JPH07181476A

JPH07181476A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH07181476A
Application number: JP5327715A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Ito; 邦彦伊藤; Tamae Morikawa; 珠江森川; Jinko Kitayama; 仁子北山; Hiroshi Takanashi; 宏高梨
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1995-07-21

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶表示装置の消費電力を低減し、かつ高輝
度で優れた色調の表示を得る。【構成】偏光板２２、位相差板２５、カラーフィルタ
３２を含むＳＴＮ型液晶表示素子２４、位相差板２６、
偏光板２３、白色光源を含むバックライト２７をこの順
に配置する。カラーフィルタ３２は複数の微細な赤、
青、緑のフィルタをマトリクス状に配列して成り、各フ
ィルタの透過波長帯域は、白色光源の各フィルタに対応
した色の波長帯域におけるピーク値の波長をそれぞれ含
む。緑フィルタの最大透過率は、他のフィルタの最大透
過率よりも小さく選ばれる。偏光板２２，２３の４００
ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域における単体透過率
は４３％以上４５％以下の範囲に、平行透過率は３７％
以上３９％以下の範囲に、直交透過率は０．１０％以上
０．２０％以下の範囲に、偏光度は９９．０％以上に選
ばれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＳＴＮ（スーパーツイ
ステッドネマティック）型の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＴＮ型液晶表示装置では、複屈折モー
ドに起因して、黄色に着色したイエローグリーンモー
ド、あるいは青色に着色したブルーモードでの表示が行
われる。着色のない白黒表示を得るには、光学補償部材
が用いられて色補正が行われる。色補正されて、明るく
かつ鮮明な白黒表示が得られたＳＴＮ型液晶表示装置
は、高品位なカラー表示が得られることから、ワードプ
ロセッサやコンピユータなどのＯＡ（オフィスオートメ
ーション）機器の表示手段として用いられる。

【０００３】前記光学補償部材を用いて色補正を行うＳ
ＴＮ型液晶表示装置の従来例としては、たとえばＤＳＴ
Ｎ（ダブルレイヤードスーパーツイステッドネマティッ
ク）型液晶表示装置が挙げられる。該ＤＳＴＮ型液晶表
示装置は、２つの液晶素子を用いるものであり、表示用
の液晶素子で生じた着色を色補償用の液晶素子で色補正
して無彩色化を図るものである。このようなＤＳＴＮ型
液晶表示装置では、入射側の偏光板を通過して生じた直
線偏光が、表示用の液晶素子を通過するときに液晶の複
屈折効果で波長によって異なる楕円偏光となる。この楕
円偏光は、色補償用の液晶素子を通過することによっ
て、元の直線偏光に戻る。このため、前述した無彩色化
が実現できる。

【０００４】しかしながら、前記ＤＳＴＮ型液晶表示装
置は、２つの液晶素子を用いるため、表示装置の厚さが
厚くなる、重量が増加するという問題が生じる。したが
って、たとえば携行用のパーソナルコンピュータなどの
薄型、軽量化を必要とする機器に搭載することは困難で
ある。

【０００５】図１１は、光学補償部材を用いて色補正を
行うＳＴＮ型液晶表示装置の一例である液晶表示装置１
の構成を示す断面図である。液晶表示装置１は、前述し
たＤＳＴＮ型液晶表示装置の色補償用の液晶素子に代わ
って、２枚の位相差板５，６を用いるものである。位相
差板５，６は、たとえば１軸延伸した高分子フィルムで
実現されるため、液晶素子を用いる場合に比べて薄型で
軽量な液晶表示装置を実現することができる。

【０００６】前記液晶表示装置１は、第１および第２偏
光板２，３、液晶表示素子４、第１および第２位相差板
５，６および光源であるバックライト７を含んで構成さ
れる。第１および第２偏光板２，３間に液晶表示素子４
が配置され、液晶表示素子４と第１偏光板２との間に第
１位相差板５が配置され、液晶表示素子４と第２偏光板
３との間に第２位相差板６が配置される。また、バック
ライト７は、第２偏光板３の第２位相差板６とは反対側
に配置される。

