JP2001091962A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】横電界によって表示動作するインプレインスイ
ッチングモードの液晶表示素子として、セグメント電極
とコモン電極との間に対応する領域から前記電極に対応
する領域にわたって光の透過率を制御し、精細度および
開口率を充分に高くすることができるものを提供する。 【解決手段】負の誘電異方性を有する液晶物質を用い、
その液晶分子２０を、セグメント電極３とコモン電極４
が設けられた一方の基板の近傍において、前記セグメン
ト電極３とコモン電極４との間に駆動電圧を印加した状
態で発生する横電界Ｅの方向に分子長軸２０ａがほぼ沿
った方向に配向させ、前記液晶分子２０の分子長軸２０
ａ方向が、前記横電界Ｅにより、その電界の方向に対し
て交差する方向に配向方向を変えるようにした。

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、横電界によって
表示動作するインプレインスイッチングモードの液晶表
示素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、広い視野角が得られる液晶表示素
子として、横電界によって表示動作するインプレインス
イッチングモードの液晶表示素子が注目されている。

【０００３】このインプレインスイッチング液晶表示素
子は、基本的には、横電界により基板面上で液晶分子の
配向方向を変化させて液晶層の複屈折性を制御すること
により表示するものであり、全方向に６０度（画面の法
線に対する角度）以上の広視野角特性を誇っている。

【０００４】このインプレインスイッチング液晶表示素
子は、その液晶層の液晶分子が、前記一対の基板の内面
にそれぞれ形成された配向膜によりそれぞれの基板の近
傍における配向方向を規制され、セグメント電極および
コモン電極が設けられた一方の基板の近傍において、前
記セグメント電極とコモン電極との間に発生する電界の
方向に対してほぼ直交する方向に沿った方向にその分子
長軸を向けて配向し、他方の基板の近傍において、所定
の配向状態、例えば前記一方の基板の近傍における液晶
分子の配向方向とほぼ同じ方向に配向している。

【０００５】この液晶表示素子は、前記セグメント電極
とコモン電極との間に駆動電圧を印加することにより表
示駆動されるものであり、初期（無電界）の状態では、
前記液晶分子が、前記一方の基板上に形成されたセグメ
ント電極とコモン電極との間に印加される電圧によりこ
れらの電極間に発生する横電界の方向に対してほぼ直交
する方向に沿った方向に分子長軸を向けて配向してい
る。

【０００６】そして、前記電極間に駆動電圧を印加する
と、正の誘電異方性を有している液晶の液晶分子が、前
記セグメント電極およびコモン電極が設けられた一方の
基板の近傍において、前記横電界の方向に分子長軸が向
くように配向方向を変え、この液晶分子の配向状態の変
化により液晶層の複屈折性が変化する。

【０００７】そして、例えば透過型の液晶表示素子で
は、背面側の偏光板を透過して液晶層に入射した光（直
線偏光）が、液晶層の複屈折性に応じて偏光状態を変
え、その光のうちの前面側の偏光板の透過軸に沿った偏
光成分の光がこの前面側偏光板を透過して出射する。

【０００８】そのため、複数のセグメント電極とコモン
電極とが互いに間隔をおいて並設された複数の画素領域
の光の透過率が、その画素領域の電極間に印加される電
圧に応じて変化し、画像が表示される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のインプ
レインスイッチング液晶表示素子は、その液晶分子のセ
グメント電極とコモン電極が設けられた一方の基板の近
傍における初期の配向方向が、前記セグメント電極とコ
モン電極との間に発生する横電界の方向とほぼ直交する
方向に分子長軸がほぼ沿った方向であるため、前記セグ
メント電極とコモン電極との間に対応する領域の液晶分
子は、その分子長軸を、これらの電極間を最短距離で結
ぶ方向に発生する横電界に沿った方向へ向けて配向する
ように動作する。

【００１０】しかし、前記電極上に対応する領域の液晶
分子は、その分子長軸を、電極上に発生する電界の方向
に沿った方向へ配向方向を変化させるが、その電極上に
発生する電界の方向が液晶厚の方向に大きく湾曲してい
るため、液晶の分子長軸が基板に対して立ち上がった状
態で配向し、前記電極間領域と電極上領域との配向状態
が異なる。

【００１１】すなわち、前述の前記セグメント電極とコ
モン電極との間に対応する領域の液晶分子は前記一方の
基板面に対してほぼ水平方向で且つ横電界方向に沿って
配向するのに対して、前記セグメント電極とコモン電極
上に対応する領域の液晶分子はその領域に発生する湾曲
した電界の方向に沿って、前記一方の基板面に対して斜
めに傾いた方向に配向する。

【００１２】したがって、前記セグメント電極と前記コ
モン電極上に対応する領域の光学的特性の変化が小さ
く、前記セグメント電極と前記コモン電極とが対応する
領域は透過率はあまり変化しない。

【００１３】そのため、従来の液晶表示素子は、複数の
セグメント電極とコモン電極とが互いに間隔をおいて並
設された複数の画素領域のうちの電極間に対応する領域
だけが、光の透過率を制御できる有効画素領域となり、
したがって、精細度および開口率が低い。

【００１４】この精細度および開口率の低さは、前記セ
グメント電極およびコモン電極の幅を細くし、電極間に
対応する領域を広くすることにより、ある程度は改善で
きるが、電極を細くすることには限界がある。

【００１５】この発明は、セグメント電極とコモン電極
との間に対応する領域から前記電極に対応する領域にわ
たって光の透過率を制御することができる、高精細度お
よび高開口率のインプレインスイッチング液晶表示素子
を提供することを目的としたものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明の液晶表示素子
は、少なくとも観察側に位置する前側の基板が透明な一
対の基板と、前記一対の基板の一方の内面上に互いに間
隔をおいて並設され、それぞれ駆動電圧が印加される複
数のセグメント電極およびコモン電極と、前記一対の基
板間に、前記一方の基板の近傍における液晶分子が、前
記一方の基板面上の前記セグメント電極とコモン電極と
の間に印加される電圧により発生する横電界の方向にそ
の分子長軸をほぼ揃えて初期配向させて設けられ、前記
横電界により前記液晶分子がその電界の方向に対して交
差する方向に配向方向を変える負の誘電異方性を有する
液晶層と、前記一対の基板のうちの少なくとも前側の基
板の外面に配置された偏光板とを備えることを特徴とす
るものである。

【００１７】この発明の液晶表示素子は、負の誘電異方
性を有する液晶物質を用い、その液晶分子を、電界が印
加されていない初期配向状態で、セグメント電極とコモ
ン電極が設けられた一方の基板の近傍において、前記セ
グメント電極とコモン電極との間に印加される電圧によ
って発生する横電界の方向にほぼ沿った方向に、分子長
軸を配向させているため、セグメント電極とコモン電極
との間に対応する領域の液晶分子は前記横電界により、
またこれらの電極に対応する領域の液晶分子は、前記電
極間に発生する電界により、これらの電界の方向に対し
て交差する方向で且つ一方の基板面に対してほぼ水平方
向に揃った向きに分子長軸を向けて配向し、この液晶分
子の配向の変化により液晶層の複屈折性が変化する。

【００１８】そのため、この液晶表示素子によれば、セ
グメント電極とコモン電極との間に対応する領域から前
記電極に対応する領域にわたって光の透過率を制御する
ことができ、したがって、精細度および開口率を充分に
高くすることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】この発明の液晶表示素子は、上記
のように、負の誘電異方性を有する液晶物質を用い、そ
の液晶分子を、セグメント電極とコモン電極が設けられ
た一方の基板の近傍において、前記セグメント電極とコ
モン電極との間に駆動電圧が印加された状態で発生する
横電界の方向に分子長軸がほぼ沿った方向に配向させて
おくことにより、セグメント電極とコモン電極との間に
対応する領域から前記電極に対応する領域にわたって光
の透過率を制御できるようにし、精細度および開口率を
充分に高くしたものである。

【００２０】この液晶表示素子においては、前記液晶分
子が、セグメント電極とコモン電極との間に対応する領
域およびこれらの電極に対応する領域において、前記横
電界の方向に対して交差する方向に分子長軸の向きを変
えるため、セグメント電極とコモン電極との間に対応す
る領域から前記電極に対応する領域にわたって光の透過
率を制御することができる。

