JP3525139B2 - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、液晶表示素子に係り、特に低消費電力、高
精細の液晶表示素子に関する。
背景技術 従来、携帯電話などの携帯情報端末の表示素子として
は、主にネマチック液晶を用いた液晶表示素子が、その
低駆動電圧、低消費電力特性を生かして用いられてお
り、近年の携帯情報端末の急速な普及に伴い、その生産
量が拡大している。同時にその表示機能も表示画素（文
字）数の増加など、より高度な表示性能が要求されてき
ている。
一方で、携帯機器としてバッテリーを電源とした連続
使用時間を維持あるいは拡大しなければならないことか
ら、上記の高精細化をはじめとする表示機能の高度化の
みならず、低消費電力化も同時に達成する技術が必要と
されている。
このような技術の一つとして、液晶表示素子に加える
電圧を切った場合にも表示が保持される、いわゆる表示
メモリー特性をもつ液晶表示素子を用いる技術が種々提
案されている。
メモリー特性を用いることにより、表示内容が変わら
ない場合には原理的には消費電力を０とすることがで
き、また、画素ごとに表示内容が変わった画素のみ電圧
を印加して表示内容を変更することによっても消費電力
を低減できる。
さらに、従来のツイステッドネマチック（ＴＮ）方式
あるいはスーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）方
式を単純マトリックス駆動する場合には、よく知られて
いるようにデューティー比の制限から、表示可能な画素
数に上限があるが、メモリー性を利用することによりこ
の画素数の制限をなくすことができる。
このような表示メモリー性を持つ従来技術の具体例と
しては、たとえば、強誘電性液晶を用いたもの〔アプラ
イドフィジックスレターズ，３６，８９９（１９８
０）、特開昭５６−１０７２１６号公報〕や、ネマチッ
ク液晶と微細なグレーティング処理を施した液晶配向層
を組み合わせたもの（特表平１１−５１３８０９号公
報）などが提案されている。
発明の開示 しかしながら、上記した従来技術において、前者の強
誘電性（カイラルスメクチックＣ）液晶を用いたもの
は、強誘電効果に起因して応答で高速に、かつ二つのホ
モジニアス配向状態間の基板面内のスイッチングを用い
ることから広視野角表示が可能であるが、ネマチック液
晶を用いた一般的な液晶表示素子に比べて、このスメク
チック液晶特有の層構造をとることから配向制御が難し
く、さらにこの層構造は機械的衝撃により一度壊れてし
まうと回復しにくい等の問題点があり、広範な実用化は
なされていない。
一方、後者のネマチック液晶と微細なグレーティング
処理を施した液晶配向層を用いるものは、フレクソエレ
クトリック効果を用いてホメオトロピック（垂直）配向
とハイブリッド配向の二状態間をスイッチングするもの
であるが、このハイブリッド配向に起因して表示視野角
特性が特定の方向で悪化するという問題点がある。
さらに、この液晶表示素子において、駆動電圧を低く
するためには、フレクソエレクトリック係数が十分に大
きな液晶材料が必要となるが、そのような液晶材料が一
般的に知られていないため駆動電圧および消費電力が高
くなってしまうという問題点もあり、この技術も広範な
実用化は行われていない。
以上のように従来技術においては、層構造をもたず、
配向制御が容易なネマチック液晶を用いた液晶表示素子
において、メモリー性による低消費電力化と広視野角表
示を両立することが困難であった。
本発明は、上記状況に鑑みて、ネマチック液晶を用い
た液晶表示素子において、メモリー性と広視野角表示特
性を両立した高精細、広視野角かつ低消費電力の液晶表
示素子を提供することを目的とする。
本発明の特徴を以下に述べる。
広視野角表示特性を得るためには、複数の液晶配向状
態間のスイッチングが主に液晶層を挟持する基板面内と
なるようにすればよく、同時にそれらの液晶配向状態が
メモリー性を持つためにはそれらの複数の状態が印加電
圧を切った後にも共にエネルギー的に安定であればよ
い。
電圧が印加されておらず、液晶層に加わる電界が無い
場合の液晶配向状態のエネルギーは、液晶層自身の弾性
