JP2004309922A - Liquid crystal display device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device capable of improving display visibility by deterring interfacial reflection at an input part such as a resistance film type touch panel, in a normally black mode suitable for thickness reduction of the liquid crystal display device. <P>SOLUTION: The normally black mode liquid crystal display device having the input part 20 such as the touch panel, is provided with a first optical retardation plate 30a as a λ/4 wavelength plate on the surface on the input part 20 on the opposite side from a liquid crystal panel 10, and a second optical retardation plate 30b as a λ/4 wavelength plate is provided between the input part 20 and liquid crystal panel 10; and the first phase difference plate 30a deters reflected light (L2, L3) of external light L1 at the input part 20 from being transmitted, and the first optical retardation plate 30a and second optical retardation plate 30b are combined together to function as a λ/2 wavelength plate, thereby optically compensating the liquid crystal panel 10. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関し、特にノーマリーブラックモードで用いられ、タッチパネルなどの入力部を備えた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反射型および反射・透過兼用型の液晶表示装置は、液晶表示装置の有する薄型、軽量および低消費電力という特徴に加えて、外光下での視認性がよいということから、多くの携帯端末に利用されている。
これら携帯端末の入力部として、コスト的なメリットから抵抗膜方式のタッチパネルが多く用いられている。
【０００３】
図２４（ａ）は上記の入力部として抵抗膜方式のタッチパネルを備えた液晶表示装置の構成を示す模式図である。
図２４（ａ）の液晶表示装置は、液晶パネル１０の表示面側に、λ／４位相差板４０とλ／２位相差板４１とを組み合わせた広帯域λ／４位相差板４２が設けられ、その上層に偏光板４３が設けられている。
以下、位相差板について、λ／４位相差板を単にλ／４板、λ／２位相差板を単にλ／２板とも称する。
さらに、偏光板４３上に、入力部であるタッチパネル２０が設けられている。タッチパネル２０は、一対の透明導電膜（２１，２２）がスペーサ２３により所定の距離を離間して設けられた構成であり、タッチパネル２０を構成する平面内において一対の透明導電膜（２１，２２）の間の距離が変化した位置を検出して入力信号を得る。タッチパネル２０への入力信号は、不図示の位置検出部に入力され、適宜液晶パネルへの表示にフィードバックされる。
観察者Ｏｂｓは、外部からの光（以下外光とも称する）Ｌ１が液晶パネル１０に入射したときの液晶パネル１０における反射光Ｌ４を視認することにより、液晶パネルの表示内容を観察する。
【０００４】
上記の液晶表示装置において、タッチパネル２０は液晶パネル１０の表示面側に配置する必要がある。
このため、図２４（ａ）中に示すタッチパネル２０を構成する透明導電膜（２１，２２）の界面における反射光（タッチパネル２０を構成するフィルムや空気などと透明導電膜との各界面からの反射光）Ｌ２，Ｌ３の影響などで、利用者の顔や、背景が写り込むなどしたり、強い外光下でその反射光によりコントラストを落とすなどして、表示特性を著しく損なっている。
【０００５】
上記の問題を解決するため、ノーマリーホワイト（ＮＷ）モードの反射型の液晶表示装置において、表示を兼ねた円偏光板（偏光板と広帯域λ／４位相差板を組み合わせたもの）と組み合わせた液晶表示装置が、特許文献１、特許文献２および特許文献３に記載されている。
図２４（ｂ）は、上記の液晶表示装置の構成を示す模式図である。
液晶パネル１０の表示面側に、抵抗膜方式のタッチパネル２０が設けられ、その上層に、λ／４位相差板４０とλ／２位相差板４１とを組み合わせた広帯域λ／４位相差板４２が設けられ、その上層に偏光板４３が設けられている。
観察者Ｏｂｓは、外光Ｌ１が液晶パネル１０に入射したときの液晶パネル１０における反射光Ｌ４を視認して液晶パネルの表示内容を観察する。
【０００６】
上記の構成において、外光がこの反射型の液晶表示装置に入射すると、偏光板４３と広帯域λ／４位相差板４２により構成された円偏光板によって右回りもしくは左回りのほぼ円偏光に変換される。
この円偏光はタッチパネル２０の各層の界面にて一部反射、一部透過される。透過した光は、液晶セルによる表示に利用されるが、反射した一部の円偏光は界面での反射により、その位相がπ〔ｒａｄ〕だけずれるため、反射後に右回りなら左回りへ、左回りなら右回りの円偏光へと変調されるため、もう一度広帯域λ／４位相差板を通過するときに入射したときの直線偏光とは９０°方位の異なった直線偏光に変換されるため、偏光板を通過できない。
これにより、界面反射を抑制でき表示視認性が大幅に改善される。
【０００７】
ところで、多くのＮＷモードの反射型の液晶表示装置の場合、一般的には特許文献２などに記載されているように、おおよそλ／２位相差板とおおよそλ／４位相差板２枚を組み合わせて、可視光域全体でほぼλ／４条件になるように組合わされた広帯域λ／４位相差板と、偏光板、液晶セルで構成されている。
【０００８】
図２５は、反射・透過兼用型の液晶表示装置の模式図である。
液晶パネル１０の表示面側に、抵抗膜方式のタッチパネル２０が設けられ、その上層に、λ／４位相差板４０とλ／２位相差板４１が設けられ、その上層に偏光板４３が設けられている。
一方、液晶パネル１０の表示面の裏面側に、λ／４位相差板４４とλ／２位相差板４５が設けられ、その下層に偏光板４７が設けられている。
【０００９】
図２５に示す反射・透過兼用型の液晶表示装置においても、一般的には特許文献４に記載されているように、図２４（ｂ）に示す反射型の液晶表示装置と同様、表側の位相差板の構成はλ／４板４０とλ／２板４１で構成された広帯域λ／４板４２と偏光板４３で構成され、裏面側も表面同様にλ／４板４４とλ／２板４５で構成された広帯域λ／４板４６と偏光板４７で構成されている。
上述のように抵抗膜方式のタッチパネルを組み合わせたとき、広帯域λ／４板４２と偏光板４３を組み合わせた円偏光板をタッチパネル２０よりも前面に配することで、抵抗膜方式のタッチパネルの界面反射を抑制できる。
【００１０】
ところが、この構成からもわかるように、反射型の液晶表示装置では位相差板が最低２枚、反射・透過兼用型の液晶表装置では位相差板は最低４枚必要となり、液晶表示装置の厚みが増すという欠点があった。
図２６（ａ）は、タッチパネルを持たない構成の反射・透過兼用型の液晶表示装置の模式図であり、液晶パネル１０の表示面側にλ／４位相差板４０とλ／２位相差板４１が設けられ、その上層に偏光板４３が設けられて、一方、液晶パネル１０の表示面の裏面側に、λ／４位相差板４４とλ／２位相差板４５が設けられ、その上層に偏光板４７が設けられた構成であり、このように位相差板は最低４枚必要となることを示している。
【００１１】
一方で、反射型、反射・透過兼用型の液晶表示装置には、ＮＷモードの他にノーマリーブラック（ＮＢ）モードが有る。
図２６（ｂ）は、タッチパネルを持たない構成のＮＢモードの液晶パネルを用いた反射・透過兼用型の液晶表示装置の構成を示す模式図である。
液晶パネル１０の表示面側にλ／２位相差板４８が設けられ、その上層に偏光板４３が設けられている。一方、液晶パネル１０の表示面の裏面側に偏光板４７が設けられている。
図２６（ｂ）に示すように、ＮＢモードは表示に必要な位相差板が最低１枚でよく、液晶表示装置の薄型化に適している。
【００１２】
ＮＢモードは上記のＮＷモードとは異なり、液晶セルのリタデーションがλ／４条件になり、おおよそλ／２位相差板により光学補償するモードである。
なお、ＮＢモード反射型の液晶表示装置については、特許文献５および特許文献６に記載されており、また、ＮＢモードの反射・透過兼用型の液晶表示装置については非特許文献１に記載されている。
【００１３】
次に、上記のＮＢモードの液晶表示装置における光学変調について、ポアンカレ球を用いて説明する。
このポアンカレ球は光の偏光状態を表すストークスパラメータを三次元空間上に配置したときに、直径１（光の吸収がないこと仮定した場合）の球面上に位置する球のことである。なお、ストークスパラメータおよびポアンカレ球については非特許文献２にも詳しく説明されている。
なお、反射型の液晶表示装置の場合、良好な黒表示を得るためには反射板上でちょうど円偏光すなわちポアンカレ球上のＳ１−Ｓ２平面へ投射した点が、ちょうど中央（Ｓ１＝Ｓ２＝０）となる状態である。
【００１４】
上記の一般的なＮＢモードの反射型の液晶表示装置の場合、図２７（ａ）のＳ１−Ｓ２平面投影図および図２７（ｂ）のＳ２−Ｓ３平面投影図に示すように、表側の偏光板を通過した自然光は直線偏光に変換され、λ／２位相差板により光の波長により異なる偏光変調の作用（ＥＦ（λ／２））により、例えば光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の主波長である４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの光の場合、６５０ｎｍ＜５５０ｎｍ＜４５０ｎｍの順に位相変調が大きくなる。
この光学変調（光学補償）より、液晶セルによって円偏光へ位相変調するときに、位相差板と同様に６５０ｎｍ＜５５０ｎｍ＜４５０ｎｍの順に大きな位相変調が加えられるために、λ／２位相差板の作用（ＥＦ（λ／２））と、液晶セルの作用（ＥＦ（ＬＣ））が互いに相殺され、可視光域の全体の光をほぼ円偏光へ変換することができる。
ここで示した例は液晶セルの配向モードは０°ツイストすなわちホモジニアス配向としたが、ツイスト配向でも同様である。
【００１５】
【特許文献１】
国際公開第９８／４８３２０号パンフレット
【特許文献２】
特開２００２／６３０５号公報
【特許文献３】
特開２００２／３５６３４号公報
【特許文献４】
特開平１１−２４２２２６号公報
【特許文献５】
特開平１０−１５４８１７号公報
【特許文献６】
特開２００１−３３７８０号公報
【非特許文献１】
ヘウメ−ＩＩ ビーク（Ｈｅｕｍｅ−ＩＩ Ｂａｅｋ ）著，「ニュー・デザイン・オブ・トランスフレクティブ・エルシーディー・ウィズ・シングル・リタデーション・フィルム（Ｎｅｗ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｔｒａｎｓｆｌｅｃｔｉｖｅ ＬＣＤ ｗｉｔｈ ｓｉｎｇｌｅ ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎｆｉｌｍ）」，インフォメーション・ディスプレイ・ワークショップ（ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ Ｗｏｒｋｓｈｏｐｓ ）’００，プロシーディングス（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ），ＬＣＴ２−２，４１−４４頁
【非特許文献２】
山口一郎著，「応用光学」，オーム社
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のＮＢモードで抵抗膜方式のタッチパネルと組み合わせた場合、ＮＷモードの場合のように、単純にタッチパネルと偏光板、位相差板の位置関係を入れ替えても、用いている位相差板がλ／２板であるためにＮＷモードのように、円偏光板によるタッチパネルの界面反射を吸収することが出来ず、視認性の改善は望めない。
【００１７】
