JP2014066815A - ねじれネマティック型液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

【課題】構成が簡潔で、急峻性が良好なねじれネマティック型液晶表示素子を提供する。
【解決手段】ねじれネマティック型液晶表示素子において、パッシブ駆動方式で表示動作を行う。液晶層のリタデーションは、０．５μｍ以上０．６μｍ以下であり、液晶層のツイスト角の角度は、１４０°以上１６０°以下であり、Ｆ吸収軸４１が沿う方向から、Ｒ吸収軸５１が沿う方向への反時計回りのずれ角の角度は、９０°以上１０５°以下であり、Ｆ液晶分子３１の長軸方向から、Ｆ吸収軸４１が沿う方向への反時計回りのずれ角の角度は、５°以上４０°以下である。
【選択図】図３

Description

本発明は、ねじれネマティック型液晶表示素子に関する。

ねじれネマティック（ＴＮ（Twisted Nematic））型液晶表示素子として、一対の基板間に位置する液晶層のうち、一方の基板側端部の液晶分子の向きと他方の基板側端部の液晶分子の向きとのなす角（以下、ツイスト角という）を９０°に設定したＴＮ液晶が知られている。また、ツイスト角を１８０°〜２４０°程度に設定したＳＴＮ（Super Twisted Nematic）液晶が知られている。
なお、ＳＴＮ液晶は、ツイスト角を９０°よりも大きく設定したものを指す場合もあるが、本書では、使用実状に即し、ツイスト角を１８０°〜２４０°程度に設定したものを「従来ＳＴＮ液晶」と呼ぶことにする。また、ツイスト角を９０°に設定したものを「従来ＴＮ液晶」と呼ぶことにする。

また、特許文献１には、オフセグメント見えを無くすために、従来ＴＮ液晶と従来ＳＴＮ液晶とも異なるツイスト角１２０°〜１４０°に設定したＴＮ液晶が開示されている。

特開２００４−１９１５７２号公報

従来ＳＴＮ液晶は、従来ＴＮ液晶よりもツイスト角を大幅に増加させることで、印加電圧に対する液晶部分の急峻性を、従来ＴＮ液晶よりも向上したものであるが、その反面、例えばＯＮ電圧印加時に文字等の意匠を黒く表示させるポジ表示では、背景が黄色に着色してしまう。このような背景着色は、表示品位の低下に繋がるため好ましくない。そのため、従来ＳＴＮ液晶では、位相差板を用いて背景着色を防止したＦＳＴＮ（Film compensated STN）の構成が広く採用されているが、これでは、構成が複雑になり、コスト増加に繋がりやすいという問題があった。

一方、従来ＴＮ液晶は、従来ＳＴＮ液晶よりもコスト低減が可能であるものの、従来ＳＴＮよりも急峻性が劣ることで、液晶パネル正面から斜めに見たときに色変化が生じる等の問題があった。これらの問題は、特許文献１に係るＴＮ液晶程度にツイスト角を設定しても解決が困難であった。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、構成が簡潔で、急峻性が良好なねじれネマティック型液晶表示素子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るねじれネマティック型液晶表示素子は、
互いに対向する第１基板及び第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板の間に位置する液晶層と、
前記第１基板と前記第２基板の各々の前記液晶層側の面に設けられ、所定の形状にパターニングされた透明電極と、
前記第１基板の前記液晶層側とは反対側に位置する第１偏光板と、
前記第２基板の前記液晶層側とは反対側に位置して前記第１偏光板と対向する第２偏光板と、を備え、前記透明電極から前記液晶層に電圧が印加されることで前記所定の形状に対応した表示要素を表示する、パッシブ駆動方式のねじれネマティック型液晶表示素子であって、
前記液晶層のリタデーションは、０．５μｍ以上０．６μｍ以下であり、
前記第１基板及び前記第１偏光板は、前記液晶層よりも、前記表示要素を視認する観察者側に位置し、
前記第１基板及び前記第２基板の対向面の法線方向から見て、
前記液晶層が含む液晶分子のうち前記第１基板に近接した位置の液晶分子の長軸方向と前記第２基板に近接した位置の液晶分子の長軸方向とのねじれ角の角度は、１４０°以上１６０°以下であり、
前記第１偏光板の吸収軸が沿う方向から、前記第２偏光板の吸収軸が沿う方向への反時計回りのずれ角の角度は、９０°以上１０５°以下であり、
前記第１基板に近接した位置の液晶分子の長軸方向から、前記第１偏光板の吸収軸が沿う方向への反時計回りのずれ角の角度は、５°以上４０°以下である、
ことを特徴とする。

