JP2004145067A

JP2004145067A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JP2004145067A
Application number: JP2002310846A
Authority: JP
Inventors: Yukiko Goto; 後藤　由紀子
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】反射表示において良好な反射率を得るとともに、前記反射光の黄味着色の発生を抑制して、良好な視認性を確保した液晶表示素子を提供する。
【解決手段】視認側に位置する透明基板１Ａと背面側に位置する透明基板１Ｂとの間にねじれ構造を有する液晶層を配置してなり、前記背面側に位置する透明基板１Ｂ上には銀系合金からなる反射膜２が形成された領域を有し、少なくとも、前記視認側に位置する透明基板１Ａの外側には偏光板７Ａが配設されてなる液晶表示素子の、前記液晶層を構成する液晶５の屈折率異方性の波長分散を
１．１３＜｛△ｎ（４５０ｎｍ）／△ｎ（５９０ｎｍ）｝＜１．２５
とする。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶を利用したディスプレイに使用される液晶表示素子に係り、特に、透明基板上に銀系合金からなる反射膜を配設した反射領域を有する（半透過の場合を含む）液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子として、外光を利用して表示を行なう反射型液晶表示素子や、液晶セルの内面における１画素内に前述の反射型液晶表示素子のように外光を利用して表示を行なう反射領域とバックライトユニットからの照射光を利用して表示を行なう透過領域の双方を有する構成の半透過反射型液晶表示素子は一般に知られるところのものである。
【０００３】
この二つの液晶表示素子の共通点としては、いずれもその液晶セル内に、外光を利用して表示を行なうための反射領域が形成されていることがあげられる。
【０００４】
以下に、その一例として、半透過反射型液晶表示素子の構成を簡単に説明する。
【０００５】
本従来例の半透過反射型液晶表示素子は、間隔を隔ててほぼ平行に配置された２枚のガラスのような材質からなる透明基板を有しており、これらの両透明基板間の外周は周辺シール材により密閉されている。
【０００６】
このうち、視認側に位置する一方の透明基板の下面には、透明電極が密着するように配設されており、また、この透明電極の下方には、電極間に印加される電圧に応じて液晶分子の配向を制御する配向膜が密着するように配設されている。
【０００７】
一方、背面側に位置する他方の透明基板の上面には、外光を利用して表示を行なう反射領域及びバックライトユニットからの照射光を利用して表示を行なう透過領域が形成されており、前記反射領域にはアルミニウム、銀等の金属膜からなる反射膜が配設されている。そして、前記反射領域および透過領域が形成された透明基板上には、赤、緑および青のカラーフィルタ層が配設されている。
【０００８】
そして、前記カラーフィルタの上方には、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）等からなる透明電極が配設されており、透明電極の上方には配向膜が配設されている。
【０００９】
前記両透明基板および周辺シール材により囲繞された密閉空間内には前記配向膜によって配向制御された液晶が封入されている。
【００１０】
また、視認側に位置する一方の透明基板の上面、および、背面側に位置する他方の透明基板の下面には、光の振動方向を規制する役割を果たす偏光板が配設されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００ー３３８４８１号公報
【特許文献２】
