液晶表示装置
【課題】マルチプレックス駆動され、セグメント表示部を有する液晶表示装置であって、表示パターンとその背景との透過率のばらつきを抑制することができ、新規な構成を有する液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示素子において、表示パターンを表示させる表示セグメント電極及び表示コモン電極の外側に、それぞれ、背景セグメント電極及び背景コモン電極を配置する。表示コモン電極及び背景コモン電極を順次走査しながら、表示セグメント電極及び背景セグメント電極のそれぞれにオン電圧またはオフ電圧を印加して、液晶表示素子をマルチプレックス駆動する。表示コモン電極が選択されたときに、背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加するとともに、背景コモン電極が選択されたときに、表示及び背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加して、表示パターンの背景全体をオフ表示にする。
【解決手段】液晶表示素子において、表示パターンを表示させる表示セグメント電極及び表示コモン電極の外側に、それぞれ、背景セグメント電極及び背景コモン電極を配置する。表示コモン電極及び背景コモン電極を順次走査しながら、表示セグメント電極及び背景セグメント電極のそれぞれにオン電圧またはオフ電圧を印加して、液晶表示素子をマルチプレックス駆動する。表示コモン電極が選択されたときに、背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加するとともに、背景コモン電極が選択されたときに、表示及び背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加して、表示パターンの背景全体をオフ表示にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、マルチプレックス駆動によりセグメント表示またはセグメント表示及びドットマトリクス表示の混在表示を行う液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用の情報表示装置として、外観上の高級感を狙った、背景表示部や暗表示部の表示輝度が非常に低いノーマリーブラック型液晶表示装置の搭載が増加してきている。特に、マルチプレックス駆動により動作するセグメント表示、または、セグメント表示及びドットマトリクス表示が可能な液晶表示装置の性能向上が著しく、市場流通量が上昇している。
【０００３】
スタティック駆動及び１／２デューティ〜１／８デューティ駆動に対応する、いわゆるツイステッドネマチック（ＴＮ）モードの液晶表示素子では、２枚のガラス基板間に配置される液晶層内で、液晶分子は、基板に対して略水平に配向する水平配向状態で、その層内で略７０°〜略１３０°捩れている。２枚のガラス基板の上下に配置される２枚の偏光板の吸収軸が略平行で、どちらか一方の偏光板吸収軸を、近傍の液晶層表面の液晶配向方位に対して略平行、または略直交、またはそれらに近い状態にして配置することにより、ノーマリーブラック表示を実現できる。
【０００４】
その中でも、液晶層内の捩れ角が略９０°で、液晶材料の複屈折率をΔｎ、液晶層厚をｄとしたときのリターデーションΔｎｄが比較的大きく１．５μｍ〜３μｍであるときは、電圧無印加時における透過率を非常に低く設定することが可能である。
【０００５】
また、捩れ角を略９０°〜略１２０°に設定し、バックライトに無機発光ダイオード（ＬＥＤ）などの単色光源を用いることにより、特定波長の透過率の低さを外観表示に反映させた液晶表示装置も開発され市販されている。
【０００６】
一方、１／８デューティよりも高い（分母が大きい）デューティ数の駆動を実現するために、液晶層内の捩れ角を略１８０°〜略２５０°にし、液晶層内のリターデーションを略７００ｎｍ〜略１２００ｎｍに設定したスーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）モードの液晶表示素子が用いられている。ＳＴＮモードにおいて良好なノーマリーブラック表示を実現する方法としては、いくつかの方法がある。
【０００７】
１番目の方法として、表示パターンを表示させるための「駆動セル」と、液晶層内において駆動セルとは反対の捩れ方位を有し、液晶層中央部の液晶分子配向方位が駆動セルのそれと直交関係にある「補償セル」とを上下に重ね、その上下に偏光板をクロスニコル配置することにより、良好な暗表示を実現する「二層ＳＴＮ」がある。最近は、液晶性高分子によって構成された光学フィルムにより補償セルを代替した液晶表示素子も広く用いられている。
【０００８】
２番目の方法として、駆動セルの上下に偏光板を配置し、偏光板と近接するガラス基板との間の少なくとも一方に、１枚以上の正の一軸光学異方性または正の二軸光学異方性を有する位相差板を挿入し、電圧無印加時における透過率を低下させる方法も広く用いられている。
【０００９】
さらに、３番目の方法として、上記ＴＮモード液晶表示素子についても示したが、バックライトの光源として単色の無機ＬＥＤなどを用い、液晶層と偏光板との組み合わせに対する特定波長の低透過率を外観表示に反映させた液晶表示装置の開発も行われ市販されている。
【００１０】
バックライトの発光波長に依存せず良好なノーマリーブラック表示を実現する液晶表示素子として、２枚のガラス基板間に配置される液晶層内の液晶分子配向方位が基板に対して垂直または略垂直となる「垂直配向（ＶＡ）モード」の液晶セルを、クロスニコル配置の偏光板間に配置する液晶表示素子がある。ガラス基板法線方位から観察したとき、その光学特性は、クロスニコル偏光板のそれとほぼ同等になり、透過率が非常に低くなるので、高いコントラストを比較的簡単に実現することができる。
【００１１】
さらに、特許文献１に示されるように、上下偏光板と上下ガラス基板との間の一方または両方に、負の一軸光学異方性または負の二軸光学異方性を有する視角補償板を挿入することにより、液晶表示装置を斜めから観察した場合においても透過率の上昇が小さく、コントラストが比較的低下しにくい良好な表示状態を実現することが可能である。この視角補償方法に関しては、負の二軸光学異方性を有する視角補償板（二軸フィルム）の面内位相差や面内遅相軸配置に関して、特に有効な手法が特許文献２に開示されている。
【００１２】
また、二軸光学異方性を有する略１／２波長板と、負の一軸光学異方性を有する視角補償板（Ｃプレート）を組み合わせることにより良好な視角特性を実現する方法が、特許文献３に開示されている。しかし、この手法は、略１／２波長板自体がどの方向から観察しても１／２波長の位相差を実現する必要があるため、実際は正の二軸光学異方性が必要であり、その実現は非常に難しい。
【００１３】
比較的製造しやすいと考えられる二軸フィルムとＣプレートとを組み合わせる方法が、特許文献４に開示されている。ただし、特許文献４の開示する方法では、二軸フィルムの面内位相差が１９０ｎｍ以下で、適用される液晶セルの液晶層内のリターデーションΔｎｄが２００ｎｍ〜５００ｎｍに限定されている。
【００１４】
電圧印加時においても良好な視角特性を獲得するために、液晶の配向方向が１つの画素内で複数の方向に向くことを意図した「マルチドメイン配向」が有効である。これをＶＡモード液晶表示素子で実現する方法としては、例えば特許文献５に記載されている、電極形状の工夫により液晶層内で斜め方向に電界を発生させ、その方向に配向制御する「斜め電界配向制御法」や、例えば特許文献６に記載されている、基板表面形状を工夫することにより、配向制御を行う方法がある。
【００１５】
液晶表示装置の左右方位の視角特性だけを重視する場合は、マルチドメイン配向でなく、液晶表示素子全面で均一な配向状態、すなわちモノドメイン配向であってもよい。モノドメイン配向は、例えば特許文献７に記載のいわゆる垂直配向膜に対する光配向処理方法や、特許文献８に開示されたある特定の表面自由エネルギーを有する垂直配向膜に対するラビング処理方法により実現される。
【００１６】
なお、ノーマリーブラック型液晶表示装置において、電圧無印加での正面観察時や斜め観察時に、表示と背景との透明電極の厚みの違いに起因して、表示と背景とで透過率が異なっているように観察される場合がある。
【００１７】
また、ノーマリーブラック型液晶表示装置において、オフ電圧が印加されている暗表示部分の透過率と、電圧無印加の背景の暗表示部分の透過率とが、特に斜め観察時に異なって見える場合がある。
【００１８】
さて、特許文献９に、液晶層にツイスト構造を有し電圧制御複屈折（ＥＣＢ）効果により動作する水平配向液晶セルを、リターデーションフィルムと組み合わせてカラー表示を行う液晶表示素子が開示されている。この液晶表示素子は、セグメント表示部を含む。
【００１９】
特許文献９の液晶表示素子は、低温度または高温度時に、セグメント表示部と背景部との色差が顕著になり、オフ電圧を印加していてもセグメント部がくっきりと浮き出る課題（同文献段落［０００８］）を解決するために、セグメント表示部の周囲の背景部にダミー電極を設け、ダミー電極にオフ電圧を印加している（同文献段落［００１１］）。特許文献９の液晶表示素子で、オフ電圧とは、カラー液晶表示装置においてカラー表示を行うために印加される階調電圧のうちで最低の電圧である（同文献段落［００１０］）。
【００２０】
例えば、同文献段落［００２２］に、「このカラー液晶表示装置をＰＷＭ方式を用い、１／４デューティにて駆動した。セグメント部を表示させる場合には、裏側基板の電極（コモン電極）１３に同期して、表側基板の各電極（セグメント電極）にそれぞれの色に応じた電圧を印加し、ダミー電極にはオフ電圧を印加した。」と記載されている。
【００２１】
これより、ダミー電極には、セグメント部を表示させるマルチプレックス駆動とは独立して、一定のオフ電圧が印加されていると考えられる。ダミー電極をマルチプレックス駆動で制御する技術について、特許文献９に開示されていない。
【００２２】
【特許文献１】特許２０４７８８０号明細書
【特許文献２】特許３３３０５７４号公報
【特許文献３】特許３２９９１９０号公報
【特許文献４】特許３８６３４４６号公報
【特許文献５】特許３８３４３０４号公報
【特許文献６】特許２９４７３５０号公報
【特許文献７】特許２８７２６２８号公報
【特許文献８】特開２００５−２３４２５４号公報
【特許文献９】特開２０００−９８４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明の一目的は、マルチプレックス駆動され、セグメント表示部を有する液晶表示装置であって、表示パターンとその背景との透過率のばらつきを抑制することができ、新規な構成を有する液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の一観点によれば、液晶セルと該液晶セルを挟む上下偏光板とを含み、該液晶セルは、複数本の電極を含む表示セグメント電極と、表示面内で前記表示セグメント電極の外側に配置された１本または複数本の電極を含む背景セグメント電極と、複数本の電極を含む表示コモン電極と、該表示面内で該表示コモン電極の外側に配置された１本または複数本の電極を含む背景コモン電極と、該表示セグメント電極及び背景セグメント電極と該表示コモン電極及び背景コモン電極との間に挟まれた液晶層とを含み、表示パターンが、該表示セグメント電極と表示コモン電極との該表示面内での重なり部分で画定され、該表示面内で該表示パターンの外側が背景を画定し、マルチプレックス駆動される液晶表示素子と、前記液晶表示素子に光を入射させるバックライトと、前記液晶表示素子をマルチプレックス駆動する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記表示コモン電極及び前記背景コモン電極を順次走査しながら、前記表示セグメント電極及び前記背景セグメント電極の各電極それぞれにオン電圧またはオフ電圧を印加して、前記液晶表示素子をマルチプレックス駆動し、前記背景のうち前記表示コモン電極を含む領域を、前記表示コモン電極が選択されたときに、前記背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加してオフ表示にするとともに、前記背景のうち前記背景コモン電極を含む領域を、前記背景コモン電極が選択されたときに、前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加してオフ表示にすることにより、該背景の全体をオフ表示にする制御を行うか、または、前記背景のうち前記表示コモン電極を含む領域を、前記表示コモン電極が選択されたときに、前記背景セグメント電極にオンの駆動信号を印加してオン表示にするとともに、前記背景のうち前記背景コモン電極を含む領域を、前記背景コモン電極が選択されたときに、前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極にオンの駆動信号を印加してオン表示にすることにより、該背景の全体をオン表示にする制御を行う液晶表示装置が提供される。
【発明の効果】
【００２５】
背景セグメント電極及び背景コモン電極を配置することにより、表示パターンの背景での電極配置領域が広くなり、電極の有無に起因する、表示パターンと背景との透過率差を抑制することが可能である。
【００２６】
表示コモン電極及び背景コモン電極を順次走査しながらマルチプレックス駆動を行うことにより、例えば、背景にマルチプレックス駆動のオフ電圧を印加できるようになり、これにより、背景と、マルチプレックス駆動のオフ電圧が印加された表示パターンとの透過率差を抑制することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
まず、図２２のブロック図を参照して、液晶表示装置の概略構成について説明する。バックライト１００が発光光源を有する。バックライト１００から放出された光が、液晶表示素子１０１に入射する。液晶表示素子１０１で光の透過状態を制御することにより、情報表示が行われる。制御装置１０２が、バックライト１００及び液晶表示素子１０１の動作を制御する駆動回路及び制御回路を含む。
【００２８】
次に、マルチプレックス駆動によりセグメント表示を行う、比較例及び実施例の液晶表示素子について説明する。まず、比較例として、従来の液晶表示素子について説明する。
【００２９】
図２３（Ａ）は、比較例の液晶表示素子の概略断面図である。下側偏光板１の上方に、下側ガラス基板３が配置されている。下側偏光板１と下側ガラス基板３との間には、液晶層６の配向状態に応じて、１枚または複数枚の、位相差板または視角補償板２（以下単に下側視角補償板２と呼ぶこととする）が配置される場合がある。なお、下側視角補償板２として、位相差板または視角補償板の代わりに、補償セルを用いることもできる。
【００３０】
下側ガラス基板３の上に、セグメント電極４が形成されており、セグメント電極４を覆って、下側配向膜５が形成されている。セグメント電極４が形成された下側ガラス基板３を、セグメント基板３とも呼ぶこととする。
【００３１】
なお、図２３（Ｂ）に示すように、必要に応じて、セグメント電極４と下側配向膜５との間に、例えばＳｉＯ２からなる絶縁膜１５を形成してもよい。
【００３２】
下側配向膜５の上方に、液晶層６を挟んで、下側ガラス基板３に対向する上側ガラス基板９が配置されている。上側ガラス基板９の液晶層６側内面に、コモン電極８が形成され、コモン電極８を覆って、上側配向膜７が形成されている。なお、下側ガラス基板３側と同様に、必要に応じて、コモン電極８と上側配向膜７との間に絶縁膜を形成してもよい。コモン電極８が形成された上側ガラス基板９を、コモン基板９とも呼ぶこととする。
【００３３】
上側ガラス基板９の上方に、上側偏光板１１が配置されている。上側ガラス基板９と上側偏光板１１との間に、液晶層６の配向状態に応じて、１枚または複数枚の、位相差板または視角補償板１０（以下単に上側視角補償板１０と呼ぶこととする）が配置される場合がある。なお、上側視角補償板１０として、位相差板または視角補償板の代わりに、補償セルを用いることもできる。
【００３４】
スペーサー１２が、上下ガラス基板９、３間に挟まれ、液晶層厚を定める。スペーサー１２は、例えば、球状、矩形状、台形状等の形状を有する。シール部１３が、液晶層６をシールする。シール部１３の一部、または別の部分に、下側ガラス基板３側から上側ガラス基板９上のコモン電極８に電気導通を図るためのトランスファー部１４が設けられている。なお、上側ガラス基板側にセグメント電極を配置し、下側ガラス基板側にコモン電極を配置することもできる。
【００３５】
下側ガラス基板３、セグメント電極４、下側配向膜５、液晶層６、上側配向膜７、コモン電極８、上側ガラス基板９、スペーサー１２、シール部１３、トランスファー部１４を含んで、液晶セル１６が構成される。
【００３６】
図２４に、液晶表示素子の表示パターンの例を示す。なお、この表示パターンの例は、比較例及び後述の実施例で共通である。液晶表示素子の表示部として外部に露出する有効表示エリア２３の内部に、１セグメントとして扱われる「ＴＥＭＰ」という文字表示部２１と、２桁の７セグメント表示部２２とから構成される表示パターン２０が画定されている。表示パターン２０内を斜線で示す。この表示パターン２０は、例えば自動車内の温度を表示するような表示装置に用いられるセグメント表示である。有効表示エリア２３内で、表示パターン２０の外側の領域が、背景２４である。
【００３７】
図２５は、図２４に示した表示パターンを実現する、比較例のセグメント電極パターンである。上述の表示部２１及び２２に対応するように、１０本のセグメント電極が形成されている。
【００３８】
有効表示エリア２３の外に、１０本のセグメント電極それぞれに接続するセグメント電極端子Ｓ１〜Ｓ１０が配置されている。セグメント電極端子Ｓ１〜Ｓ１０を介して、セグメント電極が、外部回路に接続される。
【００３９】
セグメント電極端子Ｓ１〜Ｓ１０と並んで、セグメント基板側に、コモン電極を接続するコモン電極端子Ｃ１及びＣ２も配置されている。コモン電極端子Ｃ１及びＣ２が、トランスファー部を介して、コモン基板側に形成されたコモン電極に接続される。なお、電極と、対応する電極端子とは、共通の参照番号で示すこととする。
【００４０】
図２６は、図２４に示した表示パターンを実現する、比較例のコモン電極パターンである。上述の表示部２１及び２２に対応するように、２本のコモン電極Ｃ１及びＣ２が形成されており、それぞれ、トランスファー端子Ｔ１、Ｔ２を介して、セグメント基板側のコモン電極端子Ｃ１、Ｃ２に接続される。２本のコモン電極Ｃ１及びＣ２が走査されて表示を行う。比較例の液晶表示素子は、１／２デューティ、１／２バイアスのマルチプレックス駆動で駆動されることを想定している。
【００４１】
表示面内で、セグメント電極４とコモン電極８との重なり部分が、表示パターン２０を画定する。セグメント電極４及びコモン電極８のうち、表示パターン２０の明暗表示をスイッチングする部分以外である、背景に含まれる部分を、引き回し線部と呼ぶこととする。
【００４２】
表示パターン２０内では、セグメント電極とコモン電極とが対向する。すなわち、セグメント基板及びコモン基板の双方に、透明電極層が形成されている。一方、表示パターン２０の外である背景２４には、セグメント基板及びコモン基板の一方しか透明電極層が形成されていない領域と、セグメント基板及びコモン基板の双方に透明電極層が形成されていない領域とが含まれる。このように、比較例の液晶表示素子では、有効表示エリア２３内に、透明電極層の厚みが違う領域、すなわち液晶層の厚みが違う領域が混在する。
【００４３】
例えば、透明電極のシート抵抗を１００Ω□以下とする場合、その厚さは、成膜条件にも依存するが、略３０ｎｍ±略１０ｎｍとなる。シート抵抗を１０Ω□以下に低くしようとすると、厚さは、１００Ω□程度でよい場合の８〜１０倍の略２５０ｎｍ±略５０ｎｍまで厚くなる。
【００４４】
表示パターンが精細なセグメント表示、または、セグメント表示及びドットマトリクス表示を行う表示装置では、表示均一性を維持するために、透明電極のシート抵抗が低い条件を使う場合が多い。透明電極のシート抵抗が低いほど、有効表示エリア内で液晶層の厚みのばらつきが大きくなり、つまりリターデーションの差が大きくなり、正面または／及び斜め観察時において、電極の有無に起因する透過率の差が観察されやすくなる。特に、人間の目の認識度合いが良好な低輝度時における透過率差は観察されやすい。
【００４５】
次に、本発明の第１の実施例による液晶表示素子について説明する。第１の実施例の液晶表示素子では、以下に説明するように、表示パターンの背景にも透明電極を設けることにより、透明電極の有無に起因する液晶層の厚みのばらつきが抑制されている。
【００４６】
図１は、第１の実施例の液晶表示素子の概略断面図である。比較例との違いについて説明する。なお、第１の実施例の表示パターンも、比較例と同様に、図２４に示すようなものである。
【００４７】
第１の実施例の液晶表示素子では、セグメント基板３上に、セグメント電極４が形成されていない領域を埋めるよう、セグメント電極４の外側に、電極４Ａが形成されている。セグメント電極４が、表示パターンの表示に用いられるので、セグメント電極４を、表示セグメント電極４と呼ぶこととする。セグメント基板３上に新たに追加された電極４Ａは、背景に配置されるので、背景セグメント電極４Ａと呼ぶこととする。
【００４８】
第１の実施例の液晶表示素子では、さらに、コモン基板８上に、コモン電極８が形成されていない領域を埋めるよう、コモン電極８の外側に、電極８Ａが形成されている。コモン電極８が、表示パターンの表示に用いられるので、コモン電極８を、表示コモン電極８と呼ぶこととする。コモン基板８上に新たに追加された電極８Ａは、背景に配置されるので、背景コモン電極８Ａと呼ぶこととする。
【００４９】
以下、表示セグメント電極４と背景セグメント電極４Ａとを合わせて（あるいは、表示セグメント電極４と背景セグメント電極４Ａとを区別せずに説明する場合は）単にセグメント電極と呼ぶこともある。また、表示コモン電極８と背景コモン電極８Ａとを合わせて（あるいは、表示コモン電極８と背景コモン電極８Ａとを区別せずに説明する場合は）単にコモン電極と呼ぶこともある。
【００５０】
表示セグメント電極４と表示コモン電極８とを区別せずに説明する場合は、単に表示電極と呼び、背景セグメント電極４Ａ及び背景コモン電極８Ａとを区別せずに説明する場合は、単に背景電極と呼ぶこともある。
【００５１】
背景セグメント電極４Ａ及び背景コモン電極８Ａにも、表示セグメント電極４及び表示コモン電極８と同様に、マルチプレックス駆動の駆動信号が印加される。
【００５２】
図２は、図２４に示した表示パターンを実現する、第１の実施例のセグメント電極パターンである。比較例と同様に、１０本のセグメント電極Ｓ１〜Ｓ１０からなる表示セグメント電極４が配置されている。
【００５３】
有効表示エリア２３内の、表示セグメント電極４が配置されていない領域を埋めるように、１本の背景セグメント電極４Ａが配置されている。背景セグメント電極４Ａは、セグメント電極端子Ｂ１に接続されている。第１の実施例ではさらに、コモン電極端子Ｃ３が追加されている。背景セグメント電極４Ａを、右上りの斜線で示す。
【００５４】
表示セグメント電極４と、背景セグメント電極４Ａとの間には、両者が短絡しないように隙間を設ける必要があるが、この隙間の距離は、５０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がさらに好ましい。ただし、電極間距離は、１０μｍ以上確保することが好ましい。
【００５５】
また、有効表示エリア２３の左下隅に囲みで示すＡ領域内のように、引き回し線部同士の間隔も、極力狭くされている。引き回し線部の間隔も、５０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がさらに好ましい。ただし、電極間距離は、１０μｍ以上確保することが好ましい。
