JPH08234209A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配向欠陥を生じることなく、良好な配向を実
現することができ、それによって安定した中間表示の可
能な液晶表示素子を提供することを目的とする。 【構成】 対向して配置された一対の基板と、これら基
板の対向する面に形成された配向膜と、これら配向膜の
間に挟まれた、カイラルスメクティックＣ相又はカイラ
ルスメクティックＣA 相を室温を含む温度領域において
示す液晶材料からなる液晶層とを具備する液晶表示素
子。一対の配向膜は、それらの配向方向が、液晶材料の
自発分極の符号と、配向膜が液晶材料の自発分極の方向
を強制する方向とを考慮して決定された方向となるよう
に、ねじって配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カイラルスメクティッ
クＣ相又はカイラルスメクティックＣA 相を示す液晶材
料を用いた液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、小型化・低消費電力化
のため、開発が望まれているフラットパネルディスプレ
イのうちで、最も有力視されているものである。液晶表
示素子の表示方式として、現在、薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）を備え、液晶材料としてネマティック液晶を用い
るＴＮ方式、及び液晶材料としてやはりネマティック液
晶を用い、ねじれ角をさらに増加させたＳＴＮ方式が多
用されている。両方式に於いて、すでに１０インチ程度
のフルカラー表示が達成されており、情報端末用ディス
プレーとして市販されている。これらのディスプレー
は、限られた用途（ワープロ・表計算など）に対しては
現在ほぼ満足し得る特性を有している。

【０００３】しかし、ＳＴＮ方式の液晶表示素子は、こ
れらの用途に対し、応答速度の点でいまだに不十分であ
る。また、視野角が極端に狭く、現在位相差フィルム等
を利用するなど、視野角拡大のための改良が検討されて
いるが十分な視野角が得られるには至っていない。ＴＦ
Ｔ素子を備えたＴＮ方式の液晶素子は、応答速度に関し
てはほぼ満足し得るものであるが、さらに大型のものを
作成する場合、応答速度の点での困難が予想される。さ
らに、視野角についてはＳＴＮ方式に比べ有利ではある
が、特にフルカラーの画像を表示した場合、極めて狭く
なり、このことがこの表示方式の用途を限定するものと
予想される。

【０００４】このように、液晶表示素子は情報用端末と
してその開発が強く期待されており、現在、特定用途の
ための特性を満足する素子ができているとはいえ、いま
だ視野角・応答速度の点で特性が不十分である。

【０００５】一方、ネマティック液晶よりもさらに高い
秩序を有するスメクティック液晶（具体的にはカイラル
スメクティックＣ相）を使用する表示方式が提案されて
いる。これは、１９８０年クラーク及びラーガバルによ
り発表された表面安定化強誘電性液晶（ｓｕｒｆａｃｅ
ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ： ＳＳＦＬＣ，Ｎ．
Ａ．Ｃｌａｒｋ ａｎｄ Ｓ．Ｔ．Ｌａｇｅｒｅｒｗａ
ｌｌ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，３６，８９９
（１９８０））である。この方式によれば、応答速度が
２ケタから３ケタ速くなり、かつ視野角がＣＲＴ並に増
加する。

【０００６】この方式は、カイラルスメクティックＣ相
の持つ螺旋構造を配向膜と液晶材料の相互作用により解
き、その際発生する自発分極と電場の相互作用により発
生するトルクによりスイッチングを行うものである。こ
の方式では、自発分極が配向膜界面に垂直な２方向を向
く２状態のみが安定化するため、メモリー性を有し、当
初薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の非線型能動素子を必
要としない表示方式として強く期待された。この方式に
於いては、２状態のみを使用する単純なモデルの場合、
中間調の表示は不可能である。しかし、今後のディスプ
レイの用途を考えると、中間調の表示は必要不可欠であ
り、現在いくつかの検討例が知られている。

【０００７】まず、表面安定化強誘電性液晶を用いて中
間調表示を行う試みが幾通りかなされた（例えば、Ｗ．
Ｊ．Ａ．Ｍ．Ｈａｒｔｍａｎｎ，Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔ
ｒｉｃｓ，１９１１，１２２，ｐ１）。しかしながら、
表面安定化強誘電性液晶（以下ＳＳＦＬＣと略記す
る。）の応答は、ドメイン反転と呼ばれる不連続なスイ
ッチングを示し、このため、能動素子を並用せず中間調
表示を行うことは不可能といって良い。

【０００８】一方、反強誘電性液晶を用いる表示方式が
知られている。この方式は、反強誘電性液晶相（ＳｍＣ
ａ相）を使用するものである（Ａ．Ｄ．Ｌ．Ｃｈａｎｄ
ａｎｉ，Ｔ．Ｈａｇｉｗａｒａ，Ｔ．Ｓｕｚｕｋｉ，
Ｙ．Ｏｕｃｈｉ，Ｈ．Ｔａｋｅｚｏｅ ａｎｄ Ａ．Ｆ
ｕｋｕｄａ．Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２７
Ｌ７２９（１９８８））。この方式は、強誘電性液晶の
２つの安定状態に加えて電圧無印加時に反強誘電性液晶
構造をとるものである。この方式における印加電圧と透
過光量との関係を図１１に示す。

