JP2008009126A - Liquid crystal display element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示素子に関し、特に、STN(Super Twisted Nematic )型の液晶セルを有する液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display element, and more particularly to a liquid crystal display element having an STN (Super Twisted Nematic) type liquid crystal cell.
STN型の液晶セルでは、白色および黒色の2色で画像を表示しようとする場合であっても、白色および黒色以外の色が現れてしまう。このような着色を解消するために、STN型の液晶セルと補償層とを組み合わせた液晶表示素子(例えば、FSTNやDSTN)が知られている。 In an STN type liquid crystal cell, colors other than white and black appear even when an image is displayed in two colors of white and black. In order to eliminate such coloring, a liquid crystal display element (for example, FSTN or DSTN) in which an STN liquid crystal cell and a compensation layer are combined is known.
また、特許文献1には、視認側から、第1偏光板、ねじれ光学補償層、液晶表示パネル、第2偏光板、およびバックライトを順に配置した液晶表示素子が記載されている。特許文献1に記載された液晶表示素子では、ねじれ光学補償層のツイスト角は170〜190°であり、ねじれ光学補償層の位相差値は690〜780nmである。また、特許文献1に記載された液晶表示素子では、液晶表示パネルのツイスト角は230〜250°であり、液晶表示パネルの位相差値は780〜920nmである。
また、表示品位を向上させるために、液晶セルにブラックマトリクス(以下、BMと記す。)が設けられる。BMには、金属を使用したBM(以下、メタルBMと記す。)や、樹脂にカーボン等を混入させたBM(以下、樹脂BMと記す。)が多用されている。メタルBMの例として、低反射の金属クロムおよび酸化クロムの複合膜や、その他の金属薄膜および酸化金属薄膜等を使用したメタルBMが挙げられる。また、特許文献2には、BMの材質として金属を選択する例が記載されている。
In order to improve display quality, a black matrix (hereinafter referred to as BM) is provided in the liquid crystal cell. As the BM, a BM using a metal (hereinafter referred to as a metal BM) and a BM in which carbon or the like is mixed into a resin (hereinafter referred to as a resin BM) are frequently used. Examples of the metal BM include a metal BM using a low reflection metal chromium and chromium oxide composite film, other metal thin films, metal oxide thin films, and the like.
メタルBMと樹脂BMとを比較する。反射率が低いという点では樹脂BMが優れている。また、膜厚に対する光学濃度(遮光度)の点ではメタルBMが優れている。すなわち、膜厚を薄くしても高い光学濃度が得られるという点ではメタルBMが優れている。従って、BMの材質として金属を選択することによって、膜厚が薄くて高遮光度のBMを実現することができる。また、BMの膜厚が薄いと、液晶セルの液晶層のセルギャップを制御しやすい。従って、セルギャップを制御しやすくするという点でも、メタルBMが優れている。 The metal BM and the resin BM are compared. Resin BM is excellent in that the reflectance is low. In addition, metal BM is superior in terms of optical density (light shielding degree) with respect to film thickness. That is, the metal BM is excellent in that a high optical density can be obtained even if the film thickness is reduced. Therefore, by selecting a metal as the material of the BM, a BM having a thin film thickness and a high light shielding degree can be realized. Moreover, when the film thickness of BM is thin, it is easy to control the cell gap of the liquid crystal layer of the liquid crystal cell. Therefore, the metal BM is excellent in that the cell gap is easily controlled.
また、各画素が配置され画像を表示する表示領域の外周には、透明電極から引き廻される個々の配線が配置される。配線が配置される領域(表示領域の外周領域)を狭くすると、各配線の配線抵抗にばらつきが生じる。また、表示領域の外周領域において各配線がどのように引き廻されるかによって、各配線の抵抗は異なる。外周領域を狭くすることによる配線抵抗のばらつきや、各配線の引き廻し抵抗の差を小さくするために、配線として金属の配線(以下、メタル配線と記す。)が用いられる。また、同様に、補助配線にも金属が用いられる。 Further, individual wirings routed from the transparent electrode are arranged on the outer periphery of the display area in which each pixel is arranged and displays an image. When the area where the wiring is arranged (the outer peripheral area of the display area) is narrowed, the wiring resistance of each wiring varies. The resistance of each wiring varies depending on how each wiring is routed in the outer peripheral area of the display area. Metal wiring (hereinafter referred to as metal wiring) is used as wiring in order to reduce variations in wiring resistance due to narrowing of the outer peripheral region and differences in routing resistance between the wirings. Similarly, metal is used for the auxiliary wiring.
