JPH1090708A

JPH1090708A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH1090708A
Application number: JP24393196A
Authority: JP
Inventors: Makiko Satou; 摩希子佐藤; Yuzo Hisatake; 雄三久武; Ryoichi Watanabe; 良一渡辺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 1998-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】ランダムに配設されるスペーサにより斜め電
界の形成が阻害されない、明るくコントラストの高い液
晶表示素子を提供する。【解決手段】液晶層を挟持する対向基板１１またはア
レイ基板１２の液晶層を挟持する側面に、基板の対向間
隔をＤとしたとき、最小幅Ｓが２Ｄｔａｎ（π／９）よ
り大きくかつ周期的に配列されたスリットを有する導電
体膜からなるストライプ状電極１３、１４と、前記対向
間隔Ｄを保持するように、かつ、ストライプ状電極によ
る屈折率の異なる微小ドメインの形成を阻害しない位置
に形成された柱状スペーサーを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子に関
し、特に投影型表示に適した液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、液晶表示装置やプラズマ発光型表
示装置がＣＲＴ表示装置にかわる小型で軽量な平面表示
装置として注目されている。特に、液晶表示装置は次世
代の表示装置の本命として位置付けられており、その技
術開発、実用化が様々な分野で進められている。

【０００３】一般的にこれらの平面型表示装置は、表示
動作により、表示素子そのものが自ら光を放つ自発光型
のものと、独立した光源から入射する光の透過率を表示
素子により制御する透過率制御型のものとに分類でき
る。例えばプラズマ発光表示装置は自発光型に属し、液
晶表示装置は透過率制御型の表示装置に属する。したが
って、透過率制御型の表示装置においては、明るく、コ
ントラストの高い優れた表示品質を得るために、光の透
過率の高い表示素子が求められている。

【０００４】表示素子の光の透過率を低下させる要因は
様々である。例えばツイステッドネマティック型に代表
されるような一般的な液晶パネルは、偏光板を使用して
線偏光された光を複屈折性または旋光性を示す液晶層に
入射させるものである。しかし、こうした偏光板を用い
る液晶表示素子においては、光源から得られる光量が偏
光板を通過する際に原理的に１／２以下に低下してしま
うという問題がある。

【０００５】最近では、偏光板を必要としない液晶表示
素子も開発されている。この液晶表示素子は、液晶材料
が高分子樹脂中に含有される高分子分散型あるいは微粒
子が液晶材料中に含有される微粒子分散型の液晶層を透
明な１対の電極基板間に挟持し、この液晶層に入射した
光の空間的な伝搬方向を変調させる散乱型変調素子とし
て機能する。このような液晶表示素子の光源光の利用効
率は、偏光板を用いるタイプの液晶表示素子よりも向上
する。

【０００６】高分子分散型液晶では、例えば電圧が印加
されない電極間の画素領域は入射光線を散乱させる乳白
色の光散乱状態に設定され、電圧が印加される電極間の
画素領域では入射光線が散乱しにくい透明な光透過状態
に設定される。そして、各画素領域における光の散乱特
性がその透過光および反射光の強度を映像信号に応じて
変化するよう制御され、例えば投影型液晶表示装置で
は、これら透過光および反射光のいずれか一方が投射光
学系によりスクリーンに導かれる。

【０００７】高分子分散型液晶は、そのポリマーの形状
やポリマーと液晶層との混合比に制約がある。また外部
から印加した電圧は、ポリーマーと液晶層との混合比に
制約がある。また外部から印加した電圧は、ポリマーと
液晶とに分圧されるため、液晶には印加電圧の一部しか
印加されないことになる。このため、低い駆動電圧で高
い応答速度が要求される駆動特性を満足させようとする
と、充分な光散乱特性を得られないという問題がある。

【０００８】さらに、これらの方式では光散乱状態と光
透過状態とで液晶の分子配列状態が著しく異なるため、
電気光学特性にヒステリシスが生じてしまうという問題
がある。これに対し、例えばカプセル内面における液晶
分子配列を制御するためにポリマーに疎水性の物質を混
合する等により、光散乱状態における液晶分子配列をあ
る程度制御し、ヒステリシスを軽減させることも可能で
あるが、このことは同時に光散乱を弱めてしまうという
欠点を有する。

【０００９】このように、従来の液晶表示素子は透過率
が低く、視角特性が狭く、高い駆動電圧を要し、また応
答速度も遅いといった問題をもっていた。

【００１０】このような問題を解決するために、各画素
において実効的に一様な分子配列を形成することにより
光透過状態を実現し、また、２種以上の電界方向をもっ
て、屈折レンズ効果や回折格子効果を形成することによ
り、光散乱状態を実現する方式が提案されている。ここ
で、屈折レンズ効果とは、液晶層の厚さ方向に液晶分子
が連続的に傾きを変えて液晶層の屈折率を連続的に変化
させることにより入射した光を屈折させる効果をいう。
また、回折格子効果とは、液晶分子の異常光屈折率ｎ_e
と常光屈折率ｎ_oとが液晶層の平面方向に、規則的に交
互に出現することにより、液晶層による回折格子が形成
され、その結果平行光が散乱する効果をいう。このよう
な原理に基づく新規な液晶表示素子の提案が特願平６−
１７２９３５で行われている。また特願平６−２９８４
９６は前記提案の諸特性をさらに向上させる提案が行わ
れている。

【００１１】これらの液晶表示素子は透過光および散乱
光のいずれか一方を投射光学系によりスクリーンに導く
ことにより、投影型液晶表示装置として応用することが
できる。

【００１２】一般にこれらの液晶表示装置に用いられる
液晶表示素子は、対向する２枚の透明基板間に、その基
板間隔を制御するためのスペーサーを介して重ね合わ
せ、周辺を封止し、２枚の基板間に配向層と液晶組成物
とを挟持した構成となっている。基板間隙を均一に制御
することは、液晶層の厚さを均一に制御することであ
り、均一で良好な表示性能を得るためには必要不可欠な
ものである。このことは、特願平６−１７２９３５、特
願平６−２９８４９６の液晶表示素子においても同様で
ある。

【００１３】従来は基板間隔を均一に制御するために静
電散布法などにより基板上に散布されている。しかしな
がら、基板上のスペーサーの散布密度にむらを生じた
り、上下基板を組み合わせる工程や液相組成物を充填す
る工程においてスペーサーが移動したりして、これらに
起因する表示むらがしばしば発生するという問題があ
る。また、従来のスペーサーは、液晶表示素子の光の
変調部にスペーサーがランダム配置される。このため、
特に前述した特願平６−１７２９３５、特願平６−２９
８４９６の液晶表示素子においては、１画素内に複数の
異なった方向の電界を形成して光の変調を行う画素部分
にもスペーサーがランダムに配設されるために、屈折レ
ンズ効果や回折格子効果が低下してしまうという問題が
ある。

【００１４】図３３は、このような構成の液晶表示素子
の画素構造を概略的に示す図である。画素領域内にもラ
ンダムに配設されるスペーサ９０により、画素内に形成
されるべき屈折率の異なる複数の微小ドメインが良好に
形成されず、画素に入射する光の散乱能が低下する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題を解決するためになされたものである。すなわち本発
明は、スペーサーによる屈折レンズ効果や回折格子効果
の低下を防止した、明るくコントラストの高い液晶表示
素子を提供することを目的とする。

【００１６】また、本発明はスペーサーによる屈折レン
ズ効果や回折格子効果の低下を防止した、液晶表示素子
を備えた、明るくコントラストの高い投影型液晶表示装
置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、液晶層と、第１の基板と、第１の基板との間に前記
液晶層を挟持して複数の画素領域を形成する第２の基板
と、第１または第２の基板の前記画素領域に形成され、
第１の基板と第２の基板との対向間隔をＤとしたとき、
最小幅Ｓが２Ｄｔａｎ（π／９）より大きくかつ周期的
に配列されたスリットを有する導電体膜からなるストラ
イプ状電極と、前記対向間隔Ｄを保持するように、第１
の基板または第２の基板に形成された柱状スペーサーと
を具備したことを特徴とする。

【００１８】このスペーサは光透過性物質からなり、前
記ストライプ電極上に形成するようにしてもよい。

【００１９】また、前記スペーサーは前記ストライプ状
電極上の所定位置に配設するようにしてもよい。

【００２０】さらに、前記スペーサの屈折率は、前記液
晶層を構成する液晶組成物の常光屈折率ｎ_oまたは異常
光屈折率ｎ_eと実質的に等しく設定するようにしてもよ
い。すなわち本発明の液晶表示素子は、導電体部と非導
電体部とが周期的に配設された画素電極または対向電極
により、画素内に方向の異なる複数の電界を形成するこ
とにより、臨界的な屈折率を光の透過方向にわたって連
続的に異ならせることにより、画素に入射する光の散乱
状態を実現するものである。電界が形成されないときに
は、光は透過して黒表示となる。

【００２１】ここで、本発明の液晶表示素子の構造及び
原理を図面を参照して以下に詳細に説明する。

【００２２】この液晶表示素子は、各画素において実効
的に一様な分子配列とすることにより光透過状態を実現
し、また、２種以上の電界方向をもって、屈折レンズ効
果及び回折格子効果を得ることにより、光散乱状態を実
現するものである。

【００２３】ここで、屈折レンズ効果とは、液晶層厚方
向に液晶分子が連続的に傾きを変え、液晶層の屈折率が
連続的に変化することにより入射した光を屈折させる効
果をいう。

