JP2880807B2

JP2880807B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2880807B2
Application number: JP3007879A
Authority: JP
Inventors: 時彦四宮; 維子谷口; 知明倉立; 謙一中川
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 1991-01-25
Filing date: 1991-01-25
Publication date: 1999-04-12
Anticipated expiration: 2014-04-12
Also published as: JPH04240820A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関する
ものであり、さらに詳しくは強誘電性液晶を用いた液晶
表示装置、いわゆる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】典型的な先行技術のネマティック液晶を
用いた液晶表示装置としては、ツィストネマティック型
（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ，ＴＮ型）液晶
表示装置、スーパーツイステッド型（Ｓｕｐｅｒｔｗｉ
ｓｔｅｄＢｉｒｅｆｒｅｎｇｅｎｃｅＥｆｅｃｔ，
ＳＢＥ型）液晶表示装置がある。

【０００３】しかしながらツイステッドネマティック型
液晶表示装置では、駆動方式のマルチプレックス化が進
むに従って駆動マージンが狭くなり、十分なコントラス
トが得られないという欠点が生じている。また、ツイス
テッドネマティック型液晶表示装置の改良型であり、大
きなツイスト角を用いるスーパーツイステッド型液晶表
示装置では、大容量表示に用いるとコントラストが低下
したり、応答速度が遅くなるという欠点が生じている。

【０００４】そこで、このようなネマティック液晶を用
いる液晶表示装置を改良する装置として、１９８０年ク
ラーク（Ｎ．Ａ．Ｃｌａｒｋ）とラガバル（Ｌａｇｅｒ
ｗａｌｌ）によって、キラルスメクチックＣ液晶、すな
わち強誘電性液晶を用いた液晶表示装置が提案されてい
る（特開昭５６−１０７２１６号公報、米国特許第４３
６７９２４号）。

【０００５】この液晶表示装置は、液晶分子の誘電異方
性を利用する電界効果を用いる前記の液晶表示装置とは
異なり、強誘電性液晶の自発分極の極性と電界の極性と
を整合させる回転力を用いる液晶表示装置である。

【０００６】この液晶表示装置の特徴として双安定性、
メモリー性、高速応答性などを挙げる事が出来る。すな
わち、強誘電性液晶をギャップを薄くしたセルに注入す
ると、界面の影響を受けて強誘電性液晶の螺旋構造がほ
どけ、液晶分子がスメクチック層法線にたいして傾き角
θだけ傾いて安定する領域と、逆方向に−θだけ傾いて
安定する領域とが混在し、双安定性を有する。このセル
内の強誘電性液晶に対して電圧を印加することによっ
て、液晶分子とその自発分極の向きを一様に揃える事が
でき、印加する電圧の極性を切り替えることによって液
晶分子の配向をある一定の状態から別の一定の状態へと
切り替えるスイッチング駆動が可能となる。このスイ
ッチング騒動に伴い、セル内の強誘電性液晶では、複屈
折光が変化するので２つの偏光子間に上記セルを挟むこ
とによって、透過光を制御することができる。さらに、
電圧の印加を停止しても液晶分子の配向は、界面の配向
規制力によって電圧印加停止前の状態に維持されたいる
ので、メモリ効果も得ることができる。また、スイッチ
ング駆動に必要な時間は、液晶の自発分極と電界が直接
作用するためにツイステッドネマティック型液晶表示装
置の１／１０００以下と高速応答性をもち、高速表示が
可能である。

【０００７】そこで、この強誘電性液晶のメモリー効果
や高速応答性を利用してマルチプレックス駆動方式によ
る走査線の数が多い高解像度の液晶表示装置を構成する
ことが従来より試みられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クラー
ク、ラガバル型の液晶表示装置にも多くの問題点が有っ
た。

【０００９】まず当初のモデルでは、スメクチックＣ相
の層構造は、図４に示すようなブックシェルフ型とよば
れる基板に垂直な構造をとると考えられていた。しかし
ながら、従来のラビング等による配向法を用いて、セル
を作成した場合、予想されたスイッチング現象や、光学
的特性が大きく食い違い、提案されたモデルとは全く異
なるスイッチングをしていたことが判ってきた。