【００５６】
なお、有効表示エリア２３の中央付近の上部に囲みで示すＢ領域内のように、「Ｐ」という文字の閉ループ状の部分の内部（浮島）は、閉ループに切り込みを入れることにより、背景セグメント電極４Ａに繋げている。なお、切り込みの幅（切り込み部分の背景セグメント電極４Ａの幅）は、最小線間幅の２倍以上が好ましく、より好ましくは３倍以上とする。
【００５７】
このように、第１の実施例のセグメント基板上には、有効表示エリア内の、電極間の隙間（線間）を除くほぼ全面に、透明電極が形成されている。背景セグメント電極が、有効表示エリアの周に接する形状で配置される。
【００５８】
なお、この実施例では、背景セグメント電極を１本に配線したが、必要ならば複数本の背景セグメント電極を設けてもよい。ただし、背景セグメント電極の本数が少ない方が、それを取り出す端子数も少なくできるので、駆動回路の規模を小さくできる。なお、少なくとも１つの背景セグメント電極が、有効表示エリアの周に接する形状で配置される。
【００５９】
図３は、図２４に示した表示パターンを実現する、第１の実施例のコモン電極パターンである。比較例と同様に、２本のコモン電極Ｃ１、Ｃ２からなる表示コモン電極８が配置されている。
【００６０】
有効表示エリア２３内の、表示コモン電極８が配置されていない領域を埋めるように、１本の背景コモン電極８Ａが配置されている。背景コモン電極８Ａは、トランスファー端子Ｔ３を介して、セグメント基板側のコモン電極端子Ｃ３に接続される。背景コモン電極８Ａを、左上りの斜線で示す。
【００６１】
表示コモン電極８と背景コモン電極８Ａとを合わせて、３本のコモン電極Ｃ１〜Ｃ３が配置されており、１／３デューティ、１／３バイアスのマルチプレックス駆動が想定されている。
【００６２】
表示コモン電極８と、背景コモン電極８Ａとの間には、両者が短絡しないように隙間を設ける必要があるが、この隙間の距離は、５０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がさらに好ましい。ただし、電極間距離は、１０μｍ以上確保することが好ましい。
【００６３】
このように、第１の実施例のコモン基板上には、有効表示エリア内の、電極間の隙間を除くほぼ全面に、透明電極が形成されている。背景コモン電極は、有効表示エリアの周に接する形状で配置される。背景コモン電極は、マルチプレックス駆動の観点からは、デューティ数増加を抑えるように、少ない本数にできれば好ましい。
【００６４】
なお、液晶表示素子を駆動させる駆動回路には、セグメント及びコモン出力共に、出力電流容量に制限があるため、駆動可能な表示面積に制限がある場合が多い。能力以上の出力電流を要する広い表示領域を駆動すると、オン表示時に印加電圧の降下を生じ、表示輝度低下、さらには表示ムラを生じさせる懸念がある。
【００６５】
背景は広い面積になりうる。背景セグメント電極あるいは背景コモン電極を、１本のみ設けると印加電圧の観点で面積が広くなりすぎる場合は、複数本の電極に分割して、各電極の面積を狭くすることも有効であろう。
【００６６】
図４に、背景コモン電極を２つの背景コモン電極Ｃ３ａ、Ｃ３ｂに分割する例を示す。背景コモン電極Ｃ３ａ、Ｃ３ｂそれぞれに、トランスファー端子Ｔ３、Ｔ４が用意されている。複数の背景コモン電極Ｃ３ａ、Ｃ３ｂは、共通のコモン電極端子に接続して、マルチプレックス駆動において同じ走査線として走査するようにしてもよい。また、背景コモン電極Ｃ３ａ、Ｃ３ｂは、それぞれ別のコモン接続端子に接続して、別の走査線として走査するようにしてもよい。なお、複数本の背景コモン電極を設けた場合、少なくとも１つの背景コモン電極は、有効表示エリアの周に接する形状で配置される。なお、以下では、図３に示したように、１本の背景コモン電極とした場合を例に説明を続ける。
【００６７】
以上説明したように、第１の実施例では、セグメント基板及びコモン基板の、有効表示エリア内のほぼ全面に、透明電極が形成されている。これにより、透明電極の有無に起因する液晶層厚のばらつきが抑制される。
【００６８】
次に、第１の実施例におけるセグメント電極とコモン電極との重なり構造について説明するとともに、表示パターン及び背景のオン・オフを制御するための駆動方法について説明する。
【００６９】
図５は、図２に示したＡ領域の拡大図であり、図６は、図２に示したＢ領域の拡大図である。セグメント電極とコモン電極とが重なった状態を示している。
【００７０】
表示セグメント電極と表示コモン電極とが重なっている領域Ｒ１１が、表示パターンとなり、それ以外が背景となる。上述のように、表示セグメント電極及び表示コモン電極の、表示パターン部以外が、それぞれの引き回し線部である。
【００７１】
背景は、線間以外、表示セグメント電極の引き回し線部と背景コモン電極とが重なっている領域Ｒ１２と、背景セグメント電極と表示コモン電極の引き回し線部とが重なっている領域Ｒ２１と、背景セグメント電極と背景コモン電極とが重なっている領域Ｒ２２とに分割される。領域Ｒ１２、Ｒ２１で、表示電極（表示セグメント電極、表示コモン電極）の引き回し線部は、対向側の背景電極（背景コモン電極、背景セグメント電極）と対向する。
【００７２】
図５及び図６において、表示セグメント電極と表示コモン電極とが重なっている領域Ｒ１１及び表示セグメント電極と背景コモン電極とが重なっている領域Ｒ１２を、左上りの斜線で示している。背景セグメント電極と表示コモン電極とが重なっている領域Ｒ２１及び背景セグメント電極と背景コモン電極とが重なっている領域Ｒ２２を、クロスハッチで示している。
【００７３】
なお、上述のように、図６に示す「Ｐ」という文字の閉ループ状の部分の内部２５は、閉ループに切り込みを入れることにより、背景セグメント電極に繋がっている。
【００７４】
図７に、有効表示エリア２３全体でのセグメント電極とコモン電極との重なりを示す。図７を参照して、表示パターン及び背景のオン・オフをマルチプレックス駆動で制御する方法について説明する。
【００７５】
表示パターンは、表示セグメント電極Ｓ１〜Ｓ１０（表示セグメント電極４）と、表示コモン電極Ｃ１、Ｃ２（表示コモン電極８）との重なり部分で画定される。表示パターンのオン・オフを制御する場合は、表示コモン電極Ｃ１またはＣ２が選択される期間に、表示セグメント電極Ｓ１〜Ｓ１０の各々にオンまたはオフの駆動信号を印加する。
【００７６】
背景は、線間以外、背景セグメント電極４Ａと表示コモン電極８の引き回し線部との重なり（領域Ｒ２１）、表示セグメント電極４の引き回し線部と背景コモン電極８Ａとの重なり（領域Ｒ１２）、及び、背景セグメント電極４Ａと背景コモン電極８Ａとの重なり（領域Ｒ２２）で画定される。領域Ｒ１１〜Ｒ２２のうちのいくつかを図に例示する。
【００７７】
まず、背景全体をオフにする制御について説明する。背景セグメント電極４Ａには、コモン電極Ｃ１〜Ｃ３が選択される期間でいずれもオフの駆動信号を印加する。これにより、背景セグメント電極４Ａと表示コモン電極８の引き回し線部との重なり（領域Ｒ２１）は、表示コモン電極Ｃ１、Ｃ２が選択される期間にオフに保たれる。
【００７８】
さらに、背景コモン電極Ｃ３が選択される期間は、すべての表示セグメント電極Ｓ１〜Ｓ１０にオフの駆動信号を印加する。これにより、表示セグメント電極４の引き回し線部と背景コモン電極８Ａとの重なり（領域Ｒ１２）、及び、背景セグメント電極４Ａと背景コモン電極８Ａとの重なり（領域Ｒ２２）も、オフとなる。
【００７９】
つまり、背景のうち表示コモン電極を含む領域は、表示コモン電極が選択されたときに、背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加してオフ表示にするとともに、背景のうち背景コモン電極を含む領域は、背景コモン電極が選択されたときに、表示セグメント電極及び背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加してオフ表示にすることにより、背景の全体をオフ表示にする。
【００８０】
背景の全体をオンにする制御は、この逆となる。すなわち、背景セグメント電極４Ａには、コモン電極Ｃ１〜Ｃ３が選択される期間でいずれもオンの駆動信号を印加する。これにより、背景セグメント電極４Ａと表示コモン電極８の引き回し線部との重なり（領域Ｒ２１）は、表示コモン電極Ｃ１、Ｃ２が選択される期間にオンに保たれる。
【００８１】
さらに、背景コモン電極Ｃ３が選択される期間は、すべての表示セグメント電極Ｓ１〜Ｓ１０にオンの駆動信号を印加する。これにより、表示セグメント電極４の引き回し線部と背景コモン電極８Ａとの重なり（領域Ｒ１２）、及び、背景セグメント電極４Ａと背景コモン電極８Ａとの重なり（領域Ｒ２２）も、オンとなる。
【００８２】
つまり、背景のうち表示コモン電極を含む領域は、表示コモン電極が選択されたときに、背景セグメント電極にオンの駆動信号を印加してオン表示にするとともに、背景のうち背景コモン電極を含む領域は、背景コモン電極が選択されたときに、表示セグメント電極及び背景セグメント電極にオンの駆動信号を印加してオン表示にすることにより、背景の全体をオン表示にする。
【００８３】
以上説明したように、第１の実施例では、表示パターン及び背景双方のオン・オフを、表示コモン電極及び背景コモン電極を順次選択していくマルチプレックス駆動で制御することができる。
【００８４】
例えば、ノーマリーブラック表示の液晶表示素子で、表示パターンがオフ（暗表示）のとき、すなわちオフ電圧が印加されているとき、背景にもマルチプレックス駆動のオフ電圧を印加して、表示パターンと背景の透過率を揃えることにより、オフ電圧印加の表示パターンと電圧無印加の背景とで見え方が異なるクロストークを防止することができる。
【００８５】
また例えば、ノーマリーブラック表示の液晶表示素子で、背景をオン（明表示）とすることにより、ノーマリーホワイト型の液晶表示素子のような表示を行うこともできる。
【００８６】
次に、第２の実施例の液晶表示素子について説明する。ノーマリーブラック表示を行う垂直配向（ＶＡ）モードの液晶表示素子では、暗表示時であっても、オフ電圧印加に伴う斜め電界に起因して、電極エッジ近傍で光抜けが生じやすい。第２の実施例の技術は、そのような電極エッジ近傍の光抜け抑制に有効である。
【００８７】
図８は、第２の実施例の液晶表示素子の概略断面図である。以下、第１の実施例との違いについて説明する。第２の実施例の液晶表示素子では、セグメント基板３と、表示セグメント電極４及び背景セグメント電極４Ａとの間に、ブラックマスク３０が形成されており、コモン基板８と、表示コモン電極８及び背景コモン電極８Ａとの間に、ブラックマスク３１が形成されている。
【００８８】
ブラックマスク３０は、表示面内で、表示セグメント電極４と背景セグメント電極４Ａとの隙間を覆うように帯状に形成され、表示セグメント電極４の縁からその内側にある程度オーバーラップし、また、背景セグメント電極４Ａの縁からその内側にある程度オーバーラップするように形成されている。
【００８９】
ブラックマスク３１は、表示面内で、表示コモン電極８と背景コモン電極８Ａとの隙間を覆うように帯状に形成され、表示コモン電極８の縁からその内側にある程度オーバーラップし、また、背景コモン電極８Ａの縁からその内側にある程度オーバーラップするように形成されている。
【００９０】
電極の縁から内側にオーバーラップするようにブラックマスクが配置されていることにより、電極エッジ近傍の光抜けが良好に抑制される。電極の縁からその電極の内側にオーバーラップする距離は、５μｍ以上２０μｍ以下が好ましい。
【００９１】
ブラックマスク３０及び３１は、例えば顔料、カーボンなどの粒子、または染料を分散させた樹脂や、クロムなどの金属等を用いて構成される。なお、ブラックマスクに金属等導電材料を用いる場合は、透明電極との間に絶縁層を配置する。なお、ブラックマスクは、透明電極と配向膜との間に配置することもでき、また、図２３（Ｂ）を参照して説明した絶縁膜と配向膜との間に配置することもできる。
【００９２】
次に、第３及び第４の実施例の液晶表示素子について説明する。第１の実施例において、背景に新たな電極を追加し、ノーマリーブラック表示の液晶表示素子でも、表示パターン及び背景を合わせた全面をオン（明表示）にできるようにした。
【００９３】
しかし、引き回し線部同士の線間や背景電極と表示電極との線間は、電極が配置されていないので、全面がオンとなっても暗状態のままである。例えば全面がオン時に、このような線間の暗状態により、表示に違和感が生じる場合がある。特に、線間の距離が比較的広い（例えば２０μｍ〜５０μｍ程度）場合で、線間が不規則なパターンで配置されているような場合に、このような違和感が生じやすい。
【００９４】
第３の実施例では、セグメント電極及びコモン電極上の双方に開口を分布させることにより、線間以外の領域にも、オン時に暗状態のままの部分を分布させて、表示の違和感を低減させる。ただし、電極上に開口を形成すると、開口の縁が新たな電極エッジとなる。オフ（暗表示）時において、このような電極エッジに起因する開口の縁近傍での光抜けは抑制したい。
【００９５】
図９は、第３の実施例の液晶表示素子の開口の配置を示す概略平面図である。セグメント電極上に、複数の開口ＯＰｓ（セグメント開口ＯＰｓと呼ぶこととする）が形成され、各セグメント開口ＯＰｓに対向する位置のコモン電極上に、開口ＯＰｃ（コモン開口ＯＰｃと呼ぶこととする）が形成されている。つまり、各セグメント開口ＯＰｓに対し、対応する１つのコモン開口ＯＰｃが配置されている。セグメント開口ＯＰｓ及びコモン開口ＯＰｃは、それぞれ、複数列に並んで配置されている。両開口ＯＰｓ、ＯＰｃは相似形状（合同も含むとする）である。
【００９６】
相互に対応するセグメント開口ＯＰｓとコモン開口ＯＰｃとは、重心ＧＰが一致し、セグメント開口ＯＰｓの大きさはコモン開口ＯＰｃに対して等しいか小さく、セグメント開口ＯＰｓは、コモン開口ＯＰｃと一致するか、コモン開口ＯＰｃ内に含まれる。なお、理想的には、表示面内でセグメント開口ＯＰｓの縁とコモン開口ＯＰｃの縁とが一致すれば、斜め電界抑制に最も好ましい。
【００９７】
図９には、セグメント開口ＯＰｓ及びコモン開口ＯＰｃの、左右方向に伸びた列を、上下２列分示している。セグメント開口ＯＰｓ及びコモン開口ＯＰｃは、矩形形状（正方形も含むとする）であり、辺同士が平行に配置されている。開口の矩形の辺は、左右方向または上下方向に平行である。
【００９８】
セグメント開口ＯＰｓは、列方向の長さ（横辺長さ）がＷｓで、幅（縦辺長さ）がＨｓであり、列方向に間隔Ｇｓを隔てて規則的に並んでいる。コモン開口ＯＰｃは、列方向の長さ（横辺長さ）がＷｃで、幅（縦辺長さ）がＨｃであり、列方向に間隔Ｇｃを隔てて規則的に並んでいる。コモン開口ＯＰｃの列同士は、間隔Ｐを隔てて並んでいる。上下方向に並ぶ開口列の開口の重心ＧＰが、左右方向に関して揃っている。
【００９９】
セグメント開口ＯＰｓの列方向の長さＷｓ、幅Ｈｓ、列方向の間隔Ｇｓ、及び、コモン開口ＯＰｃの列方向の長さＷｃ、幅Ｈｃ、列方向の間隔Ｇｃは、以下のような関係を満たす。
【０１００】
セグメント開口ＯＰｓの列方向の長さＷｓは、５μｍより長いことが好ましく、５μｍ＜Ｗｓ≦Ｗｃとなる。また、セグメント開口ＯＰｓの幅Ｈｓも、５μｍより長いことが好ましく、５μｍ＜Ｈｓ≦Ｈｃとなる。さらに、コモン開口ＯＰｃの列方向の間隔Ｇｃも、５μｍより長いことが好ましく、５μｍ＜Ｇｃ≦Ｇｓとなる。
【０１０１】
また、コモン開口ＯＰｃの幅Ｈｃが、列方向の間隔Ｇｃ以上であることが好ましく、Ｈｃ≧Ｇｃであり、セグメント開口ＯＰｓの幅Ｈｓが、列方向の間隔Ｇｓ以上であることが好ましく、Ｈｓ≧Ｇｓである。
【０１０２】
コモン開口ＯＰｃの幅Ｈｃは、セグメント電極とコモン電極との間隔に略等しくすることが好ましく、コモン開口ＯＰｃの列方向の長さＷｃは、セグメント電極及びコモン電極の、引き回し線部及び背景電極の最小線幅に合わせることが好ましい。コモン開口ＯＰｃの列同士の間隔Ｐは、コモン開口ＯＰｃの列方向の間隔Ｇｃ以上にすることが有効である。
【０１０３】
開口は、背景内のみに設けても、さらに表示パターン内に設けてもよい。なお、開口を持つ電極パターンの作製のために、例えば以下のようにフォトマスクを作製すればよいであろう。ポジ型のフォトマスクの作製においては、元のセグメント、コモン電極パターンのマスクデータと、開口のみを配列したマスクデータの論理積を取ったマスクデータをそれぞれ作成し、このマスクデータをもとにフォトマスクを作製することで、遮光部に開口を有するマスクパターンとすることが有効である。なお、引き回し線部や背景電極の線幅が狭い部分に開口を設けると、断線する可能性があるので、断線しないようにする配慮が必要である。線幅１００μｍ以下の電極部分、特に線幅５０μｍ以下の電極部分には、開口を設けないようにするのがよい。
【０１０４】
セグメント電極とコモン電極との間隔が例えば３０μｍである場合、例えば、コモン開口ＯＰｃの列方向の長さＷｃが３０μｍ、セグメント開口ＯＰｓの列方向の長さＷｓが２０μｍ、コモン開口ＯＰｃの幅Ｈｃが３０μｍ、セグメント開口ＯＰｓの幅Ｈｓが２０μｍ、コモン開口ＯＰｃの列方向の間隔Ｇｃが１０μｍ、セグメント開口ＯＰｓの列方向の間隔Ｇｓが２０μｍ、コモン開口ＯＰｃの列同士の間隔Ｐが１００μｍである。
【０１０５】
なお、セグメント側とコモン側の条件を入れ替えても構わない。例えば、コモン電極側の開口を、セグメント電極側の開口より小さくするようにしてもよい。
【０１０６】
なお、図１０に示すように、上下方向に並ぶ開口列の開口の重心ＧＰが、左右方向に関して揃っていなくてもよい。例えば、上下方向に並ぶ開口列の重心を、左右方向に半ピッチずらして、重心ＧＰを市松状に配置してもよい。
【０１０７】
さらに、図１１に示すように、それぞれの開口は、表示面内で、左右方向（あるいは上下方向）から所定角度θだけ傾いていてもよい。列内で隣り合う開口同士の重心の間隔がＬｐであり、隣り合う列同士の開口の重心の間隔がＶｐである。
【０１０８】
なお、開口形状は矩形に限らない。例えば、円形や楕円形、十字形などとすることも可能である。各開口が、それに対応する対向側の開口と相似形状であり、両開口が重心を共通とし、両開口の大きさを等しいか、一方が他方を含む大きさとすれば有効である。一方が他方を含む大きさである場合、重心がややずれても、一方が他方を含む位置関係が保たれやすい。ただし両開口の大きさは近いことが斜め電界抑制に好ましく、一方を他方に対して８０％〜１２０％程度の大きさ（面積）とすることが好ましい。
【０１０９】
次に、第４の実施例の液晶表示素子について説明する。第３の実施例で、電極上に開口を形成した。第４の実施例では、開口を覆うように、第２の実施例で導入したようなブラックマスクを形成することにより、開口近傍の光抜けをさらに抑制する。
【０１１０】
図１２は、セグメント開口ＯＰｓ、コモン開口ＯＰｃ、及びブラックマスクＢＭの配置関係を示す概略断面図である。コモン基板Ｓｃ側に、ブラックマスクＢＭが形成されている。なお、セグメント基板Ｓｓ側、あるいは両基板側にブラックマスクを形成することもできる。
【０１１１】
この例では、セグメント開口ＯＰｓよりもコモン開口ＯＰｃの方が大きい。表示面内で、ブラックマスクＢＭが、相対的に大きいコモン開口ＯＰｃを覆い、コモン開口ＯＰｃの縁からコモン電極Ｅｃの内側にある程度オーバーラップするように形成されている。これにより、良好に遮光が行われる。オーバーラップの距離は、好ましくは１０μｍ以下であり、より好ましくは５μｍ以下である。
【０１１２】
次に、第５の実施例の液晶表示素子について説明する。第１の実施例で、背景セグメント電極及び背景コモン電極を導入し、それぞれ、セグメント電極端子及びコモン電極端子に接続して、背景のオン・オフ制御を、表示パターンのオン・オフを制御するマルチプレックス駆動に組み込んだ。
【０１１３】
しかし、背景のオン・オフ制御のためのセグメント電極端子及びコモン電極端子を増加させることができない場合もあろう。第５の実施例でも、第１の実施例と同様に、セグメント基板の表示セグメント電極の配置されない領域を埋めるように、背景セグメントダミー電極を配置し、コモン基板の表示コモン電極の配置されない領域を埋めるように、背景コモンダミー電極を配置する。しかし、両ダミー電極は、それぞれセグメント電極端子及びコモン電極端子に接続せず、マルチプレックス駆動で制御することは行わないダミー電極である。
【０１１４】
第５の実施例でも、セグメント基板及びコモン基板の、線間を除くほぼ全面に透明電極が形成されている。これにより、第１の実施例と同様に、透明電極の有無に起因する液晶層厚のばらつきが抑制される。
【０１１５】
ただし、単純に背景セグメントダミー電極及び背景コモンダミー電極を配置しただけでは、静電気等の帯電により、背景の点灯等の誤動作を起こす懸念がある。このため、第５の実施例では、背景セグメントダミー電極と背景コモンダミー電極とを導通させ同電位とする。
【０１１６】
図１３は、第５の実施例のセグメント電極パターンである。表示セグメント電極４が配置されていない領域を埋めるように、背景セグメントダミー電極４Ｂが配置されているが、背景セグメントダミー電極４Ｂは、セグメント電極端子には接続されない。
【０１１７】
背景セグメントダミー電極４Ｂは、背景コモンダミー電極と導通させるために、有効表示エリア２３の外に新たに設けられたダミー電極間トランスファー端子ＴＳＣに接続される。なお、ダミー電極間トランスファー端子を、複数個設けてもよい。また、第５の実施例では、コモン電極端子Ｃ１及びＣ２に並んで、ダミー電極端子Ｄが配置されている。
【０１１８】
図１４は、第５の実施例のコモン電極パターンである。表示コモン電極８が配置されていない領域を埋めるように、背景コモンダミー電極８Ｂが配置されているが、背景コモンダミー電極８Ｂは、コモン電極端子には接続されない。
【０１１９】
背景コモンダミー電極８Ｂは、トランスファー端子ＴＤを介して、セグメント基板側に形成されたダミー電極Ｄに接続され、外部に取り出される。また、背景コモンダミー電極８Ｂは、ダミー電極間トランスファー端子ＴＳＣを介して、背景セグメントダミー電極４Ｂに接続される。
【０１２０】
このように、背景セグメントダミー電極４Ｂと背景コモンダミー電極８Ｂとを導通させて、同電位とする。これらダミー電極４Ｂ、８Ｂに、ダミー電極端子Ｄから所定電位が印加される。ダミー電極端子Ｄには、好ましくは０Ｖが印加される。なお、第２の実施例と同様に、表示面内で線間を覆うようにブラックマスクを形成してもよい。
【０１２１】
次に、第６及び第７の実施例による液晶表示素子について説明する。第１〜第５の実施例では、セグメント基板あるいはコモン基板の同一面上に、表示電極と背景電極とを形成した。よって、表示電極と背景電極との短絡を防ぐために、表示電極と背景電極との間に電極のない線間が残る。このような線間をなくすことが可能な構造について説明する。
【０１２２】
図１５は、第６の実施例の液晶表示素子の概略断面図である。第６の実施例では、背景セグメント電極４Ｃを、表示セグメント電極４とは異なる層に形成する。セグメント基板３上に、背景セグメント電極４Ｃが形成され、その上に、絶縁膜１７が形成され、絶縁膜１７上に、表示セグメント電極４が形成されている。
【０１２３】
図１６は、第７の実施例の液晶表示素子の概略断面図である。第７の実施例では、セグメント基板側に加え、さらにコモン基板側でも、表示電極と異なる層に背景電極を形成する。コモン基板８の下に、背景コモン電極８Ｃが形成され、その下に、絶縁膜１８が形成され、絶縁膜１８の下に、表示コモン電極８が形成されている。
【０１２４】
このように、背景電極と表示電極とを異なる層に形成することにより、表示面内で両電極間に隙間を設けなくてもよくなる（背景電極と表示電極の端を揃えてよい）。線間が無くなれば、背景のオン時に線間が暗状態になるような状況をなくすことができる。
