JPH10319372A

JPH10319372A - 液晶素子

Info

Publication number: JPH10319372A
Application number: JP9147083A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Mihara; 正三原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-05-22
Filing date: 1997-05-22
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】階調表示の色再現性の良い、中間調状態の色
づきを改善した液晶素子を提供する。【解決手段】夫々電極を有する一対の基板間に液晶層
を有する液晶素子であって、少なくとも一方の基板にカ
ラーフィルター膜を設け、該カラーフィルター膜に対応
して表示単位が構成されており、該液晶層の厚みが一表
示単位内で分布を有し、且つ該液晶層の厚み分布による
一表示単位内での色表示再現性の差を補償する駆動信号
を付与する手段を有する液晶素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶テレビ等に応
用される、面積階調方式を用いた液晶素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電極を形成した一対の基板間
に強誘電性液晶を挟持した構成の表示素子は数多く提案
されている。しかし双安定性をもつ強誘電性液晶や双安
定ねじれネマチック方式等を利用した画素表示において
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、白と黒の中間のグレ
ー色を表示させることが困難とされていた。

【０００３】これらを解決させるために、画素内部に凹
凸形状を形成し、駆動パルスの電圧またはパルス時間を
制御することにより、一画素内部で液晶の駆動する面積
を任意に変化させて、アナログ的な中間調を表示させる
ことが試みられてきた。そしてこの様な画素内部に凹凸
形状を形成する一般的な方法としては、基板となるガラ
ス板をエッチングする方法、基板上に無機膜をマスク蒸
着することで凹凸を形成する方法、基板上に塗布した有
機膜をプレス成形で凹凸形状とする方法等が提案されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような凹凸形状を画素内に形成すると、凹凸形状により
液晶層厚の差が生じ、該液晶層厚により発生するリタデ
ーションに差が生じ、色再現性が悪くなる問題があっ
た。特に中間調状態の白（ダークグレー、グレー等）で
問題が顕著であった。

【０００５】図１０は液晶層厚ｄと、透過光強度Ｉの波
長λの関係を示す図である。同図１０において、透過光
強度Ｉは液晶層厚ｄに大きく依存する。つまり、液晶層
厚ｄに応じて透過光の波長分布が異なる為、カラーフィ
ルターを通過した透過光においても色再現性に悪影響が
生じる。

【０００６】直交ニコル下で観測される透過光強度Ｉ
は、下記の式［１］

【０００７】

【数１】（式中、θ_a ：液晶のみかけのチルト角、Δｎ：液晶の
複屈折率＝ｎ｜｜−ｎ⊥（＝０．１９：１５″カラー用
液晶）、ｄ：セルギャップ、λ：光の波長）で示され
る。

【０００８】また、透過光スピードは、下記の式［２］

【０００９】

【数２】（式中、ν：透過光スピード、Ｃ：光速、ｎ：屈折率）
で示される。

【００１０】図１０に示す様に、セルギャップに応じて
透過光の波長分布が異なるため、カラーフィルターを通
過した透過光においても色再現性に悪影響が生じる。

【００１１】本発明の目的は、この様な従来技術の欠点
を改善し、簡便な方法で階調表示の色再現性の良い液晶
素子を提供することにある。特に、中間調状態の白（ダ
ークグレー、グレー等）の色づきを改善した液晶素子を
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、一対の
基板間に液晶層を有する液晶素子であって、少なくとも
一方の基板にカラーフィルター膜を設け、該カラーフィ
ルター膜に対応して表示単位が構成されており、該液晶
層の厚みが一表示単位内で分布を有し、且つ該液晶層の
厚み分布による一表示単位内での色表示再現性の差を補
償する駆動信号を付与する手段を有する液晶素子であ
る。

【００１３】本発明においては、前記一表示単位内での
液晶層の厚さ分布を利用し、一表示単位に印加される駆
動実効電圧を分割して制御することにより、中間調表示
を行うのが好ましい。また、前記カラーフィルター膜と
して赤、緑、青のフィルターを設け、前記一表示単位内
での液晶層の厚さ分布を利用し一表示単位に印加される
駆動実効電圧を分割制御することにより中間調表示を行
い、該駆動実効電圧の分割区分数を、各カラーフィルタ
ーに対応する表示単位ごとに異ならせるのが好ましい。

