JP3204256B2

JP3204256B2 - 液晶素子及びその製造方法並びに液晶表示素子及びその駆動方法

Info

Publication number: JP3204256B2
Application number: JP22239699A
Authority: JP
Inventors: 和廣西山; 昭雄滝本; 一徳小森; 幸生田中
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 1999-08-05
Publication date: 2001-09-04
Anticipated expiration: 2019-08-05
Also published as: JP2001051277A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶素子、その製
造方法及び液晶表示素子その駆動方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶素子はワードプロセッサーやコンピ
ューターなどのモニター、投写型ＴＶや、携帯用の小型
テレビ、また光スイッチング素子など光を制御する素子
として幅広く利用されている。このような液晶素子の代
表例として、ツイステッドネマティック（ＴＮ）液晶
や、垂直配向（ＶＡ）液晶を用いた液晶表示素子があ
る。

【０００３】このＴＮ液晶は分子配列の方位性により素
子を見る角度によって光の透過率や反射率が大きく変わ
り色付きや、コントラストの低下を招くという視野角特
性であり、これを補正するために、素子表面に位相差フ
ィルムや、散乱フィルムを配置しなければならなかっ
た。またリバースチルトドメインや、界面付近の液晶の
配向方向性によりコントラストが低いという欠点があっ
た。

【０００４】またVA液晶はＴＮ液晶同様、見る角度によ
って光の透過率や反射率が大きく変化し色付き、コント
ラスト低下等の視野角特性を有する。そこで画素内を2
分割、4分割するなどして視野角を拡大する方法が近年
用いられているが、効率の低下や液晶の応答時間の低
下、またプロセスの煩雑性などの問題がある。またVA液
晶は一般的に高コントラストが得られると考えられてい
るが、黒表示寺の液晶分子のわずかな傾きによる光漏れ
により最高レベルのコントラストを得ることができなか
った。

【０００５】さらに最近視野角特性を向上させる目的で
インプレインスイッチング（ＩＰＳ）という方法が注目
されており、これは基板面内で液晶を駆動させるため視
野角特性が非常によい。しかし同一基板の同一面内に両
電極を形成するため、電極間の短絡防止のための絶縁層
が電極上に必要になってくる。そのため長時間固定パタ
ーンを表示したときの焼き付き現象が問題となってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の液晶
液晶モードであるＴN、ＶＡにおいては視野角依存性が
大きく、見る方向によって色付きや、コントラストの低
下、階調反転などの問題があり、応答速度も満足のいく
ものではなかった。またIPSにおいては視野角は改善さ
れるものの焼き付きの発生、電極構造の複雑化など多く
の問題が存在する。

【０００７】本発明は、これらの現状の液晶素子におけ
る問題点をすべて解決するものであり、高コントラスト
で広い視野角特性を有し高速応答する液晶素子を提供す
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の第１の液晶素子は、基板の上方に液晶分子
を有する液晶素子であって、電圧を印加すると前記液晶
分子が第一の方向である上下方向に傾斜し、さらに電圧
を印加すると前記液晶分子が前記第一の方向とは異なる
第二の方向に傾斜することを特徴とする。

【０００９】本発明の第２の液晶素子は、基板の上方に
液晶分子を有する液晶素子であって、電圧を印加すると
前記液晶分子が第一の方向である上下方向に傾斜し、さ
らに電圧を印加すると前記液晶分子が前記下基板の表面
に略平行な面内で第二の方向に向きを変えることを特徴
とする。

【００１０】本発明の第３の液晶素子は、基板の上方に
液晶分子を有する液晶素子であって、電圧を印加すると
前記液晶分子が第一の方向である上下方向に傾斜し、さ
らに電圧を印加すると前記液晶分子が前記第一の方向と
は異なる第二の方向に傾斜すること、および、前記液晶
分子が前記第一の方向から前記第二の方向へ円弧状に動
くことを特徴とする。

【００１１】第一の方向の配向情報と第二の方向の配向
情報とが与えられた基板を備えていてもよい。また、配
向処理されていない基板を有していてもよい。液晶材料
としては、Δεが負の液晶材料を用いてもよい。

