JPS63247721A - 液晶表示装置 - 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、遮光膜を形成して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、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。単に一対の偏光膜で
その偏光軸を直交して配置した時と、偏光軸を平行に配
置した時との比（コントラスト比）は１０００以上にも
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、前述のごとく、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、単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、本発明者らは、背景部分に遮光膜を設けると
ともに、偏光膜をポジ型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既に提
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−Ｌ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、少なくとも正面から見た場合に関しては、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１０００以上というように高
いものが得られている。

［発明の解決しようとする問題点］ 前述のように、偏光膜をポジ貼りにし、背景部を遮光膜
で暗くして、更に表示しないセグメントに電圧印加する
とともに表示するセグメントは電圧印加しないことによ
ってネガ表示を得る方式は、表示面に垂直な方向から眺
めると、ＯＦＦセグメントにおけるほとんどの液晶分子
がパネル面に垂直に立つので複屈折性がです、偏光膜性
能を充分生かすことができ、高コントラスト比が得られ
る。しかし、眺める方向を垂直方向からずらすと、液晶
分子は眺める方向に対して傾くことになり複屈折性を生
じて、これが光をある程度抜かすことにつながるので、
コントラスト比が低下する。このためコントラスト比の
高い視角領域が限られ、それ以外の領域ではコントラス
ト比の低下が目立って必ずしも良好な視認性が得られて
いないという課題を残していた。

本発明は、コントラストの高い視角範囲のみが表示され
るように、液晶セルからの表示を一度鏡に写し出すこと
により、限定した視角の表示を行なうようにしたもので
あり、これにより、像が見える範囲においては、全て良
好な視認性が得られるようになった。

さらに、鏡の形状を曲面にすることにより、液晶パネル
自体が表示するパターン形状（鏡を通さずに見た表示の
パターン）と異なる形状の像を写し出すことができるの
で、例えば、鏡の形状を凹面にすることによって拡大し
た像が得られ、これにより鏡面部以外の表示装置がコン
パクトにできるようになるといういままでにないメリッ
トが生じる。

［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
晶表示装置と、その背後に配置した照明手段と、前方に
配置した鏡とを具備し、」二記液晶表示装置によって表
示される像を、前記鏡を介して表示させることを特徴す
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、本発明の装置全体の構成の例断面図である。

図中ＩＩは、照明手段を含んだ遮光膜付きネガ型表示の
ねじれネマチック液晶を用いた液晶表示素子を表し、適
当な支持体１３により固定されている。１２は鏡で適当
な支持体１４により固定されている。それらの角度関係
は、Ａの方向を含む周辺の方向から覗いたとき、１１の
表示が最もコントラストの得られるように、その像が１
２に写し出されるような角度関係であればよい。１２は
、全反射するような鏡でもよいし、例えばエレクトロク
ロミック（ＥＣ）鏡のように反射光【１１を制御できる
ような鏡を用いてもよい。特に後者のＥＣ鏡を用いると
、例えば本発明を小用のインスツルメントパネルに応用
した場合、昼間と夜間の輝度レベルの充分な使い分けが
容易に可能となり、好ましい。

１１に用いる表示のパターンは、所望するパターンと左
右逆の関係（ちょうど裏から覗いたパターンと同じ）に
しておけば、１２に反射して写し出される像が通常望ま
んとする正規のパターンと同じパターンになる。

また、第２図のように、第１図の１２にあたる鏡を曲面
にした曲面鏡２２と照明手段を含んだ小型の液晶表示素
子との組み合せとすることにより、鏡に写し出される像
を拡大できるので好ましい。この際２Ｉのパターンは、
２２に写される像がゆがまないで正常なパターンとして
見えるようなパターンであればよい。

第３図は、本発明と照明手段を除く遮光膜付きネガ型表
示のねじれネマチック液晶表示素子の基本的な例の断面
図を示している。

第３図において、ＩＡは基板であり、２＾はその」二に
形成された電極であり、さらにその上には配向膜混が形
成されている。一方、他方の基板ＩＢには、その」二に
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。

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仔にほぼ９０°になるように配
置される。

もつとも、この配向方向を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８５°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、Ｉｎ２Ｏ３−５
ｎ０２　（Ｉ　Ｔ　Ｏ）　、　ＩｎａＯｉ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
ール等の有機高分子、５ｉＯｚ、ＴｉＯ□、Ａｌ２Ｏ，
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。もつとも、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、クロム等の金属性遮光膜を蒸着、メッキ等で形成
したり、カーボンペースト等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。

