(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧供給部分と表示用部分とを含む第１の電極を備える第１の基板と、
電圧供給部分と表示用部分とを含む第２の電極を備え、前記第１の基板と略平行に配置される第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される液晶層と
を有し、表示領域において数字や絵柄を電極形状により表示する液晶表示素子であって、
前記第１及び第２の電極は、ともに周期的間隔で設けられた開口部を有し、
前記第１及び第２の基板の法線方向から見たとき、前記表示領域においては、前記第１の電極の表示用部分と前記第２の電極の表示用部分とが互い違いに配置されており、かつ、
前記第１の電極の電圧供給部分と、前記第２の電極の電圧供給部分とが重なるように配置され、かつ前記第１及び第２の電極の電圧供給部分が、前記第１及び第２の電極の表示用部分の延在方向と交差する方向に延在し、
隣り合う前記第１の電極の表示用部分と前記第２の電極の表示用部分との距離が、前記第１の基板と前記第２の基板との距離の１．５倍以上である液晶表示素子。
【請求項２】
前記第１及び第２の電極の表示用部分が屈曲部を有する請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
電圧供給部分と表示用部分とを含む第１の電極を備える第１の基板と、
電圧供給部分と表示用部分とを含む第２の電極を備え、前記第１の基板と略平行に配置される第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される液晶層と
を有し、表示領域において数字や絵柄を電極形状により表示する液晶表示素子であって、
前記第１及び第２の基板の法線方向から見たとき、前記表示領域においては、前記第１の電極の表示用部分と前記第２の電極の表示用部分とが互い違いに配置されており、かつ、
前記第１の電極の電圧供給部分と、前記第２の電極の電圧供給部分とが重なるように配置され、かつ前記第１及び第２の電極の電圧供給部分が、前記第１及び第２の電極の表示用部分の延在方向と交差する方向に延在し、
前記第１及び第２の電極の表示用部分が屈曲部を有し、
隣り合う前記第１の電極の表示用部分と前記第２の電極の表示用部分との距離が、前記第１の基板と前記第２の基板との距離の１．５倍以上である液晶表示素子。
【請求項４】
前記液晶層がツイストネマチックの液晶材料で構成されており、
前記第１の基板または前記第２の基板のいずれかにおいて、前記液晶層が面する基板表面における液晶分子長軸方位と、前記第１の電極の表示用部分と前記第２の電極の表示用部分の互い違いの配置構成が延びる方位が、前記液晶層を構成する液晶材料の誘電率異方性が正の場合は直交し、負の場合は平行である請求項１〜３のいずれか１項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（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ，ＬＣＤ）に関し、特にインプレーンスイッチング駆動動作を行う液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
数字や絵柄を電極形状により表示する、いわゆるキャラクター（セグメント）表示の液晶表示素子が知られている。その液晶動作モードには、上下基板間で液晶分子の配向がねじれている、ツイストネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ，ＴＮ）モードが広く用いられている。ＴＮモードの液晶表示素子においては、適切な設計条件を選択することにより、非常に良好な透過率を得ることができる。また、ＴＮモードの液晶表示素子は、構造が簡単で、安価に製造が可能である。
【０００３】
しかし、ＴＮモードの液晶表示素子は、液晶分子を基板に対して水平方向から垂直方向へスイッチングするため、視角依存性が著しい。特に、基板表面に一様な配向処理を施した一般的なＴＮモードの液晶表示素子においては、表示視認可能な視角領域が著しく制限されるとともに、とりわけ電圧印加時において視角変化に対する色変化が顕著である。
【０００４】
視角依存性を改善するためには、水平方向に電界を加えることで液晶の配向状態をスイッチするインプレーンスイッチングモードが有効である。インプレーンスイッチングモードは、基板に対して水平方向に液晶分子をスイッチングし、液晶分子を基板に対して垂直方向に配向させないため、他の液晶表示モードにない優れた視角特性を有している。
【０００５】
インプレーンスイッチングモードは、キャラクター（セグメント）表示の液晶表示素子に用いられることはなかった。その原因の１つは、インプレーンスイッチングモードの液晶表示素子においては駆動及び表示のための電極対を片側基板上にのみ配置するため、数字や絵柄を電極パタンにて直接表示するキャラクター（セグメント）表示の電極では、もともと単純でない形状が一層複雑化することであろう。
【０００６】
