JPH01241521A - カラー液晶素子 - Google Patents

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］ 本発明は複数色のカラーフィルターを有するカラー液晶
素子に関する。

［開示の概要］ 本明細書及び図面は、複数色のカラーフィルターを有す
るカラー液晶素子において、最も長波長側のカラーフィ
ルターを有する画素が最大コントラストとなる位置に偏
光子を設定することにより、カラーフィルターの総合的
な見ばえを向上させる技術を開示するものである。

［従来の技術］ 従来、強誘電性液晶（以下、ＦＬＣという）を用いたモ
ノクロ液晶素子においては、偏光子をコントラストが最
大となる位置に設定するのが一般的であり、この位置は
ほぼ一義的に決められていた。すなわち、配向膜のラビ
ング方向を基準として見かけのチルト角０６分だけずら
した方向に偏光子を設定していた。

一方、同じ＜　ＦＬＣを用いたカラー液晶素子において
は、前述のモノクロ液晶素子にＲ（赤）。

Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーパターンを設けたカラーフ
ィルターを組み合せ、目視によりコントラストのバラン
スが最も良くなる位置に合わせることにより、偏光子の
位置を定めていた。

［発明が解決しようとする課題］ これは、見かけのチルト角θ８がＦＬＣの一般的な配向
状態（理想的なユニフォーム配向状態を除く、以下同様
）に対して、常に大きな波長依存性を持つため、複数色
のカラーフィルターを有するＦＬＣセルの場合には最大
コントラストを与える偏光子位置が色ごとに異なり、偏
光子の位置設定が一義的に定められないからである。こ
のため、従来は偏光子の位置合せの作業が繁雑となり、
また、見ばえのバラツキも多くなるという欠点があった
。

本発明は、上記従来技術に鑑み、偏光子の位置設定を容
易とし、且つ、コントラストに優れ、見ばえの良好なカ
ラー液晶素子を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明によるカラー液晶素子は、複数色のカラーフィル
ターを有するカラー液晶素子において、前記カラーフィ
ルターのうちで最も長波長側のカラーフィルターを有す
る画素が最大コントラストとなる位置に偏光子を設定し
たことを特徴とする。

［作　用］ ＦＬＣの見かけのチルト角θａは、前述したように常に
大きな波長依存性を持つが、最暗状態の明るさ（暗さ）
は波長によって異なる０例えば、ＦＬＣの一般的な配向
状態においては、常に長波長側の最暗状態の方が短波長
側の最暗状態よりも透過率が低い。したがって、長波長
側の最暗位置（消光位）のコントラストは、短波長側の
最暗位置のコントラストよりも常に高くなる。複数色の
カラーフィルターを有するＦＬＣセルにおいては、偏光
子の設定位置として、それぞれのカラーフィルターの最
暗位置が考えられるが、上述した理由で、長波長側のカ
ラーフィルターを有する画素が最大のコントラストとな
るように偏光子を設定した方が、短波長側のカラーフィ
ルターを有する画素が最大のコントラストとなるように
偏光子を設定した場合に比べ、デイスプレィ全体の見ば
えにとって有利である。

本発明者らの実験によれば、短波長側のカラーフィルタ
ーを有する画素が最大のコントラストとなるように偏光
子を設定した場合、長波長側のカラーフィルターを有す
る画素のコントラストは著しく減少するが、長波長側の
カラーフィルターを有する画素が最大のコントラストと
なるように偏光子を設定した場合、短波長側のカラーフ
ィルターを有する画素のコントラストは、前述した理由
のために、あまり変化しないという実験結果力く得られ
ている。

第４図は、基板面の上方から見た配向状態の模式図であ
る。

図中、４００は一軸性配向処理の方向、即ち、本実施例
ではラビング方向に相当してｌ、％る。ＳｍＡ相では、
液晶分子がラビング方向４００と一致する液晶の平均分
子軸方向４０１をもって配向する。　Ｓａｃ”、節分子
軸方向４０２は、角度θａ　（θ、；みか（すのチルト
角θａ）をなして第１の安定配向状態となる。この状態
で上下基板に電圧を印加すると、ＳｍＧ　”の液晶分子
の平均的な分子軸方向ｔよ、角度θａより大きい角度に
変化し、角度■で飽和した第３の安定配向状態をとる。

