WO1999006878A1 - Afficheur a cristaux liquides - Google Patents

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crystal display
display device
polarizing plate
substrate
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PCT/JP1998/003409
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Yasushi Kaneko
Takashi Akiyama
Masafumi Ide
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Citizen Watch Co., Ltd.
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    • G02F2413/15—Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates with twisted orientation, e.g. comprising helically oriented LC-molecules or a plurality of twisted birefringent sublayers

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a single-color color liquid crystal display device for coloring a background portion of a display and a display portion such as characters and figures. Background technology
  • the first prior art is a single-color liquid crystal display device having a color polarizing plate outside a liquid crystal display panel, which has a simple structure and is generally used frequently.
  • the second prior art is a monochromatic color liquid crystal in which a dichroic dye is mixed with the nematic liquid crystal of a liquid crystal cell constituting a liquid crystal display panel, and the dichroic dye is operated together with the operation of the nematic liquid crystal molecules.
  • This is a liquid crystal display device and is called the guest-host method.
  • all of these conventional monochromatic color liquid crystal display devices display color characters and color figures of dyes and dichroic dyes on a white background, or conversely, white backgrounds of dyes and dichroic dyes Contrast was low because characters and white figures were displayed.
  • the number of dyes and dichroic dyes is limited, the number of colors that can be displayed is also limited.
  • liquid crystal display device that is capable of displaying a metallic display and that has good viewing angle characteristics, such as for a digital clock or a mobile phone, which is suitable for a colorful design.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and displays color characters and color figures in a metallic background, or conversely, displays metallic characters and figures in a colorful color background. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device capable of displaying images, displaying images with high contrast and rich in design, and having good viewing angle characteristics. Disclosure of the invention
  • the liquid crystal display device is configured as follows to achieve the above object.
  • This liquid crystal display device has a 180 ° -270 ° twist alignment between a transparent first substrate having a first electrode and a transparent second substrate having a second electrode.
  • STN super twisted nematic
  • a retardation plate is provided outside the second substrate of the STN liquid crystal cell, and an absorption type polarizing plate that absorbs linearly polarized light having a vibration plane orthogonal to the easy transmission axis is provided outside the retardation plate.
  • a reflective polarizer is provided outside the first substrate of the STN liquid crystal cell to reflect linearly polarized light having a vibration plane perpendicular to the axis of easy transmission, and a light absorbing member is provided outside the reflective polarizer.
  • the retardation plate satisfies the relationship of nx> nz> ny, where nx is the refractive index in the slow axis direction, ny is the refractive index in the Y axis direction, and nz is the refractive index in the thickness direction. use.
  • a twisted phase difference plate is provided outside the second substrate of the STN liquid crystal cell, and the absorption polarizer is provided outside the twisted phase difference plate, and is provided outside the first substrate of the STN liquid crystal cell.
  • the reflective polarizer and the light absorbing member may be provided in this order.
  • a light diffusion layer may be provided on the outer surface of the absorption type polarizing plate, or a light diffusion sheet may be provided outside the absorption type polarizing plate.
  • the absorption polarizer may be a single polarizer using a dichroic dye.
  • the light absorbing member may be a color filter or a solar cell.
  • the light absorbing member may be a translucent light absorbing member, and a backlight may be provided outside the translucent light absorbing member.
  • a light diffusion layer is provided between the first substrate of the STN liquid crystal cell and the reflective polarizer. May be provided.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a first embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention
  • FIG. 2 and FIG. 3 are plan views showing an arrangement relationship of each axis of the liquid crystal display device
  • FIG. 4 is a perspective explanatory view for explaining the principle of color development of the liquid crystal display device.
  • FIG. 5 to FIG. 10 are schematic cross-sectional views showing the respective configurations of the liquid crystal display device according to the second to seventh embodiments of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of an eighth embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention
  • FIGS. 12 and 13 are plan views showing the arrangement relationship of each axis of the liquid crystal display device.
  • FIGS. 14 to 19 are schematic cross-sectional views showing the configurations of the ninth embodiment to the fourteenth embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention, respectively.
  • FIGS. 1 to 4 [First Embodiment: FIGS. 1 to 4]
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal display device, in which the thickness and spacing of each member are greatly enlarged.
  • FIG. 2 and FIG. 3 are plan views showing the arrangement relationship of each axis of the component.
  • a first substrate 1 and a second substrate 2 each made of a glass plate having a thickness of 0.5 mm are laminated with a sealing material 5 provided around the substrates.
  • a nematic liquid crystal 6 twisted at 225 ° is sealed and sandwiched in a gap between the pair of substrates 1 and 2 to constitute a super twisted nematic (STN) liquid crystal cell 16.
  • a transparent first electrode 3 made of indium tin oxide (ITO) is formed on the inner surface of the first substrate 1, and a transparent first electrode 3 also made of ITO is formed on the inner surface of the second substrate 2.
  • Two electrodes 4 are formed.
  • One of the first and second electrodes 3 and 4 is a display electrode, which is formed into a display pattern or a segment constituting a pixel or a pattern of dots and dots.
  • the other is a counter electrode, which is formed in a common overall pattern or a strip pattern for each row or column.
  • An alignment film (not shown) is formed on the surfaces of the first electrode 3 and the second electrode 4.
  • the lower liquid crystal molecular orientation direction 16a of the nematic liquid crystal 6 becomes 22.5 ° counterclockwise with respect to the horizontal axis 30 (0 °).
  • a rubbing process is performed so as to be in the rotated direction.
  • the upper liquid crystal molecule orientation direction 16b of the nematic liquid crystal 6 is set to be a direction rotated clockwise by 22.5 ° with respect to the horizontal axis 30 (0 °). Rubbing processing.
  • an STN liquid crystal cell 16 in which the twist orientation angle of the nematic liquid crystal 6 is 225 ° in the counterclockwise direction as viewed from the second substrate 2 side is formed.
  • the birefringence difference ⁇ n of the nematic liquid crystal 6 used in the STN liquid crystal cell 16 is 0.15, and the cell gap d, which is the gap between the first substrate 1 and the second substrate 2, is 5.5 // m. Therefore, the ⁇ nd value of the STN liquid crystal cell 16 represented by the product of the birefringence difference ⁇ of the nematic liquid crystal 6 and the cell gap d is 825 nm. The twist pitch of the nematic liquid crystal 6 is adjusted to 11 m.
  • a retardation plate 13 is provided outside (viewing side) of the second substrate 2 of the STN liquid crystal cell 16, An absorption type polarizing plate 8 is provided outside the retardation plate 13. Also, outside the first substrate 1
  • a liquid crystal display device (panel) is constructed by providing a reflective polarizing plate 10 on the side opposite to the viewing side and providing a light absorbing member 11 outside the reflective polarizing plate 10.
  • the absorption type polarizing plate 8 is a polarizing plate or sheet that transmits linearly polarized light having a vibration plane parallel to the easy transmission axis and absorbs linearly polarized light having a vibration plane perpendicular to the easy transmission axis.
  • the absorption polarizer 8 is a general polarizer produced by dyeing a stretched film of an iodine dichroic dye.
  • the reflective polarizing plate 10 is a polarizing plate or sheet that transmits linearly polarized light having a vibration plane parallel to the easy transmission axis and reflects linearly polarized light having a vibration plane perpendicular to the easy transmission axis.
  • the reflective polarizing plate 10 is formed by forming a thin film on a transparent base film in a multilayer structure.
