JPH04211225A - 液晶素子、それを用いた表示方法及び表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子や液晶−
光シャッター等で用いる液晶素子に関し、更に詳しくは
液晶分子の配向特性を改善した液晶素子、それを用いた
表示方法並びに該液晶素子を表示に使用した表示装置に
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】強誘電性液晶分子の屈折率異方性を利用
して偏光素子との組み合わせにより透過光線を制御する
型の表示素子がクラーク（Ｃｌａｒｋ）及びラガーウォ
ル（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により提案されている（特開
昭５６−１０７２１６号公報、米国特許第４３６７９２
４号明細書等）。この強誘電性液晶は、一般に特定の温
度域において、非らせん構造のカイラルスメクチックＣ
相（ＳｍＣ＊　）又はＨ相（ＳｍＨ＊　）を有し、この
状態において、加えられる電界に応答して第１の光学的
安定状態と第２の光学的安定状態のいずれかを取り、且
つ電界の印加のないときはその状態を維持する性質、す
なわち双安定性を有し、また電界の変化に対する応答も
速やかであり、高速ならびに記憶型の表示素子としての
広い利用が期待され、特にその機能から大画面で高精細
なディスプレーとしての応用が期待されている。 【０００３】この双安定性を有する液晶を用いた光学変
調素子が所定の駆動特性を発揮するためには、一対の平
行基板間に配置される液晶が、電界の印加状態とは無関
係に、上記２つの安定状態の間での変換が効果的に起る
ような分子配列状態にあることが必要である。 【０００４】また、液晶の複屈折を利用した液晶素子の
場合、直交ニコル下での透過率は、 【０００５】 【数１】 【０００６】（式中：Ｉ０　は入射光強度、Ｉは透過光
強度、θはチルト角、Δｎは屈折率異方性、ｄは液晶層
の膜厚、λ：入射光の波長である。）で表わされる。前
述の非らせん構造におけるチルト角θは第１と第２の配
向状態でのねじれ配列した液晶分子の平均分子軸方向の
角度として現われることになる。上式によれば、かかる
チルト角θが２２．５°の角度の時最大の透過率となり
、双安定性を実現する非らせん構造でのチルト角θが２
２．５°にできる限り近いことが必要である。ところで
強誘電性液晶の配向方法としては、大きな面積に亙って
スメクチック液晶を形成する複数の分子で組織された液
晶分子層を、その法線に沿って一軸に配向させることが
必要であることから、通常ラビング処理を行ったポリイ
ミド膜が広く用いられてきた。特に、非らせん構造のカ
イラルスメクチック液晶の為の配向方法としては、例え
ば米国特許第４５６１７２６号明細書等が知られている
。 【０００７】しかしながら、これまで用いられてきたラ
ビング処理されたポリイミド膜による液晶配向方法を、
前述のクラークとラガウォールによって発表された双安
定性を示す非らせん構造の強誘電性液晶に対して適用し
た場合には下記の如き問題点を有していた。 【０００８】即ち、本発明者らの実験によれば、従来の
ラビング処理したポリイミド膜によって配向させて得ら
れた非らせん構造の強誘電性液晶でのチルト角θ（後述
の図３に示す角度）がらせん構造をもつ強誘電性液晶で
のチルト角Ｈ（後述の図２に示す三角錐の頂角の１／２
の角度）と較べて小さくなっていることが判明した。特
に、ラビング処理したポリイミド膜によって配向させて
得た非らせん構造の強誘電性液晶でのチルト角θは、一
般に３°〜８°程度で、その時の透過率はせいぜい３〜
５％程度であった。 【０００９】この様に、クラークとラガウォールによれ
ば双安定性を実現する非らせん構造の強誘電性液晶での
チルト角がらせん構造をもつ強誘電性液晶でのチルト角
と同一の角度をもつはずであるが、実際には非らせん構
造でのチルト角θの方がらせん構造でのチルト角Ｈより
小さくなっている。しかも、この非らせん構造でのチル
ト角θがらせん構造でのチルト角Ｈより小さくなる原因
が非らせん構造での液晶分子のねじれ配列に起因してい
ることが判明した。 【００１０】つまり、非らせん構造をもつ強誘電性液晶
では、液晶分子が図４に示す様に基板の法線に対して上
基板に隣接する液晶分子の軸４２より下基板に隣接する
液晶分子の軸４３（ねじれ配列の方向４４）へ連続的に
ねじれ角δでねじれて配列しており、このことが非らせ
ん構造でのチルト角θがらせん構造でのチルト角Ｈより
小さくなる原因となっている。尚、図中４１は上下基板
に形成したラビング処理や斜方蒸着処理によって得られ
た一軸性配向軸を表わしている。 【００１１】また、従来のラビング処理したポリイミド
配向膜によって生じたカイラルスメクチック液晶の配向
状態は電極と液晶層の間に絶縁体層としてのポリイミド
配向膜の存在によって第１の光学的安定状態（例えば、
白の表示状態）から第２の光学的安定状態（例えば、黒
の表示状態）にスイッチングするための一方極性電圧を
印加した場合、この一方極性電圧の印加解除後、強誘電
性液晶層には他方極性の逆電界Ｖｒｅｖ　が生じ、係る
逆電界Ｖｒｅｖ　がディスプレイ時における残像現象を
引き起こすという問題があった。（吉田明雄著、昭和６
２年１０月「液晶討論会予稿集」１４２〜１４３頁の「
ＳＳＦＬＣのスイッチング特性」） 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の従来
