JPH10161131A

JPH10161131A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH10161131A
Application number: JP32176196A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Ito; 信行伊藤
Original assignee: UK Government; Sharp Corp
Current assignee: UK Government; Sharp Corp
Priority date: 1996-12-02
Filing date: 1996-12-02
Publication date: 1998-06-19
Also published as: GB2319854A; GB9725297D0; GB2319854A8; GB2319854B

Abstract

(57)【要約】【課題】強誘電性液晶を用いた液晶表示素子におい
て、欠陥の無い均一なモノドメイン配向状態を実現す
る。【解決手段】液晶表示素子は、強誘電性液晶７を挟持
する一対の配向膜の界面Ｐ₁・Ｐ₂が、一軸配向処理の
方向Ａ₁・Ａ₂が同一になるように構成されている。界
面Ｐ₁は、スメクティック層にて優先的にＣ２配向を出
現させる配向制御力を有し、界面Ｐ₂はスメクティック
層にて優先的にＣ１配向を出現させる配向制御力を有す
る。これにより、強誘電性液晶７のスメクティック層１
３…は、安定的なオブリーク構造を呈する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電性液晶を用
いた液晶表示素子に関し、さらに詳しくは、欠陥のない
モノドメイン配向を示す強誘電性液晶表示素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電
力、および低駆動電圧というような、平面表示素子とし
ては非常に有利な特徴を持っているので、ラップトップ
型のパーソナルコンピュータやワードプロセッサ、携帯
端末、または携帯用テレビなどの情報機器のディスプレ
イとして、なくてはならない存在となっている。

【０００３】従来の液晶表示装置は、熱書込型のスメク
ティック液晶などの特殊な用途を除いては、ネマティッ
ク液晶を用いたものが主流である。特に、実用の範囲で
は、ＳＴＮモード、あるいは駆動素子としてＴＦＴ(Thi
n Film Transistor)を用いたＴＮモードの二種類の表示
モードが盛んに用いられている。

【０００４】しかし、ネマティック液晶を用いて今以上
の高精細で大容量の表示を実現することは極めて困難で
ある。上記のＳＴＮモードでは、印加電圧に対する光の
透過率や応答速度などの液晶の特性面の制約から、走査
線数は原理的にほぼ限界に達している。また、ＴＦＴを
用いたＴＮモードでは、各画素に欠陥無くＴＦＴを形成
しなければならず、表示容量が増加するほど製造が困難
になる。また、画素領域内にＴＦＴが形成されるので、
開口率を向上させることが難しいという問題もある。

【０００５】これらの問題を解決し、単純マトリクス方
式でより高精細且つ大容量の表示を実現する技術とし
て、１９８０年にクラーク（Ｎ．Ａ．Ｃｌａｒｋ）とラ
ガバル（Ｓ．Ｔ．Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）によって、キラ
ルスメクティック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。この液晶表示装置
は、米国特許第４３６７９２４号、特開昭５６−１０７
２１６号公報、およびＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．，ｖｏｌ．３６（１９８０）８９９．等に開示され
ている。強誘電性液晶は、双安定なメモリー性（双安定
性）と高速応答性とを有しており、次世代の液晶表示装
置を実現するものとして期待されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、強誘電
性液晶は、ネマティック液晶に比較して、大面積にわた
って均一に配向させることが難しいという欠点がある。
均一な配向状態が得られないと、画面内に表示特性の異
なる箇所が現れ、表示画面の均一性に悪影響を与えると
いう重大な問題を引き起こす。

【０００７】強誘電性液晶の均一配向が容易でないこと
は、主にそのスメクティック層構造に起因している。強
誘電性液晶であるキラルスメクティックＣ液晶は、基板
に垂直ないわゆるブックシェルフ型の層構造をとるスメ
クティックＡ液晶とは異なり、図６に示すように、スメ
クティック層１４…が、一対の基板２０・２０の間で
「く」の字型に折れ曲がった、いわゆるシェブロン構造
と呼ばれる層構造を有する。

【０００８】ここで、キラルスメクティックＣ液晶にお
いてシェブロン型の層構造が出現する理由について説明
する。図７は、キラルスメクティックＣ液晶の分子１５
のふるまいを概念的に示す模式図である。ｚは、スメク
ティック層の層法線である。スメクティックＡ液晶で
は、分子はこの層法線ｚに平行に配向するのに対して、
相系列においてスメクティックＡ相の低温側に現れるキ
ラルスメクティックＣ相では、キラルスメクティックＣ
液晶の分子１５は層法線ｚからティルト角θだけ傾いて
配向する。上記のティルト角θは、分子長軸１６と層法
線ｚとがなす角である。分子１５は、分子長軸１６に垂
直な自発分極Ｐ_Sを有し、電界の印加に伴って円錐軌跡
１８上を回転運動する。

【０００９】スメクティックＡ液晶からキラルスメクテ
ィックＣ液晶へ相転移する際に、上述のように分子１５
が層法線ｚから傾くことによって層間隔は縮小するが、
基板近傍ではスメクティックＡ相での層間隔が記憶され
てそのまま保持されるので、この層間隔のずれを吸収し
ようとして層が傾いて途中で折れ曲がり、シェブロン型
の層構造が出現すると考えられている。

【００１０】このことから、シェブロン構造において、
図６に示すシェブロン層の傾き角度δは、図７に示す分
子１５のティルト角θとほぼ等しくなることが予想され
るが、実際はδはθよりわずかに小さく、このことは本
願発明者らによって既に確認され、論文〔Ｎ．Ｉｔｏｈ
ｅｔａｌ．：Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，
ｖｏｌ．３１（１９９２）１４１４．〕にて発表されて
いる。

【００１１】図８は、シェブロン構造を示す強誘電性液
晶を備えた液晶セルの断面構造と、上方からこの液晶セ
ルを見た場合に視認される配向欠陥の様子とを対比させ
て示す説明図である。なお、上記強誘電性液晶は、一軸
配向処理方向が同一になるように対向させた二枚の基板
３０・３０間に挟持されている。なお、図８に示すよう
に、基板３０・３０のそれぞれに設けられた配向膜界面
における液晶分子３１…の立ち上がり方向は、各配向膜
に施された一軸配向処理の方向に一致することが知られ
ている。液晶分子３１と配向膜の表面とのなす角が、プ
レティルト角θ_Pである。

【００１２】強誘電性液晶のスメクティック層にシェブ
ロン構造が出現すると、多くの問題が生じる。シェブロ
ン構造は、スメクティック層の折れ曲がる方向によって
二種類に分類される。すなわち、図８に示すように、一
軸配向処理方向（ラビング方向）とスメクティック層３
２の折れ曲がり方向とが反対のものをＣ１配向、一軸配
向処理方向とスメクティック層３２の折れ曲がり方向と
が一致するものをＣ２配向と称する。

【００１３】キラルスメクティックＣ液晶において上記
Ｃ１・Ｃ２配向のいずれか一方のみが安定に出現するよ
うに制御できれば問題はないが、Ｃ１配向からＣ２配向
へあるいはその逆へ変化する際のエネルギー障壁があま
り大きくないことにより、広い面積にわたってＣｌとＣ
２を安定に制御することは容易ではない。もし、いずれ
か一方の状態に制御できたとしても、温度変化や機械的
な衝撃によって容易に他方の層構造が出現し、所望の層
構造を侵すことが多くの場合に見られる。

【００１４】本願発明者らが、論文〔Ｎ．Ｉｔｏｈｅ
ｔａｌ．：ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｓ，ｖｏ
ｌ．１５（１９９３）６６９〕で報告したように、液晶
セル内に上記２種類の層構造が混在すると、これらの層
構造の境界において、図８に示すように、ヘアピン欠陥
やジグザグ欠陥と呼ばれる配向欠陥が生じる。また、Ｃ
１配向とＣ２配向とは互いに異なる光学特性を有するの
で、均一な表示画面が得られない。

【００１５】また、理想的なブックシェルフ層構造で期
待される表示コントラストがシェブロン層構造では得ら
れないという重大な問題点もある。これはシェブロン界
面と呼ばれるシェブロン層構造の折れ曲がり箇所におい
て、スメクティック層法線に対する液晶分子の開き角度
が、液晶分子が本来有しているティルト角よりも非常に
小さくなってしまうためである。

【００１６】さらに、シェブロン界面では、その上下で
液晶分子がスイッチングの際にぶつかり合うためにスイ
ッチングがスムーズに行われず、応答速度やメモリー性
が損なわれるという問題点もある。このような問題を持
つシェブロン層構造ではなく、理想的なブックシェルフ
層構造を実現するための試みが幾つか行われているが
（例えば、論文〔Ｔａｋａｎｉｓｈｉｅｔａｌ．：
Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，ｖｏｌ．２９（１
９９０）Ｌ９８４．〕、〔Ｉｓｏｇａｉｅｔａｌ．：
Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．，ｖｏｌ．
２０７（１９９１）８７．〕参照）、未だ実現には至っ
ていない。

