JP6225359B2 - 液晶表示素子 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示素子に関する。

液晶表示素子として、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。この液晶表示素子は、表示パターン数の限られたセグメント表示型、パッシブ駆動方式、且つ、背景色が白色である所謂ノーマリホワイト（ＮＷ）モードの液晶表示素子として構成されている。

特許第４８０１２９１号公報

ところで、屋外用途等で広く使用される液晶表示素子は、通常、外光の反射によっても表示意匠を視認させることができる半透過型（又は反射型）として構成される。このように屋外用途等で使用される液晶表示素子は、特許文献１に係るもののように、ＮＷモードが主流であった。その理由は、背景色が黒色で構成されるノーマリブラック（ＮＢ）モードの液晶表示素子では、背景領域から入射した外光のうち表示意匠の形成領域から出射した光がユーザに影となって視認されてしまい（影見えが発生し）、表示品位が低下するという問題があったためである（図８（ｃ）のセグメント影Ｓ２参照）。しかし、見栄えの高級感から、ＮＢモードの液晶表示素子がユーザに求められているという実状があった。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、ノーマリブラックモードであっても影見えを低減し、表示品位が良好な液晶表示素子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る液晶表示素子は、
表示面に所定の意匠を表示するセグメント表示型、パッシブ駆動方式、且つ、ノーマリブラックモードの液晶表示素子であって、
液晶層と、
前記液晶層よりも前記表示面側に位置する第１基板と、
前記液晶層を挟んで、前記第１基板と対向する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板の各々の前記液晶層側に位置し、前記所定の意匠を表示するために設けられた電極と、
前記第２基板の前記液晶層側とは反対側に位置し、前記液晶層側から入射した光を反射する反射層と、を備え、
前記意匠を構成するセグメント形状の幅は同一でなく、かつ、前記セグメント形状のうち最も細い幅を有するセグメント形状の幅は０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであり、
前記第２基板の厚さは、０．７ｍｍ以下であり、
前記第２基板の厚さは、前記第１基板の厚さよりも小さい、
ことを特徴とする。

本発明によれば、ノーマリブラックモードであっても影見えを低減し、表示品位が良好な液晶表示素子を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る液晶表示素子の概略断面図である。 （ａ）は、液晶表示素子が表示する意匠とこれを構成する形状の一例を示した図である。（ｂ）は、液晶表示素子の図２（ａ）に示すＡ−Ａ線断面図を模式的に表した図である。 本実施形態に係るスペーサの機能を説明するための、スペーサの移動により基板に傷が生じた液晶表示素子の顕微鏡写真を示した図である。 第１実施形態に係る液晶表示素子の実施例１及び実施例２と比較例とにおける、視角と透過輝度との関係のグラフを示した図である。 視角を説明するための模式図である。 ＯＮ電圧印加時の透過輝度が最大となる視角と反射率と視認性との関係をまとめた表を示した図である。 （ａ）は、図４に示す実施例１に係る液晶表示素子の表示面の写真を示した図である。（ｂ）は、図４に示す実施例２に係る液晶表示素子の表示面の写真を示した図である。（ｃ）は、図４に示す比較例に係る液晶表示素子の表示面の写真を示した図である。 （ａ）は、第２基板の板厚と影見えとの関係をまとめた表を示した図である。（ｂ）は、第１実施形態に係る液晶表示素子の一実施例の表示面の写真を示した図である。（ｃ）は、比較例に係る液晶表示素子の表示面の写真を示した図である。 （ａ）は、セグメント幅と外光入射角と第２基板の板厚との関係のグラフを示した図である。（ｂ）は、セグメント幅が０．２ｍｍである場合の外光入射角と第２基板の板厚との関係をまとめた表を示した図である。（ｃ）は、セグメント幅が０．４ｍｍである場合の外光入射角と第２基板の板厚との関係をまとめた表を示した図である。 （ａ）は、第２実施形態に係る液晶表示素子が備える補強部材について説明するための図である。（ｂ）は、変形例に係る補強部材の平面図であり、補強部材の開口部と液晶表示素子の表示エリアとの関係を説明するための図である。 図４のグラフの元となるデータの表を示した図である。

本発明に係る一実施形態について図面を参照して説明する。
なお、以下では、所定の構成要素における液晶表示素子の表示面方向（液晶表示素子の視認者の方向）を「表」とし、その反対方向を「裏」として、説明する。

１．第１実施形態
図１に示す第１実施形態に係る液晶表示素子１００は、パッシブ駆動方式、背景色が黒色であるノーマリブラック（ＮＢ）モード、且つセグメント表示型の液晶表示素子であり、屋外での使用（例えば、バイク等の二輪車に搭載される）を想定して構成されている。
液晶表示素子１００は、液晶パネル１０と、一対の偏光フィルタ２０及び３０と、反射層４０と、を備える。

液晶パネル１０は、互いに対向する一対の第１基板１Ｆ及び第２基板１Ｒと、それぞれの基板の互いに対向する内面（対向面）に形成された第１電極２Ｆ及び第２電極２Ｒと、これら電極を覆うように形成された第１配向膜３Ｆ及び第２配向膜３Ｒと、第１基板１Ｆと第２基板１Ｒを接合するためのシール材４と、第１基板１Ｆと第２基板１Ｒとシール材４とによって形成される空間に封入される液晶層５と、液晶層５の厚み（セルギャップ）を一定に保持するためのスペーサ６と、を備える。