【０００９】近年、この方式を用いることにより、能動
素子を並用することなく、中間調表示が可能であること
が示されている（Ｎ．Ｙａｍａｍｏｔｏ，Ｎ．Ｋｏｓｈ
ｏｕｂｕ，Ｋ．Ｍｏｒｉ，Ｋ．Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｙ．
Ｙａｍａｄａ，Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，１９９
３，１４９，ｐ２９５）。中間調の表示のためには、Ｖ
₁ からＶ₂ の電圧を利用する。この場合、正負２方向の
電圧の利用が可能であり、このことは、焼き付き等の現
象の防止のために好ましい。また、電圧無印加時に光軸
が特定位置に戻ることも、中間調表示のために好まし
い。しかし、反強誘電性液晶を用いる表示方式は、中間
調の表示の信頼性の点で難点がある。

【００１０】これらの方式に対して、近年、能動素子を
並用し、かつ、カイラルスメクティックＣ型液晶を用い
る表示デバイスが提案されている。具体的には、ＤＨＦ
（Ｄｉｓｔｏｒｔｅｄ Ｈｅｌｉｃａｌ Ｆｅｒｒｏｅ
ｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）方式
（Ｊ．Ｆｕｎｆｓｃｈｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ｍ．Ｓｃ
ｈａｄｔ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６６（８），１
５）、もしくはＴＦＬＣ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｆｅｒｒｏ
ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）方
式（Ｊ．Ｓ．Ｐａｔｅｌ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．６０（３），ｐ２８０）が提案されている。

【００１１】これらの方式のディスプレイは、能動素子
を並用する点で、価格の点では上記の反強誘電性液晶を
用いる表示方式よりも好ましくない。しかしながら、中
間調の表示の信頼性の点では優れている。

【００１２】なお、強誘電性液晶表示素子、反強誘電性
液晶表示素子は、高速応答性、広視野角の点で優れた方
式であるが、中間調表示に関して下記のような欠点があ
った。即ち、図１２に示すように、測定温度を変化させ
ると印加電圧と透過光量の関係が大きく変化する。この
ため、わずかの温度変化であっても特定の電圧を印加し
た場合の透過光量に差を生じてくる。この透過光量の変
化は、ＯＮ・ＯＦＦのみの表示方式であれば駆動電圧
を、透過光量の温度依存性を考慮して調整することによ
り問題を回避できるが、中間調を表示させる場合は極め
て狭い温度範囲でのみの使用に限定され、事実上実用は
不可能である。

【００１３】また、上記の方式のうち、ＴＦＬＣ方式
（強誘電性液晶を９０度ねじらせたもの）はセル作成の
詳細が明確ではなく、例えば自発分極の符号とラビング
方向の関係等が不明であった。

【００１４】更に、このようなスメクティック液晶を用
いる液晶表示素子は、ネマティック液晶、コレステリッ
ク液晶に比べ、配向制御が著しく困難であり、配向欠陥
をしばしば発生する。例えば、特に、配向制御が不都合
な場合、フォーカルコニックと呼ばれる配向欠陥を生じ
る。また、例え配向制御が十分であっても、例えば表面
安定化強誘電性液晶では、一般にツイスト配向・ジグザ
グ欠陥と呼ばれる欠陥が発生する。これらは、前者が上
下基板上の配向膜での配向方向が一致しないために発生
する欠陥であり、また、後者はシェブロン構造と呼ばれ
るスメクティックＣ相特有の層構造に由来する欠陥であ
る。

【００１５】さらに、反強誘電性液晶素子、ＤＨＦ方式
の液晶表示素子、及びＴＦＬＣ方式の液晶表示素子で
は、ストライプ状欠陥と一般に呼ばれる欠陥が観察さ
れ、コントラストを著しく低減せしめている（Ｒ．Ｆ．
Ｓｈａｏ，Ｐ．Ｃ．Ｗｉｌｌｉｓａｎｄ Ｎ．Ａ．Ｃｌ
ａｒｋ，Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，１９９１，１
２１，ｐ１２７： Ｊ．Ｐａｖｅｌ ａｎｄ Ｍ．Ｇｌ
ｏｇａｒｏｖａ，Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓ．１９９１，ｐ８
７）。

【００１６】最近、反強誘電性液晶素子について、この
ストライプ状欠陥の発生を抑える目的で、上下配向膜上
の配向方向を捻る方法が提案されている（服部由香里
他、第２０回液晶討論会講演予稿集（１９９４）ｐ２７
０：寺坂公孝他、第２０回液晶討論会講演予稿集（１９
９４）ｐ４０２）。しかしながら、これらの提案では、
経験的に欠陥の減少するねじれ方向を提案しているにと
どまっている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】このように、表面安定
化強誘電性液晶を用いる表示方式は、中間調表示を行う
には能動素子を用いることが必要であり、反強誘電性液
晶を用いる表示方式は、中間調の表示の信頼性の点で難
点がある。また、カイラルスメクティックＣ型液晶を用
いる表示方式は、配向制御が著しく困難であり、配向欠
陥をしばしば発生するという欠点がある。

