JP2001281670A

JP2001281670A - 液晶素子

Info

Publication number: JP2001281670A
Application number: JP2000095788A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Mori; 省誠森; Yasushi Asao; 恭史浅尾; Takashi Moriyama; 孝志森山; Takeshi Togano; 剛司門叶; Ryuichiro Isobe; 隆一郎礒部; Masahiro Terada; 匡宏寺田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶の配向状態の不均一化を防止する。【解決手段】液晶パネルＰ_１ではカイラルスメクチッ
ク液晶２を用いると共に配向制御膜６ａ，６ｂを配置す
る。そして、該配向制御膜６ａ，６ｂの算術平均粗さＲ
ａを、Ｒａ＞０．６ｎｍにする。これにより、カイラルスメクチック液晶２の配
向状態が均一なものとなって表示品位が向上される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フラットパネルデ
ィスプレイやプロジェクションディスプレイやプリンタ
ー等に用いられる液晶素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】(1) 従来、液晶を利用して種々の情報を
表示する液晶パネル（液晶素子）にはネマチック液晶や
カイラルスメクチック液晶が用いられているが、応答速
度が速いという点ではカイラルスメクチック液晶の方が
好ましい。以下、この点について説明する。

【０００３】ネマチック液晶を利用した液晶パネルとし
ては、次のようなものがある。＊一つ一つの画素にトランジスタのようなスイッチン
グ素子を配置したアクティブマトリクス型液晶パネルで
あって、ツイステッドネマチック（ＴｗｉｓｔｅｄＮ
ｅｍａｔｉｃ）モードを用いたもの（エム・シャット
（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ）とダブリュー・ヘルフリッヒ
（Ｗ．Ｈｅｌｆｒｉｃｈ）著、ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙ
ｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、第１８巻、第４号（１９７
１年２月１５日発行）、第１２７頁〜１２８頁）＊同じくアクティブマトリクス型液晶パネルであっ
て、横方向電界を利用したインプレインスイッチング
（Ｉｎ−ＰｌａｉｎＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードを用
いて視野角の改善が図られたもの＊上述のようなスイッチング素子を用いない液晶パネ
ルであって、スーパーツイステッドネマティック（ｓｕ
ｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モードを用
いたものしかし、いずれの液晶パネルにおいても、液晶の応答速
度が数十ミリ秒以上かかってしまうという問題点が存在
していた。

【０００４】このような問題を改善するものとして、双
安定性を示す液晶を用いた液晶パネルがクラーク（ｃｌ
ａｒｋ）およびラガウェル（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）によ
り提案されている（特開昭５６−１０７２１６号公報、
米国特許第４３６７９２４号明細書）。この双安定性を
示す液晶としては、一般にカイラルスメクティックＣ相
を示す強誘電性液晶が用いられている。この強誘電性液
晶は、自発分極により反転スイッチングを行うため、非
常に速い応答速度が得られる上にメモリー性のある双安
定状態を発現させることができる。さらに視野角特性も
優れていることから、高速、高精細、大面積の表示素子
あるいはライトバルブとして適していると考えられる。

【０００５】一方、最近では３安定性を示す反強誘電性
液晶が注目されている。この反強誘電性液晶も、強誘電
性液晶と同様に自発分極により反転スイッチングを行う
ため、非常に速い応答速度が得られる。この液晶材料
は、電界無印加時には液晶分子は互いの自発分極を打ち
消し合うような分子配列構造をとるため、電界を印加し
ない状態では自発分極は存在しないことが特徴となって
いる。

【０００６】こうした自発分極による反転スイッチング
を行う強誘電性液晶や反強誘電性液晶は、いずれもスメ
クチック液晶相を示す液晶である。すなわち、ネマチッ
ク液晶が従来抱えていた応答速度に関する問題点を解決
できるという意味において、スメクティック液晶を用い
た液晶パネルの実現が期待されている。

【０００７】(2) 上述のような利点を有するカイラルス
メクチック液晶ではあるが、一般的に双安定状態や３安
定状態を示すため、階調表示の実現は困難である。

【０００８】なお、階調表示を可能とするために、「無
閾値反強誘電性液晶」、「ショートピッチタイプの強誘
電性液晶」、「高分子安定型強誘電性液晶」などの種々
の液晶が提案されているが、すべて研究開発段階であり
製品化にいたっているものは未だない。

【０００９】(3) 液晶パネルを用いて動画表示を行なう
場合の問題について説明する。

【００１０】ところで、液晶パネルを用いて動画を表示
する場合、液晶の応答速度の高速化に頼っていたが、か
かる高速化だけでは、人間の感じる動画高速応答特性が
得られないことが最近の研究で明らかになっている（信
学技報ＥＩＤ９６−４ｐ．１９）。すなわち、人間に動
画表示を高速と感じさせるには、＊シャッターを用いて時間開口率を５０％以下にする
方式（つまり、５０％以下の時間比率で静止画像を間欠
的に表示する方式）や、＊２倍速表示方式、を用いる方が良いことが明らかに
なっている。

【００１１】なお、ネマチック液晶の場合、上述のよう
に応答速度が遅いことから動画表示には適していない
が、カイラルスメクチック液晶の場合、動画表示を行な
うには液晶パネルの駆動方法や周辺回路が複雑となり、
液晶パネルのコストもアップしてしまうという問題を有
していた。

【００１２】(4) 上述した問題を解決できる従来液晶パ
ネルの一例について説明する。

【００１３】そこで、我々は鋭意検討した結果、高温側
より、等方性液体相（ＩＳＯ．）−コレステリック相
（Ｃｈ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ^＊）、又
は、等方性液体相（ＩＳＯ．）−カイラルスメクチック
Ｃ相（ＳｍＣ^＊）の相転移系列を示すカイラルスメクチ
ック液晶を用い、特に該液晶が、＊駆動電圧が印加されていない場合には、液晶分子の
平均分子軸が単安定化された配向状態を示し、＊一の極性の駆動電圧が印加されている場合には、液
晶分子の平均分子軸が駆動電圧の大きさに応じた角度で
前記単安定化された位置から一方の側にチルトし、＊他の極性の駆動電圧が印加されている場合には、液
晶分子の平均分子軸が駆動電圧の大きさに応じた角度で
前記単安定化された位置から他方の側にチルトし、＊前記一の極性の駆動電圧を印加することによって最
大チルト状態とした場合におけるチルト角が、前記他の
極性の駆動電圧を印加することによって最大チルト状態
とした場合におけるチルト角と異なる、ような液晶パネルを提案した（特願平１０−１７７１４
５号参照）。