この時の平均分子軸方向を４０３とする。

次に、電圧を零に戻すと、液晶分子は再びもとの第１の
分子軸方向４０２の状態に戻る。従って、第１の分子軸
方向４０２の状態で、液晶分子はメモリー性を有するこ
とになる。又、分子軸方向４０２の状態で、逆方向の電
圧を印加すると、その電圧が十分に高い場合には、液晶
分子の平均的分子軸方向は、飽和して角度■をなす第４
の安定配向状態の平均分子軸４０３゛に転移する。

そして、再び電圧を零に戻すと、液晶分子は、角度θを
なす第２の安定配向状態の平均分子軸方向４０２°８の
状態に落ちつく、従って、図に示すように偏光子の一方
の偏光軸方向４０４を角度θ８をなす分子軸方向４０２
に合致させることによって、上述する如き電界による第
１と第２の安定配向状態との間で生じる配向転移とこの
メモリー性を生じた駆動法を用いた時にオン状態とオフ
状態での光学コントラストを向上することができる。

角度Ｏａは、１つの安定状態の分子軸の平均的な方向を
検出されるもので、これが角度■より小さい理由は、Ｓ
ｓＣ・層内で液晶が完全に平行な配列をとらないためと
考えられ、その配向の平均的な分子軸方向がθａの方向
である。θａの角度を■にすることは原理的に可能であ
ると考えられる。

Ｃ８の値を大きくすることは、透過率を高める意味で大
きな効果を奏する。入射光１０．透過光Ｉとすると、透
過率は下記の式で示される。

Δｎｄπ Ｉ／Ｉｏ＝　５ｉｎ２４　θ・５ｉｎ２（１）入 ０：チルト角、Δｎ：屈折率異方性 ａＳＳ厚、λ：波長 上式は、直交ニコル下で、一方の平均分子軸方向と１つ
の偏光軸を合致させ、もう一方の安定状態の分子軸方向
に転移させた際の透過率であり、基板に対して液晶分子
がすべて平行に配列した場合に適用されるが゛、角度θ
を持つような分子軸方向が、基板に対してほぼ平行の場
合も適用できることが確認されている。

前述したチルト角θ４　、θ゛、並びに■の測定は、閾
値電圧を越えた正極性パルスを印加した後、素子の両側
に配置したクロスニコル偏光子をその素子における最暗
状態となる位置に設定し、次いで闇値電圧を越えた逆極
性の負極性パルスを印加し、クロスニコル偏光子を回転
させることによって、再び最暗状態となる位置に設定す
る。この際のクロスニコル偏光子の回転角度がチルト角
Ｏａ、θ′、並びにθの２倍の値に相当している。

尚、チルト角θａ、θ°ａは、メモリー状態下でのチル
ト角であり、パルス電圧を除去した後に測定したもので
あるが、チルト角■は、パルス電圧の印加が維持されて
いる状態下で測定したものである。

尚、第５図はらせん構造が解除され、双方安定状態を有
する液晶セルのスメクティック層の面内で切断したとき
（らせん構造の中心軸方向から見たとき）の、ダイレク
タ即ちＣダイレクタ５１および対応する自発分極５２の
配列の様子を模式的に示したものであり、一番との円（
液晶コーンのスメクティック層面への射影に相当）は上
基板近傍の状況を、一番下の円は下基板近傍の状況を示
す。

第５図（ａ）は平均的自発分極５３ｂの向きは下向き、
（ｂ）の平均的自発分極５３ａは下向きである。

従って電界によって（ａ）と（ｂ）の間でスイッチング
がおこる。

［実施例］ 実施例１ 第３図は本実施例におけるカラー液晶素子の構成図であ
る０図において、ＦＬＣセル２０のガラス基板１２ａに
は、カラーフィルター１３、パシベーション１４、透明
電極１５、絶縁層１６、配向膜１７が順に形成され、対
向するガラス基板１２ｂには、透明電極１５、絶縁層１
６、配向ＩＩ！１１７が順に形成されている。

両店板間にはＦＬＧ層１８が挟持され、セル厚はスペー
サー１９によって規定されている。また、ＦＬＣセル２
０の上下には、偏光子１０及び検光子１１がクロスニコ
ルで配置され、偏光子ｌＯ側の背面には／くツクライト
（図示せず）が設けられている。