また、特許文献3には、液晶パネルが第1偏光板と第2偏光板の間に配置され、液晶パネルと第1偏光板の間に(2n−1)/4波長板が設けられ、液晶パネルと第2偏光板の間に(2m−1)/4波長板が設けられた液晶表示装置が記載されている。しかし、液晶パネルはTFTであり、各軸角に関する記載はない。
Further, in
従来のSTN型の液晶セルと補償層とを組み合わせた液晶表示素子では、BMとしてメタルBMを設けたり、配線(補助配線も含む。)としてメタル配線を設けたりすると、外光入射時に金属表面で外光が反射してしまい、その結果、良好な表示品位が得られないという課題が生じていた。特に、液晶表示素子の画素を光透過状態にしたときに良好な表示品位が得られなかった。 In a conventional liquid crystal display element in which a STN type liquid crystal cell and a compensation layer are combined, if a metal BM is provided as a BM or a metal wiring is provided as a wiring (including auxiliary wiring), the surface of the metal is exposed when external light is incident. External light is reflected, and as a result, there is a problem that good display quality cannot be obtained. In particular, good display quality could not be obtained when the pixels of the liquid crystal display element were in a light transmission state.
すなわち、メタルBMやメタル配線は金属なので反射率が高く、視認側(画像の観察者側)から外光が入射すると、その光はメタルBMやメタル配線の表面で反射する。この反射光が観察者に観察され、良好な表示品位が得られなくなってしまう。 That is, since the metal BM and the metal wiring are metal, the reflectance is high, and when external light enters from the viewing side (image observer side), the light is reflected on the surface of the metal BM or metal wiring. This reflected light is observed by an observer, and good display quality cannot be obtained.
そこで本発明は、金属部分での反射が観察されにくく、良好な表示品位を実現でき、また、良好に白色および黒色の2色表示を行うことができる液晶表示素子を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display element that is less likely to observe reflection at a metal part, can realize good display quality, and can perform two-color display of white and black. .
本発明の態様1は、視認側に配置される第1偏光板と反視認側に配置される第2偏光板との間に、配向膜が設けられた透明基板間に液晶層を有するSTN型の液晶セルを備える液晶表示素子であって、第1偏光板とSTN型の液晶セルとの間に、位相差値が420〜480nmである第1位相差板を備え、第2偏光板とSTN型の液晶セルとの間に、位相差値が415〜480nmである第2位相差板を備え、STN型の液晶セルは、金属を使用したブラックマトリクスを有し、STN型の液晶セルのツイスト角は、230〜250°であり、STN型の液晶セルが有する液晶層の位相差値は、780〜920nmであり、第1偏光板の吸収軸と第1位相差板の延伸軸とがなす角度のうち小さい方の角度をθ0とした場合、θ0は40〜50°であり、STN型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第1偏光板の吸収軸までの反時計回りの角度をθ1とした場合、θ1は50〜85°であり、STN型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第1位相差板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ2とした場合、θ2は100〜125°であり、STN型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第2位相差板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ3とした場合、θ3は55〜85°であり、STN型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第2偏光板の吸収軸までの反時計回りの角度をθ4とした場合、θ4は10〜40°であることを特徴とする液晶表示素子を提供する。
本発明の態様2は、態様1において、第2位相差板の延伸軸と第2偏光板の吸収軸とがなす角度のうち小さい方の角度をθ5とした場合、θ5は35〜55°である液晶表示素子を提供する。
本発明の態様3は、視認側に配置される第1偏光板と反視認側に配置される第2偏光板との間に、配向膜が設けられた透明基板間に液晶層を有するSTN型の液晶セルを備える液晶表示素子であって、第1偏光板とSTN型の液晶セルとの間に、位相差値が420〜480nmである第1位相差板を備え、第2偏光板とSTN型の液晶セルとの間に、位相差値が415〜480nmである第2位相差板を備え、STN型の液晶セルは、金属を使用したブラックマトリクスを有し、STN型の液晶セルのツイスト角は、230〜250°であり、STN型の液晶セルが有する液晶層の位相差値は、780〜920nmであり、第1偏光板の偏光軸と第1位相差板の延伸軸とがなす角度のうち小さい方の角度をθ0とした場合、θ0は40〜50°であり、STN型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第1偏光板の偏光軸までの反時計回りの角度をθ1とした場合、θ1は50〜85°であり、STN型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第1位相差板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ2とした場合、θ2は100〜125°であり、STN型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第2位相差板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ3とした場合、θ3は55〜85°であり、STN型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第2偏光板の偏光軸までの反時計回りの角度をθ4とした場合、θ4は10〜40°であることを特徴とする液晶表示素子を提供する。
本発明の態様4は、態様3において、第2位相差板の延伸軸と第2偏光板の偏光軸とがなす角度のうち小さい方の角度をθ5とした場合、θ5は35〜55°である液晶表示素子を提供する。
According to
本発明によれば、STN型の液晶セルの金属部分で外光が反射したとしても、その光を観察者に観察されにくくすることができる。液晶表示素子の画素を光透過状態にしたときであっても、STN型の液晶セルの金属部分で反射した光を観察者に観察されにくくすることができる。また、良好な白色および黒色の2色表示を実現することができる。従って、良好な視認性(表示品位)を実現することができる。 According to the present invention, even if external light is reflected by the metal portion of the STN type liquid crystal cell, the light can be hardly observed by an observer. Even when the pixel of the liquid crystal display element is in a light-transmitting state, light reflected by the metal portion of the STN liquid crystal cell can be made difficult to be observed by an observer. In addition, good white and black two-color display can be realized. Therefore, good visibility (display quality) can be realized.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、視認側とは、液晶表示素子の画像の観察者側を意味する。また、反視認側とは、液晶表示素子の背面側を意味する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The viewing side means the viewer side of the image of the liquid crystal display element. The counter-viewing side means the back side of the liquid crystal display element.
