JP2007178496A - Liquid crystal display element - Google Patents

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徹 塚本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reflection type liquid crystal display element enabling an image of high contrast ratio excellent in an angle-of-view characteristic to be displayed even upon high-duty driving. <P>SOLUTION: The liquid crystal display element 1 includes: a liquid crystal cell 2 having a liquid crystal layer of negative dielectric anisotropy held between a pair of vertically aligned substrates; a pair of polarizing plates 3, 4 which hold the liquid crystal cell 2 therebetween and are arranged in a crossed Nichols configuration to each other; a retardation compensation layer 5 disposed between the polarizing plate 3 and the liquid crystal cell 2; and a reflection plate 6 disposed on the polarizing plate 4. The angle made by a fast axis of the retardation compensation layer 5 and an alignment direction of the liquid crystal layer upon voltage application is smaller than the angle made by an absorption axis of the polarizing plate and the alignment direction of the liquid crystal layer upon voltage application, and is more than 0° and is less than 50°. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶表示素子に関し、特に、車載用途にも使用可能な反射型のVAモード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 reflective VA mode liquid crystal display element that can also be used for in-vehicle applications.

一般に、透過型の液晶表示素子は、所定の方向に配向した数μm程度の極薄い液晶層と、この液晶層を挟持する透明な一対の薄い基板と、さらに、この基板を挟持して偏光子および検光子を構成する一対の偏光板とを有する。ここで、液晶層が設けられる側の基板面には、所定の形状にパターニングされた電極が形成されている。そして、この電極を介して液晶層に電圧を印加すると、液晶の配向が変化して、液晶表示素子を透過する光の量または波長が変わる。これにより、所望の表示を行うことが可能となる。   In general, a transmissive liquid crystal display element includes an extremely thin liquid crystal layer of about several μm oriented in a predetermined direction, a pair of transparent thin substrates that sandwich the liquid crystal layer, and a polarizer that sandwiches the substrate. And a pair of polarizing plates constituting the analyzer. Here, an electrode patterned in a predetermined shape is formed on the substrate surface on the side where the liquid crystal layer is provided. When a voltage is applied to the liquid crystal layer through this electrode, the alignment of the liquid crystal changes, and the amount or wavelength of light transmitted through the liquid crystal display element changes. Thereby, a desired display can be performed.

一方、反射型の液晶表示素子は、上記の透過型の液晶表示素子と同様の構成を有するが、液晶表示装置の一方の側(例えば、反視認者側である裏側)に反射板が設けられている。特に、いわゆる「偏光板1枚タイプ」と称される反射型の液晶表示素子では、上記の透過型の液晶パネルと同様の構成を有する液晶パネルの視認者側に円偏光板が配設され、反視認者側に反射板が配設されている。この場合、視認者側である前面側から入射する外光をこの反射板で反射させて視認者側に戻すことになるが、電極を介した電圧印加による液晶の配向変化にしたがって、液晶表示素子を通って視認者側に戻る光の量または波長が変わるので、所望の表示を行うことが可能となる。   On the other hand, the reflective liquid crystal display element has the same configuration as the transmissive liquid crystal display element described above, but a reflective plate is provided on one side of the liquid crystal display device (for example, the back side that is the anti-viewer side). ing. In particular, in a reflective liquid crystal display element referred to as a so-called “one polarizing plate type”, a circularly polarizing plate is disposed on the viewer side of a liquid crystal panel having the same configuration as the above-described transmissive liquid crystal panel, A reflector is disposed on the side opposite to the viewer. In this case, external light incident from the front side, which is the viewer side, is reflected by this reflector and returned to the viewer side. However, according to the change in the orientation of the liquid crystal due to voltage application via the electrodes, the liquid crystal display element Since the amount or wavelength of light that passes through the viewer and returns to the viewer changes, a desired display can be performed.

このように、液晶表示素子は、比較的単純な構造からなっている。また、構成部材の選択によって薄型化および軽量化が容易であり、低電圧での駆動も可能であることから、近年では、民生用のみならず車載用の表示素子としても盛んに利用されている。   Thus, the liquid crystal display element has a relatively simple structure. In addition, since it is easy to reduce the thickness and weight by selecting components and can be driven at a low voltage, in recent years, it has been actively used as a display element for in-vehicle use as well as consumer use. .

ところで、液晶表示素子は、液晶層の初期配向状態並びに電圧印加時の動作状態および配向状態などから、いくつかのモードに分類される。例えば、液晶テレビや、自動車などの車両のインストルメントパネルなどいわゆる車載用に利用される液晶表示素子には、VA(Vertical Alignment)モードが用いられる(例えば、特許文献1および2参照。)。VAモードは、正面から見たときのコントラスト比が高く、また、視野角度が広いことから、視認性に優れたモードである。   By the way, liquid crystal display elements are classified into several modes based on the initial alignment state of the liquid crystal layer, the operation state and the alignment state when a voltage is applied, and the like. For example, a VA (Vertical Alignment) mode is used for so-called in-vehicle liquid crystal display elements such as liquid crystal televisions and instrument panels of vehicles such as automobiles (see, for example, Patent Documents 1 and 2). The VA mode is a mode with excellent visibility since it has a high contrast ratio when viewed from the front and a wide viewing angle.

VAモードは、一対の基板間に、初期配向状態が基板と概ね垂直(垂直配向)な負の誘電率異方性(Δε)を有する液晶層を挟持し、さらに、この基板を、通常はクロスニコルを構成するように配置した一対の偏光板で挟持することによって構成される。そして、基板面に形成された電極を介して液晶層に電圧を印加すると、液晶の配向が変化して、液晶層が電界に対して垂直、すなわち、液晶の配向方向が基板と平行になる。これにより、電圧を印加した部分と印加していない部分とで、液晶の屈折率異方性(Δn)と液晶層厚(d)との積(Δn・d)によって定まる光の透過特性、特に、色味に違いが生じる。この違いを利用することによって、所望の表示を行うことができる。   In the VA mode, a liquid crystal layer having a negative dielectric anisotropy (Δε) whose initial alignment state is substantially perpendicular to the substrate (vertical alignment) is sandwiched between a pair of substrates. It is comprised by pinching with a pair of polarizing plate arrange | positioned so that Nicole may be comprised. When a voltage is applied to the liquid crystal layer through the electrode formed on the substrate surface, the alignment of the liquid crystal changes, and the liquid crystal layer is perpendicular to the electric field, that is, the alignment direction of the liquid crystal is parallel to the substrate. Thereby, the light transmission characteristics determined by the product (Δn · d) of the refractive index anisotropy (Δn) of the liquid crystal and the liquid crystal layer thickness (d) between the portion where the voltage is applied and the portion where the voltage is not applied, , There will be a difference in color. By utilizing this difference, a desired display can be performed.

特開平11−133413号公報JP 11-133413 A 特開2000−19518号公報JP 2000-19518 A

上述したように、VAモードでは、電圧無印加時に、液晶層がそれを挟持する一対の基板に対し略垂直な配向をしている。そのため、電圧無印加時においては、液晶表示素子を透過する光は具備するクロスニコル配置された偏光板の作用により遮光される。   As described above, in the VA mode, when no voltage is applied, the liquid crystal layer is oriented substantially perpendicular to the pair of substrates that sandwich the liquid crystal layer. For this reason, when no voltage is applied, the light transmitted through the liquid crystal display element is shielded by the action of the polarizing plates arranged in crossed Nicols.

例えば、バックライトを併用する透過型モードにおいては、バックライトからの光が液晶表示素子により遮光されることによって、良好な黒表示としてのOFF表示が得られる。そして、電圧を印加すると、液晶に配向変化が起こることによって偏光板の間を光が透過するようになり、液晶表示素子においてON表示が得られるようになる。   For example, in the transmissive mode in which a backlight is used in combination, OFF display as a good black display can be obtained by blocking light from the backlight by a liquid crystal display element. When a voltage is applied, alignment changes occur in the liquid crystal, so that light is transmitted between the polarizing plates, and an ON display can be obtained in the liquid crystal display element.

すなわち、VAモードにおいては、高いコントラスト比のネガ表示(ノーマリーブラック表示)による画像表示が実現できる。このため、VAモードは、TFT(Thin Firm Transistor)などの能動素子を表示画素毎に設けたアクティブマトリクス型液晶表示素子として盛んに利用されている。   That is, in the VA mode, it is possible to realize image display by negative display (normally black display) with a high contrast ratio. For this reason, the VA mode is actively used as an active matrix type liquid crystal display element in which an active element such as a TFT (Thin Film Transistor) is provided for each display pixel.

また、VAモードは、その高いコントラスト比と広い視野角度特性が着目され、キャラクター表示なども行うパッシブマトリクス型の液晶表示素子への適用が盛んに検討されている。   In addition, the VA mode is paid attention to its high contrast ratio and wide viewing angle characteristics, and its application to a passive matrix liquid crystal display element that performs character display and the like is being actively studied.

しかし、VAモードをパッシブマトリクス型に応用しようとする場合、印加電圧(V)に対する液晶表示素子の透過率(T)変化の緩慢さ(所謂V−T特性の緩慢さ)が問題となることがある。すなわち、視野角度が狭いもののV−T特性の優れた急峻性によって、パッシブマトリクス型液晶表示素子として多用されているSTN(Super Twist Nematic)モードなどの液晶モードに比べると、V−T変化の急峻さの不足が問題となることがある。   However, when applying the VA mode to a passive matrix type, the slow change in the transmittance (T) of the liquid crystal display element with respect to the applied voltage (V) (so-called slow VT characteristics) may be a problem. is there. In other words, although the viewing angle is narrow, the VT characteristic is steep, and the VT change is steep compared to a liquid crystal mode such as a STN (Super Twist Nematic) mode, which is widely used as a passive matrix liquid crystal display element. Insufficiency can be a problem.

パッシブマトリクス型液晶表示素子を駆動して画像表示を行う場合、その駆動のデューティ(Duty)比に対応してOFF電圧の設定とON電圧の設定を行う必要がある。この場合、OFF電圧として電圧無印加である0Vを、ON電圧として液晶表示素子の最高透過率を示す電圧を同時に設定することが必ずしも可能となるわけではない。   When an image is displayed by driving a passive matrix liquid crystal display element, it is necessary to set an OFF voltage and an ON voltage in accordance with the duty ratio of the drive. In this case, it is not always possible to simultaneously set 0V, which is no voltage applied as the OFF voltage, and a voltage indicating the maximum transmittance of the liquid crystal display element as the ON voltage.

よって、液晶表示素子が、電圧無印加時に非常に低い透過率のOFF表示(優れた黒表示)を示し、可能な限りの高い電圧印加により非常に高い透過率を示して優れたON表示が可能であるとしても、電圧印加による透過率の変化が緩慢な液晶表示素子、すなわち、電圧印加にしたがってだらだらと透過率が上昇し続けるようなV−T特性を持つ液晶表示素子では、デューティ駆動によるパッシブマトリクス型液晶表示素子として使用することが困難となることがある。   Therefore, the liquid crystal display element shows an OFF display (excellent black display) with a very low transmittance when no voltage is applied, and an excellent ON display with an extremely high transmittance by applying the highest possible voltage. Even in the case of a liquid crystal display element in which the change in transmittance due to voltage application is slow, that is, a liquid crystal display element having a VT characteristic in which the transmittance continues to increase gradually according to voltage application, It may be difficult to use as a matrix type liquid crystal display element.

