JPH1010532A - カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】明るいカラー表示を得ることができ、しかも、
温度によって表示色が変動し難いカラー液晶表示装置を
提供する。 【解決手段】液晶分子をツイスト配向させた第１と第２
の液晶セル１０Ａ，１０Ｂと、３枚の偏光板２１，２
２，２３と、１枚の位相差板２４とを備え、各液晶セル
と各偏光板とを交互に積層して配置するとともに、第２
の液晶セル１０Ｂと中間の偏光板２２との間に位相差板
２４をその遅相軸を前記偏光板２２の透過軸に対して斜
めにずらして配置し、一方の液晶セル１０Ａと表側およ
び中間の偏光板２１，２２とによって光の透過を制御
し、その透過光を前記位相差板２４の複屈折効果により
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
光とし、その光を他方の液晶セル１０Ｂを介して他の１
枚の偏光板２３に入射させて着色光を得る。

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。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。

【０００３】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。

【０００４】なお、液晶表示装置には、そのバックライ
トからの光を利用して表示する透過型のものと、外光
（自然光や室内照明光等）を利用し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。

【０００５】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。
このＥＣＢ型液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層を
設けてなる液晶セルをはさんで、その表面側と裏面側と
にそれぞれ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の複屈
折効果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。

【０００６】すなわち、ＥＣＢ型液晶表示装置は、液晶
の複屈折効果と偏光板の偏光作用とを利用して、カラー
フィルタを用いずに着色した表示を得るものであり、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
の透過率を高くすることができる。

【０００７】このため、ＥＣＢ型液晶表示装置は、その
裏面側に反射板を配置して反射型表示装置として使用す
ることが可能であり、その場合でも、充分に明るいカラ
ー表示を得ることができる。

【０００８】しかも、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、液晶セルへの印加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る。

【０００９】

【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、温度による液晶の複屈折性の
変化が表示色に影響するため、温度によって表示色が変
動してしまうという問題をもっている。

【００１０】この発明は、カラーフィルタを用いずに光
を着色して明るいカラー表示を得ることができ、しか
も、温度によって表示色が変動し難いカラー液晶表示装
置を提供することを目的としたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明のカラー液晶表
示装置は、内面に電極が形成された一対の基板間に液晶
分子がツイスト配向した液晶層を設けてなる２つの液晶
セルと、３枚の偏光板と、１枚の位相差板とを備え、前
記２つの液晶セルと前記３枚の偏光板とを交互に積層し
て配置するとともに、いずれかの液晶セルの一方の面と
その面に隣接する偏光板との間に前記位相差板を介在さ
せ、この位相差板とそれに隣接する前記偏光板との光学
軸を互いに斜めにずらしたことを特徴とするものであ
る。

【００１２】このカラー液晶表示装置は、２つの液晶セ
ルのうちの一方の液晶セルと、３枚の偏光板のうちの前
記一方の液晶セルをはさんで配置された２枚の偏光板と
によって光の透過を制御する透過制御系を構成し、この
透過制御系の一方の偏光板と、他方の液晶セルと、他の
１枚の偏光板と、前記他方の液晶セルの一方の面とその
面に隣接する偏光板との間に介在させた位相差板とによ
って着色光を得るための着色系を構成したものであっ
て、光の透過を前記透過制御系によって制御するとも
に、透過光を前記着色系で着色してカラー表示を行なう
ものである。

【００１３】前記着色系による光の着色作用を、位相差
板を配置した側から光を入射させた場合を例にとって説
明すると、この着色系では、前記位相差板とその入射側
に配置された偏光板とのそれぞれの光学軸が斜めにずれ
ているため、前記偏光板を透過し直線偏光となって位相
差板に入射した光が、この位相差板の複屈折効果により
可視光帯域の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、その光が液晶セルを透過して反
対側の偏光板に入射して、この偏光板を透過した光（偏
光板の透過軸に沿った偏光成分の光）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光になる。

