JP6593161B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶層に高分子分散型液晶を用いた液晶表示装置に関する。

光の透過量を制御するために偏光板を必要としない液晶パネルとして、例えば特許文献１に開示されているようなポリマーネットワーク（以下、ＰＮと略記する）液晶等の高分子分散型液晶を液晶層に用いた液晶パネルが注目されている。

液晶パネルにセグメントを複数設ける場合には、表示電極としてのセグメント電極が下部ガラス基板の表示領域に複数配設される。そして、これらのセグメント電極が、上部ガラス基板にベタ状に形成された１つのコモン電極に対して、共通に対向するように、上部ガラス基板と下部ガラス基板とが配置される。

また、複数配設されたセグメント電極のそれぞれは、個別に電位の設定が可能なように形成される。そして、１つのセグメント電極に対応した領域の液晶層が１つのセグメントとされ、各セグメント毎に液晶層への印加電圧が制御される。

このように複数のセグメントを設けるとともに液晶層にＰＮ液晶を用いた場合、隣接する２つのセグメント電極を物理的に分離するために設定された隙間が、駆動されない白濁した領域、すなわち表示上は暗い領域として視認されてしまうという不都合が生じていた。

そこで、液晶層にＰＮ液晶を用いた場合であっても、隣接する２つのセグメント電極の隙間が暗い領域として視認されてしまうのを防止できる技術が提案されている。（例えば、特許文献１）

特許第５５０５４４２号公報

図７を用いて上記特許文献に記載された技術を説明する。同図は高分子分散型液晶を液晶層に用いた液晶パネルの一部の構造例を示し、図７（Ａ）は部分平面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のVII−VII′線に沿った断面図である。

なお図７に示す矩形のマーカＰは、例えば一眼レフレックス方式のカメラのビューファインダ内で用いられる液晶パネルにおいて、フォーカス領域を示す矩形の枠状のセグメント電極２２であるキャラクタ電極２２ａと、このキャラクタ電極２２ａの枠の内外に間隙２２ｓを介してセグメント電極である非キャラクタ電極２２ｂとを有する。実際の液晶パネルにおいては、上記マーカＰが複数、例えば３０〜５０個配列され、いずれかが選択的に表示されることで、被写体像中の合焦している位置を表示する。非キャラクタ電極２２ｂは、キャラクタ電極２２ａを表示している状態でも背景領域を透明に維持するためのものである。

断面構成においては、ガラス等の透明な絶縁材料からなる第１の基板２１と、同じくガラス等の透明な絶縁材料からなる第２の基板２３とを有している。第１の基板２１上の表示領域には、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等の透明な導電材料である導電膜が複数のセグメント電極２２としてパターニングされており、このセグメント電極２２で上記キャラクタ電極２２ａ及び非キャラクタ電極２２ｂを構成している。

セグメント電極２２の下層側には、セグメント電極２２での電位を設定するために引き回された下層配線２７や、詳細を後述する補助配線２９が設けられている。すなわち、第１の基板２１上には、例えばＩＴＯ等の透明な導電材料からなる導電膜がパターニングされた下層配線２７や補助配線２９が第２の層として設けられている。この第２の層上には、例えば窒化シリコン等の透明な絶縁材料からなる絶縁膜３０が第３の層として設けられている。そして、この第３の層上に、上述したセグメント電極２２が第１の層として設けられている。

一方、第２の基板２３上には、例えばＩＴＯ等の透明な導電材料からなる導電膜がコモン電極２４として設けられている。そして、第２の基板２３は、第１の基板２１における複数のセグメント電極２２のそれぞれがコモン電極２４に対向するように、且つ第１の基板２１との間に所定の間隔を有するように、第１の基板２１に対して図示しないギャップ材を介して貼り合わされている。

第１の基板２１と第２の基板２３との間隙は、液晶層２８として設けられる。液晶層２８は、ＰＮ中に誘電率異方性が正の液晶分子が分散された高分子分散型液晶としてのＰＮ液晶が、基板の間隙に封入されることによって構成されている。なおＰＮ中に分散される液晶分子の誘電率異方性は、正に限定されるものではなく、負であっても良い。

