JPH1152360A - 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、
位相差板２３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
ルと位相差板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
と位相差板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、液
晶セル１０のΔｎｄの値を４００ｎｍ〜７００ｎｍ、位
相差板２３のリタデーションの値を１００ｎｍ以下に設
定し、偏光板２１，２２の吸収軸２１ａ，２２ａを、３
０°〜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、良好な白黒の階調
表示を得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、前
記液晶セルとその前面側に配置された前側偏光板との間
に配置された位相差板とを備え、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４００ｎｍ
〜７００ｎｍの範囲、前記位相差板のリタデーションの
値が１００ｎｍ以下であり、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
した液晶セルと位相差板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
液晶セルと前記位相差板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
記液晶セルと前側偏光板との間に位相差板が配置されて
おり、かつ、前記液晶セル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４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲、前記位相
差板のリタデーションの値が１００ｎｍ以下に設定さ
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
分割駆動を可能とし、さらに、前記液晶セルと前側偏光
板との間に位相差板を配置し、かつ、前記液晶セルの液
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
４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲、前記位相差板のリタデ
ーションの値を１００ｎｍ以下に設定し、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°〜６
０°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
前側偏光板を、そ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
は逆方向に４２°〜５３°傾いた範囲内の角度方向に合
わせて設け、前記後側偏光板を、そ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
方向とは逆方向にほぼ８°傾いた方向から前記一方の方
向と同方向にほぼ３°傾いた方向の範囲内の角度方向に
合わせて設けるとともに、前記位相差板を、その遅相軸
を前記前側基板の配向処理方向に対し、前面側から見て
前記一方の方向とは逆方向にほぼ８°傾いた方向から前
記一方の方向と同方向にほぼ８°傾いた方向の範囲内の
角度方向に合わせて設けるのが望ましい。

【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を配置し、前記液
晶セル１０とその前面側に配置された前側偏光板２１と
の間に位相差板２３を配置するとともに、前記液晶セル
１０の後面側に配置された後側偏光板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２．５°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２．５°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，１
２ａは、ほぼ５°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５°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５°
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（５°＋１８０°＝１８５°）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
８５°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（５°−１８０°＝−１７５°）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１７５°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、前記リセット電圧は上記リセット電
圧と同じ値の電圧でよい。また、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１８５°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１７５°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４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲に設
定し、前記位相差板２３のリタデーションの値を１００
ｎｍ以下に設定している。

【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を、その吸収軸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、つまり前記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）とは逆方向に４
２°〜５３°傾いた範囲内の角度方向に合わせて設け、
前記後側偏光板２２を、その吸収軸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
記一方の方向とは逆方向にほぼ８°傾いた方向から前記
一方の方向と同方向にほぼ３°傾いた範囲内の角度方向
に合わせて設けるとともに、前記位相差板２３を、その
遅相軸２３ａ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は逆方向にほ
ぼ８°傾いた方向から前記一方の方向と同方向にほぼ８
°傾いた方向の範囲内の角度方向に合わせて設けてい
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５００ｎｍ、位相差板２３のリタ
デーションを約６０ｎｍとするとともに、前側偏光板２
１を、その吸収軸２１ａを前記画面の横軸ｘに対し前面
側から見て左回りにほぼ４５°ずれた角度方向に合わせ
て設け、後側偏光板２２を、その吸収軸を２２ａを前記
横軸ｘに対するずれ角がほぼ０°の角度方向（横軸ｘと
ほぼ平行な方向）に合わせて設け、位相差板２３を、そ
の遅相軸２３ａを前記横軸ｘに対し前面側から見て右回
りにほぼ５°ずれた方向に合わせて設けている。