【００１４】この着色光の色は、前記液晶セルの液晶の
分子の配向状態によって異なり、液晶分子が初期のツイ
スト配向状態にあるときは、位相差板を透過した光（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）が旋光されて反対側の偏光板に入射し、液晶分子が
電圧の印加により基板面に対してほぼ垂直に立上がり配
向したときは、位相差板を透過した光が旋光されること
なく前記反対側の偏光板に入射するため、液晶分子が初
期のツイスト配向状態にあるときと、ほぼ垂直に立上が
り配向したときとでは、透過光が異なる色に着色する。

【００１５】そして、このカラー液晶表示装置は、上記
着色系と透過制御系とを備えているため、前記透過制御
系で光の透過を制御するとともに、透過光を前記着色系
で着色して、複数の色を表示することができる。

【００１６】したがって、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て明
るいカラー表示を得ることができ、しかも、前記位相差
板の複屈折性は温度が変化してもほとんど変化せず、ま
た、液晶セルは、入射光を旋光させるか旋光させずに透
過させる機能を果たしさえばよいため、従来のＥＣＢ型
液晶表示装置のように温度による液晶の複屈折性の変化
が表示色に影響することはないから、温度によって表示
色がほとんど変動しない。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明のカラー液晶表示装置に
おいて、前記３枚の偏光板は、いずれも無着色の偏光板
でよく、その場合は、前記着色系によって得られる複数
の色の他に、前記透過制御系によって光を吸収すること
により、従来のＥＣＢ型液晶表示装置では得られなかっ
た黒を表示することができる。

【００１８】また、前記３枚の偏光板のうちの１枚の偏
光板は着色偏光板としてもよく、その場合は、一方の液
晶セルとそれをはさんで配置された２枚の偏光板とによ
って構成される透過制御系と、この透過制御系の一方の
偏光板と他方の液晶セルと他の１枚の偏光板と前記他方
の液晶セルの一方の面とその面に隣接する偏光板との間
に介在させた位相差板とによって構成される着色系と
を、前記透過制御系を光の入射側に位置させて積層する
とともに、この透過制御系の入射側の偏光板を着色偏光
板とするのが好ましい。

【００１９】このような構成とすれば、前記着色偏光板
に入射する光のうち、この偏光板の色に対応する波長域
の光は全方向の偏光成分を含んだ円偏光の状態のまま前
記着色偏光板を透過して透過制御系に入射し、他の波長
域の光は前記着色偏光板の透過軸に沿った直線偏光とな
って透過制御系に入射するため、この透過制御系を光を
吸収する状態にしたときに、円偏光の状態のまま入射し
た光（着色偏光板の色に対応する波長域の光）のうちの
透過制御系の出射側偏光板の透過軸に沿った偏光成分の
光が、透過制御系を出射して前記着色系に入射する。な
お、このときは、着色系に入射する光が前記着色偏光板
の色に着色した光であるため、この光が着色系を透過し
てもその色は変わらない。

【００２０】したがって、上記のように透過制御系を光
の入射側に位置させて積層するとともに、この透過制御
系の入射側の偏光板を着色偏光板とすれば、前記着色系
によって得られる複数の色の他に、前記透過制御系を光
を吸収する状態にすることにより、前記着色偏光板の色
に応じたもう１つの色を表示することができる。

【００２１】また、この発明のカラー液晶表示装置にお
いて、液晶セルと偏光板との積層体の裏面に反射板を配
置すれば、外光を利用して表示する反射型の表示装置と
して使用することができる。

【００２２】

【実施例】図１および図２はこの発明の一実施例を示し
ており、図１はカラー液晶表示装置の断面図である。こ
の実施例のカラー液晶表示装置は、自然光や室内照明光
等の外光を利用して表示する反射型のものであり、第１
と第２の２つの液晶セル１０Ａ，１０Ｂと、３枚の偏光
板２１，２２，２３と、１枚の位相差板２４とを備え、
前記２つの液晶セル１０Ａ，１０Ｂと前記３枚の偏光板
２１，２２，２３とを交互に積層して配置するととも
に、前記２つの液晶セル１０Ａ，１０Ｂのうちの裏側
（図１において下側）に配置した第２の液晶セル１０Ｂ
の表面と、その面に隣接する偏光板２２との間に前記位
相差板２４を介在させ、前記液晶セル１０Ａ，１０Ｂと
偏光板２１，２２，２３および位相差板２４との積層体
の裏面に反射板２５を配置した構成となっている。