【００１２】２枚の基板を有し、少なくとも一方の前記
基板表面の液晶分子が、基板表面に対して８０度〜９０
度の角度を有していてもよい。また、２枚の基板を有
し、両方の前記基板表面の液晶分子が基板表面に対して
８０度〜９０度の角度を有していてもよい。２枚の基板
を有し、前記２枚の基板のそれぞれに２方向の配向情報
が与えられていて、それぞれの基板内での２つの配向方
向のなす角度は４５度であり、２枚の基板同士で配向方
向がそれぞれ平行であってもよい。

【００１３】液晶材料として、Δεが正の液晶材料を用
いてもよい。また、２枚の基板を有し、少なくとも一方
の基板表面の液晶分子が基板表面に対して０度〜１０度
の角度を有していてもよい。２枚の基板を有し、両方の
基板表面の液晶分子が基板表面に対して０度〜１０度の
角度を有していてもよい。２枚の基板を有し、前記２枚
の基板のそれぞれに２方向の配向情報が与えられてい
て、それぞれの基板内での２つの配向方向のなす角度は
４５度であり、２枚の基板同士で配向方向がそれぞれ平
行であってもよい。

【００１４】液晶材料として自発分極を有する材料を用
いてもよい。また、２方向の異なる配向情報が、異なる
方法で処理されていてもよい。配向情報のうちの１つが
基板表面の凹凸であってもよい。基板表面の凹凸が一方
向に長さ、幅、及びピッチが任意で並んでいてもよい。

【００１５】基板表面の凹凸が帯状に均一なピッチで並
んでいてもよい。凹凸のピッチが２μｍであってもよ
い。凹凸の高さのピッチに対する比が０．０１〜１０で
あってもよい。

【００１６】配向情報の他方が基板表面の凹凸によるも
のであってもよい。配向情報の他方がラビング処理によ
るものであってもよい。配向情報の他方が紫外線照射処
理によるものであってもよい。

【００１７】配向情報の他方が電極にスリット構造を設
けたものであってもよい。駆動素子としてＴＦＴを用い
てもよい。駆動素子としてＭＩＭを用いてもよい。ま
た、電極として単純マトリックス用ストライプ電極を用
いてもよい。電極として透明電極を用いてもよい。電極
として反射電極を用いてもよい。

【００１８】基板に形成された第１の導電層の上層に配
向情報を与えるための絶縁物からなる凹凸が存在し、前
記凹凸のさらに上層に第２の導電層が存在し、前記第１
の導電層と前記第２の導電層を層間でつなぐ導電性材料
を具備してもよい。微小領域毎にそれぞれ異なる方向に
向きを変えてもよい。少なくとも一方の配向情報が、微
小領域毎に２種以上の異なる方向に配向する情報であっ
てもよい。微小領域毎に２種以上の異なる方向への配向
情報が２方向であり、かつ前記２つの方向が互いに直交
していてもよい。

【００１９】本発明の第４の液晶表示素子は、基板の上
方に液晶分子を有する液晶表示素子であって、電圧を印
加すると前記液晶分子が第一の方向である上下方向に傾
斜し、さらに電圧を印加すると前記液晶分子が前記第一
の方向とは異なる第二の方向に傾斜すること、および、
偏光板を少なくとも一つ具備することを特徴とする。

【００２０】本発明の第５の液晶表示素子は、基板の上
方に液晶分子を有する液晶表示素子であって、電圧を印
加すると前記液晶分子が第一の方向である上下方向に傾
斜し、さらに電圧を印加すると前記液晶分子が前記第一
の方向とは異なる第二の方向に傾斜すること、および、
偏光ビームスプリッタを少なくとも一つ具備することを
特徴とする。

