JPH1026765A - 液晶表示素子、投影型液晶表示装置及び基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶層を挟持する基板に形成された周期的パ
ターンにより生じる回折効果を低減した、明るくコント
ラストの高い液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 液晶層１０２を挟持する対向基板１０１
またはアレイ基板の液晶層１０２を挟持する側面に、厚
さｄの透明導電性膜からなる、光が透明導電性膜を透過
するときに生ずる第１の位相差と、光が液晶層を透明導
電性膜と実質的に同じ厚さｄだけ透過するときに生ずる
第２の位相差との差が、透過する光の波長λの整数倍と
なるように屈折率または膜厚ｄを調節して形成した複数
のストライプ状電極１０４とを具備したことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子に関
し、特に投影型液晶表示に関する。また液晶表示素子に
用いられる基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、液晶表示装置やプラズマ発光型表
示装置がＣＲＴ表示装置にかわる小型で軽量な平面表示
装置として注目されている。特に、液晶表示装置は次世
代の表示装置の本命として考えられ、その技術開発が様
々な分野で進められている。

【０００３】これらの平面表示装置は一般に、表示動作
において表示素子そのものが自ら光を放つ自発光型のも
のと、表示動作において独立した光源から入射する光の
透過率を表示素子により制御する透過率制御型のものと
に分類できる。

【０００４】例えばプラズマ発光表示装置は自発光型に
属し、液晶表示装置は透過率制御型の表示装置に属す
る。

【０００５】したがって、明るく、コントラストの高い
優れた表示品質を得るために、光の透過率の高い液晶表
示素子が求められている。

【０００６】液晶表示素子の透過率を低下させる要因の
１つに、液晶を挟持する基板に形成された周期的パター
ンが回折格子となり、透過光を回折させてしまうという
問題がある。

【０００７】この他にも透過率を低下させる要因はあ
り、例えばツイステッドネマティック型に代表されるよ
うな−般的な液晶パネルは、偏光板を使用して線偏光さ
れた光を複屈折性または旋光性を示す液晶層に入射させ
るものである。しかし、こうした液晶パネルは、光源か
ら得られる光量が偏光板を通過する際に１／２に低下す
るという問題がある。

【０００８】最近では、偏光板を必要としない液晶表示
素子も開発されている。この液晶表示素子は、液晶材料
が高分子樹脂中に含有される高分子分散型あるいは微粒
子が液晶材料中に含有される微粒子分散型の液晶層を透
明な１対の電極基板間に挟持し、この液晶層に入射した
光の空間的な伝搬方向を変調させる散乱型変調素子とし
て機能する。この場合、光源光の利用効率は、偏光板を
用いた装置よりも向上される。

【０００９】高分子分散型液晶は、例えば電圧が印加さ
れない電極間の画素領域において入射光線を散乱させる
乳白色の光散乱状態に設定され、電圧が印加される電極
間の画素領域において、入射光線が散乱しにくい透明な
光透過状態に設定される。

【００１０】このため、各画素領域の散乱性がその透過
光および反射光の強度を映像信号に応じて変化するよう
制御され、例えば投影型液晶表示装置では、これら透過
光および反射光のいずれか一方が投射光学系によりスク
リーンに導かれる。

【００１１】高分子分散型液晶は、そのポリマーの形状
やポリマーと液晶層との混合比に制約がある。また外部
から印加した電圧は、ポリーマーと液晶層との混合比に
制約がある。また外部から印加した電圧は、ポリマーと
液晶とに分圧されるため、液晶には印加電圧の一部しか
印加されない。このため、充分に低い駆動電圧高い応答
速度が要求される駆動特性を満足させようとすると、充
分な光散乱特性を得られないという問題がある。

【００１２】さらに、これらの方式では光散乱状態と光
透過状態とで液晶の分子配列が著しく異なるため、電気
光学特性にヒステリシスが生じてしまう。

【００１３】これに対し、例えばカプセル内面における
液晶分子配列を制御するためにポリマーに疎水性の物質
を混合する等により、光散乱状態における液晶分子配列
をある程度制御し、ヒステリシスを軽減させることも可
能であるが、このことは同時に光散乱を弱めてしまうと
いう欠点を有する。

【００１４】このように、従来の液晶表示素子は透過率
が低く、視角特性が狭く、高い駆動電圧を要し、また応
答速度も遅いといった問題をもっていた。

【００１５】このような問題を解決するために、各画素
において実効的に一様な分子配列を形成することにより
光透過状態を実現し、また、２種以上の電界方向をもっ
て、屈折レンズ効果や回折格子効果を形成することによ
り、光散乱状態を実現する方式が提案されている。

【００１６】ここで、屈折レンズ効果とは、液晶層の厚
さ方向に液晶分子が連続的に傾きを変えて液晶層の屈折
率を連続的に変化させることにより入射した光を屈折さ
せる効果をいう。

【００１７】また、回折格子効果とは、液晶分子の異常
光屈折率ｎ_e と常光屈折率ｎ_o とが液晶層の平面方向
に、規則的に交互に出現することにより、液晶層による
回折格子が形成され、その結果平行光が散乱する効果を
いう。

【００１８】このような原理に基づく新規な液晶表示素
子の提案が特願平６−１７２９３５で行われている。ま
た特願平６−２９８４９６は前記提案の諸特性をさらに
向上させる提案が行われている。

【００１９】これらの液晶表示素子は透過光および散乱
光のいずれか一方を投射光学系によりスクリーンに導く
ことにより、投影型液晶表示装置として応用することが
できる。

【００２０】特願平６−１７２９３５と特願平６−２９
８４９６の提案においては、２種以上の電界方向を発生
させるために、電極が１画素毎に５０μｍ以下の微細な
領域を単位とした導電体部と非導電体部とからストライ
プ状に形成されている。

【００２１】電極の導電体部の屈折率は、例えば、ＩＴ
Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透明導
電性膜を透明電極として用いた場合には約２．０であ
る。非導電体部は透明電極が形成されていない領域で、
配向膜が形成され、挟持する液晶層が充填されており、
配向膜と液晶層の屈折率は約１．５である。

【００２２】したがって、導電体部と非導電体部は屈折
率が異なるため、ストライプ状電極とこの電極間に満た
された液晶層により回折格子が形成されてることにな
る。このため、液晶層を実効的に一様な分子配列をする
ことにより、光透過状態を実現するとき、電極の導電体
部と非導電体部とによる回折格子により光が回折され、
透過率が低下してしまうという問題がある。

【００２３】このように基板形成された周期的パターン
により透過光が回折され、透過率が低下してしまうと言
う問題があった。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題を解決するためになされたものである。すなわち本発
明は、液晶層を挟持する基板に形成された周期的パター
ンにより生じる回折効果を低減した、明るくコントラス
トの高い液晶表示素子を提供することを目的とする。

【００２５】また、本発明は液晶層を挟持する基板に形
成された周期的パターンにより生じる回折効果を低減し
た液晶表示素子を備えた、明るくコントラストの高い投
影型液晶表示装置を提供することを目的とする。

【００２６】さらに、本発明は回折を低減する透過率の
高い基板を提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
の液晶表示素子は、第１の基板と間隔Ｄを保持して対向
配置され、第１の基板との間に前記液晶層を挟持して複
数の画素領域を形成する第２の基板と、第１または第２
の基板の前記画素領域に形成された屈折率ｎ、厚さｄの
導電体膜からなる、最小幅が２Ｄｔａｎ（π／９）より
大きい、周期的に配列されたスリットを有するストライ
プ状電極とを有する液晶表示素子であって、前記ストラ
イプ状電極は、前記導電体膜を光が透過するときに生じ
る第１の位相差と、前記ストライプ状電極のストライプ
間に存在する媒質を前記光が透過するときに生じる第２
の位相差Ｒとの差が前記光の波長の整数倍となるよう
に、屈折率ｎまたは厚さｄを調節して配設されたことを
特徴とする。

【００２８】また、請求項２に記載の本発明の液晶表示
素子は、液晶層と、第１の基板と間隔Ｄを保持して対向
配置され、第１の基板との間に前記液晶層を挟持して複
数の画素領域を形成する第２の基板と、第１または第２
の基板の前記画素領域に形成された屈折率ｎ、厚さｄの
導電体膜からなる、最小幅が２Ｄｔａｎ（π／９）より
大きい、周期的に配列されたスリットを有するストライ
プ状電極とを有する液晶表示素子であって、前記ストラ
イプ状電極は、前記導電体膜を光が透過するときに生じ
る第１の位相差Ｒ_i と、第１の電極のストライプ間に存
在する媒質を前記光が透過するときに生じる第２の位相
差Ｒ_j との差が、 ４４０nm≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦６４０nm となるように、屈折率ｎまたは厚さｄを調節して配設さ
れたことを特徴とする。特に入射光が白色光の場合に
は、第１の位相差と第２の位相差との差を最高視感度波
長である５５０nmになるように屈折率ｎまたは厚さｄを
調節するようにしてもよい。

【００２９】また、請求項３に記載の本発明の液晶表示
素子は、液晶層と、第１の基板と間隔Ｄを保持して対向
配置され、第１の基板との間に前記液晶層を挟持して複
数の画素領域を形成する第２の基板と、第１または第２
の基板の前記画素領域に形成された屈折率ｎ、厚さｄの
導電体膜からなる、最小幅が２Ｄｔａｎ（π／９）より
大きい、周期的に配列されたスリットを有するストライ
プ状電極とを有する液晶表示素子であって、前記ストラ
イプ状電極は、前記導電体膜を光が透過するときに生じ
る第１の位相差Ｒ_i と、前記ストライプ状電極のストラ
イプ間に存在する媒質を前記光が透過するときに生じる
第２の位相差Ｒ_j との差が、透過する光の波長をλ_i と
したとき、 ０．８×λ_i ≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦１．２×λ_i となるように、透過する光の波長λ_i に応じて屈折率ｎ
または厚さｄを調節して配設されたことを特徴とする。

【００３０】また、請求項４に記載の本発明の液晶表示
素子は、液晶層と、第１の基板と間隔Ｄを保持して対向
配置され、第１の基板との間に前記液晶層を挟持して複
数の画素領域を形成する第２の基板と、第１または第２
の基板の前記画素領域に形成された屈折率ｎ、厚さｄの
導電体膜からなる、最小幅が２Ｄｔａｎ（π／９）より
大きい、周期的に配列されたスリットを有するストライ
プ状電極とを有する液晶表示素子であって、前記ストラ
イプ状電極は、前記導電体膜を光が透過するときに生じ
る第１の位相差Ｒ_i と、前記ストライプ状電極のストラ
イプ間に存在する媒質を前記光が透過するときに生じる
第２の位相差Ｒ_j との差が、透過する光の波長をλ_i と
したとき、 ０．８×λ_i ≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦１．２×λ_i となるように、透過する光の波長λ_i に応じて屈折率ｎ
または厚さｄを調節して配設されたことを特徴とする。

【００３１】請求項５に記載の本発明の液晶表示素子
は、液晶層と、第１の基板との間に前記液晶層を挟持す
る第２の基板と、前記第１の基板または第２の基板の前
記液晶層を挟持する側面に、導電体膜からなる、光が前
記導電体膜を透過するときに生ずる第１の位相差と、前
記光が前記液晶層を前記導電体膜と実質的に同じ厚さだ
け透過するときに生ずる第２の位相差との差が、透過す
る光の波長の整数倍となるように屈折率または膜厚を調
節して形成した複数のストライプ状電極とを具備したこ
とを特徴とする。

【００３２】また、請求項６に記載の本発明の液晶表示
素子は、液晶層と、第１の基板との間に前記液晶層を挟
持する第２の基板と、前記第１の基板または第２の基板
の前記液晶層を挟持する側面に、屈折率ｎ、厚さｄの導
電体膜からなる、光が前記導電体膜を透過するときに生
ずる第１の位相差と、前記光が前記液晶層を前記導電体
膜と実質的に同じ厚さだけ透過するときに生ずる第２の
位相差Ｒとの差が、 ４４０nm≦｜（ｎ×ｄ）−Ｒ｜≦６４０nm となるように前記屈折率ｎまたは厚さｄを調節して形成
したストライプ状電極とを具備したことを特徴とする。

【００３３】特に入射光が白色光の場合には、第１の位
相差と第２の位相差との差を最高視感度波長である５５
０nmになるように屈折率ｎまたは厚さｄを調節するよう
にしてもよい。

【００３４】また、請求項７に記載の本発明の液晶表示
素子は、液晶層と、第１の基板との間に前記液晶層を挟
持する第２の基板と、前記第１の基板または第２の基板
の前記液晶層を挟持する側面に、屈折率ｎ、厚さｄの導
電体膜からなる、光が前記導電体膜を透過するときに生
ずる第１の位相差と、前記光が前記液晶層を前記導電体
膜と実質的に同じ厚さだけ透過するときに生ずる第２の
位相差Ｒとの差が、前記光の波長をλ_i としたとき、 ０．８×λ_i ≦｜（ｎ×ｄ）−Ｒ｜≦１．２×λ_i となるように前記屈折率ｎまたは厚さｄを前記光の波長
λ_i に応じて調節して形成したストライプ状電極とを具
備したことを特徴とする。

【００３５】また、請求項８に記載の本発明の液晶表示
素子は、液晶層と、第１の中心波長を有する第１の光が
透過する第１の領域と第２の中心波長を有する第２の光
が透過する第２の領域からなる画素領域を有する第１の
基板と、この第１の基板との間に前記液晶層を挟持する
前記第１の基板に対応した前記画素領域を有する第２の
基板と、前記第１の基板または第２の基板の液晶層を挟
持する側面の前記画素領域の第１及び第２の領域に、屈
折率ｎ、厚さｄの導電体膜からなる、この導電体膜を光
が透過するときに生ずる第１の位相差と、前記光が前記
液晶層を前記導電体膜と実質的に同じ厚さだけ透過する
ときに生ずる第２の位相差Ｒとの差が、透過する光の中
心波長をλ_i としたとき、 ０．８×λ_i ≦｜（ｎ×ｄ）−Ｒ｜≦１．２×λ_i となるように前記屈折率ｎまたは厚さｄを前記第１及び
第２の領域を透過する光の波長λ_i に応じて調節してそ
れぞれ形成したストライプ状電極とを具備したことを特
徴とする。

【００３６】また、請求項９に記載の本発明の液晶表示
素子は、液晶層と、第１の基板との間に前記液晶層を挟
持して複数の画素領域を形成する第２の基板と、前記第
１または第２の基板の前記各画素領域に中心波長の異な
る複数の光をそれぞれ透過するように複数形成したフィ
ルタと、前記第１の基板または第２の基板の前記液晶層
を挟持する側面の前記各フィルタに対応する領域に、屈
折率ｎ、厚さｄの導電体膜からなり、光がこの導電体膜
を透過するときに生ずる第１の位相差と前記導電体膜と
実質的に同じ厚さだけ前記液晶層を透過するときに生ず
る第２の位相差Ｒとの差が、透過する光の波長をλ_i と
したとき、 ０．８×λ_i ≦｜（ｎ×ｄ）−Ｒ｜≦１．２×λ_i となるように透過する光の波長をλ_i に応じて前記屈折
率ｎまたは厚さｄを調節して形成したストライプ状電極
とを具備したことを特徴とする。

【００３７】請求項１０に記載の本発明の液晶表示素子
は、液晶層と、第１の基板との間に前記液晶層を挟持す
る第２の基板と、第１の基板または第２の基板の前記液
晶層を挟持する側面に周期的に配列された第１の媒質と
第２の媒質とからなる、光が第１の媒質を透過するとき
に生じる第１の位相差Ｒ_i と、前記光が第２の媒質を透
過するときに生じる第２の位相差Ｒ_j との差が、前記光
の波長の整数倍となるように第１の媒質または第２の媒
質の屈折率または厚さを調節して形成した回折格子を具
備したことを特徴とする。