  • an optical film D-BEF (trade name) sold by Sumitomo 3LM Limited is employed. This D-BEF is a product generally used for increasing the brightness of a pack light, but also functions sufficiently as the reflective polarizing plate in this embodiment.
  • the retardation plate 13 functions as a birefringent layer, and a biaxially stretched film or a uniaxially stretched film can be used.
  • the refractive index in the slow axis direction is nx
  • the refractive index in the Y axis direction is ny
  • the refractive index in the thickness direction is ny.
  • the viewing angle characteristics are improved by using a biaxial retardation plate.
  • a biaxial retardation plate since incident light from all directions is effectively used, a brighter reflective liquid crystal display device is obtained, which is preferable.
  • the absorption polarizer 8 is configured such that the easy transmission axis 8a shown in FIG. 3 is referenced to the horizontal axis 30 (0 °). And a phase difference plate 13 with a phase difference value of 590 nm between the STN liquid crystal cell 16 and the absorption polarizer 8, and the slow axis 13 a of which is the horizontal axis. It is arranged so as to be 50 ° with respect to 30.
  • the reflective polarizer 10 below the liquid crystal cell 16 is arranged such that the easy transmission axis 10a shown in FIG. 2 is at 75 ° with respect to the horizontal axis 30.
  • Red paper is disposed below the reflective polarizing plate 10 as the light absorbing member 11.
  • the five liquid crystal cells 16 and the reflective polarizing plate 10 are adhered using an acryl-based adhesive.
  • the absorption polarizer 8, the retarder 13, and the STN liquid crystal cell 16 are also bonded using an acrylic adhesive.
  • FIG. 4 shows the “off state” where no voltage is applied between the first and second electrodes 3 and 4 of the STN liquid crystal cell 16, and the left side shows the “on state” where the voltage is applied. You.
  • the linearly polarized light transmitted through the absorption polarizing plate 8 enters the phase difference plate 13 and undergoes a birefringent action when passing through it to be in an elliptically polarized state.
  • the elliptically polarized light is corrected while transmitting through the STN liquid crystal cell 16, becomes almost linearly polarized light, and is transmitted through the absorption polarizer 8. It is rotated about 55 ° with respect to the easy axis 8a, and Then, the light exits from the position of 15 °.
  • the reflective polarizing plate 10 is arranged so that its easy-to-transmit axis 10a is oriented at 75 ° counterclockwise with respect to the horizontal axis 30 as shown in FIG. Therefore, the linearly polarized light transmitted through the STN liquid crystal cell 16 has a direction of vibration plane shifted by 90 ° (perpendicular to) with respect to the easy transmission axis 10 a of the reflective polarizer 10. All of the light is reflected by the reflective polarizing plate 10. The reflected light is emitted to the viewer side via the reverse path, and provides a metallic silver background.
  • the linearly polarized light incident on the reflective polarizer 10 has a plane of vibration that is parallel to the easy transmission axis 10a of the reflective polarizer 10, so that all the linearly polarized light is reflected by the reflective polarizer 10.
  • the light is transmitted and absorbed by the light absorbing member 11. Since red paper is used as the light absorbing member 11, the red light is reflected and emitted to the viewing side through the reverse path. This gives a red display.
  • this liquid crystal display device it is possible to display information in characters and graphics in color on a metallic silver background, and to obtain sufficient contrast and good viewing angle characteristics.
  • the STN liquid crystal cell is used as the liquid crystal cell, the deformation of the nematic liquid crystal molecules with respect to the applied voltage becomes steep, and the steepness of the optical characteristics is improved.
  • the number of scanning lines can be increased to 100 to 400, and a large-sized liquid crystal display device or a high-density liquid crystal display device can be provided. Also, the viewing angle characteristics are improved.
  • the liquid crystal display device displays red on the background of the metallic silver bar.
  • the material of the light absorbing member 11 is changed. This makes it possible to arbitrarily change the color tone when the liquid crystal cell is on.
  • the display becomes black
  • the display becomes blue
  • gold paper when gold paper is used, the display becomes gold. Therefore, information such as characters and figures can be displayed in a desired color on a metallic silver background, and the design becomes rich.
  • the background of the metal matrix silver is displayed in a state in which no voltage is applied to the STN liquid crystal cell in a state in which a voltage is applied.
  • a color background is displayed on the STN liquid crystal cell 16 when no voltage is applied, and a metallic matrix is displayed when voltage is applied. It is also possible to use
  • a general polarizing plate was used as the absorbing polarizing plate 8, in which PVA (polyvinyl alcohol) stretched with iodine was dyed and sandwiched between TAC (triacetylcellulose) films.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • TAC triacetylcellulose
  • the STN liquid crystal cell 16 is 225. Although a twisted STN liquid crystal cell was used, a similar effect can be obtained with an STN liquid crystal cell having a twist angle in the range of 180 ° to 270 °.
  • one retardation plate 13 is used to make the linearly polarized light transmitted through the absorption polarizer 8 into an elliptically polarized state.
  • a more complete elliptically polarized state is obtained, the amount of light returned to linearly polarized light by the STN liquid crystal cell 16 is increased, and a better metallic silver background and color display are obtained.
  • a plurality of retardation plates may be arranged on one side of the STN liquid crystal cell 16 or may be arranged separately on both sides of the STN liquid crystal cell 16.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a second embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention.
  • the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and their description is omitted. You.
  • the configuration of the STN liquid crystal cell 16 is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, but the illustration is simplified. The same applies to FIGS. 6 to 10 below.
  • the liquid crystal display device according to the second embodiment is different from the liquid crystal display device shown in FIG. 1 only in that a light diffusion layer 9 is provided on the outer surface of an absorption polarizer 8.
  • the light diffusion layer 9 is formed by applying or bonding a light diffusion agent to the surface of the absorption type polarizing plate 8.
  • the light diffusion layer 9 prevents reflection on the surface, and at the same time, diffuses the light reflected by the reflective polarizer 10 so that the color of the metallic silver can be seen through the frosted glass to improve the visibility of the display. I do.
  • the soft display was like metallic silver background frosted glass.
  • the scattering degree of the light diffusion layer 9 is preferably a haze value of 30 to 90, and the total light transmittance is preferably relatively high at 80 to 90%.
  • FIG. 6 is a schematic sectional view showing a configuration of a third embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view, which differs from the second embodiment only in that a light diffusion sheet 15 is provided outside the absorption polarizer 8 instead of the light diffusion layer 9 in FIG.
  • the light diffusion sheet 15 for example, a sheet in which a material obtained by mixing acryl beads with an adhesive is applied to a polycarbonate film is used.
  • a material obtained by embossing the surface of a base film or a material having light diffusion particles dispersed in a base film may be used.
  • the haze value of the light diffusion sheet 15 is preferably 30 to 90, and the total light transmittance is preferably relatively high at 80 to 90%.
  • the metallic silver background has a soft display such as frosted glass.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a fourth embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention.
  • a solar cell 21 having a black surface is also used as a light absorbing member instead of the component 11.
  • the solar cell serves as a power source for driving not only the liquid crystal display device but also electronic devices such as a timepiece equipped with the liquid crystal display device.
  • the solar cell is disposed below the reflective polarizer 10 of the liquid crystal display device. By doing so, it is possible to perform liquid crystal display without lowering the power generation efficiency.
