。

【００１９】また、この発明は、透過型、反射型のいず
れのカラー液晶表示装置にも適用できるものであり、反
射型のカラー液晶表示装置に適用する場合は、一対の偏
光板のうちの光の入射側とは反対側の偏光板の外面に反
射板を配置すればよい。

【００２０】この発明によるカラー液晶表示装置は、液
晶セルの液晶層の複屈折作用、または液晶セルの液晶層
および位相差板の複屈折作用と、一対の偏光板の偏光作
用とを利用して光を着色するものであり、このカラー液
晶表示装置においては、一方の偏光板を透過して入射し
た直線偏光が、液晶セルの液晶層の複屈折作用、または
前記液晶セルの液晶層と位相差板との両方の複屈折作用
によって偏光状態を変えられ、各波長光がそれぞれ偏光
状態の異なる楕円偏光となった光となって他方の偏光板
に入射して、この偏光板を透過した光が、その光を構成
する各波長光の光強度の比に応じた色の着色光になる。

【００２１】なお、透過型の液晶表示装置においては、
前記他方の偏光板を透過した光が出射光となり、反射型
の液晶表示装置においては、前記他方の偏光板を透過し
た光が反射板で反射され、前記他方の偏光板と、液晶セ
ルまたは液晶セルおよび位相差板と、上記一方の偏光板
とを透過して出射する。

【００２２】そして、上記液晶セルの液晶層の複屈折作
用は、この液晶層への印加電圧に応じた液晶分子の配向
状態の変化によって変化し、それにともなって前記他方
の偏光板に入射する光の偏光状態が変化するため、この
偏光板を透過する各波長光の光強度の比に応じて光の着
色が変化し、出射光の色つまり表示色が、液晶セルの両
基板の電極間に印加する電圧に応じて、少なくとも赤、
緑、青、黒、白に変化する。

【００２３】また、このカラー液晶表示装置において
は、液晶セルの液晶に、赤、緑、青のうちの１つの色の
二色性染料を添加しているため、上記複屈折作用と偏光
作用とによって得られる各色のうちの赤、緑、青のいず
れかが、前記二色性染料によるその色以外の波長域の光
の吸収により、より高い色純度で表示される。

【００２４】この場合、二色性染料の光吸収率は、その
分子が液晶セルの基板面に対して最も倒伏した配向状態
にあるときに最も大きく、液晶セルの電極間印加電圧を
高くするのにともなって、つまり、液晶分子とともに染
料分子が立上がり配向するのにともなって小さくなる。

【００２５】したがって、前記二色性染料が、赤、緑、
青のうち、前記印加電圧が最も低いときの出射光の色の
染料であれば、印加電圧が最も低いときの表示色の純度
がより良くなり、また、他の表示色、つまり前記印加電
圧をある程度高くしたときの表示色に対する二色性染料
の影響は小さくなる。

【００２６】すなわち、例えば１枚の位相差板を備えた
カラー液晶表示装置において、液晶セルの液晶分子ツイ
スト角およびΔｎｄと、位相差板のリタデーションと、
一対の偏光板の透過軸向きと、位相差板の遅相軸の向き
とを上記のような値に設定した場合は、出射光の色が、
液晶セルの電極間に印加する電圧を高くしてゆくのにと
もなって、赤→緑→青→黒→白の順に変化するが、液晶
に添加された二色性染料が赤の染料であれば、前記印加
電圧が最も低いときの表示色である赤の純度がより良く
なり、前記印加電圧を高くしてゆくのにともなって得ら
れる緑、青、黒、白は、二色性染料を添加していない場
合とほとんど変わらない色になる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例を図１
〜図３を参照して説明する。なお、この実施例のカラー
液晶表示装置は、外光（自然光や室内照明光等）を利用
し、表面側から入射する光を裏面側に配置した反射板で
反射させて表示する反射型のものである。

【００２８】図１はカラー液晶表示装置の断面図であ
り、このカラー液晶表示装置は、液晶セル１０と、この
液晶セル１０をはさんでその表面側と裏面側とに配置さ
れた表側偏光板２１および裏側偏光板２２と、前記表側
偏光板２１と液晶セル１０との間に配置された１枚の位
相差板２３と、前記裏側偏光板２２の外面（裏面）に配
置された反射板２０とからなっている。なお、前記反射
板２０は、樹脂フィルム等からなるベースシートの表面
に銀またはアルミニウム等の金属膜を蒸着した無指向性
反射板である。