【００２１】位相差板を具備してもよい。また、散乱板
を具備してもよい。

【００２２】本発明の第６の光スイッチング素子は、基
板の上方に液晶分子を有する光スイッチング素子であっ
て、電圧を印加すると前記液晶分子が第一の方向である
上下方向に傾斜し、さらに電圧を印加すると前記液晶分
子が前記第一の方向とは異なる第二の方向に傾斜するこ
とを特徴とする。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【発明の実施の形態】まず、本発明の第一の液晶素子に
ついて図1を用いて説明する。図1は上基板101と下の基
板102に挟まれた誘電率異方性が負の液晶分子103を模式
的に描いたものである。例えば液晶分子103が電圧印加
前は基板に対してほぼ垂直に配列していてその後電圧印
加とともに液晶分子103は傾斜し図1(b)のようになる。
そしてさらに電圧を印加することによって最初液晶分子
103が動いた方向とは違う方向に動き、図1(c)のように
なる。液晶分子がこのような異なる2方向の応答をする
ことによって、液晶素子特性が向上することになる。例
えば偏光板104と偏光板105をそれぞれ透過軸106、透過
軸107を矢印に示すとおり配置する。図1(a)の状態にお
いては光が上または下方向から入射した時には偏光板の
透過軸が直交しているため光は全く透過しない。そして
図1(b)の状態になった時も液晶分子103は偏光板104の透
過軸106と平行に傾斜しているため、やはり光は全く透
過しない。次に図1(c)の状態になった時液晶分子は偏光
板104に対してほぼ45度に配列しているため、適当な液
晶層厚に設定してやることによって光が透過することと
なる。従来のＴＮやＶＡモードと違うところは、液晶分
子が基板面内で動くことにより光の透過と遮断を制御す
るところである。つまりＩＰＳモードの様に面内でスイ
ッチングするため広視野角特性が得られる。

【００３０】またコントラストに関しては、図1(a)の状
態から図1(b)の状態に液晶分子103を傾斜させるために
通常初期状態（図1(a)）でラビング等の方法で透過軸10
6の方向にわずかに傾斜させておく必要がある。ここで
従来法であるＶＡ液晶モードではこの傾く方向に対して
45度に偏光板の透過軸を配置するため黒表示時において
も若干の光漏れがありコントラストの低下を招いてい
た。しかし本発明はこの液晶分子103を傾斜させる方向
と偏光板104の透過軸106の方向が平行であるため、液晶
分子により光が変調されることは全くなく偏光板104と
偏光板105のみで生じる光遮断（黒表示）と同等の光遮
断が得られ、非常に高いコントラストが得られる。本発
明の液晶分子の動きが変化する方向は2方向のみでなく2
方向以上であればよい。また段階的に液晶分子が動く方
向が変化するのではなく、方向1から方向2へなめらかに
変化しても良く、また円弧状に動いても良い。しかし段
階的に動く方が素子の特性としては優れている。

【００３１】次に電圧無印加時に液晶分子が基板に対し
て平行配向している場合を図2を用いて説明する。図2は
上基板201と下の基板202に挟まれた誘電率異方性が正の
液晶分子203を模式的に描いたものである。例えば液晶
分子203が電圧印加前は基板に対してほぼ平行に配列し
ていてその後電圧印加とともに液晶分子203は立ち上が
り図2(b)のようになる。そしてさらに電圧を印加するこ
とによって最初液晶分子203が動いた方向とは違う方向
である基板表面と平行な面内方向に動き、図2(c)のよう
になる。液晶分子がこのような異なる2方向の応答をす
ることによって、液晶素子特性が向上することになる。
例えば偏光板204と偏光板205をそれぞれ透過軸206、透
過軸207を矢印に示すとおり配置する。図2(a)の状態に
おいては光が上または下方向から入射した時には偏光板
の透過軸が直交し、液晶分子が透過軸206に対して45度
に傾いているため液晶層厚を適当に設定してやると光は
完全に通過する。そして図2(b)の状態になった時は液晶
分子203は若干傾斜が残ったままほぼ垂直に配列するた
め僅かしか光は通過しない。次に図2(c)の状態になった
時液晶分子は偏光板204の透過軸206に平行になるため完
全に光が遮断される。従来のＴＮモードと違うところ
は、光を遮断する状態（黒表示）においてすべての液晶
分子が偏光板の透過軸の方向と平行に配列しているため
完全な光遮断が達成でき高コントラストが得られること
である。本発明の液晶分子の動きが変化する方向は2方
向のみでなく2方向以上であればよい。また段階的に液
晶分子が動く方向が変化するのではなく、方向1から方
向2へなめらかに変化しても良く、また円弧状に動いて
も良い。

