JPH09311331A - Color liquid crystal display - Google Patents

Color liquid crystal display

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JPH09311331A
JPH09311331A JP8284907A JP28490796A JPH09311331A JP H09311331 A JPH09311331 A JP H09311331A JP 8284907 A JP8284907 A JP 8284907A JP 28490796 A JP28490796 A JP 28490796A JP H09311331 A JPH09311331 A JP H09311331A
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liquid crystal
color
color filter
polarizing plate
crystal element
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一行 舟幡
Keiji Nagae
慶治 長江
Masahiro Kosaka
雅博 高坂
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a color liquid crystal display device in which the range of displayed colors is wide and which is of bright by specifying the product between the anisotropy of the refractive index of liquid crystal and the thickness of a liquid crystal layer as a liquid crystal element and using the optimum combination of a color filter, a polarizing plate, a back light and the liquid crystal element. SOLUTION: This device is constituted of a liquid crystal element 3 which is provided with a color filter 1 and a polarizing plate 2 and which is to become an optical shutter and a back light 4. Then, a liquid crystal element in which the product >=.d between the difference between the refractive index of the long axial direction and the refractive index of the short axial direction of a liquid crystal molecular, that is, the anisotropy >=n of the refractive index of liquid crystal and the thickness (d) of the liquid crystal layer is 0.45-0.70 is used. Moreover, a color filter in which stimulating purities are thought important or a color filter in which stimulating purities and brightnesses are balanced is used as the color filter 1 and plural number of three wavelength type lights are used as light sources of the back light 4. Moreover, it is desirable for the color filter 3 that peak values of transmissivities in the wavelength area of 450-650nm of respective color elements of green, blue and red are large in the order of green, blue and red.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は可視光波長域の波長
選択透過性を有するカラーフィルタ、及びバックライト
とを有するカラー液晶表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color liquid crystal display device having a color filter having wavelength selective transmittance in the visible light wavelength range and a backlight.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のカラー液晶表示装置は、特開昭59
−210481号,特開昭59−208577号公報等に記載のよう
に、光源として三波長発光型の蛍光灯を用いたことと、
カラーフィルタの各色要素と光源の分光分布のピーク特
性を合わせ、かつカラーフィルタの各色要素の半値幅よ
り光源の半値幅を小さくするとなっていた。しかし、バ
ックライトの最適な分光分布,偏光板を含めた液晶素子
の分光透過率,カラーフィルタの分光透過率の組み合わ
せについて配慮されていない。
2. Description of the Related Art A conventional color liquid crystal display device is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No.
-210481, JP-A-59-208577, etc., using a three-wavelength light-emitting fluorescent lamp as a light source;
Each color element of the color filter and the peak characteristic of the spectral distribution of the light source are matched, and the half width of the light source is made smaller than the half width of each color element of the color filter. However, no consideration is given to the combination of the optimal spectral distribution of the backlight, the spectral transmittance of the liquid crystal element including the polarizing plate, and the spectral transmittance of the color filter.

【0003】従来の装置は、上記2件に記載されている
三波長型光源をバックライトとして使用することやカラ
ーフィルタと三波長型光源を組み合わせたものである
が、カラー液晶ディスプレイの色再現性はカラーフィル
タ,バックライト以外に偏光板の分光透過率と液晶に大
きく依存する。
A conventional device uses the three-wavelength light source described in the above two cases as a backlight and combines a color filter with a three-wavelength light source. Is greatly dependent on the spectral transmittance of the polarizing plate and the liquid crystal other than the color filter and the backlight.

【0004】ここで、色再現性に影響を及ぼす液晶と
は、液晶分子の長軸方向の屈折率の短軸方向の屈折率の
差、すなわち、液晶の屈折率異方性と液晶層の厚さの関
係である。
Here, the term "liquid crystal which affects color reproducibility" refers to the difference between the refractive index in the major axis direction and the minor axis direction of the liquid crystal molecules, that is, the refractive index anisotropy of the liquid crystal and the thickness of the liquid crystal layer. The relationship is

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】カラー液晶ディスプレ
イにおいて、表色範囲が広く、かつ明るいディスプレイ
を達成するためには、カラーフィルタ,バックライトに
加えて、偏光板を含めた液晶素子の最適化が重要な課題
である。
In order to achieve a wide color display range and a bright display in a color liquid crystal display, it is necessary to optimize a liquid crystal element including a polarizing plate in addition to a color filter and a backlight. This is an important issue.

【0006】また、カラーフィルタとバックライトの組
み合わせにおいても、上記2件の従来装置では単にバッ
クライトの半値幅がカラーフィルタの各色要素の半値幅
より小さい分光特性を有するバックライトの組み合わせ
だけでは、明るいカラーフィルタを用いた場合には、カ
ラーフィルタの半値幅より小さな半値幅の分光分布を有
するバックライトを用いても、カラーフィルタの分光透
過率特性がシャープの特性でないため、混色が発生し易
くなり、色再現性が低下する。
[0006] Also, in the combination of a color filter and a backlight, in the above two conventional devices, only the combination of the backlight having a spectral characteristic in which the half width of the backlight is smaller than the half width of each color element of the color filter is obtained. When a bright color filter is used, even if a backlight having a spectral distribution with a half width smaller than the half width of the color filter is used, color mixing is likely to occur because the spectral transmittance characteristic of the color filter is not sharp. And the color reproducibility decreases.