【００２４】また、回折格子効果とは、液晶分子の異常
光屈折率ｎ_ｅと常光屈折率ｎ_ｏとが液晶平面において、
規則的に交互に出現することにより、液晶層に回折格子
が形成され、その結果平行光を散乱する効果をいう。

【００２５】屈折レンズ効果や回折格子効果による光散
乱は、２種以上の電界方向の境界部にウォール（壁）状
の分子配列を形成することにより得られる。

【００２６】図１（ａ）は、この液晶表示素子の１画素
部分の電極構造の１例を概略的に示す図である。図１
（ｂ）は、電圧を印加したときの分子配列構造の一例を
概略的に示す図である。

【００２７】図１（ｂ）に示した分子配列構造はスプレ
イ配列であり、なおかつ上下基板表面における液晶分子
のプレチルト角が上下でほぼ等しいことを特徴としてい
る。すなわち、上下基板３１、３２にそれぞれ画素単位
で複数のストライプ状の電極３３、３４を配置し、各電
極の導電体部３３ａ、３４ａと非導電体部３３ｂ、３４
ｂを等間隔に１／２ピッチずらして対向させる。上下配
向膜３５、３６の配向方向を同じ方向とし、液晶層４０
の液晶分子Ｍをスプレイ配列としている。上下電極３
３、３４に電圧を印加すると、斜め電界ｅが発生する。

【００２８】次に、このようなスプレイ配列に斜め電界
を印加したときの液晶分子の挙動を図２（ａ）乃至
（ｆ）により説明する。

【００２９】図２（ａ）乃至（ｆ）は、上下基板３１、
３２の表面の液晶分子の配向方向およびプレチルト角α
₀が同一で、しかも液晶分子にねじれのない状態におい
て、電極形状がそれぞれ異なる場合の分子配列への影響
を示すものである。

【００３０】図２（ａ）乃至（ｃ）は電圧無印加時の状
態を示し、図２（ｄ）ないし（ｆ）は電圧印加時の状態
を示している。

【００３１】図２（ａ）および（ｄ）は上下基板の電極
形状が等しく、液晶層厚方向にのみ電界が印加される状
態を示している。液晶分子は、液晶層厚ｄの中点である
位置ｄ₀において基板と平行になっており、図２（ｄ）
に示すように、電極３３、３４に電源から電圧Ｖ₀を印
加しても、基板と平行になる位置は変わらない。

【００３２】図２（ｂ）は、下基板３２の電極３４を図
中左半分に形成し、右半分は無電極領域とし、上基板３
１の他方の電極３３は図中右半分に形成し、左半分は無
電極領域としたもので、相互の電極３３、３４は無電極
領域に対面している。電圧Ｖ₀を印加すると、電極の相
互のずれのために、液晶層の横電界成分をもつ電界が加
わり、図２（ｅ）に示すように、分子Ｍは急峻な右上が
りの分子配列になる。一方、図２（ｃ）は下基板３２の
電極３４を図中右半分に形成し、左半分は無電極領域と
し、上基板３１の他方の電極３３は図中左半分に形成
し、右半分は無電極領域としたもので、相互の電極３
３、３４は無電極領域に対面している。図２（ｆ）に示
すように、電圧Ｖ₀を印加すると、電極の相互のずれの
ために、液晶層に横電界成分を持つ電界が加わり、図示
の左上がりの矢印Ｅ_L成分を持つ電気力線ｅが発生する
ため、液晶分子Ｍの向きは急峻な左上がりの配列にな
る。すなわち、電圧印加時の液晶分子の配列は横電界成
分を持つ斜め電界の形成に依存する。

【００３３】こうした分子配列では、電界の印加の仕方
により、その分子のチルト方向が図示するように２方向
となる。これは、電圧を印加しない状態での液晶分子配
列が液晶層の上半分と下半分で対称な配置になることに
よる。つまり、液晶分子のチルト方向が２以上の自由度
を持っていることによる。

【００３４】そこで、図１（ａ）に例示したように、上
電極３３を複数のストライプ状導電体部３３ａを非導電
体部３３ｂを介して等間隔に配置した電極パターンと
し、同様に下電極パターン３４を複数のストライプ状導
電体部３４ａを非導電体部３４ｂを介して等間隔に配置
したパターンとして、これら電極を相対向させたとき
に、一方の電極の導電体部３３ａまたは３４ａが他方の
電極の非導電体部３４ｂまたは３３ｂに対向するよう
に、基板間に間隙を形成するように重ねる。

【００３５】この場合、上下基板の液晶配向方向が同一
方向になるように、配向膜にラビング処理を施してお
く、この結果、無電圧時は、液晶はスプレイ配列状態を
整然と保持するが、電圧印加時には導電体部が上下電極
でずれているため、電極間に横電界成分を持つ斜め電界
が発生し、図１（ｂ）に示すように交互に傾斜方向を変
えた電気力線ｅを形成する。

【００３６】液晶分子Ｍは、電気力線に沿って起きあが
り配列するので、右上がり斜め電界と左上がり斜め電界
との境界で液晶配列が不連続となり、分子のチルト方向
の境界部（図中ＤＬ）にウォールライン（この実施例で
は、電界印加時に発生するメモリー性の強い一般的な意
味でのディスクリネーションと区別するために「ウォー
ル」と称する。）が発生する。よって、電圧を印加する
と図示するように、分子のチルト方向の境界部（図中Ｄ
Ｌ）にウォールラインを発生することができ、入射光を
散乱させる機能を得ることができる。

【００３７】このように、液晶分子のチルト方向の２以
上の自由度を持たせるには、図１（ｂ）の分子配列構造
の他、例えば、液晶組成物として負の誘電異方性をもつ
ネマティック液晶組成物を用い、液晶分子配列を上下基
板におけるプレチルト角が９０゜である完全な垂直配列
としても同様の効果を得ることができ、この場合、液晶
分子のチルトダウン方向の自由度が２以上となる。

【００３８】つまり、液晶分子が電圧を印加していない
状態では実効的に一様な分子配列であり、液晶分子のチ
ルトアップ方向、もしくはチルトダウン方向の自由度が
２以上である液晶分子配列に対して、斜め電界が微細な
領域毎に相反する２方向以上に印加されるように考慮し
た電極であれば、前述した問題を解決した優れた表示性
能を得ることができる。

【００３９】具体的に、チルトダウン方向の自由度が２
以上ある分子配列としては、スプレイ配列、スプレイツ
イスト配列、垂直配列等が挙げられる。

【００４０】また、電極構造としては、電極の微少領域
内に導電体部と非導電体部を形成し、基板間で、液晶層
を挟んで相対向する一方の電極の導電体部と他方の電極
の非導電体部を対面させた構造であり、分子のチルト方
位を著しく異ならせる部分を多数設けるような電極構造
であればよい。

【００４１】前述のような電極構造を一画素内で多数形
成することにより、液晶分子の起きあがる方向が微細に
分割されるので、一画素内に多数のウォールラインを発
生することができ、この部分で光散乱を起こさせること
ができる。

【００４２】このような原理に基づくＬＣＤは、光を散
乱させる手段として液晶以外の媒体を必要とせず、なお
かつ、光透過状態と光散乱状態とで液晶の分子配列が著
しく異なることがなく、不連続な液晶分子配列を伴わず
に実現することができるので、印加電圧が小さく、ヒス
テリシスのない、きわめて良好な光散乱状態を得ること
ができる。また、複雑な製造工程によらずにＬＣＤ（液
晶表示素子）を製造することができる構成でもある。さ
らに、２方向以上に斜め電界を発生させ、各方向の斜め
電界に従い、液晶分子がチルトァップもしくはチルトダ
ウンし、２種以上の電界方向の境界部にウォール（壁）
状の分子配列が形成され、周期的な屈折率分布が形成さ
れる。液晶分子によって、周期的な屈折率分布を形成す
ることで、屈折効果および回折格子効果により、充分な
散乱状態が得られるというものである。

【００４３】非偏光を散乱させる場合は、２方向以上で
周期的な屈折率分布を形成しなければならない。ここ
で、各方位に形成する屈折率分布はそれぞれ、同周期
で、同じ強度を持つことが望ましい。

【００４４】このような周期的な屈折率分布の形成は、
斜め電界の角度および強度に大きく依存する。すなわ
ち、斜め電界の角度が小さいと、法線方向の電界成分の
みが強くなりすぎ、電極の非導電体部に法線電界に近い
電界が印加され、非導電体部の液晶分子は導電体部の液
晶分子と同様の変化をし、屈折率がセル面内で均一とな
り、周期的な屈折率分布が形成されない。

【００４５】一方、斜め電界の角度が大きいと、電界成
分が横方向成分のみとなり、非導電体部の液晶層の厚み
方向に電界が印加されず、液晶分子がほとんど変化しな
い。したがって、周期的な屈折率分布が形成され、より
優れた散乱を得るために、この斜め電界の角度を最適に
することが重要になる。

【００４６】ここで、斜め電界を最適に印加するために
は、本発明者らの実験によれば、液晶分子のチルト方向
が２以上の自由度を持った液晶分子配列を持ち、かつ対
向配置された両基板間において、少なくとも１画素毎に
画素内の一部領域で前記導電体部と、前記非導電体部が
対向しており、かつ前記非導電体部の最も狭い部分の幅
をＳとし、前記対向配置された両基板間隔をＤとしたと
き、Ｓ／２Ｄ≧ｔａｎ（π／９）の関係が満たされていることが必要条件となることが見
出だされた。前記条件を満たせば、充分な散乱特性をも
つ液晶表示素子が得られる。

