JP5378663B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
本発明は、液晶を用いた装置に関し、特に液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a device using liquid crystal, and more particularly to a liquid crystal display device.
高デューティーの液晶表示素子として、ＳＴＮ（超捩れネマチック）−ＬＣＤが用いられてきた。ＳＴＮ−ＬＣＤの一形態として、青色モード表示を説明する。液晶セルの上下に配置された偏光板のうち、検光子の偏光軸が出射光側の液晶分子長軸方向に対して右回りに３０度になるように配置し、偏光子の偏光軸が入射光側の液晶分子長軸方向に対して左回りに３０度に配置することにより、電圧無印加時に青色に呈色し、電圧印加時に白色になる、いわゆる青色モード表示が可能である。 STN (super twisted nematic) -LCD has been used as a high duty liquid crystal display element. A blue mode display will be described as an embodiment of the STN-LCD. Among the polarizing plates arranged above and below the liquid crystal cell, the analyzer is arranged so that the polarization axis of the analyzer is 30 degrees clockwise with respect to the liquid crystal molecule long axis direction on the outgoing light side, and the polarization axis of the polarizer is incident By disposing 30 degrees counterclockwise with respect to the liquid crystal molecule major axis direction on the light side, so-called blue mode display is possible in which the color is blue when no voltage is applied and white when voltage is applied.
特開２００４−６２０２１号公報に、青色モードのＳＴＮ−ＬＣＤの液晶組成物に二色性色素を含有させ、遮断状態での遮光性を高める提案がなされている。また、遮光性を高める他の手段として、補償板を用いる方法もある。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-62021 proposes that a liquid crystal composition of a blue-mode STN-LCD contains a dichroic dye to improve the light-shielding property in a blocked state. As another means for improving the light shielding property, there is a method using a compensation plate.
青色モードは、通常バックライトとして白色バックライトを用いているが、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような単色光源を用いることがある。この場合、バックライトの発光波長における電圧無印加時の透過率を下げ、電圧印加時にその波長を表示させるのに適当な透過率で透過させれば、ノーマリブラックで表示色がバックライト色となるモードを得ることが出来る。 In the blue mode, a white backlight is usually used as a backlight, but a monochromatic light source such as a light emitting diode (LED) may be used. In this case, if the transmittance at the light emission wavelength of the backlight is lowered when no voltage is applied, and the light is transmitted at an appropriate transmittance for displaying the wavelength when the voltage is applied, the display color is normally black. The following mode can be obtained.
ＳＴＮ−ＬＣＤは、ある波長に極小値を持つ透過率曲線を持つ。ノーマリブラックで単色表示を行うモードの場合、電圧無印加時と電圧印加時とのコントラス比を大きくすることが求められる。 The STN-LCD has a transmittance curve having a minimum value at a certain wavelength. In the mode of performing monochrome display with normally black, it is required to increase the contrast ratio between when no voltage is applied and when voltage is applied.
また、特に車載用の液晶表示装置の場合、視角特性の向上も望まれる。 In particular, in the case of an in-vehicle liquid crystal display device, improvement in viewing angle characteristics is also desired.
本発明の目的は、ノーマリブラックモードにおけるコントラス比および視角特性を向上させたＳＴＮ型の液晶表示素子を提供することである。 An object of the present invention is to provide an STN type liquid crystal display element with improved contrast ratio and viewing angle characteristics in a normally black mode.
本発明の一観点によれば、 単波長を出力するバックライトと、一対の対向する基板と、該基板間に挟持されたネマチック液晶層と、該基板の各々において該ネマチック液晶層側に形成された電極パターンと、該基板の法線方向に関して上下に配置された偏光板とを含み、液晶のツイスト角が１５５°〜２１０°のＳＴＮ型である液晶表示部とを有し、前記バックライトから出力される単波長は、前記ＳＴＮ型液晶表示部の透過率が極小値をとる波長であって、前記一対の基板の、上基板と下基板の各々と接する位置において、前記ネマチック液晶層の液晶分子配向方向と偏光板の軸方向とが同じでなく、かつそれらの方向が為す小さい方の角度の、上基板側角度と下基板側角度の和が９０°±７°であり、さらに、前記単波長発光ピークをλ（ｎｍ）、ネマチック液晶のツイスト角をＴ（°）すると、前記液晶表示部のリタデーションＲ（ｎｍ）が式Ｒ＝（−０．００３２７Ｔ＋２．６３７）λ−０．２７２７Ｔ−１４２．７ （１５５≦Ｔ≦２１０）を満たし、±１０％が許容範囲である液晶表示装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a backlight that outputs a single wavelength, a pair of opposing substrates, a nematic liquid crystal layer sandwiched between the substrates, and the nematic liquid crystal layer side of each of the substrates are formed. and an electrode pattern, and a polarizing plate disposed in the vertical with respect to the normal direction of the substrate, and a liquid crystal display unit is a STN type twist angle of the liquid crystal is 155 ° to 210 °, from the backlight The output single wavelength is a wavelength at which the transmittance of the STN-type liquid crystal display unit takes a minimum value, and the liquid crystal of the nematic liquid crystal layer is located at a position of the pair of substrates in contact with each of the upper substrate and the lower substrate. The sum of the upper substrate side angle and the lower substrate side angle of the smaller angle formed by the directions of the molecular orientation direction and the polarizing plate is not the same, and 90 ° ± 7 °. The single wavelength emission peak is expressed as λ (n m) When the twist angle of the nematic liquid crystal is T (°), the retardation R (nm) of the liquid crystal display portion is expressed by the formula R = (− 0.00327T + 2.637) λ−0.2727T-142.7 (155 ≦ T ≦ 210) and a liquid crystal display device in which ± 10% is an allowable range is provided.
ノーマリブラック表示のＳＴＮ−ＬＣＤにおいて、コントラスト比が大きく、視角特性が良好な表示を得ることができる。 In a normally black display STN-LCD, a display with a high contrast ratio and good viewing angle characteristics can be obtained.