変形エネルギーと液晶層と基板表面の配向層の界面相互
作用エネルギーの和で表されることから、基板面内の複
数の配向方向が共にエネルギー的に十分安定となる界面
相互作用を用いることによって、基板面内でスイッチン
グする複数の液晶層の配向状態を安定状態とすることが
出来る。
さらに、これらの複数の配向状態を共に安定に保持
し、かつ安定な状態間のスイッチングを得るためには、
上記の界面相互作用による複数の配向方向のエネルギー
的な安定性が等価であることが望ましい。
具体的に基板面内の複数の配向方向がエネルギー的に
等価に安定となる液晶界面配向を得る手段としては、基
板面内において互いになす角がすべて略等しい複数の方
向に液晶配向規制（アンカリング）処理された配向層を
用い、かつ、これらの複数の液晶配向規制のすべてにお
いて、液晶分子の配向規制方向における基板面からの起
き上がり（プレチルト）角が略０度となるようにすれば
良い。
この作用を、基板面内の配向規制方向が２方向である
場合を例にとり、以下説明する。
配向規制方向がより多い場合においても、後述する起
き上がり（プレチルト）角の条件を除けばその作用は同
じである。
第１図に示すように、お互いの液晶配向規制力が極端
に違わない２つの異なる方向に液晶配向規制力をもつ配
向層は一般にその２つの方向の配向規制力の競合によ
り、その２つの方向の合成方向に液晶容易軸をもつ。
第１図（ａ）のように、これらの２つの配向規制方向
が互いになす角がすべて９０度とならない場合には、こ
の対称性の破れにより、より小さな相対角度を二分する
方向の容易軸がよりエネルギー的に安定となり、双安定
状態を実験するための２つの液晶容易軸間の等価性が失
われる。
したがって、２つの容易軸の配向安定性を等価にする
には、その源となる２つの配向規制方向が互いになす角
を第１図（ｂ）のようにすべて等しい略９０度とする必
要がある。
さらに、上記のように基板面内において２つの配向規
制方向のなす角が略９０度である場合においても、液晶
配向規制力を生じさせるための処理として通常用いられ
るラビング処理により配向規制力を与える場合には、基
板面からの液晶配向方向の起き上がり角（プレチルト
角、通常ラビング処理では、少なくとも１度以上で数度
〜数十度）が必然的に生じるため、これによる対称性の
破れも考慮する必要がある。
プレチルト角をもつ液晶配向規制方向は、第１図
（ｃ）のように液晶分子の基板面からの起き上がり方向
に矢印をつけた有向ベクトルとして表すことが出来る。
したがって、第１図（ｃ）のように互いに直交する２
つのプレチルト角を持つ配向規制方向からなる場合を考
えると、２つの生じ得る容易軸のうち、矢印の揃った
（太い点線の）方向がよりエネルギー的に安定となり、
この場合にも双安定状態を実現するための２つの容易軸
間の等価性が失われる。
このプレチルトにより生じる対称性の破れを考慮する
と、２つの配向規制力方向のうち第１図（ｄ）のように
少なくとも一方のプレチルト角が略０度であれば２つの
容易軸間の等価性が得られることが判る。
一方、配向規制方向が２方向以上の場合には、結果と
して生じる複数の容易軸間の等価性を得るには、第１図
（ｂ）のようにすべての配向規制方向のプレチルト角が
略０度である必要があることが判る。
このような複数の容易軸の等価性確保に必要となる、
プレチルト角が略０度となる液晶配向規制を与える方法
としては、例えば、直線偏光した紫外光により、この光
に感度を有する感光性材料をあらかじめコートした表面
を照射するいわゆる光配向法や、いわゆるアトミックフ
ォースマイクロスコープ（原子間力顕微鏡；ＡＦＭ）と
して知られている装置と基本構造としてよく似た装置に
より、前記基板表面上に応力を与えることが可能な探針
により走査したり、紫外領域のレーザー光などの化学反
応を与え得るビーム状の光線で感光性材料をあらかじめ
コートした表面を任意のパターンで走査する方法などを
用いれば良い。
また、複数の方向に液晶配向規制処理された配向層を
得るには、例えば、当該処理対象となる領域全体に一様
に直線偏光した紫外光を照射する光配向装置を、その直
線偏光方向を変えて複数回行なうことにより可能であ
る。
上記のようにして得られた複数の液晶配向容易軸が共
に十分に安定であるためには、その源となる競合する複
