JP3361154B2 - カラー液晶表示パネル - Google Patents
カラー液晶表示パネルInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電極間に電圧を印加しな
い初期状態において暗状態になるノーマルブラック型の
カラー液晶表示パネルに係り、特にネマチック液晶から
なる液晶層の液晶分子をツイストさせないで利用するカ
ラー液晶表示パネルの構成に関する。 【０００２】電極間に電圧を印加しない状態で暗状態に
なるノーマルブラック型のカラー液晶表示パネルは既に
提案されているが、ツイストネマチック方式の液晶表示
パネルでは初期状態でも旋光分散によって一部の光が漏
れ完全な暗状態にならない。 【０００３】カラー液晶表示パネルにおいて暗状態にし
た光が漏れると周囲の色に混じって表示色が濁り色の再
現性を低下させる。そこで旋光分散を無くし初期状態に
おいて完全な暗状態を実現できるカラー液晶表示パネル
の開発が要望されている。 【０００４】 【従来の技術】図５は従来のカラー液晶表示パネルの動
作原理を示す模式図である。図５(a) において従来のカ
ラー液晶表示パネルは液晶１を挟んで対向する２枚のパ
ネル２、３と２枚の偏光板４を有し、一方のパネル２は
ガラス基板21上にストライプ状に形成された透明電極22
と透明電極22を覆う配向膜23を具えている。 【０００５】他方のパネル３はガラス基板31上にストラ
イプ状に形成された透明電極32と透明電極32を被覆する
配向膜33を有し、直交する透明電極22、32が液晶１を介
して対向する画素領域にはそれぞれ三原色に対応する色
フィルタ34を具えている。 【０００６】配向膜23、33は透明電極22、32間の印加電
圧が０のとき液晶１に含まれる液晶分子11の配列が捩れ
るように配向され、ノーマルブラック型のカラー液晶表
示パネルではパネル２、３の外側の偏光板４を偏光方向
が平行になるよう配置する。 【０００７】偏光板４およびパネル３を透過した光は偏
光されており液晶１内を伝播する間に液晶１の旋光性に
よって旋回する。しかし、２枚の偏光板４は偏光方向が
平行になるようパネル２、３の外側に配置され旋回した
光は外部に出ることはない。 【０００８】かかるカラー液晶表示パネルにおいて透明
電極22、32間に電圧を印加すると図５(b) に示す如く全
ての液晶分子11が、透明電極22、32に対して垂直になる
よう配列され液晶１内を伝播する間に光の偏光方向を旋
回させる旋光性が失われる。 【０００９】２枚の偏光板４は偏光方向が平行になるよ
うパネル２、３の外側に配置され偏光板４およびパネル
３を透過した光は、偏光方向が旋回することなく液晶１
内を伝播しパネル２および偏光板４を透過して液晶表示
パネルの外部に出射される。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】ツイストネマチック方
式によって形成されてなる従来のノーマルブラック型の
カラー液晶表示パネルは上述の如く、透明電極間の印加
電圧が０のとき液晶が有する旋光性によって偏光板を透
過する光が完全に遮断されると考えられていた。 【００１１】しかし、ツイストネマチック方式の液晶表
示パネルは旋光分散を伴い暗状態時においても一部の光
が偏光板を透過し、暗状態時に漏洩した一部の光がコン
トラスト比を低下させると共に表示色を濁らせ色の再現
性を低下させることがある。 【００１２】そこでツイストネマチック方式を採用して
なるカラー液晶表示パネルにおいて旋光分散の発生を抑
制する手段として、近年、液晶層の厚さがそれぞれ三原
色の波長に対応するマルチギャップ方式のカラー液晶表
示パネルが提案されている。 【００１３】かかるツイストネマチック方式のカラー液
晶表示パネルにおいて三原色の波長にそれぞれ対応する
液晶層の厚さは、例えば、C.H.Gnoch とH.A.Tarry の旋
光分散による透過率の式において旋光分散による透過率
Ｔを０とすれば算出できる。 【００１４】C.H.Gnoch とH.A.Tarry の式は液晶のツイ
スト角をθ、液晶内を伝播する光の波長をλ、液晶層の
厚さをｄ、液晶が有する複屈折率をΔｎとすると、旋光
