JPH0695104A - Color liquid crystal display device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide the color liquid crystal display device which has a good contrast in spite of use of less scattering color filters, is wide in visual recognition angle and is low in production cost as the color liquid crystal display device of a system using a liquid crystal as an optical shutter and making coloration by color filters. CONSTITUTION:This color liquid crystal display device has the liquid crystal cell which has a pair of substrates 2a, 2b, a liquid crystal layer clamped therebetween and is oriented with liquid crystal molecules 5 perpendicularly to the surfaces of the substrates 2a, 2b in the state of not applying a voltage thereto, a pair of orthogonal polarizers which are arranged on the outer side of this liquid crystal cell, a light source 8 which is arranged on the outer side of the polarizer on one side of the liquid crystal, microcolor filters 6 which are arranged on the substrate 2a on the light source 8 side of the liquid crystal and an optical compensation plate 12 which is arranged on the substrate 2b on the side apart from the light source 8 of the liquid crystal cell and functions to compensate the optical anisotropy of the liquid crystal layer. The display is visually recognized from the side apart from the light source 8.

Description

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

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はカラー液晶表示装置に関
し、特に液晶セルを光学的シャッタとして使用してカラ
ーフィルタにより着色する方式のカラー液晶表示装置に
係わる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color liquid crystal display device, and more particularly to a color liquid crystal display device of a type in which a liquid crystal cell is used as an optical shutter and colored by a color filter.

【０００２】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置によるカラー表示の方式に
は種々ある。従来の方式の一つとしてＥＣＢ（Electric
ally Controlled Birefringence ）方式いわゆる複屈折
制御方式がある。その１つの方式は電界により液晶の複
屈折を制御し、複屈折による干渉光により色を発生する
ものである。これに対し、液晶セルは光学的シャッタと
して機能させ、カラーフィルタにより着色を行う方式が
ある。2. Description of the Related Art There are various types of color display methods for liquid crystal display devices. As one of the conventional methods, ECB (Electric
There is a so-called birefringence control method. One method is to control the birefringence of the liquid crystal by an electric field and generate a color by the interference light due to the birefringence. On the other hand, there is a method in which the liquid crystal cell functions as an optical shutter and is colored by a color filter.

【０００３】図２に従来の技術によるカラー液晶表示装
置の断面構造を示す。このカラー液晶表示装置は液晶セ
ルを光学的シャッターとして動作させて、光源からの光
の透過率を制御し、カラーフィルタを着色に使用するも
のである。FIG. 2 shows a cross-sectional structure of a conventional color liquid crystal display device. This color liquid crystal display device operates a liquid crystal cell as an optical shutter, controls the transmittance of light from a light source, and uses a color filter for coloring.

【０００４】図２（Ａ）において、１ａ，１ｂは偏光板
で、それぞれ偏光子および検光子であり、各々の偏光軸
が互いに直交するように配置される。２ａ，２ｂは透明
なガラス基板であり、下側のガラス基板２ａの上には例
えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタ６
とブラックマスク７とが形成される。さらに、カラーフ
ィルタ６の上にはフィルタ層の凹凸をなくすために平滑
層９が形成されている。In FIG. 2A, reference numerals 1a and 1b denote polarizing plates, which are a polarizer and an analyzer, respectively, and are arranged so that their polarization axes are orthogonal to each other. Reference numerals 2a and 2b denote transparent glass substrates, and R (red), G (green), and B (blue) color filters 6 are provided on the lower glass substrate 2a.
And the black mask 7 are formed. Further, a smoothing layer 9 is formed on the color filter 6 in order to eliminate the unevenness of the filter layer.

【０００５】平滑層９と上側のガラス基板２ｂの上には
それぞれ液晶の駆動電極３ａ（共通電極），３ｂ（信号
電極）が透明なＩＴＯ（インジウム錫酸化膜）により形
成されている。Liquid crystal drive electrodes 3a (common electrodes) and 3b (signal electrodes) are formed of transparent ITO (indium tin oxide film) on the smoothing layer 9 and the upper glass substrate 2b, respectively.

【０００６】さらに、ＩＴＯ駆動電極３ａ，３ｂの上に
は配向膜４ａ、４ｂが形成される。５は液晶分子であ
る。８は蛍光灯のような白色光源である。１０は駆動電
極間に電圧を与える液晶駆動回路である。１１は観測者
の位置を示す。Further, alignment films 4a and 4b are formed on the ITO drive electrodes 3a and 3b. 5 is a liquid crystal molecule. Reference numeral 8 is a white light source such as a fluorescent lamp. Reference numeral 10 is a liquid crystal drive circuit for applying a voltage between the drive electrodes. 11 indicates the position of the observer.

【０００７】電圧印加時には液晶分子５は図２の左半分
のように分子長軸方向が電界方向に配向し、直交偏光板
１ａ、１ｂによって光遮断状態となる。また電圧の無印
加時には液晶分子５は図２の右半分のように電極間で分
子長軸方向が基板に平行にかつねじれた状態で電極端同
士では互いに直交するように配向している。When a voltage is applied, the liquid crystal molecules 5 are oriented in the direction of the electric field with the major axis of the molecules as shown in the left half of FIG. In addition, when no voltage is applied, the liquid crystal molecules 5 are oriented such that the molecular long axis direction between the electrodes is parallel to the substrate and twisted so that the electrode ends are orthogonal to each other as in the right half of FIG.

