JP2001249364A - 液晶素子の製造方法 - Google Patents
液晶素子の製造方法Info
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
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- G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 配向欠陥の発生等を防止する。
【解決手段】 液晶パネルP1を製造するに際して、一
対のガラス基板1a,1bの間隙にカイラルスメクチッ
ク液晶2を注入した時点で、液晶2が等方性液体相(I
SO.)又はコレステリック相(Ch)を発現するまで
昇温し、その後、カイラルスメクチックC相(Sm
C*)に相転移するまで降温する。そして、その層転移
の後のカイラルスメクチック液晶2に、 Ps・Erms.>15[(nC/cm2)・(V/μ
m)] 但し、Psは前記カイラルスメクチック液晶の自発分極
値なる実効値電界Erms.の初期電圧を少なくとも1
秒以上印加する。これにより、液晶の配向欠陥等が防止
される。
対のガラス基板1a,1bの間隙にカイラルスメクチッ
ク液晶2を注入した時点で、液晶2が等方性液体相(I
SO.)又はコレステリック相(Ch)を発現するまで
昇温し、その後、カイラルスメクチックC相(Sm
C*)に相転移するまで降温する。そして、その層転移
の後のカイラルスメクチック液晶2に、 Ps・Erms.>15[(nC/cm2)・(V/μ
m)] 但し、Psは前記カイラルスメクチック液晶の自発分極
値なる実効値電界Erms.の初期電圧を少なくとも1
秒以上印加する。これにより、液晶の配向欠陥等が防止
される。
Description
【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、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の
製造方法に関する。
ィスプレイ、プロジェクションディスプレイ、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の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、一つ一つの画素にトランジスタの
ようなスイッチング素子を配置したアクティブマトリク
ス型液晶パネルとしてはネマチック液晶を用いたものが
あり、様々なモードで使用されている。
ようなスイッチング素子を配置したアクティブマトリク
ス型液晶パネルとしてはネマチック液晶を用いたものが
あり、様々なモードで使用されている。
【0003】例えば、広汎に用いられている代表的なモ
ードとしてツイステッドネマチック(Twisted
Nematic)モードがあり、該モードについては、
「エム・シャット(M.Schadt)とダブリュー・
ヘルフリッヒ(W.Helfrich)著、Appli
ed Physics Letters、第18巻、第
4号(1971年2月15日発行)、第127頁から1
28頁」に開示されている。
ードとしてツイステッドネマチック(Twisted
Nematic)モードがあり、該モードについては、
「エム・シャット(M.Schadt)とダブリュー・
ヘルフリッヒ(W.Helfrich)著、Appli
ed Physics Letters、第18巻、第
4号(1971年2月15日発行)、第127頁から1
28頁」に開示されている。
【0004】また、従来型液晶パネルの欠点である視野
角特性を改善するものとして、横方向電界を利用したイ
ンプレインスイッチング(In−Plain Swit
ching)モードや、垂直配向(Vertical
Alignment)モードが最近発表されている。
角特性を改善するものとして、横方向電界を利用したイ
ンプレインスイッチング(In−Plain Swit
ching)モードや、垂直配向(Vertical
Alignment)モードが最近発表されている。
【0005】ところで、上述のようなネマチック液晶を
用いた場合には応答速度が遅いという問題点があり、近
年は、そのような問題点のないカイラルスメクチック液
晶を用いた液晶パネルが注目されている。以下、カイラ
ルスメクチック液晶を用いた液晶パネルの一例について
説明する(特願平10−177145号参照)。
用いた場合には応答速度が遅いという問題点があり、近
年は、そのような問題点のないカイラルスメクチック液
晶を用いた液晶パネルが注目されている。以下、カイラ
ルスメクチック液晶を用いた液晶パネルの一例について
説明する(特願平10−177145号参照)。
【0006】この液晶パネルでは、カイラルスメクチッ
ク液晶として、高温側より、 * 等方性液体相(ISO.)−コレステリック相(C
h)−カイラルスメクチックC相(SmC*)、又は、 * 等方性液体相(ISO.)−カイラルスメクチック
C相(SmC*)、の相転移系列を示す液晶を、仮想コ
ーンのエッジより内側の位置で安定化するように調整し
て用いており、かかる液晶を一対の基板間に注入した後
の冷却過程において(正確には、Ch−SmC*相転移
の際、又はISO−SmC*相転移の際に)液晶2にD
C電圧を印加するなどして層方向を一方向に均一化させ
ている。この液晶パネルは、応答速度が速いという効果
を有するほか、階調制御が可能であって、動画質に優
れ、高輝度であって量産性に優れるという特徴を有して
いる。また、この液晶パネルは、自発分極値を小さくで
き、スイッチング素子とのマッチングが良いものとなっ
ている。
ク液晶として、高温側より、 * 等方性液体相(ISO.)−コレステリック相(C
h)−カイラルスメクチックC相(SmC*)、又は、 * 等方性液体相(ISO.)−カイラルスメクチック
C相(SmC*)、の相転移系列を示す液晶を、仮想コ
ーンのエッジより内側の位置で安定化するように調整し
て用いており、かかる液晶を一対の基板間に注入した後
の冷却過程において(正確には、Ch−SmC*相転移
の際、又はISO−SmC*相転移の際に)液晶2にD
C電圧を印加するなどして層方向を一方向に均一化させ
ている。この液晶パネルは、応答速度が速いという効果
を有するほか、階調制御が可能であって、動画質に優
れ、高輝度であって量産性に優れるという特徴を有して
いる。また、この液晶パネルは、自発分極値を小さくで
き、スイッチング素子とのマッチングが良いものとなっ
ている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した液
晶パネルにおいて両基板のラビング方向をパラレル(す
なわち、平行かつ同一方向)とし、液晶をシェブロン構
造とするには、液晶をC2配向状態にしておくことが望
ましいが、液晶全体をC2配向状態にすることは極めて
困難であって、通常はC1配向状態が一部に出現し、そ
れに伴ってジグザグ欠陥が発生していた。
晶パネルにおいて両基板のラビング方向をパラレル(す
なわち、平行かつ同一方向)とし、液晶をシェブロン構
造とするには、液晶をC2配向状態にしておくことが望
ましいが、液晶全体をC2配向状態にすることは極めて
困難であって、通常はC1配向状態が一部に出現し、そ
れに伴ってジグザグ欠陥が発生していた。
【0008】なお、プレチルト角を小さくできる配向制
御膜を用いることによってC1配向とC2配向との間の
特性差を緩和する方法もあるが、プレチルト角を完全に
ゼロにしなければそのような効果は得られず、電圧−透
過率特性の面内ばらつきの原因となっていた。
御膜を用いることによってC1配向とC2配向との間の
特性差を緩和する方法もあるが、プレチルト角を完全に
ゼロにしなければそのような効果は得られず、電圧−透
過率特性の面内ばらつきの原因となっていた。
【0009】このような面内ばらつきを低減し、パネル
全面にわたって均一なスイッチング特性を得る方法とし
て、プレチルト角を小さくできる配向制御膜を用いる
他、配向規制力が所定範囲内になるように該配向制御膜
にラビング処理を施す方法がある(特開2000−27
5685号参照)。しかし、かかる方法を用いた場合、
黒を表示しようとしても若干の光漏れが生じてしまい、
コントラストが低下するという問題があった。
全面にわたって均一なスイッチング特性を得る方法とし
て、プレチルト角を小さくできる配向制御膜を用いる