本発明は上記の状況に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、液晶表示装置の薄型化に適しているノーマリーブラックモードにおいて、抵抗膜方式のタッチパネルなどの入力部における界面反射を抑制し、表示視認性を向上させることができる液晶表示装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、ねじれ角を有するネマチック液晶が充填され、少なくとも光の反射部を有し、ノーマリーブラックモードで用いられる液晶パネルと、前記液晶パネルの表示面側に設けられ、前記液晶パネルの表示上の位置を検出するための平面型の入力部と、前記入力部からの出力が入力され、必要に応じて前記液晶パネルの表示にフィードバックする位置検出部と、前記入力部の前記液晶パネルの反対側の面上に設けられ、外部から入射した光の前記入力部における反射光の透過を抑制する第１位相差板と、前記第１位相差板上に設けられた偏光板と、前記入力部と前記液晶パネルの間に設けられた第２位相差板とを有し、前記第１位相差板と前記第２位相差板との組み合わせにより前記液晶パネルの光学補償を行う。
【００１９】
上記の本発明の液晶表示装置は、タッチパネルなどの入力部を有するノーマリーブラックモードの液晶表示装置において、入力部の液晶パネルの反対側の面上に第１位相差板が設けられ、入力部と液晶パネルの間に第２位相差板が設けられている。
ここで、第１位相差板は外光の入力部における反射光の透過を抑制する。また、第１位相差板と第２位相差板との組み合わせにより液晶パネルの光学補償が行われる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の液晶表示装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
第１実施形態
図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す模式図である。
ねじれ角を有するネマチック液晶が充填され、少なくとも光の反射部を有し、ノーマリーブラックモードで用いられる液晶パネル１０の表示面側に、平面型の入力部である抵抗膜方式のタッチパネル２０が設けられている。
タッチパネル２０の液晶パネル１０の反対側の面上に第１位相差板３０ａが設けられ、さらに第１位相差板３０ａ上に偏光板３１設けられている。
また、タッチパネル２０と液晶パネル１０の間に第２位相差板３０ｂ設けられている。
また、タッチパネル２０に接続して位置検出部３４が設けられており、位置検出部３４はさらに液晶パネル１０に接続している。
【００２２】
タッチパネル２０は、一対の透明導電膜（２１，２２）がスペーサ２３により所定の距離を離間して設けられた構成であり、タッチパネル２０を構成する平面内において一対の透明導電膜（２１，２２）の間の距離が変化した位置を検出して入力信号を得る。
タッチパネル２０への入力信号は、位置検出部３４に入力され、必要に応じて適宜液晶パネル１０の表示にフィードバックされる。
【００２３】
上記の構成の液晶表示装置において、第１位相差板および第２位相差板のリタデーション（位相差板の屈折率異方性Δｎと位相差板の膜厚ｄの積、Δｎｄ）について、Δｎｄが例えば９０〜２３０ｎｍであるλ／４位相差板とする。
このように、第１位相差板３０ａと第２位相差板３０ｂをそれぞれλ／４位相差板（四分の一波長板）とすることで、第１位相差板３０ａと第２位相差板３０ｂとを組み合わせて、ＮＢモードに通常用いられるΔｎｄが２５０〜４００ｎｍのλ／２位相差板（二分の一波長板）として機能する。
以下、位相差板について、λ／４位相差板を単にλ／４板、λ／２位相差板を単にλ／２板とも称する。
【００２４】
観察者Ｏｂｓは、外部からの光（以下外光とも称する）Ｌ１が液晶パネル１０に入射したときの液晶パネル１０における反射光Ｌ４を視認することにより、液晶パネルの表示内容を観察する。
このとき、第１位相差板３０ａは、外部から入射した光のタッチパネル２０の界面反射による反射光（Ｌ２，Ｌ３）の透過を抑制する。このため、液晶表示装置の表示視認性を向上させることができる。
また、第１位相差板３０ａと第２位相差板３０ｂとを組み合わせてλ／２位相差板として機能し、これにより、液晶パネル１０の光学補償を行うことができる。
【００２５】
位相差板の材料は、ポリカーボネイト樹脂、ノルボルネン系樹脂（例えばＪＳＲ（社）のアートン（商品名）、積水化学（社）のエスシーナ（商品名）など）、ポリサルフォン樹脂、変性ポリカーボネイト樹脂（例えば帝人（社）のＷＲＦ（商品名））などを用いることができ、これらのうちの同種および異種のいずれの組み合わせでも良い。
好ましくは、表偏光板側にはΔｎの波長分散が、各光の波長成分に対してλ／４条件から大きく外れない材料（例えば、変性ポリカーボネイトやノルボルネン系位相差板）が望ましい。
【００２６】
液晶パネル１０に充填されたネマチック液晶は、ホモジニアス配向ではなく、ツイスト配向であり、そのねじれ角は、１０〜７０°であることが好ましい。
第１位相差板３０ａの遅相軸もしくは進相軸と、偏光板３１の吸収軸もしくは偏光軸のなす角が、３０〜６０°であることが好ましい。
これらの好ましい理由については後述する。
【００２７】
次に、本実施形態における液晶表示装置の光学構成における光学変調についてポアンカレ球を用いて説明する。
本実施形態での光学構成の場合、２枚のλ／４位相差板である第１および第２位相差板（３０ａ，３０ｂ）を有し、第１位相差板３０ａはタッチパネル２０の表面に、第２位相差板３０ｂはタッチパネル２０と液晶パネル１０の間に設けられて、２枚を組み合わせてλ／２位相差板として機能する。第１位相差板３０ａは偏光板３１との組み合わせで円偏光板として機能する必要があり、図２７（ａ）および（ｂ）に示す従来の液晶表示装置の一般的な偏光変調とはまったく異なる。
【００２８】
第１位相差板３０ａにて抵抗膜方式のタッチパネル２０の界面反射を抑制するための円偏光板を構成するので、偏光板３１の透過軸（偏光軸）もしくは吸収軸と第１位相差板３０ａの遅相軸の関係は４５°±９０°が最も好ましく、その周辺であればある程度の界面反射抑制の効果が得られる。
この界面反射の抑制効果は下記式（１）によって与えられ、第１位相差板３０ａのリタデーション（屈折率異方性Δｎと厚さｄの積）が視感度の最も高い５５０ｎｍの１／４である１３７．５ｎｍのとき最も効率がよく、この場合、最も好ましい４５°の軸関係で全界面反射の約２％に、３０〜６０°の範囲でも約２７％程度に抑制できる。
【００２９】
【数１】

【００３０】
上記式（１）において、ｕ＝πΔｎｄ／λ、Δｎ＝ｎ_ｅ −ｎ_ｏ であり、Ｒは反射率、θは偏光板の偏光軸と位相差板の遅相軸との角度、ｎ_ｅ とｎ_ｏ はそれぞれ位相差板の遅相軸と進相軸の屈折率、ｄは位相差板の厚さである。
【００３１】
また、この第１位相差板のリタデーションが１３７．５ｎｍ付近であれば、ある程度の界面反射の抑制効果が得られ、９０〜１８０ｎｍの範囲でも約２〜２７％程度に全界面反射が抑制できる。
【００３２】
以下、偏光板３１の偏光軸と位相差板３０ａの遅相軸との角度が最も好ましい４５°の場合について説明する。
まず、偏光板３１と第１位相差板３０ａまでの光学構成について述べる。図２（ａ）はＳ１−Ｓ２平面投影図であり、図２（ｂ）はＳ２−Ｓ３平面投影図である。また、図２（ｃ）は光学構成を示す模式図である。
光の進行方向Ｄ_Ｌ に対して、偏光板３１と第１位相差板３０ａが配置されており、偏光板３１の偏光軸ＡＸ_３１と第１位相差板３０ａの遅相軸ＡＸ_３０ａ との角度が４５°となっている。
偏光板３１を通過した自然光は直線偏光に変換され、λ／４板である第１位相差板３０ａにより、可視光域の光はおおよそ円偏光に変換される。
この円偏光はタッチパネル２０の各層の界面にて一部反射、一部透過される。透過した光は、液晶セルによる表示に利用されるが、反射した一部の円偏光は界面での反射により、その位相がπ〔ｒａｄ〕だけずれるため、もう一度第１位相差板３０ａを通過するときに入射したときの直線偏光とは９０°方位の異なった直線偏光に変換されるため、偏光板３１を通過できない。偏光板３１とλ／４板である第１位相差板３０ａからなる円偏光板によって、タッチパネル２０の界面反射の大部分は偏光板に吸収され、界面反射は抑制される。
【００３３】
次に、偏光板３１から第２位相差板３０ｂまでの光学構成について述べる。図３（ａ）はＳ１−Ｓ２平面投影図であり、図３（ｂ）はＳ２−Ｓ３平面投影図である。また、図３（ｃ）は光学構成を示す模式図である。
光の進行方向Ｄ_Ｌ に対して、偏光板３１、第１位相差板３０ａおよび第２位相差板３０ｂが配置されており、第２位相差板３０ｂの遅相軸ＡＸ_３０ｂ は第１位相差板３０ａの遅相軸ＡＸ_３０ａ に対して以下のような方位に設定する。
タッチパネル２０を透過した残りの円偏光は第２位相差板により再び直線偏光に戻されるが、完全にもとの直線偏光へ戻してしまうと、液晶セルにて再び円偏光へ変換する際に、一般的なＮＢモードの場合と同様に光学補償せずに液晶セルで光学変調することに等しくなり、可視光全体を均一な円偏光へ変換できず、良好な黒状態が得られずに表示コントラストへ影響を与える。
そこで、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、第２位相差板３０ｂの遅相軸ＡＸ_３０ｂ の方位を調整し、第２位相差板３０ｂにより完全な直線偏光へは戻さず、波長によって異なった直線偏光付近の偏光状態へ位相変調する。
【００３４】
次に、偏光板３１から液晶パネル１０までの光学構成について述べる。図４（ａ）はＳ１−Ｓ２平面投影図であり、図４（ｂ）はＳ２−Ｓ３平面投影図である。また、図４（ｃ）は光学構成を示す模式図である。
光の進行方向Ｄ_Ｌ に対して、偏光板３１、第１位相差板３０ａ、第２位相差板３０ｂと、表面液晶パネル基板１０ａおよび裏面液晶パネル基板１０ｂを有する液晶パネル１０が配置されている。表面液晶パネル基板１０ａにおける配向方向ＯＤと裏面液晶パネル基板１０ｂにおける配向方向ＯＤはねじれており、即ち、液晶パネル１０に充填されたネマチック液晶はねじれ角Φを有するツイスト配向である。
液晶パネルで再び円偏光へ変換する際に、特定の条件（ねじれ角、液晶セルのリタデーション）を与えることで可視光域の光をほぼ円偏光へ変換することができ、良好な黒状態が得られ良好なコントラストが得られることになる。
液晶セルのねじれ角を０°すなわちホモジニアス配向とすると、ねじれ角を与えたときほど、可視光域全体でうまく円偏光へ変換できずに良好な黒表示が得られず、コントラストの高い表示が得られない。
【００３５】
（実施例１）
上記の第１実施形態に係る液晶表示装置における反射モードのコントラストの評価を行った。
図５（ａ）は本実施例において評価した光学構成を示す模式図であり、図５（ｂ）は構成を示す模式図である。
観察者Ｏｂｓ側から、偏光板３１、第１位相差板３０ａ、抵抗膜方式のタッチパネル２０、第２位相差板３０ｂ、表面液晶パネル基板１０ａおよび裏面液晶パネル基板１０ｂを有する液晶パネル１０が順に配置されている。
偏光板３１の偏光軸ＡＸ_３１と第１位相差板３０ａの遅相軸ＡＸ_３０ａ との角度は４５°、第１位相差板３０ａのリタデーションΔｎｄは１３１ｎｍ、第１位相差板３０ａの遅相軸ＡＸ_３０ａ と第２位相差板３０ｂの遅相軸ＡＸ_３０ｂ との角度は１２５°、第２位相差板３０ｂのリタデーションΔｎｄは１４７ｎｍ、表面液晶パネル基板１０ａにおける配向方向ＯＤと裏面液晶パネル基板１０ｂにおける配向方向ＯＤのねじれ角Φは４０°、液晶パネルのリタデーションΔｎｄは１８０ｎｍとした。
評価のための測定は液晶表示装置の９時方位３０°から平行光を入射させ、液晶表示装置の表示面に対して法線方向から受光する光学系にて実施した。
【００３６】
また、従来例として、図５（ｃ）の模式図に示す構成の液晶表示装置についても同様の測定を行った。図５（ｃ）の液晶表示装置は、図５（ｂ）と同様の光学構成であるが、入力部であるタッチパネルを第１位相差板３０ａと第２位相差板３０ｂの間ではなく、偏光板３１の上に設けた構成であり、本発明による界面反射の抑制効果だけを確認できる構成としている。
【００３７】
上記の測定結果を図６に示す。
図６は横軸の液晶パネルの液晶セルへの印加電圧に対して、縦軸として相対反射率をプロットしたグラフであり、図中、実線Ａは図５（ａ）および図５（ｂ）に示す第１実施形態に係る液晶表示装置、点線Ｂは図５（ｃ）に示す従来例の液晶表示装置の結果である。
このように、従来例のタッチパネルを液晶表示装置の外側に置く構造をとった場合はコントラストが６．４程度であったのに対して、第１実施形態に係る光学構成をとった液晶表示装置の場合はコントラストが１９．１程度なり、良好な特性が得られた。
これは、抵抗膜方式のタッチパネルの界面反射が抑制できたことを示しており、ＮＢモードの反射型などの液晶表示装置において位置入力部として安価な抵抗膜方式のタッチパネルを用いた場合でも、タッチパネルによる表示特性の劣化を抑制できることを示している。
【００３８】
第２実施形態
図７は、本実施形態に係る反射・透過兼用型の液晶表示装置の構成を示す模式図である。
ねじれ角を有するネマチック液晶が充填され、光の透過部と反射部とを有し、ノーマリーブラックモードで用いられる液晶パネル１０の表示面側に、平面型の入力部である抵抗膜方式のタッチパネル２０が設けられている。
タッチパネル２０の液晶パネル１０の反対側の面上に第１位相差板３０ａが設けられ、さらに第１位相差板３０ａ上に偏光板３１設けられている。
また、タッチパネル２０と液晶パネル１０の間に第２位相差板３０ｂ設けられている。
液晶パネルの第２位相差板３０ｂが設けられた反対側に、バックライト側偏光板３２を介してバックライト３３が設けられている。
また、タッチパネル２０に接続して位置検出部３４が設けられ、位置検出部３４はさらに液晶パネル１０に接続しており、タッチパネル２０への入力信号は、位置検出部３４に入力され、必要に応じて適宜液晶パネル１０の表示にフィードバックされる。
【００３９】
