JP2001249336A - 液晶素子、該液晶素子を備えた液晶装置、及び該液晶素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ディスクリネーション等の液晶欠陥の発生を防
止する。 【解決手段】一方の基板１ａに配向制御膜４ａを形成
し、他方の基板１ｂに非一軸配向膜４ｂを形成し、これ
らの膜４ａ，４ｂの間にカイラルスメクチック液晶２を
配置した。そして、前記配向制御膜４ａにおける表面エ
ネルギーをγ_１とし、前記非一軸配向膜４ｂにおける表
面エネルギーをγ_２とした場合において、γ _１＞γ_２で
あり、かつ、前記非一軸配向膜４ｂにおける表面エネル
ギーの分散項γ_２ ^ｄが、 ３０ｄｙｎｅ／ｃｍ＜γ_２ ^ｄ＜４０ｄｙｎｅ／ｃｍ であるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フラットパネルデ
ィスプレイ、プロジェクションディスプレイ、ビューフ
ァインダ及びプリンター等に用いられる液晶素子、該液
晶素子を備えた液晶装置、及び該液晶素子の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】(1) 透過型液晶パネルでは、ツイステ
ッドネマチック液晶に比べて応答速度が速いカイラルス
メクチック液晶が用いられている。

【０００３】(2) また、このカイラルスメクチック液
晶は反射型液晶パネルにおいても用いられている。以
下、この点について参考までに説明する。

【０００４】反射型液晶パネルは、バックライトが不要
で消費電力が少なく、開口率が大きいために精細度を高
くできる等の特徴を有していることから、今後の幅広い
利用が期待されている。

【０００５】なお、この反射型液晶パネルにおいても、
画素数が多い大容量ディスプレイの場合には、ネマチッ
ク液晶を用いたアクティブマトリクス型液晶パネル（一
つ一つの画素にトランジスタのようなスイッチング素子
を配置したもの）にすることが好ましいが、用いる液晶
モードとしては以下のものが考えられる。

【０００６】透過型液晶パネルに使用される液晶モード
としてツイステッドネマチックモード（Ｔｗｉｓｔｅｄ
Ｎｅｍａｔｉｃモード；「エム・シャット（Ｍ．Ｓｃ
ｈａｄｔ）とダブリュー・ヘルフリッヒ（Ｗ．Ｈｅｌｆ
ｒｉｃｈ）著、ＡＰＰｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ、第１８巻、第４号（１９７１年２月１５日
発行）、第１２７頁から１２８頁」参照）があるが、こ
のモードを使用する場合には偏光板を２枚配置しなけれ
ばならないことから光の利用効率が低下するため、バッ
クライトを有さずに光量の少ない反射型液晶パネルには
適しているとは言い難い。偏光板を必要とせずに光利用
効率が高いものとしてＧＨ（ゲストホスト）タイプのも
のがあるが、ヒステリシスの存在による中間調表示特性
の劣化や応答速度が極めて遅い等の問題があって、フル
カラー画像や動画を表示する場合の反射型液晶パネルに
は適していない。したがって、反射型液晶パネルであっ
てフルカラー画像や動画を表示する場合には、複屈折効
果を利用した１枚偏光板タイプのＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒ
ｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉ
ｎｇｅｎｃｅ）モードやＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｌｉ
ｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードが適していると考え
られる。

【０００７】しかしながら、このようないずれのモード
を利用するにしても、ネマチック液晶は応答速度が数十
ｍｓ程度と遅く、動画表示には不向きであり、近年は、
強誘電性や反強誘電性を示すカイラルスメクチック液晶
を用いることに注目されている。このカイラルスメクチ
ック液晶には、複屈折効果を利用でき偏光板を１枚にす
ることができるため、光の利用効率向上という特徴をも
有している。また、このカイラルスメクチック液晶では
自発分極によって反転スイッチングを行うため、数十μ
ｓと応答時間が非常に短く、視野角特性にも優れている
という特徴も有している。

【０００８】(3) 上述のように、カイラルスメクチッ
ク液晶は透過型及び反射型の液晶パネルに好適である
が、ジグザグ欠陥の発生やそれに伴うコントラストの低
下を防止する点からパーフルオロエーテル側鎖を有する
液晶化合物が好ましい。以下、この点について説明す
る。

【０００９】上述のようなカイラルスメクチック液晶を
用いた液晶パネルでは、「強誘電性液晶の構造と物性
（コロナ社、福田敦夫、竹添秀男著、１９９０年）」に
も記載されているように、ジグザグ欠陥が発生してコン
トラストを著しく低下させてしまうという問題があっ
た。この欠陥が発生する原因は、カイラルスメクチック
液晶が２種類のシェブロン構造を形成していて、その層
の折れ曲がり角度（層の傾斜角δ）がかなり大きいこと
にある。そこで、このようなシェブロン構造の替わりに
ブックシェルフと言われる層状構造やそれに近い構造を
現出させてジグザグ欠陥の発生を防止するようにした液
晶パネルが提案されており（「次世代液晶ディスプレイ
と液晶材料；（株）シーエムシー、福田敦夫編、１９９
２年」）、液晶材料としてはパーフルオロエーテル側鎖
を持つ液晶性化合物（米国特許 ５２６２０８２、国際
出願特許 ＷＯ９３／２２３９６、１９９３年第４回強
誘電液晶国際会議 Ｐ４６、Ｍａｒｃ Ｄ．Ｒａｄｃｌ
ｉｆｆｅら）が開示されている。

【００１０】かかる液晶材料を用いた液晶パネルでは、
ジグザグ欠陥の発生を防止してコントラストを高くでき
るという特徴を有している。また、この液晶性化合物の
場合、他の炭化水素系の強誘電性液晶よりも粘性が低い
ことから、応答速度を速くしたり、自発分極値を小さく
してアクティブマトリクス駆動に適したものとしたりす
ることができる。

【００１１】なお、上述のようにパーフルオロエーテル
側鎖を有する液晶性化合物を均一に配向させる手段につ
いては特開平０８−０３６１８２号公報に開示されてい
る。すなわち、かかる液晶では、ＩＳＯ状態からスメク
チックＡ相に転移する際に、ほぼ楕円形のＳｍＡ相の島
（以下“バトネ”とする）が発生し、それが成長して接
合することによって相転移が完了する。ところで、この
バトネの成長方向がランダムであったり、バトネどうし
が接合されていない場合にはＳｍＡ相にて配向欠陥が発
生して液晶は均一に配向されなくなる。そして、上記公
報には、上下基板それぞれの表面エネルギーγ_１，γ_２
の差γ_１−γ_２を大きく、具体的には、γ_１−γ_２＞９
ｄｙｎｅ／ｃｍ、さらにはγ_１−γ_２＞１７ｄｙｎｅ／
ｃｍとすることが配向欠陥の抑制に繋がることが開示さ
れている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】(4) しかしながら、
このようなパーフルオロエーテル側鎖を持つ液晶性化合
物ではディスクリネーションライン等の様々な欠陥が発
生する。以下、この欠陥について説明する。

【００１３】上述のパーフルオロエーテル側鎖を持つ液
晶性化合物では、層の傾斜角δの大きさは（層間隔の大
きさの温度特性によって必然的に生み出されていて）多
少の値（数度以下と小さいものの０度ではない値）を持
っており、（上述のようなジグザグ欠陥は認められない
ものの）層構造の不連続性に起因した欠陥（ディスクリ
ネーションライン）が発生し、様々な問題を引き起こし
ていた。

【００１４】すなわち、黒表示を行う場合には欠陥部分
から光が漏れることによってコントラストが低下してし
まうという問題があった。また、この欠陥には様々な種
類のものがあって、それぞれの見かけのチルト角も異な
ることから、欠陥がランダムに分布してしまうことで、
白表示する際においても最大透過率が変化してしまうと
いう問題があった。

【００１５】本発明者はＸ線解析結果などから、こうし
た欠陥がスメクチック液晶の層構造において、層構造の
折れ曲がり角度（層の傾斜角）を持つシェブロン構造を
有する領域と、液晶の層間隔の大きさの温度特性によっ
て計算される値に比べ著しく小さい層の傾斜角を持つ層
構造を有する領域とが混在していることが原因して、配
向及び駆動特性のムラが発生していることを見出した。
なお、ここでいう欠陥は例えばＳｍＡ相内において完全
にブックシェルフ構造を有している場合には観測されな
い。すなわち、層方向は均一に形成されている場合にお
いても、ＳｍＣ ^＊ 相に転移した後、数度以下であって
も零ではない有限の層傾斜角（シェブロン角）を有した
ときに初めて観測されるものである。