【０００８】従って、この状態では偏光板１ａ、１ｂの
偏光軸方向と基板に接する液晶分子の方向が揃って光透
過状態となり、カラーフィルタ６を通った光が液晶セル
を透過してカラーフィルタ６の色を表示をする。Therefore, in this state, the polarization axis directions of the polarizing plates 1a and 1b and the directions of the liquid crystal molecules in contact with the substrate are aligned to be in a light transmitting state, and the light passing through the color filter 6 is transmitted through the liquid crystal cell to pass through the color filter 6. Display the color of.

【０００９】図３は、ＥＣＢ方式の１つであるＣＳＨ
（カラースーパーホメオトロピック）液晶表示装置を示
す。図３（Ａ）は、電圧を印加しない状態を示し、図３
（Ｂ）は電圧を印加した状態を示す。FIG. 3 shows CSH which is one of ECB systems.
(Color Super Homeotropic) A liquid crystal display device is shown. FIG. 3A shows a state in which no voltage is applied.
(B) shows a state in which a voltage is applied.

【００１０】なお、基板上の電極、カラーフィルタ等は
図示を省略する。図３（Ａ）において、一対の基板２
ａ、２ｂの間に、液晶分子５を含む液晶層が挟持されて
いる。さらに、この液晶セルの両側に直交する偏光軸を
有する偏光板１ａ、１ｂが配置されている。The electrodes, color filters and the like on the substrate are not shown. In FIG. 3A, the pair of substrates 2
A liquid crystal layer containing liquid crystal molecules 5 is sandwiched between a and 2b. Further, polarizing plates 1a and 1b having polarization axes orthogonal to each other are arranged on both sides of the liquid crystal cell.

【００１１】液晶分子５は、基板２ａ、２ｂの表面に対
して垂直に配向している。この状態においては、偏光板
１ａに入射する光は、直線偏光となり、そのまま基板２
ａ、液晶層５、基板２ｂを通過し、他方の直交する偏光
板１ｂによって遮光される。The liquid crystal molecules 5 are aligned perpendicularly to the surfaces of the substrates 2a and 2b. In this state, the light that is incident on the polarizing plate 1a becomes linearly polarized light, which is the substrate 2 as it is.
a, the liquid crystal layer 5, and the substrate 2b, and is shielded by the other orthogonal polarizing plate 1b.

【００１２】図３（Ｂ）は、液晶セルに電圧を印加した
状態を示す。液晶セルに電圧を印加すると、液晶分子５
は偏光板１ａ、１ｂに対してそれぞれ４５度の角度をな
す方向に傾く。FIG. 3B shows a state in which a voltage is applied to the liquid crystal cell. When voltage is applied to the liquid crystal cell, liquid crystal molecules 5
Is inclined in a direction forming an angle of 45 degrees with respect to the polarizing plates 1a and 1b.

【００１３】すると、液晶層に複屈折性が現れ、液晶層
５に入射した直線偏光は偏光解消し、楕円偏光となる。
したがって、液晶層５を出射した光の一部は、他方の偏
光板１ｂを通過する。したがって、観察者は透過した光
を見ることができる。Then, birefringence appears in the liquid crystal layer, and the linearly polarized light incident on the liquid crystal layer 5 is depolarized to become elliptically polarized light.
Therefore, a part of the light emitted from the liquid crystal layer 5 passes through the other polarizing plate 1b. Therefore, the observer can see the transmitted light.

【００１４】図３（Ｃ）は、このような液晶分子の傾斜
によって発生する光透過を赤、緑、青に分けて示す。横
軸は屈折率の異方性Δｎと液晶層の厚さｄの積Δｎｄを
示し、縦軸は透過率を示す。カラーフィルタを液晶の各
画素に対して配設することによって、カラー表示が可能
となる。FIG. 3C shows the light transmission generated by such tilting of the liquid crystal molecules, divided into red, green and blue. The horizontal axis represents the product Δnd of the anisotropy Δn of the refractive index and the thickness d of the liquid crystal layer, and the vertical axis represents the transmittance. By providing a color filter for each pixel of the liquid crystal, color display is possible.

【００１５】[0015]

【発明が解決しようとする課題】液晶表示装置の表示モ
ードは現在生産されているものの大部分はＴＮ（捩じれ
ネマティック）モードかＳＴＮ（超捩じれネマティッ
ク）モードである。このいずれのモードにおいても、カ
ラー表示の場合にはマイクロカラーフィルタを用いる。Most of currently produced liquid crystal display devices are TN (twisted nematic) mode or STN (super twisted nematic) mode. In any of these modes, a micro color filter is used for color display.

【００１６】マイクロカラーフィルタの製造方法として
は、一般に染色法、電着法、顔料分散レジスト法、オフ
セット印刷法、スクリーン印刷法などがあるが、どの製
造方法で形成したとしても、カラーフィルタ自身では光
の散乱がある。上記製造方法のなかで比較的散乱が少な
いのは染色法によって形成したカラーフィルタである。
従って、染色法によるカラーフィルタが広く利用されて
きている。As a method of manufacturing a micro color filter, generally, there are a dyeing method, an electrodeposition method, a pigment dispersion resist method, an offset printing method, a screen printing method and the like. However, whichever manufacturing method is used, the color filter itself is used. There is light scattering. Among the above manufacturing methods, a color filter formed by a dyeing method has a relatively small amount of scattering.
Therefore, color filters by the dyeing method have been widely used.

【００１７】しかし、染色法はＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィ
ルタを基板上に形成するのに３度のフォトリソグラフィ
ー工程が必要であるために、製造工程が長くなり、生産
性が悪く、製造コストが高くなる。However, the dyeing method requires three photolithography steps to form the R, G, B color filters on the substrate, and therefore the manufacturing process becomes long, the productivity is poor, and the manufacturing cost is low. Becomes higher.