上記のバックライト３３は、ランプ３３ａからの光をリフレクタ３３ｂで反射して導光板３３ｃに入射させ、導光板３３ｃの反射面で反射させて液晶パネル１０の裏面側から光を入射させる構成である。
タッチパネル２０や各位相差板の構成は第１実施形態と同様である。
【００４０】
反射モードにおいて、観察者Ｏｂｓは、外光Ｌ１が液晶パネル１０に入射したときの液晶パネル１０における反射光Ｌ４を視認することにより、液晶パネルの表示内容を観察する。
このとき、第１位相差板３０ａは、外部から入射した光のタッチパネル２０の界面反射による反射光（Ｌ２，Ｌ３）の透過を抑制する。このため、液晶表示装置の表示視認性を向上させることができる。
また、第１位相差板３０ａと第２位相差板３０ｂとを組み合わせてλ／２位相差板として機能し、これにより、液晶パネル１０の光学補償を行うことができる。
また、透過モードにおいては、観察者Ｏｂｓは、バックライト３３からの光Ｌ５が液晶パネル１０に入射して透過した光を視認することにより、液晶パネルの表示内容を観察する。
【００４１】
また、図８に示すように、図７の反射・透過兼用型の液晶表示装置において、液晶パネルの第２位相差板３０ｂが設けられた反対側に、光学補償用の第３位相差板３０ｃとバックライト側偏光板３２が設けられている構成としてもよい。
【００４２】
図９は、本実施形態に係る反射・透過兼用型の液晶表示装置の液晶パネルのセル構成を示す模式図である。
表面液晶パネル基板１０ａ上に透明電極１１が形成され、一方、裏面液晶パネル基板１０ｂ上に透明電極１２および画素選択のための薄膜トランジスタ１３が形成されている。光の透過領域ＴＲを除く光の反射領域においては、透明電極１２および薄膜トランジスタ１３上を被覆して、絶縁膜などのスペーサ１４が設けられ、その表面に反射膜１５が設けられている。この透明電極１１と、透明電極１２および反射膜１５の間隙に、ネマチック液晶分子１６が充填されている。
光の透過領域においてはスペーサ１４と反射膜１５が形成されておらず、光の透過領域のセル厚ｄＴは光の反射領域のセル厚ｄＲよりも厚くなっている。このように、透過領域のセル厚ｄＴと反射領域のセル厚ｄＲが異なるマルチギャップ構造となっていることが好ましく、特に、透過領域のセル厚ｄＴと反射領域のセル厚ｄＲの比ｄＴ／ｄＲの値が１．５〜２．３であることが好ましい。
【００４３】
（実施例２）
図７および図８に示す第２実施形態に係る反射・透過兼用型の液晶表示装置において、どの程度のマルチギャップ構造が適切であるか、数値解析的手法により解析した。この解析結果を図１０および図１１に示す。図７に示す構成における解析結果が図１０であり、図８に示す構成における解析結果が図１１である。
図１０および図１１において、横軸は透過領域のセル厚ｄＴと反射領域のセル厚ｄＲの比ｄＴ／ｄＲであり、縦軸はコントラストＣＲである。
図１０および図１１から、図７および図８のいずれの構成においても、ｄＴ／ｄＲ＝１．５〜２．３とすることで良好な特性が得られることがわかる。
【００４４】
（実施例３）
図７および図８に示す第２実施形態に係る反射・透過兼用型の液晶表示装置において、透過モードのシミュレーションを行った。
結果を表１および表２にそれぞれ示す。なお、軸構成の定義は図１２に示しており、偏光板３１の偏光軸ＡＸ_３１、第１位相差板３０ａの遅相軸ＡＸ_３０ａ 、第２位相差板３０ｂの遅相軸ＡＸ_３０ｂ 、第３位相差板３０ｃの遅相軸ＡＸ_３０ｃ 、バックライト側偏光板３２の偏光軸ＡＸ_３２の方位は、それぞれ基準方位を設定してそれに対する角度（それぞれβ、γ１、γ２、γ３、α）とし、表面液晶パネル基板１０ａにおける配向方向ＯＤと裏面液晶パネル基板１０ｂにおける配向方向ＯＤ間の液晶セルねじれ角Φとした。
【００４５】
【表１】

【００４６】
【表２】

【００４７】
図７示す構成の反射・透過兼用型の液晶表示装置において、例えば偏光板の偏光軸の角度が４０°、５０°あるいは６０°としたときには、４０°のときに高コントラストとなることが示された。
また、図８示す構成の反射・透過兼用型の液晶表示装置において、例えば偏光板の偏光軸の角度が４０°、５０°あるいは６０°としたときには、５０°のときに高コントラストとなることが示された。
液晶パネル１０の裏面側の偏光板のみを有する図７の構成においても、図８に示す第３位相差板と偏光板と有する構成に比べて特性は劣るものの実用上十分な特性が得られている。
【００４８】
（実施例４）
上記各実施形態に係る液晶表示装置における液晶セルのねじれ角などのパラメータに対する好ましい範囲を光学シミュレーションにより求めた。
光学計算はＪｏｎｅｓ Ｍａｔｒｉｘ法（詳細については「結晶光学」応用物理学会光学懇話会編参照）を用い、液晶セルの法線方向に対する光路パスを計算した。
また、偏光板は理想的なものを想定し、全可視光域で最大５０％の透過率の得られるものを想定し、偏光板以外での光の吸収はないものとした。また、電圧を印加した時の液晶分子の変形は、弾性体理論により計算した。
【００４９】
図１３は、この光学シミュレーションのフローチャートである。
シミュレーションを開始すると、まず、第１ステップＳＴ１１として、液晶セルのねじれ角、液晶セルのリタデーション、偏光板の偏光軸角度、第１位相差板の遅相軸角度、第１位相差板のリタデーション、第２位相差板の遅相軸角度、第２位相差板のリタデーションをそれぞれ設定する。
次に、第２ステップＳＴ１２として、電圧無印加時（黒表示）の反射率および色度などの光学特性を計算する。
次に、第３ステップＳＴ１３として、電圧無印加時の黒レベル（黒反射率、黒色度）を判定する。
次に、第４ステップＳＴ１４として、電圧印加時（白表示）の反射率および色度などの光学特性を計算する。
次に、第５ステップＳＴ１５として、電圧印加時の白レベル（白反射率、白色度）を判定する。
次に、第６ステップＳＴ１６として、セル条件および特性について、条件を満たした結果のみを出力する。
さらに、必要に応じて第１ステップＳＴ１１に戻り、条件を変更して引き続き計算を繰り返す。また、上記第３ステップＳＴ１３および第５ステップＳＴ１５において所定の結果が得られないと判断した場合には、それ以上の計算を中止し、第１ステップＳＴ１１に戻る。
【００５０】
本実施例のシミュレーションを行う対象の液晶表示装置の構成は、図１４に示す通りである。
即ち、観察者Ｏｂｓ側から、偏光板３１、第１位相差板３０ａ、抵抗膜方式のタッチパネル２０、第２位相差板３０ｂ、表面液晶パネル基板１０ａおよび裏面液晶パネル基板１０ｂを有する液晶パネル１０が順に配置されている。
偏光板３１の偏光軸ＡＸ_３１、第１位相差板３０ａの遅相軸ＡＸ_３０ａ 、第２位相差板３０ｂの遅相軸ＡＸ_３０ｂ の方位は、それぞれ基準方位を設定してそれに対する角度（それぞれβ、γ１、γ２）とし、表面液晶パネル基板１０ａにおける配向方向ＯＤと裏面液晶パネル基板１０ｂにおける配向方向ＯＤ間の液晶セルねじれ角Φとした。
【００５１】
上記の第１ステップＳＴ１１、第３ステップＳＴ１３、第５ステップＳＴ１５の初期値設定や判定などについては、図１３の中に示した条件Ｃ１１，Ｃ１３，Ｃ１５にそれぞれ従って行う。
第１ステップＳＴ１１おいて、ねじれ角Φは０〜８０°、液晶セルのリタデーションΔｎｄ（１０）は１４０〜２５０ｎｍ、偏光板の偏光軸角度βは０〜９０°、第１位相差板の遅相軸角度γ１はβ＋４５°あるいは１３５°、第１位相差板のリタデーションΔｎｄ（３０ａ）は１２０〜１７０ｎｍ、第２位相差板の遅相軸角度γ２は０〜１８０°、第２位相差板のリタデーションΔｎｄ（３０ｂ）は１００〜２５０ｎｍとした。
また、第３ステップＳＴ１３において、黒反射率≦１％、色度距離≦０．０８を満たす範囲を判定した。
また、第５ステップＳＴ１５において、白反射率≦４８％、色度距離≦０．０５を満たす範囲を判定した。また、外部からの照射される光源はＤ_６５標準光源を想定した。
【００５２】
なお、ここで光学特性における反射率とは、入力光１に対してどの程度の光が反射して戻ってくるかを計算した、いわゆる光利用効率をさしている。また、表示色の無彩色性を考慮して光源色と表示色との色度距離を定義し、光源として昼光白色のＤ６５光源を用いた。
【００５３】
図１５は液晶セルねじれ角Φに対して、各ねじれ角での最大のコントラストＣＲの値をプロットしたグラフである。なお、ねじれ角が０°の場合とねじれ角が８０°ではシミュレーションの条件を満たすものはなく、ねじれ角が１０〜７０°の範囲でしか良好な光学特性が得られないことを意味している。
図１５から、液晶セルのツイスト角が大きくなるにしたがって反射モードのコントラストが高くなってゆき、４０〜６０°付近がもっとも高くなっており、本モードにおいてはこの領域が適切であるといえる。
【００５４】
上記のねじれ角が０°の場合で好ましい特性が得られない理由としては、以下のように考えられる。
上記の本実施形態の液晶表示装置では、第１位相差板により円偏光に変換された光は、第２位相差板により再び直線偏光に戻され、液晶セルにより再び円偏光にする必要がある。
この場合、液晶セルにより変換された円偏光は可視光域の光を効率よく円偏光にする必要があるが、ねじれ角が０°付近において、最も効率よく円偏光に変換される組み合わせは、第１および第２位相差板の遅相軸方位が直交し、各位相差板で生じる位相差を互いに打ち消す構成しかないことがわかった。
しかし、この構成では、可視光域全体を円偏光にすることが、光の波長分散により不可能となるため、良好な黒状態（黒反射率および着色）が得られず、シミュレーションの条件を満足できなかったと考えられる。
【００５５】
また、ねじれ角が７０°を超えた範囲では、第１および第２位相差板の組み合わせを工夫しても、円偏光となる条件が存在しないために黒反射率が高くなり、同様にシミュレーションの条件を満足できなかったと考えられる。
【００５６】
このことをポアンカレ球を用いて説明する。図１６（ａ）は、ねじれ角が７０°を越えた領域のＳ１−Ｓ２平面投影図であり、図１６（ｂ）はねじれ角が７０°以内の領域のＳ１−Ｓ２平面投影図である。
このように、ねじれ角が７０°以内では第１および第２位相差板の組み合わせを適切に配置すると、可視光域の光を効率よく円偏光に変換できるが、７０°を超えている領域では位相差板のいかなる組み合わせでも円偏光領域を通過する軌道を通らないために楕円偏光しか得られず、黒反射率を十分小さくできずコントラストが得られない。このように、シミュレーションの条件を満足できなかったことが説明できる。
【００５７】
次に、上述のシミュレーションにより、上記の各実施形態にける液晶表示装置を構成するセルパラメータと表示コントラストの関係を求めた。
その結果を図１７（ａ）〜図１７（ｅ）に示す。
図１７（ａ）〜図１７（ｅ）において縦軸はすべてコントラストＣＲであり、横軸は、図１７（ａ）が液晶セルのリタデーションΔｎｄ（１０）、図１７（ｂ）が偏光板の偏光軸角度β、図１７（ｃ）が第１位相差板のリタデーションΔｎｄ（３０ａ）、図１７（ｄ）が第２位相差板のリタデーションΔｎｄ（３０ｂ）、図１７（ｅ）が第２位相差板の遅相軸角度γ２である。
上記のシミュレーションにおいては、偏光板の偏光軸角度および第１位相差板のリタデーションについてはシミュレーションで想定した範囲すべてを含んでおり、パラメータを限定できないが、液晶セルのリタデーションは１５０〜２５０ｎｍ、第２位相差板のリタデーションは１００〜２３０ｎｍ、第２位相差板の遅相軸角度は９０〜１５０°が好ましい範囲であることがわかった。
但し、上記の液晶表示装置の構成やシミュレーション条件を変更すれば当然上記の好ましい範囲についても変更が生じるので、本発明は上記の範囲に限定されるものではない。
【００５８】
（実施例５）
図７に示す実施形態に係る反射・透過兼用型の液晶表示装置において、液晶セルのリタデーションおよびバックライト側偏光板の偏光軸角度に対する好ましい範囲を光学シミュレーションにより求めた。
【００５９】
図１８は、この光学シミュレーションのフローチャートである。
シミュレーションを開始すると、まず、第１ステップＳＴ２１として、液晶セルのリタデーションおよびバックライト側偏光板の偏光軸角度をそれぞれ設定する。
ここで、偏光板の偏光軸角度、第１位相差板の遅相軸角度、第１位相差板のリタデーション、第２位相差板の遅相軸角度、第２位相差板のリタデーションについては、上記実施例４の反射モードの解析で求めた液晶セルの各ねじれ角における最適値を入力する。
次に、第２ステップＳＴ２２として、電圧無印加時（黒表示）の透過率および色度などの光学特性を計算する。
次に、第３ステップＳＴ２３として、電圧無印加時の黒レベル（黒透過率、黒色度）を判定する。
次に、第４ステップＳＴ２４として、電圧印加時（白表示）の透過率および色度などの光学特性を計算する。
次に、第５ステップＳＴ２５として、電圧印加時の白レベル（白透過率、白色度）を判定する。
次に、第６ステップＳＴ２６として、セル条件および特性について、条件を満たした結果のみを出力する。
さらに、必要に応じて第１ステップＳＴ２１に戻り、条件を変更して引き続き計算を繰り返す。また、上記第３ステップＳＴ２３および第５ステップＳＴ２５において所定の結果が得られないと判断した場合には、それ以上の計算を中止し、第１ステップＳＴ２１に戻る。
【００６０】
本実施例のシミュレーションを行う対象の液晶表示装置の構成は、図１９に示す通りである。
即ち、観察者Ｏｂｓ側から、偏光板３１、第１位相差板３０ａ、抵抗膜方式のタッチパネル２０、第２位相差板３０ｂ、表面液晶パネル基板１０ａおよび裏面液晶パネル基板１０ｂを有する液晶パネル１０、バックライト側偏光板３２が順に配置されている。
バックライト側偏光板の偏光軸ＡＸ_３２の方位は、基準方位を設定してそれに対する角度αとした。