分散による透過率ＴはＴ＝sin2｛θ（１＋Ｕ2)1/2 ｝／
（１＋Ｕ2)、Ｕ＝πｄΔｎ／θλ＝２ｄΔｎ／λ「ノー
マルブラック型の場合」なる式によって与えられる。 【００１５】かかる算出式を利用することによって三原
色の波長にそれぞれ対応する液晶層の厚さを算出するこ
とは可能であるが、液晶層の厚さを算出する式が上述の
如く複雑であり極めて煩雑な計算を繰り返さなければな
らないという問題があった。 【００１６】本発明の目的はそれぞれの液晶層の厚さが
容易に算出できるノーマルブラック型カラー液晶表示パ
ネルを提供することにある。 【００１７】 【課題を解決するための手段】図１は本発明になるカラ
ー液晶表示パネルの原理を示す模式図である。なお全図
を通し同じ対象物は同一記号で表している。 【００１８】上記課題は、色フィルタと透明電極と配向
膜とが形成されたガラス基板と、透明電極と配向膜とが
形成されたガラス基板とを、該配向膜の間に液晶を挟ん
で対向せしめ、該透明電極間の印加電圧が０のとき暗状
態になるノーマルブラック型のカラー液晶表示パネルに
おいて、該配向膜の間に介在せしめたネマチック液晶か
らなる液晶層の厚さ：ｄが、一次式ｄ＝λ／２Δｎ、あ
るいはｄ＝３λ／２Δｎ〔ここで、λ：入射光の波長
（ｎｍ）、Δｎ：透明電極間の印加電圧が０のときの液
晶層の平均複屈折率〕を満足するように該色フィルタに
対応して異ならしめ、且つ、該透明電極間に電圧が印加
されない初期状態では該液晶層内の液晶分子がツイスト
しないように、該液晶層を介して対向せしめた該配向膜
の配向方向を設定してなる本発明のカラー液晶表示パネ
ルによって達成される。 【００１９】 【作用】図１(a) において透明電極間に電圧が印加され
ない初期状態では液晶層内に含まれる液晶分子がツイス
トしないよう、配向膜の配向方向を設定することによっ
て液晶層内に入射した光は複屈折を生じ常光線と異常光
線に分かれて伝播する。 【００２０】常光線と異常光線は出射に際し再び合成さ
れるが液晶層内の伝播速度に差があり液晶層の厚さを適
宜設定することで、合成された光は振動方向が入射光の
振動方向と交差し偏光方向が入射光と平行に配置されて
なる偏光板を透過できない。 【００２１】一方、透明電極間に電圧が印加されると図
１(b) に示す如く液晶層に含まれる液晶分子が透明電極
に対し垂直になり、液晶層内に入射した光は複屈折を生
じないで伝播し偏光方向が入射光と平行な偏光板を透過
してパネルから出射される。 【００２２】かかるカラー液晶表示パネルにおいて合成
された光の振動方向を決定する要素は常光線と異常光線
の位相差であり、液晶の複屈折率をΔｎ、液晶層の厚さ
をｄ、入射光の波長をλとすると、位相差δ＝２πｄΔ
ｎ／λなる式で与えられる。 【００２３】ここで位相差δがどの色においても同一で
あるとすれば液晶層の厚さｄは複屈折率Δｎと光の波長
λとの関数であり、C.H.Gnoch とH.A.Tarry の旋光分散
による透過率の式に比べ極めて簡単な式で液晶層の厚さ
ｄを算出することができる。 【００２４】なお、上式で算出された液晶層の厚さｄは
ガラス基板上の色フィルタや色フィルタ上に形成された
保護膜の厚さを変え、パネルの間に介在せしめたネマチ
ック液晶からなる液晶層の厚さを三原色に対応して異な
らしめることで形成される。 【００２５】即ち、それぞれの液晶層の厚さが容易に算
出できるノーマルブラック型カラー液晶表示パネルを実
現することができる。 【００２６】 【実施例】以下添付図により本発明の実施例について説
明する。なお、図２は直線偏光された入射光と液晶分子
の関係を示す図、図３は液晶分子の位置による複屈折率
の変化を示す図、図４は印加電圧による平均複屈折率の
変化を示す図である。 【００２７】図２(a) に示す如く液晶層内の液晶分子11
に直線偏光された光を長軸に対し45度傾斜させて短軸方
向から照射すると、複屈折が生じて図２(b) に示す如く
振動方向が入射光の直線偏光に対して45度傾斜した常光
線と異常光線に分割される。 【００２８】常光線は液晶分子11の長軸に対し直角方向
に振動する光、異常光線は常光線の振動方向に対し直角
に振動する光であり、光学的に正の液晶であるネマチッ
ク液晶の場合は常光線に対する屈折率に比べ異常光線に
