JPH1152359A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】実効電圧を制御して駆動する液晶表示素子とし
て、高デューティでの時分割駆動が可能で、良好な白黒
の階調表示が得られるものを提供する。 【解決手段】リセット電圧の印加後に印加する準安定状
態選択電圧に応じて液晶分子が第１と第２の準安定状態
のいずれかに配向し、その準安定状態における配向状態
が駆動電圧の実効値に応じて変化する液晶セル１０と、
偏光板２１，２２とで液晶表示素子を構成し、液晶分子
が第１の準安定状態に配向した液晶セルと偏光板とから
なる表示素子の電気光学特性と、液晶分子が第２の準安
定状態に配向した液晶セルと偏光板とからなる表示素子
の電気光学特性とを選択的に利用して表示するようにす
るとともに、前記液晶セル１０のΔｎｄの値を２００ｎ
ｍ〜５００ｎｍの範囲に設定し、偏光板２１，２２の吸
収軸２１ａ，２２ａを、３０°〜６０°の角度範囲で互
いにずらした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高デューティで
の時分割駆動を可能とした液晶表示素子に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子には、バックライトからの
光を利用して表示する透過型のものと、自然光や室内照
明光等の外光を利用して表示する反射型のものとがあ
る。これらの液晶表示素子は、液晶セルをはさんでその
前面側と後面側とに偏光板を配置したものであり、反射
型の液晶表示素子は、後側偏光板の後面側に反射板を配
置して構成されている。なお、反射型の液晶表示素子に
は、偏光板を１枚だけ備えたものもあり、この反射型液
晶表示素子は、液晶セルの前面側に偏光板を配置し、前
記液晶セルの後面側に反射板を配置して構成されてい
る。

【０００３】これらの液晶表示素子に用いられる液晶セ
ルは、互いに対向する面それぞれに電極が形成されると
ともにその電極が形成された面上にそれぞれ配向処理が
施された一対の基板間に液晶を挟持した構成となってお
り、液晶の分子は、それぞれの基板の近傍における配向
方向を前記配向膜により規制されて、所定の配向状態
（例えばツイスト配向状態）で配向している。

【０００４】上記液晶表示素子は、液晶セルの各画素部
の電極間に表示データに応じた駆動電圧を印加して表示
駆動されており、前記電極間に電圧を印加すると、液晶
分子が電圧無印加の初期配向状態から基板面に対して立
上がるように配向状態を変え、その配向状態に応じて光
の透過が制御される。

【０００５】ところで、上記液晶表示素子には、単純マ
トリックス方式の液晶セルを用いるものと、アクティブ
マトリックス方式の液晶セルを用いるものとがあるが、
液晶セルの構造が極く簡単で低コストに得られるという
点では、単純マトリックス方式が有利である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単純マ
トリックス方式の液晶セルを用いる液晶表示素子は、液
晶セルの各画素部の電極間（走査電極と信号電極との
間）への書込み電圧の印加によって液晶層に印加される
駆動電圧の実効値を制御することにより、前記駆動電圧
の実効値に応じた液晶分子の電界誘起による前記液晶分
子の配向状態を変化させて表示駆動されるため、光の透
過状態を段階的に制御する表示を行なう場合、時分割数
が多くなると、各段階に対応する実効値の差を大きくと
ることができなくなり、そのために、高デューティで時
分割駆動しようとすると、液晶セルを駆動する際の動作
電圧マージン（各階調を表示するための電圧の実効値の
差）が小さくなり、明確な段階的表示ができなくなる。

【０００７】このため、単純マトリックス方式の液晶セ
ルを用いる液晶表示素子は、高デューティでの時分割駆
動が難しく、したがって、画素数を多くして表示画像の
高精細化をはかることは困難であった。

【０００８】この発明は、駆動電圧の実効値を制御して
駆動される液晶セルを用いるものでありながら、その駆
動デューティに対して動作電圧マージンを大きくして高
デューティでの時分割駆動を可能とし、画素数の多い高
精細画像の表示を実現するとともに、信頼性の高い表示
動作を行なわせることができる液晶表示素子を提供する
ことを目的としたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の液晶表示素子
は、互いに対向する面それぞれに電極が形成されるとと
もに配向処理が施された一対の基板の間にネマティック
液晶層を挟持した液晶セルと、この液晶セルをはさんで
その前面側と後面側とに配置された一対の偏光板とを備
え、前記液晶セルの液晶層は、液晶分子の初期配向状態
がスプレイ歪をもった配向状態であり、前記一対の基板
の電極間に液晶分子をその分子長軸が基板面に対してほ
ぼ垂直になるように配向させるリセット電圧を印加した
後、それより低い値の第１準安定状態選択電圧と、この
第１の準安定状態選択電圧とは異なる値の第２準安定状
態選択電圧とのいずれかを選択的に印加することによ
り、液晶分子が、所定の配向状態で配向してスプレイ歪
を解消した第１の準安定状態と、この第１の準安定状態
とは異なる配向状態で配向してスプレイ歪を解消した第
２の準安定状態とのいずれかに配向し、その第１および
第２の準安定状態それぞれにおける駆動電圧の実効値に
応じた液晶分子の電界誘起により前記液晶分子の配向状
態が変化する特性を有しており、前記初期配向状態が、
液晶分子がいずれか一方の基板の配向処理方向を基準と
して一方の方向に０°〜２０°の範囲のねじれ角で非ツ
イストまたはツイスト配向した状態であり、前記第１の
準安定状態が、液晶分子が前記初期配向状態から前記一
方の方向にさらにほぼ１８０°ねじれて配向したツイス
ト配向状態、前記第２の準安定状態が、液晶分子が前記
初期配向状態から前記一方の方向とは逆方向にほぼ１８
０°ねじれて配向したツイスト配向状態であるととも
に、前記液晶セルの液晶の屈折率異方性Δと液晶層厚ｄ
との積Δｎｄの値が２００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であ
り、前記液晶セルの前面側に配置された前側偏光板の吸
収軸と、前記液晶セルの後面側に配置された後側偏光板
の吸収軸とが、３０°〜６０°の角度範囲で互いにずれ
ていることを特徴とするものである。

【００１０】この発明の液晶表示素子は、液晶セルの液
晶層の液晶分子を上記第１と第２のいずれかの準安定状
態に配向させ、それぞれの準安定状態における液晶分子
の配向状態を駆動電圧の実効値に応じて変化させて光の
透過状態を制御するものであり、第１の準安定状態を選
択したときは、液晶分子が前記第１の準安定状態に配向
した液晶セルと一対の偏光板とからなる表示素子の電気
光学特性をもち、第２の準安定状態を選択したときは、
液晶分子が前記第２の準安定状態に配向した液晶セルと
前記一対の偏光板とからなる表示素子の電気光学特性を
もつ。

【００１１】すなわち、この液晶表示素子は、液晶セル
の液晶分子の配向状態が互いに異なる２つの表示素子の
電気光学特性を合わせ持ったものであり、したがって、
段階的に制御しようとする透過状態のうちの複数の透過
状態の制御を一方の電気光学特性を利用して行ない、他
の複数の透過状態の制御を他方の電気光学特性を利用し
て行なうことができる。