【００１６】(5) ところで、上述した欠陥は、透過型
に比べてセル厚の小さい反射型液晶パネルでは顕著とな
る。以下、その理由について説明する。

【００１７】上述した欠陥が反射型液晶パネルで顕著と
なる１つの理由は、上述した欠陥は、セル厚が小さいも
のほど発生し易く、反射型液晶パネルは透過型液晶パネ
ルに比べてセル厚が薄い（半分程度）だからである。す
なわち、複屈折効果を利用した反射型液晶パネルの場
合、コントラストを高くするには、リタデーション（Δ
ｎｄ）を可視光波長λの４分の１（可視光の中心波長で
ある５５０ｎｍの４分の１である１４０ｎｍ）にする必
要がある。また、液晶パネルを斜めから見たときの色付
き（黄色み付き）を抑制するにはリタデーションをさら
に小さくする必要がある。ここで、リタデーションの値
は、液晶材料の複屈折値Δｎとセル厚ｄとによって決定
されるものであるが、複屈折値Δｎの方は液晶材料固有
の値（例えば、上述のようなパーフルオロエーテル側鎖
を持つ液晶性化合物の場合には複屈折値Δｎは０．０８
〜０．１０となる）であって、リタデーションの値を１
４０ｎｍにするにはセル厚ｄを１．８μｍ以下に薄くす
る必要がある。反射型液晶パネルではセル厚がこのよう
に薄いため上記欠陥が顕著となる。

【００１８】上述した欠陥が反射型液晶パネルで顕著と
なるもう１つの理由は、反射型液晶パネルでは、入射光
と反射光とが通過するため、欠陥が透過型のものに比べ
て２倍に強調されることにある。

【００１９】(6) また、上述した欠陥は、製造直後
（すなわち、液晶を等方相から冷却した直後）の液晶パ
ネルには現れていなくても、液晶に駆動電圧を印加した
場合、特に高周波電圧を印加した場合には現れることも
ある。このことについて、以下説明する。

【００２０】透過型／反射型のいずれの液晶パネルにお
いても、中間調表示するために時分割階調制御が用いら
れることがある。いま、液晶を低い周波数でオン・オフ
した場合、人間の眼には画像のチラツキ（単なる光のオ
ン・オフ）としてしか認識されないが、液晶のオン・オ
フを所定以上の高周波で行った場合には、人間の眼には
（画像のチラツキとして認識されず）中間調（オン・オ
フの時間比に応じたレベルの中間調）として認識され
る。時分割階調制御とはこのような現象を利用して液晶
パネルの高周波駆動を行うものである。

【００２１】そして、液晶が上述のような欠陥を有する
場合、欠陥の多い領域と、均一配向部分が多い領域とで
は電圧に対する透過率の立ち上がり特性が異なるため、
時分割階調制御の際に階調レベルにずれが生じ、色再現
性が損なわれるという問題があった。

【００２２】そこで、本発明は、欠陥の発生等を防止す
る液晶素子、該液晶素子を備えた液晶装置、及び液晶素
子の製造方法を提供することを目的とするものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記事情を考慮
してなされたものであり、所定間隙を開けた状態に配置
された一対の基板と、これら一対の基板の間隙に配置さ
れたカイラルスメクチック液晶と、該カイラルスメクチ
ック液晶を挟み込むように配置された一対の電極と、一
軸配向特性が付与されると共に一方の基板に支持された
配向制御膜と、一軸配向特性が付与されていないと共に
他方の基板に支持された非一軸配向膜と、を備え、か
つ、前記一対の電極を介して前記カイラルスメクチック
液晶に電圧を印加することにより駆動される液晶素子に
おいて、前記カイラルスメクチック液晶が、フルオロカ
ーボン末端鎖及び炭化水素鎖を有し該両末端鎖が中心核
によって結合された、スメクチック中間相又は潜在的ス
メクチック中間相を持つフッ素含有液晶化合物を含有
し、前記配向制御膜における表面エネルギーをγ_１と
し、前記非一軸配向膜における表面エネルギーをγ_２と
した場合において、γ_１＞γ_２であり、かつ、前記非一
軸配向膜における表面エネルギーの分散項γ_２ ^ｄが、３
０ｄｙｎｅ／ｃｍ＜γ_２ ^ｄ＜４０ｄｙｎｅ／ｃｍであ
る、ことを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図６を参照して、
本発明の実施の形態について説明する。 (1) まず、本実施の形態に係る液晶素子の構成につい
て図１及び図２を参照して説明する。

【００２５】本実施の形態に係る液晶素子は、図１や図
２に符号Ｐ_１及びＰ_２で示すように、所定間隙を開けた
状態に配置された一対の基板１ａ，１ｂと、これら一対
の基板１ａ，１ｂの間隙に配置されたカイラルスメクチ
ック液晶２と、該カイラルスメクチック液晶２を挟み込
むように配置された一対の電極３ａ，３ｂと、一軸配向
特性が付与されると共に一方の基板１ａに支持された配
向制御膜４ａと、一軸配向特性が付与されていないと共
に他方の基板１ｂに支持された非一軸配向膜４ｂと、を
備えており、該液晶素子は、前記一対の電極３ａ，３ｂ
を介して前記カイラルスメクチック液晶２に電圧を印加
することにより駆動されるようになっている。

【００２６】ところで、前記一対の基板１ａ，１ｂのい
ずれかに反射層Ａを配置して、液晶素子を光反射型にす
ると良い。このような光反射型の場合、カイラルスメク
チック液晶２の厚み（すなわちセル厚）ｄが、 Δｎ・ｄ＝λ／４ すなわち、ｄ＝λ／（４Δ
ｎ） 但し、Δｎ；液晶２の複屈折異方性 λ ；可視光の波長 を満足するようにすると良く、例えば１．８μｍ以下に
すると良い。

【００２７】また、電極３ａ，３ｂには、Ｉｎ_２Ｏ_３や
ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明材
料を用いれば良いが、上述のように液晶素子を光反射型
にする場合には、反射効率の高い金属材料によって一方
の電極（例えば電極３ｂ）を形成し、該電極を反射層Ａ
として機能させても良い。なお、反射層Ａを、電極３
ａ，３ｂとは別の部材（光反射のみを行う専用部材）に
て構成しても良い。

【００２８】さらに、基板１ａ，１ｂには、ガラスやプ
ラスチック等の透明性の高い材料を用いれば良いが、上
述のように液晶素子を光反射型にする場合には一方の基
板１ｂに、シリコン等の透明性の低い（又は無い）材料
を用いれば良い。

【００２９】またさらに、上述した配向制御膜４ａや非
一軸配向膜４ｂには、電極間のショートを防止する機能
を付加しても良い。またさらに、これらの膜４ａ，４ｂ
とは別に、該ショートを防止するための絶縁膜を形成し
ても良い（図１には液晶２の両側に形成された絶縁膜６
ａ，６ｂを図示し、図２には片側に形成された絶縁膜６
ｂのみ図示）。かかる絶縁膜６ａ，６ｂは、ＳｉＯ_２、
ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５等にて形成すれば良い。

【００３０】また、これらの配向制御膜４ａ、非一軸配
向膜４ｂ及び絶縁膜６ａ，６ｂ以外に有機物層や無機物
層を形成しても良い。

【００３１】さらに、基板１ａ，１ｂの間隙にエポキシ
樹脂等からなる接着粒子（不図示）を分散配置して、両
基板１ａ，１ｂの接着性や、液晶素子Ｐ_１，Ｐ_２の耐衝
撃性を向上させると良い。

【００３２】また、基板１ａ，１ｂの間隙に、シリカビ
ーズ等からなるスペーサー（図１の符号５参照）を配置
し液晶２の厚みを規定するようにしてもよい。

【００３３】さらに、基板１ａ又は１ｂに沿うように偏
光板を配置すると良い（図１の符号１７参照）。

【００３４】一方、本発明に係る液晶素子は単純マトリ
クス型としてもアクティブマトリクス型としても良い
が、単純マトリクス型にする場合には電極３ａ，３ｂを
ストライプ状に形成して互いに交差するように配置すれ
ば良く、アクティブマトリクス型にする場合には一方の
電極３ｂをドット状にマトリクス状に配置し、各電極３
ｂにスイッチング素子７を接続し、他方の電極３ａを基
板全面或は一部に形成すると良い。

