(57)【要約】【課題】表示品位を低下させることなく濃淡を表現することが可能な液晶表示素子を提供する。【解決手段】液晶表示素子１００は、一対の電極１２１，１３１の各々の一部領域あるいは全部領域に複数の開口部１２４，１３４が形成され、開口部１２４，１３４の各々は液晶層１１０の厚さ方向から見て形成位置が異なり、さらに、開口部１２４，１３４の各々は、液晶層１１０の厚さ方向から見て隣り合う他の開口部１２４，１３４と大きさが異なる、かつ／あるいは、液晶層１１０の厚さ方向から見て隣り合う複数の他の開口部１２４，１３４との間隔がそれぞれ異なる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を前記液晶層の厚さ方向で狭持する一対の基板と、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一対の電極と、を備えた液晶表示素子であって、
前記一対の電極の各々の一部領域あるいは全領域に複数の開口部が形成され、前記開口部の各々は前記液晶層の厚さ方向から見て形成位置が異なり、さらに、前記開口部の各々は、前記液晶層の厚さ方向から見て隣り合う他の開口部と大きさが異なる、かつ／あるいは、前記液晶層の厚さ方向から見て隣り合う複数の前記他の開口部との間隔がそれぞれ異なることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
液晶層を前記液晶層の厚さ方向で狭持する一対の基板と、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一対の電極と、前記一対の電極の対向領域からなる表示部と、を備えた液晶表示素子であって、
前記表示部は階調の異なる複数の領域を有し、
前記複数の領域に対応する前記一対の電極の各々の一部領域あるいは全部領域に複数の開口部が形成され、前記開口部の各々は前記液晶層の厚さ方向から見て形成位置が異なり、さらに、前記領域の各々において前記開口部の各々は前記液晶層の厚さ方向から見て隣り合う他の開口部とその大きさが異なる、かつ／あるいは、前記液晶層の厚さ方向から見て隣り合う複数の前記他の開口部との間隔がそれぞれ異なることを特徴とする液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。また、特許文献３には、開口部のピッチを７５μｍ以上１５０μｍ以下とするものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３４７０５号公報
【特許文献２】特開２００１−２０１７５５号公報
【特許文献３】特開２０１２−２０８２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２，３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、開口のサイズ及びピッチが均一であると開口のサイズが大きくなるほどセグメントに発光ムラ（ブツブツ感）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。
【０００５】
そこで、本発明は、表示品位を低下させることなく濃淡を表現可能な液晶表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために、液晶層を前記液晶層の厚さ方向で狭持する一対の基板と、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一対の電極と、を備えた液晶表示素子であって、
前記一対の電極の各々の一部領域あるいは全領域に複数の開口部が形成され、前記開口部の各々は前記液晶層の厚さ方向から見て形成位置が異なり、さらに、前記開口部の各々は、前記液晶層の厚さ方向から見て隣り合う他の開口部と大きさが異なる、かつ／あるいは、前記液晶層の厚さ方向から見て隣り合う複数の前記他の開口部との間隔がそれぞれ異なることを特徴とする。
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために、液晶層を前記液晶層の厚さ方向で狭持する一対の基板と、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一対の電極と、前記一対の電極の対向領域からなる表示部と、を備えた液晶表示素子であって、
前記表示部は階調の異なる複数の領域を有し、
前記複数の領域に対応する前記一対の電極の各々の一部領域あるいは全部領域に複数の開口部が形成され、前記開口部の各々は前記液晶層の厚さ方向から見て形成位置が異なり、さらに、前記領域の各々において前記開口部の各々は前記液晶層の厚さ方向から見て隣り合う他の開口部とその大きさが異なる、かつ／あるいは、前記液晶層の厚さ方向から見て隣り合う複数の前記他の開口部との間隔がそれぞれ異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、表示品位を低下させることなく濃淡を表現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態である液晶表示素子の正面図である。
