JPH07159771A - カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】透明電極４７を有する一対の透明基板４３間に
液晶層４８及び平面的に三分割されたカラーフィルタ４
４が赤，緑，青の三原色を有し、カラーフィルタの三原
色の面積が異なるカラー液晶表示装置。 【効果】白色表示時の透過率を高く、色純度を任意に選
択し、明るく鮮明なカラー画像を有するカラー液晶表示
装置を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー表示時の色純度が
良く明るいカラー液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のカラー液晶表示装置の断面図の一
例を図３に示す。従来のカラー液晶表示装置は、透明電
極４７と、透明電極上にある方向にラビングされた配向
膜４９が形成された一対の透明ガラス基板４３の間に液
晶層４８を挟持し、更に一対の透明ガラス基板４３の両
側に一対の偏光膜４２を有する。また、更に、出射側透
明ガラス基板４３の内側にカラーフィルタ４４，ブラッ
クマトリクス４５，平坦化膜４６を配置した構成であ
る。この時、従来のカラー液晶表示装置のカラーフィル
タ４４は面積が等しい。このようなカラー液晶表示装置
において、電極４７に画像信号によって決まる電圧を印
加することにより、液晶層４８の配向状態を変化させ
て、入射光を制御し、カラー画像の表示を行う。つま
り、カラーフィルタ４４を例えば、赤，緑，青を平面的
に配置して、透過する光を画素毎に制御してカラー表示
を得ることができる。

【０００３】このような構成では、平面的に配置したカ
ラーフィルタの面積が等しいため、各色のカラーフィル
タの性能（波長依存の透過率）により、白表示時、及び
各色表示時の透過率及び色純度が決まる。従って、色純
度を良くするには、透過率の最も低いカラーフィルタに
残りのカラーフィルタの特性を低下させて使用しなくて
ならなかった。

【０００４】従来のカラーフィルタの分光透過率特性の
一例を図４に示す。図４は、横軸が透過光の波長，縦軸
が透過率を表す。各色青，緑，赤のカラーフィルタを同
一条件で作製しても、図４に示すように、各色により透
過率が大きく異なる。図４の例では赤５２の透過率が高
く、青が最も低い。従って、各色同一の透過率を得るた
めには、各色のカラーフィルタの透過率を調整すること
が必要となる。しかし、前述のようにカラーフィルタの
透過率を上げようとすると、色純度が低下する問題があ
る。

【０００５】そこで、図４のカラーフィルタを使用し、
赤５２，緑５１，青５０の面積比を０.７：１.０：１.
３ とした。図４のカラーフィルタを同一面積で使用し
たときの色度座標及びＹ値を測定すると、Ｃ光源を標準
光源として、青５０は、ｘ＝０.３２，ｙ＝０.３３，Ｙ
値１１、緑５１は、ｘ＝０.２９，ｙ＝０.６０，Ｙ値３
８、赤５２は、ｘ＝０.６４，ｙ＝０.３３，Ｙ値１８、
白表示時は、ｘ＝0.33，ｙ＝０.３３，Ｙ値６７であっ
た。つまり、白表示時の色度は、Ｃ光源がｘ＝０.３１
０１，ｙ＝０.３１６２であることから、かなり黄色に
シフトしていることがわかる。

【０００６】また、各色の透過率を同一するために、赤
５２の透過率に合わせて、緑５１，青５０の各色のカラ
ーフィルタの透過率を上げると、図５のようになり、青
５０のフィルタの青近傍以外の波長での透過率が急増す
る。その結果、各色の色度及びＹ値は、以下のようであ
った。青５０は、ｘ＝０.２２，ｙ＝０.２１，Ｙ値２
５、緑５１は、ｘ＝０.３０，ｙ＝０.５２，Ｙ値４０、
赤５２は、ｘ＝0.53,ｙ＝０.３２ ，Ｙ値２０、白表示
時は、ｘ＝０.３３，ｙ＝０.３３，Ｙ値８５であった。
従って、各色及び白表示時の明るさは増加するが、色度
は大きく低下する。つまり、各色を表現したときに鮮明
な赤，緑，青は得られなかった。また、青５０の６００
波長付近での漏れが大きいために、白表示時の色度も悪
く、黄色シフトした。つまり、図８に示すように、各色
の色純度を低下させて、白５３の色純度をＣ光源に近付
けると、透過率は増加するが、各色及び白の色純度は低
下した。