  • the arrangement angle of the reflective polarizer 10 is rotated by 90 °, the background color is black, and the information display section is displayed in metallic silver.
  • the incident light was absorbed by the solar cell 21 and showed sufficient power generation efficiency for digital watches.
  • FIG. 8 is a schematic sectional view showing the configuration of a fifth embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention. The difference from the first embodiment shown in FIG. Department The point is that a translucent light absorbing member 19 is provided in place of the material 11, and the backlight 20 is arranged outside the translucent light absorbing member 19.
  • the translucent light absorbing member 19 and the backlight 20 in this manner, even in a reflective display using external light, light transmitted through the reflective polarizing plate 10 can be transmitted. Since the light is absorbed by the reflective polarizer 9, it is possible to display characters and the like that have good contrast with the silver metallic background due to the specular reflection of the reflective polarizing plate 10. If a color film is used for the translucent light absorbing member 19, characters and the like can be displayed by coloring with the color film on the background of the silver metallic.
  • blue display can be performed. However, by changing the color of the transparent film, an arbitrary display color can be obtained.
  • the semi-transmissive light absorbing member 19 when a gold cholesteric liquid crystal polymer film is used as the semi-transmissive light absorbing member 19, it becomes possible to display a gold metallic display on the background of a metallic silver, and to use a pack light 20 at night. The display by the illumination of is also possible.
  • a color film is used as the semi-transmissive light absorbing member 19.
  • an EL light is used as the pack light 20
  • a translucent color printing is performed on the surface thereof. It is also possible to omit the translucent light absorbing member 19.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view showing the configuration of a sixth embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view, and the same parts as in FIG. 6 and FIG. 8 are denoted by the same reference numerals.
  • the sixth embodiment differs from the fifth embodiment shown in FIG. 8 only in that a light diffusion sheet 15 is provided outside the absorption polarizer 8.
  • FIG. 10 is a schematic sectional view showing the configuration of a seventh embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
  • the seventh embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that a light diffusion layer is provided between the first substrate 1 of the STN liquid crystal cell 16 and the reflective polarizer 10. It is only the point where 22 was set.
  • the metallic silver background has a soft display like through frosted glass, and the second embodiment shown in FIG. 5 and the second embodiment shown in FIG. The same effects as those of the liquid crystal display device according to the third embodiment can be obtained.
  • a diffusion adhesive in which fine particles are dispersed in an adhesive is preferably applied to the lower surface of the first substrate 1 of the STN liquid crystal cell 16 or the upper surface of the reflective polarizing plate 10.
  • the light diffusion sheet 15 may be used as in the third embodiment shown in FIG. In each of these embodiments, various modifications similar to the modifications of the first embodiment are possible.
  • FIG. 11 is a schematic sectional view similar to FIG. 1 showing the configuration of the liquid crystal display device of the eighth embodiment, and FIGS. 12 and 13 are the configuration of the liquid crystal display device.
  • FIG. 3 is a plan view showing the arrangement relationship of each element axis. In these figures, the same parts as in FIGS. Are denoted by the same reference numerals, and their description is omitted.
  • the liquid crystal display device of the eighth embodiment differs from the liquid crystal display device of the first embodiment in that the liquid crystal cell 17 has a different swist angle from the STN liquid crystal cell 16 and that the liquid crystal display device shown in FIG. The only difference is that a twisted phase difference plate 14 is used instead of the phase difference plate 13.
  • the STN liquid crystal cell 17 used in the liquid crystal display device of this embodiment has a nematic liquid crystal 7 sealed and sandwiched in a gap between the first substrate 1 and the second substrate 2 having a twist alignment of 240 °. are doing.
  • an alignment film is formed on the surfaces of the first electrode 3 and the second electrode 4, and the first substrate 1 side has a lower liquid crystal molecule alignment direction 17a shown in FIG. Rubbing in the direction of an angle of 30 ° counterclockwise with reference to (0 °) .
  • the upper liquid crystal molecule orientation direction 17b is based on the horizontal axis 30 (0 °). Rub in the direction of 30 ° counterclockwise.
  • an STN liquid crystal cell 17 in which the twist alignment angle of the nematic liquid crystal 7 is 240 ° counterclockwise when viewed from the second substrate 2 side.
  • the birefringence difference ⁇ of the nematic liquid crystal 7 used in this STN liquid crystal cell 17 is 0.15, and the cell gap d, which is the gap between the first substrate 1 and the second substrate 2, is 5.4 ⁇ . You. Therefore, the ⁇ nd value of the STN liquid crystal cell 17 expressed by the product of the birefringence difference ⁇ of the nematic liquid crystal 7 and the cell gap d is 810 nm. In addition, the twist pitch of the nematic liquid crystal 7 is adjusted to 1 1 / im.
  • the lower polymer molecule orientation direction 14a shown in FIG. 13 of the torsional retardation plate 14 on the second substrate 2 side is arranged in a counterclockwise direction at 55 ° with respect to the horizontal axis 30.
  • a reflective polarizer 10 is disposed below the STN liquid crystal cell 17 such that the easy-to-transmit axis 10a shown in FIG.
  • a light absorbing member 11 such as colored paper is disposed below the reflective polarizing plate 10.
  • the twisted phase difference plate 14 is prepared by subjecting a TAC (triacetylcellulose) film having a thickness of 80 ⁇ to an orientation treatment, applying a liquid crystal polymer, and adjusting to a desired swist condition at a high temperature of 100 ° or more. It is preferable to use a liquid crystal polymer film which is hardened by rapid cooling.
  • TAC triacetylcellulose
  • the STN liquid crystal cell 1 Since the twisted phase difference plate 14 has a twist in the direction opposite to the twist direction of the liquid crystal cell 17 as compared with the general phase difference plate used in each of the above-described embodiments, the STN liquid crystal cell 1 It is possible to completely compensate for the birefringence that occurs in 7.
  • FIG. 11 These elements shown in FIG. 11 are adhered using an acrylic adhesive. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the linearly polarized light having a vibration plane in the direction parallel to the easy transmission axis 8a incident from the absorption polarizer 8 when the torsion retarder 14 is not provided
  • the reflective polarizing plate 10 may cause unnecessary colors or may not be transmitted as perfect linearly polarized light, resulting in insufficient display. is there.
  • the linearly polarized light that has entered the torsional retarder 14 through the absorbing polarizer 8 has an elliptical polarization state. Become.
  • the elliptically polarized light is corrected during transmission through the STN liquid crystal cell 17, becomes almost perfectly linearly polarized light, and rotates clockwise by about 45 ° with respect to the easy transmission axis 8 a of the absorption polarizer 8, Light is emitted from a position 90 ° with respect to the horizontal axis 30 in FIG. Since the easy transmission axis 10a of the reflective polarizer 10 is arranged parallel to the horizontal axis 30 as shown in Fig. 12, the vibration plane perpendicular to the easy transmission axis 10a is The linearly polarized light enters the reflective polarizing plate 10. Therefore, as shown in the off state of FIG. 4, all of the incident light is reflected by the reflective polarizing plate 10, and can be seen as a background of the metallic silver plate.
  • the molecules of the nematic liquid crystal 7 rise, and the birefringence of the STN liquid crystal cell 17 increases. Then, the emitted linearly polarized light rotates by about 90 °, and becomes parallel to the horizontal axis 30. Therefore, the linearly polarized light transmitted through the STN liquid crystal cell 17 is incident on the reflective polarizing plate 10 with a vibration plane parallel to its easy transmission axis 10a. Light is absorbed by the light absorbing member 11. If the color tone of the light absorbing member 11 is blue, the blue light is reflected, so that it appears as a blue display color.