【００１４】また、少なくとも一方の基板において、該
一表示単位に対応する領域において複数の柱状膜が形成
され、該柱状膜に有機膜が形成され、該柱状膜に基づく
凹凸形状が設けられているのが好ましい。前記液晶がカ
イラルスメクチック相を呈する液晶であるのが好まし
い。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の液晶素子は、好ましくは
少なくとも一方の基板にカラーフィルタ（赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ））を形成した透明電極を有する一対の
基板を貼り合わせ、該カラーフィルター膜に対応して表
示単位が構成されており、その間に液晶を封入する液晶
素子において、該透明電極の交差部で形成される一表示
単位の面内で液晶層の厚さに勾配を持たせ、なおかつ、
液晶層の厚み分布による一表示単位内での色表示再現性
の差を補償する駆動信号を付与する手段を持たせたもの
である。

【００１６】即ち、本発明は、中間調を表示する際に、
一画素の一表示単位に印加させる駆動実効電圧の分割の
間隔を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の単位で夫々異な
る値に設定することにより、色再現性を良くしたもので
ある。

【００１７】即ち、液晶層厚の勾配により中間調を表示
する場合に、液晶層厚の薄い部分は厚い部分に対して、
若干青みがかる。例えば、赤画素が１０％点灯した値をＲ₁₀％緑画素が１０％点灯した値をＧ₁₀％青画素が１０％点灯した値をＢ₁₀％を合成した白：Ｗ₁₀％の色度は赤画素が１００％点灯した値をＲ₁₀₀ ％緑画素が１００％点灯した値をＧ₁₀₀ ％青画素が１００％点灯した値をＢ₁₀₀ ％を合成した白：Ｗ₁₀₀ ％の色度に比較して、図１１に示
すように若干青色側へシフトする。同様にＷ₀ ％、Ｗ
₁₀₀ ％以外の中間調表示の場合には、色度のずれが生じ
る。さらにこの色度のずれは一定ではなく、Ｗ₀ ％に近
い中間調ほどずれが大きくなる。

【００１８】本発明ではこの色度のずれを補正するため
に、例えばＷ₁₀％を表示する時の各色の点灯率を、赤画素が１０％緑画素が１０％青画素が８％というように異なる値となるよう駆動条件を工夫したも
のである。

【００１９】さらに本発明においては、中間調がＷ₀ ％
に近くなるほど青画素と他の画素との点灯率の差を大き
くするよう駆動条件を工夫することにより、中間調表示
での色再現性、特にダークグレー、グレー等の白の表示
色の中間値の色再現性を良くした駆動条件を有する液晶
素子である。

【００２０】図１は本発明の液晶素子の平面構成、特に
電極とカラーフィルターの配置の一例を模式的に示す図
であり、図２はそのＡ−Ａ’線断面図、図３はＢ−Ｂ’
線断面図である。図１中、走査線Ｓｎ…と情報線Ｉ₁₁、
Ｉ₁₂、Ｉ₁₃とが交差する破線で囲まれたＲＧＢを一セッ
トとする領域Ｐがｌ画素である。図２および３におい
て、ｌａ，ｌｂは絶縁性基板、２はアンダーコート層、
３はカラーフィルター、４は柱状膜、５は有機膜、６
ａ，６ｂは透明電極（透明電極６ａは走査線Ｓｎ…に相
当する。透明電極６ｂは情報線Ｉ₁₁…Ｉ₂₁…に相当す
る）、７ａ，７ｂは補助電極、８ａ，８ｂはショート防
止層、９ａ，９ｂは粗面形成層、１０ａ，１０ｂは配向
層、１１は接着ビーズ、１２はスペーサビーズ、１３は
液晶層、１４は遮光層、１５は凹凸形状であり、図２及
び３において、液晶を挟んで上側（カラーフィルター３
を有する側）を第１基板、下側を第２基板と呼ぶ。尚、
図１は第１基板側から見た平面図である。

【００２１】以下、図１〜３に示した液晶素子の各部位
を製造工程に沿って詳述する。まず、第１基板側につい
て説明する。

【００２２】工程−ａ絶縁性基板ｌａとしては、一般に液晶用ガラスとして市
販されているものを使用でき、例えば青板ガラス、無ア
ルカリガラスが挙げられる。好ましくは、片面が研磨し
てあるものを用いる。また、厚さ、大きさは、画面サイ
ズや、１枚から何枚のパネルを取るかにより、適宜選択
されるが、例えば大型画面（１４．８インチ）の液晶素
子を作製する場合には、１．ｌｍｍ程度の厚さのものを
用いる。

