JP2008009018A

JP2008009018A - 液晶表示素子

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Publication number: JP2008009018A
Application number: JP2006177651A
Authority: JP
Inventors: Yuji Hayata; 祐二早田
Original assignee: Hiroshima Opt Corp; Kyocera Display Corp
Current assignee: Hiroshima Opt Corp; Kyocera Display Corp
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2008-01-17

Abstract

【課題】メタルＢＭ等の金属部分での反射が観察されない良好な表示品位を実現できる液晶表示素子を提供する。
【解決手段】液晶表示素子の反視認側から、バックライト７、第２偏光板６、ねじれ光学補償層４、液晶セル３、位相差板２、第１偏光板１の順に各部材を積層する。位相差板２は、１／４波長板である。液晶セル３のツイスト角は２３０〜２５０°であり、ねじれ光学補償層４のツイスト角は１７０〜１９０°である。また、液晶セル３における配向方向のねじれの向きと、ねじれ光学補償層４における配向方向のねじれの向きとは逆向きである。第２偏光板６、ねじれ光学補償層４、液晶セル３、位相差板２、および第１偏光板１は、偏光板の吸収軸、位相差板の延伸軸、ねじれ光学補償層４および液晶セル３の配向軸が所定の条件を満足するように配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示素子に関し、特に、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic ）型の液晶セルと補償層とを有する液晶表示素子に関する。

ＳＴＮ型の液晶セルでは、白色および黒色の２色で画像を表示しようとする場合であっても、白色および黒色以外の色が現れてしまう。このような着色を解消するために、ＳＴＮ型の液晶セルと補償層とを組み合わせた液晶表示素子（例えば、ＦＳＴＮやＤＳＴＮ）が知られている。

また、特許文献１には、視認側から、第１偏光板、ねじれ光学補償層、液晶表示パネル、第２偏光板、およびバックライトを順に配置した液晶表示素子が記載されている。特許文献１に記載された液晶表示素子では、ねじれ光学補償層のツイスト角は１７０〜１９０°であり、ねじれ光学補償層の位相差値は６９０〜７８０ｎｍである。また、特許文献１に記載された液晶表示素子では、液晶表示パネルのツイスト角は２３０〜２５０°であり、液晶表示パネルの位相差値は７８０〜９２０ｎｍである。

また、表示品位を向上させるために、液晶セルにブラックマトリクス（以下、ＢＭと記す。）が設けられる。ＢＭには、金属を使用したＢＭ（以下、メタルＢＭと記す。）や、樹脂にカーボン等を混入させたＢＭ（以下、樹脂ＢＭと記す。）が多用されている。メタルＢＭの例として、低反射の金属クロムおよび酸化クロムの複合膜や、その他の金属薄膜および酸化金属薄膜等を使用したメタルＢＭが挙げられる。また、特許文献２には、ＢＭの材質として金属を選択する例が記載されている。

メタルＢＭと樹脂ＢＭとを比較する。反射率が低いという点では樹脂ＢＭが優れている。また、膜厚に対する光学濃度（遮光度）の点ではメタルＢＭが優れている。すなわち、膜厚を薄くしても高い光学濃度が得られるという点ではメタルＢＭが優れている。従って、ＢＭの材質として金属を選択することによって、膜厚が薄くて高遮光度のＢＭを実現することができる。また、ＢＭの膜厚が薄いと、液晶セルの液晶層のセルギャップを制御しやすい。従って、セルギャップを制御しやすくするという点でも、メタルＢＭが優れている。

また、各画素が配置され画像を表示する表示領域の外周には透明電極から引き廻される個々の配線が配置される。配線が配置される領域（表示領域の外周領域）を狭くすると、各配線の配線抵抗にばらつきが生じる。また、表示領域の外周領域において各配線がどのように引き廻されるかによって、各配線の抵抗は異なる。外周領域を狭くすることによる配線抵抗のばらつきや、各配線の引き廻し抵抗の差を小さくするために、配線として金属の配線（以下、メタル配線と記す。）が用いられる。また、同様に、補助配線にも金属が用いられる。

また、特許文献３には、液晶パネルが第１偏光板と第２偏光板の間に配置され、液晶パネルと第１偏光板の間に（２ｎ−１／４）波長板が設けられ、液晶パネルと第２偏光板の間に（２ｍ−１／４）波長板が設けられた液晶表示装置が記載されている。

特開２００６−７１７４９号公報（段落００１６−００３４，図１）特開２００６−５３１６９号公報（段落００３２）特開２００５−２０８５６８号公報（段落００２３，００５０−００５７、図１３）

