JP2000162574A - 液晶表示素子、及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低電圧での駆動を可能とすると共に、高いコン
トラストを有するＧＨモードの液晶表示素子を提供す
る。 【解決手段】第１基板１のほぼ法線方向に液晶７ａを配
向させるハイプレチルト配向膜５と、第２基板２に対し
て平行となるように液晶７ｂを配向させる平行配向膜６
とが設けられることによりハイブリッド配向した液晶層
２０に、更にカイラル剤を添加することにより液晶７…
の配列状態を捻れ構造とする。これにより、低駆動電圧
にて駆動させることができ、しかも高コントラストの表
示が可能なＧＨモードの液晶表示素子が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶を用いた表示
装置に使用する素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、２色性色素を用いたゲスト・
ホスト（ＧＨ）型液晶表示素子には、偏光板を１枚だけ
用いるものや、偏光板を用いずに画像を表示するものが
あり、光を有効に利用できる等の理由から、反射型液晶
表示素子に適していると考えられている。

【０００３】偏光板１枚を用いるＧＨモードとしては、
Ｈｅｉｌｍｅｉｅｒ型液晶表示素子が挙げられる。この
Ｈｅｉｌｍｅｉｅｒ型液晶表示素子は、例えば図１９に
示すように、それぞれ画素電極１１４又は対向電極１１
３、及び配向膜１１５・１１６が形成された基板１１１
・１１２の間に、液晶１２０…及び２色性色素１２１…
からなる液晶層１１７が設けられて構成されている。更
に、基板１１１の外側面には偏光板１２２が設けられて
いる。

【０００４】ここで、上記Ｈｅｉｌｍｅｉｅｒ型液晶表
示素子の駆動させる際の動作モードについて述べる。先
ず、液晶層１１７に電界を印加しない場合、液晶１２０
…及び２色性色素１２１…の初期配向状態はホモジニア
ス配向であり、かつそれらの配向方向は偏光板１２２の
偏光軸と平行となっている。又、２色性色素１２１も液
晶１２０の影響を受けて該液晶１２０と同様の方向に配
向する。従って、２色性色素１２１の光吸収軸が光の偏
光方向と平行になっており、該２色性色素１２１は光を
吸収する吸光モードとなっている。この結果、表示画面
は暗状態となっている。一方、電界を印加する場合、液
晶層１１７の中央付近の液晶１２０ａは基板１１１に於
ける垂直方向に配向する。２色性色素１２１ａも、上記
液晶１２０…の配向変化に追随してその配向方向を変化
させ、基板１１１に対して垂直方向となる。従って、２
色性色素１２１ａの光吸収軸も基板１１１に対して垂直
方向に配向する為、該２色性色素１２１ａの光の吸収は
減少し、大部分の光は透過する。この結果、表示画面は
明状態となっている。しかしながら、配向膜１１５・１
１６近傍の液晶１２０ｂ・１２０ｂは、該配向膜１１５
・１１６の配向規制力に束縛されている為、初期配向状
態を維持したままである。更に、上記配向膜１１５・１
１６近傍の２色性色素１２１ｂ・１２１ｂも初期配向状
態を維持したままである。よって、配向膜１１５・１１
６近傍の２色性色素１２１ｂ・１２１ｂは、吸光モード
の状態にあり、幾分かの透過率が損なわれる。しかも、
偏光板１２２を備えている為、更に透過率は低下する。
よって、上記偏光板を１枚用いるＨｅｉｌｍｅｉｅｒ型
ＧＨモードはコントラストが低くなるという問題点を有
している。

【０００５】一方、偏光板を用いないＧＨモードであっ
ても、やはりコントラストが低いという表示上の問題が
あった。その原因は、２色性色素の光吸収軸が１軸であ
る為、自然光のような全方向に振動している光に対して
は、光吸収軸以外の方向に振動する光を吸収できない点
にある。そこで、コントラストの改善を図る為に、カイ
ラル剤を添加するという工夫が施されている。これによ
り、液晶分子及び２色性色素を捻れ構造として等方的に
し、何れの偏光の光も吸収できるようにしている。即
ち、全方向の吸光率を高めている。この場合、各液晶分
子が有する屈折率異方性に起因して入射光が捻れ構造に
沿って旋光するのを防ぐ為に、屈折率異方性の小さい液
晶分子を選択して、捻れピッチを短くすることも必要で
ある。しかし、捻れピッチｐと液晶セル厚ｄの比率を大
きくすると（即ち、捻れピッチを短くすると）駆動電圧
が高くなるという問題点を有している。

【０００６】又、偏光板を用いる液晶表示素子として
は、上記の他に最も広範に使用されているＴＮ（捻れネ
マティック）モードが挙げられる。このＴＮモードは、
液晶の捻れ角が９０度程度で、ＴＦＴ素子等を用いたア
クティブマトリクス駆動の液晶パネルや、時計等の簡単
な表示に用いられる単純マトリクス駆動の液晶パネルに
適用されている。

【０００７】更に、上記ＴＮモードの他に、捻れ角を１
８０度ないし２６０度程度に大きくしたＳＴＮ（超捻れ
ネマティック）モードも挙げられる（例えば、特開昭６
０−１０７０２０号公報）。このＳＴＮモードは上記Ｔ
Ｎモードよりも捻れ角を１８０度ないし２６０度程度に
大きくすることによりしきい値特性を急峻にして、単純
マトリクス駆動での駆動可能な走査線数、及びコントラ
ストを向上させている。又、ＳＴＮモードに使用される
液晶の材料としては、スプレイ変形の弾性定数Ｋ₁とベ
ンド変形の弾性定数Ｋ₃との比Ｋ₃／Ｋ₁の小さい液晶が
選択される。なぜならば、上記Ｋ₃／Ｋ₁が小さいほど急
峻性が高くなるからである（例えば、艸林成和編「液晶
材料」、第２０５頁、１９９１年）。

【０００８】しかしながら、上記ＴＮモードやＳＴＮモ
ードの液晶表示素子には、以下のような問題点を有して
いる。即ち、これらの液晶表示モードは表示容量を大き
くする為にしきい値特性を急峻にしているが、このしき
い値特性を急峻にすると駆動電圧が高くなり、応答性が
低下するという問題点を有している。

【０００９】更に、上記ＴＮモード及びＳＴＮモードの
他に、一方の基板近傍の液晶を水平方向に配向させ、他
方の基板近傍の液晶を垂直方向に配向させたハイブリッ
ド配向モードの液晶表示素子も挙げられる。このモード
では、液晶の配向が無電界時にも変形を含んでいる為に
しきい値性がなく、駆動電圧が低いこと、又、応答速度
が速いことが知られている（例えば、特開平６−１６０
８９０号公報）。又、ハイブリッド配向モードは、しき
い値性がないので駆動させるにはアクティブ素子が必要
である。例えば、特開平６−１６０８９０号公報にて開
示されているように、光導電体膜と組み合わせてライト
バルブ用として用いたり、ＴＦＴ素子と組み合わせて反
射型液晶表示素子を作成した例が示されている。

【００１０】以上のことを要約すると、上記従来の液晶
表示素子には以下に述べる問題点が挙げられる。

【００１１】従来の偏光板を有するＧＨモードの液晶
表示素子では、コントラストが低いという問題点を有し
ている。一方、偏光板を持たず、捻れ構造を有するＧＨ
モードではコントラストの向上を図ることができたが、
捻れ構造を有している為に駆動電圧が高いという問題点
を有している。

【００１２】ＴＮモードやＳＴＮモードの液晶表示素
子では、表示容量を大きくする為にしきい値特性を急峻
にすることが図られているが、この結果駆動電圧が高く
なり、応答速度が遅くなるという問題点を有している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点に鑑みなされたものであり、その第１の目的は、
低電圧での駆動を可能とすると共に、高いコントラスト
を有するＧＨモードの液晶表示素子を提供することにあ
る。

【００１４】又、第２の目的は、駆動電圧を抑制し応答
性を向上させた単純マトリクス駆動の液晶表示素子を提
供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する為
に、請求項１に記載の発明は、それぞれ電極を備え、対
向して配置される一対の基板間に液晶を含む液晶層が設
けられ、上記基板のうち第１基板の内側面には、その内
側面付近の液晶を、該第１基板に対してプレチルト角が
３０度以上、９０度以下の範囲内で傾斜して配向させる
ように配向処理が施され、同じく上記基板のうち第２基
板の内側面には、その内側面付近の液晶を該第２基板と
概ね平行な方向に配向させるように配向処理が施された
液晶表示素子に於いて、上記液晶層には、２色性色素及
びカイラル剤が含有されて、該液晶層に於ける液晶が捻
れ構造となっていることを特徴とする。

【００１６】上記構成とすることにより、従来のハイブ
リッド配向モードに捻れ構造を付加したＧＨモードの液
晶表示素子とすることができる。これにより、以下に述
べる種々の作用効果を奏する。先ず、上記第１基板近傍
の液晶は、初期配向状態では該第１基板に対してプレチ
ルト角が３０以上、９０度以下の範囲内となるように配
向している。従って、電圧を印加して液晶を第１基板の
法線方向に配向させる場合、上述のように第１基板側に
近い液晶ほど高チルト角で配向しているので、低電圧に
て新しい配向状態に変化させることできる。よって、従
来の捻れ構造を有するＧＨモードの液晶表示素子と比較
して、低電圧での駆動が可能な液晶表示素子を提供する
ことができる。

【００１７】又、２色性色素も液晶と共に捻れ構造とな
っているので、これにより所定の方向に振動している光
だけでなく、自然光のような種々の方向に振動している
光も吸収することができるようになる。よって、電圧無
印加時に於ける２色性色素の光吸収量を増大させ、透過
率を低下させることができ、従来のＨｅｉｌｍｅｉｅｒ
型ＧＨモードやハイブリッド配向モードの液晶表示素子
と比較して、コントラストの向上を図ることができる。
一方、第１基板近傍の液晶は、初期配向状態に於いて既
に該第１基板に対してプレチルト角が３０度〜９０度の
範囲内となるように配向しており、電圧印加時に於いて
も配向規制力の影響によりこの配向状態が保たれてい
る。第１基板近傍の２色性色素も上記液晶と同様の配列
状態にあるので、該２色性色素の光吸収によって光の透
過率が損なわれることがない。従って、従来の捻れ構造
を有するＧＨモードの液晶表示素子に対してもコントラ
ストの高い液晶表示素子を提供することができる。

