JP4863355B2

JP4863355B2 - ネマチック液晶を用いた液晶表示素子

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Publication number: JP4863355B2
Application number: JP2006010892A
Authority: JP
Inventors: 慎米谷; 浩横山
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2026-01-19
Also published as: JP2007193085A

Description

本発明は、ネマチック液晶を用いた液晶表示素子に係り、特に低消費電力、高精細のネマチック液晶を用いた液晶表示素子に関する。

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、例えば、（１）強誘電性液晶を用いたもの（非特許文献１、特許文献１参照）や、（２）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（特許文献２参照）、（３）基板表面に二つのそれぞれ異なる方向に液晶配向規制方向を持つ副領域からなる配向パターンを有した配向層を用いることにより、その表面多重配向安定性を用いたもの（特許文献３参照）などが提案されている。
特開昭５６−１０７２１６号公報特表平１１−５１３８０９号公報国際公開番号ＷＯ０２／００６８８７号公報アプライドフィジックスレターズ，３６，８９９（１９８０）

しかしながら、上記した従来技術において、（１）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が高速で、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、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難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、（２）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。

また、（３）の基板表面に二つのそれぞれ異なる方向に液晶配向規制方向を持つ副領域からなる配向パターンを有した配向層を用いたものにおいては、この副領域からなる配向パターンの作成方法として、水銀ランプ等を紫外光源として、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た物を、それぞれの正方形の小領域の大きさが略１μｍ角とした正方形のチェッカーボードパターンのフォトマスクを介し、２回の直線偏光紫外光照射を、その直線偏光方向を互いに９０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うこと等が記述されている。しかしながら、この方法では、１回目と２回目の光照射の間に、フォトマスクの開口部の位置関係を、上記のように１回目はチェッカーボードパターンの黒、２回目は白と変更する必要があり、そのために開口部が黒・白で異なる２枚のマスクの交換か、あるいは同一マスクを水平・垂直方向にそれぞれ前記正方形の大きさ略１μｍ動かすか、いずれかを行う必要があるが、いずれの場合にも、この正方形のサイズである略１μｍ未満の位置決め・合わせ精度が要求されることから、作成が困難あるいは装置が大掛かりとなるという実用上の問題がある。

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した液晶表示素子を、簡便に作製し提供することが困難であった。
本発明は、上記状況に鑑みて、簡便に作製できる、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ネマチック液晶を用いた液晶表示素子を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、まず、従来技術である上記特許文献３に開示されているものと同様に、基板表面に二つのそれぞれ異なる方向に液晶配向規制方向を持つ副領域からなる配向パターンを有した配向層を用い、同時に、上記従来技術の作製上の問題点を解決するため、上記配向パターンを有した配向層の作製方法として、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を用い、さらにこの感光性材料として、照射偏光光の偏光方向によって決定される液晶配向規制方向が複数回の偏光光照射によりリセット（書き換え）可能な材料を用いる。

つまり、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、二つの異なる液晶配向規制方向が形成されるように処理された配向層とを有する液晶表示素子において、前記配向層の二つの異なる液晶配向規制方向が略１μｍ角の小領域毎に異なるものであり、前記配向層の液晶配向規制処理が、前記基板表面上の配向層に化学反応を与え得る光を直線偏光光として複数回照射する処理であり、前記配向層が、前記直線偏光光の複数回の照射に対して、その液晶配向規制方向が、最後に照射された直線偏光光の偏光方向に対応した液晶配向規制方向となる光反応性材料からなることを特徴とする。

図１は本発明の原理を示す模式図である。
この液晶配向規制方向がリセット（書き換え）可能な材料を用いた配向層を用いることにより、２回の直線偏光紫外光照射において、１回目は図１（ａ）に示すように処理対象となる領域全体にフォトマスク等を介さず一様に直線偏光紫外光（ＬＵＶ１）照射を行い、図１（ｂ）に示すように直線偏光方向を９０度回転させた２回目の直線偏光紫外光（ＬＵＶ２）照射時のみ、フォトマスク（ＰＭＡＳＫ）を介して処理対象となる領域の一部分のみに選択的に２回目の直線偏光紫外光照射を行い、図１（ｃ）に示すように選択領域の液晶配向規制方向のみをセット（書き換え）することが可能となり、フォトマスクの位置決め・合わせ精度の問題を解決することができる。

