JP2002131736A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2002131736A
JP2002131736A JP2000329167A JP2000329167A JP2002131736A JP 2002131736 A JP2002131736 A JP 2002131736A JP 2000329167 A JP2000329167 A JP 2000329167A JP 2000329167 A JP2000329167 A JP 2000329167A JP 2002131736 A JP2002131736 A JP 2002131736A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶の耐久性や低温応答性に影響を与えるこ
となく背景黒化度の角度依存性や温度依存性を抑制する
ことができ、コントラストに優れた高品位の液晶表示を
行うことができる液晶表示装置を提供すること。 【解決手段】 偏光板21がその偏光軸21aが一方の
配向膜16のラビング方向16aに対してほぼ平行また
はほぼ直交するように配置され、光源14と一方の偏光
板21との間に、視感度透過率が25%以上であり、か
つ色度がCIE色度図のx座標において0.18≦x≦
0.27、y座標において0.22≦y≦0.33で囲
まれる範囲のカラー層22が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に係り、
特に、周辺シール材を介して互いに貼り合わされた2枚
の透明基板間にネマチック液晶が封入されたネガ型液晶
表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、パソコンのディスプレイや車
載用の表示装置として、液晶表示装置が使用されてい
た。
【0003】図7は、このような液晶表示装置の一例を
示したものであり、この液晶表示装置1は、例えばガラ
ス基板等の互いに対向する2枚の透明基板2を有してい
る。
【0004】両透明基板2の互いに対峙する両内側表面
には、例えばマトリクス電極等の透明電極3,4が形成
されている。
【0005】ここで、前記透明電極3,4をマトリクス
電極にする場合、一方の透明電極3を、紙面垂直方向に
所定間隔を設けて縞状にパターニングし、他方の透明電
極4を、前記縞状に直交するようにして同じく縞状にパ
ターニングするようになっている。従って、図7におけ
る上下の縞状の透明電極3,4を重ね合わせると、重な
った部位の平面形状は格子状になる。
【0006】前記一方の透明電極3の縞の数をX本と
し、他方の縞の数をY本とすると、両透明電極3,4の
交差する部分がX×Y個存在することになる。そして、
これら複数個の交差部位によって複数個の画素が形成さ
れるようになっている。
【0007】前記両透明基板2は、周辺シール材5を介
して互いに貼り合わされており、両透明基板2および前
記周辺シール材5によって囲繞された空間内には、90
°の捻れ配向を有するネマチック液晶7が封入されてい
る。
【0008】すなわち、前記ネマチック液晶7を構成す
る液晶分子のうち、両透明基板に近接する両端の液晶分
子は、互いに直交する方向にラビング処理が施された一
対の配向膜8によってそれぞれ初期配向を規制されてお
り、これによって前記90°の捻れ配向が形成されるよ
うになっている。
【0009】そして、前記ネマチック液晶7のうち、電
圧が印加された画素間の液晶のみが、配向を部分的に変
化させることによって光を透過させて点灯表示を行うよ
うになっている。一方、電圧が印加されない画素間の液
晶は、遮光状態を維持するようになっている。
【0010】液晶表示において、オフセグメントに対応
する領域のように一時的に点灯表示が行われていない領
域や、非表示領域のように点灯表示が全く行われない領
域等のいわゆる背景領域は、液晶表示装置1の表示品位
を向上させるため、良好な遮光度を有することが必要と
されている。例えば、白黒の液晶表示を行う場合、前記