他、配向規制力が所定範囲内になるように該配向制御膜
にラビング処理を施す方法がある(特開2000−27
5685号参照)。しかし、かかる方法を用いた場合、
黒を表示しようとしても若干の光漏れが生じてしまい、
コントラストが低下するという問題があった。
【0010】一方、上述の(特開2000−27568
5号)液晶パネルではいわゆるマイクロドメインスイッ
チングによって階調表示を行っている。このような階調
表示を拡大表示系に用いる場合(すなわち、拡大投射系
を用いたプロジェクター型液晶パネルや、ビューファイ
ンダや、ヘッドマウント型液晶パネルに用いる場合)に
は、例え各マイクロドメインのサイズが小さくても(例
えば、楕円系或いは長方形であるマイクロドメインの短
径が10μm以下であっても)マイクロドメイン自体が
拡大表示されてしまうため、画質の劣化が生じ、特に、
画像にざらつき感を生じさせてしまうという問題があっ
た。また、そのような拡大表示がされない直視型の液晶
パネルであっても、画素ピッチが100μm以下となる
ような高精細のものにおいては、1画素内における階調
表示能を保証できないという問題があった。
5号)液晶パネルではいわゆるマイクロドメインスイッ
チングによって階調表示を行っている。このような階調
表示を拡大表示系に用いる場合(すなわち、拡大投射系
を用いたプロジェクター型液晶パネルや、ビューファイ
ンダや、ヘッドマウント型液晶パネルに用いる場合)に
は、例え各マイクロドメインのサイズが小さくても(例
えば、楕円系或いは長方形であるマイクロドメインの短
径が10μm以下であっても)マイクロドメイン自体が
拡大表示されてしまうため、画質の劣化が生じ、特に、
画像にざらつき感を生じさせてしまうという問題があっ
た。また、そのような拡大表示がされない直視型の液晶
パネルであっても、画素ピッチが100μm以下となる
ような高精細のものにおいては、1画素内における階調
表示能を保証できないという問題があった。
【0011】そこで、本発明は、配向欠陥の発生を防止
する液晶素子の製造方法を提供することを目的とするも
のである。
する液晶素子の製造方法を提供することを目的とするも
のである。
【0012】また本発明は、コントラストの低下を防止
する液晶素子の製造方法を提供することを目的とするも
のである。
する液晶素子の製造方法を提供することを目的とするも
のである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は上記事情を考慮
してなされたものであり、所定間隙を開けた状態に一対
の基板を配置する工程と、これら一対の基板の間隙にカ
イラルスメクチック液晶を配置する工程と、該カイラル
スメクチック液晶を挟み込むように一対の電極を配置す
る工程と、を実施して液晶素子を製造する液晶素子の製
造方法において、前記カイラルスメクチック液晶を配向
させるための一軸性配向処理を、該配向処理の方向がア
ンチパラレルになると共に少なくとも一方の基板のプレ
チルト角が4度以上になるように前記一対の基板にそれ
ぞれ施し、前記カイラルスメクチック液晶が、高温側よ
り、等方性液体相(ISO.)−コレステリック相(C
h)−カイラルスメクチックC相(SmC*)、又は、
等方性液体相(ISO.)−カイラルスメクチックC相
(SmC*)の相転移系列を示す液晶であって、前記一
対の基板の間隙に配置された状態で等方性液体相(IS
O.)又はコレステリック相(Ch)を発現するまで昇
温され、その後、カイラルスメクチックC相(Sm
C*)に相転移するまで降温され、前記カイラルスメク
チックC相(SmC*)を示す温度において、カイラル
スメクチック液晶に、前記一対の電極を介して初期電圧
を少なくとも1秒以上印加し、かつ、前記初期電圧の実
効値電界Erms.を、 Ps・Erms.>15[(nC/cm2)・(V/μ
m)] 但し、Psは前記カイラルスメクチック液晶の自発分極
値とした、ことを特徴とする。
してなされたものであり、所定間隙を開けた状態に一対
の基板を配置する工程と、これら一対の基板の間隙にカ
イラルスメクチック液晶を配置する工程と、該カイラル
スメクチック液晶を挟み込むように一対の電極を配置す
る工程と、を実施して液晶素子を製造する液晶素子の製
造方法において、前記カイラルスメクチック液晶を配向
させるための一軸性配向処理を、該配向処理の方向がア
ンチパラレルになると共に少なくとも一方の基板のプレ
チルト角が4度以上になるように前記一対の基板にそれ
ぞれ施し、前記カイラルスメクチック液晶が、高温側よ
り、等方性液体相(ISO.)−コレステリック相(C
h)−カイラルスメクチックC相(SmC*)、又は、
等方性液体相(ISO.)−カイラルスメクチックC相
(SmC*)の相転移系列を示す液晶であって、前記一
対の基板の間隙に配置された状態で等方性液体相(IS
O.)又はコレステリック相(Ch)を発現するまで昇
温され、その後、カイラルスメクチックC相(Sm
C*)に相転移するまで降温され、前記カイラルスメク
チックC相(SmC*)を示す温度において、カイラル
スメクチック液晶に、前記一対の電極を介して初期電圧
を少なくとも1秒以上印加し、かつ、前記初期電圧の実
効値電界Erms.を、 Ps・Erms.>15[(nC/cm2)・(V/μ
m)] 但し、Psは前記カイラルスメクチック液晶の自発分極
値とした、ことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図1乃至図6を参照して、
本発明の実施の形態について説明する。 (1)まず、本実施の形態に係る液晶素子の構成につい
て図1及び図2を参照して説明する。
本発明の実施の形態について説明する。 (1)まず、本実施の形態に係る液晶素子の構成につい
て図1及び図2を参照して説明する。
【0015】本実施の形態に係る液晶素子は、図1や図
2に符号P1及びP2で示すように、所定間隙を開けた
状態に配置された一対の基板1a,1bと、これら一対
の基板1a,1bの間隙に配置されたカイラルスメクチ
ック液晶2と、該カイラルスメクチック液晶2を挟み込
むように配置された一対の電極3a,3bと、を備えて
おり、該液晶素子は、前記一対の電極3a,3bを介し
て前記カイラルスメクチック液晶2に電圧(駆動電圧)
を印加することにより駆動されるようになっている。
2に符号P1及びP2で示すように、所定間隙を開けた
状態に配置された一対の基板1a,1bと、これら一対
の基板1a,1bの間隙に配置されたカイラルスメクチ
ック液晶2と、該カイラルスメクチック液晶2を挟み込
むように配置された一対の電極3a,3bと、を備えて
おり、該液晶素子は、前記一対の電極3a,3bを介し
て前記カイラルスメクチック液晶2に電圧(駆動電圧)
を印加することにより駆動されるようになっている。
【0016】ところで、前記一対の基板1a,1bに
は、前記カイラルスメクチック液晶2を配向させるため
の一軸性配向処理がそれぞれ施されているが、該配向処
理の方向は互いにアンチパラレル(平行かつ逆方向)と
なるように、かつ、少なくとも一方の基板の1a又は1
bのプレチルト角が4°以上50°未満、より好ましく
は4°以上30°未満になるように設定されている。
は、前記カイラルスメクチック液晶2を配向させるため
の一軸性配向処理がそれぞれ施されているが、該配向処
理の方向は互いにアンチパラレル(平行かつ逆方向)と
なるように、かつ、少なくとも一方の基板の1a又は1
bのプレチルト角が4°以上50°未満、より好ましく
は4°以上30°未満になるように設定されている。
【0017】なお、本明細書におけるプレチルト角と
は、コレステリック相(Ch)を有するカイラルスメク
チック液晶の場合にはコレステリック相(Ch)の下限
温度でのものをいい、コレステリック相(Ch)を有さ
ないカイラルスメクチック液晶の場合にはカイラルスメ
クチックC相(SmC*)の上限温度のものをいうもの
とする。これは、降温過程において初めて層構造が形成
される際の層傾斜角に影響を及ぼすプレチルト角の値が
最も重要だからである。なお、プレチルト角は上述のよ
うな温度(すなわち、コレステリック相(Ch)の下限
温度や、カイラルスメクチックC相(SmC*)の上限
温度)で測定することが好ましいが、プレチルト角の温
度依存性が極めて小さいような場合には、上述の温度以
外の温度にて測定しても良い。また、上述のようなプレ
