液晶表示素子及びその生産方法
【課題】高い開口率を有し、表示像を中間色で表示させることができる液晶表示素子及びその生産方法を提供する。
【解決手段】液晶表示素子は、第１電極部２１と第２電極部２２とを備える。第１電極部２１は、第１の方向に延在する複数の線状電極１と、第２の方向に延在する複数の線状電極２とが交差するようにして格子状に形成され、第２電極部２２は、第１の方向に延在する複数の線状電極３と、第２の方向に延在する複数の線状電極４とが交差するようにして格子状に形成されている。基板対向面の法線方向から見た場合に、線状電極１と線状電極３とは重ならず、線状電極２と線状電極４とは重ならず、線状電極１と線状電極４とが重なる領域及び線状電極２と線状電極３とが重なる領域で、互いに離間した複数の画素を形成する。
【解決手段】液晶表示素子は、第１電極部２１と第２電極部２２とを備える。第１電極部２１は、第１の方向に延在する複数の線状電極１と、第２の方向に延在する複数の線状電極２とが交差するようにして格子状に形成され、第２電極部２２は、第１の方向に延在する複数の線状電極３と、第２の方向に延在する複数の線状電極４とが交差するようにして格子状に形成されている。基板対向面の法線方向から見た場合に、線状電極１と線状電極３とは重ならず、線状電極２と線状電極４とは重ならず、線状電極１と線状電極４とが重なる領域及び線状電極２と線状電極３とが重なる領域で、互いに離間した複数の画素を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子及びその生産方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子として、セグメント表示型の液晶表示素子が知られている。この液晶表示素子は、液晶層を挟持する一対の基板のうち、一方の基板の内面に所定の表示像（例えば１セグメント、その他の図形、記号）に対応した形状のセグメント電極が設けられ、他方の基板の内面にセグメント電極に対向するコモン電極が設けられた構造になっており、明暗の２つの状態で表示を行う。そのため、このような液晶表示素子は、表示像を中間色（例えば、グレー）で表示することができなかった。
【０００３】
表示像を中間色で表示させることを可能とする技術として、特許文献１には、液晶表示素子の電極の一部（副セグメント電極）に微小な開口部を設けるという技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２０１７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、特許文献１のような技術を用いて、ノーマリブラックモードの液晶表示素子に表示像を黒色に近いグレー色で表示させたい場合、表示像の形成領域における微小な開口部の割合を増やせばよい（つまり、開口率が高くなるように設計すればよい）はずである。
しかし、特許文献１に係る技術のように電極に微小な開口部を設けるという技術では、製造上の問題（電極の重ね合わせ精度、電極の抵抗制限等の問題）により、高い開口率（例えば、開口率が５０％以上、特に７５％以上）を実現するのが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、高い開口率を有し、表示像を中間色で表示することができる液晶表示素子及びその生産方法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】
【０００７】
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、
液晶層と、
前記液晶層を挟んで互いに対向する第１基板及び第２基板と、
前記第１基板の前記液晶層側に位置する第１電極部と、
前記第２基板の前記液晶層側に位置する第２電極部と、を備え、
前記第１電極部は、第１の方向に延在する複数の第１線状電極と、第２の方向に延在する複数の第２線状電極とが交差するようにして格子状に形成され、
前記第２電極部は、前記第１の方向に延在する複数の第３線状電極と、前記第２の方向に延在する複数の第４線状電極とが交差するようにして格子状に形成され、
前記第１基板と前記第２基板の対向面の法線方向から見た場合に、
前記第１線状電極と前記第３線状電極とは重ならず、
前記第２線状電極と前記第４線状電極とは重ならず、
前記第１線状電極と前記第４線状電極とが重なる領域及び前記第２線状電極と前記第３線状電極とが重なる領域で、互いに離間した複数の画素を形成する、
ことを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る液晶表示素子の生産方法は、
液晶層を挟んで互いに対向する第１基板及び第２基板と、
前記第１基板の前記液晶層側に、第１の方向に延在する複数の第１線状電極と、第２の方向に延在する複数の第２線状電極とが交差するようにして格子状に形成される第１電極部と、
前記第２基板の前記液晶層側に、前記第１の方向に延在する複数の第３線状電極と、前記第２の方向に延在する複数の第４線状電極とが交差するようにして格子状に形成される第２電極部と、を備える液晶表示素子の生産方法であって、
前記第１基板と前記第２基板の対向面の法線方向から見た場合に、前記第１線状電極と前記第３線状電極とが重ならず、且つ、前記第２線状電極と前記第４線状電極とが重ならないように、前記第１電極部と前記第２電極部との位置関係を決定するステップと、
前記第１基板と前記第２基板とを対向配置した際に、決定した前記位置関係を満たすように、前記第１基板の一面上に前記第１電極部を形成し、前記第２基板の一面上に前記第２電極部を形成するステップと、
前記第１基板と前記第２基板とを、それぞれの電極部が形成された面を対向させて配置するステップと、を備える、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高い開口率を有し、表示像を中間色で表示することができる液晶表示素子及びその生産方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の概略断面図である。
【図２】第１電極部及び第２電極部の構造を説明するための両電極部の概略平面図である。
【図３】液晶表示素子が表示する表示像の一部を表した概略平面図である。
【図４】図２に示す単位領域の拡大図である。
【図５】電極形成領域における設計上のグレースケール比とＯＮ透過率との関係を表したグラフを示した図である。
【図６】変形例に係る液晶表示素子の電極形成領域における設計上のグレースケール比とＯＮ透過率との関係を表したグラフを示した図である。
【図７】変形例に係る第１電極部及び第２電極部の構造を説明するための両電極部の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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、所定の構成要素の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、表示面方向の反対側方向を「裏」として、説明する。
【００１２】
（液晶表示素子の構成）
図１に示す本実施形態に係る液晶表示素子１００は、一対の基板１１，１２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電極部２１及び第２電極部２２と、これら電極部の表面に形成された配向膜３１，３２と、液晶分子を含む液晶層４０と、一対の偏光フィルタ５１，５２と、を備える。
【００１３】
基板１１，１２は、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。基板１１，１２は、液晶層４０を挟んで対向するように配置されており、基板１１は液晶層４０の表側に位置し、基板１２は液晶層４０の裏側に位置する。
【００１４】
第１電極部２１及び第２電極部２２は、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電極部２１は基板１１の裏面上に、第２電極部２２は基板１２の表面上に、公知の方法（スパッタ、蒸着、エッチング等）により形成されている。例えば、第１電極部２１は走査電極として、第２電極部２２は信号電極としての役割を持ち、両電極には、パッシブ駆動方式で電圧が印加される。
第１電極部２１及び第２電極部２２は、本実施形態に特有の構造を有する。この構造については、後に詳述する。
【００１５】
配向膜３１，３２は、それぞれ、液晶層４０に接する膜であり、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。配向膜３１は第１電極部２１を裏側から覆うように形成されており、配向膜３２は第２電極部２２を表側から覆うように形成されている。
配向膜３１，３２には、ラビング処理、光配向処理、突起配向処理等の公知の処理によって配向処理が施されている。このように配向処理が施された配向膜３１，３２により、液晶層４０の液晶分子の配向方向が規定される。