【００２３】上記第１と第２の液晶セル１０Ａ，１０Ｂ
は、いずれも、内面にＩＴＯ膜等からなる透明電極１
３，１４が形成されその上に配向膜１５，１６が形成さ
れた表裏一対の透明なフィルム基板１１，１２間に、液
晶分子がツイスト配向した液晶１８の層を設けたもので
あり、前記一対の基板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。

【００２４】なお、これらの液晶セル１０Ａ，１０Ｂ
は、セグメント方式のものであり、各液晶セル１０Ａ，
１０Ｂの表側基板１１に形成された透明電極１３はコモ
ン電極、裏側基板１２に形成された透明電極１４は複数
のセグメント電極であり、このセグメント電極１４は両
液晶セル１０Ａ，１０Ｂとも同じパターンに形成されて
いる。

【００２５】また、上記液晶１８は、カイラル剤を添加
したネマティック液晶であり、各液晶セル１０Ａ，１０
Ｂの液晶１８の分子は、両基板１１，１２の近傍におけ
る配向方向を前記配向膜１５，１６で規制され、基板１
１，１２面に対し僅かなプレチルト角で傾斜した状態
で、両基板１１，１２間において所定のツイスト角でツ
イスト配向している。

【００２６】上記第１と第２の液晶セル１０Ａ，１０Ｂ
の液晶分子のツイスト角はほぼ同じ値とされており、ま
た両液晶セル１０Ａ，１０ＢのΔｎｄ（液晶１８の屈折
率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積）の値もほぼ同じに設
定されている。なお、このΔｎｄの値は、約４７６ｎｍ
または約１０６５ｎｍに選ぶのが好ましい。

【００２７】そして、この実施例では、上記各液晶セル
１０Ａ，１０Ｂの液晶分子のツイスト角をそれぞれ９０
°近辺の角度とし、上記３枚の偏光板２１，２２，２３
をいずれも通常の無着色偏光板とするとともに、これら
の偏光板２１，２２，２３と前記位相差板２４とを、そ
れぞれの光学軸（偏光板では透過軸、位相差板では遅相
軸）を次のような方向に向けて配置している。

【００２８】すなわち、この実施例では、表側の液晶セ
ルである第１の液晶セル１０Ａの表面に配置した表側偏
光板２１の透過軸を、前記第１の液晶セル１０Ａの前記
表側偏光板２１に隣接する表側基板１１の近傍における
液晶分子の配向方向に沿った方向にし、液晶セル１０
Ａ，１０Ｂ間に配置した中間偏光板２２の透過軸を、前
記第１の液晶セル１０Ａの前記中間偏光板２２に隣接す
る裏側基板１２の近傍における液晶分子の配向方向に沿
った方向にするとともに、この中間偏光板２２と第２の
液晶セル１０Ｂとの間に配置した位相差板２４の遅相軸
を、前記中間偏光板２２の透過軸に対して４５°近辺の
ずれ角で斜めにずらし、第２の液晶セル１０Ｂの位相差
板２４に隣接する表側基板１１の近傍における液晶分子
の配向方向を、前記位相差板２４の遅相軸の方向に対し
て４５°近辺のずれ角で斜めにずらし、さらに、第２の
液晶セル１０Ｂの裏面に配置した裏側偏光板２３の透過
軸を、前記第２の液晶セル１０Ｂの前記裏側偏光板２３
に隣接する裏側基板１２の近傍における液晶分子の配向
方向に対してほぼ直交する方向に設定している。

