JP2009036803A - Transflective liquid crystal display element - Google Patents
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Abstract
【課題】透過表示部分と反射表示部分の段差部分に起因する光漏れを防止し、黒表示条件の設定マージン拡大を可能とすることによりコントラストの高い半透過型液晶表示素子を得ることを目的とする。
【解決手段】本発明における半透過型液晶表示素子20は、2枚の電極基板間に挟持された液晶材料よりなる液晶層11を備え、同一表示面内に透過表示領域と反射表示領域を備え、液晶層11における透過表示領域に対応する部分と反射表示領域に対応する部分との間に段差構造を有する液晶表示素子であって、液晶材料の誘電率異方性が10〜15であり、透過表示領域の液晶層11のリタデーション値が170〜300nmである。
【選択図】図1An object of the present invention is to obtain a transflective liquid crystal display element having a high contrast by preventing light leakage caused by a step portion between a transmissive display portion and a reflective display portion, and enabling a setting margin for black display conditions to be expanded. To do.
A transflective liquid crystal display element 20 according to the present invention includes a liquid crystal layer 11 made of a liquid crystal material sandwiched between two electrode substrates, and includes a transmissive display area and a reflective display area within the same display surface. A liquid crystal display element having a step structure between a portion corresponding to the transmissive display region and a portion corresponding to the reflective display region in the liquid crystal layer 11, wherein the liquid crystal material has a dielectric anisotropy of 10 to 15, The retardation value of the liquid crystal layer 11 in the transmissive display area is 170 to 300 nm.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、1画素内に反射表示部分と透過表示部分を有する半透過型液晶表示素子に関するものである。 The present invention relates to a transflective liquid crystal display element having a reflective display portion and a transmissive display portion in one pixel.
現在、液晶表示素子は非常に幅広い応用分野に適用されており、テレビ、PCモニター等の比較的大きな表示面積のものが多くなっている一方で、その薄型、軽量、低消費電力の特徴を生かしてモバイル機器用のモニターとしても多く用いられている。 Currently, liquid crystal display elements are applied to a very wide range of application fields, and those with relatively large display areas such as TVs and PC monitors are increasing, while taking advantage of their thin, lightweight, and low power consumption characteristics. It is also widely used as a monitor for mobile devices.
この携帯電話をはじめとするモバイル機器用のモニターに用いる場合、上記のような液晶表示素子が本来的に有する特徴を生かすことができ、非常に適した応用分野であるといえる。しかし、モバイル機器に用いた場合、その使用環境が種々変化し、屋外の非常に明るい環境から、夜間の非常に暗い環境まで表示を視認することが必要であり、全ての明るさの環境下で良好な表示品位を示すことが求められる。 When used in monitors for mobile devices such as mobile phones, it can be said that this is a very suitable application field because it can take advantage of the inherent characteristics of the liquid crystal display element as described above. However, when used in mobile devices, the usage environment changes variously, and it is necessary to visually recognize the display from a very bright environment outdoors to a very dark environment at night. It is required to show good display quality.
このような課題を解決するために提案されているのが、半透過型液晶表示素子である。半透過型液晶表示素子では、1画素内に透過表示部分と反射表示部分を有する構造をしている。そのため、暗い環境下では透過表示を観察し、反対に外光が明るく、透過してくる表示を観察することができない環境下では、外光を利用した反射表示を観察する。この構成により、非常に明るい昼間の屋外のような環境から、夜の暗闇のような環境まで全ての明るさで良好な表示を得ることができる。 In order to solve such a problem, a transflective liquid crystal display element has been proposed. The transflective liquid crystal display element has a structure having a transmissive display portion and a reflective display portion in one pixel. Therefore, a transmissive display is observed in a dark environment, and conversely, a reflective display using external light is observed in an environment in which external light is bright and a transmitted display cannot be observed. With this configuration, it is possible to obtain a good display at all brightnesses from an environment such as an extremely bright daytime environment to an environment such as darkness at night.
半透過型液晶表示素子を作成する場合、表面の偏光板は、反射表示部分と透過表示部分で共通となる。つまり、同じ光学フィルムを透過することで、透過表示と反射表示を両立することが必要となる。このような制約の下、液晶材料を平行配向させた液晶表示モード(ECBモード:Electrically Controlled Birefringence)が一般に半透過型液晶表示素子に適用されている。 When producing a transflective liquid crystal display element, the polarizing plate on the surface is common to the reflective display portion and the transmissive display portion. That is, it is necessary to achieve both transmissive display and reflective display by transmitting through the same optical film. Under such restrictions, a liquid crystal display mode (ECB mode: Electrically Controlled Birefringence) in which liquid crystal materials are aligned in parallel is generally applied to a transflective liquid crystal display element.
