TWI569065B - 液晶顯示元件 - Google Patents

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山口雅彥
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Description

液晶顯示元件
本發明係關於液晶顯示元件。
作為液晶顯示元件，已知例如專利文獻1揭露者。此液晶顯示元件係構成為顯示圖案數受限定之節段顯示型、被動驅動方式且背景色為白色之所謂常白(NW)模式的液晶顯示元件。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第4801291號公報
另外，廣泛使用於戶外用途等的液晶顯示元件通常構成為亦可藉由外光反射視覺辨識顯示設計的半穿透型(或反射型)。如此使用於戶外用途等的液晶顯示元件係如專利文獻1所示，以NW模式為主流。其理由為，在以背景色以黑色所構成之常黑(NB)模式的液晶顯示元件中，會有從背景區域入射的外光當中由顯示設計的形成區域射出的光對於使用者成為陰影而被視覺辨識( 產生見影)，以致顯示品質低下的問題(參照第8圖(c)的節段影S2)。然而，實際情況在於，由於外觀的高級感，使用者仍要求NB模式之液晶顯示元件。
本發明係鑑於上述狀況而完成者，目的為提供一種即使在常黑模式也能減少見影且顯示品質良好的液晶顯示元件。
為了達成上述目的，本發明之第1觀點的液晶顯示元件係為於顯示面顯示規定設計的節段顯示型、被動驅動方式且常黑模式之液晶顯示元件，其特徵為具備：液晶層；第1基板，位於較前述液晶層更靠前述顯示面側；第2基板，隔著前述液晶層與前述第1基板相向；電極，位於前述第1基板及前述第2基板各自的前述液晶層側，且為了顯示前述規定的設計而設置；及反射層，位在與前述第2基板之前述液晶層側的相反側，且反射從前述液晶層側入射的光，前述第2基板之厚度係與構成前述設計的節段形狀中具有最小寬度之節段形狀的寬度大略一致。
為了達成上述目的，本發明之第2觀點的液晶顯示元件係為於顯示面顯示規定設計的節段顯示型、被動驅動方式且常黑模式之液晶顯示元件，其特徵為具備：液晶層；第1基板，位於較前述液晶層更靠前述顯示面側； 第2基板，隔著前述液晶層與前述第1基板相向；電極，位於前述第1基板及前述第2基板各自的前述液晶層側，且為了顯示前述規定的設計而設置；及反射層，位在與前述第2基板之前述液晶層側的相反側，且反射從前述液晶層側入射的光，前述第2基板之厚度係為0.7mm以下。
若根據本發明，可提供一種即使為常黑模式也能減少見影且顯示品質良好的液晶顯示元件。
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‧‧‧密封材
5‧‧‧液晶層
6‧‧‧間隔件
10‧‧‧液晶面板
20、30‧‧‧偏光鏡
40‧‧‧反射層
50‧‧‧設計
51~54‧‧‧節段形狀
60、60’‧‧‧補強構件
100‧‧‧液晶顯示元件
101‧‧‧顯示面
200‧‧‧液晶顯示元件
第1圖為本發明之第1實施形態的液晶顯示元件之概略剖面圖。
第2圖(a)為表示液晶顯示元件所顯示之設計及構成其之形狀的一例之圖。(b)為示意表示液晶顯示元件之第2圖(a)中所示的A-A線剖面圖之圖。
第3圖為用於說明本實施形態之間隔件的機能，而表示由於間隔件之移動而使基板產生痕之液晶顯示元件的顯微鏡照片之圖。
第4圖為表示第1實施形態之液晶顯示元件的實施例1及實施例2與比較例中視角與穿透亮度之關係的圖表之圖。
第5圖為用於說明視角的示意圖。
第6圖為表示彙整施加ON電壓時穿透亮度達最大之視角與反射率與視覺辨識性之關係的表之圖。
第7圖(a)為表示第4圖所示之實施例1的液晶顯示元件之顯示面的照片之圖。(b)為表示第4圖所示之實施例2的液晶顯示元件之顯示面的照片之圖。(c)為表示第4圖所示之比較例的液晶顯示元件之顯示面的照片之圖。
第8圖(a)為表示彙整第2基板的板厚與見影之關係的表之圖。(b)為表示第1實施形態之液晶顯示元件的一實施例之顯示面的照片之圖。(c)為比較例的液晶顯示元件之顯示面的照片之圖。
第9圖(a)為表示節段寬度與外光入射角與第2基板的板厚之關係的圖表之圖。(b)為表示彙整節段寬度為0.2mm時外光入射角與第2基板的板厚之關係的表之圖。(c)為表示彙整節段寬度為0.4mm時外光入射角與第2基板的板厚之關係的表之圖。