従来のＳＴＮ型の液晶セルと補償層とを組み合わせた液晶表示素子では、ＢＭとしてメタルＢＭを設けたり、配線（補助配線も含む。）としてメタル配線を設けたりすると、外光入射時に金属表面で外光が反射してしまい、その結果、良好な表示品位が得られないという課題が生じ、良好な表示品位が得られなかった。

すなわち、メタルＢＭやメタル配線は金属なので反射率が高く、視認側（画像の観察者側）から外光が入射すると、その光はメタルＢＭやメタル配線の表面で反射する。この反射光が観察者に観察され、良好な表示品位が得られなくなってしまう。

そこで本発明は、金属部分での反射が観察されない良好な表示品位を実現できる液晶表示素子を提供することを目的とする。

本発明の態様１は、視認側に配置される第１偏光板と反視認側に配置される第２偏光板との間に、配向膜が設けられた透明基板間に液晶層を有するＳＴＮ型の液晶セルと、ＳＴＮ型の液晶セルで生じる表示の着色を解消するためのねじれ光学補償層とを備える液晶表示装置であって、第１偏光板とＳＴＮ型の液晶セルとの間に１／４波長板を備え、ＳＴＮ型の液晶セルは、金属を使用したブラックマトリクスを有し、ＳＴＮ型の液晶セルのツイスト角は、２３０〜２５０°であり、ねじれ光学補償層のツイスト角は、１７０〜１９０°であり、ＳＴＮ型の液晶セルにおける配向方向ねじれの向きと、ねじれ光学補償層における配向方向のねじれの向きとが逆向きであることを特徴とする液晶表示素子を提供する。

本発明の態様２は、態様１において、ＳＴＮ型の液晶セルが有する液晶層の位相差値は、７８０〜９２０ｎｍであり、ねじれ光学補償層の位相差値は、６５０〜７８０ｎｍであり、第１偏光板の吸収軸と１／４波長板の延伸軸とがなす角度のうち小さい方の角度をθ_０とした場合、θ_０は４０〜５０°であり、ＳＴＮ型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１偏光板の吸収軸までの反時計回りの角度をθ_１とした場合、θ_１は５５〜９５°であり、ＳＴＮ型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から１／４波長板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ_２とした場合、θ_２は１０５〜１３５°であり、ＳＴＮ型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準として、視認側から見たときの基準軸からねじれ光学補償層の視認側の配向軸までの反時計回りの角度をθ_３とした場合、θ_３は７５〜１００°であり、ＳＴＮ型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準として、視認側から見たときの基準軸から第２偏光板の吸収軸までの反時計回りの角度をθ_４とした場合、θ_４は９０〜１２０°であり、θ_３＜θ_４である液晶表示素子を提供する。

本発明の態様３は、態様１において、ＳＴＮ型の液晶セルが有する液晶層の位相差値は、７８０〜９２０ｎｍであり、ねじれ光学補償層の位相差値は、６５０〜７８０ｎｍであり、第１偏光板の偏光軸と１／４波長板の延伸軸とがなす角度のうち小さい方の角度をθ_０とした場合、θ_０は４０〜５０°であり、ＳＴＮ型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１偏光板の偏光軸までの反時計回りの角度をθ_１とした場合、θ_１は５５〜９５°であり、ＳＴＮ型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から１／４波長板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ_２とした場合、θ_２は１０５〜１３５°であり、ＳＴＮ型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準として、視認側から見たときの基準軸からねじれ光学補償層の視認側の配向軸までの反時計回りの角度をθ_３とした場合、θ_３は７５〜１００°であり、ＳＴＮ型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準として、視認側から見たときの基準軸から第２偏光板の偏光軸までの反時計回りの角度をθ_４とした場合、θ_４は９０〜１２０°であり、θ_３＜θ_４である液晶表示素子を提供する。

本発明の態様４は、態様１から態様３のいずれかにおいて、ねじれ光学補償層は、側鎖型液晶性高分子を含む液晶表示素子を提供する。

本発明によれば、ＳＴＮ型液晶セルの金属部分で外光が反射したとしても、その光が観察者に観察されないようにすることができる。液晶表示素子の画素を光透過状態にしたときであっても、ＳＴＮ型液晶セルの金属部分で反射した光が観察者に観察されないようにすることができる。また、良好な白色および黒色の２色表示を実現することができる。従って、良好な視認性（表示品位）を実現するうことができる。

