(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光板を備え、配向膜の形成された第１の基板と、該第１の基板の配向膜側に対向して配置され、前記第１の基板側に配向膜が形成され、偏光板を備えた第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板の間に配置されたカイラル剤の添加されたネマティック液晶からなる液晶層と、
前記第１の基板に形成された、複数本の平行な線状電極部とこの線状電極部どうしを接続した基部とからなる第１電極と、該第１電極の各線状電極部間に配置された複数本の平行な線状電極部とこの線状電極部どうしを接続した基部とからなる第２電極と、
前記第１電極と第２電極間に電圧を印加するためのスイッチング素子とを有し、前記第１の基板と前記第２の基板の配向膜のプレチルト角が１゜以下で、前記第１の基板側の配向膜の配向方向と前記第２の基板側の配向膜の配向方向が平行とされ、前記第１の基板に形成された配向膜の配向方向と、前記線状電極部の長手方向がほぼ平行で、前記第１電極の線状電極部とこれに隣り合う第２電極の線状電極部の間隔Ｇと、第１の基板と第２の基板の間隔Ｄが次式を満たす一方、
前記カイラル剤の添加量が、カイラル剤の少ない添加量範囲での前記基板間の間隔Ｄに関連する液晶の不均一な配向に起因する電圧印加時のディスクリネーション発生を抑えるための下限値の０.０５重量％と、カイラル剤の過多による多い添加量範囲での前記基板間の間隔Ｄに関連する液晶の不均一な配向に起因する電圧無印加時のディスクリネーション発生を抑えるための上限値である０.１６重量％で規定される、０.０５〜０.１６重量％の範囲とされたことを特徴とする液晶表示素子。
０.５≦Ｇ／Ｄ≦３.０
【請求項２】
前記線状電極部の間隔Ｇが４〜６μｍの範囲とされてなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記線状電極部が遮光性の導電体からなり、その幅が５μｍ以下とされてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記線状電極部が遮光性の導電体からなり、その幅が２μｍ以下とされてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記第１の基板と第２の基板の間隔Ｄが５μｍとされてなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記第１の基板側の偏光板の偏光方向と前記第１の基板側の配向膜の配向方向が直交されるとともに、前記第１の基板側の偏光板の偏光方向と前記第２の基板側の偏光板の偏光方向が直交されてなり、無電界時に液晶が前記第１の基板側の配向膜の配向方向と前記第２の基板側の配向膜の配向方向に沿って同方向にホモジニアス配向されるノーマリーブラック表示モードとされてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示素子。
【請求項７】
前記第１の基板側の偏光板の偏光方向と前記第１の基板側の配向膜の配向方向が直交されるとともに、前記第１の基板側の偏光板の偏光方向と前記第２の基板側の偏光板の偏光方向が平行にされてなり、無電界時に液晶が前記第１の基板側の配向膜の配向方向と前記第２の基板側の配向膜の配向方向に沿って同方向にホモジニアス配向されるノーマリーホワイト表示モードとされてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示素子。
【請求項８】
前記第１電極と第２電極による液晶への電界印加時に前記第１電極と第２電極を形成した前記第１の基板に近い側の液晶が電界に沿って配向可能とされ、かつ、前記第２の基板側の液晶が電界無印加時のホモジニアス配向状態を維持可能とされてなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表示素子。
【請求項９】
前記スイッチング素子が薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、各種の画像等を表示する液晶表示装置に用いられる液晶表示素子に関するもので、特にその視野角依存性を改善したものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、軽量化、小型化、薄型化などが可能で、表示装置として各種の用途に使用されつつある。中でも、ツイステッドネマティックモード（ＴＮモード）のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、駆動電圧が低く、消費電力が少ない上に、コントラストが高く、高画質化が可能で、多用されている。