図１に、液晶表示装置における液晶表示部１０１およびバックライト１０２の断面図を示す。実施例における液晶表示装置は、主な構成要素として液晶表示部１０１とバックライト１０２を有する。液晶表示部１０１が、バックライト１０２からの光を透過したり、遮光したりして電極２のパターンの表示を行う。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid
液晶表示部１０１の作成方法について説明する。２つのガラス基板１Ａ、１Ｂの各々の上に透明であるＩＴＯ膜をＣＶＤ、蒸着、スパッタなどにより形成し、フォトリソグラフィーにて所望のＩＴＯ電極パターン２および外部取出し配線２ｌを形成する。ＩＴＯ電極パターン２が付いたガラス基板上にフレキソ印刷にて絶縁膜４を形成する。この絶縁膜４は必須では無いが、上下基板間の短絡防止のため形成することが望ましい。絶縁膜形成は、フレキソ印刷の他に、メタルマスクを用い、蒸着やスパッタなどで行っても良い。
A method for creating the liquid
次に、絶縁膜４の上に絶縁膜４とほぼ同じパターンの配向膜５をフレキソ印刷で形成する。
Next, an
次に、配向膜５にラビング処理を施す。ラビングは布を巻いた円筒状のロールを高速に回転させ、配向膜５上を擦る工程である。
Next, the
所定のパターンのシール材６をスクリーン印刷する。シール材６はスクリーン印刷の代わりにディスペンサを用いて形成しても良い。シール材として熱硬化性のＥＳ−７５００（三井化学製）を用いる。他の材料として、光硬化性のものや、光・熱併用型シール材でも良い。このシール材６は径６μｍのグラスファイバーを数％含んでいる。
A
次に、シール材ＥＳ−７５００に６．５μｍのＡｕボールを数％含んだものを導通材７としてスクリーン印刷する。
Next, a material containing several percent of 6.5 μm Au balls in the sealing material ES-7500 is screen printed as the
シール材パターン６及び導通材パターン７は基板１Ｂにのみ形成し、基板１Ａにはギャップコントロール材を乾式散布法にて散布する。ギャップコントロール材として６μｍのプラスチックボールを用いる。
The sealing
２つの基板１Ａ、１Ｂを、配向膜５が内側になるよう所定の位置で重ね合わせてセル化し、プレスした状態で熱処理によりシール材６を硬化する。
The two substrates 1A and 1B are overlapped at predetermined positions so that the
次にスクライバー装置によりガラス基板に傷をつけ、ブレイキングにより所定の大きさ、形に分割して空セルを作成する。 Next, the glass substrate is scratched with a scriber device, and is divided into a predetermined size and shape by breaking to create empty cells.
上記の空セルに真空注入法で液晶３を注入し、その後エンドシール材で注入口を封止する。その後ガラス基板の面取りと洗浄を行い、液晶セルを作成する。
The
さらに、液晶セルの上下に偏光板８を貼り付けＳＴＮモードの液晶表示部１０１を完成する。
Further, polarizing
参考例１として、青色モードのＳＴＮ−ＬＣＤについて説明する。 As a reference example 1, a blue mode STN-LCD will be described.
図２Ａに、青色モードＳＴＮ−ＬＣＤの概略平面図を示す。図２Ａは、上下基板各々の側の液晶分子配向方向と偏光板軸方向を示す図である。図示のように、液晶のツイスト角は２７０°である。上基板（前面基板）に最も近い位置の液晶分子配向方向と、上側偏光板軸方向との為す小さい方の角度（角度ａとする）は３０°であり、下基板（背面基板）に最も近い位置の液晶分子配向方向と、下側偏光板軸方向との為す小さい方の角度（角度ｂとする）も３０°である。 FIG. 2A shows a schematic plan view of a blue mode STN-LCD. FIG. 2A is a diagram illustrating a liquid crystal molecule alignment direction and a polarizing plate axis direction on each side of the upper and lower substrates. As shown in the figure, the twist angle of the liquid crystal is 270 °. The smaller angle (angle a) between the liquid crystal molecule alignment direction closest to the upper substrate (front substrate) and the upper polarizing plate axis direction is 30 °, and is closest to the lower substrate (back substrate). The smaller angle (referred to as angle b) between the liquid crystal molecule alignment direction at the position and the lower polarizing plate axis direction is also 30 °.
上記の構成の青色モードＳＴＮ−ＬＣＤの持つ透過率特性について説明する。 The transmittance characteristic of the blue mode STN-LCD having the above configuration will be described.
図２Ｂに、液晶表示部のほぼ可視領域の透過率曲線を示す。なお、明細書中で示す透過率曲線は、自作のシミュレーションソフトにより算出した。図示のように、参考例における液晶表示部の透過率は、電圧無印加時に極大値と極小値を持つ。極大値は青色の波長であり、電圧無印加時において約５０％の透過率である。このような液晶表示装置は背景色が青色を示す。電圧印加時には、青色領域の透過率が若干他の可視領域に比べて低いものの、可視領域全体にわたり約５０％の透過率を有しており、白色バックライトの光を透過して白色表示を行う。 FIG. 2B shows a transmittance curve in a substantially visible region of the liquid crystal display unit. In addition, the transmittance curve shown in the specification was calculated by a self-made simulation software. As shown in the figure, the transmittance of the liquid crystal display unit in the reference example has a maximum value and a minimum value when no voltage is applied. The maximum value is the blue wavelength, and the transmittance is about 50% when no voltage is applied. Such a liquid crystal display device has a blue background color. When voltage is applied, the transmittance in the blue region is slightly lower than in other visible regions, but has a transmittance of about 50% over the entire visible region, and the white backlight transmits light to display white. .
一方、ＬＣＤのバックライトとして、単波長の発光ピークを有する発光装置を用いることがある。発明者らは、バックライトの波長領域に電圧無印加時の透過率が極小値となる波長を合わせてノーマリブラックの単色表示を行うことを検討した。 On the other hand, a light emitting device having a single wavelength emission peak may be used as a backlight of an LCD. The inventors studied to perform normally black monochromatic display by matching the wavelength in which the transmittance when no voltage is applied to the backlight in the wavelength region of the backlight.
はじめに、上記の青色ＳＴＮ−ＬＣＤと同様の構成の液晶表示部に対してノーマリブラックの単色表示が可能か否かを検討した。液晶表示部の透過率が極小値をとる波長は５４０ｎｍである。波長５４０ｎｍにおける電圧無印加時の液晶表示部の透過率は約６％であり、同波長における電圧印加時の液晶表示部の透過率は約４８％である。この液晶表示部１０１に発光波長領域５４０ｎｍ付近のバックライトを用いて単色表示のＳＴＮ−ＬＣＤを作製した場合、少なくとも約６％の光り抜けが生じるため、ノーマリブラックが実現できず、単色の濃淡表示となってしまう。また、コントラスト比は最大でも約８程度しかない。そのため、電圧無印加時の透過率の極小値を０％に近づけて、遮光性やコントラスト比を高めることが望まれる。
First, it was examined whether or not normally black single color display is possible for a liquid crystal display unit having the same configuration as the blue STN-LCD. The wavelength at which the transmittance of the liquid crystal display takes the minimum value is 540 nm. The transmittance of the liquid crystal display when no voltage is applied at a wavelength of 540 nm is about 6%, and the transmittance of the liquid crystal display when a voltage at the same wavelength is applied is about 48%. When a single color display STN-LCD is manufactured using a backlight having a light emission wavelength region near 540 nm for the liquid
発明者らは、電圧無印加時における透過率の極小値を０％に近づけるために、様々な偏光板配置を検討した。その結果、液晶表示素子を形成する上下基板にそれぞれ最も近い位置の液晶配向方向と、上下それぞれの基板側の偏光板軸方向とのなす角度（小さい方）の、上基板側角度（角度ａ）と下基板側角度（角度ｂ）との和（角度ａ＋ｂとする）が９０°となる配置において優れた特性が発揮されることを見出した。その条件を満たせば、電圧無印加時の透過率−波長特性において透過率がほぼ０％となる波長が存在する。 Inventors examined various polarizing plate arrangement | positioning in order to make the minimum value of the transmittance | permeability at the time of no voltage application close to 0%. As a result, the upper substrate side angle (angle a) of the angle (smaller) formed between the liquid crystal alignment direction closest to the upper and lower substrates forming the liquid crystal display element and the polarizing plate axis direction on each of the upper and lower substrates. The present inventors have found that excellent characteristics are exhibited in an arrangement in which the sum of the angle of the upper substrate and the lower substrate side angle (angle b) (angle a + b) is 90 °. If the condition is satisfied, there is a wavelength at which the transmittance is almost 0% in the transmittance-wavelength characteristics when no voltage is applied.