【００４７】また、本発明者らは、種々の実験により、
前記条件に加えて以下に示す条件を満たせば諸特性をさ
らに向上させることが出来ることを見出だした。このこ
とについて以下に説明する。

【００４８】回折格子の光散乱効果は、ΔＮｄに依存
し、次式で表される。

【００４９】Ｔ〜ｃｏｓ²（（ΔＮｄ・π）／λ）ここで、Ｔは散乱強度（入射光に対する強度）である。
ここで、記号（〜）はほぼ等しいことを示し、ΔＮは屈
折率分布の最大値と最小値の差であり、ｄは液晶層厚
を、λは入射光の波長である。

【００５０】この式から、回折格子の光散乱効果はΔＮ
ｄに依存し、ΔＮｄに対して極値を持つことがわかる。
したがって、ΔＮｄの値が著しく大きいと、液晶セルの
電気光学特性に極値が生じてしまう。これはアナログ信
号を用いた階調表現を困難にしてしまう。また、ΔＮｄ
が著しく小さいと、充分な散乱効果が得られない。

【００５１】本発明者らは、光散乱効果をより起こしや
すい液晶分子配列を見出だすため種々の実験を行った結
果、液晶分子配列は図３に示す配列が理想的な配列であ
り、散乱効果が高いことを確認した。

【００５２】図３に示す配列は、液晶分子が交互に９０
゜回転した配列を有するもので、液晶分子Ｍ₁、Ｍ₂の
間は連続的に変化している。この配列の場合、２方向そ
れぞれで屈折率分布が形成され、２方向の屈折率分布は
半周期ずれた同じ屈折率分布を有している。２方位に同
周期の屈折率分布を持つように液晶分子を配列させれ
ば、屈折効果および回折格子効果により、高い散乱効果
を示す。

【００５３】この実施例は、斜め電界を用いて液晶分子
を図３に示すような配列とすることにより、より散乱効
果の高いＬＣＤを得ることを特徴とする。そして、斜め
電界の角度やΔＮｄ等の適切値は、電極の導電体部と非
導電体部の幅、基板間の液晶層厚等に依存することを見
いだし、種々の実験研究により最適な範囲を見いだし
た。これらについて以下説明する。

【００５４】第１のタイプの液晶表示素子の電極構造
は、各画素毎に片側がストライプ状で対向する他の片側
が連続電極である。具体的な例として、図４に示す電極
構造を挙げることができる。１画素の部分を示す図４に
おいて、導電体部３３ａおよび非導電体部３３ｂからな
る複数のストライプを形成する電極３３が上基板に画素
単位で配置されている。この電極３３の導電体部３３ａ
と非導電体部３３ｂとの幅を比較すると３３ａ＜３３ｂ
となる構成になっている。下基板に配置されている電極
３４は全面導電体部となっている。また、導電体部３３
ａは１画素内で相互に電気的に接続されている。

【００５５】図５（ａ）および図５（ｂ）は、電極の配
列と液晶分子の関係を示す図であり、液晶表示素子の法
線方向での断面形状を見たとき、電極の配列は両基板に
導電体部を有する幅ＥＥと非導電体部を有する幅ＲＳが
交互に配置される断面形状となっている。

【００５６】なお、ＬＣＤ法線方向での断面形状を見た
とき、ＥＥ領域とＲＳ領域が交互に配置される断面形状
としては、図６および図７に示すような組み合わせなど
も考えられる。これらの電極構造によっても本願発明の
効果を得ることができるが、この実施例に使用される第
１のタイプの液晶表示素子は、片側の基板の電極が１画
素内において画素毎に導電体部と非導電体部とからな
り、他の基板の電極は連続した導電体部からなるもので
ある。

【００５７】本発明者らの実験によると、図４および図
５に例示した電極構造の場合、ｔａｎ（π／９）≦ＲＳ／２Ｄ≦ｔａｎ（７π／１８）の関係が満たされている電極構造とすることに、より優
れた特性が得られることがわかった。ＲＳ／２Ｄがｔａ
ｎ（π／９）未満では、法線方向の電界成分のみが強く
なりすぎ、電極の非導電体部に法線電界に近い電界が印
加され、非導電体部の液晶分子は導電体部の液晶分子と
同様の変化をし、屈折率がセル面内で均一となり、周期
的な屈折率分布が形成されなくなる。

【００５８】一方、ＲＳ／２Ｄがｔａｎ（７π／１８）
を越えると、電界成分が横方向のみとなり、非導電体部
の液晶層の厚み方向の液晶分子が殆ど変化しなくなるこ
とが実験により確認された。

【００５９】また、ｔａｎ（π／６）≦ＲＳ／２Ｄ≦ｔ
ａｎ（７π／１８）の範囲、好ましくはｔａｎ（π／
６）≦ＲＳ／２Ｄ≦ｔａｎ（π／３）の範囲、より好ま
しくはｔａｎ（π／４）＜ＲＳ／２Ｄ≦ｔａｎ（７π／
１８）の範囲に、さらに好ましくはｔａｎ（π／４）＜
ＲＳ／２Ｄ≦ｔａｎ（π／３）の範囲内において、周期
的な屈折率分布が形成され、屈折レンズ効果および回折
格子効果による高い散乱効果が得られる。この領域を利
用して意図する屈折率分布を容易に実現することができ
る。

【００６０】例えば図８に示すような構成の場合、分子
配列が変化しない部分を１画素内に形成することによ
り、周期的な屈折率分布を実現することができる。

【００６１】なお、（ＲＳ／２Ｄ）＞ｔａｎ（７π／１８）の範囲では、必要最小限の斜め電界が得られなくなり、
このタイプの液晶表示素子の特徴である屈折レンズ効果
および回折格子効果が弱まるため、高い散乱効果が得ら
れにくくなる。

【００６２】導電体部の幅ＥＥについては、実験の結
果、次のことがわかった。例えば、ＥＥが３Ｄより大き
いと、非導電体部にも法線方向に電界が強くかかってし
まい、法線電界に近い電界が印加され、導電体部の液晶
分子と同様の分子配列となり、屈折率がセル面内で均一
となり、周期的な屈折率分布が形成されなくなる。ま
た、ＥＥがＤ／２より小さければ、液晶分子配列を変化
させるだけの充分な斜め電界が印加されなくなってしま
う。

【００６３】導電体部の幅ＥＥと非導電体部の幅ＲＳと
の関係は、液晶組成物が負の誘電率異方性を有する場合
はＲＳ／３≦ＥＥ≦１．１×ＲＳであり、正の誘電率異
方性を有する場合は０≦ＥＥ≦ＲＳである。

【００６４】以下にその理由について図９および図１０
により説明する。

【００６５】回折格子効果は、屈折率ｎ₁、ｎ₂が交互
に並んでいる場合に起こる。回折格子効果により散乱状
態が最も強くなるｎ₁、ｎ₂の比は１：１であることが
知られている（Ｍ．ボルン・Ｅ．ウォルフ著：光学の原
理II、６３７、東海大学出版会、１９７５）。したがっ
て、回折格子効果を高めるためには、平面図的にみて屈
折率が大きい部分と小さい部分の幅がほぼ同一になれば
よい。

【００６６】本発明の適用に適した第１のタイプの液晶
表示素子として、片側が全面導電体部で、他の片側電極
のみが導電体部と非導電体部を形成している電極構造を
用い、これに負の誘電率異方性を持つ液晶材料を挟持し
たときは、図９（ｃ）に示すように、電圧無印加時は屈
折率が一様な値ｎ₁となる。しかし、電圧印加時はＥＥ
部に法線電界がかかり、図１０（ｂ）に示すようにＲＳ
部に斜め電界がかかる。またＥＥ部は法線電界により液
晶分子が一様にチルトダウンするので、ストライプ電極
方位の屈折率は一様な値ｎ₂となる。

【００６７】一方、ＲＳ部は、液晶分子が斜め電界の方
向にチルトダウンして、屈折率分布は連続的に変化した
分布となる。従って、ストライプ電極方位の成分に対す
る屈折率分布は、図１０（ｃ）に示す分布となる。よっ
て、Ｖon時の屈折率がｎ₂となる幅Ｗｎ₂は、ＥＥに等
しくなるが、屈折率がｎ₁となる幅Ｗｎ₁は、ＲＳより
小さくなる。

【００６８】ここで、ＥＥ部は一様な屈折率であり、Ｒ
Ｓ部は屈折率が連続変化しているので、ＥＥ部とＲＳ部
との幅が等しい場合、屈折率分布を平面的に見ると、Ｗ
ｎ₁＜Ｗｎ₂となる。よって、Ｗｎ₁：Ｗｎ₂＝１：１
とするためには、ＥＥ部の幅はＲＳ部の幅より小さくす
る必要がある。Ｗｎ₁：Ｗｎ₂＝１：１の条件は、最適
な構成とする必要十分条件であり、実用上の効果を得る
範囲である。つまり、ＥＥ部の幅はＲＳ部の幅より小さ
い場合、斜め電界の強度および角度を調整することによ
って、Ｗｎ₁：Ｗｎ₂＝１：ｌの条件を実現することが
できる。

【００６９】製造マージンなどによりＥＥ部の幅がＲＳ
部の幅より大きくなった場合でも、回折格子効果が全く
現れないわけではなく、実験の結果、ＲＳの１．１倍の
幅までは実用上問題のないことがわかった。しかし、Ｒ
Ｓの幅がより大きすぎると、電界のかからない範囲が生
じてしまい、仮に斜め電界を調整しても、ＲＳの領域で
はｎ₂を形成することができなくなる。よって、Ｗｎ₁
＞Ｗｎ₂となり、回折格子効果が得られなくなってしま
う。実験の結果、回折格子効果が得られる下限値はＲＳ
／３≦ＥＥであることがわかった。

