(57)【要約】【課題】電気絶縁性や生産性に優れると共に充分な遮光性を備えた遮光膜を有し、高コントラストの良好な表示品質が安定して得られるネガ型液晶表示素子を提供する。【解決手段】一対のガラス基板１、２が枠状シール材３により所定の間隙を保ち接合され、その内の一方のガラス基板２の内面には、複数の画素に対応させて複数の開口４ａが設けられたブラックマスク４が樹脂材料を用いてフォトリソグラフィーにより形成されている。ブラックマスク４には、平坦化保護膜５が被着され、その平坦な表面には、複数本の走査電極６が互いに平行に形成されている。対向側ガラス基板１の内面には、複数の表示電極８が走査電極６に直交する方向に平行に形成されている。走査電極６および表示電極８には、それぞれ、配向膜７、９が被着されている。【選択図】図２
2006184566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
黒色背景部に白色の表示を行うネガ型液晶表示素子であって、
少なくとも一方が透明な一対の基板と、
前記一対の基板を所定の間隙を保って接合する枠状シール材と、
前記一対の基板間の前記枠状シール材に囲まれた空間に封入された液晶と、
光を通過させる複数の開口を備え、前記一対の基板のうちの一方の基板の他方の基板に対向する内面に形成される黒色樹脂材料からなる遮光膜と、
前記遮光膜上に形成された表面が平坦な絶縁保護膜と、
前記絶縁保護膜の平坦な表面に形成された第１の電極と、
該第１の電極を覆って形成された第１の配向膜と、
前記他方の基板の内面に形成された第２の電極と、
該第２の電極を覆って形成された第２の配向膜とを有し、
前記ブラックマスクの開口は、前記第１の電極と前記第２の電極が対向する画素部に対応させて形成されていることを特徴とするネガ型液晶表示素子。
【請求項２】
前記遮光膜は、フォトリソグラフィーにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のネガ型液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、黒色背景部に白色表示を行うネガ型液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等に搭載される車載計器用の表示素子として、暗い背景部に明るい文字や図形等の白黒表示を行うネガ型液晶表示素子が、見映えが良い等の理由から多く採用されている。このネガ型液晶表示素子では、白色表示部分以外の黒色背景部分の液晶には電圧を印加せずに配向膜等の配向規制を受けた初期配向状態のままとし、低消費電力化が図られている。
【０００３】
例えば、ツイステッドネマチック(ＴＮ)モードのネガ型液晶表示素子は、一対の基板の各外面に偏光板をそれぞれの偏光軸(透過軸)が平行となる配置で設置し、電圧を印加しない初期配向状態において液晶分子を一方の基板から他方の基板に向けて略９０°にわたって捩れ(ツイスト)配向させ、入射側の偏光板を透過した直線偏光を９０°に捩れ配向した初期配向状態の液晶層を透過させることにより偏光面が９０°旋光した直線偏光にして出射側の偏光板で吸収させ、黒色背景部を得る。
【０００４】
しかるに、上述のようなネガ型液晶表示素子の場合、電圧を印加しない初期配向状態の液晶層の旋光効果だけで全ての光の透過を遮断することは難しく、背景部分において特定の色の光漏れが発生することは避けられず、その結果、表示のコントラストが低下するという問題がある。
【０００５】
そこで、近年は、背景部分に光の透過を遮断するための遮光膜を設けたネガ型液晶表示素子が用いられている。この場合の遮光膜の材料としては、特許文献１に示されるように、寸法精度や遮光性等の面で有利な金属等の無機物が用いられている。しかし、金属遮光膜は、電気絶縁性や生産性の面で不利である。
【特許文献１】特開昭５９−１２４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、電気絶縁性や生産性に優れると共に充分な遮光性を備えた遮光膜を有し、高コントラストの良好な表示品質が安定して得られる白黒表示のネガ型液晶表示素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のネガ型液晶表示素子は、黒色背景部に白色の表示を行うネガ型液晶表示素子であって、少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板を所定の間隙を保って接合する枠状シール材と、前記一対の基板間の前記枠状シール材に囲まれた空間に封入された液晶と、光を通過させる複数の開口を備え、前記一対の基板のうちの一方の基板の他方の基板に対向する内面に形成される黒色樹脂材料からなる遮光膜と、前記遮光膜上に形成された表面が平坦な絶縁保護膜と、前記絶縁保護膜の平坦な表面に形成された第１の電極と、該第１の電極を覆って形成された第１の配向膜と、前記他方の基板の内面に形成された第２の電極と、該第２の電極を覆って形成された第２の配向膜とを有し、前記ブラックマスクの開口は、前記第１の電極と前記第２の電極が対向する画素部に対応させて形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のネガ型液晶表示素子によれば、遮光膜を樹脂材料を用いて形成するから、遮光膜を介したショートやリーク等の電極間の絶縁性についての問題が解消されると共に遮光膜の形成が容易となり、また、前記遮光膜上に積層された表面が平坦な絶縁保護膜を形成しているので、樹脂材料からなる遮光膜を用いても液晶層厚を均一にすることができ、光漏れのない高いコントラストの良好な表示品質を安定して得られるネガ型液晶表示素子を容易に製造することができる。
【０００９】
本発明のネガ型液晶表示素子においては、遮光膜を樹脂材料を用いてフォトリソグラフィーにより形成することが好ましく、これにより、高コントラストのネガ型液晶表示素子を少ない工数で容易に製造することができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態としてのネガ型液晶表示素子を示す平面図で、図２はそれをII−II線で切断して示した模式的断面図である。なお、このネガ型液晶表示素子は、バッ
クライトを備えた透過方式の液晶表示素子である。
【００１１】
本実施形態のネガ型液晶表示素子は、図１に示されるように、等間隔に並設された３個の画素ブロックＢpによって白黒表示が行われるものであり、各画素ブロックは画素ｐが７行×５列にそれぞれマトリックス配置されてなる。
【００１２】
平面外形が細長い長方形をなす一対のガラス基板１、２が、枠状シール材３により所定の間隙を保ち接合されている。これら一対のガラス基板１、２のうちの一方のガラス基板２の他方のガラス基板１に対向する内面には、遮光膜としてのブラックマスク４が形成されている。ブラックマスク４には、画素ｐに対応させて複数の光を通過させるための開口４ａが設けられている。
【００１３】
ブラックマスク４は、例えばアクリル系感光ポリマやポリイミド系感光ポリマ等のフォトレジスト材料に黒色顔料を混合して調製された黒色樹脂ペーストを材料として用い、フォトリソグラフィーにより上述の複数の開口を備えたパターンに形成されている。このブラックマスク４の膜厚は、０．８μｍ〜１．０μｍ程度が好ましく、本実施形態では、０．９μｍに設定されている。このように、ブラックマスク４をフォトリソグラフィーにより形成することにより、印刷法等の他の方法で形成する場合に比べ、設定された画素構成に対し複数の開口がより正確に対応したブラックマスク４を容易に形成することができる。
【００１４】
ブラックマスク４上には、平坦化保護膜５が被着されている。平坦化保護膜５は、アクリル樹脂等の透明な樹脂材料をスピンコート法等によりブラックマスク４上にその複数の開口が隙間無く埋まるように塗布し、表面が略全面にわたって平坦な透明絶縁保護膜に形成されている。すなわち、樹脂材料で形成したために金属による薄い膜厚の遮光膜等に比べて大きくなったブラックマスク４の凹凸も、平坦化保護膜５により確実に吸収され解消される。このような平坦化保護膜５の膜厚は、２μｍ〜３μｍが好ましく、本実施形態では２．５μｍに設定されている。
【００１５】
平坦化保護膜５の平坦な表面には複数のストライプ状走査電極６が所定の間隔を保ち平行に延在させ形成されている。これらストライプ状走査電極６は、透明導電材料のＩＴＯ(インジウム錫酸化物：Indium Tin Oxide)を用いてフォトリソグラフィーにより形成されている。この場合、走査電極６は膜厚が約０．０３μｍ程度と極めて薄い透明導電膜であるが、平坦化保護膜５の平坦な表面に積層されるから、膜厚が薄くても断線することはない。
【００１６】
そして、平坦化保護膜５表面の複数のストライプ状走査電極６を覆って配向膜７が被着されている。本実施形態における配向膜７は、ポリイミド樹脂を材料としてスピンコート法により一様な膜厚に塗布形成した後、焼成処理して透明な薄膜に形成されている。形成された配向膜７の表面には、ラビング法により、所定の方向に配向処理が施されている。
【００１７】
対向側の他方のガラス基板１の内面には、ストライプ状の複数の表示電極８がガラス基板２側の走査電極６に対して直交する方向へ平行に延在させ形成されている。これら表示電極８も走査電極６と同様に透明導電材料のＩＴＯ(インジウム錫酸化物：Indium Tin Oxide)を用いてフォトリソグラフィーにより形成されている。
【００１８】
上述した共にストライプ状をなす走査電極６と表示電極８とが対向する１区画領域が１画素を形成する。したがって、本実施形態のネガ型液晶表示素子においては、前述したように、画素ｐが７行×５列にマトリックス配置された画素ブロックが３個並設された画素構成であるから、１５本の表示電極８と７本の走査電極６が互いに直交する方向に平行に延在形成されている。
【００１９】
そして、ガラス基板１の内面には、１５本の表示電極８を覆って配向膜９が略全面にわたり表面が平坦になるように一様に被着されている。この配向膜９もガラス基板２側の配向膜７と同様にポリイミド樹脂を材料としてスピンコート法により一様に塗布形成した後、焼成処理して形成されている。形成された配向膜９の表面には、ラビング法により、ガラス基板２側の配向膜７表面に施された配向処理方向と直交する方向に配向処理が施されている。
【００２０】
双方のガラス基板１、２の配向膜７、９間には、多数のスペーサ１０がランダムに配置され、この空間の間隙の大きさを所望の範囲に規制している。本実施形態のスペーサ１０としては、メラミン樹脂等の樹脂を原料とした粒径が略均一な樹脂系粒状スペーサが用いられている。
【００２１】
スペーサ１０を散在させてある配向膜７、９の対向空間内には、本実施形態では正の誘電異方性を備えたネマチック液晶１１が封入されている。封入されたネマチック液晶１１の各配向膜７、９近傍の液晶分子は、配向膜７、９にそれぞれ施されている配向処理による配向規制を受ける。その結果、封入されたネマチック液晶の各分子は一方の例えば配向膜７表面から他方の配向膜９表面に向けて略９０°にわたり捩れ配列する。すなわち、ツイステッドネマチック液晶層となる。
【００２２】
ガラス基板１、２の液晶封入側とは反対側の各外面には、偏光板１２、１３がそれぞれ設置されている。各偏光板１２、１３はそれぞれの透過軸を互いに平行に揃えるとともに、それぞれ側の配向膜７、９の配向処理方向に沿わせるかまたは直交させる配置で、ガラス基板１、２の各外面に貼着されている。
【００２３】
次に、上述のように構成された透過表示方式のネガ型ツイステッドネマチック液晶表示素子による白黒ネガ表示作用について説明する。
表示の背面側となるガラス基板２の後方に配置されているバックライト(不図示)から照射された光は、背面側の偏光板１３を透過して偏光面がその透過軸に沿った直線偏光となる。
【００２４】
この直線偏光が、電圧が印加されず液晶分子が９０°にわたり捩れ配向した初期配向状態の液晶層１１、つまり、表示エリアの画素ｐ以外の背景部分と電圧が印加されていない画素ｐの領域、を透過すると、９０°の捩れ配向液晶層１１による旋光作用を受けて、偏光面が９０°旋回した直線偏光となり、観察側の偏光板１２に入射する。この時、その入射光の偏光面は観察側の偏光板１２の透過軸に直交する吸収軸に沿った方向に旋光されているから、偏光板１２により吸収される。したがって、本ネガ型液晶表示素子の表示エリアにおける画素ｐ以外の背景部分と電圧が印加されていない画素ｐからは光が出射されず、黒色表示(暗表示)となる。
【００２５】
これに対して、電圧が印加された画素ｐの液晶層１１では、液晶分子が印加電圧による電界に沿って配向した状態、つまり液晶分子が液晶層１１の層厚方向に略平行に立ち上がった配向状態、になっている。したがって、背面側偏光板１３を透過した直線偏光がその立上がり配向状態の液晶層１１を透過しても旋光されず、偏光面が背面側偏光板１３の透過軸に沿ったままの状態で観察側偏光板１２に入射する。観察側偏光板１２はその透過軸を背面側偏光板１３の透過軸に平行にして設置されているから、入射する直線偏光の偏光面と観察側偏光板１２の透過軸方向が一致し、入射した直線偏光が観察側に出射され、この画素ｐが白色(明)表示となる。
【００２６】
このようにして、黒色背景部に対して文字や図形が白色表示されるネガ表示が得られる。この場合、表示エリアにおける画素ｐを除いた背景部分、つまり画素ブロックＢp間だけでなく画素ｐ間も含む全ての背景部分、に隈なくブラックマスク４が設置されているから、全ての背景部分からの光漏れが確実に防止され、高コントラストの良好な品質のネガ表示が得られる。
【００２７】
以上のように、本実施形態のネガ型液晶表示素子は、表示エリアにおける画素ｐ間や画素ブロックＢp周辺の画素が形成されていない全ての背景部分に、樹脂からなるブラックマスク４を配設したから、ブラックマスク４を設けることにより電極間の絶縁性を低下させる不具合を招くことなく背景部分からの光漏れが確実に解消され、高いコントラストの良好なネガ表示品質を長期にわたり安定して得ることができる。
【００２８】
そして、上述のブラックマスク４をフォトリソグラフィーにより形成するから、画素ｐに正確に対応した開口を備えるブラックマスク４を少ない工数で容易に形成することができ、上述したように高コントラストで且つ輪郭がシャープなネガ表示が得られる液晶表示素子を安価に製造することができる。
【００２９】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、本発明は、上記実施形態のようなドット表示の液晶表示素子にかぎらず、セグメント表示の液晶表示素子にも好適に適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態としてのネガ型液晶表示素子を示す平面図である。
【図２】上記ネガ型液晶表示素子を図１のII−II線で切断して示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１、２                    ガラス基板
３                        枠状シール材
４                        ブラックマスク
５                        平坦化保護膜
６                        走査電極
７、９                    配向膜
８                        表示電極
１０                      スペーサ
１１                      液晶(液晶層)
１２、１３                偏光板
【図１】
2006184566.tif 000003
【図２】
2006184566.tif 000004