JP2836594B2 - 強誘電性液晶表示装置ならびに反強誘電性液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は視角依存性を改善し
た強誘電性液晶表示装置あるいは反強誘電性液晶表示装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、液晶ディスプレイは時計、電卓、
ワープロ、パソコンなど幅広い分野で用いられている。
これらの液晶ディスプレイに使用されている液晶相はネ
マティック相が一般的である。しかしネマティック液晶
を用いた液晶ディスプレイは、画面を見る者の位置によ
って画面の色が変わってしまったり、画面の色が変わら
ずに見える範囲が狭いという問題が存在する。すなわち
観測者がディスプレイを覗き込む角度（視角）によって
透過率が異なるという視角依存性の問題が存在する。

【０００３】液晶ディスプレイの視角依存性の原因につ
いて述べる。液晶分子は長い棒状の形をしており、液晶
を透過する光の透過率は、液晶分子の長軸と光線のなす
角によって決まる。ＴＮ液晶の場合、セル中央部の液晶
分子に注目して長軸と光線のなす角を考えると分かり易
い。電圧がかかってない状態では中央部の液晶分子は長
軸を基板に平行にして並んでいる。電圧を印加すると基
板に垂直な平面内を運動する。すなわち図８（ａ）に示
すように液晶分子の長軸の一端が基板に対して立ち上が
った状態になる。この時、液晶分子の長軸と光線のなす
角が画面と観測者の位置関係によって変わってくる。こ
のため左方向１３ａから見た場合と右方向１３ｂから見
た場合とで透過率が異なってくる。このことがＴＮ液晶
の視角依存性の原因である。

【０００４】この視角依存性の問題を解決する手段とし
て、ＴＮ液晶を用いた液晶ディスプレイにおいては分割
配向によって視角特性を改善する方法がいくつか提案さ
れている。例えば特開昭６３−１０６６２４号公報では
１画素内に液晶分子の配向方向を異なる二つの配向方向
を持つ領域に分けることを提案している。異なる視角特
性を持つ二つの領域を混在させることによって全体とし
ての視角特性を改善しようとするものである。

【０００５】図８（ｂ）は分割配向処理されたＴＮ液晶
の視角特性を説明する断面図である。一方の基板上の画
素を１８０°異なった配向処理を施された二つの領域に
分割する。電圧を印加すると互いに異なる方向に立ち上
がる２種類の領域に分かれる。図８（ｂ）から分かるよ
うに光線１４ａと液晶分子の長軸とのなす角と光線１４
ｄと液晶分子の長軸とのなす角は等しく、光線１４ｂと
液晶分子の長軸とのなす角と光線１４ｃと液晶分子の長
軸とのなす角は等しい。左方向１３ａから見た場合、光
線１４ａと光線１４ｃが、右方向１３ｂから見た場合、
光線１４ｂと光線１４ｄが目に入ってくる。つまり互い
に異なる方向に立ち上がる２種類の領域を設けること
で、目には左方向１３ａから見た場合と右方向１３ｂか
ら見た場合とで同じ光線が入ってくることになる。この
効果を用いてＴＮ液晶の視角依存性を緩和させようとい
うものである。

【０００６】分割配向処理をしたＴＮ液晶の視角特性に
ついて述べる。図９は極角θと方位角φの定義図であ
る。図９において、１１は液晶セルであり、１３は覗き
込む方向を示す。図の原点Ｏに液晶セル上の評価する点
を置く。観測者は図９に示すように所望のφ、θを選
び、その座標から評価点を覗き込み透過率を測定する。
図１０は階調表示時のＴＮ液晶セルにおいて方位角φを
９０°に固定し、極角θを０°から７０°まで変化させ
て測定した結果と方位角φを２７０°に固定して極角θ
を０°から７０°まで変化させて測定した結果を示す図
である。ただしφを２７０°にして測定した結果は、図
１０上ではθの値の符号を入れ替えたものに読み変えて
いる。以下このような測定方法を「方位角９０°と２７
０°を結んで極角θを変化させて透過率を測定する」と
いうように記述する。正面を中心として対称な透過率曲
線が得られる。視角（この場合はθ）を正面から±４０
°の範囲内でふった時、階調の順序が保たれていること
が分かる。しかしそれ以上に視角をふった時には階調の
反転が起こる。しかも透過率曲線の間隔が一定となって
いない。分割配向によって補償しても視角依存性は依然
として存在する。

