JP2001281670A - 液晶素子 - Google Patents

液晶素子

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JP2001281670A
JP2001281670A JP2000095788A JP2000095788A JP2001281670A JP 2001281670 A JP2001281670 A JP 2001281670A JP 2000095788 A JP2000095788 A JP 2000095788A JP 2000095788 A JP2000095788 A JP 2000095788A JP 2001281670 A JP2001281670 A JP 2001281670A
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voltage
chiral smectic
phase
luminance
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JP2000095788A
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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
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Canon Inc
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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(Twisted N
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、Applied Phy
sics Letters、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−Plain Switching)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
per Twisted Nematic)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及びP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及びP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
)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,P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
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、TiO、Ta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,P
の耐衝撃性を向上させると良い。
【0057】さらに、液晶素子P,P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,P
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,P
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,G,…が図示X方
向に多数配置され、ゲート線G,G,…とは絶縁さ
れた状態のソース線S,S,…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
,…及びソース線S,S,…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na−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na−Si層12,13が形成されて
おり、各na−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,G,…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,…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Clc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
を複数(少なくとも2つ)のフィールド期間F
,…に分割し、1つのフィールド期間F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
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
2つのフィールド期間F,F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及び
ソース線Sの交差部の画素(すなわち、液晶2)に電
圧Vpix 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に一定期間
(選択期間Ton)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には、ゲート電
圧Vgの印加に同期した選択期間Ton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Clc及び保持容量Csの充電が
なされる。
【0079】ところで、選択期間Ton以外の非選択期間
off には、ゲート電圧Vgは他のゲート線G
,…に印加されていて同図(a)に示すゲート線G
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Clc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を通じて液
晶2には電圧Vpix (=+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においては、上述
したゲート線G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
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Clc及び保持容量Csに充電されると共
に、非選択期間Toff 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
を通じて液晶2には電圧Vpix (=−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,F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,F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
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)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
)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において
は高輝度表示を行い、次のフィールド期間F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 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) 4 TFT(スイッチング素子) 6a,6b 配向制御膜 P 液晶パネル(液晶素子) P 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 102A H04N 5/66 102 102B G02F 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 (10)

    【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
  8. 【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。
  9. 【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。
  10. 【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。
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