この液晶パネルでは、キャラクタ電極２２ａに対応する領域の液晶層２８を白濁状態（光散乱状態）に制御すると共に、非キャラクタ電極２２ｂに対応する領域の液晶層２８を透明状態（光非拡散状態）に制御することによって、ファインダ内で被写体像に情報が重なるように表示を行なう。

したがって、キャラクタ電極２２ａは、原則的に非キャラクタ電極２２ｂに対して隣接するように配置されている。換言すると、セグメント電極２２は、液晶パネルの表示領域に表示する情報に帯して、ポジパターンに形成されたキャラクタ電極２２ａと、ネガパターンに形成された非キャラクタ電極２２ｂとを有する。

複数のキャラクタ電極２２ａのそれぞれは、絶縁膜３０に設けられた第１のコンタクトホール３１で下層配線２７に接続されている。また複数の非キャラクタ電極２２ｂのそれぞれは、絶縁膜３０に設けられた第２のコンタクトホール３２で補助配線２９に接続されている。

なお複数のキャラクタ電極２２ａのそれぞれは、個別に電位を設定可能なように、互いに異なる下層配線２７に接続されている。一方、複数の非キャラクタ電極２２ｂのそれぞれは、互いの電位が等しくなるように補助配線２９を介して共通接続されている。

したがって、液晶パネル全体では、キャラクタ電極２２ａ毎にＰＮ液晶からなるセグメントが１つずつ形成されていると共に、キャラクタ電極２２ａに対応した１つのみのセグメントが形成されている。

また上記補助配線２９は、接続配線２９ｘと補助電極２９ｙとを有している。接続配線２９ｘは、複数の非キャラクタ電極２２ｂを互いに接続するものである。一方の補助電極２９ｙは、互いに隣接するセグメント電極２２との間の間隙２２ｓに沿って延伸することにより、この液晶パネルの平面視によってこの間隙２２ｓを塞ぐように配置されている。

そして補助電極２９ｙは、接続配線２９ｘに対して分離されることによって、フローティング構造となっている。また補助電極２９ｙは、補助電極２９ｙの幅方向において、キャラクタ電極２２ａとの間の重なり幅Ｗ１よりも、非キャラクタ電極２２ｂとの間の重なり幅Ｗ２が大きくなるように、間隙２２ｓに比して幅広に形成されている。

すなわち補助電極２９ｙは、キャラクタ電極２２ａとの間の重なり面積よりも、非キャラクタ電極２２ｂとの間の重なり面積の方が大きく形成されることにより、補助電極２９ｙでの電位に対する影響度合いがキャラクタ電極２２ａに設定される電位よりも非キャラクタ電極２２ｂに設定される電位の方が大きくなるように形成されている。

このため、間隙２２ｓに対応する液晶層２８に対して、非キャラクタ電極２２ｂに設定される電位に対応した電圧を補助電極２９ｙにより印加することができる。ここで非キャラクタ電極２２ｂに設定される電位は、液晶層２８を透明状態にする大きさの電位であり、したがって、キャラクタ電極２２ａに設定される電位に拘わらず、間隙２２ｓに対応する液晶層２８を比較的透明な状態に制御することが可能となる。

しかしながら、上記特許文献に記載された構造を有する液晶パネルにあっては、製造時に補助電極での静電気破壊が多発し、歩留まりが非常に悪くなるとい不具合がある。特に大きなキャラクタを形成している電極間の隙間に補助電極としてフローティング構造をとるＩＴＯ膜を形成する場合、補助電極自体も相応する大きさとなるため、静電気が滞留しやすく、その結果として静電気破壊がより多く発生することとなる。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高分子分散型液晶で、隣接するセグメント電極間の隙間が暗い領域として視認されるのを防止する構造をとりながら、歩留まりを向上させることが可能な液晶表示装置を提供することにある。