【０００７】一方、各色の透過率を同一するために、青
５２の透過率に合わせて、緑５１，赤５２の各色のカラ
ーフィルタの透過率を上げると、図６のようになった。
その結果、各色の色度及びＹ値は、以下のようであっ
た。すなわち、青５０は、ｘ＝０.１５，ｙ＝０.１２，
Ｙ値１１、緑５１は、ｘ＝０.２８，ｙ＝０.６２，Ｙ値
３３、赤５２は、ｘ＝０.６５，ｙ＝０.３２，Ｙ値１
０、白表示時は、ｘ＝0.31，ｙ＝０.３１ ，Ｙ値５４で
あった。従って、各色及び白表示時の色度は良くなり色
の鮮明度は増すが、明るさは大きく低下する。つまり、
図９に示すように、各色の色純度を挙げて、かつ白表示
時の色をブルーシフトさせることができるが、透過率が
低下する。

【０００８】ここでは、図３のような特性のカラーフィ
ルタを使用した場合の例を挙げたが、一般に、各色のカ
ラーフィルタの特性を変化させると、明るさと色度を両
立させるのが困難である。そのためには、材料自体の改
良等が必要である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、図３に
示すようにカラーフィルタ４４を透明ガラス基板４３の
内側に平面的に同一面積で三分割して配置することによ
り、カラー表示を行っていた。しかし、このようにカラ
ーフィルタ４４を、例えば、赤，緑，青を平面的に配置
して、透過する光を画素毎に制御してカラー表示を行う
場合、白色表示時の明るさを高く保つために、赤，緑，
青のカラーフィルタの透過率を最大に保つ必要がある。

【００１０】しかし、従来のカラーフィルタの分光透過
率特性は、各色透過率を最大に保つことを試み、同一条
件で作製すると、図４に示すようになる。図４は同一条
件で作製したカラーフィルタの一例であるが、同一条件
でなくても、カラーフィルタの色純度（色相）を良好に
保ち、透過率を最大にすると、各色で透過率に違いが生
じる。従って、色純度を低下させずに各色のカラーフィ
ルタの透過率を最大にした場合、各色の透過率が異なる
ため、白の色純度が低下した。白色の色純度を保つため
には、各色のカラーフィルタの透過率が最も低いものに
他の二色の透過率を合わせなければならなかった。又
は、各色の色純度を低下させて、白の色純度を良くする
ことが必要であった。

【００１１】本発明の目的は、カラーフィルタの各色の
面積比を変えることで、透過率を最大に保ち、白及び各
色の色純度を向上したカラー液晶表示装置を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、透明電極を有する一対の透明基板間に液晶層
及び平面的に三分割されたカラーフィルタを有した液晶
素子を具備するカラー液晶表示装置において、前記カラ
ーフィルタが赤，緑，青の三原色を有し、前記カラーフ
ィルタの三原色の面積が異なることを特徴とする。

【００１３】

【作用】通常カラーフィルタの各色の透過率特性は異な
る。従って、従来のように各色の面積が等しい場合、白
表示時の色純度（色相）が低下する。つまり、カラーフ
ィルタの各色の透過率により白表示時の色純度が決ま
る。また、カラーフィルタの各色の透過率を上げて三原
色の透過率を一致させようとすると、余分な波長成分の
光が多くなり色純度が低下する。一方、色純度を低下さ
せないように、最も透過率の低い色に合わせて他の色も
透過率を低下させると、白表示時の透過率が低下する。