対する屈折率の方が大きい。 【００２９】即ち、図２(c) に示す如く常光線の屈折率
ｎo は光の入射方向に関係なく一定であるが異常光線に
対する屈折率ｎe は、液晶分子の長軸に対して平行な方
向から光を入射するとｎo に等しく、直角方向から光を
入射したときに最大になる。 【００３０】換言すれば、ネマチック液晶における常光
線の屈折率ｎo と異常光線の屈折率ｎe の差に起因し生
じる複屈折率は、直線偏光された光が液晶分子の長軸に
対して直角方向から入射したとき最大になり平行方向か
ら入射したとき最小になる。 【００３１】図１に示すカラー液晶表示パネルは入射光
の方向によってネマチック液晶の複屈折率が異なること
を利用したもので、従来のカラー液晶表示パネルと同様
にネマチック液晶からなる液晶層１を挟んで対向させた
パネル５、６を具えている。 【００３２】一方のパネル５はガラス基板51上にストラ
イプ状に形成された透明電極52と透明電極52を覆う配向
膜53を具えており、他方のパネル６はガラス基板61上に
ストライプ状に形成された透明電極62と透明電極62を被
覆する配向膜63を具備する。 【００３３】また、パネル６は直交する透明電極52、62
が液晶層１を介し対向する画素領域に三原色に対応する
色フィルタ64を有し、色フィルタ64を覆うようにガラス
基板61上に形成されてなる透明な保護膜65によって色フ
ィルタ64が保護されている。 【００３４】配向膜53、63は透明電極52、62間の印加電
圧が０時に図１(a) に示す如く液晶分子11がツイストし
ないよう配向され、ノーマルブラック型のカラー液晶表
示パネルではパネル５、６の外側の偏光板４は偏光方向
が平行になるよう配置する。 【００３５】偏光板４およびパネル６を透過し短軸方向
から液晶分子11を照射する光は長軸に対して45度傾斜し
た方向に偏光され、図２(b) に示す如く複屈折により振
動方向が入射光と45度ずれた常光線と異常光線に分割さ
れ液晶層１内を伝播される。 【００３６】液晶層１の入射側で分割された常光線と異
常光線は同位相であるが屈折率の差によって伝播される
間に位相差が生じ、液晶層１の出射側において常光線と
異常光線が合成され出射される光の振動方向と入射光の
偏光方向の間に差が生じる。 【００３７】かかるカラー液晶表示パネルにおいて透明
電極52、62間に電圧を印加すると図１(b) に示す如く液
晶分子11が移動し、配向膜53、63に近い液晶分子11を除
いて殆どの液晶分子11が透明電極52、62に吸引されパネ
ル５、６に対し垂直になる。 【００３８】ネマチック液晶の複屈折率は図２(c) に示
す如く光が液晶分子の長軸に対して平行方向から入射し
たとき最小になる。即ち、液晶分子11がパネル５、６に
対し垂直になると複屈折が発生せず入射した光は液晶層
１内をそのまま伝播される。 【００３９】常光線の位相と異常光線の位相の差は液晶
の複屈折率、液晶層の厚さ、および液晶内に入射する光
の波長に左右され、液晶層の厚さを適正化することで出
射される光の振動方向と入射光の偏光方向を90度または
270度ずらすことができる。 【００４０】本実施例では図１に示す如く色フィルタ6
4、または色フィルタ64の上に形成された保護膜65の厚
さを変えることで、パネル５、６の間に介在せしめたネ
マチック液晶からなる液晶層１の厚さをそれぞれ三原色
に対応して異ならしめている。 【００４１】したがって、複屈折が生じ振動方向が入射
光の偏光方向から90度または 270度ずれた出射光は偏光
板４を透過しないが、複屈折が生じないで液晶層１内を
そのまま伝播された光は偏光板４を透過しカラー液晶表
示パネルの外に出射される。 【００４２】液晶層における複屈折は常光線に対する屈
折率ｎo と異常光線に対する屈折率ｎe とが等しい場合
には生じないが、屈折率ｎo と屈折率ｎe の差が広がる
に伴い異常光線の伝播速度が常光線の伝播速度に比べ遅
くなり複屈折率が増大する。 【００４３】図１(b) に示す如く液晶分子11の長軸と配
向膜53、63の間に介在するチルト角αは液晶分子11の位
置によって異なり、チルト角αが変化するに伴い液晶分
子11への光の入射角が変わって異常光線に対する屈折率
