JP2003167273A

JP2003167273A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003167273A
Application number: JP2001365272A
Authority: JP
Inventors: Michio Izumi; 倫生泉; Junji Yamamoto; 淳史山本
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2003-06-13
Anticipated expiration: 2021-11-29
Also published as: JP3915490B2

Abstract

(57)【要約】【課題】画像更新時の駆動電圧が低く、かつ、フォー
カルコニック状態からプレーナ状態へ相転移する際の変
化効率が良好な液晶表示装置を得る。【解決手段】電極１２ａ，１２ｂを備えた基板１１と
電極２２を備えた基板２１との間に、誘電率異方性が正
のカイラルネマチック液晶を挟持し、該液晶の選択反射
を利用して表示を行う液晶表示装置。電極１２ａ，１２
ｂと電極２２との間に基板面にほぼ垂直な縦電界Ｄ２を
発生させると、液晶はヘリカル軸が縦電界Ｄ２に垂直な
フォーカルコニック状態になる。ここで、電極１２ａ，
１２ｂ間に基板面にほぼ平行な横電界Ｄ１を発生させる
と、液晶はヘリカル軸が横電界Ｄ１に垂直なプレーナ状
態になる。プレーナ状態への変化を助長するため、配向
制御膜にはヘリカル軸を横電界Ｄ１の向きに一致させる
配向処理が施されている。また、プレーナ状態へ変化さ
せる際、液晶のねじれを解く程度の強さの横電界Ｄ１を
印加してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置、特
に、一対の基板間にコレステリック相を示す液晶を挟持
し、該液晶の選択反射を利用して表示を行う液晶表示装
置に関する。

【０００２】

【発明の背景】近年、種々の液晶表示素子が開発、提供
されている。そのなかで反射型液晶表示素子は、環境光
（外部の光）を反射することにより表示を行うため、バ
ックライトを必要とする透過型液晶表示素子に比べて少
ない消費電力で表示が可能であり、この利点を活かして
携帯電話やモバイル機器などの表示部に採用されてい
る。また、さらなる低消費電力化の研究開発も盛んに行
われ、メモリ性を有する反射型液晶表示素子等が提案さ
れている。

【０００３】

【従来の技術】メモリ性を有する反射型液晶表示素子の
動作モードとしては、テクニカルペーパーＳＩＤ国際シ
ンポジューム要約（SID International Symposium Di
gestof Technical Paper）第２９巻、８９７頁に開示
されている。この動作モードは、カイラルネマチック液
晶の配向状態をプレーナ状態（光の選択反射状態）及び
フォーカルコニック状態（光の透過状態）のいずれかに
切り換えて表示を行う方式である。プレーナ状態及びフ
ォーカルコニック状態は、それぞれ安定な状態であるた
め、一旦液晶をいずれかの状態にセットすれば、外力が
加わらない限り、半永久的にその状態を維持する。即
ち、画像を一旦表示すれば電源を切っても表示された画
像がそのまま維持されるメモリ性を備えた反射型液晶表
示素子として有用である。

【０００４】前記文献に記載されている反射型液晶表示
素子は、それぞれ電極を備えた一対の基板間に正の誘電
率異方性を有するカイラルネマチック液晶を挟持した構
成であり、電極によって基板に対して垂直方向に電界を
作用させ、その電界の強度及び／又は印加時間を制御す
ることにより、液晶を所定の状態（プレーナ状態及びフ
ォーカルコニック状態）に変化させる。

【０００５】液晶にそのねじれを解くための閾値電圧以
上の電圧を充分な時間印加すると、液晶は全てホメオト
ロピック状態（液晶分子の長軸方向が基板に対して垂直
な状態）になる。この状態は、メモリ性がないために電
界を消去すると、液晶はねじれた配列になる。ホメオト
ロピック状態から、電界を急激に消去した場合はプレー
ナ状態になり、電界を徐々に消去した場合はフォーカル
コニック状態になる。

