JP3405340B2 - Liquid crystal display device - Google Patents
Liquid crystal display deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid crystal display device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の反射型STNモードは、バックラ
イトが不要で消費電力が小さいという特徴を有してお
り、携帯型の各種情報機器に広く採用されてきた。2. Description of the Related Art A conventional reflective STN mode has a feature that it requires no backlight and consumes less power, and has been widely adopted in various portable information devices.
【0003】第5図に、従来の反射型STNモードを用
いた液晶表示素子の断面図を示す。従来の液晶表示素子
は、液晶セル1と、これを挟んで両側に配置した偏光板
2と3、そして偏光板3の外側に設けられる反射板4と
から成り立っていた。FIG. 5 shows a sectional view of a conventional liquid crystal display element using a reflective STN mode. A conventional liquid crystal display element is composed of a liquid crystal cell 1, polarizing plates 2 and 3 arranged on both sides of the liquid crystal cell 1, and a reflector 4 provided outside the polarizing plate 3.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
反射型STNモードを用いた液晶表示素子には、表示が
暗く、着色も大きいという課題があった。また反射型モ
ード特有の、表示が二重に見えるという課題もあった。However, the conventional liquid crystal display device using the reflective STN mode has problems that the display is dark and the coloring is large. In addition, there was a problem that the display is doubled, which is peculiar to the reflective mode.
【0005】第6図に、従来の反射型STN液晶表示素
子の、電界オフ時とオン時の分光特性を示した。図中4
1は電界オフ時の、また42は電界オン時の分光特性で
ある。ここでセル条件は、ツイスト角が255度、液晶
の複屈折率△nとセルギャップdの積で表わされるリタ
ーデーション△n×dの値が0.85μm、偏光軸方向
とラビング方向とのなす角度が45度である。STNモ
ードは、このようにオフ時に黄緑色、オン時に青色と、
表示の着色が著しい上、視感反射率も65%と低く、視
認性に劣っていた。FIG. 6 shows the spectral characteristics of a conventional reflective STN liquid crystal display device when the electric field is off and when it is on. 4 in the figure
Reference numeral 1 is a spectral characteristic when the electric field is off, and 42 is a spectral characteristic when the electric field is on. Here, the cell condition is that the twist angle is 255 degrees, the retardation Δn × d represented by the product of the birefringence Δn of the liquid crystal and the cell gap d is 0.85 μm, and the polarization axis direction and the rubbing direction are set. The angle is 45 degrees. In STN mode, yellow green when off and blue when on,
The display was markedly colored and the luminous reflectance was low at 65%, resulting in poor visibility.
【0006】本発明はこのような課題を解決するもの
で、その目的とするところは、新しい反射型液晶モード
を導入することによって、明るく、色付きが少なく、し
かも表示が二重に見えない液晶表示素子を提供すること
にある。The present invention is intended to solve such a problem, and an object thereof is to introduce a new reflective liquid crystal mode to obtain a liquid crystal display which is bright, has little coloring, and does not show double display. It is to provide an element.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、一対の基板間にSTNモードの液晶層が挟持された
液晶セルと、一方の前記基板の外側に配置した偏光手段
と、他方の前記基板の外側に配置したバックライトと、
を有する液晶表示素子において、前記液晶層と前記バッ
クライトとの間には半透過型の反射板が配置されてお
り、前記反射板と前記バックライトとの間には偏光手段
が配置されていることを特徴とする。また、本発明の液
晶表示素子は、前記反射板と前記バックライトとの間に
は更に光学的異方体が配置されていることを特徴とす
る。また、前記光学的異方体が2枚以上用いられている
ことを特徴とする。A liquid crystal display device according to the present invention comprises a liquid crystal cell in which an STN mode liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, a polarizing means disposed outside one of the substrates, and another polarizing device. A backlight arranged outside the substrate,
In the liquid crystal display element having, a semi-transmissive reflection plate is arranged between the liquid crystal layer and the backlight, and a polarizing means is arranged between the reflection plate and the backlight. It is characterized by Further, the liquid crystal display element of the present invention is characterized in that an optical anisotropic body is further arranged between the reflection plate and the backlight. Further, it is characterized in that two or more optical anisotropic bodies are used.
【0008】また、前記反射板上には絶縁物を介してパ
ターニングされた透明電極が設けられていることを特徴
とする。Further, a transparent electrode patterned by an insulating material is provided on the reflecting plate.