図1は、本発明の液晶表示素子を示す模式的断面図である。本発明の液晶表示素子は、図1に示すように、第1偏光板1と、第1位相差板2と、液晶セル3と、第2位相差板5と、第2偏光板6と、バックライト7とを備える。液晶表示素子の反視認側(背面側)から、バックライト7、第2偏光板6、第2位相差板5、液晶セル3、第1位相差板2、第1偏光板1の順に積層される。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a liquid crystal display element of the present invention. As shown in FIG. 1, the liquid crystal display element of the present invention includes a first polarizing
第1偏光板1は、視認側(画像の観察者側)に配置される偏光板であり、第2偏光板6は、液晶表示素子の反視認側に配置される偏光板である。
The 1st polarizing
第1位相差板2の位相差値は、第1位相差板2の屈折率異方性ΔnF1と第1位相差板2の厚さdF1との積である。そして、第1位相差板2の位相差値(ΔnF1・dF1)は、420〜480nmであり、特に430〜470nmであることが好ましい。位相差板の位相差値が420〜480nmであるということは、その位相差板が3/4波長板であることを意味する。従って、第1位相差板2は、3/4波長板である。第1位相差板2は、第1偏光板1と液晶セル3との間に配置される。
The retardation value of the
液晶セル3は、STN型の液晶セルであり、透明電極(図示せず。)が設けられた第1透明基板31と第2透明基板32との間に液晶層36を有する。第1透明基板31は、視認側に配置される透明基板であり、第1位相差板2に隣接する。第2透明基板32は、反視認側に配置される透明基板であり、第2位相差板5に隣接する。
The
液晶セル3はSTN型であり、液晶セル3のツイスト角は230〜250°である。すなわち、視認側における液晶分子の配向方向と、反視認側における液晶分子の配向方向とのねじれの角度は230〜250°である。
The
液晶セル3が有する液晶層36の位相差値は、液晶層36の屈折率異方性ΔnLCとセルギャップ(第1透明基板上の透明電極と第2透明基板上の透明電極との間に挟持される液晶層の厚さ)dLCとの積である。そして、液晶セル3が有する液晶層36の位相差値(ΔnLC・dLC)は、780〜920nmに設定される。液晶セル3が有する液晶層36の位相差値(ΔnLC・dLC)は、特に800〜900nmに設定されることが好ましい。
The retardation value of the
液晶セル3には、メタルBM(金属を用いたBM)33が配置されていてもよい。図1に示す例では、メタルBM33が液晶セルの内面(具体的には第1透明基板31の液晶側の面)に設けられた場合を例示している。例えば、メタルBM33は、マトリクス状に形成される画素間に設けられる。その場合、メタルBM33は、視認側から見た場合に格子状になる。また、例えば、メタルBM33は、画素が形成され画像を表示する表示領域の外周領域に設けられてもよい。なお、例えば、一方の透明基板に設けられる透明電極である列電極(図示せず。)と、もう一方の透明基板に設けられる透明電極である行電極(図示せず。)との交差部分が画素となる。
In the
また、個々の透明電極から透明基板の端部(例えば、いずれか一方の透明基板の端部)まで、メタル配線が引き廻される。メタル配線は、表示領域の外周領域に設けられる。 Also, metal wiring is routed from each transparent electrode to the end of the transparent substrate (for example, the end of one of the transparent substrates). The metal wiring is provided in the outer peripheral area of the display area.