【００１７】また、シェブロン層構造を解消する方法と
して、図９に示すように、強誘電性液晶を挟持する一対
の基板４０・４０を、各々が有する配向膜に施された一
軸配向処理の方向Ｄ₁・Ｄ₂が互いに平行且つ逆向きに
なるように対向させた、いわゆるアンチパラレル（反平
行）配向処理とすることで、スメクティック層４１…を
傾斜層構造（オブリーク構造）とする試みも、例えば論
文〔Ｙ．Ｏｕｃｈｉｅｔａｌ．：Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．，ｖｏｌ．２７（１９８８）Ｌ１９９
３．〕等で報告されている。

【００１８】しかし、通常ポリイミド等からなる配向膜
をラビング処理してアンチパラレル配向のセルを作製す
ると、線状の細かなドメイン（配向状態の異なる部分）
が多数発生してしまい、均一な配向状態が得られない。
この理由はよくわかっていないが、このため、多くの場
合にはシェブロン構造が形成されるにも拘わらず、対向
する一対の基板における一軸配向処理の方向を同一方向
とする、いわゆるパラレル（平行）配向が採用されてい
る。

【００１９】なお、上記Ｙ．Ｏｕｃｈｉらの論文では、
斜方蒸着が用いられているが、ＳｉＯのような無機カラ
ムの場合にのみ例外的に、均一な配向状態のオブリーク
層構造が得られるだけである。このような無機カラムの
蒸着技術は、表示装置の大型化や量産化といった工業化
には適していないことは言うまでもない。

【００２０】また、強誘電性液晶は、前述したように双
安定牲という高速駆動には有利な特徴を有する反面、こ
の双安定性はアナログ階調表示を困難にするという問題
がある。これを解決する有望な手段として、特開平７−
９２４６９号公報に、液晶をスイッチングするしきい値
電圧の異なる領域が微細に分布するように強誘電性液晶
中に微粒子を添加する技術が報告されている。この技術
では、スメクティック層の層面がほぼ平面に近いシャー
プなオブリーク層構造を形成する液晶セルに微粒子を添
加することにより、上記層面の傾斜角が段階的に変化す
るような擬似オブリーク層構造に変化させることで、ア
ナログ階調表示を実現している。

【００２１】なお、上記公報では、配向膜のプレティル
ト角が４°以下のときには反平行配向処理とし、プレテ
ィルト角が５°以上のときには反平行あるいは平行配向
処理とすることが必要であり、すなわちプレティルト角
に依らずアンチパラレル（反平行）配向処理が効果的で
あると述べられている。しかし、普通にアンチパラレル
配向処理により作製した液晶セルでは、オブリーク構造
が形成されたとしても線状の細かなドメインが多数発生
してしまい、均一な配向状態が得られない。なお、上記
公報に開示された技術でも、容易に均一な配向状態が得
られるＳｉＯ斜方蒸着による配向膜が採用されており、
工業化には適さない。

【００２２】本発明はこのような問題を解決するために
なされたものであり、線状の細かなドメインを生じるこ
となく、安定なオブリーク構造のスメクティック層を持
つ強誘電性液晶表示素子を実現することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の液晶表示素子は、少なくとも透明
電極および配向膜をそれぞれ有する一対の透光性基板
と、上記一対の透光性基板の間に挟持された強誘電性液
晶とを備え、上記一対の透光性基板の各配向膜に施され
た一軸配向処理の方向が同一あるいは略同一であり、上
記強誘電性液晶のスメクティック層がオブリーク構造を
とることを特徴とする。

【００２４】上記の構成によれば、スメクティック層
が、途中で折れ曲がったシェブロン構造ではなく、透光
性基板の法線に対して同じ向きに傾いたオブリーク構造
をとることにより、表示コントラスト、応答速度、およ
び双安定性といった性能面での向上が図られる。従来、
シェブロン構造のスメクティック層では、層の折れ曲が
り方向が互いに異なるＣ１・Ｃ２の二種類の配向状態が
混在し得ることからジグザグ欠陥やヘアピン欠陥のよう
な欠陥が生じ易く、さらに、スイッチングの際にスメク
ティック層の折れ曲がり箇所であるシェブロン界面で上
下の液晶分子がぶつかり合うことにより、応答速度や双
安定性が劣化するという問題があった。これに対して、
オブリーク構造のスメクティック層では、均一なモノド
メイン配向状態が得られると共に、液晶分子のスイッチ
ングが妨げられないので、応答速度や双安定性において
シェブロン構造よりも優れた特性が得られる。

【００２５】さらに、上記のオブリーク構造は、一対の
透光性基板の各配向膜に施された一軸配向処理の方向が
同一あるいは略同一であることから得られ、従来オブリ
ーク構造を得るために用いられている反平行処理（対向
基板における一軸配向処理の方向を平行且つ逆向きとす
る処理）とは異なり、線状の細かなドメインが発生する
ことがなく、従来よりも安定的に均一な配向状態を得る
ことができる。この結果、表示の安定性および均一性に
優れた液晶表示素子を提供することが可能となる。

【００２６】請求項２記載の液晶表示素子は、少なくと
も透明電極および配向膜をそれぞれ有する一対の透光性
基板と、上記一対の透光性基板の間に挟持された強誘電
性液晶とを備え、上記一対の透光性基板の各配向膜に施
された一軸配向処理の方向が同一あるいは略同一であ
り、上記一対の透光性基板の一方が有する配向膜に施さ
れた一軸配向処理の向きと上記強誘電性液晶のスメクテ
ィック層が傾斜する向きとが等しく、上記一対の透光性
基板の他方が有する配向膜に施された一軸配向処理の向
きと上記強誘電性液晶のスメクティック層が傾斜する向
きとが逆であることを特徴とする。

【００２７】上記の構成では、スメクティック層はオブ
リーク構造、あるいは特開平７−９２４６９号公報の図
１４（ｂ）に示されているようにスメクティック層が途
中で若干折れ曲がった状態の擬似オブリーク構造をと
る。これにより、シェブロン構造のように欠陥を生じる
ことなく、均一なモノドメイン配向状態が得られる。ま
た、液晶分子のスイッチングが妨げられないので、応答
速度や双安定性においてシェブロン構造よりも優れた特
性が得られる。

【００２８】従来、オブリーク構造のスメクティック層
を形成するためにはＳｉＯを斜方蒸着させた配向膜が用
いられており、基板の大型化や量産化が困難であるとい
う問題を有していた。しかし、上記の構成において配向
膜に施す一軸配向処理としてはラビング処理を好適に用
いることができるので、上記の問題を解決し、低コスト
で液晶表示素子を提供できるという利点もある。

【００２９】さらに、上記の構成は、一対の透光性基板
の各配向膜に施された一軸配向処理の方向が同一あるい
は略同一であることにより、従来オブリーク構造を得る
ために用いられている反平行処理（対向基板における一
軸配向処理の方向を平行且つ逆向きとする処理）とは異
なり、線状の細かなドメインが発生することがなく、均
一な配向状態を得ることができる。この結果、表示の安
定性および均一性に優れた液晶表示素子を提供すること
が可能となる。

【００３０】請求項３記載の液晶表示素子は、少なくと
も透明電極および配向膜をそれぞれ有する一対の透光性
基板と、上記一対の透光性基板の間に挟持された強誘電
性液晶とを備え、上記一対の透光性基板の各配向膜に施
された一軸配向処理の方向が同一あるいは略同一であ
り、上記一対の透光性基板の一方が有する配向膜が、該
配向膜二枚を一軸配向処理の方向が同一あるいは略同一
になるように対向させてその間隙に上記強誘電性液晶を
挟持させた場合に上記強誘電性液晶のスメクティック層
を優先的にＣ１配向のシェブロン構造とする配向制御力
を持ち、上記一対の透光性基板の他方が有する配向膜
が、該配向膜二枚を一軸配向処理の方向が同一あるいは
略同一になるように対向させてその間隙に上記強誘電性
液晶を挟持させた場合に上記強誘電性液晶のスメクティ
ック層を優先的にＣ２配向のシェブロン構造とする配向
制御力を持つことを特徴とする。

【００３１】スメクティック層がシェブロン構造をとる
場合、スメクティック層がＣ１配向からＣ２配向へ、あ
るいはその逆へ、層構造が変形する際のエネルギー障壁
はそれほど大きくない。このため、例えばスメクティッ
ク層全体を均一にＣ１配向に揃えようとしてもその一部
にＣ２配向が容易に出現し、均一な配向状態を得ること
は難しい。

【００３２】しかし、上記の構成によれば、一対の透光
性基板の一方が有する配向膜が、スメクティック層を優
先的にＣ１配向のシェブロン構造とする配向制御力を持
つので、スメクティック層においてこの配向膜に近い部
分は、該配向膜の一軸配向処理の方向と逆向きに傾こう
とする。一方、他方の透光性基板が有する配向膜がスメ
クティック層を優先的にＣ２配向のシェブロン構造とす
る配向制御力を持つので、スメクティック層においてこ
の配向膜に近い部分は、該配向膜の一軸配向処理の方向
と同じ向きに傾こうとする。

