JPH1195225A - 強誘電性液晶表示素子及びその製造方法 - Google Patents
強誘電性液晶表示素子及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 視野角が広く、高速の動画表示及び中間調表
示が可能である強誘電性液晶素子を提供する。 【解決手段】 分子構造内に少なくとも２箇所の紫外光
感応性部位を有する光重合性化合物３（分子量300 以
上）を強誘電性液晶２に混合して、紫外線露光すること
により、２枚のガラス基板1a，1b間方向のほとんどの距
離にわたって連続した構造を構築して、液晶分子配向状
態に、ガラス基板1a，1b間に連続した捩じれ構造を形成
する。紫外光露光前において、この光重合性化合物３
は、混合される強誘電性液晶２とは良好な相溶性を示さ
ずに、混合状態において相分離を示す。強誘電性液晶２
がブックシェルフ層構造を呈している。
示が可能である強誘電性液晶素子を提供する。 【解決手段】 分子構造内に少なくとも２箇所の紫外光
感応性部位を有する光重合性化合物３（分子量300 以
上）を強誘電性液晶２に混合して、紫外線露光すること
により、２枚のガラス基板1a，1b間方向のほとんどの距
離にわたって連続した構造を構築して、液晶分子配向状
態に、ガラス基板1a，1b間に連続した捩じれ構造を形成
する。紫外光露光前において、この光重合性化合物３
は、混合される強誘電性液晶２とは良好な相溶性を示さ
ずに、混合状態において相分離を示す。強誘電性液晶２
がブックシェルフ層構造を呈している。
Description
【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、及び、その製造方法に関する。
いた液晶表示素子、及び、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、情報通信の自由化に伴い、多量か
つ多様な情報を個人単位で取り扱う機会が急速に増えて
おり、ノート型パーソナルコンピュータに代表される個
人用の情報処理装置の普及が目覚ましい。また、マルチ
メディアの浸透により、取り扱う情報の内容も、単なる
文字情報だけでなく、写真に代表される高画質の映像情
報まで幅広くなっている。
つ多様な情報を個人単位で取り扱う機会が急速に増えて
おり、ノート型パーソナルコンピュータに代表される個
人用の情報処理装置の普及が目覚ましい。また、マルチ
メディアの浸透により、取り扱う情報の内容も、単なる
文字情報だけでなく、写真に代表される高画質の映像情
報まで幅広くなっている。
【０００３】このような状況にあって、情報の出力装置
としての表示デバイス、特にフラットパネルディスプレ
イの重要性は高い。また、フラットパネルディスプレイ
の中で、高精度で高コントラスト比の画像が得られる液
晶ディスプレイは、表示デバイスとして広く用いられて
いる。
としての表示デバイス、特にフラットパネルディスプレ
イの重要性は高い。また、フラットパネルディスプレイ
の中で、高精度で高コントラスト比の画像が得られる液
晶ディスプレイは、表示デバイスとして広く用いられて
いる。
【０００４】情報処理装置用のフラットパネルディスプ
レイに利用される液晶ディスプレイの特徴として、次の
（ａ）〜（ｅ）を挙げることができる。 （ａ）フラットパネルディスプレイ中で最も容量が大き
いＸＧＡ（Extended Graphics Array)，ＳＸＧＡ（Supe
r Extended Graphics Array)等の大容量表示が可能であ
る。 （ｂ）偏光フィルムをクロスニコルで用いることによる
背景の「黒」レベルが良好であり、 200：１以上の高コ
ントラスト比が得られる。 （ｃ）中間調表示に課題は残るが、ＶＧＡ（Video Grap
hics Array）クラスでの動画表示が可能である。 （ｄ）フラットパネルディスプレイの中では、比較的省
電力での表示が可能である。 （ｅ）ノート型コンピュータ用等で製品実績が多く有
り、ドライバＬＳＩ等の周辺部材が豊富である。
レイに利用される液晶ディスプレイの特徴として、次の
（ａ）〜（ｅ）を挙げることができる。 （ａ）フラットパネルディスプレイ中で最も容量が大き
いＸＧＡ（Extended Graphics Array)，ＳＸＧＡ（Supe
r Extended Graphics Array)等の大容量表示が可能であ
る。 （ｂ）偏光フィルムをクロスニコルで用いることによる
背景の「黒」レベルが良好であり、 200：１以上の高コ
ントラスト比が得られる。 （ｃ）中間調表示に課題は残るが、ＶＧＡ（Video Grap
hics Array）クラスでの動画表示が可能である。 （ｄ）フラットパネルディスプレイの中では、比較的省
電力での表示が可能である。 （ｅ）ノート型コンピュータ用等で製品実績が多く有
り、ドライバＬＳＩ等の周辺部材が豊富である。
【０００５】しかしながら、取り扱う情報の多様化に伴
い、写真のような高画質の画像を液晶ディスプレイで表
示するためには、技術的な課題も多い。このような高機
能化における従来の液晶ディスプレイの技術的課題とし
ては、次の（Ａ）〜（Ｄ）のようなものがある。 （Ａ）視野角が狭く、視野角を広げるためには、他の機
能、例えば開口率，製造性を犠牲にしなければならな
い。 （Ｂ）応答速度が遅い。特に、階調表示における応答速
度が遅く、動画表示での画質低下が著しい。 （Ｃ）動画表示の応答が遅いため、バックライトの光利
用効率が低下し、画面輝度が低くなる。 （Ｄ）テレビジョン表示に不可欠なカラーバランスの調
整範囲が著しく狭く、事実上、調整不可能である。
い、写真のような高画質の画像を液晶ディスプレイで表
示するためには、技術的な課題も多い。このような高機
能化における従来の液晶ディスプレイの技術的課題とし
ては、次の（Ａ）〜（Ｄ）のようなものがある。 （Ａ）視野角が狭く、視野角を広げるためには、他の機
能、例えば開口率，製造性を犠牲にしなければならな
い。 （Ｂ）応答速度が遅い。特に、階調表示における応答速
度が遅く、動画表示での画質低下が著しい。 （Ｃ）動画表示の応答が遅いため、バックライトの光利
用効率が低下し、画面輝度が低くなる。 （Ｄ）テレビジョン表示に不可欠なカラーバランスの調
整範囲が著しく狭く、事実上、調整不可能である。
【０００６】上記の液晶ディスプレイの技術的課題に対
処する方法としては、いくつかの可能性があるが、
（Ａ）〜（Ｄ）の全ての課題を同時に解消する可能性が
最も高いものは、1980年、アプライドフィジクスレター
誌にノエル・クラーク，スヴン・ラガウォールが提案し
た（Vol. 36, pp.899)、表面安定化による強誘電性液晶
（Surface Stabilized Feroelectric Liquid Crystal：
ＳＳＦＬＣ）ディスプレイである。
処する方法としては、いくつかの可能性があるが、
（Ａ）〜（Ｄ）の全ての課題を同時に解消する可能性が
最も高いものは、1980年、アプライドフィジクスレター
誌にノエル・クラーク，スヴン・ラガウォールが提案し
た（Vol. 36, pp.899)、表面安定化による強誘電性液晶
（Surface Stabilized Feroelectric Liquid Crystal：
ＳＳＦＬＣ）ディスプレイである。
【０００７】ＳＳＦＬＣは、原理的に広い視野角を持
ち、事実上コントラスト比の視野角依存性がない。ま
た、動画表示に対しても十分に高速な応答を示すため、
画質の低下を招かない。更に、マイケル・ウァンダらが
1996年、ＳＩＤ（Society for Information Display)で
報告したように（SID 96 DIGEST pp.157）、時間分割に
よるカラー表示を行うことにより、従来のＣＲＴ（Cath
ode Ray Tube）と同等以上のカラーバランスの調整が可
能である。
ち、事実上コントラスト比の視野角依存性がない。ま
た、動画表示に対しても十分に高速な応答を示すため、
画質の低下を招かない。更に、マイケル・ウァンダらが
1996年、ＳＩＤ（Society for Information Display)で
報告したように（SID 96 DIGEST pp.157）、時間分割に
よるカラー表示を行うことにより、従来のＣＲＴ（Cath
ode Ray Tube）と同等以上のカラーバランスの調整が可
能である。
【０００８】以上のように、ＳＳＦＬＣは、液晶ディス
プレイの高機能化に対して極めて高い可能性を有してい
るが、高画質化にとって最も重要な要因である階調表示
に問題がある。ＳＳＦＬＣは原理的に２値表示であるた
め、これまでも、面積階調、ディザリングなどの手法で
階調表示を行う方法が実施されてきた。しかし、マルチ
メディアにおける高画質画像表示、特に動画表示では、
中間調による階調表示が不可欠である。ＸＧＡ等の大容
量の液晶ディスプレイにおける中間調表示では、電圧−
