JPH09230332A - カラー液晶デイスプレー装置 - Google Patents

カラー液晶デイスプレー装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 OCBモードの液晶デイスプレイにおいて左
右・上下視野角における画面の反転等の劣化を防止する
ことを目的とする。 【解決手段】R,G,B各色についての、低い側の駆動
電圧における(位相補償フィルムによる補正前のリタデ
ーションの絶対値(R(V1)))/波長(λ)の最適
値を求めることによってB波長についての液晶の旋光性
を防止することによって、画面の劣化を防止できる。具
体的にはB波長についてのR(V1)/λ=<0.85
に設定する。各色に係わるセルギャップを調整すること
によって、左右の視野角における画面の表示特性を改善
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置の駆
動方法に係り、特に広視野角と高速応答を実現するOC
B(Optically Compensated Birefringence)技術を用い
た液晶表示装置の駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在TFTカラー液晶表示装置(TFT
/LCD)に広く使用されているツイスト・ネマチック
(TN)型セルは視野角が狭く、LCDパネル面を斜方
向から観察するとコントラストの低下や画像の反転を起
こすという問題を有している。そのため、LCDの各画
素を2分割して夫々異なる方向に配向させる配向分割法
や画素電極を複数に分けたりする方法を用いて広視角化
を実現しようとしている。また、近年のマルチメディア
に対応して液晶表示装置の画面上で大量の画像データを
高速で動かせる動画処理機能も必要になってきており、
液晶表示セルの高速応答性の向上が期待されている。
【0003】近年液晶表示セルとしてTN型セルに代え
てOCBセルを用いる研究が進んでいる。OCBセルの
原理については米国特許5410422号、特開平7−
85254号公報に詳述される。OCBセル技術を用い
ると、配向分割法等より容易に広視野角を得ることがで
き、さらに従来のTNセルに比べて応答速度が一桁速い
高速応答特性も得ることができるようになる。図1はO
CBセルの構造を説明する斜視図である。上下2枚のガ
ラス基板の間にベンド配向する液晶材料が封入されてい
る。2枚のガラス基板の外側領域にはそれぞれ偏光板が
設けられている。一方のガラス基板と偏光板との間には
位相差補償フィルムが設けられている。このように、O
CBとはベンド配向セルと位相差補償フィルムを組み合
わせた構造を有することが特徴である。
【0004】ベンド配向とは、例えば図中の座標系で液
晶分子がほぼXZ面内にのみ存在するような配向を指
す。このベンド配向のセルでは、印加電圧を変化させて
も上下の液晶の配向が常に対称であるためXZ面内の視
野角依存性は対称性を示す。この点は、液晶分子がねじ
れた配向を有しているTN型セルにない利点である。な
ぜならば、TN型セルでは液晶がねじれているために3
次元的に位相のずれが生じている。従って、3次元的に
位相差を補正する必要が生じるが、この補正は極めて困
難であった。しかし、ベンド配向のセルではXZ面とい
う1つの平面においてすでに対象性を有しているために
この平面から生じる位相差については補正が不要であ
り、残りの2平面から生じる位相差を位相差補償フィル
ムによって補正すれば足りる。位相差補償フィルムは2
軸性のフィルムであるが、このフィルムにより残りの2
平面から生じる位相差を0にすることは比較的容易であ
り、これによって広い視野角を得ることが可能である。
【0005】しかし、液晶による表示色が複数色になる
とこの技術だけでは十分な表示特性を得ることはできな
い。例えば、赤(R),緑(G),青(B)の3色の表
示を行う場合の問題点を以下に示す。
【0006】一般に、ベンド状態での光学的位相差(ret
ardation)はセル印加電圧Vの関数である。光学的位相
差とはここでは光が液晶部分を通過するときに生じるx
方向の位相とy方向の位相(ここで、xy平面は液晶パ
ネル面に水平な方向であると定義する)の差をいう。こ
の位相差が生じる理由を簡単に図2及び3に示す。図2
aは印加電圧が0または低いときの液晶パネルの厚さ方
向の断面図である。セル印加電圧が0または低いときに
は液晶分子はベンド配向を強く有しており、厚さ方向に