本発明によれば、構成が簡潔で、急峻性が良好なねじれネマティック型液晶表示素子を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るねじれネマティック型液晶表示素子の概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示素子が表示する表示要素の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示素子におけるＦ吸収軸とＲ吸収軸とＦラビング軸とＲラビング軸との関係を示す模式図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態に係る液晶表示素子と従来ＴＮ液晶との電圧−反射率特性を示すグラフの図である。（ｂ）は、図４（ａ）に示すグラフの元となるデータの表を示す図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態に係る液晶表示素子のクロストークを示す図である。（ｂ）は、従来ＴＮ液晶のクロストークを示す図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態に係る液晶表示素子のコントラストを示す図である。（ｂ）は、従来ＴＮ液晶のコントラストを示す図である。 （ａ）は、Ｆ吸収軸及びＲ吸収軸の角度の各々を所定の範囲で変化させた場合における背景反射率を示す表の図である。（ｂ）は、Ｆ吸収軸及びＲ吸収軸の角度の各々を所定の範囲で変化させた場合におけるＯＮ反射率を示す表の図である。 （ａ）は、Ｆ吸収軸とＲ吸収軸との角度差を示す表の図である。（ｂ）は、Ｆ吸収軸とＦラビング軸との差を示す表の図である。

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１に示す本実施形態に係るねじれネマティック型液晶表示素子１００（以下、単に液晶表示素子１００ともいう）は、所定の表示要素を表示するねじれネマティック（ＴＮ（Twisted Nematic））型、且つ、ポジ表示型（ノーマリホワイトモード）の液晶表示素子として構成されている。

液晶表示素子１００は、図１に示すように、第１基板１０と、第２基板２０と、液晶層３０と、第１偏光板４０と、第２偏光板５０と、反射層６０と、を備える。

第１基板１０及び第２基板２０は、互いに対向する一対の透明基板であり、例えば、ガラス、プラスチック等から構成されている。第１基板１０と第２基板２０とは、液晶層３０を挟んで対向するように、且つ、互いの主面（対向面）が平行となるように配置されている。第１基板１０は、液晶層３０よりも、表示要素を視認する観察者１側に位置する。第１基板１０と第２基板２０の板厚は、共に、例えば、１．１ｍｍ程度に設定されている。

第１基板１０の液晶層３０側には、透明電極１１と絶縁膜１２と配向膜１３とが設けられている。これら各々は、第１基板１０から液晶層３０に向かって、透明電極１１、絶縁膜１２、配向膜１３の順で積層されている。
第２基板２０の液晶層３０側には、透明電極２１と絶縁膜２２と配向膜２３とが設けられている。これら各々は、第２基板２０から液晶層３０に向かって、透明電極２１、絶縁膜２２、配向膜２３の順で積層されている。

透明電極１１，２１は、第１基板１０と第２基板２０の各々の液晶層３０側の面に設けられ、所定の形状にパターニングされている。透明電極１１，２１は、酸化インジウムを主成分とするＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜等から構成されている。透明電極１１は、第１基板１０の液晶層３０側の面上に、透明電極２１は、第２基板２０の液晶層３０側の面上に、公知の方法（スパッタ、蒸着、エッチング等）により形成されている。なお、透明電極１１，２１は、ポリチオフェン等のπ共役系導電性高分子を含む材料により形成されていてもよい。

透明電極１１はコモン電極として、透明電極２１はセグメント電極として構成されている。両電極には、パッシブ駆動方式で電圧が印加される。つまり、液晶表示素子１００は、セグメント表示型であってパッシブ駆動方式の液晶表示素子として構成されている。なお、透明電極２１がセグメント電極、透明電極１１がコモン電極として構成されてもよい。