ｎe や複屈折率が変化する。 【００４４】透明電極間の印加電圧が０の場合は図３に
示す如く複屈折率Δｎ（Ｚ）が最も高く位置による複屈
折率の差はないが、電圧が印加されると複屈折率Δｎ
（Ｚ）に差が生じ液晶分子の長軸がほぼ垂直になる液晶
層の中間において最低になる。 【００４５】図４は液晶分子の位置により異なる複屈折
率の平均値を算出し印加電圧に対応する平均複屈折率Δ
ｎを示した図である。図示の如く平均複屈折率Δｎは印
加電圧が０のとき最も高い値を示すが印加電圧がしきい
値を超すと急激に低下する。 【００４６】即ち、ノーマルブラック型カラー液晶表示
パネルでは透明電極間の印加電圧が０の場合の平均複屈
折率をΔｎとし、液晶層の厚さをｄ、入射光の波長をλ
とすると、常光線と異常光線の位相差δはδ＝２πｄΔ
ｎ／λなる式で与えられる。 【００４７】出射光の振動方向と入射光の偏光方向を90
度ずらせるために必要な液晶層の厚さは上式からｄ＝λ
／２Δｎなる式で、また、 270度ずらせるために必要な
液晶層の厚さは上式からｄ＝３λ／２Δｎなる式により
算出することができる。 【００４８】常光線と異常光線の屈折率ｎo 、ｎe から
算出された複屈折率Δｎは当然入射光の波長に対応して
変化する値であり、入射光の波長λと入射光の波長λ対
応したΔｎを上式に代入することで三原色に対応した液
晶層の厚さｄを算出できる。 【００４９】このように初期状態で液晶層内に含まれる
液晶分子がツイストしないよう配向膜の配向方向を設定
し、色フィルタや保護膜の厚さを変えてネマチック液晶
の厚さを三原色に対応して異ならしめることで、それぞ
れの液晶層の厚さが容易に算出できるノーマルブラック
型カラー液晶表示パネルを実現することができる。 【００５０】 【発明の効果】上述の如く本発明によればそれぞれの液
晶層の厚さが容易に算出できるノーマルブラック型カラ
ー液晶表示パネルを提供することができる。
い初期状態において暗状態になるノーマルブラック型の
カラー液晶表示パネルに係り、特にネマチック液晶から
なる液晶層の液晶分子をツイストさせないで利用するカ
ラー液晶表示パネルの構成に関する。 【０００２】電極間に電圧を印加しない状態で暗状態に
なるノーマルブラック型のカラー液晶表示パネルは既に
提案されているが、ツイストネマチック方式の液晶表示
パネルでは初期状態でも旋光分散によって一部の光が漏
れ完全な暗状態にならない。 【０００３】カラー液晶表示パネルにおいて暗状態にし
た光が漏れると周囲の色に混じって表示色が濁り色の再
現性を低下させる。そこで旋光分散を無くし初期状態に
おいて完全な暗状態を実現できるカラー液晶表示パネル
の開発が要望されている。 【０００４】 【従来の技術】図５は従来のカラー液晶表示パネルの動
作原理を示す模式図である。図５(a) において従来のカ
ラー液晶表示パネルは液晶１を挟んで対向する２枚のパ
ネル２、３と２枚の偏光板４を有し、一方のパネル２は
ガラス基板21上にストライプ状に形成された透明電極22
と透明電極22を覆う配向膜23を具えている。 【０００５】他方のパネル３はガラス基板31上にストラ
イプ状に形成された透明電極32と透明電極32を被覆する
配向膜33を有し、直交する透明電極22、32が液晶１を介
して対向する画素領域にはそれぞれ三原色に対応する色
フィルタ34を具えている。 【０００６】配向膜23、33は透明電極22、32間の印加電
圧が０のとき液晶１に含まれる液晶分子11の配列が捩れ
るように配向され、ノーマルブラック型のカラー液晶表
示パネルではパネル２、３の外側の偏光板４を偏光方向
が平行になるよう配置する。 【０００７】偏光板４およびパネル３を透過した光は偏
光されており液晶１内を伝播する間に液晶１の旋光性に
よって旋回する。しかし、２枚の偏光板４は偏光方向が
平行になるようパネル２、３の外側に配置され旋回した
光は外部に出ることはない。 【０００８】かかるカラー液晶表示パネルにおいて透明
電極22、32間に電圧を印加すると図５(b) に示す如く全
ての液晶分子11が、透明電極22、32に対して垂直になる
よう配列され液晶１内を伝播する間に光の偏光方向を旋
回させる旋光性が失われる。 【０００９】２枚の偏光板４は偏光方向が平行になるよ
うパネル２、３の外側に配置され偏光板４およびパネル
