JP2007187826A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 優れた視認性を備える液晶表示素子を提供する。
【解決手段】 対向配置された一対の基板と、一対の基板間に挟持された液晶層と、液晶層を挟んで、互いに重なり合って表示を行う表示領域を形成する一対の透明電極であって、表示領域において一方向に長いスリットを備え、一方の透明電極のスリットと、他方の透明電極のスリットとは、一対の基板の法線方向から見たとき、表示領域内において、スリットの長手方向と交差する方向に交互に配置された一対の透明電極と、一対の基板の各々の、液晶層が挟持された側とは反対側に配置された一対の偏光板であって、少なくとも一方の偏光板の透過軸方向と、表示を行う水平方向または垂直方向とのなす角が２０°以下である一対の偏光板とを有する液晶表示素子が提供される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液晶表示素子、殊に、スリットの形成された透明電極を備える液晶表示素子に関する。

視角特性の改善のため、本願発明者らが提案した液晶表示素子が、特許され（たとえば、特許文献１参照）、また、公開されている（たとえば、特許文献２参照）。

特許文献１記載の液晶表示素子は、ツイストネマチック（ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ，ＴＮ）型、特許文献２記載の液晶表示素子は、垂直配向型で、ともに、スリットの形成された透明電極付き基板を備えている。

特許文献１には、表示領域の端から端までつながった細長い（ストライプ状の）スリットを透明電極に備えた液晶表示素子が、実施例として記載されている。また、特許文献２には、長方形状のスリットを透明電極に備えた液晶表示素子が、実施例として記載されている。どちらの文献に記載された液晶表示素子も、上下基板を重ね合わせたとき、上側基板に形成されたスリットと、下側基板に形成されたスリットとは、相互に長手方向が平行となり、かつ、長手方向と直交する方向において、互い違いとなるように配置される。

この構成により、２ドメイン配向構造が実現される結果、視角特性が改善される。

特許３１０８７６８号公報 特開２００４−２５２２９８号公報

本発明の目的は、優れた視認性を備える液晶表示素子を提供することである。

本発明の一観点によれば、対向配置された一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、前記液晶層を挟んで、互いに重なり合って表示を行う表示領域を形成する一対の透明電極であって、前記表示領域において一方向に長いスリットを備え、一方の透明電極の前記スリットと、他方の透明電極の前記スリットとは、前記一対の基板の法線方向から見たとき、前記表示領域内において、前記スリットの長手方向と交差する方向に交互に配置された一対の透明電極と、前記一対の基板の各々の、前記液晶層が挟持された側とは反対側に配置された一対の偏光板であって、少なくとも一方の偏光板の透過軸方向と、表示を行う水平方向または垂直方向とのなす角が２０°以下である一対の偏光板とを有する液晶表示素子が提供される。

優れた視認性を備える液晶表示素子を提供することができる。

図１（Ａ）は、以下に示す実施例による液晶表示素子、及び比較例による液晶表示素子に共通する構造を示す概略的な断面図である。また、図１（Ｂ）及び（Ｃ）は、実施例及び比較例による液晶表示素子のうち、それぞれＴＮ型及び垂直配向型の液晶表示素子に共通する構造を示す概略的な断面図である。なお、実施例及び比較例による液晶表示素子は、すべて２ドメイン構造を備える液晶表示素子である。

図１（Ａ）を参照する。実施例及び比較例による液晶表示素子は、上側基板３１、上側基板３１と略平行に配置された下側基板３２、及び両基板３１、３２間に挟持された液晶層３３を含んで構成される。

上側基板３１は、たとえば透明なガラス基板である上側透明基板３１ａ、上側透明基板３１ａ上に、たとえばＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）で形成された上側透明電極３１ｂ、上側透明電極３１ｂを覆うように、上側透明基板３１ａ上に形成された上側配向膜３１ｄを含んで構成される。上側透明電極３１ｂは、一方向（本図においては、図面手前―奥方向）に長いスリット３１ｃを備える。スリット３１ｃは、液晶表示素子を基板法線方向から見たとき、たとえば長方形状、またはストライプ状に形成される。これについては、後に平面図を参照して説明する。

