WO2015186635A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

　液晶表示装置（１００）は、第１基板（１０）、第２基板（２０）および液晶層（３０）を有する液晶表示パネル（１）を備える。第１基板は、各画素に設けられた第１電極（１１）と、第１電極とともに液晶層に横電界を生成する第２電極（１２）とを有する。第２基板は、第１電極および第２電極とともに液晶層に縦電界を生成する第３電極（２１）を有する。各画素は、液晶層に縦電界が生成される黒表示状態と、液晶層に横電界が生成される白表示状態と、液晶層に電圧が印加されていない状態で液晶表示パネルの背面側が透けて見える透明表示状態と、を切り替えて呈し得る。第１電極は、複数の直線部分（１１ａ）を有し、複数の直線部分は、その延びる方向およびそのピッチの少なくとも一方が複数存在するように配置されている。

Description

液晶表示装置

　本発明は、液晶表示装置に関し、特に、シースルーディスプレイとして好適に用いられる液晶表示装置に関する。

　近年、インフォーメーションディスプレイ用やデジタルサイネイジ用の表示装置として、シースルーディスプレイが注目を集めている。シースルーディスプレイでは、背景（表示パネルの背面側）が透けて見えることにより、従来の表示装置では実現できなかったような斬新な表示を実現することができる。そのため、シースルーディスプレイは、訴求効果およびアイキャッチ効果に優れる。また、シースルーディスプレイを、ショーケースやショーウィンドウに用いることも提案されている。

　シースルーディスプレイとして液晶表示装置を用いる場合、その光利用効率が低いことがネックとなる。液晶表示装置の光利用効率が低いのは、一般的な液晶表示装置に設けられる、カラーフィルタや偏光板に起因している。カラーフィルタおよび偏光板は、特定の波長域の光や、特定の偏光方向の光を吸収する。

　そこで、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置を用いることが考えられる。フィールドシーケンシャル方式では、照明素子から液晶表示パネルに照射される光の色が時分割で切り替えられることによってカラー表示が行われる。そのため、カラーフィルタが不要となり、光利用効率が向上する。ただし、フィールドシーケンシャル方式では、液晶表示装置に高速応答性が要求される。

　特許文献１および２には、液晶層に縦電界および横電界を切り替えて生成し得る電極構造が設けられることによって応答特性が向上した液晶表示装置が開示されている。特許文献１および２に開示されている液晶表示装置では、黒表示状態から白表示状態への遷移（立ち上がり）、および、白表示状態から黒表示状態への遷移（立ち下がり）の一方においては、液晶層に縦電界が生成され、他方においては、液晶層に横電界（フリンジ電界）が生成される。そのため、立ち上がりおよび立ち下がりの両方において、電圧印加によるトルクが液晶分子に作用するので、優れた応答特性が得られる。

　また、特許文献３にも、立ち上がりおよび立ち下がりの両方において電界による配向規制力を液晶分子に作用させることによって高速応答性を実現させた液晶表示装置が提案されている。

特表２００６－５２３８５０号公報 特開２００２－３６５６５７号公報 国際公開第２０１３／００１９７９号

　しかしながら、特許文献１、２および３に開示されているような液晶表示装置をシースルーディスプレイに用いると、後に詳述する理由から、背景がぼける（二重に視認される）という問題が発生し、表示品位が低下してしまうことがわかった。なお、特許文献１、２および３自体には、そのような用途（シースルーディスプレイへの適用）は言及されておらず、上述したような問題が発生することは、本願発明者が新たに見出した知見である。

　本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、応答特性および表示品位の両方に優れ、シースルーディスプレイとして好適に用いられる液晶表示装置を提供することにある。

　本発明の実施形態による液晶表示装置は、互いに対向する第１基板および第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の間に設けられた液晶層とを有する液晶表示パネルを備え、マトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶表示装置であって、前記第１基板は、前記複数の画素のそれぞれに設けられた第１電極と、前記第１電極とともに前記液晶層に横電界を生成する第２電極とを有し、前記第２基板は、前記第１電極および前記第２電極に対向するように設けられ、前記第１電極および前記第２電極とともに前記液晶層に縦電界を生成する第３電極を有し、前記複数の画素のそれぞれは、前記液晶層に縦電界が生成された状態で黒表示が行われる黒表示状態と、前記液晶層に横電界が生成された状態で白表示が行われる白表示状態と、前記液晶層に電圧が印加されていない状態で前記液晶表示パネルの背面側が透けて見える透明表示状態と、を切り替えて呈することができ、前記第１電極は、複数の直線部分を有し、前記複数の直線部分は、その延びる方向およびそのピッチの少なくとも一方が複数存在するように配置されている。

　ある実施形態では、前記複数の直線部分は、その延びる方向およびそのピッチの両方が複数存在するように配置されている。

　ある実施形態では、前記複数の直線部分は、少なくともその延びる方向が複数存在するように配置されており、前記複数の直線部分は、第１の方向に延びる２つ以上の直線部分と、前記第１の方向に略直交する第２の方向に延びる２つ以上の直線部分とを含む。

