JP4105675B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
本発明は、高速応答で広視野角の表示性能を有する液晶表示装置に関し、特に光学補償ベンドモード(OCBモード:Optically self-Compensated Birefringence mode)の液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device having a fast response and a wide viewing angle display performance, and more particularly, to an optical compensation bend mode (OCB mode: Optical Self-Compensated Birefringence mode) liquid crystal display device.
近年、マルチメディア技術の進展に伴って大量の画像情報が流通している。このような画像情報を表示する手段として、液晶表示装置が急速に普及している。これは、液晶技術の発展により、高コントラスト及び広視野角の液晶表示装置が開発・実用化されているためである。現在では、液晶表示装置の表示性能がCRTディスプレイと比肩するレベルまでなってきている。 In recent years, a large amount of image information has been distributed with the progress of multimedia technology. As means for displaying such image information, liquid crystal display devices are rapidly spreading. This is because liquid crystal display devices with high contrast and wide viewing angles have been developed and put into practical use due to the development of liquid crystal technology. At present, the display performance of liquid crystal display devices has reached a level comparable to that of CRT displays.
しかしながら、液晶の応答速度が十分ではないために、液晶表示装置は動画表示に適していないという問題がある。即ち、現行のNTSC(National Television System Committee)システムにおいては1フレーム期間(16.7msec)以内で液晶が応答する必要があるにもかかわらず、現行の液晶表示装置では、多階調表示を行った場合に階調間での応答に100msec以上要する。そのため、動画表示において画像が流れるという現象が発生することになる。特に駆動電圧が低い領域における階調間での応答は著しく遅くなるため、良好な動画表示を実現することができなかった。 However, since the response speed of the liquid crystal is not sufficient, there is a problem that the liquid crystal display device is not suitable for moving image display. That is, in the current NTSC (National Television System Committee) system, although the liquid crystal needs to respond within one frame period (16.7 msec), the current liquid crystal display device performed multi-gradation display. In some cases, the response between gradations requires 100 msec or more. Therefore, a phenomenon that an image flows in moving image display occurs. In particular, since the response between gradations in a region where the driving voltage is low is remarkably slow, it is impossible to realize a good moving image display.
そこで、従来から、液晶表示装置における高速応答化の試みが数多くなされている。高速応答の種々の液晶表示方式については、Wuらによりまとめられている(非特許文献1を参照。)が、動画像の表示に必要な応答特性が期待出来る方式は限られているのが現状である。 Therefore, many attempts have been made to increase the response speed of liquid crystal display devices. Various liquid crystal display systems with high-speed response are summarized by Wu et al. (See Non-Patent Document 1), but there are limited systems that can expect response characteristics necessary for displaying moving images. It is.
現在、動画表示に適した高速応答性を有する液晶表示装置として、OCBモード液晶表示素子、強誘電性液晶表示素子、又は反強誘電性液晶表示素子を備えたものが有望視されている。 At present, a liquid crystal display device having a high-speed response suitable for moving image display is promising as being equipped with an OCB mode liquid crystal display element, a ferroelectric liquid crystal display element, or an antiferroelectric liquid crystal display element.
このなかで、層構造を有する強誘電性液晶表示素子及び反強誘電性液晶表示素子は、耐衝撃性が弱い、使用温度範囲が狭い、特性の温度依存性が大きいなど実用的な意味での課題が多い。そのため、現実的には、ネマティック液晶を用いるOCBモード液晶表示素子が動画像表示に適した液晶表示素子として注目されている。 Among these, ferroelectric liquid crystal display elements and antiferroelectric liquid crystal display elements having a layer structure are practical in meaning such as low impact resistance, narrow operating temperature range, and large temperature dependence of characteristics. There are many challenges. Therefore, in reality, an OCB mode liquid crystal display element using a nematic liquid crystal has attracted attention as a liquid crystal display element suitable for moving image display.
このOCBモード液晶表示素子は、1983年J.P.Bosによりその高速性が示されたものである。その後、位相差板を備えることにより広視野角と高速応答性とを両立することができるディスプレイであることが示されたため、研究開発が活発化した。 This OCB mode liquid crystal display element was demonstrated in 1983 by J.P.Bos for its high speed. After that, it was shown that a display that can achieve both a wide viewing angle and high-speed response by providing a phase difference plate, and research and development became active.
図24は、従来のOCBモード液晶表示素子の構成を模式的に示す断面図である。図24に示すとおり、このOCBモード液晶表示素子は、透明電極2がその下面に形成されているガラス基板1と、透明電極7がその上面に形成されているガラス基板8とを備えており、これらのガラス基板1、8間に液晶層4が配置される。透明電極2の下面には配向膜3が、透明電極7の上面には配向膜6がそれぞれ形成されており、これらの配向膜3、6間の空隙に液晶分子が充填されて液晶層4が形成されている。また、配向膜3、6には、液晶分子を平行かつ同一方向に配向させるべく配向処理がなされている。なお、液晶層4の層厚は、スペーサ5により保持されている。
FIG. 24 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a conventional OCB mode liquid crystal display element. As shown in FIG. 24, this OCB mode liquid crystal display element includes a
また、ガラス基板1の上面には偏光板13が、ガラス基板8の下面には偏光板16がそれぞれ設けられており、これらの偏光板13、16はクロスニコルに配されている。さらに、これらの偏光板13とガラス基板1との間には位相差板17が、偏光板16とガラス基板8との間には位相差板18がそれぞれ設けられている。この位相差板17、18としては、主軸がハイブリッド配列された負の位相差板が用いられる。
Further, a polarizing
このように構成されたOCBモード液晶表示素子は、電圧印加により液晶の配向状態をスプレイ配向4aからベンド配向4bに転移させ、このベンド配向状態により画像表示を行うことを特徴としている。このようなOCBモード液晶表示素子は、TN(Twisted Nematic)モード液晶表示素子等と比較して、液晶の応答速度が著しく向上するため、動画表示に適した液晶表示装置を実現することができる。また、位相差板17、18を設けることによって、低電圧駆動及び広視野角を実現することも可能である。
ところで、上述したOCBモード液晶表示素子は、カラー表示を実現するために、3原色(赤色、緑色、及び青色)のカラーフィルタを設ける構成とすることができる。ここで、赤色、緑色、青色のそれぞれのカラーフィルタに対応する画素を、赤画素、緑画素、青画素と呼ぶことにする。図25は、このような赤画素、緑画素、及び青画素に係る液晶層の法線方向における位相差(以下、正面位相差という)の波長分散特性を示すグラフである。また、図25には、これらの液晶層の正面位相差とともに、主軸がハイブリッド配列した負の位相差板の正面位相差が示されている。 By the way, the OCB mode liquid crystal display element described above can be configured to include color filters of three primary colors (red, green, and blue) in order to realize color display. Here, the pixels corresponding to the red, green, and blue color filters are referred to as a red pixel, a green pixel, and a blue pixel. FIG. 25 is a graph showing the chromatic dispersion characteristics of the phase difference in the normal direction of the liquid crystal layer related to such red pixels, green pixels, and blue pixels (hereinafter referred to as front phase difference). FIG. 25 shows the front phase difference of the negative retardation plate in which the main axes are hybrid-arranged together with the front phase difference of these liquid crystal layers.
図25において、81、82、83は、赤画素、緑画素、青画素に係る液晶層の正面位相差の波長分散特性をそれぞれ示している。また、84は、前記負の位相差板の正面位相差の波長分散特性を示している。
In FIG. 25,
図25に示すとおり、赤画素における液晶層の正面位相差と前記負の位相差板の正面位相差とは、赤色の波長領域(650nm付近)において略合致している。同様にして、緑画素における液晶層の正面位相差と前記負の位相差板の正面位相差とは、緑色の波長領域(550nm付近)において略合致している。これらに対して、青画素における液晶層の正面位相差と前記負の位相差板の正面位相差とは、青色の波長領域(450nm付近)において合致していない。これにより、OCBモード液晶表示素子が黒表示を行う場合、その表示が青く色付くという問題が生じていた。 As shown in FIG. 25, the front phase difference of the liquid crystal layer in the red pixel and the front phase difference of the negative retardation plate substantially match in the red wavelength region (near 650 nm). Similarly, the front phase difference of the liquid crystal layer in the green pixel and the front phase difference of the negative retardation plate are substantially matched in the green wavelength region (near 550 nm). On the other hand, the front phase difference of the liquid crystal layer in the blue pixel and the front phase difference of the negative retardation plate do not match in the blue wavelength region (near 450 nm). As a result, when the OCB mode liquid crystal display element performs black display, the display is colored blue.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、黒表示を行う場合における青色の色付きを低減することによって、良好な黒表示を行うことができるOCBモードの液晶表示素子を備える液晶表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an OCB mode liquid crystal display element capable of performing good black display by reducing blue coloring when performing black display. It is providing a liquid crystal display device provided with.
