WO2012073793A1 - 液晶表示素子及び液晶モジュール - Google Patents

Abstract

　第１基板と第２基板とに液晶層が挟持されてなる液晶表示素子であって、第１基板の表示領域には第１透明電極が設けられており、第２基板の表示領域には第２透明電極が設けられており、第１透明電極の厚さをｄ１とし、第２透明電極の厚さをｄ２とした場合、ｄ１及びｄ２のうちの、少なくとも何れか一方が６０ｎｍ以下である。

Description

液晶表示素子及び液晶モジュール

　本発明は、干渉縞の発現が抑制された液晶表示素子、及び、上記液晶表示素子と、これとは別の液晶表示素子とが備えられた液晶モジュールに関する。

　特には、表示領域の電極に櫛歯状の透明電極のみを有する液晶表示素子における、上記干渉縞の発現の抑制に関する。

　従来から、透明電極が設けられた２枚の基板を貼り合わせてなる液晶表示素子が知られている。

　例えば、下記特許文献１には、対向配置された電極付き基板を有する液晶表示素子が記載されている。そして、上記液晶表示素子では、電極構造における非導体部の最狭部Ｓと、対向配置された両基板の電極間隔Ｄとにおいて、Ｄ≧Ｓ／２の関係が満たされている。

　上記特許文献によると、上記の関係が満たされることにより、光散乱特性が高くなるなどとされている。

日本国公開特許公報「特開平７－２３４４１４号公報（１９９５年９月５日公開）」

　しかしながら、上記従来技術には、干渉縞（モアレ）抑制への考慮が不十分であるとの課題がある。

　上記干渉縞は、透過状態における液晶表示素子を目視した際に見られる縞模様である。この縞模様は、液晶表示素子の表示面に、例えば虹状に発現するものである。

　そして、上記干渉縞が発現すると、表示品位の低下を招く。

　また、三次元表示（３Ｄ）を行う液晶モジュールにおいて、上記液晶表示素子を視差バリアとして用いる場合には、上記表示品位の低下はより問題となる。

　そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、干渉縞の発現が抑制された液晶表示素子及び液晶モジュールを提供することにある。

　本発明の液晶表示素子は、上記課題を解決するために、
　第１基板と第２基板とに液晶層が挟持されてなる、液晶表示素子であって、
　上記第１基板の表示領域には第１透明電極が設けられており、
　上記第２基板の表示領域には第２透明電極が設けられており、
　上記第１透明電極の厚さをｄ１とし、上記第２透明電極の厚さをｄ２とした場合、
　上記ｄ１及びｄ２のうちの、少なくとも何れか一方が６０ｎｍ以下であることを特徴とする。

　上記の構成によれば、透明電極の厚さか６０ｎｍ以下と薄くなっている。そのため、透明電極の有無による光路差が小さくなるので、干渉縞の発現が抑制された液晶表示素子を実現することができる。

　本発明の液晶表示素子は、以上のように、第１基板の表示領域には第１透明電極が設けられており、第２基板の表示領域には第２透明電極が設けられており、第１透明電極の厚さをｄ１とし、第２透明電極の厚さをｄ２とした場合、ｄ１及びｄ２のうちの、少なくとも何れか一方が６０ｎｍ以下であるものである。

　それゆえ、干渉縞の発現が抑制された液晶表示素子を実現することができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態を示すものであり、液晶モジュールの概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態を示すものであり、第１液晶表示素子の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態の基板を示す図であり、（ａ）は第１基板を示し、（ｂ）は第２基板を示している。 本発明の実施の形態を示すもので、第１液晶表示素子の電極配置を示す図である。 本発明の実施の形態を示すもので、図４のＡ－Ａ線断面図である。 干渉縞の例を示す図である。 透明電極の厚さと、視認確認の結果とを示す図である。

　以下、本発明の実施の形態について図１～図７に基づいて説明する。

　本実施の形態では、液晶表示素子が２枚備えられ、三次元表示が可能な液晶モジュールを例にして、本発明について説明する。

　なお、後述するが、本発明の液晶表示素子は、２枚組で用いられることが必須ではなく、単体で用いることも可能である。

　図１は、本実施の形態の液晶モジュール１０の概略構成を示す図である。

　上記図１に示すように、上記液晶モジュール１０には、第１液晶表示素子２０（液晶表示素子）及び第２液晶表示素子３０の、２枚の液晶表示素子が備えられている。そして、この２枚の液晶表示素子により、上記液晶モジュール１０では、三次元表示（３Ｄ表示）が可能となっている。上記第２液晶表示素子３０に表示された画像を、観者が上記第１液晶表示素子２０を介して観ることにより、観者は上記画像を三次元表示として観ることが可能となっている。