液晶表示素子１００は、第１基板１０及び第２基板２０の対向面の法線方向（以下、単に、基板法線方向ともいう）において透明電極１１と２１とが重なる領域において、前記所定の形状に対応した表示要素を表示する。ここで、表示要素とは、液晶表示素子１００が表示する情報を示すための要素であり、記号（文字、数字を含む）、図形、又はこれらの組み合わせをいう。液晶表示素子１００は、透明電極１１，２１にＯＮ電圧が印加された領域で外光を反射させないようにすることによって、略白の背景領域に表示要素を黒く表示する（表示要素を表示状態とする）。つまり、液晶表示素子１００は、いわゆる反射型のものとして構成されている。

液晶表示素子１００が表示する情報の一例を図２に示す。同図では、液晶表示素子１００が７セグメントディスプレイとして構成された例で、液晶表示素子１００が数値と単位とを示すことにより、ある車両の総走行距離の情報を示している例である。同図では、７つのセグメント２ａ（これらがすべて表示された状態で数字の「８」を示す）の組合せと、表示状態で「ｋ」というアルファベットを表示するセグメント２ｂと、表示状態で「ｍ」というアルファベットを表示するセグメント２ｃと、の組合せで、液晶表示素子１００が現在の車両の総走行距離が「３４８８８ｋｍ」であるという情報を表示している。セグメント２ａ〜２ｃは、表示要素の一例である。
液晶表示素子１００では、透明電極１１と透明電極２１とが重ならない領域、及び、ＯＮ電圧が印加されていない領域が略白の背景領域３となる。なお、図２では、背景領域３において形成されている引き回し電極を省略して表している。

絶縁膜１２，２２は、シリコン系の絶縁膜からなり、透明電極１１，２１を覆う。透明電極１１上には絶縁膜１２を介して配向膜１３が形成され、透明電極２１上には絶縁膜２２を介して配向膜２３が形成されている。絶縁膜１２と２２の膜厚は、共に、例えば、５００Å程度に設定されている。

配向膜１３，２３は、各々、液晶層３０と接し、液晶層３０が含む液晶分子の配向状態を規定するためのものであり、例えばポリイミドからなり、公知の方法（例えば、フレクソ印刷）によって形成される。配向膜１３は透明電極１１を液晶層３０側から覆うように形成されており、配向膜２３は透明電極２１を液晶層３０側から覆うように形成されている。配向膜１３と２３の膜厚は、共に、例えば、４００Å程度に設定されている。

配向膜１３、２３には、ラビング処理が施されている。ここで、構成の理解を容易にするため、液晶表示素子１００において観察者１側を前面側（図１において上側）、その反対側を背面側（図１において下側）とすると、前面側の配向膜１３のラビング方向に沿った軸（以下、Ｆラビング軸１３ａという）と、背面側の配向膜２３のラビング方向に沿った軸（以下、Ｒラビング軸２３ａという）とは、図３に示すようになる。具体的には、観察者１が基板法線方向から液晶表示素子１００を見た場合の左右方向（図３における左右方向と同じ）に沿った軸線を基準として、同図に示すように、反時計回りに角度が０°から増加するように、角度を定義した場合（つまり、観察者１から見て３：００方向が０°方向）、Ｆラビング軸１３ａは、一例として３０°方向に沿うように、Ｒラビング軸２３ａは、一例として１８０°方向に沿うように設定されている。これにより、後述するように、ツイスト角θの角度は、１５０°となる。
このようにラビング処理が施された両配向膜により、液晶層３０が含む液晶分子の配向方向が規定される。なお、配向膜１３，２３に施される配向処理は、ラビング処理に限らず、光配向処理、突起配向処理等の他の公知の処理によってもよく、これらの処理によって、液晶分子の長軸方向が規制されていてもよい。