【００１８】本発明は、上記事情に鑑みなされ、配向欠
陥を生じることなく、良好な配向を実現することがで
き、それによって安定した中間表示の可能な液晶表示素
子を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１）は、
対向して配置された一対の基板と、これら基板の対向す
る面に形成された配向膜と、これら配向膜の間に挟まれ
た、カイラルスメクティックＣ相又はカイラルスメクテ
ィックＣA 相を室温を含む温度領域において示す液晶材
料からなる液晶層とを具備し、前記液晶材料の示す自発
分極は負であって前記配向膜は自発分極を内向きに強制
せしめる性質を有するか、又は前記液晶材料の示す自発
分極は正であって前記配向膜は自発分極を外向きに強制
せしめる性質を有し、一方の配向膜の側から液晶層をみ
た場合、当該配向膜の配向方向は、液晶分子層の法線方
向に対し左方向に５度ないし液晶分子固有のチルト角プ
ラス１０度だけねじれており、他方の配向膜の配向方向
は、液晶分子層の法線方向に対し右方向に５度ないし液
晶分子固有のチルト角プラス１０度だけねじれているこ
とを特徴とする液晶表示素子を提供する。

【００２０】また、本発明（請求項２）は、対向して配
置された一対の基板と、これら基板の対向する面に形成
された配向膜と、これら配向膜の間に挟まれた、カイラ
ルスメクティックＣ相又はカイラルスメクティックＣA
相を室温を含む温度領域において示す液晶材料からなる
液晶層とを具備し、前記液晶材料の示す自発分極は負で
あって前記配向膜は自発分極を外向きに強制せしめる性
質を有するか、又は、前記液晶材料の示す自発分極は正
であって前記配向膜は自発分極を内向きに強制せしめる
性質を有し、一方の配向膜の側から液晶層をみた場合、
当該配向膜の配向方向は、液晶分子層の法線方向に対し
右方向に５度ないし液晶分子固有のチルト角プラス１０
度だけねじれており、他方の配向膜の配向方向は、液晶
分子層の法線方向に対し左方向に５度ないし液晶分子固
有のチルト角プラス１０度だけねじれていることを特徴
とする液晶表示素子を提供する。

【００２１】なお、自発分極Ｐｓの符号とは、一般に図
１で定義される。即ち、液晶分子軸のディレクタｎに対
し、図のように正、負が決定される。自発分極の符号
は、同一材料でも特定温度で逆転する例も知られている
が、一般的には液晶材料固有の性質である。この符号は
現在の時点では分子構造から算出する方法は知られてお
らず、実測する以外知り得る手段はない。

【００２２】次に、配向膜が自発分極Ｐｓの方向（マイ
ナスからプラスへ向かう方向）を強制せしめる方向は、
図２により定義される。即ち、図２（ａ）に示すよう
に、自発分極Ｐｓの方向を、液晶層から配向膜へ向かわ
せる方向が外向きの方向であり、図２（ｂ）に示すよう
に、自発分極の方向Ｐｓを、配向膜から液晶層へ向かわ
せる方向が内向きの方向である。

【００２３】この方向も、現在では理論的に予測するこ
とは不可能であるが、一般的傾向としては、極性の強い
置換基を持つ高分子材料では、自発分極の方向を外側に
向くよう強制し、そうでない高分子材料では自発分極の
方向を内側に向くよう強制すると言える。例えば、ポリ
アクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、１，４−ブ
チレンテレフタレートなどの高分子材料は、自発分極の
方向を外側に向くよう強制する。この他、ポリイミド
等、特に極性基を持たない高分子材料は、自発分極の方
向を内側に向くよう強制する。

【００２４】上記のような高分子材料を配向膜として検
討した結果、耐熱性、信頼性、配向性、使用の容易さな
どの点からポリイミドがもっとも適していることが判っ
た。ポリイミドは、自発分極の方向を内側に向くよう強
制するが、事実、以下のような構成の液晶表示素子によ
り、欠陥のない、良好な配向を実現し得ることが確認出
来た。

【００２５】（１）対向して配置された一対の基板と、
これら基板の対向する面に形成された配向膜と、これら
配向膜の間に挟まれた、カイラルスメクティックＣ相又
はカイラルスメクティックＣA 相を室温を含む温度領域
において示す液晶材料からなる液晶層とを具備し、前記
液晶材料の示す自発分極は負であり、前記配向膜はラビ
ングされたポリイミド薄膜であり、一方の配向膜の側か
ら液晶層をみた場合、当該配向膜の配向方向は、液晶分
子層の法線方向に対し左方向に５度ないし液晶分子固有
のチルト角プラス１０度だけねじれており、他方の配向
膜の配向方向は、液晶分子層の法線方向に対し右方向に
５度ないし液晶分子固有のチルト角プラス１０度だけね
じれていることを特徴とする液晶表示素子。

