JPH06308498A

JPH06308498A - 強誘電性液晶素子

Info

Publication number: JPH06308498A
Application number: JP5095995A
Authority: JP
Inventors: Hirokatsu Miyata; 浩克宮田; Katsuhiko Shinjo; 克彦新庄; Katsutoshi Nakamura; 勝利中村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-04-22
Filing date: 1993-04-22
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】高コントラストで良好な諧調表示を行う。【構成】一対の対向電極（３８，３９）間に配した強
誘電性液晶（３７）を有する液晶表示素子において、該
対向電極の一方（３９）の表面上にはストライプ状の凸
部（３２）が形成されているとともに、該対向電極のい
ずれか一方の表面上のみが垂直配向処理（３６）されて
いることを特徴とする強誘電性液晶素子とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テレビジョン等に利用
される液晶素子に関し、特に強誘電性液晶を用い、階調
性を持たせた強誘電性液晶素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のアクティブマトリクス駆動方式を
用いた液晶テレビジョンパネルでは、薄膜トランジスタ
（以下、「ＴＦＴ」と記す）を画素毎にマトリクス配置
し、ＴＦＴにゲートオンパルスを印加してソースとドレ
イン間を導通状態とし、この時画像信号がソースから印
加され、キャパシタに蓄積され、この蓄積された画像信
号に対応して液晶（例えばＴＮ液晶）が駆動し、同時に
画像信号の電圧を変調することによって階調表示が行な
われている。

【０００３】しかしこのようなＴＮ液晶を用いたアクテ
ィブマトリクス駆動方式のテレビジョンパネルでは、使
用するＴＦＴが複雑な構造を有しているため、作製工程
数が多く、高い製造コストがネックとなっている上に、
ＴＦＴを構成している薄膜半導体（例えばポリシリコ
ン、アモルファスシリコン）を広い面積に渡って被膜形
成することが困難である。

【０００４】一方、低コストで製造できるものとしてＴ
Ｎ液晶を用いたパッシブマトリクス駆動方式の表示パネ
ルが知られているが、この表示パネルでは、走査線数
（Ｎ）が増大するに従って、１画素（１フレーム）を走
査する間に一つの選択点に有効な電界が印加されている
時間（デューティー比）が１／Ｎの割合で減少し、この
ためにクロストークが発生し、しかも画像のコントラス
トが低いという問題を有している上、デューティー比が
小さくなると各画素の階調を電圧変調により制御するこ
とが困難となるなど、高密度配線数の表示パネル、特に
液晶テレビジョンパネルには適していない。

【０００５】この様な従来のＴＮ液晶が持つ根本的な問
題点を解決するものとして、クラークとラガヴァルらの
米国特許第４３６７９２４号などで双安定状態を持つ強
誘電性液晶素子が提案されている。この強誘電性液晶素
子は、理想的には、２つの双安定状態のいずれかに安定
しようとして、中間的な分子位置をとらないため、階調
表現には不向きであると考えられてきた。従って、強誘
電性液晶素子を用いて階調表示を行うには画素分割法に
代表されるようなディジタル的な手法による階調表示に
頼らざるを得なかった。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
述したディジタル的な手法による階調表示法では、１フ
レームを複数の画素によって構成されたサブクレームに
分割し、１フレーム描画時において、サブクレーム内の
各画素に対してデューティー比の異なった電界を印加し
て駆動する。この場合、高階調度特性を得るためには、
１つのサブクレームを構成する画素数が増大するため、
表示画面が大きくなるに従い、１画素あたりのデューテ
ィー比がかなり小さくなる。よって、高コントラストを
得るためには液晶材料の高速応答性が要求される。また
１画素の階調表示のために多数の駆動電極を必要とす
る。さらには、複雑な演算処理回路を必要とする等、近
年注目されている高品位テレビジョン（ＨＤＴＶ）など
の高階調表示素子に採用するには解決すべき技術課題が
多すぎる。

【０００７】これに対して、本発明者らは、先ず、単一
のフレームに対し階調表示に対応して異なった波高値を
有するパルス電圧を液晶に印加して階調表示を行う方法
を見出した。しかしながら、この方法では、強誘電性液
晶の閾値特性が急峻であるため、非常に高い精度で印加
電圧を制御しなくてはならない。しかも、印加電圧に対
する表示画素内で局在的に発現する分極反転領域（ドメ
イン）の位置と、その成長方向がランダムになり易く、
その結果、線形の印加電圧−透過率特性を容易に得るこ
とが困難であった。

