(57)【要約】【課題】金属部分での反射が観察されにくく、良好な表示品位を実現でき、また、良好に白色および黒色の２色表示を行うことができる液晶表示素子を提供する。【解決手段】液晶表示素子の反視認側から、バックライト７、第２偏光板６、第２ねじれ光学補償層４、液晶セル３、第１ねじれ光学補償層２、第１偏光板１の順に各部材を積層する。液晶セル３のツイスト角は２３０〜２５０°である。また、第１ねじれ光学補償層２のツイスト角は４５〜７５°であり、第２ねじれ光学補償層４のツイスト角は１７０〜１９０°である。第２偏光板６、第２ねじれ光学補償層４、液晶セル３、第１ねじれ光学補償層２、および第１偏光板１は、偏光板の吸収軸、液晶セルの配向軸、ねじれ光学補償層の配向軸が所定の条件を満足するように配置される。【選択図】図１
2008164981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視認側に配置される第１偏光板と反視認側に配置される第２偏光板との間に、配向膜が設けられた透明基板間に液晶層を有するＳＴＮ型の液晶セルを備えた液晶表示素子であって、
視認側の面と反視認側の面とで配向方向がねじれている部材であって、第１偏光板とＳＴＮ型の液晶セルとの間に配置される第１ねじれ光学補償層と、
視認側の面と反視認側の面とで配向方向がねじれている部材であって、ＳＴＮ型の液晶セルと第２偏光板との間に配置される第２ねじれ光学補償層とを備え、
ＳＴＮ型の液晶セルは、金属を使用したブラックマトリクスを有し、
ＳＴＮ型の液晶セルのツイスト角は、２３０〜２５０°であり、
ＳＴＮ型の液晶セルが有する液晶層の位相差値は、７８０〜９２０ｎｍであり、
第１ねじれ光学補償層のツイスト角は、４５〜７５°であり、
第１ねじれ光学補償層の位相差値は、１５０〜２３５ｎｍであり、
第２ねじれ光学補償層のツイスト角は、１７０〜１９０°であり、
第２ねじれ光学補償層の位相差値は、６５０〜７８０ｎｍである
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
第１偏光板の吸収軸と第１ねじれ光学補償層の反視認側の配向軸とがなす角度のうち小さい方の角度をθ０とした場合、θ０は２０〜３５°であり、
ＳＴＮ型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１偏光板の吸収軸までの反時計回りの角度をθ１とした場合、θ１は４５〜８５°であり、
ＳＴＮ型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１ねじれ光学補償層の反視認側の配向軸までの反時計回りの角度をθ２とした場合、θ２は７５〜１０５°であり、
ＳＴＮ型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第２ねじれ光学補償層の視認側の配向軸までの反時計回りの角度をθ３とした場合、θ３は７５〜１００°であり、
ＳＴＮ型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第２偏光板の吸収軸までの反時計回りの角度をθ４とした場合、θ４は８５〜１２０°であり、
θ３＜θ４である
請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
第１偏光板の偏光軸と第１ねじれ光学補償層の反視認側の配向軸とがなす角度のうち小さい方の角度をθ０とした場合、θ０は２０〜３５°であり、
ＳＴＮ型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１偏光板の偏光軸までの反時計回りの角度をθ１とした場合、θ１は４５〜８５°であり、
ＳＴＮ型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１ねじれ光学補償層の反視認側の配向軸までの反時計回りの角度をθ２とした場合、θ２は７５〜１０５°であり、
ＳＴＮ型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第２ねじれ光学補償層の視認側の配向軸までの反時計回りの角度をθ３とした場合、θ３は７５〜１００°であり、
ＳＴＮ型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第２偏光板の偏光軸までの反時計回りの角度をθ４とした場合、θ４は８５〜１２０°であり、
θ３＜θ４である
請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
ＳＴＮ型の液晶セルにおける配向方向のねじれの向きと、第１ねじれ光学補償層および第２ねじれ光学補償層における配向方向のねじれの向きとが逆向きである
請求項１、２、または３に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
第２ねじれ光学補償層が、側鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板である
請求項１、２、３、または４に記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子に関し、特に、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic ）型の液晶セルと補償層とを有する液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＴＮ型の液晶セルでは、白色および黒色の２色で画像を表示しようとする場合であっても、白色および黒色以外の色が現れてしまう。このような着色を解消するために、ＳＴＮ型の液晶セルと補償層とを組み合わせた液晶表示素子（例えば、ＦＳＴＮやＤＳＴＮ）が知られている。
