JPH0389318A - 液晶カラー表示装置 - 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〉 本発明は液晶表示装置に係わり、特に光学的遅砥板とし
て作用する液晶レターダーとして、強誘電性液晶パネル
を採用した液晶カラー表示装置に関する。

〈従来の技術〉 従来の液晶レターダーを用いたカラー表示装置において
、色再現性を向上させるための方法については、特に報
告がなされていない０本発明では、各カラー偏光子の分
光特性と、液晶レターダー自身の透過率とを最適化し、
色再現性を向上させる方法について言及した。

〈発明が解決しようとする課題〉 即ち、本発明は良好な色再現を得るための方法を提示し
、更に種々の分光特性を持ったカラー偏光子の選択、従
って表示色の選択が可能となる方法を提示するものであ
る。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、白色光源、色相の異なる複数のカラー偏光子
、強誘電性液晶パネルからなる液晶レターダー、中性色
偏光子を少なくとも具備してなる液晶カラー表示装置に
おいて、前記液晶レターダ−として、その液晶層の厚さ
をカラー偏光子の色相に応じて所定の厚さに設定した液
晶パネルを用いることを特徴とする液晶カラー表示装置
である。

本発明の液晶カラー表示装置は、第１図に示すように、
白色光ｉ１！　（１）、偏光方向を直行させた異なる分
光特性を有するカラー偏光子２種（２）　（３）、液晶
レターダー（４）、いずれか一方のカラー偏光子の偏光
方向と偏光軸を一致させた中性色偏光子（５）を、基本
的な構成要素としている。

第１図に従って、カラー表示方法の概要を記す。

連続スペクトルを有する白色光源（１）より発した光は
、カラー偏光子（２）及び（３）を透過し、その透過光
は各々のカラー偏光子の偏光方向に於て、各カラー偏光
子の分光特性に依存した分光曲線を示す。

従って、カラー偏光子（２）の色相を緑（Ｇ）、カラー
偏光子（３）の色相を赤（Ｒ）とすれば、垂直方向では
緑、水平方向では赤を示す分光特性を有する光が液晶レ
ターダー（４）に到達する。

液晶レターダー（４）としてホモジニアス配向させた強
誘電性液晶パネルを用いた場合のカラースイッチングは
、以下のようにして行なわれる。一方のスイッチング状
１！（Ｓｌ）にある液晶分子の光軸を、カラー偏光子の
一方の偏光軸と一致するように（第１図では、カラー偏
光子（２）の緑（Ｇ）と一致させている）液晶レターダ
ーを配置し、液晶分子の光軸に、平行に緑の光を、垂直
に赤の光を入射させる。これらの光は液晶レターダー（
４）による複屈折効果を受けることなしに、液晶レター
ダー（４）を通過し、最後に設けられた中性色偏光子（
５）により、垂直方向の緑色の光だけが透過し、赤色の
光は透過しない、従って緑が第１色として表示される。

もう一方のスイッチング状ＪＩＩ（Ｓ２）（理想的には
Ｓｌと３２のなす角が４５°）では、液晶レターダーに
垂直に入射してきた緑、水平に入射してきた赤ともに複
屈折効果を受け、その振動方向が概ね９０°変化し、し
たがって水平の入射光赤が垂直方向へ振動することにな
り、中性色偏光子（５）を透過し第２色の赤が表示され
る。

この液晶のスイッチング状態、Ｓｌ・Ｓ２をｔ気的に制
御することにより、赤・緑を交互に表示する事が可能と
なる。

ここで、中性色偏光子に対して、緑（Ｇ）のカラー偏光
子（２）と赤（Ｒ）のカラー偏光子（３）を、それぞれ
独立に考慮し、透過光が液晶レターダー（４）によりス
イッチングされ得る状況を第１表に示す。

（以下余白） 第 表 第１表■及び■は、上述したように、それぞれ緑（Ｇ）
表示、赤（Ｒ）表示を行なう各光軸の配列である。

ここで問題となるのは、表示特性に大きな影響を及ぼす
第１表■及び■の各光軸配列である。■の場合は赤（Ｒ
）表示時の混色として、■の場合は緑（Ｇ）表示時の混
色として、色再現性の低下を招く。

