JPH11231323A - 反強誘電性液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反強誘電性液晶を良好かつ安定に配向させ、
高画質な反強誘電性液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 本発明の反強誘電性液晶表示素子は、透
明基板上に透明電極が形成され、該透明電極上に水平配
向膜が設けられた一対の透明基板が前記透明電極形成面
を互いに対向させて配置され、この両透明基板間に反強
誘電性液晶が封入されてなる反強誘電性液晶表示素子で
あって、少なくとも一方の透明基板の水平配向膜が、液
晶分子の配列状態を規制する配列規制膜であり、かつ前
記配列規制膜の表面を任意の方向に走査したとき、少な
くとも５００ｎｍの走査距離における走査軌跡上の最も
高い凸部と最も低い凹部との高低差が５ｎｍ以下の表面
粗さを有する配向膜である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光シャッタや表示
装置等に用いられる反強誘電性液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、メモリー性を有した反強誘電性液晶が、Chandaniら
によって発見され（Jpn. J. Appl. Phys.、28、L1265
（1989年7月20日）、A. D. L. Chandani, etal）、その
後、メモリー性を有しない反強誘電性液晶が東京工業大
学の福田らによって発見され（ASIA DISPLAY '95, The
Institute of Television Enginners ofJapanおよびThe
Society of Information Display、（1995年10月16
日）、A. Fukuda p61）、この液晶のアクティブ駆動型
液晶表示素子への適用化が始まっている。図５は、反強
誘電性液晶のＶ字型電気光学応答特性を示す説明図であ
る。図においてＦは強誘電相であり、ＡＦは反強誘電相
である。その特徴としては、図５に示したように、反強
誘電性液晶は、Ｖ字型電気光学応答特性（測定条件：三
角波周波数０．１Ｈｚ、印加電圧±８Ｖ）を示すことで
あり、従来の高速応答性、広視野角に加え、階調表示が
可能なことである。しかし、反強誘電性液晶は、ネマチ
ック液晶に比べ配向制御が難しく、そのことが実用化の
妨げとなっている。

【０００３】反強誘電性液晶表示素子用として、特開平
７−８４２７１号公報に、表面を任意の方向に５００ｎ
ｍ走査したときに凹凸が２０ｎｍ以下である電極を持っ
たセルが開示されている。このセルは、配向膜下の電極
表面の平滑性を特定しており、さらにラビング処理を施
すことにより、液晶分子を配向させるため、配向膜材料
によっては、液晶と接する部分の凹凸が大きくなってし
まい、配向均一性に限界がある。

【０００４】本発明は、前述の従来の反強誘電性液晶表
示素子の欠点を解消し、反強誘電性液晶を良好かつ安定
に配向させ、高画質な反強誘電性液晶表示素子を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の反強誘電性液晶
素子は、少なくとも一方の透明基板の水平配向膜が、液
晶分子の配列状態を規制する配列規制膜であり、かつ、
前記配列規制膜表面を任意の方向に走査したときの少な
くとも５００ｎｍの走査距離における走査軌跡上の最も
凸部と最も低い凹部との高低差が５ｎｍ以下の表面粗さ
を有することにより、前述の従来の反強誘電性液晶表示
素子の欠点を克服することができることを見出し、本発
明を完成するに至った。

【０００６】すなわち、本発明の反強誘電性液晶素子
は、透明基板上に透明電極が形成され、該透明電極上に
水平配向膜が設けられた一対の透明基板が前記透明電極
面を互いに対向させて配置され、この両透明基板基板間
に反強誘電性液晶が封入されてなる反強誘電性液晶表示
素子であって、少なくとも一方の基板の水平配向膜が配
列規制膜で配向膜表面を任意の方向に５００ｎｍ走査し
たときの表面粗さが５ｎｍ以下であることを特徴とす
る。

【０００７】前記水平配向膜の少なくとも一方に一軸配
向処理が行われてなることが望ましい。本明細書におい
ては、一軸配向処理とは液晶分子の光学軸の向きを一方
向に配向させるための処理をいう。また、一軸配向処理
がなされていることを一軸配向性を有するという。