第10圖(a)為用於說明第2實施形態的液晶顯示元件所具備的補強構件之圖。(b)為變形例的補強構件之俯視圖，為用於說明補強構件之開口部與液晶顯示元件之顯示區域的關係之圖。
第11圖為表示作為第4圖之圖表的基礎之資料的表之圖。
[實施發明之形態]
參照圖面說明本發明之一實施形態。
又，以下將規定之構成要素中的液晶顯示元件之顯示面方向(液晶顯示元件的視覺辨識者之方向)稱為「表」，其相反方向稱為「背」來說明。
1.第1實施形態
第1圖所示的第1實施形態之液晶顯示元件100係為被動驅動方式、背景色為黑色之常黑(NB)模式且節段顯示型的液晶顯示元件，以戶外使用(例如，配置在機車等二輪車)為假設而構成。
液晶顯示元件100係具備：液晶面板10；一對偏光鏡20及30；及反射層40。
液晶面板10係具備：一對第1基板1F及第2基板1R，彼此相向；第1電極2F及第2電極2R，形成於每一個基板彼此相向的內面(相向面)；第1配向膜3F及第2配向膜3R，以覆蓋此等電極的方式形成；密封材4，用於接合第1基板1F及第2基板1R；液晶層5，被封入在由第1基板1F、第2基板1R與密封材4形成的空間；及間隔件6，用於將液晶層5的厚度(晶胞間隙)保持一定。
第1基板1F及第2基板1R各者為由例如玻璃和塑膠等所構成的透明基板。第1基板1F及第2基板1R係以隔著液晶層5相向且彼此的主面呈平行的方式而配置。第1基板1F位於液晶面板10的表側，第2基板1R位於液晶面板10的背側。
第1基板1F的板厚設定為例如1.1mm左右。第2基板1R的板厚設定為小於第1基板1F的板厚。具體而言，第2基板1R的板厚係設定成與構成液晶顯示元件100在其顯示面101(參照第5圖)所顯示的規定之設計的節段形狀中具有最小寬度的節段形狀之寬度大略一致(包含恰好一致)(具體而言，作為一例，在0.6mm以下的範圍內大略一 致)。又，第2基板1R的板厚亦可為0.7mm以下。進一步，第2基板1R的板厚較佳為設定成滿足0.15mm以上0.4mm以下的條件。如此設定的理由之後詳述。
第1電極2F與第2電極2R之各者由以氧化銦 為主成分的ITO(Indium Tin Oxide)膜等所構成，且包含透光的透明電極。藉由周知方法(濺鍍、蒸鍍和蝕刻等)，第1電極2F於第1基板1F的背側之面上形成，第2電極2R於第2基板1R的表側之面上形成。尚且，第1電極2F及第2電極2R亦可由包含聚塞吩等π共軛系導電性高分子的材料形成。又，必要時，亦可設有包覆第1電極2F與第2電極2R之各者的絕緣膜。
第1電極2F係構成為共用電極且第2電極2R 係構成為節段電極。對兩電極以被動驅動方式施加電壓。亦即，液晶面板10係為節段顯示型且構成為被動驅動方式的液晶面板。尚且，第1電極2F亦可構成為節段電極、第2電極2R亦可構成為共同電極。
液晶顯示元件100係在基板法線方向的兩電極重疊之區域中顯示表示記號(包含文字和數字)、圖形或其組合之規定的設計。具體而言，在背景色為黑色的顯示面101，藉由將外光等光導引到對兩電極施加ON電壓的區域，液晶顯示元件100會將規定的設計顯示成白色(之後將說明如何顯示)。
第2圖(a)表示於顯示面101顯示之規定的設 計之一例。該圖為表示液晶顯示元件100於顯示面101顯示設計50「km/l」之例。此設計50係由表示文字「k」的 節段形狀51、表示文字「m」的節段形狀52、表示記號「/」的節段形狀53及表示文字「l」的節段形狀54所構成。藉由此等節段形狀的組合，視覺辨識者可藉由所顯示之設計50辨識單位「km/l」。尚且，在此節段形狀係指由背景區域B包圍之形狀(獨立之一形狀)。
返回第1圖，第1配向膜3F與第2配向膜3R之 各者與液晶層5相接，係用於規定液晶層5包含的液晶分子之配向狀態，且由例如聚亞醯胺使用周知的方法(例如柔版印刷)而形成。第1配向膜3F係以從背側覆蓋第1電極2F的方式形成，第2配向膜3R係以從表側覆蓋第2電極2R的方式形成。
對第1配向膜3F及第2配向膜3R施行摩擦處理。第1配向膜3F的摩擦方向與第2配向膜3R的摩擦方向呈大略直角相交(亦包含恰好直角相交)。藉由如此施行摩擦處理的兩配向膜而規定液晶層5所包含的液晶分子之配向方向。尚且，對第1配向膜3F及第2配向膜3R施行的配向處理亦可採用光配向處理、突起配向處理等其他周知的處理。