【００３５】ここで、液晶素子を時分割階調制御（詳細
は後述）で駆動する場合には情報信号電圧は必然的に高
周波になるため、発熱や電力消費を抑える観点から単純
マトリクス型よりもアクティブマトリクス型の方が好ま
しい。また、アクティブマトリクス型の場合のスイッチ
ング素子７としてはアモルファスＳｉやポリＳｉ等のＴ
ＦＴを挙げることができるが、液晶２が自発分極を有す
るものである点から後者の方が好ましく、単結晶である
方が好ましい。さらに、スイッチング素子７としては、
二端子型のものでも良く、シリコンウエハー上に形成し
たＭＯＳ−ＦＥＴを駆動基板（バックプレーン）として
用いるタイプ（ＤＲＡＭ使用／通常反射型、ＳＯＩ（Ｓ
ｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）方式／通常
透過型）等を用いても良い。

【００３６】また一方、上述した液晶素子Ｐ_１，Ｐ
_２と、該液晶素子Ｐ_１，Ｐ_２に駆動電圧を印加する駆動
回路（図３の符号２０，２１参照）とによって液晶装置
を構成すると良い。

【００３７】この場合、上述した液晶素子Ｐ_１，Ｐ_２を
用いてカラー表示を行うようにしても良い。このような
カラー表示を行う方法としては、各画素にカラーフィル
ターを配置する方法や、そのようなカラーフィルターを
用いず、液晶素子に対して異なる色の単色光を順次照射
する光源（図１の符号１８参照）を設け、該光の照射に
同期させて液晶素子の画像を変更する方法（いわゆるフ
ィールドシーケンシャル方式）を挙げることができる。
後者のフィールドシーケンシャル方式の場合、赤・青・
緑の単色光を液晶素子に対して順次照射すると共に該光
の照射に同期させて少なくとも１／１８０秒毎に前記液
晶素子の画像を切り替えると良い。

【００３８】(2) 次に、配向制御膜４ａ及び非一軸配
向膜４ｂについて説明する。

【００３９】本発明においては、配向制御膜４ａにおけ
る表面エネルギーをγ_１とし、非一軸配向膜４ｂにおけ
る表面エネルギーをγ_２とした場合において、γ_１＞γ
_２であり、非一軸配向膜４ｂにおける表面エネルギーの
分散項γ_２ ^ｄを３０ｄｙｎｅ／ｃｍ＜γ_２ ^ｄ＜４０ｄｙ
ｎｅ／ｃｍとなるようにすると良い。また、配向制御膜
４ａにおける表面エネルギーの分散項γ_１ ^ｄと非一軸配
向膜４ｂにおける表面エネルギーの分散項γ_２ ^ｄとの関
係が０ｄｙｎｅ／ｃｍ＜γ_１ ^ｄ−γ_２ ^ｄ＜９ｄｙｎｅ／
ｃｍとなるようにすると良い。

【００４０】さらに、非一軸配向膜４ｂの表面粗さは、
算術平均粗さ（Ｒａ）で２ｎｍ以上、自乗平均粗さ（Ｒ
ｍａ）で２．５ｎｍ以上、表面粗度（Ｒｏｕｇｈｎｅｓ
ｓｆａｃｔｏｒ）で５％以上にすると良く、非一軸配向
膜４ｂの体積抵抗率は、材料を調整して１×１０^４〜１
×１０^８Ωｃｍの範囲にすると良い。

【００４１】なお、配向制御膜４ａは、基板１ａの全面
に形成しても、部分的に（選択的に）形成しても良い。
部分的に形成する場合、配向制御膜４ａが形成されてい
ない部分（すなわち、一軸配向規制力が存在しない領
域）における表面エネルギーの分散項は３０ｄｙｎｅ／
ｃｍより大きくすると良い。また、配向制御膜４ａが形
成されていない部分（すなわち、一軸配向規制力が存在
しない領域）に、体積抵抗率が１×１０^４〜１×１０^８
Ωｃｍの範囲となる膜を形成すると良く、該膜の表面粗
さは、算術平均粗さ（Ｒａ）で２ｎｍ以上、自乗平均粗
さ（Ｒｍａ）で２．５ｎｍ以上、又は表面粗度（Ｒｏｕ
ｇｈｎｅｓｓ ｆａｃｔｏｒ）で５％以上にすると良
い。

【００４２】ここで、配向制御膜４ａとしては、形成し
た膜に一軸配向処理を施して一軸配向特性を発現させた
ものや、そのような処理を施さなくとも一軸配向特性を
有している膜を用いると良い。

【００４３】前者（所定の処理を施すことによって一軸
配向特性を発現するもの）の例としては、無機物（一酸
化珪素、二酸化珪素、酸化アルミニウム、ジルコニア、
フッ化マグネシウム、酸化セリウム、フッ化セリウム、
シリコン窒化物、シリコン炭化物、ホウ素窒化物など）
や有機物（ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリイ
ミドアミド、ポリエステル、ポリアミド、ポリエステル
イミド、ポリパラキシレン、ポリカーボネート、ポリビ
ニルアセタール、ポリビニルクロライド、ポリスチレ
ン、ポリシロキサン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、
ウレア樹脂、アクリル樹脂など）の膜を、溶液状にして
直接塗布する方法や、蒸着方法、並びにスパッタリング
方法を用いて基板表面に形成し、その膜表面にビロー
ド、布或は紙等の繊維状のもので行うラビング処理を施
したものを挙げることができる。

【００４４】また、後者（処理を施さなくとも一軸配向
特性を有しているもの）の具体例としては、シリコン
（Ｓｉ）の酸化物や窒化物を斜方蒸着したものを挙げる
ことができる。

【００４５】なお、かかる配向制御膜４ａの膜厚は、自
発分極Ｐｓのスイッチングに伴って発生する反電場の大
きさを抑制して良好なスイッチング性能を有する観点か
ら２００Å以下（又は、１００Å以下）が好ましい。

【００４６】また、ポリイミドからなる配向制御膜４ａ
の好ましい具体例としては、下式で表される繰り返し単
位からなるものを挙げることができる。

【００４７】

【化２】

【００４８】さらに、より具体的な構造としては、例え
ば以下の繰り返し単位構造が挙げられる。

【００４９】

【化３】

【００５０】一方、上述した非一軸配向膜４ｂとして
は、多結晶又は非昌質の金属酸化膜や、多結晶又は非昌
質半導体や、絶縁性ポリマー膜や、導電性制御不純物が
添加された微粒子を含む絶縁性ポリマー膜を挙げること
ができる。

【００５１】ここで、多結晶又は非昌質の金属酸化膜と
しては、ＺｎＯ、ＣｄＯ、ＺｎＣｄＯｘ等のＩＩ族酸化
膜や、ＧｅＯ_２、ＳｎＯ_２、ＧｅＳｎＯｘ、ＴｉＯ_２、
ＺｒＯ_２、ＴｉＺｒＯｘ等のＩＶ族酸化膜を挙げること
ができる。また多結晶又は非昌質半導体としては、Ｓｉ
やＳｉＣ等のＩＶ族半導体を挙げることができる。

【００５２】さらに絶縁性ポリマー膜の母材には、Ｓｉ
ＯｘやＴｉＯｘやＺｒＯｘ等の酸化物や、シロキサンポ
リマーを用いれば良い。また、かかるポリマー膜に含有
させる微粒子としては、ＺｎＯ、ＣｄＯ、ＺｎＣｄＯｘ
等のＩＩ族酸化物からなる微粒子や、ＧｅＯ_２、ＳｎＯ
_２、ＧｅＳｎＯｘ、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＴｉＺｒＯｘ
等のＩＶ族酸化物からなる微粒子を挙げることができ
る。