【０００８】又、コントラストの点で更なる改善の余地
が残されていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点に
鑑みてなされたものであり、簡単な構成で大きな階調数
を有する強誘電性液晶素子を提供することが目的であ
る。

【００１０】本発明の別の目的は、コントラストの高い
液晶素子を提供することにある。

【００１１】上記目的は以下の構成により達成される。

【００１２】即ち本発明は、一対の対向電極間に配置し
た強誘電性液晶を有する液晶表示素子において、該対向
電極の片方の電極表面上にストライプ状の凸部が形成さ
れ、且つ凸部を形成した電極上に配向膜が形成され、さ
らに界面での液晶分子の配向方向が基板に対して略平行
となるような一軸配向処理が施されており、前記対向電
極電極の他方の電極上には垂直配向処理が施されている
ことを特徴とする強誘電性液晶素子である。

【００１３】上記目的は又、以下の構成により達成され
る。

【００１４】即ち本発明は、一対の対向電極間に配置し
た強誘電性液晶を有する液晶表示素子において、該対向
電極の片方の電極表面上にストライプ状の凸部が形成さ
れ、且つ凸部を形成した電極上には垂直配向処理が施さ
れており、前記対向電極電極の他方の電極上には配向膜
が形成され、且つ界面での液晶分子の配向方向が基板に
対して略平行となるような一軸配向処理が施されている
ことを特徴とする強誘電性液晶素子である。

【００１５】更には、一対の対向電極間に配置した強誘
電性液晶を有する液晶表示素子において、該対向電極の
一方の表面上にはストライプ状の凸部が形成されている
とともに、該対向電極のいずれか一方の表面上のみが垂
直配向処理されている強誘電性液晶素子である。

【００１６】

【作用】本発明によれば、高コントラストの画像表示を
行うことができる。

【００１７】又、本発明によれば、ドメインの大きさや
密度が印加電圧に良好にしかも再現性良く応答するもの
となるので、線形の印加電圧−透過率特性が容易かつ安
定的に得られ、優れたアナログ階調表示を行うことが出
来る。

【００１８】更に、本発明によれば、実質的に液晶の配
向状態の設定と凹凸状のストライプの形成という信頼性
のある技術との組み合わせのみで、印加電圧に良好に応
答するドメインを形成することが出来るので、制御性の
よいアナログ階調表示を行うことが出来る。

【００１９】そして、垂直配向処理を凸部電極側に施す
ことにより、良好な配向状態が得られる。一方、垂直配
向処理を凸部のない電極側に施すことによりより多諧調
数の表示が行える。

【００２０】

【好適な実施態様の説明】本発明の一実施態様を図１と
図２に示す。

【００２１】図１の素子はストライプ状の凸部３２があ
る側に垂直配向処理層３６を設けた形態である。

【００２２】一方図２の素子はストライプ状の凸部３２
がない側に垂直配向処理層３６が設けられている形態で
ある。

【００２３】いずれの形態においても、高コントラスト
の表示を行うことができる。以上、詳しく説明する。

【００２４】一方、図１の素子においては片側の電極３
９を有する基板３１の側にストライプ状の凹凸修飾３２
が形成されており、スペーサ３３によって一定のギャッ
プを保って、対向電極基板３４と貼り合わせられてい
る。凹凸修飾３２を施した電極側と、修飾を施していな
い平坦な電極側のうちの、凹凸修飾を施していない平坦
な側のみに配向膜３５が形成されており、上下基板を貼
り合わせた際に対向電極上のストライプ状凹凸のストラ
イプの長手方向と平行になるような方向に一軸配向処理
（ラビング）が施されており、対向側のストライプ状凹
凸を形成した側の界面に垂直配向処理層３６が形成され
ている。そして２つの基板の間に強誘電性液晶３７を注
入して素子が形成されている。

【００２５】本発明の素子の断面図を図２に示す。片側
の電極３９を有する基板３１の側に凹凸修飾としての凸
部３２が形成されており、スペーサ３３によって一定の
ギャップを保って対向電極基板３４と貼り合わせられて
いる。凹凸修飾３２を施した電極側と、修飾を施してい
ない平坦な電極側のうちの凹凸修飾を施した側に、配向
膜３５を形成し、ストライプの長手方向に沿って一軸配
向処理（ラビング）を行い、平坦な側の界面には垂直配
向処理層３６が施されている。そして２つの基板の間に
強誘電性液晶３７を注入して素子が形成されている。

【００２６】本発明に用いられる液晶セル、即ち画素を
形成する一対の電極としては、少なくとも一方が透明導
電体で形成されることが望ましく、そのような材料とし
ては酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴ
Ｏ）等が好適に用いられる。

