JP2000275684A - 液晶素子およびそれを用いた液晶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 アクティブマトリクス駆動によりアナログ階
調が可能で、視覚特性に優れた液晶素子を提供する。 【解決手段】 アクティブマトリクス駆動されることに
よりアナログ階調表示を行う液晶素子において、電圧無
印加時では、液晶の平均分子軸が単安定化された第一の
状態を示し、第一の極性の電圧印加時には、液晶の平均
分子軸は印加電圧の大きさに応じた角度で単安定化され
た位置から一方の側にチルトし、第一の極性とは逆極性
の第二の極性の電圧印加時には、液晶の平均分子軸は単
安定化された位置から第一の極性の電圧を印加したとき
とは逆側にチルトし、第一の極性の電圧印加時と第二の
極性の電圧印加時の液晶の平均分子軸の第一の状態にお
ける単安定化された位置を基準とした最大チルト状態の
チルトの角度をそれぞれβ１、β２としたとき、β１＞
β２＞０なる領域Ｄ１と０＜β１＜β２なる領域Ｄ２と
を存在させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フラットパネルデ
ィスプレイ、プロジェクションディスプレイおよびプリ
ンター等に用いられるライトバルブに使用される液晶素
子並びにそれらを使用した表示装置をはじめとする液晶
装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、広範に用いられている、ＴＦＴ等の
能動素子を用いたネマティック液晶表示素子の代表的な
液晶モードとして、たとえばエム・シャット（Ｍ．Ｓｃ
ｈａｄｔ）とダブリュー・ヘルフリッヒ（Ｗ．Ｈｅｌｆ
ｒｉｃｈ）著ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ第１８巻、第４号（１９７１年２月１５日発行）
第１２７頁から１２８頁において示されたツイステッド
ネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード
や、ねじれ角を大きくしたスーパーツイステッドネマチ
ック（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）
モードが広く用いられている。また、横方向電界を利用
したインプレインスイッチング（Ｉｎ−Ｐｌａｉｎ Ｓ
ｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードが発表されており、従来型の
液晶ディスプレイの欠点であった視野角特性の改善がな
されている。一方、こうしたＴＦＴ等の能動素子を用い
ない、ネマティック液晶表示素子の代表例として、スー
パーツイステッドネマティック（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓ
ｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードがある。このように、
こうしたネマティック液晶を用いた液晶表示素子は様々
なモードが存在するのであるが、そのいずれのモードの
場合にも液晶の応答速度が数十ミリ秒以上かかってしま
うという問題点が存在した。

【０００３】このような従来型のネマティック液晶素子
のスピードを改善するものとして、クラーク（Ｃｌａｒ
ｋ）およびラガウェル（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により提
案された表面安定化強誘電性液晶素子（特開昭５６−１
０７２１６号公報、米国特許第４３６７９２４号明細
書）がある。これは自発分極により反転スイッチングを
行うため、非常に速い応答速度が得られることから、高
速表示素子あるいはライトバルブとして適していると考
えられる。さらにこの素子は明状態を複屈折を利用して
光を透過させるのが一般的であり、比較的広い視野角特
性を有することも特徴となっている。

【０００４】一方、最近では液晶が３安定性状態を示す
反強誘電性液晶が注目されている。この反強誘電性液晶
も強誘電性液晶同様に、液晶分子の自発分極への作用に
より分子の反転スイッチングがなされるため、非常に速
い応答速度が得られる。この液晶材料は、電圧無印加時
には液晶分子は互いの自発分極を打ち消し合うような分
子配列構造をとるため、電圧を印加しない状態では自発
分極は存在しないことが特徴となっている。

【０００５】こうした自発分極による反転スイッチング
を行う強誘電性液晶や反強誘電性液晶は、いずれもカイ
ラルスメクチック液晶相を示す液晶である。すなわち、
従来ネマティック液晶が抱えていた応答速度に関する問
題点を解決できるという意味において、スメクティック
液晶を用いた液晶表示素子の実現が期待されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、高速応答
性能など次世代のディスプレイ等に自発分極を有するス
メクティック液晶が期待されているが、特に上述の双安
定性状態や３安定状態を用いるモードでは、一画素内で
の階調表示を実現することが原理的に困難であった。