【００２１】なお、この発明の液晶表示素子において、
前記液晶材料中にはカイラル剤を添加しておくのが望ま
しく、それにより、液晶分子の配向の変化が容易にな
り、弱い横電界で液晶分子の配向方向を変化させ、消費
電力を低減することができる。

【００２２】また、セグメント電極とコモン電極が設け
られた一方の基板の近傍における液晶分子の駆動電圧を
印加していない初期の分子長軸方向と、前記セグメント
電極とコモン電極との間に駆動電圧を印加して発生する
横電界の方向とのずれ角は２０度以下であるのが好まし
く、このようにすることにより、前記横電界による液晶
分子の配向方向の変化の角度範囲を大きくし、多階調の
表示を得ることができる。

【００２３】この発明の液晶表示素子において、前記一
対の基板をそれぞれ透明基板とし、これらの基板の外面
にそれぞれ偏光板を配置する場合は、前記セグメント電
極とコモン電極のうちの少なくとも一方を透明電極とす
るのが好ましく、このようにすることにより、複数のセ
グメント電極とコモン電極とが互いに間隔をおいて並設
された複数の画素領域のうち、電極間に対応する領域お
よび前記電極のうちの透明電極に対応する領域を、光の
透過率を制御できる有効画素領域とすることができる。
この場合、前記セグメント電極とコモン電極の両方を透
明電極とするのがより好ましく、このようにすることに
より、前記有効画素領域をさらに広くし、より高い開口
率を得ることができる。

【００２４】また、この発明の液晶表示素子において、
液晶層の駆動電圧を印加しない初期の液晶分子配向状態
は、セグメント電極とコモン電極が設けられた一方の基
板の近傍の液晶分子がセグメント電極とコモン電極との
間に駆動電圧を印加したときに発生する横電界の方向に
分子長軸がほぼ沿った方向に配向した状態であれば、任
意の配向状態でよく、例えば、初期の液晶分子配向状態
を、液晶層のほぼ全厚にわたって液晶分子が前記横電界
の方向に分子長軸がほぼ沿った方向に配向したホモジニ
アス配向状態とし、前記一方の基板の近傍の液晶分子
が、前記横電界の方向に対して交差する方向に配向方向
を変えるようにすることにより、液晶層の複屈折性を変
化させることができる。

【００２５】このホモジニアス配向の液晶表示素子にお
いて、前記一対の基板をそれぞれ透明板とし、これらの
基板の外面にそれぞれ偏光板を配置する場合は、その一
方の偏光板の透過軸を、セグメント電極とコモン電極が
設けられた一方の基板の近傍における液晶分子の初期の
分子長軸の向きとほぼ平行にし、他方の偏光板の透過軸
を、前記一方の偏光板の透過軸とほぼ直交させるのが好
ましく、このような構成とすることにより、無電界状態
での表示を暗表示とし、電極間に横電界を発生させたと
きの表示を明表示とすることができる。

【００２６】この構成の液晶表示素子においては、液晶
層の複屈折率Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値を、３
００〜５００ｎｍの範囲に設定するのが好ましく、この
ようにすることにより、良好なコントラストの表示を得
ることができる。

【００２７】また、前記セグメント電極とコモン電極
は、少なくとも２つの方向に横電界を発生させる形状に
形成してもよく、このようにすることにより、ドメイン
が生じる表示の観察方向を前記横電界の方向が異なる領
域ごとに異ならせ、ドメインを目立たなくすることがで
きる。

【００２８】

【実施例】以下、この発明の第１の実施例を図１〜図１
６を参照して説明する。図１は本実施例の液晶表示素子
の一部分の断面図、図２は前記液晶表示素子の一方の基
板の一部分の平面図、図３は図２のIII−III線に沿う拡
大断面図、図４は図２のIV−IV線に沿う拡大断面図であ
る。

【００２９】この実施例の液晶表示素子は、図１に示す
ように、前後一対の透明基板１，２と、そのいずれかの
基板、例えば観察側（出射側）とは反対側の基板（以
下、後基板という）２の内面上に互いに間隔をおいて並
設された複数のセグメント電極３およびコモン電極４
と、前記一対の基板１，２間に設けられた液晶層１９
と、前記一対の基板１，２の外面にそれぞれ配置された
一対の偏光板２１，２２とを備えている。

【００３０】この液晶表示素子は、アクティブマトリッ
クス方式のものであり、前記複数のセグメント電極３
は、行方向（図２において左右方向）および列方向（図
２において上下方向）にマトリックス状に配列して設け
られ、これらのセグメント電極３にそれぞれ対応させて
前記後基板２の内面に設けられた複数のアクティブ素子
５に接続されている。

【００３１】なお、この実施例で用いたアクティブ素子
５はＴＦＴ（薄膜トランジスタ）であり、図２および図
３に示すように、基板２上に形成されたゲート電極６
と、このゲート電極６を覆って基板２のほぼ全面に形成
された透明なゲート絶縁膜７と、このゲート絶縁膜７の
上に前記ゲート電極６と対向させて形成されたｉ型半導
体膜８と、このｉ型半導体膜８の両側部の上にｎ型半導
体膜９を介して設けられたソース電極１０およびドレイ
ン電極１１とからなっている。

【００３２】また、前記後基板２の内面には、各行のＴ
ＦＴ５にそれぞれゲート信号を供給するための複数本の
ゲート配線１２と、各列のＴＦＴ５にそれぞれデータ信
号を供給するための複数本のデータ配線１３と、前記コ
モン電極４を基準電位に接続するためのコモン配線１４
とが設けられている。

【００３３】これらの配線１２，１３，１４はそれぞれ
アルミニウム系合金等の低抵抗金属膜により形成されて
おり、ゲート配線１２とコモン配線１４は、基板２上
に、各行の画素領域Ａの一端縁（図２において下端縁）
および他端縁（図２において上端縁）とにそれぞれ沿わ
せて互いに平行に形成され、データ配線１３は、前記ゲ
ート絶縁膜７の上に、ゲート配線１２およびコモン配線
１４とほぼ直交させて形成されている。

【００３４】そして、前記ＴＦＴ５のゲート電極６は、
前記ゲート配線１２に一体に形成されており、ドレイン
電極１１は、前記データ配線１３につながっている。な
お、この実施例では、データ配線１３をＴＦＴ５のドレ
イン電極１１と一体に形成しているが、前記ＴＦＴ５を
保護絶縁膜で覆ってその上にデータ配線１３を形成し、
このデータ配線１３を前記保護絶縁膜に設けたコンタク
ト孔においてＴＦＴ５のドレイン電極１１に接続しても
よい。

【００３５】また、前記セグメント電極３は、前記ゲー
ト絶縁膜７の上に配列形成されており、前記コモン電極
４は、前記セグメント電極３を覆って基板２のほぼ全面
に設けられた透明な層間絶縁膜１５の上に配列形成され
ている。

【００３６】前記セグメント電極３とコモン電極４はそ
れぞれ、前記ゲート配線１２およびコモン配線１４と、
隣り合う２本のデータ配線１３とにより囲まれた画素領
域Ａごとに複数ずつ、例えば２つずつ、行方向に交互に
並べて設けられている。

【００３７】この２つずつのセグメント電極３およびコ
モン電極４はそれぞれ、前記データ配線１３と平行で、
画素領域Ａの列方向（データ配線１３と平行な方向）の
幅に近い長さを有する帯状電極であり、２つのセグメン
ト電極３の一方は画素領域Ａの一側縁（図２において左
側縁）付近に形成され、他方のセグメント電極３は画素
領域Ａの他側縁（図２において右側縁）よりもある程度
画素領域内に偏らせて形成されている。

【００３８】また、前記２つのコモン電極４の一方は、
画素領域Ａの他側縁（図２において右側縁）付近に形成
されており、他方のコモン電極４は、画素領域Ａの一側
縁（図２において左側縁）よりもある程度画素領域内に
偏らせて、前記２つのセグメント電極３の間の中間に形
成されている。

【００３９】そして、各画素領域Ａごとに設けられた２
つのセグメント電極３は、その一端において、前記画素
領域ＡのＴＦＴ配置側の端縁付近に対応させてゲート配
線１２と平行に形成された横電極部３ａに一体につなが
っており、この横電極部３ａを介して、そのセグメント
電極３に対応するＴＦＴ５のソース電極１０に接続され
ている。

