JP2005222081A - Liquid crystal display device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device low in power consumption and excellent in white balance. <P>SOLUTION: The liquid crystal display device is composed of: a pair of substrates, a plurality of electrodes formed on at least one substrate of the pair of substrates; a liquid crystal panel having a liquid crystal layer held between the pair of substrates; and a light source provided on the rear surface of the liquid crystal panel with respect to an observer. The light source has light emission characteristics assuming chromaticity of warm colors, and the liquid crystal panel has spectrum transmission characteristics assuming chromaticity of cold colors, thereby compensating the color of the light source. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明はアクティブマトリクス型液晶表示装置に関する。   The present invention relates to an active matrix liquid crystal display device.

液晶に印加する電界の方向を基板表面にほぼ平行にする方式として櫛歯電極対を用いた方式が、例えば、下記特許文献1,特許文献2により提案されている。しかしながら、アクティブ素子を用いて液晶に印加する電界の方向を基板表面にほぼ平行な方向にする表示方式(以下、横電界方式と称する)において、液晶表示装置全体の消費電力を低減するために必要である光源の特性については、言及されていない。   As a method of making the direction of the electric field applied to the liquid crystal substantially parallel to the substrate surface, a method using a comb electrode pair is proposed by, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 below. However, it is necessary to reduce the power consumption of the entire liquid crystal display device in a display method (hereinafter referred to as a transverse electric field method) in which the direction of the electric field applied to the liquid crystal using the active element is substantially parallel to the substrate surface. No mention is made of the characteristics of the light source.

特公昭63−21907号公報Japanese Examined Patent Publication No. 63-21907 特開平6−222397号公報JP-A-6-222397

横電界方式においては、基板表面にほぼ平行に電界を印加するため、表示画素部に不透明な電極を有する。そのため、従来の透明電極を用いた電界を基板表面にほぼ垂直な方向に印加する方式(以下、縦電界方式と称する)と比較すると、開口率が低下し、明状態での明るさが低下してしまうため、高輝度の光源が必要となる。   In the lateral electric field method, an opaque electrode is provided in the display pixel portion in order to apply an electric field substantially parallel to the substrate surface. Therefore, the aperture ratio is reduced and the brightness in the bright state is reduced as compared with a conventional method in which an electric field using a transparent electrode is applied in a direction substantially perpendicular to the substrate surface (hereinafter referred to as a vertical electric field method). Therefore, a high-intensity light source is required.

一方、横電界型液晶表示装置における有効な表示モードは複屈折モードであるため、透過率Tは一般に   On the other hand, since the effective display mode in the lateral electric field type liquid crystal display device is a birefringence mode, the transmittance T is generally

Figure 2005222081
Figure 2005222081

で表される。ここで、T0 は主として偏光板の透過率で決まり、θは液晶層の実効的な光軸と偏光透過軸のなす角度、dは液晶層の厚み、Δnは液晶の屈折率異方性、λは光の波長を表す。従って、液晶表示素子の透過率は、必ずある波長において最大値をとるため、呈色した液晶表示素子となる。零次のリタデーションで、ピーク波長を視感度最大波長である555nmとする、すなわち(πd・Δn/555)=π/2となる条件を満たすことが一つの解である。但し、このとき、透過率は図2に示すように、ピーク波長の短波長側では急落し、長波長側では緩やかに減少するため、液晶表示素子は黄色く着色する。以上から、光源として、黄色の補色である寒色系、すなわち色温度が高い特性が要求される。 It is represented by Here, T 0 is mainly determined by the transmittance of the polarizing plate, θ is the angle formed by the effective optical axis of the liquid crystal layer and the polarization transmission axis, d is the thickness of the liquid crystal layer, Δn is the refractive index anisotropy of the liquid crystal, λ represents the wavelength of light. Therefore, since the transmittance of the liquid crystal display element always takes a maximum value at a certain wavelength, a colored liquid crystal display element is obtained. One solution is to satisfy the condition that the peak wavelength is 555 nm, which is the maximum wavelength of visibility, in the zero-order retardation, that is, (πd · Δn / 555) = π / 2. At this time, however, the transmittance drops sharply on the short wavelength side of the peak wavelength and gradually decreases on the long wavelength side as shown in FIG. 2, so that the liquid crystal display element is colored yellow. From the above, the light source is required to have a cold color system that is a complementary color of yellow, that is, a characteristic having a high color temperature.

一般に、液晶表示装置用光源として蛍光管が用いられている。蛍光体の特性として、短波長領域の発光効率は長波長領域のそれに比べて劣るために、色温度の高い蛍光管は、輝度が低下してしまい、高輝度を得ようとすると、消費電力が増大してしまうという問題がある。特にノートブック型パソコンや携帯型情報機器においては、バッテリーによる長時間使用を可能とするために、消費電力増大は回避されなければならない問題である。   In general, a fluorescent tube is used as a light source for a liquid crystal display device. As a characteristic of the phosphor, the luminous efficiency in the short wavelength region is inferior to that in the long wavelength region, so the fluorescent tube with a high color temperature has a reduced luminance, and when trying to obtain a high luminance, power consumption is reduced. There is a problem that it increases. Particularly in notebook personal computers and portable information devices, an increase in power consumption is a problem that must be avoided in order to enable long-term use with a battery.

本発明の目的は、低消費電力で、かつ良好な表示特性を両立する液晶表示装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that has both low power consumption and good display characteristics.

本発明における手段の1つは、一対の基板と、前記一対の基板の少なくとも一方に形成された複数の電極と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの一方の面に設けられた光源とを有する液晶表示装置であって、前記液晶パネルは、前記一対の基板上の少なくとも一方にカラーフィルタを具備し、赤の光を透過させる部位の液晶層の厚みを他の部位の液晶層の厚みより0.1 〜1μm薄くしたことを特徴とする液晶表示装置を構成する。   One of means in the present invention includes a liquid crystal panel having a pair of substrates, a plurality of electrodes formed on at least one of the pair of substrates, and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates, A liquid crystal display device having a light source provided on one surface of the liquid crystal panel, wherein the liquid crystal panel includes a color filter on at least one of the pair of substrates, and a liquid crystal at a portion that transmits red light. The liquid crystal display device is characterized in that the thickness of the layer is 0.1 to 1 μm thinner than the thickness of the liquid crystal layer in other portions.