光強度曲線の緩慢性を利用した光強度制御，時間分割カ
ラー表示における時間制御による中間調表示が可能であ
る。従来のＳＳＦＬＣ技術では、このどちらの手法も適
用不可能であったため、ＳＳＦＬＣディスプレイは、高
い可能性を有しているにも拘らず、実用に供されること
がなかった。
プレイの高機能化に対して極めて高い可能性を有してい
るが、高画質化にとって最も重要な要因である階調表示
に問題がある。ＳＳＦＬＣは原理的に２値表示であるた
め、これまでも、面積階調、ディザリングなどの手法で
階調表示を行う方法が実施されてきた。しかし、マルチ
メディアにおける高画質画像表示、特に動画表示では、
中間調による階調表示が不可欠である。ＸＧＡ等の大容
量の液晶ディスプレイにおける中間調表示では、電圧−
光強度曲線の緩慢性を利用した光強度制御，時間分割カ
ラー表示における時間制御による中間調表示が可能であ
る。従来のＳＳＦＬＣ技術では、このどちらの手法も適
用不可能であったため、ＳＳＦＬＣディスプレイは、高
い可能性を有しているにも拘らず、実用に供されること
がなかった。
【０００９】ＳＳＦＬＣにおけるこのような欠点を克服
する方法として、ジェイ・パテルは1992年、アプライド
フィジクスレター誌に、ＳＳＦＬＣが有する層構造を連
続的に捩じった構造の強誘電性液晶表示を提案した（Vo
l.60, pp.280）。この表示方法では、液晶分子軸が連続
的に捩じられた構造をとるため、印加電界強度に応じて
液晶分子が連続的に変位し、原理的に中間調表示が可能
となる。
する方法として、ジェイ・パテルは1992年、アプライド
フィジクスレター誌に、ＳＳＦＬＣが有する層構造を連
続的に捩じった構造の強誘電性液晶表示を提案した（Vo
l.60, pp.280）。この表示方法では、液晶分子軸が連続
的に捩じられた構造をとるため、印加電界強度に応じて
液晶分子が連続的に変位し、原理的に中間調表示が可能
となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、実際には、強
誘電性液晶を連続的に捩じった状態で配向させることは
ほとんど不可能である。仮に、一時的に配向できたとし
ても、長期に渡って安定した捩じれ構造を保つことは不
可能である。これは、強誘電性液晶が層構造を持つた
め、ジェイ・パテルの提案のように上下の基板の表面に
よる界面安定化のみでは、到底、強力な層構造形成力に
太刀打ちできないからである。従って、何らかの新たな
方法により、このジェイ・パテルの提案による捩じれた
強誘電性液晶構造を実現できれば、中間調表示を可能と
するＳＳＦＬＣディスプレイが可能となり、高品位のフ
ラットパネルディスプレイ表示の要求に応えることが可
能となる。
誘電性液晶を連続的に捩じった状態で配向させることは
ほとんど不可能である。仮に、一時的に配向できたとし
ても、長期に渡って安定した捩じれ構造を保つことは不
可能である。これは、強誘電性液晶が層構造を持つた
め、ジェイ・パテルの提案のように上下の基板の表面に
よる界面安定化のみでは、到底、強力な層構造形成力に
太刀打ちできないからである。従って、何らかの新たな
方法により、このジェイ・パテルの提案による捩じれた
強誘電性液晶構造を実現できれば、中間調表示を可能と
するＳＳＦＬＣディスプレイが可能となり、高品位のフ
ラットパネルディスプレイ表示の要求に応えることが可
能となる。
【００１１】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、視野角が広く、高速の動画表示及び中間調表示
が可能である強誘電性液晶表示素子、及び、その製造方
法を提供することを目的とする。
であり、視野角が広く、高速の動画表示及び中間調表示
が可能である強誘電性液晶表示素子、及び、その製造方
法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る強誘電性
液晶表示素子は、少なくとも２枚の基板によって形成さ
れる空隙内に強誘電性液晶が封入されており、前記基板
の表面に施す配向規制力によって前記強誘電性液晶の分
子配向を安定化する強誘電性液晶表示素子において、前
記強誘電性液晶内に、その分子構造内に少なくとも２箇
所の紫外光感応性部位を有する化合物が混合され、紫外
光露光による前記化合物の重合によって、前記強誘電性
液晶の分子配向状態で前記基板間に連続した捩じれ構造
が構築されていることを特徴とする。
液晶表示素子は、少なくとも２枚の基板によって形成さ
れる空隙内に強誘電性液晶が封入されており、前記基板
の表面に施す配向規制力によって前記強誘電性液晶の分
子配向を安定化する強誘電性液晶表示素子において、前
記強誘電性液晶内に、その分子構造内に少なくとも２箇
所の紫外光感応性部位を有する化合物が混合され、紫外
光露光による前記化合物の重合によって、前記強誘電性
液晶の分子配向状態で前記基板間に連続した捩じれ構造
が構築されていることを特徴とする。
【００１３】請求項２に係る強誘電性液晶表示素子は、
請求項１において、前記化合物は、モノマーである場合
にはその分子量が300 以上であり、オリゴマーである場
合にはその全体のユニットとしての分子量が300 以上で
あることを特徴とする。
請求項１において、前記化合物は、モノマーである場合
にはその分子量が300 以上であり、オリゴマーである場
合にはその全体のユニットとしての分子量が300 以上で
あることを特徴とする。
【００１４】請求項３に係る強誘電性液晶表示素子は、
請求項１において、前記化合物は、紫外光露光前におい
て、前記強誘電性液晶との混合状態において前記強誘電
性液晶と相分離を示すことを特徴とする。
請求項１において、前記化合物は、紫外光露光前におい
て、前記強誘電性液晶との混合状態において前記強誘電
性液晶と相分離を示すことを特徴とする。
【００１５】請求項４に係る強誘電性液晶表示素子は、
請求項１において、前記強誘電性液晶は、前記基板間に
おいて、ブックシェルフ層構造または疑似ブックシェル
フ層構造を有することを特徴とする。
請求項１において、前記強誘電性液晶は、前記基板間に
おいて、ブックシェルフ層構造または疑似ブックシェル
フ層構造を有することを特徴とする。
【００１６】請求項５に係る強誘電性液晶表示素子は、
請求項１において、前記化合物の分子構造の任意の一部
が、前記強誘電性液晶の中央コア骨格及び分子両端側鎖
構造とは異なることを特徴とする。
請求項１において、前記化合物の分子構造の任意の一部
が、前記強誘電性液晶の中央コア骨格及び分子両端側鎖
構造とは異なることを特徴とする。
【００１７】請求項６に係る強誘電性液晶表示素子は、
請求項５において、前記化合物の分子構造中に、炭素原
子数が５個以上である炭化水素鎖が含まれることを特徴
とする。
請求項５において、前記化合物の分子構造中に、炭素原
子数が５個以上である炭化水素鎖が含まれることを特徴
とする。
【００１８】請求項７に係る強誘電性液晶表示素子は、
請求項１において、前記強誘電性液晶に前記化合物を混
合してなる混合液晶系がカイラルネマティック相を示す
状態で紫外線露光が行われることを特徴とする。
請求項１において、前記強誘電性液晶に前記化合物を混
合してなる混合液晶系がカイラルネマティック相を示す
状態で紫外線露光が行われることを特徴とする。
【００１９】請求項８に係る強誘電性液晶表示素子は、
請求項１において、前記基板の表面に配向規制力が施さ
れる際に、互いに実質的に直角となるように前記強誘電
性液晶の分子の一軸性配向の方向付けがなされているこ
とを特徴とする。
請求項１において、前記基板の表面に配向規制力が施さ
れる際に、互いに実質的に直角となるように前記強誘電
性液晶の分子の一軸性配向の方向付けがなされているこ
とを特徴とする。
【００２０】請求項９に係る強誘電性液晶表示素子は、
請求項１において、前記基板の表面に配向規制力が施さ
れる際に、前記基板近傍の前記強誘電性液晶の分子に与
えるプレチルト角が10度未満であることを特徴とする。
請求項１において、前記基板の表面に配向規制力が施さ
れる際に、前記基板近傍の前記強誘電性液晶の分子に与
えるプレチルト角が10度未満であることを特徴とする。
【００２１】請求項10に係る強誘電性液晶表示素子は、
請求項１において、前記強誘電性液晶の分子は、電界印
加の前後におけるチルト角が40〜50度好ましくは45度で
あることを特徴とする。
請求項１において、前記強誘電性液晶の分子は、電界印
加の前後におけるチルト角が40〜50度好ましくは45度で
あることを特徴とする。
【００２２】請求項11に係る強誘電性液晶表示素子の製
造方法は、少なくとも２枚の基板によって形成される空
隙内に強誘電性液晶が封入されており、前記基板の表面
に施す配向規制力によって前記強誘電性液晶の分子配向
を安定化する強誘電性液晶表示素子を製造する方法にお
いて、前記基板によって形成される空隙内に、分子構造