【００５０】すなわち、この例では、前側偏光板２１の
吸収軸２１ａが、液晶セル１０の前側基板１１の配向処
理方向（画面の横軸ｘに対し前面側から見て右回り方向
にほぼ２．５°ずれた方向）１１ａに対し、前面側から
見て前記一方の方向（初期配向状態での液晶分子のねじ
れ方向）とは逆方向にほぼ４７．５°ずれた角度方向に
あり、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
一方の方向とは逆方向にほぼ２．５°ずれた角度方向に
あり、また、位相差板２３の遅相軸２３ａ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ほぼ２．５°ずれた角度方向
にある。

【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１８５°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と位相差板２３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１７５°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と前記位相差板２３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、位相差板２３を透過する過程でこの位相差板
２３のリタデーションに応じた複屈折作用を受けるとと
もに、次いで液晶セル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と位相差板２３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と前側偏光板２１との間に位相差板２３が
配置され、かつ、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４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲、
前記位相差板２３のリタデーションの値が１００ｎｍ以
下に設定され、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、前記液晶セル１０と一対の偏光
板２１，２２と位相差板２３と反射板３０とからなり、
前記液晶セル１０の液晶分子の初期配向状態およびΔｎ
ｄ、前記位相差板２３のリタデ―ション、前記偏光板２
１，２２の吸収軸２１ａ，２２ａの向きおよび前記位相
差板２３の遅相軸２３ａ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、
前記液晶セル１０と一対の偏光板２１，２２と反射板３
０とからなり、液晶セル１０の液晶分子の初期配向状態
およびΔｎｄと偏光板２１，２２の吸収軸２１ａ，２２
ａの向きは上記実施例素子とほぼ同じであるが、位相差
板２３は備えていない吸収軸液晶表示素子（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と後側偏光板
２２の吸収軸角度および前記実施例素子の位相差板２３
の遅相軸角度は、画面の横軸ｘに対するずれ角であっ
て、＋の角度は前面側から見て右回り方向（初期配向状
態での液晶分子のねじれ方向と同方向）のずれ角、−の
角度は前面側から見て左回り方向（初期配向状態での液
晶分子のねじれ方向とは逆方向）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 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 −４５° 後側偏光板の吸収軸角度 ０° 両偏光板の吸収軸のずれ角 ４５° 位相差板のリタデーション ６０ｎｍ 位相差板の遅相軸角度 ０° （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＝１．１２ｖ） 出射率 ２４．８％ 色度 ｘ＝０．３４ ｙ＝０．３７ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．２２ｖ） 出射率 １８．１％ 色度 ｘ＝０．３２ ｙ＝０．３４ 第２の準安定状での特性 実効電圧Voffのとき（Voff＝１．１２２０ｖ） 出射率 ６．９％ 色度 ｘ＝０．３３ ｙ＝０．３５ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．２２ｖ） 出射率 ２．２％ 色度 ｘ＝０．３５ ｙ＝０．３３ 最大出射率（Rmax） ２４．８％ 最小出射率（Rmin） ２．２％ コントラスト（Rmax／Rmin） １１．３ ［実施例素子２］ （構成） 液晶セルのΔｎｄ ６００ｎｍ 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 ０° 両偏光板の吸収軸のずれ角 ４５° 位相差板のリタデーション ６０ｎｍ 位相差板の遅相軸角度 ０° （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＝１．１２ｖ） 出射率 ２０．８％ 色度 ｘ＝０．３９ ｙ＝０．４０ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．２２ｖ） 出射率 １６．５％ 色度 ｘ＝０．３３ ｙ＝０．３６ 第２の準安定状での特性 実効電圧Voffのとき（Voff＝１．１２ｖ） 出射率 ６．９％ 色度 ｘ＝０．３２ ｙ＝０．３３ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．２２ｖ） 出射率 ２．０％ 色度 ｘ＝０．３０ ｙ＝０．２７ 最大出射率（Rmax） ２０．８％ 最小出射率（Rmin） ２．０％ コントラスト（Rmax／Rmin） １０．