【００３２】これらの2方向以上の液晶分子の応答を可
能にするには、液晶パネルの2枚の基板のうちの少なく
とも一方の基板表面に2方向以上の液晶の配向を制御す
る情報を与えてやることにより達成できる。この時両方
の基板に2方向以上の配向情報を与えてもいいし、片方
のみでもかまわないが、両方の基板に配向情報を与えた
方が配向安定性が増すためより良い。

【００３３】例えば両方の基板ともそれぞれ2方向の配
向情報を与える場合を考える。液晶材料は例えば誘電率
異方性が負の場合を考える。まず2枚の電極を有する基
板の電極上に感光性樹脂を100Å〜5μｍ塗布し0.1μｍ
ピッチ〜5μｍピッチの帯状のストライプパターンのフ
ォトマスクを用いてパターンニングする。この時の帯状
の遮光領域と露光領域の比は必ずしも1：1でなくて良
い。また帯状に完全にパターンが抜けなくても、例えば
ポジレジストであれば露光部分のレジストが残っても良
い。またこの凹凸を作る方法としては、感光性樹脂を用
いてレーザーの2光束干渉を用いて帯状のパターンニン
グをしても良い。また、レーザビームやレーザーアブレ
ーションを用いても良い。さらに、感光性樹脂を用い
ず、別の材料の無機物、有機物、または電極そのものを
膜形成し、延伸、ひっかき、擦り等の物理的接触を加え
て一方向に凹凸を形成しても良い。さらに印刷の要領
で、他の基板やローラーに凹凸物質を形成しておいてそ
れを転写しても良い。

【００３４】またこれらの電極301上の凹凸302を形成す
る物質が絶縁物であった場合は、図3に示すように電極3
01上に形成された凹凸302部のさらに上層に導電層303を
設け、電極301と導電層303を導電性物質304で繋ぐと、
電極状の絶縁物による焼き付き現象や、駆動電圧の高電
圧化が避けられるためより良い。

【００３５】このようにして形成された凹凸401、電極4
02を有する基板403とさらに同様の方法で作成した凹凸4
04、電極405を有する基板406をそれぞれ準備し、基板40
3、406ともに垂直配向性の配向膜を塗布する。そして基
板403は矢印407の方向にラビングし、基板406は矢印408
の方向にラビング処理を行う。図4に示すように2枚の基
板を配置し通常の方法で液晶セルを組立、誘電率異方性
が負の液晶409を注入して、偏光板410、411を透過軸が
それぞれ412、413になるように配置し液晶セルを完成さ
せる。この液晶セルは基板の凹凸の方向の配向情報とラ
ビングの方向の配向情報2つを持つものとなる。図4(a)
は電圧を印加していないときの液晶の配向を示してい
る。液晶分子は長軸の端で基板表面と接しており液晶分
子409が受け取る配向情報としてはラビングという配向
情報であり、ラビング方向に僅かに傾いている。この時
上または、下から光を透過させても、液晶分子は偏光板
の透過軸方向に傾いているため完全遮断される。次に電
極402、405間に電圧を印加していくと液晶分子409はさ
らにラビング方向に傾斜し、図4(b)のようになる。この
時もまだ光は遮断である。さらに電圧を印加すると、液
晶分子の長軸の側面が基板表面と接するようになり、液
晶分子409が基板形状の配向情報を受け取り、図4(c)に
示すように基板表面の凹凸401、404の方向に向きを変え
る。この時液晶分子は偏光板410、411の透過軸方向41
2、413と45度の角度をなすように配列されているため入
射させた光は、液晶分子による変調を受けて透過する。

【００３６】このように2段階に液晶分子の方向を変化
させるためコントラストが非常に高く、また基板面内の
液晶分子の移動で光の透過、遮断を行うため視野角特性
が非常によい。この例においては液晶分子が上下方向に
傾く段階1と面内で向きを変える段階2が段階的に行われ
ているが、液晶分子が上下方向に傾きながら、面内でも
角度を変えるというような段階1と段階2が区別なく発生
しても良い。またこの例では両方の基板表面ともに垂直
配向の配向膜を塗布して液晶分子を垂直配向させたが、
片方の基板に水平配向用の配向膜を塗布してハイブリッ
ドタイプとして駆動しても良い。