また、一対の基板と、前記一対の基板の少なくとも一方に形成された複数の電極と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの一方の面に設けられた光源とを有する液晶表示装置であって、前記液晶パネルは、前記一対の基板上の少なくとも一方にカラーフィルタを具備し、前記カラーフィルタは赤色に対応する部分の膜厚が緑色及び青色に対応する部分の膜厚より0.1 〜1μm厚いことを特徴とする液晶表示装置を構成する。   A liquid crystal panel having a pair of substrates, a plurality of electrodes formed on at least one of the pair of substrates, and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates; and one surface of the liquid crystal panel A liquid crystal display device having a light source provided, wherein the liquid crystal panel includes a color filter on at least one of the pair of substrates, and the color filter has green and blue film portions corresponding to red. The liquid crystal display device is characterized by being 0.1 to 1 μm thicker than the film thickness of the portion corresponding to.

また、一対の基板と、前記一対の基板の少なくとも一方に形成された複数の電極と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの一方の面に設けられた光源とを有する液晶表示装置であって、前記液晶パネルは、前記一対の基板上の少なくとも一方にカラーフィルタを具備し、青の光を透過させる部位の液晶層の厚みを他の部位の液晶層の厚みより0.1 〜1μm厚くしたことを特徴とする液晶表示装置を構成する。   A liquid crystal panel having a pair of substrates, a plurality of electrodes formed on at least one of the pair of substrates, and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates; and one surface of the liquid crystal panel A liquid crystal display device having a light source provided, wherein the liquid crystal panel includes a color filter on at least one of the pair of substrates, and the thickness of a liquid crystal layer at a portion that transmits blue light is set to another portion. The liquid crystal display device is characterized by being 0.1 to 1 μm thicker than the thickness of the liquid crystal layer.

ここで、暖色系とは、標準のC光源の「白」に対して、黄色やオレンジ色等の赤みを感じさせる色相であるものを指し、寒色系とは、標準のC光源の「白」に対して、青みを感じさせる色相であるものを指す。暖色系の光源は短波長側の透過率が低く、寒色系の液晶パネルは長波長側の透過率が低いので、これらを組み合わせることにより、可視光領域の光をほぼ均一に透過させるようにし、液晶表示装置全体の表示が標準のC光源の「白」に近づくようにする。   Here, the warm color system refers to a hue that gives a reddish color such as yellow or orange to “white” of the standard C light source, and the cold color system refers to “white” of the standard C light source. On the other hand, it refers to a hue that makes the image feel bluish. The warm color light source has low transmittance on the short wavelength side, and the cold color liquid crystal panel has low transmittance on the long wavelength side. By combining these, the light in the visible light region is transmitted almost uniformly. The display of the entire liquid crystal display device is made to approach “white” of a standard C light source.

本発明により低消費電力化が可能となるが、以下にその理由を説明する。暖色系の蛍光ランプは、寒色系の蛍光ランプに比べ同じ輝度を得るのに低消費電力で良い。一般に、色温度6000Kの蛍光ランプの消費電力を1とすると、同じ輝度を得るために必要な消費電力は、8000Kの蛍光ランプでは5%、10000Kでは10%増加し、4000Kでは逆に5%低減する。例えば、黄色く着色した液晶表示素子には、少なくとも標準の光であるC光源(白色)の色温度6770Kよりも色温度が高いもので、色を補償するには、望ましくは10000K以上の光源とする必要がある。例えば、縦電界方式液晶表示装置において、8700Kの蛍光ランプを用いて2Wの消費電力が光源として必要であるとき、色温度10000Kの蛍光ランプを用いた横電界方式液晶表示装置の構成では、光源に必要な消費電力は2.06Wであり、C光源(白色) の色温度よりも低い6000Kの蛍光ランプの場合1.87Wで良く、4000Kでは1.79Wの消費電力で良い。   The power consumption can be reduced by the present invention, and the reason will be described below. The warm-colored fluorescent lamp requires lower power consumption to obtain the same luminance as the cold-colored fluorescent lamp. In general, assuming that the power consumption of a fluorescent lamp with a color temperature of 6000K is 1, the power consumption required to obtain the same brightness is increased by 5% for a fluorescent lamp of 8000K, 10% for 10000K, and reduced by 5% for 4000K. To do. For example, a liquid crystal display element colored yellow has a color temperature higher than that of C light source (white), which is standard light, at a color temperature of 6770K. There is a need. For example, in a vertical electric field mode liquid crystal display device, when power consumption of 2 W is required as a light source using an 8700K fluorescent lamp, in the configuration of a horizontal electric field mode liquid crystal display device using a fluorescent lamp with a color temperature of 10,000K, the light source is Necessary power consumption is 2.06 W. For a fluorescent lamp of 6000 K, which is lower than the color temperature of the C light source (white), 1.87 W is sufficient, and for 4000 K, 1.79 W of power is sufficient.