【０００３】
また、特許文献１には、視認側から、第１偏光板、ねじれ光学補償層、液晶表示パネル、第２偏光板、およびバックライトを順に配置した液晶表示素子が記載されている。特許文献１に記載された液晶表示素子では、ねじれ光学補償層のツイスト角は１７０〜１９０°であり、ねじれ光学補償層の位相差値は６９０〜７８０ｎｍである。また、特許文献１に記載された液晶表示素子では、液晶表示パネルのツイスト角は２３０〜２５０°であり、液晶表示パネルの位相差値は７８０〜９２０ｎｍである。
【０００４】
また、表示品位を向上させるために、液晶セルにブラックマトリクス（以下、ＢＭと記す。）が設けられる。ＢＭには、金属を使用したＢＭ（以下、メタルＢＭと記す。）や、樹脂にカーボン等を混入させたＢＭ（以下、樹脂ＢＭと記す。）が多用されている。メタルＢＭの例として、低反射の金属クロムおよび酸化クロムの複合膜や、その他の金属薄膜および酸化金属薄膜等を使用したメタルＢＭが挙げられる。また、特許文献２には、ＢＭの材質として金属を選択する例が記載されている。
【０００５】
メタルＢＭと樹脂ＢＭとを比較する。反射率が低いという点では樹脂ＢＭが優れている。また、膜厚に対する光学濃度（遮光度）の点ではメタルＢＭが優れている。すなわち、膜厚を薄くしても高い光学濃度が得られるという点ではメタルＢＭが優れている。従って、ＢＭの材質として金属を選択することによって、膜厚が薄くて高遮光度のＢＭを実現することができる。また、ＢＭの膜厚が薄いと、液晶セルの液晶層のセルギャップを制御しやすい。従って、セルギャップを制御しやすくするという点でも、メタルＢＭが優れている。
【０００６】
また、各画素が配置され画像を表示する表示領域の外周には、透明電極から引き廻される個々の配線が配置される。配線が配置される領域（表示領域の外周領域）を狭くすると、各配線の配線抵抗にばらつきが生じる。また、表示領域の外周領域において各配線がどのように引き廻されるかによって、各配線の抵抗は異なる。外周領域を狭くすることによる配線抵抗のばらつきや、各配線の引き廻し抵抗の差を小さくするために、配線として金属の配線（以下、メタル配線と記す。）が用いられる。また、同様に、補助配線にも金属が用いられる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−７１７４９号公報（段落００１６−００３４，図１）
【特許文献２】特開２００６−５３１６９号公報（段落００３２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のＳＴＮ型の液晶セルと補償層とを組み合わせた液晶表示素子では、ＢＭとしてメタルＢＭを設けたり、配線（補助配線も含む。）としてメタル配線を設けたりすると、外光入射時に金属表面で外光が反射してしまい、その結果、良好な表示品位が得られないという課題が生じ、良好な表示品位が得られなかった。
【０００９】
すなわち、メタルＢＭやメタル配線は金属なので反射率が高く、視認側（画像の観察者側）から外光が入射すると、その光はメタルＢＭやメタル配線の表面で反射する。この反射光が観察者に観察され、良好な表示品位が得られなくなってしまう。
【００１０】
また、従来のＦＳＴＮやＤＳＴＮの構成に位相差板を追加し、視認側の偏光板の背面に位相差板を配置することで、反射した光が観察者に観察されないようにすることができる。しかし、従来のＦＳＴＮやＤＳＴＮの構成に単に位相差板を追加しただけの構成では、バックライトからの光を全て透過させてしまい、黒色表示ができなくなり、視認性が低下してしまう。
【００１１】
そこで、本発明は、金属部分での反射が観察されにくく、良好な表示品位を実現でき、また、良好に白色および黒色の２色表示を行うことができる液晶表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の液晶表示素子は、視認側に配置される第１偏光板と反視認側に配置される第２偏光板との間に、配向膜が設けられた透明基板間に液晶層を有するＳＴＮ型の液晶セルを備えた液晶表示素子であって、視認側の面と反視認側の面とで配向方向がねじれている部材であって、第１偏光板とＳＴＮ型の液晶セルとの間に配置される第１ねじれ光学補償層と、視認側の面と反視認側の面とで配向方向がねじれている部材であって、ＳＴＮ型の液晶セルと第２偏光板との間に配置される第２ねじれ光学補償層とを備え、ＳＴＮ型の液晶セルが、金属を使用したブラックマトリクスを有し、ＳＴＮ型の液晶セルのツイスト角が、２３０〜２５０°であり、ＳＴＮ型の液晶セルが有する液晶層の位相差値が、７８０〜９２０ｎｍであり、第１ねじれ光学補償層のツイスト角が、４５〜７５°であり、第１ねじれ光学補償層の位相差値が、１５０〜２３５ｎｍであり、第２ねじれ光学補償層のツイスト角が、１７０〜１９０°であり、第２ねじれ光学補償層の位相差値が、６５０〜７８０ｎｍであることを特徴とする。
【００１３】
第１偏光板の吸収軸と第１ねじれ光学補償層の反視認側の配向軸とがなす角度のうち小さい方の角度をθ０とした場合、θ０は２０〜３５°であり、ＳＴＮ型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１偏光板の吸収軸までの反時計回りの角度をθ１とした場合、θ１は４５〜８５°であり、ＳＴＮ型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１ねじれ光学補償層の反視認側の配向軸までの反時計回りの角度をθ２とした場合、θ２は７５〜１０５°であり、ＳＴＮ型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第２ねじれ光学補償層の視認側の配向軸までの反時計回りの角度をθ３とした場合、θ３は７５〜１００°であり、ＳＴＮ型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第２偏光板の吸収軸までの反時計回りの角度をθ４とした場合、θ４は８５〜１２０°であり、θ３＜θ４である構成であってもよい。