また、側鎖型液晶性高分子を含むねじれ光学補償層を用いることにより、高温時においても良好な視認性を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、視認側とは、液晶表示素子の画像の観察者側を意味する。また、反視認側とは、液晶表示素子の背面側を意味する。

図１は、本発明の液晶表示素子を示す模式的断面図である。本発明の液晶表示素子は、図１に示すように、第１偏光板１と、位相差板２と、液晶セル３と、ねじれ光学補償層４と、第２偏光板６と、バックライト７とを備える。液晶表示素子の反視認側（背面側）から、バックライト７、第２偏光板６、ねじれ光学補償層４、液晶セル３、位相差板２、第１偏光板１の順に積層される。

第１偏光板１は、視認側（画像の観察者側）に配置される偏光板であり、第２偏光板６は、液晶表示素子の反視認側に配置される偏光板である。

位相差板２の位相差値は、位相差板２の屈折率異方性Δｎ_Ｆ１と位相差板２の厚さｄ_Ｆ１との積である。そして、位相差板２の位相差値（Δｎ_Ｆ１・ｄ_Ｆ１）は、１２５〜１５０ｎｍであり、特に１３０〜１４５ｎｍであることが好ましい。位相差板の位相差値が１２５〜１５０ｎｍであるということは、その位相差板が１／４波長板であることを意味する。従って、位相差板２は１／４波長板である。位相差板２は、第１偏光板と液晶セル３との間に配置される。

液晶セル３は、ＳＴＮ型の液晶セルであり、透明電極（図示せず。）が設けられた第１透明基板３１と第２透明基板３２との間に液晶層３６を有する。第１透明基板３１は、視認側に配置される透明基板であり、位相差板２に隣接する。第２透明基板３２は、反視認側に配置される透明基板である。

液晶セル３はＳＴＮ型であり、液晶セル３のツイスト角は２３０〜２５０°である。すなわち、視認側における液晶分子の配向方向と、反視認側における液晶分子の配向方向とのねじれの角度は２３０〜２５０°である。

液晶セル３が有する液晶層３６の位相差値は、液晶層３６の屈折率異方性Δｎ_ＬＣとセルギャップ（第１透明基板上の透明電極と第２透明基板上の透明電極との間に挟持される液晶層の厚さ）ｄ_ＬＣとの積である。そして、液晶セル３が有する液晶層３６の位相差値（Δｎ_ＬＣ・ｄ_ＬＣ）は、７８０〜９２０ｎｍに設定される。液晶セル３が有する液晶層３６の位相差値（Δｎ_ＬＣ・ｄ_ＬＣ）は、特に８００〜９００ｎｍに設定されることが好ましい。

液晶セル３には、メタルＢＭ（金属を用いたＢＭ）３３が配置されていてもよい。図１に示す例では、メタルＢＭ３３が液晶セルの内面（具体的には第１透明基板３１の液晶側の面）に設けられた場合を例示している。例えば、メタルＢＭ３３は、マトリクス状に形成される画素間に設けられる。その場合、メタルＢＭ３３は、視認側から見た場合に格子状になる。また、例えば、メタルＢＭ３３は、画素が形成され画像を表示する表示領域の外周領域に設けられてもよい。なお、例えば、一方の透明基板に設けられる透明電極である列電極（図示せず。）と、もう一方の透明基板に設けられる透明電極である行電極（図示せず。）との交差部分が画素となる。

また、個々の透明電極から透明基板の端部（例えば、いずれか一方の透明基板の端部）まで、メタル配線が引き廻される。メタル配線は、表示領域の外周領域に設けられる。

第１透明基板３１の液晶側の面には透明電極（図示せず。）が設けられ、さらにその透明電極を覆う配向膜（図示せず。）が設けられる。同様に、第２透明基板３２の液晶側の面にも透明電極（図示せず。）が設けられ、さらにその透明電極を覆う配向膜（図示せず。）が設けられる。配向膜によって、液晶層３６の液晶分子が２３０〜２５０°ねじった状態に配向される。

液晶層３６は、旋光性物質を含有したネマチック液晶である。液晶層３６の液晶分子の配向状態は、電界に応答して変化する。従って、透明電極（図示せず。）によって各透明基板３１，３２間の液晶に対して駆動電圧を印加するか否かによって各画素を遮光状態または光透過状態に変化させることができる。このように画素を遮光状態または光透過状態に変化させることで、黒色表示や白色表示を行う。液晶セル３における着色は、ねじれ光学補償層４および位相差板２によって解消され、良好な黒色および白色の２色表示を実現することができる。