【００２６】（２）対向して配置された一対の基板と、
これら基板の対向する面に形成された配向膜と、これら
配向膜の間に挟まれた、カイラルスメクティックＣ相又
はカイラルスメクティックＣA 相を室温を含む温度領域
において示す液晶材料からなる液晶層とを具備し、前記
液晶材料の示す自発分極は正であり、前記配向膜はラビ
ングされたポリイミド薄膜であり、一方の配向膜の側か
ら液晶層をみた場合、当該配向膜の配向方向は、液晶分
子層の法線方向に対し右方向に５度ないし液晶分子固有
のチルト角プラス１０度だけねじれており、他方の配向
膜の配向方向は、液晶分子層の法線方向に対し左方向に
５度ないし液晶分子固有のチルト角プラス１０度だけね
じれていることを特徴とする液晶表示素子。

【００２７】なお、Ｔ−ＦＬＣ方式においては、上述の
一方及び他方の配向膜の配向方向の液晶分子層の法線方
向に対するねじれ角は、液晶分子固有のチルト角とする
ことが好ましい。即ち、一方及び他方の配向膜の配向方
向は、相互にチルト角の２倍の角度ねじれていることが
好ましい。

【００２８】更に、本発明によると、次の態様の液晶表
示素子が提供される。 （１）能動素子を具備するとともに、スメクティックＣ
^* 相（Ｃａ^* ）を示す液晶材料を用いる液晶表示素子に
おいて、前記液晶材料が相転移の過程にスメクティック
Ａ相を示さないことを特徴とする液晶表示素子。

【００２９】（２）能動素子を具備するとともに、スメ
クティックＣ^* 相（Ｃａ^* ）を示す液晶材料を用いる液
晶表示素子において、前記液晶材料のスメクティックＡ
相からスメクティックＣ相に転移する温度が８０℃以上
であることを特徴とする液晶表示素子。

【００３０】

【作用】従来、強誘電性液晶表示素子、反強誘電性液晶
表示素子、及びＤＨＦ方式液晶表示素子等では、上下基
板の配向方向を平行にすることが一般的であったが、最
近、上述のように上下基板の配向方向をねじった構造が
一部報告されている。また、ＴＦＬＣ方式の液晶表示素
子についても、ねじれ角の大きさは、液晶材料のチルト
角の２倍が適当であることが知られている。しかし、ね
じる角度、ねじる方向についての一般的指針について
は、いまだ確立されていない。

【００３１】本発明者らは、このような現状に鑑み、上
下基板の配向方向をねじる方向についての一般的指針を
得るべく鋭意検討を行った結果、ねじる方向は、以下の
２つの要素により決定され得ることを見いだした。

【００３２】（１）液晶材料の自発分極の符号、 （２）配向膜が液晶材料の自発分極の方向を強制する方
向 即ち、本発明は、上記２つの要素を考慮して、上下基板
の配向方向をねじる方向を以下のように定めることによ
り、従来の問題点を解決したものである。

【００３３】（ａ）液晶材料の自発分極が負であり、配
向膜が液晶材料の自発分極の方向を強制する方向が内向
きである場合 一方の側から液晶層をみた場合、当該配向膜の配向方向
を、液晶分子層の法線方向に対し左方向に５度ないし液
晶分子固有のチルト角プラス１０度だけねじり、他方の
配向膜の配向方向を、液晶分子層の法線方向に対し右方
向に５度ないし液晶分子固有のチルト角プラス１０度だ
けねじる （ｂ）液晶材料の自発分極が負であり、配向膜が液晶材
料の自発分極の方向を強制する方向が外向きである場合 一方の配向膜の側から液晶層をみた場合、当該配向膜の
配向方向を、液晶分子層の法線方向に対し右方向に５度
ないし液晶分子固有のチルト角プラス１０度だけねじ
り、他方の配向膜の配向方向を、液晶分子層の法線方向
に対し左方向に５度ないし液晶分子固有のチルト角プラ
ス１０度だけねじる （ｃ）液晶材料の自発分極が正であり、配向膜が液晶材
料の自発分極の方向を強制する方向が内向きである場合 一方の側から液晶層をみた場合、当該配向膜の配向方向
を、液晶分子層の法線方向に対し右方向に５度ないし液
晶分子固有のチルト角プラス１０度だけねじり、他方の
配向膜の配向方向を、液晶分子層の法線方向に対し左方
向に５度ないし液晶分子固有のチルト角プラス１０度だ
けねじる （ｄ）液晶材料の自発分極が正であり、配向膜が液晶材
料の自発分極の方向を強制する方向が外向きである場合 一方の側から液晶層をみた場合、当該配向膜の配向方向
を、液晶分子層の法線方向に対し左方向に５度ないし液
晶分子固有のチルト角プラス１０度だけねじり、他方の
配向膜の配向方向を、液晶分子層の法線方向に対し右方
向に５度ないし液晶分子固有のチルト角プラス１０度だ
けねじる このように、液晶材料の自発分極の符号と、配向膜が液
晶材料の自発分極の方向を強制する方向との関連で、上
下基板の配向方向をねじる方向を以上のように定めるこ
とにより、配向欠陥を生じることなく、良好な配向を実
現することができ、それによって安定した中間表示を可
能することが出来た。

