JP2996866B2 - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反強誘電性液晶表示素
子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】反強誘電性液晶は、１９８８年にChanda
niらによって発見された（A.D.L.Chandani et al.,Jpn.
J.Appl.Phys.,27,L729(1988)）。この反強誘電性液晶を
用いた液晶表示素子としては、水平配向処理を施したセ
ル厚２μｍ程度のセル内に反強誘電性液晶を注入した反
強誘電性液晶表示素子が知られている。

【０００３】この液晶表示素子の場合、図４に示すよう
に、ダイポールは層内ではセル厚方向に対して同じ向き
を向いているが、隣り合う層では互いに逆を向き、層間
でダイポールが打ち消し合うように配向し、反強誘電性
液晶には一つの反強誘電相ＡＦと二つの強誘電相Ｆの三
つの安定状態が存在する。したがって、クロスニコル下
でスメクティック層法線が偏光軸と一致するようにセル
を配置すると、そのセルは電界を印加しないときには消
光し、セル厚方向に電界を印加したときには、ダイポー
ルがセル厚方向に対しすべて揃った強誘電相に転移し、
明状態になる。また、かかる反強誘電性液晶には、図５
に示すＤＣ印加電圧（横軸）に対する光透過率（縦軸）
に関し、明確なしきい値を有するヒステリシスが存在す
る。このため、この特性を利用することにより、マルチ
プレックス駆動のマトリックス表示が可能である。例え
ば、バイアス電圧Ｖ₀を常に印加し、選択期間に電圧Ｖ_D
またはＶ_Nを印加することにより、前者の場合には明状
態、後者の場合には暗状態を表示することができる。

【０００４】ところで、上述した特性を有する反強誘電
性液晶表示素子の実用化に向けての大きな課題の一つと
してコントラストの向上化が挙げられる。一般に、反強
誘電性液晶化合物はキラルネマティック相（Ｎ^*）の熱
安定性が低いため、反強誘電性液晶組成物の相系列は、
例えば等方相（Ｉ）−スメクティックＡ相（Ａ）−反強
誘電相（Ｃ_A ^*）、等方相（Ｉ）−スメクティックＡ相
（Ａ）−強誘電相（Ｃ^*）−反強誘電相（Ｃ_A ^*）、等方
相（Ｉ）−反強誘電相（Ｃ_A ^*）などとなる場合が多い。
つまり、等方相から降温した場合、等方相から配向の秩
序度が高い相に直接相転移を起こすことになる。そのた
め、スメクティック相が出現する際にスメクティック層
法線のずれが生じる。その結果、クロスニコル下で均一
に消光せず、光が漏れるため良好な暗状態が得られず、
コントラストの低下を招くことになる。

【０００５】従って、高コントラストを実現するために
は、スメクティック層法線の揃った均一な配向を得る手
法を見い出すことが非常に重要である。この問題に関し
ては、以下の温度勾配法、シェアリング法、ラビング
法、磁場印加法および電界印加法などが提案されてい
る。

【０００６】（１）温度勾配法 この方法は、対向する基板の間に設けられるスペーサを
エッジがシャープになるように切り出し、このスペーサ
のエッジからのエピタキシャル成長を利用する手法であ
る（K.Ishikawa et al., Jpn.J.Appl.Phys.,23,L211(19
84)）。

【０００７】（２）シェアリング法 この方法は、一方のガラス基板を他方のガラス基板に対
して平行にスライドさせたり、またはガラス基板上をス
パーテルのようなものでこすり、分子を滑らすことによ
り均一に配向させる手法である（N.A.Clark et al.,App
l.Phys.Lett.,36,866(1980)）。

【０００８】（３）ラビング法 このラビング法は、基板にポリイミドなどの高分子膜を
成膜し、これを布で擦ることにより液晶分子をその方向
に一様に配向させる方法である（D.W.Berrenan,Mol.Cry
st.&Liq.Cryst.,23,215(1973),J.A.Castellano,Mol.Cry
st.&Liq.Cryst.,94,33(1983)）。ラビング法には、主に
パラレルラビング、アンチパラレルラビング、片ラビン
グの３つの手法がある。パラレルラビングは上下基板を
ラビングし、そのラビング方向が平行なラビング方法で
ある。アンチパラレルラビングは上下基板をラビング
し、そのラビング方向が反平行なラビング方法である。
片ラビングは上下基板のうち片側の基板のみラビングす
る手法である。