【００３８】また、請求項１１に記載の本発明の液晶表
示素子は、液晶層と、第１の基板との間に前記液晶層を
挟持する第２の基板と、第１の基板または第２の基板の
前記液晶層を挟持する側面に周期的に配列された第１の
媒質と第２の媒質とからなる、光が第１の媒質を透過す
るときに生じる第１の位相差Ｒ_i と、前記光が第２の媒
質を透過するときに生じる第２の位相差Ｒ_j との差が、 ４４０nm≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦６４０nm となるように第１の媒質または第２の媒質の屈折率また
は厚さを調節して形成した回折格子を具備したことを特
徴とする。

【００３９】特に入射光が白色光の場合には、第１の位
相差と第２の位相差との差を最高視感度波長である５５
０nmになるように屈折率ｎまたは厚さｄを調節するよう
にしてもよい。

【００４０】また、請求項１２に記載の本発明の液晶表
示素子は、液晶層と、第１の基板との間に前記液晶層を
挟持する第２の基板と、第１の基板または第２の基板の
前記液晶層を挟持する側面に周期的に配列された第１の
媒質と第２の媒質とからなる、光が第１の媒質を透過す
るときに生じる第１の位相差Ｒ_i と、前記光が第２の媒
質を透過するときに生じる第２の位相差Ｒ_j との差が、
前記光の波長をλ_i としたとき、 ０．８×λ_i ≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦１．２×λ_i となるように、前記光の波長λ_i に応じて第１の媒質ま
たは第２の媒質の屈折率または厚さを調節して形成した
回折格子を具備したことを特徴とする。

【００４１】また、請求項１３に記載の本発明の液晶表
示素子は、液晶層と、第１の中心波長を有する第１の光
が透過する第１の領域と第２の中心波長を有する第２の
光が透過する第２の領域からなる画素領域を有する第１
の基板と、この第１の基板との間に前記液晶層を挟持す
る前記第１の基板に対応した前記画素領域を有する第２
の基板と、第１の基板または第２の基板の前記液晶層を
挟持する側面の第１の領域および第２の領域に周期的に
配列された第１の媒質と第２の媒質とからなる、光が第
１の媒質を透過するときに生じる第１の位相差Ｒ_i と、
前記光が第２の媒質を透過するときに生じる第２の位相
差Ｒ_j との差が、前記光の波長をλ_i としたとき、 ０．８×λ_i ≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦１．２×λ_i となるように前記光の波長λ_i に応じて第１の媒質また
は第２の媒質の屈折率または厚さを調節して形成された
ことを特徴とする。

【００４２】そして、請求項１４に記載の液晶表示素子
は、請求項１０乃至１３に記載の本発明の液晶表示素子
の第１の媒質または第２の媒質のいずれか一方が導電体
により構成されていることを特徴とする。導電体は、例
えばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ Ｏｘｉｄｅ）で形成
するようにしてもよい。

【００４３】さらに、請求項１５に記載の液晶表示素子
は、請求項１０乃至１３に記載の本発明の液晶表示素子
の第１の媒質がＩＴＯで構成され、第２の媒質が基板が
挟持する液晶層で構成されることを特徴とする。

【００４４】請求項１６に記載の本発明の液晶表示素子
は、請求項１乃至１３に記載の液晶表示素子を構成する
ストライプ状電極のストライプの最大幅およびスリット
の最大幅が５０μｍ以下であることを特徴とする。

【００４５】また、請求項１７に記載の本発明の液晶表
示素子は、請求項１乃至１３に記載の液晶表示素子を構
成する第１の基板に形成されたストライプ状電極のスト
ライプ領域は、第２の基板に形成されたストライプ状電
極のスリット領域と対向するように配置されたことを特
徴とする。

【００４６】すなわち、本発明の液晶表示素子は液晶層
を挟持する基板に形成された周期的パターンの透明導電
性膜により生ずる回折効果を、この回折格子を形成する
媒質の屈折率または厚さを透過する光の波長に応じて調
節することにより低減するものである。

【００４７】媒質は単一物質から形成されていなくとも
よい。例えば第１の媒質がＩＴＯと配向膜から形成され
ていてもよい。

【００４８】また例えば、第２の媒質が液晶層の構成物
質と配向膜から形成されていてもよい。

【００４９】さらに、第１の媒質が透光性の導電体であ
り、第２の媒質が透光性の非導電体で形成されていても
よい。

【００５０】第１の媒質と第２の媒質の他にさらに回折
格子を構成する媒質がある場合にも全く同様である。

【００５１】すなわち本発明は、液晶表示素子の基板に
形成される回折格子の回折効果を最小化するように、回
折格子を形成する媒質の屈折率または厚さを調節するも
のである。

【００５２】また、本発明の液晶表示素子は液晶層を挟
持する基板に形成された周期的パターンの透明導電性膜
により生ずる回折効果を、この透明導電性膜の屈折率ま
たは膜厚を透過する光の波長に応じて調節することによ
り低減するものである。

【００５３】図１は本発明の液晶表示素子の対向基板の
１部を拡大して模式的に示した図である。

【００５４】この液晶表示素子１００の対向基板１０１
は図示しないアレイ基板との間に液晶層１０２を挟持し
ている。対向基板１０１は透明絶縁性基板１０３に透明
導電性膜１０４を形成し、さらにこの透明導電性膜１０
４と、透明絶縁性基板１０３全面を覆うように配向膜１
０５が形成されている。また透明導電性膜１０４は、ス
トライプ状のパターンを有するストライプ状電極として
形成されている（図３参照）。

【００５５】ストライプ状電極は図３に例示したものに
限らず、例えば図２７〜図３４に例示した電極など、周
期的に配列されたストライプ状のパターンを有するもの
であればよい。

【００５６】このような周期的パターンに配設された透
明導電性膜１０４を有する液晶表示素子では、屈折率の
異なる第１の媒質と第２の媒質、すなわち、透明導電性
膜１０４と液晶層１０２とにより回折格子が形成されて
いる。

【００５７】そして、一般に透明導電性膜と液晶層とで
は屈折率が異なるから、光が透明導電性膜が形成された
第１の媒質が形成されたＡ領域１０６を透過するときに
生じる位相差（リタデーション）と、透明導電性膜が形
成されていないＢ領域１０７、すなわち第２の媒質であ
る、透明導電性膜と実質的に等しい厚さの液晶層を透過
するときに生ずる位相差が異なるのである。

【００５８】本発明の液晶表示素子は、例えば透明導電
性膜１０４の厚さなど、回折格子を形成する媒質の屈折
率または厚さを調節して、各領域のリタデーションを透
過光の回折強度を小さくするように最適化して形成して
いる。

【００５９】すなわち入射光の波長λ、強度Ｉ₀ とし、
透明導電体膜１０４の厚さをｄ、屈折率をｎ₁ 、液晶層
１０２の屈折率をｎ₂ とすると、この回折格子による回
折強度Ｉは、ほぼ Ｉ〜ｓｉｎ² （（（ｎ₁ −ｎ₂ ）×ｄ×π）／λ）×Ｉ
₀ となる。したがって、（（ｎ₁ −ｎ₂ ）×ｄ×π）／λ
を整数となるように透明導電体膜の厚さを調節してい
る。

【００６０】もちろん、適当な屈折率を有する透明導電
性膜１０４または液晶層１０２を適宜選択し、屈折率を
調節して回折強度を小さくするようにしてもよい。

【００６１】また、ここでは配向膜１０５の厚さは透明
導電性膜よりもずっと薄いために回折への寄与は非常に
小さい。

【００６２】透明導電性膜、液晶層以外にも入射光の回
折に寄与する物質（媒質）がある場合には、その物質の
厚さ、屈折率もあわせて調節するようにしてもよい。

【００６３】すなわち、入射光の波長をλとしたとき、
第１の媒質が形成されたＡ領域１０６におけるリタデー
ションＲ_i をΣ（ｎ_i ×ｄ_i ）、（ただしｉ＝１、２、
…、ｋ）、また第２の媒質が形成されたＢ領域１０７に
おけるリタデーションＲ_j をΣ（ｎ_j ×ｄ_j ）、（ただ
しｊ＝１、２、…、ｌ）とするとき、 ０．８×λ≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦１．２×λ となるように、さらに好ましくは、 ｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜＝λ となるように、すなわちＡ領域１０６とＢ領域１０７か
らなる回折格子を透過する入射光のリタデーションがほ
ぼ等しくなるように、入射光の波長に合わせて第１の媒
質と第２の媒質、すなわち回折に寄与する物質の屈折率
または厚さを調節するようにすればよい。

【００６４】ここで、０．８×λ≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦
１．２×λの範囲は２０％の許容差を設定したものであ
る。

【００６５】例えば配向膜、ストライプ状電極のスリッ
ト部を埋める透明絶縁性物質などによるリタデーション
なども考慮するような場合にも全く同様に適用すること
ができる。

【００６６】図３５はストライプ状電極のスリット領域
に液晶層ではなく、例えばＳｉＯxなどの透明絶縁性物
質が充填された液晶表示素子の例を模式的に示す図であ
る。透明絶縁性基板３５０１の液晶３５０５を挟持する
面に、ストライプ状の透明電極３５０２と、このストラ
イプ状電極３５０２のスリット領域に透明絶縁性物質３
５０３が充填されている。３５０４は配向膜である。

【００６７】ストライプ状電極のを第１の媒質とする
と、第２の媒質は透明絶縁性物質であり、その屈折率ま
たは厚さが、前述のように、回折格子を透過する入射光
のリタデーションがほぼ等しくなるように、入射光の波
長に合わせて第１の媒質と第２の媒質が調節されてい
る。

【００６８】配向膜を媒質として考慮するようにしても
よいが、一般的にその寄与は非常に小さい。

【００６９】図１では、対向基板を用いて説明したが、
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成したアレイ基板側に
周期的パターンを有する透明導電性膜を形成する場合に
も全く同様である。

【００７０】さらに、上述のように入射光の回折強度を
小さくするように厚さまたは屈折率を調節して配設され
た透明導電性膜を、液晶を挟持する両方の基板に形成す
るようにしてもよい。

【００７１】このように厚さまたは屈折率が、回折強度
を最小化するように最適化して配設された透明導電性膜
を有する液晶表示素子は、透明導電性膜を周期的なパタ
ーンに形成した場合でも回折により透過率が低下するこ
とはない。

【００７２】液晶表示素子を透過する波長が白色光であ
る場合には、｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜が最高視感度波長である５
５０ｎｍになるように、透明導電性膜の屈折率または厚
さを調節するようにしてもよい。４４０nm≦｜Ｒ_i −Ｒ
_j ｜≦６４０nmの範囲であれば回折強度は十分小さい。

【００７３】また、液晶表示素子を透過する光が波長λ
_i の単色光である場合には、｜Ｒ_i−Ｒ_j ｜がλ_i にな
るように、透明導電性膜の屈折率または厚さを調節する
ようにしてもよい。０．８×λ≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦１．
２×λの範囲であれば回折強度は十分小さい。

【００７４】また、液晶表示素子を透過する光が複数の
波長λ_i の単色光である場合には、それぞれの波長に応
じて、｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜がλ_i になるように、透明導電性
膜の屈折率または厚さを調節するようにしてもよい。
０．８×λ≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦１．２×λの範囲であれ
ば回折強度は十分小さい。

【００７５】複数の単色光は、カラー表示を可能にする
３原色を構成する各色の波長λ_i に対応して透明導電性
膜の屈折率または厚さを調節するようにしてもよい。

【００７６】３原色として赤、緑、青以外にも、吸収媒
質の３原色であるシアン、マゼンタ、イエローに対応し
て透明導電性膜の屈折率または厚さを調節するようにし
てもよい。

【００７７】また、液晶表示素子の１画素領域が波長λ
_i が異なる複数の単色光がそれぞれ透過する複数の領域
から構成されている場合には、それぞれの領域毎に周期
的パターンの透明導電性膜の屈折率または厚さを調節す
るようにしてもよい。

【００７８】例えば、１画素が赤緑青各色がそれぞれ透
過する複数の領域から構成されている場合には、赤色透
過領域にはΔＲ（＝｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜）が赤色の波長（例
えば７００ｎｍ）になるように、緑色透過領域にはΔＲ
が緑色の波長（例えば５４６．１ｎｍ）になるように、
青色透過領域にはΔＲが緑色の波長（例えば４３５．８
ｎｍ）になるように、それぞれ透明導電性膜の屈折率ま
たは厚さを最適化して形成するようにしてもよい。

【００７９】上述の波長λ_i が異なる複数の単色光がそ
れぞれ透過する複数の領域が、例えばカラーフィルタや
マイクロレンズアレイによって形成されている場合でも
全く同様である。

【００８０】そして、上述のように屈折率または厚さを
回折強度が最小になるように最適化して透明導電性膜を
形成した基板は、各画素において実効的に一様な分子配
列とすることにより光透過状態を実現し、また２種以上
の電界方向をもって屈折レンズ効果や回折格子効果を得
ることにより光散乱状態を実現する、例えば特願平６−
１７２９３５で提案された液晶表示素子や、また斜め電
界の角度、電極の導電体部、非導電体部の幅、および電
極間間隙、Δｎｄ等の値を最適化した特願平６−２９８
４９６で提案された液晶表示素子などに適用するように
してもよい。

【００８１】本発明の液晶表示素子は、投影型液晶表示
装置を構成する液晶表示素子にも適したものである。

【００８２】請求項１８に記載の本発明の投影型液晶表
示装置は、（ａ) 光源と、（ｂ) 液晶層と、第１の基板
との間に前記液晶層を挟持する第２の基板と、前記第１
の基板または第２の基板の前記液晶層を挟持する側面
に、導電体膜からなる、光が前記導電体膜を透過すると
きに生ずる第１の位相差と、前記光が前記液晶層を前記
導電体膜と実質的に同じ厚さだけ透過するときに生ずる
第２の位相差との差が、前記光の波長の整数倍となるよ
うに屈折率または膜厚を調節して形成した複数のストラ
イプ状電極とを有する液晶表示素子と、（ｃ) 前記光源
と前記液晶表示素子との間に配設された、光源光を平行
光にして前記液晶表示素子に入射する第１の光学系と、
（ｄ）前記液晶表示素子と投影面との間に配設された、
前記液晶表示素子を透過した光を前記投影面に投影する
第２の光学系とを具備したことを特徴とする。

【００８３】また、請求項１９に記載の本発明の投影型
液晶表示装置は、（ａ) 光源と、（ｂ）液晶層と、第１
の中心波長を有する第１の光が透過する第１の領域と第
２の中心波長を有する第２の光が透過する第２の領域か
らなる画素領域を有する第１の基板と、この第１の基板
との間に前記液晶層を挟持する前記第１の基板に対応し
た前記画素領域を有する第２の基板と、前記第１の基板
または第２の基板の液晶層を挟持する側面の前記画素領
域の第１及び第２の領域に、屈折率ｎ、厚さｄの導電体
膜からなる、この導電体膜を光が透過するときに生ずる
第１の位相差と、前記光が前記液晶層を前記導電体膜と
実質的に同じ厚さだけ透過するときに生ずる第２の位相
差Ｒとの差が、透過する光の中心波長をλ_i としたと
き、 ０．８×λ_i ≦｜（ｎ×ｄ）−Ｒ｜≦１．２×λ_i となるように前記屈折率ｎまたは厚さｄを前記第１及び
第２の領域を透過する光の波長λ_i に応じて調節してそ
れぞれ形成したストライプ状電極とを有する液晶表示素
子と、（ｃ) 前記光源と前記液晶表示素子との間に配設
された光源光を平行光にして前記液晶表示素子に入射す
る第１の光学系と、（ｄ）前記液晶表示素子と投影面と
の間に配設された前記液晶表示素子を透過した光を前記
投影面に投影する第２の光学系とを具備したことを特徴
とする。

