JP2012208277A

JP2012208277A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JP2012208277A
Application number: JP2011073237A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Kobayashi; 和也小林
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-10-25

Abstract

【課題】表示品位を低下させることなく立体的な表示を可能とする液晶表示素子を提供する。
【解決手段】液晶層１１０を挟持する１対の基板１２０、１３０と、基板１２０、１３０の内面にそれぞれ形成され、液晶層１１０に電界を印加するための１対の電極１２１、１３１と、を備えた液晶表示素子１００である。各電極１２１、１３１の一部領域あるいは全領域に複数の開口部１２４、１３４が形成され、この開口部１２４、１３４のピッチは７５μｍ以上１５０μｍ以下であることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、セグメント表示型の液晶表示素子に関するものである。

従来、セグメント表示型の液晶表示素子は、表示画素をオンオフさせることで表示を行っており、平面的な表示に限られるものであった。これに対し、特許文献１には、幅がステップ状に変化する第１，第２のセグメント電極を櫛歯状に配置し、表示色を異ならせて立体表示効果を得るものが開示されている。また、特許文献２には、電極の一部（副セグメント電極）に微小な開口を設けることでセグメントの輪郭で濃淡を表現し、より立体感のある表示を行うものが開示されている。

特開平５−３４７０５号公報特開２００１−２０１７５５号公報

しかしながら、特許文献２に開示される電極の一部に微小な開口を形成する方法においては、開口のサイズが小さすぎる場合には１０％程度の薄い表示とする場合に液晶の配向制御ができなくなり、また、反対に大きすぎる場合にはセグメントに発光ムラが目立ち、開口のサイズによっては表示品位が低下するという問題があった。

そこで、本発明は、表示品位を低下させることなく立体的な表示が可能な液晶表示素子を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために、液晶層を挟持する１対の基板と、前記基板の内面にそれぞれ形成され、前記液晶層に電界を印加するための１対の電極と、を備えた液晶表示素子であって、前記各電極の一部領域あるいは全領域に複数の開口部が形成され、この開口部のピッチは７５μｍ以上１５０μｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、表示品位を低下させることなく立体的な表示が可能となる。

本発明の実施形態である液晶表示素子の正面図。同上の液晶表示素子の部分断面図。同上液晶表示素子の透明電極の濃淡部を示す部分斜視図。同上液晶表示素子の評価結果を示す図。

以下、図１から図４に基づいて、本発明をセグメント表示型の液晶表示素子に適用した一実施形態を説明する。なお、本発明は下記の実施形態及び図面によって限定されるものではない。下記の実施形態（図面に記載された態様も含む。）に変更（構成要素の削除又は付加等を含む）を加えることが出来るのはもちろんである。

図１及び図２のように、液晶表示素子１００は、液晶層１１０と、上側基板１２０と、下側基板１３０と、を備える。なお、上側、下側基板１２０、１３０の外側には、それぞれ図示していない偏光板が設けられている。

液晶層１１０は、上側基板１２０と下側基板１３０とによって挟持された、液晶分子を含む液晶によって構成される。上側基板１２０と下側基板１３０とは、封止部材（図示しない）を挟んで、所定の距離を保って対向するように重ね合わされ、固着される。上側基板１２０と下側基板１３０と前記封止部材によって密閉空間が形成され、形成された密閉空間内に液晶が閉じこめられる。液晶を閉じこめる方法は公知の方法で行うことができる。前記密閉空間内に閉じこめられた液晶は液晶層１１０を構成する。液晶は、例えば、誘電率異方性が負の特性を持つ液晶材料によって構成される。

上側基板１２０は、光を透過する透明基板（例えば透明ガラス基板）であり、内面、すなわち下側基板１３０との対向面上に、表示部１９０を構成する所定形状の透明電極１２１が形成される。透明電極１２１は、公知の方法（例えば、スパッタ、蒸着、又は、エッチング）によって形成される。なお、上側基板１２０上には、図示ない絶縁膜が透明電極１２１を覆うように形成され、さらに、前記絶縁膜を覆うように図示しない配向膜が前記絶縁膜上に形成される。これら前記絶縁膜及び前記配向膜は、それぞれ、公知の方法（例えば、フレクソ印刷）によって形成される。