【００７０】以上の説明において、ストライプ電極方位
の偏光成分に対する屈折率分布の例で説明したが、スト
ライプ電極方位と直交する方位の偏光成分に対する屈折
率分布は反転する。

【００７１】また、誘電率異方性が正の液晶組成物を用
いた場合、ＥＥの部分では法線電界がかかるため、屈折
率はどの偏光成分に対してもｎ₁となるため、直交する
それぞれの偏光成分の屈折率分布の周期が等しくならな
い。よって、ＥＥの幅は小さい程よい。従って、誘電率
異方性が正の液晶組成物の場合は、０≦ＥＥ≦ＲＳであ
れば、回折格子効果および屈折レンズ効果は、ＲＳとＥ
Ｅの比には依存しない。このように、液晶組成物の誘
電率異方性の相違により、ＥＥの範囲を上述の値とする
ことにより、最適な斜め電界を印加することができ、良
好な回折格子効果を得ることができる。

【００７２】以上の関係を満たす値に設定することで、
このタイプの液晶表示素子に充分な斜め電界が印加され
る。

【００７３】このような電極構造を有する液晶表示素子
における液晶分子の挙動を、図５（ａ）および図５
（ｂ）により説明する。

【００７４】図５（ａ）は電圧無印加時における液晶分
子の挙動を概略的に示す平面図であり、図５（ｂ）は電
圧印加時における液晶分子の挙動を概略的に示す断面図
である。

【００７５】なお、上配向膜３５および下配向膜３６の
配向処理は、上基板表面におけるラビング方向が電極と
平行な方向になるように施し、その配向方向は上下基板
で１８０゜ずれている垂直配向処理である。その結果、
液晶層２０の液晶分子Ｍは、ホメオトロピック配列とな
っている。

【００７６】上電極３３および下電極３４に電圧を印加
すると、図５（ｂ）に示すような斜め方向電界ｅが発生
する。液晶分子Ｍは、斜め電界の法線成分によりチルト
ダウンする。それと同時に、液晶層厚方向に斜め電界の
横方向成分の電界が印加されるため、液晶分子は液晶層
内方向にツイスト現象を起こす。

【００７７】すなわち、液晶分子はツイストしながらチ
ルトダウンし、ストライプ方向に対し斜めに傾いた分子
配列となる。両基板ともに導電体部であるＥＥ部は、法
線電界がかかり、チルトダウンのみ生じ、ツイスト現象
は起こらない。したがって、液晶の配列は図５（ｂ）に
示すような形状をなす。

【００７８】図５（ｂ）に示す液晶分子の配列は、図５
に示した理想的な分子配列に近い配列となっており、高
い散乱効果が得られることを実験により確認した。

【００７９】次に、本発明に適した第２のタイプの液晶
表示素子について説明する。

【００８０】本発明の液晶表示素子に適した第２のタイ
プの液晶表示素子の電極構造は、各画素毎に導電体部と
非導電体部とから構成される。具体的な１例としては、
図１１に示す電極構造を挙げることができる。

【００８１】図１１は、１画素部分を示したもので、電
極構造は上基板および下基板にそれぞれ画素単位で複数
のストライプを形成する電極３３および３４を配置し、
各電極の導電体部３３ａおよび３４ａの幅と非導電体部
３３ｂおよび３４ｂの幅とを比較すると、３３ａ＜３３
ｂ、３４ａ＜３４ｂである。非導電体部３３ｂ、３４ｂ
の中央に対向させて、それぞれ導電体部３４ａ、３３ａ
を配置した構成となっている。

【００８２】また、導電体部３３ａまたは３４ａは、そ
れぞれ１画素内で電気的に接続されている。

【００８３】図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、電極
の配列と液晶分子の関係を示す図である。液晶表示素子
の法線方向での断面形状を見たとき、電極の配列は両基
板とも非導電体部である幅ＳＳを挟んで１枚の電極付き
基板のみに導電体部を有する幅ＲＥと他の１枚の電極付
き基板のみに導電体部を有する幅ＦＦと交互に配置され
る断面形状となっている。

【００８４】本発明者らはこのような電極構造におい
て、ｔａｎ（π／９）≦ＳＳ／Ｄ≦ｔａｎ（７π／１８）の関係を満たすことにより、より優れた特性が得られる
ことを実験の結果見い出した。ＳＳ／Ｄがｔａｎ（π／
９）未満であると、法線方向の電界成分のみが強くなり
すぎ、電極の非導電体部に法線電界にちかい電界が印加
され、非導電体部の液晶分子は導電体部の液晶分子と同
様の変化をし、周期的な屈折率分布が形成されなくな
る。

【００８５】一方、ＳＳ／Ｄがｔａｎ（７π／１８）を
こえると、電界成分が横方向のみとなり、非導電体部の
液晶層の厚み方向の液晶分子がほとんど変化しなくなる
ことが実験により確認された。

【００８６】また、ｔａｎ（π／６）≦ＳＳ／Ｄ≦ｔａ
ｎ（７π／１８）の範囲に、好ましくはｔａｎ（π／
６）≦ＳＳ／Ｄ≦ｔａｎ（π／３）の範囲に、より好ま
しくはｔａｎ（π／４）＜ＳＳ／Ｄ≦ｔａｎ（７π／１
８）の範囲に、さらに好ましくはｔａｎ（π／４）＜Ｓ
Ｓ／Ｄ≦ｔａｎ（π／３）の範囲内において、周期的な
屈折率分布が形成され、屈折レンズ効果および回折格子
効果による高い散乱効果が得られる。

【００８７】この第２のタイプの液晶表示素子におい
て、領域ＲＥとＦＥとの間に両基板とも非導電体部であ
る領域ＳＳが常に含まれているのは、常に横方向の電界
を発生しやすくするためである。領域ＳＳの幅が大きく
なりすぎると、電界強度が弱まり液晶分子が変化しなく
なってしまうため、領域ＳＳの幅は前述の範囲内に設定
する。

【００８８】また、画素が形成される基板内において領
域ＳＳの幅は同じ幅に均一に形成することが望ましい。
しかし、液晶表示素子を作製するときに発生するマージ
ン等の問題によりＳＳの幅にばらつきが生じることが考
えられる。その際には、１画素内の隣り合う導電体部Ｆ
Ｅを電気的に一つに接続することなく、異なった電位と
することができる電極構造とすることが好ましい。この
ような電極構造とすることにより領域ＳＳの幅のずれに
応じた電位差を生じさせることができ、電界強度のばら
つきを抑えることができる。

【００８９】このような構成の液晶表示素子において、
上下基板の導電体部の幅をＤ／２以上、３Ｄ以下とする
ことにより、優れた特性が得られる。

【００９０】これは、たとえば、ＦＥまたはＲＥが３Ｄ
を越えると、非導電体部にも法線方向に電界が強くかか
ってしまい、法線電界に近い電界が印加され、導電体部
の液晶分子と同様の分子列となり、ウォールが形成され
ない。

【００９１】また、Ｄ／２より小さければ、液晶分子配
列を変化させるだけの充分な斜め電界が印加されなくな
ってしまうことが実験により確認されている。

【００９２】以上の関係を満たす値に設定することで、
本発明の液晶表示装置に使用される第２のタイプの液晶
表示素子に、充分な斜め電界が印加される。

【００９３】このような電極構造を有する液晶表示素子
における液晶分子の挙動を、図１２（ａ）および図１２
（ｂ）により説明する。

【００９４】図１２（ａ）は電圧無印加時における液晶
分子の挙動を示す平面図および断面図であり、図１２
（ｂ）は電圧印加時における液晶分子の挙動を示す平面
図および断面図である。

【００９５】なお、上配向膜３５および下配向膜３６の
配向方向は１８０゜ずれており、液晶層４０の液晶分子
Ｍをユニホーム配列としている。

【００９６】上下電極３３、３４に電圧を印加すると、
図１２（ｂ）に示すような、斜め方向電界ｅが発生す
る。液晶分子は、斜め電界の法線成分により。チルトア
ップする。それと同時に、液晶層面内方向に斜め電界の
横方向成分の電界が印加されるため、液晶分子は液晶層
面内方向にツイスト現象を起こす。ここで、液晶分子は
初期的に電極方向と平行に配列しており、斜め電界に対
して垂直な方向になっている。

【００９７】よって、ツイストを得る方向は、右回り、
左回り双方が可能である。チルトアップ×（右回りツイ
ストまたは左回りツイスト）となり、結果的には対向す
る２方位へのチルトアップを得る。つまり、チルト方位
の自由度は２となる。即ち、液晶分子はツイストしなが
らチルトアップし、ストライプ方向に対し斜めに傾いた
分子配列となる。

【００９８】また、導電体部３３ａ、３４ａはそれぞれ
対向する部分が非導電体部の中央であるため、斜め電界
の影響を殆ど受けない。このため、この部分の液晶分子
は変化しない。したがって、液晶の配列は、図１２
（ｂ）に示すような形状となる。図１２（ｂ）に示す液
晶分子の配列は、図５に示した理想的な分子配列に近い
配列となっており、２つの偏光方向にほぼ同周期で、同
じ強度をもつ屈折率分布が形成されているため、非偏光
において高い散乱効果が得られる。