図１６（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれセグメントタイプの液晶表示素子における表示パタンと電極パタンを表す概略的な平面図である。
【０００７】
図１６（Ａ）は、「Ｔ」の文字を表示する表示パタンの一例を示す。
【０００８】
図１６（Ｂ）を参照する。図１６（Ａ）の「Ｔ」の表示は、たとえば上下基板それぞれに配置される電極形状を利用して行われる。たとえば、セグメント電極（下側電極）３９とコモン電極（上側電極）３８とを図示したようなパタンに形成し、一定距離を隔てて重ね合わせることで「Ｔ」が表示可能となる。
【０００９】
また、上下基板の電極を複数のストライプ状や市松模様状に形成して、液晶層に斜め電界を印加し、液晶配向を制御する液晶表示素子の提案がなされている。（たとえば、特許文献１、特許文献２参照。）これらの液晶表示素子は、散乱性が高く、駆動電圧の低い、明るくコントラスト比の高い諧調性にすぐれた表示を可能とする。
【００１０】
【特許文献１】特開平０７−３３３６１１号公報
【特許文献２】特開平０８−１３６９４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、液晶分子が基板面内スイッチング動作を行う、新規な構造の液晶表示素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一観点によれば、電圧供給部分と表示用部分とを含む第１の電極を備える第１の基板と、電圧供給部分と表示用部分とを含む第２の電極を備え、前記第１の基板と略平行に配置される第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される液晶層とを有し、表示領域において数字や絵柄を電極形状により表示する液晶表示素子であって、前記第１及び第２の電極は、ともに周期的間隔で設けられた開口部を有し、前記第１及び第２の基板の法線方向から見たとき、前記表示領域においては、前記第１の電極の表示用部分と前記第２の電極の表示用部分とが互い違いに配置されており、かつ、前記第１の電極の電圧供給部分と、前記第２の電極の電圧供給部分とが重なるように配置され、かつ前記第１及び第２の電極の電圧供給部分が、前記第１及び第２の電極の表示用部分の延在方向と交差する方向に延在し、隣り合う前記第１の電極の表示用部分と前記第２の電極の表示用部分との距離が、前記第１の基板と前記第２の基板との距離の１．５倍以上である液晶表示素子を提供することができる。
【００１３】
この液晶表示素子は、上下電極間に液晶分子がスイッチングするのに十分な電圧（電位差）を加えたとき、液晶分子がおおむね基板面内にスイッチング動作する液晶表示素子である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、液晶分子が基板面内スイッチング動作を行う、新規な構造の液晶表示素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、実施例による液晶表示素子を示す概略的な断面図である。
【００１６】
略平行配置された上側基板３０と下側基板３１との間に、液晶層３７が挟持される。液晶層３７の厚さはたとえば５μｍである。液晶層３７の液晶には、たとえば誘電率異方性が負（Δε＜０）で、両基板に対して液晶は水平配向している。図にはＴＮ配向の液晶層３７を示したが、一軸平行配向であってもよい。
【００１７】
上側基板３０は、透明なガラス基板３２、ガラス基板３２上にたとえばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）で形成された櫛歯形状部分を有するコモン電極３８、コモン電極３８上を含むガラス基板３２上に形成された配向膜３４を含んで構成される。
【００１８】
下側基板３１は、透明なガラス基板３３、ガラス基板３３上にたとえばＩＴＯで形成された櫛歯形状部分を有するセグメント電極３９、及びセグメント電極３９上を含むガラス基板３３上に形成された配向膜３５を含んで構成される。両基板の配向膜３４、３５にはラビング処理などによる一様な液晶配向処理が施されている。
【００１９】
コモン電極３８とセグメント電極３９は、それぞれの櫛歯形状部分が上側基板３０及び下側基板３１の法線方向から見たとき、互い違いの配置を構成するように形成される。コモン電極３８とセグメント電極３９との間には電圧印加手段により電圧が印加され、液晶層３７の液晶の配向状態を変化させることができる。コモン電極３８及びセグメント電極３９の形状及び配置については後に平面図を用いて詳述する。
【００２０】
なお、表示部以外でコモン電極３８とセグメント電極３９とが一部重なる領域を有していた場合も、光を遮蔽することのできる金属材料で電極を形成したり、負の誘電率異方性（Δε＜０）を有する液晶材料を用いることで誤点灯などの表示への悪影響を防止することができる。
【００２１】
更に、コモン電極３８及びセグメント電極３９を形成する材料としては、液晶層３７の液晶の誘電率異方性が正（Δε＞０）の場合は、遮光性のある金属または導電材料を用いるのが有効である。不透明電極を採用することにより、電極上で液晶分子が立ち上がっても光りぬけを防止するためである。