発光波長の中心値が６３０ｎｍの赤色バックライトに組み合わせることを想定する。液晶セル作成のポイントは、透過率が０％もしくはそれに近い（ノーマリブラックを実現できる程度に低い）極小値をとる波長を、バックライトの発光波長領域に合わせるようにセルのリタデーションを制御することである。セルのリタデーションはセル厚を変えるか、複屈折率を変える（具体的には液晶材料を変える。通常液晶表示装置として用いられる範囲であれば、特性の違う液晶材料同士を混合することによりリタデーションを調整可能である）ことにより制御できる。 It is assumed that the center value of the emission wavelength is combined with a red backlight having a wavelength of 630 nm. The key to creating a liquid crystal cell is to control the retardation of the cell so that the wavelength at which the transmittance is 0% or close to it (low enough to realize normally black) matches the emission wavelength region of the backlight. It is. Cell retardation can be changed by changing the cell thickness or birefringence (specifically, changing the liquid crystal material. In the range normally used for liquid crystal display devices, retardation can be achieved by mixing liquid crystal materials having different characteristics. Can be controlled).
図３Ａに、ＳＴＮ−ＬＣＤの概略平面図を示す。図３Ａは、上下基板各々の側の液晶分子配向方向と偏光板軸方向を示す図である。図示のように、液晶のツイスト角は２７０°である。上基板に最も近い位置の液晶分子配向方向と、上側偏光板軸方向との為す小さい方の角度（角度ａ）は４５°であり、下基板に最も近い位置の液晶分子配向方向と、下側偏光板軸方向との為す小さい方の角度（角度ｂ）は４５°である。 FIG. 3A shows a schematic plan view of the STN-LCD. FIG. 3A is a diagram showing a liquid crystal molecule alignment direction and a polarizing plate axis direction on each side of the upper and lower substrates. As shown in the figure, the twist angle of the liquid crystal is 270 °. The smaller angle (angle a) between the liquid crystal molecule alignment direction closest to the upper substrate and the upper polarizing plate axis direction is 45 °, and the liquid crystal molecule alignment direction closest to the lower substrate is The smaller angle (angle b) to the polarizing plate axis direction is 45 °.
図３Ｂに、液晶表示部のほぼ可視領域における透過率曲線を示す。図示のように、無印加時の透過率は、波長６３０ｎｍで０％の極小値を持つ。この波長のＬＥＤをバックライトとすることにより、電圧無印加時にはバックライトの光を遮光することができるので、ノーマリブラックを実現できる。電圧印加時には、波長６３０ｎｍでの透過率が約４２％あるので、高コントラスト比を実現できる。 FIG. 3B shows a transmittance curve in a substantially visible region of the liquid crystal display unit. As shown in the figure, the transmittance when no voltage is applied has a minimum value of 0% at a wavelength of 630 nm. By using the LED of this wavelength as the backlight, the light of the backlight can be shielded when no voltage is applied, so that normally black can be realized. When a voltage is applied, the transmittance at a wavelength of 630 nm is about 42%, so that a high contrast ratio can be realized.
液晶セルのリタデーションは８４７ｎｍである。 The retardation of the liquid crystal cell is 847 nm.
なお、角度ａ＋ｂは、必ずしも９０°でなくとも良い。発明者らは、好ましい角度ａ＋ｂについて検討した。 Note that the angle a + b is not necessarily 90 °. The inventors examined a preferred angle a + b.
図４に、角度ａ＋ｂに対する、波長６３０ｎｍにおける液晶表示部の電圧無印加時の透過率のグラフを示す。偏光板角度の異なる様々なサンプルを作製し表示を観察したところ、電圧無印加時の透過率が０．３％以下のサンプルが液晶表示素子として好ましいことが分かった。この条件を満足するには、図示のグラフから、角度ａ＋ｂが９０°±７°であれば良い（条件１）。 FIG. 4 shows a graph of the transmittance when no voltage is applied to the liquid crystal display unit at a wavelength of 630 nm with respect to the angle a + b. When various samples having different polarizing plate angles were prepared and the display was observed, it was found that a sample having a transmittance of 0.3% or less when no voltage was applied is preferable as a liquid crystal display element. In order to satisfy this condition, the angle a + b may be 90 ° ± 7 ° from the graph shown (condition 1).
上記のような条件で作製したＳＴＮ−ＬＣＤは、正面観察時に高コントラスト比を得られる。さらに発明者らは、視角を上下左右方向に振った場合においても良好な表示を得られる条件を調べた。視角特性、特に左右方向の視角特性は車載などの用途では重要だからである。 The STN-LCD manufactured under the above conditions can obtain a high contrast ratio during frontal observation. Furthermore, the inventors investigated the conditions under which a good display can be obtained even when the viewing angle is swung vertically and horizontally. This is because the viewing angle characteristics, particularly the viewing angle characteristics in the left-right direction, are important for in-vehicle applications.
図５Ａに、図３Ａに示した２７０°ＳＴＮ−ＬＣＤの波長６３０ｎｍにおける左右方向の透過率−視角特性を示す。横軸が正面に対する右方向を正とする角度である。図示のように、左右の角度が大きくなればなるほど、電圧印加時と無印加時での透過率の差は縮まり、コントラスト比が小さくなる。また、左右とも約６０°を超えたあたりで透過率が逆転する。 FIG. 5A shows the transmissivity-viewing angle characteristic in the left-right direction at a wavelength of 630 nm of the 270 ° STN-LCD shown in FIG. 3A. The horizontal axis is an angle in which the right direction with respect to the front is positive. As shown in the figure, the larger the left and right angles, the smaller the difference in transmittance between when a voltage is applied and when no voltage is applied, resulting in a smaller contrast ratio. Further, the transmittance is reversed when the angle exceeds about 60 ° on both the left and right sides.