特開２００１ー１２５１０５号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような構成の半透過反射型の液晶表示素子は、高反射率、反射高コントラストなど、反射特性を良好にしようとすれば、液晶層のリタデーション値を０．７８以下に抑えることが必要となる。また、逆に、高透過輝度、透過高コントラスト、無彩色性など、透過特性を良好にしようとすれば、前記液晶層のリタデーション値は０．８以上が必要になる。このように、反射特性、透過特性を良好なものとするリタデーション値は相容れないものであった。
【００１３】
そして、昨今は、透過特性を重視する傾向があるため、液晶層のリタデーションを０．８以上として、まずは、良好な透過特性を確保することがなされているが、その場合において、外光を利用して表示を行なう反射表示の際に遮光度が低下することや白色に黄みがかかって無彩色化ができないこと等様々な問題があった。
【００１４】
特に、透過特性を重視した液晶表示素子において、少しでも高反射を得るべく、前記反射膜を構成する材料として、良好な反射率を示し、高い輝度を得ることのできる、銀や、パラジウムなどの金属類と銀との合金、あるいは銀合金層と金属酸化物層との多層構造体（これらを銀系合金という）を用いたときに、その反射膜に反射する反射光の色が白色系から黄色系にシフトしてしまい（黄味着色という）、良好な視認性を得ることができなかった。前記反射光の黄味着色の問題点は、前述の構成の半透過反射型の液晶表示素子のもののみならず、銀系合金からなる反射膜を配設した領域を有する液晶表示素子に共通する問題である。
【００１５】
そこで、本発明はこのような点に鑑み、反射表示において良好な反射率を得るとともに、前記反射光の黄味着色の発生を抑制して、良好な視認性を確保した液晶表示素子を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の液晶表示素子の特徴は、視認側に位置する透明基板と背面側に位置する透明基板との間にねじれ構造を有する液晶層を配置してなり、前記背面側に位置する透明基板上には銀系合金からなる反射膜が形成された領域を有し、少なくとも、前記視認側に位置する透明基板の外側には偏光板が配設されてなる液晶表示素子の、前記液晶層を構成する液晶の屈折率異方性の波長分散｛△ｎ（４５０ｎｍ）／△ｎ（５９０ｎｍ）｝が、
１．１３＜｛△ｎ（４５０ｎｍ）／△ｎ（５９０ｎｍ）｝＜１．２５
である点にある。
【００１７】
本発明によれば、液晶の屈折率異方性の波長分散を（波長４５０ｎｍにおける屈折率異方性）／（波長５９０ｎｍにおける屈折率異方性）が１．１３〜１．２５となる範囲に規定することにより、反射表示において良好な反射率を得るとともに、前記反射光の黄味着色の発生を抑制して、視認性に優れた表示状態を得ることができる。
【００１８】
また、請求項２に記載の液晶表示素子は、前記構成であって、さらに、前記液晶は２２０°以上のねじれ構造を有し、前記視認側に位置する透明基板と前記偏光板との間には位相差板が配設されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、２２０°以上のねじれ構造を有する、いわゆるＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ　Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶を用いる場合には、位相差板を配設して、液晶層を通過するときに生じる干渉色を補償することにより、前記反射光の黄味着色をより、抑制することができるものとなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本実施形態の液晶表示素子は、図１に示すように、間隔を隔ててほぼ平行に配置された２枚の例えばガラスからなる透明基板１Ａ，１Ｂを有しており、これらの両透明基板間の外周は周辺シール材４により密閉されている。
【００２１】
このうち、視認側に位置する一方の透明基板１Ａの下面には、透明電極（図示せず）が密着するように配設されており、また、この透明電極の下方には、電極間に印加される電圧に応じて液晶分子の配向を制御する配向膜（図示せず）が密着するように配設されている。
【００２２】
