JPH0242418A - 透過型液晶表示素子および透過型カラー液晶表示素子 - 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］ 本発明は液晶を用いた単色およびカラーの表示素、子に
関し、中でもコントラストに優れた透過型の液晶表示素
子に関するものである。

［従来の技術］ 近年情報イヒ礼会か進む中で、情報と人の接点となる表
示装置の重要性が増してぎている。

表示装置としては、高解像度でカラー化か容易である等
の表示品ｉｆｆ　ｔこ優れ、しかも人容早かつ低コスト
である等のことからＣＲＴ　（陰極線管）方式か主流で
あるか、ＣＲＴは伯の表示装置に比べて大きく千いこと
、また駆動電圧が高く消費電力が大きい等の理由により
用）足か限定されてきている。

これに対して液晶表示素子（Ｌ　ＣＤ　）は、消費電力
が少なく低電力・低電斤駆動が可能なことから、ｐｉ　
ｉｉ、電相などの携帯用装置のみならず、テレビ、オー
ディオ、車などの各種分野に積極的に採用されてきてい
る。

しかし、液晶表示素子はＣＲＴなどの発色型デイスプレ
ーとは異なり、基本的には受光型の表示素子であるため
コントラストが［ｆ［＜、特に反射型（ポジ型）の液晶
表示素子においては周囲の光環境により表示品位が左右
され夜間には表示機能その−ｂのが失われてしまう等の
問題があることから、現在は背後照明を有する透過型（
ネガ型）の液晶表示素子が主流となっている。

［発明が解決しようとする課題］ この透過型液晶表示素子は他の発色型デイスプレーと同
様に光環境の影響を受けにくいこと、光量が自由に選べ
ること、フィルタの選択により所望の色相を容易に得る
ことができる等の特徴を有するものであるが、液晶の持
つ屈折異方性を利用してコントラストをつけており、し
かも液晶自身の遮光能力は十分でないことから、照射光
が強い場合には背後か明るくなって十分なコントラスト
を得ることができなかった。

このような欠点を解消するため、表示に必要な電圧印加
を行なう液晶層以外の部分に、光の漏れを防山するため
の遮光層を形成してコントラストを１９ることか行なわ
れている。

遮光層としては、金属あるいは金属酸化物の蒸着膜など
を用いる金属膜方式と有機膜方式とに大別され、金属膜
方式は有機膜方式に比べて視角が広く、遮光性に優れて
いることから現在は金属膜方式が主流であり、コントラ
スト向上にかなりの効采を発揮しているが、これにても
未だ満足のゆくコントラストは得られていない。

また、遮光層を設けることによって遮光層と表示部の液
晶層の色相が異なり、非表示時に表示部か浮き出して見
えるといった視覚的な問題か新たに生じている。

このような問題は上記したような各種フィルタの設置に
より所望の色相を得るモノトーン（単色型）の透過型液
晶表示素子のみならす、赤、緑、青などの複数の画素に
よってカラー表示を行なう透過型カラー液晶表示素子に
も共通する問題である。

従って、本発明の課題は上記従来技術の問題点を解消し
、コントラストに優れた透過型の単色およびカラー液晶
表示素子を提供することにある。

また、本発明の別の課題は、非表示時における表示部の
浮き出し現象を解消することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討の結果、液
晶表示素子の電極層の屈折率を特定範囲に設定すること
により、コントラストか向上することを見い出し本発明
に到達したものである。

すなわち、本発明は、 １）対向する基板間に液晶層をもし、これらの間に配さ
れた配向膜の基板側または液晶側に所要パターンに形成
された電極層および遮光層を有する透過型液晶表示素子
において、前記電極層の屈折率が１．９５〜２．２、か
つ厚みが３００オングストローム以上であることを特徴
とする透過型液晶表示素子、および ２）対向する基板間に液晶層を有し、これらの間に配さ
れた配向膜の基板側または液晶側に所要パターンに形成
された電極層、色素層および遮光層を有する透過型カラ
ー液晶表示素子において、前記電極層の屈折率が１．９
５〜２，２、かつ厚みが３００オングストローム以上で
あることを特徴とする透過型カラー液晶表示素子、 に関するものである。