【００１６】
液晶層４０は、一対の基板１１，１２を接合するためのシール材（図示せず）と、両基板によって形成される密閉空間に液晶分子を含む液晶が封入されることによって構成される。
液晶層４０は、配向膜３１，３２の配向規制力により、例えば、電圧無印加時に液晶分子の配向方向が基板１１，１２の対向面に対して垂直になるように配列されたＶＡ（Vertical Alignment）型液晶として構成される。この場合、液晶層４０は、液晶分子の誘電率異方性Δεが負（Δε＜０）のいわゆるネガ型の液晶材から構成される。
後に変形例で説明するように、液晶層４０は、ＶＡ型液晶に限られるものではないが、本実施形態では、説明便宜のため、液晶表示素子１００がＶＡ型のものであるとして説明する。
【００１７】
偏光フィルタ５１，５２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。偏光フィルタ５１は基板１１の表側に配置され、偏光フィルタ５２は基板１２の裏側に配置されている。偏光フィルタ５１と５２とは、例えば、各々の有する透過軸が互いに直交するように配置されている（クロスニコル配置）。
【００１８】
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。
【００１９】
（黒表示）
液晶表示素子１００では、液晶分子が倒れ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。そのため、第１電極部２１及び第２電極部２２にＯＦＦ電圧を印加しても液晶分子は実質的に垂直に配向したままである。この場合、裏側から偏光フィルタ５２を通過した光は、液晶層４０によっては偏光方向がほとんど変化されないため、そのほとんどは、偏光フィルタ５２とクロスニコルの関係で配置された偏光フィルタ５１を通過できない。液晶表示素子１００は、このようにして黒表示を実現する。つまり、本実施形態に係る液晶表示素子１００は、ノーマリブラック（ＮＢ）モードである。
（白表示）
第１電極部２１及び第２電極部２２にＯＮ電圧を印加すると、液晶層４０の電圧がかけられた領域、つまり、正面視において第１電極部２１と第２電極部２２とが重なる領域（後述する画素５の形成領域）においては、液晶分子は、その長軸が基板１１，１２の主面と実質的に平行となるように挙動する。これにより、液晶層４０を通過する光に複屈折が起きて、液晶層４０を通過する光の偏光方向が変化し、偏光フィルタ５２の裏側から液晶層４０を通過した光は偏光フィルタ５１を通過する。液晶表示素子１００は、このようにして白表示を実現する。
【００２０】
（第１電極部２１と第２電極部２２の構造について）
ここからは、図２〜図４を参照して、本実施形態に特有の第１電極部２１と第２電極部２２の構造について詳細に説明する。
【００２１】
第１電極部２１は、基板１１の裏面上に、図２に示すように格子状に形成される電極である。また、その裏側に位置する第２電極部２２は、基板１２の表面上に、図２に示すように格子状に形成される電極である。
【００２２】
格子状に形成されている第１電極部２１は、第１の方向に延びるように形成される部分と、第２の方向に延びるように形成される部分とを有する。
以下では、説明便宜のため、第１の方向に延びるように形成される部分を線状電極１といい、第２の方向に延びるように形成される部分と線状電極２という。線状電極１と線状電極２とは、別体の電極を指すものではない。つまり、第１電極部２１は、第１の方向に延在する複数の線状電極１と、第２の方向に延在する複数の線状電極２とが交差するようにして格子状に形成されている。複数の線状電極１は互いに平行であり、複数の線状電極２も互いに平行である。線状電極１と線状電極２との交差領域Ｃ１（図２参照。同図では、複数の交差領域のうち任意の１の交差領域Ｃ１を太枠で囲んで示した）に当たる部分は、両線状電極に共通の部分である。このように、第１電極部２１は、一体的に形成されている。
本実施形態では、第１の方向と第２の方向は直交しており、第１電極部２１は、直交格子状に形成されている。以下、説明便宜上、図示するように、第１の方向をｙ方向、第２の方向をｘ方向として説明する。
【００２３】
ｙ方向に延びる複数の線状電極１は、互いに等しい間隔Ｐｘ１で配列されている（以下、この間隔を線間ピッチＰｘ１という）。
ｘ方向に延びる複数の線状電極２は、互いに等しい間隔Ｐｙ１で配列されている（以下、この間隔を線間ピッチＰｙ１という）。
【００２４】
格子状に形成されている第２電極部２２は、線状電極１と同様にｙ方向に延びるように形成される部分と、線状電極２と同様にｘ方向に延びるように形成される部分とを有する。
以下では、説明便宜のため、ｙ方向に延びるように形成される部分を線状電極３といい、ｘ方向に延びるように形成される部分と線状電極４という。線状電極３と線状電極４とは、別体の電極を指すものではない。つまり、第２電極部２２は、ｙ方向に延在する複数の線状電極３と、ｘ方向に延在する複数の線状電極４とが交差するようにして格子状に形成されている。複数の線状電極３は互いに平行であり、複数の線状電極４も互いに平行である。線状電極３と線状電極４との交差領域Ｃ２（（図２参照。同図では、複数の交差領域のうち任意の１の交差領域Ｃ２を太枠で囲んで示した）に当たる部分は、両線状電極に共通の部分である。このように、第２電極部２２は、一体的に形成されている。
第２電極部２２は、第１電極部２１と同様に、直交格子状に形成されている。
【００２５】
ｙ方向に延びる複数の線状電極３は、互いに等しい間隔Ｐｘ２で配列されている（以下、この間隔を線間ピッチＰｘ２という）。
ｘ方向に延びる複数の線状電極４は、互いに等しい間隔Ｐｙ２で配列されている（以下、この間隔を線間ピッチＰｙ２という）。
【００２６】
本実施形態では、線間ピッチＰｘ１、Ｐｙ１、Ｐｘ２、Ｐｙ１がすべて等しい値に設定されており、この値をＰとすれば、Ｐ＝Ｐｘ１＝Ｐｙ１＝Ｐｘ２＝Ｐｙ１である。また、線状電極１，２，３，４それぞれの電極幅もすべて等しい値に設定されている（図４に示すようにこの値をＷとする）。つまり、第１電極部２１と第２電極部２２とは同様の形状となっている（図２参照）。
このようにして直交格子状に形成された第１電極部２１は、複数の正方形状の開口部２１０を有する。また、同様に直交格子状に形成された第２電極部２２は、複数の正方形状の開口部２２０を有する。
【００２７】
第１電極部２１と第２電極部２２とは、基板１１と基板１２の対向面の法線方向から見た場合（正面視した場合）に、図２に示すように、交差領域Ｃ１と交差領域Ｃ２とがずれるように配置されている。また、第１電極部２１と第２電極部２２とは、線状電極１と線状電極３とが重ならず、且つ、線状電極２と線状電極４とが重ならないように配置されている。
さらに、本実施形態では、第１電極部２１と第２電極部２２とは、線状電極１と線状電極３とが線間ピッチの半分だけ（つまり、Ｐ／２だけ）だけ配列方向（ｘ方向）にずれ、且つ、線状電極２と線状電極４とが線間ピッチの半分だけ（つまり、Ｐ／２だけ）だけ配列方向（ｙ方向）にずれるように配置されている。
【００２８】
このように両電極部が配置された液晶表示素子１００は、正面視した場合、第１電極部２１と第２電極部２２とが重なる領域で複数の画素５（図３及び図４では、画素５の形成領域を点線で表した）を形成する。
具体的には、液晶表示素子１００は、１本の線状電極１と１本の線状電極４が重なる領域で１の画素５を形成し、１本の線状電極２と１本の線状電極３とが重なる領域で１の画素５を形成し、線状電極１と線状電極４とが重なる領域及び線状電極２と線状電極３とが重なる領域で、互いに離間した複数の画素５を形成する。
【００２９】
液晶表示素子１００は、第１電極部２１と第２電極部２２の形成領域により、所定の表示像（図形、記号等）を表示する。表示像は、例えば、液晶表示素子１００がセグメント表示をする際の１セグメントを表す表示像６０である（図３参照。同図では、表示像６０の一部を表した）。
【００３０】
両電極部は、格子状に形成され、且つ、上記に説明したように互いに交差領域Ｃ１と交差領域Ｃ２とが面内方向（ｘ及びｙ方向）にずれるように配置されているため、表示像６０の形成領域の全てにおいて重なるものではなく、表示像６０の形成領域に点在するように複数の画素５を形成する。このため、ＯＮ電圧印加時に、表示像６０の形成領域のすべてが白表示となるわけではなく、点在する複数の画素５のみが白表示となる。表示像６０の形成領域のうち画素５の形成領域以外の領域では、液晶層４０に電圧がかからずに黒表示となるため、液晶表示素子１００は、視認者に、中間色（グレー）で表示された表示像６０を視認させることができる。
【００３１】
ここからは、以上のように構成される液晶表示素子１００により、高い開口率を有し、表示像を中間色で表示することができる理由を説明する。
【００３２】