【００２７】用いられる配向膜は、ポリイミド、ポリビ
ニルアルコール、等の有機物が好ましく、垂直配向処理
としては、ポリシロキサン塗布、シランカップリング処
理等が好ましいがこれらに限定されるものではない。

【００２８】そして、本発明に好ましく用いられる強誘
電性液晶は、スメクチックＣ層における液晶分子のコー
ン角が２０°以上と大きいもので、片側の電極界面に水
平配向処理が、もう一方の電極界面には垂直配向処理が
施されているような非対称なセルにおいて良好な配向を
示し、かつ２つの消光位のなす角度をカイラルスメクチ
ックＣ相での分子のコーン角の２倍に近い角度にするこ
とができ、結果としてコントラストの高い良好な液晶素
子を得ることができるものである。

【００２９】本発明において、ストライプ状凸部は一画
素内で均一な形状で形成されても不均一な形状で形成さ
れてもよい。また、一画素内を複数の副画素に分け、そ
れぞれの副画素内では均一とし、異なる副画素間では不
均一とするものであってもよい。この様なストライプ状
凸部は電極、或いはその上の配向膜の一部を用いて形成
してもよく、またストライプ状凸部のための特殊な部材
を設けてもよい。いずれにせよ、ストライプ状凸部は成
膜とパターニングにより容易に形成することができる。

【００３０】ストライプ凸部のピッチは、使用する液晶
材料、セル厚によって最適な値を選ぶ必要があるが、一
般的には３μｍ〜５０μｍが好ましい。また、凹部と凸
部の幅の小さい方がセル厚程度以上、一般的には１μｍ
以上であることが好ましい。さらに、ストライプの長さ
はカイラルピッチ程度以上が望ましく、一般的には凹部
と凸部の幅の小さい方に対して３倍以上必要で、好まし
くは１０倍以上である。凹凸の段差は均一な配向状態を
維持する程度ならば良く、セル厚の２分の１程度以下、
一般的には１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲が好ましい。

【００３１】そして、本発明の液晶素子は、諧調表示を
行う素子として好ましく用いられる。

【００３２】図３には、液晶分子が双安定状態のうちの
一方の状態である初期状態にある領域（黒領域）１２の
中に液晶分子が双安定状態のうちの他方の状態に分極反
転したドメイン（白領域）１３が複数縞状に発現してい
る画素１１が模式的に示されている。一方、図４に比較
対象として、ドメイン２２が縞状ではなく無秩序に形成
された画素２１を示す。ドメイン１３が縞状に発現する
場合には、同じ波形の信号を印加した場合に同じドメイ
ンが現われる確率が極めて高くなる。しかも信号の波高
値及び／またはパルス幅に応じて縞状ドメインの長さや
密度がリニアに変化する。従って、透過率の制御性が良
好になり階調表示に適したものとなるのである。一方、
図４の場合には、同じ波形の信号を印加したとしても、
その度ごとに現われるドメインの形状や大きさが異なる
ことが多く再現性に劣る。よって、透過率が信号の波高
値及び／またはパルス幅に完全には対応しなくなるので
ある。

【００３３】本発明に用いられる中間調信号としては、
波高値のみが変調された信号や、パルス幅のみが変調さ
れた信号、或いは波高値とパルス幅の両方が変調された
信号のいずれでも良い。この様な中間調信号を発生する
中間調信号発生手段は、半導体集積回路等により作製さ
れる。より好ましくは、一対の電極の各々に独立した信
号を印加してそれらの組み合せにより中間調信号とする
ことが望ましい。

【００３４】そして、液晶材料、電極材料、液晶セル内
での配向状態等を適宜選択設計して、中間調信号に応じ
て分極反転する領域を強誘電性液晶の層方向と略平行な
縞状領域として発現させることが好ましい。このような
縞状のドメインはストライプ状の凹凸を用いることによ
り、より発現させやすいものである。

