JP3311335B2 - 液晶素子及びこれを用いた表示装置、該液晶素子の駆動方法 - Google Patents

液晶素子及びこれを用いた表示装置、該液晶素子の駆動方法

Info

Publication number
JP3311335B2
JP3311335B2 JP2000250005A JP2000250005A JP3311335B2 JP 3311335 B2 JP3311335 B2 JP 3311335B2 JP 2000250005 A JP2000250005 A JP 2000250005A JP 2000250005 A JP2000250005 A JP 2000250005A JP 3311335 B2 JP3311335 B2 JP 3311335B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
voltage
crystal element
state
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000250005A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2001142098A (ja
Inventor
恭史 浅尾
剛司 門叶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2000250005A priority Critical patent/JP3311335B2/ja
Priority to EP00307279A priority patent/EP1079265A3/en
Priority to KR1020000049903A priority patent/KR100337771B1/ko
Publication of JP2001142098A publication Critical patent/JP2001142098A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3311335B2 publication Critical patent/JP3311335B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133707—Structures for producing distorted electric fields, e.g. bumps, protrusions, recesses, slits in pixel electrodes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/141—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent using ferroelectric liquid crystals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133749—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers for low pretilt angles, i.e. lower than 15 degrees

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フラットパネルデ
ィスプレイ、プロジェクションディスプレイ、プリンタ
等に用いられるライトバルブに使用される液晶素子及び
これを用いた表示装置、該液晶素子の駆動方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔ
ｒａｎｓｉｓｔｏｒ、薄膜トランジスタ）等のアクティ
ブ素子を用いた表示素子として広範に用いられているネ
マチック液晶素子の代表的な液晶モードとしては、例え
ば、Ｍ．シャット（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ）とＷ．ヘルフリ
ッヒ（Ｗ．Ｈｅｌｆｒｉｃｈ）著、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第１８巻、第４号（１
９７１年２月１５日発行）第１２７頁〜１２８頁におい
て示されたツイステッドネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ
Ｎｅｍａｔｉｃ）モードが広く用いられている。一方、
最近では、横方向電界を利用したインプレインスイッチ
ング（Ｉｎ−Ｐｌａｉｎ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード
や垂直配向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）
モードを用いた液晶素子が発表されており、従来型の液
晶素子の欠点であった視野角特性の改善がなされてい
る。このように、ネマチック液晶を用いたＴＦＴ表示素
子に用いるための液晶モードとしていくつかのモードが
存在するが、そのいずれのモードの場合にも液晶の応答
速度が数十ミリ秒以上と遅く、さらなる応答速度の改善
が要求されている。
【０００３】このような従来型のネマチック液晶素子の
応答速度を改善するものとして、近年、カイラルスメク
チック相を示す液晶を用いた液晶モードがいくつか提案
されている。例えば、「ショートピッチタイプの強誘電
性液晶」、「高分子安定型強誘電性液晶」、「無しきい
値反強誘電性液晶」などが提案されており、未だ実用化
には至っていないものの、いずれもサブミリ秒以下の高
速応答性が実現できると報告されている。
【０００４】一方、本発明者等は先に、高温側より等方
性液体相（Ｉｓｏ．）−コレステリック相（Ｃｈ）−カ
イラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ*）、またはＩｓｏ．
−ＳｍＣ*の相転移系列を示す材料に着目し、仮想コー
ンのエッジより内側の位置にて単安定化させた液晶素子
について提案した。そして、例えばＣｈ−ＳｍＣ*相転
移の際、またはＩｓｏ．−ＳｍＣ*相転移の際に一対の
基板間に正負いずれかのＤＣ電圧を印加する、等の方法
によって層方向を一方向に均一化させ、これにより高速
応答且つ階調制御が可能であり、動画質に優れた高輝度
の液晶素子が、高い量産性と共に実現しうる。この素子
は、前述の各種スメクチック液晶モードと比較して自発
分極値を小さくすることができることから、ＴＦＴ等の
アクティブ素子とのマッチングがよい素子となってい
る。
【０００５】以上述べたように、従来ネマチック液晶を
用いたＴＦＴ液晶素子が抱えていた応答速度に関する問
題点を解決できるという意味において、カイラルスメク
チック液晶、特に本発明者等が先に提案した上記単安定
液晶素子の実現が期待されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、高速
応答性能など次世代のディスプレイ等に階調表示能を有
するスメクチック液晶素子が期待されている。また、本
発明者等がこれまでに提案した前記単安定液晶素子の配
向制御の形態は、第一の参考形態としてシェブロン構造
を形成させることを目的とし、具体的にはＣ２配向に制
御するためにパラレルラビング構成（上下基板で一軸配
向処理方向を共に同じ方向に向かう平行とする）とする
形態である。
【０００７】本発明者等の実験によると、こうしたＣ２
配向を液晶パネル全面にわたって制御することは極めて
難しく、ほとんどの場合においてＣ１配向が一部分に出
現してしまい、そしてジグザグ模様が表示面から見て発
生してしまうことがわかった。
【０００８】また、前記提案では、Ｃ２とＣ１との特性
差を緩和すべく低プレチルト配向膜を用いることを推奨
しているが、完全にプレチルトが０でない場合にはＣ１
とＣ２との特性差の存在は避けられず、電圧−透過率特
性の表示面内バラツキの原因となっていた。
【０００９】そこで、こうした面内バラツキを避けるべ
く、上下基板の配向処理方向を反対方向とした反平行配
向膜を用い、さらにプレチルト角を３°程度とした低プ
レチルト配向膜を用いてラビング処理を施したセルを第
２の参考形態として用い、当該セルの配向規制力を所定
の範囲内に設定した場合には、ストライプテクスチャー
が観測される。このような配向が実現された場合には、
上述したようなＣ１とＣ２の違いに基づく上記面内バラ
ツキが発生しないことから、パネル全面にわたり均一な
スイッチング特性を容易に得ることができた。
【００１０】さらにこうした配向状態の場合、層構造と
して斜めブックシェルフ構造を形成する。
【００１１】本発明者等の詳細な検討によると、こうし
た配向状態を形成している場合には、図１に示すような
やや太めのループ状の領域（図１の２）がしばしば観測
された。この領域は、先の参考形態のＣ１、Ｃ２配向状
態において観測されるような、ヘアピン欠陥とライトニ
ング欠陥がループを形成するようなタイプのいわゆるジ
グザグ領域（模様）とは全く異なる形状を呈している。
つまり、このような領域はシェブロン構造には存在せ
ず、斜めブックシェルフ構造特有の領域であることが考
えられる。そして、この領域は周囲のストライプテクス
チャーを呈する部分（図１の１）と消光位がほぼ一致す
ることから、黒レベルを上昇させる性質のものではな
く、コントラスト的には大きな問題とはならないもの
の、当該領域においては、電圧印加により反転した際の
電圧−透過率曲線の傾きが他の部分と大きく異なるた
め、このような領域が存在した場合、中間調表示状態に
おいて画質劣化の原因となっていた。
【００１２】本発明の第１の目的は、上記点に鑑み、単
安定モードで、且つストライプテクスチャーを有する配
向状態の素子において、ループ状の配向領域の発生を防
止することである。
【００１３】ところで、こうした低プレチルト配向状態
の場合、ノーマリーブラックで黒表示状態（電圧無印加
状態）においても若干の光漏れが生じることから、本質
的にコントラストとして十分大きい値とならないことが
考えられる。上記低プレチルト配向膜を備えた液晶素子
のコントラストは１４０程度であり、市販されているＴ
ＦＴ液晶素子と比較するとコントラストは若干低い。