【００３４】一方、現在ほとんど全ての強誘電性液晶材
料は、特に配向制御の観点からＩＳＯ−Ｎ^* −ＳｍＡ−
ＳｍＣ^* の相系列を持つ。このように、スメクティック
Ａ相から２次転移を経てスメクティックＣ相に転移する
材料は、一般的に言って、図３に示すようなチルト角の
温度依存性を示す。

【００３５】図３から明かなように、信号電圧Ｖが高い
場合、チルト角θの温度依存性はスメクティックＡ相か
らスメクティックＣ相への転移温度Ｔ_C 以下の特定の温
度領域で著しく、その後除々に飽和に達する。しかし、
信号電圧Ｖの低い場合、すなわち中間調表示を目的とす
る程度の電圧印加の場合、透過光の温度依存性は飽和す
ることなく、除々に増加を続ける。このことは、このよ
うな材料により中間調を表示させる場合、ディスプレイ
の温度のわずかな変化により透過光が変化し、白黒表示
の場合、白黒の濃淡が変化し、カラー表示の場合、色調
の変化があることを意味している。

【００３６】しかし、実際のデバイスにおいては、バッ
クライトからの輻射熱或いは使用環境の温度変化のた
め、ディスプレイの温度を正確に制御することは、事実
上極めて困難である。このように、スメクティックＡ相
から２次転移を経てスメクティックＣ相に転移する材料
を中間調表示の目的に使用することは、著しく不適当で
ある。

【００３７】図４は、スメクティックＡ相を経ることな
く、コレステリック相から直接１次転移によりスメクテ
ィックＣ相に相転移する材料の、チルト角の温度依存性
を示す特性図である。スメクティックＡ相から２次転移
を経てスメクティックＣ相に転移する材料の場合と異な
り、信号電圧Ｖの高い場合、チルト角θの温度変化はほ
とんど見られない。また、信号電圧Ｖの低い場合、すな
わち中間調表示を目的とする程度の電圧印加の場合、ネ
マティック相からスメクティックＣ相への相転移温度Ｔ
_c 近傍では、温度の低下によりチルト角の増加が見られ
るが、その程度はスメクティックＡ相から２次転移を経
てスメクティックＣ相に転移する材料に比べはるかに小
さい。また、飽和に達するまでの温度範囲幅もはるかに
短い。

【００３８】このことは、この様な材料により中間調を
表示させる場合、ディスプレイの温度変化による透過光
の変化は小さく、白黒表示の場合、白黒の濃淡の温度変
化に伴う変化が少なく、カラー表示の場合も、温度変化
に伴う色調の変化小さいことを意味している。このよう
に、中間調表示を考える場合、ＩＳＯ−Ｎ^* −ＳｍＡ−
ＳｍＣ^* の相系列を持つ材料に代えて、スメクティック
Ａ相を持たないＩＳＯ−Ｎ^* −ＳｍＣ^* の相系列、又は
ＩＳＯ−ＳｍＣ^* の相系列を持つ材料を使用すること
は、中間調表示を目的とするデバイスにとって、極めて
利点が大きい。

【００３９】このような材料は、従来ネマティック相、
もしくは等方性液体からスメクティックＣ相へ転移する
際、スメクティックＣ相の層の法線方向が一意的に決ま
らないため、スメクティックＡ相をもつ場合に比べ、均
一な配向を得ることは困難とされてきたが、このような
材料についても、すでに優れた配向方向が提案されてい
る（Ｔ．Ｈａｔａｎｏ，Ｋ．Ｙａｍａｍｏｔｏ，Ｈ．Ｔ
ａｋｅｚｏｅ ａｎｄＡ．Ｆｕｋｕｄａ，Ｊｐｎ．Ｊ．
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２５（１９８６）１７６２；Ｊ．
Ｓ．Ｐａｔｅｌ ａｎｄ Ｊ．Ｗ．Ｇｏｏｄｂｙ，Ｊ．
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５９（１９８６）Ｌ２３５５；
Ｋ．Ｍｙｏｊｉｎ，Ｈ．Ｍｏｒｉｔａｋｅ，Ｍ．Ｏｚａ
ｋｉ，Ｋ．Ｙｏｓｈｉｎｏ，Ｔ．Ｔａｎｉ ａｎｄ
Ｋ．Ｆｕｊｉｓａｗａ，Ｊｐｎ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．３３
（１９９４）５４９１）。

【００４０】

【実施例】以下、本発明の種々の実施例について、図面
を参照して具体的に説明する。以下の実施例では、図５
（ａ）および（ｂ）に示す液晶セルを作製した。図５の
（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。図５（ａ）に
おいて、一対のガラス基板１ａ，１ｂの対向する表面に
は、それぞれＩＴＯ透明電極２ａ，２ｂ、及び配向膜３
ａ，３ｂが形成されている。これらのガラス基板１ａ，
１ｂは、接着剤層４を介して周縁部が接着されている。
これらの配向膜３ａ，３ｂの間に液晶層５が設けられ、
液晶セルが構成されている。この液晶表示素子の寸法
は、縦２ｃｍ、横４ｃｍであり、セルギャップ（μｍ）
は直径２μｍの球状のパール６を配向膜上に散布するこ
とにより、２μｍに設定されている。

