JPH05341289A

JPH05341289A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH05341289A
Application number: JP14591892A
Authority: JP
Inventors: Akira Tagawa; 晶田川; Nobuyuki Ito; 信行伊藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-06-05
Filing date: 1992-06-05
Publication date: 1993-12-24

Abstract

(57)【要約】【目的】高速のスイッチングと高コントラストの液晶
表示装置【構成】表面に電極が選択的に形成され、さらにその
上に絶縁膜、配向膜を形成された後、一軸配向処理を施
された一対の基板を、その一軸配向処理の方向を上下基
板において、略平行になるよう互いに対向させて配置さ
れるとともに、これらの基板間にカイラルスメクチック
Ｃ相を有する液晶が介在されて液晶パネルとし、前記電
極に選択的に電圧を印加されることによって液晶の光軸
を切り替える駆動手段と、光軸の切り替えを光学的に識
別させる手段を有する強誘電性液晶表示装置において、
液晶分子の基板近傍での反転を伴うスイッチング過程を
有し、配向膜に界面活性剤を添加することによって、液
晶と基板界面の相互作用を制御することを特徴とする強
誘電性液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表示装置に関する。さ
らに詳しくは、強誘電性液晶を用いた液晶表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ネマティック液晶を用いた液晶表示装置
としては、ツイストネマティック型（Twisted Nematic
TN 型）液晶表示装置、スーパーツイステッド型（Supe
rtwisted Birefringence Effect 、SBE 型) 液晶表示装
置がある。しかしながらツイステッドネマティック型液
晶表示装置では、駆動方式のマルチプレックス化が進む
に従って駆動マージンが狭くなり、十分なコントラスト
が得られないという欠点が生じている。また、ツイステ
ッドネマティック型液晶表示装置の改良型であって、大
きなツイスト角を用いるスーパーツイステッド型液晶表
示装置では、大容量表示に用いるとコントラストが低下
したり、応答速度が遅くなるという欠点が生じている。

【０００３】そこで、このようなネマティック液晶を用
いる液晶表示装置を改良する装置として、１９８０年に
クラーク(N.A.Clark) とラガバル(Lagerwall) によっ
て、キラルスメクチック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( 特開昭56-107
216 号公報、米国特許第4367924 号) 。この液晶表示装
置は、液晶分子の誘電異方性を利用する電界効果を用い
た前記の液晶表示装置とは異なり、強誘電性液晶の自発
分極の極性と電界の極性とを整合させる回転力を用いた
構成の液晶表示装置である。この液晶装置の特徴として
は、双安定性、メモリー性、高速応答性などを挙げる事
が出来る。すなわち、キラルスメチックＣ液晶等の層構
造を有する強誘電性液晶をギャップを薄くしたセルに注
入すると、界面の影響を受けて強誘電性液晶の本来螺旋
構造がほどけ、液晶分子がスメクチック層法線にたいし
て傾き角θだけ傾いて安定する領域と、逆方向に−θだ
け傾いて安定する領域とが混在し、双安定性を有する。
このセル内の強誘電性液晶に対して電圧を印加すること
によって、液晶分子とその自発分極の向きを一様に揃え
る事ができ、印加する電圧の極性を切り替えることによ
って、液晶分子の配向をある一定の状態から別の一定の
状態へと切り替えるスイッチングが可能となる。

【０００４】このスイッチング駆動に伴い、セル内の強
誘電性液晶では、複屈折光が変化するので２つの偏光子
間に上記セルを挟むことによって、透過光を制御するこ
とができる。さらに、電圧の印加を停止しても液晶分子
の配向は、界面の配向規制力によって電圧印加停止前の
状態に維持されるので、メモリ効果も得ることができ
る。また、スイッチング駆動に必要な時間は、液晶の自
発分極と電界が直接作用するために、ツイステッドネマ
ティック型液晶表示装置の1 ／1000以下という高速応答
性をもち、それにより高速表示が可能である。そこ
で、この強誘電性液晶のメモリ効果や高速応答性を利用
することにより、マルチプレックス駆動方式による走査
線の数が多い高解像度の液晶表示装置を構成することが
従来より試みられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クラー
ク、ラガバルによって提案された液晶表示装置にも多く
の問題点があった。まず当初のモデルでは、スメクティ
ックＣ相の層構造は、図３に示すようなブックシェルフ
型と呼ばれる基板９及び１０に垂直な構造を取ると考え
られていた。しかしながら、従来のラビング等による配
向法を用いて、セルを作成した場合、予想されたスイッ
チング現象や光学的特性が大きく食い違い、特定された
モデルとは全く異なるスイッチングをしていたことが判
ってきた。