図５Ｂに、図３Ａに示した２７０°ＳＴＮ−ＬＣＤの波長６３０ｎｍにおける上下方向の透過率−視角特性を示す。横軸が正面に対する上方向を正とする角度である。図示のように、電圧印加時の透過率は上下方向の視角で非対称である。一方、電圧無印加時の透過率は、視角３０°程度までは上下ほぼ対称で、かつ十分な遮光性を持つ。 FIG. 5B shows the transmittance-viewing angle characteristic in the vertical direction at a wavelength of 630 nm of the 270 ° STN-LCD shown in FIG. 3A. The horizontal axis is an angle with the upward direction with respect to the front as positive. As shown in the figure, the transmittance when a voltage is applied is asymmetrical in the viewing angle in the vertical direction. On the other hand, the transmittance when no voltage is applied is substantially symmetrical up and down to a viewing angle of about 30 ° and has a sufficient light shielding property.
ＬＣＤのコントラスト比は遮光性が大きな役割を果たす。実施例においては電圧無印加状態の透過率が０％に近ければ近いほど良い。発明者らは、電圧無印加状態の透過率に着目した。そして、電圧無印加時におけるほぼ可視域の透過率−波長特性を、視角をパラメータとしてまとめた。 The light shielding property plays a major role in the contrast ratio of the LCD. In the embodiment, it is better that the transmittance in a state where no voltage is applied is closer to 0%. The inventors paid attention to the transmittance in a state in which no voltage was applied. Then, the transmittance-wavelength characteristics in a substantially visible range when no voltage is applied are summarized with the viewing angle as a parameter.
図６に、図３Ａに示した２７０°ＳＴＮ−ＬＣＤの電圧無印加時におけるほぼ可視域の透過率−波長特性を示す。図は、視角を正面に対して右（ｒｉｇｈｔ）もしくは下（ｄｏｗｎ）に振った場合の透過率−波長特性を、視角をパラメータとして２０°毎にそれぞれ６０°まで示している。ｎｏｒｍａｌとは視角０°のことである。 FIG. 6 shows the transmittance-wavelength characteristics in a substantially visible range when no voltage is applied to the 270 ° STN-LCD shown in FIG. 3A. The figure shows the transmittance-wavelength characteristics when the viewing angle is swung to the right (down) or down (down) with respect to the front, up to 60 ° for each 20 °, using the viewing angle as a parameter. “Normal” means a viewing angle of 0 °.
図示のように、視角が２０°程度の場合は、右方向、下方向とも視角０°の場合に比べて透過率曲線に大きな差は無いが、視角を４０°、６０°と大きく振ることにより透過率曲線が次第にずれてくる。また、視角が４０°の場合は透過率の極小値が約２％、６０°の場合は約８〜９％程度となり、当該角度から液晶表示装置を見ると、光り抜けが起こってしまう。 As shown in the figure, when the viewing angle is about 20 °, there is no big difference in the transmittance curve compared to the case where the viewing angle is 0 ° in both the right direction and the downward direction. The transmittance curve gradually shifts. Further, the minimum value of the transmittance is about 2% when the viewing angle is 40 °, and about 8 to 9% when the viewing angle is 60 °. If the liquid crystal display device is viewed from this angle, the light is lost.
図６に示されていない左方向、上方向に視角を振った場合の透過率−波長特性について述べる。左方向に視角を振った場合の透過率−波長特性は、図５Ａに示した結果から、右方向に視角を振った場合とほぼ同様とみなせる。一方、上方向に視角を振った場合の透過率−波長特性は、図５Ｂに示した結果から、少なくとも視角３０°程度までは下方向に視角を振った場合とほぼ同様とみなせる。３０°以降の視角における透過率−波長特性は、下方向に視角を振った場合と異なる場合もあるし、ほぼ対称の場合もある（液晶層のプレティルト角によって異なる）。 The transmittance-wavelength characteristics when the viewing angle is swung leftward and upward, not shown in FIG. 6, will be described. From the result shown in FIG. 5A, the transmittance-wavelength characteristic when the viewing angle is moved in the left direction can be regarded as almost the same as that when the viewing angle is moved in the right direction. On the other hand, the transmittance-wavelength characteristic when the viewing angle is swung upward can be regarded as almost the same as that when the viewing angle is swung downward at least up to a viewing angle of about 30 ° from the result shown in FIG. The transmittance-wavelength characteristic at a viewing angle of 30 ° or later may be different from the case where the viewing angle is shifted downward or may be substantially symmetric (depending on the pretilt angle of the liquid crystal layer).
発明者らは、液晶層のツイスト角を変えることで電圧無印加時の透過率−視角特性がどう変化するかについて調べた。その過程で、ＳＴＮ−ＬＣＤだけでなく、９０°ツイストのＴＮ−ＬＣＤの透過率−視角特性についても調べた。 The inventors investigated how the transmittance-viewing angle characteristic when no voltage is applied is changed by changing the twist angle of the liquid crystal layer. In the process, not only the STN-LCD but also the transmittance-viewing angle characteristics of the 90 ° twisted TN-LCD were examined.
図７Ａに、９０°ＴＮ−ＬＣＤの概略平面図を示す。図７Ａは、上下基板各々の側の液晶分子配向方向と偏光板軸方向を示す図である。図示の９０°ＴＮ−ＬＣＤは、液晶分子は９０°ツイストし、偏光板の軸方向は平行である。 FIG. 7A shows a schematic plan view of a 90 ° TN-LCD. FIG. 7A is a diagram showing a liquid crystal molecule alignment direction and a polarizing plate axis direction on each of the upper and lower substrates. In the illustrated 90 ° TN-LCD, the liquid crystal molecules are twisted by 90 ° and the axial directions of the polarizing plates are parallel.
図７Ｂに、９０°ＴＮ−ＬＣＤの電圧無印加時におけるほぼ可視域の透過率−波長特性を示す。図７Ｂの見方は図６と同様である。図７Ａ、図７Ｂに示す例では、９０°ツイストでセルのリタデーションΔｎｄが約０．５５５μｍのＴＮセルに図７Ａに示すような軸方位で偏光板を配置し、発光波長の中心値が６３０ｎｍの赤色バックライトを組み合わせることにより、正面観察時（視角０°）に黒地に赤色の表示を実現している。
FIG. 7B shows transmittance-wavelength characteristics in a substantially visible range when no voltage is applied to the 90 ° TN-LCD. The view of FIG. 7B is the same as that of FIG. In the example shown in FIGS. 7A and 7B, a polarizing plate is disposed in a TN cell with a 90 ° twist and a cell retardation Δnd of about 0.555 μm with an axial orientation as shown in FIG. 7A, and the center value of the emission wavelength is 630 nm. By combining a red backlight, a red display is realized on a black background during frontal observation (
しかし、図７Ｂに示すように、視角を４０°、６０と振ることにより、透過率曲線が大きくずれることが分かる。波長６３０ｎｍでの電圧無印加時の透過率が約２％（視角４０°の場合）、もしくは約８％（視角６０°の場合）である。従って良好な視角特性の実現が困難である。 However, as shown in FIG. 7B, it can be seen that the transmittance curve is greatly shifted by swinging the viewing angle to 40 ° and 60 °. The transmittance when no voltage is applied at a wavelength of 630 nm is about 2% (when the viewing angle is 40 °) or about 8% (when the viewing angle is 60 °). Therefore, it is difficult to realize good viewing angle characteristics.