【0007】カラー液晶ディスプレイでは、低消費電力
のバックライトでも表色範囲が広く、かつ明るいことが
望まれる。
[0007] In a color liquid crystal display, it is desired that a color specification range is wide and bright even in a backlight with low power consumption.

【0008】本発明の目的はカラーフィルタ,偏光板,
バックライト,液晶素子の組み合わせにおいて、表色範
囲が広く、かつ明るいカラー液晶ディスプレイを提供す
ることにある。
The object of the present invention is to provide a color filter, a polarizing plate,
An object of the present invention is to provide a bright color liquid crystal display having a wide color specification range in a combination of a backlight and a liquid crystal element.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明はカラーフィル
タ,偏光板,バックライト,液晶素子で構成されるカラ
ー液晶ディスプレイにおいて、各構成要素と色再現性、
特に表色範囲,刺激純度および明るさの関係を実験によ
り明らかにし、カラーフィルタ,偏光板,バックライ
ト,液晶素子の最適な組み合わせを見出すことにより、
表色範囲が広く、かつ明るいカラー液晶ディスプレイを
提供するものである。
According to the present invention, in a color liquid crystal display including a color filter, a polarizing plate, a backlight and a liquid crystal element, each component and color reproducibility,
In particular, by clarifying the relationship between colorimetric range, stimulus purity and brightness by experiments and finding the optimum combination of color filter, polarizing plate, backlight and liquid crystal element,
Provided is a bright color liquid crystal display having a wide color range.

【0010】液晶素子としては、液晶の屈折率異方性Δ
nと液晶の厚さdの積Δn・dが0.45〜0.70であ
るものを用いる。
As a liquid crystal element, the refractive index anisotropy Δ of the liquid crystal is
The product Δn · d of n and the thickness d of the liquid crystal is 0.45 to 0.70.

【0011】カラーフィルタとしては刺激純度を重視し
たもの、又は、刺激純度と明るさがバランスしたものを
用いる。
As the color filter, a filter in which importance is attached to stimulation purity or a filter in which stimulation purity and brightness are balanced is used.

【0012】また、光源としては、三波長型のライトを
複数用いる。
As the light source, a plurality of three-wavelength lights are used.

【0013】フルカラーを表示できるカラー液晶表示装
置は図1に示すように、カラーフィルタ1の偏光板2を
設けた光シャッタとなる液晶素子3とバックライト4か
ら構成される。
As shown in FIG. 1, a color liquid crystal display device capable of displaying a full color is composed of a liquid crystal element 3 which is an optical shutter provided with a polarizing plate 2 of a color filter 1 and a backlight 4.

【0014】同図(a)には、光シャッタとなる液晶素
子3をTN(ツイステッド,ネマチック)タイプとした
場合で、カラーフィルタ1と液晶素子3を2枚の偏光板
2で挟み込む構成が多いが、カラーフィルタ1は偏光板
2の外側に設けることは勿論可能である。また、光源4
の拡散板上にカラーフィルタ1を設けるような構成も可
能である。
FIG. 1A shows a case in which a liquid crystal element 3 serving as an optical shutter is of a TN (twisted, nematic) type, and in many cases, a color filter 1 and a liquid crystal element 3 are sandwiched between two polarizing plates 2. However, it goes without saying that the color filter 1 can be provided outside the polarizing plate 2. Also, the light source 4
A configuration in which the color filter 1 is provided on the diffusion plate described above is also possible.

【0015】同図(a)に示した液晶素子3をTNタイ
プとした場合には、見る方向により明るさ及び色相がか
わるという欠点がある。
When the liquid crystal element 3 shown in FIG. 1A is of the TN type, there is a disadvantage that the brightness and the hue change depending on the viewing direction.

【0016】同図(b)には、光シャッタとなる。液晶
素子3をG−H(ゲスト,ホスト)タイプとした場合
で、カラーフィルタ1,1枚の偏光板2,液晶素子3と
バックライト4で構成するものが一般的である。
FIG. 1B shows an optical shutter. The liquid crystal element 3 is a GH (guest, host) type, and generally includes a color filter, a single polarizing plate 2, a liquid crystal element 3, and a backlight 4.

【0017】このG−Hタイプの液晶素子を用いた場合
には、見る方向より明るさ及び色相がかわるという視角
に対する依存性は少ないが、暗いという欠点がある。
When the GH type liquid crystal element is used, the dependence on the viewing angle that the brightness and the hue change from the viewing direction is small, but there is a drawback that it is dark.

【0018】したがって、用途により液晶素子3をTN
タイプとするかG−Hタイプとするか決定すべきである
が、一般には階調表示をしないものにはTNタイプ,階
調表示をするものにはG−Nタイプの液晶素子3を用い
ている例が多い。
Therefore, the liquid crystal element 3 is set to TN depending on the application.
It should be decided whether it is a type or a GH type. Generally, a TN type liquid crystal element 3 is used for those not displaying gradation and a GN type liquid crystal element 3 is used for those displaying gradation. There are many examples.