【００１４】
第１偏光板の偏光軸と第１ねじれ光学補償層の反視認側の配向軸とがなす角度のうち小さい方の角度をθ０とした場合、θ０は２０〜３５°であり、ＳＴＮ型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１偏光板の偏光軸までの反時計回りの角度をθ１とした場合、θ１は４５〜８５°であり、ＳＴＮ型の液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１ねじれ光学補償層の反視認側の配向軸までの反時計回りの角度をθ２とした場合、θ２は７５〜１０５°であり、ＳＴＮ型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第２ねじれ光学補償層の視認側の配向軸までの反時計回りの角度をθ３とした場合、θ３は７５〜１００°であり、ＳＴＮ型の液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第２偏光板の偏光軸までの反時計回りの角度をθ４とした場合、θ４は８５〜１２０°であり、θ３＜θ４である構成であってもよい。
【００１５】
ＳＴＮ型の液晶セルにおける配向方向のねじれの向きと、第１ねじれ光学補償層および第２ねじれ光学補償層における配向方向のねじれの向きとが逆向きであることが好ましい。
【００１６】
第２ねじれ光学補償層が、側鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＳＴＮ型の液晶セルの金属部分で外光が反射したとしても、その光が観察者に観察されないようにすることができる。また、良好に白色および黒色の２色表示を行うことができ、良好な視認性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、視認側とは、液晶表示素子の画像の観察者側を意味する。また、反視認側とは、液晶表示素子の背面側を意味する。
【００１９】
図１は、本発明の液晶表示素子を示す模式的断面図である。本発明の液晶表示素子は、図１に示すように、第１偏光板１と、第１ねじれ光学補償層２と、液晶セル３と、第２ねじれ光学補償層４と、第２偏光板６と、バックライト７とを備える。液晶表示素子の反視認側（背面側）から、バックライト７、第２偏光板６、第２ねじれ光学補償層４、液晶セル３、第１ねじれ光学補償層２、第１偏光板１の順に積層される。
【００２０】
第１偏光板１は、視認側（画像の観察者側）に配置される偏光板であり、第２偏光板６は、液晶表示素子の反視認側に配置される偏光板である。
【００２１】
液晶セル３は、ＳＴＮ型の液晶セルであり、透明電極（図示せず。）が設けられた第１透明基板３１と第２透明基板３２との間に液晶層３６を有する。液晶層３６は、第１透明基板３１と第２透明基板３２およびシール材３７で密閉されている。第１透明基板３１は、視認側に配置される透明基板であり、第１ねじれ光学補償層２に隣接する。第２透明基板３２は、反視認側に配置される透明基板であり、第２ねじれ光学補償層４に隣接する。
【００２２】
液晶セル３はＳＴＮ型であり、液晶セル３のツイスト角は２３０〜２５０°である。すなわち、視認側における液晶分子の配向方向と、反視認側における液晶分子の配向方向とのねじれの角度は２３０〜２５０°である。
【００２３】
液晶セル３が有する液晶層３６の位相差値は、液晶層３６の屈折率異方性ΔｎＬＣとセルギャップ（第１透明基板上の透明電極と第２透明基板上の透明電極との間に挟持される液晶層の厚さ）ｄＬＣとの積である。そして、液晶セル３が有する液晶層３６の位相差値（ΔｎＬＣ・ｄＬＣ）は、７８０〜９２０ｎｍに設定される。
【００２４】
液晶セル３には、メタルＢＭ（金属を用いたＢＭ）３３が配置されていてもよい。図１に示す例では、メタルＢＭ３３が液晶セルの内面（具体的には第１透明基板３１の液晶側の面）に設けられた場合を例示している。例えば、メタルＢＭ３３は、マトリクス状に形成される画素間に設けられる。その場合、メタルＢＭ３３は、視認側から見た場合に格子状になる。また、例えば、メタルＢＭ３３は、画素が形成され画像を表示する表示領域の外周領域に設けられてもよい。なお、例えば、一方の透明基板に設けられる透明電極である列電極（図示せず。）と、もう一方の透明基板に設けられる透明電極である行電極（図示せず。）との交差部分が画素となる。
【００２５】
また、個々の透明電極から透明基板の端部（例えば、いずれか一方の透明基板の端部）まで、メタル配線が引き廻される。メタル配線は、表示領域の外周領域に設けられる。
【００２６】
第１透明基板３１の液晶側の面には透明電極（図示せず。）が設けられ、さらにその透明電極を覆う配向膜（図示せず。）が設けられる。同様に、第２透明基板３２の液晶側の面にも透明電極（図示せず。）が設けられ、さらにその透明電極を覆う配向膜（図示せず。）が設けられる。配向膜によって、液晶層３６の液晶分子が２３０〜２５０°ねじった状態に配向される。
【００２７】
液晶層３６は、旋光性物質を含有したネマチック液晶である。液晶層３６の液晶分子の配向状態は、電界に応答して変化する。従って、透明電極（図示せず。）によって各透明基板３１，３２間の液晶に対して駆動電圧を印加するか否かによって各画素を遮光状態または光透過状態に変化させることができる。このように画素を遮光状態または光透過状態に変化させることで、黒色表示や白色表示を行う。液晶セル３における着色は、第１ねじれ光学補償層２および第２ねじれ光学補償層４によって解消され、良好な黒色および白色の２色表示を実現することができる。