　ある実施形態では、前記複数の直線部分は、前記第１の方向および前記第２の方向のそれぞれに対して傾斜した第３の方向に延びる２つ以上の直線部分をさらに含む。

　ある実施形態では、前記複数の直線部分は、その延びる方向が３つ以上存在するように配置されている。

　ある実施形態では、前記複数の直線部分は、そのピッチが３つ以上存在するように配置されている。

　ある実施形態では、前記透明表示状態において、前記液晶層の液晶分子は、ツイスト配向をとる。

　ある実施形態では、前記第１電極は、絶縁層を介して前記第２電極上に位置するように設けられている。

　ある実施形態では、前記液晶層は、正の誘電異方性を有する液晶分子を含む。

　ある実施形態では、上記構成を有する液晶表示装置は、前記液晶表示パネルに、赤色光、緑色光および青色光を含む複数の色光を切り替えて照射し得る照明素子をさらに備える。

　ある実施形態では、上記構成を有する液晶表示装置は、フィールドシーケンシャル方式でカラー表示を行う。

　ある実施形態では、前記液晶表示パネルは、カラーフィルタを有していない。

　本発明の実施形態によると、応答特性および表示品位の両方に優れ、シースルーディスプレイとして好適に用いられる液晶表示装置が提供される。

本発明の実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示す断面図であり、図２中の１Ａ－１Ａ’線に沿った断面を示している。 液晶表示装置１００を模式的に示す平面図であり、１つの画素に対応した領域を示している。 液晶表示装置１００の背面基板１０における具体的な配線構造の一例を示す平面図である。 液晶表示装置１００の黒表示状態における液晶分子３１の配向状態を示す断面図である。 液晶表示装置１００の白表示状態における液晶分子３１の配向状態を示す断面図である。 液晶表示装置１００の透明表示状態における液晶分子３１の配向状態を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、比較例１の液晶表示装置８００を模式的に示す断面図であり、（ａ）は黒表示を行っている状態を示し、（ｂ）は白表示を行っている状態を示す。 観察者Ｖが、透明表示状態の液晶表示装置１００を介して背景を観察する様子を模式的に示す図である。 比較例２の液晶表示装置９００を模式的に示す断面図であり、図１０中の９Ａ－９Ａ’線に沿った断面を示している。 液晶表示装置９００を模式的に示す平面図であり、１つの画素に対応した領域を示している。 （ａ）は、観察者Ｖが白・中間調表示状態の液晶表示装置９００を介して背景を観察する様子を模式的に示す図であり、（ｂ）は、観察者Ｖが白・中間調表示状態の液晶表示装置１００を介して背景を観察する様子を模式的に示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、液晶表示装置１００の他の構成を模式的に示す斜視図および断面図である。 本発明の実施形態における液晶表示装置２００を模式的に示す平面図であり、１つの画素に対応した領域を示している。 液晶表示装置２００の他の構成を模式的に示す平面図である。 本発明の実施形態における液晶表示装置３００を模式的に示す平面図であり、１つの画素に対応した領域を示している。 （ａ）は、観察者Ｖが透明表示状態の液晶表示装置３００を介して背景を観察する様子を模式的に示す図であり、（ｂ）は、観察者Ｖが白・中間調表示状態の液晶表示装置３００を介して背景を観察する様子を模式的に示す図である。 液晶表示装置３００の他の構成を模式的に示す平面図である。 本発明の実施形態における液晶表示装置４００を模式的に示す平面図であり、１つの画素に対応した領域を示している。 （ａ）は、観察者Ｖが透明表示状態の液晶表示装置４００を介して背景を観察する様子を模式的に示す図であり、（ｂ）は、観察者Ｖが白・中間調表示状態の液晶表示装置４００を介して背景を観察する様子を模式的に示す図である。 本発明による実施形態の効果の検証に用いたテキストイメージを示す図である。 白表示状態や中間調表示状態において各画素に現れる明暗模様を模式的に示す図である。 ８μｍの単一のピッチで櫛歯が配置されているときのシースルーディスプレイ越しに観察したテキストイメージを示す図である。 ８μｍおよび１２μｍの２つのピッチで櫛歯が配置されているときのシースルーディスプレイ越しに観察したテキストイメージを示す図である。 垂直方向に１２μｍ、水平方向に８μｍのピッチで櫛歯が配置されているときのシースルーディスプレイ越しに観察したテキストイメージを示す図である。 垂直方向および水平方向のそれぞれに８μｍおよび１２μｍの２つのピッチが混在するように櫛歯が配置されているときのシースルーディスプレイ越しに観察したテキストイメージを示す図である。 垂直方向、水平方向および斜め方向のそれぞれに６μｍ、８μｍ、１０μｍおよび１２μｍの４つのピッチが混在するように櫛歯が配置されているときのシースルーディスプレイ越しに観察したテキストイメージを示す図である。 一般的な散乱体越しに観察したテキストイメージを示す図である。 白表示状態および透明表示状態において、液晶層３０の厚さ方向における中央付近の液晶分子３１が、櫛歯方向Ｄに略直交するように配向する構成と、櫛歯方向Ｄに略平行となるように配向する構成とについて、透過光強度の時間変化を示すグラフである。

　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

　（実施形態１）
　図１および図２を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置１００を説明する。図１および図２は、それぞれ液晶表示装置１００を模式的に示す断面図および平面図である。図２は、１つの画素に対応した領域を示しており、図１は、図２中の１Ａ－１Ａ’線に沿った断面を示している。

　液晶表示装置１００は、図１に示すように、液晶表示パネル１と、照明素子２とを備える。また、液晶表示装置１００は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する。液晶表示装置１００は、後述するように、フィールドシーケンシャル方式でカラー表示を行う。

　液晶表示パネル１は、互いに対向する第１基板１０および第２基板２０と、第１基板１０および第２基板２０の間に設けられた液晶層３０とを有する。以下では、第１基板１０および第２基板２０のうち、相対的に背面側に位置する第１基板１０を「背面基板」と呼び、相対的に前面側（観察者側）に位置する第２基板２０を「前面基板」と呼ぶ。

　背面基板１０は、複数の画素のそれぞれに設けられた第１電極１１と、第１電極１１とともに液晶層３０に横電界を生成する第２電極１２とを有する。第１電極１１は、絶縁層１３を介して第２電極１２上に位置するように設けられている。言い換えると、第２電極１２は、絶縁層１３を介して第１電極１１下に位置するように設けられている。以下では、第１電極１１および第２電極１２のうち、相対的に上側に位置する第１電極１１を「上層電極」と呼び、相対的に下側に位置する第２電極１２を「下層電極」と呼ぶ。下層電極１２、絶縁層１３および上層電極１１は、絶縁性を有する透明基板（例えばガラス基板）１０ａによって支持されている。

　上層電極１１は、図１および図２に示すように、複数の直線部分（櫛歯）１１ａと、複数のスリット１１ｂとを有する櫛歯状電極である。複数の直線部分１１ａは、所定の方向Ｄに延びる。以下では、直線部分１１ａの延びる方向を「櫛歯方向」と呼ぶこともある。複数のスリット１１ｂのそれぞれは、隣接する２つの直線部分１１ａ間に形成されている。上層電極１１は、透明な導電材料（例えばＩＴＯ）から形成されている。

　本実施形態では、複数の直線部分１１ａは、そのピッチ（以下では「櫛歯ピッチ」と呼ぶこともある）が複数（具体的には２つ）存在するように配置されている。つまり、各画素は、２つ以上の直線部分１１ａが相対的に大きな第１のピッチＰ１で配置された第１の領域Ｒ１と、相対的に小さな第２のピッチＰ２で配置された第２の領域Ｒ２とを有する。第１のピッチＰ１は、例えば１２μｍであり、第２のピッチＰ２は、例えば８μｍである。勿論、第１のピッチＰ１および第２のピッチＰ２は、ここで例示した値に限定されるものではない。

　なお、直線部分１１ａおよびスリット１１ｂの本数は、図１および図２に示している例に限定されるものではない。また、直線部分１１ａの幅ｗにも特に制限はない。直線部分１１ａの幅ｗは、典型的には、２μｍ以上８μｍ以下である。

　下層電極１２は、スリットを有していない。つまり、下層電極１２は、いわゆるべた電極である。下層電極１２は、透明な導電材料（例えばＩＴＯ）から形成されている。

　絶縁層１３の材料に特に制限はない。絶縁層１３の材料としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）や窒化シリコン（ＳｉＮ_X）のような無機材料や、感光性樹脂のような有機材料を用いることができる。

　前面基板２０は、上層電極（第１電極）１１および下層電極（第２電極）１２に対向するように設けられた第３電極（以下では「対向電極」と呼ぶ）２１を有する。図１に例示している構成では、対向電極２１上には誘電体層（オーバーコート層）２２が形成されている。対向電極２１およびオーバーコート層２２は、絶縁性を有する透明基板（例えばガラス基板）２０ａによって支持されている。

　対向電極２１は、上層電極１１および下層電極１２とともに液晶層３０に縦電界を生成する。対向電極２１は、透明な導電材料（例えばＩＴＯ）から形成されている。

　オーバーコート層２２は、横電界が生成されたときに不可避的に生成されてしまう縦電界を弱めるために設けられている。オーバーコート層２２は、例えば感光性樹脂から形成される。

　液晶層３０は、正の誘電異方性を有する液晶分子３１を含む。つまり、液晶層３０は、ポジ型の液晶材料から形成されている。なお、図１および図２に示されている液晶分子３１の配向方向は、液晶層３０に電圧が印加されていない状態における配向方向である。

　液晶表示パネル１は、液晶層３０を介して互いに対向するように設けられた一対の水平配向膜１４および２４をさらに有する。一対の水平配向膜１４および２４の一方（以下では「第１水平配向膜」と呼ぶこともある）１４は、背面基板１０の液晶層３０側の表面に形成されている。また、一対の水平配向膜１４および２４の他方（以下では「第２水平配向膜」と呼ぶこともある）２４は、前面基板２０の液晶層３０側の表面に形成されている。

　第１水平配向膜１４および第２水平配向膜２４のそれぞれには、配向処理が施されており、液晶層３０の液晶分子３１を所定の方向（「プレチルト方向」と呼ばれる）に配向させる配向規制力を有する。配向処理としては、例えば、ラビング処理や光配向処理が行われる。

