(57)【要約】【課題】斜め方向から画像を観察したときでも良好な白色および黒色の２色表示を視認できる液晶表示素子を提供する。【解決手段】液晶表示素子は、第１偏光板１と、第１位相差板２と、ＳＴＮ型の液晶セル３と、補償層４と、第２位相差板５と、第２偏光板６とを備える。第１位相差板１は１／４波長板であり、観察者側の第１偏光板１と液晶セル３との間に配置される。第２位相差板５も１／４波長板であり、背面側の第２偏光板６と補償層４との間に配置される。補償層４のツイスト角は、ＳＴＮ型の液晶セル３と同一である。また、液晶セル３における配向方向のねじれの向きと、補償層４における配向方向のねじれの向きとは逆向きである。【選択図】図１
2008009017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者側に配置される第１偏光板と背面側に配置される第２偏光板との間に、ＳＴＮ型の液晶セルと、ＳＴＮ型の液晶セルで生じる表示の着色を解消するための補償層とを有する液晶表示素子であって、
第１偏光板とＳＴＮ型の液晶セルとの間に第１の１／４波長板を備え、
第２偏光板と補償層との間に第２の１／４波長板を備え、
ＳＴＮ型の液晶セルのツイスト角は、１８０°以上であり、
補償層のツイスト角は、ＳＴＮ型の液晶セルのツイスト角と等しく、
ＳＴＮ型の液晶セルにおける配向方向のねじれの向きと、補償層における配向方向のねじれの向きとが逆向きである
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
ＳＴＮ型の液晶セルは、透明電極が設けられた一対の透明基板と、前記一対の透明基板間に挟持される液晶とを有し、一方の透明基板上の透明電極ともう一方の透明基板上の透明電極とが交差する箇所を画素としてマトリクス駆動によって制御される液晶セルであり、
前記ＳＴＮ型の液晶セルは、複数の画素のうち一部の領域を覆う金属を用いた遮光マスクであって、開口部が設けられた遮光マスクを有する
請求項１に記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子に関し、特に、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic ）型の液晶セルと補償層とを有する液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
パッシブマトリクス型のＳＴＮ液晶セルでは、白色および黒色の２色で画像を表示しようとする場合であっても、白色および黒色以外の色が現れてしまう。このような着色を解消するために、ＳＴＮ型の液晶セルと補償層とを組み合わせた液晶表示素子が知られている。補償層のツイスト角（配向方向のねじれの角度）は、液晶セルのツイスト角と同一であり、また、液晶セルにおけるねじれの方向（観察者側の配向方向に対する背面側の配向方向のねじれの方向）と、補償層におけるねじれの方向とが逆になるように定められる。
【０００３】
このような液晶表示素子は、２枚の偏光板の間にＳＴＮ型の液晶セルと補償層を配置するように構成されていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、液晶セルに設けられる遮光マスクとして、遮光マスクの層を薄くするために、金属を用いた遮光マスクが用いられることがある。以下、金属を用いた遮光マスク（金属製の遮光マスク）をメタルマスクと記す。
【０００５】
また、フルドット表示を行うとともにキャラクタ等の特定の形状の表示も行うことが要求される場合がある。例えば、携帯電話機では、フルドット表示を行うとともに、アンテナマークやバッテリマークの形状も表示することが要求される場合があった。また、例えば、車載用ディスプレイ装置では、フルドット表示を行うインフォメーションゾーンを設けるとともに、ガソリンやシートベルトを示すマークの形状を表示することが要求される場合があった。なお、フルドット表示とは、互いに直交するように配置された行電極と列電極間に液晶を配置してマトリクス駆動によって実現される表示態様である。
【０００６】
