JP2008032850A - Liquid crystal display element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示素子に関し、特に、遮光マスクを有する液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display element, and more particularly to a liquid crystal display element having a light shielding mask.
液晶セルに、遮光マスクが設けられる場合がある。そして、そのような遮光マスクとして、遮光マスクの層を薄くするために金属を用いた遮光マスクが用いられることがある。以下、金属を用いた遮光マスク（金属製の遮光マスク）をメタルマスクと記す。 A liquid crystal cell may be provided with a light shielding mask. As such a light-shielding mask, a light-shielding mask using metal may be used in order to thin the light-shielding mask layer. Hereinafter, a light shielding mask using metal (a metal light shielding mask) is referred to as a metal mask.
また、フルドット表示を行うとともにキャラクタ等の特定の形状の表示も行うことが要求される場合がある。例えば、携帯電話機では、フルドット表示を行うとともに、アンテナマークやバッテリマークの形状も表示することが要求される場合があった。また、例えば、車載用ディスプレイ装置では、フルドット表示を行うインフォメーションゾーンを設けるとともに、ガソリンやシートベルトを示すマークの形状を表示することが要求される場合があった。なお、フルドット表示とは、互いに直交するように配置された行電極と列電極間に液晶を配置してマトリクス駆動によって実現される表示態様である。 In addition, there are cases where it is required to perform full dot display and display a specific shape such as a character. For example, a mobile phone may be required to display full dot display and display the shape of an antenna mark or battery mark. In addition, for example, an in-vehicle display device may be required to provide an information zone for performing full dot display and to display the shape of a mark indicating gasoline or a seat belt. Note that full dot display is a display mode realized by matrix driving in which liquid crystals are arranged between row electrodes and column electrodes arranged so as to be orthogonal to each other.
フルドット表示とキャラクタ等の特定の形状の表示とを行う場合、例えば、行電極および列電極が配置された領域でマトリクス駆動を行うとともに、コモン電極およびセグメント電極が配置された領域でスタティック駆動を行えばよい。あるいは、一部が特定の形状になるように形成された電極を行電極と同様に走査して特定の形状を表示してもよい。図１０は、一部が特定の形状になるように形成された電極および行電極の配置例を示す説明図である。図１０に例示する各行電極１０１と同様に、一部が特定の形状になるように形成された電極１０２も走査することによって、フルドット表示および特定の形状の表示を実現することができる。なお、図１０では、列電極の図示を省略している。列電極は、行電極１０１と直交し、三角形等の特定の形状に形成された箇所と重なるように配置される。 When performing full dot display and display of a specific shape such as a character, for example, matrix drive is performed in an area where row electrodes and column electrodes are disposed, and static drive is performed in an area where common electrodes and segment electrodes are disposed. Just do it. Alternatively, an electrode formed so that a part thereof has a specific shape may be scanned in the same manner as the row electrode to display the specific shape. FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an arrangement example of electrodes and row electrodes formed so that a part thereof has a specific shape. Similar to each row electrode 101 illustrated in FIG. 10, full-dot display and display of a specific shape can be realized by scanning the electrode 102 formed so that a part thereof has a specific shape. In FIG. 10, the column electrodes are not shown. The column electrode is arranged so as to be orthogonal to the row electrode 101 and overlap with a portion formed in a specific shape such as a triangle.
ただし、マトリクス駆動とスタティック駆動の双方を行う場合には、専用の駆動ＩＣを作製しなければならない。専用の駆動ＩＣの開発には多くの時間および費用がかかり、また、専用の駆動ＩＣには汎用性がない。また、図１０に示すような電極１０２を行電極１０１と同様に走査する場合、行電極１０１の配置部における静電容量と電極１０２の配置部における静電容量との差に起因して、走査時における負荷の差が生じ、良好な表示品位が得られないという問題がある。 However, when both matrix driving and static driving are performed, a dedicated driving IC must be manufactured. Development of a dedicated drive IC takes a lot of time and money, and the dedicated drive IC is not versatile. Further, when the electrode 102 as shown in FIG. 10 is scanned in the same manner as the row electrode 101, the scanning is caused by the difference between the electrostatic capacitance in the arrangement portion of the row electrode 101 and the electrostatic capacitance in the arrangement portion of the electrode 102. There is a problem that a difference in load at the time occurs and a good display quality cannot be obtained.
なお、特許文献１には、各単位画素からなるドット表示部と、単位画素の集合体からなる固定表示部とを含み、ドット表示部では各単位画素を個別に表示し、固定表示部では固定表示部内の全ての単位画素を協同して表示する表示装置が記載されている。 Patent Document 1 includes a dot display unit composed of each unit pixel and a fixed display unit composed of an assembly of unit pixels. The dot display unit displays each unit pixel individually, and the fixed display unit fixes the unit pixel. A display device that displays all unit pixels in the display unit in cooperation is described.
また、パッシブマトリクス型のＳＴＮ（Super Twisted Nematic ）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が知られている。補償層のツイスト角（配向方向のねじれの角度）は、液晶セルのツイスト角と同一であり、また、液晶セルにおけるねじれの方向（観察者側の配向方向に対する背面側の配向方向のねじれの方向）と、補償層におけるねじれの方向とが逆になるように定められる。 Further, in a passive matrix type STN (Super Twisted Nematic) liquid crystal cell, colors other than white and black appear even when an image is displayed with two colors of white and black. In order to eliminate such coloring, a liquid crystal display element in which an STN liquid crystal cell and a compensation layer are combined is known. The twist angle of the compensation layer (the twist angle of the alignment direction) is the same as the twist angle of the liquid crystal cell, and the twist direction of the liquid crystal cell (the twist direction of the alignment direction on the back side relative to the alignment direction on the viewer side) ) And the direction of twist in the compensation layer are reversed.
２枚の偏光板の間にＳＴＮ型の液晶セルと補償層を配置するように構成された液晶表示素子が特許文献２に記載されている。 Patent Document 2 discloses a liquid crystal display element configured to dispose an STN liquid crystal cell and a compensation layer between two polarizing plates.
マトリクス駆動とスタティック駆動の双方を行う場合の問題点や、図１０に示すような電極１０２を行電極１０１と同様に走査する場合の問題点を解消する液晶表示素子の構成として、表示させるべき特定の形状に合わせて開口部が設けられた遮光マスク（ここではメタルマスクとする。）で、フルドット表示を行う液晶セルの画素の一部を覆う構成が考えられる。メタルマスクで画素の一部が覆われる液晶セルは、透明電極が設けられた一対の透明基板と、その一対の透明基板間に挟持される液晶とを有し、一方の透明基板上の透明電極ともう一方の透明基板上の透明電極とが交差する箇所を画素とする液晶セルである。このような液晶セルでは、画素はマトリクス状に配置される。この液晶セルの画素の一部を、特定の形状に合わせて開口部が設けられたメタルマスクで覆い、メタルマスクで覆われていない部分の画素をそれぞれ光透過状態または遮光状態に制御すれば、メタルマスクで覆われていない部分でフルドット表示を行うことができる。そして、メタルマスクの開口部に相当する領域の画素を光透過状態にすれば、特定の形状を表示することができ、メタルマスクの開口部に相当する領域の画素を遮光状態にすれば、特定の形状の表示を行わないようにすることができる。 As a configuration of the liquid crystal display element that solves the problems in the case of performing both matrix driving and static driving and the problem of scanning the electrode 102 as shown in FIG. A configuration in which a part of a pixel of a liquid crystal cell that performs full dot display is covered with a light-shielding mask (here, referred to as a metal mask) provided with an opening in accordance with the shape of the pixel. A liquid crystal cell in which a part of a pixel is covered with a metal mask has a pair of transparent substrates provided with a transparent electrode and a liquid crystal sandwiched between the pair of transparent substrates, and the transparent electrode on one transparent substrate And a liquid crystal cell having a pixel at the intersection of the transparent electrode on the other transparent substrate. In such a liquid crystal cell, the pixels are arranged in a matrix. If a part of the pixels of this liquid crystal cell is covered with a metal mask provided with an opening according to a specific shape, and the pixels of the part not covered with the metal mask are controlled to a light transmission state or a light shielding state, Full dot display can be performed in a portion not covered with a metal mask. If a pixel in a region corresponding to the opening of the metal mask is in a light transmitting state, a specific shape can be displayed. If a pixel in the region corresponding to the opening of the metal mask is in a light-shielding state, a specific shape can be displayed. The display of the shape can be prevented.