【００４０】また、各画素領域Ａごとに設けられた２つ
のコモン電極４は、その一端が前記セグメント電極３の
横電極部３ａに間隔を存して近接し、他端がコモン配線
１４上に重なるように形成され、前記ゲート絶縁膜７お
よびその上の層間絶縁膜１５に設けられたコンタクト孔
１６において前記コモン配線１４に接続されている。

【００４１】前記セグメント電極３とその横電極部３ａ
および前記コモン電極４は、いずれもＩＴＯ等の透明導
電膜からなる透明電極であり、２つずつのセグメント電
極３とコモン電極４の幅はほぼ同じに設定され、また、
交互に並ぶセグメント電極３とコモン電極４との間隔も
ほぼ同じに設定されている。なお、前記セグメント電極
３とコモン電極４の幅は、これらの電極３，４の間隔の
１／２〜１／４程度が好ましい。

【００４２】一方、観察側に位置する前側の基板（以
下、前基板という）１は、その内面に電極等を一切設け
ていない基板であり、この前基板１の内面と、前記後基
板２の内面の電極形成面上にはそれぞれ、そのほぼ全面
にわたって、ポリイミド等からなる透明な配向膜１７，
１８が設けられている。

【００４３】そして、前記前後一対の基板１，２は、そ
の周縁部において図示しない枠状のシール材を介して接
合されており、これらの基板１，２間の前記シール材で
囲まれた領域に液晶層１９が設けられている。この液晶
層１９は、負の誘電異方性を有するネマティック液晶か
らなっている。

【００４４】そして、この液晶表示素子においては、セ
グメント電極３とコモン電極４が設けられた後基板２の
内面に設けられた配向膜１８に、前記セグメント電極３
とコモン電極４との間に駆動電圧を印加したときに前記
後基板２上に発生する横電界の方向（セグメント電極３
とコモン電極４とを結ぶ最短距離方向）にほぼ沿った方
向の配向処理を施し、液晶層１９の前記後基板２の近傍
の液晶分子を、前記配向処理方向に配向させている。

【００４５】すなわち、この液晶表示素子は、液晶層１
９を、負の誘電異方性を有する液晶物質により形成し、
その液晶分子のセグメント電極３とコモン電極４が設け
られた後基板２の近傍における駆動電圧が印加されてい
ない初期の配向方向を、前記セグメント電極３とコモン
電極４との間に発生する横電界の方向に分子長軸がほぼ
沿った方向としたものである。

【００４６】なお、この実施例では、前基板１の内面に
設けられた配向膜１７を、前記後基板２の配向膜１８の
配向処理方向とほぼ平行で逆向きに配向処理し、液晶層
１９の液晶分子の初期配向状態を、液晶層１９のほぼ全
厚にわたって液晶分子が前記セグメント電極３とコモン
電極４との間に発生する横電界の方向に分子長軸がほぼ
沿った方向に配向したホモジニアス配向状態としてい
る。

【００４７】さらに、この実施例では、前記一対の基板
１，２の外面にそれぞれ配置する一対の偏光板２１，２
２のうちの一方の偏光板、例えば後側偏光板２２を、そ
の透過軸を前記後基板２の近傍における液晶分子の初期
の分子長軸の配向方向とほぼ平行にして配置し、他方の
前側偏光板２１を、その透過軸を前記後側偏光板２２の
透過軸とほぼ直交させて配置している。

【００４８】図５は、前記液晶層１９の初期の液晶分子
配向状態と、前側および後側偏光板２１，２２の透過軸
２１ａ，２２ａの向きを示しており、液晶層１９の液晶
分子２０は、セグメント電極３とコモン電極４との間に
発生する図に破線矢印で示した横電界Ｅの方向に分子長
軸２０ａがほぼ沿った方向にホモジニアス配向してい
る。

【００４９】なお、セグメント電極３とコモン電極４が
設けられた後基板２の近傍における液晶分子の初期の分
子長軸２０ａの方向と、前記セグメント電極３とコモン
電極４との間に発生する横電界Ｅの方向とのずれ角θ
は、２０度以下（θ≦２０度）、より好ましくは１０度
以下（θ≦１０度）が望ましい。

【００５０】また、図５のように、前記後側偏光板２２
の透過軸２２ａは、前記後基板２の近傍における液晶分
子２０の初期の分子長軸２０ａの方向とほぼ平行であ
り、前側偏光板２１の透過軸２１ａは、前記後側偏光板
２２の透過軸２２ａとほぼ直交している。

【００５１】この液晶表示素子は、その背後（後側偏光
板２２の背後）に配置される図示しないバックライトか
らの照明光を利用して表示する透過型表示素子であり、
前記バックライトからの光が後側偏光板２２を透過して
直線偏光となって液晶層１９に入射し、この液晶層１９
を透過した光のうち、前側偏光板２１の透過軸２１ａに
沿った偏光成分の光が、この前側偏光板２１を透過して
前方に出射する。

【００５２】また、この液晶表示素子は、各ゲート配線
１２にＴＦＴ５をオンさせる電位になる選択期間を順次
ずらしたゲート信号を供給し、各行の画素領域Ａの選択
期間ごとに各データ配線１３に画像データに応じて電位
が変化するデータ信号を供給することにより、各行の画
素領域Ａのセグメント電極３に前記データ信号をＴＦＴ
５を介して印加することにより表示駆動される。

【００５３】なお、この液晶表示素子の表示駆動におい
て、各行の画素領域Ａのコモン電極４の電位は、常に基
準電位（例えば０Ｖ）としても、あるいは、セグメント
電極３の電位に対して逆極性の電位としてもよく、例え
ばコモン電極４の電位を常に基準電位とする場合は、こ
のコモン電極４が接続されたコモン配線１４を基準電位
に接続し、セグメント電極３に印加するデータ信号の電
位を、前記基準電位に対して画像データに応じた所定の
電位差になるように制御すればよい。

【００５４】また、コモン電極４の電位をセグメント電
極３の電位に対して逆極性の電位とする場合は、前記コ
モン配線１４に、セグメント電極３に印加するデータ信
号の波形に対して逆極性の波形のコモン信号を供給し、
前記データ信号の電位を、前記コモン信号の電位に対し
て画像データに応じた所定の電位差になるように制御す
ればよい。

【００５５】図６および図７は、前記液晶表示素子の１
つの画素領域Ａにおけるオフ時とオン時の液晶分子２０
の配向状態を示しており、前記セグメント電極３とコモ
ン電極４との間にオフ電圧を印加したとき、つまりセグ
メント電極３とコモン電極４との間に横電界Ｅがほとん
ど発生していない。このときは、液晶層１９の液晶分子
２０は図６のように初期のホモジニアス配向状態にあ
る。

【００５６】また、前記セグメント電極３とコモン電極
４との間に駆動電圧であるオン電圧を印加すると、これ
らの電極３，４間に設けられた液晶層１９の後基板２の
近傍の液晶分子２０が、前記電極３，４間に発生する横
電界Ｅにより配向方向を変え、液晶層１９の液晶分子２
０の配向状態が、図７のように前基板１側から後基板２
側に向かってねじれ配向した状態になる。

【００５７】そして、この実施例では、一対の偏光板２
１，２２のうちの一方の偏光板、例えば後側偏光板２２
の透過軸２２ａが後基板２の近傍における液晶分子２０
の初期の分子長軸２０ａの方向とほぼ平行であり、他方
の前側偏光板２１の透過軸２１ａが前記後側偏光板２２
の透過軸２２ａとほぼ直交しているため、図６のように
液晶層１９の液晶分子２０が初期のホモジニアス配向状
態にあるときは、後側偏光板２２を透過して液晶層１９
に入射した光が、ほとんど複屈折作用を受けずに液晶層
１９を透過して前側偏光板２１により吸収され、その画
素領域Ａの表示が暗表示になる。

【００５８】また、図７のように、セグメント電極３と
コモン電極４との間に発生する横電界Ｅにより後基板２
の近傍の液晶分子２０が配向方向を変え、液晶層１９の
液晶分子２０がねじれ配向すると、後側偏光板２２を透
過して液晶層１９に入射した光が液晶層１９の複屈折作
用により偏光状態を変え、その光のうちの前側偏光板２
１の透過軸２１ａに沿った偏光成分の光が前方に出射し
て、その画素領域Ａの表示が明表示になる。