【００２３】工程−ｂ本発明において、好ましくは上記絶縁性基板ｌａの表面
に、アンダーコート層２を設け、ガラスからのアルカリ
の溶出を防ぐ。アンダーコート層２としては、ＳｉＯ_２
が好ましく用いられ、２００〜１０００Åの厚みで用
いられる。

【００２４】工程−ｃアンダーコート層２を表面に形成した絶縁性基板ｌａを
純水シャワー、純水＋超音波洗浄、ブラシ等のうち少な
くとも一つの方法を用い、適当な回数・組合せで洗浄、
乾燥後、紫外線照射により有機物を除去する。

【００２５】工程−ｄ図３に示した遮光層１４は、ストライプパターン（プラ
ックストライプ）であるが、この他にも通常のブラック
マトリクス等所望の形状を適宜使用できる。遮光層１４
の素材としては、Ｃｒ、Ｍｏ等の金属、或いはその合
金、酸化物のＣｒ_２Ｏ_３等、更には樹脂に黒色顔料を分
散したもの等の有機材料を用いることができる。厚さは
５００〜１５００Åの範囲で、素材の遮光能により設定
する。例えば金属を用いた場合は厚みが薄くても遮光効
果が得られる。本発明においては、Ｍｏ−Ｔａ合金層が
好ましく用いられ、望ましくは厚さ１０００Å以下で用
いられる。遮光層１４はその素材をスパッタ、塗布など
により基板全面に積層した後パターニングして得られ
る。具体的には、素材との密着性により選択されたレジ
ストを、スピンナー、印刷等により遮光層表面に塗布
し、７０〜１２０℃プリベークし、９０〜１２０ｍＪで
露光後、現像、洗浄、乾燥した後、遮光層の材料に応じ
た酸などのエッチング液でエッチングし、洗浄し、上記
レジストを剥離して更に洗浄する。

【００２６】工程−ｅ本発明において、カラーフィルター３は、緑（Ｇ）、赤
（Ｒ）、青（Ｂ）を形成する。形成方法としては、染色
法、顔料分散法、電着法などがあり、本発明はそのいず
れもが利用できるが、顔料分散法を例に説明する。所望
の顔料が分散された感光性樹脂のカラーレジストをスピ
ンナー、コーター等で厚さ１．０〜２．μｍに塗布し、
一定の温度でレベリングした後、８０℃前後でプリベー
クする。この時の温度や保持時間、上記塗布する厚さは
レジスト材料により適宜選択される。次に２００〜１０
００ｍＪで露光する。露光程度はＲ、Ｇ、Ｂで感度が異
なるため、露光時間を変えて調整する。露光後、レジス
ト材料に応じた現像液、方法、温度で現像し、１２０〜
２５０℃でポストベークし、洗浄する。各カラーフィル
ターは、先に形成した遮光層１４、及び隣接するカラー
フィルターに接しないように、数μｍの隙間をあけて形
成する。また、全体では表示領域より広く、後述する封
止剤にはかからないように形成する。また、上記形成工
程は各色毎に順次行なうが、その順序は使用する材料に
よって適宜選択される。

【００２７】工程−ｆ次に、柱状膜４を形成する。本発明において、柱状膜は
顔料を加えないカラーフィルター（Ｗ）の感光性樹脂を
用いたが、後工程に耐え、耐熱性、耐薬品性を有するも
のであれば無機物、有機物を問わない。

【００２８】顔料を加えないフィルター（Ｗ）の感光性
樹脂のカラーレジストをスピンナー、コーター等で厚さ
１．０〜２．μｍに塗布し、一定の温度でレベリングし
た後、８０℃前後でプリベークする。この時の温度や保
持時間、上記塗布する厚さはレジスト材料により適宜選
択される。次に２００〜１０００ｍＪで露光する。露光
後、レジスト材料に応じた現像液、方法、温度で現像
し、１２０〜２５０℃でポストベークし、洗浄する。柱
状膜４の個数は各色毎に同じであっても異なっていても
よい。

【００２９】各柱状膜４の柱状形状は、先に形成したカ
ラーフィルターの上に幅３μｍ以上、好ましくは３〜５
０μｍで、高さが画素の大きさにより変わるが１μｍ以
上で、間隔が２００μｍ以下、好ましくは１０〜２００
μｍになるように形成する。個々の柱状膜の幅は、同じ
でも、あるいは２つ以上の異なるものからなるものでも
よい。また、個々の柱状膜の間隔は、同じでも、あるい
は２つ以上の異なるものからなるものでもよい。