下側基板３２も同様である。下側基板３２は、下側透明基板３２ａ、下側透明基板３２ａ上に形成された下側透明電極３２ｂ、下側透明電極３２ｂを覆うように、下側透明基板３２ａ上に形成された下側配向膜３２ｄを含んで構成される。上側基板３１と下側基板３２の対応する各構成要素は、同一の材料で形成される。下側透明電極３２ｂも、一方向に長いスリット３２ｃを備える。スリット３２ｃは、スリット３１ｃに対応して形成され、両者の長さ方向は略平行である。すなわち、本図においては、スリット３２ｃの長さ方向も、図面手前―奥方向である。また、基板法線方向から見たとき、両スリット３１ｃ及び３２ｃは、長さ方向と直交する方向において、交互に並ぶように配置される。スリット３２ｃもまた、液晶表示素子を基板法線方向から見たとき、たとえば長方形状、またはストライプ状に形成される。

上側透明電極３１ｂ及び下側透明電極３２ｂは、液晶層３３を挟んで互いに重なり合い、表示領域を画定する。

スリット３１ｃ及び３２ｃを、上記のように、それぞれ上側及び下側透明電極３１ｂ及び３２ｂに設けることにより、電圧印加時には、スリット部に斜め電界（電界の方向が基板法線方向から傾いた電界）が発生するとともに、スリットの両側では斜め電界の方向が逆になる。一対の電極で画定される表示領域において、電圧印加時には液晶分子の立ち上がり方向がそれぞれ逆方向の小領域が同時に形成されるので、互いの小領域の視角依存性が補完されて、表示領域全体として視角依存性が低減し、視認性が良好となって、表示品質が向上する。

本図においては、小領域Ｐと小領域Ｒにおける電界方向が等しい。また、小領域Ｑと小領域Ｓにおける電界方向が等しい。更に、小領域Ｐと小領域Ｑにおける斜め電界の方向は逆である。このため、小領域Ｐ及び小領域Ｒでの最良の視認方向は、たとえば図における右方向となり、小領域Ｑ及び小領域Ｓでのそれは、図における左方向となる。

図１（Ｂ）を参照する。ＴＮ型の液晶表示素子においては、図１（Ａ）に示す構造（液晶セル）の上側基板３１外側に、上側偏光板３４が配置され、下側基板３２外側に、下側偏光板３５が配置される。上側及び下側偏光板３４、３５は、それぞれ偏光板の面内方向に透過軸を有し、透過軸方向に偏光する光のみを透過させる。

図１（Ｃ）を参照する。垂直配向型の液晶表示素子においては、図１（Ｂ）に示す構造の上側基板３１と上側偏光板３４との間に、視角補償板３６が配置される。視角補償板３６は、視角による視認性の変化を補償する機能を有する。

図２（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、第１の実施例による液晶表示素子について説明する。第１の実施例による液晶表示素子は、垂直配向型の液晶表示素子である。上側及び下側透明電極には、一方向に長いスリットとして、長方形状のスリットを形成し、上側及び下側透明電極により、算用数字の「１」を表示する表示領域を画定した。また、「１」という文字の横方向にＸ方向、縦（高さ）方向にＹ方向（Ｘ方向と直交する方向）を画定したとき、スリットはその長手方向がＸ方向ともＹ方向とも４５°をなすように形成した。上側偏光板の透過軸方向は、「１」という文字の横方向（Ｘ方向と平行な方向）とし、下側偏光板の透過軸方向は、「１」という文字の縦方向（Ｙ方向と平行な方向）とした。なお、本明細書においては、液晶表示素子の表示部左右方向を、Ｘ方向と平行な方向とする。

図２（Ａ）を参照する。図２（Ａ）は、第１の実施例による液晶表示素子の表示領域を示す概略的な平面図である。本図においては、図面右方向をＸ方向、上方向をＹ方向とした。

表示領域における透明電極には、透明電極の一部が取り除かれたスリットが形成されている。図には、上側透明電極に形成されたスリットを実線で、下側透明電極に形成されたスリットを破線で示した。スリットはすべて長さ１００μｍ、幅２０μｍの長方形状であり、上側及び下側透明電極の各々において、スリットの長さ方向及び幅方向に沿って、一定間隔で行列状に配置される。また、上側及び下側透明電極のいずれにおいても、スリットは、長さ方向には２０μｍの間隔をとって（すなわち１２０μｍピッチで）、幅方向には１００μｍの間隔をとって（すなわち１２０μｍピッチで）形成される。