【００６１】
上記の第１ステップＳＴ２１、第３ステップＳＴ２３、第５ステップＳＴ２５の初期値設定や判定などについては、図１８の中に示した条件Ｃ２１，Ｃ２３，Ｃ２５にそれぞれ従って行う。
第１ステップＳＴ２１おいて、液晶セルのリタデーションΔｎｄ（１０）は１８０〜４００ｎｍ、バックライト側偏光板の偏光軸角度αは０〜１８０°とした。
また、第３ステップＳＴ２３において、黒透過率≦２％、色度距離≦０．０８を満たす範囲を判定した。
また、第５ステップＳＴ２５において、白透過率≦４０％、色度距離≦０．０５を満たす範囲を判定した。また、バックライト光源として、Ｄ_６５標準光源を想定した。
【００６２】
なお、透過領域の液晶セルのリタデーションについては、図１０に示す通りであるので説明を省略する。
バックライト側偏光板の偏光軸方位については、結果を図２０に示す。
図２０において縦軸はコントラストＣＲであり、横軸はバックライト側偏光板の偏光軸角度αである。
この図より、バックライト側偏光板の偏光軸方位は２０〜１００°が好ましい範囲であることがわかった。
但し、上記の液晶表示装置の構成やシミュレーション条件を変更すれば当然上記の好ましい範囲についても変更が生じるので、本発明は上記の範囲に限定されるものではない。
【００６３】
（実施例６）
図８に示す実施形態に係る反射・透過兼用型の液晶表示装置において、液晶セルのリタデーション、第３位相差板の遅相軸角度、第３位相差板のリタデーション、バックライト側偏光板の偏光軸角度に対する好ましい範囲を光学シミュレーションにより求めた。
【００６４】
図２１は、この光学シミュレーションのフローチャートである。
シミュレーションを開始すると、まず、第１ステップＳＴ３１として、液晶セルのリタデーション、第３位相差板の遅相軸角度、第３位相差板のリタデーション、バックライト側偏光板の偏光軸角度をそれぞれ設定する。
ここで、偏光板の偏光軸角度、第１位相差板の遅相軸角度、第１位相差板のリタデーション、第２位相差板の遅相軸角度、第２位相差板のリタデーションについては、上記実施例４の反射モードの解析で求めた液晶セルの各ねじれ角における最適値を入力する。
次に、第２ステップＳＴ３２として、電圧無印加時（黒表示）の透過率および色度などの光学特性を計算する。
次に、第３ステップＳＴ３３として、電圧無印加時の黒レベル（黒透過率、黒色度）を判定する。
次に、第４ステップＳＴ３４として、電圧印加時（白表示）の透過率および色度などの光学特性を計算する。
次に、第５ステップＳＴ３５として、電圧印加時の白レベル（白透過率、白色度）を判定する。
次に、第６ステップＳＴ３６として、セル条件および特性について、条件を満たした結果のみを出力する。
さらに、必要に応じて第１ステップＳＴ３１に戻り、条件を変更して引き続き計算を繰り返す。また、上記第３ステップＳＴ３３および第５ステップＳＴ３５において所定の結果が得られないと判断した場合には、それ以上の計算を中止し、第１ステップＳＴ３１に戻る。
【００６５】
本実施例のシミュレーションを行う対象の液晶表示装置の構成は、図２２に示す通りである。
即ち、観察者Ｏｂｓ側から、偏光板３１、第１位相差板３０ａ、抵抗膜方式のタッチパネル２０、第２位相差板３０ｂ、表面液晶パネル基板１０ａおよび裏面液晶パネル基板１０ｂを有する液晶パネル１０、第３位相差板３０ｃ、バックライト側偏光板３２が順に配置されている。
第３位相差板３０ｃの遅相軸ＡＸ_３０ｃ とバックライト側偏光板３２の偏光軸ＡＸ_３２の方位は、それぞれ、基準方位を設定してそれに対する角度（γ３、α）とした。
【００６６】
上記の第１ステップＳＴ３１、第３ステップＳＴ３３、第５ステップＳＴ３５の初期値設定や判定などについては、図２１の中に示した条件Ｃ３１，Ｃ３３，Ｃ３５にそれぞれ従って行う。
第１ステップＳＴ３１おいて、液晶セルのリタデーションΔｎｄ（１０）は１８０〜４００ｎｍ、第３位相差板の遅相軸角度は０〜１８０°、第３位相差板のリタデーションは２００〜３２０ｎｍ、バックライト側偏光板の偏光軸角度αは０〜１８０°とした。
また、第３ステップＳＴ３３において、黒透過率≦０．５％、色度距離≦０．０８を満たす範囲を判定した。
また、第５ステップＳＴ３５において、白透過率≦４０％、色度距離≦０．０５を満たす範囲を判定した。また、バックライト光源として、Ｄ_６５標準光源を想定した。
【００６７】
なお、透過領域の液晶セルのリタデーションについては、図１１に示す通りであるので説明を省略する。
上記のシミュレーションの結果を図２３（ａ）〜図２３（ｃ）に示す。
図２３（ａ）〜図２３（ｃ）において縦軸はすべてコントラストＣＲであり、横軸は、図２３（ａ）がバックライト側偏光板の偏光軸角度α、図２３（ｂ）が第３位相差板のリタデーションΔｎｄ（３０ｃ）、図２３（ｃ）が第３位相差板の遅相軸角度γ３である。
この図より、バックライト側偏光板の偏光軸角度は−２０〜１３０°、第３位相差板のリタデーションは１８０〜３３０ｎｍ、第３位相差板の遅相軸角度は４０〜１８０°が好ましい範囲であることがわかった。
但し、上記の液晶表示装置の構成やシミュレーション条件を変更すれば当然上記の好ましい範囲についても変更が生じるので、本発明は上記の範囲に限定されるものではない。
【００６８】
上記のように、ツイストネマチック配向のＮＢモード液晶表示装置において抵抗膜方式のタッチパネルを備えた場合、その界面反射により視認性が著しく低下するが、上記の本実施形態に係る液晶表示装置によれば、ＮＢモードにおいても抵抗膜方式のタッチパネルの界面反射を抑制でき、表示の視認性を損なうことのない、反射型もしくは反射・透過兼用型の液晶表示装置を提供できる。
【００６９】
また、上記のような抵抗膜方式のタッチパネルの界面反射を抑制して、表示の視認性を確保する手法はＮＷモードでは提案されていたが、ＮＷモードは位相差板が最低４枚必要となり液晶表示装置の厚みが増すという欠点があった。一方、本発明に係る液晶表示装置ではＮＢモードを採用したので、表示に必要な位相差板を最低２枚にすることができ、液晶表示装置の薄型化が図れる。
さらに、タッチパネルを構成する要素を本発明の第１および第２位相差板で構成すれば、さらなる薄型化が図れる。
【００７０】
本発明の液晶表示装置は、上記の実施形態に限定されない。
例えば、ネマチック液晶のねじれ角、第１位相差板の遅相軸もしくは進相軸と、偏光板の吸収軸もしくは偏光軸のなす角、あるいは、透過部と反射部とを有する液晶パネルの場合の液晶セルの透過部におけるセル厚ｄＴと反射部におけるセル厚ｄＲの比ｄＴ／ｄＲなどについて、好ましい範囲を記載しているが、本発明はこれに限定されず、第１位相差板によりタッチパネルなどの入力部からの反射光の透過を抑制し、第１位相差板と第２位相差板により液晶パネルの光学補償を行う構成となっていれば上記のパラメータは適宜変更することができる。
この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置によれば、液晶表示装置の薄型化に適しているノーマリーブラックモードにおいて、抵抗膜方式のタッチパネルなどの入力部における界面反射を抑制し、表示視認性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は第１実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す模式図である。
【図２】図２（ａ）はＳ１−Ｓ２平面投影図であり、図２（ｂ）はＳ２−Ｓ３平面投影図であり、また、図２（ｃ）は光学構成を示す模式図である。
【図３】図３（ａ）はＳ１−Ｓ２平面投影図であり、図３（ｂ）はＳ２−Ｓ３平面投影図であり、また、図３（ｃ）は光学構成を示す模式図である。
【図４】図４（ａ）はＳ１−Ｓ２平面投影図であり、図４（ｂ）はＳ２−Ｓ３平面投影図であり、また、図４（ｃ）は光学構成を示す模式図である。
【図５】図５（ａ）は実施例１において評価した液晶表示装置の光学構成を示す模式図であり、図５（ｂ）は構成を示す模式図であり、図５（ｃ）は従来例の液晶表示装置の構成を示す模式図である。
【図６】図６は実施例１において横軸の液晶パネルの液晶セルへの印加電圧に対して、縦軸として相対反射率をプロットしたグラフである。
【図７】図７は第２実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す模式図である。
【図８】図８は第２実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す模式図である。
【図９】図９は、第２実施形態に係る反射・透過兼用型の液晶表示装置の液晶パネルのセル構成を示す模式図である。
【図１０】図１０は実施例２において横軸に透過領域のセル厚と反射領域のセル厚の比を取り、縦軸にコントラストを取ったグラフである。
【図１１】図１１は実施例２において横軸に透過領域のセル厚と反射領域のセル厚の比とし、縦軸にコントラストとしたグラフである。
【図１２】図１２は実施例３の液晶表示装置の軸構成の定義を示す模式図である。
【図１３】図１３は実施例４における光学シミュレーションのフローチャートである。
【図１４】図１４は実施例４においてシミュレーションを行う対象の液晶表示装置の構成を示す模式図である。
【図１５】図１５は実施例４において液晶セルねじれ角に対して、各ねじれ角での最大のコントラストの値をプロットしたグラフである。
【図１６】図１６（ａ）は実施例４におけるねじれ角が７０°を越えた領域のＳ１−Ｓ２平面投影図であり、図１６（ｂ）はねじれ角が７０°以内の領域のＳ１−Ｓ２平面投影図である。
【図１７】図１７（ａ）〜図１７（ｅ）は実施例４におけるシミュレーションの結果を示すグラフである。
【図１８】図１８は実施例５における光学シミュレーションのフローチャートである。
【図１９】図１９は実施例５においてシミュレーションを行う対象の液晶表示装置の構成を示す模式図である。
【図２０】図２０は実施例５におけるシミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２１】図２１は実施例６における光学シミュレーションのフローチャートである。
【図２２】図２２は実施例６においてシミュレーションを行う対象の液晶表示装置の構成を示す模式図である。
【図２３】図２３（ａ）〜図２３（ｃ）は実施例６におけるシミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２４】図２４（ａ）および図２４（ｂ）は従来例に係る液晶表示装置の構成を示す模式図である。
【図２５】図２５は従来例に係る反射・透過兼用型の液晶表示装置の模式図である。
【図２６】図２６（ａ）は、タッチパネルを持たない構成の反射・透過兼用型の液晶表示装置の模式図であり、図２６（ｂ）は、タッチパネルを持たない構成のＮＢモードの液晶パネルを用いた反射・透過兼用型の液晶表示装置の構成を示す模式図である。
【図２７】図２７（ａ）は従来例に係る液晶表示装置のＳ１−Ｓ２平面投影図であり、図２７（ｂ）はＳ２−Ｓ３平面投影図である。
【符号の説明】
１０…液晶パネル、１０ａ…表面液晶パネル基板、１０ｂ…裏面液晶パネル基板、１１，１２…透明電極、１３…薄膜トランジスタ、１４…スペーサ、１５…反射膜、１６…ネマチック液晶分子、２０…タッチパネル（入力部）、２１，２２…透明導電膜、２３…スペーサ、３０ａ…第１位相差板（λ／４波長板）、３０ｂ…第２位相差板（λ／４波長板）、３０ｃ…第３位相差板、３１…偏光板、３２…バックライト側偏光板、３３…バックライト、３３ａ…ランプ、３３ｂ…リフレクタ、３３ｃ…導光板、３４…位置検出部、４０，４４…λ／４位相差板、４１，４５，４８…λ／２位相差板、４２，４６…広帯域λ／４位相差板、４３，４７…偏光板、Ｌ１…外光、Ｌ２，Ｌ３…界面反射による反射光、Ｌ４…液晶パネルにおける反射光、Ｏｂｓ…観察者、ＡＸ_３０ａ ，ＡＸ_３０ｂ ，ＡＸ_３０ｃ …遅相軸、ＡＸ_３１，ＡＸ_３２…偏光軸、ＯＤ_１０ａ ，ＯＤ_１０ｂ …配向方向。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device used in a normally black mode and provided with an input unit such as a touch panel.
[0002]
[Prior art]
Reflective and transflective liquid crystal display devices are suitable for many portable terminals because they have good visibility under external light in addition to the thin, light and low power consumption characteristics of liquid crystal display devices. It's being used.
As an input unit of these portable terminals, a resistive touch panel is often used from the viewpoint of cost.
[0003]
FIG. 24A is a schematic diagram illustrating a configuration of a liquid crystal display device including a resistive touch panel as the input unit.