【００２８】
第１ねじれ光学補償層２および第２ねじれ光学補償層４は、いずれも視認側の面と反視認側の面とで液晶性高分子（液晶分子であってもよい。）の配向方向がねじれている部材である。第１ねじれ光学補償層２と第２ねじれ光学補償層４は、ねじれ位相差板（液晶性高分子を含む位相差板であって、一方の面の液晶性高分子の配向方向ともう一方の面の液晶性高分子の配向方向とがねじれている位相差板）であることが好ましい。また、第１ねじれ光学補償層２と第２ねじれ光学補償層４は、配向膜が設けられた透明基板間に液晶を配置した液晶セルであって、各透明基板側の液晶分子の配向方向がねじれている液晶セルであってもよい。第１ねじれ光学補償層２と第２ねじれ光学補償層４のうちの一方がねじれ位相差板であり、他方が液晶セルであってもよい。
【００２９】
第１ねじれ光学補償層２のツイスト角は、４５〜７５°であり、特に５０〜７０°であることが好ましい。
【００３０】
第１ねじれ光学補償層２の位相差値は、１５０〜２３５ｎｍであり、特に１５５〜２２５ｎｍであることが好ましい。第１ねじれ光学補償層２がねじれ位相差板であるとする。この場合、ねじれ位相差板の屈折率異方性をΔｎＦ１とし、ねじれ位相差板の厚さをｄＦ１とすれば、ΔｎＦ１・ｄＦ１の値が１５０〜２３５ｎｍ（好ましくは１５５〜２２５ｎｍ）となるようにすればよい。また、第１ねじれ光学補償層２が、配向膜が設けられた透明基板間に液晶を配置した液晶セルであるとする。この場合、第１ねじれ光学補償層２が有する液晶の屈折率異方性をΔｎＦ１とし、その液晶の厚さをｄＦ１とすれば、ΔｎＦ１・ｄＦ１の値が１５０〜２３５ｎｍ（好ましくは１５５〜２２５ｎｍ）となるようにすればよい。また、第１ねじれ光学補償層２が液晶セルの場合、使用温度範囲内で、ΔｎＦ１・ｄＦ１の値が１５０〜２３５ｎｍ（好ましくは１５５〜２２５ｎｍ）となるようにすればよい。
【００３１】
第２ねじれ光学補償層４のツイスト角は、１７０〜１９０°である。
【００３２】
第２ねじれ光学補償層４の位相差値は、６５０〜７８０ｎｍである。第２ねじれ光学補償層４がねじれ位相差板であるとする。この場合、ねじれ位相差板の屈折率異方性をΔｎＦ２とし、ねじれ位相差板の厚さをｄＦ２とすれば、ΔｎＦ２・ｄＦ２の値が６５０〜７８０ｎｍとなるようにすればよい。また、第２ねじれ光学補償層４が、配向膜が設けられた透明基板間に液晶を配置した液晶セルであるとする。この場合、第２ねじれ光学補償層４が有する液晶の屈折率異方性をΔｎＦ２とし、その液晶の厚さをｄＦ２とすれば、ΔｎＦ２・ｄＦ２の値が６５０〜７８０ｎｍとなるようにすればよい。
【００３３】
また、液晶セル３における配向方向のねじれの向きと、第１ねじれ光学補償層２および第２ねじれ光学補償層４における配向方向のねじれの向きとが逆向きになるようにする。すなわち、液晶セル３における配向方向のねじれの向きが時計回りであれば、第１ねじれ光学補償層２および第２ねじれ光学補償層４における配向方向のねじれの向きが反時計回りになるようにする。また、液晶セル３における配向方向のねじれの向きが反時計回りであれば、第１ねじれ光学補償層２および第２ねじれ光学補償層４における配向方向のねじれの向きが時計回りになるようにする。
【００３４】
また、ねじれ位相差板には、主鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板と、側鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板とがある。第１ねじれ光学補償層２として、主鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板と側鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板のいずれの位相差板を用いてもよい。同様に、第２ねじれ光学補償層４として、主鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板と側鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板のいずれの位相差板を用いてもよい。
【００３５】
また、特に、高温時における良好な視認性が要求される場合には、第２ねじれ光学補償層４に、側鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板を用いることが好ましい。すなわち、第２ねじれ光学補償層４が、側鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板であることが好ましい。その場合、高温時においても良好な視認性を実現することができる。
【００３６】
液晶セル３が有する液晶層３６の位相差値には温度依存性がある。液晶層の位相差値の温度依存性は、液晶の転移温度Ｔｃ（Clearing Point：液晶状態から等方性液体への転移温度）によっても異なるが、Ｔｃ＝１０５℃の液晶の液晶層であれば、温度依存性は８５℃／３０℃で約０．８となる。なお、「８５℃／３０℃で０．８」とは、８５℃における位相差値（ΔｎＬＣ・ｄＬＣ）を、３０℃における位相差値で除算した値が約０．８であることを意味する。上記のように、液晶層３６の位相差値には温度依存性があるので、第２ねじれ光学補償層４として、位相差値の温度依存性がある側鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板を用いることによって、温度変化に伴う液晶の位相差値の変化も補償して、常温だけでなく高温時でも良好な視認性を実現することができる。なお、主鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板の位相差値の温度依存性は、例えば８５℃／３０℃で約１となり、温度依存性はない。