【００２２】
誘電率異方性が負（Δε＜０）の場合は、それらに加え、半透明または透明な金属または導電材料を使用することができる。誘電率異方性が負（Δε＜０）の液晶材料を用いた場合、電圧の印加により電極上の液晶が基板に対し水平方向への応答をするため、不透明電極を採用しなくても光りぬけ、誤点灯の発生を防止することが可能である。なお、液晶の応答については後に詳述する。
【００２３】
偏光板４０，４１はガラス基板３２，３３に対向配置される。２枚の偏光板は、たとえばクロスニコル配置され、それぞれ特定方向（吸収軸方向）の偏光を透過させる。なお、２枚の偏光板は平行ニコル配置してもよい。どちらの場合も、光導入側の基板に施されたラビング処理の方向と、その基板に対向配置される偏光板の吸収軸または透過軸方向とが一致していることが好ましい。
【００２４】
図２（Ａ）は、両基板上に形成された電極（コモン電極３８及びセグメント電極３９）の形状及び配置の一例を表す平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿った断面図である。
【００２５】
図２（Ａ）を参照する。コモン電極３８及びセグメント電極３９は、たとえばともに一部が櫛歯形状に形成され、基板の法線方向から見たとき、櫛の歯に相当する部分が交互に噛みあう（インターデジタル）ように配置される。
【００２６】
図２（Ｂ）を参照する。コモン電極３８及びセグメント電極３９が、上記のように形成されているため、両電極の櫛歯形状部分は互い違いの配置を構成している。
【００２７】
図３及び図４〜図６を参照して、櫛歯形状部分を有する電極を用いた表示を詳説する。
【００２８】
図３（Ａ）は、液晶表示素子の表示領域の一例を示す概略的な平面図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれコモン電極３８及びセグメント電極３９の一例を示す概略的な平面図である。また（Ｄ）は表示領域内におけるコモン電極３８及びセグメント電極３９の配置の一例を示す概略的な平面図である。
【００２９】
図３（Ａ）を参照する。液晶表示素子は、文字、図形等を表示することのできる表示領域４５を備える。図３（Ａ）においては、表示領域４５とはたとえば「ＴＩＴＬＥ」の文字列の各文字を表示する、５つの分離した領域である。
【００３０】
図３（Ｂ）を参照する。コモン電極３８はその一部が櫛歯形状となるように形成される。
【００３１】
図３（Ｃ）を参照する。セグメント電極３９もまたその一部が櫛歯形状となるように形成される。両電極の櫛歯部分が形成される位置や櫛歯の長さ等は、表示する文字等によって適宜決定される。図３（Ｂ）に示したコモン電極３８及び図３（Ｃ）に示したセグメント電極３９を用いて、図３（Ａ）に示した５つの表示領域に、「Ｔ」「Ｉ」「Ｔ」「Ｌ」「Ｅ」の各文字を表示することができる。
【００３２】
図３（Ｄ）を参照する。基板の法線方向から見たときの「Ｉ」の文字を表示するための表示領域４５におけるコモン電極３８及びセグメント電極３９の配置を示した。
【００３３】
コモン電極３８、セグメント電極３９のそれぞれについて、表示のための電界を生じさせる部分を表示用部分３８ａ，３９ａと呼び、それ以外の部分を電圧供給部分３８ｂ，３９ｂと呼ぶ。図３（Ｄ）においては、表示領域４５内にある部分が表示用部分３８，３９ａであり、表示領域４５外にある部分が電圧供給部分３８ｂ，３９ｂである。
【００３４】
表示領域４５においては、コモン電極３８の表示用部分３８ａと、セグメント電極３９の表示用部分３９ａが、互い違いに配置されている。基板の法線方向から見たとき、隣り合うコモン電極３８の表示用部分３８ａとセグメント電極３９の表示用部分３９ａとの距離は、たとえば２０μｍである。また、コモン電極３８の電圧供給部分３８ｂとセグメント電極３９の電圧供給部分３９ｂとは近接しないように配置されている。
【００３５】
後述するように、液晶層３７の液晶分子をほぼ水平方向のみでスイッチングするために、上側基板３０及び下側基板３１の法線方向から見たとき、隣り合うコモン電極３８の表示用部分とセグメント電極３９の表示用部分との距離は、上側基板３０と下側基板３１との距離以上とする。なお、液晶分子をほぼ水平方向のみでスイッチングする確実性を高めるために、上側基板３０及び下側基板３１の法線方向から見たとき、隣り合うコモン電極３８の表示用部分とセグメント電極３９の表示用部分との距離は、上側基板３０と下側基板３１との距離の１．５倍以上とすることがより好ましい。
【００３６】
図４及び図５は、それぞれ図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示したコモン電極３８及びセグメント電極３９の櫛歯形状部分の一部を拡大した概略的な平面図であり、図６は、これら２つの電極を上下基板上に配置し、対向するようにはり合わせた２枚の基板の法線方向から見たときの平面図である。３つの図面すべてについて、文字列「ＴＩＴＬＥ」の「Ｅ」の部分を構成する櫛歯形状電極部分について示してある。
