JPS6269234A - 液晶カラ−表示装置 - Google Patents

液晶カラ−表示装置

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JPS6269234A
JPS6269234A JP60209175A JP20917585A JPS6269234A JP S6269234 A JPS6269234 A JP S6269234A JP 60209175 A JP60209175 A JP 60209175A JP 20917585 A JP20917585 A JP 20917585A JP S6269234 A JPS6269234 A JP S6269234A
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JP
Japan
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liquid crystal
color
display device
color display
range
Prior art date
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Pending
Application number
JP60209175A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuhiko Kumakawa
克彦 熊川
Hiroshi Tatsuta
竜田 博
Toshio Tatemichi
立道 敏夫
Shingo Fujita
晋吾 藤田
Isako Kikuchi
菊池 伊佐子
Isao Oota
勲夫 太田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6269234A publication Critical patent/JPS6269234A/ja
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  • Optical Filters (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、映像やアルファニューメリツタな表示に用い
ることのモきる液晶カラー表示装置に関するものである
従来の技術 はぼ270°のねじれ角を有する液晶表示装置は、その
一部分の断面図を第3図に示すような構成をとっている
。液晶分子の長軸方向(以下液晶分子軸と略記)と偏光
板の偏光軸の方向の関係を第4図に示す。液晶分子軸は
光の入射側の基板111の表面では112の方向にあシ
、これから時計回シにほぼ270°ねじれたらせん構造
をとって、光の出射側の基板114の表面では115の
方向にあるとする。光の入射側の基板111で液晶分子
軸112と偏光板偏光軸113のなす角を01とし、θ
1の符号は液晶分子軸112を基準として偏光板偏光軸
113が時計回9方向にある場合を正と定義する。同様
に、光の出射側基板114で液晶分子軸115と偏光板
偏光軸115のなす角をθ2とし、θ2の符号は液晶分
子軸115を基準として偏光板偏光軸115が時計回シ
方向にある場合を正と定義する。なお、液晶分子軸が上
下基板111.114の間で反時計回シにほぼ27o0
ねじれた構造をとる場合には、σ1.θ2 の正方向を
上記の場合とは逆に、偏光板偏光軸113,115が液
晶分子軸112,115から反時計回シ方向にある場合
を正と定義する。通常、液晶分子のねじれ角は、印加電
圧に対して分子配列が急峻に変化し、かつ双安定状態を
示すことのないように、液晶材料などに応じて21o0
から3300の間のある値に設定される。また、θ1と
02は時分割駆動時に選択画素と非選択画素の間のコン
トラストが大きくなるように、第1表に示す値が用いら
れる。
第1表 以上のような構成を持つ液晶表示装置の透明電極102
 、103の間に電圧を印加した場合、輝度−電圧特性
は第6図に示すように非常に急峻なものとなる。ただし
、第6図中の曲線ムは偏光板が第1表の配置1または配
置2をとる場合の特性であシ、曲線Bは偏光板が配置3
または配置4をとる場合の特性である。この急峻な輝度
−電圧特性のため、上記の液晶表示装置は、選択画素と
非選択画素の間における実効値電圧のマージンが小さく
なる高時分割駆動でも十分なコントラストを得ることが
でき、1/300程度あるいは1/600程度のデユー
ティ−比による駆動が可能である。
(例えば、情報表示学会(SXD ; 5oaiety