背景領域は有彩色による着色のない黒色になっているこ
とが必要とされる。以下、本明細書において、前記背景
領域の遮光度を背景黒化度と称する。
【0011】さらに、従来から、前記液晶表示装置1に
おいては、良好なコントラストを得る等の観点から、前
記ネマチック液晶7の液晶層の厚さであるセルギャップ
dと、液晶分子の屈折率異方性Δnとの積Δndを一定
の範囲内に規制するようになっていた。すなわち、いわ
ゆるファーストミニマムにおいてはΔndを0.6μm
付近の値に設定し、セカンドミニマムにおいてはΔnd
を1.3μm付近の値に設定するようになっていた。
【0012】また、前述した背景黒化度は、Δndの値
に依存していることが知られており、いわゆるサードミ
ニマムにおいては、Δndを1.9μm付近の値に設定
することにより、ファーストミニマムやセカンドミニマ
ムの場合よりも背景黒化度が大きくなるようになってい
る。さらに、サードミニマムよりもΔndを大きい値に
設定することができるが、かかる場合、背景黒化度をよ
り大きくすることが可能である。
【0013】以上のような構成を有する液晶表示装置1
を用いて液晶表示を行う場合は、各画素間に選択的に電
圧を印加して液晶の配向を部分的に変化させることによ
り、文字や画像等の所望の液晶表示を行うようになって
いた。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来から、
前記液晶表示装置においては、表示画面に対する視角の
変化に応じて背景領域が色変化を起こすといった背景黒
化度の角度依存性の問題が生じていた。
【0015】また、Δndの値は、温度上昇にともなっ
て減少することが知られており、このΔndの減少によ
って高温度下における液晶表示の際に背景領域に赤色の
着色が生じてしまうとった背景黒化度の温度依存性の問
題が生じていた。
【0016】このような問題を解決するため、例えば液
晶材料中に青系の二色性色素を添加することによって着
色を除去することが考えられる。
【0017】しかし、かかる場合においても、特に、Δ
ndがサードミニマムに相当する値以上になると、背景
黒化度が大きくなることによって黒色の部位と有彩色に
よる着色が生じた部位との識別がつきやすくなり、却っ
て背景領域の視角にともなう色変化や温度上昇にともな
う着色が視認されやすくなってしまう。
【0018】また、例えば、車載用の液晶表示装置の場
合、−20℃以下の低温度環境下や、80℃を超える高
温度環境下といった広範囲の温度環境下における液晶表
示を適正に行うことが必要とされている。このような液
晶表示装置の場合、温度変化に対する液晶の耐候性が要
求されるが、前述した二色性色素を液晶材料中に添加す
ると、液晶材料の粘性が高くなってしまため、特に低温
度環境下における液晶の応答速度が遅くなってしまう。
【0019】さらに、二色性色素を添加すると、液晶の
耐久性が低減してしまうため、液晶の劣化が促進され、
ひいては液晶表示装置の製品寿命が短縮化するといった
問題が生じてしまうことがあった。
【0020】このため、従来は、液晶の耐久性や応答特
性に影響を与えることなく背景黒化度の角度依存性や温
度依存性を抑制することができないといった問題が生じ
ていた。
【0021】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
もので、液晶の耐久性や低温応答性に影響を与えること
なく背景黒化度の角度依存性や温度依存性を抑制するこ
とができ、コントラストに優れた高品位の液晶表示を行
うことができる液晶表示装置を提供することを目的とす
るものである。
【0022】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明に係る液晶表示装置の特徴は、偏光板がその偏光
軸が一方の配向膜のラビング方向に対してほぼ平行また
はほぼ直交するように配置され、光源と前記一方の偏光
板との間に、視感度透過率が25%以上であり、かつ色
度がCIE色度図のx座標において0.18≦x≦0.