【００１４】つまり、第１、第２の参考形態では、Ｃ
１、Ｃ２配向或いはストライプテクスチャーを示す配向
が用いられ、そして第１参考形態はパネル面内ムラを回
避することが困難であり、第２参考形態はパネル面内で
の特性ムラは観測されず、コントラストに関しては実用
上問題はないものの十分高いコントラストを実現するこ
とが本質的に困難な配向状態であった。
【００１５】従って本発明の第２の目的は、上記点に鑑
み、本発明第１の目的に加えて前記した単安定液晶素子
において、面内バラツキを解決して均一な反転挙動と、
コントラスト向上を図ることである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、表面に一軸配
向処理が施された一対の基板と、該基板間に挟持された
液晶と、該液晶に電圧を印加するための電極とを備えた
液晶素子であって、上記液晶がカイラルスメクチック液
晶であり、高温側より、等方性液体相−コレステリック
相−カイラルスメクチックＣ相、或いは、等方性液体相
−カイラルスメクチックＣ相の相転移系列を有し、上記
一軸配向処理の方向が一対の基板で互いに反平行であ
り、少なくとも一方の基板のプレチルト角が４°以上で
あることを特徴とする。
【００１７】また、本発明の液晶素子においては、電圧
無印加時には、液晶の平均分子軸が単安定化された第一
の状態を示し、第一の極性の電圧印加時には、該液晶の
平均分子軸が印加電圧の大きさに応じた角度で上記第一
の状態の位置から一方の側にチルトし、該第一の極性と
は逆極性の第二の極性の電圧印加時には、液晶の平均分
子軸が印加電圧の大きさに応じた角度で上記第一の状態
の位置から第一の極性の電圧印加時とは逆側にチルト
し、上記第一の極性の電圧印加時と第二の極性の電圧印
加時の液晶の平均分子軸の第一の状態の位置を基準とし
た最大チルト状態のチルト角をそれぞれβ1、β2とする
と、β1＞β2となることが好ましく、より好ましくはβ
1≧５×β2である。
【００１８】また本発明は、上記本発明の液晶素子を用
いた表示装置を提供するものである。
【００１９】さらに本発明は、上記本発明の液晶素子の
駆動方法を提供するものであり、アクティブ素子として
薄膜トランジスタを備えた本発明の液晶素子の駆動方法
において、走査信号線に電圧を印加して上記薄膜トラン
ジスタをオン状態にする第１のＴＦＴオン工程と、上記
薄膜トランジスタをオン状態にするタイミングに同期し
て画素電極の電位をソース電圧にする第１の画素電極印
加工程と、上記走査信号線のオフ状態に液晶がスイッチ
ングする第１のスイッチング工程と、を有する第１のフ
ィールドを有することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明者等は、上述した第２の参
考形態を精査し、プレチルト角に着目した。第２の参考
形態では、上下両基板の配向膜の配向処理方向が互いに
反平行であり、且つ、プレチルト角を３°程度にしてい
たが、高温側からＩｓｏ．−Ｃｈ−ＳｍＣ*或いはＩｓ
ｏ．−ＳｍＣ*の相転移系列を有する液晶材料を用いる
場合には、より具体的にはＩｓｏ相からＳｍＣ*相に相
転移する過程でスメクチックＡ相（ＳｍＡ相）に相転移
しない液晶材料を用いる場合には、プレチルト角をより
好ましい角度に設定することで第２の参考形態で説明し
た現象が解決した。
【００２１】より具体的には、一対の基板のうち少なく
ともいずれか一方、このましくは両方の基板のプレチル
ト角を４°以上とする。
【００２２】また、液晶材料を挟持する一対の基板が対
向しあうそれぞれの対向面に施された一軸配向処理の方
向を互いに反平行とすることで、電圧−透過率特性の面
内バラツキを解消でき、さらに高いコントラストを発現
できる液晶素子を提供することができる。
【００２３】そしてこの液晶素子は、電圧無印加時に単
安定化され、電圧印加時には電圧値（正負は無関係）に
応じて透過率Ｔが連続的に変化（増加）するしきい値の
ないＶ-Ｔ特性を示すことができる。
【００２４】また、プレチルト角は５０°未満であるこ
とが好ましい。５０°以上だと液晶が垂直配向しやすく
なってしまう。従って、本発明の液晶素子においては、
プレチルト角を４°以上５０°未満とすることが好まし
い。
【００２５】特に、プレチルト角が４°以上１０°未満
の範囲の場合、基板の面のうち、他方の基板と対向する
対向面側から液晶材料を見た場合、前述のループ状領域
は、ほとんど目視で観察されない程度に消滅する。従っ
て、中間調表示において表示面内でむらがない視野角特
性の良好な直視型の表示装置を本発明の液晶素子を用い
て提供することができるという効果がある。これはプレ
チルト角が４°以上１０°未満の範囲ある基板の外側か
ら観察したものを説明している。
【００２６】またプレチルト角を１０°以上とすると、
プレチルト角が４°以上１０°未満の場合と比べて全面
均一の配向が得られ、且つドメインレススイッチングが
可能となる。特に拡大光学系の表示装置の液晶素子とし
て用いることができる。
【００２７】また、プレチルト角が２０°以上とする
と、プレチルト角が１０°以上２０°未満の場合と比べ
て、ループ状領域等のドメインがほとんど観察されない
という効果がある。そしてさらには、プレチルト角が３
５°以上５０°未満とすると、プレチルト角が３５°未
満の場合に比べて、大量生産時にほとんどの素子は良品
だが一部は垂直配向する素子ができてしまう。従って、
歩留まりという点でプレチルト角が３５°未満が好まし
い。
【００２８】尚、本発明におけるプレチルト角とは、用
いる液晶材料がＣｈ相を有する場合には、Ｃｈ相の下限
温度におけるプレチルト角であり、Ｃｈ相を有さない場
合には、ＳｍＣ*相の上限温度におけるプレチルト角で
ある。これは、降温過程において初めて層構造が形成さ
れる際の層傾斜角に影響を及ぼすプレチルト角の値が最
も重要であるからである。また、上記温度でのプレチル
ト角の測定が困難な場合で、且つプレチルト角の温度依
存性がない、或いは極めて少ないことが確認されている
場合には、他の任意の温度にて測定してもかまわない。
或いは、類似の組成比を有する液晶組成物を用意し、そ
の液晶組成物のＣｈ相或いはＳｍＣ*相におけるプレチ
ルト角にて代用することも可能である。
【００２９】上記プレチルト角は公知のクリスタルロー
テーション法（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖ
ｏ．１１９（１９８０）Ｎｏ．１０．Ｓｈｏｒｔ Ｎｏ
ｔｅｓ ２０１３）によって求められる。尚、測定用の
セルは上下基板に界面での液晶の傾きが平行且つ同一の
向き（ラビング処理軸が平行且つ逆向き：反平行、アン
チパラレル）になるように２枚の基板を貼り合わせて作
製される。測定手順は、液晶素子を上下基板に垂直且つ
配向処理軸（ラビング軸）を含む面で回転させながら、
回転軸と４５°の角度をなす偏光面を持つヘリウム・ネ
オンレーザー光を回転軸に垂直な方向から照射し、その
反対側で入射偏光面と平行な透過軸を持つ偏光板を通し
てフォトダイオードで透過光強度を測定する。そして、
干渉によってできた透過光強度のスペクトルに対し、理
論曲線、下記数式（１）、（２）とフィッティングを行
うシミュレーションによりプレチルト角αを求めること
ができる。
【００３０】
【数１】
【００３１】このようにして、本発明のような高いプレ
チルト角の基板を用い、且つ反平行のラビング条件とし
た場合における層構造形成モデルに対して４°未満の低
プレチルト基板を用いた素子における層構造は、斜めブ
ックシェルフ構造となっている。さらにこうした構造を
有している場合、上述のループ状領域が発生する。そこ
で、本発明者等は、この領域が生じる原因について、以
下に詳述するように、図２に示す層構造をとっているこ
とがループ状領域が生じる原因であると考えた。図２に
おいて、２はループ状領域、３Ａ及び３Ｂはスメクチッ
ク層、４は基板である。
【００３２】つまり、スメクチック相へと相転移した直
後（層が形成された直後の状態）においてはブックシェ
ルフ構造が形成されていると考えられる。その後、降温
過程を経るに連れ層間隔が減少し、層が基板法線方向か
ら傾いた構造へと変化する。この時シェブロン構造とな
った場合には、Ｃ１或いはＣ２配向が形成される。
【００３３】また、前記低プレチルト基板を用いたＣｈ
−ＳｍＣ*相転移系列の液晶素子においては、配向規制
力を適宜調整することによって、ストライプテクスチャ
ーを形成させ、層構造としては斜めブックシェルフ構造
となっている。この場合もおそらくは、Ｃｈ−ＳｍＣ*
相転移直後はブックシェルフ構造を形成してはいるもの
の、配向規制力がある所定の範囲内にある場合には、降
温過程において層間隔が減少し、層が基板法線方向から
傾いた構造へと変化する際に、シェブロンではなく斜め
ブックシェルフ構造を形成するものと思われる。その際
の、基板に対する層傾斜角の変化の過程において生じる
層構造の微妙な不均一性がストライプテクスチャーして
観測されるものと考えられる。この時、プレチルト角が
低い場合には、ブックシェルフから斜めブックシェルフ
へと層が傾斜する傾斜方向として、時計回り方向と反時
計回り方向の２種類の層構造がほぼ同じ確率で発生す
る。つまり、層構造がこのような状態になった場合に
は、図２に示すような構造となってしまい、層構造の不
整合に由来する領域が発生する。そしてこれがループ状
領域と考えられる。
【００３４】これに対して本発明の液晶素子のように、
４°以上という高めのプレチルト基板を用い、且つ、反
平行のラビング条件とした場合における層構造モデルで
は、スメクチック相へと相転移した直後（層が形成され
た直後の状態）から既に層は斜めブックシェルフ構造を
容易に形成する。即ち、本発明の液晶素子は相転移の初
期の段階から一方向にそろったブックシェルフ構造を形
成しているため、上記低プレチルト基板を用いた液晶素
子における層構造の不整合に由来するループ状領域が発
生しづらくなる結果、均一配向が実現できると考えられ
る。
【００３５】以上の作用により、反平行で高プレチルト
角を有する素子では、欠陥のない素子の実現が可能とな
っている。
【００３６】つまり上記課題で述べたように、ストライ
プテクスチャーを示す配向を素子化する場合、しばしば
ループ状領域が発生し、中間調状態において画質劣化が