平行配向を用いたECBモードでは、液晶層のリタデーションはその厚みに比例する。また、透過部分は液晶層を背面から前面へ一度の通過のみであり、反射部分は前面から入射し、反射板で折り返して再度前面へと至る2回の透過となる。したがって、透過部分と反射部分のそれぞれに求められる最適なリタデーションは異なる。一般には、透過部分は約λ/2のリタデーションが必要であり、反射部分の液晶層はλ/4のリタデーションが必要となる。先に述べたように、平行配向を用いたECBモードでは、液晶層のリタデーションは液晶層の厚み、つまりパネルギャップに比例するので、透過部分と反射部分のパネルギャップは2倍異なることになる。仮に液晶材料の屈折率異方性を0.07と仮定すると、透過部分は約4μm、反射部分は2μmとすることになり、TFT基板上に有機膜を用いて段差構造を作成し、同一画素内の透過部分と反射部分に異なるギャップを形成している。 In ECB mode using parallel alignment, the retardation of the liquid crystal layer is proportional to its thickness. Further, the transmissive part is only passed through the liquid crystal layer from the back to the front only once, and the reflective part is incident from the front, and is reflected twice by the reflection plate to return to the front. Therefore, the optimum retardation required for each of the transmission part and the reflection part is different. In general, the transmission portion needs to have a retardation of about λ / 2, and the liquid crystal layer in the reflection portion needs to have a retardation of λ / 4. As described above, in the ECB mode using parallel alignment, the retardation of the liquid crystal layer is proportional to the thickness of the liquid crystal layer, that is, the panel gap, so that the panel gap between the transmission portion and the reflection portion is twice as large. If the refractive index anisotropy of the liquid crystal material is assumed to be 0.07, the transmission part is about 4 μm and the reflection part is 2 μm. A step structure is created using an organic film on the TFT substrate, and the same pixel. Different gaps are formed in the transmissive part and the reflective part.
このようにして作成した、平行配向を用いたECBモードを半透過型液晶表示素子に適用することにより、暗い環境下では透過表示により画像を視認し、反対に外光が明るく、透過表示が見難い環境下では、外光を利用した反射表示により画像を視認することができる(下記特許文献1参照)。
By applying the ECB mode using parallel alignment created in this way to a transflective liquid crystal display device, the image can be viewed through transmissive display in a dark environment, while the external light is bright and the transmissive display is viewed. Under difficult circumstances, an image can be visually recognized by reflective display using external light (see
特許文献1に記載の半透過型液晶表示素子の場合では、透過部分が4μmであり、反射表示部分のパネルギャップが2μmであるので、このパネルギャップ差のすべてをTFT基板上に作成した有機膜の段差構造でまかなう場合、2μmの段差を作成しなければならない。
In the case of the transflective liquid crystal display element described in
しかしながら、この段差部分では、配向膜のラビング処理にムラを生じやすく、また液晶配向にも歪みを与えやすいので、液晶材料の配向状態が悪くなるという問題があった。平行配向を用いたECBモードの場合、一般にノーマリホワイトモードの表示を行うことになるため、電圧を印加していない状態で、仮に段差部分に大きな配向不良が生じていたとしても表示不良と認識されることはなく、白表示時には問題は生じない。一方、電圧を印加して黒表示を行うとき、液晶分子は配向状態を保ちながら電界方向へ配向方向を変化させ、黒表示を行っているが、段差部分の配向不良は電圧印加による応答過程で、配向状態は改善するものの、その他の領域のように十分に良好な平行配向とはならないため、黒表示においても光抜けが生じ、コントラスト比を大きく低下させてしまう。 However, this step portion has a problem that the alignment state of the liquid crystal material is deteriorated because unevenness is easily generated in the rubbing treatment of the alignment film and the liquid crystal alignment is easily distorted. In the ECB mode using parallel alignment, normally white mode display is generally performed. Therefore, even if a large alignment defect occurs in the stepped part when no voltage is applied, it is recognized as a display defect. No problem occurs when white is displayed. On the other hand, when black display is performed by applying a voltage, the liquid crystal molecules change the alignment direction to the electric field direction while maintaining the alignment state, and black display is performed. Although the alignment state is improved, it is not a sufficiently good parallel alignment as in other regions, so that light leakage occurs even in black display, and the contrast ratio is greatly reduced.