【0019】同図には、光源4を光シャッタとなる液晶
素子3の背面側に置く透過タイプの構成だけを示した
が、光源4を光シャッタとなる液晶素子3の手前に置く
反射タイプも勿論可能である。
FIG. 1 shows only a transmission type configuration in which the light source 4 is disposed on the back side of the liquid crystal element 3 serving as an optical shutter, but a reflection type configuration in which the light source 4 is disposed in front of the liquid crystal element 3 serving as an optical shutter is also shown. Of course it is possible.

【0020】しかし、実際には反射タイプの場合には、
暗く刺激純度も低下するため、一般には透過タイプが多
い。
However, actually, in the case of the reflection type,
Since it is dark and the stimulus purity is low, there are generally many transmission types.

【0021】カラーフィルタ1と光シャッタとなる液晶
素子3は、図2に示すように加法混色の場合、カラーフ
ィルタは赤(R),緑(G),青(B)を平面内に分散
するように配置している。
As shown in FIG. 2, when the color filter 1 and the liquid crystal element 3 serving as an optical shutter are additively mixed, the color filter disperses red (R), green (G), and blue (B) in a plane. Are arranged as follows.

【0022】同図には、加法混色の場合についてのみ示
したが、減法混色も勿論可能である。その場合には、シ
アン,イエロー,マゼンタを重ねて配置する構成とな
る。
FIG. 1 shows only the case of additive color mixture, but of course subtractive color mixture is also possible. In that case, the configuration is such that cyan, yellow, and magenta are superposed.

【0023】加法混色,減法混色いずれの場合でも、各
色要素に対応する波長に発光ピークを持つ、バックライ
トと、カラーフィルタを組み合わせることにより、明る
さ及び刺激純度の高い、色再現性に優れたカラー液晶デ
ィスプレイの実現を目指している。
In any case of additive color mixture and subtractive color mixture, by combining a backlight having a light emission peak at a wavelength corresponding to each color element and a color filter, high brightness and stimulus purity and excellent color reproducibility are obtained. Aiming to realize a color liquid crystal display.

【0024】このように、各色要素に対応する波長に発
光ピークを持つバックライトを用いることは、表示でき
る色の範囲がカラーフィルタの性能に大きく左右されな
いという利点があり、発光ピークのシャープな特性を持
つ三波長蛍光管の開発が各方向で進められている。
As described above, the use of a backlight having an emission peak at a wavelength corresponding to each color element has the advantage that the range of colors that can be displayed is not largely affected by the performance of the color filter, and the sharp characteristic of the emission peak is obtained. The development of a three-wavelength fluorescent tube with is being advanced in each direction.

【0025】図3は、カラーフィルタの赤(R),緑
(G),青(B)各色要素に対応する波長に発光ピークを
有するバックライトと組み合わせた系による表色範囲を
CIE色度図上に示している。
FIG. 3 shows red (R) and green color filters.
The CIE chromaticity diagram shows the colorimetric range of a system combined with a backlight having an emission peak at a wavelength corresponding to each of (G) and blue (B) color elements.

【0026】同図において、カラー液晶ディスプレイの
表色範囲を実線で示し、CRTの表色範囲を破線で示し
た。いずれも完全な色再現を持っていない。特に、カラ
ー液晶表示装置では、色素の吸収を用いているため刺激
純度の高い色の再現は不可能であり、表色範囲も狭い。
In FIG. 2, the color range of the color liquid crystal display is indicated by a solid line, and the color range of the CRT is indicated by a broken line. None have perfect color reproduction. In particular, a color liquid crystal display device cannot reproduce a color with high stimulus purity because of the use of dye absorption, and has a narrow color specification range.

【0027】本発明は、このような欠点に鑑みてなされ
たものであり、赤(R),緑(G),青(B)に対応す
る波長に発光ピークを持つ。バックライトとカラーフィ
ルタを組み合わせることは勿論、TNタイプ液晶素子の
複屈折による干渉色と偏光板の色目とを組み合わせて最
適化し、明るく刺激純度の高い、色再現性に優れたカラ
ー液晶ディスプレイを提供するものである。
The present invention has been made in view of these drawbacks, and has emission peaks at wavelengths corresponding to red (R), green (G) and blue (B). Optimized by combining the backlight and the color filter, as well as the interference color due to the birefringence of the TN type liquid crystal element and the color of the polarizer, to provide a bright, high stimulus purity, and excellent color reproducibility color liquid crystal display. Is what you do.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
を詳細に説明する。まず、本発明を見出すための実験に
用いたカラーフィルタを図4に示す。同図に示すように
120μm角の各色要素を125μmピッチでドット状
に配置したものを用いた。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, FIG. 4 shows a color filter used in an experiment for finding the present invention. As shown in the figure, a color element of 120 μm square arranged in dots at a pitch of 125 μm was used.

【0029】また、カラーフィルタは表色範囲と明るさ
に及ぼす影響を明らかにするため、刺激純度重視型,刺
激純度,明るさバランス型および明るさ重視型の3種類
を使用した。そのカラーフィルタの分光透過率を図5に
示す。同図(a)は刺激純度を重視したカラーフィルタ
の分光透過率、(b)は刺激純度と明るさがバランスし
たカラーフィルタの分光透過率、(c)は明るさを重視
したカラーフィルタの分光透過率である。
In order to clarify the effect on the color range and brightness of the color filter, three types of stimulus purity priority type, stimulus purity, brightness balance type and brightness priority type were used. FIG. 5 shows the spectral transmittance of the color filter. FIG. 3A shows the spectral transmittance of a color filter emphasizing stimulus purity, FIG. 2B shows the spectral transmittance of a color filter in which stimulus purity and brightness are balanced, and FIG. 2C shows the spectrum of a color filter emphasizing brightness. The transmittance.