上述した課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、画像表示を行っている場合にベンド配向をなしている液晶分子が配列された液晶層と、前記液晶層を保持する一対の基板と、前記一対の基板間に配置され、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、及び青色カラーフィルタを含むカラーフィルタと、前記液晶層のリタデーションを補償するための少なくとも1枚の位相差板を有するOCBモード液晶表示素子と、前記OCBモード液晶表示素子の背面に配置され、前記OCBモード液晶表示素子に対して光を出射する照明装置とを備え、外部から入力される画像信号に応じて前記液晶層のリタデーションを変化させることにより前記照明装置から出射された出射光を前記OCBモード液晶表示素子の光の透過率を変化させることにより表示を行う液晶表示装置において、前記照明装置は、赤色波長領域、緑色波長領域、及び青色波長領域のそれぞれの波長領域においてスペクトルを有し、且つ前記青波長領域におけるスペクトルの半値幅を30nm以下に設定し、これにより、それぞれの波長領域における出射光の光量を略同一として黒表示を行った場合における青色の色付きを低減するものであることを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, a liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules forming bend alignment are arranged when performing image display, and a pair of liquid crystal layers that hold the liquid crystal layer. A substrate, a color filter disposed between the pair of substrates and including a red color filter, a green color filter, and a blue color filter, and at least one retardation plate for compensating for retardation of the liquid crystal layer that the OCB mode liquid crystal display device, disposed on the back of the front Symbol OCB mode liquid crystal display device, an illumination device for emitting a light to the front Symbol OCB mode liquid crystal display device, an image input from the outside changing the transmittance of the light before Symbol OCB mode liquid crystal display device the light beam emitted from the illumination device by changing the retardation of the liquid crystal layer in response to a signal In the liquid crystal display device that performs display, the illumination device has a spectrum in each wavelength region of a red wavelength region, a green wavelength region, and a blue wavelength region, and a half-value width of the spectrum in the blue wavelength region is 30 nm. set below, thereby being a shall be reduced with a blue color in the case of performing black display the quantity of emitted light in the respective wavelength regions as substantially the same.
この場合、前記照明装置が、光源としての冷陰極管と、前記青色カラーフィルタの位置に対応して設けられ、前記光源からの光源光のうち前記青色波長領域におけるスペクトルの半値幅を30nm以下にフィルタリングを施す干渉フィルタとを有するような構成としてもよい。
In this case, the illumination device is provided corresponding to the position of the cold cathode tube as the light source and the blue color filter, and the half-value width of the spectrum in the blue wavelength region of the light source light from the light source is set to 30 nm or less. it may be configured so as to have an interference filter to facilities filtering.
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記照明装置が、光源として、白色光である前記出射光を発光する発光ダイオードを有していてもよく、また前記照明装置が、光源として、白色光である前記出射光を発光するエレクトロルミネセンス発光素子を有していてもよい。 In the liquid crystal display device according to the invention, the illuminating device may include a light emitting diode that emits the emitted light that is white light as a light source, and the illuminating device may include white light as a light source. The electroluminescent light emitting element which emits the said emitted light which is may be provided.
本発明の液晶表示装置は、黒表示を行った場合に発生する青色の色付きを低減し、良好な黒表示を実現することができる。 The liquid crystal display device of the present invention can reduce blue coloring that occurs when black display is performed, and can realize a good black display.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、各実施の形態において、液晶表示素子が黒表示を行っている場合の法線方向における表示の色座標を測定している。この場合、色座標が略(0.3、0.3)の値となったときに色付きのない最良な無彩色表示となる。したがって、本発明においては、良好な黒表示を実現するために、前記色座標を(0.3、0.3)に近付けることが目的となる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, in each embodiment, the display color coordinates in the normal direction when the liquid crystal display element performs black display are measured. In this case, the best achromatic display with no color is obtained when the color coordinates are approximately (0.3, 0.3). Therefore, the object of the present invention is to bring the color coordinates close to (0.3, 0.3) in order to realize good black display.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1は、青色を表示するための青画素の液晶層の厚みを、赤色、緑色のそれぞれを表示するための赤画素、緑画素の液晶層の厚みよりも大きくすることによって、黒表示における青色の色付きを低減する液晶表示装置を示したものである。
(Embodiment 1)
In the first embodiment of the present invention, the thickness of the liquid crystal layer of the blue pixel for displaying blue is made larger than the thickness of the liquid crystal layer of the red pixel and green pixel for displaying red and green, respectively. 1 shows a liquid crystal display device that reduces blue coloring in black display.
[実施例1]
図1は、本実施の形態の実施例1に係る本発明の液晶表示装置が備える液晶表示素子の構成を模式的に示す断面図である。なお、図では、便宜上、X方向を液晶表示素子の上方向とした。
[Example 1]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a liquid crystal display element included in a liquid crystal display device of the present invention according to Example 1 of the present embodiment. In the figure, for convenience, the X direction is the upward direction of the liquid crystal display element.
図1に示すように、実施例1に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子100は、後述する液晶セル101を有している。そして、この液晶セル101の上面には、主軸がハイブリッド配列した負の屈折率異方性を有する光学媒体よりなる位相差フィルム(以下、単に負の位相差フィルムという)14a、負の一軸性位相差フィルム12a、正の一軸性位相差フィルム15、検光子13が順に積層されている。また、液晶セル101の下面には、負の位相差フィルム14b、負の一軸性位相差フィルム12b、偏光子16が順に積層されている。
As shown in FIG. 1, the liquid
図2は、上述した液晶セル101の構成を模式的に示す図であって、(a)はその液晶セル101の断面図、(b)はその断面図における液晶層部分の拡大図である。図2(a)に示すように、液晶セル101は、2枚の基板、すなわち上側基板102及び下側基板103を備えている。上側基板102及び下側基板103は、スペーサ(図示せず)を介して対向して配置されており、上側基板102と下側基板103との間に形成された間隙に液晶層4が配置されている。かかる液晶層4には液晶分子201が注入されており、前記液晶分子201は、画像表示を行っている場合に、図2(b)に示すようにベンド配向をなしている。
2A and 2B are diagrams schematically showing the configuration of the
上側基板102は、ガラス基板1の下面に透明電極2及び配向膜3が順に積層形成されて構成されている。また、このガラス基板1と透明電極2との間には、赤色カラーフィルタ51R、緑色カラーフィルタ51G、青色カラーフィルタ51Bが形成されている。なお、各色のカラーフィルタの境界には、ブラックマトリクスと呼ばれる遮光膜52がそれぞれ設けられている。以下では、これらの赤色カラーフィルタ51R、緑色カラーフィルタ51G、青色カラーフィルタ51Bのそれぞれに対応する画素を、赤画素、緑画素、青画素という。
The
一方、下側基板103は、ガラス基板8の上面に透明電極7及び配向膜6が順に積層形成されて構成されている。この下側基板103は、青画素に対応する位置に凹部10を有している。なお、符号20は後述するレジスト薄膜を示している。
On the other hand, the
図3は、上述した液晶表示素子100が備える各光学素子の配置方向を示す液晶表示素子100の平面図である。図1をも併せて参照すると、矢符17、18は、上側基板102、下側基板103に対する配向処理方向をそれぞれ示している。また、矢符26、27は、負の位相差フィルム14a、14bの主軸方向をそれぞれ示している。図3に示すとおり、負の位相差フィルム14a、14bは、それらの主軸方向26、27が前記配向処理方向17、18と同一の方向となるように配されている。