第１基板１Ｆ、第２基板１Ｒは、各々、例えば、ガラス、プラスチック等から構成される透明基板である。第１基板１Ｆと第２基板１Ｒとは、液晶層５を挟んで対向するように、且つ、互いの主面が平行となるように配置されている。第１基板１Ｆは液晶パネル１０の表側に位置し、第２基板１Ｒは液晶パネル１０の裏側に位置する。
第１基板１Ｆの板厚は、例えば、１．１ｍｍ程度に設定されている。第２基板１Ｒの板厚は、第１基板１Ｆの板厚よりも小さく設定されている。具体的には、第２基板１Ｒの板厚は、液晶表示素子１００がその表示面１０１（図５参照）に表示する所定の意匠を構成するセグメント形状のうち最も細い幅を有するセグメント形状の幅と概ね一致（丁度、一致も含む）するように（具体的には、一例として０．６ｍｍ以下の範囲で概ね一致するように）設定されている。また、第２基板１Ｒの板厚は、０．７ｍｍ以下であってもよい。さらには、第２基板１Ｒの板厚は、好ましくは０．１５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の条件を満たすように設定されている。このように設定した理由は後に詳述する。

第１電極２Ｆ、第２電極２Ｒは、各々、酸化インジウムを主成分とするＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜等から構成され、光を透過する透明電極からなる。第１電極２Ｆは第１基板１Ｆの裏側の面上に、第２電極２Ｒは第２基板１Ｒの表側の面上に、公知の方法（スパッタ、蒸着、エッチング等）により形成される。なお、第１電極２Ｆ及び第２電極２Ｒは、ポリチオフェン等のπ共役系導電性高分子を含む材料により形成されていてもよい。また、必要に応じて、第１電極２Ｆ、第２電極２Ｒの各々を覆う絶縁膜を設けてもよい。

第１電極２Ｆはコモン電極として、第２電極２Ｒはセグメント電極として構成されている。両電極には、パッシブ駆動方式で電圧が印加される。つまり、液晶パネル１０は、セグメント表示型であってパッシブ駆動方式の液晶パネルとして構成されている。なお、第１電極２Ｆがセグメント電極、第２電極２Ｒがコモン電極として構成されてもよい。
液晶表示素子１００は、基板法線方向における両電極の重なる領域において、記号（文字、数字を含む）、図形、又はこれらの組み合わせを表す所定の意匠を表示する。具体的には、背景色が黒の表示面１０１において、両電極にＯＮ電圧が印加された領域に外光等の光を導かせることによって、液晶表示素子１００は、所定の意匠を白く表示する（どのように表示するかについては後述する）。

表示面１０１に表示される所定の意匠の一例を図２（ａ）に示す。同図は、液晶表示素子１００が、表示面１０１に「ｋｍ／ｌ」という意匠５０を表示している例を示したものである。この意匠５０は、「ｋ」という文字を表すセグメント形状５１、「ｍ」という文字を表すセグメント形状５２、「／」という記号を表すセグメント形状５３、及び「ｌ」という文字を表すセグメント形状５４によって構成されている。これらセグメント形状の組み合わせにより、視認者は、表示された意匠５０により「ｋｍ／ｌ」という単位を認識できる。なお、ここでセグメント形状とは、背景領域Ｂによって囲まれた形状（独立した一の形状）をいう。

図１に戻って、第１配向膜３Ｆ、第２配向膜３Ｒは、各々、液晶層５と接し、液晶層５が含む液晶分子の配向状態を規定するためのものであり、例えばポリイミドから、公知の方法（例えば、フレクソ印刷）によって形成される。第１配向膜３Ｆは第１電極２Ｆを裏側から覆うように形成されており、第２配向膜３Ｒは第２電極２Ｒを表側から覆うように形成されている。
第１配向膜３Ｆ及び第２配向膜３Ｒには、ラビング処理が施されている。第１配向膜３Ｆのラビング方向と第２配向膜３Ｒのラビング方向とは略直交（丁度、直交も含む）する。このようにラビング処理が施された両配向膜により、液晶層５が含む液晶分子の配向方向が規定される。なお、第１配向膜３Ｆ及び第２配向膜３Ｒに施される配向処理は、光配向処理、突起配向処理等の他の公知の処理によってもよい。

液晶層５は、一対の第１基板１Ｆ及び第２基板１Ｒを接合するためのシール材４と、両基板とによって形成される密閉空間に液晶材が封入されることによって形成される。封入される液晶材は、例えば、屈折率異方性Δｎが０．０９程度のＴＮ（Twisted Nematic）用のネマティック液晶である。液晶層５の液晶分子は、第１配向膜３Ｆ及び第２配向膜３Ｒの配向規制力により、その長軸の向きが液晶層５の第１基板１Ｆ側の端部と第２基板１Ｒ側の端部とで９０°ねじれるとともに、一方の基板側から他方の基板側にいくにつれて少しずつ回転（旋回）するように配向する（カイラル構造）。このようにして、電圧無印加時における液晶層５は、カイラリティを有する。なお、後に変形例で説明するように、液晶層５はＴＮ型液晶に限られるものではないが、本実施形態では、液晶表示素子１００の構成の理解を容易にするため、液晶表示素子１００がＴＮ型のものであるとして説明する。