【０１２５】
次に、上記実施例の構造を採用した液晶表示装置を作製して、その外観状態を観察した結果について説明する。ツイステッドネマチック（ＴＮ）モード、スーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）モード、及び、垂直配向（ＶＡ）モードの３種類の液晶表示装置を作製した。
【０１２６】
まず、ＴＮモードの液晶表示装置の場合について説明する。比較例、第１の実施例、及び第３の実施例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置を作製した。上下ガラス基板の内面に配置される配向膜には、日産化学工業製の水平配向膜ＳＥ４１０を用いた。液晶層内の液晶分子配向は、左捩れで略９０°とし、液晶層中央分子の配向方向が略６時方位となるように、配向膜面にラビング処理を施した。本検討では、液晶層厚ｄが略６μｍと略９μｍの２種類の液晶表示素子を作製した。
【０１２７】
液晶材料には、正の誘電率異方性を有する複屈折率Δｎが略０．０９と略０．２５であるものを用いた。液晶層厚ｄが略６μｍの場合には、Δｎが略０．０９の液晶材料を用い、液晶層厚ｄが略９μｍの場合には、Δｎが略０．２５の液晶材料を用いたので、それぞれの液晶層におけるリターデーションΔｎｄは、略５４０ｎｍ及び略２．２５μｍとなる。
【０１２８】
上下ガラス基板の外側に配置される上下の偏光板は、パラレルニコル配置とした。上下偏光板の吸収軸は、上下ガラス基板のいずれか一方のラビング方位（液晶配向方位）に対して略平行となるように配置した。偏光板として、ポラテクノ製ＳＨＣ１３Ｕを用いた。この液晶表示素子は、オフ電圧印加時に暗状態が得られるノーマリーブラック型となる。
【０１２９】
さらに、実際に作製したサンプルを観察する前に、ほぼ同じ条件におけるシミュレーション解析を行った。シミュレータとして、シンテック製のＬＣＤＭＡＳＴＥＲ６を用いた。
【０１３０】
図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に、駆動電圧を最適化した１／３デューティ、１／３バイアスのマルチプレックス駆動条件でのオフ電圧印加時、及び電圧無印加時における９時−３時方位（左右方位）の視角特性のシミュレーション結果を示す。シミュレーションは、透明電極が形成されている部分のオフ電圧印加時及び電圧無印加時の視角特性を示す。
【０１３１】
図１７（Ａ）が、Δｎｄが低い略５４０ｎｍの場合、図１７（Ｂ）が、Δｎｄが高い略２．２５μｍの場合の結果である。横軸が９時−３時方位（左右方位）の観察角度を度単位で示し、縦軸が透過率を示す。なお、Δｎｄが低い略５４０ｎｍの場合に対しては、単波長バックライトの場合を想定して、波長６３０ｎｍの透過率を示している。
【０１３２】
液晶層のΔｎｄが低い場合も高い場合も、電圧無印加時の透過率及びオフ電圧印加時の透過率の双方は、観察角度が深くなるにつれて大きくなり、特に右方位で透過率が大きくなる傾向がある。また、電圧無印加時の透過率よりも、オフ電圧印加時の透過率の方が大きく、両透過率の差は、観察角度が深くなるほど大きくなる傾向がある。液晶層のΔｎｄが低い方が、深い観察角度での透過率が大きい。オフ電圧印加部分と電圧無印加部分との見え方が異なるクロストークが、特に低いΔｎｄの方の液晶表示素子において、深い観察角度になるほど生じやすいことが示唆される。
【０１３３】
比較例の液晶表示素子では、表示パターンが暗表示にされるとき、表示パターンにオフ電圧が印加されている。一方、背景は電圧無印加である。比較例では背景電極を形成していないが、背景電極の無い部分の電圧無印加の視角特性は、シミュレーション結果に示した電極形成部分の電圧無印加の視角特性とほぼ同様と考えられる。従って、比較例の液晶表示素子において、深い観察角度でクロストークが生じることが予想される。実際に比較例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置を観察したところ、深い観察角度でクロストークが観察された。
【０１３４】
一方、第１及び第３の実施例の液晶表示素子では、表示パターンにオフ電圧を印加して暗表示とするとき、背景にもオフ電圧を印加することができるので、クロストークが抑制される。なお、背景の線間部分は電圧無印加となるが、幅が狭いので目立たない。第１及び第３の実施例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置を観察したところ、クロストークは認識されなかった。
【０１３５】
なお、第１及び第３の実施例の液晶表示素子は、背景をオン（明表示）とすることにより、ノーマリーホワイト型の表示を行うことも可能である。表示パターン及び背景にオン電圧が印加されているとき、表示パターンと背景とでオン電圧印加部分の見え方が異なることはない。
【０１３６】
ただし、背景をオンにしたとき、線間は暗状態であり、第１の実施例の液晶表示素子では、これに起因して表示に違和感を生じ得る。電極に開口を形成した第３の実施例は、このような違和感の低減に有効である。第３の実施例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置により、背景のオン時の表示が大幅に改善されることを確認した。
【０１３７】
なお、上記検討において、液晶層内における液晶分子の捩れ角を略９０°としたが、捩れ角はこれに限定されない。捩れ角は概ね７０°〜１３０°の範囲であれば、上記と同様な効果が得られる。
【０１３８】
ＴＮモードでノーマリーブラック型の液晶表示素子としては、例えば、液晶セルが、液晶層内における液晶分子の捩れ角が略９０°で、液晶層のリターデーションΔｎｄが２μｍ〜４μｍであるものが好ましく、また例えば、液晶セルが、液晶層内における液晶分子の捩れ角が略７０°〜略１３０°で、液晶層のリターデーションΔｎｄが４００ｎｍ〜７００ｎｍであるものが好ましい。上下偏光板は、平行ニコル配置である。
【０１３９】
次に、ＳＴＮモードの液晶表示装置の場合について説明する。比較例、第１の実施例、第３の実施例、及び第５の実施例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置を作製した。さらに、ＴＮモードの場合と同様に、シミュレーション解析を行った。
【０１４０】
上下ガラス基板の内面に配置される配向膜には、日産化学工業製の水平配向膜ＳＥ２８１１を用いた。液晶層内の液晶分子配向は、左捩れで略１８０°とし、液晶層中央分子の配向方向を略６時方位となるように、配向膜面にラビング処理を施した。本検討では、液晶層厚ｄが略６μｍの液晶表示素子を作製した。液晶材料には、正の誘電率異方性を有する複屈折率Δｎが略０．１５であるものを用いたので、リターデーションΔｎｄは略９００ｎｍとなる。
【０１４１】
このような左捩れのセル（表示パターンを表示する「駆動セル」）の上側または下側に、「色補償セル」を積層した。色補償セルは、液晶層内の液晶分子配向を右捩れで略１８０°とし、液晶層中央分子の配向方向が略３時方位となるように配向膜面にラビング処理を施し、有効表示エリア内に全面電極を配置したこと以外は、駆動セルと同様なものである。
【０１４２】
積層した２枚のセルの外側に配置される上下の偏光板は、クロスニコル配置とした。上下偏光板の吸収軸は、偏光板として、ポラテクノ製ＳＨＣ１３Ｕを用いた。この液晶表示素子は、オフ電圧印加時に暗状態が得られるノーマリーブラック型となる。なお、色補償セルは、同様な光学特性を有する液晶性ポリマー等で形成された光学フィルム、例えばポラテクノ製Ｔｗｉｓｔａｒフィルムに代替してもよい。
【０１４３】
図１８に、駆動電圧を最適化した１／６４デューティ、１／９バイアスのマルチプレックス駆動条件でのオフ電圧印加時、及び電圧無印加時における９時−３時方位（左右方位）の視角特性のシミュレーション結果を示す。横軸が９時−３時方位（左右方位）の観察角度を度単位で示し、縦軸が透過率を示す。
【０１４４】
電圧無印加及びオフ電圧印加の双方共に、観察角度が深くなるに従って、透過率が大きくなり、特に右方位で透過率が大きくなる傾向がある。右方位ではオフ電圧印加時の方が電圧無印加時よりも透過率が高く、左方位では電圧無印加時の方がオフ電圧印加時よりも透過率が高い傾向がある。
【０１４５】
電圧無印加時の透過率とオフ電圧印加時の透過率には差があるが、観察角度変化に伴う変化の仕方は両者で似ており、観察角度が変化しても、両者の透過率の差はある程度以下（例えば０．３％程度以下）に留まる。
【０１４６】
ＴＮモードの場合（図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）参照）には、深い観察角度ほど電圧無印加とオフ電圧印加との透過率差が大きくなり、その差も数％程度（図１７（Ｂ）の高いΔｎｄの場合）あるいは１０％程度（図１７（Ａ）の低いΔｎｄの場合）に達している。従って、ＴＮモードの場合に比べると、ＳＴＮモードの場合には、クロストークが目立たないといえる。
【０１４７】
ただし、比較例の液晶表示素子では、色補償セルは全面電極としているものの、駆動セルにおいて、透明電極の有無に起因する液晶層厚のばらつきがある。ＳＴＮモードの液晶表示素子は、ＴＮモードの液晶表示素子に比べて、高いデューティでの駆動を行っており、透明電極のシート抵抗を低く設定する。このため、透明電極が厚くなり、透明電極の有無に起因する液晶層厚のばらつきが大きくなる。これに起因して、ＳＴＮモードの比較例では、電圧印加、無印加に関わらず、左右観察時はもとより、正面観察時でも、透過率のばらついた領域が観察されやすい。
【０１４８】
実際に比較例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置を、電圧無印加状態で観察したところ、深い観察角度だけでなく、正面観察時においても、表示パターンと背景との透過率差が観察された。表示パターンにオフ電圧が加わると、深い観察角度での背景との透過率差は、さらに顕著に観察されることを確認した。
【０１４９】
一方、第１及び第３の実施例の液晶表示素子では、透明電極の有無に起因する液晶層厚のばらつきが抑制され、正面観察時の透過率差が抑制されている。さらに、ＴＮモードの場合について説明したのと同様に、表示パターンとともに背景にもオフ電圧を印加することができるので、オフ電圧印加部分と電圧無印加部分との透過率差に起因するクロストークも抑制できる。
【０１５０】
第５の実施例の液晶表示素子でも、透明電極の有無に起因する液晶層厚のばらつきが抑制される。第５の実施例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置について、液晶層厚のばらつきに伴う正面観察時の透過率差が抑制されていることを確認した。
【０１５１】
なお、ＴＮモードの場合についても説明したように、第１及び第３の実施例の液晶表示素子は、背景をオン（明表示）とすることにより、ノーマリーホワイト型の表示を行うことも可能である。ただし、背景をオンにしたとき、線間は暗状態であり、第１の実施例の液晶表示素子では、これに起因して表示に違和感を生じ得る。ＳＴＮモードの場合でも、電極に開口を形成した第３の実施例は、このような違和感の低減に有効である。
【０１５２】
なお、上記検討において、液晶層内における液晶分子の捩れ角を略１８０°としたが、捩れ角はこれに限定されない。捩れ角が略１８０°〜略２６０°の範囲において、オフ電圧印加時に暗状態が得られるノーマリーブラック型液晶表示素子構造であれば、上記と同様な効果が得られる。
【０１５３】
ＳＴＮモードでノーマリーブラック型の液晶表示素子としては、例えば、駆動セルが、液晶層内における液晶分子の捩れ角が略１８０°〜略２６０°で、液晶層のリターデーションΔｎｄが７００ｎｍ〜１２００ｎｍであるものが好ましい。駆動セルに、補償セルまたは補償用の光学フィルムを重ねる。上下偏光板は、クロスニコル配置である。
【０１５４】
次に、ＶＡモードの液晶表示装置の場合について説明する。比較例、第１〜第５の実施例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置を作製した。また、液晶層のリターデーションが大きい場合についての視角補償方法についても検討した。
【０１５５】
上下ガラス基板の内面に配置される配向膜には、特開２００５−２３４２５４号公報の「発明を実施するための最良の形態」の欄に開示される、水とジヨードメタンを試液に用いた場合に表面自由エネルギーが３５ｍＮ／ｍ〜３９ｍＮ／ｍを示すチッソ石油化学製の垂直配向膜を用いた。
【０１５６】
液晶層内は、上下配向膜面で反平行になるように、特開２００５−２３４２５４号公報の「発明を実施するための最良の形態」の欄に開示されるラビング処理方法により配向処理を施し、液晶層中央分子配向方向を１２時方位とした。
【０１５７】
本検討で液晶層厚は略４μｍとし、誘電率異方性が負でΔｎが略０．０９〜略０．２２５を示すメルク製液晶材料を用いた。以下では、液晶層のリターデーションΔｎｄが略３６０ｎｍ、略６００ｎｍ、及び略９００ｎｍの３種類の場合を取り上げて検討している。プレティルト角は略８９．５°とした。
【０１５８】
上下ガラス基板の外側には、一方、または両方に、負の一軸光学異方性または負の二軸光学異方性を有する視角補償板を配置し、さらにその外側に、互いの吸収軸が略８５°〜略９５°をなるように、上下偏光板を配置する。この液晶表示素子は、オフ電圧印加時に暗状態が得られるノーマリーブラック型である。
【０１５９】
ここで、液晶層のリターデーションに応じた好適な視角補償板の配置方法について検討する。現在、視角補償板として市場に流通している光学フィルムは、特許３３３０５７４号公報に開示される光学パラメータを実現するように延伸加工を施したトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）系フィルムまたはノルボルネン系環状オレフィンフィルムがほとんど
である。
【０１６０】
これらの材料を用いることにより、フィルム面内位相差が略３０ｎｍ〜略７０ｎｍで厚さ方向（厚さ断面内）位相差が略３００ｎｍ以下の負の二軸光学異方性光学フィルムが実現され市販されている。なお、以下では、負の二軸光学異方性光学フィルムを、二軸フィルムと呼ぶ。
【０１６１】
一方、負の一軸光学異方性光学フィルム（以下、Ｃプレートと呼ぶ）は、無延伸加工のＴＡＣフィルムで実現可能であるが、光学フィルムを均一性よく大量生産するに当たっては、面内位相差を完全にゼロにすることは困難である。実際、偏光板の保護フィルムとして用いられているＴＡＣフィルムでは、面内位相差が略３ｎｍ〜略５ｎｍ存在する。
【０１６２】
ノルボルネン系環状オレフィンフィルムを二軸延伸加工することによっても、Ｃプレートの作製は原理的には可能であるが、実際には７ｎｍ程度までの面内位相差を有するものが市販されている。
【０１６３】
ただし、面内位相差が略７ｎｍ以下であれば、Ｃプレートに近い特性が得られると考えられる。以下では、面内位相差が略７ｎｍ以下と小さい二軸光学異方性フィルムを、略Ｃプレートと呼ぶこととする。
【０１６４】
液晶層のΔｎｄが略３６０ｎｍ以下である場合は、特許３３３０５７４号公報に示される光学フィルムのパラメータ範囲に含まれる面内位相差が略４０ｎｍ〜略５５ｎｍで、厚さ方向の位相差が略１２０ｎｍである二軸フィルムを、上下ガラス基板と上下偏光板との間の双方に、面内遅相軸が近接する偏光板の透過軸と略平行になるように、１枚ずつ配置する。または、面内位相差が略４５ｎｍ〜略６０ｎｍで、厚さ方向の位相差が略２２０ｎｍである二軸フィルムを、上下ガラス基板と上下偏光板との間のいずれか一方に、面内遅相軸が近接する偏光板の透過軸と略平行になるように配置する。これにより。良好な視角特性を得ることができる。
【０１６５】
しかし、液晶層のΔｎｄが、略６００ｎｍや略９００ｎｍのように大きい場合は、特許３３３０５７４号公報に示された方法では良好な視角特性が得られない。本願発明者は、特に、液晶層のΔｎｄが略５７０ｎｍより大きい場合において視角特性を有効に改善できる視角補償方法を見出した。
【０１６６】
第１の視角補償方法は、図１９（Ａ）に示すように、上下ガラス基板ＵＳ、ＬＳと上下偏光板ＵＰ、ＬＰとの間の一方に、１枚の二軸フィルム５０ａと、単数または複数のＣプレートまたは略Ｃプレート（視角補償部材５１ａ）とを配置する方法である。
【０１６７】
偏光板に最近接する視角補償板は必ず二軸フィルム５０ａとし、その面内遅相軸は近接する偏光板の透過軸に略平行とする。視角補償部材５１ａに略Ｃプレートを用いる場合、略Ｃプレートの面内遅相軸は、二軸フィルム５０ａの面内遅相軸方位と略平行とする。
【０１６８】
第２の視角補償方法は、図１９（Ｂ）に示すように、上下ガラス基板ＵＳ、ＬＳと上下偏光板ＵＰ、ＬＰとの間の一方に、二軸フィルム５０ｂを配置し、他方に、単数または複数のＣプレートまたは略Ｃプレート（視角補償部材５１ｂ）を配置する方法である。
【０１６９】
二軸フィルム５０ｂは、その面内遅相軸を、近接する偏光板の透過軸に略平行とする。他方側の視角補償部材５１ｂに略Ｃプレートを用いる場合、略Ｃプレートの面内遅相軸は、略Ｃプレートが近接する偏光板の透過軸と略平行とする。
【０１７０】
なお、二軸フィルム５０ｂと近接するガラス基板との間に、単数または複数のＣプレートまたは略Ｃプレート（視角補償部材５２ｂ）を追加することもできる。視角補償部材５２ｂに略Ｃプレートを用いる場合、略Ｃプレートの面内遅相軸は、二軸フィルム５０ｂの面内遅相軸方位と略平行とする。
【０１７１】
第３の視角補償方法は、図１９（Ｃ）に示すように、上下ガラス基板ＵＳ、ＬＳと上下偏光板ＵＰ、ＬＰとの間の一方に、２枚の二軸フィルム５０ｃ及び５１ｃを配置する方法である。偏光板に近接する二軸フィルム５０ｃの面内遅相軸は、近接する偏光板の吸収軸に略平行とし、ガラス基板側の二軸フィルム５１ｃの面内遅相軸は、二軸フィルム５０ｃの近接する偏光板の透過軸に略平行とする。
【０１７２】
なお、２枚の二軸フィルム５０ｃ及び５１ｃとガラス基板との間に、単数または複数のＣプレートまたは略Ｃプレート（視角補償部材５２ｃ）を追加することもできる。視角補償部材５２ｃに略Ｃプレートを用いる場合、略Ｃプレートの面内遅相軸は、二軸フィルム５０ｃが近接する偏光板の透過軸と略平行とする。
【０１７３】
また、２枚の二軸フィルム５０ｃ及び５１ｃを配置したのと反対側の、ガラス基板と偏光板との間に、単数または複数のＣプレートまたは略Ｃプレート（視角補償部材５３ｃ）を追加することもできる。視角補償部材５２ｃに略Ｃプレートを用いる場合、略Ｃプレートの面内遅相軸は、略Ｃプレートが近接する偏光板の透過軸と略平行とする。
【０１７４】
第１〜第３の視角補償方法で用いる二軸フィルムは、面内位相差が３０ｎｍ〜６５ｎｍであり、厚さ方向位相差が略１００ｎｍ〜略３００ｎｍ、より好ましくは略２００ｎｍ〜略３００ｎｍである。
【０１７５】
一方、略Ｃプレートは、面内位相差が０ｎｍより大きく７ｎｍ以下、より好ましくは０ｎｍより大きく５ｎｍ以下であり、厚さ方向位相差が略５０ｎｍ〜略３００ｎｍ、より好ましくは略２００ｎｍ〜略３００ｎｍである。また、Ｃプレートは、厚さ方向位相差が略５０ｎｍ〜略８００ｎｍ、より好ましくは略２００ｎｍ〜略８００ｎｍである。
【０１７６】
次に、液晶層のΔｎｄが略６００ｎｍ及び略９００ｎｍの場合について、上記第１〜第３の視角補償方法で視角補償を行ったシミュレーションの結果について説明する。
【０１７７】
まず、Δｎｄが略６００ｎｍの場合について説明する。なお、シミュレーションにおいて、偏光板はポラテクノ製ＳＨＣ１３Ｕとし、上側偏光板の吸収軸は１２時方位から反時計回りに４５°回転した方位に配置し、下側偏光板の吸収軸は、上側偏光板の吸収軸に直交するように配置した。視角補償板の材質としてはノルボルネン系環状オレフィンとした。なお、これは作製した液晶表示素子についても同様である。
【０１７８】
第１〜第３の視角補償方法に加えて、比較として従来方法についてもシミュレーションを行った。従来方法は、上下ガラス基板と上下偏光板との間の両方に、二軸フィルムを１枚ずつ配置する方法である。従来方法として、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍの二軸フィルムを、上下ガラス基板と上下偏光板との間の両方に、それぞれ、面内遅相軸を近接する偏光板の透過軸と平行にして配置した。
【０１７９】
第１の視角補償方法の例として、下側ガラス基板と下側偏光板との間に、１枚の二軸フィルムと１枚の略Ｃプレートとを配置した。二軸フィルムは、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、面内遅相軸を下側偏光板の透過軸と平行に配置した。二軸フィルムと下側ガラス基板との間に、面内位相差４ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍである略Ｃプレートを配置した。略Ｃプレートの面内遅相軸は、二軸フィルムの面内遅相軸と平行である。
【０１８０】
第２の視角補償方法の例として、下側ガラス基板と下側偏光板との間に、１枚の二軸フィルムを配置し、上側ガラス基板と上側偏光板との間に、１枚の略Ｃプレートを配置した。二軸フィルムは、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、面内遅相軸を下側偏光板の透過軸と平行に配置した。略Ｃプレートは、面内位相差４ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、面内遅相軸を上側偏光板の透過軸と平行に配置した。
【０１８１】
第３の視角補償方法の例として、下側ガラス基板と下側偏光板との間に、２枚の二軸フィルムを配置した。各二軸フィルムは、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、下側偏光板側の二軸フィルムは、面内遅相軸を下側偏光板の吸収軸と平行に配置し、下側ガラス基板側の二軸フィルムは、面内遅相軸を下側偏光板の透過軸と平行に配置した。
【０１８２】
図２０（Ａ）に、従来方法及び第１〜第３の視角補償方法のシミュレーション結果を示す。電圧無印加時の９時−３時方位視角特性（輝度曲線）を示す。従来方法に比べて、第１〜第３の視角補償方法（グラフでは第１〜第３の方法と表記）では、観察角度が深い場合（例えば左右５０°）において透過率が低くなっている。すなわち、従来方法に比べて、電圧無印加時に深い観察角度から見た表示の暗さが良好に保たれる。
【０１８３】
このように、液晶層のΔｎｄが例えば略６００ｎｍの場合、第１及び第２の視角補償方法では、面内位相差が略５０ｎｍで厚さ方向位相差が略２２０ｎｍである二軸フィルムと、面内位相差が略４ｎｍ以下で厚さ方向位相差が略２２０ｎｍである略Ｃプレートとを１枚ずつ用いることにより、良好に視角補償できることがわかった。また、第３の視角補償方法では、面内位相差が略５０ｎｍで厚さ方向位相差が略２２０ｎｍである二軸フィルムを２枚積層して用いることにより、良好に視角補償できることがわかった。
【０１８４】
次に、Δｎｄが略９００ｎｍの場合について説明する。従来方法として、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差３３０ｎｍの二軸フィルムを、上下ガラス基板と上下偏光板との間の両方に、それぞれ、面内遅相軸を近接する偏光板の透過軸と平行にして配置した。
【０１８５】
第１の視角補償方法の例として、下側ガラス基板と下側偏光板との間に、１枚の二軸フィルムと２枚の略Ｃプレートとを配置した。二軸フィルムは、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、面内遅相軸を下側偏光板の透過軸と平行に配置した。二軸フィルムと下側ガラス基板との間に、各々面内位相差４ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍである略Ｃプレートを２枚積層して配置した。略Ｃプレートの面内遅相軸は、ともに、二軸フィルムの面内遅相軸と平行である。
