JP7348808B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、表示のために液晶組成物を利用する表示装置であり、その代表的な表示方式は、一対の基板間に封入された液晶組成物に対して電圧を印加し、印加した電圧に応じて液晶組成物中の液晶分子の配向状態を変化させることにより、光の透過量を制御するものである。このような液晶表示装置は、薄型、軽量及び低消費電力といった特長を活かし、幅広い分野で用いられている。

従来、液晶表示装置は、狭い視野角の範囲から観察しても、広い角度の範囲から観察しても同様の画像が観察できるように視野角特性を向上させることが検討されている。一方で、プライバシー保持の観点からは、狭い視野角の範囲からは画像を観察できるが、視野角の広い範囲からは上記画像を観察し難くする表示方法が検討されている。

例えば、特許文献１には、第１の基板上に設けられた第１の電極および第２の電極の間に横電界を発生させるＦＦＳ構造を有する液晶表示装置において、前記第１の基板と対向する第２の基板上に、前記第１の電極および前記第２の電極と縦電界を発生させる第３の電極をさらに備えた液晶表示装置が開示され、縦電界の制御により視野角制御を行うことが検討されている。

特許文献２には、液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルにおける第１領域および第２領域と、上記第１領域および上記第２領域のそれぞれに応じて異なる第１形態および第２形態で液晶層に電界を印加する回路とを備えた液晶表示装置が開示されており、パブリックモードとプライベートモードとを切り替え、プライベートモードにおいてマスキング画像を表示することが検討されている。当該技術を、ソフトベールビュー技術（機能）と本明細書では記載する。

特開２００７－１７８９０７号公報 特開２０１１－２５３２０６号公報

特許文献１に開示された液晶表示装置では、充分な透過率及びコントラストを得ることは困難であった。また、斜め方向から観察した場合には、充分なプライバシー性を得ることは困難であった。特許文献２に開示された液晶表示装置では、表示画面に対して斜め方向からは画像が観察され難くなるものの、表示画面の左右方向から観察した場合には、充分なプライバシー性を得ることは困難であった。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、ソフトベールビュー機能と組み合わせることができ、液晶パネルの左右方向及び斜め方向からのプライバシー性を確保しつつ、高透過率及び高コントラストが得られる液晶表示装置を提供することを目的とするものである。

（１）本発明の一実施形態は、液晶パネルと、制御回路とを具備し、上記液晶パネルは、面内方向にマトリクス状に配置された複数の絵素を含み、アクティブマトリクス基板と、液晶分子を含有する液晶層と、カラーフィルタ基板とをこの順に有し、上記アクティブマトリクス基板は、第一基板と、絶縁層を介して積層された第一電極と上記絵素毎に配置された第二電極とを有し、上記カラーフィルタ基板は、第二基板と、カラーフィルタと、第三電極とを有し、上記第一電極及び上記第二電極のいずれか一方は、上記複数の絵素を跨いで電気的に結合して配置され、上記複数の絵素には、それぞれ、光が上記液晶パネルを透過するよう構成された光学的開口部が設けられ、上記第三電極は、平面視において上記光学的開口部の少なくとも一部と重畳せず、電気的に結合して配置され、
上記制御回路は、上記第三電極への交流電圧の印加及び定電圧の印加を切り換える制御を行う液晶表示装置である。

（２）本発明の一実施形態中のある形態は、上記（１）の構成に加え、上記第三電極と上記液晶層との間に誘電体層を有する液晶表示装置である。

（３）本発明の一実施形態中のある形態は、上記（２）の構成に加え、上記第二基板、上記第三電極、上記カラーフィルタ及び上記誘電体層の順に配置される液晶表示装置である。

（４）本発明の一実施形態中のある形態は、上記（１）の構成に加え、上記カラーフィルタは、誘電体層であり、上記第二基板、上記第三電極、上記カラーフィルタ、及び、上記液晶層の順に配置される液晶表示装置である。

（５）本発明の一実施形態中のある形態は、上記（１）～（４）のいずれかの構成に加え、上記第三電極は、遮光性を有する液晶表示装置である。

（６）本発明の一実施形態中のある形態は、上記（５）の構成に加え、上記第三電極は、アルミニウム、モリブデン、クロム、チタン又はこれらの合金を含む単層又は複層の遮光電極である液晶表示装置である。

（７）本発明の一実施形態中のある形態は、上記（１）～（４）のいずれかの構成に加え、上記第三電極は、透明電極である液晶表示装置である。

（８）本発明の一実施形態中のある形態は、上記（１）～（７）のいずれかの構成に加え、上記第三電極は、平面視において上記光学的開口部を囲むように配置される液晶表示装置である。

（９）本発明の一実施形態中のある形態は、上記（１）～（７）のいずれかの構成に加え、上記アクティブマトリクス基板は、ゲート配線と上記ゲート配線と交差するように配置されたソース配線とを有し、平面視において、上記第三電極は、上記ゲート配線及び上記ソース配線の少なくとも一方と重畳する液晶表示装置である。

（１０）本発明の一実施形態中のある形態は、上記（１）～（９）のいずれかの構成に加え、上記カラーフィルタ基板は、更に、平面視において上記光学的開口部の周囲に配置された黒色樹脂からなるブラックマトリクスを有し、上記第三の電極は、上記ブラックマトリクスと重畳する液晶表示装置である。

（１１）本発明の一実施形態中のある形態は、上記（１０）の構成に加え、上記第二基板、上記第三電極及び上記ブラックマトリクスの順で配置される液晶表示装置である。

（１２）本発明の一実施形態中のある形態は、上記（１０）の構成に加え、上記第二基板、上記ブラックマトリクス及び上記第三電極の順で配置される液晶表示装置である。

（１３）本発明の一実施形態中のある形態は、上記（１）～（１２）のいずれかの構成に加え、上記液晶パネルの法線方向を含む狭い視野角の範囲から観察できる第一の画像を表示する第一の表示モードと、上記狭い視野角の範囲を含む広い視野角の範囲から上記第一の画像が観察できる第二の表示モードとを有し、上記制御回路は、上記第一の表示モードにあっては、上記第三電極に対して交流電圧を印加する制御を行い、上記第二の表示モードにあっては、上記第三電極に対して上記第一電極又は上記第二電極と共通の定電圧を印加する制御を行う液晶表示装置である。

（１４）本発明の一実施形態中のある形態は、上記（１３）の構成に加え、上記液晶分子は、上記液晶層への電圧が印加されていない電圧無印加状態において上記アクティブマトリクス基板に対して水平に配向し、上記第一の表示モードにあっては、上記液晶分子は、上記第一電極と上記第二電極と上記第三電極との間に形成された電界により、上記アクティブマトリクス基板に対して角度をなしつつ配向方位を変化させ、上記第二の表示モードにあっては、上記液晶分子は、上記第一電極と上記第二電極との間に形成される電界により、上記アクティブマトリクス基板に対して平行に配向しつつ配向方位を変化させる液晶表示装置である。

（１５）本発明の一実施形態中のある形態は、上記（１３）又は（１４）の構成に加え、上記液晶パネルは、ソフトベールビュー機能により画像を表示する複数の表示単位を有し、上記表示単位は、互いに隣接して配置され、奇数行から選ばれた第一の絵素と偶数行から選ばれた第二の絵素とからなる一対の絵素を含み、上記制御回路は、上記第一の表示モードにおいて、上記第一の画像とは異なる第二の画像が、上記広い視野角の範囲から観察されるように、上記一対の絵素のそれぞれに対して異なる画像信号を入力する液晶表示装置である。

（１６）上記アクティブマトリクス基板と上記液晶層との間に第一の配向膜を有し、上記カラーフィルタ基板と上記液晶層との間に第二の配向膜を有し、上記第一の配向膜及び上記第二の配向膜は、水平配向膜であることが好ましい。水平配向膜は、配向膜の表面に対する、液晶分子の初期（液晶層への電圧無印加状態）の立ち上がり角度、即ちプレチルト角度を、０°から１°とするものが好ましい。一方で、初期のプレチルト角度を、例えば、３°～１５°の範囲とすることで、液晶パネルを観察者側から視認した時の視野角特性を、液晶パネルの上下方向に対して非対称にすることができる。具体的には、方位角９０°で基板平面に平行な状態から鉛直方向に＋３～＋１５°立ち上がる場合（プレチルト角＋３°～＋１５°）、上方位に対して狭視野角となる。他方、方位角２７０°で基板平面に平行な状態から鉛直方向に＋３°～＋１５°立ち上がる場合（プレチルト角＋３°～＋１５°）、下方位に対して狭視野角となる。