一方、背面側に位置する他方の透明基板１Ｂの上面には、銀系合金からなる高反射タイプの反射膜２が配設されている。本実施形態において、前記反射膜２は、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）の合金に、インジウム酸化物層、シリカ（ＳｉＯ_２）層を積層した、８５％以上の高反射率を得られる構成のものを使用する。そして、前記反射膜２上には、赤、緑および青のカラーフィルタ層３が配設されている。
【００２３】
なお、半透過反射型の液晶表示素子においては、前記背面側に位置する他方の透明基板１Ｂの上面に、外光を利用して表示を行なう反射領域及びバックライトユニットからの照射光を利用して表示を行なう透過領域を形成し、前記反射領域に、前述の構成の高反射タイプの反射膜２を配設し、この透過領域および反射領域の上面に前記カラーフィルタ層３を配設する構成とする。
【００２４】
そして、前記カラーフィルタ層３の上方には、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）等からなる透明電極（図示せず）が配設され、その上方には配向膜が配設されている。
【００２５】
前記両透明基板１Ａ，１Ｂおよび周辺シール材４により囲繞された密閉空間内には、前記配向膜によって配向制御された、特定のツイスト角を有する液晶５が封入されており、液晶セル６が構成されている。
【００２６】
本実施形態において、液晶層を構成する前記液晶５は、その屈折率異方性の波長分散を、（波長４５０ｎｍにおける屈折率異方性）／（波長５９０ｎｍにおける屈折率異方性）が１．１３〜１．２５とするものを用いる。
【００２７】
なお、前記液晶５として、２２０°以上のねじれ構造を有する、いわゆるＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ　Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶を用いる場合には、前記視認側に位置する一方の透明基板１Ａの上面に位相差板（図１には図示せず）を配設して、液晶層を通過するときに生じる干渉色を補償することにより、前記反射光の黄味着色を、より抑制することができるものとなる。前記位相差板は、液晶表示素子の電気光学特性に合わせた位相差値（Δｎ・ｄ）を有することが肝要である。ここにおけるΔｎはフィルムの縦方向と横方向の屈折率の差である屈折率異方性であり、また、ｄは位相差板の膜厚である。また、前記位相差板としては、ポリカーボネートなどの高分子フィルムを一軸延伸して形成した位相差板や、液晶性高分子フィルムからなる位相差板を使用することができる。
【００２８】
また、視認側に位置する一方の透明基板１Ａの上面および背面側に位置する他方の透明基板１Ｂの下面には、光の振動方向を規制する役割を果たす偏光板７Ａ，７Ｂがそれぞれ配設されている。なお、前記偏光板７は、反射型液晶表示素子の場合は、少なくとも視認側に位置する一方の透明基板１Ａの上面に１枚配設されていればよい。
【００２９】
そして、本実施形態の液晶表示素子において、視認側に位置する一方の透明基板１Ａと、この上面に配設された前記偏光板７Ａとを接着させる接着層８には、粒状ビーズが分散されて拡散性を得るようになされており、光拡散層９Ａとして機能する（外部拡散）ように構成されている。
【００３０】
さらに、光拡散層９として、内部拡散を得るべく、前記背面側に位置する他方の透明基板とその上面に配設される反射膜との間に表面が微細な凹凸により粗面化された光拡散層９Ｂを配設した構成とされている。なお、前記光拡散層９Ａ，９Ｂは任意の構成となる。
【００３１】
次に、本発明の液晶表示素子における具体的な、反射表示に関する光学仕様を示す実施例と、その光学特性の検査結果について説明する。なお、以下では、半透過反射型液晶表示素子の場合を示す。なお、液晶セルの背面側に配置される偏光板については省略する。
【００３２】
【実施例１】
第１の実施例においては、前述のように構成された液晶セル６の前記視認側に位置する一方の透明基板１Ａとその上面に配設された偏光板７との間に、２枚の一軸延伸された位相差板１０Ａ，１０Ｂを積層させて配設した構成を有する。
【００３３】