ここで、配向層に照射する紫外光として、上記の直線偏光光の代わりに、基板法線に対して斜め方向に入射する光を用いても同様の効果が得られ、この場合は直線偏光方向の代わりに、斜め入射方向を変えることにより液晶配向規制方向を制御可能である。
つまり、前記二つの液晶配向規制処理の一方が、当該処理対象となる領域全体に一様に施される処理であり、かつもう一方の液晶配向規制処理が、当該処理対象となる領域の一部分のみに選択的に施される処理であることを特徴とすればよい。このようにして作製した配向パターンがメモリー性を発現するには、前記異なる二つの液晶配向規制方向が基板面内で略直交し、かつ、少なくとも一方の液晶配向規制方向における基板面からのプレチルト角がすべて略０度であることを特徴とすればよい。また、前記液晶層が、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してもよい。また、前記液晶層が、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してもよい。また、前記電極群を構成する電極の少なくとも一部が櫛歯電極であることを特徴としてもよい。さらに、櫛歯電極とは別に、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してもよい。あるいは、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してもよい。

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た液晶表示素子をより簡便に作製することができる。

本発明のネマチック液晶を用いた液晶表示素子は、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、二つの異なる液晶配向規制方向が形成されるように処理された配向層とを有する液晶表示素子において、前記配向層の二つの異なる液晶配向規制方向が略１μｍ角の小領域毎に異なるものであり、前記配向層の液晶配向規制処理が、前記基板表面上の配向層に化学反応を与え得る光を直線偏光光として複数回照射する処理であり、前記配向層が、前記直線偏光光の複数回の照射に対して、その液晶配向規制方向が、最後に照射された直線偏光光の偏光方向に対応した液晶配向規制方向となる光反応性材料からなる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図２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−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６００ｎｍ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−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、図中の座標系で表すと、それぞれｙ軸、ｘ軸方向である。また、これらの櫛歯電極ＥＬ１，ＥＬ２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、感光性材料として、アゾベンゼン基を含有する〔化１〕をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解して１％溶液とし、基板表面に塗布後、１００℃、５分の溶媒除去を行い緻密な感光性膜を得た。

ここで、感光性材料として、〔化１〕の代わりに同様にアゾベンゼン基を含有する高分子材料〔化２〕を用いてもよい。

紫外光等の照射により液晶配向規制方向を形成する、いわゆる光配向用の感光性材料としては、紫外光照射による光化学反応の形態による分類、つまり光重合型、光分解型、光異性化型が一般的に知られている。この分類中では、光異性化型に分類されるものが、上記のような液晶配向規制方向がリセット（書き換え）可能な感光性材料として好適であり、具体的にはアゾ基、スチルベン基等を含有する低分子・高分子材料が好ましい。

その後、高圧水銀ランプを紫外光源として、３６５ｎｍ付近のフィルターを通し、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て、まず基板全面に一様に照射した。この時の膜面での照射光強度は約１５ｍＷ／ｃｍ²である。
次に、上記の１回目の光照射に対してその直線偏光方向を９０度回転して、図１（ｂ）に示すような区切られたそれぞれの正方形の小領域の大きさが略１μｍ角とした正方形のチェッカーボードパターン（白の部分が開口部）のフォトマスクを介し、約２０ｍＷ／ｃｍ²の照射光強度で２回目の照射を行った。

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。
上記の２回の直線偏光紫外光照射により、用いたチェッカーボードパターンの黒（マスク非開口部）の部分は１回目の光照射時の直線偏光方向と直交した液晶配向規制方向となり、チェッカーボードパターンの白（マスク開口部）の部分は１回目の光照射の後、偏光方向を９０度回転した２回目の光照射により液晶配向規制方向がリセットされ（書き換えられ）、上記の黒の部分に対して直交した液晶配向規制方向となる。

上記のように、用いた配向膜材料〔化１〕の、複数回の光照射に対する液晶配向規制方向のリセット（書き換え）機能を用いることにより、配向パターンを形成するマスクを介した照射が１度で済むため、マスクを介した照射を２回行う場合に問題となる１回目と２回目のマスクの位置合わせの問題を解決できる。
なお、これらのパターン形状や照射光強度はあくまで一つの例であり、用いる感光性材料や、液晶材料の特性などに合わせて調整する。上記のチェッカーボードパターンのマス目方向や、各マス目内における局所的な配向規制方向ＬＡＬ１Ａ，ＬＡＬ１Ｂは、図２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。