FIG. 3 is a plan view of the liquid
また、図3において、矢符19は正の一軸性位相差フィルム15の遅相軸を示している。図3に示すとおり、正の一軸性位相差フィルム15は、その遅相軸19が前記配向処理方向17、18に対して45度をなすように配されている。
In FIG. 3, an
さらに、図3において、矢符24、25は、偏光子16、検光子13の透過軸をそれぞれ示している。図3に示すとおり、偏光子16は、その透過軸24が正の一軸性位相差フィルム15の遅相軸19と同一の方向となるように配されている。一方、検光子13は、その透過軸25が偏光子16の透過軸24と直交するように配されている。
Further, in FIG. 3,
本実施例では、上述した液晶表示素子100を次のようにして作製した。図4は、上述した凹部10を形成する工程を説明するための図である。まず、ガラス基板8の上面に、JSR株式会社製のポリカーボネイト(PC)系レジスト材料を塗布し、厚さ0.5μmのレジスト薄膜20を形成した。次に、このレジスト薄膜20に、図5に示すような矩形状のパターンの開口部22を複数有するフォトマスク21を重ねて、平行光紫外線23を照射することにより露光した。このようにして露光されたレジスト薄膜20を現像し、リンスした後、90℃でプリベークすることにより、図6に示すように凹部10を形成した。
In this example, the above-described liquid
ところで、上述したフォトマスク21が有する開口部22は、青画素の位置に対応して設けられている。したがって、上述した凹部10は青画素に対応して形成されることになる。
By the way, the
このようにして複数の凹部10を形成した後、公知の手法により2000Åの透明電極7を製膜した。そして、スピンコート法により日産化学工業製の配向膜塗料SE−7492を透明電極2の下面及び透明電極7の上面にそれぞれ塗布し、180℃で1時間焼成した後に硬化させて配向膜3、6を形成した。
After forming the plurality of
このようにして形成された配向膜3、6に対して、図3に示す配向処理方向17、18にしたがってラビング処理をそれぞれ施した。次に、積水ファインケミカル株式会社製のスペーサ、及び三井東圧化学株式会社製のシール樹脂であるストラクトボンド352Aを用いて、赤画素及び緑画素に係る上側基板102と下側基板103との間隔、すなわち液晶層4の厚み(図2における53R及び53G)が5.2μmとなるように上側基板102及び下側102を貼り合わせた。この場合、青画素の液晶層4の厚み(図2における53B)は、かかる5.2μmに凹部10の厚み0.5μmを加えた値、即ち5.7μmとなる。そして、真空注入法によって、液晶MT−5583(屈折率異方性Δn=0.140)を前記液晶層4に注入することにより、液晶セル101を作製した。
The
なお、本実施例では、上述したように、赤画素、緑画素の液晶層4の厚み53R、53Gを5.2μmとし、青画素の液晶層4の厚み53Bを5.7μmとしているが、本発明はこれに限定されるわけではない。しかしながら、赤画素、緑画素の液晶層4の厚み53R、53Gと青画素の液晶層4の厚み53Bとの差が少なすぎる場合は青画素の液晶層4における位相差を十分に大きくすることができなくなる。また、その差が大きすぎる場合は青画素の液晶層4における位相差が大きくなりすぎて良好な表示を得ることができなくなる。したがって、前記差は0.2以上1.0μm以下程度であることが望ましい。また、換言すると、赤画素、緑画素の液晶層4の厚み53R、53Gに対して、前記差が4%以上20%以下程度であることが望ましい。即ち、青画素の液晶層4の厚み53Bが、赤画素、緑画素の液晶層4の厚み53R、53Gの厚みの104%以上120%以下程度であることが望ましい。
In this embodiment, as described above, the
上述したようにして液晶セル101を作製した後、その液晶セル101の上面に、負の位相差フィルム14a、負の一軸性位相差フィルム12a、正の一軸性位相差フィルム15、検光子13を順に積層し、液晶セル101の下面に、負の位相差フィルム14a、負の一軸性位相差フィルム12b、偏光子16を順に積層することによって、液晶表示素子100を作製した。
After producing the
上述した負の位相差フィルム14a、14bの面内方向の位相差Reは以下の式(1)で求めると36nmであり、正の一軸性位相差フィルム15の面内方向の位相差Reは同じく150nmであった。また、上述した負の一軸性位相差フィルム12a、12bの厚み方向の位相差Rthは同じく175nmであった。
The in-plane direction retardation Re of the
Re=(nx−ny)×d …(1)
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d …(2)
ここで、nx、nyは面内方向の屈折率を、nzは厚み方向の屈折率を、dは液晶層の厚みをそれぞれ示している。
Re = (nx−ny) × d (1)
Rth = ((nx + ny) / 2−nz) × d (2)
Here, nx and ny indicate the refractive index in the in-plane direction, nz indicates the refractive index in the thickness direction, and d indicates the thickness of the liquid crystal layer.
また、本実施例では、液晶層4の厚みdと液晶分子201の屈折率異方性Δnとの積で定義される液晶層4の位相差Δndを、0.73μmに設定した。
In this example, the phase difference Δnd of the
図7は、上述したようにして作製した液晶表示素子100を備える液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図7において、液晶表示装置1は、上述した液晶表示素子100と、各ブロック32、33、34と、白色光を発光するバックライト(図示せず)とを備えたTFT(Thin Film Transistor)タイプのものである。図2をも併せて参照すると、下側基板103がTFT基板となる。このTFT基板には、ゲート線36及びソース線37がマトリクス状に配設されるとともに、そのゲート線36及びソース線37で区画される各画素毎に、画素電極39及びスイッチング素子38が形成されている。そして、これらのゲート線36、ソース線37をゲートドライバ33、ソースドライバ34によってそれぞれ駆動し、ゲートドライバ33及びソースドライバ34をコントローラ22によって制御するように構成されている。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a liquid crystal display device including the liquid
このように構成された液晶表示装置1では、コントローラ22が、外部から入力される画像信号35に応じて、ゲートドライバ33及びソースドライバ34に制御信号をそれぞれ出力する。この場合、ゲートドライバ33はゲート線36にゲート信号を出力して各画素のスイッチング素子38を順次オンさせ、一方、ソースドライバ34が、そのタイミングに合わせてソース線37を通じて画像信号を各画素の画素電極39にそれぞれ入力する。これにより、液晶分子201が変調され、バックライトから出射される光の透過率が変化して、液晶表示装置1を観察するユーザの目に画像信号35に対応する画像が映ることになる。
In the liquid
図8は、上述した液晶表示装置1を用いて画像表示を行った場合における液晶表示素子100の赤画素、緑画素、青画素での電圧−輝度特性を示すグラフである。図8に示すとおり、青画素の場合は印加電圧が7.2Vのとき、赤画素及び緑画素の場合は印加電圧が7.1Vのときに輝度が最小となっている。なお、白表示を行うために要する電圧は、ベンド配向がスプレイ配向に逆転移する電圧で定まる。本実施例の液晶表示素子100の場合、赤画素、緑画素、青画素のすべての画素において、前記逆転移する電圧は2.2Vであった。
FIG. 8 is a graph showing the voltage-luminance characteristics of the red, green, and blue pixels of the liquid
図9は、黒表示を行った場合の液晶表示素子100の法線方向における透過光の分光スペクトル分布を示すグラフである。そして、このときの色座標は(0.3120、0.3227)であった。上述したように、色座標が略(0.3、0.3)近傍である場合に色付きのない最良な無彩色表示となるため、本実施例では良好な黒表示を実現することができたことが分かる。
FIG. 9 is a graph showing the spectral spectrum distribution of transmitted light in the normal direction of the liquid
なお、上述したように、本実施例では位相差Δndを0.73μmに設定しているが、かかる位相差Δndがこの値に限定されるものではないことは言うまでもない。 As described above, in this embodiment, the phase difference Δnd is set to 0.73 μm, but it goes without saying that the phase difference Δnd is not limited to this value.
[変形例1]
次に、本実施の形態の変形例について説明する。実施例1に係る液晶表示装置は、上述したようにカラーフィルタ方式によりカラー表示を実現するものであった。これに対して、変形例1に係る液晶表示装置は、フィールドシーケンシャルカラー方式によりカラー表示を行うものである。
[Modification 1]
Next, a modification of the present embodiment will be described. As described above, the liquid crystal display device according to Example 1 realized color display by the color filter method. On the other hand, the liquid crystal display device according to the modified example 1 performs color display by a field sequential color method.
図10は、変形例1に係る液晶表示装置の構成例の概略を模式的に示す断面図である。図10に示すように、変形例1に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子100は、3色のカラーフィルタ51R、51G、51Bを設けていないことを除いて、実施例1における液晶表示素子100と同様に構成されている。そのため、図10では、変形例1に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子100が備える液晶セル101の構成のみを示し、実施例1の場合と同一の符号を付している。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically illustrating an outline of a configuration example of a liquid crystal display device according to the first modification. As shown in FIG. 10, the liquid
かかる液晶表示素子100を備える液晶表示装置は、実施例1の場合と同様にTFTタイプのものであるが、実施例1の場合と異なり、白色光を発光するバックライトではなく、その全面に3色の発光ダイオード(以下、LEDという)が所定間隔で敷き詰められたバックライト150を液晶表示素子100の下方に備えている。ここで、液晶表示素子100及びバックライト150は、液晶表示素子100の赤画素、緑画素、青画素と、バックライト150の赤色のLED151R、緑色のLED151G、青色のLED151Bとが、それぞれ対応するように配置されている。そして、このバックライト150の各色のLEDを、赤、緑、青の順に時分割で発光することによりカラー表示を実現する。
The liquid crystal display device including the liquid
このように構成された液晶表示装置にて黒表示を行った場合も、実施例1の場合と同様に、青色の色付きを低減することができた。その結果、良好な黒表示を実現することができた。 When black display was performed with the liquid crystal display device configured as described above, blue coloring could be reduced as in the case of Example 1. As a result, a good black display could be realized.
