JP2508298Y2

JP2508298Y2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2508298Y2
Application number: JP1987055395U
Authority: JP
Inventors: 二三男角尾; 豊中川; 哲郎松本; 裕一斎藤; 浩士長谷部
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1987-04-14
Filing date: 1987-04-14
Publication date: 1996-08-21
Anticipated expiration: 2002-04-14
Also published as: JPS63174329U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、２層の液晶層を有する液晶表示装置に関す
るものである。

［従来の技術］従来からネジレネマチック（TN）液晶表示装置は、時
計、電卓、自動車、カメラ、各種測定期、家庭電気機器
等に使用されている。

近年、これら液晶表示装置においても、単に消費電力
が少ない、明るい場所でも見易いという利点以外の点で
も屋内の暗い場所でも見易いことや表示品位の向上が望
まれ、裏面に照明手段を配置した透過型のネガ型の液晶
表示装置が多く使用され始めている。

このような透過型のネガ型の液晶表示装置は、暗い背
景に明るい表示がなされ、暗い場所では見易いもいので
あった。

［考案の解決しようとする問題点］このように液晶表示装置の表示品位は順次改善されて
きていたが、表示が限定的であり、その表示パターンが
画一的となってしまう傾向にあった。

このため、１つのセグメントを複数のセグメントに分
けて表示に変化を付けたり、液晶層を複層にして異なっ
た表示をさせる等して変化を付けたが、表示が平面的に
なってしまい見栄えがいまひとつという状況であった。

このため、従来にない画一的でない表示パターンが得
られ、高い表示品位を有する液晶表示装置が望まれてい
た。

［問題を解決するための手段］本考案は、かかる問題点を解決すべくなされたもので
あり、電極付の基板間にほぼ90°のねじれ角度を有する
ネジレネマチック液晶層を挟持し、該ネジレネマチック
液晶層を複数層設け、その両面に夫々偏光膜を配置した
液晶表示装置において、少なくとも２層の液晶層がほぼ
同一の表示パターンとされるとともに、該表示パターン
のセグメントの巾が該液晶層の距離の0.1〜10倍とさ
れ、かつそれらが同時に駆動され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。

本考案では、このような構成をとることにより、従来
にない独特な立体的な表示が得られるものである。

以下、本考案を図面に従って説明する。

第１図は、本考案の基本的構成を示す断面図である。

第１図において、１は第１の偏光膜、２は第１の液晶
セル、３は第２の液晶セル、４は第２の偏光膜を示して
いる。これら両方の液晶セルは、電極付の基板間にネジ
レネマチック液晶層を挟持したものであり、この図で
は、その電極間に電圧が印加されたところを示してい
る。この電圧の印加により、電極が相対向している部分
５、６では液晶分子が立ち上がっており、その周囲の電
極が相対向していない部分７、８、９、10では液晶分子
がネジレて配向している。

11は照明用の光源であり、12は光源の光を散乱させる
ための拡散板である。

本考案のネジレレネマチック液晶表示装置の液晶セル
はネジレネマチック液晶層を水平配向層を形成した電極
付の基板間に挟持したものである。

本考案では、この２つの液晶層の表示パターンはほぼ
同一とされ、同じ駆動をされる。これにより独特の縁取
りされた表示が得られる。もちろん、両者のパターンを
わずかに変えて表示外観を変えることもできる。

また、この同一表示パターン以外に２層の液晶層で異
なった表示パターン部分を設けて１つの液晶表示装置で
異なった表示が得られるようにしてもよい。

本考案では、このような独特の縁取りされた表示を得
るためには、表示パターンのセグメントの巾が２つの液
晶層の距離の0.1〜10倍とされる。これは、0.1倍未満で
は縁取り部分が大きくなりすぎ見にくくなるためであ
り、10倍を超えると縁取り部分が狭くなりやはり見にく
くなるためである。

この電極付の基板としては、ガラス、プラスチック等
の透明基板上にITO（In₂O₃‐SnO₂）やSnO₂等の透明電極
を形成し、SiO等の無機物の斜方蒸着、TiO₂、SiO₂、Al₂
O₃等の無機物やポリイミド、ポリアミド等の有機物のオ
ーバーコート層をラビングすること等により水平配向層
を形成したものである。この外、必要に応じて、オーバ
ーコートを２層にしたり、遮光層を背景部に形成した
り、カラーフィルター層等を電極面の上または下に形成
してもよい。