【０００７】前記液晶表示素子４は、透光性基板８，
９、液晶層１０、接着剤１１、カラーフィルタ１２、透
明電極１３，１４および配向膜１５，１６を含んで構成
される。たとえばガラスで実現される透光性基板８，９
は、対向するように配置されて接着剤１１で接着され
る。接着された基板８，９間には、スーパーツイステッ
ドネマティック型の液晶材料が注入され、液晶層１０と
される。前記透光性基板８の液晶層１０側表面８ａに
は、カラーフィルタ１２が形成され、さらにたとえばＩ
ＴＯ（Indium Tin Oxide）で実現される透明電極１３が
形成される。透明電極１３は、互いに平行な複数の帯状
に形成される。また、透明電極１３およびカラーフィル
タ１２の表面には、配向膜１５が形成される。一方、前
記透光性基板９の液晶層１０側表面９ａには、たとえば
ＩＴＯで実現される透明電極１４が形成される。透明電
極１４は、複数の帯状に形成されるとともに、前記透明
電極１３と直交する方向に形成される。すなわち、透明
電極１３，１４が互いに直交するように基板８，９が配
置される。透明電極１４および基板９の表面には、配向
膜１６が形成される。配向膜１５，１６は、たとえばポ
リイミド樹脂で実現され、その表面にはラビング処理な
どの配向処理が施されている。

【０００８】前記位相差板５，６としては、たとえばと
もに等しいリターデーション値を有するものが選ばれ、
位相差板５，６の遅相軸方向あるいは進相軸方向は、基
準方向に対してそれぞれ対称となるように配置される。
前記基準方向とは、たとえば液晶表示装置１を真上から
見たときの１２時−６時方向である。

【０００９】前述した液晶表示装置１に用いられる位相
差板５，６は、それぞれ光学異方性を有し、遅相軸方向
と進相軸方向とで屈折率が異なる。この屈折率の異な
り、すなわち屈折率異方性△ｎと位相差板の厚みｄとの
積△ｎ・ｄ、すなわちリターデーション値は、光が位相
差板を通過するときに位相差を与える物理量である。液
晶表示装置１では、位相差板５，６のリターデーション
値と、液晶表示素子４の△ｎ・ｄとの関係を最適化する
ことによって色補正を行っている。ここで、液晶表示素
子４の△ｎ・ｄとは、液晶層１０の液晶分子の屈折率異
方性△ｎと、液晶層１０の厚みｄとの積を表す。また、
液晶表示装置１は、透過型の液晶表示装置であることか
ら、バックライト７が不可欠である。

【００１０】前記液晶表示装置１では、バックライト７
を使用していることから、消費電力が大きいという問題
が生じる。消費電力を低減するためには、たとえば冷陰
極管の本数を減らす（たとえば、２本を１本にする）こ
となどの対策が行われているけれども、新たに輝度が低
下するという問題が生じる。したがって、バックライト
上に配置される集光レンズの枚数を増やす（たとえば、
１枚を２枚にする）、カラーフィルタの膜厚を薄くする
（たとえば、１．２μｍを１．０μｍにする）、および
偏光板の透過率を高くする（たとえば、４０％を４４％
にする）などの対策を行うことによって輝度効率を上げ
ている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述したように輝度を
向上させるための偏光板の透過率の向上は、次のように
して実施される。偏光板は、たとえばＰＶＡ（ポリビニ
ルアルコール）から成る高分子フィルムを１軸延伸し、
該フィルムにヨウ素を吸着させることによって形成され
る。高分子フィルムを１軸延伸すると、延伸方向に分子
が配向し、この配向した分子に沿ってヨウ素が吸着す
る。吸着したヨウ素の二色性によって偏光板としての特
性が発現する。

【００１２】図１２は、従来の偏光板Ａの分光特性の一
例を示すグラフである。曲線Ｌ１は、偏光板Ａの単体の
分光特性を示し、曲線Ｌ２は２枚の偏光板Ａを互いの吸
収軸が平行となるように配置したときの分光特性を示
し、曲線Ｌ３は２枚の偏光板Ａを互いの吸収軸が直交す
るように配置したときの分光特性を示す。偏光板の透過
率は、高分子フィルムの配向した分子にどれだけヨウ素
が追随するかによって決定される。ヨウ素を高分子フィ
ルムの配向した分子により多く追随させて透過率を向上
するために、高分子フィルムの延伸倍率を高くする（分
子の配向の割合を高くする）ことが行われているけれど
も、延伸倍率を高くするとヨウ素の追随が少なくなるこ
とから、偏光度が低下する。

【００１３】図１３は、比較的延伸倍率の高い高分子フ
ィルムにヨウ素を吸着させて形成した偏光板Ｂの分光特
性を示すグラフである。曲線Ｌ４は偏光板Ｂの単体の分
光特性を示し、曲線Ｌ５は２枚の偏光板Ｂを互いの吸収
軸が平行となるように配置したときの分光特性を示し、
曲線Ｌ６は２枚の偏光板Ｂを互いの吸収軸が直交するよ
うに配置したときの分光特性を示す。