つまり、液晶表示素子をデューティ駆動のパッシブマトリクス型に応用しようとする場合、デューティ比にしたがって確保できるON電圧の設定値とOFF電圧の設定値との差が自ずと決まってしまう。このため、ON表示を重視してON電圧を高い値に設定した場合には、OFF電圧が比較的高い値に設定されてしまうことがある。   That is, when applying the liquid crystal display element to a duty-driven passive matrix type, the difference between the set value of the ON voltage and the set value of the OFF voltage that can be ensured according to the duty ratio is naturally determined. For this reason, when the ON voltage is set to a high value with emphasis on the ON display, the OFF voltage may be set to a relatively high value.

特に、VAモードではV−T変化が緩慢であるので、ON表示時の透過率を重視してON電圧が設定された場合、十分に低い透過率を示すOFF電圧の設定ができなくなってしまう。その結果、設定されたOFF電圧を印加した時の透過率が高くなることによって、OFF時の黒表示において、いわゆる「浮き」が生じ、表示画像のコントラスト比が低下してしまうことがある。一方、OFF表示の黒さを重視した場合には、ON透過率が低下することによって、暗い表示となってしまうこともある。   In particular, since the VT change is slow in the VA mode, when the ON voltage is set with an emphasis on the transmittance during ON display, it becomes impossible to set the OFF voltage indicating a sufficiently low transmittance. As a result, when the set OFF voltage is applied, the transmittance increases, so-called “floating” occurs in black display at the time of OFF, and the contrast ratio of the display image may be lowered. On the other hand, when importance is attached to the blackness of the OFF display, the ON transmittance may be lowered, resulting in a dark display.

したがって、VAモードをデューティ駆動のパッシブマトリクス型に応用しようとする場合には、V−T特性の急峻性の改善が必要となる。   Therefore, when applying the VA mode to a duty-driven passive matrix type, it is necessary to improve the steepness of the VT characteristics.

VAモードにおいて、こうした問題を解決し、かかるV−T特性の急峻性を向上させようとする場合、液晶表示素子のリタデーション(Δnd)を比較的高めに設定する方法が考えられる。   In the VA mode, in order to solve such problems and improve the steepness of the VT characteristics, a method of setting the retardation (Δnd) of the liquid crystal display element to be relatively high can be considered.

図10は、VAモードにおいて、Δndを高く設定した場合のV−T特性に与える影響を模式的に示すV−T曲線である。図10において、Δndを高めに設定すると、破線で示す曲線から実線で示す曲線へと変化する。すなわち、図10より、Δndを高くすることによって、V−T特性の急峻性は、特に透過率が大きく変化する印加電圧領域において向上することがわかる。しかしながら、そのような大きく透過率が変化する印加電圧領域より小さな値の電圧印加領域においては、電圧の印加に従い透過率がだらだらと高くなる現象が同時に発現していることもわかる。   FIG. 10 is a VT curve schematically showing the influence on the VT characteristic when Δnd is set high in the VA mode. In FIG. 10, when Δnd is set higher, the curve changes from a curve indicated by a broken line to a curve indicated by a solid line. That is, it can be seen from FIG. 10 that by increasing Δnd, the steepness of the VT characteristic is improved particularly in the applied voltage region where the transmittance greatly changes. However, it can also be seen that in such a voltage application region having a value smaller than that of the applied voltage region in which the transmittance changes greatly, a phenomenon in which the transmittance gradually increases as voltage is applied is simultaneously exhibited.

したがって、Δndを比較的高い値に設定することによってV−T特性の急峻性を向上させたVAモードを、デューティ駆動のパッシブマトリクス型に応用しようとすると、設定したOFF電圧を印加した時の透過率が高くなって、いわゆる黒表示時の浮きが生じ、画像のコントラスト比が低下してしまうという問題があった。   Therefore, if the VA mode, in which the VT characteristics are improved by setting Δnd to a relatively high value, is applied to a duty-driven passive matrix type, transmission when a set OFF voltage is applied. There is a problem in that the ratio increases, so-called floating occurs during black display, and the contrast ratio of the image decreases.

また、液晶表示素子のΔndを大きくしようとする場合には、液晶の屈折率異方性であるΔnを大きくするか、または、液晶層の厚みであるdを大きくする必要がある。しかしながら、こうした液晶表示素子のパラメータ変化は、いずれも液晶の応答速度を低下させる方向の変化であり、VAモードにおける応答速度特性の低下を招いてしまう。したがって、このような手法のみで問題を解決しようとすることは好ましくない。   In order to increase Δnd of the liquid crystal display element, it is necessary to increase Δn which is the refractive index anisotropy of the liquid crystal or to increase d which is the thickness of the liquid crystal layer. However, any of these parameter changes of the liquid crystal display element is a change in the direction of lowering the response speed of the liquid crystal, leading to a decrease in response speed characteristics in the VA mode. Therefore, it is not preferable to try to solve the problem only by such a method.

したがって、VAモードにおいて、液晶層のΔnと厚みに依存するリタデーションの値を増大させる方法以外の方法、または、この方法と組み合わせることによってV−T特性を向上させる方法が求められている。   Therefore, in the VA mode, a method other than the method of increasing the retardation value depending on Δn and the thickness of the liquid crystal layer, or a method of improving the VT characteristics by combining with this method is required.

本発明は、こうした問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、急峻なV−T特性を備えており、パッシブマトリクス型への応用が可能であって、優れたコントラスト比の表示と視野角度特性を実現できる反射型の液晶表示素子を提供することにある。   The present invention has been made in view of these problems. That is, an object of the present invention is a reflective liquid crystal display element that has a steep VT characteristic, can be applied to a passive matrix type, and can realize excellent contrast ratio display and viewing angle characteristics. Is to provide.

本発明の他の目的および利点は以下の記載から明らかとなるであろう。   Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.

本発明の第1の態様は、対向するそれぞれの表面に電極層が形成された、少なくとも一方が透明である一対の基板で負の誘電異方性を有する液晶層を挟持することにより構成される液晶セルと、前記液晶セルを挟持する一対の偏光板と、前記一対の偏光板における前記基板との対向面とは反対側であって、前記一対の偏光板のうちの反視認者側の偏光板上に配置された反射板とを備え、前記液晶セルの基板の電極層を介して前記液晶層に電圧を印加することによって、表示部で画像を表示する液晶表示素子において、前記一対の基板の少なくとも一方の基板について、他方の基板との対向面に垂直配向性の配向膜が設けられ、この配向膜は電圧印加時の前記液晶層の配向方向を規定するよう配向処理が施されており、前記一対の偏光板は、一方の偏光板の吸収軸と他方の偏光板の吸収軸との交差角度が90度±5度になるように配置されており、前記一対の偏光板の少なくとも一方と前記液晶セルとの間には、リタデーションを有する位相差補償層が備えられ、この位相差補償層の進相軸と電圧印加時の前記液晶層の配向方向とのなす角度は、偏光板の吸収軸と電圧印加時の前記液晶層の配向方向とのなす角度より小さく且つ0度を超え50度未満となるように設定されており、前記表示部の開口率は70%以下であることを特徴とするものである。   According to a first aspect of the present invention, a liquid crystal layer having negative dielectric anisotropy is sandwiched between a pair of substrates each having an electrode layer formed on each opposing surface and at least one of which is transparent. Polarized light on the opposite side of the pair of polarizing plates on the opposite side of the liquid crystal cell, the pair of polarizing plates sandwiching the liquid crystal cell, and the opposing surface of the pair of polarizing plates to the substrate A pair of substrates in a liquid crystal display element that displays an image on a display unit by applying a voltage to the liquid crystal layer via an electrode layer of the substrate of the liquid crystal cell. For at least one of the substrates, a vertical alignment film is provided on the surface facing the other substrate, and this alignment film is subjected to an alignment treatment to define the alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied. The pair of polarizing plates is one The crossing angle between the absorption axis of the polarizing plate and the absorption axis of the other polarizing plate is 90 ° ± 5 °, and between at least one of the pair of polarizing plates and the liquid crystal cell A retardation compensation layer having retardation, and the angle formed by the fast axis of the retardation compensation layer and the orientation direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied is determined by the absorption axis of the polarizing plate and the liquid crystal when a voltage is applied. It is set so as to be smaller than an angle formed with the orientation direction of the layer and more than 0 degree and less than 50 degrees, and an aperture ratio of the display portion is 70% or less.

本発明の第2の態様は、対向するそれぞれの表面に電極層が形成された、少なくとも一方が透明である一対の基板で負の誘電異方性を有する液晶層を挟持することにより構成される液晶セルと、前記一対の基板における前記液晶層との対向面とは反対側であって、前記一対の基板の視認者側に配置された円偏光板と、前記一対の基板のうちの反視認者側の基板に配置された反射板とを備え、前記液晶セルの基板の電極層を介して前記液晶層に電圧を印加することによって、表示部で画像を表示する液晶表示素子において、前記一対の基板の少なくとも一方の基板について、他方の基板との対向面に垂直配向性の配向膜が設けられ、該配向膜は電圧印加時の前記液晶層の配向方向を規定するよう配向処理が施されており、前記円偏光板と前記液晶セルとの間には、リタデーションを有する位相差補償層が備えられ、該位相差補償層の進相軸と電圧印加時の前記液晶層の配向方向とのなす角度は、偏光板の吸収軸と電圧印加時の前記液晶層の配向方向とのなす角度より小さく且つ0度を超え50度未満となるように設定されており、前記表示部の開口率は70%以下であることを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, a liquid crystal layer having negative dielectric anisotropy is sandwiched between a pair of substrates, at least one of which is transparent, with electrode layers formed on the opposing surfaces. A liquid crystal cell and a circularly polarizing plate disposed on a viewer side of the pair of substrates opposite to a surface facing the liquid crystal layer, and anti-viewing of the pair of substrates A liquid crystal display element that displays an image on a display unit by applying a voltage to the liquid crystal layer via an electrode layer of the substrate of the liquid crystal cell. For at least one of the substrates, a vertical alignment film is provided on the surface facing the other substrate, and the alignment film is subjected to an alignment process to define the alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied. The circularly polarizing plate and the liquid Between the cells, a retardation compensation layer having retardation is provided, and the angle formed by the fast axis of the retardation compensation layer and the alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied is the absorption axis of the polarizing plate. It is set so as to be smaller than an angle formed with the alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied, and more than 0 degree and less than 50 degrees, and an aperture ratio of the display portion is 70% or less. Is.

