JPH03245122A - 液晶表示装置 - 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、液晶内の透過光の制御において画素ごとで固
有の波長の光を制御する際に、それぞれの画素において
最適な透過率を設定できる液晶表示装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭６０−１５９８３０号公報に記載
のように、赤、緑、青の順にギャップ厚が小さくなるよ
うに変化させて、どの色に対しても電圧無印加時の透過
率を最小限におさえている。又、特開昭６３−２９１０
３１号公報に記載されている例では。

一つの表示画素内で保護膜に段差を形成し、三種のギャ
ップ厚を設けることにより、色の違いによる透過率の差
を小さくしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の例は、色の違いによる液晶セルの光の透過率の差
を小さくシ、黒色表示時の色つきをなくすのに有効であ
る。本発明者らは、色の違いによる光の透過率の差を小
さくするための方法として。

前述の方法よりさらに簡単な方法を提供する。

本発明の目的は、液晶セルのカラー表示において黒色表
示時の色つきを最小にすることである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、液晶セルの一つの表示画素において二種類
以上のギャップ厚の異なる部分を形成することにより達
成できる。更に、本発明の態様を示せば以下の通りであ
る。

（１）液晶セル内の、液晶の占める部分のギャップ厚を
一つの表示画素につき二種類以上変え、それぞれの表示
画素内におけるギャップ厚の異なる部分の面積の比を、
表示画素の色ごとに変化させた液晶表示素子。

（２）液晶セルの表示画素の色が、赤、緑、青の三原色
の場合、ギャップ厚を二種類設定し、ギャップ厚の大き
い部分の面積の比を、赤〉緑〉青の順とした液晶表示素
子。

更に、本発明で、ギャップ厚とは、通過光が通る液晶の
部分の長さのことを示す、ただし、液晶層の厚さを固定
するスペーサがある場合、その中を通る距離も含む。

又、あるギャップ厚を持った部分の面積とは、ある一つ
の表示画素内の、指定のギャップ厚の液晶あるいはスペ
ーサを通過し、実際に表示される光が、保護膜を通過す
る範囲を示す。

〔作用〕

液晶の透過率Ｔは次式で示される。

λ ここで、Δｎは液晶の屈折率異方性、ｄは液晶セルのギ
ャップ厚、λは透過光の波長である。

Δｎはほとんど波長依存がないため、透過率Ｔはλとｄ
の値によって決まる。ここで一つの表示画素におけるギ
ャップ厚を複数種（ｎ種類）設け、それぞれｄ＋（ｉ＝
１ｐ　ｎ）とし、それぞれの面積の一画素全体の面積に
対する比をαｔ（ｉ＝１＋ｎ）とすると、一画素の平均
の透過率は次式で表せる。

λ 上式でλが異なると、Ｔの値も変化するが、適当なα１
の組を選ぶことにより、最適な透過率を選ぶ事が可能と
なる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図および第２図により説
明する。

第１図に、ツィステッド・ネマティック型液晶カラー表
示装置の液晶表示素子を示す。偏光板１゜ガラス基板２
．透明電極４．保護膜７．配向膜５゜カラーフィルタ（
赤）３１．（緑）３２．（青）３３を第１図の様に配置
し、その間の空間に、ネマティック型液晶を注入するゆ
保護膜は、段差が形成されており、一つの表示画素を、
ｄｉ　とｄ２の二つのギャップ厚の部分に分けている。

ギャップ厚の厚い部分の面積の、一つの画素に対する割
合をαとすると、カラーフィルタ（赤）の画素では、α
Ｂ１緑はαＧ、青はαＢと色ごとにαを変化させており
、αＲ〉αＧ〉αＢという関係になっている。偏光板の
偏光方向は同一方向に配置しており、配向膜５は上と下
で、配向の方向が、９０°、あるいは、それ以上の角度
を威すように設定している。

透明電極間に電圧を印加させた状態で、透過率は最大と
なり、電圧を無印加にすると、透過率は最小となる。し
かし、透過率は１式（１）、　（２）で示したように、
波長に依存する。第２図に透過率ＴとΔｎｃｌ（Δｎ：
液晶の屈折率異方性、ｄ：液晶セルのギャップ厚）の関
係を示す。λが異なるとＴが零となるΔｎｄも異なる事
がわかる。Δｎは定数であるのである波長λの光の透過
率Ｔはギャップ厚ｄに依存することがわかる。ギャップ
厚に段差を設けず一種類にギャップ厚にした場合の波長
ごとの透過率を表１に示す。

表１に示す様にギャップ厚が一つのみの場合、透過率が
波長によって異なり、透過率の大きい波長によって色付
現象が起る。

一方、第１図におけるｄｌ、ｄｚを、Δｎｄｔ：０．４
４０．Δｎｄｚ＝０．５０２　　となるように設定し、
第１図に示すαＲ９αＧ、αＢを表２に示す値を選ぶと
、各画素の透過率は表２に示す様に、赤は０．８２６％
、緑は０．８０３％、青は０．８１４％となり、最大値
と最小値の差は０．０２２％になる。この値は一種類の
ギャップ厚の場合に比べ、百分の−であり黒色表示時の
色付現象を非常に小さく抑えることができる。