【００３０】工程−ｇ次に柱状膜間の間隙を埋め、表面をなだらかな勾配を有
する凹凸にするための有機膜５を形成する。本発明にお
いて、有機膜５は、膜厚が０．５μｍ以上、好ましくは
０．８〜１．５μｍになるように、スピンナー、印刷、
コーター等で有機膜剤を塗布した後、６０〜１５０℃で
レベリングし、必要ならば１５０〜３３０℃でポストベ
ークすることにより形成される（これらの温度は素材に
より設定される）。素材としては、カラーフィルター３
と遮光層１４により生じた段差を平坦化し得るもので、
後工程に耐え、耐熱性、耐薬品性を有するものであれば
よい。具体的には、アクリル系樹脂、ポリアミド、エポ
キシ樹脂、有機シラン系樹脂、シリコン系樹脂、等が挙
げられ、中でも有機シラン系樹脂が好ましく用いられ
る。前記柱状膜とその上に積層する有機膜の材質が異な
るのが好ましい。

【００３１】また、前記柱状膜に積層する有機膜の塗布
液の粘度は、５〜１００ｃｐ（３０℃）、好ましくは２
０〜４０ｃｐ（３０℃）が望ましい。また、本発明の液
晶素子においては、後述するスペーサビーズ１２の直径
が液晶層１３の厚さよりも大きく、スペーサビーズ１２
は両基板に埋め込まれるようにして固定されることが望
ましい。従って、スペーサビーズが埋まる程度に基板が
柔軟であることが望ましく、積層有機膜５の硬度は、５
Ｈ以下の範囲にあることが好ましい。また、好ましくは
封止剤の下側まで形成する。当該構成により、液晶が注
入し易くなり、製造時に液晶の注入不良による不良品の
発生が防止される。

【００３２】前記柱状膜に積層した有機膜の凹凸の高低
差が柱状膜の凹凸の高低差より小さく、また柱状膜に積
層した有機膜の凹凸の高低差がセルギャップの１／３以
上であるのが好ましい。

【００３３】また、前記積層する有機膜が２層以上から
なり、前記２層以上の積層する有機膜の種類が異なるも
のでもよい。また、前記２層以上の積層する有機膜間に
無機膜が存在するものでもよい。

【００３４】以上は第１基板のみの工程であり、以下の
工程は第ｌ、第２基板に共通の工程である。また、第２
基板の絶縁性基板ｌｂは、第１基板の絶縁性基板ｌａと
同じ素材が用いられる。

【００３５】工程−ｈ透明電極６ａ，６ｂとして、例えばＩＴＯ層をスパッ
タ、蒸着、焼成等で形成する。好ましくは、Ｉｎ_２Ｏ_３
に対してＳｎＯ_２が５〜１０ｗｔ％配合されたものを用
いるが、透過率、導電性により適宜選択すれば良い。透
明電極６ａ，６ｂの厚さは３００〜３０００Åで、該厚
さも用いる液晶の光学特佳、抵抗により選択される。上
記ＩＴＯ層は、遮光層１４と同様にフォトリソグラフィ
によリパターニングして所望の形状に形成する。但し、
エッチング液は塩化鉄、ヨウ化水素酸、次亜リン酸等の
水溶液を用いる。

【００３６】工程−ｉ透明電極６ａ，６ｂの配線抵抗を下げるための補助電極
７ａ，７ｂを形成する。素材は金属で、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍ
ｏ、或いはその合金、Ｍｏ−Ｔａ等が用いられる。ま
た、透明電極６ａ，６ｂとの密着性、抵抗、レジストと
の密着性を考慮し、多層構成としても良い。具体的に
は、Ｍｏ／ＡｌやＭｏ／Ａ１／Ｍｏ−Ｔａ等である。特
に多層構成の場合には、素材によってエッチングスピー
ドが異なるため、後工程のエッチングを考慮して素材を
選択する。例えば、上記３層構成を同時にエッチングす
る場合、Ｍｏ−Ｔａ５〜１０％／Ａｌ合金／Ｍｏ−Ｔａ
ｌ０〜２０％がエッチング液との相性が良い。また、多
層構成を各層毎にエッチングしながら積層して形成して
も構わない。