本発明によれば、ソフトベールビュー機能と組み合わせることができ、液晶パネルの左右方向及び斜め方向からのプライバシー性を確保しつつ、高透過率及び高コントラストが得られる液晶表示装置を提供することができる。特に、本発明に係る液晶表示装置は、広視角モードで表示を行う際に、絵素の光学的開口部において縦電界が作用し難い為、高い透過率とコントラストを得ることができる。

実施形態に係る液晶表示装置を例示した一絵素の断面模式図である。 実施形態に係る液晶表示装置の第一例を示した平面模式図である。 実施形態に係る液晶表示装置の第二例を示した平面模式図である。 実施形態に係る液晶表示装置の第三例を示した平面模式図である。 実施形態に係る液晶表示装置の第四例を示した平面模式図である。 実施形態に係る液晶表示装置のカラーフィルタ基板の変形例１を示した平面模式図である。 実施形態に係る液晶表示装置のカラーフィルタ基板の変形例２を示した平面模式図である。 実施形態に係る液晶表示装置のカラーフィルタ基板の変形例３を示した平面模式図である。 第一の表示モードと第二の表示モードの表示方法を模式的に示したブロック図である。 狭視野角モードで白表示とした場合の一絵素の平面模式図である。 狭視野角モードで黒表示とした場合の一絵素の断面模式図である。 狭視野角モードで黒表示とした場合の一絵素の平面模式図である。 広視野角モードで白表示とした場合の一絵素の断面模式図である。 広視野角モードで黒表示とした場合の一絵素の断面模式図である。 液晶パネルが有する一つの表示単位の一例を示した平面模式図である。 ソフトベールビュー機能によりカラー表示を行う場合のカラー素子の一例を示した平面模式図である。 ソフトベールビューパターンを表示する場合の表示方法を模式的に示したブロック図である。 カラー素子の表示パターンの一例を示した平面模式図である。 カラー素子の表示パターンの他の一例を示した平面模式図である。 液晶パネルのγカーブの一例である 液晶パネルの表示画面を法線方向から観察した場合の模式図である。 液晶パネルの表示画面を２２５°方位から観察した場合の模式図である。 シアンのストライプを表示する場合のカラー素子の配置を示した液晶パネルの平面模式図である。 白のストライプを表示する場合のカラー素子の配置を示した液晶パネルの平面模式図である。 黒のストライプを表示する場合のカラー素子の配置を示した液晶パネルの平面模式図である。 液晶表示装置の正面コントラストを比較したグラフである。 広視野角モードにおけるモード効率を示したグラフである。 実施例１に係る液晶表示装置の広視野角モードにおける一絵素のシミュレーション図である。 比較例１に係る液晶表示装置の広視野角モードにおける一絵素のシミュレーション図である。 実施例１に係る液晶表示装置の狭視野角モードのシミュレーション図である。 実施例１に係る液晶表示装置の広視野角モードのシミュレーション図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に記載された内容に限定されるものではなく、本発明の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。なお、以下の説明において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して適宜用い、その繰り返しの説明は適宜省略する。本発明の各態様は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置は、液晶パネルと、制御回路とを具備し、上記液晶パネルは、面内方向にマトリクス状に配置された複数の絵素を含み、アクティブマトリクス基板と、液晶分子を含有する液晶層と、カラーフィルタ基板とをこの順に有し、上記アクティブマトリクス基板は、第一基板と、絶縁層を介して積層された第一電極と上記絵素毎に配置された第二電極とを有し、上記カラーフィルタ基板は、第二基板と、カラーフィルタと、第三電極とを有し、上記第一電極及び上記第二電極のいずれか一方は、上記複数の絵素を跨いで電気的に結合して配置され、上記複数の絵素には、それぞれ、光が上記液晶パネルを透過するよう構成された光学的開口部が設けられ、上記第三電極は、平面視において上記光学的開口部の少なくとも一部と重畳せず、電気的に結合して配置され、上記制御回路は、上記第三電極への交流電圧の印加及び定電圧の印加を切り換える制御を行う。

以下に図面を用いて、実施形態に係る液晶表示装置について説明する。図１は、実施形態に係る液晶表示装置を例示した一絵素の断面模式図である。図２は、実施形態に係る液晶表示装置の第一例を示した平面模式図である。図１は、図２のＸ－Ｘ´線での断面図である。本明細書中、「絵素」とは、後述する図２に示したような、アクティブマトリクス基板１０上に配置される互いに隣接する２本のゲート配線１と互いに隣接する２本のソース配線２とに囲まれた領域を指す。本明細書中、「電気的に結合して配置される」とは、ある電極が配置された範囲において電気的に分断されず、上記電極全体に所望の電圧が印加されるように配置されていることをいう。

図１に示したように、液晶パネル１００は、アクティブマトリクス基板１０と液晶層２０とカラーフィルタ基板３０とをこの順に有する。本明細書中、液晶表示装置の画面（表示面）に対してより近い側を「観察者側（前面側）」ともいい、液晶表示装置の画面（表示面）に対してより遠い側を「背面側」ともいう。

アクティブマトリクス基板１０は、第一基板１１と、絶縁層１３を介して積層された第一電極１２と第二電極１４とを有する。第一電極１２と第二電極１４とは絶縁層１３を介して積層されており、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）型の電極構造を構成する。絶縁層１３の材料としては、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物等の無機材料が挙げられる。

第一電極１２は、ベタ電極であることが好ましい。第一電極１２は、複数の絵素毎に配置されてもよく、複数の絵素で共通して配置されてもよく、絵素の境界に関わらず表示領域全体に渡って形成されてもよい。上記ベタ電極とは、少なくとも平面視において絵素の光学的開口部と重畳する領域に、スリットや開口が設けられていない電極をいう。第一電極１２の材料としては、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電材料が挙げられる。

第二電極１４は、絵素毎に配置される。第二電極１４は、スリット又は開口が設けられることが好ましい。例えば、図２に示したように、線状の電極部分１４ａに囲まれた開口１４ｂが設けられる構造が挙げられる。第二電極１４の材料としては、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明導電材料が挙げられる。第二電極１４は、例えば、ＴＦＴ３が備える半導体層を介して対応するソース配線２と電気的に接続される。

図２に示したように、第一電極１２及び第二電極１４のいずれか一方は、上記複数の絵素を跨いで電気的に結合して配置される。上記複数の絵素を跨ぐとは、複数の絵素の境界を越えて上記複数の絵素と重畳するように配置されることをいう。上記複数の絵素を跨いで電気的に結合することで、第一電極１２及び第二電極１４のいずれか一方に、上記複数の絵素に対して、共通した定電圧を印加することができる。

液晶パネル１００は、面内方向にマトリクス状に配置された複数の絵素７０を含む。複数の絵素７０には、それぞれ、光が液晶パネル１００を透過するよう構成された光学的開口部が設けられる。上記光学的開口部は、図２に示した絵素７０の内側に太線で囲まれた領域である。液晶パネル１００が透過型である場合には、上記光学的開口部は、液晶パネル１００の背面から出射された光を液晶パネル１００の前面に向かって透過する。液晶パネル１００が反射型である場合には、上記光学的開口部は、液晶パネル１００の外部から入射される入射光、及び、上記入射光が液晶パネル１００の内部で反射され、液晶パネル１００の外部に向かって出射される反射光を透過する。なお、上記光学的開口部は、平面視において、例えば、偏光板、カラーフィルタ等の透過性を有する部材と重畳していてもよい。

図１及び図２に示したように、アクティブマトリクス基板１０は、第一基板１１上に、互いに平行に延設された複数のゲート配線１と、絶縁膜を介して各ゲート配線１と交差する方向に互いに平行に延設され複数のソース配線２とを備える。複数のゲート配線１及び複数のソース配線２は、全体として格子状に形成されている。ゲート配線１とソース配線２との交点にはスイッチング素子として、薄膜トランジスタ３（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が配置される。ゲート配線１及びソース配線２の材料としては、例えば、アルミニウム、銅、チタン、モリブデン、クロム、これらの合金等の金属材料が挙げられる。