【００８４】また、請求項２０に記載の本発明の投影型
液晶表示装置は、（ａ）光源と、（ｂ）液晶層と、第１
の基板との間に前記液晶層を挟持して複数の画素領域を
形成する第２の基板と、前記第１または第２の基板の前
記各画素領域に中心波長の異なる複数の光をそれぞれ透
過するように複数形成したフィルタと、前記第１の基板
または第２の基板の前記液晶層を挟持する側面の前記各
フィルタに対応する領域に、屈折率ｎ、厚さｄの導電体
膜からなり、光がこの導電体膜を透過するときに生ずる
第１の位相差と前記導電体膜と実質的に同じ厚さだけ前
記液晶層を透過するときに生ずる第２の位相差Ｒとの差
が、透過する光の波長をλ_i としたとき、 ０．８×λ_i ≦｜（ｎ×ｄ）−Ｒ｜≦１．２×λ_i となるように透過する光の波長をλ_i に応じて前記屈折
率ｎまたは厚さｄを調節して形成したストライプ状電極
とを有する液晶表示素子と、（ｃ) 前記光源と前記液晶
表示素子との間に配設された、光源光を平行光にして前
記液晶表示素子に入射する第１の光学系と、（ｄ）前記
液晶表示素子と投影面との間に配設された、前記液晶表
示素子を透過した光を前記投影面に投影する第２の光学
系とを具備したことを特徴とする。

【００８５】また、請求項２１に記載の本発明の投影型
液晶表示装置は、（ａ）光源と、（ｂ）液晶層と、第１
の基板との間に前記液晶層を挟持する第２の基板と、前
記第１の基板または第２の基板の前記液晶層を挟持する
側面に、屈折率ｎ、厚さｄの導電体膜からなる、光が前
記導電体膜を透過するときに生ずる第１の位相差と、前
記光が前記液晶層を前記導電体膜と実質的に同じ厚さだ
け透過するときに生ずる第２の位相差Ｒとの差が、前記
光の波長をλ_i としたとき、 ０．８×λ_i ≦｜（ｎ×ｄ）−Ｒ｜≦１．２×λ_i となるように前記屈折率ｎまたは厚さｄを前記光の波長
λ_i に応じて調節して形成したストライプ状電極とを有
する複数の液晶表示素子と、（ｄ）前記光源と前記液晶
表示素子との間に配設された、光源光を中心波長λ_i の
異なる複数の平行光に分光してそれぞれ対応する前記液
晶表示素子に入射する第１の光学系と、（ｅ）前記液晶
表示素子と投影面との間に配設された、複数の前記液晶
表示素子をそれぞれ透過した光を合成して前記投影面に
投影する第２の光学系とを具備したことを特徴とする。

【００８６】請求項２１に記載の本発明の投影型液晶表
示装置は、（ａ) 光源と、（ｂ) 液晶層と、第１の基板
との間に前記液晶層を挟持する第２の基板と、第１の基
板または第２の基板の前記液晶層を挟持する側面に周期
的に配列された第１の媒質と第２の媒質とからなる、光
が第１の媒質を透過するときに生じる第１の位相差Ｒ_i
と、前記光が第２の媒質を透過するときに生じる第２の
位相差Ｒ_j との差が、前記光の波長の整数倍となるよう
に第１の媒質または第２の媒質の屈折率または厚さを調
節して形成した回折格子を具備したことを特徴とする液
晶表示素子と、（ｃ) 前記光源と前記液晶表示素子との
間に配設された、光源光を平行光にして前記液晶表示素
子に入射する第１の光学系と、（ｄ）前記液晶表示素子
と投影面との間に配設された、前記液晶表示素子を透過
した光を前記投影面に投影する第２の光学系とを具備し
たことを特徴とする。

【００８７】また、請求項２３に記載の本発明の投影型
液晶表示装置は、（ａ) 光源と、（ｂ）液晶層と、第１
の中心波長を有する第１の光が透過する第１の領域と第
２の中心波長を有する第２の光が透過する第２の領域か
らなる画素領域を有する第１の基板と、この第１の基板
との間に前記液晶層を挟持する前記第１の基板に対応し
た前記画素領域を有する第２の基板と、第１の基板また
は第２の基板の前記液晶層を挟持する側面の第１の領域
および第２の領域に周期的に配列された第１の媒質と第
２の媒質とからなる、光が第１の媒質を透過するときに
生じる第１の位相差Ｒ_i と、前記光が第２の媒質を透過
するときに生じる第２の位相差Ｒ_j との差が、前記光の
波長をλ_i としたとき、 ０．８×λ_i ≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦１．２×λ_i となるように前記光の波長λ_i に応じて第１の媒質また
は第２の媒質の屈折率または厚さを調節して形成された
回折格子を具備したことを特徴とする液晶表示素子と、
（ｃ) 前記光源と前記液晶表示素子との間に配設された
光源光を平行光にして前記液晶表示素子に入射する第１
の光学系と、（ｄ）前記液晶表示素子と投影面との間に
配設された前記液晶表示素子を透過した光を前記投影面
に投影する第２の光学系とを具備したことを特徴とす
る。

【００８８】また、請求項２４に記載の本発明の投影型
液晶表示装置は、（ａ）光源と、（ｂ）液晶層と、第１
の基板との間に前記液晶層を挟持する第２の基板と、第
１の基板または第２の基板の前記液晶層を挟持する側面
に周期的に配列された第１の媒質と第２の媒質とからな
る、光が第１の媒質を透過するときに生じる第１の位相
差Ｒ_i と、前記光が第２の媒質を透過するときに生じる
第２の位相差Ｒ_j との差が、前記光の波長をλ_i とした
とき、 ０．８×λ_i ≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦１．２×λ_i となるように、前記光の波長λ_i に応じて第１の媒質ま
たは第２の媒質の屈折率または厚さを調節して形成した
回折格子を具備したことを特徴とする液晶表示素子と、
（ｄ）前記光源と前記液晶表示素子との間に配設され
た、光源光を中心波長λ_i の異なる複数の平行光に分光
してそれぞれ対応する前記液晶表示素子に入射する第１
の光学系と、（ｅ）前記液晶表示素子と投影面との間に
配設された、複数の前記液晶表示素子をそれぞれ透過し
た光を合成して前記投影面に投影する第２の光学系とを
具備したことを特徴とする。

【００８９】そして、請求項２５に記載の本発明の投影
型液晶表示装置は、請求項１８乃至２４のいずれかに記
載の投影型液晶表示装置を構成する、ストライプ状電極
のストライプの最大幅およびスリットの最大幅が５０μ
ｍ以下であることを特徴とする。

【００９０】さらに、請求項２６に記載の本発明の液晶
表示素子は、請求項１８乃至２４のいずれかに記載の投
影型液晶表示装置を構成する、第１の基板に形成された
ストライプ状電極のストライプ領域が、第２の基板に形
成されたストライプ状電極のスリット領域と対向するよ
うに形成されたことを特徴とする。

【００９１】請求項２７に記載の本発明の基板は、液晶
層を挟持する基板であって、透明絶縁性基材と、この透
明絶縁性基材の前記液晶層を挟持する側面に周期的に配
列された第１の媒質と第２の媒質とからなる、光が第１
の媒質を透過するときに生じる第１の位相差Ｒ_i と、前
記光が第２の媒質を透過するときに生じる第２の位相差
Ｒ_j との差が、透過する前記光の波長の整数倍となるよ
うに第１の媒質または第２の媒質の屈折率または厚さを
調節して形成した回折格子を具備したことを特徴とす
る。

【００９２】請求項２８に記載の本発明の基板は、液晶
層を挟持する基板であって、透明絶縁性膜と、この透明
絶縁性膜の液晶層を挟持する側面に、導電体膜からな
り、光がこの導電体膜を透過するときに生ずる第１の位
相差と、前記液晶層を前記導電体膜と実質的に同じ厚さ
だけ透過するときに生ずる第２の位相差との差が、前記
光の波長の整数倍となるように屈折率または膜厚を調節
して形成されたストライプ状の電極を有することを特徴
とする。

【００９３】前述したように本発明は、屈折率の異なる
複数領域により形成された周期的パターンによる回折格
子の回折強度を最小化するように、それぞれの領域でリ
タデーションを最適化するように形成されている。

【００９４】液晶層を実効的に一様な分子配列をするこ
とにより、光透過状態を実現する場合でも、ストライプ
状電極の導電体部と非導電体部による透過光の回折強度
が最小かされ、透過率が低下することはない。

【００９５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００９６】図２は本発明の液晶表示素子の１例を概略
的に示す図であり、アレイ基板、対向基板の１部を拡大
して模式的に示したものである。

【００９７】この液晶表示素子２００の対向基板２０１
はアレイ基板２０２との間に液晶層２０３を挟持してい
る。対向基板２０１は透明絶縁性基板２０４に透明導電
性膜２０５を形成し、さらにこの透明導電性膜２０５
と、透明絶縁性基板２０４全面を覆うように配向膜２０
６が形成されている。

【００９８】図２に例示する液晶表示素子では、ガラス
の透明絶縁性基板２０４上に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ
Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）からなる透明導電性膜２０５を形
成している。また透明導電性膜２０５は、ストライプ状
のパターンを有するストライプ状電極として形成されて
いる。

【００９９】アレイ基板２０２ではこのストライプ状電
極は画素電極であり、それぞれ画素毎に図示しないＴＦ
Ｔに接続されている（図３参照）。

【０１００】このような周期的に配設された透明導電性
膜２０５を有する液晶表示素子では、屈折率の異なる透
明導電性膜２０５と、液晶層２０３のストライプ状に形
成された透明導電性膜の間に充填される部分とにより回
折格子が形成されているが、図２に例示した液晶表示素
子２００では、透明導電性膜２０５の厚さｄを透過光の
回折強度を小さくするように最適化して形成している。

【０１０１】すなわち入射光の波長λ、強度Ｉ₀ とし、
透明導電体膜２０５の厚さをｄ、屈折率をｎ₁ 、液晶層
２０３の屈折率をｎ₂ とすると、この回折格子による回
折強度Ｉは、ほぼ Ｉ〜ｓｉｎ² （（（ｎ₁ −ｎ₂ ）×ｄ×π）／λ）×Ｉ
₀ となる。したがって、（（ｎ₁ −ｎ₂ ）×ｄ×π）／λ
を整数となるように透明導電体膜の厚さを調節してい
る。

【０１０２】もちろん、適当な屈折率を有する透明導電
性膜２０５または液晶層２０４を適宜選択して用いるこ
とにより回折強度を小さくするようにしてもよい。

【０１０３】またここでは、配向膜２０６は透明導電性
膜よりもずっと薄いために回折への寄与は非常に小さ
い。

【０１０４】透明導電性膜、液晶層以外にも入射光の回
折に寄与する物質がある場合には、その物質の厚さ、屈
折率もあわせて調節するようにしてもよい。

【０１０５】すなわち入射光の波長をλとし、透明導電
性膜が形成されたＡ領域２１０におけるリタデーション
Ｒ_i をΣ（ｎ_i ×ｄ_i ）、（ｉ＝１、２、…、ｋ）、ま
た透明導電性膜が形成されておらず液晶層が満たされた
Ｂ領域２１１におけるリタデーションＲ_j をΣ（ｎ_j ×
ｄ_j ）、（ｊ＝１、２、…、ｌ）とするとき、このまし
くは、 ０．８×λ≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦１．２×λ となるように、より好ましくは、 ｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜＝λ となるように、すなわちＡ領域とＢ領域とからなる回折
格子を透過する入射光のリタデーションがほぼ等しくな
るように、入射光の波長に合わせて回折に寄与する物質
の屈折率または厚さを調節するようにすればよい。例え
ば配向膜によるリタデーションなども考慮するような場
合にも同様に適用することができる。ここで、０．８×
λ≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦１．２×λの範囲は２０％の許容
差を設定したものである。

【０１０６】このように厚さまたは屈折率を調節して配
設された透明導電性膜を有する液晶表示素子は、透明導
電性膜を周期的なパターンに形成した場合でも回折によ
り透過率が低下することはなく、明るくコントラストの
高い液晶表示素子となる。ここで、例えば図２に例示し
たタイプの液晶表示素子の構造及び原理を、図面を参照
して以下に詳細に説明する。

【０１０７】この液晶表示素子は、各画素において実効
的に一様な分子配列とすることにより光透過状態を実現
し、また、２種以上の電界方向をもって、屈折レンズ効
果及び回折格子効果を得ることにより、光散乱状態を実
現するものである。

【０１０８】ここで、屈折レンズ効果とは、液晶層厚方
向に液晶分子が連続的に傾きを変え、液晶層の屈折率が
連続的に変化することにより入射した光を屈折させる効
果をいう。

【０１０９】また、回折格子効果とは、液晶分子の異常
光屈折率ｎ_ｅと常光屈折率ｎ_ｏとが液晶平面において、
規則的に交互に出現することにより、液晶層に回折格子
が形成され、その結果平行光を散乱する効果をいう。

【０１１０】屈折レンズ効果や回折格子効果による光散
乱は、２種以上の電界方向の境界部にウォール（壁）状
の分子配列を形成することにより得られる。

【０１１１】図３（ａ）は、この液晶表示素子の１画素
部分の電極構造の１例を概略的に示す図である。図３
（ｂ）は、電圧を印加したときの分子配列構造の一例を
概略的に示す図である。

【０１１２】図３（ｂ）に示した分子配列構造はスプレ
イ配列であり、なおかつ上下基板表面における液晶分子
のプレチルト角が上下でほぼ等しいことを特徴としてい
る。すなわち、上下基板３１、３２にそれぞれ画素単位
で複数のストライプ状の電極３３、３４を配置し、各電
極の導電体部３３ａ、３４ａと非導電体部３３ｂ、３４
ｂを等間隔に１／２ピッチずらして対向させる。上下配
向膜３５、３６の配向方向を同じ方向とし、液晶層４０
の液晶分子Ｍをスプレイ配列としている。上下電極３
３、３４に電圧を印加すると、斜め電界ｅが発生する。

【０１１３】次に、このようなスプレイ配列に斜め電界
を印加したときの液晶分子の挙動を図４（ａ）乃至
（ｆ）により説明する。

【０１１４】図４（ａ）乃至（ｆ）は、上下基板３１、
３２の表面の液晶分子の配向方向およびプレチルト角α
₀ が同一で、しかも液晶分子にねじれのない状態におい
て、電極形状がそれぞれ異なる場合の分子配列への影響
を示すものである。

【０１１５】図４（ａ）乃至（ｃ）は電圧無印加時の状
態を示し、図４（ｄ）ないし（ｆ）は電圧印加時の状態
を示している。

【０１１６】図４（ａ）および（ｄ）は上下基板の電極
形状が等しく、液晶層厚方向にのみ電界が印加される状
態を示している。液晶分子は、液晶層厚ｄの中点である
位置ｄ₀ において基板と平行になっており、図４（ｄ）
に示すように、電極３３、３４に電源から電圧Ｖ₀ を印
加しても、基板と平行になる位置は変わらない。

【０１１７】図４（ｂ）は、下基板３２の電極３４を図
中左半分に形成し、右半分は無電極領域とし、上基板３
１の他方の電極３３は図中右半分に形成し、左半分は無
電極領域としたもので、相互の電極３３、３４は無電極
領域に対面している。電圧Ｖ₀ を印加すると、電極の相
互のずれのために、液晶層の横電界成分をもつ電界が加
わり、図４（ｅ）に示すように、分子Ｍは急峻な右上が
りの分子配列になる。一方、図４（ｃ）は下基板３２の
電極３４を図中右半分に形成し、左半分は無電極領域と
し、上基板３１の他方の電極３３は図中左半分に形成
し、右半分は無電極領域としたもので、相互の電極３
３、３４は無電極領域に対面している。図４（ｆ）に示
すように、電圧Ｖ₀ を印加すると、電極の相互のずれの
ために、液晶層に横電界成分を持つ電界が加わり、図示
の左上がりの矢印Ｅ_L 成分を持つ電気力線ｅが発生する
ため、液晶分子Ｍの向きは急峻な左上がりの配列にな
る。すなわち、電圧印加時の液晶分子の配列は横電界成
分を持つ斜め電界の形成に依存する。