【0030】同図に示すように、刺激純度を重視したカ
ラーフィルタの分光特性は明るさを重視したカラーフィ
ルタの分光特性に比較し、各色要素とも透過率は低い
が、遮光すべき部分の透過率も低い。一方、明るさを重
視したカラーフィルタは、各色要素とも透過率は高い。
しかし、遮光すべき部分の透過率も高くなっていること
が解る。
As shown in the figure, the spectral characteristics of the color filter emphasizing the stimulus purity are lower than the spectral characteristics of the color filter emphasizing the brightness. The rate is also low. On the other hand, a color filter emphasizing brightness has a high transmittance for each color element.
However, it can be seen that the transmittance of the portion to be shielded is also high.

【0031】偏光板はその分光透過率と表色範囲および
明るさの関係を明らかにするため、市販されているニュ
ートラル系,ブルー系のものについて実験したが代表的
な偏光板の分光透過率を図6に示す。同図に示す偏光板
は、比較的波長依存性の小さい分光透過率を有するもの
である。また、同図において1は偏光板単体の特性、2
は偏光板2枚で透過軸を一致させた、いわゆるオープン
状態の特性、3は偏光板2枚で透過軸を直交させた、い
わゆるクローズ状態の特性である。1,2,3いずれの
場合も長波長領域で透過率が高くなっている。
In order to clarify the relationship between the spectral transmittance and the color range and brightness of a polarizing plate, experiments were conducted on commercially available neutral and blue polarizers. As shown in FIG. The polarizing plate shown in the figure has a relatively small wavelength-dependent spectral transmittance. In the figure, 1 is the characteristic of the polarizing plate alone, and 2 is
Is a so-called open state characteristic in which the transmission axes are matched by two polarizing plates, and 3 is a so-called closed state characteristic in which the transmission axes are orthogonalized by two polarizing plates. In any of the cases 1, 2, and 3, the transmittance is high in the long wavelength region.

【0032】次に、実験に用いたバックライトの分光分
布を図7に示す。同図(a)は比較的波長依存性の小さ
な分光分布を有する写真用光源、(b)はカラーフィル
タの各色要素の波長領域に発光ピークを持つ三波長型平
面光源である。
Next, FIG. 7 shows the spectral distribution of the backlight used in the experiment. FIG. 1A shows a photographic light source having a spectral distribution having relatively small wavelength dependence, and FIG. 2B shows a three-wavelength planar light source having an emission peak in a wavelength region of each color element of a color filter.

【0033】なお、液晶素子はTN液晶を用いた。その
液晶素子を含めた、カラー液晶ディスプレイの実験に用
いた構成を図8に示す。
The liquid crystal element used was a TN liquid crystal. FIG. 8 shows a configuration including the liquid crystal element used in an experiment of a color liquid crystal display.

【0034】同図に示すように、カラーフィルタ1,偏
光板2,液晶素子3,バックライト4から構成した。
As shown in FIG. 1, the color filter 1, the polarizing plate 2, the liquid crystal element 3, and the backlight 4 were provided.

【0035】さらに、表色範囲および明るさを測定した
光学系を図9に示す。同図に示すように、光学測定系は
カラーフィルタ1,偏光板2,液晶素子3,バックライ
ト4,分光放射測定装置5から構成した。
FIG. 9 shows an optical system for measuring the color specification range and brightness. As shown in the figure, the optical measuring system was composed of a color filter 1, a polarizing plate 2, a liquid crystal element 3, a backlight 4, and a spectral radiation measuring device 5.

【0036】まず、カラーフィルタとバックライトの組
み合わせにおける各カラーフィルタの表色範囲を図10
に示す。同図(a)は写真用光源とカラーフィルタの組
み合わせで、刺激純度を重視したカラーフィルタ1,刺
激純度と明るさがバランスしたカラーフィルタ2,明る
さを重視したカラーフィルタ3であり、(b)は三波長
型平面光源とカラーフィルタの組み合わせである。
First, the color specification range of each color filter in the combination of the color filter and the backlight is shown in FIG.
Shown in FIG. 1A shows a combination of a photographic light source and a color filter, which is a color filter 1 that emphasizes stimulus purity, a color filter 2 that balances stimulus purity and brightness, and a color filter 3 that emphasizes brightness. ) Is a combination of a three wavelength type flat light source and a color filter.

【0037】同図から、カラーフィルタと写真用源,三
波長型平面光源、どぢらの組み合わせにおいても表色範
囲は大差ない。しかし、各カラーフィルタ間の色相の変
化は、写真用光源との組み合わせに比較し、三波長型平
面光源との組み合わせの方が小さい。
As can be seen from the figure, there is no significant difference in the color specification range between any combination of the color filter, the photographic source, the three-wavelength type planar light source, and the like. However, the change in hue between the color filters is smaller in the combination with the three-wavelength type flat light source than in the combination with the photographic light source.