【０００６】また、フォーカルコニック状態の液晶に、
そのねじれを解くための閾値電圧以上のパルス電圧（一
部の液晶がホメオトロピック状態になるパルス幅の電
圧）を印加した場合、ホメオトロピック状態になった液
晶は、パルス電圧の印加終了後にプレーナ状態になる。
パルス電圧の幅及び／又は電圧の高さを制御することに
より、プレーナ状態となる液晶の割合を調整（中間調を
表示）することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カイラ
ルネマチック液晶を用いた前記液晶表示素子において
は、画像更新時の駆動電圧が高いという問題点を有して
いる。即ち、カイラルネマチック液晶は理論上５０％の
反射率を示すが、液晶層が薄い場合は５０％未満に低下
する。特に、螺旋ピッチの長い赤色を選択反射する液晶
では反射率の低下が顕著である。そのため液晶層の厚み
（特に、赤色の選択反射を行う液晶層の厚み）を、十分
な反射率が得られるように厚く設定する必要があり、そ
の結果として駆動電圧が高くなる。

【０００８】そこで、本発明者らは、基板に対してほぼ
垂直方向及びほぼ平行方向の電界を選択的に印加して液
晶の状態を変化させる駆動方法での実用化を検討した。
この駆動方法では、基板面に垂直な縦電界を印加して液
晶をフォーカルコニック状態に一括してリセットした
後、画像を表示すべき画素ごとに基板面に平行な横電界
を印加して液晶をプレーナ状態に変化させる。この駆動
方法によれば、横電界を印加する電極間距離を加工上可
能な限り近接させることで、反射率を低下させることな
く駆動電圧を低減するのに有利な構成となる。

【０００９】しかし、前記駆動方法では、フォーカルコ
ニック状態からプレーナ状態へ相転移する際の変化効率
が低いことが判明した。

【００１０】そこで、本発明の目的は、画像更新時の駆
動電圧が低く、かつ、フォーカルコニック状態からプレ
ーナ状態への変化効率が良好な液晶表示装置を提供する
ことにある。

【００１１】

【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、第１の発明に係る液晶表示装置は、一対の基板と、
該基板間に挟持され、誘電率異方性が正であるコレステ
リック相を示す液晶と、前記基板に対してほぼ垂直方向
及びほぼ平行方向の電界を選択的に印加可能な電極と、
フォーカルコニック状態にある前記液晶のヘリカル軸
を、基板に対してほぼ平行方向の電界の向きに一致させ
る配向制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００１２】また、第２の発明に係る液晶表示装置は、
一対の基板と、該基板間に挟持され、誘電率異方性が正
であるコレステリック相を示す液晶と、前記基板に対し
てほぼ垂直方向及びほぼ平行方向の電界を選択的に印加
可能な電極と、を備え、前記液晶をフォーカルコニック
状態からプレーナ状態に変化させる際に基板に対してほ
ぼ平行方向に印加される電界が、液晶の螺旋ピッチをフ
ォーカルコニック状態での螺旋ピッチよりも長くさせる
ものであることを特徴とする。

【００１３】誘電率異方性が正のコレステリック相を示
す液晶に充分に高い電圧を印加すると、液晶分子のねじ
れが解けてヘリカル軸が電界方向と直交する方向に向
く。液晶分子のねじれが解ける電圧には閾値が存在す
る。また、閾値電圧以下の電圧を印加すると、液晶はね
じれを解くことなくヘリカル軸が電界印加方向と直交す
る方向に向く。

【００１４】このように、電界の印加方向を変更するこ
とで、液晶のヘリカル軸が基板に対してほぼ垂直方向及
びほぼ水平方向に変化し、液晶をプレーナ状態とフォー
カルコニック状態との間で直接的に変化させることがで
きる。また、前記閾値電圧以下の電圧を印加すると、液
晶はホメオトロピック状態を経ることなく、プレーナ状
態とフォーカルコニック状態との間で直接的に変化し、
従来よりも低電圧で駆動することができる。この場合
は、画像更新時にホメオトロピック状態を経ないため、
画面全体が瞬間的に黒くなって画質が劣化する不具合は
生じない。

【００１５】ところで、配向制御膜が設けられた液晶表
示素子において、フォーカルコニック状態にある液晶
は、通常、ヘリカル軸が基板面にほぼ平行になっている
が、平面的に観察した場合、ヘリカル軸の方向はランダ
ムであり、この点が基板面に平行な横電界を印加しても
全ての液晶分子がプレーナ状態に変化せず、変化効率が
悪い原因であると考えられる。