【００３７】
図４を参照する。たとえば「Ｅ」を表示するのにコモン電極３８は、図の左右方向に複数の同じ長さの櫛歯状電極部分を備える。たとえばその１本の長さは２．１５ｍｍ、幅は２０μｍ、それらの間隔は６０μｍである。
【００３８】
図５を参照する。たとえば「Ｅ」の表示のために、セグメント電極３９は、図の左右方向に長さの異なる３種類の櫛歯形状電極部分を備える。それらの長さは、たとえば２．１５ｍｍ、１．９ｍｍ、０．６５ｍｍであり、幅と間隔は図４に示したコモン電極３８の場合と同様である。
【００３９】
図６を参照する。図示のように、液晶表示素子において、基板の法線方向から見たとき、両電極の櫛歯形状部分を互い違いに配置することで、たとえば縦２ｍｍ、横２ｍｍの範囲に収まる「Ｅ」の文字を表示することができる。
【００４０】
次に、本願発明者らは、上下電極（セグメント電極３９及びコモン電極３８）の櫛歯形状部分が互い違いに配置された場合の等電位分布、及び液晶分子ダイレクタ分布をシミュレートした。シミュレーションには、シンテック社製のＬＣＤＭＡＳＴＥＲ６  二次元ＬＣＤシミュレータを用いた。
【００４１】
図７（Ａ）〜（Ｃ）にシミュレーションの結果を示す。
【００４２】
図７（Ａ）は、シミュレーションに用いた液晶表示素子の電極及び液晶層の構造の概略を示す断面図である。液晶層３７の厚さを５μｍとし、セグメント電極３９及びコモン電極３８を櫛歯形状部分を有する電極と想定した。互い違いに配置された櫛歯形状電極部分の間隔（水平方向への距離）は１０μｍとした。また、上下電極ともに電極幅を１０μｍとした。
【００４３】
液晶層３７の液晶には誘電率異方性が正（Δε＞０）のＺＬＩ−４７９２を用いるものとした。また、電圧無印加時の上側基板３０、下側基板３１の液晶配向方向はともに櫛歯形状電極部分が延びる方向に対して５°ずらした方位であって、一軸配向モードとし、両基板面のプレティルト角は０．５°、アンチパラレル配向条件とした。更に、コモン電極３８に１０Ｖを印加するものとし、セグメント電極３９を０Ｖと設定した。
【００４４】
図７（Ｂ）は、シミュレーションの結果得られた等電位分布を示す図である。櫛歯形状電極部分の端部付近においては電界が水平方向に対し斜め方向に発生しているが、上下電極間においては概ね水平方向の電界が支配的であることがわかる。
【００４５】
図７（Ｃ）は、上下電極間に電圧を印加後、十分時間が経過した定常状態における上下基板間の液晶分子ダイレクタ分布を示すシミュレーション結果である。電極部の領域においては液晶分子がそれぞれ基板（上側基板３０及び下側基板３１）に対して面外方向（基板に対して非水平方向）に配向変形している領域も見られるが、電極間の領域においては、概ね液晶配向変形が水平方向のみになっていることがわかる。
【００４６】
図７（Ａ）〜（Ｃ）に示す結果により、図１に示す液晶表示素子は、液晶分子をほぼ水平方向のみでスイッチングすることが可能である。上側基板３０及び下側基板３１上に互い違いに電極を形成した場合においても、片側基板上に電極を形成した従来の場合とほぼ同様の効果を得ることができるといえる。
【００４７】
なお、これらのことは液晶層３７を誘電率異方性が負（Δε＜０）の液晶材料を用いて形成するとしてシミュレートした場合においてもほぼ同様の計算結果を確認することができた。更に、一軸配向モードでなくＴＮ配向モードとした場合も同様の効果を確認することができた。
【００４８】
誘電率異方性が負（Δε＜０）の液晶材料及びＩＴＯ等を材料とした透明電極を用いた場合、実施例による液晶セルの他の構成要素は、従来のＴＮモードの液晶セルのそれらと全く同様とすることが可能である。
【００４９】
また、実施例による液晶表示素子は、上側基板３０及び下側基板３１のそれぞれが電極（セグメント電極３９及びコモン電極３８）を備える構造を有しているため、従来のインプレーンスイッチングモードでない液晶表示素子の製造工程と同様の製造工程によって、インプレーンスイッチングモードの液晶表示素子を製造することができる。
【００５０】
図１に示したインプレーンスイッチングモードの液晶表示素子においては、上下基板の電極（セグメント電極３９及びコモン電極３８）をともに櫛歯形状部分を有する電極とし、櫛歯形状の電極部分が互い違いの配置を構成するように形成した。上下基板の電極対が、少なくとも一部に周期的間隔で設けられた開口部を有する形状の電極で構成されていてもよい。
【００５１】
図８（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ実施例による液晶表示素子の上下基板上に形成する電極対として用いることのできるコモン電極及びセグメント電極の概略を示す平面図である。図１６（Ａ）に示した「Ｔ」の文字を表示可能なコモン電極及びセグメント電極の構成を示した。両者は、それぞれ上側基板３０及び下側基板３１上に、上側基板３０及び下側基板３１の法線方向から見たとき、図８（Ａ）及び（Ｂ）における点線の範囲（有効表示エリア）どうしが重なるように配置される。
【００５２】