【０００８】前記、一軸配向処理が光配向処理であるこ
とが望ましい。

【０００９】前記水平配向膜の厚さが、１０ｎｍ〜１０
０ｎｍであることを特徴とする。

【００１０】前記反強誘電性液晶の自発分極が５０〜２
８０ｎＣ／ｃｍ²の範囲にある液晶であることを特徴と
する。

【００１１】前記反強誘電性液晶が反強誘電相（スメク
チックＣ^* _A相）の高温側にスメクチックＡ相の温度範
囲、および、該スメクチックＡ相よりもさらに高温側に
等方相を呈する温度範囲を有し、前記等方相およびスメ
クチックＡ相をそれぞれ呈する温度範囲を経由してスメ
クチックＣ^* _A相を呈する温度範囲まで冷却されて前記反
強誘電性液晶が配向されることを特徴とする。

【００１２】前記反強誘電性液晶がスメクチックＣ^* _A相
の高温側にスメクチックＡ相の温度範囲、および、該ス
メクチックＡ相よりもさらに高温側に等方相を呈する温
度範囲を有し、前記等方相およびスメクチックＡ相をそ
れぞれ呈する温度範囲を経由してスメクチックＣ^* _A相を
呈する温度範囲まで冷却する前記反強誘電性液晶の冷却
過程において、スメクチックＣ^* _A相で、三角波周波数が
０．１Ｈｚ〜１０Ｈｚ、印加電圧±３０Ｖ以下で、前記
反強誘電性液晶が電界処理されて配向制御されることを
特徴とする。

【００１３】請求項１記載の発明において、反強誘電性
液晶を配向させる配向膜が少なくとも５００ｎｍの走査
距離において凹部と凸部の高低差が５ｎｍ以下である表
面粗さであれば、少なくとも一方の水平配向膜に一軸配
向性を有する配向処理を施すことにより、欠陥の少ない
反強誘電性液晶の配向が達成できる。

【００１４】請求項２記載の発明において、少なくとも
一方の水平配向膜に駆動方式にあった配向規制力を持つ
よう、一軸配向処理がおこなうことにより、良好な液晶
配向がえられ、高速駆動が可能となる。

【００１５】請求項３記載の発明において、前記水平配
向膜の一軸配向処理を光配向処理とすることにより配向
欠陥の少ない一軸配向性がえられる。

【００１６】請求項４記載の発明において、水平配向膜
の厚さを１０ｎｍ〜１００ｎｍとすることにより、液晶
分子の配向性の安定化と共に、しきい値電圧の最適化が
図れる。

【００１７】請求項５記載の発明において、反強誘電性
液晶の自発分極を５０〜２８０ｎＣ／ｃｍ²の範囲とす
ることにより、ＴＦＴ駆動での高速応答性を保ちなが
ら、配向安定性と最適な液晶注入性がえられる。

【００１８】請求項６記載の発明において、反強誘電性
液晶がスメクチックＣ^* _A相の高温側にスメクチックＡ相
の温度範囲、および、該スメクチックＡ相よりもさらに
高温側に等方相を呈する温度範囲を有し、前記等方相お
よびスメクチックＡ相を呈する温度範囲を経由してスメ
クチックＣ^* _A相を呈する温度範囲まで反強誘電性液晶を
冷却することで、スメクチックＣ^* _A相の大きなドメイン
がえられ、配向の均一性が達成される。

【００１９】請求項７記載の発明において、反強誘電性
液晶がスメクチックＣ^* _A相の高温側にスメクチックＡ相
の温度範囲、および、該スメクチックＡ相よりもさらに
高温側に等方相を呈する温度範囲を有し、前記等方相お
よびスメクチックＡ相を呈する温度範囲を経由してスメ
クチックＣ^* _A相を呈する温度範囲まで反強誘電性液晶を
冷却する冷却過程において、スメクチックＣ^* _A相で、三
角波周波数０．１Ｈｚ〜１０Ｈｚ、印加電圧±３０Ｖ以
下で、電界処理し、液晶相を動かすことで、モノドメイ
ン配向が達成される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しつつ、さらに詳細に説明する。図１は反強
誘電性液晶表示素子の断面説明図である。この実施の形
態の反強誘電性液晶表示素子はアクティブマトリクス型
のものであり、１は上側の透明基板（以下、上基板とい
う）であり、２は下側の透明基板（以下、下基板とい
う）であり、３は画素電極であり、４は能動素子であ
り、５は対向電極であり、６および７は水平配向膜（以
下、配向膜という）であり、８はスペーサであり、９は
反強誘電性液晶であり、１０および１１は偏光板であ
る。図１において、上基板１の一面（下面）には、透明
電極である画素電極３とその能動素子（たとえば、薄膜
トランジスタ）４とが行方向および列方向にマトリック
ス状に配列形成されており、他方、下基板２の一面（上
面）には、前記画素電極３のすべてに対向する透明電極
である対向電極５が形成されている。なお、前記上基板
１には図示しないが、各行の能動素子４に選択信号を供
給する複数本のアドレスラインと各列の能動素子４に画
像データ信号を供給する複数本のデータラインとが配線
されている。複数本のアドレスラインは互いに平行に配
列され、また、複数本のデータラインは互いに平行にか
つアドレスラインに垂直に配列されている。

