(57)【要約】【課題】  視認性の良好な赤色の表示色を得ることができる液晶表示装置を提供すること。【解決手段】  配向膜６、７が形成された２枚の透明基板２、３間にＴＮ型液晶１０が封入された液晶表示素子１と、前記２枚の透明基板２、３の外側表面にそれぞれ配設された第１偏光板１１および第２偏光板１２と、バックライト１３とを有する液晶表示装置において、前記液晶表示素子１は位相差値（Δｎ・ｄ）を０．３〜０．５μｍまたは１．０〜３．０μｍとし、前記第１偏光板１１および第２偏光板の少なくともいずれか一方を、入射光の波長が４４０ｎｍおよび５５０ｎｍの場合における直交配置時の透過率を１％以下とするとともに、入射光の波長が６５０ｎｍの場合における直交配置時の透過率を６０％以上とされた赤色系カラー偏光板とする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配向膜が形成された２枚の透明基板間にＴＮ型液晶が封入された液晶表示素子と、前記２枚の透明基板の外側表面にそれぞれ配設された第１偏光板および第２偏光板と、バックライトとを有する液晶表示装置において、
前記液晶表示素子は位相差値（Δｎ・ｄ）を０．３〜０．５μｍまたは１．０〜３．０μｍとされており、
前記第１偏光板および第２偏光板の少なくともいずれか一方が、入射光の波長が４４０ｎｍおよび５５０ｎｍの場合における直交配置時の透過率を１％以下とされており、かつ、入射光の波長が６５０ｎｍの場合における直交配置時の透過率を６０％以上とされた赤色系カラー偏光板とされていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＮ（Twisted Nematic）型液晶を封入した液晶表示素子を備え、オフ駆動電圧印可時における背景色を赤色表示とする液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、配向膜が形成された２枚の透明基板間に液晶分子の長軸方向が９０°ねじれるＴＮ型液晶が封入された液晶表示素子（以下、単に液晶表示素子という。）は自動車のインスツルメントパネルにおけるスピードメータ、タコメータ、オドメータ、トリップメータなどの各種の車載用機器のディスプレイに広く使用されている。
【０００３】
また、前記車載用機器のディスプレイとしては、特に、背景色をオフ駆動電圧印加時（遮断状態）に黒表示とし、オン駆動電圧印加時（透過状態）に白表示とするネガ型の液晶表示素子が好まれており、前記液晶表示素子においても、黒色系（オフ部分）の背景色に、例えば、白色系や黄橙色系（オン部分）の表示を行なうネガ型の液晶表示素子が多く用いられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前述のような車載用機器のディスプレイとしての液晶表示装置にはネガ表示の様々な態様が求められており、その１つとして、背景色をオフ駆動電圧印加時（遮断状態）に赤色表示とし、オン駆動電圧印加時（透過状態）に白色表示とする液晶表示素子を例示することができる。
【０００６】
しかしながら、オフ駆動電圧印加時に視認性の高い赤色の表示色を表示することができる液晶表示装置を実現することは困難だった。
【０００７】
