JPH07294908A - カラー液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示色の制御が容易な複屈折制御型の液晶表
示素子を提供することである。 【構成】 液晶表示セル１６内の液晶１１のツイスト角
を９０°とし、上偏光板１４の透過軸１４ａを下配向膜
８の配向処理方向８ａと１３０°で交差させ、下偏光板
１３の透過軸１３ａを下配向膜８の配向処理方向８ａと
１５０°で交差させる。このような構成において、液晶
１１印加する電圧を上昇すると、表示色は、赤→緑→青
→黒→白と変化し、印加電圧に応じて色相を変化させる
動作範囲と無彩色で輝度のみを変化させる動作範囲を分
離できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、液晶の複屈折を制御
してカラー画像を表示するカラー液晶表示素子に関し、
特に、フルカラー画像を表示でき、しかも、表示色の制
御が容易なカラー液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶に電圧（電界）を印加して液晶分子
の配列を変形させ、その際に生ずる複屈折の変化を利用
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
制御方式の液晶表示素子では、印加するそれぞれの電圧
に応じて、色相と輝度とが相まった１つの表示色を表示
するものであり、色相と輝度を独立させて制御すること
ができなかった。このため、複屈折制御方式のカラー液
晶表示素子は複数色の着色表示は可能であるが、その着
色の明度を制御する階調表示が困難であり、フルカラー
表示ができなかった。また、従来の複屈折制御方式の液
晶表示素子は、色純度の高い赤、緑、青、白、黒を表示
できず、美しいフルカラー画像を表示することが困難で
あった。

【０００４】この発明は上記実状に鑑みてなされたもの
で、表示色の制御が容易な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、純度の高い色
を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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のカラー液晶表示素子は、それぞれの内面
に電極が形成され、対向して配置された一対の基板と、
前記一対の基板の内面に形成された配向膜と、前記配向
膜間に封止された液晶と、より形成される液晶セルと、
前記液晶セルを挟んで配置された偏光板と、より構成さ
れ、対向する電極間に印加する電圧を制御することによ
り液晶の複屈折を制御してカラー画像を表示する液晶表
示素子において、印加電圧に応じて表示色の色相が変化
する第１の動作範囲と、印加電圧に応じて無彩色で輝度
が変化し前記第１の動作範囲と異なる第２の動作範囲と
を備えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】この発明の液晶表示素子は印加電圧に応じて表
示色の色相が変化する第１の動作範囲と、印加電圧に応
じて無彩色で輝度が変化し前記第１の動作範囲と異なる
第２の動作範囲を備える。従って、例えば、液晶に印加
する電圧の範囲を０乃至７Ｖとしたときに、０乃至３．
５Ｖの範囲で電圧を変化させると、表示色が赤、緑、青
と連続的に変化し、一方、３．５Ｖ乃至７Ｖの範囲で電
圧を変化させると、白黒表示で、輝度のみが連続して変
化する。従って、表示画像の色の制御が容易になる。さ
らに、色相を変化させる電圧領域と輝度のみを変化させ
る電圧領域が液晶に印加される電圧の範囲のほぼ全域を
占めているので、印加電圧の電圧範囲が無駄になること
がない。

【０００７】

【実施例】まず、この発明の実施例にかかる液晶表示素
子を図面を参照して説明する。 （第１実施例）まず、第１実施例にかかる液晶表示素子
の構成を図１〜図４を参照して説明する。図１はこの実
施例の液晶表示素子の断面図、図２は画素電極と薄膜ト
ランジスタを形成した基板の平面図、図３（Ａ）〜
（Ｃ）は配向処理方向と偏光板の光学軸の関係を示すた
めの平面図、図４（Ａ）〜（Ｃ）は配向処理方向と偏光
板の光学軸の関係を示すための斜視図である。

【０００８】この液晶表示素子は、アクティブマトリク
ス方式のものであり、一対の透明基板（例えば、ガラス
基板）１、２のうち、図１において下側の第１の基板
（以下、下基板）１には透明な画素電極３と画素電極３
に接続された薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ）４とが
マトリクス状に配列形成されている。

【０００９】下基板１には、図２に示すように、画素電
極３の行間にゲートライン（走査ライン）５が配線さ
れ、画素電極３の列間にデータライン（色信号ライン）
６が配線されている。各ＴＦＴ４のゲート電極は対応す
るゲートライン５に接続され、ドレイン電極は対応する
データライン６に接続されている。ゲートライン５は端
子部５ａを除いてＴＦＴ４のゲート絶縁膜（透明膜）で
覆われており、データライン６はゲート絶縁膜の上に形
成されている。画素電極３はゲート絶縁膜の上に形成さ
れており、その一端部においてＴＦＴ４のソース電極に
接続されている。ゲートライン５は行ドライバ（ゲート
ドライバ）２１に接続され、データライン６は列ドライ
バ（データドライバ）２２に接続されている。