【００１８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の液晶表示素子に於いて、上記液晶の捻れ角は、１８０
度以上、２７０度以下の範囲内にあることを特徴とす
る。

【００１９】上記構成のように、液晶の捻れ角を１８０
度以上とすることにより、電圧無印加時に於ける光の透
過率を低下させることができる。これは、上記液晶と共
に２色性色素も捻れることにより、該２色性色素が、種
々の方向に振動する光を吸収できるようになる為であ
る。一方、液晶の捻れ角を２７０度以下とすることによ
り、しきい値電圧が増加するのを抑制すると共に、ヒス
テリシス現象の発生も防止することができる。

【００２０】請求項３に記載の発明は、請求項１又は請
求項２に記載の液晶表示素子に於いて、上記第１基板の
内側面付近における液晶のプレチルト角が、５０度以
上、７０度以下の範囲内にあることを特徴とする。

【００２１】上記構成のように、第１基板の内側面付近
に於ける液晶のプレチルト角を５０度〜７０度の範囲内
とすることにより、良好な応答性を保ちつつ、低駆動電
圧にて高コントラストの表示をさせることができる。

【００２２】請求項４に記載の発明は、請求項１、請求
項２又は請求項３の何れか１つに記載の液晶表示素子に
於いて、上記第２基板の内側面付近に於ける液晶が該第
２基板に対して平行に配向していること、又は液晶のプ
レチルト角が０度を超えて１０度以下の範囲内となるよ
うに配向していることを特徴とする。

【００２３】上記構成とすることにより、電圧無印加時
に於ける透過率を低下させることができる。即ち、第２
基板近傍の液晶を、該第２基板に対して平行、又は液晶
のプレチルト角が０度を超えて１０度以下の範囲内とな
るように配向させることにより、２色性色素も該液晶に
従って同様に配列する。これにより、上記２色性色素に
よる光の吸収を増大させることができ、コントラストの
向上が図れる。

【００２４】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
請求項４の何れか１つに記載の液晶表示素子に於いて、
上記液晶に於ける捻れ弾性定数Ｋ₂と、曲げ弾性定数Ｋ₃
との比Ｋ₃／Ｋ₂が１以上、２．５以下の範囲内にあるこ
とを特徴とする。

【００２５】請求項６に記載の発明は、請求項１ないし
請求項５の何れか１つに記載の液晶表示素子に於いて、
上記液晶に於ける広がり弾性定数Ｋ₁と、捻れ弾性定数
Ｋ₂との比Ｋ₂／Ｋ₁が１以上、３以下の範囲内にあるこ
とを特徴とする。

【００２６】請求項５及び請求項６に記載の構成とする
ことにより、電圧無印加時（暗状態）に於ける光の反射
率を抑制することができる。この結果、コントラストの
向上を図ることができる。

【００２７】請求項７に記載の発明は、請求項１ないし
請求項６の何れか１つに記載の液晶表示素子に於いて、
上記液晶層の背後には、反射板が設けられていることを
特徴とする。

【００２８】上記構成とすることにより、駆動電圧を低
減させた高コントラストの反射型液晶表示素子を提供す
ることができる。

【００２９】上記の課題を解決する為に、請求項８に記
載の発明は、それぞれ内側面に電極を備え、対向して配
置される第１基板と第２基板との間に液晶層が設けられ
た液晶表示素子に於いて、上記液晶層は、上記第１基板
及び第２基板の間に相互に間隔を設けた第１中間基板及
び第２中間基板を介在させることにより、第１液晶層〜
第３液晶層の３層構造となっており、このうち上記第１
液晶層は、上記第１基板と、該第１基板に対向し、何れ
か一方の面に電極を有する第１中間基板との間に設けら
れ、上記第２液晶層は、上記第１中間基板と、該第１中
間基板に対向し、何れか一方の面に電極を有する第２中
間基板との間に設けられ、上記第３液晶層は、上記第２
中間基板と、上記第２基板との間に設けられており、上
記第１液晶層〜第３の液晶層の各々を挟む基板の、一方
の内側面に、その内側面付近の液晶を該基板に対してプ
レチルト角が３０度以上、９０度以下の範囲内で傾斜し
て配向させるように配向処理が施され、上記第１液晶層
〜第３の液晶層の各々を挟む基板の、他方の内側面に、
前記他方の内側面付近の液晶を前記基板と概ね平行な方
向に配向させるように配向処理が施されており、上記第
１液晶層〜第３液晶層には、シアン、マゼンタ及びイエ
ローより選ばれる色の２色性色素が互いに異なるように
含有され、かつカイラル剤を含み、更に、上記第１液晶
層〜第３液晶層に於ける液晶が捻れ構造となっているこ
とを特徴とする。

【００３０】上記の構成によれば、各液晶層では本来的
に一方の基板近傍にある液晶の初期配向状態が、該基板
に対してプレチルト角が３０度〜９０度の範囲内となる
ように配向しており、この初期配向状態は電圧印加時に
於いても配向規制力の影響により保たれている。そし
て、上記一方の基板近傍の２色性色素も上記液晶と同様
の配列状態にあるので、該２色性色素の光吸収によって
光の透過率が損なわれることがない。この結果、入射光
の利用効率を高め、明るく色純度の良好なフルカラー型
液晶表示素子を提供することができる。

【００３１】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
の液晶表示素子に於いて、上記液晶の捻れ角は、１８０
度以上、２７０度以下の範囲内にあることを特徴とす
る。

【００３２】請求項１０に記載の発明は、請求項８又は
請求項９に記載の液晶表示素子に於いて、上記第１〜第
３液晶層の各々を挟む基板の、基板と垂直な方向に配向
させるように配向処理が施された内側面付近における液
晶のプレチルト角が、５０度以上、７０度以下の範囲内
にあることを特徴とする。

【００３３】上記請求項９及び請求項１０の発明の作用
効果は、概ね前記請求項２又は請求項３の説明で記載し
たと同様である。したがって、請求項９及び請求項１０
の発明の作用効果については詳細な説明を省略する。

【００３４】上記の課題を解決する為に、請求項１１に
記載の発明は、それぞれ内側面に電極を備え、対向して
配置される一対の基板間に液晶を含む液晶層が設けら
れ、上記基板のうち第１基板の内側面には、その内側面
付近の液晶を、該第１基板に対してプレチルト角が４０
度以上、９０度以下の範囲内で傾斜して配向させるよう
に配向処理が施され、同じく上記基板のうち第２基板の
内側面には、その内側面付近の液晶を該基板と概ね平行
な方向に配向させるように配向処理が施された液晶表示
素子に於いて、上記一対の基板の外側に偏光板をそれぞ
れ有し、上記液晶層にはカイラル剤が含有され、該液晶
層に於ける液晶が捻れ構造となっていることを特徴とす
る。

【００３５】上記の構成によれば、一対の基板の外側面
にはそれぞれ偏光板が設けられているので、従来のハイ
ブリッド配向モードに捻れ構造を付加した、複屈折効果
による表示を可能とする液晶表示素子とすることができ
る。ここで、第１基板近傍の液晶は、その初期配向状態
が該第１基板に対して、プレチルト角４０度〜９０度の
範囲内となるように配向している。従って、電圧を印加
して液晶を第１基板の法線方向に配向させる場合、上述
のように第１基板側に近い液晶ほど高チルト角で配向し
ているので、低電圧にて新しい配向状態に転移させるこ
とが容易にできる。しかも、初期配向状態から新しい配
向状態に転移する時間も短い。よって、従来のＳＴＮモ
ードの液晶表示素子と比較して、低電圧での駆動が可能
で応答性に優れた液晶表示素子を提供することができ
る。

【００３６】更に、従来のハイブリッド配向モードに捻
れ構造を導入したことにより、しきい値性を付与するこ
とができる。これにより、単純マトリクス駆動方式によ
る駆動が可能となる。又、電圧を印加した場合、従来の
ＳＴＮモードの液晶表示素子では液晶が斜め方向に傾斜
しているのに対して、本発明に於いては第１基板の法線
方向に液晶が配向している。従って、視野角の依存性を
低減した広視野角の液晶表示素子を提供することができ
る。

【００３７】上記の課題を解決する為に、請求項１２に
記載の発明は、それぞれ内側面に電極を備え、対向して
配置される一対の基板間に液晶を含む液晶層が設けら
れ、上記基板のうち第１基板の内側面には、その内側面
付近の液晶を、該第１基板に対してプレチルト角が４０
度以上、９０度以下の範囲内で傾斜して配向させるよう
に配向処理が施され、同じく上記基板のうち第２基板の
内側面には、その内側面付近の液晶を該基板と概ね平行
な方向に配向させるように配向処理が施された液晶表示
素子に於いて、上記液晶層の前方に偏光板が設けられ、
かつ上記液晶層の背後に反射板が設けられており、更
に、上記液晶層にはカイラル剤が含有されて、該液晶層
に於ける液晶が捻れ構造となっていることを特徴とす
る。

【００３８】上記構成とすることにより、従来のハイブ
リッド配向モードに捻れ構造を付加した、複屈折効果に
よる表示を可能とする反射型の液晶表示素子を提供する
ことができる。よって、上記構成の液晶表示素子は、従
来のＳＴＮモードの液晶表示素子と比較して、低電圧で
の駆動が可能で応答性に優れている。更に、液晶の配向
状態が捻れ構造となっているので、しきい値性を有して
いる。よって、単純マトリクス駆動により駆動させるこ
とができ、更に表示容量の大容量化も可能となる。

【００３９】又、電圧を印加した際に液晶が第１基板の
ほぼ法線方向に配向する為、複屈折が極めて小さくな
り、この複屈折による着色を抑制することができる。従
って、白色度の良好な液晶表示素子を提供することがで
きる。しかも、従来のＳＴＮモードの液晶表示素子のよ
うに液晶が斜め方向に傾斜しないので、広視野角であ
る。

【００４０】請求項１３に記載の発明は、請求項１１又
は請求項１２に記載の液晶表示素子に於いて、上記液晶
の捻れ角は、１８０度以上、２７０度以下の範囲内にあ
ることを特徴とする。

【００４１】上記構成のように、液晶の捻れ角を１８０
度以上、２７０度以下の範囲内とすることにより、急峻
なしきい値特性を付与することができる。これにより、
単純マトリクス駆動を行う場合にも、走査線数即ち表示
容量が制限されることがなく、大容量化した表示を可能
とする。

