(57)【要約】【課題】  各種電極の配置・レイアウトがより容易となるＩＰＳ型の液晶表示素子を提供する。【解決手段】  当該液晶表示素子は、対向配置される第１および第２の透明基板と、前記第１の透明基板に設けられ、一方向に延在する第１種の電極と第２種の電極とが交互配列して、定型の全体的平面形状を構成する第１の表示部、および、前記第１種および第２種の電極とそれぞれ電気的に接続する第１および第２の引き回し配線部、を含む第１の基板電極と、前記第２の透明基板に設けられ、一方向に延在する第３種の電極と第４種の電極とが交互配列して、定型の全体的平面形状を構成する第２の表示部、および、前記第３種および第４種の電極とそれぞれ電気的に接続する第３および第４の引き回し配線部、を含む第２の基板電極と、を有し、平面視において、前記第１または第２の引き回し配線部が、前記第２の表示部等、と重なる部分を有する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層と、
前記液晶層を挟んで対向配置される第１および第２の透明基板と、
前記第１の透明基板の、前記第２の透明基板との対向面に設けられる第１の基板電極であって、
一方向に延在する第１種の電極と第２種の電極とが交互配列して、定型の全体的平面形状を構成する第１の表示部、
前記第１種の電極と電気的に接続する第１の引き回し配線部、および、
前記第２種の電極と電気的に接続する第２の引き回し配線部、
を含む第１の基板電極と、
前記第２の透明基板の、前記第１の透明基板との対向面に設けられる第２の基板電極であって、
一方向に延在する第３種の電極と第４種の電極とが交互配列して、定型の全体的平面形状を構成する第２の表示部、
前記第３種の電極と電気的に接続する第３の引き回し配線部、および、
前記第４種の電極と電気的に接続する第４の引き回し配線部、
を含む第２の基板電極と、
を有し、
平面視において、前記第１または第２の引き回し配線部のどちらかが、前記第２の表示部、前記第３の引き回し配線部、または、前記第４の引き回し配線部、と重なる部分を有する液晶表示素子。
【請求項２】
平面視において、前記第１および第２の引き回し配線部の各々が、前記第２の表示部、前記第３の引き回し配線部、または、前記第４の引き回し配線部、と重なる部分を有する請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記第１の基板電極は、さらに、補助配線部を含み、
前記第２の基板電極は、さらに、平面視において、前記第１の引き回し配線部および前記補助配線部と重なる部分を有するジャンプ配線部を含み、
前記第１および第２の透明電極の間に配置され、前記第１の引き回し配線部と前記ジャンプ配線部との間、および、前記補助配線部と前記ジャンプ配線部との間、をそれぞれ電気的に接続する導電部材と、をさらに有する請求項１または２記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記第１種の電極と前記第２種の電極との間、および、前記第３種の電極と前記第４種の電極との間に、それぞれ電圧が印加される請求項１〜３いずれか１項記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記第１の透明基板の、前記第２の透明基板との対向面に、前記第１の基板電極を覆うように設けられる第１の水平配向膜と、
前記第２の透明基板の、前記第１の透明基板との対向面に、前記第２の基板電極を覆うように設けられる第２の水平配向膜と、
をさらに有する請求項１〜４いずれか１項記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、横電界を用いて液晶分子の配向を制御する液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は、基本的に、液晶分子を含む液晶層と、該液晶層を挟持する一対の基板と、具備する。一対の基板にほぼ平行な方向の電界（横電界）により液晶分子の配向を制御する方式を、横電界方式ないしＩＰＳ（イン・プレーン・スイッチング）方式ということがある。このような方式を用いた液晶表示素子は、一般に、一対の基板のどちらか一方に、横電界を発生させるための電極が設けられる。
