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目的

カラーフィルタを用いずに透過光を着色して光の透過率を高くし、表示の明るさを十分高くする。

構成

透明電極33,34を形成した基板31,32間に液晶38を封入しその分子38aをツイスト配向させた色制御用の液晶セル30と、一対の透明基板51,52間に液晶46を封入しその分子46aをツイスト配向させた着色用の液晶セル40と、1枚の偏光板51と、反射板52とを備え、前記偏光板51を色制御用液晶セル30の表面側に配置し、前記反射板52を色制御用液晶セル30の裏面側に配置するとともに、前記着色用液セル40を偏光板51と色制御用液晶セル30との間に配置し、かつ、前記偏光板51の透過軸を、着色用液晶セル40の偏光板対向基板51側における液晶分子配向方向に対して所定角度斜めにずらした。

概要

背景

液晶表示装置として、着色した表示が得られるカラー液晶表示装置がある。図4は従来のカラー液晶表示装置の断面図であり、この液晶表示装置は、カラーフィルタを備えた液晶セル10と、この液晶セル10をはさんで配置された一対の偏光板21,22とからなっている。

上記液晶セル10は、透明電極13,14を形成しその上に配向膜15,16を形成した上下一対の透明基板11,12を枠状のシール材18を介して接合し、この両基板11,12間の前記シール材18で囲まれた領域に液晶19を封入したもので、この液晶セル10の一方の基板、例えば図において下基板12には、透過光を着色するためのカラーフィルタ17が設けられている。

なお、上記カラーフィルタ17は基板12上に形成されており、この基板12側の透明電極14は前記カラーフィルタ17を覆う保護膜(図示せず)の上に形成されている。また、上記液晶セル10としては、一般に、液晶19の分子19aを両基板11,12間においてほぼ90°のツイスト角ツイスト配向させたTN(ツイテッド・ネマティック)型のものが用いられている。

また、上記一対の偏光板21,22は、その透過軸を互いにほぼ平行にして配置されており、これら偏光板21,22の透過軸は、液晶セル10の一方の基板側の液晶分子配向方向とほぼ平行な方向にある。

なお、液晶表示装置には、透過型のものと、裏面に反射板を配置した反射型のものとがあるが、カラーフィルタを備えたカラー液晶表示装置は一般に、図4に示したような透過型のものとされている。

上記カラー液晶表示装置は、その裏面側に光源(図示せず)を配置し、液晶セル10の両基板11,12の電極13,14間に電圧印加して表示駆動されるもので、光源からの光は、入射側(図4では下側)の偏光板22により直線偏光されて液晶セル10に入射する。

そして、液晶セル10に入射した直線偏光は、カラーフィルタ17と液晶層とを通って液晶セル10を出射するが、その場合、カラーフィルタ17の色に対応する波長帯域以外の波長光がカラーフィルタ17で吸収されるため、液晶セル10を出射する光がカラーフィルタ17の色に着色された光となる。

また、液晶セル10の電極13,14間に電圧を印加していない状態、つまり液晶分子19aがツイスト配向している状態では、液晶セル10を通る光が液晶19による偏光作用を受け、液晶層を通過し終ったときに液晶セル10に入射した直線偏光とほぼ直交する方向の直線偏光になるため、このときは液晶セル10を出射した直線偏光が出射側(図4では上側)の偏光板21で吸収され、表示が暗(黒)状態になる。

一方、液晶セル10の電極13,14間に電圧を印加すると、液晶分子19aが基板11,12面に対してほぼ垂直に立上り配向し、液晶19による偏光作用はほとんどなくなるため、液晶セル10に入射した直線偏光がそのまま液晶セル10を出射する。そして、このときは、液晶セル10を出射した直線偏光が出射側偏光板21を透過し、表示が、カラーフィルタ17により着色された色の明表示になる。

概要

カラーフィルタを用いずに透過光を着色して光の透過率を高くし、表示の明るさを十分高くする。

透明電極33,34を形成した基板31,32間に液晶38を封入しその分子38aをツイスト配向させた色制御用の液晶セル30と、一対の透明基板51,52間に液晶46を封入しその分子46aをツイスト配向させた着色用の液晶セル40と、1枚の偏光板51と、反射板52とを備え、前記偏光板51を色制御用液晶セル30の表面側に配置し、前記反射板52を色制御用液晶セル30の裏面側に配置するとともに、前記着色用液セル40を偏光板51と色制御用液晶セル30との間に配置し、かつ、前記偏光板51の透過軸を、着色用液晶セル40の偏光板対向基板51側における液晶分子配向方向に対して所定角度斜めにずらした。