スペーサ６は、液晶層５の厚み（セルギャップ）を一定に保持するとともに、振動が与えられても移動しづらい固着型スペーサである。このスペーサ６は、加熱により第１基板１Ｆと第２基板１Ｒとの間に固着される。本実施形態では、スペーサ６によりセルギャップが、６．０μｍ程度に保持されている。固着型スペーサとしては、例えば、積水ファインケミカル社製のＳＰ−２０６３ＡＣ４を用いることができる。
ところで、通常、液晶パネルにおいては、一対の基板の板厚が同じに設定される（例えば、表側基板、裏側基板ともに１．１ｍｍ程度）。しかし、本実施形態に係る液晶パネル１０では、前述のように、裏側基板である第２基板１Ｒの板厚が第１基板１Ｆの板厚よりも小さく設定されている。このように基板が薄くなると、振動によって、図３に示すような糸状の傷（スペーサ傷Ｓ１）が第２基板１Ｒに生じてしまう。このようにして生じるスペーサ傷Ｓ１を低減もしくは抑制するために、本実施形態では、スペーサ６として固着型のスペーサを用いている。これにより、液晶表示素子１００が屋外で使用されても（例えば、バイク等の二輪車に搭載され、振動が与えられても）、スペーサ傷Ｓ１が生じにくく、表示品位を良好に保つことができる。
なお、スペーサの移動を防止する方法は、固着型スペーサを用いる方法に限られない。スペーサ６は、感光性樹脂材料等からなるフォトスペーサであってもよい。

偏光フィルタ２０，３０は、表面側又は裏面側から入射する光を吸収軸に直交する透過軸に沿った直線偏光として出射するものである。偏光フィルタ２０は第１基板１Ｆの表側に配置され、偏光フィルタ３０は第２基板１Ｒの裏側に配置されている。偏光フィルタ２０と３０とは、各々の有する光軸（透過軸又は吸収軸）が互いに略平行（丁度、平行も含む）となるように配置されている（平行ニコル配置）。

反射層４０は、表側から入射した光を反射し裏側からの光を透過する半反射層であり、アルミ等で形成されたハーフミラー等によって構成される。この反射層４０は、偏光フィルタ３０の裏面に直接形成されていることで偏光フィルタ３０と一体のものであってもよい。この場合、反射層４０つきの偏光フィルタ３０としては、例えば、株式会社ポラテクノ製のＳＫＮ１８２４３ＨＮ３３の偏光板（半反射膜付き）が利用できる。一方、偏光フィルタ２０としては、例えば、株式会社ポラテクノ製のＳＫＮ１８２４３Ｔの偏光板が利用できる。

液晶表示素子１００の裏側（つまり、反射層４０の裏側）には、図示しないバックライトが配設される。このバックライトは、所定の光を面状に出射して液晶表示素子１００を裏側から照らすものであり、例えば、発光ダイオードと導光部材との組合せによって構成される。バックライトは、液晶表示素子１００が透過表示を行う際に、使用されるものである。つまり、本実施形態に係る液晶表示素子１００は、半透過型（半反射型とも呼ばれる）のものとして構成されている。

以上の構成からなる液晶表示素子１００は、次のように表示を行う。

本実施形態に係る液晶表示素子１００は、主に、前記バックライトの照明を用いずに反射表示を行う際の影見えを低減するものであるため、ここでは反射表示について説明する。
（黒表示）
液晶表示素子１００では、液晶分子が挙動し始める閾値電圧よりも低い値にＯＦＦ電圧が設定されている。すると、ＯＦＦ電圧を印加しても液晶分子が実質的に基板面と平行なままである。つまり、ＯＦＦ電圧が印加されている領域においては、液晶層５はカイラリティを有したままである。したがって、この領域においては、液晶表示素子１００の表側から入射し、偏光フィルタ２０を通過することによって直線偏光となった外光は、液晶層５を通過すると液晶層５のカイラリティにより約９０°偏光方向が傾く。すると、液晶層５を通過した光は、偏光フィルタ２０と光軸が略平行である偏光フィルタ３０を通過できない。このようにして、液晶表示素子１００は、背景を黒色に表示する（ＮＢモード）。
（白表示）
一方、ＯＮ電圧が印加されている領域においては、液晶層５の液晶分子は、電圧の印加方向（基板法線方向）に沿うように配向し、そのカイラリティが失われるため、偏光フィルタ２０を通過した直線偏光の偏光方向は、液晶層５を通過することによってもほぼ変化しない。従って、液晶層５を通過した光は、偏光フィルタ２０と光軸が略平行である偏光フィルタ３０を通過し、反射層４０で反射する。同様の理由により、反射層４０で反射した光は、液晶表示素子１００の裏側から、偏光フィルタ３０、液晶層５、偏光フィルタ２０の順で通過することができる。この反射光が視認者の目に入ることにより所定の意匠を白く表示する。

また、以上の構成からなる液晶表示素子１００は、ＯＮ電圧印加時（ＯＮ時）の透過輝度（以下、単に「ＯＮ輝度」ともいう）の視角特性が正面を中心に概ね対称となるように構成されている。このように構成した理由を以下に述べる。

パッシブ駆動方式の液晶表示素子では、図４に示す比較例のように、ＯＮ時の透過輝度の視角特性が正面を中心に非対称となりやすかった。パッシブ駆動方式では、液晶表示素子をＤｕｔｙで駆動するが、この場合の駆動電圧は透過率に基づき設定され、ＯＦＦ電圧の実効値は、Ｄｕｔｙ比で決定される。視角特性が非対称となりやすいのは、このようにＯＮ−ＯＦＦ電圧差に制限があると、液晶分子が電圧印加方向に十分に挙動しないためである。

