JPH0734414Y2

JPH0734414Y2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0734414Y2
Application number: JP1989012658U
Authority: JP
Inventors: 隆二郎武藤; 武治新垣
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 1989-02-07
Filing date: 1989-02-07
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2004-02-07
Also published as: JPH02104324U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、遮光膜を形成したネガ型表示を行なう液晶表
示装置に関するものである。

［従来の技術］従来、自動車の計器類、あるいは時計等の表示に用いら
れている液晶表示装置は、暗い表示面に明るい文字、図
形などの表示を行うネガ型表示が多く採用されている。

ネガ型液晶表示装置は、表示部分以外の背景部分では液
晶層に電圧が印加されていないため、液晶分子がねじれ
ており、これに沿って光がねじれて進み、一対の偏光膜
の偏光軸を並行させて配置することにより、背景部分で
光が透過しないようにされている。しかし、通常のこの
ネガ型液晶表示装置の背景部分では、光が液晶層中をね
じれて進む際に、偏光度が低下するため、ある程度特定
の色の光が透過してきてしまい、コントラストが不十分
である問題点があった。

この問題を解決するために、表示部分以外の背景部分に
印刷等により遮光膜を形成することが行われている。

［考案の解決しようとする課題］この遮光膜は、斜め方向からみた場合に表示パターンが
遮光膜のパターンとずれてみえないようにするために、
通常セル内部に形成されることが多い。

この遮光膜を金属膜とした場合には、薄くても高遮光度
となるが、導電性が高いため、電極間で短絡を生じない
ためには電極と遮光膜との間の絶縁を完璧なものとする
必要があった。しかし、薄膜の絶縁膜では大面積でピン
ホールのない絶縁膜を得ることは困難であり、隣接電極
間での短絡の危険を常に抱えているものであった。

このため、印刷法等で厚膜の遮光膜を形成することが多
く行われている。この厚膜の場合には、カーボンのよう
な導電性粒子を顔料として用いたインクを用いても、ほ
とんど隣接電極間での短絡の危険はなかった。しかし、
微小なピンホールが発生しやすく、光抜けが問題となっ
ている。

これを防止するために、部分的にインクを内面につけて
補修し、光抜けを防止したり、セル外面に印刷等で遮光
膜を付けることも提案されている。

しかし、セル内面にインクを部分的につけ、修正する方
法では色ムラの発生による見栄えの低下の問題があり、
また、セル外面への印刷はセル単枚ごとの印刷が必要と
なるため、製作に手間がかかり、かつ、コストも高くな
る問題点があった。

その他、光抜けを防止する方法として、液晶セルの前面
に遮光板を置く方法もあるが、遮光板の反射色が目立つ
欠点があり、非常に見にくいため、改善が望まれてい
た。

［問題点を解決するための手段］本考案は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、電極を設けた基板間にネマチック液晶層を挟持し、
相対向する基板内面上で表示パターンに対応する部分以
外には遮光膜を設けた液晶セルの両面に一対の偏光膜を
配置し、電極に電圧を印加する駆動手段を設けたネガ型
表示の液晶表示装置において、液晶セルの外部の非視認
側に、表示パターンと略対応する部分以外に遮光膜を設
けた遮光板を該基板と略平行に配置したことを特徴とす
る液晶表示装置、及び、電極を設けた基板間にネマチッ
ク液晶層を挟持し、相対向する基板内面上で表示パター
ンに対応する部分以外には遮光膜を設けた液晶セルの両
面に偏光膜の偏光軸を電圧無印加部分で光が透過してく
るように一対の偏光膜を配置し、電極に電圧を印加する
駆動手段を設け、所望の表示パターン以外の表示パター
ン部分の電極に前記ネマチック液晶が励起する以上の電
圧を印加するネガ型表示の液晶表示装置において、液晶
セルの外部の非視認側に、表示パターンと略対応する部
分以外に表面に遮光膜を設けた遮光板を該基板と略平行
に配置したことを特徴とする液晶表示装置を提供するも
のである。

ここで、液晶セル非視認側とは、液晶セルの観察者の見
る側の反対側のことを言う。

本考案の液晶表示装置は、遮光板をセルの非視認側に配
置するようにしているため、従来に比して、遮光膜の厚
みを薄くでき、かつ前述したようなピンホールによる光
り抜けを生じにくく、内面の印刷膜の濃淡のバラツキも
減らせ、そのうえ、遮光板の反射色が目立つこともない
という効果を有する。