透明電極１２１は、例えば、光を透過するＩＴＯ（酸化インジウムスズ）によって形成されるものである。透明電極１２１の詳細については後述する。

下側基板１３０は、上側基板１２０と略同様の構成を有し、上側基板１２０に対応する透明基板である。下型基板１３０の内面、即ち上側基板１２０との対向面上には、透明電極１２１に対応する透明電極１３１が形成されている。また、下側基板１３０は、図示しない絶縁膜、配向膜を備えており、上側基板１２０に設けた前記絶縁膜、配向膜に対応する。

透明電極１２１、１３１は、所望の形状で複数形成される。透明電極１２１、１３１は、それぞれ、１以上形成されればよい。互いに対向する、各透明電極１２１と各透明電極１３１とは、平面形状（液晶層１１０の厚さ方向から見た形状）が略同形状になる。液晶表示素子１００の表示面における、複数の透明電極１２１と複数の透明電極１３１との対向個所に対応する領域が、液晶表示素子１００が表示パターンを表示する表示部１９０になる。つまり、複数の透明電極１２１と複数の透明電極１３１とによって、表示部１９０が形成される。

各透明電極１２１、１３１は、後述するセグメント１９１を構成するモノクロ電極部１２２、１３２と、後述するグレースケール部１９２を構成するグレースケール電極部１２３、１３３と、から構成される。モノクロ電極部１２２、１３２は、セグメント１９１に対応した形状に形成され、その全領域において全てＩＴＯが形成される。グレースケール電極部１２３、１３３は、モノクロ電極部１２２、１３２の周縁に位置し、モノクロ電極部１２２、１３２の輪郭の一部に対応した形状に形成され、その一部領域あるいは全領域においてＩＴＯの一部を除去し、微小な開口部１２４、１３４を設けてなるものである。ＩＴＯが部分的に除去されることで、グレースケール部１９２においてはＩＴＯの有無によって、電圧印加のオンオフにより液晶の配向が制御される個所（すなわち、光が透過可能な個所）と液晶の配向が制御されない個所と（すなわち、光が透過されない個所）が生じ、その結果、セグメント１９１よりも淡いグレースケールで表示される。液晶表示素子１００は、グレースケール部１９２によって濃淡を表現してセグメント１９１の輪郭を強調することでセグメント１９１のみの表示と比較して立体的な表示パターンを得ることができる。なお、表示部１９０の背景が黒であり、セグメント１９１が白色で表示される場合は、グレースケール部１９２はセグメント１９１よりも白が薄くなったグレーで表示されることとなる。また、濃淡の階調はグレースケール電極部１２３、１３３における開口率（電極部の所定の単位面積に対する開口部の面積の割合）を変更することで調整することができ、開口率を徐々に変更することで濃淡の階調を変化させ、グラデーションを表現することも可能である。図３は、グレースケール電極部１２３、１３３における開口部１２４、１３４の具体的な形成例を示したものである。グレースケール電極部１２３、１３３ではＩＴＯの一部を除去して開口部１２４、１３４が形成される設計を行う。ここで、開口部１２４、１３４の形成個所は、斜め電界の影響を排除するため、グレースケール電極部１２３、１３４で同一個所とし、開口部１２４、１３４を互いに対向させることが好ましい。なお、開口部１２４、１３４の形状は、図３で示す矩形状のほか、円状、三角形状などでもよい。また、本願発明者が鋭意検討した結果、グレースケール電極部１２３、１３３において液晶の配向制御を良好に行い、また、開口部１２４、１３４による発光ムラを目立たせないために、開口部１２４、１３４のピッチ（幅）Ｗ（本実施形態においては隣り合う開口部の端部間の距離）を、７５μｍ以上１５０μｍ以下（さらに望ましくは７５μｍ以上１００μｍ以下）とすることを見いだした。なお、開口部１２４、１３４のサイズは開口部１２４、１３４のピッチＷと開口率とによって任意に定められるものであるが、開口部１２４、１３４を正方形状に形成する場合、例えば一辺の長さが５μｍ〜１４０μｍ程度で形成される。

