(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位相差板５、液晶セル３、第１位相差板２、第１偏光板１の順に各部材を積層する。第１位相差板２は３／４波長板であり、第２位相差板５は、位相差値が４１５〜４８０ｎｍの位相差板である。液晶セル３のツイスト角は、２３０〜２５０°である。第２偏光板６、第２位相差板５、液晶セル３、第１位相差板２、および第１偏光板１は、偏光板の吸収軸、位相差板の延伸軸、液晶セルの配向軸が所定の条件を満たすように配置される。【選択図】図１
2008009126.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る液晶表示素子であって、
第１偏光板とＳＴＮ型の液晶セルとの間に、位相差値が４２０〜４８０ｎｍである第１位相差板を備え、
第２偏光板とＳＴＮ型の液晶セルとの間に、位相差値が４１５〜４８０ｎｍである第２位相差板を備え、
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偏光板の吸収軸と第１位相差板の延伸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４０〜５０°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５０〜８５°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位相差板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ２とした場合、θ２は１００〜１２５°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位相差板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ３とした場合、θ３は５５〜８５°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１０〜４０°である
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
第２位相差板の延伸軸と第２偏光板の吸収軸とがなす角度のうち小さい方の角度をθ５とした場合、θ５は３５〜５５°である
請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
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る液晶表示素子であって、
第１偏光板とＳＴＮ型の液晶セルとの間に、位相差値が４２０〜４８０ｎｍである第１位相差板を備え、
第２偏光板とＳＴＮ型の液晶セルとの間に、位相差値が４１５〜４８０ｎｍである第２位相差板を備え、
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偏光板の偏光軸と第１位相差板の延伸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４０〜５０°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５０〜８５°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位相差板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ２とした場合、θ２は１００〜１２５°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位相差板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ３とした場合、θ３は５５〜８５°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１０〜４０°である
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項４】
第２位相差板の延伸軸と第２偏光板の偏光軸とがなす角度のうち小さい方の角度をθ５とした場合、θ５は３５〜５５°である
請求項３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】
また、特許文献３には、液晶パネルが第１偏光板と第２偏光板の間に配置され、液晶パネルと第１偏光板の間に（２ｎ−１）／４波長板が設けられ、液晶パネルと第２偏光板の間に（２ｍ−１）／４波長板が設けられた液晶表示装置が記載されている。しかし、液晶パネルはＴＦＴであり、各軸角に関する記載はない。
【０００８】
【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）
【特許文献３】特開２００５−２０８５６８号公報（段落００２３，００５０−００５７、図１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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ていた。特に、液晶表示素子の画素を光透過状態にしたときに良好な表示品位が得られなかった。
【００１０】
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。
【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】
本発明の態様１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る液晶表示素子であって、第１偏光板とＳＴＮ型の液晶セルとの間に、位相差値が４２０〜４８０ｎｍである第１位相差板を備え、第２偏光板とＳＴＮ型の液晶セルとの間に、位相差値が４１５〜４８０ｎｍである第２位相差板を備え、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偏光板の吸収軸と第１位相差板の延伸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４０〜５０°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５０〜８５°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位相差板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ２とした場合、θ２は１００〜１２５°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位相差板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ３とした場合、θ３は５５〜８５°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１０〜４０°であることを特徴とする液晶表示素子を提供する。
【００１３】
本発明の態様２は、態様１において、第２位相差板の延伸軸と第２偏光板の吸収軸とがなす角度のうち小さい方の角度をθ５とした場合、θ５は３５〜５５°である液晶表示素子を提供する。
【００１４】
本発明の態様３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る液晶表示素子であって、第１偏光板とＳＴＮ型の液晶セルとの間に、位相差値が４２０〜４８０ｎｍである第１位相差板を備え、第２偏光板とＳＴＮ型の液晶セルとの間に、位相差値が４１５〜４８０ｎｍである第２位相差板を備え、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偏光板の偏光軸と第１位相差板の延伸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４０〜５０°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５０〜８５°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位相差板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ２とした場合、θ２は１００〜１２５°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位相差板の延伸軸までの反時計回りの角度をθ３とした場合、θ３は５５〜８５°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１０〜４０°であることを特徴とする液晶表示素子を提供する。
【００１５】
本発明の態様４は、態様３において、第２位相差板の延伸軸と第２偏光板の偏光軸とがなす角度のうち小さい方の角度をθ５とした場合、θ５は３５〜５５°である液晶表示素子を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
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、その光を観察者に観察されにくくすることができる。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、ＳＴＮ型の液晶セルの金属部分で反射した光を観察者に観察されにくくすることができる。また、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。従って、良好な視認性（表示品位）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】
【００１７】
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。
【００１８】
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位相差板２と、液晶セル３と、第２位相差板５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位相差板５、液晶セル３、第１位相差板２、第１偏光板１の順に積層される。
【００１９】
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。
【００２０】
第１位相差板２の位相差値は、第１位相差板２の屈折率異方性ΔｎＦ１と第１位相差板２の厚さｄＦ１との積である。そして、第１位相差板２の位相差値（ΔｎＦ１・ｄＦ１）は、４２０〜４８０ｎｍであり、特に４３０〜４７０ｎｍであることが好ましい。位相差板の位相差値が４２０〜４８０ｎｍであるということは、その位相差板が３／４波長板であることを意味する。従って、第１位相差板２は、３／４波長板である。第１位相差板２は、第１偏光板１と液晶セル３との間に配置される。
【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。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位相差板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位相差板５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。液晶セル３が有する液晶層３６の位相差値（ΔｎＬＣ・ｄＬＣ）は、特に８００〜９００ｎｍに設定されることが好ましい。
【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２位相差板５および第１位相差板２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２位相差板５の位相差値は、第２位相差板５の屈折率異方性ΔｎＦ２と第１位相差板２の厚さｄＦ２との積である。そして、第２位相差板５の位相差値（ΔｎＦ２・ｄＦ２）は、４１５〜４８０ｎｍであり、特に４２０〜４７０ｎｍであることが好ましい。なお、第２位相差板５は、位相差値が４１５〜４８０ｎｍである位相差板であればよいので、必ずしも３／４波長板である必要はない。第２位相差板５は、液晶セル３と第２偏光板６との間に配置される。また、液晶層３６の位相差値と第２位相差板５の位相差値との関係は比例関係にある。すなわち、液晶層３６の位相差値が大きくなれば、第２位相差板５の位相差値も大きくしたほうがよい。
【００２９】
第２位相差板５は、例えば１軸延伸によって作成された位相差板である。ただし、第２位相差板５は、１軸延伸によって作成された位相差板に限定されず、２軸延伸によって作成された位相差板であってもよい。なお、位相差板の延伸軸は、位相差板材料を延伸した方向に生じる。ただし、２軸延伸によって作成された位相差板の場合、向きが異なる２つの延伸軸が生じるわけではなく、生じる延伸軸は一方向の延伸軸のみである。すなわち、１軸延伸と２軸延伸のどちらで位相差板を作成する場合であっても、生じる延伸軸は一方向の延伸軸のみである。２軸延伸の場合、２種類の延伸方向のうち屈折率が大きい方向の軸が延伸軸となる。すなわち、位相差板材料をｘ方向およびｙ方向それぞれに延伸して作成した位相差板では、ｘ方向およびｙ方向のうち屈折率が大きな方の方向に延伸軸が生じている。例えば、延伸したｘ方向とｙ方向のそれぞれの屈折率をｎｘ，ｎｙとする。また、位相差板の厚さ方向の屈折率をｎｚとする。このとき、例えばｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙであれば、ｘ方向が延伸軸の方向となる。
【００３０】
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。
【００３１】
以下、図２から図４を参照して、第１偏光板１、第１位相差板２、液晶セル３、第２位相差板５、および第２偏光板６の軸角の関係について説明する。以下に示す図２以降の各図では、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。
【００３２】
図２は、第１偏光板１の吸収軸と第１位相差板２の延伸軸との関係を示す説明図である。第１偏光板１の吸収軸１１（図２（ａ）参照。）と、第１位相差板２の延伸軸２１（図２（ｂ）参照。）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４０〜５０°である。θ０は４５°であることが好ましい。
【００３３】
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位相差板２の延伸軸との軸角を示す説明図である。
【００３４】
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。
【００３５】
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、第１位相差板２の延伸軸との軸角を示す。既に述べたように、図３では、視認側から見たときの軸角の関係を示している。
【００３６】
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５０〜８５°であり、特に５５〜８０°であることが好ましい。
【００３７】
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位相差板２の延伸軸２１までの反時計回りの角度をθ２とした場合、θ２は１００〜１２５°である。
【００３８】
図４は、液晶セル３の配向軸と第２位相差板５の延伸軸、第２偏光板６の吸収軸との軸角を示す説明図である。図４（ａ）は、第２位相差板５の延伸軸５１を図示し、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位相差板５の延伸軸５１、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。
【００３９】
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位相差板５の延伸軸５１までの反時計回りの角度をθ３とした場合、θ３は５５〜８５°であり、特に５５〜８０°であることが好ましい。
【００４０】
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１０〜４０°である。
【００４１】
θ０〜θ４の各角度が上述の範囲の値になるように、第１偏光板１、第１位相差板２、液晶セル３、第２位相差板５、および第２偏光板６は配置される。
【００４２】
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位相差板（３／４波長板）２を通過する。このとき、第１位相差板２は、その光の偏光状態を直線偏光から円偏光に変化させる。
【００４３】
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位相差板（３／４波長板）２を通過する。このとき、第１位相差板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位相差板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位相差板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を通過しにくくなる。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にくくなり、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にくくなるので、良好な視認性が得られる。
【００４４】
また、１軸延伸の位相差板は角度依存性を有している。例えば４０°傾いた方向から見ると、位相差板の位相差値は１０％程度変化することがある。２軸延伸の位相差板は角度依存性が小さく、斜め方向から視認してもメタルＢＭで反射した光を観察されにくくすることができる。特に、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）＝０．４〜０．６の範囲とする２軸延伸の位相差板を第１位相差板２に採用すると、斜め方向からのメタルＢＭの反射光は視認できなくなり、もっとも好ましい。
【００４５】
また、本発明では、上述のような第１偏光板１と、第１位相差板２と、液晶セル３と、第２位相差板５と、第２偏光板６とを備え、θ０〜θ４の各角度が上述の範囲の値になるように各部材を配置することによって、反射した光を観察されにくくすることができ、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。
【００４６】
また、第２位相差板５および第２偏光板６を以下のように配置することがより好ましい。図５は、より好ましい第２位相差板５の延伸軸５１と第２偏光板６の吸収軸６１との軸角を示す説明図である。第２位相差板５の延伸軸５１と第２偏光板６の吸収軸６１とがなす角度のうち小さい方の角度をθ５とした場合、θ５は３５〜５５°であることが好ましい。さらに、θ５が４０〜５０°であることがより好ましい。θ０〜θ４の各角度が上述の範囲の値になるようにし、さらにθ５が３５〜５５°（より好ましくは４０〜５０°）となるように、第１偏光板１、第１位相差板２、液晶セル３、第２位相差板５、および第２偏光板６を配置すれば、液晶表示素子の画素を光透過状態にしたときの視認性をより向上させることができる。
【００４７】
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１位相差板２、液晶セル３、第２位相差板５、および第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６から図９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。
【００４８】
図６は、第１偏光板１の偏光軸と第１位相差板２の延伸軸との関係を示す説明図である。第１偏光板１の偏光軸１５（図６（ａ）参照。）と、第１位相差板２の延伸軸２１（図６（ｂ）参照。）とがなす角度のうち小さい方の角度をθ０とした場合（図６（ｃ）参照。）、θ０は４０〜５０°である。θ０は４５°であることが好ましい。
【００４９】
図７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位相差板２の延伸軸との軸角を示す説明図である。
【００５０】
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５０〜８５°であり、特に５５〜８０°であることが好ましい。
【００５１】
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位相差板２の延伸軸２１までの反時計回りの角度をθ２とした場合、θ２は１００〜１２５°である。
【００５２】
図８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位相差板５の延伸軸５１、第２偏光板６の偏光軸６５との軸角を示す説明図である。
【００５３】
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位相差板５の延伸軸５１までの反時計回りの角度をθ３とした場合、θ３は５５〜８５°であり、特に５５〜８０°であることが好ましい。
【００５４】
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１０〜４０°である。
【００５５】
第１偏光板１、第１位相差板２、液晶セル３、第２位相差板５、および第２偏光板６は、θ０〜θ４の各角度が上述の範囲の値になるように配置される。このように各部材を配置した場合であっても、反射した光を観察されにくくすることができ、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。
【００５６】
また、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）を施すことで、表面反射を防止することができる。よって、さらに視認性を向上させることができる。
【００５７】
図９は、より好ましい第２位相差板５の延伸軸５１と第２偏光板６の偏光軸６５との軸角を示す説明図である。第２位相差板５の延伸軸５１と第２偏光板６の偏光軸６５とがなす角度のうち小さい方の角度をθ５とした場合、θ５は３５〜５５°であることが好ましい。さらに、θ５が４０〜５０°であることがより好ましい。θ０〜θ４の各角度が上述の範囲の値になるようにし、さらにθ５が３５〜５５°（より好ましくは４０〜５０°）となるように、第１偏光板１、第１位相差板２、液晶セル３、第２位相差板５、および第２偏光板６を配置すれば、液晶表示素子の画素を光透過状態にしたときの視認性をより向上させることができる。
【実施例１】
【００５８】
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（Clearing Point）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。なお、転移温度Ｔｃは、液晶状体から等方性液体への転移温度である。
【００５９】
また、第１位相差板２として、位相差値（ΔｎＦ１・ｄＦ１）が４４５ｎｍである位相差板を用いた。第２位相差板５として、位相差値（ΔｎＦ２・ｄＦ２）が４４５ｎｍである位相差板を用いた。また、第１偏光板１および第２偏光板６として、日東電工社製ＮＰＦ−ＥＧ１４２５ＤＵを用いた。
【００６０】
θ０＝４５°、θ１＝７０°、θ２＝１１５°、θ３＝７０°、θ４＝２５°、θ５＝４５°となるように第１偏光板１、第１位相差板２、液晶セル３、第２位相差板５、および第２偏光板６を配置して、液晶表示素子を作成した。なお、実施例１におけるθ０〜θ５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、図５参照。）。
【００６１】
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。
【００６２】
［比較例］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（Clearing Point）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。
【００６３】
また、第１位相差板２として、位相差値（ΔｎＦ１・ｄＦ１）が４４５ｎｍである位相差板を用いた。第２位相差板５として、位相差値（ΔｎＦ２・ｄＦ２）が４３５ｎｍである位相差板を用いた。また、第１偏光板１および第２偏光板６は、実施例１と同様の日東電工社製ＮＰＦ−ＥＧ１４２５ＤＵを用いた。
【００６４】
θ０＝６０°、θ１＝４０°、θ２＝１００°、θ３＝８０°、θ４＝５０°、θ５＝３０°となるように第１偏光板１、第１位相差板２、液晶セル３、第２位相差板５、および第２偏光板６を配置して、液晶表示素子を作成した。なお、比較例におけるθ０〜θ５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、図５参照。）。
【００６５】
また、メタルＢＭとして、反射率が約４０％のクロム（Ｃｒ）を用いた。このときの液晶セルの反射率は下表のようになった。これには液晶セル表面（第１偏光板表面）の反射率約４％が含まれている。よって、メタルＢＭ表面での概算反射率も下表に示す。
【００６６】
【表１】
2008009126.tif 000003
【００６７】
実施例１の液晶表示素子では、液晶表示素子に外光が入射してその光がメタル表面で反射したときに再び液晶表示素子の外部に通過する反射光を、比較例の液晶表示素子の１／２〜１／３以下にすることができた。そして、実施例１の液晶表示素子では、画素を光透過状態にしたときに、比較例の液晶表示素子よりも良好な視認性が得られた。
【００６８】
また、外光を入射させないで、コントラスト比を調べた結果、実施例１が９３：１、比較例が９５：１とほぼ同等の良好なコントラスト比を得た。
【実施例２】
【００６９】
第１位相差板２を２軸延伸の位相差板に変えた以外は実施例１と同様に液晶表示素子を作成した。
【００７０】
第１位相差板２として、Ｎｚ値が０．５の位相差板を用いて点灯状態を観察すると、電圧オフ時に黒色表示となり、電圧オン時に白色表示となるネガ表示を行うことができた。このときのコントラスト比は実施例１とほぼ同等の良好な値で、視認性も良好であった。また、位相差値の角度変化が小さい位相差板を用いたので、メタルＢＭ表面の反射の角度依存性も小さくなり、液晶表示素子を様々な方向から観察しても、反射光を観察できなかった。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
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】
【００７２】
【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位相差板の延伸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位相差板の延伸軸との軸角を示す説明図。
【図４】液晶セルの配向軸と第２位相差板の延伸軸、第２偏光板の吸収軸との軸角を示す説明図。
【図５】より好ましい第２位相差板の延伸軸と第２偏光板の吸収軸との軸角を示す説明図。
【図６】第１偏光板の偏光軸と第１位相差板の延伸軸との関係を示す説明図。
【図７】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位相差板の延伸軸との軸角を示す説明図。
【図８】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位相差板の延伸軸、第２偏光板の偏光軸との軸角を示す説明図。
【図９】より好ましい第２位相差板の延伸軸と第２偏光板の偏光軸との軸角を示す説明図。
【符号の説明】
【００７３】
１  第１偏光板
２  第１位相差板
３  液晶セル
５  第２位相差板
６  第２偏光板
７  バックライト
３３  メタルＢＭ
【図１】
2008009126.tif 000004
【図２】
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【図３】
2008009126.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
2008009126.tif 000009
【図７】
2008009126.tif 000010
【図８】
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【図９】
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