JPS62265626A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、視認性を向上させた液晶表示素子に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来から液晶表示素子は種々の用途に使用されており、
その構成としては、コモン電極を有する第１の基板と、
セグメント電極を有する第２の基板とを電極面が相対向
するように配置して、周辺をシール材でシールし、その
間に液晶を封入したものがよく使用されている。特によ
く使用されるものとしては、このような液晶表示素子の
両面に一対の偏光膜を配置し、電圧無印加時には液晶が
９０°ねじれた構造をとり、電圧印加時には液晶が立ち
あがる４造をとることを利用したツイストネマッチク（
Ｔ　Ｎ）型液晶表示素子がある。

このような液晶表示素子は、反射型で使用する場合には
通常一対の偏光膜をその偏光軸が直交するように配置し
て、電圧が印加された部分のみが黒く見えるポジ型表示
を行っている。この反射型で見るポジ型表示では、背景
部分が少し暗くなるが特に見ずらいということはない。

〔発明の解決しようとする問題点］ これに対して、近年オーディオ、家庭電気製品等を中心
に、暗い室内でも使用可能でかつ見ばえがよい性能が要
求され、液晶表示素子を反射型でも透過型でも兼用で使
用するとか透過型で使用するというような要求がでてき
ている。

この透過型の場合には、バックライトからの光が直接ｆ
ｇｌ察者にとどくことになり、ネガ型で見る方が見易い
ため、通常一対の偏光膜をその偏光軸が平行になるよう
に配置して、背景が暗゛く、電圧が印加されて点灯した
部分のみが明るく見えるようにされている。

しかし、この透過型で見るネガ型表示では、背景部分が
暗くなるようにされるが、暗い室内で見ると、液晶表示
素子内の背景部分が暗くはされているが、ある程度の光
が透過してきてしまうため、いかに電圧が印加されて点
灯した部分のみが明るく見えたとしても、見た目のコン
トラストを低下させ、視認性を低下させていた。

このため、液晶表示素子の外部に遮光性のある物質の膜
を形成し、非表示部から光が漏れてこないようにするこ
とも考えられていたが、位置合せ粘度の問題、基板の外
部に積層するため斜め方向から見た場合の電極とのズレ
の問題等があり、細かいパターンの液晶表示素子には向
いていないものであった・ また、液晶表示素子の基板の電極が形成される側の面の
電極と基板の間に薄膜の遮光層を形成することも提案さ
れており、この型のものでは上記のような問題点は生じ
ない、しかし、薄膜の遮光層として金属の遮光層を用い
る場合には遮光層の上に絶縁膜、さらにその上に電極層
を形成する必要があり、薄膜で完全な絶縁膜が得られに
くいこと、電極の信頼性の低下等の問題点を生じる傾向
があった。また、着色インク等による絶縁性の遮光層を
用いる場合には、金属はど薄くできにくいこと及びその
上に形成された電極が剥離し易く信頼性が低下する等の
問題点を有していた。

これとは逆にパターニングした電極上に遮光層を形成す
ることも提案されており、この場合にも金属では絶縁１
１りを形成しても短絡の危険があり、着色インク等では
厚くなるため、液晶注入に態形うを与えたり、表示部に
形成される配向膜の作成に悪影響を与えやすいまたは厚
みがたりなく充分な遮光性が得られない等という問題点
があった。

なお、この金属の遮光層を形成する型の液晶表示素子で
は、コモン電極が１つのみの場合には全面へ夕のコモン
電極を形成すればよく、問題はなく、必要な部分のみに
例えば無電解ニッケルメッキの層を形成したり、クロム
の蒸着ＩＩ！２を形成したりできた。

しかし、このようなコモン電極が１つのみの液晶表示素
子はスタティンク駆動するまたはアクティブマトリクス
型とするしかなく、アクティブマトリクス型以外では端
子数が多くなるため、広い使用温度範囲が要求されるよ
うな特別の用途にしか使用しにくく、通常はコモン電極
を複数形成してダイナミック駆動されることとなる。特
にド・ントマトリクス型の液晶表示素子では、多数の帯
状のコモン電極とこれと直交する多数の帯状のセグメン
ト電極とを使用する必要があった。

このような８を数のコモン電極を使用する液晶表示素子
には前記の全面へ夕のコモン電極にしたようには簡便に
遮光層が形成できなく、コモン電極とコモン電極との間
から光が漏れてくることがあった。

［問題を解決するための手段］ 本発明は、かかる問題点を解決すべくなされたものであ
り、複数に分；１．＋１されたコモン電極を有する第１
の基板と、複数のセグメント１１４．極を右する第２の
ノ、（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、その１１）１に液晶を１量人した
液晶表示素子において、８０１の基板のコモン電極を隣
接するコモン゛ｉ［極相圧が短絡しない範囲で近接して
配置し、第１の）１（板のほぼ全面に形成するとともに
、非表示部のコモン電極上に金ノヱ薄膜による遮光層を
形成したことを４ν徴とする液晶表示素子である。