【００１２】このため、この液晶表示素子によれば、透
過状態の全段階数を、前記一方の電気光学特性を利用す
るとき、つまり第１の準安定状態を選択して光の透過状
態を制御するときと、前記他方の電気光学特性を利用す
るとき、つまり第２の準安定状態を選択して光の透過状
態を制御するときとに振り分けることができ、そのため
に、それぞれの準安定状態で駆動される段階数が少なく
なるから、それぞれの準安定状態の中で、少ない段階数
の時分割駆動を行なうことができる。

【００１３】したがって、この液晶表示素子によれば、
駆動電圧の実効値を制御して駆動される液晶セルを用い
るものでありながら、その駆動デューティに対して動作
電圧マージンを大きくし、高デューティでの時分割駆動
を可能として、画素数の多い高精細画像の表示を実現す
ることができる。

【００１４】そして、この液晶表示素子においては、前
記液晶分子の初期配向状態（スプレイ歪をもった配向状
態）が、液晶分子がいずれか一方の基板の配向処理方向
を基準として一方の方向に０°〜２０°の範囲のねじれ
角で非ツイストまたはツイスト配向した状態であり、前
記第１の準安定状態が、液晶分子が前記初期配向状態か
ら前記一方の方向にさらにほぼ１８０°ねじれて配向し
たツイスト配向状態、前記第２の準安定状態が、液晶分
子が前記初期配向状態から前記一方の方向とは逆方向に
ほぼ１８０°ねじれて配向したツイスト配向状態である
とともに、前記液晶セルのΔｎｄの値が２００ｎｍ〜５
００ｎｍの範囲に設定され、前記一対の偏光板の吸収軸
が３０°〜６０°の角度範囲で互いにずれているため、
白と黒とを高いコントラストで表示して良好な白黒の階
調表示を得ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】この発明の液晶表示素子は、液晶
分子が、リセット電圧を印加した後の第１または第２の
準安定選択電圧の選択的な印加により配向する第１と第
２のいずれかの準安定状態と、その準安定状態が選択さ
れた後の駆動電圧の実効値に応じた電界誘起による配向
状態とに配向する液晶層を備えた液晶セルを用い、前記
第１と第２の準安定状態および駆動電圧の実効値に応じ
た液晶分子の配向状態を制御することにより、前記第１
および第２の準安定状態の各々において光の透過状態を
複数の段階に制御するようにして、高デューティでの時
分割駆動を可能とするとともに、前記液晶分子の初期配
向状態を、液晶分子がいずれか一方の基板の配向処理方
向を基準として一方の方向に０°〜２０°の範囲のねじ
れ角で非ツイストまたはツイスト配向した状態とし、前
記第１の準安定状態を、液晶分子が前記初期配向状態か
ら前記一方の方向にさらにほぼ１８０°ねじれて配向し
たツイスト配向状態、前記第２の準安定状態を、液晶分
子が前記初期配向状態から前記一方の方向とは逆方向に
ほぼ１８０°ねじれて配向したツイスト配向状態とする
とともに、前記液晶セルのΔｎｄの値を２００ｎｍ〜５
００ｎｍの範囲に設定し、前記液晶セルをはさんで配置
した一対の偏光板の吸収軸を３０°〜６０°の角度範囲
で互いにずらすことにより、良好な白黒の階調表示を得
るようにしたものである。

【００１６】この発明の液晶表示素子においては、前記
液晶セルの前面側に配置した前側偏光板の吸収軸を、前
記液晶セルの前側基板の配向処理方向に対し、前面側か
ら見て前記一方の方向と同方向に２０°〜４５°の角度
範囲でずらし、前記液晶セルの後面側に配置した後側偏
光板の吸収軸を、前記前側基板の配向処理方向に対し、
前面側から見て前記初期一方の方向と同方向に６５°〜
９０°の角度範囲でずらすか、あるいは、前記前側偏光
板の吸収軸を、前記前側基板の配向処理方向に対し、前
面側から見て前記一方の方向と同方向に１３０°〜１４
０°の角度範囲でずらし、前記後側偏光板の吸収軸を、
前記前側基板の配向処理方向に対し、前面側から見て前
記一方の方向と同方向に８０°〜９０°の角度範囲でず
らすのが望ましい。

【００１７】

【実施例】以下、この発明を反射型の液晶表示素子に適
用した一実施例を図１〜図３を参照して説明する。液晶
表示素子の基本構成を示す斜視図であり、（ａ）は初期
配向状態、（ｂ）は第１の準安定状態、（ｃ）は第２の
準安定状態を示している。図２は前記液晶表示素子の断
面図である。

【００１８】この実施例の液晶表示素子は、図１および
図２に示すように、液晶セル１０をはさんでその前面側
と後面側とに一対の偏光板２１，２２を配置するととも
に、後側の偏光板２２の背後に反射板３０を配置し、さ
らに前記液晶セル１０に、この液晶セル１０を駆動する
ための駆動系４０を接続して構成されている。

【００１９】上記液晶セル１０は、図２のように、内面
に透明電極１３，１４が設けられるとともにその上に配
向処理を施した配向膜１５，１６が形成された前後一対
の透明基板１１，１２間に液晶１８の層を挟持したもの
であり、前記一対の基板１１，１２は枠状のシール材１
７を介して接合されており、液晶１８は両基板１１，１
２間の前記シール材１７で囲まれた領域に封入されてい
る。なお、前記配向膜１５，１６はポリイミド等からな
る水平配向膜であり、その膜面を所定の方向にラビング
することによって配向処理されている。

【００２０】この液晶セル１０は、単純マトリックス方
式のものであり、その前側基板１１に設けられた透明電
極１３は、一方向（図２において左右方向）に沿わせて
形成された複数本の走査電極、後側基板１２に設けられ
た透明電極１４は、前記走査電極１３とほぼ直交する方
向に沿わせて形成された複数本の信号電極である。

【００２１】前記液晶セル１０の液晶層は、液晶分子の
初期配向状態、つまり電圧を印加しないときの配向状態
がスプレイ歪をもった配向状態であり、一対の基板１
１，１２の電極１３，１４間に液晶分子をその分子長軸
が基板１１，１２面に対してほぼ垂直になるように配向
させるリセット電圧を印加した後、それより低い値の第
１準安定状態選択電圧と、この第１準安定状態選択電圧
とは異なる値の第２準安定状態選択電圧とのいずれかを
選択的に印加することにより、液晶分子が、所定の配向
状態で配向してスプレイ歪を解消した第１の準安定状態
と、この第１の準安定状態とは異なる配向状態で配向し
てスプレイ歪を解消した第２の準安定状態とのいずれか
に配向し、その第１および第２の準安定状態それぞれに
おける駆動電圧（表示データに応じて印加される電圧）
の実効値に応じた液晶分子の電界誘起により前記液晶分
子の配向状態が変化する特性を有している。

【００２２】前記スプレイ歪をもった初期配向状態は、
液晶分子がいずれか一方の基板の配向処理方向を基準と
して一方の方向に０°〜２０°のねじれ角で非ツイスト
配向（ねじれ角が０°の配向）またはツイスト配向した
状態であり、前記第１の準安定状態は、液晶分子が前記
初期配向状態から前記一方の方向（初期配向状態でのツ
イスト配向方向と同じ方向）にさらにほぼ１８０°ねじ
れて配向したツイスト配向状態、前記第２の準安定状態
は、液晶分子が前記初期配向状態から前記一方の方向と
は逆方向（第１の準安定状態でのツイスト配向方向とは
逆の方向）にほぼ１８０°ねじれて配向したツイスト配
向状態である。