ねじれ光学補償層４は、ＳＴＮ型の液晶セル３が有する複屈折に起因する着色を解消する複屈折補償層である。ねじれ光学補償層４は、ねじれ位相差板（液晶性高分子を含む位相差板であって、一方の面の液晶性高分子の配向方向ともう一方の面の液晶性高分子の配向方向とがねじれている位相差板）であることが好ましい。なお、ねじれ光学補償層４は、配向膜が設けられた透明基板間に液晶を配置した液晶セルであって、各透明基板側の液晶分子の配向方向がねじれている液晶セルであってもよい。

ねじれ光学補償層４のツイスト角は、１７０〜１９０°である。ただし、液晶セル３における配向方向のねじれの向きと、ねじれ光学補償層４における配向方向のねじれの向きとが逆向きになるようにする。すなわち、液晶セル３における配向方向のねじれの向きが時計回りであれば、ねじれ光学補償層４における配向方向のねじれの向きが反時計回りになるようにする。また、液晶セル３における配向方向のねじれの向きが反時計回りであれば、ねじれ光学補償層４における配向方向のねじれの向きが時計回りになるようにする。

ねじれ光学補償層４の位相差値は、６５０〜７８０ｎｍである。ねじれ光学補償層４がねじれ位相差板であるとする。この場合、ねじれ位相差板の屈折率異方性をΔｎ_Ｆ２とし、ねじれ位相差板の厚さをｄ_Ｆ２とすれば、Δｎ_Ｆ２・ｄ_Ｆ２の値が６５０〜７８０ｎｍとなるようにすればよい。また、ねじれ光学補償層４が、配向膜が設けられた透明基板間に液晶を配置した液晶セルであるとする。この場合、ねじれ光学補償層４が有する液晶の屈折率異方性をΔｎ_Ｆ２とし、その液晶の厚さをｄ_Ｆ２とすれば、Δｎ_Ｆ２・ｄ_Ｆ２の値が６５０〜７８０ｎｍとなるようにすればよい。

また、ねじれ位相差板には、主鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板と、側鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板とがある。どちらのねじれ位相差板もねじれ光学補償層４とすることができる。特に、高温時における良好な視認性が要求される場合には、側鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板をねじれ光学補償層４とすることが好ましい。

液晶セル３が有する液晶層３６の位相差値には温度依存性がある。液晶層の位相差値の温度依存性は、液晶の転移温度Ｔ_ｃ（Clearing Point：液晶状態から等方性液体への転移温度）によっても異なるが、Ｔ_ｃ＝１０５℃の液晶の液晶層であれば、温度依存性は８５℃／３０℃で約０．８となる。なお、「８５℃／３０℃で０．８」とは、８５℃における位相差値（Δｎ_ＬＣ・ｄ_ＬＣ）を、３０℃における位相差値で除算した値が約０．８であることを意味する。上記のように、液晶層３６の位相差値には温度依存性があるので、ねじれ光学補償層４として、位相差値の温度依存性がある側鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板を用いることによって、温度変化に伴う位相差値の変化も補償して、常温だけでなく高温時でも良好な視認性を実現することができる。なお、主鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板の位相差値の温度依存性は、例えば８５℃／３０℃で約１となり、温度依存性はない。

バックライト７は、液晶セル３の各画素を包含する領域に向けて光を照射する。

以下、図２から図４を参照して、第１偏光板１、位相差板２、液晶セル３、ねじれ光学補償層４、および第２偏光板６の軸角の関係について説明する。図２から図４の各図では、いずれも視認側から見たときの各軸の関係を示している。

図２は、第１偏光板１の吸収軸と位相差板２の延伸軸との関係を示す説明図である。第１偏光板１の吸収軸１１（図２（ａ）参照。）と、位相差板２の延伸軸２１（図２（ｂ）参照。）とがなす角度のうち小さい方の角度をθ_０とした場合（図２（ｃ）参照。）、θ_０は４０〜５０°である。θ_０は４５°であることが好ましい。

図３は、液晶セル３のツイスト角、および液晶セル３の配向軸と第１偏光板１の吸収軸、位相差板２の延伸軸との軸角を示す説明図である。

図３（ａ）は、液晶セル３のツイスト角を示している。液晶セル３の視認側の配向膜の配向軸１３１と、液晶セル３の反視認側の配向膜の配向軸１３２とのねじれの角度（ツイスト角）は、２３０〜２５０°である。

図３（ｂ）は、液晶セル３の視認側の配向膜の配向軸１３１を基準軸とした場合における基準軸と、第１偏光板１の吸収軸、位相差板２の延伸軸との軸角を示す。既に述べたように、図３では、視認側から見たときの各軸の関係を示している。