【００３３】これらの配向膜は、一軸配向処理の方向が
同一あるいは略同一になるように対向しているので、こ
れらの配向膜に挟持されたスメクティック層は、各配向
膜界面において層が優先的に傾く方向とは逆方向へ傾く
ためのエネルギー障壁が大きくなる。この結果、図２
（ａ）に示すように、シェブロン構造のような折れ曲が
りを持たず、スメクティック層の層面が透光性基板の法
線に対して傾斜したオブリーク構造が安定的に出現す
る。

【００３４】なお、オブリーク構造においても、図５
（ｂ）に示すように、透光性基板の法線に対して層面が
傾く方向に応じて二種類の配向状態が存在するが、これ
らの配向状態の一方から他方へ変形する際のエネルギー
障壁が、シェブロン構造におけるＣ１・Ｃ２配向間のエ
ネルギー障壁に比較して大きいことは、図５（ａ）およ
び（ｂ）から容易に推測できる。すなわち、オブリーク
構造はシェブロン構造に比較して安定度が高いので、上
記の構成によれば、均一なモノドメイン配向を容易に得
ることができる。

【００３５】さらに、上記の構成は、一対の透光性基板
の各配向膜に施された一軸配向処理の方向が同一あるい
は略同一であることにより、従来オブリーク構造を得る
ために用いられている反平行処理（対向基板における一
軸配向処理の方向を平行且つ逆向きとする処理）とは異
なり、線状の細かなドメインが発生することがなく、均
一な配向状態を得ることができる。また、上記の構成に
おいて配向膜に施す一軸配向処理としては、量産化に適
したラビング処理を適用できるので、低コストで液晶表
示素子を提供することが可能となるという利点もある。

【００３６】以上のように、請求項３記載の構成によれ
ば、表示コントラスト、応答速度、および双安定性にお
いて優れた特性を持ち、欠陥のない均一な表示を実現す
る液晶表示素子を低コストで提供することが可能とな
る。

【００３７】請求項４記載の液晶表示素子は、請求項３
記載の液晶表示素子において、一対の透光性基板の一方
が有する配向膜が、該配向膜二枚を一軸配向処理の方向
が同一あるいは略同一になるように対向させてその間隙
に上記強誘電性液晶を挟持させた場合に全表示面積の５
０％以上のスメクティック層をＣ１配向のシェブロン構
造とする配向制御力を持ち、上記一対の透光性基板の他
方が有する配向膜が、該配向膜二枚を一軸配向処理の方
向が同一あるいは略同一になるように対向させてその間
隙に上記強誘電性液晶を挟持させた場合に全表示面積の
５０％以上のスメクティック層をＣ２配向のシェブロン
構造とする配向制御力を持つことを特徴とする。

【００３８】上記の構成によれば、強誘電性液晶のスメ
クティック層を安定的にオブリーク構造とすることがで
き、表示コントラスト、応答速度、および双安定性にお
いて優れた特性を持ち、欠陥のない均一な表示を実現す
る液晶表示素子を提供することが可能となる。

【００３９】請求項５記載の液晶表示素子は、請求項３
記載の液晶表示素子において、上記一対の透光性基板の
一方が有する配向膜の界面における上記強誘電性液晶の
液晶分子のプレティルト角が、該液晶分子のティルト角
とスメクティック層の傾き角の差よりも大きく、上記一
対の透光性基板の他方が有する配向膜の界面における上
記強誘電性液晶の液晶分子のプレティルト角が、該液晶
分子のティルト角とスメクティック層の傾き角の差より
も小さいことを特徴とする。

【００４０】プレティルト角が液晶分子のティルト角と
スメクティック層の傾き角の差よりも大きければＣ１配
向が優先的に出現し、その逆であればＣ２配向が優先的
に出現する。このため、上記の構成によれば、強誘電性
液晶のスメクティック層を安定的にオブリーク構造とす
ることができ、表示コントラスト、応答速度、および双
安定性において優れた特性を持ち、欠陥のない均一な表
示を実現する液晶表示素子を提供することが可能とな
る。

【００４１】請求項６記載の液晶表示素子は、請求項１
ないし５のいずれかに記載の液晶表示素子において、強
誘電性液晶に、液晶分子をスイッチングするしきい値電
圧が互いに異なる微細領域を形成するための微粒子が添
加されていることを特徴とする。

【００４２】上記の構成によれば、スイッチングするた
めのしきい値電圧が互いに異なる微細領域が分布してい
ることにより、しきい値に応じた電圧を印加すれば、微
細領域のそれぞれの光学応答を異ならせることができ
る。この結果、表示コントラスト、応答速度、および双
安定性において優れた特性を持ち、階調表示を実現し得
る液晶表示素子を提供することが可能となる。

【００４３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１ないし図５に基づいて説明すれば、以下のとおりであ
る。

【００４４】図１は、本発明の実施の一形態に係る液晶
表示素子の概略構造を示す断面図である。図１に示すよ
うに、液晶表示素子１は、上側基板１１と下側基板１０
とを貼り合わせ、その間隙に強誘電性液晶７を挟持した
構成である。

【００４５】下側基板１０におけるガラス基板２ａの表
面には、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと略称す
る）等からなる複数の透明な信号電極３ａ…が、互いに
平行に配置されている。信号電極３ａ…上には、ＳｉＯ
₂等からなる透明な絶縁膜４ａが形成されている。

【００４６】上側基板１１におけるガラス基板２ｂにお
いて上記信号電極３ａ…と対向する面には、ＩＴＯ等か
らなる複数の透明な走査電極３ｂ…が、信号電極３ａ…
と直交する向きに、互いに平行に配置されている。走査
電極３ｂ…上は、ＳｉＯ₂等からなる透明な絶縁膜４ｂ
によって被覆されている。

【００４７】絶縁膜４ａ・４ｂのそれぞれの上には、ラ
ビング処理などの一軸配向処理が施された配向膜５ａ・
５ｂが形成される。配向膜５ａ・５ｂとしては、ポリイ
ミド膜、ナイロン膜、またはポリビニルアルコール膜な
どの有機高分子膜を好適に用いることができる。また、
ＳｉＯ斜方蒸着膜などを用いても良い。

【００４８】上記２枚のガラス基板２ａ・２ｂは、一部
に注入口を残して封止剤６で貼り合わされ、配向膜５ａ
・５ｂで挟まれる空間に注入口から強誘電性液晶７が注
入される。その後、上記注入口は封止剤８で封止され
る。このようにして貼り合わされた２枚のガラス基板２
ａ・２ｂは、偏光板１２ａ・１２ｂで挟まれる。なお、
偏光板１２ａ・１２ｂは、互いの偏光軸が直交するよう
に配置される。

【００４９】以上のように、本実施形態の液晶表示素子
１は、偏光板１２ａ、ガラス基板２ａ、信号電極３ａ
…、絶縁膜４ａ、および配向膜５ａからなる下側基板１
０と、偏光板１２ｂ、ガラス基板２ｂ、走査電極３ｂ
…、絶縁膜４ｂ、および配向膜５ｂからなる上側基板１
１との間に強誘電性液晶７を挟持した構成である。な
お、表示面積が広い場合には、下側基板１０と上側基板
１１が互いに平行に一定の間隔（セル厚）で対向するよ
うに、スペーサ９…が配置される。

【００５０】図２（ａ）は、液晶表示素子１の強誘電性
液晶７におけるスメクティック層の構造を模式的に示す
断面図である。また、図２（ｂ）は、信号電極３ａ…お
よび走査電極３ｂ…から電場が印加された場合の上記ス
メクティック層における液晶分子の配向状態を模式的に
示す断面図である。同図（ａ）および（ｂ）において、
界面Ｐ₁は上側基板１１の配向膜５ｂの界面を表し、界
面Ｐ₂は下側基板１０の配向膜５ａの界面を表す。ま
た、矢印Ａ₁・Ａ₂は、上側基板１１の配向膜５ｂに施
された一軸配向処理の方向と、下側基板１０の配向膜５
ａに施された一軸配向処理の方向とをそれぞれ示す。

【００５１】液晶表示素子１は、図２（ａ）に示すよう
に、下側基板１０と上側基板１１とが、各々の配向膜５
ａ・５ｂに施された一軸配向処理の方向が同一となるよ
うに配置され、強誘電性液晶７のスメクティック層１３
…が、シェブロン構造のような折れ曲がりを持たず、上
下基板の法線方向に対して一定の角度で傾いたオブリー
ク構造であることを特徴としている。

