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JP3802658B2 - 液晶表示装置及びそれを用いた電子機器 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は液晶表示装置、特に液晶パネルで生じる着色を解消するための位相差板を備えた液晶表示装置、及びその液晶表示装置を用いた時計や携帯電話等の電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばＳＴＮ(Super-Twisted Nematic)液晶等の液晶パネルを備えた液晶表示装置において、上記液晶パネルの片面に、一軸延伸フィルム等の位相差板を配置することによって、上記液晶パネルで生じる着色を解消するようにしたものは知られている（例えば、本出願人が先に提案した特公平３−５０２４９号公報等参照）。
【０００３】
図９は上記のような位相差板を備えた従来の液晶表示装置の一例を示す概略構成の説明図であり、図において、１は上側偏光板、２は位相差板、３は液晶パネル、４は下側偏光板、５は反射板である。上記液晶パネル３は上下一対の基板３１・３２間に液晶層３３を介在させた構成である。
【０００４】
上記の位相差板２としては、例えばポリカーボネイトフィルム等の高分子フィルムを一軸延伸したものが用いられ、液晶パネルの液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層の厚さｄとの積Δｎ・ｄ等に応じて位相差板の材質や厚さ等を適宜選択することによって液晶パネルで生じる着色を解消するものである。なお、上記図９はいわゆる反射型の液晶表示装置を示したが、透過型の液晶表示装置にあっては、上記反射板５の代わりにバックライトを設置する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような位相差板を用いても必ずしも液晶パネルによって生じる着色を充分に解消できない場合があり、特に、いわゆるオン状態とオフ状態の両方の着色を解消するのは難しい等の問題があった。
【０００６】
上記の問題点を鋭意検討した結果、上記の着色は反射板によって更に助長されることが分かった。即ち、図１０は従来の液晶表示装置に多く使用されているアルミ反射板の分光特性を示すもので、可視光域のうち低波長領域よりも高波長領域の反射率が高く、そのために着色を助長することが分かった。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、上記のような位相差板を用いた液晶表示装置におけるオン状態およびオフ状態の両方の着色を良好かつ確実に解消し、コントラストのよい液晶表示装置および電子機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明による液晶表示装置および電子機器は、以下のようにしたものである。
【０００９】
すなわち、本発明による液晶表示装置は、偏光板と偏光分離板との間に、位相差板と、液晶層を有する液晶パネルとが配置され、前記偏光分離板に対して前記液晶パネルが配置される側とは反対側に光吸収体が配置された液晶表示装置において、前記偏光分離板は、複屈折性を有する第１のフィルムと、複屈折性を有しない第２のフィルムとを有して構成されるとともに、前記第２のフィルムの屈折率が前記第１のフィルムのいずれか一方の屈折率と略等しく設定されてなり、前記液晶パネルの液晶の屈折率異方性の波長分散をＢＬＣ、上記位相差板のリタデーションの波長分散をＢＲＦとして両者の比ＢＬＣ／ＢＲＦが１．０２以上であり、かつ上記偏光分離板の波長４５０ｎｍにおける反射率Ｒ４５０と波長６５０ｎｍにおける反射率Ｒ６５０との比Ｒ４５０／Ｒ６５０が１より大きく３より小さいことを特徴とする。
【００１０】
上記の液晶層としては、例えば１８０°以上、３６０°以下にねじれ配向したネマッチック液晶層を用いることができる。また前記の位相差板としては、高分子フィルムを用いることができる。
【００１１】
また本発明による電子機器は、上記のように構成された液晶表示装置を備えたものである。
【００１２】
【作用】