そこで、本発明はこのような点に鑑み、視認性の良好な赤色の表示色を得ることができる液晶表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、配向膜が形成された２枚の透明基板間にＴＮ型液晶が封入された液晶表示素子と、前記２枚の透明基板の外側表面にそれぞれ配設された第１偏光板および第２偏光板と、バックライトとを有する液晶表示装置において、前記液晶表示素子は位相差値（Δｎ・ｄ）を０．３〜０．５μｍまたは１．０〜３．０μｍとされており、前記第１偏光板および第２偏光板の少なくともいずれか一方が、入射光の波長が４４０ｎｍおよび５５０ｎｍの場合における直交配置時の透過率が１％以下とされており、かつ、入射光の波長が６５０ｎｍの場合における直交配置時の透過率が６０％以上とされた赤色系カラー偏光板とされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の液晶表示装置によれば、視認性の良好な赤色の表示色を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
まず、本発明の液晶表示装置の実施形態と、実施例および比較例について図面および表を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の液晶表示装置の断面構造の概略図である。
【００１２】
前記液晶表示装置の液晶表示素子１を構成する２枚の透明基板２、３は、それぞれ、その内側表面に電極４、５および配向膜６、７が形成されている。
【００１３】
前記２枚の透明基板２、３は、互いの電極４、５が向き合うように対向して配置され、その間にセルギャップを一定の距離に保つためのスペーサ８を散布した状態で両透明基板２、３の周囲をシール材９によりシールされている。更に、両透明基板２、３およびシール材９によって囲繞され空間内には、ＴＮ型液晶１０が封入されている。
【００１４】
そして、前記液晶表示素子１を構成する透明基板２の視認側（図１における透明基板２の上方）における外側表面には第１偏光板１１が配設されており、同じく透明基板３の反視認側（図１における透明基板３の下方）には第２偏光板１２が配設されている。
【００１５】
そして、透明基板３の反視認側に配置されたバックライト１３から照射された光が反視認側の透明基板３、ＴＮ型液晶１０、視認側の透明基板２の順に透過することで、観察者が液晶表示素子１のオン部分の表示色を看取する構成とされている。
【００１６】
次に、本発明の実施形態の液晶表示装置の固有の構成と作用について説明する。
【００１７】
本実施形態の液晶表示装置の液晶表示素子１を構成する前記透明基板２、３としては、透光性の材料、例えばガラス、合成樹脂等が使用される。また、前記電極４、５としても透光性の導電膜、例えばＩＴＯ等が使用される。前記配向膜６、７は、高分子膜からなり、前記透明基板２、３の近傍のＴＮ型液晶１０を配向させるためにラビング処理が施されている。このため、ＴＮ液晶１０のツイスト角は、配向膜６のラビング方向と配向膜７のラビング方向によって決定される。
【００１８】
本実施形態における前記ＴＮ型液晶１０は、ツイスト角が７０〜１５０°、特に、８０〜１４０°であることが好ましい。ツイスト角が７０°より小さい場合にはコントラストが低下し、また、１５０°よりも大きい場合には、液晶表示素子のオン駆動電圧印加時に着色し、明度が低下するためである。
【００１９】
また、液晶表示素子１の位相差値Δｎ・ｄ（複屈折Δｎ×セルギャップｄ）は０．３〜０．５μｍ、あるいは１．０〜３．０μｍとなるように設計する。
位相差値Δｎ・ｄが０．３μｍより小さい場合、または０．５μｍを超え１．０μｍよりも小さい場合には赤色表示が得られなくなる。さらに、３．０μｍを超えると応答速度が遅くなるためである。視認性に優れた鮮やかな赤色表示を得るために位相差値Δｎ・ｄは、０．３〜０．５μｍあるいは１．５〜３．０μｍとすることが好ましい。
【００２０】
また、本実施形態においては、透明基板３の反視認側の外側表面に配設された第２偏光板１２は、入射光の波長が４４０ｎｍの場合における直交配置時の透過率が１％以下であり、かつ、入射光の波長が５５０ｎｍの場合における直交配置時の透過率が１％以下であり、かつ、入射光の波長が６５０ｎｍの場合における直交配置時の透過率が６０％以上とする赤色系カラー偏光板とされている。なお、図２には、前記赤色系カラー偏光板の特性である分光透過率（単体時、直交配置時、平行配置時）をグラフで示す。