【００１０】図１において、上側の第２の基板（以下、
上基板）２には、下基板１の各画素電極３と対向する透
明な対向電極７が形成されている。対向電極７は表示領
域全体にわたる面積の１枚の電極から構成され、一定の
基準電圧が印加されている。下基板１の電極形成面に
は、第１の配向膜（以下、下配向膜）８が設けられてい
る。また、上基板２の電極形成面には、第２の配向膜
（以下、上配向膜）９が設けられている。上下配向膜
９、８は、例えば、ポリイミド等の有機高分子化合物か
らなり、その対向面にはラビングによる配向処理が施さ
れている。

【００１１】下基板１と上基板２は、その外周縁部にお
いて枠状のシール材１０を介して接着されている。下基
板１、上基板２、シール材１０で囲まれた領域には液晶
１１が封入されている。下基板１と上基板２の間隔（よ
り正確には、配向膜８、９の間隔＝液晶層厚ｄ）は、液
晶封入領域内に点在状態で配置されているギャップ材１
２により一定値に保持される。第１の偏光板（以下、下
偏光板）１３が下基板１の下に配置され、第２の偏光板
（以下、上偏光板）１４が上基板２の上に配置されてい
る。偏光板１３、１４の光学軸は配向膜８の配向処理方
向を基準として設定される。下偏光板１３の下には、反
射板１５が配置されている。なお、図１において、符号
１６は液晶セルを示す。

【００１２】液晶１１は、例えば、ツイスト配向用のカ
イラル液晶が添加されたネマティック液晶などから構成
される。液晶１１の光学異方性Δｎと層厚ｄの積Δｎ・
ｄが大きすぎると、視野角が狭くなると共に応答速度が
遅くなる。さらに、印加電圧の微妙な変化により表示色
が急激に変化し好ましくない。また、Δｎ・ｄが小さす
ぎると、フルカラー表示が困難となる。このため、この
実施例においては、液晶１１の光学異方性Δｎを０．１
９〜０．２５、液晶層厚ｄを４〜５μｍ、その積である
Δｎ・ｄを０．７μｍ以上１．１μｍ未満、望ましく
は、０．８５〜１．０５μｍ、さらに望ましくは、０．
９５〜１．０３μｍ、に設定する。

【００１３】図３（Ｂ）、図４（Ｂ）に示すように、上
配向膜９の配向処理方向９ａは、下配向膜８の配向処理
方向８ａに対し反時計方向に９０°で交差している。こ
れにより液晶分子は、下基板１側から上基板２に向かっ
て９０°ツイストした配向状態となる。

【００１４】また、図３（Ａ）、図４（Ａ）に示すよう
に、上偏光板１４の透過軸１４ａは、下配向膜８の配向
処理方向８ａに対し１３０°で交差している。さらに、
図３（Ｃ）、図４（Ｃ）に示すように、下偏光板１３の
透過軸１３ａは、下配向膜８の配向処理方向８ａに対し
１５０°で交差している。従って、下偏光板１３の透過
軸１３ａと上偏光板１４の透過軸１４ａはほぼ２０°で
交差している。

【００１５】このような構成の液晶表示素子によれば、
画素電極３と対向電極７間に印加する電圧を制御するこ
とにより、液晶分子の配向状態が変化する。液晶分子の
配向状態の変化に伴って液晶層の複屈折効果が変化し、
各波長毎のリタデーションに応じて各波長光は、波長毎
に異なった偏光状態となる。このため、印加電圧の変化
に応じて、上偏光板１４から出射する光のピーク波長が
変化し、表示色が変化する。即ち、印加電圧を制御して
表示色（色相）を制御することができる。