【０００７】一方で広い視野角を持つ液晶ディスプレイ
を実現する手段として、従来のネマティック液晶に変わ
り、スメクティックＣ^* 相などの強誘電性液晶を用いた
液晶表示装置が注目されている。強誘電性液晶表示装置
として以下のようなものが開発されている。まずエヌ・
エー・クラーク（Ｎ．Ａ．Ｃｌａｒｋ）とエス・ティー
・ラガーウォール（Ｓ．Ｔ．Ｌａｇｅｒａｗａｌｌ）に
よってアプライド フィジックス レター（Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ）ｖｏｌ．３６
（１９８０）、ｐｐ８９９において発表された表面安定
化（サーフェススタビライズド フェロエレクトリック
リキッド クリスタル、Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｔａｂｉ
ｌｉｚｅｄ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉ
ｄ Ｃｒｙｓｔａｌ：ＳＳＦＬＣ）モードがある。この
モードは狭いセルギャップ中に強誘電性液晶を注入し、
螺旋構造を解消した構造を用いる。この構造では印加電
圧によって２つの安定な構造をとる。

【０００８】このＳＳＦＬＣ以外にも、特開平４−２１
２１２６号公報に記載の液晶ダイレクタが双安定せず、
単安定化しているモードがある。さらに螺旋を解消しな
いモード、デフォームドヒーリックス フェロエレクト
リック（ＤｅｆｏｒｍｅｄＨｅｌｉｘ Ｆｅｒｒｏｅｌ
ｅｃｔｒｉｃ：ＤＨＦ）モードもある。このモードの基
本的な原理についてはアドバンシズ イン リキッドク
リスタル リサーチアンド アプリケーションズ（Ａｄ
ｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｓ）、１９８０年、オックスフォード・ブダペスト、４
６９ページに記載されている。また反強誘電性液晶を用
いた液晶表示装置も、フェロエレクトロニクス（Ｆｅｒ
ｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）ｖｏｌ．１４９、ｐｐ２
５５に記載されている。

【０００９】これらの液晶表示装置が広視野角なのは以
下の理由による。通常、強誘電性液晶、反強誘電性液晶
は液晶の分子長軸方向を揃えるために平行または反平行
に配向処理を施したセルに注入される。また反強誘電性
液晶表示素子の中には液晶分子長軸の方向を揃えるため
に上基板に施されたラビング方向と下基板に施されたラ
ビング方向を交差させているものもある（特開平４−３
７１９２５号公報）。そのため強誘電性、反強誘電性液
晶表示装置は一軸性を持った複屈折体として扱うことが
できる。このモデルにおいては代表的な液晶分子はその
長軸と基板と平行にして横たわっている。電圧を印加ま
たは除去することにより長軸が基板法線を軸として基板
平面内を回転する。構造の模式図を図１１に示す。ＴＮ
液晶の場合同様、強誘電性、反強誘電性液晶表示素子の
光の透過率も液晶分子と光線のなす角によって決まる。
液晶分子と光線１４ａのなす角と液晶分子と光線１４ｂ
のなす角とは等しい。そのため左方向１３ａと右方向１
３ｂとでは同じ量の光を見ていることになる。つまり視
線が左または右に傾いても、透過率は対称的に変化する
ことが分かる。このことは階調表示した場合においても
同様で、階調時においても透過率は対称的に変化する。
階調時の視角−透過率特性を図１２に示す。縦軸が透過
率を表し、横軸はディスプレイを覗き込む角度を表す。
またＶ１、Ｖ２、Ｖ３は印加電圧を表し、０＜Ｖ１＜Ｖ
２＜Ｖ３となっている。図１２は各電圧値において、方
位角０°と１８０°を結んで極角θを変化させた時の視
角−透過率特性を示したものである。０°から−７０°
までの透過率の変化の仕方は０°から７０°までの透過
率の変化の仕方と同じである。また正面を中心として対
称な透過率特性を示すだけでなく、±７０°の範囲では
階調の反転が起きない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし図１２から中間
的な値の電圧Ｖ２を印加した時の透過率が一定になって
おらず、±５０°で透過率が最大となり、正面に近づく
につれて透過率が低下していき、正面が最も透過率が低
くなるのが分かる。最大値に比べ、最小の透過率は１０
％近く減少している。すなわち視線を左右に振った際に
は透過率は正面を中心に対称に変化するものの、中間調
を出した時は正面の透過率が最も悪く、左または右に傾
けていくと透過率が大きくなっていくという視角依存性
が依然として存在する。