【０００７】そこで、近年、カイラルスメクチック相を
示す液晶を用いて階調制御を行うモードとして、「ショ
ートピッチタイプの強誘電性液晶」、「高分子安定型強誘
電性液晶」および「無閾反強誘電性液晶」などが提案さ
れてるが、いずれも実用に十分なレベルに至っているも
のはない。そこで、本発明者らは特願平１０−１７７１
４５号（以下、先願という）に記載されている素子を発
明し提案している。当該発明では、例えば、高温側より
等方性液体相（ＩＳＯ．）−コレステリック相（Ｃｈ）
−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ^* ）、または等方
性液体相（ＩＳＯ．）−カイラルメスメクチックＣ相
（ＳｍＣ^* ）を示す相系列の材料に着目し、仮想コーン
のエッジより内側の位置にて単安定化させるようにして
いる。そして例えば、Ｃｈ−ＳｍＣ^* 相転移の際、また
はＩ相（ＩＳＯ．）−ＳｍＣ^* 相転移の際に一対の基板
間に正負いずれかのＤＣ電圧を印加する、などによって
層方向を一方向に均一化させている。これにより高速応
答且つ階調制御が可能で、動画質に優れた高輝度の液晶
素子を、高い量産性とともに実現しうる。

【０００８】しかしながら、先願に記載されている液晶
素子はこうした優れた特長を有するが、視野角特性に関
して素子を横または斜めから観測した時には白色の色調
が変わってしまうという問題点が生じていた。その原因
は明状態を複屈折効果によって光透過させているため、
素子を斜めから観測した時、その光路差（リタデーショ
ン）が分子長軸方向から観測した場合と、分子短軸方向
から観測した場合とで異なってしまうことが原因であ
る。すなわち、液晶分子長軸方向に視野角を傾けると、
その他の方位に視野角を傾けた場合よりも液晶分子の複
屈折異方性が変化しやすく、その方位で、他の方位より
階調が反転しやすく且つ色調が変化し易い。また、それ
と９０゜の角度をなす液晶分子の短軸方向では、複屈折
異方性は変化しないが、視野角の傾きにしたがって光路
長が増加することにより、白色の色調が、その方位で黄
色にシフトする。

【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その課題とするところは、先願に記載されている
液晶素子に関して、先願において提案された動画のキレ
という特徴を保存しつつ、当該素子を横または斜めから
観測した時生じる色調の変化を抑制し、色調の視野角依
存性の存在しない液晶素子、並びに該素子を用いた液晶
装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、下
記発明によって解決される。即ち、本発明の液晶素子
は、カイラルスメクチック液晶と、該液晶に電圧を印加
する一対の電極と、該液晶を挟持して対向すると共に少
なくとも一方の対向面に該液晶を配向させるための一軸
性配向処理が施された一対の基板であり、少なくとも一
方の基板に各画素に対応する電極に接続したアクティブ
素子を有するものと、少なくとも一方の基板側に配置さ
れた偏光板とを備え、前記アクティブ素子を駆動する駆
動回路によってアクティブマトリクス駆動されることに
よりアナログ階調表示を行う液晶素子であって、即ち、
本発明の液晶素子は、カイラルスメクチック液晶と、該
液晶に電圧を印加する一対の電極と、該液晶を挟持して
対向すると共に少なくとも一方の対向面に該液晶を配向
させるための一軸性配向処理が施された一対の基板と、
少なくとも一方の基板側に配置された偏光板とを備え、
当該基板は各画素に対応する電極に接続したアクティブ
素子を有する基板であり、前記アクティブ素子を駆動す
る駆動回路によってアクティブマトリクス駆動されるこ
とによりアナログ階調表示を行う液晶素子であって、電
圧無印加時では、該液晶の平均分子軸が単安定化された
第一の状態を示し、第一の極性の電圧印加時には、該液
晶の平均分子軸は印加電圧の大きさに応じた角度で該単
安定化された位置から一方の側にチルトし、該第一の極
性とは逆極性の第二の極性の電圧印加時には、該液晶の
平均分子軸は該単安定化された位置から第一の極性の電
圧を印加したときとは逆側にチルトし、第一の極性の電
圧印加時と第二の極性の電圧印加時の液晶の平均分子軸
の該第一の状態における単安定化された位置を基準とし
た最大チルト状態のチルトの角度をそれぞれβ１、β２
としたとき、β１＞β２＞０なる領域Ｄ１と０＜β１＜
β２なる領域Ｄ２とが存在することを特徴とする液晶素
子である。

【００１１】

【発明の実施の形態】そして、本発明の実施の形態に係
る液晶素子は、上記Ｄ１およびＤ２が隣り合った画素毎
に互い違いに存在すること、あるいは複数の画素を一ま
とまりとしたブロックとしたとき、上記Ｄ１およびＤ２
が隣り合ったブロック毎に互い違いに存在する液晶素子
である。

【００１２】また、上記β１、β２に関して、β１およ
びβ２が領域Ｄ１においては、 β１≧５×β２ であり、β１およびβ２が領域Ｄ２においては、 β１≦１／５×β２ である、液晶素子である。