目的

本発明は、カラーフィルタを用いずに透過光を着色して光の透過率を高くし、表示の明るさを十分高く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。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

この技術が所属する分野

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請求項1

透明電極を形成した一対の透明基板間に液晶封入しその分子を両基板間においてツイスト配列させた第1の液晶セルと、一対の透明基板間に液晶を封入しその分子を両基板間においてツイスト配列させた第2の液晶セルと、1枚の偏光板と、反射板とを備え、前記偏光板を前記第1の液晶セルの表面側に配置し、前記反射板を前記第1の液晶セルの裏面側に配置するとともに、前記偏光板と反射板のいずれかと前記液晶セルとの間に前記第2の液晶セルを配置し、かつ、前記偏光板の透過軸を、前記第2の液晶セルの偏光板対向基板側における液晶分子配向方向に対して所定角度斜めにずらしたことを特徴とするカラー液晶表示装置

請求項2

第2の液晶セルのΔn・dの値および液晶分子ツイスト角はそれぞれ第1の液晶セルのΔn・dおよび液晶分子ツイスト角とほぼ等しく、第2の液晶セルの液晶分子ツイスト方向は第1の液晶セルの液晶分子ツイスト方向と逆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。

請求項3

偏光板の透過軸と第2の液晶セルの偏光板対向基板側における液晶分子配向方向とのずれ角は45±5°であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のカラー液晶表示装置。

技術分野

0001

本発明はカラー液晶表示装置に関するものである。

背景技術

0002

液晶表示装置として、着色した表示が得られるカラー液晶表示装置がある。図4は従来のカラー液晶表示装置の断面図であり、この液晶表示装置は、カラーフィルタを備えた液晶セル10と、この液晶セル10をはさんで配置された一対の偏光板21,22とからなっている。

0003

上記液晶セル10は、透明電極13,14を形成しその上に配向膜15,16を形成した上下一対の透明基板11,12を枠状のシール材18を介して接合し、この両基板11,12間の前記シール材18で囲まれた領域に液晶19を封入したもので、この液晶セル10の一方の基板、例えば図において下基板12には、透過光を着色するためのカラーフィルタ17が設けられている。

0004

なお、上記カラーフィルタ17は基板12上に形成されており、この基板12側の透明電極14は前記カラーフィルタ17を覆う保護膜(図示せず)の上に形成されている。また、上記液晶セル10としては、一般に、液晶19の分子19aを両基板11,12間においてほぼ90°のツイスト角ツイスト配向させたTN(ツイテッド・ネマティック)型のものが用いられている。

0005

また、上記一対の偏光板21,22は、その透過軸を互いにほぼ平行にして配置されており、これら偏光板21,22の透過軸は、液晶セル10の一方の基板側の液晶分子配向方向とほぼ平行な方向にある。

0006

なお、液晶表示装置には、透過型のものと、裏面に反射板を配置した反射型のものとがあるが、カラーフィルタを備えたカラー液晶表示装置は一般に、図4に示したような透過型のものとされている。

0007

上記カラー液晶表示装置は、その裏面側に光源(図示せず)を配置し、液晶セル10の両基板11,12の電極13,14間に電圧印加して表示駆動されるもので、光源からの光は、入射側(図4では下側)の偏光板22により直線偏光されて液晶セル10に入射する。

0008

そして、液晶セル10に入射した直線偏光は、カラーフィルタ17と液晶層とを通って液晶セル10を出射するが、その場合、カラーフィルタ17の色に対応する波長帯域以外の波長光がカラーフィルタ17で吸収されるため、液晶セル10を出射する光がカラーフィルタ17の色に着色された光となる。

0009

また、液晶セル10の電極13,14間に電圧を印加していない状態、つまり液晶分子19aがツイスト配向している状態では、液晶セル10を通る光が液晶19による偏光作用を受け、液晶層を通過し終ったときに液晶セル10に入射した直線偏光とほぼ直交する方向の直線偏光になるため、このときは液晶セル10を出射した直線偏光が出射側(図4では上側)の偏光板21で吸収され、表示が暗(黒)状態になる。