【００１１】次に駆動時におけるフリッカーの発生につ
いて述べる。一般に液晶を用いた表示素子は直流成分に
よる液晶の破壊を防ぐため、一定時間ある電圧Ｖを印加
したらその反対の極性の電圧−Ｖを同じ時間印加すると
いう駆動方法を用いている。以下この方法を交流駆動と
呼ぶことにする。強誘電性液晶表示装置あるいは反強誘
電性液晶表示装置は液晶の持つ自発分極と電界の相互作
用を利用しており、電圧の極性によって液晶の配向状態
が変わる。これを光学応答の面から見ると先述のように
液晶の長軸が基板法線を軸として基板平面内を回転する
ことに対応する。正面から見た場合は液晶の長軸が元の
位置から右に回った状態の透過率と左に回った状態の透
過率は変化しない。斜め方向から見た場合は液晶の長軸
が元の位置から右に回った状態の透過率と左に回った状
態の透過率は異なる。これは液晶の長軸が元の位置から
回転し、その状態を通過して観測者に入ってくる光の進
行方向と液晶の長軸とのなす角が、右に回った場合と左
に回った場合とで異なるためである。印加電圧の周波数
が６０Ｈｚ程度だとフリッカーとして認識される。以上
のことはフルカラーの広視野角液晶表示装置を実現する
上で問題となる。

【００１２】本発明は以上の強誘電性液晶表示装置ある
いは反強誘電性液晶表示装置の視角依存性を改善し同時
に交流駆動時におけるフリッカーの発生を抑える方法を
提供することを目的としたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の強誘電性液晶表
示装置あるいは反強誘電性液晶表示装置は、一対の基板
の双方に電極が形成され、前記電極上に配向処理を施さ
れた配向膜を有する一対の基板を前記配向膜が内側を向
くように対向配置された液晶セルに、強誘電性液晶ある
いは反強誘電性液晶が充填されてなる液晶層を有した液
晶セルの前後に、偏光軸の向きを直交または平行にして
配置された一対の偏光板を配置した強誘電性、反強誘電
性液晶素子において、前記配向処理方向が互いに直交し
ており、前記液晶層内に互いに直交する配向方向を持つ
小領域が混在しており、かつ電圧無印加時における前記
小領域のの一つの配向方向が一対の偏光板のうちいずれ
か一方の透過軸もしくは吸収軸と一致させることを特徴
とする。

【００１４】第２の発明は、強誘電性液晶表示装置ある
いは反強誘電性液晶表示装置であって、一対の基板の片
側に画素電極がマトリクス状に複数形成されており、他
方の基板には前記画素電極に対向する対向電極が形成さ
れており、一対の基板の双方の電極上に配向処理を施さ
れた配向膜を有する一対の基板を前記配向膜が内側を向
くように対向配置された液晶セルに、強誘電性液晶ある
いは反強誘電性液晶が充填されてなる液晶層を有した液
晶セルの前後に、偏光軸の向きを直交または平行にして
配置された一対の偏光板を配置した強誘電性、反強誘電
性液晶表示素子において、一対の基板上の各画素を二つ
の小領域に分割し、隣り合う画素上の配向処理の方向を
互いに直交させ、一方の基板上の小領域の配向処理方向
が向かい合う他方の基板上の小領域の配向処理方向と平
行になっており、かつ電圧無印加時における液晶層の一
つの配向方向が一対の偏光板のうちいずれか一方の透過
軸もしくは吸収軸と一致させることにより問題の解決を
図った。

【００１５】前記第２の発明の強誘電性液晶表示装置あ
るいは反強誘電性液晶表示装置では、一方の基板上の小
領域の配向処理方向が向かい合う他方の基板上の小領域
の配向処理方向と反平行とすることもできる。ここで配
向処理方向が反平行というのは、平行でかつ向きが反対
方向を向いているということである。

【００１６】第３の発明は、一対の基板の双方に電極が
形成され、前記電極上に配向処理を施された配向膜を有
する一対の基板を前記配向膜が内側を向くように対向配
置された液晶セルに、強誘電性液晶あるいは反強誘電性
液晶が充填されてなる液晶層を有した液晶セルの前後
に、偏光軸の向きを直交または平行にして配置された一
対の偏光板を配置した強誘電性、反強誘電性液晶表示素
子において、上側基板の配向処理方向が下側基板の配向
処理方向を基板法線を軸として右回りに９０°＋２αの
回転させた方向を向いており、前記液晶層内に互いに直
交する配向方向を持つ小領域が混在しており、かつ電圧
無印加時における前記小領域の一つの配向方向が一対の
偏光板のうちいずれか一方の透過軸もしくは吸収軸と一
致させることを特徴とする。ただしαは強誘電性、反強
誘電性液晶表示素子において下側基板上の配向膜のみ配
向処理したときに液晶の光学軸の方向が基板法線を軸と
して配向処理方向から傾いた角度である。使用する液晶
によっては上側基板の配向処理方向が下側基板の配向処
理方向を基板法線を軸として右回りに９０°−２α回転
させた方向としたり、左回りに９０°＋２αもしくは９
０°−２α回転させた方向とすることができる。