【００３７】上記金属を基板全面に積層し、レジスト塗
布、露光、現像、ポストベーク、エッチング、レジスト
剥離の各工程を順次行なって、先の透明電極６ａに重な
り、且つカラーフィルター３上に開口部を有する補助電
極７ａ、及び透明電極６ｂ端部に重なる補助電極７ｂを
形成する。

【００３８】工程−ｊ配線上にショート防止層８ａ，８ｂを形成する。ショー
ト防止層８ａ，８ｂは、上下基板間でのショートを防止
するための絶縁層であり、スパッタ、塗布・焼成等で有
機或いは無機の絶縁膜を基板全面に形成する。具体的に
は、Ｔｉ−Ｓｉ、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５が用
いられ、これらを単層でも、多層でも用いることができ
る。例えば、Ｔａ_２Ｏ_５をスパッタで５００〜１２００
Åの厚さに形成した上に、Ｔｉ−Ｓｉ等の塗布型絶縁膜
溶液を印刷、焼成し、厚さ５００〜ｌ０００Åの絶縁層
を形成した多層構成が好ましく用いられる。該ショート
防止層８ａ，８ｂは後述する封止領域の外側まで形成す
る。

【００３９】工程−ｋ液晶分子の移動を防止するため、粗面形成層９ａ，９ｂ
を形成し、配向膜表面の粗面化を図ってもよい。粗面形
成層９ａ，９ｂは粒径１５０〜５００ÅのＳｉＯ_２ビー
ズをＴｉ−Ｓｉ＝１：１の比率の絶縁膜溶液中に５〜３
０ｗｔ％分散し、展色板を用いて印刷、焼成することに
より得られる。膜厚は５０〜３００Åが好ましく、封止
領域の外側まで形成する。

【００４０】工程−ｌ液晶分子の配向を制御するための配向膜１０ａ，１０ｂ
を形成する。配向膜の材料としては、ポリビニルアルコ
ール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド等か
ら選択し、基板全面に塗布或いは印刷し、２００〜３０
０℃で焼成し、厚さ５０〜１００Åで封止領域の外側ま
で絶縁層を形成する。該絶縁層表面に、起毛のラビング
布を巻き付けたローラーを押し当て、回転速度５００〜
２０００ｒｐｍで回転させながら、該絶縁層表面をラビ
ング処理し、配向膜１０ａ、１０ｂとする。ラビング布
の素材としては、綿等の天然繊維、アラミド、ナイロ
ン、レーヨン、テフロン、ポリプロピレン、アクリル等
の合成繊維から選択され、中でもアラミド繊維が好まし
く用いられる。上記ローラーの回転方向、送り速度はラ
ビング処理の程度により適宜選択される。ラビング処理
後、両基板を洗浄する。工程−ｍ一方の基板、好ましくは第１基板表面に接着ビーズ１１
を散布する。接着ビーズ１１は例えばエポキシ樹脂やア
クリル樹脂等、液晶に影響を与えない熱硬化性樹脂等か
らなる接着剤で形成される。接着ビーズ１１の直径は３
〜７μｍが好ましく、イソプロピルアルコール等の溶媒
に分散して、５０〜１３０個／ｍｍ^２程度に散布する。
また、接着ビーズ１１は基板封止後両基板に接着されて
る。後述するように、第１基板と第２基板で切断する位
置をずらし、基板端部の端子を露出させる。接着ビーズ
１１が存在すると、切り離される部分が接着ビーズ１１
を介してもう一方の基板に接着してしまうため、該接着
ビーズ１１は切断で切り離される領域には無い方が好ま
しく、封止領域内にのみ散布するのが好ましい。

【００４１】工程−ｎ他方の基板、好ましくは第２基板表面に、注入口を残し
てシールパターンを封止剤（不図示）により描画する。
封止剤としては、例えば熱硬化性エポキシ樹脂が用いら
れ、ディスペンサにより描画する。描画方法はこれに限
らず、スクリーン印刷等、封止剤の素材に応じて適宜選
択きれる。また、幅はセル厚や印刷時の厚みを考慮して
設定すれば良い。

【００４２】工程−ｏ封止剤を描画した基板表面にスペーサビーズ１２を散布
する。スペーサビーズ１２の直径は、セル厚より大にな
るように選択されるが、０．１〜３．５μｍの範囲が好
ましい。例えば、セル厚をｌμｍとする場合には、１．
２〜１．３μｍ程度の径のビーズを選択する。ビーズの
素材としては、シリカビーズ、アルミナビーズが好まし
く用いられ、エタノール等に分散して１００〜７００個
／ｍｍ^２になるように基板全面に散布する。本発明にお
いて、液晶層厚よりも大きな径のビーズをスペーサとし
て用いることにより、該ビーズが半ば基板表面に埋め込
まれた様な状態で基板間に固定されるため、封止後のビ
ーズの移動が防止され、均一な液晶層厚が保持される。