上記のように位相差板を備えた液晶表示装置において、液晶パネルの液晶の屈折率異方性の波長分散ＢLCと位相差板のリタデーションの波長分散ＢRFとの比ＢLC／ＢRFが１．０２以上となるようにするとコントラストのよい表示が得られると同時に、複屈折性を有する第１のフィルムと、複屈折性の有しない第２のフィルムとからなる偏光分離板を設け、その偏光分離板の波長４５０ｎｍにおける反射率Ｒ450と、波長６５０ｎｍにおける反射率Ｒ650との比Ｒ450／Ｒ650が１以上になるようにすると前記の着色を良好に解消することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による液晶表示装置および電子機器を、具体的な実施形態に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明による液晶表示装置の一実施形態を示す概略構成の説明図である。図において、１は上側偏光板、２は位相差板、３は液晶パネルで、その液晶パネル３は上下一対の基板３１・３２間に液晶層３３を介在させた構成であり、上記各基板２１・２２の液晶層２３側には、それぞれＩＴＯ（Indium Tin Oxide）や酸化錫等よりなる透明電極が設けられているが、図には省略した。また上記液晶パネル３の下面側には、拡散板６と偏光分離板７および光吸収体８が順に配置されている。
【００１５】
上記の上側偏光板１としては、従来公知のものを用いることができる。また位相差板２は、上記液晶パネル３で生じる着色を解消するための色補償用の光学異方体として用いるもので、その位相差板としては、例えば、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＡ（ポリアリレート）、ＰＳＦ（ポリサルフォン）等の一軸延伸フィルムを用いることができる。
【００１６】
図２は上記各フィルムを位相差板として用いた場合の波長６５０ｎｍにおけるリタデーションＲ650(Δｎ・ｄ650)に対する各波長のリタデーションＲ（Δｎ・ｄ）の比を示すもので、図中、ａはＰＳＦ、ｂはＰＡ、ｃはＰＣ、ｄはＰＶＡである。上記ａ〜ｄのいずれのフィルムも波長が長くなると、リタデーションＲは小さくなる。
【００１７】
一方、液晶パネル３としては、いわゆるＴＮ型やＳＴＮ型その他適宜使用可能であるが、ＳＴＮ型、特に液晶分子を１８０°〜３６０°にねじれ配向したＳＴＮ型のネマチック液晶に良好に適用することができる。本実施形態においては、ＳＴＮ型の液晶が用いられている。
【００１８】
図３はこの種の液晶表示装置に広く使われている複数種類の液晶Ａ〜Ｈの波長毎の屈折率異方性Δｎを示す図、図４は上記各液晶Ａ〜Ｈの波長６５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ650に対する各波長の屈折率異方性Δｎの比を示す図である。図中のいずれの液晶も波長が長くなると、屈折率異方性Δｎは小さくなる。
【００１９】
そして、本発明は液晶パネルの液晶の屈折率異方性Δｎの波長分散ＢLCと位相差板２のリタデーションの波長分散ＢRFとの比ＢLC／ＢRFが１．０２以上になるようにしたものである。なお、その液晶パネルの液晶の屈折率異方性Δｎの波長分散ＢLCとは、その液晶の波長４５０ｎｍの屈折率異方性Δｎ450と、波長６５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ650との比Δｎ450／Δｎ650であり、位相差板２のリタデーションの波長分散ＢRFとは、位相差板２の波長４５０ｎｍのリタデーションＲ450（Δｎ・ｄ450)と、波長６５０ｎｍのリタデーションＲ650（Δｎ・ｄ650)との比Ｒ450／Ｒ650である。
【００２０】
上記のように液晶パネル３の液晶の屈折率異方性Δｎの波長分散ＢLCと、位相差板２のリタデーションの波長分散ＢRFとの比ＢLC／ＢRFが１．０２以上になるようにすると、コントラストのよい表示が得られる。なお、より好ましくは上記の比ＢLC／ＢRFが１．０４以上になるようにするとよく、そのようにするとコントラストを更に高めることができる。
【００２１】
次に、前記の拡散板６としては、例えば乳白色のアクリル板等を用いることができる。また、拡散板６の代わりに粘着剤中に拡散剤を練り込んだ拡散層でもよく、拡散効果に加えて液晶パネルと偏光分離板との接合剤としての機能を持たせることもできる。その拡散板６や拡散層によって表示が鏡面状から白色状にすることができる。ただし、上記の拡散板６は、場合によっては省略してもよい。