図１１は、このような構成の液晶表示素子を示す説明図である。図１１（ａ）は、マトリクス状に配置された画素１４０を有する液晶表示素子を示している。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す液晶表示素子の画素１４０のうちの一部を、特定の形状に合わせて開口部が設けられたメタルマスクで覆った液晶表示素子を示す。図１１（ｂ）に示す液晶表示素子では、メタルマスク１３３で覆われていない画素によって様々な表示を行うことができる。また、特定の形状（図１１（ｂ）に示す例では、進入禁止マークの形状、三日月型の形状、略円形の形状）を表示する場合には、その特定の形状の開口部に相当する領域の画素を光透過状態にすることで、特定の形状を表示することができる。なお、メタルマスク１３３を設けずに、フルドット表示によって三日月型等の特定の形状を表示した場合には、特定の形状を矩形の画素１４０で表示することになるので、特定の形状の外形を滑らかに表示できない。よって、特定の形状の外形が滑らかに表示されるようにするには、メタルマスクを用いて特定の形状を表示することが好ましい。 FIG. 11 is an explanatory view showing a liquid crystal display element having such a configuration. FIG. 11A shows a liquid crystal display element having pixels 140 arranged in a matrix. FIG. 11B shows a liquid crystal display element in which a part of the pixels 140 of the liquid crystal display element shown in FIG. 11A is covered with a metal mask provided with an opening in accordance with a specific shape. In the liquid crystal display element illustrated in FIG. 11B, various displays can be performed using pixels that are not covered with the metal mask 133. Further, when displaying a specific shape (in the example shown in FIG. 11B, the shape of the entry prohibition mark, the shape of a crescent moon, or the shape of a substantially circular shape), an area corresponding to the opening of the specific shape A specific shape can be displayed by making the pixels in a light-transmitting state. In addition, when a specific shape such as a crescent shape is displayed by full dot display without providing the metal mask 133, the specific shape is displayed by the rectangular pixel 140, so that the external shape of the specific shape is displayed. Cannot display smoothly. Therefore, in order to smoothly display the outer shape of a specific shape, it is preferable to display the specific shape using a metal mask.
ただし、特定の形状の開口部に相当する画素や、メタルマスク１３３で覆われていない画素を遮光状態（黒表示）とした場合であっても、それらの画素は、液晶表示素子の背面に存在するバックライト（図示せず。）からの光を完全に遮光することはできず、わずかながら光を透過させる。一方、メタルマスク１３３が存在する領域では、メタルマスク１３３が存在することによって、バックライトからの光は遮光される。 However, even when pixels corresponding to openings having a specific shape or pixels not covered with the metal mask 133 are in a light-shielded state (black display), these pixels are present on the back surface of the liquid crystal display element. The light from the backlight (not shown) is not completely shielded, but slightly transmits light. On the other hand, in the region where the metal mask 133 exists, the light from the backlight is blocked by the presence of the metal mask 133.
従って、各画素１４０を全て遮光状態（黒表示）とした場合であっても、メタルマスク１３３が存在する領域とそうでない領域とで、光の透過率に差が生じる。その結果、メタルマスク１３３が存在する領域の黒色と、メタルマスク１３３が存在しない領域における黒色との違いが観察者に認識され、特定の形状の表示を行わない場合であっても、観察者にその形状が認識されてしまうという問題が生じる。図１２は、各画素を全て遮光状態にした場合の液晶表示装置の状態の例を示している。図１２に示すように、メタルマスク１３３が存在する領域は光を十分に遮光し、暗い黒色となる。一方、メタルマスク１３３が存在しない領域の画素は遮光状態に制御されても、わずかながら光を透過させるので、明るい黒色となる。従って、図１２に示すように、三日月型等の特定の形状の表示を行わない場合であっても、その特定の形状が認識されてしまう。 Therefore, even when all the pixels 140 are in a light-shielded state (black display), there is a difference in light transmittance between a region where the metal mask 133 exists and a region where the metal mask 133 does not exist. As a result, the observer recognizes the difference between the black color in the region where the metal mask 133 exists and the black color in the region where the metal mask 133 does not exist, and even if the specific shape is not displayed, There arises a problem that the shape is recognized. FIG. 12 shows an example of the state of the liquid crystal display device when all the pixels are in the light-shielded state. As shown in FIG. 12, the region where the metal mask 133 exists sufficiently blocks light and becomes dark black. On the other hand, even if the pixels in the region where the metal mask 133 does not exist are controlled to be in a light-shielding state, light is transmitted slightly, so that the color is bright black. Therefore, as shown in FIG. 12, even when a specific shape such as a crescent moon is not displayed, the specific shape is recognized.
また、各画素１４０を全て遮光状態にした場合に、暗い黒色と明るい黒色の違いが認識されて、表示していない特定の形状が認識されることは、外観上の一体感を損なうことになるので、外観上好ましくない。 In addition, when all the pixels 140 are in a light-shielded state, recognition of a difference between dark black and light black and recognition of a specific shape that is not displayed impairs a sense of unity in appearance. Therefore, it is not preferable in appearance.
そこで、本発明は、特定の形状を表示しない場合に、その特定の形状が観察者に認識されにくくすることができる液晶表示素子を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display element that can make it difficult for an observer to recognize a specific shape when the specific shape is not displayed.
本発明の態様１は、透明電極が設けられた一対の透明基板と、一対の透明基板間に挟持される液晶とを有し、一方の透明基板上の透明電極ともう一方の透明基板上の透明電極とが交差する箇所を画素としてマトリクス駆動によって制御される液晶セルを備えた液晶表示素子であって、液晶セルが、複数の画素のうち一部の領域を覆う遮光マスクを備え、遮光マスクが、表示される特定の形状に合わせた開口部である特定形状表示開口部を有し、遮光マスクが、１画素の面積よりも小さな面積の開口部である微小開口部を複数個有し、特定形状表示開口部を除いた遮光マスクの面積に対する微小開口部の総面積の割合である開口率が１％以上８０％以下であることを特徴とする液晶表示素子を提供する。 Aspect 1 of the present invention includes a pair of transparent substrates provided with a transparent electrode and a liquid crystal sandwiched between the pair of transparent substrates, and the transparent electrode on one transparent substrate and the other transparent substrate A liquid crystal display element having a liquid crystal cell controlled by matrix driving with a pixel intersecting with a transparent electrode, wherein the liquid crystal cell includes a light shielding mask that covers a part of a plurality of pixels. Has a specific shape display opening that is an opening matched to a specific shape to be displayed, and the light shielding mask has a plurality of micro openings that are openings having an area smaller than the area of one pixel, Provided is a liquid crystal display element, wherein an aperture ratio, which is a ratio of a total area of minute openings to an area of a light shielding mask excluding a specific shape display opening, is 1% or more and 80% or less.
本発明の態様２は、態様１において、開口率が１％以上５０％以下である液晶表示素子を提供する。 Aspect 2 of the present invention provides the liquid crystal display element according to aspect 1, wherein the aperture ratio is 1% or more and 50% or less.
本発明の態様３は、態様１または態様２において、液晶セルで生じる着色を解消する補償層を備え、液晶セルのツイスト角が、１８０°以上であり、補償層のツイスト角が、液晶セルのツイスト角と等しく、液晶セルにおける配向方向のねじれの向きと、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液晶表示素子を提供する。 Aspect 3 of the present invention includes a compensation layer that eliminates the coloration that occurs in the liquid crystal cell according to aspect 1 or 2, wherein the liquid crystal cell has a twist angle of 180 ° or more, and the compensation layer has a twist angle of Provided is a liquid crystal display element which is equal to the twist angle and in which the direction of twist in the alignment direction in the liquid crystal cell is opposite to the direction of twist in the alignment direction in the compensation layer.
本発明による態様４は、態様１から態様３のいずれかにおいて、画像の観察者側から観察した場合に遮光マスクによって隠される画素は、遮光マスクが存在しないと仮定したときに白色を呈する光透過状態の輝度と黒色を呈する遮光状態の輝度との間の輝度を呈する中間調表示状態または遮光マスクが存在しないと仮定したときに白色を呈する光透過状態に制御される液晶表示素子を提供する。 Aspect 4 according to the present invention is a light transmission device according to any one of aspects 1 to 3, wherein the pixels hidden by the light shielding mask when viewed from the viewer side of the image are white when assuming that there is no light shielding mask. Provided is a liquid crystal display element that is controlled to be in a light-transmitting state that exhibits white when it is assumed that there is no halftone display state or a light-shielding mask that exhibits luminance between the luminance of the state and the luminance of the light-shielding state that exhibits black.