【００３５】図５は本発明の素子の一画素を面に垂直な
方向から観察した場合のドメインの様子を説明するため
の模式図である。４１は画素、４２はストライプ凸部、
４３は反転ドメインである。反転ドメイン４３は縞状に
形成され、図４中のどのドメインの方向も層法線方向Ｌ
垂直な方向とほぼ一致している。つまり、反転ドメイン
４３は層方向に伸びているのである。この様な縞状ドメ
インは、（Ａ）のように複数のストライプを横切って伸
びる場合と、（Ｂ）のようにストライプ凹部のみ明確に
同一方向に縞状になり、はしご状にストライプ凹部をつ
なぐ形状の場合とがある。同一ピッチのストライプ凹凸
を付け凸部の幅を狭く、例えば液晶のカイラルピッチの
２分の１以下の幅の凸部とすることにより優先的に
（Ａ）の状態を作り出すことができる。或いは、同一ピ
ッチのストライプ凹凸を付け、そのストライプ段差を比
較的低くすることによっても優先的に（Ａ）の状態を作
り出すことができる。（Ａ）、（Ｂ）いずれの場合であ
っても、反転ドメインは、印加信号に応じてその数は一
定のまま縞の太さが変化する。しかも、信号印加後、ド
メインウォールが形成されたさらに後にドメインが拡
大、或いは縮小する不安定性が極めて小さく、画素間で
の透過率のばらつきもほとんど見られなくなる。前述し
たように、ストライプのないセルの場合には、図４のよ
うに反転ドメインは、明確な方向性を持たず、且つ出現
位置にも規則性はなく、画素間で透過率がばらつき、さ
らにドメインウォール形成後ドメインの不安定性が見ら
れることになる。

【００３６】更に、諧調表示特性を向上させる為には凹
凸のピッチを単位画素内で変えることが好ましい。

【００３７】等しい電圧を印加した後の反転ドメインの
面積は、ストライプピッチが小さいほど大きく、ピッチ
が大きくなるに従って形成されるストライプ状ドメイン
の密度は小さくなる。この原因として、過渡状態におけ
るストライプ間の力学的な相関がストライプの間隔によ
って大きく異なっているということが考えられる。即
ち、同様の過渡状態を経たとして、ストライプピッチが
小さい場合には縞状のドメインがラッチドメインとして
残るがストライプピットが大きい場合には反転ドメイン
はピッチが小さい場合と同様には残らず、元の状態に戻
されてしまうということである。

【００３８】つまり、ストライプ状凸部の間隔によって
過渡状態における力学的な相関の差異が生じ、それによ
って閾値差が生じていると考えられるわけである。

【００３９】従って、ストライプ状凸部のピッチを１つ
の画素内で変化させることによって良好に閾値を制御す
ることができる。１つの画素中でストライプ状凸部のピ
ッチを変化させた場合のドメイン反転の様子を模式的に
図６に示す。図６中の各々の画素においてストライプ状
凸部ピッチは左側から右側へ連続的に大きくなってい
る。反転ドメインはストライプ状凸部の間隔の狭い領域
から出現しており、画素内に明確な閾値の勾配が形成さ
れている。

【００４０】本発明のうち図１に示した実施態様によれ
ば、一方の電極表面上にのみ凹凸ストライプを設け、凹
凸ストライプを形成した側の電極には垂直配向処理を施
し、凹凸ストライプを設けていない対向電極側のみに配
向膜を形成して一軸配向処理を行うことによって、液晶
分子の分極反転ドメインの形状を縞状となるように制御
し、且つ階調制御性を向上させるとともに良好な配向状
態を形成するものである。

【００４１】ストライプ状凸部を形成していない電極側
のみに配向膜を形成して一軸配向処理を施し、ストライ
プ状凸部を形成した対向電極側に垂直配向処理を施した
本発明の素子は、これと反対に凹凸の修飾を施した方の
基板の電極に配向膜を形成して一軸配向処理を施し、凹
凸の修飾を付けていない側に垂直配向処理を施したセル
に注入した場合に比較して、凹凸による配向の乱れが著
しく小さく、より一層良好な配向を得ることができた。

【００４２】また、両側に配向膜を形成して両側に一軸
配向処理を施したセルにおいては、今回用いたような、
スメクチックＣ相での液晶分子のコーン角が２０°以上
の液晶材料を配向させ、高コントラストの素子を作成し
てスイッチングさせることは難かしい。

【００４３】さらに、図１の素子は、凹凸修飾のある側
とない側の両側の基板に配向膜を形成して両側に一軸配
向処理を行い、コーン角の小さな液晶を注入して得られ
る素子と比較しても凹凸による配向の乱れは少なく、単
にコントラストが向上するという以上の特性の改善がみ
られた。これは、凹凸の修飾の上に形成された配向膜を
ラビングした場合には不可避である。凹部と凸部でのラ
ビング強度の違いや、凸部側面でのラビングの特異性等
が、図２の素子には存在し難いためだと考えられる。

【００４４】従って、液晶の配向を素子設計の最大のポ
イントとする場合には図１に示した素子の形態が好まし
く用いられる。具体的には、高機能ではないが低コスト
の素子を作製する場合に適している。

【００４５】これに対して図２に示した形態の素子は、
より多諧調の高性能な表示素子として用いる場合に最適
である。但し、この場合には配向ができる限り良好にな
るように液晶材料との適合性を充分に考慮すべきであ
る。