　（全体構成）
　上記図１に示すように、上記液晶モジュール１０は、主な構成部品として、バックライト３２、第２液晶表示素子３０、第１液晶表示素子２０、及び、ベゼル３４を備えている。そして、上記各構成部品は、上記の順に重ね合わされている。

　（第２液晶表示素子）
　上記第２液晶表示素子３０は、画像表示素子として機能するものであり、画像が表示される。

　上記第２液晶表示素子３０の構成は、特に限定されるものではない。例えば、マトリクス型に配置された各画素に、ＴＦＴ素子がスイッチとして設けられてなるアクティブマトリクス型の液晶表示素子とすることができる。

　（第１液晶表示素子）
　上記第１液晶表示素子２０は、視差バリアとして機能するものである。

　第１液晶表示素子２０の概略構成を示す図である図２に基づいて説明する。

　上記図２に示すように、本実施の形態の第１液晶表示素子２０は、
対向する２枚の基板である第１基板４２と第２基板４４とに、液晶層６０が挟まれた構造を有している。

　上記第１基板４２及び上記第２基板４４の上記液晶層６０に面する面には、それぞれ第１透明電極４６及び第２透明電極４８が設けられている。上記第１透明電極４６及び上記第２透明電極４８は、ＩＴＯを材料としており、ほぼ透明である。

　なお、図２におけるＬ１～Ｌ３については後に説明する。

　（櫛歯状）
　つぎに、上記各透明電極の形状について説明する。図３は、本実施の形態の基板の概略構成を示す図であり、（ａ）は第１基板４２を示し、（ｂ）は第２基板４４を示している。

　上記図３に示すように、上記第１透明電極４６及び上記第２透明電極４８は、何れも櫛歯状に形成されている。言い換えると、各透明電極は、複数本のスリットが平行に形成されることにより、ストライプ状の延伸部分を複数有した構成となっている。

　また、本実施の形態においては、各透明電極は、向かい合った２個の櫛歯が噛み合うように配置されている。すなわち、上記２個の櫛歯における、各々の上記延伸部分が、一本毎に配置される構成となっている。

　また、各基板における表示領域（図３に示す領域Ｄ）においては、上記透明電極は、上記櫛歯状の透明電極のみが設けられている。

　（直交配置）
　また、上記透明電極は、上記図２にも示すように、２枚の基板が対向配置された状態で、平面視において、各々の透明電極の櫛歯の延伸方向（上記延伸部分の延伸方向）が直交するように形成されている。

　すなわち、上記図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、各基板において、上記櫛歯の延伸方向が９０度相違している。具体的には、長方形の基板において、セグメント側基板としての第１基板４２に設けられている第１透明電極４６（画素電極）は、その櫛歯の延伸方向が上記長方形の短辺方向と平行である。

　これに対して、コモン側基板としての第２基板４４に設けられている第２透明電極４８（対向電極）は、その櫛歯の延伸方向が上記長方形の長辺方向と平行である。

　（貼合状態）
　上記のように、本実施の形態の第１液晶表示素子２０では、上記第１透明電極４６の櫛歯の延伸方向と、上記第２透明電極４８の櫛歯の延伸方向とが、平面視において直交するように、第１基板４２と第２基板４４とが貼り合わされている。

　図４は、本発明の実施の形態を示すもので、第１液晶表示素子２０の電極配置を示す図である。詳しくは、上記第１液晶表示素子２０を、第２基板４４の面から平面視した際の、第１透明電極４６及び第２透明電極４８の概略構成を示している。

　上記図４に示すように、上記第１液晶表示素子２０では、互いの櫛歯状の電極が直交するように構成されているので、平面視において、電極がない箇所、電極が２層重なり合っている箇所、及び、電極が１層のみの箇所がある。

　すなわち、図４に示す第１地点Ｐ１では、第１透明電極４６及び第２透明電極４８ともに存在しないため、平面視において透明電極はない。

　第２地点Ｐ２では、第１透明電極４６及び第２透明電極４８ともに存在するため、平面視において透明電極は２層重なり合っている。

　第３地点Ｐ３では、第２透明電極４８は存在するものの、第１透明電極４６はない。そのため、平面視において、透明電極は１層のみとなっている。

　（断面）
　図５は、上記図４のＡ－Ａ線断面図であり、上記第１液晶表示素子２０の断面構成を示している。

　上記図５の透過光Ｌ１～Ｌ３は、それぞれ、上記図４の各地点Ｐ１～Ｐ３における透過光を示している。なお上記透過光Ｌ１～Ｌ３は、上記図２においても同様である。

　上記図５に示すように、上記各地点Ｐ１～Ｐ３において、液晶層６０内における光路長が異なる（光路差）。すなわち、上記透過光Ｌ１～Ｌ３は光路長が異なり、光路長Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の順で光路長が短くなっている。