本発明によれば、液晶セルが、複数の画素のうち一部の領域を覆う遮光マスクを備え、遮光マスクが、１画素の面積よりも小さな面積の開口部である微小開口部を複数個有するので、遮光マスク全体の透過率を上げることにより、特定の形状を表示しない場合に、その特定の形状が観察者に認識されにくくすることができる。 According to the present invention, the liquid crystal cell includes a light-shielding mask that covers a part of a plurality of pixels, and the light-shielding mask has a plurality of minute openings that are openings having an area smaller than the area of one pixel. Therefore, by increasing the transmittance of the entire light shielding mask, the specific shape can be made difficult to be recognized by the observer when the specific shape is not displayed.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
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、液晶セル３と、補償層４と、第２偏光板６とを備える。図１に示す例では、液晶表示素子の背面側から、第２偏光板６、補償層４、液晶セル３、第１偏光板１の順に積層される場合を示している。ただし、液晶セル３と補償層４の配置を入れ替えてもよい。すなわち、液晶表示素子の背面側から、第２偏光板６、液晶セル３、補償層４、第１偏光板１の順に積層した構成としてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a liquid crystal display element of the present invention. As shown in FIG. 1, the liquid crystal display element of the present invention includes a first polarizing plate 1, a liquid crystal cell 3, a compensation layer 4, and a second polarizing plate 6. In the example illustrated in FIG. 1, the second polarizing plate 6, the compensation layer 4, the liquid crystal cell 3, and the first polarizing plate 1 are stacked in this order from the back side of the liquid crystal display element. However, the arrangement of the liquid crystal cell 3 and the compensation layer 4 may be interchanged. That is, it is good also as a structure laminated | stacked in order of the 2nd polarizing plate 6, the liquid crystal cell 3, the compensation layer 4, and the 1st polarizing plate 1 from the back side of the liquid crystal display element.
第１偏光板１は、画像の観察者（以下、単に観察者と記す。）側に配置される偏光板であり、第２偏光板６は、液晶表示素子の背面側に配置される偏光板である。 The first polarizing plate 1 is a polarizing plate disposed on the image viewer (hereinafter simply referred to as an observer) side, and the second polarizing plate 6 is a polarizing plate disposed on the back side of the liquid crystal display element. It is.
液晶セル３は、ＳＴＮ型の液晶セルであり、透明電極（図１において図示せず。）が設けられた第１透明基板３１と第２透明基板３２との間に液晶を挟持する。各透明基板３１，３２は、例えば、ガラス基板である。第１透明基板３１は、観察者側に配置される透明基板であり、第２透明基板３２は背面側に配置される透明基板である。図１に示す例では、第１透明基板３１は第１偏光板１に隣接し、第２透明基板３２は補償層４に隣接する。 The liquid crystal cell 3 is an STN type liquid crystal cell, and the liquid crystal is sandwiched between a first transparent substrate 31 and a second transparent substrate 32 provided with a transparent electrode (not shown in FIG. 1). Each of the transparent substrates 31 and 32 is, for example, a glass substrate. The first transparent substrate 31 is a transparent substrate disposed on the observer side, and the second transparent substrate 32 is a transparent substrate disposed on the back side. In the example shown in FIG. 1, the first transparent substrate 31 is adjacent to the first polarizing plate 1, and the second transparent substrate 32 is adjacent to the compensation layer 4.
液晶セル３は、ＳＴＮ型であり、液晶セル３のツイスト角は１８０°以上である。すなわち、第１透明基板３１側における液晶分子の配向方向と、第２透明基板３２側における液晶分子の配向方向のとのねじれの角度は、１８０°以上である。 The liquid crystal cell 3 is an STN type, and the twist angle of the liquid crystal cell 3 is 180 ° or more. That is, the twist angle between the alignment direction of the liquid crystal molecules on the first transparent substrate 31 side and the alignment direction of the liquid crystal molecules on the second transparent substrate 32 side is 180 ° or more.
液晶セル３には、メタルマスク（金属を用いた遮光マスク）３３が配置される。メタルマスク３３は、液晶セルの内面に設けられる。具体的には、図１に示すように、第１透明基板３１の液晶側の面にメタルマスク３３が設けられる。第１透明基板３１にメタルマスク３３が形成され、その後、透明電極（図１において図示せず。）が形成される。液晶セル３の構成例については後述する。 In the liquid crystal cell 3, a metal mask (light shielding mask using metal) 33 is arranged. The metal mask 33 is provided on the inner surface of the liquid crystal cell. Specifically, as shown in FIG. 1, a metal mask 33 is provided on the liquid crystal side surface of the first transparent substrate 31. A metal mask 33 is formed on the first transparent substrate 31, and then a transparent electrode (not shown in FIG. 1) is formed. A configuration example of the liquid crystal cell 3 will be described later.
メタルマスク３３は、液晶セル３の複数の画素のうちの一部の領域を覆う。すなわち、メタルマスク３３は、液晶セル３の複数の画素が存在する領域のうちの一部の領域を覆うように設けられる。 The metal mask 33 covers a part of the plurality of pixels of the liquid crystal cell 3. That is, the metal mask 33 is provided so as to cover a part of the region where the plurality of pixels of the liquid crystal cell 3 are present.
メタルマスク３３は、表示させるべき特定の形状に合わせた開口部７２を有する。以下、表示対象となる特定の形状に合わせた開口部を、特定形状表示開口部と記す。また、メタルマスク３３は、特定形状表示開口部７２とは別に、１画素の面積よりも小さな面積の開口部７１を複数有する。以下、この開口部を微小開口部と記し、特定形状表示開口部と区別する。一つの微小開口部の面積は、１画素の面積よりも小さい。 The metal mask 33 has an opening 72 adapted to a specific shape to be displayed. Hereinafter, an opening matched to a specific shape to be displayed is referred to as a specific shape display opening. In addition to the specific shape display opening 72, the metal mask 33 has a plurality of openings 71 having an area smaller than the area of one pixel. Hereinafter, this opening is referred to as a minute opening, and is distinguished from a specific shape display opening. The area of one minute opening is smaller than the area of one pixel.
図２は、特定形状表示開口部７２および微小開口部７１を有するメタルマスク３３を示す説明図である。図２に例示するメタルマスク３３は、特定形状表示開口部７２として、進入禁止マークの形状の特定形状表示開口部７２、三日月型の特定形状表示開口部７２、および略円形の特定形状表示開口部７２を有する。また、メタルマスク３３は、多数の微小開口部７１を有する。 FIG. 2 is an explanatory view showing the metal mask 33 having the specific shape display opening 72 and the minute opening 71. The metal mask 33 illustrated in FIG. 2 includes, as the specific shape display opening 72, a specific shape display opening 72 in the shape of an entry prohibition mark, a crescent-shaped specific shape display opening 72, and a substantially circular specific shape display opening. 72. The metal mask 33 has a large number of minute openings 71.
特定形状表示開口部７２を除いたメタルマスク３３の面積に対する微小開口部７１の総面積の割合を開口率と記す。ここで、「特定形状表示開口部７２を除いたメタルマスク３３の面積」には、微小開口部７１の面積も含まれる。複数の微小開口部７１は、開口率が１％以上８０％以下となるようにメタルマスク３３に設けられる。特に、開口率が１％以上５０以下となるように微小開口部７１がメタルマスク３３に設けられることが好ましい。 The ratio of the total area of the minute openings 71 to the area of the metal mask 33 excluding the specific shape display openings 72 is referred to as an aperture ratio. Here, the “area of the metal mask 33 excluding the specific shape display opening 72” includes the area of the minute opening 71. The plurality of minute openings 71 are provided in the metal mask 33 so that the aperture ratio is 1% or more and 80% or less. In particular, it is preferable that the minute opening 71 is provided in the metal mask 33 so that the aperture ratio is 1% or more and 50 or less.
また、複数の微小開口部７１の大きさは揃っていることが好ましい。 Further, it is preferable that the sizes of the plurality of minute openings 71 are uniform.
さらに、複数の微小開口部７１は、均等に分散して設けられていることが好ましい。例えば、微小開口部７１同士の間隔がそれぞれ等しいことが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the plurality of minute openings 71 are provided evenly distributed. For example, it is preferable that the intervals between the minute openings 71 are equal.