傾きのばらつきを有する。図2bは図2aを上から見た
図である。図2aの状態では、定性的に表現すると図2
bのようにx方向に配向した液晶分子が特に両電極付近
で多いことになる。一方、図3aは比較的高いセル印加
電圧を付与したときの液晶分子の配向を示す。比較的高
いセル印加電圧を付与すると、液晶分子は相対的に電極
面と垂直な方向に配向する。従って、図3bに示される
とおり、上から見ると液晶分子のx方向の配向の程度が
小さくなる。なお、ベンド配向ではもともと液晶はxz
面内に配向するので、y方向に配向する液晶分子は極端
に少ない。
【0007】液晶分子の配向は液晶中を透過する光の配
向方向の屈折率を増大させる作用を有する。OCBモー
ドでは、液晶はxz面内でのみ配向するから、電圧を印
加するほどx方向の屈折率は減少するが、y方向の屈折
率は変わらない。この原理によって電圧の印加によって
x方向の屈折率とy方向の屈折率の相対的な大きさの変
動を利用して表示するのがOCBモードの液晶デイスプ
レイの原理である。セル印加電圧によって異なった配向
を有する液晶分子はそのx方向の配向の程度(図2b、
図3b参照)によってx方向の屈折率が異なってくる。
図2bのもの(低電圧印加)では液晶はよりx方向に顕
著に配向し、配向方向であるx方向の屈折率が大きくな
る。従って、x方向の位相差が図3bのもの(高電圧印
加)よりも相対的に増大する。位相差は近似的にexp
(2πiΔnd/λ)で与えられるからである。ここ
で、iは虚数を示し、Δnは屈折率、dはセルギャッ
プ、λは光の波長を示す。セルギャップdはx方向、y
方向とも同一であり、光の波長λも一定だから、屈折率
Δnの変動が直接に位相差に影響するのである。
【0008】ベンド状態での光学的位相差Rはセル印加
電圧Vの関数であり、R(V)と表すことができる。R
(V)とセル印加電圧との関係を図4に示す。光学的位
相差R(V)はセル印加電圧が大きくなるほど、逆に小
さくなる特性を有する。これは、高い電圧を印加するほ
ど液晶分子の配向が基板に対して垂直になる傾向を有し
ているので、屈折率に影響を及ぼしにくくなり、その結
果、位相差を生じにくくなるからである。
【0009】光学的位相差は上述したとおり2軸性の光
学特性を有する位相差補償フィルムによって補償され
る。位相差補償フィルムはあるセル印加電圧における光
学的位相差を0にする作用を有する。セル印加電圧V2
における光学的位相差を補償する位相差補償フィルムを
用いたときの光学的位相差とセル印加電圧との関係を図
5に示す。例えば、図5では位相差補償フィルムはセル
印加電圧V2のときの光学的位相差R(V2)を補正す
る。この結果、位相差補償フィルムによる補正によって
R(V2)だけ図5に示された曲線は全体的に光学的位
相差R(V)が低下し、セル印加電圧V2での光学的位
相差が0になる。従って、このときに液晶表示は黒にな
る。位相差補償フィルムによる補償を行ってもセル印加
電圧V1とV2のときの光学的位相差R(V1)とR
(V2)との差ΔRは一定であることに留意する必要が
ある。
【0010】セル印加電圧の最大値をV2、最小値をV1
とすると、ΔRは輝度0から最大輝度までの幅を規定す
ることになる。ここで、ΔRと液晶デイスプレイの表示
特性のパラメータである透過率Tとの関係は
【数1】 T=sin2(ΔR/λ・π)・・・・ (1) で表される。
【0011】通常、液晶デイスプレイの設計ではある波
長について透過率Tが100%の振れ幅を有するように
設計する。なぜならば、透過率Tを100%にした場合
に、液晶デイスプレイの画面は白から黒に完全に変化す
るからである。つまり、(1)式によればΔR/λ=
0.5となるようにΔRとλとの関係を定めるのが好ま
しい。
【0012】次にさらにセルギャップd、液晶の屈折率
Δnの概念を導入して、光学的位相差(以下、リタデー
ションという)R、リタデーション差ΔR、波長λ及び
透過率Tの関係を検討する。まず、リタデーションRは
近似的にセル印加電圧Vに反比例する。従って、ある電
位V1でのリタデーションをR(V1)とすると、任意の
印加電圧VでのリタデーションR(V)は近似的に、
【数2】 R(V)=R(V1)(V1/V) ・・・・ (2) と表すことができる。これによれば、V=V2のときに
はR(V2)=R(V1)(V1/V2)だから、リタデー
ション差ΔR=R(V1)−R(V2)は
【数3】 ΔR=R(V1)(1−V1/V2) ・・・・ (3) と表される。