【００３７】
バックライト７は、液晶セル３の各画素を包含する領域に向けて光を照射する。
【００３８】
以下、図２から図４を参照して、第１偏光板１、第１ねじれ光学補償層２、液晶セル３、第２ねじれ光学補償層４、および第２偏光板６の軸角の関係について説明する。図２から図４の各図では、いずれも視認側から見たときの各軸の関係を示している。
【００３９】
図２は、第１偏光板１の吸収軸と、第１ねじれ光学補償層２の反視認側の配向軸との関係を示す説明図である。図２（ａ）は、第１偏光板１の吸収軸１１を示している。また、図２（ｂ）は、第１ねじれ光学補償層２の視認側および反視認側の各配向軸を示している。第１ねじれ光学補償層２の視認側の配向軸２１と、第１ねじれ光学補償層２の反視認側の配向軸２２とのねじれの角度（すなわちツイスト角）は、４５〜７５°（好ましくは５０〜７０°）である。
【００４０】
第１偏光板１の吸収軸１１と、第１ねじれ光学補償層２の反視認側の配向軸２２とがなす角度のうち小さい方の角度をθ０とした場合（図２（ｃ）参照。）、θ０は２０〜３５°である。θ０は、２２〜３２°であることが好ましい。
【００４１】
図３は、液晶セル３のツイスト角、および液晶セル３の配向軸と第１偏光板１の吸収軸、第１ねじれ光学補償層２の反視認側の配向軸２２との軸角を示す説明図である。
【００４２】
図３（ａ）は、液晶セル３のツイスト角を示している。液晶セル３の視認側の配向膜の配向軸１３１と、液晶セル３の反視認側の配向膜の配向軸１３２とのねじれの角度（ツイスト角）は、２３０〜２５０°である。
【００４３】
図３（ｂ）は、液晶セル３の視認側の配向膜の配向軸１３１を基準軸とした場合における基準軸と、第１偏光板１の吸収軸１１、第１ねじれ光学補償層２の反視認側の配向軸２２との軸角を示す。既に述べたように、図３では、視認側から見たときの各軸の関係を示している。
【００４４】
液晶セル３の視認側の配向膜の配向軸１３１を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１偏光板１の吸収軸１１までの反時計回りの角度をθ１とした場合、θ１は４５〜８５°である。
【００４５】
また、液晶セル３の視認側の配向膜の配向軸１３１を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１ねじれ光学補償層２の反視認側の配向軸２２までの反時計回りの角度をθ２とした場合、θ２は７５〜１０５°である。
【００４６】
図４は、第２ねじれ光学補償層４のツイスト角、および液晶セル３の配向軸と第２ねじれ光学補償層４の配向軸、第２偏光板６の吸収軸との軸角を示す説明図である。
【００４７】
図４（ａ）は、第２ねじれ光学補償層４のツイスト角を示している。第２ねじれ光学補償層４の視認側の配向軸４１と、第２ねじれ光学補償層４の反視認側の配向軸４２とのねじれの角度（ツイスト角）は、１７０〜１９０°である。
【００４８】
図４（ｂ）は、第２偏光板６の吸収軸６１を図示している。図４（ｃ）は、液晶セル３の反視認側の配向膜の配向軸１３２を基準軸とした場合における基準軸と、第２ねじれ光学補償層４の視認側の配向軸４１、第２偏光板６の吸収軸６１との軸角を示す。既に述べたように、図４では、視認側から見たときの各軸の関係を示している。
【００４９】
液晶セル３の反視認側の配向膜の配向軸１３２を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第２ねじれ光学補償層４の視認側の配向軸４１までの反時計回りの角度をθ３とした場合、θ３は７５〜１００°である。
【００５０】
また、液晶セル３の反視認側の配向膜の配向軸１３２を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第２偏光板６の吸収軸６１までの反時計回りの角度をθ４とした場合、θ４は８５〜１２０°である。
【００５１】
また、上述の角度θ３，θ４は、θ３＜θ４という関係が成り立つように定められる。
【００５２】
θ０〜θ４の各角度が上述の範囲の値になり、θ３＜θ４となるように、第１偏光板１、第１ねじれ光学補償層２、液晶セル３、第２ねじれ光学補償層４、および第２偏光板６は配置される。
【００５３】
次に、視認側から入射し、メタルＢＭ３３（図１参照。）やメタル配線（図示せず。）で反射する光について説明する。視認側から液晶表示素子に入射した光は、第１偏光板１を通過する。このとき、第１偏光板１は、入射した光の偏光状態を、第１偏光板１の偏光軸方向に振動する直線偏光に変化させる。直線偏光となった光は、第１ねじれ光学補償層２を通過する。位相差値が１５０〜２３５ｎｍ（好ましくは１５５〜２２５ｎｍ）であり、ツイスト角が４５〜７５°（好ましくは５０〜７０°）である第１ねじれ光学補償層２を配置し、さらに、θ０（図２（ｃ）参照。）を２０〜３５°（好ましくは２２〜３２°）としていることにより、第１ねじれ光学補償層２は、第１偏光板１で直線偏光とされた光の偏光状態を、直線偏光から円偏光に変化させる。
【００５４】