【００１６】液晶のリタデーションの変化は、Δｎ・ｄ
の大きさに依存する。従って、Δｎ・ｄが大き過ぎると
印加電圧の変化に対し表示色が急激に変化し、Δｎ・ｄ
が小さ過ぎると印加電圧を変化させても表示色がほとん
ど変化しない。本実施例では、Δｎ・ｄが０．７μｍ以
上１．１μｍ未満の液晶１１及び図３、図４に示す光学
配置を採用することにより，印加する電圧の変化に応じ
て色彩が変化する第１の動作範囲と印加電圧の変化に応
じて輝度（明度）が変化する第２の動作範囲を持つよう
になり、色彩の選択と明度の選択とを分離して制御でき
る。従って、表示色の制御が容易になり、また、第１の
動作範囲では、赤、緑、青の三原色が順次表示可能とな
り、第２の動作範囲では、黒、白が表示可能となり、い
わゆるフルカラーの表示が可能となる。また、コントラ
ストが高く、色純度も優れたものとなる。また、液晶分
子のツイスト角が約９０°と小さいので、応答速度が速
く、動画等を表示可能である。液晶１１を９０°程度ツ
イストさせることはほぼ全ての液晶材料で可能であり、
液晶材料及び配向膜の材質の選択の幅が広くなる。ま
た、Δｎ・ｄが０．７μｍ以上１．１μｍ未満と比較的
小さいので、視野角が広く、製造プロセスのばらつきに
よる液晶層の厚さｄの微妙な変動、電源電圧の変動等に
よる表示色の変動が起こりにく、所望のカラー画像を安
定的に表示できる。

【００１７】以下、第１実施例に基づく液晶表示素子の
具体例及び比較例を説明する。 具体例１ 具体例１では、液晶１１としてメルク社の商品名ＢＤＨ
−ＴＬ２０５（以下、液晶１）を使用した。この液晶の
Ｎ−Ｉ点は８７℃、Δｎは０．２１８，粘度は４５ｃ
ｐ、ピッチＰは６９μｍであった。また、液晶層厚ｄを
４．６３μｍに設定し、Δｎ・ｄを１．０１μｍとし
た。また、偏光板１３、１４の単体透過率を４４％、偏
光度を９９．５％とし、反射板１５として下偏光板１３
の下面にアルミニウムを蒸着したものを使用した。さら
に、上述のように、上偏光板１４の透過軸１４ａと下配
向膜８の配向処理方向８ａとの交差角度を１３０°、上
配向膜９の配向処理方向９ａと下配向膜８の配向処理方
向８ａとの交差角度を９０°（液晶１１のツイスト角が
９０°）、下偏光板１３の透過軸１３ａと下配向膜８の
配向処理方向８ａとの交差角度を１５０°にそれぞれ設
定した。

【００１８】この場合の印加電圧と反射率及び表示色の
関係を図５に、そのＣＩＥ（ｘ，ｙ）色度図を図６に示
す。図５及び図６に示すように、表示色は印加電圧の上
昇に伴って、赤→緑→青→黒→白と変化し、フルカラー
での表示が可能であった。また、印加電圧が低い領域
（印加電圧＜２．４Ｖ）では色相が変化し、印加電圧が
高い領域（２．４Ｖ＜印加電圧＜７）では、無彩色で輝
度のみが変化し、色相を変化させる電圧領域と無彩色で
輝度のみを変化させる電圧領域を明確に分離でき、表示
色の制御が非常に容易となった。無彩色で輝度のみを変
化させる電圧領域では、印加電圧の上昇又は低下に応じ
て輝度が単調に増加又は低下し、表示階調の制御が非常
に容易となった。また、表示色の色純度も優れたもので
あった。

【００１９】具体例２ 具体例２では、液晶１１としてメルク社の商品名ＢＤＨ
−ＴＬ２１５（以下、液晶２）を使用した。この液晶の
Ｎ−Ｉ点は８３℃、Δｎは０．２０４，粘度は４４ｃ
ｐ、ピッチＰは７３μｍであった。また、液晶層厚ｄを
４．６３μｍに設定し、Δｎ・ｄを０．９４５μｍとし
た。その他の構成は具体例１と同一とした。この場合
も、印加電圧の上昇に伴って、表示色は、赤→緑→青→
黒→白と変化し、フルカラーの表示が可能であった。ま
た、色相が変化する電圧範囲と、無彩色で輝度のみが変
化する電圧範囲が明確に分離でき、表示色の制御が非常
に容易となった。無彩色で輝度のみを変化させる電圧領
域では、印加電圧の上昇又は低下に応じて輝度が単調に
増加又は低下し、表示階調の制御が非常に容易となっ
た。また、表示色の色純度も優れたものであった。

【００２０】（第２実施例）次に、この発明の第２実施
例を説明する。この実施例の液晶表示素子の基本構成
は、図１、図２に示す第１実施例の液晶表示素子の構成
と同一である。但し、上偏光板１４の透過軸１４ａが下
配向膜８の配向処理方向８ａと４０°で交差し、下偏光
板１３の透過軸１３ａが下配向膜８の配向処理方向８ａ
と１５５°で交差するように、上下偏光板１４、１３を
配置する点が第１実施例と異なる。