【００１４】また、次の表１には、比較的延伸倍率の低
い高分子フィルムにヨウ素を吸着させて形成した偏光板
Ａと、延伸倍率の高い高分子フィルムにヨウ素を吸着さ
せて形成した偏光板Ｂとの特性をそれぞれ示している。
前述したように延伸倍率を高くすると、波長４００ｎｍ
〜７００ｎｍの可視波長帯域全体における透過率（単
体、平行、直交）が上昇することがわかる。また、波長
４００ｎｍ〜６５０ｎｍにおける直交透過率の上昇が認
められる。

【００１５】

【表１】

【００１６】このように波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍに
おける直交透過率の上昇した偏光板Ｂを用いて前述した
ような液晶表示装置１を形成すると、全体としての透過
率が向上して輝度を上昇させることができるけれども、
青味がかった表示になるという問題が生じる。

【００１７】本発明の目的は、消費電力が低く、かつ高
輝度で優れた色調の表示が得られる液晶表示装置を提供
することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、カラーフィル
タを含むスーパーツイステッドネマティック型の液晶表
示素子を一対の偏光板間に配置し、前記一対の偏光板と
液晶表示素子との間に位相差板をそれぞれ配置し、前記
一対の偏光板のうちのいずれか一方の偏光板の位相差板
とは反対側に白色光源を配置した液晶表示装置におい
て、前記カラーフィルタは、赤、青、緑の複数の微細な
フィルタをマトリクス状に配列して構成され、前記赤フ
ィルタの透過波長帯域は、前記白色光源の光の赤色波長
帯域におけるピーク値の波長を含み、前記青フィルタの
透過波長帯域は、前記白色光源の光の青色波長帯域にお
けるピーク値の波長を含み、前記緑フィルタの透過波長
帯域は、前記白色光源の光の緑色波長帯域におけるピー
ク値の波長を含み、前記緑フィルタの透過波長帯域にお
ける最大透過率を、赤および青フィルタの透過波長帯域
における最大透過率よりも小さい値に選び、前記偏光板
の４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域における単
体透過率を４３％以上４５％以下の範囲に選び、前記波
長帯域における平行透過率を３７％以上３９％以下の範
囲に選び、前記波長帯域における直交透過率を０．１０
％以上０．２０％以下の範囲に選び、偏光度を９９．０
％以上に選ぶことを特徴とする液晶表示装置である。

【００１９】

【作用】本発明に従えば、液晶表示装置は一対の偏光板
間にカラーフィルタを含むスーパーツイステッドネマテ
ィック型の液晶表示素子を配置し、前記一対の偏光板と
液晶表示素子との間に位相差板をそれぞれ配置し、前記
一対の偏光板のうちのいずれか一方の偏光板の位相差板
とは反対側に白色光源を配置して構成される。前記液晶
表示素子のカラーフィルタは、赤、青、緑の複数の微細
なフィルタをマトリクス状に配列して構成される。前記
赤フィルタの透過波長帯域は、前記白色光源の光の赤色
波長帯域におけるピーク値の波長を含み、前記青フィル
タの透過波長帯域は、前記白色光源の光の青色波長帯域
におけるピーク値の波長を含み、前記緑フィルタの透過
波長帯域は、前記白色光源の光の緑色波長帯域における
ピーク値の波長を含む。前記緑色フィルタの透過波長帯
域における最大透過率は、赤および青フィルタの透過波
長帯域における最大透過率よりも小さい値に選ばれる。
前記偏光板の４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域
における単体透過率は、４３％以上４５％以下の範囲に
選ばれ、平行透過率は３７％以上３９％以下の範囲に選
ばれ、直交透過率は０．１０％以上０．２０％以下の範
囲に選ばれ、偏光度は９９．０％以上に選ばれる。

