JPH06324328A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像に本来表現したい色とは別の不都合な着
色が生じることなく、広く均一な視角特性を実現するこ
とのできる液晶表示素子を提供する。 【構成】 マルチドメインセルである第１の液晶セル２
１に、この第１の液晶セル２１の液晶分子の配列の捩れ
方向とは逆方向に捩れ配列されたマルチドメインセルで
ある第２の液晶セル２３を重ねて配置することで、第１
の液晶セル２１の透過光の着色を解消することができ
る。すなわち、第１の液晶セル２１を透過した各波長ご
とに異なる旋光角をもつ光を、逆捩れの液晶分子配列の
マルチドメイン方式の第２の液晶セル２３に入射させる
ことで、全波長の光にわたって第１の液晶セル２１の透
過以前の偏光状態に戻してほぼ無着色な画像表示を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に係り、
特に画像の表示コントラストや表示色等の視角特性を改
善した液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、薄型軽量・低消費電力
という大きな特長を有するため、腕時計や電卓、日本語
ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等の多種多
様な製品に広く用いられている。これら液晶表示素子の
ほとんどは、捩れネマティック（Twisted Nematic ；以
下、ＴＮと略称）型液晶、あるいはこれよりもさらに液
晶分子配列の捩れ角度を大きく設定されたＳＴＮ（Supe
r Twisted Nematic ；以下、ＳＴＮと略称）型液晶が用
いられている。例えばパーソナルコンピュータに用いら
れるディスプレイとしては、画面が大きく表示容量が多
いものが一般的になってきており、表示面の大きさはＡ
4 サイズ以上、その画素数は横 640、縦 480画素以上
の、いわゆるＶＧＡディスプレイ仕様が主流になってき
た。

【０００３】現在主流の液晶表示素子は、アクティブマ
トリックス方式と単純マトリックス方式の 2タイプに大
別することができるが、両方式ともに上記のようなＶＧ
Ａディスプレイ仕様をほぼ満足する性能を実現すること
が可能である。単純マトリックス方式は安価にできるこ
とが最大の特長の一つであり、それは帯状の透明電極が
配列された 2枚の基板を、その透明電極どうしがマトリ
ックス状に交差するように間隙を有して対向配置し、そ
の間隙に液晶層を封入・挟持しただけのシンプルな構造
であることによる。このようなシンプルな構造の単純マ
トリックス方式でＶＧＡディスプレイ仕様を実現するた
めには、液晶層の透過率−印加電圧（Ｔ−Ｖ）特性に急
峻性が要求される。ここで急峻性とは、液晶層に印加す
る電圧の値を変化したときにその液晶層の透過光の変化
する度合いを示す。Ｔ−Ｖ特性は液晶層の配列の総捩れ
角（以下、ツイスト角と呼ぶ）を大きくすることによっ
て急峻にすることができる。

【０００４】しかしながら、実用的には単純マトリック
ス方式の液晶表示素子のツイスト角は 180度以上が必要
でありＳＴＮ型液晶が用いられることが多く、ツイスト
角がこのように大きくなると旋光分散によって表示画像
が本来表現したい画像の色とは異なる不都合な色に着色
するという問題がある。

【０００５】一方、アクティブマトリックス方式では、
各画素ごとに薄膜トランジスタ（Thin Film Transisto
r；以下、ＴＦＴと略称）などのスイッチング素子を配
置しているため、各画素の液晶層に印加する液晶印加電
圧を走査線の本数に関係なく任意の電圧比に設定するこ
とができる。それゆえ応答速度が速くテレビなどの動画
やＣＡＤなどで用いるマウスの動きにも十分な応答速度
を得ることができる。液晶層への電圧印加の制御はＴＦ
Ｔなどのスイッチング素子で行なうので、単純マトリッ
クス方式のようには透過率−印加電圧特性の急峻性を高
くする必要はなく、またツイスト角を大きくする必要も
ない。したがってツイスト角が90度程度のＴＮ型液晶が
用いられることが多い。