【００２９】上記液晶セル１０は、ＩＴＯ膜等からなる
透明電極１３，１４を形成しその上に配向膜１５，１６
を形成した一対の透明基板（例えばガラス基板）１１，
１２間にネマティック液晶１８を挟持しその分子を両基
板１１，１２間においてツイスト配向させたものであ
り、前記両基板１１，１２は枠状のシール材１７を介し
て接合されており、液晶１８は両基板１１，１２間の前
記シール材１７で囲まれた領域に封入されている。

【００３０】この液晶セル１０は、ＴＦＴ（薄膜トラン
ジスタ）を能動素子とするアクティブマトリックス型の
ものであり、その裏面側の基板１１に形成された電極１
３は行方向および列方向に配列された複数の画素電極、
表面側の基板１２に形成された電極１４は前記画素電極
１３の全てに対向する一枚膜状の対向電極である。

【００３１】なお、図１では省略しているが、画素電極
１３を形成した基板１１には、各画素電極１３にそれぞ
れ接続された複数のＴＦＴと、各行のＴＦＴにゲート信
号を供給するゲート配線と、各列のＴＦＴにデータ信号
を供給するデータ配線とが設けられている。

【００３２】また、上記両基板１１，１２に設けた配向
膜１５，１６は、ポリイミド等からなる水平配向膜であ
る。これら配向膜１５，１６はそれぞれ、所定の方向に
配向処理（ラビング処理）されており、液晶１８の分子
は、両基板１１，１２上（配向膜１５，１６の上）にお
ける配向方向を配向膜１５，１６で規制され、前記配向
膜１５，１６面に対し僅かなプレチルト角で傾斜した状
態で、一方の基板側から他方の基板側に向かって所定の
ツイスト角で所定の方向にツイスト配向している。

【００３３】そして、このカラー液晶表示装置において
は、液晶セル１０の液晶分子のツイスト角と、この液晶
セル１０の液晶１８の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄと
の積Δｎｄの値と、位相差板２３のリタデーションの値
と、表裏一対の偏光板２１，２２の透過軸の向きと、前
記位相差板２３の遅相軸の向きとを、入射光が白色光で
あるときの出射光の色が、液晶セル１０の両基板１１，
１２の電極１３，１４間に印加する電圧に応じて、少な
くとも赤、緑、青、黒、白に変化するように設定すると
ともに、前記液晶セル１０の液晶１８に、前記赤、緑、
青のうちの１つの色の二色性染料を、０．０５重量％〜
５重量％添加している。

【００３４】図２は、上記液晶セル１０の液晶分子の配
向状態と各偏光板２１，２２の透過軸および位相差板２
３の遅相軸の向きを液晶表示装置の表面側から見た図で
あり、この実施例では、液晶セル１０の液晶分子のツイ
スト角を７５°±３°、Δｎｄの値を８００ｎｍ〜１１
００ｎｍに設定し、位相差板２３としてリタデーション
の値が６０ｎｍ±２０ｎｍのものを用いるとともに、表
側および裏側偏光板２１，２２をその透過軸２１ａ，２
２ａを次のような向きにして配置し、前記位相差板２３
をその遅相軸２３ａを次のような向きにして配置してい
る。

【００３５】すなわち、図２のように、液晶セル１０の
一方の基板、例えば裏面側基板１１の近傍における液晶
分子配向方向１１ａは、液晶セル１０の横軸Ｓに対して
右回りに５２．５°±５°の方向、他方の表面側基板１
２の近傍における液晶分子配向方向１２ａは、前記横軸
Ｓに対して左回りに５２．５°±５°の方向にあり、液
晶分子は、そのツイスト方向を破線矢印で示したよう
に、裏面側基板１１から表面側基板１２に向かって右回
りに７５°±１０°のツイスト角でツイスト配向してい
る。