上側基板のスリットと下側基板のスリットとは、基板法線方向から見たとき、長さ方向及び幅方向に平行に配置される。それらは、長さ方向の端部（長方形の短辺）を幅方向に揃えて、幅方向に均等な位置に、交互に配置される。すなわち平面視上、幅方向に隣り合う上側基板のスリットと下側基板のスリットとの間隔は４０μｍである。なお、前述のように、スリットの長さ方向は、Ｘ方向ともＹ方向とも４５°をなす方向である。

第１の実施例による液晶表示素子の液晶セルは、以下のように作製した。上述したようなスリットの形成された透明電極を有する上側及び下側透明基板上に、垂直配向膜（（株）日産化学工業製ＳＥ−１２１１）を塗布焼成し、上側及び下側基板を準備する。上側及び下側基板にメインシール材を塗布し、更に、直径４μｍのギャップコントロール材を散布した後、両者を重ね合わせ、メインシール材を硬化させる。このようにして作製した空セルに、（株）メルク社製の複屈折率０．１５の液晶を注入し、液晶セルを完成させた。

図２（Ｂ）を参照して、上側及び下側偏光板の配置について説明する。第１の実施例による液晶表示素子は、垂直配向型の液晶表示素子であるため、図１（Ｃ）に示した構成で、視角補償板と偏光板を液晶セルに貼り合わせる。

図２（Ｂ）において、実線の矢印で示したのは、上側偏光板の透過軸方向であり、Ｘ方向と平行である。また、破線の矢印で示したのは、下側偏光板の透過軸方向であり、Ｙ方向と平行である。図には、参考までに、スリットの長手方向を４５°方向として書き入れておいた。

なお、視角補償板として、（株）住友化学工業製 ＶＡＣ−１８０フィルムを用いた。

図３（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、第２の実施例による液晶表示素子について説明する。第２の実施例による液晶表示素子は、垂直配向型の液晶表示素子である。第１の実施例と同様に、長方形状のスリットを形成し、上側及び下側透明電極により、算用数字の「１」を表示する表示領域を画定した。また、「１」という文字の横方向にＸ方向、縦（高さ）方向にＹ方向（Ｘ方向と直交する方向）を画定したとき、スリットは、その長手方向がＸ方向と平行となるように形成した。上側偏光板の透過軸方向は、「１」という文字の横方向（Ｘ方向と平行な方向）とし、下側偏光板の透過軸方向は、「１」という文字の縦方向（Ｙ方向と平行な方向）とした。

図３（Ａ）を参照する。図３（Ａ）は、第２の実施例による液晶表示素子の表示領域を示す概略的な平面図である。本図においては、図面右方向をＸ方向、上方向をＹ方向とした。

表示領域における透明電極には、透明電極の一部が取り除かれたスリットが形成されている。図には、上側透明電極に形成されたスリットを実線で、下側透明電極に形成されたスリットを破線で示した。スリットの長手方向がＸ方向と平行な方向であるという点を除いて、スリットの形状、寸法、間隔、及び配置は、第１の実施例の場合と同様である。

第２の実施例による液晶表示素子の空セルの製造方法は、第１の実施例による液晶表示素子のそれと同様である。第１の実施例においては、空セルに、（株）メルク社製の複屈折率０．１５の液晶を注入したが、第２の実施例においては、（株）メルク社製の複屈折率０．１５の液晶とともに、（株）メルク社製のカイラル材を注入し、液晶にツイスト力をもたせて、液晶セルを完成させた。カイラル材は、セル厚ｄと自然ピッチｐの比、ｄ／ｐが０．６になるように添加した。

図３（Ｂ）を参照して、上側及び下側偏光板の配置について説明する。第２の実施例による液晶表示素子も、第１の実施例によるそれと同様、垂直配向型の液晶表示素子であるため、図１（Ｃ）に示した構成で、視角補償板と偏光板を液晶セルに貼り合わせる。

図３（Ｂ）において、実線の矢印で示したのは、上側偏光板の透過軸方向であり、Ｘ方向と平行である。また、破線の矢印で示したのは、下側偏光板の透過軸方向であり、Ｙ方向と平行である。なお、視角補償板として、（株）住友化学工業製ＶＡＣ−１８０フィルムを用いた。

図４（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、第１の比較例による液晶表示素子について説明する。第１の比較例による液晶表示素子は、垂直配向型の液晶表示素子である。第１の比較例による液晶表示素子においても、上側及び下側透明電極により、算用数字の「１」を表示する表示領域を画定し、また、「１」という文字の横方向にＸ方向、縦（高さ）方向にＹ方向（Ｘ方向と直交する方向）を画定した。

