特開 2024-121702 液晶表示素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024121702

(43)【公開日】2024-09-06

(54)【発明の名称】液晶表示素子

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1341 20060101AFI20240830BHJP

   G02F 1/1339 20060101ALI20240830BHJP

   G02F 1/1343 20060101ALI20240830BHJP

   G02F 1/141 20060101ALN20240830BHJP

【ＦＩ】

G02F1/1341

G02F1/1339 505

G02F1/1343

G02F1/141

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023028945

(22)【出願日】2023-02-27

(71)【出願人】

【識別番号】000166948

【氏名又は名称】シチズンファインデバイス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(72)【発明者】

【氏名】金森 裕太

【テーマコード（参考）】

2H088

2H092

2H189

【Ｆターム（参考）】

2H088FA03

2H088FA04

2H088GA01

2H088HA02

2H088HA14

2H088JA17

2H088MA18

2H092GA13

2H092GA21

2H092HA02

2H092JA24

2H092JB04

2H092JB05

2H092JB51

2H092NA04

2H092PA03

2H092PA09

2H092QA13

2H189DA04

2H189DA30

2H189DA53

2H189DA57

2H189DA71

2H189HA06

2H189HA15

2H189JA19

2H189LA03

2H189LA15

(57)【要約】

【課題】配向欠陥の成長を抑制することが可能な液晶表示素子を提供する。
【解決手段】第一基板２と第二基板５をシール材１１で貼り合わせることで形成された隙間に液晶８が設けられ、第一基板２には、液晶８に画像を表示させる画素電極３により形成された有効画素領域１２が設けられ、有効画素領域１２とシール材１１との間には、有効画素領域１２よりも外側の領域から有効画素領域１２に向かって発生する液晶８の配向欠陥の成長を抑制する配向欠陥抑制領域１７が設けられ、配向欠陥抑制領域１７は、液晶８に白画像を表示させる電極により形成されている、液晶表示素子１’である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

２枚の基板をシール材で貼り合わせることで形成された隙間に液晶が設けられた液晶表示素子であって、２枚の前記基板のうち一方の基板には、前記液晶に画像を表示させる画素電極により形成された有効画素領域が設けられ、
前記有効画素領域と前記シール材との間には、前記有効画素領域よりも外側の領域から前記有効画素領域に向かって発生する前記液晶の配向欠陥の成長を抑制する配向欠陥抑制領域が設けられ、
前記配向欠陥抑制領域は、前記液晶に白画像を表示させる電極により形成されている、
ことを特徴とする液晶表示素子。

【請求項2】

前記有効画素領域の周囲には、見切りとなる黒画像を表示させる電極により形成された見切り表示領域が設けられ、前記配向欠陥抑制領域は、前記見切り表示領域に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。

【請求項3】

前記見切り表示領域は、前記有効画素領域の周囲に見切りとなる黒画像を表示させる画素電極により形成された見切り画素領域と、前記見切り画素領域の周囲に見切りとなる黒画像を表示させるベタ状電極により形成された見切り外周領域と、により形成され、前記配向欠陥抑制領域は、前記見切り外周領域に設けられている、ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子。

【請求項4】

前記配向欠陥抑制領域を覆うように遮光マスクが設けられている、ことを特徴とする請求項１～３の何れか一つに記載の液晶表示素子。

【請求項5】

前記シール材には、前記液晶を前記隙間に注入するための注入口が設けられ、前記配向欠陥抑制領域は、前記注入口とは反対側に位置する前記シール材の角部の周辺に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。

【請求項6】

前記シール材には、前記液晶を前記隙間に注入するための注入口が設けられ、前記配向欠陥抑制領域は、前記注入口の周辺に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。

【請求項7】

前記配向欠陥抑制領域は、前記有効画素領域を取り囲むように設けられている、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ものである。

【背景技術】

【0002】

液晶表示素子は、モバイル機器、プロジェクター、ビューファインダー、ＨＭＤ、ＨＵＤ等の画像表示機器の分野で広く使用されている。

【0003】

図４は、従来の液晶表示素子を示す（ａ）上面図、（ｂ）Ａ－Ａ断面図である。図４に示すように、従来の液晶表示素子１は、シリコンで形成された第一基板２と、第一基板２上に形成された画素電極３（Ａｌ等からなる金属膜）と、画素電極３上に形成された配向膜４（有機配向膜等）と、透明なガラスで形成された第二基板５と、第二基板５上に形成された対向電極６（ＩＴＯ等からなる透明導電膜）と、対向電極６上に形成された配向膜７（有機配向膜等）と、第一基板２と第二基板５との間に充填された液晶８と、第一基板２と第二基板５とを貼り合わせる略枠状のシール材１１と、を備えている。シール材１１は、第一基板２と第二基板５との間の隙間の大きさを規定するスペーサー９と、第一基板２と第二基板５との間の隙間に液晶８を注入するための注入口１０と、を備えている。注入口１０は、樹脂等からなる封口材（不図示）により塞がれている。液晶８は、例えば、強誘電性液晶である。配向膜４、７の互いに対向する表面のそれぞれには、注入口１０からその反対側に位置するシール材１１の角部に向かって配向処理（ラビング等）が施されている。（例えば、特許文献１参照）