【００３６】そして、液晶セル１０の一方の基板、例え
ば位相差板配置側とは反対側の裏面側基板１１の近傍に
おける液晶分子配向方向１１ａを０°の方向とすると、
位相差板２３を配置した側の偏光板、つまり表側偏光板
２１の透過軸２１ａは、前記液晶分子のツイスト方向と
逆方向に６０．５°±３°の方向にあり、反対側の偏光
板、つまり裏側偏光板２２の透過軸２２ａは、前記ツイ
スト方向と逆方向に５２．５°±３°の方向にあり、さ
らに位相差板２３の遅相軸２３ａは、前記ツイスト方向
と逆方向に５２．５°±３°の方向にある。

【００３７】そして、この実施例では、上記液晶セル１
０の液晶に、赤の二色性染料を添加している。

【００３８】この実施例のカラー液晶表示装置は、液晶
セル１０の液晶層の複屈折作用および位相差板２３の複
屈折作用と一対の偏光板２１，２２の偏光作用とを利用
して光を着色するもので、このカラー液晶表示装置にお
いては、表側偏光板２１を透過して入射した直線偏光
が、位相差板２３と液晶セル１０を通る過程で前記位相
差板２３の複屈折作用および液晶層の複屈折作用により
偏光状態を変えられ、各波長光がそれぞれ偏光状態の異
なる楕円偏光となった光となって裏側偏光板２２に入射
して、この裏側偏光板２２を透過した光が、その光を構
成する各波長光の光強度の比に応じた色の着色光にな
り、この着色光が反射板２０で反射され、前記裏側偏光
板２２と液晶セル１０と位相差板２３と表側偏光板２１
とを順に透過して液晶表示装置の表面側に出射する。

【００３９】なお、反射板２０で反射された光は、表面
側に出射する過程で、液晶セル１０の液晶層により入射
時とは逆の経路で複屈折作用を受け、入射時とほぼ同じ
直線偏光となって表面側偏光板２１に入射するため、こ
の表面側偏光板２１を透過して出射する光は、反射板２
０で反射された光とほとんど変わらない着色光である。

【００４０】そして、前記液晶セル１０の液晶層の複屈
折作用は、この液晶層への印加電圧に応じた液晶分子の
配向状態の変化によって変化し、それにともなって前記
裏側偏光板２２に入射する光の偏光状態が変化するた
め、この裏側偏光板２２を透過する各波長光の光強度の
比に応じて光の着色が変化する。

【００４１】すなわち、液晶セル１０の電極１３，１４
間に電圧を印加すると、液晶分子がツイスト配向状態を
保ちつつ立上がり配向し、この液晶分子の立上がり角が
大きくなるのにつれて液晶層の複屈折作用が小さくなる
が、液晶セル１０の液晶層の複屈折作用が変化すると、
液晶セル１０を透過して裏側偏光板２２に入射する光の
偏光状態が変化するため、この裏側偏光板２２を透過す
る各波長光の光強度の比に応じて光の着色が変化し、そ
の光が反射板２０で反射されて液晶表示装置の表面側に
出射する。

【００４２】このように、このカラー液晶表示装置の出
射光の色、つまり表示色は、上記液晶セル１０の両基板
１１，１２の電極１３，１４間に印加する電圧に応じて
変化する。

【００４３】このカラー液晶表示装置の１つの画素で表
示できる色は、赤、緑、青の三原色の全てと、ほぼ無彩
色の暗表示である黒と、ほぼ無彩色の明表示である白を
含んでいる。

【００４４】図３は上記カラー液晶表示装置の表示色の
変化を示すａ^* −ｂ^* 色度図であり、前記表示色は、液
晶セル１０の電極１３，１４間に電圧を印加していない
初期状態ではパープル（Ｐ）に近い色であり、液晶セル
１０の電極１３，１４間に印加する電圧を高くしてゆく
のにともなって、赤（Ｒ）→緑（Ｇ）→青（Ｂ）→黒→
白の順に変化する。

【００４５】また、上記カラー液晶表示装置において
は、液晶セル１０の液晶１８に、前記赤、緑、青のうち
の１つの色の二色性染料を添加しているため、上記複屈
折作用と偏光作用とによって得られる赤、緑、青のうち
の１つの色が、前記二色性染料によるその色以外の波長
域の光の吸収により、より高い色純度で表示される。

【００４６】この場合、二色性染料の光吸収率は、その
分子が液晶セル１０の基板面１１，１２に対して最も倒
伏した配向状態にあるときに最も大きく、液晶セル１０
の電極間印加電圧を高くするのにともなって、つまり、
液晶分子とともに染料分子が立上がり配向するのにとも
なって小さくなる。