【図２】同上液晶表示素子の部分断面図である。
【図３】（ａ）は、同上液晶表示素子の上側電極のグレースケール電極部を示す平面図である。（ｂ）は同上液晶表示素子の下側電極のグレースケール電極部を示す平面図である。（ｃ）は、同上液晶表示素子のグレースケール部を示す平面図である。
【図４】（ａ）は、同上液晶表示素子の上側電極のグレースケール電極部を示す平面図である。（ｂ）は同上液晶表示素子の下側電極のグレースケール電極部を示す平面図である。（ｃ）は、同上液晶表示素子のグレースケール部を示す平面図である。
【図５】本発明の実施例１〜３及び比較例の見栄え評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図１から図５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。
【００１１】
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。液晶表示素子１００には、ＴＮ（Twisted  Nematic）型、ＳＴＮ（Super  Twisted  Nematic）型、ＶＡ（Vertical  Alignment）型等の各種のセグメント表示型の液晶表示素子が適用できる。
【００１２】
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、誘電率異方性が正または負の特性を持つ公知の液晶材料によって構成される。
【００１３】
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上側電極１２１が形成される。上側電極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、図示ない絶縁膜が上側電極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。
【００１４】
上側電極１２１は、例えば、光を透過するＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide；酸化インジウムスズ）によって形成される透明電極である。上側電極１２１の詳細については後述する。
【００１５】
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、上側電極１２１に対応する透明電極である下側電極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及び前記配向膜に対応する。
【００１６】
上側，下側電極１２１，１３１は、所望の形状で複数形成される。上側，下側電極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、各上側電極１２１と各下側電極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、複数の上側電極１２１と複数の下側電極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、複数の上側電極１２１と複数の下側電極１３１とによって、表示部１９０が形成される。
【００１７】
上側、下側電極１２１，１３１の各々は、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、光の透過・不透過を切り換え可能な個所）と液晶の配向が制御されない個所と（すなわち、光の透過・不透過が切り換えられない個所）が生じ、その結果、背景とセグメント１９１との中間調である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の背景が黒色（不透過）であり、セグメント１９１が白色（透過）で表示される場合（いわゆるネガ表示）は、グレースケール部１９２はセグメント１９１よりも白が薄く（淡く）なったグレーで表示されることとなり、表示部１９０の背景が白色（透過）であり、セグメント１９１が黒色（不透過）で表示される場合（いわゆるポジ表示）は、グレースケール部１９２はセグメント１９１よりも黒が薄く（淡く）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。本実施形態においては、開口部１２４，１３４の形成個所は、グレースケール電極部１２３，１３４を液晶層１１０の厚さ方向から見て異なる個所とし、開口部１２４，１３４が互いに対向しない構成とする。開口部１２４，１３４の形成個所を同一個所とすると、斜め電界の影響を排除することができるものの、グレースケール電極部１２３，１３４の重ね合わせ精度を考慮して開口部を大きくする必要があり、電極抵抗が増して設計自由度が制限されるというデメリットがあるためである。本実施形態においては、グレースケール部１９２のうち、開口部１２４，１３４のいずれかが形成される個所が、液晶の配向が制御されず、光の透過・不透過が切り換えられない個所となる。なお、開口部１２４，１３４の形状は、図３で示す円状のほか、矩形状、三角形状などでもよい。また、開口部１２４，１３４の大きさはグレースケール電極部１２３，１３３の開口率によって任意に定められるものであるが、開口部１２４，１３４を円状に形成する場合、例えば直径が５μｍ〜１４０μｍ程度で形成される。