【００２１】第２実施例に基づく液晶表示素子の具体例
における印加電圧と反射率及び表示色の関係の一例を図
７に、その色度図を図８に示す。これらのグラフは、液
晶１１として上述の液晶２を使用し、液晶層厚ｄを４．
６３μｍ、偏光板１３、１４の単体透過率を４４％、偏
光度を９９．５％とし、反射板１５として下偏光板１３
の下面にアルミニウムを蒸着したものを使用した時に得
られたものである。

【００２２】図７と図８から明らかなように、印加電圧
の上昇に伴って、表示色は、緑→青→赤→白→黒と変化
し、フルカラーの表示が可能であった。また、色相が変
化する電圧範囲（０〜２．８Ｖ）と、無彩色で輝度のみ
が変化する電圧範囲（０〜７Ｖ）を明確に分離でき、無
彩色時の輝度は電圧の変化に応じて単調に増加又は減少
した。

【００２３】（第３実施例）次に、この発明の第３実施
例を説明する。第３実施例の液晶表示素子の構成は、図
９に示すように、上基板２と上偏光板１４の間に位相差
板３１が配置されている点以外は、第１実施例の液晶表
示素子の構成と同一である。位相差板３１は、厚み方向
にも位相差を有する２軸位相差板から構成され、例え
ば、Ｎｚ係数値（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）が０．
２〜０．８程度のものである。但し、ｎｘは位相差板の
平面上で屈折率が最大となる方向の屈折率、ｎｙは前記
位相差板の平面上で前記ｎｘの方向と直交する方向の屈
折率、ｎｚはｎｘの方向及びｎｙの方向とそれぞれ直交
する方向の屈折率を表す。

【００２４】図１０（Ａ）、図１１（Ａ）に示すよう
に、上偏光板１４の透過軸１４ａは、下配向膜８の配向
処理方向８ａと１７０°で交差している。図１０
（Ｄ）、図１１（Ｄ）に示すように、下偏光板１３の透
過軸１３ａは、下配向膜８の配向処理方向８ａと１５０
°で交差している。即ち、下偏光板１３の透過軸１３ａ
と上偏光板１４の透過軸１４ａはほぼ２０°で交差して
いる。位相差板３１は、平面上で最も屈折率が大きくな
る方向（延伸軸）３１ａが下配向膜８の配向処理方向８
ａと１５０°で交差するように配置される。

【００２５】このような構成の液晶表示素子によれば、
画素電極３と対向電極７間に印加する電圧を制御するこ
とにより、液晶分子の配向状態が変化し、表示色は印加
電圧の上昇に伴って、赤→緑→青→黒→白と変化する。
従って、フルカラーの表示が可能となり、また、色相を
変化させる電圧範囲と、無彩色で輝度を変化させる電圧
範囲を分けることができる。

【００２６】第３実施例に基づく液晶表示素子の具体例
における印加電圧と反射率及び表示色の関係の一例を図
１２に、その色度図を図１３に示す。これらのグラフは
液晶１１として上述の液晶２を使用し、液晶層厚ｄを
４．６３μｍ、偏光板１３、１４の単体透過率を４７
％、偏光度を９５％とし、反射板１５として下偏光板１
３の下面にアルミニウムを蒸着したものを使用し、位相
差板３１としてΔｎ・ｄが３７０ｎｍでＮｚ値が０．３
のものを使用した時に得られたものである。

【００２７】図１２及び図１３に示すように、表示色は
印加電圧の上昇に伴って、赤→緑→青→黒→白と変化
し、色相が変化する電圧範囲と、無彩色で輝度が変化す
る電圧範囲を分離できた。従って、表示色の制御が容易
となった。無彩色で輝度のみを変化させる電圧領域で
は、印加電圧の上昇又は低下に応じて輝度が単調に増加
又は低下し、表示階調の制御が非常に容易となった。ま
た、表示色の色純度も優れたものであった。

【００２８】（第４実施例）次に、この発明の第４実施
例を説明する。第４実施例の液晶表示素子の基本構成
は、図９に示す第３実施例の構成と同一である。但し、
上偏光板１４の透過軸１４ａが下配向膜８の配向処理方
向８ａと１４０°で交差し、下偏光板１３の透過軸１３
ａが下配向膜８の配向処理方向８ａと１５５°で交差
し、位相差板３１の平面上で延伸軸（屈折率が最も大き
くなる方向）３１ａが下配向膜８の配向処理方向８ａと
７０°で交差するように、上下偏光板１４、１３、位相
差板３１を配置している点が第３実施例と異なる。