図１に戻って、液晶層３０は、第１基板１０及び第２基板２０を接合するためのシール材（図示せず）と両基板とによって形成される密閉空間に液晶材が封入されることによって形成される。
ここで、液晶層３０における屈折率異方性Δｎとセルギャップｄとの積であるリタデーションΔｎ・ｄの値は、液晶表示素子１００の急峻性を良好に高めるため、０．５μｍ以上０．６μｍ以下の範囲に設定されている。つまり、「０．５μｍ≦Δｎ・ｄ≦０．６μｍ」という条件（以下、「条件１」という）を満たすように設定されている。なお、参考までに、従来ＳＴＮ液晶では、Δｎ・ｄは、０．８〜０．９程度に設定されている。
屈折率異方性Δｎは、液晶層３０におけるＦラビング軸１３ａ方向の屈折率をｎｅ、Ｒラビング軸２３ａ方向の屈折率をｎｏとすると、Δｎ＝ｎｅ−ｎｏで表される値である。セルギャップｄは、液晶層３０の厚みであり、第１基板１０と第２基板２０との間に設けられたスペーサ（図示せず）によって、適宜の値に保たれている。この実施形態では、一例として、Δｎ＝０．０９５、ｄ＝５．５μｍに設定され、Δｎ・ｄは、約０．５２３μｍとなっている。

液晶層３０の液晶分子の配向方向は、配向膜１３及び配向膜２３により、図３に示すように規制される。具体的には、第１基板１０に近接した位置の液晶分子であるＦ液晶分子３１の長軸方向は、Ｆラビング軸１３ａ方向に規制され（Ｆラビング軸１３ａ方向と一致し）、第２基板２０に近接した位置の液晶分子であるＲ液晶分子３２の長軸方向は、Ｒラビング軸１３ａ方向に規制される（Ｒラビング軸１３ａ方向と一致する）。ここで、Ｆ液晶分子３１の長軸方向とＲ液晶分子３２の長軸方向とのなす角をツイスト角θとすれば（図３参照）、液晶層３０の液晶分子は、その長軸の向きが液晶層３０の第１基板１０側の端部と第２基板２０側の端部とでツイスト角θの角度でねじれるとともに、一方の基板側から他方の基板側にいくにつれて少しずつ回転（旋回）するように配向する（カイラル構造）。このようにして、電圧無印加時における液晶層３０は、カイラリティを有する。

本実施形態では、ツイスト角θは、１４０°以上１６０°以下、つまり、「１４０°≦θ≦１６０°」という条件（以下、「条件２」という）を満たすように設定されている。
このように、液晶表示素子１００では、従来ＳＴＮ液晶よりもツイスト角を小さく設定することで背景着色を低減し、且つ、従来ＴＮ液晶よりもツイスト角を大きく設定することで従来ＴＮ液晶よりも良好な急峻性を実現している。
ここでは、一例として、前述のように、Ｆラビング軸１３ａとＲラビング軸２３ａとを設定したため、ツイスト角θの角度は、１５０°となる。

第１偏光板４０、第２偏光板５０は、その表又は裏面側から入射する光を吸収軸に直交する透過軸に沿った直線偏光として出射するものである。両偏光板は、例えば、ヨウ素系の偏光板（偏光フィルタ）からなる。第１偏光板４０と第２偏光板５０とは、互いに対向し、第１偏光板４０は、第１基板１０の液晶層３０側とは反対側に位置し、第２偏光板５０は、第２基板２０の液晶層３０側とは反対側に位置する。つまり、第１偏光板４０は、液晶層３０よりも、表示要素を視認する観察者１側に位置する。

液晶表示素子１００を基板法線方向から見ると、第１偏光板４０の吸収軸４１（以下、Ｆ吸収軸４１という）と第２偏光板５０の吸収軸５１（以下、Ｒ吸収軸５１）との関係は、図３に示すようになる。
具体的には、第１偏光板４０のＦ吸収軸４１が沿う方向から、第２偏光板５０のＲ吸収軸５１が沿う方向への反時計回りのずれ角を第１の関係角αとおくと（図３参照）、第１の関係角αは、９０°以上１０５°以下、つまり、「９０°≦α≦１０５°」という条件（以下、「条件３」という）を満たすように設定されている。条件３をこのように定めた理由は、後述する。
ここでは、一例として、Ｆ吸収軸４１は、６０°方向に沿うように、Ｒ吸収軸５１は、１６０°方向に沿うように設定され、第１の関係角αの角度は、１００°となっている。