【００５２】なお、スメクティック層１３内の液晶分子
は、信号電極３ａ…および走査電極３ｂ…から印加され
る電場に応じて、図２（ｂ）に示すように、二種類の配
向状態の間でスイッチングする。ここでは、一方の配向
状態をＯＮ状態とし、他方の配向状態をＯＦＦ状態と表
現した。

【００５３】図２（ａ）に示すように、強誘電性液晶７
のスメクティック層１３…は、上側基板１１側では、配
向膜５ｂに施された一軸配向処理方向（矢印Ａ₁）と同
じ向きに傾斜し、下側基板１０側では、配向膜５ａに施
された一軸配向処理方向（矢印Ａ₂）と逆向きに傾斜し
た構造をとる。この構造を実現するためには、上側基板
１１の配向膜５ｂとして、Ｃ２配向のシェブロン構造を
優先的に出現させる配向膜を用いると共に、下側基板１
０の配向膜５ａとして、Ｃ１配向のシェブロン構造を優
先的に出現させる配向膜を用いれば良い。

【００５４】図３は、本実施形態の強誘電性液晶７との
比較のために、Ｃ１配向のシェブロン構造をとる強誘電
性液晶のスメクティック層の構造を模式的に示す断面図
である。同図において、界面Ｐ₃・Ｐ₄は、この強誘電
性液晶を挟持する一対の配向膜の界面を表す。また、矢
印Ａ₃・Ａ₄は、上記一対の配向膜の各々に施された一
軸配向処理の方向を示す。同図に示すように、Ｃ１配向
のスメクティック層は、層の折れ曲がり方向が、配向膜
の一軸配向処理方向に対して逆向きである。すなわち、
界面Ｐ₃およびＰ₄の双方において、スメクティック層
は一軸配向処理方向に対して逆向きに傾いている。

【００５５】図４は、本実施形態の強誘電性液晶７との
比較のために、Ｃ２配向のシェブロン構造をとる強誘電
性液晶のスメクティック層の構造を模式的に示す断面図
である。同図において、界面Ｐ₅・Ｐ₆は、この強誘電
性液晶を挟持する一対の配向膜の界面を表す。また、矢
印Ａ₅・Ａ₆は、上記一対の配向膜の各々に施された一
軸配向処理の方向を示す。同図に示すように、Ｃ２配向
のスメクティック層は、層の折れ曲がり方向が、配向膜
の一軸配向処理方向と同じ向きである。すなわち、界面
Ｐ₅およびＰ₆の双方において、スメクティック層は一
軸配向処理方向に対して逆向きに傾いている。

【００５６】シェブロン構造のスメクティック層におい
てＣ１配向およびＣ２配向のいずれが優先的に出現する
かは、配向膜界面での液晶分子のプレティルト角（図３
および図４にそれぞれ示すθ_p）の大きさに左右され
る。プレティルト角θ_pが、強誘電性液晶の液晶分子の
ティルト角θ（図７参照）とスメクティック層の傾き角
δとの差よりも大きい場合には、Ｃ１配向が優先的に出
現する。逆に、プレティルト角θ_pが、液晶分子のティ
ルト角θとスメクティック層の傾き角δとの差よりも小
さい場合には、Ｃ２配向が優先的に出現する。

【００５７】なお、プレティルト角の大きさは、配向膜
材料、焼成温度、および一軸配向処理時の各種条件等に
依存する。このため、少なくとも、適切に選択した配向
膜材料を用い、該配向膜材料の焼成温度、および一軸配
向処理の条件を適切に設定すれば、プレティルト角を所
望の大きさに制御することができる。

【００５８】本実施形態の液晶表示素子１が備える配向
膜５ｂは、この配向膜５ｂを２枚用意して一軸配向処理
方向が同一になるように配置した間隙に強誘電性液晶７
を挟持させた場合、この強誘電性液晶７のスメクティッ
ク層にＣ２配向が優先的に出現するようなプレティルト
角を液晶分子に与えるものである。一方、配向膜５ａ
は、同様にその強誘電性液晶７を挟持させた場合に、強
誘電性液晶７のスメクティック層にＣ１配向が優先的に
出現するようなプレティルト角を与える。

【００５９】なお、スメクティック層がシェブロン構造
をとる場合には、スメクティック層がＣ１配向からＣ２
配向へあるいはその逆へ変形する際のエネルギー障壁は
それほど大きくない。このため、スメクティック層全体
をＣ１配向およびＣ２配向のいずれか一方の状態に均一
に揃えようとしても、その一部が他方の状態に容易に変
化してしまい、均一な配向状態を得ることは難しい。

【００６０】しかし、本実施形態の液晶表示素子１で
は、下側基板１０の配向膜５ａが、スメクティック層を
優先的にＣ１配向のシェブロン構造とする配向制御力を
持つので、スメクティック層において配向膜５ａに近い
部分は、配向膜５ａに施された一軸配向処理の方向と逆
向きに傾こうとする。一方、上側基板１１の配向膜５ｂ
は、スメクティック層を優先的にＣ２配向のシェブロン
構造とする配向制御力を持つので、配向膜５ｂに近い部
分は、配向膜５ｂに施された一軸配向処理の方向と同じ
向きに傾こうとする。

【００６１】これらの相互作用により、配向膜５ａの界
面においてスメクティック層が配向膜５ａに施された一
軸配向処理の方向と同じ向きに傾くためのエネルギー障
壁と、配向膜５ｂの界面においてスメクティック層が配
向膜５ａに施された一軸配向処理の方向と逆向きに傾く
ためのエネルギー障壁とが、共に大きくなる。この結
果、配向膜５ａ・５ｂに挟持されたスメクティック層に
は、シェブロン構造ではなく、図２（ａ）に示すような
オブリーク構造が安定的に出現する。

【００６２】なお、オブリーク構造においても、図５
（ｂ）に示すように、スメクティック層の層面が傾く方
向によって、二種類の配向状態が存在する。しかし、こ
れらの配向状態の一方から他方へ変形する際のエネルギ
ー障壁が、シェブロン構造におけるＣ１・Ｃ２配向間の
変形におけるエネルギー障壁に比較して大きいことは、
図５（ａ）および（ｂ）から容易に推測できる。すなわ
ち、オブリーク構造はシェブロン構造に比較して安定度
が高いので、均一なモノドメイン配向を容易に得ること
ができると言える。

【００６３】以上のように、本実施形態の液晶表示素子
１は、一対の配向膜５ａ・５ｂを、一軸配向処理方向が
同一になるように対向させた間隙に強誘電性液晶７を挟
持した構成である。なお、配向膜５ａはスメクティック
層にて優先的にＣ１配向を出現させる配向制御力を有
し、配向膜５ｂはスメクティック層にて優先的にＣ２配
向を出現させる配向制御力を有する。これにより、強誘
電性液晶７のスメクティック層に安定的にオブリーク構
造を出現させることができる。また、上記液晶表示素子
１は、配向膜５ａ・５ｂが、その一軸配向処理方向が同
一になるように配置されたいわゆる平行配向の液晶表示
素子であるので、一軸配向処理方向が平行且つ逆向きに
なるように配置されたいわゆる反平行配向の液晶表示素
子のように線状の細かなドメインが出現することがな
い。この結果、液晶表示素子１は、欠陥のない均一なモ
ノドメイン配向を安定的に実現できる。

【００６４】なお、上記した実施の形態は、本発明を限
定するものではなく、発明の範囲内で種々の変更が可能
である。例えば、上述では、下側基板１０の配向膜５ａ
が優先的にＣ１配向を出現させ、上側基板１１の配向膜
５ｂが優先的にＣ２配向を出現させる構成を例示して説
明したが、この逆に、配向膜５ａがＣ２配向、配向膜５
ｂがＣ１配向をそれぞれ優先的に出現させるような配向
制御力を有していても良い。

【００６５】また、下側基板１０の配向膜５ａの一軸配
向処理方向と、上側基板１１の配向膜５ｂの一軸配向処
理方向とは必ずしも正確に同一方向でなくても良く、略
同一であれば、強誘電性液晶７にオブリーク構造を出現
させることができる。

【００６６】さらに、強誘電性液晶７中に、特開平７−
９２４６９号公報に開示されているように、例えばカー
ボンブラックや酸化チタン等の微粒子を添加すれば、ス
イッチング電圧のしきい値が異なる微細領域が生じ、液
晶表示素子１において階調表示を行うことが可能とな
る。

【００６７】

【実施例】

〔実施例１〕本発明の一実施例について説明すれば、以
下のとおりである。なお、前記した実施の形態で説明し
た構成と同様の機能を有する構成には同一の符号を付記
し、その説明を省略する。後述する他の実施例において
も同様とする。

【００６８】液晶表示素子１の製造方法の一例は、下記
のとおりである。まず、ガラス基板２ａ・２ｂにＩＴＯ
等により信号電極３ａ…および走査電極３ｂ…をそれぞ
れ形成した上に、東京応化工業株式会社製の「ＯＣＤ
ＴＹＰＥ２」を用いて絶縁膜４ａ・４ｂをそれぞれ形成
する。