【０００６】このようにツイスト角が90度のＴＮ型液晶
の電気光学特性の急峻性はツイスト角がさらに大きいＳ
ＴＮ型液晶よりは劣るが、捩れ角が小さいので旋光分散
が小さくなり、電圧を印加しないとき明るい表示が得ら
れる偏光板配置（ノーマリーオープン）にした場合に
は、前記のような不都合な着色のほとんど目立たない画
像表示を得ることができる。従ってアクティブマトリッ
クス方式とＴＮセルとを組み合わせることにより、高速
で大表示容量の液晶表示素子を実現することができるの
である。これに更にカラーフィルタを組み合わせること
により、フルカラーの画像表示を行なうこともできる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来技術による液晶表示素子においては、画面を観る
方位や角度によって表示の明暗が反転して見える、ある
いは表示画像が暗くなり見辛くなくなるという問題があ
る。あるいは表示画像が本来の画像の色とは別に不都合
に着色するという問題がある。

【０００８】この問題点を改善する方法として、従来
は、一画素内に液晶分子の起き上がる方向がほぼ 180度
異なる 2つの配向領域を設けた液晶表示素子を用いて視
角依存性を改善する方法（Two Domain Twisted Nemati
c；以下、ＴＤＴＮと略称。この技術は例えば特開昭64-
88520にて公開）や、スプレイ配列を用いてＴＤＴＮと
同様の効果を得るというDomain Divided Twisted Nemat
ic（以下、ＤＤＴＮと略称。これは例えば Y.Koike,et.
al.,1992,SID,p798 において公開されている）方式など
が提案されている。一般に液晶表示素子の電気光学特性
は、液晶分子の起き上がる方向に対して斜めから観測し
た透過率は正面からのそれよりも小さくなる。また起き
上がる方向とは正反対の方向からの場合には、斜めから
観測した透過率は正面からのそれよりも大きくなる。そ
こで前記のＤＤＴＮ方式の技術では、一画素内を配向方
向の異なる 2つの領域に分割して、その領域ごとに斜め
から観測される前記の相反する電気光学特性を、両者の
配向特性により得られる視角特性を合成して足し合わせ
ることにより互いに補完させて、正面方向で観測される
電気光学特性に近付けようとするものである。

【０００９】しかしながら、このようなＤＤＴＮ方式の
液晶表示素子を製作する場合、一画素ずつを 2つの異な
る配向方向の領域に分割して形成しなければならず、製
造工程が極めて煩雑なものとなるという問題がある。そ
の結果、製造歩留まりを著しく低下させることになる。

【００１０】上記のＤＤＴＮに類似した技術として、液
晶分子の基板表面から起き上がる方位を略不統一にした
多数の配向領域を一画素内に設けるマルチドメインとい
う技術が報告されている（'93 Society for Informatio
n Display, Advance program, p.67）。このマルチドメ
イン方式によれば、電圧印加時に液晶分子の起きあがる
方位がほぼランダム（略不統一）になる。その結果、Ｔ
−Ｖ特性はどの方位でもほぼ同一となり、広く均一な視
角特性を実現することができる。

【００１１】しかしながら、このような液晶分子の起き
上がる方向を略不統一にした多数の配向領域を一画素内
に設ける場合には、表示画像に色付きが生じる。このた
め、カラーフィルタと組み合わせてフルカラー表示を行
なう場合などに、画像に本来表現したい色とは別の不都
合な着色が生じて表示品質が著しく低下するという問題
がある。そしてこの着色の問題は、液晶分子のツイスト
角を大きくした場合に特に顕著な問題となる。