【００１４】このようなカラー液晶表示装置において、
電極４７に画像信号によって決まる電圧を印加すること
により、液晶層４８の配向状態を変化させて、入射光を
制御し、カラー画像の表示を行う。つまり、カラーフィ
ルタ４４を例えば、赤，緑，青を平面的に面積を変えて
配置し、透過する光を画素毎に制御して、色純度が良好
で、透過率の高いカラー表示を得ることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００１６】〔実施例１〕本発明の一実施例の断面図を
図１に示す。カラー液晶表示装置は、透明電極４７と、
該透明電極上にある方向にラビングされた配向膜４９が
形成された一対の透明ガラス基板４３の間に液晶層４８
を挟持し、更に一対の透明ガラス基板４３の両側に一対
の偏光膜４２を有する。また、更に、出射側透明ガラス
基板４３の内側にカラーフィルタ４４，ブラックマトリ
クス４５，平坦化膜４６を配置した構成である。この
時、カラーフィルタ４４は、面積が各色により異なる。
カラーフィルタの各色の面積比は、各色の透過率に依存
し、各色の色純度が低下しない範囲で、透過率を最大に
し、各色の透過率及び分光特性に応じて白表示時の色純
度が良くなるように面積比を決定する。

【００１７】本実施例では、各色及び白表示時の色度座
標及びＹ値は以下のようになった。青５０は、ｘ＝０.
３２，ｙ＝０.３３，Ｙ値１５、緑５１は、ｘ＝０.２９
，ｙ＝０.６０ ，Ｙ値３８、赤５２は，ｘ＝０.６４，
ｙ＝０.３３，Ｙ値１３、白表示時は、ｘ＝０.２８，ｙ
＝０.３０，Ｙ値６６であった。つまり、面積比を変え
ることにより、各色の色度は一定に保ち、白表示時の透
過率を下げずに、色度をブルーシフトさせることができ
た。現在、白色表示時の色度は、よりＣ光源に近いもの
か、Ｃ光源よりブルーシフトしたものが好まれている。
しかし、レッドシフトさせたければ同様に、赤フィルタ
５２の面積を大きくすることにより、グリーンシフトし
たければ、緑５１の面積を大きくすることにより、各色
の色度を低下させることなく白色表示時の色度を任意に
変化させることができる。本実施例では、バックライト
として三波長の冷陰極管を使用した。また、分光分布が
異なる他のバックライトを使用しても同様に透過率を減
少させることなく色純度を任意に変化させることができ
た。特に、緑画素の面積を大きくすると、明るさは急激
に増加する。これは、人間の比視感度特性緑近傍にある
ためである。

【００１８】本実施例では、図３のような特製のカラー
フィルタを使用した場合の例であるが、例えば、緑が最
も透過率の低いものであれば、緑の面積を大きくするこ
とにより、同様な効果を達成できる。つまり、使用する
カラーフィルタの特性に合わせて各色のカラーフィルタ
の面積比を決定する。

【００１９】色度及びＹ値の測定値からの算出は、日本
規格協会発行のＪＩＳ ＸＹＺ表色系及びＸ₁₀Ｙ₁₀Ｚ₁₀
表色系による色の表示方法ＪＩＳ Ｚ ８７０１によ
る。

【００２０】〔実施例２〕第二の実施例も構成は、実施
例１と同様である。

【００２１】図４のカラーフィルタを使用し、赤５２，
緑５１，青５０の面積比を０.８：１.０：１.２とし
た。本実施例では、各色及び白表示時の色度座標及びＹ
値は以下のようになった。青５０は、ｘ＝０.３２，ｙ
＝０.３３，Ｙ値１４、緑５１は、ｘ＝０.２９，ｙ＝
０.６０，Ｙ値３８、赤５２は、ｘ＝０.６４，ｙ＝０.
３３，Ｙ値１４、白表示時は、ｘ＝０.３０，ｙ＝０.３
１，Ｙ値６６であった。つまり、面積比を変えることに
より、各色の色度は一定に保ち、白表示時の透過率を下
げずに、色度をブルーシフトさせることができた。本実
施例では、バックライトとして三波長の冷陰極管を使用
した。しかし、分光分布が異なる他のバックライトを使
用しても同様な結果が得られた。