視角とは、液晶表示素子１００の表示面１０１の法線方向に対する視認者の視線方向の方位角（表示面１０１の法線Ｎと視線Ｅとのなす角α。図５参照。）をいう。
ここで、図５に示すように、液晶表示素子１００を正視する（表示面１０１を正面から見る）視認者から見ての上下方向に沿う軸をＹ軸とし、左右方向に沿う軸をＸ軸とし、Ｘ軸及びＹ軸と直交する軸をＺ軸とする（つまり、Ｘ−Ｙ平面が表示面１０１と平行であり、Ｚ軸方向が表示面１０１の法線方向となる。）。また、図５における各軸を示す矢印の向く方向を各々の方向の＋（プラス）方向とする。本実施形態では、視角を、Ｚ−Ｙ平面に平行且つＸ軸回りに視線Ｅを移動させた場合の法線Ｎに対する視線Ｅの角αとし、＋Ｚ軸方向から表示面１０１を見た場合（表示面１０１を正面から見た場合）をα＝０°、視線Ｅを正面から＋Ｙ軸方向にずらした側を角度の＋側（α＞０°）、視線Ｅを正面から−Ｙ軸方向にずらした側を角度の−（マイナス）側（α＜０°）とした。このように液晶表示素子１００を正視する視認者から見ての上下方向において視角αが増減するようにした理由は、説明便宜のためであると共に、特にＴＮ型の液晶では上下方向における視角特性が問題となる場合が多いためである。

なお、表示面１０１とは、液晶表示素子１００の表側の面であり、本実施形態では、偏光フィルタ２０の表側の面がこの表示面１０１に相当する。偏光フィルタ２０の表側に、図示しない透明層（ＡＲ（Anti Reflection）コート層等）をさらに設けてもよいが、この場合は、この透明層の表側の面が表示面１０１に相当することになる。

図４に戻って、比較例のようにＯＮ輝度の視角特性が正面を中心に非対称であると、反射層４０で反射した光が、ＯＮ輝度が高い値を示す視角の方向へ出射するとしても、それがＯＮ輝度が低い値を示す視角の方向から液晶表示素子１００に入射したものであった場合は、反射前と反射後で輝度が平均化され、高い反射率を得られなかった（例えば、図４の比較例において視角が＋２０°の方向から入射して、−２０°の方向へ出射した場合は、良好な反射率が得られないであろう）。なお、反射率は、液晶表示素子１００に入射した光に対する液晶表示素子１００が出射した光の割合であるため、反射率は高いほうがよい。

そこで、本願発明者は、良好な反射率を得るために、図４に示すように、液晶表示素子１００を、ＯＮ輝度の視角特性が正面を中心に概ね対称（丁度、対称も含む）となるように構成した。具体的には、「視角αの絶対値が０°以上２０°以下（０°≦｜α｜≦２０°）、好ましくは０°以上１０°以下（０°≦｜α｜≦１０°）である範囲内において、ＯＮ輝度が最大となる（ピーク値を示す）」という条件（以下、「視角条件」という）を満たすように液晶表示素子１００を構成した。
図４に示す例では、視角α＝−８°のときにＯＮ輝度が最大となる液晶表示素子１００を実施例１とし、視角α＝−１６°のときにＯＮ輝度が最大となる液晶表示素子１００を実施例２と記している。つまり、実施例１は、「０°≦｜α｜≦１０°」である範囲内でＯＮ輝度が最大となる例で、実施例２は、「１０°≦｜α｜≦２０°」である範囲内でＯＮ輝度が最大となる例である。なお、図４のグラフは、図１１に示すデータを元に描かれたものである。図１１のデータから、実施例１はα＝−８°のときにＯＮ輝度が７８．７と最大になり、実施例２はα＝−１６°のときにＯＮ輝度が７０．０と最大になり、比較例はα＝−２６°のときにＯＮ輝度が６３．６と最大になっていることがわかる。これらＯＮ輝度の単位は、カンデラ毎平方メートル（ｃｄ／ｍ^２）である。
このようにＯＮ時の輝度の視角特性を、正面を中心に概ね対称とすることは、液晶分子のプレチルト角（第１基板１Ｆ又は第２基板１Ｒに対する液晶分子の長軸のなす角）、液晶層５のリタデーションの値、偏光フィルタ２０，３０各々の光軸の配置関係等の諸条件のうち１又は複数の条件を適宜調整して、ＯＮ時の液晶分子を基板主面に対してできるだけ垂直にする（つまり、図４に示す比較例とＯＮ電圧が同値である場合に、そのＯＮ電圧における透過率を比較例に比べて高める）ことによって実現される。

本願発明者は、前記諸条件を適宜調整して、視角αの角度が０°、１０°、１５°、２０°、２５°各々の場合においてＯＮ時の輝度ピーク値を示す複数の液晶表示素子を用意して、ＯＮ反射率（ＯＮ時の正面反射率。つまり、表示面１０１の法線方向におけるＯＮ時の反射率）を測定した。図６にその測定結果を示す。また、同図に、ＯＮ時の視認性（ＯＮ視認性）の目視による評価結果を◎、○、△、×の記号を用いて併記した。各記号が示す評価は以下の通りである。