【００２３】前記液晶分子の初期配向状態と第１および
第２の準安定状態における配向状態の一例を説明する
と、図１において、１１ａ，１２ａは液晶セル１０の両
基板１１，１２の配向処理方向（配向膜１５，１６のラ
ビング方向）を示している。

【００２４】図１に示した例では、前側基板１１の配向
処理方向１１ａを、液晶表示素子の画面の横軸ｘに対し
前面側から見て右回りにほぼ５°ずれた方向であって前
記画面の左上から右下に向かう方向に設定し、後側基板
１２の配向処理方向１２ａを、前記横軸ｘに対し前面側
から見て左回りにほぼ５°ずれた方向であって前記画面
の左下から右上に向かう方向に設定している。すなわ
ち、両基板１１，１２の配向処理方向１１ａ，１２ａ
は、ほぼ１０°の交差角で互いに交差する方向である。

【００２５】また、液晶セル１０に封入した液晶１８
は、カイラル剤を添加してツイスト配向性をもたせたネ
マティック液晶であり、この実施例では、左旋性（液晶
セルの後面側から見て左回りの旋向性）のカイラル剤を
添加した液晶を用いている。

【００２６】したがって、図１に示した例では、液晶セ
ル１０に封入された液晶１８の分子が、初期配向状態で
は、スプレイ歪をもって、前面側から見て右回り方向
（左旋性のカイラル剤により付与されるねじれ方向）
に、ほぼ１０°のねじれ角でツイスト配向している。

【００２７】前記初期配向状態は、液晶分子が、両基板
１１，１２の近傍においてそれぞれの配向処理方向１１
ａ，１２ａに沿って配向するとともに、いずれか一方の
基板の配向処理方向、例えば後側基板１２の配向処理方
向１２ａを基準として、図１の（ａ）に破線矢印で示し
た方向、つまり前面側から見て右回り方向に、ほぼ１０
°のねじれ角でツイスト配向したスプレイ配向状態であ
る。

【００２８】この初期配向状態は、実際の表示には使用
しない状態であり、液晶セル１０は、その各画素部の液
晶分子の配向状態を、上述した第１および第２の準安定
状態に配向させて表示駆動される。

【００２９】上記第１の準安定状態と第２の準安定状態
は、前記初期配向状態から液晶分子のねじれ角がほぼ１
８０°変化してスプレイ歪を解消した状態であり、前記
後側基板１２の配向処理方向１２ａを基準として、カイ
ラル剤により付与されるねじれ方向（前面側から見て右
回りのねじれ方向）へのねじれ角を＋の角度、前記カイ
ラル剤により付与されるねじれ方向とは逆方向、つまり
カイラル剤によるねじれをほどく方向（前面側から見て
左回りのねじれ方向）へのねじれ角を−の角度とする
と、第１の準安定状態は、初期配向状態に対してねじれ
角がほぼ＋１８０°変化したツイスト配向状態であり、
第２の準安定状態は、初期配向状態に対してねじれ角が
ほぼ−１８０°変化したツイスト配向状態である。

【００３０】上記初期配向状態から第１および第２の準
安定状態への配向状態の切換えは、液晶セル１０の各画
素部の電極間（走査電極１３と信号電極１４との間）
に、まず液晶分子が基板１１，１２面に対してほぼ垂直
に立上がり配向する十分高い電圧値のリセット電圧を印
加し、その後、前記電極間に、所定の値の準安定状態選
択電圧を印加することによって行なわれる。

【００３１】すなわち、リセット電圧の印加により液晶
分子を基板１１，１２面に対してほぼ垂直に立上がり配
向させた後に、前記リセット電圧よりも低い所定の値の
第１準安定状態選択電圧を印加すると、液晶分子が、初
期配向状態でのねじれ角にさらにほぼ１８０°のねじれ
が加わったねじれ角（１０°＋１８０°＝１９０°）で
ツイストする状態に配向してスプレイ歪を解消し、第１
の準安定状態になる。

【００３２】この第１の準安定状態は、液晶分子が、両
基板１１，１２の近傍においてそれぞれの配向処理方向
１１ａ，１２ａに沿って配向するとともに、いずれか一
方の基板の配向処理方向、例えば後側基板１２の配向処
理方向１２ａを基準として、図１の（ｂ）に破線矢印で
示したツイスト方向、つまり前面側から見て右回り方向
（カイラル剤により付与されるねじれ方向）に、ほぼ１
９０°のねじれ角でツイスト配向する状態である。

【００３３】また、リセット電圧の印加により液晶分子
を基板１１，１２面に対してほぼ垂直に立上がり配向さ
せた後に、前記リセット電圧よりも低い所定の値の第２
準安定状態選択電圧を印加すると、液晶分子が初期配向
状態でのねじれ角からほぼ１８０°のねじれを差し引い
たねじれ角（１０°−１８０°＝−１７０°）でツイス
トする状態に配向してスプレイ歪を解消し、第２の準安
定状態になる。

【００３４】この第２の準安定状態は、液晶分子が、両
基板１１，１２の近傍においてそれぞれの配向処理方向
１１ａ，１２ａに沿って配向するとともに、いずれか一
方の基板の配向処理方向、例えば後側基板１２の配向処
理方向１２ａを基準として、図１の（ｃ）に破線矢印で
示したツイスト方向、つまり前面側から見て左回り方向
（カイラル剤により付与されるねじれ方向とは逆方向）
に、ほぼ１７０°のねじれ角でツイスト配向する状態で
ある。

【００３５】さらに、上記第１の準安定状態と第２の準
安定状態とは、その一方から他方に切換えることが可能
であり、液晶分子がいずれの準安定状態に配向している
状態でも、まず電極１３，１４間に液晶分子を基板１
１，１２面に対してほぼ垂直に立上がり配向する十分高
い電圧値のリセット電圧を印加して前記準安定状態をリ
セットし、その後に上記第１または第２の準安定状態選
択電圧を印加すれば、液晶分子の配向状態を、一方の準
安定状態から他方の準安定状態に切換えることができ
る。

【００３６】なお、上記第１準安定状態選択電圧と第２
準安定状態選択電圧は、使用するネマティック液晶の特
性およびカイラル剤の特性と添加量によって決まるが、
例えば、第１準安定状態選択電圧は、ほぼ０Ｖ（ほどん
ど電圧を印加しない値）であり、第２準安定状態選択電
圧は、ほとんどの液晶分子が初期配向状態でのプレチル
ト角と同程度またはそれに近い傾き角で配向する低い値
であって、前記第１準安定状態選択電圧よりは絶対値が
大きい電圧である。

【００３７】図３は上記初期配向状態とリセット状態と
第１および第２の準安定状態における液晶分子の配向状
態を液晶セル１０の下縁方向（横軸ｘに対して直交する
方向）から見た模式図であり、１８ａは液晶分子を示し
ている。