【０１８６】
第２の視角補償方法の１つ目の例として、下側ガラス基板と下側偏光板との間に、１枚の二軸フィルムを配置し、上側ガラス基板と上側偏光板との間に、２枚の略Ｃプレートを配置した。
【０１８７】
二軸フィルムは、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、面内遅相軸を下側偏光板の透過軸と平行に配置した。略Ｃプレートの各々は、面内位相差４ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、ともに、面内遅相軸を上側偏光板の透過軸と平行に配置した。
【０１８８】
第２の視角補償方法の２つ目の例として、下側ガラス基板と下側偏光板との間に、１枚の二軸フィルムを配置と１枚の略Ｃプレートを配置し、上側ガラス基板と上側偏光板との間に、１枚の略Ｃプレートを配置した。
【０１８９】
二軸フィルムは、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、面内遅相軸を下側偏光板の透過軸と平行に配置した。二軸フィルムと下側ガラス基板との間に、面内位相差４ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍである略Ｃプレートを配置した。この下側の略Ｃプレートの面内遅相軸は、二軸フィルムの面内遅相軸と平行である。
【０１９０】
上側ガラス基板と上側偏光板との間の略Ｃプレートも、面内位相差４ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、この上側の略Ｃプレートの面内遅相軸は、上側偏光板の透過軸と平行である。
【０１９１】
第３の視角補償方法の１つ目の例として、下側ガラス基板と下側偏光板との間に、２枚の二軸フィルムを配置し、２枚の二軸フィルムと下側ガラス基板との間に、さらに、１枚の略Ｃプレートを配置した。
【０１９２】
各二軸フィルムは、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、下側偏光板側の二軸フィルムは、面内遅相軸を下側偏光板の吸収軸と平行に配置し、下側ガラス基板側の二軸フィルムは、面内遅相軸を下側偏光板の透過軸と平行に配置した。略Ｃプレートは、面内位相差４ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、その面内遅相軸は、近接する（ガラス基板側の）二軸フィルムの面内遅相軸と平行とした。
【０１９３】
第３の視角補償方法の２つ目の例として、下側ガラス基板と下側偏光板との間に、２枚の二軸フィルムを配置し、上側ガラス基板と上側偏光板との間に、１枚の略Ｃプレートを配置した。
【０１９４】
各二軸フィルムは、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、下側偏光板側の二軸フィルムは、面内遅相軸を下側偏光板の吸収軸と平行に配置し、下側ガラス基板側の二軸フィルムは、面内遅相軸を下側偏光板の透過軸と平行に配置した。略Ｃプレートは、面内位相差４ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、その面内遅相軸は、上側偏光板の透過軸と平行とした。
【０１９５】
図２０（Ｂ）に、従来方法及び第１〜第３の視角補償方法のシミュレーション結果を示す。電圧無印加時の９時−３時方位視角特性（輝度曲線）を示す。従来方法に比べて、第１〜第３の視角補償方法（グラフでは第１〜第３の方法と表記）では、観察角度が深い場合（例えば左右５０°）において透過率が低くなっている。すなわち、従来方法に比べて、電圧無印加時に深い観察角度から見た表示の暗さが良好に保たれる。
【０１９６】
このように、液晶層のΔｎｄが例えば略９００ｎｍの場合、第１及び第２の視角補償方法では、面内位相差が略５０ｎｍで厚さ方向位相差が略２２０ｎｍである二軸フィルムを１枚と、面内位相差が略４ｎｍ以下で厚さ方向位相差が略２２０ｎｍである略Ｃプレートを２枚用いることにより、良好に視角補償できることがわかった。なお、このような２枚重ねて厚さ方向位相差が４４０ｎｍとなるような略Ｃプレート２枚の代わりに、厚さ方向位相差が４４０ｎｍの１枚のＣプレートを用いることもできる。
【０１９７】
また、第３の視角補償方法では、面内位相差が略５０ｎｍで厚さ方向位相差が略２２０ｎｍである二軸フィルムを２枚積層したものと、面内位相差が略４ｎｍ以下で厚さ方向位相差が略２２０ｎｍである略Ｃプレートを１枚用いることにより、良好に視角補償できることがわかった。
【０１９８】
なお、液晶層のリターデーションΔｎｄが大きい場合について、Δｎｄが略６００ｎｍ及び略９００ｎｍの場合を例に説明したが、第１〜第３の視角補償方法は、Δｎｄが５７０ｎｍ〜１５００ｎｍ程度の範囲で有効であろうと考えられる。
【０１９９】
なお、従来方法では、液晶層のΔｎｄが略６００ｎｍの場合、二軸フィルムの面内位相差を３０ｎｍ〜４０ｎｍに設定できれば、左右観察角度５０°における透過率を第１〜第３の視角補償方法と同程度に下げることが可能という知見も得られている。
【０２００】
また、従来方法では、液晶層のΔｎｄが略９００ｎｍの場合、二軸フィルムの面内位相差を２０ｎｍ〜３０ｎｍに設定できれば、左右観察角度５０°における透過率を第１〜第３の視角補償方法と同程度に下げることが可能という知見も得られている。このように、従来方法では、液晶層のΔｎｄによって、二軸フィルムの面内位相差の最適値が変化してしまう傾向がある。
【０２０１】
一方、第１〜第３の視角補償方法では、液晶層のΔｎｄ変化に伴う面内位相差の最適値の変動が小さいことがわかっており、様々なΔｎｄを持つ液晶表示素子に対して、面内位相差の同じ二軸フィルムを用いて、良好に視角補償ができるという利点がある。
【０２０２】
次に、液晶層のΔｎｄが略６００ｎｍで、第１の視角補償方法を採用した液晶表示装置について、電圧無印加時及びマルチプレックス駆動のオフ電圧印加時の視角特性を調べたシミュレーションについて説明する。
【０２０３】
第１の視角補償方法の条件は、図２０（Ａ）を参照して説明したΔｎｄが略６００ｎｍの場合のシミュレーションと同様である。液晶層における中央分子配向方位を１２時方位とした時、上側偏光板の吸収軸は１２時方位から反時計回りに略４５°回転した方位に配置し、下側偏光板の吸収軸は１２時方位から４５°回転させた方位に配置し、上下偏光板の吸収軸間の角度は９０°とした。マルチプレックス駆動の条件は、１／９デューティ、１／４バイアスとした。
【０２０４】
図２１に、電圧無印加時及びオフ電圧印加時の９時−３時方位視角特性を示す。電圧無印加時の透過率及びオフ電圧印加時の透過率の双方は、観察角度が深くなるにつれて大きくなる傾向がある。また、電圧無印加時の透過率よりも、オフ電圧印加時の透過率の方が大きく、両透過率の差は、観察角度が深くなるほど（特に左右２０°程度以上で）大きくなる傾向がある。従って、ＴＮモードの場合に説明したのと同様に、オフ電圧印加部分と電圧無印加部分との見え方が異なるクロストークが、深い観察角度になるほど生じやすいことが示唆される。
【０２０５】
ただし、電圧無印加時の透過率とオフ電圧印加時の透過率の差は、最大でも０．２％程度に留まっているので、ＴＮモードの場合に比べれば、ＶＡモードの場合には、クロストークが目立たないといえる。
【０２０６】
ＴＮモードの場合について説明したように、比較例の液晶表示素子では、表示パターンが暗表示にされるとき、表示パターンにオフ電圧が印加されており、背景は電圧無印加である。従って、比較例の液晶表示素子において、深い観察角度でクロストークが生じることが予想される。実際に比較例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置を観察したところ、深い観察角度でクロストークが観察された。
【０２０７】
一方、第１〜第４の実施例の液晶表示素子では、表示パターンにオフ電圧を印加して暗表示とするとき、背景にもオフ電圧を印加することができるので、クロストークが抑制される。このことは、実際の液晶表示装置でも確認できた。
【０２０８】
なお、第１の視角補償方法に限らず、第２及び第３の視角補償方法を用いた場合でも、オフ電圧印加部分と電圧無印加部分との見え方が異なるクロストークが生じうる。従って、第１〜第４の実施例の液晶表示素子を用いることにより、クロストークが抑制される。
【０２０９】
なお、実際に動作させた液晶表示装置をさまざまな方向から観察してみると、第１及び第３の実施例の液晶表示素子を用いた場合は、電極エッジ付近の光抜けにより、電極パターンの配線状態が外観からも判別されるような、好ましくない状態が生じる場合があった。ブラックマスクを配置した第２及び第４の実施例の液晶表示素子では、このような光抜けが効果的に抑制でき、非常に良好な表示状態が得られることがわかった。
【０２１０】
比較例の液晶表示素子では、深い観察角度で観察したときに、透明電極の有無に起因して、透過率のばらついた領域が観察されやすい。なお、ＶＡモードの液晶表示素子では、液晶層のリターデーションΔｎｄや駆動電圧を適切に設定することにより、このような透過率のばらつきが、正面観察時には観察されにくい。ただし、液晶層のリターデーションΔｎｄが５５０ｎｍ以上または液晶層厚３μｍ未満であるとき、斜め観察時に、このような透過率のばらつきが顕著になる傾向がある。
【０２１１】
第５の実施例の液晶表示素子も、第１〜第４の実施例と同様に、背景電極を設けているので、このような透過率のばらつきが抑制される。第５の実施例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置でも、深い観察角度でのこのような透過率のばらつきが観察されない効果が得られていることを確認した。
【０２１２】
なお、第１〜第４の実施例の液晶表示素子は、背景をオン（明表示）とすることにより、ノーマリーホワイト型の表示を行うことも可能である。ただし、背景をオンにしたとき、線間は暗状態であり、第１及び第２の実施例の液晶表示素子では、これに起因して表示に違和感を生じ得る。電極に開口を形成した第３及び第４の実施例は、このような違和感の低減に有効である。第３及び第４の実施例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置により、背景のオン時の表示が大幅に改善されることを確認した。
【０２１３】
液晶層のΔｎｄが略６００ｎｍの場合を取り上げて、第１〜第５の液晶表示素子を用いた液晶表示装置の外観観察結果について説明したが、液晶層のΔｎｄが略３６０ｎｍや略９００ｎｍ等他の値の液晶表示素子についても、同様な効果を得ることができる。
【０２１４】
なお、上記検討では、プレティルト角を９０°未満に設定したが、例えば特許３８３４３０４号公報の「発明を実施するための最良の形態」の欄に開示されているような、プレティルト角は９０°として上下電極構造の工夫により斜め電界を発生させて、電圧印加時の配向状態を制御する構造であっても、上記と同様な効果が得られる。
【０２１５】
ＶＡモードでノーマリーブラック型の液晶表示素子としては、例えば、液晶層のリターデーションΔｎｄが３００ｎｍ〜１５００ｎｍであるものが好ましい。上下偏光板は、クロスニコル配置であり、上下偏光板の吸収軸配置角度は、略８５°〜略９５°である。
【０２１６】
なお、セグメント表示に加えてドットマトリクス表示を有する液晶表示装置に対しても、背景電極を設ける方法は有効である。
【０２１７】
なお、背景電極を設けた液晶表示素子は、例えば、カーオーディオ等の車載機器の表示部に適用でき、さらに、例えばコピー機などの事務機器の操作パネル部や、その他の情報表示パネル等に適用できる。
【０２１８】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【０２１９】
【図１】図１は、第１の実施例の液晶表示素子の概略断面図である。
【図２】図２は、第１の実施例の液晶表示素子のセグメント電極パターンを示す概略平面図である。
【図３】図３は、第１の実施例の液晶表示素子のコモン電極パターンを示す概略平面図である。
【図４】図４は、第１の実施例の変形例の液晶表示素子のコモン電極パターンを示す概略平面図である。
【図５】図５は、図２に示したＡ領域の拡大図である。
【図６】図６は、図２に示したＢ領域の拡大図である。
【図７】図７は、有効表示エリア全体でのセグメント電極とコモン電極との重なりを示す概略平面図である。
【図８】図８は、第２の実施例の液晶表示素子の概略断面図である。
【図９】図９は、第３の実施例の液晶表示素子の開口の配置を示す概略平面図である。
【図１０】図１０は、第３の実施例の一変形例の液晶表示素子の開口の配置を示す概略平面図である。
【図１１】図１１は、第３の実施例の他の変形例の液晶表示素子の開口の配置を示す概略平面図である。
【図１２】図１２は、第４の実施例の液晶表示素子の概略断面図である。
【図１３】図１３は、第５の実施例の液晶表示素子のセグメント電極パターンを示す概略平面図である。
【図１４】図１４は、第５の実施例の液晶表示素子のコモン電極パターンを示す概略平面図である。
【図１５】図１５は、第６の実施例の液晶表示素子の概略断面図である。
【図１６】図１６は、第７の実施例の液晶表示素子の概略断面図である。
【図１７】図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、ＴＮモードの液晶表示装置の、マルチプレックス駆動条件でのオフ電圧印加時及び電圧無印加時の視角特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１８】図１８は、ＳＴＮモードの液晶表示装置の、マルチプレックス駆動条件でのオフ電圧印加時及び電圧無印加時の視角特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１９】図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）は、第１〜第３の視角補償方法を説明するための液晶表示素子の概略断面図である。
【図２０】図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）は、それぞれ、ＶＡモードの液晶表示装置の、Δｎｄが略６００ｎｍの場合及びΔｎｄが略９００ｎｍの場合の、電圧無印加時の視角特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２１】図２１は、ＶＡモードの液晶表示装置の、Δｎｄが略６００ｎｍの場合の、マルチプレックス駆動条件でのオフ電圧印加時及び電圧無印加時の視角特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２２】図２２は、液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２３】図２３（Ａ）及び図２３（Ｂ）は、比較例の液晶表示素子の概略断面図である。
【図２４】図２４は、液晶表示素子の表示パターンの例を示す概略平面図である。
【図２５】図２５は、比較例の液晶表示素子のセグメント電極パターンを示す概略平面図である。
【図２６】図２６は、比較例の液晶表示素子のコモン電極パターンを示す概略平面図である。
【符号の説明】
【０２２０】
１ 下側偏光板
２ 下側視角補償板
３ 下側ガラス基板（セグメント基板）
４ 表示セグメント電極
４Ａ 背景セグメント電極
５ 下側配向膜
６ 液晶層
７ 上側配向膜
８ 表示コモン電極
８Ａ 背景コモン電極
９ 上側ガラス基板（コモン基板）
１０ 上側視角補償板
１１ 上側偏光板
２０ 表示パターン
２３ 有効表示エリア
２４ 背景
３０、３１ ブラックマスク
ＯＰｓ （セグメント電極上の）開口
ＯＰｃ （コモン電極上の）開口
４Ｂ 背景セグメントダミー電極
８Ｂ 背景コモンダミー電極
ＴＳＣ ダミー電極間トランスファー端子
１００ バックライト
１０１ 液晶表示素子
１０２ 制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、マルチプレックス駆動によりセグメント表示またはセグメント表示及びドットマトリクス表示の混在表示を行う液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用の情報表示装置として、外観上の高級感を狙った、背景表示部や暗表示部の表示輝度が非常に低いノーマリーブラック型液晶表示装置の搭載が増加してきている。特に、マルチプレックス駆動により動作するセグメント表示、または、セグメント表示及びドットマトリクス表示が可能な液晶表示装置の性能向上が著しく、市場流通量が上昇している。
【０００３】
スタティック駆動及び１／２デューティ〜１／８デューティ駆動に対応する、いわゆるツイステッドネマチック（ＴＮ）モードの液晶表示素子では、２枚のガラス基板間に配置される液晶層内で、液晶分子は、基板に対して略水平に配向する水平配向状態で、その層内で略７０°〜略１３０°捩れている。２枚のガラス基板の上下に配置される２枚の偏光板の吸収軸が略平行で、どちらか一方の偏光板吸収軸を、近傍の液晶層表面の液晶配向方位に対して略平行、または略直交、またはそれらに近い状態にして配置することにより、ノーマリーブラック表示を実現できる。
【０００４】
その中でも、液晶層内の捩れ角が略９０°で、液晶材料の複屈折率をΔｎ、液晶層厚をｄとしたときのリターデーションΔｎｄが比較的大きく１．５μｍ〜３μｍであるときは、電圧無印加時における透過率を非常に低く設定することが可能である。
【０００５】
また、捩れ角を略９０°〜略１２０°に設定し、バックライトに無機発光ダイオード（ＬＥＤ）などの単色光源を用いることにより、特定波長の透過率の低さを外観表示に反映させた液晶表示装置も開発され市販されている。
【０００６】
一方、１／８デューティよりも高い（分母が大きい）デューティ数の駆動を実現するために、液晶層内の捩れ角を略１８０°〜略２５０°にし、液晶層内のリターデーションを略７００ｎｍ〜略１２００ｎｍに設定したスーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）モードの液晶表示素子が用いられている。ＳＴＮモードにおいて良好なノーマリーブラック表示を実現する方法としては、いくつかの方法がある。
【０００７】
１番目の方法として、表示パターンを表示させるための「駆動セル」と、液晶層内において駆動セルとは反対の捩れ方位を有し、液晶層中央部の液晶分子配向方位が駆動セルのそれと直交関係にある「補償セル」とを上下に重ね、その上下に偏光板をクロスニコル配置することにより、良好な暗表示を実現する「二層ＳＴＮ」がある。最近は、液晶性高分子によって構成された光学フィルムにより補償セルを代替した液晶表示素子も広く用いられている。
【０００８】
２番目の方法として、駆動セルの上下に偏光板を配置し、偏光板と近接するガラス基板との間の少なくとも一方に、１枚以上の正の一軸光学異方性または正の二軸光学異方性を有する位相差板を挿入し、電圧無印加時における透過率を低下させる方法も広く用いられている。
【０００９】
さらに、３番目の方法として、上記ＴＮモード液晶表示素子についても示したが、バックライトの光源として単色の無機ＬＥＤなどを用い、液晶層と偏光板との組み合わせに対する特定波長の低透過率を外観表示に反映させた液晶表示装置の開発も行われ市販されている。
【００１０】
バックライトの発光波長に依存せず良好なノーマリーブラック表示を実現する液晶表示素子として、２枚のガラス基板間に配置される液晶層内の液晶分子配向方位が基板に対して垂直または略垂直となる「垂直配向（ＶＡ）モード」の液晶セルを、クロスニコル配置の偏光板間に配置する液晶表示素子がある。ガラス基板法線方位から観察したとき、その光学特性は、クロスニコル偏光板のそれとほぼ同等になり、透過率が非常に低くなるので、高いコントラストを比較的簡単に実現することができる。
【００１１】
さらに、特許文献１に示されるように、上下偏光板と上下ガラス基板との間の一方または両方に、負の一軸光学異方性または負の二軸光学異方性を有する視角補償板を挿入することにより、液晶表示装置を斜めから観察した場合においても透過率の上昇が小さく、コントラストが比較的低下しにくい良好な表示状態を実現することが可能である。この視角補償方法に関しては、負の二軸光学異方性を有する視角補償板（二軸フィルム）の面内位相差や面内遅相軸配置に関して、特に有効な手法が特許文献２に開示されている。
【００１２】
また、二軸光学異方性を有する略１／２波長板と、負の一軸光学異方性を有する視角補償板（Ｃプレート）を組み合わせることにより良好な視角特性を実現する方法が、特許文献３に開示されている。しかし、この手法は、略１／２波長板自体がどの方向から観察しても１／２波長の位相差を実現する必要があるため、実際は正の二軸光学異方性が必要であり、その実現は非常に難しい。
【００１３】
比較的製造しやすいと考えられる二軸フィルムとＣプレートとを組み合わせる方法が、特許文献４に開示されている。ただし、特許文献４の開示する方法では、二軸フィルムの面内位相差が１９０ｎｍ以下で、適用される液晶セルの液晶層内のリターデーションΔｎｄが２００ｎｍ〜５００ｎｍに限定されている。
【００１４】
電圧印加時においても良好な視角特性を獲得するために、液晶の配向方向が１つの画素内で複数の方向に向くことを意図した「マルチドメイン配向」が有効である。これをＶＡモード液晶表示素子で実現する方法としては、例えば特許文献５に記載されている、電極形状の工夫により液晶層内で斜め方向に電界を発生させ、その方向に配向制御する「斜め電界配向制御法」や、例えば特許文献６に記載されている、基板表面形状を工夫することにより、配向制御を行う方法がある。
【００１５】
液晶表示装置の左右方位の視角特性だけを重視する場合は、マルチドメイン配向でなく、液晶表示素子全面で均一な配向状態、すなわちモノドメイン配向であってもよい。モノドメイン配向は、例えば特許文献７に記載のいわゆる垂直配向膜に対する光配向処理方法や、特許文献８に開示されたある特定の表面自由エネルギーを有する垂直配向膜に対するラビング処理方法により実現される。
【００１６】
なお、ノーマリーブラック型液晶表示装置において、電圧無印加での正面観察時や斜め観察時に、表示と背景との透明電極の厚みの違いに起因して、表示と背景とで透過率が異なっているように観察される場合がある。
【００１７】
また、ノーマリーブラック型液晶表示装置において、オフ電圧が印加されている暗表示部分の透過率と、電圧無印加の背景の暗表示部分の透過率とが、特に斜め観察時に異なって見える場合がある。
【００１８】
さて、特許文献９に、液晶層にツイスト構造を有し電圧制御複屈折（ＥＣＢ）効果により動作する水平配向液晶セルを、リターデーションフィルムと組み合わせてカラー表示を行う液晶表示素子が開示されている。この液晶表示素子は、セグメント表示部を含む。
【００１９】
特許文献９の液晶表示素子は、低温度または高温度時に、セグメント表示部と背景部との色差が顕著になり、オフ電圧を印加していてもセグメント部がくっきりと浮き出る課題（同文献段落［０００８］）を解決するために、セグメント表示部の周囲の背景部にダミー電極を設け、ダミー電極にオフ電圧を印加している（同文献段落［００１１］）。特許文献９の液晶表示素子で、オフ電圧とは、カラー液晶表示装置においてカラー表示を行うために印加される階調電圧のうちで最低の電圧である（同文献段落［００１０］）。
【００２０】
例えば、同文献段落［００２２］に、「このカラー液晶表示装置をＰＷＭ方式を用い、１／４デューティにて駆動した。セグメント部を表示させる場合には、裏側基板の電極（コモン電極）１３に同期して、表側基板の各電極（セグメント電極）にそれぞれの色に応じた電圧を印加し、ダミー電極にはオフ電圧を印加した。」と記載されている。