【００１６】そこで、第１の発明に係る液晶表示装置で
は、配向制御手段によって、フォーカルコニック状態に
ある液晶のヘリカル軸を基板に対してほぼ平行方向の電
界の向きに一致させるようにしたため、横電界がより多
くの液晶分子に効果的に作用するものと考えられ、液晶
のプレーナ状態への変化効率が向上し、その結果プレー
ナ状態での反射率が上昇する。

【００１７】前記配向制御手段は、種々の配向処理を施
した配向制御膜を用いることができ、ラビング処理され
た配向制御膜、あるいは、光配向処理された配向制御膜
を用いることが好ましい。

【００１８】また、第２の発明に係る液晶表示装置で
は、液晶をフォーカルコニック状態からプレーナ状態に
変化させる際に基板に対してほぼ平行方向に印加される
電界が、液晶の螺旋ピッチをフォーカルコニック状態で
の螺旋ピッチよりも長くさせるようにしたため、ねじれ
が部分的にあるいは完全に解けた状態となり、電界の印
加が停止された瞬間にねじれが生じてプレーナ状態とな
る。このような状態変化はより多くの液晶のヘリカル軸
を基板に対してほぼ垂直方向に変化させ、液晶のプレー
ナ状態への変化効率が向上し、その結果プレーナ状態で
の反射率が上昇する。

【００１９】また、前記第１及び第２の発明の特徴点を
組み合わせてもよい。即ち、フォーカルコニック状態に
ある液晶のヘリカル軸を基板に対してほぼ平行方向の電
界の向きに一致させる配向制御手段を備え、かつ、液晶
をフォーカルコニック状態からプレーナ状態に変化させ
る際に基板に対してほぼ平行方向に印加される電界が液
晶の螺旋ピッチをフォーカルコニック状態での螺旋ピッ
チよりも長くさせるように構成してもよい。これにて、
液晶のプレーナ状態への変化効率がより向上し、プレー
ナ状態での反射率がより上昇する。

【００２０】第１及び第２の発明に係る液晶表示装置に
おいて、前記電極には、同一基板上の互いに異なる平面
位置に配置された少なくとも一組の電極が含まれていて
もよい。この一組の電極間に横電界を容易に発生させる
ことができる。このような電極の例として、入れ子に配
置された一組の櫛歯状電極を挙げることができる。

【００２１】さらに、第１及び第２の発明に係る液晶表
示装置には、前記電極に電圧を印加することにより駆動
を行う駆動手段を備えることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る液晶表示装置
の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

【００２３】（原理的説明、図１参照）本発明に係る液
晶表示装置は、表示媒体としてコレステリック相を示す
液晶を用いており、この種の液晶としてはカイラルネマ
チック液晶が代表的なものである。

【００２４】カイラルネマチック液晶はネマチック液晶
に所定量のカイラル材を添加することによって得られ
る。このカイラルネマチック液晶は、図１（Ａ）に示す
ように、一般的に、棒状の液晶分子がねじれた配列をな
し、コレステリック相を示している。この液晶に光が入
射すると、ヘリカル軸に対して平行な方向から光が入射
した場合、λ＝ｎｐで示される波長の光を選択反射する
（プレーナ状態）。ここで、λは波長、ｎは液晶分子の
平均屈折率、ｐは液晶分子が３６０°ねじれている距離
（以下、螺旋ピッチと記す）である。一方、ヘリカル軸
に対して垂直な方向から光が入射した場合、光は実質的
に反射することなく透過する（フォーカルコニック状
態）。この選択反射及び透過を利用して表示が行われ
る。なお、液晶のコレステリック相は図１（Ｂ）のよう
にも示される。

【００２５】ところで、液晶分子は棒状であるが、その
長手方向（長軸）とそれに垂直な方向（短軸）で屈折率
や誘電率が異なる異方性を有している。液晶分子の長軸
方向の屈折率及び誘電率が短軸方向のそれらよりも大き
い液晶を誘電率異方性が正の液晶と称する。これに対し
て、液晶分子の長軸方向の屈折率が短軸方向のそれより
も大きく、かつ、長軸方向の誘電率が短軸方向のそれよ
りも小さい液晶を誘電率異方性が負の液晶と称する。

【００２６】誘電率異方性が正の液晶に十分に高い電圧
を印加するとねじれが解け、液晶分子の長軸（誘電率が
大きい軸）が電界方向と平行な方向に向くように動く。
このねじれが解ける電圧には閾値が存在し、閾値電圧を
Ｖｈとする。

