JP2012194329A

JP2012194329A - 液晶表示素子、液晶表示装置

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Publication number: JP2012194329A
Application number: JP2011057734A
Authority: JP
Inventors: Manabu Hamamoto; 学濱本
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2012-10-11

Abstract

【課題】配線の交差部分における点灯状態を視認しにくくする。
【解決手段】液晶表示素子は、第１基板、第２基板、液晶層、第１配向膜、第２配向膜、吸収軸を略直交配置された第１偏光板及び第２偏光板、第１基板に設けられた第１電極及び第１配線部、第２基板に設けられた第２電極及び第２配線部を備え、第１配線部と第２配線部とが部分的に重なって交差部が画定される。この交差部は、相互に略直交する１組の第１外縁部及び１組の第２外縁部を有する。第１外縁部と第２外縁部の各々は、第１偏光板及び第２偏光板の各吸収軸とのなす角度を略４５°に設定され、第１配向膜及び前記第２配向膜の各々の配向処理の方向に対して、第１外縁部が略直交し、第２外縁部が略平行である。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置における表示品質の改良技術に関する。

特開昭６３−９２９２７号公報（特許文献１）には、液晶表示装置の裏面に遮光用の印刷を施し、同時に字形パターンを白ぬけ形成しその部分を平行配向処理により常時表示する部分を有する透過型ネガ液晶表示装置において、セグメント配線の一部を平行配向処理領域中でコモン配線と交差させたことを特徴とする液晶表示装置が開示されている。この従来例の液晶表示装置によれば、液晶表示装置の周波数特性に影響を及ぼすコモン配線を太くできることにより配線抵抗を下げることができ、かつ交差部分での点灯が目に感知されないため、周波数特性が良く高品位な液晶表示装置が実現される。

ところで、上述した従来技術は特定の構造の液晶表示装置を前提としたものであり、種々の液晶表示装置への適用という観点からは汎用性に欠けると考えられる。例えば、設計上の制約等により、セグメント配線とコモン配線とが交差する部分を平行配向処理領域ではない領域に配置する必要が生じた場合には、上述した従来技術では配線の交差部分における点灯状態が視認されにくくすることは難しい。

特開昭６３−９２９２７号公報

本発明に係る具体的態様は、配線の交差部分における点灯状態を視認しにくくすることが可能な液晶表示装置を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る一態様の液晶表示装置は、（ａ）対向配置された第１基板及び第２基板と、（ｂ）前記第１基板と前記第２基板の各々に設けられそれぞれ一軸配向処理された第１配向膜及び第２配向膜と、（ｃ）前記第１基板と前記第２基板を挟んで対向配置され、互いの吸収軸を略直交配置された第１偏光板及び第２偏光板と、（ｄ）前記第１基板と前記第２基板の相互間に配置された液晶層と、（ｅ）前記第１基板に設けられ、相互に接続された第１電極及び第１配線部と、（ｆ）前記第２基板に設けられ、相互に接続された第２電極及び第２配線部を含み、（ｇ）前記第１配線部と前記第２配線部とが部分的に重なって交差部が画定され、（ｈ）前記交差部は、相互に略直交する第１外縁部及び第２外縁部を有し、（ｉ）前記第１外縁部及び前記第２外縁部の各々は、前記第１偏光板及び前記第２偏光板の各々の吸収軸とのなす角度を略４５°に設定され、（ｊ）前記第１配向膜及び前記第２配向膜の各々の配向処理の方向に対して、前記第１外縁部が略直交し、前記第２外縁部が略平行であることを特徴とする液晶表示素子である。

上記構成によれば、配線の交差部分における全体的な透過光量（巨視的にみた透過光量）をより低下させることが可能となるので、配線の交差部分における点灯状態を視認しにくくすることができる。従って、配線の交差部分を液晶表示装置の表示部内に配置した場合にも表示品質を低下させずに済むという利点が得られる。

上記の液晶表示素子は、液晶層が垂直配向に制御されていることも好ましい。

上記の液晶表示素子においては、前記第１外縁部よりも前記第２外縁部が相対的に長く、前記交差部が平面視において長方形状であることも好ましい。例えば、第１外縁部の長さを１００μｍ以下（さらに好ましくは５０μｍ以下）とし、前記第２外縁部の長さを１００μｍ以上とすることは好ましい条件の１つである。