【0009】また、前記反射板が画素電極を兼ねている
ことを特徴とする。また、前記光学的異方体が2枚以上
用いられていることを特徴とする。Further, the reflecting plate also serves as a pixel electrode. Further, it is characterized in that two or more optical anisotropic bodies are used.
【0010】以下、実施例により本発明の詳細を示す。The present invention will be described in detail below with reference to examples.
【0011】[0011]
【実施例】(実施例1)第1図は、本発明の液晶表示素
子の断面図である。図中、1は液晶セル、2は偏光板、
4は反射板、5は光学的異方体である。また、11は上
基板、12は下基板、13は透明電極、15は液晶であ
る。液晶は、メルク社製のZLI−4506(△n=
0.1438)を用い、セルギャップ5.6μmの液晶
セルにツイスト配向させた。リターデーション値は0.
81μmである。また光学的異方体としては、ポリカー
ボネート樹脂の一軸延伸フィルムを用いた。その△nは
0.0039、膜厚は80μmで、リターデーション値
が0.31μmである。EXAMPLES Example 1 FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display device of the present invention. In the figure, 1 is a liquid crystal cell, 2 is a polarizing plate,
Reference numeral 4 is a reflector, and 5 is an optically anisotropic body. Further, 11 is an upper substrate, 12 is a lower substrate, 13 is a transparent electrode, and 15 is a liquid crystal. The liquid crystal is ZLI-4506 (Δn = made by Merck).
0.1438) was used for twist alignment in a liquid crystal cell having a cell gap of 5.6 μm. The retardation value is 0.
It is 81 μm. A uniaxially stretched film of polycarbonate resin was used as the optically anisotropic body. The Δn is 0.0039, the film thickness is 80 μm, and the retardation value is 0.31 μm.
【0012】第3図は、本発明の液晶表示素子の各軸の
関係を、観察方向(即ち第1図の上方向)から見た図で
ある。21は偏光板の偏光軸方向、22は光学的異方体
として用いた一軸延伸フィルムの延伸方向、23は上基
板のラビング方向、24は下基板のラビング方向であ
る。また31は21が23となす角度で左40度に、3
2は22が23となす角度で左22度に、33は液晶の
ツイスト角で左260度にそれぞれ設定した。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the axes of the liquid crystal display device of the present invention as viewed from the viewing direction (that is, the upper direction of FIG. 1). 21 is the polarization axis direction of the polarizing plate, 22 is the stretching direction of the uniaxially stretched film used as an optically anisotropic body, 23 is the rubbing direction of the upper substrate, and 24 is the rubbing direction of the lower substrate. In addition, 31 is an angle formed by 21 and 23, and is 3 degrees to the left 40 degrees.
2 is an angle formed by 22 and 23, which is set to 22 degrees to the left, and 33 is a twist angle of the liquid crystal, which is set to 260 degrees to the left.
【0013】第4図は、以上の条件の下で作製した液晶
表示素子の分光特性を示す図である。図中41は電界オ
フ時の、また42は電界オン時の分光特性である。オフ
時の視感反射率Yoffは83%と高く、しかもその表
示色は非常に白に近い。またオン時の視感反射率も2.
0%と低いため、最大取り得るコントラスト比は、1:
42である。FIG. 4 is a diagram showing the spectral characteristics of the liquid crystal display device manufactured under the above conditions. In the figure, reference numeral 41 is a spectral characteristic when the electric field is off, and 42 is a spectral characteristic when the electric field is on. The off-state luminous reflectance Yoff is as high as 83%, and the display color thereof is very close to white. In addition, the luminous reflectance when turned on is 2.
Since it is as low as 0%, the maximum possible contrast ratio is 1:
42.
【0014】本実施例の液晶表示素子は、ツイスト角が
260度と大きく電圧透過率特性の急峻性が非常に良い
ため、1/480デューティのマルチプレックス駆動を
行っても、1:20という高い表示コントラストが得ら
れた。Since the liquid crystal display element of this embodiment has a large twist angle of 260 degrees and a very sharp voltage transmittance characteristic, it is as high as 1:20 even when 1/480 duty multiplex driving is performed. A display contrast was obtained.