[比較例1]
比較例1に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子は、赤画素、緑画素、及び青画素のそれぞれに対応する液晶層の厚みを同一としている。なお、その他の構成については、実施例1における液晶表示素子100と同様であるため、説明を省略する。
[Comparative Example 1]
In the liquid crystal display element included in the liquid crystal display device according to Comparative Example 1, the thickness of the liquid crystal layer corresponding to each of the red pixel, the green pixel, and the blue pixel is the same. Other configurations are the same as those of the liquid
このような比較例1に係る液晶表示装置を用いて画像表示を行い、実施例1と同様にして液晶表示素子の赤画素、緑画素、青画素での電圧−輝度特性を調べた。その結果、青画素の場合は印加電圧が6.7Vのとき、赤画素及び緑画素の場合は印加電圧が7.1Vのときに輝度が最小となった。 Image display was performed using the liquid crystal display device according to Comparative Example 1 as described above, and the voltage-luminance characteristics of the red, green, and blue pixels of the liquid crystal display element were examined in the same manner as in Example 1. As a result, the luminance was minimized when the applied voltage was 6.7 V for the blue pixel, and when the applied voltage was 7.1 V for the red and green pixels.
図11は、比較例1に係る液晶表示装置の法線方向における透過光の分光スペクトル分布を示すグラフである。このときの色座標は(0.2035、0.1607)であり、黒表示が青く色付いてることが分かる。 FIG. 11 is a graph showing the spectral spectrum distribution of transmitted light in the normal direction of the liquid crystal display device according to Comparative Example 1. The color coordinates at this time are (0.2035, 0.1607), and it can be seen that the black display is colored blue.
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2は、青色を表示するための青画素における液晶分子の配向方向と、赤色、緑色をそれぞれ表示するための赤画素、緑画素における液晶分子の配向方向とを所定の角度だけずらすことによって、黒表示を行った場合における青色の色付きを低減する液晶表示装置を示したものである。
(Embodiment 2)
In the second embodiment of the present invention, the alignment direction of liquid crystal molecules in a blue pixel for displaying blue and the alignment direction of liquid crystal molecules in a red pixel and green pixel for displaying red and green respectively are set at a predetermined angle. This shows a liquid crystal display device that reduces blue coloring when a black display is performed by shifting only by a distance.
[実施例2]
図12は、本実施の形態の実施例2に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子が具備する液晶セルの構成を模式的に示す断面図である。図12に示すとおり、かかる液晶セル101は、実施例1の場合と異なり下側基板103が凹部を有しておらず、赤画素、緑画素、青画素の何れにおける液晶層4もその厚みが同一である。なお、それ以外の構成については、実施例1における液晶セル101の場合と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。また、液晶セル101以外の構成については、図1を参照して説明した実施例1に係る液晶表示装置の場合と同様であるので、説明を省略する。
[Example 2]
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a liquid crystal cell included in a liquid crystal display element included in a liquid crystal display device according to Example 2 of the present embodiment. As shown in FIG. 12, in the
以下、図1及び図12を参照しながら、実施例2に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子100を作製する工程について説明する。まず、スピンコート法によりロリック(Rolic)社製のポリイミド配向膜塗料LPP-JP265CP(溶媒:シクロペンタノン)を透明電極2の下面及び透明電極7の上面にそれぞれ塗布し、150℃で1時間焼成した後に硬化させて配向膜3、6を形成した。
Hereinafter, a process of manufacturing the liquid
このようにして形成された配向膜3、6に対して、直線偏光された紫外線光を基板の法線方向に対して30度傾斜させて10分間照射した(基板上の照射エネルギーは0.50J/cm2であった)。図13は、赤画素、緑画素、青画素の各画素に対応する領域に照射する前記紫外線光の偏光方向を示す説明図である。図13に示すとおり、配向膜3、6における赤画素に対応する領域55Rに照射する紫外線光の偏光方向56Rと、同じく緑画素に対応する領域55Gに照射する紫外線光の偏光方向56Gとは同一である。これに対して、配向膜3、6における青画素に対応する領域55Bに照射する紫外線光の偏光方向56Bは、前記偏光方向56R及び56Gに対して5度の角度をなしている。よって、赤画素及び緑画素に係る液晶分子201の配向方向と、青画素に係る液晶分子201の配向方向とが、5度の角度をなして異なることになる。
The
なお、青色画素に係る液晶分子201の配向方向が偏光板16の透過軸に近づけば近づくほど黒表示を行った場合の青色の色付きは低減することになる。しかし、その反面、視野角特性及び輝度等の表示特性が低下することになる。そのため、偏光方向56R及び56Gと偏光方向56Bとがなす角度、即ち赤画素及び緑画素に係る液晶分子201の配向方向と青画素に係る液晶分子201の配向方向とがなす角度は、2度以上30度以下程度、好ましくは5度以上10度以下程度が適当である。
Note that the closer the alignment direction of the
次に、積水ファインケミカル株式会社製のスペーサ(図示せず)、及び三井東圧化学株式会社製のシール樹脂であるストラクトボンド352Aを用いて、上側基板102と下側基板103との間隔、すなわち液晶層4の厚みが5.8μmとなるように上側基板102及び下側103を貼り合わせた。そして、真空注入法によって、液晶MT−5583(屈折率異方性Δn=0.140)を前記液晶層4に注入することにより、液晶セル101を作製した。なお、このときの配向膜3、6界面での液晶分子のプレチルト角は約2度であった。
Next, using a spacer (not shown) manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd. and a struct bond 352A which is a sealing resin manufactured by Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd., the distance between the
上述したようにして液晶セル101を作製した後、図1に示すように、その液晶セル101の上面に、負の位相差フィルム14a、負の一軸性位相差フィルム12a、正の一軸性位相差フィルム15、検光子13を順に積層し、液晶セル101の下面に、負の位相差フィルム14a、負の一軸性位相差フィルム12b、偏光子16を順に積層することによって、実施例2に係る液晶表示素子100を作製した。
After the
上述した各光学要素は、図3に示すように配置した。但し、図3における配向処理方向17、18は、赤画素及び緑画素に対応する領域における配向処理方向を表している。青画素に対応する領域における配向処理方向は図13を参照して上述したとおりである。
The optical elements described above were arranged as shown in FIG. However,
上述した負の位相差フィルム14a、14bの面内方向の位相差Reは、上述した式(1)で求めると39nmであり、正の一軸性位相差フィルム15の面内方向の位相差Reは同じく150nmであった。また、上述した負の一軸性位相差フィルム12a、12bの厚み方向の位相差Rthは同じく220nmであった。
The phase difference Re in the in-plane direction of the
また、本実施例では、液晶層4の厚みdと液晶分子201の屈折率異方性Δnとの積で定義される液晶層4の位相差Δndを、0.81μmに設定した。
In this example, the phase difference Δnd of the
そして、実施例1の場合と同様に、上述したようにして作製した液晶表示素子100を備える液晶表示装置を用いて、画像表示を行った。その結果、青画素の場合は印加電圧が6.4Vのとき、赤画素及び緑画素の場合は印加電圧が7.0Vのときに液晶表示素子100の輝度が最小となった。そして、これらの電圧を各画素に印加することによって黒表示を行った場合の色座標は(0.2853、0.3088)であった。よって、良好な黒表示を実現することができた。
In the same manner as in Example 1, image display was performed using a liquid crystal display device including the liquid
ところで、本実施例では、上述したとおり、すべての青画素に対応する領域に対して、赤画素及び緑画素に対応する領域における配向方向とは異なる方向で配向処理を行っているが、青画素に対応する領域の一部のみをその対象としてもよい。即ち、例えば画面の中央部付近に係る青画素に対応する領域のみに対して異なる配向処理を施すようにしてもよい。通常、ユーザは、画面の中央部を注視しており、その中央部から離れた周辺部には注目していないことが多い。そのため、黒表示を行っている場合に、中央部付近で青色の色付きが低減されれば、実用的には十分であると考えられる。 In the present embodiment, as described above, the alignment process is performed on the region corresponding to all the blue pixels in a direction different from the alignment direction in the region corresponding to the red pixel and the green pixel. Only a part of the region corresponding to may be the target. That is, for example, a different alignment process may be performed only on a region corresponding to a blue pixel near the center of the screen. Usually, the user is gazing at the central part of the screen and often does not pay attention to the peripheral part away from the central part. Therefore, when black display is performed, it is considered practically sufficient if the blue coloring is reduced near the center.