【００３８】この模式図のように、上記初期配向状態
（液晶分子が後側基板１２の配向処理方向１２ａを基準
として前面側から見て右回り方向にほぼ１０°のねじれ
角でツイスト配向している状態）は、両基板１１，１２
の近傍の液晶分子はそれぞれの基板１１，１２面に対し
てその配向処理方向１１ａ，１２ａに向かって数度程度
のプレチルト角で斜めに起き上がるように配向している
が、ツイスト配向している液晶分子をそれぞれの分子長
軸が同一平面上にくるように展開して見たときのそれぞ
れの基板１１，１２側でのプレチルトの傾きが互いに逆
になっている状態であり、したがって液晶分子は、基板
１１，１２から離れるのにともなってチルト角が小さく
なり、液晶層厚の中間（チルト角が０°になる点）を境
にして基板１１，１２面に対する傾き方向が逆になった
状態（スプレイ歪をもった状態）のツイスト配向状態に
ある。

【００３９】また、上記リセット状態は、両基板１１，
１２の近傍の液晶分子（図では省略している）は初期配
向状態とほとんど変わらない状態（それぞれの基板１
１，１２面に対してその配向処理方向１１ａ，１２ａに
向かって数度程度のプレチルト角で斜めに起き上がるよ
うに配向している状態）にあるが、基板１１，１２から
ある程度以上離れているほとんどの液晶分子は基板１
１，１２面に対してほぼ垂直に立上がるように配向した
状態である。

【００４０】さらに、第１の準安定状態（液晶分子が前
面側から見て右回り方向にほぼ１９０°のねじれ角でツ
イスト配向する状態）は、両基板１１，１２の近傍の液
晶分子の配向状態は初期配向状態とほとんど変わらない
が、液晶分子が前記初期配向状態よりもさらにほぼ１８
０°ねじれてツイスト配向した状態であり、したがっ
て、ツイスト配向している液晶分子をそれぞれの分子長
軸が同一平面上にくるように展開して見たときの液晶分
子１８ａの傾き方向は同じ方向であるから、この第１の
準安定状態は、スプレイ歪の無いツイスト配向状態であ
る。

【００４１】また、第２の準安定状態（液晶分子が前面
側から見て左回り方向にほぼ１７０°のねじれ角でツイ
スト配向する状態）は、両基板１１，１２の近傍の液晶
分子の配向状態は初期配向状態とほとんど変わらない
が、液晶分子のねじれ角が前記初期配向状態から前記第
１の準安定状態でのツイスト方向とは逆の方向にほぼ１
８０°ねじれてツイスト配向した状態であり、したがっ
て、ツイスト配向している液晶分子をそれぞれの分子長
軸が同一平面上にくるように展開して見たときの液晶分
子１８ａの傾き方向は同じ方向であるから、この第２の
準安定状態も、スプレイ歪の無いツイスト配向状態であ
る。

【００４２】上記第１と第２の準安定状態はそれぞれ、
その準安定状態における液晶分子１８ａのねじれ角を保
持するツイスト配向状態であるが、いずれの準安定状態
においても、液晶分子１８ａのチルト角、つまり基板１
１，１２面に対する立上がり角度は、電極１３，１４間
に印加される駆動電圧の実効値に応じて変化する（ただ
し、基板１１，１２の近傍の液晶分子の配向状態はほと
んど変わらない）。

【００４３】図３に示した第１および第２の準安定状態
における液晶分子の配向状態のうち、上側に示した配向
状態は、駆動電圧の実効値が比較的小さい値であるとき
の液晶分子の配向状態（第２の書込み状態）を示し、下
側に示した配向状態は、駆動電圧の実効値がある程度高
い値であるときの液晶分子の配向状態（第１の書込み状
態）を示しており、いずれの準安定状態においても、液
晶分子は、その準安定状態におけるツイスト配向状態を
保ちながら、駆動電圧の実効値に応じた液晶分子の電界
誘起により、前記駆動電圧の実効値に応じて立上がり配
向する。

【００４４】なお、上記駆動電圧は、その実効値が上記
リセット電圧の電圧値よりも低い範囲で変化する電圧で
あり、上記第１および第２の準安定状態は、駆動電圧の
実効値に応じて液晶分子のチルト角が変化するが、ツイ
スト配向状態はそのまま維持する状態であり、いずれの
準安定状態も、上記リセット電圧の印加により液晶分子
１８ａを基板１１，１２面に対してほぼ垂直に立上がり
配向させて準安定状態をリセットするまで保持される。

【００４５】すなわち、前記液晶セル１０の液晶層は、
一対の基板１１，１２の電極１３，１４間に、液晶分子
をその分子長軸が基板１１，１２面に対してほぼ垂直に
なるように配向させるリセット電圧を印加した後、それ
より低い値の第１準安定状態選択電圧と、この第１の準
安定状態選択電圧とは異なる値の第２準安定状態選択電
圧とのいずれかを選択的に印加することにより、液晶分
子が、所定の状態で配向する第１の準安定状態と、この
第１の準安定状態とは異なる配向状態で配向する第２の
準安定状態とのいずれかに配向し、その第１および第２
の準安定状態それぞれにおける駆動電圧の実効値に応じ
た液晶分子の電界誘起により前記液晶分子の配向状態が
変化する特性を有している。

【００４６】そして、この液晶表示素子では、前記液晶
セル１０のΔｎｄ（液晶１８の屈折率異方性Δと液晶層
厚ｄとの積）の値を２００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲に設
定している。

【００４７】また、図１において、２１ａ，２２ａは、
液晶セル１０の前面側に配置された前側偏光板２１と、
液晶セル１０の後面側に配置された後側偏光板２２の吸
収軸を示しており、この液晶表示素子では、前側偏光板
２１の吸収軸２１ａと後側偏光板２２の吸収軸とを３０
°〜６０°の角度範囲で互いにずらしている。

【００４８】さらに、この液晶表示素子では、前記前側
偏光板２１の吸収軸２１ａを、液晶セル１０の前側基板
１１の配向処理方向１１ａに対し、前面側から見て一方
の方向、つまり初期配向状態での液晶分子のねじれ方向
（前面側から見て右回り方向）と同方向に２０°〜４５
°の角度範囲でずらし、前記後側偏光板２２の吸収軸２
２ａを、前記前側基板１１の配向処理方向１１ａに対
し、前面側から見て前記一方の方向と同方向に６５°〜
９０°の角度範囲でずらすか、あるいは、前記前側偏光
板２１の吸収軸２１ａを、前記前側基板１１の配向処理
方向１１ａに対し、前面側から見て前記一方の方向と同
方向に１３０°〜１４０°の角度範囲でずらし、前記後
側偏光板２２の吸収軸２２ａを、前記前側基板１１の配
向処理方向１１ａに対し、前面側から見て前記一方の方
向と同方向に８０°〜９０°の角度範囲でずらしてい
る。

【００４９】なお、図１に示した例では、前記液晶セル
１０のΔｎｄの値を約３２０ｎｍに設定し、前側偏光板
２１を、その吸収軸２１ａを前記画面の横軸ｘに対し前
面側から見て右回りにほぼ３０°ずれた方向に向けて設
け、後側偏光板２２を、その吸収軸を２２ａを前記横軸
ｘに対し前面側から見て右回りにほぼ７５°ずれた方向
に向けて設けている。