【0013】ここで、光学設計の観点では、
【数4】R(V1)=kΔnd ・・・・ (4) のように、セルギャップd及び液晶の屈折率Δnで表現
する方が便利である。なぜならば、リタデーションRは
物理的な値であるのに対して、セルギャップd、液晶の
屈折率Δnは具体的な製品設計値であるためである。
(4)式において、k1はR(V1)とΔndとの関係を
等価にするための定数である。k1は具体的には液晶の
誘電率、弾性定数と印加電圧V1に依存するが、通常で
は概略1/3程度である。次に、(3)式に(4)式を
代入して、
【数5】 ΔR=k1Δnd(1−V1/V2) ・・・・ (5) を得る。今、例えば、k1=1/3、V1=2V、V2
6Vとすると、(5)式から、ΔR=2/9Δnd、あ
るいは、(4)式からR(V1)=Δnd/3を得る。
【0014】このように諸定数を導入したところで、
(1)式を変形して、
【数6】 ΔR/λ=(sin-1(T0.5))/π ・・・・ (6) を得る。この式によって、設計値として必要な透過率T
を定めれば、いかなるΔRを適用すればいいかがわか
る。ここで、上述したようにΔRは物理値であり設計に
は不便であるから、ΔRをΔndで置き換えるべく以下
の操作を行う。まず、定数k2=R(V2)/R(V1
を導入すると、(2)式にV=V2を代入した関係か
ら、k2=R(V2)/R(V1)=V1/V2が導かれ、
これとの関係で、(5)式から
【数7】 ΔR=k1Δnd(1−V1/V2)=k1Δnd(1−k2) ・・(7) となる。一方において、(6)式もΔRを表すから、
(6)式と(7)式を等置して、
【数8】 k1Δnd(1−V1/V2)=((sin-1(T0.5))/π)λ・・(8) を求めることができる。そして、これをΔndについて
展開すると、最終的にはΔndとTとの関係が
【数9】Δnd=(sin-1(T0.5))λ/k1(1−
1/V2)π・・・(9)のように求められる。ここ
で、k2=V1/V2であるから、k1,V1,V2を代入す
れば、Tをある値に設定したときのセルギャップと液晶
屈折率の積Δndと波長λとの関係を求めることができ
る。
【0015】例えば、上述した条件によるとk1=1/
3、V1=2V、V2=6Vだから、T=1またはT=
0.8と設定した場合は、 T=1 Δnd=2.25λ T=0.8 Δnd=1.6λ となる。
【0016】以上がOCBモードの液晶デイスプレイに
おける一般的な設計に関する事項である。ところが、従
来のOCBモードの液晶デイスプレイには上下の視野角
方向で反転現象や色づきを生じていた。前者については
図7に示す。図7は横軸に透過率、縦軸に視野角(y方
向に角度をつけた場合)についてプロットしたものであ
るが、高視野角の領域において輝度の反転現象(低視野
角における透過率からの大きな遷移現象)が生じてい
る。また、同じく表示特性を表す指標である色づきを評
価すると、図8にC.I.E1931のx,y表示で示すとお
り、極角40°での大きな色づきが観察された。さら
に、図9に各RGBについてセルギャップが同一である
場合の位相差補償フィルム(図中retardarで示す)と液
晶(図中LCで示す)のリタデーションの波長分散を正
面と左右80°とで見たものである。この図において、
normal,tangentialはそれぞれ面に垂直、左右80°の
視角の場合である。破線で示すように、位相差補償フィ
ルムのリタデーションの波長依存特性が液晶のリタデー
ションの波長依存特性(太い実線以外の線で表す)と整
合していないので、左右の視野角のずれにおいても色づ
き等の欠陥が避けられない。
【0017】また、従来のOCBモードの液晶デイスプ
レイにおいては各色の透過率の統一がなされていなかっ
た。透過率に関しては液晶表示色が単色の場合は理想的
な透過率の値であるT=1(100%)に設定すること
は容易である。なぜならば、λが一定であるから、それ
に合わせたΔnd(またはΔR、式(5)に示すように
両者は定数によって等価的な関係に置き換えられる)を
採用すればいいからである。それに対して、液晶表示色
がR(赤),G(緑),B(青)のような3色になると
これは必ずしも容易ではない。(1)式から透過率Tは
ΔR/λをパラメータとする関数であるが、ΔR/λの
波長依存性が極めて大きいからである。図6にΔRとλ
の一般的な傾向、及び、R(赤),G(緑),B(青)
のそれぞれの波長値を示す。図6に示すように、ΔRは