【００４２】請求項１４に記載の発明は、請求項１３に
記載の液晶表示素子に於いて、上記液晶層の厚みをｄ、
液晶の捻れピッチをｐとした場合のｄ／ｐが０．３以
上、０．９以下の範囲内にあることを特徴とする。

【００４３】上記の構成によれば、液晶の捻れ角が小さ
くなる低次ツイストを防止すると共に、ストライプ状の
ドメインの発生も防止することができる。尚、本明細書
にて使用する「液晶の捻れピッチ」とは、液晶が配向膜
による配向規制力の束縛を受けない状態での捻れ構造に
於けるピッチを意味する。

【００４４】請求項１５に記載の発明は、請求項１１な
いし請求項１４の何れか１つに記載の液晶表示素子に於
いて、上記第２基板の内側面付近に於ける液晶が該第２
基板に対して平行に配向していること、又は液晶のプレ
チルト角が０度を超えて１０度以下の範囲内となるよう
に配向していることを特徴とする。

【００４５】上記構成とすることにより、電圧の印加時
と電圧無印加時とに於ける液晶のチルト角の変化を急峻
にすることができる。即ち、上記の構成によれば、しき
い値特性に於ける急峻性を良好なものにすることができ
る。

【００４６】請求項１６に記載の発明は、請求項１１な
いし請求項１５の何れか１つに記載の液晶表示素子に於
いて、上記第１基板の内側面付近に於ける液晶のプレチ
ルト角が４０度以上、９０度以下の範囲内にあることを
特徴とする。

【００４７】上記の構成によれば、第１基板近傍の液晶
は高プレチルト角で配向しているので、電圧を印加した
場合には、低電圧で液晶の配向状態を容易に新しい配向
状態に転移させる。よって、駆動電圧を低減させると共
に、応答性に優れたものとすることができる。又、上記
したように液晶は高プレチルト角で配向しているので、
視角依存性も低減でき広視野角とすることができる。

【００４８】請求項１７に記載の発明は、請求項１１な
いし請求項１６の何れか１つに記載の液晶表示素子に於
いて、上記液晶に於ける捻れ弾性定数Ｋ₂と、曲げ弾性
定数Ｋ₃との比Ｋ₃／Ｋ₂が１．７以上、２．５以下の範
囲内にあることを特徴とする。

【００４９】上記構成のように、捻れ弾性定数Ｋ₂と、
曲げ弾性定数Ｋ₃との比Ｋ₃／Ｋ₂が１．７以上とするこ
とにより、しきい値特性に於ける急峻性を大きくするこ
とができる。従って、表示容量の大容量化を可能とす
る。

【００５０】上記の課題を解決する為に、請求項１８に
記載の発明は、請求項１１ないし請求項１７の何れか１
つに記載の液晶表示素子であって、前記第１基板及び第
２基板の内側面に設けられた前記電極が、それぞれ所定
の間隔で帯状に設けられた第１電極群又は第２電極群か
らなり、これら第１電極群と第２電極群とがマトリクス
状となるように交差した、そのような上記電極を備えた
液晶表示素子と、上記第１電極群及び第２電極群のう
ち、何れか一方の電極群に走査信号を印加する第１駆動
回路と、他方の電極群にデータ信号を印加する第２駆動
回路とを具備することを特徴とする。

【００５１】上記の構成によれば、請求項１１ないし請
求項１７の何れか１つに記載の液晶表示素子に、第１及
び第２駆動回路を実装することにより、応答性や視野角
特性に優れた液晶表示装置を単純マトリクス駆動方式に
て駆動させることできる。

【００５２】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明の実施の
形態１について、図１ないし図７に基づいて説明すれば
以下のとおりである。但し、説明に不要な部分は省略
し、又、説明を容易にする為に拡大或いは縮小等して図
示した部分がある。以上のことは以下の図面に対しても
同様である。

【００５３】図１は、本発明の実施の形態１に係る液晶
表示素子の概略構成を示す断面模式図である。図２は、
上記液晶表示素子に於ける液晶の配向状態を模式的に示
す斜視図である。上記液晶表示素子は、第１基板１と、
第２基板２との間に液晶層２０が設けられた構成であ
る。上記第１基板１の内側面には第１電極３が設けられ
ている。更に、該第１電極３の内側面には、液晶を第１
基板１の法線方向に配向させるハイプレチルト配向膜５
が形成されている。一方、上記第２基板の内側面には第
２電極４が設けられている。更に、該第２電極４の内側
面には、第２基板２に平行となる方向に液晶を配向させ
る平行配向膜６が形成されている。

【００５４】上記液晶層２０は、正の誘電率異方性を有
するネマティック液晶（Ｎｐ）としての液晶７…、黒の
２色性色素８…及びカイラル剤（図示しない）が含まれ
て構成されている。ハイプレチルト配向膜５近傍の液晶
７ａ及び２色性色素８ａは、該ハイプレチルト配向膜５
の配向規制力を受けて第１基板１に対して略垂直となる
ように配向している。具体的には、図２に示すように、
ハイプレチルト配向膜５のラビング方向が図中に示す矢
印Ｘの方向と一致するようにラビング処理が施されてお
り、液晶７ａは該Ｘの方向に、例えばプレチルト角α_h
＝８９度で傾斜して配向している。一方、上記平行配向
膜６近傍の液晶７ｂ及び２色性色素８ｂは、該平行配向
膜６の配向規制力を受けて、第２基板２に対してほぼ平
行な方向に配向している。具体的には、平行配向膜６の
ラビング方向が図中に示す矢印Ｙの方向と一致するよう
にラビング処理が施されており、液晶７ｂは該Ｙの方向
に、例えばプレチルト角α_l＝１度で傾斜して配向して
いる。更に、液晶７…及び２色性色素８…は、第１基板
１から第２基板２に向かうにつれて、高チルト角から低
チルト角に配向状態を変化させながら、捻れ角（ψ）１
８０度で捻れた構造となっている。これは、ハイプレチ
ルト配向膜５と平行配向膜６とは、両者のラビング方向
が互いに反対方向となるように配置されており、しかも
上記液晶層２０にはカイラル剤が添加されている為であ
る。尚、上記カイラル剤としては特に限定されるもので
はなく、従来公知のものを種々用いることができる。更
に、カイラルスメクティック液晶を添加して捻れ構造と
することもできる。又、液晶層２０の厚みｄは５μｍと
している。

【００５５】次に、本実施の形態に係る液晶表示素子の
製造方法について説明する。先ず、従来公知の方法にて
第１基板１上に形成された上記第１電極３の表面に、垂
直配向用のポリイミド樹脂を塗布した後焼成してハイプ
レチルト配向膜５を形成する。一方、上記と同様の方法
にて第２基板２上に形成された第２電極４の表面に、平
行配向用のポリイミド樹脂を塗布した後焼成して平行配
向膜６を形成する。ここで、上記ハイプレチルト配向膜
５及び平行配向膜６の形成方法としては、上記方法の他
に、レシチンやシラン系界面活性剤を印刷法やディップ
法、スプレイ法などで塗布したり、シラン系界面活性剤
を気化させる方法等が挙げられる。更に、液晶等の配向
方向を規制する為に、上記ハイプレチルト配向膜５及び
平行配向膜６にラビング布を用いてラビング処理を行
う。又、このラビング布を用いた処理方法以外にも、所
定の方向に偏光方向を有する紫外線を照射することによ
り配向方向を決定する技術も適用できる。次に、第２基
板２上の配向方向を対向する第１基板１上の配向方向と
１８０度捻れるようにスペーサ（図示しない）を介して
貼り合わせ、空セルを形成する。

【００５６】続いて、上記空セル内に、ネマティック液
晶（Ｎｐ）９５ｗｔ％、カイラル剤１ｗｔ％及び黒の２
色性色素（ｐ型）４ｗｔ％を混合した混合溶液を注入す
る。この結果、ハイプレチルト配向膜５に於ける配向規
制力の作用により、第１基板１付近の液晶７ａ及び２色
性色素８ａは、該第１基板１に対して概ね垂直な方向に
配向する一方、平行配向膜６に於ける配向規制力の作用
により、第２基板２付近の液晶７ｂ及び２色性色素８ｂ
は、該第２基板２に対して平行な方向に配向する。しか
も、カイラル剤の作用も相まって、液晶層２０に於ける
液晶７…は液晶セル内で１８０度捻れた構造となる。こ
れにより、本実施の形態に係る液晶表示素子を製造する
ことができる。

【００５７】上記構成の液晶表示素子は、第１電極３及
び第２電極４に電圧を印加しない場合、暗状態（ノーマ
リーブラック）となっている。これは２色性色素８…が
捻れながら配列している為、種々の方向に振動した光を
吸収又は反射できるからである。従来のハイブリッド配
向モードは、液晶の配向方向と平行な方向に振動した直
線偏光しか利用できなかったが、本実施の形態に係る液
晶表示素子は偏光板を用いずに表示可能であり、光の利
用効率が高い。一方、第１電極３及び第２電極４に電圧
を印加する場合、液晶層２０の中央付近にある液晶７ｃ
は初期配向状態である捻れ構造を解いて、電界方向（第
１基板１の法線方向）に対して平行となるように再配列
する。これに伴って２色性色素８ｃも連動的に変化し、
やはり法線方向と平行となるように分子の配列状態を変
化させる。この結果、液晶層２０に入射する光は２色性
色素８ａ・８ｃに吸収されずに透過し、明状態となる。

【００５８】ここで、本願発明者等は、捻れ構造を有し
たハイブリッド配向のＧＨモード液晶表示素子を最適設
計する為に、捻れ角やプレチルト角等の種々のパラメー
ターについて実験及びシミュレーションを行い検討し
た。以下に、これらの実験及びシミュレーションと、そ
の結果について詳細に説明する。

【００５９】（セル厚方向に於ける液晶のチルト角の分
布状態）先ず、電圧無印加時に於ける液晶のチルト角の
分布状態（セル厚方向）について、捻れピッチｐを変化
させてシミュレーションにより検討した。図３にシミュ
レーションにて計算した結果を示す。図中に於いて、縦
軸は液晶７…のチルト角θを示し、横軸は第２基板２か
らの距離（μｍ）を示している。但し、液晶層２０の厚
みｄは５μｍとした。