【００２０】前記液晶表示装置は、消費電力を低くする
ためにバックライトとして用いる前記白色光源の輝度を
低くしても、従来の液晶表示装置と同程度の輝度で優れ
た色調を有する表示を実現することできた。すなわち、
各フィルタの透過波長帯域と、白色光源の各フィルタに
対応した色の波長帯域とがほぼ一致するので、白色光源
からの光の利用効率が向上し、より明るくなる。また、
各フィルタの最大透過率を最適化することによって、白
黒表示時の無彩色化が図られる。具体的には、ＳＴＮ型
液晶表示素子で生じる屈折率異方性を有する液晶分子の
捩れ配向に起因する着色や、延伸倍率を高くして透過率
を高くすることによって生じる偏光板の着色などを補う
ように各フィルタの最大透過率が選ばれる。さらに、偏
光板は、表示のコントラストを維持するもので、比較的
透過率の高いものが選ばれる。したがって、従来と同程
度の表示品位を維持しながら、消費電力の低減を図るこ
とが可能となる。

【００２１】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である液晶表示装
置２１を示す断面図である。液晶表示装置２１は、第１
および第２偏光板２２，２３と、液晶表示素子２４と、
第１および第２位相差板２５，２６と、バックライト２
７とを含んで構成される。

【００２２】第１および第２偏光板２２，２３間に、Ｓ
ＴＮ型の液晶表示素子２４が配置される。第１偏光板２
２と液晶表示素子２４との間には、たとえば１軸延伸し
たポリカーボネートなどの高分子フィルムで実現される
第１位相差板２５が配置され、液晶表示素子２４と第２
偏光板２３との間には、前記第１位相差板２５と同様の
第２位相差板２６が配置される。第２偏光板２３の位相
差板２６とは反対側には、バックライト２７が配置され
る。バックライト２７は、第１偏光板２２の位相差板２
５とは反対側に配置することも可能である。

【００２３】前記偏光板２２，２３としては、たとえば
単体透過率が４４％、平行透過率が３８％、直交透過率
が０．１３％、偏向度が９９．６％であり、ニュートラ
ルグレイタイプの偏光板が選ばれ、たとえば日東電工社
製のヨウ素系偏光板が選ばれる。前記第１偏光板２２と
液晶表示素子２４との間に配置される第１位相板２５
と、液晶表示素子２４と第２偏光板２３との間に配置さ
れる第２位相差板２６とのリターデーション値は、たと
えばともに４２８ｎｍに選ばれる。

【００２４】前記液晶表示素子２４は、透光性基板２
８，２９、液晶層３０、接着剤３１、カラーフィルタ３
２、透明電極３３，３４および配向膜３５，３６を含ん
で構成される。たとえばガラスで実現される透光性基板
２８の一方表面２８ａには、カラーフィルタ３２が形成
される。カラーフィルタ３２は、図２に示されるように
微細なマトリクス状に形成され、赤色フィルタ（Ｒ）４
４、緑色フィルタ（Ｇ）４５、青色フィルタ（Ｂ）４６
と、各フィルタ間に形成される黒色の遮光フィルタ４７
とから構成され、染色法、印刷法、電着法、顔料分散法
などによって形成される。本実施例では、赤色、緑色、
青色フィルタ４４〜４６の顔料としてポリエステル系ア
ニオン型電着樹脂を使用し、高分子電着法によって各フ
ィルタを形成したシントーケミトロン社製のカラーフィ
ルタ３２を用いた。

【００２５】前記カラーフィルタ３２の表面には、たと
えばＩＴＯで実現され、コモン電極とされる透明電極３
３が形成される。透明電極３３は、互いに平行な複数の
帯状に形成される。透明電極３３が形成されたカラーフ
ィルタ３２の表面には、配向膜３５が形成される。配向
膜３５は、たとえばポリイミド樹脂などの有機材料で実
現され、その表面にはラビング処理などの配向処理が施
される。

【００２６】たとえば前記透光性基板２８と同じくガラ
スで実現される透光性基板２９の一方表面２９ａには、
たとえばＩＴＯで実現され、セグメント電極とされる透
明電極３４が形成される。透明電極３４は、前記透明電
極３３と同様に互いに平行な複数の帯状に形成される。
透明電極３４が形成された基板２９の表面２９ａには、
前記配向膜３５と同様の配向膜３６が形成される。

【００２７】このような透光性基板２８，２９は、互い
の表面２８ａ，２９ａが対向するようにして配置され、
接着剤３１で接着される。このとき、前記基板２８，２
９の間には、該基板２８，２９の間隔を一定に保持する
ために、図示しないたとえばプラスチック製のスペーサ
が介在される。このスペーサによって基板２８，２９の
間隔、すなわち後述する液晶層３０の厚さｄが、たとえ
ば６．０μｍに保持される。また、基板２８，２９は、
透明電極３３，３４の長手方向が直交するようにして配
置され、接着される。