波長に対して負の相関関係にあるから、これを正の相関
関係にあるλで除したΔR/λは波長に対してΔRが有
する関係よりもさらに極端な負の相関関係を示す。従っ
て、仮にR(赤)についてのΔR/λを最適値である
0.5に設定すると、B(青)についてのΔR/λは極
端に大きな値となる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】本願発明はOCBモー
ドの液晶デイスプレイにおいて図7、図8、図9に示す
ような画面の視覚特性の劣化を防止することを目的とす
る。本願発明はこの目的を達成するためにR(V1)の
最適値を提供することを目的とする。また、本願発明は
上記の目的を達成しつつ、各色毎に透過率を一定にする
OCBモードの液晶デイスプレイの設計方法を提供す
る。
【0019】
【課題を解決するための手段】本願発明ではR(赤),
G(緑),B(青)各色についてのR(V1)の最適値
を求めることによってB(青)波長についての液晶の旋
光性を防止する。R(V1)とは上述したように、低い
側の駆動電圧V1における位相補償フィルムによる補正
前のリタデーションの絶対値である(図4参照)。この
ような手段を採用するのは発明者の以下の発見が根拠と
なっている。図10に位相差フィルム出射直後の楕円主
軸の角度を2πで除したもの(以下、θという)を縦軸
にとり、横軸に視野角(y軸方向に角度をつけた場合)
をプロットしたグラフを示す。このグラフに見るよう
に、画面の劣化が観察される理由はB(青)波長につい
ての旋光性がR(赤),G(緑)波長のものの旋光性に
比べて極めて大きいことによる。ここで、旋光性とは入
射光のの楕円偏光の主軸の角度と出射光の楕円偏光の主
軸の角度のとの差をいい、図中ではΔθで表される。例
えば、視野角40°でみると、R(赤)についての旋光
性ΔθRは極めて小さいのに対して、B(青)について
の旋光性ΔθBは極めて大きい。発明者は各色毎の旋光
性のばらつきが画面の反転や色づきの原因と特定したの
である。従って、各色毎の旋光性のばらつきを小さくす
ること、つまり、ΔθR=ΔθBに近づけることが画面の
品質の改善につながることが予想される。
【0020】次に、発明者はB(青)波長についての液
晶の旋光性の発生がR(V1)/λの値の最適化によっ
て防止できることを発見した。本願発明はこの発見を液
晶デイスプレイの設計に応用したものである。発明者は
B(青)波長についてR(V1)/λ=<0.85の場
合にB(青)波長についての旋光性を防止できることを
発明した。この原理の詳細は明らかではないが、カラー
液晶デイスプレーに使用する3色光のうち、B(青)の
波長のみがR(赤),G(緑)の波長に比べて比較的離
れていることに起因するものと考える。なぜならば、光
学線形素子における光学的変化は光の波長λと空間距離
(ここでは、セルギャップ)の比に依存するため、特に
他の波長から離れたB(青)波長において何らかの特異
な現象が生じていると考えられるからである。
【0021】
【発明の実施の態様】B(青)波長についてR(V1
/λ<0.85の条件によってB(青)波長についての
旋光性を抑制して、画面の劣化という問題を改善した例
を表1に示す。ここで各色の波長はR(赤)=610n
m、G(緑)=550nm、B(青)=430nmであ
る。
【表1】 R(V1)/λ R G B 旋光性の 上下視野 ばらつき 角特性 実施例1 0.32 0.37 0.56 なし 反転なし 実施例2 0.26 0.30 0.42 なし 反転なし 実施例3 0.29 0.33 0.47 なし 反転なし 実施例4 0.51 0.59 0.82 なし 反転なし 実施例5 0.38 0.44 0.68 なし 反転なし 実施例6 0.55 0.64 0.88 なし 反転なし 比較例1 0.58 0.67 0.93 あり 反転あり 比較例2 0.62 0.70 1.02 あり 反転あり 比較例3 0.22 0.27 0.39 なし 反転あり
【0022】B(青)波長についてはR(V1)/λを
好ましくは0.8以下に設定するとよい。また、R(V
1)/λの上限は0.85程度である。この値を大きく
すると(比較例1、2)、旋光性等の問題が生じた。ま
た、B(青)波長についてのR(V1)/λを低くした
場合(例えば0.4より小)は旋光性は生じないが全体
のコントラストが低く、十分な透過率がとれないために
表示の際の電流効率が悪い、等の問題が生じる。従っ
て、本願発明を実施可能なR(V1)/λの範囲は0.