３を透過した光は、偏光方向が旋回することなく液晶１
内を伝播しパネル２および偏光板４を透過して液晶表示
パネルの外部に出射される。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】ツイストネマチック方
式によって形成されてなる従来のノーマルブラック型の
カラー液晶表示パネルは上述の如く、透明電極間の印加
電圧が０のとき液晶が有する旋光性によって偏光板を透
過する光が完全に遮断されると考えられていた。 【００１１】しかし、ツイストネマチック方式の液晶表
示パネルは旋光分散を伴い暗状態時においても一部の光
が偏光板を透過し、暗状態時に漏洩した一部の光がコン
トラスト比を低下させると共に表示色を濁らせ色の再現
性を低下させることがある。 【００１２】そこでツイストネマチック方式を採用して
なるカラー液晶表示パネルにおいて旋光分散の発生を抑
制する手段として、近年、液晶層の厚さがそれぞれ三原
色の波長に対応するマルチギャップ方式のカラー液晶表
示パネルが提案されている。 【００１３】かかるツイストネマチック方式のカラー液
晶表示パネルにおいて三原色の波長にそれぞれ対応する
液晶層の厚さは、例えば、C.H.Gnoch とH.A.Tarry の旋
光分散による透過率の式において旋光分散による透過率
Ｔを０とすれば算出できる。 【００１４】C.H.Gnoch とH.A.Tarry の式は液晶のツイ
スト角をθ、液晶内を伝播する光の波長をλ、液晶層の
厚さをｄ、液晶が有する複屈折率をΔｎとすると、旋光
分散による透過率ＴはＴ＝sin2｛θ（１＋Ｕ2)1/2 ｝／
（１＋Ｕ2)、Ｕ＝πｄΔｎ／θλ＝２ｄΔｎ／λ「ノー
マルブラック型の場合」なる式によって与えられる。 【００１５】かかる算出式を利用することによって三原
色の波長にそれぞれ対応する液晶層の厚さを算出するこ
とは可能であるが、液晶層の厚さを算出する式が上述の
如く複雑であり極めて煩雑な計算を繰り返さなければな
らないという問題があった。 【００１６】本発明の目的はそれぞれの液晶層の厚さが
容易に算出できるノーマルブラック型カラー液晶表示パ
ネルを提供することにある。 【００１７】 【課題を解決するための手段】図１は本発明になるカラ
ー液晶表示パネルの原理を示す模式図である。なお全図
を通し同じ対象物は同一記号で表している。 【００１８】上記課題は、色フィルタと透明電極と配向
膜とが形成されたガラス基板と、透明電極と配向膜とが
形成されたガラス基板とを、該配向膜の間に液晶を挟ん
で対向せしめ、該透明電極間の印加電圧が０のとき暗状
態になるノーマルブラック型のカラー液晶表示パネルに
おいて、該配向膜の間に介在せしめたネマチック液晶か
らなる液晶層の厚さ：ｄが、一次式ｄ＝λ／２Δｎ、あ
るいはｄ＝３λ／２Δｎ〔ここで、λ：入射光の波長
（ｎｍ）、Δｎ：透明電極間の印加電圧が０のときの液
晶層の平均複屈折率〕を満足するように該色フィルタに
対応して異ならしめ、且つ、該透明電極間に電圧が印加
されない初期状態では該液晶層内の液晶分子がツイスト
しないように、該液晶層を介して対向せしめた該配向膜
の配向方向を設定してなる本発明のカラー液晶表示パネ
ルによって達成される。 【００１９】 【作用】図１(a) において透明電極間に電圧が印加され
ない初期状態では液晶層内に含まれる液晶分子がツイス
トしないよう、配向膜の配向方向を設定することによっ
て液晶層内に入射した光は複屈折を生じ常光線と異常光
線に分かれて伝播する。 【００２０】常光線と異常光線は出射に際し再び合成さ
れるが液晶層内の伝播速度に差があり液晶層の厚さを適
宜設定することで、合成された光は振動方向が入射光の
振動方向と交差し偏光方向が入射光と平行に配置されて
なる偏光板を透過できない。 【００２１】一方、透明電極間に電圧が印加されると図
１(b) に示す如く液晶層に含まれる液晶分子が透明電極
に対し垂直になり、液晶層内に入射した光は複屈折を生
じないで伝播し偏光方向が入射光と平行な偏光板を透過
してパネルから出射される。 【００２２】かかるカラー液晶表示パネルにおいて合成
された光の振動方向を決定する要素は常光線と異常光線
の位相差であり、液晶の複屈折率をΔｎ、液晶層の厚さ