技術の問題点を解決するためになされたものであり、特
にカイラルスメクチック液晶の非らせん構造での大きな
チルト角を生じ、高コントラストな画像がディスプレイ
され、しかも残像現象を生じないディスプレイが可能な
カイラルスメクチック相を有する液晶素子、それを用い
た表示方法並びに表示装置を提供することを目的とする
ものである。 【００１３】 【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、対向す
る一対の基板と、該一対の基板間に配置されたカイラル
スメクチック相を示す液晶を有する液晶素子において、
少なくとも一方の基板がアセチレン、フェニレン、フェ
ニレンビニレン、フェニレンキシリデン、ベンジル、フ
ェニレンサルファイド、ジメチルパラフェニレンサルフ
ァイド、チエニレン、フラン、セレノフェン、ビニルピ
リジン、ビニルナフタレン、ビニルフェロセン、ビニル
カルバゾール、フェニレンオキシド、フェニレンセレニ
ド、ヘプタジイン、ベンゾチオフェン、チオフェン、ピ
ロール、アニリン、ナフチレンから選ばれた少なくとも
一種の骨格を含む重合体からなる配向膜を有することを
特徴とする液晶素子、それを用いた表示方法並びにその
液晶素子を有する表示装置に係るものである。 【００１４】以下、本発明を詳細に説明する。図１は、
本発明の強誘電性液晶素子の一例を示す模式図である。 同図において、１１ａと１１ｂは各々Ｉｎ２　Ｏ３　や
ＩＴＯ（Ｉｎ−Ｓｎ　　オキサイド；Ｉｎｄｉｕｍ　　
Ｔｉｎ　　Ｏｘｉｄｅ）等の透明電極１２ａと１２ｂで
被覆されたガラス基板であり、その上に２００〜１００
０Å厚の絶縁膜１３ａと１３ｂ（例えば、ＳｉＯ２　膜
、ＴｉＯ２　膜、Ｔａ２　Ｏ５　膜など）と前記重合体
からなる被膜の配向膜１４ａと１４ｂが各々積層されて
いる。前記配向膜１４ａ，１４ｂとの間にはカイラルス
メクチック相を示す液晶１５が配置され、その間隔の距
離はカイラルスメクチック液晶１５のらせん配列構造の
形成を抑制するのに十分に小さい距離（例えば、０．１
μｍ〜３μｍ）に設定され、カイラルスメクチック相を
示す液晶１５は双安定性配向状態を生じている。 【００１５】上述の十分に小さいカイラルスメクチック
液晶１５が配置されている液晶間距離は、配向膜１４ａ
と１４ｂとの間に配置されたビーズスペーサー１６（例
えば、シリカビーズ、アルミナビーズ等）によって保持
される。また、１７ａ，１７ｂは偏光板を示す。 【００１６】本発明で用いられる配向膜は従来公知のラ
ングミュア−ブロジェット法，蒸着法または塗布法によ
って形成した単分子累積膜，蒸着膜または塗布膜とする
ことができる。 【００１７】ラングミュア−ブロジェット法によって配
向膜を形成する場合には、膜厚を概ね４〜８０Å、好ま
しくは１６〜３２Åとすることが望ましい。又、配向膜
を成膜する際の基板の引き上げ方向に関しては、セル組
みした時に上下の基板間でその引き上げ方向が同一方向
になる様に（例えば、図１のＡの方向）成膜することが
望ましい。 【００１８】また、蒸着法および塗布法によって形成さ
れる配向膜の膜厚は通常５０〜２０００Å、好ましくは
１００〜２００Åの範囲が望ましい。 【００１９】また、配向膜には重合体からなる被膜が用
いられ、その重合体には、アセチレン、フェニレン、フ
ェニレンビニレン、フェニレンキシリデン、ベンジル、
フェニレンサルファイド、ジメチルパラフェニレンサル
ファイド、チエニレン、フラン、セレノフェン、ビニル
ピリジン、ビニルナフタレン、ビニルフェロセン、ビニ
ルカルバゾール、フェニレンオキシド、フェニレンセレ
ニド、ヘプタジイン、ベンゾチオフェン、チオフェン、
ピロール、アニリン、ナフチレンから選ばれた少なくと
も一種の骨格を含む重合体からなるものが好ましい。 【００２０】つまり、具体的には、ポリアセチレン、ポ
リジアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリメタフェニ
レン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリパラフェニレ
ンキシリデン、ポリベンジル、ポリパラフェニレンサル
ファイド、ポリジメチルパラフェニレンサルファイド、
ポリチエニレン、ポリフラン、ポリセレノフェン、ポリ
−２−ビニルピリジン、ポリ−１−ビニルナフタレン、
ポリ−２−ビニルナフタレン、ポリビニルフェロセン、
ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリパラフェニレンオ
キシド、ポリパラフェニレンセレニド、ポリ−１，６−
ヘプタジイン、ポリベンゾチオフェン、ポリチオフェン
、ポリピロール、ポリアニリン、ポリナフチレンが好ま
しい。 【００２１】なお、本発明の重合体は、前述の基本骨格
を有していれば、さらに置換基を有していてもよい。置
換基としては、例えば 【００２２】 【化１】−（ＣＨ２　）ｎ　−ＣＨ３　，−（ＣＨ２　
）ｎ　−ＯＨ， −（ＣＨ２　）ｎ　−ＣＯ２　Ｈ， −Ｏ−（ＣＨ２　）ｎ　−ＣＨ３　 【００２３】（式中、ｎは０〜１０までの整数を示す）
等が挙げられる。 【００２４】また、該有機膜を単分子累積膜とする場合
には、特に 【００２５】 【化２】−（ＣＨ２　）ｎ　−ＣＨ３　と−（ＣＨ２　
）ｎ　−ＣＯ２　Ｈ 【００２６】の置換基を組み合わせて有する重合体とす
ることが望ましい。 【００２７】また、本発明における有機膜は、より充分
に逆電界による残像を防止する観点から、導電率が１０