チルト角の測定は、実際の製品に用いるカイラルスメク
チック液晶について行うことが好ましいが、類似の組成
比を有する液晶材料を用意して、その液晶のプレチルト
角を測定しても良い。
は、コレステリック相(Ch)を有するカイラルスメク
チック液晶の場合にはコレステリック相(Ch)の下限
温度でのものをいい、コレステリック相(Ch)を有さ
ないカイラルスメクチック液晶の場合にはカイラルスメ
クチックC相(SmC*)の上限温度のものをいうもの
とする。これは、降温過程において初めて層構造が形成
される際の層傾斜角に影響を及ぼすプレチルト角の値が
最も重要だからである。なお、プレチルト角は上述のよ
うな温度(すなわち、コレステリック相(Ch)の下限
温度や、カイラルスメクチックC相(SmC*)の上限
温度)で測定することが好ましいが、プレチルト角の温
度依存性が極めて小さいような場合には、上述の温度以
外の温度にて測定しても良い。また、上述のようなプレ
チルト角の測定は、実際の製品に用いるカイラルスメク
チック液晶について行うことが好ましいが、類似の組成
比を有する液晶材料を用意して、その液晶のプレチルト
角を測定しても良い。
【0018】ここで、本実施の形態にて用いるカイラル
スメクチック液晶2としては、 * 駆動電圧が印加されていない場合には、液晶分子の
平均分子軸が単安定化された配向状態を示し、 * 一の極性の駆動電圧が印加されて駆動される場合に
は、液晶分子の平均分子軸が駆動電圧の大きさに応じた
角度で前記単安定化された位置から一方の側にチルト
し、 * 他の極性(前記一の極性に対する逆極性をいう。以
下、同じ)の駆動電圧が印加されている場合には、液晶
分子の平均分子軸が駆動電圧の大きさに応じた角度で前
記単安定化された位置から他方の側(すなわち、前記一
の極性の駆動電圧を印加したときにチルトする側とは反
対の側)にチルトする、液晶を挙げることができる。つ
まり、本実施の形態に用いる液晶2は、カイラルスメク
チック液晶本来のメモリ性(双安定性)が消失されたも
のであって、チルト角の大きさを印加電圧によって連続
的に制御することができ、それに伴って液晶素子の光量
も連続的に変化させることができ、階調表示を可能とす
るものである。
スメクチック液晶2としては、 * 駆動電圧が印加されていない場合には、液晶分子の
平均分子軸が単安定化された配向状態を示し、 * 一の極性の駆動電圧が印加されて駆動される場合に
は、液晶分子の平均分子軸が駆動電圧の大きさに応じた
角度で前記単安定化された位置から一方の側にチルト
し、 * 他の極性(前記一の極性に対する逆極性をいう。以
下、同じ)の駆動電圧が印加されている場合には、液晶
分子の平均分子軸が駆動電圧の大きさに応じた角度で前
記単安定化された位置から他方の側(すなわち、前記一
の極性の駆動電圧を印加したときにチルトする側とは反
対の側)にチルトする、液晶を挙げることができる。つ
まり、本実施の形態に用いる液晶2は、カイラルスメク
チック液晶本来のメモリ性(双安定性)が消失されたも
のであって、チルト角の大きさを印加電圧によって連続
的に制御することができ、それに伴って液晶素子の光量
も連続的に変化させることができ、階調表示を可能とす
るものである。
【0019】この場合、前記一の極性の駆動電圧を印加
することによって最大チルト状態とした場合におけるチ
ルト角は、前記他の極性の駆動電圧を印加することによ
って最大チルト状態とした場合におけるチルト角と異な
らせると良く、前記一の極性の駆動電圧を印加すること
によって最大チルト状態とした場合におけるチルト角
は、前記他の極性の駆動電圧を印加することによって最
大チルト状態とした場合におけるチルト角の5倍以上の
大きさにすると良い。
することによって最大チルト状態とした場合におけるチ
ルト角は、前記他の極性の駆動電圧を印加することによ
って最大チルト状態とした場合におけるチルト角と異な
らせると良く、前記一の極性の駆動電圧を印加すること
によって最大チルト状態とした場合におけるチルト角
は、前記他の極性の駆動電圧を印加することによって最
大チルト状態とした場合におけるチルト角の5倍以上の
大きさにすると良い。
【0020】また、前記他の極性の駆動電圧を印加する
ことによって最大チルト状態とした場合におけるチルト
角が実質的に0°であるようにしてもよい。また、前
記、他の極性の駆動電圧を印加することによって最大チ
ルト状態とした場合におけるチルト角が実質的に0°で
あるようにしても良い。
ことによって最大チルト状態とした場合におけるチルト
角が実質的に0°であるようにしてもよい。また、前
記、他の極性の駆動電圧を印加することによって最大チ
ルト状態とした場合におけるチルト角が実質的に0°で
あるようにしても良い。
【0021】図5は、液晶に印加される電圧値と電圧を
印加された液晶の透過率の関係(すなわち、印加電圧と
液晶透過率との関係)を表すグラフである。図5に示す
グラフは、駆動電圧Vを前記一方の極性である場合を正
とし、前記他方の極性である場合を負とした場合のグラ
フである。
印加された液晶の透過率の関係(すなわち、印加電圧と
液晶透過率との関係)を表すグラフである。図5に示す
グラフは、駆動電圧Vを前記一方の極性である場合を正
とし、前記他方の極性である場合を負とした場合のグラ
フである。
【0022】駆動電圧が正の場合、駆動電圧値が0の場
合から駆動電圧の値が増加するにつれて液晶の透過率値
が緩やかなカーブを描いて増加する。そして、駆動電圧
値がVxにおいて最大透過率値Txを示す。
合から駆動電圧の値が増加するにつれて液晶の透過率値
が緩やかなカーブを描いて増加する。そして、駆動電圧
値がVxにおいて最大透過率値Txを示す。
【0023】また、駆動電圧が負の場合、駆動電圧値が
0の場合から駆動電圧値の絶対値が0より大きいと透過
率値が緩やかなカーブを描いて増加する。そして、駆動
電圧値が−Vxにおいて駆動電圧が負の場合における最
大透過率値Tyを示す。
0の場合から駆動電圧値の絶対値が0より大きいと透過
率値が緩やかなカーブを描いて増加する。そして、駆動
電圧値が−Vxにおいて駆動電圧が負の場合における最
大透過率値Tyを示す。
【0024】そして、この最大透過率値Txと比べて最
大透過率値Tyは非常に小さい値である。上述した「前
記一の極性の駆動電圧を印加することによって最大チル
ト状態とした場合」とは、図5で言うところの透過率T
xを示す場合のことであり、また、「前記他の極性の駆
動電圧を印加することによって最大チルト状態とした場
合同様に」とは、図5で言うところの透過率Tyを示す
場合のことである。
大透過率値Tyは非常に小さい値である。上述した「前
記一の極性の駆動電圧を印加することによって最大チル
ト状態とした場合」とは、図5で言うところの透過率T
xを示す場合のことであり、また、「前記他の極性の駆
動電圧を印加することによって最大チルト状態とした場
合同様に」とは、図5で言うところの透過率Tyを示す
場合のことである。
【0025】そして、上述の「前記他の極性の駆動電圧
を印加することによって最大チルト状態とした場合にお
けるチルト角が実質的に0°であるようにしても良い」
ということは、図5の駆動電圧が負の極性である場合、
負の極性である駆動電圧が液晶に印加された場合、液晶
のチルト角が0°であり、その結果Tyの値がほぼ0で
あるような場合を意味する。なお、本実施の形態で説明
している最大チルト角とは45°以下の角度のことを意
味する。因みに、45°を超える最大チルト角の場合に
は、その最大チルト角において透過率が最大とはならな
い。
を印加することによって最大チルト状態とした場合にお
けるチルト角が実質的に0°であるようにしても良い」
ということは、図5の駆動電圧が負の極性である場合、
負の極性である駆動電圧が液晶に印加された場合、液晶
のチルト角が0°であり、その結果Tyの値がほぼ0で
あるような場合を意味する。なお、本実施の形態で説明
している最大チルト角とは45°以下の角度のことを意
味する。因みに、45°を超える最大チルト角の場合に
は、その最大チルト角において透過率が最大とはならな
い。
【0026】なお、本実施の形態にて用いるカイラルス
メクチック液晶2としては、高温側より、 * 等方性液体相(ISO.)−コレステリック相(C
h)−カイラルスメクチックC相(SmC*)、又は、 * 等方性液体相(ISO.)−カイラルスメクチック