【００１３】また、前記カイラルスメクチック液晶の相
転移系列が、高温側より、等方性液体相（ＩＳＯ．）−
コレステリック相（Ｃｈ）−カイラルスメクチックＣ相
または等方性液体相（ＩＳＯ．）−カイラルスメクチッ
クＣ相であって、且つ該液晶のスメクチック層の法線方
向がＤ１内およびＤ２内のそれぞれにおいては実質的に
一方向であり、Ｄ１での層法線方向とＤ２での層法線方
向とが互いに異なることを特徴とする液晶素子である。

【００１４】また、本発明によれば、上記の液晶素子
と、該素子を駆動するための手段とを具備した表示装置
が提供される。さらに本発明によれば、前記アクティブ
素子の駆動法において、上記Ｄ１とＤ２に対してそれぞ
れ正の電界と負の電界とが交互に印加されるようにそれ
ぞれの映像信号線に信号を供給するアクティブマトリク
ス型液晶装置が提供される。

【００１５】

【作用】本発明の液晶素子で用いる液晶には、複屈折効
果によって明暗のコントラストを表現する液晶が好適に
用いられる。例えば透過型の素子として用いる場合、２
枚の偏光板をクロスニコルとし、その偏光板間に当該素
子を配設し、液晶素子の光軸方向と２枚の偏光板のうち
のいずれか一方の偏光方向とを一致させることにより暗
状態を実現し、電圧の印加によって液晶素子の光軸方向
を制御することによって複屈折現象を起こし明状態を制
御するのが一般的である。

【００１６】ここで例えば２θ＝４５゜の強誘電性液晶
をクロスニコル下に配設した場合を考える。このとき安
定状態Ｓ１での光軸方向を２枚の偏光板のいずれか一方
の偏光方向に揃えることにより暗状態を実現し、もう一
方の光軸が偏光板から例えば４５゜傾いた状態Ｓ２を複
屈折効果によって白色を表現すべく素子の光路差（リタ
デーション）Δｎ・ｄをλ／２（λは可視光領域前後の
波長）に設定するのが一般的である。ここで、λ＝５５
０ｎｍ（Δｎ・ｄ＝２７５ｎｍ）となるよう素子を設定
した場合、基板法線方向を極角０゜としたとき、例えば
極角４５゜のコーンの円周から見た場合、明状態の光路
差（リタデーション）は方位角θ方向に大きく依存し変
化してしまう。その原因は上述したように、明状態を複
屈折効果によって光透過させているため、素子を斜めか
ら観測した時、その光路差（リタデーション）が分子長
軸方向から観測した場合と、分子短軸方向から観測した
場合とで異なってしまうことが原因である。すなわち、
液晶分子長軸方向に視野角を傾けると、その他の方位に
視野角を傾けた場合よりも液晶分子の複屈折異方性が変
化しやすく、その方位で、他の方位より階調が反転しや
すく且つ色調が変化し易い。また、それと９０゜の角度
をなす液晶分子の短軸方向では、複屈折異方性は変化し
ないが、視野角の傾きにしたがって光路長が増加するこ
とにより、白色の色調が、その方位で黄色にシフトす
る。

【００１７】そこで、このような素子において、例えば
図１に示すように画素毎、または複数の画素を一つの単
位としたブロック毎に、層方向の異なるドメインＤ１、
Ｄ２を形成し、隣り合った画素あるいはブロックにおけ
る層方向を互いに異なるようにする。そして、Ｄ１にお
ける暗状態を示す分子位置をＢ１、Ｄ２における暗状態
を示す分子位置をＢ２としたとき、例えばＢ１の分子位
置はＤ１の層法線方向Ｎ１から時計回りに回転した位
置、Ｂ２の分子位置はＤ２の層法線方向Ｎ２から反時計
回りに回転した位置、であり、かつＢ１およびＢ２の平
均分子軸は一軸配向処理方向とは若干ずれた方向へと配
向している。また、電圧を印加した場合、Ｄ１における
明状態を示す分子位置をＷ１、Ｄ２における明状態を示
す分子位置をＷ２としたとき、Ｗ１はＢ１から反時計回
りに回転した位置、Ｗ２はＢ２から時計回りに回転した
位置に存在する。こうした場合、Ｗ１状態を斜めから観
測したときに液晶分子長軸方向から観測している場合は
Ｗ２を同様の方向から観測したとき液晶分子短軸方向か
ら観測することになり、互いに補償し合い、白色の色調
が視角によって変化することがない。