In the liquid crystal display device of FIG. 24A, a broadband λ / 4 phase plate 42 combining a λ / 4 phase plate 40 and a λ / 2 phase plate 41 is provided on the display surface side of the liquid crystal panel 10. , A polarizing plate 43 is provided as an upper layer.
Hereinafter, regarding the retardation plate, the λ / 4 retardation plate is also simply referred to as λ / 4 plate, and the λ / 2 retardation plate is simply referred to as λ / 2 plate.
Further, the touch panel 20 as an input unit is provided on the polarizing plate 43. The touch panel 20 has a configuration in which a pair of transparent conductive films (21, 22) are provided at a predetermined distance by a spacer 23. The input signal is obtained by detecting the position at which the distance between has changed. An input signal to the touch panel 20 is input to a position detection unit (not shown), and is appropriately fed back to a display on a liquid crystal panel.
The observer Obs observes the display content of the liquid crystal panel by visually recognizing the reflected light L4 on the liquid crystal panel 10 when the external light (hereinafter also referred to as external light) L1 enters the liquid crystal panel 10.
[0004]
In the above liquid crystal display device, the touch panel 20 needs to be arranged on the display surface side of the liquid crystal panel 10.
Therefore, the reflected light at the interface of the transparent conductive films (21, 22) forming the touch panel 20 shown in FIG. 24A (the reflection from each interface between the transparent conductive film and the film or air forming the touch panel 20). Light) Due to the influence of L2 and L3, the face of the user and the background are reflected, and the contrast is reduced by reflected light under strong external light, so that the display characteristics are significantly impaired.
[0005]
In order to solve the above problem, a normally white (NW) mode reflection type liquid crystal display device is combined with a circularly polarizing plate also serving as a display (a combination of a polarizing plate and a wideband λ / 4 retardation plate). Liquid crystal display devices are described in Patent Literature 1, Patent Literature 2, and Patent Literature 3.
FIG. 24B is a schematic diagram illustrating the configuration of the above-described liquid crystal display device.
A resistive touch panel 20 is provided on the display surface side of the liquid crystal panel 10, and a broadband λ / 4 retardation plate 42 in which a λ / 4 retardation plate 40 and a λ / 2 retardation plate 41 are combined thereover is provided thereon. Is provided, and a polarizing plate 43 is provided thereon.
The observer Obs observes the reflected light L4 on the liquid crystal panel 10 when the external light L1 is incident on the liquid crystal panel 10, and observes the display content of the liquid crystal panel.
[0006]
In the above configuration, when external light is incident on this reflective liquid crystal display device, it is converted into clockwise or counterclockwise substantially circularly polarized light by a circularly polarizing plate constituted by a polarizing plate 43 and a broadband λ / 4 retardation plate. Is done.
This circularly polarized light is partially reflected and partially transmitted at the interface of each layer of the touch panel 20. The transmitted light is used for display by the liquid crystal cell, but the reflected circularly polarized light is reflected at the interface and its phase is shifted by π [rad]. If it rotates around, it is modulated to right-handed circularly polarized light, so it is converted into linearly polarized light having a 90 ° azimuth different from the linearly polarized light that is incident upon passing through the broadband λ / 4 retardation plate again. Cannot pass through the board.
Thereby, interface reflection can be suppressed and display visibility can be greatly improved.
[0007]
By the way, in the case of many NW mode reflection type liquid crystal display devices, generally, as described in Patent Document 2 or the like, an approximately λ / 2 phase plate and two approximately λ / 4 phase plates are used. It is composed of a wideband λ / 4 retardation plate combined so as to be approximately λ / 4 in the entire visible light range, a polarizing plate, and a liquid crystal cell.
[0008]
FIG. 25 is a schematic diagram of a reflective / transmission type liquid crystal display device.
A resistive touch panel 20 is provided on the display surface side of the liquid crystal panel 10, a λ / 4 retardation plate 40 and a λ / 2 retardation plate 41 are provided thereon, and a polarizing plate 43 is provided thereon. Have been.
On the other hand, a λ / 4 phase difference plate 44 and a λ / 2 phase difference plate 45 are provided on the back surface side of the display surface of the liquid crystal panel 10, and a polarizing plate 47 is provided below the λ / 4 phase difference plate 45.
[0009]
In the reflection / transmission type liquid crystal display device shown in FIG. 25 as well, generally, as described in Patent Document 4, as in the reflection type liquid crystal display device shown in FIG. The phase difference plate is composed of a broadband λ / 4 plate 42 composed of a λ / 4 plate 40 and a λ / 2 plate 41 and a polarizing plate 43, and the rear surface side is also made of a λ / 4 plate 44 and a λ / 2 plate similarly to the front surface. A broadband λ / 4 plate 46 constituted by 45 and a polarizing plate 47 are constituted.
When the resistive touch panel is combined as described above, a circularly polarizing plate in which the wideband λ / 4 plate 42 and the polarizing plate 43 are combined is disposed on the front side of the touch panel 20, so that the interface reflection of the resistive touch panel is achieved. Can be suppressed.
[0010]
However, as can be seen from this configuration, at least two retardation plates are required for a reflection type liquid crystal display device, and at least four retardation plates are required for a reflection / transmission type liquid crystal display device. However, there is a drawback that the number increases.
FIG. 26A is a schematic diagram of a reflective / transmission type liquid crystal display device having no touch panel. The λ / 4 phase plate 40 and the λ / 2 phase plate are provided on the display surface side of the liquid crystal panel 10. 41, a polarizing plate 43 is provided on the upper layer, and a λ / 4 retardation plate 44 and a λ / 2 retardation plate 45 are provided on the rear surface side of the display surface of the liquid crystal panel 10. Is provided with a polarizing plate 47, thus indicating that at least four retardation plates are required.
[0011]
On the other hand, the reflection type and the reflection / transmission type liquid crystal display device have a normally black (NB) mode in addition to the NW mode.
FIG. 26B is a schematic diagram showing a configuration of a reflective / transmission type liquid crystal display device using an NB mode liquid crystal panel having no touch panel.
A λ / 2 phase difference plate 48 is provided on the display surface side of the liquid crystal panel 10, and a polarizing plate 43 is provided thereon. On the other hand, a polarizing plate 47 is provided on the back side of the display surface of the liquid crystal panel 10.
As shown in FIG. 26B, the NB mode requires at least one retardation plate for display, and is suitable for thinning a liquid crystal display device.
[0012]
Unlike the NW mode, the NB mode is a mode in which the retardation of the liquid crystal cell is in the λ / 4 condition, and optical compensation is performed using a λ / 2 phase difference plate.
The NB mode reflection type liquid crystal display device is described in Patent Documents 5 and 6, and the NB mode reflection / transmission type liquid crystal display device is described in Non Patent Document 1. I have.
[0013]
Next, optical modulation in the NB mode liquid crystal display device will be described using a Poincare sphere.
The Poincare sphere is a sphere located on a sphere having a diameter of 1 (assuming that there is no light absorption) when Stokes parameters representing the polarization state of light are arranged in a three-dimensional space. The Stokes parameters and the Poincare sphere are also described in detail in Non-Patent Document 2.
In the case of a reflective liquid crystal display device, in order to obtain a good black display, the point projected onto the S1-S2 plane on the reflective plate, that is, the circularly polarized light, that is, the Poincare sphere, is exactly at the center (S1 = S2 = 0). ).
[0014]
In the case of the above-mentioned general NB mode reflective liquid crystal display device, as shown in the S1-S2 plane projection view of FIG. 27A and the S2-S3 plane projection view of FIG. The natural light that has passed through the plate is converted into linearly polarized light, and the polarization modulation operation (EF (λ / 2)) that varies depending on the wavelength of the light is performed by the λ / 2 retardation plate, for example, the three primary colors of light, red (R) and green. In the case of light of 450 nm, 550 nm, and 650 nm, which are the main wavelengths of (G) and blue (B), the phase modulation increases in the order of 650 nm <550 nm <450 nm.
Due to this optical modulation (optical compensation), when the liquid crystal cell performs phase modulation to circularly polarized light, large phase modulation is applied in the order of 650 nm <550 nm <450 nm similarly to the phase difference plate. The action (EF (λ / 2)) and the action (EF (LC)) of the liquid crystal cell are offset each other, and the entire light in the visible light region can be converted into substantially circularly polarized light.
In the example shown here, the alignment mode of the liquid crystal cell is 0 ° twist, ie, homogeneous alignment, but the same applies to twist alignment.
[0015]
[Patent Document 1]
WO 98/48320 pamphlet
[Patent Document 2]
JP 2002/6305 A
[Patent Document 3]
JP 2002/35634 A
[Patent Document 4]
JP-A-11-242226
[Patent Document 5]
JP-A-10-154817
[Patent Document 6]
JP 2001-33780 A
[Non-patent document 1]
Heume-II Baek, "New Design of Transflexive LCD with single retardation film shop information", "New Design of Transflective LSD with Single Retardation Film" (Information Display Works) '00, Proceedings, LCT 2-2, 41-44.
[Non-patent document 2]
Ichiro Yamaguchi, "Applied Optics", Ohmsha
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the above-described NB mode is combined with a resistive touch panel, as in the case of the NW mode, even if the positional relationship between the touch panel, the polarizing plate, and the phase difference plate is simply changed, the phase difference plate used is Since it is a λ / 2 plate, the interface reflection of the touch panel by the circularly polarizing plate cannot be absorbed as in the NW mode, so that improvement in visibility cannot be expected.
[0017]
The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to reduce interface reflection at an input unit such as a resistive touch panel in a normally black mode suitable for thinning a liquid crystal display device. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of suppressing the display and improving the display visibility.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a liquid crystal display device of the present invention is filled with a nematic liquid crystal having a twist angle, has at least a light reflection portion, and a liquid crystal panel used in a normally black mode. A flat input unit provided on the display surface side for detecting a position on the display of the liquid crystal panel; and a position to which an output from the input unit is input and fed back to the display of the liquid crystal panel as necessary. A detection unit, a first phase difference plate provided on a surface of the input unit opposite to the liquid crystal panel, and configured to suppress transmission of reflected light at the input unit from light incident from outside, and the first phase difference A polarizing plate provided on a plate, and a second retardation plate provided between the input unit and the liquid crystal panel, and a combination of the first retardation plate and the second retardation plate. The liquid crystal panel For optical compensation.
[0019]
In the liquid crystal display device of the present invention, in a normally black mode liquid crystal display device having an input unit such as a touch panel, a first retardation plate is provided on a surface of the input unit opposite to the liquid crystal panel; A second retardation plate is provided between the liquid crystal panel and the liquid crystal panel.
Here, the first retardation plate suppresses transmission of the reflected light at the input portion of the external light. Further, optical compensation of the liquid crystal panel is performed by a combination of the first retardation plate and the second retardation plate.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
First embodiment
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a liquid crystal display device according to the present embodiment.
A resistive touch panel 20, which is a flat input unit, is provided on the display surface side of the liquid crystal panel 10 which is filled with a nematic liquid crystal having a twist angle, has at least a light reflection part, and is used in a normally black mode. Have been.
A first retardation plate 30a is provided on a surface of the touch panel 20 opposite to the liquid crystal panel 10, and a polarizing plate 31 is further provided on the first retardation plate 30a.
Further, a second retardation plate 30 b is provided between the touch panel 20 and the liquid crystal panel 10.
Further, a position detection unit 34 is provided so as to be connected to the touch panel 20, and the position detection unit 34 is further connected to the liquid crystal panel 10.
[0022]
The touch panel 20 has a configuration in which a pair of transparent conductive films (21, 22) are provided at a predetermined distance by a spacer 23. The input signal is obtained by detecting the position at which the distance between has changed.
The input signal to the touch panel 20 is input to the position detection unit 34, and is fed back to the display of the liquid crystal panel 10 as needed.
[0023]
In the liquid crystal display device having the above-described configuration, regarding the retardation of the first retardation plate and the second retardation plate (the product of the refractive index anisotropy Δn of the retardation plate and the thickness d of the retardation plate, Δnd), Δnd is For example, a λ / 4 retardation plate having a wavelength of 90 to 230 nm is used.
As described above, the first retardation plate 30a and the second retardation plate 30b are respectively λ / 4 retardation plates (quarter wavelength plates), so that the first retardation plate 30a and the second retardation plate In combination with 30b, it functions as a λ / 2 phase difference plate (a half-wave plate) having a Δnd of 250 to 400 nm normally used in the NB mode.
Hereinafter, regarding the retardation plate, the λ / 4 retardation plate is also simply referred to as λ / 4 plate, and the λ / 2 retardation plate is simply referred to as λ / 2 plate.
[0024]
The observer Obs observes the display content of the liquid crystal panel by visually recognizing the reflected light L4 on the liquid crystal panel 10 when the external light (hereinafter also referred to as external light) L1 enters the liquid crystal panel 10.
At this time, the first phase difference plate 30a suppresses the transmission of the reflected light (L2, L3) due to the interface reflection of the touch panel 20 of the light incident from the outside. For this reason, the display visibility of the liquid crystal display device can be improved.
In addition, the first retardation plate 30a and the second retardation plate 30b are combined to function as a λ / 2 retardation plate, whereby optical compensation of the liquid crystal panel 10 can be performed.
[0025]
Materials for the retardation plate include polycarbonate resin, norbornene-based resin (for example, Arton (trade name) of JSR (company), Essina (trade name) of Sekisui Chemical (company), etc.), polysulfone resin, and modified polycarbonate resin (for example, Teijin ( (WRF (trade name)) or the like, and any combination of the same type and different types may be used.
