JPS63257723A

JPS63257723A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPS63257723A
Application number: JP62091990A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nakagawa; 豊中川; Fumio Sumio; 角尾　二三男; Tetsuo Matsumoto; 哲郎松本; Yuichi Saito; 斎藤　裕一; Hiroshi Hasebe; 長谷部　浩士
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1987-04-16
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1988-10-25

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、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、自動車の計器スｎ、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、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■；を部分では、光がねじれて進むが、光の色
によって屈折率が異なるため、ある程度特定の色の光が
透過してきてしまう問題点があった。ｊｌｌ、に一対の
偏光膜でそめ偏光軸を直交して配置した時と、偏光軸を
゛ト行に配置した時との比（コントラスト比）は１００
０以」二にもなる。しかし、通常のネガ型液晶表示装置
で、この間に液晶層を挟持した場合には、前述、のどと
く、背景部分では光がねじれて進むため、全ての色で充
分な偏光が得られなく、背景部分での光の漏れを生じ、
これが問題となっていた。

このため、この背景部分に遮光膜を形成し、背景部分の
光の漏れを防止することが提案されている。

しかし、ｉｉｔに背景部分の光の漏れをなくすために遮
光膜を設けた場合には、背景部分は暗くなるが、表示パ
ターンの部分のうち、光が透過してこないようにされる
非表示パターンの部分では、光がある程度漏れてくるた
め前述の背景部分と同じ問題を生じ、背景部分とこの非
表示パターン部分との暗さの比が大きくなると、本来光
が透過していないはずの部分を光が透過していると表示
を見誤る恐れが出てきた。

このため、′水出願人は、背景部分に遮光膜を設けると
ともに、偏光膜をポジＪｌ；ＩＪ、液晶表示装置の場合
と同様に、液晶に電圧を印加しない部分で光が透過して
くるように、配置し、表示パターンの駆動を光が透過し
ないようにする部分の液晶に電圧を印加するようにする
ことを提案している。これにより、液晶に電圧を印加し
た部分では、液晶が立ち上がっているため、色による影
響がなく、一対の偏光膜をその偏光軸が直交するように
配置しておけば、はぼ偏光膜の有する偏光性能を充分に
生かして高い遮光性が得られ、コントラスト比１００以
上というように高いものが得られた。

しかしこのように描成された表示装置では、強い外部照
射光下において、表示セグメントと遮光膜部分Ｃでの光
反射率が異なり、電圧印加により暗くなったセグメント
が周辺の遮光膜より黒く見え１表示品位を損なうという
問題があった。第２図はそうした状態の外観例を示す平
面図である。図において、遮光膜でマスクされた部分つ
と電圧印加により暗くした部分Ｉｎとで反射光強度が異
なり、表示面の明るさに差が生じ、外観」−好ましくな
い。

〔発明の解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、こうした電圧印加した表示セグメント
部分の光反射率が低いため表示面の明るさに差が生じる
という問題を解決するものであるｄ［問題点を解決するための手段］本発明は、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、
表示パターンに対応する部分以外には遮光膜を設け、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−にの電圧を印加する液晶
セルの両面に偏光膜の偏光軸を電ｒＥ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たネガ型表示
の液晶表示装置において、裏面の偏光膜と前記遮光膜と
の間に光散乱層が設けられていることを特徴とする液晶
表示装置を提供するものである。

本発明を図面を参照しつつ説明する。

第１図は、本発明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、ＩＡ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３八が形
成されている。一方、他方の基板ＩＢには、その」二に
電極ｚｎ、表示パターン以外の部分に遮光膜４、それら
の−ｈ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。

この液晶セルの両面には、一対の偏光膜７Ａ。

７Ｂが配置され、その偏光軸は、通常のポジ型表示の液
晶表示素子の場合と同様に電圧を印加した部分で光が遮
断されるようにされている。

具体的には、はぼ９０″のねじれになるように配向膜を
形成し、液晶の分子が電圧を印加しない状態でほぼ９０
°ねじれた状態にし、偏光膜の偏光軸は、それぞれの配
向方向と平行または直交するように配置すれば良い。即
ち、偏光膜の偏光軸は相互にほぼ９０°になるように配
置される。光散乱層８は、セル裏面の偏光膜７Ｂと遮光
膜４との間に設けられる。

偏光膜７Ａ側からの外部照射光が強い場合、遮光膜４の
表面反射が無視できなくなり、電圧印加された表示セグ
メント部分より明るくなるという問題があったが、光散
乱層８の存在により表示セグメン部の反射率が増し、遮
光膜部分の表面反射光との差を小さくすることができる
。

なお、光散乱の位置は遮光膜と裏面偏光膜との間にあれ
ばよく、第１図のように、セル外面に設けてもよいし、
又セル内面に設けることもできる。光散乱層が表面に凹
凸をもつ場合は、遮光膜と該反射層とを同一表面トに設
けると遮光層の表面反射率を高め、該反射層の効果を減
殺する場合があり、必ずしも好まくしない。