液晶層5係藉由將液晶材封入由用於接合一 對第1基板1F及第2基板1R的密封材4與兩基板所形成的密閉空間而形成。封入的液晶材係例如折射率異方性△n為0.09左右的TN(Twisted Nematic)用的向列型液晶。液晶層5的液晶分子係以如下方式配向：藉由第1配向膜3F及第2配向膜3R的配向控制力，使其長軸方向在液晶層5的第1基板1F側的端部及第2基板1R側的端部扭轉90°，同 時隨著從一基板側朝向另一基板側而逐漸旋轉(手性構造)。如此，不施加電壓時的液晶層5具有手性。尚且，如之後的變形例所說明，液晶層5並不限於TN型液晶，在本實施形態，為了易於理解液晶顯示元件100的構造，假設液晶顯示元件100為TN型來說明。
間隔件6將液晶層5的厚度(晶胞間隙)保持一 定，同時係為即使賦予振動亦難以移動的固定型間隔件。此間隔件6藉由加熱固定在第1基板1F及第2基板1R之間。在本實施形態，晶胞間隙被間隔件6保持在6.0μm左右。作為固定型間隔件，可使用例如積水Fine Chemical公司製的SP-2063AC4。
另外，在液晶面板，通常會將一對基板的板厚設定成相同(例如，表側基板和背側基板皆為1.1mm左右)。然而，在本實施形態之液晶面板10，如前述，將作為背側基板之第2基板1R的板厚設定成小於第1基板1F的板厚。如此，若基板變薄，則在第2基板1R由於振動而產生如第3圖所示的線狀痕(間隔件痕S1)。為了減少或抑制如此產生的間隔件痕S1，在本實施形態，使用固定型間隔件作為間隔件6。藉此，即使在戶外使用液晶顯示元件100(例如，即使裝配在機車等二輪車且賦予振動)，也不易產生間隔件痕S1，且可保持良好的顯示品質。
此外，防止間隔件移動的方法不受限於使用固定型間隔件的方法。間隔件6亦可為由感光性樹脂材料等所構成的光間隔件。
偏光鏡20、30係將從表面側或背面側入射的 光作為沿著與吸收軸正交的穿透軸之直線偏光而射出。偏光鏡20係配置於第1基板1F的表側，且偏光鏡30係配置於第2基板1R的背側。偏光鏡20與30係配置成個別具有的光軸(穿透軸或吸收軸)彼此大略平行(包含恰好平行)(配置成平行正交偏光)。
反射層40係為將從表側入射的光反射且使來 自背側的光穿透之半反射層，由鋁等所形成的半鏡所構成。此反射層40亦可藉由在偏光鏡30的背面直接形成而與偏光鏡30成為一體。此時，可利用例如Polatechno股份有限公司製的SKN18243HN33之偏光板(附半反射膜)作為附反射層40的偏光鏡30。另外，可利用例如Polatechno股份有限公司製的SKN18243T之偏光板作為偏光鏡20。
在液晶顯示元件100的背側(亦即，反射層40 的背側)，配置未圖示的背光。此背光係將規定的光成面狀射出且從背側照射液晶顯示元件100，藉由例如發光二極體與導光構件之組合而構成。背光係於液晶顯示元件100進行穿透顯示時使用。亦即，本實施形態之液晶顯示元件100係構成為半穿透型(亦稱為半反射型)。
包含以上構造之液晶顯示元件100係如下進行顯示。
因為本實施形態的液晶顯示元件100主要係不使用前述背光的照明而減少進行反射顯示時的見影，所以在此說明反射顯示。
(黑顯示)
在液晶顯示元件100，將OFF電壓設定成低於液晶分 子開始動作的閾值電壓之值。於是，即使施加OFF電壓，液晶分子實質上也會與基板面保持平行。亦即，在施加OFF電壓的區域，液晶層5會保持有手性。因此，在此區域，藉由從液晶顯示元件100的表側入射且通過偏光鏡20而成為直線偏光的外光一通過液晶層5，則由於液晶層5的手性而呈偏光方向傾斜約90°。於是，通過液晶層5的光無法通過光軸與偏光鏡20呈大略平行的偏光鏡30。如此，液晶顯示元件100顯示背景為黑色(NB模式)。
(白顯示)
另外，在施加ON電壓的區域，因為液晶層5的液晶分子以沿著施加電壓的方向(基板法線方向)的方式配向而失去該手性，所以通過偏光鏡20的直線偏光的偏光方向即使通過液晶層5也幾乎不因此變化。因此，通過液晶層5的光通過光軸與偏光鏡20大略平行的偏光鏡30且在反射層40反射。由於同樣的理由，在反射層40反射的光可從液晶顯示元件100的背側依序通過偏光鏡30、液晶層5和偏光鏡20。因此反射光進入視覺辨識者的眼睛，藉此使規定之設計顯示為白色。
又，包含以上構造的液晶顯示元件100係以施 加ON電壓時(ON時)的穿透亮度(以下僅稱「ON亮度」)之視角特性為以正面為中心而大略對稱的方式構成。以下敘述如此構成的理由。