数の液晶配向規制方向それぞれの配向規制力の相対的な
強度の精密な制御が必要である。
このことは、相対的な強度が極端に異なる場合におい
ては、上記の競合自身が生じないことからも明らかであ
る。
この相対的な配向規制力の比は、例えば２方向の配向
規制力の場合には、２つの液晶配向規制方向が異なる領
域を、例えばチェッカーボードパターンのように、その
２つの領域の総面積比率を制御しつつ基板面内に複数分
割配置する方法を用いることにより特に容易に精密制御
が可能である。
次に、上記の広視野角特性を得るためのネマチック液
晶の基板面内スイッチングを実現するためには、基板面
に略平行な成分を持つ電界を前記液晶層に印加するため
の電極群を用いれば良い。
この基板面内のスイッチングの形態としては、前記の
複数の配向方向がエネルギー的に安定となる配向層を両
基板に配置して、両方の基板界面で面内スイッチングを
生じさせてもよいし、上記のような配向層を片側の基板
にのみ配置し、他方の基板には通常のラビング法により
配向能を付与して、片側基板界面でのみ面内スイッチン
グをさせても良く、とちらの場合においても基板面内ス
イッチングによる広視野角特性が実現できる。
表示法としては、例えば、前者の場合は、異なる面内
方位のホモジニアス状態間の複屈折光学モードによる表
示、後者の場合はホモジニアス−ツイステッドプラーナ
ー状態間の旋光光学モードによる表示を用いることが出
来る。
後者のホモジニアス−ツイステッドプラーナー状態間
の双安定スイッチングを用いる場合には、液晶層のツイ
スト変形によりこれらの双安定スイッチング状態の間で
大きなエネルギー差が生じ、スイッチングの閾値電圧の
大きな非対称性などの駆動上好ましくない特性が生じる
ことがある。
これを低減するには、ツイステッドプラーナー状態を
安定化させる目的で不斉分子成分をカイラルドーパント
として適当量含んだ液晶組成物を用いればよい。
本発明の液晶表示装置の液晶材料としては、その誘電
異方性（Δε）は正・負の材料を用いることができる。
さらに、液晶材料としてΔεの符号が印加される交流
電界の周波数に依存して正・負両方をとり得る液晶材料
を用い、双安定状態間の一方向のスイッチングにはΔε
が正となる交流電界周波数、逆方向のスイッチングには
Δεが負となる交流電界周波数を用いることにより、一
対の櫛歯電極のみでも両状態間の双方向スイッチングが
可能となり、電極構造とその製造プロセスの簡略化を図
る。
また、櫛歯電極群とは別に、通常のツイステッドネマ
チック（ＴＮ）方式と同様に、両基板面上に設けられた
一対の面電極により液晶層に対して略垂直な電界を加え
る手段を用いることにより、上述のツイステッドプラー
ナー状態をホメオトロピック（垂直配向）状態に遷移さ
せることが可能であるが、この状態から電界を切った場
合には、ホモジニアス状態に遷移するため、このような
縦電界を加える手段によっても状態間のスイッチングが
可能で、特に全画素表示の一斉リフレッシュに有効であ
る。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明の第１実施例を示す液晶表示素子の
構成を示す図である。
第２図は、本発明の第１実施例を示す液晶表示素子の
構成を示す図である。
第３図は、本発明の第１実施例を示す液晶表示素子の
探針の走査パターンを示す斜視図である。
第４図は、本発明の第１実施例を示す液晶表示素子の
スイッチング特性を示す図である。
第５図は、本発明の第１実施例を示す暗状態および明
状態に対応する液晶内の配向状態の模式図を示す図であ
る。
第６図は、第４図に対応する第２実施例の電気光学特
性を示す図である。
第７図は、本発明の第３実施例を示す液晶表示素子の
構成を示す図である。
第８図は、本発明の第３実施例を示す液晶表示素子の
駆動波形と電気光学特性を示す図である。
第９図は、本発明の第４実施例を示す液晶表示素子の
構成を示す図である。
第１０図は、本発明の第５実施例を示す液晶表示素子
の構成を示す図である。
第１１図は、本発明の第９実施例のマスクパターンの
構成を示す図である。
発明を実施するための最良の形態 以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