  • FIGS. 14 to 19 are schematic cross-sectional views similar to FIGS. 5 to 10 showing the ninth to fourteenth embodiments of the liquid crystal display device according to the present invention, respectively.
  • FIG. 5 to FIG. 5 a liquid crystal display device using an STN liquid crystal cell 17 and a twisted phase difference plate 14 similar to the eighth embodiment shown in FIG. 11 is shown in FIG. 5 to FIG. It has an additional configuration similar to the second to seventh embodiments shown in FIG.
  • the liquid crystal display device can display information such as characters and figures with high contrast in black or an arbitrary color on the background of the metallic silver plate, and has a high viewing angle characteristic.
  • the display is also good, and it is possible to display a single color with rich design.
  • this liquid crystal display device can be applied to display devices of various electronic devices including portable electronic devices such as wristwatches and mobile phones, and their visibility can be improved. In addition, it is possible to provide a colorful and well-designed electronic device.

Description

明 細 書 液 晶 表 示 装 置
技 術 分 野
この発明は、 液晶表示装置に関するもので、 表示の背景部や文字や図形等の表示 部に色彩をつける単色カラ一液晶表示装置に関するものである。 背 景 技 術
従来から、 液晶表示装置における表示の背景部や文字や図形等の表示部に色をつ ける単色カラー液晶表示装置としては、 いくつかの手段が提案されている。
その第 1の従来技術は、 液晶表示パネルの外側にカラ一偏光板を備えた単色カラ —液晶表示装置で、 構成が簡単であり、 一般的に多用されている。
第 2の従来技術は、 液晶表示パネルを構成する液晶セルのネマチック液晶に 2色 性色素を混合し、 ネマチック液晶分子の動作により、 2色性色素も一緒に動作させ るようにした単色カラ一液晶表示装置で、 ゲス トホス ト方式と呼ばれている。 しかし、 これらの従来の単色カラ一液晶表示装置はいずれも、 白い背景内に染料 や 2色性色素の色文字や色図形を表示するか、 逆に染料や 2色性色素の背景色に白 文字や白い図形を表示するので、 コントラス トが低かった。 また、 染料や 2色性色 素の数が限られるため、 表示できる色数も限られるという問題もある。
また、 デジタル時計や、 携帯電話機用などに、 カラフルなデザインに合う、 メタ リ ック表示が可能で、 視野角特性が良好な液晶表示装置が望まれている。
この発明は、 このような現状に鑑みてなされたものであり、 メタリ ックな背景内 に色文字や色図形を表示するか、 逆にカラフルな色背景内にメタリ ックな文字や図 形を表示することができるようにし、 高コントラス トでデザイン性に富んだ表示が 可能で、 且つ視野角特性も良好な液晶表示装置を提供することを目的とする。 発 明 の 開 示
この発明による液晶表示装置は、 上記の目的を達成するため次のように構成する。 この液晶表示装置には、 第 1の電極を有する透明な第 1の基板と第 2の電極を有 する透明な第 2の基板との間に、 1 8 0 ° 〜 2 7 0 ° ツイス ト配向しているネマチ ック液晶を封入して狭持したスーパー · ツイス トネマチック （S T N ) 液晶セルを 使用する。
そして、 S T N液晶セルの第 2の基板の外側に位相差板を設け、 その位相差板の 外側に、 透過容易軸に直交する振動面をもつ直線偏光は吸収する吸収型偏光板を設 ける。 また、 上記 S T N液晶セルの第 1の基板の外側に透過容易軸に直交する振動 面をもつ直線偏光は反射する反射型偏光板を設け、 その反射型偏光板の外側に光吸 収部材を設ける。
そして、 上記位相差板として、 その遅相軸方向の屈折率を n x、 Y軸方向の屈折 率を n y、 厚み方向の屈折率を n z としたとき、 n x〉 n z > n yの関係を満たす ものを使用する。
あるいはまた、 上記 S T N液晶セルの第 2の基板の外側にねじれ位相差板を設け、 そのねじれ位相差板の外側に上記吸収型偏光板を設け、 上記 S T N液晶セルの第 1 の基板の外側に上記反射型偏光板と、 上記光吸収部材とを順に設けるようにしても よい。
これらの液晶表示装置において、 上記吸収型偏光板の外側表面に光拡散層を設け るか、 上記吸収型偏光板の外側に光拡散シートを設けるとよい。
上記吸収型偏光板は、 2色性色素を用いたカラ一偏光板であってもよい。
上記光吸収部材は、 色フィルタや太陽電池であってもよい。
あるいは、 上記光吸収部材を半透過性光吸収部材とし、 その半透過性光吸収部材 の外側にバックライ トを設けることもできる。
また、 上記 S T N液晶セルの第 1の基板と上記反射型偏光板との間に、 光拡散層 を設けてもよい。
この発明による液晶表示装置は、 このような構成により、 反射型偏光板の反射光 によるメタリ ックシルバーの背景と、 反射型偏光板の透過光が光吸収部材に吸収さ れるカヽ 特定の色の光のみが反射されることにより、 黒やカラーのコントラストの よい表示が可能である。 なお、 詳細な作用はこの発明の実施形態で説明する。 図面の簡単な説明
第 1図はこの発明による液晶表示装置の第 1の実施形態の構成を示す模式的な断 面図、 第 2図および第 3図はその液晶表示装置の各軸の配置関係を示す平面図、 第 4図はその液晶表示装置の発色原理を説明するための斜視説明図である。
第 5図から第 1 0図は、 それぞれこの発明による液晶表示装置の第 2の実施の形 態から第 7の実施形態の各構成を示す模式的な断面図である。
第 1 1図はこの発明による液晶表示装置の第 8の実施形態の構成を示す模式的な 断面図、 第 1 2図および第 1 3図はその液晶表示装置の各軸の配置関係を示す平面 図である。