図４（Ａ）を参照する。図４（Ａ）は、第１の比較例による液晶表示素子の表示領域を示す概略的な平面図であり、図３（Ａ）と同図である。

表示領域における透明電極には、透明電極の一部が取り除かれたスリットが形成されている。図には、上側透明電極に形成されたスリットを実線で、下側透明電極に形成されたスリットを破線で示した。スリットの形状、寸法、長手方向（Ｘ方向と平行な方向）、間隔、及び配置は、図３（Ａ）に示した第２の実施例の場合と同様である。

第１の比較例による液晶表示素子の液晶セルの製造方法は、第１の実施例による液晶表示素子の液晶セルのそれと同様である。

図４（Ｂ）を参照して、上側及び下側偏光板の配置について説明する。第１の比較例による液晶表示素子は、垂直配向型の液晶表示素子であるため、図１（Ｃ）に示した構成で、視角補償板と偏光板を液晶セルに貼り合わせる。

図４（Ｂ）において、実線の矢印で示したのは、上側偏光板の透過軸方向であり、Ｘ負方向及びＹ正方向と４５°をなす方向である。また、破線の矢印で示したのは、下側偏光板の透過軸方向であり、Ｘ正方向及びＹ正方向と４５°をなす方向である。図には、参考までに、スリットの長手方向を０°方向として書き入れておいた。

なお、視角補償板として、（株）住友化学工業製 ＶＡＣ−１８０フィルムを用いた。

図５（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ第１の比較例、第１の実施例、及び第２の実施例による液晶表示素子を１／８デューティ駆動で表示させた場合の視角特性図である。

図５（Ａ）〜（Ｃ）のすべての視角特性図において、同心円で極角を示す。同心円の中心が、極角が０°の位置である。図５（Ａ）及び（Ｂ）においては、極角を１０°刻みに６０°まで、６つの同心円で表した。また、図５（Ｃ）においては、極角を２０°刻みに８０°まで、４つの同心円で表した。

同心円の中心の右方向を０°方向と定め、反時計回りに角度座標を画定して、視角方向を表す。図５（Ａ）〜（Ｃ）には、３０°刻みで角度を示してある。図の０°―１８０°方向がＸ方向に平行な方向（「１」の横方向）であり、９０°―２７０°方向がＹ方向に平行な方向（「１」の縦方向）である。

図５（Ａ）及び（Ｂ）には、５、１０、５０、及び３００の４つのコントラスト比（ＣＲ）で行った表示のそれぞれについて、視角特性を示した。また、図５（Ｃ）には、２、３、５、１０、２０、及び５０の６つのコントラスト比（ＣＲ）で行った表示のそれぞれについて、視角特性を示した。

図５（Ａ）を参照する。測定したすべてのコントラスト比（ＣＲ）について、左右方向（０°―１８０°方向）及び上下方向（９０°―２７０°方向）に対し、ほぼ対称な視角特性を示している。また、たとえばコントラスト比（ＣＲ）が１０の場合、左右方向及び上下方向に対し、良好な視認性が得られるのは、極角が約４０°までであることがわかる。

図５（Ｂ）を参照する。測定したすべてのコントラスト比（ＣＲ）について、左右方向及び上下方向に対し、ほぼ対称な視角特性を示している。また、たとえばコントラスト比（ＣＲ）が１０の場合、左右方向及び上下方向に対し、良好な視認性が得られるのは、極角が約６０°までである。このように第１の実施例による液晶表示素子は、第１の比較例によるそれに比べて、深い角度位置まで良好な視認性が確保されている（視角が広い）ことがわかる。本願発明者らが、実際に、両者を並べて表示し、評価を行った結果、第１の実施例による液晶表示素子の方が、上下方向及び左右方向に視角を振ったときに、より深い角度まできれいな表示が保たれ、実使用において優れた表示特性を示すことが確認された。

なお、本視角特性図においては、上下方向及び左右方向について視角特性の対称性に若干の崩れが見られるが、本願発明者らの観察の結果、実使用上問題のないレベルであることが確認された。

第１の実施例による液晶表示素子のスリットは、同心円の中心の右方向を０°方向と定め、反時計回りに角度座標を画定したとき、その長手方向が４５°方向であるように形成した。本願発明者らの研究の結果、スリットの長手方向が２０°〜７０°方向であれば、上下方向及び左右方向に、第１の比較例による液晶表示素子よりも、優れた表示特性を示すことが確認された。なお、最も優れた表示特性を示すのは、４５°方向であった。

また、第１の実施例による液晶表示素子においては、上側偏光板の透過軸方向を上記角度座標で０°―１８０°方向とし、下側偏光板の透過軸方向を９０°―２７０°方向とした。上側及び下側偏光板の透過軸方向は、それぞれこれらの配置から±２０°以内の配置（すなわち、上側偏光板については、−２０°―１６０°方向〜２０°―２００°方向、下側偏光板については、７０°―２５０°方向〜１１０°―２９０°方向）であれば、第１の比較例による液晶表示素子よりも、優れた表示特性を示すことが確認された。

更に、第１の実施例による液晶表示素子には、液晶分子にツイスト力をもたせない液晶層を採用したが、たとえば第２の実施例による液晶表示素子に採用したような、ツイスト力を備える液晶層を用いてもよいことを確認した。

図５（Ｃ）を参照する。測定したすべてのコントラスト比（ＣＲ）について、左右方向及び上下方向に対し、ほぼ対称な視角特性を示している。また、たとえばコントラスト比（ＣＲ）が１０の場合、左右方向及び上下方向に対し、極角が８０°を超える範囲まで、良好な視認性が得られている。このように第２の実施例による液晶表示素子は、第１の比較例によるそれに比べて、深い角度位置まで良好な視認性が確保されている（視角が広い）ことがわかる。本願発明者らが、実際に、両者を並べて表示し、評価を行った結果、第２の実施例による液晶表示素子の方が、上下方向及び左右方向に視角を振ったときに、より深い角度まできれいな表示が保たれ、実使用において優れた表示特性を示すことが確認された。

ただし、第２の実施例による液晶表示素子は、第１の比較例によるそれよりも、表示の明るさが低いことが認められた。これは液晶分子がツイスト配向しているために、実効的なリタデーション変化が少なくなったためであると考えられる。

第２の実施例による液晶表示素子においては、スリットの長手方向をＸ方向と平行な方向としたが、Ｙ方向と平行な方向としてもよい。

なお、第２の実施例による液晶表示素子には、液晶分子にツイスト力をもたせた液晶層を採用した。本願発明者らが、第２の実施例による液晶表示素子の液晶層にかえて、第１の比較例による液晶表示素子に採用した、ツイスト力を備えない液晶層を用いたところ、コントラストがほとんどとれない、甚だ見づらい表示がなされた。

第１及び第２の実施例による液晶表示素子には、視角補償板が用いられている。しかし、視角補償板を使用しない場合や、補償値の小さい視角補償板を使用した場合であっても、上下及び左右方向の視角を広く保つことができた。

次に、第３の実施例による液晶表示素子、及び、第２の比較例による液晶表示素子について説明する。上述の実施例（第１及び第２の実施例による液晶表示素子）と比較例（第１の比較例による液晶表示素子）が、垂直配向型の液晶表示素子であったのに対し、これから述べる２つは、ツイスト角が９０°のＴＮ配向型の液晶表示素子である。

図６（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、第３の実施例による液晶表示素子について説明する。上側及び下側透明電極には、一方向に長いスリットとして、長方形状のスリットを形成し、上側及び下側透明電極により、算用数字の「１」を表示する表示領域を画定した。また、「１」という文字の横方向にＸ方向、縦（高さ）方向にＹ方向（Ｘ方向と直交する方向）を画定したとき、スリットはその長手方向がＸ方向ともＹ方向とも４５°をなすように形成した。ラビングは、一方の基板については、Ｘ方向と平行な方向に行い、他方の基板については、Ｙ方向と平行な方向に行った。上側及び下側偏光板の透過軸方向は、ともに、Ｘ方向と平行な方向とした。

図６（Ａ）を参照する。図６（Ａ）は、第３の実施例による液晶表示素子の表示領域を示す概略的な平面図であり、図２（Ａ）と同図である。

表示領域における透明電極には、透明電極の一部が取り除かれたスリットが形成されている。図には、上側透明電極に形成されたスリットを実線で、下側透明電極に形成されたスリットを破線で示した。スリットの形状、寸法、長手方向（Ｘ方向ともＹ方向とも４５°をなす方向）、間隔、及び配置は、図２（Ａ）に示した第１の実施例の場合と同様である。

第３の実施例による液晶表示素子の液晶セルは、以下のように作製した。上述したようなスリットの形成された透明電極を有する上側及び下側透明基板上に、低プレティルト角配向膜（（株）日産化学工業製ＳＥ−５１０）を塗布焼成し、ラビングする。ラビングは、レーヨン製のラビング布を用いて行い、上下基板には、等しいプレティルト角を付与した。

図６（Ｂ）に、ラビング方向を図示した。図６（Ｂ）において、実線の矢印で示したのは、上側基板のラビング方向であり、Ｙ正方向である。また、破線の矢印で示したのは、下側基板のラビング方向であり、Ｘ負方向である。

液晶のツイスト方向は左巻きである。図６（Ｂ）に示すようにラビングすることにより、液晶分子はスプレイ配向し、セル中央の液晶分子のティルト角は０°となる。

上記のように作製した上側及び下側基板にメインシール材を塗布する。更に、直径９μｍのギャップコントロール材を散布した後、両者を重ね合わせ、メインシール材を硬化させる。このようにして作製した空セルに、（株）大日本インキ社製の複屈折率０．２５の液晶を注入し、液晶セルを完成させた。

図６（Ｃ）を参照して、上側及び下側偏光板の配置について説明する。第３の実施例による液晶表示素子は、ＴＮ配向型の液晶表示素子であるため、図１（Ｂ）に示した構成で、偏光板を液晶セルに貼り合わせる。

図６（Ｃ）において、実線の矢印で示したのは、上側偏光板の透過軸方向であり、破線の矢印で示したのは、下側偏光板の透過軸方向である。ともにＸ方向と平行である。

このようにして、ノーマリブラック表示の２ドメインＴＮ型液晶表示素子を作製した。

図７（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、第２の比較例による液晶表示素子について説明する。第２の比較例による液晶表示素子においても、上側及び下側透明電極により、算用数字の「１」を表示する表示領域を画定し、また、「１」という文字の横方向にＸ方向、縦（高さ）方向にＹ方向（Ｘ方向と直交する方向）を画定した。

図７（Ａ）を参照する。図７（Ａ）は、第２の比較例による液晶表示素子の表示領域を示す概略的な平面図であり、図３（Ａ）と同図である。

表示領域における透明電極には、透明電極の一部が取り除かれたスリットが形成されている。図には、上側透明電極に形成されたスリットを実線で、下側透明電極に形成されたスリットを破線で示した。スリットの形状、寸法、長手方向（Ｘ方向と平行な方向）、間隔、及び配置は、図３（Ａ）に示した第２の実施例の場合と同様である。

第２の比較例による液晶表示素子の液晶セルの製造方法は、ラビング方向を除いて、第３の実施例による液晶表示素子の液晶セルのそれと同様である。

図７（Ｂ）は、第２の比較例による液晶表示素子におけるラビング方向を示す平面図である。図７（Ｂ）において、実線の矢印で示したのは、上側基板のラビング方向であり、Ｘ正方向ともＹ正方向とも４５°をなす方向である。また、破線の矢印で示したのは、下側基板のラビング方向であり、Ｘ負方向及びＹ正方向と４５°をなす方向である。

液晶のツイスト方向は左巻きである。図７（Ｂ）に示すようにラビングすることにより、液晶分子はスプレイ配向し、セル中央の液晶分子のティルト角は０°となる。

図７（Ｃ）を参照して、上側及び下側偏光板の配置について説明する。第２の比較例による液晶表示素子は、ＴＮ配向型の液晶表示素子であるため、図１（Ｂ）に示した構成で、偏光板を液晶セルに貼り合わせる。

図７（Ｃ）において、実線の矢印で示したのは、上側偏光板の透過軸方向であり、破線の矢印で示したのは、下側偏光板の透過軸方向である。ともにＸ負方向及びＹ正方向と４５°をなす方向である。

このようにして、ノーマリブラック表示の２ドメインＴＮ型液晶表示素子を作製した。

図８（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ第２の比較例、及び第３の実施例による液晶表示素子を１／４デューティ駆動で表示させた場合の視角特性図である。両図における極角および角度座標の表し方は、図５（Ａ）及び（Ｂ）におけるそれらと同様である。