【００３７】駆動方法としては液晶分子が偏光板の透過
軸方向に傾き始めるしきい値電圧部分は用いずさらにそ
の電圧を超えて、液晶分子が面内で角度を変える始める
電圧以上を用いて光のスイッチングを行うのが最も良
い。なぜならば液晶の応答速度は電圧が高いほど速いた
め、高電圧領域のみでスイッチングを行う方が高速に応
答する領域を用いることができるためである。

【００３８】次に液晶材料を誘電率異方性が正の液晶を
用いた場合を考える。例えば2方向の配向情報は前記例
と同様の基板の凹凸とラビングを用いる。基板に凹凸を
形成するまでは同様の方法で行う。このようにして形成
された凹凸501、電極502を有する基板503とさらに同様
の方法で作成した凹凸504、電極505を有する基板506を
それぞれ準備し、基板503、506ともに水平配向性の配向
膜（ＴＮ用配向膜）を塗布する。そして基板503は矢印5
07の方向にラビングし、基板506は矢印508の方向にラビ
ング処理を行う。図5に示すように2枚の基板を配置し通
常の方法で液晶セルを組立、誘電率異方性が正の液晶50
9を注入して、偏光板510、511を透過軸がそれぞれ512、
513になるように配置し液晶セルを完成させる。この液
晶セルは基板の凹凸の方向の配向情報とラビングの方向
の配向情報2つを持つものとなる。図5(a)は電圧を印加
していないときの液晶の配向を示している。液晶分子の
長軸は基板表面と接しており非常に強い配向規制力を持
つ水平配向性配向膜のラビング方向に支配されて液晶分
子509はラビング方向にほぼ水平に（0゜〜10゜）配向し
ている。この時上または、下から光を透過させてると、
液晶分子は偏光板の透過軸方向に対し45゜傾いているた
め完全に透過する。次に電極502、505間に電圧を印加し
ていくと液晶分子509はさらにラビング方向に傾斜した
まま、図5(b)のように立ち上がってくる（基板表面と、
液晶分子の長軸のなす角度が増加）。この角度の増加に
従って光はだんだん遮断されてくる。さらに電圧を印加
すると、液晶分子509とラビングの相互作用が少なくな
り液晶分子509が基板形状の配向情報を受け取り、図5
(c)に示すように基板表面の凹凸501、504の方向に向き
を変える。この時液晶分子は偏光板510、511の透過軸方
向512、513と平行に配列しているため入射させた光は、
液晶分子による変調を全く受けずに完全遮光となる。こ
のように2段階に液晶分子の方向を変化させ、光を遮断
する状態においては液晶分子をほとんどすべて偏光板の
透過軸方向に配列させることから非常に高いコントラス
トが得られる。この例においては液晶分子が上下方向に
傾く段階1と面内で向きを変える段階2が段階的に行われ
ているが、液晶分子が上下方向に傾きながら、面内でも
角度を変えるというような段階1と段階2が区別なく発生
しても良い。またこの例では両方の基板表面ともに水平
配向の配向膜を塗布して液晶分子を垂直配向させたが、
片方の基板に垂直配向用の配向膜を塗布してハイブリッ
ドタイプとして駆動しても良い。以上のように誘電率異
方性が負、正どちらにおいても液晶素子として非常に高
い特性を示す。またこの2方向以上の配向情報としては
例として示した基板の凹凸やラビングだけでなく、偏光
もしくは無偏光の紫外線照射、また紫外線の斜め照射で
もよい。また電極表面に電極のない部分を存在させ、液
晶層内で斜め電界を発生させる方法、2枚の基板のそれ
ぞれの電極以外に第3の電極を形成させ斜め電界を発生
させる方法を用いて液晶分子を2段階に応答させても良
い。