　（干渉縞）
　上記のように隣接する箇所で光路差が存在する場合、その液晶表示素子を平面視した際、干渉縞が観察される場合がある。

　図６に、上記干渉縞の例を示す。図６は、第１液晶表示素子２０を平面視した際に観察される干渉縞の例として、虹状のモアレを示している。

　なお、上記干渉縞は、上記第１液晶表示素子２０が透過状態の際に、特に観察されやすい。例えば、上記第１液晶表示素子２０がノーマリーホワイトで構成されている場合には、電圧ＯＦＦの際に観察されやすい。

　（透明電極の厚さ）
　上記干渉縞の発現に関し、本実施の形態の第１液晶表示素子２０では、透明電極の厚さが最適化されているため、その発現が抑制されている。

　図７に基づいて説明する。図７は、透明電極の厚さと、液晶表示素子を視認確認した結果とを示している。

　詳しくは、上記図７は、上記第１液晶表示素子２０において、第１透明電極４６及び第２透明電極４８の厚さを変化させ、第１液晶表示素子２０を目視で観察（視認確認）した結果を示している。なお、図７に示す例では、第１透明電極４６と第２透明電極４８とは、その厚さを同じにしている。

　上記視認確認の項目は、透過状態（ノーマリーホワイトでは電圧ＯＦＦ状態）での干渉縞（虹状モアレ）観察と、表示状態（ノーマリーホワイトでは電圧ＯＮ状態）での点灯不良（配向不良）観察とである。

　（干渉縞と透明電極厚さ）
　図７に示す例では、第１透明電極４６及び第２透明電極４８の厚さを２０ｎｍ～１００ｎｍの間で変化させて、視認確認を行っている。

　図７に示すように、透明電極の厚さが７０ｎｍ又は１００ｎｍでは干渉縞が発現する（×）ものの、透明電極の厚さが６０ｎｍ以下になると干渉縞が発現しない（○）。すなわち、透明電極の厚さを薄くすると、干渉縞の発現が抑制される傾向にあり、少なくとも６０ｎｍ以下では発現しなくなると考えられる。

　これは、透明電極の厚さが薄くなることで、先に説明した光路差が小さくなることが、その一因と考えられる。

　（点灯不良と透明電極厚さ）
　一方、配向不良に基づく点灯不良は、透明電極の厚さが薄くなると発生する（×）傾向にある。具体的には、透明電極の厚さが３５ｎｍ以上であると発生しない（○）のに対して、透明電極の厚さが２０ｎｍでは、配向不良が発生する。

　上記配向不良は、液晶分子に所望の電圧が印加されないことによるものと考えられる。そして、これは透明電極のシート抵抗が大き過ぎる場合に生じやすい。

　この点、透明電極の厚さが３５ｎｍ以上であると、そのシート抵抗は１００Ω以下となる。そのため、上記配向不良が生じ難く、よって点灯不良が発生しにくくなっていると考えられる。

　（表示品位）
　本実施の形態の第１液晶表示素子２０では、第１透明電極４６及び第２透明電極４８が共に、その厚さが６０ｎｍ以下２５ｎｍ以上となっている。そして、上記透明電極のシート抵抗は１００Ω以下となっている。

　そのため、上記第１液晶表示素子２０は、干渉縞の発現及び点灯不良の発生が抑制されている。

　（液晶モジュール）
　そして、本実施の形態の液晶モジュール１０は、干渉縞及び点灯不良の発生が抑制された第１液晶表示素子２０が備えられているため、良好な表示を行うことができる。

　上記液晶モジュール１０は、先に説明したように、液晶表示素子が２枚（第１液晶表示素子２０と第２液晶表示素子３０）備えられることにより、三次元の表示が可能となっている。

　（二次元表示）
　まず、二次元の表示について説明する。二次元の表示を行う際は、
画像表示素子として機能する第２液晶表示素子３０に表示された画像をそのまま観者に対して表示する。そのため、視差バリアとして機能する第１液晶表示素子２０は、透過状態となっている。