【００２１】また、前記上基板１と下基板２の電極形成
面上にはそれぞれ水平配向膜としての配向膜６、７が設
けられており、これら配向膜６、７のうち、一方の基
板、たとえば、対向電極５を形成した下基板２上の配向
膜７は、一軸配向処理がなされて液晶分子の配列状態を
規制する配列規制膜とされ、他方の基板（上基板）１上
の配向膜６は液晶分子の配列規制機能を持たない非配列
規制膜とされている。

【００２２】配列規制のための一軸配向処理としては、
光配向処理が好ましい。光配向処理としては、配向膜の
材料である溶液を基板上の所定の位置に塗布した後、偏
光ＵＶ光を基板に垂直に照射することにより、成膜時に
一定の方向を向いた分子のみを重合させる方法がある。
他に熱硬化などの成膜後、偏光ＵＶ光を照射する方法な
ども用いることができる。ここで照射するＵＶ光は斜め
から入射してもよい。

【００２３】一軸配向処理は、一方の配向膜のみでも、
上下両配向膜に施してもどとちらでもよく、その際の上
下の軸方向は図２に示す様に角度θだけずれていても良
い。

【００２４】このときθは０〜２２度の範囲で配向膜の
特性により、最適なθを選べばよい。

【００２５】図２は、上下ガラス基板にそれぞれ設けた
上下の配向膜の一軸配向処理方向のずれを模式的に示す
説明図であり、図中点線矢印Ａｎは下ガラス基板に設け
た配向膜の一軸配向処理方向、実線矢印Ａｍは上ガラス
基板に設けた配向膜の一軸配向処理方向であり、θは上
下配向膜の一軸配向処理方向のずれを示す角度である。

【００２６】配向膜は、たとえば、つぎの方法によって
形成することができる。まず、透明電極上に、必要に応
じて、二酸化珪素、窒化珪素などの絶縁膜が設けられた
ガラス基板の透明電極側に可溶性ポリイミドを印刷法、
スピナー法などの方法で塗布し、加熱による焼成、化学
環化法、あるいは光照射により、塗膜を形成する。塗膜
は６０〜１００℃の温度で予備乾燥しても良い。可溶性
ポリイミドの例として、つぎの化学式で示される物質が
あげられる。

【００２７】

【化１】

【００２８】このように形成された配向膜の厚さは、１
０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲、とくに、１５〜５０ｎｍの
範囲が好ましい。１０ｎｍ未満では、液晶の配向性が劣
り、１００ｎｍを超えると、液晶駆動時のしきい値電圧
が高くなるので好ましくない。１５〜５０ｎｍの範囲
は、とくに良好な配向がえられ、低電圧駆動可能となる
ので、好ましい。

【００２９】反強誘電性液晶素子は上基板１と下基板２
とをその電極形成面をお互いに対向させて配置し、この
両基板１、２をシール材８を介して、接合する。シール
材８は紫外線硬化型のアクリル樹脂など、適度な粘度を
もつ樹脂からなり、あらかじめ設定したギャップを達成
するためのスペーサを両基板間に接着させる。つぎに、
両基板１、２間の前記シール材８で囲まれた領域に反強
誘電性液晶９を封入して構成されており、基板１、２間
に封入された反強誘電性液晶９は前記配列規制された配
向膜７の配列規制方向に応じた向きのスメクティック層
構造をなしている。反強誘電性液晶は、Ｖ字型の光学応
答を示し、強誘電性液晶と同様に自発分極を有してい
る。このため高粘度となる。このような反強誘電性液晶
の例としては、つぎのものがあげられる。