　第１水平配向膜１４および第２水平配向膜２４のそれぞれによって規定されるプレチルト方向は、液晶層３０に電圧が印加されていない状態（電界が生成されていない状態）において液晶分子３１がツイスト配向をとるように設定されている。具体的には、第１水平配向膜１４および第２水平配向膜２４のそれぞれによって規定されるプレチルト方向は、上層電極１１の直線部分１１ａの延びる方向（櫛歯方向）Ｄに対して略４５°の角をなしている。また、第２水平配向膜２４によって規定されるプレチルト方向は、第１水平配向膜１４によって規定されるプレチルト方向に対して９０°の角をなす。従って、液晶層３０に電圧が印加されていない状態において、液晶分子３１は、９０°ツイスト配向をとる。

　また、液晶表示パネル１は、液晶層３０を介して互いに対向するように設けられた一対の偏光板１５および２５をさらに有する。一対の偏光板１５および２５の一方（以下では「第１偏光板」とも呼ぶ）１５の透過軸（偏光軸）１５ａと、他方（以下では「第２偏光板」とも呼ぶ）２５の透過軸（偏光軸）２５ａとは、図２に示すように、略直交している。つまり、第１偏光板１５および第２偏光板２５は、クロスニコルに配置されている。第１偏光板１５および第２偏光板２５のそれぞれの透過軸１５ａおよび２５ａは、第１水平配向膜１４および第２水平配向膜２４のそれぞれによって規定されるプレチルト方向に対して略平行かまたは略直交する。従って、第１偏光板１５および第２偏光板２５のそれぞれの透過軸１５ａおよび２５ａは、櫛歯方向Ｄに対して略４５°の角をなす。

　照明素子（「バックライト」と呼ばれることもある）２は、液晶表示パネル１の背面側に配置されている。照明素子２は、液晶表示パネル１に、赤色光、緑色光および青色光を含む複数の色光を切り替えて照射することができる。

　照明素子２としては、例えば、図１に示されているような、エッジライト方式のバックライトを用いることができる。エッジライト方式のバックライト２は、光源ユニット２ａと、導光板２ｂとを有する。光源ユニット２ａは、赤色光、緑色光および青色光を含む複数の色光を発し得る。光源ユニット２ａは、例えば、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを含む。導光板２ｂは、光源ユニット２ａから発せられた色光を、液晶表示パネル１に導く。

　液晶表示装置１００は、フィールドシーケンシャル方式でカラー表示を行う。そのため、液晶表示パネル１は、カラーフィルタを有していない。

　上層電極１１と下層電極１２との間に所定の電圧が印加されると（つまり所定の電位差が与えられると）、液晶層３０に横電界（フリンジ電界）が生成される。「横電界」は、基板面に略平行な成分を含む電界である。上層電極１１および下層電極１２によって生成される横電界の向きは、櫛歯方向Ｄに対して略直交する。

　これに対し、対向電極２１と、上層電極１１および下層電極１２との間に所定の電圧が印加されると（つまり所定の電位差が与えられると）、縦電界が生成される。「縦電界」は、その向きが基板面法線方向に略平行な電界である。

　液晶表示装置１００は、横電界および縦電界の強さを画素ごとに制御し得る構成を有している。典型的には、液晶表示装置１００は、上層電極１１および下層電極１２のそれぞれについて、画素ごとに異なる電圧を供給し得る構成を有する。具体的には、上層電極１１および下層電極１２の両方が画素ごとに分離して形成されており、各画素に、上層電極１１に電気的に接続されたスイッチング素子（例えば薄膜トランジスタ；不図示）と、下層電極１２に電気的に接続されたスイッチング素子（例えば薄膜トランジスタ；不図示）とが設けられている。上層電極１１および下層電極１２には、対応するスイッチング素子を介してそれぞれ所定の電圧が供給される。また、対向電極２１は、すべての画素にわたって連続した単一の導電膜として形成されている。従って、対向電極２１には、すべての画素において共通の電位が与えられる。

　図３に、背面基板１０における具体的な配線構造の一例を示す。図３に示す構成では、各画素には、上層電極１１に対応する第１ＴＦＴ１６Ａと、下層電極１２に対応する第２ＴＦＴ１６Ｂとが設けられている。

　第１ＴＦＴ１６Ａおよび第２ＴＦＴ１６Ｂのそれぞれのゲート電極１６ｇは、ゲートバスライン（走査配線）１７に電気的に接続されている。ここでは、ゲートバスライン１７の、第１ＴＦＴ１６Ａおよび第２ＴＦＴ１６Ｂのチャネル領域に重なる部分がゲート電極１６ｇとして機能する。第１ＴＦＴ１６Ａおよび第２ＴＦＴ１６Ｂのそれぞれのソース電極１６ｓは、ソースバスライン（信号配線）１８に電気的に接続されている。ここでは、ソースバスライン１８から分岐した部分がソース電極１６ｓとして機能する。第１ＴＦＴ１６Ａのドレイン電極１６ｄは、上層電極１１に電気的に接続されている。これに対し、第２ＴＦＴ１６Ｂのドレイン電極１６ｄは、下層電極１２に電気的に接続されている。なお、背面基板１０の配線構造は、図３に例示したものに限定されない。

　本実施形態における液晶表示装置１００では、複数の画素のそれぞれは、液晶層３０に縦電界が生成された状態で黒表示が行われる「黒表示状態」と、液晶層３０に横電界が生成された状態で白表示が行われる「白表示状態」と、液晶層３０に電圧が印加されていない状態で液晶表示パネル１の背面側（つまり背景）が透けて見える「透明表示状態」とを切り替えて呈し得る。

　以下、図４、図５および図６を参照しながら、黒表示状態、白表示状態および透明表示状態をより詳しく説明する。図４、図５および図６は、いずれも図２中の４Ａ－４Ａ’線に沿った断面図である。

　図４は、黒表示状態における液晶分子３１の配向状態を示している。黒表示状態では、対向電極２１と、上層電極１１および下層電極１２との間に所定の電圧が印加されており（例えば対向電極２１に０Ｖの電位が与えられ、上層電極１１および下層電極１２に７．５Ｖの電位が与えられる）、液晶層３０には縦電界が生成されている。図４には、このときの電気力線が破線で模式的に示されている。

　この黒表示状態においては、液晶層３０の液晶分子３１は、図４に示すように、基板面（背面基板１０および前面基板２０の表面）に略垂直に（つまり液晶層３０の層法線方向に略平行に）配向する。なお、第１水平配向膜１４および第２水平配向膜２４のごく近傍の液晶分子３１は、第１水平配向膜１４および第２水平配向膜２４の配向規制力の影響を強く受けるので、基板面に略平行に配向したままであるが、これらの液晶分子３１は、第１偏光板１５の透過軸１５ａに対して略平行かまたは略直交しているので、第１偏光板１５を通過して液晶層３０に入射した光に対してほとんど位相差を与えず、コントラスト比をほとんど低下させない。

　図５は、白表示状態における液晶分子３１の配向状態を示している。白表示状態では、上層電極１１と下層電極１２との間に所定の電圧が印加されており（例えば上層電極１１および対向電極２１に０Ｖの電位が与えられ、下層電極１２に７．５Ｖの電位が与えられる）、液晶層３０には横電界（フリンジ電界）が生成されている。図５には、このときの電気力線が破線で模式的に示されている。

　この白表示状態においては、液晶層３０の液晶分子３１は、図５に示すように、基板面に略平行に（つまり液晶層３０の層法線方向に略垂直に）配向する。より具体的には、第１水平配向膜１４近傍の液晶分子３１と、第２水平配向膜２４近傍の液晶分子３１とが略９０°の角をなすように配向し、その結果、液晶層３０の厚さ方向における中央付近の液晶分子３１は、上層電極１１の直線部分１１ａの延びる方向（櫛歯方向）Ｄに略直交するように配向する。そのため、バルク液晶の平均的な配向方向は、櫛歯方向Ｄに略直交する（つまり第１偏光板１５および第２偏光板２５のそれぞれの透過軸１５ａおよび２５ａに対して略４５°の角をなす）。