円偏光となった光は、メタルＢＭ３３やメタル配線で反射し、再び第１ねじれ光学補償層２を通過する。このとき、第１ねじれ光学補償層２は、メタルＢＭ３３やメタル配線で反射した光の偏光状態を、円偏光から直線偏光に変化させる。メタルＢＭ３３等での反射後に第１ねじれ光学補償層２を通過して直線偏光になった光の振動方向は、第１偏光板１の偏光軸と直交する方向（すなわち、第１偏光板１の吸収軸の方向）である。従って、メタルＢＭ３３やメタル配線での反射後に第１ねじれ光学補償層２を通過した光は第１偏光板１で吸収され、第１偏光板１を通過しない。その結果、メタルＢＭ３３やメタル配線で反射した光は観察者に観察されず、良好な視認性を実現することができる。液晶表示素子の画素を光透過状態にしたときであっても、視認側から入射して金属部分で反射した光は観察者に観察されないので、良好な視認性が得られる。
【００５５】
θ０が上述の範囲の値となるようにして、上述のような第１ねじれ光学補償層２を第１偏光板１と液晶セル３との間に配置することによって、メタルＢＭ３３やメタル配線で反射した光を第１偏光板１が吸収し、反射した光が観察者に観察されないようにすることができる。
【００５６】
また、上述のような第１偏光板１と、第１ねじれ光学補償層２と、液晶セル３と、第２ねじれ光学補償層４と、第２偏光板６と備え、θ０〜θ４の各角度が上述の範囲の値になり、θ３＜θ４となるように各部材を配置することによって、反射した光が観察されないようにすることができ、良好な白色および黒色の２色表示を実現することができる。
【００５７】
また、一般に、偏光板の表面における反射率は約４％である。第１偏光板１の表面にＡＲ処理（アンチリフレクション処理）を施すことにより、液晶表示素子表面（具体的には第１偏光板１の表面）での反射を防止することができ、視認性をさらに向上させることができる。
【００５８】
上記の実施の形態では、第１偏光板１の吸収軸および第２偏光板６の吸収軸を用いて各軸の関係（換言すれば、第１偏光板１、第２ねじれ光学補償層４、液晶セル３、第２ねじれ光学補償層４、第２偏光板６の配置）を定めていた。第１偏光板１の吸収軸および第２偏光板６の吸収軸を偏光軸に置き換えて、各軸の関係を上記の実施の形態と同様に定めてもよい。以下、図５から図７を参照して、第１偏光板１の偏光軸および第２偏光板６の偏光軸を用いて各軸の関係を定める場合について説明する。ただし、第１偏光板１の吸収軸および第２偏光板６の吸収軸を用いて各軸の関係を定める場合と同じ事項については説明を省略する。図５から図７の各図では、いずれも視認側から見たときの各軸の関係を示している。
【００５９】
図５は、第１偏光板１の偏光軸と、第１ねじれ光学補償層２の反視認側の配向軸との関係を示す説明図である。図５（ａ）は、第１偏光板１の偏光軸１５を示している。また、図５（ｂ）は、第１ねじれ光学補償層２の視認側の配向軸２１および反視認側の配向軸２２を示している。
【００６０】
第１偏光板１の偏光軸１５と、第１ねじれ光学補償層２の反視認側の配向軸２２とがなす角度のうち小さい方の角度をθ０とした場合（図５（ｃ）参照。）、θ０は２０〜３５°である。θ０は、２２〜３２°であることが好ましい。
【００６１】
図６は、液晶セル３の視認側の配向膜の配向軸１３１を基準軸とした場合における基準軸と、第１偏光板１の偏光軸、第１ねじれ光学補償層２の反視認側の配向軸２２との軸角との軸角を示す説明図である。
【００６２】
液晶セル３の視認側の配向膜の配向軸１３１を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１偏光板１の偏光軸１５までの反時計回りの角度をθ１とした場合、θ１は４５〜８５°である。
【００６３】
また、液晶セル３の視認側の配向膜の配向軸１３１を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１ねじれ光学補償層２の反視認側の配向軸２２までの反時計回りの角度をθ２とした場合、θ２は７５〜１０５°である。
【００６４】
図７は、液晶セル３の反視認側の配向膜の配向軸１３２を基準軸とした場合における基準軸と、第２ねじれ光学補償層４の視認側の配向軸４１、第２偏光板６の偏光軸６５との軸角を示す説明図である。
【００６５】
液晶セル３の反視認側の配向膜の配向軸１３２を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第２ねじれ光学補償層４の視認側の配向軸４１までの反時計回りの角度をθ３とした場合、θ３は７５〜１００°である。
【００６６】
また、液晶セル３の反視認側の配向膜の配向軸１３２を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第２偏光板６の偏光軸６５までの反時計回りの角度をθ４とした場合、θ４は８５〜１２０°である。
【００６７】
上述の角度θ３，θ４は、θ３＜θ４という関係が成り立つように定められる。
【００６８】
θ０〜θ４の各角度が上述の範囲の値になり、θ３＜θ４となるように、第１偏光板１、第１ねじれ光学補償層２、液晶セル３、第２ねじれ光学補償層４、および第２偏光板６は配置される。このように各部材を配置した場合であっても、反射した光が観察されないようにすることができ、良好な白色および黒色の２色表示を実現することができる。
【実施例１】
【００６９】
以下に示すように、ＳＴＮ型の液晶セル３を調整した。液晶層のツイスト角が２４０°となり、左ツイストとなるように調整した。また、液晶の転移温度Ｔｃが１０５°となり、液晶層の位相差値（ΔｎＬＣ・ｄＬＣ）が８３０ｎｍとなるように調整した。
【００７０】
また、第１ねじれ光学補償層２として、ねじれ位相差板（新日本石油株式会社製のＬＣフィルム（商標））を用いた。第１ねじれ光学補償層２として用いたねじれ位相差板のツイスト角は６０°であり、また右ツイストである。このねじれ位相差板の位相差値（ΔｎＦ１・ｄＦ１）は、１８３ｎｍである。また、このねじれ位相差板は主鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板である。
【００７１】