本考案を図面を参照しつつ説明する。

第１図は、本考案のネガ型表示のねじれネマチック液晶
表示装置の基本的な例の断面図を示す。

第１図において、1Aは基板であり、2Aはその上に形成さ
れた電極であり、さらにその上には配向膜3Aが形成され
ている。一方、他方の基板1Bには、その上に電極2B、表
示パターン以外の部分に遮光膜４、それらの上に配向膜
3Bが形成されている。これらの２枚の基板の電極面が相
対向するように配置して、周辺をシール材５でシール
し、内部にネマチック液晶を注入して液晶層６を形成し
て液晶セルを形成する。

液晶層の厚み（ｄ）と液晶の示す屈折率異方性（Δｎ）
との積Δｎ・ｄが0.3〜1.0μｍの間になるように決めら
れていることが、コントラストの角度依存性を低減する
目的と、透光性セグメント部の透過率を高くするために
望ましい。

この液晶セルの非視認側に遮光板７が設けられる。本考
案では、この遮光板７は表示パターンと略対応する部分
に開口部を持つような遮光板を有する。

この遮光板は、遮光部以外の光透過率が高いものであれ
ば何でも良く、特に材質は限定されない。ある程度の剛
性を有する板でも良く、可撓性を有するフィルム状のも
のでも良い。

この液晶セルの両面には、一対の偏光膜8A、8Bが配置さ
れている。

この基板としては、ガラス、プラスチック等の透明基板
が使用でき、その表面にはITO（In₂O₃−SnO₂）、SnO₂等
の透明電極が形成されている。もちろん、この透明電極
に低抵抗の金属リードを併設したり、透明電極の上また
は下にカラーフィルター、絶縁膜等を形成してあっても
よい。

本考案の遮光膜はセル内面については光透過率で0.3％
以下望ましくは0.2％以下にすることが良い。また、遮
光板上のものは、１％以下望ましくは0.3％以下にする
ことが良い。このようにすれば、どちらか一方にピンホ
ール等の部分的に光が抜ける部分があっても全体として
ピンホールを目立たなくし得る。

なお、セル内面の遮光膜と遮光板上の遮光膜では斜め方
向から見た場合、位置ずれを生じるので遮光板を液晶セ
ルの非視認側に配置し、液晶セルと遮光板との距離にも
依存するが、遮光板上の遮光膜は、液晶セル内面に設け
られた遮光膜の開口部の輪郭線より0.5〜10mm望ましく
は1mm〜5mm大きい開口部を持つようにするのが良い。

液晶セル内面及び遮光板上の遮光膜は、従来から公知の
遮光膜用の膜が使用でき、薄膜であっても厚膜であって
もよい。例えば、非導電性の顔料を含有したインク等を
用いて、印刷等で形成されればよい。

液晶セル内面の遮光膜は、表示の背景部分に形成される
ものであり、通常は一方の基板にのみ形成されればよ
い。もちろん両方の基板に分割して形成されてもよい
が、一方の基板に形成するほうが工程が少なく生産性が
よい。

この電極付き基板の表面には、配向膜が形成される。こ
の遮光膜が電極上に設けられた場合には、その上に配向
膜が形成される。この配向制御方法としては、ポリイミ
ド、ポリアミド、ポリビニルアルコール等の有機高分子
膜を印刷法やスピナー法で形成し、これをラビングする
方法、斜め蒸着法等公知の配向制御法が使用できる。

配向膜の配向制御方向は、通常90°とされればよいが、
斜め方向から見た場合のコントラストを向上させるため
に、50〜120°程度にずらして使用されてもよい。

さらに、この配向膜とセル内面の遮光膜または電極との
間の絶縁性を向上させるために、SiO₂、TiO₂等の絶縁膜
を挟持するようにしてもよい。

シール材は、通常のエポキシ樹脂、シリコン樹脂等のシ
ール材でよく、通常はその一部に開口部を形成してお
き、セル化して後、その開口部から液晶を注入し、その
開口部を封止すればよい。

注入する液晶としては、逆回転のらせん構造をとるこを
防止するため、通常カイラル物質を少量添加すればよい
が、配向制御方向により定まるねじれ角が90°より小さ
い場合には、カイラル物質未添加の液晶が使用できる。

その一対の偏光膜の偏光軸は、通常のネガ型表示の液晶
表示素子の場合と同様にほぼ平行に配置されてもよい
し、通常のポジ型表示の液晶表示素子の場合と同様にほ
ぼ直交するように配置されてもよい。