【００１２】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたもので、その目的は、画像に本来表現したい
色とは別の不都合な着色が生じることなく、広く均一な
視角特性を実現することのできる液晶表示素子を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の液晶表示素子は、画像表示用電極を有し、液
晶分子の長軸方向を同一方向に揃える配向処理を基板表
面に施されることを避けて形成され、互いが間隙を有し
て対向配置される 2枚の基板と、前記基板表面に対して
液晶分子の長軸方向が電圧無印加時に略水平姿勢に保持
されるとともに該液晶分子の長軸方向が前記略水平姿勢
を保持しつつ前記基板表面で略不統一な方位を向き、前
記基板表面に対して垂直方向には前記 2枚の基板どうし
の間隙で前記液晶分子が捩れ配列されるように前記 2枚
の基板どうしの間隙に挟持される液晶層とを有する第１
の液晶セルと、前記第１の液晶セルに重ねて組み合わさ
れる液晶セルであって、液晶分子の長軸方向を同一方向
に揃える配向処理を基板表面に施されることを避けて形
成されて互いが間隙を有して対向配置される 2枚の基板
と、前記 2枚の基板それぞれの前記基板表面に対して液
晶分子の長軸方向が略水平姿勢に保持されるとともに該
液晶分子の長軸方向が前記略水平姿勢を保持しつつ前記
基板表面で略不統一な方位を向き、前記基板表面に対し
て垂直方向には前記 2枚の基板どうしの間隙で前記液晶
分子が前記第１の液晶セルの捩れ配列の捩れ方向とは逆
方向に捩れ配列されて前記第１の液晶セルの旋光性とほ
ぼ同じ旋光角でかつ逆向きの旋光性を有する第２の液晶
セルとを具備することを特徴としている。

【００１４】あるいは、上記の液晶表示素子において、
前記第１の液晶セルは、前記画像表示用電極に駆動電圧
が印加され、該駆動電圧に対応して各画素ごとに光透過
性が変化して画像表示を行なう液晶セルであり、前記第
２の液晶セルは、前記第１の液晶セルを透過した光の着
色を補償する液晶セルであって、該第２の液晶セルのリ
タデーション値が前記第１の液晶セルのリタデーション
値よりも小さい値に設定されるとともに、該第２の液晶
セルの液晶分子のツイストが前記第１の液晶セルの液晶
分子のツイスト角とほぼ同じツイスト角であって反対方
向の捩れ方向にツイストされていることを特徴としてい
る。

【００１５】あるいは、上記の液晶表示素子において、
前記第１の液晶セルおよび前記第２の液晶セルのうち少
なくとも一方の液晶セルの液晶層として高分子液晶を用
いたことを特徴としている。

【００１６】なお、前記の第２の液晶セルの液晶分子の
ツイストを第１の液晶セルの液晶分子のツイストとは逆
の捩れ方向にツイストするためには、例えば第１の液晶
セルの液晶層には左捩れ用のカイラル剤を混入し、第２
の液晶セルの液晶層には前記の第１の液晶セルの液晶分
子と旋光角がほぼ等しくなるような右捩れ用のカイラル
剤を混入するなどすればよい。

【００１７】また本発明は、前記の画像表示用電極とし
て帯状の透明電極がそれぞれの基板に配列されたいわゆ
る単純マトリックス型の液晶表示素子においても、ある
いは前記の画像表示用電極として一方の基板には対向
（共通）電極が形成され他方の基板には各画素ごとに画
素電極が配列された、いわゆるアクティブマトリックス
型液晶表示素子においても適用されることは言うまでも
ない。

【００１８】また、前記の第１の液晶セルおよび第２の
液晶セルの各基板表面には、例えば配向膜材料としてポ
リイミドを用いた水平配向膜を形成し、これをラビング
配向等の配向処理を施すことなく用いるようにしてもよ
く、あるいはその他の配向膜材料を用いて、前記と同様
に配向処理を施すことなく用いるようにしてもよい。い
ずれにせよ、液晶分子の長軸方向を電圧無印加時に基板
表面に対して略水平姿勢に保持することができるように
基板表面に配向膜などを形成するとともにその配向膜な
どの表面にはラビング配向処理等を施すことを避けて、
液晶分子の長軸方向を電圧無印加時に略水平姿勢に保持
しつつ、その液晶分子の長軸が基板表面で向く方位は一
画素内で略不統一になるようにすればよい。

【００１９】

【作用】電圧無印加時に液晶分子が第１の液晶セルの基
板表面に対してほぼ水平姿勢を保ちつつその液晶分子の
長軸の方位が揃わないように基板表面を形成すること
で、電圧印加時に液晶分子の起きあがる方位がランダム
（略不統一）になる。その結果、Ｔ−Ｖ特性はどの方位
でもほぼ同一となり、広く均一な視角特性を実現するこ
とができる。