暖色系の光源は蛍光体の種類と混合比を変えることで得られる。蛍光ランプは、狭帯域発光体型蛍光ランプの場合、450〜490nmに発光ピークを有する、
3Ca3(PO4)2・Ca(F,Cl)2:Sb3+ ,Sr10(PO4)6Cl2:Eu2+
(Sr,Ca)10(PO4)6Cl2:Eu2+ ,(Sr,Ca)10(PO4)6Cl2・nB23
Eu2+,(Ba,Ca,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+,Sr227:Sn2+
Ba227:Ti4+ ,2SrO・0.84P25・0.16B23:Eu2+,MgWO4,BaAl813:Eu2+,BaMg2Al1627:Eu2+,BaMg2Al1627
Eu2+Mn2+,SrMgAl1017:Eu2+等の蛍光体と、540〜550nmに発光ピークを有する、LaPO4:Ce3+ ,Tb3+,LaO3・0.2SiO2・0.9P25:Ce3+,Tb3+,Y2SiO5:Ce3+,Tb3+,CeMgAl1119:Tb3+
GdMgB510:Ce3+,Tb3+等の蛍光体と、610nm付近に発光ピークを有する、(Sr,Mg)3(PO4)2:Sn2+,CaSiO3:Pb2+,Mn2+ ,Y23:Eu3+,Y(P,V)O4:Eu3+ 等の蛍光体を混合して作られる。これらの混合比を変えることで各発光領域における相対強度を制御し種々の色温度を有する蛍光ランプが実現可能である。色温度が低い暖色系の蛍光ランプを得るためには、610nm付近に発光ピークを有する蛍光体の混合比率を増大すれば良い。
A warm color light source can be obtained by changing the type and mixing ratio of phosphors. In the case of a narrow-band phosphor fluorescent lamp, the fluorescent lamp has an emission peak at 450 to 490 nm.
3Ca 3 (PO 4 ) 2 .Ca (F, Cl) 2 : Sb 3+ , Sr 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu 2+ ,
(Sr, Ca) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu 2+ , (Sr, Ca) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 .nB 2 O 3 :
Eu 2+ , (Ba, Ca, Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu 2+ , Sr 2 P 2 O 7 : Sn 2+ ,
Ba 2 P 2 O 7 : Ti 4+ , 2SrO · 0.84P 2 O 5 · 0.16B 2 O 3 : Eu 2+ , MgWO 4 , BaAl 8 O 13 : Eu 2+ , BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu 2+ , BaMg 2 Al 16 O 27 :
Eu 2 + Mn 2+ , SrMgAl 10 O 17 : Eu 2+, etc., and LaPO 4 : Ce 3+ , Tb 3+ , LaO 3 .0.2SiO 2 . 9P 2 O 5: Ce 3+, Tb 3+, Y 2 SiO 5: Ce 3+, Tb 3+, CeMgAl 11 O 19: Tb 3+,
Phosphors such as GdMgB 5 O 10 : Ce 3+ , Tb 3+ , and (Sr, Mg) 3 (PO 4 ) 2 : Sn 2+ , CaSiO 3 : Pb 2+ , Mn having an emission peak near 610 nm It is made by mixing phosphors such as 2+ , Y 2 O 3 : Eu 3+ , Y (P, V) O 4 : Eu 3+ . By changing these mixing ratios, fluorescent lamps having various color temperatures can be realized by controlling the relative intensity in each light emitting region. In order to obtain a warm-colored fluorescent lamp with a low color temperature, the mixing ratio of phosphors having an emission peak near 610 nm may be increased.

寒色系の液晶表示パネルを実現するには、以下の3つの方法がある。
(1)寒色系の特性とするには、短波長領域に透過率の最大値を有するようにする。緑に対応する蛍光体の発光波長が540〜550nmであり、青に対応する発光波長が450〜490nmであることから、透過率が最大となる波長が520nm以下であれば、青の色調を強くでき、寒色系の液晶表示素子を得ることができる。そのためには、式(1)よりd・Δnを0.26 以下とすれば良い。なお、このとき、dは電圧を印加した際に配向方向を変える液晶層の厚み(deff)を指す。液晶層の界面近傍の液晶分子は、界面のアンカリングの影響により、電圧が印加されても配向方向を変えない。基板によって挾持された液晶層をdLC,電圧印加時に配向方向を変化させる液晶層をdeffとすると、deff
LCであり、その差はほぼ300〜400nmと考えられる。
(2)液晶表示パネルに複屈折性フィルムを備える。複屈折性フィルムは、液晶表示パネルの光透過スペクトルのピーク波長が、可視光の短波長領域の400〜520nm、望ましくは440〜490nmの範囲となるように設定される。
(3)カラーフィルタの赤の表示をする部位の液晶層の厚みを青,緑の部位のdLCよりも薄くする。
There are the following three methods for realizing a cold liquid crystal display panel.
(1) In order to obtain a cold-colored characteristic, the maximum value of the transmittance is set in the short wavelength region. Since the emission wavelength of the phosphor corresponding to green is 540 to 550 nm and the emission wavelength corresponding to blue is 450 to 490 nm, if the wavelength at which the transmittance is maximum is 520 nm or less, the color tone of blue is strengthened. And a cold-color liquid crystal display element can be obtained. For that purpose, d · Δn may be set to 0.26 or less from the equation (1). At this time, d indicates the thickness (d eff ) of the liquid crystal layer that changes the orientation direction when a voltage is applied. The liquid crystal molecules in the vicinity of the interface of the liquid crystal layer do not change the orientation direction even when a voltage is applied due to the influence of anchoring of the interface. Assuming that the liquid crystal layer held by the substrate is d LC , and the liquid crystal layer that changes the orientation direction when a voltage is applied is d eff , d eff <
d LC , and the difference is considered to be approximately 300 to 400 nm.
(2) A liquid crystal display panel is provided with a birefringent film. The birefringent film is set so that the peak wavelength of the light transmission spectrum of the liquid crystal display panel is in the range of 400 to 520 nm, preferably 440 to 490 nm, in the short wavelength region of visible light.
(3) The thickness of the liquid crystal layer at the red display portion of the color filter is made thinner than the d LC at the blue and green portions.

