JPH0736027A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH0736027A
JPH0736027A JP17694093A JP17694093A JPH0736027A JP H0736027 A JPH0736027 A JP H0736027A JP 17694093 A JP17694093 A JP 17694093A JP 17694093 A JP17694093 A JP 17694093A JP H0736027 A JPH0736027 A JP H0736027A
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JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
crystal layer
thickness
color
color filter
Prior art date
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Pending
Application number
JP17694093A
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English (en)
Inventor
Masahiro Yanagi
雅宏 柳
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
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Publication of JPH0736027A publication Critical patent/JPH0736027A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示画面の各画素が色が異なっても高コント
ラスト比を維持できる、旋光カラー表示の液晶表示装置
を提供する。 【構成】 2枚のガラスなどからなる透明基板2a、2
bが平行に配列され、該透明基板2a、2bの対向する
面上には、それぞれITOなどからなる透明な画素電極
4a、4bが設けられている。一方の画素電極4a上に
は、たとえばR、G、Bなどの種々の色彩を呈する微細
なカラーフィルタ5a、5bが、各画素に対応してマト
リックス状に設けられ、各カラーフィルタ5a、5bに
おける液晶層6のリターデイション(Δn・d)が、0.
4 〜0.6 μmまたは0.8 〜1.2 μmに相当するように、
カラーフィルタ5a、5bの厚さと液晶層6の厚さ(透
明基板2a、2bの間隙)とが設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に関する。
さらに詳しくは、赤(以下、Rという)、緑(以下、G
という)、青(以下、Bという)などのカラーフィルタ
を液晶表示装置の透明基板の液晶層側に配置することに
よってカラー表示をする液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】カラー液晶ディスプレイの各種方式のう
ち、カラーフィルタ形カラー液晶ディスプレイは、色の
生成源である複数のカラーフィルタを各画素ごと(マイ
クロフィルタ)またはある画素のブロックごとに液晶セ
ルに設けたもので、便利な方式として利用されている。
【0003】この種のカラーフィルタ形液晶表示装置
は、図2に示すように、2枚の透明基板22a、22bが平
行に配置され、透明基板22a、22bの両外側の面上には
それぞれ偏光板23a、23bが設けられている。また2枚
の透明基板22a、22bの対向する面上には、それぞれ透
明な画素電極24a、24bが設けられ、一方の画素電極24
a上には、種々の色彩を呈する微細なカラーフィルタ25
a、25bが各画素に対応して設けられている。またカラ
ーフィルタ25a、25bと他方の画素電極上24b上には、
液晶層26の液晶分子を一定方向に配列させる配向膜27
a、27bがそれぞれ設けられている。
【0004】たとえば液晶層26としてTN形の液晶材料
を用い、かつ、2枚の偏光板23a、23bの吸収軸方向を
互いに平行に設定したばあい、画素電極24a、24bに電
圧を印加しないときは、光源(図示されていない)から
出てリア側の偏光板23aを透過し、直線偏光となった入
射光は、液晶層26で偏光方向が90°旋光するためにフロ
ント側の偏光板23bを透過できず画素は暗色表示となる
が、電圧を印加すると液晶層26の液晶分子が立ち上が
り、偏光方向が旋光しなくなるので入射光はフロント側
の偏光板23bを透過でき、各画素は各カラーフィルタに
より着色された色の表示となる。したがって各画素に選
択的に電圧を印加することによって、液晶表示画面上に