　図６は、透明表示状態における液晶分子３１の配向状態を示している。透明表示状態では、液晶層３０には電圧が印加されておらず（例えば上層電極１１、下層電極１２および対向電極２１にいずれも０Ｖの電位が与えられる）、液晶層３０には縦電界および横電界のいずれも生成されていない。

　この透明表示状態においては、液晶層３０の液晶分子３１は、図６に示すように、ツイスト配向をとる。つまり、液晶分子３１は、基板面に略平行に（つまり液晶層３０の層法線方向に略垂直に）配向する。第１水平配向膜１４近傍の液晶分子３１と、第２水平配向膜２４近傍の液晶分子３１とは略９０°の角をなすように配向し、その結果、液晶層３０の厚さ方向における中央付近の液晶分子３１は、櫛歯方向Ｄに略直交するように配向する。そのため、バルク液晶の液晶分子３１の平均的な配向方向は、櫛歯方向Ｄに略直交する（つまり第１偏光板１５および第２偏光板２５のそれぞれの透過軸１５ａおよび２５ａに対して略４５°の角をなす）。液晶表示装置１００の各画素は、この透明表示状態において、もっとも（つまり黒表示状態および白表示状態のいずれにおいてよりも）光透過率が高くなる。

　上述したように、本実施形態における液晶表示装置１００では、フィールドシーケンシャル方式でカラー表示を行うので、液晶表示パネル１にはカラーフィルタが不要である。そのため、光利用効率が向上する。また、液晶表示装置１００では、黒表示状態においては液晶層３０に縦電界が生成され、白表示状態においては液晶層３０に横電界が生成されるので、立ち下がり（白表示状態から黒表示状態への遷移）および立ち上がり（黒表示状態から白表示状態への遷移）の両方において、電圧印加によるトルクを液晶分子３１に作用させることができる。そのため、優れた応答特性が得られる。

　さらに、本実施形態における液晶表示装置１００では、各画素は、黒表示状態および白表示状態だけでなく、液晶層３０に電圧が印加されていない状態である透明表示状態も呈し得る。この透明表示状態で背景表示を行うことにより、背景がぼける（二重に視認される）という問題の発生を防止することができる。以下、特許文献１～３の液晶表示装置においてこの問題（二重ぼけ）が発生する理由を、比較例の液晶表示装置を参照しながら説明する。

　図７（ａ）および（ｂ）は、比較例１の液晶表示装置８００において黒表示を行っている状態および白表示を行っている状態をそれぞれ示している。比較例１の液晶表示装置８００は、特許文献３の図１および図２に示されている液晶表示装置と同じ構成を有する。

　液晶表示装置８００は、アレイ基板８１０および対向基板８２０と、これらの間に設けられた液晶層８３０とを有する。アレイ基板８１０は、ガラス基板８１０ａと、ガラス基板８１０ａ上にこの順で積層された下層電極８１２、絶縁層８１３および一対の櫛歯電極（上層電極）８１７、８１８を有する。一方、対向基板８２０は、ガラス基板８２０ａと、ガラス基板８２０ａ上に形成された対向電極８２１とを有する。

　液晶層８３０は、正の誘電異方性を有する液晶分子８３１を含む。液晶表示装置８００では、液晶層８３０の液晶分子８３１は、電圧無印加状態において垂直配向状態をとる。

　比較例の液晶表示装置８００では、黒表示を行う際には、対向電極８２１と、下層電極８１２および上層電極（一対の櫛歯電極）８１７、８１８との間に所定の電圧を印加し（例えば対向電極８２１に７Ｖの電位を与え、下層電極８１２および上層電極８１７、８１８に１４Ｖの電位を与える）、液晶層８３０に縦電界を生成する。これにより、液晶分子８３１は、図７（ａ）に示すように、基板面に略垂直に配向する。

　また、比較例の液晶表示装置８００では、白表示を行う際には、一対の櫛歯電極８１７および８１８間に所定の電圧を印加し（例えば一方の櫛歯電極８１７に０Ｖの電位を与え、他方の櫛歯電極８１８に１４Ｖの電位を与える）、液晶層８３０に横電界を生成する。これにより、液晶分子８３１は、図７（ｂ）に示すように、基板面法線方向に対して傾斜した配向状態をとる。

　比較例１の液晶表示装置８００を、単純にシースルーディスプレイに用いる場合、シースルー表示を行う、つまり、背景が透けて見えるような表示を行う際には、画素の光透過率が高い状態である白表示状態で行うことになる。しかしながら、白表示を行うための状態は、液晶層８３０に電圧を印加することによって液晶分子８３１を配向させた状態であるので、画素内で屈折率に分布が生じてしまう。そのため、この屈折率分布に起因して背面側からの光Ｌが散乱され（つまり光Ｌの進行方向が変わり；図７（ｂ）参照）、背景がぼけてしまう。その結果、シースルーディスプレイを介して背景を観察する観察者には、背景が二重に視認されてしまう。

　このように、液晶層に電圧が印加された状態である白表示状態でシースルー表示を行うと、二重ぼけが発生してしまう。これに対し、本実施形態における液晶表示装置１００では、液晶層３０に電圧が印加されていない状態（透明表示状態）の画素で背景表示（シースルー表示）を行うので、図８に示すように、液晶表示装置１００を介して背景を観察する観察者Ｖには、背景が鮮明に視認される。そのため、二重ぼけの発生が防止され、シースルー表示の品位が向上する。

　なお、液晶表示装置１００の複数の画素のそれぞれは、最低階調に対応した輝度を示す黒表示状態、最高階調に対応した輝度を示す白表示状態およびシースルー表示を行う透明表示状態に加えて、中間調に対応した輝度を示す「中間調表示状態」も呈し得る。中間調表示状態においては、液晶層３０に生成される横電界（フリンジ電界）の強さを調節する（例えば対向電極２１に０Ｖ、下層電極１２に７．５Ｖの電位が与えられるとともに、上層電極１１に０Ｖを超え７．５Ｖ未満の電位が与えられる）ことにより、所望の透過率を実現することができる。なお、上層電極１１および下層電極１２に与えられる電位の関係は、勿論ここで例示したものに限定されない。例えば、上層電極１１に与える電位を固定し、下層電極１２に与える電位を可変とすることによって、中間調表示を実現してもよい。

　また、本実施形態では、透明表示状態において、液晶層３０の液晶分子３１は、ツイスト配向をとる。このことにより、いっそう鮮明な（クリアな）透明表示を実現することができる。ツイスト配向では、表示面に平行な面内で液晶分子３１が同じ方向を向いているので、面内での屈折率差に起因する回折や、液晶のモードに起因する暗線（配向方向を規制するための構造体や、面内に発生する配向方向の不連続点に起因する暗線）による回折が発生しないからである。

　上述したように、本実施形態の液晶表示装置１００では、鮮明な透明表示を実現することができる。シースルーディスプレイでは、透明表示状態においては、パネルの背面側の物体がぼやけずに鮮明に視認されることが好ましい。一方、それ以外の表示状態（白表示状態や中間調表示状態）においては、パネルの背面側の物体がぼやけて鮮明に視認されないことが好ましい。

　本実施形態の液晶表示装置１００では、上層電極（櫛歯状電極）１１の複数の直線部分（櫛歯）１１ａは、そのピッチが複数存在するように配置されている。このことにより、透明表示状態以外の表示状態において、液晶表示パネル１の背面側の物体を視認されにくくすることができる。以下、図９および図１０に示す比較例２の液晶表示装置９００と比較しながら、この理由を説明する。

　図９および図１０は、比較例２の液晶表示装置９００を模式的に示す断面図および平面図であり、図９は、図１０中の９Ａ－９Ａ’線に沿った断面を示している。

　比較例２の液晶表示装置９００は、図９および図１０に示すように、上層電極１１の複数の直線部分１１ａが単一のピッチＰで配置されている点において、本実施形態の液晶表示装置１００と異なる。