【０００３】
特許文献１には、一対の基板の両方に電極（配線）が設けられたＩＰＳ方式の液晶表示素子が開示されている。具体的に、一方の基板の表面には、定型の表示電極（櫛歯状電極）やそれらに接続する複数の引き回し配線などが設けられ、他方の基板の表面には、ジャンプ配線が設けられ、さらに、それら一対の基板の間には、引き回し配線とジャンプ配線とを電気的に接続する導電部材が配置されている。一方の基板に設けられる複数の引き回し配線の間を、他方の基板に設けられるジャンプ配線を介して、電気的に接続することにより、一方の基板に設けられる表示電極や引き回し配線の配置（レイアウト）が容易になる、つまり電極等の設計自由度が高められる、とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５９８９４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的は、定型の表示電極や引き回し配線などの各種電極の配置・レイアウトがより容易となるＩＰＳ型の液晶表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の主な観点によれば、液晶層と、前記液晶層を挟んで対向配置される第１および第２の透明基板と、前記第１の透明基板の、前記第２の透明基板との対向面に設けられる第１の基板電極であって、一方向に延在する第１種の電極と第２種の電極とが交互配列して、定型の全体的平面形状を構成する第１の表示部、前記第１種の電極と電気的に接続する第１の引き回し配線部、および、前記第２種の電極と電気的に接続する第２の引き回し配線部、を含む第１の基板電極と、前記第２の透明基板の、前記第１の透明基板との対向面に設けられる第２の基板電極であって、一方向に延在する第３種の電極と第４種の電極とが交互配列して、定型の全体的平面形状を構成する第２の表示部、前記第３種の電極と電気的に接続する第３の引き回し配線部、および、前記第４種の電極と電気的に接続する第４の引き回し配線部、を含む第２の基板電極と、を有し、平面視において、前記第１または第２の引き回し配線部のどちらかが、前記第２の表示部、前記第３の引き回し配線部、または、前記第４の引き回し配線部、と重なる部分を有する液晶表示素子、が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
ＩＰＳ型の液晶表示素子において、各種電極の配置・レイアウトがより容易になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１Ａは、実施例による液晶表示素子の基本的な構成を示す断面図であり、図１Ｂは、表示部の電極構成を示す平面図である。
【図２】実施例による液晶表示素子の全体的な表示状態を示す平面図である。
【図３】下側基板に設けられる基板電極を示す平面図である。
【図４】上側基板に設けられる基板電極を示す平面図である。
【図５】図５Ａおよび図５Ｂは、ジャンプ配線近傍およびパッド電極近傍を示す断面図である。
【図６】上下基板各々に設けられる基板電極を重ねて示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１Ａは、実施例による液晶表示素子の基本構造を示す断面図である。実施例において、液晶表示素子は、対向配置された下側基板１１および上側基板１２と、上側基板１１および下側基板１２に挟持される液晶層１７と、を備える。
【００１０】
下側基板１１および上側基板１２は、それぞれ例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。下側基板１１と上側基板１２は、所定の間隙（例えば３μｍ程度）を設けて貼り合わされている。下側基板１１と上側基板１２との間隙は、図示しない枠状のシール材に含有するロット状又は球状のスペーサーと、基板面内に均一に分散配置される球状スペーサーにより保持される。
【００１１】
下側基板１１の一面側（上側基板１２との対向面側）に、文字等を構成する表示電極やそれらに接続する配線などの各種電極（下側基板電極）２０が設けられている。同様に、上側基板１２の一面側（下側基板１１との対向面側）に、各種電極（上側基板電極）３０が設けられている。これらの電極２０，３０は、それぞれ例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成される。