【００３９】また2方向以上の配向情報はそれぞれ同じ
もの、例えばラビングとラビングでもよいが異なるのも
の同士、例えば基板の凹凸と紫外線照射のほうが配向規
制力の差が形成し易いため、配向方向1から配向方向2へ
の移動が起こりやすいためより良い。

【００４０】また液晶材料としては自発分極を持つ液晶
でもかまわない。

【００４１】さらに基板の凹凸に関しては図6(a)に示す
ように凹凸601は帯状である必要はなく図6(b)に示すよ
うに途中で分断されててもよい。

【００４２】また配向情報の一つ、特に光を透過する状
態の液晶の配向状態を決める配向情報が2方向または4方
向に面内で分割されているとさらに視野角が向上して良
い。

【００４３】図7を用いて2方向に分割する場合を詳しく
説明する。図7は液晶セル上面からみた概略図であり基
板701、凹凸702、誘電率異方性が負の液晶分子703、ラ
ビング方向704、第一の偏光板の透過軸705、第２の偏光
板の透過軸706のみ記載している。偏光板は液晶セルの
を挟むように上下に2枚配置されている。配向膜は垂直
配向用配向膜を塗布しており電圧無印加の状態（図7
(a)）では液晶分子は基板表面（紙面）に対してほぼ垂
直に配向している。次に電圧を印加すると図7(b)に示す
ようにラビング方向に液晶分子が傾斜する。さらに電圧
を印加すると図7(c)に示すように基板の凹凸に沿って液
晶分子が再配列する。この時基板の凹凸はジグザグ構造
（2方向に分割）になっているため液晶分子は微小領域
毎に90゜異なる方向を向く。このように配列することに
より光が透過ししかも視野角が広がり対称性も増す。

【００４４】本発明の液晶素子は反射タイプでも透過タ
イプでも良く、また偏光板を用いた直視モニターやテレ
ビだけでなく、偏光ビームスプリッター等の光学素子を
用いてプロジェクターなどの表示素子として使用可能で
ある。また光の透過と遮断、反射と遮断を利用した光ス
イッチング素子としての利用可能である。

【００４５】また視野角に関しては本発明の液晶素子は
非常に優れているが、位相差フィルムや、散乱板等を用
いることによってさらに特性は向上する。

【００４６】（実施の形態）（１）図8に示すように光学研磨したガラス基板801（12
mm×17mm×１．１mm）に透明導電膜802としてインジウ
ム・ティン・オキサイド（以下ＩＴＯと称す）をスパッ
タ法によって１０００Å成膜する。その後ポジ型のレジ
ストを1μｍ塗布しフォトリソグラフィーによって、ピ
ッチ1μｍの帯状で凹凸のレジストパターン803とした。
150℃30分の熱処理を行い硬化させた後、垂直配向膜を2
00Åで塗布し、200℃で硬化後、凹凸に対して45゜の方
向にコットン布を用いてラビングをした。

【００４７】（２）同様の方法で同じものを作製し、図
8(b)に示すように、凹凸のピッチの方向が平行になるよ
う、またラビングの方向が反平行になるように3μｍビ
ーズ807を含有したシール樹脂808で貼り合わせた。誘電
率異方性が-4.1で複屈折率が0.12の液晶材料809を真空
注入した。

【００４８】（３）このセルの上下に偏光板を配置しコ
ントラストを測定してところ、3000：1のコントラスト
が得られた。また視野角特性を測定したところ上下、左
右160゜以上でコントラスト10：1が得られた。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、電圧印加によって液晶
分子を2方向以上に段階的に応答させることにより、高
コントラスト、広視野角、高速応答を有する液晶素子が
作製でき、従来のTN、VA、IPAモードのすべての問題を
解決するというという優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である液晶素子の概念斜視
図