【００２８】接着された基板２８，２９の間には、たと
えば正の誘電異方性を有するネマティック液晶材料が注
入されて液晶層３０とされる。前記ネマティック液晶材
料は、たとえばフェニルシクロヘキサン（ＰＣＨ）を
２．１％添加したもので実現される。液晶層３０の屈折
率異方性△ｎは０．１４０に選ばれ、液晶層３０の厚さ
ｄは前記スペーサによって６．０μｍとされる。また、
液晶層３０の液晶分子の捩れ角θは、たとえば２４０°
に設定される。

【００２９】図３は、前記バックライト２７を詳細に示
す断面図である。バックライト２７は、たとえばエッジ
方式のもので実現され、光源３７、導光板３８、拡散板
３９、反射板４０および集光レンズ４１を含む。たとえ
ば東芝ライテック社製の冷陰極管で実現される光源３７
は、導光板３８の一方側面に配置される。白色光源であ
る光源３７からの光は、導光板３８によって導かれ、反
射板４０で反射し、拡散板３９で拡散されて、集光レン
ズ４１を通り、前述した液晶表示素子２４に一様に入射
する。バックライト２７は、たとえば導光板３８を光の
利用効率が向上するように改良する、あるいは導光板３
８の上の集光レンズ４１の枚数を増加して光の集光率を
高めるなどによって、輝度の向上を図ることが可能であ
る。

【００３０】図４は、前記液晶表示装置２１の各構成部
材の位置関係を示す図である。矢符Ｐ１は第１偏光板２
２の吸収軸を示し、矢符Ｐ２は第２偏光板２３の吸収軸
を示し、矢符Ｐ３は第１位相差板２５の遅相軸を示し、
矢符Ｐ４は第２位相差板２６の遅相軸を示し、矢符Ｐ５
は配向膜３５の配向処理方向、すなわち配向膜３５に最
近接する液晶分子の配向方向を示し、矢符Ｐ６は配向膜
３６の配向処理方向、すなわち配向膜３６に最近接する
液晶分子の配向方向を示す。

【００３１】液晶表示装置１を第１偏光板２２側の真上
から見たときの１２時−６時方向を基準方向ＳＴ１と
し、９時−３時方向を基準方向ＳＴ２とし、図４の時計
回り方向を正方向４２とし、反時計回り方向を負方向４
３とすると、角度Ａ１は基準方向ＳＴ１から第１偏光板
２２の吸収軸Ｐ１まで負方向４３に角変位したときの角
度を示し、角度Ａ２は基準方向ＳＴ１から第２偏光板２
３の吸収軸Ｐ２まで負方向４３に角変位したときの角度
を示し、角度Ａ３は基準方向ＳＴ１から第１位相差板２
５の遅相軸Ｐ３まで負方向４３に角変位したときの角度
を示し、角度Ａ４は基準方向ＳＴ１から第２位相差板２
６の遅相軸Ｐ４まで正方向４２に角変位したときの角度
を示し、角度Ａ５は基準方向ＳＴ１から配向膜３５の配
向処理方向Ｐ５まで正方向４２に角変位したときの角度
を示し、角度Ａ６は基準方向ＳＴ１から配向膜３６の配
向処理方向Ｐ６まで負方向４３に角変位したときの角度
を示す。また、角度θは配向膜３５の配向処理方向Ｐ５
と配向膜３６の配向処理方向Ｐ６との成す角度、すなわ
ち前述した液晶層１０の液晶分子の捩れ角θを示す。

【００３２】本実施例の液晶表示装置２１では、前記角
度Ａ１〜Ａ６および角度θを、以下の表２に示す値に設
定した。

【００３３】

【表２】

【００３４】図５は、前記バックライト２７の光源３７
として使用した冷陰極管の発光スペクトルを示すグラフ
である。白色光源として用いられる冷陰極管は、気体を
封入した管の中で放電を起こし、その際に生じる光を利
用するものであり、管の内側面には蛍光物質が塗布され
ている。冷陰極からの電子が管内の陰極および陽極間に
加えられている電位差で加速され、気体粒子と衝突し、
電離を起こすともに気体中の電子を高いエネルギー準位
へ励起する。この励起された電子が蛍光物質に当たって
規定準位に戻るときに、蛍光物質が発光する。発光スペ
クトルは、封入する気体によって異なり、本実施例では
アルゴンを封入したものを使用し、図示されるように青
色波長帯域におけるピーク値Ｂ１（波長４３５ｎｍ）、
緑色波長帯域におけるピーク値Ｇ１（波長５４５ｎ
ｍ）、赤色波長帯域におけるピーク値Ｒ１（波長６１５
ｎｍ）を有する。