本実施例では、　ＦＬＣ層１８としてチッソ社製、Ｃ５
１０１７（商品名）を使用し、配向膜１７として東し■
社製、ポリイミド５Ｐ７１０　　（商品名）を使用した
。

上記カラーフィルター１３のＲ，Ｇ、Ｂの分光透過率を
ｒｉＩＪ２図に示す０図において、各フィルター色の中
心波長はＲが６６Ｏｎ＋ｗ　、　Ｇが５３０ｎｍ　、　
Ｂが４７０ｎ層となる。ただし、Ｒについては透過率が
飽和に達する波長を中心波長とした。

第１図（ａ）は、カラーフィルターを除去した以外は、
第３図のセルと全く同様に作製されたセルを用いて、各
波長入毎にクロスニコル下で最大コントラストとなる見
かけのチルト角θａの波長特性を、３種類のセル厚（ｄ
　＝　１．０終ｍ、ｄ＝１．５ｐｍ　、　ｄ　＝　２．
１ルｍ）について測定したものである。

今、最も長波長側のカラーフィルターＲ（赤）の中心波
長における見かけのチルト角θａを、第１図（ａ）の曲
線から求めると、セル厚１．ＯＩＬ腸のときは０　’ａ
＝　５．０°、ｌ、５）ｚｍのときはθ’ａ＝６．３°
。

２．１ｐ厘のときはθ’、＝６．８’となった。

次に、クロスニコル状態に配置した偏光子と検光子の間
にＦＬＣセルを配置し、偏光子または検光子の軸方向か
ら０７８分だけ傾けた方向にセルのラビング方向を合わ
せた。この様子を第１図（ｂ）に示す。

第１図（ｂ）は、クロスニコル状態下の偏光子１１２及
び検光子１１１と、これを中心として見かけのチルト角
０１分だけ振り分けたＦＬＣセルのラビング方向＋０１
−１０４の配置（セル方向）を表わしたものである。

上記構成において、バックライトから光を照射して各セ
ルの見ばえを観察したところ、良好な結果を得ることが
できた。

実施例２ 前記実施例１と同一構成のセルを作製し、偏光子と検光
子の配置を非クロスニコル状態とする以外は、全く同じ
条件で実験を行った。すなわち、検光子を光の進行方向
（第３図、矢印方向）に対して約３°右ネジ方向にクロ
スニコル状態からずらし、長波長側のカラーフィルター
を有する画素が最大コントラストとなるようにＦＬＣセ
ルを設定した。この状態でセルの見ばえを観察したとこ
ろ、クロスニコルの場合に比べて最大コントラストが増
加し、より良好な結果を得ることかでさた。

比較例 前記実施例１と同一構成のセルを作製し、偏光子を最も
短波長側のカラーフィルターＢ（青）を有する画素が最
大コントラストとなるように偏光子を配置する以外は、
全く同じ条件で実験を行った。　゛ 第１図（ａ）において、セル厚ｄ　＝　２．１終膳のと
き、Ｂを有する画素がクロスニコル下で最大コントラス
トなる見かけのチルト角θａは１５°となるため、第１
図（ｂ）の０’、＝１５°として偏光子を設定した。こ
の状態でセルの見ばえを観察したところ、カラーフィル
ターＢを含む画素のコントラストは向上したが、カラー
フィルターＲを含む画素のコントラストが著しく低下し
、デイスプレィ全体としての見ばえは低下した。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、カラーフィルタ
ーのうちで最も長波長側のカラーフィルターを有する画
素が最大コントラストとなる位置に偏光子を設定するこ
とにより、複数色のカラーフィルターを使用した際の見
ばえを総合的に向上させることができる。したがって、
偏光子の位置設定が容易となり、且つフントラストに優
れたカラー液晶素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はＦＬＣセルの見かけのチルト角Ｏａの波
長特性を示す図、第１図（ｂ）はセルと偏光子（検光子
）の配置を示す図、第２図はカラーフィルターの分光透
過率を示す図、第３図はカラー液晶素子の構成図、第４
図は本発明の模式図、第５図はダイレクタの模式斜影図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数色のカラーフィルターを有するカラー液晶素
   子において、前記カラーフィルターのうちで最も長波長
   側のカラーフィルターを有する画素が最大コントラスト
   となる位置に偏光子を設定したことを特徴とするカラー
   液晶素子。