【００５０】すなわち、この例では、前側偏光板２１の
吸収軸２１ａを、液晶セル１０の前側基板１１の配向処
理方向１１ａに対し、前面側から見て一方の方向（初期
配向状態での液晶分子のねじれ方向）と同方向にほぼ２
５°ずらし、後側偏光板２２の吸収軸２２ａを、前記前
側基板１１の配向処理方向１１ａに対し、前面側から見
て前記一方の方向と同方向に７０°ずらしており、した
がって、後側偏光板２２の吸収軸２２ａは、前側偏光板
２１の吸収軸２１ａに対し、前面側から見て前記一方の
方向と同方向にほぼ４５°ずれている。

【００５１】上記液晶表示素子は、自然光や室内照明光
等の外光を利用し前面側から入射する光を後面側に配置
した反射板３０で反射させて表示するものであり、その
表示駆動は、駆動系４０により液晶セル１０を駆動して
行なわれる。

【００５２】この駆動系４０は、液晶セル１０の各画素
行を所定の選択順で選択し、選択した画素行の各画素部
の電極間に、上記リセット電圧と、第１と第２の準安定
状態のいずれかを選択する準安定状態選択電圧と、書込
みデータに応じた書込み電圧を印加するものであり、液
晶セル１０の各画素部の液晶の分子は、前記リセット電
圧の印加によりほぼ垂直に立上がるように配向してその
前の書込み状態（準安定状態とその状態での液晶分子の
配向状態）をリセットされ、その後に印加される準安定
状態選択電圧に応じて第１と第２のいずれかの準安定状
態に配向するとともに、その準安定状態において、前記
書込み電圧によって決まる駆動電圧の実効値に応じて配
向状態を変える。

【００５３】なお、液晶表示素子の駆動開始前は、液晶
セル１０の全ての画素部の液晶分子が上述した初期配向
状態（スプレイ歪をもった配向状態）に配向している
が、表示駆動を開始すると、最初のリセット電圧が印加
されたときに、その電圧をリセット電圧として液晶分子
がほぼ垂直に立上がるように配向し、前記準安定状態を
リセットしたときと同じ状態になる。

【００５４】この液晶表示素子は、液晶セル１０の各画
素部の液晶分子を上記第１と第２のいずれかの準安定状
態に配向させ、それぞれの準安定状態における液晶分子
のチルト角を駆動電圧の実効値に応じて変化させて光の
透過状態を制御するものであり、第１の準安定状態を選
択したときは、液晶分子が前記第１の準安定状態（図１
に示した例では、後側基板１２の配向処理方向１２ａを
基準として前面側から見て右回り方向にほぼ１９０°の
ねじれ角でツイスト配向した状態）に配向した液晶セル
１０と一対の偏光板２１，２２とからなる表示素子の電
気光学特性をもち、第２の準安定状態を選択したとき
は、液晶分子が前記第２の準安定状態（図１に示した例
では、後側基板１２の配向処理方向１２ａを基準として
前面側から見て左回り方向ほぼ１７０°のねじれ角でツ
イスト配向した状態）に配向した液晶セル１０と前記一
対の偏光板２１，２２とからなる表示素子の電気光学特
性をもつ。

【００５５】なお、第１と第２のいずれの準安定状態を
選択したときも、前側偏光板２１を透過して入射した直
線偏光が、液晶セル１０の液晶層を透過する過程で液晶
分子の配向状態に応じた複屈折作用を受け、その光が後
側偏光板２２に入射して、この後側偏光板２２を透過し
た光が反射板３０で反射され、その反射光が前記後側偏
光板２２と液晶セル１０と前側偏光板２１とを順に透過
して出射する。

【００５６】すなわち、上記液晶表示素子は、液晶セル
の液晶分子の配向状態が異なる２つの表示素子の電気光
学特性を合わせ持ったものであり、したがって、段階的
に制御しようとする透過状態のうちの複数の透過状態の
制御を一方の電気光学特性を利用して行ない、他の複数
の透過状態の制御を他方の電気光学特性を利用して行な
うことができる。

【００５７】このため、透過状態の全段階数を、前記一
方の電気光学特性を利用するとき、つまり第１の準安定
状態を選択して光の透過状態を制御するときと、前記他
方の電気光学特性を利用するとき、つまり第２の準安定
状態を選択して光の透過状態を制御するときとに振り分
けることができ、そのために、それぞれの準安定状態で
駆動される段階数が少なくなるから、それぞれの準安定
状態の中で、少ない段階数の時分割駆動を行なうことが
できる。

【００５８】したがって、上記液晶表示素子によれば、
駆動電圧の実効値を制御して駆動される単純マトリック
ス方式の液晶セル１０を用いるものでありながら、その
駆動デューティに対して動作電圧マージンを大きくし、
高デューティでの時分割駆動を可能として、画素数の多
い高精細画像の表示を実現することができる。

【００５９】なお、上記液晶表示素子は、液晶セル１０
の各画素行の画素部の書込みを、その前の液晶分子の配
向状態をリセットして次の準安定状態を選択し、その後
に次の書込み状態を得るための書込み電圧を印加するこ
とによって行なうものであるが、その際の前の配向状態
のリセットと次の準安定状態の選択は短時間で行なえ
る。

【００６０】上記液晶表示素子は、液晶セル１０の全画
素行を複数行ずつのグループに分け、１フレームごと
に、１つの画素行グループの各行の画素部のリセットお
よび準安定状態の選択と、全ての画素行の画素部の書込
みを行なう駆動方法で表示駆動するのが望ましい。

【００６１】この駆動方法によれば、１フレームに確保
するリセットおよび準安定状態選択時間が、１つのグル
ープの各画素行のリセットおよび準安定状態選択に要す
る時間だけでよいため、１フレームを短くして、フレー
ム周波数を高くすることができる。

【００６２】また、この駆動方法によれば、準安定状態
を選択された画素行への書込みが、そのグループの残り
の画素行のリセットおよび準安定状態選択が終了し、そ
の後このグループの各画素行への順次書込みが開始され
て前記画素行への書込み期間になったときに行なわれる
ため、グループの中の最初にリセットおよび準安定状態
選択が行なわれる画素行でも、新たな書込みを行なわれ
ないままの状態にある時間は極く短く、したがって画面
のちらつきが発生することはない。

【００６３】この駆動方法による場合、画素行のグルー
プ分けは、１グループの画素行数を、高いフレーム周波
数が得られるように選ぶとともに、グループ数を、１画
面分の画像を書換えるのに必要なフレーム数があまり多
くならないように選ぶのが好ましい。

【００６４】その例をあげると、単純マトリックス型の
液晶セルには、３２行、６４行、１２８行等の画素行数
のものがあるが、例えば、液晶セルの画素行数が６４行
である場合は、その画素行を８行ずつのグループに分け
るのが好ましく、１グループの画素行数が８行程度であ
れば、十分に高いフレーム周波数が得られるし、また、
６４行を８行ずつのグループに分ければ、８〜９フレー
ム程度で１画面分の画像を書換えるため、画面の切換わ
りも良好である。すなわち、例えばフレーム周波数が１
／３０ｓｅｃであるとすると、１画面分の画像を書換え
るのに必要なフレーム数が８〜９フレームであれば、１
秒間に約３〜４画面の書換えを行なえるため、画面の切
換わりを良好にすることができる。