【００１０】その要因の一つとして、層構造が、図５に
示すようなシェブロンと呼ばれる『く』の字型に折れ曲
がった構造をしていることがＸ線の小角散乱法を用いて
解析された［Ｒｉｅｋｅｒ，Ｔ．Ｐ．，Ｃｌａｒｋ，
Ｎ．Ａら、ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．，５９，ｐ．
２６５８（１９８７）］。

【００１１】もう一つ当初のモデルと異なる点は、自発
分極の方向や、液晶分子が一様な方向に揃ったユニフォ
ーム配向を取るだけでなく、分子が上基板と下基板でね
じれたツイスト配向をする事が報告されている［Ｇｌｏ
ｇａｒｏｖａ，Ｍ．ａｎｄＰａｖｅｌ，Ｊ．，Ｊ．Ｐｈ
ｙｓ．（Ｆｒａｎｃｅ），４５，ｐ．１４３（１９８
４）。特に、ラビングにより配向させた強誘電性液晶素
子は、界面での規制力が強く働くため、ツイスト配向で
あることが分かってきた。このような配向をとった場
合、一般的に２状態間のスイッチングでの光学的な分子
軸の差が効果的に現れず、高いコントラスト特性が得ら
れないことが判った。

【００１２】これらの欠点を解消するために、当初クラ
ークらが提案した、層構造モデルを達成する方式が幾つ
か提案されてきた。

【００１３】その一つとしてＳｉＯ斜蒸着法を用いたも
ので、比較的高いプレチルトを基板界面に付与すること
で、層の折れ曲がりを防ぎ、斜めに傾斜した層構造を達
成した報告がある。また第二の方法として、折れ曲がり
構造をもつセルに高い電圧の交番電界を印加することに
より、層構造をブックシェルフ構造に変える方法が提案
されており［佐藤ら、第１２回液晶討論会（名古屋）、
１Ｆ１６（１９８６）］、いずれも高いコントラスト特
性が得られた事が報告されている。

【００１４】しかしながら前記の斜め蒸着法は蒸着角度
を均一にする技術が難しいことや、真空プロセスを有す
るために、生産面で大きな問題がある。また電界を印加
する方法は、均一に層構造を変化させるのが難しく、長
期の時間の経過とともに序々に元のシェブロン構造に変
化するものも多く、未だ実用化には至っていない。

【００１５】そこで、本発明はこのような問題点を解決
するためにシェブロン構造にも拘わらず高いコントラス
ト特性の液晶表示装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば表面に電
極を形成し、さらにその上に絶縁膜、配向膜を形成する
と共に、一軸配向処理を施した一対の基板を、その一軸
配向処理の方向を該一対の基板において略平行になるよ
う互いに対向して配置するとともに、これらの基板間に
カイラルスメクチックＣ相を有する液晶を介在させ液晶
パネルとし、前記電極に選択的に電圧を印加することに
よって液晶の光軸を切り替える駆動手段と、光軸の切り
替えを光学的に識別する手段を有する強誘電性液晶表示
装置において、カイラルスメクチックＣ相に於ける層構
造が、くの字形状に折れ曲がったシェブロン構造であ
り、上記層構造の中央部の折れ曲がり方向が一軸配向処
理方向と逆に折れ曲がった部分であって、かつ上記切り
替えの際に液晶分子の基板近傍での反転を伴う液晶であ
り、上記液晶のティルト角θと上記基板の界面付近の液
晶分子のプレティルト角θ_Ｐがθ_Ｐ＞θの関係を満た
し、かつ、配向状態における強誘電性液晶が少なくとも
２つの安定状態を示し、それら光学軸のなす角度である
メモリー角θ_Ｍと前記液晶のティルト角θがθ_Ｍ／２θ
＞０．８５の関係を満たすことを特徴とするものであっ
て、このことにより上記目的を達成する。さらなる本発
明によれば、前記カイラルスメクチックＣ相を示す液晶
が、エステル系またはピリミジン系の混合液晶のいずれ
かにより選択された液晶であることを特徴とすることに
より、上記目的を達成することができる。