また、Ｆラビング軸１３ａ方向（つまり、第１基板１０に近接した位置のＦ液晶分子３１の長軸方向）から、第１偏光板４０のＦ吸収軸４１が沿う方向への反時計回りのずれ角を第２の関係角βとおくと（図３参照）、第２の関係角βは、５°以上４０°以下、つまり、「５°≦β≦４０°」という条件（以下、「条件４」という）を満たすように設定されている。条件４をこのように定めた理由は、後述する。
ここでは、前述のように、一例として、Ｆ吸収軸４１を６０°方向、Ｆラビング軸１３ａを３０°方向に設定したため、第２の関係角βの角度は、３０°となっている。

反射層６０は、表側から入射した光を反射するものである。反射層６０は、第２偏光板５０の裏面に直接形成されていることで第２偏光板５０と一体のものであってもよい。

以上の構成からなる液晶表示素子１００は、次のように表示を行う。
（背景表示）
液晶表示素子１００では、液晶分子が挙動し始める閾値電圧よりも低い値にＯＦＦ電圧が設定されている。すると、ＯＦＦ電圧を印加しても液晶分子が実質的に基板面と平行なままである。つまり、ＯＦＦ電圧が印加されている領域においては、液晶層３０はカイラリティを有したままである。したがって、この領域においては、液晶表示素子１００の表側から入射し、第１偏光板４０を通過することによって直線偏光となった外光は、液晶層３０を通過すると液晶層３０のカイラリティにより、概ね、ツイスト角θ（１４０°≦θ≦１６０°）の角度だけ、偏光方向が傾く。これにより、液晶層３０を通過した光の大部分は、第１偏光板４０と光軸が、第１の関係角α（９０°≦α≦１０５°）だけずれた第２偏光板５０を通過し、反射層６０で反射する。同様の理由により、反射層６０で反射した光は、液晶表示素子１００の裏側から、第２偏光板６０、液晶層３０、第１偏光板４０の順で通過することができる。この反射光が視認者の目に入ることにより背景を略白く表示する。
（表示状態）
一方、ＯＮ電圧が印加されている領域においては、液晶層３０の液晶分子は、電圧の印加方向（基板法線方向）に沿うように配向し、そのカイラリティが失われるため、第１偏光板４０を通過した直線偏光の偏光方向は、液晶層３０を通過することによってもほぼ変化しない。従って、液晶層３０を通過した光は、第１偏光板４０と光軸が交差する第２偏光板５０を通過できない。このため、ＯＮで電圧が印加された領域の表示要素は、黒く視認される（つまり、表示要素を黒く表示する）。

次に、図４（ａ）、（ｂ）、図５、及び、図６を参照して、液晶表示素子１００と従来ＴＮ液晶との比較を行う。

ここでの比較では、液晶表示素子１００の諸条件を、一例として、前述したように液晶層３０のリタデーションΔｎ・ｄを約０．５２３μｍ（Δｎ＝０．０９５、ｄ＝５．５μｍ）に設定し、且つ、図３に示すように、ツイスト角θを１５０°に、Ｆ吸収軸４１を６０°方向に、Ｒ吸収軸５１を１６０°方向に、Ｆラビング軸１３ａを３０°方向に設定した。
一方、従来ＴＮの諸条件は、液晶表示素子１００と同様の機能を有する構成について、同一の名称及び符号を用いて説明すれば、液晶層３０のリタデーションΔｎ・ｄを０．５８９μｍに設定し(Δｎ＝０．０９５、ｄ＝６．２μｍ)、且つ、ツイスト角θを９０°に、Ｆ吸収軸４１を４５°方向に、Ｒ吸収軸５１を１３５°方向に、Ｆラビング軸１３ａを４５°方向に設定した。

図４（ａ）は、以上のように設定した液晶表示素子１００及び従来ＴＮ液晶の印加電圧に対する反射率の関係（電圧−反射率特性）を示すグラフである。なお、ここでの反射率は、液晶表示素子１００を正面から視認した場合における正面反射率である。また、参考として、図４（ｂ）に、図４（ａ）のグラフの元となるデータを示した。
図４（ａ）を参照するとわかるように、液晶表示素子１００は、従来ＴＮ液晶よりも急峻性が良好であることがわかる。つまり、同じ電圧であれば、液晶表示素子１００は、従来ＴＮよりも、より急峻に表示状態に達することができる。