【００５９】このとき、後基板２の近傍の液晶分子２０
は、セグメント電極３とコモン電極４との間に発生する
横電界Ｅの強さに応じて配向方向を変え、それに応じて
液晶層１９の複屈折性が変化するため、前記セグメント
電極３とコモン電極４との間に印加する電圧を制御する
ことにより光の透過率を変化させ、複数の階調の明表示
を得ることができる。

【００６０】図８は前記後基板２の近傍の液晶分子２０
の配向状態の変化を模式的に示しており、この液晶表示
素子では、液晶層１９に負の誘電異方性を有する液晶物
質を用い、その液晶分子２０を、セグメント電極３とコ
モン電極４が設けられた後基板２の近傍において、前記
セグメント電極３とコモン電極４との間に発生する横電
界Ｅの方向にほぼ沿った方向（分子長軸２０ａの方向と
横電界Ｅの方向とのずれ角θが２０度以下、より好まし
くは１０度以下である方向）に配向させている。

【００６１】この液晶分子２０のうち、セグメント電極
３とコモン電極４との間に対応する領域の液晶分子は、
前記横電界Ｅにより、その前記電界Ｅの方向とほぼ直交
する方向に分子長軸２０ａの向きを変える。

【００６２】また、これらの電極３，４に対応する領域
の液晶分子２０は、それらの電極３，４上に発生する電
界に対して、分子長軸が、前記電界の方向とほぼ直交
し、かつ前記電界の等電位線とほぼ平行な方向に向くよ
うに配向を変える。

【００６３】しかも、液晶分子２０には、電極３，４上
に形成された配向膜１７，１８による配向規制力、つま
り基板１，２面とほぼ平行に液晶分子２０を配向させる
力が働いているため、液晶分子２０は、その分子長軸２
０ａが基板１，２とほぼ平行な状態を保ったまま、その
分子長軸２０ａの向きを変える。

【００６４】したがって、セグメント電極３とコモン電
極４との間に対応する領域の液晶分子も、これらの電極
上に対応するの領域の液晶分子も、前記電極３，４間に
印加された電圧により、それぞれ基板とほぼ平行な状態
を保ったまま、その分子長軸２０ａの方向を変え、この
液晶分子２０の配向の変化により液晶層１９の複屈折性
が変化する。

【００６５】従来の、正の誘電異方性を有する液晶の液
晶分子をゼグメント電極とコモン電極との間に発生する
横電界の方向に対して、駆動電圧を印加しない初期の無
電界の状態でほぼ直交する方向に沿った方向、すなわち
等電位線に沿った方向に分子長軸を向けて配向させた技
術では、横電界が液晶分子に加えたときに横電界の方向
に沿って、かつ等電位線に対して垂直な方向に分子長軸
の向きを変化させる。この場合、セグメント電極とコモ
ン電極上に発生する電界の方向が液晶厚の方向に大きく
湾曲しているため、液晶の分子長軸が基板に対して立ち
上がった状態で配向し、前記電極上領域の屈折率異方性
が小さく、セグメント電極とコモン電極上の領域は透過
率は低い。

【００６６】これに比べて、この実施例の液晶表示素子
では、セグメント電極３とコモン電極４との間の液晶分
子２０も、セグメント電極３とコモン電極４上の液晶分
子２０も、両電極３，４に印加された電圧により、分子
長軸２０ａの向きが、基板１，２面とほぼ平行な状態を
保ったまま、横電界Ｅの方向に沿った方向から横電界Ｅ
の方向に対して垂直な方向に変化する。したがって、両
電極３，４間に電圧を印加することにより、セグメント
電極３とコモン電極４との間の領域、及びセグメント電
極３とコモン電極４上の領域の透過率が高くなる。

【００６７】なお、本実施例では、１つの画素領域Ａに
対応する２つずつのセグメント電極３とコモン電極４は
交互に並んでいるため、これらの電極３，４間に発生す
る横電界Ｅの向きは、図８のように、電極３，４間に対
応する領域ごとに交互に逆向きとなるが、横電界Ｅの方
向と液晶分子２０の分子長軸２０ａとのなす角θが２０
度以下の範囲で、好ましくは１０度以下の角度で図８に
示すように同一方向にずれているので、前記横電界の印
加により、それぞれの液晶分子には同じねじれ方向の力
を作用させることができ、同一の方向に一様にねじれ配
向させることができる。

【００６８】また、前記横電界Ｅの方向と液晶分子２０
の分子長軸２０ａとのなす角θが０度であっても液晶材
料中に左旋性または右旋性のいずれかの旋向性を有する
カイラル剤を添加することにより、前記カイラル剤の旋
向性に応じた方向に一様に配向方向を変えさせることが
できる。

【００６９】この液晶表示素子によれば、セグメント電
極３とコモン電極４との間に対応する領域の液晶分子
も、これらの電極３，４に対応する領域の液晶分子２０
も、前記電極３，４間に発生する横電界Ｅにより、液晶
分子２０の分子長軸２０ａをその電界Ｅの方向に対して
交差する方向に配向方向を変えるため、セグメント電極
３とコモン電極４との間に対応する領域から前記電極
３，４に対応する領域にわたって光の透過率を制御する
ことができる。

【００７０】図９は、液晶に負の誘電異方性を有する液
晶物質（以下、ｎ型液晶という）を用い、その液晶分子
２０の後基板２の近傍における初期の配向状態の分子長
軸方向を、セグメント電極３とコモン電極４との間に発
生する横電界Ｅの方向に沿った方向に配向させた上記実
施例の液晶表示素子と、液晶に正の誘電異方性を有する
液晶物質（以下、ｐ型液晶という）を用い、その液晶分
子の前記後基板２の近傍における初期の配向状態の分子
長軸の方向を前記横電界Ｅの方向に対してほぼ直交する
方向に沿った方向に配向させた比較素子との、駆動電圧
を印加した状態における１つの画素領域Ａの液晶分子２
０の配向状態および透過率特性を比較して示しており、
（ａ）は実施例素子の特性を示し、（ｂ）は比較素子の
特性を示している。

【００７１】なお、図９の（ａ）および（ｂ）は、いず
れも液晶表示素子の液晶層１９を基板１，２面に対して
垂直に断面した模式図であり、図では液晶分子２０を画
鋲状に示し、そのピンの向きで分子長軸の方向を表わし
ている。また、図において、細線はセグメント電極３お
よびコモン電極４にそれぞれ対応する領域の等電位線、
太線は透過率曲線であり、この透過率は、図において最
も下の横軸上を透過率０としたときの値である。

【００７２】この図９の（ｂ）のように、ｐ型液晶を用
い、その液晶分子の後基板２の近傍における初期の配向
方向を横電界Ｅの方向に対してほぼ直交する方向に分子
長軸が沿った方向にした比較素子は、セグメント電極３
とコモン電極４との間に対応する領域の液晶分子２０は
電極３，４間に発生する横電界Ｅに応じて配向方向を変
えるように動作するが、電極３，４に対応する領域（す
なわち、電極３，４上の領域）の液晶分子２０は、その
分子長軸２０ａが基板１，２面に対して大きく傾いた状
態で配向しており、前記電極３，４に対応する領域の光
の透過率は常に低い。、したがって、画素領域Ａのうち
の電極３，４間に対応する領域だけが光の透過率を制御
できる有効画素領域であり、そのため精細度および開口
率が低い。

【００７３】この比較素子に対して、図９の（ａ）のよ
うに、ｎ型液晶を用い、その液晶分子の後基板２の近傍
における初期の配向状態の分子長軸の方向を横電界Ｅの
方向にほぼ沿った方向に配向させた実施例素子は、セグ
メント電極３とコモン電極４との間に対応する領域の液
晶分子２０も、これらの電極３，４上に対応する領域の
液晶分子２０も、前記電極３，４間に発生する電界によ
り基板に対してほぼ平行な状態を保ったまま、その分子
長軸２０ａの向きを変え、この液晶分子２０の配向の変
化により液晶層１９の複屈折性が変化するため、画素領
域Ａの全域、つまりセグメント電極３とコモン電極４と
の間に対応する領域から前記電極３，４に対応する領域
にわたって光の透過率を制御することができ、したがっ
て、精細度および開口率を充分に高くすることができ
る。

【００７４】すなわち、上記実施例の液晶表示素子にお
いては、液晶分子２０が、セグメント電極３とコモン電
極４との間に対応する領域およびこれらの電極３，４に
対応する領域において、前記横電界Ｅの方向に対して交
差する方向に配向方向を変えるため、セグメント電極３
とコモン電極４との間に対応する領域から前記電極３，
４に対応する領域にわたって光の透過率を制御すること
ができる。