フルドット表示とキャラクタ等の特定の形状の表示とを行う場合、例えば、行電極および列電極が配置された領域でマトリクス駆動を行うとともに、コモン電極およびセグメント電極が配置された領域でスタティック駆動を行えばよい。あるいは、一部が特定の形状になるように形成された電極を行電極と同様に走査して特定の形状を表示してもよい。図９は、一部が特定の形状になるように形成された電極および行電極の配置例を示す説明図である。図９に例示する各行電極１０１と同様に、一部が特定の形状になるように形成された電極１０２も走査することによって、フルドット表示および特定の形状の表示を実現することができる。なお、図９では、列電極の図示を省略している。列電極は、行電極１０１と直交し、三角形等の特定の形状に形成された箇所と重なるように配置される。
【０００７】
ただし、マトリクス駆動とスタティック駆動の双方を行う場合には、専用の駆動ＩＣを作製しなければならない。専用の駆動ＩＣの開発には多くの時間および費用がかかり、また、専用の駆動ＩＣには汎用性がない。また、図９に示すような電極１０２を行電極１０１と同様に走査する場合、行電極１０１の配置部における静電容量と電極１０２の配置部における静電容量との差に起因して、走査時における負荷の差が生じ、良好な表示品位が得られないという問題がある。
【０００８】
なお、特許文献２には、各単位画素からなるドット表示部と、単位画素の集合体からなる固定表示部とを含み、ドット表示部では各単位画素を個別に表示し、固定表示部では固定表示部内の全ての単位画素を協同して表示する表示装置が記載されている。
【０００９】
また、特許文献３には、液晶パネルが第１偏光板と第２偏光板の間に配置され、液晶パネルと第１偏光板の間に（２ｎ−１／４）波長板が設けられ、液晶パネルと第２偏光板の間に（２ｍ−１／４）波長板が設けられた液晶表示装置が記載されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−７１７４９号公報（図１）
【特許文献２】特開２００５−４０１９号公報（段落００１８−００４２）
【特許文献３】特開２００５−２０８５６８号公報（段落００２３，００５０−００５７、図１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
２枚の偏光板の間にＳＴＮ型の液晶セルと補償層を配置することにより、白色および黒色を表示することができる。ただし、正面から画像を観察した場合には、良好な白色および黒色の表示特性が得られるが、斜め方向から画像を観察した場合には、色の変化が生じてしまったり、遮光状態にして黒色を表示すべきであるにも関わらず、輝度が高くなってしまったりするという問題がある。このような問題は、液晶に電圧を印加しないときに特に目立つ。
【００１２】
また、液晶表示素子の外観として黒化度（反射率が低く、かつ、黒色であること）が要求される場合がある。例えば、ネガ表示（ノーマリブラック）の場合、メタルマスクの領域とその背景の領域とで同様の黒化度が得られるように要求される場合がある。また、観察者に違和感を与えないように、メタルマスクの領域の色とその周辺の色とのマッチングをとるように要求される場合もある。また、例えば、液晶表示素子の高級感を出すために、黒化度が要求される場合もある。しかし、メタルマスクは、黒色であっても、金属であるために光を反射してしまう。そのため、メタルマスクで黒化度を高めることは難しい。また、メタルマスクの黒化度を高めるための多層構造や材料選定等も難しい。従って、特にメタルマスクの面積が大きい場合に、外観の黒化度を高めることが難しかった。また、酸化銀等を用いた場合には、比較的黒化度の高いメタルマスクを実現することができるが、時間の経過とともに還元してしまうため、長期間にわたって黒化度を保つことが難しかった。
【００１３】