【０００３】
ＴＮモードの液晶表示素子は、偏光板と透明な電極と配向膜を具備した２枚のガラス基板を互いの配向膜の配向方向が９０゜異なるように、間隔をおいて配置し、その間にネマティック液晶を９０゜ねじって配列させて概略構成されたもので、両基板の電極間に電圧を印加していないときには、図１８（ａ）に示されるように、偏光板を備えた一方の基板１０を透過した偏光光線は９０゜ねじれた液晶１４に沿って、その偏光方向αを９０゜変換させて、偏光方向βの偏光板を備えた他方の基板１２を透過し、液晶表示素子としては明状態となる。そして、両基板の電極間に電圧を印加することによって、図１８（ｂ）に示されるように、印加した電界方向に沿って液晶１４は立上がり、一方の基板１０を透過した偏光光線は、その偏光方向αが変換せず、他方の基板１０の異なる偏光方向βの偏光板を透過しなくなり、液晶表示素子として暗状態となる。
この明状態と暗状態とを各画素毎に制御することにより、各種の表示を行うことができるようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、液晶表示素子、中でも上述したＴＮモードの液晶表示素子においては、その視野角依存性が問題とされている。図１９は視野角依存性を示すものである。図１９は、コントラスト（ＣＲ）が１０以上の範囲を示すもので、左右方向からの視認性は良好であるものの、上下方向、特に上方向からの視認性が極端に悪いことが示されている。このような方向によって視認性が異なる視野角依存性は、液晶表示装置の表示品位の低下要因の１つとして従来から問題とされていた。
【０００５】
図１８（ａ）または図２０（ａ）に示されるように、全ての液晶が倒れて配列方向が同じ状態においては、どの方向から入射し出射する光線も条件は大差ないため、図２０（ａ）に示す屈折率ｎ1とｎ2はほぼ等しく、視野角依存性は目立たないものの、液晶は、その長軸方向と短軸方向とで屈折率が異なるので、図１８（ｂ）や図２０（ｂ）に示すように、電圧が印加されて個々の液晶によって傾きが変りその配列方向が異なると、透過光線の角度により、屈折率ｎ1'とｎ2'が異なってくる。その結果、ノーマリホワイト表示モードであると、電圧印加時の透過率の値が視野角依存性により大きく変動するため、コントラストとしては著しい変化になる。
【０００６】
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、抜本的に液晶表示素子の構成を見直し、視野角依存性を抑え、表示品位を向上させることを目的としてなされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示素子は、偏光板を備え、配向膜の形成された第１の基板と、該第１の基板の配向膜側に対向して配置され、前記第１の基板側に配向膜が形成され、偏光板を備えた第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板の間に配置されたカイラル剤の添加されたネマティック液晶からなる液晶層と、前記第１の基板に形成された、複数本の平行な線状電極部とこの線状電極部どうしを接続した基部とからなる第１電極と、該第１電極の各線状電極部間に配置された複数本の平行な線状電極部とこの線状電極部どうしを接続した基部とからなる第２電極と、前記第１電極と第２電極間に電圧を印加するためのスイッチング素子とを有し、前記第１の基板と前記第２の基板の配向膜のプレチルト角が１゜以下で、前記第１の基板側の配向膜の配向方向と前記第２の基板側の配向膜の配向方向が平行とされ、前記第１の基板に形成された配向膜の配向方向と、前記線状電極部の長手方向がほぼ平行で、前記第１電極の線状電極部とこれに隣り合う第２電極の線状電極部の間隔Ｇと、第１の基板と第２の基板の間隔Ｄが次式を満たす一方、前記カイラル剤の添加量が、カイラル剤の少ない添加量範囲での前記基板間の間隔Ｄに関連する液晶の不均一な配向に起因する電圧印加時のディスクリネーション発生を抑えるための下限値の０.０５重量％と、カイラル剤の過多による多い添加量範囲での前記基板間の間隔Ｄに関連する液晶の不均一な配向に起因する電圧無印加時のディスクリネーション発生を抑えるための上限値である０.１６重量％で規定される、０.０５〜０.１６重量％の範囲とされたことを特徴とする液晶表示素子。