【００４１】なお、図５に示す素子では、ＴＦＴ素子は
搭載されていないが、ガラス基板１ｂ上にＴＦＴ素子が
搭載された構成とすることも可能である。また、図示さ
れていないが、ガラス基板１ａと透明電極２ａとの間
に、カラ−フィルタ−が設けられている。

【００４２】実施例１ 配向膜３ａ，３ｂの材質としては、日産化学工業株式会
社製ＳＥ−７３１１を用いた。上下各配向膜３ａ，３ｂ
のラビング処理は、図６（ａ）に示す方向で行った。液
晶材料としては、チッソ社製ＬＩＸＯＮ ２００３（Ｃ
ｒ−１４ ＳｍＣ^* ６４ Ｎ^* ９０ Ｉｓｏ）を用
いた。この液晶材料の自発分極の符号は負である。

【００４３】このように図６（ａ）に示す方向に上下各
配向膜３ａ，３ｂのラビング処理を行うことで、一方の
配向膜の側から液晶部分をみた場合、スメクティックＣ
相の液晶分子層の法線方向Ｌに対し手前の配向膜の配向
方向が左方向にチルト角（３０°）だけねじれ、対向す
る配向膜の配向方向が右方向にチルト角（３０°）だけ
ねじれている構造とすることができる。この構造は、前
述したＴＦＬＣ方式の液晶表示素子の構造に相当する。

【００４４】この素子の配向状態を、偏光顕微鏡にて詳
細に検討したところ、ストライプ状欠陥のきわめて少な
い、良好な配向状態になっていることが判った。また、
液晶表示素子の性能を評価したところ、下記に示すよう
な良好な結果が得られた。

【００４５】 コントラスト ３０：１ 視野角 全方位４５° 応答 ２５０μＳ グレーレベル １２８ 比較例１ 上下各配向膜３ａ，３ｂのラビング方向を図６（ｂ）に
示す方向にすることを除いて、実施例１と同様にして、
液晶表示素子を作成した。これは、一方の配向膜の側か
ら液晶部分をみた場合、スメクティックＣ相の液晶分子
層の法線方向Ｌに対し手前の配向膜の配向方向が右方向
にチルト角（３０°）だけねじれ、対向する配向膜の配
向方向が左方向にチルト角（３０°）だけねじれている
構造であり、実施例１とは逆である。

【００４６】この素子の配向状態を、偏光顕微鏡にて詳
細に検討したところ、フォーカルコニック状欠陥、スト
ライプ状欠陥が多数観察され、事実上使用不可能の状態
であった。

【００４７】実施例２ 配向膜材料として、日産化学工業株式会社製ＳＥ−７３
１１を用いた。上下各配向膜３ａ，３ｂのラビング方向
は、図６（ｃ）に示す方向に行った。液晶材料としてチ
ッソ社製ＬＩＸＯＮ ４０００（Ｃｒ−１０ ＳｍＣＡ
^* ８２．４ＳｍＣ^* ８３．９ ＳＡ １００．７
Ｉｓｏ）を用いた。このように、液晶表示素子を作成す
ることで、一方の配向膜の側から液晶部分を眺めた場
合、形成されたスメクティックＣ相の法線方向Ｌに対し
手前の配向膜の配向方向が左方向に対して１５°ねじ
れ、対向する配向膜の配向方向が右方向に対して１５°
ねじれている構造とすることができる。

【００４８】この素子の配向状態を、偏光顕微鏡にて詳
細に検討したところ、ストライプ状欠陥のきわめて少な
い、良好な配向状態になっていることが判った。また、
液晶表示素子の性能を評価したところ、下記に示すよう
な良好な結果が得られた。

【００４９】 コントラスト ２０：１ 視野角 全方位４５° 応答 ３００μＳ グレーレベル １２８ 比較例２ 上下各配向膜３ａ，３ｂのラビング方向を図６（ｄ）に
示す方向にしたことを除いて、実施例２と同様にして、
液晶表示素子を作成した。これは、一方の配向膜の側か
ら液晶部分をみた場合、スメクティックＣ相の液晶分子
層の法線方向Ｌに対し手前の配向膜の配向方向が右方向
に１５°だけねじれ、対向する配向膜の配向方向が左方
向に１５°だけねじれている構造であり、実施例２とは
逆である。

【００５０】この素子の配向状態を、偏光顕微鏡にて詳
細に検討したところ、フォーカルコニック状欠陥、スト
ライプ状欠陥が多数観察され事実上使用不可能の状態で
あった。

【００５１】比較例３ 上下各配向膜３ａ，３ｂのラビング方向を平行にしたこ
とを除いて、実施例２と同様にして、液晶表示素子を作
成した。この素子の配向状態を、偏光顕微鏡にて詳細に
検討したところ、フォーカルコニック状欠陥、ストライ
プ状欠陥が多数観察され、事実上使用不可能の状態であ
った。