【００４７】したがって、前記二色性染料が、赤、緑、
青のうち、前記印加電圧が最も低いときの出射光の色の
染料であれば、印加電圧が最も低いときの表示色の純度
がより良くなり、また、他の表示色、つまり前記印加電
圧をある程度高くしたときの表示色に対する二色性染料
の影響は小さくなる。

【００４８】すなわち、上記実施例のカラー液晶表示装
置においては、液晶セル１０の電極１３，１４間に印加
する電圧を高くしてゆくのにともなって、出射光の色が
赤→緑→青→黒→白の順に変化するが、液晶１８に添加
された二色性染料が赤の染料であれば、前記印加電圧が
最も低いときの表示色である赤の純度がより良くなり、
前記印加電圧を高くしてゆくのにともなって得られる
緑、青、黒、白は、二色性染料を添加していない場合と
ほとんど変わらない色になる。

【００４９】図３のａ^* −ｂ^* 色度図において、実線
は、液晶セル１０の液晶１８に二色性染料を添加してい
ないときの変化を示し、破線は、液晶セル１０の液晶１
８に赤の二色性染料を添加したときの表示色の変化を示
している。

【００５０】この色度図のように、液晶セル１０の液晶
１８に赤の二色性染料を添加すると、表示色の変化が赤
の彩度が大きくなる方向にシフトするが、そのシフト量
は、赤の領域で大きく、表示色が赤→緑→青→黒→白の
順に変化してゆくのにともなって小さくなる。

【００５１】また、上記表示色の変化のシフト量は、二
色性染料の特性およびその添加量によって決まるが、一
般的な二色性染料を用いる場合、この二色性染料の添加
量が０．０５重量％〜５重量％の範囲であれば、上記印
加電圧が最も低いときの表示色である赤の純度をより良
くし、前記印加電圧を高くしてゆくのにともなって得ら
れる緑、青、黒、白を、二色性染料を添加していない場
合とほとんど変わらない色にすることができる。

【００５２】したがって、上記カラー液晶表示装置によ
れば、カラーフィルタを用いずに光を着色し、同じ画素
で複数の色を表示するとともに、表示の基本である白と
黒および赤、緑、青の三原色を表示し、さらに前記赤、
緑、青のうちの１つの色をより高い色純度で表示して、
鮮明でかつ色彩の豊かな多色カラー表示を実現すること
ができる。

【００５３】なお、上記液晶セル１０の液晶分子のツイ
スト角およびΔｎｄの値と、位相差板２３のリタデーシ
ョンと、偏光板２１，２２の透過軸２１ａ，２２ａの向
きおよび位相差板２３の遅相軸２３ａの向きは、上記実
施例に限られるものではなく、要は、入射光が白色光で
あるときの出射光の色が、前記液晶セルの両基板の電極
間に印加する電圧に応じて、少なくとも赤、緑、青、
黒、白に変化するように設定されていればよく、さら
に、液晶セル１０の液晶１８に添加する二色性染料は、
赤、緑、青のうち、液晶セル１０の電極１３，１４間に
印加する電圧が最も低いときの出射光の色の染料であれ
ばよい。

【００５４】また、上記実施例では、位相差板２３を、
光の入射面と表示面（表示の観察面）とを兼ねる表側の
偏光板２１と液晶セル１０との間に配置しているが、こ
の位相差板２３は、反対側の偏光板（裏側偏光板）２２
と液晶セル１０との間に配置してもよく、その場合で
も、液晶セル１０の液晶分子のツイスト角およびΔｎｄ
と、位相差板２３のリタデーションと、偏光板２１，２
２の透過軸２１ａ，２２ａの向きおよび位相差板２３の
遅相軸２３ａの向きを適正に選べば、赤、緑、青、黒、
白の表示を得ることができるし、また、液晶セル１０の
液晶１８に、赤、緑、青のうち、液晶セル１０の電極間
印加電圧が最も低いときの出射光の色の二色性染料を添
加しておけば、印加電圧が最も低いときの表示色の純度
をより良くすることができる。