【0004】

画素電極３が形成された領域は、外部機器から入力された画像データに基づく画像を表示させる矩形状の有効画素領域１２と、有効画素領域１２の周囲に見切りとなる黒画像を表示させる枠状の見切り画素領域１３と、に区画されている。見切り画素領域１３の周囲には、見切り画素領域１３と同様の黒画像を表示させる枠状の見切り外周領域１４が設けられている。見切り外周領域１４は、ベタ状電極（複数に分割されていない単一形状の電極）により形成されている。見切り画素領域１３と見切り外周領域１４は、全体として、有効画素領域１２の周囲に黒画像を表示させる一つの見切り表示領域を形成している。第二基板５の上面には、見切り画素領域１３よりも外側の領域（見切り外周領域１４、シール材１１）を覆う枠状の遮光マスク１５が設けられている。遮光マスク１５は、例えば、黒色の遮光板又は遮光膜である。有効画素領域１２と見切り画素領域１３は、遮光マスク１５に覆われていないことから、使用者が視認可能な視認可能領域に相当する。見切り外周領域１４は、遮光マスク１５に覆われていることから、使用者が視認不可能な視認不可能領域に相当する。（例えば、特許文献２参照）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－１７４５７４号公報

【特許文献2】特許第４９７２３４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

図５は、従来の液晶表示素子に配向欠陥が発生した状態を模式的に示す上面図である。図５に示すように、従来の液晶表示素子１には、液晶８の配向欠陥として、注入口１０から有効画素領域１２に向かって成長する配向欠陥１６ａ（「ジグザグ欠陥」と呼ばれることがある）や、注入口１０とは反対側に位置するシール材１１の角部から有効画素領域１２に向かって成長する配向欠陥１６ｂ（「ボートウェイク欠陥」と呼ばれることがある）が発生することがある。このような配向欠陥は、周囲の温度の変化や液晶８に印加される電圧の変化などにより、液晶表示素子１の動作中に一時的又は恒久的に発生することがある。なお、このような配向欠陥は、必ずしも図５に示した位置に発生するわけではなく、その他の位置に発生することもある。
このような配向欠陥が大きく成長し、有効画素領域１２や見切り画素領域１３に侵入すると、画像品質が低下するという問題が生じる。

【0007】

本発明は、配向欠陥の成長を抑制することが可能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】

【0008】

２枚の基板をシール材で貼り合わせることで形成された隙間に液晶が設けられた液晶表示素子であって、２枚の前記基板のうち一方の基板には、前記液晶に画像を表示させる画素電極により形成された有効画素領域が設けられ、前記有効画素領域と前記シール材との間には、前記有効画素領域よりも外側の領域から前記有効画素領域に向かって発生する前記液晶の配向欠陥の成長を抑制する配向欠陥抑制領域が設けられ、前記配向欠陥抑制領域は、前記液晶に白画像を表示させる電極により形成されている、液晶表示素子である。

【0009】

前記有効画素領域の周囲には、見切りとなる黒画像を表示させる電極により形成された見切り表示領域が設けられ、前記配向欠陥抑制領域は、前記見切り表示領域に設けられている、液晶表示素子であっても良い。

【0010】

前記見切り表示領域は、前記有効画素領域の周囲に見切りとなる黒画像を表示させる画素電極により形成された見切り画素領域と、前記見切り画素領域の周囲に見切りとなる黒画像を表示させるベタ状電極により形成された見切り外周領域と、により形成され、前記配向欠陥抑制領域は、前記見切り外周領域に設けられている、液晶表示素子であっても良い。

【0011】

前記配向欠陥抑制領域を覆うように遮光マスクが設けられている、液晶表示素子であっても良い。

【0012】

前記シール材には、前記液晶を前記隙間に注入するための注入口が設けられ、前記配向欠陥抑制領域は、前記注入口とは反対側に位置する前記シール材の角部の周辺に設けられている、液晶表示素子であっても良い。