文字、図形などのパターンをカラー表示することができ
る。
【0005】しかし、カラーフィルタは指定された色あ
いを出すためには、カラーフィルタの染料の量とカラー
フィルタの厚さを変えることによって可能となる。この
ばあい、たとえば赤色とオレンジ色では、図2におい
て、赤色のカラーフィルタ25aの膜厚D1 を2.5 〜5μ
m、オレンジ色のカラーフィルタ25bの膜厚D2 を1〜
2μm程度、すなわち赤色のカラーフィルターをオレン
ジ色の2.5 倍の厚さにすることによって指定された色あ
いとなる。その結果、それぞれの液晶層の厚さd1 、d
2 はたとえば2.5 μm程度と5μm程度となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一方、たとえばTN液
晶からる液晶層は、たとえば図3に電界がゼロ時のκ=
2Δnd/λの値と光透過率との関係を示すように、周
期的に光透過率が変わることが知られている(たとえば
「液晶 応用編」(株)培風館発行、1986年、17頁参
照)。そのため、電界が印加されないときの透過率を0
にしてコントラストを良くするためには、κ=2Δnd
/λの値が約2、4、6…のときが好ましく、可視光の
中心波長としてたとえばλ=0.5 μmとするとリターデ
イション(Δn・d)の値は0.5 、1…を中心とした値
にすることが好ましい。しかし、液晶層側にカラーフィ
ルタが設けられてその厚さが彩色により異なるばあい、
液晶層の厚さも変って電界がゼロ時の透過率が1になら
ない色の部分がでてくる。そのためコントラストが低下
して視認特性が悪化するという問題がある。
【0007】本発明はかかる問題を解決して、表示画面
の各画素の色が異なっても一様な明るさになると共に、
電圧が印加されないときはどの色も完全に遮光すること
ができ、コントラストが改善されたカラー表示の液晶表
示装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は液晶層側に複
数のカラーフィルタが設けられた液晶表示装置におい
て、視認特性が優れると共に、電圧がOFF時の光の漏
れがないコントラストの優れた液晶表示装置をうるため
に鋭意検討を重ねた結果、透過率を同程度にするためカ
ラーフィルタの厚さを変える際に、液晶層のリターデイ
ション(Δn・d)がカラーフィルタの厚い部分で0.4
〜0.6 μmとなり、カラーフィルタの薄い部分で液晶層
のリターデイション(Δn・d)が0.8 〜1.2 μmにな
るように、カラーフィルタの厚さおよび液晶層の間隔を
設定することにより、色の違いによる明度の均等化が図
れると共に、コントラスト比も向上し、視認特性が大幅
に向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】本発明の液晶表示装置は、液晶層が2枚の
透明基板で挟持され、該2枚の透明基板の少なくとも一
方の前記液晶層側に複数色のカラーフィルタが設けられ
てなる液晶表示装置であって、前記複数色のカラーフィ
ルタのそれぞれの厚さは2種類に分類され、該カラーフ
ィルタ部分での前記液晶層のリターデイション(Δn・
d)がそれぞれ0.4 〜0.6 μmまたは0.8 〜1.2 μmに
なるように前記複数色のカラーフィルタの厚さおよび前
記透明基板の間隙が設定されてなるものである。
【0010】前記液晶層の厚さの薄い方は4μm以下の
厚さであることが視角特性が劣化しないため、好まし
い。
【0011】
【作用】本発明によれば、色彩の異なる複数の種類の各
カラーフィルタ部分における液晶層のリターデイション
(Δn・d)が、カラーフィルタの厚い部分で0.4 〜0.
6 μmに、カラーフィルタの薄い部分で0.8 〜1.2 μm
になるように、カラーフィルタの厚さと液晶層の厚さ
(透明基板の間隙)とが設定されているので、カラーフ
ィルタの色の異なる部分でも透過する光の量は同程度に
なり、異なる色でも明度が同程度になると共に、電圧が
印加されないときの液晶層での光の漏れがなく、液晶セ
ルのコントラスト比が大幅に向上し、視認特性を改善す
ることができる。
【0012】
【実施例】つぎに図面を参照しながら本発明の液晶表示
装置について説明する。
【0013】図1は本発明の液晶表示装置の一実施例の
部分断面説明図である。図1に示すように、本発明の液
晶表示装置の液晶セル1では、ガラス、透明プラスチッ
クなどからなる2枚の透明基板2a、2bが互いに平行
に配置され、透明基板2a、2bの両外側の面上には、
それぞれ偏光板3a、3bが設けられている。2枚の透
明基板2a、2bの対向する面上には、それぞれIT
O、酸化スズ、酸化インジウムなどからなる透明な画素
電極4a、4bが設けられている。一方の画素電極4a
上には、たとえば、ゼラチン膜に色素を添加したもの、
高分子ポリビニルアルコールの色素を含浸したものなど
からなる、たとえばR、G、Bなどの種々の色彩を呈す