【００１８】また、ＳＴＮ液晶表示装置でカラー表示す
る場合には、ＳＴＮモードの本質的な性質である複屈折
による光の着色を抑えるために、図２（Ｂ）に示すよう
に、光学補償板か光学補償セル１２によって補償する必
要がある。Further, in the case of performing color display on the STN liquid crystal display device, in order to suppress coloring of light due to birefringence which is an essential property of the STN mode, as shown in FIG. It is necessary to compensate by the optical compensation cell 12.

【００１９】図２（Ｂ）において、直交偏光子１ａ、１
ｂの間にＳＴＮ液晶層５と光学補償板１２が配置されて
いる。ＳＴＮ液晶層５は図示のような光学異方性を有
し、光学補償板１２はＳＴＮ液晶層５の光学異方性を補
償してなるべく等方的にする光学異方性を有する。In FIG. 2B, crossed polarizers 1a, 1
The STN liquid crystal layer 5 and the optical compensating plate 12 are arranged between b. The STN liquid crystal layer 5 has the optical anisotropy as shown in the figure, and the optical compensating plate 12 has the optical anisotropy for compensating the optical anisotropy of the STN liquid crystal layer 5 to make it as isotropic as possible.

【００２０】しかし、ＳＴＮ液晶５は本質的に図に示す
ように楕円偏光を生じるために光学補償板１２によって
は完全に補償することは不可能である。従って、ある視
認角度では光が漏れ正常な着色を阻害する場合があり、
全ての視認方向に対して完全な消光は困難である。However, since the STN liquid crystal 5 essentially produces elliptically polarized light as shown in the figure, it cannot be completely compensated by the optical compensating plate 12. Therefore, light may leak at a certain viewing angle and interfere with normal coloring.
Complete extinction is difficult for all viewing directions.

【００２１】そのために、少しでもより完全な消光を得
るためには散乱の無いカラーフィルタが要求されるか、
あるいは散乱があってもその影響の無い表示装置が要求
される。Therefore, in order to obtain even more complete extinction, a color filter without scattering is required, or
Alternatively, there is a demand for a display device that does not affect the scattering.

【００２２】本発明の目的は、散乱の少なくないカラー
フィルタを使用してもコントラストが良く、視認角の広
いしかも製造原価の低いカラー液晶表示装置を提供する
ことにある。It is an object of the present invention to provide a color liquid crystal display device having a good contrast, a wide viewing angle and a low manufacturing cost even if a color filter having a small amount of scattering is used.

【００２３】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明によるカラー液晶
表示装置は、一対の基板とその間に挟持された液晶層を
有し、電圧を印加しない状態で液晶分子が基板の表面に
垂直に配向する液晶セルと、液晶セルの外側に配置され
た一対の直交偏光子と、液晶セルの一方の側で偏光子の
外側に配置された光源と、液晶セルの光源側の基板上に
配置されたマイクロカラーフィルタと、液晶セルの光源
から離れた側の基板上に配置され、液晶層の光学異方性
を補償するため光学補償板とを有し、光源から離れた側
から視認する。A color liquid crystal display device according to the present invention has a pair of substrates and a liquid crystal layer sandwiched between the substrates, and liquid crystal molecules are aligned perpendicularly to the surfaces of the substrates in the absence of applied voltage. A liquid crystal cell, a pair of crossed polarizers arranged outside the liquid crystal cell, a light source arranged outside the polarizer on one side of the liquid crystal cell, and a micro-lens arranged on the substrate on the light source side of the liquid crystal cell. It has a color filter and an optical compensator arranged on the substrate on the side of the liquid crystal cell away from the light source, and has an optical compensator for compensating the optical anisotropy of the liquid crystal layer, and is viewed from the side away from the light source.

【００２４】[0024]

【作用】光源側の基板上にカラーフィルタを配設したこ
とにより、カラーフィルタにおける光の散乱の影響が少
なくなって漏れ光成分が低く抑えられ、高いコントラス
トが得られる。By disposing the color filter on the substrate on the light source side, the influence of light scattering in the color filter is reduced, the leakage light component is suppressed low, and high contrast is obtained.

【００２５】また、光源から離れた側の基板上に光学補
償板を配設することにより、高いコントラストを保った
まま、広い視認角も得られる。Further, by disposing the optical compensation plate on the substrate on the side away from the light source, a wide viewing angle can be obtained while maintaining a high contrast.

【００２６】[0026]

【実施例】以下、図を参照して本発明の実施例について
説明する。なお、本実施例の液晶は、無電界状態では、
液晶セルの内側の界面の法線（垂直線）に対して液晶分
子の長軸が平行に配向したいわゆる垂直（ホメオトロピ
ック）配向であり、その電気的性質は、電界印加時に電
界方向に対し直交する方向に液晶分子の長軸が傾こうと
する性質を持つネマティック液晶材料（以下Ｎｎ液晶と
称する）を使用している。また、液晶セルは電子シャッ
ターの役目をし、カラーフィルタによって着色する方式
である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the liquid crystal of the present embodiment, in the non-electric field state,
This is a so-called vertical (homeotropic) alignment in which the long axis of liquid crystal molecules is aligned parallel to the normal line (vertical line) of the interface inside the liquid crystal cell, and its electrical properties are orthogonal to the direction of the electric field when an electric field is applied. A nematic liquid crystal material (hereinafter referred to as Nn liquid crystal) having a property that the major axis of liquid crystal molecules tend to tilt in the direction in which the liquid crystal molecules move is used. In addition, the liquid crystal cell functions as an electronic shutter, and is a method of coloring with a color filter.