【００２０】このとき、表示画像が表現したい色とは別
の不都合な色に着色する。そこで、このような透過光の
着色を第２の液晶セルによって補償して、白色光に近い
透過光となるようにすることができる。

【００２１】すなわち、マルチドメインセルである第１
の液晶セルに、この第１の液晶セルの液晶分子の配列の
捩れ方向とは逆方向に液晶分子が捩れ配列されたマルチ
ドメインセルである第２の液晶セルを重ねて配置するこ
とで、前記の透過光の着色を解消することができる。こ
れは、マルチドメイン方式の第１の液晶セルを透過した
各波長ごとに異なる旋光角をもつ光を、さらに逆捩れの
配列をもつマルチドメイン方式の第２の液晶セルに入射
させることで、第１の液晶セルを透過した光を全ての波
長の光にわたって、その第１の液晶セルを透過する以前
の偏光状態に戻すことができ、実用上ほとんど白色光の
ような（白黒表示のような）無着色な画像表示を得るこ
とができるからである。

【００２２】さらには、より好ましい色補償効果を得る
には、第１の液晶セルと第２の液晶セルの旋光性（媒質
に光が進行するとき、進行方向に対して偏光面を右や左
に回転させる性質）がほぼ等しいことが必要である。実
際には電圧平均化法で時分割駆動により表示を行なうよ
うな場合、暗状態では特定の大きさの電圧が液晶層に印
加される。その電圧の特定の大きさは、走差線の本数と
液晶セルのＴ−Ｖ特性との関係によって異なるが、一般
的に液晶層の応答しきい値電圧近傍に設定される。この
ような大きさの電圧を第１の液晶セルに印加すると、そ
の旋光性は電圧無印加時より幾分小さくなる。したがっ
て色補償用の第２の液晶セルの旋光性もこれに合わせて
第１の液晶セルの電圧無印加時より小さくする必要があ
る。具体的には、第１の液晶セルが電圧を印加されて駆
動される液晶セルである場合、この第１の液晶セルのリ
タデーション値は第２の液晶セルのリタデーション値よ
り大きく、かつ第１の液晶セルのツイスト角と第２の液
晶セルのツイスト角とがほぼ等しくなるように設定して
おけば、極めて効果的に画像の着色を解消することがで
きる。さらに、第１の液晶セルと第２の液晶セルのどち
らか一方の液晶セルを高分子液晶で作製した場合には、
液晶表示素子を薄型化・軽量化できるので、より望まし
い液晶表示素子を得ることができる。

【００２３】また、本発明によれば配向膜へのラビング
配向処理等の煩雑な処理を省略することができるため、
製造歩留まりの向上や製造工程の簡易化をも図ることが
できるという利点もある。

【００２４】

【実施例】以下、本発明に係る液晶表示素子の実施例
を、図面に基づいて詳細に説明する。

【００２５】（実施例１）図１は、本発明に係る第１の
実施例の液晶表示素子の主要部の構成を模式的に示す図
である。

【００２６】走査線１と信号線３とがほぼ直交するよう
に配置され、その交差部ごとに走査線１および信号線３
に接続されるとともに画素電極５に接続されてこの画素
電極５への電圧印加を制御するスイッチング素子として
のＴＦＴ７が配設され、それらを被覆するように配向処
理を施されていない配向膜９が形成されたＴＦＴアレイ
基板１１と、これに対向配置される対向電極１３が形成
され、その上を被覆するように配向処理を施されていな
い配向膜１５が形成された対向基板１７とが間隙（セル
ギャップ）を有して組み合わされ、その両基板１１、１
７の間隙に液晶層１９が封入・挟持されて第１の液晶セ
ル２１が形成されている。そしてこの第１の液晶セル２
１の上に重ねるようにして第２の液晶セル２３が組み合
わされる。 そして重ね合わされた第１の液晶セル２１
および第２の液晶セル２３を上下から挟むように、偏光
板２５、２７がそれぞれの液晶セルの外向きの面側に貼
設されて、本発明に係る第１の実施例の液晶表示素子の
主要部が構成されている。