【０００６】その原因の一つとして、層構造が図４に示
すようシェブロンと呼ばれる『く』の字型に折れ曲がっ
た構造をしていることがＸ線の小角錯乱法を用いて解析
された（T.P.Riekel,N.A.Clark et al. Phys.Rev.Let
t.,59,p2658(1987)）。もう一つ当初のモデルと異なる
点は、自発分極の方向や、液晶分子が一様な方向に揃っ
たユニフォーム配向を取るだけでなく、分子が上基板と
下基板でねじれたツイスト配向をすることが報告されて
いる(M.Glogarova and J.Pavel,J.Phys.(France),45,p1
43(1984))。

【０００７】特に、ラビングにより配向された強誘電性
液晶表示素子は、界面での規制力が強く働くため、ツイ
スト配向であることが判ってきた。このような配向を取
った場合、一般的に２状態間のスイッチングでの光学的
な分子軸の差が効果的に現れず、高いコントラスト特性
が得られないことが判った。これらの欠点を解消するた
めに、当初クラークらが提案したモデルを達成する方式
が幾つか提案されており、その一つとして、ＳｉＯ斜方
蒸着法を用いたものでは比較的高いプレティルトを基板
界面に付与することで層の折れ曲がりを防ぎ、斜めに傾
斜した層構造を達成した報告がある。

【０００８】また、第二の方法として、折れ曲がり構造
をもつセルに高い電圧の交番電界を印加することによ
り、層構造をブックシェルフ構造に変える方法が提案さ
れており〔佐藤ら、第１２回液晶討論会（名古屋）、1F
16(1986)〕、いずれも高いコントラスト特性が得られた
ことが報告されている。しかしながら、前記の斜め蒸着
法は、蒸着角度を均一にする技術が難しいことや、真空
プロセスを有するために生産面で大きな問題がある。ま
た、電界を印加する方法は、均一に層構造を変化させる
のが難しく、長期の時間の経過と共に徐々に元のシェブ
ロン構造に変化するものが多く、未だ実用化には至って
いない。

【０００９】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るために、シェブロン構造にも拘わらず高いコントラス
ト特性の液晶表示装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、表面に電極
が選択的に形成され、さらにその上に絶縁膜、配向膜を
形成された後、一軸配向処理を施された一対の基板を、
その一軸配向処理の方向を上下基板において、略平行に
なるよう互いに対向させて配置されるとともに、これら
の基板間にカイラルスメクチックＣ相を有する液晶が介
在されて液晶パネルとし、前記電極に選択的に電圧を印
加されることによって液晶の光軸を切り替える駆動手段
と、光軸の切り替えを光学的に識別させる手段を有し、
上記液晶のカイラルスメクチックＣ相に於ける層構造が
「く」の字に折れ曲がったシェブロン構造であり、上記
一軸配向処理方向と上記カイラスメチックＣ相の層構造
の関係から生じる配向領域が、一軸配向処理方向に発生
するライトニング欠陥とその欠陥の後方に発生するヘア
ピン欠陥に囲まれた領域の内側、もしくは、一軸配向処
理方向に発生するヘアピン欠陥と後方に発生するライト
ニング欠陥に囲まれた領域の外側であり、ネマテイック
液晶を用いた磁場容量法により求められる上記の液晶分
子のプレチルト角θ_Pが、８度から３５度であり、かつ
前記配向膜が界面活性剤を含有することを特徴とする強
誘電性液晶表示装置を提供する。

【００１１】この発明の基板としては透光性の絶縁性基
板が用いられ、通常ガラス基板が使れる。この絶縁性基
板にはそれぞれＩｎ０_3,ＳｎＯ_2,ＩＴＯ(Indium Tin Ox
ide)などの導電性薄膜からなる所定のパターンの透明電
極が形成される。その上に、絶縁性膜が形成される。こ
の絶縁性膜は例えば、ＳｉＯ_2,ＳｉＮｘ，Ａｌ₂Ｏ₃など
の無機系薄膜、ポリイミド、フォトレジスト樹脂、高分
子液晶などの有機系薄膜などを用いることができる。絶
縁性膜が無機系薄膜の場合には蒸着法、スパッタ法、Ｃ
ＶＤ（Chemical Vapor Deposition)法、あるいは溶液塗
布法などによって形成出来る。また、絶縁性膜が有機系
薄膜の場合には有機物質を溶かした溶液またはその前駆
体溶液を用いて、スピンナー塗布法、浸せき塗布法、ス
クリーン印刷法、ロール塗布法、などで塗布し、所定の
硬化条件（加熱、光照射など）で硬化させ形成する方
法、あるいは蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などで形成
したり、ＬＢ（Langumuir-Blodgett）法などで形成する
こともできる。