【００１８】こうした層方向の異なるドメインＤ１，Ｄ
２を形成する手段としては、 １）Ｃｈ−ＳｍＣ^* 相転移の際、またはＩ相−ＳｍＣ^*
相転移の際に、例えばＤ１に正、Ｄ２に負のＤＣ電圧と
するなど、ドメインによって印加するＤＣ電圧の極性を
変化させる。 ２）Ｄ１，Ｄ２ドメイン部分に異なる配向膜を用いる。 ３）Ｄ１，Ｄ２ドメイン部分に対する配向膜の処理法
（ラビング強度、ＵＶ照射等の条件）を変える。など、
様々な方法が考えられるが、いずれの手段を用いても良
い。

【００１９】このように、先願に記載された、カイラル
スメクチック液晶を少なくとも一方がアクテイブ素子を
有する一対の電極基板間に挟み、該液晶が単安定化され
た平均分子軸から印加電圧に応じた角度チルトすること
によりアナログ階調表示を行う液晶素子（片側Ｖ字ＦＬ
Ｃ）において、隣接する画素毎（またはブロック毎）
に、層法線方向を異ならせることにより、斜めから見た
時に観測される黄色い色付きを防止することができる。

【００２０】一方、こうして得られた液晶素子を線順次
駆動する際、例えば偶数フィールドではパネル全面に第
一の極性の電界が印加され、それに続く奇数フィールド
ではパネル全面に第二の極性の電界が印加されるような
フレーム反転駆動するとする。このとき偶数フィールド
（第一の極性）では領域Ｄ１において液晶分子は大きく
チルトし、領域Ｄ２では液晶分子は小さくチルトする。
逆に奇数フィールド（第二の極性）では領域Ｄ１におい
て液晶分子は小さくチルトし、領域Ｄ２では液晶分子は
大きくチルトする。つまり、偶数・奇数フィールドいず
れにおいてもパネル表示は、領域Ｄ１あるいは領域Ｄ２
のいずれかが大きくチルトするため明表示となってしま
い、先願において提唱した「高輝度（第一の輝度）のフ
レームと低輝度（第二の輝度）のフレームより画像を形
成」することにはならないため、良好な動画質を得るこ
とができない。

【００２１】そこで本発明では、Ｄ１とＤ２に対してそ
れぞれ正の電界と負の電界とが交互に印加されるように
それぞれの映像信号線に信号を供給しパネルに電界を与
えることで、上記問題を解決することができる。つま
り、例えば偶数フィールドでは領域Ｄ１に第一の極性の
電界が印加され領域Ｄ２に第二の極性の電界が印加さ
れ、それに続く奇数フィールドでは領域Ｄ１に第二の極
性の電界が印加され領域Ｄ２に第一の極性の電界が印加
されるとする。このとき偶数フィールドでは領域Ｄ１に
対して第一の極性の電界が印加されているため液晶分子
は大きくチルトし、領域Ｄ２に対して第二の極性の電界
が印加されているため、ここでも液晶分子は大きくチル
トする。逆に奇数フィールドでは領域Ｄ１に対して第二
の極性の電界が印加されているため液晶分子は小さくチ
ルトし、領域Ｄ２に対して第一の極性の電界が印加され
ているため、ここでも液晶分子は小さくチルトする。つ
まり、偶数フィールドにおいて高輝度表示で、奇数フィ
ールドにおいて低輝度表示されることから、当該駆動を
用いることにより良好な視野角特性を実現しつつ良好な
動画質を得ることが可能となる。

【００２２】

【実施例および比較例】（液晶セルの作製）透明電極と
して７００ÅのＩＴＯ膜を形成した厚さ１．１ｍｍの一
対のガラス基板を用意した。該基板の透明電極上に、下
記の繰り返し単位ＰＩ−ａを有するポリイミド前駆体を
スピンコート法により塗布し、その後、８０℃５分間の
前乾燥を行った後、２００℃で１時間加熱焼成を施し膜
厚２００Ａのポリイミド被膜を得た。

【００２３】

【化１】 続いて、当該基板上のポリイミド膜に対して一軸配向処
理としてナイロン布によるラビング処理を施した。ラビ
ング処理の条件は、径１０ｃｍのロールにナイロン（Ｎ
Ｆ−７７／帝人製）を貼り合わせたラビングロールを用
い、押し込み量０．３ｍｍ、送り速度１０ｃｍ／ｓｅ
ｃ、回転数１０００ｒｐｍ、送り回数４回とした。続い
て、一方の基板上にスペーサーとして、平均粒径２．０
μｍのシリカビーズを散布し、各基板のラビング処理方
向が互いに反平行（アンチパラレル）となるように対向
させ、均一なセルギャップのセル（単画素の空セル）を
得た。