C相(SmC*)、の相転移系列を示すものを挙げるこ
とができる。即ち、本実施の形態の液晶は高温側の相か
らカイラルスメクチックC相(SmC*)へ相転移する
途中でDSC(示差走査熱量測定;different
ial scanning calorimeter)
ではスメクチックA相(SmA)の存在が確認されなか
ったものである。なお、かかる液晶2は、駆動電圧を印
加していない状態で液晶分子が仮想コーンのエッジより
内側の位置で安定化する状態で用いると良い。
メクチック液晶2としては、高温側より、 * 等方性液体相(ISO.)−コレステリック相(C
h)−カイラルスメクチックC相(SmC*)、又は、 * 等方性液体相(ISO.)−カイラルスメクチック
C相(SmC*)、の相転移系列を示すものを挙げるこ
とができる。即ち、本実施の形態の液晶は高温側の相か
らカイラルスメクチックC相(SmC*)へ相転移する
途中でDSC(示差走査熱量測定;different
ial scanning calorimeter)
ではスメクチックA相(SmA)の存在が確認されなか
ったものである。なお、かかる液晶2は、駆動電圧を印
加していない状態で液晶分子が仮想コーンのエッジより
内側の位置で安定化する状態で用いると良い。
【0027】(2)次に、本実施の形態に用いるカイラ
ルスメクチック液晶2について説明する。
ルスメクチック液晶2について説明する。
【0028】このようなカイラルスメクチック液晶2
は、ビフェニル骨格やフェニルシクロヘキサンエステル
骨格やフェニルピリミジン骨格等を有する炭化水素系液
晶材料、ナフタレン系液晶材料、ポリフッ素系液晶材料
を適宜選択して調整すれば良い。
は、ビフェニル骨格やフェニルシクロヘキサンエステル
骨格やフェニルピリミジン骨格等を有する炭化水素系液
晶材料、ナフタレン系液晶材料、ポリフッ素系液晶材料
を適宜選択して調整すれば良い。
【0029】以下、このようなカイラルスメクチック液
晶を構成する化合物として好適なものを具体的に示す。
晶を構成する化合物として好適なものを具体的に示す。
【0030】
【化1】
【0031】
【化2】
【0032】なお、前記カイラルスメクチック液晶2の
バルク状態でのらせんピッチはセル厚(基板1a,1b
の間隙)の2倍より長くすると良い。
バルク状態でのらせんピッチはセル厚(基板1a,1b
の間隙)の2倍より長くすると良い。
【0033】(3)次に、液晶素子P1,P2の各構成
部材等について説明する。
部材等について説明する。
【0034】上述した基板1a,1bには、ガラスやプ
ラスチック等の透明性の高い材料を用いれば良い。
ラスチック等の透明性の高い材料を用いれば良い。
【0035】また、電極3a,3bには、In2O3や
ITO(インジウム・ティン・オキサイド)等の材料を
用いれば良く、これらの電極3a,3bはそれぞれの基
板1a,1bに形成すると良い。
ITO(インジウム・ティン・オキサイド)等の材料を
用いれば良く、これらの電極3a,3bはそれぞれの基
板1a,1bに形成すると良い。
【0036】さらに、各電極3a,3bの表面には、こ
れらの電極間のショートを防止するための絶緑膜5a,
5bを形成すると良く(図1には絶縁膜5bのみ図示、
図2には両方の絶緑膜5a,5bを図示)、かかる絶緑
膜5a,5bは、SiO2、TiO2、Ta2O5等に
て形成すれば良い。
れらの電極間のショートを防止するための絶緑膜5a,
5bを形成すると良く(図1には絶縁膜5bのみ図示、
図2には両方の絶緑膜5a,5bを図示)、かかる絶緑
膜5a,5bは、SiO2、TiO2、Ta2O5等に
て形成すれば良い。
【0037】また、カイラルスメクチック液晶2に接す
る位置には、その配向状態を制御するために一軸配向処
理を施した配向制御膜6a,6bを配置すると良い。か
かる配向制御膜6a,6bとしては、 * ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミド、ポリ
ビニルアルコール等の有機材料からなる溶液を塗布して
膜を形成し、該膜の表面にラビング処理を施したもの
や、 * SiO等の酸化物や窒化物からなる無機材料を基板
1a,1bに斜め方向から所定の角度で蒸着させて形成
した斜方蒸着膜、を挙げることができる。なお、この配
向制御膜6a,6bの材質や一軸配向処理の条件等によ
り、液晶分子のプレチルト角(すなわち、配向制御膜6
a,6bの界面近傍において液晶分子が配向制御膜6
a,6bに対してなす角度)が調整される。
る位置には、その配向状態を制御するために一軸配向処
理を施した配向制御膜6a,6bを配置すると良い。か
かる配向制御膜6a,6bとしては、 * ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミド、ポリ
ビニルアルコール等の有機材料からなる溶液を塗布して
膜を形成し、該膜の表面にラビング処理を施したもの
や、 * SiO等の酸化物や窒化物からなる無機材料を基板
1a,1bに斜め方向から所定の角度で蒸着させて形成
した斜方蒸着膜、を挙げることができる。なお、この配
向制御膜6a,6bの材質や一軸配向処理の条件等によ
り、液晶分子のプレチルト角(すなわち、配向制御膜6
a,6bの界面近傍において液晶分子が配向制御膜6
a,6bに対してなす角度)が調整される。
【0038】また、このような配向制御膜6a,6b
は、カイラルスメクチック液晶2の両側に配置してそれ
らの両方に一軸配向処理を施せば良く、その場合におけ
る一軸配向処理方向(特にラビング方向)の関係は、用
いる液晶材料を考慮して、 * アンチパラレル(両一軸配向処理方向が平行かつ逆
方向)、 * 45°以下の範囲でクロスする関係、のいずれかに
なるように設定すれば良い。
は、カイラルスメクチック液晶2の両側に配置してそれ
らの両方に一軸配向処理を施せば良く、その場合におけ
る一軸配向処理方向(特にラビング方向)の関係は、用
いる液晶材料を考慮して、 * アンチパラレル(両一軸配向処理方向が平行かつ逆
方向)、 * 45°以下の範囲でクロスする関係、のいずれかに
なるように設定すれば良い。
【0039】さらに、基板1a,1bの間隙には、シリ
カビーズ等からなるスペーサー(図2の符号8参照)を
配置して、かかるスペーサー8によってその間隙寸法を
規定するようにしてもよい。なお、間隙寸法は、液晶材
料に応じて調整すれば良いが、均一な一軸配向性を達成
させたり、駆動電圧が印加されていない状態での液晶分
子の平均分子軸を配向処理軸Rの平均方向の軸と実質的
に一致させるために、0.3〜10μmの範囲に設定す
ることが好ましい。
カビーズ等からなるスペーサー(図2の符号8参照)を
配置して、かかるスペーサー8によってその間隙寸法を
規定するようにしてもよい。なお、間隙寸法は、液晶材
料に応じて調整すれば良いが、均一な一軸配向性を達成
させたり、駆動電圧が印加されていない状態での液晶分
子の平均分子軸を配向処理軸Rの平均方向の軸と実質的
に一致させるために、0.3〜10μmの範囲に設定す
ることが好ましい。
【0040】またさらに、基板1a,1bの間隙にエポ
キシ樹脂等からなる接着粒子(不図示)を分散配置し
て、両基板1a,1bの接着性や、液晶素子P1,P2
の耐衝撃性を向上させると良い。
キシ樹脂等からなる接着粒子(不図示)を分散配置し
て、両基板1a,1bの接着性や、液晶素子P1,P2
の耐衝撃性を向上させると良い。
【0041】さらに、液晶素子P1,P2は、透過型と
しても良く、反射型としても良い。なお、透過型の場合
には両基板1a,1bを透明にする必要があり、反射型
の場合には、基板1a,1bの一方に光を反射させる機
能を付与する必要がある。ここで、光を反射させる機能
を付与する方法としては、 * 反射板や反射膜を、基板とは別体に設ける方法や、 * 基板自体を反射部材で形成する方法や、 等を挙げることができる。
しても良く、反射型としても良い。なお、透過型の場合
には両基板1a,1bを透明にする必要があり、反射型
の場合には、基板1a,1bの一方に光を反射させる機
能を付与する必要がある。ここで、光を反射させる機能
を付与する方法としては、 * 反射板や反射膜を、基板とは別体に設ける方法や、 * 基板自体を反射部材で形成する方法や、 等を挙げることができる。
【0042】また、透過型の液晶素子の場合には両方の
基板に偏光板を(それらの偏光軸が互いに直交するよう