【００３０】

【化２】

【００３１】

【化３】

【００３２】

【化４】

【００３３】実際の使用には、これらの反強誘電性液晶
どうしを混合するかまたは反強誘電性液晶にそれ以外の
物質を混合して用いることができる。

【００３４】なお、反強誘電性液晶素子は両基板１、２
間に反強誘電性液晶９を封入する際、封入液晶がアイソ
トロピック（等方）相となる温度に加熱し、その後、前
記液晶が反強誘電性を示すスメクチックＣ^* _A相となる範
囲の温度に徐冷する処理を行うことにより、反強誘電性
液晶９の配向状態が整然とした層構造をなして配向する
状態になる。

【００３５】また、この反強誘電性液晶表示素子の両面
側にはそれぞれ偏光板１０、１１が配置されており、こ
れら偏光板１０、１１はその透過軸を前記反強誘電性液
晶９がもっているスメクティック層構造の法線に対して
ほぼ直交させるかあるいはほぼ平行にし、かつ両偏光板
１０、１１の透過軸を互いにほぼ直交させて設けられて
いる。偏光板は、積層されたフィルム状のものが用いら
れる。偏光板の材料は、一般的にはポリビニルアルコー
ルのフィルムを延伸し、ヨウ素や有機染料などの２色性
物質で染色してできた偏光子と、その外側にセルロース
膜などからなる保護膜を積層したものが用いられる。

【００３６】つぎに前記反強誘電性液晶表示素子の上基
板１上に形成した透明電極である画素電極３と、下基板
２上に形成した透明電極である対向電極５について説明
する。この透明電極である画素電極３は、上基板１上に
ＩＴＯ等からなる透明導電膜をスパッタ装置により成膜
し、この透明導電膜をフォトリングラフィ法により、パ
ターニングして形成されたものである。また、対向電極
５は、同様に下基板２上にＩＴＯ等からなる透明導電膜
をスパッタ装置により成膜し、この透明導電膜をフォト
リングラフィ法により、パターニングして形成されたも
のである。

【００３７】図３は、本発明にかかわる配向膜の表面の
凹凸を示す説明図である。前記反強誘電性液晶表示素子
においては、上基板１および画素電極３上に形成した配
向膜６ならびに下基板２および対向電極５上に形成した
配向膜７の膜面の平滑度を、図３に示すように少なくと
も５００ｎｍの走査距離Ｌにおける走査軌跡上の最も高
い凸部と最も低い凹部との高低差ｈが５ｎｍ以下である
としている。この結果、配向膜６、７により、液晶分子
が水平配向されるとともに、これら配向膜６、７のうち
の下基板２側配向膜（配向規制力を有している）７によ
って配列状態を規制される液晶分子が乱れのほとんどな
い良好な状態で配列し、暗表示状態での漏れ光が少なく
なる。すなわち、高低差ｈを５ｎｍ以下と限定する理由
は、液晶分子を乱れのほとんどない良好な状態に配列す
るためである。

【００３８】これまで配列状態が乱れてＯＦＦ（暗）状
態での漏れ光の発生原因として、配向膜上の表面平滑度
が影響するとされていた。この原因は、一軸配向処理と
してラビング処理を行う場合、凹凸のある表面を布等で
こするため、部分的に傷がつきやすかったり、後に説明
するラビング強度が異なるなどの不具合があり、液晶分
子の配列を乱していたことによる。しかしながら、一軸
配向処理として、光配向処理を行うことにより、配向膜
面に５ｎｍ以下の凹凸があるとしても非接触処理である
ため、液晶分子の配列を乱すような状態を生じない。

【００３９】また、反強誘電性液晶表示素子に用いられ
る反強誘電性液晶の自発分極（Ｐ_S）は、５０〜２８０
ｎＣ／ｃｍ²の範囲、とくに、１２０〜２５０ｎＣ／ｃ
ｍ²が好ましい。５０ｎＣ／ｃｍ²未満では、電気光学応
答速度が低下し、２８０ｎＣ／ｃｍ²を超えると、液晶
の粘性が高くなり、液晶セルヘの液晶注入が困難にな
る。１２０〜２５０ｎＣ／ｃｍ²の範囲は、液晶セルへ
の液晶注入が容易で、かつ、電気光学応答性が優れるた
め好ましい。本発明の反強誘電性液晶としては、Ｖ字電
気光学応答性を示すものでＰ_Sが前記範囲にあるものが
適用できる。さらに、必要に応じ、フェリ誘電性液晶化
合物などを添加してもよい。

