JPS63274929A

JPS63274929A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPS63274929A
Application number: JP62109641A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Matsushita; 松下　繁; Takeji Aragaki; 新垣　武治
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 1987-05-07
Filing date: 1987-05-07
Publication date: 1988-11-11

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。

ネガ型のツイストネマチック（ＴＮ）液晶表示装置では
、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、背は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。これは、周囲が暗く、透過型で使用する場
合にはバックライトからの光が背景部分から漏れてきて
しまうため、見た目のコントラストを低下させることと
なり、視認性を低下させていた。

［解決しようとする問題点］このため、背景部分に遮光膜を形成して背景部分からの
光の漏れをなくすことが行われている。

しかし、液晶セルの外部に遮光膜を形成すると、位置合
せが不充分になりやすく、斜め方向から見た場合の電極
とのズレの問題があり、細かいパターンの液晶表示装置
には向いていないものであった。

また、液晶セルの内部に遮光膜を形成することも提案さ
れており、金属薄膜、カーボンインク等による遮光膜が
提案されている。この内、カーボンインク等の着色樹脂
膜は、高い遮光度を得るためには、膜厚を厚く形成しな
（てはならなく、液晶層の間隙制御が困難となったり、
上下の基板間での短絡が増大する等の問題点があった。

また、金属薄膜は薄いため、着色樹脂膜のような問題点
はなかったが、外部からの光が照射された際には金属光
沢を生じてしまい視認性が低下するという問題点を何し
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液晶層を挟持し、表示パター
ンに対応する部分以外の部分に遮光膜を設けた液晶表示
装置において、前記遮光膜が金属薄膜と着色樹脂膜との
２層構造を有し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。

本発明は、遮光膜を金属薄膜と着色樹脂膜との２層構造
とすることにより、薄くても充分な遮光度が得られ、上
下基板間で短絡が生じにくく、外部光によっても視認性
を低下させるような金属光沢を生じせしめない液晶表示
装置を容易に得ることができる。

本発明を図面を参照しつつ説明する。

第１図は１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３Ａが形
成されている６一方、他方の基板ＩＢには、その上に電
極２Ｂ、表示パターン以外の部分に２層の遮光１１ｉ４
Ａ、４Ｂ、それらの」二に配向膜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、内部に液晶を注入
して液晶層６を形成して液、漬セルを形成する。

この液晶セルの両面には、一対の偏光膜７Ａ、７Ｂが配
置されいる。

好ましくは、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。これにより、高いコントラスト比の表示が得
られる。また、この場合、偏光膜の偏光軸を通常のネガ
型表示の液晶表示装置と同様にほぼ平行になるように配
置されてもよい、もっとも１１ｑ述の如く、偏光膜の偏
光軸をほぼ直交するように配置し、所望の表示パターン
以外の表示パターン部分の電極にネマチック液晶が励起
する以上の電圧を印加するようにすることにより、その
電圧を印加した部分では液晶分子が立ち」ニがり、光は
偏光膜によってド■止され、直交した偏光膜による遮光
度とほぼ同じ高い遮光度となる。この電圧の印加されて
いない表示パターン部分では、液晶分子はねじれており
、光は偏光膜を通過してくるため明るく見える。これに
より、背景部分は遮光膜により遮光され、表示パターン
部分はＦ述の如く、電圧の印加状態により、光が透過し
てくるか、高い遮光度が得られるかのいずれかであるた
め、結果として高いコントラスト比の表示が得られる。

この配向膜の配向方向は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８５１　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、１ｎＪｓ−３ｎ
Ｏ＊　（Ｉ　Ｔ　Ｏ）　、　５ｎ０２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、５ｉＯａ、ＴｉＯ□、Ａ１□０５
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るものであり
、金属薄膜と着色樹脂膜との２層構造とされるものであ
り、その光透過率は０．０２〜１．０％とされる。この
遮光膜は液晶セルの内面に形成されているため、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＜＜、誤認を生じにくい。

