JPH10301091A - 液晶表示素子とその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した階調表示が可能な反強誘電性液晶を
用いた液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 基板１１，１２の間に、バルクの状態で
反強誘電相を示し、基板１１と１２との間に封入され、
電界が印加された状態で、基板１１，１２の主面に対し
てチルトを持った液晶分子と他の相の液晶分子が混合す
る混合相を示す液晶層２１が封入されている。印加電圧
に応じて、混合相を形成する各相の液晶分子の割合及び
中間相の液晶の配向状態が変化するため、液晶層２１の
光軸が印加電圧に応じて連続的に変化する。従って、基
板１１，１２を挟んで偏光板２３，２４を配置すること
により、階調表示が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は反強誘電性液晶
（ＡＦＬＣ、Antiferroelectric Liquid Crystal）を用
いた液晶表示素子に関し、特に、階調表示が可能な反強
誘電性液晶表示素子及びその駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】強誘電性液晶を用いる強誘電性液晶表示
素子は、ネマティック液晶を用いるＴＮモードの液晶表
示素子と比較して、高速応答、広い視野角が得られる等
の点で注目されている。強誘電性液晶表示素子として
は、強誘電性液晶を用いた強誘電性液晶表示素子と反強
誘電性液晶を用いた反強誘電性液晶表示素子とが知られ
ている。反強誘電性液晶表示素子は、反強誘電性液晶が
備える配向状態の安定性を利用して画像を表示するもの
である。

【０００３】より詳しく説明すると、反強誘電性液晶
は、液晶分子の配向に３つの安定状態を有し、(1)第１
のしきい値以上の電圧を該液晶に印加したとき、印加電
圧の極性に応じて液晶分子が第１の方向に配列する第１
の強誘電相または第２の方向に配列する第２の強誘電相
に配向し、(2)前記第１のしきい値より低い第２のしき
い値以下の電圧を印加したとき、第１と第２の強誘電相
とは異なる配列状態である反強誘電相に配向する。液晶
表示素子の両側に配置された一対の偏光板の透過軸の方
向を反強誘電相における光学軸を基準にして設定するこ
とにより、印加電圧により光の透過率を制御して画像を
表示することができる。

【０００４】反強誘電性液晶は、印加電圧が変化して
も、上記第１と第２のしきい値の間の範囲であれば、第
１または第２の強誘電相または反強誘電相に配向した状
態を維持する。即ち、メモリ性を有している。従来の反
強誘電性液晶表示素子は、このメモリ性を利用して単純
マトリクス駆動されている。

【０００５】反強誘電性液晶のメモリ性は、液晶が第１
または第２の強誘電相から反強誘電相に相転移する電圧
と、反強誘電相から第１または第２の強誘電相に相転移
する電圧との電圧差によって定まる。そして、この電圧
差が大きいほど、配向状態のメモリ性が高い。即ち、光
学特性のヒステリシスが大きい程メモリ性が高い。

【０００６】このため、従来の単純マトリクス駆動され
る反強誘電性液晶表示素子では、反強誘電性液晶とし
て、上記電圧差が大きい液晶を用いている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、メモリ性の高
い反強誘電性液晶を用いる従来の反強誘電性液晶表示素
子は、光の透過率を任意に制御することができない。即
ち、表示階調の制御がほとんど不可能で、階調表示を実
現することはできなかった。

【０００８】この発明は上記実状に鑑みてなされたもの
で、明確な階調表示を実現できる反強誘電性液晶表示素
子を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の第１の観点にかかる液晶表示素子は、画
素電極と画素電極に接続されたアクティブ素子がマトリ
クス状に複数配列された一方の基板と、前記画素電極に
対向する共通電極が形成された他方の基板と、前記基板
の間に封入され、バルクの状態でカイラルスメクティッ
クＣA相を形成し、前記一方の基板と前記他方の基板間
において、前記基板の主面に対してチルトをもって配列
した液晶分子を有する混合相が厚さ方向の実質的な全体
に形成された液晶層と、から構成されることを特徴とす
る。

【００１０】また、この発明の第２の観点にかかる液晶
表示素子は、電極が形成された一方の基板と、前記電極
に対向する電極が形成された他方の基板と、前記基板の
間に封入され、スメクティック相を形成する液晶分子が
自発分極を有し、バルクの状態で二重螺旋構造を描いて
配列する反強誘電相を形成し、前記一方の基板と前記他
方の基板との間において、前記一方と他方の基板の主面
に対しチルトを有して配向した中間相の液晶分子と他の
相の液晶分子を含む混合相が、全厚に渡って形成された
液晶層と、前記一方の基板の電極と前記他方の基板の電
極に接続され、前記電極間に電圧を印加することによ
り、前記液晶層中の液晶分子を、カイラルスメクティッ
クＣA相の分子の描くコーンに沿って移動させることに
より、前記液晶層のダイレクタを制御して階調表示を行
う駆動手段と、から構成されることを特徴とする。

【００１１】また、この発明の第３の観点にかかる液晶
表示素子の駆動方法は、一対の基板間に、バルクの状態
で液晶分子が二重螺旋構造を描いて配列する反強誘電相
の液晶の層を封入すると共に全厚にわたって混合相と
し、前記液晶層に電界を印加することにより、液晶分子
を、カイラルスメクティックＣAの分子の描くコーンに
沿って移動させることにより、前記液晶のダイレクタを
制御して階調表示を行う、ことを特徴とする。

【００１２】この液晶表示素子に使用される液晶は、バ
ルクの状態では、カイラルスメクテックＣA相を形成す
るいわゆる反強誘電性液晶である。しかし、基板間に封
入されると、通常と異なり、基板主面に対してチルトを
持った状態で配向し、このチルトが印加電界に応じて変
化する。このため、液晶のダイレクタは印加電圧に応じ
て連続的に変化し、階調表示が可能となる。しかも、液
晶層がその全厚にわたって混合相となっているので、ダ
イレクタの動きが滑らかであり、その印加電圧に対する
光学特性は滑らかであり、明確なしきい値を有せず、ヒ
ステリシスも少ない。従って、任意の階調を安定して表
示することできる。

【００１３】前記混合相の液晶層は、例えば、液晶分子
が前記一方及び他方の基板の主面に対しチルトを持って
配列した状態の中間相の液晶と他の相の液晶とが混合さ
れた状態の液晶から構成されている。

【００１４】混合相は、配向膜と液晶との相互作用（界
面効果）により達成され、配向膜が前記液晶層をその全
厚にわたって液晶分子を混合相に配列させる配向規制力
を有する。また、前記液晶層を厚くしすぎると、配向膜
の配向規制力が液晶層の中央部に及ばなくなり、中央部
が混合相でなくなる。このため、液晶層は、その全厚に
わたって混合相に配列される厚さを有することが必要で
ある。