【００２７】また、本実施例ではＥＣＢ形液晶に光学補
償を行ったＣＳＨ（Color Super Homeotropic ）の場合
について説明する。この液晶セルは高マルチプレックス
駆動による高情報量ディスプレイに最適である。In this embodiment, the case of CSH (Color Super Homeotropic) in which ECB type liquid crystal is optically compensated will be described. This liquid crystal cell is most suitable for high information content display by high multiplex drive.

【００２８】電圧の印加により入射光に対する液晶の複
屈折を誘起し、複屈折の波長分散の起こらない閾値付近
から第１ピークまでの急峻な電気光学特性を用いること
により高情報量カラーディスプレイを実現する。A high information color display is realized by inducing birefringence of liquid crystal to incident light by applying a voltage and using steep electro-optical characteristics from near the threshold value to the first peak where wavelength dispersion of birefringence does not occur. To do.

【００２９】図１に本発明の実施例によるカラー液晶表
示装置の基本断面構造を示す。本実施例においては図示
のように液晶セル内部にカラーフィルタを配置している
が、必ずしも内部でなく、外部に配置してもよい。ま
た、光学補償板は基板の外側に配置しているが、可能な
ら内側に配置してもよい。なお、図において図２、３と
同じ参照番号のものは基本的に同じ機能の部材を示す。FIG. 1 shows a basic sectional structure of a color liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the color filter is arranged inside the liquid crystal cell as shown in the figure, but it may be arranged outside, not necessarily inside. Further, although the optical compensating plate is arranged outside the substrate, it may be arranged inside if possible. In the drawings, the same reference numerals as those in FIGS. 2 and 3 basically indicate members having the same function.

【００３０】図１（Ａ）において、１ａ，１ｂは偏光板
で、それぞれ偏光子および検光子であり、各々の偏光軸
が互いに直交するように配置される。２ａ，２ｂは透明
なガラス基板であり、下側のガラス基板２ａの上にはＩ
ＴＯによる駆動電極３ａとブラックマスク７が形成され
る。In FIG. 1A, reference numerals 1a and 1b denote polarizing plates, which are a polarizer and an analyzer, respectively, and are arranged so that their polarization axes are orthogonal to each other. Reference numerals 2a and 2b are transparent glass substrates, and I is on the lower glass substrate 2a.
The drive electrode 3a and the black mask 7 made of TO are formed.

【００３１】さらに駆動電極３ａの上にＲ（赤），Ｇ
（緑），Ｂ（青）からなるカラーフィルタ６と同じくＩ
ＴＯによる駆動電極３ａ（信号電極）とが積層形成され
る。上側のガラス基板２ｂの内側表面上にはもう一方の
駆動電極３ｂ（共通電極）がＩＴＯにより形成されてい
る。さらに、ＩＴＯ駆動電極３ａ，３ｂの上にはポリイ
ミド等の配向膜４ａ、４ｂが形成される。５は液晶分子
である。８は蛍光灯のような白色光源である。Further, R (red) and G are provided on the drive electrode 3a.
I like the color filter 6 consisting of (green) and B (blue)
The drive electrode 3a (signal electrode) made of TO is laminated. The other drive electrode 3b (common electrode) is formed of ITO on the inner surface of the upper glass substrate 2b. Further, alignment films 4a and 4b made of polyimide or the like are formed on the ITO drive electrodes 3a and 3b. 5 is a liquid crystal molecule. Reference numeral 8 is a white light source such as a fluorescent lamp.

【００３２】電圧無印加時には液晶分子５は図１（Ａ）
のように分子長軸方向が基板２ａ、２ｂの表面と垂直と
なり、偏光子１ａを透過した直線偏光は大部分そのまま
検光子１ｂに達し、光遮断状態となる。また電圧の印加
時には液晶分子５は両偏光軸に対して４５度の方向に傾
く。When no voltage is applied, the liquid crystal molecules 5 are shown in FIG.
As described above, the major axis direction of the molecule is perpendicular to the surfaces of the substrates 2a and 2b, and most of the linearly polarized light that has passed through the polarizer 1a reaches the analyzer 1b as it is and is in a light blocking state. When a voltage is applied, the liquid crystal molecules 5 are tilted in the direction of 45 degrees with respect to both polarization axes.

【００３３】傾いた液晶分子によって入射光に対する複
屈折性が現れ、偏光解消が生じて検光子１ｂを通る光成
分が生じる。このため、光透過状態となり、カラーフィ
ルタ６を通った光が液晶セルを透過してカラーフィルタ
６の色を表示する。Birefringence with respect to incident light appears due to the tilted liquid crystal molecules, depolarization occurs, and a light component passing through the analyzer 1b is generated. Therefore, the light is transmitted, and the light passing through the color filter 6 is transmitted through the liquid crystal cell to display the color of the color filter 6.

【００３４】図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の液晶表示装置
の光学モデルを示す。直交偏光子１ａ、１ｂの間に正の
光学異方性を有する液晶層５と負の光学異方性を有する
光学補償板１２が配置されている。カラーフィルタは基
本的に偏光には影響を与えないので図示を省略してい
る。FIG. 1B shows an optical model of the liquid crystal display device of FIG. A liquid crystal layer 5 having a positive optical anisotropy and an optical compensating plate 12 having a negative optical anisotropy are arranged between the crossed polarizers 1a and 1b. The color filter basically does not affect the polarized light, so that the illustration is omitted.