【００２７】液晶セル２１には、前記したように基板ほ
ぼ全面を被覆するように水平配向を行なう配向膜９、１
５が形成されており、これら配向膜９、１５は表面にラ
ビング処理が施されておらず、積水ファインケミカル社
製の粒径 5.0μｍのスペーサ（図示省略）が間隙材とし
て両基板間に介挿されてセルギャップ約 5.0μｍに保た
れるとともに、基板周囲にシール材（図示省略）が塗布
されて両基板１１、１７が組み合わされて形成されてい
る。

【００２８】液晶層１９としては、ＺＬＩ−4287（Ｅ．
メルク社製）に、液晶分子の基板間での捩れが約90度に
なるように左捩れ用のカイラル剤Ｓ811 （Ｅ．メルク社
製）を混合させた液晶組成物を用いた。この液晶組成物
を等方相の状態で空セルに注入して、液晶層１９として
両基板１１、１７間に封入・挟持させた。このように形
成された第１の液晶セルのリタデーション値Δｎｄは、
約 460ｎｍとなった。またその捩れピッチは前記のごと
く約90度である。

【００２９】第２の液晶セル２３は、前記の第１の液晶
セル２１とほぼ同様の構造に形成されており、そのリタ
デーション値Δｎｄは上記の第１の液晶セルと同様に約
460ｎｍで、またそのセルギャップも第１の液晶セルと
同様に約 5.0μｍに設定されているが、駆動電圧が印加
されないことと、その基板２９、３１間に封入・挟持さ
れる液晶層３３の液晶分子の、基板２９、３１の配向膜
３５、３７表面どうしの間（セルギャップ）での捩れが
約90度で右捩れになるように、右捩れ用のカイラル剤Ｒ
811 （Ｅ．メルク社製）をＺＬＩ−4287（Ｅ．メルク社
製）に混入していることが、前記の第１の液晶セル２１
とは異なる点である。

【００３０】偏光板２５、２７としては、直交ニコルの
偏光板（G1220DU 、日東電工製）を用いて、その光吸収
軸どうしが互いに直交するように配置した。

【００３１】また図示は省略したが第１の液晶セル２１
の電極引き出し部には外部の液晶駆動回路から入力され
る走査信号電圧および映像信号電圧が供給されて、この
液晶表示素子が駆動される。

【００３２】ここで、一般にＴＮセルに用いられる偏光
板の配置方式としては、大別すると2通りあり、上下の
偏光板の光吸収軸を互いに平行させて配置する方式と、
上下の偏光板の光吸収軸を直交させて配置する方式とが
ある。前者の方式は、液晶セルに電圧を印加しないとき
には光が透過せず、電圧を印加したときに光の透過状態
が得られる（ノーマリークローズ）。また後者の方式
は、液晶セルに電圧を印加しないときに光が透過し、電
圧を印加したときには光が遮断される（ノーマリーオー
プン）。そして図２は従来例のＴＮ方式のノーマリーオ
ープンとノーマリークローズの表示面法線から左右の方
向に60度まで視角を傾けたときのコントラスト比の視角
依存性を示す図であるが、これらを比較すると、ノーマ
リークローズの方がノーマリーオープンよりコントラス
ト比の視角依存性が少ないことが分かる。コントラスト
比とは、光が透過した状態（明状態）の輝度を光が遮断
された状態（暗状態）の輝度で割った値であり、コント
ラスト比は暗状態の輝度に大きく影響する。そこでノー
マリーオープンとノーマリークローズの両方式の暗状態
の輝度の左右方向における視角依存性を測定してみる
と、図３に示すような特性が得られる。図から明らかな
ように、ノーマリークローズの方がノーマリーオープン
より暗状態の視角依存性が小さく、その結果ノーマリー
クローズの方がノーマリーオープンよりコントラスト比
の視角特性が良い。ノーマリーオープンとノーマリーク
ローズの暗状態の違いを考察してみると、ノーマリーオ
ープンの場合は液晶層にしきい値以上の電圧を印加して
おり、ノーマリークローズの場合は液晶層にしきい値以
下の電圧しか印加されていない。液晶層にしきい値以上
の電圧を印加すると、液晶分子がセル厚方向に並び捩れ
配列が解かれる。このような配列状態はしきい値以下の
電圧しか印加されていない基板にほぼ水平に捩れた配列
状態と比較して配列の見え方の視角変化が大きい。従っ
て以上の理由により、視角を広くするにはノーマリーク
ローズを用いた方が良いことが判明した。