内に少なくとも２箇所の紫外光感応性部位を有する化合
物を添加した強誘電性液晶を注入し、紫外光露光により
前記化合物を光重合させることを特徴とする。
造方法は、少なくとも２枚の基板によって形成される空
隙内に強誘電性液晶が封入されており、前記基板の表面
に施す配向規制力によって前記強誘電性液晶の分子配向
を安定化する強誘電性液晶表示素子を製造する方法にお
いて、前記基板によって形成される空隙内に、分子構造
内に少なくとも２箇所の紫外光感応性部位を有する化合
物を添加した強誘電性液晶を注入し、紫外光露光により
前記化合物を光重合させることを特徴とする。
【００２３】請求項12に係る強誘電性液晶表示素子の製
造方法は、請求項11において、前記化合物は、紫外光露
光前にあって、前記強誘電性液晶との混合状態において
前記強誘電性液晶と相分離を示すことを特徴とする。
造方法は、請求項11において、前記化合物は、紫外光露
光前にあって、前記強誘電性液晶との混合状態において
前記強誘電性液晶と相分離を示すことを特徴とする。
【００２４】請求項13に係る強誘電性液晶表示素子の製
造方法は、請求項11において、前記強誘電性液晶と相分
離状態である前記化合物に紫外光露光を施すことによ
り、前記強誘電性液晶のシェブロン層構造をブックシェ
ルフ層構造または疑似ブックシェルフ層構造に変換する
ことを特徴とする。
造方法は、請求項11において、前記強誘電性液晶と相分
離状態である前記化合物に紫外光露光を施すことによ
り、前記強誘電性液晶のシェブロン層構造をブックシェ
ルフ層構造または疑似ブックシェルフ層構造に変換する
ことを特徴とする。
【００２５】請求項14に係る強誘電性液晶表示素子の製
造方法は、請求項11において、前記強誘電性液晶に前記
化合物を混合した混合液晶系がカイラルネマティック相
を示す状態で、前記化合物に紫外光露光を施すことを特
徴とする。
造方法は、請求項11において、前記強誘電性液晶に前記
化合物を混合した混合液晶系がカイラルネマティック相
を示す状態で、前記化合物に紫外光露光を施すことを特
徴とする。
【００２６】請求項15に係る強誘電性液晶表示素子の製
造方法は、請求項11において、前記基板の表面に施す配
向規制力として、互いに実質的に直角となるように前記
強誘電性液晶の分子の一軸性配向の方向付けを行うこと
を特徴とする。
造方法は、請求項11において、前記基板の表面に施す配
向規制力として、互いに実質的に直角となるように前記
強誘電性液晶の分子の一軸性配向の方向付けを行うこと
を特徴とする。
【００２７】以下、本発明の原理について説明する。捩
じれた強誘電性液晶構造を安定化できない理由は明白で
あり、隣合った層同士の相互作用が極めて強いため、層
は平行に並ぼうとするためである。従って、敢えて捩じ
れた状態で並べるためには、外力が必要となる。しか
し、上述したように、上下基板表面の界面配向規制力の
みでは、層構造を捩じることは不可能である。これは、
層を維持する力が、隣合う層と層との間毎に働くのに対
して、界面配向規制力は、基板表面とこれに接する液晶
との間にしか働かないためである。
じれた強誘電性液晶構造を安定化できない理由は明白で
あり、隣合った層同士の相互作用が極めて強いため、層
は平行に並ぼうとするためである。従って、敢えて捩じ
れた状態で並べるためには、外力が必要となる。しか
し、上述したように、上下基板表面の界面配向規制力の
みでは、層構造を捩じることは不可能である。これは、
層を維持する力が、隣合う層と層との間毎に働くのに対
して、界面配向規制力は、基板表面とこれに接する液晶
との間にしか働かないためである。
【００２８】そこで、層間の相互作用に対向する力とし
て、基板界面のみならず、より多くの箇所で同時に層構
造を捩じるような構造を持ち込めば、捩じった強誘電性
液晶構造が可能になると、本発明者は考えた。ここで問
題となるのは、あくまで層構造を捩じらなければならな
いことである。即ち、強力に捩じったがために、肝心の
層構造を破壊してしまっては、強誘電性液晶表示が機能
しなくなってしまう。つまり、層構造を保ちつつ、かつ
層構造を捩じらなければならない。
て、基板界面のみならず、より多くの箇所で同時に層構
造を捩じるような構造を持ち込めば、捩じった強誘電性
液晶構造が可能になると、本発明者は考えた。ここで問
題となるのは、あくまで層構造を捩じらなければならな
いことである。即ち、強力に捩じったがために、肝心の
層構造を破壊してしまっては、強誘電性液晶表示が機能
しなくなってしまう。つまり、層構造を保ちつつ、かつ
層構造を捩じらなければならない。
【００２９】このような状態を実現する方法として、紫
外光により重合する光重合性化合物を重合開始剤と共に
強誘電性液晶中に分散させ、一様に相分離した後、液晶
が螺旋構造をとるカイラルネマティック相において、光
重合性化合物を露光，重合させる手法が効果的であるこ
とを、本発明者は考案した。
外光により重合する光重合性化合物を重合開始剤と共に
強誘電性液晶中に分散させ、一様に相分離した後、液晶
が螺旋構造をとるカイラルネマティック相において、光
重合性化合物を露光，重合させる手法が効果的であるこ
とを、本発明者は考案した。
【００３０】強誘電性液晶中にいわゆる光重合性モノマ
ーを混合して、層構造を示すスメクティックＡ相で重合
し、層構造そのものを安定化させる方法は、これまでに
報告されている。この方法は、本来、強誘電性液晶が有
する層構造が不安定、または層の形状が良好でない場合
に、これを矯正するために用いられる方法である。従っ
て、重合によって層と層との間、即ちいくつもの層間に
わたっての大きな構造を作るのではなく、基本的に一つ
の層、または最大隣合う２つの層の間のみにおいて、層
構造を安定維持するための構造を作る。このため、添加
する光重合性物質には、液晶分子と同等またはそれより
小さい分子であること、液晶分子と同様の分子配向を実
現するために分子の基本構造が液晶と似ていることが要
求される。そこで、従来、この目的には、いわゆる液晶
性分子が用いられている。液晶性分子とは、分子の基本
骨格が液晶と同じ構造を持ち、液晶中に一様に溶解し、
相分離を起こさない分子である。
ーを混合して、層構造を示すスメクティックＡ相で重合
し、層構造そのものを安定化させる方法は、これまでに
報告されている。この方法は、本来、強誘電性液晶が有
する層構造が不安定、または層の形状が良好でない場合
に、これを矯正するために用いられる方法である。従っ
て、重合によって層と層との間、即ちいくつもの層間に
わたっての大きな構造を作るのではなく、基本的に一つ
の層、または最大隣合う２つの層の間のみにおいて、層
構造を安定維持するための構造を作る。このため、添加
する光重合性物質には、液晶分子と同等またはそれより
小さい分子であること、液晶分子と同様の分子配向を実
現するために分子の基本構造が液晶と似ていることが要
求される。そこで、従来、この目的には、いわゆる液晶
性分子が用いられている。液晶性分子とは、分子の基本
骨格が液晶と同じ構造を持ち、液晶中に一様に溶解し、
相分離を起こさない分子である。
【００３１】これに対し、本発明では、何百，何千とい
う層構造を連続的に捩じるために、以下の（１）〜
（３）の点が従来技術と大きく相違している。 （１）液晶中に構築する構造がいくつもの層間にわたる
巨大なものである。 （２）隣合う層と層とを連続的に捩じるため、添加する
光重合性物質は液晶分子との相溶性を故意に低下させる
必要がある。即ち、相分離を生じさせる必要がある。 （３）基板界面の配向規制力との協調を図る。
う層構造を連続的に捩じるために、以下の（１）〜
（３）の点が従来技術と大きく相違している。 （１）液晶中に構築する構造がいくつもの層間にわたる
巨大なものである。 （２）隣合う層と層とを連続的に捩じるため、添加する
光重合性物質は液晶分子との相溶性を故意に低下させる
必要がある。即ち、相分離を生じさせる必要がある。 （３）基板界面の配向規制力との協調を図る。
【００３２】（１）及び（２）を実現するためには、液
晶中に添加する光重合性物質として、液晶との相溶性が
低く、かつ大きな分子構造を持つものが必要である。こ
のためには、まず、分子量が液晶の分子量より大きいこ
と、また、重合によって巨大な構造を作るため光重合の
ためのサイト、即ち光感応性部位を複数有することが有
効である。更に、液晶分子との相溶性を制限するため、
基本構造が液晶と異なることが重要である。また、
（３）に関しては、添加する光重合性物質自体が界面か
らの配向規制力を受けやすくするため、その光重合性物
質はある程度の長さの炭化水素鎖を有することが必要で
ある。
晶中に添加する光重合性物質として、液晶との相溶性が
低く、かつ大きな分子構造を持つものが必要である。こ
のためには、まず、分子量が液晶の分子量より大きいこ
と、また、重合によって巨大な構造を作るため光重合の
ためのサイト、即ち光感応性部位を複数有することが有