これにより、交差部内に発生する暗部の面積が交差部全体の面積に占める割合を高めて交差部全体の透過光量をより低減し、配線の交差部分における点灯状態をさらに視認しにくくすることができる。

一実施形態の液晶表示装置を模式的に示す平面図である。図１に示すII-II線に対応する断面構造を示した部分断面図である。表示部に配置される交差部の構造を示す平面図である。表示部に配置される交差部の構造を示す平面図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の液晶表示装置を模式的に示す平面図である。図１に示す本実施形態の液晶表示装置１は、表示部（表示領域）２と、この表示部２の外縁に環状（額縁状）に設けられた非表示部（非表示領域）３と、表示部２へ駆動装置（図２参照）から駆動信号を供給するための複数の接続端子を有する端子部４を備えている。本実施形態においては、表示部２として図示のようにセグメント型の表示部（液晶表示素子）を考える。この液晶表示装置１は、例えば車載用の情報表示部として用いられる。

図２は、図１に示すII-II線に対応する断面構造を示した部分断面図である。図２に示すように、本実施形態の液晶表示装置１は、対向配置された第１基板１１および第２基板１５と、両基板の間に配置された液晶層１４と、を基本構成として備える。なお、液晶層１４の周囲を封止するシール材等の部材については図示および説明を省略する。

第１基板１１は、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。第２基板１５は、第１基板１１と同様に、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。図示のように、第１基板１１と第２基板１５とは、第１電極１２と第２電極１６とが対向するようにして、所定の間隙（例えば３μｍ程度）を設けて貼り合わされている。

第１電極１２は、第１基板１１の一面側に設けられており、駆動装置５と接続されている。第２電極１６は、第２基板１５の一面側に設けられており、駆動装置５と接続されている。第１電極１２および第２電極１６は、それぞれ例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明な導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。これらの第１電極１２と第２電極１６の重なる領域において、上記した図１に示したセグメント表示部（例えば「ＴＥＭＰ」、「ＡＵＴＯ」等）が形成される。なお、図２では図示しないが、第１基板１１上には、第１電極１２と接続され、第１電極１２に電圧を与えるための第１配線部が設けられている。同様に、第２基板１５上には、第２電極１６と接続され、第２電極１６に電圧を与えるための第２配線部が設けられている。これらの第１配線部、第２配線部は、それぞれ例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明な導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。

配向膜１３は、第１基板１１の一面側に、第１電極１２を覆うようにして設けられている。同様に、配向膜１７は、第２基板１５の一面側に、第２電極１６を覆うようにして設けられている。これらの配向膜１３、１７は、液晶層１４の配向状態を規制するものである。本実施形態では、配向膜１３、１７として垂直配向膜を用いる。配向膜１３と配向膜１７とは、それぞれに対する配向処理の方向がアンチパラレル配向となるように一軸配向処理され配置されている。配向膜１３、１７は、例えば液晶層１４に対して約８９．５°のプレチルト角を付与し得るものが用いられる。配向処理としては、例えば公知のラビング処理、光配向処理を用いることができる。

液晶層１４は、第１基板１１の第１電極１２と第２基板１５の第２電極１６との間に設けられている。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが負の液晶材料を用いて液晶層１４が構成される。液晶材料の屈折率異方性Δｎは、例えば０．１０５４である。液晶層１４に図示された太線は、液晶層１４に電圧が印加されていない初期状態における液晶分子の配向方位を模式的に示したものである。本実施形態の液晶層１４は、電圧無印加時における液晶分子の配向方位が第１基板１１および第２基板１５の各基板面に対して略垂直となる垂直配向モードに設定されている。

第１偏光板２１は、第１基板１１の外側に配置されている。同様に、第２偏光板２２は、第２基板１５の外側に配置されている。第１偏光板２１、第２偏光板２２の各々の吸収軸は、例えば第１偏光板２１が４５°、第２偏光板２２が１３５°の角度に配置される。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。例えば本実施形態では、第２基板１５と第２偏光板２２の間に光学補償板２３が配置されている。

次に、第１配線部と第２配線部とが重なって構成される交差部について詳細に説明する。このような交差部は複数存在し、その多くは上記した非表示部３（図１参照）に配置されるが、レイアウトの都合上、表示部２（図１参照）に配置する場合がある。以下では、この表示部２に配置される交差部の構造について詳述する。