本発明の一態様は、透明な第１の基板と透明な第２の基板との間に設けられた高分子分散型液晶からなる液晶層と、上記第１の基板に枠状に形成された透明な第１のセグメント電極と、上記第１のセグメント電極と同一の第１の層として上記第１の基板に形成され、上記枠状の上記第１のセグメント電極の内部及び外部にそれぞれ隙間を介して分割配置された透明な第２のセグメント電極と、上記第１のセグメント電極及び上記第２のセグメント電極に共に対向する、上記第２の基板に形成された透明なコモン電極と、上記第１のセグメント電極と上記第２のセグメント電極との上記隙間に沿うようにフローティング状態で上記第１の基板に形成された透明な補助電極と、上記補助電極と同一の第２の層として上記第１の基板に形成され、上記補助電極及び上記第２のセグメント電極と絶縁され、上記第１のセグメント電極と接続されて同電位に設定されて、上記第１のセグメント電極及び上記第２のセグメント電極の領域外部の端子と接続された透明な下層配線と、上記第１のセグメント電極に対応する上記液晶層を光散乱状態とするときに、上記第１のセグメント電極での電位が上記コモン電極での電位と等しくなると共に、上記第２のセグメント電極での電位が上記コモン電極での電位と異なるように設定し、上記第１のセグメント電極に対応する上記液晶層を光非散乱状態とするときに、上記第１のセグメント電極での電位及び上記第２のセグメント電極での電位が共に上記コモン電極での電位と異なるように設定する制御回路と、を備え、上記補助電極は、その長さ方向で所定ピッチ長毎の切れ目で分割して形成され、上記第１の層よりも上記液晶層から離れた上記第２の層に、上記第１のセグメント電極及び第２のセグメント電極の隙間の幅よりも幅が広く、且つその幅方向で上記第１のセグメント電極との間の重なり幅よりも上記第２のセグメント電極との間の重なり幅が大きく形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、高分子分散型液晶で、隣接するセグメント電極間の隙間が暗い領域として視認されるのを防止する構造をとりながら、歩留まりを向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る液晶パネルの構造例を示し、図１（Ａ）は部分平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のI−I′線に沿った断面図。 同実施形態に係る図１（Ａ）のII部分の補助電極を抽出して示す図。 切れ目がない補助電極の間隙位置に沿った電位分布を示し、図３（Ａ）は部分平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のIII−III′線に沿った断面での電位分布を示す図。 同実施形態に係る補助電極の間隙位置に沿った電位分布を示し、図４（Ａ）は部分平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のIV−IV′線に沿った断面での電位分布を示す図。 同実施形態に係る補助電極の間隙位置に沿った電位分布を示し、図５（Ａ）は部分平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のV−V′線に沿った断面での電位分布を示す図。 同実施形態に係る補助電極の具体的な寸法の例を示し、図６（Ａ）はキャラクタ電極と非キャラクタ電極の構成を示す平面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の破線部分VIａの範囲を拡大した、間隙と補助電極の関係を示す部分断面図、図６（Ｃ）は図６（Ｂ）のVIｂ−VIｂ′線に沿った断面図。 高分子分散型液晶を液晶層に用いた液晶パネルの構造例を示し、図７（Ａ）は部分平面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のVII−VII′線に沿った断面図。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、高分子分散型液晶を液晶層に用いた液晶パネルの一部の構造例を示し、図１（Ａ）は部分平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のI−I′線に沿った断面図である。

なお、液晶パネルの基本的な構成自体は、上記図７に示した内容とほぼ同様であるため、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。

そして、図７の補助電極２９ｙに代えて、間隙２２ｓに沿って補助電極４１を配置する。図示する如く補助電極４１は、所定のピッチ毎に切れ目を入れて分離させた構成とする。

なお補助電極４１は、その幅方向において、キャラクタ電極２２ａとの間の重なり幅Ｗ１よりも、非キャラクタ電極２２ｂとの間の重なり幅Ｗ２が大きくなるように、間隙２２ｓに比して幅広に形成されている。

すなわち補助電極４１は、キャラクタ電極２２ａとの間の重なり面積よりも、非キャラクタ電極２２ｂとの間の重なり面積の方が大きく形成されることにより、補助電極４１での電位に対する影響度合いがキャラクタ電極２２ａに設定される電位よりも非キャラクタ電極２２ｂに設定される電位の方が大きくなるように形成されている。