液晶セル３の視認側の配向膜の配向軸１３１を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１偏光板１の吸収軸１１までの反時計回りの角度をθ_１とした場合、θ_１は５５〜９５°であり、特に６０〜９０°であることが好ましい。

また、液晶セル３の視認側の配向膜の配向軸１３１を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から位相差板２の延伸軸２１までの反時計回りの角度をθ_２とした場合、θ_２は１０５〜１３５°であり、特に１１０〜１３０°であることが好ましい。

図４は、ねじれ光学補償層４のツイスト角、および液晶セル３の配向軸とねじれ光学補償層４の配向軸、第２偏光板６の吸収軸との軸角を示す説明図である。

図４（ａ）は、ねじれ光学補償層４のツイスト角を示している。ねじれ光学補償層４の視認側の配向軸４１と、ねじれ光学補償層４の反視認側の配向軸４２とのねじれの角度（ツイスト角）は、１７０〜１９０°である。

図４（ｂ）は、第２偏光板６の吸収軸６１を図示している。図４（ｃ）は、液晶セル３の反視認側の配向膜の配向軸１３２を基準軸とした場合における基準軸と、ねじれ光学補償層４の視認側の配向軸４１、第２偏光板６の吸収軸６１との軸角を示す。既に述べたように、図４では、視認側から見たときの各軸の関係を示している。

液晶セル３の反視認側の配向膜の配向軸１３２を基準軸として、視認側から見たときの基準軸からねじれ光学補償層４の視認側の配向軸４１までの反時計回りの角度をθ_３とした場合、θ_３は７５〜１００°である。

また、液晶セル３の反視認側の配向膜の配向軸１３２を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第２偏光板６の吸収軸６１までの反時計回りの角度をθ_４とした場合、θ_４は９０〜１２０°である。

また、上述の角度θ_３，θ_４は、θ_３＜θ_４という関係が成り立つように定められる。

θ_０〜θ_４の各角度が上述の範囲の値になり、θ_３＜θ_４となるように、第１偏光板１、位相差板２、液晶セル３、ねじれ光学補償層４、および第２偏光板６は配置される。

次に、視認側から入射し、メタルＢＭ３３（図１参照。）やメタル配線（図示せず。）で反射する光について説明する。視認側から液晶表示素子に入射した光は、第１偏光板１を通過する。このとき、第１偏光板１は、入射した光の偏光状態を、第１偏光板１の偏光軸方向に振動する直線偏光に変化させる。直線偏光となった光は、位相差板（１／４波長板）２を通過する。このとき、位相差板２は、その光の偏光状態を直線偏光から円偏光に変化させる。

円偏光となった光は、メタルＢＭ３３やメタル配線で反射し、再び位相差板（１／４波長板）２を通過する。このとき、位相差板２は、メタルＢＭ３３やメタル配線で反射した光の偏光状態を、円偏光から直線偏光に変化させる。メタルＢＭ３３等での反射後に位相差板２を通過して直線偏光になった光の振動方向は、第１偏光板１の偏光軸と直交する方向（すなわち、第１偏光板１の吸収軸の方向）である。従って、メタルＢＭ３３やメタル配線での反射後に位相差板２を通過した光は第１偏光板１で吸収され、第１偏光板１を通過しない。その結果、メタルＢＭ３３やメタル配線で反射した光は観察者に観察されず、良好な視認性を実現することができる。液晶表示素子の画素を光透過状態にしたときであっても、視認側から入射して金属部分で反射した光は観察者に観察されないので、良好な視認性が得られる。

位相差板２を第１偏光板１と液晶セル３との間に配置することによって、上記のように、メタルＢＭ３３やメタル配線で反射した光を吸収し、反射した光が観察者に観察されないようにすることができる。ただし、従来のＦＳＴＮやＤＳＴＮの構成に単に位相差板を追加しただけの構成とすると、バックライトからの光を全て透過させてしまい、黒色表示ができなくなり、視認性が低下してしまう。本発明では、上述のような第１偏光板１と、位相差板２と、液晶セル３と、ねじれ光学補償層４と、第２偏光板６と備え、θ_０〜θ_４の各角度が上述の範囲の値になり、θ_３＜θ_４となるように各部材を配置することによって、反射した光が観察されないようにすることができ、良好な白色および黒色の２色表示を実現することができる。

また、第１偏光板１の表面にＡＲ処理（アンチリフレクション処理）を施すことにより、液晶表示素子表面での反射を防止することができ、さらなる視認性向上を行うことができる。