本発明の第1の態様において、前記位相差補償層のリタデーションの値は、前記液晶層のリタデーションの値の0%より大きく且つ10%以下であることが好ましい。また、本発明の第2の態様において、前記位相差補償層のリタデーションの値は、前記液晶層のリタデーションの値の0%より大きく且つ1.5%以下であることが好ましい。   In the first aspect of the present invention, the retardation value of the retardation compensation layer is preferably greater than 0% and not more than 10% of the retardation value of the liquid crystal layer. In the second aspect of the present invention, the retardation value of the retardation compensation layer is preferably larger than 0% and not more than 1.5% of the retardation value of the liquid crystal layer.

また、本発明の第1の態様および第2の態様における液晶表示素子は、パッシブマトリクス型の液晶表示素子とすることができる。   In addition, the liquid crystal display element in the first aspect and the second aspect of the present invention can be a passive matrix liquid crystal display element.

本発明によれば、VAモードにおいて液晶セルと偏光板の間に位相差補償層を設け、そのリタデーションの値と、その進相軸と電圧印加時の液晶層配向方向とのなす角度を調整することにより、V−T特性の急峻性が改善され、その結果、デューティ駆動しても視野角度特性に優れた高コントラスト比の画像表示を可能とすることができる。   According to the present invention, in the VA mode, a retardation compensation layer is provided between the liquid crystal cell and the polarizing plate, and by adjusting the retardation value and the angle between the fast axis and the liquid crystal layer alignment direction at the time of voltage application. As a result, the steepness of the VT characteristic is improved, and as a result, it is possible to display an image with a high contrast ratio that is excellent in viewing angle characteristics even when driven by a duty.

実施の形態1.
図1は、本実施の形態における液晶表示素子1の部分断面図である。尚、液晶表示素子1は、VAモード液晶表示素子であるとする。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a liquid crystal display element 1 in the present embodiment. The liquid crystal display element 1 is assumed to be a VA mode liquid crystal display element.

図1において、液晶表示素子1は、対向するそれぞれの表面に電極層(図示せず)が形成された一対のガラス基板(図示せず)と、この一対の基板に挟持された負の誘電異方性の液晶層とを備えた液晶セル2を有する。そして、液晶セル2を構成する一対の基板における液晶層との対向面とは反対側の面上に配置され、液晶セル2を挟持し、互いにクロスニコル配置された一対の視認者側偏光板(以下、F偏光板と称する。)3および反視認者側偏光板(以下、R偏光板と称する。)4を有する。尚、クロスニコル配置とは、一方の偏光板の吸収軸と他方の偏光板の吸収軸との交差角度が90度±5度になるような配置を言う(以下、本明細書において同じ。)。   Referring to FIG. 1, a liquid crystal display element 1 includes a pair of glass substrates (not shown) each having an electrode layer (not shown) formed on opposite surfaces thereof, and a negative dielectric material sandwiched between the pair of substrates. The liquid crystal cell 2 is provided with an isotropic liquid crystal layer. A pair of viewer-side polarizing plates (crossed Nicols) are disposed on the surface opposite to the surface facing the liquid crystal layer of the pair of substrates constituting the liquid crystal cell 2 and sandwich the liquid crystal cell 2. Hereinafter, it is referred to as an F polarizing plate) 3 and an anti-viewer side polarizing plate (hereinafter referred to as an R polarizing plate) 4. Note that the crossed Nicol arrangement is an arrangement in which the crossing angle between the absorption axis of one polarizing plate and the absorption axis of the other polarizing plate is 90 ° ± 5 ° (hereinafter the same in this specification). .

F偏光板3と液晶セル2との間には、リタデーションを有する位相差補償層5が設けられている。また、反視認者側の偏光板4の上には、反射板6が配置されている。尚、本実施の形態においては、液晶セル2の反視認者側の面、すなわち、R偏光板4と液晶セル2との間に位相差補償層5を配置してもよい。さらに、視認者側および反視認者側の双方の面に、位相差補償層5を配置してもよい。   A retardation compensation layer 5 having retardation is provided between the F polarizing plate 3 and the liquid crystal cell 2. A reflective plate 6 is disposed on the polarizing plate 4 on the counter-viewer side. In the present embodiment, the phase difference compensation layer 5 may be disposed between the surface on the counter-viewer side of the liquid crystal cell 2, that is, between the R polarizing plate 4 and the liquid crystal cell 2. Further, the phase difference compensation layer 5 may be disposed on both the viewer side and the counter-viewer side.

液晶セル2を構成する、表面に電極層が形成された一対の基板においては、それぞれ他方の基板との対向面に垂直配向処理が施されている。また、電圧印加時の液晶層の配向方向を規定するための配向処理が、併せて施されている。これにより、液晶層では、液晶が初期配向状態として、配向方向に僅かに傾いた状態であって実質的に垂直な配向をする。電圧印加時においては、液晶層はそこから一定の方向に倒れて、液晶セル2を構成する基板と平行になるように動作する。   In a pair of substrates having an electrode layer formed on the surface thereof that constitutes the liquid crystal cell 2, a vertical alignment process is performed on the surface facing the other substrate. In addition, an alignment treatment for defining the alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied is also performed. Thereby, in the liquid crystal layer, the liquid crystal is in an initial alignment state and is in a state slightly tilted in the alignment direction and is substantially perpendicularly aligned. When a voltage is applied, the liquid crystal layer is tilted in a certain direction and operates so as to be parallel to the substrate constituting the liquid crystal cell 2.

また、液晶層を構成する液晶は負の誘電率異方性を有しており、液晶セル2の基板表面の電極層を介して液晶層に電圧を印加し、液晶を基板と平行になるように動作させると、上記した配向処理方向に規定される液晶層の配向変化が生じ、液晶層の光学異方性が変化して液晶表示素子の表示部に画像が表示される。   The liquid crystal constituting the liquid crystal layer has a negative dielectric anisotropy, and a voltage is applied to the liquid crystal layer through the electrode layer on the substrate surface of the liquid crystal cell 2 so that the liquid crystal is parallel to the substrate. When operated, the change in the orientation of the liquid crystal layer defined in the orientation processing direction described above occurs, the optical anisotropy of the liquid crystal layer changes, and an image is displayed on the display portion of the liquid crystal display element.

このとき、偏光板3と液晶セル2との間に設けられたリタデーションを有する位相差補償層5の配置については、この位相差補償層の進相軸と電圧印加時の液晶層の配向方向とのなす角度が、偏光板の吸収軸と電圧印加時の前記液晶層の配向方向とのなす角度より小さく且つ0度を超え50度未満となるように設定されていることが望ましい。位相差補償層を設け、このような設定を行うことにより、下記に説明するように、液晶表示素子1において高コントラスト比の表示画像が得られる。   At this time, regarding the arrangement of the retardation compensation layer 5 having retardation provided between the polarizing plate 3 and the liquid crystal cell 2, the fast axis of the retardation compensation layer and the alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied Is preferably set to be smaller than an angle formed between the absorption axis of the polarizing plate and the alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied, and more than 0 degree and less than 50 degrees. By providing the retardation compensation layer and making such settings, a display image with a high contrast ratio can be obtained in the liquid crystal display element 1 as described below.

位相差補償層5のリタデーションの大きさは、液晶層のリタデーションの値の0%より大きく且つ10%以下であることが好ましい。さらに好ましくは、0%より大きく且つ8%以下に設定する。上記の位相差補償層の配置角度設定と併せてこのような設定を行うことにより、下記でも説明するように、液晶表示素子1のOFF時において、表示部内の電極層領域である画素部分と、その周辺領域との見栄えの差異が少なくなり、OFF時も自然な見栄えの優れた表示画像が得られる。特に、8%以下に設定すると、差異が視認できなくなり、見栄えをさらに向上させることができる。   The retardation magnitude of the retardation compensation layer 5 is preferably greater than 0% and less than or equal to 10% of the retardation value of the liquid crystal layer. More preferably, it is set to be larger than 0% and 8% or less. By performing such a setting in addition to the arrangement angle setting of the phase difference compensation layer, as described below, when the liquid crystal display element 1 is OFF, a pixel portion that is an electrode layer region in the display unit; A difference in appearance with the surrounding area is reduced, and a display image having a natural appearance can be obtained even when the display is turned off. In particular, when it is set to 8% or less, the difference cannot be visually recognized, and the appearance can be further improved.

液晶セル2を構成する基板の表面に形成された電極層の構造は、キャラクター表示を含む画像の表示が可能なように設計されており、表示部の開口率は70%以下である。したがって、表示部において画素部分ではない周辺領域が大きく、上記したような位相差補償層5の設定により、液晶表示素子1においてOFF時において表示部内の画素部分と周辺領域との見栄えの差異が少なくなり、自然な見栄えが得られることはより重要となる。   The structure of the electrode layer formed on the surface of the substrate constituting the liquid crystal cell 2 is designed to display an image including a character display, and the aperture ratio of the display portion is 70% or less. Accordingly, the peripheral area that is not a pixel portion is large in the display portion, and the difference in appearance between the pixel portion in the display portion and the peripheral region is small when the liquid crystal display element 1 is OFF by setting the phase difference compensation layer 5 as described above. It becomes more important to have a natural appearance.

次に、液晶表示素子1の製造方法の一例について説明する。   Next, an example of a method for manufacturing the liquid crystal display element 1 will be described.

まず、一対のガラス基板の上に、所望の画像表示ができるようにパターニングされた電極層を設ける。電極層は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)電極とすることができる。   First, an electrode layer patterned so as to display a desired image is provided on a pair of glass substrates. The electrode layer can be, for example, an ITO (Indium Tin Oxide) electrode.

次いで、ガラス基板の上に、電極層を被覆するようにして絶縁膜を設ける。絶縁膜は、例えば、ゾル−ゲル法によって形成されたSiO−TiOからなる膜とすることができる。 Next, an insulating film is provided on the glass substrate so as to cover the electrode layer. The insulating film can be, for example, a film made of SiO 2 —TiO 2 formed by a sol-gel method.

次に、液晶層において、液晶が初期配向状態として垂直に配向するように配向膜を形成する。例えば、JSR株式会社製の配向膜材料(商品名:JALS−2021)をフレキソ印刷法にて成膜し、基板を180℃で焼成することによって、厚さ60nm程度の配向膜を形成することができる。次いで、配向膜の表面にラビング処理を施して、上記した電界印加時の液晶の動作方向を定める。   Next, an alignment film is formed in the liquid crystal layer so that the liquid crystal is vertically aligned as an initial alignment state. For example, an alignment film having a thickness of about 60 nm may be formed by forming an alignment film material (trade name: JALS-2021) manufactured by JSR Corporation by flexographic printing and baking the substrate at 180 ° C. it can. Next, a rubbing process is performed on the surface of the alignment film to determine the operation direction of the liquid crystal when the electric field is applied.