図８（Ａ）及び（Ｂ）には、５、１０、２０、及び５０の４つのコントラスト比（ＣＲ）で行った表示のそれぞれについて、視角特性を示した。

図８（Ａ）を参照する。測定したすべてのコントラスト比（ＣＲ）について、左右方向（０°―１８０°方向）及び上下方向（９０°―２７０°方向）に対し、ほぼ対称な視角特性を示している。しかしながら、左右方向と上下方向とでは、視角の広さに著しい差が存する。たとえばコントラスト比（ＣＲ）が２０の場合、左右方向に対しては４０°を超える程度まで良好な視認性が得られるが、上下方向に対しては２５°程度までしか良好な視認性が得られない。

図８（Ｂ）を参照する。測定したすべてのコントラスト比（ＣＲ）について、左右方向及び上下方向に対し、ほぼ対称な視角特性を示している。また、左右方向の視角の広さと、上下方向の視角の広さとの間に、大きな開きはない。たとえばコントラスト比（ＣＲ）が２０の場合、左右方向に対しては４５°程度まで、上下方向に対しては５０°を超える程度まで、良好な視認性が得られる。

図８（Ａ）に示した第２の比較例による液晶表示素子と比べた場合、第３の実施例による液晶表示素子は、上下方向に視角が広い点、視角の広さが左右方向及び上下方向にバランスがとれている点において優れている。

本願発明者らが、実際に、両者を並べて表示し、評価を行った結果、第３の実施例による液晶表示素子の方が、上下方向及び左右方向に視角を振ったときに、より深い角度まできれいな表示が保たれ、実使用において優れた表示特性を示すことが確認された。

なお、図８（Ｂ）に示す第３の実施例による液晶表示素子の視角特性図においては、上下方向及び左右方向について視角特性の対称性に若干の崩れが見られるが、本願発明者らの観察の結果、実使用上問題のないレベルであることが確認された。

第３の実施例による液晶表示素子のスリットは、同心円の中心の右方向を０°方向と定め、反時計回りに角度座標を画定したとき、その長手方向が４５°方向であるように形成した。本願発明者らの研究の結果、スリットの長手方向が２０°〜７０°方向であるときは、長手方向を４５°方向としたときと、ほぼ等しい視角特性が得られることがわかった。スリットの長手方向が２０°〜７０°方向であるということは、電圧無印加時のセル中央の液晶分子の配向方向が、スリットの長手方向に対して、９０°±２５°の範囲内にあることを示す。ＴＮ型の液晶表示素子においては、スリットの長手方向とセル中央の液晶分子の配向方向とが直交していない場合であっても、直交している場合とほぼ等しい効果を発揮することができる。

また、第３の実施例による液晶表示素子においては、上側及び下側偏光板の透過軸方向を、ともにＸ方向と平行な方向とした。これらはともにＹ方向と平行な方向とすることもできる。更に、Ｘ方向と平行な方向から±２０°の範囲、またはＹ方向と平行な方向から±２０°の範囲に、透過軸方向を定めて、上側及び下側偏光板を配置することもできる。この場合の配置は、必ずしも平行ニコル配置であることを要しない。上側及び下側偏光板の透過軸方向を、Ｘ方向、またはＹ方向と平行な方向としない場合であっても、平行な方向とした場合と同様の効果を奏することができる。本願発明者らは、研究の結果、ツイスト角が９０°以外のＴＮ型液晶表示素子の場合、積極的に、±２０°以下の範囲を採用したり、上側及び下側偏光板を平行ニコル配置からずらした方がよい場合もあることを見出した。

なお、ツイスト角が９０°のＴＮ型液晶表示素子である第３の実施例においては、上側及び下側基板のラビングを、それぞれ上下及び左右方向に沿って行った。ツイスト角が９０°以外のＴＮ型液晶表示素子においては、セル中央の液晶分子の配向方向が、スリットの長手方向と直交するように、ラビング方向を定めればよい。

以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

図９は、液晶表示素子の表示領域を示す概略的な平面図である。第１〜第３の実施例においては、一方向に長いスリットとして、長方形状のスリットを形成したが、上側及び下側透明電極には、本図に示すように、ストライプ状のスリットを形成してもよい。その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。