【0038】このカラーフィルタとバックライトの組み
合わせにおける、刺激純度と透過率の関係を図11に示
す。同図(a)は写真用光源との組み合わせ、(b)は
三波長型平面光源との組み合わせである。
FIG. 11 shows the relationship between the stimulus purity and the transmittance in the combination of the color filter and the backlight. FIG. 3A shows a combination with a photographic light source, and FIG. 3B shows a combination with a three-wavelength planar light source.

【0039】同図において、1は刺激純度を重視したカ
ラーフィルタ、2は刺激純度と明るさがバランスしたカ
ラーフィルタ、3は明るさを重視したカラーフィルタの
特性である。
In the figure, 1 is a color filter emphasizing stimulus purity, 2 is a color filter that balances stimulus purity and brightness, and 3 is a characteristic of a color filter emphasizing brightness.

【0040】同図から解るように、写真用光源と組み合
わせた場合に比較し、三波長型平面光源と組み合わせた
場合は刺激純度度,透過率ともに優れており、明るさを
重視したカラーフィルタに顕著に現われている。
As can be seen from the figure, when compared with the combination with the photographic light source, the combination with the three-wavelength type planar light source is superior in both the stimulus purity and the transmittance, and is a color filter with emphasis on brightness. Appearing noticeably.

【0041】次に、偏光板とバックライトの組み合わせ
における色温度の変化を図12に示す。同図において、
写真用光源1,三波長型平面光源2で、偏光板1枚,偏
光板2枚で透過軸を一致させたオープン状態,偏光板2
枚で透過軸を直交させたクローズ状態への色温度の低下
は大きくなる。また、同図から解るように、写真用光源
と偏光板を組み合わせた場合に比較して、三波長平面光
源と組み合わせた場合の方が色温度の低下は小さい。
Next, FIG. 12 shows a change in color temperature in a combination of a polarizing plate and a backlight. In the figure,
An open state in which the transmission axes of the photographic light source 1 and the three-wavelength planar light source 2 are matched with one polarizing plate and two polarizing plates.
The decrease in the color temperature to a closed state in which the transmission axes are orthogonal to each other becomes large. Also, as can be seen from the figure, the decrease in color temperature is smaller when the three-wavelength flat light source is combined than when the photographic light source and the polarizing plate are combined.

【0042】次に、カラーフィルタ,偏光板,バックラ
イトの組み合わせにおける、刺激純度と透過率の関係を
図13に示す。同図(a)はバックライトに写真用光源
を用いた場合、(b)はバックライトに三波長型平面光
源を用いた場合である。
Next, FIG. 13 shows the relationship between the stimulus purity and the transmittance in a combination of a color filter, a polarizing plate, and a backlight. FIG. 3A shows a case where a photographic light source is used as a backlight, and FIG. 3B shows a case where a three-wavelength planar light source is used as a backlight.

【0043】同図から解るように、バックライトに写真
用光源を用いた場合に比較して、三波長型平面光源を用
いた場合の方が刺激純度,透過率ともに高いことが解
る。
As can be seen from the figure, the stimulus purity and transmittance are higher when a three-wavelength planar light source is used than when a photographic light source is used for the backlight.

【0044】以上の検討結果から、カラー液晶ディスプ
レイのバックライトとしては、波長依存性の小さな分光
分布を有する光源に較べ、カラーフィルタの各色要素の
波長領域に発光ピークを有する分光分布の三波長型光源
が色再現性に優れていることが確認できた。
From the above examination results, the three-wavelength type of the spectral distribution having a light emission peak in the wavelength region of each color element of the color filter is compared with the light source having the spectral distribution with small wavelength dependence as the backlight of the color liquid crystal display. It was confirmed that the light source was excellent in color reproducibility.

【0045】次に、バックライトは三波長型平面光源が
色再現性に優れていることが確認できたので、偏光板に
よる色再現性に及ぼす影響を検討した。まず、市販され
ているニュートラル系偏光板とブルー系偏光板におけ
る、刺激純度と透過率の関係を図14に示す。
Next, since it was confirmed that the three-wavelength planar light source of the backlight was excellent in color reproducibility, the influence of the polarizing plate on the color reproducibility was examined. First, FIG. 14 shows the relationship between stimulus purity and transmittance in commercially available neutral polarizing plates and blue polarizing plates.

【0046】同図(a)はブルー系偏光板、(b)はニ
ュートラル系偏光板である。同図から解るように、ブル
ー系偏光板に比較して、ニュートラル系偏光板の方が刺
激純度が高い。
FIG. 4A shows a blue polarizing plate, and FIG. 4B shows a neutral polarizing plate. As can be seen from the figure, the neutral type polarizing plate has a higher stimulating purity than the blue type polarizing plate.

【0047】この検討結果から、偏光板の分光透過率は
波長依存性の小さい分光特性が色再現性に優れているこ
とが明らかになった。
From the results of this study, it has become clear that the spectral transmittance of the polarizing plate is excellent in color reproducibility due to its spectral characteristics having small wavelength dependence.

【0048】そこで、市販されている偏光板に較べ、一
段と波長依存性の小さい分光透過率を持つ偏光板によ
り、刺激純度と透過率の関係を検討した。
Therefore, the relationship between the stimulus purity and the transmittance was examined using a polarizing plate having a spectral transmittance much smaller than the wavelength of a commercially available polarizing plate.