第一基板１１及び後述する第二基板３１としては、特に限定されず、例えば、ポリカーボネート等の樹脂基板、ガラス基板等を用いることができる。

液晶層２０は、液晶分子２１を含有する。液晶分子２１は、下記式で定義される誘電率異方性（Δε）が正の値を有するもの（ポジ型）が好ましい。また、液晶分子２１は、電圧が印加されていない状態（電圧無印加状態）で、ホモジニアス配向するものが好ましい。電圧無印加状態における液晶分子２１の長軸の方向は、液晶分子の初期配向の方向ともいう。上記電圧無印加状態とは、液晶分子の閾値未満の電圧を含む。
Δε＝（液晶分子の長軸方向の誘電率）－（液晶分子の短軸方向の誘電率） （Ｌ）

カラーフィルタ基板３０は、第二基板３１と、カラーフィルタ３２と、第三電極３３とを有する。カラーフィルタ基板は、更に、黒色樹脂からなるブラックマトリクスを有してもよい。上記ブラックマトリクスとしては、特に限定されず、液晶表示装置の分野で通常用いられるものを使用することができる。

カラーフィルタ３２は、液晶表示装置１００を前面側から観察した場合に、上記光学的開口部と重畳するように絵素７０毎に配置される。カラーフィルタ３２は、例えば、赤色のカラーフィルタ３２Ｒ、緑色のカラーフィルタ３２Ｇ及び青色のカラーフィルタ３２Ｂを含む。例えば、カラーフィルタ３２は、液晶表示装置１００の列方向又は列方向に、同色のカラーフィルタが連続して形成されていてもよい。このような場合でも、液晶表示装置１００を前面側から観察すると、第三電極３３、ブラックマトリクス等により遮光されるため、カラーフィルタ３２は上記光学的開口部と重畳するように絵素７０毎に配置されている。カラーフィルタ３２は、誘電体層であることが好ましい。

図２に示したように、第三電極３３は、平面視において上記光学的開口部の少なくとも一部と重畳しない。そして電気的に結合して配置される。第三電極３３が電気的に結合して配置されることで、第三電極３３と重畳する複数の絵素に対して、共通した電圧を印加することができる。第三電極３３が平面視において上記光学的開口部の少なくとも一部と重畳しないことで、広視角モードで表示を行う際に、絵素の開口部において縦電界が作用し難い為、高い透過率とコントラストを得ることができる。

第三電極３３は、平面視において上記光学的開口部の全てと重畳しない構成とすることも可能である。第三電極３３は、平面視において上記光学的開口部の周囲に配置されてもよいし、上記光学的開口部の外縁から内側に延伸して上記光学的開口部の一部と重畳していてもよい。上記光学的開口部の周囲とは、液晶パネル１００の行方向及び列方向に隣接する光学的開口部間の領域をいう。第三電極３３は、平面視において少なくとも上記光学的開口部の一部と重畳しなければよく、上記光学的開口部の少なくとも一部を囲むように配置されてもよいし、少なくとも行方向又は列方向に隣接する上記光学的開口部間に配置されていてもよい。

実施形態に係る液晶表示装置は、インセルタッチパネルを備えることも可能である。カラーフィルタ基板に対向電極としてベタ電極を用いた場合には、タッチパネルに指で触れた場合に、上記ベタ電極が指とタッチパネルとの間に静電容量が形成されることを阻害するが、実施形態に係る液晶表示装置は、第三電極３３が配置されていない上記光学的開口部から、指とタッチパネルとの静電容量を感知することができるため、インセルタッチパネルを備えることができる。

第三電極３３は、導電性を有していればよく、遮光性を有してもよい。遮光性を有する導電材料を用いた場合には、ブラックマトリクスとしての機能を兼ねることができるため、製造プロセスの負荷を低減することができる。

第三電極３３は、アルミニウム、モリブデン、クロム、チタン又はこれらの合金を含む単層又は複層の遮光電極であってもよい。これらの金属は、ＩＴＯ等の透明電極の電気伝導度よりも高い電気伝導度を有しているため、第三電極としてカラーフィルタ基板に配置し、狭視野角モードで白表示を行った場合に、第三電極に印加するＡＣ電圧（交流電圧）の波形のなまり、鈍化等に起因する電圧降下が抑制され、結果、パネルの画面内での光勾配（輝度傾斜）を抑制できるため、表示品位を向上させることができる。

上記第三電極は、透明電極であってもよい。上記透明電極の材料としては、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明導電材料が挙げられる。上記第三電極が透明電極である場合には、上記第三電極がブラックマトリクスと重畳して配置されることが好ましい。

図３～図５は、ともに実施形態に係る液晶表示装置を示した平面模式図であり、図３は第二例、図４は第三例、図５は第四例を示す。図２に示した第一例のように、第三電極３３は、平面視において上記光学的開口部の少なくとも一部を囲むように配置されてもよい。この場合、第三電極３３は遮光性を有することがより好ましく、第三電極３３がブラックマトリクスに相当する遮光部材の機能を兼ねることができる。

第三電極３３は、平面視において、ゲート配線１及びソース配線２の少なくとも一方と重畳してもよい。図３に示した第二例のように、第三電極３３は、ゲート配線１と重畳してもよいし、図４に示した第三例のように、ソース配線２と重畳してもよいし、図５に示した第四例のように、ゲート配線１とソース配線２の両方と重畳してもよい。

上記カラーフィルタ基板は、更に、平面視において光学的開口部の周囲に配置された黒色樹脂からなるブラックマトリクス３４を有してもよい。ブラックマトリクス３４は、上記光学的開口部の少なくとも一部を囲むように配置されてもよいが、少なくとも、行方向又は列方向に隣接する上記光学的開口部間に配置されていればよい。上記第三の電極は、上記ブラックマトリクスと重畳してもよい。図３～図５では、第三電極３３が、上記光学的開口部を囲むように配置されたブラックマトリクス３４と、平面視において重畳するように配置された例を示した。

以下に図１及び図６～図８を用いてカラーフィルタ基板の断面構造について説明する。図６～図８は、ともに実施形態に係る液晶表示装置のカラーフィルタ基板を示した平面模式図であり、図６は変形例１、図７は変形例２、図８は変形例３を示す。図６～図８は、第三電極及び／又はブラックマトリクスの構成が異なる点以外は、図１に示した液晶表示装置と同様の構成を有する。

図６～図８では、液晶層２０の図示を省略しているが、ともに図１に示したように、第三電極３３と液晶層２０との間に誘電体層５０を有してもよい。誘電体層５０の誘電率εは、例えばε＝３～４であってもよい。誘電体層の厚みは、０．５μｍ以上、４μｍ以下であることが好ましい。誘電体層の厚みが４μｍを超えると、視差混合が生じ表示品位が低下することがある。なお、カラーフィルタ３２が誘電体層であり、第三電極３３、カラーフィルタ３２、誘電体層５０の順で積層される場合には、上記誘電体層の厚みは、カラーフィルタ３２と誘電体層５０の厚みの合計を意味する。

図１に示したように、第二基板３１、第三電極３３、カラーフィルタ３２及び誘電体層５０の順に配置されてもよい。また、カラーフィルタ３２は、誘電体層であり、第二基板３１、第三電極３３、カラーフィルタ３２、及び、液晶層２０の順に配置されてもよい。カラーフィルタ３２が誘電体層である場合も、更に、カラーフィルタ３２と液晶層２０との間に誘電体層５０を有してもよい。図１に示した構造は、以下に説明する変形例１～３と比べて製造が容易であり、プロセス負荷が小さい。また、後述する変形例２及び３よりも、第三電極３３と第二電極１４との距離が長く、第三電極３３と第二電極１４との間に形成される縦電界の強度が弱いことから、後述する広視野角モードで表示を行った場合のコントラストを高くすることができる。

図６に示した変形例１のように、第二基板３１、第三電極３３及びブラックマトリクス３４の順で配置されてもよい。変形例１は、図１の場合と同様に、変形例２及び３よりも、第三電極３３と第二電極１４との距離が長いため、後述する広視野角モードで表示を行った場合のコントラストを高くすることができる。また、カラーフィルタ３２、ブラックマトリクス３４等の樹脂層上に第三電極３３を形成する変形例３及び４と比べて、第三電極３３を耐熱性に優れた第二基板３１上に形成できるため、第三電極３３の形成条件の自由度が増し、より導電性あるいは透過率性に優れた電極を形成することができる。