次に、配向膜の形成工程までを終えた基板によって、液晶層を挟み込む。この際、例えば、樹脂スペーサを用いることによって、基板の間の距離(d)を一定に保つことができる。また、液晶層としては、例えば、屈折率異方性(Δn)が0.1325であるものを用いることができる。この場合、d=4.0μmとすると、液晶セル2のリタデーション(Δn・d)は530nmとなる。   Next, the liquid crystal layer is sandwiched between the substrates after the alignment film formation step. At this time, for example, the distance (d) between the substrates can be kept constant by using a resin spacer. As the liquid crystal layer, for example, a layer having a refractive index anisotropy (Δn) of 0.1325 can be used. In this case, when d = 4.0 μm, the retardation (Δn · d) of the liquid crystal cell 2 is 530 nm.

次に位相差補償層5を設ける。具体的には、液晶セル2の視認者側の面に一軸フィルムを配置する。このとき、一軸フィルムにおいて設定するリタデーション値の表現は、液晶表示素子1の構成において発現するリタデーションの値を用いて行いうことができ、液晶セル2のリタデーション値である530nmの7.55%の値となるように設定する。そして、配置の方向は、その一軸フィルムの進相軸の方向と電圧印加時の液晶層の配向方向とのなす角度が5度となるように設定する。尚、本発明においては、位相差補償層を液晶セルの反視認者側の面に配置してもよく、視認者側および反視認者側の双方の面に配置してもよい。   Next, the phase difference compensation layer 5 is provided. Specifically, a uniaxial film is disposed on the viewer side surface of the liquid crystal cell 2. At this time, the retardation value set in the uniaxial film can be expressed using the retardation value expressed in the configuration of the liquid crystal display element 1, and the retardation value of the liquid crystal cell 2 is 7.55% of 530 nm. Set to be a value. And the direction of arrangement is set so that the angle formed by the direction of the fast axis of the uniaxial film and the alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied is 5 degrees. In the present invention, the phase difference compensation layer may be disposed on the surface on the side opposite to the viewer of the liquid crystal cell, or may be disposed on both the surface on the viewer side and the side facing the viewer.

次に、F偏光板3およびR偏光板4の設置を行う。具体的には、位相差補償層5が表面に配設された液晶セル2を挟持して、F偏光板3およびR偏光板4がクロスニコル配置となるように貼り付ける。このとき、F偏光板3またはR偏光板4の吸収軸が、電圧印加時の液晶層の配向方向と45度の角度をなすように設定する。   Next, the F polarizing plate 3 and the R polarizing plate 4 are installed. Specifically, the liquid crystal cell 2 having the retardation compensation layer 5 disposed on the surface is sandwiched and pasted so that the F polarizing plate 3 and the R polarizing plate 4 are in a crossed Nicols arrangement. At this time, the absorption axis of the F polarizing plate 3 or the R polarizing plate 4 is set so as to form an angle of 45 degrees with the alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied.

尚、詳細は図示されないが、本実施の形態における液晶表示素子1は、パッシブマトリクス構造である。すなわち、画像表示を構成する各画素部分には、TFT等のスイッチング素子は設けられておらず、電極層を用いたパッシブ駆動によって目的の画像が表示される。液晶表示素子1について1/16デューティー(1/16Duty)駆動し、特性を調べたところ、ON透過率は6.97%であった。なお、このとき液晶表示素子1の最低透過率は5.7×10−6%であり、この最低透過率を示す電圧をOFF電圧に設定した。 Although not shown in detail, the liquid crystal display element 1 in the present embodiment has a passive matrix structure. That is, each pixel portion constituting the image display is not provided with a switching element such as a TFT, and a target image is displayed by passive driving using an electrode layer. When the liquid crystal display element 1 was driven at 1/16 duty (1/16 duty) and the characteristics were examined, the ON transmittance was 6.97%. At this time, the minimum transmittance of the liquid crystal display element 1 was 5.7 × 10 −6 %, and the voltage indicating the minimum transmittance was set to the OFF voltage.

次に、本実施の形態の液晶表示素子1において、V−T特性を評価した結果の一例について述べる。   Next, an example of the result of evaluating the VT characteristic in the liquid crystal display element 1 of the present embodiment will be described.

図2は、液晶表示素子1のV−T特性の特徴を模式的に示すV−T曲線の一例である。図2に示すように、液晶表示素子1のV−T曲線は、電圧を印加していくと、所定の印加電圧領域において、透過率が電圧無印加時の透過率Tより小さくなる。そして、最低透過率値Tを示した後、更なる電圧の印加によって透過率は急上昇する。このため、液晶表示素子1は、非常に急峻なV−T特性を示す。したがって、液晶表示素子1は、高デューティ駆動のパッシブマトリクス駆動においても、高コントラスト比の画像表示が可能となる。尚、液晶表示素子1のT/Tの値は6.73×10−5である。 FIG. 2 is an example of a VT curve schematically showing the characteristics of the VT characteristic of the liquid crystal display element 1. As shown in FIG. 2, the V-T curve of the liquid crystal display device 1, when going to apply a voltage, at a given applied voltage region, the transmittance becomes smaller than the transmittance T 1 of the absence of applied voltage. Then, after the lowest transmission value T 2, the transmittance by the application of a further voltage increases rapidly. For this reason, the liquid crystal display element 1 exhibits a very steep VT characteristic. Therefore, the liquid crystal display element 1 can display an image with a high contrast ratio even in passive matrix driving with high duty driving. Note that the value of T 2 / T 1 of the liquid crystal display element 1 is 6.73 × 10 −5 .

そして、液晶表示素子1をパッシブマトリクス駆動しようとする場合、最低透過率Tを示す電圧値付近を駆動時におけるOFF電圧として設定することが好ましい。そうすることにより、OFF時の遮光度が高まって透過率が格段に低くなり、高レベルの沈んだ黒表示が得られる。一方、ON時には、高い透過率の表示が得られるので、高いコントラスト比の画像表示を実現することができる。 Then, the liquid crystal display device 1 when trying to passive matrix drive, it is preferable to set the vicinity of the voltage value indicating the minimum transmittance T 2 is turned OFF voltage during driving. By doing so, the degree of shading when OFF is increased, the transmittance is remarkably lowered, and a high level of black display is obtained. On the other hand, when ON, a high transmittance display can be obtained, so that an image display with a high contrast ratio can be realized.

しかし、図2に示すように、電圧無印加時の透過率Tと最低透過率Tが異なることから、OFF時の表示画像において問題が生じることもわかった。 However, as shown in FIG. 2, since the transmittance T 1 when no voltage is applied and the minimum transmittance T 2 are different, it has been found that a problem occurs in the display image at the time of OFF.

その問題とは、液晶表示素子1において、最低透過率Tを示す電圧値付近をOFF電圧として設定した場合に、OFF表示時において、表示部内の電極層が形成されている領域であってOFF電圧が印加されている画素部分と、電極層が配設されていないために、電圧印加の有無にかかわらず液晶層が垂直配向の状態のまま動作をしない周辺部分の透過率とが異なってしまう問題である。 The problem is that in the liquid crystal display element 1, when the vicinity of the voltage value indicating the minimum transmittance T 2 is set as the OFF voltage, the area in which the electrode layer in the display unit is formed at the OFF display is OFF. Since the pixel portion to which the voltage is applied and the electrode layer are not provided, the transmittance of the peripheral portion where the liquid crystal layer does not operate in a vertically aligned state is different regardless of whether or not the voltage is applied. It is a problem.

すなわち、OFF時においては、液晶表示素子1の表示部全体が、均一な沈んだ黒を表示している状態が好ましいが、画素部分の透過率と周辺部分の透過率が異なるために、電極層の配設された画素部分が目立ってしまって、不均一なOFF画像表示状態が発生する恐れがある。   That is, at the time of OFF, it is preferable that the entire display unit of the liquid crystal display element 1 displays a uniform sunken black. However, since the transmittance of the pixel portion and the transmittance of the peripheral portion are different, the electrode layer There is a possibility that the pixel portion where the pixel is arranged becomes conspicuous, and a non-uniform OFF image display state occurs.

このような問題は、例えば、開口率70%以下の表示画像構造、特に、キャラクター表示を目的とするような開口率の小さな表示画像構造において、特に問題となる。これは、表示部内の電極層の形成されている領域であって、電圧印加に伴って光が透過する画素部分に対して、電圧印加の有無にかかわらず、液晶層が垂直配向のままで動作をしない周辺領域の面積が大きいことによるものである。   Such a problem becomes particularly problematic in a display image structure having an aperture ratio of 70% or less, particularly in a display image structure having a small aperture ratio for the purpose of character display. This is the area where the electrode layer is formed in the display area, and the liquid crystal layer operates in the vertical alignment regardless of whether or not voltage is applied to the pixel part where light is transmitted when voltage is applied. This is due to the large area of the peripheral region that does not.

そこで、位相差補償層5である一軸フィルムのリタデーションのみを変え、その他の構造は液晶表示素子1と全く同様とした液晶表示素子を、上述した製造方法にしたがって多数製造した。そして、まず、電圧無印加時の透過率と最低透過率との差と、一軸フィルムのリタデーションとの関係を調べた。   Therefore, a large number of liquid crystal display elements having the same structure as that of the liquid crystal display element 1 except that only the retardation of the uniaxial film as the retardation compensation layer 5 was changed were manufactured according to the manufacturing method described above. First, the relationship between the difference between the transmittance when no voltage was applied and the minimum transmittance and the retardation of the uniaxial film was examined.

図3は、この液晶表示素子の構成において発現するリタデーションに対する、電圧無印加時の透過率と最低透過率との違いの関係を示す図である。図3において、x軸は、各液晶表示素子の構成において発現するリタデーションの値を、液晶セルのリタデーションの値(図3では、パネルΔndとして示される。以下、本明細書において同じ。)、すなわち530nmで除した値を示す。ここで、図3のフィルムΔndとは、各液晶表示素子の構成において発現するリタデーションの値を示す(以下、本明細書において同じ。)。一方、y軸は、各液晶表示素子の最低透過率を電圧無印加時の透過率で除した値を示す。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the transmittance when no voltage is applied and the minimum transmittance with respect to the retardation developed in the configuration of the liquid crystal display element. In FIG. 3, the x-axis represents the retardation value expressed in the configuration of each liquid crystal display element, which is shown as the retardation value of the liquid crystal cell (in FIG. 3, the panel Δnd. The same applies hereinafter). The value divided by 530 nm is shown. Here, the film Δnd in FIG. 3 indicates a retardation value expressed in the configuration of each liquid crystal display element (hereinafter the same in this specification). On the other hand, the y-axis indicates a value obtained by dividing the minimum transmittance of each liquid crystal display element by the transmittance when no voltage is applied.