なお、本実施の形態においても、上述した変形例1の場合と同様な変形例を実現することができる。即ち、カラーフィルタを設けていないことを除いて実施例2における液晶表示素子と同様に構成された液晶表示素子と、3原色の各色光を発光するLEDを有しているバックライトとを備えたフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置を用いることによって、良好な黒表示を得ることができる。
Also in the present embodiment, it is possible to realize a modification similar to the case of
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3は、青色を表示するための青画素に対応する液晶分子のプレチルト角と、赤色、緑色をそれぞれ表示するための赤画素、緑画素に対応する液晶分子のプレチルト角とを異ならせることによって、黒表示を行った場合における青色の色付きを低減する液晶表示装置を示したものである。
(Embodiment 3)
In the third embodiment of the present invention, the pretilt angle of liquid crystal molecules corresponding to blue pixels for displaying blue, the pretilt angles of liquid crystal molecules corresponding to red and green pixels for displaying red and green, respectively, FIG. 2 shows a liquid crystal display device that reduces blue coloring when black display is performed.
[実施例3]
本実施の形態の実施例3に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子が具備する液晶セルの構成は、実施例2の場合と同様であり、図12に示したとおりであるので説明を省略する。また、液晶セル以外の構成についても、図1を参照して説明した実施例1に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子と同様であるので、説明を省略する。
[Example 3]
The configuration of the liquid crystal cell included in the liquid crystal display element included in the liquid crystal display device according to the third embodiment of the present embodiment is the same as that in the second embodiment and is the same as shown in FIG. . The configuration other than the liquid crystal cell is the same as that of the liquid crystal display element included in the liquid crystal display device according to the first embodiment described with reference to FIG.
以下、図1及び図12を参照しながら、実施例3に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子を作製する工程について説明する。まず、スピンコート法によりJSR株式会社製のポリイミド配向膜塗料JALS−614を透明電極2の下面及び透明電極7の上面にそれぞれ塗布し、180℃で1時間焼成した後に硬化させて配向膜3、6を形成した。
Hereinafter, with reference to FIGS. 1 and 12, a process of manufacturing a liquid crystal display element included in the liquid crystal display device according to Example 3 will be described. First, a polyimide alignment film paint JALS-614 manufactured by JSR Corporation was applied to the lower surface of the
このようにして形成された配向膜3、6に対して、レーヨン製ラビング布を用いてラビング処理を施す。図14は、この場合にラビング処理を施す方向を示す説明図である。図14に示すとおり、配向膜3、6における赤画素、緑画素、青画素のそれぞれに対応する領域55R、55G、55Bに対して、同一の方向でラビング処理を施す。
The
また、これらの配向膜3、6に対して、マスクを用いて露光することによって赤画素、緑画素、及び青画素のそれぞれに対応する領域に照射する紫外線光の光量を制御し、それらの表面状態を変化させる。その後、積水ファインケミカル株式会社製のスペーサ(図示せず)、及び三井東圧化学株式会社製のシール樹脂であるストラクトボンド352Aを用いて、上側基板102と下側基板103との間隔、すなわち液晶層4の厚みが5.4μmとなるように上側基板102及び下側103を貼り合わせた。そして、真空注入法によって、液晶MT−5583(屈折率異方性Δn=0.140)を前記液晶層4に注入することにより、液晶セル101を作製した。このときの赤画素、緑画素、青画素のそれぞれにおける液晶分子のプレチルト角は、5.5度、5.5度、0.8度であった。
The
なお、各画素における液晶分子のプレチルト角がとり得る値は前記の値に限られるわけではないが、青画素における液晶分子のプレチルト角と赤画素及び緑画素における液晶分子のプレチルト角との差が適当なものでなければ、良好な表示特性を保ちつつ青色の色付きを低減することができなくなる。したがって、青画素における液晶分子のプレチルト角が、赤画素及び緑画素における液晶分子のプレチルト角の5%以上50%以下、好ましくは10%以上40%以下となるようにすべきである。 Note that the value that the pretilt angle of the liquid crystal molecules in each pixel can take is not limited to the above value, but the difference between the pretilt angle of the liquid crystal molecules in the blue pixel and the pretilt angle of the liquid crystal molecules in the red pixel and the green pixel is different. If it is not suitable, blue coloring cannot be reduced while maintaining good display characteristics. Therefore, the pretilt angle of the liquid crystal molecules in the blue pixel should be 5% to 50%, preferably 10% to 40%, of the pretilt angle of the liquid crystal molecules in the red pixel and the green pixel.
上述したようにして液晶セル101を作製した後、図1に示すように、その液晶セル101の上面に、負の位相差フィルム14a、負の一軸性位相差フィルム12a、正の一軸性位相差フィルム15、検光子13を順に積層し、液晶セル101の下面に、負の位相差フィルム14a、負の一軸性位相差フィルム12b、偏光子16を順に積層することによって、実施例3に係る液晶表示素子100を作製した。なお、上述した各光学要素は、図3に示すように配置した。
After the
上述した負の位相差フィルム14a、14bの面内方向の位相差Reは、上述した式(1)で求めると34nmであり、正の一軸性位相差フィルム15の面内方向の位相差Reは同じく100nmであった。また、上述した負の一軸性位相差フィルム12a、12bの厚み方向の位相差Rthは同じく200nmであった。
The phase difference Re in the in-plane direction of the
また、本実施例では、液晶層4の厚みdと液晶分子201の屈折率異方性Δnとの積で定義される位相差Δndを、0.759μmに設定した。
In this example, the phase difference Δnd defined by the product of the thickness d of the
そして、実施例1の場合と同様に、上述したようにして作製した液晶表示素子100を備える液晶表示装置を用いて、画像表示を行った。その結果、青画素の場合は印加電圧が6.8Vのとき、緑画素の場合は同じく6.9Vのとき、赤画素の場合は同じく7.0Vのときに液晶表示素子100の輝度が最小となった。そして、これらの電圧を各画素に印加することによって黒表示を行った場合の色座標は(0.2978、0.3013)であった。よって、良好な黒表示を実現することができた。
In the same manner as in Example 1, image display was performed using a liquid crystal display device including the liquid
上述したように、赤画素及び緑画素の場合に比し、青画素における液晶分子はより低いプレチルト角を有している。そのため、ノーマリホワイトモードにおいては、青画素の場合、赤画素及び緑画素のプレチルト角と同じプレチルト角の場合に比して電圧−透過率特性が高電圧側にシフトするため、同一の黒表示電圧を印加した場合に、低プレチルト角を有する青画素における液晶層4の位相差が大きくなるため、その位相差が負の位相差フィルムと同程度となり、黒表示を行った場合の青色の色付きを低減することができる。
As described above, the liquid crystal molecules in the blue pixel have a lower pretilt angle than in the case of the red pixel and the green pixel. Therefore, in the normally white mode, the voltage-transmittance characteristics shift to the high voltage side in the case of blue pixels compared to the case of the pretilt angles that are the same as the pretilt angles of the red and green pixels. When a voltage is applied, the phase difference of the
なお、本実施の形態においても、上述した変形例1の場合と同様な変形例を実現することができる。即ち、カラーフィルタを設けていないことを除いて実施例2に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子と同様に構成された液晶表示素子と、3原色の各色光を発光するLEDを有しているバックライトとを備えたフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置を用いることによって、良好な黒表示を得ることができる。
Also in the present embodiment, it is possible to realize a modification similar to the case of
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4は、屈折率異方性Δnが比較的大きい液晶分子を採用し、しかも液晶層の位相差Δndを比較的小さくすることによって、黒表示における青色の色付きを低減する液晶表示装置を示したものである。
(Embodiment 4)
[実施例4]
本実施の形態の実施例4に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子が具備する液晶セルの構成は、実施例2の場合と同様であり、図12に示したとおりであるので説明を省略する。また、液晶セル以外の構成についても、図1を参照して説明した実施例1に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子と同様であるので、説明を省略する。
[Example 4]
The configuration of the liquid crystal cell included in the liquid crystal display element included in the liquid crystal display device according to the fourth embodiment of the present embodiment is the same as that in the second embodiment and is the same as shown in FIG. . The configuration other than the liquid crystal cell is the same as that of the liquid crystal display element included in the liquid crystal display device according to the first embodiment described with reference to FIG.