次式は、クロスニコル下において光学的異方体を透過す
る光の明るさを示すものである。

＾゛鵞−Ａ雪ｓｌｎ”θｓｉｎ”　〔ｘ　ｄ　（ｎｘ　
−ｎｔ）　／λ、〕〔Ａ′：透過光の振幅、Ａ：入射光
の振幅、θ：速い光の振動方向と偏光子（ポラライザー
）とのなす角、ｄ：光学的異方体の厚さ、ｎ重ｆｌ＋ｉ
複屈折、λ、：入射光の波長） ここで、θを一定％　ｎ　ｔ−ｎ　ｌが波長に対して一
定とすると、明るさＡｌｇは厚さｄと波長λ、に大きく
依存する。θを４／π、ｎｌ−ｆｉｌを０．１７として
、ｄを１〜２μｍまで変化させて、各波長に対するＡ′
！を計算すると、透過光はそれぞれ第２図に示した分光
特性を有する。

一方、平行ニコル下における場合は、第２図とは補色の
関係にある分光特性が、それぞれの光学的異方体の厚さ
ｄに応じて得られ、その分光特性を第３図に示す。

これらの複屈折による干渉色として得られた分光特性は
、第１表■及び■に示した液晶のスイッチング状態がＳ
２にある場合問題となる。第１表■の場合は、第３図の
分光特性に緑（Ｇ）偏光子の分光特性を重ねた光が、第
１表■の場合は、第２図の分光特性に赤（Ｒ）偏光子の
分光特性を重ねた光が、中性色偏光子を通過して観測さ
れる。

従って色再現性を高めるためには、第１表に示した構成
の場合には、第１表■の状態において、緑（Ｇ）成分が
少なく、赤（Ｒ）成分の多い干渉色を示すように光学的
異方体の厚さｄを、従って液晶層の厚さを制御すればよ
く、リーク光の悪影響を防ぐことが出来る０例えば第１
表にしたがって赤緑表示を行なうとすると、第２図、第
３図より、１．４〜１．６μｍの液晶層の厚さが適当で
あることがわかる。さらに、同様にして液晶層の厚さを
制御することにより分光特性を変化させて、種々のカラ
ー偏光子の選択が可能となる８例えば第２図、第３図の
液晶層１．０〜１．２ｐｍでは、オレンジ−パープルの
２色表示に適した分光特性を示している。液晶層をさら
に厚くしていくことにより、干渉色はより明瞭になり、
カラー偏光子との組合せにより、色再現性の高いカラー
表示を行なうことが出来る。

（作用〉 上述したように、カラー偏光子を用いてカラー表示を行
なう液晶表示装置において、色スイッチング機能を有す
る強誘電性液晶パネルの液晶層の厚さを制御することに
より、色再現性の良好なカラー表示を行うことができる
。さらに、種々のカラー偏光子の組合せの選択が可能と
なり、それぞれの分光特性に適した表示を行うことがで
きる。

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を図面に基ずいて説明する。

第４図は液晶パネルの要部断面図を示すが、液晶パネル
の作製手順の一例を、図に従って述べる。

１、ガラス基板（６）、（７）上に透明導電膜（ＩＴＯ
）をスパッタリングにより形成し、通常のフォトリソグ
ラフィ、エツチングの手法に従い、画素電極（８）をバ
ターニングする。

２、上記の１で形成された基板（６）、（７）上に、ス
パッタリングにより５ｉ（ｈの絶縁ｌＩ！（９）を設け
、さらにその上にボリイξドの配向膜（Ｉｌ、００をス
ピンコードにより塗布し、１８０℃で１時間焼成する。

３、次に２で形成されたガラス基板（６）上の配向膜（
ｌｌを、ラビングにより一輪配向処理を施す。

４、また２で形成されたガラス基板（７）上に、ポジ型
フォトレジストをスピンコードにより塗布し、スペーサ
ー■を、通常のフォトリソグラフィーの手法に従い形成
する。