【０００９】（４）磁場印加法 この磁場印加法は、液晶分子の磁気異方性を利用したも
のである。液晶に磁場をかけながら液晶を等方相から徐
冷していくと、液晶分子の長軸方向が磁界と平行にな
り、均一配向が得られる（K.Kondo et al.,Jpn.J.Appl.
Phys.,22.L13(1983)）。

【００１０】（５）電界印加法 この電界印加法は、液晶が反強誘電相（Ｃ_A ^*）のときに
直流また交流電場をその液晶に印加して配向させる手法
（特開平４−５１０２２）や、反強誘電相（Ｃ_A ^*）−強
誘電相（Ｃ^*）の転移温度付近または反強誘電相
（Ｃ_A ^*）−スメクティックＡ相（Ａ）の転移温度付近で
直流または交流電場を液晶に印加して配向させる手法
（特開平４−２４６６２３）である。電場により液晶分
子を滑らせるという観点では上述したシェアリング法の
一種である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各手法による場合には、以下のような課題がある。

【００１２】（１）温度勾配法の場合：スペーサのエッ
ジからのエピタキシャル成長を利用しているので配向状
態の善し悪しはエッジの切り口で決まり、液晶における
ドメイン発生の制御が困難であり、また基板の大面積化
が困難である。更に、スペーサーが厚くなるときれいな
エッジ面を形成できず、温度の均一性も悪くなるという
問題点もある。

【００１３】（２）シェアリング法の場合： 大面積のガラス基板をスライドさせるのは困難であり、
また、スライドさせるための装置を余分に搭載すること
による素子の大型化やコストアップが問題となる。従っ
て、この手法を用いて実用的な大面積の均一配向を得る
には、多大の困難が予想される。

【００１４】（３）ラビング法の場合：液晶の配向は配
向膜材料および配向膜の成膜条件によって大きく異なる
ために、それぞれの液晶材料に適した配向膜材料の探
索、および成膜やラビング条件の検討などが必要であ
り、均一配向を得るのはそれほど容易ではない。また、
基板を布で擦ることによるゴミの発生の問題も挙げられ
る。

【００１５】（４）磁場配向法の場合：磁界による配向
規制力はバトネの大きさに比例する。セル厚が薄い場合
にはバトネが小さいので、配向に必要なトルクが十分に
得られない。均一な配向を得るには磁場を大きくする
か、徐冷速度を遅くする必要がある。そのため、数十キ
ロＧの大きな磁場を長時間安定に発生させるための装置
が必要であり、小型化、コストの問題点が挙げられる。

【００１６】（５）電界印加法の場合：電界印加は画素
電極を用いることができるので、簡便な手法である。し
かしながら、公知技術に基づいて電界印加を行なっただ
けでは、良好な配向が得られない。更に、電界を印加し
ても層法線のずれが発生する微細部分が生じ、その部分
から光が漏れるためにコントラストの低下を招く。

【００１７】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、スメクティック層法線の
揃った大面積で均一な配向を得ることができる液晶表示
素子の製造方法を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子の
製造方法は、電極を有する一対の基板間に少なくとも反
強誘電相（Ｃ_A ^*）を有する液晶を挟持してなる液晶表示
素子の製造方法であって、該一対の基板間に該液晶用の
液晶材料を設ける工程と、該液晶材料を等方相を示す温
度に加熱する工程と、該等方相の液晶材料を反強誘電相
を示す温度まで徐冷しつつ電界を該液晶材料に付与する
工程とを含むので、そのことにより上記目的が達成され
る。