そこで本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、透過表示部分と反射表示部分の段差部分に起因する光漏れを防止し、黒表示条件の設定マージン拡大を可能とすることにより、コントラストの高い半透過型液晶表示素子を得ることを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, by preventing light leakage due to the stepped portion of the transmissive display portion and the reflective display portion, and enabling the setting margin of black display conditions to be expanded, An object is to obtain a transflective liquid crystal display element with high contrast.
本発明における半透過型液晶表示素子は、2枚の電極基板間に挟持された液晶材料よりなる液晶層を備え、同一表示面内に透過表示領域と反射表示領域を備え、前記液晶層における前記透過表示領域に対応する部分と前記反射表示領域に対応する部分との間に段差構造を有する液晶表示素子であって、前記液晶材料の誘電率異方性が10〜15であり、前記透過表示領域の液晶層のリタデーション値が170〜300nmである。 The transflective liquid crystal display element in the present invention includes a liquid crystal layer made of a liquid crystal material sandwiched between two electrode substrates, and includes a transmissive display region and a reflective display region in the same display surface, A liquid crystal display element having a step structure between a portion corresponding to a transmissive display region and a portion corresponding to the reflective display region, wherein the liquid crystal material has a dielectric anisotropy of 10 to 15, and the transmissive display The retardation value of the liquid crystal layer in the region is 170 to 300 nm.
本発明の半透過型液晶表示素子によれば、黒表示時の液晶分子の応答状態を電圧印加により液晶分子が十分に応答した状態とするため、透過表示部分と反射表示部分の間の段差部分での液晶配向不良に起因する光漏れを軽減することができ、また黒表示のための電圧設定マージンを広くすることができる。これにより、電圧設定ずれに起因する黒輝度の上昇もない、高コントラストの半透過型液晶表示素子を得ることができる。 According to the transflective liquid crystal display element of the present invention, since the response state of the liquid crystal molecules at the time of black display is a state in which the liquid crystal molecules sufficiently respond by voltage application, a step portion between the transmissive display portion and the reflective display portion. The light leakage due to the liquid crystal alignment defect in the display can be reduced, and the voltage setting margin for black display can be widened. Thereby, it is possible to obtain a high-contrast transflective liquid crystal display element that does not increase black luminance due to voltage setting deviation.
<実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1における半透過型液晶表示素子20の構成を示した図である。半透過型液晶表示素子20は、2枚の電極基板間に挟持された液晶材料よりなる液晶層11を備え、同一表示面内に透過表示領域と反射表示領域を備え、液晶層11における透過表示領域に対応する部分13と反射表示領域に対応する部分14との間に段差構造を有する。透過表示領域13と反射表示領域14の液晶層11の厚さは、段差構造により異なり、透過表示領域13はdt、反射表示領域14はdrである。この段差構造は、表示に寄与する光の光路長をほぼ等しくするために設けており、dt=2drが好ましい。また、ガラス基板12の液晶層11とは反対の表面に光学フィルム1〜4を備え、これらを挟持するように偏光板5,6が設けられている。
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FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a transflective liquid
表1は簡単なフィルム構成を示したものであり、このフィルムを用いたと仮定して本発明の考え方を具体的に説明する。図2は、液晶層11の透過表示領域のリタデーションと電圧印加との関係を示した図である。図に示すように、液晶層11の透過表示領域のリタデーションは電圧印加とともに小さくなる傾向がある。一般に、平行配向を用いたECBモードの半透過型液晶表示素子20では、液晶層11の表面および裏面に光学フィルム1〜4を張り付けする(図1)。透過表示を行う場合、電圧を印加して液晶層11の透過表示領域のリタデーションが小さくなり、見かけ上リタデーションが0となった部分で黒表示を行うように、光学フィルム2,3が液晶層11のリタデーションの一部をキャンセルする構成とする。
Table 1 shows a simple film configuration, and the concept of the present invention will be specifically described on the assumption that this film is used. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between retardation of the transmissive display region of the