図3より、本発明の液晶表示素子の構成において発現するリタデーション、すなわち使用する一軸フィルムのリタデーションが大きくなるほど、最低透過率の値は電圧無印加時の透過率の値より小さくなることがわかる。したがって、使用する一軸フィルムのリタデーションが大きくなるほど、最低透過率は小さくなる可能性があるものの、電極層の配設された画素部分が目立ってしまって、不均一なOFF画像表示状態が発生する恐れがある。   FIG. 3 shows that the minimum transmittance value becomes smaller than the transmittance value when no voltage is applied as the retardation expressed in the configuration of the liquid crystal display element of the present invention, that is, the retardation of the uniaxial film used increases. Therefore, as the retardation of the uniaxial film to be used increases, the minimum transmittance may decrease, but the pixel portion on which the electrode layer is disposed may become conspicuous and a non-uniform OFF image display state may occur. There is.

次に、最低透過率を示す電圧をOFF電圧に設定し、OFF電圧を印加した状態であるOFF時において、周辺部分に対して、OFF電圧の印加された画素部分が目立つか否か、そして、それによって不均一なOFF画面の印象を視認者に与えるか否かを調べた。   Next, the voltage indicating the minimum transmittance is set to the OFF voltage, and when the OFF voltage is applied, the pixel part to which the OFF voltage is applied is conspicuous with respect to the peripheral part. It was investigated whether or not the viewer was given a non-uniform OFF screen impression.

OFF時において、周辺部分に対してOFF電圧の印加された画素部分が、透過率の違いにより目立つか否かの印象は、視認者にとって色差として認識される。そして、ΔE***表示において、画素部分と周辺部分における色差が3を超えると、OFF表示において画素部分の存在が感じられて不均一な画像の印象を視認者に与える。ここで、液晶表示素子1では、画素部分と周辺部分における色差が1.09であった。 At the time of OFF, the impression whether the pixel portion to which the OFF voltage is applied to the peripheral portion is noticeable due to the difference in transmittance is recognized as a color difference by the viewer. In the ΔE * u * v * display, when the color difference between the pixel portion and the peripheral portion exceeds 3, the presence of the pixel portion is felt in the OFF display, and a non-uniform image impression is given to the viewer. Here, in the liquid crystal display element 1, the color difference between the pixel portion and the peripheral portion was 1.09.

次に、使用する一軸フィルムのリタデーションに対する、画素部分とその周辺部分の色差の関係を調べた。   Next, the relationship between the color difference between the pixel portion and its peripheral portion with respect to the retardation of the uniaxial film used was examined.

図4は、図3の液晶表示素子の構成において発現するリタデーションと色差との関係を示す図である。図4において、x軸は、各液晶表示素子の構成において発現するリタデーションの値を、液晶セルのリタデーションの値、すなわち530nmで除した値を示す。一方、y軸は、ΔE***表現による各液晶表示素子の色差を示す。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between retardation and color difference that are manifested in the configuration of the liquid crystal display element of FIG. In FIG. 4, the x-axis indicates the retardation value expressed in the configuration of each liquid crystal display element divided by the retardation value of the liquid crystal cell, that is, 530 nm. On the other hand, the y-axis indicates the color difference of each liquid crystal display element by ΔE * u * v * expression.

図4より、本発明の液晶表示素子の構成において発現するリタデーション、すなわち使用する一軸フィルムのリタデーションが大きくなるほど、OFF電圧が印加された状態であるOFF時において、画素部分とその周辺部分とのΔE***表現における色差が大きくなることがわかる。 As shown in FIG. 4, as the retardation that appears in the configuration of the liquid crystal display device of the present invention, that is, the retardation of the uniaxial film to be used increases, ΔE between the pixel portion and its peripheral portion at the OFF time when the OFF voltage is applied It can be seen that the color difference in * u * v * expression increases.

また、各液晶表示素子の構成において発現するリタデーションの値を液晶セルのリタデーションの値で除した値が10%以下である場合に、ΔE***表現における色差が3以下となることもわかる。 In addition, when the value obtained by dividing the retardation value expressed in the configuration of each liquid crystal display element by the retardation value of the liquid crystal cell is 10% or less, the color difference in ΔE * u * v * expression may be 3 or less. Recognize.

すなわち、OFF表示において画素部分の存在が感じられることが無く、不均一な画像の印象を与えないようにするためには、各液晶表示素子の構成において発現するリタデーションの値を液晶セルのリタデーションの値で除した値が10%以下となるように、一軸フィルムのリタデーション等を設定することが望ましい。8%以下にすると、色差が1.5以下となって差異を視認できなくなることから、特に好ましい。   That is, in order to prevent the presence of the pixel portion in the OFF display and avoid giving a non-uniform image impression, the retardation value expressed in the configuration of each liquid crystal display element is set to the retardation value of the liquid crystal cell. It is desirable to set the retardation of the uniaxial film so that the value divided by the value is 10% or less. When it is 8% or less, the color difference is 1.5 or less and the difference cannot be visually recognized.

次に、液晶表示素子1と、位相差補償層5である一軸フィルムのリタデーションのみを変えた他は液晶表示素子1と全く同様の構造とした液晶表示素子とを用いて、1/16デューティ駆動による画質評価を行った。具体的には、最低透過率を示す電圧をOFF電圧に設定し、1/16デューティ駆動によるON時の透過率を評価した。   Next, 1/16 duty drive is performed using the liquid crystal display element 1 and a liquid crystal display element having the same structure as the liquid crystal display element 1 except that only the retardation of the uniaxial film as the retardation compensation layer 5 is changed. Was used to evaluate the image quality. Specifically, the voltage indicating the minimum transmittance was set to the OFF voltage, and the transmittance when ON by 1/16 duty driving was evaluated.

図5は、本液晶表示素子の構成において発現するリタデーションと、1/16デューティ駆動によるON時の透過率との関係を示す図である。図5において、x軸は、各液晶表示素子の構成において発現するリタデーションの値を、液晶セルのリタデーションの値、すなわち530nmで除した値を示す。一方、y軸は、1/16デューティ駆動によるON時の透過率を示す。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the retardation developed in the configuration of the present liquid crystal display element and the transmittance when ON by 1/16 duty driving. In FIG. 5, the x-axis represents the retardation value expressed in the configuration of each liquid crystal display element divided by the retardation value of the liquid crystal cell, that is, 530 nm. On the other hand, the y-axis indicates the transmittance when ON by 1/16 duty drive.

図5より、本発明の液晶表示素子の構成において発現するリタデーション、すなわち使用する一軸フィルムのリタデーションが大きくなるほど、1/16デューティ駆動によるON時の透過率が大きくなることがわかる。そして、液晶表示素子の構成において発現するリタデーション値を液晶セルのリタデーションの値で除した値が約4%を超える値になると、1/16デューティ駆動によるON時の透過率が6%を超えるので、明るい高画質の画像表示を提供できる。   From FIG. 5, it can be seen that as the retardation expressed in the configuration of the liquid crystal display element of the present invention, that is, the retardation of the uniaxial film to be used increases, the transmittance at ON by 1/16 duty driving increases. And when the value obtained by dividing the retardation value developed in the configuration of the liquid crystal display element by the value of the retardation of the liquid crystal cell exceeds about 4%, the transmittance at ON time by 1/16 duty driving exceeds 6%. Can provide bright and high-quality image display.

以上述べたように、本実施の形態によれば、VAモードにおいて液晶セルと偏光板の間に位相差補償層を設け、そのリタデーションの値と、進相軸と電圧印加時の液晶層配向方向とのなす角度とを調整することによって、OFF透過率を上昇させることなしに、V−T特性の急峻性を改善することができる。したがって、デューティ駆動を行った場合に、視野角度特性に優れた高コントラスト比の画像表示と、OFF時でも均一性を損なわない画像表示とを同時に実現することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, in the VA mode, the retardation compensation layer is provided between the liquid crystal cell and the polarizing plate, the retardation value, the fast axis, and the liquid crystal layer alignment direction at the time of voltage application. By adjusting the angle formed, the steepness of the VT characteristic can be improved without increasing the OFF transmittance. Therefore, when duty driving is performed, it is possible to simultaneously realize an image display with a high contrast ratio excellent in viewing angle characteristics and an image display that does not impair uniformity even when OFF.

実施の形態2.
図6は、本実施の形態における液晶表示素子11の部分断面図である。尚、液晶表示素子11は、VAモード液晶表示素子であるとする。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the liquid crystal display element 11 in the present embodiment. The liquid crystal display element 11 is assumed to be a VA mode liquid crystal display element.

図6において、液晶表示素子11は、対向するそれぞれの表面に電極層(図示せず)が形成された一対のガラス基板(図示せず)と、この一対の基板に挟持された負の誘電異方性の液晶層とを備えた液晶セル12を有する。そして、液晶セル12の視認者側には円偏光板13が配置され、円偏光板13と液晶セル12との間には、リタデーションを有する位相差補償層14が設けられている。さらに、液晶セル12の反視認者側には反射板15が配置されている。   In FIG. 6, a liquid crystal display element 11 includes a pair of glass substrates (not shown) each having an electrode layer (not shown) formed on the respective opposing surfaces, and a negative dielectric difference sandwiched between the pair of substrates. The liquid crystal cell 12 is provided with an isotropic liquid crystal layer. A circularly polarizing plate 13 is disposed on the viewer side of the liquid crystal cell 12, and a retardation compensation layer 14 having retardation is provided between the circularly polarizing plate 13 and the liquid crystal cell 12. Further, a reflector 15 is disposed on the non-viewer side of the liquid crystal cell 12.

このように、使用する偏光板を円偏光板1枚とする本実施の形態の構成によれば、実施の形態1で説明した偏光板を液晶セルの前後に2枚配置する構成に比べて、より小さなΔn値を示す液晶組成物を選択して液晶層を構成したり、液晶層厚をより薄くしたりすることができる。これらの方法は、いずれも液晶の応答速度を速くする要因となるので、応答に優れた良好な見栄えの画像表示が可能となる。さらに、必要な偏光板が1枚で済むので、低コストで液晶表示素子を提供することができる。   Thus, according to the configuration of the present embodiment in which the polarizing plate to be used is one circularly polarizing plate, compared to the configuration in which two polarizing plates described in the first embodiment are arranged before and after the liquid crystal cell, A liquid crystal composition showing a smaller Δn value can be selected to form a liquid crystal layer, or the liquid crystal layer thickness can be made thinner. All of these methods cause the response speed of the liquid crystal to increase, so that it is possible to display an image with good appearance and excellent response. Furthermore, since only one polarizing plate is required, a liquid crystal display element can be provided at low cost.

液晶セル12を構成する、表面に電極層が形成された一対の基板においては、それぞれ他方の基板との対向面に垂直配向処理が施されている。そしてさらに、電圧印加時の液晶層の配向方向を規定するための配向処理が、併せて施されている。よって、液晶層では、液晶が初期配向状態として、配向方向に僅かに傾いた状態であって実質的に垂直な配向をする。電圧印加時においては、液晶層はそこから一定の方向に倒れて、液晶セル2を構成する基板と平行になるように動作する。   In a pair of substrates that constitute the liquid crystal cell 12 and on which an electrode layer is formed, a vertical alignment process is performed on the surface facing the other substrate. Furthermore, an alignment treatment for defining the alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied is also performed. Therefore, in the liquid crystal layer, the liquid crystal is in a state of being slightly tilted in the alignment direction as the initial alignment state and is substantially perpendicularly aligned. When a voltage is applied, the liquid crystal layer is tilted in a certain direction and operates so as to be parallel to the substrate constituting the liquid crystal cell 2.