【０１１８】こうした分子配列では、電界の印加の仕方
により、その分子のチルト方向が図示するように２方向
となる。これは、電圧を印加しない状態での液晶分子配
列が液晶層の上半分と下半分で対称な配置になることに
よる。つまり、液晶分子のチルト方向が２以上の自由度
を持っていることによる。

【０１１９】そこで、図３（ａ）に例示したように、上
電極３３を複数のストライプ状導電体部３３ａを非導電
体部３３ｂを介して等間隔に配置した電極パターンと
し、同様に下電極パターン３４を複数のストライプ状導
電体部３４ａを非導電体部３４ｂを介して等間隔に配置
したパターンとして、これら電極を相対向させたとき
に、一方の電極の導電体部３３ａまたは３４ａが他方の
電極の非導電体部３４ｂまたは３３ｂに対向するよう
に、基板間に間隙を形成するように重ねる。

【０１２０】この場合、上下基板の液晶配向方向が同一
方向になるように、配向膜にラビング処理を施してお
く、この結果、無電圧時は、液晶はスプレイ配列状態を
整然と保持するが、電圧印加時には導電体部が上下電極
でずれているため、電極間に横電界成分を持つ斜め電界
が発生し、図３（ｂ）に示すように交互に傾斜方向を変
えた電気力線ｅを形成する。

【０１２１】液晶分子Ｍは、電気力線に沿って起きあが
り配列するので、右上がり斜め電界と左上がり斜め電界
との境界で液晶配列が不連続となり、分子のチルト方向
の境界部（図中ＤＬ）にウォールライン（この実施例で
は、電界印加時に発生するメモリー性の強い一般的な意
味でのディスクリネーションと区別するために「ウォー
ル」と称する。）が発生する。よって、電圧を印加する
と図示するように、分子のチルト方向の境界部（図中Ｄ
Ｌ）にウォールラインを発生することができ、入射光を
散乱させる機能を得ることができる。

【０１２２】このように、液晶分子のチルト方向の２以
上の自由度を持たせるには、図３（ｂ）の分子配列構造
の他、例えば、液晶組成物として負の誘電異方性をもつ
ネマティック液晶組成物を用い、液晶分子配列を上下基
板におけるプレチルト角が９０゜である完全な垂直配列
としても同様の効果を得ることができ、この場合、液晶
分子のチルトダウン方向の自由度が２以上となる。

【０１２３】つまり、液晶分子が電圧を印加していない
状態では実効的に一様な分子配列であり、液晶分子のチ
ルトアップ方向、もしくはチルトダウン方向の自由度が
２以上である液晶分子配列に対して、斜め電界が微細な
領域毎に相反する２方向以上に印加されるように考慮し
た電極であれば、前述した問題を解決した優れた表示性
能を得ることができる。

【０１２４】具体的に、チルトダウン方向の自由度が２
以上ある分子配列としては、スプレイ配列、スプレイツ
イスト配列、垂直配列等が挙げられる。

【０１２５】また、電極構造としては、電極の微少領域
内に導電体部と非導電体部を形成し、基板間で、液晶層
を挟んで相対向する一方の電極の導電体部と他方の電極
の非導電体部を対面させた構造であり、分子のチルト方
位を著しく異ならせる部分を多数設けるような電極構造
であればよい。

【０１２６】前述のような電極構造を一画素内で多数形
成することにより、液晶分子の起きあがる方向が微細に
分割されるので、一画素内に多数のウォールラインを発
生することができ、この部分で光散乱を起こさせること
ができる。

【０１２７】このような原理に基づくＬＣＤは、光を散
乱させる手段として液晶以外の媒体を必要とせず、なお
かつ、光透過状態と光散乱状態とで液晶の分子配列が著
しく異なることがなく、不連続な液晶分子配列を伴わず
に実現することができるので、印加電圧が小さく、ヒス
テリシスのない、きわめて良好な光散乱状態を得ること
ができる。また、複雑な製造工程によらずにＬＣＤ（液
晶表示素子）を製造することができる構成でもある。さ
らに、２方向以上に斜め電界を発生させ、各方向の斜め
電界に従い、液晶分子がチルトァップもしくはチルトダ
ウンし、２種以上の電界方向の境界部にウォール（壁）
状の分子配列が形成され、周期的な屈折率分布が形成さ
れる。液晶分子によって、周期的な屈折率分布を形成す
ることで、屈折効果および回折格子効果により、充分な
散乱状態が得られるというものである。

【０１２８】非偏光を散乱させる場合は、２方向以上で
周期的な屈折率分布を形成しなければならない。ここ
で、各方位に形成する屈折率分布はそれぞれ、同周期
で、同じ強度を持つことが望ましい。

【０１２９】このような周期的な屈折率分布の形成は、
斜め電界の角度および強度に大きく依存する。すなわ
ち、斜め電界の角度が小さいと、法線方向の電界成分の
みが強くなりすぎ、電極の非導電体部に法線電界に近い
電界が印加され、非導電体部の液晶分子は導電体部の液
晶分子と同様の変化をし、屈折率がセル面内で均一とな
り、周期的な屈折率分布が形成されない。

【０１３０】一方、斜め電界の角度が大きいと、電界成
分が横方向成分のみとなり、非導電体部の液晶層の厚み
方向に電界が印加されず、液晶分子がほとんど変化しな
い。したがって、周期的な屈折率分布が形成され、より
優れた散乱を得るために、この斜め電界の角度を最適に
することが重要になる。

【０１３１】ここで、斜め電界を最適に印加するために
は、本発明者らの実験によれば、液晶分子のチルト方向
が２以上の自由度を持った液晶分子配列を持ち、かつ対
向配置された両基板間において、少なくとも１画素毎に
画素内の一部領域で前記導電体部と、前記非導電体部が
対向しており、かつ前記非導電体部の最も狭い部分の幅
をＳとし、前記対向配置された両基板間隔をＤとしたと
き、 Ｓ／２Ｄ≧ｔａｎ（π／９） の関係が満たされていることが必要条件となることが見
出だされた。前記条件を満たせば、充分な散乱特性をも
つ液晶表示素子が得られる。

【０１３２】また、本発明者らは、種々の実験により、
前記条件に加えて以下に示す条件を満たせば諸特性をさ
らに向上させることが出来ることを見出だした。このこ
とについて以下に説明する。

【０１３３】回折格子の光散乱効果は、ΔＮｄに依存
し、次式で表される。

【０１３４】Ｔ〜ｃｏｓ² （（ΔＮｄ・π）／λ） ここで、Ｔは散乱強度（入射光に対する強度）である。
ここで、記号（〜）はほぼ等しいことを示し、ΔＮは屈
折率分布の最大値と最小値の差であり、ｄは液晶層厚
を、λは入射光の波長である。

【０１３５】この式から、回折格子の光散乱効果はΔＮ
ｄに依存し、ΔＮｄに対して極値を持つことがわかる。
したがって、ΔＮｄの値が著しく大きいと、液晶セルの
電気光学特性に極値が生じてしまう。これはアナログ信
号を用いた階調表現を困難にしてしまう。また、ΔＮｄ
が著しく小さいと、充分な散乱効果が得られない。

【０１３６】本発明者らは、光散乱効果をより起こしや
すい液晶分子配列を見出だすため種々の実験を行った結
果、液晶分子配列は図５に示す配列が理想的な配列であ
り、散乱効果が高いことを確認した。

【０１３７】図５に示す配列は、液晶分子が交互に９０
゜回転した配列を有するもので、液晶分子Ｍ₁ 、Ｍ₂ の
間は連続的に変化している。この配列の場合、２方向そ
れぞれで屈折率分布が形成され、２方向の屈折率分布は
半周期ずれた同じ屈折率分布を有している。２方位に同
周期の屈折率分布を持つように液晶分子を配列させれ
ば、屈折効果および回折格子効果により、高い散乱効果
を示す。

【０１３８】この実施例は、斜め電界を用いて液晶分子
を図５に示すような配列とすることにより、より散乱効
果の高いＬＣＤを得ることを特徴とする。そして、斜め
電界の角度やΔＮｄ等の適切値は、電極の導電体部と非
導電体部の幅、基板間の液晶層厚等に依存することを見
いだし、種々の実験研究により最適な範囲を見いだし
た。これらについて以下説明する。

【０１３９】第１のタイプの液晶表示素子の電極構造
は、各画素毎に片側がストライプ状で対向する他の片側
が連続電極である。具体的な例として、図６に示す電極
構造を挙げることができる。１画素の部分を示す図６に
おいて、導電体部３３ａおよび非導電体部３３ｂからな
る複数のストライプを形成する電極３３が上基板に画素
単位で配置されている。この電極３３の導電体部３３ａ
と非導電体部３３ｂとの幅を比較すると３３ａ＜３３ｂ
となる構成になっている。下基板に配置されている電極
３４は全面導電体部となっている。また、導電体部３３
ａは１画素内で相互に電気的に接続されている。

【０１４０】図７（ａ）および図７（ｂ）は、電極の配
列と液晶分子の関係を示す図であり、液晶表示素子の法
線方向での断面形状を見たとき、電極の配列は両基板に
導電体部を有する幅ＥＥと非導電体部を有する幅ＲＳが
交互に配置される断面形状となっている。

【０１４１】なお、ＬＣＤ法線方向での断面形状を見た
とき、ＥＥ領域とＲＳ領域が交互に配置される断面形状
としては、図８および図９に示すような組み合わせなど
も考えられる。これらの電極構造によっても本願発明の
効果を得ることができるが、この実施例に使用される第
１のタイプの液晶表示素子は、片側の基板の電極が１画
素内において画素毎に導電体部と非導電体部とからな
り、他の基板の電極は連続した導電体部からなるもので
ある。

【０１４２】本発明者らの実験によると、図６および図
７に例示した電極構造の場合、 ｔａｎ（π／９）≦ＲＳ／２Ｄ≦ｔａｎ（７π／１８） の関係が満たされている電極構造とすることに、より優
れた特性が得られることがわかった。ＲＳ／２Ｄがｔａ
ｎ（π／９）未満では、法線方向の電界成分のみが強く
なりすぎ、電極の非導電体部に法線電界に近い電界が印
加され、非導電体部の液晶分子は導電体部の液晶分子と
同様の変化をし、屈折率がセル面内で均一となり、周期
的な屈折率分布が形成されなくなる。

【０１４３】一方、ＲＳ／２Ｄがｔａｎ（７π／１８）
を越えると、電界成分が横方向のみとなり、非導電体部
の液晶層の厚み方向の液晶分子が殆ど変化しなくなるこ
とが実験により確認された。

【０１４４】また、ｔａｎ（π／６）≦ＲＳ／２Ｄ≦ｔ
ａｎ（７π／１８）の範囲、好ましくはｔａｎ（π／
６）≦ＲＳ／２Ｄ≦ｔａｎ（π／３）の範囲、より好ま
しくはｔａｎ（π／４）＜ＲＳ／２Ｄ≦ｔａｎ（７π／
１８）の範囲に、さらに好ましくはｔａｎ（π／４）＜
ＲＳ／２Ｄ≦ｔａｎ（π／３）の範囲内において、周期
的な屈折率分布が形成され、屈折レンズ効果および回折
格子効果による高い散乱効果が得られる。この領域を利
用して意図する屈折率分布を容易に実現することができ
る。

【０１４５】例えば図１０に示すような構成の場合、分
子配列が変化しない部分を１画素内に形成することによ
り、周期的な屈折率分布を実現することができる。

【０１４６】なお、 （ＲＳ／２Ｄ）＞ｔａｎ（７π／１８） の範囲では、必要最小限の斜め電界が得られなくなり、
このタイプの液晶表示素子の特徴である屈折レンズ効果
および回折格子効果が弱まるため、高い散乱効果が得ら
れにくくなる。

【０１４７】導電体部の幅ＥＥについては、実験の結
果、次のことがわかった。例えば、ＥＥが３Ｄより大き
いと、非導電体部にも法線方向に電界が強くかかってし
まい、法線電界に近い電界が印加され、導電体部の液晶
分子と同様の分子配列となり、屈折率がセル面内で均一
となり、周期的な屈折率分布が形成されなくなる。ま
た、ＥＥがＤ／２より小さければ、液晶分子配列を変化
させるだけの充分な斜め電界が印加されなくなってしま
う。

【０１４８】導電体部の幅ＥＥと非導電体部の幅ＲＳと
の関係は、液晶組成物が負の誘電率異方性を有する場合
はＲＳ／３≦ＥＥ≦１．１×ＲＳであり、正の誘電率異
方性を有する場合は０≦ＥＥ≦ＲＳである。

【０１４９】以下にその理由について図１１および図１
２により説明する。

【０１５０】回折格子効果は、屈折率ｎ₁ 、ｎ₂ が交互
に並んでいる場合に起こる。回折格子効果により散乱状
態が最も強くなるｎ₁ 、ｎ₂ の比は１：１であることが
知られている（Ｍ．ボルン・Ｅ．ウォルフ著：光学の原
理II、６３７、東海大学出版会、１９７５）。したがっ
て、回折格子効果を高めるためには、平面図的にみて屈
折率が大きい部分と小さい部分の幅がほぼ同一になれば
よい。

【０１５１】本発明の適用に適した第１のタイプの液晶
表示素子として、片側が全面導電体部で、他の片側電極
のみが導電体部と非導電体部を形成している電極構造を
用い、これに負の誘電率異方性を持つ液晶材料を挟持し
たときは、図１１（ｃ）に示すように、電圧無印加時は
屈折率が一様な値ｎ₁ となる。しかし、電圧印加時はＥ
Ｅ部に法線電界がかかり、図１２（ｂ）に示すようにＲ
Ｓ部に斜め電界がかかる。またＥＥ部は法線電界により
液晶分子が一様にチルトダウンするので、ストライプ電
極方位の屈折率は一様な値ｎ₂ となる。

【０１５２】一方、ＲＳ部は、液晶分子が斜め電界の方
向にチルトダウンして、屈折率分布は連続的に変化した
分布となる。従って、ストライプ電極方位の成分に対す
る屈折率分布は、図１２（ｃ）に示す分布となる。よっ
て、Ｖon時の屈折率がｎ₂ となる幅Ｗｎ₂ は、ＥＥに等
しくなるが、屈折率がｎ₁ となる幅Ｗｎ₁ は、ＲＳより
小さくなる。

【０１５３】ここで、ＥＥ部は一様な屈折率であり、Ｒ
Ｓ部は屈折率が連続変化しているので、ＥＥ部とＲＳ部
との幅が等しい場合、屈折率分布を平面的に見ると、Ｗ
ｎ₁＜Ｗｎ₂ となる。よって、Ｗｎ₁ ：Ｗｎ₂ ＝１：１
とするためには、ＥＥ部の幅はＲＳ部の幅より小さくす
る必要がある。Ｗｎ₁ ：Ｗｎ₂ ＝１：１の条件は、最適
な構成とする必要十分条件であり、実用上の効果を得る
範囲である。つまり、ＥＥ部の幅はＲＳ部の幅より小さ
い場合、斜め電界の強度および角度を調整することによ
って、Ｗｎ₁ ：Ｗｎ₂ ＝１：ｌの条件を実現することが
できる。

【０１５４】製造マージンなどによりＥＥ部の幅がＲＳ
部の幅より大きくなった場合でも、回折格子効果が全く
現れないわけではなく、実験の結果、ＲＳの１．１倍の
幅までは実用上問題のないことがわかった。しかし、Ｒ
Ｓの幅がより大きすぎると、電界のかからない範囲が生
じてしまい、仮に斜め電界を調整しても、ＲＳの領域で
はｎ₂ を形成することができなくなる。よって、Ｗｎ₁
＞Ｗｎ₂ となり、回折格子効果が得られなくなってしま
う。実験の結果、回折格子効果が得られる下限値はＲＳ
／３≦ＥＥであることがわかった。

【０１５５】以上の説明において、ストライプ電極方位
の偏光成分に対する屈折率分布の例で説明したが、スト
ライプ電極方位と直交する方位の偏光成分に対する屈折
率分布は反転する。