【００３５】本発明者らは、以下に述べる研究、解析に
より、図１に示す配置をとった時に他の配置と比べ、コ
ントラストが高く、広い視認角が得られることを解明し
た。光散乱性のあるカラーフィルタ、ブラックマスク等
を用いた液晶表示装置においては、カラーフィルタ、ブ
ラックマスク等を配置する位置によってオフ時の光透過
率が異なることが判った。この現象を、図４を参照して
説明する。The inventors of the present invention have clarified through the following research and analysis that the arrangement shown in FIG. 1 has a higher contrast and a wider viewing angle than the other arrangements. It has been found that in a liquid crystal display device using a color filter having a light scattering property, a black mask, etc., the light transmittance at the time of OFF is different depending on the position where the color filter, the black mask, etc. are arranged. This phenomenon will be described with reference to FIG.

【００３６】図４においては、簡単化のため、光学補償
板は用いず、液晶セルにカラーフィルタとブラックマス
クを配置し、その位置によって生じるオフ時の光透過率
の差を調べた。In FIG. 4, for simplification, an optical compensator was not used, a color filter and a black mask were arranged in the liquid crystal cell, and the difference in the light transmittance at the time of OFF caused by the positions was examined.

【００３７】図４（Ａ）において、一対のガラス基板２
ａ、２ｂの間にホメオトロピック液晶層５が挟まれてい
る。ガラス基板２ａの内側表面上には、ＩＴＯ電極３ａ
を備えたカラーフィルタ６が配置されている。また、各
色のカラーフィルタの間には、ブラックマスク７が形成
されている。カラーフィルタ６およびブラックマスク７
の表面上は、配向膜４ａが覆っている。In FIG. 4A, a pair of glass substrates 2
The homeotropic liquid crystal layer 5 is sandwiched between a and 2b. The ITO electrode 3a is formed on the inner surface of the glass substrate 2a.
The color filter 6 including is arranged. A black mask 7 is formed between the color filters of the respective colors. Color filter 6 and black mask 7
The surface of the film is covered with the alignment film 4a.

【００３８】他方のガラス基板３ｂの内側表面上には、
ＩＴＯ電極３ｂとその上の配向膜４ｂが形成されてい
る。また、両ガラス基板２ａ、２ｂの外側表面上には、
一対の直交する偏光板１ａ、１ｂが配置されている。蛍
光灯等の光源８は、図中下側基板２ａの下に配置され、
観察者１１は液晶表示装置を上側から観察する。On the inner surface of the other glass substrate 3b,
The ITO electrode 3b and the alignment film 4b thereon are formed. Further, on the outer surfaces of both glass substrates 2a and 2b,
A pair of orthogonal polarizing plates 1a and 1b are arranged. A light source 8 such as a fluorescent lamp is arranged below the lower substrate 2a in the figure,
The observer 11 observes the liquid crystal display device from above.

【００３９】図４（Ｂ）の構成は、図４（Ａ）の構成に
おける光源８と観察者１１の位置を反転したものに相当
する。すなわち、図４（Ａ）のものではカラーフィルタ
６は光源８に近い側の基板に配置され、図４（Ｂ）では
カラーフィルタ６は観測者１１に近い側の基板に配置さ
れる。図４（Ｂ）の構造についてはその違い以外は基本
的に図４（Ａ）のものと同じであるので、その説明は省
略する。The structure of FIG. 4B corresponds to the structure of FIG. 4A in which the positions of the light source 8 and the observer 11 are reversed. That is, in FIG. 4A, the color filter 6 is arranged on the substrate near the light source 8, and in FIG. 4B, the color filter 6 is arranged on the substrate near the observer 11. The structure of FIG. 4 (B) is basically the same as that of FIG. 4 (A) except for the difference, and the description thereof will be omitted.

【００４０】図４（Ａ）の液晶セル（サンプルＰ）と図
４（Ｂ）の液晶セル（サンプルＱ）で下記の条件によっ
てコントラスト比と透過率とを測定実験した結果を表１
に示す。Table 1 shows the results of an experiment in which the contrast ratio and the transmittance were measured in the liquid crystal cell (sample P) of FIG. 4A and the liquid crystal cell (sample Q) of FIG. 4B under the following conditions.
Shown in.

【００４１】マルチプレックス駆動条件 デューティ比： １／２４０ ＤＵＴＹ バイアス比 ： １／１６．５ 駆動電圧 ： ３６ Ｖセル仕様 信号ライン数： ６４０×ＲＧＢ ＝ １９２０本 走査ライン数： ４８０本 セル厚 ： ６μｍ なお、表１のコントラスト比は以下の式で定義した。 Multiplex drive condition Duty ratio: 1/240 DUTY Bias ratio: 1 / 16.5 Drive voltage: 36 V Cell specification Number of signal lines: 640 × RGB = 1920 lines Scan line number: 480 Cell thickness: 6 μm The contrast ratio in Table 1 was defined by the following formula.

【００４２】コントラスト比＝ＯＮ電圧の時の輝度÷Ｏ
ＦＦ電圧の時の輝度（観察方向は表示面に対して法線方
向） また、透過率Ｔ0 は電圧無印加（オフ）状態の透過率で
ある（観察方向は表示面に対して法線方向）。Contrast ratio = luminance at ON voltage / O
Luminance at FF voltage (viewing direction is normal to display surface) Further, transmittance T0 is transmittance in the absence of applied voltage (off) (viewing direction is normal to display surface). .

【００４３】[0043]

【表１】 表１の結果から、カラーフィルタを光源側に配置した図
４（Ａ）の構造の方がカラーフィルタを観察者側に配置
した図４（Ｂ）の構造よりもコントラスト比が高いこと
が判る。その理由は、カラーフィルタおよびブラックマ
スクの散乱によって光透過率Ｔ０に違いが生じるためで
あると考えられる。[Table 1] From the results of Table 1, it can be seen that the structure of FIG. 4A in which the color filter is arranged on the light source side has a higher contrast ratio than the structure of FIG. 4B in which the color filter is arranged on the observer side. It is considered that the reason is that the light transmittance T0 varies due to the scattering of the color filter and the black mask.