27、y座標において0.22≦y≦0.33で囲まれ
る範囲のカラー層が設けられている点にある。
【0023】そして、このような構成を採用したことに
より、前記カラー層によって耐久性や低温応答性に影響
を与えることなく背景黒化度の角度依存性や温度依存性
を抑制することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る液晶表示装置
の実施形態を図1乃至図6を参照して説明する。
【0025】なお、従来と基本的構成の同一またはこれ
に類する箇所については同一の符号を用いて説明する。
【0026】図1に示すように、本実施形態における液
晶表示装置10は、例えばガラス基板等の、互いに平行
とされた平面略長方形状の2枚の透明基板11,12を
有しており、これらの透明基板11,12のうち、一方
は、表示画面側となるフロント側基板11とされ、他方
は、バックライト14側となるリヤ側基板12とされて
いる。
【0027】前記フロント側基板11および前記リヤ側
基板12の互いに対峙する両内側表面には、例えばマト
リクス電極を形成するための透明電極3,4が形成され
ている。
【0028】さらに、各透明電極3,4上には、フロン
ト側配向膜15およびリヤ側配向膜16からなる一対の
配向膜15,16が形成されており、各配向膜15,1
6には、図2に示すようにそれぞれ互いに直交する方向
15a,16aにラビング処理が施されている。
【0029】前記フロント側基板11および前記リヤ側
基板12は、周辺シール材5を介して互いに貼り合わさ
れており、両基板11,12および前記周辺シール材5
によって囲繞された空間内には、図2に示すように90
°の捻れ配向を有するネマチック液晶18が封入されて
いる。
【0030】すなわち、前記ネマチック液晶18の液晶
分子18aのうち、両基板11,12に近接する両端の
液晶分子18aは、互いに直交する方向にラビング処理
が施された前記フロント側配向膜15および前記リヤ側
配向膜16によってそれぞれ初期配向を規制されてい
る。このため、前記90°の捻れ配向が形成されるよう
になっている。
【0031】前記フロント側基板11および前記リヤ側
基板12の外側には、フロント側偏光板20およびリヤ
側偏光板21からなる一対の偏光板20,21が配設さ
れており、両偏光板20,21の偏光軸20a,21a
は互いに平行とされている。
【0032】また、前記偏光板20の偏光軸20aと配
向膜15のラビング方向15aとは±5°の範囲で互い
にほぼ直交しており、かつ、前記偏光板21の偏光軸2
1aと配向膜16のラビング方向16aとは、±5°の
範囲で互いにほぼ平行になっている。
【0033】また、前記ネマチック液晶18の屈折率異
方性Δnと、液晶層の厚さであるセルギャップdとの積
算値Δndは、1.8乃至2.5μmとされている。
【0034】そして、本実施形態における液晶表示装置
は、前記リヤ側偏光板とバックライトとの間に、カラー
層としてのカラーフィルタ22を有している。このカラ
ーフィルタ22は、視感度透過率が25%以上とされ、
かつ色度がCIE色度図のx座標において0.18≦x
≦0.27、y座標において0.22≦y≦0.33で
囲まれる範囲とされている。
【0035】従って、背景領域の視角にともなう色変化
や高温駆動下における赤色の着色の発生を防止すること
ができるようになっている。
【0036】また、このような背景領域の色変化や着色
の防止を、液晶材料中に二色性色素を添加することなく
行うことができるため、液晶の応答速度を良好に保持す
ることができるとともに、液晶の劣化を防止することが
できるようになっている。
【0037】さらに、通常、バックライトの光は、点灯
領域において、わずかに黄色を帯びた白色として表示さ
れるが、本実施形態においては、前記黄色を帯びた白色
と補色の関係にある前記カラーフィルタ22を透過して
青色を帯びた光が点灯領域に出射されるので、点灯領域
の色が純粋な白色になるようになっている。
【0038】このため、特に、白黒等の単一色による液
晶表示を行う場合、白色を明瞭に表示することができる
ため、コントラストを向上することができるようになっ
ている。
【0039】次に、本実施形態の作用について説明す
る。
【0040】まず、初期状態において、透明電極間3,
4に電圧は印加されておらず、ネマチック液晶18は図
2に示すように90°の捻れ配向を有している。
【0041】この状態において、バックライト14を点