【００４６】本発明のうち図２に示した実施態様によれ
ば、一方の電極表面上にのみ凹凸ストライプを設け、凹
凸ストライプを形成した側のみに配向膜を形成して一軸
配向処理を行い、凹凸ストライプを形成していない対向
電極上には垂直配向処理を施すことによって、液晶分子
の分極反転ドメインの形状を縞状となるように制御し、
且つ階調制御性を向上させるとともにより多階調の表示
を行うことができる。

【００４７】ストライプ状凸部を形成した側に配向膜を
形成して一軸配向処理を施し、対向電極側に垂直配向処
理を施した素子は、これと反対に凹凸の修飾を施してい
ない方の基板に配向膜を形成して一軸配向処理を施し、
凹凸の修飾を付けた側に垂直配向処理を施したセルに注
入した場合に比較して、階調制御性を示す指標である、
γ＝（飽和反転電圧）／（反転閾値電圧）の値をより大
きくすることができ、階調表示の制御性を向上させるこ
とができる。この素子の印加電圧−透過率特性を図７の
（Ａ）に、凹凸修飾を施していない方の界面に配向膜を
形成して一軸配向処理を行い、凹凸修飾を施した方の界
面に垂直配向処理を行った素子の電圧−透過率特性を図
７の（Ｂ）に、また、ストライプ状凸部の修飾を施して
いない素子の電圧−透過率特性を図７の（Ｃ）に示す。
本発明の形態の素子が最も階調制御性に優れていること
が明らかである。

【００４８】さらに、凹凸修飾のある側とない側の両側
の基板に配向膜を形成して両側に一軸配向処理を行い、
本発明で用いたものよりもコーン角の小さな液晶を注入
して得られる素子の特性と比較した場合、本発明の素子
では、コントラストが高いのみならず、階調制御性を示
す指標である、γ＝（飽和反転電圧）／（反転閾値電
圧）の値も更に大きくなっており、階調制御性に優れて
いた。これは、凹凸がある面をラビングしたために形成
された配向規制力の場所による分布が、ある程度の閾値
の変化を作り出し、その変化が対向基板の配向規制力の
ない、図２の形態の場合の方が顕著に現われるためであ
ると考えられる。

【００４９】

【実施例】

（実施例１）図８に本実施例の液晶表示素子の画素パタ
ーンを示す。６１の正方形部が各画素を示しており、６
２は基板上の透明薄膜電極上に設けられたストライプ凸
部である。画素６１のサイズは一辺が２００μｍ、スト
ライプ凸部の幅は３μｍ、スペースは５μｍである。図
９に図８中のａ−ａ′線によるセルの断面を示す。ガラ
ス基板７１、７２上にＩＴＯ７３、７４が厚み１５０ｎ
ｍ程で成膜されており、２度のフォトリソグラフィーの
工程により画素パターン、及びストライプパターンが形
成されている。７５がストライプ凸部であり、ストライ
プパターンの段差は約７０ｎｍである。さらにその上に
ポリシロキサン７７をスピン塗布してある。一方、スト
ライプ凸部を施していない側の電極表面には、ポリイミ
ド７６を約２０ｎｍの厚さで成膜し、ラビング処理を施
してある。ラビング方向は、上下の基板を貼り合わせた
場合に対向電極上の凹凸ストライプ修飾のストライプの
長手方向に平行になる方向である。その後、２枚の基板
はセルギャップ１．２μｍで貼り合わせられている。そ
のギャップ中に、強誘電性液晶を注入してある。強誘電
性液晶としては、

【００５０】

【外１】という相系列を有し、３０℃における液晶分子のチルト
角が２５．３℃であるものを用いた。

【００５１】以上のようにして液晶セルを作成した。こ
のセルは非常に良好な配向を示し、凸部での配向の乱れ
もほとんどなかった。

【００５２】本発明の素子、ストライプ状凹凸修飾を施
していない素子、及び、本発明と反対に凹凸修飾を形成
した方の電極表面に配向膜を形成して一軸配向処理を行
い、平坦な側の電極表面に垂直配向処理を行った素子の
３種類の素子に同じ液晶材料を注入して、配向性の評価
を行った。配向性の評価は、上下の偏光板をパラニコル
の状態にした時の透過率を１００％として、再びクロス
ニコルに戻した場合に消光位で測定される透過率Ｔ₀ を
もって評価した。尚、３種類のセルは作製方法、液晶材
料、配向膜、垂直配向処理、セルギャップ等は全て同じ
である。３種類の素子で測定されたＴ₀ を表１に示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】この表から、本発明の素子のＴ₀ 値は、凹
凸を全く形成していない素子のＴ₀値とほぼ同じである
ことが明らかで、このことは、本発明の素子では、凹凸
を形成してことによる配向の乱れがほとんどないという
ことを明瞭に示している。