効である。更に、液晶分子との相溶性を制限するため、
基本構造が液晶と異なることが重要である。また、
（３）に関しては、添加する光重合性物質自体が界面か
らの配向規制力を受けやすくするため、その光重合性物
質はある程度の長さの炭化水素鎖を有することが必要で
ある。
【００３３】このような（１）〜（３）の点を同時に満
足するための添加物質（光重合性物質）としては、光重
合のための感応性部位を少なくとも２箇所以上有し、構
造中に炭化水素鎖を有し、かつ分子量が300 以上の炭化
水素を主体とする化合物が挙げられる。炭化水素鎖の長
さ、即ち、炭素原子数としては、液晶分子との相溶性を
避けるために少なくとも５以上、好ましくは10以上であ
る。以上の要因を満足するものであれば、モノマーのみ
でなくダイマー，トリマー等のオリゴマーでも可能であ
る。分子量が300 以上である必要性は、通常の強誘電性
液晶の分子量が250 程度であるからである。
足するための添加物質（光重合性物質）としては、光重
合のための感応性部位を少なくとも２箇所以上有し、構
造中に炭化水素鎖を有し、かつ分子量が300 以上の炭化
水素を主体とする化合物が挙げられる。炭化水素鎖の長
さ、即ち、炭素原子数としては、液晶分子との相溶性を
避けるために少なくとも５以上、好ましくは10以上であ
る。以上の要因を満足するものであれば、モノマーのみ
でなくダイマー，トリマー等のオリゴマーでも可能であ
る。分子量が300 以上である必要性は、通常の強誘電性
液晶の分子量が250 程度であるからである。
【００３４】上下基板表面に施す配向処理として互いに
直交、または、分子配向の主軸が互いに平行方向からず
らすような処置を行い、上記条件を満たす光重合性物質
を液晶中に添加してカイラルネマティック相で重合する
ことにより、液晶層構造を連続的に捩じった構造を実現
することができる。上下基板表面に施す配向処理として
互いに直交させることに限定しないのは、本発明の光重
合が、カイラルネマティック相で行われることに起因す
る。即ち、カイラルネマティック相液晶は、本来液晶分
子自体が連続的に捩じれた構造、即ち螺旋構造をとるた
め、必ずしも基板表面に互いに直交させる処置、例えば
クロスラビング処理等を行う必要はない。しかし、一般
に、カイラルネマティック相における螺旋ピッチを取ろ
うとする力、即ちヘリカルパワーは小さいため、基板界
面で螺旋構造をとる力を助けてやることが効果的な場合
がある。
直交、または、分子配向の主軸が互いに平行方向からず
らすような処置を行い、上記条件を満たす光重合性物質
を液晶中に添加してカイラルネマティック相で重合する
ことにより、液晶層構造を連続的に捩じった構造を実現
することができる。上下基板表面に施す配向処理として
互いに直交させることに限定しないのは、本発明の光重
合が、カイラルネマティック相で行われることに起因す
る。即ち、カイラルネマティック相液晶は、本来液晶分
子自体が連続的に捩じれた構造、即ち螺旋構造をとるた
め、必ずしも基板表面に互いに直交させる処置、例えば
クロスラビング処理等を行う必要はない。しかし、一般
に、カイラルネマティック相における螺旋ピッチを取ろ
うとする力、即ちヘリカルパワーは小さいため、基板界
面で螺旋構造をとる力を助けてやることが効果的な場合
がある。
【００３５】また、本発明による液晶中への大きな構造
の構築によって、強誘電性液晶の層構造は安定化する。
即ち、強誘電性液晶の層構造は、図12に示すように、一
般には「く」の字に曲がったいわゆるシェブロン層構造
（Shevron Layer Structure)であるが、本発明による大
きな構造の構築により、図13に示すように、基板（ガラ
ス基板）に対し垂直な層であるブックシェルフ層構造
（Bookshelf Layer Structure)、または、基板にほぼ垂
直な疑似ブックシェルフ層構造が得られる。
の構築によって、強誘電性液晶の層構造は安定化する。
即ち、強誘電性液晶の層構造は、図12に示すように、一
般には「く」の字に曲がったいわゆるシェブロン層構造
（Shevron Layer Structure)であるが、本発明による大
きな構造の構築により、図13に示すように、基板（ガラ
ス基板）に対し垂直な層であるブックシェルフ層構造
（Bookshelf Layer Structure)、または、基板にほぼ垂
直な疑似ブックシェルフ層構造が得られる。
【００３６】ブックシェルフ層構造の実現により、強誘
電性液晶ディスプレイは、前述のノエル・クラーク等が
提案した極めて高機能な性能を達成できる。その一例と
しては、一般にシェブロン層構造ではジグザグ状の配向
欠陥、いわゆるジグザグ欠陥が発生し、著しくコントラ
スト比を低下させるのに対し、ブックシェルフ層構造で
はほとんど欠陥がないきれいな分子配向が得られる。そ
の結果、ブックシェルフ層構造では良好なコントラスト
比が得られる。
電性液晶ディスプレイは、前述のノエル・クラーク等が
提案した極めて高機能な性能を達成できる。その一例と
しては、一般にシェブロン層構造ではジグザグ状の配向
欠陥、いわゆるジグザグ欠陥が発生し、著しくコントラ
スト比を低下させるのに対し、ブックシェルフ層構造で
はほとんど欠陥がないきれいな分子配向が得られる。そ
の結果、ブックシェルフ層構造では良好なコントラスト
比が得られる。
【００３７】特に、ブックシェルフ層構造を得やすくす
るためには、基板の界面に施す配向規制として、プレチ
ルト角を10度未満、好ましくは３度未満とする。このよ
うにすると、層を構成する各強誘電性液晶分子が基板に
平行になりやすくなり、ブックシェルフ層構造を構築し
易くなる。
るためには、基板の界面に施す配向規制として、プレチ
ルト角を10度未満、好ましくは３度未満とする。このよ
うにすると、層を構成する各強誘電性液晶分子が基板に
平行になりやすくなり、ブックシェルフ層構造を構築し
易くなる。
【００３８】以上のようにして達成された液晶分子配向
状態で、２枚の基板間に電界を印加すると、印加の前後
において液晶分子のチルト角が40〜50度の場合に効果的
な電気−光学特性が得られ、そのチルト角が45度の場合
にその特性が最も効果的となる。これは、クロスニコル
下に配置された光学媒体の偏光制御性を示した下記式か
ら明らかである。即ち、下記式のφが40〜50度の場合に
透過光量Ｉが大きくなり、φが45度となる場合に透過光
量Ｉが最大となるからである。 Ｉ＝Ｉ0 ・ sin2 ２φ・ sin2 （２πΔｎｄ／λ） Ｉ0 ：入射光量 Δｎ：液晶の屈折率異方性 ｄ：液晶の層厚 λ：入射光の波長
状態で、２枚の基板間に電界を印加すると、印加の前後
において液晶分子のチルト角が40〜50度の場合に効果的
な電気−光学特性が得られ、そのチルト角が45度の場合
にその特性が最も効果的となる。これは、クロスニコル
下に配置された光学媒体の偏光制御性を示した下記式か
ら明らかである。即ち、下記式のφが40〜50度の場合に
透過光量Ｉが大きくなり、φが45度となる場合に透過光
量Ｉが最大となるからである。 Ｉ＝Ｉ0 ・ sin2 ２φ・ sin2 （２πΔｎｄ／λ） Ｉ0 ：入射光量 Δｎ：液晶の屈折率異方性 ｄ：液晶の層厚 λ：入射光の波長
【００３９】図１は、本発明の強誘電性液晶表示素子の
概念図である。２枚の透明なガラス基板1a，1bで挟まれ
た空間内に強誘電性液晶２が封入されている。なお、各
ガラス基板1a，1bの内面には、互いに直交する向きの配
向処理が施されている。強誘電性液晶２には、分子量が
300 以上である光重合性化合物３が添加されている。光
重合性化合物３は、その分子構造内に少なくとも２箇所
の紫外光感応性部位を有している。また、この光重合性
化合物３は、紫外光露光前において、混合される強誘電
性液晶２とは良好な相溶性を示さずに、混合状態におい
て相分離を示す。そして、強誘電性液晶２に混合した光
重合性化合物３を、相分離状態で紫外光にて露光するこ
とにより、隣合った光重合性化合物３同士がその紫外光
感応性部位において重合し、強誘電性液晶２中にいくつ
もの層にわたって大きな構造が構築され、強誘電性液晶
２がブックシェルフ層構造を呈している。
概念図である。２枚の透明なガラス基板1a，1bで挟まれ
た空間内に強誘電性液晶２が封入されている。なお、各
ガラス基板1a，1bの内面には、互いに直交する向きの配
向処理が施されている。強誘電性液晶２には、分子量が
300 以上である光重合性化合物３が添加されている。光
重合性化合物３は、その分子構造内に少なくとも２箇所
の紫外光感応性部位を有している。また、この光重合性
化合物３は、紫外光露光前において、混合される強誘電
性液晶２とは良好な相溶性を示さずに、混合状態におい
て相分離を示す。そして、強誘電性液晶２に混合した光
重合性化合物３を、相分離状態で紫外光にて露光するこ
とにより、隣合った光重合性化合物３同士がその紫外光
感応性部位において重合し、強誘電性液晶２中にいくつ