鏡が平面鏡の場合には、鏡の使用により、液晶表示素子
を正面の特定方向のみから見ることとなり、狭い視角で
よいため、遮光膜の遮光度を偏光膜により可能な最大暗
さに合せてコントラスト比を高くすることができる。具
体的には遮光膜の透過率を１〜０．０１％位とすればよ
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Ｏ°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、鏡が
曲面の場合には、視角が広く必要とされるため、光の透
過率が０．１〜１．０％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くく
、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
センダ、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利点も生じる。

この遮光膜の厚みは、光の透過率、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．
２〜５μｍ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。

注入する液晶は、通常のネマチック液晶でよく、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。

［実施例］ 実施例１ 第３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５．７ｇｍ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。

第４図は、この液晶表示素子の主視角方向（θ〉　０°
）と反視角方向（θく　０°）でのコントラスト比を実
線３１で示すグラフである。

なお、参考のため、遮光膜の光透過率による液晶の光透
過部分とのコントラスト比２００を破線３２で示し、表
示パターン部分の最大コントラスト比２０００を破線３
３で示す。

この液晶表示素子では、視角方向のコントラスト比がな
だらかに変化する部分のコントラスト比と遮光膜部分の
光透過率によるコントラスト比とがほぼ一致するように
遮光膜の光透過率が設定されている。

このため、視角方向で４０°程度から、反視角方向で一
１０°程度まで背景部分と非表示パターン部分との光透
過率が同程度となり、この範囲ではほとんどその差が無
く、見誤る恐れがなかった。

そこで、凹面鏡と液晶表示素子の角度関係を、視角度の
範囲が４０°になるように設定したところ、はとんどの
範囲で高コントラスト比の良好な大きな表示を得ること
ができた。

また、この実施例の液晶表示素子の遮光膜は光の透過率
が０．１−１．０％程度でよいため、比較的薄くてよく
、基板間隙が５，７μｍであっても基板間での短絡を生
じなかった。

実施例２ カーボンインクによる印刷で厚さ約３μｍ、光の透過率
約０．２％としたほかは実施例Ｉと同様にして液晶表示
素子を製造した。

この液晶表示素子に平面鏡と照明手段を配置したところ
、高いコントラスト比の良好な表示を得ることができた
。この液晶表示装置は平面鏡で視角を限定しているため
、偏光膜による最大コントラスト比に近い高いコントラ
スト比の表示が可能であった。

［発明の効果］ 本発明では、高いコントラスト比のネガ型表示の液晶表
示装置を得ることができ、視角をある程度制限している
ため、視角がずれることにより光のもれを生じに＜＜、
誤認を生じない。

特に、曲面鏡を用いることにより、小型の液晶表示素子
で大きな表示が可能となり、かつ従来のネガ型液晶表示
装置に比して高いコントラスト比の表示が得られる。

本発明は、本発明の効果を損しない範囲内で、公知の液
晶表示素子に使用されＣいる種々の構成を付加してもよ
く、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、本発明の装置全体の構成例の断面図であり、
第２図は、本発明の他の例の斜視図である。第３図は、
本発明に使用する液晶表示素子の断面図であり、第４図
は、実施例１の液晶表示素子のコントラスト比を示すグ
ラフである。 基板　　：ＩＡ、ＩＢ 電極　　：２Δ、２Ｂ 配向膜　：３Ａ、３Ｂ 遮光膜　＝４ シール材：５ 液晶層　二６ 偏光膜　ニアＡ、７Ｂ １１：照明手段を含んだ液晶表示素子 Ｉ２：鏡 ＩＢ：支持体 １４：支持体 ２Ｉ：照明手段を含んだ液晶表示素子 ２２：曲而鏡 第　１　記 弗　２図 拓　３　図 θ観肉

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （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
   液晶表示装置と、その背後に配置した照明手段と、前方
   に配置した鏡とを具備し、上記液晶表示装置によって表
   示される像を、前記鏡を介して表示させることを特徴と
   する液晶表示装置。
2. （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. （３）鏡が平面鏡であ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. （４）鏡が曲面鏡であ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。
5. （５）曲面鏡が凹面鏡である特許請求の範囲第５項記載
   の液晶表示装置。
6. （６）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５項記載の液晶表示
   装置。