［作用］ 従来、電極層としてはｒＴｏ　（Ｉ　ｒ１２　ｏ３Ｓｒ
１０２：屈折率１　、８０　＞や５ｒ）０２（屈折率１
．９０＞等が一般的でおり、これら従来の電４へ層にお
いては一般的傾向として屈折率を小さくする努力かなさ
れていた。

本発明ではこの電極層として、従来よりも屈折率の大き
な、すなわち１．９５〜２．２の範囲のものを用いてい
るため、電極層の透過光量が減少する。

このため表示部全体が見掛は上１７Ｎ　＜なり、従って
電几印加された表示部分の液晶層が周囲よりし見掛は上
町るく見えるようになるので、表示部と非表示部の明暗
がはつぎりした優れたコントラストが得られるものであ
る。

以下、必要に応じて図面を参照しながら本発明の詳細な
説明する。

第１図は本発明に係る液晶表示素子の一例の断面構造図
Ｃ′あり、モノトーン表示に好適なものである。

すなわら、ガラス等よりなる透明な基板１．２か対向配
膳されており、これらの外側、つまり非対向側にはネガ
型表示とするための偏光板７．８か形成されている。そ
し−Ｃ，基板１側の偏光板７表ｍ１には所望の色相を得
るためのカラーフィルタ９か設置されている。このカラ
ーフィルタ９側に光源１０が配され、基板２側から表示
か観察される。

基板１．２上には所望の表示パターン（本例では、日の
字パターン）に応じ、そのパターンを形成すべくパター
ン状に透明光（ｉ層が形成されてあり、基板１ｍの透明
電極層は第２図に示すようなレグメント電極３として、
また基板２上の透明光）ル層は第３図に示すようなコモ
ン電極４として機能するように設置されている。

そして、基板２側のコモン電極４上およびこれか形成さ
れていない基板２上の部分には、第４図に示す如く日の
字パターンに相応するパターンの遮光層５が形成され、
その上層を透明な配向膜６か宵っている。配向膜６は基
板１側のヒゲメン１〜電極３土にも設置され、スペーサ
１２によって収容スペースを確保した配向膜６間に液晶
１１が配されている。

本発明は上記電］Φ層に特徴を有するものであり、この
電）！層の屈折率を前記の範囲にする以外は、この種の
技術分野で従来周知の技術を１４に限定することなく適
用して所望の液晶表示素子を得ることかでさる。

例えば、！３仮１．２としては、ソーダガラス等の無機
カラスからなるものが一般的であるか、ボリエブレンテ
レフタレートフイルムのような有機材料からなるものを
用いることもできる。

カラーフィルタ９は所望する色相に応じて適当なものを
所望数適宜設置すればよいが、必ずし・し設ける必要は
ない。

配向膜６としては、ポリビニルアル」−ルヤポノイミド
等の有機材料や、Ｓ！０２等の無機材料からなるものが
挙げられる。上記第１図においてｔよ遮光層５上に配向
膜６を設置しているが、この積層順は任意であり、遮光
層５と配向膜６とを逆順にしてもよい。

遮光層５としては、例えばＮｉ１クロム等の金属あるい
はその合金等の１種または２種以上からなるからなる金
属膜が好適であるか、その他各種の感光・ｉ４樹脂から
なる石（火源であってもよい。中でも、経済性および遮
光効果に優れたＮｉが特に好ましい。

液晶１１としてはネマブック液晶が代表的なものとして
挙げられるか、この仙スメクブック液晶あるいはコレス
デリイク）１夕晶などを用いることもできる。

本発明における電極層は、屈折率が１，９５〜２．２、
かつ厚みが３００オングストローム以上であることか必
要であり、好ましくは屈折率か１，９５〜２．１０の範
囲て必る。

電４〜層の屈折率が１．９５未満で、かつ厚みか３００
７１ングストロームに満たないと、電極層を透過する光
量が多すぎて表示部全体が明るくなるため、所望のコン
１ヘラストを１７ることができない。