【００１５】前記液晶層は、界面効果により、電圧が無
印加の状態で、その全厚にわたって混合相を形成するこ
とも可能である。また、電圧が無印加の状態では、混合
相を形成せず、電界を印加することにより、前記液晶層
にその全厚にわたって混合相を形成するようにしてもよ
い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態に係
る中間調を表示することができる反強誘電性液晶表示素
子について図面を参照して説明する。

【００１７】この反強誘電性液晶表示素子は、アクティ
ブマトリクス方式のものであり、一対の透明基板（例え
ば、ガラス基板）１１、１２を備える。図１において下
側の基板（以下、下基板）１１には透明な画素電極１３
と画素電極１３に接続されたアクティブ素子１４とがマ
トリクス状に配列形成されている。

【００１８】アクティブ素子１４は、例えば、薄膜トラ
ンジスタ（以下、ＴＦＴ）から構成される。ＴＦＴ１４
は、基板１１上に形成されたゲート電極と、ゲート電極
を覆うゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上に形成された
半導体層と、半導体層の上に形成されたソース電極及び
ドレイン電極と、から構成される。

【００１９】さらに、下基板１１には、図２に示すよう
に、画素電極１３の行間にゲートライン（走査ライン）
１５が配線されている。また、画素電極１３の列間にデ
ータライン（階調信号ライン）１６が配線されている。
各ＴＦＴ１４のゲート電極は対応するゲートライン１５
に接続され、ドレイン電極は対応するデータライン１６
に接続されている。

【００２０】ゲートライン１５は、端部１５ａを介して
行ドライバ（行駆動回路）３１に接続されている。デー
タライン１６は端部１６ａを介して列ドライバ（列駆動
回路）３２に接続される。行ドライバ３１は、後述する
ゲート信号を印加して、ゲートライン１５をスキャンす
る。一方、列ドライバ３２は、表示データ（階調デー
タ）を受け、データライン１６に表示データに対応する
データ信号を印加する。

【００２１】ゲートライン１５は端子部１５ａを除いて
ＴＦＴ１４のゲート絶縁膜（透明膜）で覆われている。
データライン１６はゲート絶縁膜の上に形成されてい
る。画素電極１３は、ＩＴＯ等からなり、ゲート絶縁膜
の上に形成されており、その一端部においてＴＦＴ１４
のソース電極に接続されている。

【００２２】図１において、上側の基板（以下、上基
板）１２には、下基板１１の各画素電極１３と対向する
透明な共通電極１７が形成されている。共通電極１７
は、ＩＴＯ等から構成され、表示領域全体にわたる面積
の１枚の電極から構成され、基準電圧Ｖ０が印加されて
いる。画素電極１３と共通電極１７は、その間の液晶層
２１に電圧を印加することにより液晶分子の配向方向を
制御して、そのダイレクタ（液晶分子の長軸の平均的な
方向）を連続的に変化させ、これにより液晶層の光学軸
を連続的に制御させ、これにより表示階調を制御する。

【００２３】下基板１１と上基板１２の電極形成面に
は、それぞれ配向膜１８、１９が設けられている。配向
膜１８、１９は水平配向膜であり、同一方向（後述する
図３の第３の方向２１Ｃ）にラビングによる配向処理が
施されており、近傍の液晶分子を配向処理の方向２１Ｃ
に配列させようとする配向規制力を有する。配向膜１
８、１９は、例えば、厚さが２５〜３５ｎｍ程度のポリ
イミド等の有機高分子化合物からなり、ラビング等の配
向処理が施されており、分散力ｅｓｄが３０〜５０，極
性力ｅｓｐが比較的弱く３〜２０程度のものを使用でき
る。

【００２４】下基板１１と上基板１２は、その外周縁部
において枠状のシール材２０を介して接着されている。
基板１１、１２間のシール材２０で囲まれた領域に液晶
層２１が封入され、液晶セル２５を形成している。液晶
層２１の層の厚さは、液晶のナチュラルピッチと同等又
はそれ以下、例えば、１．５μｍ程度の厚さに設定され
ており、透明なスペーサ２２により規制されている。ス
ペーサ２２は液晶封入領域内に点在状態で配置されてい
る。

【００２５】液晶層２１は、（１）バルクの状態でカイ
ラルスメクティックＣA^*（ＳｍＣA^*）相、（２）十分大
きい電圧が印加された状態では、印加電圧の極性に応じ
て、液晶分子が図３に示す第１の方向２１Ａ又は第２の
方向２１Ｂをほぼ向いた強誘電相、（３）中間の電圧が
印加された状態で、基板１１、１２の主面に対してチル
トをもって配向した液晶分子を含む中間相の液晶分子が
混在する混合相をそれぞれ形成する液晶材料から構成さ
れる。液晶層２１の詳細については後述する。

【００２６】液晶表示素子の上下には、一対の偏光板２
３、２４が配置されている。図３に示すように、下側の
偏光板２３の光学軸（以下、透過軸とする）２３Ａは第
３の方向２１Ｃにほぼ一致するスメクティック層の法線
方向とほぼ平行に設定されている。上偏光板２４の光学
軸（以下、透過軸とする）２４Ａは下偏光板２３の透過
軸２３Ａにほぼ直角に設定されている。

【００２７】偏光板２３、２４の透過軸を図３に示すよ
うに設定した反強誘電性液晶表示素子は、液晶層２１の
ダイレクタが第１又は第２の配向方向２１Ａ、２１Ｂに
ほぼ配向した時に透過率がほぼ最大（表示が最も明る
く）になる。また、液晶層２１のダイレクタが第３の方
向２１Ｃに向くようにほぼ配向した時に透過率がほぼ最
小（表示が最も暗く）になる。

【００２８】即ち、液晶分子が第１または第２の方向２
１Ａ、２１Ｂを向いた状態では、入射側の偏光板２３の
透過軸２３Ａを通過した直線偏光状態の光は液晶層２１
の複屈折作用により偏光状態が変化して出射側偏光板２
４に入射し、出射側偏光板２４の透過軸２４Ａと平行な
成分の光が透過し、表示は明るくなる。ダイレクタが第
３の方向２１Ｃを向いた状態では、入射側の偏光板２３
の透過軸２３Ａを通った直線偏光は液晶層２１の複屈折
作用をほとんど受けない。このため、入射側の偏光板２
３を通った直線偏光は、直線偏光のまま液晶層２１を通
過し、出射側の偏光板１４でほとんど吸収され、表示が
暗くなる。また、液晶層２１が光学的中間状態の時は、
ダイレクタの方向に応じた階調が得られる。