【００２７】また、前記閾値電圧Ｖｈよりも低い電圧を
液晶に印加すると、液晶はねじれを解くことなくヘリカ
ル軸が電界方向に対して垂直な方向に向くように動く。
このヘリカル軸を動かす電圧にも閾値が存在し、この閾
値電圧をＶｆとする。

【００２８】これらの閾値電圧Ｖｈ，Ｖｆの関係は、Ｖ
ｆ＜Ｖｈである。また、閾値電圧Ｖｆよりも低い電圧を
液晶に印加しても液晶分子は動くことがない、即ち、ヘ
リカル軸方向が変化することがない。

【００２９】（第１実施形態、図２参照）第１実施形態
である液晶表示素子１は、図２に示すように、下側の基
板１１に互いに異なる平面位置に配置された電極１２
ａ，１２ｂ及び配向制御膜１４を設け、上側の基板２１
に電極２２及び配向制御膜２４を設け、基板１１，２１
間にネマチック液晶にカイラル材を添加して室温でコレ
ステリック相を示すように調製したカイラルネマチック
液晶を挟持した構成からなる。図２においては１単位の
画素の数分の１を概略的に示している。

【００３０】液晶としては、誘電率異方性が正で、室温
でコレステリック相を示すものであれば、種々のものを
使用することができ、典型的には、ネマチック液晶にカ
イラル材を添加し、室温でコレステリック液晶相を示す
ようにしたカイラルネマチック液晶が用いられる。カイ
ラル材の添加量は、例えばコレステリック液晶組成物全
体の８〜４５重量％とすることができる。市販のものと
しては、例えば、液晶性化合物ＭＬＣ６０８０（メルク
社製）、ＥＶ３１ＬＶ（メルク社製）、ＭＮ９０１４
（チッソ社製）のそれぞれにカイラル材Ｒ−８１１、Ｒ
−１０１１、ＣＢ１５（メルク社製）を単独であるいは
組み合わせて所定量添加したものを使用することができ
る。

【００３１】基板１１，２１の材料は、ガラスやポリエ
ーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等のプラス
チックフィルムなど種々のものを使用できる。軽量で薄
いものが好ましい。電極１２ａ，１２ｂ，２２の材料
は、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明電極材料を使用でき、下側
基板１１の電極１２ａ，１２ｂにはＡｌ，Ｃｕ等の非透
明電極材料を使用してもよい。電極１２ａ，１２ｂは絶
縁膜１３（図５参照）を介して２段に配置してもよい。
配向制御膜１４，２４は電極１２ａ，１２ｂ，２２を覆
うように設けられている。絶縁膜１３や配向制御膜１
４，２４は従来公知の材料を用いることができる。

【００３２】なお、電極１２ａ，１２ｂは図２の紙面と
直交する方向に延在し、かつ、紙面の左右方向に交互に
並べて配置された櫛歯状の電極である。電極２２は少な
くとも１画素分の幅を有する図２の左右方向に延在する
電極であり、画像表示面の全体を被覆する全面電極であ
ってもよい。

【００３３】さらに、基板１１，２１間のギャップを均
一で一定に保持するために、必要に応じて、基板１１，
２１間にスペーサ用の微粒子や、柱状又は壁状の樹脂構
造物が配置される。また、下側の基板１１の裏面に可視
光を吸収する光吸収層が設けられる。基板１１自体に可
視光吸収機能を持たせてもよい。また、基板１１，２１
の周囲にはシール材を設けて基板間に液晶を封止するこ
とが好ましい。

【００３４】以上の構成からなる液晶表示素子１におい
て、正の誘電率異方性を有するカイラルネマチック液晶
にあっては、基板１１側に設けられた電極１２ａ，１２
ｂ間にＶｈより低くＶｆ以上の電圧差を生じるように駆
動すると、図２（Ａ）に示すように、基板面に平行な横
電界Ｄ１が発生し、液晶のヘリカル軸が基板面にほぼ垂
直な方向に向く。即ち、液晶はプレーナ状態になり、所
定波長の選択反射が生じる。