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して、白色および黒色の２色表示を実現するための複屈折補償層である。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、一方の面の配向方向ともう一方の面の配向方向とがねじれている位相差板）であってもよい。あるいは、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、それぞれの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。ＳＴＮ型の液晶セル３における着色を補償層４が解消することによって、液晶表示素子は白色および黒色を表示する。 The compensation layer 4 is a birefringence compensation layer for eliminating the color caused by the birefringence of the STN type liquid crystal cell 3 and realizing white and black two-color display. Even if the compensation layer 4 is a twisted phase difference plate (a phase difference plate containing a liquid crystalline polymer, in which the orientation direction of one surface and the orientation direction of the other surface are twisted). Good. Alternatively, the compensation layer 4 may be a liquid crystal cell in which liquid crystals are arranged between transparent substrates provided with alignment films, and the alignment direction of liquid crystal molecules on each transparent substrate side is twisted. When the compensation layer 4 eliminates the coloration in the STN type liquid crystal cell 3, the liquid crystal display element displays white and black.
補償層４のツイスト角は、１８０°以上である。また、補償層４として、ツイスト角が液晶セル３のツイスト角と等しい補償層が選択される。 The twist angle of the compensation layer 4 is 180 ° or more. In addition, a compensation layer having a twist angle equal to the twist angle of the liquid crystal cell 3 is selected as the compensation layer 4.
ただし、液晶セル３における配向方向のねじれの向きと、補償層４における配向方向のねじれの向きとは逆向きとなるようにする。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、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４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、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。なお、補償層４として、液晶セルであってもよいし、ねじれ位相差板であってもよい。 However, the direction of twist in the alignment direction in the liquid crystal cell 3 is opposite to the direction of twist in the alignment direction in the compensation layer 4. In other words, if the twist direction of the alignment direction in the liquid crystal cell 3 is clockwise, the twist direction of the alignment direction in the compensation layer 4 is counterclockwise. If the twist direction of the alignment direction in the liquid crystal cell 4 is counterclockwise, the twist direction of the alignment direction in the compensation layer 4 is set to be clockwise. The compensation layer 4 may be a liquid crystal cell or a twisted phase difference plate.
また、第２偏光板６の背面側には、液晶表示素子に光を照射するバックライトが設けられる。 Further, a backlight for irradiating the liquid crystal display element with light is provided on the back side of the second polarizing plate 6.
以下、第１偏光板１、液晶セル３、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。 Hereinafter, the relationship between the axial angles of the first polarizing plate 1, the liquid crystal cell 3, the compensation layer 4, and the second polarizing plate 6 will be described.
第１偏光板１は、第１偏光板１の偏光軸と、液晶セル３の観察者側の面の配向方向（第１透明基板３１側における液晶分子の配向方向）とのなす角度が４５°になるように配置される。また、第２偏光板６は、第２偏光板６の偏光軸と、補償層６の背面側の面の配向方向とのなす角度が４５°になるように配置される。ここでは、図１に示すように、液晶セル３が観察者側に配置され、補償層４が背面側に配置される場合について説明した。補償層４が観察者側に配置され、液晶セル３が背面側に配置される場合、第１偏光板１は、第１偏光板１の偏光軸と、補償層６の観察者側の面の配向方向とのなす角度が４５°になるように配置される。また、第２偏光板６は、第２偏光板６の偏光軸と、液晶セル３の背面側の面の配向方向（第２透明基板３２側における液晶分子の配向方向）とのなす角度が４５°になるように配置される。 In the first polarizing plate 1, the angle formed by the polarization axis of the first polarizing plate 1 and the orientation direction of the viewer side surface of the liquid crystal cell 3 (the orientation direction of the liquid crystal molecules on the first transparent substrate 31 side) is 45 °. It is arranged to become. The second polarizing plate 6 is arranged so that the angle formed by the polarization axis of the second polarizing plate 6 and the orientation direction of the back surface of the compensation layer 6 is 45 °. Here, as shown in FIG. 1, the case where the liquid crystal cell 3 is arranged on the observer side and the compensation layer 4 is arranged on the back side has been described. When the compensation layer 4 is disposed on the viewer side and the liquid crystal cell 3 is disposed on the back surface side, the first polarizing plate 1 has the polarization axis of the first polarizing plate 1 and the viewer-side surface of the compensation layer 6. It arrange | positions so that the angle which the orientation direction makes may be 45 degrees. In the second polarizing plate 6, an angle formed by the polarization axis of the second polarizing plate 6 and the alignment direction of the surface on the back side of the liquid crystal cell 3 (the alignment direction of liquid crystal molecules on the second transparent substrate 32 side) is 45. It is arranged to be °.
また、液晶セル３の観察者側の面の配向方向（以下、液晶セル３の正面側配向方向と記す。）と液晶セル３の背面側の面の配向方向（以下、液晶セル３の背面側配向方向と記す。）とがなす角度のうち小さい方の角度を二等分する軸を、第１二等分軸と記す。同様に、補償層４の観察者側の面の配向方向（以下、補償層４の正面側配向方向と記す。）と補償層４の背面側の面の配向方向（以下、補償層４の背面側配向方向と記す。）とがなす角度のうち小さい方の角度を二等分する軸を、第２二等分軸と記す。 Further, the orientation direction of the surface on the viewer side of the liquid crystal cell 3 (hereinafter referred to as the front side orientation direction of the liquid crystal cell 3) and the orientation direction of the back side surface of the liquid crystal cell 3 (hereinafter referred to as the back side of the liquid crystal cell 3). The axis that bisects the smaller angle among the angles formed by the orientation direction is referred to as a first bisector axis. Similarly, the orientation direction of the observer-side surface of the compensation layer 4 (hereinafter referred to as the front-side orientation direction of the compensation layer 4) and the orientation direction of the back-side surface of the compensation layer 4 (hereinafter referred to as the back surface of the compensation layer 4). The axis that bisects the smaller angle among the angles formed by the side orientation direction is referred to as a second bisecting axis.
液晶セル３の正面側配向方向、液晶セル３の背面側配向方向、補償層４の正面側配向方向、および補償層４の背面側配向方向は、第１二等分軸と第２二等分軸とのなす角度が９０°であるという条件を満足するように定められる。なお、第１二等分軸と第２二等分軸とのなす角度が０°であるという条件を満足するように、液晶セル３の正面側配向方向、液晶セル３の背面側配向方向、補償層４の正面側配向方向、および補償層４の背面側配向方向を定めてもよい。ただし、第１二等分軸と第２二等分軸とのなす角度が９０°であるという条件を満足するように定めることが好ましい。 The front side orientation direction of the liquid crystal cell 3, the back side orientation direction of the liquid crystal cell 3, the front side orientation direction of the compensation layer 4, and the back side orientation direction of the compensation layer 4 are the first bisecting axis and the second bisecting axis. It is determined so as to satisfy the condition that the angle formed with the axis is 90 °. Note that the front side alignment direction of the liquid crystal cell 3, the back side alignment direction of the liquid crystal cell 3, so as to satisfy the condition that the angle formed by the first bisecting axis and the second bisecting axis is 0 °, The front side orientation direction of the compensation layer 4 and the back side orientation direction of the compensation layer 4 may be determined. However, it is preferable to determine so as to satisfy the condition that the angle formed by the first bisecting axis and the second bisecting axis is 90 °.
次に、液晶セル３の構成について説明する。図３は、ＳＴＮ型の液晶セル３の模式的断面図である。液晶セル３は、透明電極がストライプ状に設けられた第１透明基板３１および第２透明基板３２と、液晶３６と、シール材３７とを備える。液晶３６は、第１透明基板３１、第２透明基板３２、およびシール材３７によって封止される。 Next, the configuration of the liquid crystal cell 3 will be described. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the STN type liquid crystal cell 3. The liquid crystal cell 3 includes a first transparent substrate 31 and a second transparent substrate 32 on which transparent electrodes are provided in a stripe shape, a liquid crystal 36, and a sealing material 37. The liquid crystal 36 is sealed by the first transparent substrate 31, the second transparent substrate 32, and the sealing material 37.
第１透明基板３１の液晶３６側の面には、微小開口部７１および特定形状表示開口部７２を有するメタルマスク３３が形成され、その後、絶縁膜（図示せず。）を介して複数の透明電極３４が設けられる。第２透明基板３２上には、複数の透明電極３５が設けられる。 A metal mask 33 having a minute opening 71 and a specific shape display opening 72 is formed on the surface of the first transparent substrate 31 on the liquid crystal 36 side, and thereafter, a plurality of transparent layers are interposed through an insulating film (not shown). An electrode 34 is provided. A plurality of transparent electrodes 35 are provided on the second transparent substrate 32.