第1透明基板31の液晶側の面には透明電極(図示せず。)が設けられ、さらにその透明電極を覆う配向膜(図示せず。)が設けられる。同様に、第2透明基板32の液晶側の面にも透明電極(図示せず。)が設けられ、さらにその透明電極を覆う配向膜(図示せず。)が設けられる。配向膜によって、液晶層36の液晶分子が230〜250°ねじった状態に配向される。
A transparent electrode (not shown) is provided on the surface of the first
液晶層36は、旋光性物質を含有したネマチック液晶である。液晶層36の液晶分子の配向状態は、電界に応答して変化する。従って、透明電極(図示せず。)によって各透明基板31,32間の液晶に対して駆動電圧を印加するか否かによって各画素を遮光状態または光透過状態に変化させることができる。このように画素を遮光状態または光透過状態に変化させることで、黒色表示や白色表示を行う。液晶セル3における着色は、第2位相差板5および第1位相差板2によって解消され、良好な黒色および白色の2色表示を実現することができる。
The
第2位相差板5の位相差値は、第2位相差板5の屈折率異方性ΔnF2と第1位相差板2の厚さdF2との積である。そして、第2位相差板5の位相差値(ΔnF2・dF2)は、415〜480nmであり、特に420〜470nmであることが好ましい。なお、第2位相差板5は、位相差値が415〜480nmである位相差板であればよいので、必ずしも3/4波長板である必要はない。第2位相差板5は、液晶セル3と第2偏光板6との間に配置される。また、液晶層36の位相差値と第2位相差板5の位相差値との関係は比例関係にある。すなわち、液晶層36の位相差値が大きくなれば、第2位相差板5の位相差値も大きくしたほうがよい。
The retardation value of the
第2位相差板5は、例えば1軸延伸によって作成された位相差板である。ただし、第2位相差板5は、1軸延伸によって作成された位相差板に限定されず、2軸延伸によって作成された位相差板であってもよい。なお、位相差板の延伸軸は、位相差板材料を延伸した方向に生じる。ただし、2軸延伸によって作成された位相差板の場合、向きが異なる2つの延伸軸が生じるわけではなく、生じる延伸軸は一方向の延伸軸のみである。すなわち、1軸延伸と2軸延伸のどちらで位相差板を作成する場合であっても、生じる延伸軸は一方向の延伸軸のみである。2軸延伸の場合、2種類の延伸方向のうち屈折率が大きい方向の軸が延伸軸となる。すなわち、位相差板材料をx方向およびy方向それぞれに延伸して作成した位相差板では、x方向およびy方向のうち屈折率が大きな方の方向に延伸軸が生じている。例えば、延伸したx方向とy方向のそれぞれの屈折率をnx,nyとする。また、位相差板の厚さ方向の屈折率をnzとする。このとき、例えばnx>nz>nyであれば、x方向が延伸軸の方向となる。
The
バックライト7は、液晶セル3の各画素を包含する領域に向けて光を照射する。
The backlight 7 irradiates light toward a region including each pixel of the
以下、図2から図4を参照して、第1偏光板1、第1位相差板2、液晶セル3、第2位相差板5、および第2偏光板6の軸角の関係について説明する。以下に示す図2以降の各図では、いずれも視認側から見たときの各軸の関係を示している。
Hereinafter, with reference to FIG. 2 to FIG. 4, the relationship between the axial angles of the first
図2は、第1偏光板1の吸収軸と第1位相差板2の延伸軸との関係を示す説明図である。第1偏光板1の吸収軸11(図2(a)参照。)と、第1位相差板2の延伸軸21(図2(b)参照。)とがなす角度のうち小さい方の角度をθ0とした場合(図2(c)参照。)、θ0は40〜50°である。θ0は45°であることが好ましい。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the absorption axis of the first
図3は、液晶セル3のツイスト角、および液晶セル3の配向軸と第1偏光板1の吸収軸、第1位相差板2の延伸軸との軸角を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the twist angle of the
図3(a)は、液晶セル3のツイスト角を示している。液晶セル3の視認側の配向膜の配向軸131と、液晶セル3の反視認側の配向膜の配向軸132とのねじれの角度(ツイスト角)は、230〜250°である。
FIG. 3A shows the twist angle of the
図3(b)は、液晶セル3の視認側の配向膜の配向軸131を基準軸とした場合における基準軸と、第1偏光板1の吸収軸、第1位相差板2の延伸軸との軸角を示す。既に述べたように、図3では、視認側から見たときの軸角の関係を示している。
FIG. 3B shows the reference axis when the
液晶セル3の視認側の配向膜の配向軸131を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第1偏光板1の吸収軸11までの反時計回りの角度をθ1とした場合、θ1は50〜85°であり、特に55〜80°であることが好ましい。
When the
また、液晶セル3の視認側の配向膜の配向軸131を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第1位相差板2の延伸軸21までの反時計回りの角度をθ2とした場合、θ2は100〜125°である。
Further, with the
図4は、液晶セル3の配向軸と第2位相差板5の延伸軸、第2偏光板6の吸収軸との軸角を示す説明図である。図4(a)は、第2位相差板5の延伸軸51を図示し、図4(b)は、第2偏光板6の吸収軸61を図示している。図4(c)は、液晶セル3の反視認側の配向膜の配向軸132を基準軸とした場合における基準軸と、第2位相差板5の延伸軸51、第2偏光板6の吸収軸61との軸角を示す。既に述べたように、図4では、視認側から見たときの各軸の関係を示している。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing axial angles between the alignment axis of the