一方、屈折率か２．２を越えると、電極層を透過づる光
重が少なくなりすぎて表示部全体が１１ｎりなるため、
所望のコントラストを１ｑることができない。

屈折率を上記範囲にすることにより、コントラストが顕
箸に向上する。なお、コントラストは電（！層の厚みに
も密接に関連し、厚みを調整してコントラストを変える
ことも理論的には可能でめるが、技術的な面からその厚
みを大幅に変えるのは困難である。従って、本発明では
電極層の厚みは通常の３００オングストローム以上とし
、特に１ｔｌ折率を前記の範囲に設定することによりコ
ントラス１〜の向上を図ったものである。

また、本発明では電極層の屈折率を上記範囲で適宜選択
することにより、表示部の明暗を任意に調整することが
できるので、非表示時における表示部の浮き出し現象を
防止することができる。特に、遮光層としてＮｉなとの
０８色のものを用いた場合にはその効果か著しい。

このような電極層は従来の透明電極材料、例えばＩ−「
０ヤＳ「１０２等の無機酸化物に、１１、Ｇｅ、Ｓｔ）
、Ｖ等の金属あるいはぞの合金から）蓑ばれる１種また
は２種以上のものを添加する方法、あるいは上記ＩＴＯ
や５ｎ０２等の電＋ｉ！伺料のＯ原子の一部をＮ原子等
に置換する方法等により、所望の屈折率を０する電極層
を１ｑることができる。

らなみに、■−［０の屈折率は１．８０であるか、Ｎ２
原子５〜１０％置換のＩＴＯで屈折率は１．９５程度と
なり、またＧ　ｅ添加♀５〜１０％稈度、かつ必要に応
じてｓｂ、ｖ等の添１）０物を加えることにより屈折率
１．９５〜２．２種度のＩＴＯか得られる。

ここで、上記Ｎ原子前の置換方法としては、例えば透明
電極形成時（こ−船釣に用いられている真空蒸着、スパ
ッタリング、あるいは熱分Ｍ等の周λ１の膜形成技法を
適用し、このような膜形成技法における雰囲気をチッ素
雰囲気にする等により容易に行なうことができる。この
際、Ｎ原子置換であれば、雰囲気温度を３５０’Ｃ以上
とすることにより、効率よくＯとＮとを置換覆ることか
てさる。

また、上記金属等の添加方法としては、これら添加材Ｊ
！４と上記したような電（へ材料との多成分前ｒ＋　・
ｒｖスパッタリング、熱分解等を挙げることかできる。

第５図は本発明の液晶表示素子の別の例の一部断面＋Ｉ
ＩＸ造図であり、カラー表示に好適なものである。

この表示素子はカラー表示を行なうための感光性相１脂
等よりなる赤、青および緑の各画素をｈづること以外は
、第１図の液晶表示素子と同様の崩）ａをｉしている。

すなわら、透明基板１．２上に、所廿パターンに形成さ
れた電（〜層３および４と、界、青ｄ３よび緑の各画素
１３．１４および１５と、遮光層すとか配され、これら
画素および遮光層を覆うように配向膜６か配されている
。

そして、基板１側には表示を行なうための光源１０か配
され、偏光板７を通って光が基板２側に透過して表示か
観察される。

なお、上記画素配列はあくまで例であって、所望色相の
画素を適宜配列できることは言うまでもない。

［実施例］ 以−ド、本発明を実施例によって史に詳：ｉｌｌに説明
する。

実施例１ 第１図に１９１１示の透過型液晶表示素子を以下のよう
に作成した。

まづ、第１図に示したようなソーダカラスよりなる基板
２を＃　（＋＃＋　Ｌ／、この基板２の電極形成側の表
面に５ｉ０２よりなる周）、■のアンダーコート膜（図
示ｔ！　？ｔ”　）を５００オンゲスト［１−ム厚に形
成した。このアンターコート膜はプトリウムイＡンの析
出を防止するためのもので、必ずしも設ける必要はない
か、これを設けて素子寿命の向上をはかることか好まし
い。

次に、この基板２上に、Ｎ２原子か５％置換された屈折
率１．９５のＩＴＯ膜を３００７ｉングストローム以」
−の厚みに形成した。

このＩＴ’Ｏ摸の形成は、周χ１１のスパッタリング装
置を用い、あと処理てＮ２雰囲気または人気中で３５０
’Ｃ以上の温度で行なうとよい。

次いて、このｆ−［０膜を感光性（か１脂を用いた周知
のパターニング法でパターニングして、上記Ｎ置換され
たＩＴ’Ｏからなる膜厚３００７１ングス１〜ロ一ム以
上のコ七ン市極４を形成した。