 ForInformation Digplay )
の1986年国際シンボジクム技術論文集(SID  
Internatiorma157mposium D
igest Of Technioal Papers
 )120〜123ページや、公開特許公報、昭6O−
10TO20) 発明が解決しようとする問題点 上記の構成では、液晶の分子軸と偏光板の偏光軸を大き
ぐずらして、いわゆる複屈折モードを用いているため、
表示に色づきが生じ、プルカラー表示は困難であった。
たとえば、θ、 = 30’ 。
θ2=60°の場合、選択画素と非選択画素の透過率は
第6図のような波長依存性を示し、また、θ1=3Q’
、θ2=−30’の場合には第7図のような波長依存性
を示す。第6図、第7図の両者ともに、波長が450 
nll付近の青色の領域でのコントラストが極端に悪く
、フルカラー表示は非常に困難であった。
問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、少なくとも1色の
色画素においてそのセル厚が他の色画素のセル厚と異る
ように構成したものであシ、これにより良好なフルカラ
ー表示あるいはマルチカラー表示を得るものである。
作用 一様なねじれ構造を持つ異方性媒質中の光の伝搬特性は
、ゴシャンスキー(Gogoitngki)や、アザム
(ムzzam )らにより解析され、次の(1)式のよ
うに複素表示される。(応用物理誌(Journalo
f Appliea Plysi、og )第48巻第
4号1426〜1431ページ、アメリカ光学会誌(J
ournalOf the 0ptiOILl 5oc
iety of America )  第62巻第1
1号1252〜1257ページ)ねじれ角2−r o’
 (=sπ/2ラジアン)で厚さdの液晶パネルに、手
前側から波長λの光が入射したとする。手前側の偏光板
の偏光軸が液晶の分子軸から第4図に示す方向にθ1だ
けずれていたとすると、ψo=exp(i2θ1)とな
るから、出射光の偏光状態は次のように複素表示される
出射光は楕円偏光となるが、楕円の長軸が出射側の液晶
分子となす角θ5は、第4図の02の方向を正として(
9)式で表わされ、また、楕円偏光の楕円率には(10
)式で表わされる。出射側において偏光板の偏光軸が液
晶分子軸から第4図に示す角度θ2だけずれている場合
には、液晶パネルの透過率Tは、偏光板を理想的なもの
として、(11)式%式% (11式に示されるように透過率Tはθ2.θ5゜Eに
よって定まる。ところが、Uによりム、Bが定まり、U
、ム、Bとθ1によってX、Y、Dが定まシ、X、Y、
Dによって05七Xが定まるから、結局、透過率Tを定
める因子はθ1.θ2とUの三者である。
液晶パネルに電圧を印加すると液晶分子が立ち上がシ、
その実効的屈折率異方性Δ”offが変化する。屈折率
楕円体を考えると、φを液晶分子のチルト角として、Δ
noffは(13)式で表わされる。
Δ”eff=Δn−<01152φ>      −−
−−−−(13)ただし、く〉の記号は全液晶分子の平
均を表わしている。(6)式において、Δnの代わシに
Δ”offを用い電、Uを(14)式で定義することに
より、電圧印加時における液晶パネルの光学特性を近似
することができる。
u =2d−Δ”arr/3λ     −−−−−−
(14)270°のねじれ角を持つ従来の液晶パネルの
場合には、透過率Tを定める三因子θ1.θ2.uのう
ち、θ1.θ2は一定であシ、Uのみが電圧および光の
波長によって変化する。第8図に透過率TのU依存を近
似した結果の一列を示す。01−30°、θ2=600
とした列である。Uの変化に伴い透過率は0%から40
%強まで大きく振幅する。 一定の電圧を印加した場合
にはd・Δneffは一定となるが、波長λの違いによ
、!l) (14)式から求まるUが異った値となるた
め透過率は波長依存性をもつことになる。上記θ1.θ
2での近似結果を第9図に示す。Cは非選択画素に相当
するもので(14)式でd−Δn、ff=Q、9とおい
たもの、Dは選択画素に相当するもので(14)式でd
・Δnef’f=0.4とおいたものである。このよう
に透過率が大きな波長依存性を示すので、上記の液晶パ
ネルによりフルカラー表示やマルチカラー表示を行なう
ことが困難であった。
以上の近似から考えると、上記液晶パネルによりフルカ
ラー表示やマルチカラー表示を行なう場合に色画素によ
りセル厚dを異らせた構成をとると、(14)式のUの
値をすべての色画素でほぼ等し2いものとすることがで
きるので、透過率の波長依存性を小さいものとして良好