また、第１透明基板３１の液晶側の面には、透明電極３４を覆う配向膜（図示せず。）が設けられている。同様に、第２透明基板３２の液晶側の面にも、透明電極３５を覆う配向膜（図示せず。）が設けられている。ラビングされた配向膜によって、液晶３６の液晶分子が１８０°以上ねじった状態に配向される。 An alignment film (not shown) that covers the transparent electrode 34 is provided on the liquid crystal side surface of the first transparent substrate 31. Similarly, an alignment film (not shown) that covers the transparent electrode 35 is also provided on the liquid crystal side surface of the second transparent substrate 32. By the rubbed alignment film, the liquid crystal molecules of the liquid crystal 36 are aligned in a twisted state of 180 ° or more.
液晶３６は、旋光性物質を含有したネマチック液晶である。液晶３６は、液晶分子が持つ誘電異方性によって配向状態が電界に応答して変化する。従って、透明電極３４，３５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。遮光状態の画素は黒色を呈し、光透過状態の画素は白色を呈する。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。なお、液晶セル３における着色は、補償層４によって解消される。 The liquid crystal 36 is a nematic liquid crystal containing an optical rotatory substance. The alignment state of the liquid crystal 36 changes in response to the electric field due to the dielectric anisotropy of the liquid crystal molecules. Therefore, each pixel can be changed to a light shielding state or a light transmission state depending on whether or not a driving voltage is applied to the liquid crystal between the transparent electrodes 34 and 35. Pixels in the light-shielding state exhibit black, and pixels in the light-transmitting state exhibit white. In this way, black display or white display is performed by changing the pixel to a light-blocking state or a light-transmitting state. The coloration in the liquid crystal cell 3 is eliminated by the compensation layer 4.
透明電極３４，３５のうち、一方は行電極であり、もう一方は列電極である。以下、第１透明基板３１上の透明電極３４が行電極であり、第２透明基板３２上の透明電極３５が列電極である場合を例にして説明する。また、行電極３４と列電極３５とは互いに直交するように配置される。行電極３４と列電極３５とが交差する箇所が画素となる。そして、液晶セル３は、パッシブマトリクス駆動方式によって駆動される。駆動ドライバ（図示せず。）が、ＳＴＮ型の液晶セル３をパッシブマトリクス駆動方式で駆動することによって、各画素を白色とするか黒色とするかを制御する。すなわち、駆動ドライバ（図示せず。）は、行電極３４を一本ずつ順番に選択していき、選択した行電極の電位を選択時電位に設定し、他の行電極の電位を非選択時電位に設定する。そして、選択した行電極における個々の画素を光透過状態にするか遮光状態にするかに応じて、個々の列電極３５の電位を設定する。 One of the transparent electrodes 34 and 35 is a row electrode, and the other is a column electrode. Hereinafter, the case where the transparent electrode 34 on the first transparent substrate 31 is a row electrode and the transparent electrode 35 on the second transparent substrate 32 is a column electrode will be described as an example. The row electrode 34 and the column electrode 35 are disposed so as to be orthogonal to each other. A location where the row electrode 34 and the column electrode 35 intersect is a pixel. The liquid crystal cell 3 is driven by a passive matrix driving method. A driving driver (not shown) controls whether each pixel is white or black by driving the STN type liquid crystal cell 3 by a passive matrix driving method. That is, the drive driver (not shown) sequentially selects the row electrodes 34 one by one, sets the potential of the selected row electrode to the selected potential, and selects the potential of the other row electrodes. Set to potential. Then, the potential of each column electrode 35 is set according to whether each pixel in the selected row electrode is in a light transmission state or a light shielding state.
光透過状態に制御された画素は白色を呈し、遮光状態に制御された画素は黒色を呈する。なお、本発明の液晶表示素子は、例えば、ノーマリブラック（ネガ表示）であるが、ノーマリホワイト（ポジ表示）であってもよい。 The pixel controlled to the light transmission state exhibits white, and the pixel controlled to the light shielding state exhibits black. The liquid crystal display element of the present invention is, for example, normally black (negative display), but may be normally white (positive display).
また、駆動ドライバ（図示せず。）は、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素を常時、中間調表示状態または白色表示状態とする。ここで、中間調表示状態とは、メタルマスク３３が存在しないと仮定した場合に光透過状態の輝度と遮光状態の輝度との間の輝度を呈する画素の状態である。また、白色表示状態とは、メタルマスク３３が存在しないと仮定した場合に、メタルマスク３３が設けられていない領域における白色と同じ白色を呈する画素の状態である。 Further, the drive driver (not shown) always sets the pixels hidden by the metal mask 33 when viewed from the viewer side to the halftone display state or the white display state. Here, the halftone display state is a state of a pixel that exhibits luminance between the luminance in the light transmission state and the luminance in the light shielding state when it is assumed that the metal mask 33 does not exist. Further, the white display state is a state of a pixel that exhibits the same white color as the white color in an area where the metal mask 33 is not provided when it is assumed that the metal mask 33 does not exist.
駆動ドライバ（図示せず。）は、メタルマスク３３が存在しないと仮定した場合に光透過状態の輝度と遮光状態の輝度との間の輝度を呈するように、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素に対して階調信号を印加すればよい。すなわち、メタルマスク３３が存在しなければ光透過状態の輝度と遮光状態の輝度との間の輝度を画素に生じさせる電圧を印加すればよい。 The drive driver (not shown) has a metal when viewed from the observer side so as to exhibit a luminance between the luminance in the light transmission state and the luminance in the light shielding state when it is assumed that the metal mask 33 does not exist. A gradation signal may be applied to the pixels hidden by the mask 33. That is, if the metal mask 33 does not exist, a voltage that causes the pixel to generate a luminance between the luminance in the light transmission state and the luminance in the light shielding state may be applied.
あるいは、駆動ドライバ（図示せず。）は、メタルマスク３３が存在しないと仮定した場合に白色を呈するように、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素に対して電圧を印加してもよい。すなわち、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素以外の画素を光透過状態（白色）に制御する場合と同じの電圧を、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素に印加してもよい。メタルマスク３３が存在するために、白色表示状態に制御された画素は観察者に白色として認識されることはない。しかし、白色表示状態の画素は、メタルマスク３３が存在しない領域の画素を白色にする光透過状態と同一の状態である。 Alternatively, the drive driver (not shown) applies a voltage to the pixels hidden by the metal mask 33 when viewed from the observer side so as to exhibit white when it is assumed that the metal mask 33 does not exist. May be. That is, the same voltage as that when the pixels other than the pixels hidden by the metal mask 33 when viewed from the observer side are controlled to the light transmission state (white) is hidden by the metal mask 33 when observed from the observer side. You may apply to the pixel to be. Since the metal mask 33 is present, the pixel controlled to the white display state is not recognized as white by the observer. However, the pixels in the white display state are the same state as the light transmission state in which the pixels in the region where the metal mask 33 does not exist are white.
図４、図５は、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素を示す説明図である。観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素とは、メタルマスク３３と重なる画素のうち、画素全体がメタルマスク３３によって覆われる画素または微小開口部のみによって一部が露出する画素である。特定形状表示開口部７２によって一部または全体が露出する画素は、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素に該当しない。 4 and 5 are explanatory diagrams illustrating pixels hidden by the metal mask 33 when observed from the observer side. The pixels that are hidden by the metal mask 33 when observed from the observer side are pixels that are entirely covered by the metal mask 33 among pixels that overlap the metal mask 33 or pixels that are partially exposed only by the minute openings. is there. Pixels that are partially or wholly exposed by the specific shape display opening 72 do not correspond to pixels that are hidden by the metal mask 33 when observed from the observer side.
図４に示す例では、画素８２は、特定形状表示開口部７２によって画素の一部または画素全体が露出することはない。従って、図４に示す画素８２は、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素に該当し、駆動ドライバ（図示せず。）は、常時、画素８２を中間調表示状態または白色表示状態に制御する。 In the example illustrated in FIG. 4, the pixel 82 does not expose a part of the pixel or the entire pixel by the specific shape display opening 72. Accordingly, the pixel 82 shown in FIG. 4 corresponds to a pixel hidden by the metal mask 33 when observed from the observer side, and the drive driver (not shown) always displays the pixel 82 in a halftone display state or white. Control the display state.