また、本考案では、いずれかの液晶層のいずれかの基
板で、この水平配向層を凹凸面とすることができる。こ
の凹凸面は、その凹部と凸部の高さの差が平均１〜20μ
ｍとされ、隣接する凹部間のピッチを平均10〜300μｍ
とされる。この凹凸面は、配向層、電極層、後述する遮
光層が電極上にある場合にはその遮光層に形成されてい
てもよい。もっとも、電極層を厚くするのは光の吸収の
点から困難であり、配向層や遮光層はあまり厚くすると
液晶の電気光学特性に影響を与えることがあるため、通
常は基板自体が凹凸を有するように形成されていればよ
い。この凹凸は、基板自体をサンドブラスト等の機械的
方法で荒したり、エッチング液で化学的に荒したりして
もよいし、基板や電極上に凹凸に印刷をしてもよい。こ
の凹凸はできれば２次元的にみてランダムに形成されて
いることが好ましく、これにより視角が変化したり、温
度が変化しても表示色がほとんど変化しない。

なお、この凹凸の深さと凹凸のピッチは使用する液晶
材料、観察距離、使用温度範囲等により適宜選択すれば
よい。特に凹凸のピッチは観察距離により、色ムラが観
察されない程度のピッチとされればよい。

本考案では、このようにして形成した電極付の基板を
その配向方向がほぼ直交するように間隔を置いて配置、
周辺をシールして液晶セルを形成する。この配向方向の
角度は通常90°とされるが、必要に応じて15°程度ずら
されてもよい。このセル内にネジレネマチック液晶を注
入して液晶セルを完成させる。この場合、注入されるネ
ジレネマチック液晶は、ほぼ90°のねじれとされる。こ
のようにすることにより、表示の縁どり部分のみ、透過
もしくは不透過にすることができる。つまり、縁どりの
みが強調された、透明感のある極めて特殊な様相の表示
を得ることができる。また、２層の液晶層に注入される
ネジレネマチック液晶は同一の液晶であってもよいし、
異なった液晶、例えば、ねじれ方向が逆の液晶、溶解さ
れた２色性色素が異なった液晶であってもよい。

本考案では、このようにして形成された液晶セルを２
個積層する。もちろん、１枚の基板の両面に電極を形成
し、３枚の基板で２層の液晶層を形成するようにされて
もよい。

この積層された液晶層の間の配向処理方向は通常平行
にされるか直交するようにされていればよい。

このようにして形成された液晶セルの夫々の電極の外
側に、その面の配向層の配向方向とほぼ直行するか平行
するように偏光軸が配置された偏光膜を配置されればよ
いが、必要に応じて15°程度ずらされてもよい。これら
一対の偏光膜はネガ型表示にするためには偏光軸がほぼ
平行になるように配置し、ポジ型表示にするためには偏
光軸がほぼ直交するように配置されればよい。

また、これらの偏光膜は通常は、液晶セルの外側に積
層配置されるが、前述の如くこの偏光膜は電極の外側に
配置されればよいため、基板自体が偏光膜とされたり、
基板と電極の間に偏光機能を有する層を形成してもよ
い。

さらに、必要に応じてこの裏面側に照明手段を設け
て、透過型の液晶表示装置としたり、反射板を積層して
反射型の液晶表示装置とすることができる。この照明手
段としては、公知のタングステンランプ、熱陰極放電
管、冷陰極放電管、EL等及びこれに反射板、導光板を組
み合せたもの並びに外光を導光して照明する手段等があ
る。

これにより、本考案の液晶表示装置では、従来の液晶
表示装置に比して、非常に立体感のある表示を得ること
ができる。

なお、本考案は、この例に限られなく、カラーフィル
ターを形成したり、TFTやMIM等の能動素子を形成したり
してもよく、本考案の効果を損しない範囲で公知の種々
の液晶表示装置に応用できる。

［作用］本考案の液晶表示装置が独特の見えかたをする理由を
説明する。

第１図の例で、第１の偏光膜１の偏光軸を紙面に垂直
の方向とし、第１の液晶層２の上の水平配向層の配向方
向を紙面に平行とし、下の水平配向層の配向方向を紙面
に垂直方向とし、第２の液晶層３の上の水平配向層の配
向方向を紙面に平行とし、下の水平配向層の配向方向を
紙面に垂直方向とし、第２の偏光膜４の偏光軸を紙面に
平行にしたとして説明する。