【００２１】
これより、ダミー電極には、セグメント部を表示させるマルチプレックス駆動とは独立して、一定のオフ電圧が印加されていると考えられる。ダミー電極をマルチプレックス駆動で制御する技術について、特許文献９に開示されていない。
【００２２】
【特許文献１】特許２０４７８８０号明細書
【特許文献２】特許３３３０５７４号公報
【特許文献３】特許３２９９１９０号公報
【特許文献４】特許３８６３４４６号公報
【特許文献５】特許３８３４３０４号公報
【特許文献６】特許２９４７３５０号公報
【特許文献７】特許２８７２６２８号公報
【特許文献８】特開２００５−２３４２５４号公報
【特許文献９】特開２０００−９８４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明の一目的は、マルチプレックス駆動され、セグメント表示部を有する液晶表示装置であって、表示パターンとその背景との透過率のばらつきを抑制することができ、新規な構成を有する液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の一観点によれば、液晶セルと該液晶セルを挟む上下偏光板とを含み、該液晶セルは、複数本の電極を含む表示セグメント電極と、表示面内で前記表示セグメント電極の外側に配置された１本または複数本の電極を含む背景セグメント電極と、複数本の電極を含む表示コモン電極と、該表示面内で該表示コモン電極の外側に配置された１本または複数本の電極を含む背景コモン電極と、該表示セグメント電極及び背景セグメント電極と該表示コモン電極及び背景コモン電極との間に挟まれた液晶層とを含み、表示パターンが、該表示セグメント電極と表示コモン電極との該表示面内での重なり部分で画定され、該表示面内で該表示パターンの外側が背景を画定し、マルチプレックス駆動される液晶表示素子と、前記液晶表示素子に光を入射させるバックライトと、前記液晶表示素子をマルチプレックス駆動する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記表示コモン電極及び前記背景コモン電極を順次走査しながら、前記表示セグメント電極及び前記背景セグメント電極の各電極それぞれにオン電圧またはオフ電圧を印加して、前記液晶表示素子をマルチプレックス駆動し、前記背景のうち前記表示コモン電極を含む領域を、前記表示コモン電極が選択されたときに、前記背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加してオフ表示にするとともに、前記背景のうち前記背景コモン電極を含む領域を、前記背景コモン電極が選択されたときに、前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加してオフ表示にすることにより、該背景の全体をオフ表示にする制御を行うか、または、前記背景のうち前記表示コモン電極を含む領域を、前記表示コモン電極が選択されたときに、前記背景セグメント電極にオンの駆動信号を印加してオン表示にするとともに、前記背景のうち前記背景コモン電極を含む領域を、前記背景コモン電極が選択されたときに、前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極にオンの駆動信号を印加してオン表示にすることにより、該背景の全体をオン表示にする制御を行う液晶表示装置が提供される。
【発明の効果】
【００２５】
背景セグメント電極及び背景コモン電極を配置することにより、表示パターンの背景での電極配置領域が広くなり、電極の有無に起因する、表示パターンと背景との透過率差を抑制することが可能である。
【００２６】
表示コモン電極及び背景コモン電極を順次走査しながらマルチプレックス駆動を行うことにより、例えば、背景にマルチプレックス駆動のオフ電圧を印加できるようになり、これにより、背景と、マルチプレックス駆動のオフ電圧が印加された表示パターンとの透過率差を抑制することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
まず、図２２のブロック図を参照して、液晶表示装置の概略構成について説明する。バックライト１００が発光光源を有する。バックライト１００から放出された光が、液晶表示素子１０１に入射する。液晶表示素子１０１で光の透過状態を制御することにより、情報表示が行われる。制御装置１０２が、バックライト１００及び液晶表示素子１０１の動作を制御する駆動回路及び制御回路を含む。
【００２８】
次に、マルチプレックス駆動によりセグメント表示を行う、比較例及び実施例の液晶表示素子について説明する。まず、比較例として、従来の液晶表示素子について説明する。
【００２９】
図２３（Ａ）は、比較例の液晶表示素子の概略断面図である。下側偏光板１の上方に、下側ガラス基板３が配置されている。下側偏光板１と下側ガラス基板３との間には、液晶層６の配向状態に応じて、１枚または複数枚の、位相差板または視角補償板２（以下単に下側視角補償板２と呼ぶこととする）が配置される場合がある。なお、下側視角補償板２として、位相差板または視角補償板の代わりに、補償セルを用いることもできる。
【００３０】
下側ガラス基板３の上に、セグメント電極４が形成されており、セグメント電極４を覆って、下側配向膜５が形成されている。セグメント電極４が形成された下側ガラス基板３を、セグメント基板３とも呼ぶこととする。
【００３１】
なお、図２３（Ｂ）に示すように、必要に応じて、セグメント電極４と下側配向膜５との間に、例えばＳｉＯ２からなる絶縁膜１５を形成してもよい。
【００３２】
下側配向膜５の上方に、液晶層６を挟んで、下側ガラス基板３に対向する上側ガラス基板９が配置されている。上側ガラス基板９の液晶層６側内面に、コモン電極８が形成され、コモン電極８を覆って、上側配向膜７が形成されている。なお、下側ガラス基板３側と同様に、必要に応じて、コモン電極８と上側配向膜７との間に絶縁膜を形成してもよい。コモン電極８が形成された上側ガラス基板９を、コモン基板９とも呼ぶこととする。
【００３３】
上側ガラス基板９の上方に、上側偏光板１１が配置されている。上側ガラス基板９と上側偏光板１１との間に、液晶層６の配向状態に応じて、１枚または複数枚の、位相差板または視角補償板１０（以下単に上側視角補償板１０と呼ぶこととする）が配置される場合がある。なお、上側視角補償板１０として、位相差板または視角補償板の代わりに、補償セルを用いることもできる。
【００３４】
スペーサー１２が、上下ガラス基板９、３間に挟まれ、液晶層厚を定める。スペーサー１２は、例えば、球状、矩形状、台形状等の形状を有する。シール部１３が、液晶層６をシールする。シール部１３の一部、または別の部分に、下側ガラス基板３側から上側ガラス基板９上のコモン電極８に電気導通を図るためのトランスファー部１４が設けられている。なお、上側ガラス基板側にセグメント電極を配置し、下側ガラス基板側にコモン電極を配置することもできる。
【００３５】
下側ガラス基板３、セグメント電極４、下側配向膜５、液晶層６、上側配向膜７、コモン電極８、上側ガラス基板９、スペーサー１２、シール部１３、トランスファー部１４を含んで、液晶セル１６が構成される。
【００３６】
図２４に、液晶表示素子の表示パターンの例を示す。なお、この表示パターンの例は、比較例及び後述の実施例で共通である。液晶表示素子の表示部として外部に露出する有効表示エリア２３の内部に、１セグメントとして扱われる「ＴＥＭＰ」という文字表示部２１と、２桁の７セグメント表示部２２とから構成される表示パターン２０が画定されている。表示パターン２０内を斜線で示す。この表示パターン２０は、例えば自動車内の温度を表示するような表示装置に用いられるセグメント表示である。有効表示エリア２３内で、表示パターン２０の外側の領域が、背景２４である。
【００３７】
図２５は、図２４に示した表示パターンを実現する、比較例のセグメント電極パターンである。上述の表示部２１及び２２に対応するように、１０本のセグメント電極が形成されている。
【００３８】
有効表示エリア２３の外に、１０本のセグメント電極それぞれに接続するセグメント電極端子Ｓ１〜Ｓ１０が配置されている。セグメント電極端子Ｓ１〜Ｓ１０を介して、セグメント電極が、外部回路に接続される。
【００３９】
セグメント電極端子Ｓ１〜Ｓ１０と並んで、セグメント基板側に、コモン電極を接続するコモン電極端子Ｃ１及びＣ２も配置されている。コモン電極端子Ｃ１及びＣ２が、トランスファー部を介して、コモン基板側に形成されたコモン電極に接続される。なお、電極と、対応する電極端子とは、共通の参照番号で示すこととする。
【００４０】
図２６は、図２４に示した表示パターンを実現する、比較例のコモン電極パターンである。上述の表示部２１及び２２に対応するように、２本のコモン電極Ｃ１及びＣ２が形成されており、それぞれ、トランスファー端子Ｔ１、Ｔ２を介して、セグメント基板側のコモン電極端子Ｃ１、Ｃ２に接続される。２本のコモン電極Ｃ１及びＣ２が走査されて表示を行う。比較例の液晶表示素子は、１／２デューティ、１／２バイアスのマルチプレックス駆動で駆動されることを想定している。
【００４１】
表示面内で、セグメント電極４とコモン電極８との重なり部分が、表示パターン２０を画定する。セグメント電極４及びコモン電極８のうち、表示パターン２０の明暗表示をスイッチングする部分以外である、背景に含まれる部分を、引き回し線部と呼ぶこととする。
【００４２】
表示パターン２０内では、セグメント電極とコモン電極とが対向する。すなわち、セグメント基板及びコモン基板の双方に、透明電極層が形成されている。一方、表示パターン２０の外である背景２４には、セグメント基板及びコモン基板の一方しか透明電極層が形成されていない領域と、セグメント基板及びコモン基板の双方に透明電極層が形成されていない領域とが含まれる。このように、比較例の液晶表示素子では、有効表示エリア２３内に、透明電極層の厚みが違う領域、すなわち液晶層の厚みが違う領域が混在する。
【００４３】
例えば、透明電極のシート抵抗を１００Ω□以下とする場合、その厚さは、成膜条件にも依存するが、略３０ｎｍ±略１０ｎｍとなる。シート抵抗を１０Ω□以下に低くしようとすると、厚さは、１００Ω□程度でよい場合の８〜１０倍の略２５０ｎｍ±略５０ｎｍまで厚くなる。
【００４４】
表示パターンが精細なセグメント表示、または、セグメント表示及びドットマトリクス表示を行う表示装置では、表示均一性を維持するために、透明電極のシート抵抗が低い条件を使う場合が多い。透明電極のシート抵抗が低いほど、有効表示エリア内で液晶層の厚みのばらつきが大きくなり、つまりリターデーションの差が大きくなり、正面または／及び斜め観察時において、電極の有無に起因する透過率の差が観察されやすくなる。特に、人間の目の認識度合いが良好な低輝度時における透過率差は観察されやすい。
【００４５】
次に、本発明の第１の実施例による液晶表示素子について説明する。第１の実施例の液晶表示素子では、以下に説明するように、表示パターンの背景にも透明電極を設けることにより、透明電極の有無に起因する液晶層の厚みのばらつきが抑制されている。
【００４６】
図１は、第１の実施例の液晶表示素子の概略断面図である。比較例との違いについて説明する。なお、第１の実施例の表示パターンも、比較例と同様に、図２４に示すようなものである。
【００４７】
第１の実施例の液晶表示素子では、セグメント基板３上に、セグメント電極４が形成されていない領域を埋めるよう、セグメント電極４の外側に、電極４Ａが形成されている。セグメント電極４が、表示パターンの表示に用いられるので、セグメント電極４を、表示セグメント電極４と呼ぶこととする。セグメント基板３上に新たに追加された電極４Ａは、背景に配置されるので、背景セグメント電極４Ａと呼ぶこととする。
【００４８】
第１の実施例の液晶表示素子では、さらに、コモン基板８上に、コモン電極８が形成されていない領域を埋めるよう、コモン電極８の外側に、電極８Ａが形成されている。コモン電極８が、表示パターンの表示に用いられるので、コモン電極８を、表示コモン電極８と呼ぶこととする。コモン基板８上に新たに追加された電極８Ａは、背景に配置されるので、背景コモン電極８Ａと呼ぶこととする。
【００４９】
以下、表示セグメント電極４と背景セグメント電極４Ａとを合わせて（あるいは、表示セグメント電極４と背景セグメント電極４Ａとを区別せずに説明する場合は）単にセグメント電極と呼ぶこともある。また、表示コモン電極８と背景コモン電極８Ａとを合わせて（あるいは、表示コモン電極８と背景コモン電極８Ａとを区別せずに説明する場合は）単にコモン電極と呼ぶこともある。
【００５０】
表示セグメント電極４と表示コモン電極８とを区別せずに説明する場合は、単に表示電極と呼び、背景セグメント電極４Ａ及び背景コモン電極８Ａとを区別せずに説明する場合は、単に背景電極と呼ぶこともある。
【００５１】
背景セグメント電極４Ａ及び背景コモン電極８Ａにも、表示セグメント電極４及び表示コモン電極８と同様に、マルチプレックス駆動の駆動信号が印加される。
【００５２】
図２は、図２４に示した表示パターンを実現する、第１の実施例のセグメント電極パターンである。比較例と同様に、１０本のセグメント電極Ｓ１〜Ｓ１０からなる表示セグメント電極４が配置されている。
【００５３】
有効表示エリア２３内の、表示セグメント電極４が配置されていない領域を埋めるように、１本の背景セグメント電極４Ａが配置されている。背景セグメント電極４Ａは、セグメント電極端子Ｂ１に接続されている。第１の実施例ではさらに、コモン電極端子Ｃ３が追加されている。背景セグメント電極４Ａを、右上りの斜線で示す。
【００５４】
表示セグメント電極４と、背景セグメント電極４Ａとの間には、両者が短絡しないように隙間を設ける必要があるが、この隙間の距離は、５０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がさらに好ましい。ただし、電極間距離は、１０μｍ以上確保することが好ましい。
【００５５】
また、有効表示エリア２３の左下隅に囲みで示すＡ領域内のように、引き回し線部同士の間隔も、極力狭くされている。引き回し線部の間隔も、５０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がさらに好ましい。ただし、電極間距離は、１０μｍ以上確保することが好ましい。
【００５６】
なお、有効表示エリア２３の中央付近の上部に囲みで示すＢ領域内のように、「Ｐ」という文字の閉ループ状の部分の内部（浮島）は、閉ループに切り込みを入れることにより、背景セグメント電極４Ａに繋げている。なお、切り込みの幅（切り込み部分の背景セグメント電極４Ａの幅）は、最小線間幅の２倍以上が好ましく、より好ましくは３倍以上とする。
【００５７】
このように、第１の実施例のセグメント基板上には、有効表示エリア内の、電極間の隙間（線間）を除くほぼ全面に、透明電極が形成されている。背景セグメント電極が、有効表示エリアの周に接する形状で配置される。
【００５８】
なお、この実施例では、背景セグメント電極を１本に配線したが、必要ならば複数本の背景セグメント電極を設けてもよい。ただし、背景セグメント電極の本数が少ない方が、それを取り出す端子数も少なくできるので、駆動回路の規模を小さくできる。なお、少なくとも１つの背景セグメント電極が、有効表示エリアの周に接する形状で配置される。
【００５９】
図３は、図２４に示した表示パターンを実現する、第１の実施例のコモン電極パターンである。比較例と同様に、２本のコモン電極Ｃ１、Ｃ２からなる表示コモン電極８が配置されている。
【００６０】
有効表示エリア２３内の、表示コモン電極８が配置されていない領域を埋めるように、１本の背景コモン電極８Ａが配置されている。背景コモン電極８Ａは、トランスファー端子Ｔ３を介して、セグメント基板側のコモン電極端子Ｃ３に接続される。背景コモン電極８Ａを、左上りの斜線で示す。
【００６１】
表示コモン電極８と背景コモン電極８Ａとを合わせて、３本のコモン電極Ｃ１〜Ｃ３が配置されており、１／３デューティ、１／３バイアスのマルチプレックス駆動が想定されている。
【００６２】
表示コモン電極８と、背景コモン電極８Ａとの間には、両者が短絡しないように隙間を設ける必要があるが、この隙間の距離は、５０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がさらに好ましい。ただし、電極間距離は、１０μｍ以上確保することが好ましい。
【００６３】
このように、第１の実施例のコモン基板上には、有効表示エリア内の、電極間の隙間を除くほぼ全面に、透明電極が形成されている。背景コモン電極は、有効表示エリアの周に接する形状で配置される。背景コモン電極は、マルチプレックス駆動の観点からは、デューティ数増加を抑えるように、少ない本数にできれば好ましい。
【００６４】
なお、液晶表示素子を駆動させる駆動回路には、セグメント及びコモン出力共に、出力電流容量に制限があるため、駆動可能な表示面積に制限がある場合が多い。能力以上の出力電流を要する広い表示領域を駆動すると、オン表示時に印加電圧の降下を生じ、表示輝度低下、さらには表示ムラを生じさせる懸念がある。
【００６５】
背景は広い面積になりうる。背景セグメント電極あるいは背景コモン電極を、１本のみ設けると印加電圧の観点で面積が広くなりすぎる場合は、複数本の電極に分割して、各電極の面積を狭くすることも有効であろう。
【００６６】
図４に、背景コモン電極を２つの背景コモン電極Ｃ３ａ、Ｃ３ｂに分割する例を示す。背景コモン電極Ｃ３ａ、Ｃ３ｂそれぞれに、トランスファー端子Ｔ３、Ｔ４が用意されている。複数の背景コモン電極Ｃ３ａ、Ｃ３ｂは、共通のコモン電極端子に接続して、マルチプレックス駆動において同じ走査線として走査するようにしてもよい。また、背景コモン電極Ｃ３ａ、Ｃ３ｂは、それぞれ別のコモン接続端子に接続して、別の走査線として走査するようにしてもよい。なお、複数本の背景コモン電極を設けた場合、少なくとも１つの背景コモン電極は、有効表示エリアの周に接する形状で配置される。なお、以下では、図３に示したように、１本の背景コモン電極とした場合を例に説明を続ける。
【００６７】
以上説明したように、第１の実施例では、セグメント基板及びコモン基板の、有効表示エリア内のほぼ全面に、透明電極が形成されている。これにより、透明電極の有無に起因する液晶層厚のばらつきが抑制される。
【００６８】
次に、第１の実施例におけるセグメント電極とコモン電極との重なり構造について説明するとともに、表示パターン及び背景のオン・オフを制御するための駆動方法について説明する。
【００６９】
図５は、図２に示したＡ領域の拡大図であり、図６は、図２に示したＢ領域の拡大図である。セグメント電極とコモン電極とが重なった状態を示している。
【００７０】
表示セグメント電極と表示コモン電極とが重なっている領域Ｒ１１が、表示パターンとなり、それ以外が背景となる。上述のように、表示セグメント電極及び表示コモン電極の、表示パターン部以外が、それぞれの引き回し線部である。
【００７１】
背景は、線間以外、表示セグメント電極の引き回し線部と背景コモン電極とが重なっている領域Ｒ１２と、背景セグメント電極と表示コモン電極の引き回し線部とが重なっている領域Ｒ２１と、背景セグメント電極と背景コモン電極とが重なっている領域Ｒ２２とに分割される。領域Ｒ１２、Ｒ２１で、表示電極（表示セグメント電極、表示コモン電極）の引き回し線部は、対向側の背景電極（背景コモン電極、背景セグメント電極）と対向する。
【００７２】
図５及び図６において、表示セグメント電極と表示コモン電極とが重なっている領域Ｒ１１及び表示セグメント電極と背景コモン電極とが重なっている領域Ｒ１２を、左上りの斜線で示している。背景セグメント電極と表示コモン電極とが重なっている領域Ｒ２１及び背景セグメント電極と背景コモン電極とが重なっている領域Ｒ２２を、クロスハッチで示している。
【００７３】
なお、上述のように、図６に示す「Ｐ」という文字の閉ループ状の部分の内部２５は、閉ループに切り込みを入れることにより、背景セグメント電極に繋がっている。
【００７４】
図７に、有効表示エリア２３全体でのセグメント電極とコモン電極との重なりを示す。図７を参照して、表示パターン及び背景のオン・オフをマルチプレックス駆動で制御する方法について説明する。
【００７５】
表示パターンは、表示セグメント電極Ｓ１〜Ｓ１０（表示セグメント電極４）と、表示コモン電極Ｃ１、Ｃ２（表示コモン電極８）との重なり部分で画定される。表示パターンのオン・オフを制御する場合は、表示コモン電極Ｃ１またはＣ２が選択される期間に、表示セグメント電極Ｓ１〜Ｓ１０の各々にオンまたはオフの駆動信号を印加する。
【００７６】
背景は、線間以外、背景セグメント電極４Ａと表示コモン電極８の引き回し線部との重なり（領域Ｒ２１）、表示セグメント電極４の引き回し線部と背景コモン電極８Ａとの重なり（領域Ｒ１２）、及び、背景セグメント電極４Ａと背景コモン電極８Ａとの重なり（領域Ｒ２２）で画定される。領域Ｒ１１〜Ｒ２２のうちのいくつかを図に例示する。
【００７７】
まず、背景全体をオフにする制御について説明する。背景セグメント電極４Ａには、コモン電極Ｃ１〜Ｃ３が選択される期間でいずれもオフの駆動信号を印加する。これにより、背景セグメント電極４Ａと表示コモン電極８の引き回し線部との重なり（領域Ｒ２１）は、表示コモン電極Ｃ１、Ｃ２が選択される期間にオフに保たれる。
【００７８】
さらに、背景コモン電極Ｃ３が選択される期間は、すべての表示セグメント電極Ｓ１〜Ｓ１０にオフの駆動信号を印加する。これにより、表示セグメント電極４の引き回し線部と背景コモン電極８Ａとの重なり（領域Ｒ１２）、及び、背景セグメント電極４Ａと背景コモン電極８Ａとの重なり（領域Ｒ２２）も、オフとなる。
【００７９】
つまり、背景のうち表示コモン電極を含む領域は、表示コモン電極が選択されたときに、背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加してオフ表示にするとともに、背景のうち背景コモン電極を含む領域は、背景コモン電極が選択されたときに、表示セグメント電極及び背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加してオフ表示にすることにより、背景の全体をオフ表示にする。
【００８０】
背景の全体をオンにする制御は、この逆となる。すなわち、背景セグメント電極４Ａには、コモン電極Ｃ１〜Ｃ３が選択される期間でいずれもオンの駆動信号を印加する。これにより、背景セグメント電極４Ａと表示コモン電極８の引き回し線部との重なり（領域Ｒ２１）は、表示コモン電極Ｃ１、Ｃ２が選択される期間にオンに保たれる。
【００８１】
さらに、背景コモン電極Ｃ３が選択される期間は、すべての表示セグメント電極Ｓ１〜Ｓ１０にオンの駆動信号を印加する。これにより、表示セグメント電極４の引き回し線部と背景コモン電極８Ａとの重なり（領域Ｒ１２）、及び、背景セグメント電極４Ａと背景コモン電極８Ａとの重なり（領域Ｒ２２）も、オンとなる。
【００８２】
つまり、背景のうち表示コモン電極を含む領域は、表示コモン電極が選択されたときに、背景セグメント電極にオンの駆動信号を印加してオン表示にするとともに、背景のうち背景コモン電極を含む領域は、背景コモン電極が選択されたときに、表示セグメント電極及び背景セグメント電極にオンの駆動信号を印加してオン表示にすることにより、背景の全体をオン表示にする。
【００８３】
以上説明したように、第１の実施例では、表示パターン及び背景双方のオン・オフを、表示コモン電極及び背景コモン電極を順次選択していくマルチプレックス駆動で制御することができる。
【００８４】