【００２９】図２は、上記カラー液晶表示装置の各液晶
セル１０Ａ，１０Ｂの両基板の近傍における液晶分子配
向方向と各偏光板２１，２２，２３の透過軸および位相
差板２４の遅相軸の向きを液晶表示装置の表面側から見
た図である。

【００３０】この図２のように、第１，第２のいずれの
液晶セル１０Ａ，１０Ｂにおいても、その表側基板１１
の近傍における液晶分子の配向方向１１ａは、表示装置
の画面の横軸Ｓに対し表面側から見て左回りに約４７°
の方向、裏側基板１２の近傍における液晶分子の配向方
向１２ａは、前記横軸Ｓに対し表面側から見て右回りに
約４７°の方向にあり、したがって、各液晶セル１０
Ａ，１０Ｂの液晶１８の分子は、そのツイスト方向を破
線矢印で示したように、裏側基板１２から表側基板１１
に向かって、表面側から見て右回りに約８６°のツイス
ト角でツイスト配向している。

【００３１】一方、上記３枚の偏光板２１，２２，２３
のうち、第１の液晶セル１０Ａの表面の表側偏光板２１
は、その透過軸２１ａを前記横軸Ｓに対し表面側から見
て左回りに約５０°の方向に向けて配置されており、し
たがって、この表側偏光板２１の透過軸２１ａは、第１
の液晶セル１０Ａの表側基板１１の近傍における液晶分
子の配向方向１１ａに沿った方向にある。

【００３２】また、液晶セル１０Ａ，１０Ｂ間の中間偏
光板２２は、その透過軸２２ａを前記横軸Ｓに対し表面
側から見て左回りに約１３０°の方向に向けて配置され
ており、したがって、この中間偏光板２２の透過軸２２
ａは、前記第１の液晶セル１０Ａの裏側基板１２の近傍
における液晶分子の配向方向１２ａに沿った方向にあ
る。

【００３３】さらに、中間偏光板２２と第２の液晶セル
１０Ｂとの間の位相差板２４は、その遅相軸２４ａを前
記横軸Ｓとほぼ平行な方向（横軸Ｓに対するずれ角がほ
ぼ０°の方向）に向けて配置されており、したがって、
この位相差板２４の遅相軸２４ａは、前記中間偏光板２
２の透過軸２２ａに対して表面側から見て左回りに約５
０°斜めにずれており、第２の液晶セル１０Ｂの表側基
板１１の近傍における液晶分子の配向方向１１ａに対し
て表面側から見て右回りに約４７°斜めにずれている。

【００３４】また、第２の液晶セル１０Ｂの裏面の裏側
偏光板２３は、その透過軸２３ａを前記横軸Ｓに対し表
面側から見て左回りに約４５°の方向に向けて配置され
ており、したがって、この裏側偏光板２３の透過軸２３
ａは、第２の液晶セル１０Ｂの裏側基板１２の近傍にお
ける液晶分子の配向方向１２ａに対してほぼ直交する方
向にある。

【００３５】このカラー液晶表示装置は、上記２つの液
晶セル１０Ａ，１０Ｂのうちの表側に配置した第１の液
晶セル１０Ａと、上記３枚の偏光板２１，２２，２３の
うちの前記第１の液晶セル１０Ａをはさんで配置された
表側偏光板２１および中間偏光板２２とによって光の透
過を制御する透過制御系を構成し、この透過制御系の一
方の偏光板である前記中間偏光板２２と、第２の液晶セ
ル１０Ｂと、他の１枚の偏光板である裏側偏光板２３
と、前記第２の液晶セル１０Ｂの表面とその面に隣接す
る前記中間偏光板２２との間に介在させた位相差板２４
とによって着色光を得るための着色系を構成したもので
あって、光の透過を前記透過制御系によって制御すると
もに、透過光を前記着色系で着色してカラー表示を行な
うものである。

【００３６】まず、前記透過制御系による光の透過の制
御について説明すると、この透過制御系は、通常のＴＮ
型液晶表示素子と同様な光の透過制御を行なうものであ
り、液晶表示素子の表面側から表側偏光板２１に入射し
た外光（白色光）は、前記表側偏光板２１の透過軸２１
ａに沿った直線偏光となって第１の液晶セル１０Ａに入
射する。