図７に示した変形例２のように、第二基板３１、ブラックマトリクス３４及び第三電極３３の順で配置されてもよい。変形例２は、液晶表示装置１００を観察者側から見たときに、第三電極の表面での反射が抑制されるため、表示品位を向上させることができる。

図８に示した変形例３のように、第二基板３１、カラーフィルタ３２、第三電極３３及び誘電体層５０の順に配置されてもよい。変形例３は、上記図１に示した構成は、第三電極３３と、第一電極１２及び第二電極１４との距離が近いため、対向電圧の絶対値が小さくしても液晶層２０に充分な電界を印加することができる。そのため、後述する狭視野角モードで表示した場合に、変形例１及び２よりも、消費電力を低くすることができる。

アクティブマトリクス基板１０と液晶層２０との間には第一の配向膜４１が配置され、カラーフィルタ基板３０と液晶層２０との間には第二の配向膜４２が配置されてもよい。第一の配向膜４１及び第二の配向膜４２は、電圧無印加状態における液晶分子２１の初期配向方位を制御する。

上記第一の配向膜及び上記第二の配向膜は、水平配向膜であることが好ましい。水平配向膜は、配向膜の表面に対する、液晶分子の初期（液晶層への電圧無印加状態）のプレチルト角度を、０°から１°とするものが好ましい。一方で、初期のプレチルト角度を、例えば、３°～１５°の範囲とすることで、液晶パネルを観察者側から視認した時の視野角特性を、液晶パネルの上下方向に対して非対称にすることができる。具体的には、方位角９０°で基板平面に平行な状態から鉛直方向に＋３°～＋１５°立ち上がる場合（プレチルト角＋３°～＋１５°）、上方位に対して狭視野角となる。他方、方位角２７０°で基板平面に平行な状態から鉛直方向に＋３°～＋１５°立ち上がる場合（プレチルト角＋３°～＋１５°）、下方位に対して狭視野角となる。

また、アクティブマトリクス基板１０の液晶層２０に対して反対側、及び、カラーフィルタ基板３０の液晶層２０に対して反対側には、第一の偏光板６１、第二の偏光板６２がそれぞれ配置されてもよい。第一の偏光板６１の吸収軸６１Ａと第二の偏光板６２の吸収軸６２Ａとは、互いに直交するようにクロスニコルに配置されていることが好ましい。第一の偏光板６１及び第二の偏光板６２は、直線偏光板であることが好ましい。

実施形態の液晶表示装置は、上記液晶パネルの法線方向を含む狭い視野角の範囲から観察できる第一の画像を表示する第一の表示モード（狭視野角モードともいう）と、上記狭い視野角の範囲を含む広い視野角の範囲から上記第一の画像が観察できる第二の表示モード（広い視野角モードともいう）とを有する。なお、上記狭い視野角の範囲では、液晶パネルを斜め方位（方位角４５°、１３５°、２２５°又は３１５°）からある極角で観察した場合に、コントラストが２より小さくなることが好ましい。上記極角は、例えば、液晶パネルの表面に対して、垂直な方向を極角０°とし、パネルの表面に対して水平な方向を極角９０°とした場合に、６０°以上であることが好ましく、４５°以上であることがより好ましく、３０°以上であることが更に好ましい。上記広い視野角の範囲とは、上記狭い視野角の範囲の極角よりも、大きい極角の範囲をいう。

図９は、第一の表示モードと第二の表示モードの表示方法を模式的に示したブロック図である。図９に示したように、実施形態に係る液晶表示装置は、液晶パネル１００と制御回路２００を具備する。液晶パネル１００は、第一電極１２に電圧を印加する第一電極駆動回路１０１、第二電極１４に電圧を印加する第二電極駆動回路１０２、及び、第三電極３３に電圧を印加する第三電極駆動回路１０３を有してもよい。制御回路２００は、画像信号合成回路２０１、表示モード選択回路２０２及び第三電極印加電圧切替回路２０３を有してもよい。制御回路２００は、第三電極３３への交流電圧の印加及び定電圧の印加を切り換える制御を行う。

画像信号合成回路２０１は、例えば、所望の画像を表示するための原画像信号２１１が入力され、入力された原画像信号２１１に応じた画像信号２１２を、第一電極駆動回路１０１と第二電極駆動回路１０２に対して出力する。

表示モード選択回路２０２には、第一の表示モードと第二の表示モードとを切り替える表示モード切替信号２１３が入力される。第一の表示モードが選択された場合、表示モード選択回路２０２は、第三電極印加電圧切替回路２０３に対して、第一の表示モード選択信号２１４を出力する。第二の表示モードが選択された場合、表示モード選択回路２０２は、第三電極印加電圧切替回路２０３に対して、第二の表示モード選択信号２１５を出力する。

第三電極印加電圧切替回路２０３は、入力された表示モード選択信号に応じて、第三電極駆動回路１０３に交流信号２１６又は定電圧信号２１７を入力し、第三電極３３への交流電圧の印加及び定電圧の印加を切り換える。表示モード選択回路２０２から、第一の表示モード選択信号２１４が入力されると、第三電極印加電圧切替回路２０３は、交流信号２１６を第三電極駆動回路１０３に出力し、第三電極３３に所定の交流電圧が印加される。表示モード選択回路２０２から、第二の表示モード選択信号２１５が入力されると、第三電極印加電圧切替回路２０３は、定電圧信号２１７を第三電極駆動回路１０３に出力し、第三電極３３に所定の定電圧が印加される。

以下に図１及び図９～図１４を用いて、第一の表示モードと第二の表示モードについて説明する。第一の表示モードを狭視野角モードといい、第二の広視野角表示モードをモードともいう。図１は、狭視野角モードで白表示とした場合の一絵素の断面模式図でもある。図１０は、狭視野角モードで白表示とした場合の一絵素の平面模式図である。図１１は、狭視野角モードで黒表示とした場合の一絵素の断面模式図である。図１２は、狭視野角モードで黒表示とした場合の一絵素の平面模式図である。図１３は、広視野角モードで白表示とした場合の一絵素の断面模式図である。図１４は、広視野角モードで黒表示とした場合の一絵素の断面模式図である。黒表示とは、最低輝度（０階調）となる表示状態をいい、白表示とは、最高輝度（２５５階調）となる表示状態をいう。

上記液晶分子は、上記液晶層への電圧が印加されていない電圧無印加状態においてアクティブマトリクス基板１０に対して水平に配向する。本明細書中、「水平」とは、液晶分子２１のチルト角（プレチルト角を含む）が、アクティブマトリクス基板１０又はカラーフィルタ基板３０の表面に対して０°～５°であることを意味し、好ましくは０°～３°、より好ましくは０°～１°であることを意味する。液晶分子のチルト角は、液晶分子２１の長軸が、アクティブマトリクス基板１０の表面に対して傾斜する角度を意味する。

狭視野角モードで白表示とする場合、例えば、上記制御回路は、第一電極１２及び第二電極１４のいずれか一方に対して定電圧（コモン電圧）を印加し、他方に対して上記コモン電圧とは異なる電位を印加する制御を行う。また、上記制御回路は、上記第三電極に対して交流電圧を印加する制御を行う。上記交流電圧の絶対値は、第一電極１２及び第二電極１４に印加される電圧の絶対値と異なることが好ましい。一例としては、第二電極１４にコモン電圧が印加された場合、第一電極１２には上記コモン電圧に対して４Ｖの交流電圧が印加され、第三電極３３には上記コモン電圧に対して６Ｖの交流電圧が印加される。これにより、図１に示したように、第一電極１２と第二電極１４との間にはフリンジ電界が形成され、第三電極３３と第一電極１２及び第二電極１４との間には、液晶層２０の厚み方向に対して斜め電界が形成される。その結果、液晶層２０中には、上記フリンジ電界と上記斜め電界が合成された電界が形成されるため、液晶分子２１は、第一電極１２と第二電極１４と上記第三電極３３との間に形成された電界により、アクティブマトリクス基板１０に対して角度をなしつつ配向方位を変化させる。

