特許 6354974 液晶表示素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6354974

(24)【登録日】2018年6月22日

(45)【発行日】2018年7月11日

(54)【発明の名称】液晶表示素子

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1335 20060101AFI20180702BHJP

   G02F 1/1343 20060101ALI20180702BHJP

   G02F 1/1333 20060101ALI20180702BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/1335 520

   G02F1/1343

   G02F1/1335 510

   G02F1/1333 500

【請求項の数】2

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-25587(P2014-25587)

(22)【出願日】2014年2月13日

(65)【公開番号】特開2015-152728(P2015-152728A)

(43)【公開日】2015年8月24日

【審査請求日】2016年12月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000231512

【氏名又は名称】日本精機株式会社

(72)【発明者】

【氏名】山口 雅彦

【審査官】 岩村 貴

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１７８４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０２７２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−１８２５２５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００３−１６１９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２５４６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２１９４７４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／１３３５

Ｇ０２Ｆ １／１３３３

Ｇ０２Ｆ １／１３４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、
前記第２基板と前記反射層との間に位置する偏光板と、を備え、
前記第２基板の厚さは、０．７ｍｍ以下であり、
前記偏光板を含む前記反射層の反射率は、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［ｍｍ］に前記偏光板を含む前記反射層の反射率［％］を乗算した値が２０以上となるように設定されており、
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は、０．２〜０．７ｍｍである、
ことを特徴とする液晶表示素子。

【請求項2】

前記偏光板を含む前記反射層の反射率は、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［ｍｍ］に前記偏光板を含む前記反射層の反射率［％］を乗算した値が２２以上となるように設定されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液晶表示素子に関する。

【背景技術】

【0002】

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、背景色が黒色である所謂ノーマリブラック（ＮＢ）モードの液晶表示素子として構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−１７８４７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。特許文献１に開示される液晶表示素子は、背景色が黒色で構成される（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を解決するために、液晶層よりも背面側に位置する第２基板の厚さを、表示する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させるものである。しかし、セグメント形状の幅が細くなるに従って（例えば０．７ｍｍ以下とする場合に）、外光入射が少なくなり、意匠の一部が見えにくくなるという問題点があった。

【0005】

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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点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、
前記第２基板と前記反射層との間に位置する偏光板と、を備え、
前記第２基板の厚さは、０．７ｍｍ以下であり、
前記偏光板を含む前記反射層の反射率は、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［ｍｍ］に前記偏光板を含む前記反射層の反射率［％］を乗算した値が２０以上となるように設定されており、
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は、０．２〜０．７ｍｍである、
ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

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。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】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。

【図2】（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。

【図3】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。

【図4】（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。

【図5】（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。

【図6】（ａ）は、セグメント幅が０．４ｍｍである場合の第２偏光フィルタを含む反射層の単体反射率と見栄えとの関係をまとめた表を示した図である。（ｂ）は、セグメント幅が０．５５ｍｍである場合の第２偏光フィルタを含む反射層の単体反射率と見栄え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０．７ｍｍである場合の第２偏光フィルタを含む反射層の単体反射率と見栄えとの関係をまとめた表を示した図である。（ｄ）は、セグメント幅とセグメントが視認できる第２偏光フィルタを含む反射層の単体反射率とこれらを乗算した値との関係をまとめた表を示した図である。

【図7】（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。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

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、一対の第１偏光フィルタ２０及び第２偏光フィルタ３０と、反射層４０と、を備える。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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０．７ｍｍ以下の範囲で概ね一致するように）設定されている。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。

【0014】

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。

【0015】

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）。

【0016】

表示面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１の形状）をいう。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

第１，第２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偏光板である。第１偏光フィルタ２０は第１基板１Ｆの表側に配置され、第２偏光フィルタ３０は第２基板１Ｒの裏側に第２基板１Ｒと反射層４０との間に位置するように配置されている。第１偏光フィルタ２０と第２偏光フィルタ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）。