◎…見栄えが非常に良い
○…見栄えが良好
△…強い外光下では許容できる
×…ＯＮ時に暗く、視認しづらい

この図６を参照すると、α＝２５°の方向でＯＮ輝度がピーク値を示す場合、ＯＮ反射率は８％と低く、視認性の評価も「×」であり、液晶表示素子の表示品位上好ましくない。一方、α＝２０°の方向でＯＮ輝度がピーク値を示す場合、ＯＮ反射率は１３％とさほど高くはないが、視認性の評価は「△」と許容でき、α＝１５°の方向でＯＮ輝度がピーク値を示す場合、ＯＮ反射率は１６％と良好であり、視認性の評価も「○」と良好である。つまり、αが１０°より大きく２０°以下の範囲においては、液晶表示素子の表示品位を比較的良好に保てることがわかる。さらに、α＝１０°、０°の方向でＯＮ輝度がピーク値を示す場合、ＯＮ反射率は２０％、２３％と非常に良好で、視認性の評価も「◎」と非常に良い。つまり、αが０°以上１０°以下の範囲においては、液晶表示素子の表示品位を非常に良好にすることができることがわかる。
本願発明者は、この測定結果に鑑みて、「視角αの絶対値が０°以上２０°以下（０°≦｜α｜≦２０°）、好ましくは０°以上１０°以下（０°≦｜α｜≦１０°）の範囲内の方向でＯＮ輝度がピーク値を示す」という条件（視角条件）を満たすように液晶表示素子１００を構成した。なお、視角αの絶対値とした理由は、αが正であるか負であるかは、その基準のとり方によって変わるものであり、反射率の観点からは本質的なものでないためである。

図４を再度参照すると、実施例１はα＝−８°でＯＮ時の輝度ピークを示し、実施例２はα＝−１６°でＯＮ時の輝度ピークを示しており、両者共に、上記の視角条件を満たす。一方、比較例はα＝−２６°でＯＮ時の輝度ピークを示すため、上記の視角条件を満たしていない。
ここで、図４に示す実施例１及び２と比較例とに係る液晶表示素子の表示面写真を図７（ａ）〜（ｃ）に示す。図７（ａ）が実施例１の写真であり、図７（ｂ）が実施例２の写真であり、図７（ｃ）が比較例の写真である。なお、これらの駆動条件は、駆動電圧５Ｖ、１／４Ｄｕｔｙ、フレーム周波数１００Ｈｚである。また、同図において、各々のＯＮ反射率も併記した。写真からわかるように比較例よりも実施例２のほうが見栄えが良く、さらに、実施例２よりも実施例１のほうが見栄えが良く、表示品位に優れることがわかる。これは、それぞれのＯＮ反射率が、比較例が７％、実施例２が１６％、実施例１が２１％となっていることからもわかる。

なお、以上の説明における反射率は、リング光源を使用し反射色彩計（横河メータ＆インスツルメンツ社製）を用いた方法（２０°入射／０°測定）で測定したものである（標準白色板反射率を１００％とした場合の反射率）。

（第２基板１Ｒの板厚について）
図８（ｃ）に、液晶表示素子１００と同様な構成の液晶表示素子であって、第１基板１Ｆ及び第２基板１Ｒの板厚を、共に、１．１ｍｍと設定した比較例の表示面の写真を示す。
この写真からわかるように、比較例の設定では、前述したように影見えが発生してしまう（セグメント形状の形成領域に生じたセグメント影Ｓ２参照）。この影見えは、裏側基板である第２基板１Ｒによる視差（第２基板１Ｒの板厚ぶんの視差）に起因する。影見えを低減するためには、第２基板１Ｒをできるだけ薄く設定して、液晶層５と反射層４０の間隔を狭めるようにすればよい。ただ、この場合、第２基板１Ｒの板厚をどのような値で設定すればよいかが問題となる。

本発明者は、第２基板１Ｒの板厚を、表示面１０１に表示される所定の意匠を構成するセグメント形状のうち最も細い幅を有するセグメント形状の幅近傍の値に設定すれば（好ましくは、最も細い幅を有するセグメント形状の幅と概ね一致（丁度、一致も含む）させれば）、効果的に、影見えを低減できることに想い到った。通常、セグメント表示型の場合、所定の意匠を構成するセグメント形状のうち最も細い幅を有するセグメント形状の幅は、０．４ｍｍ程度（例えば、０．２〜０．６ｍｍ）に設定されている。というのは、０．４ｍｍよりも細いセグメント形状は、視認上、認識しづらいためである。本願発明者は、第２基板１Ｒの板厚を、この０．４ｍｍ程度の値に設定すれば、視認可能な意匠においてはセグメント形状にセグメント影Ｓ２が生じないはずである、と想い到った。

ここで具体例を示すと、例えば、図２（ａ）に示した表示意匠の一例としての意匠５０を構成するセグメント形状５１〜５４のうち、「／」という記号を表すセグメント形状５３が最も細い幅を有しており、この幅Ｄが０．４ｍｍであると仮定する。この場合に、第２基板１Ｒの板厚をセグメント形状５３の幅Ｄ＝０．４ｍｍの近傍の値に設定する。以下では、所定の意匠を構成するセグメント形状のうち最も細い幅を有するセグメント形状の幅をセグメント幅Ｄと呼ぶことにする。

本願発明者は、０．４ｍｍ近傍の値である、０．２ｍｍ、０．４ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍの板厚の第２基板１Ｒを複数用意し、各々の板厚の第２基板１Ｒを備える液晶表示素子１００の表示面１０１を目視により観察した。この観察結果を図８（ａ）に示す。なお、同図に、第２基板１Ｒを１．１ｍｍに設定した比較例の観察結果も併記した。また、同図では、第２基板１Ｒの板厚を「Ｒ板厚」と表記している。