【００１７】（作用）ＴＮ液晶の場合、電圧を印加する
と液晶分子は基板に垂直な平面内を立ち上がる。立ち上
がる方向は右上がりに立ち上がるか、左上がりに立ち上
がるか２通りある。そのため２分割配向して視角特性を
改善しようとするときには、右上がりに立ち上がる領域
と左上がりに立ち上がる領域を設けなければならない。
そのため一方の領域の配向処理方向はもう一方の領域の
配向処理方向と１８０°逆向きにする必要がある。

【００１８】しかし強誘電性液晶あるいは反強誘電性液
晶の場合、液晶分子は基板と平行な平面内で運動する。
そのため配向処理方向が互いに逆向きな二つの小領域を
設けても、両者の視角特性は同じになる。つまり二つの
小領域で配向処理方向を１８０°逆向きにしても視角特
性を補償し合うことはできない。

【００１９】ここで請求項１で記載した一つの表示領域
６内に互いに直交した配向方向を持つ二つの領域が混在
している構造によって視角依存性が改善される理由を強
誘電性液晶表示装置を例として説明する。

【００２０】一方向にのみ配向処理を施された配向膜を
有する液晶セルに強誘電性液晶を注入する。光学軸の方
向はこの配向処理方向に一致する。また材料によっては
配向処理方向と光学軸の方向が異なる場合がある。注入
直後の電圧無印加時における光学軸の方向を初期配向状
態と呼ぶことにする。この液晶セルの初期配向方向を方
位角０°と１８０°を結んだ方向に一致させる。図１３
はこの液晶セルに電圧を印加して、基板法線を回転軸と
して、強誘電性液晶の光学軸を基板面内で２５°回転さ
せたときの等透過率曲線を示したものである。測定波長
は５５０nmである。試料をおかない状態で２枚の偏光板
を直交させた時の透過率を０とし、平行にした時の透過
率を１としている。なお、測定波長、透過率の基準は図
１４、１５、１６においても同じである。方位角８０°
と２６０°を結んだ方向に沿って覗き込む角度を変えて
いった場合、透過率曲線の間隔が密になっており、透過
率が急激に変化することが分かる。また方位角−１０°
と１７０°を結んだ方向に沿って視角を変えていった場
合、透過率曲線の間隔は広くなり、この方向では透過率
が緩やかに変化しているのが分かる。図１３から透過率
が緩やかに変化する方向と急激に変化する方向の２種類
あり、見る位置によって透過率が変化することが分か
る。この視角依存性は強誘電性液晶セルの一軸異方性に
起因している。

【００２１】次に初期配向方向を９０°と２７０°を結
んだ方向に一致させる。図１４は、この状態から電圧を
印加して強誘電性液晶の光学軸を２５°回転させた時の
等透過率曲線を示したものである。図１３の場合と比べ
て正面から見て９０°回転している等透過率曲線が得ら
れる。図１３の透過率曲線の間隔が密になっている方向
と図１４の等透過率曲線の間隔が広くなっている方向が
一致している。また図１３の領域の等透過率曲線の間隔
が広くなっている方向と図１４の密になっている方向が
一致していることが分かる。この直交する配向方向を持
つ二つの領域の光学特性を重ね合わせることにより一軸
異方性が緩和され、図４のような視角特性になる。この
ことは二つの領域を直交させることにより液晶セルの評
価点の屈折率楕円体が球形に近づき、異なる二つの方向
の透過率が近い値になるためである。そのため視角依存
性が改善される。

【００２２】次にフリッカーが抑えられる理由について
説明する。液晶セルの初期配向方向を方位角０°と１８
０°を結んだ方向に一致させる。このように配置した液
晶セルに印加電圧の極性を変えて強誘電性液晶の光学軸
を基板法線を回転軸として、基板面内で−２５°回転さ
せる。その状態の等透過率曲線が図１５である。次に初
期配向状態を９０°と２７０°を結んだ方向に一致させ
て液晶の光学軸を初期配向方向から−２５°回転させた
ときの等透過率曲線は図１６となる。これらの初期配向
状態が直交した小領域が混在している領域の視角特性は
図４に似たものになる。そのため電圧の極性を変えても
その前後で視角特性は大きく変化しない。そのため斜め
から見た場合のフリッカーの発生を抑えることができ
る。

【００２３】請求項１記載の強誘電性液晶表示装置ある
いは反強誘電性液晶表示装置においては上基板と下基板
の一軸配向処理の方向が直交している液晶セルに液晶を
注入する。このとき上下基板上の処理にムラがあるた
め、セルの一部においては上基板の配向処理の影響を受
け、別の部分においては下基板の配向処理の影響を受け
る。全体ではこれらの互いに直交した配向方向を持つ二
つの領域が混在した状態になる。