4=<R(V1)/λ=<0.85であると考えられ
る。
【0023】ところで、(9)式に示したとおり、ある
透過率Tでは
【数10】Δnd=Kλ・・・(10) (Kは(9)式を変形したことによって求められる定
数)の関係がある。しかし、液晶の屈折率Δnは各色に
ついて一定ではない。通常の液晶では屈折率Δnは波長
λの依存性があり、短波長になるほど屈折率は大きくな
るという負の相関関係を示す。従って、上述したΔnd
=Kλ(Kは任意の定数)という関係がこれらの物性値
の間にあるとすれば、ある波長λ1(例えば、B(青)
波長)について透過率の最適化をしたときに求められる
1をそのまま他の波長λ2(例えば、R(赤)波長)に
ついて当てはめることは困難である。なぜならば、(1
0)式をKについて変形すると、B(青)波長λ1にお
けるK1=(Δn1)d/λ1、R(赤)波長λ2でのK2
=(Δn2)d/λ2となるが、Δnは負の相関関係があ
るからK1<<K2という関係が導かれるからである。
【0024】従って、本願発明の第二の実施例において
は、例えばカラーフィルターの厚さを変化させることに
よって設計・調整できるセルギャップdを波長毎に個別
化することによって上述したKを一定またはある範囲内
に保つ。この結果、透過率Tを各色毎に一定またはある
範囲内にすることによりセルの最適化を図ることができ
る。以下に述べる第二実施例では透過率の低下を補償す
るためにセルギャップdを色毎に最適化した。
【0025】再度図6を参照すると、Δndと等価な相
関関係にあるΔR/λの波長依存性が示されている。こ
こでの議論においては、設計の問題ではなく、物理値の
問題なので、ΔR/λをパラメータとして説明する。Δ
R/λは波長の増大とともに極端に減少する傾向を有す
る。これは、ΔR自体が波長に対して負の相関を持つの
に対し、分母となる波長が増大するためである。
【0026】セルギャップdとΔRとは単純な線形関係
にある。従って、あるセルギャップd0でのΔR=ΔR0
とすると、任意のセルギャップdにおけるΔR=(d/
0)ΔR0である。(1)式から、必要な透過率をTと
おくと、
【数11】 ΔR/λ=sin-1(T0.5)/π ・・・・・(11) で与えられるから、この式に上の関係を代入するとセル
ギャップdは
【数12】 d=(sin-1(T0.5)/π)(λ/ΔR0)d0 ・・・(12) で与えられる。
【0027】この関係から求めたR(赤),G(緑),
B(青)各色のセルギャップdR、dG、dBの具体例を
表2に示す。表2においてはd=5μm、また、ΔR/
λはR(赤),G(緑),B(青)のそれぞれについて
0.32,0.37,0.50である。
【表2】 セルギャップ(μm) 透過率(%) dRGB 実施例1 80 5.5 4.9 3.5 実施例2 90 6.2 5.4 4.0 実施例3 100 7.7 6.6 5.0 実施例4 70〜80 4.9 4.5 3.5 実施例5 80〜90 5.5 5.0 4.0 実施例6 90〜100 6.2 5.8 4.9 実施例7 70〜90 5.0 5.0 4.0
【0028】実施例1には全波長についての透過率を8
0%程度に設定した場合、実施例2には90%程度に設
定した場合、実施例3には100%に設定した場合をそ
れぞれ示している。また、実施例4〜7のように各波長
についての透過率を厳密に統一せず、ある範囲内とする
ことも可能である。例えば、実施例7の場合、B(青)
波長、G(緑)波長、R(赤)波長についての透過率は
それぞれ90%、84%、71%となっている。なお、
これらの実施例は全てB(青)波長における旋光性を生
じない条件である、R(V1)/λ=<0.85を具備
するものである。
【0029】表2に示すそれぞれの実施例についてΔR
/λで表した値を表3に示す。
【表3】 ΔR/λ 透過率(%) R G B 表示特性 実施例1 80 0.35 0.36 0.35 良好 実施例2 90 0.40 0.40 0.40 良好 実施例3 100 0.50 0.50 0.50 良好 実施例4 70〜80 0.31 0.33 0.35 良好 実施例5 80〜90 0.35 0.37 0.40 良好 実施例6 90〜100 0.40 0.43 0.50 良好 実施例7 70〜90 0.32 0.37 0.40 良好 比較例1 60〜90 0.25 0.35 0.57 色づき 比較例2 50〜80 0.20 0.30 0.50 色づき ここでわかるとおり、ΔR/λは全波長について±5%
いないであることが望ましい。±5%以内に抑えない
と、図9に示したような左右視野角における色づき等の
問題が生じる場合がある。
【0030】
【実施例】表1の実施例1について実際に試作を行った
ときの諸定数を表4に示す。
【表4】 R G B 波長(μm) 0.61 0.55 0.41 Δn 0.1594 0.1660 0.1922 d(μm) 4.0 4.0 4.0 R(V1)(μm) 0.2026 0.2106 0.2418 R(V1)/λ 0.33 0.38 0.56 ΔR/λ 0.26 0.30 0.4 T(%) 53 65 90
【0031】表4の試作品についての評価結果を図11
〜図12に示す。図11には上下視野角の特性を示し、
図12は色度の変化を示す。これらの図は従来技術にお