【００７５】また、この液晶表示素子において、液晶材
料中に左旋性または右旋性のいずれかの旋向性を有する
カイラル剤を添加すると、液晶分子２０がねじれ配向し
やすくなるため、比較的弱い横電界でも液晶分子２０の
配向方向を変化させることができる。

【００７６】図１０は、カイラル剤を添加しない液晶材
料を用いたときと、カイラル剤を添加した液晶材料を用
いたときとの、駆動電圧を印加した状態における１つの
画素領域Ａの液晶分子２０の配向状態および透過率特性
を比較して示しており、（ａ）はカイラル剤を添加しな
い液晶表示素子に６Ｖの駆動電圧を印加したときの配向
状態と透過率の特性を示し、（ｂ）はカイラル剤を添加
した液晶表示素子に６Ｖの駆動電圧を印加したときの配
向状態と透過率の特性を示している。

【００７７】なお、図１０の（ａ）および（ｂ）は、い
ずれも液晶表示素子の液晶層１９を基板１，２面に対し
て垂直に断面した模式図であり、図では液晶分子２０を
画鋲状に示し、そのピンの向きで分子長軸の方向を表わ
している。また、図において、細線はセグメント電極３
およびコモン電極４にそれぞれ対応する領域の等電位
線、太線は透過率曲線であり、この透過率は、図におい
て最も下の横軸上を透過率０としたときの値である。

【００７８】この図１０の（ａ）と（ｂ）の透過率の特
性を比較して見れば分かるように、カイラル剤を添加し
た液晶材料を用いたものは、液晶分子２０がねじれ配向
しやすく、電界が印加されたときに、その電界が小さい
セグメント電極３およびコモン電極４上に対応する領域
の液晶分子２０も、電界が大きい電極３，４間に対応す
る領域の液晶分子２０とほとんど変わらないように配向
方向を変えることができる。そのため、同じ強さ（ここ
では駆動電圧６Ｖ）の電界を印加したとき、カイラル剤
を添加しない液晶材料を用いたものに比べて、電極３，
４間に対応する領域と電極３，４上に対応する領域との
透過率の差が小さい。

【００７９】したがって、カイラル剤を添加した液晶材
料を用いれば、弱い電界で液晶分子２０の配向方向を画
素領域Ａの全域にわたって変化させることができるた
め、消費電力を低減することができる。

【００８０】また、この液晶表示素子において、セグメ
ント電極３とコモン電極４が設けられた後基板２の近傍
における液晶分子２０の駆動電圧を印加しない初期の分
子長軸２０ａの方向と、前記セグメント電極３とコモン
電極４との間に駆動電圧を印加して発生する横電界Ｅの
方向とのずれ角θは、上述したように、２０度以下、よ
り望ましくは１０度以下であるのが好ましく、このよう
にすることにより、前記横電界Ｅによる液晶分子２０の
配向方向の変化する角度範囲を大きくし、多階調の表示
を得ることができる。 図１１は、前記後基板２の近傍
における液晶分子２０の駆動電圧を印加しない初期の分
子長軸２０ａの方向と前記横電界Ｅの方向とのずれ角θ
を、θ＝１０度，θ＝３０度，θ＝４５度，θ＝６０度
の４通りに設定した各試作素子の１０Ｖの印加状態にお
ける１つの画素領域Ａの液晶分子２０の配向特性および
透過率特性を示しており、（ａ）はθ＝１０度の試作素
子の特性、（ｂ）はθ＝３０度の試作素子の特性、
（ｃ）はθ＝４５度の試作素子の特性、（ｄ）はθ＝６
０度の試作素子の特性を示している。

【００８１】なお、図１１の（ａ）〜（ｄ）は、いずれ
も液晶表示素子の液晶層１９を基板１，２面に対して垂
直に断面した模式図であり、図では液晶分子２０を画鋲
状に示し、そのピンの向きで分子長軸の方向を表わして
いる。また、図において、細線はセグメント電極３およ
びコモン電極４にそれぞれ対応する領域の等電位線、太
線は透過率曲線であり、この透過率は、図において最も
下の横軸上を透過率０としたときの値である。

【００８２】この図１１の（ａ），（ｂ），（ｃ），
（ｄ）の透過率の特性を比較して見れば分かるように、
同じ強さ（ここでは駆動電圧１０Ｖ）の横電界Ｅを印加
したときの透過率は、後基板２の近傍における液晶分子
２０の初期の分子長軸２０ａの配向方向と、前記横電界
Ｅの方向とのずれ角θが小さいほど高く、したがって、
前記ずれ角θを小さくするほど、前記横電界Ｅによる液
晶分子２０の配向方向の変化の角度範囲を大きくし、多
階調の表示を得ることができる。

【００８３】また、この液晶表示素子は、前後一対の基
板１，２をそれぞれ透明基板とし、これらの基板１，２
の外面にそれぞれ偏光板２１，２２を配置した透過型素
子であるが、この実施例では上述したように、前記セグ
メント電極３とコモン電極４の両方を透明電極としてい
るため、複数のセグメント電極３とコモン電極４とが互
いに間隔をおいて並設された複数の画素領域Ａの全域を
それぞれ光の透過率を制御できる有効画素領域とし、高
い開口率を得ることができる。

【００８４】この液晶表示素子において、液晶層１９の
初期の液晶分子配向状態は、セグメント電極３とコモン
電極４が設けられた後基板２の近傍の液晶分子２０がセ
グメント電極３とコモン電極４との間に発生する横電界
Ｅの方向に分子長軸２０ａがほぼ沿った方向に配向した
状態であれば、任意の配向状態でよく、例えば、上記実
施例のように、初期の液晶分子配向状態を、液晶層１９
のほぼ全厚にわたって液晶分子が前記横電界Ｅの方向に
分子長軸２０ａがほぼ沿った方向に配向したホモジニア
ス配向状態とし、前記後基板２の近傍の液晶分子２０
が、前記横電界Ｅの方向に対して交差する方向に配向方
向を変えるようにすることにより、液晶層１９の複屈折
性を変化させることができる。

【００８５】このホモジニアス配向の液晶表示素子にお
いて、一対の基板１，２をそれぞれ透明板とし、これら
の基板１，２の外面にそれぞれ偏光板２１，２２を配置
する場合は、上述したように、その一方の偏光板、例え
ば後側偏光板２２の透過軸２２ａを、セグメント電極３
とコモン電極４が設けられた後基板２の近傍における液
晶分子２０の初期の分子長軸２０ａの方向とほぼ平行に
し、他方の前側偏光板２１の透過軸２１ａを、前記後側
偏光板２２の透過軸２２ａとほぼ直交させるのが好まし
く、このような構成とすることにより、無電界状態での
表示を暗表示とし、電極３，４間に横電界Ｅを発生させ
たときの表示を明表示とすることができる。

【００８６】この構成の液晶表示素子においては、液晶
層１９の複屈折率Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値
を、３００〜５００ｎｍの範囲に設定するのが好まし
く、このようにすることにより、良好なコントラストの
表示を得ることができる。

【００８７】ただし、良好なコントラストの表示を得る
ことができるΔｎｄの範囲は液晶層厚ｄによって異な
り、例えば液晶層厚ｄを５μｍとしたときと７μｍとし
たときとを比較すると、液晶層厚ｄを７μｍとしたとき
の方が、良好なコントラストの表示を得ることができる
Δｎｄの範囲が広い。

【００８８】図１２は、液晶層厚ｄを５μｍとし、液晶
層１９の複屈折率Δｎを、Δｎ＝０．０４，Δｎ＝０．
０５，Δｎ＝０．０６，Δｎ＝０．０７，Δｎ＝０．０
８３，Δｎ＝０．１０の６通りに設定した各試作素子の
駆動電圧を印加した状態における１つの画素領域Ａの液
晶分子２０の配向特性および透過率特性を示しており、
（ａ）はΔｎ＝０．０４の試作素子の特性、（ｂ）はΔ
ｎ＝０．０５の試作素子の特性、（ｃ）はΔｎ＝０．０
６の試作素子の特性、（ｄ）はΔｎ＝０．０７の試作素
子の特性、（ｅ）はΔｎ＝０．０８３の試作素子の特
性、（ｆ）はΔｎ＝０．１０の試作素子の特性の特性を
示している。