液晶セル3の反視認側の配向膜の配向軸132を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第2位相差板5の延伸軸51までの反時計回りの角度をθ3とした場合、θ3は55〜85°であり、特に55〜80°であることが好ましい。
Using the
また、液晶セル3の反視認側の配向膜の配向軸132を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第2偏光板6の吸収軸61までの反時計回りの角度をθ4とした場合、θ4は10〜40°である。
Further, the
θ0〜θ4の各角度が上述の範囲の値になるように、第1偏光板1、第1位相差板2、液晶セル3、第2位相差板5、および第2偏光板6は配置される。
The first
次に、視認側から入射し、メタルBM33(図1参照。)やメタル配線(図示せず。)で反射する光について説明する。視認側から液晶表示素子に入射した光は、第1偏光板1を通過する。このとき、第1偏光板1は、入射した光の偏光状態を、第1偏光板1の偏光軸方向に振動する直線偏光に変化させる。直線偏光となった光は、第1位相差板(3/4波長板)2を通過する。このとき、第1位相差板2は、その光の偏光状態を直線偏光から円偏光に変化させる。
Next, light incident from the viewing side and reflected by the metal BM 33 (see FIG. 1) and metal wiring (not shown) will be described. Light incident on the liquid crystal display element from the viewing side passes through the first
円偏光となった光は、メタルBM33やメタル配線で反射し、再び第1位相差板(3/4波長板)2を通過する。このとき、第1位相差板2は、メタルBM33やメタル配線で反射した光の偏光状態を、円偏光から直線偏光に変化させる。メタルBM33等での反射後に第1位相差板2を通過して直線偏光になった光の振動方向は、第1偏光板1の偏光軸と直交する方向(すなわち、第1偏光板1の吸収軸の方向)である。従って、メタルBM33やメタル配線での反射後に第1位相差板2を通過した光は第1偏光板1で吸収され、第1偏光板1を通過しにくくなる。その結果、メタルBM33やメタル配線で反射した光は観察者に観察されにくくなり、良好な視認性を実現することができる。液晶表示素子の画素を光透過状態にしたときであっても、視認側から入射して金属部分で反射した光は観察者に観察されにくくなるので、良好な視認性が得られる。
The light that has become circularly polarized light is reflected by the
また、1軸延伸の位相差板は角度依存性を有している。例えば40°傾いた方向から見ると、位相差板の位相差値は10%程度変化することがある。2軸延伸の位相差板は角度依存性が小さく、斜め方向から視認してもメタルBMで反射した光を観察されにくくすることができる。特に、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)=0.4〜0.6の範囲とする2軸延伸の位相差板を第1位相差板2に採用すると、斜め方向からのメタルBMの反射光は視認できなくなり、もっとも好ましい。
Moreover, the uniaxially stretched phase difference plate has angle dependency. For example, when viewed from a direction inclined by 40 °, the retardation value of the retardation film may change by about 10%. The biaxially stretched phase difference plate has little angle dependency, and even when viewed from an oblique direction, the light reflected by the metal BM can be hardly observed. In particular, N z = the (n x -n z) / ( n x -n y) = the phase difference plate of biaxial stretching employed in the first
また、本発明では、上述のような第1偏光板1と、第1位相差板2と、液晶セル3と、第2位相差板5と、第2偏光板6とを備え、θ0〜θ4の各角度が上述の範囲の値になるように各部材を配置することによって、反射した光を観察されにくくすることができ、良好な白色および黒色の2色表示を実現することができる。
In the present invention, the first
また、第2位相差板5および第2偏光板6を以下のように配置することがより好ましい。図5は、より好ましい第2位相差板5の延伸軸51と第2偏光板6の吸収軸61との軸角を示す説明図である。第2位相差板5の延伸軸51と第2偏光板6の吸収軸61とがなす角度のうち小さい方の角度をθ5とした場合、θ5は35〜55°であることが好ましい。さらに、θ5が40〜50°であることがより好ましい。θ0〜θ4の各角度が上述の範囲の値になるようにし、さらにθ5が35〜55°(より好ましくは40〜50°)となるように、第1偏光板1、第1位相差板2、液晶セル3、第2位相差板5、および第2偏光板6を配置すれば、液晶表示素子の画素を光透過状態にしたときの視認性をより向上させることができる。
Moreover, it is more preferable to arrange the
上記の実施の形態では、第1偏光板1の吸収軸および第2偏光板6の吸収軸を用いて各軸の関係(換言すれば、第1偏光板1、第1位相差板2、液晶セル3、第2位相差板5、および第2偏光板6の配置)を定めていた。第1偏光板1の吸収軸および第2偏光板6の吸収軸を偏光軸に置き換えて、各軸の関係を上記の実施の形態と同様に定めてもよい。以下、図6から図9を参照して、第1偏光板1の偏光軸および第2偏光板6の偏光軸を用いて各軸の関係を定める場合について説明する。ただし、第1偏光板1の吸収軸および第2偏光板6の吸収軸を用いて各軸の関係を定める場合と同じ事項については説明を省略する。