０.５≦Ｇ／Ｄ≦３.０
【０００８】
本発明において前記線状電極部の間隔Ｇを４〜６μｍの範囲とすることができる。本発明において前記線状電極部が遮光性の導電体からなり、その幅を５μｍ以下、あるいは、２μｍ以下とすることができる。更に本発明において前記第１の基板と第２の基板の間隔Ｄを５μｍとすることができる。
本発明は、前記第１の基板側の偏光板の偏光方向と前記第１の基板側の配向膜の配向方向が直交されるとともに、前記第１の基板側の偏光板の偏光方向と前記第２の基板側の偏光板の偏光方向が直交されてなり、無電界時に液晶が前記第１の基板側の配向膜の配向方向と前記第２の基板側の配向膜の配向方向に沿って同方向にホモジニアス配向されるノーマリーブラック表示モードとされてなることを特徴とする。
本発明は、前記第１の基板側の偏光板の偏光方向と前記第１の基板側の配向膜の配向方向が直交されるとともに、前記第１の基板側の偏光板の偏光方向と前記第２の基板側の偏光板の偏光方向が平行にされてなり、無電界時に液晶が前記第１の基板側の配向膜の配向方向と前記第２の基板側の配向膜の配向方向に沿って同方向にホモジニアス配向されるノーマリーホワイト表示モードとされてなることを特徴とする。
本発明は、前記第１電極と第２電極による液晶への電界印加時に前記第１電極と第２電極を形成した前記第１の基板に近い側の液晶が電界に沿って配向可能とされ、かつ、前記第２の基板側の液晶が電界無印加時のホモジニアス配向状態を維持可能とされてなることを特徴とする。
本発明において前記スイッチング素子を薄膜トランジスタとしても良い。
【０００９】
【作用】
本発明の液晶表示素子は、通常の液晶表示素子と同様に、偏光板を備え、上面に配向膜の形成された透明な第１の基板と、該第１の基板に対向して配置され、第１の基板側に配向膜の形成された透明な第２の基板と、第１の基板と第２の基板の間に配置された液晶層とを有して概略構成される。
そして、本発明においては、２枚の対向した基板の内、一方の基板である第１の基板には、液晶を駆動するための電極が形成されるが、他方の基板である第２の基板には、電極が形成されない。
【００１０】
図１に示すように、ガラス板等（厚さ約１mm）からなる第１の基板１６上には、第１電極２２と第２電極２８が同一平面内に形成される。
第１電極２２は、複数本の平行な線状電極部１８，１８，・・・と、これら線状電極部１８，１８，・・・どうしを接続した基部２０とからなり、同様に、第２電極２８も複数本の平行な線状電極部２４，２４，・・・と、これら線状電極部２４，２４，・・・どうしを接続した基部２６とからなり、第１電極２２の線状電極部１８，１８，・・・と第２電極２８の線状電極部２４，２４，・・・は、平行にかつ等間隔で交互に配置される。
このような電極２２，２８は、フォトリソグラフィ技術を駆使することにより容易に形成される。
これらの電極２２，２８は、ＩＴＯなどの透明電極材料や、クロム、銅などの金属材料が適用される。
したがって、必ずしもＩＴＯを使用しなければならない必要はなく、ＩＴＯ以外の金属材料を用いれば、生産設備の費用削減、加工精度の向上、生産工程の削減等を図れる可能性がある。
【００１１】
第１電極２２と第２電極２８には、これらの間に電圧を印加するための電源３２及びスイッチング素子３０が接続されている。
また、第１の基板１６上には、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂などからなる配向膜が形成されるが、その配向膜の配向方向γと、第１電極２２の線状電極部１８の長手方向はほぼ平行となるようにされる。
【００１２】
本発明の液晶表示素子の一例を示す図１，２，３を参照して、その作動を説明する。この例のものでは、第１の基板１６に設けた偏光板の偏光方向αと第２の基板３６に設けた偏光板の偏光方向βを９０゜異なるように設定している。
まず、第１の基板１６上に形成された第１電極２２と第２電極２８間に電圧が印加されていない状態では、液晶３４，３４，・・・は、同方向γに配向処理のされている第１の基板の配向膜と第２の基板の配向膜により、図２（ａ），（ｂ）に示すように一律に同方向にホモジニアス配向している。このとき、第１の基板１６を透過した光線は、偏光板によりα方向に偏光しており、液晶層をそのまま透過し、第２の基板３６の異なる偏光方向βの偏光板に到達するので、その偏光板で遮断され、光線は液晶表示素子を透過することがなく、暗状態となる。