図８（Ａ）に示したコモン電極、図８（Ｂ）に示したセグメント電極ともに、電極の一部が櫛歯形状に形成されているのではなく、有効表示エリア内に矩形の開口部が規則的に縦方向（図の上下方向）及び横方向（図の左右方向）に一定間隔（ピッチ）で）設けられている。両電極の開口部はたとえば合同である。
【００５３】
コモン電極及びセグメント電極には、両電極の有効表示エリアを重ねたとき、互いの開口部がたとえば矩形の開口部の一対の平行な辺と平行な方向に沿って半ピッチずれるように、それぞれの有効表示エリア内に開口部が形成されている。図８（Ａ）及び（Ｂ）には、互いに開口部が有効表示エリア内で、縦方向に半ピッチだけずれて形成されている２つの電極を示した。図示したようなセグメント電極及びコモン電極は、上側基板３０及び下側基板３１の法線方向から見たとき両電極の有効表示エリアが重なるように（両電極の開口部がずれるように）、それぞれ上下基板に形成される。
【００５４】
有効表示エリア内において、縦方向に延在する電極部分は重なる。これらの電極部分によって水平方向の電界は発生しない。有効表示エリア内において、横方向に延在する電極部分は、縦方向に交互に配置される。これらの電極部分によって水平方向の電界を発生させ、表示の制御を行う。
【００５５】
図９（Ａ）〜（Ｅ）は、２つの開口部を有する電極の配置を説明するための図である。
【００５６】
図９（Ａ）は、開口部を有するコモン電極３８の一部を示す概略的な平面図である。コモン電極３８は縦方向に延びる電極部分と横方向に延びる電極部分を有し、これらにより矩形の開口部が一定間隔（ピッチ）で縦方向及び横方向に画定されている。
【００５７】
図９（Ｂ）は、開口部を有するセグメント電極３９の一部を示す概略的な平面図である。セグメント電極３９も縦方向に延びる電極部分と横方向に延びる電極部分を有し、これによって開口部が画定されている。開口部は、図９（Ａ）に示したコモン電極３８の開口部と同サイズ、同ピッチで、ただし縦方向に半ピッチずらして配置が可能なように形成されている。
【００５８】
図９（Ｃ）は、図９（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれ示したコモン電極３８及びセグメント電極３９を基板上に形成し、基板の法線方向から見たときの平面図である。図示したのは、液晶表示素子の表示領域４５の一部である。
【００５９】
基板の法線方向から見たとき、両電極のうちの一方の横方向電極は他方の開口部の中央を通って、横方向に延びるように配置される。
【００６０】
コモン電極３８の横方向に延びる電極部分及びセグメント電極３９の横方向に延びる電極部分によって、表示のための水平方向の電界が形成される。このため、これらはそれぞれの電極の表示用部分３８ａ，３９ａとなる。また、コモン電極３８及びセグメント電極３９の縦方向に延びる電極部分は、表示のための水平方向の電界を発生させない。このため、これらはそれぞれの電極の電圧供給部分３８ｂ，３９ｂとなる。基板の法線方向から見たとき、表示領域４５内において、両電極の表示用部分３８ａ，３９ａは互い違いに配置され、電圧供給部分３８ｂ，３９ｂは重なるように配置されている。また、表示用部分３８ａ，３９ａの延在方向と電圧供給部分３８ｂ，３９ｂの延在方向とは交差している。
【００６１】
開口部のサイズは、たとえば図の横方向に６０μｍであり、縦方向に３０μｍである。表示用部分３８ａ、３９ａの幅はたとえば１０μｍであり、このとき開口部の縦方向ピッチは４０μｍとなる。電圧供給部分３８ｂ、３９ｂの幅はたとえば２０μｍであり、このとき開口部の横方向ピッチは８０μｍとなる。縦方向に半ピッチずらしているため、基板の法線方向から見たとき、隣り合うコモン電極３８の表示用部分３８ａとセグメント電極３９の表示用部分３９ａの距離は１０μｍとなる。
【００６２】
図９（Ｄ）は、図９（Ｃ）の９Ｄ−９Ｄ線に沿った断面図である。図に表されているのは、コモン電極３８とセグメント電極３９の表示用部分３８ａ，３９ａである。これらは互い違いに一定の間隔で現れる。
【００６３】
図９（Ｅ）は、図９（Ｃ）の９Ｅ−９Ｅ線に沿った断面図である。図に表されているのは、コモン電極３８とセグメント電極３９の電圧供給部分３８ｂ，３９ｂである。両者は一定距離を隔てて向き合っている。
【００６４】
図１０及び図１１〜図１３を参照して、開口部を有する電極を用いた表示を詳説する。
【００６５】
図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれコモン電極３８及びセグメント電極３９の一例を示す概略的な平面図である。
【００６６】
図１０（Ａ）を参照する。コモン電極３８はその一部が矩形の開口部を有するように形成される。図においては、開口部が形成されている領域に斜線を付して示した。
【００６７】
図１０（Ｂ）を参照する。セグメント電極３９もまたその一部が矩形の開口部を有するように形成される。図１０（Ａ）と同様に、開口部が形成されている領域に斜線を付して示した。これら２つの電極を使用することによって、液晶表示素子に、図３（Ａ）に示したような「ＴＩＴＬＥ」の文字列を表示することができる。