【００１７】また、本発明によれば、配向膜が有機高分
子膜であることによって上記目的を達成することができ
る。更に、本発明によれば、配向膜がラビング法により
一軸配向処理を施されてなるものであることによって上
記目的を達成することができる。

【００１８】

【作用】本発明によれば、駆動手段により液晶の光軸を
切り替えた際にう液晶分子は一対の基板間のほぼ中央で
発生するシェブロン構造の折れ曲りの境界の近傍で反転
するのみならず、基板近傍でも反転するため、液晶分子
は一対の基板間にあって略一様に配向する。すなわち、
液晶分子は基板の一方から上記近傍の間にあっては略一
様に配向し、上記境界の近傍では配向が折れ曲がりのた
めに多少異なるが、この境界の近傍から基板の他方の間
では略一様に配向する。この結果、一対の基板間にあっ
て、液晶分子はほとんどねじられることのない配向（ほ
とんどツイストされない配向）を示す。

【００１９】このように、液晶分子がほとんどねじられ
ることがないため、光軸の切り替えを光学的に識別する
手段、例えば偏光子と組み合わせて用いることにより遮
光の際に光の漏れを少なくすることが可能となり、コン
トラスト特性の改善が可能となる。

【００２０】更に、本発明のシェブロン構造の層の中央
部の折れ曲がり方向が、一軸配向処理方向と逆に折れ曲
がった部分を用いるため、本発明の折れ曲がり方向とは
逆の方向に比べて本発明では駆動手段により液晶の光軸
を切り替えた際、強誘電性液晶で取り得る２つの安定状
態間の光学的な分子軸の差いわゆるメモリー角度
（θ_Ｍ）が大きくなっている。従って、液晶の光軸を切
り替えた際、光軸の切り替えを光学的に識別する手段、
例えば偏光子と組み合わせて用いた場合に光の透過する
状態と光の非透過の状態との間の光の透過量の差を大き
くできるため、高いコントラスト特性を示す。そして、
本発明によれば基板界面における液晶分子のプレティル
ト角度θ_Ｐと液晶分子固有のティルト角θおよび上記メ
モリー角θ_Ｍとの関係を、θ_Ｐ＞θかつθ_Ｍ／２θ＞
０．８５とすることで、２つのメモリー状態間の光軸角
度はほぼ２θに広げることができ、その結果、高いコン
トラスト特性を実現するとともにちらつきの少ない表示
装置を得ることができた。

【００２１】更に、本発明によれば、配向膜として有機
高分子膜を用いることにより、プレチルト角度θ_Pとテ
ィルト角θとの上記関係を良好に実現することができ
た。

【００２２】更に、本発明によれば簡便なラビング法を
用いた配向膜とし、そのラビング方向と液晶層の折れ曲
がり方向を決めることで、基板近傍、換言すけば界面で
の液晶分子の反転を容易にすることができ、シェブロン
構造を有する略一様な配向（ユニフォーム配向）を実現
した。この結果、比較的簡単に高いコントラスト特性を
実現することができた。

【００２３】

【実施例】本発明の液晶表示装置似ついて、まずその基
本となる概念を説明する。

【００２４】カイラルスメクチックＣ層における層構造
は、一般的には、『く』の字形状におれまがった構造を
していることが、知られている。このような構造を取る
理由は、カイラルスメクチックＣ相よりも高温側にある
液晶相（一般的には、スメクチックＡ相）での層間隔
が、カイラルスメクチックＣ相に変わるとき液晶分子が
傾くことにより小さくなるのに対して、基板界面付近の
分子は動きにくく、高温側の相での分子間隔を保とうと
するために、界面での分子間隔を保ちながら、層間隔を
縮める必要が生じ、層が折れ曲がると考えられている。