【００６０】図中の曲線１２は、捻れピッチｐが０μ
ｍ、即ち、従来の捻らないハイブリッド配向モードに於
けるチルト角の分布を示している。図中の曲線１３及び
曲線１４は、本実施の形態に係る１８０度捻れたハイブ
リッド配向モードに於けるチルト角の分布を示してお
り、曲線１３はｐ＝２０μｍの場合、曲線１４はｐ＝１
０μｍの場合を示している。又、捻れピッチｐの調製は
カイラル剤の添加量を変化させることにより行った。同
図から明らかなように、ねじらない場合（曲線１２）と
比較すると、同じ液晶層の厚みでも捻れ構造を有する液
晶表示素子の方が、チルト角の小さい液晶が分布してい
ることが分かる。又、捻れピッチｐが短くなるほど、チ
ルト角が小さくなる傾向が顕著であった。液晶７…のセ
ル厚方向に於ける配列状態を捻ることで偏光依存性が抑
制されることを予想していたが、該液晶７…のチルト角
が小さくなる効果により２色性色素８…のチルト角も小
さくなり、これにより光の吸収率が高まって、より黒が
沈み込むことが分かった。

【００６１】実際に組み立てた液晶パネルに於いても、
電圧無印加時（即ち、暗状態）の透過率は、２０μｍの
場合では捻らない場合の透過率の８０％に低下し、１０
μｍの場合では６５％に低下した。これは、以下に述べ
ることに起因する。即ち、従来のハイブリッド配向モー
ドの場合、２色性色素の光吸収軸が１軸である為、自然
光のような全方向に振動している光に対しては、光吸収
軸以外の方向に振動する光を吸収できない。これに対し
て、本実施の形態に係る液晶表示素子では、液晶７…及
び２色性色素８…を捻れ構造とし等方的にしているの
で、全ての方向に振動している光も吸収できるからであ
る。しかも、３ｖ以上の電圧を印加した場合の透過率
が、従来のハイブリッド配向モードと殆ど同様であっ
た。従って、例えば印加電圧４ｖの場合、上記従来のハ
イブリッド配向モードと比較して、捻れピッチ２０μｍ
で２５％、１０μｍでは５０％コントラストが向上し
た。よって、コントラストの向上には液晶の配列状態を
ねじる効果が大きいことが判明した。

【００６２】尚、本実施の形態に於いて用いたシミュレ
ーションは、液晶の弾性連続体理論に従って液晶分子の
配向を計算し、Ｂｅｒｒｅｍａｎｎの方法によって光学
特性を計算する、シンテック（株）製のソフトウェア
「ＬＣＤ ＭＡＳＴＥＲ」を用いて行った。計算の理論
及び方法と、その正確さは当業者には公知であり、又、
本ソフトウェアでの計算結果が実パネルの特性と一致す
ることも、種々の液晶パネルに於いて確認している（例
えば、日本学術振興会第１４２委員会編「液晶デバイス
ハンドブック」第２５頁−２８頁、第６１−６４頁）。

【００６３】前記第１電極３及び第２電極４に電圧を印
加すると、電界効果により液晶７…が第１基板１に対し
て垂直となるように配向する。２色性色素８…も液晶７
…に追従して垂直となるように配向する（図４参照）。
第１基板１付近の液晶７ａは略垂直方向に配向してお
り、この液晶７ａの作用によって高チルト角で配向した
液晶も存在している為、液晶７…の配向状態の変化は低
駆動電圧でも起こりやすい。例えば、一対の基板の内側
面をラビング方向が平行となるようにラビング処理して
作製した、従来の捻れ角１８０度の水平捻れネマティッ
クセル（ＳＴＮモード）に於けるしきい値電圧は、通常
３ｖ程度である。これに対して、本実施の形態に係る液
晶表示素子のしきい値電圧は０．５ｖであり、ＴＦＴに
よるアクティブマトリクス駆動をさせる場合、低電圧で
の駆動が可能となった。更に、本実施の形態に係る液晶
表示素子の透過率は、例えば４ｖの電圧を印加した場
合、従来のＳＴＮモードと比較して２０％向上した。こ
れは、第１基板１付近の液晶７ａ及び２色性色素８ａ
が、該第１基板１に対して略垂直となるように配向して
いる為、光の吸収が小さくなったことによる。よって、
コントラストもＳＴＮモードと比較して１．５倍向上し
良好であった。

【００６４】よって、ハイブリッド配向モードに於い
て、液晶の配列状態を捻ることにより、偏光板を必要と
せず、コントラストの高い表示が可能となる。更に、こ
の液晶表示素子にカラーフィルター層を設けることによ
り、フルカラー表示の可能な液晶表示素子とすることが
できる。

【００６５】（液晶の捻れ角とコントラスト比との関
係）次に、液晶の捻れ角とコントラスト比との関係につ
いて検討した。捻れ角ψは、液晶層２０の厚みｄ（μ
ｍ）を一定として捻れピッチｐ（μｍ）を変化させるこ
とにより、０度、９０度、１８０度、２４０度、２７０
度、３００度と変化させた。

【００６６】捻れ角ψとコントラスト比との関係を検討
する前に、捻れ角ψを変化させた場合の電圧無印加時に
於ける透過率の変化について調べた。その結果を表１に
併記する。

【表１】 上記表１から明らかなように、液晶の捻れ角ψを大きく
するほど電圧無印加時に於ける透過率が低下しているこ
とが分かった。２色性色素はその光吸収軸と平行な方向
に振動している直線偏光のみを吸収する。この２色性色
素は、液晶に追随して配列する為、捻れ角が大きくなる
ほど２色性色素の分子配列状態も等方的になり、種々の
方向に振動している光を吸収できるようになる。従っ
て、電圧無印加時に於ける透過率が低下するわけであ
る。

【００６７】一方、５ｖの印加電圧を加えると、いずれ
の捻れ角に於いても透過率はほぼ同様となった。ここ
で、印加電圧５ｖの場合に於ける、各捻れ角のコントラ
スト比を求めた。コントラスト比と捻れ角ψとの関係
を、図５に示す。同図から明らかなように、捻れ角１８
０度まではコントラスト比の値の上昇が大きく、それ以
上の捻れ角では緩やかに上昇していることが判明した。

【００６８】又、捻れ角を大きくすると、しきい値電圧
は高くなる。例えば、捻れ角が３００度の場合、しきい
値電圧は６ｖとなる為、通常の駆動電圧範囲である０ｖ
〜３ｖないし５ｖで駆動する為には、捻れ角は３００度
より小さい方が好ましい。特に、捻れ角が３００度の場
合では、印加電圧を上げるときと下げるときの輝度に差
が出るヒステリシス現象が生じる一方、捻れ角２７０度
の場合では生じなかった。従って、捻れ角ψとしては、
ヒステリシスが生じない２７０度以下が望ましい。又、
捻れ角が小さいほど低電圧での駆動が可能となるが、図
５からも明らかなように十分なコントラストを確保する
為には、捻れ角は１８０度以上であることが好ましい。

【００６９】（プレチルト角α_hを変化させた場合の、
セル厚方向に於ける液晶のチルト角の分布状態）先ず、
無電界時に於けるセル厚方向の液晶のチルト角の分布状
態について、第１基板１近傍に於ける液晶７ａのプレチ
ルト角α_hを、９０度、７０度、５０度、３０度と変化
させてシミュレーションにより検討した。シミュレーシ
ョンについては、前記したシンテック（株）製のソフト
ウェア「ＬＣＤ ＭＡＳＴＥＲ」を用いて行った。又、
捻れ角を１８０度（ｄ／ｐ＝０．４）とし、液晶層２０
の厚みｄは５μｍとして計算した。

【００７０】図６は、チルト角θと第２基板２からの距
離（μｍ）との関係を示す。同図から明らかなように、
第２基板２からの距離が同じ場合でも、プレチルト角α
_hが小さいほどチルト角θが小さくなることが分かる。
よって、この液晶のチルト角が小さくなる効果により、
２色性色素８…のチルト角も小さくなり、これにより光
の吸収量が増大して、より黒が沈み込むことが分かる。

【００７１】一方、実際に組み立てた液晶パネルに於い
ても、電圧無印加時（即ち、暗状態）の透過率が低下し
たことを本願発明者等は確認している。例えば、プレチ
ルト角α_hが７０度の場合の透過率は、９０度の場合の
透過率の７０％にまで低下した。一方、電圧を３ｖ印加
したときの両者の透過率はほぼ同じであったことから、
結果としてコントラスト比は約４０％向上した。プレチ
ルト角α_hを更に、３０度にまで傾けると、電圧無印加
時に於ける透過率は一層低下し、コントラストは向上し
た。又、第１基板１近傍の液晶７ａのプレチルト角が、
９０度に近づくほど、高チルト角の液晶が多く存在する
ようになる為、低い印加電圧でもその配向状態を変化さ
せることができる。この結果、応答性を向上させること
ができる。以上のことから、プレチルト角α_hは３０度
〜９０度の範囲内となるように設定することが好まし
く、駆動電圧が０ｖ〜３ｖ又は０ｖ〜５ｖの範囲内とな
るようにする為には、プレチルト角α_hを５０度〜７０
度の範囲内に設定するのがより好ましい。尚、プレチル
ト角α_hの調製は以下の様にして行った。即ち、ハイプ
レチルト配向膜５の材料として、垂直配向用のポリイミ
ド樹脂と平行配向用のポリイミド樹脂とを混合した材料
を用いた。そして、両者の混合比率を適当に変えること
により、プレチルト角α_hの調製を行った。

【００７２】液晶層２０に於ける液晶７…は、第１基板
１から第２基板２に向かうにつれて高チルト角から低チ
ルト角に配向状態を変化させつつ捻れている。従って、
第１基板１の内側面近傍に於ける液晶７ａのプレチルト
角α_hが、例えば９０度に近い場合では、高チルト角の
液晶が多く存在する為、低い印加電圧でもその配向状態
を変化させることができる。この結果、応答性を向上さ
せることができる。一方、プレチルト角を３０度に近い
場合では、例えばプレチルト角が９０度の場合と比較し
て低チルト角の液晶が増える。この結果、液晶７…と共
に２色性色素８…も低チルト角で配列する為、電圧無印
加時に於ける該２色性色素８…による光の吸収量が増加
する。よって、電圧無印加時の透過率が低下しコントラ
ストを向上させることができる。更に、プレチルト角が
上記数値範囲に於ける中間の値の場合、良好な応答性と
適度なコントラストの表示素子とすることができる。