このため、間隙２２ｓに対応する液晶層２８に対して、非キャラクタ電極２２ｂに設定される電位に対応した電圧を補助電極４１により印加することができる。ここで非キャラクタ電極２２ｂに設定される電位は、液晶層２８を透明状態にする大きさの電位であり、したがって、キャラクタ電極２２ａに設定される電位に拘わらず、間隙２２ｓに対応する液晶層２８を比較的透明な状態に制御することが可能となる。

図２は、上記図１（Ａ）の破線で示すII部分の補助電極４１を抽出して示す図である。ここではＬ字状の間隙２２ｓを挟んで、右上側が非キャラクタ電極２２ｂ側、左下側がキャラクタ電極２２ａとなる。補助電極４１は、上述した如く非キャラクタ電極２２ｂ側により多くの面積が重なるように間隙２２ｓより幅広に形成される。

ここでは補助電極４１のピッチを１５０［μｍ］、そのうち補助電極４１自体の長さを１３８［μｍ］、切れ目の間隔を１２［μｍ］として形成した例を示している。

図３乃至図５は、補助電極４１の切れ目近傍の液晶層２８における５［Ｖ］駆動時の電位分布を示すものである。
図３は、参考として、切れ目がない上記図７の補助電極２９ｙの、間隙２２ｓ位置に沿った電位分布を示す図である。図３（Ａ）の平面図のIII−III′線に沿った断面での電位分布を図３（Ｂ）に示す。同図（Ｂ）に示す如く、補助電極２９ｙは切れ目なく連続しているために極フラットな電位分布となる。

図４は、上記図２で示した寸法で切れ目を形成した補助電極４１の間隙２２ｓ位置に沿った電位分布を示す図である。図４（Ａ）の平面図のIV−IV′線に沿った断面での電位分布を図４（Ｂ）に示す。同図（Ｂ）に示す如く、補助電極４１の切れ目部分においても電位分布に若干の乱れを生じる程度で、切れ目部分で間隙２２ｓの影を生じることなく、実用上の不具合は認められなかった。

図５は、上記ピッチ１５０［μｍ］の５０％である７５［μｍ］を切れ目の間隔として設定して、長さ７５［μｍ］とした補助電極４１の間隙２２ｓの位置に沿った電位分布を示す図である。図５（Ａ）の平面図のV−V′線に沿った断面での電位分布を図５（Ｂ）に示す。同図（Ｂ）に示す如く、補助電極４１の切れ目部分においても電圧降下が１［Ｖ］以下であり、切れ目部分で間隙２２ｓの影が視認されるレベルとはならず、表示品位を維持できる。

補助電極４１のピッチ長をＰ、切れ目の間隔をｔとした場合、上記図４、図５の構成も含めて電圧分布を調べた結果、間隙２２ｓの幅が３［μｍ］〜１０［μｍ］である場合に、
０．０５≦ｔ／Ｐ≦０．５
Ｐ≧１００［μｍ］
であれば、セグメント電極間での電圧降下が１［Ｖ］以下（５［Ｖ］駆動の場合）となり、間隙２２ｓが視認されにくいことを実験により確認した。

図６は、補助電極４１の具体的な寸法の例を示す。図６（Ａ）はマーカＰのキャラクタ電極２２ａと非キャラクタ電極２２ｂの構成を示す平面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の破線部分VIａの範囲を拡大した、間隙２２ｓと補助電極４１の関係を示す部分断面図、図６（Ｃ）は図６（Ｂ）のVI−VI′線に沿った断面図である。

マーカＰを構成する矩形の枠状のキャラクタ電極２２ａの短辺の外寸が４００［μｍ］、このキャラクタ電極２２ａ内部に間隙２２ｓを介して隣接配置した略矩形状の非キャラクタ電極２２ｂの短辺が２００［μｍ］であるものとする。