５、次いで、３及び４で形成されたガラス基板（６）。

（７）を、位置合わせをして対向させ、パネル圧着装置
にセットする。

６、パネル圧着装置をオーブン中で、ポジ型フォトレジ
ストのガラス転移点、あるいはその近傍まで加熱する。

７、一定時間加熱後、室温まで徐冷し、パネル化する。

８、パネルを、減圧下及び注入する強誘電性液晶の等吉
相を呈する温度以上の環境に設置し、強誘電性液晶を注
入する。

以上の操作により、均一なパネル間隙を有する液晶パネ
ルが作成できる。

液晶層θつの厚さの制御は、スペーサーとなるポジ型フ
ォトレジストのスピンコード時の回転数を調整し、フォ
トレジスト膜厚を制御する事により行った。

液晶層の厚さは、表示電極近傍に設けたギャップ測定用
電極により、液晶注入前に、静電容量法を用いて測定し
た。

第５図は、液晶層の厚さが１．７３μｍの場合のクロス
ニコル下及び平行ニコル下における、スイッチング状態
（Ｓｌ、３２）に対応したそれぞれの分光特性を示す。

第５図（ａ）及び（ｄ）は、それぞれ総表示、赤表示に
対応し、図に示した分光特性に、それぞれのカラー偏光
子の分光特性を重ねた光が観測者側に到達する。第５図
（ｃ）は、第１表■に該当し、色再現性低下を招くリー
ク光が殆ど透過しないことが分かる。第５図（ｂ）は第
１表■に該当し、複屈折による干渉色を示す問題となる
リーク光である。赤表示時に、第５図（ｂ）の分光特性
に、緑のカラー偏光子の分光特性を重ねた光がリーク光
として透過するが、５５０ｎ曽付近の透過率を低く抑え
ているため、リーク光の影響が少ない。

第６図は、液晶層の厚さが、１．３４μｍの場合のそれ
ぞれの分光特性を示すが、第６図（ｂ）では５５０　ｎ
−Ｎ近の透過があり、赤〜緑表示において混色を免れず
、色再現性の低下を招く。しかしオレンジルバープル表
示には適しており、液晶層の厚さの制御により、適切な
カラー偏光子の選択が可能である事を示している。

第７図に赤〜総裏示時の、第８図にオレンジルバープル
表示時の色度図（ｕ”ｖ”表色系）を示す、赤−総表示
の場合は、液晶層の厚さ１．７３μｍの場合が、オレン
ジ−パープル表示゛の場合は１．３４μｍの場合の色表
示が、それぞれのカラー偏光子の座標に近いことが分か
る。また、目視による観察においても、色再現性に著し
い相違がみられた。

〈発明の効果〉 本発明は、以上説明した通りであり、カラー偏光子を用
いた液晶カラー表示装置において色再現性の高いカラー
表示を行うことができる。さらに種々のカラー偏光子の
組合せを選択することにより、優れたカラー表示を行う
ことができる。

また、光源としてモノクロームのグラフィックデイスプ
レィを用いて、その表示信号と液晶レターダーのスイッ
チングを同期させてカラー表示を行う場合にも、色再現
性の高いカラー表示を行うために本発明は有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、液晶カラー表示装置の基本的な構成を示す概
略図である。 第２図は、クロスニコル下における液晶層の厚さと透過
光強度の関係を示す分光曲線図である。 第３図は、平行ニコル下における液晶層の厚さと透過光
強度の関係を示す分光曲線図である。 第４図は、強誘電性液晶パネルの一実施例を示す要部断
面図である。 第５図、第６図は、それぞれの液晶層の厚さに対して、
クロスニコル下及び平行ニコル下におけ第７図は、赤−
総裏示時の色度図である。 第８図は、オレンジ−パープル表示時の色度図である。 （１）・・・・・・白色光源 （２）・・・・・・緑ＣＧ）偏光子 （３）・・・・・・赤（Ｒ）偏光子 （４）・・・・・・液晶レターダー （５）・・・・・・中性色偏光子 （６）　（７）・・・・ガラス基板 （８）・・・・・・透明電極 （９）・・・・・・絶縁膜 （！０）　００・・・・配向膜 （＋２１・・・・・・スペーサー 〇つ・・・・・・液晶層 特　　許　　出　　願　　人 凸版印刷株式会社 代表者　鈴木和夫 第上図 枳累氷賑閾 楔鯛米明鴇 平行ニコル下 クロスニコル下 スイッチング状態（＄１） スイッチング状態（Ｓｌ） （ａ） （ｃ） スイッチング状態（Ｓ２） スイッチング状ＸＩ（５２） （ｂ） （ｄ） 平行ニコル下 クロスニコル下 スイッチング状ｊｌｌ（ＳＬ） スイッチング状態（Ｓｌ） スイッチング状態（Ｓ２） スイッチング状態（Ｓ２） （ｂ） （ｄ） 第６図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）白色光源、色相の異なる複数のカラー偏光子、液
   晶レターダー、中性色偏光子を少なくとも具備してなる
   液晶カラー表示装置において、前記液晶レターダーとし
   て、その液晶層の厚さをカラー偏光子の色相に応じて所
   定の厚さに設定した液晶パネルを用いることを特徴とす
   る液晶カラー表示装置。
2. （２）液晶レターダーとして、強誘電性液晶パネルを用
   いたことを特徴とする請求項（１）記載の液晶カラー表
   示装置。
3. （３）液晶レターダーの液晶層の厚さが０．５μｍ〜２
   ０μｍであることを特徴とする請求項（１）および（２
   ）記載の液晶カラー表示装置。