【００１９】本発明の液晶表示素子の製造方法におい
て、前記液晶の反強誘電相において電界印加を終了する
温度における反強誘電相から強誘電相への相転移に関し
て、５０％および９０％透過光量変化に要するセル厚１
μｍに対する電圧をそれぞれＶ（５０％）／μｍ、Ｖ
（９０％）／μｍとした場合、印加する電圧の最大値Ｖ
ｍａｘ／μｍがＶ（５０％）／μｍ≦Ｖｍａｘ／μｍ≦
｛Ｖ（９０％）＋１５Ｖ｝／μｍを満足するよう、電圧
を付与するのが好ましい。

【００２０】本発明の液晶表示素子の製造方法におい
て、前記液晶材料に付与する電圧に、波形が単極性パル
スまたは双極性パルスであるものを用いるのが好まし
い。

【００２１】

【作用】本発明においては、電極を有する一対の基板間
に少なくとも反強誘電相を有する液晶を挟持した液晶表
示素子において、該液晶が等方相を示す温度から反強誘
電相を示す温度まで液晶を徐冷しつつ、該液晶に電界を
印加することにより、スメクティック層法線を揃える。

【００２２】したがって、本発明では、等方相から反強
誘電相を示す温度まで電界が液晶材料に印加されること
になる。そのようにする理由は、スメクティック相が一
旦出現してしまうと、いくら電界を印加しても層法線が
揃いにくいからである。よって、等方相から電界を印加
することにより、スメクティック相の出現時にスメクテ
ィック層法線を揃えるようにしている。

【００２３】ところで、等方相から徐冷する際、Ｉ−Ａ
相転移温度付近では等方相領域からバトネという細長い
スメクティック相領域が発生する。この温度付近で電界
を印加することにより、例えば液晶分子が正の誘電異方
性を有する場合、バトネの長軸方向が電界印加方向に揃
うように回転することにより、スメクティック層法線が
揃った配向が得られる。

【００２４】また、Ａ−Ｃ_A ^*相転移点付近での電界印加
では、液晶分子のソフトモードが大きくなるため電傾効
果が起こり分子が動き易くなるので、スメクティック層
法線が揃う。

【００２５】更に、Ｃ_A ^*相を示す温度範囲での電界印加
により、強誘電相−反強誘電相間の相転移が起こり、シ
ェアリング法と同等の効果のためスメクティック層法線
が揃う。

【００２６】このように、等方相から電界印加を行なう
場合は、反強誘電相を示す温度だけで電界印加を行なう
場合よりも上述の作用によりスメクティック層法線が揃
いやすいという利点がある。

【００２７】なお、本発明において印加する波形は、反
強誘電相を示す温度において、強誘電相と反強誘電相間
を相転移させるものであれば良く、例えば、三角波、正
弦波、単極性パルス、双極性パルスなどを用いることが
できる。また、液晶に直流成分が残るのを防ぐために交
流波が好ましい。電圧が連続的に変化する波形、例えば
三角波や正弦波の場合、高周波数では強誘電相−反強誘
電相の間での転移が電圧変化に対応しきれず、そのため
スメクティック層法線が揃いにくい。これを防ぐために
は周波数を小さくする必要がある。一方、ある程度の電
圧ＯＶ期間を設け反強誘電相を維持し、パルス的に電圧
を印加し強誘電相に相転移させる波形、例えば単極性パ
ルスや双極性パルスは、電圧変化に対応して相転移が起
こりやすく、スメクティック層法線が揃い易いので、よ
り好ましい波形と言える。

【００２８】また、印加する電界の周波数としては１ｍ
Ｈ_z〜１ｋＨ_zが好ましい。パルス的な波形は連続的に電
圧が変化する波形に比べ、強誘電相−反強誘電相間の相
転移が十分に起こりやすく、そのため高い周波数を用い
ることができる。周波数が小さい場合は、徐冷速度を小
さくしないと、電界によりスメクティック層法線が十分
揃う前に相転移が完了してしまい、均一な配向が得られ
ない。従って、周波数を高くできるということは、徐冷
速度を大きくすることができ、配向処理時間を短縮でき
るという利点がある。