【図２】本発明の一実施形態である液晶素子の概念斜視
図

【図３】本発明の一実施形態である液晶素子の概念断面
図

【図４】本発明の第一の実施例である液晶素子の概念斜
視図

【図５】本発明の第二の実施例である液晶素子の概念斜
視図

【図６】本発明の第三の実施例である液晶素子の概念投
影図

【図７】本発明の第四の実施例である液晶素子の概念斜
視図

【図８】本発明の第五の実施例である液晶素子の概念断
面図

【符号の説明】

101 基板 102 基板 103 液晶分子 104 偏光板 105 偏光板 106 透過軸 107 透過軸 201 基板 202 基板 203 液晶分子 204 偏光板 205 偏光板 206 透過軸 207 透過軸 301 電極 302 凹凸 303 導電層 304 導電性物質 401 凹凸 402 電極 403 基板 404 凹凸 405 電極 406 基板 407 ラビング方向 408 ラビング方向 409 液晶 410 偏光板 411 偏光板 412 透過軸 413 透過軸 501 凹凸 502 電極 503 基板 504 凹凸 505 電極 506 基板 507 ラビング方向 508 ラビング方向 509 液晶 510 偏光板 511 偏光板 512 透過軸 513 透過軸 601 凹凸 701 基板 702 凹凸 703 液晶分子 704 ラビング方向 705 透過軸 706 透過軸 801 ガラス基板 802 透明導電膜 803 凹凸のレジストパターン 804 ガラス基板 805 透明導電膜 806 凹凸のレジストパターン 807 3μｍビーズ 808 シール樹脂 809 液晶材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中幸生大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開平２−176625（ＪＰ，Ａ) 特開平２−266328（ＪＰ，Ａ) 特開平８−5990（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1337