【００９９】このように本発明に特に適したタイプの液
晶表示素子は、２つの偏光方向にほぼ同周期で同じ強度
をもつ屈折率分布が、より理想的な分子配列に近く形成
されるため、既提案の液晶表示素子よりさらに非偏光の
散乱効果を高めることができる。

【０１００】ところで、回折格子効果は、前述のように
屈折率ｎ₁、ｎ₂が交互に並んでいる場合に起こり、回
折格子効果により散乱状態が最も強くなるｎ₁、ｎ₂の
比は１：１であることが知られている。本発明者らは、
種々の実験により、ｎ₁：ｎ₂＝１：１に最もなりやす
い電極構成が、ＲＥまたはＦＦの幅とＳＳの幅が等しい
場合であることを確認し、そのＲＥまたはＦＦの幅の許
容値を実験により調べた。その結果、ＲＥまたはＦＦの
幅がＳＳの幅の０．９倍未満または１．１倍をこえる
と、ｎ₁：ｎ₂＝１：１が形成できにくくなることが認
められた。

【０１０１】したがって、０．９×ＳＳ≦ＲＥ≦１．１
×ＳＳおよび０．９×ＳＳ≦ＦＦ≦１．１×ＳＳに設定
することが好ましい。

【０１０２】しかし、例えば電極間間隙等の他のパラメ
ータによっても斜め電界の強度は変化するため、その場
合には他のパラメータを最適に設定することにより
ｎ₁：ｎ₂＝１：１と形成するようにしてもよい。

【０１０３】なお、本発明の液晶表示装置に使用される
ＬＣＤにおいて、屈折率分布の周期は、−部の領域で同
一の周期の屈折率分布を得ることが出来ればよく、たと
えば周期の異なる屈折率分布が１画素内に存在しても、
回折格子効果及び屈折レンズ効果を得ることもできる。

【０１０４】次に、液晶分子の配列について説明する。

【０１０５】本発明の基板は斜め電界を用いて液晶分子
を図５に示すような配列とすることにより、より散乱効
果の高い液晶表示素子に適したものである。

【０１０６】このタイプの液晶表示素子では、液晶分子
が斜め電界によりツイスト現象を起こしながらチルトダ
ウンもしくはチルトアップしている。ユニホーム配列、
ホメオトロピック配列に限らず、液晶分子が電圧を印加
していない状態で一様な分子配列であり、電圧を印加す
るとツイスト現象とチルトアップもしくはチルトダウン
が同時に生ずるような分子配列、例えばスプレイ配列等
でも同様の効果が得られる。

【０１０７】このタイプの液晶表示素子の分子配列は、
理想的には、自由度が２である。ユニホーム配列とホメ
オトロピック配列を用いることがより望ましい。

【０１０８】ここで、ユニホーム配列の場合は導電体部
と非導電体部からなる電極を持つ、２枚の基板を組み合
わせた電極構成で、ホメオトロピック配列の場合は、電
極全面が導電体の基板と導電体部と非導電体部からなる
電極を持つ基板を組み合わせた電極構成であることが望
ましい。

【０１０９】例えば、ユニホーム配列で、電極全面が導
電体の基板と導電体部と非導電体部からなる電極を持つ
基板を組み合わせた場合は、導電体部で全方位の屈折率
がｎ₁となるため、各偏光方向において、散乱効果は得
られるが、各方位の屈折率分布が異なるため、図１０に
例示した液晶表示素子よりは散乱効果が低下する。ホメ
オトロピック配列で導電体部と非導電体部からなる電極
を持つ２枚の基板を組み合わせた場合にも、同様のこと
がいえる。

【０１１０】したがって、液晶分子配列が、ユニホーム
配列の場合には図１１に示した電極構成を、ホメオトロ
ピック配列の場合には図６に示した電極構成とすること
が望ましい。

【０１１１】また、前述のように、回折格子の光散乱効
果はΔＮｄに依存する。ここで、ΔＮｄは屈折率分布の
最大値と最小値の差であり、液晶組成物の屈折率異方性
Δｎ（＝ｎ_e−ｎ₀）に依存し、図５に示すような理想
的な分子配列であれば、ΔｎとΔＮは等しくなり、ｎ₂
＝ｎ_e、ｎ₁＝ｎ₀となる。しかし、本発明に適したタ
イプの液晶表示素子は、チルトアップもしくはチルトダ
ウンしながらツイストするため、ΔＮはΔｎの値より小
さくなる傾向がある。このため、液晶組成物のΔｎの設
定は任意のΔＮより大きい値に設定する必要がある。

【０１１２】このような液晶表示素子における光直進率
は、前述した式、Ｔ〜ｃｏｓ²（ΔＮｄ・π／λ）で表
されるので、ΔＮｄ／λ＝１／２のときが光直進率が０
となり、最も大きな回折格子効果が得られる。ΔＮｄ／
λ＝１／２が実現するΔｎｄは、種々のΔｎｄを変化さ
せ、電気光学特性を測定することにより、以下の範囲内
に設定すればよいことが実験により確認された。

【０１１３】可視光全領域４００ｎｍ〜７００ｎｍから
なる光を入射させる場合、液晶組成物の屈折率異方性Δ
ｎと液晶層厚ｄの積が、３５０ｎｍ≦Δｎｄ≦１０５０
ｎｍとなるような範囲内で設定すればよい。３５０ｎｍ
より小さい場合、十分な散乱効果が得られず、１０５０
ｎｍより大きいと電気光学特性に極値を２以上もつこと
になる。このことは、実験により確認した。

【０１１４】もしくは、分光特性のバンド幅が１００ｎ
ｍ以下である単色光を入射させる場合、入射させる単色
光の中心波長をλとしたとき、Δｎｄは、（λ−５０）
／２ｎｍ≦Δｎｄ≦２（λ＋５０）ｎｍの範囲内で設定
すれぱよい。

【０１１５】上述の可視光領域の範囲と同様に、Δｎｄ
の値が大きいと、液晶セルの電気光学特性に極値が複数
生じてしまい、またΔｎｄが上記の範囲より小さいと、
散乱効果が低いことが実験により確認された。

【０１１６】また、このタイプの液晶表示素子の散乱像
は、屈折効果と回折格子効果とを利用しているため、光
が一定の角度に回折された点状散乱像となる。例えば、
図１４に示すＬＣＤの構成の散乱像は、図１３（ａ）お
よび図１３（ｂ）に示すように、光源２５よりの光はス
トライプ電極を有するＬＣＤ４７と直交する方向の直線
上に点状散乱が確認できる。図１３（ａ）は電圧無印加
時を、図１３（ｂ）は電圧印加時をそれぞれ示す。図１
３（ｂ）に示す散乱像の１次回折角度θは次式で表され
る。

【０１１７】ｓｉｎθ〜λ／ＰここでＰは、液晶分子により形成された屈折率分布の周
期である。このタイプの液晶表示素子において、１次回
折角度θは１ｄｅｇ以上必要である。１ｄｅｇ以下であ
ると、０次回折光と１次回折光の距離が近くなりすぎ、
回折光同士が重なってしまい、充分な散乱効果が得られ
なくなってしまう。また、１次回折角度は大きいほど散
乱角度も大きくなる。回折角を大きくするためには、屈
折率分布の周期を小さくすればよい。

【０１１８】しかし、本発明者らは、屈折率分布の周期
は電極の非導電体部と導電体部との和とほぼ等しいこと
を確認しており、非導電体部と導電体部の幅には前述の
ような種々の制約があり、あまり幅を狭めることはでき
ない。

【０１１９】本発明者らは、１次回折角度が１０ｄｅｇ
すなわち非導電体部と導電体部の幅和が２．５μｍ（λ
＝４４０ｎｍ）が限界であることを確認した。また、１
次回折角度が１ｄｅｇのときは、非導電体部と導電体部
の幅の和は、３６μｍ（λ＝６４０ｎｍ）である。

【０１２０】よって、電極付き基板において、一方の導
電体部と非導電体部からなる電極を持つ基板と、他方の
電極全面が導電体である基板とを対向させた第１のタイ
プの液晶表示素子の場合は、２．５μｍ≦ＥＥ＋ＲＳ≦
３６μｍの範囲内で設定するようにすれぱよい。

【０１２１】導電体部と非導電体部からなる電極を持つ
２枚の基板を組み合わせた第２のタイプの液晶表示素子
の場合は、２．５μｍ≦ＲＥ＋ＳＳ≦３６μｍ、および２．５μｍ≦ＦＥ＋ＳＳ≦３６μｍの範囲内に設定すればよい。

【０１２２】このような種々の条件を設定することによ
り、本発明の液晶表示素子では、屈折レンズ効果と回折
格子効果により、散乱角度の大きい高い散乱効果を得る
ことが可能である。また、ランダムに配設されるスペー
サーにより散乱効果が低減することもない。

【０１２３】また、本発明に適したタイプの液晶表示素
子をねじれ角０ｄｅｇで作製し、直交した２枚の偏光板
間に各ラビング方向と一方の偏光板の吸収軸が平行とな
るように組み合わせると、散乱光源を用いた場合でも透
過型のディスプレイとすることができる。

【０１２４】この場合、複屈折効果を利用した光学モー
ドとなり、前述した透過率は低下するが、光透過状態を
液晶層の光散乱状態によって実現するため、視角依存性
が少ないといった効果を得る。特に、階調表示をした際
に表示が反転するような現象が生じないため、直視型の
ディスプレイとして、従来のＴＮ−ＬＣＤなどよりも優
れた表示特性を得ることができる。