【００１３】
次に、第１の基板１６上に形成された第１電極２２と第２電極２８間に電圧を印加する。すると、液晶層の、第１の基板１６に近接した液晶３４ほど、その配向方向が、線状電極部１８の長手方向に対して垂直に変換する。即ち、第１電極２２の線状電極部１８と第２の基板３６の線状電極部の間に電圧が印加されることにより、これら線状電極部１８の長手方向に対し垂直な方向の電気力線が発生し、第１の基板１６に形成されていた配向膜により線状電極部１８の長手方向γに平行に配向していた液晶３４が、配向膜による規制力よりも大きい電界による規制力によって、γ方向とは垂直な方向に配向方向が変換する。
【００１４】
この電界による規制力による影響は、第１の基板１６に近いところに位置する液晶３４ほど大きく受け、第１の基板１６から遠ざかり、第２の基板３６に近いところに位置する液晶３４では小さくなる。したがって、第２の基板３６に近いところに位置する液晶３４は、第１の基板１６に形成された電極２２，２８間に電圧が印加されたとしても、第２の基板３６に形成された配向膜による規制力の影響の方をより大きく受け、その配向方向が変換することがない。換言すれば、第２の基板３６に形成される配向膜には、第１の基板１６に形成される電極２２，２８に電圧が印加されても、第２の基板３６に近いところに位置する液晶３４を規制し続けるだけの強い配向処理がされていることが必要とされる。
よって、第１電極２２と第２電極２８間に電圧が印加されると、図３に示すように、９０゜のツイスト配向がなされる。
この状態であると、第１の基板１６を透過し、α方向に偏光した偏光光線は、ツイストした液晶３４に沿ってその偏光方向が変換し、α方向と異なるβ方向の偏光板の設けられた第２の基板３６を透過することになり、明状態となる。
【００１５】
上記説明では、電圧を印加することにより明状態となる液晶表示素子を説明したが、第１の基板１６に設けられる偏光板と第２の基板３６に設けられる偏光板の偏光方向を同方向になるように設定すれば、電圧を印加することにより暗状態となる液晶表示素子とすることができる。
【００１６】
本発明の液晶表示素子であると、電界の変化により液晶を起立させたり又横たわせるものでないので、液晶の長軸方向と短軸方向の屈折率の差異による透過率の低下が起こりにくくなるので、視野角依存性が抑えられる。
【００１７】
本発明では、第１電極２２の線状電極部１８と第２電極２８の線状電極部２４の間に電圧が印加されるので、その方向は各線状電極部１８，２４の長手方向とは垂直な方向となる。すなわち、印加電界方向と、線状電極部１８，２４の長手方向と平行な配向膜の配向方向とは垂直になるので、コントラストを最も高めることのできる液晶の９０゜のツイストが実現される。
【００１８】
ところで、液晶表示素子の製造過程においては、貼り工程、ラビング工程、カッティング工程等の数種の工程を経るので、製造された液晶表示素子の配向方向には、±１゜程度の製造誤差が生じてしまう。したがって、液晶のツイストの設定値が９０゜未満のもの、例えば８９゜のものであると、実際の液晶のツイスト角度は８８゜〜９０゜の範囲となり、本発明のように９０゜のものであると、実際の液晶のツイスト角度は、８９゜〜９１゜の範囲内におさまることになる。
ここで、液晶のツイスト角度と液晶表示素子のコントラストの間には、図４に示されるように、ツイスト角度が９０゜のときにコントラストが最大になる関係がある。
したがって、設定値が９０゜未満、例えば、８９゜のもののコントラストのばらつきに比して、本発明のように、設定値を９０゜に設定したもののコントラストのばらつきは、約半分に抑えられる。
【００１９】
また、９０゜のツイスト配向させるためには、通常、ホモジニアス（０゜ツイスト）から右回転で９０゜ツイストする場合と、左回転で９０゜ツイストする場合の２種類の配向状態が生じる。これら異なる配向状態の境界においては、ディスクリネーション、すなわち配向不均一な領域が生じ、光漏れが起き、コントラストの低下原因となる。
そこで、液晶層に用いるネマティック液晶には、カイラル剤を添加しておくことが望ましい。