また、液晶層を構成する液晶は負の誘電率異方性を有しており、液晶セル12の基板表面の電極層を介して液晶層に電圧を印加し、液晶を基板と平行になるように動作させると、上記した配向処理方向に規定される液晶層の配向変化が生じ、液晶層の光学異方性が変化して液晶表示素子の表示部に画像が表示される。   The liquid crystal constituting the liquid crystal layer has a negative dielectric anisotropy, and a voltage is applied to the liquid crystal layer through the electrode layer on the substrate surface of the liquid crystal cell 12 so that the liquid crystal is parallel to the substrate. When operated, the change in the orientation of the liquid crystal layer defined in the orientation processing direction described above occurs, the optical anisotropy of the liquid crystal layer changes, and an image is displayed on the display portion of the liquid crystal display element.

このとき、円偏光板13と液晶セル12との間に設けられたリタデーションを有する位相差補償層14の配置については、この位相差補償層の進相軸と電圧印加時の液晶層の配向方向とのなす角度が、偏光板の吸収軸と電圧印加時の液晶層の配向方向とのなす角度より小さく且つ0度を超え50度未満となるように設定されていることが望ましい。位相差補償層を設け、このような設定を行うことにより、下記に説明するように、液晶表示素子11において高コントラスト比の表示画像が得られる。   At this time, with respect to the arrangement of the retardation compensation layer 14 having retardation provided between the circularly polarizing plate 13 and the liquid crystal cell 12, the fast axis of the retardation compensation layer and the orientation direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied. Is preferably smaller than the angle formed between the absorption axis of the polarizing plate and the alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied, and more than 0 degree and less than 50 degrees. By providing the retardation compensation layer and making such settings, a display image with a high contrast ratio can be obtained in the liquid crystal display element 11 as described below.

位相差補償層14のリタデーションの大きさは、液晶層のリタデーションの値の0%より大きく且つ1.5%以下であることが好ましい。さらに好ましくは、0%より大きく且つ1.0%以下に設定する。上記の位相差補償層の配置角度設定と併せてこのような設定を行うことにより、下記でも説明するように、液晶表示素子1のOFF時において、表示部内の電極層領域である画素部分と、その周辺領域との見栄えの差異が少なくなり、OFF時も自然な見栄えの優れた表示画像が得られる。特に、1.0%以下に設定すると、差異が視認できなくなり、見栄えをさらに向上させることができる。   The retardation magnitude of the retardation compensation layer 14 is preferably larger than 0% and not more than 1.5% of the retardation value of the liquid crystal layer. More preferably, it is set to be greater than 0% and 1.0% or less. By performing such a setting in addition to the arrangement angle setting of the phase difference compensation layer, as described below, when the liquid crystal display element 1 is OFF, a pixel portion that is an electrode layer region in the display unit; A difference in appearance with the surrounding area is reduced, and a display image having a natural appearance can be obtained even when the display is turned off. In particular, when it is set to 1.0% or less, the difference cannot be visually recognized, and the appearance can be further improved.

液晶セル12を構成する基板の表面に形成された電極層の構造は、キャラクター表示を含む画像の表示が可能なように設計されており、表示部の開口率は70%以下である。したがって、表示部において画素部分ではない周辺領域が大きく、上記したような位相差補償層14の設定により、液晶表示素子11においてOFF時において表示部内の画素部分と周辺領域との見栄えの差異が少なくなり、自然な見栄えが得られることはより重要となる。   The structure of the electrode layer formed on the surface of the substrate constituting the liquid crystal cell 12 is designed so that an image including character display can be displayed, and the aperture ratio of the display portion is 70% or less. Accordingly, the peripheral area that is not a pixel portion is large in the display portion, and the difference in appearance between the pixel portion in the display portion and the peripheral region is small when the liquid crystal display element 11 is OFF by setting the phase difference compensation layer 14 as described above. It becomes more important to have a natural appearance.

次に、液晶表示素子11の製造方法の一例について説明する。   Next, an example of a method for manufacturing the liquid crystal display element 11 will be described.

まず、一対のガラス基板の上に、所望の画像表示ができるようにパターニングされた電極層を設ける。電極層は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)電極とすることができる。   First, an electrode layer patterned so as to display a desired image is provided on a pair of glass substrates. The electrode layer can be, for example, an ITO (Indium Tin Oxide) electrode.

次いで、ガラス基板の上に、電極層を被覆するようにして絶縁膜を設ける。絶縁膜は、例えば、ゾル−ゲル法によって形成されたSiO−TiOからなる膜とすることができる。 Next, an insulating film is provided on the glass substrate so as to cover the electrode layer. The insulating film can be, for example, a film made of SiO 2 —TiO 2 formed by a sol-gel method.

次に、液晶層において、液晶が初期配向状態として垂直に配向するように配向膜を形成する。例えば、JSR株式会社製の配向膜材料(商品名:JALS−2021)をフレキソ印刷法にて成膜し、基板を180℃で焼成することによって、厚さ60nm程度の配向膜を形成することができる。次いで、配向膜の表面にラビング処理を施して、上記した電界印加時の液晶の動作方向を定める。   Next, an alignment film is formed in the liquid crystal layer so that the liquid crystal is vertically aligned as an initial alignment state. For example, an alignment film having a thickness of about 60 nm may be formed by forming an alignment film material (trade name: JALS-2021) manufactured by JSR Corporation by flexographic printing and baking the substrate at 180 ° C. it can. Next, a rubbing process is performed on the surface of the alignment film to determine the operation direction of the liquid crystal when the electric field is applied.

次に、配向膜の形成工程までを終えた基板によって、液晶層を挟み込む。この際、例えば、樹脂スペーサを用いることによって、基板の間の距離(d)を一定に保つことができる。また、液晶層としては、例えば、屈折率異方性(Δn)が0.06625であるものを用いることができる。この場合、d=4.0μmとすると、液晶セル2のリタデーション(Δn・d)は265nmとなる。   Next, the liquid crystal layer is sandwiched between the substrates after the alignment film formation step. At this time, for example, the distance (d) between the substrates can be kept constant by using a resin spacer. As the liquid crystal layer, for example, a layer having a refractive index anisotropy (Δn) of 0.06625 can be used. In this case, when d = 4.0 μm, the retardation (Δn · d) of the liquid crystal cell 2 is 265 nm.

次に位相差補償層14を設ける。具体的には、液晶セル12の視認者側の面に一軸フィルムを配置する。このとき、一軸フィルムにおいて設定するリタデーション値の表現は、液晶表示素子11の構成において発現するリタデーションの値を用いて行いうことができ、液晶セル12のリタデーション値である265nmの1.13%の値となるように設定する。そして、配置の方向は、その一軸フィルムの進相軸の方向と電圧印加時の液晶層の配向方向とのなす角度が5度となるように設定する。   Next, the retardation compensation layer 14 is provided. Specifically, a uniaxial film is disposed on the viewer-side surface of the liquid crystal cell 12. At this time, the retardation value set in the uniaxial film can be expressed using the retardation value expressed in the configuration of the liquid crystal display element 11, and the retardation value of the liquid crystal cell 12 is 1.13% of 265 nm. Set to be a value. And the direction of arrangement is set so that the angle formed by the direction of the fast axis of the uniaxial film and the alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied is 5 degrees.

次に、位相差補償層14の上に円偏光板13を設ける。また、液晶セル12の反視認者側の面に反射板15を設ける。   Next, the circularly polarizing plate 13 is provided on the retardation compensation layer 14. In addition, a reflecting plate 15 is provided on the surface of the liquid crystal cell 12 on the side opposite to the viewer.

尚、詳細は図示されないが、本実施の形態における液晶表示素子1は、パッシブマトリクス構造である。すなわち、画像表示を構成する各画素部分には、TFT等のスイッチング素子は設けられておらず、電極層を用いたパッシブ駆動によって目的の画像が表示される。液晶表示素子11について1/16デューティー(1/16Duty)駆動し、特性を調べたところ、ON透過率は13.81%であった。なお、このとき液晶表示素子11の最低透過率は0.387%であり、この最低透過率を示す電圧をOFF電圧に設定した。   Although not shown in detail, the liquid crystal display element 1 in the present embodiment has a passive matrix structure. That is, each pixel portion constituting the image display is not provided with a switching element such as a TFT, and a target image is displayed by passive driving using an electrode layer. When the liquid crystal display element 11 was driven at 1/16 duty (1/16 duty) and the characteristics were examined, the ON transmittance was 13.81%. At this time, the minimum transmittance of the liquid crystal display element 11 was 0.387%, and the voltage indicating the minimum transmittance was set to the OFF voltage.

本実施の形態の液晶表示素子11においても、実施の形態1で説明した液晶表示素子1と同様のV−T特性を示す。すなわち、電圧を印加していくと、図2と同様に、所定の印加電圧領域において、透過率が電圧無印加時の透過率Tより小さくなる。そして、最低透過率値Tを示した後、更なる電圧の印加によって透過率は急上昇する。したがって、V−T特性は、非常に急峻なものとなる。それ故、液晶表示素子11は、デューティ駆動のパッシブマトリクス駆動において、高コントラスト比の画像表示が可能となる。尚、液晶表示素子11におけるT/Tの値は0.915である。 The liquid crystal display element 11 of the present embodiment also exhibits the same VT characteristics as the liquid crystal display element 1 described in the first embodiment. That is, when gradually applying a voltage, similarly to FIG. 2, in a given applied voltage region, the transmittance becomes smaller than the transmittance T 1 of the absence of applied voltage. Then, after the lowest transmission value T 2, the transmittance by the application of a further voltage increases rapidly. Therefore, the VT characteristic is very steep. Therefore, the liquid crystal display element 11 can display an image with a high contrast ratio in the passive matrix drive of the duty drive. The value of T 2 / T 1 in the liquid crystal display element 11 is 0.915.

液晶表示素子11をパッシブマトリクス駆動しようとする場合、最低透過率Tを示す電圧値付近を駆動時におけるOFF電圧として設定することが好ましい。そうすることにより、OFF時の遮光度が高まって透過率が格段に低くなり、高レベルの沈んだ黒表示が得られる。一方、ON時には、高い透過率の表示が得られるので、高いコントラスト比の画像表示を実現することができる。 If to be passive matrix driven liquid crystal display element 11, it is preferable to set the vicinity of the voltage value indicating the minimum transmittance T 2 is turned OFF voltage during driving. By doing so, the degree of shading when OFF is increased, the transmittance is remarkably lowered, and a high level of black display is obtained. On the other hand, when ON, a high transmittance display can be obtained, so that an image display with a high contrast ratio can be realized.