図５（ａ）及び（ｂ）は、液晶表示素子１００及び従来ＴＮ液晶のクロストークの視角特性を示す図である。
ここで、クロストークとは、ＯＦＦ電圧（ここでは、１．６７Ｖ）印加時の反射率（ＯＦＦ反射率）を電圧無印加時の反射率（背景反射率）で除した値であり、この値が「１」に近ければ近いほど、背景表示での色味の変化が少ないことを表す。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）の円形のチャートは、視角に対応するものである。つまり、円の中心が、液晶表示素子１００及び従来ＴＮ液晶を正面から見た場合（基板法線方向から見た場合）であり、同図における上方向が観察者１が基板法線方向から１２：００方向に傾けて見た場合、右方向が３：００方向に傾けて見た場合、下方向が６：００方向に傾けて見た場合、左方向が９：００方向に傾けて見た場合に相当する（後述する図６（ａ）、（ｂ）も同様）。

図５（ａ）を参照すると、液晶表示素子１００は、どのような視角方向から見ても、平均的に、クロストークの値が「１」に近く、クロストークの視角特性が非常に良好であることがわかる。
一方、図５（ｂ）を参照すると、従来ＴＮ液晶は、概ね上方向の視角では、クロストークの値が「１」に近いものの、視角が基板法線方向から下方向に傾けば、傾くほど、クロストークの値が、０．５に近づいていっていることがわかる。つまり、従来ＴＮ液晶では、視角を正面から下方向に傾けて見た場合、背景表示での色味の変化が著しく、表示品位が良好でないことがわかる。

図６（ａ）及び（ｂ）は、液晶表示素子１００及び従来ＴＮ液晶のコントラストの視角特性を示す図である。ここで、コントラストとは、ＯＦＦ電圧（ここでは、１．６７Ｖ）印加時の透過率をＯＮ電圧（ここでは、２．８９Ｖ）印加時の透過率で除した値であり、この値が大きいほど表示が見やすいものとなる。なお、ここでは、コントラストの上限値を５としている。

図６（ａ）を参照すると、液晶表示素子１００は、円形チャートの中心を含み、左側に向けて、コントラストが５に近い領域が広がっており、コントラストの対称性には、若干欠けるものの、表示品位としては、良好であることがわかる。
一方、図６（ｂ）を参照すると、従来ＴＮ液晶は、円形チャートの中心を含み左右対称にコントラストが５に近い領域が広がっており、コントラストは良好である。但し、図示するように、左右各々の下方向に、コントラストが０に近い領域が散見される。この点、液晶表示素子１００については、ある特定の視角で、コントラストが極端に低い領域がなく、良好である。

ここからは、どのようにして、本願発明者が上記条件３及び条件４を導いたかを、図７（ａ）、（ｂ）及び図８（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

以上に説明した比較により、液晶表示素子１００が、急峻性及びクロストークの視角特性が非常に良好であり、コントラストの視角特性も良好であることがわかった（図４（ａ）、（ｂ）、図５、及び、図６参照）。
そこで、以上の比較での諸条件の設定（特に、吸収軸とラビング軸との関係）をどの程度まで変化させても、良好な表示品位を保てるかを確認するために、本願発明者は、液晶表示素子１００のＦ吸収軸４１の角度を３０°〜８０°、Ｒ吸収軸５１の角度を０°〜１８０°の範囲で、それぞれ変化させた場合における背景反射率及びＯＮ反射率をシミュレーションにより調べた。なお、吸収軸の角度は、前述した図３と同様、観察者１から見て、３：００方向を０°とし、反時計回りに角度が増加するものとした。この場合における液晶表示素子１００の正面の背景反射率（％）を図７（ａ）に、正面のＯＮ反射率（％）を図７（ｂ）に示す。ＯＮ反射率の測定シミュレーションにおける駆動条件は、電圧５Ｖ、１／４Ｄｕｔｙ、１／３Ｂｉａｓ、ＯＮ電圧２．８９Ｖである。