液晶分子２１が液晶層２０の面内で回転して初期配向方位から変化することで、図９に示したように、液晶分子２１の長軸方向が第一の偏光板の吸収軸６１Ａ及び第二の偏光板の吸収軸６２Ａと角度を成し、液晶パネルの背面からの光を透過することで白表示を行う。その結果、狭い視野角の範囲からは第一の画像を観察することができる。一方で、図１に示したように、液晶分子２１はアクティブマトリクス基板に対して角度をなすため、広い視野角の範囲から液晶パネルを観察した場合には、コントラストが極端に低くなる等の画像の変化が得られ上記第一の画像を観察し難くすることができる。

狭視野角モードで黒表示とする場合、例えば、上記制御回路は、第二電極１４及び第一電極１２に対してコモン電圧を印加する制御を行う。また、上記制御回路は、上記第三電極に対して交流電圧を印加する制御を行う。上記交流電圧の絶対値は、上記コモン電圧の絶対値と異なることが好ましい。一例としては、第二電極１４にコモン電圧が印加された場合、第一電極１２にもコモン電圧（コモン電圧に対して０Ｖの電圧）が印加され、第三電極３３には上記コモン電圧に対して６Ｖの交流電圧が印加される。これにより、図１０に示したように、第三電極３３と、第一電極１２及び第二電極１４との間には斜め電界が形成される。液晶分子２１は、上記斜め電界により、アクティブマトリクス基板１０に対して角度をなす。

図１２に示したように、液晶層２０の面内で液晶分子２１の配向方位は変化しないため、液晶パネルの背面からの光を透過せず黒表示を行う。図１０に示したように、液晶分子２１はアクティブマトリクス基板に対して角度をなすため、広い視野角の範囲から液晶パネルを観察した場合には、狭い視野角の範囲から観察される黒表示よりも白っぽい表示として観察される。

広視野角モードで白表示とする場合、例えば、上記制御回路は、第一電極１２及び第二電極１４のいずれか一方に対して定電圧（コモン電圧）を印加し、他方に対して上記コモン電圧とは異なる電位を印加する制御を行う。また、上記制御回路は、第三電極３３に対して第一電極１２又は第二電極１４と共通の定電圧（コモン電圧）を印加する制御を行う。一例としては、第二電極１４にコモン電圧が印加された場合、第一電極１２には上記コモン電圧に対して４Ｖの交流電圧が印加され、第三電極３３には第一電極１２と共通のコモン電圧が印加される。これにより、図１３に示したように、第一電極１２と第二電極１４との間にはフリンジ電界が形成される。一方で、狭視野角モードとは異なり、液晶層２０の厚み方向の電界は小さい。そのため、液晶分子２１は、第一電極１２と第二電極１４との間に形成される電界により、アクティブマトリクス基板１０に対して平行に配向しつつ配向方位を変化させる。なお、広視野角モードで白表示とした場合の一絵素の平面模式図は、図１０と同様であるため説明は省略する。

広視野角モードで黒表示とする場合は、例えば、上記制御回路は、第二電極１４及び第一電極１２に対してコモン電圧を印加する制御を行う。また、上記制御回路は、上記第三電極に対しても第一電極１２又は第二電極１４と共通の定電圧を印加する制御を行う。図１４に示したように、液晶層２０中に電界が発生しないため、液晶分子２１は、初期配向方位に配向する。上記初期配向方位は、アクティブマトリクス基板１０に対して平行であり、かつ平面視において第一の偏光板６１の吸収軸６１Ａ又は第二の偏光板６２の吸収軸６２Ａと平行であることが好ましい。なお、広視野角モードで黒表示とした場合の一絵素の断面模式図は、図１２と同様であるため説明は省略する。

上述した狭視野角モードの白表示と広視野角モードの白表示とは、第三電極に電圧を印加することで切り替えることができる。同様に、狭視野角モードの黒表示と広視野角モードの黒表示とは、第三電極に電圧を印加することで切り替えることができる。中間調表示も同様である。狭視野角モードと広視野角モードとは、第三電極への交流電圧の印加の有無で切り替えることができる。

実施形態に係る液晶表示装置では、上述ようのように、第二の表示モード（広視野角モード）から第一の表示モード（狭視野角モード）に切り替えることで、液晶パネルの左右方向から観察した場合に高いプライバシー性が得られる。更に、実施形態に係る液晶表示装置は、上記表示モードの切り替えに加え、後述するソフトベールビュー機能と組み合わせることにより液晶パネルの左右方向に加え、斜め方向から観察した場合に更に高いプライバシー性が得られることを見出した。第一の表示モードのみでは左右方位に狭視野角効果が出るが、斜め４５度方位からも狭視野角効果が得られるものの限定的である。逆に、特許文献２に記載されたような、ソフトベールビュー機能のみでは、斜め４５度方位では狭視野角効果が出るが、左右方位では狭視野角効果は限定的である。これらを組み合わせることで相補的となり、左右方位、４５度方位ともに優れた狭視野角効果が発揮される。この知見に基づいた発明について以下記載する。

なお、上記上下方向とは、所望の画像を表示した液晶パネルの右手方向を０°とし、反時計回りに角度が増す場合に、９０°方位及び２７０°方位をいい、左右方向とは０°方位及び１８０°方位をいう。斜め方位とは、４５°方位、１３５°方位、２２５°方位及び３１５°方位から観察した場合をいう。

以下に図１５～図２０を用いてソフトベールビュー機能により画像を表示する方法の一例を説明する。図１５～図２０では、図１等に示した絵素７０を模式的に示した。図１５は、液晶パネルが有する一つの表示単位の一例を示した平面模式図である。図１６は、ソフトベールビュー機能によりカラー表示を行う場合のカラー素子の一例を示した平面模式図である。

図１５に示したように、液晶パネル１００は、ソフトベールビュー機能により画像を表示する複数の表示単位７２を有する。表示単位７２は、互いに隣接して配置され、奇数行から選ばれた第一の絵素７０と偶数行から選ばれた第二の絵素７１とからなる一対の絵素を含む。第一の画素７０及び第二の画素は、図１に示したように、それぞれ一つの絵素として捉えてもよいし、図１６に示したように、第一の赤絵素７０Ｒ、第一の緑絵素７０Ｇ及び第一の青絵素７０Ｂの組み合わせを第一の画素７０として捉え、第二の赤絵素７１Ｒ、第二の緑絵素７１Ｇお及び第二の青絵素７１Ｂの組み合わせを第一の画素７０として捉えてもよい。なお、通常の表示方法でカラー表示を行う場合には、赤色、緑色及び青色を含むそれぞれの画素を独立させて駆動させることでカラー表示を行うことができる。通常のカラー表示をおこなう場合には、ソフトベールビュー機能によりカラー表示を行う場合の２倍の解像度で表示を行うことができる。

カラー表示を行う場合は、液晶表示パネル１００は、第一の赤絵素７０Ｒと第二の赤絵素７１Ｒとを含む赤色の表示単位７２Ｒ、第一の緑絵素７０Ｇと第二の緑絵素７１Ｇとを含む緑色の表示単位７２Ｇ、及び、第一の青絵素７０Ｂと第二の青絵素７１Ｂとを含む青色の表示単位７２Ｂとを含むことが好ましい。第一の赤絵素７０Ｒ及び第二の赤絵素７１Ｒは、それぞれ光学的開口部において赤色のカラーフィルタ３２Ｒと重畳する。第一の緑絵素７０Ｇ及び第二の緑絵素７１Ｇは、それぞれ光学的開口部において緑色のカラーフィルタ３２Ｇと重畳する。第一の青絵素７０Ｂ及び第二の青絵素７１Ｂは、それぞれ光学的開口部において青色のカラーフィルタ３２Ｂと重畳する。

ソフトベールビュー機能により画像を表示する方法としては、例えば、第一の画像として表示したい原画像の輝度のデータ値をＤ１とすると、Ｄ１を互いに等しい二つのデータ値Ｄ２及びＤ３に分割し、第一の絵素７０又は第二の絵素７１のいずれか一方には、Ｄ１＋Ｄ２のデータ値を入力し、他方にはＤ１－Ｄ３のデータ値を入力する。液晶表示パネルを狭視野角の範囲から観察した場合には、第一の絵素７０の輝度と第二の絵素７１の輝度とが空間的に平均化され、原画像の輝度として視認される、一方で、広い視野角の範囲から観察した場合には、Ｄ１＋Ｄ２の輝度、又は、Ｄ１－Ｄ３の輝度として視認される。