0010

一方、液晶セル10の電極13,14間に電圧を印加すると、液晶分子19aが基板11,12面に対してほぼ垂直に立上り配向し、液晶19による偏光作用はほとんどなくなるため、液晶セル10に入射した直線偏光がそのまま液晶セル10を出射する。そして、このときは、液晶セル10を出射した直線偏光が出射側偏光板21を透過し、表示が、カラーフィルタ17により着色された色の明表示になる。

発明が解決しようとする課題

0011

しかしながら、上記従来のカラー液晶表示装置は、カラーフィルタ17を用いて透過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。

0012

これは、カラーフィルタ17での光の吸収によるものであり、カラーフィルタ17は、その色に対応する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17を通った着色光が、カラーフィルタ17に入射する前の前記波長帯域の光に比べて大幅に光量を減じた光になり、表示が暗くなってしまう。

0013

なお、図4に示したカラー液晶表示装置は透過型のものであるが、このカラー液晶表示装置の裏面に反射板を配置して反射型装置とすると、装置の表面側から入射し、裏面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17を2度通って二重に光量を減じるため、表示がかなり暗くなって、表示装置としてはほとんど使用できなくなる。

0014

本発明は、カラーフィルタを用いずに透過光を着色して光の透過率を高くし、表示の明るさを十分高く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。

課題を解決するための手段

0015

本発明のカラー液晶表示装置は、透明電極を形成した一対の透明基板間に液晶を封入しその分子を両基板間においてツイスト配列させた第1の液晶セルと、一対の透明基板間に液晶を封入しその分子を両基板間においてツイスト配列させた第2の液晶セルと、1枚の偏光板と、反射板とを備え、前記偏光板を前記第1の液晶セルの表面側に配置し、前記反射板を前記第1の液晶セルの裏面側に配置するとともに、前記偏光板と反射板のいずれかと前記液晶セルとの間に前記第2の液晶セルを配置し、かつ、前記偏光板の透過軸を、前記第2の液晶セルの偏光板対向基板側における液晶分子配向方向に対して所定角度斜めにずらしたことを特徴とするものである。

0016

本発明の一実施態様としては、上記第2の液晶セルのΔn・dの値および液晶分子ツイスト角をそれぞれ上記第1の液晶セルのΔn・dおよび液晶分子ツイスト角とほぼ等しく、第2の液晶セルの液晶分子ツイスト方向を第1の液晶セルの液晶分子ツイスト方向と逆にする例がある。また、本発明において、上記偏光板の透過軸と第2の液晶セルの偏光板対向基板側における液晶分子配向方向とのずれ角は45±5°であるのが望ましい。

0017

このカラー液晶表示装置は、その表面側から入射する光を裏面側の反射板で反射させて表示する反射型のものであり、表面側からの入射光は、偏光板と第1および第2の液晶セルとを通って反射板で反射され、再び第2および第1の液晶セルと偏光板とを通って出射する。

0018

このカラー液晶表示装置においては、偏光板を通って入射した直線偏光が、液晶分子をツイスト配向させている第1および第2の液晶セルを通る過程でこれら液晶セルの偏光作用により偏光状態を変えられるとともに、反射板で反射されて再び第2および第1の液晶セルを通る過程でさらに偏光状態を変えられて前記偏光板に入射する。

0019

また、第1の液晶セルの電極間に電圧を印加すると、液晶分子の配向状態の変化によりこの第1の液晶セルでの偏光作用が変化するため、第2の液晶セルと第1の液晶セルとによる偏光作用を受けた光が、第1の液晶セルに電圧を印加していないときの状態(液晶分子がツイスト配向している状態)とは異なる偏光状態の光となって偏光板に入射し、さらに液晶分子がほぼ垂直に立上がり配向すると、第1の液晶セルによる偏光作用がほとんど無くなり、偏光板を通って入射した直線偏光が第2の液晶セルによる偏光作用だけを受けて偏光板に入射する。

0020

したがって、偏光板を通って入射し、第1の液晶セルと第2の液晶セルとを2度ずつ通って再び前記偏光板に入射する光の偏光状態は、第1の液晶セルの液晶分子配向状態により変化し、ある状態では偏光板に入射する光がほぼ直線偏光となり、他の状態では非直線偏光となる。