【００４４】図４（Ａ）の構造においては、カラーフィ
ルタ６およびブラックマスク７で光散乱が生じる。散乱
した光は、液晶層５に入射し、楕円偏光となって上方の
偏光板１ｂに入射し、観察者１１側に出射する。しかし
ながら、観察者１１が基板２ｂの法線方向にいる場合、
散乱によって生じた斜め出射光は観察者１１に達せず、
観察されない。In the structure of FIG. 4A, light scattering occurs at the color filter 6 and the black mask 7. The scattered light enters the liquid crystal layer 5, becomes elliptically polarized light, enters the upper polarizing plate 1b, and exits to the observer 11 side. However, when the observer 11 is in the normal direction of the substrate 2b,
The obliquely emitted light generated by the scattering does not reach the observer 11,
Not observed.

【００４５】従って、観察者が基板法線方向から液晶表
示装置を観察する場合、図４（Ａ）の構成においては、
カラーフィルタ６、ブラックマスク７の与える光散乱の
影響が少ない。Therefore, when the observer observes the liquid crystal display device from the direction of the normal line to the substrate, in the configuration of FIG.
The influence of light scattering given by the color filter 6 and the black mask 7 is small.

【００４６】図４（Ｂ）の構成においては、偏光子とし
て機能する偏光板１ａを通って液晶層５に入射した光の
うち、斜め方向に入射する光は、液晶層５の複屈折性に
よって偏光解消を受ける。偏光解消によって楕円偏光等
となった光がカラーフィルタ６、ブラックマスク７に斜
めに入射し、光散乱を受けると、ガラス基板２ｂの法線
方向に進む光が生じる。In the structure of FIG. 4B, of the light that has entered the liquid crystal layer 5 through the polarizing plate 1a that functions as a polarizer, the light that enters in an oblique direction is due to the birefringence of the liquid crystal layer 5. Receives depolarization. When light that has become elliptically polarized light due to depolarization is obliquely incident on the color filter 6 and the black mask 7 and undergoes light scattering, light that proceeds in the direction normal to the glass substrate 2b is generated.

【００４７】この光は、偏光解消されているため、検光
子として機能する偏光板１ｂを透過し、観察者１１に到
達する。従って、図４（Ｂ）の構成においては、オフ時
に直交偏光板を透過して観察者に到達する光成分が増加
する。このため、透過率Ｔ0が増大し、コントラスト比
を悪化させるものと考えられる。Since this light is depolarized, it passes through the polarizing plate 1b functioning as an analyzer and reaches the observer 11. Therefore, in the configuration of FIG. 4B, the number of light components that pass through the orthogonal polarizing plate and reach the viewer when the light is off increases. Therefore, it is considered that the transmittance T0 increases and the contrast ratio deteriorates.

【００４８】以上の結果から、光散乱の原因となるカラ
ーフィルタおよびブラックマスクは、入射光が液晶層に
到達する前に配置することが好ましいと考えられる。な
お、電気的制御複屈折性を有するＣＳＨ−ＬＣＤにおい
ては、液晶層で生じる複屈折性を補償するために、光学
補償板を用いるのが通常である。光学補償板１２の使用
により、図１（Ｂ）に示すような光学モデルを形成し、
視認角の向上を図る。From the above results, it is considered preferable to arrange the color filter and the black mask, which cause light scattering, before the incident light reaches the liquid crystal layer. In the CSH-LCD having electrically controlled birefringence, it is usual to use an optical compensator in order to compensate the birefringence generated in the liquid crystal layer. By using the optical compensator 12, an optical model as shown in FIG.
To improve the viewing angle.

【００４９】カラーフィルタと光学補償板を用いる場
合、その配置は大きく分けて、両者とも観察者側に配置
する、両者とも光源側に配置する、カラーフィルタを光
源側に配置して光学補償板を観察者側に配置する、光学
補償板を光源側に配置してカラーフィルタを観察者側に
配置する、の４通りが考えられる。これら４つの配置
を、図５、図６のサンプルＡ〜Ｄに示す。When a color filter and an optical compensator are used, the arrangement is roughly divided into two: the observer side, both the light source side, the color filter the light source side, and the optical compensator. There are four possible ways: disposing on the observer side, disposing the optical compensation plate on the light source side and disposing the color filter on the observer side. These four arrangements are shown in Samples AD of FIGS.

【００５０】なお、この４つの配置を表２にまとめて示
す。Table 4 shows the four arrangements.

【００５１】[0051]

【表２】 まず、サンプルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおいて、法線方向から
観察した場合のコントラスト比とオフ時の透過率Ｔ0 を
測定した。その結果を、表３に示す。[Table 2] First, in Samples A, B, C, and D, the contrast ratio when observed from the normal direction and the transmittance T0 when off were measured. The results are shown in Table 3.

【００５２】[0052]

【表３】 カラーフィルタに加え、光学補償板を配置すると、コン
トラスト比および透過率Ｔ０に関しては、必ずしも図４
の結果と一致しないことが判る。しかしながら、最も良
い結果を与えたサンプルＣは、光源側にカラーフィルタ
を配置したものであり、図４の結果と共通性を有してい
る。[Table 3] When an optical compensator is arranged in addition to the color filter, the contrast ratio and the transmittance T0 are not necessarily shown in FIG.
It turns out that the results do not match. However, the sample C that gave the best result has the color filter arranged on the light source side, and has a commonality with the result of FIG.