以下、図1及び図12を参照しながら、実施例4に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子100を作製する工程について説明する。まず、スピンコート法により日産化学工業製の配向膜塗料SE−7492を透明電極2の下面及び透明電極7の上面にそれぞれ塗布し、180℃で1時間焼成した後に硬化させて配向膜3、6を形成した。
Hereinafter, a process of manufacturing the liquid
このようにして形成された配向膜3、6に対して、図3に示す配向処理方向17、18にしたがってラビング処理を施した。次に、積水ファインケミカル株式会社製のスペーサ5、及び三井東圧化学株式会社製のシール樹脂であるストラクトボンド352Aを用いて、上側基板102と下側基板103との間隔、すなわち液晶層4の厚みが5.0μmとなるように上側基板102及び下側103を貼り合わせた。そして、真空注入法によって、メルク社製の液晶材料MJ97206(屈折率異方性Δn=0.160)を液晶層4に注入することにより、液晶セル101を作製した。
The
上述したようにして液晶セル101を作製した後、図1に示すように、その液晶セル101の上面に、負の位相差フィルム14a、負の一軸性位相差フィルム12a、正の一軸性位相差フィルム15、検光子13を順に積層し、液晶セル101の下面に、負の位相差フィルム14a、負の一軸性位相差フィルム12b、偏光子16を順に積層することによって、実施例3に係る液晶表示素子100を作製した。なお、上述した各光学要素は、図3に示すように配置した。
After the
上述した負の位相差フィルム14a、14bの面内方向の位相差Reは、上述した式(1)で求めると36nmであり、正の一軸性位相差フィルム15の面内方向の位相差Reは同じく150nmであった。また、上述した負の一軸性位相差フィルム12a、12bの厚み方向の位相差Rthは、上述した式(2)で求めると同じく220nmであった。
The phase difference Re in the in-plane direction of the
また、本実施例では、液晶層4の厚みdと液晶分子201の屈折率異方性Δnとの積で定義される液晶層4の位相差Δndを、0.80μmに設定した。
In this example, the phase difference Δnd of the
そして、実施例1の場合と同様に、上述したようにして作製した液晶表示素子100を備える液晶表示装置を用いて、画像表示を行った。その結果、青画素の場合は印加電圧が6.8Vのとき、緑画素の場合は同じく6.9Vのとき、赤画素の場合は同じく7.0Vのときに液晶表示素子100の輝度が最小となった。そして、これらの電圧を各画素に印加することによって黒表示を行った場合の色座標は(0.2978、0.3013)であった。よって、良好な黒表示を実現することができた。
In the same manner as in Example 1, image display was performed using a liquid crystal display device including the liquid
図15は、屈折率異方性Δnが異なる液晶材料を用いた場合の液晶層の位相差の波長分散特性を比較するためのグラフである。図15において、41は、本実施例における液晶層4の位相差、即ち液晶材料の屈折率異方性Δnが0.160であって、位相差Δndが0.80μmの場合の液晶層4の位相差を示している。一方、42は、液晶材料の屈折率異方性Δnが0.140(MT−5583)であって、位相差Δndが0.756μmの場合の液晶層の位相差を示している。図15に示すとおり、液晶材料の屈折率異方性Δnが大きく且つ位相差Δndが小さい場合の方が、青色の波長領域において波長分散特性が急峻である。したがって、負の位相差フィルムの位相差の波長分散特性(図25を参照)に近くなるため、黒表示を行った場合の青色の色付きを低減することができる。
FIG. 15 is a graph for comparing wavelength dispersion characteristics of retardation of liquid crystal layers when liquid crystal materials having different refractive index anisotropy Δn are used. In FIG. 15,
ところで、上述したように、液晶材料の屈折率異方性Δnが比較的大きく、しかも位相差Δndが比較的小さい場合が望ましいとしても、実際にどのような範囲であれば良いのかを判断するのは困難である。そこで、本発明者等は、液晶材料の屈折率異方性Δn及び位相差Δndの組み合わせを複数パターン用意して、黒表示を行った場合に青色の色付きがどの程度生じたのかを調べる実験を行った。その結果を図16にまとめる。 By the way, as described above, even if it is desirable that the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material is relatively large and the phase difference Δnd is relatively small, it is determined what range is actually acceptable. It is difficult. Therefore, the present inventors have prepared an experiment in which a plurality of combinations of the refractive index anisotropy Δn and the phase difference Δnd of the liquid crystal material are prepared and the amount of blue coloring is produced when black display is performed. went. The results are summarized in FIG.
図16に示したように、液晶材料の屈折率異方性Δnが0.1431以下の場合、位相差Δndの値に関係なく、黒表示を行ったときに青色の色付きが確認された。同様にして、位相差Δndが0.91以上の場合、液晶材料の屈折率異方性Δnの値に関係なく、黒表示を行ったときに青色の色付きが確認された。そして、液晶材料の屈折率異方性Δnが0.1502以上であって、位相差Δndが0.8μm以下の場合では、青色の色付きがほとんど認められず、良好な黒表示を実現することができた。この結果から、液晶材料の屈折率異方性Δnが0.15以上であって、しかも位相差Δndが0.8μm以下である場合が望ましいものと判断することができる。 As shown in FIG. 16, when the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material is 0.1431 or less, blue coloring was confirmed when black display was performed regardless of the value of the phase difference Δnd. Similarly, when the phase difference Δnd is 0.91 or more, blue coloration was confirmed when black display was performed regardless of the value of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material. When the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material is 0.1502 or more and the phase difference Δnd is 0.8 μm or less, blue coloring is hardly recognized, and a good black display can be realized. did it. From this result, it can be determined that the case where the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material is 0.15 or more and the phase difference Δnd is 0.8 μm or less is desirable.
なお、本実施の形態においても、上述した変形例1の場合と同様な変形例を実現することができる。即ち、カラーフィルタを設けていないことを除いて実施例2に係る液晶表示素子と同様に構成された液晶表示素子と、3原色の各色光を発光するLEDを有しているバックライトとを備えたフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置を用いることによって、良好な黒表示を得ることができる。
Also in the present embodiment, it is possible to realize a modification similar to the case of
(実施の形態5)
本発明の実施の形態5は、位相差フィルムの屈折率nx、ny、nzをすべて1.5以下とすることによって、黒表示における青色の色付きを低減する液晶表示装置を示したものである。
(Embodiment 5)
[実施例5]
本実施の形態の実施例5に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子が具備する液晶セルの構成は、実施例2の場合と同様であり、図12に示したとおりであるので説明を省略する。また、液晶セル以外の構成についても、図1を参照して説明した実施例1に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子と同様であるので、説明を省略する。
[Example 5]
The configuration of the liquid crystal cell included in the liquid crystal display element included in the liquid crystal display device according to the fifth embodiment of the present embodiment is the same as that in the second embodiment and is the same as shown in FIG. . The configuration other than the liquid crystal cell is the same as that of the liquid crystal display element included in the liquid crystal display device according to the first embodiment described with reference to FIG.