本発明の液晶表示素子を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の液晶表示素子の基本的例の断面図であ
る。

第１図において、ＩＡ、ＩＢはカラス、プラスチック等
の基板、２Ａは酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ）、
酸化スズ等の透明電極によるコモン電極、２Ｂは同様な
電極によるセグメント電極、　３は金属薄膜による遮光
層、　４は周辺シール用のシール材、　５は封入された
液晶層を示しており、この例においては、コモン電極は
２つにされている。

この第１図においては、コモン電極に対向するセグメン
ト電極が存在し、表示に必要とされる部分に対応するコ
モン電極上には金属薄膜の遮光層が形成されており、非
表示部分から余分な光が漏れてこないようにされている
。

また、コモン電極とコモン電極が隣接している部分では
、両コモン電極間の間隔Ｗは光の漏゛れを少なくし、間
隙を認識しにくくするため、８０ｇｍ以下とされ、パタ
ーニングの困難性からｌｐｍ以上とされればよい。もっ
とも、この狭い方は、製造の困難性を除けば、Ｑ、ＱＩ
ｐｍ以上とすれば、電極間の絶縁抵抗をＩＯＫΩ以上と
できるため、０．０１ｇｍ以上とすればよい。特に、Ｗ
を　１〜３０ｇｒｎ程度とすることが見ばえの点からみ
て好ましい。もっともパターンの形状から全てのコモン
′准極間の間隔をこの範囲とすることができないことも
あり、この場合には見た目に問題がない範囲内で、この
間隔よりも大きな間隔としてもよい。

本発明の金属薄１１りによる遮光層としては、ニッケル
、クロム、銅、金、アルミ等の薄１漠が使用でき、無電
解メッキ、電解メッキ、蒸着等の公知の方法で所望の形
状に形成されればよい。

これらの形成方法の中では、コモン電極」−に選択的に
金属薄膜を形成できるメンキ法がコモン電極間の短絡防
止が容易にでき好ましい。

その中でも無電解メッキ法が適用しやすく、特にコモン
電極に酸化スズ−酸化インジウム系の電極を使用する場
合には、容易にニッケルが選択的に無電解メンキできる
ため好ましい。

この遮光層の形成されるコモン電極を設ける基板は、ａ
察者側に配置することが好ましく、これにより液晶層内
での光の漏れも問題とならなく１反射型で見た場合にも
非表示部の表側の電極が見えなく見ばえがよくなる。

本発明は、［１の字型の数字表示からトソトマトリクス
型の表示まで種１／の表示に使用ｉ＋）能である。特に
ドントマトリクス型の表示では、多数の帯状のコモン電
極と、これに直交する多数の帯状のセグメント電極とを
使用することとなり、多数の帯状のコモン電極がほぼ平
行に並ぶこととなるため、コモン電極とコモン電極との
間隔を一定に設計しやすく１本発明を適用し易い。

また、日の字型の数字表示等では、表示部に比して非表
示部の面積が大きく、遮光層を設けた際の効果が大きく
、見かけのコントラストの向上が大きい。

また１本発明の金属薄膜は、コモン電極の非表示部全部
に形成されなくてもよく、部分的には非表示部であって
も金属薄膜の遮光層が形成されていなくてもよい０例え
ば、前記したドツトマトリクス型表示の場合、セグメン
ト電極とセグメント電極との間の非表示部に対応してい
るコモン電極上の全てに金属Ｅ１膜を形成しても見た目
の効果が少ない場合が多く、ドツトマトリクス表示部の
外側に枠状に形成するようにしてもよい、このような場
合、より見た目の見易さを向上するために１表示に関係
のないコモン電極を形成したり、セグメント電極の上に
も金＆ｉＱ膜を形成してもよい。

この金属？１膜の厚みは、光の透過度から適宜設定され
ればよいが、通常５００人〜５０００人程度でよい。

特に、酸化スズ−酸化インジウム（ＩＴＯ）系透明電極
上に無電解ニッケルメッキを形成する場合には、透明電
極の厚みを３００人〜１５００人とし、無電解ニッケル
メッキの厚みを１０００人〜２０００人とし、コモン電
極側の基板を観察者側に配ｌすることにより、見ばえの
よい光沢のある黒い遮光層が得られ好ましい、これは、
使用場所が暗い状態と限られなく、ある程度用るい状態
にもなる場所の場合、高級感を生じ、その見ばえが極め
て向上する。

本発明の液晶表示素子では、この基本構造の外、電極及
び金ｆ１薄膜の上に配向膜を形成したり、電極及び金属
ＦＭ膜の上若しくは下にカラーフィルターを形成したり
、電極に下に基板からのアルカリの溶出を防止するため
の層を形成したりしてもよい。