カイラル剤は、不斉炭素を有する光学活性材料でネマティック液晶と混合すると、その割合によって決められるピッチで液晶分子が、カイラル剤の種類によって定められた方向に螺旋を描く。従って、カイラル剤を添加することで、電圧印加した場合の液晶分子回転方向が左右どちらかに規定され、ディスクリネーションの発生を防止できる。
【００２０】
カイラル剤の添加量とディスクリネーション発生率の関係を図５に示す。図５から、カイラル剤の添加量が少ないと、電圧を印加したときにディスクリネーションが発生し易く、多いと、電圧の印加を停止したときにディスクリネーションが発生し易くなることがわかる。したがって、カイラル剤は、液晶に対して、０.０５〜０.１６重量％添加されることが望まれる。但し、この添加率はカイラル剤の種類およびセルギャップの大小により変動する。
カイラル剤を液晶に添加しておくことにより、液晶のツイストをより確実ならしめることができ、より視野角を広めることになる。
【００２１】
また、配向膜のプレチルト角は３゜以下が望ましい。さらに、１゜以下であればより好ましい。
従来では、図６に示すように、透過光線の入射角度によって、屈折率Δｎｄ1、Δｎｄ2、Δｎｄ3が異なることにより、視野角依存性があったものを、本発明では、基板どうしの間に電圧を印加せず、液晶をできるだけ立上がらせることなく屈折率Δｎｄの変化を抑制したものであるので、リバースチルトを抑制するためのチルト角θｐは必要ないからである。むしろ、θｐが３゜よりも大きくなると、Δｎｄの変化を誘発するおそれがある。
【００２２】
チルト角θｐによる視野角特性を図７に示す。
図７から明らかなように、チルト角θｐが５゜のものであると視野が狭く視野角依存性があるが、チルト角θｐが１゜のものであると視野がとても広く、視野角依存性が改善されている。
中間調表示は、色相の電圧依存性や視野角依存性等、従来ＴＮと同等レベルが得られる。
上記カイラル剤の添加と、プレチルト角の低減とにより、電圧を印加することによる液晶の一方向へのツイストをより確実ならしめることができ、ディスクリネーション発生の防止とコントラストの向上を図ることができる。
【００２３】
また、本発明の液晶表示素子であると、第１電極２２と第２電極２８の間の液晶３４は第１の基板１６に平行な面内で回転し、表示のスイッチングに寄与するが、図８に示すように、電極１８，２４の真上においては、電圧が印加されても、その電気力線Ｅは第１の基板１６と平行な面に沿わず、よって、電極１８，２４上に位置する液晶３４の配向には乱れが生じる。したがって、線状電極部１８，２４の幅Ｗを太くすることは、制御されない液晶３４の領域が増加することになり好ましくない。
【００２４】
線状電極部１８，２４をＩＴＯで構成した場合において、ノーマリーホワイトの液晶表示素子を暗状態とした際での透過率と、線状電極部１８，２４の幅Ｗの関係を図９に示す。但し、電極間隔Ｇは、５μmとした。
図９からわかるように、線状電極部１８，２４の幅Ｗが広くなるにつれて、制御されない液晶３４の領域が増加し、透過率が大きくなってしまっていることがわかる。よって、線状電極部１８，２４の幅Ｗは、５μm以下とすることが望まれる。２μm以下であればより望ましい。
また、線状電極部１８，２４を遮光性の導電体で構成した場合、その各線状電極部１８，２４の幅Ｗが広くなるにつれて、液晶表示素子を明状態としたときの透過率が低下する傾向になり、同様に、線状電極部１８，２４の幅Ｗは狭い方が好ましい。
【００２５】
また、液晶に印加される電界強度は、電極間隔Ｇ、すなわちスイッチングエリアの長さに影響される。したがって、駆動電圧を低減するためには、このスイッチングエリアの長さは短い方が望まれる。しかしながら、電極間隔Ｇが狭くなると、液晶表示素子としての開口率が低下してしまう。
図１０に電極間隔Ｇと、液晶表示素子の駆動電圧及び開口率の関係を示す。図１０からも、電極間隔Ｇが長くなるにつれて、開口率を高めることができるものの、駆動電圧が増加してしまうことがわかる。そこで、適度な開口率と駆動電圧を共に有するために、この電極間隔は４〜６μm程度が適しているといえる。
【００２６】
さらにまた、第１電極２２の各線状電極部１８と第２電極２８の各線状電極部２４の間隔Ｇと、第１の基板１６と第２の基板３６の間隔Ｄが次式を満たすことが望ましい。
０.５≦Ｇ／Ｄ≦３.０