ここで、まず、本実施例の光学仕様について定義すると、図２に示すように、前記偏光板７の吸収軸の当該液晶表示素子の表示画面の１２時方向を０°と仮定した場合における時計回りの軸角（以下、θと示す）をθ１とする。
【００３４】
また、図３に示すように、前記偏光板７の下面に配設される位相差板１０Ａの位相差軸の軸角をθ２、そのリタデーションをΔｎ２・ｄ２とする。なお、前記リタデーションは５９０ｎｍで求めた値とする（以下の実施例において同じ。）さらに、図４に示すように、前記液晶セル６の上面に配設される位相差板１０Ｂの位相差軸の軸角をθ３、そのリタデーションをΔｎ３・ｄ３とする。
【００３５】
そして、前記液晶セル６は、図５に示すように、液晶層の中心の分子軸方向が６時方向（６時視角）となるように配置する。そして、前記視認側に位置する一方の透明基板１Ａの配向方向から背面側に位置する他方の透明基板の配向方向へ至る液晶分子のツイスト角（以下、φと示す）はφ１とする。なお、前記液晶のリタデーションはΔｎ１・ｄ１とし、透過領域において規定する。
【００３６】
そして、本実施例の具体例においては、前記θ１＝７５°、θ２＝８°、θ３＝２９°、φ１＝−２４０°とし、前記Δｎ１・ｄ１＝８４０ｎｍ、Δｎ２・ｄ２＝５５０ｎｍ、Δｎ３・ｄ３＝１３８ｎｍとする。
【００３７】
また、前記液晶セル６に配設された反射膜２は銀系合金からなり、反射率を９０％とする。
【００３８】
さらに、前記光拡散層９は、本実施例においては、視認側に位置する一方の透明基板１Ａの上面に配設させた、外部拡散の作用を発揮する光拡散層９Ａのみを配設した。なお、この光拡散層９Ａの外部拡散はヘイズ値を８０とする。
【００３９】
前記カラーフィルタ層３は、赤、緑、青の３色のマイクロカラーフィルタを配設して形成した。この３色のホワイトバランスはＣＩＥ色度図の座標値で表すと、（Ｘ，Ｙ）＝（０．３０５，０．３０８）であった。
【００４０】
そして、液晶表示素子に封入する液晶５として、（波長４５０ｎｍにおける屈折率異方性）／（波長５９０ｎｍにおける屈折率異方性）と規定された波長分散を１．１２とする従来の液晶を用いた場合と、前述の本実施形態に示すように、波長分散を、１．１３〜１．２５の間の数値である１．１５とする液晶を用いた場合とを比較した光学特性（反射特性）を次表に示す。
【００４１】
【表１】

【００４２】
この表に示すように、具体的な本実施例に示す液晶表示素子は、従来の液晶を封入した液晶表示素子に比して、目標とするＣ光源の色度座標値（０．３１，０．３２）により近い数値を示し、良好な視認性を有するものとなった。
【００４３】
【実施例２】
また、第２の実施例においては、前述のように構成された液晶セル６の前記視認側に位置する一方の透明基板１Ａとその上面に配設された偏光板７Ａとの間に、いわゆる液晶性高分子からなるねじれ位相差板１０Ｃを配設した構成を有する。
【００４４】
本実施例の光学仕様について定義すると、図６に示すように、前記偏光板７Ａの吸収軸の軸角をθ５とする。
【００４５】
また、図７に示すように、前記ねじれ位相差板１０Ｃの視認側に配設される位相差板の配向軸の軸角をθ６とし、前記視認側に配設される位相差板の配向方向から背面側に位置する他方の位相差板の配向方向へ至る液晶分子のツイスト角をφ６とする。
【００４６】
そして、液晶セル６は、図８に示すように、液晶層の中心の分子軸方向が６時方向（６時視角）となるように配置し、前記視認側に位置する一方の透明基板１Ａの配向方向から背面側に位置する他方の透明基板の配向方向へ至る液晶分子のツイスト角をθ１とする。なお、前記液晶５のリタデーションはΔｎ１・ｄ１とし、透過領域において規定する。
【００４７】
そして、本実施例の具体例においては、前記θ５＝４０°、θ６＝３０°、φ１＝−２４０°、φ６＝１８０°とし、前記Δｎ１・ｄ１＝８４０ｎｍ、Δｎ６・ｄ６＝６７０ｎｍとする。
【００４８】
また、前記液晶セル６に配設された反射膜２は銀系合金からなり、反射率を９０％とする。
【００４９】