【００７３】（弾性定数比とコントラストとの関係）続
いて、弾性定数を変化させた場合のコントラストの変化
についてシミュレーション及び実験を行って検討した。
シミュレーションについては、前記したシンテック
（株）製のソフトウェア「ＬＣＤ ＭＡＳＴＥＲ」を用
いて行った。

【００７４】弾性連続体理論に基づき、下記表２に示す
ように液晶の弾性定数を変えたときの、電圧無印加時の
配向を求め、黒の二色性色素を入れたときの黒反射率
(即ち、黒状態に於ける反射率)を計算した。

【表２】 ここで、上記弾性定数はスプレイ弾性定数Ｋ₁、ツイス
ト弾性定数Ｋ₂及びベンド弾性定数Ｋ₃を示しており、こ
れらの定数は液晶の配向に関わる重要な物性値である。
又、表２中のＮｏ．５の液晶は前記した誘電率異方性が
正のネマティック液晶（Ｎｐ）を示しており、その他の
ものについては、本発明に適用可能な液晶を想定して任
意に選択した弾性定数のうち代表的なものを示してい
る。更に、プレチルト角α_hを８０度、プレチルト角α_l
を１度、捻れ角ψを２７０度、液晶層２０の厚みｄを５
μｍとして計算した。又、配向方向の誘電率ε//、垂直
成分の誘電率ε⊥、配向方向の屈折率ｎ//、垂直成分の
屈折率ｎ⊥等のその他の物性値については、Ｎｏ．５の
液晶と同様とした。上記表１の結果に基づいてプロット
したものを図７に示す。図中の縦軸は黒反射率（％）、
横軸は液晶の弾性定数比（−）を示しており、更に○は
弾性定数比Ｋ₃／Ｋ₁、□はＫ₃／Ｋ₂、×はＫ₂／Ｋ₁を示
している。この図から明らかなように、Ｋ₃／Ｋ₁の値は
急峻性に対してバラついており相関関係が見られないの
に対して、Ｋ₃／Ｋ₂（□）は楕円領域３０内に分布して
おり、おおよそ黒反射率と正比例の関係にある。一方、
Ｋ₂／Ｋ₁（×）は楕円領域３１内に分布しており、おお
よそ逆比例の関係にある。ここで、弾性定数比が何れの
値であっても電圧を印加した場合の透過率は殆ど同じと
なるので、黒反射率が低いほどコントラストが高くなる
と言える。従って、Ｋ₃／Ｋ₂の値が小さく、又Ｋ₂／Ｋ₁
の値が大きい液晶材料ほどコントラストが良好となる。
具体的には、Ｋ₃／Ｋ₂が１以上、２．５以下の範囲内で
あり、更にはＫ₂／Ｋ₁が１以上、３以下の範囲内となる
ような物性値を有する液晶材料であれば、黒反射率が小
さくなってコントラストを向上させるので好ましい。上
記数値範囲以外の弾性定数比を有する液晶材料を使用し
た場合、上記数値範囲内の弾性定数比を有するものと比
較して、液晶は高いチルト角で配向することになる。こ
こで、２色性色素は液晶に追随して配列する為、電圧無
印加時での２色性色素による光吸収量は低下し、黒が浮
いてコントラストが低下するといえる。以上のことは、
捻れ角ψや、プレチルト角を変えた場合でも同様の傾向
であった。又、実際に液晶パネルを作製して実験を行っ
た場合でも、シミュレーションによる計算結果と同様の
傾向が確認された。尚、Ｋ₃／Ｋ₂の下限を１としている
のは、本発明に於いて適用でき得る液晶を想定した値で
ある。又、Ｋ₂／Ｋ₁の上限を３としているのも同様の理
由による。

【００７５】（実施の形態２）本発明の実施の形態２を
図８に基づいて説明すれば以下の通りである。尚、前記
実施の形態１の液晶表示素子と同様の機能を有する構成
要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略
する。

【００７６】前記実施の形態１に於いては、透過型の液
晶表示素子を例にとって説明したが、この発明の技術的
思想は反射型の液晶表示素子に対しても適用することが
できる。即ち、本実施の形態２に係る反射型液晶表示素
子の構成は、図８に示すように、前記実施の形態１に係
る液晶表示素子の構成と比して、第２基板２の外側に光
反射性の反射板１９が設けられている点が異なる。尚、
捻れ角ψは１８０度、プレチルト角α_hは８９度、プレ
チルト角α_lは１度としている。

【００７７】本実施の形態に係る反射型液晶表示素子に
於いて、第１電極３と第２電極４との間に電圧を印加し
ない場合、第１基板１側から入射する光は、１８０度捻
れた２色性色素８に吸収されるので、暗状態（ノーマリ
ーブラック）となる。この場合、本実施の形態に係る反
射型液晶表示素子は、１８０度水平捻れネマティック配
向セル（ＳＴＮモード）よりもやや黒の沈み込みは悪い
が、捻れ構造を有さない従来のハイブリッド配向モード
の透過率と比較して、５０％低下させることができる。

【００７８】一方、第１電極３と第２電極４との間に電
圧を印加する場合、液晶層２０には第２基板２のほぼ法
線方向に電界が生じる。この結果、捻れ構造を有してハ
イブリッド配向した液晶７が初期配向状態から新しい配
向状態へと速やかに転移する。即ち、液晶層２０中央付
近の液晶７ｃの長軸方向が、上記電界方向に平行になろ
うとする。又、２色性色素８ｃも上記液晶７ｃに追随
し、第１基板１に対して垂直に配向しようとする。よっ
て、液晶層２０に入射した光は、２色性色素８…に吸収
されずに透過し、反射板１９に達する。更に、反射板１
９に達した光は該反射板１９によって反射され、再び液
晶層２０を透過して系外に出射する。ここで、従来のＳ
ＴＮモードに於いては、基板の近傍にある液晶は電圧を
印加されても初期配向状態を維持したままである。即
ち、基板近傍の液晶は、該基板面に対してほぼ平行に傾
斜しているので、若干光を吸収することになる。一方、
本実施の形態に於いても、ハイプレチルト配向膜５又は
平行配向膜６近傍の液晶７ａ・７ｂは初期配向状態を維
持したままであるが、該液晶７ａは本来的に第１基板１
のほぼ法線方向に配向しており、２色性色素８ａも同様
の方向に配向している。これにより、該２色性色素８ａ
による光の吸収を抑制し透過させることができるので、
従来のＳＴＮモードよりも光の反射率を大幅に向上させ
ることができる。例えば印加電圧３ｖの場合では、ＳＴ
Ｎモードの反射率に比べ、本発明の１８０度捻ったハイ
ブリッド配向セルの反射率は４０％高かった。従って、
コントラストは、水平捻れネマティック配向セルの約
１．５倍に向上させることができた。しかも、本実施の
形態に係る反射型液晶表示素子は、ハイブリッド配向モ
ードで捻れ構造となっているので、本来的に低駆動電圧
での駆動が可能である。従って、本実施の形態に係る反
射型液晶表示素子は、低電圧駆動が可能で、かつ高コン
トラストにて表示可能である。

【００７９】尚、反射板１９の位置は、図８に示す第１
基板１の外側に配置し、第２基板２側を表示画面として
もよい。又、第１電極３又は第２電極４の何れか一方に
対して、アルミニウム（Ａｌ）等の光反射性を有する金
属材料を採用しても、実施可能である。

【００８０】（実施の形態３）本発明の実施の形態３に
ついて、図９に基づいて説明する。尚、前記実施の形態
１又は実施の形態２の液晶表示素子と同様の機能を有す
る構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明
を省略する。

【００８１】本実施の形態３に係る液晶表示素子は、図
９に示すように、第１液晶層２１〜第３液晶層２３の３
層に積層された構造である。より詳しくは、第１液晶層
２１は、上記第１基板１と、該第１基板１に対向する第
１中間基板２５との間に設けられている。第２液晶層２
２は、上記第１中間基板２５と、該第１中間基板２５に
対向する第２中間基板２７との間に設けられている。更
に、第３液晶層２３は、上記第２中間基板２７と、上記
第２基板２との間に設けられている。

【００８２】又、上記第１中間基板２５に於ける上記第
１基板１に臨む面には、第３電極２４が設けられてお
り、該第３電極２４上には平行配向膜６が設けられてい
る。更に、第１中間基板２５に於ける第２中間基板２７
に臨む面には、ハイプレチルト配向膜５が設けられてい
る。一方、第２中間基板２７に於ける上記第１中間基板
２５に臨む面には、第４電極２６が設けられており、該
第４電極２６上には平行配向膜６が設けられている。更
に、第２中間基板２７に於ける第２基板２に臨む面に
は、ハイプレチルト配向膜５が設けられている。

【００８３】上記第１液晶層２１〜第３液晶層２３に
は、カイラル剤及び液晶７…が含まれている。更に、上
記第１液晶層２１〜第３液晶層２３には、それぞれシア
ン色、マゼンタ色又はイエロー色を有するポジ型の２色
性色素９ａ〜１１ａが含まれて構成されている。各色素
の溶解濃度は入射光に対する吸光度から調整して色レベ
ルを合わせて設定した。

【００８４】ここで、従来のカラーフィルター層を用い
た液晶表示素子では、該カラーフィルター層の光の透過
量が少ない為、表示画面は暗い表示となり、特に反射型
の場合に色純度の悪いことが問題となっていた。しかし
ながら、本実施の形態に係る液晶表示素子では、カラー
フィルター層を用いず、それぞれシアン色、マゼンタ色
又はイエロー色の２色性色素９ａ〜１１ａを含有した第
１液晶層２１〜第３液晶層２３を３層積層する構造とな
っているので、該カラーフィルター層による光の透過量
の損失がない。更に、各液晶層は、従来のハイブリッド
配向モードが捻れた構造となっており、このような配向
モードとすることにより、電圧を印加したときの透過率
を向上させることができる。なぜならば、各液晶層に於
ける液晶７ａ…は、本来的に近傍の基板に対して略垂直
となるように配向しており、２色性色素９ａ〜１１ａも
この液晶７ａ…に従って略垂直となるように配列してい
るので、これらの２色性色素９ａ〜１１ａによる光吸収
を抑制することができるからである。よって、入射光の
利用効率が高く、高コントラストで色純度の良好なフル
カラー表示の液晶表示素子を提供できる。