【００６５】また、上記液晶表示素子においては、前記
液晶セル１０の液晶分子の初期配向状態（スプレイ歪を
もった配向状態）が、液晶分子がいずれか一方の基板の
配向処理方向を基準として一方の方向に０°〜２０°の
範囲のねじれ角で非ツイストまたはツイスト配向した状
態であり、前記第１の準安定状態が、液晶分子が前記初
期配向状態から前記一方の方向にさらにほぼ１８０°ね
じれて配向したツイスト配向状態、前記第２の準安定状
態が、液晶分子が前記初期配向状態から前記一方の方向
とは逆方向にほぼ１８０°ねじれて配向したツイスト配
向状態であるとともに、前記液晶セルのΔｎｄの値が２
００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲に設定され、前側偏光板２
１の吸収軸２１ａと後側偏光板２２の吸収軸２２ａとが
３０°〜６０°の角度範囲で互いにずれているため、白
と黒とを高いコントラストで表示して良好な白黒の階調
表示を得ることができる。

【００６６】すなわち、液晶分子の初期配向状態、液晶
セル１０のΔｎｄ、偏光板２１，２２の吸収軸２１ａ，
２２ａの向きを上記の範囲内に設定した構成の液晶表示
素子（以下、実施例素子という）と、液晶分子の初期配
向状態とΔｎｄの値は上記の範囲内であるが偏光板２
１，２２の吸収軸２１ａ，２２ａの向きが上記範囲外に
ある構成の液晶表示素子（以下、比較素子という）とを
試作し、これらの液晶表示素子について、その白表示お
よび黒表示の色度とコントラストとを調べたところ、次
のような結果が得られた。

【００６７】なお、次の各実施例素子と比較素子は、い
ずれも、液晶セル１０の前側基板１１の配向処理方向１
１ａと後側基板１２の配向処理方向１２ａとが画面の横
軸ｘに対して互いに反対方向に同角度ずつずれており、
液晶分子の初期配向状態が、表面側から見て右回り方向
にツイスト配向したスプレイ配向状態にある構成のもの
であり、それぞれの素子の前側偏光板２１および後側偏
光板２２の吸収軸角度は、前記横軸ｘに対する表面側か
ら見て右回り方向のずれ角である。

【００６８】また、各実施例素子と比較素子の表示特性
において、第１および第２の準安定状態における出射率
は、入射光量に対する出射光量の割合であり、色度ｘ，
ｙは、ＣＩＥ色度図上におけるｘコーディネイトとｙコ
ーディネイトの値である。

【００６９】［実施例素子１］ （構成） 液晶セルのΔｎｄ ３２０ｎｍ 液晶分子の初期配向状態 １０°ツイスト配向 前側偏光板の吸収軸角度 ３０° 後側偏光板の吸収軸角度 ７５° 両偏光板の吸収軸のずれ角 ４５° （表示特性） 第１の準安定状態での特性 実効電圧Voffのとき（Voff＝１．２０ｖ） 出射率 ２０．８％ 色度 ｘ＝０．３５ ｙ＝０．３６ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．４０ｖ） 出射率 １４．７％ 色度 ｘ＝０．３３ ｙ＝０．３４ 第２の準安定状での特性 実効電圧Voffのとき（Voff＝１．２０ｖ） 出射率 ２．３％ 色度 ｘ＝０．４２ ｙ＝０．３６ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．４０ｖ） 出射率 ５．０％ 色度 ｘ＝０．３９ ｙ＝０．３９ 最大出射率（Rmax） ２０．８％ 最小出射率（Rmin） ２．３％ コントラスト（Rmax／Rmin） ９．０ ［実施例素子２］ （構成） 液晶セルのΔｎｄ ４１０ｎｍ 液晶分子の初期配向状態 １０°ツイスト配向 前側偏光板の吸収軸角度 ３０° 後側偏光板の吸収軸角度 ７５° 両偏光板の吸収軸のずれ角 ４５° （表示特性） 第１の準安定状態での特性 実効電圧Voffのとき（Voff＝１．００ｖ） 出射率 １７．１％ 色度 ｘ＝０．３８ ｙ＝０．４０ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．２０ｖ） 出射率 １２．９％ 色度 ｘ＝０．３５ ｙ＝０．３７ 第２の準安定状での特性 実効電圧Voffのとき（Voff＝１．００ｖ） 出射率 ０．７％ 色度 ｘ＝０．３７ ｙ＝０．３３ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．２０ｖ） 出射率 ３．１％ 色度 ｘ＝０．４０ ｙ＝０．４０ 最大出射率（Rmax） １７．１％ 最小出射率（Rmin） ０．７％ コントラスト（Rmax／Rmin） １２．０ ［実施例素子３］ （構成） 液晶セルのΔｎｄ ３６０ｎｍ 液晶分子の初期配向状態 １０°ツイスト配向 前側偏光板の吸収軸角度 ４５° 後側偏光板の吸収軸角度 ９０° 両偏光板の吸収軸のずれ角 ４５° （表示特性） 第１の準安定状態での特性 実効電圧Voffのとき（Voff＝１．１６ｖ） 出射率 ２０．４％ 色度 ｘ＝０．３２ ｙ＝０．３５ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．３６ｖ） 出射率 １４．５％ 色度 ｘ＝０．３２ ｙ＝０．３３ 第２の準安定状での表示特性 実効電圧Voffのとき（Voff＝１．１６ｖ） 出射率 １．９％ 色度 ｘ＝０．３７ ｙ＝０．３５ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．３６ｖ） 出射率 ５．３％ 色度 ｘ＝０．３４ ｙ＝０．３６ 最大出射率（Rmax） ２０．４％ 最小出射率（Rmin） １．９％ コントラスト（Rmax／Rmin） １０．７ ［実施例素子４］ （構成） 液晶セルのΔｎｄ ４１０ｎｍ 液晶分子の初期配向状態 １０°ツイスト配向 前側偏光板の吸収軸角度 ４５° 後側偏光板の吸収軸角度 ９０° 両偏光板の吸収軸のずれ角 ４５° （表示特性） 第１の準安定状態での特性 実効電圧Voffのとき（Voff＝１．００ｖ） 出射率 ２１．６％ 色度 ｘ＝０．３５ ｙ＝０．３５ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．３０ｖ） 出射率 １６．９％ 色度 ｘ＝０．３２ ｙ＝０．３５ 第２の準安定状での特性 実効電圧Voffのとき（Voff＝１．００ｖ） 出射率 １．２％ 色度 ｘ＝０．２８ ｙ＝０．２３ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．３０ｖ） 出射率 ５．２％ 色度 ｘ＝０．３４ ｙ＝０．３４ 最大出射率（Rmax） ２１．６％ 最小出射率（Rmin） １．２％ コントラスト（Rmax／Rmin） １８．０ ［実施例素子５］ （構成） 液晶セルのΔｎｄ ３６０ｎｍ 液晶分子の初期配向状態 １０°ツイスト配向 前側偏光板の吸収軸角度 １３５° 後側偏光板の吸収軸角度 ９０° 両偏光板の吸収軸のずれ角 ４５° （表示特性） 第１の準安定状態での特性 実効電圧Voffのとき（Voff＝１．１４ｖ） 出射率 １．４％ 色度 ｘ＝０．３１ ｙ＝０．３１ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．３４ｖ） 出射率 ３．０％ 色度 ｘ＝０．３４ ｙ＝０．３５ 第２の準安定状での表示特性 実効電圧Voffのとき（Voff＝１．１４ｖ） 出射率 １９．２％ 色度 ｘ＝０．３１ ｙ＝０．３４ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．３４ｖ） 出射率 １１．８％ 色度 ｘ＝０．３１ ｙ＝０．３３ 最大出射率（Rmax） １９．２％ 最小出射率（Rmin） １．４％ コントラスト（Rmax／Rmin） １３．７ ［比較素子１］ （構成） 液晶セルのΔｎｄ ５００ｎｍ 液晶分子の初期配向状態 １０°ツイスト配向 前側偏光板の吸収軸角度 １３０° 後側偏光板の吸収軸角度 ５０° 両偏光板の吸収軸のずれ角 ８０° （表示特性） 第１の準安定状態での特性 実効電圧Voffのとき（Voff＝０．９０ｖ） 出射率 １３．９％ 色度 ｘ＝０．２２ ｙ＝０．２６ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．１０ｖ） 出射率 １０．８％ 色度 ｘ＝０．２２ ｙ＝０．２６ 第２の準安定状での表示特性 実効電圧Voffのとき（Voff＝０．９０ｖ） 出射率 １２．１％ 色度 ｘ＝０．２４ ｙ＝０．２７ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．１０ｖ） 出射率 ２０．２％ 色度 ｘ＝０．２７ ｙ＝０．３４ 最大出射率（Rmax） ２０．２％ 最小出射率（Rmin） １０．８％ コントラスト（Rmax／Rmin） １．９ ［比較素子２］ （構成） 液晶セルのΔｎｄ ５００ｎｍ 液晶分子の初期配向状態 ２０°ツイスト配向 前側偏光板の吸収軸角度 １３５° 後側偏光板の吸収軸角度 ４５° 両偏光板の吸収軸のずれ角 ９０° （表示特性） 第１の準安定状態での特性 実効電圧Voffのとき（Voff＝１．００ｖ） 出射率 １７．０％ 色度 ｘ＝０．２４ ｙ＝０．３０ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．２０ｖ） 出射率 １１．４％ 色度 ｘ＝０．２２ ｙ＝０．２５ 第２の準安定状での表示特性 実効電圧Voffのとき（Voff＝１．００ｖ） 出射率 ６．１％ 色度 ｘ＝０．２３ ｙ＝０．２４ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．２０ｖ） 出射率 １３．５％ 色度 ｘ＝０．２４ ｙ＝０．２８ 最大出射率（Rmax） １７．０％ 最小出射率（Rmin） ６．１％ コントラスト（Rmax／Rmin） ２．８ なお、上記各実施例素子のうち、１〜４の実施例素子
は、前側偏光板２１の吸収軸２１ａを、液晶セル１０の
前側基板１１の配向処理方向１１ａ（画面の横軸ｘに対
し表面側から見て右回りにほぼ５°ずれた方向）に対
し、前面側から見て一方の方向（前記初期配向状態での
液晶分子のねじれ方向）と同方向にほぼ２５°〜ほぼ４
０°の角度範囲でずらし、後側偏光板２２の吸収軸２２
ａを、前記前側基板１１の配向処理方向１１ａに対し、
前面側から見て前記一方の方向と同方向にほぼ７０°〜
ほぼ８５°の角度範囲でずらしたものであり、後側偏光
板２２の吸収軸２２ａは、前側偏光板２１の吸収軸２１
ａに対し、前面側から見て前記一方の方向と同方向にほ
ぼ４５°ずれている。この１〜４の実施例素子のうち
［実施例素子１］は、前側偏光板２１と後側偏光板２２
の吸収軸角度を図１に示したように設定したものであ
る。