【００１４】かかる液晶パネルによれば、高速応答や階
調制御が可能となり、複雑な回路を用いなくとも動画質
が向上される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した液
晶パネルにおいては、カイラルスメクチック液晶は、対
称シェブロン構造や斜めブックシェルフ構造や非対称シ
ェブロン構造を任意に形成することもあり、さらなる配
向の均一化手法技術に向上が求められていた。

【００１６】そこで、本発明は、配向の不均一を防止す
る液晶素子を提供することを目的とするものである。

【００１７】

【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第１及び第２電極
と、前記カイラルスメクチック液晶に接するように配置
されて該液晶を配向する配向制御膜と、を備え、かつ、
前記第１及び第２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基づき１秒間に複数フレ
−ム期間での画像を表示する液晶素子において、１フレ
−ム期間は少なくとも２つのフィールド期間に分割し表
示され、１フレ−ム期間中の少なくとも１フィールド期
間において第１の輝度で所望の画像を表示し、１フレ−
ム期間中の残るフィールド期間においては該第１の輝度
より小さく且つ０より大きい第２の輝度で該第１の輝度
で表示した画像と実質的に同一の画像を表示し、前記配
向制御膜の算術平均粗さＲａが、Ｒａ＞０．６ｎｍである、ことを特徴とする。この場合、前記配向制御膜
における所定領域の投影面積をＳとし、該領域における
該配向制御膜の表面積をＳｒとした場合に、（Ｓｒ／Ｓ）＞１．００２７である、ようにしても良い。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図１２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。

【００１９】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を挟み込む
ように配置された第１及び第２電極３ａ，３ｂと、前記
カイラルスメクチック液晶２に接するように配置されて
該液晶２を配向する配向制御膜６ａ，６ｂと、を備えて
おり、前記第１及び第２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基づ
き駆動される（例えば、階調表示がなされる）ようにな
っている。

【００２０】なお、この液晶素子Ｐ_１及びＰ_２として
は、前記第１及び第２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基づき
１秒間に複数フレ−ム期間での画像を表示するものが好
ましく、１フレ−ム期間は少なくとも２つのフィールド
期間に分割し表示され、１フレ−ム期間中の少なくとも
１フィールド期間において第１の輝度で所望の画像を表
示し、１フレ−ム期間中の残るフィールド期間において
は該第１の輝度より小さく且つ０より大きい第２の輝度
で該第１の輝度で表示した画像と実質的に同一の画像を
表示するものが好ましい。

【００２１】(2) 次に、本実施の形態にて用いる配向制
御膜６ａ，６ｂについて説明する。

【００２２】本実施の形態においては、配向制御膜６
ａ，６ｂの算術平均粗さ（すなわち、定量面で中心面か
ら表面までの偏差の絶対値）Ｒａは、Ｒａ＞０．６ｎｍに設定すると良い。

【００２３】また、配向制御膜６ａ，６ｂにおける所定
領域の投影面積（粗さを測定した領域の垂直方向への投
影面積）をＳとし、該領域における該配向制御膜６ａ，
６ｂの表面積（ラビング後において該配向制御膜に存在
する凹凸も含めた表面の実際の面積）をＳｒとした場合
に、（Ｓｒ／Ｓ）＞１．００２７となるように設定すると良い。

【００２４】さらに、配向制御膜６ａ，６ｂの材料や一
軸配向処理の処理条件等を適宜選択することによって、
液晶分子のプレチルト角の大きさα（すなわち、配向制
御膜６ａ，６ｂの界面近傍において液晶分子が配向制御
膜６ａ，６ｂに対してなす角度）を、 α＞１．０° となるように設定すると良い。

【００２５】かかる配向制御膜６ａ，６ｂとしては、＊ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミド、ポリ
ビニルアルコール等の有機材料からなる溶液を塗布して
膜を形成し、該膜の表面にラビング処理等の一軸配向処
理を施したものや、＊ＳｉＯ等の酸化物や窒化物からなる無機材料を基板
１ａ，１ｂに斜め方向から所定の角度で蒸着させて形成
した斜方蒸着膜、を挙げることができる。

【００２６】なお、上述した配向制御膜６ａ，６ｂは、
カイラルスメクチック液晶２の両側に配置すればよく、
その場合における一軸配向処理方向（特にラビング方
向）の関係は、用いる液晶材料を考慮して、＊パラレル（両一軸配向処理方向が平行かつ同方
向）、＊アンチパラレル（両一軸配向処理方向が平行かつ逆
方向）、＊４５°以下の範囲でクロスする関係、のいずれかにすれば良い。ただ、液晶２をシェブロン構
造にする場合、アンチパラレルよりもパラレルの方が好
ましい。

【００２７】ところで、配向制御膜６ａ，６ｂをポリイ
ミドにて形成する場合であって、液晶２を単安定モード
（単安定ＦＬＣモード）とする場合、他のＳＳＦＬＣと
は異なり、配向制御膜による一軸配向性は従来ほど問題
がなく配向することが分かった。

【００２８】しかし、シェブロン構造のＣ１配向やＣ２
配向、或いは斜めブックシェルフが微小エリアに現出さ
れてしまう場合もあり、さらなる配向の均一性も必要で
ある。

【００２９】本発明者は、配向制御膜の構造や焼成温度
やラビング条件等を変えて、均一配向が実現される条件
を鋭意検討してきた。その結果、均一配向のためには、
構造的にあまりしっかりとしていない、構造的にねじれ
易いタイプの材料（例えば、ポリイミド構造中の長鎖方
向にアルキレン鎖の長いもの）を用いれば良いことが分
かった。また、構造的にねじれにくいタイプの材料（ポ
リイミド構造中の長鎖方向にアルキレン鎖の短いもの）
であっても、ラビング強度を強くしたり、焼成温度を調
整しても良いことが分かった。そして、均一配向性は、
配向制御膜の構造との相関関係よりも、ラビング処理後
における配向制御膜の表面の状態との相関関係の方が大
きいことが分かった。

【００３０】つまり、液晶２を均一配向にするには、ラ
ビング強度を調整することによって配向制御膜６ａ，６
ｂの表面に凹凸を付ければ良く、その算術平均粗さＲａ
や（Ｓｒ／Ｓ）の値は上述の範囲にすれば良いことが分
かった。