この様にして形成された、二つ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る。
もう一方の基板ＳＵＢ２には、溶剤可溶型のポリイミド前駆体であるＳＥ７２１０（日産化学社製）の溶液を塗布した後、２００°Ｃ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後、ラビングローラに取付けたバフ布で配向膜表面をラビング処理し、図２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、ネマチック液晶組成物ＺＬＩ−４５３５（メルク社製）（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−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）で挾み、一方の偏光板の偏光透過軸ＰＯＬを上記のラビング方向ＡＬＤ２とほぼ平行とし、他方のＰＯＬ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。次にこのようにして得た液晶表示素子の基板ＳＵＢ１側に用いた物と同一の配向膜材料を用い、同一プロセスで配向層を形成した同一の１対の基板間に、上記と同じ液晶組成物ＺＬＩ−４５３５を封入して液晶セルを作製し、クリスタルローテーション法により、この液晶セルの二つの方向の配向容易軸を有する配向層と液晶界面でのそれぞれの方向におけるプレチルト角を測定したところ２度以下で、測定精度の範囲内でプレチルト角が略０度であることを確認した。

因みに、本実施例の基板ＳＵＢ２側に用いた物と同一の配向膜材料、プロセスを用い、同じラビング条件で配向層を形成した同一の１対の基板間に、上記と同じ液晶組成物ＺＬＩ−４５３５を封入して液晶セルを作製し、クリスタルローテーション法により、この液晶セルのプレチルト角を測定したところ５度であった。
この第１実施例の液晶表示素子のスイッチング特性を図３を用いて説明する。図中において、Ｖ１，Ｖ２は、第１の櫛歯電極ＥＬ１Ａ，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。

この図３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１ｋＨｚ）はＶ１として８Ｖ_pp、Ｖ２として６Ｖ_ppであり、若干の駆動電圧非対称性がみられた。
図４にそれぞれ、暗状態〔図４（ａ）参照〕、明状態〔図４（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。

この図に示されるように、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、液晶視野角測定装置ＣＶ−１０００（ミノルタ社製）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。
液晶材料にカイラルドーパントとしてＣＢ−１５（メルク社製）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、上記第１実施例と同様にして液晶表示素子を作製し、第２実施例とした。

図５は図３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５Ｖ_pp、Ｖ２として４．８Ｖ_pp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。
液晶材料としてＴＸ２Ａ（メルク社製）を用い、図６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、上記第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（Δε）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、電気光学特性を図７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４ｋＨｚ、８Ｖ_ppの交流電圧、逆のスイッチング時にはΔεが負となる８ｋＨｚ、１０Ｖ_pp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実施例と略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。
また、第１実施例と同様にして、クリスタルローテーション法により、同一配向層と同一液晶材料ＴＸ２Ａを用いた液晶セルの二つの方向の配向容易軸を有する配向層と液晶界面でのプレチルト角を測定したところ２度以下で、測定精度の範囲内でプレチルト角が略０度であることを確認した。

次に、本発明の第４実施例について説明する。
図８に示すように、基板ＳＵＢ１、基板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、上記第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４ｋＨｚ、２０Ｖ_ppの交流電圧を加えることにより、二つの画素を一度に明状態から暗状態にリフレッシュ表示することが可能であった。
次に、本発明の第５実施例について説明する。
図９に示すように、基板ＳＵＢ１上に光反射板ＲＥＦとその上にλ／４板ＱＰ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の各チェッカーボードパターン内の局所的な二つの配向規制方向ＬＡＬ１Ａ，ＬＡＬ１Ｂ形成時の紫外偏光光強度を調整して、ＡＬ１にお互いに４５度の角度をなす二つの液晶配向容易軸ＡＬＤ１Ａ，ＡＬＤ２Ａを付与した配向層を用いた以外は、上記第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、図４（ｂ）に示すものを４５度捩れの構造としたものとなり、図４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。
本実施例についても、第１実施例と同様にしてクリスタルローテーション法により、同一配向層と同一液晶材料を用いた液晶セルの二つの方向の配向容易軸を有する配向層と液晶界面でのプレチルト角を測定したところ２度以下で、測定精度の範囲内でプレチルト角が略０度であることを確認した．
次に、本発明の第６実施例について説明する。