表　　２ Δｎｄ１．Δｎｄｚ、　αＲ，ａａ、（！Ｂは次に述べ
る方法で決定する。第２図の一部を拡大したものを第３
図に示す。まずΔｎｄによって決まる透過率Ｔの上限値
を決める。上限値を１％とすると第３図に示す破線■よ
り下の部分が許容範囲となる。

この場合、青色では、０．３７４≦Δｎｄ≦０．４４４
、緑色では０．４３８≦Δｎｄ≦０．５１９、赤色では
０．４８６≦Δｎｄ≦０．５７６となる。この範囲で、
ｄｌ、ｄａの二種類のギャップ厚は第３図に示すＨａと
Ｈａの重なる範囲、及びＨａとＨＦＩの重なる範囲のΔ
ｎｄに対応する必要がある。なぜむらば、赤緑青の各画
素について透過率の平均値が１％以下であるためには、
赤・緑・青の波長に対して、ｄｚ、ｄａのどちらかが透
過率が１％以下の必要があるからである。上限値を１％
とした特上に述べた事から、Δｎｄｘ＋　Δｎｄｚの範
囲は０．４８６≦Δｎｄｘ≦０．５１９，０．４３８≦
Δｎｄｚ≦０．４４４となる。透過率の上限値を０．８
４％　とした時、第３図の破線■で示す様に。

ＨａとＨａの重なる範囲はΔｎｄ＝０．４４０６の一点
のみとなり、これ以上、上限値を下げることはできない
、そこで、Δｎｄｚ＝０．４４と決めΔｎｄ工の範囲は
、上限値が０．８４％の時のＨａ　とＨＲの重なる範囲
とし、計算した結果、０．４８９≦Δｎｄｘ≦０．５１
５　　となった。式（３）の中のΔｎｄｚ、　λは決定
しているので一画素の平均の透過率Ｔはαとｄｌの関数
と考えられ。

次式のようにおける。

＝ｆ（α、ｄ１）　　　　　　　　　　　　　　　　　
・・・（５）青色の場合、Ｔｓ＝ｆ（αＢ、ｄｌ）は、
Δｎｄｔの範囲ではαＢ＝Ｏの時、最小値０．８１４％
となるので、αＢ＝０に決定する。黒色表示時の色付現
象をなくすためには、他のＴＲ，ＴＯがＴａに近い程良
いので、 ＴＦＩ：　ｆ　（αＲ，ｄｘ）＝０．８１４Ｔａ＝　ｆ
　（αｃ、ｄｘ）＝０．８１４となる。αＲＩ　ａａ、
ｄｚ　（０，４８９≦Δｎｄｘ≦０．５１．５）を求め
る。この場合、筒便な方法として、Δｎｄｌの値として
、第３図に示すグラフの緑と赤のグラフの交点となる値
を選んだ。このようにして求まった値を表２に示す。

第４図に保護膜の形状の別の例を示す。第１図に示した
例は、段差が一つであるが、第４図の様に１段差を増や
しても、ギャップ厚の厚い部分と薄い部分の面積の比が
、第工図に示した場合と同じである限り、同等の効果を
得られる。一つの画素内の段差の間隔は、第４図に示す
様に必ずしも規則的である必要はない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、カラー表示用液晶セルの一つの画素に
おけるギャップ厚を二種類以上設け、ギャップ厚の異な
る部分の面積の一画素全体の面積に対する比を画素の色
ごとに調節し、画素の色ごとの透過率の差を最小にし、
黒色表示時の色付現象を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である液晶カラー表示装置の
最小単位部の縦断面図、第２図は透過率ＴとΔｎｄの関
係を、三種類の波長（赤、緑、青）についてグラフ化し
た説明図、第３図は第１図の一部を拡大した説明図、第
４図は本発明の他の実施例である液晶カラー表示装置の
最小単位部の縦断面図である。 ｌ・・偏光板、２・・・ガラス基板、４・・・透明電極
、５・・・配向膜、６・・・液晶、７・・・保護膜、３
１・・・カラーフィルタ（赤）、３２・・・カラーフィ
ルタ　（緑）。 ３３・・・カラーフィルタ　（青）。 図 Ｖ、３　　口 賃　ｚＩ２１ ４１ｆｔ ρ５７６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、液晶セル内の、液晶の占める部分のギャップ厚さを
   一つの表示画素につき二種類以上変え、それぞれの表示
   画素内におけるギャップ厚の異なる部分の面積の比を、
   表示画素の色調ごとに変化させることを特徴とする液晶
   表示装置。