【００３５】光源３７として用いる冷陰極管としては、
前記ピーク値Ｂ１が青色波長帯域である４２５ｎｍ以上
４４５ｎｍ以下の範囲にあるものが選ばれ、前記ピーク
値Ｇ１が緑色波長帯域である５３５ｎｍ以上５５５ｎｍ
以下の範囲にあるものが選ばれ、前記ピーク値Ｒ１が赤
色波長帯域である６０５ｎｍ以上６２５ｎｍ以下の範囲
にあるものが選ばれる。

【００３６】図６は、前記カラーフィルタ３２の分光特
性を示すグラフである。曲線４８は、赤色フィルタ４４
の分光特性を示し、曲線４９は緑色フィルタ４５の分光
特性を示し、曲線５０は青色フィルタ４６の分光特性を
示す。赤色フィルタ４４の透過波長帯域は前記光源３７
からの光の赤色波長帯域におけるピーク値Ｒ１の波長
（６１５ｎｍ）を含み、緑色フィルタ４５の透過波長帯
域は前記光源３７からの光の緑色波長帯域におけるピー
ク値Ｇ１の波長（５４５ｎｍ）を含み、青色フィルタ４
６の透過波長帯域は前記光源３７からの光の青色波長帯
域におけるピーク値Ｂ１（４３５ｎｍ）を含む。このよ
うな条件を満たすように各フィルタ４４〜４６の分光特
性、または光源３７の発光スペクトルが適宜選ばれる。

【００３７】曲線４８で示される赤色フィルタ４４の分
光特性は、可視波長帯域内の短波長側では透過率が低
く、５５０ｎｍ〜６００ｎｍにかけて透過率が高くな
り、長波長側では透過率が高いままである。透過率の高
い波長帯域が前記透過波長帯域であり、本実施例の赤色
フィルタ４４では、透過率が７５％以上となる波長６０
５ｎｍ以上である。

【００３８】曲線４９で示される緑色フィルタ４５の分
光特性は、その透過波長帯域内にピーク値Ｇ２（波長５
４５ｎｍ）を有している。前記緑色フィルタ４５として
は、ピーク値Ｇ２が透過波長帯域である５２５ｎｍ以上
５６５ｎｍ以下の範囲にあるものが選ばれる。また、緑
色フィルタ４５のピーク値Ｇ２の波長（５４５ｎｍ）
と、前記光源３７からの光の緑色波長帯域におけるピー
ク値Ｇ１の波長（５４５ｎｍ）との差が４０ｎｍ以内と
なるように選ばれる。

【００３９】曲線５０で示される青色フィルタ４６の分
光特性は、その透過波長帯域内にピーク値Ｂ２（波長４
３５ｎｍ）を有している。前記青色フィルタ４６として
は、ピーク値Ｂ２が透過波長帯域である４１５ｎｍ以上
４５５ｎｍ以下の範囲にあるものが選ばれる。また、青
色フィルタ４６のピーク値Ｂ２の波長（４３５ｎｍ）
と、前記光源３７からの光の青色波長帯域におけるピー
ク値Ｂ１の波長（４３５ｎｍ）との差が、４０ｎｍ以内
となるように選ばれる。

【００４０】上述したように各特性を選ぶと、各フィル
タ４４〜４６の透過波長帯域と、光源３７からの光の各
フィルタ４４〜４６に対応した色の波長帯域とがほぼ一
致する。したがって、光源光の利用効率が向上し、明る
い表示が可能となる。なお、本実施例のように各フィル
タ４４〜４６のピーク値Ｇ２，Ｂ２（本実施例の赤色フ
ィルタ４４についてはその分光特性からピーク値は存在
しない）の波長と、光源３７の各ピーク値Ｒ１，Ｇ１、
Ｂ１の波長とを一致させた場合、最も光源光の利用効率
が高くなる。

【００４１】また、前記緑色フィルタ４５の透過波長帯
域における最大透過率、すなわち前記ピーク値Ｇ２の透
過率は、赤色フィルタ４４の透過波長帯域における最大
透過率、および青色フィルタ４６の透過波長帯域におけ
る最大透過率、すなわち前記ピーク値Ｂ２の透過率より
も小さい値に選ばれる。また、ピーク値Ｇ２の透過率は
５５％以上に選ばれ、本実施例では５８％とされる。ピ
ーク値Ｂ２の透過率は６０％以上に選ばれ、本実施例で
は６５％とされる。さらに、赤色フィルタ４４について
は透過波長帯域内にピーク値がなく、前述したように波
長６０５ｎｍ以上で透過率が７５％以上となり、波長６
１５ｎｍ以上で透過率が７７％以上となるように選ばれ
る。