上記のように液晶表示素子１００が表示する表示像６０においては、複数の画素５が点在するように配置されている。そのため、表示像６０の形成領域における所定の領域を単位領域とした場合の単位領域の面積（単位面積）当たりの画素５の形成領域の面積の割合（以下、この割合を「比Ａ」という）を所望の値に調整することができれば、濃淡の階調が調整された表示色で表示像６０を表示できるはずである。
比ＡがＡ＝１ならば、ＯＮ時に表示像６０が真っ白に表示されることになる。比ＡがＡ＝０ならば、ＯＮ時に表示像６０が真っ黒に表示されることになる。つまり、比Ａを０＜Ａ＜１の範囲で所望な値に調整できれば、表示像６０を様々な濃淡のグレー色で表示させる（階調表示させる）ことができるといえる。よって、比Ａは、設計上のグレースケール比を表すものとなる。
なお、Ａ＝１は、開口が設けられていない電極により表示像を形成している状態を示し、Ａ＝０は、電極が形成されていない状態を示しているため、本実施形態の電極構造とは異なる。つまり、本実施形態に係る液晶表示素子１００は、０＜Ａ＜１の範囲での表示を実現する。
【００３３】
ここで、単位面積当たりの画素５の形成領域の面積の割合を開口率Ｒとすれば、比Ａと開口率Ｒとの関係は、（１−Ｒ）＝Ａという関係になる。
【００３４】
本実施形態では、規則的に配列された格子状の第１電極部２１と第２電極部２２とにより、比Ａ（または、開口率Ｒ）を所望の値に調整することを可能とする。
【００３５】
単位領域を、図２、図４に示すように、交差する１本の線状電極１及び１本の線状電極２と、交差する１本の線状電極３及び１本の線状電極４とを含み、且つ、画素５を２つ含んだ正方形状の単位領域Ｂとすれば、本実施形態では、単位領域Ｂが規則的にｘ方向、ｙ方向に並ぶことになるため、電極形成領域の比Ａ（または、開口率Ｒ）がわかる。
本実施形態では、単位領域Ｂの面積はＰ２（Ｐの２乗）であり、単位領域における画素５の形成領域の面積は、２×Ｗ２（Ｗの２乗）であるため、本実施形態に係る液晶表示素子１００の電極形成領域における設計上のグレースケール比を表す比Ａは、Ａ＝２Ｗ２／Ｐ２という式で表せるものとなる（このとき開口率Ｒは、Ｒ＝１−２Ｗ２／Ｐ２という式で表せる）。
【００３６】
従来のように電極に微小な開口部を設けるという技術では、設計上のグレースケール比Ａを５０％以下にすることが、電極の重ね合わせ精度、電極の抵抗制限等の製造上の問題により難しく、特に、ＮＢモードのＶＡ型の液晶表示素子では、比Ａを２０％以下にすることは著しく困難であった（図５参照）。
一方、本実施形態に係る液晶表示素子１００の電極構造は、設計上のグレースケール比Ａを５０％以下、さらに２０％以下にし、黒色に近いグレー色で表示像６０を表示させることを可能とする。これは、本実施形態の電極構造では、電極の重ね合わせ工程において、第１電極部２１と第２電極部２２とが多少ずれたとしても、単位領域Ｂにおいて画素５を形成する領域が２つあれば、理論上、比Ａ（または、開口率Ｒ）が変化することがなく、また、本実施形態は、線状電極を格子状に構成することによって電極部を形成しているため、少なくとも、従来技術のように電極に直接開口部を形成する際の電極の抵抗制限の問題は生じないためである。
【００３７】
本願発明者らは、図３に示すような表示像６０を表示する液晶表示素子１００を、線状電極１〜４の線幅Ｗを０．０６３ｍｍ、線間ピッチＰを０．２ｍｍと設定し、実際に作成した。この設定では、比Ａは、Ａ＝２Ｗ２／Ｐ２より、約０．１９（１９％）という値になる（このとき開口率Ｒは、約８１％）。
このように、本実施形態に特有の電極構造によれば、設計上のグレースケール比Ａを５０％以下、さらには２０％以下とすることが可能である。
【００３８】
また、本願発明者らは、この範囲は、本実施形態における線間ピッチＰが０．１５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲であれば、表示品位を低下させることなく濃淡を実現できることを見出した。よって、この範囲を満たす上限値であるＰ＝０．３ｍｍに設定すれば、比Ａは、Ａ＝２Ｗ２／Ｐ２より、約０．０９（９％）という値になる（このとき開口率Ｒは、約９１％）。このように、本実施形態によれば、従来技術では、著しく困難であったグレースケール比２０％を大きく下回る色での表示が可能である。
【００３９】
上記では、比Ａが約１９％、約９％となるように第１電極部２１と第２電極部２２とを設定した例を示したが、連続的な濃淡の階調を実現したい場合は、表示像６０における所定の領域毎に、線幅Ｗと線間ピッチＰとの少なくとも一方を変化させることで、比Ａ（または開口率Ｒ）が徐々に変化するようにして、液晶表示素子１００を設計すればよい。
【００４０】
図５に、電極形成領域における比ＡとＯＮ透過率（ＯＮ電圧印加時の透過率）との関係を表したグラフを示す。同図において、線６は、理論上の前記関係を示すものであり、線７は、実際に作成した液晶表示素子での前記関係を示すものである。
【００４１】
図５を見ると、ある比ＡにおけるＯＮ透過率の実測値は、比較的良好に、理論値に従っていることがわかる。よって、表示像６０における所定の領域毎に、比Ａ（または開口率Ｒ）が徐々に変化するようにした液晶表示素子１００によれば、連続的な濃淡の階調を実現できることがわかる。
また、図５により、ある比ＡにおけるＯＮ透過率の実測値は、全体的に理論値よりも下回るという関係がわかるため、この関係を踏まえて液晶表示素子１００を作成すれば、よりなめらかな階調表示が可能となる。
【００４２】
なお、液晶表示素子１００における電極の形成領域のすべてに、本実施形態に特有の格子状の電極構造を適用する必要はなく、その一部だけに形成してもよい。例えば、比Ａが５０％より大きい範囲においては、必ずしも本実施形態に係る電極構造を用いる必要はなく、例えば、従来技術のように電極に直接開口部を形成したものを用いればよい。
【００４３】
（液晶表示素子１００の生産方法について）
次に、液晶表示素子１００の生産方法について説明する。
【００４４】
まず、透明基板からなる一対の基板１１，１２を用意する。
【００４５】
続いて、基板１１の一面上にＩＴＯにより第１電極部２１を形成する。具体的には、第１の方向に延在する複数の線状電極１と、第２の方向に延在する複数の第２線状電極とが直交するような形状の第１電極部２１を形成する。つまり、直交格子状の第１電極部２１を形成する。また、基板１２の一面上にＩＴＯにより第２電極部２２を形成する。具体的には、複数の線状電極３と、複数の第４線状電極とが直交するような形状の第２電極部２２を形成する。つまり、直交格子状の第２電極部２２を形成する。
ここでの工程では、まず、基板１１と基板１２の対向面の法線方向から見た場合に、線状電極１と線状電極３とが重ならず、且つ、線状電極２と線状電極４とが重ならないように、第１電極部２１と第２電極部２２との位置関係を決定し、その後に、基板１１と基板１２とを対向配置した際に、決定した前記位置関係を満たすように、基板１１の一面上に第１電極部２１を形成し、基板１２の一面上に前記第２電極部２１を形成する。
【００４６】
続いて、基板１１に、第１電極部２１を覆うように配向膜３１を形成する。同様に、基板１２に、第２電極部２２を覆うように配向膜３２を形成する。このように形成された配向膜３１と配向膜３２とには、例えばアンチパラレルとなるようにラビング処理が施され、液晶分子に略９０°（例えば、８９．５°程度）のプレチルトを付与するように調整されている。
【００４７】
続いて、基板１１，１２のいずれかにシール材を塗布し、両基板を、電極部側が対向するように重ね合わせる。そして、一対の基板１１，１２間に、誘電率異方性Δεが負（Δε＜０）の液晶材を注入して、液晶層４０を形成する。液晶層４０の液晶分子は、配向膜３１，３２によって垂直配向されるとともに、上記プレチルトが付与される。
【００４８】
そして、基板１１に偏光フィルタ５１を貼り合わせ、基板１２に偏光フィルタ５２を貼り合わせる。偏光フィルタ５１と５２とは、各々が有する透過軸が互いに直交するクロスニコルの関係で配置される。
液晶表示素子１００は、例えば、以上のように生産される。
【００４９】
以上のように構成され、生産される液晶表示素子１００は、液晶層４０と、液晶層４０を挟んで互いに対向する基板１１及び基板１２と、基板１１の液晶層４０側に位置する第１電極部２１と、基板１２の液晶層４０側に位置する第２電極部２２と、を備え、第１電極部２１は、第１の方向に延在する複数の線状電極１と、第２の方向に延在する複数の線状電極２とが交差するようにして格子状に形成され、第２電極部２２は、第１の方向に延在する複数の線状電極３と、第２の方向に延在する複数の線状電極４とが交差するようにして格子状に形成され、基板１１と基板１２の対向面の法線方向から見た場合に、線状電極１と線状電極３とは重ならず、線状電極２と線状電極４とは重ならず、線状電極１と線状電極４とが重なる領域及び線状電極２と線状電極３とが重なる領域で、互いに離間した複数の画素５を形成する。
この液晶表示素子１００によれば、上記に説明したように、高い開口率を有し、表示像を中間色で表示することができる。