そこで、本発明は、斜め方向から画像を観察したときでも良好な白色および黒色の２色表示を視認できる液晶表示素子を提供することを目的とする。また、メタルマスクを用いた場合であっても、外観の黒化度を高めることができる液晶表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の態様１は、観察者側に配置される第１偏光板と背面側に配置される第２偏光板との間に、ＳＴＮ型の液晶セルと、ＳＴＮ型の液晶セルで生じる表示の着色を解消するための補償層とを有する液晶表示素子であって、第１偏光板とＳＴＮ型の液晶セルとの間に第１の１／４波長板を備え、第２偏光板と補償層との間に第２の１／４波長板を備え、ＳＴＮ型の液晶セルのツイスト角が、１８０°以上であり、補償層のツイスト角が、ＳＴＮ型の液晶セルのツイスト角と等しく、ＳＴＮ型の液晶セルにおける配向方向のねじれの向きと、補償層における配向方向のねじれの向きとが逆向きであることを特徴とする液晶表示素子を提供する。
【００１５】
本発明の態様２は、態様１において、ＳＴＮ型の液晶セルが、透明電極が設けられた一対の透明基板と、一対の透明基板間に挟持される液晶とを有し、一方の透明基板上の透明電極ともう一方の透明基板上の透明電極とが交差する箇所を画素としてマトリクス駆動によって制御される液晶セルであり、ＳＴＮ型の液晶セルが、複数の画素のうち一部の領域を覆う金属を用いた遮光マスクであって、開口部が設けられた遮光マスクを有する液晶表示素子を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の液晶表示素子によれば、斜め方向から画像を観察したときでも良好な白色および黒色の２色表示を視認できる。また、ＳＴＮ型の液晶セルが、金属を用いた遮光マスクを有する場合であっても、外観の黒化度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の液晶表示素子を示す模式的断面図である。本発明の液晶表示素子は、図１に示すように、第１偏光板１と、第１位相差板２と、液晶セル３と、補償層４と、第２位相差板５と、第２偏光板６とを備える。液晶表示素子の背面側から、第２偏光板６、第２位相差板５、補償層４、液晶セル３、第１位相差板２、第１偏光板１の順に積層される。
【００１８】
第１偏光板１は、画像の観察者側に配置される偏光板であり、第２偏光板６は、液晶表示素子の背面側に配置される偏光板である。
【００１９】
第１位相差板２および第２位相差板５は、いずれも１／４波長板である。第１位相差板２は、第１偏光板１と液晶セル３との間に配置される。また、第２位相差板５は、第２偏光板６と補償層５との間に配置される。
【００２０】
液晶セル３は、ＳＴＮ型の液晶セルであり、透明電極（図１において図示せず。）が設けられた第１透明基板３１と第２透明基板３２との間に液晶を挟持する。各透明基板３１，３２は、例えば、ガラス基板である。第１透明基板３１は、観察者側に配置される透明基板であり、第１位相差板２に隣接する。第２透明基板３２は背面側に配置される透明基板である。
【００２１】
液晶セル３は、ＳＴＮ型であり、液晶セル３のツイスト角は１８０°以上であある。すなわち、第１透明基板３１側における液晶分子の配向方向と、第２透明基板３２側における液晶分子の配向方向のとのねじれの角度は、１８０°以上である。
【００２２】
液晶セル３には、メタルマスク（金属を用いた遮光マスク）３３が配置されていてもよい。メタルマスク３３は、液晶セルの内面に設けられる。具体的には、図１に示すように、第１透明基板３１の液晶側の面にメタルマスク３３が設けられる。第１透明基板３１にメタルマスク３３が形成され、その後、透明電極（図１において図示せず。）が形成される。液晶セル３の構成例については後述する。
【００２３】
補償層４は、ＳＴＮ型の液晶セル３が有する複屈折に起因する着色を解消して、白色および黒色の２色表示を実現するための複屈折補償層である。補償層４は、ねじれ位相差板（液晶性高分子を含む位相差板であって、一方の面の配向方向ともう一方の面の配向方向とがねじれている位相差板）であってもよい。あるいは、補償層４は、配向膜が設けられた透明基板間に液晶を配置した液晶セルであって、それぞれの透明基板側の液晶分子の配向方向がねじれている液晶セルであってもよい。
【００２４】
補償層４のツイスト角は、１８０°以上である。また、補償層４として、ツイスト角が液晶セル３のツイスト角と等しい補償層が選択される。
【００２５】