在被動驅動方式的液晶顯示元件，如第4圖所 示的比較例，ON時的穿透亮度之視角特性容易以正面為中心而呈非對稱。在被動驅動方式，以Duty驅動液晶顯 示元件，此時的驅動電壓係基於穿透率而設定，OFF電壓的實效值係由Duty比決定。視角特性容易成為非對稱的原因在於，ON-OFF電壓差有限制時，液晶分子無法朝施加電壓方向充分移動。
視角係指相對液晶顯示元件100的顯示面101 之法線方向的視覺辨識者之視線方向的方位角(顯示面101之法線N與視線E所夾的角α。參照第5圖)。
在此，如第5圖所示，將從正視(從正面觀看顯示面101)液晶顯示元件100的視覺辨識者所見之沿著上下方向的軸作為Y軸，沿著左右方向的軸作為X軸，與X軸及Y軸正交的軸作為Z軸(亦即，X-Y平面與顯示面101平行，Z軸方向成為顯示面101的法線方向。)。又，將表示第5圖的各軸之箭頭朝向的方向作為每一個方向的+(加)方向。在本實施形態，將視角定為相對於使視線E平行於Z-Y平面且繞X軸移動時之法線N的視線E的角α，從+Z軸方向觀看顯示面101時(從正面觀看顯示面101時)α=0°，將視線E從正面朝向+Y軸方向偏移之側作為角度的+側(α>0°)，將視線E從正面朝向-Y軸方向偏移之側作為角度的-(負)側(α<0°)。如此在從正視液晶顯示元件100的視覺辨識者所見的上下方向使視角α增減之理由係為了方便說明，且尤其在TN型的液晶中常發生上下方向的視角特性方面的問題之故。
尚且，顯示面101係指液晶顯示元件100的表側之面，在本實施形態，偏光鏡20的表側之面相當於此顯示面101。在偏光鏡20的表側，亦可進一步設有未圖示 的透明層(AR(Anti Reflection)塗布層)，此時，此透明層的表側之面相當於顯示面101。
返回第4圖，若如比較例ON亮度的視角特性 以正面為中心呈非對稱，則在反射層40反射的光即使朝ON亮度表示較高值之視角的方向射出，但若其係從ON亮度表示較低值之視角的方向朝液晶顯示元件100入射時，反射前與反射後亮度會平均化，無法得到高反射率(例如，在第4圖的比較例，從視角為+20°的方向入射，且朝-20°的方向射出時，應無法得到良好的反射率)。尚且，因為反射率為液晶顯示元件100射出之光相對入射至液晶顯示元件100之光的比例，所以反射率愈高愈佳。
於是，本案發明人為了得到良好的反射率，於是如第4圖所示，將液晶顯示元件100構成為ON亮度的視角特性以正面為中心而大略對稱(亦包含恰好對稱)。具體而言，以滿足「視角α的絕對值為0°以上20°以下(0°≦|α|≦20°)，較佳為0°以上10°以下(0°≦|α|≦10°)的範圍內ON亮度達最大(表示峰值)」之條件(以下稱為「視角條件」)的方式構成液晶顯示元件100。
在第4圖所示的例中，將視角α=-8°時ON亮度達最大的液晶顯示元件100標記為實施例1，將視角α=-16°時ON亮度達最大的液晶顯示元件100標記為實施例2。亦即，實施例1係在「0°≦|α|≦10°」範圍內ON亮度達最大之例，實施例2係在「10°≦|α|≦20°」範圍內ON亮度達最大之例。尚且，第4圖的圖表係以第11圖所示數據為基礎而繪製。從第11圖的資料可知實施例1在α=-8°時ON亮度達 到最大78.7，實施例2在α=-16°時ON亮度達到最大70.0，比較例在α=-26°時ON亮度達到最大63.6。該等ON亮度的單位為燭光/每平方公尺(cd/m2)。
如此將ON時的亮度之視角特性以正面為中心呈大略對稱係以如下方式實現：適當調整液晶分子預傾角(液晶分子長軸與第1基板1F或第2基板1R所夾的角)、液晶層5的相位差值、偏光鏡20、30各者的光軸配置關係等諸條件中1或多個條件，並使ON時的液晶分子盡量垂直於基板主面(亦即，ON電壓與第4圖所示之比較例同值時，使該ON電壓的穿透率高於比較例)。
本案發明人適當調整前述諸條件，準備在視角α的角度分別為0°、10°、15°、20°、25°的情況下表示ON時的亮度峰值之多個液晶顯示元件，並量測ON反射率(ON時的正面反射率。亦即，顯示面101的法線方向之ON時的反射率)。第6圖中表示該量測結果。又，該圖中使用◎、○、△、×的記號一併記載按照ON時的視覺辨識性(ON視覺辨識性)之目視的評價結果。各記號表示的評價如下所示。
◎…外觀非常良好
○…外觀良好
△…在強烈外光下可容許
×…ON時暗，不易視覺辨識