上記の実施の形態では、第１偏光板１の吸収軸および第２偏光板６の吸収軸を用いて各軸の関係（換言すれば、第１偏光板１、位相差板２、液晶セル３、ねじれ光学補償層４、第２偏光板６の配置）を定めていた。第１偏光板１の吸収軸および第２偏光板６の吸収軸を偏光軸に置き換えて、各軸の関係を上記の実施の形態と同様に定めてもよい。以下、図５から図７を参照して、第１偏光板１の偏光軸および第２偏光板６の偏光軸を用いて各軸の関係を定める場合について説明する。ただし、第１偏光板１の吸収軸および第２偏光板６の吸収軸を用いて各軸の関係を定める場合と同じ事項については説明を省略する。図５から図７の各図では、いずれも視認側から見たときの各軸の関係を示している。

図５は、第１偏光板１の偏光軸と位相差板２の延伸軸との関係を示す説明図である。第１偏光板１の偏光軸１５（図５（ａ）参照。）と、位相差板２の延伸軸２１（図５（ｂ）参照。）とがなす角度のうち小さい方の角度をθ_０とした場合（図５（ｃ）参照。）、θ_０は４０〜５０°である。θ_０は、４５°であることが好ましい。

図６は、液晶セル３の視認側の配向膜の配向軸１３１を基準軸とした場合における基準軸と、第１偏光板１の偏光軸、位相差板２の延伸軸との軸角を示す説明図である。

液晶セル３の視認側の配向膜の配向軸１３１を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１偏光板１の偏光軸１５までの反時計回りの角度をθ_１とした場合、θ_１は５５〜９５°であり、特に６０〜９０°であることが好ましい。

図７は、液晶セル３の反視認側の配向膜の配向軸１３２を基準軸とした場合における基準軸と、ねじれ光学補償層４の視認側の配向軸４１、第２偏光板６の偏光軸６５との軸角を示す説明図である。

また、液晶セル３の反視認側の配向膜の配向軸１３２を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第２偏光板６の偏光軸６５までの反時計回りの角度をθ_４とした場合、θ_４は９０〜１２０°である。

上述の角度θ_３，θ_４は、θ_３＜θ_４という関係が成り立つように定められる。

θ_０〜θ_４の各角度が上述の範囲の値になり、θ_３＜θ_４となるように、第１偏光板１、位相差板２、液晶セル３、ねじれ光学補償層４、および第２偏光板６は配置される。このように各部材を配置した場合であっても、反射した光が観察されないようにすることができ、良好な白色および黒色の２色表示を実現することができる。

以下に示すように、ＳＴＮ型の液晶セル３を調整した。液晶層のツイスト角が２４０°となり、左ツイストとなるように調整した。また、液晶の転移温度Ｔ_ｃが１０５°となり、液晶層の位相差値（Δｎ_ＬＣ・ｄ_ＬＣ）が８３０ｎｍとなるように調整した。

また、位相差板２として、位相差値（Δｎ_Ｆ１・ｄ_Ｆ１）が１４０ｎｍである位相差板を用いた。

また、ねじれ光学補償層４として、ねじれ位相差板（株式会社ポラテクノ製のＴｗｉｓｔｅｒ（商標））を用いた。このねじれ位相差板のツイスト角は１７８°であり、また右ツイストである。このねじれ位相差板の転移温度Ｔ_ｃは１０５℃であり、ガラス転移温度Ｔ_ｇは２５℃である。さらに、位相差値（Δｎ_Ｆ２・ｄ_Ｆ２）は、６６５ｎｍである。また、温度依存性は８５℃／３０℃で約０．８である。このねじれ位相差板は側鎖型液晶性高分子を含んでいて、このねじれ位相差板には温度依存性がある。

また、第１偏光板１として、日東電工社製ＮＰＦ−ＥＧ１４２５ＤＵを用い、第２偏光板６として、株式会社ポラテクノ製ＳＫＮ−１８２４３Ｔを用いた。

θ_０＝４５°、θ_１＝７５°、θ_２＝１２０°、θ_３＝８８°、θ_４＝１０２°となるように第１偏光板１、位相差板２、液晶セル３、ねじれ光学補償層４、および第２偏光板６を配置して、液晶表示素子を作成した。なお、実施例１におけるθ_０〜θ_４は、第１偏光板の吸収軸および第２偏光板の吸収軸を用いて定めた場合の軸角である（図２、図３、図４参照。）。