以下に、図１７を用いて、ソフトベールビューパターンを表示する場合の表示方法を説明する。図１７は、ソフトベールビューパターンを表示する場合の表示方法を模式的に示したブロック図である。制御回路２００は、上記第一の表示モードにおいて、上記第一の画像とは異なる第二の画像が、上記広い視野角の範囲から観察されるように、上記第一の絵素と上記第二の絵素とに異なる画像信号を入力する。このようは表示方法をソフトベールビュー機能ともいう。ソフトベールビュー機能による表示は、第一の表示モード（狭視野角モード）と組み合わせることで、プライバシー性をより高めることができることから、前述の表示モード選択回路２０２から第一の表示モード選択信号２１４が入力された場合に、データベース２０４がソフトベールビューパターン画像信号２１９を画像信号合成回路２０１に出力することが好ましい。

図１７に示したように、制御回路２００は、更に、ソフトベールビューパターンに関する情報が格納されたデータベース２０４を有してもよい。ソフトベールビュー表示切替信号２１８が入力されると、データベース２０４は、ソフトベールビューパターン画像信号２１９を画像信号合成回路２０１に出力する。画像信号合成回路２０１は、原画像信号２１１とソフトベールビューパターン画像信号２１９とを合成した画像信号２１２を、第一電極駆動回路１０１及び第二電極駆動回路１０２に出力する。

例えば、第二電極駆動回路１０２により第二電極１４に対して共通電位を印加される場合は、第一電極駆動回路１０１により第一電極１２に対しては、広い視野角の範囲から上記第二の画像が観察されるように、第一の絵素７０及び第二の絵素７１に対応する第一電極１２に対してそれぞれ異なる電圧が印加される。このような場合、第一電極１２は絵素毎に設けられていることが好ましい。一方で、第一電極駆動回路１０１により第一電極１２に対して共通電位を印加される場合は、第二電極駆動回路１０２により第二電極１４に対しては、広い視野角の範囲から上記第二の画像が観察されるように、第一の絵素７０及び第二の絵素７１に対応する第二電極１４に対してそれぞれ異なる電圧が印加される。

図１８は、カラー素子の表示パターンの一例を示した平面模式図である。図１９は、カラー素子の表示パターンの他の一例を示した平面模式図である。第一の絵素７０が配置された行を奇数行、第二の絵素７１が配置された行を偶数行ともいう。図１８に示したように、第一の赤絵素７０Ｒ、第二の緑絵素７１Ｇ及び第二の青絵素７１Ｂを黒表示とし、第二の赤絵素７１Ｒ、第一の緑絵素７０Ｇ及び第一の青絵素７０Ｂを白表示とした場合、２２５°方位から観察すると、第二の赤絵素７１Ｒに存在する液晶分子は、リタデーションが高い液晶分子の短軸方向から観察することになるため赤色が観察されるが、第一の緑絵素７０Ｇ及び第一の青絵素７０Ｂに存在する液晶分子は、リタデーションが低い液晶分子の長軸方向から観察することになるため対応する色は観察されない。その結果、赤色が視認される。一方で、３１５°方位から観察すると、第一の緑絵素７０Ｇ及び第一の青絵素７０Ｂに存在する液晶分子は、液晶分子の短軸方向から観察することになるため、青色と緑色の混色であるシアンが視認されるが、第二の赤絵素７１Ｒに存在する液晶分子は長軸方向から観察することになるため対応する色は観察されない。その結果、シアンが視認される。図１９に示したように、第一の赤絵素７０Ｒ、第一の緑絵素７０Ｇ及び第二の青絵素７１Ｂを黒表示とし、第二の赤絵素７１Ｒ、第二の緑絵素７１Ｇ及び第一の青絵素７０Ｂを白表示とした場合、２２５°方位から観察すると、赤色と緑色の混色である黄色が視認され、３１５°方位から観察すると青色が視認される。

図１８に示したカラー素子の表示パターンと、図１９に示したカラー素子の表示パターンとを組み合わせることで、液晶パネルの法線方向（正面）から観察した場合には、白表示が観察される。図２０は、液晶パネルのγカーブの一例である。図２０に示したように、中間調の範囲では、奇数行と偶数行側とで視認される映像の差が大きい。このような奇数行側／偶数行側の視認性の違いが充分に得られるような中間調の範囲で、ソフトベールビューパターンを作成することが好ましい。

実施形態に係る液晶表示装置は、第三電極３３が配置されていることで、中間調表示を行う場合には、第一電極１２及び／又は第二電極１４と、第三電極３３との間に斜め電界が発生して、アクティブマトリクス基板１０に対して液晶分子が角度を成すため、斜め方向だけではなく、左右方向からのγカーブにおいても同様に視認性の違いが充分に得られ、左右方向からもソフトベールビューパターンを視認することができる。

上記第二の画像は、ソフトベールビューパターンであることが好ましい。上記ソフトベールビューパターンとは、上記第一の画像に重ねて表示され、上記第一の画像を視認し難くする表示画像である。ソフトベールビューパターンを表示することで、よりプライバシー性を向上させることができる。上記ソフトベールビューパターンとしては、特に限定されないが、ストライプ、市松模様等の幾何学模様、文字、画像等を表示することができる。

以下に図２１～図２５を用いて、ソフトベールビューパターンの具体例を説明する。図２３～図２５では、図１等に示した絵素７０を模式的に示した。図２１は、液晶パネルの表示画面を法線方向から観察した場合の模式図である。図２２は、液晶パネルの表示画面を２２５°方位から観察した場合の模式図である。液晶パネルの表示画面を法線方向から観察した場合には、図２１に示したように、第一の画像として、封筒の画像と「Ｅｍａｉｌ ａｃｃｏｕｎｔ」の文字が視認される。一方で、液晶パネルの表示画面を２２５°方位から観察した場合には、第一の画像に重なって、ソフトベールビューパターンとして図２２に示したようなストライプパターンが視認される。その結果、第一の画像が視認しにくくなり、斜め方向からのプライバシー性を向上させることができる。

上記ストライプパターンは、例えば、２２５°方位から観察した場合に、シアン、白、黒のストライプが視認され、３１５°方位から観察した場合には、赤、黒、白のストライプが視認される。

図２３は、シアンのストライプを表示する場合のカラー素子の配置を示した液晶パネルの平面模式図である。図２３に示したように、第一の赤絵素７０Ｒ、第二の緑絵素７１Ｇ及び第二の青絵素７１Ｂを通常表示とし、第二の赤絵素７１Ｒ、第一の緑絵素７０Ｇ及び第一の青絵素７０Ｂを黒表示としたカラー素子７３を液晶パネルの行方向及び列方向に配置する。このように配置することで、第二の画像として、２２５°方位から観察した場合にシアンのストライプを表示し、３１５°方位から観察した場合に赤のストライプを表示することができる。上記通常表示とは、上記第一の画像を表示するための表示である。

図２４は、白のストライプを表示する場合のカラー素子の配置を示した液晶パネルの平面模式図である。白のストライプは、図２４に示したように、第一の赤絵素７０Ｒ、第一の緑絵素７０Ｇ及び第一の青絵素７０Ｂを黒表示とし、第二の赤絵素７１Ｒ、第二の緑絵素７１Ｇ及び第二の青絵素７１Ｂを通常表示としたカラー素子７３を液晶パネルの行方向及び列方向に配置する。このように配置することで、２２５°方位から観察した場合に白のストライプを表示することができ、３１５°方位から観察した場合に黒のストライプを表示することができる。

図２５は、黒のストライプを表示する場合のカラー素子の配置を示した液晶パネルの平面模式図である。黒のストライプは、図２５に示したように、第一の赤絵素７０Ｒ、第一の緑絵素７０Ｇ及び第一の青絵素７０Ｂを通常表示とし、第二の赤絵素７１Ｒ、第二の緑絵素７１Ｇ及び第二の青絵素７１Ｂを黒表示としたカラー素子７３を液晶パネルの行方向及び列方向に配置する。このように配置することで、２２５°方位から観察した場合に黒のストライプを表示することができ、３１５°方位から観察した場合に白のストライプを表示することができる。

以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明の効果を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。