【００２９】第４実施例に基づく液晶表示素子の具体例
における印加電圧と反射率及び表示色の関係の一例を図
１４に、その色度図を図１５に示す。これらの特性は、
液晶１１として上述の液晶２を使用し、液晶層厚ｄを
４．６３μｍ、偏光板１３、１４の単体透過率を４７
％、偏光度を９５％とし、反射板１５として下偏光板１
３の下面にアルミニウムを蒸着したものを使用し、位相
差板３１としてΔｎ・ｄが３７０ｎｍでＮｚ値が０．３
のものを使用した時に得られたものである。図１４と図
１５から明らかなように、この構成においても、赤、
緑、青、白、黒が表示でき、しかも、色相が変化する電
圧範囲と無彩色で輝度が変化する電圧範囲を分離でき
る。

【００３０】（第５実施例）次に、この発明の第５実施
例を説明する。第５実施例の液晶表示素子の基本構成
は、図９に示す第３実施例の液晶表示素子の構成と同一
である。但し、上偏光板１４の透過軸１４ａが下配向膜
８の配向処理方向８ａと１３０°で交差し、下偏光板１
３の透過軸１３ａが下配向膜８の配向処理方向８ａと１
５０°で交差し、位相差板３１の延伸軸３１ａが下配向
膜８の配向処理方向８ａと１４０°で交差するように、
上下偏光板１４、１３、位相差板３１を配置している点
が第３実施例と異なる。

【００３１】第５実施例に基づく液晶表示素子の具体例
における印加電圧と反射率及び表示色の関係の一例を図
１６に、その色度図を図１７に示す。これらの特性は、
液晶１１として上述の液晶２に示すものを使用し、液晶
層厚ｄを４．６３μｍ、偏光板１３、１４の単体透過率
を４７％、偏光度を９５％とし、反射板１５として下偏
光板１３の下面にアルミニウムを蒸着したものを使用
し、位相差板３１としてΔｎ・ｄが３７０ｎｍでＮｚ値
が０．３のものを使用した時に得られたものである。図
１６と図１７から明らかなように、この構成において
も、赤、緑、青と色相が変化する電圧範囲と無彩色で輝
度が変化する電圧範囲を分離できる。

【００３２】（第６実施例）次に、この発明の第６実施
例を説明する。図１８はこの実施例にかかる液晶表示素
子の断面構成を示し、上偏光板１４と上基板２の間に２
枚の位相差板３１、３２が配置されている点以外は図１
に示す構成と同一である。

【００３３】図１９、図２０に示すように、上偏光板１
４の透過軸１４ａは、下配向膜８の配向処理方向８ａと
１６５°で交差し、下偏光板１３の透過軸１３ａは、下
配向膜８の配向処理方向８ａと１５０°で交差してい
る。即ち、下偏光板１３の透過軸１３ａと上偏光板１４
の透過軸１４ａはほぼ１５°で交差している。また、上
位相差板３２は、その延伸軸（屈折率が最も大きい軸）
３２ａが下配向膜８の配向処理方向８ａと７５°で交差
するように配置され、下位相差板３１は、その延伸軸３
１ａが下配向膜８の配向処理方向８ａと１５０°で交差
するように配置される。

【００３４】このような構成においても、色相が三原色
の間で変化する電圧範囲と、無彩色で輝度のみが変化す
る電圧範囲を分離できる。

【００３５】以下、第６実施例に基づく液晶表示素子の
具体例における印加電圧と反射率及び表示色の関係の一
例を図２１に、その色度図を図２２に示す。これらの特
性は、液晶１１として上述の液晶１を使用し、液晶層厚
ｄを５．１μｍとし、偏光板１３、１４の単体透過率を
４７％、偏光度を９５％とし、反射板１５として下偏光
板１３の下面にアルミニウムを蒸着したものを使用し、
下位相差板３１及び上位相差板３２として、Δｎ・ｄが
３７０ｎｍ、Ｎｚ値が０．３のものを使用した場合に得
られたものである。

【００３６】図２１及び図２２に示すように、表示色は
印加電圧の上昇に伴って、赤→緑→青→黒→白と変化
し、色相が変化する電圧領域と無彩色で輝度のみが変化
する電圧領域を分離できる。無彩色で輝度のみを変化さ
せる電圧領域では、印加電圧の上昇又は低下に応じて輝
度が単調に増加又は低下する。また、表示色の色純度も
優れたものであった。また、各色の色純度も優れたもの
であった。