【０１５６】また、誘電率異方性が正の液晶組成物を用
いた場合、ＥＥの部分では法線電界がかかるため、屈折
率はどの偏光成分に対してもｎ₁ となるため、直交する
それぞれの偏光成分の屈折率分布の周期が等しくならな
い。よって、ＥＥの幅は小さい程よい。従って、誘電率
異方性が正の液晶組成物の場合は、０≦ＥＥ≦ＲＳであ
れば、回折格子効果および屈折レンズ効果は、ＲＳとＥ
Ｅの比には依存しない。 このように、液晶組成物の誘
電率異方性の相違により、ＥＥの範囲を上述の値とする
ことにより、最適な斜め電界を印加することができ、良
好な回折格子効果を得ることができる。

【０１５７】以上の関係を満たす値に設定することで、
このタイプの液晶表示素子に充分な斜め電界が印加され
る。

【０１５８】このような電極構造を有する液晶表示素子
における液晶分子の挙動を、図７（ａ）および図７
（ｂ）により説明する。

【０１５９】図７（ａ）は電圧無印加時における液晶分
子の挙動を概略的に示す平面図であり、図７（ｂ）は電
圧印加時における液晶分子の挙動を概略的に示す断面図
である。

【０１６０】なお、上配向膜３５および下配向膜３６の
配向処理は、上基板表面におけるラビング方向が電極と
平行な方向になるように施し、その配向方向は上下基板
で１８０゜ずれている垂直配向処理である。その結果、
液晶層２０の液晶分子Ｍは、ホメオトロピック配列とな
っている。

【０１６１】上電極３３および下電極３４に電圧を印加
すると、図７（ｂ）に示すような斜め方向電界ｅが発生
する。液晶分子Ｍは、斜め電界の法線成分によりチルト
ダウンする。それと同時に、液晶層厚方向に斜め電界の
横方向成分の電界が印加されるため、液晶分子は液晶層
内方向にツイスト現象を起こす。

【０１６２】すなわち、液晶分子はツイストしながらチ
ルトダウンし、ストライプ方向に対し斜めに傾いた分子
配列となる。両基板ともに導電体部であるＥＥ部は、法
線電界がかかり、チルトダウンのみ生じ、ツイスト現象
は起こらない。したがって、液晶の配列は図７（ｂ）に
示すような形状をなす。

【０１６３】図７（ｂ）に示す液晶分子の配列は、図５
に示した理想的な分子配列に近い配列となっており、高
い散乱効果が得られることを実験により確認した。

【０１６４】次に、本発明に適した第２のタイプの液晶
表示素子について説明する。

【０１６５】本発明の液晶表示素子に適した第２のタイ
プの液晶表示素子の電極構造は、各画素毎に導電体部と
非導電体部とから構成される。具体的な１例としては、
図１３に示す電極構造を挙げることができる。

【０１６６】図１３は、１画素部分を示したもので、電
極構造は上基板および下基板にそれぞれ画素単位で複数
のストライプを形成する電極３３および３４を配置し、
各電極の導電体部３３ａおよび３４ａの幅と非導電体部
３３ｂおよび３４ｂの幅とを比較すると、３３ａ＜３３
ｂ、３４ａ＜３４ｂである。非導電体部３３ｂ、３４ｂ
の中央に対向させて、それぞれ導電体部３４ａ、３３ａ
を配置した構成となっている。

【０１６７】また、導電体部３３ａまたは３４ａは、そ
れぞれ１画素内で電気的に接続されている。

【０１６８】図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、電極
の配列と液晶分子の関係を示す図である。液晶表示素子
の法線方向での断面形状を見たとき、電極の配列は両基
板とも非導電体部である幅ＳＳを挟んで１枚の電極付き
基板のみに導電体部を有する幅ＲＥと他の１枚の電極付
き基板のみに導電体部を有する幅ＦＦと交互に配置され
る断面形状となっている。

【０１６９】本発明者らはこのような電極構造におい
て、 ｔａｎ（π／９）≦ＳＳ／Ｄ≦ｔａｎ（７π／１８） の関係を満たすことにより、より優れた特性が得られる
ことを実験の結果見い出した。ＳＳ／Ｄがｔａｎ（π／
９）未満であると、法線方向の電界成分のみが強くなり
すぎ、電極の非導電体部に法線電界にちかい電界が印加
され、非導電体部の液晶分子は導電体部の液晶分子と同
様の変化をし、周期的な屈折率分布が形成されなくな
る。

【０１７０】一方、ＳＳ／Ｄがｔａｎ（７π／１８）を
こえると、電界成分が横方向のみとなり、非導電体部の
液晶層の厚み方向の液晶分子がほとんど変化しなくなる
ことが実験により確認された。

【０１７１】また、ｔａｎ（π／６）≦ＳＳ／Ｄ≦ｔａ
ｎ（７π／１８）の範囲に、好ましくはｔａｎ（π／
６）≦ＳＳ／Ｄ≦ｔａｎ（π／３）の範囲に、より好ま
しくはｔａｎ（π／４）＜ＳＳ／Ｄ≦ｔａｎ（７π／１
８）の範囲に、さらに好ましくはｔａｎ（π／４）＜Ｓ
Ｓ／Ｄ≦ｔａｎ（π／３）の範囲内において、周期的な
屈折率分布が形成され、屈折レンズ効果および回折格子
効果による高い散乱効果が得られる。

【０１７２】この第２のタイプの液晶表示素子におい
て、領域ＲＥとＦＥとの間に両基板とも非導電体部であ
る領域ＳＳが常に含まれているのは、常に横方向の電界
を発生しやすくするためである。領域ＳＳの幅が大きく
なりすぎると、電界強度が弱まり液晶分子が変化しなく
なってしまうため、領域ＳＳの幅は前述の範囲内に設定
する。

【０１７３】また、画素が形成される基板内において領
域ＳＳの幅は同じ幅に均一に形成することが望ましい。
しかし、液晶表示素子を作製するときに発生するマージ
ン等の問題によりＳＳの幅にばらつきが生じることが考
えられる。その際には、１画素内の隣り合う導電体部Ｆ
Ｅを電気的に一つに接続することなく、異なった電位と
することができる電極構造とすることが好ましい。この
ような電極構造とすることにより領域ＳＳの幅のずれに
応じた電位差を生じさせることができ、電界強度のばら
つきを抑えることができる。

【０１７４】このような構成の液晶表示素子において、
上下基板の導電体部の幅をＤ／２以上、３Ｄ以下とする
ことにより、優れた特性が得られる。

【０１７５】これは、たとえば、ＦＥまたはＲＥが３Ｄ
を越えると、非導電体部にも法線方向に電界が強くかか
ってしまい、法線電界に近い電界が印加され、導電体部
の液晶分子と同様の分子列となり、ウォールが形成され
ない。

【０１７６】また、Ｄ／２より小さければ、液晶分子配
列を変化させるだけの充分な斜め電界が印加されなくな
ってしまうことが実験により確認されている。

【０１７７】以上の関係を満たす値に設定することで、
本発明の液晶表示装置に使用される第２のタイプの液晶
表示素子に、充分な斜め電界が印加される。

【０１７８】このような電極構造を有する液晶表示素子
における液晶分子の挙動を、図１４（ａ）および図１４
（ｂ）により説明する。

【０１７９】図１４（ａ）は電圧無印加時における液晶
分子の挙動を示す平面図および断面図であり、図１４
（ｂ）は電圧印加時における液晶分子の挙動を示す平面
図および断面図である。

【０１８０】なお、上配向膜３５および下配向膜３６の
配向方向は１８０゜ずれており、液晶層４０の液晶分子
Ｍをユニホーム配列としている。

【０１８１】上下電極３３、３４に電圧を印加すると、
図１４（ｂ）に示すような、斜め方向電界ｅが発生す
る。液晶分子は、斜め電界の法線成分により。チルトア
ップする。それと同時に、液晶層面内方向に斜め電界の
横方向成分の電界が印加されるため、液晶分子は液晶層
面内方向にツイスト現象を起こす。ここで、液晶分子は
初期的に電極方向と平行に配列しており、斜め電界に対
して垂直な方向になっている。

【０１８２】よって、ツイストを得る方向は、右回り、
左回り双方が可能である。チルトアップ×（右回りツイ
ストまたは左回りツイスト）となり、結果的には対向す
る２方位へのチルトアップを得る。つまり、チルト方位
の自由度は２となる。即ち、液晶分子はツイストしなが
らチルトアップし、ストライプ方向に対し斜めに傾いた
分子配列となる。

【０１８３】また、導電体部３３ａ、３４ａはそれぞれ
対向する部分が非導電体部の中央であるため、斜め電界
の影響を殆ど受けない。このため、この部分の液晶分子
は変化しない。したがって、液晶の配列は、図１４
（ｂ）に示すような形状となる。図１４（ｂ）に示す液
晶分子の配列は、図５に示した理想的な分子配列に近い
配列となっており、２つの偏光方向にほぼ同周期で、同
じ強度をもつ屈折率分布が形成されているため、非偏光
において高い散乱効果が得られる。

【０１８４】このように本発明に特に適したタイプの液
晶表示素子は、２つの偏光方向にほぼ同周期で同じ強度
をもつ屈折率分布が、より理想的な分子配列に近く形成
されるため、既提案の液晶表示素子よりさらに非偏光の
散乱効果を高めることができる。

【０１８５】ところで、回折格子効果は、前述のように
屈折率ｎ₁ 、ｎ₂ が交互に並んでいる場合に起こり、回
折格子効果により散乱状態が最も強くなるｎ₁ 、ｎ₂ の
比は１：１であることが知られている。本発明者らは、
種々の実験により、ｎ₁ ：ｎ₂ ＝１：１に最もなりやす
い電極構成が、ＲＥまたはＦＦの幅とＳＳの幅が等しい
場合であることを確認し、そのＲＥまたはＦＦの幅の許
容値を実験により調べた。その結果、ＲＥまたはＦＦの
幅がＳＳの幅の０．９倍未満または１．１倍をこえる
と、ｎ₁ ：ｎ₂ ＝１：１が形成できにくくなることが認
められた。

【０１８６】したがって、０．９×ＳＳ≦ＲＥ≦１．１
×ＳＳおよび０．９×ＳＳ≦ＦＦ≦１．１×ＳＳに設定
することが好ましい。

【０１８７】しかし、例えば電極間間隙等の他のパラメ
ータによっても斜め電界の強度は変化するため、その場
合には他のパラメータを最適に設定することにより
ｎ₁ ：ｎ₂ ＝１：１と形成するようにしてもよい。

【０１８８】なお、本発明の液晶表示装置に使用される
ＬＣＤにおいて、屈折率分布の周期は、−部の領域で同
一の周期の屈折率分布を得ることが出来ればよく、たと
えば周期の異なる屈折率分布が１画素内に存在しても、
回折格子効果及び屈折レンズ効果を得ることもできる。

【０１８９】次に、液晶分子の配列について説明する。

【０１９０】本発明の基板は斜め電界を用いて液晶分子
を図５に示すような配列とすることにより、より散乱効
果の高い液晶表示素子に適したものである。

【０１９１】このタイプの液晶表示素子では、液晶分子
が斜め電界によりツイスト現象を起こしながらチルトダ
ウンもしくはチルトアップしている。ユニホーム配列、
ホメオトロピック配列に限らず、液晶分子が電圧を印加
していない状態で一様な分子配列であり、電圧を印加す
るとツイスト現象とチルトアップもしくはチルトダウン
が同時に生ずるような分子配列、例えばスプレイ配列等
でも同様の効果が得られる。

【０１９２】このタイプの液晶表示素子の分子配列は、
理想的には、自由度が２である。ユニホーム配列とホメ
オトロピック配列を用いることがより望ましい。

【０１９３】ここで、ユニホーム配列の場合は導電体部
と非導電体部からなる電極を持つ、２枚の基板を組み合
わせた電極構成で、ホメオトロピック配列の場合は、電
極全面が導電体の基板と導電体部と非導電体部からなる
電極を持つ基板を組み合わせた電極構成であることが望
ましい。

【０１９４】例えば、ユニホーム配列で、電極全面が導
電体の基板と導電体部と非導電体部からなる電極を持つ
基板を組み合わせた場合は、導電体部で全方位の屈折率
がｎ₁ となるため、各偏光方向において、散乱効果は得
られるが、各方位の屈折率分布が異なるため、図１０に
例示した液晶表示素子よりは散乱効果が低下する。ホメ
オトロピック配列で導電体部と非導電体部からなる電極
を持つ２枚の基板を組み合わせた場合にも、同様のこと
がいえる。

【０１９５】したがって、液晶分子配列が、ユニホーム
配列の場合には図１３に示した電極構成を、ホメオトロ
ピック配列の場合には図６に示した電極構成とすること
が望ましい。

【０１９６】また、前述のように、回折格子の光散乱効
果はΔＮｄに依存する。ここで、ΔＮｄは屈折率分布の
最大値と最小値の差であり、液晶組成物の屈折率異方性
Δｎ（＝ｎ_e −ｎ₀ ）に依存し、図５に示すような理想
的な分子配列であれば、ΔｎとΔＮは等しくなり、ｎ₂
＝ｎ_e 、ｎ₁ ＝ｎ₀ となる。しかし、本発明に適したタ
イプの液晶表示素子は、チルトアップもしくはチルトダ
ウンしながらツイストするため、ΔＮはΔｎの値より小
さくなる傾向がある。このため、液晶組成物のΔｎの設
定は任意のΔＮより大きい値に設定する必要がある。

【０１９７】このような液晶表示素子における光直進率
は、前述した式、Ｔ〜ｃｏｓ² （ΔＮｄ・π／λ）で表
されるので、ΔＮｄ／λ＝１／２のときが光直進率が０
となり、最も大きな回折格子効果が得られる。ΔＮｄ／
λ＝１／２が実現するΔｎｄは、種々のΔｎｄを変化さ
せ、電気光学特性を測定することにより、以下の範囲内
に設定すればよいことが実験により確認された。

【０１９８】可視光全領域４００ｎｍ〜７００ｎｍから
なる光を入射させる場合、液晶組成物の屈折率異方性Δ
ｎと液晶層厚ｄの積が、３５０ｎｍ≦Δｎｄ≦１０５０
ｎｍとなるような範囲内で設定すればよい。３５０ｎｍ
より小さい場合、十分な散乱効果が得られず、１０５０
ｎｍより大きいと電気光学特性に極値を２以上もつこと
になる。このことは、実験により確認した。

【０１９９】もしくは、分光特性のバンド幅が１００ｎ
ｍ以下である単色光を入射させる場合、入射させる単色
光の中心波長をλとしたとき、Δｎｄは、（λ−５０）
／２ｎｍ≦Δｎｄ≦２（λ＋５０）ｎｍの範囲内で設定
すれぱよい。

【０２００】上述の可視光領域の範囲と同様に、Δｎｄ
の値が大きいと、液晶セルの電気光学特性に極値が複数
生じてしまい、またΔｎｄが上記の範囲より小さいと、
散乱効果が低いことが実験により確認された。

【０２０１】また、このタイプの液晶表示素子の散乱像
は、屈折効果と回折格子効果とを利用しているため、光
が一定の角度に回折された点状散乱像となる。例えば、
図１６に示すＬＣＤの構成の散乱像は、図１５（ａ）お
よび図１５（ｂ）に示すように、光源２５よりの光はス
トライプ電極を有するＬＣＤ４７と直交する方向の直線
上に点状散乱が確認できる。図１５（ａ）は電圧無印加
時を、図１５（ｂ）は電圧印加時をそれぞれ示す。図１
５（ｂ）に示す散乱像の１次回折角度θは次式で表され
る。

【０２０２】ｓｉｎθ〜λ／Ｐ ここでＰは、液晶分子により形成された屈折率分布の周
期である。このタイプの液晶表示素子において、１次回
折角度θは１ｄｅｇ以上必要である。１ｄｅｇ以下であ
ると、０次回折光と１次回折光の距離が近くなりすぎ、
回折光同士が重なってしまい、充分な散乱効果が得られ
なくなってしまう。また、１次回折角度は大きいほど散
乱角度も大きくなる。回折角を大きくするためには、屈
折率分布の周期を小さくすればよい。