図８に、１８０°ＳＴＮ−ＬＣＤの電圧無印加時におけるほぼ可視域の透過率−波長特性を示す。液晶セルのリタデーションは０．８４７μｍである。図示のように、視角をパラメータとして見た場合、１８０°ツイストの場合には、視角４０°までは透過率曲線のずれが少なく、極小値がほぼ０％を保っている。 FIG. 8 shows transmittance-wavelength characteristics in a substantially visible range when no voltage is applied to the 180 ° STN-LCD. The retardation of the liquid crystal cell is 0.847 μm. As shown in the figure, when the viewing angle is viewed as a parameter, in the case of 180 ° twist, there is little deviation of the transmittance curve up to a viewing angle of 40 °, and the minimum value is maintained at almost 0%.
発明者らは上記の結果から、電圧無印加時の透過率−視角特性と液晶層のツイスト角には最適範囲が存在すると考え、ＳＴＮ−ＬＣＤにおいて好ましいツイスト角度を検討した。 Based on the above results, the inventors considered that there is an optimum range for the transmittance-viewing angle characteristics when no voltage is applied and the twist angle of the liquid crystal layer, and studied a preferred twist angle in the STN-LCD.
図９に、波長６３０ｎｍにおける、視角をパラメータとしたＳＴＮ−ＬＣＤの透過率−ツイスト角特性を示す。 FIG. 9 shows the transmittance-twist angle characteristics of the STN-LCD using the viewing angle as a parameter at a wavelength of 630 nm.
視角特性が広いと感じられるディスプレイを実現するためには下、右方向それぞれ４０°以内の視角において電圧無印加時の透過率の低さを実現することが好ましい。作製した様々な条件のディスプレイを観察したところ、４０°視角範囲内において透過率１％以下が実現できれば、表示が良好であることが分かった。図９によれば、下、右方向の視角４０°における透過率が１％以下であるツイスト角度は１５５°〜２１０°である（条件２）。
In order to realize a display having a wide viewing angle characteristic, it is preferable to realize a low transmittance when no voltage is applied at a viewing angle of 40 ° or less in the right direction. When the produced display of various conditions was observed, when the transmittance |
発明者らは、さらに好ましいツイスト角度を限定する。車載ディスプレイにおいては、より左右方向の視角特性が重視されるため、左右方向４０°視角範囲内において、電圧無印加時の透過率が可能な限り低いことが望ましい。この観点から作製した様々な条件のディスプレイを観察したところ、４０°視角範囲内において透過率０．３％以下が実現できれば車載用ディスプレイの視角特性として更に良好であることが判った。図９において、左右方向（図では右方向。既述のように、左右方向の視角特性はほぼ対応するであろう）４０°の視角における透過率が０．３％以下であるツイスト角度は１７０°〜２００°である。 The inventors further limit the preferred twist angle. In an in-vehicle display, since the viewing angle characteristic in the left-right direction is more important, it is desirable that the transmittance when no voltage is applied is as low as possible within the viewing angle range of 40 ° in the left-right direction. When a display with various conditions manufactured from this viewpoint was observed, it was found that if the transmittance of 0.3% or less was realized within the 40 ° viewing angle range, the viewing angle characteristics of the in-vehicle display were further improved. In FIG. 9, the twist angle at which the transmittance at a viewing angle of 40 ° is 0.3% or less is 170 in the left-right direction (right direction in the figure. ° to 200 °.
条件１および条件２を満たし、波長６３０ｎｍの赤色バックライトと液晶セルを組み合わせた液晶表示装置（参考例２）についてさらに検討する。
A liquid crystal display device that satisfies
図１０Ａに、参考例２によるＳＴＮ−ＬＣＤの概略平面図を示す。図１０Ａは、上下基板各々の側の液晶分子配向方向と偏光板軸方向を示す図である。図示のように、液晶のツイスト角は１８０°である。上基板に最も近い位置の液晶分子配向方向と、上側偏光板軸方向との為す小さい方の角度（角度ａ）は４５°であり、下基板に最も近い位置の液晶分子配向方向と、下側偏光板軸方向との為す小さい方の角度（角度ｂ）は４５°である。液晶セルのリタデーションは７１３ｎｍである。 FIG. 10A shows a schematic plan view of an STN-LCD according to Reference Example 2. FIG. FIG. 10A is a diagram showing a liquid crystal molecule alignment direction and a polarizing plate axis direction on each side of the upper and lower substrates. As shown in the figure, the twist angle of the liquid crystal is 180 °. The smaller angle (angle a) between the liquid crystal molecule alignment direction closest to the upper substrate and the upper polarizing plate axis direction is 45 °, and the liquid crystal molecule alignment direction closest to the lower substrate is The smaller angle (angle b) to the polarizing plate axis direction is 45 °. The retardation of the liquid crystal cell is 713 nm.
図１０Ｂに、波長６３０ｎｍにおける液晶表示部の透過率−視角特性を示す。図示のように、上下方向、左右方向共に、４０°視角範囲内において透過率は１％以下を保っている。また、左右方向に関しては、６０°視角範囲内において透過率が１％以下を保っており、より良好な視角特性を有することが分かる。 FIG. 10B shows the transmittance-viewing angle characteristics of the liquid crystal display unit at a wavelength of 630 nm. As shown in the figure, the transmittance is kept at 1% or less in the 40 ° viewing angle range in both the vertical and horizontal directions. Further, in the left-right direction, the transmittance is kept at 1% or less within the 60 ° viewing angle range, and it can be seen that the viewing angle characteristics are better.
図１１に、電圧印加時および無印加時における透過率−波長特性を示す。図中の波長６３０ｎｍにおける電圧無印加時の透過率はほぼ０％であり、高コントラスト比が実現できる。一方、電圧印加時の透過率は約１４％と低い値を示しており、この値を高くすることが出来れば液晶表示装置としてさらに良好なものを提供できる。 FIG. 11 shows the transmittance-wavelength characteristics when a voltage is applied and when no voltage is applied. The transmittance when no voltage is applied at a wavelength of 630 nm in the figure is almost 0%, and a high contrast ratio can be realized. On the other hand, the transmittance at the time of voltage application shows a low value of about 14%. If this value can be increased, a better liquid crystal display device can be provided.
発明者らは、条件１および条件２の他に、さらに電圧印加時における透過率を向上させる条件（条件３）について検討した。
In addition to the
図１２に、発光ピーク波長に対する最適リタデーションの範囲を示す。図中３本の直線は、液晶のツイスト角が１５５°、１８０°、２１０°の場合において、それぞれのツイスト角で電圧印加時に高い透過率を得られるような最適なリタデーションをプロットし、それらを直線で結んだものである。なお、ここでいう最適なリタデーションとは、発明者らが判断した、液晶セルの動作に支障の無い範囲内で極力電圧印加時の透過率が高くなるようなリタデーションを指す。 FIG. 12 shows the range of the optimum retardation with respect to the emission peak wavelength. In the figure, the three straight lines plot the optimum retardation that can obtain high transmittance when voltage is applied at each twist angle when the twist angle of the liquid crystal is 155 °, 180 °, and 210 °. It is connected with a straight line. The optimal retardation here refers to retardation determined by the inventors so that the transmittance at the time of voltage application is as high as possible within a range that does not hinder the operation of the liquid crystal cell.