【００１２】絶縁性膜の上には配向膜が形成される。配
向膜には無機系の層を用いる場合と有機系の層を用いる
場合とがある。無機系の配向膜を用いる場合、よく用い
られる方法としては酸化ケイ素の斜め蒸着がある。ま
た、回転蒸着などの方法を用いることもできる。有機系
の配向膜を用いる場合、ナイロン、ポリビニルアルコー
ル、ポリイミド等を用いることができ、通常この上をラ
ビングする。また、高分子液晶、ＬＢ膜を用いて配向さ
せたり、磁場による配向、スペーサエッジ法による配
向、なども可能である。また、ＳｉＯ_2,ＳｉＮｘなどを
蒸着法、その上をラビングする方法も可能である。

【００１３】本発明の一軸配向処理法としては、ラビン
グ法、斜方蒸着法などがあるが、大画面の液晶表示装置
の量産化の場合にはラビング法が有利である。ラビング
法の場合、配向膜を形成した後、ラビング処理を施すわ
けであるが、パラレルラビング法（一対の基板の両方に
ラビング処理を施しラビング方向が同一になるように貼
り合わせる方法）、アンチパラレルラビング法（一対の
基板の両方にラビング処理を施しラビング方向が逆にな
るように貼り合わせる方法）、片ラビング法（一対の基
板の片方にのみラビング処理を施す方法）がある。本発
明の強誘電性液晶表示装置の場合、いずれの配向法も用
いることができる。

【００１４】前記配向膜に界面活性剤を添加する。添加
方法は、例えば配向膜を作成する配向膜溶液に界面活性
剤を添加して、混合、均一化し、スピンコーターなどで
塗布後、焼成して配向膜とする方法などがある。界面活
性剤の種類はアニオン系、カチオン系、ノニオン系のい
ずれもが適用可能である。具体的には市販のアニオン系
界面活性剤としてはＦＣ−９３（パーフルオロアルキル
スルホン酸のアンモニウム塩）、ＦＣ−９５（パーフル
オロアルキルスルホン酸のカリウム塩）、ＦＣ−９８
（パーフルオロアルキルスルホン酸のカリウム塩）、Ｆ
Ｃ−１２９（パーフルオロアルキルカルボン酸のカリウ
ム塩）（いずれも住友スリーエム（株）製）などが、市
販のカチオン系界面活性剤としてはＦＣ−１３５（住友
スリーエム（株）製）などが、市販のノニオン系界面活
性剤としてはＦＣ−１７０Ｃ（パーフルオロアルキルポ
リオキシエチレンエタノール）、ＦＣ−４３０（フッ素
化アルキルエステル）、ＦＣ−４３１（フッ素化アルキ
ルエステル）（いずれも住友スリーエム（株）製）など
が好適に用いられる。その添加量は配向溶液膜（濃度約
３ｗｔ％）１０mlあたり、０．０００１〜１mlが適当で
あり、特に０．０００５〜０．５mlであることが好まし
い。

【００１５】ついで、上記基板間にスメクテイックＣ相
を示す液晶化合物を加熱しつつ、真空注入法で注入口か
ら注入する。この発明に適用されるスメクテイックＣ相
を示す液晶化合物は

【００１６】

【化１】で表される化合物が挙げられる。このうち

【００１７】

【化２】が好適に適用される。さらに、これら化合物を適宜混合
して用いてもよい。また上記のスメクテイックＣ相を示
す液晶化合物以外の化合物を適宜混合してもよい。この
化合物は必ずしも液晶相を示す必要はなく、（ａ）作成
する組成物の液晶相の温度範囲を調整するための化合
物、（ｂ）強誘電性液晶相において大きな自発分極を示
すか、または誘起する光学活性化合物、（ｃ）作成する
組成物の液晶相のらせんピッチを調整するための光学活
性化合物などが挙げられる。

【００１８】注入後、アクリル系等のＵＶ硬化型の樹脂
で注入口を封止して液晶セルとする。さらに、この液晶
セルの上下に偏光軸をほぼ直交させた偏光板を配置さ
せ、偏光板の一方の偏光軸をセルの液晶のどちらか一方
の光軸にほぼ一致させて液晶表示装置とした。

【００１９】本発明によれば、駆動手段により液晶の光
軸を切り替えた際に、液晶分子は一対の基板間のほぼ中
央で発生するシェブロン構造の折れ曲がりの境界の近傍
で反転するのみならず、基板近傍でも反転するため、液
晶分子は基板の一方から上記シエブロン構造の折れ曲が
りの境界の近傍の間にあって略一様に配向し、上記境界
の近傍では配向が折れ曲がりのために多少異なるが、こ
の境界の近傍から基板の他方の間では略一様に配向す
る。この結果、一対の基板間にあって、液晶分子はほと
んどねじられることのない配向（ほとんどツイストされ
ない配向）を示す。