【００２２】この時の、カラーフィルタの各色の透過率
特性は、面積比を考慮すると、図２のようになった。つ
まり、カラーフィルタの特性を改良することなく、面積
比を変えることにより、図４のように各色でアンバラン
スであったカラーフィルタの特性を補正でき、白色表示
時の色度を向上させることができた。

【００２３】本実施例では、図３のような特性のカラー
フィルタを使用した場合の例であるが、例えば、緑が最
も透過率の低いものであれば、緑の面積を大きくするこ
とにより、同様な効果を達成できる。つまり、使用する
カラーフィルタの特性に合わせて各色のカラーフィルタ
の面積を決定する。

【００２４】実施例１，２は、図７に示すように各色の
色純度はそのままに保ち、かつ、白５３表示時の色をＣ
光源に近付けることが、更にはブルーシフトさせること
ができた。この時同時に、白表示時の透過率も殆んど低
下がなかった。

【００２５】

【発明の効果】従来のカラーフィルタを用い、カラー表
示時の色度（色純度）を低下させず、各色のカラーフィ
ルタの面積比をカラーフィルタの透過率に合わせること
で、白色表示時の透過率を高く、色純度を任意に選択
し、明るく鮮明なカラー画像を有するカラー液晶表示装
置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラー液晶表示装置の一実施例を示す
断面図。

【図２】本発明のカラー液晶表示装置の一実施例の特性
図。

【図３】従来例のカラー液晶表示装置を示す断面図。

【図４】従来例のカラー液晶表示装置の一例の特性図。

【図５】従来例のカラー液晶表示装置の一例の特性図。

【図６】従来例のカラー液晶表示装置の一例の特性図。

【図７】本発明のカラー液晶表示装置の一実施例の特性
図。

【図８】従来例のカラー液晶表示装置の一例の特性図。

【図９】従来例のカラー液晶表示装置の一例の特性図。

【符号の説明】

４２…偏光膜、４３…透明ガラス基板、４４…カラーフ
ィルタ、４５…ブラックマトリクス、４６…平坦化膜、
４７…透明電極、４８…液晶層、４９…配向膜、５０…
青、５１…緑，５２…赤，５３…白。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明電極を有する一対の透明基板間に液晶
   層及び平面的に三分割されたカラーフィルタを有した液
   晶素子を具備するカラー液晶表示装置において、 前記カラーフィルタが赤，緑，青の三原色を有し、前記
   カラーフィルタの三原色の面積が異なることを特徴とす
   るカラー液晶表示装置。
2. 【請求項２】透明電極を有する一対の透明基板間に液晶
   層及び平面的に三分割されたカラーフィルタを有した液
   晶素子を具備するカラー液晶表示装置において、 前記カラーフィルタが赤，緑，青の三原色を有し、前記
   カラーフィルタの三原色の面積が、赤，緑，青の各色の
   前記カラーフィルタの色純度を保ち、各画素の面積を変
   えることにより白表示時の色純度を補正したことを特徴
   とするカラー液晶表示装置。
3. 【請求項３】透明電極を有する一対の透明基板間に液晶
   層及び平面的に三分割されたカラーフィルタを有した液
   晶素子を具備するカラー液晶表示装置において、 前記カラーフィルタが赤，緑，青の三原色を有し、前記
   カラーフィルタの三原色の面積が、赤，緑，青の順に大
   きくなることを特徴とするカラー液晶表示装置。
4. 【請求項４】透明電極を有する一対の透明基板間に液晶
   層及び平面的に三分割されたカラーフィルタを有した液
   晶素子を具備するカラー液晶表示装置において、 前記カラーフィルタが赤，緑，青の三原色を有し、前記
   カラーフィルタの三原色の面積比を特定することによ
   り、前記カラーフィルタの三原色を混合した白表示時の
   透過率及び色純度を調整したことを特徴とするカラー液
   晶表示装置。