をｄ、入射光の波長をλとすると、位相差δ＝２πｄΔ
ｎ／λなる式で与えられる。 【００２３】ここで位相差δがどの色においても同一で
あるとすれば液晶層の厚さｄは複屈折率Δｎと光の波長
λとの関数であり、C.H.Gnoch とH.A.Tarry の旋光分散
による透過率の式に比べ極めて簡単な式で液晶層の厚さ
ｄを算出することができる。 【００２４】なお、上式で算出された液晶層の厚さｄは
ガラス基板上の色フィルタや色フィルタ上に形成された
保護膜の厚さを変え、パネルの間に介在せしめたネマチ
ック液晶からなる液晶層の厚さを三原色に対応して異な
らしめることで形成される。 【００２５】即ち、それぞれの液晶層の厚さが容易に算
出できるノーマルブラック型カラー液晶表示パネルを実
現することができる。 【００２６】 【実施例】以下添付図により本発明の実施例について説
明する。なお、図２は直線偏光された入射光と液晶分子
の関係を示す図、図３は液晶分子の位置による複屈折率
の変化を示す図、図４は印加電圧による平均複屈折率の
変化を示す図である。 【００２７】図２(a) に示す如く液晶層内の液晶分子11
に直線偏光された光を長軸に対し45度傾斜させて短軸方
向から照射すると、複屈折が生じて図２(b) に示す如く
振動方向が入射光の直線偏光に対して45度傾斜した常光
線と異常光線に分割される。 【００２８】常光線は液晶分子11の長軸に対し直角方向
に振動する光、異常光線は常光線の振動方向に対し直角
に振動する光であり、光学的に正の液晶であるネマチッ
ク液晶の場合は常光線に対する屈折率に比べ異常光線に
対する屈折率の方が大きい。 【００２９】即ち、図２(c) に示す如く常光線の屈折率
ｎo は光の入射方向に関係なく一定であるが異常光線に
対する屈折率ｎe は、液晶分子の長軸に対して平行な方
向から光を入射するとｎo に等しく、直角方向から光を
入射したときに最大になる。 【００３０】換言すれば、ネマチック液晶における常光
線の屈折率ｎo と異常光線の屈折率ｎe の差に起因し生
じる複屈折率は、直線偏光された光が液晶分子の長軸に
対して直角方向から入射したとき最大になり平行方向か
ら入射したとき最小になる。 【００３１】図１に示すカラー液晶表示パネルは入射光
の方向によってネマチック液晶の複屈折率が異なること
を利用したもので、従来のカラー液晶表示パネルと同様
にネマチック液晶からなる液晶層１を挟んで対向させた
パネル５、６を具えている。 【００３２】一方のパネル５はガラス基板51上にストラ
イプ状に形成された透明電極52と透明電極52を覆う配向
膜53を具えており、他方のパネル６はガラス基板61上に
ストライプ状に形成された透明電極62と透明電極62を被
覆する配向膜63を具備する。 【００３３】また、パネル６は直交する透明電極52、62
が液晶層１を介し対向する画素領域に三原色に対応する
色フィルタ64を有し、色フィルタ64を覆うようにガラス
基板61上に形成されてなる透明な保護膜65によって色フ
ィルタ64が保護されている。 【００３４】配向膜53、63は透明電極52、62間の印加電
圧が０時に図１(a) に示す如く液晶分子11がツイストし
ないよう配向され、ノーマルブラック型のカラー液晶表
示パネルではパネル５、６の外側の偏光板４は偏光方向
が平行になるよう配置する。 【００３５】偏光板４およびパネル６を透過し短軸方向
から液晶分子11を照射する光は長軸に対して45度傾斜し
た方向に偏光され、図２(b) に示す如く複屈折により振
動方向が入射光と45度ずれた常光線と異常光線に分割さ
れ液晶層１内を伝播される。 【００３６】液晶層１の入射側で分割された常光線と異
常光線は同位相であるが屈折率の差によって伝播される
間に位相差が生じ、液晶層１の出射側において常光線と
異常光線が合成され出射される光の振動方向と入射光の
偏光方向の間に差が生じる。 【００３７】かかるカラー液晶表示パネルにおいて透明
電極52、62間に電圧を印加すると図１(b) に示す如く液
晶分子11が移動し、配向膜53、63に近い液晶分子11を除
いて殆どの液晶分子11が透明電極52、62に吸引されパネ
ル５、６に対し垂直になる。 【００３８】ネマチック液晶の複屈折率は図２(c) に示