【００４３】工程−ｐ接着ビーズ１１を散布した側の基板を固定し、スペーサ
ビーズ１２を散布した側の基板を配向膜１０ａ，１０ｂ
が内側になるように重ねて加圧しながら１０〜１２０分
間加熱し、接着ビーズ１１及び封止剤を硬化させ、両基
板を接着する。即ち、接着ビーズ１１とスペーサビーズ
１２を別の基板に散布し、接着ビーズ１１を散布した側
の基板を固定して貼り合わせることにより、接着ビーズ
１１が偏ったり、基板表面から脱着する心配がない。ま
た、スペーサビーズ１２は接着ビーズ１１に比べて直径
が非常に小さく、基板を裏返しても基板表面に付着して
いるため、スペーサビーズ１２が偏ったり基板から脱落
することはない。本工程により、接着ビーズ１１、スペ
ーサビーズ１２のいずれもが均一に散布された状態で基
板が貼り合わされる。

【００４４】工程−ｑ実装端子部が露出するように、第１基板と第２基板とで
切断する位置をずらせてスクライブし、余分な基板を除
去する。

【００４５】工程−ｒ上記工程で得られた液晶セルに液晶を注入する。先ず、
液晶セルを真空装置内に入れ、十分セル内が真空になっ
た状態で、注入口に液晶を付着させる。次にこの状態で
徐々に圧力をかけ、なるべく等速で液晶を液晶セル内に
引き込ませる。

【００４６】本発明の液晶素子においては、前記液晶層
が強誘電性液晶または反強誘電性液晶からなる液晶素
子、フレーム走査期間内で双安定性を有する液晶素子、
双安定ねじれネマチック方式の液晶素子のいずれのもの
にも適用することができる。

【００４７】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。

【００４８】実施例１本実施例を図２および図３に示す液晶素子に従って説明
する。まず、板厚１．１ｍｍのガラス基板１ａの表面
に、アンダーコート層２としてＳｉＯ₂ を５００Åの厚
みで成膜した。次に、遮光層１４としてＭｏ−Ｔａ合金
層を１０００Åの厚さに形成した。

【００４９】その上に、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、青（Ｂ）
の各カラーフィルターを形成した。カラーフィルターと
しては各色の顔料（白（Ｗ）には顔料を加えない）が分
散された感光性樹脂のカラーレジストをスピンナーで厚
さ１μｍの塗布し、パターニングした。

【００５０】次に、柱状膜４を、顔料を加えないカラー
フィルタ（Ｗと同じ）により形成した。柱状膜４の形状
は図４に示す形状とした。

【００５１】次に、柱状膜間の間隙を埋め、表面をなだ
らかな勾配を有する凹凸にするための有機膜５を形成し
た。厚さは有機膜上の高低差が図４に示した値になるよ
う調整した。有機膜としては有機シラン系樹脂を用い、
スピンナーで塗布した。

【００５２】以上は第１基板のみの工程であり、以下の
工程は第１、第２基板に共通の工程である。透明電極６
ａ、６ｂとしてＩＴＯ層をスパッタで厚さ７００Åに形
成した。そして、透明電極６ａ、６ｂの配線抵抗を下げ
るための補助電極７ａ、７ｂを厚さ２０００Åだけ、Ｍ
ｏ−Ｔａ／Ａｌ／Ｍｏ−Ｔａの多層構造で形成した。

【００５３】この配線上にショート防止層８ａ、８ｂと
してＴａ_２Ｏ_５をスパッタで９００Åの厚さに形成し
た。さらにその上にＴｉ−Ｓｉの塗布型絶縁膜を印刷、
焼成して厚さ９００Åの膜を形成した。

【００５４】これら一対の基板上にポリイミドのポリマ
ーから成る配向膜１０ａ、１０ｂを成膜し、ラビング処
理を施した後、直径１．５μｍのＳｉＯ₂ビーズスペー
サ１２を基板上に散布し、エポキシ樹脂より成るシール
剤を介して両基板を貼り合わせた。このようにして作製
したセルの中に強誘電性液晶１３を注入し、画素内部に
なだらかな勾配の凹凸形状を有する電極６ａ、６ｂがマ
トリックス構造をなした液晶表示素子を得た。