【0049】この実験に用いた偏光板の分光透過率を図
15に示す。同図に示すように、波長依存性の小さな分
光透過率を有している。
FIG. 15 shows the spectral transmittance of the polarizing plate used in this experiment. As shown in the figure, it has a spectral transmittance with small wavelength dependence.

【0050】この偏光板を用いた刺激純度と透過率の関
係を図16に示す。同図に示すようにカラーフィルタと
三波長型平面光源とを組み合わせた場合の刺激純度に比
較し、波長依存性の小さな分光透過率を有する偏光板を
組み合わせても刺激純度を低下させないことが明らかに
なった。
FIG. 16 shows the relationship between the stimulus purity and the transmittance using this polarizing plate. As shown in the figure, compared to the stimulus purity when the color filter and the three-wavelength type planar light source are combined, it is clear that the combination of a polarizing plate having a small wavelength-dependent spectral transmittance does not lower the stimulus purity. Became.

【0051】また、三波長型光源のバックライトとこの
波長依存性の小さな分光透過率を持つ偏光板を組み合わ
せた場合の色温度変化を図17に示す。同図に示すよう
に、偏光板1枚,偏光板2枚で透過軸を一致させたオー
プン状態,偏光板2枚で透過軸を直交させたクローズ状
態と偏光板を組み合わせても、色温度はほとんど低下し
ない。
FIG. 17 shows a change in color temperature when a backlight of a three-wavelength light source and a polarizing plate having a spectral transmittance with small wavelength dependence are combined. As shown in the figure, even when the open state in which the transmission axes are matched by one polarizing plate and two polarizing plates, and the closed state in which the transmission axes are orthogonal by two polarizing plates are combined with the polarizing plate, the color temperature can be maintained. Hardly drops.

【0052】このように、カラーフィルタ,バックライ
トだけでは、色再現性に優れたカラー液晶ディスプレイ
は達成できず、偏光板は色再現性を左右する大きな因子
である。
As described above, a color liquid crystal display having excellent color reproducibility cannot be achieved by using only a color filter and a backlight, and a polarizing plate is a major factor affecting color reproducibility.

【0053】次に、TN液晶素子を含めた、カラーフィ
ルタ,偏光板,液晶素子,バックライトの組み合わせに
おける、色温度と透過率の温度を図18に示す。本実験
に用いたカラーフィルタは刺激純度を重視したもの、偏
光板はニュートラル系の市販品、液晶は長軸方向と短軸
方向の屈折率の差Δn=0.123 ,液晶層の厚さを6
μm,7μm,8μm,10μmとした。
Next, FIG. 18 shows the color temperature and the transmittance temperature in a combination of a color filter, a polarizing plate, a liquid crystal element, and a backlight including a TN liquid crystal element. The color filter used in this experiment emphasized the stimulation purity, the polarizing plate was a neutral neutral commercially available product, the liquid crystal was the difference Δn = 0.123 between the refractive index in the major axis direction and the minor axis direction, and the thickness of the liquid crystal layer was 6
μm, 7 μm, 8 μm, and 10 μm.

【0054】同図に示すように、1はカラーフィルタ,
偏光板,バックライトの組み合わせ、2〜5はカラーフ
ィルタ、偏光板,液晶素子,バックライトの組み合わ
せ、2は液晶層の厚さd=6μm、3はd=7μm、4
はd=8μm、5はd=10μmの特性である。
As shown in the figure, 1 is a color filter,
A combination of a polarizing plate and a backlight; 2 to 5, a combination of a color filter, a polarizing plate, a liquid crystal element, and a backlight; 2, a liquid crystal layer thickness d = 6 μm; 3, a d = 7 μm;
Is a characteristic of d = 8 μm, and 5 is a characteristic of d = 10 μm.

【0055】同図から解るように、液晶層の厚さにより
色温度が大きく変化する。したがって、カラーフィル
タ,偏光板,液晶素子,バックライト、この4つの構成
要素を最適化しなければ、色再現性に優れたカラー液晶
ディスプレイは達成できない。このことから、液晶素子
は液晶の屈折率異方性Δnと液晶層の厚さdを最適化し
なければならない。液晶素子の透過率Tと液晶の屈折率
異方性Δn,液晶層の厚さdの関係は次式で表わせる。
As can be seen from the figure, the color temperature changes greatly depending on the thickness of the liquid crystal layer. Therefore, a color liquid crystal display having excellent color reproducibility cannot be achieved unless these four components are optimized such as a color filter, a polarizing plate, a liquid crystal element, and a backlight. Therefore, the liquid crystal element must optimize the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal and the thickness d of the liquid crystal layer. The relationship between the transmittance T of the liquid crystal element, the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal, and the thickness d of the liquid crystal layer can be expressed by the following equation.

【0056】[0056]

【数1】 [Equation 1]

【0057】透過率TとΔnの関係の一例を図19に示
す同図はd=10μm,λ=550nmとしたときの例
である。同図において、初めの透過率Tが最小になるΔ
nとdの組み合わせが視角依存性が広く、コントラスト
も高い。
FIG. 19 shows an example of the relationship between the transmittance T and Δn, where d = 10 μm and λ = 550 nm. In the figure, Δ at which the initial transmittance T is minimized
The combination of n and d has wide viewing angle dependence and high contrast.