もっとも、直交するように配置した場合には電圧を印加
した部分が黒くなるので、通常のネガ型表示の液晶表示
素子の駆動とは逆に明るくしたい画素には電圧を印加せ
ず、暗くしたい画素には電圧を印加する逆の駆動法を取
る必要がある。このような液晶表示装置は、通常のネガ
型表示の液晶表示装置に比して、暗い部分の遮光度が高
いため、高コントラスト比が得られるという利点があ
る。

また、正面方向から見ることを主体とした場合には、こ
の偏光軸は平行または直交とすることが好ましいが、斜
め方向から見ることを主体として斜め方向から見た場合
のコントラスト比を高めたい場合には、偏光軸を直交す
るのではなく、１〜10°ずらして設置することが好まし
い。

電極に電圧を印加する駆動手段としては、通常の液晶表
示装置に使用される駆動手段が使用でき、通常しきい値
以上の交流電圧を供給できる駆動手段が用いられる。

このほか、基板を偏光膜基板としたり、基板の外面にタ
ッチスイッチ、紫外線カットフィルター、無反射フィル
ターを積層したりしてもよく、本発明の効果を損しない
範囲内で、通常の液晶表示装置に適用しうる技術を適用
してもよい。

本考案は、通常のネガ型表示の液晶表示装置にも使用で
きるが、前述のごとく一対の偏光膜の偏光軸を直交する
ように配置し、全体としてはネガ型表示であるが、電極
への電圧の印加はポジ型表示と同様に行う駆動手段を用
いた液晶表示装置に適用した場合にその効果が大きい。

即ち、表示部分のうち、光を透過させる画素において
は、液晶分子が立ち上るしきい値以下の電圧を印加し、
遮光画素においては、しきい値電圧以上の電圧を印加す
る。なお、電圧の印加の方法については、各画素を個別
駆動してもよいし、また複数の画素を共通の信号で駆動
するマルチプレックス駆動を用いてもよい。

駆動する電圧については、主に観察される角度で高いコ
ントラストが得られる電圧を選べばよい。一般には高い
電圧で駆動するほど高い角度（基板に垂直方向）で高い
コントラストが得られる。低い電圧で駆動すれば低角度
で高いコントラストが得られるが、電圧が低すぎる場合
には、充分なコントラストが得られない。一般的には、
垂直方向のしきい値電圧の1.5倍から６倍の範囲内で駆
動することが望ましい。

通常は、裏面の偏光膜の背後に、照明手段を設けて使用
するが、背後に反射板を設置し、正面からの光を利用し
て表示を行なってもよい。また照明手段と、半透過半反
射板を設置し、背面と正面の両方の光を利用する装置と
しても本考案は適用できる。照明手段としては、白色電
球、陰極線管等光を発するものであれば何でも良く、そ
の光量に対する調光手段を設けたものであってもよい。

また、液晶中にネガ型、あるいはポジ型の二色性色素を
添加することでさらに高いコントラストを広い視野角で
得ることができる。

また、一対の偏光膜の間に適当な光学異方性をもつ素子
を配置して、コントラストの角度変化を少なくすること
もできる。

本考案に係る遮光板については、その機能を損しない範
囲で、様々な形態を取ることができる。例えば、前述の
ようにフィルム状のものとして、照明手段に貼り付けて
も良い。また、特にこの液晶表示装置がカラーフィルタ
ーを液晶セル外に有するものであれば、そのカラーフィ
ルターのうえに遮光膜を設けるようにして、カラーフィ
ルターと兼用すれば、構造を単純化することができるの
で実用上非常に好ましい。

［作用］本考案において、遮光板上の遮光膜は液晶セル内面の遮
光膜のピンホール部分からの光抜けを遮光することによ
ってみかけ上欠点がないように見える。

この場合、単に光抜けだけではなく、セル内面の遮光膜
の膜厚のバラツキから来る濃淡についても無くす効果が
あり、液晶表示装置の個々のバラツキを押え安定した品
質が保てる。

［実施例］ ITO付きのガラス基板をパターニングして表示パターン
に対応する部分以外にはセル内部にオフセット印刷で黒
色のインクを用いて膜厚2.5μｍの遮光膜を形成し、さ
らにその上に膜厚0.1μｍのポリイミドの膜を形成し、
これをラビングして配向膜を形成してセグメント電極基
板を製造した。