【００３１】(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。

【００３２】本実施の形態においては、高温側より、等
方性液体相（ＩＳＯ．）−コレステリック相（Ｃｈ）−
カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ^＊）、又は、等方性
液体相（ＩＳＯ．）−カイラルスメクチックＣ相（Ｓｍ
Ｃ^＊）の相転移系列を示すカイラルスメクチック液晶で
あって、スメクチック層の法線方向が実質的に一方向で
あるものを用いると良い。

【００３３】以下、このようなカイラルスメクチック液
晶を構成する化合物として好適なものを具体的に示す。

【００３４】

【化１】

【００３５】

【化２】

【００３６】ところで、上述した液晶素子で階調表示を
行なうには、図３や図４に示すようなメモリー性（双安
定性）が消失されていて印加電圧に応じて液晶分子の位
置が連続的に変化するような液晶を用いることが好まし
い。以下、この点について説明する。

【００３７】上述したようにＳｍＡ相を含まない液晶
（すなわち、高温側より、等方性液体相（ＩＳＯ．）−
コレステリック相（Ｃｈ）−カイラルスメクチックＣ相
（ＳｍＣ^＊）、又は、等方性液体相（ＩＳＯ．）−カイ
ラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ ^＊）の相転移系列を示す
カイラルスメクチック液晶）の場合、例えば図５（ｂ）
に示すようにＣｈ相からＳｍＣ^＊相に相転移する過程
で、液晶分子３０はスメクチック層法線方向ＬＮに対し
て傾くように、且つ平均一軸配向処理方向Ｒから若干傾
くように配列されて、スメクチック層構造３２を形成す
る。そして本発明では、液晶分子３０は、ＳｍＣ^＊相内
の使用温度域で、仮想コーン３１のエッジより内側の位
置で安定化されるように調整される。

【００３８】ここで、本発明の一態様としてシェブロン
構造または斜めブックシェルフ等の層傾斜角を有する場
合に関して、モデルを利用して図６（ａ）を用いて詳述
する。図６（ａ）は図５（ｂ）と同様にＳｍＡ相を含ま
ない相系列における液晶分子の配列の変化を示してお
り、例えばＣｈ層からＳｍＣ^＊相に相転移する過程（特
にＳｍＣ^＊相への転移温度直下）で、液晶分子３０はス
メクチック相法線方向ＬＮに対して傾くように配列しス
メクチック層構造３２が形成される。

【００３９】但し、図６（ａ）ではＳｍＣ^＊相内の、例
えば高温側（Ｔ１）と低温側（Ｔ２）においてコーン角
Θ（仮想コーン３１の頂角の１／２）に違いが存在す
る。

【００４０】ここで、高温側（Ｔ１）におけるコーン角
をΘ１、低温側（Ｔ２）におけるコーン角をΘ２とし、
Θ１＜Θ２なる関係を満たすような材料を用いるとき、
通常の場合、これら各温度におけるスメクチック層の層
間隔ｄ１及びｄ２間にはｄ１＞ｄ２なる関係が成立す
る。したがって、仮に温度Ｔ１においてブックシェルフ
構造の層構造を有しているとした場合、温度Ｔ２では少
なくとも関係式δ＝ｃｏｓ^-1（ｄ２／ｄ１）を満たす層
傾斜角δを有することになる。

【００４１】よって、温度Ｔ２においてはシェブロン構
造または斜めブックシェルフ構造を形成することにな
る。これらのうちシェブロン構造をとる場合の層構造及
びｃ−ダイレクタの様子及び仮想コーン底面への射影を
図６（ｂ）及び（ｃ）に示す。同図に示すように、通常
の双安定型ＳＳＦＬＣと同様に、ラビング方向と層傾斜
角の関係からＣ１、Ｃ２を定義することができる。以上
述べた原理により、液晶分子３０が、仮想コーン３１の
エッジより内側の位置で安定化されるように調整され
る。

【００４２】図５（ａ）及び（ｂ）、図６（ａ）のいず
れの場合も、例えば図３及び図４に示すような液晶分子
３０がシェブロン構造の双安定配向状態、すなわち、基
板と実質的に平行な２状態で安定になるべきであるが、
図５（ｂ）、図６（ａ）に示す場合、一軸配向処理の束
縛力が強くなり、この２状態のうちの一方のみが安定と
なり、メモリー性が消失することになる。また、図５
（ｂ）、図６（ａ）に示すＣｈ−ＳｍＣ^＊相転移の際
（ＳｍＣ^＊相への転移温度直下）、図７に示すように２
通りの異なった層法線方向（ＬＮ１及びＬＮ２）を示す
スメクチック層構造が形成されることが考えられる。こ
のとき、カイラルスメクチック液晶を挟持するセルの上
下一対の基板の一軸配向処理の状態（処理方向等の条
件、配向材料等）が完全に対称であれば、図７に示すよ
うな２つのスメクチック層構造が均等な割合で形成され
る。

【００４３】一方、図７に示すように発現される２つの
層構造のうち一方の層構造のみに揃え、すなわち平均一
軸配向処理軸とスメクチック層法線方向のズレ方向が一
定となるようにするための素子内の内部電位の偏りの持
たせ方として、Ｃｈ−ＳｍＣ^＊相転移の際に一対の基板間の液晶２
に正負いずれかのＤＣ電圧を印加する方法や、異なる材料からなる配向制御膜６ａ，６ｂを液晶２
を挟み込むように配置する方法や、液晶２を挟み込むように配置した一対の配向制御膜
６ａ，６ｂについて、処理法（膜の形成条件やラビング
強度やＵＶ光照射等の処理条件）を異ならせる方法や、液晶２を挟み込むように一対の配向制御膜６ａ，６
ｂを配置すると共に各配向制御膜の裏側（基板側）に下
地層をそれぞれ配置し、該下地層の膜種や膜厚を異なら
せる方法、を挙げることができる。

【００４４】このうち、上記の方法を用いる場合、配
向制御膜自体が永久双極子を有してしまう現象（エレク
トレット化）を回避するため、ＤＣ電圧の印加時間は、
Ｃｈ−ＳｍＣ^＊相転移の際に層方向を一方向に揃えるの
に必要かつ十分な（最小限の）時間にとどめておくこと
が好ましい。また、ＤＣ電圧の大きさは、１００ｍＶ以
上１０Ｖ以下の範囲（好ましくは１Ｖ以上８Ｖ以下の範
囲）にすると良い。

【００４５】なお、液晶素子をアクティブマトリクス型
とする場合、配向制御膜や液晶材料中のイオンは、ＴＦ
Ｔ駆動に悪影響を与えないように極力低減しておくこと
が好ましい。