【００５５】本実施例で得られた素子において、２つの
消光位位置のなす角度は３０℃で４１．６°と液晶分子
のチルト角の２倍に近い値であり、高コントラストが達
成できた。スメクチックＣ相での層法線方向はストライ
プパターンの長手方向とほぼ平行であった。

【００５６】このセルの上下電極間に図１０に示すよう
なパルス電圧を印加し、光学応答特性を測定した。本実
施例ではΔｔ＝２０μｓｅｃ、Ｖ_ap＝１５〜３０Ｖとし
た。以下、光学特性評価にはこの印加電圧波形を用い
た。

【００５７】４×４のマトリクスで、初期黒状態で異な
るパルス電圧Ｖ_apを印加して反転ドメイン形状を観察し
たところ、図５（Ａ）に模式的に示したような縞状のド
メインが観測され、印加電圧の増大に伴って縞の幅が広
がっていく様子が認められた。

【００５８】この素子の印加電圧−透過率特性は非常に
安定していて再現性に優れており、また、画素ごとの透
過率のばらつきも非常に小さかった。

【００５９】さらに、階調制御性を示す指標であるγ＝
（飽和反転電圧）／（反転閾値電圧）の値は、ストライ
プ状凸部を形成しない素子ではγ＝１．０３であったも
のがγ＝１．０７と大きくなり階調制御性を向上させる
ことができた。

【００６０】（実施例２）図１１に本実施例の液晶表示
素子の画素パターンを示す。９１の正方形部が各画素を
示しており、９２は基板上の透明薄膜電極上に設けられ
たストライプ凸部である。画素９１のサイズは一辺が２
００μｍ、ストライプ凸部の幅は３μｍである。最もス
トライプ状凸部の密な箇所は１μｍスペース、最も疎な
箇所は１５μｍスペースであり、段差は７０ｎｍであ
る。ラビング方向は実施例１と同じ、上下の基板を貼り
合わせた場合に対向電極上の凹凸ストライプ修飾のスト
ライプの長手方向に平行になる方向である。セルの作製
方法、液晶材料、配向膜、垂直配向処理、セルギャップ
等も実施例１と同じである。

【００６１】以上のようにして液晶セルを作成した。こ
のセルは非常に良好な配向を示し、凸部での配向の乱れ
もほとんどなかった。測定されたＴ₀ の値は０．６で、
実施例１と同じであった。

【００６２】本実施例で得られた素子において、２つの
消光位位置のなす角度は３０℃で４１．２°と液晶分子
のチルト角の２倍に近い値であり、高コントラストが達
成できた。スメクチックＣ相での層法線方向はストライ
プパターンの長手方向とほぼ平行であった。

【００６３】このセルの光学応答特性を実施例１と同様
の条件で測定した。

【００６４】４×４のマトリクスで、初期黒状態で異な
るパルス電圧Ｖ_apを印加して反転ドメイン形状を観察し
たところ、図６に模式的に示したように、印加電圧の低
い場合にはストライプ間隔の小さい側にのみ縞状ドメイ
ンが出現し、印加電圧の増大に伴って縞のストライプ間
隔の広い側に伸びていく様子が認められた。

【００６５】この素子の印加電圧−透過率特性は非常に
安定していて再現性に優れており、また、画素ごとの透
過率のばらつきも非常に小さかった。

【００６６】この素子の印加電圧−透過率特性を図１２
に示す。（Ａ）が本実施例のセルにおいて観測された特
性であり、（Ｂ）は凹凸の修飾を施していないセルにお
いて観測された特性である。階調制御性を示す指標であ
るγ＝（飽和反転電圧）／（反転閾値電圧）の値は、ス
トライプ状凸部を形成しない素子ではγ＝１．０３であ
ったものがγ＝１．１４と大きくなり、ストライプの間
隔を画素内で変化させることにより非常に効果的に階調
制御性を向上させることができた。

【００６７】以上説明した様に、実施例１、２によれ
ば、高コントラストの強誘電性液晶素子において、中間
調表示の再現性を良好に保ち、階調制御性を大きく向上
させることができるため、高階調数の中間調表示を行う
ことが可能となる。しかも、配向状態が極めて良好で再
現性が高い中間調表示を行うことができる。