第２図は、本発明の好ましい例の断面図であり、　　Ｉ
ＩＡ、　　１１Ｂはガラス基板、　　１８Ａ、　１８Ｂ
はシリカ、アルミナ、チタニア等の無機酸化物によるア
ルカリ溶出防止用のアンダーコート層。

１２Ａはコモン電極、１２Ｂはセグメント電極、１３は
金属薄膜による遮光層、１７はシリカ、アルミナ、チタ
ニア等の無機酸化物による絶縁性のオーバーコート層、
　１８Ａ、　　１８Ｂはポリイミド、ポリアミド等の樹
脂による配向用のオーバーコート層、１４は周辺シール
用のシール材、１５は封入された液晶層を示している。

この例では、電極間にその基板間隙を一定に保つための
スペーサー材を配置した際に、そのスペーサー材の移動
または基板間に混入した異物等によって電極間に導電性
材料が接触しコモン電極とセグメント電極とが短絡する
ことを防止させるために、シリカ、アルミナ、チタニア
等の無機酸化物による絶縁性のオーバーコート層１７を
一方の樹脂による配向用オーバーコート層の下に形成し
ている。もちろん、この絶縁性のオーバーコート層は１
両方の配向用オーバーコート層の下に形成してもよい、
この絶縁性のオーバーコート層は、樹脂の配向用オーバ
ーコート層に比して傷がつきにくく、セル内に混入した
異物等で傷つき絶縁が破壊される可能性が低い。

また、！ＩＩｌ脂または無機酸化物による一層の配向用
オーバーコート層のみとすることもでき、ラビング法で
配向をとってもよいし、斜め蒸着等の方法で配向をとっ
てもよい。

この配向用のオーバーコートはポリイミドを使用し、ラ
ビングにより配向をとることにより安定した配向が得ら
れる。

第３図は、本発明に使用されるコモン電極のパターンの
例を示す平面図であり、口の字型のコモン電極が２つに
分れた例を示す。

この図において１点線は１表示のパターンを示している
。この例のように表示部の面積が非表示部の面積に比し
て小さい場合には、本発明の非表示部から抜けてくる光
の防止をすることにより、表示部のコントラストが見か
け上大きく向上する。

このコモン電極は完全に平行な形状ではないが、はぼ平
行の帯状となっており、２つのコモン電極の間隔は前記
したドツトマトリクスの場合と同様容易に狭く一定に保
つことができやすい。

このようなパターンの場合、表示部の面積は非表示部の
面積に比してはるかに少ないため、本発明の構造により
非表示部からの光の抜けを防止することにより見かけの
コントラストが著しく向上する。

本発明の液晶表示素子をＴＮ型液晶表示素子に適用する
場合、上記のような液晶表示素子の両側に一対の偏光膜
を偏光軸が平行になるように配置し１反射透過兼用型で
はさらにその後に半透過反射板を配置し、さらにその後
に光源を配置して使用すればよい。もちろん、この光源
の前に散乱板や導光板を配置したり、光源の色温度を補
正するだめのフィルターを設けたりしてもよいし、光源
の代りに外の光を導光してくるような部材を配置しても
よい。

［作用］ 本発明では、非表示部のコモン電極の上に金属薄膜によ
る遮光層を形成することにより、非表示部からの光抜け
がなくなり、見かけの表示部の点灯部のコントラストが
向上する。

これは、表示部の非点灯部からは従来通り光が抜けてく
るが、他の背景部の非表示部からは光が抜けてこないた
め、結果として背景部からの光の抜けが減少し、見かけ
の表示部の点灯部のコントラストが向上することとなる
。

［実施例］ 実施例１ 第２図に示すような構造で、第３図に示すようなパター
ンでに、シリカのアンダーニート層を有するガラス基板
の上に、ＩＴＯを１０００人の膜厚で形成し、フォトエ
ツチング法でバターニングし、電極間の間隔を１５ｐｍ
としたコモン電極基板とセグメント電極基板を製造した
。

このようにしてパターニングした基板の内。

コモン電極基板は、１０％水酸化ナトリウム水溶液で脱
脂し、水洗後、密着促進剤を希釈した溶液に浸漬し、水
洗し、再度密着促進剤を希釈した溶液に浸清し、水洗し
、加熱したニッケル無電解メー、キ浴に１分間浸漬して
２０００人のメッキ厚を得た。これにより、コモン電極
パターン上に同じパターンでニッケルメッキ層が形成さ
れた０次いで、フォトレジストを塗布し、フォトエツチ
ング法により、表示部分のニッケルメッキをエツチング
した。このフォトレジスト膜を剥離して遮光層を形成し
たコモン電極基板を製造した。