【００５０】
（変形例）
なお、本発明は上記の実施形態及び図面によって限定されるものではない。上記の実施形態及び図面に変更（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。
【００５１】
以上の実施形態では、液晶表示素子１００をＮＢモードのＶＡ型のものとして説明したが、これに限られない。液晶層４０を他の公知の液晶材により構成してもよい。
例えば、液晶表示素子１００は、ノーマリホワイト（ＮＷ）モードのＴＮ（Twisted Nematic）型であってもよい。この場合、液晶層４０は、配向膜３１，３２の配向規制力により、電極部２１，２２から電圧を印加していない時（電圧無印加時）に基板１１，１２間で液晶分子の配向方向が約９０°ねじれるように配列したＴＮ型液晶から構成され、液晶分子の誘電率異方性Δεが正（Δε＞０）のいわゆるポジ型の液晶材から構成される。
【００５２】
液晶表示素子１００が、このようなＮＷモードのＴＮ型として構成される場合、液晶表示素子１００は、ＯＦＦ時に白表示を行い、ＯＮ時に黒表示を行う（つまり、画素５を黒色で表示する）。
第１電極部２１と第２電極部２２は、上述のように、表示像６０の形成領域に点在するように複数の画素５を形成する。このため、ＯＮ電圧印加時に、点在する複数の画素５が黒表示となる。表示像６０の形成領域のうち画素５の形成領域以外の領域では、液晶層４０に電圧がかからずに白表示となるため、ＮＷモードのＴＮ型として構成される液晶表示素子１００によっても、視認者に、中間色（グレー）で表示された表示像６０を視認させることができる。
従来のように電極に微小な開口部を設けるという技術では、設計上のグレースケール比Ａを５０％以下にすることが、電極の重ね合わせ精度、電極の抵抗制限等の製造上の問題により難しく、特に、ＮＷモードのＶＡ型の液晶表示素子では、比Ａを３５％以下にすることは著しく困難であった（図６参照）。一方、この変形例に係るＴＮ型の液晶表示素子１００の電極構造は、設計上のグレースケール比Ａを５０％以下、さらに３５％以下にし、白色に近いグレー色で表示像６０を表示させることを可能とする。比Ａを５０％以下、さらに３５％以下とすることができる理由は、前述と同様である。
【００５３】
図６に、ＮＷモードのＴＮ型の液晶表示素子１００において、電極形成領域における比ＡとＯＮ透過率との関係を表したグラフを示す。同図において、線８は、理論上の前記関係を示すものであり、線９は、実際に作成した液晶表示素子での前記関係を示すものである。図６を見ると、ある比ＡにおけるＯＮ透過率の実測値は、良好に、理論値に従っていることがわかる。よって、表示像６０における所定の領域毎に、比Ａ（または開口率Ｒ）が徐々に変化するようにした液晶表示素子１００によれば、連続的な濃淡の階調を実現できることがわかる。また、図６により、ある比ＡにおけるＯＮ透過率の実測値は、全体的に理論値よりも、若干下回るという関係がわかるため、この関係を踏まえて液晶表示素子１００を作成すれば、よりなめらかな階調表示が可能となる。
【００５４】
また、以上では、第１電極部２１と第２電極部２２とを直交格子状に形成した例を説明したが、両電極部の形状はこれに限られない。図７に、変形例に係る第１電極部２２１及び第２電極部２２２を示す。第１電極部２２１は、第１の方向に延在する複数の線状電極２０１と、第２の方向に延在する複数の線状電極２０２とが交差するようにして格子状に形成されている。この変形例では、第１の方向と第２の方向は直交せず、第１電極部２２１は、斜め格子状に形成されている。第２電極部２２２は、第１の方向に延在する複数の線状電極２０３と、第２の方向に延在する複数の線状電極２０３とが交差するようにして格子状に形成されている。第２電極部２２２は、第１電極部２２１と同様に、斜め格子状に形成されている。このように両電極部を形成してもよい。
【００５５】
また、以上の実施形態では、第１電極部２１と第２電極部２２とは、線状電極１と線状電極３とが線間ピッチの半分だけ配列方向にずれ、且つ、線状電極２と線状電極４とが線間ピッチの半分だけ配列方向にずれるように配置されていたが、これに限られない。
正面視した場合に、線状電極１（２０１）と線状電極３（２０３）とが重ならず、線状電極２（２０２）と線状電極４（２０４）とが重ならず、線状電極１（２０１）と線状電極４（２０４）とが重なる領域及び線状電極２（２０２）と線状電極３（２０３）とが重なる領域で、互いに離間した複数の画素を形成する、という条件を満たしていれば、配列方向へのずらしかたは任意である。
また、線間ピッチや電極幅も、すべての線状電極において等しくする必要はない。両電極部によって形成される画素の配置パターンが一定の規則性を有しており、設計上、比Ａ（または開口率Ｒ）の計算ができる範囲においては、線間ピッチや電極幅を、例えば、両電極部の一方と他方とで異ならせたりしてもよい。
【００５６】
以上の実施形態及び変形例に係る液晶表示素子１００は、光を面状に出射して液晶パネル１０を照らすバックライトをさらに備えてもよい。さらに、半透過反射層を設け、半反射型の液晶表示素子としてもよい。また、バックライトを省略し反射層を設けた反射型の液晶表示素子であってもよい。
【００５７】
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。
【符号の説明】
【００５８】
１００…液晶表示素子
１１，１２…基板
２１…第１電極部
２２…第２電極部
１，２，３，４…線状電極
５…画素
３１，３２…配向膜
４０…液晶層
５１，５２…偏光フィルタ
６０…表示像
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子及びその生産方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子として、セグメント表示型の液晶表示素子が知られている。この液晶表示素子は、液晶層を挟持する一対の基板のうち、一方の基板の内面に所定の表示像（例えば１セグメント、その他の図形、記号）に対応した形状のセグメント電極が設けられ、他方の基板の内面にセグメント電極に対向するコモン電極が設けられた構造になっており、明暗の２つの状態で表示を行う。そのため、このような液晶表示素子は、表示像を中間色（例えば、グレー）で表示することができなかった。
【０００３】
表示像を中間色で表示させることを可能とする技術として、特許文献１には、液晶表示素子の電極の一部（副セグメント電極）に微小な開口部を設けるという技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２０１７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、特許文献１のような技術を用いて、ノーマリブラックモードの液晶表示素子に表示像を黒色に近いグレー色で表示させたい場合、表示像の形成領域における微小な開口部の割合を増やせばよい（つまり、開口率が高くなるように設計すればよい）はずである。
しかし、特許文献１に係る技術のように電極に微小な開口部を設けるという技術では、製造上の問題（電極の重ね合わせ精度、電極の抵抗制限等の問題）により、高い開口率（例えば、開口率が５０％以上、特に７５％以上）を実現するのが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、高い開口率を有し、表示像を中間色で表示することができる液晶表示素子及びその生産方法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】
【０００７】
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、
液晶層と、
前記液晶層を挟んで互いに対向する第１基板及び第２基板と、
前記第１基板の前記液晶層側に位置する第１電極部と、
前記第２基板の前記液晶層側に位置する第２電極部と、を備え、
前記第１電極部は、第１の方向に延在する複数の第１線状電極と、第２の方向に延在する複数の第２線状電極とが交差するようにして格子状に形成され、
前記第２電極部は、前記第１の方向に延在する複数の第３線状電極と、前記第２の方向に延在する複数の第４線状電極とが交差するようにして格子状に形成され、
前記第１基板と前記第２基板の対向面の法線方向から見た場合に、
前記第１線状電極と前記第３線状電極とは重ならず、
前記第２線状電極と前記第４線状電極とは重ならず、
前記第１線状電極と前記第４線状電極とが重なる領域及び前記第２線状電極と前記第３線状電極とが重なる領域で、互いに離間した複数の画素を形成する、
ことを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る液晶表示素子の生産方法は、
液晶層を挟んで互いに対向する第１基板及び第２基板と、
前記第１基板の前記液晶層側に、第１の方向に延在する複数の第１線状電極と、第２の方向に延在する複数の第２線状電極とが交差するようにして格子状に形成される第１電極部と、