【００６８】（実施例３）図１３に本実施例の液晶表示
素子の画素パターンを示す。７１の正方形部が各画素を
示しており、７２は基板上の透明薄膜電極上に設けられ
たストライプ凸部である。画素７１のサイズは一辺が２
００μｍ、ストライプ凸部の幅は３μｍ、スペースは５
μｍである。図１４に図１３中のａ−ａ′線によるセル
の断面を示す。ガラス基板８１、８２上にＩＴＯ８３、
８４が厚み１５０ｎｍ程で成膜されており、２度のフォ
トリソグラフィーの工程により画素パターン、及びスト
ライプパターンが形成されている。８５がストライプ凸
部であり、ストライプパターンの段差は約７０ｎｍであ
る。さらにその上にポリイミド８７を約２０ｎｍの厚さ
で成膜し、ラビング処理を施す。ラビング方向は、スト
ライプの長手方向に平行である。一方、ストライプ凸部
を施していない側の電極表面には、ポリシロキサン８６
をスピン塗布してある。その後、２枚の基板はセルギャ
ップ１．２μｍで貼り合わせられている。そのギャップ
中に、強誘電性液晶を注入してある。強誘電性液晶とし
ては、

【００６９】

【外２】という相系列を有し、３０℃における液晶分子のチルト
角が２５．３℃であるものを用いた。

【００７０】以上のようにして液晶セルを作成した。こ
のセルは良好な配向を示し、且つ２つの消光位位置のな
す角度は３０℃で４１．０°と液晶分子のチルト角の２
倍に近い値であり、高コントラストが達成できた。スメ
クチックＣ相での層法線方向はストライプパターンの長
手方向とほぼ平行であった。

【００７１】このセルの上下電極間に図１０に示したよ
うなパルス電圧を印加し、光学応答特性を測定した。本
実施例ではΔｔ＝２０μｓｅｃ、Ｖ_ap＝１５〜３０Ｖと
した。以下、光学特性評価にはこの印加電圧波形を用い
た。

【００７２】４×４のマトリクスで、初期黒状態で異な
るパルス電圧Ｖ_apを印加して反転ドメイン形状を観察し
たところ、図５（Ａ）に模式的に示したような縞状のド
メインが観測され、印加電圧の増大に伴って縞の幅が広
がっていく様子が認められた。

【００７３】この素子の印加電圧−透過率特性は非常に
安定していて再現性に優れており、また、画素ごとの透
過率のばらつきも非常に小さかった。

【００７４】さらに、階調制御性を示す指標であるγ＝
（飽和反転電圧）／（反転閾値電圧）の値は、ストライ
プ状凸部を形成しない素子ではγ＝１．０３であったも
のがγ＝１．１０と大きくなり、階調制御性を向上させ
ることができた。

【００７５】（実施例４）図１５に本実施例の液晶表示
素子の画素パターンを示す。１００１の正方形部が各画
素を示しており、１００２は基板上の透明薄膜電極上に
設けられたストライプ凸部である。画素１００１のサイ
ズは一辺が２００μｍ、ストライプ凸部の幅は３μｍで
ある。最もストライプ状凸部の密な箇所は１μｍスペー
ス、最も疎な箇所は１５μｍスペースであり、段差は７
０ｎｍである。ラビング方向は実施例３と同じストライ
プの長手方向に平行な方向で、作製方法、液晶材料、配
向膜、垂直配向処理、セルギャップ等も実施例３と同じ
である。

【００７６】以上のようにして液晶セルを作成した。こ
のセルは良好な配向を示し、且つ２つの消光位位置のな
す角度は３０℃で４１．４°と液晶分子のチルト角の２
倍に近い値であり、高コントラストが達成できた。スメ
クチックＣ相での層法線方向はストライプパターンの長
手方向とほぼ平行であった。

【００７７】このセルの光学応答特性を実施例３と同様
の条件で測定した。

【００７８】４×４のマトリクスで、初期黒状態で異な
るパルス電圧Ｖ_apを印加して反転ドメイン形状を観察し
たところ、図６に模式的に示したように、印加電圧の低
い場合にはストライプ間隔の小さい側にのみ縞状ドメイ
ンが出現し、印加電圧の増大に伴って縞のストライプ間
隔の広い側に伸びていく様子が認められた。