　液晶表示装置９００で白表示や中間調表示を行う場合、液晶層３０に生成された横電界（フリンジ電界）を利用して液晶分子３１の配向を制御する。そのため、表示面内で、上層電極（櫛歯状電極）１１のスリット１１ｂに対応する領域に暗線が発生する。この暗線は、そのピッチが上層電極１１の直線部分１１ａのピッチに依存しており、周期的に発生する。そのため、画素内に形成される明暗模様（周期構造）は、回折格子として機能する。回折格子による回折角（回折光の出射角）θは、下記式によって表わされる。
　　　ｍλ＝ｄｓｉｎθ

　ここで、ｍは次数、λは波長、ｄは周期構造のピッチである。なお、上記式では、回折格子に対して法線方向から入射する光のみを考慮している（つまり入射角が０°の場合）。

　強度の強い一次光のみを考えると、比較例２の液晶表示装置９００では、上層電極１１の直線部分１１ａのピッチが単一（Ｐのみ）であるので、回折角θは１つである。そのため、図１１（ａ）に示すように、観察者Ｖには、液晶表示装置９００（液晶表示パネル１）の背面側の物体がはっきりとした二重像として視認される。このように、回折によって二重像化が生じるものの、背面側の物体の輪郭はぼんやりと認識されてしまうので、十分なぼやけ具合ではない。

　これに対し、本実施形態の液晶表示装置１００では、上層電極１１の直線部分１１ａのピッチが複数（Ｐ１およびＰ２）であるので、回折角は複数（ここでは２つ）である。そのため、図１１（ｂ）に示すように、観察者Ｖには、液晶表示装置１００（液晶表示パネル１）の背面側の物体が、はっきりとした二重像としてではなく、十分にぼやけて見える。ここで、一次光の回折角θを、例示したピッチＰ１およびＰ２の値について計算する。例えば、波長５５０ｎｍの光については、ピッチＰ１が１２μｍのときの回折角θは約２．６°となり、ピッチＰ２が８μｍのときの回折角θは約３．９°となる。ピッチＰ１およびＰ２のそれぞれに起因する回折像が現れる位置は、液晶表示装置１００とその背面側の物体との距離と、上記計算により求められた回折角θとから算出することができる。距離が３０ｃｍである場合、１２μｍのピッチＰ１による回折像は、本来の像から約１．４ｃｍずれた位置に現れ、８μｍのピッチＰ２による回折像は、本来の像から約２．０ｃｍずれた位置に現れる。このように、液晶表示装置１００では、観察者Ｖが複数の回折像を本来の像と合わせて見ることになるので、背面側の物体が十分にぼやけて認識される。

　上述したように、本実施形態における液晶表示装置１００は、応答特性および表示品位の両方に優れているので、シースルーディスプレイとして好適に用いられる。

　液晶表示装置１００では、液晶表示パネル１に表示される情報と背景とを重ねあわせた表示を行う場合、表示領域のうち情報を表示したい部分の画素は、黒表示状態、白表示状態または中間調表示状態を呈し、それ以外の部分の画素は透明表示状態を呈する。これらの表示状態の切り替えは、例えば、以下のようにして行うことができる。

　一般的な液晶表示装置用の駆動回路は、８ビットのドライバＩＣを備えており、２５６階調（０～２５５階調）分の出力電圧を発生させる。一般的な液晶表示装置では、０階調が黒表示状態、１～２５４階調が中間調表示状態、２５５階調が白表示状態に割り当てられる。

　本実施形態の液晶表示装置１００では、例えば、０階調を透明表示状態、１階調を黒表示状態、２～２５４階調を中間調表示状態、２５５階調を白表示状態に割り当てることにより、黒表示状態、中間調表示状態、白表示状態および透明表示状態の切り替えを実現することができる。なお、透明表示状態を必ずしも０階調に割り当てる必要はなく、どの階調を透明表示状態に割り当ててもよい。また、例示した２５６階調表示以外の場合も同様に、特定の階調を透明表示状態に割り当てればよい。

　上述したように、本実施形態の液晶表示装置１００では、各画素は、黒表示状態、白表示状態および透明表示状態を切り替えて呈し得る。従来のシースルーディスプレイでは、その種類（液晶表示装置、ＰＤＬＣディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等）を問わず、黒表示状態および白表示状態のいずれかでシースルー表示を行うことになる（つまり黒表示状態または白表示状態用の階調が、シースルー表示に割り当てられることになる）ので、黒表示状態および白表示状態のいずれとも印加電圧が異なった状態でシースルー表示を行うことはできない。これに対し、本実施形態の液晶表示装置１００では、各画素が、黒表示状態および白表示状態に加え、黒表示状態および白表示状態のいずれとも印加電圧の異なる透明表示状態を呈し得るので、二重ぼけの発生を防止することができる。また、本実施形態の液晶表示装置１００では、上層電極（櫛歯状電極）１１の直線部分（櫛歯）１１ａのピッチが複数存在することにより、透明表示状態以外の表示状態において、液晶表示パネル１の背面側の物体を視認されにくくすることができる。

　なお、本実施形態においては、白表示状態および透明表示状態において、液晶層３０の厚さ方向における中央付近の液晶分子３１が、櫛歯方向Ｄに略直交するように配向する（つまりバルク液晶の平均的な配向方向が櫛歯方向Ｄに略直交する）構成を例示した。これに対し、白表示状態および透明表示状態において、液晶層３０の厚さ方向における中央付近の液晶分子３１が、櫛歯方向Ｄに略平行となるように配向する（つまりバルク液晶の平均的な配向方向が櫛歯方向Ｄに略平行となる）構成を採用してもよい。ただし、表示の明るさの観点からは、後者の構成（以下では「平行型」とも呼ぶ）よりも前者の構成（以下では「直交型」とも呼ぶ）を採用することが好ましい。

　図２８に、直交型を採用した場合と、平行型を採用した場合とについて、透過光強度の時間変化を示す。図２８に示す例では、２０ｍｓｅｃを境として、黒表示状態から白表示状態への切り替えが行われている。ここで、例えば、フレーム周波数が２４０Ｈｚ（１フレームは約４．２ｍｓｅｃ）でバックライトの点灯期間を５０％とする駆動を行う場合、図２８における２２．１ｍｓｅｃ～２４．２ｍｓｅｃの期間が、表示状態の切り替え後の最初のフレームにおけるバックライトの点灯期間であり、この期間におけるトータルの明るさ（積分量）では、平行型よりも直交型の方が明るいことがわかる。

　また、図１には、照明素子２としてエッジライト方式のバックライトが液晶表示パネル１の背面側に液晶表示パネル１に重なるように配置されている構成を例示したが、照明素子２はこの例に限定されるものではない。

　例えば、図１２に示す構成を採用してもよい。図１２に示す構成では、液晶表示装置１００の液晶表示パネル１および照明素子２は、箱型の透明なケース５０に取り付けられている。液晶表示パネル１および照明素子２が取り付けられたケース５０は、例えばショーケースとして用いられる。

　液晶表示パネル１は、ケース５０の複数の側面のうちのある側面５０ｓに取り付けられている。照明素子２は、ケース５０の上面５０ｔに取り付けられている。照明素子２は、既に説明したように、液晶表示パネル１に、赤色光、緑色光および青色光を含む複数の色光を切り替えて照射することができる。光の利用効率を高くする（照明素子２からの光をなるべく多く液晶表示パネル１に入射させる）観点からは、ケース５０の内側表面は、光拡散特性を有することが好ましい。

　（実施形態２）
　図１３を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置１００を説明する。図１３は、液晶表示装置２００を模式的に示す平面図であり、１つの画素に対応した領域を示している。以下では、液晶表示装置２００が実施形態１における液晶表示装置１００と異なる点を中心に説明を行う（以降の実施形態についても同様である）。