第２図は本発明の第１実施例を示す液晶表示素子の構
成を示す図である。
この図において、基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２として、厚
みが１．１ｍｍで表面を研磨した透明なガラス基板を２
枚用いた。
基板ＳＵＢ１上に、対となる櫛歯電極ＥＬ２Ａおよび
ＥＬ２Ｂを、基板上に形成した同一のＩＴＯ（インジウ
ムチンオキサイド）からなる透明導電層をパターン化し
て形成し、更にその上に窒化シリコンからなる膜厚６０
０ｎｍの絶縁保護膜ＩＬ１を形成した。
同様に、もう一組の櫛歯電極ＥＬ１ＡおよびＥＬ１Ｂ
を、上記の櫛歯電極ＥＬ２と略直交する方向に、絶縁膜
ＩＬ１の上に形成した同一のＩＴＯからなる透明導電層
をパターン化して構成し、更にその上に窒化シリコンか
らなる膜厚２００ｎｍの絶縁保護膜ＩＬ２を形成した。
また、ＬＣＬは液晶層である。
上記の櫛歯電極ＥＬ１，ＥＬ２の電極長手方向は、図
中の座標系であらわすと、それぞれｙ軸、ｘ軸方向であ
る。
また、これらの櫛歯電極の電極幅は６μｍ、電極間隔
は４μｍで、図中の櫛歯間隙部の数は簡単に説明するた
め模式的に３分割で図示してあるが、実際の素子は８分
割とした。
次に、絶縁膜ＩＬ２上に、溶剤可溶型のポリイミド前
駆体である日産化学社製、ＳＥ７２１０の溶液を塗布し
た後、２００℃まで加熱し、３０分放置し溶剤を除去し
て緻密なポリイミド膜を得た。
次いで、このようにして得たポリイミド膜表面を、Ａ
ＦＭ装置と同じ構造の装置により、前記膜表面に２０〜
３０ｎＮの応力を与えるよう調整された、Ｓｉ３Ｎ４あ
るいはＳｉを材質とした、先端を原子レベルで尖らせた
探針を用いて線状の応力作用パターンを形成するように
走査した。
この探針の走査パターンを第３図を用いて説明する。
走査は、第３図中の正方形のチェッカーボードパター
ンに区切られたそれぞれの小領域において、互い違いに
ＳＣＮ１ＡおよびＳＣＮ１Ｂで表される略直交する方向
の線状走査を行うように制御されている。
また、区切られたそれぞれの正方形の小領域の大きさ
は略１μｍ角であり、その中を３５ライン／μｍの密度
で線状に探針を走査することにより線状の応力作用パタ
ーンを複数配置した。
これらの走査は液晶配向のプレチルト角が略０度とな
るように、一筆書き状に隣り合う走査方向が互いに逆方
向となるよう行った。
なお、これらのパターン形状やパターン密度はあくま
で一つの例であり、用いる液晶材料の特性などに合わせ
て調整する。
上記のマス目方向や、線状走査方向ＳＣＮ１Ａ，ＳＣ
Ｎ１Ｂは、第２図中の座標系で表すとそれぞれｘ軸、ｙ
軸と略４５度の角をなす方向に設定されている。
このようにして形成された、複数の液晶配向容易軸方
向をもつ領域を基板面内に複数配置した配向層ＡＬ１
は、結果として図中座標系ｘ軸、ｙ軸方向であるＡＬＤ
１Ａ，ＡＬＤ１Ｂ方向の二つの方向の配向容易軸を有す
る配向層となる。
もう一方の基板ＳＵＢ２には、上記と同様にして緻密
なポリイミド膜を得た後、ラビングローラに取付たバフ
布で配向膜表面をラビング処理し、図中の座標軸のｘ軸
方向のＡＬＤ２で表せられる単一の配向容易軸をもつ液
晶配向能を付与した。
次に、これらの２枚の基板をそれぞれの液晶配向能を
有する表面同士を相対向させて、分散させた球形のポリ
マビーズからなるスペーサと周辺部のシール剤とを介在
させて、セルを組みたてた。
次いで、この液晶セルの基板間に、メルク社製のネマ
チック液晶組成物ＺＬＩ−４５３５（誘電異方性Δεが
正でその値が１４．８であり、屈折率異方性Δｎが０．
０８６５）を真空で注入し、紫外線硬化型樹脂からなる
封止材で封止して液晶パネルを得た。
このとき液晶層の厚みは上記のスペーサにより、液晶
封入状態で６．４μｍとなるように調整した。従って、
本実施例の液晶表示素子のリタデーション（Δｎｄ）
は、０．５μｍとなる。
次に、このパネルを２枚の偏光板ＰＯＬ１，ＰＯＬ２
（日東電工社製Ｇ１２２０ＤＵ）で挟み、一方の偏光板
の偏光透過軸ＰＯＬ１を上記のラビング方向ＡＬＤ２と
ほぼ並行とし、他方ＰＯＬ１をそれに直交させて配置し
た。
その後、駆動回路、バックライトなどを接続し、液晶
表示素子を得た。
この第１実施例の液晶表示素子のスイッチング特性を