一般的に用いられる値として、液晶材料の屈折率異方性Δnは約0.07、パネルギャップを4.4μmとすると、電圧無印加時の液晶層11の透過表示領域のリタデーションは約310nmである。表1より、光学フィルム2と3を合わせたリタデーションは110nmであり、液晶層11に電圧を印加して、液晶層11の透過表示領域のリタデーションが110nmとなった時、みかけのリタデーションが0となり黒表示となる。また、光学フィルム1は、反射表示を考慮したもので、透過表示と同じく電圧無印加時に白表示となる、いわゆるノーマリホワイトモード(NWモード)の表示となるように、およそλ/4となる光学フィルム1を用いている。透過表示ではこのフィルムは不要であるので、裏面側に光学フィルム1と直交する方向に同じ大きさのリタデーションを有する光学フィルム4を用いている。
As a commonly used value, when the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material is about 0.07 and the panel gap is 4.4 μm, the retardation of the transmissive display region of the
なお、反射表示領域に関しては、基本的には透過表示領域の約半分のリタデーションが必要である。具体的には、電圧印加により140nm程度変化させ黒表示を行うが、黒表示時にも20〜30nm程度のリタデーションが残っている。したがって、反射表示領域のリタデーションは170〜180nm程度にするのが適当である。本実施例では反射表示については特に言及しない限り本条件を用いている。 Regarding the reflective display area, basically, half the retardation of the transmissive display area is required. Specifically, black display is performed by changing the voltage by about 140 nm by voltage application, but retardation of about 20 to 30 nm remains even during black display. Therefore, it is appropriate that the retardation of the reflective display region is about 170 to 180 nm. In this embodiment, this condition is used for the reflective display unless otherwise specified.
次に、液晶材料の屈折率異方性がほぼ同じで、誘電率異方性Δεが12.2と6.0の2種類の液晶材料を用いて検討を行う。図3は、2種類の液晶材料を用いた液晶パネルの透過表示領域のリタデーションの電圧依存性を示した図である。図より、誘電率異方性Δεが大きい方が電圧の印加により急激に透過表示領域のリタデーションが低下することが分かる。図4は、これらの液晶パネルの透過率の電圧依存性を示した図である。高Δε液晶、低Δε液晶を用いたパネルは、それぞれ2.2V、3Vで液晶層11の透過表示領域のリタデーションが110nmとなり、光学フィルム2,3によりキャンセルされ、見かけの透過表示領域のリタデーションが0となるため、その電圧で透過率が極小(黒表示)となる。
Next, the liquid crystal material is examined using two types of liquid crystal materials having substantially the same refractive index anisotropy and dielectric anisotropy Δε of 12.2 and 6.0. FIG. 3 is a diagram showing the voltage dependence of retardation of a transmissive display region of a liquid crystal panel using two types of liquid crystal materials. From the figure, it can be seen that the retardation of the transmissive display region rapidly decreases as the dielectric anisotropy Δε increases due to the application of voltage. FIG. 4 is a diagram showing the voltage dependence of the transmittance of these liquid crystal panels. In the panel using high Δε liquid crystal and low Δε liquid crystal, the retardation of the transmissive display area of the
図3に示したように、誘電率異方性Δεが大きい液晶材料を用いると電圧印加により液晶分子がより応答しやすくなる。半透過型液晶表示素子20では、透過部分と反射部分の間の段差部分で液晶配向が乱れやすく、そのため、電圧を印加して液晶分子が電界方向へ応答したときでもその配向不良の影響が残り、光漏れ、コントラスト低下の原因となっている。高Δε液晶を用いると液晶分子がより応答しやすく、電圧印加して液晶分子を電界方向に応答させたときに、電圧無印加時の段差による配向不良の影響が現れにくく、コントラスト低下を招かなくなる。
As shown in FIG. 3, when a liquid crystal material having a large dielectric anisotropy Δε is used, the liquid crystal molecules are more responsive when a voltage is applied. In the transflective liquid
しかし、表1の想定の下では高Δε液晶を用いたパネルも、低Δε液晶を用いたパネルであっても、液晶層11の透過表示領域のリタデーションが110nmとなったときに黒表示となる。図3に示すように、液晶層11の透過表示領域のリタデーションが110nmのとき、液晶分子は電界方向への応答状態がより進んだ状態とはいえない。また、図5は、黒表示をするときの液晶分子の立ち上がり角度を示した図であり、表1の想定の下では高Δε液晶でも、低Δε液晶でも、ほぼ同じ70数°程度であり、液晶分子は電界方向への応答状態がより進んだ状態とはいえないことがわかる。