一方、電圧無印加時の透過率Tと最低透過率Tが異なることから、OFF時の表示画像において生じる問題については、次の通りである。すなわち、液晶表示素子11においては、最低透過率Tを示す電圧値付近をOFF電圧として設定した場合に、OFF表示時において、表示部内の電極層が形成されている領域であってOFF電圧が印加されている画素部分と、電極層が配設されていないために、電圧印加の有無にかかわらず液晶層が垂直配向の状態のまま動作をしない周辺部分の透過率とが異なってしまう。OFF時においては、液晶表示素子11の表示部全体が、均一な沈んだ黒を表示している状態が好ましいが、画素部分の透過率と周辺部分の透過率が異なるために、電極層の配設された画素部分が目立ってしまって、不均一なOFF画像表示状態が発生する恐れがある。 On the other hand, since the transmittance T 1 when no voltage is applied is different from the minimum transmittance T 2 , problems that occur in the display image at the time of OFF are as follows. That is, in the liquid crystal display device 11, in the case of setting the near voltage value indicating the minimum transmittance T 2 as OFF voltage during OFF display, is a by OFF voltage region where the electrode layer in the display portion is formed Since the applied pixel portion and the electrode layer are not provided, the transmittance of the peripheral portion where the liquid crystal layer does not operate in a vertically aligned state is different regardless of whether a voltage is applied. At the time of OFF, it is preferable that the entire display portion of the liquid crystal display element 11 displays a uniform sunken black. However, since the transmittance of the pixel portion and the transmittance of the peripheral portion are different, the arrangement of the electrode layers is different. The provided pixel portion may become conspicuous, and a non-uniform OFF image display state may occur.

このような問題は、例えば、開口率70%以下の表示画像構造、特に、キャラクター表示を目的とするような開口率の小さな表示画像構造において、特に顕著となる。これは、表示部内の電極層の形成されている領域であって、電圧印加に伴って光が透過する画素部分に対して、電圧印加の有無にかかわらず、液晶層が垂直配向のままで動作をしない周辺領域の面積が大きいことによるものである。   Such a problem becomes particularly noticeable, for example, in a display image structure with an aperture ratio of 70% or less, particularly in a display image structure with a small aperture ratio for the purpose of character display. This is the area where the electrode layer is formed in the display area, and the liquid crystal layer operates in the vertical alignment regardless of whether or not voltage is applied to the pixel part where light is transmitted when voltage is applied. This is due to the large area of the peripheral region that does not.

そこで、位相差補償層14である一軸フィルムのリタデーションのみを変え、その他の構造は液晶表示素子11と全く同様とした液晶表示素子を、上述した製造方法にしたがって多数製造した。そして、まず、電圧無印加時の透過率と最低透過率との差と、一軸フィルムのリタデーションとの関係を調べた。   Therefore, a large number of liquid crystal display elements having the same structure as that of the liquid crystal display element 11 except that only the retardation of the uniaxial film as the retardation compensation layer 14 was changed were manufactured according to the manufacturing method described above. First, the relationship between the difference between the transmittance when no voltage was applied and the minimum transmittance and the retardation of the uniaxial film was examined.

図7は、この液晶表示素子の構成において発現するリタデーションに対する、電圧無印加時の透過率と最低透過率との違いの関係を示す図である。図7において、x軸は、各液晶表示素子の構成において発現するリタデーションの値を、液晶セルのリタデーションの値(図7では、パネルΔndとして示される。)、すなわち265nmで除した値を示す。ここで、図7のフィルムΔndとは、各液晶表示素子の構成において発現するリタデーションの値を示す(以下、本明細書において同じ。)。一方、y軸は、各液晶表示素子の最低透過率を電圧無印加時の透過率で除した値を示す。   FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the difference between the transmittance when no voltage is applied and the minimum transmittance with respect to the retardation developed in the configuration of the liquid crystal display element. In FIG. 7, the x-axis indicates the retardation value expressed in the configuration of each liquid crystal display element divided by the retardation value of the liquid crystal cell (shown as a panel Δnd in FIG. 7), that is, 265 nm. Here, the film Δnd in FIG. 7 indicates a retardation value expressed in the configuration of each liquid crystal display element (hereinafter the same in this specification). On the other hand, the y-axis indicates a value obtained by dividing the minimum transmittance of each liquid crystal display element by the transmittance when no voltage is applied.

図7より、本発明の液晶表示素子の構成において発現するリタデーション、すなわち使用する一軸フィルムのリタデーションが大きくなるほど、最低透過率の値は電圧無印加時の透過率の値より小さくなることがわかる。したがって、使用する一軸フィルムのリタデーションが大きくなるほど、最低透過率は小さくなる可能性があるものの、電極層の配設された画素部分が目立ってしまって、不均一なOFF画像表示状態が発生する恐れがある。   FIG. 7 shows that the minimum transmittance value becomes smaller than the transmittance value when no voltage is applied as the retardation expressed in the configuration of the liquid crystal display element of the present invention, that is, the retardation of the uniaxial film to be used increases. Therefore, as the retardation of the uniaxial film to be used increases, the minimum transmittance may decrease, but the pixel portion on which the electrode layer is disposed may become conspicuous and a non-uniform OFF image display state may occur. There is.

次に、最低透過率を示す電圧をOFF電圧に設定し、OFF電圧を印加した状態であるOFF時において、周辺部分に対して、OFF電圧の印加された画素部分が目立つか否か、そして、それによって不均一なOFF画面の印象を視認者に与えるか否かを調べた。   Next, the voltage indicating the minimum transmittance is set to the OFF voltage, and when the OFF voltage is applied, the pixel part to which the OFF voltage is applied is conspicuous with respect to the peripheral part. It was investigated whether or not the viewer was given a non-uniform OFF screen impression.

OFF時において、周辺部分に対してOFF電圧の印加された画素部分が、透過率の違いにより目立つか否かの印象は、視認者にとって色差として認識される。そして、ΔE***表示において、画素部分と周辺部分における色差が3を超えると、OFF表示において画素部分の存在が感じられて不均一な画像の印象を視認者に与える。ここで、液晶表示素子11では、画素部分と周辺部分における色差が2.15であった。 At the time of OFF, the impression whether the pixel portion to which the OFF voltage is applied to the peripheral portion is noticeable due to the difference in transmittance is recognized as a color difference by the viewer. In the ΔE * u * v * display, if the color difference between the pixel portion and the peripheral portion exceeds 3, the presence of the pixel portion is felt in the OFF display, and a non-uniform image impression is given to the viewer. Here, in the liquid crystal display element 11, the color difference between the pixel portion and the peripheral portion was 2.15.

次に、使用する一軸フィルムのリタデーションに対する、画素部分とその周辺部分の色差の関係を調べた。   Next, the relationship between the color difference between the pixel portion and its peripheral portion with respect to the retardation of the uniaxial film used was examined.

図8は、図7の液晶表示素子の構成において発現するリタデーションと色差との関係を示す図である。図8において、x軸は、各液晶表示素子の構成において発現するリタデーションの値を、液晶セルのリタデーションの値、すなわち265nmで除した値を示す。一方、y軸は、ΔE***表現による各液晶表示素子の色差を示す。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between retardation and color difference that appear in the configuration of the liquid crystal display element of FIG. In FIG. 8, the x-axis indicates the retardation value expressed in the configuration of each liquid crystal display element divided by the retardation value of the liquid crystal cell, that is, 265 nm. On the other hand, the y-axis indicates the color difference of each liquid crystal display element by ΔE * u * v * expression.

図8より、本発明の液晶表示素子の構成において発現するリタデーション、すなわち使用する一軸フィルムのリタデーションが大きくなるほど、OFF電圧が印加された状態であるOFF時において、画素部分とその周辺部分とのΔE***表現における色差が大きくなることがわかる。 From FIG. 8, as the retardation developed in the configuration of the liquid crystal display element of the present invention, that is, the retardation of the uniaxial film to be used increases, ΔE between the pixel portion and its peripheral portion at the OFF time when the OFF voltage is applied. It can be seen that the color difference in * u * v * expression increases.

また、各液晶表示素子の構成において発現するリタデーションの値を液晶セルのリタデーションの値で除した値が1.5%以下である場合に、ΔE***表現における色差が3以下となることもわかる。 Further, when the value obtained by dividing the retardation value expressed in the configuration of each liquid crystal display element by the retardation value of the liquid crystal cell is 1.5% or less, the color difference in ΔE * u * v * expression is 3 or less. I understand that.

すなわち、OFF表示において画素部分の存在が感じられることが無く、不均一な画像の印象を与えないようにするためには、各液晶表示素子の構成において発現するリタデーションの値を液晶セルのリタデーションの値で除した値が1.5%以下となるように、一軸フィルムのリタデーション等を設定することが望ましい。1.0%以下にすると、色差がさらに小さくなって差異を視認できなくなることから、特に好ましい。   That is, in order to prevent the presence of the pixel portion in the OFF display and avoid giving a non-uniform image impression, the retardation value expressed in the configuration of each liquid crystal display element is set to the retardation value of the liquid crystal cell. It is desirable to set the retardation of the uniaxial film so that the value divided by the value is 1.5% or less. When the ratio is 1.0% or less, the color difference is further reduced, and the difference cannot be visually recognized.

次に、液晶表示素子11と、位相差補償層14である一軸フィルムのリタデーションのみを変えた他は液晶表示素子11と全く同様の構造とした液晶表示素子とを用いて、1/16デューティ駆動による画質評価を行った。具体的には、最低透過率を示す電圧をOFF電圧に設定し、1/16デューティ駆動によるON時の透過率を評価した。   Next, 1/16 duty drive is performed using the liquid crystal display element 11 and a liquid crystal display element having the same structure as the liquid crystal display element 11 except that only the retardation of the uniaxial film that is the retardation compensation layer 14 is changed. Was used to evaluate the image quality. Specifically, the voltage indicating the minimum transmittance was set to the OFF voltage, and the transmittance when ON by 1/16 duty driving was evaluated.

図9は、本液晶表示素子の構成において発現するリタデーションと、1/16デューティ駆動によるON時の透過率との関係を示す図である。図9において、x軸は、各液晶表示素子の構成において発現するリタデーションの値を、液晶セルのリタデーションの値、すなわち265nmで除した値を示す。一方、y軸は、1/16デューティ駆動によるON時の透過率を示す。   FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the retardation developed in the configuration of the present liquid crystal display element and the transmittance when ON by 1/16 duty driving. In FIG. 9, the x-axis indicates the retardation value expressed in the configuration of each liquid crystal display element divided by the retardation value of the liquid crystal cell, that is, 265 nm. On the other hand, the y-axis indicates the transmittance when ON by 1/16 duty drive.