【００２５】ところが、この層の折れ曲がる方向は図６
に示すように、二通りの方向１７，１８に発生し、二つ
の異なった配向状態を生じる。そのとき層と層の折れ曲
がりの方向が異なった場所には、ジグザグ欠陥と呼ばれ
る配向欠陥が生じてくる。なお、図６は欠陥を模式的に
説明する断面図と平面図である。図６に示すように、ジ
グザグ欠陥には形状の異なる２種類の欠陥が発生し、そ
の形状から前者１５をライトニング欠陥、後者１６をヘ
アピン欠陥と名付けられており、この形状を観察するこ
とで層の折れ曲がり方向が推定できる［Ｊｐｎ．Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２８，ｐ．５０（１９８８）］。

【００２６】本発明においては、この折れ曲がり構造を
利用するものであって以下に説明する。

【００２７】配向処理方向が、上下基板で同じ方向の場
合、配向処理方向に対して層の折れ曲がり方向が同じ方
向に折れ曲がるか、反対方向に折れ曲がるかで二つの異
なった配向状態をとる。この関係を図７に示す。

【００２８】図７中に記されている円錐状の図形は、ス
イッチングの際に、液晶分子が動きうる軌道で、層法線
２５に対して液晶のティルト角２６（θ）だけ傾いた軌
道である。この関係に関しては、特開平１−１５８４１
５の中でも論じられており、ラビング軸１９と層の折れ
曲がり方向が逆である図７中２３の場合をシェブロン１
（Ｃ１配向）、同じである図７中２４の場合をシェブロ
ン２（Ｃ２配向）と定義している。以下本発明でも同様
の名称を使う。

【００２９】Ｃ１配向とＣ２配向は、基板界面の液晶分
子のプレティルトが無い場合には、ほぼ等価な配向状態
を示すが、しかしながら、ラビング処理などの−軸配向
処理をした場合、図８に示すような方向に、液晶分子の
プレティルト２２が生ずる。このプレティルトを大きく
してやると、Ｃ１配向とＣ２配向で液晶分子の配向状態
の差が顧著になっていく。そして、プレティルト角度θ
_P は２度程度以上あれば差は顕著である。液晶分子は上
下基板間で捩れた状態を取っているので、この場合のＣ
１配向をシェブロン１ツイスト配向（ＣｌＴ_W 配向）、
Ｃ２配向をシェブロン２ツイスト配向（Ｃ２Ｔ_W 配向）
と定義する。電界を印加した時に、メモリー状態の切り
替えは、シェブロン構造のつなぎめ部分（折れ曲がり部
分）だけで起こっている。この場合図７を参照して、上
下基板での、界面における分子の配置を考えると、Ｃ１
Ｔ_W 配向ではｎダイレクタ２０は大きくねじれた状態に
なっており、Ｃ２Ｔ_W 配向では小さなねじれ状態になっ
ている。いまセルの上下に偏光板を直交させて配置し、
セルをその中で回転させると、ＣｌＴ_W 配向では消光す
る角度が無いのに対して、Ｃ２Ｔ_W 配向では消光する角
度があるために、ＣｌＴ_W 配向に比べＣ２Ｔ_W 配向の方
が、良いコントラスト特性が得られることが、報告され
ている（特開平−１５８４１５）。

【００３０】ところが、界面付近の分子を動き易くし、
分子の界面反転が発生した場合を考えると、状況が異な
ってくる。上下基板での液晶分子の捩れが解消されるた
め、分子はほぼ一様に並ぶ。この場合のＣ１配向をシェ
ブロン１ユニフォーム（Ｃ１Ｕ）配向、Ｃ２配向をシェ
ブロン２ユニフォーム（Ｃ２Ｕ）配向と定義する。

【００３１】この場合Ｃ１Ｕ配向においては、２つのメ
モリー状態と共に上下基板の分子のねじれ状態はなくな
り、しかも、２つのメモリー状態間の光軸角度（メモリ
ー角θ_M）が広くなることから、直交ニコル中で消光が
可能なだけでなく、セルを消光位置に設置し、電圧印加
をおこなうことで、もうひとつのメモリー状態に光軸を
切り替えると、光軸角の動きが大きいために、大きな透
過光強度変化を得られる。