【００２２】
また前記の偏光分離板７としては、例えば図５に示すように複屈折性を有する第１のフィルム７１と、複屈折性を有しない第２のフィルム７２とを順に所望の枚数積層したものを用いる。その第１と第２のフィルム７１・７２材質等は適宜であるが、少なくともそれぞれ透光性を有し、かつ複屈折性を有しない第２のフィルムの屈折率が、複屈折性を有する第１のフィルムのいずれか一方の屈折率と略等しいものを用いる。
【００２３】
その第１のフィルム７１としては、例えばポリエチレンナフサレート（ＰＥＮ；polyethylene napthalate)を所望の倍率に延伸したものを用いることができ、また第２のフィルム７２としては、ナフサレン・ジ・カルボン酸とテレフタル酸とのコポリエステル（ｃｏＰＥＮ；copolyester of naphthalene dicarboxylic acid and terephthalic or isothalic acid)を用いることができる。その第１のフィルム７１の延伸方向の偏光の屈折率ｎAXは１．８８、延伸方向と直交する方向の偏光の屈折率ｎAYは１．６４であり、第２のフィルム７２の屈折率ｎBは１．６４である。
【００２４】
上記のように複屈折性を有する第１のフィルム７１と、複屈折性を有しない第２のフィルム７２とを積層した偏光分離板７は、例えばその上方から光を入射させると、図６に示すように延伸方向に直交する方向の光Ｌ１は、上記第１と第２のフィルム７１・７２間に屈折率の境界面がないため、そのまま透過し、延伸方向と平行な方向の光Ｌ２は、第１と第２のフィルム７１・７２の境界面で所定の波長のみが選択的に反射され、それ以外の光は透過する。その反射する光Ｌ２の波長λａは、第１と第２のフィルム７１・７２の屈折率ｎAXとｎB(ただし、ｎB＝ｎAY）、および各フィルム７１・７２の厚さｄA・ｄBとによって決定される。
【００２５】
それらの関係は、下記式（１）、（２）で表すことができる。
ｎAX・ｄA＝（１／４＋ｍ／２）λ ‥‥‥‥‥（１）
ｎB・ｄB ＝（１／４＋ｍ／２）λ ‥‥‥‥‥（２）
ただし、ｍは０または正の整数。
【００２６】
そこで、例えば上記第１と第２のフィルム７１、７２の屈折率ｎAX、ｎBおよび各フィルム７１、７２の厚さｄA、ｄBとを適宜選択すれば所望の波長の光を反射させることができ、また上記の屈折率または厚さのいずれか一方、例えば屈折率ｎAX、ｎBを一定とし、厚さｄA、ｄBを適宜選択することによっても所望の波長の光を反射させることができる。さらに、厚さの異なる複数種類の第１と第２のフィルムを積層することによって、所望の波長帯域の光を反射させることができる。又その場合、各波長の反射率は、第１と第２のフィルム７１・７２の枚数が多いほど高くなり、その枚数を適宜選択することによって各波長毎に所望の反射率に設定することができる。
【００２７】
そして本発明においては、上記偏光分離板７の波長４５０ｎｍにおける反射率Ｒ450と波長６５０ｎｍにおける反射率Ｒ650との比Ｒ450／Ｒ650が１以上になるようにしたもので、そのような偏光分離板を用いると、前記の着色を可及的に低減することができる。なお好ましくは上記の比Ｒ450／Ｒ650が１．２以上になるようにすると更によく、それによって更に着色を低減することができる。なお上記の比Ｒ450／Ｒ650が３．０以上になるようにすると、上記の効果が薄れるため、３．０以下にするのが望ましい。
【００２８】
図７は前記の材質よりなる第１と第２のフィルム７１・７２を用いて上記のような条件に合うように作成した偏光分離板７の一例の反射率特性を示す図であり、波長４５０ｎｍの反射率Ｒ450と、波長６５０ｎｍの反射率Ｒ650との比Ｒ450／Ｒ650は、約１．３９である。
【００２９】
さらに前記図１における光吸収体８としては、光吸収性のよい黒色のものであれば、材質等は適宜である。また上記吸収体８に多数の小孔等を形成し、その下面側にバックライトを設置すれば、透過型もしくは反射型と両用の液晶表示装置を得ることができる。
【００３０】