さらに、前記光拡散層９は、本実施例においては、視認側に位置する一方の透明基板１Ａの上面に配設させた、外部拡散の作用を発揮する光拡散層９Ａとともに、前記背面側に位置する他方の透明基板とその上面に配設される反射膜との間には配設され、表面が微細な凹凸により粗面化されて、内部拡散の作用を発揮する光拡散層９Ｂをも配設した。なお、前記光拡散層９Ａの外部拡散はヘイズ値を４５とする。
【００５０】
前記カラーフィルタ層３は、赤、緑、青の３色のマイクロカラーフィルタを配設して形成した。この３色のホワイトバランスは、ＣＩＥ色度図の座標値（Ｘ，Ｙ）＝（０．３０５，０．３０８）とする。
【００５１】
そして、液晶表示素子に封入する液晶５として、（波長４５０ｎｍにおける屈折率異方性）／（波長５９０ｎｍにおける屈折率異方性）と規定された波長分散を１．１２とする従来の液晶を用いた場合と、前述の本実施形態に示すように、波長分散を、１．１３〜１．２５の間の数値である１．１７とする液晶を用いた場合とを比較した光学特性（反射特性）を次表に示す。
【００５２】
【表２】

【００５３】
この表に示すように、本実施例においても、本実施例に示す液晶表示素子は従来の液晶を封入した液晶表示素子に比して、目標とするＣ光源の色度座標値（０．３１，０．３２）により近い数値を示し、良好な視認性を有するものとなった。
【００５４】
なお、本発明は、前述した実施形態および実施例に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の液晶表示素子によれば、反射表示において良好な反射率を得るとともに、前記反射光の黄味着色の発生を抑制することができ、よって、反射型および半透過反射型などの反射領域を有する液晶表示素子においては、その反射表示時に良好な輝度を示し、黄味を帯びない白色の表示を得ることが可能となる。
【００５６】
さらに、この構成を有する液晶表示素子であれば、リタデーション値を０．８以上とする液晶を用いることで、さらに透過表示においても良好な表示特性を示すものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示素子の基本的な構造を示す断面図
【図２】本発明の液晶表示素子の反射表示に関する光学仕様を示す実施例１における偏光板の吸収軸の軸角を示す説明図
【図３】本発明の液晶表示素子の反射表示に関する光学仕様を示す実施例１における、偏光板の下面に配設された位相差板の吸収軸の軸角を示す説明図
【図４】本発明の液晶表示素子の反射表示に関する光学仕様を示す実施例１における液晶セルの上面に配設された位相差板の吸収軸の軸角を示す説明図
【図５】本発明の液晶表示素子の反射表示に関する光学仕様を示す実施例１における液晶セルの液晶分子のツイスト角を示す説明図
【図６】本発明の液晶表示素子の反射表示に関する光学仕様を示す実施例２における偏光板の吸収軸の軸角を示す説明図
【図７】本発明の液晶表示素子の反射表示に関する光学仕様を示す実施例２における、ねじれ位相差板の配向軸と液晶分子のツイスト角を示す説明図
【図８】本発明の液晶表示素子の反射表示に関する光学仕様を示す実施例１における液晶セルの液晶分子のツイスト角を示す説明図
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ　透明基板
２　反射膜
３　カラーフィルタ層
４　周辺シール材
５　液晶
６　液晶セル
７Ａ，７Ｂ　偏光板
８　接着層
９Ａ，９Ｂ　光拡散層
１０Ａ　位相差板
１０Ｂ　位相差板
１０Ｃ　ねじれ位相差板

Claims

視認側に位置する透明基板と背面側に位置する透明基板との間にねじれ構造を有する液晶層を配置してなり、前記背面側に位置する透明基板上には銀系合金からなる反射膜が形成された領域を有し、少なくとも、前記視認側に位置する透明基板の外側には偏光板が配設されてなる液晶表示素子であって、
前記液晶層を構成する液晶の屈折率異方性の波長分散｛△ｎ（４５０ｎｍ）／△ｎ（５９０ｎｍ）｝が、
１．１３＜｛△ｎ（４５０ｎｍ）／△ｎ（５９０ｎｍ）｝＜１．２５
であることを特徴とする液晶表示素子。
前記液晶層は２２０°以上のねじれ構造を有し、前記視認側に位置する透明基板と前記偏光板との間には位相差板が配設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。