補助電極４１の長さ方向の寸法は上記図２、図４で説明した通り、ピッチ長Ｐ：１５０［μｍ］、切れ目の間隔ｔ：１２、補助電極４１の長さ：１２８［μｍ］とする。

一方で補助電極４１の幅方向においては、間隙２２ｓの幅が３［μｍ］である場合に、補助電極４１とキャラクタ電極２２ａとが重なる部分の幅が２．５［μｍ］、非キャラクタ電極２２ｂと重なる部分の幅が１２．７［μｍ］として液晶パネルを試作し、実験を行なった。

その結果、製作時の補助電極４１での静電気滞留が少なく、歩留まりの向上が期待できると共に、表示駆動の際にも間隙２２ｓでの非点灯による影を視認することはできなかった。

以上詳述した如く本実施形態によれば、高分子分散型液晶で、隣接するセグメント電極間の隙間が暗い領域として視認されるのを防止する構造をとりながら、歩留まりを向上させることが可能となる。

なお上記実施形態は、キャラクタ電極２２ａが矩形の枠状の形状である場合について説明したが、本発明はキャラクタ電極２２ａ及びこのキャラクタ電極２２ａと隣接する非キャラクタ電極２２ｂの形状等を限定するものではない。

その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

２１…第１の基板、
２２…セグメント電極
２２ａ…キャラクタ電極、
２２ｂ…非キャラクタ電極、
２２ｓ…隙間、
２３…第２の基板、
２４…コモン電極、
２７…下層配線、
２８，２８ｒ…液晶層、
２９…補助配線、
２９ｘ…接続配線、
２９ｙ…補助電極、
３０…絶縁膜、
４１…補助電極、
Ｐ…マーカ。

Claims (3)

1. 透明な第１の基板と透明な第２の基板との間に設けられた高分子分散型液晶からなる液晶層と、
   上記第１の基板に枠状に形成された透明な第１のセグメント電極と、
   上記第１のセグメント電極と同一の第１の層として上記第１の基板に形成され、上記枠状の上記第１のセグメント電極の内部及び外部にそれぞれ隙間を介して分割配置された透明な第２のセグメント電極と、
   上記第１のセグメント電極及び上記第２のセグメント電極に共に対向する、上記第２の基板に形成された透明なコモン電極と、
   上記第１のセグメント電極と上記第２のセグメント電極との上記隙間に沿うようにフローティング状態で上記第１の基板に形成された透明な補助電極と、
   上記補助電極と同一の第２の層として上記第１の基板に形成され、上記補助電極及び上記第２のセグメント電極と絶縁され、上記第１のセグメント電極と接続されて同電位に設定されて、上記第１のセグメント電極及び上記第２のセグメント電極の領域外部の端子と接続された透明な下層配線と、
   上記第１のセグメント電極に対応する上記液晶層を光散乱状態とするときに、上記第１のセグメント電極での電位が上記コモン電極での電位と等しくなると共に、上記第２のセグメント電極での電位が上記コモン電極での電位と異なるように設定し、上記第１のセグメント電極に対応する上記液晶層を光非散乱状態とするときに、上記第１のセグメント電極での電位及び上記第２のセグメント電極での電位が共に上記コモン電極での電位と異なるように設定する制御回路と、
   を備え、
   上記補助電極は、その長さ方向で所定ピッチ長毎の切れ目で分割して形成され、上記第１の層よりも上記液晶層から離れた上記第２の層に、上記第１のセグメント電極及び第２のセグメント電極の隙間の幅よりも幅が広く、且つその幅方向で上記第１のセグメント電極との間の重なり幅よりも上記第２のセグメント電極との間の重なり幅が大きく形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 上記補助電極の長さ方向のピッチ長をＰ、切れ目の間隔をｔとして、ｔ／Ｐが０．０５以上０．５以下、且つＰが１００［μｍ］以上であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 上記補助電極は、上記第１及び第２のセグメント電極と上記コモン電極間の液晶層の間隔が４［μｍ］乃至８［μｍ］であるときに、ピッチ長が１３８［μｍ］以下、且つ切れ目の間隔が１２［μｍ］以上で分割されている事を特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。