【００２０】この様に、液晶分子がほとんどねじられる
ことがないため、光軸の切り替えを光学的に識別する手
段、例えば偏光子と組み合わせて用いることにより遮光
の際に光の漏れを少なくすることが可能となり、コント
ラスト特性の改善が可能となる。更に、本発明のシェブ
ロン構造の折れ曲がり方向が、一軸配向処理方向に発生
するライトニング欠陥とその後方に発生するヘアピン欠
陥に囲まれた領域の内側、もしくは、一軸配向処理方向
に発生するヘアピン欠陥とその後方に発生するライトニ
ング欠陥に囲まれた領域の外側に発生する方向であるた
め、本発明の折れ曲がり方向とは逆の方向の場合に比べ
て本発明では駆動手段により液晶の光軸を切り替えた
際、２状態の光学的な分子軸の差、いわゆるメモリー角
度が大きくなっている。従って、液晶の光軸を切り替え
た際、光軸の切り替えを光学的に識別する手段、たとえ
ば、偏光子と組み合わせて用いた場合に光の透過する状
態と光の非透過の状態との間の光の透過量の差を大きく
できるため、高いコントラスト特性を示す。

【００２１】そして本発明によれば、ネマティック液晶
を用いた磁場容量法により求められる液晶分子のプレテ
ィルト角θ_Pが８度から３５度である強誘電性液晶表示
装置において、配向膜材料に適量の界面活性剤を添加し
液晶・基板界面の相互作用を制御することにより、液晶
分子の基板界面での反転を伴うスイッチング過程を生じ
させやすくし、高速のスイッチングと高いコントラスト
特性を実現させたものである。

【００２２】

【実施例】以下図に示す実施例に基づいてこの説明を詳
述する。なお、これによってこの発明は限定されない。
カイラルスメクチックＣ相における層構造は、一般的に
は『く』の字におれまがったシェブロン構造をしている
ことが知られている。このような構造を取る理由は、カ
イラルスメクチックＣ相よりも高温にある液晶相（一般
的には、スメクテイックＡ相）での層間隔がカイラルス
メクチックＣ相に変わるとき液晶分子が傾くことにより
小さくなるのに対して、基板面付近の分子は動きにく
く、高温側の相での層間隔を保とうとするために、界面
での層間隔を保ちながら、層間隔を縮める必要が生じ、
層が折れ曲がると考えられている。ところが、この層の
折れ曲がる方向は図２に示すように、二通りの方向（１
７，１８）に発生し、これに伴って二つの異なった配向
状態が生じる。そのとき層と層の折れ曲がりの方向が異
なった場所には、ジグザグ欠陥と呼ばれる配向欠陥が生
じてくる。

【００２３】図２に示すように、ジグザグ欠陥には層の
折れ曲がる方向で２種類の欠陥が発生し、層が＜＜＞＞
に接する場所に発生する欠陥をライトニング欠陥１５、
＞＞＜＜に接する場所に発生する欠陥をヘアピン欠陥１
６と名付けられており、この形状を観察することで層の
折れ曲がり方向が規定できる［Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．，２８，ｐ．５０（１９８８）］。本発明
は、この折れ曲がり構造を利用するものであり、以下に
その説明を詳しく述べる。配向処理方向が上下基板で同
じ方向の場合、配向処理方向に対して層の折れ曲がりが
同じ方向に折れ曲がるか、反対方向に折れ曲がるかで二
つの異なった配向状態を取る。この関係を図５に示す。

【００２４】図５中に記されている９、１０は基板面、
１３はスメクチック層、円錐状の図形はスイッチングの
際に、液晶分子２０が動きうる軌道を表しており、層法
線２５に対して液晶のティルト角２６だけ傾いた軌道で
ある。また矢印１９はラビング方向を示す。ラビング方
向１９は図６に示すように基板９、１０を移動させ、基
板をこするローラー２７を回転させた場合の方向であ
る。この関係に関しては、特開平１−１５８４１５号公
報の中でも論じており、ラビング方向と層の折れ曲がり
方向が逆である図５の２３の場合をＣ１配向（シェブロ
ン１）、また、ラビング方向と層の折れ曲がり方向が同
じである図５の２４の場合をＣ２配向（シェブロン２）
と定義している。以下本明細書中でも同様の名称を使
う。