【００３２】ところがＣ２Ｕ配向においては、界面近傍
の分子の反転が起こったとしても、第一のメモリー状態
と第二のメモリー状態との間では、光軸の変化が、大き
く取れない。従ってＣ１Ｕ配向の方が、よリコントラス
トがとれることが理解できる。

【００３３】以上のことから、コントラスト特性につい
ては、次の関係が成り立つ。

【００３４】コントラスト大Ｃ１Ｕ＞Ｃ２Ｕ≧Ｃ２Ｔｗ
＞Ｃ１Ｔｗコントラスト小。

【００３５】本発明においては、以上の知見に基づいて
液晶表示装置としてＣ１Ｕの配向を用いるものであるこ
とを特徴としており、この配向状態の見分け方を下記に
述べる。

【００３６】まずＣ１かＣ２の見分けかたについて述べ
る。セル内のスペーサーや傷から発生するジグザグ欠陥
の形状から層の折れ曲がり方向が推定できる。欠陥はラ
イトニング欠陥とヘアピン欠陥の２種類の形状があり、
二つの欠陥は通常つながって閉じており、その欠陥でか
こまれた領域とその外側では、層の折れ曲がり方向が異
なる事が知られているので（図６参照）、ラビング方向
と層折れ曲がり方向を規定できる。またラビング方向は
分子のプレティルトの方向で図８の関係になる。

【００３７】つぎにツイスト配向であるか、ユニフォー
ム配向かを見分けるための判別法について述べる。

【００３８】１．セルに低周波の三角波を印加しながら
顕微鏡観察をすると、反転ドメインが観察される。その
際、シェブロン構造のつなぎめ（折れ曲がり部）で発生
する内部回位の移動によるドメイン反転は（舟型のドメ
インと呼ばれている）、ツイスト配向であるとユニフォ
ーム配向であるとに拘わらず発生する。従ってその反転
以外にもう一つ以上ドメイン反転が観測された場合、そ
の反転は界面での反転であり、スイッチング時にユニフ
ォーム状態を経由していると判断できる。

【００３９】２．セルに十分な電界を（±１０Ｖ程度）
印加して求めた光軸の移動角度に対して、メモリー時の
二つの安定状態（電圧無印加状態）間の光軸角度が、前
者の４０％以上あるものがユニフォーム配向と言える。
なお、通常、ツイスト配向では３０％台程度の値しか得
られない。

【００４０】本発明においては、以上の知見に基づいて
液晶表示装置として大きいコントラスト特性の得られる
Ｃ１Ｕ配向を用いるものであるが、更にこのＣ１Ｕ配向
にあってコントラスト特性の優れたものとするためにの
条件を満たすものとすることが望ましい。

【００４１】そこで、本発明は、様々な液晶を用いてＣ
ＩＵ配向におけるコーン角（２θ）と、メモリー角θ_Ｍ
（配向状態における強誘電性液晶が少なくとも２つの安
定状態を示し、それら光学軸のなす角度）との関係を調
べたところ、基板と液晶分子のなすプレチルト角θ_Ｐに
対する相関があることを見いだした。つまり、θ_Ｐ＜θ
の時θ_Ｍ／２θ≒０．５なのに対し、θ_Ｐ＞θの時θ_Ｍ
／２θ≒１．０、またθ_Ｐ≒θの時はθ_Ｍ／２θ＝０．
５〜１．０の間でばらついていることが分かった。従っ
て、θ_Ｐ≧θの条件を満たすように、材料等を選べば、
メモリー時の光軸変化を効率良くとる事ができ、高いコ
ントラスト特性を可能にすることができる。そして、さ
らに、θ_Ｐ＞θかつθ_Ｍ／２θ＞０．８５の条件を満た
すようにすると、光の透過量をより大きくできるため、
より高いコントラスト特性を可能にするとともにちらつ
きの少ない表示装置を得ることができる。