もの層にわたって大きな構造が構築され、強誘電性液晶
２がブックシェルフ層構造を呈している。
【００４０】このように、本発明の強誘電性液晶表示素
子では、分子構造内に少なくとも２箇所の紫外光感応性
部位を有する光重合性化合物３を強誘電性液晶２に混合
して、紫外光露光を施すことにより、２枚のガラス基板
1a，1b間方向のほとんどの距離にわたって連続した構造
を構築して、ガラス基板1a，1b間に連続した捩じれ構造
を液晶分子配向状態で形成できるので、視野角が広く、
高速の動画表示及び中間調表示が可能となる。
子では、分子構造内に少なくとも２箇所の紫外光感応性
部位を有する光重合性化合物３を強誘電性液晶２に混合
して、紫外光露光を施すことにより、２枚のガラス基板
1a，1b間方向のほとんどの距離にわたって連続した構造
を構築して、ガラス基板1a，1b間に連続した捩じれ構造
を液晶分子配向状態で形成できるので、視野角が広く、
高速の動画表示及び中間調表示が可能となる。
【００４１】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面を参照して説明する。図２は、本発明の強誘電
性液晶表示素子の基本構成を示す図である。図２におい
て、1a，1bは２枚の透明なガラス基板である。上側のガ
ラス基板1aには、画素部分に電界を与えるための一方の
電極である透明電極4a及び基板表面がラビング処理され
た配向膜5aが積層形成されている。また、下側のガラス
基板1bには、電界を与えるための他方の電極である透明
電極4b及び基板表面がラビング処理された配向膜5bが積
層形成されている。なお例えば、透明電極4a，4bはＩＴ
Ｏからなり、配向膜5a，5bはポリイミドからなる。
示す図面を参照して説明する。図２は、本発明の強誘電
性液晶表示素子の基本構成を示す図である。図２におい
て、1a，1bは２枚の透明なガラス基板である。上側のガ
ラス基板1aには、画素部分に電界を与えるための一方の
電極である透明電極4a及び基板表面がラビング処理され
た配向膜5aが積層形成されている。また、下側のガラス
基板1bには、電界を与えるための他方の電極である透明
電極4b及び基板表面がラビング処理された配向膜5bが積
層形成されている。なお例えば、透明電極4a，4bはＩＴ
Ｏからなり、配向膜5a，5bはポリイミドからなる。
【００４２】ガラス基板1a，1bを含むそれぞれの積層体
は、例えばガラス（ＳｉＯ2 ）球からなるスペーサ（図
示せず）により所定間隔を隔てて、配向膜5a，5bが対向
する態様にて対向配置されており、両積層体間の空間内
に強誘電性液晶２が封入されている。強誘電性液晶２中
には後述するような光重合性化合物３が添加されてい
る。そして、光重合性化合物３を紫外光にて露光させて
重合することにより、図１に示すように、強誘電性液晶
２中のいくつもの層にわたって大きな構造が構築され
る。
は、例えばガラス（ＳｉＯ2 ）球からなるスペーサ（図
示せず）により所定間隔を隔てて、配向膜5a，5bが対向
する態様にて対向配置されており、両積層体間の空間内
に強誘電性液晶２が封入されている。強誘電性液晶２中
には後述するような光重合性化合物３が添加されてい
る。そして、光重合性化合物３を紫外光にて露光させて
重合することにより、図１に示すように、強誘電性液晶
２中のいくつもの層にわたって大きな構造が構築され
る。
【００４３】次に、本発明の具体的な例について説明す
る。 （第１の実施の形態）透明電極4a，4b付きのガラス基板
1a，1bの表面に、日産化学社製の液晶配向剤RN-713をス
ピンコータで塗布して焼成し、約500 Åの膜厚で配向膜
5a，5bを形成した。この配向膜5a，5bは、一般に３度未
満のプレチルト角を液晶分子に与える。この配向膜5a，
5bの表面を、ナイロン製の布でラビング処理した。一方
のガラス基板1aについてはその長手方向にラビング処理
し、他方のガラス基板1bについては、パネルに組み合わ
せた際にラビング方向が互いに90度になるようにラビン
グ処理した。スペーサとして平均粒径1.6 μｍのＳｉＯ
2 球を用い、パネル組み上げ後のセルギャップは1.8 μ
ｍとした。
る。 （第１の実施の形態）透明電極4a，4b付きのガラス基板
1a，1bの表面に、日産化学社製の液晶配向剤RN-713をス
ピンコータで塗布して焼成し、約500 Åの膜厚で配向膜
5a，5bを形成した。この配向膜5a，5bは、一般に３度未
満のプレチルト角を液晶分子に与える。この配向膜5a，
5bの表面を、ナイロン製の布でラビング処理した。一方
のガラス基板1aについてはその長手方向にラビング処理
し、他方のガラス基板1bについては、パネルに組み合わ
せた際にラビング方向が互いに90度になるようにラビン
グ処理した。スペーサとして平均粒径1.6 μｍのＳｉＯ
2 球を用い、パネル組み上げ後のセルギャップは1.8 μ
ｍとした。
【００４４】このセルに、図３（ａ）に示す分子構造を
有する光感応性オリゴマー（平均分子量768)６重量％
と、図３（ｂ）に示す光重合開始剤２重量％とを添加し
た強誘電性液晶組成物（Merck 社製 ZLI-4654-100)92重
量％を注入した。注入口を封止した後、カイラルネマテ
ィック相を示す温度62.5℃にて、中心波長360 ｎｍ，５
ｍＷ／ｃｍ2 の紫外光を250 秒間照射して、光重合させ
た。
有する光感応性オリゴマー（平均分子量768)６重量％
と、図３（ｂ）に示す光重合開始剤２重量％とを添加し
た強誘電性液晶組成物（Merck 社製 ZLI-4654-100)92重
量％を注入した。注入口を封止した後、カイラルネマテ
ィック相を示す温度62.5℃にて、中心波長360 ｎｍ，５
ｍＷ／ｃｍ2 の紫外光を250 秒間照射して、光重合させ
た。
【００４５】室温に冷却した後、偏光顕微鏡で分子配向
を観察した結果を、図４に示す。光感応性オリゴマーを
光重合させることにより、図１に示すような構造を液晶
セル内に作成することができ、この結果、液晶分子はブ
ックシェルフ層構造を形成し、図４に見られるように極
めて均一できれいな分子配向を得ることができ、高いコ
ントラスト比を実現できていることが分かる。なお、図
４での黒い斑点はスペーサを示す。
を観察した結果を、図４に示す。光感応性オリゴマーを
光重合させることにより、図１に示すような構造を液晶
セル内に作成することができ、この結果、液晶分子はブ
ックシェルフ層構造を形成し、図４に見られるように極
めて均一できれいな分子配向を得ることができ、高いコ
ントラスト比を実現できていることが分かる。なお、図
４での黒い斑点はスペーサを示す。
【００４６】第１の実施の形態のパネルを偏光顕微鏡で
観察した結果、クロスニコル内でパネルを90度回転させ
た場合に消光位が現れ、捩じれた層構造が実現されてい
る１つの証拠が得られた。この第１の実施の形態のパネ
ルに、１ｋＨｚの矩形波の電圧を10ｍＶ単位で０Ｖから
15Ｖまで除々に昇圧しながら印加した場合の電気−光学
特性（電圧−光強度曲線）を図５に示す。０Ｖから10Ｖ
までの範囲では、印加電圧の大きさに応じてほぼ連続的
に光強度は変化し、いわゆる中間調表示が可能であるこ
とが確認された。
観察した結果、クロスニコル内でパネルを90度回転させ
た場合に消光位が現れ、捩じれた層構造が実現されてい
る１つの証拠が得られた。この第１の実施の形態のパネ
ルに、１ｋＨｚの矩形波の電圧を10ｍＶ単位で０Ｖから
15Ｖまで除々に昇圧しながら印加した場合の電気−光学
特性（電圧−光強度曲線）を図５に示す。０Ｖから10Ｖ
までの範囲では、印加電圧の大きさに応じてほぼ連続的
に光強度は変化し、いわゆる中間調表示が可能であるこ
とが確認された。
【００４７】第１の実施の形態のパネルの応答時間を測
定するため、10Ｖ，200 μ秒幅のパルス電圧を印加し、
光強度の変化10−90％に要する時間を測定した。その結
果、22℃にて110 μ秒であり、ＳＸＧＡ表示でも十分な
応答性を示すことを確認した。また、中間調間での応答
時間を調べるため、22℃にて、印加する電圧の波高値を
１，２，３，４，５Ｖとそれぞれ変えて応答時間を測定
した結果、それぞれ505, 380, 220, 190, 178 μ秒とな
り、中間調間でも十分な速さでＳＸＧＡ表示に対応可能
なことがわかった。
定するため、10Ｖ，200 μ秒幅のパルス電圧を印加し、
光強度の変化10−90％に要する時間を測定した。その結
果、22℃にて110 μ秒であり、ＳＸＧＡ表示でも十分な
応答性を示すことを確認した。また、中間調間での応答
時間を調べるため、22℃にて、印加する電圧の波高値を
１，２，３，４，５Ｖとそれぞれ変えて応答時間を測定
した結果、それぞれ505, 380, 220, 190, 178 μ秒とな
り、中間調間でも十分な速さでＳＸＧＡ表示に対応可能
なことがわかった。
【００４８】（比較例１）透明電極4a，4b付きのガラス