なカラー表示を得ることができる。inが大きな波長依
存性を有する液晶材料を用いた場合や、セル厚により液
晶分子のチルト角が大きく異る場合には、これらのこと
を考慮して各色画素のセル厚を定める必要がある。
なお、この作用は液晶分子のねじれ角が2700でない
場合でも同様に考えることができる。
実施例 以下、本発明の一実施例について説明する。第1図は本
発明になる液晶カラー表示装置の一部分の断面を示す図
である。この液晶カラー表示装置は、以下のようにして
作製された。所定のパターンにパターニングされた透明
電極を有する一aの透明基板のうち、片方に赤色、緑色
、および青色のカラーフィルター2.3.4をフォトリ
ソグラフィーを用いた染色法により形成した。この際、
カラーフィルターの色によりフイルタ一層の厚みを変化
させ、各色画素のセル厚を変化させた。赤色、緑色およ
び青色それぞれの画素におけるセル厚dR,dG、d、
は第2表に示すものとなった。
第2表には、本実施列に背面光源として用いた三波長型
蛍光灯の三つの輝線スペクトルの波長、および、セル厚
と波長よシ算出されるUの値を合わせて示す。第2表に
示すとおシ、各色におけるUの値がほぼ等しくなってお
シ、良好なカラー表示が期待された。
上記のようにして作製されたセルに液晶を注入・封止し
、液晶層1を形成し、偏光板9・10を貼付した。注入
した液晶の屈折率異方性Δnは0.11であった。この
液晶カラー表示装置の透明電極6,70間に電圧を印加
しデユーティ−比1/100および1/200の電圧平
均化法による波形で駆動したところ、良好なカラー表示
特性を得た。第3表に各色画素でのコントラストの測定
結果をまとめ、従来列と比較する。従来レリは、セル厚
が全て8.011mの場合の列である。なお、表中の0
1、θ2は、第4図で定義したものである1、青色にお
けるコントラストが大きく改善され、各色におけるコン
トラストがよくそろうようになった。
(以下余白) なお、第3表は液晶分子のねじれ角が270゜の列であ
るが、ねじれ角は210°以上3300以下が、θ1.
θ2の値は第4表に示す4組の配置が良好なカラー表示
を与えた。
第4表 次に、本発明の他の実施例について説明する。
本実施列においては、従来コントラストの悪かった青色
の色画素のセル厚を変化させ、緑色と赤色の色画素のセ
ル厚は等しくした構成を用いた。本構成は、セル構成が
簡単になるという利点を持つ。
第2図に本実施例に係る液晶カラー表示装置の一部分の
断面図を示す。作製および駆動は前記実施付近とθ2二
60°付近の組合せ、あるいはθ1−60°付近とθ2
ニー30°付近の組合せのいjかを用いるのが望ましい
。第5表に、各色の4厚、光源の波長、 (14)式か
ら求めたUの値をとめ、第6表にそのコントラストをま
とめる。
実施列においても良好なカラー表示が得られ7ねじれ角
、θ1.θ2の値についても前述の実iと同じ範囲で良
好な表示が得られた。
第6表 上記の二つの実施ρりはすべての色画素を同じ駆動電圧
で駆動した列であるが、いずれの列においても、色画素
ごとに異った駆動電圧を印加すると、各色において選択
画素と非選択画素の透過率がさらに望ましい状態となっ
てコントラストが向上し、良好なカラー表示を得ること
ができた。
なお、上記の実施列においては色画素によりセル厚を変
える手段としてカラーフィルターの厚さを変えるという
方法を用いたが、ドライエツチングなどにより色画素ご
とに異った深さだけ透明基板をけするという方法や、ス
パッタ法・蒸着法などにより色画素ごとに異った厚さの
透明物質をカラーフィルターの上あるいは下に形成する
という方法を用いると、カラーフィルターの厚さを大き
く変えることなく同様の効果を得ることができる。
また1実施列では透明電極がカラーフィルターの下にあ
るものとしたが、透明電極がカラーフィルターの上にあ
る構造の場合も本発明の効果は何ら変わシなく発揮され
る。
また、カラーフィルターの形成方法についても、印刷法
や電着法を用いることもできる。さらに、色画素につい
ても、赤、緑、青の三色の組合せに限定されるものでは
ない。
発明の効果 以上に示した結果かられかるように、本発明になる液晶
カラー表示装置は色画素によりそのセル厚を変化させて
いるので、各色での透過率がよくそろい色画素でのコン
トラストが各色とも十分にとれるため、良好なカラー表
示が可能となる。特に、従来はとんどコントラストがと
れなかった青色におけるコントラストの改善は、カラー
表示に対し非常に大きな効果をもたらした。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明になる液晶カラー表示装置の断面図、第