【００５５】強誘電性液晶としては、高温側でコレステ
リック相を示すものを用いる。以下の表１に示す相転移
温度及び物性値を有するピリミジン系混合液晶Ａを用い
ることができる。

【００５６】

【表１】

【００５７】以上のようにして得られた液晶素子を一対
のクロスニコル状態の偏光板で挟持し、光学応答を調べ
てた。まず、図５に示されるようなパルス巾８０μｓｅ
ｃ、パルス高２０Ｖの矩形波を印加して素子を最暗状態
とした。続いて、図６に示されるような図５とは逆極性
の矩形波を、パルス巾を８０μｓｅｃで一定にし、パル
ス高（ａＶ）を様々に変化させて印加した。この時の素
子の透過率の測定結果を、図７に示す。このように、印
加する矩形波のパルス高を変化させることによって、素
子の透過率がアナログ的に変化しており、階調表示に適
した素子を得ることができた。

【００５８】これは、柱状膜と有機膜により形成したな
だらかな勾配を持つ凹凸形状により、上下基板を貼り合
わせた後、この勾配部分で発生する電界強度の差を利用
して面積階調表示しているものである。したがってこの
手法は、強誘電性液晶に限らず、反強誘電性液晶や双安
定ねじれネマチック方式等のフレーム走査期間内で双安
定性を有する液晶素子でも同様の効果が期待できるもの
である。また、柱状膜は、カラーフィルターのバインダ
ーと同一材質の方が現像液を共通で使用できるので量産
に適しているといえる。

【００５９】図７のＶ−Ｔ特性を図８に示すように、各
色での分割値を設定し、各階調値での色度を測定した。
図８において、図８（ａ）は赤画素（赤色の表示単位）
と緑画素（緑色の表示単位）の中間調駆動条件を示し、
図８（ｂ）は青画素（青色の表示単位）の中間調駆動条
件を示す。その具体的な駆動条件を表２に示す。

【００６０】

【表２】

【００６１】各色の中間値を合成した、白の中間値、Ｗ₀ ＝Ｒ₀ ＋Ｇ₀ ＋Ｂ₀ Ｗ₁ ＝Ｒ₁ ＋Ｇ₁ ＋Ｂ₁ Ｗ₂ ＝Ｒ₂ ＋Ｇ₂ ＋Ｂ₂ Ｗ₃ ＝Ｒ₃ ＋Ｇ₃ ＋Ｂ₃ Ｗ₄ ＝Ｒ₄ ＋Ｇ₄ ＋Ｂ₄ Ｗ₅ ＝Ｒ₅ ＋Ｇ₅ ＋Ｂ₅ Ｗ₆ ＝Ｒ₆ ＋Ｇ₆ ＋Ｂ₆ の色度はすべて同じ値であった。その結果を図１２のＣ
ＩＥｘｙ色度図に示す。

【００６２】尚、上記液晶表示素子において、図１４、
１５に示す駆動波形を基本波形として用い、更に表２に
示す中間調駆動条件を用い、リセット−書込み動作によ
るマトリックス駆動を行った。各画素における各色の表
示の際の中間調表示の条件は情報信号側の電圧波高値で
制御した。図１６，１７、図１８，１９、図２０，２１
に具体的な駆動波形を示す。図１６，１７は赤表示（図
１でＩ₁₁、Ｉ₂₁…の情報線に沿った表示単位）、図１
８，１９は緑表示（図１でＩ₁₂、Ｉ₂₂…の情報線に沿っ
た表示単位）、図２０，２１は青表示（図１でＩ₁₃、Ｉ
₂₃…の情報線に沿った表示単位）のための駆動波形であ
る。この結果、白の色づきの良好な中間調表示が得られ
た。

【００６３】比較例１駆動条件を下記の表３のようにした以外は、実施例１と
全く同じ条件で色度を測定した。その結果を図１３のＣ
ＩＥｘｙ色度図に示す。色度のズレが発生したことが認
められる。

【００６４】

【表３】

【００６５】比較例１の表３に示す駆動条件を用いて図
１４，１５の駆動波形に準じてマトリックス駆動を行っ
た。赤表示、緑表示については実施例１と同様図１６，
１７、図１８，１９に示す駆動波形を用いたが、青表示
については図２２，２３に示す条件の駆動波形を用いて
中間調表示を行った。この場合、特に白での色表示が不
充分であった。