同一波長に対しては、ツイスト角１５５°における最適リタデーションが最も大きく、ツイスト角２１０°における最適リタデーションが最も小さい。ツイスト角１８０°における最適リタデーションは両最適リタデーションの間にある。１５５°〜２１０°の範囲内のツイスト角における最適リタデーションも、両最適リタデーション直線の間にある。 For the same wavelength, the optimum retardation at the twist angle of 155 ° is the largest, and the optimum retardation at the twist angle of 210 ° is the smallest. The optimum retardation at a twist angle of 180 ° is between both optimum retardations. The optimum retardation at a twist angle in the range of 155 ° to 210 ° is also between both optimum retardation lines.
上記の結果から、条件３となるリタデーションＲの範囲は、単波長光源の発光ピーク波長をλとすると、
１．９５λ−２００≦Ｒ≦２．１３λ−１８５ （式１）
となる。これは、電圧印加時に単波長光源の発光ピーク波長付近で高透過率を得るための必要条件である。
From the above results, the range of retardation R that is
1.95λ-200 ≦ R ≦ 2.13λ-185 (Formula 1)
It becomes. This is a necessary condition for obtaining a high transmittance near the emission peak wavelength of a single wavelength light source when a voltage is applied.
なお、参考例２による液晶表示装置のリタデーションは、図中×印で示されており、式１の範囲から外れている。
Note that the retardation of the liquid crystal display device according to Reference Example 2 is indicated by a cross in the figure and deviates from the range of
発明者らは、式１（１．９５λ−２００≦Ｒ≦２．１３λ−１８５）について一般化した式を導出することを試みた。波長λの関数として表されたリタデーションの関数が、ツイスト角Ｔ（°）の一時関数
ｆ（Ｔ）＝ａＴ＋ｂ
ｇ（Ｔ）＝ｃＴ＋ｄ
を用いて
Ｒ＝ｆ（Ｔ）λ＋ｇ（Ｔ）−（式２）と近似されるとする。
（式１）を、ツイスト角１５５°および２１０°におけるリタデーションの式
Ｒ＝２．１３λ−１８５ −（式３）
Ｒ＝１．９５λ−２００ −（式４）
にそれぞれ当てはめて連立方程式を立てると
ｆ（１５５）＝１５５ａ＋ｂ＝２．１３ − （式５−１）
ｆ（２１０）＝２１０ａ＋ｂ＝１．９５ − （式５−２）
ｇ（１５５）＝１５５ｃ＋ｄ＝−１８５ − （式６−１）
ｇ（２１０）＝２１０ｃ＋ｄ＝−２００ − （式６−２）
となる。これらを解くと
Ｒ＝（−０．００３２７Ｔ＋２．６３７）λ−０．２７２７Ｔ−１４２．７ （１５５≦Ｔ≦２１０）−（式７）
となる。
The inventors tried to derive a generalized expression for Expression 1 (1.95λ−200 ≦ R ≦ 2.13λ−185). The retardation function expressed as a function of the wavelength λ is a temporary function f (T) = aT + b of the twist angle T (°).
g (T) = cT + d
Is approximated as R = f (T) λ + g (T) − (Equation 2).
(Equation 1) is converted into a retardation equation R = 2.13λ−185 − (Equation 3) at twist angles of 155 ° and 210 °.
R = 1.95λ−200 − (Formula 4)
And f (155) = 155a + b = 2.13 − (Formula 5-1)
f (210) = 210a + b = 1.95 − (Formula 5-2)
g (155) = 155c + d = −185 − (Formula 6-1)
g (210) = 210c + d = −200 − (Formula 6-2)
It becomes. Solving these, R = (− 0.00327T + 2.637) λ−0.2727T−142.7 (155 ≦ T ≦ 210) − (Formula 7)
It becomes.
なお、この式はリタデーションの最適値を示す式であり、±１０％程度であれば、電圧印加時の透過率を高くする必要条件（条件３）として認めることができるであろう。 This expression is an expression showing an optimum value of retardation. If it is about ± 10%, it can be recognized as a necessary condition (condition 3) for increasing the transmittance at the time of voltage application.
ツイスト角１８０°で角度ａ＝４５°、ｂ＝４５°、単波長光源の発光ピーク波長が６３０ｎｍの液晶表示装置について上記の条件３を踏まえて再検討する。ここまで、液晶分子配向方向と偏光板軸方向の為す角の方向については述べなかったが、ここから、上下それぞれの基板側の偏光板軸方向とのなす角度（小さい方）の、上基板側角度をｃとし、下基板側角度をｄとして、角度のプラスマイナスを検討に加えることとする（｜ｃ｜＝ａ、｜ｄ｜＝ｂである）。角度のプラスマイナスが液晶セルのリタデーションに影響するからである。角度は液晶分子配向方向から偏光板軸方向に向かって左回りを＋とする。
A liquid crystal display device having a twist angle of 180 °, angles a = 45 °, b = 45 °, and an emission peak wavelength of a single wavelength light source of 630 nm will be reviewed based on the
図１３Ａ〜図１３Ｄに、液晶表示部の液晶分子配向方向と偏光板軸方向を示す（但し、図１３Ｄと図１０Ａは同じ）。角度ｃおよびｄのプラスマイナスを考えたとき、角度の組み合わせは次の（１３−１）〜（１３−４）（それぞれ図１３Ａ〜図１３Ｄに対応する）となる。
（１３−１）ｃ＝＋４５°、ｄ＝＋４５°
（１３−２）ｃ＝＋４５°、ｄ＝−４５°
（１３−３）ｃ＝−４５°、ｄ＝＋４５°
（１３−４）ｃ＝−４５°、ｄ＝−４５°
上記の４つの角度の組み合わせは、条件１、条件２を満たしている。さらに、液晶セルのリタデーションが条件３を満たしているか検討する。
13A to 13D show the liquid crystal molecule alignment direction and the polarizing plate axis direction of the liquid crystal display unit (however, FIG. 13D and FIG. 10A are the same). When considering the plus and minus of the angles c and d, the combinations of angles are the following (13-1) to (13-4) (corresponding to FIGS. 13A to 13D, respectively).
(13-1) c = + 45 °, d = + 45 °
(13-2) c = + 45 °, d = −45 °
(13-3) c = −45 °, d = + 45 °
(13-4) c = −45 °, d = −45 °
The combination of the above four angles satisfies
組み合わせ（１３−１）および（１３−４）のリタデーションは７１３ｎｍであり、これは条件３を満たしていない。
The retardation of the combinations (13-1) and (13-4) is 713 nm, which does not satisfy the
一方、組み合わせ（１３−２）および（１３−３）のリタデーションは１１１０ｎｍであり、条件３を満たしている。従って、この２つの組み合わせを実施例１として採用する。
On the other hand, the retardations of the combinations (13-2) and (13-3) are 1110 nm, which satisfies the
なお、実施例１において、角度ｃとｄとは互いに逆向きである。 In Example 1, the angles c and d are opposite to each other.