【００４０】図４は、反強誘電性液晶の電圧に対する電
流曲線を示す説明図である。このようなＰ_Sは、主電極
５ｍｍφのＩＴＯ電極と対向ＩＴＯ電極から、ギャップ
調整したセルを作製し、反強誘電性液晶を挟持させ、三
角波周波数０．１Ｈｚ〜１Ｈｚ、印加電圧±５〜±２０
Ｖの条件で、液晶セル・イオン密度測定装置（ＭＴＲ−
１型：（株）東陽テクニカ製）を用い、過渡電流を測定
する。ここで、過渡電流とは流れたすべての電流のこと
であり、Ｐ_SおよびＰ_Iを含んでおり、過渡電流からえら
れる電圧対電流プロットの電流ピークの面積からＰ_Sを
求める。このとき、図４に示すように、不純物分極Ｐ_I
を分離してＰ_Sとする。図中に示した直線Ｌ_Fは、液晶セ
ルに注入される充電電流と、液晶のイオン伝導による寄
与とによる電流を表わしている。

【００４１】本発明の反強誘電性液晶は、スメクチック
Ｃ^* _A相の高温側にスメクチックＡ相を呈する温度範囲、
およびスメクチックＡ相よりもさらに高温側に等方相を
呈する温度範囲を有している。本発明においては、等方
相（アイソトロピック相）が維持される温度に一定にな
るように加熱したのち、前記等方相、およびスメクチッ
クＡ相をそれぞれ呈する温度範囲を経由してスメクチッ
クＣ^* _A相を呈する温度範囲まで反強誘電性液晶を冷却す
ることで、大きなドメインの配向状態がえられる。この
加熱に際しては、減圧にして加熱することもある。前記
等方相、およびスメクチックＡ相を経由しないばあい
は、スメクチックＣ^* _A相の充分な配向がえられず、表示
素子として用いることができない。また、反強誘電性液
晶を冷却する際は本実施の形態では、たとえば５℃／分
の一定速度で行なっているが、速度は変更しうるし、一
定速度でなくともよい。

【００４２】本発明において、反強誘電性液晶はスメク
チックＣ^* _A相の高温側にスメクチックＡ相を呈する温度
範囲、および、該スメクチックＡ相よりもさらに高温側
に等方相を呈する温度範囲を有し、前記等方相およびス
メクチックＡ相をそれぞれ呈する温度範囲を経由してス
メクチックＣ^* _A相を呈する温度範囲まで反強誘電性液晶
を冷却する冷却過程において、スメクチックＣ^* _A相で、
三角波周波数が０．１Ｈｚ〜１０Ｈｚ、印加電圧±３０
Ｖ以下で、電界処理し、液晶相を動かすことで、モノド
メイン配向が達成される。スメクチックＣ^* _A相での、三
角波周波数は０．１Ｈｚ〜３Ｈｚ、印加電圧は±３から
±１５Ｖの範囲が好ましい。この範囲が好ましい理由
は、電圧が小さすぎると液晶相が動きにくく、また、電
圧が大きすぎると配向の劣化を促進してしまうためであ
る。三角波周波数が前記以外では、充分な配向性がえら
れず、また印加電圧が±３０Ｖを超えると、初期配向は
達成ができるが、液晶配向が経時的に乱れるので、好ま
しくない。