（実施例１）
実施例１に係る液晶表示装置は、図１及び図２に示した構成を有する。アクティブマトリクス基板は、ＦＦＳ型の電極構成を有し、第一電極としてＩＴＯからなるベタ電極を用い、絶縁層として厚さ１１０μｍの窒化シリコン膜を用い、第二電極として絵素毎に配置されたＩＴＯ電極を用いた。第二電極は、開口が設けられた電極を用いた。液晶分子は、ポジ型の液晶材料を用いた。
カラーフィルタ基板は、第二基板、第三電極及び誘電体層であるカラーフィルタをこの順に有し、カラーフィルタ上に厚さ２μｍの誘電体層（オーバーコート層）を配置した。第三電極としては、モリブデンからなる単層の遮光電極を用い、複数の絵素の光学的開口部を囲むように配置した。実施例１では、第三電極を対向電極ともいう。

（比較例１）
比較例１に係る液晶表示装置は、対向電極として、第三電極の代わりに第二基板全体を覆う平面状のＩＴＯ電極を用いた点以外は、実施例１と同様の構成を有する。即ち、比較例１のカラーフィルタ基板は、第二基板、カラーフィルタ、第一のオーバーコート層、第三電極、第二のオーバーコート層の順に積層されている。

（比較例２）
比較例２に係る液晶表示装置は、対向電極として、第三電極の代わりに第二基板全体を覆う平面状のＩＴＯ電極を用いた点、カラーフィルタ上に誘電体層を配置しなかった点以外は、実施例１と同様の構成を有する。

＜コントラストの比較＞
実施例１、比較例１及び２に係る液晶表示装置のそれぞれについて、以下の方法で、表示画面の法線方向から観察した場合の黒表示（０階調）時の輝度と白表示（２５５階調）時の輝度とを測定した。輝度の測定は、トプコンテクノハウス社製の「ＳＲ－ＵＬ１Ｒ」を用いて行った。

白表示（２５５階調）時の輝度は、第二電極に対してコモン電圧を印加し、第一電極に上記コモン電圧に対して４Ｖの交流電圧を印加した状態で、対向電極に対して印加する電圧（対向電圧ともいう）を、上記コモン電圧に対して０Ｖから６Ｖまで上昇させ、０．５Ｖ又は１Ｖ毎に輝度を測定した。黒表示（０階調）時の輝度は、第二電極及び第一電極に対してコモン電圧を印加した状態で、対向電圧を、上記コモン電圧に対して０Ｖから６Ｖまで上昇させ、０．５Ｖ又は１Ｖ毎に輝度を測定した。

実施例１、比較例１及び２に係る液晶表示装置のそれぞれについて、対向電圧毎に下記式（１）により液晶表示装置のコントラスト（ＣＲ）を算出し、正面コントラストの比較行った。
ＣＲ＝白表示（２５５階調）時の輝度／黒表示（０階調）時の輝度 （１）

図２６は、液晶表示装置の正面コントラストを比較したグラフである。対向電圧０Ｖが広視野角モードに対応し、対向電圧４～６Ｖが狭視野角モードに対応する。広視野角モードでの目標ＣＲを１０００とすると、図２６に示したように、実施例１では、対向電圧が０Ｖの時のＣＲが９２７（実測値）であり、目標値に近い値が得られた。一方で、広視野角モードでの比較例１のＣＲは６２３（実測値）、比較例２のＣＲは２７７（実測値）であった。なお、比較例１では、第二のオーバーコート層（誘電体層）が、対向電圧を０Ｖとした広視野角モードにおいて、アクティブマトリクス基板側の電極と対向電極と間の縦電界を抑制する層として機能するため、第二のオーバーコート層を形成しなかった比較例２と比べて、正面ＣＲが向上したと考えられる。

＜視差混色の検討＞
実施例１では、カラーフィルタ基板は、第二基板、第三電極、カラーフィルタ、オーバーコート層の順に積層されている。ここで、第三電極と第一あるいは第二電極との間の電界を弱めるためには、カラーフィルタ層とオーバーコート層との合計は例えば４μｍ必要である。カラーフィルタの厚みを３μｍとすると、オーバーコートの厚みは１μｍのみであるため、カラーフィルタ層の表面から液晶層までの距離は１μｍに過ぎず、斜めから液晶パネルを視認したときの視差混色が起こりにくかった。一方で、比較例１では、カラーフィルタの上に、第一のオーバーコート層、対向電極、第二のオーバーコート層を有する。対向電極と液晶層との間は電界を弱めるために例えば４μｍ必要であるため、第二のオーバーコート層の層厚は４μｍとなる。そのため、カラーフィルタ層の表面から液晶層までの距離は、第二のオーバーコート層の厚みである４μｍに第一のオーバーコート層の厚みとして例えば１μｍを加えて５μｍとなる。結果、斜めから液晶パネルを視認したときの視差混色が観察された。

＜広視野角モードにおけるモード効率、ＣＲの検討＞
実施例１及び比較例１に係る液晶表示装置について、以下の方法で、広視野角モードにおけるモード効率を比較した。モード効率は、下記式（２）によって表される。
モード効率（％）＝（クロスニコルでの最大輝度）／（パラレルニコルでの輝度）×１００ （２）
ここで、上記クロスニコルでの最大輝度とは、対向電圧を０Ｖとした場合、液晶パネルに対して一対の偏光板をクロスニコルに配置した際の最大輝度である。上記パラレルニコルでの輝度とは、液晶パネルに対して一対の偏光板をパラレルニコルに配置した際の電圧無印加状態における輝度である。液晶表示装置の輝度は、液晶表示装置を白色光源上に配置し、ＬＣＤマスター３Ｄ（シンテック社製）を用いて見積もった。更に、実施例１及び比較例１に係る液晶表示装置について、広視野角モードにおける正面ＣＲの計算を行った。正面ＣＲの計算では、実施例１は１０００程度、比較例１は７００程度の値が確認できており、前述した実施例１のＣＲ（実測値）＝９２７、比較例１のＣＲ（実測値）＝６２３に近い値を再現できている。

図２７は、広視野角モードにおけるモード効率を示したグラフである。図２７に示したように、比較例１のモード効率の最高値は５８％であったが、実施例１のモード効率の最高値は８２％であった。

実施例１では、第三電極３３はカラーフィルタ３２と重畳する絵素の開口部には配置されない部分を有するため、広視角モードで白表示を行う際に、絵素の開口部において縦電界が作用し難い為、対向電極にベタ電極を用いた比較例１及び２よりも、高い透過率とコントラストが得られたと考えられる。

以下に、一絵素の透過率についてシミュレーションを行った。上記シミュレーションは、ＬＣＤマスター３Ｄ（シンテック社製）を用いて行った。実施例１比較例１ともに、透過率が最大となる電圧を印加した場合をシミュレーションした。図２８は、実施例１に係る液晶表示装置の広視野角モードにおける一絵素のシミュレーション図である。図２９は、比較例１に係る液晶表示装置の広視野角モードにおける一絵素のシミュレーション図である。図２８及び図２９中、色が濃いほど透過率が低く、白い部分は透過率が高いことを示す。図２９よりも図２８の方が白い領域が広いことから、実施例１に係る液晶表示装置の方が広視野角モードにおける輝度が高いことが確認された。このことからも、実施例１に係る液晶表示装置の方がモード効率が高いことが分かる。

実施例１の第三電極（対向電極）は、開口部が設けられているため、対向電極に共通電位を印加した広視野角モードにおいて、絵素の光学的開口部に存在する液晶分子には、縦電界の影響が及びにくい。従って、アクティブマトリクス基板側でのフリンジ電界に起因する液晶分子の配向は、カラーフィルタ基板側に電極が形成されていない構成と似たような配向状態となるため、高いモード効率を有する。一方、比較例１は、対向電極に開口部がないベタ電極であるため、広視野角モードにおいて、絵素の光学的開口部に存在する液晶分子には、縦電界の影響がダイレクトに及んでしまう。比較例１では、アクティブマトリクス基板側でフリンジ電界を発生させると、同時に、縦電界も発生してしまうため、実効的なリタデーションが減じてしまい、結果的に、モード効率が低くなったと考えられる。