ただし、液晶セル３における配向方向のねじれの向きと、補償層４における配向方向のねじれの向きとは逆向きとなるようにする。すなわち、液晶セル３における配向方向のねじれの向きが時計回りであれば、補償層４における配向方向のねじれの向きが反時計回りになるようにする。また、液晶セル４における配向方向のねじれの向きが反時計回りであれば、補償層４における配向方向のねじれの向きが時計回りになるようにする。
【００２６】
以下、図２〜図５を参照して、第１偏光板１、第１位相差板２、液晶セル３、補償層４、第２位相差板５、および第２偏光板６の軸角の関係について説明する。
【００２７】
図２は、第１偏光板１の吸収軸および第１位相差板２の延伸軸を示す説明図であり、図３は、液晶セル３の第１透明基板３１側における液晶分子の配向方向（以下、液晶セル３の正面側配向方向と記す。）と、第２透明基板３２側における液晶分子の配向方向（以下、液晶セル３の背面側配向方向と記す。）を示す説明図である。以下、図３に示すように、液晶セル３のツイスト角が２４０°である場合を例にして説明する。
【００２８】
図３に示すように、液晶セル３の正面側配向方向７３と、液晶セル３の背面側配向方向７４とのねじれの角度（ツイスト角）は、２４０°である。また、液晶セル３の背面側配向方向７４は、液晶セル３の正面側配向方向７３に対して反時計回りにねじれているものとする。また、水平方向（観察者が画像を観察した場合の画像の水平方向）に沿った軸を基準軸とした場合、液晶セル３の正面側配向方向７３と基準軸とがなす角度のうち小さい方の角度が３０°であり、同様に液晶セル３の背面側配向方向７４と基準軸とがなす角度のうち小さい方の角度も３０°であるものとする。
【００２９】
第１偏光板１は、第１偏光板１の吸収軸７１（図２参照。）と液晶セル３の正面側配向方向７３とのなす角度が４５°になるように配置される。第１位相差板２は、第１位相差板２の延伸軸７２と第１偏光板１の吸収軸７１とのなす角度が４５°になるように配置される。また、第１位相差板２の延伸軸７２と液晶セル３の正面側配向方向７３（図３参照。）とのなす角度は０°または９０°である。本例では、図２に示すように、第１偏光板１の吸収軸７１と基準軸とがなす角度のうち小さい方の角度は１５°となる。また、第１位相差板２の延伸軸７２と基準軸とがなす角度のうち小さい方の角度は３０°となる。
【００３０】
図４は、補償層４の観察者側の面の配向方向（以下、補償層４の正面側配向方向と記す。）と、補償層４のもう一方の面の配向方向（以下、補償層４の背面側配向方向と記す。）を示す説明図である。補償層４のツイスト角と液晶セル３のツイスト角は等しい。従って、本例では、図４に示すように、補償層のツイスト角は２４０°である。また、液晶セル３における配向方向のねじれの向きと、補償層４における配向方向のねじれの向きとは逆向きである。従って、本例では、補償層４の背面側配向方向８１は、補償層４の正面側配向方向８２に対して時計回りにねじれているものとする。
【００３１】
また、液晶セル３の正面側配向方向７３と液晶セル３の背面側配向方向７４とがなす角度のうち小さい方の角度を二等分する軸９１（図３参照。）を、第１二等分軸９１と記す。同様に、補償層４の正面側配向方向８２と補償層４の背面側配向方向８１とがなす角度のうち小さい方の角度を二等分する軸９２（図４参照。）を、第２二等分軸９２と記す。液晶セル３の配向方向７３，７４および補償層４の配向方向８１，８２は、第１二等分軸９１と第２二等分軸９２とのなす角度が９０°であるという条件を満足するように定められる。なお、第１二等分軸９１と第２二等分軸９２とのなす角度が０°であるという条件を満足するように、角配向方向７３，７４，８１，８２を定めてもよい。ただし、第１二等分軸９１と第２二等分軸９２とのなす角度が９０°であるという条件を満足するように定めることが好ましい。
【００３２】
ここでは、第１二等分軸９１と第２二等分軸９２とのなす角度が９０°である場合を示している。本例では、補償層４の正面側配向方向８２と基準軸とがなす角度のうち小さい方の角度は６０°である。同様に、補償層４の背面側配向方向８１と基準軸とがなす角度のうち小さい方の角度も６０°である。
【００３３】