【0015】(実施例2)実施例2の液晶表示素子も実
施例1と同様の構成である。但し、第1図の液晶セル1
には、メルク社製の液晶ZLI−4428(△n=0.
1222)を用いた。セルギャップは6.0μmであ
り、リターデーション値は0.73μmである。また、
光学的異方体5としては、PMMA樹脂の一軸延伸フィ
ルムを用いた。その△nは0.00061、膜厚は60
0μmで、リターデーション値が0・37μmである。
また、第3図において、角度31を左21度、角度32
を左10度、ツイスト角33を左240度に設定した。(Embodiment 2) The liquid crystal display element of Embodiment 2 has the same structure as that of Embodiment 1. However, the liquid crystal cell 1 of FIG.
, A liquid crystal ZLI-4428 (Δn = 0.
1222) was used. The cell gap is 6.0 μm and the retardation value is 0.73 μm. Also,
As the optically anisotropic body 5, a uniaxially stretched film of PMMA resin was used. The Δn is 0.00061 and the film thickness is 60
The retardation value is 0.37 μm at 0 μm.
In FIG. 3, the angle 31 is 21 degrees to the left and the angle 32 is
Was set to 10 degrees to the left, and the twist angle 33 was set to 240 degrees to the left.
【0016】この時、オフ時には78%と比較的高い視
感反射率Yoffが得られ、しかもその表示色は白に近
かった。またオン時の視感反射率も2.1%と低いた
め、最大取り得るコントラスト比は、1:37と大き
い。At this time, a relatively high luminous reflectance Yoff of 78% was obtained at the time of off, and the display color was close to white. Further, since the luminous reflectance when turned on is as low as 2.1%, the maximum possible contrast ratio is as large as 1:37.
【0017】また本実施例においては、光学的異方体と
して、光学的に負の一軸性を有するPMMA樹脂の一軸
延伸フィルムを用いているために、視角特性に優れてい
るという特徴がある。Further, in the present embodiment, since the uniaxially stretched film of PMMA resin having optically negative uniaxiality is used as the optically anisotropic body, it is characterized by excellent viewing angle characteristics.
【0018】(実施例3)第2図は、本実施例の液晶表
示素子の断面図である。図中、1は液晶セル、2は偏光
板、5は光学的異方体である。また、11は上基板、1
2は下基板、13は透明電極、14は画素電極を兼ねた
反射膜、15は液晶である。液晶セル1には、メルク社
製の液晶ZLI−4427(△n=0.1127)を用
いて、平均のリターデーション値を0・69μmとし
た。また、光学的異方体としては、ポリプロピレン樹脂
の一軸延伸フィルムを用いた。その△nは0.001
8、膜厚は200μmで、リターデーション値が0.3
6μmである。また、第3図において、角度31を左1
3度、角度32を左88度、ツイスト角33を左225
度に設定した。(Embodiment 3) FIG. 2 is a sectional view of a liquid crystal display element of this embodiment. In the figure, 1 is a liquid crystal cell, 2 is a polarizing plate, and 5 is an optically anisotropic body. Further, 11 is an upper substrate, 1
Reference numeral 2 is a lower substrate, 13 is a transparent electrode, 14 is a reflective film which also serves as a pixel electrode, and 15 is a liquid crystal. Liquid crystal ZLI-4427 (Δn = 0.127) manufactured by Merck was used for the liquid crystal cell 1, and the average retardation value was set to 0.69 μm. A uniaxially stretched film of polypropylene resin was used as the optically anisotropic body. The Δn is 0.001
8, film thickness is 200 μm, retardation value is 0.3
It is 6 μm. Further, in FIG. 3, the angle 31 is set to the left 1
3 degrees, angle 32 left 88 degrees, twist angle 33 left 225
Set in degrees.
【0019】この時、オフ時には80%と比較的高い視
感反射Yoffが得られ、しかもその表示色は白に近か
った。またオン時の視感反射率も2.2%と低いため、
最大取り得るコントラスト比は、1:36と大きい。At this time, a comparatively high luminous reflectance Yoff of 80% was obtained when off, and the display color was close to white. Also, since the luminous reflectance when turned on is as low as 2.2%,
The maximum possible contrast ratio is as large as 1:36.
【0020】なお、ここで反射膜14は、表面凹凸0.