【００８５】尚、本実施の形態に於いては、第１液晶層
２１に於ける第１基板１側を高チルト角側とし、第１中
間基板２５側を低チルト角側とした態様を示したが、本
発明はこれに何ら限定されるものではなく、逆の場合で
も適用できる。更に、第２液晶層２２及び第３液晶層２
３についても同様であり、何れを高チルト角側或いは低
チルト角側とするかは、本発明の適用時における事情に
応じて、適宜採用すればよい。

【００８６】（実施の形態４）本発明の実施の形態４を
図１０ないし図１８に基づいて説明すれば以下の通りで
ある。尚、前記各実施の形態の液晶表示素子と同様の機
能を有する構成要素については、同一の符号を付して詳
細な説明を省略する。

【００８７】前記実施の形態１に於いては、２色性色素
を含む液晶表示素子を例にとって説明したが、本実施の
形態４に係る液晶表示素子は、図１０に示すように、該
液晶表示素子の外側に偏光板４４・４５が設けられてい
る点が異なる。又、第１電極３及び第２電極４に替え
て、所定の幅を有したストライプ状の電極群からなる行
電極４０…又は列電極４１…が設けられている点が異な
る。このような構成とすることにより、低コスト化を実
現する単純マトリクス駆動にて駆動させることができ、
複屈折効果による表示を可能とした、高表示品位の液晶
表示素子を提供できる。以下に、本実施の形態に係る液
晶表示素子について詳細に説明する。

【００８８】図１１は、上記行電極４０及び列電極４１
の概略を示す平面図である。図１２は、液晶層４２に於
ける液晶の配向状態を模式的に示す斜視図である。上記
第１基板１の内側面には、所定の幅を有するストライプ
状の行電極４０…が複数設けられ（図１１参照）、該行
電極４０…の内側面にはハイプレチルト配向膜５が設け
られている。一方、第２基板２の内側面には、所定の幅
を有するストライプ状の列電極４１…が複数設けられ
（図１１参照）、該列電極４１…の内側面には平行配向
膜６が設けられている。更に、行電極４０…と列電極４
１…とがマトリクス状に交差するように、第１基板１と
第２基板２とが対向している。

【００８９】上記液晶層４２は、カイラル剤を添加した
ポジ形ネマティックの液晶７…等が含まれて構成されて
いる。上記液晶７…は、前記実施の形態１で用いたＮ
ｏ．５の液晶であり、複屈折Δｎは０．１４２である。
この液晶層４２に於けるハイプレチルト配向膜５近傍の
液晶７ａは、該ハイプレチルト配向膜５に規制されて、
矢印Ｘの方向にプレチルト角α_hが例えば７０度となる
ように配向している。一方、上記液晶層４２に於ける平
行配向膜６近傍の液晶７ｂは、該平行配向膜６に規制さ
れて、矢印Ｚの方向にプレチルト角α_lが例えば１度と
なるように配向している。しかも、カイラル剤が添加さ
れている為、液晶７…及び２色性色素８…はハイプレチ
ルト配向膜５と平行配向膜６との間で捻れ構造となって
いる。捻れピッチは約７．０μｍであり、捻れ角ψは２
７０度に設定している。尚、液晶層４２の厚みｄは５．
５μｍとしている。

【００９０】上記ハイプレチルト配向膜５及び平行配向
膜６の配置関係は、以下のように設定した。図１３は、
ハイプレチルト配向膜５及び平行配向膜６のラビング方
向と、偏光板４４・４５に於ける偏光軸の配置の関係
を、第１基板１側から観察した場合の平面図である。図
中に於いて、ハイプレチルト配向膜５のラビング方向
（即ち、ハイプレチルト配向膜５近傍の液晶７ａの傾斜
方向）は、同図中の矢印４６である。又、平行配向膜６
のラビング方向（即ち、平行配向膜６近傍の液晶７ｂの
傾斜方向）は、矢印４７である。これにより、液晶層４
２に於ける液晶７…が、矢印４８の方向に螺旋を描くよ
うに捻れた構造とした。又、図１３に示すように、ハイ
プレチルト配向膜５のラビング方向４６と、偏光板４４
の偏光軸４４’とのなす角βは約４５度であり、偏光軸
４４’と偏光板４５の偏光軸４５’とのなす角γは直角
となるようにしている。

【００９１】上記構成の液晶表示素子は、第１電極３及
び第２電極４に電圧を印加しない場合、明状態（ノーマ
リーホワイト）となっている。偏光板４５を透過した直
線偏光は液晶層４２に入射すると、液晶の複屈折性によ
り楕円偏光に変わる。更に、この楕円偏光のうち、偏光
板４４に於ける偏光軸と一致する偏光のみが透過して明
状態となる。一方、第１電極３及び第２電極４に電圧を
印加する場合、液晶層４２の中央付近にある液晶７ｃは
初期配向状態である捻れ構造を解いて、電界方向（第１
基板１の法線方向）に対して平行となるように再配列す
る。これに伴って２色性色素８ｃも連動的に変化し、や
はり法線方向と平行となるように分子の配列状態を変化
させる。ここで、偏光板４５を透過した直線偏光は、液
晶層４２に於ける液晶７…及び２色性色素８…が第１基
板１に対して垂直となるように一様に配向している為、
２色性色素８…に吸収されずに透過する。更に、この直
線偏光が偏光板４４に達すると、該偏光板４４に於ける
偏光軸と一致しない為透過しない。従って、暗状態とな
る。

【００９２】次に、本実施の形態４に係る液晶表示素子
の電圧−輝度特性について、図１４を参照しながら説明
する。図１４に於いて、横軸は実効値電圧（ｖ）を示
し、縦軸は透過率（％）を示す。同図に示す特性曲線か
ら明らかなように、しきい値電圧Ｖｔｈは１．８ｖであ
り、従来のＳＴＮモードに於けるしきい値電圧（約３
ｖ）と比較して２／３程度と非常に低くなっている。
又、しきい値特性の急峻性が高いので、例えば１／２４
０ｄｕｔｙ駆動でもコントラスト比１０以上が確保でき
た。このように、従来のハイブリッド配向は閾値性がな
かったが、本発明のようにハイブリッド配向モードに捻
れ構造を導入することにより、閾値性を持たせることが
できた。

【００９３】更に、ハイプレチルト配向膜５近傍の液晶
７ａは、既に初期配向状態で第１基板１の法線方向に配
向している為、応答速度はＳＴＮモードの２倍以上と非
常に高速である。又、行電極４０と列電極４１との間に
電圧を印加した場合、液晶７…は第１基板１に対して垂
直配向に近い状態で配向するが、従来のＳＴＮモードで
は一部の液晶が斜め方向に起き上がるＳＴＮモードに比
べて視野角の依存性が小さい。よって、従来の単純マト
リクス駆動のＳＴＮモードと比較して優れた特性を有す
る液晶表示素子が得られた。尚、本実施の形態では位相
差板を用いていないが、位相差板を挿入して光学特性を
最適化すれば、コントラスト比を更に向上させることが
できる。該位相差板の設ける位置としては、第１基板１
と偏光板４５との間、或いは第２基板２偏光板４４との
間が好ましい。

【００９４】又、本実施の形態に係る液晶表示素子に、
行電極４０…が接続され第１駆動回路と、列電極４１…
に接続されたデータ信号を印加する第２駆動回路とを実
装することにより（図１１参照）、従来の単純マトリク
ス駆動液晶表示素子に於ける最大の欠点であった、応答
速度の遅さや、視野角の狭さを飛躍的に改善した、液晶
表示装置を提供することができる。尚、上記第１駆動回
路は行電極４０…に走査信号を印加し、第２駆動回路は
列電極４１…にデータ信号を印加する海渡であり、通常
の電圧平均化法に基づいて駆動するものとする。

【００９５】ここで、本願発明者等は、捻れ構造を有し
たハイブリッド配向モードの液晶表示素子を最適設計す
る為に、捻れ角やプレチルト角等の種々のパラメーター
についてシミュレーション及び実験を行った。以下に、
これらのシミュレーション及び実験とその結果について
詳細に説明する。

【００９６】（液晶の捻れ角ψとｄ／ｐとの関係）液晶
の配向状態が安定となるｄ／ｐ（液晶層４２の厚みｄと
捻れピッチｐとの比）の最適値について検討した。先
ず、捻れ角ψがそれぞれ１８０度、２４０度、２７０度
となるようにハイプレチルト配向膜５及び平行配向膜６
をラビング処理した空セルを作製した。これらの空セル
にカイラル剤の添加量が異なる液晶材料を注入して、初
期配向状態及び電圧印加時の配向状態を調べた。この結
果を図１５に示す。同図から明らかなように、捻れ角が
１８０度の場合、ｄ／ｐが０．３より小さいと、捻れ角
が小さくなる低次ツイストが発生し、ｄ／ｐが０．８よ
り大きいと電圧を少し印加したとき（低電圧印加時）に
ストライプ状のドメインが発生した。又、捻れ角が２４
０度の場合、ｄ／ｐが０．５より小さい場合に低次ツイ
ストが発生し、ｄ／ｐが０．８５より大きい場合にスト
ライプ状のドメインが発生した。更に、捻れ角が２７０
度の場合、ｄ／ｐが０．５より小さい場合に低次ツイス
トが発生し、ｄ／ｐが０．９より大きいとストライプ状
のドメインが発生した。

【００９７】これらの結果から、捻れ角が１８０度の場
合、ｄ／ｐは０．３〜０．８の範囲内にあることが好ま
しい。又、捻れ角２４０度の場合では、ｄ／ｐは０．５
〜０．８５の範囲内であることが好ましく、捻れ角２７
０度の場合では、ｄ／ｐは０．５〜０．９の範囲内にあ
ることが好ましい。従って、本実施の形態に係る液晶表
示素子は、捻れ構造を有するハイブリッド配向モードで
はあるが、ｄ／ｐが適正な値でない場合には、従来のＳ
ＴＮモードと同様の配向不良を発生することが分かっ
た。