【００２４】（アクティブマトリクスセルの作製）上記
同様の材料、および条件の透明電極、ポリイミド配向膜
を用い、一方の基板をゲート絶縁膜として窒化シリコン
膜を備えたａ−ＳｉＴＦＴを有するアクティブマトリク
ス基板とし、一方の基板にＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ
ーを有する、図２〜図４に示す画素構造のアクティブマ
トリクスセル（パネル）を作製した。画面サイズは１
０．４インチ、画素数は８００×６００×ＲＧＢとし
た。

【００２５】図２は、当該素子を、駆動手段を加えた形
で、一方の基板（アクティブマトリクス基板）の構成を
中心に模式的に示したものである。図３は図２に示すパ
ネルの画素部分の等価回路を示す。

【００２６】図２および図３に示す構成では、液晶素子
に相当するパネル部９０において、駆動手段である走査
信号ドライバ９１に連結した走査線に相当する図面上水
平方向のゲート線Ｇ１、Ｇ２・・・ と、駆動手段である情
報信号ドライバ９２に連結した情報信号線に相当する図
面上縦方向のソース線Ｓ１、Ｓ２・・・ が互いに絶縁され
た状態で直交するように設けられており、その各交点の
画素に対応してスイッチング素子に相当する薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）９４および画素電極９５が設けられて
いる（同図では簡略化のため５×５画素の領域のみを示
す）。尚、スイッチング素子として、ＴＦＴの他、ＭＩ
Ｍ素子を用いることもできる。ゲート線Ｇ１、Ｇ２…は
ＴＦＴ９４のゲート電極に接続され、ソース線Ｓ1 、Ｓ
２…はＴＦＴ９４のソース電極に接続され、画素電極９
５はＴＦＴ９４のドレイン電極に接続されている。かか
る構成において、走査信号ドライバ９１によりゲート線
Ｇ1 、Ｇ２…が例えば線順次に走査選択されてゲート電
圧Ｖｇが供給され、このゲート線の走査選択に同期して
情報信号ドライバ９２から、各画素に書き込む情報に応
じた情報信号電圧Ｖｓがソース線Ｓ１、Ｓ２…に供給さ
れ、ＴＦＴ９４を介して各画素電極９５に印加される。
これにより、液晶層４９に図３のＶｐｉｘが印加され、
液晶の平均分子軸のチルト角が制御される。

【００２７】図４は、図２に示すようなパネル構成にお
ける各画素部分（１ドット分）の断面構造の一例を示
す。同図に示す構造では、ＴＦＴ９４および画素電極９
５を備えるアクティブマトリクス基板２０と共通電極４
２を備えた対向基板４０間に、自発分極Ｐｓを有する液
晶層４９が挟持され、液晶容量（Ｃ１ｃ）３１が構成さ
れている。

【００２８】アクティブマトリクス基板２０について
は、ＴＦＴ９４としてアモルファスＳｉＴＦＴを用いた
例が示されている。ＴＦＴ９４はガラス等からなる基板
２１上に形成され、図２に示すゲート線Ｇ１、Ｇ２…に
接続したゲート電極２２上に窒化シリコン（ＳｉＮｘ）
等の材料からなる絶縁膜（ゲート絶縁膜）２３を介して
ａ−Ｓｉ層２４が設けられており、該ａ−Ｓｉ層２４上
に、夫々ｎ⁺ ａ−Ｓｉ層２５、２６を介してソース電極
２７およびドレイン電極２８が互いに離間して設けられ
ている。ソース電極２７は図２に示すソース線Ｓ１、Ｓ
２…に接続し、ドレイン電極２８はＩＴＯ膜等の透明導
電膜からなる画素電極９５に接続している。また、ＴＦ
Ｔ９４におけるａ−Ｓｉ層２４上をチャネル保護膜２９
が被覆している。このＴＦＴ９４は、該当するゲート線
が走査選択された期間においてゲート電極２２にゲート
パルスが印加されオン状態となる。

【００２９】さらに、アクティブマトリクス基板２０に
おいては、画素電極９５と該電極のガラス基板２１側に
設けられた保持容量電極３０により絶縁膜２３（ゲート
電極２２上の絶縁膜と連続的に設けられた膜）を挟持し
た構造により保持容量（Ｃｓ）３２が液晶層４９と並列
の形で設けられている。保持容量電極３０はその面積が
大きい場合、開口率の低下を防ぐため、ＩＴＯ膜等の透
明導電膜により形成される。

【００３０】アクティブマトリクス基板２０のＴＦＴ９
４および画素電極９５上には液晶の配向状態を制御する
為の例えばラビング処理等の一軸配向処理が施された配
向膜４３ａが設けられている。