【００４２】各フィルタ４４〜４６の最大透過率は、Ｓ
ＴＮ型の液晶表示素子２４で生じる着色や、第１および
第２偏光板２２，２３の着色を補うために、上述したよ
うな条件に最適化される。ＳＴＮ型液晶表示素子２４で
の着色は、次のようにして生じる。ＳＴＮ型液晶表示素
子は、１対の基板間に該基板間で１８０°〜２７０°捩
れ配向した液晶分子を介在したものである。一方の偏光
板を通過し、液晶層に入射した直線偏光は、液晶分子の
捩れ角が急であるために、該捩れ角に追随できず、さら
にその捩れの程度が各波長で異なって出射する。このた
め、出射光は楕円偏光となり、この楕円偏光が他方の偏
光板を通過するので、たとえば黄色または青色に着色す
る。また、液晶表示装置２１の透過率を高くするため
に、第１および第２偏光板２２，２３として、比較的透
過率の高い偏光板を用いると、表示が青味かかる傾向に
ある。これは透過率を高くするために延伸倍率を高める
と、波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍにおける直交透過率が
上昇してしまうためである。

【００４３】このように、全体的に青味がかる傾向にあ
る着色した表示を補うために、各フィルタ４４〜４６の
透過率が最適化され、前述したように緑色フィルタ４５
の最大透過率が赤色および青色フィルタ４４，４６の最
大透過率よりも小さい値に選ばれる。

【００４４】次の表３には、各フィルタの特性と、Ｃ光
源と称される標準の光源を用いたときの色度（色調）を
示している。前記Ｃ光源とは、色度（色調）を評価する
ときの標準となる光源の１つであり、色度図上のｘ＝
０．３１０１、ｙ＝０．３１６２で表される色彩の光を
発する。色度としては、色度図上のｘ，ｙ座標およびＹ
値を示している。Ｙ値とは、明るさを表す値である。

【００４５】

【表３】

【００４６】図７は、前記第１偏光板２２の分光特性を
示すグラフである。曲線Ｌ７は偏光板２２の単体の分光
特性を示し、曲線Ｌ８は２枚の偏光板２２を互いの吸収
軸が平行となるように配置したときの分光特性を示し、
曲線Ｌ９は２枚の偏光板２２を互いの吸収軸が直交する
ように配置したときの分光特性を示す。なお、第２偏光
板２３も同じ分光特性を有している。次の表４には、本
実施例の第１および第２偏光板２２，２３の可視波長帯
域、すなわち４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下における特
性を示している。

【００４７】本実施例の第１および第２偏光板２２，２
３は、液晶表示装置２１としての透過率が高くなるよう
に、比較的透過率の高いものが用いられる。また、表示
のコントラストが低下しないように特性が選ばれる。

【００４８】

【表４】

【００４９】図８は、作成した液晶表示装置２１の赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色調を示す色度図であ
る。点５１は、赤（Ｒ）の色度を示し、点５２は緑
（Ｇ）の色度を示し、点５３は青（Ｂ）の色度を示す。
点５４は、比較例である従来の液晶表示装置１の赤
（Ｒ）の色度を示し、点５５は従来の液晶表示装置１の
緑（Ｇ）の色度を示し、点５６は従来の液晶表示装置１
の青（Ｂ）の色度を示す。また、点Ｗはホワイトポイン
ト（ｘ＝０．３１７，ｙ＝０．３２９）を示す。図から
わかるように、本実施例の液晶表示装置２１は、従来の
液晶表示装置１とほぼ同程度の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の色調を示すことがわかる。

【００５０】図９は、前記液晶表示装置２１，１の白の
色調を示す色度図である。点５７は本実施例の液晶表示
装置２１の色度を示し、点５８は従来の液晶表示装置１
の色度を示す。点５７，５８がホワイトポイントＷに近
い方がより白く、ホワイトポイントＷから離れるにつれ
て着色する。本実施例の液晶表示装置２１は、従来の液
晶表示装置１と同程度の白の色調を示すことがわかる。

