JPS63269122A - 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
沿って光の偏光面はねじれ、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、光は偏光面がねじれて進むが、
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
景部分では光は偏光面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１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１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１本出願人は、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
い遮光性が得られた。

［解決しようとする問題点］ このように遮光膜を形成し、一対の偏光膜の偏光軸を電
圧印加時に遮光するように配置することにより、非常に
高い遮光性が得られ、従って高いコントラスト比が得ら
れた。しかし、自動車のエンジン回転計のようにアナロ
グ表示とすることが多い部分では、上記のような高い遮
光性は必要とせず、むしろ非表示時でも表示域が分るよ
うに光が漏れてきたほうが良い場合がある。そして前記
のような構成のままでは、部分的に遮光性を悪くするこ
とは簡単にはできないという問題点を有していた。

［問題点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、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、一部の表示パターン部分に偏光光
の一部の偏光を乱す散乱性カラーフィルターを配置した
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、本発明の液晶表示装置の基本的構成を示す断
面図である。

第１図において、ｌ＾、ＩＢはガラス、プラスチック等
の基板であり、２Ａ、　２Ｂは基板上に形成されたＩｎ
＊０３−３ｎＯｓ（ＩＴＯＩ、　ＳｎＯ＊等の電極であ
り、３Ａ、　３Ｂは配向膜であり１表示パターン以外の
部分に４の遮光膜が形成されている。５は偏光光の一部
の偏光を乱す散乱性カラーフィルターであり、６は周辺
シールであり、８は封入された液晶であり、この液晶セ
ルの両面に偏光軸が互いに直交する一対の偏光１１ｉ　
７Ａ、　７Ｂが配置されており１通常のポジ型表示の液
晶表示装置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。

もっとも、この配向方向を９０°としても、液晶のねじ
れを９０１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１
００°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、　ＩｎＪｓ−Ｓ
ｎＯｓ　（Ｉ　Ｔ　Ｏ）　、　５ｎＯ１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、５ｉｎｓ、ＴｉＯ□。

Ａ１□０１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。

遮光膜は、液晶セルの内面に設けてもよいし、外面に設
けてもよい。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。

第２図は、一対の偏光膜間に散乱性の微粒子によるフィ
ルターを挟んだ素子の断面模式図である。この第２図に
より偏光散乱の現象を説明する。ネガ型ＴＮ液晶表示素
子では％９０°ツイストの場合には、液晶により光の振
動面が９０゜旋光されるので、電圧を印加した時に暗く
なるように、偏光膜？Ａ、　７Ｂは偏光軸が直交するよ
うに配置されている。

偏光散乱の説明を簡単にするために、液晶の存在しない
状態で、偏光膜７Ａ、　７Ｂの間に散乱性カラーフィル
ター５を構成する散乱性の微粒子である顔料８が置かれ
ている場合で説明する。

図のＦとＧは、夫々偏光膜７＾、　７Ｂの偏光軸を示し
ており、偏光膜７Ａでは図の紙面に垂直方向であり、偏
光膜７Ｂでは図の左右方向である。

光１ａＤは粒子のない部分を通過し、光線Ｅは散乱性の
微粒子である顔料９のある部分を通過する。なお、バッ
クライトｌＯから放射された光は偏光性を有していない
が、偏光膜７Ｂにより、Ｆ方向に偏光される。ここで、
光線りについてみてみると、偏光膜７Ａ、７Ｂは偏光軸
が直交しているので、偏光膜７ＢでＦ方向に偏光されて
いるため、偏光膜７Ａを通過することができない。一方
、光線Ｅも偏光膜７Ｂにより、Ｆ方向に偏光されている
が、顔料９の粒子表面の反射及び内部の複屈折性等によ
り、偏光面が乱され、その一部にＧ方向の振動成分が生
じるために、一部の光が偏光膜７Ａを通過する。散乱比
、即ちこの偏光が乱される割合は、非表示時の光の漏れ
の要求に合わせれば良く、通常は１〜３０％程度散乱さ
せれば良い、これにより、散乱性カラーフィルターのな
い場合でのコントラスト比に比して、かなりコントラス
ト比の低い表示が得られる、特に、散乱比を３〜１％程
度とし、コントラスト比がｌＯ〜３０程度とするとみや
すいものとなる。

この散乱性カラーフィルターは、所望の色を有するとと
もに、入射した光の偏光の一部を消滅させるものであれ
ば良く、通常散乱させるための微粒子を混入したカラー
インクが使用されれば良い、この散乱性の微粒子には、
通常、顔料が適している。

この散乱性の微粒子としては、種々の色の顔料が使用可
能である。この顔料としては、透明性の高いものが適し
ており、例えば、ハンザイエロー５Ｇ、ベジリデンイエ
ローＧ１ベンジリデンイエローＧＲ，パルカンオレンジ
、オレンジレーキ、ウオッチングレッドＢａ、ウオッチ
ングレッド、ブリリアントカージン０８％ダイヤモンド
グリーンレーキ、Ｃｕ−フタロシアニンブルー、ビクト
リアブルーレーキ等がある。

また、散乱性を有する透明性の微粒子としては、微粉末
シリカ等がある。これらの中で、青色系統のものは偏光
散乱が少ないので、微粉末シリカのような他の散乱性の
微粒子を　ｌ＝ＩＯｗｔ％混入して使用すればよい。も
ちろん、複数の色の顔料を混合して所望の色を得てもよ
いし、青色系統以外の色でも微粉末シリカのような透明
性の微粒子を混合してもよい。

これらの顔料がオフセット印刷やスクリーン印刷用のビ
ークルに混入され、インク化されて印刷され、散乱性の
カラーフィルターが形成される。

周辺シールに用いられるシール材は、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、２７
０°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。