若參照此第6圖，在α=25°的方向ON亮度表示峰值時，ON反射率低至8%，視覺辨認性的評價亦為「×」，液晶顯示元件的顯示品質不佳。另外，在α=20°的方向ON 亮度表示峰值時，雖然ON反射率為不高的13%，但視覺辨認性的評價為可容許的「△」，在α=15°的方向ON亮度表示峰值時，ON反射率為良好的16%，視覺辨認性的評價亦為良好的「○」。亦即，可知α在大於10°且20°以下的範圍可比較良好地保持液晶顯示元件的顯示品質。進一步，在α=10°、0°的方向ON亮度表示峰值時，ON反射率為非常良好的20%、23%，視覺辨認性的評價亦為非常良好的「◎」。亦即，已知α在0°以上10°以下的範圍可使液晶顯示元件的顯示品質非常良好。
本案發明人鑑於此量測結果，以滿足「在視角α的絕對值為0°以上20°以下(0°≦|α|≦20°)，較佳為0°以上10°以下(0°≦|α|≦10°)的範圍內之方向ON亮度表示峰值」之條件(視角條件)的方式構成液晶顯示元件100。尚且，採用視角α的絕對值之理由在於，α為正或負係隨該基準的採用方式而變，從反射率的觀點來看並非本質。
再次參照第4圖，實施例1表示在α=-8°下ON 時的亮度峰值，實施例2表示在α=-16°下ON時的亮度峰值，兩者皆滿足上述的視角條件。另外，因為比較例表示在α=-26°下ON時的亮度峰值，所以不滿足上述的視角條件。
在此，第7圖(a)~(c)表示第4圖所示之實施例1及2與比較例的液晶顯示元件之顯示面照片。第7圖(a)為實施例1的照片，第7圖(b)為實施例2的照片，第7圖(c)為比較例的照片。尚且，該等驅動條件為驅動電壓5V、1/4Duty及訊框頻率100Hz。又，在該圖，亦一併記載各者的ON 反射率。從照片可知，實施例2的外觀優於比較例，進一步，實施例1的外觀優於實施例2，且顯示品質較優異。此從各者的ON反射率在比較例為7%、實施例2為16%及實施例1為21%亦可得知。
尚且，以上說明中的反射率係藉由使用環狀光源且採用反射色彩計(橫河Meter&Instruments公司製)的方法(20°入射/0°量測)來量測(以標準白色板反射率為100%時的反射率)。
(關於第2基板1R的板厚)
第8圖(c)表示一種構造與液晶顯示元件100相同的液晶顯示元件，即為將第1基板1F及第2基板1R的板厚皆設定成1.1mm的比較例之顯示面的照片。
從照片可知，以比較例的設定，會如前述產生見影(參照在節段形狀的形成區域產生的節段影S2)。此見影係因為於作為背側基板之第2基板1R造成的視差(第2基板1R之板厚量的視差)而造成。為了減少見影，只要儘可能將第2基板1R設得較薄且縮小液晶層5與反射層40的間隔即可。然而，此時問題為將第2基板1R的板厚設定成何值。
本案發明人想到若將第2基板1R的板厚設定成構成顯示面101所顯示之規定的設計之節段形狀中具有最小寬度的節段形狀之寬度附近的值(較佳為與具有最小寬度的節段形狀之寬度大略一致(包含恰好一致))，則可有效減少見影。通常，在節段顯示型的情況下，構成規定之設計的節段形狀中具有最小寬度的節段形狀之 寬度設定成0.4mm左右(例如，0.2~0.6mm)。原因在於小於0.4mm的節段形狀在視覺辨識上難以辨識。本案發明人想到若將第2基板1R的板厚設定成此0.4mm左右的值，則在可視覺辨識的設計上於節段形狀應該不會產生節段影S2。
在此表示具體例，例如，假定構成作為第2 圖(a)所示的顯示設計之一例的設計50之節段形狀51~54中，表示記號「/」之節段形狀53具有最小寬度，寬度D為0.4mm。此時，將第2基板1R的板厚設定成節段形狀53之寬度D=0.4mm附近的值。以下將構成規定的設計之節段形狀中具有最小寬度的節段形狀之寬度稱為節段寬度D。
本案發明人準備多個板厚為0.4mm附近之值 的0.2mm、0.4mm、0.6mm及0.7mm的第2基板1R，藉由目視觀察具備各個板厚的第2基板1R之液晶顯示元件100的顯示面101。第8圖(a)表示此觀察結果。尚且，該圖中亦一併記載將第2基板1R設定成1.1mm的比較例之觀察結果。又，該圖中將第2基板1R的板厚標記為「R板厚」。
在第8圖(a)，使用○、△、×的記號表示藉由目視的觀察結果。各記號表示的評價如下所述。
○…未視覺辨識見影，外觀良好
△…視覺辨識若干見影，但可容許
×…見影顯著