【００３７】そして、第１の液晶セル１０ＡがＯＦＦ状
態にあるとき、つまり液晶分子が基板１１，１２面に対
して最も倒伏した初期のツイスト配向状態にあるとき
は、前記表側偏光板２１を透過して第１の液晶セル１０
Ａに入射した光（直線偏光）が旋光されて中間偏光板２
２に入射するため、このときは、第１の液晶セル１０Ａ
を透過した光が前記中間偏光板２２を透過して次の着色
系に入射する。

【００３８】また、前記第１の液晶セル１０Ａの両基板
１１，１２の電極１３，１４間に液晶分子を充分に立上
がらせる強さのＯＮ電圧を印加すると、液晶分子が基板
１１，１２面に対してほぼ垂直に立上がり配向するが、
このように第１の液晶セル１０ＡをＯＮ状態にしたと
き、つまり液晶分子をほぼ垂直に立上がり配向させたと
きは、前記表側偏光板２１を透過して第１の液晶セル１
０Ａに入射した光（直線偏光）が旋光されることなく透
過して中間偏光板２２に入射するため、このときは、第
１の液晶セル１０Ａを透過した光が前記中間偏光板２２
で吸収される。

【００３９】次に、上記着色系による光の着色作用を説
明すると、この実施例では、位相差板２４を上記中間偏
光板２２と第２の液晶セル１０Ｂとの間に配置している
ため、前記透過制御系を透過した光は、位相差板２４を
配置した側から着色系に入射する。

【００４０】そして、この着色系では、前記位相差板２
４の遅相軸２４ａとその入射側に配置された中間偏光板
２２の透過軸２２ａとが斜めにずれているため、前記中
間偏光板２２を透過し直線偏光となって位相差板２４に
入射した光が、この位相差板２４の複屈折効果により可
視光帯域の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、その光が第２の液晶セル１０Ｂを
透過して反対側の裏側偏光板２３に入射して、この裏側
偏光板２３を透過した光（裏側偏光板２３の透過軸２３
ａに沿った偏光成分の光）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光になる。

【００４１】この着色光の色は、前記第２の液晶セル１
０Ｂの液晶の分子の配向状態によって異なり、液晶分子
が基板１１，１２面に対して最も倒伏した初期のツイス
ト配向状態にあるときは、位相差板２４を透過した光
（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）が旋光されて裏側偏光板２３に入射し、液晶分子
が電圧の印加により基板１１，１２面に対してほぼ垂直
に立上がり配向したときは、位相差板２４を透過した光
が旋光されることなく前記裏側偏光板２３に入射する。

【００４２】このため、前記第２の液晶セル１０ＢがＯ
ＦＦ状態にあるとき、つまり液晶分子が初期のツイスト
配向状態にあるときと、前記第２の液晶セル１０ＢがＯ
ＦＦ状態にあるとき、つまり液晶分子がほぼ垂直に立上
がり配向したときとでは、裏側偏光板２３に入射する光
の偏光状態が異なり、それに応じて前記裏側偏光板２３
を透過した光が異なる色に着色する。

【００４３】そして、このカラー液晶表示装置は、上記
着色系と透過制御系とを備えているため、前記透過制御
系で光の透過を制御するとともに、透過光を前記着色系
で着色して、複数の色を表示することができる。

【００４４】なお、この実施例の自然光や室内照明光等
の外光を利用して表示する反射型のものであり、上記着
色系によって着色された光、つまり裏側偏光板２３を透
過した光は、この裏側偏光板２３の背面に配置されてい
る反射板２５で反射されて液晶表示装置の表面側に出射
する。

【００４５】上記着色系によって得られる着色光の色
は、上記位相差板２４のリタデーションの値と、この位
相差板２４の入射側に配置された中間偏光板２２の透過
軸２２ａと前記位相差板２４の遅相軸２４ａとのずれ角
と、上記第２の液晶セル１０Ｂの両基板１１，１２の近
傍における液晶分子の配向方向と、上記裏側偏光板２３
の透過軸２３ａの向きとによって決まる。