Preferably, a material (for example, a modified polycarbonate or a norbornene-based retardation plate) whose wavelength dispersion of Δn does not greatly deviate from the λ / 4 condition with respect to the wavelength component of each light is desirable on the front polarizing plate side.
[0026]
The nematic liquid crystal filled in the liquid crystal panel 10 has a twist orientation, not a homogeneous orientation, and preferably has a twist angle of 10 to 70 °.
The angle between the slow axis or fast axis of the first retardation plate 30a and the absorption axis or polarization axis of the polarizing plate 31 is preferably 30 to 60 °.
These preferred reasons will be described later.
[0027]
Next, optical modulation in the optical configuration of the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described using a Poincare sphere.
In the case of the optical configuration according to the present embodiment, the optical device includes first and second retardation plates (30a, 30b) that are two λ / 4 retardation plates, and the first retardation plate 30a is provided on the surface of the touch panel 20. The second retardation plate 30b is provided between the touch panel 20 and the liquid crystal panel 10, and functions as a λ / 2 retardation plate by combining two plates. The first retardation plate 30a needs to function as a circularly polarizing plate in combination with the polarizing plate 31, and is completely different from the general polarization modulation of the conventional liquid crystal display device shown in FIGS. 27 (a) and 27 (b). .
[0028]
Since the first retardation plate 30a constitutes a circularly polarizing plate for suppressing interfacial reflection of the resistive touch panel 20, the transmission axis (polarization axis) or absorption axis of the polarizing plate 31 and the first retardation plate 30a are formed. The relationship of the slow axis is most preferably 45 ° ± 90 °, and some effect of suppressing interfacial reflection can be obtained in the vicinity of the slow axis.
The effect of suppressing the interfacial reflection is given by the following equation (1). The retardation (the product of the refractive index anisotropy Δn and the thickness d) of the first retardation plate 30 a is １ ／ of 550 nm, which is the highest in visibility. At a certain 137.5 nm, the efficiency is the best, and in this case, it can be suppressed to about 2% of the total interfacial reflection in the most preferable 45 ° axial relation, and to about 27% in the range of 30 to 60 °.
[0029]
(Equation 1)

[0030]
In the above equation (1), u = πΔnd / λ, Δn = n_e  -N_o  R is the reflectance, θ is the angle between the polarization axis of the polarizing plate and the slow axis of the retardation plate, n_e  And n_o  Is the refractive index of the slow axis and the fast axis of the retardation plate, respectively, and d is the thickness of the retardation plate.
[0031]
If the retardation of the first retardation plate is around 137.5 nm, a certain effect of suppressing interfacial reflection can be obtained, and the total interfacial reflection can be suppressed to about 2 to 27% even in the range of 90 to 180 nm.
[0032]
Hereinafter, a case where the angle between the polarization axis of the polarizing plate 31 and the slow axis of the phase difference plate 30a is the most preferable 45 ° will be described.
First, an optical configuration up to the polarizing plate 31 and the first retardation plate 30a will be described. FIG. 2A is a S1-S2 plane projection view, and FIG. 2B is an S2-S3 plane projection view. FIG. 2C is a schematic diagram showing an optical configuration.
Light traveling direction D_L  , A polarizing plate 31 and a first retardation plate 30a are arranged, and the polarizing axis AX of the polarizing plate 31 is provided.₃₁Axis AX of the first phase difference plate 30a_30a  Is 45 °.
The natural light that has passed through the polarizing plate 31 is converted into linearly polarized light, and the light in the visible light region is converted into approximately circularly polarized light by the first retardation plate 30a that is a λ / 4 plate.
This circularly polarized light is partially reflected and partially transmitted at the interface of each layer of the touch panel 20. The transmitted light is used for display by the liquid crystal cell. However, the reflected circularly polarized light has a phase shifted by π [rad] due to reflection at the interface, and therefore passes through the first retardation plate 30a again. Sometimes, the light is converted into a linearly polarized light having a 90 ° azimuth different from the linearly polarized light when it is incident, so that it cannot pass through the polarizing plate 31. By the circularly polarizing plate including the polarizing plate 31 and the first retardation plate 30a, which is a λ / 4 plate, most of the interface reflection of the touch panel 20 is absorbed by the polarizing plate, and the interface reflection is suppressed.
[0033]
Next, an optical configuration from the polarizing plate 31 to the second retardation plate 30b will be described. FIG. 3A is an S1-S2 plane projection view, and FIG. 3B is an S2-S3 plane projection view. FIG. 3C is a schematic diagram showing an optical configuration.
Light traveling direction D_L  , A polarizing plate 31, a first retardation plate 30a and a second retardation plate 30b are arranged, and the slow axis AX of the second retardation plate 30b_30b  Is the slow axis AX of the first retardation plate 30a_30a  Are set in the following directions.
The remaining circularly polarized light that has passed through the touch panel 20 is returned to linearly polarized light again by the second retardation plate, but if completely converted back to original linearly polarized light, when the liquid crystal cell converts it to circularly polarized light again, As in the case of a general NB mode, this is equivalent to optical modulation by a liquid crystal cell without optical compensation, the entire visible light cannot be converted into uniform circularly polarized light, and a good black state cannot be obtained. Affect.
Therefore, as shown in FIGS. 3A and 3B, the slow axis AX of the second retardation plate 30b is used._30b  Is adjusted by the second retardation plate 30b, and the phase is not modulated back to perfect linearly polarized light but is phase-modulated to a polarization state near linearly polarized light which differs depending on the wavelength.
[0034]
Next, an optical configuration from the polarizing plate 31 to the liquid crystal panel 10 will be described. FIG. 4A is an S1-S2 plane projection view, and FIG. 4B is an S2-S3 plane projection view. FIG. 4C is a schematic diagram showing an optical configuration.
Light traveling direction D_L  In contrast, a liquid crystal panel 10 having a polarizing plate 31, a first retardation plate 30a, a second retardation plate 30b, a front liquid crystal panel substrate 10a and a back liquid crystal panel substrate 10b is arranged. The orientation direction OD of the front liquid crystal panel substrate 10a and the orientation direction OD of the rear liquid crystal panel substrate 10b are twisted, that is, the nematic liquid crystal filled in the liquid crystal panel 10 has a twist orientation having a twist angle Φ.
When the liquid crystal panel is converted to circularly polarized light again, by giving specific conditions (torsion angle, liquid crystal cell retardation), light in the visible light range can be converted to almost circularly polarized light, and a good black state is obtained. And a good contrast can be obtained.
If the twist angle of the liquid crystal cell is 0 °, that is, the orientation is homogenous, the better the twist angle is, the better the conversion to circularly polarized light in the entire visible light range is not possible, so that a good black display cannot be obtained and a display with high contrast can be obtained. I can't.
[0035]
(Example 1)
The contrast of the reflection mode in the liquid crystal display device according to the first embodiment was evaluated.
FIG. 5A is a schematic diagram illustrating an optical configuration evaluated in this example, and FIG. 5B is a schematic diagram illustrating the configuration.
From the observer Obs side, a polarizing plate 31, a first retardation plate 30a, a resistive touch panel 20, a second retardation plate 30b, a liquid crystal panel 10 having a front liquid crystal panel substrate 10a and a back liquid crystal panel substrate 10b are sequentially arranged. Have been.
Polarization axis AX of polarizing plate 31₃₁Axis AX of the first phase difference plate 30a_30a  Is 45 °, the retardation Δnd of the first phase difference plate 30a is 131 nm, and the slow axis AX of the first phase difference plate 30a is_30a  Axis AX of the second phase difference plate 30b_30b  Is 125 °, the retardation Δnd of the second phase difference plate 30b is 147 nm, the twist angle φ between the alignment direction OD on the front liquid crystal panel substrate 10a and the alignment direction OD on the rear liquid crystal panel substrate 10b is 40 °, and the retardation of the liquid crystal panel is Δnd was 180 nm.
The measurement for evaluation was carried out by an optical system in which parallel light was incident from the 9 o'clock direction of 30 ° of the liquid crystal display device and light was received from the normal direction to the display surface of the liquid crystal display device.
[0036]
Further, as a conventional example, the same measurement was performed on a liquid crystal display device having a configuration shown in the schematic diagram of FIG. The liquid crystal display device of FIG. 5C has the same optical configuration as that of FIG. 5B, except that the touch panel serving as the input unit is not polarized between the first retardation plate 30a and the second retardation plate 30b but polarized. This is a configuration provided on the plate 31 so that only the effect of suppressing interface reflection according to the present invention can be confirmed.
[0037]
FIG. 6 shows the measurement results.
FIG. 6 is a graph in which the relative reflectance is plotted on the vertical axis against the voltage applied to the liquid crystal cell of the liquid crystal panel on the horizontal axis, in which the solid line A is shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). The dotted line B in the liquid crystal display device according to the first embodiment shown is the result of the conventional liquid crystal display device shown in FIG.
As described above, the contrast is about 6.4 when the conventional touch panel is arranged outside the liquid crystal display device, whereas the liquid crystal display device having the optical configuration according to the first embodiment is used. In the case of (1), the contrast was about 19.1, and good characteristics were obtained.
This indicates that the interfacial reflection of the resistive touch panel could be suppressed, and even when an inexpensive resistive touch panel was used as a position input unit in a liquid crystal display device such as an NB mode reflective type touch panel, This indicates that deterioration of the display characteristics due to the above can be suppressed.
[0038]
Second embodiment
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration of a reflective / transmission type liquid crystal display device according to the present embodiment.
A resistive touch panel, which is a flat-type input unit, is provided on a display surface side of a liquid crystal panel 10 which is filled with a nematic liquid crystal having a twist angle, has a light transmission part and a reflection part, and is used in a normally black mode. 20 are provided.
A first retardation plate 30a is provided on a surface of the touch panel 20 opposite to the liquid crystal panel 10, and a polarizing plate 31 is further provided on the first retardation plate 30a.
Further, a second retardation plate 30 b is provided between the touch panel 20 and the liquid crystal panel 10.
On the opposite side of the liquid crystal panel where the second retardation plate 30b is provided, a backlight 33 is provided via a backlight-side polarizing plate 32.
Further, a position detection unit 34 is provided so as to be connected to the touch panel 20, and the position detection unit 34 is further connected to the liquid crystal panel 10. An input signal to the touch panel 20 is input to the position detection unit 34, and if necessary, The information is appropriately fed back to the display of the liquid crystal panel 10.
[0039]
The backlight 33 has a configuration in which light from the lamp 33a is reflected by the reflector 33b to be incident on the light guide plate 33c, is reflected by the reflection surface of the light guide plate 33c, and is incident on the back surface of the liquid crystal panel 10. .
The configurations of the touch panel 20 and each phase difference plate are the same as in the first embodiment.
[0040]
In the reflection mode, the observer Obs observes the display content of the liquid crystal panel by viewing the reflected light L4 on the liquid crystal panel 10 when the external light L1 enters the liquid crystal panel 10.
At this time, the first phase difference plate 30a suppresses the transmission of the reflected light (L2, L3) due to the interface reflection of the touch panel 20 of the light incident from the outside. For this reason, the display visibility of the liquid crystal display device can be improved.
In addition, the first retardation plate 30a and the second retardation plate 30b are combined to function as a λ / 2 retardation plate, whereby optical compensation of the liquid crystal panel 10 can be performed.
In the transmission mode, the observer Obs observes the display content of the liquid crystal panel by visually recognizing the light transmitted from the backlight 33 when the light L5 from the backlight 33 is incident on the liquid crystal panel 10.
[0041]
As shown in FIG. 8, in the reflection / transmission type liquid crystal display device of FIG. 7, a third retardation plate 30c for optical compensation is provided on the opposite side of the liquid crystal panel on which the second retardation plate 30b is provided. And a backlight-side polarizing plate 32 may be provided.
[0042]
FIG. 9 is a schematic diagram showing a cell configuration of a liquid crystal panel of a reflective / transmission type liquid crystal display device according to the present embodiment.
A transparent electrode 11 is formed on a front liquid crystal panel substrate 10a, while a transparent electrode 12 and a thin film transistor 13 for selecting a pixel are formed on a rear liquid crystal panel substrate 10b. In the light reflection region excluding the light transmission region TR, a spacer 14 such as an insulating film is provided so as to cover the transparent electrode 12 and the thin film transistor 13, and a reflection film 15 is provided on the surface thereof. Nematic liquid crystal molecules 16 are filled in the gap between the transparent electrode 11, the transparent electrode 12 and the reflection film 15.
The spacer 14 and the reflection film 15 are not formed in the light transmission region, and the cell thickness dT of the light transmission region is larger than the cell thickness dR of the light reflection region. Thus, it is preferable that the cell thickness dT of the transmission region and the cell thickness dR of the reflection region have a multi-gap structure different from each other. In particular, the ratio dT / dR of the cell thickness dT of the transmission region and the cell thickness dR of the reflection region is preferable. Is preferably 1.5 to 2.3.
[0043]
(Example 2)
In the reflection / transmission type liquid crystal display device according to the second embodiment shown in FIGS. 7 and 8, a numerical analysis method was used to analyze how much a multi-gap structure is appropriate. The results of this analysis are shown in FIGS. FIG. 10 shows the analysis result in the configuration shown in FIG. 7, and FIG. 11 shows the analysis result in the configuration shown in FIG.
10 and 11, the horizontal axis represents the ratio dT / dR between the cell thickness dT of the transmission region and the cell thickness dR of the reflection region, and the vertical axis represents the contrast CR.