一方、図４に例示する画素８１は、特定形状表示開口部７２によって画素の一部が露出する。従って、図４に示す画素８１は、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素に該当しない。駆動ドライバ（図示せず。）は、特定の形状（本例では三日月型形状）を表示するときには、画素８１を白色（光透過状態）とし、特定の形状を表示しないときには、画素８１を黒色（遮光状態）とする。画素全体が特定形状表示開口部７２によって露出する画素についても同様である。 On the other hand, in the pixel 81 illustrated in FIG. 4, a part of the pixel is exposed through the specific shape display opening 72. Therefore, the pixel 81 shown in FIG. 4 does not correspond to a pixel hidden by the metal mask 33 when observed from the observer side. The drive driver (not shown) sets the pixel 81 to white (light transmission state) when displaying a specific shape (a crescent shape in this example), and sets the pixel 81 to black (when the specific shape is not displayed). Light shielding state). The same applies to a pixel in which the entire pixel is exposed by the specific shape display opening 72.
図５は、メタルマスク３３による特定の形状の表示を示す説明図である。既に述べたように、メタルマスク３３は、表示させるべき特定の形状に合わせた特定形状表示開口部７２を有する。図５に示す例では、進入禁止マークの形状、三日月型の形状、および略円形の形状の特定形状表示開口部７２を有するメタルマスク３３を示している。それぞれの形状の特定形状表示開口部７２によって一部または全体が露出する各画素は、マトリクス駆動を行う駆動ドライバ（図示せず。）によって、一斉に遮光状態または光透過状態に制御される。例えば、図５に例示する進入禁止マークの形状の特定形状表示開口部７２によって一部または全体が露出する各画素は、駆動ドライバ（図示せず。）によって、一斉に遮光状態に制御されるか、あるいは一斉に光透過状態に制御される。同様に、図５に例示する三日月型形状の特定形状表示開口部７２によって一部または全体が露出する各画素も、駆動ドライバ（図示せず。）によって、一斉に遮光状態に制御されるか、あるいは一斉に光透過状態に制御される。また、図５に例示する略円形の形状の特定形状表示開口部７２によって一部または全体が露出する各画素も、駆動ドライバ（図示せず。）によって、一斉に遮光状態に制御されるか、あるいは一斉に光透過状態に制御される。 FIG. 5 is an explanatory view showing display of a specific shape by the metal mask 33. As already described, the metal mask 33 has the specific shape display opening 72 that matches the specific shape to be displayed. In the example shown in FIG. 5, a metal mask 33 having a specific shape display opening 72 having a shape of an entry prohibition mark, a crescent shape, and a substantially circular shape is shown. The pixels that are partially or wholly exposed by the specific shape display openings 72 of the respective shapes are simultaneously controlled to be in a light shielding state or a light transmitting state by a driving driver (not shown) that performs matrix driving. For example, the pixels that are partially or wholly exposed by the specific shape display opening 72 having the shape of the entry prohibition mark illustrated in FIG. 5 are controlled to be in a light-shielded state all at once by a drive driver (not shown). Alternatively, the light transmission state is controlled all at once. Similarly, each pixel that is partially or wholly exposed by the crescent-shaped specific shape display opening 72 illustrated in FIG. 5 is also controlled to be in a light-shielding state all at once by a drive driver (not shown). Alternatively, the light transmission state is controlled all at once. Also, each pixel partially or wholly exposed by the substantially circular specific shape display opening 72 illustrated in FIG. 5 is also controlled to be in a light-shielding state all at once by a drive driver (not shown). Alternatively, the light transmission state is controlled all at once.
駆動ドライバ（図示せず。）は、複数個の特定の形状のうち、一部の特定の形状のみを表示するように液晶表示素子を駆動してもよい。例えば、図５に例示する進入禁止マークの形状、三日月型形状、略円形形状のうち、１つまたは２つだけを表示するように液晶表示素子を駆動してもよい。 A drive driver (not shown) may drive the liquid crystal display element so as to display only some of the specific shapes among the plurality of specific shapes. For example, the liquid crystal display element may be driven so as to display only one or two of the shape of the entry prohibition mark, the crescent shape, and the substantially circular shape illustrated in FIG.
観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素は、駆動ドライバ（図示せず。）によって、常時、中間調表示状態または白色表示状態（光透過状態）に制御される。 Pixels hidden by the metal mask 33 when observed from the observer side are always controlled to a halftone display state or a white display state (light transmission state) by a drive driver (not shown).
また、メタルマスク３３が配置されていない領域の画素４０は、所望の表示に合わせて、駆動ドライバ（図示せず。）によって、個別に遮光状態または光透過状態に制御される。すなわち、メタルマスク３３が配置されていない領域ではフルドット表示が行われ、任意の画像を表示することができる。 Further, the pixels 40 in the region where the metal mask 33 is not disposed are individually controlled to be in a light shielding state or a light transmitting state by a drive driver (not shown) in accordance with a desired display. That is, full dot display is performed in an area where the metal mask 33 is not disposed, and an arbitrary image can be displayed.
図６は、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素以外の各画素を遮光状態にしたときの光の透過状況を示す説明図である。なお、既に説明した構成要素と同様の構成要素については、図１および図３と同一の符号を付し、説明を省略する。また、図６では、行電極３４、列電極３５、メタルマスク３３における特定形状表示開口部７２の図示を省略している。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing a light transmission state when pixels other than the pixels hidden by the metal mask 33 when viewed from the observer side are put in a light-shielded state. In addition, about the component similar to the component already demonstrated, the code | symbol same as FIG. 1 and FIG. 3 is attached | subjected, and description is abbreviate | omitted. In FIG. 6, the specific shape display opening 72 in the row electrode 34, the column electrode 35, and the metal mask 33 is not shown.
また、図６では、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（干渉セル）である場合を例に示している。補償層４は、観察者側に配置される第３透明基板４１と、背面側に配置される第４透明基板４２と、液晶３６（液晶セル３に封止される液晶３６と同じ液晶）とを備える。第３透明基板４１および第４透明基板４２の液晶側の面には配向膜が設けられ、液晶３６の液晶分子が１８０°以上ねじった状態に配向される。 FIG. 6 shows an example in which the compensation layer 4 is a liquid crystal cell (interference cell) in which liquid crystal is disposed between transparent substrates provided with alignment films. The compensation layer 4 includes a third transparent substrate 41 disposed on the viewer side, a fourth transparent substrate 42 disposed on the back side, and a liquid crystal 36 (the same liquid crystal as the liquid crystal 36 sealed in the liquid crystal cell 3). Is provided. An alignment film is provided on the surfaces of the third transparent substrate 41 and the fourth transparent substrate 42 on the liquid crystal side, and the liquid crystal molecules of the liquid crystal 36 are aligned in a twisted state of 180 ° or more.
観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素以外の各画素を遮光状態にしたときであっても、遮光状態にされたそれらの各画素は、バックライト（図示せず。）からの光９１を完全に遮光するのではなく、その光の一部９２を透過させる。 Even when each pixel other than the pixels hidden by the metal mask 33 when viewed from the observer side is in a light-shielded state, each pixel in the light-shielded state is from a backlight (not shown). The light 91 is not completely blocked, but a part 92 of the light is transmitted.
また、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素は、駆動ドライバ（図示せず。）によって、中間調表示状態または白色表示状態に制御される。従って、バックライト（図示せず。）からの光９１は、液晶セル３のメタルマスク３３までは到達する。バックライトからの光９１の大部分はメタルマスク３３で遮光されるが、メタルマスク３３は微小開口部７１を有するので、バックライトからの光９１の一部９３は、微小開口部７１を通過することにより、液晶表示素子を通過する。また、１つの微小開口部７１の面積は１画素分の面積よりも小さく、メタルマスク３３は微小開口部７１を多数有しているので、メタルマスク３３が配置された領域では、微小開口部７１だけが明るく認識されることはない。メタルマスク３３が配置された領域全体が、同程度の明るさの黒色として認識される。 Further, the pixels hidden by the metal mask 33 when observed from the observer side are controlled to a halftone display state or a white display state by a drive driver (not shown). Accordingly, the light 91 from the backlight (not shown) reaches the metal mask 33 of the liquid crystal cell 3. Although most of the light 91 from the backlight is shielded by the metal mask 33, the metal mask 33 has the minute opening 71, so a part 93 of the light 91 from the backlight passes through the minute opening 71. This passes through the liquid crystal display element. In addition, since the area of one minute opening 71 is smaller than the area of one pixel and the metal mask 33 has a large number of minute openings 71, in the region where the metal mask 33 is disposed, the minute opening 71 Only is not recognized brightly. The entire area where the metal mask 33 is disposed is recognized as black having the same brightness.