この液晶表示素子を、デューティ比を１／６５として駆動したところ、電圧オフ時に黒色表示とし、電圧オン時に白色表示とするネガ表示を行うことができた。

［比較例］比較例の液晶表示素子を作成した。比較例の液晶表示素子には位相差板２を設けなかった。比較例の液晶表示素子では、以下のようにＳＴＮ型の液晶セルを調整した。液晶層のツイスト角が２４０°となり、左ツイストとなるように調整した。また、液晶の転移温度Ｔ_ｃが１０５°となり、液晶層の位相差値（Δｎ_ＬＣ・ｄ_ＬＣ）が８３０ｎｍとなるように調整した。

図８は、比較例の液晶表示素子における第１偏光板１の吸収軸と液晶セル３の配向軸との関係を示す説明図である。液晶セル３の視認側の配向膜の配向軸１３１（図８（ｂ）参照。）を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１偏光板１の吸収軸１１（図８（ａ）参照。）までの反時計回りの角度をθ_１とした場合（図８（ｃ）参照。）、θ_１＝４５°となるようにした。

図９は、比較例の液晶表示素子におけるねじれ光学補償層４のツイスト角、および液晶セル３の配向軸とねじれ光学補償層４の配向軸、第２偏光板６の吸収軸との軸角を示す説明図である。比較例では、ねじれ光学補償層４として、ねじれ位相差板（株式会社ポラテクノ製のＴｗｉｓｔｅｒ（商標））を用いた。比較例で用いたねじれ位相差板のツイスト角は２４０°であり、また右ツイストである（図９（ａ）参照。）。このねじれ位相差板の転移温度Ｔ_ｃは１０５℃であり、ガラス転移温度Ｔ_ｇは２５℃である。さらに、位相差値（Δｎ_Ｆ２・ｄ_Ｆ２）は、８３０ｎｍである。また、温度依存性は８５℃／３０℃で約０．８である。

なお、第１偏光板１および第２偏光板６は実施例１と同様のものを用いた。

図９（ｃ）に示すように、液晶セル３の反視認側の配向膜の配向軸１３２を基準軸として、視認側から見たときの基準軸からねじれ光学補償層４の視認側の配向軸４１までの反時計回りの角度をθ_３とした場合、θ_３＝９０°となるようにした。

また、液晶セル３の反視認側の配向膜の配向軸１３２を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第２偏光板６の吸収軸６１（図９（ｂ）参照。）までの反時計回りの角度をθ_４とした場合、θ_４＝７５°となるようにした。従って、比較例では、θ_３＞θ_４となる。

実施例１の液晶表示素子と、比較例の液晶表示素子を比較したところ、実施例１の液晶表示素子では、外光入射時におけるメタル表面での反射光が観察者に観察されないようにすることができた。そして、液晶表示素子の画素を光透過状態にしたときであっても良好な視認性が得られた。具体的な数値で比較すると実施例１の反射率４．６％に対し、比較例の反射率は１９．５％であった。なお、上記反射率の値には、第１偏光板表面の反射率約４％が含まれている。

また、ねじれ光学補償層４として、ねじれ位相差板（新日本石油株式会社製のＬＣフィルム（商標））を用いた。このねじれ位相差板のツイスト角は１８０°であり、また右ツイストである。このねじれ位相差板の位相差値（Δｎ_Ｆ２・ｄ_Ｆ２）は、６７０ｎｍである。また、このねじれ位相差板は主鎖型側鎖型液晶性高分子を含んでいて、このねじれ位相差板には温度依存性がない。

また、第１偏光板１として日東電工社製ＮＰＦ−ＥＧ１４２５ＤＵを用い、第２偏光板６として住友化学社製ＳＲ−１８６２ＡＰを用いた。

θ_０＝４５°、θ_１＝７５°、θ_２＝１２０°、θ_３＝９０°、θ_４＝１０５°となるように第１偏光板１、位相差板２、液晶セル３、ねじれ光学補償層４、および第２偏光板６を配置して、液晶表示素子を作成した。なお、実施例２におけるθ_０〜θ_４は、第１偏光板の吸収軸および第２偏光板の吸収軸を用いて定めた場合の軸角である（図２、図３、図４参照。）。

また、実施例２の液晶表示素子と、比較例の液晶表示素子を比較したところ、実施例２の液晶表示素子では、外光入射時におけるメタル表面での反射光が観察者に観察されないようにすることができた。そして、液晶表示素子の画素を光透過状態にしたときであっても良好な視認性が得られた。液晶表示素子の反射率は４．６％と比較例に対し非常に低い値となった。