In the above embodiment, the relationship between the axes using the absorption axis of the first
図6は、第1偏光板1の偏光軸と第1位相差板2の延伸軸との関係を示す説明図である。第1偏光板1の偏光軸15(図6(a)参照。)と、第1位相差板2の延伸軸21(図6(b)参照。)とがなす角度のうち小さい方の角度をθ0とした場合(図6(c)参照。)、θ0は40〜50°である。θ0は45°であることが好ましい。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the polarization axis of the first
図7は、液晶セル3の視認側の配向膜の配向軸131を基準軸とした場合における基準軸と、第1偏光板1の偏光軸、第1位相差板2の延伸軸との軸角を示す説明図である。
FIG. 7 shows an axial angle between the reference axis when the
液晶セル3の視認側の配向膜の配向軸131を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第1偏光板1の偏光軸15までの反時計回りの角度をθ1とした場合、θ1は50〜85°であり、特に55〜80°であることが好ましい。
When the
また、液晶セル3の視認側の配向膜の配向軸131を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第1位相差板2の延伸軸21までの反時計回りの角度をθ2とした場合、θ2は100〜125°である。
Further, with the
図8は、液晶セル3の反視認側の配向膜の配向軸132を基準軸とした場合における基準軸と、第2位相差板5の延伸軸51、第2偏光板6の偏光軸65との軸角を示す説明図である。
FIG. 8 shows the reference axis when the
液晶セル3の反視認側の配向膜の配向軸132を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第2位相差板5の延伸軸51までの反時計回りの角度をθ3とした場合、θ3は55〜85°であり、特に55〜80°であることが好ましい。
Using the
また、液晶セル3の反視認側の配向膜の配向軸132を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第2偏光板6の偏光軸65までの反時計回りの角度をθ4とした場合、θ4は10〜40°である。
Further, with the
第1偏光板1、第1位相差板2、液晶セル3、第2位相差板5、および第2偏光板6は、θ0〜θ4の各角度が上述の範囲の値になるように配置される。このように各部材を配置した場合であっても、反射した光を観察されにくくすることができ、良好な白色および黒色の2色表示を実現することができる。
The first
また、第1偏光板1の表面にAR処理(アンチリフレクション処理)を施すことで、表面反射を防止することができる。よって、さらに視認性を向上させることができる。
Moreover, surface reflection can be prevented by performing AR treatment (anti-reflection treatment) on the surface of the first
図9は、より好ましい第2位相差板5の延伸軸51と第2偏光板6の偏光軸65との軸角を示す説明図である。第2位相差板5の延伸軸51と第2偏光板6の偏光軸65とがなす角度のうち小さい方の角度をθ5とした場合、θ5は35〜55°であることが好ましい。さらに、θ5が40〜50°であることがより好ましい。θ0〜θ4の各角度が上述の範囲の値になるようにし、さらにθ5が35〜55°(より好ましくは40〜50°)となるように、第1偏光板1、第1位相差板2、液晶セル3、第2位相差板5、および第2偏光板6を配置すれば、液晶表示素子の画素を光透過状態にしたときの視認性をより向上させることができる。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the axial angle between the stretching
以下に示すように、STN型の液晶セル3を調整した。液晶層のツイスト角が240°となり、左ツイストとなるように調整した。また、液晶の転移温度Tc(Clearing Point)が105°となり、液晶層の位相差値(ΔnLC・dLC)が830nmとなるように調整した。なお、転移温度Tcは、液晶状体から等方性液体への転移温度である。
As shown below, an STN type
また、第1位相差板2として、位相差値(ΔnF1・dF1)が445nmである位相差板を用いた。第2位相差板5として、位相差値(ΔnF2・dF2)が445nmである位相差板を用いた。また、第1偏光板1および第2偏光板6として、日東電工社製NPF−EG1425DUを用いた。
Further, as the
θ0=45°、θ1=70°、θ2=115°、θ3=70°、θ4=25°、θ5=45°となるように第1偏光板1、第1位相差板2、液晶セル3、第2位相差板5、および第2偏光板6を配置して、液晶表示素子を作成した。なお、実施例1におけるθ0〜θ5は、第1偏光板の吸収軸および第2偏光板の吸収軸を用いて定めた場合の軸角である(図2、図3、図4、図5参照。)。
The first
この液晶表示素子を、デューティ比を1/65として駆動したところ、電圧オフ時に黒色表示とし、電圧オン時に白色表示とするネガ表示を行うことができた。 When this liquid crystal display element was driven at a duty ratio of 1/65, it was possible to perform a negative display in which a black display was made when the voltage was turned off and a white display was made when the voltage was turned on.