生じる原因となっていた。
【００３７】本発明の液晶素子では、少なくとも一方の
基板のプレチルト角が４°以上というやや高めのプレチ
ルト角の基板を用い、上下基板の一軸配向処理を反平行
となるように組み合わせることにより、ループ状領域の
ない素子を提供できる。一方、直視型の液晶素子として
用いる場合、良好な視野角特性を得るためにプレチルト
角を大きくしすぎない方が好ましく、プレチルト角の上
限は１０°未満とすることが好ましい。
【００３８】さらに、本発明の液晶素子はプレチルト角
をさらに１０°以上とすることで、相転移の初期の段階
からブックシェルフ構造を形成しているため、上記プレ
チルト基板を用いた液晶素子における斜めブックシェル
フ構造と比較して層構造の不均一性が発生しづらくなる
結果、ストライプテクスチャーは発生しないものと考え
られる。
【００３９】従って、反平行で高プレチルト角（１０°
以上）を有する素子では、ループ状領域の発生を防ぐこ
とができ、且つ、パネル面内におけるムラがなくなり、
さらに、高コントラスト比を得ることが可能となり、そ
のような液晶素子を有する表示装置を得ることが可能で
ある。
【００４０】〔第１の実施形態〕本実施形態の液晶素子
は、少なくとも一方の基板のプレチルト角を４°以上と
することを特徴とする。
【００４１】本実施形態の液晶素子においては、前記し
たような特定の範囲のプレチルト条件と上下基板で一軸
配向処理方向を反平行とすることにより、配向性を飛躍
的に高めることが可能となった。基板は一軸配向処理さ
れており、基板の配向処理方向に液晶分子の安定位置が
そろっている。
【００４２】本実施形態においては、液晶として、高温
側からＩｓｏ．−Ｃｈ−ＳｍＣ*或いはＩｓｏ．−Ｓｍ
Ｃ*の相転移系列を有するカイラルスメクチック液晶を
用いる。当該液晶は、ＳｍＣ*相への相転移の際に、必
要に応じて基板間に正負いずれかのＤＣ電圧を印加する
ことで２つの層方向のうち一方の層方向のみにそろえ、
即ち、平均一軸配向処理軸とスメクチック層法線方向の
ズレ方向が一定となるようにし、電圧無印加の状態で液
晶分子を仮想コーンエッジの内側に安定化させ、そのメ
モリ性を消失させたＳｍＣ*相の配向状態を得ることが
でき、電圧無印加時にさらなる単安定状態を呈する液晶
素子を得ることができる。
【００４３】本発明で用いられるカイラルスメクチック
液晶としては、ビフェニル骨格やフェニルシクロヘキサ
ンエステル骨格、フェニルピリミジン骨格等を有する炭
化水素系液晶材料、ナフタレン系液晶材料、ポリフッ素
系液晶材料を適宜選択して調整した液晶組成物を用いる
ことができ、例えば以下に示す化合物（１）〜（４）を
用いた液晶組成物が好ましく挙げられる。
【００４４】
【化１】 Ｒ1，Ｒ2：炭素原子数が１〜２０である置換基を有して
いても良い直鎖または分岐状のアルキル基 Ｘ1，Ｘ2：単結合、Ｏ、ＣＯＯ、ＯＯＣ Ｙ1，Ｙ2，Ｙ3，Ｙ4：ＨまたはＦ ｎ：０または１
【００４５】
【化２】 Ｒ1，Ｒ2：炭素原子数が１〜２０である置換基を有して
いても良い直鎖または分岐状のアルキル基 Ｘ1，Ｘ2：単結合、Ｏ、ＣＯＯ、ＯＯＣ Ｙ1，Ｙ2，Ｙ3，Ｙ4：ＨまたはＦ
【００４６】
【化３】 Ｒ1，Ｒ2：炭素原子数が１〜２０である置換基を有して
いても良い直鎖または分岐状のアルキル基 Ｘ1，Ｘ2：単結合、Ｏ、ＣＯＯ、ＯＯＣ Ｙ1，Ｙ2，Ｙ3，Ｙ4：ＨまたはＦ
【００４７】
【化４】 Ｒ1，Ｒ2：炭素原子数が１〜２０である置換基を有して
いても良い直鎖または分岐状のアルキル基 Ｘ1，Ｘ2：単結合、Ｏ、ＣＯＯ、ＯＯＣ Ｙ1，Ｙ2，Ｙ3，Ｙ4：ＨまたはＦ
【００４８】次に、図３に本実施形態の液晶素子の基本
構成の一実施形態を示し、説明する。図中、１１ａ，１
１ｂは基板、１２ａ，１２ｂは電極、１３ａ，１３ｂは
絶縁膜、１４ａ，１４ｂは配向制御膜、１５は液晶、１
６はスペーサーである。
【００４９】図３に示す液晶素子では、一対のガラス、
プラスチック等透明性の高い材料からなる基板１１ａ，
１１ｂ間に液晶１５を挟持して構成される。基板１１
ａ，１１ｂにはそれぞれ液晶１５に電圧を印加するため
のＩｎ2Ｏ3，ＩＴＯ等の材料からなる電極１２ａ，１２
ｂが設けられており、例えば後述するように一方の基板
にドット状の透明電極を画素電極としてマトリクス状に
配置し、各画素電極にＴＦＴやＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉ
ｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）等のスイッチング素子
を接続し、他方の基板には一面上或いは所定パターンの
対向電極を設けアクティブマトリクス構造を形成するこ
とが好ましい。
【００５０】電極１２ａ，１２ｂ上には、必要に応じて
これらのショートを防止する等の機能を持つＳｉＯ2、
ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5等の材料からなる絶縁膜１３ａ，１
３ｂがそれぞれ設けられる。
【００５１】さらに、絶縁膜１３ａ，１３ｂ上には、液
晶１５に接し、その配向状態を制御するべく機能する配
向制御膜１４ａ，１４ｂが設けられている。かかる配向
制御膜１４ａ，１４ｂには一軸配向処理が施されてい
る。かかる膜としては、例えば、ポリイミド、ポリイミ
ドアミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール等の有機
材料を溶液塗工した膜の表面にラビング処理を施したも
の、或いは、ＳｉＯ等の酸化物、窒化物を基板に対し斜
め方向から所定の角度で蒸着した無機材料の斜方蒸着膜
を用いることができる。
【００５２】尚、配向制御膜１４ａ，１４ｂについて
は、その材料の選択、処理（一軸配向処理等）の条件等
により、液晶１５の分子のプレチルト角α（液晶分子の
配向制御膜界面付近で膜面に対してなす角度）が調整さ
れる。
【００５３】また、本実施形態では配向制御膜１４ａ，
１４ｂの一軸配向処理方向（特にラビング方向）を反平
行とする。尚、一軸配向処理方向をクロスさせる場合は
交差角が４５°以下となるようにする。
【００５４】基板１１ａ及び１１ｂはスペーサー１６を
介して対向している。かかるスペーサー１６は、基板１
１ａ，１１ｂの間の距離（セルギャップ）を決定するも
のであり、シリカビーズ等が用いられる。ここで決定さ
れるセルギャップについては、液晶材料の違いによって
最適範囲及び上限値が異なるが、均一な一軸配向性、ま
た電圧無印加時に液晶分子の平均分子軸をほぼ配向処理
軸の平均方向の軸と実質的に同一にする配向状態を発現
させるべく、０．３〜１０μｍの範囲に設定することが
好ましい。さらに、このセルギャップの値は、所望のリ
タデーション量となるように、適宜調整して設定するこ
とが好ましい。
【００５５】スペーサー１６に加えて、基板１１ａ及び
１１ｂ間の接着性を向上させ、液晶の耐衝撃性を向上さ
せるべく、エポキシ樹脂等の樹脂材料等からなる接着粒
子を分散配置することもできる（図示せず）。
【００５６】本実施形態の液晶素子では、液晶１５の材
料の組成を調整し、さらに液晶材料の処理や素子構成、
例えば配向制御膜１４ａ，１４ｂの材料、処理条件等を
適宜設定することにより、電圧無印加時には、液晶の平
均分子軸（液晶分子）が単安定化された配向状態（第一
の状態）を示し、第一の極性の電圧印加時には、該液晶
の平均分子軸が印加電圧の大きさに応じた角度で連続的
に上記第一の状態の位置から一方の側にチルトし、該第
一の極性とは逆極性の第二の極性の電圧印加時には、液
晶の平均分子軸が印加電圧の大きさに応じた角度で上記
第一の状態の位置から第一の極性の電圧印加時とは逆側
にチルトする特性を示すようにすることが好ましい。つ
まり、中間調表示が良好に行える液晶素子を提供でき
る。
【００５７】この時、上記第一の極性の電圧印加時と第
二の極性の電圧印加時の液晶の平均分子軸の第一の状態
の位置を基準とした最大チルト状態のチルト角をそれぞ
れβ 1、β2とすると、β1＞β2となるように、さらに好
ましくはβ1≧５×β2となるように調整することが望ま
しい。
【００５８】本実施形態の液晶素子には、基板１１ａ，
１１ｂの一方に少なくともＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）の着色部を備えたカラーフィルターを設け、カラ
ー液晶素子とすることもできる。また、光源としてＲ、
Ｇ、Ｂの光源を順次切り替えることで時分割による混色
を利用してフルカラー表示させる方法を用いることもで
きる。
【００５９】また、図３に示した液晶素子は透過型の液
晶素子であり、通常基板１１ａ，１１ｂの両方の基板の
外側に偏光板（図示しない）を設けて、一方の基板側か
らの入射光（例えば外部光源による光）を変調し、他方
側に出射するタイプの素子であるが、本実施形態におい
ては、基板１１ａ，１１ｂのいずれか一方の側に反射板
を設けるか、或いは一方の基板自体または基板上に設け
る部材として反射性の材料を用い、他方の基板の外側に
偏光板を設けて、入射光及び反射光を変調し、入射側に
光を出射する反射型の液晶素子としても良い。
【００６０】本実施形態の液晶素子に対しては、階調信
号を供給する駆動回路を設け、電圧の印加により液晶の
平均分子軸の単安定位置からの連続的なチルト角度の変
化、及び素子からの出射光量が連続的に変化する特性を
利用し、階調表示を行う液晶表示装置を構成することが
できる。例えば、液晶素子の一方の基板として前述した
ようなＴＦＴ等を備えたアクティブマトリクス基板を用
い、駆動回路で振幅変調によるアクティブマトリクス駆
動を行うことでアナログ階調表示が可能となる。
【００６１】図４〜図６を参照して、本実施形態の液晶
素子において上記のようなアクティブマトリクス基板を
用いた例について説明する。
【００６２】図４は、本実施形態の液晶素子に駆動回路
を備えた形で一方の基板（アクティブマトリクス基板）
の構成を中心に模式的に示した平面図である。図中、２
０はパネル部、２１は走査信号ドライバ、２２は情報信
号ドライバ、２３は情報信号線（ソース線）、２４はＴ
ＦＴ、２５は画素電極、２６は走査信号線（ゲート線）
である。
【００６３】図４に示す構成では、液晶素子に相当する
パネル部２０において、駆動手段である走査信号ドライ