　ここで、本実施の形態の第１液晶表示素子２０は、透過状態において干渉縞が発生しにくい。

　そのため、良好な二次元表示を行うことができる。

　（三次元表示）
　つぎに、三次元の表示について説明する。三次元の表示を行う際は、画像表示素子として機能する第２液晶表示素子３０に表示された画像をそのまま観者に対して表示するのではなく、視差バリアを介して表示する。

　具体的には、視差バリアとして機能する上記第１液晶表示素子２０に、ストライプ模様などの所望の図柄を表示する。

　そして、観者は、上記第２液晶表示素子３０に表示された画像を、上記第１液晶表示素子２０に表示された図柄を介して見る。

　これにより、観者は、三次元表示用の眼鏡を用いることなく、三次元表示を見ることが可能になる。

　ここで、本実施の形態の第１液晶表示素子２０は、表示状態において、表示不良が発生しにくい。具体的には、例えばストライブ模様等の図柄が途切れたり、コントラストが低下したりすることが少ない。

　そのため、良好な三次元表示を行うことができる。

　（マルチビュー表示）
　さらに、マルチビュー表示について説明する。本実施の形態の液晶モジュール１０は、第１液晶表示素子２０と第２液晶表示素子３０との間に、貼合間隔調整部材を備えていてもよい。これにより、上記第１液晶表示素子２０と上記第２液晶表示素子３０との貼り合せ間隔を調整することができる。

　マルチビュー表示を行う際は、三次元の表示を行う場合と同様に、画素表示素子として機能する第２液晶表示素子３０に表示された画像をそのまま観者に対して表示するのではなく、視差バリアを介して表示する。

　具体的には、視差バリアとして機能する上記第１液晶表示素子２０に、ストライプ模様などの所望の図柄を表示する。さらに、上記貼合間隔調整部材により、第１液晶表示素子２０と第２液晶表示素子３０との間隔を調整する。

　そして、観者は、上記第２液晶表示素子３０に表示された画像を、上記第１液晶表示素子１０に表示された図柄を介して観る。

　これにより、観者は、その位置に応じて、異なる画像を見ることができる。すなわち、マルチビュー表示を見ることができる。

　ここで、本実施の形態の第１液晶表示素子２０は、表示状態において、表示不良が発生しにくい。具体的には、例えばストライブ模様等の図柄が途切れたり、コントラストが低下したりすることが少ない。

　そのため、良好なマルチビュー表示を行うことができる。

　以上のように、本実施の形態の第１液晶表示素子２０は、その透明電極の厚さが最適化されているので、干渉縞の発現等が抑制された表示品位が良好な液晶表示素子となっている。

　本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

　例えば、本実施の形態において、液晶層６０の厚さは特には限定されない。液晶層６０の厚さとしては、例えば４．５μｍ～７．０μｍ、好ましくは４．６μｍ～６．４μｍとすることができる。

　また、上記透明電極の材料は、ＩＴＯに限定されるものではなく、他の透明導電材料を用いることもできる。その際、透明導電材料の屈折率としては、１．８～２．０の範囲が好ましい。

　また、上記の説明では、透明電極は、対向する櫛歯が組み合わされ、両側給電型となっているが、上記の構成に限定されるものではない。例えば、１個の櫛歯のみで、透明電極を形成することも可能である。

　また、上記の説明では、第１透明電極及び第２透明電極共に櫛歯状である構成を説明したがこれに限定されるものではない。例えば、一方をベタ電極とすることも可能である。

　特に、第２透明電極４８をベタ電極とすることで、電極のエッジ部分における光の散乱を抑制することができる。これにより、干渉縞の発現を抑制することができる。

　また、上記の説明では、第１液晶表示素子２０を第２液晶表示素子３０と組み合わせて、三次元表示に用いる構成について説明した。ただ、先にも言及したお通り、第１液晶表示素子２０は、単体として用いることもできる。例えば、第１液晶表示素子２０を、単純マトリクス型のＳＴＮ表示素子として用いることができる。この場合においても、干渉縞の発現及び点灯不良の発生が抑制された液晶表示素子を実現することができる。

　また、本発明の液晶表示素子は、
　上記第１透明電極及び上記第２透明電極のうち、少なくとも何れか一方を、櫛歯状に形成することができる。

　また、本発明の液晶表示素子は、
　上記第１透明電極及び上記第２透明電極は、櫛歯状に形成されており、
　上記第１透明電極の櫛歯の延伸方向と、上記第２透明電極の櫛歯の延伸方向とを、平面視において直交させることができる。