以上のように液晶パネル３の液晶と位相差板２および偏光分離板７を適宜組み合わせ、上記液晶の屈折率異方性の波長分散ＢLCと、位相差板２のリタデーションの波長分散ＢRFとの比ＢLC／ＢRFが１．０２以上になるようにすると共に、偏光分離板の波長４５０ｎｍにおける反射率Ｒ450と波長６５０ｎｍにおける反射率Ｒ650との比Ｒ450／Ｒ650が１以上になるようにすると、着色のない、しかもコントラストのよい液晶表示装置を得ることができるものである。
【００３１】
なお前記の液晶や位相差板２および偏光分離板６は一例であり、前記以外の液晶や位相差板および偏光分離板を用いても上記と同様の効果が得られる。
【００３２】
また上記のような液晶表示装置を、例えば図８に示すような携帯電話Ｔの表示部Ａ等に適用すれば、表示品質のよい携帯電話を提供することが可能となり、また携帯電話に限らず時計その他の各種電子機器にも適用できる。
【００３３】
【実施例】
〔実施例１〕
本発明による実施例１として前記図１に示すような液晶表示装置を作成した。なお位相差板２としては前記図２のｃに示すＰＣよりなる一軸延伸フィルム（波長５８９ｎｍのΔｎ・ｄ＝６００ｎｍ）を用いた。また液晶パネル３としては、前記図３および図４のＥの液晶（波長５８９ｎｍのΔｎ・ｄ＝０．１３６μｍ）を用いてセル厚６．５μｍ、ねじれ角２４０°の液晶パネルを作成した。その液晶の屈折率異方性の波長分散と、位相差板２のリタデーションの波長分散との比ＢLC／ＢRFは、１．０７である。また偏光分離板７としては、ＰＥＮを５倍延伸した第１のフィルム７１と、ｃｏＰＥＮよりなる第２のフィルム７２とを所定枚数積層したものを用いた。その偏光分離板７の反射率の比Ｒ450／Ｒ650は１．２である。
【００３４】
〔比較例１〕
上記実施例１に対する比較例１として前記図２のｂに示すＰＡよりなる位相差板を用い、それ以外は上記実施例１と同様の条件で液晶表示装置を作成した。液晶パネル３の液晶の屈折率異方性の波長分散と、位相差板２のリタデーションの波長分散との比ＢLC／ＢRFは、１．０１であり、また偏光分離板７の反射率の比Ｒ450／Ｒ650は１．２である。
【００３５】
〔従来例１、２〕
上記実施例１および比較例１に対する従来例１、２として、それぞれ前記図２のｃおよびｂに示すＰＣおよびＰＡよりなる位相差板を用い、液晶パネル３は実施例１および比較例１と同様とし、その液晶パネルの下面側にアルミ反射板５付きの偏光板４を設置して前記図９に示すような従来の液晶表示装置を作成した。
【００３６】
上記実施例１、比較例１および従来例１、２で作成した液晶表示装置の諸条件と表示性能等の結果を下記表１にまとめて示す。なお、偏光分離板を用いた液晶表示装置において、オン状態の色は黒色の吸収体８の色によって決定される。そこで、上記実施例１および比較例１ともにオン状態の色が黒くなるように吸収体８の色を調整した。後述する実施例２および比較例２も同様である。
【００３７】
【表１】
Figure 0003802658
【００３８】
従来例１では、オフ状態で色付きが見られる。これは前記の比ＢLC／ＢRFが大きいことにより、発生すると考え、従来例２では上記の比を１に近づけることを考え、前記のような条件とした。すると、オフ状態の色付きはなくなったものの、オン状態での色付きをまねき、コントラストの低下につながった。また比較例１ではオフ状態でやや青みがかった表示となり、コントラストも低い。これに対し、本発明の実施例１ではオン状態、オフ状態で良好な白黒表示が得られ、コントラストのよい表示が得られた。
【００３９】
〔実施例２〕
本発明による実施例２として前記実施例１とは異なる液晶を用いて図１に示すような液晶表示装置を作成した。位相差板２は実施例１と同様とし、液晶パネル３の液晶としては、前記図３および図４のＢの液晶（波長５８９ｎｍのΔｎ・ｄ＝０．１６４μｍ）を用いてセル厚５．６μｍ、ねじれ角２６０°の液晶パネルを作成した。その液晶の屈折率異方性の波長分散と位相差板２のリタデーションの波長分散との比ＢLC／ＢRFは、１．１０である。また偏光分離板７としては、実施例１と同材質の第１および第２のフィルムを所定枚数積層したものを用い、その偏光分離板７の反射率の比Ｒ450／Ｒ650は１．３９とした。
【００４０】
〔比較例２〕
上記実施例２に対する比較例２として前記図２のａに示すＰＳＦよりなる位相差板を用い、それ以外は上記実施例２と同様の条件で液晶表示装置を作成した。液晶パネル３の液晶の屈折率異方性の波長分散と位相差板２のリタデーションの波長分散との比ＢLC／ＢRFは、０．９８であり、また偏光分離板７の反射率の比Ｒ450／Ｒ650は実施例２と同様に１．３９である。