10 and 11 that good characteristics can be obtained by setting dT / dR = 1.5 to 2.3 in any of the configurations in FIGS.
[0044]
(Example 3)
In the reflection / transmission type liquid crystal display device according to the second embodiment shown in FIGS. 7 and 8, a simulation of the transmission mode was performed.
The results are shown in Tables 1 and 2, respectively. The definition of the axis configuration is shown in FIG.₃₁, The slow axis AX of the first phase difference plate 30a_30a  , The slow axis AX of the second retardation plate 30b_30b  Slow axis AX of the third retardation plate 30c_30c  , The polarization axis AX of the backlight-side polarizing plate 32₃₂Are set as reference directions and angles (β, γ1, γ2, γ3, and α, respectively) with respect to the reference directions. The liquid crystal between the alignment direction OD on the front liquid crystal panel substrate 10a and the alignment direction OD on the rear liquid crystal panel substrate 10b is set. The cell torsion angle was Φ.
[0045]
[Table 1]

[0046]
[Table 2]

[0047]
In the reflection / transmission type liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 7, when the angle of the polarization axis of the polarizing plate is set to 40 °, 50 ° or 60 °, it is shown that high contrast is obtained at 40 °. Was.
Further, in the reflection / transmission type liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 8, for example, when the angle of the polarization axis of the polarizing plate is 40 °, 50 ° or 60 °, high contrast may be obtained at 50 °. Indicated.
Also in the configuration of FIG. 7 having only the polarizing plate on the back side of the liquid crystal panel 10, the characteristics are inferior to those of the configuration having the third retardation plate and the polarizing plate shown in FIG. I have.
[0048]
(Example 4)
A preferable range for a parameter such as a twist angle of a liquid crystal cell in the liquid crystal display device according to each of the above embodiments was determined by optical simulation.
The optical calculation was performed using the Jones Matrix method (for details, refer to “Crystal Optics” Applied Physics Society of Japan, edited by Optical Society), and the optical path path in the normal direction of the liquid crystal cell was calculated.
Further, assuming that the polarizing plate is an ideal one and that a transmittance of up to 50% can be obtained in the entire visible light region, it is assumed that there is no light absorption except for the polarizing plate. The deformation of liquid crystal molecules when a voltage was applied was calculated by the elastic body theory.
[0049]
FIG. 13 is a flowchart of the optical simulation.
When the simulation is started, first, as a first step ST11, the twist angle of the liquid crystal cell, the retardation of the liquid crystal cell, the polarization axis angle of the polarizing plate, the slow axis angle of the first retardation plate, the retardation of the first retardation plate, The slow axis angle of the second phase difference plate and the retardation of the second phase difference plate are set.
Next, as a second step ST12, optical characteristics such as reflectance and chromaticity when no voltage is applied (black display) are calculated.
Next, as a third step ST13, the black level (black reflectance, blackness) when no voltage is applied is determined.
Next, as a fourth step ST14, optical characteristics such as reflectance and chromaticity when a voltage is applied (white display) are calculated.
Next, as a fifth step ST15, the white level (white reflectance, whiteness) at the time of voltage application is determined.
Next, as a sixth step ST16, only a result that satisfies the cell condition and characteristics is output.
Further, if necessary, the process returns to the first step ST11, where the conditions are changed and the calculation is subsequently repeated. If it is determined in the third step ST13 and the fifth step ST15 that a predetermined result cannot be obtained, the further calculation is stopped and the process returns to the first step ST11.
[0050]
The configuration of the liquid crystal display device to be simulated according to the present embodiment is as shown in FIG.
That is, the liquid crystal panel 10 including the polarizing plate 31, the first retardation plate 30a, the resistive touch panel 20, the second retardation plate 30b, the front liquid crystal panel substrate 10a, and the back liquid crystal panel substrate 10b is viewed from the observer Obs side. They are arranged in order.
Polarization axis AX of polarizing plate 31₃₁, The slow axis AX of the first phase difference plate 30a_30a  , The slow axis AX of the second retardation plate 30b_30b  Of the liquid crystal cell between the alignment direction OD on the front liquid crystal panel substrate 10a and the alignment direction OD on the rear liquid crystal panel substrate 10b. And
[0051]
The initial value setting, determination, and the like in the first step ST11, the third step ST13, and the fifth step ST15 are performed in accordance with the conditions C11, C13, and C15 shown in FIG.
In the first step ST11, the twist angle Φ is 0 to 80 °, the retardation Δnd (10) of the liquid crystal cell is 140 to 250 nm, the polarization axis angle β of the polarizing plate is 0 to 90 °, and the retardation of the first retardation plate is The axis angle γ1 is β + 45 ° or 135 °, the retardation Δnd (30a) of the first retardation plate is 120 to 170 nm, the slow axis angle γ2 of the second retardation plate is 0 to 180 °, and the retardation of the second retardation plate Δnd (30b) was 100 to 250 nm.
In the third step ST13, a range satisfying the black reflectance ≤ 1% and the chromaticity distance ≤ 0.08 was determined.
In the fifth step ST15, a range satisfying the white reflectance ≤ 48% and the chromaticity distance ≤ 0.05 was determined. The light source irradiated from the outside is D₆₅A standard light source was assumed.
[0052]
Here, the reflectivity in the optical characteristics refers to a so-called light use efficiency calculated by calculating how much light is reflected and returned with respect to the input light 1. The chromaticity distance between the light source color and the display color was defined in consideration of the achromaticity of the display color, and a daylight white D65 light source was used as the light source.
[0053]
FIG. 15 is a graph in which the maximum contrast CR value at each twist angle is plotted against the twist angle Φ of the liquid crystal cell. When the twist angle is 0 ° and when the twist angle is 80 °, nothing satisfies the conditions of the simulation, which means that good optical characteristics can be obtained only when the twist angle is in the range of 10 to 70 °. .
From FIG. 15, as the twist angle of the liquid crystal cell increases, the contrast in the reflection mode increases, and the contrast near the range of 40 to 60 ° becomes the highest. It can be said that this region is appropriate in this mode.
[0054]
The reason why favorable characteristics cannot be obtained when the twist angle is 0 ° is considered as follows.
In the liquid crystal display device of the present embodiment, the light that has been converted to circularly polarized light by the first retardation plate is returned to linearly polarized light again by the second retardation plate, and needs to be converted to circularly polarized light again by the liquid crystal cell. .
In this case, the circularly polarized light converted by the liquid crystal cell needs to efficiently convert the light in the visible light range into a circularly polarized light. When the twist angle is around 0 °, the combination that is most efficiently converted into the circularly polarized light is as follows. It has been found that the slow axis azimuths of the first and second retardation plates are orthogonal to each other, and there is only a configuration that cancels out the phase difference generated in each retardation plate.
However, in this configuration, it is impossible to make the entire visible light region circularly polarized due to the wavelength dispersion of light, so that a good black state (black reflectance and coloring) cannot be obtained and the simulation conditions are satisfied. Probably not.
[0055]
In the range where the torsion angle exceeds 70 °, even if the combination of the first and second retardation plates is devised, the black reflectance increases because the condition for circular polarization does not exist. It is probable that the conditions were not satisfied.
[0056]
This will be described using a Poincare sphere. FIG. 16A is an S1-S2 plane projection view of a region where the twist angle exceeds 70 °, and FIG. 16B is an S1-S2 plane projection view of a region where the twist angle is within 70 °.
As described above, when the combination of the first and second retardation plates is appropriately arranged when the twist angle is within 70 °, light in the visible light region can be efficiently converted into circularly polarized light. Since any combination of retardation plates does not pass through the orbit passing through the circularly polarized light region, only elliptically polarized light can be obtained, and the black reflectance cannot be sufficiently reduced, and no contrast can be obtained. Thus, it can be explained that the simulation conditions could not be satisfied.
[0057]
Next, the relationship between the cell parameters and the display contrast constituting the liquid crystal display device in each of the above embodiments was obtained by the above simulation.
The results are shown in FIGS. 17 (a) to 17 (e).
17A to 17E, the vertical axis represents the contrast CR, and the horizontal axis represents the retardation Δnd (10) of the liquid crystal cell, and FIG. 17B represents the polarization of the polarizing plate. 17 (c) is the retardation Δnd (30a) of the first phase difference plate, FIG. 17 (d) is the retardation Δnd (30b) of the second phase difference plate, and FIG. 17 (e) is the second phase difference This is the slow axis angle γ2 of the plate.
In the above simulation, the polarization axis angle of the polarizing plate and the retardation of the first retardation plate include the entire range assumed in the simulation, and the parameters cannot be limited. However, the retardation of the liquid crystal cell is 150 to 250 nm and the second is It was found that the retardation of the retardation plate was preferably 100 to 230 nm, and the slow axis angle of the second retardation plate was preferably 90 to 150 °.
However, if the configuration of the liquid crystal display device and the simulation conditions are changed, the above preferable range naturally changes, and the present invention is not limited to the above range.
[0058]
(Example 5)
In the reflection / transmission type liquid crystal display device according to the embodiment shown in FIG. 7, a preferable range with respect to the retardation of the liquid crystal cell and the polarization axis angle of the backlight-side polarizing plate was obtained by optical simulation.
[0059]
FIG. 18 is a flowchart of the optical simulation.
When the simulation is started, first, as a first step ST21, the retardation of the liquid crystal cell and the polarization axis angle of the backlight-side polarizing plate are respectively set.
Here, regarding the polarization axis angle of the polarizing plate, the slow axis angle of the first phase difference plate, the retardation of the first phase difference plate, the slow axis angle of the second phase difference plate, and the retardation of the second phase difference plate, An optimum value at each torsion angle of the liquid crystal cell obtained by the analysis of the reflection mode in the fourth embodiment is input.
Next, as a second step ST22, optical characteristics such as transmittance and chromaticity when no voltage is applied (black display) are calculated.
Next, as a third step ST23, the black level (black transmittance, blackness) when no voltage is applied is determined.
Next, as a fourth step ST24, optical characteristics such as transmittance and chromaticity when a voltage is applied (white display) are calculated.
Next, as a fifth step ST25, a white level (white transmittance, whiteness) at the time of voltage application is determined.
Next, as a sixth step ST26, only a result that satisfies the cell condition and characteristics is output.
Further, if necessary, the process returns to the first step ST21, where the conditions are changed and the calculation is subsequently repeated. If it is determined in the third step ST23 and the fifth step ST25 that a predetermined result cannot be obtained, the further calculation is stopped and the process returns to the first step ST21.
[0060]
The configuration of the liquid crystal display device to be simulated in the present embodiment is as shown in FIG.
That is, from the observer Obs side, the liquid crystal panel 10 having the polarizing plate 31, the first retardation plate 30a, the resistive touch panel 20, the second retardation plate 30b, the front liquid crystal panel substrate 10a and the back liquid crystal panel substrate 10b, A backlight-side polarizing plate 32 is arranged in order.
Polarization axis AX of backlight side polarizing plate₃₂Is set as a reference azimuth and an angle α with respect to the azimuth.
[0061]
The initial value setting and determination in the first step ST21, the third step ST23, and the fifth step ST25 are performed in accordance with the conditions C21, C23, and C25 shown in FIG. 18, respectively.
In the first step ST21, the retardation Δnd (10) of the liquid crystal cell was 180 to 400 nm, and the polarization axis angle α of the backlight-side polarizing plate was 0 to 180 °.
In the third step ST23, a range satisfying the black transmittance ≦ 2% and the chromaticity distance ≦ 0.08 was determined.
In the fifth step ST25, a range satisfying the white transmittance ≦ 40% and the chromaticity distance ≦ 0.05 was determined. As a backlight source, D₆₅A standard light source was assumed.
[0062]
Note that the retardation of the liquid crystal cell in the transmission region is as shown in FIG.
FIG. 20 shows the results regarding the polarization axis azimuth of the backlight-side polarizing plate.
In FIG. 20, the vertical axis is the contrast CR, and the horizontal axis is the polarization axis angle α of the backlight-side polarizing plate.
From this figure, it was found that the polarizing axis azimuth of the backlight side polarizing plate is preferably in the range of 20 to 100 °.
However, if the configuration of the liquid crystal display device and the simulation conditions are changed, the above preferable range naturally changes, and the present invention is not limited to the above range.
[0063]
(Example 6)
In the reflection / transmission type liquid crystal display device according to the embodiment shown in FIG. 8, the retardation of the liquid crystal cell, the slow axis angle of the third retardation plate, the retardation of the third retardation plate, the polarization of the backlight side polarizing plate. The preferred range for the axis angle was determined by optical simulation.
[0064]
FIG. 21 is a flowchart of the optical simulation.
When the simulation is started, first, as a first step ST31, the retardation of the liquid crystal cell, the slow axis angle of the third retardation plate, the retardation of the third retardation plate, and the polarization axis angle of the backlight-side polarizing plate are respectively set. .
Here, regarding the polarization axis angle of the polarizing plate, the slow axis angle of the first phase difference plate, the retardation of the first phase difference plate, the slow axis angle of the second phase difference plate, and the retardation of the second phase difference plate, An optimum value at each torsion angle of the liquid crystal cell obtained by the analysis of the reflection mode in the fourth embodiment is input.
Next, as a second step ST32, optical characteristics such as transmittance and chromaticity when no voltage is applied (black display) are calculated.
Next, as a third step ST33, the black level (black transmittance, blackness) when no voltage is applied is determined.