す如く光が液晶分子の長軸に対して平行方向から入射し
たとき最小になる。即ち、液晶分子11がパネル５、６に
対し垂直になると複屈折が発生せず入射した光は液晶層
１内をそのまま伝播される。 【００３９】常光線の位相と異常光線の位相の差は液晶
の複屈折率、液晶層の厚さ、および液晶内に入射する光
の波長に左右され、液晶層の厚さを適正化することで出
射される光の振動方向と入射光の偏光方向を90度または
270度ずらすことができる。 【００４０】本実施例では図１に示す如く色フィルタ6
4、または色フィルタ64の上に形成された保護膜65の厚
さを変えることで、パネル５、６の間に介在せしめたネ
マチック液晶からなる液晶層１の厚さをそれぞれ三原色
に対応して異ならしめている。 【００４１】したがって、複屈折が生じ振動方向が入射
光の偏光方向から90度または 270度ずれた出射光は偏光
板４を透過しないが、複屈折が生じないで液晶層１内を
そのまま伝播された光は偏光板４を透過しカラー液晶表
示パネルの外に出射される。 【００４２】液晶層における複屈折は常光線に対する屈
折率ｎo と異常光線に対する屈折率ｎe とが等しい場合
には生じないが、屈折率ｎo と屈折率ｎe の差が広がる
に伴い異常光線の伝播速度が常光線の伝播速度に比べ遅
くなり複屈折率が増大する。 【００４３】図１(b) に示す如く液晶分子11の長軸と配
向膜53、63の間に介在するチルト角αは液晶分子11の位
置によって異なり、チルト角αが変化するに伴い液晶分
子11への光の入射角が変わって異常光線に対する屈折率
ｎe や複屈折率が変化する。 【００４４】透明電極間の印加電圧が０の場合は図３に
示す如く複屈折率Δｎ（Ｚ）が最も高く位置による複屈
折率の差はないが、電圧が印加されると複屈折率Δｎ
（Ｚ）に差が生じ液晶分子の長軸がほぼ垂直になる液晶
層の中間において最低になる。 【００４５】図４は液晶分子の位置により異なる複屈折
率の平均値を算出し印加電圧に対応する平均複屈折率Δ
ｎを示した図である。図示の如く平均複屈折率Δｎは印
加電圧が０のとき最も高い値を示すが印加電圧がしきい
値を超すと急激に低下する。 【００４６】即ち、ノーマルブラック型カラー液晶表示
パネルでは透明電極間の印加電圧が０の場合の平均複屈
折率をΔｎとし、液晶層の厚さをｄ、入射光の波長をλ
とすると、常光線と異常光線の位相差δはδ＝２πｄΔ
ｎ／λなる式で与えられる。 【００４７】出射光の振動方向と入射光の偏光方向を90
度ずらせるために必要な液晶層の厚さは上式からｄ＝λ
／２Δｎなる式で、また、 270度ずらせるために必要な
液晶層の厚さは上式からｄ＝３λ／２Δｎなる式により
算出することができる。 【００４８】常光線と異常光線の屈折率ｎo 、ｎe から
算出された複屈折率Δｎは当然入射光の波長に対応して
変化する値であり、入射光の波長λと入射光の波長λ対
応したΔｎを上式に代入することで三原色に対応した液
晶層の厚さｄを算出できる。 【００４９】このように初期状態で液晶層内に含まれる
液晶分子がツイストしないよう配向膜の配向方向を設定
し、色フィルタや保護膜の厚さを変えてネマチック液晶
の厚さを三原色に対応して異ならしめることで、それぞ
れの液晶層の厚さが容易に算出できるノーマルブラック
型カラー液晶表示パネルを実現することができる。 【００５０】 【発明の効果】上述の如く本発明によればそれぞれの液
晶層の厚さが容易に算出できるノーマルブラック型カラ
ー液晶表示パネルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明になるカラー液晶表示パネルの原理を
示す模式図である。 【図２】 直線偏光された入射光と液晶分子の関係を示
す図である。 【図３】 液晶分子の位置による複屈折率の変化を示す
図である。 【図４】 印加電圧による平均複屈折率の変化を示す図
である。 【図５】 従来のカラー液晶表示パネルの動作原理を示
す模式図である。 【符号の説明】 １ 液晶層 ４ 偏光板 ５、６ パネル 11 液晶分子 51、61 ガラス基板 52、62 透明電極 53、63 配向膜 64 色フィルタ 65 保護膜
示す模式図である。 【図２】 直線偏光された入射光と液晶分子の関係を示