＜表示モードによる視野角の検討＞
以下に、実施例１に係る液晶表示装置に関し、広視野角モードと狭視野角モードにおける視野角の範囲をシュミレーションした。上記シミュレーションは、ＬＣＤマスター３Ｄ（シンテック社製） を用いて行った。上記シミュレーションは、表示パネルを０°方位～３６０°方位からの観察した場合のコントラスト比を表したものである。図３０は、実施例１に係る液晶表示装置の狭視野角モードのシミュレーション図である。図３１は、実施例１に係る液晶表示装置の広視野角モードのシミュレーション図である。狭視野角モードでは、図３０に示したように、９０°－２７０°方位でのコントラスト比が高いものの、他の方位から見た場合の輝度が低いことから、左右方向、斜め方向からは画像が視認され難いことが分かる。広視野角モードでは、図３１に示したように、９０°－２７０°方位及び０°－１８０°方位のコントラスト比が高く、狭視野角モードよりも広い方位から画像を視認できることが分かる。以上のことから、第三電極への交流電圧の印加及び定電圧の印加を切り換えることで、狭視野角モードと広視野角モードとを切り替えられること確認された。

１：ゲート配線
２：ソース配線
３：ＴＦＴ
１０：アクティブマトリクス基板
１１：第一基板
１３：絶縁層
１２：第一電極
１４：第二電極
１４ａ：線状の電極部分
１４ｂ：開口
２０：液晶層
２１：液晶分子
３０：カラーフィルタ基板
３１：第二基板
３２：カラーフィルタ
３２Ｂ：青色のカラーフィルタ
３２Ｇ：緑色のカラーフィルタ
３２Ｒ：赤色のカラーフィルタ
３３：第三電極
３４：ブラックマトリクス
４１：第一の配向膜
４２：第二の配向膜
５０：誘電体層
６１：第一の偏光板
６１Ａ：第一の偏光板の吸収軸
６２：第二の偏光板
６２Ａ：第二の偏光板の吸収軸
７０：絵素（第一の絵素）
７０Ｂ：第一の青絵素
７０Ｇ：第一の緑絵素
７０Ｒ：第一の赤絵素
７１：第二の絵素
７１Ｂ：第二の青絵素
７１Ｇ：第二の緑絵素
７１Ｒ：第二の赤絵素
７２：表示単位
７２Ｂ：青色の表示単位
７２Ｇ：緑色の表示単位
７２Ｒ：赤色の表示単位
７３：カラー素子
１００：液晶パネル
１０１：第一電極駆動回路
１０２：第二電極駆動回路
１０３：第三電極駆動回路
２００：制御回路
２０１：画像信号合成回路
２０２：表示モード選択回路
２０３：第三電極印加電圧切替回路
２０４：データベース
２１１：原画像信号
２１２：画像信号
２１３：表示モード切替信号
２１４：第一の表示モード選択信号
２１５：第二の表示モード選択信号
２１６：交流信号
２１７：定電圧信号
２１８：ソフトベールビュー表示切替信号
２１９：ソフトベールビューパターン画像信号

Claims (13)

1. 液晶パネルと、制御回路とを具備し、
   前記液晶パネルは、面内方向にマトリクス状に配置された複数の絵素を含み、アクティブマトリクス基板と、液晶分子を含有する液晶層と、カラーフィルタ基板とをこの順に有し、
   前記複数の絵素は、行方向に並んだ赤色の表示単位と、緑色の表示単位と、青色の表示単位とを含み、
   前記赤色の表示単位は、互いに列方向に隣接して配置され、奇数行から選ばれた第一の赤絵素と偶数行から選ばれた第二の赤絵素とを含み、
   前記緑色の表示単位は、互いに列方向に隣接して配置され、奇数行から選ばれた第一の緑絵素と偶数行から選ばれた第二の緑絵素とを含み、
   前記青色の表示単位は、列方向に隣接して配置され、奇数行から選ばれた第一の青絵素と偶数行から選ばれた第二の青絵素とを含み、
   前記アクティブマトリクス基板は、第一基板と、絶縁層を介して積層された第一電極と前記絵素毎に配置された第二電極とを有し、
   前記カラーフィルタ基板は、第二基板と、カラーフィルタと、第三電極とを有し、
   前記第一電極及び前記第二電極のいずれか一方は、前記複数の絵素を跨いで電気的に結合して配置され、
   前記複数の絵素には、それぞれ、光が前記液晶パネルを透過するよう構成された光学的開口部が設けられ、
   前記第三電極は、平面視において前記光学的開口部の少なくとも一部と重畳せず、電気的に結合して配置され、
   前記制御回路は、前記第三電極への交流電圧の印加及び定電圧の印加を切り換える制御を行い、
   前記制御回路は、前記液晶パネルの法線方向を含む狭い視野角の範囲から観察できる第一の画像を表示する第一の表示モードにあっては、前記第三電極に対して交流電圧を印加する制御を行い、
   前記制御回路は、前記狭い視野角の範囲を含む広い視野角の範囲から前記第一の画像が観察できる第二の表示モードにあっては、前記第三電極に対して前記第一電極又は前記第二電極と共通の定電圧を印加する制御を行い、
   前記第一の表示モードにおいて、前記制御回路が、以下の（ａ）又は（ｂ）の方法で制御を行うことにより、前記第一の画像とは異なる第二の画像が、前記広い視野角の範囲から観察され、かつ、前記第二の画像を前記第一の画像に重ねて前記第一の画像を視認し難くするように画像信号を入力し、前記第一の赤絵素及び前記第二の赤絵素のいずれか一方、前記第一の緑絵素及び前記第二の緑絵素いずれか一方、並びに、前記第一の青絵素及び前記第二の青絵素のいずれか一方が前記第一の画像を表示する通常表示を行い、他方が黒表示を行う；
   （ａ）前記第二電極に対して共通電位を印加し、前記第一の赤絵素に対応する第一電極及び前記第二の赤絵素に対応する第一電極に対してそれぞれ異なる電圧を印加し、前記第一の緑絵素に対応する第一電極及び前記第二の緑絵素に対応する第一電極に対してそれぞれ異なる電圧を印加し、前記第一の青絵素に対応する第一電極及び前記第二の青絵素に対応する第一電極に対してそれぞれ異なる電圧を印加する、又は、
   （ｂ）前記第一電極に対して共通電位を印加し、前記第一の赤絵素に対応する第二電極及び前記第二の赤絵素に対応する第二電極に対してそれぞれ異なる電圧を印加し、前記第一の緑絵素に対応する第二電極及び前記第二の緑絵素に対応する第二電極に対してそれぞれ異なる電圧を印加し、前記第一の青絵素に対応する第二電極及び前記第二の青絵素に対応する第二電極に対してそれぞれ異なる電圧を印加する、
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第三電極と前記液晶層との間に誘電体層を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第二基板、前記第三電極、前記カラーフィルタ及び前記誘電体層の順に配置されることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記カラーフィルタは、誘電体層であり、
   前記第二基板、前記第三電極、前記カラーフィルタ、及び、前記液晶層の順に配置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記第三電極は、遮光性を有することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 前記第三電極は、アルミニウム、モリブデン、クロム、チタン又はこれらの合金を含む単層又は複層の遮光電極であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記第三電極は、透明電極であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の液晶表示装置。
8. 前記第三電極は、平面視において前記光学的開口部を囲むように配置されることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の液晶表示装置。
9. 前記アクティブマトリクス基板は、ゲート配線と前記ゲート配線と交差するように配置されたソース配線とを有し、
   平面視において、前記第三電極は、前記ゲート配線及び前記ソース配線の少なくとも一方と重畳することを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の液晶表示装置。
10. 前記カラーフィルタ基板は、更に、平面視において前記光学的開口部の周囲に配置された黒色樹脂からなるブラックマトリクスを有し、
    前記第三の電極は、前記ブラックマトリクスと重畳することを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の液晶表示装置。
11. 前記第二基板、前記第三電極及び前記ブラックマトリクスの順で配置されることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記第二基板、前記ブラックマトリクス及び前記第三電極の順で配置されることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
13. 前記液晶分子は、前記液晶層への電圧が印加されていない電圧無印加状態において前記アクティブマトリクス基板に対して水平に配向し、
    前記第一の表示モードにあっては、前記液晶分子は、前記第一電極と前記第二電極と前記第三電極との間に形成された電界により、前記アクティブマトリクス基板に対して角度をなしつつ配向方位を変化させ、
    前記第二の表示モードにあっては、前記液晶分子は、前記第一電極と前記第二電極との間に形成される電界により、前記アクティブマトリクス基板に対して平行に配向しつつ配向方位を変化させることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。

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