背景反射率の観点では、表示品位を加味して、１７％以上の値を示すものを許容範囲とした。１７％以上の値を示すものは、図７（ａ）における破線で囲まれた箇所になる。一方、ＯＮ反射率の観点では、表示品位を加味して、１％以下の値を示すものを許容範囲とした。１％以下の値を示すものは、図７（ｂ）における破線で囲まれた箇所になる。

そして、背景反射率が１７％以上の条件を満たすと共に、ＯＮ反射率１％以下の条件を満たすものは、図７（ａ）及び図７（ｂ）で太枠線に囲まれた箇所である。この両条件を満たすＦ吸収軸４１とＲ吸収軸５１との組合せを、Ｆ吸収軸４１とＲ吸収軸５１との相対的な位置関係、つまり、第１の関係角αとして表したのが図８（ａ）における太枠線に囲まれた箇所である。このようにして、「９０°≦α≦１０５°」という条件３を導いた。

また、Ｆ吸収軸４１とＲ吸収軸５１とが条件３を満たしている場合のＦ吸収軸４１の方向の角度は、図８（ａ）から３５°〜７０°の範囲であることがわかる。すると、Ｆラビング軸１３ａの方向が３０°である場合の、Ｆラビング軸１３ａ方向から、第１偏光板４０のＦ吸収軸４１が沿う方向への反時計回りのずれ角（つまり、Ｆ吸収軸４１方向の角度からＦラビング軸１３ａ方向の角度を減じたもの）は、図８（ｂ）の太枠線に囲まれた箇所に示すように５°〜４０°の範囲となる。

ここで、図３では、液晶表示素子１００の構成の理解を容易とするため、一例として、Ｆラビング軸１３ａ方向を３０°、Ｆ吸収軸４１方向を６０°、Ｒ吸収軸５１方向を１６０°等に設定したが、液晶表示素子１００が望まれる視角条件に応じて、図３に示すような軸関係を保ったままであれば、適宜、同図の面直方向周りに回転可能であることは言うまでもない。すると、液晶表示素子１００では、前述の記条件１及び２を満たした上で、Ｆ吸収軸４１とＲ吸収軸５１との相対的な位置関係が条件３を満たし、且つ、図８（ｂ）での考察から、Ｆラビング軸１３ａ方向から、第１偏光板４０のＦ吸収軸４１が沿う方向への反時計回りのずれ角（つまり、第２の関係角β）が、「５°≦β≦４０°」という条件４を満たしていればよいことがわかる。

なお、図４（ａ）（ｂ）〜図７（ａ）、（ｂ）における結果は、シンテック株式会社製のシミュレーションソフト「ＬＣＤ ＭＡＳＴＥＲ ｖｅｒ８．１」によるものである。

以上に説明した、条件１〜条件４を満たす液晶表示素子１００は、互いに対向する第１基板１０及び第２基板２０と、第１基板１０と第２基板２０の間に位置する液晶層３０と、第１基板１０と第２基板２０の各々の液晶層３０側の面に設けられ、所定の形状にパターニングされた透明電極１１，２１と、第１基板１０の液晶層３０側とは反対側に位置する第１偏光板４０と、第２基板２０の液晶層３０側とは反対側に位置して第１偏光板４０と対向する第２偏光板５０と、を備え、透明電極１１，２１から液晶層３０に電圧が印加されることで前記所定の形状に対応した表示要素を表示する、パッシブ駆動方式のねじれネマティック型液晶表示素子であって、液晶層３０のリタデーションは、０．５μｍ以上０．６μｍ以下であり、第１基板１０及び第１偏光板４０は、液晶層３０よりも、表示要素を視認する観察者１側に位置し、第１基板１０及び第２基板２０の対向面の法線方向から見て、液晶層３０が含む液晶分子のうち第１基板１０に近接した位置のＦ液晶分子３１の長軸方向と第２基板２０に近接した位置のＲ液晶分子３２の長軸方向とのツイスト角（ねじれ角）θの角度は、１４０°以上１６０°以下であり、第１偏光板４０のＦ吸収軸４１が沿う方向から、第２偏光板５０のＲ吸収軸５１が沿う方向への反時計回りのずれ角の角度は、９０°以上１０５°以下であり、第１基板１０に近接した位置のＦ液晶分子３１の長軸方向から、第１偏光板４０のＦ吸収軸４１が沿う方向への反時計回りのずれ角の角度は、５°以上４０°以下である。