この遮光膜は１表示の背景部分に形成されるものであり
、２層の遮光膜とも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。

特に、コモン電極側の基板内面に形成することにより、
金属薄膜を直接電極上に形成しても問題を生じにくい。

即ち、スタティック駆動の場合には、コモン電極は全面
ベタ電極でよいため、その上に直接金属薄膜を形成して
もコモン電極同志間での短絡の心配がない。また、マル
チプレックス駆動の場合にも、このような遮光膜を設け
る場合には、表示パターン部分でも高コントラスト比と
なるようにするために低デユーティ比での駆動となるた
め、コモン電極のパターンは極めて単純化でき、コモン
電極間隙はわずかな面積、かつわずかな長さですみ、金
属薄膜の細かなバターニングを必要としない。

この遮光膜は、２層であり、１層目としては金属薄膜で
あり、２層目としては着色樹脂膜である。

この金属薄膜としては、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ものがあり、
本発明ではこの金属薄膜で高い遮光度を得るようにして
いる。

特に、この金属薄膜はメッキで形成することが製造工程
が簡便で好ましく、基板上の電極をメッキの電極または
メッキの下地として使用すれば容易に行うことができる
。この場合、電極がバターニングされていても、そのパ
ターン通りにメッキ層が形成でき、別途のマスクや印刷
機によるパターンずれのおそれがなく、電極パターン間
での短絡を生じる危険がない。

中でも、無電解メッキ法によりメッキすることにより、
生産性が良い、この無電解メッキでは、外部に取り出せ
ないパターンであっても、そのパターン通りにメッキ層
が形成でき、複雑な引き回しの行われるセグメント電極
側とか。

中抜きパターンがある場合とかでもパターン通りのメッ
キ層が形成できる。

着色樹脂膜は、カーボン粒子、チタン粒子、その他の顔
料粒子を混入した樹脂による遮光膜であり、金属薄膜が
形成されていない間隙な埋めるため及び金属薄膜の金属
光沢を除くために形成される。具体的には、顔料粒子を
混入した樹脂による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。

この４色樹脂膜は、表示パターン部分以外の背景部分を
埋めるものであり、金属薄膜による遮光膜が電極パター
ンの無い部分でとぎれていても、この着色樹脂膜による
遮光膜で埋められること及び電極パターンの間隙は通常
極めて狭いことから、電極パターンの間隙からの光の漏
れによる視認性の低下は少ない。

特に、この着色樹脂膜として絶縁性の膜を使用すること
により、上下の基板間での電極の短絡の危険性がなくな
り、好ましい。なお、たとえカーボン粒子を混入した場
合のように絶縁性のない着色樹脂膜であっても、その導
電性はカーボン粒子の凝集によるものであり、上下の基
板が加圧された際に、上下の電極間で短絡の危険性があ
る程度のものであり、その間隙が数十μｍ以上の隣接電
極間を短絡させる恐れはほとんど無い。

また、この着色樹脂膜は観察者が強い外光を受けた際に
金属薄膜が金属光沢を生じないように、液晶表示装置の
観察者側に配置されることが好ましい。

この２層の遮光膜は、金属薄膜が１００〜１１０００ｎ
、着色樹脂膜が０．１〜５μｍ程度とされ、両方の合計
が５μｍ以下で、かつ、セル間隙以下とされればよい。

シール材は５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１通常のネマチック液晶でよく１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。

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、通常のネガ型表示の駆動をする液晶表示装
置にもてきようできるし、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駆動
を行う液晶表示装置にも適用できる。

この後者のネガ型表示であるが、電極への電圧の印加は
ポジ型駆動を行う液晶表示装置は。

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ものであり、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％以下という高いコントラスト比を得ること
ができる。