また、第２ねじれ光学補償層４として、ねじれ位相差板（株式会社ポラテクノ製のＴｗｉｓｔｅｒ（商標））を用いた。第２ねじれ光学補償層４として用いたねじれ位相差板のツイスト角は１７８°であり、また右ツイストである。このねじれ位相差板の転移温度Ｔｃは１０５℃であり、ガラス転移温度Ｔｇは２５℃である。さらに、位相差値（ΔｎＦ２・ｄＦ２）は、６６５ｎｍである。また、温度依存性は８５℃／３０℃で約０．８である。このねじれ位相差板は側鎖型液晶性高分子を含んでいて、このねじれ位相差板には温度依存性がある。
【００７２】
また、第１偏光板１として、住友化学株式会社製ＳＲ−１８６２ＡＰを用い、第２偏光板６として、株式会社ポラテクノ製ＳＫＮ−１８２４３Ｔを用いた。
【００７３】
θ０＝２７°、θ１＝６８°、θ２＝９５°、θ３＝９０°、θ４＝１０４°となるように第１偏光板１、第１ねじれ光学補償層２、液晶セル３、第２ねじれ光学補償層４、および第２偏光板６を配置して、液晶表示素子を作製した。なお、実施例１におけるθ０〜θ４は、第１偏光板の吸収軸および第２偏光板の吸収軸を用いて定めた場合の軸角である（図２、図３、図４参照。）。
【００７４】
この液晶表示素子を、デューティ比を１／６５として駆動したところ、電圧オフ時に黒色表示とし、電圧オン時に白色表示とするネガ表示を行うことができた。
【００７５】
［比較例］比較例として、以下のように液晶表示素子を作製した。比較例の液晶表示素子には、第１ねじれ光学補償層２を設けなかった。比較例の液晶表示素子はねじれ光学補償層として液晶セルの背面側のねじれ光学補償層しか備えていないが、液晶セルの背面側のねじれ光学補償層を、実施例１と同様に第２ねじれ光学補償層４と記して説明する。
【００７６】
比較例の液晶表示素子では、以下のようにＳＴＮ型の液晶セルを調整した。液晶層のツイスト角が２４０°となり、左ツイストとなるように調整した。また、液晶の転移温度Ｔｃが１０５°となり、液晶層の位相差値（ΔｎＬＣ・ｄＬＣ）が８３０ｎｍとなるように調整した。
【００７７】
図８は、比較例の液晶表示素子における第１偏光板１の吸収軸と液晶セル３の配向軸との関係を示す説明図である。液晶セル３の視認側の配向膜の配向軸１３１（図８（ｂ）参照。）を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第１偏光板１の吸収軸１１（図８（ａ）参照。）までの反時計回りの角度をθ１とした場合（図８（ｃ）参照。）、θ１＝４５°となるようにした。
【００７８】
図９は、比較例の液晶表示素子における第２ねじれ光学補償層４のツイスト角、および液晶セル３の配向軸と第２ねじれ光学補償層４の配向軸、第２偏光板６の吸収軸との軸角を示す説明図である。比較例では、第２ねじれ光学補償層４として、ねじれ位相差板（株式会社ポラテクノ製のＴｗｉｓｔｅｒ（商標））を用いた。比較例で用いたねじれ位相差板のツイスト角は２４０°であり、また右ツイストである（図９（ａ）参照。）。このねじれ位相差板の転移温度Ｔｃは１０５℃であり、ガラス転移温度Ｔｇは２５℃である。さらに、位相差値（ΔｎＦ２・ｄＦ２）は、８３０ｎｍである。このねじれ位相差板は側鎖型液晶性高分子を含んでいて、温度依存性を有している。このねじれ位相差板の温度依存性は８５℃／３０℃で約０．８である。
【００７９】
第１偏光板１として、日東電工株式会社製ＮＰＦ−ＥＧ１４２５ＤＵを用い、第２偏光板６として、株式会社ポラテクノ製ＳＫＮ−１８２４３Ｔを用いた。
【００８０】
図９（ｃ）に示すように、液晶セル３の反視認側の配向膜の配向軸１３２を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第２ねじれ光学補償層４の視認側の配向軸４１までの反時計回りの角度をθ３とした場合、θ３＝９０°となるようにした。
【００８１】
また、液晶セル３の反視認側の配向膜の配向軸１３２を基準軸として、視認側から見たときの基準軸から第２偏光板６の吸収軸６１（図９（ｂ）参照。）までの反時計回りの角度をθ４とした場合、θ４＝７５°となるようにした。従って、比較例では、θ３＞θ４となる。
【００８２】
実施例１の液晶表示素子と、比較例の液晶表示素子を比較したところ、実施例および比較例のいずれにおいても、液晶セルの画素を光透過状態にしたとき良好な視認性が得られ、高温時でも良好な視認性が得られた。
【００８３】
また、比較例の液晶表示素子では、外光入射時におけるメタル表面での反射光が観察者に観察された。一方、実施例１の液晶表示素子では、外光入射時におけるメタル表面での反射光が観察者に観察されないようにすることができ、比較例よりも視認性を向上させることができた。
【実施例２】
【００８４】
以下に示すように、ＳＴＮ型の液晶セル３を調整した。液晶層のツイスト角が２４０°となり、左ツイストとなるように調整した。また、液晶の転移温度Ｔｃが１０５°となり、液晶層の位相差値（ΔｎＬＣ・ｄＬＣ）が８３０ｎｍとなるように調整した。
【００８５】
また、第１ねじれ光学補償層２として、ねじれ位相差板（新日本石油株式会社製のＬＣフィルム（商標））を用いた。第１ねじれ光学補償層２として用いたねじれ位相差板のツイスト角は６０°であり、右ツイストである。また、このねじれ位相差板の位相差値（ΔｎＦ１・ｄＦ１）は、１８３ｎｍである。
【００８６】
また、第２ねじれ光学補償層４として、ねじれ位相差板（新日本石油株式会社製のＬＣフィルム（商標））を用いた。第２ねじれ光学補償層４として用いたねじれ位相差板のツイスト角は１８０°であり、右ツイストである。また、このねじれ位相差板の位相差値（ΔｎＦ２・ｄＦ２）は、６７０ｎｍである。
【００８７】