【0013】

前記シール材には、前記液晶を前記隙間に注入するための注入口が設けられ、前記配向欠陥抑制領域は、前記注入口の周辺に設けられている、液晶表示素子であっても良い。

【0014】

前記配向欠陥抑制領域は、前記有効画素領域を取り囲むように設けられている、液晶表示素子であっても良い。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、配向欠陥の成長を抑制することが可能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】

【0016】

【図1】本発明の実施例における液晶表示素子を示す（ａ）上面図、（ｂ）Ａ－Ａ断面図。

【図2】本発明の実施例における液晶表示素子の回路構成の一部を模式的に示す上面図。

【図3】本発明の実施例における液晶表示素子において配向欠陥の成長が抑制された状態を模式的に示す一部拡大上面図。

【図4】従来の液晶表示素子を示す（ａ）上面図、（ｂ）Ａ－Ａ断面図。

【図5】従来の液晶表示素子に配向欠陥が発生した状態を模式的に示す上面図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１は、本発明の実施例における液晶表示素子の（ａ）上面図、（ｂ）Ａ－Ａ断面図である。図１に示すように、本発明の実施例における液晶表示素子１’は、第一基板２と、画素電極３と、配向膜４と、第二基板５と、対向電極６と、配向膜７と、液晶８と、スペーサー９と、注入口１０と、シール材１１と、注入口１０を塞ぐ封口材（不図示）と、を備えている。画素電極３が形成された領域は、有効画素領域１２と、見切り画素領域１３と、に区画されている。見切り画素領域１３の周囲には、見切り外周領域１４が設けられている。第二基板５の上面には、遮光マスク１５が設けられている。以上の各構成は、図４に示した従来の液晶表示素子１と同じであり、互いに同じ符号の構成は、互いに同じ構成に相当する。ここでは、それらの詳しい説明を省略する。

【0018】

本発明の実施例における液晶表示素子１’は、従来の液晶表示素子１とは異なる構成として、見切り外周領域１４の範囲内に配向欠陥抑制領域１７を備えている。配向欠陥抑制領域１７は、注入口１０とは反対側に位置するシール材１１の角部からシール材の二辺に沿って延在するような略Ｌ字状に形成されている。配向欠陥抑制領域１７は、見切り外周領域１４の電極から分離された、Ａｌ等からなるベタ状電極又は画素電極３のようなマトリクス状電極により形成されている。

【0019】

配向欠陥抑制領域１７は、その上に配置された液晶８に「ライン抜け」と呼ばれる表示不良と同様の白画像を表示させることができるように構成されている。この表示不良は、一般的に、画像の一部に線状の白画像（白線）が意図せずに発生するものとして知られている。その主な発生原因の一つは、液晶駆動回路の短絡や断線による故障である。配向欠陥抑制領域１７は、この表示不良を特定の位置に意図的に発生させるものである。具体的には、以下の通りである。

【0020】

図２は、本発明の実施例における液晶表示素子の回路構成の一部を模式的に示す上面図である。図２に示すように、液晶表示素子１’の第一基板２には、信号線駆動回路２１と、複数の信号線２１ａと、走査線駆動回路２２と、複数の走査線２２ａと、が形成されている。複数の信号線２１ａと複数の走査線２２ａは、互いにマトリクス状に交差するように配置されており、その交差部の近傍には、有効画素領域１２及び見切り画素領域１３の画素電極３を動作させるＴＦＴ等からなる画素回路（不図示）が形成されている。また、見切り外周領域１４に相当する部分には、見切り外周領域１４の電極を動作させるＴＦＴ等からなる所定の回路（不図示）が形成されている。また、配向欠陥抑制領域１７に相当する部分には、配向欠陥抑制領域１７の電極を動作させるＴＦＴ等からなる所定の回路（不図示）が形成されている。

【0021】

配向欠陥抑制領域１７の電極を動作させる回路は、例えば、画素電極３を動作させる画素回路と同様の回路であるが、その配線の一部は、設計及び製造の段階で、予め意図的に短絡又は断線させられている。これにより、その回路は、故障したような状態となり、配向欠陥抑制領域１７に「ライン抜け」と同様の白画像を表示させることができる。なお、どの配線を短絡又は断線させるかは、回路の設計に応じて適宜選択される。