このため、２層の遮光膜との組み合わせにより、極めて
高いコントラスト比の表示を得ることができる。

［作用］本発明では、遮光膜で背景部分での光の抜けが防止され
る。

そこで２層の遮光膜を形成するため、金属薄膜による遮
光膜は薄くても遮光度が高く、任意の遮光度を薄い膜で
得ることができる。特に、この金属薄膜による遮光膜を
コモン電極上に形成することにより、隣接電極間での短
絡を問題としなくできる。

また、着色樹脂膜による遮光膜を併用しているため、こ
の金属薄膜の金属の光沢による反射を防止することもで
き、見栄えの良い液晶表示装置を得ることができる。

［実施例］実施例！第１図に示すような構成で、５ｉｎｓのアンダーコート
を有するガラス基板上に、ＩＴＯを　１１００ｎの膜厚
で形成し、全面ベタ電極のコモン電極基板を形成した。

次に、コモン電極の上に無電解メッキによる金属薄膜を
形成し、さらにその上にオフセット印刷により表示パタ
ーン部分以外の背景部分にシアン、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を用いて着色
樹脂膜の印刷を行い、この着色樹脂膜をレジストとして
表示パターン部分に対応する無電解メッキによる金属薄
膜をエツチング除去して光の透過率が約０，５％の遮光
膜を形成した。

このコモン電極基板上に５０ｎｍ厚のポリイミドの配向
用オーバーコート居を形成し、ラビングにより配向処理
した。

一方、セグメント電極基板は、ＴＴＯの形成まではコモ
ン電極基板と同様にして形成した後、所望のパターンを
フォトエツチングにより形成し、この上に５ｉｎｓのオ
ーバーコートを　１１００ｎの膜厚で形成し、ラビング
して配向処理した。

このようにして製造したコモン電極基板と、セグメント
電極基板とを間隙が７μｍとなるように電極面が相対向
するように配置して、周辺をシール材でシールし、セル
を形成し、液晶を注入し、注入口を封止して液晶セルを
形成した。

この液晶セルの両面に一対の偏光膜を偏光軸が平行にな
るように配置し、裏側に光源を配置して、透過型のＴＮ
液晶表示装置ｒ１を得た。

この液晶表示装置は、遮光膜の無い液晶表示装置に比し
て、コントラスト比が高く、かつ、遮光膜による金属光
沢を生じない見栄えが良い表示が得られた。

また、金属薄膜による遮光膜を使用しているため、薄く
ても高い遮光度が得られ、その」−に絶縁性の着色樹脂
膜による遮光膜を積層しているため、基板間での短絡を
生じにくいものでもあった。

さらに、金属薄膜による遮光膜のエツチングは、着色樹
脂膜をマスクとしてエツチングすることにより、この２
層の遮光膜を容易に同一パターンで形成でき、エツチン
グ用のマスクを別途形成する工程を必要としないため、
生産性が良い。

実施例２実施例１の着色樹脂膜としてシアン、マ七ンダ、イエロ
ーの非導電性の３色の顔料を混合したインクの代りに、
カーボンインクを使用して遮光膜を形成した。

この液晶表示装置は、実施例１とほぼ同様の表示品位が
得られたが、液晶表示装置面を加圧した場合に実施例１
の液晶表示装置よりも基板間の短絡を生じ易い傾向にあ
った。もつとも、遮光膜をカーボンインクのみで厚く形
成した液晶表示装置に比しては短絡の危険性は低いもの
であった。

実施例３実施例１のコモン電極基板をスタティック駆動用ではな
く、１／２デユーテイ駆動用に２分割したバターニング
を行った外は実施例１と同様にして液晶表示装置を製造
した。

この液晶表示装置は、コモン電極基板の背景部分中にコ
モン電極間隙部分には無電解メッキまくが形成されない
こととなったが、この間隙が狭いこと及びその上には着
色樹脂膜による遮光膜が形成されていることから、間隙
部分からの光の漏れは、ある程度離れてみる限り、はと
んど感じられなかった。