前記第２基板の前記液晶層側に、前記第１の方向に延在する複数の第３線状電極と、前記第２の方向に延在する複数の第４線状電極とが交差するようにして格子状に形成される第２電極部と、を備える液晶表示素子の生産方法であって、
前記第１基板と前記第２基板の対向面の法線方向から見た場合に、前記第１線状電極と前記第３線状電極とが重ならず、且つ、前記第２線状電極と前記第４線状電極とが重ならないように、前記第１電極部と前記第２電極部との位置関係を決定するステップと、
前記第１基板と前記第２基板とを対向配置した際に、決定した前記位置関係を満たすように、前記第１基板の一面上に前記第１電極部を形成し、前記第２基板の一面上に前記第２電極部を形成するステップと、
前記第１基板と前記第２基板とを、それぞれの電極部が形成された面を対向させて配置するステップと、を備える、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高い開口率を有し、表示像を中間色で表示することができる液晶表示素子及びその生産方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の概略断面図である。
【図２】第１電極部及び第２電極部の構造を説明するための両電極部の概略平面図である。
【図３】液晶表示素子が表示する表示像の一部を表した概略平面図である。
【図４】図２に示す単位領域の拡大図である。
【図５】電極形成領域における設計上のグレースケール比とＯＮ透過率との関係を表したグラフを示した図である。
【図６】変形例に係る液晶表示素子の電極形成領域における設計上のグレースケール比とＯＮ透過率との関係を表したグラフを示した図である。
【図７】変形例に係る第１電極部及び第２電極部の構造を説明するための両電極部の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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、所定の構成要素の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、表示面方向の反対側方向を「裏」として、説明する。
【００１２】
（液晶表示素子の構成）
図１に示す本実施形態に係る液晶表示素子１００は、一対の基板１１，１２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電極部２１及び第２電極部２２と、これら電極部の表面に形成された配向膜３１，３２と、液晶分子を含む液晶層４０と、一対の偏光フィルタ５１，５２と、を備える。
【００１３】
基板１１，１２は、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。基板１１，１２は、液晶層４０を挟んで対向するように配置されており、基板１１は液晶層４０の表側に位置し、基板１２は液晶層４０の裏側に位置する。
【００１４】
第１電極部２１及び第２電極部２２は、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電極部２１は基板１１の裏面上に、第２電極部２２は基板１２の表面上に、公知の方法（スパッタ、蒸着、エッチング等）により形成されている。例えば、第１電極部２１は走査電極として、第２電極部２２は信号電極としての役割を持ち、両電極には、パッシブ駆動方式で電圧が印加される。
第１電極部２１及び第２電極部２２は、本実施形態に特有の構造を有する。この構造については、後に詳述する。
【００１５】
配向膜３１，３２は、それぞれ、液晶層４０に接する膜であり、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。配向膜３１は第１電極部２１を裏側から覆うように形成されており、配向膜３２は第２電極部２２を表側から覆うように形成されている。
配向膜３１，３２には、ラビング処理、光配向処理、突起配向処理等の公知の処理によって配向処理が施されている。このように配向処理が施された配向膜３１，３２により、液晶層４０の液晶分子の配向方向が規定される。
【００１６】
液晶層４０は、一対の基板１１，１２を接合するためのシール材（図示せず）と、両基板によって形成される密閉空間に液晶分子を含む液晶が封入されることによって構成される。
液晶層４０は、配向膜３１，３２の配向規制力により、例えば、電圧無印加時に液晶分子の配向方向が基板１１，１２の対向面に対して垂直になるように配列されたＶＡ（Vertical Alignment）型液晶として構成される。この場合、液晶層４０は、液晶分子の誘電率異方性Δεが負（Δε＜０）のいわゆるネガ型の液晶材から構成される。
後に変形例で説明するように、液晶層４０は、ＶＡ型液晶に限られるものではないが、本実施形態では、説明便宜のため、液晶表示素子１００がＶＡ型のものであるとして説明する。
【００１７】
偏光フィルタ５１，５２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。偏光フィルタ５１は基板１１の表側に配置され、偏光フィルタ５２は基板１２の裏側に配置されている。偏光フィルタ５１と５２とは、例えば、各々の有する透過軸が互いに直交するように配置されている（クロスニコル配置）。
【００１８】
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。
【００１９】
（黒表示）
液晶表示素子１００では、液晶分子が倒れ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。そのため、第１電極部２１及び第２電極部２２にＯＦＦ電圧を印加しても液晶分子は実質的に垂直に配向したままである。この場合、裏側から偏光フィルタ５２を通過した光は、液晶層４０によっては偏光方向がほとんど変化されないため、そのほとんどは、偏光フィルタ５２とクロスニコルの関係で配置された偏光フィルタ５１を通過できない。液晶表示素子１００は、このようにして黒表示を実現する。つまり、本実施形態に係る液晶表示素子１００は、ノーマリブラック（ＮＢ）モードである。
（白表示）
第１電極部２１及び第２電極部２２にＯＮ電圧を印加すると、液晶層４０の電圧がかけられた領域、つまり、正面視において第１電極部２１と第２電極部２２とが重なる領域（後述する画素５の形成領域）においては、液晶分子は、その長軸が基板１１，１２の主面と実質的に平行となるように挙動する。これにより、液晶層４０を通過する光に複屈折が起きて、液晶層４０を通過する光の偏光方向が変化し、偏光フィルタ５２の裏側から液晶層４０を通過した光は偏光フィルタ５１を通過する。液晶表示素子１００は、このようにして白表示を実現する。
【００２０】
（第１電極部２１と第２電極部２２の構造について）
ここからは、図２〜図４を参照して、本実施形態に特有の第１電極部２１と第２電極部２２の構造について詳細に説明する。
【００２１】
第１電極部２１は、基板１１の裏面上に、図２に示すように格子状に形成される電極である。また、その裏側に位置する第２電極部２２は、基板１２の表面上に、図２に示すように格子状に形成される電極である。
【００２２】
格子状に形成されている第１電極部２１は、第１の方向に延びるように形成される部分と、第２の方向に延びるように形成される部分とを有する。
以下では、説明便宜のため、第１の方向に延びるように形成される部分を線状電極１といい、第２の方向に延びるように形成される部分と線状電極２という。線状電極１と線状電極２とは、別体の電極を指すものではない。つまり、第１電極部２１は、第１の方向に延在する複数の線状電極１と、第２の方向に延在する複数の線状電極２とが交差するようにして格子状に形成されている。複数の線状電極１は互いに平行であり、複数の線状電極２も互いに平行である。線状電極１と線状電極２との交差領域Ｃ１（図２参照。同図では、複数の交差領域のうち任意の１の交差領域Ｃ１を太枠で囲んで示した）に当たる部分は、両線状電極に共通の部分である。このように、第１電極部２１は、一体的に形成されている。
本実施形態では、第１の方向と第２の方向は直交しており、第１電極部２１は、直交格子状に形成されている。以下、説明便宜上、図示するように、第１の方向をｙ方向、第２の方向をｘ方向として説明する。
【００２３】
ｙ方向に延びる複数の線状電極１は、互いに等しい間隔Ｐｘ１で配列されている（以下、この間隔を線間ピッチＰｘ１という）。
ｘ方向に延びる複数の線状電極２は、互いに等しい間隔Ｐｙ１で配列されている（以下、この間隔を線間ピッチＰｙ１という）。
【００２４】
格子状に形成されている第２電極部２２は、線状電極１と同様にｙ方向に延びるように形成される部分と、線状電極２と同様にｘ方向に延びるように形成される部分とを有する。