【００２９】次に、配向膜１８、１９と液晶層２１につ
いてより詳細に説明する。液晶層２１は、例えば、化学
式１に示す骨格構造を有する液晶組成物を主成分とする
液晶であり、表１に示すような物性を有する。

【００３０】

【化１】

【００３１】

【表１】 相系列 結晶−３０℃−ＳｍＣA^*−６９℃−ＳｍＡ−８０℃−Ｉ
SO 自発分極 ２２９ｎＣ／ｃｍ² コーン角θ ３２゜ 螺旋ピッチ １．５ミクロン

【００３２】ここで、コーン角とは、液晶が描くコーン
の軸とコーンのなす角度であり、第１の方向２１Ａと第
２の方向２１Ｂとの交差角はコーン角θの２倍の２θに
相当する。

【００３３】液晶層２１の液晶材料は、バルクの状態で
は、図４に示すように、分子配列の層構造と螺旋構造を
有しており、隣接する液晶分子は層毎に仮想的なコーン
上でほぼ１８０゜シフトして螺旋を描いた二重螺旋構造
を有し、隣接するスメクティック層の液晶分子同士でそ
の自発分極をキャンセルする。

【００３４】一方、このような構成及び物性を有する液
晶は、反強誘電相と強誘電相のポテンシャルエネルギー
の障壁が通常の反強誘電性液晶に比較して小さく、通常
の反強誘電性液晶に比較して、反強誘電相の秩序が乱れ
やすく、相転移前駆現象が大きいという特徴を有する。
相転移前駆現象は、反強誘電相を形成している液晶分子
に印加する電界強度を徐々に強くしたとき、反強誘電相
から強誘電相に相転移が起こる前に、図３に示した光学
配置の液晶素子の透過率が高くなる現象を指しており、
透過率の上昇は、液晶分子が相転移前に挙動することを
意味している。そして、この相転移前の液晶分子の挙動
は、反強誘電相と強誘電相のポテンシャルエネルギーの
障壁が小さいことを意味している。

【００３５】このような液晶層２１は、配向膜１８，１
９との界面における相互作用（界面効果）、即ち、配向
処理による配向規制力の影響を受ける。このため、配向
規制力と液晶層２１の分子間力の関係により、液晶層２
１は、(1)反強誘電相、(2)フェリ相、(3)混合相のいず
れかになる。

【００３６】即ち、（１） 液晶層２１を構成する分子
の分子間力が強く、反強誘電性的な分子配列を維持する
力が、配向規制力よりも十分に強い場合には、液晶層２
１は、バルクの状態と同様に反強誘電相となる。具体的
に説明すると、液晶層２１の層厚（セルギャップ）は、
液晶材料の螺旋構造の１ピッチ（ナチュラルピッチ）と
ほぼ等しい（１．５ミクロン）。また、液晶分子は配向
膜１８、１９の配向処理による配向規制力を受けるが、
液晶の分子間力が配向処理による配向規制力よりも大き
い。このため、液晶分子は、基板１１と１２の間で、図
５及び図６（Ａ）に模式的に示すように、二重螺旋構造
が消失した状態の反強誘電相を形成する。

【００３７】そして、液晶層２１は、電圧が無印加のと
き、液晶分子の二重螺旋構造が解け、隣接するスメクテ
ィック層の液晶分子が図３の第１の方向２１Ａと第２の
方向２１Ｂとを交互に向き、ダイレクタ（液晶分子の長
軸の平均的な方向）がＳｍＣA^*相が形成する層（スメク
ティック層）の法線方向（又は第３の方向２１Ｃ）にほ
ぼ揃った状態になる。このとき、隣接するスメクティッ
ク層の液晶分子の自発分極Ｐsは、図５に示すように互
いに反対方向を向き、隣接するスメクティック層の自発
分極同士が互いにキャンセルする。また、空間的に平均
された液晶層２１の光学軸は、スメクティック層の法線
方向（又は第３の方向２１Ｃ）にほぼ一致する。

【００３８】一方、液晶層２１に、正極性で十分高い電
圧（飽和電圧以上の電圧）を印加することにより、図６
（Ｂ）に示すように、液晶分子が第１の方向２１Ａにほ
ぼ配列した状態に配向する。この状態では、液晶分子の
自発分極はほぼ同一方向を向き、液晶は第１の強誘電相
を示す。一方、液晶層２１に、負極性で十分高い電圧
（飽和電圧以下の電圧）を印加することにより、図６
（Ｃ）に示すように、液晶分子が第２の方向２１Ｂにほ
ぼ配列した状態に配向する。この状態では、液晶分子の
自発分極はほぼ同一方向を向き、液晶は第２の強誘電相
を示す。これらの状態では、液晶層２１の光学軸は第１
の方向２１Ａ又は第２の方向２１Ｂにほぼ一致する。

【００３９】前述のように、液晶層２１の液晶分子は、
配向膜１８、１９の配向規制力により液晶層２１との界
面で分子配列の秩序が弱められ、図７に示すように、液
晶分子を仮想的なコーンに沿って動き易くなっている。
また、液晶層２１の反強誘電相と強誘電相のポテンシャ
ルエネルギーの障壁が小さく、反強誘電相の分子配列の
秩序は配向膜１８、１９との界面の作用により比較的乱
れ易い。従って、液晶層２１に中間の電圧が印加される
と、図７に示すように、液晶分子の一部は、カイラルス
メクティックＣA^*相の仮想的なコーンに沿って挙動し
（動き）、図７に示すように、基板１１、１２の主面に
対して傾いた状態（チルトを持った状態）になる。

【００４０】このため、低電圧が印加された状態では、
液晶層２１の全厚にわたって、反強誘電相の液晶分子
（図５に示す反強誘電相的な配列秩序を維持した液晶）
と、図８及び図６（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように基板面
に対してチルトを持った液晶が混在する状態となる。し
かも、液晶層２１の厚さが１．５μｍ程度で薄いため、
配向膜１８、１９による配向規制力が液晶層２１の中央
部の液晶分子にも及ぶ。従って、この反強誘電相の液晶
とチルトを持った液晶が混在する状態は、液晶層２１の
厚さ方向の全体にわたる。

【００４１】さらに、印加電圧を上昇させると、反強誘
電相の液晶分子（図６（Ａ）に示す反強誘電相的な配列
秩序を維持した液晶分子）が減少し、基板面に対してチ
ルトを持った液晶分子の数が増加し、さらに、一部の分
子は配向方向が反転して強誘電相（強誘電相的な配列秩
序を持った液晶分子）になる。このため、液晶層２１の
全厚にわたって反強誘電相の液晶と強誘電相の液晶とチ
ルトを持って配向した中間相の液晶が混在する状態とな
る。