光散乱層としては、基板表面を加傷して凹凸を形成する
方法、光散乱性高分子膜を挿入する方法、溶液をスプレ
ィ法で基板に吹き付けた後に加熱焼成して無機酸化物の
凹凸層を形成する方法などが用いられるが、表示セグメ
ントの反射率と遮光膜の反射率をほぼ一致させるように
光散乱層の反射率を制御することが必要である。この光
散乱層は、光の反射率が０．１−１０％程度とされるが
、通常は遮光膜の反射率とほぼ同じ反射率にすることに
より表示品位が向−ヒする。０．１％未満ではほとんど
光散乱層を設けた意味がなく、又、１０％をこえるとコ
ントラスト比を低下させるため好ましくない。

例えば、遮光膜の反射率が１％とすれば、光散乱層の反
射率も１％程度とすることが好ましい。

また、配向方向を９０°としても、液晶のねじれを９０
″でなく、２７０’や４５０”としてもよいし、配向方
向を正確に９０°とせずに、８５°とか１００°とかし
てもよい。また、偏光軸と配向方向との角度も平行また
は直交に限られなく、それから少しずらせて５°とか８
５°とかしてもよい。

本発明で使用される基板は、ガラス、プラスチック等の
透明基板であれば良く、その内面には、ＩｎＪ＊−５ｎ
Ｏｚ　（Ｉ　Ｔ　Ｏ）　、５ｎＯａ等の透明導電膜によ
る透明電極が形成されている。なお、この透明電極には
、このほか金属や導電ペースト等による低抵抗の導電性
材料の膜が細線状、格子状等に形成されていてもよい。

配向膜は、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコ
ール等のイＴ機高分子、ＳｉＯ□、　ＴｉＯ□、Ａｌ２
０ａ等の無機材料による膜をラビングしたり、斜め蒸着
したりした液晶を配向させる配向膜であればよく、必要
に応じて、１層でも良いし、２層としてもよい。

本発明の遮光膜は、液晶セルの内面に設けてもよいし、
外面に設けてもよく、その光透過率は０．０２〜１．０
％とされる。もっとも、液晶セルの内面側に遮光膜を形
成する方が斜め方向から見た場合に表示パターンと遮光
膜との位置ずれを生じにくく好ましい。

この遮光膜は、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。

この遮光膜は、透明電極と絶縁膜を介してアルミ、ニッ
ケル、クロム笠の金属性遮光膜を蒸着、メッキ等で形成
したり、カーボンペースト笠の遮光性インクを印刷等で
形成したりして形成されればよい。

ポジ型表示液晶表示素子では、視角によりコントラスト
比が変化し、角度０°付近に最大コントラスト比を示す
部分があり、そこから主視角方向側に少しずれた部分に
最大コントラスト比の約１０％程度のコントラスト比を
しめずなだらかなカーブの部分がある。このため、光の
透過率が０．０２〜１．０％の範囲内でこのなだらかな
カーブの部分のコントラスト比と遮光膜の光透過率とが
ほぼ一致するように遮光膜の光透過率を設定することに
より、正面方向のみならず、斜め方向から見た場合にお
いても、非表示部分が表示部分と混同して誤認を生じに
＜＜、好ましい。

この場合、偏光膜による最大コントラスト比よりも低い
遮光度の遮光膜でよいため、カーボンインクのように短
絡を生じやすい遮光膜の厚みを薄くしたり、シアン、マ
ゼンダ、イエローの非導電性の３色の顔料を混合したイ
ンクのような遮光度の低いインクが使用できるため、上
下の基板間での短絡を生じにくいという一利点も生じる
。

この遮光膜の厚みは、材料や形成方法によっても異なる
が、遮光性インクの印刷法では、はぼ０．２〜３μｍ程
度にすればよい。

シール材は、通常のエポキシ樹脂、シリコン樹脂笠のシ
ール材でよく、通常はその一部に開［１部を形成してお
き、セル化して後、その間［１部から液晶を注入し、そ
の開口部を封１１−すればよい。

注入する液′品は、通常のネマヂック液晶でよく、通常
はほぼ９０″′のねじれを有しているが、前述の如く、
　２７０°や４５０″′ねじれとなるようにカイラル物
質を添加してあってもよい。

このほか、カラーフィルタ一層を基板の内面または外面
に形成したり、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、紫外線カツトフィルター、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素子に適用しつる技術を適
用してもよい。

本発明では、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。

即ち、液晶の光透過をさせたい部分には、電圧を印加し
なく、光を遮断したい部分に電圧を印加する。これによ
り、電圧を印加した部分での液晶の光透過率を正面方向
で０．１％以下にすることができる。さらに、斜め方向
からみた場合においても、液晶の光遮断部分とは背景部
分との光の透過率の差が過大にならなく＊　Ｊ認を生じ
にくい。