図３および図４は、表示部２に配置される交差部の構造を示す平面図である。第１配線部３３は、上記したように第１基板１１上に設けられている。図中では第１配線部３３の一部が示されている。第２配線部３４は、上記したように第２基板１５上に設けられている。図中では第２配線部３４の一部が示されている。これらの第１配線部３３と第２配線部３４とが上下方向に重なって確定される領域が交差部３５である。本実施形態では、図示のようにこの交差部３５は、図中で上下方向に伸びた長方形状である。この交差部３５は、図中で左右方向に伸びる一組の第１外縁部３３ａ、３３ｂと、図中で上下方向に伸びる１組の第２外縁部３４ａ、３４ｂを有する。各第１外縁部３３ａ、３３ｂは第１配線部３３の外縁部の一部であり、各第２外縁部３４ａ、３４ｂは第２配線部３４の外縁部の一部である。各第１外縁部３３ａ、３３ｂの延在方向と各第２外縁部３４ａ、３４ｂの延在方向とは相互に略直交している。

また、図３には各配向膜１３、１７へ施された配向処理の方向２３、２４と、第１偏光板２１および第２偏光板２２の各吸収軸の方向３１、３２が示されている。配向膜１３に施された配向処理の方向２３は、図中において上から下へ向かう方向、別言すれば３時方向を基準として２７０°回転した方向である。配向膜１７に施された配向処理の方向２４は図中において下から上へ向かう方向、別言すれば３時方向を基準として９０°回転した方向である。これらの配向処理の方向２３、２４は、上記した各第１外縁部３３ａ、３３ｂの延在方向と略直交し、各第２外縁部３４ａ、３４の延在方向とは略平行となるように設定されている。また、第１偏光板２１の吸収軸の方向３１と第２偏光板２２の吸収軸の方向３２とは相互に略直交しており、かつ各配向処理の方向２３、２４とは略４５°の角度をなすように設定されている。また、各吸収軸の方向３１、３２は、各第１外縁部３３ａ、３３ｂ、各第２外縁部３４ａ、３４ｂとの間でもそれぞれ略４５°の角度をなすように設定されている。

図３において交差部３５に黒または白抜きの太い矢印で示したのは、電圧印加時の液晶層１４の層厚方向の略中央における液晶分子の配向方向（ダイレクタ）を模式的に表したものである。交差部３５の中央付近のダイレクタは、各配向処理の方向２３、２４に応じて図中に白抜き矢印で示すように上方向となる。このようなダイレクタ変形が生じることにより、交差部３５の中央付近では光透過率が高くなる。また、交差部３５の左右の各第２外縁部３４ａ、３４ｂ近傍においては、第１配線部３３と第２配線部３４との間で斜め電界が生じることにより、ダイレクタは、交差部３５の中央付近のダイレクタとは略９０°異なる方向となる。このようなダイレクタ変形が生じることにより、交差部３５の各第２外縁部３４ａ、３４ｂ近傍においても光透過率が高くなる。そして、交差部３５の各第２外縁部３４ａ、３４ｂと中央付近との中間においては、液晶層１４の液晶分子の連続体としての性質から、ダイレクタは、図示のように斜め方向となる（黒の矢印で示す）。これらのダイレクタは、各吸収軸の方向３１、３２のいずれかと略平行かそれに近い方向となる。それにより、図４に示すように交差部３５内には各第２外縁部３４ａ、３４ｂと略平行な方向に延在し、相対的に光透過率が低い領域である暗部３６が発生する。

また、交差部３５の上側の第１外縁部３３ａ近傍においては、第１配線部３３と第２配線部３４との間で斜め電界が生じるが、ダイレクタは、交差部３５の中央付近のダイレクタとほぼ同じ方向となる。これに対して、交差部３５の下側の第１外縁部３３ｂ近傍においては、第１配線部３３と第２配線部３４との間で斜め電界が生じることにより、ダイレクタは、交差部３５の中央付近のダイレクタとほぼ逆方向となる。このとき、第１外縁部３３ｂ近傍では、ダイレクタの反転により、部分的に液晶分子が初期配向から変化せずに略垂直方向となる領域が発生する。それにより、図４に示すように交差部３５内に暗部３７が発生する。