【００３１】一方、対向基板４０では、ガラス基板４１
上に、全面同様の厚みで共通電極４２、および液晶の配
向状態を制御する為の配向膜４３ｂが積層されている。

【００３２】尚、上記セル構造は、互いに偏光軸が直交
した関係にある一対の偏光板間に挟持されている（図示
せず）。

【００３３】上記構造のパネルの画素部分において、液
晶層４９としては、自発分極を有する液晶、例えばカイ
ラルスメクチック相を呈する液晶が用いられる。そし
て、液晶層４９は、図５に示す光学特性を示すように設
定される。

【００３４】尚、図２〜図４に示すようなパネル構成に
おいて、アクティブマトリクス基板として、多結晶Ｓｉ
（ｐ−Ｓｉ）ＴＦＴを備えた基板を用いることができ
る。

【００３５】（液晶組成物の調製）下記液晶性化合物を
混合して液晶組成物ＬＣ−１を調製した。構造式に併記
した数値は混合の際の重量比率である。

【００３６】

【化２】 上記液晶組成物ＬＣ−１の物性パラメータを以下に示
す。

【００３７】

【式１】

【００３８】（比較例）上記のプロセスで作製した単画
素のセルおよびアクティブマトリクスセルに液晶組成物
ＬＣ−１を等方相の温度で注入し、液晶をカイラルスメ
クティック液晶相を示す温度まで冷却し、この冷却の
際、Ｃｈ−ＳｍＣ^* 相転移前後において、素子全体に−
５Ｖのオフセット電圧（電流）を印加して冷却を行う処
理を施し、液晶サンプルＡ、Ｂを作成した。かかるサン
プルについて、下記の項目についての評価を行った。

【００３９】１．配向状態 単画素のセルである素子サンプルＡの液晶の配向状態に
ついて偏光顕微鏡観察を行なった。その結果、室温（３
０℃）では、電圧無印加で最暗軸がラビング方向と若干
ずれた状態であり、且つ層法線方向がセル全体で一方向
しかないほぼ均一な配向状態が観測された。

【００４０】２．光学応答 液晶素子が示す電気光学応答を測定するために、素子サ
ンプルＡについてセルをクロスニコル下でフォトマルチ
プライヤー付き偏光顕微鏡に、偏光軸を電圧無印加状態
で暗視野となるように配置した。これに３０℃において
±５Ｖ、０．２Ｈｚの三角波を印加した際の光学応答を
観測すると、正極性の電圧印加に対しては、印加電圧の
大きさに応じて徐々に透過光量（透過率）が増加してい
った。一方、負極性の電圧印加の際の光学応答の様子
は、電圧レベルに対して透過光量が変化しているもの
の、その最大光量は、正極性電圧印加の際の最大透過率
と比較すると、１／１０程度であった。

【００４１】３．矩形波応答 サンプルＡについて三角波応答と同様の装置を用いて、
６０Ｈｚ（±５Ｖ）の矩形波電圧を印加して電圧を変化
させながら光学レベルを測定した。その結果、正極性の
電圧には、十分に光学応答し、その光学応答は前状態に
は依存せずに安定した中間調状態が得られることが確認
できた。また、負極性の電圧に対しても同じ電圧絶対値
の正極性電圧印加の場合の１／１０程度の光学応答が確
認され、正負の電圧に対する光学応答の平均値は前状態
には依存せず安定した中間調が得られることが確認でき
た。

【００４２】４．視野角特性評価 ＴＦＴを用いたアクティブマトリクスパネルであるサン
プルＢを用いて視覚特性評価を行った。その結果、パネ
ル全面を白色に表示した場合には、見る角度によって青
みがかったり黄色みがかったりといった透過率の波長依
存性に視角依存性が見られた。

【００４３】（実施例）上記比較例と同様のプロセスで
作製したアクティブマトリクスセルに液晶組成物ＬＣ−
１を等方相の温度で注入し、液晶をカイラルスメクティ
ック液晶相を示す温度まで冷却し、この冷却の際、Ｃｈ
−ＳｍＣ^* 相転移前後において、オフセット電圧（直
流）電圧を印加して冷却を行う処理を施し、液晶素子サ
ンプルＣを作製した。このときのアクティブマトリクス
セルのｍ行ｎ列の画素への電圧の印加法として、（ｍ＋
ｎ）が偶数の画素には＋５ＶのＤＣオフセット電圧を、
（ｍ＋ｎ）が奇数の画素には−５ＶのＤＣオフセット電
圧を印加ながら冷却を行った。かかるサンプルＣについ
て、下記の項目についての評価を行った。