【００４２】この状態では、図９に示すように、可視光
の波長サイズの領域に、反強誘電相の液晶と、強誘電相
の液晶と、中間相の液晶とが混在する。光学的にはこれ
らの微小領域の光学特性が平均化された特性が得られ
る。

【００４３】この明細書では、基板主面に対してこのチ
ルトをもって配向した中間状態の液晶分子が存在する状
態を、他の相の液晶とチルトを持った中間状態の液晶と
が混在するという意味で混合相と呼ぶ。

【００４４】この混合相における、反強誘電相の液晶分
子と強誘電相の液晶分子と中間状態の液晶分子の割合、
及び、中間状態の液晶分子の平均的な配向方向（基板主
面に投影した配向方向）は、印加電圧の極性及び値に応
じて連続的に変化する。このため、この液晶のダイレク
タ（液晶分子の平均的な配向方向）は、図６（Ａ）〜
（Ｅ）に示すように、印加電圧に応じて第１の方向２１
Ａと第２の方向２１Ｂとの間で連続的に変化する。

【００４５】（２） 液晶層２１を構成する分子の分子
間力が相対的に弱く、配向規制力が相対的に強い場合に
は、液晶層２１の液晶分子は、配向規制力の影響を受け
て、反強誘電性の状態から乱れる。ここで、液晶の反強
誘電的分子配列のエネルギーと強誘電的分子配列のエネ
ルギーとの差が比較的小さく、しかも、そのしきい値が
明確な場合には、反強誘電的配向秩序が崩れ、液晶分子
の一部は、微小領域単位で二重螺旋構造が消失した状態
の液晶分子が同一方向に配向したフェリ相を形成して基
板１１、１２間に封止されている。

【００４６】フェリ相では、図１０に斜視図で、図１１
に基板平面への投影図で示すように、液晶分子は、二重
螺旋構造が解け、第１の方向２１Ａ又は第２の方向２１
Ｂのいずれかにその長軸を向けて配列しており、中間状
態の液晶分子は存在しない。しかし、反強誘電相と異な
り、第１の方向２１Ａに配列した液晶分子と第２の方向
２１Ｂに配列した液晶分子が交互に配列することはな
く、液晶分子は微小領域（可視光の波長サイズより小さ
いサイズの領域）単位で同一方向に配列する。このた
め、液晶層２１は、図１２に示すように、液晶分子が第
１の方向を向いた第１の配向状態にある微小領域と、液
晶分子が第２の方向を向いた第２の配向状態にある微小
領域とが混在する状態となる。このとき、液晶分子の自
発分極Ｐsは、図１２に示すように隣接する領域同士で
キャンセルする。また、空間的に平均された液晶層２１
の光学軸は、スメクティック層の法線方向（又は第３の
方向２１Ｃ）にほぼ一致する。

【００４７】図１３（Ａ）に示す分子配列を有するフェ
リ相の液晶層２１に、正極性で十分高い電圧（飽和電圧
以上の電圧）を印加することにより、図１３（Ｂ）に示
すように、液晶分子が第１の方向２１Ａにほぼ配列した
状態に配向する。この状態では、液晶分子の自発分極は
ほぼ同一方向を向き、液晶は第１の強誘電相を示す。一
方、液晶層２１に、負極性で十分高い電圧（飽和電圧以
下の電圧）を印加することにより、図１３（Ｃ）に示す
ように、液晶分子は第２の方向２１Ｂにほぼ配列した状
態に配向する。この状態では、液晶分子の自発分極はほ
ぼ同一方向を向き、液晶は第２の強誘電相を示す。これ
らの状態では、液晶層２１の光学軸は第１の方向２１Ａ
又は第２の方向２１Ｂにほぼ一致する。

【００４８】前述のように、液晶層２１の液晶分子は、
配向膜１８、１９の配向規制力により液晶層２１との界
面で分子配列の秩序が弱められており、仮想的なコーン
に沿って動き易くなっている。また、フェリ相の分子配
列の秩序は配向膜１８、１９との界面の作用により比較
的乱れ易い。従って、液晶層２１に中間の電圧が印加さ
れると、図７に示すように、液晶分子の一部は、カイラ
ルスメクティックＣA^*相の仮想的なコーンに沿って挙動
し（動き）、一部の分子は、図７に示すように、基板１
１、１２の主面に対して傾いた状態（チルトを持った状
態）になる。

【００４９】このため、電圧が印加された状態では、図
１３（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように、隣接する液晶分子
が、第１の方向２１Ａ又は第２の方向２１Ｂを共通に向
いた強誘電相（又はフェリ相）を示す微小領域と、基板
面に対してチルトを持った液晶分子が混在する混合相の
状態となる。しかも、液晶層２１の厚さが１．５μｍ程
度と薄いため、配向膜１８、１９の配向規制力が液晶層
２１の全厚にわたって液晶分子に及び、液晶層２１はそ
の全厚にわたって混合相となる。さらに、印加電圧を上
昇させると、その極性に応じて、第１の方向２１Ａ又は
第２の方向２１Ｂに配列した液晶分子の数が減少し、第
２の方向２１Ｂ又は第１の方向２１Ａに配列した液晶分
子が増加する。また、基板面に対してチルトを持った液
晶分子の数も増加する。

【００５０】この混合相において、第１の方向２１Ａに
配向した液晶分子と第２の方向２１Ｂに配向した液晶分
子と、基板面に対してチルトを持った状態の液晶分子が
全層厚にわたって混在する状態を、図１４に模式的に示
す。

【００５１】この混合相における、第１と第２の強誘電
相の液晶分子と中間状態の液晶分子の割合、及び、中間
状態の液晶分子の平均的な配向方向（基板主面に投影し
た配向方向）は、印加電圧の極性及び値に応じて連続的
に変化する。このため、この液晶のダイレクタ（液晶分
子の平均的な配向方向）は、図１３（Ａ）〜（Ｅ）に示
すように、印加電圧に応じて第１の方向２１Ａと第２の
方向２１Ｂとの間で連続的に変化する。

【００５２】（３） 液晶層２１を構成する分子の分子
間力が相対的に弱く、配向規制力が相対的に強く、液晶
分子が反強誘電的分子配列のエネルギーと強誘電的分子
配列のエネルギーとの中間値を取りやすい場合には、配
向規制力により液晶分子の一部は反転し、さらに、一部
は、スメクテッィクＣＡ相の分子の描くコーンに従って
基板主面にチルトをもって配向した中間の状態になり、
混合相が形成される。しかも、液晶層２１の厚さが１．
５μｍ程度で薄いため、配向膜１８、１９による配向規
制力が液晶層２１の中央部の液晶分子にも及ぶ。従っ
て、液晶層２１の厚さ方向の全体にわたって混合相が形
成される。