觀察的結果，第2基板1R的板厚為0.7mm及0.6mm時 ，雖然視覺辨識若干見影，但在顯示品質上可容許且大略良好。更薄的板厚0.4mm、0.2mm之情況下，見影為幾乎無法視覺辨識的程度，且顯示品質更良好。在第8圖(b)表示板厚0.4mm時的顯示面101之照片作為參考。從此照片亦可得知幾乎無法辨識見影。另外，雖已前述，但若參照第8圖(c)，可知在第2基板1R的板厚為1.1mm的比較例中，會產生見影致難以判讀顯示設計。尚且，在第8圖(b)(c)，將第1基板1F標記為「F板」，將第2基板1R標記為「R板」。
藉由以上述方式採用目視的觀察結果，將第2 基板1R的板厚設定成構成在顯示面101顯示之規定的設計之節段形狀中具有最小寬度的節段形狀之寬度附近的值，具體而言，可知若將第2基板1R的板厚設定成0.7mm以下，較佳為0.6mm以下，更佳為0.4mm以下之值，則可減少見影。
再者，本案發明人為了確認將第2基板1R的 板厚如上述設定帶來的優點，而考察在節段寬度D分別為0.2mm、0.4mm的情況下第2基板1R的板厚與外光相對液晶顯示元件100的入射角(等於外光的射出角)之關係。第9圖(a)表示此關係的圖表。後面將詳述如何作成此圖表。
為了使規定的節段形狀以白色顯示，從表側 入射至液晶顯示元件100的外光必須入射至規定的節段形狀的形成區域，在反射層40反射，並從同形成區域射出。以下參照第2圖(b)說明一具體例。
第2圖(b)為示意表示沿著第2圖(a)所示之節段形狀53的節段寬度D方向而切過施加ON電壓時之液晶顯示元件100時的剖面圖(A-A線剖面圖)。該圖中，為了易於理解外光入射角(或射出角)而省略第1基板1F、第2基板1R、液晶層5及反射層40以外的構造。又，亦省略表示剖面的剖面線。附加符號5W之處係使顯示面101呈白色顯示的液晶層5之部分，此處稱為節段形成區域5W。而且，在液晶層5的其他部分(亦即，使顯示面101呈黑色顯示的液晶層5之部分)，附加符號5B。在該圖，外光L入射至節段形成區域5W，在反射層40反射，並從該形成區域射出。若外光L在此種光路前進，則表示「/」的節段形狀53呈白色顯示而由視覺辨識者辨識。
在此，為了考察朝液晶顯示元件100的顯示面101之外光入射角θ1與第2基板1R的厚度T的關係，而將液晶面板10及表側偏光鏡20假定為同一折射率(使玻璃基板的折射率為1.6。使此折射率為n2(n2=1.6)。)，並無視第2基板1R以外的厚度。此時，因為若外光入射角θ1愈接近外部(視為折射率n1=1.0的空氣)與顯示面101的界面(在前述假設中為折射率n1的物質與折射率n2的物質的界面)之布魯斯特角θB，則反射損失愈少(亦即，反射效率佳)，所以外光入射角θ1應該成為是否可使節段形狀53明亮顯示的標準。
依照上述假定，若使朝液晶層5的入射角為θ2，則外光反射角θ1可以下式(數1)表示。
[數1]
又，依照上述假設，若使第2基板1R的板厚為T，則θ2可以下式(數2)表示。
又，依照上述假設，布魯斯特角θB可以下式(數3)表示。
依照此(數3)式算出布魯斯特角θB，則以度表示時為約58°。
依照上式(數1)(數2)，使節段寬度D為0.2mm、0.4mm，且藉由求取使第2基板1R的板厚T在0.15mm~1.1mm的範圍內適當變化時板厚T與外光入射角θ1的關係而作成的圖表為第9圖(a)。又，第9圖(b)表示D=0.2mm時T與θ1的關係，第9圖(c)表示D=0.4mm時T與θ1的關係。尚且，因為若θ1超過θB=58°，則光會在顯示面101的表面全反射且反射率飽和，因此反射率成為相同的值。此 外，如板厚T比0.15mm還要薄，會有強度上的問題，所以使板厚T的最小值為0.15mm。
參照第9圖(a)~(c)，則可知在節段寬度為D為 0.2mm的情況下，板厚T設定成此節段寬度D附近之值的0.15mm、0.2mm時，外光入射角θ1為布魯斯特角θB=58°附近之值(θ1=63、45)。可知在節段寬度D為0.4mm的情況下，板厚T設定為此節段寬度D附近之值0.3mm、0.4mm時，外光入射角θ1為布魯斯特角θB=58°附近之值(θ1=63、45)。
又，可知節段寬度D不論是在0.2mm還是0.4mm的情況下，隨著板厚T從1.1mm變小成0.7mm、0.4mm、0.3mm，外光入射角θ1愈接近布魯斯特角θB=58°，反射損失愈少。
從以上考察可知，若將第2基板1R的板厚T設定成節段寬度D附近之值，則反射損失少，能夠以良好亮度顯示節段形狀(或者顯示設計)。