【００５３】さらに、導電性制御不純物としては、ＩＩ
族酸化物に対しｎ型不純物（ドナー；電子伝導を高める
不純物）にはＩＩＩ族元素であるＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ
が、Ｐ型不純物（アクセプター；ホール伝導を高める不
純物）にはＩ族元素であるＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｌｉを用
いれば良い。また、ＩＶ族酸化物又は半導体に対して、
ｎ型不純物にはＶ族元素であるＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｌｉ
が、Ｐ型不純物にはＩＩＩ族元素であるＢｉ，Ａｌ，Ｇ
ａ，Ｉｎを用いれば良い。

【００５４】(3) 次に、本実施の形態に用いるカイラ
ルスメクチック液晶２について説明する。

【００５５】本発明で用いるカイラルスメクチック液晶
２は、上述したように、フルオロカーボン末端鎖及び炭
化水素鎖を有し該両末端鎖が中心核によって結合され
た、スメクチック中間相又は潜在的スメクチック中間相
を持つフッ素含有液晶化合物を含有したものである。

【００５６】このようなスメクチック中間相又は潜在的
スメクチック中間相を持つフッ素含有液晶化合物とし
て、好ましい具体例としては以下の一般式（ＩＩ）で表
されるものを挙げることができる。

【００５７】

【化４】

【００５８】このような化合物としては、フェニルピリ
ミジンコアからなる化合物が好ましい。

【００５９】なお、上述したカイラルスメクチック液晶
には、染料や顔料や酸化防止剤や紫外線吸収剤等の添加
物を含有させても良い。

【００６０】(4) 次に、ＴＦＴを用いたアクティブマ
トリクス型液晶素子Ｐ_２の構成の一例を、図２及び図３
を参照して説明する。

【００６１】図に示す液晶素子Ｐ_２は、所定間隙を開け
た状態に配置した一対のガラス基板１ａ，１ｂ、を備え
ており、一方のガラス基板１ａの全面には、均一な厚み
の共通電極３ａが形成され、共通電極３ａの表面には配
向制御膜４ａが形成されている。

【００６２】また、他方のガラス基板１ｂの側には、図
３に示すように、ゲート線Ｇ_１，Ｇ _２，…が図示Ｘ方向
に多数配置され、ゲート線Ｇ_１，Ｇ_２，…とは絶縁され
た状態のソース線Ｓ_１，Ｓ_２，…が図示Ｙ方向に多数配
置されている。そして、これらのゲート線Ｇ_１，Ｇ_２，
…及びソース線Ｓ_１，Ｓ_２，…の各交点の画素には、ス
イッチング素子としての薄膜トランジスタ（アモルファ
スＳｉＴＦＴ）７や、金属からなる画素電極３ｂ及び保
持容量電極８等が配置されている。

【００６３】このうち、アモルファスＳｉＴＦＴ７は、
図２に示すように、ゲート電極１０と、窒化シリコン
（ＳｉＮｘ）からなる絶縁膜（ゲート絶縁膜）６ｂと、
半導体層であるａ−Ｓｉ層１１やｎ^＋ａ−Ｓｉ層１２，
１３と、ソース電極１４と、ドレイン電極１５と、チャ
ネルを保護するチャネル保護膜１６と、によって構成さ
れている。すなわち、ガラス基板１ｂには各画素毎にゲ
ート電極１０が形成され、該ゲート電極１０の表面は絶
縁膜６ｂにて覆われ、絶縁膜６ｂの表面であってゲート
電極１０を形成した位置にはａ−Ｓｉ層１１が形成され
ている。また、このａ−Ｓｉ層１１の表面には、互いに
離間するようにｎ^＋ａ−Ｓｉ層１２，１３が形成されて
おり、各ｎ^＋ａ−Ｓｉ層１２，１３にはソース電極１４
やドレイン電極１５が互いに離間した状態に接続されて
いる。さらに、これらのａ−Ｓｉ層１１や電極１４，１
５を覆うようにチャネル保護膜１６が形成されている。

【００６４】そして、ＴＦＴ７のゲート電極１０は上述
したゲート線Ｇ_１，Ｇ_２，…を介して走査信号ドライバ
２０に接続され、ＴＦＴ７のソース電極１４はソース線
Ｓ_１，Ｓ_２，…を介して情報信号ドライバ２１に接続さ
れ、ＴＦＴ７のドレイン電極１５は画素電極３ｂに接続
されている。

【００６５】ところで、上述した保持容量電極８はガラ
ス基板１ｂの表面に形成されており、上述した絶縁膜６
ｂは、この保持容量電極８及びガラス基板１ｂを覆う位
置まで形成され、上述したソース電極１４や画素電極３
ｂはこの絶縁膜６ｂの表面に形成されている。これによ
り、保持容量電極８と画素電極３ｂとは、絶縁膜６ｂを
挟んだ状態に配置されることとなり、これらによって保
持容量Ｃ_ｓが構成されることとなる（図４参照）。

【００６６】また、図２に示すように、上述したＴＦＴ
７や画素電極３ｂの表面には非一軸配向膜４ｂが形成さ
れている。

【００６７】さらに、これらのガラス基板１ａ，１ｂの
間隙であって、画素電極３ｂと共通電極３ａとの間に
は、自発分極を有するカイラルスメクチック液晶２が配
置されていて、液晶容量Ｃ_ｌｃが構成されることとなる
（図４参照）。

【００６８】(5) 次に、上述した液晶素子Ｐ_２の駆動
方法の一例について説明する。

【００６９】上述した液晶素子Ｐ_２においては、走査信
号ドライバ２０から各ゲート線Ｇ_１，Ｇ_２，…にはゲー
ト電圧が線順次に印加され、各画素のＴＦＴ７はゲート
電圧が印加されることによってオン状態となる。

【００７０】一方、このようなゲート電圧の印加に同期
して、情報信号ドライバ２１からソース線Ｓ_１，Ｓ_２，
…にはソース電圧が印加される。したがって、ＴＦＴ７
がオン状態にある画素では、ソース電圧がＴＦＴ７及び
画素電極３ｂを介して液晶２に印加され、液晶２のスイ
ッチングが画素単位で行われる。

【００７１】そして、このような駆動を一定期間（フレ
ーム期間であり、通常は１／６０ｓｅｃ以内）毎に繰り
返し、画像の書き換えを行うようになっている。

【００７２】図５は、そのような液晶素子の駆動方法の
一例を示す図であり、（ａ）は、ある１本のゲート線Ｇ
_ｉにゲート電圧Ｖｇが印加される様子を示す図、（ｂ）
は、ある１本のソース線Ｓ_ｊにソース電圧が印加される
様子を示す図、（ｃ）は、これらゲート線Ｇ_ｉ及びソー
ス線Ｓ_ｊの交差部の画素（すなわち、液晶２）に電圧Ｖ
_Ｐｉｘ が印加される様子を示す図である。

【００７３】いま、ある１本のゲート線Ｇ_ｉに一定期間
（選択期間Ｔ_ｏｎ）だけゲート電圧Ｖｇが印加され（同
図（ａ）参照）、ある１本のソース線Ｓ_ｊには、ゲート
電圧Ｖｇの印加に同期した選択期間Ｔ_ｏｎに、共通電極
３ａの電位Ｖｃを基準電位としたソース電圧（Ｖ_Ｓ＋Δ
Ｖ）が印加される（同図（ｂ）参照）。すると、当該画
素のＴＦＴ７はゲート電圧Ｖｇの印加によってオンさ
れ、ソース電圧（Ｖ_Ｓ＋ΔＶ）がＴＦＴ７及び画素電極
３ｂを介して印加されて液晶容量Ｃ_ｌｃ及び保持容量Ｃ
ｓの充電がなされる。

【００７４】ところで、選択期間Ｔ_ｏｎ以外の非選択期
間Ｔ_ｏｆｆには、ゲート電圧Ｖｇは他のゲート線Ｇ_１，
Ｇ_２，…に印加されていて同図（ａ）に示すゲート線Ｇ
_ｉには印加されず、当該画素のＴＦＴ７はオフとなる。

【００７５】したがって、液晶容量Ｃ_ｌｃ及び保持容量
Ｃｓは、この間、充電された電荷を保持することとなる
（同図（ｃ）参照）。これにより、１フィールド期間Ｆ
_１を通じて液晶２には電圧Ｖ_Ｐｉｘ が印加され続ける
こととなり、ほぼ同じ透過光量が維持されることとな
る。