【００４６】上記構造の液晶素子では、カイラルスメク
チック液晶２の組成を調整し、更に液晶材料の処理や素
子構成、例えば配向制御膜６ａ，６ｂの材料、処理条件
等を適宜設定することにより、図８に示すように、＊駆動電圧が印加されていない場合には、液晶分子の
平均分子軸が単安定化された配向状態を示し（同図(b)
参照）、＊一の極性の駆動電圧が印加されている場合には、液
晶分子の平均分子軸が駆動電圧の大きさに応じた角度で
前記単安定化された位置から一方の側にチルトし（同図
(c) 参照）、＊他の極性（前記一の極性に対する逆極性をいう。以
下、同じ）の駆動電圧が印加されている場合には、液晶
分子の平均分子軸が駆動電圧の大きさに応じた角度で前
記単安定化された位置から他方の側（すなわち、前記一
の極性の電圧を印加したときにチルトする側とは反対の
側）にチルトし（同図(a) 参照）、＊前記一の極性の駆動電圧を印加することによって最
大チルト状態とした場合におけるチルト角が、前記他の
極性の駆動電圧を印加することによって最大チルト状態
とした場合におけるチルト角より大きい、特性を示すようにすると良い。つまり、本実施の形態に
用いる液晶２は、カイラルスメクチック液晶本来のメモ
リ性（双安定性）が消失されたものであって、チルト角
の大きさを印加電圧によって連続的に制御することがで
き、それに伴って液晶素子の光量も連続的に変化させる
ことができ、階調表示を可能とするものである。

【００４７】この場合、前記一の極性の駆動電圧を印加
することによって最大チルト状態とした場合におけるチ
ルト角は、前記他の極性の電圧を印加することによって
最大チルト状態とした場合におけるチルト角と異ならせ
ると良く、前記一の極性の駆動電圧を印加することによ
って最大チルト状態とした場合におけるチルト角は、前
記他の極性の電圧を印加することによって最大チルト状
態とした場合におけるチルト角の５倍以上の大きさにす
ると良い。

【００４８】また、前記他の極性の電圧を印加すること
によって最大チルト状態とした場合におけるチルト角が
実質的に０°であるようにしてもよい（図９参照）。

【００４９】本実施の形態に用いるカイラルスメクチッ
ク液晶２は、ビフェニル骨格やフェニルシクロヘキサン
エステル骨格やフェニルピリミジン骨格等を有する炭化
水素系液晶材料、ナフタレン系液晶材料、ポリフッ素系
液晶材料を適宜選択して調整すれば良い。

【００５０】なお、前記カイラルスメクチック液晶２の
バルク状態でのらせんピッチはセル厚（基板１ａ，１ｂ
の間隙）の２倍より長くすると良い。

【００５１】(4) 次に、液晶素子Ｐ_１，Ｐ_２の各構成部
材等について説明する。

【００５２】上述した基板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。

【００５３】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）等の材料を
用いれば良く、これらの電極３ａ，３ｂはそれぞれの基
板１ａ，１ｂに形成すると良い。

【００５４】さらに、各電極３ａ，３ｂの表面には、こ
れらの電極間のショートを防止するための絶緑膜５ａ，
５ｂを形成すると良く（図１には両方の絶緑膜５ａ，５
ｂを図示、図２には絶縁膜５ｂのみ図示）、かかる絶緑
膜５ａ，５ｂは、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５等に
て形成すれば良い。

【００５５】さらに、基板１ａ，１ｂの間隙には、シリ
カビーズ等からなるスペーサー（図１の符号８参照）を
配置して、かかるスペーサー８によってその間隙寸法を
規定するようにしてもよい。なお、間隙寸法は、液晶材
料に応じて調整すれば良いが、均一な一軸配向性を達成
させたり、電圧が印加されていない状態での液晶分子の
平均分子軸を配向処理軸Ｒの平均方向の軸と実質的に一
致させるために、０．３〜１０μｍの範囲に設定するこ
とが好ましい。

【００５６】またさらに、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。

【００５７】さらに、液晶素子Ｐ_１，Ｐ_２は、透過型と
しても良く、反射型としても良い。なお、透過型の場合
には両基板１ａ，１ｂを透明にする必要があり、反射型
の場合には、基板１ａ，１ｂの一方に光を反射させる機
能を付与する必要がある。ここで、光を反射させる機能
を付与する方法としては、＊反射板や反射膜を、基板とは別体に設ける方法や、＊基板自体を反射部材で形成する方法や、等を挙げることができる。

【００５８】また、透過型の液晶素子の場合には両方の
基板に偏光板を（それらの偏光軸が互いに直交するよう
に）配置すれば良く、反射型の液晶素子の場合には少な
くとも一方の基板に偏光板を設ければ良い。かかる場
合、電圧無印加の状態で最暗状態となるようにセルを配
置し、電圧印加時には、このようなチルト角の連統的な
変化に伴い例えば図９に示すような特性で素子の透過光
量（素子からの出射光量）を電圧変化に伴いアナログ的
に制御することができる。

【００５９】さらに、本発明に係る液晶素子Ｐ_１，Ｐ_２
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３
ａ，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、前記第１電極３ｂを画素毎に配置すると共に各第
１電極３ｂにスイッチング素子４を接続し、かつ、該ス
イッチング素子４がオンされた場合に前記第１及び第２
電極３ａ，３ｂの間に電圧が印加されて階調表示が行わ
れる、ようにすると良い。なお、スイッチング素子４と
しては、ＴＦＴやＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔ
ｏｒ−Ｍｅｔａｌ）等を用いれば良い。

【００６０】かかる場合、前記スイッチング素子４に駆
動回路２１を接続し、該駆動回路２１から前記スイッチ
ング素子４を介して前記第１電極３ｂに電圧を供給する
ようにして、液晶装置を構成しても良い。

【００６１】かかる場合、液晶素子によって上述のよう
な階調表示を行うには、駆動回路２によって階調信号を
供給すると良い。

【００６２】またさらに、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
対して異なる色の光を順次照射すると共に該光の照射に
同期させて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。

【００６３】(5) 次に、ＴＦＴを用いたアクティブマト
リクス型液晶素子Ｐ_１の構成の一例を、図２及び図１０
を参照して説明する。

【００６４】図に示す液晶素子Ｐ_１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（第２電極）３ａが形成され、共通電極３ａ
の表面には配向制御膜６ａが形成されている。