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の上方に液晶分子を有する液晶素子
であって、電圧を印加すると前記液晶分子が第一の方向
である上下方向に傾斜し、さらに電圧を印加すると前記
液晶分子が前記第一の方向とは異なる第二の方向に傾斜
することを特徴とする液晶素子。
【請求項２】基板の上方に液晶分子を有する液晶素子
であって、電圧を印加すると前記液晶分子が第一の方向
である上下方向に傾斜し、さらに電圧を印加すると前記
液晶分子が前記下基板の表面に略平行な面内で第二の方
向に向きを変えることを特徴とする液晶素子。
【請求項３】基板の上方に液晶分子を有する液晶素子
であって、電圧を印加すると前記液晶分子が第一の方向
である上下方向に傾斜し、さらに電圧を印加すると前記
液晶分子が前記第一の方向とは異なる第二の方向に傾斜
すること、および、前記液晶分子が前記第一の方向から
前記第二の方向へ円弧状に動くことを特徴とする液晶素
子。
【請求項４】第一の方向の配向情報と第二の方向の配
向情報とが与えられた基板を備えることを特徴とする請
求項１から３のいずれか一項に記載の液晶素子。
【請求項５】配向処理されていない基板を有すること
を特徴とする請求項４記載の液晶素子。
【請求項６】液晶材料として、Δεが負の液晶材料を
用いた請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶素
子。
【請求項７】２枚の基板を有し、少なくとも一方の前
記基板表面の液晶分子が、基板表面に対して８０度〜９
０度の角度を有している請求項６記載の液晶素子。
【請求項８】２枚の基板を有し、両方の前記基板表面
の液晶分子が基板表面に対して８０度〜９０度の角度を
有している請求項６記載の液晶素子。
【請求項９】２枚の基板を有し、前記２枚の基板のそ
れぞれに２方向の配向情報が与えられていて、それぞれ
の基板内での２つの配向方向のなす角度は４５度であ
り、２枚の基板同士で配向方向がそれぞれ平行である請
求項６記載の液晶素子。
【請求項１０】液晶材料として、Δεが正の液晶材料
を用いた請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶素
子。
【請求項１１】２枚の基板を有し、少なくとも一方の
基板表面の液晶分子が基板表面に対して０度〜１０度の
角度を有している請求項１０記載の液晶素子。
【請求項１２】２枚の基板を有し、両方の基板表面の
液晶分子が基板表面に対して０度〜１０度の角度を有し
ている請求項１０記載の液晶素子。
【請求項１３】２枚の基板を有し、前記２枚の基板の
それぞれに２方向の配向情報が与えられていて、それぞ
れの基板内での２つの配向方向のなす角度は４５度であ
り、２枚の基板同士で配向方向がそれぞれ平行である請
求項１０記載の液晶素子。
【請求項１４】液晶材料として自発分極を有する材料
を用いた請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶素
子。
【請求項１５】２方向の異なる配向情報が、異なる方
法で処理されていることを特徴とする請求項４記載の液
晶素子。
【請求項１６】配向情報のうちの１つが基板表面の凹
凸である請求項４記載の液晶素子。
【請求項１７】基板表面の凹凸が一方向に長さ、幅、
及びピッチが任意で並んでいる請求項１６記載の液晶素
子。
【請求項１８】基板表面の凹凸が帯状に均一なピッチ
で並んでいる請求項１６記載の液晶素子。
【請求項１９】凹凸のピッチが２μｍである請求項１
６記載の液晶素子。
【請求項２０】凹凸の高さのピッチに対する比が０．
０１〜１０である請求項１６記載の液晶素子。
【請求項２１】配向情報の他方が基板表面の凹凸によ
るものである請求項１６記載の液晶素子。
【請求項２２】配向情報の他方がラビング処理による
ものである請求項１６記載の液晶素子。
【請求項２３】配向情報の他方が紫外線照射処理によ
るものである請求項１６記載の液晶素子。
【請求項２４】配向情報の他方が電極にスリット構造
を設けたものであることを特徴とする請求項１６記載の
液晶素子。
【請求項２５】駆動素子としてＴＦＴを用いたことを
特徴とする請求項１〜４，６，１０，１４のいずれか一
項に記載の液晶素子。
【請求項２６】駆動素子としてＭＩＭを用いたことを
特徴とする請求項１〜４，６，１０，１４のいずれか一
項に記載の液晶素子。
【請求項２７】電極として単純マトリックス用ストラ
イプ電極を用いたことを特徴とする請求項１〜４，６，
１０，１４のいずれか一項に記載の液晶素子。
【請求項２８】電極として透明電極を用いたことを特
徴とする１〜４，６，１０，１４のいずれか一項に記載
の液晶素子。
【請求項２９】電極として反射電極を用いたことを特
徴とする請求項１〜４，６，１０，１４のいずれか一項
に記載の液晶素子。
【請求項３０】基板に形成された第１の導電層の上層
に配向情報を与えるための絶縁物からなる凹凸が存在
し、前記凹凸のさらに上層に第２の導電層が存在し、前
記第１の導電層と前記第２の導電層を層間でつなぐ導電
性材料を具備する請求項１６記載の液晶素子。
【請求項３１】微小領域毎にそれぞれ異なる方向に向
きを変えることを特徴とする請求項１から３のいずれか
一項に記載の液晶素子。
【請求項３２】少なくとも一方の配向情報が、微小領
域毎に２種以上の異なる方向に配向する情報であること
を特徴とする請求項４に記載の液晶素子。
【請求項３３】微小領域毎に２種以上の異なる方向へ
の配向情報が２方向であり、かつ前記２つの方向が互い
に直交していることを特徴とする請求項３２記載の液晶
素子。
【請求項３４】基板の上方に液晶分子を有する液晶表
示素子であって、電圧を印加すると前記液晶分子が第一
の方向である上下方向に傾斜し、さらに電圧を印加する
と前記液晶分子が前記第一の方向とは異なる第二の方向
に傾斜すること、および、偏光板を少なくとも一つ具備
することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項３５】基板の上方に液晶分子を有する液晶表
示素子であって、電圧を印加すると前記液晶分子が第一
の方向である上下方向に傾斜し、さらに電圧を印加する
と前記液晶分子が前記第一の方向とは異なる第二の方向
に傾斜すること、および、偏光ビームスプリッタを少な
くとも一つ具備することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項３６】位相差板を具備した請求項３４または
３５記載の液晶表示素子。
【請求項３７】散乱板を具備した請求項３４または３
５記載の液晶表示素子。
【請求項３８】基板の上方に液晶分子を有する光スイ
ッチング素子であって、電圧を印加すると前記液晶分子
が第一の方向である上下方向に傾斜し、さらに電圧を印
加すると前記液晶分子が前記第一の方向とは異なる第二
の方向に傾斜することを特徴とする光スイッチング素
子。