この構成の液晶表示素子１００によれば、前述のように急峻性が良好で、また、クロストーク特性が良好である。液晶表示素子１００では、従来ＳＴＮ液晶よりもツイスト角θとリタデーションΔｎ・ｄを小さくすることで、背景着色を低減し、且つ、従来ＴＮ液晶よりも優れた急峻性を得ている。また、ＦＳＴＮのように位相差板を設ける必要がないため、構成が簡潔で、製造コストを低減することも可能である。

なお、本発明は上記の実施形態及び図面によって限定されるものではない。これらに変更（構成要素の削除も含む）を加えることができるのはもちろんである。

以上では、液晶表示素子１００が反射型のものとして構成される例を示したが、これに限られない。液晶表示素子１００は、バックライトの光により透過表示を行う透過型のものであってもよいし、反射層６０の代わりに、ハーフミラー等の半反射層を備える半透過型（半反射型）のものであってもよい。
また、液晶表示素子１００は、セグメント表示型に限られず、パッシブマトリクス型のものであってもよい。この場合は、画素（ドット）が表示要素の一例である。

なお、以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。

１００ …液晶表示素子
１０ …第１基板
１１ …透明電極
１２ …絶縁膜
１３ …配向膜
１３ａ…Ｆラビング軸
２０ …第２基板
２１ …透明電極
２２ …絶縁膜
２３ …配向膜
２３ａ…Ｒラビング軸
３０ …液晶層
３１ …Ｆ液晶分子
３２ …Ｒ液晶分子
４０ …第１偏光板
４１ …Ｆ吸収軸
５０ …第２偏光板
５１ …Ｒ吸収軸
６０ …反射層
１ …観察者
２ａ〜２ｃ…セグメント
３ …背景領域

Claims (2)

1. 互いに対向する第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板の間に位置する液晶層と、
   前記第１基板と前記第２基板の各々の前記液晶層側の面に設けられ、所定の形状にパターニングされた透明電極と、
   前記第１基板の前記液晶層側とは反対側に位置する第１偏光板と、
   前記第２基板の前記液晶層側とは反対側に位置して前記第１偏光板と対向する第２偏光板と、を備え、前記透明電極から前記液晶層に電圧が印加されることで前記所定の形状に対応した表示要素を表示する、パッシブ駆動方式のねじれネマティック型液晶表示素子であって、
   前記液晶層のリタデーションは、０．５μｍ以上０．６μｍ以下であり、
   前記第１基板及び前記第１偏光板は、前記液晶層よりも、前記表示要素を視認する観察者側に位置し、
   前記第１基板及び前記第２基板の対向面の法線方向から見て、
   前記液晶層が含む液晶分子のうち前記第１基板に近接した位置の液晶分子の長軸方向と前記第２基板に近接した位置の液晶分子の長軸方向とのねじれ角の角度は、１４０°以上１６０°以下であり、
   前記第１偏光板の吸収軸が沿う方向から、前記第２偏光板の吸収軸が沿う方向への反時計回りのずれ角の角度は、９０°以上１０５°以下であり、
   前記第１基板に近接した位置の液晶分子の長軸方向から、前記第１偏光板の吸収軸が沿う方向への反時計回りのずれ角の角度は、５°以上４０°以下である、
   ことを特徴とするねじれネマティック型液晶表示素子。
2. 前記第１基板と前記第２基板の各々には、前記液晶層と接する配向膜が設けられており、前記配向膜にラビング処理が施されていることによって、前記ねじれ角の角度は、１４０°以上１６０°以下に設定され、
   前記法線方向から見て、前記第１基板に設けられた配向膜に施されたラビング処理の方向から、前記第１偏光板の吸収軸が沿う方向への反時計回りのずれ角の角度が、５°以上４０°以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のねじれネマティック型液晶表示素子。