【００４４】１．配向状態 素子サンプルＣの液晶の配向状態について偏光顕微鏡観
察を行なった。その結果、各画素については室温（３０
℃）では、電圧無印加で最暗軸がラビング方向と若干ず
れた状態であり、且つ層法線方向が各画素内では一方向
しかないほぼ均一な配向状態が観測された。また、隣り
合った画素では層法線方向が互いに異なる配向状態とな
っていた。

【００４５】２．視野角特性評価 ２−１ フレーム反転駆動による評価 ＴＦＴを用いたアクティブマトリクスパネルであるサン
プルＣを用いて視覚特性評価を行った。このときの駆動
法として、偶数フレームではパネル全面に正の電界を印
加するように、それに続く奇数フレームではパネル全面
に負の電界を印加するようにフレーム反転駆動した。そ
の結果、パネル全面を白色に表示した場合には、見る角
度によらず色調変化のない白色表示が実現できた。 ２−２ ドット反転駆動による評価 ＴＦＴを用いたアクティブマトリクスパネルであるサン
プルＣを用いて視覚特性評価を行なった。このときｍ行
ｎ列の画素への電圧の印加法として、偶数フレームでは
（ｍ＋ｎ）が偶数の画素には正の電界を、（ｍ＋ｎ）が
奇数の画素には負の電界を印加するように、それに続く
奇数フレームでは（ｍ＋ｎ）が偶数の画素には負の電界
を、（ｍ＋ｎ）が奇数の画素には正の電界を印加するよ
うにドット反転駆動した。その結果、パネル全面を白色
に表示した場合には、見る角度によらず色調変化のない
白色表示が実現できた。

【００４６】３．動画質評価 ３−１ フレーム反転駆動による評価 ＴＦＴを用いたアクティブマトリクスパネルであるサン
プルＣを用いてフレーム反転駆動による動画質評価を行
なった。この動画質評価は１０名程度の非専門家による
主観評価とし、下記５段階の尺度（カテゴリー）で評価
した。評価に使用した画像は、ＢＴＡのハイビジョン標
準画像（静止画）から３種類（肌色チャート、感光案内
板、ヨットハーバー）を選び、その中の中心部分の４３
２×１６８画素を切り出して使用した。さらにこれらの
画像をテレビ番組の一般的な動き速度程度である６．８
（ｄｅｇ／ＳｅＣ）の一定速度で移動させて動画像を作
成し、画像のボケを評価した。 ・尺度５…画面の周辺ボケが全く観察されずキレのよい
良好な動画質。 ・尺度４…画面の周辺ボケがほとんど気にならない。 ・尺度３…画面の周辺ボケが観察され、細かい文字は判
別し難い。 ・尺度２…画面の周辺ボケが顕著となり、大きな文字も
判別し難い。 ・尺度１…画面全体にボケが顕著となり、原画像がほと
んど判別不能。 その結果、若干ではあるが動画像の周辺ぼけが観測され
た。この周辺ぼけ度合いを主観評価すると、上記５段階
評価で３〜４程度であった。 ３−２ ドット反転駆動による評価 ＴＦＴを用いたアクティブマトリクスパネルであるサン
プルＣを用いて上記の動画質評価をドット反転駆動によ
り行なった。その結果周辺ぼけが全く感じられない動画
像が観測された。この周辺ぼけ度合いを主観評価する
と、５段階評価カテゴリーで５であった。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
カイラルスメクチック相を示す液晶を用いた液晶素子で
あって、高速応答且つ階調制御が可能であり、視覚特性
に優れ良好な動画質を有する液晶素子が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る液晶パネルの動作説
明図である。