この比（Ｇ／Ｄ）が０.５よりも小さいと、第１に、画素部の開口率が低下することで、間隔Ｇの低下に伴い、透過率が悪くなる。第２に、間隔Ｄの増加に伴い、液晶材料のΔｎによっては、旋光能が低下し、中間調での着色または視野角による着色が生ずる。第３に、十分な旋光能を得るためには、一定に捩れた螺旋構造を実現しなければならないが、Ｇ／Ｄが０．５を下回ると、電極が形成された基板１６付近の液晶分子のみが９０℃ツイストするため、捩れが一定でない螺旋構造になり、透過率の低下および着色の原因となる。Ｇ／Ｄが３．０よりも大きい場合には、逆に対向する基板３４付近の液晶分子のみ９０゜ツイストするため同様の特性劣化が生ずる。
【００２７】
本発明の液晶表示素子であると、第１電極と第２電極は同一の電極形成工程にて同時に形成することができる上、第２の基板には、電極を形成しないので、液晶表示素子の製造工程が簡易化され、生産コストの低減を図ることもできる。
また、液晶表示素子の製造過程において、対となる２つの基板どうしを組合せる際のアライメント精度を高めることは困難であるが、本発明では、第２の基板に電極を形成しないことから、両基板に電極を形成する従来例の液晶表示素子に比較して、必要とされるアライメント精度を緩和することができ、生産歩留りを向上させることができる。
【００２８】
本発明の液晶表示素子は、単純マトリクスに適用することもできるが、スイッチング素子として３端子素子、例えば、薄膜トランジスタを用いれば、より高精度な制御を行うことができるので好適である。
【００２９】
【実施例】
〔実施例１〕
図１１に本発明の一実施例の液晶表示素子の要部を示す。図１１に示す液晶表示素子は、第１の基板１６上に、複数本のソース線３８とゲート線４０をマトリクス状に形成し、各ソース線３８とゲート線４０で囲まれる領域内に、ＩＴＯからなる第１電極２２と第２電極２８を形成し、第１電極２２とソース線３８及びゲート線４０を接続するスイッチング素子３０として、薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス液晶表示素子である。
第１電極２２は、基部２０と、基部２０に接続されている複数本の平行な線状電極部１８とからなり、その各線状電極部１８間に配置された複数本の平行な線状電極部２４と、その線状電極部２４どうしを接続した基部２６とから第２電極２８が構成されている。基板１６上に形成された複数の第２電極２８は、それぞれ共通配線４２に接続されており、共通配線４２は接地している。尚、第１電極２２の線状電極部１８と第２電極２８の線状電極部２４の間隔Ｇは５μmとし、各線状電極部１８，２４の幅は３μmとした。但し、ここで第２電極２８を構成する基部２６は共通配線４２と共用してもかまわない。
【００３０】
また、電極２２，２８上に積層される配向膜（ＡＬ−１０５４：日本合成ゴム（株）製）に、線状電極部１８の長手方向と平行になるように、ラビング処理などの配向処理を施し、さらに５μmの間隔を設けて第２の基板を組み合わせ、その間に液晶（ＡＰ−５０１９：チッソ（株）製）を封入した。また、第１の基板および第２の基板に、ノーマリブラックモードとなるように、偏光方向が直交するように偏光板を設けた。
【００３１】
この液晶表示素子の第１電極２２と第２電極２８間に、２Ｖ−６Ｖの電圧を印加し、そのときの視野角特性を測定した。測定結果を図１２に示す。図１２において、Ａで示される領域はコントラストが１０以上の範囲であり、Ｂで示される領域はコントラストが５０以上の領域である。
図１２から、この実施例の液晶表示素子であると、上下左右±５０゜以上のところでコントラストが１０以上であり、しかも、コントラストが５０以上の領域が極めて広いことがわかる。
また、印加電圧と透過率の関係を測定した。測定結果を図１３に示す。図１３から、本実施例の液晶表示素子であると、小さい印加電圧で、透過率を急峻に高めることができ、低電圧駆動が可能であることがわかる。高電圧側で透過率が低下しているのは、電界強度が強過ぎるため、液晶分子の捩れが一定でなくなり、光の透過が十分行えなくなるからである。
【００３２】
上記と同様な構成で、基板間隔Ｄを５μmと一定とし、線状電極部の間隔Ｇを１μm、２．５μm、５μm、１０μm、２０μm及び２５μmとして液晶表示素子を組立て、暗状態とのコントラストが９０％変化する電圧（９０Ｖ）を印加したときの透過率を測定した。その結果を図１４に示した。
図１４からわかるように、Ｇ／Ｄが０．５から３の範囲で良好な透過率特性を示した。Ｇ／Ｄが０．５よりも小さい範囲では、開口率が低下すること、および液晶分子の螺旋が電極基板近傍のみで生じることの二点のために、透過率が悪化すると思われる。一方、Ｇ／Ｄが３よりも大きい範囲では、基板間全域の液晶分子に電気力線が影響を及ぼし、対向基板直近でのみ液晶分子の螺旋が生じ、やはり透過率が悪化する。また線状電極部の間隔Ｇを一定として、基板間隔を変化することによりＧ／Ｄを変化させても、同様の傾向が確認された。