以下、図1及び図12を参照しながら、実施例5に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子100を作製する工程について説明する。実施例4と同様にして上側基板102及び下側基板103とを貼り合わせた後、それらの基板管の液晶層4に、真空注入法によって、液晶MT−5583(屈折率異方性Δn=0.140)を注入することにより、液晶セル101を作製した。
Hereinafter, a process of manufacturing the liquid
上述したようにして液晶セル101を作製した後、図1に示すように、その液晶セル101の上面に、負の位相差フィルム14a、負の一軸性位相差フィルム12a、正の一軸性位相差フィルム15、検光子13を順に積層し、液晶セル101の下面に、負の位相差フィルム14a、負の一軸性位相差フィルム12b、偏光子16を順に積層することによって、実施例5に係る液晶表示素子100を作製した。なお、上述した各光学要素は、図3に示すように配置した。
After the
上述した負の一軸性位相差フィルム12a、12bは、トリアセチルセルロース(TAC)フィルムからなり、その厚み方向の位相差Rthは、上述した式(2)で求めると175nmであった。また、この負の一軸性位相差フィルム12a、12bの面内方向の屈折率nx、ny及び厚み方向の屈折率nzの値は、nx=1.48671、ny=1.48671、nz=1.48612であった。
The negative
また、上述した負の位相差フィルム14a、14bの面内方向の位相差Reは、上述した式(1)で求めると40nmであり、正の一軸性位相差フィルム15の面内方向の位相差Reは同じく150nmであった。
The in-plane retardation Re of the
また、本実施例では、液晶層4の厚みdと液晶分子201の屈折率異方性Δnとの積で定義される液晶層4の位相差Δndを、0.73μmに設定した。
In this example, the phase difference Δnd of the
そして、実施例1の場合と同様に、上述したようにして作製した液晶表示素子100を備える液晶表示装置を用いて、画像表示を行った。その結果、青画素の場合は印加電圧が6.0Vのとき、緑画素の場合は同じく5.6Vのとき、赤画素の場合は同じく5.6Vのときに液晶表示素子100の輝度が最小となった。そして、これらの電圧を各画素に印加することによって黒表示を行った場合の色座標は(0.2878、0.2995)であった。よって、良好な黒表示を実現することができた。
In the same manner as in Example 1, image display was performed using a liquid crystal display device including the liquid
なお、本実施例では、TACフィルムからなる負の一軸性位相差フィルム12a、12bの屈折率nx、ny、nzがそれぞれ1.48671、1.48671、1.48612となっているが、この値に限定されるわけではないことは勿論である。現時点では、それらの屈折率が1.45より小さいものを入手することが困難であるため、前記屈折率がとり得る値としては1.45以上1.5以下程度であることが望ましい。
In this example, the refractive indexes nx, ny, and nz of the negative
[比較例2]
実施例5に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子は、上述したように、負の一軸性位相差フィルム12a、12bがTACフィルムから構成されている。これに対して、比較例2に係る液晶表示素子は、負の一軸性位相差フィルム12a、12bがトリフェニルメタン系の一般的なディスコチック液晶フィルムから構成されている。なお、比較例2に係る液晶表示素子のそれ以外の構成については、実施例5の場合と同様であるので説明を省略する。
[Comparative Example 2]
As described above, in the liquid crystal display element included in the liquid crystal display device according to Example 5, the negative
上述したディスコチック液晶フィルムからなる負の一軸性位相差フィルム12a、12bは、上述した式(2)にしたがってその厚み方向の位相差Rthを求めると、175nmであった。また、この負の一軸性位相差フィルム12a、12bの面内方向の屈折率nx、ny及び厚み方向の屈折率nzの値は、nx=1.68671、ny=1.68671、nz=1.68612であった。
The negative
さらに、上述した電圧を各画素に印加することによって得られた黒表示の際の法線方向での色座標は(0.2023、0.2512)であり、青色の色付きが発生していることが分かる。 Furthermore, the color coordinates in the normal direction at the time of black display obtained by applying the voltage described above to each pixel are (0.2023, 0.2512), and blue coloring occurs. I understand.
上述した実施例5と比較例2とを比較して分かるように、負の一軸性位相差フィルム12a、12bの相違によって、青色の色付きの発生に違いが認められた。
As can be seen from a comparison between Example 5 and Comparative Example 2 described above, a difference was observed in the occurrence of blue coloring depending on the difference between the negative
[実施例6]
実施例5に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子が具備する負の一軸性位相差フィルムは、上述したようにTACフィルムから構成されているが、これに対して、実施例6に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子は、負の一軸性位相差フィルムがTACフィルム及びディスコチック液晶フィルムから構成されるものである。
[Example 6]
As described above, the negative uniaxial retardation film included in the liquid crystal display element included in the liquid crystal display device according to the fifth embodiment is formed of the TAC film. On the other hand, the liquid crystal display according to the sixth embodiment. The liquid crystal display element provided in the apparatus is such that a negative uniaxial retardation film is composed of a TAC film and a discotic liquid crystal film.
図17は、各光学要素の位相差の波長分散特性を示すグラフである。図17において、61、62は、TACフィルムの位相差の波長分散特性、ディスコチック液晶フィルムの位相差の波長分散特性をそれぞれ示している。また、63、64は、前記TACフィルム及び前記ディスコチック液晶フィルムから構成される負の一軸性位相差フィルムの位相差の波長分散特性、液晶層の位相差の波長分散特性をそれぞれ示している。
FIG. 17 is a graph showing the wavelength dispersion characteristics of the phase difference of each optical element. In FIG. 17, 61 and 62 indicate the wavelength dispersion characteristics of the retardation of the TAC film and the wavelength dispersion characteristics of the retardation of the discotic liquid crystal film, respectively.
図17に示すとおり、TACフィルムの位相差とディスコチック液晶フィルムの位相差とは異なる波長分散特性を有しているが、これらのフィルムを組み合わせた負の一軸性位相差フィルムの位相差の波長分散特性は、青色の波長領域において、液晶層の位相差の波長分散特性に近くなっている。このことから分かるように、TACフィルムとディスコチック液晶フィルムとを組み合わせることによって、負の一軸性位相差フィルムの位相差の波長分散特性を容易に制御することが可能となり、その波長分散特性と液晶層の位相差の波長分散特性とを青色の波長領域において略合致させることができるようになる。そして、その結果、黒表示を行った場合に発生する青色の色付きを低減することができる。 As shown in FIG. 17, the retardation of the TAC film and the discotic liquid crystal film have different wavelength dispersion characteristics, but the retardation wavelength of the negative uniaxial retardation film obtained by combining these films. The dispersion characteristic is close to the wavelength dispersion characteristic of the phase difference of the liquid crystal layer in the blue wavelength region. As can be seen from this, by combining the TAC film and the discotic liquid crystal film, it becomes possible to easily control the wavelength dispersion characteristic of the retardation of the negative uniaxial retardation film. The wavelength dispersion characteristic of the phase difference of the layer can be substantially matched in the blue wavelength region. As a result, it is possible to reduce the blue coloring that occurs when black display is performed.
図1及び図12を併せて参照すると、実施例6に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子は、TACフィルム及びディスコチック液晶フィルムを積層したフィルムからなる負の一軸性位相差フィルム12a、12bを備えている。この負の一軸性位相差フィルム12a、12bの面内方向の位相差Reは、上述した式(1)により求めると150nmであり、その厚み方向の位相差Rthは、上述した式(2)により求めると190nmであった。また、負の位相差フィルム14a、14bの面内方向の位相差Reは、上述した式(1)により求めると40nmであった。
1 and 12 together, the liquid crystal display element included in the liquid crystal display device according to Example 6 includes negative
また、本実施例では、液晶層4の厚みdと液晶分子201の屈折率異方性Δnとの積で定義される液晶層4の位相差Δndを、0.73μmに設定した。
In this example, the phase difference Δnd of the
そして、実施例1の場合と同様に、上述したようにして作製した液晶表示素子100を備える液晶表示装置を用いて、画像表示を行った。その結果、青画素の場合は印加電圧が5.9Vのとき、緑画素の場合は同じく6.4Vのとき、赤画素の場合は同じく6.3Vのときに液晶表示素子100の輝度が最小となった。そして、これらの電圧を各画素に印加することによって黒表示を行った場合の色座標は(0.3133、0.3187)であった。よって、良好な黒表示を実現することができた。
In the same manner as in Example 1, image display was performed using a liquid crystal display device including the liquid
[実施例7]
実施例5に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子は、図1を参照して上述したように、位相差フィルムとして負の位相差フィルム12a、12bと、負の一軸性位相差フィルム14a、14bと、正の一軸性位相差フィルム15とを備えている。このように複数のフィルムを重ねる場合、構成が複雑となるばかりか、液晶表示素子の高コスト化を招くこととなる。
[Example 7]
As described above with reference to FIG. 1, the liquid crystal display element included in the liquid crystal display device according to Example 5 includes
そこで、実施例7に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子は、より少ない数の位相差フィルムで足りるように構成されている。図18は、本実施の形態の実施例7に係る液晶表示素子の構成を模式的に示す断面図である。図18に示すとおり、実施例7に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子100は、液晶セル101を有しており、この液晶セル101の上面には、負の位相差フィルム14a、二軸性位相差フィルム71a、検光子13が順に積層されている。また、液晶セル101の下面には、負の位相差フィルム14b、二軸性位相差フィルム71b,偏光子16が順に積層されている。なお、二軸性位相差フィルム71a、71bの遅相軸は、検光子13、偏光子16の透過軸と同一の方向となるようにそれぞれ配置される。