【００６９】絶縁膜４ｂが形成されたガラス基板２ｂ
に、チッソ株式会社製のポリイミド「ＰＳＩ−Ａ−２１
０１」を塗布して２００℃で焼成し、さらにラビング処
理を行うことにより、配向膜５ｂを形成する。一方、絶
縁膜４ａが形成されたガラス基板２ａには、チッソ株式
会社製のポリイミド「ＰＳＩ−Ａ−２００１」を塗布し
て２００℃で焼成し、さらにラビング処理を行うことに
より配向膜５ａを形成する。

【００７０】なお、ラビング処理時のラビング条件は、
配向膜５ａ・５ｂとも、ラビングローラーの直径を５０
ｍｍ、ラビングローラーの回転数を１０００ｒｐｍ、ラ
ビングローラーに対する基板の搬送速度を１０ｍｍ／ｓ
ｅｃ、ラビング回数を３回とする。

【００７１】つまり、本実施例では、配向膜５ａと配向
膜５ｂとは、互いに異なる種類の配向膜材料によって形
成されている。配向膜のプレティルト角は、配向膜材
料、焼成温度、およびラビング条件の組合せによって決
まるが、上述の条件によれば、上側基板１１側の配向膜
５ｂのプレティルト角は６°、下側基板１０の配向膜５
ａのプレティルト角は１５°となる。

【００７２】次に、上側基板１１および下側基板１０
を、配向膜５ａ・５ｂのラビング方向が同一となるよう
に配置して貼り合わせ、その間隙にメルク社製の「ＳＣ
Ｅ８」を、強誘電性液晶７として注入する。なお、液晶
表示素子１の表示面積は、１００ｍｍ×１００ｍｍとす
る。

【００７３】この液晶表示素子１では、図２（ａ）に示
すように、スメクティック層の傾きが一定のオブリーク
層構造が均一に形成され、シェブロン構造に伴って発生
するジグザグ欠陥が全く無い均一なモノドメイン配向状
態が得られた。

【００７４】通常、上述の条件で形成した配向膜５ａの
ようにプレティルト角が１０°を大きく越える配向膜
を、ラビング方向が同一となるように上下の基板に形成
し、その間に強誘電性液晶を挟持させると、Ｃ１配向が
優先的に出現する（下記の比較例１−２を参照）。一
方、配向膜５ｂのようにプレティルト角が小さい配向膜
を、ラビング方向が同一となるように上下の基板に形成
し、その間に強誘電性液晶を挟持させると、Ｃ２配向が
優先的に出現する（下記の比較例１−１を参照）。本実
施例では、下側基板１０に配向膜５ａ、上側基板１１に
配向膜５ｂをそれぞれ形成し、そのラビング処理方向が
同一となるように配置させることにより、オブリーク層
構造が均一に形成されている。

【００７５】ここで、本実施例の液晶表示素子との比較
のために、上側基板１１に形成した配向膜５ｂを上下両
基板に備えた液晶表示素子を試作した。以下、この液晶
表示素子を、比較例１−１と称する。本実施例１で用い
た「ＰＳＩ−Ａ−２１０１」を配向膜材料として使用
し、本実施例１と同様の条件で焼成およびラビング処理
を施した２枚の基板をそのラビング方向が同一になるよ
うに貼り合わせ、その間隙に強誘電性液晶を注入するこ
とにより、比較例１−１としての液晶表示素子を作製し
た。なお、絶縁膜、強誘電性液晶、および表示面積等の
条件は、すべて本実施例１の液晶表示素子と同様であ
る。この比較例１−１では、シェブロン構造で通常見ら
れるジグザグ欠陥が生じ、均一なモノドメイン配向状態
を得ることはできなかった。なお、全表示面積中のＣ２
配向が７０％、Ｃ１配向が３０％であった。

【００７６】同様に、本実施例の液晶表示素子との比較
のために、下側基板１０に形成した配向膜５ａを上下両
基板に備えた液晶表示素子を試作した。以下、この液晶
表示素子を、比較例１−２と称する。本実施例１で用い
た「ＰＳＩ−Ａ−２００１」を配向膜材料として使用
し、本実施例１と同様の条件で焼成およびラビング処理
を施した２枚の基板をそのラビング方向が同一になるよ
うに貼り合わせ、その間隙に強誘電性液晶を注入するこ
とにより、比較例１−２としての液晶表示素子を作製し
た。なお、絶縁膜、強誘電性液晶、および表示面積等の
条件は、すべて本実施例１の液晶表示素子と同様であ
る。この比較例１−２では、シェブロン構造で通常見ら
れるジグザグ欠陥が生じ、均一なモノドメイン配向状態
を得ることはできなかった。なお、全表示面積中のＣ２
配向が１５％、Ｃ１配向が８５％であった。

【００７７】本実施例１の液晶表示素子と、上記比較例
１−１および１−２とをそれぞれ比較したところ、強誘
電性液晶７のスメクティック層が均一な配向状態すなわ
ちオブリーク層構造を呈していることによって、本実施
例１の液晶表示素子の方が、各比較例よりも高いコント
ラストを示し、表示の均一性に優れている。さらに、本
実施例１の液晶表示素子は、双安定性や応答速度に関し
ても、各比較例よりも良好な特性を示した。

【００７８】例えば、上記の各液晶表示素子に、パルス
幅が５００μｓｅｃ、パルス波高が±１０Ｖの双極性パ
ルスをそれぞれ印加したところ、本実施例１の液晶表示
素子では完全な双安定性が得られたのに対して、比較例
１−１および１−２のいずれにおいても、１０分以内に
双安定性が損なわれてしまった。比較例１−１および１
−２の液晶表示素子において完全な双安定性を実現する
ためには、パルス幅を１０００μｓｅｃまで長くする必
要があった。

【００７９】比較例１−１および１−２において応答速
度や双安定性の劣化が生じるのは、シェブロン界面（シ
ェブロン層構造の折れ曲がり箇所）の上下で液晶分子が
ぶつかり合って、スイッチングがスムーズに行われない
ことが原因であると考えられる。これに対して、実施例
１の液晶表示素子では、スメクティック層が、シェブロ
ン構造ではなく、基板に対して均一な傾きを有するオブ
リーク構造であることにより、均一なモノドメイン配向
状態を呈すると共に、液晶分子のスイッチングが妨げら
れないことによって応答速度や双安定性において良好な
特性が得られると考えられる。

【００８０】〔実施例２〕本発明の他の実施例について
説明すれば、以下のとおりである。液晶表示素子１は、
以下の製造方法によっても実現できる。まず、ガラス基
板２ａ・２ｂにＩＴＯ等により信号電極３ａ…および走
査電極３ｂ…をそれぞれ形成した上に、東京応化工業株
式会社製の「ＯＣＤＴＹＰＥ２」を用いて絶縁膜４ａ
・４ｂをそれぞれ形成する。絶縁膜４ａ・４ｂがそれぞ
れ形成されたガラス基板２ａ・２ｂに、チッソ株式会社
製のポリイミド「ＰＳＩ−Ａ−２１０１」を塗布して２
００℃で焼成し、配向膜５ａ・５ｂを成膜する。

【００８１】次に、配向膜５ａに対して、実施例１と同
様に、ラビングローラーの直径を５０ｍｍ、ラビングロ
ーラーの回転数を１０００ｒｐｍ、ラビングローラーに
対する基板の搬送速度を１０ｍｍ／ｓｅｃ、ラビング回
数を３回として、ラビング処理を行う。なお、このラビ
ング処理条件を、以下では条件１と称する。

【００８２】一方、配向膜５ｂに対しては、上記条件１
と同じラビングローラーを用い、ラビングローラーの回
転数を３００ｒｐｍ、ラビングローラーに対する基板の
搬送速度を５０ｍｍ／ｓｅｃ、ラビング回数を３回とし
て、ラビング処理を行う。なお、このラビング処理条件
を、以下では条件２と称する。

【００８３】つまり、本実施例の配向膜５ａと配向膜５
ｂとは、同じ材料および同じ焼成温度で形成されている
が、ラビング条件が互いに異なっている。この場合、上
側基板１１側の配向膜５ｂのプレティルト角は６°、下
側基板１０の配向膜５ａのプレティルト角は１２°であ
る。

【００８４】次に、上側基板１１および下側基板１０
を、配向膜５ａ・５ｂのラビング方向が同一となるよう
に配置して貼り合わせ、その間隙にメルク社製の「ＳＣ
Ｅ８」を、強誘電性液晶７として注入する。なお、液晶
表示素子１の表示面積は、１００ｍｍ×１００ｍｍとす
る。

【００８５】この液晶表示素子１では、図２（ａ）に示
すように、スメクティック層の傾きが一定のオブリーク
層構造が均一に形成され、シェブロン構造に伴って発生
するジグザグ欠陥が全く無い均一なモノドメイン配向状
態が得られた。