図５は、第２偏光板６の吸収軸および第２位相差板５の延伸軸を示す説明図である。第２偏光板６は、第２偏光板６の吸収軸８４と補償層４の背面側配向方向８１（図４参照。）とのなす角度が４５°になるように配置される。第２位相差板５は、第２位相差板５の延伸軸８５と第２偏光板６の吸収軸８４とのなす角度が４５°になるように配置される。また、第２位相差板５の延伸軸８５と補償層４の背面側配向方向８１（図４参照。）とのなす角度は０°または９０°である。本例では、図５に示すように、第２偏光板６の吸収軸８４と基準軸とのなす角度のうち小さい方の角度は７５°となる。また、第２位相差板５の延伸軸８５と基準軸とのなす角度のうち小さい方の角度は６０°となる。
【００３４】
次に、液晶セル３の構成について説明する。図６は、ＳＴＮ型の液晶セル３の模式的断面図である。液晶セル３は、透明電極がストライプ状に設けられた第１透明基板３１および第２透明基板３２と、液晶３６と、シール材３７とを備える。液晶３６は、第１透明基板３１、第２透明基板３２、およびシール材３７によって封止される。
【００３５】
第１透明基板３１の液晶３６側の面には、メタルマスク（金属を用いた遮光マスク）３３が形成され、その後、絶縁膜（図示せず。）を介して複数の透明電極３４が設けられる。第２透明基板３２上には、複数の透明電極３５が設けられる。
【００３６】
また、第１透明基板３１の液晶側の面には、透明電極３４を覆う配向膜（図示せず。）が設けられている。同様に、第２透明基板３２の液晶側の面にも、透明電極３５を覆う配向膜（図示せず。）が設けられている。ラビングされた配向膜によって、液晶３６の液晶分子が１８０°以上ねじった状態に配向される。
【００３７】
液晶３６は、旋光性物質を含有したネマチック液晶である。液晶３６は、液晶分子が持つ誘電異方性によって配向状態が電界に応答して変化する。従って、透明電極３４，３５間の液晶に対して駆動電圧を印加するか否かによって各画素を遮光状態または光透過状態に変化させることができる。このように、画素を遮光状態または光透過状態に変化させることで、黒色表示や白色表示を行う。本発明では、液晶セル３における着色は、補償層４、１／４波長板である第１位相差板および第２位相差板によって解消され、良好な黒色および白色の２色表示を実現することができる。
【００３８】
透明電極３４，３５のうち、一方は行電極であり、もう一方は列電極である。以下、第１透明基板３１上の透明電極３４が行電極であり、第２透明基板３２上の透明電極３５が列電極である場合を例にして説明する。また、行電極３４と列電極３５とは互いに直交するように配置される。行電極３４と列電極３５とが交差する箇所が画素となる。そして、液晶セル３は、パッシブマトリクス駆動方式によって駆動される。駆動ドライバ（図示せず。）が、ＳＴＮ型の液晶セル３をパッシブマトリクス駆動方式で駆動することによって、各画素を白色とするか黒色とするかを制御する。すなわち、駆動ドライバ（図示せず。）は、行電極３４を一本ずつ順番に選択していき、選択した行電極の電位を選択時電位に設定し、他の行電極の電位を非選択時電位に設定する。そして、選択した行電極における個々の画素を光透過状態にするか遮光状態にするかに応じて、個々の列電極３５の電位を設定する。
【００３９】
図７は、メタルマスク３３による特定の形状の表示を示す説明図である。メタルマスク３３は、表示させるべき特定の形状に合わせて開口部が設けられる。図７（ａ）は、特定の形状に合わせて開口部が設けられたメタルマスク３３と、各画素を示す説明図である。なお、図７（ｂ）は、そのような開口部を有するメタルマスクが設けられない場合の各画素の状態を示す参考図である。
【００４０】
図７（ａ）に示す例では、進入禁止マークの形状、三日月型の形状、および略円形の形状の開口部が設けられたメタルマスク３３を示している。それぞれの形状の開口部に相当する領域の画素は、マトリクス駆動を行う駆動ドライバ（図示せず。）によって、一斉に遮光状態または光透過状態に制御される。
【００４１】
例えば、図７（ａ）に例示する進入禁止マークの形状の開口部に相当する領域の画素は、一斉に遮光状態に制御されるか、あるいは一斉に光透過状態に制御される。一斉に遮光状態にされた場合には、その開口部に相当する領域の画素は黒色となり、周囲にメタルマスク３３が存在するので、進入禁止マークが表示されない状態となる。また、一斉に光透過状態にされた場合には、その開口部に相当する領域の画素は白色となり、周囲にメタルマスク３３が存在するので、進入禁止マークが表示される状態となる。