灯させると、バックライト14から出た光は、カラーフ
ィルタ22を透過した後、リヤ側偏光板21によって図
2における縦方向へ振動する光のみが透過光として透過
され、他の光は吸収される。
【0042】前記リヤ側偏光板21によって透過された
透過光は、ネマチック液晶18によって90°旋光され
た後、フロント側偏光板20側に進行するが、このフロ
ント側偏光板20の偏光軸20aと前記透過光の振動方
向とは互いに直交するため、この透過光はすべてフロン
ト側偏光板20に吸収される。
【0043】このため、初期状態における液晶表示装置
10は、非表示状態となっている。
【0044】次に、初期状態から液晶表示装置10の駆
動を行う場合は、バックライト14を点灯させた後、点
灯表示を行う領域に対応する画素間に、電圧を印加す
る。
【0045】前記電圧が印加された画素間に位置するネ
マチック液晶18の液晶分子は、捻れ配向を有する状態
から図3に示すようにセルギャップd方向に配向を変化
させ、透過光の旋光を解除する。
【0046】これにより、前記リヤ側偏光板21から液
晶18側に透過された透過光は、ネマチック液晶18に
よる旋光を受けずに同一の振動方向を維持した状態でフ
ロント側偏光板20側に進行する。
【0047】そして、フロント側偏光板20側に進行し
た透過光の振動方向と前記フロント側偏光板20の偏光
軸20aとは互いに平行であるため、このフロント側偏
光板20による光の透過によって点灯表示が行われる。
【0048】このとき、バックライトとリヤ側偏光板と
の間には、前記カラーフィルタ22が配設されているた
め、背景領域の視角にともなう色変化を防止することが
できる。
【0049】また、液晶表示装置10を高温度下で駆動
する場合においても、Δndの低下にかかわらず、背景
領域に赤色の着色が生じることを防ぐことができる。
【0050】さらに、このような着色の防止を液晶材料
中に二色性色素を添加することなく行うことができるた
め、液晶の応答速度を良好に保持することができるとと
もに、液晶の劣化を防ぐことができる。
【0051】また、黄色の補色となる前記カラーフィル
タ22を透過して青色を帯びた光が、点灯領域に出射さ
れるので、点灯領域の色が純粋な白色になるため、良好
なコントラストによる白黒表示を行うことができる。
【0052】次に、本実施形態における液晶表示装置1
0の実施例について表1乃至表5を参照して説明する。
【0053】
【実施例1】本実施例1においては、試料No.1乃至
4の液晶表示装置(以下、単に試料と称する)について
の表示品位の試験を、背景色、ON表示色および高温に
おける背景色について行った。
【0054】なお、背景色およびON表示色の測定で
は、明るさのパラメータが含まれるCIE1976(L
*u*v*)空間座標を用いた。これは、ある色の座標空
間距離が、どの色領域でも、ほぼ知覚的な色差に一致す
るように定められたものである。
【0055】すなわち、u*、v*が0に近くなるほどC
光源色に近いことを表すものであり、暗い背景色や、明
るいON表示色を同時に評価する場合に適するものであ
る。
【0056】前記No.1乃至4の各試料は、それぞれ
90°の捻れ配向を有するようにラビング処理が施さ
れ、セルギャップdが9.0μmとされたセルに、屈折
率異方性Δnが0.207のネマチック液晶18を封入
したものである。なお、このときのΔndは、1.86
μmとなる。
【0057】また、フロント側偏光板20の偏光軸20
aとフロント側配向膜15のラビング方向15aとは互
いに直交しており、リヤ側偏光板21の偏光軸21aと
リヤ側配向膜16のラビング方向16aとは互いに平行
になっている。
【0058】さらに、各試料のリヤ側偏光板21とバッ
クライト14との間に、カラーフィルタ22が設置され
ている。
【0059】このカラーフィルタ22には、x=0.2
112から0.2584、y=0.2420から0.3
148のものを用いた。
【0060】以下、本実施例1の試験結果を表1に示
す。なお、表1において、角度特性目視評価とは、背景
黒化度の角度依存性の評価を意味するものである。
【0061】
【表1】
【0062】表1に示すように、試料No.1乃至4の
試料は、いずれも表示画面に対する視角を変化させても
背景領域の色変化が生じなかったため、背景黒化度の角
度依存性が抑制されていることが確認された。
【0063】また、高温度下においても背景領域に有彩
色による着色が生じないため、高温度下においても優れ