However, under the assumptions in Table 1, both the panel using the high Δε liquid crystal and the panel using the low Δε liquid crystal display black when the retardation of the transmissive display region of the
上述したように、液晶材料の誘電率異方性を大きくし、電圧印加により液晶分子がより容易に電界方向へ応答するようにしても、光学フィルム2,3のリタデーションが大きければ、液晶分子が電圧印加により急峻に電界方向へ変化している途中の状態を黒表示として用いることになり、わずかな電圧設定の変動により黒表示からずれてしまう。つまり、液晶材料のΔεを大きくしたことで電圧印加による応答性を改善しただけでは、電圧マージンが狭く、常に良好な黒表示を得ることができない。単に同じ液晶分子の電界方向への応答状態を得るための電圧は低くなるものの、基本的には光学フィルム2,3のリタデーションと、透過表示領域が同じリタデーションとなった状態を黒表示とするので、急峻に電界方向へ変化している途中の応答状態で黒表示となる。このようにリタデーションが110nmの光学フィルム2,3を用いた半透過型液晶表示装置では、高Δε液晶を用いたことにより、段差部分の配向不良の影響を黒表示時に小さくすることができず、コントラスト改善をすることができない。
As described above, even if the dielectric anisotropy of the liquid crystal material is increased and the liquid crystal molecules respond more easily in the direction of the electric field when voltage is applied, the liquid crystal molecules A state in the middle of a sharp change in the direction of the electric field due to voltage application is used as black display, and the black display is deviated from a slight voltage setting change. That is, simply improving the responsiveness by applying a voltage by increasing Δε of the liquid crystal material has a narrow voltage margin and cannot always provide a good black display. Although the voltage for simply obtaining the response state of the same liquid crystal molecules in the electric field direction is lowered, basically the retardation of the
以上より、高Δε液晶を用いることで高コントラストの効果を得るためには、黒表示時の液晶分子の電界方向への応答状態をより進んだ状態とすることが必要であることがわかる。そこで、液晶層11のリタデーションが110nmとなったときに黒表示になる例よりも液晶層11の透過表示領域のリタデーションが小さくなったときに黒表示となるよう、光学フィルム2,3の変更を行う必要がある。
From the above, it can be seen that in order to obtain the effect of high contrast by using the high Δε liquid crystal, it is necessary to make the response state of the liquid crystal molecules in the electric field direction during black display more advanced. Therefore, the
図6は、Δε=12.2の液晶を用いて、光学フィルム2,3のリタデーションを4段階に変化させたときの液晶パネルの電気的特性を示した図である。光学フィルム2,3のリタデーション値が大きいほど、液晶層11の透過表示領域の大きなリタデーションが残った状態で見かけ上のリタデーションを0とすることができるため、黒表示を得ることができる電圧が低くなった。これらの液晶パネルでは、液晶層11は同じであり、光学フィルム2,3に違いがあるものの、いずれの液晶パネルも液晶分子は電圧印加により同じように応答していると考えることができる。液晶層11の透過表示領域のリタデーションをキャンセルする量が小さいほど、黒表示を得るためには液晶分子がより電界方向へ応答することが必要となる。つまり、光学フィルム2,3のリタデーションを小さくしたとき、黒表示のための電圧が高くなり、液晶分子の応答がより進んだ状態となるので、段差部分の配向不良の影響が少なくなり、光漏れのない良好な黒表示を得ることができる。以上より、高Δε液晶を用い、光学フィルム2,3のリタデーションを小さくしたときに、最も良好な黒表示を得ることができると分かる。
FIG. 6 is a diagram showing the electrical characteristics of the liquid crystal panel when the retardation of the
次に、良好な黒表示を得るときの誘電率異方性の最適範囲を検討する。Δεが15以上になると液晶の信頼性に問題を生じる可能性があり、Δε10以下の場合は駆動電圧が高くなりすぎ、消費電力等に問題が生じることが考えられる。よって、表示特性、信頼性の両方を満足するためには、Δε10〜15の液晶材料を用いることが最適である。 Next, the optimum range of dielectric anisotropy when obtaining a good black display will be examined. When Δε is 15 or more, there is a possibility that a problem occurs in the reliability of the liquid crystal. When Δε is 10 or less, it is considered that the drive voltage becomes too high, causing a problem in power consumption. Therefore, in order to satisfy both display characteristics and reliability, it is optimal to use a liquid crystal material having Δε10-15.