【００５３】即ち、図１５に示すように、液晶層２１の
全厚にわたって、隣接する液晶分子が、第１の方向２１
Ａ又は第２の方向２１Ｂを共通に向いた強誘電相を示す
微小領域と、隣接する液晶分子が、第１の方向２１Ａと
第２の方向２１Ｂを交互に向いた反強誘電相を示す微小
領域と、基板面に対してチルトを持った液晶分子が混在
する混合相となる。これらの微小領域のサイズは、光の
波長よりも小さく、光学的には複数の領域の特性が平均
化される。

【００５４】電圧を印加すると、その極性に応じて、第
１の方向２１Ａ又は第２の方向２１Ｂに配列した液晶分
子の数が減少し、第２の方向２１Ｂ又は第１の方向２１
Ａに配列した液晶分子が増加する。また、元々基板面に
対してチルトを持っていた液晶分子は第２の方向２１Ｂ
又は第１の方向２１Ａに配列し、さらに、チルトを持っ
た液晶分子の数も増加する。

【００５５】この混合相における、反強誘電相の液晶分
子と強誘電相の液晶分子と中間状態の液晶分子の割合、
及び、中間状態の液晶分子の平均的な配向方向（基板主
面に投影した配向方向）は、印加電圧の極性及び値に応
じて連続的に変化する。このため、この液晶のダイレク
タ（液晶分子の平均的な配向方向）は、図１６（Ａ）〜
（Ｃ）に示すように、印加電圧に応じて第１の方向２１
Ａと第２の方向２１Ｂとの間で連続的に変化する。

【００５６】図１６（Ａ）に示す分子配列を有する混合
相の液晶層２１に、正極性で十分高い電圧（飽和電圧以
上の電圧）を印加することにより、図１６（Ｄ）に示す
ように、液晶分子が第１の方向２１Ａにほぼ配列した状
態に配向する。この状態では、液晶分子の自発分極はほ
ぼ同一方向を向き、液晶は第１の強誘電相を示す。一
方、液晶層２１に、負極性で十分高い電圧（飽和電圧以
下の電圧）を印加することにより、図１６（Ｅ）に示す
ように、液晶分子が第２の方向２１Ｂにほぼ配列した状
態に配向する。この状態では、液晶分子の自発分極はほ
ぼ同一方向を向き、液晶は第２の強誘電相を示す。これ
らの状態では、液晶層２１の光学軸は第１の方向２１Ａ
又は第２の方向２１Ｂにほぼ一致する。このため、この
液晶のダイレクタ（液晶分子の平均的な配向方向）は、
図１６（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、印加電圧に応じて
第１の方向２１Ａと第２の方向２１Ｂとの間で連続的に
変化する。

【００５７】上記（１）〜（３）のいずれの配向特性の
場合でも、電極間に電圧を印加していない状態では、液
晶層２１のダイレクタは第３の方向２１Ｃにほぼ一致す
る。電圧を印加すると、ダイレクタは印加電圧に応じて
第１の方向２１Ａと第２の方向２１Ｂとの間で連続的に
変化する。しかも、液晶層２１の全厚にわたって混合相
が形成されるので、ダイレクタの動きは滑らかである。
従って、その光学特性は、印加電圧０Ｖ近傍において平
坦な部分がなく、印加電圧の絶対値の上昇に伴って光学
特性も連続的になめらかに変化するものとなる。さら
に、印加電圧の極性に対して透過率のカーブも対称とな
る。また、絶対値が飽和電圧以上の電圧が印加される
と、透過率は飽和する。さらに、ヒステリシスが非常に
小さい。

【００５８】特に、（３）の電圧を印加していない状態
で、混合相が形成される場合には、低電圧印加時の液晶
層２１のダイレクタの動きが滑らかであり、ヒステリシ
スが少なく、対称性の高いＶ字型の電気−光学特性が得
られ、多階調での階調表示に適す。

【００５９】一例として、この実施の形態の液晶表示素
子（実施例１）の印加電圧に対する透過率の関係を図１
７（Ａ）に示す。この液晶表示素子は、化学式１に示す
骨格構造を有する液晶を主成分とし、表１に示すような
物性を有する液晶組成物を調整し、この液晶組成物を液
晶層２１として用い、セルギャップを１．５ミクロンと
して、液晶層２１の分子の描く螺旋構造を解いた状態で
封入したものである。また、配向膜１８、１９を、厚さ
が２５〜３５ｎｍ程度のポリイミド等の有機高分子化合
物から構成し、ラビングを施し、分散力ｅｓｄを３８〜
４１，極性力ｅｓｐを９〜１４程度とした。

【００６０】比較例として、セルギャップを５ミクロン
として、液晶分子の描く螺旋構造を維持した状態で液晶
を封入し、他を同一条件とした液晶表示素子（比較例
１）の印加電圧に対する透過率の関係を図１７（Ｂ）に
示す。

【００６１】図１７（Ａ）、（Ｂ）の特性は、対向する
電極１８と１９との間に三角波を印加して得られたもの
である。図１７（Ａ）に示すように、実施例１の液晶表
示素子では、液晶層２１の全厚にわたって混合相が形成
されるため、その印加電圧−透過率特性は、明確なしき
い値を有さず、透過率が連続的に変化し、印加電圧の極
性に対して対象であり、ヒステリシスが非常に小さく、
コントラストが大きい。従って、印加電圧に対する透過
率がほぼ一義的に定まり、中間階調を安定的に表示で
き、しかも、コントラストの高い画像を安定的に表示す
ることができることが理解できる。

【００６２】一方、比較例１では、液晶層２１が５μｍ
程度と厚いため、配向膜１８、１９と液晶層２１の層厚
方向の中間の液晶分子との相互作用が弱く、配向膜１
８、１９の近傍のみ混合相が形成され、中央部は反強誘
電性の状態のままである。このため、中央部の液晶に関
しては、図１７（Ｃ）に実線で示すようにヒステリシス
の大きな、３安定状態の光学特性が得られ、配向膜１
８、１９の近傍の液晶のみ図１７（Ｃ）に破線で示すＶ
字型の特性が得られる。このため、比較例１の液晶表示
素子全体では、図１７（Ｂ）に示すように、印加電圧−
透過率特性がしきい値を持つと共にヒステリシスが大き
く、滑らかな印加電圧−透過率特性が得られない。