第４図を用いて説明する。
図中において、Ｖ１、Ｖ２は、第１の櫛歯電極ＥＬ１
Ａ，ＥＬ１Ｂおよび第２の櫛歯電極ＥＬ２Ａ，ＥＬ２Ｂ
間に加えられる電圧波形、Ｔｒはそれに伴う液晶素子の
透過率の変化を表す。
この第４図に示されるように、この実施例に示す液晶
素子は、選択的に交流電圧をＶ１あるいはＶ２として加
えることにより明・暗の２メモリー状態間のスイッチン
グが可能であることが分かる。
この実施例の場合のスイッチング交流電圧（周波数１
ｋＨｚ）はＶ１として８Ｖpp，Ｖ２として６Ｖppであ
り、若干の駆動電圧非対称性がみられた。
第５図にそれぞれ、暗状態〔第５図（ａ）参照〕、明
状態〔第５図（ｂ）参照〕に対応する液晶層内の液晶配
向状態の模式図を示す。
この図にあるように、これらの二状態間のスイッチン
グは略基板面内の液晶分子配向スイッチングにより行わ
れる。
次に、ミノルタ社製の液晶視野角測定装置ＣＶ−１０
００を用いて、本実施例の液晶表示素子の、視野角特性
を測定したところ、上下１４０度、左右１４０度の全域
でコントラスト比が１０：１以上で、かつ階調反転のな
い広視野角特性が得られた。
目視による画質検査においても、斜め方向から見ても
表示色の大きな変化も見られず、均一性の高い表示が得
られた。
次に、本発明の第２実施例について説明する。
上記の第１実施例において、一方の基板側の配向層と
して、感光性材料膜を基板表面上に形成し、その表面を
紫外光線で走査した物を用い、さらに液晶材料にカイラ
ルドーパントとしてメルク社製のＣＢ−１５を、組成物
の螺旋ピッチ長が約１５μｍとなるように組成したもの
を用いた以外は実施例１と同様にして液晶表示素子を作
成し、第２実施例とした。
具体的には、ジアミン化合物として、ジアゾベンゼン
基を含有する〔化１〕と４，４′−ジアミノジフェニル
メタンを等モル比で混入した物を用い、ピロメリット酸
二無水物及び／あるいは１，２，３，４−シクロブタン
テトラカルボン酸二無水物の酸無水物にポリアミック酸
として合成し、基板表面に塗布後、２００℃、３０分の
焼成、イミド化を行い、波長４２０ｎｍのＧａＮレーザ
ー光を走査ビームとして用い、第１実施例と同じパター
ンを表面上に配置し、配向層とした。
なお、ここでは光源としてＧａＮレーザーを用いた
が、発振波長の近いＨｅＣｄレーザーを用いてもよい。
また、感光性材料として、〔化１〕の代わりに〔化
２〕、〔化３〕を用いてもよい。
〔化１〕 〔化２〕 〔化３〕 第６図は第４図に対応する本実施例の電気光学特性を
示す図である。この実施例の場合のスイッチング交流電
圧はＶ１として５Ｖpp，Ｖ２として４．８Ｖppであり、
カイラルドーパント添加によるツイステッドプラーナー
状態のエネルギー安定化効果により、Ｖ１，Ｖ２の駆動
電圧非対称性をほぼ解消することができた。
第１実施例と同様の視野角測定においても、第１実施
例とほぼ同じ広視野角特性を持った均一性の高い表示が
得られた。
次に、本発明の第３実施例について説明する。
上記の第１実施例において、液晶材料としてメルク社
製のＴＸ２Ａを用い、第７図に示すように、櫛歯電極を
1 組のみ持つ構成として、２周波駆動回路を用いた以外
は第１実施例と同様にして液晶表示素子を作製し、第３
実施例とした。
上記の液晶組成物ＴＸ２Ａは、その誘電異方性（Δ
ε）が低周波では正で、高周波では負となる２周波駆動
用のネマチック組成物であり、そのクロスオーバー周波
数は６ｋＨｚである。
本実施例の駆動波形と、電気光学特性を第８図に示
す。この図に示すように、本実施例においては、暗（ホ
モジニアス）状態から明（ツイステッドプラーナー）状
態へのスイッチングには、ＴＸ２ＡのΔεが正となる４
ｋＨｚ、８Ｖｐｐの交流電圧、逆のスイッチング時には
Δεが負となる８ｋＨｚ、１０Ｖｐｐの交流電圧をＶ１
として用いることにより、一組の櫛歯電極で両状態間の
スイッチングが可能であった。
本実施例においても、第１実施例と同様の視野角測定
により、第１実施例とほぼ同じ広視野角特性を持った均
一性の高い表示が得られた。
次に、本発明の第４実施例について説明する。
上記の第３実施例において、第９図に示すように、基
板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２それぞれに対となる平行平板電極