図6より、光学フィルム2,3のリタデーションが小さくなると駆動電圧が高くなり、より電界方向へ液晶分子が応答した状態を黒表示として用いるため、高コントラストの効果を得ることが分かる。しかし同時に光学フィルム2,3のリタデーションは、黒表示電圧の設定マージン、液晶パネルの駆動電圧の限界にも影響するため、光学フィルム2,3のリタデーション値の最適範囲を求めるためには、これらを含めて検討する必要がある。
As can be seen from FIG. 6, when the retardation of the
図7は、光学フィルム2,3のリタデーションと黒表示電圧マージンの関係を示した図である。ここではコントラスト100以上を得るための電圧設定マージンを検討対象として選んだ。図より、リタデーションが小さいほど電圧設定マージンが広くなり、電圧設定が容易となることがわかる。さらに詳細には、50nm以下ではその効果が大きく、50nmを超える範囲ではあまり効果がないことがわかる。また、この特性は液晶層11の誘電率異方性をΔε10〜15の範囲で変化させても同様の特性を示す。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the retardation of the
図8は、コントラスト100以上を得る電圧の透過表示領域のリタデーション依存性を示した図である。図より、駆動電圧はリタデーションが大きいほど低くなり、TFT駆動が容易となることを示している。特に20nm以上では安定して低い駆動電圧を得ることができるが、20nm以下では駆動電圧が高くなり、安定した動作を得ることができないことが分かる。また、この特性は液晶層11の誘電率異方性をΔε10〜15の範囲で変化させても同様の特性を示す。
FIG. 8 is a diagram showing the retardation dependency of a transmissive display region of a voltage for obtaining a contrast of 100 or more. From the figure, it is shown that the driving voltage becomes lower as the retardation is larger, and the TFT driving becomes easier. In particular, it can be seen that a low drive voltage can be stably obtained at 20 nm or more, but a drive voltage becomes high at 20 nm or less, and a stable operation cannot be obtained. This characteristic is similar even when the dielectric anisotropy of the
以上図7,8の結果より、光学フィルム2,3のリタデーション(言い換えれば黒表示時の液晶層11の透過表示領域のリタデーション)は20〜50nmのときに良好な黒表示を得る最適な範囲であることがわかる。
From the results shown in FIGS. 7 and 8, the retardation of the
また、電圧無印加時(白表示)から電圧印加時(黒表示)へ変化するとき、一般的に液晶層11の透過表示領域のリタデーションは150〜250nmの変化を必要とする。上記より、電圧印加時(黒表示)の透過表示領域のリタデーションは20〜50nmであることから、電圧無印加時(白表示)の液晶層11の透過表示領域のリタデーションは、170〜300nmとすることが適当である。
In addition, when the voltage is not applied (white display) to the voltage applied (black display), the retardation of the transmissive display region of the
次に、液晶層11の透過表示領域のリタデーションは、色度、白色透過率にも影響するため、これらを含めて上述した170〜300nmのリタデーションが最適かどうか検討する必要がある。図9は、色度とリタデーションとの関係を示した図である。図より、白色色度は液晶層11の透過表示領域のリタデーションが300nmを超えた部分から急速に黄色に変化している。よって300nm以下のリタデーションが最適であることがわかる。図10は、白色透過率と透過表示領域のリタデーションとの関係を示した図である。図より、白色透過率は170nmから大きく改善することが分かる。また、図9,10の特性は液晶層11の誘電率異方性をΔε10〜15の範囲で変化させても同様の特性を示す。この点からも電圧無印加時(白色表示)の液晶層11の透過表示領域のリタデーションは、170〜300nmが最適な範囲であることがわかる。
Next, since the retardation of the transmissive display area of the
図11は、本発明における液晶層11のリタデーションの電圧依存性と従来の液晶層11の透過表示領域のリタデーションの電圧依存性を比較した図である。以上より、半透過型液晶表示素子20において、用いる液晶材料の誘電率異方性Δnを10〜15の範囲とし、液晶層11の透過表示領域のリタデーションをキャンセルする光学フィルム2,3のリタデーションを20〜50nm(黒表示時の液晶層11の透過表示領域のリタデーションを20〜50nm)とし、電圧無印加時の液晶層11の透過表示領域のリタデーションを170〜300nmとすることが良好な黒表示を得る最適な範囲である。このとき透過部分と反射部分の間の段差部分での液晶配向不良に起因する光漏れを軽減することができ、また黒表示のための電圧設定マージンを広くすることができる。これにより、電圧設定ずれに起因する黒輝度の上昇もない、高コントラストの半透過型液晶表示素子を得ることができる。
FIG. 11 is a diagram comparing the voltage dependency of the retardation of the
<実施の形態2>
本実施の形態では、具体的な実施例を用いて高いコントラストを得る半導体液晶表示素子について説明する。透過部分のパネルギャップを3.8μm、反射部分のパネルギャップを2μmとして半透過型液晶セルを作成し、誘電率異方性+12.2(ε‖=16.5、ε⊥=4.2)、屈折率異方性0.0702(ne=1.5372、no=1.4670)の液晶材料を注入した。上下基板面での液晶配向は反平行となるように、各基板面上に作成したポリイミド膜からなる配向膜をラビング処理した。透過部分の液晶層11の透過表示領域のリタデーションは約270nmであった。また、段差構造の大きさは1.8μmであった。