また、ITO付きのガラス基板をパターニングしてその上
に膜厚0.1μｍのポリイミドの膜を形成し、これをラビ
ングして配向膜を形成してコモン電極基板を製造した。

このセグメント電極基板とコモン電極基板とを電極面が
相対向するように配置し、周辺をシール材でシールし、
内部にネマチック液晶を注入して液晶セルを製造した。

この液晶セルの両面に１対の偏光板を配置し裏面に板状
の緑色のカラーフィルターを配置した。更に、この裏側
に照明手段を配置して液晶表示装置を作成した。

このとき、一方の偏光膜をその偏光軸が隣接する基板の
配向処理方向に直交するように、他方の偏光膜をその偏
光軸が隣接する基板の配向処理方向に平行するように、
即ち、一対の偏光膜をその偏光軸が平行するように配置
し、通常のネガ型表示の液晶表示素子の駆動と同様に駆
動した。これにより、ネガ型表示の液晶表示装置が得ら
れた。

次に、この実施例の液晶表示装置の一対の偏光膜をその
偏光軸が隣接する基板の配向処理方向に直交するよう
に、即ち、一対の偏光膜をその偏光軸が直交するように
配置し、通常のネガ型表示の液晶表示素子の駆動とは逆
に明るくしたい画素には電圧を印加しなく、暗くしたい
画素には電圧を印加する逆の駆動法を採り駆動した。こ
れにより、表示パターンに対応する部分では、前記の通
常のネガ型表示の液晶表示装置に比して、表示パターン
に対応する部分であって暗い部分の遮光度が高いため、
背景部分の黒さが極めて有効に作用し、高いコントラス
ト比の液晶表示装置が得られた。

しかるに上記のような構成では液晶セル内面の遮光膜に
ピンホールがあった場合、ピンホールからの光がもれて
くることになり、光抜け防止は完全ではなかった。第２
図はこのような液晶表示素子を正面から見た図である。
液晶セル内面の遮光膜４にピンホール９が８つ0.05〜0.
2mm径のものが発生している。これに第２図中で、破線
部内でハッチングで示したような遮光膜をもつ、遮光膜
付カラーフィルター７′を前述のカラーフィルターに変
えて配置したところ、８つのピンホールはカラーフィル
ター上の遮光膜に隠されて見えなくなり、見栄えが向上
した。

［考案の効果］本考案の液晶表示装置は、セル内面に遮光膜を設けると
ともにセル外部の遮光板上に遮光膜を設けているため、
セル内面の遮光膜のピンホールにより光抜け不良の再生
が不要になり、作業性が向上する。また、セル内面の遮
光膜のバラツキによる濃淡がなくなり個々の見栄えの差
が減少する。

また、遮光板はセルの非視認側に設けられているため、
遮光膜の位置ずれも少なく、かつ遮光板の反射色が目立
つこともない。

さらに、このような遮光板の製造については、１枚の板
またはフィルムにパターン化された遮光膜を印刷し、後
で切り出すことにより、100枚以上１度に製造するとい
う手段が採れるため、安価に手間をかけず製造できる。

本考案は、このほか本考案の効果を損しない範囲内で種
々の応用が可能なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案のネガ型表示の液晶表示装置の基本的
な例の断面図である。第２図は、本考案に係る遮光板上の遮光膜の配置を示す
液晶表示装置の上面図である。基板:1A、1B 電極:2A、2B 配向膜:3A、3B 遮光膜:4 シール材:5 液晶層:6 遮光膜付遮光板:7 偏光膜:8A、8B ピンホール:9

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】電極を設けた基板間にネマチック液晶層を
挟持し、相対向する基板内面上で表示パターンに対応す
る部分以外には遮光膜を設けた液晶セルの両面に一対の
偏光膜を配置し、電極に電圧を印加する駆動手段を設け
たネガ型表示の液晶表示装置において、液晶セルの外部
の非視認側に、表示パターンと略対応する部分以外に遮
光膜を設けた遮光板を該基板と略平行に配置したことを
特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】電極を設けた基板間にネマチック液晶層を
挟持し、相対向する基板内面上で表示パターンに対応す
る部分以外には遮光膜を設けた液晶セルの両面に偏光膜
の偏光軸を電圧無印加部分で光が透過してくるように一
対の偏光膜を配置し、電極に電圧を印加する駆動手段を
設け、所望の表示パターン以外の表示パターン部分の電
極に前記ネマチック液晶が励起する以上の電圧を印加す
るネガ型表示の液晶表示装置において、液晶セルの外部
の非視認側に、表示パターンと略対応する部分以外に表
面に遮光膜を設けた遮光板を該基板と略平行に配置した
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】遮光板が表示パターンに略対応する部分以
外に表面に遮光膜を設けたカラーフィルターであること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の液晶表示装
置。
【請求項４】遮光板上に設けられた遮光膜が、セル内部
に設けられた遮光膜の開口部の輪郭線より0.5〜10mm大
きい輪郭線の開口部を有する遮光膜であることを特徴と
する請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の液晶表示
装置。