基板1a，1bの表面に、日産化学社製の液晶配向剤RN-713
をスピンコータで塗布して焼成し、約500 Åの膜厚で配
向膜5a，5bを形成した。この配向膜5a，5bの表面を、ナ
イロン製の布でラビング処理した。一方のガラス基板1a
についてはその長手方向にラビング処理し、他方のガラ
ス基板1bについては、パネルに組み合わせた際にラビン
グ方向が互いに平行となるようにラビング処理した。ス
ペーサとして平均粒径1.6 μｍのＳｉＯ2 球を用い、パ
ネル組み上げ後のセルギャップは1.8 μｍとした。この
セルに、強誘電性液晶組成物（Merck 社製 ZLI-4654-10
0)を注入した。
基板1a，1bの表面に、日産化学社製の液晶配向剤RN-713
をスピンコータで塗布して焼成し、約500 Åの膜厚で配
向膜5a，5bを形成した。この配向膜5a，5bの表面を、ナ
イロン製の布でラビング処理した。一方のガラス基板1a
についてはその長手方向にラビング処理し、他方のガラ
ス基板1bについては、パネルに組み合わせた際にラビン
グ方向が互いに平行となるようにラビング処理した。ス
ペーサとして平均粒径1.6 μｍのＳｉＯ2 球を用い、パ
ネル組み上げ後のセルギャップは1.8 μｍとした。この
セルに、強誘電性液晶組成物（Merck 社製 ZLI-4654-10
0)を注入した。
【００４９】比較例１のパネルの分子配向を偏光顕微鏡
で観察した結果を、図６に示す。図６に示されるよう
に、無数のジグザグ欠陥（「く」の字型の配向欠陥）が
発生している。液晶分子は、シェブロン層構造を形成し
ている。この結果、「黒」状態の光の漏れが激しく、コ
ントラスト表示は著しく低い。従って、電気−光学特性
も不十分な結果しか得られなかった。
で観察した結果を、図６に示す。図６に示されるよう
に、無数のジグザグ欠陥（「く」の字型の配向欠陥）が
発生している。液晶分子は、シェブロン層構造を形成し
ている。この結果、「黒」状態の光の漏れが激しく、コ
ントラスト表示は著しく低い。従って、電気−光学特性
も不十分な結果しか得られなかった。
【００５０】（比較例２）透明電極4a，4b付きのガラス
基板1a，1bの表面に、日産化学社製の液晶配向剤RN-713
をスピンコータで塗布して焼成し、約500 Åの膜厚で配
向膜5a，5bを形成した。この配向膜5a，5bの表面を、ナ
イロン製の布でラビング処理した。一方のガラス基板1a
についてはその長手方向にラビング処理し、他方のガラ
ス基板1bについては、パネルに組み合わせた際にラビン
グ方向が互いに90度になるようにラビング処理した。ス
ペーサとして平均粒径1.6 μｍのＳｉＯ2 球を用い、パ
ネル組み上げ後のセルギャップは1.8 μｍとした。
基板1a，1bの表面に、日産化学社製の液晶配向剤RN-713
をスピンコータで塗布して焼成し、約500 Åの膜厚で配
向膜5a，5bを形成した。この配向膜5a，5bの表面を、ナ
イロン製の布でラビング処理した。一方のガラス基板1a
についてはその長手方向にラビング処理し、他方のガラ
ス基板1bについては、パネルに組み合わせた際にラビン
グ方向が互いに90度になるようにラビング処理した。ス
ペーサとして平均粒径1.6 μｍのＳｉＯ2 球を用い、パ
ネル組み上げ後のセルギャップは1.8 μｍとした。
【００５１】このセルに、単一の感応性部位を持つ、ピ
リミジン骨格を有する液晶性モノアクリレート化合物５
重量％と、第１の実施の形態と同一の光重合開始剤（図
３（ｂ））0.5 重量％とを添加した強誘電性液晶組成物
（Merck 社製 ZLI-4654-100)94.5重量％を注入した。注
入口を封止した後、カイラルネマティック相を示す温度
62.5℃にて、中心波長360 ｎｍ，５ｍＷ／ｃｍ2 の紫外
光を250 秒間照射して、光重合させた。
リミジン骨格を有する液晶性モノアクリレート化合物５
重量％と、第１の実施の形態と同一の光重合開始剤（図
３（ｂ））0.5 重量％とを添加した強誘電性液晶組成物
（Merck 社製 ZLI-4654-100)94.5重量％を注入した。注
入口を封止した後、カイラルネマティック相を示す温度
62.5℃にて、中心波長360 ｎｍ，５ｍＷ／ｃｍ2 の紫外
光を250 秒間照射して、光重合させた。
【００５２】室温に冷却した後、偏光顕微鏡で分子配向
を観察した結果を、図７に示す。比較的きれいな分子配
向が得られた。
を観察した結果を、図７に示す。比較的きれいな分子配
向が得られた。
【００５３】比較例２のパネルを偏光顕微鏡で観察した
結果、クロスニコル内でパネルを45度回転させた場合に
消光位が現れ、捩じれた層構造が実現されていない証拠
が得られた。この比較例２のパネルに、１ｋＨｚの矩形
波の電圧を10ｍＶ単位で０Ｖから15Ｖまで除々に昇圧し
ながら印加した場合の電気−光学特性（電圧−光強度曲
線）を図８に示す。印加電圧に応じた連続的な光強度変
化が得られず、閾値を超えることにより一気に光強度が
変化してしまい、中間調表示は不可能であることが確認
された。
結果、クロスニコル内でパネルを45度回転させた場合に
消光位が現れ、捩じれた層構造が実現されていない証拠
が得られた。この比較例２のパネルに、１ｋＨｚの矩形
波の電圧を10ｍＶ単位で０Ｖから15Ｖまで除々に昇圧し
ながら印加した場合の電気−光学特性（電圧−光強度曲
線）を図８に示す。印加電圧に応じた連続的な光強度変
化が得られず、閾値を超えることにより一気に光強度が
変化してしまい、中間調表示は不可能であることが確認
された。
【００５４】また、比較例２のパネルの応答時間を測定
するため、10Ｖ，200 μ秒幅のパルス電圧を印加し、光
強度の変化10−90％に要する時間を測定した。その結
果、22℃にて580 μ秒であり、ＳＸＧＡ表示にも対応可
能であることは確認したが、第１の実施の形態と比べて
５倍以上の時間を要することが分かった。
するため、10Ｖ，200 μ秒幅のパルス電圧を印加し、光
強度の変化10−90％に要する時間を測定した。その結
果、22℃にて580 μ秒であり、ＳＸＧＡ表示にも対応可
能であることは確認したが、第１の実施の形態と比べて
５倍以上の時間を要することが分かった。
【００５５】（第２の実施の形態）透明電極4a，4b付き
のガラス基板1a，1bの表面に、日産化学社製の液晶配向
剤RN-713をスピンコータで塗布して焼成し、約500 Åの
膜厚で配向膜5a，5bを形成した。この配向膜5a，5bの表
面を、ナイロン製の布でラビング処理した。一方のガラ
ス基板1aについてはその長手方向にラビング処理し、他
方のガラス基板1bについては、パネルに組み合わせた際
にラビング方向が互いに90度になるようにラビング処理
した。スペーサとして平均粒径1.6 μｍのＳｉＯ2 球を
用い、パネル組み上げ後のセルギャップは1.8 μｍとし
た。
のガラス基板1a，1bの表面に、日産化学社製の液晶配向
剤RN-713をスピンコータで塗布して焼成し、約500 Åの
膜厚で配向膜5a，5bを形成した。この配向膜5a，5bの表
面を、ナイロン製の布でラビング処理した。一方のガラ
ス基板1aについてはその長手方向にラビング処理し、他
方のガラス基板1bについては、パネルに組み合わせた際
にラビング方向が互いに90度になるようにラビング処理
した。スペーサとして平均粒径1.6 μｍのＳｉＯ2 球を
用い、パネル組み上げ後のセルギャップは1.8 μｍとし
た。
【００５６】このセルに、図９（ａ）に示す分子構造を
有する光感応性オリゴマー（平均分子量540)６重量％
と、図９（ｂ）に示す光重合開始剤２重量％とを添加し
た強誘電性液晶組成物（Merck 社製 ZLI-4654-100)92重
量％を注入した。注入口を封止した後、カイラルネマテ
ィック相を示す温度62.5℃にて、中心波長360 ｎｍ，５
ｍＷ／ｃｍ2 の紫外光を250 秒間照射して、光重合させ
た。
有する光感応性オリゴマー（平均分子量540)６重量％
と、図９（ｂ）に示す光重合開始剤２重量％とを添加し
た強誘電性液晶組成物（Merck 社製 ZLI-4654-100)92重
量％を注入した。注入口を封止した後、カイラルネマテ
ィック相を示す温度62.5℃にて、中心波長360 ｎｍ，５
ｍＷ／ｃｍ2 の紫外光を250 秒間照射して、光重合させ
た。
【００５７】室温に冷却した後、偏光顕微鏡で分子配向
を観察すると、第１の実施の形態での図４と同様の極め
て均一できれいな分子配向が得られたことが分かった。
また、第２の実施の形態のパネルの光照射前における液
晶分子と光感応性化合物との混合状態を偏光顕微鏡で観
察した結果を図10に示す。図10に示すように、液晶中に
光感応性化合物が点在するように相分離していることを
確認できた。なお、この相分離状態は、第１の実施の形
態でも同様に確認できた。
を観察すると、第１の実施の形態での図４と同様の極め
て均一できれいな分子配向が得られたことが分かった。