【００２９】また、印加する電圧は、電界印加を終了す
る温度における反強誘電相からの強誘電相への相転移に
おいて、５０％および９０％透過光量変化に要する電圧
をそれぞれＶ（５０％）およびＶ（９０％）とした場
合、セル厚１μｍに対する電圧Ｖ／μｍの最大値Ｖｍａ
ｘ／μｍが、Ｖ（５０％）／μｍ≦Ｖｍａｘ／μｍ≦
｛Ｖ（９０％）＋１５Ｖ｝／μｍであることが好まし
い。Ｖ（５０％）／μｍ未満では、反強誘電相を示す温
度において、強誘電相−反強誘電相転移が十分に起こら
ず、層法線が揃いにくい。また、｛Ｖ（９０％）＋１５
Ｖ｝／μｍを超えると、層法線が大きくずれる微細部分
が発生し、そこから光が漏れるためにコントラストの低
下を招く。

【００３０】

【実施例】以下に本発明の実施例を具体的に説明する。

【００３１】図１は本発明の反強誘電性液晶表示素子の
例を示す断面図である。この液晶表示素子は対向配設さ
れた一対の基板１ａと１ｂの間に反強誘電性液晶５が挟
まれた構成となっている。基板１ａの反強誘電性液晶５
側には、電極２ａ、絶縁性膜３ａおよび配向制御層４ａ
が基板１ａ側からこの順に形成されている。もう一方の
基板１ｂの反強誘電性液晶５側には、電極２ｂ、絶縁性
膜３ｂおよび配向制御層４ｂが基板１ｂ側からこの順に
形成されている。一対の基板１ａと１ｂの各々の外側に
は、偏光板７が設けられている。

【００３２】上述した両基板１ａと１ｂの間に挟まれた
反強誘電性液晶５は、シール材６によって封止されてい
る。反強誘電性液晶５の厚み、つまりセル厚は０．５〜
５μｍがよく、特に１〜２μｍがらせん構造の解除の点
で好ましい。

【００３３】次に、かかる構造の反強誘電性液晶表示素
子の製造法について説明する。

【００３４】まず、基板１ａと１ｂ上にそれぞれ電極２
ａと２ｂを形成する。基板１ａと１ｂは、同一または異
なった材質のものを使用していもよいが、少なくとも一
方は透明性の基板を用いる必要がある。この基板１ａと
１ｂには、例えばガラス基板、プラスティックフィルム
やシリコン基板などを使用することができる。また電極
２ａと２ｂは、同一または異なった材質のものを使用し
てもよいが、少なくとも一方は透明性でなくてはならな
い。この電極２ａと２ｂには、透明性の場合は、例えば
ＩｎＯ₃，ＳｎＯ₂，ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏ
ｘｉｄｅ）などを、不透明性の場合は、Ａｌ，Ａｕ，Ｃ
ｒ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔａなどを使用することができ
る。電極２ａと２ｂの形成はＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタ法
などにより所定のパターンに形成される。なお、電極２
ａと２ｂの一方は、マトリックス状に配設された画素電
極であり、他方が基板のほぼ全面に形成された対向電極
となっている。この工程と前後して、画素電極の周囲を
通る状態で信号線や走査線が形成され、また、スイッチ
ング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などが形
成される。

【００３５】次に、この電極２ａと２ｂが形成された基
板１ａと１ｂの上に、それぞれ絶縁性膜３ａと３ｂを形
成する。絶縁性膜３ａと３ｂは、同一または異なった材
質のものを使用してもよい。また、一方または両方とも
形成を省略することもできる。この絶縁性膜３ａと３ｂ
には例えば、ＳｉＯ₂，ＳｉＮ_x，Ａｌ₂Ｏ₃などの無機系
薄膜、あるいはポリイミド、フォトレジスト樹脂、高分
子液晶などの有機系薄膜などを使用することができる。
絶縁性膜３ａと３ｂが無機系の場合には、蒸着法、スパ
ッタ法、ＣＶＤ法、または溶液塗布法などによって形成
できる。また、有機系の場合には、有機物質を溶かした
溶液またはその前駆体を用いて、スピンナー塗布法、浸
漬法、スクリーン印刷法またはロール印刷法などで塗布
し、所定の硬化条件（加熱、光照射）で硬化させ形成す
ることができる。あるいは、蒸着法、スパッタ法、ＣＶ
Ｄ法またはＬＢ（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔ
ｔ）法などで形成することができる。