【００２４】次にこのセルの黒表示性能を考える。二つ
の配向方向のなす角が９０°以外の場合、セルの光学特
性は一軸性に起因する視角依存性が十分には解消されな
い。しかも偏光軸が直交した二つの偏光子の間に置いた
時には二つの領域で液晶の光学軸の方向と偏光子の偏光
軸とのなす角が異なるため二つの領域で透過率が異な
り、十分な黒表示を得ることができない。しかし本発明
では、直交した配向処理方向を直交した二つの偏光子の
方向に一致させることにより、二つの小領域で透過率が
等しくなり十分な黒表示が得られる。

【００２５】また交流駆動時において斜め方向から見た
ときのフリッカーの発生を抑えられる。

【００２６】請求項２記載の強誘電性液晶表示装置ある
いは反強誘電性液晶表示装置においては画素を二つの小
領域に分割し、隣り合う領域の一軸配向処理方向を互い
に直交させる。相対する基板の小領域の配向処理方向が
互いに平行になるように対向配置させ、これら基板間に
液晶を注入すると、直交した配向方向を持つ二つの小領
域に分かれる。この結果、請求項１と同じ作用により階
調時の視角−透過率特性において透過率が広い範囲で一
定となる。また十分な黒表示が得られる。また交流駆動
時において斜め方向から見たときのフリッカーの発生が
抑えられる。

【００２７】請求項３記載の強誘電性液晶表示装置ある
いは反強誘電性液晶表示装置においては画素を二つの領
域に分割し、隣り合う領域の一軸配向処理方向を互いに
直交させる。相対する基板の小領域の配向処理方向が互
いに反平行になるように対向配置させ、これら基板間に
液晶を注入すると、直交した配向方向を持つ二つの小領
域に分かれる。この結果、請求項１と同じ作用により階
調時の視角−透過率特性において透過率が広い範囲で一
定となる。また十分な黒表示が得られる。また交流駆動
時において斜め方向から見たときのフリッカーの発生を
抑えられる。

【００２８】請求項４記載の強誘電性液晶表示装置ある
いは反強誘電性液晶表示装置においては、上側基板の配
向処理方向が下側基板の配向処理方向を基板法線を軸と
して右回りに９０°＋２αの角度をなしているセルに液
晶を注入する。ただしこの液晶は、下側の基板上の配向
膜のみ配向処理したときに液晶の光学軸の方向が基板法
線を軸として配向処理方向から右回りに角度α傾くもの
とする。使用する液晶によっては上側基板の配向処理方
向が下側基板の配向処理方向を基板法線を軸として右回
りに９０°−２αの角度としたり、左回りに９０°＋２
αもしくは９０°−２αの角度としたりすることができ
る。セルのある部分では下側基板の配向処理の影響を受
け、またあるところでは上側基板の影響を受けて、全体
では互いに直交した配向方向を持つ小領域が存在した状
態になる。この結果、請求項１と同じ作用により階調時
の視角−透過率特性において透過率が広い範囲で一定と
なる。また十分な黒表示が得られる。

【００２９】また交流駆動時において斜め方向から見た
ときのフリッカーの発生を抑えられる。

【００３０】以上のことから本発明を用いれば、正面の
コントラスト比を低下させることがなく、階調時の視角
−透過率特性において透過率を広い範囲で一定にするこ
とができる。また交流駆動時において斜めから見たとき
のフリッカーの発生を抑えることができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】構成の模式図を図１に示す。一対
のガラス基板２に透明電極３としてスパッタ法によりＩ
ＴＯを成膜する。その上に配向膜材料をスピン塗布した
後、焼成を行い配向膜４の形成を行う。上側基板上の配
向膜を一方向１２ａにラビングし、下側基板上の配向処
理方向１２ｂを上側基板上での配向処理方向１２ａと直
交させ、スペーサー材料を散布しセルを組み立てる。強
誘電性液晶または反強誘電性液晶を等方相になる温度ま
で加熱してセルに注入し、室温まで徐冷する。液晶はあ
る部分では上側基板の配向処理方向１２ａの影響を受
け、別の部分では下側基板の配向処理方向１２ｂの影響
を受け、セル全体では直交する配向方向を持つ領域が混
在した状態となる。