【００８６】通常、上述の条件で形成した配向膜５ａの
ようにプレティルト角が１０°を大きく越える配向膜
を、ラビング方向が同一となるように上下の基板に形成
し、その間に強誘電性液晶を挟持させると、Ｃ１配向が
優先的に出現する（下記の比較例２−２を参照）。一
方、配向膜５ｂのようにプレティルト角が小さい配向膜
を、ラビング方向が同一となるように上下の基板に形成
し、その間に強誘電性液晶を挟持させると、Ｃ２配向が
優先的に出現する（下記の比較例２−１を参照）。本実
施例では、下側基板１０に配向膜５ａ、上側基板１１に
配向膜５ｂをそれぞれ形成し、そのラビング処理方向が
同一となるように配置させることにより、オブリーク層
構造が均一に形成されている。

【００８７】ここで、本実施例２の液晶表示素子との比
較のために、上側基板１１に形成した配向膜５ｂを上下
両基板に備えた液晶表示素子を試作した。以下、この液
晶表示素子を、比較例２−１と称する。まず、２枚の基
板上に、本実施例２で用いた「ＰＳＩ−Ａ−２１０１」
を配向膜材料として塗布し、実施例２と同様に２００℃
で焼成する。次に、上述の条件１でラビング処理を施
し、上記２枚の基板をそのラビング方向が同一になるよ
うに貼り合わせる。さらに、その間隙に強誘電性液晶を
注入することにより、比較例２−１としての液晶表示素
子を作製した。なお、この比較例２−１において、絶縁
膜、強誘電性液晶、および表示面積等の条件は、すべて
本実施例２と同様である。この比較例２−１では、シェ
ブロン構造で通常見られるジグザグ欠陥が生じ、均一な
モノドメイン配向状態を得ることはできなかった。な
お、全表示面積中のＣ２配向が７０％、Ｃ１配向が３０
％であった。

【００８８】同様に、本実施例２の液晶表示素子との比
較のために、下側基板１０に形成した配向膜５ａを上下
両基板に備えた液晶表示素子を試作した。以下、この液
晶表示素子を、比較例２−２と称する。まず、２枚の基
板上に、本実施例２で用いた「ＰＳＩ−Ａ−２１０１」
を配向膜材料として塗布し、実施例２と同様に２００℃
で焼成する。次に、上述の条件２でラビング処理を施し
た後、２枚の基板をそのラビング方向が同一になるよう
に貼り合わせる。さらに、その間隙に強誘電性液晶を注
入することにより、比較例２−２としての液晶表示素子
を作製した。なお、絶縁膜、強誘電性液晶、および表示
面積等の条件は、すべて本実施例２と同様である。この
比較例２−２では、シェブロン構造で通常見られるジグ
ザグ欠陥が生じ、均一なモノドメイン配向状態を得るこ
とはできなかった。なお、全表示面積中のＣ２配向が４
５％、Ｃ１配向が６５％であった。

【００８９】本実施例２の液晶表示素子と、上記比較例
２−１および２−２とをそれぞれ比較したところ、強誘
電性液晶７のスメクティック層が均一な配向状態すなわ
ちオブリーク層構造を呈していることによって、本実施
例２の液晶表示素子の方が、各比較例よりも高いコント
ラストを示し、表示の均一性に優れている。さらに、本
実施例２の液晶表示素子は、双安定性や応答速度に関し
ても、各比較例よりも良好な特性を示した。

【００９０】例えば、上記の各液晶表示素子に、パルス
幅が５００μｓｅｃ、パルス波高が±１０Ｖの双極性パ
ルスをそれぞれ印加したところ、本実施例２の液晶表示
素子では完全な双安定性が得られたのに対して、比較例
２−１および２−２のいずれにおいても、１０分以内に
双安定性が損なわれてしまった。比較例２−１および２
−２において完全な双安定性を実現するためには、パル
ス幅を９００μｓｅｃまで長くする必要があった。

【００９１】〔実施例３〕本発明のさらに他の実施例に
ついて説明すれば、以下のとおりである。液晶表示素子
１は、以下の製造方法によっても実現できる。まず、ガ
ラス基板２ａ・２ｂにＩＴＯ等により信号電極３ａ…お
よび走査電極３ｂ…をそれぞれ形成した上に、東京応化
工業株式会社製の「ＯＣＤＴＹＰＥ２」を用いて絶縁
膜４ａ・４ｂをそれぞれ形成する。

【００９２】絶縁膜４ｂが形成されたガラス基板２ｂ
に、チッソ株式会社製のポリイミド「ＰＳＩ−Ａ−２１
０１」を塗布して２００℃で焼成し、さらにラビング処
理を行うことにより、配向膜５ｂを形成する。一方、絶
縁膜４ａが形成されたガラス基板２ａにも、チッソ株式
会社製の「ＰＳＩ−Ａ−２１０１」を塗布して１５０℃
で焼成し、さらにラビング処理を行うことにより配向膜
５ａを形成する。

【００９３】なお、ラビング処理時のラビング条件は、
配向膜５ａ・５ｂとも、ラビングローラーの直径を５０
ｍｍ、ラビングローラーの回転数を１０００ｒｐｍ、ラ
ビングローラーに対する基板の搬送速度を１０ｍｍ／ｓ
ｅｃ、ラビング回数を３回とする。

【００９４】つまり、本実施例３では、配向膜５ａと配
向膜５ｂとは、同じ材料で形成され、および同じ条件で
ラビング処理が施されているが、焼成温度のみが互いに
異なっている。この場合、上側基板１１側の配向膜５ｂ
のプレティルト角は６°、下側基板１０の配向膜５ａの
プレティルト角は１１°である。

【００９５】次に、上側基板１１および下側基板１０
を、配向膜５ａ・５ｂのラビング方向が同一となるよう
に配置して貼り合わせ、その間隙にメルク社製の「ＳＣ
Ｅ８」を、強誘電性液晶７として注入する。なお、液晶
表示素子１の表示面積は、１００ｍｍ×１００ｍｍとす
る。

【００９６】この液晶表示素子１では、図２（ａ）に示
すように、スメクティック層の傾きが一定のオブリーク
層構造が均一に形成され、シェブロン構造に伴って発生
するジグザグ欠陥が全く無い均一なモノドメイン配向状
態が得られた。

【００９７】ここで、本実施例３の液晶表示素子との比
較のために、上側基板１１に形成した配向膜５ｂを上下
両基板に備えた液晶表示素子を試作した。以下、この液
晶表示素子を、比較例３−１と称する。まず、２枚の基
板上に、本実施例３で用いた「ＰＳＩ−Ａ−２１０１」
を配向膜材料として塗布し、２００℃で焼成する。次
に、本実施例３と同じ条件でラビング処理を施した後、
上記２枚の基板をそのラビング方向が同一になるように
貼り合わせる。次に、その間隙に強誘電性液晶を注入
し、比較例３−１としての液晶表示素子を作製した。な
お、この比較例３−１において、絶縁膜、強誘電性液
晶、および表示面積等の条件は、すべて本実施例３と同
様である。

【００９８】この比較例３−１では、シェブロン構造で
通常見られるジグザグ欠陥が生じ、均一なモノドメイン
配向状態を得ることはできなかった。なお、全表示面積
中のＣ２配向が７０％、Ｃ１配向が３０％であった。

【００９９】同様に、本実施例３の液晶表示素子との比
較のために、下側基板１０に形成した配向膜５ａを上下
両基板に備えた液晶表示素子を試作した。以下、この液
晶表示素子を、比較例３−２と称する。まず、２枚の基
板上に、本実施例３で用いた「ＰＳＩ−Ａ−２１０１」
を配向膜材料として塗布し、１５０℃で焼成する。次
に、本実施例３と同じ条件でラビング処理を施した後、
上記２枚の基板をそのラビング方向が同一になるように
貼り合わせる。次に、その間隙に強誘電性液晶を注入
し、比較例３−２としての液晶表示素子を作製した。な
お、この比較例３−２において、絶縁膜、強誘電性液
晶、および表示面積等の条件は、すべて本実施例３と同
様である。

【０１００】この比較例３−２では、シェブロン構造で
通常見られるジグザグ欠陥が生じ、均一なモノドメイン
配向状態を得ることはできなかった。なお、全表示面積
中のＣ２配向が４０％、Ｃ１配向が６０％であった。

【０１０１】本実施例３の液晶表示素子と、上記比較例
３−１および３−２とをそれぞれ比較したところ、強誘
電性液晶７のスメクティック層が均一な配向状態すなわ
ちオブリーク層構造を呈していることによって、本実施
例３の液晶表示素子の方が、各比較例よりも高いコント
ラストを示し、表示の均一性に優れている。さらに、本
実施例３の液晶表示素子は、双安定性や応答速度に関し
ても、各比較例よりも良好な特性を示した。