0021

なお、上記一実施態様のように、第2の液晶セルのΔn・dの値および液晶分子ツイスト角をそれぞれ第1の液晶セルのΔn・dおよび液晶分子ツイスト角とほぼ等しくし、第2の液晶セルの液晶分子ツイスト方向を第1の液晶セルの液晶分子ツイスト方向と逆にした場合は、第1の液晶セルの電極間に電圧を印加していないときに、第2の液晶セルによる偏光作用と第1の液晶セルによる偏光作用とが互いに逆になり、第2の液晶セルと第1の液晶セルとの一方の偏光作用によって偏光状態が変化した光が、他方の偏光作用によって再び直線偏光に戻されて、この直線偏光が偏光板に入射する。

0022

また、電圧の印加により第1の液晶セルの液晶分子の配向状態が変化すると、前記偏光板に入射する光が非直線偏光になり、液晶分子が垂直に配向すると、第1の液晶セルによる偏光作用が無くなって、偏光板に入射する光が、第2の液晶セルによる偏光作用のみによって偏光された非直線偏光になる。

0023

そして、偏光板に入射する光が入射時と同じ直線偏光であれば、その全ての波長光が偏光板を透過するため、このときは出射光無着色光となり、また偏光板に入射する光が非直線偏光であるときは、その光のうち偏光板を透過する偏光成分の波長光だけが偏光板を通って出射して、出射光が着色光になる。

0024

したがって、本発明のカラー液晶表示装置によれば、従来の液晶表示装置のようにカラーフィルタを用いずに透過光を着色することができ、したがって着色光の光量は、表示装置に入射する光のうちの前記着色光となる波長帯域の光の量とほとんど変わらないから、光の透過率を高くして、表示の明るさを十分高くすることができる。

0025

以下、本発明の一実施例を図1図3を参照して説明する。図1はカラー液晶表示装置の断面図である。このカラー液晶表示装置は、第1の液晶セル30と、第2の液晶セル40と、1枚の偏光板51と、1枚の反射板52とからなっており、前記偏光板51は第1の液晶セル30の表面(図において上面)側に配置され、前記反射板52は第1の液晶セル30の裏面(図において下面)側に配置され、また第2の液晶セル40は第1の液晶セル30と偏光板51との間に配置されている。

0026

上記第2の液晶セル40は表示の着色に用いられるものであり、また第1の液晶セル30は表示色の制御に用いられるものであり、この実施例では、両液晶セル30,40としてTN型のものを用いている。

0027

以下、上記第2の液晶セル40を着色用セルといい、第2の液晶セルを色制御セルという。上記色制御セル30は、透明電極33,34を形成しその上に配向膜35,36を形成した上下一対の透明基板31,32を枠状のシール材37を介して接合し、この両基板31,32間の前記シール材37で囲まれた領域に液晶38を封入したもので、この液晶38の分子38aは、両基板31,32間においてほぼ90°のツイスト角でツイスト配向されている。

0028

一方、上記着色用セル40は、透明電極は設けず配向膜43,44のみを形成した上下一対の透明基板41,42を枠状のシール材45を介して接合し、この両基板41,42間の前記シール材45で囲まれた領域に液晶46を封入したもので、この液晶46の分子46aも、両基板41,42間においてツイスト配列されている。

0029

そして、この実施例では、上記着色用セル40として、そのΔn・d(液晶46の屈折率方性Δnと液晶層厚dとの積)の値が色制御セル30のΔn・d(液晶38の屈折率異方性Δnと液晶層厚dとの積)とほぼ等しく、また液晶分子46aのツイスト角が色制御セル30の液晶分子ツイスト角(ほぼ90°)とほぼ等しいとともに、液晶分子46のツイスト方向が色制御セル30の液晶分子ツイスト方向と逆のものを用いている。なお、この実施例では、消色用セル30と着色用セル40の液晶38,46に同じ液晶材料を用い、両セル30,40の液晶層厚dをほぼ等しくしている。

0030

また、上記偏光板51は、その透過軸を上記着色用セル40の偏光板対向基板(上基板)41側における液晶分子配向方向に対して所定角度斜めにずらした状態で配置されている。

0031

すなわち、図2は、上記カラー液晶表示装置における色制御セル30の液晶分子配向方向と、着色用セル40の液晶分子配向方向と、偏光板51の透過軸とを示す平面図であり、図において、31aは色制御セル30の上基板31側の液晶分子配向方向、32aは色制御セル30の下基板32側の液晶分子配向方向を示している。また、41aは着色用セル40の上基板41側における液晶分子配向方向、42aは着色用セル40の下基板42側における液晶分子配向方向を示している。