【００３２】また別の形態として図２、図３を説明す
る。図１の形態と同様な方法で一対のガラス基板２に複
数の画素７を形成するためにマトリクス状の透明電極３
をＩＴＯで成膜する。その上に配向膜４の形成を行う。
その後一回目のラビング処理を行う。上側基板は１２ａ
の方向に、下側基板は１２ｂの方向に行う。次に基板上
にフォトレジスト膜を塗布形成する。このフォトレジス
ト膜に幅１００μm のストリップパターン８を紫外線を
当てて露光後、マスク９となる場所以外の不要な部分を
現像して取り除く。その後、ベークしてマスク９を形成
する。直交した配向方向を持つ二つ領域の光学特性の重
ね合わせの効果を出すためにストリップパターン８の
幅、間隔を１００μm にする。また直交する配向方向を
持つ２種類の領域の割合を等しくするため、ストリップ
パターンの幅と間隔を等しくする。ストリップパターン
を変更することによって、２種類の領域の割合を変える
ことができる。上側基板ではラビング処理１２ａを施し
た小領域８を覆い、かつ１２ａと垂直方向に帯状のマス
クを形成し、一方、下側基板ではラビング処理１２ｂを
施した小領域８を覆い、かつ１２ｂと垂直方向に帯状の
マスクを形成する。以上のようなフォトリソグラフィー
工程後、二回目のラビング処理を一回目のラビング方向
と垂直になるように施す。その後、マスク９となったフ
ォトレジストを剥離する。このような工程を経て画素７
を二つの小領域８に分割した。

【００３３】次に向かい合う基板のラビング方向が互い
に平行なセルと向かい合う基板のラビング方向が互いに
反平行なセルの２種類の液晶セルをスペーサー材を介し
て組み立てる。強誘電性液晶または反強誘電性液晶を等
方相になる温度まで加熱して注入し、室温まで徐冷す
る。図２は向かい合う基板のラビング方向が互いに平行
なセルの構造の模式図を、図３は向かい合う基板のラビ
ング方向が互いに反平行なセルの構造の模式図を示す。

【００３４】また別の形態として図１７を説明する。図
１の形態と同様に一対のガラス基板２に透明電極３とし
てスパッタ法によりＩＴＯを成膜する。その上に配向膜
材料をスピン塗布した後、焼成を行い配向膜４の形成を
行う。使用する強誘電性液晶または反強誘電性液晶は下
側のみ配向処理した基板に注入すると液晶の光学軸が配
向処理方向から基板法線を軸として基板平面内で時計回
りに角度α傾いている。

【００３５】上側基板上の配向膜を一方向１２ａにラビ
ングする。このとき１２ａの方向は下側基板上の配向処
理方向が１２ｂから基板法線を軸として時計回りに９０
°＋２αの方向を向くようにする。使用する液晶材料に
よっては、１２ａの方向は下側基板上の配向処理方向１
２ｂから基板法線を軸として時計回りに９０°−２αの
方向を向くようにしたり、配向処理方向１２ｂから基板
法線を軸として反時計回りに９０°＋２αもしくは９０
°−２αの方向を向くようにしたりする。スペーサー材
を散布しセルを組み立てる。強誘電性液晶または反強誘
電性液晶を等方相になる温度まで加熱してセルに注入
し、室温まで徐冷する。液晶はある部分では上側基板の
配向処理方向１２ａの影響を受け、別の部分では下側基
板の配向処理方向１２ｂの影響を受け、セル全体では直
交する配向方向を持つ領域が混在した状態となる。

【００３６】

【実施例】

（実施例１）実施例１の構成の模式図を図１に示す。用
いた液晶はホフマン ラ ロシュ（Ｈｏｆｆｍａｎｎ
Ｌａ Ｒｏｃｈｅ）製のＦＬＣ−９２００を用いた。こ
の液晶材はＤＨＦモードで動作することがエスアイディ
ー ９４ ダイジェスト ４３０ページに報告されてい
る。一対のガラス基板２に透明電極３としてスパッタ法
によりＩＴＯを成膜した。その上に日本合成ゴム社製の
ＡＬ−１０５１をスピン塗布した後、２００℃、１時間
の焼成を行い配向膜４を形成した。上側基板上の配向膜
を一方向１２ａにラビングし、下側基板上の配向処理方
向１２ｂを上側基板上での配向処理方向１２ａと直交さ
せ、スペーサー材を散布しセルを組み立てた。スペーサ
ー材として３μm のスペーサー材（ミクロパール、積水
化成製）を使用した。液晶材を７６℃まで加熱してセル
に注入し、室温まで徐冷した。

【００３７】偏光顕微鏡でベレック型補償板を用いて配
向状態を確認した。液晶５が互いに直交した配向方向を
持つ二つの領域に分かれて配向していることが判明し
た。偏光顕微鏡下での観察結果を図５に示す。図におい
て、液晶の配向方向を線に示している。小領域の大きさ
は場所にもよるが２５μm²程度である。

【００３８】上下の基板のラビングの強度を変えること
により、二つの領域の割合を変化させることが可能であ
る。本実施例では、上下の基板とも等しい強度でラビン
グを行った。その結果、直交した二つの領域が上側の基
板の配向処理方向に平行に配向している領域と下側の基
板の配向処理方向に平行に配向している領域が概ね等し
い割合で存在している配向状態を得た。