【００４２】
同様に、図７（ａ）に例示する三日月型の形状の開口部に相当する領域の画素も、一斉に遮光状態に制御されるか、あるいは一斉に光透過状態に制御される。また、図７（ａ）に例示する略円形の形状に相当する領域の画素も、一斉に遮光状態に制御されるか、あるいは一斉に光透過状態に制御される。その結果、三日月型の形状や略円形の形状を表示したり、表示させなかったりすることができる。
【００４３】
また、メタルマスク３３が配置されていない領域の画素４０は、駆動ドライバ（図示せず。）によって、個別に遮光状態または光透過状態に制御される。すなわち、メタルマスク３３が配置されていない領域ではフルドット表示が行われ、任意の画像を表示することができる。
【００４４】
次に、観察者側から入射し、メタルマスク３３において反射する光について説明する。観察者側から液晶表示素子に入射した光は、第１偏光板１を通過する。このとき、第１偏光板１は、入射した光の偏光状態を、第１偏光板１の透過軸方向に振動する直線偏光に変化させる。直線偏光となった光は、第１位相差板（１／４波長板）２を通過する。このとき、第１位相差板２は、その光の偏光状態を、直線偏光から円偏光に変化させる。
【００４５】
円偏光となった光は、メタルマスク３３で反射し、再び第１位相差板（１／４波長板）２を通過する。このとき、第１位相差板２は、メタルマスク３３で反射した光の偏光状態を、円偏光から直線偏光に変化させる。メタルマスク３３での反射後に第１位相差板２を通過して直線偏光となった光の振動方向は、第１偏光板１の透過軸と直交する方向（すなわち、第１偏光板１の吸収軸の方向）である。したがって、メタルマスク３３での反射後に第１位相差板２を通過した光は第１偏光板１で吸収され、観察者側に通過することがない。
【００４６】
上記のように、メタルマスク３３が光を反射させたとしても、その反射光は第１偏光板１で吸収され、観察者に到達しない。従って、液晶表示素子におけるメタルマスク３３の配置領域の黒化度を高めることができる。すなわち、メタルマスク３３の配置領域における反射率を低くして、かつ、メタルマスク３３の配置領域の色を黒色とすることができる。
【００４７】
また、メタルマスク３３自体が貴金属系の金属特有の色を有していたとしても、メタルマスク３３の反射光は第１偏光板１で吸収されるので、メタルマスク３３の配置領域の黒化度を良好に保つことができる。さらに、メタルマスク３３として時間の経過とともに黒化度が変化する金属（例えば、酸化銀）を用いたとしても、メタルマスク３３の反射光は第１偏光板１で吸収されるので、メタルマスク３３自体の黒化度の変化はメタルマスク３３の配置領域の黒化度に影響しない。従って、長期間が経過したとしても、メタルマスク３３の配置領域の黒化度を一定に保つことができる。
【００４８】
以上のことからメタルマスク３３自体の黒化度に依存せずに、液晶表示素子におけるメタルマスク３３の配置領域の黒化度を良好に保つことができることがわかる。従って、メタルマスク３３の材料として低価格の金属を用いることができ、また、メタルマスク３３の成膜条件として生産コストのかからない成膜条件を選択することができる。
【００４９】
本発明によれば、観察者側に配置される第１偏光板１と、１８０°以上のツイスト角を有するＳＴＮ型の液晶セル３との間に、１／４波長板である第１位相差板２を備え、背面側に配置される第２偏光板と補償層４との間に、１／４波長板である第２位相差板５を備える。その結果、斜め方向から画像を観察したときにおける色の変化を抑制することができる。また、黒色表示とした状態で、斜め方向から画像を観察しても、黒色表示とした領域の輝度が高く観察されることを抑制できる。斜め方向から画像を観察したときでも良好な白色および黒色の２色表示を視認することができる。
【００５０】