また、第２の実施の形態のパネルの光照射前における液
晶分子と光感応性化合物との混合状態を偏光顕微鏡で観
察した結果を図10に示す。図10に示すように、液晶中に
光感応性化合物が点在するように相分離していることを
確認できた。なお、この相分離状態は、第１の実施の形
態でも同様に確認できた。
【００５８】第２の実施の形態のパネルを偏光顕微鏡で
観察した結果、クロスニコル内でパネルを90度回転させ
た場合に消光位が現れ、捩じれた層構造が実現されてい
る１つの証拠が得られた。この第２の実施の形態のパネ
ルに、１ｋＨｚの矩形波の電圧を10ｍＶ単位で０Ｖから
15Ｖまで除々に昇圧しながら印加した場合に、第１の実
施の形態と同様の電気−光学特性（図５参照）が得ら
れ、印加電圧の大きさに応じてほぼ連続的に光強度は変
化し、中間調表示が可能であることが確認された。
観察した結果、クロスニコル内でパネルを90度回転させ
た場合に消光位が現れ、捩じれた層構造が実現されてい
る１つの証拠が得られた。この第２の実施の形態のパネ
ルに、１ｋＨｚの矩形波の電圧を10ｍＶ単位で０Ｖから
15Ｖまで除々に昇圧しながら印加した場合に、第１の実
施の形態と同様の電気−光学特性（図５参照）が得ら
れ、印加電圧の大きさに応じてほぼ連続的に光強度は変
化し、中間調表示が可能であることが確認された。
【００５９】第２の実施の形態のパネルの応答時間を測
定するため、10Ｖ，200 μ秒幅のパルス電圧を印加し、
光強度の変化10−90％に要する時間を測定した。その結
果、22℃にて120 μ秒であり、ＳＸＧＡ表示でも十分な
応答性を示すことを確認した。
定するため、10Ｖ，200 μ秒幅のパルス電圧を印加し、
光強度の変化10−90％に要する時間を測定した。その結
果、22℃にて120 μ秒であり、ＳＸＧＡ表示でも十分な
応答性を示すことを確認した。
【００６０】（第３の実施の形態）透明電極4a，4b付き
のガラス基板1a，1bの表面に、日産化学社製の液晶配向
剤RN-713をスピンコータで塗布して焼成し、約500 Åの
膜厚で配向膜5a，5bを形成した。この配向膜5a，5bは、
一般に３度未満のプレチルト角を液晶分子に与える。こ
の配向膜5a，5bの表面を、ナイロン製の布でラビング処
理した。一方のガラス基板1aについてはその長手方向に
ラビング処理し、他方のガラス基板1bについては、パネ
ルに組み合わせた際にラビング方向が互いに90度になる
ようにラビング処理した。スペーサとして平均粒径1.6
μｍのＳｉＯ2 球を用い、パネル組み上げ後のセルギャ
ップは1.8 μｍとした。
のガラス基板1a，1bの表面に、日産化学社製の液晶配向
剤RN-713をスピンコータで塗布して焼成し、約500 Åの
膜厚で配向膜5a，5bを形成した。この配向膜5a，5bは、
一般に３度未満のプレチルト角を液晶分子に与える。こ
の配向膜5a，5bの表面を、ナイロン製の布でラビング処
理した。一方のガラス基板1aについてはその長手方向に
ラビング処理し、他方のガラス基板1bについては、パネ
ルに組み合わせた際にラビング方向が互いに90度になる
ようにラビング処理した。スペーサとして平均粒径1.6
μｍのＳｉＯ2 球を用い、パネル組み上げ後のセルギャ
ップは1.8 μｍとした。
【００６１】このセルに、図11（ａ）に示す分子構造を
有する光感応性オリゴマー（平均分子量312)８重量％
と、図11（ｂ）に示す光重合開始剤３重量％とを添加し
た強誘電性液晶組成物（Merck 社製 ZLI-4654-100)89重
量％を注入した。注入口を封止した後、カイラルネマテ
ィック相を示す温度60.5℃にて、中心波長360 ｎｍ，５
ｍＷ／ｃｍ2 の紫外光を250 秒間照射して、光重合させ
た。
有する光感応性オリゴマー（平均分子量312)８重量％
と、図11（ｂ）に示す光重合開始剤３重量％とを添加し
た強誘電性液晶組成物（Merck 社製 ZLI-4654-100)89重
量％を注入した。注入口を封止した後、カイラルネマテ
ィック相を示す温度60.5℃にて、中心波長360 ｎｍ，５
ｍＷ／ｃｍ2 の紫外光を250 秒間照射して、光重合させ
た。
【００６２】室温に冷却した後、偏光顕微鏡で分子配向
を観察した結果、第１の実施の形態での図４と同様の極
めて均一できれいな分子配向を得ることができた。ま
た、第３の実施の形態のパネルの光照射前における液晶
分子と光感応性化合物との混合状態を偏光顕微鏡で観察
した結果、第２の実施の形態での図10と同様に、液晶中
に光感応性化合物が点在する相分離が生じていることを
確認できた。
を観察した結果、第１の実施の形態での図４と同様の極
めて均一できれいな分子配向を得ることができた。ま
た、第３の実施の形態のパネルの光照射前における液晶
分子と光感応性化合物との混合状態を偏光顕微鏡で観察
した結果、第２の実施の形態での図10と同様に、液晶中
に光感応性化合物が点在する相分離が生じていることを
確認できた。
【００６３】第３の実施の形態のパネルを偏光顕微鏡で
観察した結果、クロスニコル内でパネルを90度回転させ
た場合に消光位が現れ、捩じれた層構造が実現されてい
る１つの証拠が得られた。この第３の実施の形態のパネ
ルに、１ｋＨｚの矩形波の電圧を10ｍＶ単位で０Ｖから
15Ｖまで除々に昇圧しながら印加した場合に、第１の実
施の形態と同様の電気−光学特性（図５参照）が得ら
れ、印加電圧の大きさに応じてほぼ連続的に光強度は変
化し、中間調表示が可能であることが確認された。
観察した結果、クロスニコル内でパネルを90度回転させ
た場合に消光位が現れ、捩じれた層構造が実現されてい
る１つの証拠が得られた。この第３の実施の形態のパネ
ルに、１ｋＨｚの矩形波の電圧を10ｍＶ単位で０Ｖから
15Ｖまで除々に昇圧しながら印加した場合に、第１の実
施の形態と同様の電気−光学特性（図５参照）が得ら
れ、印加電圧の大きさに応じてほぼ連続的に光強度は変
化し、中間調表示が可能であることが確認された。
【００６４】第３の実施の形態のパネルの応答時間を測
定するため、10Ｖ，200 μ秒幅のパルス電圧を印加し、
光強度の変化10−90％に要する時間を測定した。その結
果、22℃にて100 μ秒であり、ＳＸＧＡ表示でも十分な
応答性を示すことを確認した。
定するため、10Ｖ，200 μ秒幅のパルス電圧を印加し、
光強度の変化10−90％に要する時間を測定した。その結
果、22℃にて100 μ秒であり、ＳＸＧＡ表示でも十分な
応答性を示すことを確認した。
【００６５】（第４の実施の形態）第１の実施の形態と
同様のパネル構造を有するセルに、第１の実施の形態と
同様の光感応性オリゴマー及び光重合開始剤を第１の実
施の形態と同じ比率で添加した強誘電性液晶組成物（チ
ッソ石油化学社製 CS-2004）を注入して、光重合した。
CS-2004 は、分子のチルト角度が45度を示す強誘電性液
晶組成物である。第４の実施の形態のセルの光重合後の
分子配向及び電気−光学特性は第１の実施の形態の場合
と同様であり、この第４の実施の形態にあっても、中間
調表示及び高速応答が可能であった。
同様のパネル構造を有するセルに、第１の実施の形態と
同様の光感応性オリゴマー及び光重合開始剤を第１の実
施の形態と同じ比率で添加した強誘電性液晶組成物（チ
ッソ石油化学社製 CS-2004）を注入して、光重合した。
CS-2004 は、分子のチルト角度が45度を示す強誘電性液
晶組成物である。第４の実施の形態のセルの光重合後の
分子配向及び電気−光学特性は第１の実施の形態の場合
と同様であり、この第４の実施の形態にあっても、中間
調表示及び高速応答が可能であった。
【００６６】（第５の実施の形態）透明電極4a，4b付き
のガラス基板1a，1bの表面に、日産化学社製の液晶配向
剤RN-713をスピンコータで塗布して焼成し、約500 Åの
膜厚で配向膜5a，5bを形成した。この配向膜5a，5bは、
一般に３度未満のプレチルト角を液晶分子に与える。こ
の配向膜5a，5bの表面を、ナイロン製の布でラビング処
理した。一方のガラス基板1aについてはその長手方向に
ラビング処理し、他方のガラス基板1bについては、パネ
ルに組み合わせた際にラビング方向が互いに85度になる
ようにラビング処理した。スペーサとして平均粒径1.6
μｍのＳｉＯ2 球を用い、パネル組み上げ後のセルギャ
ップは1.8 μｍとした。
のガラス基板1a，1bの表面に、日産化学社製の液晶配向
剤RN-713をスピンコータで塗布して焼成し、約500 Åの
膜厚で配向膜5a，5bを形成した。この配向膜5a，5bは、
一般に３度未満のプレチルト角を液晶分子に与える。こ
の配向膜5a，5bの表面を、ナイロン製の布でラビング処
理した。一方のガラス基板1aについてはその長手方向に
ラビング処理し、他方のガラス基板1bについては、パネ
ルに組み合わせた際にラビング方向が互いに85度になる
ようにラビング処理した。スペーサとして平均粒径1.6
μｍのＳｉＯ2 球を用い、パネル組み上げ後のセルギャ