【００５５】さらに、上記実施例のカラー液晶表示装置
は、１枚も位相差板２３を備えたものであるが、前記位
相差板は用いなくても、あるいは複数枚用いてもよく、
その場合でも、液晶セル１０の液晶分子のツイスト角お
よびΔｎｄと、偏光板２１，２２の透過軸２１ａ，２２
ａの向きを適正に設定し、さらに複数枚の位相差板を用
いる場合には各位相差板のそれぞれのリタデーションお
よび遅相軸の向きを適正に設定すれば、赤、緑、青、
黒、白の表示を得ることができる。

【００５６】その例をあげると、位相差板を用いない場
合、液晶セル１０に、液晶分子のツイスト角が７５°±
１０°で、Δｎｄの値が８００ｎｍ〜１１００ｎｍのも
のを用いるときは、液晶セル１０の裏面側基板１１の近
傍における液晶分子配向方向１１ａ（０°の方向）に対
して、表側偏光板２１の透過軸２１ａを前記液晶分子の
ツイスト方向と逆方向に４７．５°±３°の方向、裏側
偏光板２２の透過軸２２ａを前記ツイスト方向と逆方向
に５２．５°±３°の方向に設定すればよく、このよう
な構成とすれば、入射光が白色光であるときの出射光の
色が、液晶セル１０の電極１３，１４間に印加する電圧
を高くしてゆくのにともなって、赤→緑→青→黒→白の
順に変化する。

【００５７】また、例えば表側偏光板２１と液晶セル１
０との間に２枚の位相差板を互いに重ねて配置する場
合、液晶セル１０に、液晶分子のツイスト角が７５°±
１０°で、Δｎｄの値が８００ｎｍ〜１１００ｎｍのも
のを用いるときは、前記２枚の位相差板の位相差板のう
ちの表側偏光板２１に隣接する第１の位相差板のリタデ
ーションの値を５８５ｎｍ±２０ｎｍ、液晶セル１０に
隣接する第２の位相差板のリタデーションの値を６１０
ｎｍ±２０ｎｍとするとともに、液晶セル１０の裏面側
基板１１の近傍における液晶分子配向方向１１ａ（０°
の方向）に対して、表側偏光板２１の透過軸２１ａを前
記液晶分子のツイスト方向と逆方向に１４２．５°±３
°の方向、裏側偏光板２２の透過軸２２ａを前記ツイス
ト方向と逆方向に１４２．５°±３°の方向、前記第２
の位相差板の遅相軸を前記ツイスト方向と逆方向に７
４．５°±３°の方向、前記第２の位相差板の遅相軸を
前記ツイスト方向と逆方向に１７２．５°±３°の方向
に設定すればよく、このような構成とすれば、入射光が
白色光であるときの出射光の色が、液晶セル１０の電極
１３，１４間に印加する電圧を高くしてゆくのにともな
って、赤→緑→青→黒→白の順に変化する。

【００５８】そして、これらの位相差板を用いないカラ
ー液晶表示装置、あるいは２枚の位相差板を用いたカラ
ー液晶表示装置においても、液晶セル１０の液晶１８
に、赤、緑、青のうち、前記印加電圧が最も低いときの
出射光の色（上記の例では赤）の二色性染料を添加して
おけば、印加電圧が最も低いときの表示色の純度がより
良くなり、また、他の表示色、つまり前記印加電圧をあ
る程度高くしたときの表示色に対する二色性染料の影響
は小さくなる。

【００５９】また、上記実施例のカラー液晶表示装置
は、その裏面側に反射板２０を配置した反射型のもので
あるが、この発明は、反射板を備えず、バックライトか
らの光を利用して表示する透過型のカラー液晶表示装置
にも適用できる。

【００６０】この透過型のカラー液晶表示装置において
位相差板を備える場合、この位相差板は、光出射面（表
示面）側の偏光板と液晶セルとの間に配置するのが望ま
しいが、光入射面側の偏光板と液晶セルとの間に配置し
てもかまわない。

【００６１】さらに、上記各実施例では、液晶セル１０
としてアクティブマトリックス型のものを用いたが、こ
の液晶セル１０は、単純マトリックス型のものであって
もよいし、またセグメント型のものであってもよい。

【００６２】

【発明の効果】この発明のカラー液晶表示装置によれ
ば、カラーフィルタを用いずに光を着色し、同じ画素で
複数の色を表示するとともに、表示の基本である白と黒
および赤、緑、青の三原色を表示し、さらに前記赤、
緑、青のうちの１つの色をより高い色純度で表示して、
鮮明でかつ色彩の豊かな多色カラー表示を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すカラー液晶表示装置
の断面図。