【００６３】実施例１の液晶表示素子において、印加電
圧に応じて、液晶分子が上述のように挙動していること
は、例えば、図１８に示すコノスコープ像及び図１９
（Ａ）〜１９（Ｃ）に示す、表示面の拡大図から判別す
ることができる。

【００６４】図１８はバルクの状態の液晶材料のコノス
コープ像を示す。この図では、メラノープ（輝点）が、
電界Ｅにほぼ垂直な方向に２つ発生しており、さらに、
ほぼ左右対称である。このことは、液晶分子が二重螺旋
構造を有する反強誘電相であることを示している。

【００６５】一方、液晶材料を基板間に封入した状態の
液晶層２１では、無電界状態で、図１９（Ａ）に示すよ
うに、ほぼ全体が黒く表示される。次に、電圧を高くす
ると、図１９（Ｃ）に示すように、ほぼ全体が白くな
り、液晶分子が第１又は第２の方向に揃っていることが
わかる。一方、中間の状態では、図１９（Ｂ）に示すよ
うに、印加電圧に応じて全体的に暗くなったり又は明る
くなったりする。従って、中間の電圧で混合相が生成さ
れていることがわかる。

【００６６】このように、この実施の形態の液晶層２１
は、全層厚にわたって混合相を形成し、そのダイレクタ
が印加電圧に応じて、第１の方向２１Ａと第２の方向２
１Ｂとの間で連続的に滑らかに変化する。従って、任意
の階調を安定して表示することができる。

【００６７】図３では、下偏光板２３の透過軸２３Ａを
液晶層２１のスメクティック層の法線方向とほぼ平行
に、上偏光板２４の透過軸２４Ａを透過軸２３Ａに直角
に配置したが、下偏光板２３の透過軸２３Ａ及び上偏光
板２４の透過軸２４Ａは、要求される液晶表示素子の電
気光学特性に応じて種々の配置に決定される。

【００６８】例えば、コーン角θが２２．５°程度の液
晶材料を用いる場合は、図２０（Ａ）に示すように、下
偏光板２３の透過軸２３Ａを第２の方向２１Ｂに平行と
し、上偏光板２４の透過軸２４Ａを下偏光板２３の透過
軸２３Ａに直交するように配置してもよい。この構成で
は、液晶層２１に負極性の十分大きい（しきい値以上
の）電圧を印加した時に、ダイレクタが第２の方向２１
Ｂを向くため、表示が最も暗くなる。一方、正極性の十
分大きい（しきい値以上の）電圧を印加した時に、ダイ
レクタが第１の方向２１Ａを向くため、表示が最も明る
くなる。

【００６９】また、コーン角が２２．５°より大きい液
晶材料を用いる場合は、下偏光板２３の透過軸２３Ａ及
び上偏光板２４の透過軸２４Ａの一方を、液晶層２１の
スメクティック層の法線に対してコーン角θより小さい
角度の範囲内に配置し、他方の光学軸を一方の光学軸と
ほぼ直交させて配置させてもよい。このような光学配置
を使用することにより、液晶を強誘電相に設定すること
なく、駆動することが可能となり、表示の焼き付き等を
防止し、フリッカを抑えることができる。

【００７０】例えば、化学式１に示したようにコーン角
が３２°の液晶材料を用いる場合は、図２０（Ｂ）に示
したように、下偏光板２３の透過軸２３Ａを、液晶層２
１のスメクティック層の法線方向（ほぼ２１Ｃの方向）
に対して例えば２２．５°で交差する方向に配置する。
また、上偏光板２４の透過軸２４Ａを透過軸２３Ａにほ
ぼ直交させて配置する。

【００７１】そして、この液晶材料により形成された液
晶層のダイレクタが、スメクティック層の法線方向（ほ
ぼ２１Ｃの方向）に対してそれぞれ２２．５°の角度範
囲（２３Ａ及び２１Ｄの間の範囲の）で変化するよう
に、対向する電極間に前記液晶層が強誘電相を形成する
よりも低い電圧範囲の電圧を印加することにより、透過
光量を制御する。この構成とすれば、ダイレクタが透過
軸の方向２３Ａに一致した時に表示が最も暗くなり、ダ
イレクタが方向２３Ａに対して４５°傾いた方向２１Ｄ
を向いた時に最も明るくなる。従って、最小階調から最
大階調を得るためにダイレクタを第１の方向２１Ａと第
２の方向２１Ｂに設定する必要がない。即ち、液晶を強
誘電相に設定することなく、駆動することができる。

【００７２】この光学配置を採用した場合でも、印加電
圧に対する液晶層２１内での分子の挙動及び相変化等は
上述の通りであり、液晶層２１のダイレクタは第１の方
向２１Ａと第２の方向２１Ｂとの間で、連続的に変化す
る。従って、任意の階調を表示することができる。ま
た、図３の光学配置に比較して、フリッカが少なくな
り、しかも液晶層２１に強誘電相が形成されないので、
画面の焼き付きが抑制され、表示画面のコントラストを
高く且つ表示品質を高くすることができる。

【００７３】上述の液晶セル（化学式１に示す骨格構造
を有する液晶を主成分とし、表１に示す物性を有する液
晶組成物を１．５ミクロンのセルギャップに封入したセ
ル）に図２０（Ｂ）に示す光学配置を適用した液晶表示
素子（実施例２）の印加電圧に対する透過率の関係を図
２１（Ａ）に示す。比較例として、セルギャップを５ミ
クロンとした点以外は実施例２と同一構成の液晶表示素
子（比較例２）の印加電圧に対する透過率の関係を図２
１（Ｂ）に示す。

【００７４】図２１（Ａ）、（Ｂ）の特性は、対向する
電極１８と１９との間に三角波を印加して得られたもの
である。図２１（Ａ）に示すように、実施例２の液晶表
示素子の印加電圧−透過率特性は、液晶層２１が薄いた
め、全層厚にわたって混合相が形成され、明確なしきい
値を有さず、透過率が連続的に変化し、印加電圧の極性
に対して対称であり、ヒステリシスが小さく、コントラ
ストが大きい。これに対し、図２１（Ｂ）に示すよう
に、比較例２では、液晶層２１が厚いため、中央部は反
強誘電相のままであり、印加電圧−透過率特性がしきい
値を持つと共にヒステリシスが大きく、滑らかな印加電
圧−透過率特性が得られない。また、コントラストが小
さい。