【００６８】
図１１は図１０（Ａ）に示したコモン電極３８の開口部が形成された一部を拡大した概略的な平面図である。文字列「ＴＩＴＬＥ」の「Ｅ」の部分を構成する開口部が形成された電極部分について示してある。たとえば「Ｅ」を表示するのにコモン電極３８は「Ｅ」文字型の領域内に小さな矩形の開口部を多数備えている。開口部のサイズはたとえば「Ｅ」の文字の縦方向に４０μｍ、横方向に６０μｍである。
【００６９】
図１２は図１０（Ｂ）に示したセグメント電極３９の開口部が形成された一部を拡大した概略的な平面図である。図１１と同様に、文字列「ＴＩＴＬＥ」の「Ｅ」の部分を構成する開口部が形成された電極部分について示してある。たとえば「Ｅ」の表示のために、セグメント電極３９もまた「Ｅ」文字型の領域内に小さな開口部を多数備えている。
【００７０】
図１１に示したコモン電極、図１２に示したセグメント電極ともに、矩形の開口部が規則的に縦方向及び横方向に一定間隔（ピッチ）で設けられている。両電極の開口部のサイズ及びピッチは等しい。
【００７１】
図１３は、図１１及び図１２にそれぞれ示したコモン電極３８及びセグメント電極３９を基板上に配置し、基板の法線方向から見たときの平面図である。図示のように、液晶表示素子において、基板の法線方向から見たとき、両電極の開口部が「Ｅ」の文字の縦方向に半ピッチずれるように配置することで、たとえば縦２ｍｍ、横２ｍｍの範囲に収まる「Ｅ」の文字を表示することができる。両電極の開口部を縦方向に半ピッチずらして配置することで、「Ｅ」の文字を表示する表示領域４５内において、両電極の表示用部分３８ａ，３９ａは互い違いに配置され、電圧供給部分３８ｂ，３９ｂは重なるように配置される。
【００７２】
コモン電極及びセグメント電極に上記のように開口部を設けることで、上下基板に櫛歯形状部分を有する電極を形成し、基板の法線方向から見たとき、櫛歯形状部分を互い違いに配置したのと同様の効果を得ることができる。
【００７３】
任意の文字や絵柄のパタンの表示について、断線を生じさせず、また未表示領域をつくらず有効表示エリアをすべて表示可能にするために、矩形状の開口部のサイズは縦（一方の一対の平行な辺の長さ）４０μｍ以下、横（他方の一対の平行な辺の長さ）５０μｍ以上であることが好ましい。また、開口部のピッチは、縦方向に６０μｍ以下、横方向に６０μｍ以上であることが好ましい。矩形状の開口部のサイズが縦４０μｍ以下、横６０μｍ以上であることがより好ましく、また、開口部のピッチが、縦方向に４０μｍ以下、横方向に６０μｍ以上であることがより好ましい。なお、開口部をずらす方向を縦方向としたときの値である。
【００７４】
図１４（Ａ）〜（Ｅ）は、図９（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれ示したコモン電極３８及びセグメント電極３９の変形例とそれらを用いた液晶表示素子を説明するための図である。
【００７５】
図１４（Ａ）は、開口部を有するコモン電極３８の一部を示す概略的な平面図である。図９（Ａ）に示したコモン電極３８においては、開口部が矩形状に形成されており、このため横方向に延びる電極部分と縦方向に延びる電極部分がともに直線的に形成されていた。図１４（Ａ）に示したコモン電極３８においては、横方向に延びる電極部分が周期的に屈曲部を有している。
【００７６】
図１４（Ｂ）は、開口部を有するセグメント電極３９の一部を示す概略的な平面図である。セグメント電極３９も横方向に延びる電極部分が周期的に屈曲部を有している。開口部は、図１４（Ａ）に示したコモン電極３８の開口部と同サイズ、同ピッチで、ただし縦方向に半ピッチずらして配置することが可能なように形成されている。なお、屈曲部が横方向から屈曲する角度は、たとえば５°である。
【００７７】
図１４（Ｃ）は、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）にそれぞれ示したコモン電極３８及びセグメント電極３９を基板上に形成し、基板の法線方向から見たときの平面図である。図９（Ｃ）と同様、図示したのは、液晶表示素子の表示領域４５の一部である。
【００７８】
基板の法線方向から見たとき、両電極のうちの一方の横方向電極は他方の開口部の中央を通って、全体として横方向に延びるように配置される。コモン電極３８及びセグメント電極３９の横方向に延びる電極部分が表示用部分３８ａ，３９ａとなり、縦方向に延びる電極部分が電圧供給部分３８ｂ，３９ｂとなり、前者は互い違いに、後者は重なるように配置されることは、図９（Ｃ）を用いて行った説明と同様である。
【００７９】
図１４（Ｄ）は、図１４（Ｃ）の１４Ｄ−１４Ｄ線に沿った断面図である。図に表されているのは、コモン電極３８とセグメント電極３９の表示用部分３８ａ，３９ａである。これらは互い違いに一定の間隔で現れる。
【００８０】
図１４（Ｅ）は、図１４（Ｃ）の１４Ｅ−１４Ｅ線に沿った断面図である。図に表されているのは、コモン電極３８とセグメント電極３９の電圧供給部分３８ｂ，３９ｂである。両者は一定距離を隔てて向き合っている。
【００８１】