る微細なカラーフィルタ5a、5bが、各画素に対応し
てマトリックス状に、印刷、染色法、電着法などにより
形成されている。さらにカラーフィルタ5a、5bおよ
び他方の画素電極4b上には、液晶分子を一定方向に配
向させるために、たとえばポリイミド、SiO2 の斜方
蒸着などからなる配向膜7a、7bが設けられ、その間
隙にはTN形液晶やSTN形液晶などが充填され、液晶
層6が形成されている。
【0014】そしてカラーフィルタの膜厚は、色彩ごと
に異なった厚さに設定されている。本発明ではカラーフ
ィルタの厚さを2種類に分け、それぞれの部分での液晶
層のリターデイション(Δn・d)が0.8 〜1.2 μm、
0.4 〜0.6 μmになるようにしたことに特徴がある。た
とえば、赤色とオレンジ色ではカラーフィルタ5a、5
bの膜厚が2.5 〜5:1〜2になるように通常は設定さ
れる。本発明ではつぎに述べる液晶層のリターデイショ
ン(Δn・d)が一定値になるように調節している。液
晶層が薄い方の液晶層の厚さは、常光線と異常光線とで
実質的な位相のズレが生じないように、そのリターデイ
ション(Δn・d)が0.4 〜0.6 μmになるように設定
されている。0.4 μmより小さかったり、0.6 μmより
大きいと、電圧が印加されないときでも透過率が増大
し、コントラストが低下し好ましくなかった。また液晶
層が厚い方の液晶層の厚さはリターデイション(Δn・
d)が0.8 〜1.2 μmになるように設定されている。0.
6 〜0.8 μmではコントラストが低下し、1.2 μmより
大きくなると、視角特性が劣化し好ましくなかった。液
晶層6のリターデイション(Δn・d)を調節するに
は、カラーフィルタ5a、5bの膜厚を変化させたり、
透明基板2a、2bの間隙を調整することによりえられ
る。なお、液晶層の厚さの増加による視角特性の劣化の
点から液晶層の厚さの最も薄いところを4μm以下に設
定することが好ましい。
【0015】前述の図3に示した光の透過率の3次の極
小点、すなわちリターデイション(Δn・d)が1.2 〜
1.8 μmでも電圧が印加されないときの透過率が極小と
なり、使用できるように思われるが、液晶層の厚さが8
μm以上になると視角特性が著しく劣化し、また液晶層
の厚さが2.5 μmより小さくなると製造上のバラツキが
大きくなり歩留が低下するため、また液晶材料の充填に
時間を要するのみでなく不充分となるため好ましくなか
った。そのため、カラーフィルタの種類に応じて液晶層
のリターデイション(Δn・d)が0.4 〜0.6 μmと0.
8 〜1.2 μmの2種類になるようにカラーフィルタの厚
さおよび透明基板の間隔を設定することが最適であるこ
とを見出したものである。
【0016】前記カラーフィルタは2色に限定されるも
のではなく、3色以上のばあいでも、いずれかの色の部
分の液晶層のリターデイション(Δn・d)が0.4 〜0.
6 μmでいずれかの色の部分の液晶層のリターデイショ
ン(Δn・d)が0.8 〜1.2μmになるように調整する
ことにより、表示特性の優れたカラー表示画面がえられ
る。
【0017】具体例としては、ガラスからなる透明基板
2a、2bが約6.8 μmの間隙をおいて互いに平行に配
置され、その両外側のそれぞれの面上には、偏光板3
a、3bがその偏光方向を同方向として設けられてい
る。2枚の透明基板2a、2bの対向する面上には、そ
れぞれ厚さが約0.05μmのITOからなる透明な画素電
極4a、4bが設けられ、一方の画素電極4a上には、
ゼラチン膜からなり厚さD1 が約4.0 μmの赤色のカラ
ーフィルタ5aと厚さD2 が約1.5 μmのオレンジ色の
カラーフィルタ5bとが各画素に対応して印刷により形
成されている。さらにカラーフィルタ5a、5bおよび
他方の画素電極4b上には、ポリイミドからなり厚さが
約0.1 μmの配向膜7a、7bが設けられている。液晶
層6は、TN形液晶からなり、常光線と異常光線との屈
折率との差であるΔnの値は約0.2である。そして液晶
層6の赤色のカラーフィルタ5a部での厚さd1 は、約
2.5μm、オレンジ色のカラーフィルタ5b部での厚さ
2 は、約5.0 μmに設定されている。
【0018】したがって液晶層のリターデイション(Δ
n・d)は、赤色のカラーフィルタ5a部では約0.5 μ
mであり、電圧が印加されないときの光の透過率の1次
の極小値に相当し、オレンジ色のカラーフィルタ5b部
では約1.0 μmであり、光の透過率の2次の極小値に相
当するので、いずれのフィルタ部においても光が液晶層
を通過する際、常光線と異常光線とのあいだに実質的に
位相のズレが生じない。
【0019】そのため、複屈折による偏光状態を最適に
し、画素電極4a、4bに電圧を印加しないばあいは、
リア側の偏光板3aによって直線偏光となり液晶層6で
偏光方向が90°旋光した入射光をフロント側の偏光板3