[比較例]以下に示すように、STN型の液晶セル3を調整した。液晶層のツイスト角が240°となり、左ツイストとなるように調整した。また、液晶の転移温度Tc(Clearing Point)が105°となり、液晶層の位相差値(ΔnLC・dLC)が830nmとなるように調整した。
[Comparative Example] An STN type
また、第1位相差板2として、位相差値(ΔnF1・dF1)が445nmである位相差板を用いた。第2位相差板5として、位相差値(ΔnF2・dF2)が435nmである位相差板を用いた。また、第1偏光板1および第2偏光板6は、実施例1と同様の日東電工社製NPF−EG1425DUを用いた。
Further, as the
θ0=60°、θ1=40°、θ2=100°、θ3=80°、θ4=50°、θ5=30°となるように第1偏光板1、第1位相差板2、液晶セル3、第2位相差板5、および第2偏光板6を配置して、液晶表示素子を作成した。なお、比較例におけるθ0〜θ5は、第1偏光板の吸収軸および第2偏光板の吸収軸を用いて定めた場合の軸角である(図2、図3、図4、図5参照。)。
The first
また、メタルBMとして、反射率が約40%のクロム(Cr)を用いた。このときの液晶セルの反射率は下表のようになった。これには液晶セル表面(第1偏光板表面)の反射率約4%が含まれている。よって、メタルBM表面での概算反射率も下表に示す。 Further, chromium (Cr) having a reflectance of about 40% was used as the metal BM. The reflectivity of the liquid crystal cell at this time is as shown in the table below. This includes a reflectance of about 4% on the surface of the liquid crystal cell (the surface of the first polarizing plate). Therefore, the approximate reflectance on the metal BM surface is also shown in the table below.
実施例1の液晶表示素子では、液晶表示素子に外光が入射してその光がメタル表面で反射したときに再び液晶表示素子の外部に通過する反射光を、比較例の液晶表示素子の1/2〜1/3以下にすることができた。そして、実施例1の液晶表示素子では、画素を光透過状態にしたときに、比較例の液晶表示素子よりも良好な視認性が得られた。 In the liquid crystal display element of the first embodiment, when external light is incident on the liquid crystal display element and the light is reflected on the metal surface, the reflected light that passes again outside the liquid crystal display element is 1 of the liquid crystal display element of the comparative example. / 2 to 1/3 or less. And in the liquid crystal display element of Example 1, the visibility better than the liquid crystal display element of the comparative example was acquired when the pixel was made into the light-transmissive state.
また、外光を入射させないで、コントラスト比を調べた結果、実施例1が93:1、比較例が95:1とほぼ同等の良好なコントラスト比を得た。 In addition, as a result of examining the contrast ratio without incident external light, a good contrast ratio almost equal to 93: 1 in Example 1 and 95: 1 in Comparative Example was obtained.
第1位相差板2を2軸延伸の位相差板に変えた以外は実施例1と同様に液晶表示素子を作成した。
A liquid crystal display element was prepared in the same manner as in Example 1 except that the
第1位相差板2として、Nz値が0.5の位相差板を用いて点灯状態を観察すると、電圧オフ時に黒色表示となり、電圧オン時に白色表示となるネガ表示を行うことができた。このときのコントラスト比は実施例1とほぼ同等の良好な値で、視認性も良好であった。また、位相差値の角度変化が小さい位相差板を用いたので、メタルBM表面の反射の角度依存性も小さくなり、液晶表示素子を様々な方向から観察しても、反射光を観察できなかった。
When the lighting state was observed using a phase difference plate having an Nz value of 0.5 as the first
本発明は、STN型の液晶セルを含む液晶表示素子として好適に適用可能である。 The present invention can be suitably applied as a liquid crystal display element including an STN type liquid crystal cell.
1 第1偏光板
2 第1位相差板
3 液晶セル
5 第2位相差板
6 第2偏光板
7 バックライト
33 メタルBM
DESCRIPTION OF
Claims (4)
第1偏光板とSTN型の液晶セルとの間に、位相差値が420〜480nmである第1位相差板を備え、
第2偏光板とSTN型の液晶セルとの間に、位相差値が415〜480nmである第2位相差板を備え、
STN型の液晶セルは、金属を使用したブラックマトリクスを有し、
STN型の液晶セルのツイスト角は、230〜250°であり、
STN型の液晶セルが有する液晶層の位相差値は、780〜920nmであり、
第1偏光板の吸収軸と第1位相差板の延伸軸とがなす角度のうち小さい方の角度をθ0とした場合、θ0は40〜50°であり、
STN型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第1偏光板の吸収軸までの反時計回りの角度をθ1とした場合、θ1は50〜85°であり、
STN型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第1位相差板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ2とした場合、θ2は100〜125°であり、
STN型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第2位相差板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ3とした場合、θ3は55〜85°であり、
STN型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第2偏光板の吸収軸までの反時計回りの角度をθ4とした場合、θ4は10〜40°である
ことを特徴とする液晶表示素子。 A liquid crystal display comprising an STN type liquid crystal cell having a liquid crystal layer between a transparent substrate provided with an alignment film between a first polarizing plate disposed on the viewing side and a second polarizing plate disposed on the non-viewing side. An element,
A first retardation plate having a retardation value of 420 to 480 nm is provided between the first polarizing plate and the STN type liquid crystal cell,
A second retardation plate having a retardation value of 415 to 480 nm is provided between the second polarizing plate and the STN type liquid crystal cell,
The STN type liquid crystal cell has a black matrix using metal,
The twist angle of the STN type liquid crystal cell is 230 to 250 °,
The retardation value of the liquid crystal layer of the STN type liquid crystal cell is 780 to 920 nm,
When the smaller angle among the angles formed by the absorption axis of the first polarizing plate and the stretching axis of the first retardation plate is θ 0 , θ 0 is 40 to 50 °,
When the orientation axis of the alignment film on the viewing side of the STN type liquid crystal cell is the reference axis and the counterclockwise angle from the reference axis when viewed from the viewing side to the absorption axis of the first polarizing plate is θ 1 , θ 1 is 50 to 85 °,
When the orientation axis of the alignment film on the viewing side of the STN type liquid crystal cell is the reference axis, and the counterclockwise angle from the reference axis when viewed from the viewing side to the stretching axis of the first retardation plate is θ 2 , Θ 2 is 100 to 125 °,
With the orientation axis of the alignment film on the counter-viewing side of the STN type liquid crystal cell as the reference axis, the counterclockwise angle from the reference axis when viewed from the viewing side to the stretching axis of the second retardation plate is θ 3 . If, θ 3 is 55~85 °,
When the orientation axis of the alignment film on the counter-viewing side of the STN type liquid crystal cell is the reference axis, and the counterclockwise angle from the reference axis when viewed from the viewing side to the absorption axis of the second polarizing plate is θ 4 a liquid crystal display element characterized by theta 4 is 10 to 40 °.