次に、上記二ｌＬＴン電極４を形成した基板２に、真空
蒸着によってＮｉを所要ｊγみに形成した後、これをバ
ターニングして厚さ０．２μｒ丁１以上のべ摸よりなる
遮光層５を形成した。

その後、ポリじニルアルコールからなる１漠厚５００オ
ンゲス（〜ローム以−Ｌの配向膜６を形成して、これら
電極４、遮光ＩＱｉ　５およσ配向膜６か第′１図のよ
うに形成された基板２を（７ｆた。

次に、ソーダガラスよりなる基板１を’４’＝　ＩＩ！
Ｉ′＋　Ｌｌ、この１．Ｌ　１反１１に上記と同様の方
法によってアンクー１１−１〜膜、レグメント電）（Ｉ
ｌ：３および配向膜６を第１図のように形成した後、こ
れら基板１（１３よび２と、偏光板７および８、カラー
フィルタ９およびネマチック液晶１１とを組合けて、第
１図の透過型液晶表示素子を冑た。

この液晶表示素子のコントラストおよび非表示時におけ
る表示部の浮き出しの有無を目視観察した結果を第１表
に示す。

実施例２ 電極層の屈折率を２．０としたこと以外は実施例１と同
様にして、実施例１と同様の液晶表示素子を作成した。

この表示素子のコントラストＪ３よび非表示時にお（）
る表示部の浮き出しの有無を目視判断した結果を第１表
に示す。

比較例１および′２ 電極層をの屈折率を１．８０（比較例コ）　、２．３（
＞（比較例２）としたこと以外は実施例１と同様にして
、実施例１と同様の液晶表示素子を作成した。

これら表示素子のコントラストおよび非表示時にａ３け
る表示部の浮き出しの有無を目視判断した結果を第１表
に示す。

実施例３ 電（ル層を真空溶解によって調製したＧｅ添加５〕％の
ＩＴＯ（ｆバ１析率１．９５）としたこと以外は実施例
１と同様にして、実施例１と同様の液晶表示素子を作成
した。

この表示素子のコントラストおよび非表示時にお（）る
表示部の浮き出しの有無を目視判断した結果を第１表に
示１゜ 第１表 ○；コントラスト：良、浮き出し：小 米；コントラスト：不良、浮き出し二人［発明の効果］ 第１表から明らかなとおり、電（Φ層のｍ折率か１．９
５〜２．２で、かつ厚みが３００オングストローム以上
の本発明の液晶表示素子は、本発明範囲外の液晶表示素
子に比して極めて優れたコントラストをイラしていた。

また、遮光層との色相の差異か少なく、表示部の浮き出
しもほとんどない表示品位に優れたちのてあった。。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る）大過型液晶表示素子の一例の断
面構造図、第２図〜イ）４図はその部分平面図、ｕ）５
図は本発明に係る透過型カラー液晶表示素子の一例の一
部断面構造図である。 図中符号： １．２・・・基板：　３．４・・・電極；　５・・・遮
光層：６・・・配向膜：　７．８・・・偏光板；　９・
・・カラーフィルタ；　１０・・・光源；　１１・・・
液晶：　１２・・・スペーリー：　１３・・・赤色細索
：　１４・・・青色画素； １５・・・緑色画素。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）対向する基板間に液晶層を有し、これらの間に配さ
   れた配向膜の基板側または液晶側に所要パターンに形成
   された電極層および遮光層を有する透過型液晶表示素子
   において、前記電極層の屈折率が１．９５〜２．２、か
   つ厚みが３００オングストローム以上であることを特徴
   とする透過型液晶表示素子。 ２）対向する基板間に液晶層を有し、これらの間に配さ
   れた配向膜の基板側または液晶側に所要パターンに形成
   された電極層、色素層および遮光層を有する透過型カラ
   ー液晶表示素子において、前記電極層の屈折率が１．９
   ５〜２．２、かつ厚みが３００オングストローム以上で
   あることを特徴とする透過型カラー液晶表示素子。