液晶層を挟む２枚の基板両方の側の配向層として、第１実施例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度とした以外は、上記第１実施例と同様にして液晶表示素子を作製し、第６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１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。

本実施例についても、第１実施例と同様にしてクリスタルローテーション法により、同一配向層と同一液晶材料を用いた液晶セルの二つの方向の配向容易軸を有する配向層と液晶界面でのプレチルト角を測定したところ２度以下で、測定精度の範囲内でプレチルト角が略０度であることを確認した。
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。

本発明の液晶表示装置は、携帯電話などの携帯情報端末に用いる、低消費電力、高精細の液晶表示素子に利用可能である。

本発明の原理を示す模式図である。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。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。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層内の液晶配向状態を示す模式図である。図３に対応する第２実施例の電気光学特性を示す図である。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。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。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。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。

ＳＵＢ１，ＳＵＢ２基板
ＥＬ１，ＥＬ１Ａ，ＥＬ１Ｂ，ＥＬ２，ＥＬ２Ａ，ＥＬ２Ｂ櫛歯電極
ＩＬ１，ＩＬ２絶縁保護膜
ＬＡＬ１Ａ，ＬＡＬ１Ｂ各配向パターン内の液晶配向規制方向
ＡＬ１，ＡＬ２配向層
ＰＯＬ１，ＰＯＬ２偏光板
ＡＬＤ２ラビング方向
ＲＥＦ光反射板
ＱＰ λ／４板
ＡＬＤ１Ａ，ＡＬＤ１Ｂ液晶配向容易軸
ＬＣＬ液晶層
ＬＵＶ１，ＬＵＶ２照射紫外光の直線偏光方向
ＰＭＡＳＫフォトマスク

Claims

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、二つの異なる液晶配向規制方向が形成されるように処理された配向層とを有する液晶表示素子において、
前記配向層の二つの異なる液晶配向規制方向が略１μｍ角の小領域毎に異なるものであり、前記配向層の液晶配向規制処理が、前記基板表面上の配向層に化学反応を与え得る光を直線偏光光として複数回照射する処理であり、
前記配向層が、前記直線偏光光の複数回の照射に対して、その液晶配向規制方向が、最後に照射された直線偏光光の偏光方向に対応した液晶配向規制方向となる光反応性材料からなることを特徴とするネマチック液晶を用いた液晶表示素子。
前記配向層に対して複数回照射を行う前記液晶配向規制処理のうち少なくとも一回が、前記基板表面上の配向層に化学反応を与え得る光を直線偏光光として照射する代わりに、無偏光光を基板法線に対して斜め方向から入射する光として照射する処理であり、
前記配向層が、前記斜め入射光の複数回の照射に対して、その液晶配向規制方向が、最後に照射された斜め入射光の斜め入射方向に対応した液晶配向規制方向となる光反応性材料からなることを特徴とする請求項１記載のネマチック液晶を用いた液晶表示素子。
前記二つの異なる液晶配向規制方向を形成する前記処理の一方が、当該処理対象となる領域全体に一様に施される処理であり、他方が、当該処理対象となる領域の一部分のみに選択的に施される処理であることを特徴とする請求項１又は２記載のネマチック液晶を用いた液晶表示素子。
前記二つの異なる液晶配向規制方向が前記基板面内で略直交し、かつ、すくなくとも一方の液晶配向規制方向における前記基板面からのプレチルト角が略０度であることを特徴とする請求項１、２又は３記載のネマチック液晶を用いた液晶表示素子。
前記液晶層が、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又は４記載のネマチック液晶を用いた液晶表示素子。
前記液晶層が、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又は５記載のネマチック液晶を用いた液晶表示素子。
前記電極群を構成する電極の少なくとも一部が櫛歯電極であることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５又は６記載のネマチック液晶を用いた液晶表示素子。
前記櫛歯電極とは別に、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７記載のネマチック液晶を用いた液晶表示素子。
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又は８記載のネマチック液晶を用いた液晶表示素子。