ＬＣフィルム（商標）は、主鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板であり、実施例２における第１ねじれ光学補償層２および第２ねじれ光学補償層４には温度依存性がない。
【００８８】
また、第１偏光板１および第２偏光板６として住友化学株式会社製ＳＲ−１８６２ＡＰを用いた。
【００８９】
θ０＝２７°、θ１＝６５°、θ２＝９２°、θ３＝９０°、θ４＝１０５°となるように第１偏光板１、第１ねじれ光学補償層２、液晶セル３、第２ねじれ光学補償層４、および第２偏光板６を配置して、液晶表示素子を作製した。なお、実施例２におけるθ０〜θ４は、第１偏光板の吸収軸および第２偏光板の吸収軸を用いて定めた場合の軸角である（図２、図３、図４参照。）。
【００９０】
この液晶表示素子を、デューティ比を１／６５として駆動したところ、電圧オフ時に黒色表示とし、電圧オン時に白色表示とするネガ表示を行うことができた。
【００９１】
実施例２の液晶表示素子と比較例の液晶表示素子とを比較したところ、実施例２および比較例のいずれにおいても、液晶セルの画素を光透過状態にしたとき良好な視認性が得られ、高温時でも良好な視認性が得られた。また、比較例では外光入射時におけるメタル表面での反射光が観察されたが、実施例２の液晶表示素子では、外光入射時におけるメタル表面での反射光が観察者に観察されないようにすることができ、比較例よりも視認性を向上させることができた。
【実施例３】
【００９２】
以下に示すように、ＳＴＮ型の液晶セル３を調整した。液晶層のツイスト角が２４０°となり、左ツイストとなるように調整した。また、液晶の転移温度Ｔｃが１０５°となり、液晶層の位相差値（ΔｎＬＣ・ｄＬＣ）が８３０ｎｍとなるように調整した。
【００９３】
また、第１ねじれ光学補償層２として、ねじれ位相差板（新日本石油株式会社製のＬＣフィルム（商標））を用いた。第１ねじれ光学補償層２として用いたねじれ位相差板のツイスト角は６３°であり、右ツイストである。また、このねじれ位相差板の位相差値（ΔｎＦ１・ｄＦ１）は、１９１ｎｍである。
【００９４】
また、第２ねじれ光学補償層４として、ねじれ位相差板（新日本石油株式会社製のＬＣフィルム（商標））を用いた。第２ねじれ光学補償層４として用いたねじれ位相差板のツイスト角は１８０°であり、右ツイストである。また、このねじれ位相差板の位相差値（ΔｎＦ２・ｄＦ２）は、６７０ｎｍである。
【００９５】
ＬＣフィルム（商標）は、主鎖型液晶性高分子を含むねじれ位相差板であり、実施例３における第１ねじれ光学補償層２および第２ねじれ光学補償層４には温度依存性がない。
【００９６】
また、第１偏光板１および第２偏光板６として住友化学株式会社製ＳＲ−１８６２ＡＰを用いた。
【００９７】
θ０＝２７°、θ１＝６３°、θ２＝９０°、θ３＝９０°、θ４＝１０５°となるように第１偏光板１、第１ねじれ光学補償層２、液晶セル３、第２ねじれ光学補償層４、および第２偏光板６を配置して、液晶表示素子を作製した。なお、実施例３におけるθ０〜θ４は、第１偏光板の吸収軸および第２偏光板の吸収軸を用いて定めた場合の軸角である（図２、図３、図４参照。）。
【００９８】
この液晶表示素子を、デューティ比を１／６５として駆動したところ、電圧オフ時に黒色表示とし、電圧オン時に白色表示とするネガ表示を行うことができた。
【００９９】
実施例３の液晶表示素子と、比較例の液晶表示素子を比較したところ、実施例３および比較例のいずれにおいても、液晶セルの画素を光透過状態にしたとき良好な視認性が得られ、高温時でも良好な視認性が得られた。また、比較例では外光入射時におけるメタル表面での反射光が観察されたが、実施例３の液晶表示素子では、外光入射時におけるメタル表面での反射光が観察者に観察されないようにすることができ、比較例よりも視認性を向上させることができた。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、ＳＴＮ型の液晶セルを含む液晶表示素子として好適に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の液晶表示素子を示す模式的断面図。
【図２】第１偏光板の吸収軸と、第１ねじれ光学補償層の反視認側の配向軸との関係を示す説明図。
【図３】液晶セルのツイスト角、および液晶セルの配向軸と第１偏光板の吸収軸、第１ねじれ光学補償層の反視認側の配向軸との軸角を示す説明図。
【図４】第２ねじれ光学補償層のツイスト角、および液晶セルの配向軸と第２ねじれ光学補償層の配向軸、第２偏光板の吸収軸との軸角を示す説明図。
【図５】第１偏光板の偏光軸と、第１ねじれ光学補償層の反視認側の配向軸との関係を示す説明図。
【図６】液晶セルの視認側の配向膜の配向軸を基準軸とした場合における基準軸と、第１偏光板の偏光軸、第１ねじれ光学補償層の反視認側の配向軸との軸角との軸角を示す説明図。
【図７】液晶セルの反視認側の配向膜の配向軸を基準軸とした場合における基準軸と、第２ねじれ光学補償層の視認側の配向軸、第２偏光板の偏光軸との軸角を示す説明図。
【図８】比較例の液晶表示素子における第１偏光板の吸収軸と液晶セルの配向軸との関係を示す説明図。
【図９】比較例の液晶表示素子における第２ねじれ光学補償層のツイスト角、および液晶セルの配向軸と第２ねじれ光学補償層の配向軸、第２偏光板の吸収軸との軸角を示す説明図。
【符号の説明】
【０１０２】
１  第１偏光板
２  第１ねじれ光学補償層
３  液晶セル
４  第２ねじれ光学補償層
６  第２偏光板
７  バックライト
３３  メタルＢＭ
【図１】
2008164981.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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