【００５３】サンプルＢは、光源側にカラーフィルタを
配置しており、図４の結果からは良いコントラスト比お
よび透過率Ｔ０を与えても良いように思われる。しかし
ながら、この配置においては、偏光板１ａに続いて、光
学補償板１２が配置されており、光学補償板１２に斜め
入射する光は、ここで偏光解消を受けてしまう。この影
響が高いＴ０の値に現れているものと考えられる。Sample B has a color filter arranged on the light source side, and it seems from the results of FIG. 4 that a good contrast ratio and transmittance T0 may be given. However, in this arrangement, the optical compensating plate 12 is arranged following the polarizing plate 1a, and the light obliquely incident on the optical compensating plate 12 undergoes depolarization here. It is considered that this influence appears in the high value of T0.

【００５４】光学補償板１２が光源側にある点に関して
は、サンプルＤも同様であり、両者を比較するとサンプ
ルＤのほうが良い結果を与えている。サンプルＤにおい
ては、光学補償板１２が液晶層５に隣接しており、光学
補償板と液晶層の光学異方性が互いに補償するものと思
われる。従って、斜め入射光による悪影響が減少してい
るものと考えられる。この点から、光学補償板は光散乱
源を介在させず、液晶層に隣接させることが好ましいも
のと考えられる。Regarding the point that the optical compensating plate 12 is on the light source side, the sample D is also the same, and comparing the two, the sample D gives a better result. In sample D, the optical compensator 12 is adjacent to the liquid crystal layer 5, and it is considered that the optical anisotropy of the optical compensator and the optical anisotropy of the liquid crystal layer compensate each other. Therefore, it is considered that the adverse effect of the obliquely incident light is reduced. From this point, it is considered preferable that the optical compensator is adjacent to the liquid crystal layer without interposing a light scattering source.

【００５５】なお、光学補償板の使用はそもそも視認角
の向上を目的とするものであるので、次にコントラスト
の角度依存性を測定した。視認角の最も広い（コントラ
スト比の角度依存性が最も小さい）方向を角度０度と
し、０度、４５度、９０度の３つの方向におけるコント
ラスト比の角度依存性を図７〜９に示す。図中、横軸は
法線方向からの角度を示し、縦軸はコントラスト被を示
す。Since the use of the optical compensator is intended to improve the viewing angle in the first place, the angle dependence of the contrast was measured next. The angle dependence of the contrast ratio in three directions of 0 degree, 45 degrees, and 90 degrees is shown in FIGS. 7 to 9 with the angle having the widest viewing angle (the smallest angle dependence of the contrast ratio) being 0 degree. In the figure, the horizontal axis represents the angle from the normal direction, and the vertical axis represents the contrast coverage.

【００５６】各図において、角度０度の場合には、当然
ながら光学補償板を用いず、カラーフィルタを光源側に
配置したサンプルＰの特性ｐが最も良いコントラスト比
を示している。In each of the drawings, when the angle is 0 degree, the characteristic p of the sample P in which the optical compensator is not used and the color filter is arranged on the light source side naturally shows the best contrast ratio.

【００５７】しかしながら、コントラスト比ｐは角度の
増大と共に急激に低下し、代わってサンプルＣの特性ｃ
が最も良い結果を与えている。従って、ある程度以上の
視認角が必要な用途に対しては、以上説明した配置にお
いては、サンプルＣの配置が最もコントラスト比が高
く、視認角が広い良好な配置といえる。However, the contrast ratio p drops sharply as the angle increases, and instead the characteristic c of the sample C is replaced.
Gives the best results. Therefore, for applications that require a certain viewing angle, it can be said that in the above-described arrangement, the sample C has the highest contrast ratio and a wide viewing angle.

【００５８】この結果は、以下のように解釈することが
できる。光学補償板は液晶層になるべく近接して配置す
るのが好ましい。液晶層と光学補償板の間に光散乱源を
挟まないことにより、液晶層の光学補償性が効果的に光
学補償板によって補償されるものと考えられる。This result can be interpreted as follows. The optical compensator is preferably arranged as close to the liquid crystal layer as possible. It is considered that the optical compensatory property of the liquid crystal layer is effectively compensated by the optical compensator by not sandwiching the light scattering source between the liquid crystal layer and the optical compensator.

【００５９】また、カラーフィルタは観察者側に配置す
ると、本来観測されるべきでない光も観察者に向けて散
乱する可能性があるため、光源側に配置することが好ま
しい。このような両条件を備えた配置がサンプルＣの配
置であると考えられる。Further, when the color filter is arranged on the observer side, light which should not be originally observed may be scattered toward the observer. Therefore, it is preferable to arrange the color filter on the light source side. It is considered that the arrangement provided with both of these conditions is the arrangement of sample C.

【００６０】念の為、光学補償板を両基板外側に配置す
るサンプル構成も調べた。図１０にこれらのサンプルの
構成を示す。図１０（Ａ）においては、光源８側にカラ
ーフィルタ６、ブラックマスク７を配置し、両ガラス基
板２ａ、２ｂ外側に一対の光学補償板１２ａ、１２ｂを
配置した。As a precaution, a sample structure in which the optical compensator is arranged outside both substrates was also examined. FIG. 10 shows the configuration of these samples. In FIG. 10A, the color filter 6 and the black mask 7 are arranged on the light source 8 side, and the pair of optical compensation plates 12a and 12b are arranged outside both glass substrates 2a and 2b.

【００６１】図１０（Ｂ）においては、観察者側にカラ
ーフィルタ６、ブラックマスク７を配置し、両ガラス基
板２ａ、２ｂ外側に光学補償板１２ａ、１２ｂを配置し
た。これらのサンプルＥ、Ｆにおいて、コントラスト比
と透過率Ｔ０を法線方向で測定したところ、表４の結果
を得た。In FIG. 10B, the color filter 6 and the black mask 7 are arranged on the viewer side, and the optical compensating plates 12a and 12b are arranged outside the glass substrates 2a and 2b. When the contrast ratio and the transmittance T0 of these samples E and F were measured in the normal direction, the results shown in Table 4 were obtained.

【００６２】[0062]

【表４】 表３、４から明らかなように、サンプルＥ、Ｆで得られ
たコントラスト比は、サンプルＡ〜Ｄのいずれのサンプ
ルよりも悪いものであった。したがって、以上検討した
各配置に対しては、サンプルＣの配置が最良の配置であ
ることが判る。[Table 4] As is clear from Tables 3 and 4, the contrast ratios obtained in Samples E and F were worse than any of Samples A to D. Therefore, it is understood that the arrangement of the sample C is the best arrangement with respect to the arrangements examined above.

【００６３】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example,
It will be apparent to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations and the like can be made.

【００６４】[0064]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高いコントラスト比と広い視認角を有するカラー液晶表
示装置が特別の付加部品を必要とすることなく提供され
る。As described above, according to the present invention,
A color liquid crystal display device having a high contrast ratio and a wide viewing angle is provided without requiring special additional parts.

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

【図１】本発明の実施例によるカラー液晶表示装置を示
す。図１（Ａ）は構成を示す概略断面図、図１（Ｂ）は
光学モデルを示す線図である。FIG. 1 shows a color liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a schematic sectional view showing the configuration, and FIG. 1B is a diagram showing an optical model.

【図２】従来の技術によるカラー液晶表示装置を示す。
図２（Ａ）は構成を示す概略断面図、図２（Ｂ）は光学
モデルを示す線図である。FIG. 2 shows a conventional color liquid crystal display device.
2A is a schematic cross-sectional view showing the configuration, and FIG. 2B is a diagram showing an optical model.

【図３】カラースーパーホメオトロピック液晶表示装置
を説明するための図である。図３（Ａ）、（Ｂ）は、電
圧を印加しない時、電圧を印加した時の液晶表示装置の
機能を説明するための概念図、図３（Ｃ）は得られるリ
ターデーションと透過率の関係を示すグラフである。FIG. 3 is a diagram for explaining a color super homeotropic liquid crystal display device. 3A and 3B are conceptual diagrams for explaining the function of the liquid crystal display device when a voltage is not applied and when a voltage is applied, and FIG. 3C is the obtained retardation and transmittance. It is a graph which shows a relationship.

【図４】参考例の構成を示す概略断面図である。FIG. 4 is a schematic sectional view showing a configuration of a reference example.

【図５】サンプルの構成を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a sample.

【図６】サンプルの構成を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a sample.

【図７】サンプルから得られたコントラスト比の角度依
存性を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the angle dependence of the contrast ratio obtained from the sample.

【図８】サンプルから得られたコントラスト比の角度依
存性を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the angle dependence of the contrast ratio obtained from the sample.

【図９】サンプルから得られたコントラスト比の角度依
存性を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the angle dependence of the contrast ratio obtained from the sample.

【図１０】他のサンプルの構成を示す概略断面図であ
る。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the structure of another sample.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 偏光板 ２ ガラス基板 ３ ＩＴＯ電極 ４ 配向膜 ５ 液晶分子（液晶層） ６ カラーフィルタ ７ ブラックマスク ８ 光源 ９ 平滑層 １２ 光学補償板 1 Polarizing Plate 2 Glass Substrate 3 ITO Electrode 4 Alignment Film 5 Liquid Crystal Molecules (Liquid Crystal Layer) 6 Color Filter 7 Black Mask 8 Light Source 9 Smoothing Layer 12 Optical Compensation Plate

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 一対の基板とその間に挟持された液晶層
を有し、電圧を印加しない状態で液晶分子が基板の表面
に垂直に配向する液晶セルと、 液晶セルの外側に配置された一対の直交偏光子と、 液晶セルの一方の側で偏光子の外側に配置された光源
と、 液晶セルの光源側の基板上に配置されたマイクロカラー
フィルタと、 液晶セルの光源から離れた側の基板上に配置され、液晶
層の光学異方性を補償するため光学補償板とを有し、光
源から離れた側から視認するカラー液晶表示装置。1. A liquid crystal cell having a pair of substrates and a liquid crystal layer sandwiched between the substrates, in which liquid crystal molecules are aligned perpendicularly to the surface of the substrate in a state in which no voltage is applied, and a pair arranged outside the liquid crystal cell. Crossed polarizers, a light source placed on the outside of the polarizer on one side of the liquid crystal cell, a micro color filter placed on the substrate on the light source side of the liquid crystal cell, and a light source on the side of the liquid crystal cell away from the light source. A color liquid crystal display device arranged on a substrate, having an optical compensating plate for compensating for optical anisotropy of a liquid crystal layer, and being viewed from a side away from a light source. 【請求項２】 前記マイクロカラーフィルタが基板と液
晶層との間に配置されている請求項１記載のカラー液晶
表示装置。2. The color liquid crystal display device according to claim 1, wherein the micro color filter is disposed between the substrate and the liquid crystal layer. 【請求項３】 前記光学補償板が基板の外側表面上に配
置されている請求項１または２記載のカラー液晶表示装
置。3. The color liquid crystal display device according to claim 1, wherein the optical compensation plate is arranged on the outer surface of the substrate.