【００１２】
下側配向膜１５は、下側基板１１の一面側に各種電極２０を覆うように設けられている。同様に、上側配向膜１６は、上側基板１２の一面側に各種電極３０を覆うように設けられている。これらの配向膜１５，１６としては、液晶層１７の配向状態を水平配向（基板面内方向）に規制する水平配向膜が用いられている。各配向膜にはラビング処理等の一軸配向処理が施されている。
【００１３】
液晶層１７は、下側基板１１と上側基板１２との間に、図示しない枠状のシール材に囲まれて設けられている。液晶層１７を構成する液晶部材が、下側基板１１、上側基板１２、および、枠状のシール材により画定される空間に充填されている。
【００１４】
実施例においては、誘電率異方性Δεが負の液晶材料を用いて液晶層１７が構成される。液晶層１７は、電圧無印加時における液晶分子の配向方向が下側基板１１および上側基板１２の各基板面に対してほぼ水平となる水平配向に設定されている。
【００１５】
下側偏光板１８は、下側基板１１の外側に配置されている。同様に、上側偏光板１９は、上側基板１２の外側に配置されている。下側偏光板１８は、例えばその吸収軸が液晶層１７の液晶分子の配向方向に対して略平行に配置される。また、上側偏光板１９は、例えばその吸収軸が下側偏光板１８の吸収軸に対して略直交に配置される。なお、各偏光板と各基板との間には適宜Ｃプレート等の光学補償板が配置されてもよい。
【００１６】
実施例による液晶表示素子は、予め定められた文字や図形などを表示するセグメント表示型の液晶表示素子である。概ね、有効表示領域内における面積比で５０％以下程度の領域が文字等の表示に寄与する。なお、液晶表示素子は、複数の画素がマトリクス状に配列されたドットマトリクス表示型とセグメント表示型が混在したものであってもよい。
【００１７】
図１Ｂは、基本的なセグメント表示部の電極構成を示す平面図である。たとえば、下側基板１１に設けられた各種電極２０により構成されるセグメント表示部Ｓを示す。
【００１８】
各種電極２０は、基本的に、一方向（紙面上下方向）に延在する２種類の電極群２１ｘ，２１ｙと、一方の電極群２１ｘに接続する引き回し配線２２ｘと、他方の電極群２１ｙに接続する引き回し配線２２ｙと、を含む。電極群２１ｘと電極群２１ｙとは、それらが延在する方向と直交する方向（紙面左右方向）に、一定の間隔で交互配列している。これらは、複数の電極枝を連ねた櫛歯状電極であり、互いの電極枝が交互に噛み合うように配置されている、とも言える。
【００１９】
電極群２１ｘ，２１ｙの各々の幅Ｗは、５μｍ〜３０μｍ程度であり、たとえば約１５μｍである。また、配置間隔Ｇは、約１５μｍ程度である。
【００２０】
電極群２１ｘ，２１ｙが交互配列する領域（図中、破線で囲う領域）が、セグメント表示部Ｓとして画定される。なお、電極群２１ｘ，２１ｙの各々は、図示するような、一方向に延在する短冊状の平面形状でもよいし、複数の屈曲部を含む帯状の平面形状であってもよい。
【００２１】
引き回し配線２２ｘ，２２ｙを介して、電極群２１ｘ，２１ｙの間に電圧を印加することにより、下側基板１１とほぼ平行な電界（紙面左右方向）を、液晶層１７へ印加することができる。それにより、表示部Ｓに対応する液晶層１７の配向状態が変化し、表示部Ｓの明暗状態を制御することができる。
【００２２】
なお、後述するように、上側基板１２にも同様の構成を有する各種電極３０が設けられる。交互配列する櫛歯状電極の間に電圧を印加することにより、上側基板１２とほぼ平行な電界を、液晶層１７へ印加することができる。それにより、上側基板の表示部に対応する液晶層１７の配向状態が変化し、当該表示部の明暗状態を制御することができる。
【００２３】
図２は、実施例による液晶表示素子の全体的な表示状態を示す平面図である。実施例において、液晶表示素子は、たとえば８つのセグメント表示部Ｓ１〜Ｓ８を有し、それらの明暗状態を独立に制御することが可能である。具体的には、全体として「８．」の文字（数字）を表示することが可能である。表示部Ｓ１〜Ｓ８各々は、たとえば、１／４ｄｕｔｙでマルチプレックス駆動される。
【００２４】
