(57)【要約】【課題】  位相差フィルムの配設枚数を１枚のみとする構成において、白黒表示における黒表示のコントラストを良好なものとし、表示品位を向上させることができる液晶表示素子を提供する。【解決手段】  一対の透明基板９Ａ，９Ｂ間にネマチック液晶を含む液晶層６を形成した液晶表示セル１を有し、前記液晶表示セル１の表裏面における少なくとも一面側に位相差フィルム１０を配置させたノーマリーホワイトモードの液晶表示素子において、前記位相差フィルム１０の位相差値は前記液晶層６の位相差値との比を０．３４〜０．４２とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の透明基板間にネマチック液晶を含む液晶層を形成した液晶表示セルを有し、前記液晶表示セルの表裏面におけるどちらか一方の一面側に位相差フィルムを配置させたノーマリーホワイトモードの液晶表示素子において、前記位相差フィルムの位相差値と前記液晶層の位相差値との比が０．３４〜０．４２とされていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記位相差フィルムは、偏光板と一体に積層されて楕円偏光板を構成する請求項１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、光学補償機能部材を備えたポジ型（ノーマリホワイトモード）のＳＴＮ型の液晶表示素子であって、白黒表示の実現時において黒表示の良好なコントラストを示すことのできる液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子の一種であるＳＴＮ(Super Twisted Nematic)型液晶表示素子（以下、単に液晶表示素子という。）において白黒表示を実現する場合、光の波長による偏光状態のズレを補償すべく、光学補償機能部材としての位相差フィルムを、前記液晶表示素子を構成する液晶表示セルの表面に配設し、その表示品位を高めることがなされている。
【０００３】
図７は、この位相差フィルムを備えたポジ型（ノーマリーホワイトモード）の液晶表示素子（以下、ＦＳＴＮ型液晶表示素子という。）の構成を示す概略断面図である。
【０００４】
前記液晶表示素子を構成する液晶表示セル１は、間隔を隔ててほぼ平行に配置された２枚のガラスのような材質からなる透明基板２Ａ，２Ｂを有しており、これらの両透明基板２Ａ，２Ｂ間の外周は周辺シール材３により密閉されている。このうち、上方に位置する一方の透明基板２Ａの下面には、透明共通電極４が密着するように配設されており、また、この透明共通電極４の下方には、非視野領域を覆うように遮光膜（不図示）が配設されている。
【０００５】
また、前記遮光膜の下方には、電極間に印加される電圧に応じて液晶分子の配向を制御する配向膜（不図示）が密着するように配設されている。
【０００６】
一方、下方に位置する前記透明基板２Ｂの上面には、透明セグメント電極５が配設されている。この透明セグメント電極５の上方には配向膜（不図示）が密着するように配設されている。そして、前記両透明基板２Ａ，２Ｂは各電極４，５を対向させ、当該両透明基板２Ａ，２Ｂと前記周辺シール材３により囲繞された密閉空間部に封入する液晶分子のツイスト角が１８０°〜２６０°、好適には２３０°〜２５０°となるように配置して位置合わせされており、前記密閉空間部にはＳＴＮ型の液晶からなる液晶層６が封止されている。さらに、両透明基板２Ａ，２Ｂ間の間隔を正確に一定に保持するため、前記両配向膜間には複数の球状のスペーサ７が介装されている。
【０００７】
そして、前記液晶表示セル１の上方に位置する透明基板２Ａの上面には、該液晶表示素子を構成する楕円偏光板８が配設されており、前記下方に位置する透明基板２Ｂの下面には、偏光板９Ｂが配設されている。
【０００８】
ここで、前記楕円偏光板８は、偏光板９Ａと位相差フィルム１０とを積層して構成されている。前記偏光板９Ａ，９Ｂは、光の振動方向を規制する役割を果たすものである。また、前記位相差フィルム１０は、液晶層６を通過するときに生じる干渉色を補償するものであり、この位相差フィルム１０に必要とされる基本特性は、液晶表示素子の電気光学特性に合わせた位相差値（Δｎ・ｄ）を有することである。
【０００９】
そして、このように構成された液晶表示素子は、表示すべき画像に対応するように特定の透明共通電極４と透明セグメント電極５との間に電圧を印加させ、両電極４，５間に位置する配向膜により液晶の分子の配向を制御して、不図示のバックライトからの光のうち特定波長の光のみを透明基板２Ａ，２Ｂおよび楕円偏光板８に通過させることにより、所望の画像表示を目視できる。
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−１５３７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述のように、通常、ＦＳＴＮ型液晶表示素子では、白黒表示を両立させるために、位相差フィルム１０の位相差値の最適を図っている。しかしながら、従来においては、ノーマリーホワイトモードの液晶表示素子に電界を与えたときの表示色の黒さが不十分であり、コントラストが低いという問題があった。
【００１２】