【００６５】また、他方のガラス基板１ｂの側には、図
１０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）４や、ＩＴＯ膜等の透明導電膜か
らなる画素電極（第１電極）３ｂ及び保持容量電極７等
が配置されている。

【００６６】このうち、アモルファスＳｉＴＦＴ４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（ゲート絶緑膜）５ｂ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５ｂにて覆われ、絶縁膜５ｂ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形成されて
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。

【００６７】そして、ＴＦＴ４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、ＴＦＴ４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、ＴＦＴ４のドレイン電極１５は画素電極３ｂに接続
されている。

【００６８】ところで、上述した保持容量電極７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５
ｂは、この保持容量電極７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５ｂの表面に形成されている。これによ
り、保持容量電極７と画素電極３ｂとは、絶縁膜５ｂを
挟んだ状態に配置されることとなり、これらによって、
液晶２と並列の形で設けられた保持容量Ｃ_ｓが構成され
ることとなる（図１１参照）。なお、この保持容量電極
７は、面積を大きくした場合における開口率低下を防止
するため、透明なＩＴＯによって形成すると良い。

【００６９】また、図２に示すように、上述したＴＦＴ
４や画素電極３ｂの表面には配向制御膜６ｂが形成され
ており、その表面には一軸配向処理（ラビング処理）が
施されている。

【００７０】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１１参照）。

【００７１】また、このような液晶素子Ｐ_１の両側に
は、互いに偏光軸が直交した関係にある一対の偏光板
（不図示）が配置されている。

【００７２】なお、図２に示す液晶素子Ｐ_１ではアモル
ファスＳｉＴＦＴ４を用いているが、もちろんこれに限
る必要はなく、多結晶Ｓｉ（ｐ−Ｓｉ）ＴＦＴを用いて
も良い。

【００７３】(6) 次に、上述した液晶素子Ｐ_１の駆動方
法の一例について説明する。

【００７４】本発明に係る液晶素子を駆動するに際して
は、前記第１及び第２電極３ａ，３ｂを介して前記カイ
ラルスメクチック液晶２に電圧を印加すれば良い。

【００７５】この場合、前記第１及び第２電極３ａ，３
ｂを介して前記カイラルスメクチック液晶２に印加する
電圧を変える（カイラルスメクチック液晶２として図９
に示す特性の液晶を用いた場合には電圧の絶対値を同じ
として極性のみ異ならせる）ことにより、例えば図１２
（ｄ）に示すように、一の静止画像を高輝度（第１の輝
度）Ｔｘ及び低輝度（第２の輝度）Ｔｙで連続的に表示
する、ようにすると良い。ここで、高輝度で表示される
場合と低輝度で表示される場合との輝度の比（すなわ
ち、第１の輝度と第２の輝度の比）は５より大きくする
と良い。そして、該高輝度及び低輝度にて表示される静
止画像（高輝度の画像とほぼ同様のトーンの画像）を変
えることによって動画を表示する、ようにすると良い。
以下、具体的に説明する。

【００７６】図１２に示すように、１つのフレーム期間
Ｆ_０を複数（少なくとも２つ）のフィールド期間Ｆ_１，
Ｆ_２，…に分割し、１つのフィールド期間Ｆ_１で高輝度
の静止画像を表示し、連続する次のフィールド期間Ｆ_２
で低輝度の静止画像（高輝度の画像とほぼ同様のトーン
の画像）を表示すると良い。以下、その駆動方法につい
て説明する。

【００７７】ここで、図１２は、各フレーム期間Ｆ_０を
２つのフィールド期間Ｆ_１，Ｆ_２に分割した例を示す図
であり、同図（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、同図（ｂ）は、
ある１本のソース線Ｓ_ｊにソース電圧Ｖｓが印加される
様子を示す図、同図（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、同図（ｄ）は、当
該画素における透過光量の変化を示す図である。なお、
液晶２には、図９に示す特性のものを用いている。

【００７８】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Ｖｓ（＝＋Ｖ
ｘ）が印加される（同図（ｂ）参照）。すると、当該画
素のＴＦＴ４はゲート電圧Ｖｇの印加によってオンさ
れ、ソース電圧ＶｘがＴＦＴ４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Ｃｓの充電が
なされる。

【００７９】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ＴＦＴ４はオフとなる。
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（＝＋Ｖｘ）が印加され続けること
となり、ほぼ同じ透過光量Ｔｘが維持されることとなる
（同図（ｄ）参照）。

【００８０】次のフィールド期間Ｆ_２においては、上述
したゲート線Ｇ_ｉには再びゲート電圧Ｖｇが印加され
（同図（ａ）参照）、これと同期してソース線Ｓ_ｊに
は、先のものとは逆極性のソース電圧−Ｖｘが印加され
る（同図（ｂ）参照）。これによって、ソース電圧−Ｖ
ｘが液晶容量Ｃ_ｌｃ及び保持容量Ｃｓに充電されると共
に、非選択期間Ｔ_offにおいてはその電荷が保持される
（同図（ｃ）参照）。これにより、１フィールド期間Ｆ
_２を通じて液晶２には電圧Ｖ_pix（＝−Ｖｘ）が印加さ
れ続けることとなり、ほぼ同じ透過光量Ｔｙが維持され
ることとなる（同図（ｄ）参照）。

【００８１】ところで、図１２に示す駆動方法によれ
ば、各フィールド期間Ｆ_１，Ｆ_２単位で印加電圧の大き
さに応じて液晶２がスイッチングされ、各フィールド期
間Ｆ_１，Ｆ_２単位で異なる階調表示状態（透過光量Ｔ
ｘ，Ｔｙ）が得られ、フレ−ム期間Ｆ_０の全体でそれら
Ｔｘ，Ｔｙを平均した透過光量が得られる。

【００８２】なお、２番目のフィールド期間Ｆ_２におけ
る透過光量Ｔｙは、Ｔｘよりかなり小さくてほぼ０レベ
ルであり、フレ−ム期間全体の透過光量は、上述のよう
な透過光量の平均化によって最初のフィールド期間Ｆ_１
の透過光量に比べて低下することとなる。したがって、
実際の駆動においては、フレ−ム期間全体で得たい透過
光量（表示画像の階調）に基づいて、最初のフィールド
期間Ｆ_１の透過光量Ｔｘを（表示階調よりも高めに）決
定し、該透過光量Ｔｘを得るような電圧Ｖｘを印加すれ
ば良い。

【００８３】なお、上述のように駆動した場合、奇数フ
ィールド期間（例えばＦ_１）では正極性の電圧（＋Ｖ
ｘ）が液晶２に印加され、偶数フィールド期間（例えば
Ｆ_２）では負極性の電圧（−Ｖｘ）が液晶２に印加され
ることとなるため、液晶２に実際に印加される電圧が時
間的に交流化され、液晶２の劣化が防止される。

【００８４】また、最初のフィールド期間Ｆ_１において
は高輝度表示を行い、次のフィールド期間Ｆ_２では低輝
度表示を行うため、時間開口率が５０％以下程度とな
る。したがって、かかる液晶素子で動画像を表示した場
合、その画質が良好なものとなる。

【００８５】(7) 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。

【００８６】上述の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３ａ，３ｂを配置する工程と、＊前記カイラルスメクチック液晶２を配向させるため
の配向制御膜６ａ，６ｂを該液晶２に接するように配置
する工程と、を適切な順序で実施する。

【００８７】そして、電極３ａ，３ｂの間に配置したカ
イラルスメクチック液晶２は、高温側から降温させると
共に、カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ^＊）に相転移
する際のカイラルスメクチック液晶２には、前記一対の
電極３ａ，３ｂを介してＤＣ電圧を印加する。

【００８８】なお、前記ＤＣ電圧の大きさは１００ｍＶ
以上１０Ｖ以下の範囲（好ましくは、１Ｖ以上８Ｖ以下
の範囲）とすれば良い。

【００８９】(8) 次に、本実施の形態の効果について説
明する。

【００９０】本実施の形態によれば、配向制御膜６ａ，
６ｂの表面粗さ等を上述の範囲に設定することによっ
て、液晶全体がシェブロン構造をもつ配向となり、液晶
の層構造が均一な液晶素子を製造することができ、配向
欠陥の発生や面内ムラの発生を防止できる。

【００９１】また、カイラルスメクチック液晶２に双安
定性を有しないものを用いることによって階調表示を可
能とし、低輝度及び高輝度による連続表示によって動画
質を向上させることができる。

【００９２】さらに、本実施の形態によれば、応答速度
の速い液晶素子を得ることができる。

【００９３】

【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。（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、本実施例で用
いる液晶組成物ＬＣを調製した。

【００９４】

【化３】

【００９５】上記液晶組成物ＬＣの物性パラメータを以
下に示す。 83.6 61.2 -10.2 相転移温度（℃）：ＩＳＯ． → Ｃｈ → ＳｍＣ^＊ → Ｃｒｙ自発分極（３０℃）：Ｐｓ＝２．９ｎＣ／ｃｍ^２コーン角（３０℃）：Θ＝２３．３° ＳｍＣ^＊相でのらせんピッチ（３０℃）：２０μｍ以上

【００９６】＜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
として７００ÅのＩＴＯ膜（インジウム・ティン・オキ
サイド膜）３ａ，３ｂを形成した。なお、この透明電極
３ａ，３ｂのパターニングは行わず、液晶セルを単画素
とした。

【００９７】そして、該基板の透明電極３ａ，３ｂ上
に、ポリアミック酸（東レ社製、ＬＰ−６４）をスピン
コートし、これを、８０℃で５分間の前乾燥を行なうと
共に２００℃で６０分間焼成して、厚さ３００Åの配向
制御膜（ポリイミド膜）６ａ，６ｂを形成した。その
後、この配向制御膜６ａ，６ｂに対して、ナイロン布に
よるラビング処理（一軸配向処理）を施した。このラビ
ング処理には、外周面にナイロン（ＮＦ−７７／帝人
（株）製）を貼り合わせた径１０ｃｍのラビングロール
を用い、押し込み量を０．３ｍｍ、送り速度を５ｃｍ／
ｓｅｃとし、回転数を１０００ｒｐｍ、送り回数を６回
とした。なお、ＡＦＭ（走査型プローブ顕微鏡）を用
い、配向制御膜６ａ，６ｂの表面粗さＲａを測定したと
ころ、Ｒａ＝０．６７であり、Ｓｒ／Ｓ＝１．００３１であった。なお、測定
条件としては、探針にＳｉカンチレバー（テトラヘドラ
ル型）を用い、走査モードをタッピングモードとし、走
査範囲を３．０μｍ×３．０μｍとした。

【００９８】続いて、一方の基板上には、平均粒径１．
５μｍのシリカビーズ（スペーサー）８を散布し、一対
の基板１ａ，１ｂを、それらのラビング処理方向が互い
にアンチパラレルとなるように貼りあわせ、均一な基板
間隙のセル（単画素の空セル）を得た。このセルのプレ
チルト角をクリスタルローテーション法で測定したとこ
ろ２．５°であった。

【００９９】このようなプロセスで作製したセルに液晶
組成物ＬＣを等方相の温度で注入し、液晶がカイラルス
メクチック液晶相を示す温度まで冷却し、液晶がＣｈ相
からＳｍＣ^＊相に相転移する際に−５Ｖのオフセット電
圧（直流電圧）を印加し、液晶パネルを作製した。

【０１００】そして、作製した液晶パネルについて、配
向状態、光学応答、矩形波応答、層の傾斜角を調べたと
ころ、以下のようになった。

【０１０１】１．配向状態液晶の配向状態について偏光顕微鏡観察を行なったとこ
ろ、液晶全体がシェブロン構造であることが分かった。

【０１０２】室温（３０℃）では、電圧無印加状態で最
暗軸がラビング方向と若干ずれた状態であり、且つ層法
線方向がセル全体で一方向しかない均一な配向状態が観
測された。

【０１０３】２．光学応答液晶パネルが示す電気光学応答を測定するために、液晶
パネルをクロスニコル下でフォトマルチプライヤー付き
偏光顕微鏡に、偏光軸を電圧無印加状態で暗視野となる
ように配置した。

【０１０４】これに３０℃において±５Ｖ、０．２Ｈｚ
の三角波電圧を印加した際の光学応答を観測すると、正
極性の電圧印加に対しては、印加電圧の大きさに応じて
徐々に透過光量が増加していった。一方、負極性の電圧
印加の際の光学応答の様子は、電圧レベルに対して透過
光量が変化しているものの、その最大光量は、正極性電
圧印加の際の最大透過率の１／８程度であった。

【０１０５】なお、この液晶パネルでは、飽和電圧に達
するまではドメインスイッチングしていた。

【０１０６】３．矩形波応答液晶パネルに６０Ｈｚ（±５Ｖ）の矩形波電圧を印加
し、電圧を変化させながら上述と同様に光学応答を観測
した。

【０１０７】その結果、正極性の電圧印加に対しては、
十分に光学応答し、その光学応答は前状態には依存せず
に安定した中間調状態が得られることが確認できた。一
方、負極性の電圧印加に対しては、同じ大きさ（絶対
値）の正極性電圧を印加の際の最大透過率の１／８程度
の光学応答が観測され、正負の電圧に対する光学応答の
平均値は前状態には依存せず安定した中間調が得られる
ことが確認できた。

【０１０８】また、この正極性の矩形波電圧印加によ
る、立ち上がり時間（最暗状態から、所定の電圧印加に
より得ようとする透過率の９０％の透過率となる時間）
と、立下り時間（所定の電圧での飽和透過率状態から当
該透過率の１０％の透過率となる時間）での応答速度
は、高電圧（５Ｖ程度）印加の際には、それぞれ０．８
ｍＶ，０．３ｍＶであり、低電圧（１Ｖ程度）印加の際
には、それぞれ２．１ｍｓ，０．２ｍｓであり、一般的
なネマチック液晶でのスイッチングに比較しても高速応
答性が確認された。

【０１０９】４．層の傾斜角の測定該測定に際しては、Ｘ線測定専用の液晶パネルを用い
た。なお、この液晶パネルは、Ｘ線の吸収を極力低減す
るために８０μｍの厚さのガラス基板１ａ，１ｂを用い
た。それ以外の構造は、本実施例にて作製した液晶パネ
ルと同様とした。

【０１１０】そして、液晶パネルにおける液晶層の傾斜
角の測定を行なったところ、θが２本観測され、明らか
にシェブロン構造であることが分かった。

【０１１１】（比較例１）本比較例においては、ラビン
グロールの送り速度を５０ｃｍ／ｓｅｃとし、送り回数
を２回とした以外は、実施例１と同様の構造の液晶パネ
ルを同様の方法で作製した。なお、実施例１と同様の方
法で配向制御膜６ａ，６ｂの表面粗さＲａを測定したと
ころ、Ｒａ＝０．３９ｎｍであり、Ｓｒ／Ｓ＝１．０００９であった。

【０１１２】また、クリスタルローテーション法によっ
て測定したプレチルト角は０．７°であった。

【０１１３】そして、本比較例にて作製した液晶パネル
についても、実施例１と同様に、配向状態、光学応答、
矩形波応答、層の傾斜角を調べたところ、以下のように
なった。

【０１１４】１．配向状態室温（３０℃）では、最暗軸がラビング方向と若干ずれ
た状態であり、且つ層法線方向がセル全体で一方向しか
ない均一な配向状態が観測された。基板内全面で斜めブ
ックシェルフ構造をもつ配向であった。

【０１１５】２．光学応答実施例１と同様の観測結果が得られた。なお、本比較例
の液晶パネルでは、飽和電圧に達するまではドメインレ
ススイッチングをしていた。

【０１１６】３．矩形波応答実施例１と同様の矩形波電圧を印加して光学応答を観測
したところ、同様の結果が得られた。したがって、本液
晶パネルによれば、ＴＦＴアクティブマトリクス駆動に
よる振幅変調によるアナログ階調表示が可能であること
が分かった。

【０１１７】４．層の傾斜角の測定 θが１本観測され、明らかに斜めブックシェルフ構造で
あることが分かった。

【０１１８】（実施例２〜１２）配向制御膜６ａ，６ｂ
の材質（構造式）、表面粗さＲａ、表面積及びプレチル
ト角を下表のようにそれぞれ異ならせた。それ以外の構
成及び製造方法は、実施例１と同様とした。

【０１１９】そして、作製した液晶パネルについて、配
向状態、光学応答、矩形波応答、層の傾斜角を調べたと
ころ、以下のようになった。

【０１２０】１．配向状態室温（３０℃）では、最暗軸がラビング方向と若干ずれ
た状態であり、且つ層法線方向がセル全体で一方向しか
ない均一な配向状態が観測された。基板内全面でシェブ
ロン構造をもつ配向であった。

【０１２１】２．光学応答液晶パネルが示す電気光学応答を測定するために、液晶
パネルをクロスニコル下でフォトマルチプライヤー付き
偏光顕微鏡に、偏光軸を電圧無印加状態で暗視野となる
ように配置した。

【０１２２】これに３０℃において±５Ｖ、０．２Ｈｚ
の三角波電圧を印加した際の光学応答を観測すると、正
極性の電圧印加に対しては、印加電圧の大きさに応じて
徐々に透過光量が増加していった。一方、負極性の電圧
印加の際の光学応答の様子は、電圧レベルに対して透過
光量が変化しているものの、その最大光量は、正極性電
圧印加の際の最大透過率の１／８程度であった。

【０１２３】なお、この液晶パネルでは、飽和電圧に達
するまではドメインスイッチングしていた。

【０１２４】３．矩形波応答液晶パネルに６０Ｈｚ（±５Ｖ）の矩形波電圧を印加
し、電圧を変化させながら上述と同様に光学応答を観測
した。

【０１２５】その結果、正極性の電圧印加に対しては、
十分に光学応答し、その光学応答は前状態には依存せず
に安定した中間調状態が得られることが確認できた。一
方、負極性の電圧印加に対しては、同じ大きさ（絶対
値）の正極性電圧を印加の際の最大透過率の１／８程度
の光学応答が観測され、正負の電圧に対する光学応答の
平均値は前状態には依存せず安定した中間調が得られる
ことが確認できた。

【０１２６】４．層の傾斜角の測定該測定に際しては、Ｘ線測定専用の液晶パネルを用い
た。なお、この液晶パネルは、Ｘ線の吸収を極力低減す
るために８０μｍの厚さのガラス基板１ａ，１ｂを用い
た。それ以外の構造は、配向状態等の測定に用いた液晶
パネルと同様とした。

【０１２７】そして、液晶パネルにおける液晶層の傾斜
角の測定を行なったところ、θが２本観測され、明らか
にシェブロン構造であることが分かった。

【０１２８】

【表１】

【０１２９】（比較例２〜１１）配向制御膜６ａ，６ｂ
の材質（構造式）、表面粗さＲａ、表面積及びプレチル
ト角を下表のようにそれぞれ異ならせた。それ以外の構
成及び製造方法は、実施例１と同様とした。