【００３７】（第７実施例）次に、この発明の第７実施
例を説明する。この実施例にかかる液晶表示素子の基本
構成は図１８に示す第７実施例の基本構成と同一であ
る。但し、上偏光板１４の透過軸１４ａが下配向膜８の
配向処理方向８ａと１２０°で交差し、上位相差板３２
の延伸軸３２ａが下配向膜８の配向処理方向８ａと５０
°で交差し、下位相差板３１の延伸軸３１ａが下配向膜
８の配向処理方向８ａと１４０°で交差し、下偏光板１
３の透過軸１３ａが下配向膜８の配向処理方向８ａと１
５０°で交差するように、上下偏光板１４、１３、位相
差板３１、３２が配置されている点が第６実施例と異な
る。

【００３８】上記のように、各軸を配置し、液晶１１と
して上述の液晶２を使用し、液晶層厚を５．１μｍと
し、偏光板１３、１４の単体透過率を４７％、偏光度を
９５％とし、反射板１５として下偏光板１３の下面にア
ルミニウムを蒸着したものを使用し、上位相差板３２と
してΔｎ・ｄが５７０ｎｍのものを使用し、下位相差板
３１としてΔｎ・ｄが４００ｎｍのものを使用した場合
の印加電圧に対する反射率と色の変化を図２３に、その
色度図を図２４に示す。図２３、図２４に示すように、
この実施例においても、印加電圧の上昇に伴って、表示
色は赤→緑→青→黒→白と変化し、色相が３原色の間で
変化する電圧領域と輝度のみが変化する電圧領域を分離
することができた。また、色の純度も優れていた。

【００３９】（第８実施例）次に、この発明の第８実施
例を説明する。この実施例にかかる液晶表示素子の基本
構成は図１８に示す第６及び第７実施例の基本構成と同
一である。但し、上偏光板１４の透過軸１４ａが下配向
膜８の配向処理方向８ａと対し１７５°で交差し、上位
相差板３２の延伸軸３２ａが下配向膜８の配向処理方向
８ａと１５５°で交差し、下位相差板３１の延伸軸３１
ａが下配向膜８の配向処理方向８ａと７５°で交差し、
下偏光板１３の透過軸１３ａが下配向膜８の配向処理方
向８ａと１５５°で交差するように、上下偏光板１４、
１３、上下位相差板３２、３１を配置している点が第６
実施例及び第７実施例と異なる。

【００４０】このように各光学軸を配置し、液晶１１と
して上述の式２に示す構成のものを使用し、液晶層厚を
５．１μｍ、偏光板１３、１４の単体透過率を４７％、
偏光度を９５％とし、反射板１５として下偏光板１３の
下面にアルミニウムを蒸着したものを使用し、上位相差
板３２としてΔｎ・ｄが４００ｎｍのものを使用し、下
位相差板３１としてΔｎ・ｄが５７０ｎｍのものを使用
した場合の印加電圧に対する反射率と色の変化を図２５
に、その色度図を図２６に示す。図２５、図２６に示す
ように、この実施例においても、印加電圧の上昇に伴っ
て、表示色は、赤→緑→青→黒→白と変化し、色相が変
化する電圧領域と輝度のみが変化する電圧領域を分離す
ることができ、また、色の純度も優れていた。

【００４１】以上説明したように、第１乃至第８実施例
によれば、印加電圧の制御範囲内（０乃至７Ｖ）の範囲
内において、印加電圧の制御に応じて表示色の色相が変
化する電圧領域（０乃至約２．５Ｖ）と色相が変化せず
輝度のみが変化する電圧領域（約２．５Ｖ乃至約７Ｖ）
を分離したので、表示色の制御が容易となる。また、輝
度のみが変化する領域では、電圧の上昇又は低下に伴っ
て輝度が単調に上昇又は低下し、階調の制御も容易であ
る。さらに、色相を変化させる電圧領域と輝度のみを変
化させる電圧領域が液晶に印加される電圧の範囲（実施
例では、０〜７Ｖ）のほぼ全域を占めるので、印加電圧
の電圧範囲が無駄になることがなく、印加電圧の分解能
が比較的小さい場合でも、所望の画像を表示できる。こ
の第１乃至第８実施例によれば、色相が変化する第１の
動作範囲内で赤、緑、青の三原色の他にこれらの色相の
中間の色を表示することができ、また、第２の動作範囲
では、明度を制御することができるので、複数の画素電
極で１つの画素を形成するように構成し、これらの画素
電極に印加する電圧を表示すべき表示色に応じて独立さ
せて制御することにより、フルカラー表示が可能にな
る。

【００４２】上記第１乃至第８実施例において示した各
光学軸の交差角度は、正確にこれらの値である必要はな
く、実質的にこれらの値であればよい。例えば、各角度
は±６°程度ずれてもかまわない。しかし、±３°程度
のずれで抑えることが望ましい。