bのところでほぼ完全に遮光することができた。
【0020】また画素電極4a、4bに電圧を印加した
ばあいは、入射光の吸収軸方向が液晶層6でまったく旋
光しないので、そのままフロント側の偏光板3bを通過
する。この際赤色のカラーフィルタ5aの厚さとオレン
ジ色のカラーフィルタ5bの厚さとを前述のごとく設定
したので、赤色の画素とオレンジ色の画素におけるコン
トラスト比は向上できた。
【0021】また液晶層が薄い方のカラーフィルタ部、
たとえば実施例では赤色のカラーフィルタ5a部での液
晶層の厚さd1 をとくに4μm以下に設定することによ
り、液晶層の最大厚は8μm以下となり視角特性がそこ
なわれることがない。
【0022】なお前記実施例では2枚の偏光板の吸収軸
方向を平行にしてTN形液晶を用いるネガ型表示の例で
説明したが、前述の実施例に限定されるものではなく、
ポジ型表示または他の組み合わせでも同様であり、カラ
ーフィルタや液晶層などの材料や厚さ、あるいは偏光板
の偏光方向の組み合わせなどは周知の他の方法でなしう
る。
【0023】さらに、前記実施例では各画素ごとにカラ
ーフィルタを設け逐次変色するカラー表示の例で説明し
たが、表示画面に部分的にカラーフィルタを設け、各画
面で共通のカラー表示とする簡易形のカラー表示のばあ
いにも同様に適用できる。
【0024】
【発明の効果】本発明の液晶表示装置によれば、種々の
色彩のカラーフィルタが配置された各画素をはっきりと
点滅させることができるので鮮明な色彩の表示画面をう
ることができる。
【0025】また画素を点灯させたばあい、光の透過率
がカラーフィルタの色彩によらずほぼ等しいので、明暗
のムラがない表示特性の優れたカラー液晶表示装置をう
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置の一実施例を示す断面説
明図である。
【図2】従来の液晶表示装置の一例を示す断面説明図で
ある。
【図3】電界がゼロ時のκ=2Δn・d/λの値と光透
過率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
2a 透明基板 2b 透明基板 5a 赤色のカラーフィルタ 5b オレンジ色のカラーフィルタ 6 液晶層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶層が2枚の透明基板で挟持され、該
    2枚の透明基板の少なくとも一方の前記液晶層側に複数
    色のカラーフィルタが設けられてなる液晶表示装置であ
    って、前記複数色のカラーフィルタのそれぞれの厚さは
    2種類に分類され、該カラーフィルタ部分での前記液晶
    層のリターデイション(Δn・d)がそれぞれ0.4 〜0.
    6 μmまたは0.8 〜1.2 μmになるように前記複数色の
    カラーフィルタの厚さおよび前記透明基板の間隙が設定
    されてなる液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 前記液晶層の厚さの薄い方が4μm以下
    の厚さである請求項1記載の液晶表示装置。
JP17694093A 1993-07-16 1993-07-16 液晶表示装置 Pending JPH0736027A (ja)

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JP17694093A JPH0736027A (ja) 1993-07-16 1993-07-16 液晶表示装置

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JP17694093A JPH0736027A (ja) 1993-07-16 1993-07-16 液晶表示装置

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JP (1) JPH0736027A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100831232B1 (ko) * 2002-01-18 2008-05-22 삼성전자주식회사 액정표시장치용 컬러필터 및 이를 이용한 액정표시장치
US8466862B2 (en) 2010-06-25 2013-06-18 Hitachi Displays, Ltd. Liquid crystal display device

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100831232B1 (ko) * 2002-01-18 2008-05-22 삼성전자주식회사 액정표시장치용 컬러필터 및 이를 이용한 액정표시장치
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