ける説明に使用した図7、図8に対応する。図11を見
てわかるとおり、反転現象はほぼ完全に防止することが
できる。また、図12に示すとおり、白の色度の視覚依
存は40°の視角でx,y表示の変動の範囲が0.4程
度となっており、極めて良好である。
【0032】表2の実施例7について実際に試作を行っ
たときの諸定数を表5に示す。
【表5】 R G B 波長(μm) 0.61 0.55 0.41 Δn 0.1594 0.1660 0.1922 d(μm) 5.0 5.0 4.0 R(V1)(μm) 0.2533 0.2632 0.2418 R(V1)/λ 0.42 0.48 0.56 ΔR/λ 0.32 0.37 0.50 T(%) 71 84 90
【0033】表5の試作品について左右の視野角の依存
性を図13に示す。これは、従来技術における図9に対
応するものである。図13に示すとおり、ΔR/λを全
色について一定の範囲に抑えることによって位相差補償
フィルムと液晶のリタデーションの整合が可能になる。
これによって、左右の視野角においても色づき等が防止
可能である。この効果はギャップ間隔を最適化したこと
による特有の効果であることがわかる。
【0034】なお、本願発明については1996年2月
に行われる社団法人電子情報通信学会に発表される予定
である。同法人から発行される信学技報「OCB表示デ
バイスの光学設計」(中村肇)を参照されたい。
【0035】
【発明の効果】OCBモードの液晶デイスプレイにおい
て上下視野角での反転現象や色づきなどの画面の視覚特
性の劣化を防止することができる。これは、B波長につ
いてR(V1)/λの最適値を求めたことによる。ま
た、本願発明によれば視覚特性の劣化を防止しつつ、各
色毎に透過率を一定の範囲に維持することができる。こ
れによって、左右視野角での色づきの防止が可能とな
る。これらにより、OCBの利点である視野角の広さを
維持しつつ、その欠点である高視野角特性を改良し、か
つ、低消費電力なLCDを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術によるOCBのセル構造を示す。
【図2】ベンド状態で光学的位相差が生じる原理を示す
図である。
【図3】ベンド状態で光学的位相差が生じる原理を示す
図である。
【図4】セル印加電圧と光学的位相差の関係を示す図で
ある。
【図5】セル印加電圧と光学的位相差の補正された関係
を示す図である。
【図6】ΔR、ΔR/λとλとの関係を示す図である。
【図7】従来技術における上下視野角方向の透過率−視
野角特性を示す。
【図8】従来技術における色づき特性を示す。
【図9】従来技術における左右視野角方向のリタデーシ
ョン−波長特性を示す。
【図10】従来技術における楕円主軸の角度/2π−視
野角特性を示す。
【図11】本願発明における輝度−視野角特性を示す。
【図12】本願発明における色づき特性を示す。
【図13】本願発明における左右視野角方向のリタデー
ション−波長特性を示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】OCBモードを利用した複数の色を表示す
    るためのカラー液晶デイスプレイ装置であって、上記色
    に係わる光の波長のうち最小のものをλ、駆動電圧の最
    低値をV1として、ある電圧における光学的位相差(リ
    タデーション)をR(V)で表した場合において、R
    (V1)/λ=<0.85を満足するカラー液晶デイス
    プレー装置。
  2. 【請求項2】請求項1のカラー液晶デイスプレー装置で
    あって、0.4=<R(V1)/λを具備するカラー液
    晶デイスプレイ装置。
  3. 【請求項3】請求項1のカラー液晶デイスプレー装置で
    あって、400nm<λ<500nmであるカラー液晶
    デイスプレイ装置。
  4. 【請求項4】請求項1のカラー液晶デイスプレイであっ
    て、セルギャップを上記色毎に調整して、各色毎の透過
    率を±10%以内にしたことを特徴としたカラー液晶デ
    イスプレイ装置。
  5. 【請求項5】請求項1のカラー液晶デイスプレイであっ
    て、上記セルギャップを上記色毎に調整して、各色にお
    けるリタデーション差ΔRを波長λで除した値(ΔR/
    λ)が±0.05以内にしたことを特徴としたカラー液
    晶デイスプレイ装置。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005038515A1 (ja) * 2003-10-22 2005-04-28 Toshiba Matsushita Display Technology Co., Ltd. 液晶表示装置
US7057684B2 (en) 2000-10-17 2006-06-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Liquid crystal display with varying thickness
JP2007052406A (ja) * 2005-07-19 2007-03-01 Fujifilm Corp 液晶表示装置