第 1 4図から第 1 9図は、 それぞれこの発明による液晶表示装置の第 9の実施形 態から第 1 4の実施形態の構成を示す模式的な断面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 この発明による液晶表示装置を実施するための最良の形態を図面を用いて 説明する。
〔第 1の実施形態： 図 1乃至図 4〕
まず、 この発明による液晶表示装置の第 1の実施形態を、 第 1図乃至第 4図によ つて説明する。 第 1図はその液晶表示装置の構成を示す模式的な断面図であり、 各 部材の厚さおよび間隔を大幅に拡大して示している。 第 2図および第 3図は、 その 構成要素の各軸の配置関係を示す平面図である。 この液晶表示装置は、 第 1図に示すように、 それぞれ厚さ 0. 5 mmのガラス板 からなる第 1の基板 1および第 2の基板 2を、 周囲にシール材 5を設けて張り合わ せ、 その一対の基板 1, 2の隙間に、 225° ツイスト配向しているネマチック液 晶 6を封入して狭持し、 スーパー . ツイス トネマチック （STN) 液晶セル 16を 構成している。 第 1の基板 1の内面には酸化インジウム錫 （ I TO) からなる透明 な第 1の電極 3が形成されており、 第 2の基板 2の内面にも、 同じく I TOからな る透明な第 2の電極 4が形成されている。
この第 1， 第 2の電極 3, 4の一方は表示電極であり、 表示パターンあるいは画 素を構成するセグメントあるいはドッ トマトリタスのパターンに形成される。 他方 は対向電極であり、 共通な全面パターンあるいは行または列毎の帯状パターンに形 成される。
第 1の電極 3と第 2の電極 4の表面には配向膜 （図示せず） が形成される。
そして、 第 2図に示すように、 第 1の基板 1側では、 ネマチック液晶 6の下液晶 分子配向方向 16 aが、 水平軸 30 (0° ) を基準にして反時計方向に 22. 5° 回転した方向となるようにラビング処理する。 また、 第 2の基板 2側では、 ネマチ ック液晶 6の上液晶分子配向方向 16 bが、 水平軸 30 (0° ) を基準にして時計 方向に 22. 5° 回転した方向となるようにラビング処理する。 それによつて、 ネ マチック液晶 6のッイス ト配向角度が、 第 2の基板 2側から見て反時計方向に 22 5° となる S TN液晶セル 16を形成する。
この S TN液晶セル 16に使用するネマチック液晶 6の複屈折の差 Δ nは 0. 1 5で、 第 1の基板 1と第 2の基板 2の隙間であるセルギャップ dは 5. 5 //mとす る。 したがって、 ネマチック液晶 6の複屈折の差 Δηとセルギャップ dとの積で表 わす S TN液晶セル 16の Δ n d値は、 825 nmである。 また、 ネマチック液晶 6のねじれピッチは 1 1 mに調整してある。
この STN液晶セル 16の第 2の基板 2の外側 （視認側） に位相差板 13を設け、 その位相差板 1 3の外側に吸収型偏光板 8を設ける。 また、 第 1の基板 1の外側
(視認側と反対側） に反射型偏光板 1 0を設け、 その反射型偏光板 1 0の外側に光 吸収部材 1 1を設けて、 液晶表示装置 （パネル） を構成している。
吸収型偏光板 8は、 透過容易軸に平行な振動面をもつ直線偏光は透過し、 透過容 易軸に直交する振動面をもつ直線偏光は吸収する偏光板あるいはシ一トである。 この吸収型偏光板 8は、 ョゥ素ゃ 2色性色素を延伸したフィルムに染色して作製 する一般的な偏光板である。
また、 反射型偏光板 1 0は、 透過容易軸に平行な振動面をもつ直線偏光は透過し、 透過容易軸に直交する振動面をもつ直線偏光は反射する偏光板あるいはシートであ る。
この反射型偏光板 1 0は、 透明なベースフィルムに薄膜を多層構造で形成したも ので、 例えば、 住友スリーェム株式会社から販売されているォプチカルフイルム D— B E F (商品名） を採用する。 この D— B E Fは、 一般的には、 パックライ ト の輝度上昇用に用いられる製品であるが、 この実施形態における反射型偏光板とし ても充分機能する。
位相差板 1 3は、 複屈折層としての機能を果たすものであり、 2軸性の延伸フィ ルムあるいは 1軸性の延伸フィルムを使用することができる。
この実施形態では、 視野角特性を改善するため、 遅相軸方向 （延伸方向） の屈折 率を n x、 Y軸方向 （遅相軸方向に直交する方向） の屈折率を n y、 厚み方向の屈 折率を n zとしたとき、 n x〉 n z > n yの関係を満たす 2軸性の位相差板を使用 する。 もちろん、 上記の関係を満たす 1軸性の位相差板を使用してもよい。
しかし、 2軸性の位相差板を使用した方が視野角特性が改善される。 その結果、 全ての方向からの入射光が有効に利用されるので、 より明るい反射型液晶表示装置 となるので好ましい。
吸収型偏光板 8は、 第 3図に示す透過容易軸 8 aを水平軸 3 0 ( 0 ° ) を基準に して一 7 0 ° に配置し、 S T N液晶セル 1 6と吸収型偏光板 8の間に、 位相差値 5 9 0 n mの位相差板 1 3を、 その遅相軸 1 3 aが水平軸 3 0を基準にして 5 0 ° に なるように配置している。
丁>7液晶セル1 6の下側の反射型偏光板 1 0は、 第 2図に示す透過容易軸 1 0 aが水平軸 3 0に対して 7 5 ° になるように配置している。 その反射型偏光板 1 0 の下に、 光吸収部材 1 1 として赤い紙を配置している。
5丁>7液晶セル1 6と反射型偏光板 1 0は、 ァクリル系粘着剤を用いて接着して いる。 吸収型偏光板 8と位相差板 1 3と S T N液晶セル 1 6も、 アク リル系粘着剤 を用いて接着している。
また、 吸収型偏光板 8は、 拡散表面処理をしていない通常品を使用した。 したが つて、 表面はミラー状に反射するが、 メタリ ック調が強調される表示が得られる。 ここで、 この第 1の実施形態の液晶表示装置による単色カラー表示の原理を、 第 4図によって説明する。
第 4図の右側は、 S T N液晶セル 1 6の第 1， 第 2の電極 3 , 4間に電圧を印加 しない 「オフ状態」 を、 左側は電圧を印加した 「オン状態」 を、 それぞれ示してい る。
第 4図において上方 （視認側） からこの液晶表示装置に入射する自然光は、 吸収 型偏光板 8の透過容易軸 8 a と平行な振動面をもつ直線偏光のみが、 その吸収型偏 光板 8を透過する。 透過容易軸 8 a と直交する吸収軸 8 bに平行な振動面をもつ直 線偏光は吸収型偏光板 8に吸収される。
吸収型偏光板 8を透過した直線偏光は位相差板 1 3に入射し、 それを透過する際 に複屈折作用を受けて楕円偏光状態となる。
S T N液晶セル 1 6がオフ状態のとき （第 4図の右側） には、 その楕円偏光は S T N液晶セル 1 6を透過する間に補正されて、 ほぼ直線偏光となり、 吸収型偏光板 8の透過容易軸 8 aに対して約 5 5 ° 回転されて、 第 3図における水平軸 3 0に対 して一 1 5 ° の位置から出射する。
反射型偏光板 1 0は、 その透過容易軸 1 0 aが第 2図に示したように水平軸 3 0 に対して反時計回りで 7 5 ° の方向になるように配置されている。 したがって、 S T N液晶セル 1 6を透過した直線偏光は、 その振動面の方向が反射型偏光板 1 0の 透過容易軸 1 0 aに対して 9 0 ° ずれた （直交する） 方向になるので、 この反射型 偏光板 1 0によって全て反射される。 その反射光が逆の経路を経て視認側に出射さ れるので、 メタリ ックシルバーの背景となる。