【０１２５】本発明の液晶表示素子は、光を散乱させる
機能を有するので、液晶表示素子を照射する光源は、液
晶表示素子の面内に対して垂直な角度を有する平行光で
あることが望ましい。具体的には、液晶表示素子平面の
法線方向となす角度が１０ｄｅｇ未満の角度の光を入射
することができれば、光源として問題がないことが実験
により確認された。光を平行にする手段として、たとえ
ばシュリーレン光学系等が挙げられる。

【０１２６】図１４は、一般に用いられるシュリーレン
光学装置の構成図である。シュリーレン光学装置は、反
射鏡５８およびランプ５９から構成される平行光源４５
と液晶表示素子４７、集光レンズ４８、不要光を取り除
く絞り４９、表示画像を拡大投影する投影レンズ５０）
スクリーン５１から構成されている。

【０１２７】つぎに動作について説明する。光源から平
行光束として出射した照明光束は液晶表示素子４７に照
射される。光源５９のランプとしては、たとえばメタル
ハライドランプ、キセノンランプ等の放電ランプやハロ
ゲンランプ等が反射鏡５８と合わせて使用される。液晶
表示素子４７の面上には画像が表示され、表示画像の濃
淡に応じて面内に入射した光束が透過または散乱され
る。液晶表示素子４７の表示面に対して垂直に出射した
光束Ｌ₀は集光レンズ４８により絞り上に集光され、絞
り４９を透過した後に、投射レンズ５０に入射する。液
晶表示素子４８で散乱し、集光レンズ４８を透過した光
束Ｌ_eは絞り４９により遮断され、投射レンズ５０に入
射することはできない。すなわち絞り４９は不要光（散
乱光）を選択的に遮断し、液晶表示素子４７からほぼ垂
直に出射する光束のみを選択的に投射レンズに送り込む
ことにより、コントラストを向上させる働きをする。投
射レンズ５０を透過した光束はスクリーン５１上に拡大
結像される。

【０１２８】本発明に適した第１のタイプまたは第２の
タイプの液晶表示素子を用いる投影型液晶表示装置につ
いて図１５および図１６により説明する。

【０１２９】図１５に示す投影型液晶表示装置は、光源
４５よりの光はシュリーレンレンズ４６によりほぼ平行
光となり本発明の液晶表示素子４７と集光レンズ４８を
経て投射レンズ５０によりスクリーン５１に投影される
構造となっている。液晶表示素子に入射された平行光の
うち直進した光のみを投影するために集光レンズ４８の
焦点の位置に絞り４９を設けて液晶表示素子４７で散乱
させた光を遮断する構成となっている。

【０１３０】また、図１６に示す投影型液晶表示装置
は、本発明の液晶表示素子を２枚以上用い、図１５で使
用した光源と同等の機能を持つＲＧＢの３波長を含む白
色光源５７を用い、これを任意の波長に分光させる。分
光させる手段としては、ダイクロイックミラー、カラー
フィルタ等が挙げられる。分光させた光をそれぞれ液晶
表示素子４７ａ、４７ｂ、４７ｃに入射させている。

【０１３１】このような構成をとることにより、各波長
毎に光路を制御することが可能となる。よって、カラー
表示が実現できる。

【０１３２】本発明に適した液晶表示素子をマトリクス
表示に用いた場合、変調部画素面積つまりは開口部の値
によっては、全体の透過率が低くなる問題が生じる。と
くに投影型液晶表示装置に用いる液晶表示素子は素子の
単純化が構成上必要とされる。単純マトリクスの場合は
絶縁領域が、またスイッチング素子の場合はスイッチン
グ素子や配線領域を含めて非変調部の占める割合が大き
くなる。コントラストを確保するためには、これら非変
調部を遮光することが望ましいので、これら液晶表示素
子は事実上透過率が低くなっていた。

【０１３３】このような問題は、液晶表示素子の光透過
路に光学的に凸レンズと同等の機能を有する層を設ける
ことで解決することができる。そのような例を図１７お
よび図１８に示す。図１７において、入射光側外面後面
の基板間に、光学的に凸レンズと同等の機能を有する層
６０を設け、遮光層に進行する光を画素の開口部内変調
部に集光させている。また、本発明に適した液晶表示素
子において、液晶層に入射して通過する光は基板法線方
向に平行な光路をとることが望ましい。よって、図１７
に示すように、開口部に集光した光の進行方向が基板法
線方向とほぼ同一方向となれば、透過率向上とともにコ
ントラストの維持を実現できる。

【０１３４】こうした作用を得るには、図１８に示すよ
うに、本発明に適した液晶表示素子の入射光側基板の電
極と前述の光学的に凸レンズと同等の機能を有する層と
の間に、光学的に凸レンズもしくは凹レンズと同等の機
能を持つ層６０を設ければよい。光学的に凸レンズと同
等の機能を持つ層と光学的に凸レンズもしくは凹レンズ
と同等の機能を持つ層を透過した光は、液晶表示素子面
内の法線方向とのなす角度が、入射光の液晶表示素子面
内の法線方向となす角度の０．９ないし１．１倍となる
ように前述の光学的に凸レンズと同等の機能を制御すれ
ば、液晶層に入射される光は平行度を保つことができ透
過率とともにコントラストの維持が実現できる。

【０１３５】このような構成の液晶表示素子に柱状スペ
ーサを採用することにより、散乱能の低下が抑制されて
コントラスト比が向上する。すなわち、静電散布法など
によりランダムに配設されたスペーサにより、画素内に
方向の異なる複数の電界形成の妨害されることはない。
したがて、画素内に屈折率の異なる微小なドメインが周
期的に形成され、良好な光散乱状態が実現される。

【０１３６】本発明の液晶表示素子において、さらに画
素電極、対向電極の厚さを調節するようにしてもよい。
画素電極または対向電極により形成される回折格子によ
る光の透過率の低減が防止される。図１９は本発明の液
晶表示素子の１例を概略的に示す図であり、アレイ基
板、対向基板の１部を拡大して模式的に示したものであ
る。

【０１３７】この液晶表示素子２００の対向基板２０１
はアレイ基板２０２との間に液晶層２０３を挟持してい
る。対向基板２０１は透明絶縁性基板２０４に透明導電
性膜２０５を形成し、さらにこの透明導電性膜２０５
と、透明絶縁性基板２０４全面を覆うように配向膜２０
６が形成されている。

【０１３８】図１９に例示する液晶表示素子では、ガラ
スの透明絶縁性基板２０４上に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ
ＴｉｎＯｘｉｄｅ）からなる透明導電性膜２０５を
形成している。また透明導電性膜２０５は、ストライプ
状のパターンを有するストライプ状電極として形成され
ている。

【０１３９】アレイ基板２０２ではこのストライプ状電
極は画素電極であり、それぞれ画素毎に図示しないＴＦ
Ｔに接続されている。

【０１４０】このような周期的に配設された透明導電性
膜２０５を有する液晶表示素子では、屈折率の異なる透
明導電性膜２０５と、液晶層２０３のストライプ状に形
成された透明導電性膜の間に充填される部分とにより回
折格子が形成されることになるが、図１９に例示した液
晶表示素子２００では、透明導電性膜２０５の厚さｄを
透過光の回折強度を最小化して形成している。

【０１４１】すなわち入射光の波長λ、強度Ｉ₀とし、
透明導電体膜２０５の厚さをｄ、屈折率をｎ₁、液晶層
２０３の屈折率をｎ₂とすると、この回折格子による回
折強度Ｉは、ほぼＩ〜ｓｉｎ²（（（ｎ₁−ｎ₂）×ｄ×π）／λ）×Ｉ
₀ となる。したがって、（（ｎ₁−ｎ₂）×ｄ×π）／λ
を整数となるように透明導電体膜の厚さを調節してい
る。

【０１４２】もちろん、適当な屈折率を有する透明導電
性膜２０５または液晶層２０４を適宜選択して用いるこ
とにより回折強度を小さくするようにしてもよい。

【０１４３】またここでは、配向膜２０６は透明導電性
膜よりもずっと薄いために回折への寄与は非常に小さ
い。

【０１４４】透明導電性膜、液晶層以外にも入射光の回
折に寄与する物質がある場合には、その物質の厚さ、屈
折率もあわせて調節するようにしてもよい。

【０１４５】すなわち入射光の波長をλとし、透明導電
性膜が形成されたＡ領域２１０におけるリタデーション
Ｒ_iをΣ（ｎ_i×ｄ_i）、（ｉ＝１、２、…、ｋ）、ま
た透明導電性膜が形成されておらず液晶層が満たされた
Ｂ領域２１１におけるリタデーションＲ_jをΣ（ｎ_j×
ｄ_j）、（ｊ＝１、２、…、ｌ）とするとき、このまし
くは、０．８×λ≦｜Ｒ_i−Ｒ_j｜≦１．２×λ となるように、より好ましくは、｜Ｒ_i−Ｒ_j｜＝λ となるように、すなわちＡ領域とＢ領域とからなる回折
格子を透過する入射光のリタデーションがほぼ等しくな
るように、入射光の波長に合わせて回折に寄与する物質
の屈折率または厚さを調節するようにすればよい。例え
ば配向膜によるリタデーションなども考慮するような場
合にも同様に適用することができる。ここで、０．８×
λ≦｜Ｒ_i−Ｒ_j｜≦１．２×λの範囲は２０％の許容
差を設定したものである。