以下では、説明便宜のため、ｙ方向に延びるように形成される部分を線状電極３といい、ｘ方向に延びるように形成される部分と線状電極４という。線状電極３と線状電極４とは、別体の電極を指すものではない。つまり、第２電極部２２は、ｙ方向に延在する複数の線状電極３と、ｘ方向に延在する複数の線状電極４とが交差するようにして格子状に形成されている。複数の線状電極３は互いに平行であり、複数の線状電極４も互いに平行である。線状電極３と線状電極４との交差領域Ｃ２（（図２参照。同図では、複数の交差領域のうち任意の１の交差領域Ｃ２を太枠で囲んで示した）に当たる部分は、両線状電極に共通の部分である。このように、第２電極部２２は、一体的に形成されている。
第２電極部２２は、第１電極部２１と同様に、直交格子状に形成されている。
【００２５】
ｙ方向に延びる複数の線状電極３は、互いに等しい間隔Ｐｘ２で配列されている（以下、この間隔を線間ピッチＰｘ２という）。
ｘ方向に延びる複数の線状電極４は、互いに等しい間隔Ｐｙ２で配列されている（以下、この間隔を線間ピッチＰｙ２という）。
【００２６】
本実施形態では、線間ピッチＰｘ１、Ｐｙ１、Ｐｘ２、Ｐｙ１がすべて等しい値に設定されており、この値をＰとすれば、Ｐ＝Ｐｘ１＝Ｐｙ１＝Ｐｘ２＝Ｐｙ１である。また、線状電極１，２，３，４それぞれの電極幅もすべて等しい値に設定されている（図４に示すようにこの値をＷとする）。つまり、第１電極部２１と第２電極部２２とは同様の形状となっている（図２参照）。
このようにして直交格子状に形成された第１電極部２１は、複数の正方形状の開口部２１０を有する。また、同様に直交格子状に形成された第２電極部２２は、複数の正方形状の開口部２２０を有する。
【００２７】
第１電極部２１と第２電極部２２とは、基板１１と基板１２の対向面の法線方向から見た場合（正面視した場合）に、図２に示すように、交差領域Ｃ１と交差領域Ｃ２とがずれるように配置されている。また、第１電極部２１と第２電極部２２とは、線状電極１と線状電極３とが重ならず、且つ、線状電極２と線状電極４とが重ならないように配置されている。
さらに、本実施形態では、第１電極部２１と第２電極部２２とは、線状電極１と線状電極３とが線間ピッチの半分だけ（つまり、Ｐ／２だけ）だけ配列方向（ｘ方向）にずれ、且つ、線状電極２と線状電極４とが線間ピッチの半分だけ（つまり、Ｐ／２だけ）だけ配列方向（ｙ方向）にずれるように配置されている。
【００２８】
このように両電極部が配置された液晶表示素子１００は、正面視した場合、第１電極部２１と第２電極部２２とが重なる領域で複数の画素５（図３及び図４では、画素５の形成領域を点線で表した）を形成する。
具体的には、液晶表示素子１００は、１本の線状電極１と１本の線状電極４が重なる領域で１の画素５を形成し、１本の線状電極２と１本の線状電極３とが重なる領域で１の画素５を形成し、線状電極１と線状電極４とが重なる領域及び線状電極２と線状電極３とが重なる領域で、互いに離間した複数の画素５を形成する。
【００２９】
液晶表示素子１００は、第１電極部２１と第２電極部２２の形成領域により、所定の表示像（図形、記号等）を表示する。表示像は、例えば、液晶表示素子１００がセグメント表示をする際の１セグメントを表す表示像６０である（図３参照。同図では、表示像６０の一部を表した）。
【００３０】
両電極部は、格子状に形成され、且つ、上記に説明したように互いに交差領域Ｃ１と交差領域Ｃ２とが面内方向（ｘ及びｙ方向）にずれるように配置されているため、表示像６０の形成領域の全てにおいて重なるものではなく、表示像６０の形成領域に点在するように複数の画素５を形成する。このため、ＯＮ電圧印加時に、表示像６０の形成領域のすべてが白表示となるわけではなく、点在する複数の画素５のみが白表示となる。表示像６０の形成領域のうち画素５の形成領域以外の領域では、液晶層４０に電圧がかからずに黒表示となるため、液晶表示素子１００は、視認者に、中間色（グレー）で表示された表示像６０を視認させることができる。
【００３１】
ここからは、以上のように構成される液晶表示素子１００により、高い開口率を有し、表示像を中間色で表示することができる理由を説明する。
【００３２】
上記のように液晶表示素子１００が表示する表示像６０においては、複数の画素５が点在するように配置されている。そのため、表示像６０の形成領域における所定の領域を単位領域とした場合の単位領域の面積（単位面積）当たりの画素５の形成領域の面積の割合（以下、この割合を「比Ａ」という）を所望の値に調整することができれば、濃淡の階調が調整された表示色で表示像６０を表示できるはずである。
比ＡがＡ＝１ならば、ＯＮ時に表示像６０が真っ白に表示されることになる。比ＡがＡ＝０ならば、ＯＮ時に表示像６０が真っ黒に表示されることになる。つまり、比Ａを０＜Ａ＜１の範囲で所望な値に調整できれば、表示像６０を様々な濃淡のグレー色で表示させる（階調表示させる）ことができるといえる。よって、比Ａは、設計上のグレースケール比を表すものとなる。
なお、Ａ＝１は、開口が設けられていない電極により表示像を形成している状態を示し、Ａ＝０は、電極が形成されていない状態を示しているため、本実施形態の電極構造とは異なる。つまり、本実施形態に係る液晶表示素子１００は、０＜Ａ＜１の範囲での表示を実現する。
【００３３】
ここで、単位面積当たりの画素５の形成領域の面積の割合を開口率Ｒとすれば、比Ａと開口率Ｒとの関係は、（１−Ｒ）＝Ａという関係になる。
【００３４】
本実施形態では、規則的に配列された格子状の第１電極部２１と第２電極部２２とにより、比Ａ（または、開口率Ｒ）を所望の値に調整することを可能とする。
【００３５】
単位領域を、図２、図４に示すように、交差する１本の線状電極１及び１本の線状電極２と、交差する１本の線状電極３及び１本の線状電極４とを含み、且つ、画素５を２つ含んだ正方形状の単位領域Ｂとすれば、本実施形態では、単位領域Ｂが規則的にｘ方向、ｙ方向に並ぶことになるため、電極形成領域の比Ａ（または、開口率Ｒ）がわかる。
本実施形態では、単位領域Ｂの面積はＰ２（Ｐの２乗）であり、単位領域における画素５の形成領域の面積は、２×Ｗ２（Ｗの２乗）であるため、本実施形態に係る液晶表示素子１００の電極形成領域における設計上のグレースケール比を表す比Ａは、Ａ＝２Ｗ２／Ｐ２という式で表せるものとなる（このとき開口率Ｒは、Ｒ＝１−２Ｗ２／Ｐ２という式で表せる）。
【００３６】
従来のように電極に微小な開口部を設けるという技術では、設計上のグレースケール比Ａを５０％以下にすることが、電極の重ね合わせ精度、電極の抵抗制限等の製造上の問題により難しく、特に、ＮＢモードのＶＡ型の液晶表示素子では、比Ａを２０％以下にすることは著しく困難であった（図５参照）。
一方、本実施形態に係る液晶表示素子１００の電極構造は、設計上のグレースケール比Ａを５０％以下、さらに２０％以下にし、黒色に近いグレー色で表示像６０を表示させることを可能とする。これは、本実施形態の電極構造では、電極の重ね合わせ工程において、第１電極部２１と第２電極部２２とが多少ずれたとしても、単位領域Ｂにおいて画素５を形成する領域が２つあれば、理論上、比Ａ（または、開口率Ｒ）が変化することがなく、また、本実施形態は、線状電極を格子状に構成することによって電極部を形成しているため、少なくとも、従来技術のように電極に直接開口部を形成する際の電極の抵抗制限の問題は生じないためである。
【００３７】
本願発明者らは、図３に示すような表示像６０を表示する液晶表示素子１００を、線状電極１〜４の線幅Ｗを０．０６３ｍｍ、線間ピッチＰを０．２ｍｍと設定し、実際に作成した。この設定では、比Ａは、Ａ＝２Ｗ２／Ｐ２より、約０．１９（１９％）という値になる（このとき開口率Ｒは、約８１％）。
このように、本実施形態に特有の電極構造によれば、設計上のグレースケール比Ａを５０％以下、さらには２０％以下とすることが可能である。
【００３８】
また、本願発明者らは、この範囲は、本実施形態における線間ピッチＰが０．１５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲であれば、表示品位を低下させることなく濃淡を実現できることを見出した。よって、この範囲を満たす上限値であるＰ＝０．３ｍｍに設定すれば、比Ａは、Ａ＝２Ｗ２／Ｐ２より、約０．０９（９％）という値になる（このとき開口率Ｒは、約９１％）。このように、本実施形態によれば、従来技術では、著しく困難であったグレースケール比２０％を大きく下回る色での表示が可能である。
【００３９】
上記では、比Ａが約１９％、約９％となるように第１電極部２１と第２電極部２２とを設定した例を示したが、連続的な濃淡の階調を実現したい場合は、表示像６０における所定の領域毎に、線幅Ｗと線間ピッチＰとの少なくとも一方を変化させることで、比Ａ（または開口率Ｒ）が徐々に変化するようにして、液晶表示素子１００を設計すればよい。
【００４０】
図５に、電極形成領域における比ＡとＯＮ透過率（ＯＮ電圧印加時の透過率）との関係を表したグラフを示す。同図において、線６は、理論上の前記関係を示すものであり、線７は、実際に作成した液晶表示素子での前記関係を示すものである。
【００４１】