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。

又、第１図では、散乱性カラーフィルターを電極上に形
成する例を示したが、基板と電極との間に形成してもよ
い。

又、この散乱性カラーフィルターと通常のカラーフィル
ターとを細いストライブ状又は細いドツト状に形成する
ことにより、非表示時に漏れてくる光の色調と表示時の
光の色調を変えることもできる０例えば、散乱性カラー
フィルターは青色とし、通常のカラーフィルターを一部
では緑、一部では赤としたハーフラフとすれば、非表示
時には薄く青色に見えていたものが、駆動により緑〜青
緑の表示及び赤〜赤紫の表示が得られることとなり１表
示の自由度が大きくなる。

また、第１図では基本的な構成を示したのみであり、こ
のほか１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。

［作用］ 本発明の液晶表示装置の動作原理を第１図を参照して説
明する。

第１図のＡの部分は１点灯している表示部であり、電極
間に電圧が印加されておらず、Ｂの部分は、非点灯の表
示部であり、電極間に電圧が印加されている。また、Ａ
、Ｂの部分には、散乱性カラーフィルム５が形成されて
いる。Ｃの部分は背景部であり、この部分に対応する部
分には遮光膜４が形成されている。ｒＰｌ乱性力性カラ
ーフィルター成されている部分では、入射した光はその
一部が散乱させられ、その偏光性が弱められる。Ａの部
分においては、液晶層で光の偏光方向が９０＠ねじられ
るため、互いに偏光膜の偏光軸が直交していても、カラ
ーフィルターの色の光がかなり透過してくる。

また、Ｂの部分は、液晶層で偏光が変化されることなく
透過するため、偏光軸の直交する一対の偏光膜によって
光はほぼ遮断されるはずである。しかし、前述の如く散
乱性カラーフィルターによって最初の偏光膜によって作
られた偏光性は弱められ、したがって、遮光度が悪くな
り、カラーフィルターの色の光が漏れ、非点灯表示部の
存在部が認識できる。

［実施例］ ＳｉＯ□のアンダーコートを有するガラス基板上にＩＴ
Ｏ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、第３図のバーグラフ表示部Ｉ＋の電極
上にのみオフセット印刷機で散乱性のＣｕ−フタロシア
ニンインク（顔料コンテント２５％）と微粉末シリカイ
ンク（顔料コンテント　３％）のインクとを４：ｌに混
合した青色のインクを印刷し、散乱比が“５％の散乱性
カラーフィルターを形成した。この膜の上に５００人の
ポリイミドの配向膜用のオーバーコート層を形成し、ラ
ビングして配向膜を形成し、セグメント電極基板を製造
した。

また、Ｓｉｎ、のアンダーコートを有するガラス基板上
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、非表示部にカーボンインクによ
りオフセット印刷で厚さ約２μｍで透過率が０．３％の
遮光膜を形成した。さらにその上に、５ｉｎｓの絶縁オ
ーバーコートを１０００人の膜厚で形成し、ラビングし
てコモン電極基板を製造した。

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−
＋２２０Ｄｕ、セル間隙は５．７ｐｍとした。

セル両面の偏光膜は偏光軸が互いに直交するように配置
し、駆動はＩＯＶの電圧で暗くしたい部分である非表示
パターン部分に電圧を印加（ポジ型の駆動）するように
し、表示自体はネガ型表示とした。

この結果、散乱性カラーフィルターを形成していない数
字表示部１２．１３はそのコントラスト比は約３００と
極めて高い見栄のよい表示が得られた。また、バーグラ
フ表示部１１はそのコントラスト比は約２０であり、バ
ーグラフ表示部のみは全体が薄く点灯して見え、バーグ
ラフの相対的認識が極めて容易であった。

［発明の効果］ 本発明の液晶表示装置は、アナログ表示部等非点灯表示
部の遮光度を落したい部分のみ散乱性カラーフィルター
を配置することにより、点灯時にはカラーフィルターの
色で表示し、非点灯時にも輝度は落ちるが同じ色を表示
する。散乱性のカラーフィルターを配置しない表示部は
非点灯時には高い遮光性を示す。

同じ目的で考えられる、偏光膜のネガ貼り分割法やカラ
ー偏光膜の貼り分は法に比べ１本発明による方法は、色
の自由度、パターン合せ制度、生産性といった点で非常
に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本的構成を示す断面図である。 第２図は、一対の偏光膜間に散乱性の微粒子によるフィ
ルターを挟んだ素子の断面模式図である。 第３図は本発明装置の一実施例を示す平面図である。 基板　　　　　　　　　　　：　ＩＡ、　１８電極　　
　　　　　　　　　：　２Ａ、　２８配向膜　　　　　
　　　　　：３＾、　３Ｂ遮光膜　　　　　　　　　　
：４ 散乱性のカラーフィルター　：５ 周辺シール　　　　　　　　：６ 偏光膜　　　　　　　　　　：　７Ａ、　７Ｂ液晶　　
　　　　　　　　　＝８ 顔料　　　　　　　　　　　＝９ バックライト　　　　　　　　二ｌＯ 第　１　　図 第　２　図

Claims (7)

【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
   液晶表示装置において、一部の表示パターン部分に偏光
   光の一部の偏光を乱す散乱性カラーフィルターを配置し
   た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）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。
4. （４）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。
5. （５）散乱性カラーフィルターが電極上に形成されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。
6. （６）散乱性カラーフィルターが電極と基板の間に形成
   されている特許請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。
7. （７）散乱性カラーフィルターが印刷により形成されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。