【００９８】（液晶の捻れ角）次に、液晶の捻れ角につ
いてシミュレーションにより検討した。具体的には、捻
れ角ψを０度、９０度、１８０度、２４０度、２７０度
と変化させ、各捻れ角ψに於ける印加電圧と液晶の電気
容量との関係を計算した。液晶の電気容量は、電圧が印
加されることにより液晶の長軸が電界方向と平行になる
ときに大きくなるので、該液晶の配向状態の変化を表す
指標となる。従って、液晶の電気容量変化を検討すれば
その閾値性が分かる。このシミュレーションにより求め
られたしきい値性は、偏光板の配置等を光学設定に基づ
いて最適化した液晶表示素子の電圧−輝度特性にほぼ対
応している。尚、シミュレーションについては、前記し
たシンテック（株）製のソフトウェア「ＬＣＤ ＭＡＳ
ＴＥＲ」を用いて行った。又、ハイプレチルト配向膜５
近傍の液晶のプレチルト角α_hを８０度、平行配向膜６
近傍の液晶のプレチルト角α_lを１度、液晶層４２の厚
みｄを５．５μｍ、液晶の常光誘電率を３．７、異常光
誘電率を１１．５とした。

【００９９】図１６に、印加電圧に対する液晶の電気容
量の変化を計算して求めた印加電圧−電気容量特性図を
示す。同図に示す、捻れ角０度、即ち従来のハイブリッ
ド配向モードでは閾値性は全く存在しないことが分か
る。捻れ角９０度（ｄ／ｐ＝０．２５）の場合では、
０．２ｖ程度のわずかなしきい値電圧があるが、急峻性
が悪く、最も表示容量が小さい単純マトリクス駆動の１
／３ｄｕｔｙ駆動ですら困難であることが分かる。従っ
て、単純マトリクス駆動には適さない。捻れ角が１８０
度（ｄ／ｐ＝０．５）の場合、従来のＴＮモード程度の
閾値性が得られるので表示容量の小さいディスプレイで
は使用可能である。一方、捻れ角が２４０度（ｄ／ｐ＝
０．７）ないし２７０度（ｄ／ｐ＝０．７５）の場合で
は、急峻性は非常に大きくなっており、特に２７０度で
は大容量表示が可能なＳＴＮモードに匹敵する急峻性が
得られている。捻れ角が３００度になるとＳ字を描く曲
線（図示しない）となり、ヒステリシス現象が現れるの
で、これらの結果から単純マトリクス駆動をするには、
捻れ角ψは１８０度〜２７０度の範囲内であることが好
ましい。特に、捻れ角が２４０度〜２７０度の範囲で
は、ドットマトリクス型の大容量表示も可能である。
又、図１６から分かるように、本実施の形態に係る液晶
表示素子の駆動電圧は１ｖ以上、２ｖ未満の範囲内にあ
り、従来のＳＴＮモードに於ける駆動電圧と比較すると
２／３程度に低減できている。尚、配向状態が安定な領
域では、ｄ／ｐの値が大きいほど急峻性は大きくなるの
で、例えば捻れ角２４０度以上の場合ではｄ／ｐは０．
６以上であることが好ましい。

【０１００】（液晶のプレチルト角）前記実施の形態１
では、２色性色素を有するＧＨモードについて、第１基
板１側の液晶７ａのプレチルト角α_hの検討を行った
が、本実施の形態に於いてもプレチルト角α_hがしきい
値特性にどの様な影響を与えるのかをシミュレーション
により検討した。具体的には、プレチルト角α_hを９０
度、８５度、８０度、７０度、５０度、３０度と変化さ
せ、各プレチルト角α_hに於ける印加電圧と液晶の電気
容量との関係を計算した。このシミュレーションにより
求められたしきい値性は、偏光板配置等の光学設定を最
適化した液晶表示素子の電圧−輝度特性とほぼ対応して
いるのは前述の通りである。尚、シミュレーションにつ
いては、前記したシンテック（株）製のソフトウェア
「ＬＣＤ ＭＡＳＴＥＲ」を用いて行った。又、捻れ角
ψを２７０度、平行配向膜６近傍の液晶のプレチルト角
α_lを１度、液晶層４２の厚みを５．５μｍ、液晶の常
光誘電率を３．７、異常光誘電率を１１．５とした。

【０１０１】図１７に、印加電圧に対する液晶の電気容
量の変化を計算した印加電圧−電気容量特性図を示す。
同図に示すように、しきい値特性の急峻性は、ハイプレ
チルト配向膜５側のプレチルト角α_hの影響が大きいこ
とが分かる。具体的には、プレチルト角α_hが小さくな
るにつれて急峻性は大きくなっている。又、プレチルト
角が８０度、７０度、５０度の場合では急峻性に大きな
差は見られない。更に、プレチルト角３０度では急峻性
は良好であるが駆動電圧が大きくなっている。しかも、
このプレチルト角では、第１基板１の法線に対して大き
く傾斜している為、液晶層４２にはチルト角の小さな液
晶の割合が高い。従って、電圧を印加した際に、液晶が
第１基板１の法線方向に配向する迄の時間がかかり、応
答速度が遅くなる。又、同様の理由から、プレチルト角
が高い場合に比べて視角依存性が大きくなり、視野角も
狭くなる。よって、プレチルト角α_hとしては、印加電
圧を２．５ｖよりも低く抑えたい場合には、およそ４０
度以上である方が好ましい。従って、プレチルト角α_h
の範囲としては、９０度以上４０度以下の範囲内である
ことが好ましい。特に、急峻なしきい値特性を要する大
容量表示を行う場合には、５０度以上８５度以下の範囲
内であることがより好ましい。

【０１０２】又、平行配向膜６近傍の液晶７ｂのプレチ
ルト角α_lとしては、０度以上１０度以下の範囲内であ
ることが好ましい。これにより、電圧の印加時と電圧無
印加時とに於ける液晶のチルト角の変化を急峻にするこ
とができ、しきい値特性に於ける急峻性を良好なものに
することができる。上記プレチルト角α_lが１０度越え
ると、急峻性が失われるので好ましくない。

【０１０３】（弾性定数比と急峻性との関係）続いて、
前記表１に示した各種の液晶を用いて、しきい値特性に
於ける急峻性との関係について検討した。その結果を図
１８に示す。図中の縦軸に示す急峻性は、以下のようし
て求めた。即ち、前記図１７に示した印加電圧−電気容
量特性に於けるプレチルト角α_hが８０度の曲線に於い
て、最も急峻な部分の傾き（電圧幅０．１ｖに於ける電
気容量の変化の割合）を求め、これを急峻性とした。
尚、プレチルト角α_hは８０度、プレチルト角α_lは１
度、捻れ角は２７０度、液晶層４２の厚みｄは５．５μ
ｍに設定した。

【０１０４】図１８に示すように、Ｋ₃／Ｋ₁（同図中、
○で示す）やＫ₂／Ｋ₁（同図中、×で示す）には急峻性
との相関関係が認められなかった。しかしながら、Ｋ₂
／Ｋ₁（同図中、□で示す）に於いては、楕円領域６３
内に分布しており、急峻性と比例の関係にある。特に、
Ｋ₂／Ｋ₁の値が２より小さくなると、急峻性は急激に低
下するので、およそＫ₂／Ｋ₁が１．７以上、２．５以下
の範囲内にあることが好ましい。これらのことは、捻れ
角や、プレチルト角を変えた場合でも同様の傾向であっ
た。又、実際に液晶パネルを作製して実験を行った場合
でも、シミュレーションによる計算結果と同様の傾向が
確認された。尚、Ｋ₂／Ｋ₁の上限を２．５としているの
は、本発明に於いて適用でき得る液晶を想定した値であ
る。

【０１０５】以上のように、本実施の形態に係る液晶表
示素子によれば、急峻性の大きなしきい値特性を有する
ので、単純マトリクス駆動方式にて低電圧で駆動させる
ことができる。しかも、コントラストが高く、視野角や
応答性に優れた液晶表示素子とすることができる。

【０１０６】尚、本実施の形態に於いては、一対の偏光
板を用いた態様を示したが、その他に、一対の基板のう
ち一方の基板の外側に偏光板を設け、他方の基板の外側
に反射板を設けることにより、視野角が広く、コントラ
ストや白色度の良好な反射型の液晶表示素子とすること
もできる。ここで、上記白色度が良好となるのは、以下
の理由による。即ち、電圧印加時に液晶分子が垂直配向
に近い状態となる為、偏光板を透過した直線偏光はその
ままの状態で伝搬する。即ち、複屈折が極めて小さくな
るので、複屈折性による着色を抑制することができるか
らである。

【０１０７】又、前記各実施の形態に於いては、誘電率
異方性が正のネマティック液晶Ｎｐを用いた場合につい
て述べたが、本発明はこれに何ら限定されるものではな
い。例えば、誘電率異方性が負のネマティック液晶Ｎｎ
や、誘電率異方性が正と負の両タイプのネマティック液
晶Ｎｐ、Ｎｎを混合したものを適用できる。

【０１０８】

【発明の効果】本発明は、以上のように説明した形態で
実施され、以下に述べるような効果を奏する。

【０１０９】即ち、本発明に係る液晶表示素子によれ
ば、従来のハイブリッド配向モードに捻れ構造を付加し
たＧＨモードの液晶表示素子とすることにより、低駆動
電圧にて駆動させることができ、しかも高コントラスト
の表示が可能になるという効果を奏する。

【０１１０】又、本発明に係る液晶表示素子によれば、
偏光板を有し、従来のハイブリッド配向モードに捻れ構
造を付加した、複屈折効果による表示が可能な液晶表示
素子とすることにより、急峻性の大きなしきい値特性を
付与することができるので、単純マトリクス駆動方式に
て低駆動電圧で駆動させることができる。又、視野角や
応答性に優れた液晶表示素子とすることができるという
効果を奏する。

【０１１１】更に、本発明に係る液晶表示装置によれ
ば、偏光板を有し、従来のハイブリッド配向モードに捻
れ構造を付加した、複屈折効果による表示が可能な液晶
表示素子に、走査信号を印加する第１駆動回路と、デー
タ信号を印加する第２駆動回路とを具備したことによ
り、応答性や視野角特性に優れた液晶表示装置を単純マ
トリクス駆動方式にて駆動させることできるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る液晶表示素子の概
略を示す断面模式図である。