従って、メタルマスク３３で画素が隠された領域であっても、それ以外の領域であっても、バックライトからの光９１の一部を透過させ、各領域における黒色の明るさの差を小さくすることができる。本発明では、メタルマスク３３で画素が隠された領域における黒色の明るさと、それ以外の領域における黒色の明るさとの差を小さくすることができるので、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素以外の画素を遮光状態にしたときに、表示させるべき特定の形状（図５に示す例では、進入禁止マークの形状、三日月型形状、略円形形状）の外形を観察者に認識されにくくすることができ、画面の黒色の明るさをほぼ揃えて外観上の一体感を保つことができる。 Therefore, a part of the light 91 from the backlight is transmitted through the region where the pixel is hidden by the metal mask 33 and other regions, and the difference in black brightness in each region is reduced. can do. In the present invention, the difference between the black brightness in the area where the pixel is hidden by the metal mask 33 and the black brightness in the other areas can be reduced, so that the metal mask 33 is observed when viewed from the observer side. When the pixels other than the pixels hidden by the light are blocked, the observer recognizes the outer shape of the specific shape to be displayed (in the example shown in FIG. 5, the shape of the entry prohibition mark, the crescent shape, or the substantially circular shape). It is possible to keep the blackness of the screen almost uniform and maintain a sense of unity in appearance.
図７は、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素を駆動ドライバ（図示せず。）が中間調表示状態に制御し、その他の画素を遮光状態に制御したときの液晶表示素子の画面の例を示す説明図である。この場合、図６を用いて説明したように、メタルマスク３３で画素が隠された領域における黒色の明るさと、それ以外の領域における黒色の明るさとの差が小さくなり、メタルマスク３３に設けられた特定形状表示開口部７２の形状が認識されにくくなる。よって、図７に示すように、画面全体が同程度の明るさの黒色となり、外観の一体性を保つことができる。 FIG. 7 shows a liquid crystal display when a driver (not shown) controls a pixel hidden by the metal mask 33 when viewed from the observer side to a halftone display state and the other pixels are controlled to a light shielding state. It is explanatory drawing which shows the example of the screen of an element. In this case, as described with reference to FIG. 6, the difference between the black brightness in the area where the pixel is hidden by the metal mask 33 and the black brightness in the other area is reduced, and the difference is provided in the metal mask 33. The shape of the specific shape display opening 72 is not easily recognized. Therefore, as shown in FIG. 7, the entire screen becomes black with the same brightness, and the integrity of the appearance can be maintained.
また、図８は、特定の形状を表示するとともに、メタルマスク３３が配置されていない領域においても表示を行う場合の画面の例を示す説明図である。この場合、それぞれの形状の特定形状表示開口部７２によって一部または全体が露出する各画素は、マトリクス駆動を行う駆動ドライバ（図示せず。）によって、一斉に光透過状態に制御される。三日月型形状等の特定の形状の部分が光透過状態になることによって、特定の形状が表示される。また、メタルマスク３３が配置されていない領域の画素４０は、所望の表示に合わせて、駆動ドライバ（図示せず。）によって、個別に遮光状態または光透過状態に制御され、所望の画像が表示される。図８に示す例では、「ＡＢＣ」という文字列が表示されている場合を例示している。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a screen when displaying a specific shape and also displaying in a region where the metal mask 33 is not arranged. In this case, each pixel, which is partially or entirely exposed by the specific shape display opening 72 of each shape, is simultaneously controlled to be in a light transmission state by a drive driver (not shown) that performs matrix driving. A specific shape such as a crescent shape is displayed in a light transmitting state, so that the specific shape is displayed. Further, the pixels 40 in the region where the metal mask 33 is not disposed are individually controlled to a light shielding state or a light transmitting state by a drive driver (not shown) in accordance with a desired display, and a desired image is displayed. Is done. In the example illustrated in FIG. 8, the character string “ABC” is displayed.
次に、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素の輝度について説明する。これらの画素は、駆動ドライバ（図示せず。）によって中間調表示状態または白色表示状態に制御される。駆動ドライバは、これらの画素を中間調表示状態に制御することが好ましいが、白色表示状態としてもよい。特に、開口率が低いときに、メタルマスク３３の微小開口部７１を通過する光を明るくすることによって、メタルマスク３３で画素が隠された領域における黒色の明るさと、それ以外の領域における黒色の明るさとの差を小さくする場合には、白色表示状態としてもよい。 Next, the luminance of the pixels hidden by the metal mask 33 when observed from the observer side will be described. These pixels are controlled to a halftone display state or a white display state by a drive driver (not shown). The drive driver preferably controls these pixels to a halftone display state, but may be a white display state. In particular, when the aperture ratio is low, the light passing through the minute openings 71 of the metal mask 33 is brightened, so that the black brightness in the area where the pixel is hidden by the metal mask 33 and the black brightness in the other areas. When the difference from the brightness is reduced, a white display state may be set.
開口率は１％以上８０以下であり、特に１％以上５０％以下であることが好ましい。すなわち、開口率の下限は１％である。この場合、メタルマスク３３における１００μｍ２（マイクロ平方メートル）当たり、１μｍ２の微小開口部７１が一つ設けられることになる。このように開口率１％となるように微小開口部７１を有するメタルマスク３３が液晶セル３に設けられているとする。また、液晶表示素子のコントラスト比が１００であるとする。この場合、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素を白色表示状態（光透過状態）に制御すると、メタルマスク３３が設けられた領域の黒色の明るさは、他の領域の画素を遮光状態にしたときの黒色の明るさとほぼ一致する。 The aperture ratio is 1% or more and 80 or less, and particularly preferably 1% or more and 50% or less. That is, the lower limit of the aperture ratio is 1%. In this case, one minute opening 71 of 1 μm 2 is provided per 100 μm 2 (micro square meter) in the metal mask 33. It is assumed that the liquid crystal cell 3 is provided with the metal mask 33 having the minute openings 71 so that the aperture ratio is 1%. Further, it is assumed that the contrast ratio of the liquid crystal display element is 100. In this case, when a pixel hidden by the metal mask 33 when viewed from the observer side is controlled to a white display state (light transmission state), the black brightness of the region where the metal mask 33 is provided is different from that of other regions. It almost matches the brightness of black when the pixel is in a light-shielded state.
開口率を高くする場合には、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素を白色表示状態に制御すると、メタルマスク３３が設けられた領域の黒色が明るくなりすぎる場合が生じる。この場合、駆動ドライバ（図示せず。）が、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素を中間調表示状態に制御すればよい。 When the aperture ratio is increased, if the pixels hidden by the metal mask 33 are controlled to be in a white display state when observed from the observer side, the black color in the region where the metal mask 33 is provided may become too bright. In this case, a drive driver (not shown) may control the pixels hidden by the metal mask 33 when viewed from the viewer side to a halftone display state.
また、駆動ドライバ（図示せず。）は、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素を遮光状態に制御してもよい。画素を遮光状態にしても、バックライトからの光の一部は液晶を透過する。そして、その光の一部は、メタルマスク３３の微小開口部７１を透過する。従って、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素を遮光状態にしたとしても、メタルマスクが微小開口部７１を有さない場合よりも、メタルマスクが設けられた領域における黒色は明るい黒色となる。従って、メタルマスク３３で画素が隠された領域における黒色の明るさと、それ以外の領域における黒色の明るさとの差は、微小開口部７１有さないメタルマスクを液晶セル３に配置した場合よりも小さくなり、特定の形状の外形を観察者に認識させにくくする効果を得ることができる。 In addition, a drive driver (not shown) may control the pixels hidden by the metal mask 33 to be in a light shielding state when observed from the observer side. Even if the pixel is blocked, a part of the light from the backlight is transmitted through the liquid crystal. A part of the light passes through the minute opening 71 of the metal mask 33. Therefore, even if the pixels hidden by the metal mask 33 when viewed from the observer side are in a light-shielded state, the black color in the region where the metal mask is provided is less than when the metal mask does not have the minute openings 71. It becomes bright black. Therefore, the difference between the black brightness in the area where the pixels are hidden by the metal mask 33 and the black brightness in the other areas is larger than that in the case where the metal mask not having the minute opening 71 is arranged in the liquid crystal cell 3. It becomes small and the effect which makes it difficult to make an observer recognize the external shape of a specific shape can be acquired.