例えば、ノーマリーブラック表示の液晶表示素子で、表示パターンがオフ（暗表示）のとき、すなわちオフ電圧が印加されているとき、背景にもマルチプレックス駆動のオフ電圧を印加して、表示パターンと背景の透過率を揃えることにより、オフ電圧印加の表示パターンと電圧無印加の背景とで見え方が異なるクロストークを防止することができる。
【００８５】
また例えば、ノーマリーブラック表示の液晶表示素子で、背景をオン（明表示）とすることにより、ノーマリーホワイト型の液晶表示素子のような表示を行うこともできる。
【００８６】
次に、第２の実施例の液晶表示素子について説明する。ノーマリーブラック表示を行う垂直配向（ＶＡ）モードの液晶表示素子では、暗表示時であっても、オフ電圧印加に伴う斜め電界に起因して、電極エッジ近傍で光抜けが生じやすい。第２の実施例の技術は、そのような電極エッジ近傍の光抜け抑制に有効である。
【００８７】
図８は、第２の実施例の液晶表示素子の概略断面図である。以下、第１の実施例との違いについて説明する。第２の実施例の液晶表示素子では、セグメント基板３と、表示セグメント電極４及び背景セグメント電極４Ａとの間に、ブラックマスク３０が形成されており、コモン基板８と、表示コモン電極８及び背景コモン電極８Ａとの間に、ブラックマスク３１が形成されている。
【００８８】
ブラックマスク３０は、表示面内で、表示セグメント電極４と背景セグメント電極４Ａとの隙間を覆うように帯状に形成され、表示セグメント電極４の縁からその内側にある程度オーバーラップし、また、背景セグメント電極４Ａの縁からその内側にある程度オーバーラップするように形成されている。
【００８９】
ブラックマスク３１は、表示面内で、表示コモン電極８と背景コモン電極８Ａとの隙間を覆うように帯状に形成され、表示コモン電極８の縁からその内側にある程度オーバーラップし、また、背景コモン電極８Ａの縁からその内側にある程度オーバーラップするように形成されている。
【００９０】
電極の縁から内側にオーバーラップするようにブラックマスクが配置されていることにより、電極エッジ近傍の光抜けが良好に抑制される。電極の縁からその電極の内側にオーバーラップする距離は、５μｍ以上２０μｍ以下が好ましい。
【００９１】
ブラックマスク３０及び３１は、例えば顔料、カーボンなどの粒子、または染料を分散させた樹脂や、クロムなどの金属等を用いて構成される。なお、ブラックマスクに金属等導電材料を用いる場合は、透明電極との間に絶縁層を配置する。なお、ブラックマスクは、透明電極と配向膜との間に配置することもでき、また、図２３（Ｂ）を参照して説明した絶縁膜と配向膜との間に配置することもできる。
【００９２】
次に、第３及び第４の実施例の液晶表示素子について説明する。第１の実施例において、背景に新たな電極を追加し、ノーマリーブラック表示の液晶表示素子でも、表示パターン及び背景を合わせた全面をオン（明表示）にできるようにした。
【００９３】
しかし、引き回し線部同士の線間や背景電極と表示電極との線間は、電極が配置されていないので、全面がオンとなっても暗状態のままである。例えば全面がオン時に、このような線間の暗状態により、表示に違和感が生じる場合がある。特に、線間の距離が比較的広い（例えば２０μｍ〜５０μｍ程度）場合で、線間が不規則なパターンで配置されているような場合に、このような違和感が生じやすい。
【００９４】
第３の実施例では、セグメント電極及びコモン電極上の双方に開口を分布させることにより、線間以外の領域にも、オン時に暗状態のままの部分を分布させて、表示の違和感を低減させる。ただし、電極上に開口を形成すると、開口の縁が新たな電極エッジとなる。オフ（暗表示）時において、このような電極エッジに起因する開口の縁近傍での光抜けは抑制したい。
【００９５】
図９は、第３の実施例の液晶表示素子の開口の配置を示す概略平面図である。セグメント電極上に、複数の開口ＯＰｓ（セグメント開口ＯＰｓと呼ぶこととする）が形成され、各セグメント開口ＯＰｓに対向する位置のコモン電極上に、開口ＯＰｃ（コモン開口ＯＰｃと呼ぶこととする）が形成されている。つまり、各セグメント開口ＯＰｓに対し、対応する１つのコモン開口ＯＰｃが配置されている。セグメント開口ＯＰｓ及びコモン開口ＯＰｃは、それぞれ、複数列に並んで配置されている。両開口ＯＰｓ、ＯＰｃは相似形状（合同も含むとする）である。
【００９６】
相互に対応するセグメント開口ＯＰｓとコモン開口ＯＰｃとは、重心ＧＰが一致し、セグメント開口ＯＰｓの大きさはコモン開口ＯＰｃに対して等しいか小さく、セグメント開口ＯＰｓは、コモン開口ＯＰｃと一致するか、コモン開口ＯＰｃ内に含まれる。なお、理想的には、表示面内でセグメント開口ＯＰｓの縁とコモン開口ＯＰｃの縁とが一致すれば、斜め電界抑制に最も好ましい。
【００９７】
図９には、セグメント開口ＯＰｓ及びコモン開口ＯＰｃの、左右方向に伸びた列を、上下２列分示している。セグメント開口ＯＰｓ及びコモン開口ＯＰｃは、矩形形状（正方形も含むとする）であり、辺同士が平行に配置されている。開口の矩形の辺は、左右方向または上下方向に平行である。
【００９８】
セグメント開口ＯＰｓは、列方向の長さ（横辺長さ）がＷｓで、幅（縦辺長さ）がＨｓであり、列方向に間隔Ｇｓを隔てて規則的に並んでいる。コモン開口ＯＰｃは、列方向の長さ（横辺長さ）がＷｃで、幅（縦辺長さ）がＨｃであり、列方向に間隔Ｇｃを隔てて規則的に並んでいる。コモン開口ＯＰｃの列同士は、間隔Ｐを隔てて並んでいる。上下方向に並ぶ開口列の開口の重心ＧＰが、左右方向に関して揃っている。
【００９９】
セグメント開口ＯＰｓの列方向の長さＷｓ、幅Ｈｓ、列方向の間隔Ｇｓ、及び、コモン開口ＯＰｃの列方向の長さＷｃ、幅Ｈｃ、列方向の間隔Ｇｃは、以下のような関係を満たす。
【０１００】
セグメント開口ＯＰｓの列方向の長さＷｓは、５μｍより長いことが好ましく、５μｍ＜Ｗｓ≦Ｗｃとなる。また、セグメント開口ＯＰｓの幅Ｈｓも、５μｍより長いことが好ましく、５μｍ＜Ｈｓ≦Ｈｃとなる。さらに、コモン開口ＯＰｃの列方向の間隔Ｇｃも、５μｍより長いことが好ましく、５μｍ＜Ｇｃ≦Ｇｓとなる。
【０１０１】
また、コモン開口ＯＰｃの幅Ｈｃが、列方向の間隔Ｇｃ以上であることが好ましく、Ｈｃ≧Ｇｃであり、セグメント開口ＯＰｓの幅Ｈｓが、列方向の間隔Ｇｓ以上であることが好ましく、Ｈｓ≧Ｇｓである。
【０１０２】
コモン開口ＯＰｃの幅Ｈｃは、セグメント電極とコモン電極との間隔に略等しくすることが好ましく、コモン開口ＯＰｃの列方向の長さＷｃは、セグメント電極及びコモン電極の、引き回し線部及び背景電極の最小線幅に合わせることが好ましい。コモン開口ＯＰｃの列同士の間隔Ｐは、コモン開口ＯＰｃの列方向の間隔Ｇｃ以上にすることが有効である。
【０１０３】
開口は、背景内のみに設けても、さらに表示パターン内に設けてもよい。なお、開口を持つ電極パターンの作製のために、例えば以下のようにフォトマスクを作製すればよいであろう。ポジ型のフォトマスクの作製においては、元のセグメント、コモン電極パターンのマスクデータと、開口のみを配列したマスクデータの論理積を取ったマスクデータをそれぞれ作成し、このマスクデータをもとにフォトマスクを作製することで、遮光部に開口を有するマスクパターンとすることが有効である。なお、引き回し線部や背景電極の線幅が狭い部分に開口を設けると、断線する可能性があるので、断線しないようにする配慮が必要である。線幅１００μｍ以下の電極部分、特に線幅５０μｍ以下の電極部分には、開口を設けないようにするのがよい。
【０１０４】
セグメント電極とコモン電極との間隔が例えば３０μｍである場合、例えば、コモン開口ＯＰｃの列方向の長さＷｃが３０μｍ、セグメント開口ＯＰｓの列方向の長さＷｓが２０μｍ、コモン開口ＯＰｃの幅Ｈｃが３０μｍ、セグメント開口ＯＰｓの幅Ｈｓが２０μｍ、コモン開口ＯＰｃの列方向の間隔Ｇｃが１０μｍ、セグメント開口ＯＰｓの列方向の間隔Ｇｓが２０μｍ、コモン開口ＯＰｃの列同士の間隔Ｐが１００μｍである。
【０１０５】
なお、セグメント側とコモン側の条件を入れ替えても構わない。例えば、コモン電極側の開口を、セグメント電極側の開口より小さくするようにしてもよい。
【０１０６】
なお、図１０に示すように、上下方向に並ぶ開口列の開口の重心ＧＰが、左右方向に関して揃っていなくてもよい。例えば、上下方向に並ぶ開口列の重心を、左右方向に半ピッチずらして、重心ＧＰを市松状に配置してもよい。
【０１０７】
さらに、図１１に示すように、それぞれの開口は、表示面内で、左右方向（あるいは上下方向）から所定角度θだけ傾いていてもよい。列内で隣り合う開口同士の重心の間隔がＬｐであり、隣り合う列同士の開口の重心の間隔がＶｐである。
【０１０８】
なお、開口形状は矩形に限らない。例えば、円形や楕円形、十字形などとすることも可能である。各開口が、それに対応する対向側の開口と相似形状であり、両開口が重心を共通とし、両開口の大きさを等しいか、一方が他方を含む大きさとすれば有効である。一方が他方を含む大きさである場合、重心がややずれても、一方が他方を含む位置関係が保たれやすい。ただし両開口の大きさは近いことが斜め電界抑制に好ましく、一方を他方に対して８０％〜１２０％程度の大きさ（面積）とすることが好ましい。
【０１０９】
次に、第４の実施例の液晶表示素子について説明する。第３の実施例で、電極上に開口を形成した。第４の実施例では、開口を覆うように、第２の実施例で導入したようなブラックマスクを形成することにより、開口近傍の光抜けをさらに抑制する。
【０１１０】
図１２は、セグメント開口ＯＰｓ、コモン開口ＯＰｃ、及びブラックマスクＢＭの配置関係を示す概略断面図である。コモン基板Ｓｃ側に、ブラックマスクＢＭが形成されている。なお、セグメント基板Ｓｓ側、あるいは両基板側にブラックマスクを形成することもできる。
【０１１１】
この例では、セグメント開口ＯＰｓよりもコモン開口ＯＰｃの方が大きい。表示面内で、ブラックマスクＢＭが、相対的に大きいコモン開口ＯＰｃを覆い、コモン開口ＯＰｃの縁からコモン電極Ｅｃの内側にある程度オーバーラップするように形成されている。これにより、良好に遮光が行われる。オーバーラップの距離は、好ましくは１０μｍ以下であり、より好ましくは５μｍ以下である。
【０１１２】
次に、第５の実施例の液晶表示素子について説明する。第１の実施例で、背景セグメント電極及び背景コモン電極を導入し、それぞれ、セグメント電極端子及びコモン電極端子に接続して、背景のオン・オフ制御を、表示パターンのオン・オフを制御するマルチプレックス駆動に組み込んだ。
【０１１３】
しかし、背景のオン・オフ制御のためのセグメント電極端子及びコモン電極端子を増加させることができない場合もあろう。第５の実施例でも、第１の実施例と同様に、セグメント基板の表示セグメント電極の配置されない領域を埋めるように、背景セグメントダミー電極を配置し、コモン基板の表示コモン電極の配置されない領域を埋めるように、背景コモンダミー電極を配置する。しかし、両ダミー電極は、それぞれセグメント電極端子及びコモン電極端子に接続せず、マルチプレックス駆動で制御することは行わないダミー電極である。
【０１１４】
第５の実施例でも、セグメント基板及びコモン基板の、線間を除くほぼ全面に透明電極が形成されている。これにより、第１の実施例と同様に、透明電極の有無に起因する液晶層厚のばらつきが抑制される。
【０１１５】
ただし、単純に背景セグメントダミー電極及び背景コモンダミー電極を配置しただけでは、静電気等の帯電により、背景の点灯等の誤動作を起こす懸念がある。このため、第５の実施例では、背景セグメントダミー電極と背景コモンダミー電極とを導通させ同電位とする。
【０１１６】
図１３は、第５の実施例のセグメント電極パターンである。表示セグメント電極４が配置されていない領域を埋めるように、背景セグメントダミー電極４Ｂが配置されているが、背景セグメントダミー電極４Ｂは、セグメント電極端子には接続されない。
【０１１７】
背景セグメントダミー電極４Ｂは、背景コモンダミー電極と導通させるために、有効表示エリア２３の外に新たに設けられたダミー電極間トランスファー端子ＴＳＣに接続される。なお、ダミー電極間トランスファー端子を、複数個設けてもよい。また、第５の実施例では、コモン電極端子Ｃ１及びＣ２に並んで、ダミー電極端子Ｄが配置されている。
【０１１８】
図１４は、第５の実施例のコモン電極パターンである。表示コモン電極８が配置されていない領域を埋めるように、背景コモンダミー電極８Ｂが配置されているが、背景コモンダミー電極８Ｂは、コモン電極端子には接続されない。
【０１１９】
背景コモンダミー電極８Ｂは、トランスファー端子ＴＤを介して、セグメント基板側に形成されたダミー電極Ｄに接続され、外部に取り出される。また、背景コモンダミー電極８Ｂは、ダミー電極間トランスファー端子ＴＳＣを介して、背景セグメントダミー電極４Ｂに接続される。
【０１２０】
このように、背景セグメントダミー電極４Ｂと背景コモンダミー電極８Ｂとを導通させて、同電位とする。これらダミー電極４Ｂ、８Ｂに、ダミー電極端子Ｄから所定電位が印加される。ダミー電極端子Ｄには、好ましくは０Ｖが印加される。なお、第２の実施例と同様に、表示面内で線間を覆うようにブラックマスクを形成してもよい。
【０１２１】
次に、第６及び第７の実施例による液晶表示素子について説明する。第１〜第５の実施例では、セグメント基板あるいはコモン基板の同一面上に、表示電極と背景電極とを形成した。よって、表示電極と背景電極との短絡を防ぐために、表示電極と背景電極との間に電極のない線間が残る。このような線間をなくすことが可能な構造について説明する。
【０１２２】
図１５は、第６の実施例の液晶表示素子の概略断面図である。第６の実施例では、背景セグメント電極４Ｃを、表示セグメント電極４とは異なる層に形成する。セグメント基板３上に、背景セグメント電極４Ｃが形成され、その上に、絶縁膜１７が形成され、絶縁膜１７上に、表示セグメント電極４が形成されている。
【０１２３】
図１６は、第７の実施例の液晶表示素子の概略断面図である。第７の実施例では、セグメント基板側に加え、さらにコモン基板側でも、表示電極と異なる層に背景電極を形成する。コモン基板８の下に、背景コモン電極８Ｃが形成され、その下に、絶縁膜１８が形成され、絶縁膜１８の下に、表示コモン電極８が形成されている。
【０１２４】
このように、背景電極と表示電極とを異なる層に形成することにより、表示面内で両電極間に隙間を設けなくてもよくなる（背景電極と表示電極の端を揃えてよい）。線間が無くなれば、背景のオン時に線間が暗状態になるような状況をなくすことができる。
【０１２５】
次に、上記実施例の構造を採用した液晶表示装置を作製して、その外観状態を観察した結果について説明する。ツイステッドネマチック（ＴＮ）モード、スーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）モード、及び、垂直配向（ＶＡ）モードの３種類の液晶表示装置を作製した。
【０１２６】
まず、ＴＮモードの液晶表示装置の場合について説明する。比較例、第１の実施例、及び第３の実施例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置を作製した。上下ガラス基板の内面に配置される配向膜には、日産化学工業製の水平配向膜ＳＥ４１０を用いた。液晶層内の液晶分子配向は、左捩れで略９０°とし、液晶層中央分子の配向方向が略６時方位となるように、配向膜面にラビング処理を施した。本検討では、液晶層厚ｄが略６μｍと略９μｍの２種類の液晶表示素子を作製した。
【０１２７】
液晶材料には、正の誘電率異方性を有する複屈折率Δｎが略０．０９と略０．２５であるものを用いた。液晶層厚ｄが略６μｍの場合には、Δｎが略０．０９の液晶材料を用い、液晶層厚ｄが略９μｍの場合には、Δｎが略０．２５の液晶材料を用いたので、それぞれの液晶層におけるリターデーションΔｎｄは、略５４０ｎｍ及び略２．２５μｍとなる。
【０１２８】
上下ガラス基板の外側に配置される上下の偏光板は、パラレルニコル配置とした。上下偏光板の吸収軸は、上下ガラス基板のいずれか一方のラビング方位（液晶配向方位）に対して略平行となるように配置した。偏光板として、ポラテクノ製ＳＨＣ１３Ｕを用いた。この液晶表示素子は、オフ電圧印加時に暗状態が得られるノーマリーブラック型となる。
【０１２９】
さらに、実際に作製したサンプルを観察する前に、ほぼ同じ条件におけるシミュレーション解析を行った。シミュレータとして、シンテック製のＬＣＤＭＡＳＴＥＲ６を用いた。
【０１３０】
図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に、駆動電圧を最適化した１／３デューティ、１／３バイアスのマルチプレックス駆動条件でのオフ電圧印加時、及び電圧無印加時における９時−３時方位（左右方位）の視角特性のシミュレーション結果を示す。シミュレーションは、透明電極が形成されている部分のオフ電圧印加時及び電圧無印加時の視角特性を示す。
【０１３１】
図１７（Ａ）が、Δｎｄが低い略５４０ｎｍの場合、図１７（Ｂ）が、Δｎｄが高い略２．２５μｍの場合の結果である。横軸が９時−３時方位（左右方位）の観察角度を度単位で示し、縦軸が透過率を示す。なお、Δｎｄが低い略５４０ｎｍの場合に対しては、単波長バックライトの場合を想定して、波長６３０ｎｍの透過率を示している。
【０１３２】
液晶層のΔｎｄが低い場合も高い場合も、電圧無印加時の透過率及びオフ電圧印加時の透過率の双方は、観察角度が深くなるにつれて大きくなり、特に右方位で透過率が大きくなる傾向がある。また、電圧無印加時の透過率よりも、オフ電圧印加時の透過率の方が大きく、両透過率の差は、観察角度が深くなるほど大きくなる傾向がある。液晶層のΔｎｄが低い方が、深い観察角度での透過率が大きい。オフ電圧印加部分と電圧無印加部分との見え方が異なるクロストークが、特に低いΔｎｄの方の液晶表示素子において、深い観察角度になるほど生じやすいことが示唆される。
【０１３３】
比較例の液晶表示素子では、表示パターンが暗表示にされるとき、表示パターンにオフ電圧が印加されている。一方、背景は電圧無印加である。比較例では背景電極を形成していないが、背景電極の無い部分の電圧無印加の視角特性は、シミュレーション結果に示した電極形成部分の電圧無印加の視角特性とほぼ同様と考えられる。従って、比較例の液晶表示素子において、深い観察角度でクロストークが生じることが予想される。実際に比較例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置を観察したところ、深い観察角度でクロストークが観察された。
【０１３４】
一方、第１及び第３の実施例の液晶表示素子では、表示パターンにオフ電圧を印加して暗表示とするとき、背景にもオフ電圧を印加することができるので、クロストークが抑制される。なお、背景の線間部分は電圧無印加となるが、幅が狭いので目立たない。第１及び第３の実施例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置を観察したところ、クロストークは認識されなかった。
【０１３５】
なお、第１及び第３の実施例の液晶表示素子は、背景をオン（明表示）とすることにより、ノーマリーホワイト型の表示を行うことも可能である。表示パターン及び背景にオン電圧が印加されているとき、表示パターンと背景とでオン電圧印加部分の見え方が異なることはない。
【０１３６】
ただし、背景をオンにしたとき、線間は暗状態であり、第１の実施例の液晶表示素子では、これに起因して表示に違和感を生じ得る。電極に開口を形成した第３の実施例は、このような違和感の低減に有効である。第３の実施例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置により、背景のオン時の表示が大幅に改善されることを確認した。
【０１３７】
なお、上記検討において、液晶層内における液晶分子の捩れ角を略９０°としたが、捩れ角はこれに限定されない。捩れ角は概ね７０°〜１３０°の範囲であれば、上記と同様な効果が得られる。
【０１３８】
ＴＮモードでノーマリーブラック型の液晶表示素子としては、例えば、液晶セルが、液晶層内における液晶分子の捩れ角が略９０°で、液晶層のリターデーションΔｎｄが２μｍ〜４μｍであるものが好ましく、また例えば、液晶セルが、液晶層内における液晶分子の捩れ角が略７０°〜略１３０°で、液晶層のリターデーションΔｎｄが４００ｎｍ〜７００ｎｍであるものが好ましい。上下偏光板は、平行ニコル配置である。
【０１３９】
次に、ＳＴＮモードの液晶表示装置の場合について説明する。比較例、第１の実施例、第３の実施例、及び第５の実施例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置を作製した。さらに、ＴＮモードの場合と同様に、シミュレーション解析を行った。
【０１４０】
上下ガラス基板の内面に配置される配向膜には、日産化学工業製の水平配向膜ＳＥ２８１１を用いた。液晶層内の液晶分子配向は、左捩れで略１８０°とし、液晶層中央分子の配向方向を略６時方位となるように、配向膜面にラビング処理を施した。本検討では、液晶層厚ｄが略６μｍの液晶表示素子を作製した。液晶材料には、正の誘電率異方性を有する複屈折率Δｎが略０．１５であるものを用いたので、リターデーションΔｎｄは略９００ｎｍとなる。
【０１４１】
このような左捩れのセル（表示パターンを表示する「駆動セル」）の上側または下側に、「色補償セル」を積層した。色補償セルは、液晶層内の液晶分子配向を右捩れで略１８０°とし、液晶層中央分子の配向方向が略３時方位となるように配向膜面にラビング処理を施し、有効表示エリア内に全面電極を配置したこと以外は、駆動セルと同様なものである。
【０１４２】
積層した２枚のセルの外側に配置される上下の偏光板は、クロスニコル配置とした。上下偏光板の吸収軸は、偏光板として、ポラテクノ製ＳＨＣ１３Ｕを用いた。この液晶表示素子は、オフ電圧印加時に暗状態が得られるノーマリーブラック型となる。なお、色補償セルは、同様な光学特性を有する液晶性ポリマー等で形成された光学フィルム、例えばポラテクノ製Ｔｗｉｓｔａｒフィルムに代替してもよい。
【０１４３】
図１８に、駆動電圧を最適化した１／６４デューティ、１／９バイアスのマルチプレックス駆動条件でのオフ電圧印加時、及び電圧無印加時における９時−３時方位（左右方位）の視角特性のシミュレーション結果を示す。横軸が９時−３時方位（左右方位）の観察角度を度単位で示し、縦軸が透過率を示す。
【０１４４】
電圧無印加及びオフ電圧印加の双方共に、観察角度が深くなるに従って、透過率が大きくなり、特に右方位で透過率が大きくなる傾向がある。右方位ではオフ電圧印加時の方が電圧無印加時よりも透過率が高く、左方位では電圧無印加時の方がオフ電圧印加時よりも透過率が高い傾向がある。
【０１４５】
電圧無印加時の透過率とオフ電圧印加時の透過率には差があるが、観察角度変化に伴う変化の仕方は両者で似ており、観察角度が変化しても、両者の透過率の差はある程度以下（例えば０．３％程度以下）に留まる。
【０１４６】
ＴＮモードの場合（図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）参照）には、深い観察角度ほど電圧無印加とオフ電圧印加との透過率差が大きくなり、その差も数％程度（図１７（Ｂ）の高いΔｎｄの場合）あるいは１０％程度（図１７（Ａ）の低いΔｎｄの場合）に達している。従って、ＴＮモードの場合に比べると、ＳＴＮモードの場合には、クロストークが目立たないといえる。
【０１４７】
ただし、比較例の液晶表示素子では、色補償セルは全面電極としているものの、駆動セルにおいて、透明電極の有無に起因する液晶層厚のばらつきがある。ＳＴＮモードの液晶表示素子は、ＴＮモードの液晶表示素子に比べて、高いデューティでの駆動を行っており、透明電極のシート抵抗を低く設定する。このため、透明電極が厚くなり、透明電極の有無に起因する液晶層厚のばらつきが大きくなる。これに起因して、ＳＴＮモードの比較例では、電圧印加、無印加に関わらず、左右観察時はもとより、正面観察時でも、透過率のばらついた領域が観察されやすい。
【０１４８】
実際に比較例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置を、電圧無印加状態で観察したところ、深い観察角度だけでなく、正面観察時においても、表示パターンと背景との透過率差が観察された。表示パターンにオフ電圧が加わると、深い観察角度での背景との透過率差は、さらに顕著に観察されることを確認した。
【０１４９】
一方、第１及び第３の実施例の液晶表示素子では、透明電極の有無に起因する液晶層厚のばらつきが抑制され、正面観察時の透過率差が抑制されている。さらに、ＴＮモードの場合について説明したのと同様に、表示パターンとともに背景にもオフ電圧を印加することができるので、オフ電圧印加部分と電圧無印加部分との透過率差に起因するクロストークも抑制できる。
【０１５０】
第５の実施例の液晶表示素子でも、透明電極の有無に起因する液晶層厚のばらつきが抑制される。第５の実施例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置について、液晶層厚のばらつきに伴う正面観察時の透過率差が抑制されていることを確認した。
【０１５１】
なお、ＴＮモードの場合についても説明したように、第１及び第３の実施例の液晶表示素子は、背景をオン（明表示）とすることにより、ノーマリーホワイト型の表示を行うことも可能である。ただし、背景をオンにしたとき、線間は暗状態であり、第１の実施例の液晶表示素子では、これに起因して表示に違和感を生じ得る。ＳＴＮモードの場合でも、電極に開口を形成した第３の実施例は、このような違和感の低減に有効である。
【０１５２】
なお、上記検討において、液晶層内における液晶分子の捩れ角を略１８０°としたが、捩れ角はこれに限定されない。捩れ角が略１８０°〜略２６０°の範囲において、オフ電圧印加時に暗状態が得られるノーマリーブラック型液晶表示素子構造であれば、上記と同様な効果が得られる。
【０１５３】
ＳＴＮモードでノーマリーブラック型の液晶表示素子としては、例えば、駆動セルが、液晶層内における液晶分子の捩れ角が略１８０°〜略２６０°で、液晶層のリターデーションΔｎｄが７００ｎｍ〜１２００ｎｍであるものが好ましい。駆動セルに、補償セルまたは補償用の光学フィルムを重ねる。上下偏光板は、クロスニコル配置である。
【０１５４】
次に、ＶＡモードの液晶表示装置の場合について説明する。比較例、第１〜第５の実施例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置を作製した。また、液晶層のリターデーションが大きい場合についての視角補償方法についても検討した。
【０１５５】
上下ガラス基板の内面に配置される配向膜には、特開２００５−２３４２５４号公報の「発明を実施するための最良の形態」の欄に開示される、水とジヨードメタンを試液に用いた場合に表面自由エネルギーが３５ｍＮ／ｍ〜３９ｍＮ／ｍを示すチッソ石油化学製の垂直配向膜を用いた。
【０１５６】
液晶層内は、上下配向膜面で反平行になるように、特開２００５−２３４２５４号公報の「発明を実施するための最良の形態」の欄に開示されるラビング処理方法により配向処理を施し、液晶層中央分子配向方向を１２時方位とした。
【０１５７】
本検討で液晶層厚は略４μｍとし、誘電率異方性が負でΔｎが略０．０９〜略０．２２５を示すメルク製液晶材料を用いた。以下では、液晶層のリターデーションΔｎｄが略３６０ｎｍ、略６００ｎｍ、及び略９００ｎｍの３種類の場合を取り上げて検討している。プレティルト角は略８９．５°とした。
【０１５８】
上下ガラス基板の外側には、一方、または両方に、負の一軸光学異方性または負の二軸光学異方性を有する視角補償板を配置し、さらにその外側に、互いの吸収軸が略８５°〜略９５°をなるように、上下偏光板を配置する。この液晶表示素子は、オフ電圧印加時に暗状態が得られるノーマリーブラック型である。
【０１５９】
ここで、液晶層のリターデーションに応じた好適な視角補償板の配置方法について検討する。現在、視角補償板として市場に流通している光学フィルムは、特許３３３０５７４号公報に開示される光学パラメータを実現するように延伸加工を施したトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）系フィルムまたはノルボルネン系環状オレフィンフィルムがほとんど
である。
【０１６０】
これらの材料を用いることにより、フィルム面内位相差が略３０ｎｍ〜略７０ｎｍで厚さ方向（厚さ断面内）位相差が略３００ｎｍ以下の負の二軸光学異方性光学フィルムが実現され市販されている。なお、以下では、負の二軸光学異方性光学フィルムを、二軸フィルムと呼ぶ。
【０１６１】
一方、負の一軸光学異方性光学フィルム（以下、Ｃプレートと呼ぶ）は、無延伸加工のＴＡＣフィルムで実現可能であるが、光学フィルムを均一性よく大量生産するに当たっては、面内位相差を完全にゼロにすることは困難である。実際、偏光板の保護フィルムとして用いられているＴＡＣフィルムでは、面内位相差が略３ｎｍ〜略５ｎｍ存在する。
【０１６２】
ノルボルネン系環状オレフィンフィルムを二軸延伸加工することによっても、Ｃプレートの作製は原理的には可能であるが、実際には７ｎｍ程度までの面内位相差を有するものが市販されている。
【０１６３】
ただし、面内位相差が略７ｎｍ以下であれば、Ｃプレートに近い特性が得られると考えられる。以下では、面内位相差が略７ｎｍ以下と小さい二軸光学異方性フィルムを、略Ｃプレートと呼ぶこととする。
【０１６４】
液晶層のΔｎｄが略３６０ｎｍ以下である場合は、特許３３３０５７４号公報に示される光学フィルムのパラメータ範囲に含まれる面内位相差が略４０ｎｍ〜略５５ｎｍで、厚さ方向の位相差が略１２０ｎｍである二軸フィルムを、上下ガラス基板と上下偏光板との間の双方に、面内遅相軸が近接する偏光板の透過軸と略平行になるように、１枚ずつ配置する。または、面内位相差が略４５ｎｍ〜略６０ｎｍで、厚さ方向の位相差が略２２０ｎｍである二軸フィルムを、上下ガラス基板と上下偏光板との間のいずれか一方に、面内遅相軸が近接する偏光板の透過軸と略平行になるように配置する。これにより。良好な視角特性を得ることができる。
【０１６５】
しかし、液晶層のΔｎｄが、略６００ｎｍや略９００ｎｍのように大きい場合は、特許３３３０５７４号公報に示された方法では良好な視角特性が得られない。本願発明者は、特に、液晶層のΔｎｄが略５７０ｎｍより大きい場合において視角特性を有効に改善できる視角補償方法を見出した。
【０１６６】
第１の視角補償方法は、図１９（Ａ）に示すように、上下ガラス基板ＵＳ、ＬＳと上下偏光板ＵＰ、ＬＰとの間の一方に、１枚の二軸フィルム５０ａと、単数または複数のＣプレートまたは略Ｃプレート（視角補償部材５１ａ）とを配置する方法である。
【０１６７】
偏光板に最近接する視角補償板は必ず二軸フィルム５０ａとし、その面内遅相軸は近接する偏光板の透過軸に略平行とする。視角補償部材５１ａに略Ｃプレートを用いる場合、略Ｃプレートの面内遅相軸は、二軸フィルム５０ａの面内遅相軸方位と略平行とする。
【０１６８】
第２の視角補償方法は、図１９（Ｂ）に示すように、上下ガラス基板ＵＳ、ＬＳと上下偏光板ＵＰ、ＬＰとの間の一方に、二軸フィルム５０ｂを配置し、他方に、単数または複数のＣプレートまたは略Ｃプレート（視角補償部材５１ｂ）を配置する方法である。
【０１６９】
二軸フィルム５０ｂは、その面内遅相軸を、近接する偏光板の透過軸に略平行とする。他方側の視角補償部材５１ｂに略Ｃプレートを用いる場合、略Ｃプレートの面内遅相軸は、略Ｃプレートが近接する偏光板の透過軸と略平行とする。
【０１７０】
なお、二軸フィルム５０ｂと近接するガラス基板との間に、単数または複数のＣプレートまたは略Ｃプレート（視角補償部材５２ｂ）を追加することもできる。視角補償部材５２ｂに略Ｃプレートを用いる場合、略Ｃプレートの面内遅相軸は、二軸フィルム５０ｂの面内遅相軸方位と略平行とする。
【０１７１】
第３の視角補償方法は、図１９（Ｃ）に示すように、上下ガラス基板ＵＳ、ＬＳと上下偏光板ＵＰ、ＬＰとの間の一方に、２枚の二軸フィルム５０ｃ及び５１ｃを配置する方法である。偏光板に近接する二軸フィルム５０ｃの面内遅相軸は、近接する偏光板の吸収軸に略平行とし、ガラス基板側の二軸フィルム５１ｃの面内遅相軸は、二軸フィルム５０ｃの近接する偏光板の透過軸に略平行とする。
【０１７２】
なお、２枚の二軸フィルム５０ｃ及び５１ｃとガラス基板との間に、単数または複数のＣプレートまたは略Ｃプレート（視角補償部材５２ｃ）を追加することもできる。視角補償部材５２ｃに略Ｃプレートを用いる場合、略Ｃプレートの面内遅相軸は、二軸フィルム５０ｃが近接する偏光板の透過軸と略平行とする。
【０１７３】
また、２枚の二軸フィルム５０ｃ及び５１ｃを配置したのと反対側の、ガラス基板と偏光板との間に、単数または複数のＣプレートまたは略Ｃプレート（視角補償部材５３ｃ）を追加することもできる。視角補償部材５２ｃに略Ｃプレートを用いる場合、略Ｃプレートの面内遅相軸は、略Ｃプレートが近接する偏光板の透過軸と略平行とする。
【０１７４】
第１〜第３の視角補償方法で用いる二軸フィルムは、面内位相差が３０ｎｍ〜６５ｎｍであり、厚さ方向位相差が略１００ｎｍ〜略３００ｎｍ、より好ましくは略２００ｎｍ〜略３００ｎｍである。
【０１７５】
一方、略Ｃプレートは、面内位相差が０ｎｍより大きく７ｎｍ以下、より好ましくは０ｎｍより大きく５ｎｍ以下であり、厚さ方向位相差が略５０ｎｍ〜略３００ｎｍ、より好ましくは略２００ｎｍ〜略３００ｎｍである。また、Ｃプレートは、厚さ方向位相差が略５０ｎｍ〜略８００ｎｍ、より好ましくは略２００ｎｍ〜略８００ｎｍである。
【０１７６】
次に、液晶層のΔｎｄが略６００ｎｍ及び略９００ｎｍの場合について、上記第１〜第３の視角補償方法で視角補償を行ったシミュレーションの結果について説明する。
【０１７７】
まず、Δｎｄが略６００ｎｍの場合について説明する。なお、シミュレーションにおいて、偏光板はポラテクノ製ＳＨＣ１３Ｕとし、上側偏光板の吸収軸は１２時方位から反時計回りに４５°回転した方位に配置し、下側偏光板の吸収軸は、上側偏光板の吸収軸に直交するように配置した。視角補償板の材質としてはノルボルネン系環状オレフィンとした。なお、これは作製した液晶表示素子についても同様である。
【０１７８】
第１〜第３の視角補償方法に加えて、比較として従来方法についてもシミュレーションを行った。従来方法は、上下ガラス基板と上下偏光板との間の両方に、二軸フィルムを１枚ずつ配置する方法である。従来方法として、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍの二軸フィルムを、上下ガラス基板と上下偏光板との間の両方に、それぞれ、面内遅相軸を近接する偏光板の透過軸と平行にして配置した。
【０１７９】
第１の視角補償方法の例として、下側ガラス基板と下側偏光板との間に、１枚の二軸フィルムと１枚の略Ｃプレートとを配置した。二軸フィルムは、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、面内遅相軸を下側偏光板の透過軸と平行に配置した。二軸フィルムと下側ガラス基板との間に、面内位相差４ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍである略Ｃプレートを配置した。略Ｃプレートの面内遅相軸は、二軸フィルムの面内遅相軸と平行である。
【０１８０】
第２の視角補償方法の例として、下側ガラス基板と下側偏光板との間に、１枚の二軸フィルムを配置し、上側ガラス基板と上側偏光板との間に、１枚の略Ｃプレートを配置した。二軸フィルムは、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、面内遅相軸を下側偏光板の透過軸と平行に配置した。略Ｃプレートは、面内位相差４ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、面内遅相軸を上側偏光板の透過軸と平行に配置した。
【０１８１】
第３の視角補償方法の例として、下側ガラス基板と下側偏光板との間に、２枚の二軸フィルムを配置した。各二軸フィルムは、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、下側偏光板側の二軸フィルムは、面内遅相軸を下側偏光板の吸収軸と平行に配置し、下側ガラス基板側の二軸フィルムは、面内遅相軸を下側偏光板の透過軸と平行に配置した。
【０１８２】
図２０（Ａ）に、従来方法及び第１〜第３の視角補償方法のシミュレーション結果を示す。電圧無印加時の９時−３時方位視角特性（輝度曲線）を示す。従来方法に比べて、第１〜第３の視角補償方法（グラフでは第１〜第３の方法と表記）では、観察角度が深い場合（例えば左右５０°）において透過率が低くなっている。すなわち、従来方法に比べて、電圧無印加時に深い観察角度から見た表示の暗さが良好に保たれる。
【０１８３】
このように、液晶層のΔｎｄが例えば略６００ｎｍの場合、第１及び第２の視角補償方法では、面内位相差が略５０ｎｍで厚さ方向位相差が略２２０ｎｍである二軸フィルムと、面内位相差が略４ｎｍ以下で厚さ方向位相差が略２２０ｎｍである略Ｃプレートとを１枚ずつ用いることにより、良好に視角補償できることがわかった。また、第３の視角補償方法では、面内位相差が略５０ｎｍで厚さ方向位相差が略２２０ｎｍである二軸フィルムを２枚積層して用いることにより、良好に視角補償できることがわかった。
【０１８４】
次に、Δｎｄが略９００ｎｍの場合について説明する。従来方法として、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差３３０ｎｍの二軸フィルムを、上下ガラス基板と上下偏光板との間の両方に、それぞれ、面内遅相軸を近接する偏光板の透過軸と平行にして配置した。
【０１８５】
第１の視角補償方法の例として、下側ガラス基板と下側偏光板との間に、１枚の二軸フィルムと２枚の略Ｃプレートとを配置した。二軸フィルムは、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、面内遅相軸を下側偏光板の透過軸と平行に配置した。二軸フィルムと下側ガラス基板との間に、各々面内位相差４ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍである略Ｃプレートを２枚積層して配置した。略Ｃプレートの面内遅相軸は、ともに、二軸フィルムの面内遅相軸と平行である。
【０１８６】
第２の視角補償方法の１つ目の例として、下側ガラス基板と下側偏光板との間に、１枚の二軸フィルムを配置し、上側ガラス基板と上側偏光板との間に、２枚の略Ｃプレートを配置した。
【０１８７】
二軸フィルムは、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、面内遅相軸を下側偏光板の透過軸と平行に配置した。略Ｃプレートの各々は、面内位相差４ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、ともに、面内遅相軸を上側偏光板の透過軸と平行に配置した。
【０１８８】
第２の視角補償方法の２つ目の例として、下側ガラス基板と下側偏光板との間に、１枚の二軸フィルムを配置と１枚の略Ｃプレートを配置し、上側ガラス基板と上側偏光板との間に、１枚の略Ｃプレートを配置した。
【０１８９】
二軸フィルムは、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、面内遅相軸を下側偏光板の透過軸と平行に配置した。二軸フィルムと下側ガラス基板との間に、面内位相差４ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍである略Ｃプレートを配置した。この下側の略Ｃプレートの面内遅相軸は、二軸フィルムの面内遅相軸と平行である。
【０１９０】
上側ガラス基板と上側偏光板との間の略Ｃプレートも、面内位相差４ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、この上側の略Ｃプレートの面内遅相軸は、上側偏光板の透過軸と平行である。
【０１９１】
第３の視角補償方法の１つ目の例として、下側ガラス基板と下側偏光板との間に、２枚の二軸フィルムを配置し、２枚の二軸フィルムと下側ガラス基板との間に、さらに、１枚の略Ｃプレートを配置した。
【０１９２】
各二軸フィルムは、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、下側偏光板側の二軸フィルムは、面内遅相軸を下側偏光板の吸収軸と平行に配置し、下側ガラス基板側の二軸フィルムは、面内遅相軸を下側偏光板の透過軸と平行に配置した。略Ｃプレートは、面内位相差４ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、その面内遅相軸は、近接する（ガラス基板側の）二軸フィルムの面内遅相軸と平行とした。
【０１９３】
第３の視角補償方法の２つ目の例として、下側ガラス基板と下側偏光板との間に、２枚の二軸フィルムを配置し、上側ガラス基板と上側偏光板との間に、１枚の略Ｃプレートを配置した。
【０１９４】
各二軸フィルムは、面内位相差５０ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、下側偏光板側の二軸フィルムは、面内遅相軸を下側偏光板の吸収軸と平行に配置し、下側ガラス基板側の二軸フィルムは、面内遅相軸を下側偏光板の透過軸と平行に配置した。略Ｃプレートは、面内位相差４ｎｍで厚さ方向位相差２２０ｎｍであり、その面内遅相軸は、上側偏光板の透過軸と平行とした。
【０１９５】
図２０（Ｂ）に、従来方法及び第１〜第３の視角補償方法のシミュレーション結果を示す。電圧無印加時の９時−３時方位視角特性（輝度曲線）を示す。従来方法に比べて、第１〜第３の視角補償方法（グラフでは第１〜第３の方法と表記）では、観察角度が深い場合（例えば左右５０°）において透過率が低くなっている。すなわち、従来方法に比べて、電圧無印加時に深い観察角度から見た表示の暗さが良好に保たれる。
【０１９６】
このように、液晶層のΔｎｄが例えば略９００ｎｍの場合、第１及び第２の視角補償方法では、面内位相差が略５０ｎｍで厚さ方向位相差が略２２０ｎｍである二軸フィルムを１枚と、面内位相差が略４ｎｍ以下で厚さ方向位相差が略２２０ｎｍである略Ｃプレートを２枚用いることにより、良好に視角補償できることがわかった。なお、このような２枚重ねて厚さ方向位相差が４４０ｎｍとなるような略Ｃプレート２枚の代わりに、厚さ方向位相差が４４０ｎｍの１枚のＣプレートを用いることもできる。
【０１９７】
また、第３の視角補償方法では、面内位相差が略５０ｎｍで厚さ方向位相差が略２２０ｎｍである二軸フィルムを２枚積層したものと、面内位相差が略４ｎｍ以下で厚さ方向位相差が略２２０ｎｍである略Ｃプレートを１枚用いることにより、良好に視角補償できることがわかった。
【０１９８】
なお、液晶層のリターデーションΔｎｄが大きい場合について、Δｎｄが略６００ｎｍ及び略９００ｎｍの場合を例に説明したが、第１〜第３の視角補償方法は、Δｎｄが５７０ｎｍ〜１５００ｎｍ程度の範囲で有効であろうと考えられる。
【０１９９】
なお、従来方法では、液晶層のΔｎｄが略６００ｎｍの場合、二軸フィルムの面内位相差を３０ｎｍ〜４０ｎｍに設定できれば、左右観察角度５０°における透過率を第１〜第３の視角補償方法と同程度に下げることが可能という知見も得られている。
【０２００】
また、従来方法では、液晶層のΔｎｄが略９００ｎｍの場合、二軸フィルムの面内位相差を２０ｎｍ〜３０ｎｍに設定できれば、左右観察角度５０°における透過率を第１〜第３の視角補償方法と同程度に下げることが可能という知見も得られている。このように、従来方法では、液晶層のΔｎｄによって、二軸フィルムの面内位相差の最適値が変化してしまう傾向がある。
【０２０１】
一方、第１〜第３の視角補償方法では、液晶層のΔｎｄ変化に伴う面内位相差の最適値の変動が小さいことがわかっており、様々なΔｎｄを持つ液晶表示素子に対して、面内位相差の同じ二軸フィルムを用いて、良好に視角補償ができるという利点がある。
【０２０２】
次に、液晶層のΔｎｄが略６００ｎｍで、第１の視角補償方法を採用した液晶表示装置について、電圧無印加時及びマルチプレックス駆動のオフ電圧印加時の視角特性を調べたシミュレーションについて説明する。
【０２０３】
第１の視角補償方法の条件は、図２０（Ａ）を参照して説明したΔｎｄが略６００ｎｍの場合のシミュレーションと同様である。液晶層における中央分子配向方位を１２時方位とした時、上側偏光板の吸収軸は１２時方位から反時計回りに略４５°回転した方位に配置し、下側偏光板の吸収軸は１２時方位から４５°回転させた方位に配置し、上下偏光板の吸収軸間の角度は９０°とした。マルチプレックス駆動の条件は、１／９デューティ、１／４バイアスとした。
【０２０４】
図２１に、電圧無印加時及びオフ電圧印加時の９時−３時方位視角特性を示す。電圧無印加時の透過率及びオフ電圧印加時の透過率の双方は、観察角度が深くなるにつれて大きくなる傾向がある。また、電圧無印加時の透過率よりも、オフ電圧印加時の透過率の方が大きく、両透過率の差は、観察角度が深くなるほど（特に左右２０°程度以上で）大きくなる傾向がある。従って、ＴＮモードの場合に説明したのと同様に、オフ電圧印加部分と電圧無印加部分との見え方が異なるクロストークが、深い観察角度になるほど生じやすいことが示唆される。
【０２０５】
ただし、電圧無印加時の透過率とオフ電圧印加時の透過率の差は、最大でも０．２％程度に留まっているので、ＴＮモードの場合に比べれば、ＶＡモードの場合には、クロストークが目立たないといえる。
【０２０６】
ＴＮモードの場合について説明したように、比較例の液晶表示素子では、表示パターンが暗表示にされるとき、表示パターンにオフ電圧が印加されており、背景は電圧無印加である。従って、比較例の液晶表示素子において、深い観察角度でクロストークが生じることが予想される。実際に比較例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置を観察したところ、深い観察角度でクロストークが観察された。
【０２０７】
一方、第１〜第４の実施例の液晶表示素子では、表示パターンにオフ電圧を印加して暗表示とするとき、背景にもオフ電圧を印加することができるので、クロストークが抑制される。このことは、実際の液晶表示装置でも確認できた。
【０２０８】
なお、第１の視角補償方法に限らず、第２及び第３の視角補償方法を用いた場合でも、オフ電圧印加部分と電圧無印加部分との見え方が異なるクロストークが生じうる。従って、第１〜第４の実施例の液晶表示素子を用いることにより、クロストークが抑制される。
【０２０９】
なお、実際に動作させた液晶表示装置をさまざまな方向から観察してみると、第１及び第３の実施例の液晶表示素子を用いた場合は、電極エッジ付近の光抜けにより、電極パターンの配線状態が外観からも判別されるような、好ましくない状態が生じる場合があった。ブラックマスクを配置した第２及び第４の実施例の液晶表示素子では、このような光抜けが効果的に抑制でき、非常に良好な表示状態が得られることがわかった。
【０２１０】
比較例の液晶表示素子では、深い観察角度で観察したときに、透明電極の有無に起因して、透過率のばらついた領域が観察されやすい。なお、ＶＡモードの液晶表示素子では、液晶層のリターデーションΔｎｄや駆動電圧を適切に設定することにより、このような透過率のばらつきが、正面観察時には観察されにくい。ただし、液晶層のリターデーションΔｎｄが５５０ｎｍ以上または液晶層厚３μｍ未満であるとき、斜め観察時に、このような透過率のばらつきが顕著になる傾向がある。
【０２１１】