バ２１に連結したＧ1〜Ｇ5の走査信号線（ゲート線）２
６と、駆動手段である情報信号ドライバ２２に連結した
Ｓ1〜Ｓ5の情報信号線（ソース線）２３が互いに絶縁さ
れた状態で直交するように設けられており、その各交点
の画素に対応してスイッチング素子に相当する薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）２４及び画素電極２５が設けられて
いる（同図では簡略化のため５×５画素の領域のみを示
す）。
【００６４】走査信号線２６は、ＴＦＴ２４のゲート電
極に接続され、情報信号線２３はＴＦＴ２４のソース電
極に接続されており、画素電極２５はＴＦＴ２４のドレ
イン電極に接続されている。かかる構成において、走査
信号ドライバ２１により走査信号線２６がＧ1、Ｇ2、…
と線順次に走査選択されてゲート電圧が供給され、この
走査信号線２６の走査選択に同期して情報信号ドライバ
２２から各画素に書き込む情報に応じた情報信号電圧が
情報信号線２３のＳ1〜Ｓ5に供給され、ＴＦＴ２４を介
して各画素電極２５に印加される。
【００６５】図５は、図４に示すようなパネル構成にお
ける各画素分（１ビット分）の断面構造の一例の模式図
である。図中、３０はアクティブマトリクス基板、３１
は基板、３２はゲート電極、３３はゲート絶縁膜、３４
はａ−Ｓｉ層、３５，３６はｎ+ａ−Ｓｉ層、３７はソ
ース電極、３８はドレイン電極、３９はチャネル保護
膜、４０は保持容量電極、４１は液晶容量、４２は保持
容量、５０は対向基板、５１は基板、５２は共通電極、
５３ａ，５３ｂは配向制御膜、５９は液晶である。
【００６６】図５の構成においては、ＴＦＴ２４及び画
素電極２５を備えるアクティブマトリクス基板３０と、
共通電極５２を備えた対向基板間に、液晶５９が挟持さ
れ、液晶容量（Ｃlc）４１が構成されている。また、ア
クティブマトリクス基板３０については、ＴＦＴ２４と
してアモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ）ＴＦＴを用いた例を
示している。
【００６７】ＴＦＴ２４はガラス等からなる基板３１上
に形成され、図４に示す走査信号線２６に接続されたゲ
ート電極３２上に窒化シリコン（ＳｉＮx）等の材料か
らなる絶縁膜（ゲート絶縁膜）３３を介してａ−Ｓｉ層
３４が設けられており、該ａ−Ｓｉ層３４上にそれぞれ
ｎ+ａ−Ｓｉ層３５，３６を介してソース電極３７、ド
レイン電極３８が互いに離間して設けられている。ソー
ス電極３７は図４に示す情報信号線２３に接続され、ド
レイン電極３８はＩＴＯ膜等の透明導電膜からなる画素
電極２５に接続されている。また、ＴＦＴ２４における
ａ−Ｓｉ層３４上をチャネル保護膜３９が被覆してい
る。このＴＦＴ２４は、該当する走査信号線２６が走査
選択された期間においてゲート電極３２にゲート電圧が
印加されオン状態となる。
【００６８】さらに、アクティブマトリクス基板３０に
おいては、画素電極２５と、該画素電極の基板側に設け
られた保持容量電極４０によりゲート絶縁膜３３を挟持
した構造により保持容量（Ｃs）４２が液晶容量４１と
並列の形で設けられている。保持容量電極４０はその面
積が大きい場合、開口率が低下するため、ＩＴＯ膜等の
透明導電膜により形成される。
【００６９】アクティブマトリクス基板３０のＴＦＴ２
４及び画素電極２５上には液晶の配向状態を制御するた
めの配向制御膜５３aが設けられている。
【００７０】一方、対向基板５０では、ガラス基板５１
上に、全面同様の厚みで共通電極５２及び液晶の配向状
態を制御するための配向制御膜５３ｂが積層されてい
る。
【００７１】尚、図５のセル構造は、互いに偏光軸が直
交した関係にある一対の偏光板（図示しない）間に挟持
され、透過型液晶素子として用いられる。
【００７２】また、アクティブマトリクス基板として
は、多結晶Ｓｉ（ｐ−Ｓｉ）ＴＦＴを備えた基板を用い
ることもできる。
【００７３】図５に示した画素の等価回路を図６に示
す。
【００７４】図６，図７を参照して上記構造の液晶素子
における特性を利用したアクティブマトリクス駆動につ
いて説明する。本発明の液晶素子におけるアクティブマ
トリクス駆動では、例えば１画素においてある情報を表
示するための期間（１フレーム）を複数のフィールド
（図７の１Ｆ及び２Ｆ）に分割し、これら２フィールド
において平均的に所定の情報に応じた透過光量を得る。
以下では、液晶５９が一方の極性の電圧印加では十分な
透過光強度であり、逆極性ではそれより小さい透過光強
度である特性を示す場合（即ち、前記した単安定位置を
基準に印加電圧の極性に応じてそれぞれ最大β1とβ2の
角度でチルトする場合に、β1＞β2である配向状態の場
合）における２フィールドに分割された例について説明
する。
【００７５】図７（ａ）は、１画素に着目した際に、当
該画素に接続された走査信号線２６に印加される電圧を
示す。図４の構造の液晶素子では、各フィールド毎に走
査信号線Ｇ1，Ｇ2…が線順次で選択され、１走査信号線
には選択期間Ｔonにおいて所定のゲート電圧Ｖgが印加
され、ゲート電極３２に電圧Ｖgが加わり、ＴＦＴ２４
がオン状態となる。他の走査信号線が選択されている期
間に相当する非選択期間Ｔoffにはゲート電極３２に電
圧が加わらず、ＴＦＴ２４は高抵抗状態（オフ状態）と
なり、Ｔon毎に所定の同一の走査信号線が選択されてゲ
ート電極３２にゲート電圧Ｖgが印加される。
【００７６】図７（ｂ）は、当該画素に接続された情報
信号線２３に印加される電圧を示す。図７（ａ）で示す
ように、各フィールドの選択期間Ｔonでゲート電極３２
にゲート電圧が印加された際、これに同期して当該画素
に接続された情報信号線２３からソース電極３７に、所
定のソース電圧（情報信号電圧）Ｖs（基準電位を共通
電極５２の電位Ｖcとする）が印加される。
【００７７】ここで、１フレームを構成する第一のフィ
ールド（１Ｆ）では、当該画素に書き込まれる情報、例
えば用いる液晶に応じた電圧−透過率特性を基に当該画
素で得ようとする光学状態または表示情報（透過率）に
応じたレベルＶxの正極性のソース電圧が印加される。
この時、ＴＦＴ２４がオン状態であるため、上記ソース
電極３７に印加される電圧Ｖxがドレイン電極３８を介
して画素電極２５に印加され、液晶容量（Ｃlc）４１及
び保持容量（Ｃs）４２に充電がなされ、画素電極２５
の電位がソース電圧Ｖxになる。続いて、当該画素に接
続された走査信号線２６の非選択期間ＴoffにおいてＴ
ＦＴ２４は高抵抗（オフ状態）となるため、この非選択
期間には、液晶容量４１及び保持容量４２では選択期間
Ｔonで充電された電荷が蓄積された状態を維持し、電圧
Ｖxが保持される。そして、当該画素の液晶部分ではこ
の電圧値に応じた光学状態（透過光量）が得られる。こ
の時、液晶の応答速度がＴonより遅い場合、液晶容量４
１及び保持容量４２に充電が完了し、ゲートがオフされ
た非選択期間にもスイッチングが行われる。このような
場合は、自発分極６０の反転によって充電された電荷が
相殺されて、液晶に印加される電圧が図７（ｃ）のよう
にＶxよりＶd小さいＶx ’という値をとる。
【００７８】次に、第二のフィールド（２Ｆ）の選択期
間Ｔonでは、第一のフィールド１Ｆとは極性が逆で実質
的に同様の電圧値Ｖxを有するソース電圧（−Ｖx）がソ
ース電極３７に印加される。この時、ＴＦＴ２４がオン
状態であり、画素電極２５に電圧−Ｖxが印加されて、
液晶容量４１及び保持容量４２に充電がなされ、画素電
極２５の電位がソース電圧−Ｖxになる。続いて、非選
択期間Ｔoffにおいて、ＴＦＴ２４は高抵抗（オフ状
態）となるため、この非選択期間には、液晶容量４１及
び保持容量４２では選択期間Ｔonで充電された電荷が蓄
積された状態を維持し、電圧−Ｖxが保持される。そし
て、当該画素における液晶５９に第二のフィールド２Ｆ
期間を通して電圧−Ｖxが印加され、当該画素ではこの
電圧値に応じた光学状態（透過光量）が得られる。この
時も同様に液晶の応答速度がＴonよりも遅い場合、液晶
容量４１及び保持容量４２に充電が完了し、ゲートがオ
フされた非選択期間にもスイッチングが行われるため、
自発分極６０の反転によって充電された電荷が相殺され
て、液晶に印加される電圧が図７（ｃ）のように−Ｖx
より絶対値がＶd小さい−Ｖx ’という値をとる。
【００７９】図７（ｃ）は上述したような当該画素の液
晶容量４１及び保持容量４２に実際に保持され液晶に印
加される電圧値Ｖpixを、図７（ｄ）は当該画素での液
晶実際の光学応答を透過光量（％）で最暗状態を０％と
して模式的に示す。図７（ｃ）に示すように、２フィー
ルド１Ｆ及び２Ｆを通じて印加電圧は互いに極性が反転
しただけの同一レベル（絶対値）Ｖx ’である。一方
（ｄ）に示すように、第一フィールド１Ｆでは、Ｖx ’
に応じた階調表示状態（透過光量）が得られ、第二フィ
ールド２Ｆでは、−Ｖx ’に応じた階調表示状態が得ら
れるが、β1＞β2であるため、実際にはわずかな透過光
量の変化しか得られず、透過光量はＴxより小さく、０
レベルに近いＴyとなる。
【００８０】上述したようなアクティブマトリクス駆動
では、カイラルスメクチック液晶を用いて良好な高速応
答性に基づいた階調表示が可能となると同時に、１画素
であるレベルの階調表示を、高い透過光量を得る第一フ
ィールドと低い透過光量を得る第二フィールドに分割し
て連続的に行うため、時間開口率が５０％以下となり、
人間の目の感じる動画高速応答特性も良好になる。当該
効果を得る上で、先に示したβ1とβ2との関係は、β1
≧５×β2であることが好ましい。
【００８１】また、第二フィールドにおいては液晶分子
の若干のスイッチング動作により完全に透過光量が０に
はならないので、フレーム期間全体での人間の目に感じ
る輝度は確保される。さらに、第一及び第二フィールド
で同様のレベルの電圧が極性反転して液晶５９に印加さ
れ得るため、液晶５９に実際に印加される電圧が交流化
され液晶の劣化が防止される。
【００８２】上記のアクティブマトリクス駆動では、２
フィールドからなる１フレーム全体では、ＴxとＴyを平
均した透過光量が得られる。このため、ソース電圧Ｖs
については、実際に当該フレームで当該画素で得ようと
する画像情報（階調情報）に応じて、所定のレベルだけ