図５を見ると、ある比ＡにおけるＯＮ透過率の実測値は、比較的良好に、理論値に従っていることがわかる。よって、表示像６０における所定の領域毎に、比Ａ（または開口率Ｒ）が徐々に変化するようにした液晶表示素子１００によれば、連続的な濃淡の階調を実現できることがわかる。
また、図５により、ある比ＡにおけるＯＮ透過率の実測値は、全体的に理論値よりも下回るという関係がわかるため、この関係を踏まえて液晶表示素子１００を作成すれば、よりなめらかな階調表示が可能となる。
【００４２】
なお、液晶表示素子１００における電極の形成領域のすべてに、本実施形態に特有の格子状の電極構造を適用する必要はなく、その一部だけに形成してもよい。例えば、比Ａが５０％より大きい範囲においては、必ずしも本実施形態に係る電極構造を用いる必要はなく、例えば、従来技術のように電極に直接開口部を形成したものを用いればよい。
【００４３】
（液晶表示素子１００の生産方法について）
次に、液晶表示素子１００の生産方法について説明する。
【００４４】
まず、透明基板からなる一対の基板１１，１２を用意する。
【００４５】
続いて、基板１１の一面上にＩＴＯにより第１電極部２１を形成する。具体的には、第１の方向に延在する複数の線状電極１と、第２の方向に延在する複数の第２線状電極とが直交するような形状の第１電極部２１を形成する。つまり、直交格子状の第１電極部２１を形成する。また、基板１２の一面上にＩＴＯにより第２電極部２２を形成する。具体的には、複数の線状電極３と、複数の第４線状電極とが直交するような形状の第２電極部２２を形成する。つまり、直交格子状の第２電極部２２を形成する。
ここでの工程では、まず、基板１１と基板１２の対向面の法線方向から見た場合に、線状電極１と線状電極３とが重ならず、且つ、線状電極２と線状電極４とが重ならないように、第１電極部２１と第２電極部２２との位置関係を決定し、その後に、基板１１と基板１２とを対向配置した際に、決定した前記位置関係を満たすように、基板１１の一面上に第１電極部２１を形成し、基板１２の一面上に前記第２電極部２１を形成する。
【００４６】
続いて、基板１１に、第１電極部２１を覆うように配向膜３１を形成する。同様に、基板１２に、第２電極部２２を覆うように配向膜３２を形成する。このように形成された配向膜３１と配向膜３２とには、例えばアンチパラレルとなるようにラビング処理が施され、液晶分子に略９０°（例えば、８９．５°程度）のプレチルトを付与するように調整されている。
【００４７】
続いて、基板１１，１２のいずれかにシール材を塗布し、両基板を、電極部側が対向するように重ね合わせる。そして、一対の基板１１，１２間に、誘電率異方性Δεが負（Δε＜０）の液晶材を注入して、液晶層４０を形成する。液晶層４０の液晶分子は、配向膜３１，３２によって垂直配向されるとともに、上記プレチルトが付与される。
【００４８】
そして、基板１１に偏光フィルタ５１を貼り合わせ、基板１２に偏光フィルタ５２を貼り合わせる。偏光フィルタ５１と５２とは、各々が有する透過軸が互いに直交するクロスニコルの関係で配置される。
液晶表示素子１００は、例えば、以上のように生産される。
【００４９】
以上のように構成され、生産される液晶表示素子１００は、液晶層４０と、液晶層４０を挟んで互いに対向する基板１１及び基板１２と、基板１１の液晶層４０側に位置する第１電極部２１と、基板１２の液晶層４０側に位置する第２電極部２２と、を備え、第１電極部２１は、第１の方向に延在する複数の線状電極１と、第２の方向に延在する複数の線状電極２とが交差するようにして格子状に形成され、第２電極部２２は、第１の方向に延在する複数の線状電極３と、第２の方向に延在する複数の線状電極４とが交差するようにして格子状に形成され、基板１１と基板１２の対向面の法線方向から見た場合に、線状電極１と線状電極３とは重ならず、線状電極２と線状電極４とは重ならず、線状電極１と線状電極４とが重なる領域及び線状電極２と線状電極３とが重なる領域で、互いに離間した複数の画素５を形成する。
この液晶表示素子１００によれば、上記に説明したように、高い開口率を有し、表示像を中間色で表示することができる。
【００５０】
（変形例）
なお、本発明は上記の実施形態及び図面によって限定されるものではない。上記の実施形態及び図面に変更（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。
【００５１】
以上の実施形態では、液晶表示素子１００をＮＢモードのＶＡ型のものとして説明したが、これに限られない。液晶層４０を他の公知の液晶材により構成してもよい。
例えば、液晶表示素子１００は、ノーマリホワイト（ＮＷ）モードのＴＮ（Twisted Nematic）型であってもよい。この場合、液晶層４０は、配向膜３１，３２の配向規制力により、電極部２１，２２から電圧を印加していない時（電圧無印加時）に基板１１，１２間で液晶分子の配向方向が約９０°ねじれるように配列したＴＮ型液晶から構成され、液晶分子の誘電率異方性Δεが正（Δε＞０）のいわゆるポジ型の液晶材から構成される。
【００５２】
液晶表示素子１００が、このようなＮＷモードのＴＮ型として構成される場合、液晶表示素子１００は、ＯＦＦ時に白表示を行い、ＯＮ時に黒表示を行う（つまり、画素５を黒色で表示する）。
第１電極部２１と第２電極部２２は、上述のように、表示像６０の形成領域に点在するように複数の画素５を形成する。このため、ＯＮ電圧印加時に、点在する複数の画素５が黒表示となる。表示像６０の形成領域のうち画素５の形成領域以外の領域では、液晶層４０に電圧がかからずに白表示となるため、ＮＷモードのＴＮ型として構成される液晶表示素子１００によっても、視認者に、中間色（グレー）で表示された表示像６０を視認させることができる。
従来のように電極に微小な開口部を設けるという技術では、設計上のグレースケール比Ａを５０％以下にすることが、電極の重ね合わせ精度、電極の抵抗制限等の製造上の問題により難しく、特に、ＮＷモードのＶＡ型の液晶表示素子では、比Ａを３５％以下にすることは著しく困難であった（図６参照）。一方、この変形例に係るＴＮ型の液晶表示素子１００の電極構造は、設計上のグレースケール比Ａを５０％以下、さらに３５％以下にし、白色に近いグレー色で表示像６０を表示させることを可能とする。比Ａを５０％以下、さらに３５％以下とすることができる理由は、前述と同様である。
【００５３】
図６に、ＮＷモードのＴＮ型の液晶表示素子１００において、電極形成領域における比ＡとＯＮ透過率との関係を表したグラフを示す。同図において、線８は、理論上の前記関係を示すものであり、線９は、実際に作成した液晶表示素子での前記関係を示すものである。図６を見ると、ある比ＡにおけるＯＮ透過率の実測値は、良好に、理論値に従っていることがわかる。よって、表示像６０における所定の領域毎に、比Ａ（または開口率Ｒ）が徐々に変化するようにした液晶表示素子１００によれば、連続的な濃淡の階調を実現できることがわかる。また、図６により、ある比ＡにおけるＯＮ透過率の実測値は、全体的に理論値よりも、若干下回るという関係がわかるため、この関係を踏まえて液晶表示素子１００を作成すれば、よりなめらかな階調表示が可能となる。
【００５４】
また、以上では、第１電極部２１と第２電極部２２とを直交格子状に形成した例を説明したが、両電極部の形状はこれに限られない。図７に、変形例に係る第１電極部２２１及び第２電極部２２２を示す。第１電極部２２１は、第１の方向に延在する複数の線状電極２０１と、第２の方向に延在する複数の線状電極２０２とが交差するようにして格子状に形成されている。この変形例では、第１の方向と第２の方向は直交せず、第１電極部２２１は、斜め格子状に形成されている。第２電極部２２２は、第１の方向に延在する複数の線状電極２０３と、第２の方向に延在する複数の線状電極２０３とが交差するようにして格子状に形成されている。第２電極部２２２は、第１電極部２２１と同様に、斜め格子状に形成されている。このように両電極部を形成してもよい。
【００５５】
また、以上の実施形態では、第１電極部２１と第２電極部２２とは、線状電極１と線状電極３とが線間ピッチの半分だけ配列方向にずれ、且つ、線状電極２と線状電極４とが線間ピッチの半分だけ配列方向にずれるように配置されていたが、これに限られない。
正面視した場合に、線状電極１（２０１）と線状電極３（２０３）とが重ならず、線状電極２（２０２）と線状電極４（２０４）とが重ならず、線状電極１（２０１）と線状電極４（２０４）とが重なる領域及び線状電極２（２０２）と線状電極３（２０３）とが重なる領域で、互いに離間した複数の画素を形成する、という条件を満たしていれば、配列方向へのずらしかたは任意である。
また、線間ピッチや電極幅も、すべての線状電極において等しくする必要はない。両電極部によって形成される画素の配置パターンが一定の規則性を有しており、設計上、比Ａ（または開口率Ｒ）の計算ができる範囲においては、線間ピッチや電極幅を、例えば、両電極部の一方と他方とで異ならせたりしてもよい。
【００５６】