【０２０３】しかし、本発明者らは、屈折率分布の周期
は電極の非導電体部と導電体部との和とほぼ等しいこと
を確認しており、非導電体部と導電体部の幅には前述の
ような種々の制約があり、あまり幅を狭めることはでき
ない。

【０２０４】本発明者らは、１次回折角度が１０ｄｅｇ
すなわち非導電体部と導電体部の幅和が２．５μｍ（λ
＝４４０ｎｍ）が限界であることを確認した。また、１
次回折角度が１ｄｅｇのときは、非導電体部と導電体部
の幅の和は、３６μｍ（λ＝６４０ｎｍ）である。

【０２０５】よって、電極付き基板において、一方の導
電体部と非導電体部からなる電極を持つ基板と、他方の
電極全面が導電体である基板とを対向させた第１のタイ
プの液晶表示素子の場合は、２．５μｍ≦ＥＥ＋ＲＳ≦
３６μｍの範囲内で設定するようにすれぱよい。

【０２０６】導電体部と非導電体部からなる電極を持つ
２枚の基板を組み合わせた第２のタイプの液晶表示素子
の場合は、 ２．５μｍ≦ＲＥ＋ＳＳ≦３６μｍ、 および ２．５μｍ≦ＦＥ＋ＳＳ≦３６μｍ の範囲内に設定すればよい。

【０２０７】このような種々の条件を設定することによ
り、本発明に適したタイプの液晶表示素子では、屈折レ
ンズ効果と回折格子効果により、散乱角度の大きい高い
散乱効果を得ることが可能である。

【０２０８】また、本発明に適したタイプの液晶表示素
子をねじれ角０ｄｅｇで作製し、直交した２枚の偏光板
間に各ラビング方向と一方の偏光板の吸収軸が平行とな
るように組み合わせると、散乱光源を用いた場合でも透
過型のディスプレイとすることができる。

【０２０９】この場合、複屈折効果を利用した光学モー
ドとなり、前述した透過率は低下するが、光透過状態を
液晶層の光散乱状態によって実現するため、視角依存性
が少ないといった効果を得る。特に、階調表示をした際
に表示が反転するような現象が生じないため、直視型の
ディスプレイとして、従来のＴＮ−ＬＣＤなどよりも優
れた表示特性を得ることができる。

【０２１０】本発明の液晶表示素子は、光を散乱させる
機能を有するので、液晶表示素子を照射する光源は、液
晶表示素子の面内に対して垂直な角度を有する平行光で
あることが望ましい。具体的には、液晶表示素子平面の
法線方向となす角度が１０ｄｅｇ未満の角度の光を入射
することができれば、光源として問題がないことが実験
により確認された。光を平行にする手段として、たとえ
ばシュリーレン光学系等が挙げられる。

【０２１１】図１６は、一般に用いられるシュリーレン
光学装置の構成図である。シュリーレン光学装置は、反
射鏡５８およびランプ５９から構成される平行光源４５
と液晶表示素子４７、集光レンズ４８、不要光を取り除
く絞り４９、表示画像を拡大投影する投影レンズ５０）
スクリーン５１から構成されている。

【０２１２】つぎに動作について説明する。光源から平
行光束として出射した照明光束は液晶表示素子４７に照
射される。光源５９のランプとしては、たとえばメタル
ハライドランプ、キセノンランプ等の放電ランプやハロ
ゲンランプ等が反射鏡５８と合わせて使用される。液晶
表示素子４７の面上には画像が表示され、表示画像の濃
淡に応じて面内に入射した光束が透過または散乱され
る。液晶表示素子４７の表示面に対して垂直に出射した
光束Ｌ₀ は集光レンズ４８により絞り上に集光され、絞
り４９を透過した後に、投射レンズ５０に入射する。液
晶表示素子４８で散乱し、集光レンズ４８を透過した光
束Ｌ_e は絞り４９により遮断され、投射レンズ５０に入
射することはできない。すなわち絞り４９は不要光（散
乱光）を選択的に遮断し、液晶表示素子４７からほぼ垂
直に出射する光束のみを選択的に投射レンズに送り込む
ことにより、コントラストを向上させる働きをする。投
射レンズ５０を透過した光束はスクリーン５１上に拡大
結像される。

【０２１３】本発明に適した第１のタイプまたは第２の
タイプの液晶表示素子を用いる投影型液晶表示装置につ
いて図１７および図１８により説明する。

【０２１４】図１７に示す投影型液晶表示装置は、光源
４５よりの光はシュリーレンレンズ４６によりほぼ平行
光となり本発明の液晶表示素子４７と集光レンズ４８を
経て投射レンズ５０によりスクリーン５１に投影される
構造となっている。液晶表示素子に入射された平行光の
うち直進した光のみを投影するために集光レンズ４８の
焦点の位置に絞り４９を設けて液晶表示素子４７で散乱
させた光を遮断する構成となっている。

【０２１５】また、図１８に示す投影型液晶表示装置
は、本発明の液晶表示素子を２枚以上用い、図１７で使
用した光源と同等の機能を持つＲＧＢの３波長を含む白
色光源５７を用い、これを任意の波長に分光させる。分
光させる手段としては、ダイクロイックミラー、カラー
フィルタ等が挙げられる。分光させた光をそれぞれ液晶
表示素子４７ａ、４７ｂ、４７ｃに入射させている。

【０２１６】このような構成をとることにより、各波長
毎に光路を制御することが可能となる。よって、カラー
表示が実現できる。

【０２１７】本発明に適した液晶表示素子をマトリクス
表示に用いた場合、変調部画素面積つまりは開口部の値
によっては、全体の透過率が低くなる問題が生じる。と
くに投影型液晶表示装置に用いる液晶表示素子は素子の
単純化が構成上必要とされる。単純マトリクスの場合は
絶縁領域が、またスイッチング素子の場合はスイッチン
グ素子や配線領域を含めて非変調部の占める割合が大き
くなる。コントラストを確保するためには、これら非変
調部を遮光することが望ましいので、これら液晶表示素
子は事実上透過率が低くなっていた。

【０２１８】このような問題は、液晶表示素子の光透過
路に光学的に凸レンズと同等の機能を有する層を設ける
ことで解決することができる。そのような例を図１９お
よび図２０に示す。図１９において、入射光側外面後面
の基板間に、光学的に凸レンズと同等の機能を有する層
６０を設け、遮光層に進行する光を画素の開口部内変調
部に集光させている。また、本発明に適した液晶表示素
子において、液晶層に入射して通過する光は基板法線方
向に平行な光路をとることが望ましい。よって、図１９
に示すように、開口部に集光した光の進行方向が基板法
線方向とほぼ同一方向となれば、透過率向上とともにコ
ントラストの維持を実現できる。こうした作用を得るに
は、図２０に示すように、本発明に適した液晶表示素子
の入射光側基板の電極と前述の光学的に凸レンズと同等
の機能を有する層との間に、光学的に凸レンズもしくは
凹レンズと同等の機能を持つ層６０を設ければよい。光
学的に凸レンズと同等の機能を持つ層と光学的に凸レン
ズもしくは凹レンズと同等の機能を持つ層を透過した光
は、液晶表示素子面内の法線方向とのなす角度が、入射
光の液晶表示素子面内の法線方向となす角度の０．９な
いし１．１倍となるように前述の光学的に凸レンズと同
等の機能を制御すれば、液晶層に入射される光は平行度
を保つことができ透過率とともにコントラストの維持が
実現できる。

【０２１９】つぎに、これまで説明してきた本発明に適
したタイプの液晶表示素子に本発明を適用した例につい
て詳細に説明する。

【０２２０】図２１は本発明の液晶表示素子の、対向基
板とアレイ基板に形成された１対のストライプ状電極を
拡大して模式的に示す斜視図である。

【０２２１】図２２（ａ）は電圧無印加時の電極を相対
向させた図２１の液晶表示素子２１００の平面図と断面
図、図２２（ｂ）は電圧印加時の電極を相対向させた図
２１の液晶表示素子２１００の平面図と断面図である。

【０２２２】この液晶表示素子２１００は、対向基板２
１０１とアレイ基板２１０２により液晶層２１２０が挟
持されたものである対向基板２１０１は、例えばガラス
などの透明絶縁性基板２１１１の液晶層を挟持する側面
全面に、例えばＩＴＯからなる複数のストライプ状共通
電極２１１３が形成されており、その上からポリイミド
の上配向膜（ＡＬ−３０４６、日本合成ゴム製）２１１
５が積層されている。

【０２２３】アレイ基板２１０２は、例えばガラスなど
の透明絶縁性基板２１１２にＴＦＴ、ゲート線、信号線
が形成されており、ＴＦＴと接続して例えばＩＴＯから
なるストライプ状の画素電極２１１４が形成されてい
る。そしてその上側からポリイミドの下配向膜（ＡＬ−
３０４６、日本合成ゴム製）２１１６が積層されてい
る。 ストライプ状画素電極２１１４は、大きさ９６μ
ｍ×９６μｍで、画素単位でモザイク状に配置されてい
る。上下配向膜２１１５、２１１６のプレチルト角は３
゜である。

【０２２４】ストライプ状共通電極２１１３は幅１６μ
ｍの複数のスリット領域２１１３ｂを有するように幅８
μｍの透明導電性膜２１１３ａを２４μｍピッチでスト
ライプ状に配列したパターンであり、１画素９６μｍ幅
の中に４本のストライプが形成されている。

【０２２５】このストライプ状共通電極２１１３と対向
するストライプ状画素電極２１１４も同様に８μｍ幅の
透明導電性膜２１１４ａと１６μｍ幅の複数のスリット
２１１４ｂを有するパターンを有し、９６μｍ幅内に４
本のストライプ２１１４ａが形成されている。

【０２２６】そして、これらストライプ状電極のストラ
イプ部はアレイ基板と対向基板とを対向させた状態で相
互に１２μｍずれるように配設されていおり、−方の基
板に形成された電極のストライプ２１１３ａまたは２１
１４ａが、もう一方の基板に形成された電極のストライ
プとストライプとの間のスリット部２１１４ｂまたは２
１１３ｂの中央部分と対向するように配設されている。

【０２２７】画素電極２１１４はそれぞれＴＦＴスイッ
チング素子２１１９と接続されており、ゲート線２１２
３からの印加される電圧に応じて、信号線２１２４に印
加される電圧を液晶に印加する。

【０２２８】配向膜２１１５、２１１６の配向方向Ｆ、
Ｒはストライプ状電極のストライプ部分と平行になるよ
うに、かつ１８０゜異なる方向となるように設定する。

【０２２９】またアレイ基板と対向基板との間隙を５μ
ｍとし液晶セルを形成する。これらの基板間に誘電率異
方性が負のネマティック液晶（Ｅ３２０、メルクジャパ
ン製）を充填し、液晶層２１２０とする。この液晶は複
屈折率（Δｎ）が０．１４３で、Δｎｄは７１５ｎｍで
ある。

【０２３０】ここで、ストライプ状電極を形成する透明
導電性膜の屈折率は２．０であり、膜厚は１．１μｍと
した。また、ストライプとストライプとの間に形成され
るスリット状の領域の厚さ方向の屈折率は、配向膜と液
晶層の屈折率と同値の１．５である。

【０２３１】このようにして得られた本発明の液晶表示
素子にＴＦＴ２１１９を介して電圧を印加して電気光学
特性（透過率一印加電圧曲線）を測定した。

【０２３２】電圧印加により、電極間に横電界成分をも
つ電界が発生し、１画素の微少な範囲で横電界成分の方
向が変化するから、液晶層２１２０の液晶分子Ｍは電界
に応じてその配列を変化する。したがって、屈折率分布
が形成される。

【０２３３】透過率一印加電圧曲線を求めるために液晶
表示素子にＨｅ−Ｎｅレーザ光（λ＝５５０nm）を入射
させて透過率を測定した。図２３はその測定結果と比較
例とを示す図である。

【０２３４】なおレーザ光のスポット径は１mmとし、透
過したレーザ光は液晶表示素子から距離２０ｃｍのとこ
ろに設置したフォトダイオードにより検出した。また印
加電圧は０Ｖから徐々に５Ｖまで増加させ、その後５Ｖ
から０Ｖまで減少させた。

【０２３５】電圧を印加していない状態では、画素領域
の光の透過率は８５％と明るい透過率特性を示した。ま
た電圧２．８Ｖで最小透過率０．４％と良好な散乱特性
が得られた。また、電気光学特性にヒステリシスは全く
みられなかった。また印加電圧を２．８Ｖおよび０Ｖ場
合に設定して応答速度を測定したところ、立ち上がり２
０msec、立ち下がり２０msecと極めて速い応答速度を得
た。

【０２３６】比較のため、図２１に例示した液晶表示素
子のストライプ状電極の透明導電性膜の膜厚を３０００
オングストロームにし他は図２２の測定に用いた同様の
液晶表示素子を作成した。

【０２３７】比較例の透過率一印加電圧特性を同様の方
法で測定した結果、最大透過率は本発明の液晶表示素子
と比較して約５％低かった。

【０２３８】これは、透明導電性膜の膜厚が３０００オ
ングストロームでは、ΔＲが５５０nmの整数倍とならず
に、ストライプ状電極による回折により、透過率が低下
しているためである。

【０２３９】図２４は本発明の液晶表示素子の別の１例
の１画素部分を模式的に示す図である。

【０２４０】図２４に例示した液晶表示素子２４００
は、カラーフィルタ２４０１を用いて、１つの画素領域
に赤、緑、青の各色が透過する赤色透過領域２４０２
ａ、緑色透過領域２４０２ｂ、青色透過領域２４０２ｃ
を形成し、アレイ基板２４０３、対向基板２４０４の液
晶層を挟持する側面の、各色の透過領域に対応する領域
に、それぞれ透明導電性膜からなるストライプ状電極２
４０５ａ、２４０５ｂ、２４０５ｃを形成した。各色透
過領域に配設されたストライプ状電極２４０５は、各領
域を透過する光の波長λ_i に応じて最適化して形成し
た。すなわち、赤色透過領域２４０２ａではストライプ
状電極の膜厚を１．２８μｍに設定し、緑色透過領域２
４０２ｂではストライプ状電極の膜厚を１．１μｍに、
また青色透過領域２４０２ｃではストライプ状電極の膜
厚を０．８８μｍに設定した。

【０２４１】ここで各ストライプ状電極２４０５の上側
から、図示を省略した配向膜が、アレイ基板２４０３お
よび対向基板２４０４上に形成されている。

【０２４２】したがって、各色透過領域２４０２では、
ストライプ状電極による透過光の回折強度が最小化さ
れ、明るく、コントラストの高い液晶表示素子となる。

【０２４３】こうして得られた液晶表示素子２４００に
平行光を入射し、直進した光のみを拡大投影したとこ
ろ、明るく色むらのない表示が得られた。

【０２４４】カラーフィルタのかわりにマイクロレンズ
アレイを用いてカラー表示を行う場合にも全く同様であ
る。

【０２４５】また、ＲＧＢのかわりに、１つの画素領域
にシアン、マゼンタ、イエローの各色が透過する領域を
形成し、各色の透過領域にそれぞれ透明導電性膜からな
るストライプ状電極を形成するようにしてもよい。

【０２４６】この場合各色透過領域に配設されたストラ
イプ状電極は、その膜厚を透過する最も強い光の波長λ
_i に応じて最適化して形成するようにしてもよい。

【０２４７】例えば、シアン透過領域ではストライプ状
電極の膜厚を０．８８μｍに設定し、マゼンタ透過領域
ではストライプ状電極の膜厚を１．１μｍに、またイエ
ロー透過領域ではストライプ状電極の膜厚を０．８８μ
ｍに設定するようにしてもよい。 図２５は、図２４に
例示した液晶表示素子と同様の液晶表示素子２４００を
用いて作成した投影型カラー液晶表示装置を示す図であ
る。