【0058】また、液晶素子の分光の透過率が、刺激純
度に影響を及ぼすので、できるだけ波長依存性の小さな
分光透過率となるようなΔnとdの組み合わせにしなけ
ればならない。
Since the spectral transmittance of the liquid crystal element affects the stimulus purity, the combination of Δn and d must be such that the spectral transmittance has as small a wavelength dependence as possible.

【0059】液晶素子の波長と透過率の関係の一例を図
20に示す。同図には、屈折率異方性Δn=0.062
で、液晶層の厚さd=6μm,7μm,8μm,9μ
m,10μmの分光透過率を示した。同図から解るよう
に、Δnとdの関係により分光透過率は大幅に変化す
る。
FIG. 20 shows an example of the relationship between the wavelength and the transmittance of the liquid crystal element. In the figure, the refractive index anisotropy Δn = 0.062
And the thickness of the liquid crystal layer d = 6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm
m, 10 μm. As can be seen from the figure, the spectral transmittance greatly changes depending on the relationship between Δn and d.

【0060】この実験には、前述した波長依存性の小さ
い偏光板を使用したが、市販されている偏光板を使用す
ると、さらに大きな変化となる。
In this experiment, the above-mentioned polarizing plate having a small wavelength dependence was used. However, if a commercially available polarizing plate is used, the change will be even larger.

【0061】したがって、偏光板と液晶素子を組み合わ
せて、波長依存性の小さな分光透過率にしなければなら
ない。このことから、液晶素子の屈折率異方性Δn,液
晶層の厚さdと刺激純度の関係を検討した。
Therefore, it is necessary to combine a polarizing plate and a liquid crystal element to obtain a spectral transmittance with small wavelength dependence. From this, the relationship between the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal element, the thickness d of the liquid crystal layer, and the stimulus purity was examined.

【0062】液晶素子の屈折率異方性Δnと液晶層の厚
さdの積Δn・dと刺激純度の関係を図21に示す。同
図から解るように、Δn・d=0.45〜0.70の間が
着色がほとんどない範囲である。
FIG. 21 shows the relationship between the product Δn · d of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal element and the thickness d of the liquid crystal layer and the stimulation purity. As can be seen from the figure, the range between Δn · d = 0.45 and 0.70 is a range where there is almost no coloring.

【0063】したがって、液晶素子は、液晶の屈折率異
方性Δnと液晶層の厚さdの積Δn・dを0.45〜0.
70とすることにより、カラー液晶ディスプレイに適し
たものとなる。
Therefore, in the liquid crystal element, the product Δn · d of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal and the thickness d of the liquid crystal layer is 0.45 to 0.4.
By setting it to 70, it becomes suitable for a color liquid crystal display.

【0064】以上、カラーフィルタ,偏光板,液晶素
子,バックライトの組み合わせにおいて、バックライト
に三波長型光源を複数用い、カラーフィルタの各色要素
の分光透過率特性外に分光分布がないようにする。カラ
ーフィルタとしては刺激純度を重視したもの、又は、刺
激純度と明るさがバランスしたものを用いる。液晶素子
は液晶分子の長軸方向の屈折率と短軸方向の屈折率の差
Δnと液晶層の厚さdの積Δn・dが0.45〜0.70
の範囲になるようにする。これらの構成要素の組み合わ
せにすることにより、表色範囲が広く、かつ明るいカラ
ー液晶ディスプレイが達成できる。
As described above, in the combination of the color filter, the polarizing plate, the liquid crystal element and the backlight, a plurality of three wavelength type light sources are used for the backlight so that there is no spectral distribution other than the spectral transmittance characteristics of each color element of the color filter. . As the color filter, a filter that emphasizes stimulation purity or a filter that balances stimulation purity and brightness is used. In the liquid crystal element, the product Δn · d of the difference Δn between the refractive index in the major axis direction and the refractive index in the minor axis direction of the liquid crystal molecule and the thickness d of the liquid crystal layer is 0.45 to 0.70.
Range. By combining these components, a bright color liquid crystal display having a wide color range can be achieved.

【0065】[0065]

【発明の効果】本発明によれば、表色範囲が広く、かつ
明るいカラー液晶ディスプレイが達成できるという効果
がある。
According to the present invention, there is an effect that a bright color liquid crystal display having a wide color range can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を説明するためのカラー液晶ディスプレ
イの構成要素を示す説明図。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing components of a color liquid crystal display for explaining the present invention.

【図2】カラーフィルタの一般例を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a general example of a color filter.

【図3】CRTとカラーLCDの表色範囲を示す説明
図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a color specification range of a CRT and a color LCD.

【図4】本発明を見出すのに用いたカラーフィルタの構
成図。
FIG. 4 is a configuration diagram of a color filter used to find the present invention.

【図5】そのカラーフィルタの分光透過率を示す説明
図。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a spectral transmittance of the color filter.

【図6】本発明を見出すのに用いた偏光板の分光透過率
を示す線図。
FIG. 6 is a diagram showing the spectral transmittance of a polarizing plate used to find the present invention.

【図7】本発明を見出すのに用いたバックライトの分光
分布図。
FIG. 7 is a spectral distribution diagram of a backlight used to find the present invention.

【図8】本発明を見出すのに用いた構成要素の構成図。FIG. 8 is a block diagram of the components used to find the present invention.

【図9】光学測定系を示す説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram showing an optical measurement system.