を加えた構成とした以外は第３実施例と同様にして液晶
表示素子を作製し、第４実施例とした。
上記の対となる平行平板電極はＩＴＯ透明電極からな
り、交流電圧Ｖ２が加えられる駆動回路に接続されてい
る。
本実施例の電気光学特性および視野角特性は第３実施
例とほぼ同じであるが、追加された平行平板電極間に４
ｋＨｚ、２０Ｖｐｐの交流電圧を加えることにより、複
数の画素を一度に明状態から暗状態にリフレッシュ表示
が可能であった。
次に、本発明の第５実施例について説明する。
上記の第３実施例において、第１０図に示すように、
基板ＳＵＢ１上に光反射板ＲＥＦとその上にλ／４板Ｑ
Ｐを加えた構成とし、セルギャップを半分の３．２μｍ
とし、配向層ＡＬ１の二つの走査方向ＳＣＮ１Ａ，ＳＣ
Ｎ１Ｂ走査時の探針を与える応力値を調整して、ＡＬ１
にお互いに４５度の角度をなす二つの液晶配向容易軸Ａ
ＬＤ１Ａ，ＡＬＤ２Ａを付与した配向層を用いた以外は
第３実施例と同様にして反射型の液晶表示素子を作製
し、第５実施例とした。
本実施例におけるλ／４板ＱＰの遅延軸の方向は偏光
板ＰＯＬ２の透過軸と略４５度をなす角度に設定し、配
向層ＡＬ１の配向容易軸ＡＬＤ１ＡはＡＬＤ２と同方
向、ＡＬＤ１ＢはＡＬＤ２に対して４５度回転した方向
となっている。
上記の配向層ＡＬ１の構成により、本実施例における
二つの安定な液晶層の配向状態は、第５図（ｂ）に示す
ものを４５度捩れの構造としたものとなり、第５図の透
過型の構成と同じく一様配向状態で暗、（４５度）ツイ
ステッドプラーナー状態で明状態となる。
本実施例の電気光学特性および視野角特性は第３実施
例とほぼ同じであるが、透過率ではなく反射率として光
学特性が得られる点が異なる。
次に、本発明の第６実施例について説明する。
上記の実施例１において、基板ＳＵＢ１側に形成した
ポリイミド膜表面を、一旦基板ＳＵＢ２側と同様にラビ
ングローラに取付たバフ布で、第１図中の座標軸のｘ軸
と４５度の方向にラビング処理し、単一の配向容易軸を
もつ液晶配向能を付与した。
その後、実施例１と同じくＡＦＭ装置と同じ構造の装
置により、前記膜表面に２０〜３０ｎＮの応力を与える
よう調整された、Ｓｉ3 Ｎ4 あるいはＳｉを材質とし
た、先端を原子レベルで尖らせた探針を用いて第１図中
の座標軸のｙ軸と４５度の方向に、線状の応力作用パタ
ーンを形成するように先にラビング処理をした領域全面
に一様に走査した。
このようにして形成された領域全体に一様に、そのラ
ビング方向と走査方向を互いに９０度変えて前後して行
なったラビング処理、ＡＦＭ走査処理を施した配向層Ａ
Ｌ１は、結果として実施例１と同様に第１図中座標系ｘ
軸、ｙ軸方向であるＡＬＤ１Ａ，ＡＬＤ１Ｂ方向の二つ
の方向の配向容易軸を有する配向層となった。本実施例
の電気光学特性および視野角特性は第１実施例とほぼ同
じであった。
次に、本発明の第７実施例について説明する。
上記の第２実施例において、一方の基板側の配向層と
して基板表面上に形成した感光性材料膜表面を紫外光線
で走査する代わりに、紫外光源からの光をブリュスター
角を利用した偏光素子により直線偏光紫外光とし、第
１、２実施例と同じ正方形のチェッカーボードパターン
の２枚のフォトマスクを介して２回照射したものを用い
た以外は実施例２と同様にして液晶表示素子を作成し、
第７実施例とした。
具体的には、実施例２と同じく、ジアミン化合物とし
て、ジアゾベンゼン基を含有する〔化１〕と４，４′−
ジアミノジフェニルメタンを等モル比で混入した物を用
い、ピロメリット酸二無水物及び／あるいは１，２，
３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物の酸無
水物にポリアミック酸として合成し、基板表面に塗布
後、２００℃、３０分の焼成、イミド化を行い、これに
２回の偏光紫外光照射を、その直線偏光方向を互いに９
０度回転させ、同時にフォトマスクのチェッカーボード
パターンの黒に当たる部分が１回目、白に当たる部分が
２回目の偏光紫外照射領域となるように行ない配向層と
した。
これらの偏光紫外光照射は、それにより付与される液
晶配向のプレチルト角が略０度となるように基板面に対