【0021】

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や、反射性フィラーを分散したもの等で構成される。この反射層４０は、第２偏光フィルタ３０の裏面に直接形成されていることで第２偏光フィルタ３０と一体に形成されるものであってもよい。第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率（第２偏光フィルタ３０の透過率と反射層４０の反射率とで定まる）は、液晶表示素子１００がその表示面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を考慮して設定される。具体的には、第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率は、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第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率を乗算した値が２０以上となるように設定される。なお、反射層４０の単体反射率を第２偏光フィルタ３０を含むものとしたのは、前述のように反射層４０が第２偏光フィルタ３０と一体に形成される場合は反射層４０のみの反射率を得るのが難しいためである。
このように設定した理由は後に詳述する。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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、第１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、第１偏光フィルタ２０と光軸が略平行である第２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、第１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、第１偏光フィルタ２０と光軸が略平行である第２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、第２偏光フィルタ３０、液晶層５、第１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。

【0025】

（第２基板１Ｒの板厚について）
図４（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。

【0026】

本願発明者は、第２基板１Ｒの板厚を、表示面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、０．２〜０．７ｍｍ）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。

【0027】

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Ｄ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Ｄをセグメント幅Ｄと呼ぶことにする。

【0028】

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の表示面を目視により観察した。この観察結果を図４（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。

【0029】

図４（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４（ｂ）に板厚０．４ｍｍの場合の表示面の写真を示す。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４（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４（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。

【0030】

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、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。

【0031】

）
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５（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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

ここで、液晶表示素子１００の表示面への外光入射角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及び表側の第１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。

【0035】

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。

【数1】

【0036】

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。

【数2】

【0037】

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。

【数3】

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。

【0038】

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５（ａ）である。また、Ｄ＝０．２ｍｍでのＴとθ１の関係を図５（ｂ）に、Ｄ＝０．４ｍｍでのＴとθ１の関係を図５（ｃ）に示した。なお、θ１がθ_Ｂ＝５８°を超えると、表示面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。

【0039】

図５（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。

【0040】

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）セグメント幅Ｄと概ね一致（例えば、第２基板１Ｒの板厚が０．７ｍｍ以下の範囲で概ね一致）するように設定するか、（２）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。

【0041】

（第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率について）
前述したように、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（図２（ｂ）参照）。しかしながら、セグメント形状の幅が細くなると、セグメント形状に入射する外光も減少し、意匠を構成するセグメント形状が見えにくくなって表示品位が低下する。このことは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において最も顕著である。

【0042】

本願発明者は、第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率を、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（セグメント幅Ｄ）に第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率を乗算した値が２０以上となるように設定することに思い至った。つまり、第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率を、セグメント幅Ｄの値をｄｍｍ（ｄ≦０．７）とし、第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率の値をｆ％とした場合に、
ｄ×ｆ≧２０
となるように設定すれば、セグメント幅Ｄを有するセグメント５３も視認可能とすることができることに思い至った。

【0043】

本願発明者は、セグメント幅Ｄの値ｄｍｍがそれぞれ０．４ｍｍ（ｄ＝０．４）、０．５５ｍｍ（ｄ＝０．５５）、０．７ｍｍ（ｄ＝０．７）である３つの液晶表示素子１００について、第２偏光フィルタ３０を含む単体反射率の値ｆ％が２０％（ｆ＝２０）、３０％（ｆ＝３０）、４０％（ｆ＝４０）、５０％（ｆ＝５０）、６０％（ｆ＝６０）、８０％（ｆ＝８０）である第２偏光フィルタ３０が一体に形成された反射層４０を複数用意し、第２偏光フィルタ３０を含む単体反射率の値ｆ％が４０％である反射層４０を備える液晶表示素子１００の表示面を目視により観察し、さらに、セグメント幅Ｄを有するセグメント５３が暗くて視認できなくなるまで順次第２偏光フィルタ３０ごと反射層４０を交換して順次第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率の値ｆ％を下げ、また、セグメント５３が概ね良好に視認可能となるまで順次第２偏光フィルタ３０ごと反射層４０を交換して順次第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率の値ｆ％を上げて液晶表示素子１００の表示面を目視により観察した。なお、第２基板１Ｒの板厚はセグメント幅Ｄと一致させた。この観察結果を図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。なお、同図では、セグメント幅Ｄを「最細意匠幅」、第２基板１Ｒの板厚を「Ｒ板厚」、第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率を「単体反射率」と表記している。