図８（ａ）では、目視による観察結果を○、△、×の記号を用いて示した。各記号が示す評価は以下の通りである。

○…影見えが視認されず、見栄えが良好
△…影見えが若干視認されるが、許容できる
×…影見えが目立つ

観察の結果、第２基板１Ｒの板厚が０．７ｍｍ及び０．６ｍｍの場合、影見えが若干視認されるものの表示品位としては許容でき、概ね良好であった。さらに薄い板厚０．４ｍｍ、０．２ｍｍの場合、影見えは、ほとんど視認できない程度であり、表示品位がより良好であった。参考として図８（ｂ）に板厚０．４ｍｍの場合の表示面１０１の写真を示す。この写真からもわかるように影見えは、ほとんど認識できない。一方、前述したが、図８（ｃ）を参照すると第２基板１Ｒの板厚が１．１ｍｍの比較例では、影見えが生じ、表示意匠が判読しづらくなっていることがわかる。なお、図８（ｂ）（ｃ）では、第１基板１Ｆを「Ｆ板」、第２基板１Ｒを「Ｒ板」と表記している。

以上のように目視による観察結果によって、第２基板１Ｒの板厚を、表示面１０１に表示される所定の意匠を構成するセグメント形状のうち最も細い幅を有するセグメント形状の幅近傍の値に設定する、具体的には、第２基板１Ｒの板厚を０．７ｍｍ以下、好ましくは０．６ｍｍ以下、さらに好ましくは０．４ｍｍ以下の値に設定すれば、影見えを低減できることがわかった。

次に、本願発明者は、第２基板１Ｒの板厚を上記のように設定することによる利点を確認するため、セグメント幅Ｄが０．２ｍｍ、０．４ｍｍ各々の場合における、第２基板１Ｒの板厚と液晶表示素子１００に対する外光の入射角（外光の出射角と等しい）との関係について考察した。図９（ａ）にこの関係についてのグラフを示す。このグラフをどのようにして作成したかは、後に詳述する。

所定のセグメント形状が白表示となるためには、液晶表示素子１００に表側から入射する外光が所定のセグメント形状の形成領域に入射し、反射層４０で反射し、同形成領域から出射されなければならない。以下、図２（ｂ）を参照して、一具体例について説明する。

図２（ｂ）は、ＯＮ電圧印加時における液晶表示素子１００を図２（ａ）に示すセグメント形状５３のセグメント幅Ｄ方向に沿って切った場合の断面図（Ａ−Ａ線断面図）を模式的に示したものである。同図では、外光入射角（又は出射角）についての理解を容易にするために、第１基板１Ｆ、第２基板１Ｒ、液晶層５、反射層４０以外の構成を省略している。また、断面を表すハッチングも省略した。符号５Ｗを付した箇所は、表示面１０１を白表示にさせる液晶層５の部分であり、これをセグメント形成領域５Ｗと呼ぶ。そして、液晶層５におけるその他の部分（つまり、表示面１０１を黒表示にさせる液晶層５の部分）には、符号５Ｂを付した。同図において、外光Ｌは、セグメント形成領域５Ｗに入射して、反射層４０で反射し、同形成領域から出射している。このような光路で外光Ｌが進めば、「／」を表すセグメント形状５３が白表示として視認者に視認される。

ここで、液晶表示素子１００の表示面１０１への外光入射角θ１と第２基板１Ｒの厚さＴとの関係を考察するため、液晶パネル１０及び表側の偏光フィルタ２０が同一屈折率と仮定し（ガラス基板の屈折率１．６とした。この屈折率をｎ２とする（ｎ２＝１．６）。）、第２基板１Ｒ以外の厚さを無視するものとする。この場合、外光入射角θ１が、外部（屈折率ｎ１＝１．０の空気とする）と表示面１０１との界面（前記仮定では、屈折率ｎ１の物質と屈折率ｎ２の物質の界面）におけるブリュースター角θ_Ｂに近ければ近いほど、反射損失が少なくなる（つまり、反射効率に優れる）ため、外光入射角θ１は、セグメント形状５３を明るく表示させることが可能かどうかの目安になるはずである。

上記仮定のもと、液晶層５への入射角をθ２とすれば、外光反射角θ１は、次の（数１）式で表すことができる。

また、上記仮定のもと、第２基板１Ｒの板厚をＴとすると、θ２は、次の（数２）式で表すことができる。

また、上記仮定のもと、ブリュースター角θ_Ｂは、次の（数３）式で表すことができる。

この（数３）式により、ブリュースター角θ_Ｂを算出すると、度表示で、約５８°となる。

上記（数１）（数２）式により、セグメント幅Ｄを０．２ｍｍ、０．４ｍｍとし、第２基板１Ｒの板厚Ｔを０．１５〜１．１ｍｍの範囲内で適宜変化させた場合における板厚Ｔと外光入射角θ１との関係を求めることによって作成されたグラフが図９（ａ）である。また、Ｄ＝０．２ｍｍでのＴとθ１の関係を図９（ｂ）に、Ｄ＝０．４ｍｍでのＴとθ１の関係を図９（ｃ）に示した。なお、θ１がθ_Ｂ＝５８°を超えると、表示面１０１の表面で光が全反射し、反射率が飽和するため、反射率は同じ値となる。また、板厚Ｔが０．１５ｍｍよりも小さいと、強度上問題があるため、板厚Ｔの最小値を０．１５ｍｍとした。