　本実施形態の液晶表示装置２００では、上層電極１１の構成が、実施形態１の液晶表示装置１００と異なっている。本実施形態では、上層電極１１の複数の直線部分１１ａは、図１３に示すように、その延びる方向が複数（具体的には２つ）存在するように配置されている。つまり、複数の直線部分１１ａは、第１の方向Ｄ１（ここでは表示面の垂直方向）に延びる２つ以上の直線部分１１ａ１と、第１の方向Ｄ１に略直交する第２の方向Ｄ２（ここでは表示面の水平方向）に延びる２つ以上の直線部分１１ａ２とを含む。従って、各画素は、２つ以上の直線部分１１ａ１が第１の方向Ｄ１に延びるように配置された第１の領域Ｒ１と、２つ以上の直線部分１１ａ２が第２の方向Ｄ２に延びるように配置された第２の領域Ｒ２とを有する。第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２の両方において、複数の直線部分１１ａは、同一のピッチＰで配置されている。

　実施形態１の液晶表示装置１００では、上層電極１１の複数の直線部分１１ａは、櫛歯方向が１つで、櫛歯ピッチが複数（具体的には２つ）存在するように配置されている。これに対し、本実施形態の液晶表示装置２００では、上層電極１１の複数の直線部分１１ａは、櫛歯ピッチが１つで、櫛歯方向が複数（具体的には２つ）存在するように配置されている。

　液晶表示装置２００では、櫛歯方向が複数存在していることにより、白表示状態および中間調表示状態において、本来の像に対して互いに異なる方向にずれた複数の回折像が現れる。具体的には、実施形態１では、本来の像に対して水平方向にずれた複数の回折像が現れるのに対し、本実施形態では、本来の像に対して水平方向にずれた回折像と垂直方向にずれた回折像とが現れる。そのため、本実施形態の液晶表示装置２００においても、背面側の物体が十分にぼやけて認識される。

　なお、図１３に例示した構成では、第１水平配向膜１４および第２水平配向膜２４のそれぞれには、画素内で一様な配向処理が施されている。つまり、第１水平配向膜１４によって規定されるプレチルト方向は、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２とで同じであり、第２水平配向膜２４によって規定されるプレチルト方向も、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２とで同じである。そのため、白表示状態および透明表示状態において、液晶層３０の厚さ方向における中央付近の液晶分子３１は、第１の領域Ｒ１においては、第１の方向Ｄ１（第１の領域Ｒ１における櫛歯方向）に略直交するように配向し、第２の領域Ｒ２においては、第２の方向Ｄ２（第２の領域Ｒ２における櫛歯方向）に略平行となるように配向する。

　これに対し、図１４に示す構成を採用してもよい。図１４に示す構成では、第１水平配向膜１４によって規定されるプレチルト方向は、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２とで９０°異なっており、第２水平配向膜２４によって規定されるプレチルト方向も、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２とで９０°異なっている。そのことにより、白表示状態および透明表示状態において、液晶層３０の厚さ方向における中央付近の液晶分子３１は、第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２の両方において、櫛歯方向（それぞれ第１の方向Ｄ１、第２の方向Ｄ２）に略直交するように配向する。図１４に示す構成を採用すると、表示の明るさが向上するという効果を画素全体で（つまり第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２の両方で）得ることができる。

　（実施形態３）
　図１５を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置３００を説明する。図１５は、液晶表示装置３００を模式的に示す平面図であり、１つの画素に対応した領域を示している。

　本実施形態の液晶表示装置３００では、上層電極１１の構成が、実施形態１の液晶表示装置１００と異なっている。本実施形態では、上層電極１１の複数の直線部分１１ａは、図１５に示すように、その延びる方向が複数（ここでは２つ）存在し、且つ、そのピッチが複数（ここでは４つ）存在するように配置されている。

　複数の直線部分１１ａは、第１の方向Ｄ１（ここでは表示面の垂直方向）に延びる２つ以上の直線部分１１ａ１と、第１の方向Ｄ１に略直交する第２の方向Ｄ２（ここでは表示面の水平方向）に延びる２つ以上の直線部分１１ａ２とを含む。第１の方向Ｄ１に延びる２つ以上の直線部分１１ａ１のうちの一部は、第１のピッチＰ１で配置されており、残りは、第１のピッチＰ１とは異なる第２のピッチＰ２で配置されている。また、第２の方向Ｄ２に延びる２つ以上の直線部分１１ａ２のうちの一部は、第３のピッチＰ３で配置されており、残りは、第３のピッチＰ３とは異なる第４のピッチＰ４で配置されている。

　従って、各画素は、第１の方向Ｄ１に延びる２つ以上の直線部分１１ａ１が第１のピッチＰ１で配置された第１の領域Ｒ１と、第１の方向Ｄ１に延びる２つ以上の直線部分１１ａ１が第２のピッチＰ２で配置された第２の領域Ｒ２と、第２の方向Ｄ２に延びる２つ以上の直線部分１１ａ２が第３のピッチＰ３で配置された第３の領域Ｒ３と、第２の方向Ｄ２に延びる２つ以上の直線部分１１ａ２が第４のピッチＰ４で配置された第４の領域Ｒ４とを有する。

　第１のピッチＰ１は、例えば１２μｍであり、第２のピッチＰ２は、例えば８μｍである。第３のピッチＰ３は、例えば１０μｍであり、第４のピッチＰ４は、例えば６μｍである。勿論、第１のピッチＰ１、第２のピッチＰ２、第３のピッチＰ３および第４のピッチＰ４は、ここで例示した値に限定されるものではない。また、ここでは、第１のピッチＰ１、第２のピッチＰ２、第３のピッチＰ３および第４のピッチＰ４がすべて異なる例を示したが、第１のピッチＰ１と第３のピッチＰ３とが同じであってもよいし、第２のピッチＰ２と第４のピッチＰ４とが同じであってもよい。

　本実施形態の液晶表示装置３００は、実施形態１の液晶表示装置１００と同様に、液晶層３０に電圧が印加されていない状態（透明表示状態）の画素で背景表示（シースルー表示）を行うので、図１６（ａ）に示すように、液晶表示装置３００を介して背景を観察する観察者Ｖには、背景が鮮明に視認される。そのため、二重ぼけの発生が防止され、シースルー表示の品位が向上する。

　また、本実施形態の液晶表示装置３００では、上層電極１１の複数の直線部分１１ａは、その延びる方向が複数（具体的には２つ）で、且つ、そのピッチも複数（具体的には２つまたは４つ）存在するように配置されている。そのため、本実施形態では、図１６（ｂ）に示すように、白表示状態および中間調表示状態において、液晶表示装置３００を介して背景を観察する観察者Ｖには、本来の像に対して水平方向にずれた複数の回折像と、垂直方向にずれた複数の回折像とが視認される。そのため、背面側の物体のぼやけ具合をいっそう高くすることができる。

　なお、図１５に例示した構成では、第１水平配向膜１４および第２水平配向膜２４のそれぞれには、画素内で一様な配向処理が施されている。つまり、第１水平配向膜１４によって規定されるプレチルト方向は、第１の領域Ｒ１、第２の領域Ｒ２、第３の領域Ｒ３および第４の領域Ｒ４で同じであり、第２水平配向膜２４によって規定されるプレチルト方向も、第１の領域Ｒ１、第２の領域Ｒ２、第３の領域Ｒ３および第４の領域Ｒ４で同じである。そのため、白表示状態および透明表示状態において、液晶層３０の厚さ方向における中央付近の液晶分子３１は、第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２においては、第１の方向Ｄ１（第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２における櫛歯方向）に略直交するように配向し、第３の領域Ｒ３および第４の領域Ｒ４においては、第２の方向Ｄ２（第３の領域Ｒ３および第４の領域Ｒ４における櫛歯方向）に略平行となるように配向する。