【００５２】比較例４ 上下各配向膜３ａ，３ｂのラビング方向を反平行にした
ことを除いて、実施例２と同様にして、液晶表示素子を
作成した。この素子の配向状態を、偏光顕微鏡にて詳細
に検討したところ、フォーカルコニック状欠陥、ストラ
イプ状欠陥が多数観察され、事実上使用不可能の状態で
あった。

【００５３】実施例３ 配向膜材料としては、日産化学工業株式会社製ＳＥ−７
３１１を用いた。上下各配向膜３ａ，３ｂのラビング方
向は、図６（ｃ）に示す方向に行った。液晶材料として
は自発分極が負であるＤＨＦ用材料Ａを用いた。このよ
うに液晶表示素子を作成することで、一方の配向膜の側
から液晶部分を眺めた場合、形成されたスメクティック
Ｃ相の法線方向Ｌに対し手前の配向膜の配向方向が左方
向に対して１５°ねじれ、相対する配向膜の配向方向が
右方向に対して１５°ねじれている構造とすることがで
きる。

【００５４】この素子の配向状態を、偏光顕微鏡にて詳
細に検討したところ、ストライプ状欠陥のきわめて少な
い、良好な配向状態になっていることが判った。 比較例５ 上下各配向膜３ａ，３ｂのラビング方向を図６（ｄ）に
示す方向にしたことを除いて、実施例３と同様にして、
液晶表示素子を作成した。この素子の配向状態を、偏光
顕微鏡にて詳細に検討したところ、フォーカルコニック
状欠陥、ストライプ状欠陥が多数観察され、事実上使用
不可能の状態であった。

【００５５】比較例６ 上下各配向膜３ａ，３ｂのラビング方向を平行にしたこ
とを除いて、実施例３と同様にして、液晶表示素子を作
成した。この素子の配向状態を、偏光顕微鏡にて詳細に
検討したところ、フォーカルコニック状欠陥、ストライ
プ状欠陥が多数観察され事実上使用不可能の状態であっ
た。

【００５６】比較例７ 上下各配向膜３ａ，３ｂのラビング方向を反平行にした
ことを除いて、実施例４と同様にして、液晶表示素子を
作成した。この素子の配向状態を、偏光顕微鏡にて詳細
に検討したところ、フォーカルコニック状欠陥、ストラ
イプ状欠陥が多数観察され、事実上使用不可能の状態で
あった。

【００５７】実施例４ ２つの配向膜３ａ，３ｂのうち、カラーフィルター側の
配向膜のみをラビングし、スメクティックＡ相を示さな
い液晶材料チッソ社製ＬＩＸＯＮ ２００３（Ｃｒ−１
４ ＳｍＣ^* ６４ Ｎ^* ９０ Ｉｓｏ）を注入し
た。このようにして作製したセルを９５°Ｃに加熱し、
液晶材料を等方性液体にした後、５０Ｈｚ、１５Ｖの矩
型波を印加しつつ室温にまで除冷し、良好な配向状態を
得た。

【００５８】上記のＴＦＴ素子を伴う液晶表示素子の性
能を３０°Ｃ、４０°Ｃ、５０°Ｃで評価した。結果
は、いずれの測定温度に於いても、大きな差異は見られ
ず、概ね下記に示すような良好な結果が得られた。

【００５９】 コントラスト ３０：１ 視野角 上下・左右 ４５度 応答 １４Ｈｚ、７０μｓ／ライン グレーレベル ２０ 比較例８ 液晶材料として、ＬＩＸＯＮ ２００３に替えて、スメ
クティックＡ相を有する液晶材料チッソ社製ＬＩＸＯＮ
１０１４（Ｃｒ−２１ ＳｍＣ^* ５４ ＳｍＡ ６
９ Ｎ^* ８１ Ｉｓｏ）とする以外は実施例４と同様
にして、液晶表示素子を作製した。得られた３０°Ｃに
於ける評価結果を下記に示す。

【００６０】 コントラスト ２５：１ 視野角 上下・左右 ４５度 応答 １４Ｈｚ、７０μｓ／ライン グレーレベル ３０ しかしながら、５０°Ｃでの評価では、コントラストは
３：１にまで低下し事実上使用は不可能となった。ま
た、４０°Ｃに於いてもコントラストは１５：１で温度
変化に伴う、著しいコントラストの低下が認められた。

【００６１】実施例５ ＴＦＴ素子を伴う基板、及びカラーフィルターを伴う基
板双方の配向膜を図７（ａ），（ｂ）に図示した方向に
ラビング処理を施し、ほかは実施例４と同様に表示素子
を作製し、評価を行ったところ、３０°Ｃ、４０°Ｃ、
５０°Ｃにおいて下記に示す良好な表示特性が得られ
た。

【００６２】 コントラスト ２５：１ 視野角 上下・左右 ４５度 応答 １４Ｈｚ、７０μｓ／ライン グレーレベル １００ 図７（ａ），（ｂ）に示す方向にラビング処理を施すこ
とにより、セルの基板の一方（ＴＦＴ側）から眺めた場
合形成されたスメクティック液晶の層法線Ｌに対し、手
前の基板のラビング方向が左方向に対しチルト角分捻
れ、相対する基板のラビング方向が右方向に対しチルト
角分捻れている構造を形成せしめることができる。