図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示すような屈曲部を有するコモン電極３８及びセグメント電極３９を用いた場合も、図１０及び図１１〜図１３を参照して説明したような開口部を有する電極を用いた表示が可能である。更に、屈曲部を有するコモン電極３８及びセグメント電極３９を用いることにより、液晶の配向方向の異なった領域（マルチドメイン）を形成することができるため、表示の視角依存性をさらに改善することができる。
【００８２】
図８（Ａ）、（Ｂ）、図９（Ａ）、（Ｂ）及び図１４（Ａ）、（Ｂ）に示したような電極対は、従来のＴＮモードなどの電極パタンをベースにして容易に作製が可能である。また、簡便に電極のパタン設計を行うことができる。
【００８３】
図１５は、液晶層３７の液晶の配向状態（応答状態）を概略的に示した図である。
【００８４】
（１）は、液晶層３７の液晶として誘電率異方性が正（Δε＞０）のＴＮ配向の液晶を用い、コモン電極３８とセグメント電極３９の間に電圧を印加したときの、液晶の配向状態を示す。液晶が図示したような配向状態の場合、たとえば光は液晶層３７を透過しない。
【００８５】
（２）は、液晶層３７の液晶として誘電率異方性が正（Δε＞０）のＴＮ配向の液晶を用い、コモン電極３８とセグメント電極３９の間に電圧を印加しないときの、液晶の配向状態を示す。液晶が図示したような配向状態の場合、たとえば光は液晶分子のダイレクタに沿って旋光し、液晶層３７を透過する。
【００８６】
（３）は、液晶層３７の液晶として誘電率異方性が正（Δε＞０）の一軸平行配向の液晶を用い、コモン電極３８とセグメント電極３９の間に電圧を印加したときの、液晶の配向状態を示す。液晶が図示したような配向状態の場合、たとえば光は液晶層３７を透過しない。
【００８７】
（４）は、液晶層３７の液晶として誘電率異方性が正（Δε＞０）の一軸平行配向の液晶を用い、コモン電極３８とセグメント電極３９の間に電圧を印加しないときの、液晶の配向状態を示す。液晶が図示したような配向状態の場合、たとえば光は液晶層３７を透過する。
【００８８】
（５）は、液晶層３７の液晶として誘電率異方性が負（Δε＜０）のＴＮ配向の液晶を用い、コモン電極３８とセグメント電極３９の間に電圧を印加したときの、液晶の配向状態を示す。液晶が図示したような配向状態の場合、たとえば光は液晶層３７を透過しない。
【００８９】
（６）は、液晶層３７の液晶として誘電率異方性が負（Δε＜０）のＴＮ配向の液晶を用い、コモン電極３８とセグメント電極３９の間に電圧を印加しないときの、液晶の配向状態を示す。液晶が図示したような配向状態の場合、たとえば光は液晶分子のダイレクタに沿って旋光し、液晶層３７を透過する。
【００９０】
（７）は、液晶層３７の液晶として誘電率異方性が負（Δε＜０）の一軸平行配向の液晶を用い、コモン電極３８とセグメント電極３９の間に電圧を印加したときの、液晶の配向状態を示す。液晶が図示したような配向状態の場合、たとえば光は液晶層３７を透過しない。
【００９１】
（８）は、液晶層３７の液晶として誘電率異方性が負（Δε＜０）の一軸平行配向の液晶を用い、コモン電極３８とセグメント電極３９の間に電圧を印加しないときの、液晶の配向状態を示す。液晶が図示したような配向状態の場合、たとえば光は液晶層３７を透過する。
【００９２】
ＴＮモードを採用した場合、セル厚マージンが大きくなるというメリットがある。従来のインプレーンスイッチング駆動動作を行う液晶表示素子で採用されている平行配向は、電圧印加・無印加の切り替え時の変化がＳＴＮと同様の複屈折の変化によるものであり、セルギャップに対する余裕が小さくなる。これに対して上述のＴＮモードのインプレーンスイッチング方式の液晶表示素子の場合は、電圧印加・無印加時の変化が旋光によるものであるため、セルギャップに対する余裕がより大きくなる。
【００９３】
なお、ＴＮモードを採用した場合のセルの設定は、ノーマリホワイトの場合、リターデーションΔｎｄが０．４８〜０．４９μｍの範囲であることが好ましく、ツイスト角は９０°に限らない。ノーマリブラックの場合、すなわち偏光板をパラレルニコル配置にしたときは、リターデーションΔｎｄが１．５μｍより大きいことが好ましく、ツイスト角は９０°であることが最も好ましい。
【００９４】
最後に、コモン電極３８及びセグメント電極３９の配置、形成について補足を行う。
【００９５】
まず、液晶層３７が一軸平行配向の液晶材料で形成されている場合について述べる。両電極の一部がたとえば櫛歯形状に形成されており、上下基板間で両者が互い違いの配置を構成する場合における互い違いの配置構成が延びる方向（歯に垂直な方向）、及び両電極が一部に開口部を備える形状に形成されており、上下基板間で開口部がずれるように配置される場合におけるずれの方向は、液晶材料の誘電率異方性が負（Δε＜０）のときには、液晶分子の長軸配向方向に略平行な方向であることが好ましく、液晶材料の誘電率異方性が正（Δε＞０）のときには、液晶分子の長軸配向方向に略垂直であることが好ましい。
【００９６】