【０２４８】メタルハライド４５からの光源光はシュリ
ーレンレンズ４６により平行光とされ、図２４に例示し
た、透明導電性膜からなるストライプ状電極が、透過す
る光の波長に応じて最適化して形成された液晶表示素子
２４００、集光レンズ４８をへて投影レンズユニット５
０によりスクリーン５１に投影される。

【０２４９】駆動装置５２およびビデオ信号出力装置５
３により液晶表示素子２４００に入力された画像はスク
リーン５１に拡大して表示される。

【０２５０】本発明の液晶表示素子は、平行光の光路の
直進または散乱を電界にて制御できるものである。した
がって、図１７に例示するようにシュリーレン光学系を
用いれば、スクリーン５１上に任意の画像表示ができる
ことになる。

【０２５１】この例では液晶表示素子２４００に入射さ
れた平行光のうち直進した光のみ投影するために、集光
レンズ４８の焦点位置に５ｍｍΦの絞り４９を設けて液
晶表示素子４７で散乱された光を遮断した構成となって
いる。

【０２５２】このような構成の投影型液晶表示装置を用
いてビデオ信号を約３０倍に投影したところコントラス
ト４００：１を得た。また極めて明るく、高い表示品質
であった。

【０２５３】図２６は、図２１に例示した液晶表示素子
と同様の液晶表示素子２１００を３枚採用して作成した
投影型カラー液晶表示装置を示す図である。

【０２５４】３枚の液晶表示素子２１００ａ、２１００
ｂ、２１００ｃはそれぞれＲＧＢ各色を透過させるよう
に構成されており、ストライプ状電極の膜厚を赤色透過
用液晶表示素子２１００ａでは１．２８μｍ、緑色透過
用液晶表示素子２１００ｂでは１．１μｍ、また青色透
過用液晶表示素子２１００ｃでは０．８８μｍと、それ
ぞれ回折強度が小さくなるように最適化して形成してい
る。

【０２５５】この例では、光源として、ＲＧＢの３波長
を含む白色光源５７を用いており、これをダイクロイッ
クミラー５４、５５および全反射ミラ−５６を用いてそ
れぞれ赤、緑、青の波長に分光させ、３枚の液晶表示素
子２１００ａ、２１００ｂ、２１００ｃに入射させてい
る。

【０２５６】このような構成を採用することにより、各
波長毎に光路を制御することが可能となり、カラー表示
が実現できる。なお、ダイクロイックミラ−５４は赤の
波長を透過させ、緑、および青の波長を全反射させ、ダ
イクロイックミラー５５は緑の波長を透過させ、青およ
び赤の波長を全反射させる。

【０２５７】この投影型液晶表示素子を用いて、フルカ
ラーのビデオ信号画像を約３０倍に投影したところ、コ
ントラスト比は２００：１を得た。また極めて明るい高
品質な表示を得た。

【０２５８】図２７乃至図３４は、本発明の液晶表示素
子、投影型液晶表示装置、基板において用いることがで
きるスリット状電極の例を概略的に示す図である。例え
ば図３、図６、図１３、図２１に例示したスリット状の
電極以外にも、図２７乃至図３４に例示したような電極
構造に本発明を適用するようにしてもよい。

【０２５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
素子は、液晶層を挟持する基板に形成された周期的パタ
ーンの透明導電性膜からなるストライプ状電極により生
じる回折効果を、該領域に存在する物質の屈折率または
厚さを、透過する光の波長に応じて最適化して形成する
ことにより小さくすることができる。したがって、回折
により光の透過率低下を効果的に抑制し、明るくコント
ラストの高い液晶表示素子となる。

【０２６０】また、本発明の投影型液晶表示装置は、液
晶層を挟持する基板に形成された周期的パターンの透明
導電性膜からなるストライプ状電極により生じる透過光
の回折効果を、該領域に存在する物質の屈折率または厚
さを、透過する光の波長に応じて最適化して形成した液
晶表示素子を採用することにより小さくすることができ
る。したがって、回折により光の透過率低下を効果的に
抑制し、明るくコントラストの高い投影型液晶表示装置
となる。

【０２６１】さらに、本発明の基板は、液晶層を挟持す
る基板に形成された周期的パターンの透明導電性膜から
なるストライプ状電極により生じる回折効果を、該領域
に存在する物質の屈折率または厚さを、透過する光の波
長に応じて最適化して形成することにより小さくするこ
とができる基板である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の対向基板の一部断面を
模式的に示す図。

【図２】本発明の液晶表示素子の一部断面を模式的に示
す図。

【図３】先に提案された液晶表示素子を説明する図で、
（ａ）は液晶を挟んで対向するストライプ状電極を示す
斜視図であり、（ｂ）は電圧印加時の液晶表示素子の断
面図。

【図４】スプレイ配列の液晶分子の振る舞いを模式的に
示す図であり、（ａ）〜（ｃ）は電圧無印加時を、
（ｄ）〜（ｆ）は電圧印加時を示す図。

【図５】理想的な液晶分子配列を模式的に示す図。

【図６】本発明に適した第１のタイプの液晶表示素子の
液晶を挟んで対向するストライプ状電極を示す斜視図。

【図７】本発明に適した第１のタイプの液晶表示素子を
模式的に説明する図であり、（ａ）は電圧無印加時の液
晶表示素子の平面と断面を示す図、（ｂ）は電圧印加時
の液晶表示素子の平面と断面を示す図。

【図８】ＥＥ領域とＲＳ領域とが交互に配置された液晶
表示素子の断面を模式的に示す図。

【図９】ＥＥ領域とＲＳ領域とが交互に配置された液晶
表示素子の他の１例の断面を模式的に示す図。

【図１０】液晶分子配列を模式的に示す図。

【図１１】電圧無印加時のＥＥ領域とＲＳ領域との関係
を模式的に示す図。

【図１２】電圧印加時のＥＥ領域とＲＳ領域との関係を
模式的に示す図。

【図１３】本発明に適した第２のタイプの液晶表示素子
の液晶を挟んで対向するストライプ状電極を示す斜視
図。

【図１４】本発明に適した第２のタイプの液晶表示素子
を模式的に説明する図であり、（ａ）は電圧無印加時の
液晶表示素子の平面と断面を示す図、（ｂ）は電圧印加
時の液晶表示素子の平面と断面を示す図。

【図１５】第２のタイプの液晶表示素子の散乱像を模式
的に示す図。

【図１６】シュリーレン光学装置の構成を示す図。

【図１７】本発明に適した投影型液晶表示装置の構成を
示す図。

【図１８】本発明に適した別の投影型液晶表示装置の構
成を示す図。

【図１９】液晶表示素子とマイクロレンズとの配置の１
例を概略的に示す断面図。

【図２０】液晶表示素子とマイクロレンズとの配置の別
の例を概略的に示す断面図。

【図２１】本発明の液晶表示素子の液晶層を挟んで対向
配置したストライプ状電極を示す斜視図。

【図２２】（ａ）は電圧無印加時の液晶表示素子の平面
と断面を示す図、（ｂ）は電圧印加時の液晶表示素子の
平面と断面を示す図。

【図２３】本発明の液晶表示素子と従来の液晶表示素子
の透過率と印加電圧との関係を示す図。

【図２４】本発明の別の液晶表示素子を模式的に示す
図。

【図２５】本発明の投影型液晶表示装置の１例の構成を
示す図。

【図２６】本発明の投影型液晶表示装置の別の１例の構
成を示す図。

【図２７】ストライプ状電極の別の１例を概略的に示す
図。

【図２８】ストライプ状電極の別の１例を概略的に示す
図。

【図２９】ストライプ状電極の別の１例を概略的に示す
図。

【図３０】ストライプ状電極の別の１例を概略的に示す
図。

【図３１】ストライプ状電極の別の１例を概略的に示す
図。

【図３２】ストライプ状電極の別の１例を概略的に示す
図。

【図３３】ストライプ状電極の別の１例を概略的に示す
図。

【図３４】ストライプ状電極の別の１例を概略的に示す
図。

【図３５】ストライプ状電極のスリット領域に透明絶縁
性物質が充填された透明絶縁性物質が充填された液晶表
示素子の１例を模式的に示す図。

【符号の説明】

３１……上基板、３２……下基板、３３……上電極、３
３ａ……上電極導電部 ３３ｂ……上電極非導電部、３４……下電極、３４ａ…
…下電極導電部 ３４ｂ……下電極非導電部、３５……上配向膜、３６…
…下配向膜 ３９……スイッチング素子、４０……液晶層、４３……
ゲート線 ４４……信号線、４５……光源、４６……シュリーレン
レンズ ４７……液晶表示素子、４８……集光レンズ、４９……
絞り ５０……投射レンズ、５１……スクリーン、５２……駆
動装置 ５３……映像信号出力装置、５４、５５……ダイクロイ
ックミラー ５６……全反射ミラー、５７……白色光源 １００……液晶表示素子、１０１……対向基板、１０２
……液晶層 １０３……透明絶縁性基板、１０４……透明導電性膜、
１０５……配向膜 １０６……Ａ領域、１０７……Ｂ領域 ２００……液晶表示素子、２０１……対向基板、２０２
……アレイ基板 ２０３……液晶層、２０４……透明絶縁性基板、２０５
……透明導電性膜 ２０６……配向膜 ２１００……液晶表示素子、２１０１……対向基板、２
１０２……アレイ基板 ２１１１、２１１２……透明絶縁性基板、２１１３スト
ライプ状共通電極 ２１１３ｂ……スリット領域、２１１４……ストライプ
状画素電極 ２１１５、２１１６……配向膜、２１１９……スイッチ
ング素子 ２１２０……液晶層、２１２３……ゲート線、２１２４
……信号線 ２４００……液晶表示素子、カラーフィルタ……２４０
１ ２４０２ａ……赤色透過領域、２４０２ｂ……緑色透過
領域 ２４０２ｃ……青色透過領域、２４０３……アレイ基板 ２４０５……ストライプ状電極 ３５０１……透明絶縁性基板、３５０２……ストライプ
状電極 ３５０３……透明絶縁性物質、３５０４……配向膜