【００４２】なお、ここで述べたプレティルト角は、実
際のカイラルスメクチックＣ相では、現在測定方法が確
立していないので、ネマチック相で磁場容量法を用いて
測定した値を代用している。好ましくは、使用した液晶
材料用いて測定する必要があるが、カイラル成分を含ん
でいるので、カイラル成分を取り除いて測定する必要が
ある。一般には、プレティルトの液晶材料依存性は小さ
い（１〜２度程度）ので、代用の液晶を用いて測定して
も問題はない。

【００４３】そこで、本発明は以上の知得に基づいて、
液晶表示装量としてＣＩＵの配向を用いると共に、プレ
チルト角θ_Ｐ、ティルト角θおよびメモリー角θ_Ｍとの
関係をθ_Ｐ＞θかつθ_Ｍ／２θ＞０．８５の条件を満た
すものであることを特徴とするものである。

【００４４】以下に本発明の液晶表示装置の一実施例に
ついて詳細に説明する。

【００４５】図１は、本発明の一実施例である液晶表示
装置の断面を示した図である。ガラス基板１ａ上に３０
０〜５０００Å、好ましくは１０００から３０００Åの
厚さの複数本の透明電極２ａが互いに平行となるように
ストライプ状に配列して形成され、その上に３００〜５
０００Å、好ましくは、５００〜２０００ÅのＳｉＯ₂
の電極保護膜３ａが、スパッタで形成され、さらにその
上に配向膜４ａとしてチッソ石油化学（株）製のＸ−Ａ
−２００１（ポリイミド）をスピンコーターにて４００
Åの厚さに形成し、この後レーヨン系の布を用いてラビ
ングによる一軸配向処理を行い基板９を形成した。

【００４６】一方、もう片側のガラス基板１ｂ上にも同
様の条件で複数本の透明電極２ｂが、互いに平行となる
ようにストライプ状に配列して形成され、その上に同様
の条件で電極保護膜３ｂを介して配向膜４ｂが形成さ
れ、この後ラビングによって一軸配向処理を行い基板１
０を形成した。

【００４７】ついで、この基板１０は、もう一方の基板
９と互いに配向膜４ａ，４ｂが対抗しあい、互いの透明
電極２ａ，２ｂが直交し、ラビング方向がほぼ一致する
ようにし、１．５μの間隔を隔ててシリカスペーサー５
を介してエポキシ樹脂製のシール部材６で貼り合わせ
た。

【００４８】これらの基板９，１０間には、次の表１に
示すカイラルスメクチックＣ相を有するエステル系およ
びピリミジン系の混合液晶７（表１中液晶Ａ〜Ｇ）を加
熱しつつ、真空注入法で注入口から注入したのち、アク
リル系のＵＶ硬化型の樹脂８で注入口を封止して液晶セ
ル１１を作成した。

【００４９】

【表１】液晶ティルト角 θ 主成分Ａ２２．３° ピリミジン系液晶Ｂ１０．３° エステル系液晶Ｃ１８．０° ピリミジン系液晶Ｄ１２．７° エステル系液晶Ｅ１８．１° ピリミジン系液晶Ｆ１４．６° ピリミジン系液晶Ｇ７．１° ピリミジン系液晶Ｈ１３．５° ピリミジン系液晶Ｉ１４．１° エステル系液晶Ｊ１４．５° ピリミジン系液晶Ｋ１６．７° ピリミジン系液晶Ｌ２２．４° ピリミジン系液晶Ｍ１１．８° エステル系液晶Ｎ７．１° ピリミジン系液晶更に、このセルの上下に偏光軸をほぼ直交させた偏光板
１２ａ，１２ｂを配置させ、偏光板の一方の偏光軸をセ
ルの液晶のどちらか一方の光軸にほぼ一致させて液晶表
示装置とした。ここで、液晶７としては、後述の通り、
表１中Ｂ，Ｄ，Ｆ，Ｇに示すものがプレティルト角θ_P
≧ティルト角θ_Pの関係を満足するものとなり、本発明
の液晶表示装置の実施例に対応する。