【０１４６】本発明の液晶表示素子は、柱状スペーサと
ともに厚さまたは屈折率を調節して配設された透明導電
性膜を備えることにより、光透過時には、透明導電性膜
を周期的なパターンに形成した場合でも回折により透過
率が低下することはなく、また、光散乱時には屈折率の
異なる微小なドメインがより良好に画素内に形成される
から、明るくコントラストの高い、表示品質の優れた液
晶表示素子となる。

【０１４７】図２０は画素ごとにストライプ状電極の厚
さを変えて配設した液晶表示素子の構造の１例を模式的
に示す図である。

【０１４８】図２０に例示した液晶表示素子２４００
は、前述のような柱状スペーサ２４５０を備えるととも
に、カラーフィルタ２４０１を用いて、１つの画素領域
に赤、緑、青の各色が透過する赤色透過領域２４０２
ａ、緑色透過領域２４０２ｂ、青色透過領域２４０２ｃ
を形成し、アレイ基板２４０３、対向基板２４０４の液
晶層を挟持する側面の、各色の透過領域に対応する領域
に、それぞれ透明導電性膜からなるストライプ状電極２
４０５ａ、２４０５ｂ、２４０５ｃを形成した。各色透
過領域に配設されたストライプ状電極２４０５は、各領
域を透過する光の波長λ_iに応じて最適化して形成し
た。すなわち、赤色透過領域２４０２ａではストライプ
状電極の膜厚を１．２８μｍに設定し、緑色透過領域２
４０２ｂではストライプ状電極の膜厚を１．１μｍに、
また青色透過領域２４０２ｃではストライプ状電極の膜
厚を０．８８μｍに設定した。なお、柱状スペーサ２４
５０は、斜め電界により屈折率の異なる微小なドメイン
が画素内に形成されるのを妨げないように配設するよう
にすればよい。

【０１４９】各ストライプ状電極２４０５の上側から、
図示を省略した配向膜が、アレイ基板２４０３および対
向基板２４０４上に形成されている。

【０１５０】したがって、各色透過領域２４０２では、
ストライプ状電極による透過光の回折強度が最小化さ
れ、明るく、コントラストの高い液晶表示素子となる。

【０１５１】こうして得られた液晶表示素子２４００に
平行光を入射し、直進した光のみを拡大投影したとこ
ろ、明るく色むらのない表示が得られた。

【０１５２】カラーフィルタのかわりにマイクロレンズ
アレイを用いてカラー表示を行う場合にも全く同様であ
る。また、ＲＧＢのかわりに、１つの画素領域にシア
ン、マゼンタ、イエローの各色が透過する領域を形成
し、各色の透過領域にそれぞれ透明導電性膜からなるス
トライプ状電極を形成するようにしてもよい。

【０１５３】この場合各色透過領域に配設されたストラ
イプ状電極は、その膜厚を透過する最も強い光の波長λ
_iに応じて最適化して形成するようにしてもよい。

【０１５４】

【発明の実施の形態】図２１は本発明の液晶表示素子の
画素構造を概略的に示す図である。

【０１５５】本発明の液晶表示素子は、液晶層を挟持し
て画素１０を形成する１対の画素電極１４と対向電極１
３の少なくとも一方の電極として、周期的に配設された
導電体からなる電極を備えている。図１の例では画素電
極１４、対向電極１３ともに導電体部とスリット状の非
導電体部とがストライプ状に配設された構造を有してい
る。例えば対向電極１３は、導電体部１３ａとスリット
状の非導電体部１３ｂとにより構成されている。画素電
極１４についても同様である。

【０１５６】すなわち本発明の液晶表示素子は、導電体
部と被導電体部とが交互に形成されたストライプ状の画
素電極１４と対向電極１３とを備えており、これら電極
により画素内に複数の方向の異なった電界を形成する。
そして、画素内に方向の異なった複数の電界を形成する
ことにより、屈折率の異なる微小領域を周期的に分布さ
せて、光の透過、散乱状態を制御するものである。

【０１５７】図２２は本発明の液晶表示素子の電圧無印
加時（ａ）と電圧印加時（ｂ）の画素の状態を模式的に
示す図である。電圧印加時には図２２（ｂ）に例示する
ように上下基板間に方向の異なる複数の斜め電界が形成
され、画素に入射する光は散乱される。

【０１５８】そして、本発明の液晶表示素子において
は、液晶層の厚さに対応する第１の基板と第２の基板と
の間隙は、静電散布などによりランダムに散布されるス
ペーサではなく、周期的な屈折率分布の形成を阻害しな
いような領域に配設された柱状のスペーサ１により保持
されている。この柱状スペーサ１は画素電極上に限ら
ず、例えば走査線、信号線、補助容量線（Ｃｓ線）上な
どに配設するようにしてもよい。また。これ以外にも周
期的な屈折率分布の形成を妨げないような位置に配設す
るようにしてもよい。

【０１５９】また配設する柱状スペーサ１として透光性
を有する材料を用いることが好適である。さらにまた、
配設する柱状スペーサ１として透光性を有するととも
に、挟持する液晶層と屈折率のほぼ等しい材料を用いる
ことがさらに好適であり、液晶層と柱状スペーサ１との
屈折率の相違に起因する透過率の低下を大きく抑制する
ことがきる。

【０１６０】柱状スペーサ１の形状は、角柱形状に限る
ことはなく、断面が円形でもよいし楕円形でもよい。ま
た画素内に配設する柱状スペーサ１の本数についても２
本に限ることはなく、基板間隔が確保できるように必要
に応じて備えるようにすればよい。つぎに、このよう
な柱状のスペーサ１ーを備えた本発明の液晶表示素子の
製造方法の１例について説明する。

【０１６１】まず、ガラスなどの透明絶縁性材料からな
る対向基板１１の液晶層を挟持する側の全面に例えばＩ
ＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）でできた透
明共通電極１３を形成し、その上側からポリイミドなど
からなる上配向膜１５（ＡＬ−３０４６、日本合成ゴム
製）を積層する。

【０１６２】液晶層を挟持するもう一方の基板も、例え
ばガラスなどの透明絶縁性材料からなり、例えばＩＴＯ
からなる画素電極およびこの画素電極を駆動するための
走査線、信号線、薄膜トランジスタなどのスイッチング
素子を形成し、その表面に下配向膜１６（ＡＬ−３０４
６、日本合成ゴム製）を積層する。

【０１６３】この例では、１画素の大きさが９６μｍ×
９６μｍである画素電極１４が画素単位でモザイク状に
配置されている。上下配向膜１５、１６のプレチルト角
は３°である。

【０１６４】対向電極１３は１画素毎に幅１６μｍの複
数のスリット１３ｂを有し、幅８μｍの導電体部１３ａ
を２４μｍピッチでストライプ状に配列したパターンで
あり、１画素の９６μｍ幅の中に４本の導電体部１３が
形成されている。

【０１６５】相対する画素電極１４も同様の構成を有し
ている。すなわち８μｍの導電体部１４ａと、１６μｍ
幅の非導電体部１４ｂを配置したパターンを有し、９６
μｍ幅内に４本の導電体部１４ａが形成されている。

【０１６６】これら画素電極または対向電極の導電体部
は、上下基板を相対させた状態で相互に１２μｍずつず
らせてあり、一方の電極の導電体部１３ａまたは１４ａ
が他方の電極の非導電体部１４ｂまたは１３ｂの中央に
対面するように配設される。画素電極１４は例えば薄膜
トランジスタなどの非線形スイッチング素子を有し、こ
のスイッチング素子は走査線２３と信号線２４とに接続
されている。すなわち、走査線に印加する信号電圧によ
り薄膜トランジスタのゲートのオン・オフが制御され、
オン状態のとき信号線に印加された信号電圧が画素に書
き込まれることになる。

【０１６７】上記配向膜１５、１６の配向方向Ｆ、Ｒは
図示のように電極の導電体部に平行するように、かち１
８０°異なる方向となるように設定する。また上下基板
の間隙を５μｍとし液晶セルを形成する。この基板間に
誘電率異方性が負であるネマティック液晶（Ｅ３２０、
メルクジャパン製）を充填し、液晶層２０とする。この
液晶は複屈折率（Δｎ）が０．１４３、Δｎｄは７１５
ｎｍである。

【０１６８】ここで、アレイ基板または対向基板のに感
光性透明層間膜層を塗布または転写法で形成し、次に露
光、現像により図１に図示するごとく、柱状スペーサ１
を形成した。スペーサ１の高さは５μｍに設定した。

【０１６９】またこのスペーサー１は対向基板上に印
刷、あるいはフォトリソグラフィー法などにより形成す
るようにしてもよい。

【０１７０】なお、このスペーサ１の屈折率は１．５で
あり、液晶層の常光屈折率（または異常光屈折率）とほ
ぼ一致するように設定した。

【０１７１】このようにして得られた本発明の液晶表示
素子に、スイッチング素子であるＴＦＴ１９を介して表
示信号を印加して電気光学特性（透過率−印加電圧曲
線）を測定した。電圧印加により電極間に横電界成分を
もつ電界が形成され、１画素内の微小な範囲で横電界成
分の方向が変化するから、液晶層２０の液晶分子Ｍが電
界に応じてその配列を変化する。したがって、画素内に
屈折率の異なる微小な部分が分布することになる（図２
参照）。

【０１７２】図２３は本発明の液晶表示素子の透過率−
印加電圧特性を示す図である。透過率−印加電圧曲線を
求めるために、本発明の液晶表示素子にＨｅ−Ｎｅレー
ザ光（λ＝５５０ｎｍ）を入射させて透過率を測定し
た。なお照射光のスポット径は１ｍｍで、透過したレー
ザ光は液晶表示素子から２０ｃｍのところに配置したフ
ォトダイオードにより検出した。また印加電圧は０Ｖか
ら徐々に５Ｖまで増加させ、その後５Ｖから０Ｖまで減
少させた。