大きな透過光量を得ることができる電圧値を選択して印
加することで、第一フィールド１Ｆにおいて、所望の階
調状態より高いレベルの透過光量での階調状態を表示す
ることも好ましい。
【００８３】尚、上記駆動法を応用し、本実施形態の液
晶素子とＲＧＢ各色光源と組み合わせた液晶表示装置も
提供できる。そしてそのような液晶表示装置を用い、必
要に応じてカラーフィルターを使用せずに時分割による
混色を利用してフルカラー表示させる方法を用いること
も可能である。
【００８４】〔第２の実施形態〕本発明の第２の実施形
態にかかる液晶素子は、少なくとも一方の基板のプレチ
ルト角を１０°以上とすることを特徴とする。尚、その
他の点については第１の実施形態と同じである。
【００８５】本実施形態の液晶素子においては、少なく
とも一方の基板のプレチルト角が１０°以上という高め
のプレチルト角の基板を用い、上下基板の一軸配向処理
方向を反平行となるように組み合わせることによって、
ストライプテクスチャーは生じずに、また、ループ状領
域の発生も防ぐことができて、パネル面内ムラの解消と
高コントラスト比とを両立させることが可能となったの
である。さらに本実施の形態ではループ状領域とはけた
違いに小さな微小ドメインの発現も防ぐことができる。
即ち視覚的にドメインが印加電圧の変化に応じて成長し
たり縮小される現象は観察されず、むしろ模様がない状
態で黒⇔灰色⇔白の表示が行える現象が達成される。
【００８６】本発明の液晶素子は上に説明した各実施形
態で説明したようにプレチルト角を高めに設定すること
によって均一配向化が実現できる。
【００８７】さらに単安定液晶素子における駆動電圧の
観点から以下のような第二の効果が発現する。
【００８８】プレチルト角を高くすることによって配向
膜と液晶との相互作用が減少し、一軸配向規制力が相対
的に小さくなる。双安定性を有する素子の場合、一軸配
向規制力が小さい場合には双安定ポテンシャルを安定化
させる方向になる、すなわちポテンシャル障壁が高くな
ることから定性的には分子反転させるためのエネルギー
が大きくなることになることが予想される。つまり、双
安定性素子において一軸配向規制力を小さくすることは
反転のための必要印加電圧が高くなると考えられる。
【００８９】一方、本発明の液晶素子は単安定モードで
あり、その単安定性能は一軸配向規制力を主たる発現機
構としている。つまり、一軸配向規制力を相対的に小さ
くすることは単安定方向への規制力が小さくなることか
ら、相対的に小さいトルクで液晶分子を反転させること
が可能であると予想される。つまり、プレチルトを高く
し相対的に一軸配向規制力を減少させることによって低
駆動電圧化が実現できることになる。
【００９０】さらに単安定液晶素子における視野角特性
の観点から以下のような第三の効果が発現する。
【００９１】本発明の素子やインプレーンスイッチング
液晶のような面内スイッチングの系では、分子反転状態
において捻れがすくない方が視野角特性が良好であるこ
とが知られている。そこで第三の効果で述べたようにプ
レチルトを高くすることで一軸配向規制力が相対的に小
さくなり、スイッチング時に界面からバルクまで比較的
均一に反転し、捻れ量を少なくすることが出来る。これ
により視野角特性を良好にすることが出来る。一方、プ
レチルトが高すぎるとそれによる弊害も発生してくるの
で、４度以上で１０度程度未満に抑えておくことが視野
角特性の観点からは好ましい。
【００９２】
【実施例】（比較例１） 〔液晶組成物の調整〕下記液晶性化合物を混合して液晶
組成物ＬＣ−１を調整した。構造式に併記した数値は混
合の際の重量比率である。
【００９３】
【化５】
【００９４】上記液晶組成物ＬＣ−１の物性パラメータ
を以下に示す。
【００９５】
【化６】 自発分極（３０℃）：Ｐｓ＝２．９ｎＣ／ｃｍ2 チルト角（３０℃）：Θ＝２３．３°（１００Ｈｚ、±
１２．５Ｖ、セルギャップ＝１．４μｍ） 層傾斜角（３０℃）：δ＝２１．６° ＳｍＣ*相でのらせんピッチ（３０℃）：２０μｍ以上
【００９６】尚、液晶組成物の各物性パラメータの測定
方法は以下の通りである。
【００９７】〔自発分極の測定方法〕自発分極は、Ｋ．
ミヤサト他「三角波による強誘電性液晶の自発分極の直
接測定方法」（日本応用物理学会誌、２２，１０号（６
６１）１９８３，”Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｗｉ
ｔｈ Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ Ｗａｖｅｓ ｆｏｒＭｅ
ａｓｕｒｉｎｇ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｐｏｌａｒ
ｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ”，ａｓ ｄｅｓｃｒｉ
ｂｅｄ ｂｙ Ｋ．Ｍｉｙａｓａｔｏ ｅｔ ａｌ．
（Ｊａｐ．Ｊ．ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２２．Ｎｏ．１
０，Ｌ６６１（１９８３）））によって測定した。
【００９８】〔チルト角Θの測定〕±１２.５〜±５０
Ｖ、１〜１００ＨｚのＡＣ(交流)を液晶素子の上下基板
間に電極を介して印加しながら、直交ニコル下、その間
に配置された液晶素子を偏光板と平行に回転させると同
時に、フォトマル（浜松フォトニクス社製）で光学応答
を検知しながら、第１の消光位（透過率が最も低くなる
位置）及び第２の消光位を求める。そしてこの時の第１
の消光位から第２の消光位までの角度の１／２をチルト
角Θとする。
【００９９】〔液晶層の傾斜角δの測定〕基本的には、
クラークやラガーウォルによって行われた方法（Ｊａｐ
ａｎ Ｄｉｓｐｌａｙ’８６，Ｓｅｐ．３０〜Ｏｃｔ．
２，１９８６，４５６〜４５８）、或いは、大内らの方
法（Ｊ．Ｊ．Ａ．Ｐ．２７（５）（１９８８）７２５〜
７２８）と同様の方法により測定した。測定装置は、回
転陰極方式Ｘ線回折装置（ＭＡＣサイセンス社製）を用
い、液晶セルのガラス基板へのＸ線の吸収を低減させる
ため、基板にはコーニング社製のマイクロシート（８０
μｍ）を用いた。
【０１００】〔液晶セルの作製〕透明電極として厚さ７
００ÅのＩＴＯ膜を形成した厚さ１．１ｍｍの一対のガ
ラス基板を用意した。該基板の透明電極上に、市販のＴ
ＦＴ用配向膜（日産化学社製「ＳＥ７９９２」）をスピ
ンコート法により塗布し、その後、８０℃で５分間の前
乾燥を行った後、２００℃で１時間加熱焼成を施し、膜
厚５０Åのポリイミド被膜を得た。
【０１０１】続いて、当該基板上のポリイミド膜に対し
て、一軸配向処理としてナイロン布によるラビング処理
を施した。ラビング処理の条件は、直径１０ｃｍのロー
ルにナイロン（帝人社製「ＮＦ−７７」）を貼り合わせ
たラビングロールを用い、押し込み量０．３ｍｍ、送り
速度１０ｃｍ／ｓｅｃ、回転数１０００ｒｐｍ、送り回
数４回とした。
【０１０２】続いて、一方の基板上にスペーサーとし
て、平均粒径１.４μｍのシリカビーズを散布し、各基
板のラビング処理方向が互いに反平行になるように対向
させ、均一なセルギャップのセル（単画素の空セルＡ）
を得た。
【０１０３】〔プレチルト角評価用セルの作製〕上記空
セルＡと同一条件で作製した基板を用意し、平均粒径９
μｍのシリカビーズを散布し、各基板のラビング処理方
向が互いに反平行になるように対向させ、均一なセルギ
ャップのセル（単画素の空セル）を得た。この空セルに
上記液晶組成物ＬＣ−１を注入し、６２℃（Ｃｈ相）に
昇温し、前記したクリスタルローテーション法にてプレ
チルト角αを測定した。その結果、プレチルト角は２．
０°であった。
【０１０４】上記のプロセスで作製した単画素の空セル
Ａに液晶組成物ＬＣ−１をＣｈ相の温度で注入し、液晶
をカイラルスメクチック液晶相を示す温度まで冷却し、
この冷却の際、Ｃｈ−ＳｍＣ*相転移前後において、−
２Ｖのオフセット電圧（直流電圧）を印加して冷却を行
う処理を施し、液晶素子サンプルＡを作製した。かかる
サンプルについて、下記の項目についての評価を行っ
た。この処理は、Ｃｈ−ＳｍＣ*相転移温度±２℃の範
囲で冷却速度１℃/minの条件下で行った。
【０１０５】（１）配向状態 素子サンプルＡの液晶の配向状態について偏光顕微鏡観
察を行った。その結果、室温（３０℃）では、電圧無印
加での素子全面でのストライプテクスチャーが形成され
ていることがわかった。また、顕微鏡視野内の一部分に
ループ状領域が存在していた。
【０１０６】このストライプテクスチャーの平均長手方
向と、一軸配向処理方向とがなす角度を測定すると、約
３°であった。また、それぞれのストライプテクスチャ
ーについてさらに詳細な観察を行ったところ、それぞれ
のストライプ状の領域で最暗軸が微妙に異なっており、
最暗軸の分布としては約４°の幅を持って存在している
ことがわかった。また、層法線方向は素子全面で一方向
にそろっていた。
【０１０７】（２）矩形波印加による光学応答 素子サンプルＡについて、偏光顕微鏡観測下において連
続或いは不連続電圧応答における反転挙動を確認した。
その結果、正極性の電圧を印加すると白状態へと分子が
反転した複数の微小領域が出現し、その後印加電圧を徐
々に大きくしていくと、これらの微小領域の面積が徐々
に増加していくことが観測された。また、この時の目視
観測によると、ストライプテクスチャー部分は２〜３Ｖ
程度で５０％透過率が得られていたものの、ループ状領
域では４Ｖ程度でようやく５０％程度に達したことか
ら、ループ状領域は分子反転には周囲の領域より大きい
電圧が必要であることがわかった。
【０１０８】次いで、該素子をクロスニコル下でフォト
マルチプレイヤー付偏光顕微鏡に、偏光軸を電圧無印加
状態で暗視野となるように配置し、６０Ｈｚ（±５Ｖ）
の矩形波電圧を印加して電圧を変化させながら光学レベ
ルを測定した。
【０１０９】その結果、正極性の電圧を印加すると白状
態へと分子が反転した複数の微小領域が出現し、その後
印加電圧を徐々に大きくしていくこと、これらの微小領
域の面積が徐々に増加していくことが観察された。
【０１１０】また、光学応答は前状態には依存せずに安
定した中間調状態が得られることが確認できた。また、
負極性の電圧に対しても同じ絶対値の正極性電圧印加の
場合の１／１０程度の光学応答が確認され、正負の電圧