【０１０２】例えば、上記の各液晶表示素子に、パルス
幅が５００μｓｅｃ、パルス波高が±１０Ｖの双極性パ
ルスをそれぞれ印加したところ、本実施例３の液晶表示
素子では完全な双安定性が得られたのに対して、比較例
３−１および３−２のいずれにおいても、１０分以内に
双安定性が損なわれてしまった。比較例３−１および３
−２において完全な双安定性を実現するためには、パル
ス幅を１１００μｓｅｃまで長くする必要があった。

【０１０３】〔実施例４〕本発明のさらに他の実施例に
ついて説明すれば下記のとおりである。実施例１で説明
したとおりに作製した上下基板をそれぞれのラビング処
理方向が同一になるように貼り合わせ、その間隙に、強
誘電性液晶７として、メルク社製の強誘電性液晶「ＳＣ
Ｅ８」中に０．５〜３重量％のカーボンブラックや酸化
チタン等の微粒子を分散させたものを注入し、液晶表示
素子を作製した。

【０１０４】また、実施例２で説明したとおりに作製し
た上下基板をそれぞれのラビング処理方向が同一になる
ように貼り合わせ、その間隙に、強誘電性液晶７とし
て、メルク社製「ＳＣＥ８」中に０．５〜３重量％のカ
ーボンブラックや酸化チタン等の微粒子を分散させたも
のを注入し、液晶表示素子を作製した。

【０１０５】さらに、実施例３で説明したとおりに作製
した上下基板をそれぞれのラビング処理方向が同一にな
るように貼り合わせ、その間隙に、強誘電性液晶７とし
て、メルク社製「ＳＣＥ８」中に０．５〜３重量％のカ
ーボンブラックや酸化チタン等の微粒子を分散させたも
のを注入し、液晶表示素子を作製した。

【０１０６】これらの液晶表示素子のいずれにおいて
も、シェブロン構造に伴って発生するジグザグ欠陥が全
く無く、肉眼には均一なモノドメイン配向状態が得られ
た。しかし、これらの液晶表示素子を偏光顕微鏡で観察
すると、スイッチングするためのしきい値電圧が互いに
異なる細かなドメインが多数観察された。また、パルス
印加電圧に対する透過光量の特性曲線において、しきい
値幅が１０Ｖ以上あり、均一な階調表示を得ることがで
きた。

【０１０７】ここで、本実施例４における各液晶表示素
子との比較のために、下記の液晶表示素子を試作した。
すなわち、前記した比較例１−１、１−２、２−１、２
−２、３−１、および３−２と同様に作製した上下基板
の間隙に、本実施例４と同様に、メルク社製の強誘電性
液晶「ＳＣＥ８」中に０．５〜３重量％のカーボンブラ
ックや酸化チタン等の微粒子を分散させたものを注入し
た液晶表示素子をそれぞれ作製した。

【０１０８】これらの液晶表示素子ではいずれも、シェ
ブロン構造で見られるジグザグ欠陥が生じ、均一なモノ
ドメイン配向状態を得ることはできなかった。このため
階調表示を得るまでにも至らなかった。

【０１０９】また、実施例１〜４との比較のために、下
記のとおり、上下基板の一軸配向処理方向を反対向きと
した液晶表示素子を試作した。なお、特開平７−９２４
６９号公報等では、このような上下基板の配置を「反平
行」と称している。実施例１〜４のそれぞれと同様に配
向膜を形成した上下基板を、それぞれのラビング方向が
逆向きになるように貼り合わせ、液晶表示素子を作製し
た。なお、上下基板のラビング方向以外の条件は、すべ
て実施例１〜４のそれぞれと同様とした。

【０１１０】また、上記各比較例と同様に配向膜を形成
した上下基板を、それぞれのラビング方向が逆向きにな
るように互いに貼り合わせ、液晶表示素子を作製した。
なお、上下基板のラビング方向以外の条件は、すべて上
記比較例のそれぞれと同様とした。

【０１１１】上記の液晶表示素子のいずれにおいても、
図１０に示すように、上下基板に施したラビング処理の
方向Ａ₇・Ａ₈と平行な方向に、線状の細かなドメイン
１９…が多数発生し、表示素子として機能しなかった。
すなわち、上下基板の一軸配向処理方向が反対向きにな
るように構成された液晶表示素子では、均一な表示を得
ることは不可能であることが分かった。

【０１１２】以上の実施例１ないし４および各比較例か
ら明らかなように、配向膜材料、焼成温度、ラビング処
理時の各種条件等を適切に選択することにより、配向膜
５ａ・５ｂの配向制御力を調整することが可能である。
これにより、配向膜５ａに対し、この配向膜５ａを二枚
対向させてその間隙に強誘電性液晶７を挟持させた場合
にスメクティック層においてＣ１配向を優先的に出現さ
せるような配向制御力を持たせると共に、配向膜５ｂに
対し、この配向膜５ｂを二枚対向させて強誘電性液晶７
を挟持させた場合にＣ２配向を優先的に出現させるよう
な配向制御力を持たせることにより、このような配向膜
５ａ・５ｂの間に挟持される強誘電性液晶７のスメクテ
ィック層を安定的にオブリーク構造とすることができ
る。

【０１１３】なお、スメクティック層においてＣ１配向
およびＣ２配向のどちらの状態が優先的に出現している
かは、全表示面積中で各配向状態を示している部分の面
積率で表すことができる。すなわち、例えばＣ１配向を
示す部分の面積が５０％以上であれば、Ｃ１配向が優先
的に出現しているということができる。

【０１１４】なお、上記の各実施例は本発明を限定する
ものではない。例えば、上述の配向膜材料、焼成温度、
ラビング処理時の各種条件やその他の数値等は、あくま
でも一例であり、発明の範囲内で種々に変更することが
可能である。

【０１１５】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の液晶表示
素子は、少なくとも透明電極および配向膜をそれぞれ有
する一対の透光性基板と、上記一対の透光性基板の間に
挟持された強誘電性液晶とを備え、上記一対の透光性基
板の各配向膜に施された一軸配向処理の方向が同一ある
いは略同一であり、上記強誘電性液晶のスメクティック
層がオブリーク構造をとる構成である。

【０１１６】上記の構成によれば、スメクティック層
が、途中で折れ曲がったシェブロン構造ではなく、透光
性基板の法線に対して同じ向きに傾いたオブリーク構造
をとることにより、表示コントラスト、応答速度、およ
び双安定性といった性能面での向上を図れるという効果
を奏する。さらに、線状の細かなドメインが発生するこ
とがなく、均一な配向状態を得ることができる。この結
果、表示の安定性および均一性に優れた液晶表示素子を
提供できるという効果を奏する。

【０１１７】請求項２記載の液晶表示素子は、少なくと
も透明電極および配向膜をそれぞれ有する一対の透光性
基板と、上記一対の透光性基板の間に挟持された強誘電
性液晶とを備え、上記一対の透光性基板の各配向膜に施
された一軸配向処理の方向が同一あるいは略同一であ
り、上記一対の透光性基板の一方が有する配向膜に施さ
れた一軸配向処理の向きと上記強誘電性液晶のスメクテ
ィック層が傾斜する向きとが等しく、上記一対の透光性
基板の他方が有する配向膜に施された一軸配向処理の向
きと上記強誘電性液晶のスメクティック層が傾斜する向
きとが逆である構成である。

【０１１８】これにより、線状の細かなドメインが発生
することがなく、また、シェブロン構造のように欠陥を
生じることなく、均一なモノドメイン配向が得られる。
また、応答速度や双安定性において優れた特性が得ら
れ、表示の安定性および均一性に優れた液晶表示素子を
提供できるという効果を奏する。また、一軸配向処理と
しては、量産化に適したラビング処理を適用することが
でき、低コストで液晶表示素子を提供できるという効果
をも奏する。

【０１１９】請求項３記載の液晶表示素子は、少なくと
も透明電極および配向膜をそれぞれ有する一対の透光性
基板と、上記一対の透光性基板の間に挟持された強誘電
性液晶とを備え、上記一対の透光性基板の各配向膜に施
された一軸配向処理の方向が同一あるいは略同一であ
り、上記一対の透光性基板の一方が有する配向膜が、該
配向膜二枚を一軸配向処理の方向が同一あるいは略同一
になるように対向させてその間隙に上記強誘電性液晶を
挟持させた場合に上記強誘電性液晶のスメクティック層
を優先的にＣ１配向のシェブロン構造とする配向制御力
を持ち、上記一対の透光性基板の他方が有する配向膜
が、該配向膜二枚を一軸配向処理の方向が同一あるいは
略同一になるように対向させてその間隙に上記強誘電性
液晶を挟持させた場合に上記強誘電性液晶のスメクティ
ック層を優先的にＣ２配向のシェブロン構造とする配向
制御力を持つ構成である。