図９（ａ）〜（ｃ）を参照すると、セグメント幅Ｄが０．２ｍｍの場合、板厚Ｔが、このセグメント幅Ｄの近傍の値である０．１５ｍｍ、０．２ｍｍに設定されたときに、外光入射角θ１が、ブリュースター角θ_Ｂ＝５８°近傍の値になることがわかる（θ１＝６３、４５）。セグメント幅Ｄが０．４ｍｍの場合、板厚Ｔが、このセグメント幅Ｄ近傍の値である０．３ｍｍ、０．４ｍｍに設定されたときに、外光入射角θ１が、ブリュースター角θ_Ｂ＝５８°近傍の値になることがわかる（θ１＝６３、４５）。
また、セグメント幅Ｄが０．２ｍｍと０．４ｍｍとのいずれの場合においても、板厚Ｔが１．１ｍｍよりも、０．７ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ、、と小さくなるにつれて、外光入射角θ１がブリュースター角θ_Ｂ＝５８°に近づき、反射損失が少なくなることがわかる。

以上の考察から、第２基板１Ｒの板厚Ｔをセグメント幅Ｄ近傍の値に設定すれば、反射損失が少なく、良好な明度でセグメント形状（ないしは表示意匠）を表示できることがわかる。
つまり、第２基板１Ｒの板厚を、（１）０．７ｍｍ以下に設定するか、（２）より好ましくは、セグメント幅Ｄと概ね一致（例えば、第２基板１Ｒの板厚が０．６ｍｍ以下の範囲で概ね一致）するように設定するか、（３）さらに好ましくは、０．１５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下に設定すれば、影見えを低減できるのみならず、良好な明度でセグメント形状を表示できることがわかった。

２．第２実施形態
第２実施形態に係る液晶表示素子は、第１実施形態に係る液晶表示素子１００に加え、さらに補強部材６０を備えた、図１０（ａ）に示す、液晶表示素子２００である。つまり、第２実施形態に係る液晶表示素子２００は、液晶パネル１０と、一対の偏光フィルタ２０及び３０と、反射層４０と、補強部材６０と、を備える。

補強部材６０は、主に第２基板１Ｒが撓むのを抑制するためのものであり、反射層４０の裏側に配設される（例えば、反射層４０の裏面に固着される）。補強部材６０は、光透過性のある板状の透明補強板であり、アクリル等の所定の樹脂からなる。このように、補強部材６０を設ければ、第２基板１Ｒを第１基板１Ｆに比して薄くしたことによる第２基板１Ｒの強度の低下を補いつつも、液晶層５と反射層４０との間隔に影響を与えることはないため、影見えの低減効果を維持することができる。このような液晶表示素子２００を、例えば、図示しないアルミ等からなる金属筐体に収納し、所定の外部装置（例えば、バイクの表示計器）の筐体９０に、ゴム、エラストマー等からなる弾性部材９１を介して挟持させるように取り付ければ、耐振動性のスペーサ６、補強部材６０、及び弾性部材９１により、振動によって液晶表示素子２００に与えられる影響（スペーサ傷Ｓ１の発生、第２基板１Ｒの破損等）を極力抑えることができ、信頼性の高い製品を提供することができる。

（補強部材の変形例）
なお、補強部材は、上記のように透明なものでなくともよい。その一例である補強部材６０’を図１０（ｂ）に示す。補強部材６０’も同様に反射層４０の裏側に配設される。この補強部材６０’は、表示面１０１のうち所定の意匠が表示される領域である表示エリア１０１ａと表示面１０１の法線方向で重ならないように開口部Ｈを有した板状のものである。補強部材６０’は、例えば、弾性樹脂、金属等から構成される。このような補強部材であってもよい。また、補強部材６０と６０’とを併用して設けてもよい。例えば、両者を共に反射層４０の裏側に設けても良い。また、透明な補強部材６０を偏光フィルタ２０の表側に配設し、開口部Ｈを有する補強部材６０’を反射層４０の裏側に配設してもよい。この場合において、透明な補強部材６０の表面に、例えばノングレア処理を施せば、補強部材６０は、補強機能と外光が反射して表示面１０１が見にくくなることを抑制する機能とを併せ持つことになる。

以上に説明したように液晶表示素子１００，２００によれば、ノーマリブラックモードであっても影見えを低減し、表示品位が良好な液晶表示素子を提供することができる。これは、以下の構成によって実現される。

液晶表示素子１００，２００は、表示面１０１に所定の意匠を表示するセグメント表示型、パッシブ駆動方式、且つ、ノーマリブラックモードの液晶表示素子であって、液晶層５と、液晶層５よりも表示面１０１側に位置する第１基板１Ｆと、液晶層５を挟んで、第１基板１Ｆと対向する第２基板１Ｒと、第１基板１Ｆと第２基板１Ｒの各々の液晶層５側に位置し、前記所定の意匠を表示するために設けられた電極（第１電極２Ｆ、第２電極２Ｒ）と、第２基板１Ｒの液晶層５側とは反対側に位置し、液晶層５側から入射した光を反射する反射層４０と、を備えている。そして、第２基板１Ｒの厚さＴは、前記意匠を構成するセグメント形状のうち最も細い幅を有するセグメント形状の幅に概ね一致する、及び／又は、０．７ｍｍ以下である。なお、第２基板１Ｒの厚さＴを０．６ｍｍ以下、より好ましくは０．１５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下とすれば、影見えをより低減することが可能であり、また、良好な明度でセグメント形状を表示できる。また、第２基板１Ｒの厚さは、前記第１基板の厚さよりも小さくなっている。
ここで、パッシブ駆動方式の液晶表示素子は、一般的に、第２基板１Ｒ側に、透明電極（第１電極２Ｆ、第２電極２Ｒ）に電圧を印加するためのピン（コネクタ）が、基板を把持するように設けられる。この場合、第２基板１Ｒが厚いほうが、ピン配設時の強度上好ましいことは言うまでもない。したがって、第２基板１Ｒの厚さＴは、影見え低減効果のみ考えれば０．７ｍｍよりも０．６ｍｍと小さいほうが好ましいが、第２基板１Ｒの強度も勘案しつつ影見え低減効果を発揮させたい場合等に、第２基板１Ｒを０．７ｍｍに設定することが有効である。また、現在、市販されている基板の厚みは、０．６ｍｍよりも０．７ｍｍのほうが一般的であるため、第２基板１Ｒとして厚さ０．７ｍｍのものを選択すれば、コストの低減も図ることができる。