【図２】 図１の液晶パネルの模式的構成図である。

【図３】 図２のパネル構成における各画素部分の断面
構造図である。

【図４】 図３の画素部分の等価回路図である。

【図５】 図３における液晶層の光学特性の一例を示す
グラフである。

【符号の説明】

Ｂ１，Ｂ２：暗状態を示す分子位置、Ｄ１，Ｄ２：領
域、Ｇ１，Ｇ２,・・・：ゲート線、Ｎ１，Ｎ２：層法線方
向、Ｓ１，Ｓ２,・・・：ソース線、Ｗ１，Ｗ２：明状態を
示す分子位置、２０：アクティブマトリクス基板、２
１：ガラス基板、２２：ゲート電極、２３：絶縁膜（ゲ
ート絶縁膜）、２４：ａ−Ｓｉ層、２５，２６：ｎ⁺ ａ
−Ｓｉ層２７：ソース電極、２８：ドレイン電極、２
９：チャネル保護膜、３０：保持容量電極、３１：液晶
容量（Ｃｌｃ）、３２：保持容量（ＣＳ）、４０：対向
基板、４２：共通電極、４３ａ，４３ｂ：配向膜、４
９：液晶層、９０：パネル部、９１：走査信号ドライ
バ、９２：情報信号ドライバ、９４：薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）、９５：画素電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/1337 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/1337 ５０５ ５Ｃ０８０ Ｇ０９Ｇ 3/20 ６２１ Ｇ０９Ｇ 3/20 ６２１Ｃ ６２１Ｂ ６２３ ６２３Ｗ 3/36 3/36 (72)発明者 門叶 剛司 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 EA12 GA04 GA17 HA03 HA04 HA08 HA12 HA18 JA19 KA07 MA01 MA10 MA13 2H090 JB08 KA14 LA04 LA09 MA15 MB01 2H093 NA13 NA16 NA33 NA34 NA43 NC34 ND01 ND06 ND32 NE02 NE04 NE06 NF19 NG02 4H027 BA06 BB09 BC04 BC05 BD16 BE02 DE01 DE03 DE09 DJ01 5C006 AA16 AC11 AC15 AC21 AF42 AF43 AF44 BA12 BB16 BC13 EC11 FA12 FA51 FA55 5C080 AA10 BB05 CC06 DD08 DD30 EE19 EE29 FF11 JJ01 JJ02 JJ03 JJ05

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カイラルスメクチック液晶と、該液晶に
   電圧を印加する一対の電極と、該液晶を挟持して対向す
   ると共に少なくとも一方の対向面に該液晶を配向させる
   ための一軸性配向処理が施された一対の基板であって少
   なくとも一方の基板に各画素に対応する電極に接続した
   アクティブ素子を有するものと、少なくとも一方の基板
   側に配置された偏光板とを備え、前記アクティブ素子を
   駆動する駆動回路によってアクティブマトリクス駆動さ
   れることによりアナログ階調表示を行う液晶素子におい
   て、 電圧無印加時では、該液晶の平均分子軸が単安定化され
   た第一の状態を示し、第一の極性の電圧印加時には、該
   液晶の平均分子軸は印加電圧の大きさに応じた角度で該
   単安定化された位置から一方の側にチルトし、該第一の
   極性とは逆極性の第二の極性の電圧印加時には、該液晶
   の平均分子軸は該単安定化された位置から第一の極性の
   電圧を印加したときとは逆側にチルトし、第一の極性の
   電圧印加時と第二の極性の電圧印加時の液晶の平均分子
   軸の該第一の状態における単安定化された位置を基準と
   した最大チルト状態のチルトの角度をそれぞれβ１、β
   ２としたとき、 β１＞β２＞０なる領域Ｄ１と０＜β１＜β２なる領域
   Ｄ２とが存在することを特徴とする液晶素子。
2. 【請求項２】 前記領域Ｄ１およびＤ２が画素単位で存
   在し、隣り合った画素毎に互い違いに存在することを特
   徴とする請求項１記載の液晶素子。
3. 【請求項３】 複数の画素を一まとまりとしたブロック
   としたとき、前記領域Ｄ１およびＤ２が隣り合ったブロ
   ック毎に互い違いに存在することを特徴とする請求項１
   記載の液晶素子。
4. 【請求項４】 前記角度β１およびβ２が前記領域Ｄ１
   においては、 β１≧５×β２ であり、前記角度β１およびβ２が前記領域Ｄ２におい
   ては、 β１≦１／５×β２ であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の
   液晶素子。
5. 【請求項５】 前記カイラルスメクチック液晶の相転移
   系列が、高温側より、等方性液体相（ＩＳＯ．）−コレ
   ステリック相（Ｃｈ）−カイラルスメクチックＣ相であ
   るか、または等方性液体相（ＩＳＯ．）−カイラルスメ
   クチックＣ相であり、該液晶のスメクチック層の法線方
   向が領域Ｄ１内およびＤ２内のそれぞれにおいては実質
   的に一方向であり、且つ領域Ｄ１での層法線方向と領域
   Ｄ２での層法線方向とが互いに異なることを特徴とする
   請求項４記載の液晶素子。
6. 【請求項６】 前記カイラルスメクチック液晶のバルク
   状態でのらせんピッチがセル厚の２倍より長いことを特
   徴とする請求項５記載の液晶素子。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の液晶素
   子と、該液晶素子のアクティブ素子を駆動する駆動手段
   とを備えることを特徴とする液晶装置。
8. 【請求項８】 前記アクティブ素子の駆動法において、
   領域Ｄ１と領域Ｄ２に対してそれぞれ正の電界と負の電
   界とが交互に印加されるようにそれぞれの映像信号線に
   信号を供給することを特徴とする請求項７に記載のアク
   ティブマトリクス型液晶装置。