横電界型液晶表示装置のしきい値電圧Ecは、   The threshold voltage Ec of the horizontal electric field type liquid crystal display device is

Figure 2005222081
Figure 2005222081

で表される。ここで、dLCは液晶層の厚み、K2 は液晶のツイストの弾性定数、Δεは液晶の誘電率異方性、ε0 は真空の誘電率である。従って、dLCが薄くなると、しきい値電圧は高電圧側にシフトする。そこで、赤の表示を行う画素部分について、その部位のみ液晶層の厚みを薄く設定することにより、赤、すなわち長波長領域における電圧−透過率特性を高電圧側にシフトさせることができる。このため、各電圧における透過率は長波長領域の透過率が抑制され、短波長領域の透過率が大きい液晶表示素子とすることができる。長波長領域の透過率を十分に抑制し、かつ色バランスを崩し過ぎないためには、液晶層の厚みの変化は0.1 〜1μmの範囲であることが好ましい。例えば、カラーフィルタの赤の部分の膜厚を厚く作製することによって、dLCを薄くすることができる。また、カラーフィルタの青の表示をする部位の液晶層の厚みを赤,緑の部位のdLCよりも厚くしてもよい。この場合においても、液晶層の厚みの変化は0.1 〜1μmの範囲であることが好ましい。 It is represented by Here, d LC is the thickness of the liquid crystal layer, K 2 is the elastic constant of the twist of the liquid crystal, Δε is the dielectric anisotropy of the liquid crystal, and ε 0 is the dielectric constant of the vacuum. Therefore, when d LC becomes thin, the threshold voltage shifts to the high voltage side. Therefore, by setting the thickness of the liquid crystal layer to be reduced only for the pixel portion that displays red, the voltage-transmittance characteristics in red, that is, in the long wavelength region can be shifted to the high voltage side. Therefore, the transmittance at each voltage can be a liquid crystal display element in which the transmittance in the long wavelength region is suppressed and the transmittance in the short wavelength region is large. In order to sufficiently suppress the transmittance in the long wavelength region and not disturb the color balance too much, the change in the thickness of the liquid crystal layer is preferably in the range of 0.1 to 1 μm. For example, by making the film thickness of the red portion of the color filter, it is possible to reduce the d LC. In addition, the thickness of the liquid crystal layer at the portion of the color filter that displays blue may be thicker than the d LC at the red and green portions. Even in this case, the change in the thickness of the liquid crystal layer is preferably in the range of 0.1 to 1 μm.

なお、従来型の基板に垂直方向に電界を印加する方式(縦電界方式)におけるTN(ツイステッド ネマティック)方式の液晶表示装置の場合は、着色度が低く液晶パネルを積極的に着色することができない。   In the case of a liquid crystal display device of a TN (twisted nematic) method in which a vertical electric field is applied to a conventional substrate (vertical electric field method), the degree of coloring is low and the liquid crystal panel cannot be positively colored. .

低消費電力でホワイトバランスの良好な液晶表示装置を提供できる。   A liquid crystal display device with low power consumption and good white balance can be provided.

電界方向に対する、偏光板の偏光透過軸のなす角Φp,界面近傍での液晶分子長軸(光学軸)方向のなす角ΦLCの定義を図3に示す。偏光板及び液晶界面はそれぞれ上下に一対あるので、必要に応じてΦp1,Φp2,ΦLC1,ΦLC2と表記する。 With respect to the electric field direction, showing the angle Φp polarization transmission axis of the polarizer, the liquid crystal molecular long axis near the interface definition of the angle [Phi LC (optical axis) direction in FIG. 3. Since there are a pair of upper and lower polarizing plates and liquid crystal interfaces, they are denoted as Φp 1 , Φp 2 , Φ LC1 , and Φ LC2 as necessary.

図4(a),(b)は横電界方式液晶表示素子の1画素内での液晶の動作を示す側断面図を、図4(c),(d)はその正面図を表す。電圧無印加時の素子側断面図を図4(a)に、その時の正面図を図4(c)に示す。透明な一対の基板の内側に線状の電極1,3,4が形成され、その上に配向制御膜5が塗布及び配向処理されている。間には液晶組成物が挟持されている。液晶分子6は、電解無印加時には45度<|ΦLC|≦90度を持つように配向されている。上下界面上での液晶分子配向はここでは平行、即ち、ΦLC1=ΦLC2を例に説明する。また、液晶組成物の誘電率異方性は正を想定している。電界9を印加すると、図4(b),(d)に示したように電界方向に液晶分子がその向きを変える。偏光板8を偏光板透過軸11に配置することで、電界印加によって光透過率を変化させることが可能となる。なお、液晶組成物の誘電率異方性は負であっても問題ない。その場合には初期配向状態を0度<|ΦLC|≦45度となるように配向させる。 4A and 4B are side sectional views showing the operation of the liquid crystal in one pixel of the horizontal electric field type liquid crystal display element, and FIGS. 4C and 4D are front views thereof. FIG. 4A shows a cross-sectional side view of the element when no voltage is applied, and FIG. 4C shows a front view at that time. Linear electrodes 1, 3, and 4 are formed inside a pair of transparent substrates, and an orientation control film 5 is applied and oriented on the electrodes. A liquid crystal composition is sandwiched between them. The liquid crystal molecules 6 are aligned so as to have 45 degrees <| Φ LC | ≦ 90 degrees when no electrolysis is applied. Here, the liquid crystal molecular alignment on the upper and lower interfaces is parallel, that is, Φ LC1 = Φ LC2 will be described as an example. In addition, the dielectric anisotropy of the liquid crystal composition is assumed to be positive. When the electric field 9 is applied, the liquid crystal molecules change their direction in the direction of the electric field as shown in FIGS. By disposing the polarizing plate 8 on the polarizing plate transmission axis 11, the light transmittance can be changed by applying an electric field. Note that there is no problem even if the dielectric anisotropy of the liquid crystal composition is negative. In that case, the initial alignment state is aligned so that 0 degree <| Φ LC | ≦ 45 degrees.