【００１８】
本願発明者は、鋭意検討した結果、グレースケール部１９２において開口部１２４，１３４による発光ムラ（ブツブツ感）を目立たせないために、開口部１２４，１３４の各々を液晶層１１０の厚さ方向から見て隣り合う他の開口部１２４，１３４と大きさを異ならせ、かつ、液晶層１１０の厚さ方向から見て隣り合う複数の他の開口部１２４，１３４との間隔をそれぞれ異ならせることを見いだした。すなわち、開口部１２４，１３４を、液晶層１１０の厚さ方向からみてその大きさ及び間隔（ピッチ）が不規則（ランダム）となるように形成する。具体的には、図３のハッチングで示す１つの開口部１２４を例に上げると、この開口部１２４は、液晶層１１０の厚さ方向から見て隣り合う他の開口部１２４，１３４と大きさが異なるように形成される。さらに、この開口部１２４は液晶層１１０の厚さ方向から見て隣り合う他の開口部１２４，１３４との間隔Ｗ１〜Ｗ５がそれぞれ異なる（Ｗ１≠Ｗ２≠Ｗ３≠Ｗ４≠Ｗ５）。
【００１９】
また、グレースケール電極部１２３，１３３において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４は、グラデーションを表現する場合の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。図４においては、グレースケール電極部１２３，１３３においてそれぞれ開口部１２４，１３４の開口率の異なる２つの領域Ｇ１１及びＧ１２，Ｇ２１及びＧ２２を設けることによって、グレースケール部１９２に階調の異なる２つの領域Ｇ１，Ｇ２を設けた。ここで、領域Ｇ１は、領域Ｇ２に対して開口率（所定の単位面積に対する開口部１２４，１３４の面積の割合）が高く、領域Ｇ２よりも白が薄く黒に近いグレーで表示される。
【００２０】
図４のように、階調の異なる複数の領域Ｇ１，Ｇ２を備えるグレースケール部１９２においては、開口部１２４，１３４による発光ムラ（ブツブツ感）を目立たせないために、各領域Ｇ１，Ｇ２内の開口部１２４，１３４の各々を液晶層１１０の厚さ方向から見て隣り合う他の開口部１２４，１３４と大きさを異ならせ、かつ、液晶層１１０の厚さ方向から見て隣り合う複数の他の開口部１２４，１３４との間隔をそれぞれ異ならせる。すなわち、開口部１２４，１３４を、各領域Ｇ１，Ｇ２内において液晶層１１０の厚さ方向から見てその大きさ及び間隔（ピッチ）が不規則（ランダム）となるように形成する。具体的には、図４のハッチングで示す領域Ｇ１内の１つの開口部１２４を例に上げると、この開口部１２４は、液晶層１１０の厚さ方向から見て隣り合う他の開口部１２４，１３４と大きさが異なるように形成される。さらに、この開口部１２４は液晶層１１０の厚さ方向から見て隣り合う他の開口部１２４，１３４との間隔Ｗ１〜Ｗ５がそれぞれ異なる（Ｗ１≠Ｗ２≠Ｗ３≠Ｗ４≠Ｗ５）。また、図４のハッチングで示す領域Ｇ２内の１つの開口部１２４を例に挙げると、この開口部１２４は、液晶層１１０の厚さ方向から見て隣り合う他の開口部１２４，１３４と大きさが異なるように形成される。さらに、この開口部１２４は液晶層１１０の厚さ方向から見て隣り合う他の開口部１２４，１３４との間隔Ｗ６〜Ｗ８がそれぞれ異なる（Ｗ６≠Ｗ７≠Ｗ８）。
【００２１】
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１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つの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１つ以上を選択して表示する（つまり、セグメント１９１及びグレースケール部１９２の光の透過・不透過を切り換える）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を表示させるためには、所望のセグメント１９１及びグレースケール部１９２に対応する上側，下側電極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表示・非表示が同期しても良いし、別個の配線に接続されて個々に表示・非表示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。
【００２２】