このように、交差部３５内に暗部３６、３７を発生させることにより、交差部３５内において光透過率の高い領域（点灯領域）が相対的に少なくなるので、交差部３５を表示部２内に配置した場合であっても視認されにくくなる。これらの暗部３６、３７を発生させるのに、プレチルト角は８９．５°以上９０°未満、液晶層１４の層厚（セル厚）は３μｍ〜１５μｍ程度が好適な条件である。また、第１外縁部３３ａ、３３ｂの幅Ｗは１００μｍ以下が好ましく、さらに５０μｍ以下が好ましく、第２外縁部３４ａ、３４ｂの幅Ｌは１００μｍ以上が好ましい。また、図３、図４に示したように、Ｗ＜Ｌの関係を保って交差部３５を構成する、すなわち第１外縁部よりも第２外縁部を長くすることが好ましい。これは、Ｗを小さくしても概ね５０μｍまでは各暗部３６の発生位置が第２外縁部３４ａ、３４ｂから内側へ５μｍ程度の位置で変わらないため、ＷをＬより小さくするほど、交差部３５の全体面積に占める暗部３６の面積が相対的に大きくなるからである。なお、Ｗをさらに小さくすると最終的には、図４に示した２つの暗部３６が１つにまとまる。

以上のような本実施形態によれば、配線の交差部分における全体的な透過光量（巨視的にみた透過光量）をより低下させることが可能となるので、配線の交差部分における点灯状態を視認しにくくすることができる。従って、配線の交差部分を液晶表示装置の表示部内に配置した場合にも表示品質を低下させずに済むという利点が得られる。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば上記した実施形態では垂直配向モードの液晶層を備えた液晶表示装置に本発明を適用した場合について例示していたが、他の配向モードの液晶層を備えた液晶表示装置にも同様にして本発明を適用することができる。

１：液晶表示装置
２：表示部
３：非表示部
４：端子部
１１：第１基板
１２：第１電極
１３、１７：配向膜
１４：液晶層
１５：第２基板
１６：第２電極
２１：第１偏光板
２２：第２偏光板
２３、２４：配向処理の方向
３１、３２：吸収軸の方向
３３：第１配線部
３３ａ、３３ｂ：第１外縁部
３４：第２配線部
３４ａ、３４ｂ：第２外縁部
３５：交差部
３６、３７：暗部

Claims

対向配置された第１基板及び第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板の各々に設けられそれぞれ一軸配向処理された第１配向膜及び第２配向膜と、
前記第１基板と前記第２基板を挟んで対向配置され、互いの吸収軸を略直交配置された第１偏光板及び第２偏光板と、
前記第１基板と前記第２基板の相互間に配置された液晶層と、
前記第１基板に設けられ、相互に接続された第１電極及び第１配線部と、
前記第２基板に設けられ、相互に接続された第２電極及び第２配線部、
を含み、
前記第１配線部と前記第２配線部とが部分的に重なって交差部が画定され、
前記交差部は、相互に略直交する１組の第１外縁部及び１組の第２外縁部を有し、
前記第１外縁部及び前記第２外縁部の各々は、前記第１偏光板及び前記第２偏光板の各々の吸収軸とのなす角度を略４５°に設定され、
前記第１配向膜及び前記第２配向膜の各々の配向処理の方向に対して、前記第１外縁部が略直交し、前記第２外縁部が略平行である、
液晶表示素子。
前記液晶層が垂直配向に制御された、請求項１に記載の液晶表示素子。
前記第１外縁部よりも前記第２外縁部が相対的に長く、前記交差部が平面視において長方形状である、請求項１又は２に記載の液晶表示素子。
前記第１外縁部の長さを１００μｍ以下とし、前記第２外縁部の長さを１００μｍ以上とした、請求項１〜３の何れか１項に記載の液晶表示素子。
請求項１から４の何れかに記載の液晶表示素子と、
前記液晶表示素子に接続され、所定の駆動信号を与える駆動手段と、
を備え、
前記交差部に点灯を生じる信号を入力したときに、前記交差部に前記第２外縁部と略平行に延在する相対的に透過率の低い暗部を発生させることにより当該交差部全体の透過光量を低減させた、
液晶表示装置。