【００５０】この液晶表示装置と同様のセル構成であっ
てラビング方向が反平行で、セル厚約２０μmのものを
作り、メルク社製のＥ−８液晶を注入し、磁気容量法を
用いて、ネマチック相での液晶分子のプレティルト角度
を測定した。その結果、配向膜ＰＳＩ−Ａ−２００１で
はプレティルト角θ_Pは１２〜１５度であった。図２は
配向膜がＰＳＩ−Ａ−２００１の場合における液晶のコ
ーン角度２θとメモリー角θ_Mの比θ_M／２θを縦軸に、
プレティルト角θ_Pを横軸にとって、液晶Ａ〜Ｇについ
てプロットしたグラフである。

【００５１】図２から判るように、Ｃ１Ｕ配向をとった
場合θ_P＝θを境としてθ_P＞θ場合のθ_P＞２θの値
が、ほぼ１．０となり有効な光軸角度が得られた。しか
しながらθ_P＜θの場合θ_M／２θの値は、通常０．５程
度しか得られないことがわかる。換言すれば、液晶Ｇ，
Ｂにあってはθ_P＞θであってメモリー角θ_Mはティルト
角θの約２倍の値が得られ、そして液晶Ｄ，Ｆにあって
はθ_P≒θであってメモリー角θ_Mはティルト角θの約２
倍の値が得られ、いずれも最も望ましいスイッチング動
作時に得られる２つの状態間の光軸角度（最大の光軸角
度）に近い値が得られている。これに対し液晶Ａ，Ｃ，
Ｅにあってはθ_P＜θであって、メモリー角θ_Mはティル
ト角θとほぼ同じ値が得られるに過ぎず、最も望ましい
スイッチング動作時に得られる２つの状態間の光軸角度
のほぼ半分に近い値が得られているに過ぎない。

【００５２】次に、θ_P≪θの場合の例について説明す
る。上記の構造のうち配向膜４ａ，４ｂをチッソ石油化
学（株）製のＰＳＩ−ＸＳ−０１４（ポリイミド・アミ
ド）に変え、同様にセル化し、チルト角の異なる複数の
液晶（表１中Ｉ〜Ｎ）を注入し、液晶セルとした。

【００５３】このセル構造であってラビング方向が反平
行で、セル厚が約２０μmのものを作り、メルク社製の
Ｅ−８液晶を注入し、磁場容量法を用いて、ネマチック
相での液晶分子のプレティルト角度を測定した。その結
果、プレティルト角度θ_Pは配向膜ＰＳＩ−Ｘ−Ｓ０１
４では、１〜２度であった。図３は、配向膜がＰＳＩ−
Ｘ−Ｓ０１４の場合における液晶のコーン角度２θとメ
モリー角度θ_Mの比θ_M／２θを縦軸に、プレティルト角
θ_Pを横軸にとって、液晶Ｉ〜Ｎについてプロットした
グラフである。なお、図３においてＣ１Ｕ配向、Ｃ１Ｔ
ｗ、配向Ｃ２Ｔｗ配向についてはそれぞれ●点、Ｘ点、
■点で示している。

【００５４】図３から判るように、Ｃ１Ｕ配向をとった
場合、θ_P≪θではθ_M／２θの値がほぼ０．５が得られ
るに過ぎず、最も望ましいスイッチング動作時に得られ
る２つの状態間の光軸角度のほぼ半分に近い値が得られ
るに止まる。又、参考のために、θ_P≪θでＣ１Ｔｗ配
向、Ｃ２Ｔｗ配向の例もプロットしているが、この場合
ではθ_M／２θの値がほぼ１／３が得られるに過ぎる最
も望ましいスイッチング動作時に得られる２つの状態間
の光軸角度のほぼ３５％程度の値しかないことが判る。