【００３５】一方、電極１２ａ，１２ｂと電極２２間に
Ｖｈより低くＶｆ以上の電圧差を生じるように駆動する
と、図２（Ｂ）に示すように、基板面に垂直な縦電界Ｄ
２が発生し、液晶のヘリカル軸が基板面に平行な方向に
向く。即ち、液晶はフォーカルコニック状態になり、光
を透過する。

【００３６】（変形例、図３，４参照）一対の基板１
１，２１に設けられる電極１２，２２は、図２に示した
パターン以外にも種々のパターンを採用することができ
る。要するに、電圧のオン、オフを制御できる複数の電
極が存在し、基板間に形成される電界を基板面に対して
垂直方向及び平行方向に可変できる形態であれば、ヘリ
カル軸を制御して液晶をフォーカルコニック状態及びプ
レーナ状態に切り換えることができる。

【００３７】例えば、図３に示すように、基板１１，２
１のそれぞれに複数本の電極１２ａ，１２ｂ，２２ａ，
２２ｂを互いに対向する位置に設けてもよい。この場
合、電極１２ａ，１２ｂ間及び電極２２ａ，２２ｂ間に
電圧差を生じるように駆動すると、基板面に平行な横電
界Ｄ１が発生する。また、電極１２ａ，２２ａ間、及び
電極１２ｂ，２２ｂ間に電圧差を生じるように駆動する
と、基板面に垂直な縦電界Ｄ２が発生する。

【００３８】また、図４に示すように、基板１１に電極
１２ａと紙面に直交する方向に延在し、かつ、紙面の左
右方向に並べて配置した櫛歯状の電極１２ｂを絶縁膜１
３を介して設け、基板２１に幅広の電極２２を設けても
よい。この場合、電極１２ａ，１２ｂ間に電圧差を生じ
るように駆動すると、基板面に平行な横電界Ｄ１が発生
する。また、電極１２ａ，２２間に電圧差を生じるよう
に駆動すると、基板面に垂直な縦電界Ｄ２が発生する。

【００３９】図２，３，４に示した電極１２ａ，１２
ｂ，２２の位置関係や距離あるいは印加電圧を変えるこ
とにより、発生する電界の方向や強度を調整することが
できる。例えば、電極１２ａ，１２ｂの間隔を小さくす
ると、その間に発生する電界の強度は大きくなる。電極
間距離は、駆動電圧と関係するため液晶の物性や液晶表
示素子の構成等に応じて最適化することが望ましい。

【００４０】（単純マトリクス駆動用の電極構成例、図
５参照）ここで、前記第１実施形態の図４に示す構成に
おいて、基板１１，２１に設けられる電極１２ａ，１２
ｂ，２２の一構成例を図５に示す。

【００４１】基板１１に設けた走査電極１２ａは１画素
の一辺の大きさに対応する長さの微細な櫛歯状電極とし
て形成され、信号電極１２ｂは１画素の他辺の大きさに
対応してグループ分けされた微細な櫛歯状電極として形
成されている。基板２１に設けたリセット電極２２は画
像表示領域に対応する全面電極として形成されている。

【００４２】リセット電極２２はコンタクトライン２
５，２６を介して走査信号／リセット信号駆動回路２７
に接続されている。この走査信号／リセット信号駆動回
路２７には走査電極１２ａも接続されている。また、信
号電極１２ｂはデータ信号駆動回路２９に接続されてい
る。

【００４３】表示を新たに書き込む場合や更新する場合
には、正の誘電率異方性を有するカイラルネマチック液
晶に対して、まず、走査電極１２ａとリセット電極２２
との間にＶｈより低くＶｆ以上の電圧差を生じさせる。
これにて、液晶のヘリカル軸が基板面にほぼ平行な方向
に向き、全画素の液晶がフォーカルコニック状態にリセ
ットされる。

【００４４】次に、画像を書き込む画素に対して、走査
電極１２ａと信号電極１２ｂとの間にＶｈより低くＶｆ
以上の電圧差を生じさせる。これにて、液晶のヘリカル
軸が基板面にほぼ垂直な方向に向き、電圧が印加された
画素の液晶のみがプレーナ状態に変化する。この画像書
込み駆動は、走査電極１２ａを１ラインずつ選択しなが
ら信号電極１２ｂへ画像データに基づいてパルス信号を
付与する単純マトリクス駆動方式による。