このニッケルメッキによる遮光層を形成したコモン電極
基板上に１０００人のポリイミドの配向用オーバーコー
ト層を形成し、ラビングして配向膜とした。

一方、前述したように製造したセグメント電極基板上に
は２０００人のシリカの絶縁オーバーコート層を形成し
、さらに１０００人のポリイミドの配向用オーバーコー
ト層を形成し、ラビングして配向膜とした。

このようにして配向膜を形成したコモン電極基板とセグ
メント電極基板とを′１シ極面が相対向するように間隔
７ｇｍで対向配置し、周辺をシール材でシールし、セル
を形成し、このセル内にネマチック液晶を注入し、注入
口を封止して液晶表示素子を製造した。

この液晶表示素子の両側に一対の偏光膜を偏光軸が平行
となるように配置し、裏側には光ａ：（を配置して透過
型ＴＮ型液晶表示素子とした。

このＴＮ型液晶表示素子は遮光層の製造が容易で、遮光
層の無い液晶表示素子に比して見かけ上コントラストが
３倍程度に向」ニして見えた。

実施例２ パターンを　２００Ｘ　　２００のドツトマトリクス用
の帯状電極にしたこと、両端のコモン電極の外側にニッ
ケルメッキによる遮光層用の電極を形成し、ニッケルメ
ッキ部を　２００本のコモン電極のドツト表示部の外側
に形成するとともに、前記２本の外側のコモン電極上に
形成し、結果として枠状にニッケルメッキを形成したこ
と以外は実施例１と同様にしてＴＮ型液晶表示素子を製
造した。

このＴＮ型液晶表示素子も遮光層の製造が容易で、遮光
層の無い液晶表示素子に比して見かけ上コントラストが
向上した。

［発明の効果］ 本発明では、非表示部のコモン電極の上に全屈Ｑ　Ｉ＋
！２による遮光層を形成することにより、非表示部から
の光抜けがなくなり、見かけの表示部の点灯部のコント
ラストが向上する。

この金属薄膜は、着色インクのように厚くする必要がな
く、薄くてすみ２かつ遮光度が高いものである。

また、ＩＴＯの上にニッケルメッキをしたものは、コモ
ン電極基板を観察者側に配置することにより、光沢のあ
る黒色を生じ、ある程度用るい場所で使用した際に見ば
えがよいものともなる。

また、無電解メッキ法によれば、下地の電極のある部分
にのみ金属薄膜が形成されるため、細かいパターンがあ
っても問題がなく、かつ狭い間隔で電極を配置すること
ができ好ましい。

本発明は１本発明の効果を損しない範囲内で今後種々の
応用が可能なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本的例の断面図。 第２図は１本発明の好ましい例の断面図。 第３図は、本発明の例のコモン電極の例の平面図。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数に分割されたコモン電極を有する第１の基板
   と、複数のセグメント電極を有する第２の基板とを電極
   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、その間に液晶を封入した液晶表示素子において、第
   １の基板のコモン電極を隣接するコモン電極相互が短絡
   しない範囲で近接して配置し、第１の基板のほぼ全面に
   形成するとともに、非表示部のコモン電極上に金属薄膜
   による遮光層を形成したことを特徴とする液晶表示素子
   。
2. （２）金属薄膜がメッキにより形成される特許請求の範
   囲第１項記載の液晶表示素子。
3. （３）金属薄膜が無電解メッキにより形成される特許請
   求の範囲第２項記載の液晶表示素子。
4. （４）コモン電極が酸化スズ−酸化インジウム系の電極
   であり、その上に形成される金属薄膜が無電解ニッケル
   メッキにより形成される特許請求の範囲第３項記載の液
   晶表示素子。
5. （５）隣接するコモン電極間が１〜８０μｍとされる特
   許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項記載の液
   晶表示素子。
6. （６）複数のコモン電極がほぼ平行な帯状に形成され、
   複数のセグメント電極がコモン電極にほぼ直行するよう
   な方向にほぼ平行な帯状に形成されてドットマトリクス
   表示をする特許請求の範囲第５項記載の液晶表示素子。
7. （７）複数のコモン電極がほぼ平行な帯状に形成され、
   複数のセグメント電極がコモン電極にほぼ直行するよう
   な方向に形成されて日の字型の表示をする特許請求の範
   囲第５項記載の液晶表示素子。
8. （８）電極及び金属薄膜上に配向膜が形成される特許請
   求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項記載の液晶表
   示素子。
9. （９）配向膜が無機酸化物による絶縁性のオーバーコー
   ト層膜と樹脂膜による配向膜用のオーバーコート層との
   ２層の膜とされる特許請求の範囲第８項記載の液晶表示
   素子。
10. （１０）樹脂膜がポリイミド膜とされる特許請求の範囲
    第９項記載の液晶表示素子。