第５の実施例の液晶表示素子も、第１〜第４の実施例と同様に、背景電極を設けているので、このような透過率のばらつきが抑制される。第５の実施例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置でも、深い観察角度でのこのような透過率のばらつきが観察されない効果が得られていることを確認した。
【０２１２】
なお、第１〜第４の実施例の液晶表示素子は、背景をオン（明表示）とすることにより、ノーマリーホワイト型の表示を行うことも可能である。ただし、背景をオンにしたとき、線間は暗状態であり、第１及び第２の実施例の液晶表示素子では、これに起因して表示に違和感を生じ得る。電極に開口を形成した第３及び第４の実施例は、このような違和感の低減に有効である。第３及び第４の実施例の液晶表示素子を用いた液晶表示装置により、背景のオン時の表示が大幅に改善されることを確認した。
【０２１３】
液晶層のΔｎｄが略６００ｎｍの場合を取り上げて、第１〜第５の液晶表示素子を用いた液晶表示装置の外観観察結果について説明したが、液晶層のΔｎｄが略３６０ｎｍや略９００ｎｍ等他の値の液晶表示素子についても、同様な効果を得ることができる。
【０２１４】
なお、上記検討では、プレティルト角を９０°未満に設定したが、例えば特許３８３４３０４号公報の「発明を実施するための最良の形態」の欄に開示されているような、プレティルト角は９０°として上下電極構造の工夫により斜め電界を発生させて、電圧印加時の配向状態を制御する構造であっても、上記と同様な効果が得られる。
【０２１５】
ＶＡモードでノーマリーブラック型の液晶表示素子としては、例えば、液晶層のリターデーションΔｎｄが３００ｎｍ〜１５００ｎｍであるものが好ましい。上下偏光板は、クロスニコル配置であり、上下偏光板の吸収軸配置角度は、略８５°〜略９５°である。
【０２１６】
なお、セグメント表示に加えてドットマトリクス表示を有する液晶表示装置に対しても、背景電極を設ける方法は有効である。
【０２１７】
なお、背景電極を設けた液晶表示素子は、例えば、カーオーディオ等の車載機器の表示部に適用でき、さらに、例えばコピー機などの事務機器の操作パネル部や、その他の情報表示パネル等に適用できる。
【０２１８】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【０２１９】
【図１】図１は、第１の実施例の液晶表示素子の概略断面図である。
【図２】図２は、第１の実施例の液晶表示素子のセグメント電極パターンを示す概略平面図である。
【図３】図３は、第１の実施例の液晶表示素子のコモン電極パターンを示す概略平面図である。
【図４】図４は、第１の実施例の変形例の液晶表示素子のコモン電極パターンを示す概略平面図である。
【図５】図５は、図２に示したＡ領域の拡大図である。
【図６】図６は、図２に示したＢ領域の拡大図である。
【図７】図７は、有効表示エリア全体でのセグメント電極とコモン電極との重なりを示す概略平面図である。
【図８】図８は、第２の実施例の液晶表示素子の概略断面図である。
【図９】図９は、第３の実施例の液晶表示素子の開口の配置を示す概略平面図である。
【図１０】図１０は、第３の実施例の一変形例の液晶表示素子の開口の配置を示す概略平面図である。
【図１１】図１１は、第３の実施例の他の変形例の液晶表示素子の開口の配置を示す概略平面図である。
【図１２】図１２は、第４の実施例の液晶表示素子の概略断面図である。
【図１３】図１３は、第５の実施例の液晶表示素子のセグメント電極パターンを示す概略平面図である。
【図１４】図１４は、第５の実施例の液晶表示素子のコモン電極パターンを示す概略平面図である。
【図１５】図１５は、第６の実施例の液晶表示素子の概略断面図である。
【図１６】図１６は、第７の実施例の液晶表示素子の概略断面図である。
【図１７】図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、ＴＮモードの液晶表示装置の、マルチプレックス駆動条件でのオフ電圧印加時及び電圧無印加時の視角特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１８】図１８は、ＳＴＮモードの液晶表示装置の、マルチプレックス駆動条件でのオフ電圧印加時及び電圧無印加時の視角特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１９】図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）は、第１〜第３の視角補償方法を説明するための液晶表示素子の概略断面図である。
【図２０】図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）は、それぞれ、ＶＡモードの液晶表示装置の、Δｎｄが略６００ｎｍの場合及びΔｎｄが略９００ｎｍの場合の、電圧無印加時の視角特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２１】図２１は、ＶＡモードの液晶表示装置の、Δｎｄが略６００ｎｍの場合の、マルチプレックス駆動条件でのオフ電圧印加時及び電圧無印加時の視角特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２２】図２２は、液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２３】図２３（Ａ）及び図２３（Ｂ）は、比較例の液晶表示素子の概略断面図である。
【図２４】図２４は、液晶表示素子の表示パターンの例を示す概略平面図である。
【図２５】図２５は、比較例の液晶表示素子のセグメント電極パターンを示す概略平面図である。
【図２６】図２６は、比較例の液晶表示素子のコモン電極パターンを示す概略平面図である。
【符号の説明】
【０２２０】
１ 下側偏光板
２ 下側視角補償板
３ 下側ガラス基板（セグメント基板）
４ 表示セグメント電極
４Ａ 背景セグメント電極
５ 下側配向膜
６ 液晶層
７ 上側配向膜
８ 表示コモン電極
８Ａ 背景コモン電極
９ 上側ガラス基板（コモン基板）
１０ 上側視角補償板
１１ 上側偏光板
２０ 表示パターン
２３ 有効表示エリア
２４ 背景
３０、３１ ブラックマスク
ＯＰｓ （セグメント電極上の）開口
ＯＰｃ （コモン電極上の）開口
４Ｂ 背景セグメントダミー電極
８Ｂ 背景コモンダミー電極
ＴＳＣ ダミー電極間トランスファー端子
１００ バックライト
１０１ 液晶表示素子
１０２ 制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶セルと該液晶セルを挟む上下偏光板とを含み、該液晶セルは、複数本の電極を含む表示セグメント電極と、表示面内で前記表示セグメント電極の外側に配置された１本または複数本の電極を含む背景セグメント電極と、複数本の電極を含む表示コモン電極と、該表示面内で該表示コモン電極の外側に配置された１本または複数本の電極を含む背景コモン電極と、該表示セグメント電極及び背景セグメント電極と該表示コモン電極及び背景コモン電極との間に挟まれた液晶層とを含み、表示パターンが、該表示セグメント電極と表示コモン電極との該表示面内での重なり部分で画定され、該表示面内で該表示パターンの外側が背景を画定し、マルチプレックス駆動される液晶表示素子と、
前記液晶表示素子に光を入射させるバックライトと、
前記液晶表示素子をマルチプレックス駆動する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記表示コモン電極及び前記背景コモン電極を順次走査しながら、前記表示セグメント電極及び前記背景セグメント電極の各電極それぞれにオン電圧またはオフ電圧を印加して、前記液晶表示素子をマルチプレックス駆動し、前記背景のうち前記表示コモン電極を含む領域を、前記表示コモン電極が選択されたときに、前記背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加してオフ表示にするとともに、前記背景のうち前記背景コモン電極を含む領域を、前記背景コモン電極が選択されたときに、前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加してオフ表示にすることにより、該背景の全体をオフ表示にする制御を行うか、または、前記背景のうち前記表示コモン電極を含む領域を、前記表示コモン電極が選択されたときに、前記背景セグメント電極にオンの駆動信号を印加してオン表示にするとともに、前記背景のうち前記背景コモン電極を含む領域を、前記背景コモン電極が選択されたときに、前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極にオンの駆動信号を印加してオン表示にすることにより、該背景の全体をオン表示にする制御を行う液晶表示装置。
【請求項２】
前記背景コモン電極が１本である請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記背景コモン電極が複数本であり、複数本の背景コモン電極のすべてが同時に選択されるようにマルチプレックス駆動の走査が行われる請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極が、共通の第１の面上に相互に間隙を隔てて形成されており、前記表示コモン電極及び背景コモン電極が、共通の第２の面上に相互に間隙を隔てて形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記表示セグメント電極と背景セグメント電極との間隙、及び、前記表示コモン電極と背景コモン電極との間隙の距離は、１０μｍ〜５０μｍの範囲である請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記表示面内で、前記表示セグメント電極と背景セグメント電極との間隙、及び、前記表示コモン電極と背景コモン電極との間隙の少なくとも一部を覆うように、遮光膜が形成されている請求項４または５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極の少なくとも一方に、複数の開口が形成されており、該複数の開口の各々に対向する位置の前記表示コモン電極または背景コモン電極にも、開口が形成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記開口を覆う遮光膜が形成されている請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極が、相互に異なる層に形成されており、前記表示面内で、該表示セグメント電極と背景セグメント電極との間に隙間のない領域が存在するか、または、前記表示コモン電極及び背景コモン電極が、相互に異なる層に形成されており、前記表示面内で、該表示コモン電極と背景コモン電極との間に隙間のない領域が存在する請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
液晶セルと該液晶セルを挟む上下偏光板とを含み、該液晶セルは、複数本の電極を含む表示セグメント電極と、表示面内で前記表示セグメント電極の外側に配置された背景セグメント電極と、複数本の電極を含む表示コモン電極と、該表示面内で該表示コモン電極の外側に配置された背景コモン電極と、該表示セグメント電極及び背景セグメント電極と該表示コモン電極及び背景コモン電極との間に挟まれた液晶層とを含み、表示パターンが、該表示セグメント電極と表示コモン電極との該表示面内での重なり部分で画定され、該表示面内で該表示パターンの外側が背景を画定し、該背景セグメント電極と該背景コモン電極とは導通されて同電位であり、マルチプレックス駆動される液晶表示素子と、
前記液晶表示素子に光を入射させるバックライトと、
前記液晶表示素子をマルチプレックス駆動する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記表示コモン電極を順次走査しながら、前記表示セグメント電極の各電極それぞれにオン電圧またはオフ電圧を印加して、前記液晶表示素子をマルチプレックス駆動するとともに、前記背景セグメント電極と背景コモン電極とに所定電位を印加する液晶表示装置。
【請求項１１】
前記液晶表示素子は、ＴＮモードであり、前記液晶層内における液晶分子の捩れ角が７０°〜１３０°であり、前記上下偏光板は、平行ニコル配置である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記液晶表示素子は、ＳＴＮモードであり、前記液晶セルの液晶層内における液晶分子の捩れ角が１８０°〜２６０°であり、さらに、該液晶セルに対する補償セルまたは補償用の光学フィルムを有し、前記上下偏光板は、クロスニコル配置である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記液晶表示素子は、ＶＡモードであり、前記上下偏光板の吸収軸配置角度は、８５°〜９５°である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記液晶表示素子は、前記液晶層の厚さ断面内のリターデーションが５７０ｎｍ〜１５００ｎｍであり、さらに、前記上下偏光板と前記液晶セルとの間の一方に、１枚の二軸フィルム、及び、単数または複数のＣプレートまたは略Ｃプレートを含む視角補償部材を有し、該二軸フィルムが偏光板側に配置され、該二軸フィルムの面内遅相軸は、近接する偏光板の透過軸に平行であり、該視角補償部材に略Ｃプレートを用いる場合、略Ｃプレートの面内遅相軸は、該二軸フィルムの面内遅相軸方位と平行である請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記液晶表示素子は、前記液晶層の厚さ断面内のリターデーションが５７０ｎｍ〜１５００ｎｍであり、さらに、前記上下偏光板と前記液晶セルとの間の一方に、１枚の二軸フィルムを有し、他方に、単数または複数のＣプレートまたは略Ｃプレートを含む視角補償部材を有し、該二軸フィルムの面内遅相軸は、近接する偏光板の透過軸に平行であり、該視角補償部材に略Ｃプレートを用いる場合、略Ｃプレートの面内遅相軸は、それが近接する偏光板の透過軸に平行である請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記液晶表示素子は、前記液晶層の厚さ断面内のリターデーションが５７０ｎｍ〜１５００ｎｍであり、さらに、前記上下偏光板と前記液晶セルとの間の一方に、２枚の二軸フィルムを有し、偏光板側の二軸フィルムの面内遅相軸は、その近接する偏光板の吸収軸に平行であり、液晶セル側の二軸フィルムの面内遅相軸は、偏光板側の二軸フィルムの近接する偏光板の透過軸に平行である請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１】
液晶セルと該液晶セルを挟む上下偏光板とを含み、該液晶セルは、複数本の電極を含む表示セグメント電極と、表示面内で前記表示セグメント電極の外側に配置された１本または複数本の電極を含む背景セグメント電極と、複数本の電極を含む表示コモン電極と、該表示面内で該表示コモン電極の外側に配置された１本または複数本の電極を含む背景コモン電極と、該表示セグメント電極及び背景セグメント電極と該表示コモン電極及び背景コモン電極との間に挟まれた液晶層とを含み、表示パターンが、該表示セグメント電極と表示コモン電極との該表示面内での重なり部分で画定され、該表示面内で該表示パターンの外側が背景を画定し、マルチプレックス駆動される液晶表示素子と、
前記液晶表示素子に光を入射させるバックライトと、
前記液晶表示素子をマルチプレックス駆動する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記表示コモン電極及び前記背景コモン電極を順次走査しながら、前記表示セグメント電極及び前記背景セグメント電極の各電極それぞれにオン電圧またはオフ電圧を印加して、前記液晶表示素子をマルチプレックス駆動し、前記背景のうち前記表示コモン電極を含む領域を、前記表示コモン電極が選択されたときに、前記背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加してオフ表示にするとともに、前記背景のうち前記背景コモン電極を含む領域を、前記背景コモン電極が選択されたときに、前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極にオフの駆動信号を印加してオフ表示にすることにより、該背景の全体をオフ表示にする制御を行うか、または、前記背景のうち前記表示コモン電極を含む領域を、前記表示コモン電極が選択されたときに、前記背景セグメント電極にオンの駆動信号を印加してオン表示にするとともに、前記背景のうち前記背景コモン電極を含む領域を、前記背景コモン電極が選択されたときに、前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極にオンの駆動信号を印加してオン表示にすることにより、該背景の全体をオン表示にする制御を行う液晶表示装置。
【請求項２】
前記背景コモン電極が１本である請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記背景コモン電極が複数本であり、複数本の背景コモン電極のすべてが同時に選択されるようにマルチプレックス駆動の走査が行われる請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極が、共通の第１の面上に相互に間隙を隔てて形成されており、前記表示コモン電極及び背景コモン電極が、共通の第２の面上に相互に間隙を隔てて形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記表示セグメント電極と背景セグメント電極との間隙、及び、前記表示コモン電極と背景コモン電極との間隙の距離は、１０μｍ〜５０μｍの範囲である請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記表示面内で、前記表示セグメント電極と背景セグメント電極との間隙、及び、前記表示コモン電極と背景コモン電極との間隙の少なくとも一部を覆うように、遮光膜が形成されている請求項４または５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極の少なくとも一方に、複数の開口が形成されており、該複数の開口の各々に対向する位置の前記表示コモン電極または背景コモン電極にも、開口が形成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記開口を覆う遮光膜が形成されている請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記表示セグメント電極及び背景セグメント電極が、相互に異なる層に形成されており、前記表示面内で、該表示セグメント電極と背景セグメント電極との間に隙間のない領域が存在するか、または、前記表示コモン電極及び背景コモン電極が、相互に異なる層に形成されており、前記表示面内で、該表示コモン電極と背景コモン電極との間に隙間のない領域が存在する請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
液晶セルと該液晶セルを挟む上下偏光板とを含み、該液晶セルは、複数本の電極を含む表示セグメント電極と、表示面内で前記表示セグメント電極の外側に配置された背景セグメント電極と、複数本の電極を含む表示コモン電極と、該表示面内で該表示コモン電極の外側に配置された背景コモン電極と、該表示セグメント電極及び背景セグメント電極と該表示コモン電極及び背景コモン電極との間に挟まれた液晶層とを含み、表示パターンが、該表示セグメント電極と表示コモン電極との該表示面内での重なり部分で画定され、該表示面内で該表示パターンの外側が背景を画定し、該背景セグメント電極と該背景コモン電極とは導通されて同電位であり、マルチプレックス駆動される液晶表示素子と、
前記液晶表示素子に光を入射させるバックライトと、
前記液晶表示素子をマルチプレックス駆動する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記表示コモン電極を順次走査しながら、前記表示セグメント電極の各電極それぞれにオン電圧またはオフ電圧を印加して、前記液晶表示素子をマルチプレックス駆動するとともに、前記背景セグメント電極と背景コモン電極とに所定電位を印加する液晶表示装置。
【請求項１１】
前記液晶表示素子は、ＴＮモードであり、前記液晶層内における液晶分子の捩れ角が７０°〜１３０°であり、前記上下偏光板は、平行ニコル配置である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記液晶表示素子は、ＳＴＮモードであり、前記液晶セルの液晶層内における液晶分子の捩れ角が１８０°〜２６０°であり、さらに、該液晶セルに対する補償セルまたは補償用の光学フィルムを有し、前記上下偏光板は、クロスニコル配置である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記液晶表示素子は、ＶＡモードであり、前記上下偏光板の吸収軸配置角度は、８５°〜９５°である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記液晶表示素子は、前記液晶層の厚さ断面内のリターデーションが５７０ｎｍ〜１５００ｎｍであり、さらに、前記上下偏光板と前記液晶セルとの間の一方に、１枚の二軸フィルム、及び、単数または複数のＣプレートまたは略Ｃプレートを含む視角補償部材を有し、該二軸フィルムが偏光板側に配置され、該二軸フィルムの面内遅相軸は、近接する偏光板の透過軸に平行であり、該視角補償部材に略Ｃプレートを用いる場合、略Ｃプレートの面内遅相軸は、該二軸フィルムの面内遅相軸方位と平行である請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記液晶表示素子は、前記液晶層の厚さ断面内のリターデーションが５７０ｎｍ〜１５００ｎｍであり、さらに、前記上下偏光板と前記液晶セルとの間の一方に、１枚の二軸フィルムを有し、他方に、単数または複数のＣプレートまたは略Ｃプレートを含む視角補償部材を有し、該二軸フィルムの面内遅相軸は、近接する偏光板の透過軸に平行であり、該視角補償部材に略Ｃプレートを用いる場合、略Ｃプレートの面内遅相軸は、それが近接する偏光板の透過軸に平行である請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記液晶表示素子は、前記液晶層の厚さ断面内のリターデーションが５７０ｎｍ〜１５００ｎｍであり、さらに、前記上下偏光板と前記液晶セルとの間の一方に、２枚の二軸フィルムを有し、偏光板側の二軸フィルムの面内遅相軸は、その近接する偏光板の吸収軸に平行であり、液晶セル側の二軸フィルムの面内遅相軸は、偏光板側の二軸フィルムの近接する偏光板の透過軸に平行である請求項１３に記載の液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００９−１３３９１０（Ｐ２００９−１３３９１０Ａ）
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０７８４４（Ｐ２００７−３０７８４４）
【出願日】平成１９年１１月２８日（２００７．１１．２８）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２８日（２００７．１１．２８）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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