　これに対し、図１７に示す構成を採用してもよい。図１７に示す構成では、第１水平配向膜１４によって規定されるプレチルト方向は、第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２と、第３領域Ｒ３および第４領域Ｒ４とで９０°異なっており、第２水平配向膜２４によって規定されるプレチルト方向も、第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２と、第３領域Ｒ３および第４領域Ｒ４とで９０°異なっている。そのことにより、白表示状態および透明表示状態において、液晶層３０の厚さ方向における中央付近の液晶分子３１は、第１の領域Ｒ１、第２の領域Ｒ２、第３の領域Ｒ３および第４の領域Ｒ４のすべてにおいて、櫛歯方向に略直交するように配向する。図１７に示す構成を採用すると、表示の明るさが向上するという効果を画素全体で（つまり第１の領域Ｒ１、第２の領域Ｒ２、第３領域Ｒ３および第４領域Ｒ４のすべてで）得ることができる。

　（実施形態４）
　図１８を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置４００を説明する。図１８は、液晶表示装置４００を模式的に示す平面図であり、１つの画素に対応した領域を示している。

　本実施形態の液晶表示装置４００では、上層電極１１の構成が、実施形態１の液晶表示装置１００と異なっている。本実施形態では、上層電極１１の複数の直線部分１１ａは、図１８に示すように、その延びる方向が複数（ここでは４つ）存在し、且つ、そのピッチが複数（ここでは４つ）存在するように配置されている。

　複数の直線部分１１ａは、第１の方向Ｄ１（ここでは表示面の垂直方向）に延びる２つ以上の直線部分１１ａ１と、第１の方向Ｄ１に略直交する第２の方向Ｄ２（ここでは表示面の水平方向）に延びる２つ以上の直線部分１１ａ２とを含む。複数の直線部分１１ａは、さらに、第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２のそれぞれに対して傾斜した（具体的には略４５°の角をなす）第３の方向Ｄ３に延びる２つ以上の直線部分１１ａ３と、第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２のそれぞれに対して傾斜し（具体的には略４５°の角をなし）、且つ、第３の方向Ｄ３に交差する（ここでは略直交する）第４の方向Ｄ４に延びる２つ以上の直線部分１１ａ４とを含む。

　各画素は、領域Ｒ１～領域Ｒ１６の１６個の領域を有する。

　領域Ｒ１では、第１の方向Ｄ１に延びる２つ以上の直線部分１１ａ１が第１のピッチＰ１で配置されており、領域Ｒ２では、第２の方向Ｄ２に延びる２つ以上の直線部分１１ａ２が第１のピッチＰ１で配置されている。領域Ｒ３では、第３の方向Ｄ３に延びる２つ以上の直線部分１１ａ３が第１のピッチＰ１で配置されており、領域Ｒ４では、第４の方向Ｄ４に延びる２つ以上の直線部分１１ａ４が第１のピッチＰ１で配置されている。

　領域Ｒ５では、第１の方向Ｄ１に延びる２つ以上の直線部分１１ａ１が第１のピッチＰ１とは異なる第２のピッチＰ２で配置されており、領域Ｒ６では、第２の方向Ｄ２に延びる２つ以上の直線部分１１ａ２が第２のピッチＰ２で配置されている。領域Ｒ７では、第３の方向Ｄ３に延びる２つ以上の直線部分１１ａ３が第２のピッチＰ２で配置されており、領域Ｒ８では、第４の方向Ｄ４に延びる２つ以上の直線部分１１ａ４が第２のピッチＰ２で配置されている。

　領域Ｒ９では、第１の方向Ｄ１に延びる２つ以上の直線部分１１ａ１が第１のピッチＰ１および第２のピッチＰ２とは異なる第３のピッチＰ３で配置されており、領域Ｒ１０では、第２の方向Ｄ２に延びる２つ以上の直線部分１１ａ２が第３のピッチＰ３で配置されている。領域Ｒ１１では、第３の方向Ｄ３に延びる２つ以上の直線部分１１ａ３が第３のピッチＰ３で配置されており、領域Ｒ１２では、第４の方向Ｄ４に延びる２つ以上の直線部分１１ａ４が第３のピッチＰ３で配置されている。

　領域Ｒ１３では、第１の方向Ｄ１に延びる２つ以上の直線部分１１ａ１が第１のピッチＰ１、第２のピッチＰ２および第３のピッチＰ３とは異なる第４のピッチＰ４で配置されており、領域Ｒ１４では、第２の方向Ｄ２に延びる２つ以上の直線部分１１ａ２が第４のピッチＰ４で配置されている。領域Ｒ１５では、第３の方向Ｄ３に延びる２つ以上の直線部分１１ａ３が第４のピッチＰ４で配置されており、領域Ｒ１６では、第４の方向Ｄ４に延びる２つ以上の直線部分１１ａ４が第４のピッチＰ４で配置されている。

　本実施形態の液晶表示装置４００は、実施形態１の液晶表示装置１００と同様に、液晶層３０に電圧が印加されていない状態（透明表示状態）の画素で背景表示（シースルー表示）を行うので、図１９（ａ）に示すように、液晶表示装置４００を介して背景を観察する観察者Ｖには、背景が鮮明に視認される。そのため、二重ぼけの発生が防止され、シースルー表示の品位が向上する。

　また、本実施形態の液晶表示装置４００では、上層電極１１の複数の直線部分１１ａは、そのピッチが複数（具体的には４つ）存在するだけでなく、その延びる方向も複数（具体的には４つ）存在するように配置されており、さらに、これら複数の方向は、表示面の水平方向および垂直方向だけでなく、斜め方向（左上－右下方向および右上－左下方向）を含んでいる。そのため、本実施形態では、図１９（ｂ）に示すように、白表示状態および中間調表示状態において、液晶表示装置４００を介して背景を観察する観察者Ｖには、本来の像に対して水平方向にずれた複数の回折像と、垂直方向にずれた複数の回折像とに加え、斜め方向にずれた複数の回折像が視認される。そのため、より複雑な多重像が形成されるので、背面側の物体のぼやけ具合をよりいっそう高く（散乱によるぼやけといっても差支えないレベルに）することができる。

　なお、表示の明るさという観点からは、白表示および透明表示の際、領域Ｒ１～領域Ｒ１６のそれぞれにおいて、液晶層３０の厚さ方向における中央付近の液晶分子３１は、櫛歯方向に略直交するように配向することが好ましい。つまり、そのような配向状態が実現されるように、第１水平配向膜１４および第２水平配向膜２４のそれぞれに配向処理が施されることが好ましい。勿論、製造工程の簡略化のために、第１水平配向膜１４および第２水平配向膜２４のそれぞれに、画素内で一様な配向処理が施されてもよい。

　（効果の検証結果）
　本発明の実施形態の効果（白表示状態および中間調表示状態において背面側の物体を視認されにくくする効果）を検証した結果を説明する。

　検証は、図２０に示すテキストイメージを用いて行った。このテキストイメージは、シースルーディスプレイをショーケースに用いる場合にその内側に配置されるメッセージカードを想定したものである。メッセージカードには、商品の説明や価格が記載される。

　シースルーディスプレイが透明表示状態であるときには、図２０に示すテキストイメージがそのままディスプレイ越しに視認される。一方、シースルーディスプレイが白表示状態や中間調表示状態であると、各画素に現れる明暗模様によって回折現象が発生する。例えば、櫛歯状電極の櫛歯が表示面の垂直方向に延びている場合、図２１に示すように、垂直方向に延びる明線および暗線が水平方向に沿って交互に配列された明暗模様が発生するので、本来の像に対して水平方向にずれた位置に回折像が現れる。