【０１７３】電圧を印加していない状態では、画素内の
光の透過率は８５％と明るい透過率特性を示した。ま
た、電圧２．８Ｖで最小透過率０．４％と良好な散乱特
性が得られた。電気光学特性にヒステリシスは全く見出
だされなかった。印加電圧２．８Ｖおよび０Ｖにて応答
速度を測定したところ、立ち上がり２０ｍｓｅｃ、立ち
下がり２０ｍｓｅｃと極めて早い応答速度であった。

【０１７４】このように本発明の液晶表示素子は、スペ
ーサ１ーによる画素内の電界形成の妨害を最小限度に抑
制しているため、画素に入射した光はより効率的に散乱
される。したがって、より高いコントラスト比を得るこ
とができ、表示品質を向上することができる。

【０１７５】（比較例１）比較例として、柱状スペーサ
１を設ける代わりに直径５μｍの球状スペーサ９０を静
電散布法で散布した以外は実施例１と同様の液晶表示素
子を作成した。図２４はこの液晶表示素子の透過率−印
加電圧特性を示す図である。透過率−印加電圧曲線は実
施例１と同様の方法で測定した。最小透過率は５％であ
り、実施例１と比較して高い値であった。これは、基板
上にランダムに配設された球状スペーサーにより画素内
の電界が妨げられ、回折効果が低下してしまったためで
ある。

【０１７６】本発明の液晶表示素子の画素を構成する電
極は、例えば図１、図４、図１１、図２１に例示したよ
うな画素電極１４、対向電極１３に限ることはなく、種
々変形して用いることができる。図２５〜図３２は、本
発明の液晶表示素子を構成する電極の例を示す図であ
る。柱状スペーサはいずれの電極を用いる場合であって
も、前述のように、方向の異なる複数の電界が画素内に
形成されるを妨げないような位置に配設するようにすれ
ばよい。

【０１７７】

【発明の効果】本発明の液晶表示素子は、画素の一部領
域で、画素電極の導電体部と非導電体部とを対向させ、
一様な分子配列を形成することにより光透過状態を実現
し、複数の異なった方向の斜め電界を形成することによ
り屈折レンズ効果や回折格子効果などにより光散乱状態
を実現することができる。

【０１７８】本発明の液晶表示素子は駆動電圧が低く、
明るくコントラスト比の高い、階調性に優れたものであ
り、階調表示しても表示が反転しない広い視角特性を有
する。また、導電体部、非導電体部の幅、液晶層の厚
さ、Δｎなどを調節することによりさらに優れた特性を
得ることができる。

【０１７９】また、柱状スペーサーを周期的な屈折率分
布の形成に関与しない位置に選択配置し、かつ透明な物
資で形成することにより、より高い回折効果を得ること
ができる。

【０１８０】また、スペーサを周期的な屈折率分布の形
成に影響を与えない位置に選択的に配置し、かつ透明な
物質で形成することにより、より優れた特性を得ること
ができる。

【０１８１】なお、本発明以上の説明においては、柱状
スペーサは画素電極上に形成して例について説明した
が、画素電極状に限らず、例えば走査線、信号線上の周
期的な屈折率分布の形成に影響を与えない位置に選択的
に配置するようにしても同様の効果を得ることができ
る。

【０１８２】また、本発明の液晶表示素子は特に投影型
液晶表示装置に適用することにより、コントラスト比が
高く、また極めて明るい表示を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する液晶表示素子を説明する図
で、（ａ）は液晶を挟んで対向するストライプ状電極を
示す斜視図であり、（ｂ）は電圧印加時の液晶表示素子
の断面図。

【図２】スプレイ配列の液晶分子の振る舞いを模式的に
示す図であり、（ａ）〜（ｃ）は電圧無印加時を、
（ｄ）〜（ｆ）は電圧印加時を示す図。

【図３】理想的な液晶分子配列の１例を模式的に示す
図。

【図４】液晶表示素子の液晶を挟んで対向するストライ
プ状電極を示す斜視図。

【図５】本発明を適用する液晶表示素子を模式的に説明
する図で、（ａ）は電圧無印加時の液晶表示素子の平面
と断面を示す図、（ｂ）は電圧印加時の液晶表示素子の
平面と断面を示す図。

【図６】ＥＥ領域とＲＳ領域とが交互に配置された液晶
表示素子の断面を模式的に示す図。

【図７】ＥＥ領域とＲＳ領域とが交互に配置された液晶
表示素子の他の１例の断面を模式的に示す図。

【図８】液晶分子配列を模式的に示す図。

【図９】電圧無印加時のＥＥ領域とＲＳ領域との関係を
模式的に示す図。

【図１０】電圧印加時のＥＥ領域とＲＳ領域との関係を
模式的に示す図。

【図１１】本発明を適用する液晶表示素子の液晶を挟ん
で対向するストライプ状電極を示す斜視図。

【図１２】本発明を適用する液晶表示素子を模式的に説
明する図であり、（ａ）は電圧無印加時の液晶表示素子
の平面と断面を示す図、（ｂ）は電圧印加時の液晶表示
素子の平面と断面を示す図。

【図１３】第２のタイプの液晶表示素子の散乱像を模式
的に示す図。

【図１４】シュリーレン光学装置の構成を示す図。

【図１５】本発明を適用することができる投影型液晶表
示装置の構成の１例を概略的に示す図。

【図１６】本発明を適用することができる投影型液晶表
示装置の構成の別の１例を概略的に示す図。

【図１７】液晶表示素子とマイクロレンズとの配置の１
例を概略的に示す断面図。

【図１８】液晶表示素子とマイクロレンズとの配置の別
の例を概略的に示す断面図。

【図１９】本発明を適用することができる液晶表示装置
の構成の別の１例を概略的に示す図。

【図２０】本発明を適用することができる液晶表示装置
の構成の別の１例を概略的に示す図。

【図２１】本発明の液晶表示素子の画素構造の１例を概
略的に示す斜視図。

【図２２】本発明の液晶表示素子の電圧無印加時（ａ）
と電圧印加時（ｂ）の画素の状態を模式的に示す図。

【図２３】本発明の液晶表示素子の透過率−印加電圧特
性を示す図。

【図２４】スペーサをランダムに配設した場合の透過率
−印加電圧特性を示す図。

【図２５】本発明の液晶表示素子の画素電極の別の１例
を概略的に示す図。

【図２６】本発明の液晶表示素子の画素電極の別の１例
を概略的に示す図。

【図２７】本発明の液晶表示素子の画素電極の別の１例
を概略的に示す図。

【図２８】本発明の液晶表示素子の画素電極の別の１例
を概略的に示す図。

【図２９】本発明の液晶表示素子の画素電極の別の１例
を概略的に示す図。

【図３０】本発明の液晶表示素子の画素電極の別の１例
を概略的に示す図。

【図３１】本発明の液晶表示素子の画素電極の別の１例
を概略的に示す図。

【図３２】本発明の液晶表示素子の画素電極の別の１例
を概略的に示す図。

【図３３】従来の液晶表示素子の画素構造を概略的に示
す図。

【符号の説明】

１……柱状スペーサ１１……対向基板（上基板）、１２……アレイ基板（下
基板）１３……対向電極（上電極）、１３ａ……導電体部、１
３ｂ……非導電体部１４……画素電極（下電極）、１４ａ……導電体部、１
４ｂ……非導電体部１５……上配向膜、１６……下配向膜１９……スイッチング素子、２０……液晶層、２３……
ゲート線２４……信号線３１……上基板、３２……下基板、３３……上電極、３
３ａ……上電極導電部３３ｂ……上電極非導電部、３４……下電極、３４ａ…
…下電極導電部３４ｂ……下電極非導電部、３５……上配向膜、３６…
…下配向膜３９……スイッチング素子、４０……液晶層、４３……
ゲート線４４……信号線、４５……光源、４６……シュリーレン
レンズ４７……液晶表示素子、４８……集光レンズ、４９……
絞り５０……投射レンズ、５１……スクリーン、５２……駆
動装置５３……映像信号出力装置、５４、５５……ダイクロイ
ックミラー５６……全反射ミラー、５７……白色光源９０……球状スペーサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶層と、第１の基板と、第１の基板との間に前記液晶層を挟持して複数の画素領
域を形成する第２の基板と、第１または第２の基板の前記画素領域に形成され、第１
の基板と第２の基板との対向間隔をＤとしたとき、最小
幅Ｓが２Ｄｔａｎ（π／９）より大きくかつ周期的に配
列されたスリットを有する導電体膜からなるストライプ
状電極と、前記対向間隔Ｄを保持するように、第１の基板または第
２の基板に形成された柱状スペーサーとを具備したこと
を特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】前記スペーサーは光透過性物質からな
り、前記ストライプ電極上に形成されたことを特徴とす
る請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】前記スペーサーは前記ストライプ状電極
内の所定位置に周期的に配設されたことを特徴とする請
求項１乃至２のいずれかに記載の液晶表示素子。
【請求項４】前記柱状スペーサの屈折率は、前記液晶
層を構成する液晶組成物の常光屈折率ｎ_oまたは異常光
屈折率ｎ_eと実質的に等しいことを特徴とする請求項１
乃至３のいずれかに記載の液晶表示素子。