図９は、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素を遮光状態に制御し、その他の画素も遮光状態に制御したときの液晶表示素子の画面の例を示す説明図である。観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素を遮光状態に制御する場合であっても、メタルマスクが微小開口部７１を有していない場合（例えば、図１２に示す場合）と比較すると、メタルマスク３３が配置された領域の黒色の明るさと、特定形状表示開口部７２における黒色の明るさとの差は小さくなり、特定の形状の外形を観察者に認識させにくくする効果を得ることができる。 FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating an example of a screen of the liquid crystal display element when the pixels hidden by the metal mask 33 when controlled from the observer side are controlled to be in a light shielding state and other pixels are also controlled to be in a light shielding state. . Even when the pixel hidden by the metal mask 33 when controlled from the observer side is controlled to be in a light-shielded state, the metal mask does not have the minute opening 71 (for example, the case shown in FIG. 12). In comparison, the difference between the black brightness of the region where the metal mask 33 is disposed and the black brightness of the specific shape display opening 72 is small, and the effect of making it difficult for the observer to recognize the external shape of the specific shape is obtained. be able to.
発明者は、液晶表示素子の画面の状態がどのように観察されるかを計算によって導いた。この計算において、ツイスト角は１８０°である液晶セルに、ツイスト角が１８０°である補償層（図６に示す構成の干渉セル）４を積層した液晶表示素子（ＤＳＴＮ）であり、コントラスト比が１００程度の特性を有する液晶表示素子を想定した。この液晶表示素子において、液晶セル３における配向方向のねじれの向きと、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。 The inventor derived by calculation how the state of the screen of the liquid crystal display element is observed. In this calculation, a liquid crystal display element (DSTN) in which a compensation layer (interference cell having the configuration shown in FIG. 6) 4 with a twist angle of 180 ° is laminated on a liquid crystal cell with a twist angle of 180 °, and the contrast ratio is A liquid crystal display element having about 100 characteristics was assumed. In this liquid crystal display element, the twist direction in the alignment direction in the liquid crystal cell 3 is opposite to the twist direction in the alignment direction in the compensation layer 4.
この液晶表示素子の液晶セル３が開口率８０％のメタルマスク３３を備え、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素を遮光状態に制御し、その他の画素も遮光状態に制御したときの液晶表示素子の画面の状態を計算により導いた。この結果、メタルマスク３３が配置された領域の黒色の明るさと、特定形状表示開口部７２における黒色の明るさとの差は小さく、特定の形状の外形がほぼ認識されないことを確認した。 The liquid crystal cell 3 of this liquid crystal display element is provided with a metal mask 33 with an aperture ratio of 80%, and when observing from the observer side, the pixels hidden by the metal mask 33 are controlled in a light shielding state, and other pixels are also controlled in a light shielding state. The state of the screen of the liquid crystal display element was calculated. As a result, it was confirmed that the difference between the black brightness in the region where the metal mask 33 was arranged and the black brightness in the specific shape display opening 72 was small, and the external shape of the specific shape was hardly recognized.
また、液晶表示素子の液晶セル３が開口率２０％のメタルマスク３３を備え、観察者側から観察した場合にメタルマスク３３によって隠される画素を中間調表示状態（具体的には、１６階調の表示における２番目に暗い表示状態）に制御し、その他の画素を遮光状態に制御したときの液晶表示素子の画面の状態を計算により導いた。この結果、メタルマスク３３が配置された領域の黒色の明るさと、特定形状表示開口部７２における黒色の明るさとの差は小さく、特定の形状の外形がほぼ認識されないことを確認した。 Further, the liquid crystal cell 3 of the liquid crystal display element includes a metal mask 33 having an aperture ratio of 20%, and pixels hidden by the metal mask 33 when viewed from the observer side are displayed in a halftone display state (specifically, 16 gradations). The display state of the liquid crystal display element when the other pixels were controlled to be in a light-shielding state was derived by calculation. As a result, it was confirmed that the difference between the black brightness in the region where the metal mask 33 was arranged and the black brightness in the specific shape display opening 72 was small, and the external shape of the specific shape was hardly recognized.
また、液晶表示素子の液晶セル３が、微小開口部７１を有していないメタルマスクを備え、全画素を遮光状態（黒色表示）に制御したときの液晶表示素子の画面の状態を確認した。この結果、メタルマスク３３が配置された領域の黒色の明るさと、特定形状表示開口部７２における黒色の明るさとの差が大きく、特定の形状を表示させないように各画素を黒色（遮光状態）に制御した場合であっても、特定の形状の外形が観察者にはっきりと認識されてしまうことを確認した。 In addition, the liquid crystal cell 3 of the liquid crystal display element was provided with a metal mask that did not have the minute openings 71, and the state of the screen of the liquid crystal display element when all the pixels were controlled to be in a light shielding state (black display) was confirmed. As a result, the difference between the black brightness of the region where the metal mask 33 is disposed and the black brightness of the specific shape display opening 72 is large, and each pixel is black (light-shielded state) so as not to display the specific shape. Even when controlled, it was confirmed that the external shape of a specific shape would be clearly recognized by the observer.
本発明において、メタルマスク３３の特定形状表示開口部７２は、図２等に例示した形状に限定されない。例えば、メタルマスク３３は、キャラクタ等を表す形状の特定形状表示開口部７２を有していてもよい。 In the present invention, the specific shape display opening 72 of the metal mask 33 is not limited to the shape illustrated in FIG. For example, the metal mask 33 may have a specific shape display opening 72 having a shape representing a character or the like.
また、本発明は、ＳＴＮ型の液晶セルを備える液晶表示素子以外の液晶表示素子にも適用可能である。例えば、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶表示素子に適用してもよい。 The present invention is also applicable to liquid crystal display elements other than liquid crystal display elements including STN type liquid crystal cells. For example, the present invention may be applied to a TFT (Thin Film Transistor) liquid crystal display element.
本発明は、遮光マスクを備える液晶表示素子として好適に適用される。 The present invention is suitably applied as a liquid crystal display element including a light shielding mask.
１ 第１偏光板
３ 液晶セル
４ 補償層
６ 第２偏光板
３１ 第１透明基板
３２ 第２透明基板
３３ メタルマスク
７１ 微小開口部
７２ 特定形状表示開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st polarizing plate 3 Liquid crystal cell 4 Compensation layer 6 2nd polarizing plate 31 1st transparent substrate 32 2nd transparent substrate 33 Metal mask 71 Minute opening 72 Specific shape display opening
Claims (4)
前記液晶セルは、複数の画素のうち一部の領域を覆う遮光マスクを備え、
前記遮光マスクは、表示される特定の形状に合わせた開口部である特定形状表示開口部を有し、
前記遮光マスクは、１画素の面積よりも小さな面積の開口部である微小開口部を複数個有し、
特定形状表示開口部を除いた前記遮光マスクの面積に対する微小開口部の総面積の割合である開口率が１％以上８０％以下である
ことを特徴とする液晶表示素子。 A pair of transparent substrates provided with a transparent electrode and a liquid crystal sandwiched between the pair of transparent substrates, the transparent electrode on one transparent substrate and the transparent electrode on the other transparent substrate intersect A liquid crystal display element comprising a liquid crystal cell controlled by matrix driving with a location as a pixel,
The liquid crystal cell includes a light shielding mask that covers a part of a plurality of pixels,
The shading mask has a specific shape display opening that is an opening matched to a specific shape to be displayed,
The shading mask has a plurality of micro openings which are openings having an area smaller than the area of one pixel,
A liquid crystal display element, wherein an aperture ratio, which is a ratio of a total area of minute openings to an area of the light shielding mask excluding a specific shape display opening, is 1% to 80%.
前記液晶セルのツイスト角は、１８０°以上であり、
補償層のツイスト角は、前記液晶セルのツイスト角と等しく、
前記液晶セルにおける配向方向のねじれの向きと、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
請求項１または請求項２に記載の液晶表示素子。 It has a compensation layer that eliminates the coloring that occurs in liquid crystal cells,
The twist angle of the liquid crystal cell is 180 ° or more,
The twist angle of the compensation layer is equal to the twist angle of the liquid crystal cell,
The liquid crystal display element according to claim 1, wherein a twist direction in the alignment direction in the liquid crystal cell is opposite to a twist direction in the alignment direction in the compensation layer.
請求項１、２、または３に記載の液晶表示素子。 Pixels hidden by the light-shielding mask when viewed from the viewer side of the image have a luminance between the luminance of the light-transmitting state that exhibits white and the luminance of the light-shielding state that exhibits black when it is assumed that there is no light-shielding mask. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal display element is controlled to be in a light-transmitting state that exhibits white when it is assumed that there is no halftone display state or a light-shielding mask.
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