【００３３】一方、視角を広い範囲にわたって均一にす
る技術として、液晶分子の起き上がる方位がほぼ不統一
な多数の配向領域を一画素内に設ける、いわゆるマルチ
ドメイン方式という技術がある。これは液晶分子の長軸
が電圧無印加時に基板表面に対してほぼ水平な姿勢を保
ち、かつ配向処理を行なうことを避けて、液晶分子の長
軸の方位が揃わないようにすることで、電圧印加時に液
晶分子が起きあがる方位がランダムになり、その結果、
Ｔ−Ｖ特性はどの方位でもほぼ同一となる。その一例と
して、従来のノーマリークローズのＴＮセルの場合とマ
ルチドメインセルの場合のそれぞれについて入射角60度
での上下左の方位でのＴ−Ｖ特性を図４、５に各々示
す。マルチドメインセルにおいては、Ｔ−Ｖ特性に方位
角依存性がほとんど全く無いことが判る。しかしながら
マルチドメインセルを従来のＴＮセルと同じセル条件
（リタデーション値および捩れ角（ツイスト角）の大き
さ）で製作すると、表示画像が着色するという不都合が
生じる。このような着色は特にツイスト角が大きくなる
に従って顕著になる。

【００３４】そこで、このような透過光の着色を第２の
液晶セル２３によって補償して、白色光に近い透過光と
なるようにする。すなわちマルチドメインセルである第
１の液晶セル２１に、この第１の液晶セル２１の液晶分
子の配列の捩れ方向とは逆方向に液晶分子が捩れ配列さ
れたマルチドメインセルである第２の液晶セル２３を重
ねて配置することで、前記の透過光の着色を解消するこ
とができる。これは、マルチドメイン方式の第１の液晶
セル２１を透過した各波長ごとに異なる旋光角をもつ光
を、さらに逆捩れの配列をもつマルチドメイン方式の第
２の液晶セル２３に入射させることで、第１の液晶セル
２１を透過した光を全ての波長にわたってその第１の液
晶セル２１を透過する以前の偏光状態に戻すことがで
き、実用上ほとんど白色光のような（白黒表示のよう
な）無着色な画像表示を得ることができるからである。

【００３５】さらに、より効果的に色補償を行なうため
には、第１の液晶セル２１と第２の液晶セル２３は旋光
性（媒質に光が進行するとき、進行方向に対して偏光面
を右や左に回転させる性質）がほぼ等しいものであるこ
とが必要である。実際には、電圧平均化法で時分割駆動
により表示を行なうような場合、暗状態では特定の大き
さの電圧が液晶層に印加される。その電圧の大きさは、
走査線１の本数と第１の液晶セル２１のＴ−Ｖ特性との
関係によっても異なるが、一般的に液晶層１９の応答し
きい値電圧Ｖth近傍に設定される。このような大きさの
電圧を第１の液晶セル２１に印加すると、その旋光性は
電圧無印加時より幾分小さくなる。したがって、色補償
用の第２の液晶セル２３の旋光性もこれに合わせて第１
の液晶セル２１の電圧無印加時より小さくする必要があ
る。具体的には、第１の液晶セル２１が電圧を印加され
て駆動される液晶セルである場合、この第１の液晶セル
２１のリタデーション値は第２の液晶セル２３のリタデ
ーション値より大きく、かつ第１の液晶セル２１のツイ
スト角と第２の液晶セル２３のツイスト角とがほぼ等し
くなるように設定することにより、極めて効果的に画像
の着色を解消することができるのである。