【００４３】以下に本発明の実施の形態を説明するが、
本発明は、これらの実施の形態によって限定されるもの
ではない。

【００４４】実施の形態１ ガラス基板上にＩＴＯのスパッタを行い、透明導電膜を
形成し、エッチングすることにより、電極とした。溶媒
に対し２．５％の配向剤（日本合成ゴム（株）製、ＡＬ
１０３４）をポアサイズ０．５μｍのメンブランフィル
ターで濾過して液晶配向膜溶液をえた。この液晶配向膜
溶液を前記透明電極つきガラス基板の透明電極面にスピ
ナーにより塗布し（スピンコート条件：５００ｒｐｍ、
１０ｓｅｃ、＋３０００ｒｐｍ、６０ｓｅｃ）、８０℃
で１０分間予備乾燥した後、１８０℃で６０分間焼成
し、４０ｎｍの塗膜を形成させた。配向膜の観察は走査
プローブ顕微鏡（トポメトリクス社製、ＴＭＸ−２００
０）を用い、大気中で行った。配向膜上を５００ｎｍ以
上走査したときの表面凹凸は、３ｎｍであった。続い
て、偏光ＵＶ光を高圧水銀ランプ（ＵＳＨ−１０００
Ｆ：ウシオ電機（株））を使用し、照射面での照度約
４．５Ｗ／ｃｍ²（３６５ｎｍ）で照射することによ
り、一方の基板をえた。他方の基板は、液晶配向膜溶液
を透明電極つきガラス基板の透明電極面にスピナーによ
り塗布し（スピンコート条件：５００ｒｐｍ、１０ｓｅ
ｃ＋３０００ｒｐｍ、６０ｓｅｃ）、５０℃で１０分間
予備乾燥した後、１２０℃で３０分間乾燥し、３５ｎｍ
の塗膜を形成させた。つぎに、両基板を１．８μｍのギ
ャップを保つようにして貼り合わせ、反強誘電性液晶
（Ｐ_S＝２５０ｎＣ／ｃｍ²）を等方相の温度領域で注入
し、スメクチックＡ相の温度範囲を経由して、スメクチ
ックＣ^* _A相を呈する温度範囲まで冷却して液晶セルを作
製した。液晶の初期配向性を偏光光学顕微鏡で評価した
ところ、全面にわたり均一であり、液晶セルを５０℃に
保持し続けたところ、３０日後も液晶の配向の乱れは全
くなかった。

【００４５】実施の形態２ 塗膜形成後、偏光ＵＶ光を基板に対し、４５度斜め上方
から両基板に照射する以外は実施の形態１と同様に液晶
セルを作製し、配向性の評価を行った。両基板の偏光の
ずれ角θは７度とした。初期配向性は良好で、液晶セル
を５０℃に保持し続けたところ、３０日後も液晶の配向
に変化はなかった。

【００４６】実施の形態３ 上基板の配向膜液濃度を３．５％にし、厚さ６０ｎｍの
塗膜を形成した以外は実施の形態１と同様に液晶セルを
作製し、配向性の評価を行った。初期配向性は良好で、
液晶セルを５０℃に保持し続けたところ、３０日後も液
晶の配向に変化はなかった。

【００４７】実施の形態４ 下基板の配向膜を上基板と異なる配向膜溶液（日本合成
ゴム（株）製、ＡＬ５０３４、２．５％）を用いた以外
は、実施の形態１と同様に液晶セルを作製し、配向性の
評価を行った。初期配向性は良好で、液晶セルを５０℃
に保持し続けたところ、３０日後も液晶の配向に変化は
なかった。

【００４８】実施の形態５ 自発分極がＰ_S＝１５０ｎＣの液晶を用いた以外は、実
施の形態１と同様に液晶セルを作製し、配向性の評価を
行った。初期配向性は良好で、液晶セルを５０℃に保持
し続けたところ、３０日後も液晶の配向に変化はなかっ
た。

【００４９】実施の形態６ 塗膜作製後、偏光ＵＶ光を照射せず、ラビング処理（毛
先押し込み長さ：０．１５〜０．４ｍｍ、Ｌ＝Ｎ［１＋
（２πｒｎ／ｖ）］＝２００ここで、Ｌ：ラビング強
度、Ｎ：ラビング回数、ｒ：ロール半径（ｍｍ）、ｎ：
ロール回転数（ｒｐｍ）、ｖ：基板移動速度（ｍｍ／ｍ
ｉｎ）を表す）を行うこと以外は実施の形態１と同様に
液晶セルを作製し、配向性の評価を行った。初期配向性
は良好で、液晶セルを５０℃に保持し続けたところ、３
０日後も液晶の配向に変化はなかった。

【００５０】実施の形態７ セル作製後スメクチックＣ^* _A相で、三角波周波数１Ｈ
ｚ、印加電圧±１０Ｖ、１分間電界処理を施した以外の
条件は実施の形態１と同様に液晶セルを作製し、配向性
の評価を行った。初期配向性は良好で、液晶セルを５０
℃に保持し続けたところ、３０日後も液晶の配向に変化
はなかった。