【００３３】
〔実施例２〕
２枚の対となる偏光板の偏光方向を平行にして、ノーマリホワイトモードとしたこと以外は、実施例１と同様の液晶表示素子を作製した。
実施例１と同様にして、視野角特性と、印加電圧と透過率の関係を測定した。測定結果を図１５，１６に示す。
図１５中、Ａで示される領域がコントラストが１０以上の領域であり、Ｃで示される領域がコントラストが５以上の領域である。
図１５から、上下左右とも、±３０゜のところでコントラストが１０以上であることがわかる。
また、図１６から、この液晶表示素子であると、低い印加電圧での透過率の増加がとても急峻で、わずか７Ｖで１００％の透過率を示し、優れた低電圧駆動を発揮できることがわかる。
【００３４】
〔実施例３〕
実施例１の液晶表示素子において、アクティブマトリクスではなく、単純マトリクスとした構成の液晶表示素子を作製した。
すなわち、図１７に示すように、基板上に、複数本の平行なセグメント電極線４４と、共通配線４２を設け、セグメント電極線４４に第１電極２２，２２，・・・を、共通配線４２に第２電極２８，２８，・・・を接続して液晶表示素子を構成した。尚、偏光板は、ノーマリブラックモードとなるように組合せた。
この液晶表示素子について、上記実施例と同様に視野角特性を測定した。その結果、上下左右±４０゜以上のところで、コントラストが１０以上で、従来一般の単純マトリクスＴＮよりも広いものであった。但し、ここで第２電極２８の基部は共通配線４２と共用してもかまわない。
【００３５】
〔実施例４〕
実施例４の単純マトリクス液晶表示素子において、ノーマリホワイトモードとなるように偏光板を組合わせて液晶表示素子を作製した。
この液晶表示素子について、上記実施例と同様に視野角特性を測定した。その結果、上下左右±３０゜以上のところで、コントラストが１０以上で、従来一般の単純マトリクスＴＮよりも広いものであった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の液晶表示素子であると、電界の変化により液晶を起立させたり又横たわせるものでないので、液晶の長軸方向と短軸方向の屈折率の差異による透過率の低下が起こりにくくなり、視野角依存性が抑えられ、表示品位が向上する。
【００３７】
また、本発明では、印加電界方向と、配向膜の配向方向とは垂直になるので、コントラストを最も高めることのできる液晶の９０゜のツイストが実現される。またコントラストのばらつきも低減できる。また、カイラル剤を液晶に添加しておくことにより、液晶のツイストをより確実ならしめることができ、より透過率を向上させられる。このカイラル剤の添加と、１゜以下にするというプレチルト角の低減とにより、電圧を印加することによる液晶の一方向へのツイストをより確実ならしめることができ、ディスクリネーション発生の防止とコントラストの向上を図ることができる。
更に、カイラル剤の添加量をカイラル剤の少ない添加量範囲での前記基板間の間隔Ｄに関連する液晶の不均一な配向に起因する電圧印加時のディスクリネーション発生を抑えるための下限値の０.０５重量％と、カイラル剤の過多による多い添加量範囲での前記基板間の間隔Ｄに関連する液晶の不均一な配向に起因する電圧無印加時のディスクリネーション発生を抑えるための上限値である０.１６重量％で規定される、０.０５〜０.１６重量％の範囲とするならば、ディスクリネーション発生を防止でき、液晶のツイストをより確実ならしめることができ、より視野角を広めることができる。
【００３８】
また、本発明の液晶表示素子であると、第１電極の各線状電極部と第２電極の各線状電極部の間隔Ｇと、第１の基板と第２の基板の間隔Ｄが特定の関係を有するものであるので、良好な透過率特性を得ることができ、開口率の低下や液晶分子の捩れの乱れによる透過率の低下や、中間調での着色や視野角による着色が生じにくくなる。
更に、線状電極部の間隔を４〜６μｍの範囲とすることで、適度な開口率と駆動電圧を共に有するようにすることができる。
また、線状電極部を遮光性の導電体から構成し、その幅を５μｍ以下、あるいは２μｍ以下とするならば、線状電極部により液晶に電界を印加して暗状態の制御されない液晶の領域の増加を防止でき、透過率が大きくなってしまうことを防止できるとともに、液晶表示装置を明状態とした際に遮光性の導電体で形成される線状電極部による透過率の低下を抑制できる。