に)配置すれば良く、反射型の液晶素子の場合には少な
くとも一方の基板に偏光板を設ければ良い。
基板に偏光板を(それらの偏光軸が互いに直交するよう
に)配置すれば良く、反射型の液晶素子の場合には少な
くとも一方の基板に偏光板を設ければ良い。
【0043】さらに、本発明に係る液晶素子P1,P2
は単純マトリクス型としてもアクティブマトリクス型と
しても良いが、単純マトリクス型にする場合には電極3
a,3bをストライプ状に形成して互いに交差するよう
に配置すれば良く、アクティブマトリクス型にする場合
には一方の電極3a又は3bをドット状にマトリクス状
に配置し、各電極にスイッチング素子4を接続し、他方
の電極3b又は3aを基板全面或は一部に形成すると良
い。なお、スイッチング素子4としては、TFTやMI
M(Metal−Insulator−Metal)等
を用いれば良い。
は単純マトリクス型としてもアクティブマトリクス型と
しても良いが、単純マトリクス型にする場合には電極3
a,3bをストライプ状に形成して互いに交差するよう
に配置すれば良く、アクティブマトリクス型にする場合
には一方の電極3a又は3bをドット状にマトリクス状
に配置し、各電極にスイッチング素子4を接続し、他方
の電極3b又は3aを基板全面或は一部に形成すると良
い。なお、スイッチング素子4としては、TFTやMI
M(Metal−Insulator−Metal)等
を用いれば良い。
【0044】またさらに、上述した液晶素子P1,P2
を用いてカラー表示を行うようにしても良い。このよう
なカラー表示を行う方法としては、 * 各画素にカラーフィルターを配置する方法や、 * そのようなカラーフィルターを用いず、液晶素子に
対して異なる色の光を順次照射すると共に該光の照射に
同期させて画像を変更する方法(いわゆるフィールドシ
ーケンシャル方式)、を挙げることができる。
を用いてカラー表示を行うようにしても良い。このよう
なカラー表示を行う方法としては、 * 各画素にカラーフィルターを配置する方法や、 * そのようなカラーフィルターを用いず、液晶素子に
対して異なる色の光を順次照射すると共に該光の照射に
同期させて画像を変更する方法(いわゆるフィールドシ
ーケンシャル方式)、を挙げることができる。
【0045】ところで、上述のような階調表示を行うに
は、少なくともいずれか一方の電極3a,3bに駆動回
路(図3の符号21参照)を接続して階調信号を供給す
ると良い。
は、少なくともいずれか一方の電極3a,3bに駆動回
路(図3の符号21参照)を接続して階調信号を供給す
ると良い。
【0046】(4)次に、TFTを用いたアクティブマ
トリクス型液晶素子P1の構成の一例を、図1及び図3
を参照して説明する。
トリクス型液晶素子P1の構成の一例を、図1及び図3
を参照して説明する。
【0047】図に示す液晶素子P1は、所定間隙を開け
た状態に配置した一対のガラス基板1a,1b、を備え
ており、一方のガラス基板1aの全面には、均一な厚み
の共通電極3aが形成され、共通電極3aの表面には配
向制御膜6aが形成されている。
た状態に配置した一対のガラス基板1a,1b、を備え
ており、一方のガラス基板1aの全面には、均一な厚み
の共通電極3aが形成され、共通電極3aの表面には配
向制御膜6aが形成されている。
【0048】また、他方のガラス基板1bの側には、図
3に示すように、ゲート線G1,G 2,…が図示X方向
に多数配置され、ゲート線G1,G2,…とは絶縁され
た状態のソース線S1,S2,…が図示Y方向に多数配
置されている。そして、これらのゲート線G1,G2,
…及びソース線S1,S2,…の各交点の画素には、ス
イッチング素子としての薄膜トランジスタ(アモルファ
スSiTFT)4や、ITO膜等の透明導電膜からなる
画素電極3b及び保持容量電極7等が配置されている。
3に示すように、ゲート線G1,G 2,…が図示X方向
に多数配置され、ゲート線G1,G2,…とは絶縁され
た状態のソース線S1,S2,…が図示Y方向に多数配
置されている。そして、これらのゲート線G1,G2,
…及びソース線S1,S2,…の各交点の画素には、ス
イッチング素子としての薄膜トランジスタ(アモルファ
スSiTFT)4や、ITO膜等の透明導電膜からなる
画素電極3b及び保持容量電極7等が配置されている。
【0049】このうち、アモルファスSiTFT4は、
図1に示すように、ゲート電極10と、窒化シリコン
(SiNx)からなる絶縁膜(ゲート絶緑膜)5bと、
半導体層であるa−Si層11やn+a−Si層12,
13と、ソース電極14と、ドレイン電極15と、チャ
ネルを保護するチャネル保護膜16と、によって構成さ
れている。すなわち、ガラス基板1bには各画素毎にゲ
ート電極10が形成され、該ゲート電極10の表面は絶
縁膜5bにて覆われ、絶縁膜5bの表面であってゲート
電極10を形成した位置にはa−Si層11が形成され
ている。また、このa−Si層11の表面には、互いに
離間するようにn+a−Si層12,13が形成されて
おり、各n+a−Si層12,13にはソース電極14
やドレイン電極15が互いに離間した状態に形成されて
いる。さらに、これらのa−Si層11や電極14,1
5を覆うようにチャネル保護膜16が形成されている。
図1に示すように、ゲート電極10と、窒化シリコン
(SiNx)からなる絶縁膜(ゲート絶緑膜)5bと、
半導体層であるa−Si層11やn+a−Si層12,
13と、ソース電極14と、ドレイン電極15と、チャ
ネルを保護するチャネル保護膜16と、によって構成さ
れている。すなわち、ガラス基板1bには各画素毎にゲ
ート電極10が形成され、該ゲート電極10の表面は絶
縁膜5bにて覆われ、絶縁膜5bの表面であってゲート
電極10を形成した位置にはa−Si層11が形成され
ている。また、このa−Si層11の表面には、互いに
離間するようにn+a−Si層12,13が形成されて
おり、各n+a−Si層12,13にはソース電極14
やドレイン電極15が互いに離間した状態に形成されて
いる。さらに、これらのa−Si層11や電極14,1
5を覆うようにチャネル保護膜16が形成されている。
【0050】そして、TFT4のゲート電極10は上述
したゲート線G1,G2,…を介して走査信号ドライバ
20に接続され、TFT4のソース電極14はソース線
S1,S2,…を介して情報信号ドライバ21に接続さ
れ、TFT4のドレイン電極15は画素電極3bに接続
されている。
したゲート線G1,G2,…を介して走査信号ドライバ
20に接続され、TFT4のソース電極14はソース線
S1,S2,…を介して情報信号ドライバ21に接続さ
れ、TFT4のドレイン電極15は画素電極3bに接続
されている。
【0051】ところで、上述した保持容量電極7はガラ
ス基板1bの表面に形成されており、上述した絶縁膜5
bは、この保持容量電極7及びガラス基板1bを覆う位
置まで形成され、上述したソース電極14や画素電極3
bはこの絶縁膜5bの表面に形成されている。これによ
り、保持容量電極7と画素電極3bとは、絶縁膜5bを
挟んだ状態に配置されることとなり、これらによって、
液晶2と並列の形で設けられた保持容量Csが構成され
ることとなる(図4参照)。なお、この保持容量電極7
は、面積を大きくした場合における開口率低下を防止す
るため、透明なITOによって形成すると良い。
ス基板1bの表面に形成されており、上述した絶縁膜5
bは、この保持容量電極7及びガラス基板1bを覆う位
置まで形成され、上述したソース電極14や画素電極3
bはこの絶縁膜5bの表面に形成されている。これによ
り、保持容量電極7と画素電極3bとは、絶縁膜5bを
挟んだ状態に配置されることとなり、これらによって、
液晶2と並列の形で設けられた保持容量Csが構成され
ることとなる(図4参照)。なお、この保持容量電極7
は、面積を大きくした場合における開口率低下を防止す
るため、透明なITOによって形成すると良い。
【0052】また、図1に示すように、上述したTFT
4や画素電極3bの表面には配向制御膜6bが形成され
ており、その表面には一軸配向処理(ラビング処理)が
施されている。
4や画素電極3bの表面には配向制御膜6bが形成され
ており、その表面には一軸配向処理(ラビング処理)が
施されている。
【0053】さらに、これらのガラス基板1a,1bの
間隙であって、画素電極3bと共通電極3aとの間に