亦即，若將第2基板1R的板厚設定成(1)0.7mm以下，或是(2)較佳為設定成與節段寬度D大略一致(例如，第2基板1R的板厚在0.6mm以下的範圍大略一致)，或是(3)或更佳為設定成0.15mm以上0.4mm以下，則不只可減少見影，還能夠以良好的亮度顯示節段形狀。
2.第2實施形態
第2實施形態的液晶顯示元件係為除了第1實施形態的液晶顯示元件100，進一步具備補強構件60之第10圖(a)所示的液晶顯示元件200。亦即，第2實施形態的液晶 顯示元件200係具備：液晶面板10；一對偏光鏡20及30；反射層40；及補強構件60。
補強構件60係主要用於抑制第2基板1R彎曲 ，設置於反射層40的背側(例如，固定在反射層40的背面)。補強構件60係有光穿透性的板狀透明補強板，由丙烯等規定的樹脂構成。如此，若設有補強構件60，雖然會補強由於使第2基板1R薄於第1基板1F而造成第2基板1R的強度低下，但並不影響液晶層5與反射層40的間隔，所以可維持見影的減少效果。若將此種液晶顯示元件200收納於由例如未圖示之鋁所構成的金屬匣體，並經由由橡膠、彈性體等構成的彈性構件91使其夾住的方式而安裝在規定的外部裝置(例如，機車的顯示計器)的匣體90，則藉由耐振動性的間隔件6、補強構件60及彈性構件91，可極力抑制由於振動帶給液晶顯示元件200的影響(間隔件痕S1的產生及第2基板1R的破損等)，且可提供信賴性高的製品。
(補強構件的變形例)
尚且，補強構件亦可不為如上述的透明者。第10圖(b)表示作為其一例的補強構件60’。補強構件60’亦同樣設置於反射層40的背側。此補強構件60’係具有開口部H的板狀物，其在顯示面101的法線方向與顯示面101中作為顯示規定的設計之區域的顯示區域101a不重合。補強構件60’係由例如彈性樹脂及金屬等所構成。亦可為此種補強構件。又，亦可併用設置補強構件60與60’。例如，亦可將兩者皆設於反射層40的背側。又，亦可將透明的 補強構件60配設於偏光鏡20的表側，並將具有開口部H的補強構件60’配設於反射層40的背側。此時，若在透明的補強構件60之表面施行防眩(non-glare)處理，則補強構件60將兼備補強功能與抑制外光反射而不易看見顯示面101的功能。
如以上說明，若藉由液晶顯示元件100、200 ，則即使為常黑模式亦可減少見影並提供顯示品質良好的液晶顯示元件。其係由以下構造而實現。
液晶顯示元件100、200係為在顯示面101顯示 規定的設計之節段顯示型、被動驅動方式且常黑模式的液晶顯示元件，其中具備：液晶層5；第1基板1F，位於較液晶層5更靠顯示面101側；第2基板1R，隔著液晶層5與第1基板1F相對；電極(第1電極2F及第2電極2R)，位於第1基板1F及第2基板1R的個別液晶層5側，且為了顯示前述規定的設計而設置；及反射層40，位在與第2基板1R之液晶層5側的相反側，且反射從液晶層5側入射的光。而且，第2基板1R之厚度T係與構成前述設計的節段形狀中具有最小寬度之節段形狀的寬度大略一致，及/或0.7mm以下。尚且，若使第2基板1R的厚度T為0.6mm以下，更佳為0.15mm以上0.4mm以下，則可進一步減少見影，又，能夠以良好的亮度顯示節段形狀。又，第2基板1R的厚度變成小於前述第1基板的厚度。
在此，被動驅動方式的液晶顯示元件一般而言在第2基板1R側設有用於施加電壓至透明電極(第1電極2F及第2電極2R)的插銷(連接器)以握持基板。此時，第2基板1R 愈厚插銷配設時的強度上愈佳為不言可喻。因此，若僅考慮見影減少效果，則第2基板1R的厚度T較佳為小於0.7mm的0.6mm，但欲考量第2基板1R的強度同時發揮見影減少效果的情況等，將第2基板1R設定成0.7mm係屬有效。又，因為現在市售基板的厚度，0.7mm較0.6mm普遍，所以若選擇厚度0.7mm者作為第2基板1R，則可謀求成本的減少。
又，液晶顯示元件100、200以在使顯示面101 的法線N與朝顯示面101的視線E所夾的角作為視角α時，於此視角α的角度之絕對值為0°以上20°以下(較佳為視角α的角度之絕對值為0°以上10°以下)的範圍內，施加ON電壓時的亮度值達最大的方式而構成。藉此，如前述，因為可使ON反射率為良好值，所以可提供良好顯示品質的液晶顯示元件。
如此，可以想見設定成「在視角α的角度之絕對值為0°以上10°以下的範圍內施加ON電壓時的亮度值達最大」在顯示品質上更佳，但在例如液晶顯示元件100的用途上，即使稍微犧牲ON反射率的最大值，仍然希望擴展ON反射率平均而言較為良好的視角範圍。此時，設定成「在視角α的角度之絕對值為大於10°且為20°以下之範圍內施加ON電壓時的亮度值達最大」有時亦較符合使用目的而屬適當。