【図２】上記液晶表示素子に於ける液晶の配向状態を模
式的に示す斜視図である。

【図３】上記液晶表示素子に於ける液晶のチルト角θと
第２基板からの距離との関係を示す特性図である。

【図４】上記液晶表示素子に電界を印加したときの状態
を示す断面模式図である。

【図５】上記液晶表示素子に於ける液晶の捻れ角ψとコ
ントラスト比との関係を示す特性図である。

【図６】上記液晶表示素子に於ける液晶のチルト角θと
第２基板からの距離との関係を示す特性図である。

【図７】上記液晶表示素子に於ける液晶の弾性定数比と
黒反射率との関係を示すグラフである。

【図８】本発明の実施の形態２に係る液晶表示素子の概
略を示す断面模式図である。

【図９】本発明の実施の形態３に係る液晶表示素子の概
略を示す断面模式図である。

【図１０】本発明の実施の形態４に係る液晶表示素子の
概略を示す断面模式図である。

【図１１】上記液晶表示素子に於ける行電極及び列電極
の概略を示す平面図である。

【図１２】上記液晶表示素子に於ける液晶の配向状態を
模式的に示す斜視図である。

【図１３】上記液晶表示素子に於けるラビング方向と偏
光板の偏光軸との関係を示す平面図である。

【図１４】上記液晶表示素子に於ける透過率と実行値電
圧との関係を示す特性図である。

【図１５】上記液晶表示素子に於ける液晶の捻れ角ψと
ｄ／ｐとの関係を示すグラフである。

【図１６】上記液晶表示素子に於ける液晶の捻れ角ψを
種々変化させた場合の電気容量と印加電圧との関係を示
す特性図である。

【図１７】上記液晶表示素子に於ける液晶のプレチルト
角α_hを種々変化させた場合の電気容量と印加電圧との
関係を示す特性図である。

【図１８】上記液晶表示素子に於ける液晶の弾性定数比
と急峻性との関係を示すグラフである。

【図１９】従来の液晶表示素子の概略を示す断面模式図
である。

【符号の説明】

１ 第１基板 ２ 第２基板 ３ 第１電極 ４ 第２電極 ５ ハイプレチルト配向膜 ６ 平行配向膜 ７ａ〜ｃ 液晶 ８ａ〜ｃ ２色性色素 ９ シアン色の２色性色素 １０ マゼンタ色の２色性色素 １１ イエロー色の２色性色素 １９ 反射板 ２０ 液晶層 ２１ 第１液晶層 ２２ 第２液晶層 ２３ 第３液晶層 ２５ 第１中間基板 ２６ 第２中間基板 ４０ 行電極 ４１ 列電極 ４４、４５ 偏光板 α_h、α_l プレチルト角 θ チルト角 ψ 捻れ角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 泰彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 柄沢 武 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山添 博司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 GA02 GA13 GA17 HA18 HA21 JA06 JA13 KA08 KA12 LA05 LA08 MA02 MA09 2H089 HA09 HA23 HA29 HA30 HA32 QA16 RA06 RA10 SA06 SA07 SA08 TA17

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ電極を備え、対向して配置され
   る一対の基板間に液晶を含む液晶層が設けられ、 上記基板のうち第１基板の内側面には、その内側面付近
   の液晶を、該第１基板に対してプレチルト角が３０度以
   上、９０度以下の範囲内で傾斜して配向させるように配
   向処理が施され、 同じく上記基板のうち第２基板の内側面には、その内側
   面付近の液晶を該第２基板と概ね平行な方向に配向させ
   るように配向処理が施された液晶表示素子に於いて、 上記液晶層には、２色性色素及びカイラル剤が含有され
   て、該液晶層に於ける液晶が捻れ構造となっていること
   を特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】 上記液晶の捻れ角は、１８０度以上、２
   ７０度以下の範囲内にあることを特徴とする請求項１に
   記載の液晶表示素子。
3. 【請求項３】 上記第１基板の内側面付近における液晶
   のプレチルト角が、５０度以上、７０度以下の範囲内に
   あることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液
   晶表示素子。
4. 【請求項４】 上記第２基板の内側面付近に於ける液晶
   が該第２基板に対して平行に配向していること、又は液
   晶のプレチルト角が０度を超えて１０度以下の範囲内と
   なるように配向していることを特徴とする請求項１、請
   求項２又は請求項３の何れか１つに記載の液晶表示素
   子。
5. 【請求項５】 上記液晶に於ける捻れ弾性定数Ｋ₂と、
   曲げ弾性定数Ｋ₃との比Ｋ₃／Ｋ₂が１以上、２．５以下
   の範囲内にあることを特徴とする請求項１ないし請求項
   ４の何れか１つに記載の液晶表示素子。
6. 【請求項６】 上記液晶に於ける広がり弾性定数Ｋ
   ₁と、捻れ弾性定数Ｋ₂との比Ｋ₂／Ｋ₁が１以上、３以下
   の範囲内にあることを特徴とする請求項１ないし請求項
   ５の何れか１つに記載の液晶表示素子。
7. 【請求項７】 上記液晶層の背後には、反射板が設けら
   れていることを特徴とする請求項１ないし請求項６の何
   れか１つに記載の液晶表示素子。
8. 【請求項８】 それぞれ内側面に電極を備え、対向して
   配置される第１基板と第２基板との間に液晶層が設けら
   れた液晶表示素子に於いて、 上記液晶層は、上記第１基板及び第２基板の間に相互に
   間隔を設けた第１中間基板及び第２中間基板を介在させ
   ることにより、第１液晶層〜第３液晶層の３層構造とな
   っており、 このうち上記第１液晶層は、上記第１基板と、該第１基
   板に対向し、何れか一方の面に電極を有する第１中間基
   板との間に設けられ、 上記第２液晶層は、上記第１中間基板と、該第１中間基
   板に対向し、何れか一方の面に電極を有する第２中間基
   板との間に設けられ、 上記第３液晶層は、上記第２中間基板と、上記第２基板
   との間に設けられており、 上記第１液晶層〜第３の液晶層の各々を挟む基板の、一
   方の内側面に、その内側面付近の液晶を該基板に対して
   プレチルト角が３０度以上、９０度以下の範囲内で傾斜
   して配向させるように配向処理が施され、 上記第１液晶層〜第３の液晶層の各々を挟む基板の、他
   方の内側面に、前記他方の内側面付近の液晶を前記基板
   と概ね平行な方向に配向させるように配向処理が施され
   ており、 上記第１液晶層〜第３液晶層には、シアン、マゼンタ及
   びイエローより選ばれる色の２色性色素が互いに異なる
   ように含有され、かつカイラル剤を含み、 更に、上記第１液晶層〜第３液晶層に於ける液晶が捻れ
   構造となっていることを特徴とする液晶表示素子。
9. 【請求項９】 上記液晶の捻れ角は、１８０度以上、２
   ７０度以下の範囲内にあることを特徴とする請求項８に
   記載の液晶表示素子。
10. 【請求項１０】 上記第１〜第３液晶層の各々を挟む基
    板の、基板と垂直な方向に配向させるように配向処理が
    施された内側面付近における液晶のプレチルト角が、５
    ０度以上、７０度以下の範囲内にあることを特徴とする
    請求項８又は請求項９に記載の液晶表示素子。
11. 【請求項１１】 それぞれ内側面に電極を備え、対向し
    て配置される一対の基板間に液晶を含む液晶層が設けら
    れ、 上記基板のうち第１基板の内側面には、その内側面付近
    の液晶を、該第１基板に対してプレチルト角が４０度以
    上、９０度以下の範囲内で傾斜して配向させるように配
    向処理が施され、 同じく上記基板のうち第２基板の内側面には、その内側
    面付近の液晶を該基板と概ね平行な方向に配向させるよ
    うに配向処理が施された液晶表示素子に於いて、 上記一対の基板の外側に偏光板をそれぞれ有し、 上記液晶層にはカイラル剤が含有され、該液晶層に於け
    る液晶が捻れ構造となっていることを特徴とする液晶表
    示素子。
12. 【請求項１２】 それぞれ内側面に電極を備え、対向し
    て配置される一対の基板間に液晶を含む液晶層が設けら
    れ、 上記基板のうち第１基板の内側面には、その内側面付近
    の液晶を、該第１基板に対してプレチルト角が４０度以
    上、９０度以下の範囲内で傾斜して配向させるように配
    向処理が施され、 同じく上記基板のうち第２基板の内側面には、その内側
    面付近の液晶を該基板と概ね平行な方向に配向させるよ
    うに配向処理が施された液晶表示素子に於いて、 上記液晶層の前方に偏光板が設けられ、かつ上記液晶層
    の背後に反射板が設けられており、 更に、上記液晶層にはカイラル剤が含有されて、該液晶
    層に於ける液晶が捻れ構造となっていることを特徴とす
    る液晶表示素子。
13. 【請求項１３】 上記液晶の捻れ角は、１８０度以上、
    ２７０度以下の範囲内にあることを特徴とする請求項１
    １又は請求項１２に記載の液晶表示素子。
14. 【請求項１４】 上記液晶層の厚みをｄ、液晶の捻れピ
    ッチをｐとした場合のｄ／ｐが０．４以上、０．９以下
    の範囲内にあることを特徴とする請求項１３に記載の液
    晶表示素子。
15. 【請求項１５】 上記第２基板の内側面付近に於ける液
    晶が該第２基板に対して平行に配向していること、又は
    液晶のプレチルト角が０度を超えて１０度以下の範囲内
    となるように配向していることを特徴とする請求項１１
    ないし請求項１４の何れか１つに記載の液晶表示素子。
16. 【請求項１６】 上記第１基板の内側面付近に於ける液
    晶のプレチルト角が４０度以上、９０度以下の範囲内に
    あることを特徴とする請求項１１ないし請求項１５の何
    れか１つに記載の液晶表示素子。
17. 【請求項１７】 上記液晶に於ける捻れ弾性定数Ｋ
    ₂と、曲げ弾性定数Ｋ₃との比Ｋ₃／Ｋ₂が１．７以上、
    ２．５以下の範囲内にあることを特徴とする請求項１１
    ないし請求項１６の何れか１つに記載の液晶表示素子。
18. 【請求項１８】 請求項１１ないし請求項１７の何れか
    １つに記載の液晶表示素子であって、前記第１基板及び
    第２基板の内側面に設けられた前記電極が、それぞれ所
    定の間隔で帯状に設けられた第１電極群又は第２電極群
    からなり、これら第１電極群と第２電極群とがマトリク
    ス状となるように交差した、そのような上記電極を備え
    た液晶表示素子と、 上記第１電極群及び第２電極群のうち、何れか一方の電
    極群に走査信号を印加する第１駆動回路と、 他方の電極群にデータ信号を印加する第２駆動回路とを
    具備することを特徴とする液晶表示装置。