【００５１】比較例１および２ 比較例１および２は、塗布乾燥後の配向膜の表面凹凸が
７ｎｍのガラス基板を用いて、それぞれ実施の形態１ま
たは２と同様に液晶セルを作製し、配向性の評価を行っ
た。初期配向は不均一で、液晶セルを５０℃に保持し続
けたところ、３０日後では液晶配向の乱れが非常に多か
った。

【００５２】比較例３〜７ 比較例３は、どちらの配向膜にも一軸配向処理を施さな
い以外は実施の形態１と同様にした。比較例４は、ポリ
イミド前駆体溶液の全樹脂分濃度を０．８％に調製し、
８ｎｍの塗膜を形成したものであり、比較例５は、ポリ
イミド前駆体の全樹脂分濃度を５．５％に調製し、１２
０ｎｍの塗膜を形成した以外は実施の形態１と同様にし
た。比較例５は、液晶配向性には優れていたが、光透過
率が９０％に達する電圧１１．１Ｖと高く通常のＩＣ駆
動には好ましくない結果となった。比較例６は、Ｐ_S＝
３８ｎＣ／ｃｍ²の反強誘電性液晶を用いた以外は実施
の形態１と同様にした。比較例６は、反強誘電相の安定
性が乏しく、評価できなかった。比較例７はＰ_S＝３０
８ｎＣ／ｃｍ²の反強誘電性液晶を用いた以外は実施の
形態１と同様にした。比較例７は液晶セルへの液晶注入
が不十分で評価できなかった。

【００５３】

【発明の効果】本発明は、反強誘電性液晶表示素子の配
向膜として用いることにより優れた液晶配向特性、およ
び表示特性を示す。

【００５４】請求項１にかかわる反強誘電性液晶表示素
子は、透明基板上に透明電極が形成され、該透明電極上
に水平配向膜が設けられた一対の透明基板が前記透明電
極形成面を互いに対向させて配置され、この両透明基板
間に反強誘電性液晶が封入されてなる反強誘電性液晶表
示素子であって、少なくとも一方の透明基板の水平配向
膜が、液晶分子の配列状態を規制する配列規制膜であ
り、かつ前記配列規制膜の表面を任意の方向に走査した
とき、少なくとも５００ｎｍの走査距離における走査軌
跡上の最も高い凸部と最も低い凹部との高低差が５ｎｍ
以下の表面粗さを有する配向膜であるので、少なくとも
一方の配向膜に一軸配向性を有する配向処理を施すこと
で、欠陥の少ない反強誘電性液晶の配向が達成できる。

【００５５】請求項２にかかわる反強誘電性液晶表示素
子は前記水平配向膜の少なくとも一方に一軸配向処理が
行われているので、良好な液晶配向がえられ、高速駆動
が可能となる。

【００５６】請求項３にかかわる反強誘電性液晶表示素
子は一軸配向処理が光配向処理であるので、配向欠陥の
少ない一軸配向性がえられる。

【００５７】請求項４にかかわる反強誘電性液晶表示素
子は前記水平配向膜の厚さが、１０ｎｍ〜１００ｎｍで
あるので、液晶分子の配向性の安定化と共に、しきい値
電圧の最適化が図れる。

【００５８】請求項５にかかわる反強誘電性液晶表示素
子は前記反強誘電性液晶の自発分極が５０〜２８０ｎＣ
／ｃｍ²の範囲にある液晶であるので、ＴＦＴ駆動での
高速応答性を保ちながら、配向安定性と最適な液晶注入
性がえられる。

【００５９】請求項６にかかわる反強誘電性液晶表示素
子は、前記反強誘電性液晶が反強誘電相であるスメクチ
ックＣ^* _A相の高温側にスメクチックＡ相を呈する温度範
囲、および、該スメクチックＡ相よりもさらに高温側に
等方相を呈する温度範囲を有しており、前記等方相およ
びスメクチックＡ相をそれぞれ呈する温度範囲を経由し
てスメクチックＣ^* _A相を呈する温度範囲まで冷却されて
前記反強誘電性液晶が配向されているので、スメクチッ
クＣ^* _A相の大きなドメインからえられ、配向の均一性が
達成される。