更にまた、基板間隔を５μｍとし、Ｇ／Ｄの値を０.５〜３.０の範囲とすることで、良好な透過率特性を確実に得ることができる。
特に液晶表示素子としてのノーマリーホワイト表示モードの場合の暗状態において、液晶に電界を印加して暗状態の制御されない液晶の領域の増加を防止でき、透過率が大きくなってしまうことを防止できるとともに、明状態とした際に遮光性の導電体で形成される線状電極部による透過率の低下を抑制できる。
次に、本発明において液晶表示素子をノーマリーブラック表示モードとし、線状電極部の間隔を５μｍとし、線状電極部の幅を３μｍ、基板間隔を５μｍとした場合、コントラスト５０以上の領域を広くすることができ、小さい印加電圧で透過率を急峻に高めることができ、低電圧駆動が可能となるとともに、第１電極の各線状電極部と第２電極の各線状電極部の間隔Ｇと第１の基板と第２の基板の間隔Ｄを特定の関係とすることで、良好な透過率特性を得ることができる。
更に、本発明において液晶表示素子をノーマリーホワイト表示モードとし、線状電極部の間隔を５μｍとし、線状電極部の幅を３μｍ、基板間隔を５μｍとした場合、上下左右とも±３０°のところでコントラストを１０以上にすることができ、低い印加電圧で透過率を急峻に高めることができ、低電圧駆動が可能となる。
【００３９】
また、本発明の液晶表示素子であると、第１電極と第２電極は同一の電極形成工程にて同時に形成することができる上、第２の基板には、電極を形成しないので、液晶表示素子の製造工程が簡易化され、生産コストの低減を図ることもできる。
さらにまた、対となる２つの基板どうしを組合せる際のアライメント精度に要求される値を緩和することができ、生産歩留りを向上させることができる。
【００４０】
また、スイッチング素子として薄膜トランジスタを用いれば、より高精度な制御を行うことができるので好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するための模式的平面図である。
【図２】電圧を印加していないときの図で、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ方向からの側面図である。
【図３】電圧を印加したときの図で、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ方向からの側面図である。
【図４】ツイスト角度とコントラストの関係を示すグラフである。
【図５】カイラル剤の添加量とディスクリネーション発生本数の関係を示すグラフである。
【図６】従来例の液晶表示素子での屈折率の違いを示す側面図である。
【図７】視野角特性を示す図である。
【図８】液晶表示素子の電気力線と液晶の配向を示す側面図である。
【図９】電極幅と暗状態での透過率の関係を示すグラフである。
【図１０】電極間隔と駆動電圧および開口率の関係を示すグラフである。
【図１１】実施例１の液晶表示素子の要部平面図である。
【図１２】実施例１の液晶表示素子の視野角特性を示す図である。
【図１３】実施例１の液晶表示素子における、印加電圧と透過率の関係を示すグラフである。
【図１４】Ｇ／Ｄと透過率の関係を示すグラフである。
【図１５】実施例２の液晶表示素子の視野角特性を示す図である。
【図１６】実施例２の液晶表示素子における、印加電圧と透過率の関係を示すグラフである。
【図１７】実施例３の液晶表示素子の要部を示す平面図である。
【図１８】従来例の液晶表示素子での液晶の配向を示す模式図で、図１８（ａ）は明状態、図１８（ｂ）は暗状態のものである。
【図１９】視野角特性を示す図である。
【図２０】従来例の液晶表示素子での屈折率の違いを示す側面図で、図２０（ａ）はオフ状態、図２０（ｂ）はオン状態のものである。
【符号の説明】
１０  基板
１２  基板
１４  液晶
１６  第１の基板
１８  線状電極部
２０  基部
２２  第１電極
２４  線状電極部
２６  基部
２８  第２電極
３０  スイッチング素子
３４  液晶
３６  第２の基板
４２  共通配線
Ｇ  電極間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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