４ ［実施例素子３］ （構成） 液晶セルのΔｎｄ ５００ｎｍ 液晶分子の初期配向状態 ５°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 ５° 両偏光板の吸収軸のずれ角 ４５° 位相差板のリタデーション ６０ｎｍ 位相差板の遅相軸角度 ０° （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＝１．１０ｖ） 出射率 ２３．４％ 色度 ｘ＝０．３３ ｙ＝０．３６ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．２０ｖ） 出射率 １５．５％ 色度 ｘ＝０．３２ ｙ＝０．３４ 第２の準安定状での表示特性 実効電圧Voffのとき（Voff＝１．１０ｖ） 出射率 ５．６％ 色度 ｘ＝０．３３ ｙ＝０．３４ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．２０ｖ） 出射率 １．７％ 色度 ｘ＝０．３６ ｙ＝０．３３ 最大出射率（Rmax） ２３．４％ 最小出射率（Rmin） １．７％ コントラスト（Rmax／Rmin） １３．８ ［実施例素子４］ （構成） 液晶セルのΔｎｄ ６００ｎｍ 液晶分子の初期配向状態 ５°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 ０° 両偏光板の吸収軸のずれ角 ４５° 位相差板のリタデーション ６０ｎｍ 位相差板の遅相軸角度 ０° （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＝１．１０ｖ） 出射率 ２１．６％ 色度 ｘ＝０．３７ ｙ＝０．３９ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．２０ｖ） 出射率 １３．４％ 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＝１．１０ｖ） 出射率 ６．２％ 色度 ｘ＝０．３２ ｙ＝０．３３ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．２０ｖ） 出射率 １．５％ 色度 ｘ＝０．２９ ｙ＝０．２６ 最大出射率（Rmax） ２１．６％ 最小出射率（Rmin） １．５％ コントラスト（Rmax／Rmin） １４．４ ［実施例素子５］ （構成） 液晶セルのΔｎｄ ５００ｎｍ 液晶分子の初期配向状態 ５°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 ０° 両偏光板の吸収軸のずれ角 ４５° 位相差板のリタデーション ６０ｎｍ 位相差板の遅相軸角度 ５° （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＝１．１０ｖ） 出射率 ２２．３％ 色度 ｘ＝０．３２ ｙ＝０．３５ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．２０ｖ） 出射率 １３．６％ 色度 ｘ＝０．３０ 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＝１．１０ｖ） 出射率 ４．５％ 色度 ｘ＝０．３１ ｙ＝０．３２ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．２０ｖ） 出射率 １．３％ 色度 ｘ＝０．３０ ｙ＝０．２６ 最大出射率（Rmax） ２２．３％ 最小出射率（Rmin） １．３％ コントラスト（Rmax／Rmin） １７．２ ［実施例素子６］ （構成） 液晶セルのΔｎｄ ６００ｎｍ 液晶分子の初期配向状態 ５°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 ０° 両偏光板の吸収軸のずれ角 ４５° 位相差板のリタデーション ６０ｎｍ 位相差板の遅相軸角度 ５° （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＝１．１０ｖ） 出射率 ２２．２％ 色度 ｘ＝０．３５ ｙ＝０．３７ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．２０ｖ） 出射率 １２．４％ 色度 ｘ＝０．３１ 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＝１．１０ｖ） 出射率 ５．６％ 色度 ｘ＝０．３０ ｙ＝０．３１ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．２０ｖ） 出射率 １．４％ 色度 ｘ＝０．２４ ｙ＝０．２２ 最大出射率（Rmax） ２２．２％ 最小出射率（Rmin） １．４％ コントラスト（Rmax／Rmin） １５．９ ［比較素子］（位相差板無し） （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 −４５° 後側偏光板の吸収軸角度 ０° 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 １７．８％ 色度 ｘ＝０．３８ ｙ＝０．４０ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．２４ｖ） 出射率 １３．３％ 色度 ｘ＝０．３４ ｙ＝０．３６ 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 ６．７％ 色度 ｘ＝０．３３ ｙ＝０．３４ 実効電圧Von のとき（Von ＝１．２４ｖ） 出射率 ３．０％ 色度 ｘ＝０．３０ ｙ＝０．２８ 最大出射率（Rmax） １７．８％ 最小出射率（Rmin） ３．０％ コントラスト（Rmax／Rmin） ５．９ なお、上記各実施例素子のうち、［実施例素子５］は、
前側偏光板２１と後側偏光板２２の吸収軸角度および位
相差板２３の遅相軸角度を図１に示したように設定した
ものである。