は、自発分極を有するカイラルスメクチック液晶2が配
置されていて、液晶容量Clcが構成されることとなる
(図4参照)。
間隙であって、画素電極3bと共通電極3aとの間に
は、自発分極を有するカイラルスメクチック液晶2が配
置されていて、液晶容量Clcが構成されることとなる
(図4参照)。
【0054】また、このような液晶素子P1の両側に
は、互いに偏光軸が直交した関係にある一対の偏光板
(不図示)が配置されている。
は、互いに偏光軸が直交した関係にある一対の偏光板
(不図示)が配置されている。
【0055】なお、図1に示す液晶素子P1ではアモル
ファスSiTFT4を用いているが、もちろんこれに限
る必要はなく、多結晶Si(p−Si)TFTを用いて
も良い。
ファスSiTFT4を用いているが、もちろんこれに限
る必要はなく、多結晶Si(p−Si)TFTを用いて
も良い。
【0056】(5)次に、上述した液晶素子P1の駆動
方法の一例について説明する。
方法の一例について説明する。
【0057】上述した液晶素子P1においては、走査信
号ドライバ20から各ゲート線G1,G2,…にはゲー
ト電圧が線順次に印加され、TFT4はゲート電圧が印
加されることによってオン状態となる。
号ドライバ20から各ゲート線G1,G2,…にはゲー
ト電圧が線順次に印加され、TFT4はゲート電圧が印
加されることによってオン状態となる。
【0058】一方、ゲート電圧の印加に同期して、情報
信号ドライバ21からソース線S1,S2,…にはソー
ス電圧(各画素に書き込む情報に応じた情報信号電圧)
が印加される。したがって、TFT4がオン状態にある
画素では、ソース電圧がTFT4及び画素電極3bを介
して液晶2に印加され、液晶2のスイッチングが画素単
位で行われる。
信号ドライバ21からソース線S1,S2,…にはソー
ス電圧(各画素に書き込む情報に応じた情報信号電圧)
が印加される。したがって、TFT4がオン状態にある
画素では、ソース電圧がTFT4及び画素電極3bを介
して液晶2に印加され、液晶2のスイッチングが画素単
位で行われる。
【0059】そして、このような駆動を一定期間(フレ
ーム期間)毎に繰り返し、画像の書き換えを行うように
なっている。
ーム期間)毎に繰り返し、画像の書き換えを行うように
なっている。
【0060】(6)なお、図6に示すように、1つのフ
レーム期間F0を複数のフィールド期間F1,F2,…
に分割し、各フィールド期間F1,F2,…でそれぞれ
画像書き換えを行うようにしてもよい。以下、その駆動
方法について説明する。
レーム期間F0を複数のフィールド期間F1,F2,…
に分割し、各フィールド期間F1,F2,…でそれぞれ
画像書き換えを行うようにしてもよい。以下、その駆動
方法について説明する。
【0061】ここで、図6は、各フレーム期間F0を2
つのフィールド期間F1,F2に分割した例を示す図で
あり、同図(a)は、ある1本のゲート線Giにゲート
電圧Vgが印加される様子を示す図、同図(b)は、あ
る1本のソース線Sjにソース電圧Vsが印加される様
子を示す図、同図(c)は、これらゲート線Gi及びソ
ース線Sjの交差部の画素(すなわち、液晶2)に駆動
電圧Vpixが印加される様子を示す図、同図(d)は、
当該画素における透過光量の変化を示す図である。な
お、液晶2には、図5に示す特性のものを用いている。
つのフィールド期間F1,F2に分割した例を示す図で
あり、同図(a)は、ある1本のゲート線Giにゲート
電圧Vgが印加される様子を示す図、同図(b)は、あ
る1本のソース線Sjにソース電圧Vsが印加される様
子を示す図、同図(c)は、これらゲート線Gi及びソ
ース線Sjの交差部の画素(すなわち、液晶2)に駆動
電圧Vpixが印加される様子を示す図、同図(d)は、
当該画素における透過光量の変化を示す図である。な
お、液晶2には、図5に示す特性のものを用いている。
【0062】いま、ある1本のゲート線Giに一定期間
(選択期間Ton)だけゲート電圧Vgが印加され(同図
(a)参照)、ある1本のソース線Sjには、ゲート電
圧Vgの印加に同期した選択期間Tonに、共通電極3a
の電位Vcを基準電位としたソース電圧Vs(=+V
x)が印加される(同図(b)参照)。すると、当該画
素のTFT4はゲート電圧Vgの印加によってオンさ
れ、ソース電圧VxがTFT4及び画素電極3bを介し
て印加されて液晶容量Clc及び保持容量Csの充電が
なされる。
(選択期間Ton)だけゲート電圧Vgが印加され(同図
(a)参照)、ある1本のソース線Sjには、ゲート電
圧Vgの印加に同期した選択期間Tonに、共通電極3a
の電位Vcを基準電位としたソース電圧Vs(=+V
x)が印加される(同図(b)参照)。すると、当該画
素のTFT4はゲート電圧Vgの印加によってオンさ
れ、ソース電圧VxがTFT4及び画素電極3bを介し
て印加されて液晶容量Clc及び保持容量Csの充電が
なされる。
【0063】ところで、選択期間Ton以外の非選択期間
Toffには、ゲート電圧Vgは他のゲート線G1,
G2,…に印加されていて同図(a)に示すゲート線G
iには印加されず、当該画素のTFT4はオフとなる。
したがって、液晶容量Clc及び保持容量Csは、この
間、充電された電荷を保持することとなる(同図(c)
参照)。これにより、1フィールド期間F1を通じて液
晶2には駆動電圧Vpix(=+Vx)が印加され続ける
こととなり、ほぼ同じ透過光量Txが維持されることと
なる(同図(d)参照)。ここで、選択期間Tonが比較
的短い場合には、液晶容量Clc及び保持容量Csへの
充電及び液晶2のスイッチングは非選択期間Toffに行
われる。かかる場合は、自発分極の反転によって充電さ
れた電荷が相殺され、液晶2に印加される駆動電圧Vpi
xは同図(c)のように+VxよりVdだけ小さい値を
取る。
Toffには、ゲート電圧Vgは他のゲート線G1,
G2,…に印加されていて同図(a)に示すゲート線G
iには印加されず、当該画素のTFT4はオフとなる。
したがって、液晶容量Clc及び保持容量Csは、この
間、充電された電荷を保持することとなる(同図(c)
参照)。これにより、1フィールド期間F1を通じて液
晶2には駆動電圧Vpix(=+Vx)が印加され続ける
こととなり、ほぼ同じ透過光量Txが維持されることと
なる(同図(d)参照)。ここで、選択期間Tonが比較
的短い場合には、液晶容量Clc及び保持容量Csへの
充電及び液晶2のスイッチングは非選択期間Toffに行
われる。かかる場合は、自発分極の反転によって充電さ
れた電荷が相殺され、液晶2に印加される駆動電圧Vpi
xは同図(c)のように+VxよりVdだけ小さい値を
取る。
【0064】次のフィールド期間F2においては、上述
したゲート線Giには再びゲート電圧Vgが印加され
(同図(a)参照)、これと同期してソース線Sjに
は、先のものとは逆極性のソース電圧−Vxが印加され
る(同図(b)参照)。これによって、ソース電圧−V
xが液晶容量Clc及び保持容量Csに充電されると共
に、非選択期間Toffにおいてはその電荷が保持される
(同図(c)参照)。これにより、1フィールド期間F
2を通じて液晶2には駆動電圧Vpix(=−Vx)が印
加され続けることとなり、ほぼ同じ透過光量Tyが維持
されることとなる(同図(d)参照)。ここで、選択期
間Tonが比較的短い場合には、液晶容量Clc及び保持
容量Csへの充電及び液晶2のスイッチングは非選択期
間Toffに行われる。かかる場合は、自発分極の反転に
よって充電された電荷が相殺され、液晶2に印加される
駆動電圧Vpixは図6(c)のように−VxよりVdだ
け大きい値を取る。
したゲート線Giには再びゲート電圧Vgが印加され
(同図(a)参照)、これと同期してソース線Sjに
は、先のものとは逆極性のソース電圧−Vxが印加され
る(同図(b)参照)。これによって、ソース電圧−V
xが液晶容量Clc及び保持容量Csに充電されると共
に、非選択期間Toffにおいてはその電荷が保持される
(同図(c)参照)。これにより、1フィールド期間F
2を通じて液晶2には駆動電圧Vpix(=−Vx)が印
加され続けることとなり、ほぼ同じ透過光量Tyが維持
されることとなる(同図(d)参照)。ここで、選択期
間Tonが比較的短い場合には、液晶容量Clc及び保持
容量Csへの充電及び液晶2のスイッチングは非選択期
間Toffに行われる。かかる場合は、自発分極の反転に