2図は本発明になる液晶カラー表示装置の他の実施列の
断面図、第3図は従来の液晶セルの断面図、第4図は液
晶分子の長軸方向と偏光板偏光軸の関係を示す図、第5
図はパネル輝度と印加電圧の関係を示す図、第6図・第
7図は透過率の波長依存性を示す図、第8図は透過率と
パラメータUの関係の近似計算結果を示す図、第9図は
透過率の波長依存性の近似計算結果を示す図である。 1.21.101・・・・・・液晶層、2.22・・・
・・・赤色カラーフィルター、3.23・・・・・・緑
色力ラーフィ、11/ター、4.24・・・・・・青色
カラーフィルター。 5.6,25,26,102,103・・・・・・透明
電極、7,8,27,28,104,105・・・・・
・透明基板、9,10,29,30,106,107・
・・・・・偏光板、111・・・・・・光の入射側の基
板、114・・・・・・光の出射側の基板、112,1
15・・・・・・液晶分子の長軸方向、11.3 、 
f 15・・・・・・偏光板偏光軸。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 4 青色カラーフィルター 第2図 24−青色カラーフィルクー 第3図 14図 第5図 丘Y 力口 電 万≧ (V(1/む)第6図 第7図

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)対向配置された2枚の基板間に210°から33
    0°の範囲内のねじれたらせん構造のネマチック液晶を
    挾持し、一対の偏光板を有し、少なくとも3色のカラー
    フィルターにより色画素を形成し、この色画素のうち少
    なくとも一色においてそのセル厚が他の色画素のセル厚
    と異っていることを特徴とする液晶カラー表示装置。
  2. (2)一対の偏光板のうち一方の偏光軸が液晶分子のね
    じれ角の内側に15°から40°の範囲内の値だけずれ
    ており、他方の偏光軸が液晶分子のねじれ角の外側に5
    0°から75°の範囲内の値だけずれていることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の液晶カラー表示装置
  3. (3)一対の偏光板のうち一方の吸収軸が液晶分子のね
    じれ角の内側に15°から40°の範囲内の値だけずれ
    ており、他方の吸収軸が液晶分子のねじれ角の外側に5
    0°から75°の範囲内の値だけずれていることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の液晶カラー表示装置
  4. (4)一対の偏光板のうち一方の偏光軸が液晶分子のね
    じれ角の内側に15°から40°の範囲内の値だけずれ
    ており、他方の吸収軸が液晶分子のねじれ角の外側に5
    0°から75°の範囲内の値だけずれていることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の液晶カラー表示装置
  5. (5)一対の偏光板のうち一方の吸収軸が液晶分子のね
    じれ角の内側に15°から40°の範囲内の値だけずれ
    ており、他方の偏光軸が液晶分子のねじれ角の外側に5
    0°から75°の範囲内の値だけずれていることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の液晶カラー表示装置
  6. (6)赤、緑および青の三色の色画素よりなる特許請求
    の範囲第1項記載の液晶カラー表示装置。
  7. (7)色画素の色ごとにカラーフィルターの厚さを変え
    てセル厚を異なるものとした特許請求の範囲第1項記載
    の液晶カラー表示装置。
  8. (8)背面光源として三波長型の蛍光灯を用いたことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の液晶カラー表示
    装置。
  9. (9)色画素の色ごとに画素印加電圧を異らせたことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の液晶カラー表示
    装置。
JP60209175A 1985-09-20 1985-09-20 液晶カラ−表示装置 Pending JPS6269234A (ja)

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