Therefore, the liquid crystal display element included in the liquid crystal display device according to Example 7 is configured so that a smaller number of retardation films are sufficient. FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a liquid crystal display element according to Example 7 of the present embodiment. As shown in FIG. 18, the liquid
図1と図18とを比較すると明らかなように、本実施例に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子100は、正の一軸性フィルム15を備えておらず、負の一軸性位相差フィルム12a、12bの代わりに二軸性位相差フィルム71a、71bを備えている。前記正の一軸性フィルム15は、漏れ光を抑えるために必要となるフィルムであるが、実施例7に係る液晶表示素子100は、二軸性位相差フィルム71a、71bを備えることによって、前記漏れ光の抑制を実現することができる。
As is clear from comparison between FIG. 1 and FIG. 18, the liquid
かかる二軸性位相差フィルム71a、71bは、TACフィルムから構成されており、その面内方向の位相差Reは上述した式(1)で求めると100nmであり、その厚み方向の位相差Rthは上述した式(2)で求めると200nmであった。また、負の位相差フィルム14a、14bの面内方向の位相差Reは、上述した式(1)で求めると36nmであった。
The
また、本実施例では、液晶層4の厚みdと液晶分子201の屈折率異方性Δnとの積で定義される液晶層4の位相差Δndを、0.78μmに設定した。
In this example, the phase difference Δnd of the
そして、実施例1の場合と同様に、上述した液晶表示素子100を備える液晶表示装置を用いて、画像表示を行った。その結果、青画素の場合は印加電圧が6.7Vのとき、緑画素の場合は同じく7.1Vのとき、赤画素の場合は同じく7.1Vのときに液晶表示素子100の輝度が最小となった。そして、これらの電圧を各画素に印加することによって黒表示を行った場合の色座標は(0.2871、0.2947)であった。よって、良好な黒表示を実現することができた。
Then, as in the case of Example 1, image display was performed using a liquid crystal display device including the liquid
なお、本実施の形態においても、上述した変形例1の場合と同様な変形例を実現することができる。即ち、カラーフィルタを設けていないことを除いて実施例2に係る液晶表示素子と同様に構成された液晶表示素子と、3原色の各色光を発光するLEDを有しているバックライトとを備えたフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置を用いることによって、良好な黒表示を得ることができる。
Also in the present embodiment, it is possible to realize a modification similar to the case of
(実施の形態6)
本発明の実施の形態6は、赤色、緑色、及び青色のそれぞれの波長領域において、バックライトから出射される光の光量を略同一とすることによって、黒表示を行った場合における青色の色付きを低減する液晶表示装置を示したものである。
(Embodiment 6)
In the sixth embodiment of the present invention, in the respective wavelength regions of red, green, and blue, the amount of light emitted from the backlight is made substantially the same so that the blue coloring in the case of performing black display is obtained. The liquid crystal display device to reduce is shown.
[実施例8]
図19は、本実施の形態の実施例8に係る液晶表示装置の構成例の概略を模式的に示す断面図である。本実施例に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子100は、実施例2の場合と同様であり、図12に示したとおりであるので、同一符号を付して説明を省略する。
[Example 8]
FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing an outline of a configuration example of a liquid crystal display device according to Example 8 of the present embodiment. The liquid
図19に示すとおり、液晶表示素子100の下方に設けられたバックライト150は、冷陰極管を含んで構成される光源151を備えている。また、その光源151と液晶表示素子100との間には、干渉フィルタ152が配置されている。この干渉フィルタ152は、図19に示すとおり、液晶表示素子100の青画素の位置に対応して設けられている。
As shown in FIG. 19, the
かかる干渉フィルタ152は、透過光の波長が450nmであるバンドパスフィルタである。図20は、光源151から出射された光のスペクトルを示すグラフであって、(a)は干渉フィルタ152を設けている場合、(b)は干渉フィルタ152を設けていない場合の前記スペクトルをそれぞれ示すグラフである。図20(a)に示すとおり、干渉フィルタ152を設けている場合、青色の波長領域における出射光のスペクトルの半値幅が30nm以下となる。これに対して、図20(b)に示すとおり、干渉フィルタ152を設けていない場合、前記半値幅はそれよりも大きな値となっている。
The
このように、干渉フィルタ152を設けることによって、上述したように青色の波長領域における出射光のスペクトルの半値幅を30nm以下に低減することができ、その結果、赤色、緑色、及び青色のそれぞれの波長領域における出射光の光量を略同一とすることができる。これにより、この液晶表示装置にて黒表示を行った場合に、青色の色付きを低減することができるようになる。
As described above, by providing the
[実施例9]
図21は、本実施の形態の実施例9に係る液晶表示装置の構成例の概略を模式的に示す断面図である。本実施例に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子100は、変形例1の場合と同様であり、図10に示したとおりであるので、同一符号を付して説明を省略する。
[Example 9]
FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing an outline of a configuration example of a liquid crystal display device according to Example 9 of the present embodiment. The liquid
図21に示すとおり、液晶表示素子100の下方に設けられたバックライト150は、3原色の各色光を発光するLEDが所定間隔で敷き詰められている光源を備えている。図22は、上述したバックライト150が備える光源であるLEDの発光スペクトルを示すグラフである。実施例9に係る液晶表示装置では、前記バックライト150の各色のLEDを、赤、緑、青の順に時分割で発光することによりカラー表示を実現する。
As shown in FIG. 21, the
このようなフィールドシーケンシャルカラー方式の実施例9に係る液晶表示装置にて黒表示を行った結果、青色の色付きを低減することができた。 As a result of performing black display in the liquid crystal display device according to Example 9 of the field sequential color system, blue coloring could be reduced.
ところで、バックライト150が備える光源として、LEDの代わりにエレクトロルミネセンス発光素子(以下、ELという)を用いることも可能である。図23は、上述したバックライト150が備える光源であるELの発光スペクトルを示すグラフである。このように光源としてELを用いた場合も、同様にして黒表示を行った結果、青色の色付きを低減することができた。
By the way, as a light source with which the
なお、上述した実施例9においても、白色光を発光するLED又はELを用いて、実施例8の場合と同様にカラーフィルタ方式でカラー表示を行うことができることは言うまでもない。 Needless to say, also in the above-described ninth embodiment, color display can be performed in the same manner as in the eighth embodiment using an LED or EL that emits white light.
以上のように、本発明に係る液晶表示装置は、黒表示を行った場合に発生する青色の色付きを低減することができる。これらの液晶表示装置は、様々な製品に応用することが可能である。即ち、例えば液晶テレビ、液晶モニタ、又は携帯電話の液晶ディスプレイ等に応用することができる。 As described above, the liquid crystal display device according to the present invention can reduce blue coloring that occurs when black display is performed. These liquid crystal display devices can be applied to various products. That is, it can be applied to, for example, a liquid crystal television, a liquid crystal monitor, or a liquid crystal display of a mobile phone.
1、8 ガラス基板
2、7 透明電極
3、6 配向膜
4 液晶層
10 凹部
12a、12b 負の一軸性位相差フィルム
13 検光子
14a、14b 負の位相差フィルム
15 正の一軸性位相差フィルム
16 偏光子
20 レジスト薄膜
51R 赤色カラーフィルタ
51G 緑色カラーフィルタ
51B 青色カラーフィルタ
52 遮光膜
100 液晶表示素子
101 液晶セル
102 上側基板
103 下側基板
201 液晶分子
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記照明装置は、赤色波長領域、緑色波長領域、及び青色波長領域のそれぞれの波長領域においてスペクトルを有し、且つ前記青波長領域におけるスペクトルの半値幅を30nm以下に設定し、これにより、それぞれの波長領域における出射光の光量を略同一として黒表示を行った場合における青色の色付きを低減するものであることを特徴とする液晶表示装置。 When performing image display, a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules having bend alignment are arranged, a pair of substrates holding the liquid crystal layer, and a red color filter and a green color disposed between the pair of substrates. filter, and a color filter including a blue color filter, and the OCB mode liquid crystal display device that have a least one retardation plate for compensating the retardation of the liquid crystal layer, before Symbol OCB mode liquid crystal display device disposed on the back, before SL and a lighting device that emits light to the OCB mode liquid crystal display device, from the lighting device by changing the retardation of the liquid crystal layer in accordance with an image signal input from the outside in the liquid crystal display device which performs display by changing the light transmittance before Symbol OCB mode liquid crystal display element light emitted,
The illumination device has a spectrum in each wavelength region of a red wavelength region, a green wavelength region, and a blue wavelength region, and sets a half-value width of the spectrum in the blue wavelength region to 30 nm or less. the liquid crystal display device, characterized in that the shall be reduced with a blue color in the case of performing black display the quantity of emitted light in the wavelength range as substantially the same.
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