よって充電された電荷が相殺され、液晶2に印加される
駆動電圧Vpixは図6(c)のように−VxよりVdだ
け大きい値を取る。
【0065】ところで、図6に示す駆動方法によれば、
各フィールド期間F1,F2単位で印加電圧の大きさに
応じて液晶2がスイッチングされ、各フィールド期間F
1,F2単位で異なる階調表示状態(透過光量Tx,T
y)が得られ、フレ−ム期間F0の全体でそれらTx,
Tyを平均した透過光量が得られる。
各フィールド期間F1,F2単位で印加電圧の大きさに
応じて液晶2がスイッチングされ、各フィールド期間F
1,F2単位で異なる階調表示状態(透過光量Tx,T
y)が得られ、フレ−ム期間F0の全体でそれらTx,
Tyを平均した透過光量が得られる。
【0066】なお、2番目のフィールド期間F2におけ
る透過光量Tyは、Txよりかなり小さくてほぼ0レベ
ルであり、フレ−ム期間全体の透過光量は、上述のよう
な透過光量の平均化によって最初のフィールド期間F1
の透過光量に比べて低下することとなる。したがって、
実際の駆動においては、フレ−ム期間全体で得たい透過
光量(表示画像の階調)に基づいて、最初のフィールド
期間F1の透過光量Txを(表示階調よりも高めに)決
定し、該透過光量Txを得るような駆動電圧Vxを印加
すれば良い。
る透過光量Tyは、Txよりかなり小さくてほぼ0レベ
ルであり、フレ−ム期間全体の透過光量は、上述のよう
な透過光量の平均化によって最初のフィールド期間F1
の透過光量に比べて低下することとなる。したがって、
実際の駆動においては、フレ−ム期間全体で得たい透過
光量(表示画像の階調)に基づいて、最初のフィールド
期間F1の透過光量Txを(表示階調よりも高めに)決
定し、該透過光量Txを得るような駆動電圧Vxを印加
すれば良い。
【0067】なお、上述のように駆動した場合、奇数フ
ィールド期間(例えばF1)では正極性の駆動電圧(+
Vx)が液晶2に印加され、偶数フィールド期間(例え
ばF 2)では負極性の駆動電圧(−Vx)が液晶2に印
加されることとなるため、液晶2に実際に印加される駆
動電圧が時間的に交流化され、液晶2の劣化が防止され
る。
ィールド期間(例えばF1)では正極性の駆動電圧(+
Vx)が液晶2に印加され、偶数フィールド期間(例え
ばF 2)では負極性の駆動電圧(−Vx)が液晶2に印
加されることとなるため、液晶2に実際に印加される駆
動電圧が時間的に交流化され、液晶2の劣化が防止され
る。
【0068】また、最初のフィールド期間F1において
は高輝度表示を行い、次のフィールド期間F2では低輝
度表示を行うため、時間開口率が50%以下程度とな
る。したがって、かかる液晶素子で動画像を表示した場
合、その画質が良好なものとなる。
は高輝度表示を行い、次のフィールド期間F2では低輝
度表示を行うため、時間開口率が50%以下程度とな
る。したがって、かかる液晶素子で動画像を表示した場
合、その画質が良好なものとなる。
【0069】(7)次に、本実施の形態に係る液晶素子
の製造方法について説明する。
の製造方法について説明する。
【0070】上述の液晶素子を製造するに際しては、 * 所定間隙を開けた状態に一対の基板1a,1bを配
置する工程と、 * これら一対の基板1a,1bの間隙にカイラルスメ
クチック液晶2を配置する工程と、 * 該カイラルスメクチック液晶2を挟み込むように一
対の電極3a,3bを配置する工程と、 * 前記カイラルスメクチック液晶2を配向させるため
の一軸性配向処理を、前記一対の基板1a,1bにそれ
ぞれ施す工程と、を適切な順序で実施する。
置する工程と、 * これら一対の基板1a,1bの間隙にカイラルスメ
クチック液晶2を配置する工程と、 * 該カイラルスメクチック液晶2を挟み込むように一
対の電極3a,3bを配置する工程と、 * 前記カイラルスメクチック液晶2を配向させるため
の一軸性配向処理を、前記一対の基板1a,1bにそれ
ぞれ施す工程と、を適切な順序で実施する。
【0071】そして、前記一対の基板1a,1bに挟持
された状態の前記カイラルスメクチック液晶2が等方性
液体相(ISO.)又はコレステリック相(Ch)を発
現するまで昇温し、その後、カイラルスメクチックC相
(SmC*)に相転移するまで降温する。また、カイラ
ルスメクチックC相(SmC*)を示す温度において、
前記カイラルスメクチック液晶2には、前記一対の電極
3a,3bを介して電圧(製造された液晶素子に画像を
表示させるために印加する駆動電圧と区別するために党
初期電圧媒とする)を少なくとも1秒以上印加する。
された状態の前記カイラルスメクチック液晶2が等方性
液体相(ISO.)又はコレステリック相(Ch)を発
現するまで昇温し、その後、カイラルスメクチックC相
(SmC*)に相転移するまで降温する。また、カイラ
ルスメクチックC相(SmC*)を示す温度において、
前記カイラルスメクチック液晶2には、前記一対の電極
3a,3bを介して電圧(製造された液晶素子に画像を
表示させるために印加する駆動電圧と区別するために党
初期電圧媒とする)を少なくとも1秒以上印加する。
【0072】なお、この初期電圧には、実効値電界E
rms.が、 Ps・Erms.>15[(nC/cm2)・(V/μ
m)] 但し、Psは前記カイラルスメクチック液晶の自発分極
値となるものを用いれば良く、その電圧値が経時的に変
化するもの(例えば、正弦波、三角波、のこぎり波等)
を用いれば良い。
rms.が、 Ps・Erms.>15[(nC/cm2)・(V/μ
m)] 但し、Psは前記カイラルスメクチック液晶の自発分極
値となるものを用いれば良く、その電圧値が経時的に変
化するもの(例えば、正弦波、三角波、のこぎり波等)
を用いれば良い。
【0073】一方、等方性液体相(ISO.)やコレス
テリック相(Ch)からカイラルスメクチックC相(S
mC*)に相転移する際の前記カイラルスメクチック液
晶2に、DC成分を含む電圧を印加しても良い。この電
圧のDC成分は1〜10Vとすれば良く、該電圧印加
は、カイラルスメクチックC相(SmC*)に相転移す
る際の温度(Tc)の±5℃の温度範囲にあるときに行
えば良い。
テリック相(Ch)からカイラルスメクチックC相(S
mC*)に相転移する際の前記カイラルスメクチック液
晶2に、DC成分を含む電圧を印加しても良い。この電
圧のDC成分は1〜10Vとすれば良く、該電圧印加
は、カイラルスメクチックC相(SmC*)に相転移す
る際の温度(Tc)の±5℃の温度範囲にあるときに行
えば良い。
【0074】(8)次に、本実施の形態の作用について
説明する。
説明する。
【0075】本実施の形態と違ってプレチルト角が小さ
な液晶素子の場合には、スメクチック相へと層転移した
直後(層が形成された直後)の状態においてカイラルス
メクチック液晶にはブックシェルフ構造が形成されてい
ると考えられる。その後の降温過程において層間隔が減
少し、層が基板法線方向から傾いた構造へと変化する。
そして、シェブロン構造となった場合にはC1配向やC
2配向が形成される。
な液晶素子の場合には、スメクチック相へと層転移した
直後(層が形成された直後)の状態においてカイラルス
メクチック液晶にはブックシェルフ構造が形成されてい
ると考えられる。その後の降温過程において層間隔が減
少し、層が基板法線方向から傾いた構造へと変化する。
そして、シェブロン構造となった場合にはC1配向やC
2配向が形成される。
【0076】また、配向規制力を適宜調整した場合に
は、Ch相−SmC*の相転移直後はブックシェルフ構
造が形成されているものの、その後の降温過程において
層間隔が減少し層が基板法線方向から傾いた構造へと変
化する際に、シェブロンではなく斜めブックシェルフ構
造を形成するものと推察される。そして、その際の層傾
斜角の変化過程において生じる層構造の微妙な不均一性
がストライプテクスチャーとして観測されるものと思わ
れる。
は、Ch相−SmC*の相転移直後はブックシェルフ構
造が形成されているものの、その後の降温過程において
層間隔が減少し層が基板法線方向から傾いた構造へと変
化する際に、シェブロンではなく斜めブックシェルフ構
造を形成するものと推察される。そして、その際の層傾
斜角の変化過程において生じる層構造の微妙な不均一性
がストライプテクスチャーとして観測されるものと思わ
れる。
【0077】これに対して、本実施の形態によれば、カ
イラルスメクチック液晶2は、冷却過程における相転移