【0044】

図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）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。

○…視認可能
△…暗いが視認可能
×…暗くて視認できない

観察の結果、セグメント幅Ｄの値ｄが０．４ｍｍである液晶表示素子１００においては、図６（ａ）に示すように、第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率の値ｆが４０％の場合に、セグメント幅Ｄを有するセグメント５３が暗くて視認できず、５０％及び６０％の場合は、セグメント５３が若干暗いものの視認することができ、８０％の場合に、セグメント５３が概ね良好に視認できた。また、セグメント幅Ｄの値ｄが０．５５ｍｍである液晶表示素子１００においては、図６（ｂ）に示すように、第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率の値ｆが３０％の場合に、セグメント幅Ｄを有するセグメント５３が暗くて視認できず、４０％の場合は、セグメント５３が若干暗いものの視認することができ、５０％及び６０％の場合に、セグメント５３が概ね良好に視認できた。また、セグメント幅Ｄの値ｄが０．７ｍｍである液晶表示素子１００においては、図６（ｂ）に示すように、第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率の値ｆが２０％の場合に、セグメント５３が暗くて視認できず、３０％、４０％の場合は、セグメント５３が若干暗いものの視認することができ、５０％の場合に、セグメント５３が概ね良好に視認できた。図６（ｄ）に、セグメント幅Ｄの値ｄｍｍとセグメント５３が視認できる第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率の値ｆ％との関係を示す。これによれば、セグメント幅Ｄの値ｄが０．４ｍｍである液晶表示素子１００においては、ｄ×ｆ≧２０の場合にセグメント５３が視認でき、セグメント幅Ｄの値ｄが０．５５ｍｍである液晶表示素子１００においては、ｄ×ｆ≧２２の場合にセグメント５３が視認でき、セグメント幅Ｄの値ｄが０．７ｍｍである液晶表示素子１００においては、ｄ×ｆ≧２１の場合にセグメント５３が視認できることがわかった。つまり、セグメント幅Ｄの値ｄｍｍとセグメント５３が視認できなくなる第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率の値ｆ％との関係が、セグメント幅の値ｄが０．４ｍｍ、０．５５ｍｍ、０．７ｍｍである液晶表示素子１００でそれぞれ、ｄ×ｆ＝１６、１６．５、１４であることと、数％の単体反射率の違いが見栄えに与える影響が軽微であることを考慮すると、第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率を、セグメント幅Ｄの値をｄｍｍ（ｄ≦０．７）とし、第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率の値をｆ％とした場合に、
ｄ×ｆ≧２０（さらに望ましくはｄ×ｆ≧２２）
となるように設定すれば、セグメント幅Ｄを有するセグメント５３も視認可能とすることができると言える。
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）。

【0045】

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７（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、一対の第１偏光フィルタ２０及び第２偏光フィルタ３０と、反射層４０と、補強部材６０と、を備える。

【0046】

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。

【0047】

（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７（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を第１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。

【0048】

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。

【0049】

液晶表示素子１００，２００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５と、液晶層５よりも表示面側に位置する第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、第２基板１Ｒと反射層４０との間に位置する第２偏光フィルタ３０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。なお、第２基板１Ｒの厚さＴを０．７ｍｍ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、第１基板１Ｆの厚さよりも小さくなっている。

【0050】

また、液晶表示素子１００，２００は、第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率（ｆ％）が、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（ｄｍｍ）に第２偏光フィルタ３０を含む反射層４０の単体反射率（ｆ％）を乗算した値（ｄ×ｆ）が２０以上（ｄ×ｆ≧２０）、さらに望ましくは２２以上（ｄ×ｆ≧２２）となるように設定されている。これにより、前述したように、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を視認可能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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本発明は、セグメント表示型、パッシブ駆動方式、且つ、背景色が黒色である所謂ノーマリブラック（ＮＢ）モードの液晶表示素子に好適である。

【符号の説明】

【0055】

１００…液晶表示素子
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…第１偏光フィルタ
３０…第２偏光フィルタ
４０…反射層
５０…意匠の一例
５１〜５４…セグメント形状の一例
２００…液晶表示素子
６０、６０’…補強部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】