基板として厚みが1.1mm のガラス基板を2枚用いる。これらの基板のうち、一方の基板の上に薄膜トランジスタを形成し、更にその表面に絶縁膜、及び配向膜を形成する。本実施例では、配向膜としてポリイミドを用い、液晶を配向させるためのラビング処理を行う。他方の基板上にも同様に配向膜を形成し、ラビング処理する。上下界面上でのラビング方向は互いにほぼ平行で、かつ印加電界方向とのなす角度を75度(ΦLC1=ΦLC2
75度)とする。これらの基板間に誘電率異方性が正でその値が12.0 であり、屈折率異方性が0.079(589nm,20℃) のネマティック液晶組成物を封入する。セルギャップdは球形のポリマービーズを基板間に分散して挟持し、液晶を封入した状態で、
3.54μm とする。よって、dLC・Δnは0.28μmであり、deff・Δnは0.24
μmである。2枚の偏光板で一対の基板を挾み、一方の偏光板の偏光軸をΦp1 =75度に設定し、他方をΦp2=−15 度とする。
Two glass substrates with a thickness of 1.1 mm are used as the substrates. A thin film transistor is formed on one of these substrates, and an insulating film and an alignment film are formed on the surface thereof. In this embodiment, polyimide is used as the alignment film, and a rubbing process for aligning the liquid crystal is performed. Similarly, an alignment film is formed on the other substrate and rubbed. The rubbing directions on the upper and lower interfaces are substantially parallel to each other, and the angle formed with the applied electric field direction is 75 degrees (Φ LC1 = Φ LC2 =
75 degrees). A nematic liquid crystal composition having a positive dielectric anisotropy and a value of 12.0 between these substrates and a refractive index anisotropy of 0.079 (589 nm, 20 ° C.) is enclosed. The cell gap d is a state in which spherical polymer beads are dispersed and sandwiched between substrates and liquid crystal is sealed.
3.54 μm. Therefore, d LC · Δn is 0.28 μm, and d eff · Δn is 0.24.
μm. A pair of substrates are sandwiched by two polarizing plates, the polarizing axis of one polarizing plate is set to Φp 1 = 75 degrees, and the other is set to Φp 2 = −15 degrees.

図1に本発明の液晶表示装置の概略を示す。上記液晶表示パネルに、光源として、図8(a)に示す発光特性を有する色温度5885Kである光源30,導光体32,拡散板
33,プリズムシート34から構成されるエッジライト型バックライトユニットを用いて、液晶表示装置を作成する。
FIG. 1 shows an outline of the liquid crystal display device of the present invention. In the liquid crystal display panel, an edge light type backlight unit composed of a light source 30, a light guide 32, a diffusion plate 33, and a prism sheet 34 having a light temperature as shown in FIG. A liquid crystal display device is created using

液晶表示装置を駆動する際、光源部に必要な消費電力は1.8W であり、この液晶表示パネルの駆動電圧印加時の分光透過率を図9(a)に示し、この光源を用いたときのスペクトルを図9(b)に示す。これらの色度座標を図10に示す。液晶表示パネルは寒色系であるが、これに色温度が低い光源を組み合わせることにより、良好なホワイトバランスを得ることができる。   When driving the liquid crystal display device, the power consumption required for the light source section is 1.8 W. The spectral transmittance when the driving voltage is applied to the liquid crystal display panel is shown in FIG. The spectrum of is shown in FIG. These chromaticity coordinates are shown in FIG. Although the liquid crystal display panel is a cold color system, a good white balance can be obtained by combining it with a light source having a low color temperature.

基板間に誘電率異方性が正でその値が9.0であり、屈折率異方性が0.082(589nm,20℃)のネマティック液晶組成物を封入する。セルギャップdは3.8μm とする。よって、dLC・Δnは0.31μmであり、deff・Δnは0.28μm である。図8(b)に示す発光特性を有する色温度11000Kである冷陰極管蛍光ランプを用いたエッジライト型バックライトユニットを光源として液晶表示装置を作成する。この液晶表示パネルの駆動電圧印加時の分光透過率を図11(a)に示し、この光源を用いたときのスペクトルを図11(b)に示す。これらの色度座標を図12に示す。黄色みがかった液晶表示パネルと寒色系の光源との組み合わせになる場合、光源部に必要な消費電力は2Wである。 A nematic liquid crystal composition having a positive dielectric anisotropy between the substrates, a value of 9.0, and a refractive index anisotropy of 0.082 (589 nm, 20 ° C.) is enclosed. The cell gap d is 3.8 μm. Therefore, d LC · Δn is 0.31 μm, and d eff · Δn is 0.28 μm. A liquid crystal display device is produced using an edge light type backlight unit using a cold cathode fluorescent lamp having a light emission characteristic shown in FIG. FIG. 11A shows the spectral transmittance of the liquid crystal display panel when a driving voltage is applied, and FIG. 11B shows the spectrum when this light source is used. These chromaticity coordinates are shown in FIG. In the case of a combination of a yellowish liquid crystal display panel and a cold-colored light source, the power consumption required for the light source unit is 2 W.

光源を色温度5885Kのエッジライト型バックライトユニットに取り替える。このとき、光源部に必要な消費電力は1.8W である。この光源を用いたときのスペクトルを図13(a)に示し、色度座標を図13(b)に示す。目視でも黄色の色を呈していると感じる液晶表示装置となる。   The light source is replaced with an edge light type backlight unit having a color temperature of 5885K. At this time, the power consumption required for the light source unit is 1.8 W. A spectrum when this light source is used is shown in FIG. 13A, and chromaticity coordinates are shown in FIG. A liquid crystal display device that feels yellow even when viewed visually.

トランジスタ素子を有する基板に相対向する基板上に、図6に示すように、カラーフィルタ24を設ける。基板間に、誘電率異方性が正でその値が7.3 であり、屈折率異方性が0.074(589nm,20℃) のネマティック液晶組成物を封入する。セルギャップdは球形のポリマービーズを基板間に分散して挟持し、液晶を封入した状態で3.2μmとする。よって、d・Δnは0.24μm である。この液晶表示素子の電圧印加時の分光透過率特性を図14(a)に、光源を含む液晶表示装置の色度座標を図14(b)に示す。駆動電圧印加の色度座標は、ほぼ標準光源Cのところに位置する。光源部に必要な消費電力は1.8W であり、カラー表示が良好である横電界型液晶表示装置を得られる。   As shown in FIG. 6, a color filter 24 is provided on a substrate opposite to the substrate having transistor elements. A nematic liquid crystal composition having a positive dielectric anisotropy and a value of 7.3 and a refractive index anisotropy of 0.074 (589 nm, 20 ° C.) is sealed between the substrates. The cell gap d is 3.2 μm in a state where spherical polymer beads are dispersed and sandwiched between substrates and liquid crystal is sealed. Therefore, d · Δn is 0.24 μm. FIG. 14A shows the spectral transmittance characteristics of the liquid crystal display element when a voltage is applied, and FIG. 14B shows the chromaticity coordinates of the liquid crystal display device including the light source. The chromaticity coordinates for applying the drive voltage are located approximately at the standard light source C. The power consumption required for the light source section is 1.8 W, and a horizontal electric field type liquid crystal display device with good color display can be obtained.