以上の実施形態及び変形例に係る液晶表示素子１００は、光を面状に出射して液晶パネル１０を照らすバックライトをさらに備えてもよい。さらに、半透過反射層を設け、半反射型の液晶表示素子としてもよい。また、バックライトを省略し反射層を設けた反射型の液晶表示素子であってもよい。
【００５７】
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。
【符号の説明】
【００５８】
１００…液晶表示素子
１１，１２…基板
２１…第１電極部
２２…第２電極部
１，２，３，４…線状電極
５…画素
３１，３２…配向膜
４０…液晶層
５１，５２…偏光フィルタ
６０…表示像
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層と、
前記液晶層を挟んで互いに対向する第１基板及び第２基板と、
前記第１基板の前記液晶層側に位置する第１電極部と、
前記第２基板の前記液晶層側に位置する第２電極部と、を備え、
前記第１電極部は、第１の方向に延在する複数の第１線状電極と、第２の方向に延在する複数の第２線状電極とが交差するようにして格子状に形成され、
前記第２電極部は、前記第１の方向に延在する複数の第３線状電極と、前記第２の方向に延在する複数の第４線状電極とが交差するようにして格子状に形成され、
前記第１基板と前記第２基板の対向面の法線方向から見た場合に、
前記第１線状電極と前記第３線状電極とは重ならず、
前記第２線状電極と前記第４線状電極とは重ならず、
前記第１線状電極と前記第４線状電極とが重なる領域及び前記第２線状電極と前記第３線状電極とが重なる領域で、互いに離間した複数の画素を形成する、
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記第１の方向は、前記第２の方向と直交し、
前記第１電極部と前記第２電極部とは、各々、直交格子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。
【請求項３】
前記複数の第１線状電極の配列間隔と前記複数の第３線状電極の配列間隔とは等しく、
前記法線方向から見た場合に、前記第１線状電極と前記第３線状電極とは、配列間隔の半分だけ配列方向にずれている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記複数の第２線状電極の配列間隔と前記複数の第４線状電極の配列間隔とは等しく、
前記法線方向から見た場合に、前記第２線状電極と前記第４線状電極とは、配列間隔の半分だけ配列方向にずれている、
ことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記第１線状電極と前記第２線状電極との交差領域は、前記第１線状電極と前記第２線状電極とで共通の部分であり、前記第１電極部は、一体的に形成され、
前記第３線状電極と前記第４線状電極との交差領域は、前記第３線状電極と前記第４線状電極とで共通の部分であり、前記第２電極部は、一体的に形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項６】
パッシブ駆動方式で駆動する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項７】
液晶層を挟んで互いに対向する第１基板及び第２基板と、
前記第１基板の前記液晶層側に、第１の方向に延在する複数の第１線状電極と、第２の方向に延在する複数の第２線状電極とが交差するようにして格子状に形成される第１電極部と、
前記第２基板の前記液晶層側に、前記第１の方向に延在する複数の第３線状電極と、前記第２の方向に延在する複数の第４線状電極とが交差するようにして格子状に形成される第２電極部と、を備える液晶表示素子の生産方法であって、
前記第１基板と前記第２基板の対向面の法線方向から見た場合に、前記第１線状電極と前記第３線状電極とが重ならず、且つ、前記第２線状電極と前記第４線状電極とが重ならないように、前記第１電極部と前記第２電極部との位置関係を決定するステップと、
前記第１基板と前記第２基板とを対向配置した際に、決定した前記位置関係を満たすように、前記第１基板の一面上に前記第１電極部を形成し、前記第２基板の一面上に前記第２電極部を形成するステップと、
前記第１基板と前記第２基板とを、それぞれの電極部が形成された面を対向させて配置するステップと、を備える、
ことを特徴とする液晶表示素子の生産方法。
【請求項１】
液晶層と、
前記液晶層を挟んで互いに対向する第１基板及び第２基板と、
前記第１基板の前記液晶層側に位置する第１電極部と、
前記第２基板の前記液晶層側に位置する第２電極部と、を備え、
前記第１電極部は、第１の方向に延在する複数の第１線状電極と、第２の方向に延在する複数の第２線状電極とが交差するようにして格子状に形成され、
前記第２電極部は、前記第１の方向に延在する複数の第３線状電極と、前記第２の方向に延在する複数の第４線状電極とが交差するようにして格子状に形成され、
前記第１基板と前記第２基板の対向面の法線方向から見た場合に、
前記第１線状電極と前記第３線状電極とは重ならず、
前記第２線状電極と前記第４線状電極とは重ならず、
前記第１線状電極と前記第４線状電極とが重なる領域及び前記第２線状電極と前記第３線状電極とが重なる領域で、互いに離間した複数の画素を形成する、
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記第１の方向は、前記第２の方向と直交し、
前記第１電極部と前記第２電極部とは、各々、直交格子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。
【請求項３】
前記複数の第１線状電極の配列間隔と前記複数の第３線状電極の配列間隔とは等しく、
前記法線方向から見た場合に、前記第１線状電極と前記第３線状電極とは、配列間隔の半分だけ配列方向にずれている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記複数の第２線状電極の配列間隔と前記複数の第４線状電極の配列間隔とは等しく、
前記法線方向から見た場合に、前記第２線状電極と前記第４線状電極とは、配列間隔の半分だけ配列方向にずれている、
ことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記第１線状電極と前記第２線状電極との交差領域は、前記第１線状電極と前記第２線状電極とで共通の部分であり、前記第１電極部は、一体的に形成され、
前記第３線状電極と前記第４線状電極との交差領域は、前記第３線状電極と前記第４線状電極とで共通の部分であり、前記第２電極部は、一体的に形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項６】
パッシブ駆動方式で駆動する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項７】
液晶層を挟んで互いに対向する第１基板及び第２基板と、
前記第１基板の前記液晶層側に、第１の方向に延在する複数の第１線状電極と、第２の方向に延在する複数の第２線状電極とが交差するようにして格子状に形成される第１電極部と、
前記第２基板の前記液晶層側に、前記第１の方向に延在する複数の第３線状電極と、前記第２の方向に延在する複数の第４線状電極とが交差するようにして格子状に形成される第２電極部と、を備える液晶表示素子の生産方法であって、
前記第１基板と前記第２基板の対向面の法線方向から見た場合に、前記第１線状電極と前記第３線状電極とが重ならず、且つ、前記第２線状電極と前記第４線状電極とが重ならないように、前記第１電極部と前記第２電極部との位置関係を決定するステップと、
前記第１基板と前記第２基板とを対向配置した際に、決定した前記位置関係を満たすように、前記第１基板の一面上に前記第１電極部を形成し、前記第２基板の一面上に前記第２電極部を形成するステップと、
前記第１基板と前記第２基板とを、それぞれの電極部が形成された面を対向させて配置するステップと、を備える、
ことを特徴とする液晶表示素子の生産方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１４１１４（Ｐ２０１３−１１４１１４Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６１３６７（Ｐ２０１１−２６１３６７）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００２３１５１２）日本精機株式会社 (1,561)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００２３１５１２）日本精機株式会社 (1,561)
【Ｆターム（参考）】
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