【００７５】図２１からも、この実施の形態の液晶表示
素子が、液晶層２１の全層厚にわたって混合相が形成さ
れるため、優れた階調表示能力を有することが確認でき
る。

【００７６】次に、上記構成の表示素子の駆動方法を図
２２を参照して説明する。図２２（Ａ）は行ドライバ３
１が任意の行のゲートライン１５に印加するゲート信号
を、図２２（Ｂ）は列ドライバ３２がゲートパルスに同
期して各データライン１６に印加するデータ信号を示
す。データ信号の電圧は液晶層２１を強誘電相に配向さ
せない電圧、即ち、ＶTmaxとＶTminとの間で、表示した
い透過率に対応する電圧に設定されている。図２２
（Ｃ）は、図２２（Ｂ）に示すデータパルスが印加され
た時の透過率の変化を示す。

【００７７】各ゲート信号は、対応する行の選択期間に
ゲートパルスとしてオンする。このゲートパルスにより
選択された行のＴＦＴ１４がオンする。ＴＦＴ１４がオ
ンしている期間、即ち、書き込み期間に、そのＴＦＴ１
４を介して表示階調に対応するデータ信号が画素電極１
３と対向電極１７との間に印加される。ゲートパルスが
オフするとＴＦＴ１４がオフし、それまで画素電極１３
と対向電極１７との間に印加されていた電圧が、画素電
極１３と対向電極１７とその間の液晶層２１により形成
される画素容量に保持される。このため、図２２（Ｃ）
に示すように、この保持電圧に対応する表示階調がこの
行の次の選択期間まで保持される。従って、この駆動方
法によれば、データパルスの電圧を制御することにより
任意の階調画像を表示することができる。

【００７８】実施例２の液晶表示素子を図２２（Ａ）、
（Ｂ）に示す駆動方法で駆動し、データ信号の電圧を−
５Ｖから＋５Ｖに順次増加し、さらに、＋５Ｖから−５
Ｖに順次低下させたときの、透過率の変化を図２３に示
す。図２３から、図２２の駆動方法を使用することによ
り、任意の階調を安定的に表示できることが理解でき
る。

【００７９】次に、このような駆動を可能とする列ドラ
イバ３２の構成例を図２４を参照して説明する。列ドラ
イバ３２は、図２４に示すように、第１のサンプル・ホ
ールド回路４１と、第２のサンプル・ホールド回路４２
と、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器４３と、タ
イミング回路４４と、電圧変換回路４５とから構成され
る。

【００８０】第１のサンプル・ホールド回路４１は、外
部から供給されるアナログ表示信号のうち対応する画素
用の信号成分（１つの画像データ）ＶＤ’をサンプル・
ホールドする。第２のサンプル・ホールド回路４２は第
１のサンプル・ホールド回路４１のホールド信号ＶＤ’
をサンプル・ホールドする。Ａ／Ｄ変換器４３は、第２
のサンプルホールド回路４２のホールド信号をＡ／Ｄ変
換してディジタル階調データに変換する。タイミング回
路４４は、各選択期間ＴＳに、第１と第２のサンプルホ
ールド回路４１、４２にサンプリング及びホールディン
グを指示するタイミング制御信号を供給する。

【００８１】電圧変換回路４５は、Ａ／Ｄ変換器４３が
出力するディジタル階調データを対応する電圧（該ディ
ジタル階調データが指示する階調を表示するために必要
な駆動系の電圧）ＶＤを有するデータパルスに変換し
て、対応するデータライン１６に出力する。この電圧変
換回路４５により、信号処理系の電源系統と駆動系の電
源系統とが分離されている。電圧変換回路４５の出力電
圧ＶＤは対応する行のＴＦＴ１４がオンしている書き込
み期間に液晶層２１に印加され、ＴＦＴ１４がオフして
いる間は対向する電極１３と１７の間に保持される。

【００８２】第１のサンプル・ホールド回路４１と、第
２のサンプル・ホールド回路４２と、Ａ／Ｄ変換器４３
と、電圧変換回路４５は、画素の列毎に配置され、タイ
ミング回路４４は複数列に共通に配置される。

【００８３】なお、列ドライバ３２の構成は、図２４の
構成に限定されるものではない。例えば、Ａ／Ｄ変換器
４３が内蔵するサンプルホールド回路を第２のサンプル
ホールド回路４２として使用しても良い。さらに、Ａ／
Ｄ変換器４３の出力データに一定の処理を行った後、処
理後のデータを電圧変換回路４５に供給して駆動系の電
圧に変換してもよい。また、処理後のデータを一旦信号
処理系の電圧を有する階調信号に変換した後、電圧変換
回路４５で駆動系の電圧に変換してもよい。各種タイミ
ング信号を列ドライバ３２の外部から供給してもよい。
また、画像データ自体をディジタルデータで構成しても
よい。

【００８４】この発明は上記実施の形態に限定されず、
種々の変形及び応用が可能である。例えば、この発明の
反強誘電性液晶は、化学式１に示した骨格構造を有する
ものを主成分とするものに限定されず、他の混合相を形
成する任意の液晶を使用できる。その物性についても同
様である。また、配向膜の材質、厚さ等も適宜変更可能
である。液晶材料と配向膜の組合せは、電圧を印加した
状態で、チルトをもって配向した液晶分子を含む混合相
が形成できるならば、任意である。液晶層２１の厚さ
も、混合相が全厚に渡って形成できる範囲ならば、任意
である。さらに、一部に混合相にならない領域が発生し
ても、表示に実質的に影響を与えない程度ならば、差し
支えない。

【００８５】また、実施の形態では、偏光板２３の透過
軸２３Ａと偏光板２４の透過軸２４Ａを直角に配置した
が、これらが平行になるように偏光板２３と２４を配置
してもよい。また、偏光板の光学軸は吸収軸でもよい。

【００８６】また、本発明はＴＦＴをアクティブ素子と
する反強誘電性液晶表示素子に限らず、ＭＩＭをアクテ
ィブ素子とする反強誘電性液晶表示素子にも適用可能で
ある。さらに、この発明は、図２５に示すように、対向
する基板１１と１２の対向面に走査電極７１と、走査電
極７１に直交する信号電極７２を配置した単純マトリク
ス型（パッシブマトリクス型）の表示素子にも適用可能
である。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、反強誘電性を示す液晶を用いた液晶表示素子であり
ながら、表示階調を連続的に変化させて、任意の階調で
画像を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の実施の形態にかかる液晶表
示素子の構造を示す断面図である。