　ここで、図２０に示したテキストイメージの文字サイズを３ｍｍ、シースルーディスプレイからメッセージカードまでの距離を３ｃｍとする。波長５５０ｎｍの光については、櫛歯のピッチが６μｍ、８μｍ、１０μｍおよび１２μｍのとき、一次光の回折角θはそれぞれ約５．３°、約３．９°、約３．２°、約２．６°となる。

　図２２に、８μｍの単一のピッチで櫛歯が配置されているとき（つまり比較例２の液晶表示装置９００と同じ構成）のシースルーディスプレイ越しに観察したテキストイメージを示す。図２２からわかるように、文字が回折像により読みにくくなっているものの、文字と空白部とのコントラスト比は高く、文字を認識できない程度まではぼやけていない。

　図２３に、８μｍおよび１２μｍの２つのピッチで櫛歯が配置されているとき（つまり実施形態１の液晶表示装置１００と同じ構成）のシースルーディスプレイ越しに観察したテキストイメージを示す。図２３からわかるように、文字が重なり合うとともに、文字と空白部とのコントラスト比も低くなっており、文字を認識できない程度までぼやけている。

　図２４に、垂直方向に１２μｍ、水平方向に８μｍのピッチで櫛歯が配置されているときのシースルーディスプレイ越しに観察したテキストイメージを示す。図２３に示した例では、文字の認識はできなくなったが、行間は依然白いままであるので、文字行と行間とをはっきりと認識することができる。そのため、文字自体は読めないものの、文章であると認識することはできる。これに対し、図２４に示す例では、垂直方向にも行間を埋めるように回折像が現れるので、文章として認識すること自体も難しい。

　図２５に、垂直方向および水平方向のそれぞれに８μｍおよび１２μｍの２つのピッチが混在するように櫛歯が配置されているとき（つまり実施形態３の液晶表示装置３００でＰ１＝Ｐ３、Ｐ２＝Ｐ４の場合と同じ構成）のシースルーディスプレイ越しに観察したテキストイメージを示す。図２５からわかるように、図２４に示す例に比べ、垂直方向および水平方向の両方についてより多くの回折像が現れるので、いっそう認識が困難である。

　図２６に、垂直方向、水平方向および斜め方向のそれぞれに６μｍ、８μｍ、１０μｍおよび１２μｍの４つのピッチが混在するように櫛歯が配置されているとき（つまり実施形態４の液晶表示装置４００と同じ構成）のシースルーディスプレイ越しに観察したテキストイメージを示す。図２６からわかるように、垂直方向および水平方向だけでなく斜め方向にも回折像が発生するので、よりいっそう認識が困難となっている。

　参考までに、図２７に、一般的な散乱体越しに観察したテキストイメージを示す。図２５、図２６および図２７の比較から、図２５および図２６に示した例では、散乱体越しに観察したときの見え方に近いレベルでテキストイメージがぼやけていることがわかる。

　上述したように、本発明の実施形態では、第１電極（櫛歯状電極）１１の複数の直線部分（櫛歯）１１ａは、その延びる方向（櫛歯方向）およびそのピッチ（櫛歯ピッチ）の少なくとも一方が複数存在するように配置されており、そのことによって、白表示状態や中間調表示状態において背面側の物体を視認されにくくすることができる。

　ぼやけ具合を高くする観点からは、櫛歯方向および櫛歯ピッチの両方が複数存在することが好ましい。また、櫛歯方向が３つ以上存在すること、あるいは、櫛歯ピッチが３つ以上存在することがより好ましい。

　なお、上記の説明では、フィールドシーケンシャル方式でカラー表示を行う場合について述べたが、本発明による実施形態の液晶表示装置は、必ずしもフィールドシーケンシャル方式でカラー表示を行うものでなくてもよい。つまり、液晶表示パネルがカラーフィルタを有するタイプの液晶表示装置であってもよい。

　本発明の実施形態によると、応答特性および表示品位の両方に優れ、シースルーディスプレイとして好適に用いられる液晶表示装置が提供される。本発明の実施形態による液晶表示装置（シースルーディスプレイ）は、例えば、インフォーメーションディスプレイ用やデジタルサイネイジ用の表示装置として用いられる。

　１　　液晶表示パネル
　２　　照明素子
　２ａ　　光源ユニット
　２ｂ　　導光板
　１０　　第１基板（背面基板）
　１０ａ　　透明基板
　１１　　第１電極（上層電極）
　１１ａ　　直線部分（櫛歯）
　１１ｂ　　スリット
　１２　　第２電極（下層電極）
　１３　　絶縁層
　１４　　第１水平配向膜
　１５　　第１偏光板
　１５ａ　　第１偏光板の透過軸
　１６Ａ　　第１ＴＦＴ
　１６Ｂ　　第２ＴＦＴ
　１７　　ゲートバスライン
　１８　　ソースバスライン
　２０　　第２基板（前面基板）
　２０ａ　　透明基板
　２１　　第３電極（対向電極）
　２２　　誘電体層（オーバーコート層）
　２４　　第２水平配向膜
　２５　　第２偏光板
　２５ａ　　第２偏光板の透過軸
　３０　　液晶層
　３１　　液晶分子
　５０　　ケース
　１００、２００、３００、４００　　液晶表示装置

Claims (12)

1. 　互いに対向する第１基板および第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の間に設けられた液晶層とを有する液晶表示パネルを備え、
   　マトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶表示装置であって、
   　前記第１基板は、前記複数の画素のそれぞれに設けられた第１電極と、前記第１電極とともに前記液晶層に横電界を生成する第２電極とを有し、
   　前記第２基板は、前記第１電極および前記第２電極に対向するように設けられ、前記第１電極および前記第２電極とともに前記液晶層に縦電界を生成する第３電極を有し、
   　前記複数の画素のそれぞれは、
   　前記液晶層に縦電界が生成された状態で黒表示が行われる黒表示状態と、
   　前記液晶層に横電界が生成された状態で白表示が行われる白表示状態と、
   　前記液晶層に電圧が印加されていない状態で前記液晶表示パネルの背面側が透けて見える透明表示状態と、を切り替えて呈することができ、
   　前記第１電極は、複数の直線部分を有し、
   　前記複数の直線部分は、その延びる方向およびそのピッチの少なくとも一方が複数存在するように配置されている液晶表示装置。
2. 　前記複数の直線部分は、その延びる方向およびそのピッチの両方が複数存在するように配置されている請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 　前記複数の直線部分は、少なくともその延びる方向が複数存在するように配置されており、
   　前記複数の直線部分は、第１の方向に延びる２つ以上の直線部分と、前記第１の方向に略直交する第２の方向に延びる２つ以上の直線部分とを含む請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 　前記複数の直線部分は、前記第１の方向および前記第２の方向のそれぞれに対して傾斜した第３の方向に延びる２つ以上の直線部分をさらに含む請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 　前記複数の直線部分は、その延びる方向が３つ以上存在するように配置されている請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 　前記複数の直線部分は、そのピッチが３つ以上存在するように配置されている請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。
7. 　前記透明表示状態において、前記液晶層の液晶分子は、ツイスト配向をとる請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示装置。
8. 　前記第１電極は、絶縁層を介して前記第２電極上に位置するように設けられている請求項１から７のいずれかに記載の液晶表示装置。
9. 　前記液晶層は、正の誘電異方性を有する液晶分子を含む請求項１から８のいずれかに記載の液晶表示装置。
10. 　前記液晶表示パネルに、赤色光、緑色光および青色光を含む複数の色光を切り替えて照射し得る照明素子をさらに備える請求項１から９のいずれかに記載の液晶表示装置。
11. 　フィールドシーケンシャル方式でカラー表示を行う請求項１から１０のいずれかに記載の液晶表示装置。
12. 　前記液晶表示パネルは、カラーフィルタを有していない請求項１から１１のいずれかに記載の液晶表示装置。

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