【００４６】例えば、前記位相差板２４にリタデーショ
ンの値が６２０ｎｍのものを用い、第２の液晶セル１０
Ｂの両基板１１，１２の近傍における液晶分子の配向方
向１１ａ，１２ａと、前記中間偏光板２２および裏側偏
光板２３の透過軸２２ａ，２３ａの向きと、前記位相差
板２４の遅相軸２４ａの向きとを図２に示すように設定
したときは、前記第２の液晶セル１０ＢがＯＦＦ状態に
あるときにオレンジの着色光が得られ、この液晶セル１
０ＢがＯＮ状態にあるときに青の着色光が得られる。

【００４７】また、この実施例では、上記３枚の偏光板
２１，２２，２３を、いずれも無着色の偏光板としてい
るため、前記着色系によって得られる複数の色、例えば
前記オレンジと青の他に、前記透過制御系によって光を
吸収することにより、従来のＥＣＢ型液晶表示装置では
得られなかった黒を表示することができる。

【００４８】このカラー液晶表示装置における各液晶セ
ル１０Ａ，１０ＢのＯＮ，ＯＦＦによる表示色の変化を
まとめると、次のようになる。 第１セルＯＦＦ，第２セルＯＦＦ…オレンジ 第１セルＯＦＦ，第２セルＯＮ …青 第１セルＯＮ， 第２セルＯＦＦ…黒 第１セルＯＮ， 第２セルＯＮ …黒 したがって、上記カラー液晶表示装置によれば、上記第
１と第２の液晶セル１０Ａ，１０Ｂが共にＯＦＦ状態に
あるときの表示色であるオレンジを背景とし、その背景
中の点灯色を青と黒の２通りに選んで、バリエーション
のある表示を実現することができる。

【００４９】そして、上記カラー液晶表示装置は、２つ
の液晶セル１０Ａ，１０Ｂのうちの表側に配置した第１
の液晶セル１０Ａと、上記３枚の偏光板２１，２２，２
３のうちの前記第１の液晶セル１０Ａをはさんで配置さ
れた表側偏光板２１および中間偏光板２２とによって光
の透過を制御し、この透過制御系の一方の偏光板である
前記中間偏光板２２と、第２の液晶セル１０Ｂと、他の
１枚の偏光板である裏側偏光板２３と、前記第２の液晶
セル１０Ｂの表面とその面に隣接する前記中間偏光板２
２との間に介在させた位相差板２４とにより透過光を着
色してカラー表示を行なうものであるから、カラーフィ
ルタを用いずに光を着色して明るいカラー表示を得るこ
とができ、しかも、前記位相差板２４の複屈折性は温度
が変化してもほとんど変化せず、また、前記液晶セル１
０Ａ，１０Ｂは、入射光を旋光させるか旋光させずに透
過させる機能を果たしさえばよいため、従来のＥＣＢ型
液晶表示装置のように温度による液晶の複屈折性の変化
が表示色に影響することはないから、温度によって表示
色がほとんど変動しない。

【００５０】なお、上記カラー液晶表示装置の背景色と
点灯色は、位相差板２４に異なるリタデーション値のも
のを用いることによって任意に選ぶことができるもので
あり、例えば、第２の液晶セル１０Ｂの両基板１１，１
２の近傍における液晶分子の配向方向１１ａ，１２ａ
と、前記中間偏光板２２および裏側偏光板２３の透過軸
２２ａ，２３ａの向きと、前記位相差板２４の遅相軸２
４ａの向きとを図２に示すように設定したときの、位相
差板２４のリタデーションＲｅの値と前記背景色と点灯
色との関係は次の通りである。