Next, as a fourth step ST34, optical characteristics such as transmittance and chromaticity when a voltage is applied (white display) are calculated.
Next, as a fifth step ST35, a white level (white transmittance, whiteness) at the time of voltage application is determined.
Next, as a sixth step ST36, only a result that satisfies the condition with respect to the cell condition and characteristics is output.
Further, if necessary, the process returns to the first step ST31, where the conditions are changed and the calculation is subsequently repeated. If it is determined that the predetermined result cannot be obtained in the third step ST33 and the fifth step ST35, the further calculation is stopped and the process returns to the first step ST31.
[0065]
The configuration of the liquid crystal display device to be simulated in the present embodiment is as shown in FIG.
That is, from the observer Obs side, the liquid crystal panel 10 having the polarizing plate 31, the first retardation plate 30a, the resistive touch panel 20, the second retardation plate 30b, the front liquid crystal panel substrate 10a and the back liquid crystal panel substrate 10b, The third retardation plate 30c and the backlight-side polarizing plate 32 are sequentially arranged.
Slow axis AX of third retardation plate 30c_30c  Axis AX of backlight-side polarizing plate 32₃₂Are set as reference directions and angles (γ3, α) with respect to the reference directions.
[0066]
The initial value setting, determination, and the like in the first step ST31, the third step ST33, and the fifth step ST35 are performed according to the conditions C31, C33, and C35 shown in FIG. 21, respectively.
In the first step ST31, the retardation Δnd (10) of the liquid crystal cell is 180 to 400 nm, the slow axis angle of the third retardation plate is 0 to 180 °, the retardation of the third retardation plate is 200 to 320 nm, and the backlight is The polarization axis angle α of the side polarizing plate was 0 to 180 °.
In the third step ST33, a range satisfying the black transmittance ≦ 0.5% and the chromaticity distance ≦ 0.08 was determined.
In the fifth step ST35, a range satisfying the white transmittance ≦ 40% and the chromaticity distance ≦ 0.05 was determined. As a backlight source, D₆₅A standard light source was assumed.
[0067]
Note that the retardation of the liquid crystal cell in the transmission region is as shown in FIG.
The results of the above simulation are shown in FIGS. 23 (a) to 23 (c).
23A to 23C, the vertical axis represents the contrast CR, the horizontal axis represents the polarization axis angle α of the backlight-side polarizing plate, and FIG. The retardation Δnd (30c) of the phase difference plate, and FIG. 23C shows the slow axis angle γ3 of the third phase difference plate.
From this figure, it is preferable that the polarization axis angle of the backlight side polarizing plate is −20 to 130 °, the retardation of the third retardation plate is 180 to 330 nm, and the slow axis angle of the third retardation plate is 40 to 180 °. It turned out to be.
However, if the configuration of the liquid crystal display device and the simulation conditions are changed, the above preferable range naturally changes, and the present invention is not limited to the above range.
[0068]
As described above, when the resistive touch panel is provided in the twisted nematic alignment NB mode liquid crystal display device, the visibility is significantly reduced due to the interface reflection, but according to the liquid crystal display device according to the above embodiment, Also, in the NB mode, it is possible to provide a reflection-type or reflection / transmission-type liquid crystal display device which can suppress interface reflection of a resistive touch panel and does not impair display visibility.
[0069]
In addition, a method of suppressing the interface reflection of the resistive touch panel as described above and ensuring display visibility has been proposed in the NW mode. However, the NW mode requires at least four retardation plates and requires a liquid crystal. There is a disadvantage that the thickness of the display device increases. On the other hand, since the liquid crystal display device according to the present invention employs the NB mode, the number of retardation plates required for display can be reduced to at least two, and the liquid crystal display device can be made thinner.
Further, when the elements constituting the touch panel are constituted by the first and second retardation plates of the present invention, the thickness can be further reduced.
[0070]
The liquid crystal display device of the present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the case of a liquid crystal panel having a twist angle of a nematic liquid crystal, an angle between a slow axis or a fast axis of a first retardation plate and an absorption axis or a polarization axis of a polarizing plate, or a transmission part and a reflection part. The preferred range is described for the ratio dT / dR of the cell thickness dT in the transmissive portion of the liquid crystal cell to the cell thickness dR in the reflective portion, but the present invention is not limited to this, and the first retardation plate may be used for a touch panel or the like. The above parameters can be appropriately changed as long as the configuration is such that the transmission of the reflected light from the input section is suppressed and the optical compensation of the liquid crystal panel is performed by the first phase difference plate and the second phase difference plate.
In addition, various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
[0071]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the liquid crystal display device of this invention, in normally black mode suitable for thinning a liquid crystal display device, it is possible to suppress interface reflection at an input unit such as a resistive touch panel and improve display visibility. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a liquid crystal display device according to a first embodiment.
2 (a) is an S1-S2 plane projection view, FIG. 2 (b) is an S2-S3 plane projection view, and FIG. 2 (c) is a schematic view showing an optical configuration. .
3 (a) is an S1-S2 plane projection view, FIG. 3 (b) is an S2-S3 plane projection view, and FIG. 3 (c) is a schematic view showing an optical configuration. .
FIG. 4A is an S1-S2 plane projection view, FIG. 4B is an S2-S3 plane projection view, and FIG. 4C is a schematic view showing an optical configuration. .
5A is a schematic diagram illustrating an optical configuration of a liquid crystal display device evaluated in Example 1, FIG. 5B is a schematic diagram illustrating the configuration, and FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of the liquid crystal display device of an example.
FIG. 6 is a graph in which the relative reflectance is plotted on the ordinate against the voltage applied to the liquid crystal cell of the liquid crystal panel on the abscissa in Example 1.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration of a liquid crystal display device according to a second embodiment.
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration of a liquid crystal display device according to a second embodiment.
FIG. 9 is a schematic diagram showing a cell configuration of a liquid crystal panel of a reflective / transmission type liquid crystal display device according to a second embodiment.
FIG. 10 is a graph in which the ratio of the cell thickness of the transmission region to the cell thickness of the reflection region is plotted on the horizontal axis and contrast is plotted on the vertical axis in Example 2.
FIG. 11 is a graph in Example 2 in which the horizontal axis represents the ratio of the cell thickness of the transmission region to the cell thickness of the reflection region, and the vertical axis represents the contrast.
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a definition of an axis configuration of a liquid crystal display device according to a third embodiment.
FIG. 13 is a flowchart of an optical simulation according to the fourth embodiment.
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a configuration of a liquid crystal display device to be simulated in a fourth embodiment.
FIG. 15 is a graph in which the maximum contrast value at each twist angle is plotted against the twist angle of the liquid crystal cell in Example 4.
FIG. 16A is an S1-S2 plane projection view of a region where the torsion angle exceeds 70 ° in the fourth embodiment, and FIG. 16B is an S1-S2 plan view of a region where the torsion angle is within 70 °. It is an S2 plane projection view.
17 (a) to 17 (e) are graphs showing simulation results in the fourth embodiment.
FIG. 18 is a flowchart of an optical simulation according to the fifth embodiment.
FIG. 19 is a schematic diagram illustrating a configuration of a liquid crystal display device to be simulated in a fifth embodiment.
FIG. 20 is a graph showing the results of a simulation in Example 5.
FIG. 21 is a flowchart of an optical simulation according to the sixth embodiment.
FIG. 22 is a schematic diagram illustrating a configuration of a liquid crystal display device to be simulated in a sixth embodiment.
FIGS. 23A to 23C are graphs showing the results of a simulation in Example 6. FIGS.
FIG. 24A and FIG. 24B are schematic diagrams showing a configuration of a liquid crystal display device according to a conventional example.
FIG. 25 is a schematic diagram of a reflection / transmission type liquid crystal display device according to a conventional example.
26A is a schematic view of a reflection / transmission type liquid crystal display device having no touch panel, and FIG. 26B is an NB mode liquid crystal panel having no touch panel. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a reflective / transmission type liquid crystal display device using the same.
FIG. 27A is an S1-S2 plane projection view of a liquid crystal display device according to a conventional example, and FIG. 27B is an S2-S3 plane projection view.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10: liquid crystal panel, 10a: front liquid crystal panel substrate, 10b: back liquid crystal panel substrate, 11, 12: transparent electrode, 13: thin film transistor, 14: spacer, 15: reflective film, 16: nematic liquid crystal molecule, 20: touch panel (input , 21 and 22: transparent conductive film, 23: spacer, 30a: first retardation plate (λ / 4 wavelength plate), 30b: second retardation plate (λ / 4 wavelength plate), 30c: third place Phase difference plate, 31: polarizing plate, 32: backlight side polarizing plate, 33: backlight, 33a: lamp, 33b: reflector, 33c: light guide plate, 34: position detecting unit, 40, 44: λ / 4 phase difference plate , 41, 45, 48 .lambda. / 2 retardation plate, 42, 46 broadband .lambda. / 4 retardation plate, 43, 47 ... polarizing plate, L1 ... external light, L2, L3 ... reflected light by interface reflection, L4 ... Reflected light on the liquid crystal panel, Obs: Observer, AX_30a  , AX_30b  , AX_30c  … Slow axis, AX₃₁, AX₃₂... Polarization axis, OD_10a  , OD_10b  ... Orientation direction.

Claims (9)

ねじれ角を有するネマチック液晶が充填され、少なくとも光の反射部を有し、ノーマリーブラックモードで用いられる液晶パネルと、
前記液晶パネルの表示面側に設けられ、前記液晶パネルの表示上の位置を検出するための平面型の入力部と、
前記入力部からの出力が入力され、必要に応じて前記液晶パネルの表示にフィードバックする位置検出部と、
前記入力部の前記液晶パネルの反対側の面上に設けられ、外部から入射した光の前記入力部における反射光の透過を抑制する第１位相差板と、
前記第１位相差板上に設けられた偏光板と、
前記入力部と前記液晶パネルの間に設けられた第２位相差板と
を有し、
前記第１位相差板と前記第２位相差板との組み合わせにより前記液晶パネルの光学補償を行う
液晶表示装置。A liquid crystal panel filled with a nematic liquid crystal having a twist angle, having at least a light reflection portion, and used in a normally black mode,
A flat input unit provided on the display surface side of the liquid crystal panel, for detecting a position on the display of the liquid crystal panel;
An output from the input unit is input, and a position detection unit that feeds back to the display of the liquid crystal panel as necessary,
A first retardation plate provided on a surface of the input unit opposite to the liquid crystal panel and configured to suppress transmission of reflected light of the input unit from the outside,
A polarizing plate provided on the first retardation plate;
A second retardation plate provided between the input unit and the liquid crystal panel,
A liquid crystal display device that performs optical compensation of the liquid crystal panel by a combination of the first retardation plate and the second retardation plate. 前記第１位相差板が四分の一波長の位相差板であり、
前記第２位相差板が四分の一波長の位相差板であり、
前記第１位相差板と前記第２位相差板との組み合わせにより二分の一波長の位相差板としての機能を有する
請求項１に記載の液晶表示装置。The first retardation plate is a quarter-wave retardation plate,
The second retardation plate is a quarter-wave retardation plate,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device has a function as a half-wave retardation plate by a combination of the first retardation plate and the second retardation plate. 前記入力部は、所定の距離を離間して設けられた一対の透明導電膜を有し、前記入力部を構成する平面内において前記一対の透明導電膜間の距離が変化した位置を検出して入力信号を得る
請求項１に記載の液晶表示装置。The input unit has a pair of transparent conductive films provided at a predetermined distance from each other, and detects a position where the distance between the pair of transparent conductive films changes in a plane forming the input unit. 2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein an input signal is obtained. 前記ネマチック液晶のねじれ角が１０〜７０°である
請求項１に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the twist angle of the nematic liquid crystal is 10 to 70 °. 前記第１位相差板の遅相軸もしくは進相軸と、前記偏光板の吸収軸もしくは偏光軸のなす角が、３０〜６０°である
請求項１に記載の液晶表示装置。2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein an angle between a slow axis or a fast axis of the first retardation plate and an absorption axis or a polarization axis of the polarizing plate is 30 to 60 °. 3. 前記液晶パネルが光の透過部と反射部とを有し、
前記液晶パネルの前記第２位相差板が設けられた反対側に、少なくともバックライト側偏光板を介してバックライトが設けられている
請求項１に記載の液晶表示装置。The liquid crystal panel has a light transmission portion and a reflection portion,
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a backlight is provided on a side of the liquid crystal panel opposite to the side where the second retardation plate is provided, with at least a backlight-side polarizing plate interposed therebetween. 前記バックライトと前記液晶パネルの間に、前記バックライト側から、前記バックライト側偏光板および第３位相差板を有する
請求項６に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 6, further comprising, between the backlight and the liquid crystal panel, the backlight-side polarizing plate and a third retardation plate from the backlight side. 前記液晶パネルを構成する液晶セルの前記透過部におけるセル厚ｄＴと前記反射部におけるセル厚ｄＲの比ｄＴ／ｄＲが１．５〜２．３である
請求項６に記載の液晶表示装置。7. The liquid crystal display device according to claim 6, wherein a ratio dT / dR of a cell thickness dT in the transmission portion and a cell thickness dR in the reflection portion of the liquid crystal cell included in the liquid crystal panel is 1.5 to 2.3. 前記入力部が、少なくとも前記第１位相差板あるいは前記第２位相差板と一体に設けられている
請求項１に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the input unit is provided integrally with at least the first retardation plate or the second retardation plate.

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