【００２５】Ｃ１配向とＣ２配向は、基板界面の液晶分
子のプレティルトが無い場合には、ほぼ等価な配向状態
を示す。しかしながらラビング処理などの一軸配向処理
をした場合、図６に示すような方向に液晶分子のプレチ
ルト２２が生ずる。このプレチルトを大きくすると、Ｃ
１とＣ２で液晶分子の配向状態の差が顕著になってい
く。図９にその配向状態の違いを示す。この図は図５を
ラビング方向１９から見たものである。

【００２６】図９のａ，ｂ、およびｃ，ｄは、基板９、
１０界面での分子が動きにくい場合のＣ１およびＣ２配
向のメモリ状態の分子の様子を、液晶分子２０のＣダイ
レクタほ２１による標記方法で記した。液晶分子は、上
下基板で捩れた状態を取っているので、この場合のＣ１
配向をＣ１Ｔ（ＣＩＴｗｉｓｔｅｄ）配向、Ｃ２配向を
Ｃ２Ｔ（Ｃ２Ｔｗｉｓｔｅｄ）配向と定義する。電界を
印加した時のスイッチングは、それぞれａｂ、ｃｄ間で
起こっている。この場合においては、メモリー状態の切
り替えは、シェブロン構造のつなぎめ部分１４だけで起
こっている。

【００２７】この場合図５を参照して、上下基板での配
置を考えると、図９ａ，ｂのＣ１Ｔ配向ではｎダイレク
タ２０は大きくねじれた状態になっており、図９ｃ，ｄ
のＣ２Ｔ配向では小さなねじ状態になっている。いまセ
ルの上下に偏光板を直交させて配置し、セルをその中で
回転させたとき、Ｃ２配向では消光する場所があるため
に、Ｃ１Ｔ配向に比べＣ２Ｔ配向の方が、良いコントラ
スト特性をしめすことが報告されている。（特開平１−
１５８４１５号）。

【００２８】ところが、界面付近の分子を動き易くし、
界面反転が発生した場合を考えると、状況が異なってく
る。図９のｅ，ｆ、図９ｇ，ｈは界面反転が発生した場
合のＣ１，Ｃ２配向のメモリー状態の分子の様子を記し
たものである。上下基板での液晶分子のねじれが解消さ
れるため、分子はほぼ一様にならんでいる。この場合の
Ｃ１配向をＣ１Ｕ（Ｃ１Ｕｎｉｆｏｒｍ）配向、Ｃ２Ｕ
（Ｃ２Ｕｎｉｆｏｒｍ）配向と定義する。今、電界を印
加したときのスイッッチングは、それぞれ図９のｅｆ間
およびｇｈ間で起こっている。

【００２９】この場合Ｃ１Ｕ配向においては、２つのメ
モリー状態間の光軸角度（メモリ角度θ_M）が広くなる
ことから直交ニコル中で消光が可能なだけでなく、セル
を消光位置に設置し、電圧印加を行うことで、もう１つ
のメモリー状態に光軸を切り替えると、光軸角の動きが
大きいために、大きな透過光強度変化を得られることに
なる。

【００３０】ところがＣ２配向においては、界面付近の
分子の反転が起こったとしても、図９から分かるよう
に、第一のメモリー状態と第二メモリー状態との間で
は、光軸の変化が、大きく取れない。従って、Ｃ１配向
の方が、よりコントラスト特性の良いことが理解でき
る。以上のことから、コントラスト特性については、次
の関係が成り立つ。

【００３１】コントラスト大Ｃ１Ｕ＞Ｃ２Ｕ≧Ｃ２Ｔ
＞Ｃ１Ｔコントラスト小。本発明においては、以上の知見に基づいて液晶表示装置
としてＣ１Ｕ配向を用いるものであることを特徴として
いるが、特に、ユニフォーム配向のような界面反転を利
用したスイッチングの場合、バルクの液晶の動きと、界
面近傍の液晶の動きは独立的で、通常バルクの分子は動
き易く、界面分子は動きにくい傾向があり、そのため界
面反転を伴うスイッチングは非常に遅い傾向にある。し
かしながら、界面の状態のコントロールの仕方次第で
は、基板界面での分子の反転をできるだけ小さな電圧と
狭いパルス幅でスイッチングさせることも可能なはずで
ある。

【００３２】Ｃ２配向の出現を抑えてＣ１配向を安定に
得るための手段として、層傾斜角δとティルト角θの関
係をδ／θ≧０．９とする技術などがある。また、Ｃ１
Ｕ配向を安定に得る手段としては、従来までに、例え
ば、特願平３−７８７９号に記されている、界面プレテ
ィルトθ_P≫ティルト角θとする技術や、界面プレティ
ルトを８°〜３５°とする技術などがある。これらの技
術は、ラビングによるアンカリングの束縛を小さくする
ために基板から分子を離して存在させる、という考えに
よるものである。