基板間に、誘電率異方性が正でその値が9.0であり、屈折率異方性が0.082(589
nm,20℃)のネマティック液晶組成物を封入する。セルギャップdは球形のポリマービーズを基板間に分散して挟持し、液晶を封入した状態で、3.7μm とする。よって、dLC・Δnは0.30μmであり、deff・Δnは概ね0.27μm である。上側基板と偏光板の間に、ポリカーボーネートで作製され、リタデーションが595nm(550nm)である位相差フィルムを、その遅相軸の角度ΦF1が上側偏光板と平行、すなわちΦF1
Φp1=75度であるように貼付ける。この液晶表示パネルに、図8(a) に示す発光特性を有する色温度4348Kである冷陰極管蛍光ランプを用いたエッジライト型バックライトユニットを光源として用いる。この液晶表示装置の電圧をオフからオンにしたときの色度座標上の軌跡を図15に示す。色度座標の軌跡はC光源に近づき、光源部に必要な消費電力は1.7W である。
Between the substrates, the dielectric anisotropy is positive and the value is 9.0, and the refractive index anisotropy is 0.082 (589
nm, 20 ° C.) nematic liquid crystal composition. The cell gap d is 3.7 μm in a state where spherical polymer beads are dispersed and sandwiched between substrates and liquid crystal is sealed. Therefore, d LC · Δn is 0.30 μm, and d eff · Δn is approximately 0.27 μm. A retardation film made of polycarbonate and having a retardation of 595 nm (550 nm) is formed between the upper substrate and the polarizing plate, and the slow axis angle Φ F1 is parallel to the upper polarizing plate, that is, Φ F1 =
Paste so that Φp 1 = 75 degrees. In this liquid crystal display panel, an edge light type backlight unit using a cold cathode fluorescent lamp having a color temperature of 4348K having the light emission characteristics shown in FIG. 8A is used as a light source. FIG. 15 shows a locus on the chromaticity coordinates when the voltage of the liquid crystal display device is turned on from off. The locus of chromaticity coordinates approaches the C light source, and the power consumption required for the light source unit is 1.7 W.

トランジスタ素子を有する基板に相対向する基板7上に、図6に示すように、ストライプ状のR,G,B、3色のカラーフィルタ24を備え、カラーフィルタの上には表面を平坦化する保護膜25を積層し、その上に配向膜5を形成する。基板と偏光板の間に、ポリカーボーネートで作製され、リタデーションが349nm(550nm)である位相差フィルムを、その遅相軸の角度ΦF1が上側偏光板と直交、すなわちΦF1=Φp2=−15 度であるように貼付ける。この液晶表示パネルに、図7(b)に示す発光特性を有する色温度4703Kである冷陰極管蛍光ランプを用いたエッジライト型バックライトユニットを光源として用いる。この液晶表示装置における駆動電圧印加時の色度座標はC光源に近く、光源部に必要な消費電力は1.75Wである。 As shown in FIG. 6, striped R, G, B, and three color filters 24 are provided on a substrate 7 opposite to a substrate having transistor elements, and the surface is flattened on the color filters. A protective film 25 is laminated, and an alignment film 5 is formed thereon. A retardation film made of polycarbonate and having a retardation of 349 nm (550 nm) is formed between the substrate and the polarizing plate, and the slow axis angle Φ F1 is orthogonal to the upper polarizing plate, that is, Φ F1 = Φp 2 = −15. Paste it to the degree. In this liquid crystal display panel, an edge light type backlight unit using a cold cathode fluorescent lamp having a color temperature of 4703K having the light emission characteristics shown in FIG. 7B is used as a light source. In this liquid crystal display device, the chromaticity coordinates when the driving voltage is applied are close to the C light source, and the power consumption required for the light source unit is 1.75 W.

カラーフィルタの膜厚は、B,G画素部分については概ね2μmであり、R画素部分については概ね2.5μm である。この差は平坦化膜をスピンコートにより塗布した後も
0.3μm 程度の段差として残り、液晶層の厚みの差となる。この液晶表示パネルに、色温度4703Kである冷陰極管蛍光ランプを用いたエッジライト型バックライトユニットを光源として用いる。この液晶表示装置の波長615nm,545nm,465nmにおける電圧−透過率特性、すなわちR,G,B各画素に対応する電圧−透過率特性を図16に示す。R画素における透過率特性が、高電圧側にシフトしていることがわかる。従って、この液晶表示パネルの駆動電圧印加時の透過率においては、赤が抑制された特性となる。駆動電圧印加時におけるホワイトバランスは良好であり、光源部に必要な消費電力は
1.75Wである。
The film thickness of the color filter is approximately 2 μm for the B and G pixel portions and approximately 2.5 μm for the R pixel portion. This difference remains as a step of about 0.3 μm even after the flattening film is applied by spin coating, resulting in a difference in thickness of the liquid crystal layer. An edge light type backlight unit using a cold cathode fluorescent lamp having a color temperature of 4703K is used as a light source for this liquid crystal display panel. FIG. 16 shows voltage-transmittance characteristics at wavelengths 615 nm, 545 nm, and 465 nm of this liquid crystal display device, that is, voltage-transmittance characteristics corresponding to R, G, and B pixels. It can be seen that the transmittance characteristic in the R pixel is shifted to the high voltage side. Therefore, red is suppressed in the transmittance of the liquid crystal display panel when the driving voltage is applied. The white balance when driving voltage is applied is good, and the power consumption required for the light source unit is 1.75 W.