本発明は、ＳＴＮ型の液晶セルを含む液晶表示素子として好適に適用可能である。

本発明の液晶表示素子を示す模式的断面図。第１偏光板の吸収軸と位相差板の延伸軸との関係を示す説明図。液晶セルのツイスト角、および液晶セルの配向軸と第１偏光板の吸収軸、位相差板の延伸軸との軸角を示す説明図。ねじれ光学補償層のツイスト角、および液晶セルの配向軸とねじれ光学補償層の配向軸、第２偏光板の吸収軸との軸角を示す説明図。第１偏光板の偏光軸と位相差板の延伸軸との関係を示す説明図。液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸とした場合における基準軸と、第１偏光板の偏光軸、位相差板の延伸軸との軸角を示す説明図。液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準軸とした場合における基準軸と、ねじれ光学補償層の視認側の配向軸、第２偏光板の偏光軸との軸角を示す説明図。比較例の液晶表示素子における第１偏光板の吸収軸と液晶セルの配向軸との関係を示す説明図。比較例の液晶表示素子におけるねじれ光学補償層のツイスト角、および液晶セルの配向軸とねじれ光学補償層の配向軸、第２偏光板の吸収軸との軸角を示す説明図。

符号の説明

１第１偏光板
２位相差板
３液晶セル
４ねじれ光学補償層
６第２偏光板
７バックライト
３３メタルＢＭ

Claims

視認側に配置される第１偏光板と反視認側に配置される第２偏光板との間に、配向膜が設けられた透明基板間に液晶層を有するＳＴＮ型の液晶セルと、ＳＴＮ型の液晶セルで生じる表示の着色を解消するためのねじれ光学補償層とを備える液晶表示装置であって、
第１偏光板とＳＴＮ型の液晶セルとの間に１／４波長板を備え、
ＳＴＮ型の液晶セルは、金属を使用したブラックマトリクスを有し、
ＳＴＮ型の液晶セルのツイスト角は、２３０〜２５０°であり、
ねじれ光学補償層のツイスト角は、１７０〜１９０°であり、
ＳＴＮ型の液晶セルにおける配向方向ねじれの向きと、ねじれ光学補償層における配向方向のねじれの向きとが逆向きである
ことを特徴とする液晶表示素子。
ＳＴＮ型の液晶セルが有する液晶層の位相差値は、７８０〜９２０ｎｍであり、
ねじれ光学補償層の位相差値は、６５０〜７８０ｎｍであり、
第１偏光板の吸収軸と１／４波長板の延伸軸とがなす角度のうち小さい方の角度をθ_０とした場合、θ_０は４０〜５０°であり、
ＳＴＮ型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１偏光板の吸収軸までの反時計回りの角度をθ_１とした場合、θ_１は５５〜９５°であり、
ＳＴＮ型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から１／４波長板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ_２とした場合、θ_２は１０５〜１３５°であり、
ＳＴＮ型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準として、視認側から見たときの基準軸からねじれ光学補償層の視認側の配向軸までの反時計回りの角度をθ_３とした場合、θ_３は７５〜１００°であり、
ＳＴＮ型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準として、視認側から見たときの基準軸から第２偏光板の吸収軸までの反時計回りの角度をθ_４とした場合、θ_４は９０〜１２０°であり、
θ_３＜θ_４である
請求項１に記載の液晶表示素子。
ＳＴＮ型の液晶セルが有する液晶層の位相差値は、７８０〜９２０ｎｍであり、
ねじれ光学補償層の位相差値は、６５０〜７８０ｎｍであり、
第１偏光板の偏光軸と１／４波長板の延伸軸とがなす角度のうち小さい方の角度をθ_０とした場合、θ_０は４０〜５０°であり、
ＳＴＮ型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１偏光板の偏光軸までの反時計回りの角度をθ_１とした場合、θ_１は５５〜９５°であり、
ＳＴＮ型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から１／４波長板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ_２とした場合、θ_２は１０５〜１３５°であり、
ＳＴＮ型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準として、視認側から見たときの基準軸からねじれ光学補償層の視認側の配向軸までの反時計回りの角度をθ_３とした場合、θ_３は７５〜１００°であり、
ＳＴＮ型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準として、視認側から見たときの基準軸から第２偏光板の偏光軸までの反時計回りの角度をθ_４とした場合、θ_４は９０〜１２０°であり、
θ_３＜θ_４である
請求項１に記載の液晶表示素子。
ねじれ光学補償層は、側鎖型液晶性高分子を含む
請求項１、２、または３のうちのいずれか１項に記載の液晶表示素子。