JP2007206731A (ja) * 2000-10-17 2007-08-16 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 液晶表示装置
JP2007213101A (ja) * 2000-10-17 2007-08-23 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 液晶表示装置
JP2007233336A (ja) * 2006-01-31 2007-09-13 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 液晶表示装置
JP2008020905A (ja) * 2006-06-13 2008-01-31 Fujifilm Corp 液晶表示装置
WO2009004869A1 (ja) 2007-07-03 2009-01-08 Sharp Kabushiki Kaisha 液晶表示装置
US7782425B2 (en) 2002-08-14 2010-08-24 Samsung Electronics Co., Ltd. OCB mode liquid crystal display and a driving method of the same
US7868977B2 (en) 2003-11-28 2011-01-11 Toshiba Matsushita Display Technology Co., Ltd. Transmissive OCB liquid crystal display device having optical compensation elements
JP2011145712A (ja) * 1999-10-26 2011-07-28 Toshiba Mobile Display Co Ltd 液晶表示装置

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3048934B2 (ja) * 1996-09-27 2000-06-05 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション 液晶表示装置
US6020945A (en) 1996-11-11 2000-02-01 Dowa Mining Co., Ltd. Display device with a transparent optical filter
US6226061B1 (en) * 1997-03-25 2001-05-01 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device having phase different plates
JP3293586B2 (ja) * 1999-03-16 2002-06-17 日本電気株式会社 液晶表示装置及びその製造方法
WO2002008822A2 (en) * 2000-07-24 2002-01-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Liquid crystal display
JP4895450B2 (ja) * 2000-11-10 2012-03-14 三星電子株式会社 液晶表示装置及びその駆動装置と方法
KR20040061343A (ko) * 2002-12-30 2004-07-07 엘지.필립스 엘시디 주식회사 오. 씨. 비 모드 액정표시장치
JP4564795B2 (ja) * 2003-09-30 2010-10-20 株式会社日立製作所 液晶表示装置
JP4421272B2 (ja) * 2003-11-28 2010-02-24 東芝モバイルディスプレイ株式会社 液晶表示装置
JP4383903B2 (ja) * 2004-01-23 2009-12-16 株式会社 日立ディスプレイズ 偏光板及びそれを用いた液晶表示装置
JP4738034B2 (ja) 2004-08-12 2011-08-03 富士フイルム株式会社 液晶性化合物、組成物および薄膜
JP4536543B2 (ja) * 2005-02-08 2010-09-01 株式会社 日立ディスプレイズ 液晶表示装置
KR101182614B1 (ko) 2005-03-10 2012-09-18 후지필름 가부시키가이샤 광학 보상 필름, 편광판 및 액정 표시 장치
US7697091B2 (en) * 2005-07-19 2010-04-13 Fujifilm Corporation Liquid crystal display with controlled viewing angle properties
US7763181B2 (en) 2005-09-07 2010-07-27 Fujifilm Corporation Optical compensation film, method of producing the same, and polarizing plate and liquid crystal display device using the same
JP2007079347A (ja) 2005-09-16 2007-03-29 Fujifilm Corp 光学フィルムならびに、これを用いた偏光板および液晶表示装置
