(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極と配向膜をそれぞれ有しほぼ平行に配置された一対の透明基板と周辺シール材とで囲まれた空間にねじれ角が１８０〜２７０゜に設定されたネマチック液晶からなる液晶層が挟持され、前記一対の透明基板の両外側に一対の偏光板を配してなるスーパーツイストネマチック方式の液晶表示パネルと、光源の主発光波長が６２０ｎｍ以上であるバックライトユニットとを有する黒背景に赤色の２色表示を行う液晶表示装置において、
背面側偏光板が外側に半透過反射層を一体的に積層されたものであること、およびいずれか一方の透明基板の内面に感光性樹脂材料からなり、波長６４０ｎｍおよび４５０ｎｍの光透過率がそれぞれ７０％以上、２０％以下である透光膜が設けられ、かつ、前記透光膜が前記周辺シール材によるシール部のギャップと表示部分のギャップとが同じになるように前記周辺シール材の下にまで延長されており、前記液晶層がバックライト光源の主発光波長と最大吸収波長がほぼ一致する二色性色素を含有し、かつ、前面側の偏光板の偏光軸方向と前面基板の配向膜の配向方向とのなす角度が配向方向から液晶のねじれ方向に０〜３０°であり、両偏光板の偏光軸方向がそれぞれほぼ一致し、白色のバックライト光源を用いたときに透過光が励起電圧以下では青色、励起電圧以上では淡色を呈することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記透光膜が感光性の樹脂材料からなり、かつ、絶縁抵抗が１０１２Ω／□以上である請求項１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、黒背景に赤色の表示を行う液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
美粧性、視認性等の観点から、黒背景と赤色表示の組み合わせが好まれる用途があり、古くから電卓、広告文字板、車載用オーディオ等の表示部に採用されてきた。
【０００３】
従来これらの用途においては、発光ダイオード、電界発光素子、プラズマディスプレイ等の自発光型の表示素子が用いられてきたが、外光下で表示が見えなくなる、いわゆるウォッシュアウト現象が生じるという問題があった。
【０００４】
これに対して、半透過反射型もしくは反射型の液晶表示素子を用いることによりこの問題は回避可能で、例えば、ネガモードのツイストネマチック（ＴＮ）方式の半透過反射型液晶表示パネルと光源の主発光波長が６２０ｎｍ以上であるバックライトユニットとの組み合わせ、あるいは同方式の反射型液晶パネルと赤色フィルタ層との組み合わせにより、外光の影響を受けない表示が可能となる。
【０００５】
しかしながら、この方式では表示密度に限界があり、１/１６デューティ程度以上の時分割駆動で、いわゆるキャラクター表示と呼ばれる５×７ドットで構成されたアルファベット・数字表示、あるいは１６×１６ドットで構成された仮名・漢字表示等を行おうとすると、特定の角度でしか視認できなくなるという問題があった。
【０００６】
一方、スーパーツイストネマチック（ＳＴＮ）方式を用いれば、表示密度の増大に伴う視認性の低下は避けられるが、白黒化のための光学補償板として位相差板を用いる方式を車載用途等のように使用温度範囲の広い環境に適用する場合には、高温時に非表示部分の背景色が変化しコントラストが低下するという問題が生じる。
【０００７】
また、光学補償板として、表示用の液晶セルと同じねじれ角、セルギャップでねじれの方向が逆の液晶セル(干渉セル)を用いる方式によれば、この問題を回避できるが、この場合には両セルのギャップを相対的な関係を含めて高精度に制御して作成することが必要なため、生産性が低下するという問題があった。
【０００８】
黒背景に赤色の表示を行うという２色表示の目的に特化して、上記のような白黒化のための光学補償板を用いない方式として、白色のバックライト光源を用いたときに透過光が励起電圧以下では青緑色、励起電圧以上では淡灰色を呈するいわゆるブルーモードの液晶表示パネルと赤のバックライトとを組み合わせる方式が考えられる。
【０００９】
この方式によれば、透過光が表示部で赤、背景部では遮光されて黒となるが、外光下で見たときに反射光にブルーモードの背景色が視認され、表示品位が損われ、特に、バックライトの拡散板として背面側の偏光板の外側に配置された半透過反射性の拡散板を用いると、この傾向が著しくなるという問題があった。
【００１０】
上記拡散板として、反射性が小さく、ブルーモードの色を補償する色材で着色した別置タイプの拡散板を用いればこの問題は回避できるが、液晶表示装置の構造が複雑になり組み立てが煩雑になる、また、薄型化も困難となる等の新たな問題が生じる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来の問題点を解決すべくなされたものであり、黒背景に赤色の表示を行う液晶表示装置であって、外光下においてもウォッシュアウト現象や背景色の変化が起こらず、構造が単純で、組み立てが容易で、しかも１／３３デューティ程度までの時分割駆動が可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明の液晶表示装置の特徴は、透明電極と配向膜をそれぞれ有しほぼ平行に配置された一対の透明基板と周辺シール材とで囲まれた空間にねじれ角が１８０〜２７０゜に設定されたネマチック液晶からなる液晶層が挟持され、前記一対の透明基板の両外側に一対の偏光板を配してなるスーパーツイストネマチック方式の液晶表示パネルと、光源の主発光波長が６２０ｎｍ以上であるバックライトユニットとを有する黒背景に赤色の２色表示を行う液晶表示装置において、背面側偏光板が外側に半透過反射層を一体的に積層されたものであること、およびいずれか一方の透明基板の内面に感光性樹脂材料からなり、波長６４０ｎｍおよび４５０ｎｍの光透過率がそれぞれ７０％以上、２０％以下である透光膜が設けられ、かつ、前記透光膜が前記周辺シール材によるシール部のギャップと表示部分のギャップとが同じになるように前記周辺シール材の下にまで延長されており、前記液晶層がバックライト光源の主発光波長と最大吸収波長がほぼ一致する二色性色素を含有し、かつ、前面側の偏光板の偏光軸方向と前面基板の配向膜の配向方向とのなす角度が配向方向から液晶のねじれ方向に０〜３０°であり、両偏光板の偏光軸方向がそれぞれほぼ一致し、白色のバックライト光源を用いたときに透過光が励起電圧以下では青色、励起電圧以上では淡色を呈する点にある。このような構成とすることで、外光下においてもウォッシュアウト現象や背景色の変化が起こらず、構造が単純で、組み立てが容易で、しかも１／３３デューティ程度までの時分割駆動が可能な液晶表示装置が実現する。また、透光膜を周辺シール材の下にまで延長し、シール部のギャップと表示部分のギャップとを同じとしたことにより、セル作成上ギャップのコントロールがし易くなる。また、より高温まで優れた表示品位が保持されるようになる。
【００１３】
請求項２に係る本発明の液晶表示装置の特徴は、透光膜が感光性の樹脂材料からなり、かつ、絶縁抵抗が１０１２Ω／□以上である点にある。このような構成とすることで、透光膜の平滑性が向上し、平坦化層を介さずに透光膜上に直接透明電極を形成することが可能となるとともに、その場合にも隣接電極間のリークが防止され、滲みのない明瞭な表示が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
本発明の液晶表示装置は、図１に示すように、透明電極３，３と配向膜(図示せず)をそれぞれ有しほぼ平行に配置された一対の透明基板１，１と周辺シール材４とからなる空間にねじれ角を１８０〜２７０°に設定したネマチック液晶からなる液晶層７が挟持され、前記一対の透明基板１，１の両外側には、一対の偏光板５，５を配してなるスーパーツイストネマチック方式の液晶表示パネルと、光源９の主発光波長が６２０ｎｍ以上であるバックライトユニット８とを有し、これに駆動手段（図示せず）等が加わって構成される。
【００１６】
本発明においては、背面側(図では下側)偏光板５が外側(図では下側)に半透過反射層６を一体的に積層されたものであること、およびいずれか一方の透明基板１の内面に、波長６４０ｎｍおよび４５０ｎｍの光透過率がそれぞれ７０％以上、２０％以下である透光膜２が設けられていることが重要である。
【００１７】
上記半透過反射層６はバックライト光の拡散板の機能を兼ねるものであるが、背面側偏光板と積層一体化しておくことにより組立工程の簡略化および装置の薄型化が可能となる。半透過反射層を積層一体化した偏光板としては、透過率・反射率のバランス等の異なる種々のものが上市されているが、表示装置の用途に応じて適宜選定することが好ましい。
【００１８】
本発明において、透光膜２は前記吸光特性に加えて、感光性樹脂材料からなるものであること、および絶縁抵抗が１０１２Ω／□以上であることが好ましい。感光性樹脂材料を用いることにより透光膜を平滑に形成し易くなり、平坦化層を介さずにその上に直接透明電極を形成することが可能となる。その場合に透光膜の絶縁抵抗が１０１２Ω／□以上であれば、隣接電極間のリークが防止され、滲みのない明瞭な表示が可能となり、絶縁のための保護層が不要となる。透光膜の材質としては、さらに工程温度に耐える耐熱性、透明電極パターニング時の薬液への耐性、所定の硬度を有するものが好ましい。
【００１９】
透光膜材料のコーティングには、ロールコータ、バーコータ、スリットコータ等を用いることが可能であるが、膜厚ばらつきは色ばらつきおよびセルギャップばらつきの原因となるので、膜厚の均一性に優れるスピンコート法の採用が望ましい。この場合、材料の使用量を削減するために、バーコータあるいはスリットコータと併用してもよい。この例示以外でも、膜厚の均一性に優れる方法ならいずれの方法を採用してもよい。
【００２０】
このようにして透光膜を形成した基板には、スパッタ法等で透明導電膜を形成する。透明導電膜の面抵抗値は素子のパターン設計により定められる値に設定されるが、３０〜１００Ω／□程度の範囲が通常採用される。以下、定法によりパターニングして透明電極が形成される。
【００２１】
他方の基板にも、アルカリ防止膜、ＩＴＯを順次形成し、同様に透明電極を形成させる。透光膜を形成した基板には配向膜を膜厚６０ｎｍ程度形成する。他方の基板にはチタニア、シリカを混合した無機系膜のような絶縁膜を例えばゾルゲル法にて印刷成膜を行った後に配向膜を成膜しラビング処理をすることが好ましい。無機膜は対向する基板間の短絡を防止するために有効である。
【００２２】
基板間の間隙を制御するためのスペーサの散布と、周辺シール材の印刷とを、別々の基板に行うことが工程的に好ましい。基板の上下の導通をとるためにシール剤の一部に導電性ビーズを混合したものを用いることもできる。
【００２３】
なお、透光膜を周辺シール材の下まで延長することにより、シール部のギャップと表示部分のギャップがほぼ同じとなるため、セル作成上ギャップのコントロールがし易くなるというメリットがある。
【００２４】
透光膜を設けた基板と他方の基板を対向させ、熱圧着工程を通してシール材を硬化させ注入口、端子部等を切り出したのち、セルおよび液晶注入のためのボートを加熱し、液晶を真空注入法にて注入したのち、注入口をＵＶ硬化型の樹脂で封止する等の方法で液晶セルが作成される。
【００２５】
液晶層のねじれ角は１８０〜２７０°の範囲が採用されるが、高温でのドメイン発生が生じにくい点から、１８０〜２４０°とすることが好ましい。また、Δｎｄとしては、０．８〜１．２μｍ程度が使用できるが、小さい領域では電圧無印加での透過率が低くなり、また大きい領域では透過率の視角依存性が大きい等の傾向があるため、０．９〜１．０μｍ程度が好ましい。このセルの両側に、電圧無印加時には透過率が低く、電圧印加時には透過率が高くなるいわゆるネガ型の液晶表示モードとなるように偏光板を設置する。
【００２６】
なお、偏光板の設置角としては、一般的にはブルーモードと呼ばれる電圧無印加で透過率が低く、青から青緑を呈し、電圧印加時に透過率が高くほぼ無彩色を示すように偏光板を設置することも好ましい態様である。
【００２７】
液晶層に赤色バックライトの主発光波長と最大吸収波長がほぼ一致する２色性色素を含有させると、さらに遮光度が上がるため好ましい。このとき、前面側の偏光板の偏光軸方向と前面基板の配向膜の配向方向とのなす角度を配向方向から液晶のねじれ方向に０〜３０°とし、両偏光板の偏光軸方向をそれぞれほぼ一致させ、白色のバックライト光源を用いたときに、励起電圧以下では青色系の吸収色、励起電圧以上では淡色を呈するゲストホスト型液晶表示素子とすることも好ましい態様である。
【００２８】
本発明で使用するバックライトユニットの主発光波長が６２０ｎｍ以上である光源としては、赤色ＬＥＤまたは赤色ＣＣＴが例示される。
【００２９】
【実施例】
［例１］
ガラス基板にシリカのアルカリ防止膜をスパッタ法にて約２０ｎｍの厚さに成膜したマザー基板を用い、スピンコート法で赤色の感光性樹脂材料(新日鐵化学製Ｖ−２５９Ｒ−Ｈ)を約１μｍの厚さとなるように塗布し、液晶セルの周辺に設けるシール部分およびそれより外側の部分が遮光させるようなフォトマスクを用いて、３００ｍＪの露光を行い、現像、乾燥、ベーキングを行った。このようにして形成された透光膜は、波長６４０ｎｍおよび４５０ｎｍの光透過率がそれぞれ８８％および４％であり、絶縁抵抗値が３×１０１４Ω／□であった。
【００３０】
このように透光膜を形成した基板に、２３０℃の温度でスパッタ法にて約１００ｎｍの透明導電膜を形成した。面抵抗値は約３０Ω／□であった。この基板にフォトレジストを塗布したのち、セグメント表示の部分に電圧が印加されるように配線部分を遮光したフォトマスクを用い、露光、現像を行った後、エッチング液にて不要部分のＩＴＯを除去し、さらにＮaＯＨ水溶液にてレジストを剥離して、５×７ドットのキャラクターを２行表示するパターンの透明電極を形成させた。対向する基板にも、アルカリ防止膜、ＩＴＯを順次形成し、同様に透明電極を形成させた。
【００３１】
遮光膜を形成した基板にはプレチルト角が５度程度となるポリイミド系の配向膜材料を用い、転写印刷法にて厚さ約６０ｎｍとなるように成膜した。対向する基板にはチタニア、シリカを混合した無機系の絶縁膜を形成するために、ゾルゲル法にて印刷成膜を行った。そののち、同様に配向膜を形成して焼成し、両基板をねじれ角が２４０°となるようにラビングした。
【００３２】
片側の基板には６．７５μｍの直径を持つ積水ファインケミカル株式会社製のミクロパールを散布し、対向する基板には周辺シール材として三井化学株式会社製のストラクトボンドを液晶セルの周辺にスクリーン印刷法にて印刷した。対向する基板間の導通を取るための電極を設けた部分には、導電ビーズを混合したシール材を印刷した。
【００３３】
これらの基板を対向させ、熱圧着工程を通して硬化させ、注入口、端子部等を切り出したのち、ネマチック−アイソトロピック相転移温度が１１０℃、Δｎが０．１４であり、所定のピッチとなるようにカイラル材が添加されたネマチック液晶を真空注入法にて注入し、注入口にＵＶ硬化性のエポキシ樹脂を塗布して封止した。
【００３４】
各セグメント部分のギャップを測定したところ、平均が６．７μｍで、ばらつきが最大で０．０５μｍ程度の偏差に収まっており、均一性の良好なセルが形成されていた。このセルの液晶層のΔｎｄは０．９４μｍである。そののち、前面側には透過タイプの偏光板を、背面側には外側に半透過反射層を一体的に積層した偏光板を、それぞれ所定の角度にて貼り付け液晶表示パネルを完成させた。
【００３５】
このようにして作成したパネルを１/１６デューティで駆動し、背面に主発光波長が６４０μｍの赤色ＬＥＤを光源とするバックライトを設置し、明るい環境および暗い環境で観察したところ、いずれの条件でも黒背景に赤の高品位の表示が得られた。
【００３６】
［例２］
注入する液晶として例１と同様の液晶に最大吸収波長が約６４０ｎｍのアントラキノン系の２色性色素を１％添加した液晶を使用したことおよびセルギャップを６．０μｍとしたこと以外は実施例１と同様にして液晶セルを作成した。
【００３７】
そののち、前面側には透過タイプの偏光板を前面側配向膜のラビング方向と透過軸をそろえて貼り付け、背面側には外側に半透過反射層を一体的に積層した偏光板を前面側の偏光板の偏光軸と一致させて貼り付けて、液晶表示パネルを完成させた。
【００３８】
このようにして作成したパネルを１/１６デューティで駆動し、背面に主発光波長が６２８μｍの赤色ＬＥＤを光源とするバックライトを設置し、明るい環境および暗い環境で観察したところ、この場合も、いずれの条件でも黒背景に赤の高品位の表示が得られた。
【００３９】
【発明の効果】
本発明により、黒背景に赤色の表示を行う液晶表示装置であって、外光下においてもウォッシュアウト現象や背景色の変化が起こらずに高品位の表示が保持され、構造が単純で、組み立てが容易で、しかも１／３３デューティ程度までの時分割駆動が可能で、車載用途に好適な液晶表示装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置基本構成を示す模式的断面図。
【符号の説明】
１  透明基板
２  透光膜
３  透明電極
４  周辺シール材
５  偏光板
６  半透過反射層
７  液晶層
８  バックライトユニット
９  光源
【図１】
0004054132.tif 000002