して垂直入射とした。感光性材料としては、〔化１〕の
代わりに〔化２〕、〔化３〕を用いてもよい。本実施例
の電気光学特性および視野角特性は第２実施例とほぼ同
じであった。
次に、本発明の第８実施例について説明する。
上記の第７実施例において、液晶層を挟む２枚の基板
両方の側の配向層として、実施例７と同様のチェッカー
ボードパターンの２枚のフォトマスクを用いて、２回の
直線偏光紫外光を照射した配向層を用い、さらにこの２
回の紫外光照射の強度を相対的に変えることにより、第
５実施例と同様に結果として得られる配向層の２つの容
易軸のなす角度を４５度とし、またカイラルドーパント
材を添加しないようにした以外は第７実施例と同様にし
て液晶表示素子を作成し、第８実施例とした。
本実施例におけるスイッチングの形態としては、２つ
の配向方向がエネルギー的に安定となる配向層を両基板
に配置していることから、両方の基板界面で面内スイッ
チング（スイッチング角４５度）が生じ、これとクロス
ニコルに配置された２枚の偏光板により、異なる面内方
位のホモジニアス状態間の複屈折光学モードによる表示
となる。
本実施例の電気光学特性および視野角特性は第７実施
例とほぼ同じであるが、前述の様に複屈折モードによる
透過率として光学特性が得られる点が異なる。
次に、本発明の第８実施例について説明する。
上記第７の実施例において、一方の基板側の配向層と
して基板表面上に形成した感光性材料膜表面を直線偏光
紫外光照射を行なう際に、フォトマスクとして第１１図
に示すハチの巣パターンの３枚のフォトマスクを用い、
それぞれその直線偏光方向を６０度ずつ回転させながら
３回の偏光紫外光照射したものを用い、さらに基板ＳＵ
Ｂ１上の電極群を、互いにそのなす角を６０度として交
差させた３対の櫛歯電極群としてそれぞれに駆動回路を
付与し、適当な光学特性を調整した位相版を出射側の偏
光板の直前に追加した以外は第７実施例と同様にして液
晶表示素子を作成し、第９実施例とした。
上記の３枚のハチの巣パターンのフォトマスクと、そ
れぞれに対応した直線偏光紫外光照射の偏光方向を第１
１図（ｂ）、第１１図（ｃ）、第１１図（ｄ）に示す。
本実施例におけるスイッチングの形態としては、６０
度ずつ異なる３つの配向方向がエネルギー的に安定とな
る配向層を一方の基板に配置していることから、３対の
櫛歯電極に適当な駆動電圧をあたえることにより、この
基板界面で面内スイッチング（スイッチング角６０度、
１２０度）を生じさせる。
したがって、液晶セル全体としては、ホモジニアス状
態（ツイスト角０度）、６０度ツイスト、１２０度ツイ
ストの３状態をメモリー状態として取ることが可能であ
る。
さらに、ホモジニアス状態で黒、１２０度ツイスト状
態において白表示となるように前述の位相板の光学特性
を調節することにより、６０度ツイスト状態での中間調
表示を含めた３階調の光学特性が得られた。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨にもとづいて種々の変形が可能であ
り、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ネマ
チック液晶を用いた液晶表示素子において、メモリー特
性による低消費電力と広視野角表示を両立させることが
できる。
産業上の利用可能性 本発明の液晶表示素子は、表示装置を有する電子装置
に適用することができ、特に、メモリー特性による低消
費電力と広視野角表示を両立させることができるため、
携帯情報端末として好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 潤 日本国東京都西東京市緑町一丁目７番13 号 (56)参考文献 特開 平８−262445（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−307295（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−352486（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1337 G02F 1/1343