図３は、下側基板１１に設けられる各種電極２０の具体的な配置・構成を示す平面図である。下側基板１１には、４つの表示部Ｓ１〜Ｓ４が設けられる。
【００２５】
図１Ｂで説明した電極構成と同じように、第１の表示部Ｓ１は、一方向（紙面上下方向）に延在し、交互配列する第１種の電極２１ａおよび第２種の電極２１ｂから構成される。同様に、第２の表示部Ｓ２は第３種の電極２１ｃおよび第４種の電極２１ｄ、第３の表示部Ｓ３は第５種の電極２１ｅおよび第６種の電極２１ｆ、第４の表示部Ｓ４は第７種の電極２１ｇおよび第８種の電極２１ｈ、から構成される。
【００２６】
また、第１の引き回し配線２２ａが、表示部Ｓ１を構成する電極群、たとえば第１種の電極２１ａに接続し、かつ、表示部Ｓ４を構成する電極群、たとえば第８種の電極２１ｈに接続する。同様に、第２の引き回し配線２２ｂが第２種および第３種の電極２１ｂ，２１ｃ、第３の引き回し配線２２ｃが第４種および第５種の電極２１ｄ，２１ｅ、第４の引き回し配線２２ｄが第６種および第７種の電極２１ｆ，２１ｇ、に接続する。引き回し配線２２ａ〜２２ｄは、相互に交差しないように配置（レイアウト）される。
【００２７】
引き回し配線２２ａ〜２２ｄは、一般に下側基板１１の周縁に設けられる外部取り出し電極２３ａ〜２３ｄとそれぞれ接続する。また、下側基板１１には、上側基板１２の各種電極３０（図１Ａ参照）と接続する外部取り出し電極２４ａ〜２４ｄも設けられている。それらの外部取り出し電極は、外部駆動回路（マルチプレックス駆動回路）に接続される。なお、下側基板１１には、上側基板１２に設けられる配線間を電気的に接続するジャンプ配線２５も設けられている。
【００２８】
図４は、上側基板１２に設けられる各種電極３０の具体的な配置・構成を示す平面図である。上側基板１２にも、４つの表示部Ｓ５〜Ｓ８が設けられる。
【００２９】
下側基板１１と同じように、第５の表示部Ｓ５は、一方向（紙面上下方向）に延在し、交互配列する第９種の電極３１ｉおよび第１０種の電極３１ｊから構成される。同様に、第６の表示部Ｓ６は第１１種の電極３１ｋおよび第１２種の電極３１ｌ、第７の表示部Ｓ７は第１３種の電極３１ｍおよび第１４種の電極３１ｎ、第８の表示部Ｓ８は第１５種の電極３１ｏおよび第１６種の電極３１ｐ、から構成される。
【００３０】
また、第５の引き回し配線３２ｅが、表示部Ｓ５を構成する電極群、たとえば第９種の電極３１ｉに接続し、かつ、表示部Ｓ８を構成する電極群、たとえば第１６種の上側電極３１ｐに接続する。同様に、第６の引き回し配線３２ｆが第１０種の電極３１ｊ、第７の引き回し配線３２ｇが第１２種および第１３種の電極２１ｌ，２１ｍ、第８の引き回し配線３２ｈが第１４種および第１５種の電極３１ｎ，３１ｏ、に接続する。
【００３１】
なお、第６の引き回し配線３２ｆは、ジャンプ配線２５を介して、補助配線３５と電気的に接続する。そして、補助配線３５が、表示部Ｓ６を構成する第１１種の電極３１ｋと接続する。電気的にみると、第６の引き回し配線３２ｆが、第１０種および第１１種の電極３１ｊ，３１ｋに接続する。引き回し配線３２ｅ〜３２ｈおよび補助配線３５は、相互に交差しないように配置（レイアウト）される。
【００３２】
引き回し配線３２ｅ〜３２ｈは、それぞれパッド電極３４ａ〜３４ｄと接続する。パッド電極３４ａ〜３４ｄが、それぞれ下側基板１１の外部取り出し電極２４ａ〜２４ｄと電気的に接続する（図３参照）。
【００３３】
図５Ａおよび図５Ｂは、下側基板１１のジャンプ配線２５近傍および上側基板１２のパッド電極３４近傍を示す断面図である。ジャンプ配線２５およびパッド電極３４は、たとえば、液晶層を封止する枠状のシール材よりも外側で当該シール材から離れた位置に設けられる。
【００３４】
図５Ａに示すように、下側基板１１側に設けられたジャンプ配線２５は、上側基板１２側に設けられた複数の配線（引き回し配線３２ｆおよび補助配線３５）と、導電材４１を介して、電気的および物理的に接続される。これにより、上側基板１２側の複数の配線が、導電材４１およびジャンプ配線２５を通じて、相互に電気的に接続される。引き回し配線３２ｆおよび補助配線３５が、引き回し配線３２ｇと同一平面にて交差することなく、電気的に接続される。
【００３５】