0032

この図2のように、色制御セル30の両基板31,32側の液晶分子配向方向31a,32aは、互いにほぼ90°ずれており、この色制御セル30の液晶38の分子38aは、そのツイスト方向を図に矢印T1 で示したように、下基板32側から上基板31側に向かって図上左回りにほぼ90°のツイスト角でツイスト配向している。

0033

また、着色用セル40の上基板41側における液晶分子配向方向41aは、上記色制御セル30の上基板31側の液晶分子配向方向31aと平行でかつ逆方向であり、下基板42側における液晶分子配向方向42aは、色制御セル30の下基板32側の液晶分子配向方向32aと平行でかつ同方向である。そして、この着色用セル40の分子は、そのツイスト方向を図に矢印T2 で示したように、着色用セル40の下基板41側から上基板42側に向かって、色制御セル30の液晶分子ツイスト方向T1 とは逆方向(図上右回り)に、ほぼ90°のツイスト角でツイスト配列している。

0034

一方、図2において、51aは偏光板51の透過軸であり、この透過軸51aは、着色用セル40の上基板41側における液晶分子配向方向41aに対して所定角度斜めにずれている。なお、この実施例では、偏光板51の透過軸51aと着色用セル40の上基板41側における液晶分子配向方向41aとのずれ角ψを45°としている。

0035

上記カラー液晶表示装置は、その表面(上面)側から入射する光(自然光または照明光源からの光)を裏面側の反射板52で反射させて表示する反射型のものであり、表面側からの入射光は、偏光板51と着色用セル40と色制御セル30を通って反射板52で反射され、再び前記色制御セル30と着色用セル40と偏光板51を通って出射する。

0036

このカラー液晶表示装置においては、偏光板51を通って入射した直線偏光が、着色用セル40と、液晶分子がツイスト配向している色制御セル30とを通る過程でこれらの偏光作用により偏光状態を変えられるとともに、反射板52で反射されて再び色制御セル30および着色用セル40を通る過程でさらに偏光状態を変えられて前記偏光板51に入射する。

0037

すなわち、外部からの光(自然光または照明光源からの光)は、偏光板51により直線偏光されて着色用セル40に入射するが、前記偏光板51の透過軸51aと、着色用セル40の偏光板対向基板(上基板)41側における液晶分子配向方向41aとは所定角度(この実施例では45°)斜めにずれているため、着色用セル40に入射した直線偏光は、この着色用セル40を通る過程でその偏光作用により楕円偏光となる。

0038

なお、この着色用セル40は、液晶46に電圧を印加するための電極を有しない液晶セルであり、この着色用セル40の偏光特性は常に一定(ただし、温度による特性変化はある)である。

0039

そして、色制御セル30の液晶分子38aがツイスト配向している状態では、上記着色用セル40を通った光が色制御セル30を通る過程で色制御セル30の偏光作用により偏光状態を変えられ、反射板52で反射された光は、再び色制御セル30に入射してこの色制御セル30により偏光され、さらに着色用セル40により偏光されて偏光板51に入射する。

0040

一方、上記色制御セル30の電極33,34間に電圧を印加すると、この色制御セル30の液晶分子38aの配向状態がツイスト配向状態から基板31,32面に対して立上るように変化し、それにともなって色制御セル30のΔn・dの値が見掛け上小さくなり、色制御セル30での偏光作用が小さくなる。

0041

すなわち、色制御セル30の偏光作用は、色制御セル30のΔn・dによって決まるが、液晶38の屈折率異方性Δnは、見掛け上、電圧の印加により液晶分子38aが立上り配向するのにともなって小さくなるため、色制御セル30への印加電圧を高くするのにともなってΔn・dの値が小さくなり、色制御セル30による偏光作用が小さくなる。

0042

また、上記Δnの値は、液晶分子38aが垂直に立上り配向したときに見掛け上“0”となるため、色制御セル30の見掛け上のΔn・dは最終的に“0”となる。

0043

このため、色制御セル30の電極33,34間に電圧を印加したときは、色制御セル30での偏光作用の変化により、着色用セル40と色制御セル30とによる偏光作用を受けた光が、電圧無印加状態(液晶分子38aがツイスト配向している状態)とは異なる偏光状態の光となって偏光板51に入射し、さらに液晶分子38aがほぼ垂直に立上がり配向すると、色制御セル30による偏光作用がほとんど無くなって、偏光板51を通って入射した直線偏光が着色用セル40による偏光作用だけを受けて偏光板51に入射する。