【００７０】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１〜６および比較素子
は、第１の準安定状における実効電圧がVoffのときとVo
n 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も実質的
に白黒表示である。

【００７１】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
が、位相差板２３の遅相軸２３ａ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、前記位相差板２３を透過する過
程でこの位相差板２３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
の光が液晶セル１０の液晶層の複屈折作用によりさらに
偏光状態を変えるため、後側偏光板２２に入射するした
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。

【００７２】しかし、液晶セル１０のΔｎｄ、液晶分子
の初期配向状態、位相差板２３のリタデーション、前側
偏光板２１と後側偏光板２２の吸収軸角度、前記位相差
板２３の遅相軸角度を上記のように設定した各実施例素
子１〜６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。また、位相差板
の無い比較素子も、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。

【００７３】一方、表示のコントラストを見ると、上記
比較素子は、コントラスト（Rmax／Rmin）が５．９と低
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１１．３、［実
施例素子２］で１０．４、［実施例素子３］で１３．
８、［実施例素子４］で１４．４、［実施例素子５］で
１７．２、［実施例素子６］で１５．９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。上記各実施例素子のうち、より高いコントラストが
得られるのは、［実施例素子５］である。

【００７４】なお、上記１〜６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４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲、位相差
板のリタデーションの値が１００ｎｍ以下であり、前側
偏光板２１の吸収軸２１ａと後側偏光板２２の吸収軸２
２ａ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が、その吸収軸２１ａを前
記液晶セル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は逆方向に４２
°〜５３°傾いた範囲内の角度方向に合わせて設けら
れ、後側偏光板２２が、その吸収軸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
記一方の方向とは逆方向にほぼ８°傾いた方向から前記
一方の方向と同方向にほぼ３°傾いた方向の範囲内の角
度方向に合わせて設けられるとともに、前記位相差板２
３が、その遅相軸２３ａ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は
逆方向にほぼ８°傾いた方向から前記一方の方向と同方
向にほぼ８°傾いた方向の範囲内の角度方向に合わせて
設けられていれば、良好な白黒の階調表示を得ることが
できる。

【００７５】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。

【００７６】

【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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】そして、この発明の液晶表示素子において
は、前記液晶セルと前側偏光板との間に位相差板が配置
されており、かつ、前記液晶セル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４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲、
前記位相差板のリタデーションの値が１００ｎｍ以下に
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 ２３…位相差板 ２３ａ…遅相軸 ３０…反射板

Claims (2)

【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、前記液晶セルとその前面側に配置された前側偏光
   板との間に配置された位相差板とを備え、 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４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲、前記位
   相差板のリタデーションの値が１００ｎｍ以下であり、
   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】前記前側偏光板が、そ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
   前記一方の方向とは逆方向に４２°〜５３°傾いた範囲
   内の角度方向に合わせて設けられ、前記後側偏光板が、
   そ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は逆方向にほぼ８°傾いた
   方向から前記一方の方向と同方向にほぼ３°傾いた方向
   の範囲内の角度方向に合わせて設けられるとともに、前
   記位相差板が、その遅相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は逆方向に
   ほぼ８°傾いた方向から前記一方の方向と同方向にほぼ
   ８°傾いた方向の範囲内の角度方向に合わせて設けられ
   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。