【００３６】次に、絶縁性膜３ａと３ｂとの上に配向制
御層４ａと４ｂを形成する。ただし、絶縁性膜の形成を
省略した場合には、電極上に直接配向制御層を形成す
る。配向制御層４ａと４ｂとは同一または異なった材質
のものを使用してもよく、また、場合によっては一方の
形成を省略することもできる。この配向制御層４ａと４
ｂとして無機系膜を形成する場合には、例えば酸化ケイ
素などを使用することができる。その成膜方法には公知
の方法が使用できるが、例えば、斜め蒸着法または回転
蒸着法などを使用することができる。また、有機系膜を
形成する場合には、ナイロン、ポリビニールアルコー
ル、またはポリイミドなどを使用することができ、通常
この配向制御層４ａと４ｂの上はラビング処理される。
また、前記絶縁性膜３ａと３ｂおよび配向制御層４ａと
４ｂとして高分子液晶やＬＢ膜などを使用する場合に
は、磁場により配向させたり、スペーサーエッジ法によ
る配向も可能である。さらには、ＳｉＯ₂，ＳｉＮ_xなど
を蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などによって成膜し、
その上をラビングする方法も使用することができる。

【００３７】ラビング方向としては、図２に示す構成が
使用できる。（ａ）はパラレルラビング方式であり、一
対の基板の両方にラビング処理を施し、ラビング方向が
同一または略並行になるように貼り合わせる構成であ
る。（ｂ）はアンチパラレルラビング方式であり、一対
の基板の両方にラビング処理を施し、ラビング方向が逆
になるように基板を貼り合わせる構成である。（ｃ）は
片ラビング方式であり、一対の基板の片方にのみラビン
グ処理を施した構成である。

【００３８】次に、２枚の基板１ａと１ｂを貼り合わ
せ、両基板１ａと１ｂとの間に反強誘電性液晶５を注入
する。または、一方の基板上に反強誘電性液晶５をのせ
ておいてから、もう一方の基板で反強誘電性液晶５を挟
むようにしてもよい。

【００３９】次に、反強誘電性液晶５を、等方相を示す
温度にまで加熱し、その後、反強誘電相を示す温度まで
徐冷する。このとき、等方相を示す温度から反強誘電相
を示す温度までの間、該液晶材料に電界を付与する。

【００４０】次に、液晶セルの両外側に偏光板７を設け
ることにより、反強誘電性液晶表示素子が製造される。

【００４１】したがって、本発明の液晶表示素子の製造
方法では、等方相から反強誘電相を示す温度まで電界を
液晶材料に付与するので、上述した作用の欄で説明した
効果がある。

【００４２】すなわち、スメクティック相が一旦出現し
てしまうと、いくら電界を付与しても層法線が揃いにく
いため、等方相から電界を付与する。これにより、スメ
クティック相の出現時にスメクティック層法線を揃える
ことができる。Ｉ−Ａ相転移温度付近では等方相領域か
らバトネという細長いスメクティック相領域が発生す
る。この温度付近で電界を付与することにより、例えば
液晶分子が正の誘電異方性を有する場合、バトネの長軸
方向が電界付与方向に揃うように回転させることによ
り、スメクティック層法線が揃った配向が得られる。

【００４３】また、Ａ−Ｃ_A ^*相転移点付近での電界付与
では、液晶分子のソフトモードが大きくなるため電傾効
果が起こり分子が動き易くなるので、スメクティック層
法線が揃う。

【００４４】更に、Ｃ_A ^*相を示す温度範囲での電界付与
により、強誘電相−反強誘電相間の相転移が起こり、シ
ェアリング法と同等の効果のためスメクティック層法線
が揃う。

【００４５】このように、等方相から電界付与を行なう
場合は、反強誘電相を示す温度だけで電界付与を行なう
場合よりも上述の作用によりスメクティック層法線が揃
いやすいという利点がある。