【００５１】図１０は、前記液晶表示装置２１，１の黒
の色調を示す色度図である。点５９は、本実施例の液晶
表示装置２１の色度を示し、点６０は従来の液晶表示装
置１の色度を示す。黒の場合も前記白の場合と同様に、
点５９，６０がホワイトポイントＷに近い方がより黒
く、ホワイトポイントＷから離れるにつれて着色する。

【００５２】本実施例の液晶表示装置２１は、従来の液
晶表示装置１と同程度の黒の色調を示すことがわかる。

【００５３】次の表５には、本実施例の液晶表示装置２
１と従来例である液晶表示装置１との特性の比較を示し
ている。液晶表示装置２１は、液晶表示装置１と比較し
て消費電力を小さくするためにバックライトの輝度が低
くなっている。しかしながら、液晶表示装置としての透
過率が高いことから、液晶表示装置２１と液晶表示装置
１との表示画面の輝度は、バックライトの輝度の差に比
べると極めて小さく、液晶表示装置１とほぼ同じ程度で
あることがわかる。

【００５４】

【表５】

【００５５】以上のように、本実施例の液晶表示装置２
１は、消費電力を低くするためにバックライトの輝度を
低くしても、従来例の液晶表示装置１と同程度の輝度を
有し、かつ同程度の色調を有するものであることがわか
る。

【００５６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、カラーフ
ィルタを構成する各フィルタの透過波長帯域と、白色光
源の前記各フィルタに対応した色の波長帯域とをほぼ一
致するように選び、各フィルタの最大透過率が最適化さ
れ、さらに偏光板として比較的透過率の高いものが選ば
れる。このため、白色光源からの光の利用効率が向上
し、白黒表示時における無彩色化が図られる。したがっ
て、高輝度で、優れた色調の表示が得られるとともに、
消費電力の低減を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である液晶表示装置２１を示
す断面図である。

【図２】カラーフィルタ３２を示す平面図である。

【図３】バックライト２７を詳細に示す断面図である。

【図４】前記液晶表示装置２１の各構成部材の位置関係
を示す図である。

【図５】前記バックライト２７の光源３７として使用し
た冷陰極管の発光スペクトルを示すグラフである。

【図６】前記カラーフィルタ３２の分光特性を示すグラ
フである。

【図７】偏光板２２の分光特性を示すグラフである。

【図８】前記液晶表示装置２１の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、
青（Ｂ）の色調を示す色度図である。

【図９】前記液晶表示装置２１の白の色調を示す色度図
である。

【図１０】前記液晶表示装置２１の黒の色調を示す色度
図である。

【図１１】従来の液晶表示装置１の構成を示す断面図で
ある。

【図１２】偏光板Ａの分光特性の一例を示すグラフであ
る。

【図１３】偏光板Ｂの分光特性を示すグラフである。

【符号の説明】

２１液晶表示装置２２第１偏光板２３第２偏光板２４液晶表示素子２５第１位相差板２６第２位相差板２７バックライト３０液晶層３２カラーフィルタ４４赤色フィルタ（Ｒ）４５緑色フィルタ（Ｇ）４６青色フィルタ（Ｂ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高梨宏大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カラーフィルタを含むスーパーツイステ
ッドネマティック型の液晶表示素子を一対の偏光板間に
配置し、前記一対の偏光板と液晶表示素子との間に位相
差板をそれぞれ配置し、前記一対の偏光板のうちのいず
れか一方の偏光板の位相差板とは反対側に白色光源を配
置した液晶表示装置において、前記カラーフィルタは、赤、青、緑の複数の微細なフィ
ルタをマトリクス状に配列して構成され、前記赤フィルタの透過波長帯域は、前記白色光源の光の
赤色波長帯域におけるピーク値の波長を含み、前記青フィルタの透過波長帯域は、前記白色光源の光の
青色波長帯域におけるピーク値の波長を含み、前記緑フィルタの透過波長帯域は、前記白色光源の光の
緑色波長帯域におけるピーク値の波長を含み、前記緑フィルタの透過波長帯域における最大透過率を、
赤および青フィルタの透過波長帯域における最大透過率
よりも小さい値に選び、前記偏光板の４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域
における単体透過率を４３％以上４５％以下の範囲に選
び、前記波長帯域における平行透過率を３７％以上３９
％以下の範囲に選び、前記波長帯域における直交透過率
を０．１０％以上０．２０％以下の範囲に選び、偏光度
を９９．０％以上に選ぶことを特徴とする液晶表示装
置。