TWI403754B (zh) 2005-11-14 2013-08-01 Fujifilm Corp 光學薄膜、偏光板及液晶顯像裝置
JP2007272136A (ja) 2006-03-31 2007-10-18 Fujifilm Corp 液晶表示装置
JP2008250234A (ja) 2007-03-30 2008-10-16 Fujifilm Corp 液晶表示装置
TWI490616B (zh) * 2011-12-02 2015-07-01 群創光電股份有限公司 液晶顯示裝置
CN102981311B (zh) * 2012-12-07 2016-03-30 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及显示装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4422732A (en) * 1981-06-08 1983-12-27 Ditzik Richard J Beam addressed electrooptic display system
JPH06289382A (ja) * 1993-03-30 1994-10-18 Hitachi Ltd 液晶表示装置
TW388000B (en) * 1994-02-28 2000-04-21 Sumitomo Chemical Co Phase retarder film and process for producing same

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011145712A (ja) * 1999-10-26 2011-07-28 Toshiba Mobile Display Co Ltd 液晶表示装置
US7057684B2 (en) 2000-10-17 2006-06-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Liquid crystal display with varying thickness
JP2007206731A (ja) * 2000-10-17 2007-08-16 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 液晶表示装置
JP2007213101A (ja) * 2000-10-17 2007-08-23 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 液晶表示装置
US7782425B2 (en) 2002-08-14 2010-08-24 Samsung Electronics Co., Ltd. OCB mode liquid crystal display and a driving method of the same
US7443468B2 (en) 2003-10-22 2008-10-28 Toshiba Matsushita Display Technology Co., Ltd. Liquid crystal display device
JPWO2005038515A1 (ja) * 2003-10-22 2007-11-22 東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 液晶表示装置
WO2005038515A1 (ja) * 2003-10-22 2005-04-28 Toshiba Matsushita Display Technology Co., Ltd. 液晶表示装置
KR100754082B1 (ko) * 2003-10-22 2007-08-31 도시바 마쯔시따 디스플레이 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드 액정 표시 장치
JP5049493B2 (ja) * 2003-10-22 2012-10-17 株式会社ジャパンディスプレイセントラル 液晶表示装置
US7868977B2 (en) 2003-11-28 2011-01-11 Toshiba Matsushita Display Technology Co., Ltd. Transmissive OCB liquid crystal display device having optical compensation elements
JP2007052406A (ja) * 2005-07-19 2007-03-01 Fujifilm Corp 液晶表示装置
JP2007233336A (ja) * 2006-01-31 2007-09-13 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 液晶表示装置
JP2008020905A (ja) * 2006-06-13 2008-01-31 Fujifilm Corp 液晶表示装置
WO2009004869A1 (ja) 2007-07-03 2009-01-08 Sharp Kabushiki Kaisha 液晶表示装置

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