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶層と、 第１の基板と間隔Ｄを保持して対向配置され、第１の基
   板との間に前記液晶層を挟持して複数の画素領域を形成
   する第２の基板と、 第１または第２の基板の前記画素領域に形成された屈折
   率ｎ、厚さｄの導電体膜からなる、最小幅が２Ｄｔａｎ
   （π／９）より大きい、周期的に配列されたスリットを
   有するストライプ状電極とを有する液晶表示素子であっ
   て、 前記ストライプ状電極は、前記導電体膜を光が透過する
   ときに生じる第１の位相差と、前記ストライプ状電極の
   ストライプ間に存在する媒質を前記光が透過するときに
   生じる第２の位相差Ｒとの差が前記光の波長の整数倍と
   なるように、屈折率ｎまたは厚さｄを調節して配設され
   たことを特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】 液晶層と、 第１の基板と間隔Ｄを保持して対向配置され、第１の基
   板との間に前記液晶層を挟持して複数の画素領域を形成
   する第２の基板と、 第１または第２の基板の前記画素領域に形成された屈折
   率ｎ、厚さｄの導電体膜からなる、最小幅が２Ｄｔａｎ
   （π／９）より大きい、周期的に配列されたスリットを
   有するストライプ状電極とを有する液晶表示素子であっ
   て、 前記ストライプ状電極は、前記導電体膜を光が透過する
   ときに生じる第１の位相差Ｒ_i と、第１の電極のストラ
   イプ間に存在する媒質を前記光が透過するときに生じる
   第２の位相差Ｒ_j との差が、 ４４０nm≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦６４０nm となるように、屈折率ｎまたは厚さｄを調節して配設さ
   れたことを特徴とする液晶表示素子。
3. 【請求項３】 液晶層と、 第１の基板と間隔Ｄを保持して対向配置され、第１の基
   板との間に前記液晶層を挟持して複数の画素領域を形成
   する第２の基板と、 第１または第２の基板の前記画素領域に形成された屈折
   率ｎ、厚さｄの導電体膜からなる、最小幅が２Ｄｔａｎ
   （π／９）より大きい、周期的に配列されたスリットを
   有するストライプ状電極とを有する液晶表示素子であっ
   て、 前記ストライプ状電極は、前記導電体膜を光が透過する
   ときに生じる第１の位相差Ｒ_i と、前記ストライプ状電
   極のストライプ間に存在する媒質を前記光が透過すると
   きに生じる第２の位相差Ｒ_j との差が、透過する光の波
   長をλ_i としたとき、 ０．８×λ_i ≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦１．２×λ_i となるように、透過する光の波長λ_i に応じて屈折率ｎ
   または厚さｄを調節して配設されたことを特徴とする液
   晶表示素子。
4. 【請求項４】 液晶層と、 第１の基板と間隔Ｄを保持して対向配置され、第１の基
   板との間に前記液晶層を挟持して複数の画素領域を形成
   する第２の基板と、 第１または第２の基板の前記画素領域に形成された屈折
   率ｎ、厚さｄの導電体膜からなる、最小幅が２Ｄｔａｎ
   （π／９）より大きい、周期的に配列されたスリットを
   有するストライプ状電極とを有する液晶表示素子であっ
   て、 前記ストライプ状電極は、前記導電体膜を光が透過する
   ときに生じる第１の位相差Ｒ_i と、前記ストライプ状電
   極のストライプ間に存在する媒質を前記光が透過すると
   きに生じる第２の位相差Ｒ_j との差が、透過する光の波
   長をλ_i としたとき、 ０．８×λ_i ≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦１．２×λ_i となるように、透過する光の波長λ_i に応じて屈折率ｎ
   または厚さｄを調節して配設されたことを特徴とする液
   晶表示素子。
5. 【請求項５】 液晶層と、 第１の基板との間に前記液晶層を挟持する第２の基板
   と、 前記第１の基板または第２の基板の前記液晶層を挟持す
   る側面に、導電体膜からなる、光が前記導電体膜を透過
   するときに生ずる第１の位相差と、前記光が前記液晶層
   を前記導電体膜と実質的に同じ厚さだけ透過するときに
   生ずる第２の位相差との差が、透過する光の波長の整数
   倍となるように屈折率または膜厚を調節して形成した複
   数のストライプ状電極とを具備したことを特徴とする液
   晶表示素子。
6. 【請求項６】 液晶層と、 第１の基板との間に前記液晶層を挟持する第２の基板
   と、 前記第１の基板または第２の基板の前記液晶層を挟持す
   る側面に、屈折率ｎ、厚さｄの導電体膜からなる、光が
   前記導電体膜を透過するときに生ずる第１の位相差と、
   前記光が前記液晶層を前記導電体膜と実質的に同じ厚さ
   だけ透過するときに生ずる第２の位相差Ｒとの差が、 ４４０nm≦｜（ｎ×ｄ）−Ｒ｜≦６４０nm となるように前記屈折率ｎまたは厚さｄを調節して形成
   したストライプ状電極とを具備したことを特徴とする液
   晶表示素子。
7. 【請求項７】 液晶層と、 第１の基板との間に前記液晶層を挟持する第２の基板
   と、 前記第１の基板または第２の基板の前記液晶層を挟持す
   る側面に、屈折率ｎ、厚さｄの導電体膜からなる、光が
   前記導電体膜を透過するときに生ずる第１の位相差と、
   前記光が前記液晶層を前記導電体膜と実質的に同じ厚さ
   だけ透過するときに生ずる第２の位相差Ｒとの差が、前
   記光の波長をλ_i としたとき、 ０．８×λ_i ≦｜（ｎ×ｄ）−Ｒ｜≦１．２×λ_i となるように前記屈折率ｎまたは厚さｄを前記光の波長
   λ_i に応じて調節して形成したストライプ状電極とを具
   備したことを特徴とする液晶表示素子。
8. 【請求項８】 液晶層と、 第１の中心波長を有する第１の光が透過する第１の領域
   と第２の中心波長を有する第２の光が透過する第２の領
   域からなる画素領域を有する第１の基板と、 この第１の基板との間に前記液晶層を挟持する前記第１
   の基板に対応した前記画素領域を有する第２の基板と、 前記第１の基板または第２の基板の液晶層を挟持する側
   面の前記画素領域の第１及び第２の領域に、屈折率ｎ、
   厚さｄの導電体膜からなる、この導電体膜を光が透過す
   るときに生ずる第１の位相差と、前記光が前記液晶層を
   前記導電体膜と実質的に同じ厚さだけ透過するときに生
   ずる第２の位相差Ｒとの差が、透過する光の中心波長を
   λ_i としたとき、 ０．８×λ_i ≦｜（ｎ×ｄ）−Ｒ｜≦１．２×λ_i となるように前記屈折率ｎまたは厚さｄを前記第１及び
   第２の領域を透過する光の波長λ_i に応じて調節してそ
   れぞれ形成したストライプ状電極とを具備したことを特
   徴とする液晶表示素子。
9. 【請求項９】 液晶層と、 第１の基板との間に前記液晶層を挟持して複数の画素領
   域を形成する第２の基板と、 前記第１または第２の基板の前記各画素領域に中心波長
   の異なる複数の光をそれぞれ透過するように複数形成し
   たフィルタと、 前記第１の基板または第２の基板の前記液晶層を挟持す
   る側面の前記各フィルタに対応する領域に、屈折率ｎ、
   厚さｄの導電体膜からなり、光がこの導電体膜を透過す
   るときに生ずる第１の位相差と前記導電体膜と実質的に
   同じ厚さだけ前記液晶層を透過するときに生ずる第２の
   位相差Ｒとの差が、透過する光の波長をλ_i としたと
   き、 ０．８×λ_i ≦｜（ｎ×ｄ）−Ｒ｜≦１．２×λ_i となるように透過する光の波長をλ_i に応じて前記屈折
   率ｎまたは厚さｄを調節して形成したストライプ状電極
   とを具備したことを特徴とする液晶表示素子。
10. 【請求項１０】 液晶層と、 第１の基板との間に前記液晶層を挟持する第２の基板
    と、 第１の基板または第２の基板の前記液晶層を挟持する側
    面に周期的に配列された第１の媒質と第２の媒質とから
    なる、光が第１の媒質を透過するときに生じる第１の位
    相差Ｒ_i と、前記光が第２の媒質を透過するときに生じ
    る第２の位相差Ｒ_j との差が、前記光の波長の整数倍と
    なるように第１の媒質または第２の媒質の屈折率または
    厚さを調節して形成した回折格子を具備したことを特徴
    とする液晶表示素子。
11. 【請求項１１】 液晶層と、 第１の基板との間に前記液晶層を挟持する第２の基板
    と、 第１の基板または第２の基板の前記液晶層を挟持する側
    面に周期的に配列された第１の媒質と第２の媒質とから
    なる、光が第１の媒質を透過するときに生じる第１の位
    相差Ｒ_i と、前記光が第２の媒質を透過するときに生じ
    る第２の位相差Ｒ_j との差が、 ４４０nm≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦６４０nm となるように第１の媒質または第２の媒質の屈折率また
    は厚さを調節して形成した回折格子を具備したことを特
    徴とする液晶表示素子。
12. 【請求項１２】 液晶層と、 第１の基板との間に前記液晶層を挟持する第２の基板
    と、 第１の基板または第２の基板の前記液晶層を挟持する側
    面に周期的に配列された第１の媒質と第２の媒質とから
    なる、光が第１の媒質を透過するときに生じる第１の位
    相差Ｒ_i と、前記光が第２の媒質を透過するときに生じ
    る第２の位相差Ｒ_j との差が、前記光の波長をλ_i とし
    たとき、 ０．８×λ_i ≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦１．２×λ_i となるように、前記光の波長λ_i に応じて第１の媒質ま
    たは第２の媒質の屈折率または厚さを調節して形成した
    回折格子を具備したことを特徴とする液晶表示素子。
13. 【請求項１３】 液晶層と、 第１の中心波長を有する第１の光が透過する第１の領域
    と第２の中心波長を有する第２の光が透過する第２の領
    域からなる画素領域を有する第１の基板と、 この第１の基板との間に前記液晶層を挟持する前記第１
    の基板に対応した前記画素領域を有する第２の基板と、 第１の基板または第２の基板の前記液晶層を挟持する側
    面の第１の領域および第２の領域に周期的に配列された
    第１の媒質と第２の媒質とからなる、光が第１の媒質を
    透過するときに生じる第１の位相差Ｒ_i と、前記光が第
    ２の媒質を透過するときに生じる第２の位相差Ｒ_j との
    差が、前記光の波長をλ_i としたとき、 ０．８×λ_i ≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦１．２×λ_i となるように前記光の波長λ_i に応じて第１の媒質また
    は第２の媒質の屈折率または厚さを調節して形成された
    回折格子を具備したことを特徴とする液晶表示素子。
14. 【請求項１４】 第１の媒質または第２の媒質のいずれ
    か一方は導電体であることを特徴とする請求項Ｚ１乃至
    請求項Ｚ４記載の液晶表示素子。
15. 【請求項１５】 第１の媒質は透明導電体膜であり第２
    の媒質は前記液晶層を構成する液晶であることを特徴と
    する請求項１乃至請求項Ｚ４記載の液晶表示素子。
16. 【請求項１６】 前記ストライプ状電極のストライプの
    最大幅およびスリットの最大幅は５０μｍ以下であるこ
    とを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液晶
    表示素子。
17. 【請求項１７】 前記第１の基板に形成されたストライ
    プ状電極のストライプ領域は、前記第２の基板に形成さ
    れたストライプ状電極のスリット領域と対向するように
    形成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
    に記載の液晶表示素子。
18. 【請求項１８】 （ａ) 光源と、 （ｂ) 液晶層と、 第１の基板との間に前記液晶層を挟持する第２の基板
    と、 前記第１の基板または第２の基板の前記液晶層を挟持す
    る側面に、導電体膜からなる、光が前記導電体膜を透過
    するときに生ずる第１の位相差と、前記光が前記液晶層
    を前記導電体膜と実質的に同じ厚さだけ透過するときに
    生ずる第２の位相差との差が、前記光の波長の整数倍と
    なるように屈折率または膜厚を調節して形成した複数の
    ストライプ状電極とを有する液晶表示素子と、 （ｃ) 前記光源と前記液晶表示素子との間に配設され
    た、光源光を平行光にして前記液晶表示素子に入射する
    第１の光学系と、 （ｄ）前記液晶表示素子と投影面との間に配設された、
    前記液晶表示素子を透過した光を前記投影面に投影する
    第２の光学系とを具備したことを特徴とする投影型液晶
    表示装置。
19. 【請求項１９】 （ａ) 光源と、 （ｂ）液晶層と、 第１の中心波長を有する第１の光が透過する第１の領域
    と第２の中心波長を有する第２の光が透過する第２の領
    域からなる画素領域を有する第１の基板と、 この第１の基板との間に前記液晶層を挟持する前記第１
    の基板に対応した前記画素領域を有する第２の基板と、 前記第１の基板または第２の基板の液晶層を挟持する側
    面の前記画素領域の第１及び第２の領域に、屈折率ｎ、
    厚さｄの導電体膜からなる、この導電体膜を光が透過す
    るときに生ずる第１の位相差と、前記光が前記液晶層を
    前記導電体膜と実質的に同じ厚さだけ透過するときに生
    ずる第２の位相差Ｒとの差が、透過する光の中心波長を
    λ_i としたとき、 ０．８×λ_i ≦｜（ｎ×ｄ）−Ｒ｜≦１．２×λ_i となるように前記屈折率ｎまたは厚さｄを前記第１及び
    第２の領域を透過する光の波長λ_i に応じて調節してそ
    れぞれ形成したストライプ状電極とを有する液晶表示素
    子と、 （ｃ) 前記光源と前記液晶表示素子との間に配設された
    光源光を平行光にして前記液晶表示素子に入射する第１
    の光学系と、 （ｄ）前記液晶表示素子と投影面との間に配設された前
    記液晶表示素子を透過した光を前記投影面に投影する第
    ２の光学系とを具備したことを特徴とする投影型液晶表
    示装置。
20. 【請求項２０】 （ａ）光源と、 （ｂ）液晶層と、 第１の基板との間に前記液晶層を挟持して複数の画素領
    域を形成する第２の基板と、 前記第１または第２の基板の前記各画素領域に中心波長
    の異なる複数の光をそれぞれ透過するように複数形成し
    たフィルタと、 前記第１の基板または第２の基板の前記液晶層を挟持す
    る側面の前記各フィルタに対応する領域に、屈折率ｎ、
    厚さｄの導電体膜からなり、光がこの導電体膜を透過す
    るときに生ずる第１の位相差と前記導電体膜と実質的に
    同じ厚さだけ前記液晶層を透過するときに生ずる第２の
    位相差Ｒとの差が、透過する光の波長をλ_i としたと
    き、 ０．８×λ_i ≦｜（ｎ×ｄ）−Ｒ｜≦１．２×λ_i となるように透過する光の波長をλ_i に応じて前記屈折
    率ｎまたは厚さｄを調節して形成したストライプ状電極
    とを有する液晶表示素子と、 （ｃ) 前記光源と前記液晶表示素子との間に配設され
    た、光源光を平行光にして前記液晶表示素子に入射する
    第１の光学系と、 （ｄ）前記液晶表示素子と投影面との間に配設された、
    前記液晶表示素子を透過した光を前記投影面に投影する
    第２の光学系とを具備したことを特徴とする投影型液晶
    表示装置。
21. 【請求項２１】 （ａ）光源と、 （ｂ） 液晶層と、 第１の基板との間に前記液晶層を挟持する第２の基板
    と、 前記第１の基板または第２の基板の前記液晶層を挟持す
    る側面に、屈折率ｎ、厚さｄの導電体膜からなる、光が
    前記導電体膜を透過するときに生ずる第１の位相差と、
    前記光が前記液晶層を前記導電体膜と実質的に同じ厚さ
    だけ透過するときに生ずる第２の位相差Ｒとの差が、前
    記光の波長をλ_i としたとき、 ０．８×λ_i ≦｜（ｎ×ｄ）−Ｒ｜≦１．２×λ_i となるように前記屈折率ｎまたは厚さｄを前記光の波長
    λ_i に応じて調節して形成したストライプ状電極とを有
    する複数の液晶表示素子と、 （ｄ）前記光源と前記液晶表示素子との間に配設され
    た、光源光を中心波長λ_i の異なる複数の平行光に分光
    してそれぞれ対応する前記液晶表示素子に入射する第１
    の光学系と、 （ｅ）前記液晶表示素子と投影面との間に配設された、
    複数の前記液晶表示素子をそれぞれ透過した光を合成し
    て前記投影面に投影する第２の光学系とを具備したこと
    を特徴とする投影型液晶表示装置。
22. 【請求項２２】 （ａ) 光源と、 （ｂ) 液晶層と、 第１の基板との間に前記液晶層を挟持する第２の基板
    と、 第１の基板または第２の基板の前記液晶層を挟持する側
    面に周期的に配列された第１の媒質と第２の媒質とから
    なる、光が第１の媒質を透過するときに生じる第１の位
    相差Ｒ_i と、前記光が第２の媒質を透過するときに生じ
    る第２の位相差Ｒ_j との差が、前記光の波長の整数倍と
    なるように第１の媒質または第２の媒質の屈折率または
    厚さを調節して形成した回折格子を具備したことを特徴
    とする液晶表示素子と、 （ｃ) 前記光源と前記液晶表示素子との間に配設され
    た、光源光を平行光にして前記液晶表示素子に入射する
    第１の光学系と、 （ｄ）前記液晶表示素子と投影面との間に配設された、
    前記液晶表示素子を透過した光を前記投影面に投影する
    第２の光学系とを具備したことを特徴とする投影型液晶
    表示装置。
23. 【請求項２３】 （ａ) 光源と、 （ｂ）液晶層と、 第１の中心波長を有する第１の光が透過する第１の領域
    と第２の中心波長を有する第２の光が透過する第２の領
    域からなる画素領域を有する第１の基板と、 この第１の基板との間に前記液晶層を挟持する前記第１
    の基板に対応した前記画素領域を有する第２の基板と、 第１の基板または第２の基板の前記液晶層を挟持する側
    面の第１の領域および第２の領域に周期的に配列された
    第１の媒質と第２の媒質とからなる、光が第１の媒質を
    透過するときに生じる第１の位相差Ｒ_i と、前記光が第
    ２の媒質を透過するときに生じる第２の位相差Ｒ_j との
    差が、前記光の波長をλ_i としたとき、 ０．８×λ_i ≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦１．２×λ_i となるように前記光の波長λ_i に応じて第１の媒質また
    は第２の媒質の屈折率または厚さを調節して形成された
    回折格子を具備したことを特徴とする液晶表示素子と、 （ｃ) 前記光源と前記液晶表示素子との間に配設された
    光源光を平行光にして前記液晶表示素子に入射する第１
    の光学系と、 （ｄ）前記液晶表示素子と投影面との間に配設された前
    記液晶表示素子を透過した光を前記投影面に投影する第
    ２の光学系とを具備したことを特徴とする投影型液晶表
    示装置。
24. 【請求項２４】 （ａ）光源と、 （ｂ）液晶層と、 第１の基板との間に前記液晶層を挟持する第２の基板
    と、 第１の基板または第２の基板の前記液晶層を挟持する側
    面に周期的に配列された第１の媒質と第２の媒質とから
    なる、光が第１の媒質を透過するときに生じる第１の位
    相差Ｒ_i と、前記光が第２の媒質を透過するときに生じ
    る第２の位相差Ｒ_j との差が、前記光の波長をλ_i とし
    たとき、 ０．８×λ_i ≦｜Ｒ_i −Ｒ_j ｜≦１．２×λ_i となるように、前記光の波長λ_i に応じて第１の媒質ま
    たは第２の媒質の屈折率または厚さを調節して形成した
    回折格子を具備したことを特徴とする液晶表示素子と、 （ｄ）前記光源と前記液晶表示素子との間に配設され
    た、光源光を中心波長λ_i の異なる複数の平行光に分光
    してそれぞれ対応する前記液晶表示素子に入射する第１
    の光学系と、 （ｅ）前記液晶表示素子と投影面との間に配設された、
    複数の前記液晶表示素子をそれぞれ透過した光を合成し
    て前記投影面に投影する第２の光学系とを具備したこと
    を特徴とする投影型液晶表示装置。
25. 【請求項２５】 前記ストライプ状電極のストライプの
    最大幅およびスリットの最大幅は５０μｍ以下であるこ
    とを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載の投
    影型液晶表示装置。
26. 【請求項２６】 前記第１の基板に形成されたストライ
    プ状電極のストライプ領域は、前記第２の基板に形成さ
    れたストライプ状電極のスリット領域と対向するように
    形成されたことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれ
    かに記載の投影型液晶表示装置。
27. 【請求項２７】 液晶層を挟持する基板であって、 透明絶縁性基材と、 この透明絶縁性基材の前記液晶層を挟持する側面に周期
    的に配列された第１の媒質と第２の媒質とからなる、光
    が第１の媒質を透過するときに生じる第１の位相差Ｒ_i
    と、前記光が第２の媒質を透過するときに生じる第２の
    位相差Ｒ_j との差が、前記光の波長の整数倍となるよう
    に第１の媒質または第２の媒質の屈折率または厚さを調
    節して形成した回折格子を具備したことを特徴とする基
    板。
28. 【請求項２８】 液晶層を挟持する基板であって、 透明絶縁性膜と、 この透明絶縁性膜の前記液晶層を挟持する側面に、導電
    体膜からなり、光がこの導電体膜を透過するときに生ず
    る第１の位相差と、前記液晶層を前記導電体膜と実質的
    に同じ厚さだけ透過するときに生ずる第２の位相差との
    差が、前記光の波長の整数倍となるように屈折率または
    膜厚を調節して形成されたストライプ状の電極を有する
    ことを特徴とする基板。