【図10】カラーフィルタとバックライトの組み合わせ
における表色範囲を示す説明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a color specification range in a combination of a color filter and a backlight.

【図11】カラーフィルタとバックライトの組み合わせ
における刺激純度と透過率の関係図。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between stimulus purity and transmittance in a combination of a color filter and a backlight.

【図12】偏光板とバックライトの組み合わせにおける
色温度変化を示す説明図。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a color temperature change in a combination of a polarizing plate and a backlight.

【図13】カラーフィルタ,偏光板,バックライトの組
み合わせにおける刺激純度と透過率の関係図。
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between stimulus purity and transmittance in a combination of a color filter, a polarizing plate, and a backlight.

【図14】ブルー系偏光板とニュートラル偏光板の刺激
純度と透過率の関係図。
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the stimulus purity and transmittance of a blue polarizing plate and a neutral polarizing plate.

【図15】本発明の偏光板の分光透過率を示す線図。FIG. 15 is a diagram showing the spectral transmittance of the polarizing plate of the present invention.

【図16】この偏光板を用いたときの刺激純度と透過率
の関係図。
FIG. 16 is a diagram showing the relationship between stimulus purity and transmittance when this polarizing plate is used.

【図17】この偏光板を用いたときの色温度変化を示す
説明図。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a color temperature change when this polarizing plate is used.

【図18】液晶素子のΔn・dの違いによる色温度変化
を示す説明図。
FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating a color temperature change due to a difference in Δn · d of the liquid crystal element.

【図19】TN液晶素子のΔnと透過率の関係図。FIG. 19 is a relationship diagram of Δn and transmittance of a TN liquid crystal element.

【図20】液晶素子のΔn・dと分光透過率を示す説明
図。
FIG. 20 is an explanatory diagram showing Δn · d and spectral transmittance of a liquid crystal element.

【図21】本発明のポイントとなる液晶素子のΔn・d
積と刺激純度の関係図である。
FIG. 21 shows Δn · d of a liquid crystal element which is a point of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between product and stimulus purity.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…カラーフィルタ、2…偏光板、3…液晶素子、4…
バックライト、5…分光放射測定装置。
1 ... Color filter, 2 ... Polarizing plate, 3 ... Liquid crystal element, 4 ...
Backlight, 5 ... Spectral emission measurement device.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】所定の間隔を持って配置され、それぞれの
対向面に電極を設けた一対の基板と、前記一対の基板に
挟持された所定の厚さの液晶層からなり、液晶分子の長
軸方向の屈折率と短軸方向の屈折率の差Δnと液晶層の
厚さdの積Δn・dが0.45〜0.70である液晶素子
と、 前記一対の基板のうちの一方の基板に設けられ、色要素
が互いに異なる3種類のカラーフィルタと、 前記一対の基板のそれぞれの前記液晶層の反対側に設け
られた一対の偏光板と、 前記3種類のカラーフィルタの各色要素に対応する波長
領域に発光ピークを有する分光分布の三波長型光源とを
有し、 前記カラーフィルタは刺激純度を重視したもの、又は刺
激純度と明るさがバランスしたものを用い、 前記三波長型光源は、前記一対の偏光板の一方の偏光板
の前記液晶層の反対側に配置された複数の三波長型のラ
イトを用いることを特徴とするカラー液晶表示装置。
1. A liquid crystal molecule comprising a pair of substrates arranged at a predetermined interval and provided with electrodes on opposite surfaces thereof, and a liquid crystal layer of a predetermined thickness sandwiched between the pair of substrates. A liquid crystal element having a product Δn · d of the difference Δn between the refractive index in the axial direction and the refractive index in the minor axis direction and the thickness d of the liquid crystal layer is 0.45 to 0.70, and one of the pair of substrates. Three types of color filters provided on the substrate and having different color elements, a pair of polarizing plates provided on opposite sides of the liquid crystal layer of the pair of substrates, and color elements of the three types of color filters. A three-wavelength type light source having a spectral distribution having an emission peak in a corresponding wavelength region, wherein the color filter uses a stimulus purity-oriented one or a stimulus purity and brightness balance, Is one of the pair of polarizing plates Serial color liquid crystal display device which comprises using a plurality of three-wavelength type of light positioned on the opposite side of the liquid crystal layer.
【請求項2】請求項1において、前記カラーフィルタ
は、緑,青,赤の各色要素の450nm〜650nmの
波長領域における透過率のピーク値が緑,青,赤の順で
大きいことを特徴とするカラー液晶表示装置。
2. The color filter according to claim 1, wherein the peak value of the transmittance of each color element of green, blue and red in the wavelength region of 450 nm to 650 nm is larger in the order of green, blue and red. Color liquid crystal display device.
【請求項3】請求項2において、前記カラーフィルタの
各色要素の遮光波長領域における透過率がほぼ5%以下
であることを特徴とするカラー液晶表示装置。
3. The color liquid crystal display device according to claim 2, wherein the transmittance of each color element of the color filter in the light-shielding wavelength region is approximately 5% or less.
【請求項4】請求項1,2、又は3において、前記液晶
層を構成する液晶は、ツイステッド・ネマチック液晶で
あることを特徴とするカラー液晶表示装置。
4. A color liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal constituting the liquid crystal layer is a twisted nematic liquid crystal.
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