【００７９】この素子の印加電圧−透過率特性は非常に
安定していて再現性に優れており、また、画素ごとの透
過率のばらつきも非常に小さかった。

【００８０】この素子の印加電圧−透過率特性を図１６
に示す。（Ａ）が本実施例のセルにおいて観測された特
性であり、（Ｂ）は凹凸の修飾を施していないセルにお
いて観測された特性である。階調制御性を示す指標であ
るγ＝（飽和反転電圧）／（反転閾値電圧）の値は、ス
トライプ状凸部を形成しない素子ではγ＝１．０３であ
ったものがγ＝１．２０と大きくなり、ストライプの間
隔を画素内で変化させることにより非常に効果的に階調
制御性を向上させることができた。

【００８１】以上説明した様に、実施例３、４によれ
ば、高コントラストの強誘電性液晶素子において、中間
調表示の再現性を良好に保ち、階調制御性をより一層大
きく向上させることができるため、より高階調数の中間
調表示を行うことが可能となる。

【００８２】

【発明の効果】本発明によれば高コントラストで、良好
な中間調表示が行える液晶素子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様による液晶素子の模式的断
面図である。

【図２】本発明の他の実施態様による液晶素子の模式的
断面図である。

【図３】ストライプ状ドメインを説明する模式的平面図
である。

【図４】ランダムなドメインを説明する模式的平面図で
ある。

【図５】ストライプ状凸部を付与したセルにおいて観測
されるストライプ状ドメインを説明する平面図である。

【図６】ストライプ状凸部の間隔を画素内で変化させた
セルにおける反転ドメインの形成を説明する平面図であ
る。

【図７】本発明の素子の印加電圧−透過率特性を示す図
である。

【図８】実施例１の素子のストライプパターンを示す図
である。

【図９】実施例１の素子の断面図である。

【図１０】駆動印加電圧を示す図である。

【図１１】実施例２の素子のストライプパターンを示す
図である。

【図１２】実施例２の素子の印加電圧−透過率特性を示
す図である。

【図１３】実施例３の素子のストライプパターンを示す
図である。

【図１４】実施例３の素子の断面図である。

【図１５】実施例４の素子のストライプパターンを示す
図である。

【図１６】実施例４の素子の印加電圧−透過率特性を示
す図である。

【符号の説明】

３１上基板のＩＴＯ３２ストライプ状凸部３３スペーサ３４下基板のＩＴＯ３５配向膜３６垂直配向処理層３７強誘電性液晶３８電極３９電極４１画素エリア４２ストライプ状凸部４３反転ドメイン５１画素エリア５２反転ドメイン６１画素エリア６２ストライプ状凸部７１、７２ガラス基板７３、７４ＩＴＯ７５ストライプ状凸部７６ポリイミド７７垂直配向処理層９１画素エリア９２ストライプ状凸部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の対向電極間に配置した強誘電性液
晶を有する液晶表示素子において、該対向電極の片方の
電極表面上にストライプ状の凸部が形成され、且つ凸部
を形成した電極上に配向膜が形成され、さらに界面での
液晶分子の配向方向が基板に対して略平行となるような
一軸配向処理が施されており、前記対向電極の他方の電
極上には垂直配向処理が施されていることを特徴とする
強誘電性液晶素子。
【請求項２】一軸配向処理の方向がストライプ状凸部
の長手方向とほぼ平行であることを特徴とする請求項１
に記載の強誘電性液晶素子。
【請求項３】ストライプ状凸部のピッチが画素内で均
一であることを特徴とする請求項１及び２に記載の強誘
電性液晶素子。
【請求項４】ストライプ状凸部のピッチが画素内で不
均一であることを特徴とする請求項１及び２に記載の強
誘電性液晶素子。
【請求項５】一対の対向電極間に配置した強誘電性液
晶を有する液晶表示素子において、該対向電極の片方の
電極表面上にストライプ状の凸部が形成され、且つ凸部
を形成した電極上には垂直配向処理が施されており、前
記対向電極の他方の電極上には配向膜が形成され、且つ
界面での液晶分子の配向芳香が基板に対して略平行とな
るような一軸配向処理が施されていることを特徴とする
強誘電性液晶素子。
【請求項６】一軸配向処理の方向がストライプ状凸部
の長手方向とほぼ平行であることを特徴とする請求項５
に記載の強誘電性液晶素子。
【請求項７】ストライプ状凸部のピッチが画素内で均
一であることを特徴とする請求項５及び６に記載の強誘
電性液晶素子。
【請求項８】ストライプ状凸部のピッチが画素内で不
均一であることを特徴とする請求項５及び６に記載の強
誘電性液晶素子。
【請求項９】一対の対向電極間に配した強誘電性液晶
を有する液晶表示素子において、該対向電極の一方の表
面上にはストライプ状の凸部が形成されているととも
に、該対向電極のいずれか一方の表面上のみが垂直配向
処理されていることを特徴とする強誘電性液晶素子。