【０１３０】そして、作製した液晶パネルについて、配
向状態、光学応答、矩形波応答、層の傾斜角を調べたと
ころ、以下のようになった。

【０１３１】１．配向状態室温（３０℃）では、最暗軸がラビング方向と若干ずれ
た状態であり、且つ層法線方向がセル全体で一方向しか
ない均一な配向状態が観測された。また、斜めブックシ
ェルフ配向領域とシェブロン配向領域とが半々の割合で
混在した配向状態のものと、全面が斜めブックシェルフ
構造をもつ配向状態のものとがあった。

【０１３２】２．光学応答実施例１と同様の観測結果が得られた。なお、本比較例
の液晶パネルでは、飽和電圧に達するまではドメインレ
ススイッチングをしていた。

【０１３３】３．矩形波応答実施例１と同様の矩形波電圧を印加して光学応答を観測
したところ、同様の結果が得られた。したがって、本液
晶パネルによれば、ＴＦＴアクティブマトリクス駆動に
よる振幅変調によるアナログ階調表示が可能であること
が分かった。

【０１３４】４．層の傾斜角の測定測定結果は下表の通りになった。

【０１３５】

【表２】

【０１３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
配向制御膜の表面粗さ等を上述の範囲に設定することに
よって、液晶の層構造が均一な液晶素子を製造すること
ができ、配向欠陥の発生や面内ムラの発生を防止でき
る。

【０１３７】また、カイラルスメクチック液晶に双安定
性を有しないものを用いることによって階調表示を可能
とし、低輝度及び高輝度による連続表示によって動画質
を向上させることができる。

【０１３８】さらに、本発明によれば、応答速度の速い
液晶素子を得ることができる。

【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】ＳＳＦＬＣ型の素子における液晶配向状態での
液晶分子及び液晶の層構造を示す模式図。

【図４】図３（ａ）及び（ｂ）に示す液晶配向状態にお
ける、ダイレクタを示す模式図。

【図５】（ａ）は、ＳＳＦＬＣにおける各液晶相での配
向状態を示す模式図であり、（ｂ）は、本発明に係る液
晶素子の一態様における各液晶相での配向状態を示す模
式図。

【図６】カイラルスメクチック液晶の配向状態を示す模
式図。

【図７】本発明の液晶素子の一態様におけるカイラルス
メクチック液晶相での配向状態を示す模式図。

【図８】電圧印加時における液晶分子の反転挙動を説明
するための図。

【図９】液晶の電圧ー透過率特性の一例を示す図。

【図１０】本発明に係る液晶素子の構造を示す回路図。

【図１１】素子構造の等価回路を示す図。

【図１２】本発明に係る液晶素子の駆動方法の一例を示
す図。

【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共通電極（第２電極）３ｂ画素電極（第１電極）４ＴＦＴ（スイッチング素子）６ａ，６ｂ配向制御膜Ｐ_１液晶パネル（液晶素子）Ｐ_２液晶パネル（液晶素子）

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ０２Ｆ 1/1368 Ｈ０４Ｎ 5/66 １０２ＡＨ０４Ｎ 5/66 １０２１０２ＢＧ０２Ｆ 1/136 ５００ (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 (72)発明者礒部隆一郎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)発明者寺田匡宏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） 2H090 HB08Y HD14 KA14 MB01 2H092 JA24 JB64 KA04 KA05 PA01 PA02 QA13 RA04 RA05 2H093 NA16 NA79 NC34 ND04 ND32 ND60 NE04 NF17 NG02 NG12 NH12 4H027 BA06 BD08 BD13 BD16 BE02 DE01 DE03 DF01 DJ01 5C058 AA06 AB01 BA33 BB15 BB23

Claims

【特許請求の範囲】

【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第１及び第２電極と、前記カイ
ラルスメクチック液晶に接するように配置されて該液晶
を配向する配向制御膜と、を備え、かつ、前記第１及び
第２電極を介して前記カイラルスメクチック液晶に電圧
を印加することに基づき１秒間に複数フレ−ム期間での
画像を表示する液晶素子において、１フレ−ム期間は少なくとも２つのフィールド期間に分
割し表示され、１フレ−ム期間中の少なくとも１フィー
ルド期間において第１の輝度で所望の画像を表示し、１
フレ−ム期間中の残るフィールド期間においては該第１
の輝度より小さく且つ０より大きい第２の輝度で該第１
の輝度で表示した画像と実質的に同一の画像を表示し、前記配向制御膜の算術平均粗さＲａが、Ｒａ＞０．６ｎｍである、ことを特徴とする液晶素子。
【請求項２】前記配向制御膜における所定領域の投影
面積をＳとし、該領域における該配向制御膜の表面積を
Ｓｒとした場合に、（Ｓｒ／Ｓ）＞１．００２７である、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
【請求項３】前記カイラルスメクチック液晶のプレチ
ルト角の大きさαが、 α＞１．０° である、ことを特徴とする請求項２に記載の液晶素子。
【請求項４】前記第１の輝度と前記第２の輝度との比
が５より大きい、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。
【請求項５】前記カイラルスメクチック液晶が、高温
側より、等方性液体相（ＩＳＯ．）−コレステリック相
（Ｃｈ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ^＊）、又
は、等方性液体相（ＩＳＯ．）−カイラルスメクチック
Ｃ相（ＳｍＣ ^＊）の相転移系列を示す液晶であって、か
つ、該液晶のスメクチック層の法線方向が実質的に一方
向である、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。
【請求項６】前記第１電極が画素毎に配置されると共
に各第１電極にスイッチング素子が接続され、かつ、該スイッチング素子がオンされた場合に前記第１及び第
２電極の間に電圧が印加されて階調表示が行われる、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載
の液晶素子。
【請求項７】前記カイラルスメクチック液晶が高温側
から降温されると共に、前記液晶がカイラルスメクチッ
クＣ相（ＳｍＣ^＊）に相転移する際に該液晶にＤＣ電圧
が印加される、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載
の液晶素子。
【請求項８】前記ＤＣ電圧の大きさは１００ｍＶ以上
１０Ｖ以下の範囲である、ことを特徴とする請求項７に記載の液晶素子。
【請求項９】前記ＤＣ電圧の大きさは１Ｖ以上８Ｖ以
下の範囲である、ことを特徴とする請求項８に記載の液
晶素子。
【請求項１０】前記カイラルスメクチック液晶のバル
ク状態でのらせんピッチはセル厚の２倍より長い、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載
の液晶素子。