【００３９】次にこの液晶セルを偏光軸を直交させた一
対の偏光板の間に配置し、液晶セル内に存在する直交す
る二つの配向方向のうちの一方を偏光板の吸収軸に一致
させた。この方向を図９における０°と１８０°を結ん
だ方向に一致するように座標を選んで、この液晶セルの
０°と１８０°を結んだ方向の視角−透過率特性を測定
した結果が図６である。階調表示をした時に正面の透過
率が低下することなく、±４０°の範囲で一定となって
いることが分かる。このことから視角依存性が改善され
ていることが分かる。

【００４０】（実施例２）図２、図３を用いて実施例２
を説明する。前記実施例１と同様な方法で一対のガラス
基板２に複数の画素７を形成するためにマトリクス状の
透明電極３をＩＴＯで成膜した。その上に配向膜４とし
てＡＬ−１０５１（日本合成ゴム社製）の形成を行っ
た。その後一回目のラビング処理を行った。上側基板は
１２ａの方向に、下側基板は１２ｂの方向に行った。次
に基板上にフォトレジスト膜を塗布形成した。このフォ
トレジスト膜に幅１００μm のストリップパターン８を
紫外線を当てて露光後、マスク９となる場所以外の不要
な部分を現像して取り除いた。その後、ベークしてマス
ク９を形成した。図７は本実施例で用いたストリップパ
ターン８の模式図である。直交した配向方向を持つ二つ
領域の光学特性の重ね合わせの効果を出すためにストリ
ップパターン８の幅、間隔を１００μm にした。直交す
る配向方向を持つ２種類の領域の割合を等しくするため
に、ストリップパターンの幅と間隔を等しくした。スト
リップパターンを変更することによって、２種類の領域
の割合を変えることができる。上側基板ではラビング処
理１２ａを施した小領域８を覆い、かつ１２ａと垂直方
向に帯状のマスクを形成した。一方、下側基板ではラビ
ング処理１２ｂを施した小領域８を覆い、かつ１２ｂと
垂直方向に帯状のマスクを形成した。以上のようなフォ
トリソグラフィー工程後、二回目のラビング処理を一回
目のラビング方向と垂直になるように施した。その後、
マスク９となったフォトレジストを剥離した。このよう
な工程を経て画素７を二つの小領域８に分割した。

【００４１】次に向かい合う基板のラビング方向が互い
に平行なセルと向かい合う基板のラビング方向が互いに
反平行なセルの２種類の液晶セルを３μm のスペーサー
材（ミクロパール、積水化成製）を介して組み立てた。
液晶材ＦＬＣ−９２００（ホフマン ラ ロシュ製）を
７６℃まで加熱して注入し、室温まで徐冷した。図２は
向かい合う基板のラビング方向が互いに平行なセルの構
造の模式図を、図３は向かい合う基板のラビング方向が
互いに反平行なセルの構造の模式図を示す。

【００４２】前述の偏光顕微鏡下での観察によりこの２
種類のセルの両者において、液晶５が二つの直交した配
向方向を持つ二つの領域に分かれて配向していることが
確認された。これらのセルの視角特性を測定した。階調
表示をした時に正面の透過率が低下することなく、±４
０°の範囲で一定となっていることが判明した。また各
画素を正確に二等分割できるため、実施例１より視角特
性の正面を中心とした極角方向の対称性が良くなった。

【００４３】向かい合う基板のラビング方向を平行にす
るか反平行にするかは適用モードで使い分ければよい。

【００４４】（実施例３）実施例３の構成の模式図を図
３に示す。使用した液晶はチッソ株式会社の反強誘電性
液晶ＣＳ−４００１を用いた。この液晶は下側基板のみ
ラビングしたセルに注入すると液晶の光学軸の方向はラ
ビング方向から基板法線を軸にして右回りに５°傾いて
いる。

【００４５】一対のガラス基板２に透明電極３としてス
パッタ法によりＩＴＯを成膜した。その上に日本合成ゴ
ム社製のＡＬ−１２５１をスピン塗布した後、１８０
℃、１時間の焼成を行い配向膜４を形成した。上側基板
上の配向膜を一方向１２ａにラビングし、下側基板上の
配向膜を一方向１２ｂにラビングした。このときラビン
グ方向１２ａと１２ｂの位置関係は上下両基板を重ね合
わせた状態で１２ｂの方向を時計回りに１００°回転さ
せたときに１２ａと重なるようにした。スペーサー材を
散布しセルを組み立てた。スペーサー材として２μm の
スペーサー材（ミクロパール、積水化成製）を使用し
た。液晶材を８０℃まで加熱してセルに注入し、室温ま
で徐冷した。冷却速度は０．２°／ｍｉｎである。