【００２１】
さらに、前記第１偏光板１１および第２偏光板１２については、図３に示すように、視認側の透明基板２に形成された配向膜６のラビング方向（実線矢印）である配向軸方向に延在する線（基準線）３１から反時計回りで前記第１偏光板１１の吸収軸２１までの角度θ１と、前記基準線３１から反時計回りで前記第２偏光板１２の吸収軸２２までの角度θ２が、ともに７５〜１０５°、好ましくは、８０〜１００°となるように配置する。角度θ１および角度θ２を上記所定の範囲とすることで、オフ駆動電圧印加時における遮光性が非常に良くなり、高コントラストの表示を得ることができる。
【００２２】
なお、図３（ａ）中、前記配向膜６のラビング方向と配向膜７のラビング方向（波線矢印）との成す角度θ３は前記液晶表示素子１のツイスト角に相当する。
【００２３】
また、前記バックライト１３は、４００〜７００ｎｍの範囲に主発光波長（ピーク）を有する光を液晶表示素子１に照射する構成とされている。前記バックライト１３としては、タングステン球、ハロゲン球、発光ダイオード、蛍光管、ＥＬ等の光源を使用することが可能であるが、白色光源であることが好ましい。特に、白色ＬＥＤが好ましく、例えば、青色ＬＥＤと黄橙色蛍光体との組み合わせ、青紫色ＬＥＤと赤色、青色、緑色の蛍光体の組み合わせ、赤色、青色、緑色の各ＬＥＤの組み合わせなどを用いることができる。このように、バックライトとしてＬＥＤを用いることにより、鮮やかな表示色と十分な輝度を確保することができる。
【００２４】
なお、本実施形態において、前記ＴＮ液晶１０には、最大吸収波長の数値範囲を前記バックライト１３から液晶表示素子１に照射される４００〜５７０ｎｍの範囲の光を遮光する２色性色素を添加してもよい。添加する２色性色素としては、最大吸収波長が４４０〜４７０ｎｍにおいて青色〜緑色の補色となるような赤色系のものが好ましい。具体的には、最大吸収波長が５２５ｎｍにある三菱化学社製商品  ＳＩ−４２６、あるいは最大吸収波長が５５０ｎｍにある三菱化学社製商品  Ｍ−８６等を例示することができる。このような構成とすることで、青色〜緑色の光を遮光し、鮮やかな赤色表示およびコントラストの優れた表示を得ることができる。
【００２５】
次に、前記実施形態に対応する実施例および比較例について、表１を参照して説明する。
【００２６】
【表１】
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表１は、前記実施形態に対応する実施例とその比較例の液晶表示装置について、液晶表示素子の位相差値（Δｎ・ｄ）、背景色として表現された赤色のＸＹＺ表色系における色度座標値（ｘ,ｙ）、および目視観察した色調を示している。
【００２７】
［実施例１〜６］
実施例１〜６の液晶表示装置は、図１に示す構造であり、ＴＮ型液晶１０が封入された液晶表示素子１はツイスト角を９０°（左ツイスト）とし、その位相差値（Δｎ・ｄ）を各実施例で異ならせて、実施例１は０．４２μｍ、実施例２は１．１３μｍ、実施例３は１．６８μｍ、実施例４は２．０８μｍ 、実施例５は２．５０μｍ、そして、実施例６は２．８８μｍとした。
【００２８】
また、前記第１偏光板１１はポラテクノ製  ＳＨＣ−１３Ｕ、前記第２偏光板１２は、赤色カラー偏光板としてのポラテクノ製  ＳＨＣ−Ｒ２８Ｕを用いた。この赤色カラー偏光板は、直交配置の時の透過率は入射光の波長が４４０ｎｍの場合が０．０３％、入射光の波長が５５０ｎｍの場合が０．０６％、入射光の波長が６５０ｎｍの場合が８２．０％であった。また、それぞれの偏光板の配置θ１、θ２はともに９０°とした。
【００２９】