【００５１】Ｒｅ＝５１０ｎｍのとき 背景色…緑、点灯色…エンジ（赤紫），黒 Ｒｅ＝５１０ｎｍのとき 背景色…黄、点灯色…紫，黒 Ｒｅ＝１４００ｎｍのとき 背景色…ピンク、点灯色…緑，黒 また、上記実施例では、第１と第２の液晶セル１０Ａ，
１０Ｂのセグメント電極１４を同じパターンに形成して
いるが、着色系の液晶セルである第２の液晶セル１０Ｂ
の各セグメント電極１４は、それをさらに複数の電極に
分割してもよく、このようにすれば、１つの点灯パター
ンを上記２つの点灯色に色分けして表示することができ
る。

【００５２】さらに、上記実施例では、透過制御系と着
色系とを、前記透過制御系を光の入射側（表側）に位置
させて積層しているが、これと逆に、着色系を光の入射
側に位置させてもよく、その場合は、位相差板２４を表
側偏光板２１と第１の液晶セル１０Ａとの間に配置し
て、これらと中間偏光板とにより着色系を構成し、前記
中間偏光板２２と第２の液晶セル１０Ｂと裏側偏光板２
３とによって透過制御系を構成すればよい。この場合
は、まず入射光が前記着色系によって着色され、その光
の透過が前記透過制御系によって制御される。

【００５３】また、上記実施例では、３枚の偏光板２
１，２２，２３をいずれも無着色の偏光板としたが、前
記３枚の偏光板２１，２２，２３のうちの１枚の偏光板
は所定の色に着色された着色偏光板としてもよく、その
場合は、一方の液晶セル１０Ａとそれをはさんで配置さ
れた２枚の偏光板２１，２２とによって構成される透過
制御系と、この透過制御系の一方の偏光板２２と他方の
液晶セル１０Ｂと他の１枚の偏光板２３と前記他方の液
晶セル１０Ｂの一方の面とその面に隣接する偏光板２２
との間に介在させた位相差板２４とによって構成される
着色系とを、上記実施例のように前記透過制御系を光の
入射側に位置させて積層するとともに、この透過制御系
の入射側の偏光板である表側偏光板２１を着色偏光板と
するのが好ましい。

【００５４】このような構成とすれば、着色偏光板（表
側偏光板）２１に入射する光のうち、この偏光板２１の
色に対応する波長域の光は全方向の偏光成分を含んだ円
偏光の状態のまま前記着色偏光板２１を透過して透過制
御系に入射し、他の波長域の光は前記着色偏光板２１の
透過軸２１ａに沿った直線偏光となって透過制御系に入
射するため、この透過制御系を光を吸収する状態にした
ときに、円偏光の状態のまま入射した光（着色偏光板２
１の色に対応する波長域の光）のうちの透過制御系の出
射側偏光板２２の透過軸２２ａに沿った偏光成分の光
が、透過制御系を出射して前記着色系に入射する。な
お、このときは、着色系に入射する光が前記着色偏光板
２１の色に着色した光であるため、この光が着色系を透
過してもその色は変わらない。

【００５５】したがって、上記のように透過制御系を光
の入射側に位置させて積層するとともに、この透過制御
系の入射側の偏光板２１を着色偏光板とすれば、前記着
色系によって得られる複数の色の他に、前記透過制御系
を光を吸収する状態にすることにより、前記着色偏光板
２１の色に応じたもう１つの色を表示することができ
る。

【００５６】なお、この場合は、前記着色偏光板２１と
して、前記着色系によって得られる複数の色とは異なる
色の偏光板を用いるのが望ましい。すなわち、例えば、
前記着色系を構成する位相差板２４のリタデーションＲ
ｅの値が６２０ｎｍであって、着色系によって得られる
色が、オレンジの背景色と青の点灯色である場合は、着
色偏光板２１に赤色または緑色の偏光板を用いて、もう
１つの点灯色、つまり着色偏光板２１によって得られる
点灯色を赤または緑にするのが望ましい。

【００５７】さらに、上記実施例では、各液晶セル１０
Ａ，１０Ｂおよび１０Ｃにセグメント方式のものを用い
たが、これらの液晶セルはドットマトリックス方式のも
のであってもよく、また、この発明は、反射型のものに
限らず、バックライトからの光を利用して表示する透過
型の液晶表示装置にも適用できることはもちろんであ
る。