また、液晶表示素子１００，２００は、表示面１０１の法線Ｎと表示面１０１への視線Ｅとのなす角を視角αとした場合、この視角αの角度の絶対値が０°以上２０°以下（好ましくは、視角αの角度の絶対値が０°以上１０°以下）である範囲内において、ＯＮ電圧印加時の輝度の値が最大となるように構成されている。これにより、前述したように、ＯＮ反射率を良好な値とすることができるため、良好な表示品位の液晶表示素子を提供することができる。
このように、視角αの角度の絶対値が０°以上１０°以下の範囲内で、ＯＮ電圧印加時の輝度の値が最大となるように設定するのが表示品位上、より好ましいと考えられるが、例えば、液晶表示素子１００の用途上、ＯＮ反射率の最大値を多少犠牲にしても、平均的にＯＮ反射率が良好となる視角の範囲を広げたい場合がある。この場合、視角αの角度の絶対値が１０°より大きく２０°以下の範囲内で、ＯＮ電圧印加時の輝度の値が最大となるように設定したほうが、使用目的も踏まえると適切なこともある。

また、液晶表示素子１００，２００には、第１基板１Ｆと第２基板１Ｒとの間に、液晶層５の層厚を一定に保持するスペーサ６（固着型スペーサ又はフォトスペーサ）が設けられている。
これにより、前述したように、振動によっても、スペーサ傷Ｓ１が生じにくく、表示品位を良好に保つことができる。

そして、特に第２実施形態及びその変形例に係る液晶表示素子２００では、第１基板１Ｆ及び／又は反射層４０の外側に、第２基板１Ｒが撓むのを抑制するための補強部材６０及び／又は補強部材６０’が設けられている。
これにより、前述したように、第２基板１Ｒを第１基板１Ｆに比して薄くしたことによる第２基板１Ｒの強度の低下を補いつつも、液晶層５と反射層４０との間隔に影響を与えることはないため、影見えの低減効果を維持することができる。

なお、以上の説明では、液晶表示素子１００をＴＮ型のものとして説明したが、これに限られない。液晶表示素子１００は、ＮＢモードのＶＡ（Vertical Alignment）型、ＳＴＮ（Super-Twisted Nematic）型液晶表示素子であってもよい。

また、以上の説明では、液晶表示素子１００が半透過型（半反射型）のものとして構成される例を示したが、バックライトを設けず、反射型のものとして構成されてもよい。この場合、反射層４０は、裏側からの光を透過させる必要はないため、ハーフミラー等の半反射層である必要はなく、ミラー等の反射板でよい。

なお、本発明は上記の実施形態、変形例及び図面によって限定されるものではない。これらに変更（構成要素の削除も含む）を加えることができるのはもちろんである。また、以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。

１００…液晶表示素子
１０１…表示面
１０…液晶パネル
１Ｆ…第１基板
１Ｒ…第２基板
２Ｆ…第１電極
２Ｒ…第２電極
３Ｆ…第１配向膜
３Ｒ…第２配向膜
４ …シール材
５ …液晶層
６ …スペーサ
２０，３０…偏光フィルタ
４０…反射層
５０…意匠
５１〜５４…セグメント形状
２００…液晶表示素子
６０、６０’…補強部材

Claims (7)

1. 表示面に所定の意匠を表示するセグメント表示型、パッシブ駆動方式、且つ、ノーマリブラックモードの液晶表示素子であって、
   液晶層と、
   前記液晶層よりも前記表示面側に位置する第１基板と、
   前記液晶層を挟んで、前記第１基板と対向する第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板の各々の前記液晶層側に位置し、前記所定の意匠を表示するために設けられた電極と、
   前記第２基板の前記液晶層側とは反対側に位置し、前記液晶層側から入射した光を反射する反射層と、を備え、
   前記意匠を構成するセグメント形状の幅は同一でなく、かつ、前記セグメント形状のうち最も細い幅を有するセグメント形状の幅は０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであり、
   前記第２基板の厚さは、０．７ｍｍ以下であり、
   前記第２基板の厚さは、前記第１基板の厚さよりも小さい、
   ことを特徴とする液晶表示素子。
2. 前記第２基板の厚さは、０．６ｍｍ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。
3. 前記第２基板の厚さは、０．１５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子。
4. 前記表示面の法線と前記表示面への視線とのなす角を視角とした場合、この視角の角度の絶対値が０°以上２０°以下である範囲内において、ＯＮ電圧印加時の輝度の値が最大となるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
5. 前記視角の角度の絶対値が０°以上１０°以下である範囲内において、ＯＮ電圧印加時の輝度の値が最大となるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示素子。
6. 前記第１基板と前記第２基板との間に、前記液晶層の層厚を一定に保持する固着型スペーサ又はフォトスペーサが設けられている、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
7. 前記第１基板及び／又は前記反射層の外側に、前記第２基板が撓むのを抑制するための補強部材が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示素子。