【００４１】
〔従来例３、４〕
上記実施例２および比較例２に対する従来例３、４として、それぞれ前記図２のｃおよびａに示すＰＣおよびＰＳＦよりなる位相差板を用い、液晶パネル３は実施例２および比較例２と同様とし、その液晶パネルの下面側にアルミ反射板５付きの偏光板４を設置して前記図９に示すような従来の液晶表示装置を作成した。
【００４２】
上記実施例２、比較例２および従来例３、４で作成した液晶表示装置の諸条件と表示性能等の結果を下記表２にまとめて示す。
【００４３】
【表２】
Figure 0003802658
【００４４】
上記表２からも明らかなように本発明による実施例２の液晶表示装置においては、比較例２や従来例３、４のように着色が生じることなく、しかもコントラストのよい表示が得られた。特に、従来例３ではコントラストは比較的に高いが、オフ状態で黄色となり、かなり色づく、また従来例４では外観色は白くなるものの、オン状態が青く色づき、コントラストの低下を招いている。また比較例２ではオフ状態でやや青みがかった表示となり、コントラストも低い。これに対し、本発明の実施例２ではオン状態、オフ状態で良好な白黒表示が得られ、コントラストのよい表示が得られた。
【００４５】
また上記のような液晶表示装置を、電子機器として前記図８に示すような携帯電話Ｔの表示部Ａに適用したところ、表示性能のよい電子機器を得ることができた。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による液晶表示装置およびそれを用いた電子機器は、着色のない、しかもコントラストのよい表示が得られるもので、表示品質のよい液晶表示装置及び電子機器を提供できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示装置の一実施形態を示す概略構成の説明図。
【図２】各種の位相差板の波長分散を示す図。
【図３】各種の液晶の波長毎の屈折率異方性を示す図。
【図４】各種の液晶の波長分散を示す図。
【図５】偏光分離板の構成を示す説明図。
【図６】偏光分離板の原理を示す説明図。
【図７】本発明の実施例で用いた偏光分離板の反射率を示す図。
【図８】上記の液晶表示装置を適用した電子機器としての携帯電話の斜視図。
【図９】従来の液晶表示装置の一例を示すが略構成説明図。
【図１０】従来用いられている反射板の反射率を示す図。
【符号の説明】
１ 上側偏光板
２ 位相差板
３ 液晶パネル
４ 下側偏光板
５ 反射板
６ 拡散板
７ 偏光分離板
８ 光吸収体

Claims (4)

  1. 偏光板と偏光分離板との間に、位相差板と、液晶層を有する液晶パネルとが配置され、前記偏光分離板に対して前記液晶パネルが配置される側とは反対側に光吸収体が配置された液晶表示装置において、
    前記偏光分離板は、複屈折性を有する第１のフィルムと、複屈折性を有しない第２のフィルムとを有して構成されるとともに、前記第２のフィルムの屈折率が前記第１のフィルムのいずれか一方の屈折率と略等しく設定されてなり、前記液晶パネルの液晶の屈折率異方性の波長分散をＢＬＣ、上記位相差板のリタデーションの波長分散をＢＲＦとして両者の比ＢＬＣ／ＢＲＦが１．０２以上であり、かつ上記偏光分離板の波長４５０ｎｍにおける反射率Ｒ４５０と波長６５０ｎｍにおける反射率Ｒ６５０との比Ｒ４５０／Ｒ６５０が１より大きく３より小さいことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記液晶層は１８０°以上、３６０°以下にねじれ配向したネマチック液晶層であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 前記位相差板は高分子フィルムであることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
  4. 前記請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶表示装置を備えた電子機器。
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