【0022】

配向欠陥抑制領域１７に白画像を表示させる方法は、上述のように配線を短絡又は断線させることに限らず、その他の方法として、例えば、配向欠陥抑制領域１７に白画像を表示させる電圧を制御することが可能な回路を設けることが考えられる。この回路は、例えば、配向欠陥抑制領域１７に白画像を表示させる電圧の大きさを変えたり、電圧の供給と停止を切り替えたりすることができるように構成されている。この構成によれば、例えば、液晶８に配向欠陥１６ｂが発生し易い状況になった時（液晶８を高温及び高電圧で長時間駆動した時等）にだけ、配向欠陥抑制領域１７に白画像を表示させることも可能である。このように、必要な時にだけ配向欠陥抑制領域１７に白画像を表示させるようにすれば、配向欠陥抑制領域１７に白画像を表示させることによるデメリット（見切り外周領域１４からの光漏れ等）を低減することができる。但し、配向欠陥抑制領域１７に白画像を表示させることによるデメリットを特に考慮する必要が無い場合には、配向欠陥抑制領域１７には常に白画像が表示されているのが好ましい。

【0023】

液晶表示素子１’は、回路基板（不図示）上に実装され、その回路基板を介して外部機器から液晶表示素子１’へ画像データ等が入力される。液晶表示素子１’は、例えば、フィールドシーケンシャル駆動により、有効画素領域１２にカラー画像を表示させ、見切り画素領域１３と見切り外周領域１４に黒画像を表示させ、配向欠陥抑制領域１７に白画像を表示させる。なお、配向欠陥抑制領域１７は、遮光マスク１５により覆われているため、使用者は、配向欠陥抑制領域１７に表示された白画像を視認することができない。

【0024】

図３は、本発明の実施例における液晶表示素子において配向欠陥の成長が抑制された状態を模式的に示す一部拡大上面図である。図３に示すように、本発明の実施例における液晶表示素子１’では、シール材１１の角部から発生した配向欠陥１６ｂは、配向欠陥抑制領域１７において成長し難くなり、場合によっては、その進行が完全に停止する。そのメカニズムは明らかではないが、一つの仮説として、配向欠陥抑制領域１７では、液晶分子の向きが、その周囲の領域（見切り外周領域１４）における液晶分子の向きとは異なる方向へ保持されているため、そのことが配向欠陥の連鎖的な成長プロセスを阻害するのだと考えられる。なお、この効果は、注入口１０から発生する配向欠陥１６ａやその他の配向欠陥に対しても有効であると考えられる。

【0025】

本発明は、以上の実施例に限定されず、例えば、以下のような変形が可能である。

【0026】

配向欠陥抑制領域１７の形状は、図１に示したような略Ｌ字状に限らず、例えば、配向欠陥１６ａ、１６ｂの成長方向と交差する直線状又は円弧状、見切り画素領域１３を取り囲む四角形又は円形の枠状などであっても良い。

【0027】

配向欠陥抑制領域１７の位置は、見切り画素領域１３とシール材１１との間の領域内であれば、どこでも良い。但し、見切り画素領域１３が設けられていない場合には、有効画素領域１２とシール材１１との間の領域内であれば、どこでも良い。注入口１０から発生した配向欠陥１６ａの成長を抑制する場合には、配向欠陥抑制領域１７は、注入口１０の周辺に設けられているのが有効である。配向欠陥１６ａ、１６ｂが発生する領域は、ある程度、予測することができるが、予測することが難しい場合には、配向欠陥抑制領域１７は、見切り画素領域１３を取り囲むように設けられているのが有効である。

【0028】

配向欠陥抑制領域１７の幅は、１画素の幅以上であるのが好ましいが、これには限定されない。

【0029】

見切り画素領域１３、見切り外周領域１４、遮光マスク１５は、必須ではなく、必要に応じて省略されていても良い。但し、画像品質をできるだけ高める意味では、これらの全部が設けられているのが好ましい。特に、遮光マスク１５は、配向欠陥抑制領域１７に表示された白画像を遮蔽する意味では、設けられているのが好ましい。遮光マスク１５は、第二基板５の上面ではなく、例えば、第二基板５の下面（液晶８に接する側の面）に遮光膜として設けられていても良い。

【0030】

本発明は、強誘電性液晶を用いた液晶表示素子に特に有効であるが、その他の液晶を用いた液晶表示素子にも有効である。

【0031】

本発明は、液晶表示素子１’のような反射型の液晶表示素子に限らず、２枚の基板がガラス等で構成された透過型の液晶表示素子に適用することも可能である。

【符号の説明】

【0032】

１ 液晶表示素子
１’ 液晶表示素子
２ 第一基板
３ 画素電極
４ 配向膜
５ 第二基板
６ 対向電極
７ 配向膜
８ 液晶
９ スペーサー
１０ 注入口
１１ シール材
１２ 有効画素領域
１３ 見切り画素領域
１４ 見切り外周領域
１５ 遮光マスク
１６ａ 配向欠陥
１６ｂ 配向欠陥
１７ 配向欠陥抑制領域
２１ 信号線駆動回路
２１ａ 信号線
２２ 走査線駆動回路
２２ａ 走査線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】