前記バックライトとしては、白色光源（白色ＬＥＤ：色度座標値ｘ＝０．２８１，ｙ＝０．２９３）を用い、デューティ比が１／４、バイアス比が１／３の測定条件で駆動させた。
【００３０】
その結果、実施例１〜６のいずれの実施例においても、背景色およびオフ駆動電圧印加時においては赤色表示、オン駆動電圧印加時においては白色表示のネガ型表示となり、赤色表示については、表１に示すように、実施例１は色度座標値ｘ＝０．６２１，ｙ＝０．３５３、実施例２は色度座標値ｘ＝０．６１６，ｙ＝０．３４４、実施例３は色度座標値ｘ＝０．６２７，ｙ＝０．３４５、実施例４は色度座標値ｘ＝０．６２４，ｙ＝０．３４２、実施例５は色度座標値ｘ＝０．６２４，ｙ＝０．３４７、実施例６は色度座標値ｘ＝０．６２０，ｙ＝０．３４４と、それぞれ良好な赤色のモノカラー表示となった。
【００３１】
［実施例７、８］
実施例７および実施例８の液晶表示装置は、それぞれ前述の実施例１および実施例５の構造の液晶表示素子１における第２偏光板として、赤色カラー偏光板としてのポラテクノ製  ＳＨＣ−Ｒ２８Ｕを２枚重ねて用いた。この２枚重ねた赤色カラー偏光板は、直交配置の時の透過率は入射光の波長が４４０ｎｍの場合が０．０１％、入射光の波長が５５０ｎｍの場合が０．０３％、入射光の波長が６５０ｎｍの場合が７７．２％であった。
【００３２】
前記バックライトとしては、白色光源（白色ＬＥＤ：色調ｘ＝０．２８１、ｙ＝０．２９３）を用い、デューティ比が１／４、バイアス比が１／３の測定条件で駆動させた。
【００３３】
その結果、背景色およびオフ駆動電圧印加時においては赤色表示、オン駆動電圧印加時においては白色表示のネガ型表示を行うことができ、赤色表示については、表１に示すように、実施例７は色度座標値ｘ＝０．６３６，ｙ＝０．３３６、実施例８は色度座標値ｘ＝０．６４１，ｙ＝０．３２８であり、それぞれ対応する実施例１および実施例５の結果よりも少し鮮やかな赤色のモノカラー表示となった。
【００３４】
［比較例１、２］
比較例１および比較例２の液晶表示装置は、図１に示す構造であり、ＴＮ型液晶１０が封入された液晶表示素子１のツイスト角は９０°（左ツイスト）とし、その位相差値（Δｎ・ｄ）を異ならせて、比較例１は０．５６μｍ、比較例２は０．５９μｍとした。
【００３５】
また、前記第１偏光板１１はポラテクノ製  ＳＨＣ−１３Ｕ、前記第２偏光板１２は、赤色カラー偏光板としてのポラテクノ製  ＳＨＣ−Ｒ２８Ｕを用いた。
この赤色カラー偏光板は、直交配置の時の透過率は入射光の波長が４４０ｎｍの場合が０．０３％、入射光の波長が５５０ｎｍの場合が０．０６％、入射光の波長が６５０ｎｍの場合が８２．０％であった。
【００３６】
前記バックライトとしては、白色光源（白色ＬＥＤ：ｘ＝０．２８１、ｙ＝０．２９３）を用い、デューティ比が１／４、バイアス比が１／３の測定条件で駆動させた。
【００３７】
その結果、背景色およびオフ駆動電圧印加時においては、表１に示すように、比較例１は色度座標値ｘ＝０．５６３,ｙ＝０．３０３、比較例２は色度座標値ｘ＝０．５４８,ｙ＝０．２９５の紫がかった赤色表示、オン駆動電圧印加時においては白色表示のネガ型表示となった。
【００３８】
［比較例３］
比較例３の液晶表示装置は、図１に示す構造であり、ＴＮ型液晶１０が封入された液晶表示素子１のツイスト角は９０°（左ツイスト）とし、その位相差値（Δｎ・ｄ）は２．５０μｍとした。
【００３９】
また、前記第１偏光板１１はポラテクノ製  ＳＨＣ−１３Ｕ、前記第２偏光板１２は、赤色カラー偏光板としてのポラテクノ製  Ｒ−１８２５５Ｔを用いた。
この赤色カラー偏光板は、直交配置の時の透過率は入射光の波長が４４０ｎｍの場合が１９．８％、入射光の波長が５５０ｎｍの場合が０．９％、入射光の波長が６５０ｎｍの場合が８２．０％であった。
【００４０】