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも一方が透明な一対の基板と、前
    記一対の基板の少なくとも一方の基板に形成された、前
    記基板面に略平行な成分を持つ電界を前記液晶層に印加
    するための電極群と、前記一対の基板間に配置された液
    晶層と、該液晶層と前記一対の基板の少なくともどちら
    か一方の基板の間に配置された、複数の方向に液晶配向
    規制処理された配向層とを有する液晶表示素子におい
    て、前記配向層の複数の液晶配向規制方向が、基板面内
    で互いになす角がすべて略等しく、かつ、それぞれの液
    晶配向規制方向における基板面からの起き上がり角がす
    べて略０度であることを特徴とする液晶表示素子。
  2. 【請求項２】少なくとも一方が透明な一対の基板と、前
    記一対の基板の少なくとも一方の基板に形成された、前
    記基板面に略平行な成分を持つ電界を前記液晶層に印加
    するための電極群と、前記一対の基板間に配置された液
    晶層と、該液晶層と前記一対の基板の少なくともどちら
    か一方の基板の間に配置された、２つの方向に液晶配向
    規制処理された配向層とを有する液晶表示素子におい
    て、前記配向層の２つの液晶配向規制方向が、基板面内
    において互いになす角が略９０度で、かつ、その一方の
    液晶配向規制方向における基板面からの起き上がり角が
    略０度、他方が略０度でないことを特徴とする液晶表示
    素子。
  3. 【請求項３】前記異なる複数の方向の液晶配向規制処理
    の少なくとも１つが、当該処理対象となる領域全体に一
    様に施される処理を、その方向ごとに複数回に分割して
    行なう処理であることを特徴とする請求項１又は２記載
    の液晶表示素子。
  4. 【請求項４】前記異なる複数の方向の液晶配向規制処理
    の少なくとも１つが、当該処理対象となる領域全体を、
    その方向ごとに複数の副領域に分割して行なう処理であ
    ることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示素
    子。
  5. 【請求項５】前記異なる複数の方向の液晶配向規制処理
    の少なくとも１つが、前記基板表面上に化学反応を与え
    得る光を直線偏光光として照射する処理であることを特
    徴とする請求項１、２，３又は４記載の液晶表示素子。
  6. 【請求項６】前記異なる複数の方向の液晶配向規制処理
    の少なくとも１つが、前記基板表面上に応力を与え得る
    探針で走査する処理であることを特徴とする請求項１、
    ２、３又は４記載の液晶表示素子。
  7. 【請求項７】前記異なる複数の方向の液晶配向規制処理
    の少なくとも１つが、前記基板表面上に化学反応を与え
    得る光線で走査する処理であることを特徴とする請求項
    １、２、３又は４記載の液晶表示素子。
  8. 【請求項８】前記液晶層として、不斉分子を組成成分と
    して含有する液晶材料からなることを特徴とする請求項
    １、２、３、４、５、６又は７記載の液晶表示素子。
  9. 【請求項９】前記液晶層として、その誘電異方性の符号
    が印加される交流電界の周波数に依存して正・負両方と
    り得る液晶材料からなることを特徴とする、請求項１、
    ２、３、４、５、６、７又は８記載の液晶表示素子。
  10. 【請求項１０】前記基板と略平行な成分を持つ電界を液
    晶層に印加する電極群とは別に、前記一対の基板のそれ
    ぞれの基板上に配置された、対となる電極を有すること
    を特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６、７、８
    又は９記載の液晶表示素子。
  11. 【請求項１１】前記一対の基板のどちらかの基板上に、
    光反射板が配置されたことを特徴とする、請求項１、
    ２、３、４、５、６、７、８、９又は１０記載の液晶表
    示素子。
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