【００６６】比較例２比較例２として、柱状膜が無い他は実施例１と全く同じ
構成で液晶素子を作成した。実施例１と同様の測定を行
った結果を図９に示す。透過率変化が急峻で階調表示が
できないことがわかる。

【００６７】すなわち、Ｖ＝１５Ｖの時、透過光は４
％、Ｖ＝１５．５Ｖの時、透過光は３９％であり、階調
表示するためには、１５Ｖと１５．５Ｖの間の０．５Ｖ
の範囲で行う必要があるが、この範囲で駆動上階調値を
制御することは困難である。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
透明電極の交差部で形成される画素の面内で液晶層の厚
さに勾配を持たせ、かつ液晶層の間隔の差により生じる
色再現性の差を駆動方法で補正する手段を有することに
より、色再現性の良好な、特に白の中間調表示の色特性
が良い階調表示を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶素子の一例を示す概略平面図であ
る。

【図２】図１の液晶素子のＡ−Ａ’線断面図である。

【図３】図１の液晶素子のＢ−Ｂ’線断面図である。

【図４】実施例１の有機膜上の形状を模式的に示した断
面図である。

【図５】本発明による液晶素子の光学応答を測定する時
に印加したパルス電圧波形である。

【図６】本発明による液晶素子の光学応答を測定する時
に印加したパルス電圧波形である。

【図７】本発明による実施例１の液晶素子の光学応答の
測定結果を示した図である。

【図８】実施例１の駆動条件を示す図である。

【図９】本発明による比較例２の液晶素子の光学応答の
測定結果を示した図である。

【図１０】液晶層厚ｄと、透過光強度Ｉの波長λの関係
を示す図である。

【図１１】実施例１のＣＩＥｘｙ色度を示す図である。

【図１２】実施例１の他のＣＩＥｘｙ色度を示す図であ
る。

【図１３】比較例１のＣＩＥｘｙ色度を示す図である。

【図１４】実施例１の駆動波形の基本波形を示す図であ
る。

【図１５】実施例１の駆動波形の基本波形を示す図であ
る。

【図１６】実施例１の赤表示の駆動波形を示す図であ
る。

【図１７】実施例１の赤表示の駆動波形を示す図であ
る。

【図１８】実施例１の緑表示の駆動波形を示す図であ
る。

【図１９】実施例１の緑表示の駆動波形を示す図であ
る。

【図２０】実施例１の青表示の駆動波形を示す図であ
る。

【図２１】実施例１の青表示の駆動波形を示す図であ
る。

【図２２】比較例１の青表示の駆動波形を示す図であ
る。

【図２３】比較例１の青表示の駆動波形を示す図であ
る。

【符号の説明】

ｌａ，ｌｂ絶縁性基板２アンダーコート層３カラーフィルター４柱状膜５有機膜６ａ，６ｂ透明電極７ａ，７ｂ補助電極８ａ，８ｂショート防止層９ａ，９ｂ粗面形成層１０ａ，１０ｂ配向層１１接着ビーズ１２スペーサビーズ１３液晶層１４遮光層１５凹凸形状

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間に液晶層を有する液晶素子
であって、少なくとも一方の基板にカラーフィルター膜
を設け、該カラーフィルター膜に対応して表示単位が構
成されており、該液晶層の厚みが一表示単位内で分布を
有し、且つ該液晶層の厚み分布による一表示単位内での
色表示再現性の差を補償する駆動信号を付与する手段を
有する液晶素子。
【請求項２】前記一表示単位内での液晶層の厚さ分布
を利用し、一表示単位に印加される駆動実効電圧を分割
して制御することにより、中間調表示を行う請求項１記
載の液晶素子。
【請求項３】前記カラーフィルター膜として赤、緑、
青のフィルターを設け、前記一表示単位内での液晶層の
厚さ分布を利用し一表示単位に印加される駆動実効電圧
を分割制御することにより中間調表示を行い、該駆動実
効電圧の分割区分数を、各カラーフィルターに対応する
表示単位ごとに異ならせる請求項１記載の液晶素子。
【請求項４】少なくとも一方の基板において、該一表
示単位に対応する領域において複数の柱状膜が形成さ
れ、該柱状膜に有機膜が形成され、該柱状膜に基づく凹
凸形状が設けられている請求項１記載の液晶素子。
【請求項５】前記液晶がカイラルスメクチック相を呈
する液晶である請求項１記載の液晶素子。