また、既に説明したように、液晶表示素子に入射した光がメタルマスク３３で反射したとしても、その光は第１偏光板１で吸収され、観察者に到達しない。従って、液晶表示素子におけるメタルマスク３３の配置領域の黒化度を高めることができる。特に、図７（ａ）に示すように、特定の形状を表示するために広い面積のメタルマスクを設ける場合、メタルマスクの配置領域の黒化度が低いと、液晶表示素子の外観の黒化度も低下してしまうことになってしまう。しかし、本発明では、液晶表示素子におけるメタルマスク３３の配置領域の黒化度を高めることができるので、図７（ａ）に示すように広い面積のメタルマスクを設ける場合であっても、液晶表示素子の外観の黒化度を高めることができる。
【００５１】
また、メタルマスク３３自体が貴金属系の金属特有の色を有していたとしても、メタルマスク３３の配置領域の黒化度を良好に保つことができる。さらに、メタルマスク３３自体の黒化度が時間の経過とともに変化してしまう場合であっても、メタルマスク３３の配置領域の黒化度を一定に保つことができる。
【００５２】
メタルマスク３３自体の黒化度に依存せずに液晶表示素子におけるメタルマスク３３の配置領域の黒化度を良好に保つことができるので、メタルマスク３３の材料として低価格の金属を用いることができる。また、メタルマスク３３の成膜条件として生産コストのかからない成膜条件を選択することができる。
【００５３】
なお、メタルマスク３３の開口部は、図７（ａ）に示す形状に限定されない。キャラクタ等を表す形状の開口部をメタルマスク３３に設けてもよい。また、メタルマスク３３は、特定の形状を表示するための広い面積を有するものでなくてもよい。例えば、メタルマスク３３は、画素間に配置されるものであっても、あるいは、フルドット表示を行う領域の外周を囲むように配置されるものであってもよい。
【００５４】
また、本発明において、第１位相差板２とＳＴＮ型の液晶セル３との間に
１／２波長板を配置し、かつ、第２位相差板５と補償層４との間に１／２波長板を配置してもよい。このように２枚の１／２波長板を設けることにより、本発明の効果を高めることができる。
【００５５】
発明者は、図２から図５に例示した軸角の関係を有する液晶表示素子で黒色を表示し、斜め方向から観察した場合に視認される色および輝度をシミュレーションによって求めた。また、そのような液晶表示素子から２枚の１／４波長板（第１位相差板２および第２位相差板５）を除いた場合における色および輝度もシミュレーションによって求めた。図８は、このシミュレーション結果である。図８（ａ）は、本発明の液晶表示素子で黒色を表示して、斜め方向から観察した場合に視認される色および輝度のシミュレーション結果である。また、図８（ｂ）は、１／４波長板を備えない液晶表示素子で黒色を表示して、斜め方向から観察した場合に視認される色および輝度のシミュレーション結果である。
【００５６】
図８（ａ），（ｂ）において、円の中心は、正面から観察したときの輝度を示している。黒色が濃いほど輝度が低いことを表している。また、図８（ａ），（ｂ）において、破線で示した同心円の１目盛は２０°の傾きを示している。すなわち、最も外側の円は正面から８０°傾いた斜め方向から観察した場合の輝度を示している。同様に、外側から２番目の破線の円は正面から６０°傾いた斜め方向から観察した場合の輝度を示している。他の破線の円も同様である。
【００５７】
なお、円周に沿って各方向は液晶表示素子のどちら側の斜め方向から観察したのかを示している。例えば、液晶表示装置の上側の斜め方向から観察した場合や、右側の斜め方向から観察した場合等のシミュレーション結果を示している。
【００５８】
図８（ａ），（ｂ）を比較するとわかるように、本発明の液晶表示素子で黒色を表示した場合には、１／４波長板を備えない場合に比べて、斜め方向からの観察時における低輝度を実現できていることがわかる。また、やや赤みが観察される角度があるものの、多くの場合良好に黒色が観察されることがわかる。
【実施例１】
【００５９】
図６および図７（ａ）に示す構成のＳＴＮ型の液晶セルを作成した。液晶セルのツイスト角は２４０°とした。また、観察者側の第１透明基板に、特定の形状の開口部を有するメタルマスクを成膜した。なお、開口部に相当する領域の画素は、マトリクス駆動を行う駆動ドライバ（図示せず。）によって、一斉に遮光状態または光透過状態に制御されるようにした。また、メタルマスクが配置されていない領域の画素は、マトリクス駆動を行う駆動ドライバ（図示せず。）によって、個別に遮光状態または光透過状態に制御されるようにした。