【００５８】

【発明の効果】この発明のカラー液晶表示装置は、内面
に電極が形成された一対の基板間に液晶分子がツイスト
配向した液晶層を設けてなる２つの液晶セルと、３枚の
偏光板と、１枚の位相差板とを備え、前記２つの液晶セ
ルと前記３枚の偏光板とを交互に積層して配置するとと
もに、いずれかの液晶セルの一方の面とその面に隣接す
る偏光板との間に前記位相差板を介在させ、この位相差
板とそれに隣接する前記偏光板との光学軸を互いに斜め
にずらしたものであって、前記２つの液晶セルのうちの
一方の液晶セルと、前記３枚の偏光板のうちの前記一方
の液晶セルをはさんで配置された２枚の偏光板とによっ
て光の透過を制御し、前記位相差板の複屈折効果により
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
光をつくり、その光を他方の液晶セルを介して他の１枚
の偏光板に入射させて着色光を得るものであるから、カ
ラーフィルタを用いずに光を着色して明るいカラー表示
を得ることができ、しかも、温度によって表示色が変動
し難い。

【００５９】この発明のカラー液晶表示装置において、
前記３枚の偏光板をいずれも無着色の偏光板とすれば、
前記着色系によって得られる複数の色の他に、前記透過
制御系によって光を吸収することにより、従来のＥＣＢ
型液晶表示装置では得られなかった黒を表示することが
できる。

【００６０】また、前記３枚の偏光板のうちの１枚の偏
光板は着色偏光板としてもよく、その場合、一方の液晶
セルとそれをはさんで配置された２枚の偏光板とによっ
て構成される透過制御系と、この透過制御系の一方の偏
光板と他方の液晶セルと他の１枚の偏光板と前記他方の
液晶セルの一方の面とその面に隣接する偏光板との間に
介在させた位相差板とによって構成される着色系とを、
前記透過制御系を光の入射側に位置させて積層するとと
もに、この透過制御系の入射側の偏光板を着色偏光板と
すれば、前記着色系によって得られる複数の色の他に、
前記透過制御系を光を吸収する状態にすることにより、
前記着色偏光板の色に応じたもう１つの色を表示するこ
とができる。

【００６１】さらに、この発明のカラー液晶表示装置に
おいて、液晶セルと偏光板との積層体の裏面に反射板を
配置すれば、外光を利用して表示する反射型の表示装置
として使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるカラー液晶表示装置
の断面図。

【図２】上記カラー液晶表示装置の各液晶セルの両基板
の近傍における液晶分子配向方向と各偏光板の透過軸の
向きを示す図。

【符号の説明】

１０Ａ，１０Ｂ…液晶セル １１ａ…表側基板の近傍における液晶分子の配向方向 １２ａ…裏側基板の近傍における液晶分子の配向方向 ２１，２２，２３…偏光板 ２１ａ，２２ａ，２３ａ…透過軸 ２４…位相差板 ２４ａ…遅相軸 ２５…反射板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内面に電極が形成された一対の基板間に液
   晶分子がツイスト配向した液晶層を設けてなる２つの液
   晶セルと、３枚の偏光板と、１枚の位相差板とを備え、
   前記２つの液晶セルと前記３枚の偏光板とを交互に積層
   して配置するとともに、いずれかの液晶セルの一方の面
   とその面に隣接する偏光板との間に前記位相差板を介在
   させ、この位相差板とそれに隣接する前記偏光板との光
   学軸を互いに斜めにずらしたことを特徴とするカラー液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】前記３枚の偏光板はいずれも無着色の偏光
   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
   表示装置。
3. 【請求項３】前記３枚の偏光板のうちの１枚の偏光板を
   着色偏光板とした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。
4. 【請求項４】液晶セルと偏光板および位相差板の積層体
   の裏面に反射板を配置したことを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれか１つに記載のカラー液晶表示装置。