【００４５】なお、単純マトリクス駆動の場合、駆動対
象となっていない画素（液晶）に対しても駆動回路から
供給される電圧（クロストーク電圧）が印加される。し
かし、このクロストーク電圧を閾値電圧Ｖｆより低く抑
えれば、液晶の状態が変化することはない。

【００４６】ところで、図５に示した電極構成例では、
前述した一括リセット方式で駆動する以外に、走査電極
１２ａを画素の１ラインずつ複数本あるいは複数ライン
を同時にリセットしてからヘリカル軸を目的とする方向
に変化させる分割リセット方式で駆動することもでき
る。また、リセットさせることなく各画素ごとにヘリカ
ル軸を目的の方向にセットしていく個別駆動方式でも駆
動可能である。

【００４７】（プレーナ状態への変化効率、図６〜９参
照）誘電率異方性が正である液晶はフォーカルコニック
状態からプレーナ状態に相転移する効率が低い。ここ
で、その理由及び効率を上げる方法について説明する。

【００４８】カイラルネマチック液晶の分子配列は、図
６に示すように、液晶分子の向きが一定の方向に揃って
いる平面が分子の方向を少しずつねじりながら積み重な
っている。未処理の配向制御膜が設けられた液晶表示素
子においては、通常、フォーカルコニック状態にある誘
電率異方性が正の液晶は、ヘリカル軸が基板面に平行に
位置しているが、平面的に観察した場合、図７（Ａ）、
図８（Ａ）、図９（Ａ）に示すような、色々な方向を向
く微小領域（ドメイン）が一つの素子内に多数存在して
おり、ヘリカル軸の方向はランダムである。なお、図７
〜図９は、代表的に一つの螺旋構造のみを模式的に図示
している。

【００４９】特に、図７に示すように、ヘリカル軸が横
電界Ｄ１と直交する方向に位置している液晶分子は、横
電界Ｄ１を印加しても螺旋構造が転がるような状態とな
って、プレーナ状態に起き上がることはない。一方、図
８に示すように、ヘリカル軸が横電界Ｄ１と平行に位置
している液晶分子は、横電界Ｄ１が効果的に作用して起
き上がる。従って、配向制御膜１４にフォーカルコニッ
ク状態の液晶分子の長軸方向が横電界Ｄ１と直交する方
向に向くような、換言すれば、ヘリカル軸が横電界Ｄ１
の向きに一致するような配向処理を施せば、プレーナ状
態への変化効率が向上し、反射率が上昇する。

【００５０】配向処理は従来種々の方法が知られてお
り、それらを採用することができるが、ラビング処理あ
るいは光配向法を採用することが好ましい。光配向法
は、光二量化反応、光異性化反応又は光分解反応等何れ
も公知の方法を用いて配向制御膜の表面に異方性を誘起
し、液晶分子を配向させる。

【００５１】プレーナ状態への変化効率を向上させる他
の方法として、フォーカルコニック状態にある液晶にね
じれが解ける閾値電圧以上の電圧を印加してもよい。図
９（Ｂ）に示すように、一旦ねじれが解けた液晶分子
は、電圧の印加を停止した瞬間にカイラル材のねじれ効
果により螺旋状にねじれる。このとき、配向制御膜１４
の作用によって液晶はプレーナ状態になり、プレーナ状
態への変化効率は良好であり、反射率が上昇する。

【００５２】なお、後者の方法において、液晶のねじれ
は必ずしも完全に解ける必要はなく、一旦、少なくとも
ねじれが部分的に解けた状態になればよく、要するに、
液晶の螺旋ピッチがフォーカルコニック状態での螺旋ピ
ッチよりも長くなるような横電界Ｄ１を印加すればよ
い。

【００５３】また、前者の配向制御膜に対する配向処理
と、後者の少なくとも部分的にねじれが解ける閾値電圧
以上の電圧を印加する方法とを組み合わせれば、液晶の
プレーナ状態への変化効率はより向上する。

【００５４】（実験例の説明）次に、本発明者らが実際
に製作し、駆動実験を行った液晶表示装置について説明
する。

【００５５】（実験例１）実験例１として製作したの
は、図５に示した電極構成を有する液晶表示装置であ
り、ポリカーボネートフィルムからなる基板１１にＩＴ
Ｏ膜を形成し、フォトリソグラフィ法で電極１２ａ，１
２ｂをパターニングした。電極１２ａ，１２ｂの間隙は
５μｍとした。配向制御膜１４はＪＳＲ社製：ＡＬ８２
５４を用いてフレキソ印刷により形成した。