に対する光学応答の平均値は前状態には依存せず安定し
た中間調が得られることが確認できた。
【０１１１】１０〜５０℃において、±５Ｖの矩形波を
印加した際のコントラストを測定した結果、最低値は１
０℃における９０であった。
【０１１２】（３）矩形波応答の目視観測 矩形波印加による光学応答について、顕微鏡を通さず直
接目視によって観測した。その結果、ループ状領域に起
因すると思われるスイッチングムラが視認された。この
ムラは直視型液晶モニタとして応用する際には大きな問
題になると考えられる。一方、視野角特性については上
下左右いずれの方向から見ても階調反転は発生せず良好
な結果が得られた。
【０１１３】（実施例１） 〔液晶セルの作製〕透明電極として厚さ７００ÅのＩＴ
Ｏ膜を形成した厚さ１．１ｍｍの一対のガラス基板を用
意した。該基板の透明電極上に、市販のＴＦＴ用配向膜
（日本合成ゴム社製「ＪＡＬＳ２０２２」）をスピンコ
ート法により塗布し、その後、８０℃で５分間の前乾燥
を行った後、２００℃で１時間加熱焼成を施し、膜厚５
００Åのポリイミド被膜を得た。
【０１１４】続いて、当該基板上のポリイミド膜に対し
て一軸配向処理としてナイロン布によるラビング処理を
施した。ラビング処理の条件は、直径１０ｃｍのロール
にナイロン（帝人社製「ＮＦ−７７」）を貼り合わせた
ラビングロールを用い、押し込み量０．３ｍｍ、送り速
度１０ｃｍ／ｓｅｃ、回転数１０００ｒｐｍ、送り回数
４回とした。
【０１１５】続いて、一方の基板上にスペーサーとし
て、平均粒径１．５μｍのシリカビーズを散布し、各基
板のラビング処理方向が互いに反平行になるように対向
させ、均一なセルギャップのセル（単画素の空セルＢ）
を得た。
【０１１６】〔プレチルト角評価用セルの作製〕上記空
セルＢと同一条件で作製した基板を用いる以外は、前記
比較例１と同様にしてプレチルト角αを測定した。その
結果、プレチルト角は１２．０°であった。
【０１１７】上記のプロセスで作製した単画素の空セル
Ｂに液晶組成物ＬＣ−１をＣｈ相の温度で注入し、液晶
をカイラルスメクチック液晶相を示す温度まで冷却し、
この冷却の際、Ｃｈ−ＳｍＣ*相転移前後において、−
２Ｖのオフセット電圧（直流電圧）を印加して冷却を行
う処理を施し、液晶素子サンプルＢを作製した。かかる
サンプルについて、下記の項目についての評価を行っ
た。
【０１１８】（１）配向状態 素子サンプルＢの液晶の配向状態について偏光顕微鏡観
察を行った。その結果、室温（３０℃）では、電圧無印
加時において、比較例１において発生したストライプテ
クスチャーが一切形成されておらず、極めて良好な配向
性であることがわかった。
【０１１９】（２）矩形波印加による光学応答 素子サンプルＢについて、該素子をクロスニコル下でフ
ォトマルチプレイヤー付偏光顕微鏡に、偏光軸を電圧無
印加状態で暗視野となるように配置し、６０Ｈｚ（±５
Ｖ）の矩形波電圧を印加して電圧を変化させながら光学
レベルを測定した。
【０１２０】その結果、スイッチングの様子は比較例１
で観測されたような微小領域の出現をほとんど伴わな
い、いわゆるドメインレススイッチングとなっているこ
とが確認できた。また、負極性の電圧に対しては、比較
例１と同様に、同じ絶対値の正極性電圧印加の場合の１
／１０程度の光学応答が確認され、正負の電圧に対する
光学応答の平均値は前状態には依存せず安定した中間調
が得られることが確認できた。
【０１２１】また、１０〜５０℃において±５Ｖの矩形
波（周波数は６０Ｈｚ）を印加した際のコントラストを
測定した結果、最低値は１０℃における２００と比較例
１に比べると良好な結果であった。さらに、本素子サン
プルＢでは顕微鏡観測下においても中間調状態における
Ｖ-Ｔ特性ムラが観測されない理想的なスイッチング特
性となっていた。
【０１２２】（３）矩形波応答の目視観測 矩形波印加による光学応答について、顕微鏡を通さず直
接目視によって観測した。その結果、比較例１と違っ
て、全くスイッチングムラのない均一な反転挙動が視認
された。
【０１２３】（実施例２） 〔液晶セルの作製〕透明電極として厚さ７００ÅのＩＴ
Ｏ膜を形成した厚さ１．１ｍｍの一対のガラス基板を用
意した。該基板の透明電極上に、市販のＴＦＴ用配向膜
（日本合成ゴム社製「ＪＡＬＳ２０２２」）をスピンコ
ート法により塗布し、その後、８０℃で５分間の前乾燥
を行った後、２００℃で１時間加熱焼成を施し、膜厚１
５０Åのポリイミド被膜を得た。
【０１２４】続いて、当該基板上のポリイミド膜に対し
て一軸配向処理としてナイロン布によるラビング処理を
施した。ラビング処理の条件は、直径１０ｃｍのロール
にナイロン（帝人社製「ＮＦ−７７」）を貼り合わせた
ラビングロールを用い、押し込み量０．３ｍｍ、送り速
度１０ｃｍ／ｓｅｃ、回転数１０００ｒｐｍ、送り回数
４回とした。
【０１２５】続いて、一方の基板上にスペーサーとし
て、平均粒径１．５μｍのシリカビーズを散布し、各基
板のラビング処理方向が互いに反平行になるように対向
させ、均一なセルギャップのセル（単画素の空セルＣ）
を得た。
【０１２６】〔プレチルト角評価用セルの作製〕上記空
セルＣと同一条件で作製した基板を用いる以外は、前記
比較例１と同様にしてプレチルト角を測定した。その結
果、プレチルト角は７．０°であった。
【０１２７】上記のプロセスで作製した単画素の空セル
Ｃに液晶組成物ＬＣ−１をＣｈ相の温度で注入し、液晶
をカイラルスメクチック液晶相を示す温度まで冷却し、
この冷却の際、Ｃｈ−ＳｍＣ*相転移前後において、−
２Ｖのオフセット電圧（直流電圧）を印加して冷却を行
う処理を施し、液晶素子サンプルＣを作製した。かかる
サンプルについて、下記の項目についての評価を行っ
た。
【０１２８】（１）配向状態 素子サンプルＣの液晶の配向状態について偏光顕微鏡観
察を行った。その結果、室温（３０℃）では、比較例１
と同様のストライプテクスチャーが形成されていること
がわかった。このストライプテクスチャーの平均長手方
向と、一軸配向処理方向とがなす角度を測定すると約３
°であった。また、それぞれのストライプテクスチャー
についてさらに詳細な観察を行ったところ、それぞれの
ストライプ状の領域で最暗軸が微妙に異なっており、最
暗軸の分布としては約４°の幅を持って存在しているこ
とがわかった。また、層法線方向は素子全面で一方向に
そろっていた。一方、この素子サンプルＣにおいては、
比較例１の素子サンプルＡにおいて観測されたようなル
ープ状領域は発生していなかった。
【０１２９】（２）矩形波印加による光学応答 素子サンプルＣについて、偏光顕微鏡観測下において電
圧応答における反転挙動を確認した。その結果、素子サ
ンプルＡにおけるストライプテクスチャー部分と同様
に、２〜３Ｖ程度で視野全体において５０％透過率が得
られた。
【０１３０】次いで、該素子をクロスニコル下でフォト
マルチプレイヤー付偏光顕微鏡に、偏光軸を電圧無印加
状態で暗視野となるように配置し、６０Ｈｚ（±５Ｖ）
の矩形波電圧を印加して電圧を変化させながら光学レベ
ルを測定した。
【０１３１】その結果、光学応答は前状態には依存せず
に安定した中間調状態が得られることが確認できた。ま
た、負極性の電圧に対しても同じ絶対値の正極性電圧印
加の場合の１／１０程度の光学応答が確認され、正負の
電圧に対する光学応答の平均値は前状態には依存せず安
定した中間調が得られる、即ち印加電圧に対する透過率
の変化において、印加電圧にしきい値を持たずに緩やか
に透過率が電圧変化によって変化することが確認でき
た。
【０１３２】１０〜５０℃において、±５Ｖの矩形波を
印加した際のコントラストを測定した結果、最低値は１
０℃における１００であった。
【０１３３】（３）矩形波応答の目視観測 矩形波印加による光学応答について、顕微鏡を通さず直
接目視によって観測した。その結果、全くスイッチング
ムラのない均一な反転挙動が視認された。また、視野角
特性についても上下左右いずれの方向から見ても階調反
転は発生せず良好な結果が得られた。
【０１３４】（実施例３） 〔液晶セルの作製〕透明電極として厚さ７００ÅのＩＴ
Ｏ膜を形成した厚さ１．１ｍｍの一対のガラス基板を用
意した。該基板の透明電極上に、市販のＴＦＴ用配向膜
（日本合成ゴム社製「ＪＡＬＳ２０２２」）をスピンコ
ート法により塗布し、その後、８０℃で５分間の前乾燥
を行った後、２００℃で１時間加熱焼成を施し、膜厚１
５０Åのポリイミド被膜を得た。
【０１３５】続いて、当該基板上のポリイミド膜に対し
て一軸配向処理としてナイロン布によるラビング処理を
施した。ラビング処理の条件は、直径１０ｃｍのロール
にナイロン（帝人社製「ＮＦ−７７」）を貼り合わせた
ラビングロールを用い、押し込み量０．３ｍｍ、送り速
度１０ｃｍ／ｓｅｃ、回転数１０００ｒｐｍ、送り回数
４回とした。
【０１３６】続いて、一方の基板上にスペーサーとし
て、平均粒径１．５μｍのシリカビーズを散布し、各基
板のラビング処理方向が互いに反平行になるように対向
させ、均一なセルギャップのセル（単画素の空セルＤ）
を得た。
【０１３７】〔プレチルト角評価用セルの作製〕上記空
セルＤと同一条件で作製した基板を用いる以外は、前記
比較例１と同様にしてプレチルト角を測定した。その結
果、プレチルト角は７．０°であった。
【０１３８】上記のプロセスで作製した単画素の空セル
Ｄに液晶組成物ＬＣ−１をＣｈ相の温度で注入し、液晶
をカイラルスメクチック液晶相を示す温度まで冷却し、
この冷却の際、Ｃｈ−ＳｍＣ*相転移前後において、−
５Ｖのオフセット電圧（直流電圧）を印加して冷却を行
う処理を施し、液晶素子サンプルＤを作製した。かかる
サンプルについて、下記の項目についての評価を行っ
た。
【０１３９】（１）配向状態 素子サンプルＤの液晶の配向状態について偏光顕微鏡観
察を行った。その結果、室温（３０℃）では、電圧無印
加で素子全体の面積に対して５０％程度の面積にわた
り、比較例１と同様のストライプテクスチャーが形成さ
れていることがわかった。このストライプテクスチャー
の平均長手方向と、一軸配向処理方向とがなす角度を測
定したところ、約３°であった。また、それぞれのスト
ライプテクスチャーについてさらに詳細な観察を行った
ところ、それぞれのストライプ状の領域で最暗軸が微妙
に異なっており、最暗軸の分布としては約４°の幅をも