た背景黒化度を発揮することが確認された。
【0064】さらに、点灯領域のON表示色が白色であ
るため、良好な液晶表示を行うことが確認された。
【0065】
【比較例1】前記実施例1の比較対象として、本比較例
1においては、試料No.5乃至8の試料を用いて前記
実施例1と同様の表示品位の試験を行った。
【0066】なお、試料No.5乃至8の試料は、液晶
7の捻れ、セルギャップdおよびΔnd等の基本的構成
は前記実施例1と同一とされている。
【0067】ただ、試料No.5乃至7については、カ
ラーフィルタとして、x=0.2854、0.1592
および0.1335、y=0.3151、0.2911
および0.3339のものを用いた。
【0068】また、試料No.8については、リヤ側偏
光板とバックライトとの間にカラーフィルタを有しない
ものを用いた。
【0069】以下、本比較例1の試験結果を表2および
表3に示す。
【0070】
【表2】
【0071】
【表3】
【0072】表2に示すように、試料No.5の試料
は、背景色の角度特性が悪く、表示画面に対する視角を
直角から斜めに傾けると、赤色を帯びた赤抜けと称する
着色状態が確認された。また、高温度においては、全体
に赤抜けが確認された。
【0073】さらに、試料No.6および7の試料は、
ON表示色すなわち点灯領域の色が青く着色してしま
い、表示品位に問題のある見栄えであった。
【0074】また、表3に示すように、試料No.8の
試料は、高温度下において背景領域にやや緑色の着色が
生じてしまうことが確認された。また、表示画面に対し
て視角を変化させると背景領域の色が赤く変化すること
が確認された。さらに、点灯領域の表示色がやや黄色を
帯びた白色であることが確認された。
【0075】以上、実施例1および比較例1に示したよ
うに、本実施形態を採用することによって表示品位を向
上させることができるとともに、視角にともなう背景領
域の色変化を防止することができることが分かる。
【0076】なお、図4は、試料No.1乃至7の試料
に用いたカラーフィルタの色度グラフを示すものであ
る。
【0077】図4の結果から、カラーフィルターの色度
範囲として、前述した試料No.1乃至4の試料とほぼ
同一の範囲内に属するx=0.18乃至0.27、y=
0.22乃至0.33の範囲を選択することによって良
好な表示特性を得られることが推定される。
【0078】
【実施例2】次に、本実施例2においては、前述した試
料No.2の試料についての表示品位の試験を、−30
℃の低温度下における液晶の応答特性、背景色、ON表
示色および高温における背景色について行った。
【0079】以下、本実施例2の試験結果を表4に示
す。
【0080】
【表4】
【0081】表4に示すように、試料No.2の試料
は、−30℃において、液晶の立ち上がり時間が615
0ms、立ち下がり時間が5900msとなった。
【0082】これは、液晶の応答特性として、実用上問
題のないレベルである。
【0083】
【比較例2】前記実施例2の比較対象として、本比較例
2においては、配向、セルギャップdおよびΔnd等の
基本的構成については実施例2と同様とされ、リヤ側偏
光板とバックライトとの間にカラーフィルタを設置する
替わりに、液晶材料中に青系の二色性色素を0.5重量
%添加した試料を用いて前記実施例2と同様の試験を行
った。
【0084】以下、本比較例2の試験結果を表5に示
す。
【0085】
【表5】
【0086】表5に示すように、本比較例2の試料は、
表示色は良好であったが、−30℃における応答特性
が、立ち上がり時間と立ち下がり時間を足して15秒を
超えてしまった。
【0087】これは、実用上問題があるレベルといえ
る。
【0088】以上、実施例2および比較例2に示したよ
うに、本実施形態を採用することによって、低温度下に
おける液晶の応答特性に影響を与えずに液晶表示装置の
表示品位を向上させることができることが分かる。
【0089】なお、図5は、参考として、試料No.1
乃至8の試料および比較例2の試料についての背景色の
試験結果を色度図上に示したものである。
【0090】また、図6は、試料No.1乃至8の試料
および比較例2の試料についての表示色の試験結果を色
度図上に示したものである。
【0091】
【実施例3】本実施例3においては、前記実施例1の各
試料を95℃の高温度環境下に1000時間放置し、画
素間に流れる電流値の変化を調べた。
【0092】その結果、電流値は、初期値に対して1.