図５Ｂに示すように、外部取り出し電極２４は下側基板１１の一面側に設けられており、パッド電極３４は上側基板１２の一面側に設けられている。パッド電極３４（３４ａ〜３４ｄ，図４）は、外部取り出し電極２４（２４ａ〜２４ｄ，図３）と、導電材４２を介して、それぞれ電気的に接続される。一方の基板に外部取り出し電極がまとめて設けられていることで、外部駆動回路との電気的な接続が容易になる。
【００３６】
ここでいう導電材４１，４２とは、例えば銀ペーストまたは導電性粒子である。また、液晶層を封止するための枠状シール材（図示省略）に対して、部分的または全体に導電性粒子を含有させることによりシール材に導電材としての機能を兼ねさせることもできる。
【００３７】
図６は、上下基板の基板電極を重ねて示す平面図である。下側基板１１に設けられる基板電極を実線で示し、上側基板１２に設けられる基板電極を破線で示す。たとえば、外部取り出し電極２３ｃ，２３ｄ間、および、外部取り出し電極２４ｂ，２４ｃ間、に逐次的に電圧を印加する（マルチプレックス駆動する）と、セグメント表示部Ｓ３，Ｓ６の明暗状態（それらに対応する液晶層の配向状態）が変化して、全体として「１」が表示される。
【００３８】
セグメント表示型であって、かつ、ＩＰＳ型の液晶表示素子では、一般に、上下基板のどちらか一方に、横電界を発生させるための電極（櫛歯状電極）、つまりセグメント表示部が設けられる。この場合、セグメント数が多くなるにしたがって、引き回し配線を相互に交差しないようレイアウトすることが困難になる。
【００３９】
実施例による液晶表示素子のように、上下基板の両方にセグメント表示部（櫛歯状電極）を振り分ければ、各基板におけるセグメント数が少なくなり、引き回し配線のレイアウトが容易になる。また、一方の基板に設けられた引き回し配線は、平面視において、他方の基板に設けられた表示部や引き回し配線と重畳（交差）してレイアウトされてもよく、引き回し配線の設計自由度が高められる。図６に示すように、たとえば、上側基板の引き回し配線３２ｆ，３２ｇおよび補助配線３５は、下側基板１１の表示部Ｓ２，Ｓ４や引き回し配線２２ａ〜２２ｄと平面視において重なる部分を有している。
【００４０】
なお、上下基板に設けられる電極が重なる部分において、基板と直交する方向の電界（縦電界）が発生する可能性がある。ただし、このような縦電界が、液晶層の配向状態に与える影響は小さいと考えられる。縦電界の影響が大きい場合であっても、配向膜の種類や配向処理の方向、液晶材料（誘電率異方性Δε）の種類等を調整することにより、縦電界が液晶層の配向状態に与える影響を小さくすることができるであろう。
【００４１】
本発明者は、さらに、１４のセグメント表示部を有するＩＰＳ型液晶表示素子を、１／４ｄｕｔｙでマルチプレックス駆動する場合について検討を行った。具体的には、全体として二桁の数字「８８」（７セグメントからなる「８」の文字を並置した構成）を表示しうる液晶表示素子について検討した。
【００４２】
上下基板のどちらか一方に表示部を設ける、従来のＩＰＳ型液晶表示素子の場合、引き回し配線のレイアウトを複雑にせざるを得ず、製品化の観点から現実的な配線レイアウトにすることは困難であった。一方、本実施例のような、上下基板の両方に表示部を振り分けるＩＰＳ型液晶表示素子の場合、ジャンプ配線等を設けるなどして、現実的な配線レイアウトとすることができた。このように、上下基板の両方に表示部を振り分けるＩＰＳ型液晶表示素子であれば、引き回し配線のレイアウトを容易にすることができ、またそのことに伴って、より複雑なパターン（文字・図形等）を表示することができるであろう。
【００４３】
以上、実施例に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。
【符号の説明】
【００４４】
１１…下側基板、１２…上側基板、１５，１６…配向膜、１７…液晶層、１８，１９…偏光板、２０…下側基板電極、２１…櫛歯状電極（電極枝）、２２…引き回し配線、２３，２４…外部取り出し電極、２５…ジャンプ配線、３０…上側基板電極、３１…櫛歯状電極（電極枝）、３２…引き回し配線、３４…パッド電極、３５…補助配線、４１，４２…導電材、Ｓ…セグメント表示部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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