カラーフィルタの膜厚を、G,R画素部分については概ね2μmであり、B画素部分については概ね1.5μmとする。液晶層の厚みとしては、G,R画素部分が概ね3.8μm,B画素部分が概ね4.1μm である。この液晶表示素子に、色温度4703Kである冷陰極管蛍光ランプを用いたエッジライト型バックライトユニットを光源として用いる。この液晶表示素子の波長615nm,545nm,465nmにおける電圧−透過率特性、すなわちR,G,B各画素に対応する電圧−透過率特性を図17に示す。B画素における透過率特性が、低電圧側にシフトしていることがわかる。従って、上記液晶表示素子の駆動電圧印加時の透過率においては、青が増幅された特性となる。駆動電圧印加時におけるホワイトバランスは良好であり、光源部に必要な消費電力は1.75W であった。   The film thickness of the color filter is approximately 2 μm for the G and R pixel portions and approximately 1.5 μm for the B pixel portion. The thickness of the liquid crystal layer is approximately 3.8 μm for the G and R pixel portions and approximately 4.1 μm for the B pixel portion. In this liquid crystal display element, an edge light type backlight unit using a cold cathode fluorescent lamp having a color temperature of 4703 K is used as a light source. FIG. 17 shows voltage-transmittance characteristics of the liquid crystal display element at wavelengths of 615 nm, 545 nm, and 465 nm, that is, voltage-transmittance characteristics corresponding to R, G, and B pixels. It can be seen that the transmittance characteristics in the B pixel are shifted to the low voltage side. Accordingly, the transmittance of the liquid crystal display element when the driving voltage is applied has a characteristic in which blue is amplified. The white balance at the time of applying the driving voltage was good, and the power consumption required for the light source unit was 1.75 W.

カラーフィルタの膜厚を、G画素部分については概ね2μmであり、B画素部分については概ね1.5μm,R画素部分が概ね2.5μmとする。液晶層の厚みとしては、G画素部分が概ね4.2μm,R画素部分が概ね3.9μm,B画素部分が概ね3.9μm である。この液晶表示パネルに、色温度4348Kである冷陰極管蛍光ランプを用いたエッジライト型バックライトユニットを光源として用いる。この液晶表示素子の波長615nm,545nm,465nmにおける電圧−透過率特性、すなわちR,G,B各画素に対応する電圧−透過率特性を図18に示す。B画素における透過率特性は低電圧側に、R画素における透過率特性は高電圧側にシフトしていることがわかる。駆動電圧印加時におけるホワイトバランスは良好であり、光源部に必要な消費電力は1.7W である。   The film thickness of the color filter is approximately 2 μm for the G pixel portion, approximately 1.5 μm for the B pixel portion, and approximately 2.5 μm for the R pixel portion. The thickness of the liquid crystal layer is approximately 4.2 μm for the G pixel portion, approximately 3.9 μm for the R pixel portion, and approximately 3.9 μm for the B pixel portion. In this liquid crystal display panel, an edge light type backlight unit using a cold cathode fluorescent lamp having a color temperature of 4348K is used as a light source. FIG. 18 shows voltage-transmittance characteristics at wavelengths 615 nm, 545 nm, and 465 nm of this liquid crystal display element, that is, voltage-transmittance characteristics corresponding to R, G, and B pixels. It can be seen that the transmittance characteristic of the B pixel is shifted to the low voltage side, and the transmittance characteristic of the R pixel is shifted to the high voltage side. The white balance when driving voltage is applied is good, and the power consumption required for the light source unit is 1.7 W.

カラーフィルタの膜厚を、G,R画素部分については概ね2μmであり、B画素部分については概ね1.5μmとする。液晶層の厚みとしては、G,R画素部分が概ね4.5μm,B画素部分が概ね4.2μm である。位相差フィルムとしては、上側基板と偏光板の間に、ポリカーボーネートで作製され、リタデーションが997nm(550nm)であるものを用い、その遅相軸の角度ΦF1が上側偏光板と平行、すなわちΦF1=Φp1=75 度であるように貼付ける。この液晶表示パネルに、色温度4348Kである冷陰極管蛍光ランプを用いたエッジライト型バックライトユニットを光源として用いる。電圧印加に伴う色度座標上の軌跡を図19に示す。電圧印加に伴いC光源に近づいて行くことがわかる。駆動電圧印加時におけるホワイトバランスは良好であり、光源部に必要な消費電力は1.70Wである。 The film thickness of the color filter is approximately 2 μm for the G and R pixel portions and approximately 1.5 μm for the B pixel portion. The thickness of the liquid crystal layer is approximately 4.5 μm for the G and R pixel portions and approximately 4.2 μm for the B pixel portion. As the retardation film, a film made of polycarbonate between the upper substrate and the polarizing plate and having a retardation of 997 nm (550 nm) is used, and the slow axis angle Φ F1 is parallel to the upper polarizing plate, that is, Φ F1. = Φp 1 = Paste so that it is 75 degrees. In this liquid crystal display panel, an edge light type backlight unit using a cold cathode fluorescent lamp having a color temperature of 4348K is used as a light source. FIG. 19 shows a locus on the chromaticity coordinates accompanying voltage application. It can be seen that the voltage approaches the C light source as the voltage is applied. The white balance when driving voltage is applied is good, and the power consumption required for the light source unit is 1.70 W.