【００８９】また、図１３は、液晶層厚ｄを７μｍと
し、液晶層１９の複屈折率Δｎを、Δｎ＝０．０４，Δ
ｎ＝０．０５，Δｎ＝０．０６，Δｎ＝０．０７，Δｎ
＝０．０８３，Δｎ＝０．１０の６通りに設定した各試
作素子の駆動電圧を印加した状態における１つの画素領
域Ａの液晶分子２０の配向特性および透過率特性を示し
ており、（ａ）はΔｎ＝０．０４の試作素子の特性、
（ｂ）はΔｎ＝０．０５の試作素子の特性、（ｃ）はΔ
ｎ＝０．０６の試作素子の特性、（ｄ）はΔｎ＝０．０
７の試作素子の特性、（ｅ）はΔｎ＝０．０８３の試作
素子の特性、（ｆ）はΔｎ＝０．１０の試作素子の特性
の特性を示している。

【００９０】なお、図１２の（ａ）〜（ｆ）および図１
３の（ａ）〜（ｆ）は、いずれも液晶表示素子の液晶層
１９を基板１，２面に対して垂直に断面した模式図であ
り、図では液晶分子２０を画鋲状に示し、そのピンの向
きで分子長軸の方向を表わしている。また、図におい
て、細線はセグメント電極３およびコモン電極４にそれ
ぞれ対応する領域の等電位線、太線は透過率曲線であ
り、この透過率は、図において最も下の横軸上を透過率
０としたときの値である。

【００９１】この図１２の（ａ）〜（ｆ）および図１３
の（ａ）〜（ｆ）の配向特性および透過率特性は、いず
れも同じ強さ（例えば駆動電圧１０Ｖ）の横電界Ｅの状
態での特性であり、これらの特性を比較して見れば分か
るように、図１２の（ｅ）および図１３の（ｂ），
（ｃ），（ｄ）の特性が良好である。

【００９２】すなわち、図１２の（ｅ）は、複屈折率Δ
ｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄが、Δｎｄ＝４１５ｎｍ
（Δｎ＝０．０８３，ｄ＝５μｍ）の液晶表示素子の特
性を示し、図１３の（ｂ）は、Δｎｄ＝３５０ｎｍ（Δ
ｎ＝０．０５，ｄ＝７μｍ）の液晶表示素子の特性を示
し、図１３の（ｃ）は、Δｎｄ＝４２０ｎｍ（Δｎ＝
０．０６，ｄ＝７μｍ）の液晶表示素子の特性を示し、
図１３の（ｄ）は、Δｎｄ＝４９０ｎｍ（Δｎ＝０．０
７，ｄ＝７μｍ）の液晶表示素子の特性を示すものであ
り、いずれも良好なコントラストの表示を得ることがで
きる。

【００９３】したがって、液晶層厚ｄを５μｍとすると
きの望ましいΔｎｄの範囲は４００〜４３０ｎｍであ
り、液晶層厚ｄを７μｍとするときの望ましいΔｎｄの
範囲は３５０〜５００ｎｍである。

【００９４】また、特に、図１３の（ｃ）の特性は、よ
り透過率が高い特性であり、他の特性に比べて、同じ透
過率を得るための横電界が弱くてもよいことになる。し
たがって、低電圧で駆動して消費電力を低減するために
は、液晶層厚ｄを７μｍ、Δｎｄの値を４００〜４４０
ｎｍの範囲に設定するのが好ましい。

【００９５】なお、上記実施例では、セグメント電極３
を後基板２上に設けられたＴＦＴ５のゲート絶縁膜７の
上に形成し、コモン電極４を前記セグメント電極３を覆
って設けられた層間絶縁膜１５の上に形成しているが、
前記コモン電極４は、後基板２上に形成して前記ゲート
絶縁膜７で覆ってもよい。

【００９６】さらに、前記セグメント電極３とコモン電
極４は、同じ面上（例えばゲート絶縁膜７の上）にほぼ
同一面に並べて形成してもよく、このようにセグメント
電極３とコモン電極４をほぼ同一面に並べて形成して
も、上記実施例と同等な透過率を得ることができる。
図１４は、前記セグメント電極３とコモン電極４との間
に段差がある場合と、前記セグメント電極３とコモン電
極４とが同一面である場合との、駆動電圧を印加した状
態における１つの画素領域Ａの液晶分子２０の配向特性
および透過率特性を比較して示しており、（ａ）はグメ
ント電極３とコモン電極４との間に段差があるときの特
性を示し、（ｂ）はセグメント電極３とコモン電極４と
が同一面であるときの特性を示している。

【００９７】なお、図１４の（ａ）および（ｂ）は、い
ずれも液晶表示素子の液晶層１９を基板１，２面に対し
て垂直に断面した模式図であり、図では液晶分子２０を
画鋲状に示し、そのピンの向きで分子長軸の方向を表わ
している。また、図において、細線はセグメント電極３
およびコモン電極４にそれぞれ対応する領域の等電位
線、太線は透過率曲線であり、この透過率は、図におい
て最も下の横軸上を透過率０としたときの値である。

【００９８】この図１４の（ａ），（ｂ）のように、上
記液晶表示素子は、セグメント電極３とコモン電極４と
の間に段差がある場合も、前記セグメント電極３とコモ
ン電極４とが同一面である場合も、ほとんど変わらない
透過率特性を示す。

【００９９】また、上記実施例では、セグメント電極３
とコモン電極４とをそれぞれ、ゲート配線１２およびコ
モン配線１４と隣り合う２本のデータ配線１３とにより
囲まれた画素領域Ａごとに２つずつ行方向に交互に並べ
て設けているが、１つの画素領域Ａに対応するセグメン
ト電極３とコモン電極４の数は任意でよい。

【０１００】図１５はこの発明の第２の実施例を示す液
晶表示素子の１つの画素領域Ａの概略平面図であり、こ
の実施例は、１つの画素領域Ａに対応するセグメント電
極３とコモン電極４の数を１つずつとし、前記セグメン
ト電極３を画素領域Ａの一側縁付近に形成し、前記コモ
ン電極４を画素領域Ａの他側縁付近に形成したものであ
る。

【０１０１】なお、この実施例の液晶表示素子は、１つ
の画素領域Ａに対応するセグメント電極３とコモン電極
４の数を１つずつとしたものであるが、他の構成は上述
した第１の実施例と同じであり、図に前後の偏光板の透
過軸２１ａ，２２ａを仮想線で示したように、これらの
偏光板の透過軸２１ａ，２２ａの方向も同じであるか
ら、重複する説明は図に同符合を付して省略する。

【０１０２】図１６はこの発明の第３の実施例を示す液
晶表示素子の１つの画素領域Ａの概略平面図であり、こ
の実施例は、セグメント電極３とコモン電極４とを、少
なくとも２つの方向に横電界Ｅを発生させる形状に形成
したものである。

【０１０３】この実施例は、前記セグメント電極３とコ
モン電極４とをそれぞれ、その長さ方向のほぼ中間部に
おいて屈曲するほぼ”＜”形状に形成したものであり、
これらの電極３，４の屈曲部から一端側の直線状部と他
端側の直線状部とのなす角度は、例えば１６０〜１７０
度に設定され、また前記セグメント電極３とコモン電極
４の一端側の直線状部同士と他端側の直線状部同士は互
いに平行に形成されている。

【０１０４】すなわち、この実施例は、前記セグメント
電極３とコモン電極４とをそれぞれほぼ“＜”形状に形
成することにより、これらの電極３，４の屈曲部から一
端側の直線状部の間に発生する横電界Ｅの方向と、他端
側の直線状部の間に発生する横電界Ｅ′の方向とを、１
０〜２０度異ならせたものである。

【０１０５】そして、この実施例では、後基板の近傍の
液晶分子２０を、前記電極３，４の一端側の直線状部の
間に発生する横電界Ｅの方向と、他端側の直線状部の間
に発生する横電界Ｅ′の方向との中心線に沿った方向に
配向させることにより、液晶分子２０の後基板の近傍に
おける初期の配向方向を、前記セグメント電極３とコモ
ン電極２との間に発生する２方向の横電界Ｅ，Ｅ′の方
向の両方に分子長軸２０ａが５〜１０度のずれ角でほぼ
沿った方向にするとともに、前後の偏光板のうちの一方
の偏光板（例えば後側偏光板）の透過軸２２ａを前記後
基板の近傍における液晶分子の初期の分子長軸２０ａの
方向とほぼ平行にし、他方の偏光板（例えば前側偏光
板）の透過軸２１ａを、前記一方の偏光板の透過軸２２
ａとほぼ直交させている。

【０１０６】なお、この実施例の液晶表示素子は、１つ
の画素領域Ａに対応するセグメント電極３とコモン電極
４の数を１つずつとしたものであり、セグメント電極３
およびコモン電極４の形状と、液晶分子２０の後基板の
近傍における初期の配向方向および前後の偏光板の透過
軸２１ａ，２２ａの方向が異なるが、他の構成は図１５
に示した第２の実施例と同じである。

【０１０７】この実施例の液晶表示素子では、セグメン
ト電極３とコモン電極４の屈曲部から一端側の直線状部
の間に発生する横電界Ｅの方向と、他端側の直線状部の
間に発生する横電界Ｅ，Ｅ′の方向とが異なるため、前
記横電解Ｅ，Ｅ′による液晶分子の配向方向が、画素領
域Ａの中央から一端側の領域と、他端側の領域とで異な
り、したがって、ドメインが生じる表示の観察方向が、
画素領域Ａの一端側の領域と他端側の領域とで異なる。

【０１０８】そのため、この液晶表示素子によれば、セ
グメント電極３とコモン電極４との間に発生する横電解
Ｅの方向が一方向であるものに比べて、ドメインが生じ
る表示の観察方向を複数の方向（この実施例では２方
向）に分散し、それぞれの方向から表示を観察したとき
のドメインを小さくすることができ、したがって、どの
方向から表示を観察してもドメインがほとんど目立たな
い良好な表示品質を得ることができる。

【０１０９】なお、上記各実施例では、セグメント電極
３とコモン電極４の両方を透明電極としているが、前記
セグメント電極３とコモン電極４のいずれかはアルミニ
ウム系合金等の低抵抗金属膜からなる極細幅の金属電極
としてもよく、前記セグメント電極３とコモン電極４の
うちの少なくとも一方が透明電極であれば、前記画素領
域Ａのうちの電極３，４間に対応する領域および前記電
極３，４のうちの透明電極に対応する領域を、光の透過
率を制御できる有効画素領域とすることができる。

【０１１０】ただし、透過型素子の場合は、上記実施例
のように、セグメント電極３とコモン電極４の両方を透
明電極とするのがより好ましく、このようにすることに
より、有効画素領域をさらに広くし、より高い開口率を
得ることができる。

【０１１１】また、この発明は、透過型の液晶表示素子
に限らず、背後に光反射手段を備え、前面側から入射す
る外光を前記反射手段により前方に反射して表示する反
射型の液晶表示素子にも、また、外光を利用する反射型
表示と、バックライトからの照明光を利用する透過型表
示との両方の表示を行なう、いわゆる２ウエイ表示型の
液晶表示素子にも適用することができる。

【０１１２】なお、反射型の液晶表示素子には、前後に
偏光板を備え、後側偏光板の背後に反射板を配置した、
いわゆる２枚偏光板モードのものと、前面だけに１枚の
偏光板を備え、この偏光板に偏光子と検光子との両方を
兼用させた、いわゆる１枚偏光板モードのものとがある
が、この発明を前記２枚偏光板モードの反射型素子に適
用する場合は、前記セグメント電極３とコモン電極４の
うちの少なくとも一方（より好ましくは両方）を透明電
極とするのが望ましい。

【０１１３】一方、この発明を前記１枚偏光板モードの
反射型素子に適用するときは、前記セグメント電極３と
コモン電極４のうちの少なくとも一方（より好ましくは
両方）を透明電極としてもよいが、前記セグメント電極
３とコモン電極４を後基板の内面に設ける場合は、これ
らの電極３，４の両方を高い光反射率を有する金属膜に
より形成し、セグメント電極３およびコモン電極４に対
応する領域に入射した光を前記電極３，４により反射さ
せ、電極間に対応する領域に入射した光を素子の背後に
配置された反射板により反射させるようにしてもよい。

【０１１４】さらに、上記実施例では、液晶層１９の初
期の液晶分子配向状態をホモジニアス配向としている
が、液晶分子２０の初期配向状態は、セグメント電極３
とコモン電極４が設けられた一方の基板（上記実施例で
は後基板）２の近傍における液晶分子２０の初期の配向
方向が、前記セグメント電極３とコモン電極４との間に
発生する横電界Ｅの方向に分子長軸２０ａがほぼ沿った
方向であれば、どのような配向状態でもよく、また、偏
光板２１，２２の透過軸２１ａ，２２ａの方向は、液晶
分子２０の初期配向状態に応じて選べばよい。

【０１１５】

【発明の効果】この発明の液晶表示素子は、負の誘電異
方性を有する液晶物質を用い、その液晶分子を、駆動電
圧を印加しない初期の状態で、セグメント電極とコモン
電極が設けられた一方の基板の近傍において、前記セグ
メント電極とコモン電極との間に駆動電圧を印加した状
態で発生する横電界の方向に分子長軸がほぼ沿った方向
に配向させ、前記液晶分子が、前記横電界により、その
電界の方向に対して交差し、かつ等電位線に沿った方向
に液晶分子の分子長軸の向きを変えるようにしたもので
あるから、セグメント電極とコモン電極との間に対応す
る領域から前記電極に対応する領域にわたって光の透過
率を制御し、精細度および開口率を充分に高くすること
ができる。

【０１１６】この発明の液晶表示素子においては、前記
液晶分子が、セグメント電極とコモン電極との間に対応
する領域およびこれらの電極に対応する領域において、
前記横電界の方向に対して交差する方向に分子長軸の向
き変えるため、セグメント電極とコモン電極との間に対
応する領域から前記電極に対応する領域にわたって光の
透過率を制御することができる。

【０１１７】この発明の液晶表示素子において、前記液
晶材料中にはカイラル剤を添加しておくのが望ましく、
それにより、弱い横電界で液晶分子の配向方向を変化さ
せ、消費電力を低減することができる。

【０１１８】また、セグメント電極とコモン電極が設け
られた一方の基板の近傍における液晶分子の駆動電圧を
印加していない初期の分子長軸方向と、前記セグメント
電極とコモン電極との間に駆動電圧を印加して発生する
横電界の方向とのずれ角は２０度以下であるのが好まし
く、このようにすることにより、前記横電界による液晶
分子の配向方向の変化の角度範囲を大きくし、多階調の
表示を得ることができる。

【０１１９】この発明の液晶表示素子において、前記一
対の基板をそれぞれ透明基板とし、これらの基板の外面
にそれぞれ偏光板を配置する場合は、前記セグメント電
極とコモン電極のうちの少なくとも一方を透明電極とす
るのが好ましく、このようにすることにより、複数のセ
グメント電極とコモン電極とが互いに間隔をおいて並設
された複数の画素領域のうち、電極間に対応する領域お
よび前記電極のうちの透明電極に対応する領域を、光の
透過率を制御できる有効画素領域とすることができる。

【０１２０】この場合、前記セグメント電極とコモン電
極の両方を透明電極とするのがより好ましく、このよう
にすることにより、前記有効画素領域をさらに広くし、
より高い開口率を得ることができる。

【０１２１】また、この発明の液晶表示素子において、
液晶層の駆動電圧を印加しない初期の液晶分子配向状態
は、セグメント電極とコモン電極が設けられた一方の基
板の近傍の液晶分子がセグメント電極とコモン電極との
間に駆動電圧を印加したときに発生する横電界の方向に
分子長軸がほぼ沿った方向に配向した状態であれば、任
意の配向状態でよく、例えば、初期の液晶分子配向状態
を、液晶層のほぼ全厚にわたって液晶分子が前記横電界
の方向に分子長軸がほぼ沿った方向に配向したホモジニ
アス配向状態とし、前記一方の基板の近傍の液晶分子
が、前記横電界の方向に対して交差する方向に配向方向
を変えるようにすることにより、液晶層の複屈折性を変
化させることができる。