図１に戻って、液晶表示素子１００は、表示パターンを所謂セグメント表示する。つまり、表示パターンを表示するための表示部１９０は、複数のセグメント１９１とセグメント１９１の輪郭の一部に対応した形状の複数のグレースケール部１９２によって構成される。１つのセグメント１９１は、１つのモノクロ電極部１２２と一つのモノクロ電極部１３２とによって構成され、１つのグレースケール部１９２は、１つグレースケール電極部１２３と１つのグレースケール電極部１３３とによって構成される。液晶表示素子１００は、複数のセグメント１９１及びグレースケール部１９２のうちから選択された１以上のセグメント１９１及び輪郭部１９２を通過させた光を外部に出射させる（つまり、セグメント１９１及び輪郭部１９２を点灯させる）ことによって、複数種の表示パターン（例えば、数字の「０」〜「９」）を表示することができる。グレースケール部１９２においてはセグメント１９１よりも淡い表示がなされるのは前述の通りである。セグメント１９１及びグレースケール部１９２を点灯させるためには、所望のセグメント１９１及びグレースケール部１９２に対応する透明電極１２１、１３２間に電圧を印加させればよい。なお、セグメント部１９１とこれに対応するグレースケール部１９２は同一の配線に接続されて点灯・消灯が同期しても良いし、別個の配線に接続されて個々に点灯・消灯を切り換え可能としても良い。また、グレースケール部１９２の形成個所は任意であり、セグメント１９１の輪郭に限らず、セグメント１９１の一部であっても良い。

図４は、上述の液晶表示素子１００において開口部１２４、１３４のピッチＷをそれぞれ５０μｍ、７５μｍ、１００μｍ、１５０μｍとした場合の表示状態及び顕微鏡確認結果を示しており、下表１は目視による液晶の配向と発光ムラの評価結果を示している。なお、評価を行った液晶表示素子１００においては、円弧状に配置される扇形状のセグメント１９１と「１８８」の数字を構成する略矩形状のセグメント１９１の一部にグレースケール比（電極部の所定の単位面積に対するＩＴＯの面積の割合）を８０％、６０％、４０％、２０％、１０％としたグレースケール部１９２をそれぞれ形成した。その結果、開口部１２４、１３４のピッチＷを１００μｍとした場合には、液晶の配向は安定し、各グレースケール部１９２に発光ムラは視認されず、各グレースケール部１９２の境界も目立たなかった。これに対し、開口部１２４、１３４のピッチＷを小さくすると液晶の配向が徐々に不安定となり、７５μｍでは液晶の配向は比較的安定しているものの、５０μｍとすると特にグレースケール比が１０％のグレースケール部１９２で斜め電界が掛かる領域が大きくなって液晶の配向が不安定となり良好な表示が得られなかった。また、開口部１２４、１３４のピッチＷを大きくすると開口部１２４、１３４のサイズが大きくなり、１５０μｍで各グレースケール部１９２に発光ムラが視認され、グレースケール比が異なる各グレースケール部１９２の境界が目立ってきた。したがって、グレースケール部１９２の発光ムラの程度は開口部１２４、１３４のピッチＷが１５０μｍより大きくなると製品上の許容範囲を超えると考えられる。

以上のように、本実施形態に係る液晶表示素子１００においては、透明電極１２１、１３１の一部領域あるいは全領域に複数の微小な開口部１２４、１３４を形成し、この開口部１２４、１３４のピッチＷを７５μｍ以上１５０μｍ以下（さらに望ましくは７５μｍ以上１００μｍ以下）とすることで、表示品位を低下させることなく、濃淡を表現することで立体的な表示が可能となる。

本発明は、セグメント表示型の液晶表示素子に好適である。

１００液晶表示素子
１１０液晶層
１２０上側基板
１２１透明電極
１２２モノクロ電極部
１２３グレースケール電極部
１２４開口部
１３０下側基板
１３１透明電極
１３２モノクロ電極部
１３３グレースケール電極部
１３４開口部
１９０表示部
１９１セグメント
１９２グレースケール部

Claims

液晶層を挟持する１対の基板と、前記基板の内面にそれぞれ形成され、前記液晶層に電界を印加するための１対の電極と、を備えた液晶表示素子であって、前記各電極の一部領域あるいは全領域に複数の開口部が形成され、この開口部のピッチは７５μｍ以上１５０μｍ以下であることを特徴とする液晶表示素子。
前記開口部のピッチが７５μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。