【００３３】本発明では、界面プレティルトが８°〜３
５°となる配向膜材料に適量の界面活性剤を添加するこ
とにより基板自身のもつ界面相互作用（アンカリング）
を制御し、それにより安定なＣ１Ｕ配向を得て、高速の
スイッチングと高いコントラスト特性の実現を可能とす
ることができる。最後に、配向状態の見分け方を以下に
述べる。まずＣ１かＣ２かの見分け方については、セル
内のスペーサーや傷から発生するジグザグ欠陥の形状か
ら層の折れ曲がり方向が推定できる。すなわち、欠陥に
はライトニングとヘヤピンとの２種類の形状があり、二
つの欠陥は通常つながって閉じており、その欠陥で囲ま
れた領域とその外側では層の折れ曲がり方向が異なるこ
とが知られているので( 図２参照) 、ラビング方向と層
の折れ曲がり方向を推定することができる。またラビン
グ方向は分子のプレチルトの方向で図６に示す関係にな
ることが一般に認められているので、ラビング方向と層
の折れ曲がり方向からＣ１配向、Ｃ２配向を規定でき
る。

【００３４】次にツイスト配向（Ｔ）であるか、ユニフ
ォーム配向（Ｕ）であるかを見分けるための判別法につ
いて述べる。本特許では２つの状態のうち、消光位が現
れるものをユニフォーム、現れないものをツイステッド
とすることにした。ユニフォームとツイステッドの差は
つぎのようになる。

【００３５】１．セルに低周波の三角波を印加しながら
顕微鏡観察をすると、反転ドメインが観察される。その
際、シェブロンのつなぎめ（折れ曲がり部）で発生する
内部回位の移動によるドメイン反転は( 舟型のドメイン
と呼ばれている) 、ツイスト配向であるとユニフォーム
配向であるとに拘わらず発生する。従ってその反転以外
にもう一つ以上ドメイン反転が観測された場合、その反
転は界面での反転であり、スイッチング時にユニフォー
ム状態を経由していると判断できる。

【００３６】２．セルに十分な電界を( ±１０Ｖ程度)
印加して求めた光軸の移動角度に対して、メモリー時の
二つの安定状態( 電圧無印加状態) 間の光軸角度が、前
者の４０％以上ある場合ユニフォーム配向であると言え
る。通常ツイスト配向では、３０％台程度の値しか得ら
れない。

【００３７】実施例１図１は、この発明による液晶表示装置の断面を示した図
である。同図においてガラス基板１ａ上に３００〜５０
００Å、好ましくは１０００〜３０００Åの厚さの複数
本の透明電極２ａを互いに平行となるようにストライプ
状に配列して形成し（この実施例では２０００Å）、そ
の上に３００〜５０００Å、好ましくは５００〜２００
０ÅのＳｉＯ₂の電極保護膜３ａをスパッタで形成し
（この実施例では１０００Å）、さらにその上にチッソ
石油化学（株）製のＰＳＩ−Ａ−２００１配向膜溶液１
０mlあたりに界面活性剤（住友スリーエム（株）製ＦＣ
−４３１）０．２mlを添加したものをスピンコーターに
て塗布、焼成し、配向膜４ａを形成した。この後レーヨ
ン系の布を用いてラビングによる一軸配向処理を行い、
基板９を形成した。一方もう片側のガラス基板１ｂ上に
も同様の条件で複数本の透明電極２ｂを、互いに平行と
なるようにストライプ状に配列して形成し、その上に電
極保護膜３ｂを介して配向膜４ｂを形成し、この後ラビ
ングによって一軸配向処理を行い、基板１０を形成し
た。

【００３８】次いで、この基板１０をもう一方の基板９
と、互いに配向膜４ａ、４ｂが対向しあい、互いの透明
電極２ａ、２ｂが直交し、かつラビング方向がほぼ一致
するようにして、１．５μｍの間隔を隔ててシリカスペ
ーサ５を介してエポキシ樹脂製のシール部材６で貼り合
わせた。これらの基板９、１０間にはカイラルスメクチ
ックＣ相を有する液晶７（ mixture Ａ：組成は表１に
示す）を加熱しつつ、真空注入法で注入口から注入した
後、アクリル系のＵＶ硬化型の樹脂８で注入口を封止し
て液晶セル１１を作製した。