【０１２２】このホモジニアス配向の液晶表示素子にお
いて、前記一対の基板をそれぞれ透明板とし、これらの
基板の外面にそれぞれ偏光板を配置する場合は、その一
方の偏光板の透過軸を、セグメント電極とコモン電極が
設けられた一方の基板の近傍における液晶分子の初期の
分子長軸の向きとほぼ平行にし、他方の偏光板の透過軸
を、前記一方の偏光板の透過軸とほぼ直交させるのが好
ましく、このような構成とすることにより、無電界状態
での表示を暗表示とし、電極間に横電界を発生させたと
きの表示を明表示とすることができる。

【０１２３】この構成の液晶表示素子においては、液晶
層の複屈折率Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値を、３
００〜５００ｎｍの範囲に設定するのが好ましく、この
ようにすることにより、良好なコントラストの表示を得
ることができる。

【０１２４】また、前記セグメント電極とコモン電極
は、少なくとも２つの方向に横電界を発生させる形状に
形成してもよく、このようにすることにより、ドメイン
が生じる表示の観察方向を前記横電界の方向が異なる領
域ごとに異ならせ、ドメインを目立たなくすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶表示素子の
一部分の断面図。

【図２】第１の実施例の液晶表示素子の一方の基板の一
部分の平面図。

【図３】図２のIII−III線に沿う拡大断面図。

【図４】図２のIV−IV線に沿う拡大断面図。

【図５】第１の実施例の液晶表示素子における液晶層の
初期の液晶分子配向状態と、前側および後側偏光板の透
過軸の向きを示す図。

【図６】第１の実施例の液晶表示素子の１つの画素領域
におけるオフ時の液晶分子配向状態を示す図。

【図７】第１の実施例の液晶表示素子の１つの画素領域
におけるオン時の液晶分子配向状態を示す図。

【図８】第１の実施例の液晶表示素子における後基板の
近傍の液晶分子の配向状態の変化を模式的に示す図。

【図９】第１の実施例の液晶表示素子と、液晶に正の誘
電異方性を有する液晶物質を用い、その液晶分子の後基
板の近傍における初期の配向方向を横電界の方向に対し
てほぼ直交する方向に分子長軸が沿った方向にした比較
素子との、駆動電圧を印加した状態における１つの画素
領域の液晶分子の配向特性および透過率特性を比較して
示す図。

【図１０】液晶にカイラル剤を添加しない液晶材料を用
いたときと、カイラル剤を添加した液晶材料を用いたと
きとの、駆動電圧を印加した状態における１つの画素領
域の液晶分子の配向特性および透過率特性を比較して示
す図。

【図１１】液晶表示素子の後基板の近傍における液晶分
子の初期の分子長軸の方向と横電界の方向とのずれ角θ
を、θ＝１０度，θ＝３０度，θ＝４５度，θ＝６０度
の４通りに設定した各試作素子の駆動電圧を印加した状
態における１つの画素領域の液晶分子の配向特性および
透過率特性を示す図。

【図１２】液晶層厚ｄを５μｍとし、液晶層の複屈折率
Δｎを、Δｎ＝０．０４，Δｎ＝０．０５，Δｎ＝０．
０６，Δｎ＝０．０７，Δｎ＝０．０８３，Δｎ＝０．
１０の６通りに設定した各試作素子の駆動電圧を印加し
た状態における１つの画素領域の液晶分子の配向特性お
よび透過率特性を示す図。

【図１３】液晶層厚ｄを７μｍとし、液晶層の複屈折率
Δｎを、Δｎ＝０．０４，Δｎ＝０．０５，Δｎ＝０．
０６，Δｎ＝０．０７，Δｎ＝０．０８３，Δｎ＝０．
１０の６通りに設定した各試作素子の駆動電圧を印加し
た状態における１つの画素領域の液晶分子の配向特性お
よび透過率特性を示す図。

【図１４】セグメント電極とコモン電極との間に段差が
ある場合と、前記セグメント電極とコモン電極とが同一
面にある場合との、駆動電圧を印加した状態における１
つの画素領域の液晶分子の配向特性および透過率特性を
比較して示す図。

【図１５】この発明の第２の実施例を示す液晶表示素子
の１つの画素領域の概略平面図。

【図１６】この発明の第３の実施例を示す液晶表示素子
の１つの画素領域の概略平面図。

【符号の説明】

１…前基板 ２…後基板 ３…セグメント電極 ３ａ…横電極部 ４…コモン電極 ５…ＴＦＴ（薄膜トランジスタ） １２…ゲート配線 １３…データ配線 １４…コモン電極配線 １７，１８…配向膜 １９…液晶層 ２０…液晶分子 ２０ａ…分子長軸 ２１，２２…偏光板 ２１ａ，２２ａ…透過軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H088 GA17 HA02 HA08 HA18 HA28 JA04 KA07 KA17 KA27 KA30 MA02 MA06 MA20 2H090 HB08Y KA04 LA01 LA04 LA09 LA16 MA02 MA07 2H092 GA05 GA14 GA21 HA04 HA06 JA24 JA37 JB31 KA05 KA18 KB04 NA01 NA07 NA26 PA02 PA11 PA13 QA06

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも観察側に位置する前側の基板が
   透明な一対の基板と、前記一対の基板の一方の内面上に
   互いに間隔をおいて並設され、それぞれ駆動電圧が印加
   される複数のセグメント電極およびコモン電極と、前記
   一対の基板間に、前記一方の基板の近傍における液晶分
   子が、前記一方の基板面上の前記セグメント電極とコモ
   ン電極との間に印加される電圧により発生する横電界の
   方向にその分子長軸をほぼ揃えて初期配向させて設けら
   れ、前記横電界により前記液晶分子がその電界の方向に
   対して交差する方向に配向方向を変える負の誘電異方性
   を有する液晶層と、前記一対の基板のうちの少なくとも
   前側の基板の外面に配置された偏光板とを備えることを
   特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】液晶層の液晶分子は、セグメント電極とコ
   モン電極との間に対応する領域およびこれらの電極に対
   応する領域において、前記セグメント電極とコモン電極
   との間に印加された電圧により発生する横電界の方向に
   対して交差する方向に分子長軸の向きを変えることを特
   徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 【請求項３】液晶材料中にカイラル剤が添加されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
4. 【請求項４】セグメント電極とコモン電極が設けられた
   一方の基板の近傍における液晶分子の初期の分子長軸方
   向と、前記セグメント電極とコモン電極との間に発生す
   る横電界の方向とのずれ角が２０度以下であることを特
   徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
5. 【請求項５】一対の基板がそれぞれ透明基板であり、こ
   れらの基板の外面にそれぞれ偏光板が配置されるととも
   に、セグメント電極とコモン電極とのうちの少なくとも
   一方が透明電極であることを特徴とする請求項１に記載
   の液晶表示素子。
6. 【請求項６】セグメント電極とコモン電極の両方が透明
   電極であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示
   素子。
7. 【請求項７】液晶層は、セグメント電極とコモン電極と
   の間に駆動電圧が印加されていない初期状態で、液晶層
   のほぼ全厚にわたって液晶分子がセグメント電極とコモ
   ン電極との間に発生する横電界の方向に分子長軸がほぼ
   沿った方向に配向したホモジニアス配向状態に配向さ
   れ、セグメント電極とコモン電極との間に発生する横電
   界によりセグメント電極とコモン電極が設けられた一方
   の基板の近傍の液晶分子が、前記横電界の方向に対して
   交差する方向に配向方向を変えることを特徴とする請求
   項１に記載の液晶表示素子。
8. 【請求項８】一対の基板がそれぞれ透明基板であり、こ
   れらの基板の外面にそれぞれ偏光板が配置されるととも
   に、その一方の偏光板の透過軸が、セグメント電極とコ
   モン電極が設けられた一方の基板の近傍における液晶分
   子の初期の配向状態の分子長軸方向とほぼ平行で、他方
   の偏光板の透過軸が、前記一方の偏光板の透過軸とほぼ
   直交していることを特徴とする請求項７に記載の液晶表
   示素子。
9. 【請求項９】液晶層の複屈折率Δｎと液晶層厚ｄとの積
   Δｎｄの値が３００〜５００ｎｍの範囲であることを特
   徴とする請求項８に記載の液晶表示素子。
10. 【請求項１０】セグメント電極とコモン電極とは、互い
    の最短距離が一定となるように、それぞれ屈曲した形状
    に形成され、前記セグメント電極とコモン電極韓に少な
    くとも２つの方向に横電界を生じさせることを特徴とす
    る請求項１に記載の液晶表示素子。