図9より、本発明の液晶表示素子の構成において発現するリタデーション、すなわち使用する一軸フィルムのリタデーションが大きくなるほど、1/16デューティ駆動によるON時の透過率が大きくなることがわかる。そして、液晶表示素子の構成において発現するリタデーション値を液晶セルのリタデーションの値で除した値が約1%を超える値になると、1/16デューティ駆動によるON時の透過率が13%を超えるので、非常に明るい高画質の画像表示を提供できる。   From FIG. 9, it can be seen that as the retardation expressed in the configuration of the liquid crystal display element of the present invention, that is, the retardation of the uniaxial film to be used increases, the transmittance at ON by 1/16 duty driving increases. And when the value obtained by dividing the retardation value developed in the configuration of the liquid crystal display element by the value of the retardation of the liquid crystal cell exceeds about 1%, the transmittance at ON time by 1/16 duty driving exceeds 13%. It can provide a very bright high-quality image display.

以上述べたように、本発明によれば、VAモードにおいて液晶セルと円偏光板の間に位相差補償層を設け、そのリタデーションの値と、進相軸と電圧印加時の液晶層配向方向とのなす角度とを調整することによって、OFF透過率を上昇させることなしに、V−T特性の急峻性を改善することができる。したがって、デューティ駆動を行った場合に、視野角度特性に優れた高コントラスト比の画像表示と、OFF時でも均一性を損なわない画像表示とを同時に実現することが可能となる。   As described above, according to the present invention, in the VA mode, a retardation compensation layer is provided between the liquid crystal cell and the circularly polarizing plate, and the retardation value, the fast axis, and the alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied. By adjusting the angle, it is possible to improve the steepness of the VT characteristic without increasing the OFF transmittance. Therefore, when duty driving is performed, it is possible to simultaneously realize an image display with a high contrast ratio excellent in viewing angle characteristics and an image display that does not impair uniformity even when OFF.

尚、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。   The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、本発明は、半透過反射板を使用した半透過型の液晶表示素子にも適用することができる。具体的には、実施の形態1で反射板6を半透過型反射板とする他は、液晶表示素子1と同様の構成とすればよい。この場合、バックライトを併用することによって、外光が乏しい環境下においても画像表示を可能とすることができる。   For example, the present invention can also be applied to a transflective liquid crystal display element using a transflective plate. Specifically, a configuration similar to that of the liquid crystal display element 1 may be used except that the reflector 6 is a transflective reflector in the first embodiment. In this case, by using the backlight together, it is possible to display an image even in an environment where external light is scarce.

また、半透過型液晶表示素子の別の構成例としては、実施の形態1で液晶表示素子1を構成する液晶セル2と同様の構成の液晶セルであって、さらに、表示部に透過領域と反射領域とを有し、反射領域の電極層上に、反射領域の液晶層の厚さを透過領域の液晶層の厚さの約半分とする反射段差層が設けられている液晶セルを使用し、その液晶セルを一対の円偏光板で挟持したものを挙げることができる。   Another example of the configuration of the transflective liquid crystal display element is a liquid crystal cell having the same configuration as that of the liquid crystal cell 2 constituting the liquid crystal display element 1 in the first embodiment, and further includes a transmissive region in the display portion. A liquid crystal cell having a reflective region, and on the electrode layer of the reflective region, a reflective step layer is provided in which the thickness of the liquid crystal layer in the reflective region is approximately half the thickness of the liquid crystal layer in the transmissive region. And a liquid crystal cell sandwiched between a pair of circularly polarizing plates.

実施の形態1における液晶表示素子の部分断面図である。3 is a partial cross-sectional view of a liquid crystal display element in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における液晶表示素子のV−T曲線である。3 is a VT curve of the liquid crystal display element in the first embodiment. 実施の形態1における液晶表示素子の構成で発現するリタデーションと、電圧無印加時の透過率および最低透過率との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between retardation that appears in the configuration of the liquid crystal display element in Embodiment 1, and transmittance and minimum transmittance when no voltage is applied. 実施の形態1における液晶表示素子の構成で発現するリタデーションと色差との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between retardation and color difference expressed in the configuration of the liquid crystal display element in the first embodiment. 実施の形態1における本液晶表示素子の構成で発現するリタデーションと1/16デューティ駆動によるON時の透過率との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between retardation that appears in the configuration of the present liquid crystal display element according to Embodiment 1 and transmittance when ON by 1/16 duty drive. 実施の形態2における液晶表示素子の部分断面図である。6 is a partial cross-sectional view of a liquid crystal display element in a second embodiment. FIG. 実施の形態2における液晶表示素子の構成で発現するリタデーションと、電圧無印加時の透過率および最低透過率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the retardation expressed with the structure of the liquid crystal display element in Embodiment 2, the transmittance | permeability at the time of no voltage application, and the minimum transmittance | permeability. 実施の形態2における液晶表示素子の構成で発現するリタデーションと色差との関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a relationship between retardation and color difference expressed in the configuration of the liquid crystal display element in the second embodiment. 実施の形態2における本液晶表示素子の構成で発現するリタデーションと1/16デューティ駆動によるON時の透過率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the retardation expressed with the structure of this liquid crystal display element in Embodiment 2, and the transmittance | permeability at the time of ON by 1/16 duty drive. VAモードの液晶表示素子で、Δndを高く設定したときのV−T特性の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the VT characteristic when (DELTA) nd is set high with the liquid crystal display element of VA mode.

符号の説明Explanation of symbols

1,11 液晶表示素子
2,12 液晶セル
3,4 偏光板
5,14 位相差補償層
6,15 反射板
13 円偏光板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 Liquid crystal display element 2,12 Liquid crystal cell 3,4 Polarizing plate 5,14 Phase difference compensation layer 6,15 Reflector 13 Circular polarizing plate

Claims (5)

対向するそれぞれの表面に電極層が形成された、少なくとも一方が透明である一対の基板で負の誘電異方性を有する液晶層を挟持することにより構成される液晶セルと、前記液晶セルを挟持する一対の偏光板と、前記一対の偏光板における前記基板との対向面とは反対側であって、前記一対の偏光板のうちの反視認者側の偏光板上に配置された反射板とを備え、前記液晶セルの基板の電極層を介して前記液晶層に電圧を印加することによって、表示部で画像を表示する液晶表示素子において、
前記一対の基板の少なくとも一方の基板について、他方の基板との対向面に垂直配向性の配向膜が設けられ、該配向膜は電圧印加時の前記液晶層の配向方向を規定するよう配向処理が施されており、
前記一対の偏光板は、一方の偏光板の吸収軸と他方の偏光板の吸収軸との交差角度が90度±5度になるように配置されており、
前記一対の偏光板の少なくとも一方と前記液晶セルとの間には、リタデーションを有する位相差補償層が備えられ、該位相差補償層の進相軸と電圧印加時の前記液晶層の配向方向とのなす角度は、偏光板の吸収軸と電圧印加時の前記液晶層の配向方向とのなす角度より小さく且つ0度を超え50度未満となるように設定されており、
前記表示部の開口率は70%以下であることを特徴とする液晶表示素子。
A liquid crystal cell configured by sandwiching a liquid crystal layer having negative dielectric anisotropy between a pair of substrates each having an electrode layer formed on each of the opposing surfaces and being transparent, and sandwiching the liquid crystal cell A pair of polarizing plates, and a reflecting plate disposed on a polarizing plate on a side opposite to the viewer of the pair of polarizing plates, opposite to a surface facing the substrate in the pair of polarizing plates. In a liquid crystal display element that displays an image on a display unit by applying a voltage to the liquid crystal layer through an electrode layer of a substrate of the liquid crystal cell,
For at least one of the pair of substrates, a vertical alignment film is provided on a surface facing the other substrate, and the alignment film is subjected to an alignment treatment so as to define an alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied. Has been given,
The pair of polarizing plates are arranged such that the crossing angle between the absorption axis of one polarizing plate and the absorption axis of the other polarizing plate is 90 ° ± 5 °,
A retardation compensation layer having retardation is provided between at least one of the pair of polarizing plates and the liquid crystal cell, and the fast axis of the retardation compensation layer and the alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied Is set to be smaller than an angle formed between the absorption axis of the polarizing plate and the alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied, and more than 0 degree and less than 50 degrees.
A liquid crystal display element, wherein an aperture ratio of the display portion is 70% or less.
対向するそれぞれの表面に電極層が形成された、少なくとも一方が透明である一対の基板で負の誘電異方性を有する液晶層を挟持することにより構成される液晶セルと、前記一対の基板における前記液晶層との対向面とは反対側であって、前記一対の基板の視認者側に配置された円偏光板と、前記一対の基板のうちの反視認者側の基板に配置された反射板とを備え、前記液晶セルの基板の電極層を介して前記液晶層に電圧を印加することによって、表示部で画像を表示する液晶表示素子において、
前記一対の基板の少なくとも一方の基板について、他方の基板との対向面に垂直配向性の配向膜が設けられ、該配向膜は電圧印加時の前記液晶層の配向方向を規定するよう配向処理が施されており、
前記円偏光板と前記液晶セルとの間には、リタデーションを有する位相差補償層が備えられ、該位相差補償層の進相軸と電圧印加時の前記液晶層の配向方向とのなす角度は、偏光板の吸収軸と電圧印加時の前記液晶層の配向方向とのなす角度より小さく且つ0度を超え50度未満となるように設定されており、
前記表示部の開口率は70%以下であることを特徴とする液晶表示素子。
A liquid crystal cell formed by sandwiching a liquid crystal layer having negative dielectric anisotropy between a pair of substrates each having an electrode layer formed on each of the opposing surfaces and at least one of which is transparent; A circularly polarizing plate disposed on the viewer side of the pair of substrates opposite to the surface facing the liquid crystal layer, and a reflection disposed on the counter-viewer side substrate of the pair of substrates. In a liquid crystal display element that displays an image on a display unit by applying a voltage to the liquid crystal layer through an electrode layer of a substrate of the liquid crystal cell.
For at least one of the pair of substrates, a vertical alignment film is provided on a surface facing the other substrate, and the alignment film is subjected to an alignment treatment so as to define an alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied. Has been given,
A retardation compensation layer having retardation is provided between the circularly polarizing plate and the liquid crystal cell, and an angle formed between the fast axis of the retardation compensation layer and the alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied is , Is set to be smaller than an angle formed between the absorption axis of the polarizing plate and the alignment direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied, and more than 0 degree and less than 50 degrees,
A liquid crystal display element, wherein an aperture ratio of the display portion is 70% or less.
前記位相差補償層のリタデーションの値は、前記液晶層のリタデーションの値の0%より大きく且つ10%以下である請求項1に記載の液晶表示素子。   2. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein a retardation value of the retardation compensation layer is greater than 0% and 10% or less of a retardation value of the liquid crystal layer. 前記位相差補償層のリタデーションの値は、前記液晶層のリタデーションの値の0%より大きく且つ1.5%以下である請求項2に記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 2, wherein the retardation value of the retardation compensation layer is greater than 0% and 1.5% or less of the retardation value of the liquid crystal layer. 前記液晶表示素子は、パッシブマトリクス型の液晶表示素子である請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal display element is a passive matrix liquid crystal display element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110662996A (en) * 2017-05-29 2020-01-07 富士胶片株式会社 Display device

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