【００５６】一方、ポリカーボネートフィルムからなる
基板２１にＩＴＯ膜を形成し、フォトリソグラフィ法で
電極２２を設けた。配向制御膜２４はＪＳＲ社製：ＡＬ
８２５４を用いてフレキソ印刷により形成した。

【００５７】前記基板１１，２１は、カイラルネマチッ
ク液晶及びギャップ保持部材を挟持した状態に貼り合わ
せ、液晶パネルを製作した。ギャップ保持部材には、基
板間隔が狭くなるのを防止するために粒径１０μｍの積
水ファインケミカル社製：ミクロパールを用い、基板間
隔が広がるのを防止するためにウレタン系の接着剤を用
いて、スペーサ径より若干高い高さの柱状樹脂構造物を
格子状に配置した。また、基板の周縁部をシール材によ
って封止した。

【００５８】前記配向制御膜１４，２４に対しては以下
の条件にて、フォーカルコニック状態の液晶のヘリカル
軸が横電界の方向に一致するようにラビング処理を施
し、ラビング処理後に洗浄し、乾燥させた。ラビングローラ材質：レーヨンラビングローラ径：６０ｍｍラビングローラ回転数：５０ｒｐｍラビングローラ押込み量：０．３ｍｍテーブル速度（基板に対するローラの相対送り速度）：
１００ｍ／分

【００５９】カイラルネマチック液晶としては、液晶性
化合物ＭＮ９０１４（チッソ社製）７０重量部にカイラ
ル材ＣＢ１５（メルク社製）３０重量部を添加し、正の
誘電率異方性を有する液晶組成物を調製して用いた。

【００６０】前記液晶組成物を基板間に挟持した液晶表
示装置において、フォカールコニック状態にある液晶
に、間隔５μｍの電極１２ａ，１２ｂ間に電圧６０Ｖを
印加して横電界Ｄ１を発生させた。フォーカルコニック
状態での反射率は８％であり、前記ラビング処理を施し
た液晶表示装置にあっては、プレーナ状態へ変化後の反
射率は３５％であった。一方、同じ構成の液晶表示装置
でラビング処理を施していない場合、プレーナ状態へ変
化後の反射率は２５％であった。

【００６１】（実験例２）前記実験例１と同じ構成を有
し、同じ液晶組成物を一対の基板間に挟持した液晶表示
装置を製作した。なお、配向制御膜１４，２４に対して
は直線偏光した紫外線（波長：３６５ｎｍ、露光量：１
００〜３００Ｊ／ｃｍ²）を照射して光配向法による配
向処理を行った。

【００６２】この液晶表示装置において、フォカールコ
ニック状態にある液晶に、間隔５μｍの電極１２ａ，１
２ｂ間に電圧６０Ｖを印加して横電界Ｄ１を発生させ
た。フォーカルコニック状態での反射率は８％であり、
前記光配向法での処理を施した液晶表示装置にあって
は、プレーナ状態へ変化後の反射率は３０％であった。
一方、同じ構成の液晶表示装置で配向処理を施していな
い場合、プレーナ状態へ変化後の反射率は２５％であっ
た。

【００６３】（実験例３）前記実験例１と同じ構成を有
し、同じ液晶組成物を一対の基板間に挟持した液晶表示
装置を製作した。なお、配向制御膜１４，２４に対して
は配向処理を行わなかった。

【００６４】この液晶表示装置において、フォカールコ
ニック状態にある液晶に、間隔５μｍの電極１２ａ，１
２ｂ間に、液晶分子のねじれが解ける電圧９０Ｖを印加
して横電界Ｄ１を発生させた。フォーカルコニック状態
での反射率は８％であり、電圧９０Ｖを印加した場合の
プレーナ状態へ変化後の反射率は３０％であった。一
方、同じ構成の液晶表示装置でねじれが解ける閾値以下
の電圧６０Ｖを印加した場合、プレーナ状態へ変化後の
反射率は２５％であった。

【００６５】（実験例４）前記実験例１と同じ構成を有
し、同じ液晶組成物を一対の基板間に挟持した液晶表示
装置を製作した。配向制御膜１４，２４に対して実験例
１と同様にラビング処理を施した。