0044

したがって、偏光板51を通って入射し、着色用セル40と色制御セル30とを2度ずつ通って再び前記偏光板51に入射する光の偏光状態は、色制御セル30の液晶分子配向状態により変化し、ある状態では偏光板51に入射する光が入射時と同じ直線偏光となり、他の状態では非直線偏光となる。

0045

すなわち、この実施例では、着色用セル40のΔn・dの値および液晶分子ツイスト角をそれぞれ色制御セル30のΔn・dおよび液晶分子ツイスト角とほぼ等しくし、液晶分子46aのツイスト方向T2 を色制御セル30の液晶分子ツイスト方向T1 と逆にしているため、色制御セル30に電圧を印加していない状態では、着色用セル40による偏光作用と色制御セル30による偏光作用とが互いに逆になり、着色用セル40を通った光(楕円偏光)が色制御セル30の偏光作用によって再び直線偏光に戻される。

0046

また、この直線偏光に戻された光は、反射板52で反射され、色制御セル30による偏光作用と着色用セル40による偏光作用とを受けて偏光板51に入射するが、このときも、色制御セル30を通った光(楕円偏光)が着色用セル30の偏光作用によって直線偏光に戻される。

0047

このため、色制御セル30に電圧を印加していない状態では、着色用セル40と色制御セル30とを通って偏光板51に入射する光が、外部から前記偏光板51を通って入射した直線偏光とほぼ同じ直線偏光になり、色制御セル30に電圧を印加すると、着色用セル40と色制御セル30とを通って偏光板51に入射する光が非直線偏光になる。

0048

そして、偏光板51に入射する光が入射時と同じ直線偏光であれば、その全ての波長光が偏光板51を透過するため、このときは出射光が無着色光となり、また偏光板51に入射する光が非直線偏光であるときは、その光のうち偏光板51を透過する偏光成分の波長光だけが偏光板51を通って出射して、出射光が着色光になる。

0049

したがって、上記カラー液晶表示装置によれば、従来のカラー液晶表示装置のようにカラーフィルタを用いずに透過光を着色することができ、したがって着色光の光量は、表示装置に入射する光のうちの前着色光となる波長帯域の光の量とほとんど変わらないから、光の透過率を高くして、表示の明るさを十分高くすることができる。

0050

すなわち、従来のカラー液晶表示装置では、表示装置に入射する光のうちの着色光となる波長帯域の光量に比べて、カラーフィルタを通った着色光の光量がかなり減少するが、上記カラー液晶表示装置では、このような光量の減少はほとんど生じない。このため、上記実施例のカラー液晶表示装置は、反射型のものであっても、その表示の明るさは十分である。

0051

上記カラー液晶表示装置における表示の明るさについて説明すると、この表示装置を出射する光の強度Iは、色制御セル30と表示用セル40の液晶分子ツイスト角をそれぞれ90°とすると、次の (1)式で表わされる。

0052

0053

この (1)式で求められる光強度Iの値は、白表示のとき、すなわち出射光が無着色光となるときで、表示装置に入射する全ての波長光(可視光)の強度のほぼ1/2であり、したがって十分明るい表示が得られる。

0054

また、従来のカラー液晶表示装置では、その表示色がカラーフィルタの色によって決まってしまうが、上記実施例のカラー液晶表示装置は、色制御セル30への印加電圧を制御することによって表示色を変化させることができる。

0055

図3は上記カラー液晶表示装置のCIE色度図であり、ここでは、着色用セル40のΔn・d(上記 (1)式におけるΔn1 d1 )と色制御セル30のΔn・d(上記 (1)式におけるΔn2 d2 )の値をそれぞれ900nmとしたときの色度を示している。

0056

この色度図のように、上記カラー液晶表示装置の表示色は、色制御セル30に印加する電圧を高くしていくのにともなって、電圧0状態、つまり液晶分子38aがツイスト配向している状態での初期表示色から、電圧最大状態、つまり液晶分子38aが垂直に立上り配向した状態での最終表示色まで変化するが、その途中で、表示の光強度Iが高くかつ色純度も高い表示色になる。