【００３６】上述のような構造で画面の大きさが 9.5イ
ンチのＴＦＴアクティブマトリックス型液晶表示素子を
製作し、これにテストパターン画像を表示させて、その
画像表示品質を検証した。その結果、白黒表示で視角の
広い液晶表示素子が実現できることが確認された。ま
た、中間階調表示を行なわせたところ、どの方位から観
察しても表示画像の明暗反転が生じることなく、良好な
表示を実現できることが確認された。

【００３７】（上記第１の実施例に対する比較例）第１
の実施例の液晶表示素子において、第２の液晶セル２３
を取り去って第１の液晶セル２１だけを用いて偏光板２
５、２７の吸収軸を互いに平行に配置してノーマリクロ
ーズとし、その他の設定は上記第１の実施例と同様の設
定とした液晶表示素子を製作した。

【００３８】このような比較例の液晶表示素子を上記第
１の実施例と同様の駆動条件で駆動して同様のテストパ
ターンの画像表示を行なわせたところ、カラーフィルタ
を用いないときにうす紫色に着色した画像表示となり、
カラーフィルタを用いてフルカラー表示を行なう際に本
来表現したい色とは別の不都合な色に着色した画像表示
となってしまい、表示品質が著しく低下した。

【００３９】（実施例２）前述の第１の実施例におい
て、第１の液晶セル２１および第２の液晶セル２３に用
いる液晶材料をＺＬＩ−1132（Ｅ．メルク社製）に変更
するとともに、第１の液晶セル２１においてはカイラル
剤Ｓ811 （Ｅ．メルク社製）の濃度を第１の実施例より
も多くして約270 度の左捩れ配向となるように調合し、
第２の液晶セル２３においてはカイラル剤Ｒ811 （メル
ク社製）の濃度を第２の実施例よりも多くして約270 度
の右捩れ配向となるように調合し、各液晶セルに注入し
挟持させた。

【００４０】その結果、カラーフィルタを用いない状態
での表示画像の色はほとんど白黒表示のような色とな
り、カラーフィルタを用いてフルカラー表示を行なう際
に好適であることが確認できた。

【００４１】また、透過率−印加電圧特性も第１の実施
例の場合よりもさらに急峻になった。これにより、上記
のような液晶分子のツイスト条件に設定された第１の液
晶セル２１および第２の液晶セル２３を単純マトリック
ス型の液晶セルの構成とし、カラーフィルタを用いてフ
ルカラー表示の液晶表示素子とし、これをマルチプレク
ス駆動させることで、視角特性やコントラスト特性や色
再現性の極めて良好な多桁表示を行なうことが可能であ
ることが確認された。そこで実際にこのような構成の 6
40×480 画素の単純マトリックス型液晶表示素子を作製
して、 1／ 240デューティでマルチプレクス駆動したと
ころ、従来のＳＴ形の液晶表示素子と比較して視角の広
い特性が得られ、コントラスト特性や色再現性の極めて
良好な画像表示を得ることができた。

【００４２】（実施例３）上記の第２の実施例における
第２の液晶セル２３を、液晶層３３としてポリシロキサ
ン主鎖とし側鎖がビフェニルベンゾエートとコレステリ
ル基からなる高分子共重合体の液晶組成物を用いた液晶
セルに変更した液晶表示素子を作製した。そしてこの液
晶表示素子を駆動させて、その視角特性を測定したとこ
ろ、60度コーンでコントラスト比14： 1以上を得ること
ができた。また中間階調を表示させたところ、入射角が
60度以上でも表示の反転が生じない良好な白黒表示が得
られることが確認できた。また、このような高分子共重
合体の液晶組成物を用いることにより液晶セルを薄型化
・軽量化することができるので、薄型・軽量な、より望
ましい液晶表示素子を得ることができるという利点もあ
る。

【００４３】なお、上記の第１の実施例においては、Ｔ
ＦＴアクティブマトリックス型液晶表示素子に本発明を
適用した場合について述べたが、本発明の適用はこのよ
うなＴＦＴアクティブマトリックス型液晶表示素子のみ
には限定しない。この他にも例えばＭＩＭ素子のような
2端子素子を用いたアクティブマトリックス型液晶表示
素子や、単純マトリックス型液晶表示素子にも適用する
ことができることは言うまでもない。