【図２】同じく液晶セルの液晶分子の配向状態と各偏光
板の透過軸および位相差板の遅相軸の向きを液晶表示装
置の表面側から見た図。

【図３】同じくカラー液晶表示装置の表示色の変化を示
すａ^* −ｂ^* 色度図。

【符号の説明】

１０…液晶セル １１ａ…裏面側基板の近傍における液晶分子配向方向 １２ａ…表面側基板の近傍における液晶分子配向方向 １８…二色性染料を添加した液晶 ２０…反射板 ２１，２２…偏光板 ２１ａ，２２ａ…透過軸 ２３…位相差板 ２３ａ…遅相軸

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極を形成した一対の基板間に液晶が挟持
   されるとともに前記液晶の分子が一方の基板側から他方
   の基板側に向かって所定のツイスト角で所定の方向にツ
   イスト配向している液晶セルと、この液晶セルをはさん
   で配置された一対の偏光板とを備え、 前記液晶セルの液晶分子のツイスト角と、前記液晶セル
   の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの
   値と、前記一対の偏光板の透過軸向きとを、 入射光が白色光であるときの出射光の色が、前記液晶セ
   ルの両基板の電極間に印加する電圧に応じて、少なくと
   も赤、緑、青、黒、白に変化するように設定するととも
   に、 前記液晶セルの液晶に、赤、緑、青のうちの１つの色の
   二色性染料を添加したことを特徴とするカラー液晶表示
   装置。
2. 【請求項２】二色性染料は、赤、緑、青のうち、液晶セ
   ルの電極間に印加する電圧が最も低いときの出射光の色
   の染料であることを特徴とする請求項１に記載のカラー
   液晶表示装置。
3. 【請求項３】電極を形成した一対の基板間に液晶が挟持
   されるとともに前記液晶の分子が一方の基板側から他方
   の基板側に向かって所定のツイスト角で所定の方向にツ
   イスト配向している液晶セルと、この液晶セルをはさん
   で配置された一対の偏光板と、そのいずれかの偏光板と
   前記液晶セルとの間に配置された少なくとも１枚の位相
   差板とを備え、 前記液晶セルの液晶分子のツイスト角と、前記液晶セル
   の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの
   値と、前記位相差板のリタデーションの値と、前記一対
   の偏光板の透過軸向きと、前記位相差板の遅相軸の向き
   とを、 入射光が白色光であるときの出射光の色が、前記液晶セ
   ルの両基板の電極間に印加する電圧に応じて、少なくと
   も赤、緑、青、黒、白に変化するように設定するととも
   に、 前記液晶セルの液晶に、前記赤、緑、青のうちの１つの
   色の二色性染料を添加したことを特徴とするカラー液晶
   表示装置。
4. 【請求項４】位相差板の数は１枚であり、 液晶セルの液晶分子のツイスト角が７５°±１０°、前
   記液晶セルのΔｎｄの値が８００ｎｍ〜１１００ｎｍ、
   前記位相差板のリタデーションの値が６０ｎｍ±２０ｎ
   ｍであるとともに、 前記液晶セルの位相差板配置側とは反対側の基板の近傍
   における液晶分子の配向方向を０°の方向としたとき、 位相差板配置側の偏光板の透過軸が、前記液晶分子のツ
   イスト方向と逆方向に６０．５°±３°の方向、 反対側の偏光板の透過軸が、前記ツイスト方向と逆方向
   に５２．５°±３°の方向、 前記位相差板の遅相軸が、前記ツイスト方向と逆方向に
   ５２．５°±３°の方向に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装置。
5. 【請求項５】液晶セルの電極間に印加する電圧が最も低
   いときの出射光の色は赤であり、液晶に添加された二色
   性染料は赤の染料であることを特徴とする請求項４に記
   載のカラー液晶表示装置。
6. 【請求項６】二色性染料の添加量は０．０５重量％〜５
   重量％であることを特徴とする請求項１〜請求項５のい
   ずれか１つに記載のカラー液晶表示装置。
7. 【請求項７】一対の偏光板のうちの光の入射側とは反対
   側の偏光板の外面に反射板が配置されていることを特徴
   とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のカラ
   ー液晶表示装置。