0057

なお、上記カラー液晶表示装置では、色制御セル30に電圧を印加していない電圧0状態において出射光が無着色光となるため、初期表示色、つまり色制御セル30の液晶分子38aがツイスト配向状態にあるときの表示色は“白”である。

0058

また、着色用セル40のΔn・dが900nm、偏光板51の透過軸51aと着色用セル40の偏光板対向基板41側における液晶分子配向方向41aとのずれ角ψが45°であるため、色制御セル30に液晶分子38aが垂直に立上り配向する電圧を印加したときの最終表示色、つまり、色制御セル30による偏光作用が無くなって、透過光が着色用セル40による偏光作用だけを受けるときの表示色は“緑”であり、色制御セル30への印加電圧を高くしていくのにともなう表示色の変化は、白(初期表示色)→黄→青→黄→青→緑(最終表示色)である。

0059

したがって、上記カラー液晶表示装置は、色制御セル30への印加電圧を制御することによって、その表示色を上記各色に任意に変えることができる。なお、上記実施例では、色制御セル30と着色用セル40に、液晶分子ツイスト角がほぼ90°のTN型液晶セルを用いたが、この色制御セル30と着色用セル40は、液晶分子を180〜270°のツイスト角でツイスト配向させたST1 N(スーパー・ツイステッド・ネマティック)型のものでもよい。

0060

また、上記実施例では、着色用セル40のΔn・dの値と液晶分子ツイスト角をそれぞれ色制御セル30のΔn・dおよび液晶分子ツイスト角とほぼ等しくし、液晶分子ツイスト方向T2 を色制御セル30の液晶分子ツイスト方向T1 と逆にしたが、着色用セル40と色制御セル30のΔn・dの値および液晶分子ツイスト角は互いに異ならせてもよく、その場合は、着色用セル40の液晶分子ツイスト方向T2 と色制御セル30の液晶分子ツイスト方向T1 とを同じ方向にしてもよい。

0061

この場合も、偏光板51を通って入射し、着色用セル40と色制御セル30とを2度ずつ通って再び前記偏光板51に入射する光の偏光状態は、色制御セル30の液晶分子配向状態により変化し、ある状態では偏光板51に入射する光が直線偏光となり、他の状態では非直線偏光となるから、上記実施例と同様なカラー表示を得ることができる。

0062

また、上記実施例では、偏光板51の透過軸51aと着色用セル40の偏光板対向基板41側における液晶分子配向方向41aとのずれ角ψを45°としたが、このずれ角ψは任意に選べばよい。ただし、着色用セル40による着色効果を十分に得るには、前記ずれ角ψを45±5°とするのが望ましい。

0063

また上記実施例では、着色用セル40を色制御セル30と偏光板51との間に配置したが、この着色用セル40は、色制御セル30と反射板52との間に配置してもよい。

発明の効果

0064

本発明のカラー液晶表示装置は、透明電極を形成した一対の透明基板間に液晶を封入しその分子を両基板間においてツイスト配向させた色制御用の液晶セルと、一対の透明基板間に液晶を封入しその分子を両基板間においてツイスト配向させた着色用の液晶セルと、1枚の偏光板と、反射板とを備え、前記偏光板を色制御用液晶セルの表面側に配置し、前記反射板を色制御用液晶セルの裏面側に配置するとともに、前記偏光板と反射板のいずれかと前記色制御用液晶セルとの間に着色用液晶セルを配置し、かつ、前記偏光板の透過軸を、前記着色用液晶セルの偏光板対向基板側における液晶分子配向方向に対して所定角度斜めにずらしたものであるから、カラーフィルタを用いずに透過光を着色して光の透過率を高くし、表示の明るさを十分高くすることができる。

図面の簡単な説明

0065

図1本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本発明の一実施例による色制御セルの液晶分子配向方向と着色用セルの液晶分子配向方向と一対の偏光板の透過軸とを示す平面図。
図3本発明の一実施例によるカラー液晶表示装置のCIE色度図。
図4従来のカラー液晶表示装置の断面図。

--

0066

30…第1の液晶セル(色制御用)
31,32…透明基板
31a,32a…液晶分子配向方向
33,34…透明電極
35,36…配向膜
38…液晶
38a…液晶分子
40…第2の液晶セル(着色用)
41,42…透明基板
41a,42a…液晶分子配向方向
51…偏光板
51a…透過軸
52…反射板

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