ップは1.8 μｍとした。
【００６７】このセルに、第１の実施の形態と同様、図
３（ａ）に示す分子構造を有する光感応性オリゴマー
（平均分子量768)６重量％と、図３（ｂ）に示す光重合
開始剤２重量％とを添加した強誘電性液晶組成物（Merc
k 社製 ZLI-4654-100)92重量％を注入した。注入口を封
止した後、カイラルネマティック相を示す温度62.5℃に
て、中心波長360 ｎｍ，５ｍＷ／ｃｍ2 の紫外光を250
秒間照射して、光重合させた。
３（ａ）に示す分子構造を有する光感応性オリゴマー
（平均分子量768)６重量％と、図３（ｂ）に示す光重合
開始剤２重量％とを添加した強誘電性液晶組成物（Merc
k 社製 ZLI-4654-100)92重量％を注入した。注入口を封
止した後、カイラルネマティック相を示す温度62.5℃に
て、中心波長360 ｎｍ，５ｍＷ／ｃｍ2 の紫外光を250
秒間照射して、光重合させた。
【００６８】第５の実施の形態のセルの光重合後の分子
配向及び電気−光学特性は第１の実施の形態の場合と同
様であり、この第５の実施の形態にあっても、中間調表
示及び高速応答が可能であった。
配向及び電気−光学特性は第１の実施の形態の場合と同
様であり、この第５の実施の形態にあっても、中間調表
示及び高速応答が可能であった。
【００６９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の強誘電性
液晶表示素子では、分子構造内に少なくとも２箇所の紫
外光感応性部位を有する化合物を強誘電性液晶に混合し
て、紫外線露光を施すことにより、２枚の基板間方向の
ほとんどの距離にわたって連続した構造を構築して、基
板間に連続した捩じれ構造を液晶分子配向状態で形成す
るので、視野角が広く、高速の動画表示及び中間調表示
による高画質表示が可能となる。特に、ＴＦＴ（Thin F
ilm Transistor）等のアクティブ素子にて本発明の強誘
電性液晶表示素子を駆動することにより、従来にないよ
うな高画質の動画液晶表示も実現できる。
液晶表示素子では、分子構造内に少なくとも２箇所の紫
外光感応性部位を有する化合物を強誘電性液晶に混合し
て、紫外線露光を施すことにより、２枚の基板間方向の
ほとんどの距離にわたって連続した構造を構築して、基
板間に連続した捩じれ構造を液晶分子配向状態で形成す
るので、視野角が広く、高速の動画表示及び中間調表示
による高画質表示が可能となる。特に、ＴＦＴ（Thin F
ilm Transistor）等のアクティブ素子にて本発明の強誘
電性液晶表示素子を駆動することにより、従来にないよ
うな高画質の動画液晶表示も実現できる。
【図１】本発明の強誘電性液晶表示素子の概念図であ
る。
る。
【図２】本発明の強誘電性液晶表示素子の基本構成を示
す図である。
す図である。
【図３】本発明の強誘電性液晶に添加する光感応性オリ
ゴマーと光重合開始剤との一例の構造式を示す図であ
る。
ゴマーと光重合開始剤との一例の構造式を示す図であ
る。
【図４】本発明の液晶分子配向の観察結果を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明の強誘電性液晶表示素子における電気−
光学特性（電圧−光強度曲線）を示すグラフである。
光学特性（電圧−光強度曲線）を示すグラフである。
【図６】比較例の液晶分子配向の観察結果を示す図であ
る。
る。
【図７】比較例の液晶分子配向の観察結果を示す図であ
る。
る。
【図８】比較例の強誘電性液晶表示素子における電気−
光学特性（電圧−光強度曲線）を示すグラフである。
光学特性（電圧−光強度曲線）を示すグラフである。
【図９】本発明の強誘電性液晶に添加する光感応性オリ
ゴマーと光重合開始剤との他の例の構造式を示す図であ
る。
ゴマーと光重合開始剤との他の例の構造式を示す図であ
る。
【図１０】本発明の液晶分子と光感性化合物との混合状
態の観察結果を示す図である。
態の観察結果を示す図である。
【図１１】本発明の強誘電性液晶に添加する光感応性オ
リゴマーと光重合開始剤との更に他の例の構造式を示す
図である。
リゴマーと光重合開始剤との更に他の例の構造式を示す
図である。
【図１２】強誘電性液晶分子のシェブロン層構造を示す
模式図である。
模式図である。
【図１３】強誘電性液晶分子のブックシェルフ層構造を
示す模式図である。
示す模式図である。
1a，1b ガラス基板 ２ 強誘電性液晶 ３ 光重合性化合物 4a，4b 透明電極 5a，5b 配向膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白戸 博紀 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 牧野 哲也 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 清田 芳則 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内
Claims (15)
- 【請求項１】 少なくとも２枚の基板によって形成され
る空隙内に強誘電性液晶が封入されており、前記基板の
表面に施す配向規制力によって前記強誘電性液晶の分子
配向を安定化する強誘電性液晶表示素子において、前記
強誘電性液晶内に、その分子構造内に少なくとも２箇所
の紫外光感応性部位を有する化合物が混合され、紫外光
露光による前記化合物の重合によって、前記強誘電性液
晶の分子配向状態で前記基板間に連続した捩じれ構造が
構築されていることを特徴とする強誘電性液晶表示素
子。 - 【請求項２】 前記化合物は、モノマーである場合には
その分子量が300 以上であり、オリゴマーである場合に
はその全体のユニットとしての分子量が300以上である
請求項１記載の強誘電性液晶表示素子。 - 【請求項３】 前記化合物は、紫外光露光前において、
前記強誘電性液晶との混合状態において前記強誘電性液
晶と相分離を示す請求項１記載の強誘電性液晶表示素
子。 - 【請求項４】 前記強誘電性液晶は、前記基板間におい
て、ブックシェルフ層構造または疑似ブックシェルフ層
構造を有する請求項１記載の強誘電性液晶表示素子。 - 【請求項５】 前記化合物の分子構造の任意の一部が、
前記強誘電性液晶の中央コア骨格及び分子両端側鎖構造
とは異なる請求項１記載の強誘電性液晶表示素子。 - 【請求項６】 前記化合物の分子構造中に、炭素原子数
が５個以上である炭化水素鎖が含まれる請求項５記載の
強誘電性液晶表示素子。 - 【請求項７】 前記強誘電性液晶に前記化合物を混合し
てなる混合液晶系がカイラルネマティック相を示す状態
で紫外線露光が行われる請求項１記載の強誘電性液晶表
示素子。 - 【請求項８】 前記基板の表面に配向規制力が施される
際に、互いに実質的に直角となるように前記強誘電性液
晶の分子の一軸性配向の方向付けがなされている請求項
１記載の強誘電性液晶表示素子。 - 【請求項９】 前記基板の表面に配向規制力が施される
際に、前記基板近傍の前記強誘電性液晶の分子に与える
プレチルト角が10度未満である請求項１記載の強誘電性
液晶表示素子。 - 【請求項１０】 前記強誘電性液晶の分子は、電界印加
の前後におけるチルト角が40〜50度好ましくは45度であ
る請求項１記載の強誘電性液晶表示素子。 - 【請求項１１】 少なくとも２枚の基板によって形成さ
れる空隙内に強誘電性液晶が封入されており、前記基板
の表面に施す配向規制力によって前記強誘電性液晶の分
子配向を安定化する強誘電性液晶表示素子を製造する方
法において、前記基板によって形成される空隙内に、分
子構造内に少なくとも２箇所の紫外光感応性部位を有す
る化合物を添加した強誘電性液晶を注入し、紫外光露光
により前記化合物を光重合させることを特徴とする強誘
電性液晶表示素子の製造方法。 - 【請求項１２】 前記化合物は、紫外光露光前にあっ
て、前記強誘電性液晶との混合状態において前記強誘電
性液晶と相分離を示す請求項１１記載の強誘電性液晶表
示素子の製造方法。 - 【請求項１３】 前記強誘電性液晶と相分離状態である
前記化合物に紫外光露光を施すことにより、前記強誘電
性液晶のシェブロン層構造をブックシェルフ層構造また
は疑似ブックシェルフ層構造に変換する請求項１１記載
の強誘電性液晶表示素子の製造方法。 - 【請求項１４】 前記強誘電性液晶に前記化合物を混合
した混合液晶系がカイラルネマティック相を示す状態
で、前記化合物に紫外光露光を施す請求項１１記載の強
誘電性液晶表示素子の製造方法。 - 【請求項１５】 前記基板の表面に施す配向規制力とし
て、互いに実質的に直角となるように前記強誘電性液晶
の分子の一軸性配向の方向付けを行う請求項１１記載の
強誘電性液晶表示素子の製造方法。
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