5μmのすりガラスの表面にスパッタ法により金属アル
ミニウム薄膜を設けたものであり、指向性の少ない反射
特性を有する。なお、金属としてはアルミニウムの他に
ニッケルやクロム等の白銀色を有する材料ならば何でも
よく、表面凹凸は金属の表面を荒く研磨したり、薬品処
理を行うことによって設けることもできる。Here, the reflection film 14 has a surface unevenness of 0.
This is a metal aluminum thin film provided on the surface of frosted glass of 5 μm by a sputtering method, and has a reflection characteristic with little directivity. In addition to aluminum, any material having a white silver color such as nickel or chromium may be used as the metal, and the surface irregularities may be provided by roughly polishing the surface of the metal or performing a chemical treatment.
【0021】この反射膜を櫛形等にパターン形成する場
合には、この金属薄膜を直接パターニングする方法と、
金属薄膜上に絶縁物を介して透明電極を設け、この透明
電極をパターニングする方法とがある。この絶縁物は、
表面凹凸を緩和すツイスト角が大きくd/pマージン
(d:セルギャップ、p:自発ピッチ)が狭い場合には
有効である。When patterning the reflection film into a comb shape, a method of directly patterning the metal thin film,
There is a method in which a transparent electrode is provided on a metal thin film via an insulator and the transparent electrode is patterned. This insulator is
This is effective when the twist angle for alleviating surface irregularities is large and the d / p margin (d: cell gap, p: spontaneous pitch) is narrow.
【0022】このように、反射板を液晶セルの中に設け
ることによって、従来の反射型液晶表示素子に特有の、
表示が二重に見えるという問題を解決することができ
る。さらに液晶厚の微少なばらつきが、表示色を平均化
し、色付きをさらに少なくするという副次的な効果もあ
る。As described above, by providing the reflection plate in the liquid crystal cell,
The problem that the display looks double can be solved. Further, a slight variation in the liquid crystal thickness has an additional effect of averaging the display colors and further reducing the coloring.
【0023】以上の実施例においては、光学的異方体
は、液晶セルと偏光板の間に置いたが、液晶セルと反射
板の間に置くこともできる。さらに光学的異方体1枚に
限らず、2枚以上用いることによってさらに高いコント
ラスト比と、色付きの少ない表示を得ることができる。In the above embodiments, the optically anisotropic substance is placed between the liquid crystal cell and the polarizing plate, but it may be placed between the liquid crystal cell and the reflector. Further, not only one optically anisotropic body but also two or more optically anisotropic bodies can be used to obtain a higher contrast ratio and less colored display.
【0024】また、一軸延伸フィルム延伸方向22が表
示画面の水平方向と平行に置けるように、液晶セルのラ
ビング方向23及び24を設定すると、左右方向の視角
が広くなって、複数の人が表示を見るのに都合がよい。
逆に、延伸方向22が表示画面の垂直方向と平行に置け
るようにラビング方向を設定すると、コントラスト比が
向上する。いずれにせよ、このように一軸延伸フィルム
を配置することは、高価なフィルムの取り数を増やし、
製造コストを下げる上でも非常に有効である。Further, when the rubbing directions 23 and 24 of the liquid crystal cell are set so that the uniaxially stretched film stretching direction 22 can be set in parallel with the horizontal direction of the display screen, the viewing angle in the left and right direction is widened so that a plurality of people can display. It's convenient to see.
On the contrary, if the rubbing direction is set so that the stretching direction 22 can be set parallel to the vertical direction of the display screen, the contrast ratio is improved. In any case, arranging the uniaxially stretched film in this way increases the number of expensive films taken,
It is also very effective in reducing manufacturing costs.
【0025】また、反射板4を半透過型にし、この反射
板を挟んで液晶セルと反対側にバックライトを設けれ
ば、周囲が暗いときには透過型ディスプレイとして使う
こともでき、反射型ディスプレイの欠点を補うことがで
きる。ただしその際には、反射板とバックライトの間
に、偏光板と光学的異方体とを設ける必要がある。If the reflection plate 4 is of a semi-transmissive type and a backlight is provided on the opposite side of the liquid crystal cell with the reflection plate sandwiched, it can be used as a transmissive display in dark surroundings. You can make up for the shortcomings. However, in that case, it is necessary to provide a polarizing plate and an optically anisotropic body between the reflection plate and the backlight.