【００３９】

【表１】

【００４０】さらに、このセル１１の上下に偏光軸をほ
ぼ直交させた偏光板１２ａ、１２ｂを配置させ、偏光板
の一方の偏光軸をセル１１の液晶ののどちらか一方の光
軸にほぼ一致させて液晶表示装置とした。また、同様の
セル構成でラビング方向が反平行で、セル厚が約５０μ
ｍのものを作り、メルク社製のＥ−８液晶を注入し、磁
場容量法を用いてネマチック相での液晶分子のプレティ
ルト角度を測定した。今回注入した液晶とは異なる液晶
を用いたのは、カイラルスメクチックＣ相を持つ液晶
は、コレステリック相で液晶分子が捩れるために、正確
なティルト角を測定できないためである。一般に、プレ
ティルト角の液晶材料依存性が幾らかは存在することが
判っているが、パーフルオロアロアルキル等の特殊な材
料で無い限り、１〜２°程度のばらつきしか発生しない
ので、代用液晶での測定値を用いた。ＰＳＩ−Ａ−２０
０１の場合、上記方法で求めたプレティルト角は１５°
であった。

【００４１】上記のセルにおいて、上記の見分け方によ
りＣ１Ｕ配向であることを確認した後、図７に示すよう
な±５Ｖ／μｍの光軸を切り替え用電圧パルスを持つ１
／３バイアス駆動波形をセルに印加して光軸を切り替
え、Ｃ１ユニフォーム間でのスイッチングに必要な最小
光軸切り替えパルス幅（メモリパルス幅）を測定した。
又、比較例として配向膜に界面活性剤を添加せず、他は
上記セルと同様にして液晶セルを作成し、同様の測定を
した。図８に、上記セルのメモリパルス幅の温度依存性
と、配向膜に界面活性剤を添加しなかったセルのメモリ
パルス幅の温度依存性を示す。図８から判るように、配
向膜に界面活性剤を添加したセルは、配向膜に界面活性
剤を添加しなかったセルよりもメモリパルス幅が短くな
った。

【００４２】また、図１０及び図１１に界面活性剤を添
加した時と添加しない時の図７に示すような１／３バイ
アス電圧駆動波形（図１０（ａ）及び図１１（ａ））を
セルに印加した場合のセルの透過光強度の変化を図１０
（ｂ）に、図１１（ｂ）に示す。界面活性剤の添加によ
り光軸切り替え用の電圧パルス幅が短くできるため、そ
れと同じパルス幅のバイアス電圧に対する液晶分子の揺
らぎが小さくなり、高コントラストが実現されている。

【００４３】セルに注入する液晶材料を表１に示されて
いるＣＳ−１０１４、ＣＳ−１０２２、ＺＬＩ−３６５
４、ＺＬＩ−３４８９、ＦＥＬＩＸ−００２に変えた場
合も同様の結果が得られた。以上の結果から、配向膜に
界面活性剤を添加することにより、高速でのスイッチン
グと高コントラストが達成できた。

【００４４】実施例２実施例１において、配向膜材料をチッソ石油化学（株）
製ＰＳＩ−Ａ−２４０１（プレティルト角１６°）とし
た場合も、実施例１と同様の結果が得られた。

【００４５】実施例３実施例１において、配向膜材料を日立化成製ＬＱ−１８
００（プレティルト角８°）とした場合も、実施例１と
同様の結果が得られた。

【００４６】実施例４実施例１において、配向膜材料をチッソ石油化学（株）
製ＰＳＩ−Ａ−２３０１（プレティルト角１３．５°）
とした場合も、実施例１と同様の結果が得られた。

【００４７】実施例５実施例１において、配向膜材料をチッソ石油化学（株）
製ＰＳＩ−Ａ−Ｘ００５（プレティルト角１３°）とし
た場合も、実施例１と同様の結果が得られた。

【００４８】実施例６実施例１において、配向膜材料をチッソ石油化学（株）
製ＰＳＩ−Ａ−Ｘ００６（プレティルト角１３°）とし
た場合も、実施例１と同様の結果が得られた。

【００４９】実施例７実施例１において、配向膜材料をチッソ石油化学（株）
製ＰＳＩ−Ａ−Ｘ００９（プレティルト角１５°）とし
た場合も、実施例１と同様の結果が得られた。

【００５０】実施例８実施例１において、配向膜材料を日産化学製ＲＮ−７１
５（プレティルト角１３°）とした場合も、実施例１と
同様の結果が得られた。

【００５１】実施例９実施例１において、配向膜材料をチッソ石油化学（株）
製ＰＳＩ−Ａ−Ｓ１３０（プレティルト角２０°）とし
た場合も、実施例１と同様の結果が得られた。

【００５２】実施例１０実施例１において、配向膜材料をチッソ石油化学（株）
製ＰＳＩ−Ａ−Ｘ０１８（プレティルト角１０°）とし
た場合も、実施例１と同様の結果が得られた。