【００４３】第１乃至第８実施例では、本願発明を一対
の偏光板１３、１４を備える液晶表示素子に適用した例
を示したが、この発明はこれらの実施例に限定されな
い。例えば、図２７に示すように、一方の上基板２側の
みに偏光板１４を配置し、下基板１の外面又は内面（図
示せず）に反射板３３を備える液晶表示素子にも適用可
能である。この発明は、反射型の液晶表示素子に限定さ
れず、例えば、第１乃至第８実施例の液晶表示素子から
反射板１５を取り除いた透過型の液晶表示素子にも適用
可能である。

【００４４】第６〜第７実施例においては、２枚の位相
差板３１、３２を上偏光板１４と上基板２の間に配置す
る例を示したが、例えば、２枚の位相差板を下偏光板と
下基板の間に配置したり、１枚の位相差板を上偏光板と
上基板の間に配置し、他の１枚の位相差板を下偏光板と
下基板の間に配置するようにしてもよい。

【００４５】また、この発明は、液晶の層厚と制御する
ことにより、配向膜を用いずに液晶分子をツイストさせ
るタイプの液晶表示素子にも適用可能である。また、ツ
イスト角は９０°に限定されず、０°、４５°、１８０
°、２７０°、３６０°等任意の値でよい。上記実施例
では、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）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を
説明したが、本願発明は、ＭＩＭ（Metal Insulator Me
tal）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。また、
本願発明は、単純マトリクス方式の液晶表示素子にも適
用可能である。この場合、信号電極に印加する電圧を制
御することにより、液晶に印加される実効電圧を制御す
ることにより表示色を制御する。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の液晶表
示素子によれば、フルカラーの画像を表示することがで
き、しかも、色相が変化する動作範囲と無彩色で輝度が
変化する動作範囲を分離することができ、表示色の制御
が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１及び第２実施例にかかる液晶表
示素子の断面図である。

【図２】画素電極とＴＦＴを形成した基板の平面図であ
る。

【図３】第１実施例にかかる液晶表示素子の配向処理方
向と偏光板の透過軸の位置とを説明するための平面図で
ある。

【図４】第１実施例にかかる上下配向膜の配向処理方向
と上下偏光板の透過軸の位置とを説明するための斜視図
である。

【図５】第１実施例の液晶表示素子における印加電圧と
反射率及び表示色の関係を示すグラフである。

【図６】第１実施例にかかる液晶表示素子の色度図であ
る。

【図７】第２実施例の液晶表示素子における印加電圧と
反射率及び表示色の関係を示すグラフである。

【図８】第２実施例にかかる液晶表示素子の色度図であ
る。

【図９】この発明の第３乃至第５実施例にかかる液晶表
示素子の断面図である。

【図１０】第３実施例にかかる液晶表示素子の配向処理
方向、偏光板の透過軸、位相差板の延伸軸の位置とを説
明するための平面図である。

【図１１】第３実施例にかかる液晶表示素子の配向処理
方向、偏光板の透過軸、位相差板の延伸軸の位置とを説
明するための斜視図である。

【図１２】第３実施例の液晶表示素子における印加電圧
と反射率及び表示色の関係を示すグラフである。

【図１３】第３実施例にかかる液晶表示素子の色度図で
ある。

【図１４】第４実施例の液晶表示素子における印加電圧
と反射率及び表示色の関係を示すグラフである。

【図１５】第４実施例にかかる液晶表示素子の色度図で
ある。

【図１６】第５実施例の液晶表示素子における印加電圧
と反射率及び表示色の関係を示すグラフである。

【図１７】第５実施例にかかる液晶表示素子の色度図で
ある。

【図１８】この発明の第６乃至第８実施例にかかる液晶
表示素子の断面図である。

【図１９】第６実施例にかかる液晶表示素子の配向処理
方向、偏光板の透過軸、位相差板の延伸軸の位置とを説
明するための平面図である。

【図２０】第６実施例にかかる液晶表示素子の配向処理
方向、偏光板の透過軸、位相差板の延伸軸の位置とを説
明するための斜視図である。

【図２１】第６実施例の液晶表示素子における印加電圧
と反射率及び表示色の関係を示すグラフである。

【図２２】第６実施例にかかる液晶表示素子の色度図で
ある。

【図２３】第７実施例の液晶表示素子における印加電圧
と反射率及び表示色の関係を示すグラフである。

【図２４】第７実施例にかかる液晶表示素子の色度図で
ある。

【図２５】第８実施例の液晶表示素子における印加電圧
と反射率及び表示色の関係を示すグラフである。

【図２６】第８実施例にかかる液晶表示素子の色度図で
ある。

【図２７】この発明の一実施例にかかる液晶表示素子の
断面図である。

【符号の説明】

１・・・下基板、２・・・上基板、３・・・画素電極、４・・・薄膜
トランジスタ、５・・・ゲートライン、６・・・データライ
ン、７・・・対向電極、８・・・下配向膜、９・・・上配向膜、
１０・・・シール材、１１・・・液晶、１２・・・ギャップ材、
１３・・・下偏光板、１４・・・上偏光板、１５・・・反射板、
１６・・・液晶セル、２１・・・行ドライバ、２２・・・列ドラ
イバ、３１・・・位相差板、３２・・・位相差板、３３・・・反
射板