図１４に、実施例１における透過率−波長曲線を示す。図示のように、波長６３０ｎｍ
において電圧無印加時の透過率はほぼ０％の極小値を持つ。一方、同波長の電圧無印加時の透過率は約５０％と高い値を示している。従って、電圧無印加時の遮光性が高く、コントラスト比も高いといえる。
FIG. 14 shows a transmittance-wavelength curve in Example 1. As shown, wavelength 630nm
The transmittance when no voltage is applied has a minimum value of approximately 0%. On the other hand, the transmittance when no voltage of the same wavelength is applied is as high as about 50%. Accordingly, it can be said that the light shielding property when no voltage is applied is high and the contrast ratio is also high.
図１５Ａに、視角を上下方向に振った場合の透過率曲線を示し、図１５Ｂに、視角を左右に振った場合の透過率曲線を示す。 FIG. 15A shows a transmittance curve when the viewing angle is swung up and down, and FIG. 15B shows a transmittance curve when the viewing angle is swung left and right.
図１５Ａを参照する。視角を上下方向に振った場合、視角−４０°〜４０°の範囲において電圧無印加時の透過率が１％以下（条件２において視角特性が良好であると判断した透過率である）を保っている。電圧印加時の透過率は視角−４０°〜４０°の範囲では３０％以上であり、対称性についてもそれほど悪くない。この結果から、上下方向の視角特性は良好であるといえる。 Reference is made to FIG. 15A. When the viewing angle is swung in the vertical direction, the transmittance when no voltage is applied is maintained at 1% or less (the transmittance determined to have good viewing angle characteristics in Condition 2) in the viewing angle range of −40 ° to 40 °. ing. The transmittance at the time of voltage application is 30% or more in the viewing angle range of −40 ° to 40 °, and the symmetry is not so bad. From this result, it can be said that the viewing angle characteristic in the vertical direction is good.
図１５Ｂを参照する。視角を左右方向に振った場合、電圧無印加時の透過率はほぼ左右対称であり、視角−５０°〜５０°の範囲において透過率２％以下である。電圧印加時の透過率は視角−８０°〜８０の範囲ではほぼ対称である。この結果から、左右方向の視角特性も良好であるといえる。 Reference is made to FIG. 15B. When the viewing angle is shaken in the left-right direction, the transmittance when no voltage is applied is substantially bilaterally symmetric, and the transmittance is 2% or less in the viewing angle range of −50 ° to 50 °. The transmittance at the time of voltage application is almost symmetrical in the range of viewing angles from -80 ° to 80 °. From this result, it can be said that the viewing angle characteristic in the left-right direction is also good.
このように、条件１〜条件３を満たすことにより、実施例１は、電圧無印加時の遮光性およびコントラスト比が高く、視角特性が良好な液晶表示装置を提供できる。
Thus, by satisfying
なお、角度ａ＋ｂ＝９０となる種々の角度の組み合わせを検討した結果、ａ＝ｂ＝４５°となる組み合わせの場合に最も電圧印加時の透過率が高くなることが判った。 In addition, as a result of examining combinations of various angles at which the angle a + b = 90, it was found that the transmittance at the time of voltage application was highest in the case of the combination at which a = b = 45 °.
ツイスト角１９０°で角度ａ＝４５°、ｂ＝４５°、単波長光源の発光ピーク波長が６３０ｎｍの液晶表示装置について検討する。 Consider a liquid crystal display device having a twist angle of 190 °, angles a = 45 °, b = 45 °, and a single wavelength light source with an emission peak wavelength of 630 nm.
図１６Ａ〜図１６Ｄに、液晶表示部の液晶分子配向方向と偏光板軸方向を示す。実施例１の場合と同様に、角度のプラスマイナスを考えたとき、角度ｃとｄの組み合わせは次の（１６−１）〜（１６−４）（それぞれ図１６Ａ〜図１６Ｄに対応する）となる。
（１６−１）ｃ＝＋４５°、ｄ＝＋４５°
（１６−２）ｃ＝＋４５°、ｄ＝−４５°
（１６−３）ｃ＝−４５°、ｄ＝＋４５°
（１６−４）ｃ＝−４５°、ｄ＝−４５°
上記の４つの角度の組み合わせは、条件１、条件２を満たしている。さらに、液晶セルのリタデーションが条件３を満たしているか検討する。
16A to 16D show the liquid crystal molecule alignment direction and the polarizing plate axis direction of the liquid crystal display unit. As in the case of the first embodiment, when considering the angle plus or minus, the combinations of angles c and d are the following (16-1) to (16-4) (corresponding to FIGS. Become.
(16-1) c = + 45 °, d = + 45 °
(16-2) c = + 45 °, d = −45 °
(16-3) c = −45 °, d = + 45 °
(16-4) c = −45 °, d = −45 °
The combination of the above four angles satisfies
組み合わせ（１６−１）および（１６−４）のリタデーションは６８３ｎｍであり、これは条件３を満たしていない。
The retardations of the combinations (16-1) and (16-4) are 683 nm, which does not satisfy the
一方、組み合わせ（１３−２）および（１３−３）のリタデーションは１０８６ｎｍであり、条件３を満たしている。従って、この２つの組み合わせを実施例２として採用する。
On the other hand, the retardations of the combinations (13-2) and (13-3) are 1086 nm, which satisfies the
実施例２についても、実施例１と同様、角度ｃとｄとは互いに逆向きである。 In the second embodiment, as in the first embodiment, the angles c and d are opposite to each other.
図１７に、実施例２における透過率−波長曲線を示す。図示のように、波長６３０ｎｍ
において電圧無印加時の透過率はほぼ０％の極小値を持つ。一方、同波長の電圧無印加時の透過率は約４９％と高い値を示している。従って、電圧無印加時の遮光性が高く、コントラスト比も高いといえる。
FIG. 17 shows a transmittance-wavelength curve in Example 2. As shown, wavelength 630nm
The transmittance when no voltage is applied has a minimum value of approximately 0%. On the other hand, the transmittance when no voltage of the same wavelength is applied is as high as about 49%. Accordingly, it can be said that the light shielding property when no voltage is applied is high and the contrast ratio is also high.
図１８Ａに、視角を上下方向に振った場合の透過率曲線を示し、図１８Ｂに、視角を左右に振った場合の透過率曲線を示す。 FIG. 18A shows a transmittance curve when the viewing angle is swung up and down, and FIG. 18B shows a transmittance curve when the viewing angle is swung left and right.