【００４６】次に、本発明における電界付与について、
具体例を説明する。

【００４７】（実施例１）まず、以下のようにして液晶
セルを作製した。２枚のガラス基板上に膜厚１００ｎｍ
のＩＴＯからなる透明電極を形成し、この透明電極上に
ＳｉＯ₂からなる膜厚１２０ｎｍの絶縁成膜を形成し
た。この上にポリイミド膜を膜厚５０ｎｍとなるように
成膜し、ラビング処理を行なった。この２枚の基板をセ
ル厚が２μｍで貼り合わせセルとした。

【００４８】次に、作製したセルに反強誘電性液晶ＣＳ
−４０００（チッソ社製）を注入し、液晶セルとした。
ＣＳ−４０００の相転移温度は以下のとおりである。

【００４９】（Ｃ_A ^*）−８２℃−（Ｃ^*）−８４℃−
（Ａ）−１０１℃−（Ｉ） 次に、液晶セルを等方相を示す温度以上である１２０℃
に加熱した。その後、−１℃／ｍｉｎの徐冷速度で反強
誘電相の上限温度以下である７５℃または３０℃まで徐
冷を行なった。

【００５０】このようにして製造された液晶表示素子を
クロスニコル下で配向観察を行なったところ、ラビング
方向に小さく細長いドメインが多数観察された。各ドメ
インの層法線のずれは７５℃まで徐冷の場合は２７．７
度、３０℃まで徐冷の場合は２９．７度であった。いず
れも光の漏れが多く、良好な暗状態が得られなかった。

【００５１】表１は、実施例１の液晶表示素子に関し、
表中に示す測定温度７５℃または３０℃で、波形が単極
性パルス（周波数がτ₁＝τ₂＝１００ｍｓ）または三角
波（周波数が１０または５Ｈｚ）の電界を付与し、３０
％、５０％、９０％透過光量変化に要する電圧値Ｖ（３
０％）、Ｖ（５０％）、Ｖ（９０％）を求めた結果をま
とめた表である。ここで、上記クロスニコル下におい
て、電界無印加時の液晶セルの透過光量が最も小さくな
るように液晶セルを配置したときの透過光量を０、電界
を印加して完全に強誘電相に相転移したときの透過光量
を１００と定義した。

【００５２】

【表１】

【００５３】（実施例２）他の実施例について説明す
る。

【００５４】上記実施例１と同様にして作製した液晶セ
ルを等方相を温度以上である１２０℃に加熱した。その
後、３通りの方式により、具体的にはτ₁＝τ₂＝１００
ｍｓの単極性パルス、１０Ｈ_zの三角波、または５Ｈ_zの
三角波を印加しながら、−１℃／ｍｉｎの冷却速度で７
５℃まで徐冷を行なった。続いて、７５℃において、各
電界印加条件における層法線のずれを測定した。その結
果を表２（ａ）（ｂ）（ｃ）にまとめた。

【００５５】

【表２】

【００５６】この表から理解されるように、電界を付与
しながら徐冷を行なった場合は、単に徐冷を行なった場
合（表２の左端の欄）に比べ層法線のずれが小さいこと
がわかる。更に、層法線のずれの程度は、印加電圧を０
から大きくしていくと小さくなり、或る印加電圧を超え
ると逆に大きくなっており、印加電圧に最適値が存在す
ることがわかる。なお、このことは、印加電圧が＋であ
っても、−であっても同様である。

【００５７】例えば、表２（ａ）に示したように、徐冷
だけの場合は層法線のずれは２７．７度であり、光が漏
れる部分が多く、良好なコントラストが得られなかっ
た。これに対し、電圧印加が＋の徐冷を行った場合の層
法線のずれは１４．２度から２７．１度であり、徐冷だ
けの場合に比べてずれが小さく、また、各ドメインの面
積が大きくなり、配向の改善が認められた。特に、印加
電圧が±３．３Ｖ／μｍから±１８．９Ｖ／μｍの範囲
では、層法線のずれは１４．２度から２０．７度の範囲
内であり、効果的であった。この印加電圧範囲より小さ
い±３．１Ｖ／μｍの場合は、電圧印加の効果が小さか
った。逆に大きい±２３．９Ｖ／μｍの場合は、大きく
層法線がずれる微細部分の発生が見られた。従って、印
加電圧の好ましい範囲は±３．３Ｖ／μｍから±１８．
９Ｖ／μｍであると言える。のらのここで、この電圧範
囲を表１に当てはめると、電圧印加終了時の温度７５℃
におけるしきい値電圧Ｖ（５０％）／μｍから｛Ｖ（９
０％）＋１５Ｖ｝／μｍに相当することが解る。すなわ
ち、層法線のずれを小さくするのに最適な印加電圧は、
電界印加が修了する温度におけるしきい値電圧と関連さ
せることができ、Ｖ（５０％）／μｍから｛Ｖ（９０
％）＋１５Ｖ｝／μｍの範囲が好ましいと言える。