【００７６】ところで、このような液晶素子Ｐ_２におい
て階調表示をする方法としては、 ＊ 液晶２に、例えば図６に示すように印加電圧に応じ
て透過率が緩やかに変化するものを用いると共に、ソー
ス電圧Ｖ_Ｓの大きさを表示階調に応じて変化させる方法
と、 ＊ ソース電圧Ｖ_Ｓの大きさを表示階調に応じて変化さ
せるのではなく、所定時間当たりにおける光透過時間を
変化させる方法（いわゆる時分割階調制御方法）、とを
挙げることができる。

【００７７】ここで、後者の具体的方法について述べ
る。

【００７８】図６に示した駆動方法では、各ゲート線Ｇ
_１，Ｇ_２，…の選択期間Ｔ_ｏｎは１フレ−ム期間につき
１つだけであり（すなわち、各ＴＦＴ７は各フレ−ム期
間で１度しかオン・オフされず）、液晶容量Ｃ_ｌｃの充
電電荷はほぼ１フレ−ム期間の間保持されている。これ
に対して、１フレ−ム期間内に複数回の選択期間を設け
て液晶２を複数回オン・オフした場合、そのオン・オフ
の周波数が十分に高くて画面のチラツキとして認識され
ないような場合には、各画素における液晶２が光を透過
している時間（１フレ−ム期間中における光透過時間の
割合）を調整することによって階調表示が可能となる。
この方法によれば、透過率の印加電圧に応じた変化が緩
やかでない液晶であっても階調表示が可能となる。

【００７９】なお、いずれの方法を採るにしろ、ソース
電圧（Ｖ_Ｓ＋ΔＶ）の極性は、図５（ｂ）に示すように
交互に反転させると良い。これにより、液晶２に印加さ
れる電圧Ｖ_Ｐｉｘも反転されて交流化され、液晶２の劣
化が防止される。

【００８０】ところで、液晶２に応答速度の速いものを
用いて選択期間Ｔ_ｏｎ中に反転が終了するようにしても
良い。本実施の形態に用いるカイラルスメクチック液晶
２は自発分極によって反転するものであるため、選択期
間Ｔ_ｏｎが比較的短くて液晶２のスイッチングが該期間
内で完了しない場合（すなわち、非選択期間Ｔ_ｏｆｆが
始まっても反転が終了していない場）には、非選択期間
Ｔ_ｏｆｆにおける充電電荷（液晶容量Ｃ_ｌｃ及び保持容
量Ｃｓに充電されている電荷）は、液晶２のスイッチン
グに伴って消費される（図５(ｃ）の符号ΔＶ参照）
が、選択期間Ｔ_{ｏ ｎ}中に反転が終了している場合にはそ
のような非選択期間Ｔ_ｏｆｆにおける充電電荷の消費は
防止され、所望の階調画像が表示される。

【００８１】(6) 次に、本実施の形態に係る液晶素子
の製造方法について説明する。

【００８２】本発明に係る液晶素子を製造するに際して
は、所定間隙を開けた状態に一対の基板１ａ，１ｂを配
置する工程と、これら一対の基板１ａ，１ｂの間隙にカ
イラルスメクチック液晶２を配置する工程と、該カイラ
ルスメクチック液晶２を挟み込むように一対の電極３
ａ，３ｂを配置する工程と、を実施すれば良い。

【００８３】この場合、前記液晶素子の、スメクチック
Ａ相の温度範囲内で且つ降温時にスメクチック液晶層間
隔が増加する温度範囲の少なくとも一部を含む温度範囲
で１サイクル以上の昇温及び降温処理を施した後、所定
の温度まで降温させると良い。

【００８４】(7) 次に、本実施の形態の作用・効果に
ついて説明する。

【００８５】本発明に係る液晶素子のように、配向制御
膜４ａと非一軸配向膜４ｂとを備えたものにあっては、
非一軸配向膜４ｂの表面エネルギーの分散項が３０ｄｙ
ｎｅ／ｃｍより小さかったり、両膜４ａ，４ｂの表面エ
ネルギーの分散項の差（γ_１ ^ｄ−γ_２ ^ｄ）が０ｄｙｎｅ
／ｃｍよりも小さい場合にはディスクリネーションライ
ン等の欠陥が顕著となるが、本実施の形態によれば、 ３０ｄｙｎｅ／ｃｍ＜γ_２ ^ｄ＜４０ｄｙｎｅ／ｃｍ ０ｄｙｎｅ／ｃｍ＜γ_１ ^ｄ−γ_２ ^ｄ＜９ｄｙｎｅ／ｃｍ に設定されているため、欠陥の発生を抑制できる。

【００８６】また、上述のように配向制御膜４ａを部分
的に形成し、かつ、配向制御膜４ａが形成されていない
部分（すなわち、一軸配向規制力が存在しない領域）に
おける表面エネルギーの分散項を３０ｄｙｎｅ／ｃｍよ
り大きくした場合には配向欠陥の発生を抑制して表示特
性を著しく向上させることができる。

【００８７】

【実施例】以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説
明する。

【００８８】本発明者は、下表の条件で液晶パネルを作
製し、それぞれについて動作を確認した。

【００８９】

【表１】

【００９０】〈実施例１〉 （液晶組成物の調製）まず、下記液晶性化合物を、それ
ぞれの右側に併記した重量比率で混合し液晶組成物ＦＬ
Ｃ−１を調製した。

【００９１】

【化５】

【００９２】（液晶セルの作製）まず、厚さ１．１ｍｍ
の一対のガラス基板１ａ，１ｂのそれぞれに、透明電極
３ａ，３ｂとして７０ｎｍ厚のＩＴＯ膜（インジウム・
ティン・オキサイド膜）を形成した。

【００９３】そして、一方のガラス基板１ａの表面に
は、厚さ５０Åの配向制御膜（ポリイミド膜）４ａを形
成し、その表面にナイロン布を用いてラビング処理を施
した。なお、この配向制御膜４ａの形成に際しては、Ｎ
−メチルピロリドン（ＮＭＰ）とｎ−ブチルセロソルブ
（ｎＢＣ）の混合液（４：１）に、下記の繰り返し単位
を有するポリイミド前駆体を０．５ｗｔ％に希釈した溶
液を用い、該溶液を１５００ｒｐｍ，３０秒の条件でス
ピンコートし、これを８０℃の温度で５分間の前乾燥を
行った後、２００℃の温度で６０分間焼成した。なお、
この配向制御膜４ａの表面エネルギーの分散項γ_１ ^ｄは
４１．２ｄｙｎｅ／ｃｍ、極性項は８．０ｄｙｎｅ／ｃ
ｍ、水素結合項は１．７ｄｙｎｅ／ｃｍであった。

【００９４】

【化６】

【００９５】また、他方の基板１ｂの表面には非一軸配
向膜４ｂを形成した。この非一軸配向膜４ｂの形成に際
しては、ラダー型のポリシロキサンの母材とアンチモン
ドープのＳｎＯｘの酸化物超微粒子（粒径が約１００
Å）を分散させた固形分濃度１０ｗｔ％のエタノール溶
液を用い、該溶液を１５００ｒｐｍ，１０秒の条件で２
１００Åの厚さにスピンコートし、これを８０℃の温度
で５分間の前乾燥を行った後、２００℃の温度で６０分
間焼成した。なお、この非一軸配向膜４ｂの表面エネル
ギーの分散項γ_２ ^ｄは２５．７ｄｙｎｅ／ｃｍ、極性項
は２．９ｄｙｎｅ／ｃｍ、水素結合項は０．１ｄｙｎｅ
／ｃｍであった。

【００９６】続いて、配向制御膜４ａを形成した方の基
板上には、平均粒径２．０μｍのシリカビーズ（スペー
サー）５を散布し、２枚の基板１ａ，１ｂを貼り合せて
セル（単画素の空セル）を得た。

【００９７】このようなプロセスで作製したセルに液晶
組成物ＦＬＣ−１を等方相の温度で注入し、８０℃の温
度から３０℃の温度まで−１℃／ｍｉｎの冷却速度で徐
冷し、液晶パネルを作製した。

【００９８】かかる液晶パネルについて、３０℃の温度
にて下記の事項の評価を行った。 １．初期配向性 上述のようにして作製した液晶パネルについて、透過光
源を用いた偏光顕微鏡観察を行ったところ、均一配向状
態であることを確認した。