この第１図において、この電圧の印加された電極の周
辺の光がどのように透過してくるかを説明する。図の13
〜17は、夫々電極の周辺の光を示している。

光線13は、２層の液晶層とも光はねじれて進み、夫々
の液晶層で90°ずつねじれるため、２層で合計して180
°ねじれることとなり、その外部に置かれた偏光膜の偏
光軸が直交しているため、光は透過してこない。しか
し、単層の液晶層を有するネガ型の液晶表示装置の場合
と同様にこの光がねじれて通過してきた部分では光の漏
れがあり、偏光膜を直交して配置した時の光の遮断度に
比してはかなり光の遮断度が低いものとなり、ある程度
光が漏れてくる。

光線14は、上の第１の液晶層のみ液晶が立ち上がった
部分を透過してくるものであり、光は第２の液晶層での
み90°ねじれることとなり、その外部に置かれた偏光膜
の偏光軸が直交しているため、光が透過してくることと
なる。

光線15は、第１の液晶層及び第２の液晶層の両方とも
液晶が立ち上がった部分を透過してくるものであり、光
はねじれないこととなり、その外部に置かれた偏光膜の
偏光軸が直交しているため、光が透過してこないことと
なる。この部分は、光が180°ねじれた部分を通過して
きた前記13の部分と異なり、偏光膜を直交して配置した
時の光の遮断度に近い高い光の遮断度が得られる。この
ため、この部分では、13の部分に比して極めて黒く着色
してみえる。

光線16は、下の第２のの液晶層のみ液晶が立ち上がっ
た部分を透過してくるものであり、光は第１の液晶層で
のみ90°ねじれることとなり、その外部に置かれた偏光
膜の偏光軸が直交しているため、光線14と同様に光が透
過してくることとなる。

光線17は、光線13と同様に、２層の液晶層とも光はね
じれて進み、夫々の液晶層で90°ずつねじれるため、光
は透過してこなく、光の遮断度が低いものとなり、ある
程度光が漏れてくることとなる。

第２図は、このような液晶表示装置の見え方を示した
平面図であり、液晶表示装置の左下方向から見たところ
を示している。

第２図で、21は上側の第１の液晶層のパターンを示し
ており、22は下側の第２の液晶層のパターンを示してお
り、本来は同一のパターンではあるが、２つの液晶層の
間隔分だけ両者のパターンがずれてみえる。

これにより、前述の第１図の例に基づけば、背景部分
23の部分では、前記した光線13と17のように光は不透過
状態ではあるが、ある程度光が漏れてくる。

光が第１の液晶層の電極部分を通過し、第２の液晶層
では背景部分を通過してくる24の部分では、第１図の光
線14と同様、第２の液晶層でのみ90°ねじれることとな
り、光が透過してくることとなる。

光が両方の液晶層の電極部分を通過してくる25の部分
では、第１図の光線15と同様、両方の液晶層とも光はね
じれないで通過するため、光は遮断され、かつその遮断
度は直交配置の偏光膜の光の遮断度に近い高い遮断度と
なる。このため、背景の23の部分に比してより黒く見え
ることとなる。

光が第２の液晶層の電極部分を通過し、第１の液晶層
では背景部分を通過してくる26の部分では、第１図の光
線16と同様、第１の液晶層でのみ90°ねじれることとな
り、光が透過してくることとなる。

これにより、第２図に示すように薄暗い背景に明るい
縁取りのされた濃い黒色の表示が得られることになる。

このパターンは液晶表示装置に対する人の目の位置に
より種々変わって見え、たとえ、正面から見ても本当の
正面の一点を除き、全ての部分でわずかに斜めに見てい
ることとなるため、必ず縁取りされた表示が見られるこ
ととなる。

また、この例では偏光膜の偏光軸を直交配置したが、
平行に配置して背景部分を明るくするようにすることも
できるし、カラー偏光膜を使用してカラー表示をするこ
ともできる。

また、この液晶層を挟持する電極付の基板として前述
したような微細な凹凸を有する基板を使用することによ
り、視角や温度が変化した際にも表示の色調を変化しな
いようにすることができる。

即ち、あえてセル間隙が微細なピッチで変化するよう
することにより、微細の領域でみれば赤とか緑とかの色
にかたよった色調を生じる。しかし、微細の凹凸が形成
されていれば、例えば赤い色調の領域の隣に緑の色調の
領域があるというようなことになり、この微細の領域が
観察されない程度の距離で見れば、色は加色混合され
て、ニュートラルな灰色となる。そして、この色は温度
が変化して、夫々の微細な領域自身で見れば色が変化し
ても、他の領域の全体に色が変化し、前には赤であった
領域が緑に、また緑であった領域が赤にというように、
全体としてみればやはりニュートラルということにな
る。このため、温度が変化しても液晶表示装置の色調は
変化しないこととなる。さらに、水平配向層の少なくと
も一方の面を凹凸面とすることにより、Δndの値が一定
の値とならなく、その凹部の深さによって各種の色を持
つこととなるが、通常の観察距離から見る限り、この色
は加法混色されて無彩色（灰色）となる。このため、視
角度が変化した場合や周囲温度が変化した場合にΔndが
変化し、ある特定のセル間隙となっている部分では色変
化がおきることとなるが、全体としてみた場合には同じ
灰色となり、色変化は認識されない。つまり、視角度が
変化しても、周囲温度が変化しても表示の色は変化しな
く、表示色について温度依存性や視角依存性を持たない
こととなる。