−８Ω−１ｃｍ−１より大きな導電性を示すよう重合し
た膜で形成させることが望ましい。 【００２８】そして、前記重合体からなる配向膜を形成
した基板は、対向する一対の基板の両者または一方の基
板に用いられる。本発明において用いられる液晶物質と
しては、降温過程で、等方相，コレステリック相，スメ
クチックＡ相を通してカイラルスメクチックＣ相を生じ
る液晶が好ましい。特に、コレステリック相の時のピッ
チが０．８μｍ以上のものが好ましい（但し、コレステ
リック相でのピッチは、コレステリック相の温度範囲に
おける中央点で測定したもの）。その具体的な液晶物質
としては、例えば下記の液晶物質「ＬＣ−１」、「８０
Ｂ」及び「８０ＳＩ＊　」を下記の比率で含有させた液
晶組成物が好ましく用いられる。 【００２９】 【化３】 【００３０】 【００３１】（上記の配合比率は、それぞれ重量比を表
わしている。）図２は、カイラルスメクチック相を示す
液晶の強誘電性を利用した動作説明のために、セルの例
を模式的に描いたものである。２１ａと２１ｂは、Ｉｎ
２　Ｏ２　、ＳｎＯ２　あるいはＩＴＯ等の薄膜からな
る透明電極で被覆された基板（ガラス板）であり、その
間に液晶分子層２２がガラス基板面に垂直になるよう配
向したＳｍＣ＊　（カイラルスメクチックＣ）相又はＳ
ｍＨ＊　（カイラルスメクチックＨ）相の液晶が封入さ
れている。太線で示した線２３は液晶分子を表わしてお
り、この液晶分子２３はその分子に直交した方向に双極
子モーメント（Ｐ⊥）２４を有している。この時の三角
錐の頂角をなす角度がかかるらせん構造のカイラルスメ
クチック相でのチルト角Ｈを表わしている。 【００３２】基板２１ａと２１ｂ上の電極間に一定の閾
値以上の電圧を印加すると、液晶分子２３のらせん構造
がほどけ、双極子モーメント（Ｐ⊥）２４がすべて電界
方向に向くよう、液晶分子２３は配向方向を変えること
ができる。液晶分子２３は、細長い形状を有しており、
その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従って
例えばガラス基板面の上下に互いにクロスニコルの偏光
子を置けば、電圧印加極性によって光学特性が変わる液
晶光学変調素子となることは、容易に理解される。 【００３３】本発明の液晶素子で用いる双安定性配向状
態の表面安定型強誘電性液晶セルは、その厚さを充分に
薄く（例えば、０．１〜３μｍ）することができる。こ
のように液晶層が薄くなるにしたがい、図３に示すよう
に、電界を印加していない状態でも液晶分子のらせん構
造がほどけ、非らせん構造となり、その双極子モーメン
トＰａまたはＰｂは上向き（３４ａ）又は下向き（３４
ｂ）のどちらかの状態をとる。このようなセルに、図３
に示す如く一定の閾値以上の極性の異なる電界Ｅａ又は
Ｅｂを電圧印加手段３１ａと３１ｂにより付与すると、
双極子モーメントは、電界Ｅａ又はＥｂの電界ベクトル
に対応して上向き３４ａ又は下向き３４ｂと向きを変え
、それに応じて液晶分子は、第１の安定状態３３ａある
いは第２の安定状態３３ｂの何れか一方に配向する。 この時の第１と第２の安定状態のなす角度の１／２がチ
ルト角θに相当する。 【００３４】この強誘電性液晶セルによって得られる効
果は、その第１に応答速度が極めて速いことであり、第
２に液晶分子の配向が双安定性を有することである。第
２の点を、例えば図３によって更に説明すると、電界Ｅ
ａを印加すると液晶分子は第１の安定状態３３ａに配向
するが、この状態は電界を切っても安定である。又、逆
向きの電界Ｅｂを印加すると、液晶分子は第２の安定状
態３３ｂに配向してその分子の向きを変えるが、やはり
電界を切ってもこの状態に留まっている。又、与える電
界Ｅａが一定の閾値を越えない限り、それぞれの配向状
態にやはり維持されている。 【００３５】次に、図５は本発明の液晶素子における配
向膜を用いた配向方法により配向した液晶分子の配向状
態を模式的に示す断面図、図６はそのＣ−ダイレクタを
示す図である。 【００３６】図５に示す５１ａ及び５１ｂは、それぞれ
上基板及び下基板を表わしている。５０は液晶分子５２
で組織された液晶分子層で、液晶分子５２が円錐５３の
底面５４（円形）に沿った位置を変化させて配列してい
る。 【００３７】図６は、Ｃ−ダイレクタを示す図であり、
同図中のＵ１は一方の安定配向状態でのＣ−ダイレクタ
６３で、Ｕ２　は他方の安定配向状態でのＣ−ダイレク
タ６３である。Ｃ−ダイレクタ６３は、図５に示す液晶
分子層５０の法線に対して垂直な仮想面への分子長軸の
写影である。 【００３８】一方、従来のラビング処理したポリイミド
膜によって生じた配向状態は、図７のＣ−ダイレクタ図
によって示される。図７に示す配向状態は、上基板５１
ａから下基板５１ｂに向けて分子軸のねじれが大きいた
め、チルト角θは小さくなっている。 【００３９】次に、図８（ａ）は、Ｃ−ダイレクタ６３
が図６の状態（ユニフォーム配向状態という）でのチル
ト角θを示す説明図、および図８（ｂ）はＣ−ダイレク
タ６３が図７の状態（スプレイ配向状態という）でのチ
ルト角θを示す説明図である。図中、６０は、配向膜を
ラングミュア−ブロジェット法によって形成したときの
基板の引き上げ方向または配向膜を蒸着法または塗布法
によって形成したときのラビング処理軸を示し、６１ａ
は配向状態Ｕ１　での平均分子軸、６１ｂは配向状態Ｕ
２　での平均分子軸、６２ａは配向状態Ｓ１　での平均
分子軸、６２ｂは配向状態Ｓ２　での平均分子軸を示す
。平均分子軸６１ａと６１ｂとは、互いに閾値電圧を超
えた逆極性電圧の印加によって変換することができる。 同様のことは平均分子軸６２ａと６２ｂとの間でも生じ
る。 【００４０】次に、逆電界Ｖｒｅｖ　による光学応答の
遅れ（残像）に対するユニフォーム配向状態の有用性に
ついて説明する。液晶セルの絶縁層（配向制御膜）の容
量Ｃｉ　、液晶層の容量をＣＬＣ及び液晶の自発分極を
Ｐｓとすると、残像の原因となるＶｒｅｖ　は下式で表
わされる。 【００４１】 【数２】 【００４２】図９は液晶セル内の電荷の分布、自発分極
Ｐｓ　の方向及び逆電界Ｖｒｅｖ　の方向を模式的に示
した断面図である。図９（ａ）はパルス電界印加前のメ
モリー状態下における＋及び−電荷の分布状態を示し、
この時の自発分極Ｐｓ　の向きは＋電荷から−電荷の方
向である。図９（ｂ）はパルス電界解除直後の自発分極
Ｐｓ　の向きを示し、自発分極Ｐｓ　は図９（ａ）の時
の向きに対して逆向き（従って液晶分子は一方の安定配
向状態から他方の安定配向状態に反転を生じている）で
あるが、＋及び−電荷の分布状態は図９（ａ）の時と同
様であるため、液晶内に逆電界Ｖｒｅｖ　が矢印Ｂ方向
に生じている。 この逆電界Ｖｒｅｖ　はしばらくした後、図９（ｃ）に
示すように消滅し、＋及び−電荷の分布状態が変化する
。 【００４３】図１０は従来のポリイミド配向膜によって
生じたスプレイ配向状態の光学応答の変化をチルト角θ
の変化に換えて示した説明図である。図１０に示す様に
、パルス電界印加時においては、矢印Ｘ１　の方向に沿
ってスプレイ配向状態下の平均分子軸Ｓ（Ａ）から最大
チルト角Ｈ付近のユニフォーム配向状態下の平均分子軸
Ｕ２　迄オーバーシュートし、パルス電界解除直後にお
いては、図９（ｂ）に示す逆電界Ｖｒｅｖ　の作用が働
いて、矢印Ｘ２の方向に沿ってスプレイ配向状態下の平
均分子軸Ｓ（Ｂ）迄チルト角θが減少し、そして図９（
ｃ）　に示す逆電界Ｖｒｅｖ　の減衰の作用により矢印
Ｘ３　の方向に沿ってスプレイ配向状態下の平均分子軸
Ｓ（Ｃ）迄チルト角θが若干増大した安定配向状態が得
られる。図１１はこの時の光学応答の状態を示すグラフ
である。 【００４４】本発明によれば、前述した導電性高分子を
用いて作成した配向膜を用いることで、液晶配向状態と
して、図１０に示したスプレイ状態下の平均分子軸Ｓ（
Ａ），Ｓ（Ｂ）及びＳ（Ｃ）を生じることが無く、従っ
て最大チルト角Ｈに近いチルト角θを生じる平均分子軸
に配列させることができる。 【００４５】図１２は本発明における配向膜を用いた時
の光学応答の状態を示すグラフである。図１２によれば
、残像に原因する光学応答の遅れを生じないこととメモ
リー状態下での高いコントラストを引き起こしているこ
とが認められる。 【００４６】本発明の液晶素子は、下述の実施例で明ら
かにする様に、特定の種類の配向膜を用いることによっ
て、明状態と暗状態での大きな光学的コントラストを示
し、特に米国特許第４６５５５６１号明細書等に開示さ
れているマルチプレクシング駆動時の非選択画素に対し
て大きなコントラストを生じ、更に該配向膜の導電性高
分子という一面を利用し、ディスプレイ時の残像の原因
となるスイッチング時（マルチプレクシング駆動時）の
光学応答の遅れを生じない配向状態を達成することがで
きる。 【００４７】さらに、本発明の液晶素子の他の模式図を
図１４に示す。付号は前述の通りである。 【００４８】また、図１５は本発明において使用される
ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）におけるＦＥＴ（電界効果
トタンジスタ）の構成を示す断面図、図１６はＴＦＴを
用いた強誘電性液晶セルの断面図、図１７はＴＦＴ基板
の斜視図、図１８はＴＦＴ基板の平面図、図１９は図１
８のＡ−Ａ′線で切断した部分断面図、図２０は図１８
のＢ−Ｂ′線で切断した部分断面図であり、以上に示す
各図はいずれも本発明の一実施態様を示すものである。 【００４９】図１６は、本発明の配向膜を有する液晶素
子の１つの具体例を表わしている。ガラス，プラスチッ
ク等の基板１１ｂの上にゲート電極８２、絶縁膜８８（
水素原子をドーピングした窒化シリコン膜等）を介して
形成した半導体膜７８（水素原子をドーピングしたアモ
ルファスシリコン）と、この半導体膜７８に接する２つ
端子７１と７４で構成したＴＦＴと、ＴＦＴの端子７４
と接続した画素電極７５（ＩＴＯ；Ｉｎｄｉｕｍ　　Ｔ
ｉｎ　　Ｏｘｉｄｅ）が形成されている。 【００５０】さらに、この上に配向膜１４ｂとアルミニ
ウムやクロムなどからなる光遮蔽膜７２が設けられてい
る。対向基板となる基板１１ａの上には対向電極８１（
ＩＴＯ；Ｉｎｄｉｕｍ　　Ｔｉｎ　　Ｏｘｉｄｅ）と配
向膜１４ａが形成されている。 【００５１】この基板１１ａと１１ｂの間には、前述の
カイラルスメクチック相を示す液晶１５が挟持されてい
る。又、この基板１１ａと１１ｂの周囲部にはカイラル
スメクチック液晶１５を封止するためのシール材８３が
設けられている。 【００５２】この様なセル構造の液晶素子の両側には、
クロスニコル状態の偏光子１７ａと１７ｂが配置され、
観察者Ａが入射光Ｉ０　よりの反射光Ｉ１　によって表
示状態を見ることができる様に偏光子１７ａの背後に反
射板８０（乱反射性アルミニウムシート又は板）が設け
られている。また、図中の符号は以下のものを示す。 【００５３】７１：ソース電極（ドレイン電極）７２；
光遮蔽膜 ７３；ｎ＋　層 ７４；ドレイン電極（ソース電極） ７５；画素電極 ７６；基板 ７７；半導体直下の光遮蔽膜 ７８；半導体 ７９；ゲート配線部の透明電極 ８０；反射板 ８１；対向電極 ８２；ゲート電極 ８３；シール材 ８４；薄膜半導体 ８５；ゲート配線 ８６；パネル基板 ８７；光遮断効果を有するゲート部 ８８；絶縁層 【００５４】又、上記の各図においてソース電極、ドレ
イン電極とは、ドレインからソースへ電流が流れる場合
に限定した命名である。ＦＥＴの働きではソースがドレ
インとして働く場合も可能である。 【００５５】さらに、本発明の液晶素子を表示パネル部
に使用し、図２１及び図２２に示した走査線アドレス情
報をもつ画像情報なるデータフォーマット及びＳＹＮＣ
信号による通信同期手段をとることにより、液晶表示装
置を実現することができる。図中の符合はそれぞれ以下
の通りである。 【００５６】１０１　　強誘電性液晶表示装置１０２　
　グラフィックコントローラ １０３　　表示パネル １０４　　走査線駆動回路 １０５　　情報線駆動回路 １０６　　デコーダ １０７　　走査線信号発生回路 １０８　　シフトレジスタ １０９　　ラインメモリ １１０　　情報信号発生回路 １１１　　駆動制御回路 １１２　　ＧＣＰＵ １１３　　ホストＣＰＵ １１４　　ＶＲＡＭ 【００５７】画像情報の発生は、本体装置側のグラフィ
ックスコントローラ１０２にて行なわれ、図２１及び図
２２に示した信号転送手段にしたがって表示パネル１０
３に転送される。グラフィックスコントローラ１０２は
、ＣＰＵ（中央演算処理装置、以下ＧＣＰＵ１１２と略
す）及びＶＲＡＭ（画像情報格納用メモリ）１１４を核
に、ホストＣＰＵ１１３と液晶表示装置１０１間の画像
情報の管理や通信をつかさどっており、本発明の制御方
法は主にこのグラフィックスコントローラ１０２上で実
現されるものである。なお、該表示パネルの裏面には、
光源が配置されている。 【００５８】 【実施例】以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に
説明する。 実施例１ 基板として、１５００Å厚のＩＴＯ膜上に６００ÅのＴ
ａ２　Ｏ５　膜が設けられている、１．１ｍｍ厚のガラ
ス基板を２枚用意し、これらの基板をイソプロピルアル
コールで超音波洗浄した後、ヘキサメチルジシラザン（
ＨＭＤＳ）の飽和蒸気中に一昼夜放置して疎水処理を行
った。続いて、前記基板上にラングミュア−ブロジェッ
ト法を用いて導電性高分子配向膜を形成した。以下に配
向膜の作成方法の詳細を記す。 【００５９】（１）式に示すｐ−キシリレン（ビスジア
ルキルスルホニウムジハライド）をアルカリ水溶液中で
縮合重合して得た（２）式に示す高分子スルホニウム塩
の２０ｍｏｌ／ｌの水溶液をエタノールで１０倍に希釈
し、さらに１，１，１−トリクロロエタンで１ｍｏｌ／
ｌの濃度に希釈した。次に、あらかじめ調製しておいた
パーフルオロノナン酸ナトリウムのエタノール／１，１
，１，−トリクロロエタン＝１／１の混合溶媒による濃
度１ｍｏｌ／ｌの溶液と容積比１：１で混合することに
より（３）式に示す高分子化合物を得て、これを展開液
とした。 【００６０】次に、この溶液を水温２０℃の純水上に展
開し、水面上に単分子膜を形成した。溶媒の蒸発を待っ
てから、係る単分子膜の表面圧を２５ｍＮ／ｍまで高め
、更にこの表面圧を一定に保ちながら前記基板上に、基
板上下速度１０ｍｍ／ｍｉｎで垂直浸漬法により、８層
のＹ型単分子膜の累積を行った。 【００６１】この高分子スルホニウム塩が累積された基
板を減圧下（約１Ｔｏｒｒ）で２００℃、２時間処理す
ることにより、累積膜を（４）式に示したポリ（ｐ−フ
ェニレンビニレン）に転化し、配向膜とした。その後、
平均粒径約１．５μｍのアルミナビーズを一方の基板上
に散布した後、各々の基板引き上げ方向が互いに平行か
つ同一方向になる様に２枚の基板を重ね合わせて液晶セ
ルを作製した。 【００６２】このセル内にチッソ（株）社製の強誘電性
スメクチック液晶である「ＣＳ−１０１４」（商品名）
を等方相下で真空注入してから、等方相から０．５℃／
ｈで３０℃まで徐冷することによって配向させることが
できた。この強誘電性液晶「ＣＳ−１０１４」を用いた
本実施例のセルでの相変化は、下記のとおりであった。 【００６３】 【数３】 　　　　　　　　　　　　８０．５℃　　　　　　６９
．１℃　　　　　　　　５０℃　　　　Ｉｓｏ．───
─→　　Ｃｈ────→ＳｍＡ────→ＳｍＣ＊　【
００６４】（Ｉｓｏ．＝等方相、Ｃｈ＝コレステリック
相、ＳｍＡ＝スメクチックＡ相、ＳｍＣ＊　＝カイラル
スメクチックＣ相） 上述の液晶セルを一対の９０°クロスニコル偏光子の間
に挾み込んで、５０μｓｅｃの３０Ｖパルスを印加して
から９０°クロスニコルを消光位（最暗状態）にセット
し、この時の透過率をホトマルチプライヤーにより測定
し、続いて５０μｓｅｃの−３０Ｖパルスを印加し、こ
の時の透過率（明状態）を同様の方法で測定したところ
、チルト角θは１５°であり、最暗状態時の透過率は０
．９％であるのに対し明状態時の透過率は４５％となり
、従ってコントラスト比は５０：１であった。又、残像
の原因となる光学応答の遅れは０．２秒以下であった。 【００６５】この液晶セルを図１３に示す駆動波形を用
いたマルチプレクシング駆動による表示を行ったところ
、高コントラストな高品位表示が得られ、又、所定の文
字入力による画像表示の後に全画面を白の状態に消去し
たところ、残像の発生は判読できなかった。尚、図１３
のＳＮ　，ＳＮ＋１　，ＳＮ＋２　は走査線に印加した
電圧波形を表わしており、Ｉは代表的な情報線に印加し
た電圧波形を表わしている。（Ｉ−ＳＮ　）は、情報線
Ｉと走査線ＳＮ　との交差部に印加された合成波形であ
る。又、本実施例ではＶ０　＝５〜８Ｖ、ΔＴ　＝２０
〜７０μｓｅｃで行った。 【００６６】 【化４】 【００６７】 実施例２ 実施例１と同様のＩＴＯ上にＴａ２　Ｏ５　を形成した
基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、この基
板をＨＭＤＳの飽和蒸気中に一昼夜放置して疎水処理し
、真空蒸着装置の基板ホルダに取付け、またこの装置の
タングステン製ボートにポリパラフェニレンサルファイ
ド（以下、ＰＰＳと記す）粉末としてライトンＶ−１（
フィリップス社製）５０ｍｇを入れた後、真空槽を３×
１０−６Ｔｏｒｒまで排気した。 【００６８】次に、タングステンボートを通電加熱して
１８０℃に保った。ボート温度が１８０℃に達した後、
５分経過後、基板の直下に設置したシャッタを１分間開
き、蒸着を行った。膜厚を触針法を用いて測定したとこ
ろ、２００Åであった。この膜を、０．１気圧のＡｓＦ
５　中で熱処理を行った。次に、この膜をラビング処理
して配向膜とした。（押し込みの毛先の浸入長０．４ｍ
ｍ、基板の送り速度１２ｍｍ／ｓｅｃ、基板の回転数１
０００ｒｐｍ） その後、実施例１と同様にして液晶セルを作成し、評価
を行ったところ、実施例１と同様の良好な結果が得られ
た。又、実施例１と同様のマルチプレクシング駆動によ
る表示を行ったところ、コントラスト及び残像について
は実施例１と同様の良好な結果が得られた。 【００６９】 実施例３ 実施例１と同様にＩＴＯ上にＴａ２　Ｏ５　を形成した
基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、この基
板をＨＭＤＳの飽和蒸気中に一昼夜放置して疎水処理を
行った。 続いて、係る基板上にラングミュア−ブロジェット法を
用いて導電性高分子配向膜を形成した。以下、配向膜の
作成方法の詳細を記す。 【００７０】（５）式に示すポリパラフェニレン先駆体
（Ｒ＝ＯＣＨ３　）をＮ−メチル−２−ピロリドンに溶
解させ（単量体換算濃度＝１×１０−３Ｍ）展開溶液と
した。 【００７１】次に、この溶液を水温２０℃の純水からな
る水相上に展開し、水面上に単分子膜を形成した。溶媒
蒸発除去後、前記単分子膜の表面圧を２５ｍＮ／ｍまで
高め、更にこの表面圧を一定に保ちながら、前記基板を
水面を横切る方向に３ｍｍ／ｍｉｎで静かに浸漬したの
ち、続いて３ｍｍ／ｍｉｎで静かに引き上げて２層のＹ
型単分子累積膜を作製した。この操作を繰り返して８層
のポリパラフェニレン先駆体の単分子累積膜を形成した
。 【００７２】次に、係る基板を加熱し、ポリパラフェニ
レン先駆体からポリパラフェニレン単分子累積膜を得た
（（６）式）。この手順は以下のように行った。まず前
乾燥として１７０℃で３０分間加熱し、次にＮ２雰囲気
下で４００℃に達するまで毎分１５℃程度の速度で加熱
し、４００℃に達した後、１０分間４００℃に保った。 そののち放置して室温に達するまで冷却した。 【００７３】以上の様にして得た基板を用いて実施例１
と同様にして液晶セルを作成し、評価を行ったところ、
実施例１と同様の良好な結果が得られた。また、（５）
式に示したＲとして本実施例に用いたものに限らず、例
えば 【００７４】 【化５】 　　Ｒ＝ＯＣＨ２　ＣＨ３　，　　ＯＣＨ（ＣＨ３　）
２　，　　Ｏ（ＣＨ）２　ＣＨ３　【００７５】でも同
様の良好な結果が得られた。 【００７６】 【化６】 【００７７】 実施例４ 実施例３における（５）式のＲを（ＣＨ３　）２　ＣＨ
ＣＨ２　にしたポリパラフェニレン先駆体を用いた以外
は、実施例１と同様の方法で作成した液晶素子について
、実施例１と同様の評価を行ったところ同程度の良好な
特性が得られた。また、Ｒとしては、本実施例のものに
限らず、例えば 【００７８】 【化７】 　　Ｒ＝（ＣＨ３　）２　ＣＨ，　　（ＣＨ３　）２　
Ｃ，　　ＣＨ３　（ＣＨ２　）ｎ　【００７９】（ｎ＝
１〜２０）についても同様の良好な結果が得られた。 【００８０】 実施例５ 実施例１と同様にＩＴＯ上にＴａ２　Ｏ５　を形成した
基板上に実施例３における（５）式に示したポリパラフ
ェニレン先駆体のＮ−メチル−２−ピロリドン溶液（１
６％）をスピンコート（７０００ｒｐｍで１２０秒間）
した後、実施例３と同様の熱処理を行ってポリパラフェ
ニレンの厚さ５０００Åの塗布膜を形成し、係る塗布膜
に実施例２と同様の条件でラビング処理した基板を用い
て、実施例４と同様に作成した素子について、実施例１
と同様の評価を行ったところ、実施例１と同様の良好な
結果が得られた。 【００８１】また、マルチプレシング駆動による表示に
おけるコントラスト及び残像は実施例１と同様であった
。また、（５）式のＲとしては本実施例に限らず、例え
ば 【００８２】 【化８】Ｒ＝ＯＣＨ２　ＣＨ３　，　　ＯＣＨ（ＣＨ３
　）２　，　　Ｏ（ＣＨ）２　ＣＨ３　 【００８３】のものでも同様の良好な結果が得られた。 【００８４】 【発明の効果】以上説明した様に、本発明の液晶素子に
よれば、特にカイラルスメクチック液晶の非らせん構造
での大きなチルト角を生じ、明状態と暗状態でのコント
ラストが高く、特にマルチプレクシング駆動時の表示コ
ントラストが非常に大きく高品位の表示が得られ、しか
も目ざわりな残像現象が生じることがない効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶素子の一例を示す模式図である。

【図２】らせん構造をもつカイラルスメクチック液晶の
配向状態を示した斜視図である。

【図３】非らせん構造の分子配列をもつカイラルスメク
チック液晶の配向状態を示す斜視図である。

【図４】基板の一軸性配向軸と非らせん構造の強誘電性
液晶分子の軸との関係を表わす説明図である。

【図５】本発明における配向膜による配向方法で配向し
たカイラルスメクチック液晶の配向状態を示す断面図で
ある。

【図６】図５のユニフォーム配向状態におけるＣ−ダイ
レクタ図である。

【図７】図５のスプレイ配向状態におけるＣ−ダイレク
タ図である。

【図８】図８（ａ）はユニフォーム配向状態におけるチ
ルト角θを示す説明図で図８（ｂ）はスプレイ配向状態
におけるチルト角θを示す説明図である。

【図９】図９（ａ）〜（ｃ）は強誘電性液晶内の電荷分
布、自発分極Ｐｓ　の向き及び逆電界Ｖｒｅｖ　の向き
を示す断面図である。

【図１０】電界印加時及び印加後のチルト角θの変化を
示す説明図である。

【図１１】従来例の液晶素子における光学応答特性を示
すグラフである。

【図１２】本発明の液晶素子における光学応答特性を示
すグラフである。

【図１３】本実施例で用いた駆動電圧の波形図である。

【図１４】本発明の液晶素子の他の例を示す模式図であ
る。

【図１５】本発明において使用されるＴＦＴ（薄膜トラ
ンジスタ）におけるＦＥＴ（電界効果トタンジスタ）の
構成を示す断面図である。

【図１６】ＴＦＴを用いた強誘電性液晶セルの断面図で
ある。

【図１７】ＴＦＴ基板の斜視図である。

【図１８】ＴＦＴ基板の平面図である。

【図１９】図１８のＡ−Ａ′線で切断した部分断面図で
ある。

【図２０】図１８のＢ−Ｂ′線で切断した部分断面図で
ある。

【図２１】本発明の液晶表示装置の走査線アドレス情報
をもつ画像情報なるデータフォーマット及びＳＹＮＣ信
号を示す説明図である。

【図２２】本発明の液晶表示装置の走査線アドレス情報
をもつ画像情報なるデータフォーマット及びＳＹＮＣ信
号を示す説明図である。

【符号の説明】

１１ａ，１１ｂ　　ガラス基板 １２ａ，１２ｂ　　透明電極 １３ａ，１３ｂ　　絶縁膜 １４ａ，１４ｂ　　配向膜 １５　　カイラルスメクチック液晶 １６　　ビーズスペーサー １７ａ，１７ｂ　　偏光板 ２１ａ，２１ｂ　　基板 ２２　　液晶分子層 ２３　　液晶分子 ２４　　双極子モーメント ３１ａ，３１ｂ　　電圧印加手段 ３２　　垂直層 ３３ａ　　第１の安定状態 ３３ｂ　　第２の安定状態 ３４ａ　　上向き双極子モーメント ３４ｂ　　下向き双極子モーメント Ｈ　　らせん構造でのチルト角 θ　　非らせん構造でのチルト角 Ｅａ，Ｅｂ　　電界 ４１　　上下基板に形成した一軸性配向軸４２　　上基
板に隣接する液晶分子の軸４３　　下基板に隣接する液
晶分子の軸４４　　ねじれ配列の方向 δ　　ねじれ角 ５０　　液晶分子層 ５１ａ　　上基板 ５１ｂ　　下基板 ５２　　液晶分子 ５３　　円錐 ５４　　底面 ６０　　基板引き上げ方向またはラビング処理軸６１ａ
　　配向状態Ｕ１での平均分子軸６１ｂ　　配向状態Ｕ
２での平均分子軸６２ａ　　配向状態Ｓ１での平均分子
軸６２ｂ　　配向状態Ｓ２での平均分子軸６３　　Ｃ−
ダイレクタ ７１　　ソース電極（ドレイン電極） ７２　　光遮蔽膜 ７３　　ｎ＋　層 ７４　　ドレイン電極（ソース電極） ７５　　画素電極 ７６　　基板 ７７　　半導体直下の光遮蔽膜 ７８　　半導体 ７９　　ゲート配線部の透明電極 ８０　　反射板 ８１　　対向電極 ８２　　ゲート電極 ８３　　シール材 ８４　　薄膜半導体 ８５　　ゲート配線 ８６　　パネル基板 ８７　　光遮断効果を有するゲート部 ８８　　絶縁層 １０１　　強誘電性液晶表示装置 １０２　　グラフィックコントローラ １０３　　表示パネル １０４　　走査線駆動回路 １０５　　情報線駆動回路 １０６　　デコーダ １０７　　走査線信号発生回路 １０８　　シフトレジスタ １０９　　ラインメモリ １１０　　情報信号発生回路 １１１　　駆動制御回路 １１２　　ＧＣＰＵ １１３　　ホストＣＰＵ １１４　　ＶＲＡＭ

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　対向する一対の基板と、該一対の基板
   間に配置されたカイラルスメクチック相を示す液晶を有
   する液晶素子において、少なくとも一方の基板がアセチ
   レン、フェニレン、フェニレンビニレン、フェニレンキ
   シリデン、ベンジル、フェニレンサルファイド、ジメチ
   ルパラフェニレンサルファイド、チエニレン、フラン、
   セレノフェン、ビニルピリジン、ビニルナフタレン、ビ
   ニルフェロセン、ビニルカルバゾール、フェニレンオキ
   シド、フェニレンセレニド、ヘプタジイン、ベンゾチオ
   フェン、チオフェン、ピロール、アニリン、ナフチレン
   から選ばれた少なくとも一種の骨格を含む重合体からな
   る配向膜を有することを特徴とする液晶素子。
2. 【請求項２】　　前記配向膜が単分子累積膜よりなる請
   求項１記載の液晶素子。
3. 【請求項３】　　前記配向膜が蒸着膜よりなる請求項１
   記載の液晶素子。
4. 【請求項４】　　前記配向膜が塗布膜よりなる請求項１
   記載の液晶素子。
5. 【請求項５】　　前記塗布膜がラビング処理されている
   膜である請求項４記載の液晶素子。
6. 【請求項６】　　液晶層の膜厚が液晶分子のらせんが解
   除された膜厚になるように前記一対の電極基板を液晶層
   の膜厚に間隔を設定して配置する請求項１記載の液晶素
   子。
7. 【請求項７】　　請求項１記載の液晶素子を有する表示
   装置。
8. 【請求項８】　　前記液晶素子の駆動回路を有する請求
   項７記載の表示装置。
9. 【請求項９】　　前記駆動回路がアクティブマトリック
   ス構成により駆動する駆動回路である請求項８記載の表
   示装置。
10. 【請求項１０】　　光源を有する請求項９記載の表示装
    置。
11. 【請求項１１】　　対向する一対の基板と、該一対の基
    板間に配置されたカイラルスメクチック相を示す液晶を
    有する液晶素子において、少なくとも一方の基板がアセ
    チレン、フェニレン、フェニレンビニレン、フェニレン
    キシリデン、ベンジル、フェニレンサルファイド、ジメ
    チルパラフェニレンサルファイド、チエニレン、フラン
    、セレノフェン、ビニルピリジン、ビニルナフタレン、
    ビニルフェロセン、ビニルカルバゾール、フェニレンオ
    キシド、フェニレンセレニド、ヘプタジイン、ベンゾチ
    オフェン、チオフェン、ピロール、アニリン、ナフチレ
    ンから選ばれた少なくとも一種の骨格を含む重合体から
    なる配向膜を有することを特徴とする液晶素子を用いた
    表示方法。
12. 【請求項１２】　　前記配向膜が単分子累積膜よりなる
    請求項１１記載の表示方法。
13. 【請求項１３】　　前記配向膜が蒸着膜よりなる請求項
    １１記載の表示方法。
14. 【請求項１４】　　前記配向膜が塗布膜よりなる請求項
    １１記載の表示方法。
15. 【請求項１５】　　前記塗布膜がラビング処理されてい
    る膜である請求項１４記載の表示方法。
16. 【請求項１６】　　液晶層の膜厚が液晶分子のらせんが
    解除された膜厚になるように前記一対の電極基板を液晶
    層の膜厚に間隔を設定して配置する請求項１１記載の表
    示方法。
17. 【請求項１７】　　前記液晶の分子を電気的に駆動して
    表示を行なう請求項１６記載の表示方法。
18. 【請求項１８】　　前記駆動をアクティブマトリックス
    構成による駆動回路で行う請求項１７記載の表示方法。