次に、液晶層３７がツイストネマチックの液晶材料で形成されている場合について述べる。両電極の一部がたとえば櫛歯形状に形成されており、上下基板間で両者が互い違いの配置を構成する場合における互い違いの配置構成が延びる方向（歯に垂直な方向）、及び両電極が一部に開口部を備える形状に形成されており、上下基板間で開口部がずれるように配置される場合におけるずれの方向は、液晶材料の誘電率異方性が負（Δε＜０）のときには、基板面（上側基板３０または下側基板３１）表面における液晶分子の長軸配向方向に略平行な方向であることが好ましく、液晶材料の誘電率異方性が正（Δε＞０）のときには、基板面表面における液晶分子の長軸配向方向に略垂直であることが好ましい。
【００９７】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定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は自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
セグメント液晶表示素子、キャラクタ表示を含む単純マトリクス駆動ドットマトリクス液晶表示素子、及び単純マトリクス駆動ドットマトリクス液晶表示素子等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】実施例による液晶表示素子を示す概略的な断面図である。
【図２】（Ａ）は、両基板上に形成された電極（コモン電極３８及びセグメント電極３９）の形状及び配置の一例を表す平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿った断面図である。
【図３】（Ａ）は、液晶表示素子の表示領域の一例を示す概略的な平面図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれコモン電極３８及びセグメント電極３９の一例を示す概略的な平面図であり、（Ｄ）は表示領域内におけるコモン電極３８及びセグメント電極３９の配置の一例を示す概略的な平面図である。
【図４】図３（Ａ）に示したコモン電極３８の櫛歯形状部分の一部を拡大した概略的な平面図である。
【図５】図３（Ｂ）に示したセグメント電極３９の櫛歯形状部分の一部を拡大した概略的な平面図である。
【図６】図４及び図５に示した２つの電極を上下基板上に配置し、対向するようにはり合わせた２枚の基板の法線方向から見たときの平面図である。
【図７】（Ａ）は、シミュレーションに用いた液晶表示素子の電極及び液晶層の構造の概略を示す断面図であり、（Ｂ）は、シミュレーションの結果得られた等電位分布を示す図であり、（Ｃ）は、上下電極間に電圧を印加後、十分時間が経過した定常状態における上下基板間の液晶分子ダイレクタ分布を示すシミュレーション結果である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ実施例による液晶表示素子の上下基板上に形成する電極対として用いることのできるコモン電極及びセグメント電極の概略を示す平面図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｅ）は、２つの開口部を有する電極の配置を説明するための図である。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれコモン電極３８及びセグメント電極３９の一例を示す概略的な平面図である。
【図１１】図１０（Ａ）に示したコモン電極３８の開口部が形成された一部を拡大した概略的な平面図である。
【図１２】図１０（Ｂ）に示したセグメント電極３９の開口部が形成された一部を拡大した概略的な平面図である。
【図１３】図１１及び図１２にそれぞれ示したコモン電極３８及びセグメント電極３９を基板上に配置し、基板の法線方向から見たときの平面図である。
【図１４】（Ａ）〜（Ｅ）は、図９（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれ示したコモン電極３８及びセグメント電極３９の変形例とそれらを用いた液晶表示素子を説明するための図である。
【図１５】液晶層３７の液晶の配向状態（応答状態）を概略的に示した図である。
【図１６】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれセグメントタイプの液晶表示素子における表示パタンと電極パタンを表す概略的な平面図である。
【符号の説明】
【０１００】
３０  上側基板
３１  下側基板
３２，３３  ガラス基板
３４，３５  配向膜
３７  液晶層
３８  コモン電極
３９  セグメント電極
３８ａ，３９ａ  表示用部分
３８ｂ，３９ｂ  電圧供給部分
４０，４１  偏光板
４５  表示領域
【図１】
0004818588.tif 000002
【図２】
0004818588.tif 000003
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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