【００５５】本発明は、実施例として液晶Ｂ，Ｄ，Ｆ，
Ｇを配向としてポリイミドを用いた例について説明した
が、θ_Ｐ＞θかつθ_Ｍ／２θ＞０．８５の関係となるよ
うに公知の液晶材料、配向膜材料、配向処理を組み合わ
せることにより実施できるのは言う迄もない。但し、液
晶材料については、カイラルスメクチックＣ相を示す液
晶が、エステル系またはピリミジン系の混合液晶のいず
れかにより選択された液晶を用いることが好ましい。

【００５６】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置によれば、以上の
ようにシェブロン構造であるにも拘わらず、スイッチン
グ動作時の液晶の２状態間の光軸角度が最も望ましいス
イッチング動作時に得られる液晶の２つの状態間の光軸
角度にほぼ近い値、換言すれば液晶のテイルト角のほぼ
２倍の値として得られるため、液晶の性能を有効に発揮
させるスイッチング動作を実現することができ、コント
ラスト特性の良いものを提供するのに役立ち、強誘電液
晶表示装置の実用性を高めるものである。しかも、配向
膜として有機高分子膜を用いることができ、又配向膜は
ラビング法を用いた配向膜で実現できるため一層の実用
上のメリット大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の実施例を示す断面図で
ある。

【図２】本発明の液晶表示装置の実施例とその比較例に
ついて、メモリー角θ_Mとテイルト角θとの比を示すグ
ラフである。

【図３】液晶表示装置の他の例についてメモリー角θ_M
とティルト角θとの比を示すグラフである。

【図４】スメクチックＣ相の層構造を模式的に説明する
斜視図である。

【図５】スメクチックＣ相の層構造を模式的に説明する
斜視図である。

【図６】スメクチックＣ相の層構造の欠陥を模式的に説
明する断面図及び平面図である。

【図７】層構造の折れ曲がり方向と配向状態を模式的に
説明する図である。

【図８】ラビング処理をした場合の液晶分子のプレチル
トを模式的に説明する図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，９，１０基板４ａ，４ｂ配向膜７液晶１２ａ，１２ｂ偏光板１３スメクチック層１４シェブロン構造のつなぎめ部分１５ライトニング欠陥１６ヘアピン欠陥１７，１８シェブロン構造１９ラビング方向２０液晶分子：Ｎダイレクター２１Ｃダイレクター２２プレティルト角度２３Ｃ１配向２４Ｃ２配向２５スメクチック層の法線２６液晶のティルト角２７ローラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者倉立知明大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者中川謙一大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (56)参考文献特開平３−252624（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/13 - 1/1337

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に電極を形成し、さらにその上に絶
縁膜、配向膜を形成すると共に一軸配向処理を施した一
対の基板を、その一軸配向処理の方向を該一対の基板に
おいて略平行になるように互いに対向して配置するとと
もに、これらの基板間にカイラルスメクチックＣ相を有
する液晶を介在させ液晶パネルとし、前記電極に選択的
に電圧を印加することによって液晶の光軸を切り替える
駆動手段と、光軸の切り替えを光学的に識別する手段を
有する強誘電性液晶表示装置において、カイラルスメクチックＣ相に於ける層構造が、くの字形
状に折れ曲がったシェブロン構造であり、上記層の中央
部の折れ曲がり方向が一軸配向処理方向と逆に折れ曲が
った部分であって、かつ上記切り替えの際に液晶分子の
基板近傍での反転を伴う液晶であり、上記液晶のティルト角θと上記基板の界面付近の液晶分
子のプレティルト角θ_Ｐがθ_Ｐ＞θの関係を満たし、かつ、配向状態における強誘電性液晶が少なくとも２つ
の安定状態を示し、それら光学軸のなす角度であるメモ
リー角θ_Ｍと前記液晶のティルト角θがθ_Ｍ／２θ＞
０．８５の関係を満たすことを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項２】前記カイラルスメクチックＣ相を示す液
晶が、エステル系またはピリミジン系の混合液晶のいず
れかにより選択された液晶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】前記配向膜が有機高分子膜であることを
特徴とする請求項１または請求項２記載の液晶表示装
置。