前記バックライトとしては、白色光源（白色ＬＥＤ：ｘ＝０．２８１、ｙ＝０．２９３）を用い、デューティ比が１／４、バイアス比が１／３の測定条件で駆動させた。
【００４１】
その結果、背景色およびオフ駆動電圧印加時においては、表１に示すように、色度座標値ｘ＝０．５０７，ｙ＝０．２８１のピンク色の表示、オン駆動電圧印加時においては白色表示のネガ型表示となった。
【００４２】
［結論］
前述の本実施形態に対応する実施例およびその比較例の液晶表示装置の測定結果が示すように、入射光の波長が４４０ｎｍおよび５５０ｎｍの場合における直交配置時の透過率が１％以下とされており、かつ、入射光の波長が６５０ｎｍの場合における直交配置時の透過率が６０％以上とする赤色系カラー偏光板を用いる場合（実施例１乃至６および比較例１、２参照）、前記液晶表示素子の位相差値（Δｎ・ｄ）を０．３〜０．５μｍまたは１．０〜３．０μｍの範囲内とした実施例１乃至実施例６では良好な赤色のカラー表示を得ることができ、その範囲を逸脱した比較例１および比較例２では良好な赤色のカラー表示を得ることは出来なかった。
【００４３】
また、前記液晶表示素子の位相差値（Δｎ・ｄ）を前述のように０．３〜０．５μｍまたは１．０〜３．０μｍの範囲内とする場合（実施例５、８および比較例３）には、入射光の波長が４４０ｎｍおよび５５０ｎｍの場合における直交配置時の透過率が１％以下とされており、かつ、入射光の波長が６５０ｎｍの場合における直交配置時の透過率が６０％以上とされた赤色系カラー偏光板を用いた実施例５および実施例８では良好な赤色のカラー表示を得ることができ、その範囲を逸脱した比較例３では良好な赤色のカラー表示を得ることは出来なかった。
【００４４】
これらの実施例および比較例の結果から、ＴＮ型液晶を封入した液晶表示素子の位相差値（Δｎ・ｄ）を０．３〜０．５μｍまたは１．０〜３．０μｍの範囲内とし、かつ、赤色系カラー偏光板として、入射光の波長が４４０ｎｍおよび５５０ｎｍの場合における直交配置時の透過率が１％以下とされており、かつ、入射光の波長が６５０ｎｍの場合における直交配置時の透過率が６０％以上とされたものを用いることで、良好な赤色のカラー表示を得られることが証明された。
【００４５】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、液晶表示装置の偏光板の軸配置を吸収軸との関係で説明したが、偏光軸で規定してもよい。この場合、吸収軸と偏光軸とは直交の関係にあるので、図３における吸収軸２１、２２を９０°回転させればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態における液晶表示装置の断面構造の概略図
【図２】赤色系カラー偏光板の単体、直交配置時、平行配置時の分光透過率を示すグラフ
【図３】（ａ）は本発明の実施形態における液晶表示装置の軸配置の説明図、（ｂ）は基準線と第１偏光板の吸収軸との角度θ１を示す説明図、（ｃ）は基準線と第２偏光板の吸収軸との角度θ２を示す説明図
【符号の説明】
【００４７】
１            液晶表示素子
２、３        透明基板
４、５        電極
６、７        配向膜
８            スペーサ
９            シール材
１０          ＴＮ型液晶
１１          第１偏光板
１２          第２偏光板
１３          バックライト
２１        （視認側の偏光板の）吸収軸
２２        （反視認側の偏光板の）吸収軸
３１          基準線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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