本発明では、遮光膜のある背景部分では、光が遮光膜の
光透過率である０、０２〜１．０％程度漏れてくること
になる。

この際、遮光膜の設けられていない表示パターンでは、
電圧が印加された部分である非表示パターンの部分では
、光が遮光される。この際に、液晶の非表示部分での遮
光度よりも遮光膜の遮光度を低く設定しておくことによ
り、正面方向でのコントラスト比はやや落ちるが、斜め
方向からみた場合において誤認を生じる危険性が著しく
低下する。

［作用］本発明の液晶表示装置は、周囲が暗く透過型で用いられ
る場合には、光散乱層の有無にかかわらず、高いコント
ラスト比が得られる。これは、光散乱層は偏光を消失さ
せないため、光がわずかに散乱されるのみであり、電圧
が印加されて光が透過してこない部分でも周囲の遮光膜
による光の透過率０．５％と同等以上のコントラスト比
２００以上が得られる。

又、これを周囲が明るい場所に置いた場合には、外から
の光が遮光膜部分では反射してくるが、本発明では光散
乱層を設けて電圧が印加されて光が透過してこない部分
でも反射を起させ、みかけのコントラスト比を落してい
るため、誤認を生じにくい。

このため、周囲が１１ａ＜ても明るくても誤認を生じに
＜＜、見易い液晶表示装置が得られる。

［実施例］実施例Ｉ第１図に示すような構成で、液晶としてメルク社製ＺＬ
Ｉ−２９７８−０００、偏光膜として日東電工社製Ｇ−
１２２０Ｄｕ、セル間隙は５．７μｍとした。

遮光膜はセル内面に形成し、カーボンインクによる印刷
で厚さ約２μｍ、光の透過率約０．５％とした。また、
駆動電圧はＩＯＶとした。

光散乱層は、表面を加傷した酢酸セルロース膜を用いた
。第１表に遮光膜部と表示セグメント部の反射光強度を
比較例と共に示す。比較例Ｉは加傷した酢酸セルロース
膜を挿入しなかった場合を示す。又、外部の照明は２０
０００ルクスとした。

第１表に示すように、光散乱層の存在により、遮光膜部
とセグメント部とで反射光強度をほぼ同一にすることが
でき、表示面が均一な外観となった。

第１表実施例２実施例１と同様のセルを構成し、光散乱層として、シリ
カ微粒子を含有するポリニスデル樹脂をガラス基板に印
刷し、乾燥して凹凸を形成した。実施例１と同様に反射
光強度を測定したところ、電圧印加セグメント部で５０
ユニツトであった。

実施例３エチルシリケート（多層化学り某社製エチルシリケート
４０）　１８重１ｄ％、酢酸１８巾ｊｉ）％、メタノー
ル６４重丁省１％の溶液を７日間放置後にガラス基板に
噴霧し、５００℃、３０分加熱して基板表面に凹凸を形
成した後に透明電極を蒸着し、実施例１と同様のセルを
構成した。電圧印加セグメント部の反射光強度は４５ユ
ニツトであった。

［発明の効果］本発明は、光散乱層を遮光膜と裏面偏光板との間に設け
ることにより、表示面の外部入射光の反射率を均一化す
るものであり、外観の均一化をもたらす。

特に酢酸セルロース膜を加傷して光散乱性にし、間に挿
入する場合、酢酸セルロース膜の膜厚方向と膜面方向と
の屈折率異方性（Δｎ）と膜厚（ｄ）との積（△ｎｄ）
を最適化することによって視野角の改冴をも可能になる
という効果もある。

これにより、透過型で高コントラスト比の表示が得られ
ると共に、反射型としてみても誤認を生じにくくなり、
暗い場所でも明るい場所でも高コントラスト比の表示が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本的例の断面図である。第２図は、従来例の表示外観を示す平面図である。基板　　　　　　　：　ＩＡ、　ＩＢ組電極　　　　　　：２Ａ、２Ｂ配向膜　　　　　　：３八、３Ｂ遮光膜　　　　　　：４シール材　　　　　＝５液晶層　　　　　　二６偏光膜　　　　　　ニアＡ、７Ｂ光散乱層　　　　　：８

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電極を設けた基板間にネマチック液晶層を挟持し
、表示パターンに対応する部分以外には遮光膜を設け、
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たネガ型表示の
液晶表示装置において、裏面の偏光膜と前記遮光膜との
間に光散乱層が設けられていることを特徴とする液晶表
示装置。
（２）ネマチック液晶がほぼ９０°ねじれとされ、一対
の偏光膜がほぼその偏光軸が直交するように配置されて
いる特許請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。
（３）遮光膜の光透過率を液晶表示装置の視野の広い範
囲でほぼ一定のコントラストが得られるコントラスト比
とほぼ同じとする特許請求の範囲第１項または第２項記
載の液晶表示装置。
（４）裏側の偏光膜の背後に、照明手段を設けた特許請
求の範囲第１項記載の液晶表示装置。
（５）基板表面に凹凸を形成して、該光散乱層とした特
許請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。
（６）光散乱性高分子膜を用いて該光散乱層とした特許
請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。
（７）ネマチック液晶に二色性色素を添加した液晶を使
用する特許請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。