って存在していることがわかった。また、層法線方向は
素子全面で一方向にそろっていた。
【０１４０】（２）矩形波印加による光学応答 素子サンプルＤについて、比較例１と同様にして電圧を
変化させながら光学レベルを測定した。
【０１４１】その結果、ストライプテクスチャー部分の
スイッチングの様子として、正極性の電圧を印加すると
白状態へと分子が反転した複数の微小領域が出現し、そ
の後印加電圧を徐々に大きくしていくと、これらの微小
領域の面積が徐々に増加していくことが観察された。さ
らに、光学応答は前状態には依存せずに安定した中間調
状態が得られることが確認された。また、負極性の電圧
に対しても同じ絶対値の正極性電圧印加の場合の１／１
０程度の光学応答が確認され、正負の電圧に対する光学
応答の平均値は前状態には依存せず安定した中間調が得
られることが確認できた。
【０１４２】一方、その他のストライプテクスチャーが
発生していない部分の配向状態は極めて均一であり、ス
イッチングの様子は上記のような微小領域の出現を伴わ
ない、いわゆるドメインレススイッチングとなっている
ことが確認できた。また、負極性の電圧に対しては、上
記と同様に、同じ絶対値の正極性電圧印加の場合の１／
１０程度の光学応答が確認され、正負の電圧に対する光
学応答の平均値は前状態には依存せず安定した中間調が
得られることが確認できた。
【０１４３】１０〜５０℃において±５Ｖの矩形波を印
加した際のコントラストを測定した結果、最低値は１０
℃における１２０と比較例１に比べると良好な結果であ
った。
【０１４４】（実施例４） 〔液晶セルの作製〕透明電極として厚さ７００ÅのＩＴ
Ｏ膜を形成した厚さ１．１ｍｍの一対のガラス基板を用
意した。該基板の透明電極上に、市販のＴＦＴ用配向膜
（日本合成ゴム社製「ＪＡＬＳ２０２２」）をスピンコ
ート法により塗布し、その後、８０℃で５分間の前乾燥
を行った後、２００℃で１時間加熱焼成を施し、膜厚５
００Åのポリイミド被膜を得た。
【０１４５】続いて、当該基板上のポリイミド膜に対し
て一軸配向処理としてナイロン布によるラビング処理を
施した。ラビング処理の条件は、直径１０ｃｍのロール
にナイロン（帝人社製「ＮＦ−７７」）を貼り合わせた
ラビングロールを用い、押し込み量０．３ｍｍ、送り速
度１０ｃｍ／ｓｅｃ、回転数１０００ｒｐｍ、送り回数
４回とした。
【０１４６】続いて、一方の基板上にスペーサーとし
て、平均粒径１．５μｍのシリカビーズを散布し、各基
板のラビング処理方向が互いに反平行になるように対向
させ、均一なセルギャップのセル（単画素の空セルＥ）
を得た。
【０１４７】〔プレチルト角評価用セルの作製〕上記空
セルＥと同一条件で作製した基板を用いる以外は、前記
比較例１と同様にしてプレチルト角を測定した。その結
果、プレチルト角は１２．０°であった。
【０１４８】上記のプロセスで作製した単画素の空セル
Ｅに液晶組成物ＬＣ−１をＣｈ相の温度で注入し、液晶
をカイラルスメクチック液晶相を示す温度まで冷却し、
この冷却の際、Ｃｈ−ＳｍＣ*相転移前後において、−
５Ｖのオフセット電圧（直流電圧）を印加して冷却を行
う処理を施し、液晶素子サンプルＥを作製した。かかる
サンプルについて、下記の項目についての評価を行っ
た。
【０１４９】（１）配向状態 素子サンプルＣの液晶の配向状態について偏光顕微鏡観
察を行った。その結果、室温（３０℃）では、電圧無印
加時において、比較例１，実施例３において発生したス
トライプテクスチャーが形成されておらず、他の欠陥も
全く見られない極めて良好な配向性であることがわかっ
た。
【０１５０】（２）矩形波印加による光学応答 素子サンプルＥについて、比較例１と同様にして電圧を
変化させながら光学レベルを測定した。
【０１５１】その結果、スイッチングの様子は比較例１
で観察されたような微小領域の出現を伴わない、いわゆ
るドメインレススイッチングとなっていることが確認さ
れた。本実施例では、実施例１の液晶素子よりもさらに
微小領域（ドメイン）は出現していなかった。また、負
極性の電圧に対しても同じ絶対値の正極性電圧印加の場
合の１／１０程度の光学応答が確認され、正負の電圧に
対する光学応答の平均値は前状態には依存せず安定した
中間調が得られることが確認できた。
【０１５２】１０〜５０℃において±５Ｖの矩形波を印
加した際のコントラストを測定した結果、最低値は１０
℃における２００と比較例１及び実施例１に比べると良
好な結果であった。さらに、本素子サンプルＥでは顕微
鏡観測下においても中間調状態におけるムラが観測され
ない理想的なスイッチング特性となっていた。
【０１５３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば高
速応答性を備えた液晶素子において、配向欠陥、言いか
えれば異なる配向領域がなく、広視野角とムラのない均
一なスイッチング特性が実現し、優れた階調表示が可能
となる。そして、電圧無印加時に単安定化され、電圧印
加時には電圧値（正負は無関係）に応じて透過率Ｔが連
続的に変化（増加）するしきい値のないＶ-Ｔ特性を示
すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の液晶素子におけるループ状領域の模式図
である。
【図２】従来の液晶素子におけるループ状領域と層構造
の模式図である。
【図３】本発明の液晶素子の基本構成の一実施形態の断
面模式図である。
【図４】本発明の液晶素子の好ましい形態であるアクテ
ィブマトリクス液晶素子のアクティブマトリクス基板に
駆動回路を備えた形で模式的に示した平面図である。
【図５】図４に示すパネル構成における１画素分の断面
模式図である。
【図６】図５の画素の等価回路である。
【図７】図４〜図６に示した構成の液晶素子の駆動方法
の一例のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ ストライプテクスチャー領域 ２ ループ状領域 ３Ａ ３Ｂ ４ 基板 １１ａ，１１ｂ 基板 １２ａ，１２ｂ 電極 １３ａ，１３ｂ 絶縁膜 １４ａ，１４ｂ 配向制御膜 １５ 液晶 １６ スペーサー ２０ パネル部 ２１ 査信号ドライバ ２２ 情報信号ドライバ ２３ 情報信号線（ソース線） ２４ ＴＦＴ ２５ 画素電極 ２６ 走査信号線（ゲート線） ３０ アクティブマトリクス基板 ３１ 基板 ３２ ゲート電極 ３３ ゲート絶縁膜 ３４ ａ−Ｓｉ層 ３５，３６ ｎ+ａ−Ｓｉ層 ３７ ソース電極 ３８ ドレイン電極 ３９ チャネル保護膜 ４０ 保持容量電極 ４１ 液晶容量 ４２ 保持容量 ５０ 対向基板 ５１ 基板 ５２ 共通電極 ５３ａ，５３ｂ 配向制御膜 ５９ 液晶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−323333（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−15655（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−270830（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−250087（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−120722（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/13 - 1/141

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面に一軸配向処理が施された一対の基
    板と、該基板間に挟持された液晶と、該液晶に電圧を印
    加するための電極とを備えた液晶素子であって、上記液
    晶がカイラルスメクチック液晶であり、高温側より、等
    方性液体相−コレステリック相−カイラルスメクチック
    Ｃ相、或いは、等方性液体相−カイラルスメクチックＣ
    相の相転移系列を有し、上記一軸配向処理の方向が一対
    の基板で互いに反平行であり、少なくとも一方の基板の
    プレチルト角が４°以上であることを特徴とする液晶素
    子。
  2. 【請求項２】 上記プレチルト角が５０°未満である請
    求項１に記載の液晶素子。
  3. 【請求項３】 上記プレチルト角が１０°未満である請
    求項１に記載の液晶素子。
  4. 【請求項４】 上記プレチルト角が１０°以上である請
    求項１または２に記載の液晶素子。
  5. 【請求項５】 電圧無印加時には、液晶の平均分子軸が
    単安定化された第一の状態を示し、第一の極性の電圧印
    加時には、該液晶の平均分子軸が印加電圧の大きさに応
    じた角度で上記第一の状態の位置から一方の側にチルト
    し、該第一の極性とは逆極性の第二の極性の電圧印加時
    には、液晶の平均分子軸が印加電圧の大きさに応じた角
    度で上記第一の状態の位置から第一の極性の電圧印加時
    とは逆側にチルトし、上記第一の極性の電圧印加時と第
    二の極性の電圧印加時の液晶の平均分子軸の第一の状態
    の位置を基準とした最大チルト状態のチルト角をそれぞ
    れβ1、β2とすると、β1＞β2となる請求項１〜４のい
    ずれかに記載の液晶素子。
  6. 【請求項６】 上記β1とβ2との関係が、β1≧５×β2
    となる請求項５記載の液晶素子。
  7. 【請求項７】 液晶のバルク状態でのらせんピッチがセ
    ル厚の２倍より長い請求項１〜６のいずれかに記載の液
    晶素子。
  8. 【請求項８】 上記液晶素子が光透過型の液晶素子であ
    る請求項１〜７のいずれかに記載の液晶素子。
  9. 【請求項９】 上記液晶素子が一方の基板から他方の基
    板へ光を透過させる請求項１〜８のいずれかに記載の液
    晶素子。
  10. 【請求項１０】 上記液晶素子と、カラーフィルタを有
    する請求項１〜９のいずれかに記載の液晶素子。
  11. 【請求項１１】 上記カイラルスメクチック液晶の電圧
    印加時の安定位置が、一軸配向処理された基板の配向処
    理方向にそろっている請求項１〜１０のいずれかに記載
    の液晶素子。
