JPH08271900A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】２枚の電極付き基板１１、１２の一方にカラー
フィルターＲ、Ｇ、Ｂを有し、液晶層１８を配向膜を介
して挟持した液晶表示装置において、各色フィルター
Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する位置の配向膜領域１９Ｒ、１９
Ｇ、１９Ｂのプレチルト角α0 を各色のカラーフィルタ
ーごとに異ならしめる。 【効果】実用的に波長依存性のない電気光学特性が得ら
れ、良好なカラー表示を得ることが可能になる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラーディスプレー等に
用いるカラーフィルター付きの液晶表示装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置として広く実用化されてい
方式は、ＴＮ（ツイステッドネマティック）液晶配列、
およびＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）液
晶配列の電圧印加による実効的複屈折の変化を利用した
光透過率の制御方式である。ここで液晶配列の捩じれ角
は、通常ＴＮの場合１０°〜９０°、ＳＴＮの場合１８
０°〜２７０°であり、一般に捩じれ角を大きくとる
と、印加電圧に対する光透過率の変化率は大きくなる
が、応答速度およびコントラストは小さくなる傾向にあ
る。したがって、速い応答、高いコントラストが要求さ
れるアクティブマトリクス表示やスタティック駆動では
ＴＮ方式が用いられ、印加電圧に対する光透過率の変化
率が大きいことを要求される場合はＳＴＮ方式が用いら
れる。

【０００３】これら方式のいずれもパネル構成が直線偏
光の入射光を得る偏光板、入射した直線偏光面を液晶の
捩じれ角だけ回転させる（回転軸は光の進行方向）ため
のツイステッドネマティック液晶層、液晶層から出射し
た直線偏光を完全に遮断する（出射光の偏光面と出射側
偏光板の偏光方向とを垂直に配置した場合）、あるいは
完全に透過させる（出射光の偏光面と出射側偏光板の偏
光方向とを平行に配置した場合）ための偏光板の３者か
らなる。

【０００４】ＴＮおよびＳＴＮ素子の印加電圧に対する
透過率の関係すなわち電気光学特性には波長依存性があ
る。それぞれの測定結果の概略を図３、図４に示す。こ
れは液晶の旋光性に波長依存性があるためで、グッチ・
タリー（J. Phys. D.Appl. Phys., Vol. 8, 1975. pp15
75 - 1584 ）によれば、◎ Ｔ〜ｓｉｎ² （πΔｎ・ｄ／λ）……（１） で表される。

【０００５】ここでΔｎは液晶の複屈折率異方性、ｄは
液晶層の厚み、λは光の波長である。

【０００６】（１）式から透過率Ｔは光の波長λが異な
ると変わることがわかる。このように電気光学特性に波
長依存性があるとカラーフィルター等を用いてカラー表
示、とくに階調表示を行った場合にその表示色が所定の
色と異なることになり問題となる。

【０００７】このような問題を解決する一手段としてカ
ラーフィルターを用いて各画素の入射光の波長を限定し
た液晶表示素子の各画素ごとの液晶層厚みｄを、画素の
入射光の波長に応じてｄ／λを一定、かつ前記（１）式
の条件を満足するように設定することが提案されてい
る。（特開昭６２−３６５０６号公報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにカラーフ
ィルターを用いた液晶表示装置はとくに階調表示を行う
場合に表示色が所望の色と異なるという問題がある。こ
の解決の一手段として画素ごとに液晶層の厚みｄを変化
させ、光の波長に応じて前記（１）式を満たす方法が提
案されているが、各画素ごとに精密に液晶層厚みを変え
ることは精細なパターンにおいて製造上かなりの困難が
伴う。

【０００９】本発明はこのような課題を解決し、カラー
表示において表示色が所望の色で表示できる液晶表示装
置を得るものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、２枚の基板
と、これら基板の一方の面に形成された電極と、これら
電極上に形成された配向膜と、前記基板間に挟持された
液晶層と、前記基板に設けられた２色以上で構成したカ
ラーフィルター層とを具備してなる液晶表示装置におい
て、前記カラーフィルターの各色に対応して少なくとも
一方の前記基板の前記配向膜における前記液晶層のプレ
チルト角が少なくとも２色のカラーフィルターの色間で
異なっていることを特徴とする液晶表示装置を得るもの
である。

【００１１】また、各色のカラーフィルターに対応して
配向膜の種類を異ならせた液晶表示装置を得るものであ
る。

【００１２】

【作用】正の誘電異方性を示す液晶組成物の配向を基板
に対して水平配向とした場合（電圧無印加時）、液晶分
子は電圧印加によって基板に対して垂直方向に配向す
る。印加電圧に対する液晶分子の傾き方は電圧無印加時
の液晶分子の傾き方によって異なってくる。したがっ
て、基板に対するプレチルト角の選択によって電気光学
特性をある程度制御することが可能である。ここでプレ
チルト角とは基板（配向膜）に接する液晶分子が基板面
に対して傾いて配列する角度である。

【００１３】赤、緑、青色からなるカラーフィルターを
もつ液晶表示装置では、緑色フィルターに対応する位置
のプレチルト角を基準にして、赤色フィルターに対応す
る位置のプレチルト角と青色フィルターに対応する位置
のプレチルト角を緑色フィルターにおけるプレチルト角
に対して異なるように設定して、各波長光に対する電気
光学特性を等しくなるようにすることができる。

【００１４】図３、図４に示すように、プレチルト角が
等しい場合には、緑色光λG （５５０nm）を基準にΔｎ
・ｄを定めると、青色光λB （４４０nm）ではより低い
印加電圧で透過率Ｔが変化し、赤色光λR （６２０nm）
ではより高い印加電圧で透過率が変化する。

【００１５】そこで、緑色光のプレチルト角に対して、
応答性が低くなる低プレチルト角を青色光のプレチルト
角として選び、応答性が高くなる高プレチルト角を赤色
光のプレチルト角として選び、例えば図１ａのように、
一画素を構成する電極１４の領域に赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂ３
色のカラーフィルターを形成した構成において、Δｎ・
ｄを緑色光を中心に４８０ｎｍに選び、電極１４上の配
向膜１７および対向電極１３上の配向膜１６を赤色フィ
ルターＲに対応する領域のプレチルト角α0 を８°、緑
色フィルターＧに対応する領域のプレチルト角α0 を５
°、青色フィルターＢに対応する領域のプレチルト角α
0 を４°とすると、各色光の電気光学特性を、図２に示
すようにほぼ一致させることができる。

【００１６】図１ｂの構成は、カラーフィルターＲ、
Ｇ、Ｂを形成した下基板１２側のみに配向膜のプレチル
ト角を異ならしめたものである。この構成は図１ａに比
べて、製造が簡単になる。

【００１７】図１ｃの構成は、カラーフィルターを形成
した下基板１２側の配向膜１７に３種類の異なる配向特
性をもつ材料１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂを用いて、各色フ
ィルターＲ、Ｇ、Ｂに応じて各材料の面が露出するよう
に積層した構造である。

【００１８】図１ｄの構成は、図１ｃの構成に対して、
グッチ・タリーの（１）式を考慮した構造であり、赤色
フィルターＲ対応の配向膜が３層、緑色フィルター対応
の配向膜が２層、青色フィルターＢ対応の配向膜が１層
となるように、積層しそれぞれの領域におけるプレチル
ト角α0 を異ならしめたものである。ポリイミド配向膜
の膜厚を８００オングストロームとすると、液晶層厚は
緑色フィルター領域は８００オングストローム、赤色フ
ィルター領域は１６００オングストローム分、青色フィ
ルター領域よりも層厚が大きく、各色光におけるΔｎ・
ｄ／λを接近させて補正することができる。

【００１９】図１ｅの構成は下基板１２の配向膜１７の
積層に対応して、上基板１１の配向膜１６を積層したも
ので、全色フィルターにわたって液晶層の層厚ｄが一定
になるように構成している。

【００２０】配向膜のプレチルト角値の設定は配向膜材
料によるものの他、ラビング処理の強さを変えることで
ある程度任意のものを得ることができる。したがって、
異なる色フィルター対応領域の同一面上の配向膜のプレ
チルト角の選択的な付与は、レジストを用いたマスクラ
ビングらよって得ることができる。

【００２１】３色カラーフィルターの場合、前述のよう
に全ての色ごとにプレチルト角を変えることが望ましい
が、製造上の観点から２色例えば赤、緑について同一プ
レチルト角とし、１色例えは青のみのプレチルト角を異
ならせても効果を得ることができる。

【００２２】

【実施例】以下図面により本発明の実施例について説明
する。

【００２３】（実施例１）図１ｅにおいて、上基板１１
の一面にＩＴＯの対向電極１３が被着され、電極一面に
まず赤色光対応配向膜１６Ｒが形成される。つぎに、赤
色フィルターＲに対応する部分を除いて、緑色光対応配
向膜１６Ｇが積層される。さらに、赤色フィルターＲお
よび緑色フィルター８Ｇに対応する部分を除いた青色フ
ィルターＢ対応領域で、緑色光対応配向膜１６Ｇ上に青
色光対応配向膜１６Ｂが積層される。

【００２４】一方、下基板１２の一面にその各一画素ご
とに赤色フィルターＲ、緑色フィルターＧ、青色フィル
ターＢが形成され、その上にＩＴＯの透明な画素電極１
４が各画素領域ごとに設けられる。

【００２５】まず画素電極１４上に、青色光対応配向膜
１７Ｂが形成される。つぎに、青色フィルターＢに対応
する部分を除いて、緑色光対応配向膜１７Ｇが積層され
る。さらに、青色フィルターＢおよび緑色フィルターＧ
に対応する部分を除いた赤色フィルターＲ対応領域で、
緑色光対応配向膜１７Ｇ上に赤色光対応配向膜１６Ｒが
積層される。得られる膜面を所定の方向にラビング処理
を施すと、液晶配向方向がきまり、各配向膜ごとに異な
るプレチルト角が得られる。

【００２６】本実施例において、赤色光対応配向膜１６
Ｒ、１７Ｒをプレチルト角８°のポリイミド（商品名サ
ンエバー６１０、日産化学社製）で、緑色光対応配向膜
１６Ｇ、１７Ｇをプレチルト角５°のポリイミド（商品
名サンエバー４１１０、日産化学社製）で、青色光対応
配向膜１６Ｂ、１７Ｂをプレチルト角４°のポリイミド
（商品名サンエバー１５０、日産化学社製）で形成し
た。

【００２７】次に、上下基板１１、１２を対向させて各
配向膜のパターンを合わせ、９０°ツイストのＴＮ型と
し、所定の間隙を保つためにスペーサを介在して基板を
封着する。この間隙に液晶を充填すると、間隙が液晶層
１８の層厚ｄとなるが、本実施例では、各色フィルター
ともに介在する配向膜の積層数は同一であるので、液晶
層厚は一定である。

【００２８】本実施例の液晶表示装置の電気光学特性を
各フィルターごとに測定したところ、図２に示すような
実用的に波長依存性のない特性が得られた。しかも応答
特性、高コントラストの表示が得られた。

【００２９】（実施例２）図１ａに示すように、上基板
１１に対向電極１３を形成し、下基板１２にカラーフィ
ルターＲ、Ｇ、Ｂと画素電極１４を形成し、各電極面に
ポリイミドの配向膜１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂ（商品名サ
ンエバー３１４０、日産化学社製）を形成する。

【００３０】両基板において、各色フィルターごとにレ
ジストを用いて、一色のカラーフィルター上の配向膜領
域のみが露出するようにしてラビング処理を行い、かつ
各色フィルターごとにラビング処理の擦る強度を変えて
各色光ごとにプレチルト角が異なるように配向処理を施
した。このようにして赤色フィルター対応領域１９Ｒの
プレチルト角は８°、緑色フィルター対応領域の配向膜
１９Ｇのプレチルト角は５°、青色フィルター対応領域
配向膜１９Ｂのプレチルト角は４°となる配向処理膜を
形成した後、実施例１と同様に装置を完成し、各色フィ
ルターごとに電気光学特性を測定したところ、実用的に
波長依存性の少ない良好な特性が得られた。

【００３１】（実施例３）図１ｄに示すように、対向電
極１３を形成した上基板１１の電極面にプレチルト角８
°のポリイミド配向膜（商品名サンエバー６１０、日産
化学社製）２０を被着する。一方、カラーフィルター
Ｒ、Ｇ、Ｂを有する上基板１２のフィルター側にアクテ
ィブマトリクスの画素電極１４を形成し、その上に、積
層配向膜を形成する。

【００３２】まず、プレチルト角８°の赤色光用配向膜
１７Ｒ、つぎに赤色フィルター領域を除いてプレチルト
角５°の緑光用配向膜１７Ｇ、最後に赤色フィルター領
域および緑色フィルター領域を除いて、プレチルト角４
°の青色光用配向膜１７Ｂを積層する。配向膜材料はそ
れぞれ実施例１と同じ材料を用いた。

【００３３】この構成では、上基板１１のプレチルト角
は８°で全色フィルター共通であるが、下基板１２側
は、赤色フィルターＲ上の配向膜のプレチルト角が８
°、緑色フィルターＧ上の配向膜のプレチルト角が５
°、青色フィルターＢ上の配向膜のプレチルト角が４°
となる。

【００３４】さらに、下基板１２の赤色光対応配向膜の
積層数が３層、緑色光対応配向膜の積層数が２層、青色
光対応配向膜の積層数が１層であるから、上下基板間に
挟持される液晶層１８のの層厚ｄは、赤色光に、青色光
に小となる。このため、 Ｔ〜ｓｉｎ² （πΔｎ・ｄ／λ）……（１） の透過率Ｔを各色ごとに近似させて各色ごとの特性のば
らつきを少なくすることができる。

【００３５】例えば配向膜厚を１０００オングストロー
ム、緑色配向膜領域の液晶層厚を６．６μｍ、このとき
のΔｎ・ｄを０．４７０ｎｍとすると、赤色配向膜領域
のΔｎ・ｄｍも０．４７０ｎｍ、青色配向膜領域のΔｎ
・ｄも０．４７０ｎｍとなり、プレチルト角を異ならせ
ることと共にそれぞれの光に対する透過または遮断特性
を補正することができる。

【００３６】以上、本発明を９０°ツイストのＴＮ型表
示装置の実施例について説明したが、ツイスト角が９０
°以下の装置やツイスト角が１８０°以上のＳＴＮ型表
示装置などに同様に適用して効果を発揮するものである
ことはいうまでもない。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば実用的に波長依存性のな
い電気光学特性が得られ、良好なカラー表示を得ること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はそ
れぞれ本発明の作用および実施例を説明する略図。

【図２】本発明の作用を説明する印加電圧−透過率特性
曲線図。

【図３】ＴＮ型の従来装置の作用を説明する印加電圧−
透過率特性曲線図。

【図４】ＳＴＮ型の従来装置の作用を説明する印加電圧
−透過率特性曲線図。

【符号の説明】

１１、１２…基板 １３、１４…電極 １６、１７、１９…配向膜 １８…液晶層 Ｒ、Ｇ、Ｂ…カラーフィルター α0 …プレチルト角 ｄ…液晶層厚

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の基板と、これら基板の一方の面に
   形成された電極と、これら電極上に形成された配向膜
   と、前記基板間に挟持された液晶層と、前記基板に設け
   られた２色以上で構成したカラーフィルター層とを具備
   してなる液晶表示装置において、前記カラーフィルター
   の各色に対応して少なくとも一方の前記基板の前記配向
   膜における前記液晶層のプレチルト角が少なくとも２色
   のカラーフィルターの色間で異なっていることを特徴と
   する液晶表示装置
2. 【請求項２】 各色のカラーフィルターに対応して配向
   膜の種類を異ならせてなる請求項１記載の液晶表示装置