図１８Ａを参照する。視角を上下方向に振った場合、視角−８０°〜７０°の範囲において電圧無印加時の透過率が１％を保っている。電圧印加時の透過率は若干対称性が崩れてはいるが、視角−４０°〜４０の範囲では透過率約３２％以上を保っている。この結果から、上下方向の視角特性は良好であるといえる。 Reference is made to FIG. 18A. When the viewing angle is swung in the vertical direction, the transmittance when no voltage is applied is maintained at 1% in the viewing angle range of −80 ° to 70 °. Although the transmittance at the time of voltage application is slightly broken in symmetry, the transmittance is maintained at about 32% or more in the viewing angle range of −40 ° to 40 °. From this result, it can be said that the viewing angle characteristic in the vertical direction is good.
図１８Ｂを参照する。視角を左右方向に振った場合、電圧無印加時の透過率はほぼ左右対称であり、視角−５０°〜５０°の範囲において透過率１％以下である。電圧印加時の透過率は視角−８０°〜８０の範囲ではほぼ対称である。この結果から、左右方向の視角特性も良好であるといえる。 Reference is made to FIG. 18B. When the viewing angle is swung in the left-right direction, the transmittance when no voltage is applied is substantially bilaterally symmetric, and the transmittance is 1% or less in the viewing angle range of −50 ° to 50 °. The transmittance at the time of voltage application is almost symmetrical in the range of viewing angles from -80 ° to 80 °. From this result, it can be said that the viewing angle characteristic in the left-right direction is also good.
なお、単波長光源の発光ピーク波長は６３０ｎｍに限らない。実施例３として、波長５５０ｎｍの発光ピークを持つ単波長光源を用いた液晶表示装置を説明する。 The emission peak wavelength of the single wavelength light source is not limited to 630 nm. As Example 3, a liquid crystal display device using a single wavelength light source having an emission peak with a wavelength of 550 nm will be described.
実施例３は、実施例２と液晶セル構成および角度ｃとｄの組み合わせは同様で、リタデーションを変更したものである。発光ピーク波長５５０ｎｍに電圧無印加時の透過率の極小値を合わせるために、セルのリタデーションを９１７ｎｍとする。 In Example 3, the liquid crystal cell configuration and the combination of angles c and d are the same as in Example 2, and the retardation is changed. In order to match the minimum value of the transmittance when no voltage is applied to the emission peak wavelength of 550 nm, the retardation of the cell is set to 917 nm.
図１９に、実施例３における透過率−波長曲線を示す。図示のように、波長５５０ｎｍ
において電圧無印加時の透過率はほぼ０％の極小値を持つ。一方、同波長の電圧無印加時の透過率は約５０％と高い値を示している。従って、電圧無印加時の遮光性が高く、コントラスト比も高いといえる。
FIG. 19 shows a transmittance-wavelength curve in Example 3. As shown, wavelength 550nm
The transmittance when no voltage is applied has a minimum value of approximately 0%. On the other hand, the transmittance when no voltage of the same wavelength is applied is as high as about 50%. Accordingly, it can be said that the light shielding property when no voltage is applied is high and the contrast ratio is also high.
上記の実施例は、液晶セル内に選択電圧印加部、非選択電圧印加部、電圧無印加部が存在するマルチプレックス駆動方式の液晶表示部においても適用することができるであろう。その際は、非選択電圧印加部の液晶配向状態と電圧無印加部の液晶配向状態とを極力近づけることが高コントラスト化もしくは低クロストーク化のために好ましい。 The above embodiments may be applied to a multiplex drive type liquid crystal display unit in which a selection voltage application unit, a non-selection voltage application unit, and a no-voltage application unit exist in the liquid crystal cell. In that case, it is preferable to make the liquid crystal alignment state of the non-selection voltage application part and the liquid crystal alignment state of the voltage non-application part as close as possible for high contrast or low crosstalk.
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、単波長の光源としてＬＥＤの他に、レーザを用いても良い。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. For example, a laser may be used as the single wavelength light source in addition to the LED.
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 It will be apparent to those skilled in the art that other various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
１Ａ、１Ｂ 基板
２ 電極
２ｌ 配線
３ 液晶
４ 絶縁膜
５ 配向膜
６ シール材
７ 導通材
８ 偏光板
１０１ 液晶表示部
１０２ バックライト
1A,
Claims (5)
一対の対向する基板と、該基板間に挟持されたネマチック液晶層と、該基板の各々において該ネマチック液晶層側に形成された電極パターンと、該基板の法線方向に関して上下に配置された偏光板とを含み、液晶のツイスト角が１５５°〜２１０°のＳＴＮ型である液晶表示部と
を有し、
前記バックライトから出力される単波長は、前記ＳＴＮ型液晶表示部の透過率が極小値をとる波長であって、
前記一対の基板の、上基板と下基板の各々と接する位置において、前記ネマチック液晶層の液晶分子配向方向と偏光板の軸方向とが同じでなく、かつそれらの方向が為す小さい方の角度の、上基板側角度と下基板側角度の和が９０°±７°であり、
さらに、前記単波長発光ピークをλ（ｎｍ）、ネマチック液晶のツイスト角をＴ（°）すると、前記液晶表示部のリタデーションＲ（ｎｍ）が式
Ｒ＝（−０．００３２７Ｔ＋２．６３７）λ−０．２７２７Ｔ−１４２．７ （１５５≦Ｔ≦２１０）
を満たし、±１０％が許容範囲である液晶表示装置。 A backlight that outputs a single wavelength;
A pair of opposing substrates, a nematic liquid crystal layer sandwiched between the substrates, an electrode pattern formed on the nematic liquid crystal layer side of each of the substrates, and polarized light disposed vertically with respect to the normal direction of the substrate And a liquid crystal display portion of STN type with a liquid crystal twist angle of 155 ° to 210 °,
The single wavelength output from the backlight is a wavelength at which the transmittance of the STN liquid crystal display unit takes a minimum value,
The liquid crystal molecule alignment direction of the nematic liquid crystal layer and the axial direction of the polarizing plate are not the same at the position of the pair of substrates in contact with each of the upper substrate and the lower substrate, and a smaller angle formed by these directions. The sum of the upper substrate side angle and the lower substrate side angle is 90 ° ± 7 °,
Further, when the single wavelength emission peak is λ (nm) and the twist angle of the nematic liquid crystal is T (°), the retardation R (nm) of the liquid crystal display unit is expressed by the formula R = (− 0.00327T + 2.637) λ−0. .2727T-142.7 (155 ≦ T ≦ 210)
A liquid crystal display device satisfying the above and having an allowable range of ± 10%.
前記一対の基板の、上基板と下基板の各々と接する位置において、前記液晶層の液晶分子配向方向と偏光板の軸方向とが為す小さい方の角度の、上基板側角度と下基板側角度が逆向きである請求項１〜４のいずれか１項記載の液晶表示装置。 further,
The lower substrate side angle and the lower substrate side angle, which are the smaller angles formed by the liquid crystal molecule alignment direction of the liquid crystal layer and the axial direction of the polarizing plate at positions where the upper substrate and the lower substrate are in contact with each other. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein is in a reverse direction.
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