第１〜第３の実施例による液晶表示素子は、Ｘ方向と平行な方向、またはＸ方向と直交するＹ方向と平行な方向からの視認性に優れた液晶表示素子である。そして、Ｘ方向及びＹ方向は、それぞれ表示領域において、「１」という文字の横方向、及び縦（高さ）方向に画定された方向である。また、Ｘ方向は、液晶表示素子の表示部左右方向と平行な方向である。

Ｘ方向、Ｙ方向は、たとえばそれぞれ人間の視感度の高い方向である水平方向、垂直方向である。それらは、地表に、または地表を基準として載置される液晶表示素子においては、水平方向、鉛直方向となる。また、車載用の液晶表示素子においては、たとえば車の水平方向、垂直方向となる。

セグメント表示の液晶表示素子、ドットマトリクス表示の液晶表示素子、及び、両表示を組み合わせた表示を行う液晶表示素子に利用可能である。更に、ＴＦＴ等のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクスタイプの液晶表示素子にも利用することができる。

（Ａ）は、実施例による液晶表示素子、及び比較例による液晶表示素子に共通する構造を示す概略的な断面図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、実施例及び比較例による液晶表示素子のうち、それぞれＴＮ型及び垂直配向型の液晶表示素子に共通する構造を示す概略的な断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施例による液晶表示素子について説明するための図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第２の実施例による液晶表示素子について説明するための図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第１の比較例による液晶表示素子について説明するための図である。 （Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ第１の比較例、第１の実施例、及び第２の実施例による液晶表示素子を１／８デューティ駆動で表示させた場合の視角特性図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、第３の実施例による液晶表示素子について説明するための図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、第２の比較例による液晶表示素子について説明するための図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ第２の比較例、及び第３の実施例による液晶表示素子を１／４デューティ駆動で表示させた場合の視角特性図である。 液晶表示素子の表示領域を示す概略的な平面図である。

符号の説明

３１ 上側基板
３１ａ 上側透明基板
３１ｂ 上側透明電極
３１ｃ スリット
３１ｄ 上側配向膜
３２ 下側基板
３２ａ 下側透明基板
３２ｂ 下側透明電極
３２ｃ スリット
３２ｄ 下側配向膜
３３ 液晶層
３４ 上側偏光板
３５ 下側偏光板
３６ 視角補償板
Ｐ〜Ｓ 小領域

Claims (10)

1. 対向配置された一対の基板と、
   前記一対の基板間に挟持された液晶層と、
   前記液晶層を挟んで、互いに重なり合って表示領域を形成する一対の透明電極であって、前記表示領域において一方向に長いスリットを備え、一方の透明電極の前記スリットと、他方の透明電極の前記スリットとは、前記一対の基板の法線方向から見たとき、前記表示領域内において、前記スリットの長手方向と交差する方向に交互に配置された一対の透明電極と、
   前記一対の基板の各々の、前記液晶層が挟持された側とは反対側に配置された一対の偏光板であって、少なくとも一方の偏光板の透過軸方向と、表示を行う水平方向または垂直方向とのなす角が２０°以下である一対の偏光板と
   を有する液晶表示素子。
2. 前記一対の偏光板のうち、少なくとも一方の偏光板の透過軸方向と、表示を行う水平方向または垂直方向とが平行な方向である請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 表示を行う水平方向または垂直方向と前記スリットの長手方向とのなす角が、２０°以上７０°以下である請求項１または２に記載の液晶表示素子。
4. 表示を行う水平方向または垂直方向と前記スリットの長手方向とのなす角が、４５°である請求項１または２に記載の液晶表示素子。
5. 表示を行う水平方向または垂直方向と前記スリットの長手方向とが平行な方向、または直交する方向であり、前記液晶層が、垂直配向し、ツイスト力を備える液晶分子を含んで構成された請求項１または２に記載の液晶表示素子。
6. 前記液晶層が、ツイストネマチック配向する液晶分子を含んで構成され、前記液晶層の厚さ方向の中央に位置する液晶分子の電圧無印加時の配向方向と、前記スリットの長手方向とのなす角が、６５°以上１１５°以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
7. 前記液晶層が、ツイストネマチック配向する液晶分子を含んで構成され、前記液晶層の厚さ方向の中央に位置する液晶分子の電圧無印加時の配向方向と、前記スリットの長手方向とが直交する方向である請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
8. 前記スリットが、前記スリットの長手方向と直交する方向に交互に配置されている請求項１〜７のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
9. 前記スリットが長方形状に形成されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
10. 前記スリットがストライプ状に形成されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の液晶表示素子。

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