【００５８】表２（ａ）は単極性パルスを、表２（ｂ）
と表２（ｃ）は三角波を印加した例である。両波形とも
層法線のずれが小さくなる効果が認められた。しかし、
単極性パルスの方が、同じしきい値電圧を印加しても層
法線のずれがより小さくなり、また、効果的な電圧範囲
も広かった。三角波の場合は、周波数が５Ｈ_zの方が１
０Ｈ_zのに比べてずれが小さかった。これは、高周波数
では印加電圧変化に対して相転移が十分に対応し切れな
いためと考えられる。従って、印加電圧波形はある程度
のＯＶ印加期間を設け、電圧変化に対して強誘電相−反
強誘電相間の相転移が十分に対応できるようにするのが
好ましい。このような波形としては例えば、単極性パル
ス、双極性パルスが挙げられる。図３（ａ）に単極性パ
ルス、図３（ｂ），（ｃ）に双極性パルスの例を示す。
また、印加電圧が連続的に変化する波形、例えば三角
波、正弦波では、周波数を低くして電圧変化に相転移が
対応するようにする必要がある。

【００５９】（実施例３）更に他の実施例について説明
する。

【００６０】上記実施例１と同様にして作製した液晶セ
ルを一旦１２０℃に加熱した後、τ₁＝τ₂＝１００ｍｓ
の単極性パルスを印加しながら、−１℃／ｍｉｎの冷却
速度で３０℃まで徐冷を行なった。続いて、３０℃にお
いて層法線のずれを測定した。その結果を表３にまとめ
た。

【００６１】

【表３】

【００６２】この表３より理解されるように、表２
（ａ）の７５℃まで電界印加を行なった場合に比べ、３
０℃まで電界を行った方が層法線のずれの最小値がより
小さかった。

【００６３】従って、このことより反強誘電相の上限温
度付近で電界印加を終了するよりも、更に電界印加を続
けた方が効果的であることが理解される。

【００６４】表４は、比較例１の液晶表示素子における
層法線のずれを測定した結果をまとめた表である。

【００６５】

【表４】

【００６６】上記比較例１の液晶表示素子は、以下のよ
うに作製した。すなわち、上記実施例１と同様にして作
製した液晶セルを一旦１２０℃に加熱した後、−１℃／
ｍｉｎの冷却速度で７５℃まで徐冷を行った。次に、７
５℃において、τ₁＝τ₂＝１００ｍｓの単極性パルス、
１０Ｈ_zの三角波、または５Ｈ_zの三角波を印加して作製
した。

【００６７】表５は、比較例２の液晶表示素子における
層法線のずれを測定した結果をまとめた表である。

【００６８】

【表５】

【００６９】上記比較例２の液晶表示素子は、以下のよ
うに作製した。すなわち、上記実施例１と同様にして作
製した液晶セルを一旦１２０℃に加熱した後、−１℃／
ｍｉｎの冷却速度で３０℃まで徐冷を行なった。次に３
０℃において、τ₁＝τ₂＝１００ｍｓの単極性パルスを
印加して作製した。

【００７０】これら表４および表５より理解されるよう
に、反強誘電相を示す温度で電界印加を始めても、一旦
スメクティック相が出現してしまうと、電界印加によっ
て層法線を揃えることが困難であることがわかる。従っ
て、このことより、等方相から電界印加を始めるのが好
ましいことがわかる。