【００７０】また、［実施例素子５］は、前側偏光板２
１の吸収軸２１ａを、前記前側基板１１の配向処理方向
１１ａ（画面の横軸ｘに対し表面側から見て右回りにほ
ぼ５°ずれた方向）に対し、前面側から見て前記一方の
方向と同方向にほぼ１３０°ずらし、後側偏光板２２の
吸収軸２２ａを、前記前側基板１１の配向処理方向１１
ａに対し、前面側から見て前記一方の方向と同方向にほ
ぼ８５°ずらしたものであり、後側偏光板２２の吸収軸
２２ａは、前側偏光板２１の吸収軸２１ａに対し、前面
側から見て前記一方の方向と逆方向にほぼ４５°ずれて
いる。

【００７１】上記各実施例素子と比較素子の表示特性を
比較すると、ＣＩＥ色度図上における無彩色点のｘコー
ディネイトとｙコーディネイトは、ｘ＝０．３１，ｙ＝
０．３１であり、上記実施例素子１〜５および比較素子
１，２は、第１の準安定状における実効電圧がVoffのと
きとVon のときの表示色と、第２の準安定状における実
効電圧がVoffのときとVon のときの表示色のｘコーディ
ネイトとｙコーディネイトが、いずれも無彩色点の値と
同じかその付近にあるため、いずれの表示素子の表示は
実質的な白黒表示である。

【００７２】すなわち、図１に示したような構成の液晶
表示素子においては、前側偏光板２１の吸収軸２１ａの
方向が、液晶セル１０の前側基板１１の配向処理方向１
１ａに対して斜めにずれているため、第１の準安定状態
を選択したときも、第２の準安定状態を選択したとき
も、前側偏光板２１を透過して入射した直線偏光が、液
晶セル１０を透過する過程で液晶層の複屈折作用により
各波長光がそれぞれ偏光状態の異なる楕円偏光となった
光となり、その各波長光がそれぞれの偏光状態に応じた
透過率で後側偏光板２２を透過する。

【００７３】しかし、液晶セル１０のΔｎｄ、液晶分子
の初期配向状態、前側偏光板２１および後側偏光板２２
の吸収軸角度を上記のように設定した実施例素子１〜５
と比較素子１，２は、いずれも、前記後側偏光板２２を
透過した各波長光の強度差が小さく、したがって、表示
色のｘコーディネイトとｙコーディネイトが無彩色点の
値と同じかその付近にある白黒表示が得られる。

【００７４】一方、表示のコントラストを見ると、上記
比較素子１，２は、コントラスト（Rmax／Rmin）が１．
９または２．８と極端に低い。これに対して、上記各実
施例素子のコントラスト（Rmax／Rmin）は、［実施例素
子１］で９．０、［実施例素子２］で１２．０、［実施
例素子３］で１０．７、［実施例素子４］で１８．０、
［実施例素子５］で１３．７であり、したがって、いず
れの実施例素子も、白と黒とを高いコントラストで表示
して良好な白黒の階調表示を得ることができる。

【００７５】上記各実施例素子のうち、より白と黒に近
い表示が得られるのは、［実施例素子５］であり、ま
た、より高いコントラストが得られるのは、［実施例素
子４］である。