実施例４実施例３の無電解メッキによる遮光膜の代りに、蒸着に
よる遮光膜を形成した外は、実施例１と同様にして液晶
表示装置を製造した。

この液晶表示装置は、実施例３とは異なり、コモン電極
間隙部分にも金属薄膜による遮光膜が形成され、実施例
３よりも生産性は劣るものであったが、間隙部分も完全
に遮光された液晶表示装置が得られた。

実施例５実施例４の蒸着による遮光膜をマスクを使用して形成し
、この上に直接配向膜を形成してコモン電極基板とし、
セグメント電極基板側にシアン、マ七ンダ、イエローの
非導電性の３色の顔料を混合したインクの着色樹脂膜に
よる遮光膜をオフセット印刷により形成した外は実施例
４と同様にして液晶表示装置を製造した。

この液晶表示装置では、２層の遮光膜が夫々別の基板に
形成されたが、その特性は実施例４と同様であった。

実施例６実施例１と同様にして液晶セルを製造した後、偏光膜の
みを直交するように配置し、表示しないセグメント電極
に電圧を印加するようにしてポジ型駆動を行ったところ
、表示パターン部分での非表示セグメントの遮光度が極
めて高い表示が得られた。

そこで、この液晶セルの遮光膜の遮光度を０．１％とな
るように形成した液晶セルを使用したところ、表示のコ
ントラスト比がほぼ１０口０の表示が得られた。

［発明の効果］本発明では、遮光膜で背景部分での光の抜けが防止され
るため、遮光度の高い見易い液晶表示装置が容易に得ら
れる。

本発明では、金属薄膜と青色樹脂膜とによる２層の遮光
膜を使用するため、薄くても遮光度が高いという金属薄
膜による遮光膜の利点を生かすことができる。特に、こ
の金属薄膜による遮光膜をベタ電極のコモン電極上に形
成することにより、隣接電極間での短絡を問題としなく
できる。また、たとえコモン電極が分割されていても、
セグメント電極よりは細かいパターンでないため、金属
薄膜をバターニングしてもバターニング自体が容易であ
り、また、間隙からの光の漏れも少なくあまり問題を生
じにくい。

また、着色樹脂膜による遮光膜を併用しているため、こ
の金属薄膜の金属の光沢による反射を防止することもで
き、見栄えの良い液晶表示装置を得ることができる。特
に、この着色樹脂膜に絶縁性の着色樹脂膜を使用するこ
とにより基板間の短絡の危険性も低下するという利点も
有する。

本発明は、本発明の効果を損しない範囲内で公知の液晶
表示装置に使用されて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１本発明の基本的例の断面図である。基板　　　　　　　＝１＾、　ＩＢ組電極　　　　　　：　２Ａ、　２Ｂ配向膜　　　　　　：３Ａ、３Ｂ遮光膜　　　　　　：　４Ａ、　４Ｂシール材　　　　　：５液晶層　　　　　　：６偏光膜　　　　　　ニア＾、７Ｂ第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電極を設けた基板間に液晶層を挟持し、表示パタ
ーンに対応する部分以外の部分に遮光膜を設けた液晶表
示装置において、前記遮光膜が金属薄膜と着色樹脂膜と
の２層構造を有していることを特徴とする液晶表示装置
。
（２）遮光膜の金属薄膜がメッキ薄膜である特許請求の
範囲第１項記載の液晶表示装置。
（３）遮光膜の着色樹脂膜が印刷インキによる膜である
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）遮光膜の着色樹脂膜が絶縁膜である特許請求の範
囲第３項記載の液晶表示装置。
（５）コモン電極基板上に遮光膜が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）所望の表示パターン以外の表示パターン部分の電
極に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する特許請求の
範囲第１項〜第５項のいずれか１項記載の液晶表示装置
。
（７）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６項記載の液晶表示装置。
（８）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。
（９）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。