本発明の液晶表示装置の構成を表す概略図。Schematic showing the structure of the liquid crystal display device of this invention. 横電界方式の液晶表示パネルの分光透過率特性を示す図。The figure which shows the spectral transmittance characteristic of the liquid crystal display panel of a horizontal electric field system. ラビング方向,偏光板の軸方向の定義を示す図。The figure which shows the definition of a rubbing direction and the axial direction of a polarizing plate. 横電界方式の液晶表示装置の動作を示す図。The figure which shows operation | movement of the liquid crystal display device of a horizontal electric field system. UCS色度座標における色温度と色度座標を示す図。The figure which shows the color temperature and chromaticity coordinate in UCS chromaticity coordinate. カラーフィルタ基板の構成を示す図。The figure which shows the structure of a color filter board | substrate. 光源の発光特性を示す図。The figure which shows the light emission characteristic of a light source. 光源の発光特性を示す図。The figure which shows the light emission characteristic of a light source. 液晶表示パネルの分光透過率特性と液晶表示装置の分光特性。Spectral transmittance characteristics of liquid crystal display panels and spectral characteristics of liquid crystal display devices. 液晶表示パネルのC光源,光源,液晶表示装置としたときの色度座標。Chromaticity coordinates when a C light source, a light source, and a liquid crystal display device of a liquid crystal display panel are used. 液晶表示パネルの分光透過率特性と液晶表示装置の分光特性。Spectral transmittance characteristics of liquid crystal display panels and spectral characteristics of liquid crystal display devices. 液晶表示パネルのC光源,光源,液晶表示装置の色度座標。C light source, light source of liquid crystal display panel, chromaticity coordinates of liquid crystal display device. 液晶表示パネルの分光特性,液晶表示パネルのC光源,光源,液晶表示装置の色度座標。Spectral characteristics of liquid crystal display panel, C light source, light source of liquid crystal display panel, chromaticity coordinates of liquid crystal display device. 液晶表示パネルの分光透過率特性と、液晶表示パネルのC光源,光源,液晶表示装置の色度座標。Spectral transmittance characteristics of the liquid crystal display panel and C light source, light source, and chromaticity coordinates of the liquid crystal display device of the liquid crystal display panel. 液晶表示装置の電圧印加に伴う色度図上の軌跡。A locus on a chromaticity diagram accompanying voltage application of a liquid crystal display device. 液晶表示装置の3波長における電圧−透過率特性を示す図。The figure which shows the voltage-transmittance characteristic in 3 wavelengths of a liquid crystal display device. 液晶表示装置の3波長における電圧−透過率特性を示す図。The figure which shows the voltage-transmittance characteristic in 3 wavelengths of a liquid crystal display device. 液晶表示装置の3波長における電圧−透過率特性を示す図。The figure which shows the voltage-transmittance characteristic in 3 wavelengths of a liquid crystal display device. 液晶表示装置の電圧印加に伴う色度図上の軌跡を示す図。The figure which shows the locus | trajectory on a chromaticity diagram accompanying the voltage application of a liquid crystal display device.

符号の説明Explanation of symbols

1…共通電極、2…ゲート絶縁膜、3…信号電極、4…画素電極、5…配向膜、6…液
晶分子、7…基板、8…偏光板、9…電界、10…ラビング方向、11…偏光板の透過軸
、23…アクティブマトリクス型液晶表示素子、24…カラーフィルタ、25…保護膜、
27…絶縁膜、30…光源、31…ライトカバー、32…導光体、33…拡散板、34…
プリズムシート。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Common electrode, 2 ... Gate insulating film, 3 ... Signal electrode, 4 ... Pixel electrode, 5 ... Alignment film, 6 ... Liquid crystal molecule, 7 ... Substrate, 8 ... Polarizing plate, 9 ... Electric field, 10 ... Rubbing direction, 11 ... transmission axis of polarizing plate, 23 ... active matrix type liquid crystal display element, 24 ... color filter, 25 ... protective film,
27 ... Insulating film, 30 ... Light source, 31 ... Light cover, 32 ... Light guide, 33 ... Diffusion plate, 34 ...
Prism sheet.

Claims (3)

一対の基板と、前記一対の基板の少なくとも一方に形成された複数の電極と、
前記一対の基板間に挟持された液晶層と、を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの一方の面に設けられた光源とを有する液晶表示装置であって、
前記液晶パネルは、前記一対の基板上の少なくとも一方にカラーフィルタを具備し、
赤の光を透過させる部位の液晶層の厚みを他の部位の液晶層の厚みより0.1 〜1μm薄くしたことを特徴とする液晶表示装置。
A pair of substrates and a plurality of electrodes formed on at least one of the pair of substrates;
A liquid crystal panel having a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates;
A liquid crystal display device having a light source provided on one surface of the liquid crystal panel,
The liquid crystal panel includes a color filter on at least one of the pair of substrates,
A liquid crystal display device characterized in that a thickness of a liquid crystal layer at a portion transmitting red light is 0.1 to 1 μm thinner than a thickness of a liquid crystal layer at another portion.
一対の基板と、前記一対の基板の少なくとも一方に形成された複数の電極と、
前記一対の基板間に挟持された液晶層と、を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの一方の面に設けられた光源とを有する液晶表示装置であって、
前記液晶パネルは、前記一対の基板上の少なくとも一方にカラーフィルタを具備し、
前記カラーフィルタは赤色に対応する部分の膜厚が緑色及び青色に対応する部分の膜厚より0.1 〜1μm厚いことを特徴とする液晶表示装置。
A pair of substrates and a plurality of electrodes formed on at least one of the pair of substrates;
A liquid crystal panel having a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates;
A liquid crystal display device having a light source provided on one surface of the liquid crystal panel,
The liquid crystal panel includes a color filter on at least one of the pair of substrates,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the color filter has a thickness of a portion corresponding to red being 0.1 to 1 μm thicker than a thickness of a portion corresponding to green and blue.
一対の基板と、前記一対の基板の少なくとも一方に形成された複数の電極と、
前記一対の基板間に挟持された液晶層と、を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの一方の面に設けられた光源とを有する液晶表示装置であって、
前記液晶パネルは、前記一対の基板上の少なくとも一方にカラーフィルタを具備し、
青の光を透過させる部位の液晶層の厚みを他の部位の液晶層の厚みより0.1 〜1μm厚くしたことを特徴とする液晶表示装置。

A pair of substrates and a plurality of electrodes formed on at least one of the pair of substrates;
A liquid crystal panel having a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates;
A liquid crystal display device having a light source provided on one surface of the liquid crystal panel,
The liquid crystal panel includes a color filter on at least one of the pair of substrates,
A liquid crystal display device characterized in that a thickness of a liquid crystal layer at a portion that transmits blue light is 0.1 to 1 μm thicker than a thickness of a liquid crystal layer at another portion.

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