［実施例］実施例１ 1.1mm厚のガラス基板上に透明電極としてITOを形成し
パターニングし、さらにその上にポリイミドのオーバー
コートをし、このポリイミド層をラビングして水平配向
層を形成した電極付の基板を製造した。この表示パター
ンは、１つのセグメントの幅が約4mmの日の字表示とし
た。

この基板を使用して、配向層が直交するように配置
し、周辺を周辺シール材でシールし、内部に90°のねじ
れ角を有するネジレネマチック液晶を充填した液晶セル
を製造した。

この液晶セルを２個、第１図に示したように積層配置
し、２つの液晶層の間隙を約4mmとした。その両面に一
対の偏光膜（日東電工社製QE-10）を、その偏光軸が直
交するように、即ち、夫々接する基板の配向方向と直交
するように配置して液晶表示装置を製造した。

この液晶表示装置の夫々の液晶層を同一に駆動したと
ころ、やや光が漏れてくる暗い背景に明るい縁取りのさ
れた純黒の表示が得られ、目を動かすことにより、数字
の重なり部分が変化し、非常に立体感の優れた表示であ
った。

実施例２液晶層を挟持する電極付の基板の１枚の凹凸が約５μ
ｍの凹凸を約100μｍピッチで形成した基板を用いてセ
ル化した外は、実施例１と同様にして液晶表示装置を製
造した。

この液晶表示装置を実施例１と同様にして駆動したと
ころ、コントラストはやや低いが実施例１と同様の表示
が得られた。

また、この実施例の液晶表示装置は、実施例１の液晶
表示装置に比して温度変化や視角の変化に対しても色が
変化しないものであった。

実施例３実施例１の液晶セルの一方には、左旋性の液晶を注入
し、他方には右旋性の液晶を注入した外は実施例１と同
様にして液晶表示装置を製造した。

この液晶表示装置を実施例１と同様にして駆動したと
ころ、実施例１と同様の表示が得られた。

また、この実施例の液晶表示装置は、実施例１の液晶
表示装置に比して視角によるコントラストの変化が少な
いものであった。

［考案の効果］本考案の液晶表示装置は、独特の縁取りのある立体感
に優れた表示を容易に得ることができる。

また、微細な凹凸を基板に形成することにより、液晶
層の厚みが大きく変化していることとなり、微細な領域
で見れば夫々に色が見えることとなるが、ちょっと離れ
て観察すればこれらの色が混合されてニュウートラルな
色となり、温度が変化しても、また、視角が変化しても
色調の変化を生じにくい。このことは付随して、液晶の
組成変化、セル間隙の誤差の許容値の増加等により生産
管理が容易となり、製造歩留りの向上にもつながる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の液晶表示装置の基本的な例な断面模
式図。第２図は、表示の見え方を説明するための平面図。第１の偏光膜:1 第１の液晶セル:2 第２の液晶セル:3 第２の偏光膜:4 光源:11 拡散板:12

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭54−4155（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−54232（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−77497（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−133080（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】電極付の基板間にほぼ90°のねじれ角度を
有するネジレネマチック液晶層を挟持し、該ネジレネマ
チック液晶層を複数層設け、その両面に夫々偏光膜を配
置した液晶表示装置において、少なくとも２層の液晶層
がほぼ同一の表示パターンとされるとともに、該表示パ
ターンのセグメントの巾が該液晶層の距離の0.1〜10倍
とされ、かつそれらが同時に駆動されることを特徴とす
る液晶表示装置。
【請求項２】２層の液晶層とされ、夫々の液晶層で配向
処理方向がほぼ直交方向にされ、かつ両面の偏光膜の偏
光軸がほぼ直交するように配置されている実用新案登録
請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。
【請求項３】少なくとも一方の液晶層の水平配向層の少
なくとも一方の面を凹凸面とし、その凹部と凸部の高さ
の差を平均１〜20μｍとし、隣接する凹部間のピッチを
平均10〜300μｍとした実用新案登録請求の範囲第１項
または第２項記載の液晶表示装置。