  12. 【請求項１２】 画素毎に画素電極とアクティブ素子を
    備え、該アクティブ素子を介して各画素の液晶をアクテ
    ィブマトリクス駆動し、アナログ階調表示を行う請求項
    １〜１１のいずれかに記載の液晶素子。
  13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の液晶素子と、該液
    晶素子を駆動するアクティブマトリクス駆動装置とを有
    することを特徴とする表示装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１〜９のいずれか又は請求項１
    １〜１２のいずれかに記載の液晶素子と、該液晶素子に
    光照射する三色光源とを有することを特徴とする表示装
    置。
  15. 【請求項１５】 請求項３に記載の液晶素子を有する直
    視型表示装置であることを特徴とする表示装置。
  16. 【請求項１６】 請求項４に記載の液晶素子を有する拡
    大光学系表示装置であることを特徴とする表示装置。
  17. 【請求項１７】 アクティブ素子として薄膜トランジス
    タを備えた請求項１２に記載の液晶素子の駆動方法にお
    いて、走査信号線に電圧を印加して上記薄膜トランジス
    タをオン状態にする第１のＴＦＴオン工程と、上記薄膜
    トランジスタをオン状態にするタイミングに同期して画
    素電極の電位をソース電圧にする第１の画素電極印加工
    程と、上記走査信号線のオフ状態に液晶がスイッチング
    する第１のスイッチング工程と、を有する第１のフィー
    ルドを有することを特徴とする液晶素子の駆動方法。
  18. 【請求項１８】 上記第１のオン工程とは異なる期間に
    上記薄膜トランジスタをオン状態にする第２のＴＦＴオ
    ン工程と、上記第２のＴＦＴオン工程において上記薄膜
    トランジスタをオン状態にするタイミングに同期して上
    記ソース電圧とは逆極性のソース電圧を画素電極に印加
    する第２の画素電極印加工程と、上記第２のＴＦＴオン
    工程において薄膜トランジスタをオン状態にした後の走
    査信号線のオフ状態に液晶がスイッチングする第２のス
    イッチング工程と、を有する第２のフィールドを有する
    請求項１７に記載の液晶素子の駆動方法。
  19. 【請求項１９】 上記第１のスイッチングと、上記第２
    のスイッチングとを連続して行う請求項１８に記載の液
    晶素子の駆動方法。
  20. 【請求項２０】 前記カイラルスメクチック液晶の電圧
    印加時の安定位置は、前記一軸配向処理された前記基板
    のラビング方向に略そろっていることを特徴とする請求
    項１〜１２のいずれかに記載の表示素子。
JP2000250005A 1999-08-27 2000-08-21 液晶素子及びこれを用いた表示装置、該液晶素子の駆動方法 Expired - Fee Related JP3311335B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000250005A JP3311335B2 (ja) 1999-08-27 2000-08-21 液晶素子及びこれを用いた表示装置、該液晶素子の駆動方法
EP00307279A EP1079265A3 (en) 1999-08-27 2000-08-23 Liquid crystal device
KR1020000049903A KR100337771B1 (ko) 1999-08-27 2000-08-26 액정 디바이스

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24073099 1999-08-27
JP11-240730 1999-08-27
JP11-240731 1999-08-27
JP24073199 1999-08-27
JP2000250005A JP3311335B2 (ja) 1999-08-27 2000-08-21 液晶素子及びこれを用いた表示装置、該液晶素子の駆動方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001142098A JP2001142098A (ja) 2001-05-25
JP3311335B2 true JP3311335B2 (ja) 2002-08-05

Family

ID=27332856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000250005A Expired - Fee Related JP3311335B2 (ja) 1999-08-27 2000-08-21 液晶素子及びこれを用いた表示装置、該液晶素子の駆動方法

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1079265A3 (ja)
JP (1) JP3311335B2 (ja)
KR (1) KR100337771B1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001249364A (ja) * 1999-12-28 2001-09-14 Canon Inc 液晶素子の製造方法
KR100719542B1 (ko) * 2005-01-13 2007-05-17 삼성에스디아이 주식회사 디스플레이 패널
CN100565300C (zh) 2005-05-19 2009-12-02 大日本印刷株式会社 液晶显示元件
JP4509856B2 (ja) * 2005-05-19 2010-07-21 大日本印刷株式会社 液晶表示素子および液晶表示素子の製造方法
WO2006123791A1 (ja) 2005-05-19 2006-11-23 Dai Nippon Printing Co., Ltd. 液晶表示素子および液晶表示素子の製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5189536A (en) * 1990-03-02 1993-02-23 Canon Kabushiki Kaisha Ferroelectric liquid crystal element having uniform high temperature alignment
JP3136052B2 (ja) * 1994-09-30 2001-02-19 シャープ株式会社 強誘電性液晶素子
JPH08201814A (ja) * 1995-01-24 1996-08-09 Toppan Printing Co Ltd 反強誘電性液晶を用いた液晶パネル体及びその製造方法
JPH09146097A (ja) * 1995-11-24 1997-06-06 Sharp Corp 液晶表示装置
US6020947A (en) * 1996-11-06 2000-02-01 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal devices

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001142098A (ja) 2001-05-25
EP1079265A2 (en) 2001-02-28
KR100337771B1 (ko) 2002-05-24
KR20010021436A (ko) 2001-03-15
EP1079265A3 (en) 2002-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3535769B2 (ja) 液晶表示素子、及び該液晶表示素子の駆動方法
JP3342430B2 (ja) 液晶素子及び液晶表示装置
US6636193B1 (en) Liquid crystal device
JP3466986B2 (ja) カイラルスメクチック液晶素子および液晶装置
JP3311335B2 (ja) 液晶素子及びこれを用いた表示装置、該液晶素子の駆動方法
JP4790121B2 (ja) 単安定強誘電性アクティブマトリックスディスプレイ
JP3403114B2 (ja) 液晶素子及びこれを備えた液晶装置
JP2004012543A (ja) 液晶素子、及び該液晶素子を備えた液晶装置
US20020041353A1 (en) Chiral smectic liquid crystal device
KR100346797B1 (ko) 액정소자
JP3377190B2 (ja) カイラルスメクチック液晶素子、その製造方法および液晶装置
JP3530799B2 (ja) カイラルスメクチック液晶素子の製造方法および駆動方法
JP3912924B2 (ja) 液晶素子
JP2000275685A (ja) 液晶素子及びこれを備えた液晶装置
JP3507358B2 (ja) 液晶素子及びこれを備えた液晶装置
JP2001125146A (ja) 液晶素子、及び該液晶素子の製造方法
JP2003195359A (ja) 液晶素子の製造方法
JP2000275617A (ja) 液晶素子
US20010023739A1 (en) Process for producing liquid crystal device
JP2001350161A (ja) 液晶素子
JP2001281631A (ja) 液晶素子
JP2000276104A (ja) 表示素子及び液晶素子
JP2001281633A (ja) 液晶素子
JP2000275616A (ja) 液晶素子
JP2003342573A (ja) カイラルスメクティック液晶組成物並びにそれを用いた液晶素子

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20020507

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090524

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100524

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees