JPH05188382A

JPH05188382A - 強誘電性液晶表示装置

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Publication number: JPH05188382A
Application number: JP666292A
Authority: JP
Inventors: Tsunako Taniguchi; 維子谷口; Tomoaki Kuratate; 知明倉立
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-01-17
Filing date: 1992-01-17
Publication date: 1993-07-30
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: JP2779087B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】基板間にカイラルスメクチックＣ相を有する
液晶を介在させ液晶パネルとし、かつ、カイラルスメク
チックＣ相における層構造がシェブロン構造であり、そ
の折れ曲がり方向が、一軸配向処理方向に発生するライ
トニング欠陥とその欠陥の後方に発生するヘアピン欠陥
に囲まれた領域の内側、もしくは、ヘアピン欠陥と後方
に発生するライトニング欠陥に囲まれた領域の外側に発
生する方向であり、かつ折れ曲がり方向を示す領域にお
いて、ヘアピン欠陥とライトニング欠陥が別個にまたは
対をなして発生する液晶であり、ヘアピン欠陥よりライ
トニング欠陥に近くなるように電極端部に突起体を配置
することを特徴とする。【効果】バイアス波形の印加されるマルチプレックス
駆動においても高コントラストを実現することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表示装置に関する。さ
らに詳しくは、強誘電性液晶を用いた液晶表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ネマティック液晶を用いた液晶表示装置
としては、ツィストネマティック型（Twisted Nematic
TN 型）液晶表示装置、スーパーツイステッド型（Supe
rtwisted Birefringence Effect 、SBE 型) 液晶表示装
置がある。しかしながらツイステッドネマティック型液
晶表示装置では、駆動方式のマルチプレックス化が進む
に従って駆動マージンが狭くなり、十分なコントラスト
が得られないという欠点が生じている。また、ツイステ
ッドネマティック型液晶表示装置の改良型であって、大
きなツイスト角を用いるスーパーツイステッド型液晶表
示装置では、大容量表示に用いるとコントラストが低下
したり、応答速度が遅くなるという欠点が生じている。

【０００３】そこで、このようなネマティック液晶を用
いる液晶表示装置を改良する装置として、１９８０年に
クラーク(N.A.Clark) とラガバル(Lagerwall) によっ
て、キラルスメクチックＣ液晶、すなわち強誘電性液晶
を用いた液晶表示装置が提案されている( 特開昭56-107
216 号公報、米国特許第4367924 号) 。この液晶表示装
置は、液晶分子の誘電異方性を利用する電界効果を用い
た前記の液晶表示装置とは異なり、強誘電性液晶の自発
分極の極性と電界の極性とを整合させる回転力を用いた
構成の液晶表示装置である。この液晶装置の特徴として
は、双安定性、メモリー性、高速応答性などを挙げる事
が出来る。すなわち、強誘電性液晶をギャップを薄くし
たセルに注入すると、界面の影響を受けて強誘電性液晶
の螺旋構造がほどけ、液晶分子がスメクチック層法線に
たいして傾き角θだけ傾いて安定する領域と、逆方向に
−θだけ傾いて安定する領域とが混在し、双安定性を有
する。このセル内の強誘電性液晶に対して電圧を印加す
ることによって、液晶分子とその自発分極の向きを一様
に揃える事ができ、印加する電圧の極性を切り替えるこ
とによって、液晶分子の配向をある一定の状態から別の
一定の状態へと切り替えるスイッチングが可能となる。

【０００４】このスイッチング駆動に伴い、セル内の強
誘電性液晶では、複屈折光が変化するので２つの偏光子
間に上記セルを挟むことによって、透過光を制御するこ
とができる。さらに、電圧の印加を停止しても液晶分子
の配向は、界面の配向規制力によって電圧印加停止前の
状態に維持されるので、メモリ効果も得ることができ
る。また、スイッチング駆動に必要な時間は、液晶の自
発分極と電界が直接作用するために、ツイステッドネマ
ティック型液晶表示装置の1 ／1000以下という高速応答
性をもち、それにより高速表示が可能である。そこ
で、この強誘電性液晶のメモリ効果や高速応答性を利用
することにより、マルチプレックス駆動方式による走査
線の数が多い高解像度の液晶表示装置を構成することが
従来より試みられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように本来、強
誘電性液晶はメモリ性を有するのであるが、メモリ状態
の反転という現象がしばしば生じる。これは、電解を印
加して分子が＋θ傾いた状態にした後、電界を除去する
と＋θ傾いた状態を保たずに−θ傾いた状態に戻ってし
まうという現象である。この現象は強誘電性液晶の自発
分極によって生じ、逆電場によって引き起こされると説
明されている（吉田、他；第１３回液晶討論回予稿集、
２Ｚ１５（１９８７））。より詳細な検討により、この
様なメモリの反転が、電極のエッジ部分から生じ安いこ
とが調べられている（特開平１−１７９９１５号公
報）。これは、画面のざらつきやコントラスト低下等、
表示品位に多大な悪影響を及ぼす。

【０００６】更に駆動方法として、複数の走査電極と複
数の信号電極を有する一対の基板があって、走査電極に
は順次走査信号が印加され、前記走査信号と同期して信
号電極には情報信号が印加されるような、いわゆるマル
チプレッシング駆動する場合には、非選択電極にもバイ
アス電界が印加される。強誘電性液晶は電界に直接応答
するので前記のようなバイアス電界が印加されると液晶
分子が揺らぎ、著しくコントラストを低下させ、メモリ
の反転もバイアス電界がないときよりも大きくなるとい
う問題点があった。

【０００７】本発明は第一に、常にバイアス波形が印加
されるマルチプレッシング駆動においてメモリの反転を
抑え、コントラストの低下の少ない高品位の強誘電性液
晶素子を提供するものであり、第二にはアクティブ素子
を設けてバイアス電界の印加を防ぎ、更にメモリの反転
を抑え、高視野角、高コントラストの強誘電性液晶素子
を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数の電極
を設けた略平行に配置されている上下基板があり、その
基板電極の重なり部分が絵素部となる素子があり、任意
に各絵素にはアクティブ素子を接続し、前記電極のう
ち、少なくとも一方の端部に突起体を有し、前記電極の
上に略平行に一軸配向処理を施した配向膜を設けてな
り、任意に前記電極に選択的に電圧を印加することによ
って液晶の光軸を切り替える駆動手段と、光軸の切り替
えを光学的に識別する手段を有しており、これらの基板
間にカイラルスメクチックＣ相を有する液晶を介在させ
液晶パネルとし、かつ、カイラルスメクチックＣ相にお
ける層構造が『く』の字形状に折れ曲がったシェブロン
構造であり、前記折れ曲がり方向が、一軸配向処理方向
に発生するライトニング欠陥とその欠陥の後方に発生す
るヘアピン欠陥に囲まれた領域の内側、もしくは、一軸
性配向処理方向に発生するヘアピン欠陥と後方に発生す
るライトニング欠陥に囲まれた領域の外側に発生する方
向であり、かつ前記折れ曲がり方向を示す領域におい
て、ヘアピン欠陥とライトニング欠陥が別個にまたは対
をなして発生する液晶であり、前記突起体のうち、少な
くとも１つはヘアピン欠陥よりライトニング欠陥に近く
なるように配置することを特徴とする強誘電性液晶装置
を提供する。

【０００９】かかる液晶の層のおれまがり方向はシェブ
ロン１配向（以下Ｃ１配向と記す）と呼ばれるものであ
り、特にＣ１配向の中でも基板上で分子がねじれてない
Ｃ１ユニフォーム配向（以下Ｃ１Ｕと記す）が、本発明
の強誘電性液晶の配向の特徴である。かかる化合物の具
体例としては、下記の化合物が挙げられる。

【００１０】

【化１】

【００１１】

【化２】

【００１２】かかる化合物の含有量は強誘電性液晶組成
物中、１〜３０重量％とされる。含有量が１重量％未満
では、１／３バイアス駆動でコントラストの改善効果が
不充分であり、３０重量％を越えると、Ａ−Ｃ転移温度
を著しく下げるあるいは、結晶化、高次スメクチック相
の出現を引き起こす等の相系列や相転移温度に対して好
ましくない影響を与える事があるため適さない。

【００１３】かかる本発明の強誘電性液晶組成物には、
電子受容体が添加されていてもよく、かかる添加はＣ１
Ｕ配向の温度安定性、ことに低温安定性を向上させる点
一つの好ましい態様である。かかる電子受容体として
は、シアノ基を有し、シアノ基の３重結合と共役し得る
炭素−炭素二重結合を有する共役系シアノ化合物や共役
系ハロゲン化合物がある。共役系シアノ化合物として
は、ジクロロジシアノパラベンゾキノン（ＤＤＱ），テ
トラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ），テトラシアノエ
チレン（ＴＣＥ）が挙げられる。また、共役系ハロゲン
化合物としては、ジクロロジフルオロキノン、ジクロロ
アントラキノンが挙げられる。これらの電子受容体の配
合量は、１０００−５０００ｐｐｍとするのが適してい
る。

【００１４】また、本発明の強誘電性液晶組成物には、
配向性向上の点で未端にフルオロアルキル基を有する他
の液晶性化合物や液晶相溶性化合物が配合されていても
よく、その例は、例えば特開平３−４７８９１号公報等
に示される。一方、本発明においては、配向膜として、
配向処理によるプレチルト角が８〜３０°の高プレチル
ト角の有機配向膜が用いられる。ここでプレチルト角が
これらの範囲外では意図する均一なＣ１Ｕ配向が得られ
ず適さない。

【００１５】かかる配向膜としては、例えばＰＳＩ−Ｘ
−２００１（チッソ石油化学社製）やＰＳＩ−８７１ｐ
ｐｄ（チッソ石油化学社製）の名称で入手できるもの
が、使用可能である。かかる本発明の強誘電性液晶表示
装置の具体例を図２に示す。ガラス基板１ａ上に透明電
極２ａ，線状突起体１３ａ，絶縁膜３ａ，配向膜４ａの
順に各層が形成されたものが、基板９である。ここで、
透明電極２ａは複数本の透明電極が互いに平行となるよ
うにストライプ状に配列して形成され、配向膜４ａには
ラビングによる一軸配向処理がほどこされた構造になっ
ている。

【００１６】一方、もう片側のガラス基板１ｂ上にも同
様の条件で透明電極２ｂ，線状突起体１３ｂ，絶縁膜３
ｂ，配向膜４ｂの順に各層が形成されたものが、基板１
０である。透明電極２ｂ，配向膜４ｂは基板９と同様、
透明電極２ｂは複数本の透明電極が互いに平行となるよ
うにストライプ状に配列して形成され、配向膜４ｂには
ラビングによる一軸配向処理がほどこされた構造になっ
ている。

【００１７】ついで、この基板９と基板１０は、互いに
配向膜４ａ，４ｂが対向しあい、かつ、互いの透明電極
２ａ，２ｂが直交し、かつ、基板９と１０でラビング方
向がほぼ一致するようにし、１．５〜３μｍ程度、好ま
しくは１．２〜１．８μｍの間隔を隔ててシール部材６
で貼り合わせる。これらの基板９，１０間には強誘電性
液晶組成物７を介在させて液晶セル１１が作成される。

【００１８】更に、このセルの上下に偏光軸をほぼ直交
させた偏光板１２ａ，１２ｂを配置させ、偏光板の一方
の偏光軸をセルの液晶のどちらか一方の光軸にほぼ一致
させて液晶表示装置とする。このような強誘電性液晶素
子においてはカイラルスメクチックＣ層における層構造
は、一般的には『く』の字におれまがったシェブロン構
造をしていることが知られている。ところで、この層の
折れ曲がる方向は図３に示すように、二通りの方向（１
７，１８）に発生し、これに伴って二つの異なった配向
状態が生じる。そのとき層と層折れ曲がりの方向が異な
った場所には、ジグザグ欠陥と呼ばれる配向欠陥が生じ
てくる。図３に示すように、ジグザグ欠陥には層の折れ
曲がる方向で＜＜＞＞と＞＞＜＜の２種類の欠陥が発生
し、その形状から前者１５がライトニング欠陥、後者１
６をヘアピン欠陥と名付けられており、この形状を観察
することで層の折れ曲がり方向が規定できる［Ｊｐｎ．
Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２８，ｐ．５０（１９８
８）］。

【００１９】このような２つの配向はラビング方向との
関係からＣ１配向、Ｃ２配向と呼ばれている（神辺，電
気情報通信学会専門講習会講演論文集「オプトエレクト
ロニクス」−液晶表示と関連材料−，１９９０年１月，
ｐ１８^-２６）。図４はこれら２つの配向を説明するた
めの図である。図４に記されている円錐状の図形は、ス
イッチングの際に、液晶分子が動きうる軌道で、層法線
２５に対して液晶のティルト角２６だけ傾いた軌道であ
る。この関係に関しては、特公平１−１５８４１５の中
でも論じており、ラビング軸と層の折れ曲がり方向が逆
である２３の場合をＣ１配向（シェブロン１）、同じで
ある図４−２４の場合をＣ２配向（シェブロン２）と定
義している。以下本特許でも同様の名称を使う。

【００２０】Ｃ１配向とＣ２配向は、基板界面の液晶分
子のプレティルトが無い場合には、ほぼ等価な配向状態
を示すが、ラビング処理などの一軸配向処理をした場
合、図５に示すような方向に液晶分子のプレチルト２２
が生ずる。このプレチルトを大きくすると、Ｃ１とＣ２
で液晶分子の配向状態の差が顕著になっていく。プレテ
ィルト角度は２度程度以上あれば差は顕著であることを
本発明の研究者らは確認している。またＣ１配向の方が
より高温側に出現する傾向のあることも報告されている
（神辺，電子情報通信学会専門講習会講演論文集「オプ
トエレクトロニクス」−液晶表示と関連材料−，１９９
０年１月，ｐ１８^-２６）。

【００２１】図６はスイッチングを示すための模式図を
示す。図６ａ，ｂ、図６ｃ，ｄは、基板界面での分子が
動きにくい場合のＣ１，Ｃ２配向のメモリ状態の分子
（Ｃダイレクター）の様子を模式的に記したものであ
る。この図において、電界を印加した時のスイッチング
は、ａｂ、ｃｄ間で生じる。この時、メモリー状態の切
り替えは、シェブロン構造のつなぎめ部分１４だけで起
こっていることになる。界面における分子の上下基板で
の配置を考えると、Ｃ１配向ではｎダイレクタ２０は大
きくねじれた状態になっており、Ｃ２配向では小さなね
じ状態になっている。それゆえ、Ｃ１配向の方がツイス
テッド配向を取り易いことが予想される。実際、特開平
１−１５８４１５によれば、セルの上下に偏光板を直交
させて配置し、セルをその中で回転させたとき、Ｃ１配
向では消光する場所がなく、Ｃ２配向では消光する場所
があり、Ｃ１配向に比べＣ２配向の方が、良いコントラ
スト特性をしめすことが報告されている。

【００２２】このような結果は配向膜のプレチルト角度
が小さいときに得られるもので、同様の結果を本発明の
研究者たちも確認したが、本発明の研究者たちは、配向
膜のプレチルト角度がもっと大きいときには違った減少
が生じることを見いだした。すなわちプレチルト角度が
８°〜３０°という大きな値を示す配向膜を用いると、
高温側のＣ１配向においては、明確な消光位置を示す領
域と消光する領域が観察される。ユニフォーム配向とツ
イステッド配向とを消光位の有無によって区別すること
が一般に認められているので（福田、竹添、「強誘電性
液晶の構造と物性」、コロナ社、１９９０年、ｐ−３２
７）、今ここで、Ｃ１配向で消光位を示すものをＣ１Ｕ
（Ｃ１ユニフォーム）配向、Ｃ１配向で消光位を示さな
いものをＣ１Ｔ（Ｃ１ツイステッド）配向と呼ぶことに
する。Ｃ２配向については一種類の配向しか得られなか
ったのでＣ２配向とのみ標記することにする。

【００２３】この減少をもう少し考察すると次のように
言うこともできる。すなわち、図６ａ〜ｄを用いて説明
した現象は、基板界面で分子が動きにくい場合について
述べたわけであるが、ところが、界面付近の分子を動き
易くし、界面反転が発生した場合を考えると、状況が異
なってくる。図６ｅ，ｆ、図６ｇ，ｈは界面反転が発生
した場合のＣ１，Ｃ２配向のメモリー状態の分子の様子
を記したものである。この図において、電界を印可した
時のスイッチングはｅｆ，ｇｈ間で起こっている。この
場合Ｃ１配向においては、２つのメモリー状態共に上下
基板の分子のねじれ状態はなくなり、しかも、２つのメ
モリー状態間の光軸角度（メモリ角度）が広くなる。こ
のため、直交ニコル中で消光が可能なだけでなく、セル
を消光いちに設置し、電圧印加を行ってもうひとつのメ
モリー状態に光軸を切り替えた時の光軸角の動きが大き
いために、大きな光変化が得られることになる。

【００２４】ところがＣ２配向においては、界面近傍の
分子の反転が起こったとしても、図から分かるように、
第一のメモリー状態と第二メモリー状態との間では、光
軸の変化が、大きく取れない。従って、界面付近の分子
を動き易くし、界面反転が生じた場合には、Ｃ１配向の
方が、よりコントラストがとれることが推定できるわけ
である。

【００２５】一般にハイプレチルトの配向膜を用いる
と、基板界面で分子が動き易くなると解釈しており、こ
れが上記の現象と結び付くものと考えている。さて、プ
レチルト角度の大きな配向膜を用いた場合Ｃ１Ｕ，Ｃ１
Ｔ、およびＣ２の３つの状態が観察されるわけである
が、得られるコントラストには次のような傾向があるこ
とを本発明の研究者らは見いだした。

【００２６】Ｃ１Ｕ＞Ｃ２＞Ｃ１Ｔこの傾向はバイアス電界が印可された場合には更に顕著
な差となる。Ｃ１Ｕがバイアス電界が印加されたときに
良好なコントラストが得られる理由は完全には明確にな
っていないが、バイアス電圧が印加されているときの分
子の揺らぎがＣ２配向よりも小さく、黒状態での光の透
過が小さいことを確かめている。

【００２７】まずＣ１かＣ２かの見分け方について述べ
る。セル内のスペーサーや傷から発生するジグザグ欠陥
の形状から層の折れ曲がり方向が推定できる。欠陥には
ライトニングとヘヤピンとの２種類の形状があり、二つ
の欠陥は通常つながって閉じており、その欠陥でかこま
れた領域とその外側では層の折れ曲がり方向が異なるこ
とが知られているので( 図３参照) 、ラビング方向と層
の折れ曲がり方向を推定することができる。またラビン
グ方向は分子のプレチルトの方向で図５の関係になるこ
とが一般に認められているので、ラビング方向と層の折
れ曲がり方向からＣ１配向、Ｃ２配向を規定できる。

【００２８】次にツイスト配向（Ｔ）であるか、ユニフ
ォーム配向（Ｕ）であるかを見分けるための判別法につ
いて述べる。本特許では２つの状態のうち、消光位が現
れるものをユニフォーム、現れないものをツイステッド
とすることにした。ユニフォームとツイステッドの差は
つぎのようになる。 1. セルに低周波の三角波を印加しながら顕微鏡観察を
すると、反転ドメインが観察される。その際、シェブロ
ンのつなぎめ（折れ曲がり部）で発生する内部回位の移
動によるドメイン反転は( 舟型のドメインと呼ばれてい
る) 、ツイスト配向であるとユニフォーム配向であると
に拘わらず発生する。従ってその反転以外にもう一つ以
上ドメイン反転が観測された場合、その反転は界面での
反転であり、スイッチング時にユニフォーム状態を経由
していると判断できる。 2. セルに十分な電界を( ±１０Ｖ程度) 印加して求め
た光軸の移動角度に対して、メモリー時の二つの安定状
態( 電圧無印加状態) 間の光軸角度が、前者の４０％以
上ある場合。通常ツイスト配向では、３０％台程度の値
しか得られない。しかし、上記の液晶素子に於いても一
部にメモリ反転現象が観察される。

【００２９】上述のように我々はプレチルト角８〜３０
°という従来より大きいプレチルト角を持つ配向膜と適
切な液晶材料とを組み合わせることによって、Ｃ１Ｕ配
向を実現し、小さいプレチルト角をもつ配向膜では得ら
れなかった高コントラスト表示を可能にした。しかし、
Ｃ１Ｕ配向においても従来のようなメモリの反転現象が
見られた。

【００３０】メモリの反転は強誘電性液晶の自発分極に
よって生じる逆電場が引き起こす現象といわれており
（吉田、他；第１３回液晶討論会予稿集、２Ｚ１５（１
９８７））、特にこの現象は電極のエッジ部分から起こ
りやすいことが調べられている（特開平１−１７９９１
５）。特開平１−１７９９１５によると、Ｃ２配向にお
いて配向の方向に対して一方のエッジからメモリ反転現
象が起こり、このエッジ部分に金属等の線状突起体を形
成することによってメモリ反転を防止することができる
と報告されている。

【００３１】しかし、我々は更に詳細な検討を行ったと
ころ、図７ａ（１）〜ｂ（２）に示すように、Ｃ２配向
を利用している特開平１−１７９９１５では、一対のラ
イトニング欠陥とヘアピン欠陥を有する液晶の配向にお
いて、線状突起体をヘアピン欠陥側のエッジに設けてい
るが、我々の利用しているＣ１配向では上記の位置に線
状突起体を配置してもメモリの反転を止めることができ
なかった。逆に、一対のライトニング欠陥とヘアピン欠
陥を有する液晶の配向において、線状突起体をライトニ
ング欠陥側のエッジに設けることによってメモリ反転を
抑えることができた。

【００３２】

【実施例】

実施例１表２に構造式で示している化合物を表１に示す割合で混
合し、すべての化合物を、一度、各成分が等方性液体状
態になるまで加熱し、十分に攪拌した後、室温まで放冷
することによりＢＬＣ１を作製した。この液晶組成物は
スメクチックＣ相を有した。ＢＬＣ１にＣＨ１を２％添
加してＦＬＣ１を作製した。この強誘電性液晶組成物Ｆ
ＬＣ１の転移温度を表３に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【化３】

【００３５】

【表２】

【００３６】実施例２本発明に適用した配向膜について磁場容量法を用いてプ
レチルト角を求めた。その測定結果を表４に示す。な
お、測定用のセルは以下のようにして作製した。１．ガラス基板上におよそ１０００Åの厚さのＩＴＯ膜
を蒸着もしくはスパッタにより形成した。２．１の基板上に膜厚およそ５００Åの絶縁膜を形成し
た。この絶縁膜は、ＳｉＯ₂ の場合、蒸着により形成
し、東京応化製のＯＣＤ（ＯＣＤＰ−５９３１０）の
場合、スピンコートにより形成した。３．２の基板に表４に示す配向膜をスピンコート等の方
法を用いて膜厚およそ４００Åで形成した。４．３の処理の後、レーヨン系の布を用いたラビング法
により一軸配向処理を行った。５．４でラビング処理を施した基板を上下基板とし、上
下の基板でラビング処理を施した面が向かい合い、かつ
ラビング方向が反平行となり、かつ上下基板間のギャッ
プが２０μｍになるようにフィルム状のスペーサーを挟
み、貼り合わせた。６．５で作製されたセルにメルク社製のネマチック液晶
材料Ｅ−８を注入し液晶セルを作製した。

【００３７】

【表３】

【００３８】実施例３図２は、本発明の液晶装置部の断面を示したものであ
る。図１は本発明の線状突起体を形成した片側基板の斜
視図である。液晶パネルは以下の手順により作成した。１．ガラス基板１ａ，１ｂのそれぞれの上に１０００Å
の厚さの複数本の透明電極（２ａ，２ｂ）が互いに平行
になるようストライプ状に電極のパターンを配列して形
成する。透明電極の厚さ３００〜５０００Å、好ましく
は１０００〜３０００Åの範囲に設定することが可能で
ある。２．１の電極の長手方向の片方のエッジ部分電極と非電
極部分にまたがるようにモリブデン１３ａ，１３ｂを８
００Åの厚さに形成する。モリブデンの厚さは３００〜
５０００Å、好ましくは５００〜２０００Å（この実施
例では５００Å）の範囲で設定することが可能である。３．２の基板上に、電極保護膜３ａ，３ｂを１０００Å
の膜厚で形成する。電極保護膜の厚さは３００〜５００
０Å、好ましくは５００〜２０００Åの範囲に設定する
ことができる。電極保護膜にはＳｉＯ₂ もしくは、東京
応化製のＯＣＤ（ＯＣＤＰ−５９３１０）を使用し
た。電極保護膜は、ＳｉＯ₂ の場合、スパッタにより形
成し、ＯＣＤの場合は、スピンナーにより基板に塗布
後、焼成する事より形成した。４．３の基板上に配向膜を４００Åの膜厚で形成する。
配向膜材料としてはチッソ石油化学社製のＰＳＩ−Ｘ−
Ａ−２００１，ＰＳＩ−Ｘ０１２（ポリイミド）及びＰ
ＶＡをスピンコーターにて塗布し、焼成する事により形
成した。配向膜の厚さは２００〜１０００Åの範囲で設
定することができる。５．４で作成された基板にレーヨン系の布を用いてラビ
ング法による一軸配向処理を施す。このときのラビング
の方向は、片方の基板はモリブデンで形成した線状突起
体を通過してから電極を通過するような方向に行い、か
つ、基板９，１０を電極パターンが直交するように貼り
合わせたときにラビング方向が同じになるように行な
う。６．１〜５の工程を経た上下の基板の間に直径１．５μ
ｍのシリカビーズを分散させエポキシ樹脂製のシール部
材で貼り合わせる。シリカビーズの直径は１〜３μｍ、
好ましくは、１．２〜１．８μｍの範囲に設定すること
ができる。７．１〜６の工程を経て作成したパネルに前述の本発明
による強誘電性液晶組成物を真空注入法により注入し
た。注入後はアクリル系ＵＶ硬化型の樹脂により注入口
を封止した。

【００３９】実施例４配向膜としてＰＳＩ−Ｘ−Ａ−２００１を用いた実施例
３のセル構成のセルにＦＬＣ１を注入した。図７−ａ
（２）に１絵素に於ける配向の様子を示す。配向状態は
スペーサ周辺の極一部の領域を除いてほぼ全面Ｃ１Ｕ配
向を示した。スペーサ周辺には一対のヘアピン欠陥とラ
イトニング欠陥が生じ、モリブデンで形成した線状突起
体はライトニング欠陥に近くなるように配置されてい
る。このセルに図１２及び図１３に示すような電界を印
加してスイッチングさせたところ、エッジからのメモリ
反転はなく、しかもコントラスト比が図１２の波形の時
５０：１、図１３の波形の時３０：１の表示が得られ
た。

【００４０】比較例１配向膜としてＰＶＡを用いた実施例３のセル構成のセル
に市販の液晶ＣＳ１０１４（チッソ社製）を注入した。
図７−ｂ（２）に１絵素に於ける配向の様子を示す。配
向状態はスペーサ周辺の極一部の領域を除いてほぼ全面
Ｃ２配向を示した。スペーサ周辺には一対のヘアピン欠
陥とライトニング欠陥が生じ、モリブデンで形成した線
状突起体はヘアピン欠陥に近くなるように配置されてい
る。このセルに図１２及び図１３に示すような電界を印
加してスイッチングさせたところ、エッジからのメモリ
反転は生じなかった。しかし、図１２の波形を印加した
時のコントラスト比３０：１であってのに対して図１３
の波形を印加したときのコントラスト比は５：１と著し
く低下した。

【００４１】比較例２実施例３において、配向膜としてＰＳＩ−Ｘ−Ａ−２０
０１を用い、ラビングの方向を、片方の基板はモリブデ
ンで形成した線状突起体を通過してから電極を通過する
ような方向に設定する代わりに、電極を通過してからモ
リブデンで形成した線状突起体を通過するように設定
し、他の条件は実施例３と同様にして作成したセルにＦ
ＬＣ１を注入した。図７−ａ（１）に１絵素に於ける配
向の様子を示す。配向状態はスペーサ周辺の極一部の領
域を除いてほぼ全面Ｃ１Ｕ配向を示した。スペーサ周辺
には一対のヘアピン欠陥とライトニング欠陥が生じ、モ
リブデンで形成した線状突起体はヘアピン欠陥に近くな
るように配置されている。このセルに図１２及び図１３
に示すような電界を印加してスイッチングさせたとこ
ろ、ライトニング欠陥側のエッジからメモリ反転が生
じ、図１３の波形を印加した時のメモリ反転の面積は図
１２の波形を印加したときより更に大きかった。

【００４２】比較例３実施例３において、配向膜としてＰＳＩ−Ｘ０１２を用
い、ラビングの方向を、片方の基板はモリブデンで形成
した線状突起体を通過してから電極を通過するような方
向に設定する代わりに、電極を通過してからモリブデン
で形成した線状突起体を通過するように設定し、他の条
件は実施例３と同様にして作成したセルに市販の液晶Ｃ
Ｓ１０１４（チッソ社製）を注入した。図７−ｂ（１）
に１絵素に於ける配向の様子を示す。配向状態はスペー
サ周辺の極一部の領域を除いてほぼ全面Ｃ２配向を示し
た。スペーサ周辺には一対のヘアピン欠陥とライトニン
グ欠陥が生じ、モリブデンで形成した線状突起体はライ
トニング欠陥に近くなるように配置されている。このセ
ルに図１２及び図１３に示すような電界を印加してスイ
ッチングさせたところ、ヘアピン欠陥側のエッジからメ
モリ反転が生じ、図１３の波形を印加した時のメモリ反
転の面積は図１２の波形を印加したときより大きかっ
た。

【００４３】実施例５図１０はＴＦＴを用いた強誘電性液晶セルの断面図、図
８はＴＦＴ基板の斜視図、図９はＴＦＴ基板の平面ずで
あり、以上に示す各図はいずれも本発明の一実施例を示
すものである。１．ガラスまたはプラスチック基板３１上にスパッタに
よってＴａ膜を形成し所定の形状にパターニングしてゲ
ート配線３２、ゲート電極３５を形成した。２．１の基板の上にプラズマＣＶＤによって絶縁膜３３
（ＳｉＮｘ）、半導体膜４０（ａ−Ｓｉ）、ｎ＋層４１
（りんをドープしたａ−Ｓｉ）を形成し、該半導体膜４
０（ａ−Ｓｉ）、ｎ＋層４１（りんをドープしたａ−Ｓ
ｉ）をパターニングした。３．２の基板にＩＴＯ膜をスパッタによって形成しこれ
をパターニングして画素電極３７を形成した。４．３の基板にＴｉ膜をスパッタによって形成しこれを
パターニングしてソース電極３６とドレイン電極３８を
形成した。５．４の基板に絶縁膜４２（ＳｉＯ₂ ）を５００Åの厚
さに形成した。６．５の基板に遮光層３４を形成した。７．別の基板にスパッタによってＩＴＯ膜による対向電
極４５を形成した。８．７の基板に絶縁膜層４２（ＳｉＯ₂ ）を５００Åの
厚さに形成した。絶縁層の厚さは３００〜５０００Å、
好ましくは５００〜２０００Åの範囲に設定することが
できる。９．６及び８の基板に配向膜４３（ＰＳＩ−Ｘ−Ａ−２
００１（チッソ石油化学社製））をスピンコーターにて
４００Åの厚みに形成する（４６，４７）。配向膜の厚
さは１００〜５０００Å、好ましくは５００〜２０００
Åの範囲に設定することができる。１０．９で作成された基板４６，４７にレーヨン系の布
を用いてラビング法による一軸配向処理を施す。このと
きのラビングの方向はＴＦＴ側の基板はドレイン電極を
通過してから絵素電極を通過するような方向に行い、か
つ、基板４６，４７を貼り合わせたときにラビング方向
が同じになるように行なう。１１．１〜１０の工程を経た上下の基板の間に直径１．
５μｍのシリカビーズを分散させエポキシ樹脂性のシー
ル部材で貼り合わせる。シリカビーズの直径は１〜３μ
ｍ、好ましくは、１．２〜１．８μｍの範囲に設定する
ことができる。１２．上記の行程を経て作成したパネルに本発明の強誘
電性液晶組成物を真空注入法により注入した。注入後は
アクリル系ＵＶ硬化型の樹脂により注入口を封止した。

【００４４】実施例６実施例５のセル構成のセルにＦＬＣ１を注入した。配向
状態はスペーサ周辺の極一部の領域を除いてほぼ全面Ｃ
１Ｕ配向を示した。スペーサ周辺には一対のヘアピン欠
陥とライトニング欠陥が生じ、ドレイン電極で形成した
線状突起体はライトニング欠陥に近くなるように配置さ
れている。このセルに電圧を印加してスイッチングさせ
たところ、エッジからのメモリ反転はなく、コントラス
ト比５０：１の表示が得られた。

【００４５】実施例７図１１はＴＦＴを用いた強誘電性液晶セル第２の実施例
の断面図である。実施例５においてドレイン電極２８の
形状を図１０の形状から図１１の形状に変更し、対向基
板側のＩＴＯを形成した上に、遮光層３５を非絵素部分
と絵素のエッジ部分を覆うように形成した。

【００４６】実施例８実施例５のセル構成のセルにＦＬＣ１を注入した。配向
状態はスペーサ周辺の極一部の領域を除いてほぼ全面Ｃ
１Ｕ配向を示した。スペーサ周辺には一対のヘアピン欠
陥とライトニング欠陥が生じた。スペーサ周辺には一対
のヘアピン欠陥とライトニング欠陥が生じた。このセル
に電圧を印加してスイッチングさせたところ、エッジか
らのメモリ反転はなく、コントラスト比が５０：１の表
示が得られた。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、適切な液晶材料とハイ
プレチルト配向膜を組み合わせることによってＣ１Ｕ配
向を可能にし、バイアス波形の印加されるマルチプレッ
クス駆動に於いても高コントラスト実現することができ
る。Ｃ１Ｕ配向に於いて生じるメモリ反転現象について
は、少なくとも一方の絵素のエッジ部分に線状突起体を
形成し、前記線状突起体をＣ１配向内に生じる一対のヘ
アピン欠陥とライトニング欠陥において、ライトニング
欠陥に近くなるように配置することによって防止するこ
とができる。このメモリ反転の防止によってコントラス
トの低下、表示画面のざらつきのない表示を実現するこ
とができる。前記Ｃ１Ｕ配向技術にアクティブ素子を付
加すると、液晶にバイアス電界が印加されなくなり、液
晶分子の揺らぎによるコントラストの低下が防止でき
る。アクティブ素子の立場からすると、強誘電性液晶と
組み合わせることによって、ネマチック液晶と組み合わ
せたときよりも、広視野角で駆動電圧のひくい液晶素子
を作ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】マルチプレックス駆動するための片側基板の電
極構造を示す斜視図である。

【図２】マルチプレックス駆動する液晶素子の断面図で
ある。

【図３】カイラルスメクチックＣ相のシェブロン構造及
びジグザク欠陥について説明するための図である。

【図４】カイラルスメクチックＣ相における分子の配合
状態について説明するための図である。

【図５】ラビング配向処理と液晶分子のプレチルトとの
関係を説明するための図である。

【図６】強誘電性液晶のスイッチングについて説明する
ための図である。

【図７】一絵素に於けるメモリの反転する様子を観察し
た図である。

【図８】本発明の第一のＴＦＴ基板の斜視図である。

【図９】本発明の第一のＴＦＴ基板の平面図である。

【図１０】本発明の第一のＴＦＴ基板の断面図である。

【図１１】本発明の第二のＴＦＴ基板の断面図である。

【図１２】図２に示した液晶素子に印加する第一の電圧
波形を示す図である。

【図１３】図２に示した液晶素子に印加する第二の電圧
波形を示す図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂガラス基板２，２ａ，２ｂ透明電極３ａ，３ｂ絶縁膜４ａ，４ｂ配向膜６シール部材７強誘電性液晶組成９，１０基板１１液晶セル１２ａ，１２ｂ偏光板１３，１３ａ，１３ｂ線状突起体１５ライトニング欠陥１６ヘアピン欠陥１７，１８カイラルスメクチックＣ層における折れ曲
がる方向１９ラビング方向２０Ｃダイレクター２１Ｎダイレクター２２プレチルト角２３Ｃ１配向（シェブロン１）２４Ｃ２配向（シェブロン２）２５層法線２６ティルト角２７ローラー３１基板３２ゲート配線３３絶縁膜３４遮光層３５ゲート電極３６ソース電極３７画素電極３８ドレイン電極３９４０半導体膜４１ｎ＋層４２絶縁膜層４３配向膜４４４５対向電極４６，４７基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電極を設けた互いに対向して配置
されている上下基板があり、その基板電極の重なり部分
が絵素部となる素子があり、前記電極のうち、少なくと
も一方の端部に突起体を有し、前記電極の上に略平行に
一軸配向処理を施した配向膜を設けてなり、これらの基
板間にカイラルスメクチックＣ相を有する液晶を介在さ
せ液晶パネルとし、かつ、カイラルスメクチックＣ相に
おける層構造が『く』の字形状に折れ曲がったシェブロ
ン構造であり、前記折れ曲がり方向が、一軸配向処理方
向に発生するライトニング欠陥とその欠陥の後方に発生
するヘアピン欠陥に囲まれた領域の内側、もしくは、一
軸性配向処理方向に発生するヘアピン欠陥と後方に発生
するライトニング欠陥に囲まれた領域の外側に発生する
方向であり、かつ前記折れ曲がり方向を示す領域におい
て、ヘアピン欠陥とライトニング欠陥が別個にまたは対
をなして発生する液晶であり、前記突起体のうち、少な
くとも１つはヘアピン欠陥よりライトニング欠陥に近く
なるように配置することを特徴とする強誘電性液晶表示
装置。
【請求項２】複数の電極を設けた略平行に配置されて
いる上下基板があり、その基板電極の重なり部分が絵素
部となる素子があり、各絵素にはアクティブ素子を接続
し、前記電極のうち、少なくとも一方の端部に突起体を
有し、前記電極の上に略平行に一軸配向処理を施した配
向膜を設けてなり、前記電極に選択的に電圧を印加する
ことによって液晶の光軸を切り替える駆動手段と、光軸
の切り替えを光学的に識別する手段を有しており、これ
らの基板間にカイラルスメクチックＣ相を有する液晶を
介在させ液晶パネルとし、かつ、カイラルスメクチック
Ｃ相における層構造が『く』の字形状に折れ曲がったシ
ェブロン構造であり、前記折れ曲がり方向が、一軸配向
処理方向に発生するライトニング欠陥とその欠陥の後方
に発生するヘアピン欠陥に囲まれた領域の内側、もしく
は、一軸性配向処理方向に発生するヘアピン欠陥と後方
に発生するライトニング欠陥に囲まれた領域の外側に発
生する方向であり、かつ前記折れ曲がり方向を示す領域
において、ヘアピン欠陥とライトニング欠陥が別個にま
たは対をなして発生する液晶であり、前記突起体のう
ち、少なくとも１つはヘアピン欠陥よりライトニング欠
陥に近くなるように配置することを特徴とする強誘電性
液晶装置。
【請求項３】突起体が線状物である請求項１〜２項に
記載されている装置。
【請求項４】電極形状がストライプ型である請求項１
〜３項いずれかに記載の装置。
【請求項５】突起体が低抵抗体で形成されている請求
項１〜４項いずれかに記載の装置。
【請求項６】突起体が金属またはその合金で形成され
ている請求項１〜５項いずれかに記載の装置。