一方、 S T N液晶セル 1 6の第 1の電極 3と第 2の電極 4の間に電圧が印加され たオン状態のとき （第 4図の左側） には、 ネマチック液晶 6の分子が立ち上がり、 S T N液晶セル1 6の複屈折性が変化し、 この S T N液晶セル 1 6を透過して出射 する直線偏光が約 9 0 ° 回転し、 第 2図で水平軸 3 0に対して反時計回りで 7 5 ° の方向になる。
したがって、 反射型偏光板 1 0に入射する直線偏光は、 その振動面の方向が反射 型偏光板 1 0の透過容易軸 1 0 a と平行な方向になるので、 全て反射型偏光板 1 0 を透過し、 光吸収部材 1 1に吸収される。 光吸収部材 1 1として赤い紙を用いたの で、 赤の光は反射し、 逆の経路を経て視認側に出射される。 それによつて、 赤い表 示が得られる。
このように、 この液晶表示装置によれば、 メタリ ックシルバーの背景に文字や図 形による情報をカラー表示でき、 充分なコントラス トと良好な視野角特性が得られ る。 また、 液晶セルとして S T N液晶セルを使用したので、 ネマチック液晶分子の 印加電圧に対する変形が急峻になり、 光学特性の急峻性が良くなる。
そのため、 単純マト リクス駆動でも、 走査ライン数を 1 0 0〜4 0 0本まで増加 することが可能になり、 大型液晶表示装置や高密度液晶表示装置を提供することも 可能である。 また、 視野角特性も改善される。
〔第 1の実施形態の変形例〕 上記第 1の実施形態では、 光吸収部材 1 1として赤い紙を用いたので、 メタリ ツ クシルバ一の背景に赤色の表示を行なう液晶表示装置となったが、 光吸収部材 1 1 の材質を変えることによって、 液晶セルがオン状態のときの色調を任意に変えるこ とができる。
たとえば、 光吸収部材 1 1として、 黒いフィルムを用いると黒表示となり、 青い カラーフィルタを用いると青い表示となり、 金紙を用いると金色表示となる。 した がって、 メタリ ックシルバーの背景に所望の色で文字や図形等の情報を表示するこ とができ、 デザイン性も豊かになる。
また、 この実施形態では、 S TN液晶セルに電圧無印加状態でメタリ ツクシルバ —の背景を、 電圧印加状態でカラーの表示としたが、 反射型偏光板 10をその透過 容易軸 10 aを 90° 回転して第 2図の水平軸 30に対して一 15° になるように 配置すると、 S TN液晶セル 16に電圧無印加状態でカラーの背景を表示し、 電圧 印加状態でメタリ ックシルバ一の表示とすることも可能である。
さらに、 この実施形態では、 吸収型偏光板 8としてヨウ素を延伸した PV A (ポ リ ビニルアルコール） に染色し、 TAC (トリアセチルセルロース） フィルムに挟 んだ一般の偏光板を用いた。 しかし、 吸収型偏光板 8として、 2色性色素を延伸し た PVAに染色し、 TACフィルムに挟んだカラー偏光板を用いると、 メタリック シルバーの背景色に色を付けることも可能である。
第 1図に示した吸収型偏光板 8を、 青いカラ一偏光板に変更したところ、 ブル一 メタリック背景に赤い文字や図形の表示がなされる液晶表示装置を作製できた。 また、 第 1の実施形態では、 S TN液晶セル 16として、 225。 ツイス トの S TN液晶セルを用いたが、 ツイス ト角が 180° 〜270° の範囲の STN液晶セ ルであれば同様な効果が得られる。
さらにまた、 第 1の実施形態では、 吸収型偏光板 8を透過した直線偏光を楕円偏 光状態にするために、 位相差板 1 3を 1枚用いたが、 位相差板を複数枚用いると、 より完全な楕円偏光状態となり、 S T N液晶セル 1 6によって直線偏光に戻されて ッイス トされる光量が增加し、 より良好なメタリ ックシルバーの背景およびカラー 表示が得られる。
その場合、 位相差板を S T N液晶セル 1 6の片側に複数枚配置してもよいし、 S T N液晶セル 1 6の両側に分けて配置してもよい。
〔第 2の実施形態：第 5図〕
第 5図はこの発明による液晶表示装置の第 2の実施形態の構成を示す模式的な断 面図であり、 第 1図と同じ部分には同じ符号を付してあり、 それらの説明は省略す る。 なお、 S T N液晶セル 1 6の構成は第 1図に示した第 1の実施形態のものと同 じであるが、 図示を簡略化している。 以下の第 6図から第 1 0図においても同様で ある。
この第 2の実施形態の液晶表示装置において、 第 1図に示した液晶表示装置と相 違するのは、 吸収型偏光板 8の外表面に光拡散層 9を設けた点だけである。
この光拡散層 9は、 吸収型偏光板 8の表面に光拡散剤を塗布あるいは接着するこ とによって形成する。
この光拡散層 9により、 表面の反射を防ぐと同時に、 反射型偏光板 1 0によって 反射された光を拡散して、 メタリ ックシルバ一の色彩をすりガラスを通して見るよ うにして、 表示の見やすさも改善する。
例えば、 吸収型偏光板 8として、 外表面に光拡散層 9としてシリカ粒子を塗布し たアンチグレアタイプの吸収型偏光板を用いたところ、 メタリックシルバーの背景 力^ すりガラス越のようなやわらかな表示となった。
光拡散層 9の散乱度としては、 ヘイズ値 3 0〜 9 0が好ましく、 また全光線透過 率は 8 0〜 9 0 %と比較的高いものが好ましい。
〔第 3の実施形態：第 6図〕
第 6図はこの発明による液晶表示装置の第 3の実施形態の構成を示す模式的な断 面図であり、 上記第 2の実施形態と異なるのは、 第 5図における光拡散層 9に代え て、 吸収型偏光板 8の外側に光拡散シート 1 5を設けた点だけである。
その光拡散シ一ト 1 5としては、 例えばポリカーボネートフイルムにァクリルビ ーズを接着材に混入した材料を塗布したシートを用いる。 あるいは、 ベースフィル ムの表面にエンボス加工したものや、 ベースフィルム中に光拡散粒子を分散したも のなどを用いてもよい。
この光拡散シート 1 5の散乱度としても、 ヘイズ値 3 0〜9 0が好ましく、 また 全光線透過率は 8 0〜9 0 %と比較的高いものが好ましい。
この実施形態によっても、 メタリ ックシルバーの背景がすりガラス越のようなや わらかな表示となる。
〔第 4の実施形態：第 7図〕
第 7図はこの発明による液晶表示装置の第 4の実施形態の構成を示す模式的な断 面図であり、 第 1図に示した第 1の実施形態と異なるのは、 着色紙による光吸収部 材 1 1に代えて表面が黒色の太陽電池 2 1を光吸収部材に兼用したことである。 この太陽電池は、 この液晶表示装置はもとより、 それを装着した時計等の電子機 器を駆動するための電源となるものであり、 この液晶表示装置の反射型偏光板 1 0 の下側に配置することにより、 発電効率を低下させずに液晶表示を行なうことが可 能になる。
たとえば、 上述した第 1の実施形態の変形例として挙げたように、 反射型偏光板 1 0の配置角度を 9 0 ° 回転し、 背景色を黒、 情報表示部をメタリ ックシルバーで 表示するように構成すると、 背景部分では入射光の約 3 5 %以上の光が太陽電池 2 1に吸収され、 デジタル時計用としては充分な発電効率を示した。
〔第 5の実施形態：第 8図〕
第 8図はこの発明による液晶表示装置の第 5の実施形態の構成を示す模式的な断 面図であり、 第 1図に示した第 1の実施形態と異なるのは、 着色紙による光吸収部 材 1 1に代えて、 半透過性光吸収部材 1 9を設け、 その外側にバックライ ト 2 0を 配置した点である。
半透過性光吸収部材 1 9としては色フィルムを使用し、 バックライ ト 2 0として は、 平面発光体であるエレク ト口ルミネッセンス （E L ) ' ライ トを使用するのが 望ましいが、 発光ダイオード （L E D ) アレイと導光板の組合せや、 蛍光灯と導光 板の組合せなども使用可能である。
このように、 半透過性光吸収部材 1 9とバックライ ト 2 0を設けることにより、 外光による反射型の表示においても反射型偏光板 1 0を透過した光が半透過性光吸 収部材 1 9によって吸収されるので、 反射型偏光板 1 0の鏡面反射によるシルバ一 メタリックの背景部とのコントラス 卜の良い文字等を表示することができる。 この 半透過性光吸収部材 1 9に色フィルムを使用すれば、 シルバーメタリ ックの背景に その色フィルムによる着色で文字等を表示することができる。
夜間等の喑ぃ場所では、 バックライ ト 2 0を点灯することにより、 透過型の単色 カラー表示を明瞭に行なうことができる。
半透過性光吸収部材 1 9として、 青色の透明フィルムを用いれば青色の表示を行 なうことができるが、 透明フィルムの色彩を変えることによって、 任意の表示色を 得ることが可能である。
例えば、 半透過性光吸収部材 1 9として、 金色のコレステリ ック液晶ポリマーフ イルムを用いたところ、 メタリックシルバ一の背景に金色のメタリ ック表示が可能 にのなり、 且つ夜間にはパックライ ト 2 0の照明による表示も可能である。
なお、 この実施形態では、 半透過性光吸収部材 1 9として色フィルムを用いたが、 パックライ ト 2 0として E Lライ トを使用する場合、 その表面に透光性の色印刷を することによって、 半透過性光吸収部材 1 9を省略することも可能である。
〔第 6の実施形態：第 9図〕
第 9図はこの発明による液晶表示装置の第 6の実施形態の構成を示す模式的な断 面図であり、 第 6図おょぴ第 8図と同じ部分には同一の符号を付している。
この第 6の実施形態において第 8図に示した第 5の実施形態と異なるのは、 吸収 型偏光板 8の外側に光拡散シート 1 5を設けた点だけである。
この光拡散シ一ト 1 5の具体例および作用効果等は、 第 6図に示した第 3の実施 形態と同様であるから、 その説明は省略する。
〔第 7の実施形態：第 1 0図〕
第 1 0図はこの発明による液晶表示装置の第 7の実施形態の構成を示す模式的な 断面図であり、 第 1図と同じ部分には同一の符号を付している。
この第 7の実施形態において、 第 1図に示した第 1の実施形態と異なるのは、 S T N液晶セル 1 6の第 1の基板 1 と反射型偏光板 1 0との間に、 光拡散層 2 2を設 けた点だけである。
このように光拡散層 2 2を配設しても、 メタリックシルバーの背景がすりガラス 越しのようなやわらかな表示となり、 第 5図に示した第 2の実施形態おょぴ第 6図 に示した第 3の実施形態の液晶表示装置と同様な効果が得られる。
光拡散層 2 2としては、 粘着材に微粒子を分散した拡散粘着材を、 S T N液晶セ ル 1 6の第 1の基板 1の下面あるいは反射型偏光板 1 0の上面に塗布するとよい。 あるいは、 第 6図に示した第 3の実施形態と同様に光拡散シート 1 5を用いても よい。 これらの各実施形態においても、 第 1の実施形態の変形例と同様な各種の 変更が可能である。
〔第 8の実施の形態：第 1 1図乃至第 1 3図〕
つぎに、 この発明による液晶表示装置の第 8の実施形態について、 第 1 1図乃至 第 1 3図を用いて説明する。
第 1 1図はその第 8の実施の形態の液晶表示装置の構成を示す第 1図と同様な模 式的な断面図、 第 1 2図および第 1 3図は、 その液晶表示装置の構成要素各軸の配 置関係を示す平面図である。 これらの図において、 第 1図乃至第 3図と同じ部分に は同じ符号を付してあり、 それらの説明は省略する。
この第 8の実施形態の液晶表示装置において、 第 1の実施形態の液晶表示装置と 異なる点は、 5丁 液晶セル1 7のッイス ト角が STN液晶セル 16と異なること と、 第 1図における位相差板 1 3に代えてねじれ位相差板 14を使用した点だけで ある。
この実施形態の液晶表示装置に使用する S TN液晶セル 1 7は、 第 1の基板 1と 第 2の基板 2の隙間に封入して挟持されているネマチック液晶 7が、 240° ツイ ス ト配向している。
すなわち、 第 1の電極 3と第 2の電極 4の表面には配向膜が形成され、 第 1の基 板 1側は、 第 12図に示す下液晶分子配向方向 1 7 aが水平軸 30 (0° ) を基準 にして反時計回りで 30° の角度になる方向にラビング処理し、 第 2の基板 2側は、 上液晶分子配向方向 1 7 bが水平軸 30 (0° ) を基準にして反時計回りで 30° の角度になる方向にラビング処理する。 それによつて、 ネマチック液晶 7のッイス ト配向角度が、 第 2の基板 2側から見て反時計回りで 240° となる STN液晶セ ル 1 7を形成する。
この STN液晶セル 1 7に使用するネマチック液晶 7の複屈折の差 Δηは 0. 1 5で、 第 1の基板 1と第 2の基板 2の隙間であるセルギャップ dは 5. 4 μπιとす る。 したがって、 ネマチック液晶 7の複屈折の差 Δ ηとセルギャップ dとの積で表 わす S TN液晶セル 1 7の Δ n d値は、 810 nmである。 また、 ネマチック液晶 7のねじれピッチは 1 1 /i mに調整してある。
吸収型偏光板 8は、 第 13図に示すように透過容易軸 8 aを水平軸 30を基準に して一 45° の方向に配置する。 そして、 S TN液晶セル 1 7と吸収型偏光板 8と の間に、 Δ n d = 620 nmで、 右ねじれ 220° ツイス トのねじれ位相差板 14 を設ける。 第 2の基板 2側のねじれ位相差板 14の第 13図に示す下ポリマ分子配 向方向 14 aは、 水平軸 30を基準にして反時計回りで 55° の方向に配置し、 吸 収型偏光板 8側のねじれ位相差板 14の第 1 3図に示す上ポリマ分子配向方向 14 bは、 水平軸 30を基準にして時計回りで一 85° の角度になるように配置してい る。 また、 STN液晶セル 1 7の下側に、 反射型偏光板 10を第 1 2図に示す透 過容易軸 10 aが水平軸 30と平行になるように配置している。 さらに、 その反射 型偏光板 10の下側に、 着色紙等の光吸収部材 1 1を配置している。
ねじれ位相差板 14は、 厚さ 80 μιηの TAC (トリアセチルセルロース） フィ ルムに配向処理を行い、 液晶ポリマを塗布し、 100° 以上の高温で所望のッイス ト条件になるように調整した後、 急冷して硬化させた液晶ポリマフイルムを使用す るとよい。
このねじれ位相差板 14は、 前述の各実施形態で使用した一般の位相差板と比較 して、 S ΤΝ液晶セル 1 7のツイス ト方向と逆方向のねじれがあるので、 STN液 晶セル 1 7で発生する複屈折を完全に補償することが可能である。
これらの図 1 1に示す各要素は、 アクリル系粘着剤を用いて接着してある。 その 他の構成は前述の第 1の実施形態と同様である。
3丁 液晶セル17に電圧無印加の状態では、 吸収型偏光板 8より入射した透過 容易軸 8 aに平行な方向の振動面をもつ直線偏光は、 ねじれ位相差板 14がない場 合には、 STN液晶セル 1 7を透過した状態で楕円偏光状態となり、 反射型偏光板 10により、 不要な色彩が付いたり、 完全な直線偏光として透過することができず、 表示が不充分になる恐れがある。
しかし、 ねじれ位相差板 14を吸収型偏光板 8と S TN液晶セル 1 7の間に配置 したので、 吸収型偏光板 8を通してねじれ位相差板 14に入射した直線偏光は、 楕 円偏光状態となる。
その楕円偏光は、 S TN液晶セル 1 7を透過する間に補正され、 ほぼ完全な直線 偏光となり、 吸収型偏光板 8の透過容易軸 8 aに対して時計右回りに約 45° 回転 し、 第 13図における水平軸 30に対して 90° の位置から出射する。 反射型偏光板 1 0の透過容易軸 1 0 aを第 1 2図に示すように水平軸 3 0と平行 に配置しているので、 その透過容易軸 1 0 aに対して垂直な振動面をもつ直線偏光 が反射型偏光板 1 0に入射することになる。 したがって、 第 4図のオフ状態に示し たように、 その入射光の全てが反射型偏光板 1 0によって反射され、 メタリ ツクシ ルバ一の背景となって見える。
5丁1^液晶セル1 7の第 1の電極 3と第 2の電極 4の間に電圧が印加されたオン 状態では、 ネマチック液晶 7の分子が立ち上がり、 S T N液晶セル 1 7の複屈折性 が変化し、 出射する直線偏光が約 9 0 ° 回転し、 水平軸 3 0に平行な方向になる。 したがって、 S T N液晶セル 1 7を透過した直線偏光は、 反射型偏光板 1 0にそ の透過容易軸 1 0 aに平行な振動面をもって入射するので、 全て反射型偏光板 1 0 を透過し、 光吸収部材 1 1に吸収される。 光吸収部材 1 1の色調が青であれば青の 光が反射するので、 青い表示色として見える。
そのため、 シルバーメタリ ックの背景に青色の文字や図形が高いコントラストで 表示される。
この液晶表示装置を、 例えばファションデジタル時計の表示部に用いたところ、 ケースやバンドとの組合せで、 非常にカラフルなデジタル時計を提供できた。 この第 8の実施形態においても、 第 1の実施形態の変形例として記載した各種の 変更が同様に可能である。
〔第 9乃至第 1 4の実施形態：第 1 4図乃至第 1 9図〕
第 1 4図乃至第 1 9図は、 この発明による液晶表示装置の第 9乃至第 1 4の実施 形態をそれぞれ示す第 5図乃至第 1 0図と同様な模式的な断面図である。
これらの各実施形態は、 第 1 1図に示した第 8の実施例と同様な S T N液晶セル 1 7とねじれ位相差板 1 4を使用した液晶表示装置に、 第 5図乃至第 1 0図に示し た第 2乃至第 7の実施形態と同様な追加構成をとつたものである。
それらの構成および作用効果は、 第 1図に示した第 1の実施形態と第 1 1図に示 した第 8の実施形態との相違点を除けば、 第 5図乃至第 1 0図に示した第 2乃至第 7の実施形態と同様であるから、 それらの説明は省略する。
これらの各実施形態においても、 第 1の実施形態の変形例として記載した各種の 変更は同様に可能である。 産業上の利用可能性
以上の説明から明らかなように、 この発明による液晶表示装置は、 メタリ ツクシ ルバ一の背景に黒や任意の色で文字や図形などの情報を高いコントラストで表示す ることができ、 視野角特性も良好で、 デザイン性にも富んだ単色カラー表示が可能 である。
したがって、 この液晶表示装置を腕時計や携帯電話機などの携帯用電子機器をは じめ、 各種の電子機器の表示装置として適用でき、 それらの視認性を高めることが できる。 また、 カラフルでデザイン性に富んだ電子機器を提供することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 第 1の電極を有する透明な第 1の基板と第 2の電極を有する透明な第 2の基板 との間に、 1 8 0 ° 〜 2 7 0 ° ツイス ト配向しているネマチック液晶を封入狭持し てなるス一パー♦ ッイス トネマティック液晶セルと、
前記第 2の基板の外側に設けた位相差板と、
その位相差板の外側に設けた、 透過容易軸に直交する振動面をもつ直線偏光は吸 収する吸収型偏光板と、
前記第 1の基板の外側に設けた、 透過容易軸に直交する振動面をもつ直線偏光は 反射する反射型偏光板と、
その反射型偏光板の外側に設けた光吸収部材とを備え、
前記位相差板が、 その遅相軸方向の屈折率を n x、 Y軸方向の屈折率を n y、 厚 み方向の屈折率を n zとしたとき、 n x > n z > n yの関係を満たすものである ことを特徴とする液晶表示装置。
2 . 第 1の電極を有する透明な第 1の基板と第 2の電極を有する透明な第 2の基板 との間に、 1 8 0 ° 〜 2 7 0 ° ツイス ト配向しているネマチック液晶を封入狭持し てなるスーパー · ッイス トネマチック液晶セルと、
前記第 2の基板の外側に設けたねじれ位相差板と、
そのねじれ位相差板の外側に設けた、 透過容易軸に直交する振動面をもつ直線偏 光は吸収する吸収型偏光板と、
前記第 1の基板の外側に設けた、 透過容易軸に直交する振動面をもつ直線偏光は 反射する反射型偏光板と、
その反射型偏光板の外側に設けた光吸収部材と
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
3 . 前記吸収型偏光板の外側表面に光拡散層を設けた請求の範囲第 1項記載の液晶 表示装置。
4 . 前記吸収型偏光板の外側表面に光拡散層を設けた請求の範囲第 2項記載の液晶 表示装置。
5 . 前記吸収型偏光板の外側に光拡散シートを設けた請求の範囲第 1項記載の液晶 表示装置。
6 . 前記吸収型偏光板の外側に光拡散シートを設けた請求の範囲第 2項記載の液晶 表示装置。
7 . 前記吸収型偏光板が 2色性色素を用いたカラ一偏光板である請求の範囲第 1項 記載の液晶表示装置。
8 . 前記吸収型偏光板が 2色性色素を用いたカラー偏光板である請求の範囲第 2項 記載の液晶表示装置。
9 . 前記光吸収部材が色フィルタである請求の範囲第 1項記載の液晶表示装置。
1 0 . 前記光吸収部材が色フィルタである請求の範囲第 2項記載の液晶表示装置。
1 1 . 前記光吸収部材が太陽電池である請求の範囲第 1項記載の液晶表示装置。
1 2 . 前記光吸収部材が太陽電池である請求の範囲第 2項記載の液晶表示装置。
1 3 . 前記光吸収部材が半透過性光吸収部材であり、 その半透過性光吸収部材の外 側にバックライ トを設けた請求の範囲第 1項記載の液晶表示装置。
1 4 . 前記光吸収部材が半透過性光吸収部材であり、 その半透過性光吸収部材の外 側にバックライ トを設けた請求の範囲第 2項記載の液晶表示装置。
1 5. 前記液晶セルの第 1の基板と前記反射型偏光板との間に、 光拡散層を設けた 請求の範囲第 1項記載の液晶表示装置。
1 6. 前記液晶セルの第 1の基板と前記反射型偏光板との間に、 光拡散層を設けた 請求の範囲第 2項記載の液晶表示装置。
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