【００４４】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
本発明の液晶表示素子の各部位（例えば配向膜材料な
ど）の形成材料の変更等が種々可能であることは言うま
でもない。

【００４５】

【発明の効果】以上、詳細な説明で明示したように、本
発明によれば、画像に本来表現したい色とは別の不都合
な着色が生じることなく、広く均一な視角特性を実現す
る液晶表示素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示素子の主要部の構造を示
す図である。

【図２】ＴＮセルの左右方向のノーマリーオープンとノ
ーマリークローズのコントラスト比の視角特性を示す図
である。

【図３】ＴＮセルの左右方向のノーマリーオープンとノ
ーマリークローズの暗状態の輝度の視角特性を示す図で
ある。

【図４】入射角60度でのノーマリークローズのＴＮセル
の上下左方位の透過率−印加電圧特性を示す図である。

【図５】入射角60度でのノーマリークローズのマルチド
メインセルの上下左方位の透過率−印加電圧特性を示す
図である。

【符号の説明】

１…走査線 ３…信号線 ５…画素電極 ７…ＴＦＴ ９、１５…配向膜 １１…ＴＦＴアレイ基板 １３…対向電極 １７…対向基板 １９、３３…液晶層 ２１…第１の液晶セル ２３…第２の液晶セル ２５、２７…偏光板 ２９、３１…ガラス基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽藤 仁 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像表示用電極を有し、液晶分子の長軸
   方向を同一方向に揃える配向処理を基板表面に施される
   ことを避けて形成され、互いが間隙を有して対向配置さ
   れる 2枚の基板と、前記基板表面に対して液晶分子の長
   軸方向が電圧無印加時に略水平姿勢に保持されるととも
   に該液晶分子の長軸方向が前記略水平姿勢を保持しつつ
   前記基板表面で略不統一な方位を向き、前記基板表面に
   対して垂直方向には前記 2枚の基板どうしの間隙で前記
   液晶分子が捩れ配列されるように前記 2枚の基板どうし
   の間隙に挟持される液晶層とを有する第１の液晶セル
   と、 前記第１の液晶セルに重ねて組み合わされる液晶
   セルであって、液晶分子の長軸方向を同一方向に揃える
   配向処理を基板表面に施されることを避けて形成されて
   互いが間隙を有して対向配置される 2枚の基板と、前記
   2枚の基板それぞれの前記基板表面に対して液晶分子の
   長軸方向が略水平姿勢に保持されるとともに該液晶分子
   の長軸方向が前記略水平姿勢を保持しつつ前記基板表面
   で略不統一な方位を向き、前記基板表面に対して垂直方
   向には前記 2枚の基板どうしの間隙で前記液晶分子が前
   記第１の液晶セルの捩れ配列の捩れ方向とは逆方向に捩
   れ配列されて前記第１の液晶セルの旋光性とほぼ同じ旋
   光角でかつ逆向きの旋光性を有する第２の液晶セルとを
   具備することを特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】 請求項１記載の液晶表示素子において、 前記第１の液晶セルは、前記画像表示用電極に駆動電圧
   が印加され、該駆動電圧に対応して各画素ごとに光透過
   性が変化して画像表示を行なう液晶セルであり、 前記
   第２の液晶セルは、前記第１の液晶セルを透過した光の
   着色を補償する液晶セルであって、該第２の液晶セルの
   リタデーション値が前記第１の液晶セルのリタデーショ
   ン値よりも小さい値に設定されるとともに、該第２の液
   晶セルの液晶分子が前記第１の液晶セルの液晶分子のツ
   イスト角とほぼ同じツイスト角で反対方向の捩れ方向に
   ツイストされていることを特徴とする液晶表示素子。
3. 【請求項３】 請求項１記載の液晶表示素子において、 前記第１の液晶セルおよび前記第２の液晶セルのうち少
   なくとも一方の液晶セルの液晶層として高分子液晶組成
   物を用いたことを特徴とする液晶表示素子。