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In this embodiment mode, a semiconductor liquid crystal display element which obtains high contrast will be described using a specific example. A transflective liquid crystal cell with a panel gap of the transmission part of 3.8 μm and a panel gap of the reflection part of 2 μm was prepared. Dielectric anisotropy + 12.2 (ε‖ = 16.5, ε⊥ = 4.2) A liquid crystal material having a refractive index anisotropy of 0.0702 (ne = 1.5372, no = 1.4670) was injected. The alignment film made of the polyimide film formed on each substrate surface was rubbed so that the liquid crystal alignment on the upper and lower substrate surfaces was antiparallel. The retardation of the transmissive display area of the
この半透過型液晶セルに表2に示した光学フィルム1〜4を貼付し、コントラストを評価した。なお、このセルでの透過表示領域のリタデーションの電圧依存性は図12に示すとおりであり、透過率の電圧依存性は図13に示すとおりである。電圧印加に伴って透過表示領域のリタデーションは小さくなり、約3.5V印加時に液晶層11の透過表示領域のリタデーションは50nmとなった。また、液晶層11の透過表示領域のリタデーションが50nmとなる約3.5V印加で黒表示となった。以上より、実施の形態1で示した最適な範囲内(誘電率異方性Δnが10〜15の範囲、黒表示時の液晶層11の透過表示領域のリタデーションが20〜50nmの範囲)であることがわかる。
The
この液晶パネルの透過表示のコントラストは200となり、同様の構造の半透過型液晶表示素子20で、段差での光漏れの見られる液晶パネルの通常のコントラストは80〜100であるので、本実施例の液晶パネルは非常に高いコントラストを得ることができる。
The contrast of the transmissive display of this liquid crystal panel is 200, and the normal contrast of the liquid crystal panel in which light leakage at a step is seen in the transflective liquid
1〜4 光学フィルム、5,6 偏光板、11 液晶層、12 ガラス基板、13 透過表示領域に対応する部分、14 反射表示領域に対応する部分、20 半透過型液晶表示素子。 1-4 Optical film, 5, 6 Polarizing plate, 11 Liquid crystal layer, 12 Glass substrate, 13 Portion corresponding to transmissive display region, 14 Portion corresponding to reflective display region, 20 Transflective liquid crystal display element.
Claims (3)
前記液晶材料の誘電率異方性が10〜15であり、前記透過表示領域の液晶層のリタデーション値が170〜300nmである半透過型液晶表示素子。 A liquid crystal layer made of a liquid crystal material sandwiched between two electrode substrates; a transmissive display region and a reflective display region in the same display surface; and a portion corresponding to the transmissive display region in the liquid crystal layer and the reflective display A transflective liquid crystal display element having a step structure between a portion corresponding to a region,
A transflective liquid crystal display element, wherein the liquid crystal material has a dielectric anisotropy of 10 to 15, and a retardation value of a liquid crystal layer in the transmissive display region is 170 to 300 nm.
前記光学フィルムは、透過表示を行う際に透過表示領域の液晶層のリタデーションをキャンセルする光学フィルムであり、リタデーション値が20〜50nmである請求項1に記載の半透過型液晶表示素子。 An optical film is provided on the front and back surfaces of the liquid crystal layer,
The transflective liquid crystal display element according to claim 1, wherein the optical film is an optical film that cancels retardation of a liquid crystal layer in a transmissive display region when performing transmissive display, and has a retardation value of 20 to 50 nm.
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