【００９９】また、±５Ｖの電圧を印加した際に透過率
が１０％から９０％に変化するのに要した時間、及び９
０％から１０％に変化するのに要した時間はいずれも１
００μｓであった。

【０１００】さらに、フリッカ限界周波数としてフレ−
ム周波数を６０Ｈｚ（１フレ−ム幅１６．７ｍ）とし、
１フレ−ム幅内で液晶２をオン・オフすると、そのオン
・オフの時間比に応じた中間調が表示された。

【０１０１】２．配向安定性 上述のように作製した液晶パネルに、室温（３０℃）で
１０ｋＨｚ，±５Ｖの矩形波電圧を１０時間印加し、そ
の後、液晶２の配向状態を偏光顕微鏡にて観察した。そ
の結果、新たに欠陥が発生していたことが分かった。

【０１０２】〈実施例２〉本実施例においては、非一軸
配向膜４ｂを形成するに際しては、シリカバインダー母
材とアンチモンドープのＳｎＯｘの酸化物超微粒子（粒
径が約１００Å）を分散させた固形分濃度５ｗｔ％のエ
タノール溶液を用い、該溶液を１１００ｒｐｍ，１０秒
の条件で１８００Åの厚さにスピンコートし、これを８
０℃の温度で５分間の前乾燥を行った後、２００℃の温
度で６０分間焼成した。この非一軸配向膜４ｂの表面エ
ネルギーの分散項γ_２ ^ｄは３５ｄｙｎｅ／ｃｍ、極性項
は０．８ｄｙｎｅ／ｃｍ、水素結合項は３．７ｄｙｎｅ
／ｃｍであった。その他の製造方法及び条件は実施例１
と同様にして液晶パネルを作製した。

【０１０３】このようにして作製した液晶パネルについ
て、実施例１と同様に、初期配向性や配向安定性を評価
した。

【０１０４】１．初期配向性 実施例１と同様に、透過光源を用いた偏光顕微鏡観察を
行ったところ、均一配向状態であることを確認した。

【０１０５】また、±５Ｖの電圧を印加した際に透過率
が１０％から９０％に変化するのに要した時間、及び９
０％から１０％に変化するのに要した時間はいずれも１
００μｓであった。

【０１０６】さらに、フリッカ限界周波数としてフレ−
ム周波数を６０Ｈｚ（１フレ−ム幅１６．７ｍ）とし、
１フレ−ム幅内で液晶２をオン・オフすると、そのオン
・オフの時間比に応じた中間調が表示された。

【０１０７】２．配向安定性 上述のように作製した液晶パネルに、室温（３０℃）で
１０ｋＨｚ，±５Ｖの矩形波電圧を１０時間印加し、そ
の後、液晶２の配向状態を偏光顕微鏡にて観察した。そ
の結果、均一配向を維持していることが分かった。

【０１０８】〈実施例３〉本実施例においては、配向制
御膜を形成する方の基板を図７に示す構成とした。すな
わち、ガラス基板１ａの表面に透明電極３ａや膜３０を
形成し、該膜３０の表面にはストライプ状の配向制御膜
３１を形成した。

【０１０９】なお、膜３０の形成に際しては、ラダー型
のポリシロキサンの母材中にＳｎＯｘの酸化物超微粒子
（粒径が約１００Å）を分散させた固形分濃度１０ｗｔ
％のエタノール溶液を２１００Åの厚さにスピンコート
した。

【０１１０】また、配向制御膜３１の形成に際しては、 ＊ 実施例１にて化学式を示したポリイミド前駆体を膜
３０の表面にスピンコートし、 ＊ これを８０℃の温度で５分間の前乾燥を行った後、
２００℃の温度で６０分間焼成して、厚さ５０Åのポリ
イミド膜を基板全面に形成し、 ＊ その後、このポリイミド膜の表面にポジレジスト
（東京応化社製、ＯＦＰＲ−８００）を約２μｍの厚さ
にスピンコートし、８０℃の温度で５分間の前乾燥を行
い、 ＊ このレジストを覆うように露光マスク（図８に示す
ように、幅が４μｍのストライプ状開口部が１６μｍの
間隔で形成されたもの）を配置した状態で波長が３６５
ｎｍのＵＶ光を１６秒間照射してレジストを露光し、 ＊ 有機系現像液（ジプレー社製、ＭＦＣＤ−２６）を
用いて現像し、 ＊ ３分間の流水洗浄を行い、 ＊ １００℃で１０分間の乾燥を行った。さらに、 ＊ 東芝ライテック社製のＵＶ照射装置を用いてＵＶア
ッシング処理を行って、レジストに被覆されていない部
分のポリイミド（配向制御膜４ａ）を除去し、 ＊ 剥離液（ナガセ産業社製のレジストストリップＮ−
３２０）による残存レジストの剥離、 ＊ 流水洗浄、 ＊ 乾燥を順に実施した。さらに、配向制御膜３１に
は、その短手方向にナイロン布によってラビング処理を
施した。

【０１１１】その他の製造方法及び条件（例えば、非一
軸配向膜４ｂやスペーサ−の材質等）は“実施例１”と
同様にした。

【０１１２】このようにして作製した液晶パネルについ
て、実施例１と同様に、初期配向性や配向安定性を評価
した。

【０１１３】１．初期配向性 実施例１と同様に、透過光源を用いた偏光顕微鏡観察を
行ったところ、均一配向状態であることを確認した。

【０１１４】また、±５Ｖの電圧を印加した際に透過率
が１０％から９０％に変化するのに要した時間、及び９
０％から１０％に変化するのに要した時間はいずれも１
００μｓであった。

【０１１５】さらに、フリッカ限界周波数としてフレ−
ム周波数を６０Ｈｚ（１フレ−ム幅１６．７ｍ）とし、
１フレ−ム幅内で液晶２をオン・オフすると、そのオン
・オフの時間比に応じた中間調が表示された。

【０１１６】２．配向安定性 上述のように作製した液晶パネルに、室温（３０℃）で
１０ｋＨｚ，±５Ｖの矩形波電圧を１０時間印加し、そ
の後、液晶２の配向状態を偏光顕微鏡にて観察した。そ
の結果、新たに欠陥が発生していたことが分かった。

【０１１７】〈実施例４〉本実施例においては、実施例
３と同様に、配向制御膜を形成する方の基板を図７に示
す構成とした。

【０１１８】但し、膜３０の形成に際しては、シリカバ
インダー母材とアンチモンドープのＳｎＯｘの酸化物超
微粒子（粒径が約１００Å）を分散させた固形分濃度５
ｗｔ％のエタノール溶液を用い、該溶液を１１００ｒｐ
ｍ，１０秒の条件で１８００Åの厚さにスピンコート
し、これを８０℃の温度で５分間の前乾燥を行った後、
２００℃の温度で６０分間焼成した。なお、ストライプ
状の配向制御膜３１の形成方法は、実施例３と同様とし
た。

【０１１９】その他の製造方法及び条件（例えば、非一
軸配向膜４ｂやスペーサ−の材質等）は“実施例２”と
同様にした。

【０１２０】このようにして作製した液晶パネルについ
て、実施例１と同様に、初期配向性や配向安定性を評価
した。

【０１２１】１．初期配向性 実施例１と同様に、透過光源を用いた偏光顕微鏡観察を
行ったところ、均一配向状態であることを確認した。

【０１２２】また、±５Ｖの電圧を印加した際に透過率
が１０％から９０％に変化するのに要した時間、及び９
０％から１０％に変化するのに要した時間はいずれも１
００μｓであった。

【０１２３】さらに、フリッカ限界周波数としてフレ−
ム周波数を６０Ｈｚ（１フレ−ム幅１６．７ｍ）とし、
１フレ−ム幅内で液晶２をオン・オフすると、そのオン
・オフの時間比に応じた中間調が表示された。

【０１２４】２．配向安定性 上述のように作製した液晶パネルに、室温（３０℃）で
１０ｋＨｚ，±５Ｖの矩形波電圧を１０時間印加し、そ
の後、液晶２の配向状態を偏光顕微鏡にて観察した。そ
の結果、均一配向を維持していることが分かった。

【０１２５】〈実施例５〉本実施例においては、一方の
電極３ｂは、１５０ｎｍ厚のＡｌＳｉＣｕ合金にて形成
した。また、スペーサーには平均粒径が１．３μｍのシ
リカビーズを用いた。