図５は、上述の液晶表示素子１００において開口部１２４，１３４の大きさ及び間隔を一定とした場合（比較例）、開口部１２４，１３４の大きさ及び間隔をランダムとした場合（実施例１）、開口部１２４，１３４の大きさを一定とし間隔をランダムとした場合（実施例２）、開口部１２４，１３４で大きさをランダムとし間隔を一定とした場合（実施例３）の目視による見栄え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は、ＴＮ型とし、表示部１９０をポジ表示（背景：白色、セグメント１９１：黒色）として、「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（所定の単位面積に対するＩＴＯの面積の割合）を５０％としたグレースケール部１９２をそれぞれ形成した。また、開口部１２４，１３４の大きさは、一定とする場合（比較例及び実施例２）は直径８０μｍの円状とし、ランダムとする場合（実施例１及び実施例３）は直径が５０〜１００μｍの範囲のいずれかとなる円状とした。また、開口部１２４，１３４間の間隔は、一定とする場合（比較例及び実施例３）は１００μｍとし、ランダムとする場合（実施例１及び実施例２）は７５〜１５０μｍの範囲のいずれかとした。その結果、比較例は発光ムラ（ブツブツ感）が目立ちグレースケール部１９２に滑らかさがなく（図５中のバツ）、実施例２及び３においては発光ムラが視認されるものの目立つほどではなく製品上の許容範囲であり（図５中の三角）、実施例１においては発光ムラが視認されなかった（図５中の丸）。したがって、開口部１２４，１３４の大きさ及び間隔の少なくとも一方（望ましくは両方）をランダムとすることで、グレースケール部１９２において発光ムラを低減させ表示品位を保つことができる。これは、開口部１２４，１３４の大きさ及び間隔をランダムとすることで、開口部１２４，１３４を模様として認識しにくくなることによるものと考えられる。
【００２３】
以上のように、本実施形態に係る液晶表示素子１００は、液晶層１１０を液晶層１１０の厚さ方向で狭持する一対の上側，下側基板１２０，１３０と、上側，下側基板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一対の上側，下側電極１２１，１３１と、一対の上側，下側電極１２１，１３１の対向領域からなる表示部１９０と、を備えた液晶表示素子１００であって、
一対の上側，下側電極１２１，１３１の各々の一部領域あるいは全部領域に複数の開口部１２４，１３４が形成され、開口部１２４，１３４の各々は液晶層１１０の厚さ方向から見て形成位置が異なり、さらに、開口部１２４，１３４の各々は、液晶層１１０の厚さ方向から見て隣り合う他の開口部１２４，１３４と大きさが異なる、かつ／あるいは、液晶層１１０の厚さ方向から見て隣り合う複数の他の開口部１２４，１３４との間隔がそれぞれ異なることを特徴とする。
これによって発光ムラを低減することができ、表示品位を低下させることなく濃淡を表現することが可能となる。
【００２４】
他の実施形態に係る液晶表示素子１００は、液晶層１１０を液晶層１１０の厚さ方向で狭持する一対の上側，下側基板１２０，１３０と、上側，下側基板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一対の上側，下型電極１２１，１３１と、一対の上側，下側電極１２１，１３１の対向領域からなる表示部１９０と、を備えた液晶表示素子１００であって、
表示部１９０は、階調の異なる複数の領域Ｇ１，Ｇ２を有し、
複数の領域Ｇ１，Ｇ２に対応する一対の上側，下側電極１２１，１３１の各々の一部領域あるいは全部領域に複数の開口部１２４，１３４が形成され、開口部１２４，１３４の各々は液晶層１１０の厚さ方向から見て形成位置が異なり、さらに、領域Ｇ１，Ｇ２の各々において開口部１２４，１３４の各々は液晶層１１０の厚さ方向から見て隣り合う他の開口部１２４，１３４と大きさが異なる、かつ／あるいは、液晶層１１０の厚さ方向から見て隣り合う複数の他の開口部１２４，１３４との間隔がそれぞれ異なることを特徴とする。
これによって発光ムラを低減することができ、表示品位を低下させることなく濃淡を表現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
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。
【符号の説明】
【００２６】
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
【図１】
2015031931.tif 000003
【図２】
2015031931.tif 000004
【図３】
2015031931.tif 000005
【図４】
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【図５】
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