【００４６】偏光顕微鏡下でベレック型補償板を用いて
配向状態を確認した。液晶５が互いに直交した配向方向
を持つ二つの領域に分かれて配向していることが判明し
た。

【００４７】次にこの液晶セルを偏光軸を直交させた一
対の偏光板の間に配置し、液晶セル内に存在する直交す
る二つの配向方向のうちの一方を偏光板の吸収軸に一致
させた。この方向を図９における０°と１８０°を結ん
だ方向に一致するように座標を選んで、この液晶セルの
０°と１８０°を結んだ方向の視角−透過率特性を測定
した結果、階調表示をした時に正面の透過率が低下する
ことなく、±４０°の範囲で一定となっていることが分
かった。またある電圧を印加した時の等透過率曲線を図
４に示す。曲線の間隔がどの方向から見ても一様になっ
ているのが分かる。印加電圧の極性を変えたときも同様
な結果が得られた。以上のことから交流駆動時のフリッ
カーの発生を抑えられることが分かった。

【００４８】当然使用する液晶によって上下の基板のラ
ビング方向をずらす角度は異なる。以下に上下の基板の
ラビング方向をなす角を決める手順を述べる。予備実験
で調べておくことは２点ある。

【００４９】まず下側基板のみラビングしたセルに注入
したとき、光学軸がラビング方向から基板法線を軸にし
て傾く角度αをラビング方向から右回りに回転している
場合を＋α、反時計回りに回転している場合を−αとす
る。

【００５０】次に上側基板のラビングした向きは下側基
板のラビングした向きをどちら回りに回転させたときに
液晶の配向状態が良いのか。その回転の向きをＣとし、
回転の向きが時計回りのときＣ＝１、反時計回りのとき
Ｃ＝−１とする。

【００５１】以上のことから光学軸が直交する領域を混
在させるためにずらす角度βはβ＝９０°＋Ｃ×２αで
決められる。実施例３においてはα＝＋５°、Ｃ＝１で
あるのでずらす角度は９０°＋１×２×５＝１００°と
求められた。

【００５２】本発明は、光学的に一軸性の異方性を持つ
ものの性質を利用しているので、ＤＨＦモード以外の一
軸配向する強誘電性液晶の表示モードにも適用可能であ
る。すなわちＳＳＦＬＣモード、強誘電性液晶を単安定
化させたモード、反強誘電性液晶を使用したモードにも
適用可能である。

【００５３】

【発明の効果】本発明により、広い視角範囲で平坦な透
過率特性が得られ、フリッカーの発生を抑えられること
が分かった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶セルの構成例を模式的に示す斜視
図である。

【図２】本発明の液晶セルの構成例を模式的に示す斜視
図である。

【図３】本発明の液晶セルの構成例を模式的に示す斜視
図である。

【図４】本発明の作用を説明する、ある階調時における
等透過率曲線を示す図である。

【図５】本発明により作製したセルの偏光顕微鏡下での
観察結果を示す図である。

【図６】実施例１における階調時の視角−透過率特性を
示す図である。

【図７】本発明に使用したマスクパターンを示す図であ
る。

【図８】ＴＮ液晶の視角特性を説明するための断面図お
よび分割配向されたＴＮ液晶の視角特性を説明するため
の断面図である。

【図９】方位角の定義を表す図を示す図である。

【図１０】分割配向されたＴＮ液晶の階調時の視角−透
過率特性を示す図である。

【図１１】強誘電性液晶の視角特性を説明するための断
面図である。

【図１２】従来技術によって作製したセルの階調時の視
角−透過率特性を示す図である。

【図１３】ある階調表示時における等透過率曲線を示す
図である。

【図１４】ある階調表示時における等透過率曲線を示す
図である。

【図１５】ある階調表示時における等透過率曲線を示す
図である。

【図１６】ある階調表示時における等透過率曲線を示す
図である。

【図１７】本発明の実施の形態を模式的に示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１ 偏光板 ２ 基板 ３ 電極 ４ 配向膜 ５ 液晶 ６ 表示領域 ７ 画素 ８ 小領域 ９ ストリップパターン １０ マスク部分 １１ 液晶セル １２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 配向処理方向 １３ａ、１３ｂ 液晶セルを覗き込む方向 １４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 光線の進む向き

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極と前記電極上に配向処理を施された配
   向膜を有する一対の基板を前記配向膜が内側を向くよう
   に対向配置し、前記基板間に強誘電性液晶あるいは反強
   誘電性液晶が充填されてなる液晶層を有した液晶セルと
   を有する強誘電性液晶装置あるいは反強誘電性液晶装置
   において、前記一対の基板間で配向処理方向が互いに直
   交しており、前記液晶層内に互いに直交する配向方向を
   持つ小領域が混在していることを特徴とする強誘電性液
   晶表示装置あるいは反強誘電性液晶表示装置。