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれの内面に電極が形成され、対向し
   て配置された一対の基板と、前記一対の基板の内面に形
   成された配向膜と、前記配向膜間に封止された液晶と、
   より形成される液晶セルと、 前記液晶セルを挟んで配置された偏光板と、より構成さ
   れ、対向する電極間に印加する電圧を制御することによ
   り液晶の複屈折を制御してカラー画像を表示する液晶表
   示素子において、 印加電圧に応じて表示色の色相が変化する第１の動作範
   囲と、印加電圧に応じて無彩色で輝度が変化し、前記第
   １の動作範囲と異なる第２の動作範囲とを備えたことを
   特徴とするカラー液晶表示素子。
2. 【請求項２】前記第１の動作範囲は、印加電圧に応じて
   表示色が三原色を含む複数色に変化する動作特性を有す
   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】前記第１の動作範囲は、印加電圧の上昇に
   応じて色相が赤、緑、青の順に変化する動作特性を有す
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載のカラー液晶
   表示素子。
4. 【請求項４】前記第１の動作範囲は、印加電圧の上昇に
   応じて色相が緑、青、赤の順に変化する動作特性を有す
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載のカラー液晶
   表示素子。
5. 【請求項５】前記第１の動作範囲で動作させる電圧を印
   加する第１の電圧範囲より、前記第２の動作範囲で動作
   させる電圧を印加する第２の電圧範囲の方が印加電圧の
   値が高い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。
6. 【請求項６】前記第２の動作範囲内は、前記印加電圧を
   上昇させることにより、前記輝度は単調に増加又は減少
   することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに
   記載のカラー液晶表示素子。
7. 【請求項７】内面に電極が形成され、対向して配置され
   た一対の基板と、前記一対の基板の内面に形成された配
   向膜と、前記一対の配向膜間に封止された液晶と、前記
   一対の基板を挟んで配置された偏光板と、より構成さ
   れ、印加電圧に応じて色相が変化する第１の電圧範囲と
   輝度が変化する第２の電圧範囲とを有する液晶表示素子
   と、 前記電極に接続され、印加電圧を第１の範囲において制
   御することにより、複屈折を制御して表示色の色相を変
   化させ、印加電圧を第１の範囲と異なる第２の範囲にお
   いて制御することにより、複屈折を制御して、色相を変
   化させずに輝度を変化させる駆動手段と、より構成され
   ることを特徴とするカラー液晶表示装置。
8. 【請求項８】前記駆動手段は、前記印加電圧を前記第２
   の電圧範囲内で上昇することにより、前記輝度を単調に
   増加又は減少することを特徴とする請求項７に記載のカ
   ラー液晶表示素子。
9. 【請求項９】前記駆動手段は、前記印加電圧を前記第２
   の電圧範囲内で制御することにより、無彩色の表示の輝
   度を変化させることを特徴とする請求項７又は８に記載
   のカラー液晶表示素子。
10. 【請求項１０】前記第１と第２の電圧範囲は、前記駆動
    手段による印加電圧の範囲の実質的に全体を占めること
    を特徴とする請求項７、８又は９に記載のカラー液晶表
    示素子。
11. 【請求項１１】内面に電極が形成され、対向して配置さ
    れた一対の基板と、前記一対の基板間に封止された液晶
    と、前記一対の基板を挟んで配置された偏光板と、前記
    一対の基板の一方の外側に配置された偏光板と、前記一
    対の基板の他方の内側又は外側に配置された反射板と、
    より構成され、印加電圧に応じて色相が変化する第１の
    電圧範囲と輝度が変化する第２の電圧範囲とを有する液
    晶表示素子と、 前記電極に接続され、前記液晶に印加する電圧を制御す
    ることにより複屈折を制御して前記液晶表示素子の表示
    を制御し、印加電圧を第１の電圧範囲において制御する
    ことにより表示色の色相を変化させ、印加電圧を第２の
    電圧範囲において制御することにより、輝度を変化させ
    る駆動手段と、より構成されることを特徴とするカラー
    液晶表示装置。