【００７１】更に、別の比較例３の液晶表示素子を作製
した。この液晶表示素子は、上記実施例１と同様にして
作製した液晶セルを一旦１２０℃に加熱した後、−１℃
／ｍｉｎの冷却速度で７５℃まで徐冷を行なった。ただ
し、液晶がスメクティックＡ相になった温度９８℃から
７５℃まで冷却する間は±８．９Ｖ／μｍ，τ₁＝τ₂＝
１００ｍｓの単極性パルスを印加した。７５℃において
層法線のずれを測定したところ、２３．７度であった。

【００７２】したがって、この比較例３より以下のこと
が理解される。すなわち、上述した表２（ａ）におい
て、同じ電圧値で等方相から電界印加を始めた場合は１
７．７であった。よって、スメクティックＡ相−強誘電
相、および強誘電相−反強誘電相転移温度付近だけで電
界印加を行なうよりも、等方相−スメクティックＡ相、
スメクティックＡ相−強誘電相、および強誘電相−反強
誘電相転移温度付近でそれぞれ電界印加するのが好まし
いといえる。つまり、本発明のように、最初に出現する
スメクティック相より高温側の相である等方相から、電
界付与を始め、更に続いて反強誘電相まで電界付与を行
なうのが好ましい。

【００７３】なお、上記説明では一対の基板１ａ、１ｂ
の間に形成された反強誘電性液晶５の構成としては明言
していないが、本発明においては、反強誘電性液晶５と
しては少なくとも一部に反強誘電相（Ｃ_A ^*）を有する液
晶構成であれば適用することができる。

【００７４】

【発明の効果】本発明による場合には、等方相から反強
誘電相まで電界を印加することにより、スメクティック
層法線の揃った均一で大面積の配向を得ることができ
る。また、均一な配向が得られることで、コントラスト
の向上が期待できる。更に、本発明による場合には、液
晶表示素子に既に設けられている画素電極を使用して電
界を印加すればよいので、簡単に行なうことができる、
また、装置の小型化、コスト面でも他の手法に比べ有利
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した反強誘電性液晶表示素子の例
を示す断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）の各々は本発明に適用可能なラ
ビング方向の構成図である。

【図３】本発明に適用される波形図であり、（ａ）は単
極性パルスの例を示し、（ｂ）および（ｃ）は双極性パ
ルスの例を示す。

【図４】反強誘電性液晶表示素子における反強誘電性液
晶の安定状態を示す図である。

【図５】反強誘電性液晶におけるＤＣ印加電圧（横軸）
と光透過率（縦軸）との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ 基板 ２ａ、２ｂ 電極 ３ａ、３ｂ 絶縁性膜 ４ａ、４ｂ 配向制御層 ５ 反強誘電性液晶 ６ シール材 ７ 偏光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−246623（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−250419（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−151927（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−142615（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1337

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極を有する一対の基板間に少なくとも
   反強誘電相（Ｃ_A ^*）を有する液晶を挟持してなる液晶表
   示素子の製造方法であって、 該一対の基板間に該液晶用の液晶材料を設ける工程と、 該液晶材料を等方相を示す温度に加熱する工程と、 該等方相の液晶材料を反強誘電相を示す温度まで徐冷し
   つつ電界を該液晶材料に付与する工程とを含む液晶表示
   素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記液晶の反強誘電相において電界印加
   を終了する温度における反強誘電相から強誘電相への相
   転移に関して、５０％および９０％透過光量変化に要す
   るセル厚１μｍに対する電圧をそれぞれＶ（５０％）／
   μｍ、Ｖ（９０％）／μｍとした場合、印加する電圧の
   最大値Ｖｍａｘ／μｍがＶ（５０％）／μｍ≦Ｖｍａｘ
   ／μｍ≦｛Ｖ（９０％）＋１５Ｖ｝／μｍを満足するよ
   う、電圧を付与する請求項１に記載の液晶表示素子の製
   造方法。
3. 【請求項３】 前記液晶材料に付与する電圧に、波形が
   単極性パルスまたは双極性パルスであるものを用いる請
   求項１または２に記載の液晶表示素子の製造方法。