【図２】図１に示す液晶表示素子の下基板の構成を示す
平面図である。

【図３】偏光板の透過軸と液晶分子の配向方向の関係を
示す図である。

【図４】バルクの状態の液晶の液晶分子の描く二重螺旋
構造を説明するための図である。

【図５】基板間に封止された反強誘電相にある液晶の分
子の配向状態を説明するための図である。

【図６】（Ａ）〜（Ｅ）は、電圧を印加していない状態
で反強誘電相を形成する液晶の印加電圧と分子の配向と
の関係を示す図である。

【図７】中間電圧を印加したときの液晶分子の挙動を説
明するための図である。

【図８】電圧を印加していない状態で反強誘電相を形成
する液晶に、中間電圧を印加したときの液晶分子の配向
状態を説明するための図である。

【図９】電圧を印加していない状態で反強誘電相を形成
する液晶に、中間電圧を印加したときの液晶の配向状態
を説明するための図である。

【図１０】フェリ相の液晶分子の配列を示す図である。

【図１１】フェリ相の液晶分子の配列を示す図である。

【図１２】フェリ相の液晶分子の配列を示す図である。

【図１３】電圧を印加していない状態でフェリ相を形成
する液晶に、電圧を印加したときの液晶分子の配向状態
を説明するための図である。

【図１４】電圧を印加していない状態でフェリ相を形成
する液晶に、電圧を印加したときの液晶分子の配向状態
を説明するための図である。

【図１５】電圧を印加していない状態で混合相を形成す
る液晶の配向状態を説明するための図である。

【図１６】電圧を印加していない状態で混合相を形成す
る液晶の印加電圧に対する配向状態の変化を説明するた
めの図である。

【図１７】（Ａ）は、図３の光学配置を採用した実施例
１の反強誘電性液晶表示素子に低周波の三角波電圧を印
加した時の、印加電圧−透過率特性を示すグラフであ
り、（Ｂ）は、ギャップ長を５ミクロンとした比較例１
の印加電圧−透過率特性を示すグラフであり、（Ｃ）
は、比較例１の液晶の基板近傍部の光学特性と中央部の
光学特性を区分して示すグラフである。

【図１８】バルクの状態の液晶のコノスコープ像であ
る。

【図１９】（Ａ）〜（Ｃ）は、液晶表示素子の顕微鏡写
真を示す図である。

【図２０】（Ａ）と（Ｂ）は、偏光板の透過軸と液晶分
子の配向方向の関係の他の例を示す図である。

【図２１】（Ａ）は、図２０の光学配置を採用した実施
例２の反強誘電性液晶表示素子に低周波の三角波電圧を
印加した時の、印加電圧−透過率特性を示すグラフであ
り、（Ｂ）は、ギャップ長を５ミクロンとした比較例２
の印加電圧−透過率特性を示すグラフである。

【図２２】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の反強誘電性液
晶表示素子の駆動方法を説明するためのタイミングチャ
ートである。

【図２３】図２２（Ａ）〜（Ｃ）に示す駆動方法を用い
て実施例２の液晶表示素子を駆動した時の印加電圧−透
過率特性を示す図である。

【図２４】図２３（Ａ）〜（Ｃ）に示す駆動方法を実現
するためのドライバ回路の構成例を示すブロック図であ
る。

【図２５】単純マトリクスタイプの液晶表示素子の構成
を示す図である。

【符号の説明】

１１・・・透明基板（下基板）、１２・・・透明基板（上基
板）、１３・・・画素電極、１４・・・アクティブ素子（ＴＦ
Ｔ）、１５・・・ゲートライン（走査ライン）、１６・・・デ
ータライン（階調信号ライン）、１７・・・共通電極、１
８・・・配向膜、１９・・・配向膜、２０・・・シール材、２１・
・・液晶層、２２・・・スペーサ、２３・・・偏光板（下偏光
板）、２４・・・偏光板（上偏光板）、２５・・・液晶セル、
３１・・・行ドライバ、３２・・・列ドライバ、７１・・・走査
電極、７２・・・信号電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小倉 潤 東京都八王子市石川町2951番地の５ カシ オ計算機株式会社八王子研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画素電極と画素電極に接続されたアクティ
   ブ素子がマトリクス状に複数配列された一方の基板と、 前記画素電極に対向する共通電極が形成された他方の基
   板と、 前記基板の間に封入され、バルクの状態でカイラルスメ
   クティックＣA相を形成し、前記一方の基板と前記他方
   の基板間において、前記基板の主面に対してチルトをも
   って配列した液晶分子を有する混合相が厚さ方向の実質
   的な全体に形成された液晶層と、から構成されることを
   特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】電極が形成された一方の基板と、 前記電極に対向する電極が形成された他方の基板と、 前記基板の間に封入され、スメクティック相を形成する
   液晶分子が自発分極を有し、バルクの状態で二重螺旋構
   造を描いて配列する反強誘電相を形成し、前記一方の基
   板と前記他方の基板との間において、前記一方と他方の
   基板の主面に対しチルトを有して配向した中間相の液晶
   分子と他の相の液晶分子を含む混合相が、全厚に渡って
   形成された液晶層と、 前記一方の基板の電極と前記他方の基板の電極に接続さ
   れ、前記電極間に電圧を印加することにより、前記液晶
   層中の液晶分子を、カイラルスメクティックＣA相の分
   子の描くコーンに沿って移動させることにより、前記液
   晶層のダイレクタを制御して階調表示を行う駆動手段
   と、 から構成されることを特徴とする液晶表示素子。
3. 【請求項３】前記混合相の液晶層は、液晶分子が前記一
   方及び他方の基板の主面に対しチルトを持って配列した
   状態の中間相の液晶と他の相の液晶とが混合された状態
   の液晶から構成されている、ことを特徴とする請求項１
   又は２に記載の液晶表示素子。
4. 【請求項４】前記一方の基板と前記他方の基板の各対向
   面には、配向膜が形成されており、 前記配向膜は、前記液晶層をその全厚にわたって液晶分
   子を混合相に配列させる配向規制力を有する、ことを特
   徴とする請求項１、２又は３に記載の液晶表示素子。
5. 【請求項５】前記一方の基板と前記他方の基板の各対向
   面には、配向膜が形成されており、 前記液晶層は、前記配向膜の配向規制力により、前記液
   晶層をその全厚にわたって混合相に配列される厚さを有
   している、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
   １項に記載の液晶表示素子。
6. 【請求項６】前記液晶層は、電圧が無印加の状態で、そ
   の全厚にわたって混合相が形成されている、ことを特徴
   とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示
   素子。
7. 【請求項７】前記液晶層は、電界が印加されることによ
   り、その全厚にわたって混合相が形成される、ことを特
   徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表
   示素子。
8. 【請求項８】一対の基板間に、バルクの状態で液晶分子
   が二重螺旋構造を描いて配列する反強誘電相の液晶の層
   を封入すると共に全厚にわたって混合相とし、 前記液晶層に電界を印加することにより、液晶分子を、
   カイラルスメクティックＣA相の分子の描くコーンに沿
   って移動させることにより、前記液晶のダイレクタを制
   御して階調表示を行う、 ことを特徴とする液晶表示素子の駆動方法。