す図である。 【図３】 液晶分子の位置による複屈折率の変化を示す
図である。 【図４】 印加電圧による平均複屈折率の変化を示す図
である。 【図５】 従来のカラー液晶表示パネルの動作原理を示
す模式図である。 【符号の説明】 １ 液晶層 ４ 偏光板 ５、６ パネル 11 液晶分子 51、61 ガラス基板 52、62 透明電極 53、63 配向膜 64 色フィルタ 65 保護膜
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭61−116329（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−259221（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−287317（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−159823（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−181127（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−217337（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 色フィルタと透明電極と配向膜とが形成
されたガラス基板と、透明電極と配向膜とが形成された
ガラス基板とを、該配向膜の間に液晶を挟んで対向せし
め、該透明電極間の印加電圧が０のとき暗状態になるノ
ーマルブラック型のカラー液晶表示パネルにおいて、 該配向膜の間に介在せしめたネマチック液晶からなる液
晶層の厚さ：ｄが、一次式ｄ＝λ／２Δｎ、あるいはｄ
＝３λ／２Δｎ〔ここで、λ：入射光の波長（ｎｍ）、
Δｎ：透明電極間の印加電圧が０のときの液晶層の平均
複屈折率〕を満足するように該色フィルタに対応して異
ならしめ、 且つ、該透明電極間に電圧が印加されない初期状態では
該液晶層内の液晶分子がツイストしないように、該液晶
層を介して対向せしめた該配向膜の配向方向を設定して
なることを特徴とするカラー液晶表示パネル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21464793A JP3361154B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | カラー液晶表示パネル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21464793A JP3361154B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | カラー液晶表示パネル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0764065A JPH0764065A (ja) | 1995-03-10 |
| JP3361154B2 true JP3361154B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=16659228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21464793A Expired - Fee Related JP3361154B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | カラー液晶表示パネル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3361154B2 (ja) |
-
1993
- 1993-08-31 JP JP21464793A patent/JP3361154B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0764065A (ja) | 1995-03-10 |
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