【００６０】請求項７にかかわる反強誘電性液晶表示素
子は、前記反強誘電性液晶がスメクチックＣ^* _A相の高温
側にスメクチックＡ相を呈する温度範囲、および、該ス
メクチックＡ相よりもさらに高温側に等方相を呈する温
度範囲を有しており、前記等方相およびスメクチックＡ
相をそれぞれ呈する温度範囲を経由してスメクチックＣ
^* _A相を呈する温度範囲まで冷却する前記反強誘電性液晶
の冷却過程において、スメクチックＣ^* _A相で三角波周波
数が０．１Ｈｚ〜１０Ｈｚ、印加電圧±３０Ｖ以下で、
前記反強誘電性液晶が電界処理されて配向されるので、
スメクチックＣ^* _A相の大きなドメインがえられ、配向の
均一性が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態を示す反強誘電性液晶
表示素子の断面図を示す説明図である。

【図２】 本発明の配向膜に対する一軸配向処理方向の
ずれを模式的に示す説明図である。

【図３】 本発明における配向膜表面凹凸を示す説明図
である。

【図４】 本発明における反強誘電性液晶の電圧に対す
る電流曲線を示す説明図である。

【図５】 本発明における反強誘電性液晶のＶ字型電気
光学応答特性を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 上基板、２ 下基板、３ 画素電極、４ 能動素
子、５ 対向電極、６，７ 配向膜、８ スペーサ、９
反強誘電性液晶、１０，１１ 偏光板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤本 隆光 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に透明電極が形成され、該透
   明電極上に水平配向膜が設けられた一対の透明基板が前
   記透明電極形成面を互いに対向させて配置され、この両
   透明基板間に反強誘電性液晶が封入されてなる反強誘電
   性液晶表示素子であって、少なくとも一方の透明基板の
   水平配向膜が、液晶分子の配列状態を規制する配列規制
   膜であり、かつ前記配列規制膜の表面を任意の方向に走
   査したとき、少なくとも５００ｎｍの走査距離における
   走査軌跡上の最も高い凸部と最も低い凹部との高低差が
   ５ｎｍ以下の表面粗さを有する配向膜である反強誘電性
   液晶表示素子。
2. 【請求項２】 前記水平配向膜の少なくとも一方に一軸
   配向処理が行われてなる請求項１記載の反強誘電性液晶
   表示素子。
3. 【請求項３】 一軸配向処理が光配向処理である請求項
   １または２記載の反強誘電性液晶表示素子。
4. 【請求項４】 前記水平配向膜の厚さが、１０ｎｍ〜１
   ００ｎｍである請求項１、２または３記載の反強誘電性
   液晶表示素子。
5. 【請求項５】 前記反強誘電性液晶の自発分極が５０〜
   ２８０ｎＣ／ｃｍ²の範囲である請求項１、２、３また
   は４記載の反強誘電性液晶表示素子。
6. 【請求項６】 前記反強誘電性液晶が反強誘電相である
   スメクチックＣ^* _A相の高温側にスメクチックＡ相を呈す
   る温度範囲、および、該スメクチックＡ相よりもさらに
   高温側に等方相を呈する温度範囲を有しており、前記等
   方相およびスメクチックＡ相をそれぞれ呈する温度範囲
   を経由してスメクチックＣ^* _A相を呈する温度範囲まで冷
   却されて前記反強誘電性液晶が配向されてなる請求項
   １、２、３、４または５記載の反強誘電性液晶表示素
   子。
7. 【請求項７】 前記反強誘電性液晶がスメクチックＣ^* _A
   相の高温側にスメクチックＡ相を呈する温度範囲、およ
   び、該スメクチックＡ相よりもさらに高温側に等方相を
   呈する温度範囲を有しており、前記等方相およびスメク
   チックＡ相をそれぞれ呈する温度範囲を経由してスメク
   チックＣ^* _A相を呈する温度範囲まで冷却する前記反強誘
   電性液晶の冷却過程において、スメクチックＣ^* _A相で三
   角波周波数が０．１Ｈｚ〜１０Ｈｚ、印加電圧±３０Ｖ
   以下で、前記反強誘電性液晶が電界処理されて配向され
   てなる請求項１、２、３、４、５または６記載の反強誘
   電性液晶表示素子。