【００６６】この液晶表示装置において、フォーカルコ
ニック状態にある液晶に、間隔５μｍの電極１２ａ，１
２ｂ間に、液晶分子のねじれが解ける電圧９０Ｖを印加
して横電界Ｄ１を発生させた。フォーカルコニック状態
での反射率は８％であり、電圧９０Ｖを印加した場合の
プレーナ状態への変化後の反射率は３８％であった。

【００６７】（他の実施形態）なお、本発明に係る液晶
表示装置は前記各実施形態に限定するものではなく、そ
の要旨の範囲内で種々に変更することができる。

【００６８】特に、表示装置としては、前記各実施形態
で示した表示素子の１層で構成したもの、Ｒ，Ｇ，Ｂの
各選択反射を行う表示素子を３層に積層したもの（フル
カラー表示）、あるいは任意の波長の選択反射を行う表
示素子を２層に積層したものなどで構成することができ
る。さらに、駆動回路の内部構成、その組合せは任意で
ある。

【００６９】また、前記実施形態では単純マトリクス型
の液晶表示素子を例に挙げているが、画素ごとにスイッ
チング素子（例えば、ＴＦＴ：Thin Film Transistor
や、ＴＦＤ：Thin Film Diode）を有するアクティブ
マトリクス型の液晶表示素子においても本発明を適用で
きる。

【００７０】また、電極の構成に関しては、図２，３，
４に示した以外に種々の構成を採用することができ、要
するに、複数の電極間に少なくとも二つの方向の電界を
形成可能であれば、液晶のヘリカル軸方向を制御するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】カイラルネマチック液晶の説明図。

【図２】本発明の第１実施形態である液晶表示素子の断
面図で、（Ａ）は基板面に平行な横電界を発生させた状
態、（Ｂ）は基板面に垂直な縦電界を発生させた状態を
示す。

【図３】第１の変形例である液晶表示素子の断面図。

【図４】第２の変形例である液晶表示素子の断面図。

【図５】単純マトリクス駆動用の電極構成例を示す斜視
図。

【図６】カイラルネマチック液晶分子の配列を示す説明
図。

【図７】フォーカルコニック状態にある液晶分子がプレ
ーナ状態へ変化しにくい場合の説明図。

【図８】フォーカルコニック状態にある液晶分子がプレ
ーナ状態へ変化しやすい場合の一例を示す説明図。

【図９】フォーカルコニック状態にある液晶分子がプレ
ーナ状態へ変化しやすい場合の他の例を示す説明図。

【符号の説明】

１…液晶表示素子１１，２１…基板１２，２２…電極Ｄ１…横電界Ｄ２…縦電界

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H088 GA03 GA17 HA02 HA03 HA06 JA14 JA15 JA22 2H090 KA09 MA01 MA02 MA07 MB01 MB12 2H092 GA14 PA02 PA06 QA11 2H093 NA11 NA21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板と、前記基板間に挟持され、誘電率異方性が正であるコレス
テリック相を示す液晶と、前記基板に対してほぼ垂直方向及びほぼ平行方向の電界
を選択的に印加可能な電極と、フォーカルコニック状態にある前記液晶のヘリカル軸
を、基板に対してほぼ平行方向の電界の向きに一致させ
る配向制御手段と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記液晶をフォーカルコニック状態から
プレーナ状態に変化させる際に基板に対してほぼ平行方
向に印加される電界が、液晶の螺旋ピッチをフォーカル
コニック状態での螺旋ピッチよりも長くさせるものであ
ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記配向制御手段はラビング処理又は光
配向処理のうち少なくとも一方が施された配向制御膜で
あることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の液晶
表示装置。
【請求項４】一対の基板と、前記基板間に挟持され、誘電率異方性が正であるコレス
テリック相を示す液晶と、前記基板に対してほぼ垂直方向及びほぼ平行方向の電界
を選択的に印加可能な電極と、を備え、前記液晶をフォーカルコニック状態からプレーナ状態に
変化させる際に基板に対してほぼ平行方向に印加される
電界が、液晶の螺旋ピッチをフォーカルコニック状態で
の螺旋ピッチよりも長くさせるものであること、を特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】前記電極に電圧を印加することにより駆
動を行う駆動手段をさらに備えていることを特徴とする
請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４記載の液晶
表示装置。