　上記の構成によれば、透明電極が櫛歯状である。そのため、光路差が生じる箇所が多数あり、干渉縞が発現しやすい。対向する櫛歯状の透明電極が直交する場合には、より干渉縞が発現しやすい。

　この点、上記液晶表示素子では、透明電極の厚さが薄いので、干渉縞の発現を抑制することができる。

　また、本発明の液晶表示素子は、
　上記第１基板の表示領域に設けられている透明電極は、櫛歯状の上記第１透明電極のみであり、
　上記第２基板の表示領域に設けられている透明電極は、櫛歯状の上記第２透明電極のみとすることができる。

　上記の構成によれば、表示領域には櫛歯状の透明電極のみが設けられている。そのため、干渉縞が観者の目に入り易い。

　この点、上記液晶表示素子では、透明電極の厚さが薄いので、それを抑制することができる。

　また、本発明の液晶表示素子は、
　上記第１透明電極及び上記第２透明電極のシート抵抗を１００Ω以下とすることが好ましい。

　また、本発明の液晶表示素子は、
　上記ｄ１及びｄ２が２５ｎｍ以上であることが好ましい。

　上記の構成によれば、透明電極のシート抵抗が１００Ω以下、又は透明電極の厚さが２５ｎｍ以上であるので、液晶層に所望の電圧を印加することが容易になる。

　そのため、配向不良による表示品位の低下を抑制することができる。

　また、本発明の液晶表示素子は、
　三次元表示に用いることもできる。

　また、本発明の液晶モジュールは、
　上記の液晶表示素子に加えて、第２液晶表示素子が備えられてなる液晶モジュールであって、
　上記液晶表示素子と上記第２液晶表示素子とは、平面視において重なるように配置されており、
　上記液晶表示素子に所望の図柄が表示されることで三次元表示が行われるようにすることができる。

　上記の構成によれば、干渉縞の発現が抑制された液晶表示素子を、例えば三次元表示における視差バリアとして用いることができる。

　そのため、例えば、三次元表示用の眼鏡を用いることなく、三次元表示を行うことが容易になる。

　本発明の液晶表示素子は、干渉縞の発現が抑制されているので、櫛歯状の透明電極を有する液晶表示素子に好適に利用することができる。

　　１０　　液晶モジュール
　　２０　　第１液晶表示素子
　　３０　　第２液晶表示素子
　　３２　　バックライト
　　３４　　ベゼル
　　４２　　第１基板　（セグメント側基板）
　　４４　　第２基板　（コモン側基板）
　　４６　　第１透明電極　（画素電極）
　　４８　　第２透明電極　（対向電極）
　　６０　　液晶層
　　Ｄ　　　表示領域
　　Ｐ１～Ｐ３　地点
　　Ｌ１～Ｌ３　透過光

Claims (8)

1. 　第１基板と第２基板とに液晶層が挟持されてなる、液晶表示素子であって、
   　上記第１基板の表示領域には第１透明電極が設けられており、
   　上記第２基板の表示領域には第２透明電極が設けられており、
   　上記第１透明電極の厚さをｄ１とし、上記第２透明電極の厚さをｄ２とした場合、
   　上記ｄ１及びｄ２のうちの、少なくとも何れか一方が６０ｎｍ以下であることを特徴とする液晶表示素子。
2. 　上記第１透明電極及び上記第２透明電極のうち、少なくとも何れか一方は、櫛歯状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 　上記第１透明電極及び上記第２透明電極は、櫛歯状に形成されており、
   　上記第１透明電極の櫛歯の延伸方向と、上記第２透明電極の櫛歯の延伸方向とが、平面視において直交していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
4. 　上記第１基板の表示領域に設けられている透明電極は、櫛歯状の上記第１透明電極のみであり、
   　上記第２基板の表示領域に設けられている透明電極は、櫛歯状の上記第２透明電極のみであることを特徴とする請求項１又は３に記載の液晶表示素子。
5. 　上記第１透明電極及び上記第２透明電極のシート抵抗が１００Ω以下であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の液晶表示素子。
6. 　上記ｄ１及びｄ２が２５ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の液晶表示素子。
7. 　三次元表示に用いられることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の液晶表示素子。
8. 　請求項１から７の何れか１項に記載の液晶表示素子に加えて、第２液晶表示素子が備えられてなる液晶モジュールであって、
   　上記液晶表示素子と上記第２液晶表示素子とは、平面視において重なるように配置されており、
   　上記液晶表示素子に所望の図柄が表示されることで三次元表示が行われることを特徴とする液晶モジュール。

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