【０１２６】その他の構成及び製造方法（例えば配向制
御膜４ａや非一軸配向膜４ｂの材質等）は“実施例１”
と同じにして液晶パネルを作製した。

【０１２７】かかる液晶パネルについて下記の事項の評
価を行った。 １．初期配向性 落射光源を用い、偏光顕微鏡観察を行ったところ、欠陥
が観察された。

【０１２８】また、±５Ｖの電圧を印加した際に透過率
が１０％から９０％に変化するのに要した時間、及び９
０％から１０％に変化するのに要した時間はいずれも８
０μｓであった。

【０１２９】さらに、フリッカ限界周波数としてフレ−
ム周波数を６０Ｈｚ（１フレ−ム幅１６．７ｍ）とし、
１フレ−ム幅内で液晶をオン・オフすると、そのオン・
オフの時間比に応じた中間調が表示された。

【０１３０】２．電圧−反射率特性曲線の急峻性 図９(a) に示した電圧波形を用い、液晶の光学応答を測
定した。このとき、リセット時の白書き込み時（同図に
おける２番目のパルス印加時）に得られる反射光強度を
１００％としスイング光量が１０％になる電圧と９０％
になる電圧値の比（Ｖ９０／Ｖ１０）を測定したとこ
ろ、４．２２であった。

【０１３１】３．配向安定性 上述のように作製した液晶パネルに、室温（３０℃）で
１０ｋＨｚ，±５Ｖの矩形波電圧を１０時間印加し、そ
の後、液晶２の配向状態を偏光顕微鏡にて観察した。そ
の結果、欠陥が大幅に増加していたことが分かった。

【０１３２】〈実施例６〉本実施例においては、一方の
電極３ｂは、１５０ｎｍ厚のＡｌＳｉＣｕ合金にて形成
した。また、スペーサーには平均粒径が１．３μｍのシ
リカビーズを用いた。

【０１３３】その他の構成及び製造方法（例えば配向制
御膜４ａや非一軸配向膜４ｂの材質等）は“実施例２”
と同じにして液晶パネルを作製した。

【０１３４】かかる液晶パネルについて下記の事項の評
価を行った。

【０１３５】１．初期配向性 落射光源を用い、偏光顕微鏡観察を行ったところ、均一
配向であることが観察された。

【０１３６】また、±５Ｖの電圧を印加した際に透過率
が１０％から９０％に変化するのに要した時間、及び９
０％から１０％に変化するのに要した時間はいずれも８
０μｓであった。

【０１３７】さらに、フリッカ限界周波数としてフレ−
ム周波数を６０Ｈｚ（１フレ−ム幅１６．７ｍ）とし、
１フレ−ム幅内で液晶をオン・オフすると、そのオン・
オフの時間比に応じた中間調が表示された。

【０１３８】２．電圧−反射率特性曲線の急峻性 図９(a) に示した電圧波形を用い、液晶の光学応答を測
定した。このとき、リセット時の白書き込み時（同図に
おける２番目のパルス印加時）に得られる反射光強度を
１００％としスイング光量が１０％になる電圧と９０％
になる電圧値の比（Ｖ９０／Ｖ１０）を測定したとこ
ろ、３．２８であった。

【０１３９】３．配向安定性 上述のように作製した液晶パネルに、室温（３０℃）で
１０ｋＨｚ，±５Ｖの矩形波電圧を１０時間印加し、そ
の後、液晶２の配向状態を偏光顕微鏡にて観察した。そ
の結果、均一配向を維持していることが分かった。

【０１４０】さらに、同じ矩形波電圧を約５００時間印
加し続け、同様に液晶の配向状態を観察したところ、微
量の欠陥が観察された。

【０１４１】〈実施例７〉本実施例においては、一方の
電極３ｂは、１５０ｎｍ厚のＡｌＳｉＣｕ合金にて形成
した。また、スペーサーには平均粒径が１．３μｍのシ
リカビーズを用いた。

【０１４２】その他の構成及び製造方法（例えば配向制
御膜４ａや非一軸配向膜４ｂの材質等）は“実施例３”
と同じにして液晶パネルを作製した。

【０１４３】かかる液晶パネルについて下記の事項の評
価を行った。

【０１４４】１．初期配向性 落射光源を用い、偏光顕微鏡観察を行ったところ、欠陥
が観察された。また、±５Ｖの電圧を印加した際に透過
率が１０％から９０％に変化するのに要した時間、及び
９０％から１０％に変化するのに要した時間はいずれも
８０μｓであった。

【０１４５】さらに、フリッカ限界周波数としてフレ−
ム周波数を６０Ｈｚ（１フレ−ム幅１６．７ｍ）とし、
１フレ−ム幅内で液晶をオン・オフすると、そのオン・
オフの時間比に応じた中間調が表示された。

【０１４６】２．電圧−反射率特性曲線の急峻性 図９(a) に示した電圧波形を用い、液晶の光学応答を測
定した。このとき、リセット時の白書き込み時（同図に
おける２番目のパルス印加時）に得られる反射光強度を
１００％としスイング光量が１０％になる電圧と９０％
になる電圧値の比（Ｖ９０／Ｖ１０）を測定したとこ
ろ、４．１０であった。

【０１４７】３．配向安定性 上述のように作製した液晶パネルに、室温（３０℃）で
１０ｋＨｚ，±５Ｖの矩形波電圧を１０時間印加し、そ
の後、液晶２の配向状態を偏光顕微鏡にて観察した。そ
の結果、欠陥が大幅に増加していたことが分かった。

【０１４８】〈実施例８〉本実施例においては、一方の
電極３ｂは、１５０ｎｍ厚のＡｌＳｉＣｕ合金にて形成
した。また、スペーサーには平均粒径が１．３μｍのシ
リカビーズを用いた。

【０１４９】その他の構成及び製造方法（例えば配向制
御膜４ａや非一軸配向膜４ｂの材質等）は“実施例４”
と同じにして液晶パネルを作製した。

【０１５０】かかる液晶パネルについて下記の事項の評
価を行った。

【０１５１】１．初期配向性 落射光源を用い、偏光顕微鏡観察を行ったところ、均一
配向が維持されていることが観察された。

【０１５２】また、±５Ｖの電圧を印加した際に透過率
が１０％から９０％に変化するのに要した時間、及び９
０％から１０％に変化するのに要した時間はいずれも８
０μｓであった。

【０１５３】さらに、フリッカ限界周波数としてフレ−
ム周波数を６０Ｈｚ（１フレ−ム幅１６．７ｍ）とし、
１フレ−ム幅内で液晶をオン・オフすると、そのオン・
オフの時間比に応じた中間調が表示された。

【０１５４】２．電圧−反射率特性曲線の急峻性 図９(a) に示した電圧波形を用い、液晶の光学応答を測
定した。このとき、リセット時の白書き込み時（同図に
おける２番目のパルス印加時）に得られる反射光強度を
１００％としスイング光量が１０％になる電圧と９０％
になる電圧値の比（Ｖ９０／Ｖ１０）を測定したとこ
ろ、３．１７であった。

【０１５５】３．配向安定性 上述のように作製した液晶パネルに、室温（３０℃）で
１０ｋＨｚ，±５Ｖの矩形波電圧を１０時間印加し、そ
の後、液晶２の配向状態を偏光顕微鏡にて観察した。そ
の結果、均一配向が維持されていることが分かった。

【０１５６】さらに、同じ矩形波電圧を約５００時間印
加し続け、同様に液晶の配向状態を観察したところ、微
量の欠陥が観察された。

【０１５７】〈実施例９〉本実施例では、実施例６にて
作製した液晶パネルを、８０℃から５０℃まで−１℃の
冷却速度にて冷却し、５０℃から７０℃まで＋１℃の昇
温速度にて昇温し、７０℃から３０℃まで−１℃の冷却
速度にて冷却した。

【０１５８】このように作製した液晶パネルに、室温
（３０℃）で１０ｋＨｚ，±５Ｖの矩形波電圧を約５０
０時間印加し、その後、液晶２の配向状態を偏光顕微鏡
にて観察した。その結果、均一配向が維持されているこ
とが分かった。