請求項1に記載の液晶表示素子。 If the angle of the smaller one of angles formed stretching axis of the second retardation plate and the absorption axis of the second polarizing plate has a θ 5, θ 5 is a liquid crystal display according to claim 1 which is 35 to 55 ° element.
第1偏光板とSTN型の液晶セルとの間に、位相差値が420〜480nmである第1位相差板を備え、
第2偏光板とSTN型の液晶セルとの間に、位相差値が415〜480nmである第2位相差板を備え、
STN型の液晶セルは、金属を使用したブラックマトリクスを有し、
STN型の液晶セルのツイスト角は、230〜250°であり、
STN型の液晶セルが有する液晶層の位相差値は、780〜920nmであり、
第1偏光板の偏光軸と第1位相差板の延伸軸とがなす角度のうち小さい方の角度をθ0とした場合、θ0は40〜50°であり、
STN型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第1偏光板の偏光軸までの反時計回りの角度をθ1とした場合、θ1は50〜85°であり、
STN型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第1位相差板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ2とした場合、θ2は100〜125°であり、
STN型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第2位相差板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ3とした場合、θ3は55〜85°であり、
STN型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第2偏光板の偏光軸までの反時計回りの角度をθ4とした場合、θ4は10〜40°である
ことを特徴とする液晶表示素子。 A liquid crystal display comprising an STN type liquid crystal cell having a liquid crystal layer between a transparent substrate provided with an alignment film between a first polarizing plate disposed on the viewing side and a second polarizing plate disposed on the non-viewing side. An element,
A first retardation plate having a retardation value of 420 to 480 nm is provided between the first polarizing plate and the STN type liquid crystal cell,
A second retardation plate having a retardation value of 415 to 480 nm is provided between the second polarizing plate and the STN type liquid crystal cell,
The STN type liquid crystal cell has a black matrix using metal,
The twist angle of the STN type liquid crystal cell is 230 to 250 °,
The retardation value of the liquid crystal layer of the STN type liquid crystal cell is 780 to 920 nm,
When the smaller angle formed by the polarization axis of the first polarizing plate and the stretching axis of the first retardation plate is θ 0 , θ 0 is 40 to 50 °,
When the orientation axis of the alignment film on the viewing side of the STN type liquid crystal cell is the reference axis, and the counterclockwise angle from the reference axis when viewed from the viewing side to the polarization axis of the first polarizing plate is θ 1 , θ 1 is 50 to 85 °,
When the orientation axis of the alignment film on the viewing side of the STN type liquid crystal cell is the reference axis, and the counterclockwise angle from the reference axis when viewed from the viewing side to the stretching axis of the first retardation plate is θ 2 , Θ 2 is 100 to 125 °,
With the orientation axis of the alignment film on the counter-viewing side of the STN type liquid crystal cell as the reference axis, the counterclockwise angle from the reference axis when viewed from the viewing side to the stretching axis of the second retardation plate is θ 3 . If, θ 3 is 55~85 °,
When the orientation axis of the alignment film on the counter-viewing side of the STN type liquid crystal cell is the reference axis and the counterclockwise angle from the reference axis when viewed from the viewing side to the polarization axis of the second polarizing plate is θ 4 a liquid crystal display element characterized by theta 4 is 10 to 40 °.
請求項3に記載の液晶表示素子。 If the angle of the smaller one of angles formed stretching axis of the second retardation plate and the polarization axis of the second polarizing plate has a θ 5, θ 5 is a liquid crystal display according to claim 3 which is 35 to 55 ° element.
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