【００５３】実施例１１実施例１において、配向膜材料をチッソ石油化学（株）
製ＰＳＩ−Ａ−Ｘ０２１（プレティルト角２０°）とし
た場合も、実施例１と同様の結果が得られた。

【００５４】実施例１２実施例１から１１において、界面活性剤を住友スリーエ
ム（株）製ＦＣ−９３とした場合も、実施例１と同様の
結果が得られた。

【００５５】実施例１３実施例１から１１において、界面活性剤を住友スリーエ
ム（株）製ＦＣ−９５とした場合も、実施例１と同様の
結果が得られた。

【００５６】実施例１４実施例１から１１において、界面活性剤を住友スリーエ
ム（株）製ＦＣ−９８とした場合も、実施例１と同様の
結果が得られた。

【００５７】実施例１５実施例１から１１において、界面活性剤を住友スリーエ
ム（株）製ＦＣ−１２９とした場合も、実施例１と同様
の結果が得られた。

【００５８】実施例１６実施例１から１１において、界面活性剤を住友スリーエ
ム（株）製ＦＣ−１３５とした場合も、実施例１と同様
の結果が得られた。

【００５９】実施例１７実施例１から１１において、界面活性剤を住友スリーエ
ム（株）製ＦＣ−１７０Ｃとした場合も、実施例１と同
様の結果が得られた。

【００６０】実施例１８実施例１から１１において、界面活性剤を住友スリーエ
ム（株）製ＦＣ−４３０とした場合も、実施例１と同様
の結果が得られた。

【００６１】

【発明の効果】以上の結果から、配向膜に界面活性剤を
添加することにより、高速でのスイッチングと高コント
ラストをもつ液晶表示装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の液晶表示装置の断面図。

【図２】実施例におけるカイラルスメクティックＣ相の
層構造を示す模式図。

【図３】従来例におけるスメクティックＣ相の層構造を
示す模式図。

【図４】スメクティックＣ相の層構造を示す模式図。

【図５】実施例におけるＣ１配向、Ｃ２配向の模式図。

【図６】実施例におけるラビング処理を示す説明図。

【図７】実施例における１／３バイアス電界印加状態を
示す波形図。

【図８】実施例におけるメモリパルス幅と測定温度の関
係を示すグラフ。

【図９】実施例におけるＣ１配向、Ｃ２配向のＣダイレ
クタを示す射影図。

【図１０】実施例における１／３バイアス電界印加時の
透過光強度の変化。

【図１１】比較例における１／３バイアス電界印加時の
透過光強度の変化。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂガラス基板２，２ａ，２ｂ透明電極３ａ，３ｂ絶縁膜４ａ，４ｂ配向膜５スペーサー６，８シール部材７強誘電性液晶組成物９，１０基板１１液晶セル１２ａ，１２ｂ偏光板１３，１３ａ，１３ｂスメクチック層１４シェブロン界面１５ライトニング欠陥１６ヘアピン欠陥１７、１８カイラルスメクチックＣ相におけ
る折れ曲がる方向１９ラビング方向２０Ｎダイレクター２１Ｃダイレクター２２プレチルト角２３Ｃ１配向（シェブロン１）２４Ｃ２配向（シェブロン２）２５層法線２６ティルト角２７ローラー２８ローラー２９，３０ティルト角３１液晶分子３２自発分極３３印加電界

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に電極が選択的に形成され、さらに
その上に絶縁膜、配向膜を形成された後、一軸配向処理
を施された一対の基板を、その一軸配向処理の方向を上
下基板において、略平行になるよう互いに対向させて配
置されるとともに、これらの基板間にカイラルスメクチ
ックＣ相を有する液晶が介在されて液晶パネルとし、前
記電極に選択的に電圧を印加されることによって液晶の
光軸を切り替える駆動手段と、光軸の切り替えを光学的
に識別させる手段を有し、上記液晶のカイラルスメクチ
ックＣ相に於ける層構造が「く」の字に折れ曲がったシ
ェブロン構造であり、上記一軸配向処理方向と上記カイ
ラスメチックＣ相の層構造の関係から生じる配向領域
が、一軸配向処理方向に発生するライトニング欠陥とそ
の欠陥の後方に発生するヘアピン欠陥に囲まれた領域の
内側、もしくは、一軸配向処理方向に発生するヘアピン
欠陥と後方に発生するライトニング欠陥に囲まれた領域
の外側であり、ネマテイック液晶を用いた磁場容量法に
より求められる上記の液晶分子のプレチルト角θ_Pが、
８度から３５度であり、かつ前記配向膜が界面活性剤を
含有することを特徴とする強誘電性液晶表示装置。
【請求項２】一軸配向処理がラビング法を用いて行う
ことを特徴とする請求項１項に記載の強誘電性液晶表示
装置。