又，在液晶顯示元件100、200，第1基板1F 與第2基板1R之間設有將液晶層5的層厚保持一定的間隔件6(固定型間隔件或光間隔件)。
藉此，如前述，即使振動，間隔件痕S1也不易產生，可保持良好的顯示品質。
而且，特別是在第2實施形態及其變形例的液 晶顯示元件200，於第1基板1F及/或反射層40的外側設有用於抑制第2基板1R彎曲的補強構件60及/或補強構件60’。
藉此，如前述，雖然會補強由於使第2基板1R薄於第1基板1F而造成第2基板1R的強度低下，但並不影響液晶層5與反射層40的間隔，所以可維持見影的減少效果。
尚且，在以上說明，雖然將液晶顯示元件100 作為TN型說明，但並不限於此。液晶顯示元件100亦可為NB模式的VA(Vertical Alignment)型、STN(Super-Twisted Nematic)型液晶顯示元件。
又，在以上說明，雖然表示液晶顯示元件100 構成為半穿透型(半反射型)之例，但亦可不設背光構成為反射型。此時，因為反射層40不必使來自背側的光穿透，所以不必為半鏡等半反射層，而可為鏡子等反射板。
尚且，本發明並不受限於上述實施形態、變 形例及圖面。當然可對此添加變更(包含刪除構成要素)。又，在以上說明，為了易於理解本發明，而適當省略不重要的周知技術事項之說明。
1F‧‧‧第1基板
1R‧‧‧第2基板
5‧‧‧液晶層
5B‧‧‧液晶層5的其他部分
5W‧‧‧節段形成區域
40‧‧‧反射層
50‧‧‧設計
51~54‧‧‧節段形狀
B‧‧‧背景區域
D‧‧‧節段寬度
L‧‧‧外光
n1、n2‧‧‧折射率
θ1、θ2‧‧‧入射角、反射角

Claims (9)

  1. 一種液晶顯示元件，係為於顯示面顯示規定的設計之節段顯示型、被動驅動方式且常黑模式之液晶顯示元件，其特徵為具備：液晶層；第1基板，位於較前述液晶層更靠前述顯示面側；第2基板，隔著前述液晶層與前述第1基板相向；電極，位於前述第1基板及前述第2基板各自的前述液晶層側，且為了顯示前述規定的設計而設置；及反射層，位在與前述第2基板之前述液晶層側的相反側，且反射從前述液晶層側入射的光，前述第2基板之厚度係與構成前述設計的節段形狀中具有最小寬度之節段形狀的寬度大略一致。
  2. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示元件，其中將由前述顯示面的法線與朝向前述顯示面的視線所夾的角作為視角時，在此視角的角度之絕對值為0°以上20°以下的範圍內，以施加ON電壓時的亮度值達最大的方式構成。
  3. 一種液晶顯示元件，係為於顯示面顯示規定的設計之節段顯示型、被動驅動方式且常黑模式之液晶顯示元件，其特徵為具備：液晶層；第1基板，位於較前述液晶層更靠前述顯示面側；第2基板，隔著前述液晶層與前述第1基板相向； 電極，位於前述第1基板及前述第2基板各自的前述液晶層側，且為了顯示前述規定的設計而設置；及反射層，位在與前述第2基板之前述液晶層側的相反側，且反射從前述液晶層側入射的光，前述第2基板之厚度係為0.7mm以下，將由前述顯示面的法線與朝向前述顯示面的視線所夾的角作為視角時，在此視角的角度之絕對值為0°以上20°以下的範圍內，以施加ON電壓時的亮度值達最大的方式構成。
  4. 如申請專利範圍第1或3項之液晶顯示元件，其中前述第2基板之厚度係為0.6mm以下。
  5. 如申請專利範圍第4項之液晶顯示元件，其中前述第2基板之厚度係為0.15mm以上0.4mm以下。
  6. 如申請專利範圍第1或3項之液晶顯示元件，其中前述第2基板之厚度小於前述第1基板的厚度。
  7. 如申請專利範圍第2或3項之液晶顯示元件，其中在前述視角的角度之絕對值為0°以上10°以下的範圍內，以施加ON電壓時的亮度值達最大的方式構成。
  8. 如申請專利範圍第1或3項之液晶顯示元件，其中在前述第1基板及前述第2基板之間設有將前述液晶層的層厚保持一定的固定型間隔件或光間隔件。
  9. 如申請專利範圍第1或3項之液晶顯示元件，其中在前述第1基板及/或前述反射層的外側設有用於抑制前述第2基板彎曲的補強構件。
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