この問題については、位相差フィルム１０の配設枚数を増やすことで対処することは予想されるものの、位相差フィルム１０の配設枚数は少ない方が実用的で汎用性があり、コスト面においても望ましい。
【００１３】
そこで、本発明は、位相差フィルムの配設枚数を１枚のみとする構成において、白黒表示における黒表示のコントラストを良好なものとし、表示品位を向上させる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ものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前述した目的を達成するため、本発明の液晶表示素子は、一対の透明基板間にネマチック液晶を含む液晶層を形成した液晶表示セルを有し、前記液晶表示セルの表裏面におけるどちらか一方の一面側に位相差フィルムを配置させたノーマリーホワイトモードの液晶表示素子において、前記位相差フィルムの位相差値と前記液晶層の位相差値との比が０．３４〜０．４２とされていることを特徴とする。
【００１５】
また、前記位相差フィルムは偏光板と一体に積層されて楕円偏光板を構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、位相差フィルムの配設枚数を１枚のみとする構成の液晶表示素子においても、白黒表示時における黒表示を目標色の黒色とし、コントラストを良好にして、表示品位を向上させることが可能となる。
【００１７】
また、前記位相差フィルムを偏光板と一体に形成して楕円偏光板とすることで、偏光板の有する機能によって光の振動方向を規制することもでき、極めて良好な表示品位を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本実施形態の液晶表示素子は、ノーマリーホワイトモードに調整されたＦＳＴＮ型の液晶表示素子であり、図７の従来の液晶表示素子と同様に、それぞれに形成された電極４，５を対向させて配設された一対の透明基板２Ａ，２Ｂ間に旋光性物質を含有するネマチック液晶からなる液晶層６が形成された液晶表示セル１を有している。そして、前記液晶表示セル１の表面側には楕円偏光板８が配設されており、裏面側には偏光板９Ｂが配設されている。
【００１９】
前記楕円偏光板８は、偏光板９Ａに位相差フィルム１０が一体に積層させて形成されており、本実施形態において、前記位相差フィルムの位相差値と前記液晶層の位相差値との比が０．３４〜０．４２とされている。
【００２０】
ここで、表１は、図７に示す構成を有する液晶表示素子であって、位相差値を２５０〜５８５ｎｍの範囲内で異ならせた１１種の位相差フィルム１０を用いた場合における各液晶表示素子（試料１〜試料１１）の透過率Ｔの測定結果を示す表である。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
また、図１は、試料１〜試料１１の各液晶表示素子における液晶表示セルの液晶層の位相差値に対する位相差フィルムの位相差値の比率（Δｎ・ｄ（Film）／Δｎ・ｄ（LC））と透過率Ｔとの関係を示すグラフである。
【００２３】
前記測定は、従来の液晶表示素子よりも透過率Ｔが低くなるリタデーションの範囲を特定することを目的とするものであり、試料１１の位相差値を５８５ｎｍとする位相差フィルム１０を用いた液晶表示素子は、前述した黒色表示におけるコントラスト不良の課題を有する従来の液晶表示素子である。
【００２４】
なお、図２は液晶表示素子における偏光板９Ａ，９Ｂの偏光軸および位相差フィルム１０の位相差軸の液晶表示セル１の視認側配向軸に対する軸配置を示す説明図である。前記測定に用いた液晶表示素子は、液晶表示セル１の液晶層６の位相差値は８５０ｎｍ、楕円偏光板８を構成する偏光板９Ａの偏光軸角（図２（ａ）のθ１、以下、同じ。）は、液晶表示セル１の視認側の配向軸に対して時計回りの１３５°（試料１１においては４０°）、位相差フィルムの位相差軸角（図２（ｂ）のθ２、以下、同じ。）は前記配向軸に対して時計回りに９０°、液晶表示セルの裏面側に配設される偏光板の偏光軸角（図２（ｄ）のθ３、以下、同じ。）は前記配向軸に対して時計回りに１６２°とする。なお、試料１１において、楕円偏光板８を構成する偏光板９Ａの偏光軸角θ１を他の液晶表示素子と約９０°異ならせて配置したのは、リタデーションを約１／２の値とした場合に生じる、約１／２の位相のズレを解消するためである。
【００２５】
この測定の結果、表１および図１に示すように、位相差値を２９０ｎｍ（第４試料）、３００ｎｍ（第５試料）、３３０ｎｍ（第６試料）、３５０ｎｍ（第７試料）、３６０ｎｍ（第８試料）とする５種の位相差フィルム１０をそれぞれ備えた液晶表示素子において、位相差値を５８５ｎｍ（第１１試料）とする位相差フィルム１０を備えた従来の液晶表示素子よりも、良好な黒色表示のコントラストを得られる透過率を示すことがわかった。
【００２６】
よって、本実施形態においては、位相差フィルム１０の位相差値が前記液晶層６の位相差値に対して０．３４〜０．４２（比率）とされている位相差フィルム１０を用いて液晶表示素子を構成すると、ノーマリーホワイトモードにおける良好な黒色表示のコントラストを得ることができる。
【００２７】
［実施例１（試料５）］