【0026】[0026]
【発明の効果】そして本願発明の液晶表示素子は、一対
の基板間にSTNモードの液晶層が挟持された液晶セル
と、一方の前記基板の外側に配置した偏光手段と、他方
の前記基板の外側に配置したバックライトと、を有する
液晶表示素子において、前記液晶層と前記バックライト
との間には半透過型の反射板が配置されており、前記反
射板と前記バックライトとの間には偏光手段が配置され
ていることを特徴とするので、周囲が暗いときには透過
型ディスプレイとして使用が可能となる。The liquid crystal display device of the present invention comprises a liquid crystal cell in which an STN-mode liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, a polarizing means arranged outside one of the substrates, and the other substrate. In a liquid crystal display device having a backlight arranged outside, a semi-transmissive reflection plate is arranged between the liquid crystal layer and the backlight, and between the reflection plate and the backlight. Is characterized in that a polarizing means is arranged, so that it can be used as a transmissive display when the surroundings are dark.
【図1】本発明の実施例1〜2における液晶表示素子の
断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display element in Examples 1 and 2 of the present invention.
【図2】本発明の実施例3における液晶表示素子の断面
図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a liquid crystal display element in Example 3 of the present invention.
【図3】本発明の液晶表示素子の各軸の関係を示す図で
ある。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between axes of the liquid crystal display element of the present invention.
【図4】本発明の実施例1における液晶表示素子の電界
オフ時と電界オン時の分光特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing spectral characteristics of the liquid crystal display element in Example 1 of the present invention when the electric field is off and when the electric field is on.
【図5】従来の液晶表示素子の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal display element.
【図6】従来の液晶表示素子の電界オフ時と電界オン時
の分光特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing spectral characteristics of a conventional liquid crystal display element when the electric field is off and when the electric field is on.
1.液晶セル
2.偏光板(上側)
3.偏光板(下側)
4.反射板
5.光学的異方体(一軸延伸フィルム)
11.上基板
12.下基板
13.透明電極
14.画素電極を兼ねた反射膜
15.液晶
21.偏光板2の偏光軸(吸収紬あるいは透過軸)方向
22.光学的異方体の光軸方向(一軸延伸フィルムの延
伸方向)
23.上基板11のラビング方向(液晶配向方向)
24.下基板12のラビング方向(液晶配向方向)
31.21が23となす角度
32.22が23となす角度
33.液晶15のツイスト角
41.電界オフ時の反射光の分光特性
42.電界オン時の反射光の分光特性1. Liquid crystal cell 2. Polarizing plate (upper side) 3. Polarizing plate (lower side) 4. Reflector 5. Optically anisotropic body (uniaxially stretched film) 11. Upper substrate 12. Lower substrate 13. Transparent electrode 14. Reflective film that also serves as a pixel electrode 15. Liquid crystal 21. Polarization axis (absorption pongee or transmission axis) direction of polarizing plate 22. Optical axis direction of optically anisotropic body (stretching direction of uniaxially stretched film) 23. Rubbing direction of upper substrate 11 (liquid crystal alignment direction) 24. Rubbing direction of the lower substrate 12 (liquid crystal alignment direction) 31.21 forms an angle with 23. 32.22 forms an angle with 23. Liquid crystal 15 twist angle 41. Spectral characteristics of reflected light when electric field is off 42. Spectral characteristics of reflected light when electric field is on
Claims (3)
持された液晶セルと、一方の前記基板の外側に配置した
偏光手段と、他方の前記基板の外側に配置したバックラ
イトと、を有する液晶表示素子において、 前記液晶層と前記バックライトとの間には半透過型の反
射板が配置されており、前記反射板と前記バックライト
との間には偏光手段が配置されていることを特徴とする
液晶表示素子。1. A liquid crystal cell in which an STN-mode liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, a polarizing means disposed outside one of the substrates, and a backlight disposed outside the other substrate. In the liquid crystal display element having, a semi-transmissive reflection plate is arranged between the liquid crystal layer and the backlight, and a polarizing means is arranged between the reflection plate and the backlight. Liquid crystal display device characterized by.
更に光学的異方体が配置されていることを特徴とする請
求項1に記載の液晶表示素子。2. The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising an optical anisotropic body disposed between the reflection plate and the backlight.
ることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示素子。3. The liquid crystal display element according to claim 2, wherein two or more optically anisotropic bodies are used.
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