【００７６】なお、上記１〜５の実施例素子に限らず、
液晶セル１０の液晶分子の初期配向状態が、液晶分子が
いずれか一方の基板の配向処理方向を基準として一方の
方向に０°〜２０°の範囲のねじれ角で非ツイストまた
はツイスト配向した状態であり、第１の準安定状態が、
液晶分子が前記初期配向状態から前記一方の方向にさら
にほぼ１８０°ねじれて配向したツイスト配向状態、第
２の準安定状態が、液晶分子が前記初期配向状態から前
記一方の方向とは逆方向にほぼ１８０°ねじれて配向し
たツイスト配向状態であるとともに、前記液晶セル１０
のΔｎｄの値が２００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であり、
前側偏光板２１の吸収軸２１ａと後側偏光板２２の吸収
軸２２ａとが、３０°〜６０°の角度範囲で互いにずれ
ており、さらに、前側偏光板２１の吸収軸２１ａが、液
晶セル１０の前側基板１１の配向処理方向１１ａに対
し、前面側から見て前記一方の方向と同方向に２０°〜
４５°の角度範囲でずれ、前記後側偏光板２２の吸収軸
２２ａが、前記前側基板１１の配向処理方向１１ａに対
し、前面側から見て前記一方の方向と同方向に６５°〜
９０°の角度範囲でずれているか、あるいは、前記前側
偏光板２１の吸収軸２１ａが、前記前側基板１１の配向
処理方向１１ａに対し、前面側から見て前記一方の方向
と同方向に１３０°〜１４０°の角度範囲でずれ、前記
後側偏光板２２の吸収軸２２ａが、前記前側基板１１の
配向処理方向１１ａに対し、前面側から見て前記一方の
方向と同方向に８０°〜９０°の角度範囲でずれていれ
ば、良好な白黒の階調表示を得ることができる。

【００７７】また、上記実施例の液晶表示素子は、その
後面側に反射板３０を配置した反射型のものであるが、
この発明は、バックライトからの光を利用して表示する
透過型の液晶表示素子（反射板３０の無いもの）にも適
用することができる。

【００７８】

【発明の効果】この発明の液晶表示素子は、液晶セルの
液晶分子の配向状態が互いに異なる２つの表示素子の電
気光学特性を合わせ持ったものであり、したがって、段
階的に制御しようとする透過状態のうちの複数の透過状
態の制御を一方の電気光学特性を利用して行ない、他の
複数の透過状態の制御を他方の電気光学特性を利用して
行なうことができる。

【００７９】このため、この液晶表示素子によれば、透
過状態の全段階数を、前記一方の電気光学特性を利用す
るときと、前記他方の電気光学特性を利用するときとに
振り分けることができ、そのために、それぞれの準安定
状態で駆動される段階数が少なくなるから、それぞれの
準安定状態の中で、少ない段階数の時分割駆動を行なう
ことができる。

【００８０】したがって、この液晶表示素子によれば、
駆動電圧の実効値を制御して駆動される単純マトリック
ス方式の液晶セルを用いるものでありながら、その駆動
デューティに対して動作電圧マージンを大きくし、高デ
ューティでの時分割駆動を可能として、画素数の多い高
精細画像の表示を実現することができる。

【００８１】そして、この発明の液晶表示素子において
は、前記液晶分子の初期配向状態（スプレイ歪をもった
配向状態）が、液晶分子がいずれか一方の基板の配向処
理方向を基準として一方の方向に０°〜２０°の範囲の
ねじれ角で非ツイストまたはツイスト配向した状態であ
り、前記第１の準安定状態が、液晶分子が前記初期配向
状態から前記一方の方向にさらにほぼ１８０°ねじれて
配向したツイスト配向状態、前記第２の準安定状態が、
液晶分子が前記初期配向状態から前記一方の方向とは逆
方向にほぼ１８０°ねじれて配向したツイスト配向状態
であるとともに、前記液晶セルのΔｎｄの値が２００ｎ
ｍ〜５００ｎｍの範囲に設定され、前記一対の偏光板の
吸収軸が３０°〜６０°の角度範囲で互いにずれている
ため、白と黒とを高いコントラストで表示して良好な白
黒の階調表示を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による液晶表示素子の基本
構成を示す、初期配向状態と第１の準安定状態と第２の
準安定状態の斜視図。

【図２】前記液晶表示素子の断面図。

【図３】前記液晶表示素子の初期配向状態とリセット状
態と第１および第２の準安定状態における液晶分子の配
向状態を示す模式図。

【符号の説明】

１０…液晶セル １１ａ…前側基板の配向処理方向 １２ａ…後側基板の配向処理方向 １８ａ…液晶分子 ２１，２２…偏光板 ２１ａ，２２ａ…吸収軸 ３０…反射板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに対向する面それぞれに電極が形成さ
   れるとともに配向処理が施された一対の基板の間にネマ
   ティック液晶層を挟持した液晶セルと、この液晶セルを
   はさんでその前面側と後面側とに配置された一対の偏光
   板とを備え、 前記液晶セルの液晶層は、液晶分子の初期配向状態がス
   プレイ歪をもった配向であり、前記一対の基板の電極間
   に液晶分子をその分子長軸が基板面に対してほぼ垂直に
   なるように配向させるリセット電圧を印加した後、それ
   より低い値の第１準安定状態選択電圧と、この第１準安
   定状態選択電圧とは異なる値の第２準安定状態選択電圧
   とのいずれかを選択的に印加することにより、液晶分子
   が、所定の配向状態で配向してスプレイ歪を解消した第
   １の準安定状態と、この第１の準安定状態とは異なる配
   向状態で配向してスプレイ歪を解消した第２の準安定状
   態とのいずれかに配向し、その第１および第２の準安定
   状態それぞれにおける駆動電圧の実効値に応じた液晶分
   子の電界誘起により前記液晶分子の配向状態が変化する
   特性を有しており、 前記初期配向状態が、液晶分子がいずれか一方の基板の
   配向処理方向を基準として一方の方向に０°〜２０°の
   範囲のねじれ角で非ツイストまたはツイスト配向した状
   態であり、前記第１の準安定状態が、液晶分子が前記初
   期配向状態から前記一方の方向にさらにほぼ１８０°ね
   じれて配向したツイスト配向状態、前記第２の準安定状
   態が、液晶分子が前記初期配向状態から前記一方の方向
   とは逆方向にほぼ１８０°ねじれて配向したツイスト配
   向状態であるとともに、 前記液晶セルの液晶の屈折率異方性Δと液晶層厚ｄとの
   積Δｎｄの値が２００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であり、 前記液晶セルの前面側に配置された前側偏光板の吸収軸
   と、前記液晶セルの後面側に配置された後側偏光板の吸
   収軸とが、３０°〜６０°の角度範囲で互いにずれてい
   ることを特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】前記前側偏光板の吸収軸が、前記液晶セル
   の前側基板の配向処理方向に対し、前面側から見て前記
   一方の方向と同方向に２０°〜４５°の角度範囲でずれ
   ており、前記後側偏光板の吸収軸が、前記前側基板の配
   向処理方向に対し、前面側から見て前記一方の方向と同
   方向に６５°〜９０°の角度範囲でずれていることを特
   徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 【請求項３】前記前側偏光板の吸収軸が、前記液晶セル
   の前側基板の配向処理方向に対し、前面側から見て前記
   一方の方向と同方向に１３０°〜１４０°の角度範囲で
   ずれており、前記後側偏光板の吸収軸が、前記前側基板
   の配向処理方向に対し、前面側から見て前記一方の方向
   と同方向に８０°〜９０°の角度範囲でずれていること
   を特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。