図７に示す構成を有する液晶表示素子において、液晶表示セル１の液晶層６の位相差値を８５０ｎｍ、位相差フィルム１０の位相差値を３００ｎｍ（前記液晶層６の位相差値との比率：０．３５）とした。
【００２８】
該液晶表示素子の楕円偏光板８を構成する偏光板９Ａの軸角θ１は、液晶表示セル８の視認側の配向軸に対して時計回りの１３５°、位相差フィルム１０の位相差軸角θ２は前記配向軸に対して時計回りに９０°、液晶表示セル１の裏面側に配設される偏光板９Ｂの偏光軸角θ３は前記配向軸に対して時計回りに１６２°とした。
【００２９】
この実施例１における液晶表示素子の表面に対する面直方向から最適電圧を印加して測定したＯＮセグメントの表示色の色度座標は、ｘ＝０．３２６、ｙ＝０．３１７であり、図３に示すように、目標色（黒色）の色度座標のｘ＝０．３１０、ｙ＝０．３１６に頗る近い値を得ることができた。
【００３０】
なお、図４には、実施例１の液晶表示素子の等コントラスト曲線を示す。
【００３１】
［実施例２（試料６）］
図７に示す構成を有する液晶表示素子において、液晶表示セル１の液晶層６の位相差値を８５０ｎｍ、位相差フィルム１０の位相差値を３３０ｎｍ（前記液晶層６の位相差値との比率：０．３９）とした。
【００３２】
なお、該液晶表示素子の楕円偏光板８を構成する偏光板９Ａの軸角θ１は、液晶表示セル１の視認側の配向軸に対して時計回りの１３５°、位相差フィルム１０の位相差軸角θ２は前記配向軸に対して時計回りに９０°、液晶表示セル１の裏面側に配設される偏光板９Ｂの偏光軸角θ３は前記配向軸に対して時計回りに１６２°とした。
【００３３】
この実施例２における液晶表示素子の表示面に対する面直方向から最適電圧を印加して測定したＯＮセグメントの表示色の色度座標は、ｘ＝０．３１３、ｙ＝０．３２６であり、図３に示すように、目標色（黒色）の色度座標のｘ＝０．３１０、ｙ＝０．３１６に頗る近い値を得ることができた。
【００３４】
なお、図５には、実施例２の液晶表示素子の等コントラスト曲線を示す。
【００３５】
［比較例（従来例：試料１１）］
図７に示す構成を有する液晶表示素子において、液晶表示セル１の液晶層６の位相差値を８５０ｎｍ、位相差フィルム１０の位相差値を５８５ｎｍ（前記液晶層６の位相差値との比率：０．６９）とした。
【００３６】
なお、該液晶表示素子の、楕円偏光板８を構成する偏光板９Ａの軸角θ１は、液晶表示セル１の視認側の配向軸に対して時計回りの４０°、位相差フィルム１０の位相差軸角θ２は前記配向軸に対して時計回りに９０°、液晶表示セル１の裏面側に配設される偏光板９Ｂの偏光軸角θ３は前記配向軸に対して時計回りに１６２°とした。
【００３７】
この比較例における液晶表示素子の表示面に対する面直方向から最適電圧を印加して測定したＯＮセグメントの表示色の色度座標は、ｘ＝０．３０７、ｙ＝０．１９２であり、図３に示すように、目標色の色度座標のｘ＝０．３１０、ｙ＝０．３１６とは大きく異なる値を得た。
【００３８】
なお、図６には、比較例の液晶表示素子の等コントラスト曲線を示す。
【００３９】
［結果］
これらの実施例１、実施例２、比較例における液晶表示素子から、前記実施形態の液晶表示素子のように、位相差値を液晶層６の位相差値との比における０．３４〜０．４２とされた位相差フィルム１０を備えることで、白黒表示時に目標色と略同等の黒色を得ることができ、良好なコントラストを得ることができることが証明された。また、その場合において、図４乃至図６に示すように、視野角特性についても、従来の液晶表示素子と略同等の結果を得ることができ、何らの不具合も生じないこともわかった。
【００４０】
なお、本発明は、前述した実施の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、位相差フィルムは、液晶表示セルの裏面側（反視認側）に配設してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】液晶表示セルの液晶層の位相差値に対する位相差フィルムの位相差値の比率と透過率Ｔとの関係を示すグラフ
【図２】本発明の実施形態の液晶表示素子における偏光板の偏光軸および位相差フィルムの位相差軸の、液晶表示セルの視認側配向軸に対する軸配置を示す説明図
【図３】本発明の実施形態の実施例１、実施例２および比較例（従来例）の液晶表示素子におけるＯＮセグメントの色度座標
【図４】本発明の実施形態の実施例１の液晶表示素子の等コントラスト曲線図
【図５】本発明の実施形態の実施例２の液晶表示素子の等コントラスト曲線図
【図６】比較例（従来例）の液晶表示素子の等コントラスト曲線図
【図７】従来の一般的なＦＳＴＮ型液晶表示素子の構造を示す縦断面図
【符号の説明】
【００４２】
１  液晶表示セル
２Ａ，２Ｂ  透明基板
３  シール材
４  透明共通電極
５  透明セグメント電極
６  液晶層
７  スペーサ
８  楕円偏光板
９Ａ，９Ｂ  偏光板
１０  位相差フィルム
【図１】
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【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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