38倍ほどであり、実用上問題のないレベルであった。
【0093】
【比較例3】前記実施例3の比較対象として、配向、セ
ルギャップdおよびΔnd等の基本的構成については実
施例3と同様とされ、リヤ側偏光板とバックライトとの
間にカラーフィルタを設置する替わりに、液晶材料中に
青系の二色性色素を0.5重量%添加した試料を用いて
前記実施例3と同様の試験を行った。
【0094】その結果、電流値は、初期値に対して3.
10倍であった。
【0095】これは、著しく表示品位を損なうものでは
ないが、二色性色素によって液晶材料に劣化が生じてい
ることが分かる。
【0096】以上、実施例3および比較例3に示したよ
うに、本実施形態を採用することによって液晶の耐久性
を向上しつつ良好な表示特性を得られることが推定でき
る。
【0097】従って、本実施形態によれば、Δndがサ
ードミニマム以上の液晶表示装置10によって背景黒化
度を向上させることができるとともに、かかる背景黒化
度の角度依存性や温度依存性を、ネマチック液晶18の
耐久性や低温応答性を良好に保持しつつ抑制することが
できる。
【0098】また、点灯領域の色を純粋な白色にするこ
とができるため、特に白黒やモノクロカラーによる液晶
表示を良好なコントラストで行うことができる。
【0099】なお、本発明は前記実施形態のものに限定
されるものではなく、必要に応じて種々変更することが
可能である。
【0100】
【発明の効果】以上述べたように本発明に係る液晶表示
装置によれば、低温応答特性や耐久性に影響を与える二
色性色素を用いることなく背景黒化度の角度依存性や温
度依存性を抑制することができ、コントラストに優れた
高品位の液晶表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る液晶表示装置の実施形態を示す断
面図
【図2】本発明に係る液晶表示装置の実施形態におい
て、遮光状態を示す分解斜視図
【図3】本発明に係る液晶表示装置の実施形態におい
て、光透過状態を示す分解斜視図
【図4】本発明に係る液晶表示装置の実施形態におい
て、カラーフィルタの色度を異ならせた各試料について
の表示品位の試験結果をCIE色度図上に表した図
【図5】本発明に係る液晶表示装置の実施形態におい
て、カラーフィルタを搭載した図4の各試料およびカラ
ーフィルタの替わりに液晶材料中に二色性色素を含有し
た試料についての背景色の試験結果を色度図上に示した
【図6】本発明に係る液晶表示装置の実施形態におい
て、カラーフィルタを搭載した図4の各試料およびカラ
ーフィルタの替わりに液晶材料中に二色性色素を含有し
た試料についてのON表示色の試験結果を色度図上に示
した図
【図7】従来の液晶表示装置を示す概略断面図
【符号の説明】
3,4 透明電極 5 周辺シール材 10 液晶表示装置 11 フロント側基板 12 リヤ側基板 15 フロント側配向膜 16 リヤ側配向膜 18 ネマチック液晶 20 フロント側偏光板 21 リヤ側偏光板 22 カラーフィルタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周辺シール材を介して貼り合わされた2
    枚の透明基板の互いに対峙する両内側表面に、少なくと
    も透明電極と所定方向へのラビング処理が施された配向
    膜とが形成され、前記両透明基板および前記周辺シール
    材によって囲繞された空間内に、90°の捻れ配向を有
    するネマチック液晶が封入され、前記両透明基板の外側
    に、互いに平行な偏光軸を有する一対の偏光板が配設さ
    れるとともに一方の偏光板の外側に光源が設置され、前
    記ネマチック液晶の液晶層の厚さであるセルギャップd
    と、液晶分子の屈折率異方性Δnとの積Δndが1.8
    乃至2.5μmに設定されている液晶表示装置におい
    て、 前記偏光板がその偏光軸が一方の配向膜のラビング方向
    に対してほぼ平行またはほぼ直交するように配置され、
    前記光源と前記一方の偏光板との間に、視感度透過率が
    25%以上であり、かつ色度がCIE色度図のx座標に
    おいて0.18≦x≦0.27、y座標において0.2
    2≦y≦0.33で囲まれる範囲のカラー層が設けられ
    ていることを特徴とする液晶表示装置。
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