【００６０】
ＳＴＮ型の液晶セルの観察者側の面に１／４波長板を配置し、さらにその上層に偏光板を配置した。このとき、１／４波長板の延伸軸と偏光板の吸収軸のなす角度が４５°になるように配置した。また、液晶セルの観察者側の配向方向と偏光板の吸収軸とのなす角度が４５°となり、液晶セルの観察者側の配向方向と１／４波長板の延伸軸とのなす角度が０°になるようにした。
【００６１】
また、ＳＴＮ型の液晶セルの背面側に、補償層を設けた。補償層として、ねじれ位相差板（株式会社ポラテクノ製のツイスター（商標））を用いた。このねじれ位相差板のツイスト角は２４０°であり、補償層における配向方向のねじれの向きはＳＴＮ型の液晶セルにおける配向方向のねじれの向きとは逆向きである。また、第１二等分軸９１（図３参照。）と第２二等分軸９２（図４参照。）とのなす角度が９０°になるように補償層を配置した。
【００６２】
さらに、補償層の背面側に１／４波長板を配置し、さらにその背面側に偏光板を配置した。このとき、１／４波長板の延伸軸と偏光板の吸収軸のなす角度が４５°になるように配置した。また、補償層の背面側の配向方向と偏光板の吸収軸とのなす角度が４５°となり、補償層の背面側の配向方向と１／４波長板の延伸軸とのなす角度が０°になるようにした。
【００６３】
このような液晶表示素子において画像を表示させて斜め方向から観察したところ、良好な白色および黒色の２色表示を実現することができた。また、斜め方向から観察したときに、黒色を表示すべきであるにも関わらず輝度が高くなってしまうという現象が抑制されていることを確認できた。また、メタルマスクを配置した領域で反射状態を観察したところ、十分な黒化度が得られることを確認できた。
【実施例２】
【００６４】
実施例１におけるねじれ位相差板（株式会社ポラテクノ製のツイスター（商標））の代わりに、補償層として液晶セルを用いて液晶表示素子を作成した。この液晶セルのツイスト角は２４０°とした。また、補償層として用いる液晶セルにおける配向方向のねじれの向きは、ＳＴＮ型の液晶セルにおける配向方向のねじれの向きとは逆向きとした。
【００６５】
この液晶表示素子でも、斜め方向から観察したときに良好な白色および黒色の２色表示を実現することができた。また、斜め方向から観察したときに、黒色を表示すべきであるにも関わらず輝度が高くなってしまうという現象が抑制されていることを確認できた。また、メタルマスクを配置した領域で反射状態を観察したところ、十分な黒化度が得られることを確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、ＳＴＮ型の液晶セルを含む液晶表示素子として好適に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の液晶表示素子を示す模式的断面図。
【図２】第１偏光板の吸収軸および第１位相差板の延伸軸を示す説明図。
【図３】液晶セルの正面側配向方向と液晶セルの背面側配向方向を示す説明図。
【図４】補償層の正面側配向方向と補償層の背面側配向方向を示す説明図。
【図５】第２偏光板の吸収軸および第２位相差板の延伸軸を示す説明図。
【図６】ＳＴＮ型の液晶セルの模式的断面図。
【図７】メタルマスク３３による特定の形状の表示を示す説明図。
【図８】液晶表示素子で黒色を表示して斜め方向から観察した場合に視認される色および輝度のシミュレーション結果である。
【図９】一部が特定の形状になるように形成された電極および行電極の配置例を示す説明図。
【符号の説明】
【００６８】
１  第１偏光板
２  第１位相差板
３  液晶セル
４  補償層
５  第２位相差板
６  第２偏光板
３１  第１透明基板
３２  第２透明基板
３３  メタルマスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図８】
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