【０１２０】これにより、シェブロン構造のような折れ
曲がりを持たず、スメクティック層の層面が透光性基板
の法線に対して傾斜したオブリーク構造を形成できる。
さらに、線状の細かなドメインが発生することがない。
この結果、均一なモノドメイン配向を安定的に得ること
ができ、表示コントラスト、応答速度、および双安定性
において優れた特性を持ち、欠陥のない均一な表示を実
現する液晶表示素子を提供できるという効果を奏する。
また、一軸配向処理としては、量産化に適したラビング
処理を適用することができ、低コストで液晶表示素子を
提供できるという効果をも奏する。

【０１２１】請求項４記載の液晶表示素子は、一対の透
光性基板の一方が有する配向膜が、該配向膜二枚を一軸
配向処理の方向が同一あるいは略同一になるように対向
させてその間隙に上記強誘電性液晶を挟持させた場合に
全表示面積の５０％以上のスメクティック層をＣ１配向
のシェブロン構造とする配向制御力を持ち、上記一対の
透光性基板の他方が有する配向膜が、該配向膜二枚を一
軸配向処理の方向が同一あるいは略同一になるように対
向させてその間隙に上記強誘電性液晶を挟持させた場合
に全表示面積の５０％以上のスメクティック層をＣ２配
向のシェブロン構造とする配向制御力を持つ構成であ
る。

【０１２２】これにより、スメクティック層を安定的に
オブリーク構造とすることができ、表示コントラスト、
応答速度、および双安定性において優れた特性を持ち、
欠陥のない均一な表示を実現する液晶表示素子を提供で
きるという効果を奏する。

【０１２３】請求項５記載の液晶表示素子は、一対の透
光性基板の一方が有する配向膜の界面における上記強誘
電性液晶の液晶分子のプレティルト角が、該液晶分子の
ティルト角とスメクティック層の傾き角の差よりも大き
く、上記一対の透光性基板の他方が有する配向膜の界面
における上記強誘電性液晶の液晶分子のプレティルト角
が、該液晶分子のティルト角とスメクティック層の傾き
角の差よりも小さい構成である。

【０１２４】これにより、スメクティック層を安定的に
オブリーク構造とすることができ、表示コントラスト、
応答速度、および双安定性において優れた特性を持ち、
欠陥のない均一な表示を実現する液晶表示素子を提供で
きるという効果を奏する。

【０１２５】請求項６記載の液晶表示素子は、強誘電性
液晶に、液晶分子をスイッチングするしきい値電圧が互
いに異なる微細領域を形成するための微粒子が添加され
た構成である。

【０１２６】これにより、スイッチングするためのしき
い値電圧が互いに異なる微細領域が分布していることに
より、しきい値に応じた電圧を印加すれば、微細領域の
それぞれの光学応答を異ならせることができる。この結
果、表示コントラスト、応答速度、および双安定性にお
いて優れた特性を持ち、階調表示を実現し得る液晶表示
素子を提供できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての液晶表示素子の概
略構成を示す断面図である。

【図２】同図（ａ）は、オブリーク構造を呈するスメク
ティック層の構造を示す断面図であり、同図（ｂ）は、
オブリーク構造を呈するスメクティック層における液晶
分子の配向状態を模式的に示す説明図である。

【図３】Ｃ１配向のシェブロン構造を呈するスメクティ
ック層の構造を、このスメクティック層における液晶分
子の配向状態と共に模式的に示す説明図である。

【図４】Ｃ２配向のシェブロン構造を呈するスメクティ
ック層の構造を、このスメクティック層における液晶分
子の配向状態と共に模式的に示す説明図である。

【図５】同図（ａ）は、シェブロン構造のスメクティッ
ク層が二種類の配向状態（Ｃ１配向およびＣ２配向）の
間で変形する様子を示す説明図であり、同図（ｂ）は、
オブリーク構造のスメクティック層が二種類の配向状態
の間で変形する様子を示す説明図である。

【図６】シェブロン構造を呈するスメクティック層の構
造を示す断面図である。

【図７】キラルスメクティックＣ相における液晶分子の
ふるまいを概念的に示す模式図である。

【図８】Ｃ１配向およびＣ２配向のシェブロン構造が混
在した液晶セルの構造と、上記液晶セルを上方から見た
場合に視認できる欠陥の様子とを対比させて示す説明図
である。

【図９】アンチパラレル（反平行）配向処理を施すこと
により、スメクティック層がオブリーク構造を呈する従
来の強誘電性液晶セルの構造を模式的に示す断面図であ
る。

【図１０】従来のアンチパラレル（反平行）配向処理の
液晶セルにおいて線状のドメインが出現した状態を示す
平面図である。

【符号の説明】

１液晶表示素子２ａ・２ｂガラス基板３ａ信号電極３ｂ走査電極５ａ・５ｂ配向膜７強誘電性液晶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390040604 イギリス国ＴＨＥＳＥＣＲＥＴＡＲＹＯＦＳＴＡＴＥＦＯＲＤＥＦＥＮＣＥＩＮＨＥＲＢＲＩＴＡＮＮＩＣＭＡＪＥＳＴＹ’ＳＧＯＶＥＲＮＭＥＮＴＯＦＴＨＥＵＮＥＴＥＤＫＩＮＧＤＯＭＯＦＧＲＥＡＴＢＲＩＴＡＩＮＡＮＤＮＯＲＴＨＥＲＮＩＲＥＬＡＮＤイギリス国ハンプシャージーユー14 ０エルエックスファーンボローアイヴェリーロード（番地なし）ディフェンスエヴァリュエイションアンドリサーチエージェンシー (72)発明者伊藤信行大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも透明電極および配向膜をそれぞ
れ有する一対の透光性基板と、上記一対の透光性基板の間に挟持された強誘電性液晶と
を備え、上記一対の透光性基板の各配向膜に施された一軸配向処
理の方向が同一あるいは略同一であり、上記強誘電性液
晶のスメクティック層がオブリーク構造をとることを特
徴とする液晶表示素子。
【請求項２】少なくとも透明電極および配向膜をそれぞ
れ有する一対の透光性基板と、上記一対の透光性基板の間に挟持された強誘電性液晶と
を備え、上記一対の透光性基板の各配向膜に施された一軸配向処
理の方向が同一あるいは略同一であり、上記一対の透光性基板の一方が有する配向膜に施された
一軸配向処理の向きと上記強誘電性液晶のスメクティッ
ク層が傾斜する向きとが等しく、上記一対の透光性基板の他方が有する配向膜に施された
一軸配向処理の向きと上記強誘電性液晶のスメクティッ
ク層が傾斜する向きとが逆であることを特徴とする液晶
表示素子。
【請求項３】少なくとも透明電極および配向膜をそれぞ
れ有する一対の透光性基板と、上記一対の透光性基板の間に挟持された強誘電性液晶と
を備え、上記一対の透光性基板の各配向膜に施された一軸配向処
理の方向が同一あるいは略同一であり、上記一対の透光性基板の一方が有する配向膜が、該配向
膜二枚を一軸配向処理の方向が同一あるいは略同一にな
るように対向させてその間隙に上記強誘電性液晶を挟持
させた場合に上記強誘電性液晶のスメクティック層を優
先的にＣ１配向のシェブロン構造とする配向制御力を持
ち、上記一対の透光性基板の他方が有する配向膜が、該配向
膜二枚を一軸配向処理の方向が同一あるいは略同一にな
るように対向させてその間隙に上記強誘電性液晶を挟持
させた場合に上記強誘電性液晶のスメクティック層を優
先的にＣ２配向のシェブロン構造とする配向制御力を持
つことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項４】上記一対の透光性基板の一方が有する配向
膜が、該配向膜二枚を一軸配向処理の方向が同一あるい
は略同一になるように対向させてその間隙に上記強誘電
性液晶を挟持させた場合に全表示面積の５０％以上のス
メクティック層をＣ１配向のシェブロン構造とする配向
制御力を持ち、上記一対の透光性基板の他方が有する配向膜が、該配向
膜二枚を一軸配向処理の方向が同一あるいは略同一にな
るように対向させてその間隙に上記強誘電性液晶を挟持
させた場合に全表示面積の５０％以上のスメクティック
層をＣ２配向のシェブロン構造とする配向制御力を持つ
ことを特徴とする請求項３記載の液晶表示素子。
【請求項５】上記一対の透光性基板の一方が有する配向
膜の界面における上記強誘電性液晶の液晶分子のプレテ
ィルト角が、該液晶分子のティルト角とスメクティック
層の傾き角の差よりも大きく、上記一対の透光性基板の他方が有する配向膜の界面にお
ける上記強誘電性液晶の液晶分子のプレティルト角が、
該液晶分子のティルト角とスメクティック層の傾き角の
差よりも小さいことを特徴とする請求項３記載の液晶表
示素子。
【請求項６】上記強誘電性液晶に、液晶分子をスイッチ
ングするしきい値電圧が互いに異なる微細領域を形成す
るための微粒子が添加されていることを特徴とする請求
項１ないし５のいずれかに記載の液晶表示素子。