【００６３】実施例６ ＴＦＴ素子を伴う基板、及びカラーフィルターを伴う基
板双方の配向膜を図８（ａ），（ｂ）に図示した方向に
ラビング処理を施し、ほかは実施例１と同様に表示素子
を作製し、評価を行ったところ、３０°Ｃ、４０°Ｃ、
５０°Ｃにおいて、下記に示す良好な表示特性が得られ
た。

【００６４】 コントラスト ２０：１ 視野角 上下・左右 ４５度 応答 １４Ｈｚ、７０μｓ／ライン グレーレベル １００ 比較例９ ラビング処理の方向を図９（ａ），（ｂ）に記載の方向
にすること以外は、実施例２記載の方法と同様に、表示
素子を作製し同様の評価を行った。図９（ａ），（ｂ）
に示す方向にラビング処理を施すことにより、セルの基
板の一方から眺めた場合形成されたスメクティック液晶
の層法線Ｌに対し、手前の基板のラビング方向が右方向
に対しチルト角分捻れ、相対する基板のラビング方向が
左方向に対しチルト角分捻れている構造を形成せしめる
ことができる。このように形成した素子では、配向が著
しく乱れ、コントラストが５：１にまで低下した。

【００６５】比較例１０ ラビング処理の方向を図１０（ａ），（ｂ）に記載の方
向にすること以外は、実施例５に記載の方法と同様に、
表示素子を作製し同様の評価を行った。このように形成
した素子では、比較例９の場合と同様に配向が著しく乱
れ、コントラストが同じく５：１にまで低下した。

【００６６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ストライプ状欠陥を初め、通常観察される諸欠陥の発生
を抑え良好な配向状態を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自発分極の符号の定義を行うための図。

【図２】配向膜上の自発分極の方向の定義を行うための
図。

【図３】スメクティックＡ相からスメクティックＣ相へ
の転移を示す強誘電性液晶のチルト角の温度依存性を示
す特性図。

【図４】スメクティックＡ相を経ることなくコレステリ
ック相から直接スメクティックＣ相への転移を示す強誘
電性液晶のチルト角の温度依存性を示す特性図。

【図５】本発明の実施例に係る液晶表示素子の構造を示
す図。

【図６】本発明の実施例及び比較例における配向膜のラ
ビング方向を示す図。

【図７】本発明の実施例における配向膜のラビング方向
を示す図。

【図８】本発明の実施例における配向膜のラビング方向
を示す図。

【図９】比較例における配向膜のラビング方向を示す
図。

【図１０】比較例における配向膜のラビング方向を示す
図。

【図１１】一般的な反強誘電生液晶の印加電圧と透過光
量との関係を示す特性図。

【図１２】一般的な反強誘電生液晶の印加電圧−透過光
量曲線の温度との関係を示す特性図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ…ガラス基板、２ａ，２ｂ…ＩＴＯ透明電
極、３ａ，３ｂ…配向膜、４…接着剤層、５…液晶層、
６…パール。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向して配置された一対の基板と、これ
   ら基板の対向する面に形成された配向膜と、これら配向
   膜の間に挟まれた、カイラルスメクティックＣ相又はカ
   イラルスメクティックＣA 相を室温を含む温度領域にお
   いて示す液晶材料からなる液晶層とを具備し、前記液晶
   材料の示す自発分極は負であって前記配向膜は自発分極
   の方向を内向きに強制せしめる性質を有するか、又は前
   記液晶材料の示す自発分極は正であって前記配向膜は自
   発分極の方向を外向きに強制せしめる性質を有し、一方
   の配向膜の側から液晶層をみた場合、当該配向膜の配向
   方向は、液晶分子層の法線方向に対し左方向に５度ない
   し液晶分子固有のチルト角プラス１０度だけねじれてお
   り、他方の配向膜の配向方向は、液晶分子層の法線方向
   に対し右方向に５度ないし液晶分子固有のチルト角プラ
   ス１０度だけねじれていることを特徴とする液晶表示素
   子。
2. 【請求項２】 対向して配置された一対の基板と、これ
   ら基板の対向する面に形成された配向膜と、これら配向
   膜の間に挟まれた、カイラルスメクティックＣ相又はカ
   イラルスメクティックＣA 相を室温を含む温度領域にお
   いて示す液晶材料からなる液晶層とを具備し、前記液晶
   材料の示す自発分極は負であって前記配向膜は自発分極
   の方向を外向きに強制せしめる性質を有するか、又は、
   前記液晶材料の示す自発分極は正であって前記配向膜は
   自発分極の方向を内向きに強制せしめる性質を有し、一
   方の配向膜の側から液晶層をみた場合、当該配向膜の配
   向方向は、液晶分子層の法線方向に対し右方向に５度な
   いし液晶分子固有のチルト角プラス１０度だけねじれて
   おり、他方の配向膜の配向方向は、液晶分子層の法線方
   向に対し左方向に５度ないし液晶分子固有のチルト角プ
   ラス１０度だけねじれていることを特徴とする液晶表示
   素子。