【０１５９】〈実施例１０〉本実施例では、実施例８に
て作成した液晶パネルに、実施例９と同様の温度履歴を
与え、実施例９と同様の矩形波電圧を同時間だけ印加し
て、その後、液晶２の配向状態を偏光顕微鏡にて観察し
た。その結果、均一配向が維持されていることが分かっ
た。

【０１６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
非一軸配向膜の表面エネルギーの分散項γ_２ ^ｄは、３０
ｄｙｎｅ／ｃｍ＜γ_２ ^ｄ＜４０ｄｙｎｅ／ｃｍに設定さ
れ、配向制御膜の表面エネルギーの分散項γ_１ ^ｄと非一
軸配向膜の表面エネルギーの分散項γ_２ ^ｄとの差（γ_１
^ｄ−γ_２ ^ｄ）は、０ｄｙｎｅ／ｃｍ＜γ_１ ^ｄ−γ_２ ^ｄ＜
９ｄｙｎｅ／ｃｍに設定されているため、ディスクリネ
ーションライン等の欠陥の発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶素子の構造の一例を示す断面
図。

【図２】本発明に係る液晶素子の構造の他の例を示す断
面図。

【図３】本発明に係る液晶素子の構造の他の例を示す平
面図。

【図４】素子構造の等価回路を示す図。

【図５】液晶素子の駆動方法の一例を説明するための
図。

【図６】本発明に用いる液晶の電圧−透過率特性の一例
を示す線図。

【図７】本発明に係る液晶素子の詳細構造を示す断面
図。

【図８】露光マスクの形状を示す図。

【図９】液晶パネルの駆動波形及び光学応答を説明する
ための図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ ガラス基板（基板） ２ カイラルスメクチック液晶 ３ａ，３ｂ 電極 Ｐ_１，Ｐ_２ 液晶パネル（液晶素子） ２０ 走査信号ドライバ（駆動回路） ２１ 情報信号ドライバ（駆動回路）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｋ 19/34 Ｃ０９Ｋ 19/34 ４Ｈ０２７ 19/40 19/40 ５Ｃ０９４ Ｇ０２Ｆ 1/13 １０１ Ｇ０２Ｆ 1/13 １０１ ５００ ５００ 1/133 ５７５ 1/133 ５７５ 1/1335 ５２０ 1/1335 ５２０ 1/13357 Ｇ０９Ｆ 9/30 ３３８ 1/1368 9/35 Ｇ０９Ｆ 9/30 ３３８ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ 9/35 1/136 ５００ (72)発明者 森 省誠 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 森山 孝志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 門叶 剛司 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 EA15 GA04 HA02 HA08 HA21 HA28 MA13 MA18 2H090 HD07 HD11 KA14 LA04 MB07 2H091 FA14Y FA41Z GA02 GA11 GA13 LA15 LA16 2H092 HA05 JA34 JA41 JB07 JB61 KA05 KA18 NA04 2H093 NA43 NA54 NA55 NA56 NA65 ND06 ND10 ND17 4H027 BA06 BC04 BD03 BD08 BD12 BD19 BD20 BE01 BE04 DE03 DH01 5C094 AA08 AA42 BA03 BA43 CA19 CA25 JA05 JA08

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定間隙を開けた状態に配置された一対
   の基板と、これら一対の基板の間隙に配置されたカイラ
   ルスメクチック液晶と、該カイラルスメクチック液晶を
   挟み込むように配置された一対の電極と、一軸配向特性
   が付与されると共に一方の基板に支持された配向制御膜
   と、一軸配向特性が付与されていないと共に他方の基板
   に支持された非一軸配向膜と、を備え、かつ、前記一対
   の電極を介して前記カイラルスメクチック液晶に電圧を
   印加することにより駆動される液晶素子において、 前記カイラルスメクチック液晶が、フルオロカーボン末
   端鎖及び炭化水素鎖を有し該両末端鎖が中心核によって
   結合された、スメクチック中間相又は潜在的スメクチッ
   ク中間相を持つフッ素含有液晶化合物を含有し、 前記配向制御膜における表面エネルギーをγ_１とし、前
   記非一軸配向膜における表面エネルギーをγ_２とした場
   合において、γ_１＞γ_２であり、かつ、 前記非一軸配向膜における表面エネルギーの分散項γ_２
   ^ｄが、 ３０ｄｙｎｅ／ｃｍ＜γ_２ ^ｄ＜４０ｄｙｎｅ／ｃｍ である、 ことを特徴とする液晶素子。
2. 【請求項２】 前記配向制御膜における表面エネルギー
   の分散項γ_１ ^ｄと前記非一軸配向膜における表面エネル
   ギーの分散項γ_２ ^ｄとの関係が、 ０ｄｙｎｅ／ｃｍ＜γ_１ ^ｄ−γ_２ ^ｄ＜９ｄｙｎｅ／ｃｍ となる、 ことを特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
3. 【請求項３】 前記非一軸配向膜の表面粗さは、算術平
   均粗さ（Ｒａ）で２ｎｍ以上、自乗平均粗さ（Ｒｍａ）
   で２．５ｎｍ以上、又は表面粗度で５％以上である、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶素子。
4. 【請求項４】 前記非一軸配向膜の体積抵抗率が１×１
   ０^４〜１×１０^８Ωｃｍの範囲である、 ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載
   の液晶素子。
5. 【請求項５】 前記配向制御膜が部分的に形成された、 ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載
   の液晶素子。
6. 【請求項６】 前記配向制御膜が形成されていない部分
   における表面エネルギーの分散項が３０ｄｙｎｅ／ｃｍ
   より大きい、 ことを特徴とする請求項５に記載の液晶素子。
7. 【請求項７】 前記配向制御膜が形成されていない部分
   における表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）で２ｎｍ以
   上、自乗平均粗さ（Ｒｍａ）で２．５ｎｍ以上、又は表
   面粗度で５％以上である、 ことを特徴とする請求項６記載の液晶素子。
8. 【請求項８】 前記配向制御膜が形成されていない部分
   における体積抵抗率が１×１０^４〜１×１０^８Ωｃｍの
   範囲である、 ことを特徴とする請求項６又は７に記載の液晶素子。
9. 【請求項９】 前記フッ素含有液晶化合物が、以下の一
   般式で表される、ことを特徴とする請求項１乃至８のい
   ずれか１項に記載の液晶素子。 【化１】
10. 【請求項１０】 前記フッ素含有液晶化合物がフェニル
    ピリミジンコアからなる、 ことを特徴とする請求項９に記載の液晶素子。
11. 【請求項１１】 前記一対の基板のいずれかに反射層が
    配置されて光反射型に構成され、かつ、 前記カイラルスメクチック液晶の厚みは１．８μｍ以下
    である、 ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記
    載の液晶素子。
12. 【請求項１２】 前記一対の電極のいずれか一方にスイ
    ッチング素子が接続されてアクティブマトリクス型に構
    成された、 ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記
    載の液晶素子。
13. 【請求項１３】 前記スイッチング素子に接続された電
    極が金属にて形成されて反射層を兼用する、 ことを特徴とする請求項１３に記載の液晶素子。
14. 【請求項１４】 請求項１乃至１３のいずれか１項に記
    載の液晶素子と、該液晶素子に駆動電圧を印加する駆動
    回路と、 を備えた液晶装置。
15. 【請求項１５】 前記駆動回路が、所定時間当たりにお
    ける前記液晶による光透過時間を変化させることにより
    階調表示を行う、 ことを特徴とする請求項１４に記載の液晶装置。
16. 【請求項１６】 前記液晶素子に対して赤、緑、青の単
    色光を順次照射する光源、を備え、かつ、 該単色光の照射に同期するように前記液晶素子の画像を
    切り替えることによりカラー画像を表示する、 ことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の液晶装
    置。
17. 【請求項１７】 所定間隙を開けた状態に一対の基板を
    配置する工程と、これら一対の基板の間隙にカイラルス
    メクチック液晶を配置する工程と、該カイラルスメクチ
    ック液晶を挟み込むように一対の電極を配置する工程
    と、からなる液晶素子の製造方法において、 前記液晶素子の、スメクチックＡ相の温度範囲内で且つ
    降温時にスメクチック液晶層間隔が増加する温度範囲の
    少なくとも一部を含む温度範囲で１サイクル以上の昇温
    及び降温処理を施した後、所定の温度まで降温する、 ことを特徴とする液晶素子の製造方法。