の初期の段階(すなわち、スメクチック相へ相転移した
直後)から斜めブックシェルフ構造を形成し始める。こ
のため、液晶2には、不均一な層構造は発生しにくく、
ストライプテクスチャーは発生しにくい。
イラルスメクチック液晶2は、冷却過程における相転移
の初期の段階(すなわち、スメクチック相へ相転移した
直後)から斜めブックシェルフ構造を形成し始める。こ
のため、液晶2には、不均一な層構造は発生しにくく、
ストライプテクスチャーは発生しにくい。
【0078】また、プレチルト角が4度以上であって、
カイラルスメクチック液晶2には上述のように初期電圧
を印加するため、仮に多少のストライプテクスチャーが
発生したとしても消滅させることができる。なお、本発
明者が実験したところ、プレチルト角が4度未満と小さ
い場合には、初期電圧を印加してもストライプテクスチ
ャーは消滅しなかった。初期電圧印加によってストライ
プテクスチャーを消滅させるには、そもそも層構造の不
均一性が発生しづらいような構成とすることが重要であ
ると考えられる。
カイラルスメクチック液晶2には上述のように初期電圧
を印加するため、仮に多少のストライプテクスチャーが
発生したとしても消滅させることができる。なお、本発
明者が実験したところ、プレチルト角が4度未満と小さ
い場合には、初期電圧を印加してもストライプテクスチ
ャーは消滅しなかった。初期電圧印加によってストライ
プテクスチャーを消滅させるには、そもそも層構造の不
均一性が発生しづらいような構成とすることが重要であ
ると考えられる。
【0079】なお本実施形態でいうところの初期電圧と
は、SmC*への降温直後に印加されるものであっても
よく、あるいは一旦降温した後再配向のため加熱冷却し
た後に印加されるものでもよい。あるいはまたSmC*
へ降温したから実際に製品として指標するまでの間に印
加されるものでもよく、その場合はSmC*に降温して
からライン欠陥の有無を調べるための駆動評価がおこな
われ、その後にその初期電圧印加を行う場合でもよい。
は、SmC*への降温直後に印加されるものであっても
よく、あるいは一旦降温した後再配向のため加熱冷却し
た後に印加されるものでもよい。あるいはまたSmC*
へ降温したから実際に製品として指標するまでの間に印
加されるものでもよく、その場合はSmC*に降温して
からライン欠陥の有無を調べるための駆動評価がおこな
われ、その後にその初期電圧印加を行う場合でもよい。
【0080】また本実施形態の初期電圧の実効値電界は
PsとErmsとの積で求められ、その値が15より大
きい値であるが、これはPsが0でないことを意味す
る。つまり液晶素子に直流電圧たとえばオフセット電圧
(DC)が加えられる工程では、液晶がPs値を持たな
いので実効値電界の値は15より大きくなるということ
は無く、そのような工程は本実施形態で言うところの初
期電圧を印加する工程とは区別される。
PsとErmsとの積で求められ、その値が15より大
きい値であるが、これはPsが0でないことを意味す
る。つまり液晶素子に直流電圧たとえばオフセット電圧
(DC)が加えられる工程では、液晶がPs値を持たな
いので実効値電界の値は15より大きくなるということ
は無く、そのような工程は本実施形態で言うところの初
期電圧を印加する工程とは区別される。
【0081】(9)次に、本実施の形態の効果について
説明する。
説明する。
【0082】本実施の形態によれば、液晶の層構造が均
一な液晶素子を製造することができ、配向欠陥の発生や
面内ムラの発生を防止できる。
一な液晶素子を製造することができ、配向欠陥の発生や
面内ムラの発生を防止できる。
【0083】また、プレチルト角を小さくする必要がな
いため、コントラストの低下も防止できる。
いため、コントラストの低下も防止できる。
【0084】さらに、マイクロドメインスイッチングに
よる階調表示を行わないため、プロジェクター型やビュ
ーファインダに用いて好適な液晶素子を得ることができ
る。
よる階調表示を行わないため、プロジェクター型やビュ
ーファインダに用いて好適な液晶素子を得ることができ
る。
【0085】また、本実施の形態によれば、応答速度の
速い液晶素子を得ることができる。
速い液晶素子を得ることができる。
【0086】
【実施例】以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説
明する。
明する。
【0087】〈実施例〉 (液晶組成物の調製) まず、下記液晶性化合物を、それぞれの右側に併記した
重量比率で混合し液晶組成物LCを調製した。
重量比率で混合し液晶組成物LCを調製した。
【0088】
【化3】
【0089】上記液晶組成物LCの物性パラメータを以
下に示す。
下に示す。
【0090】 測定装置としてPerkin Elmer社製のDSC
Pyris1を用いた。測定条件は100℃で1分間
保持した後、5℃/minで−30℃まで降温し、その
後−30℃で5分間保持した後、5℃/minで100
℃まで昇温して測定した。 自発分極(30℃):Ps=2.9nC/cm2 コーン角(30℃):Θ=23.3°(100Hz,±
12.5V、基板間隙は1.4μm) δ(30℃):21.6° SmC*相でのらせんピッチ(30℃):20μm以上
Pyris1を用いた。測定条件は100℃で1分間
保持した後、5℃/minで−30℃まで降温し、その
後−30℃で5分間保持した後、5℃/minで100
℃まで昇温して測定した。 自発分極(30℃):Ps=2.9nC/cm2 コーン角(30℃):Θ=23.3°(100Hz,±
12.5V、基板間隙は1.4μm) δ(30℃):21.6° SmC*相でのらせんピッチ(30℃):20μm以上
【0091】(液晶セルの作製)まず、厚さ1.1mm
の一対のガラス基板1a,1bのそれぞれに、透明電極
として700ÅのITO膜(インジウム・ティン・オキ
サイド膜)3a,3bを形成した。なお、この透明電極
3a,3bのパターニングは行わず、液晶セルを単画素
とした。
の一対のガラス基板1a,1bのそれぞれに、透明電極
として700ÅのITO膜(インジウム・ティン・オキ
サイド膜)3a,3bを形成した。なお、この透明電極
3a,3bのパターニングは行わず、液晶セルを単画素
とした。
【0092】該基板の透明電極3a,3b上に、日本合
成ゴム社製のJALS2022をスピンコート法により
塗布し、その後、80℃の温度で5分間の前乾燥を行な
い、さらに200℃の温度で1時間の加熱焼成を施し、
膜厚150Åのポリイミド被膜6a,6bを得た(1Å
=10−10m)。
成ゴム社製のJALS2022をスピンコート法により
塗布し、その後、80℃の温度で5分間の前乾燥を行な
い、さらに200℃の温度で1時間の加熱焼成を施し、
膜厚150Åのポリイミド被膜6a,6bを得た(1Å
=10−10m)。
【0093】続いて、当該基板上のポリイミド膜6a,
6bに対して、ナイロン布によるラビング処理(一軸配
向処理)を施した。このラビング処理には、外周面にナ
イロン(NF−77/帝人(株)製)を貼り合わせた径
10cmのラビングロールを用い、押し込み量を0.3
mm、送り速度を10cm/secとし、回転数を10
00rpm、送り回数を4回とした。
6bに対して、ナイロン布によるラビング処理(一軸配
向処理)を施した。このラビング処理には、外周面にナ
イロン(NF−77/帝人(株)製)を貼り合わせた径
10cmのラビングロールを用い、押し込み量を0.3
mm、送り速度を10cm/secとし、回転数を10
00rpm、送り回数を4回とした。
【0094】続いて、一方の基板上には、平均粒径1.
5μmのシリカビーズ(スペーサー)8を散布し、各基
板のラビング処理方向が互いにアンチパラレルとなるよ
うに対向させ、均一な基板間隙のセル(単画素の空セ
ル)を得た。
5μmのシリカビーズ(スペーサー)8を散布し、各基
板のラビング処理方向が互いにアンチパラレルとなるよ
うに対向させ、均一な基板間隙のセル(単画素の空セ
ル)を得た。
【0095】このようなプロセスで作製したセルに液晶
組成物LCをCh相の温度で注入し、液晶がカイラルス
メクチック液晶相を示す温度まで徐冷し、液晶がCh相
からSmC*相に相転移する際に−5Vのオフセット電
圧(DC)を印加し、液晶パネルを作製した。DC印加
条件は、Tcに対してプラスマイナス2℃で、1℃/分
で降温させた。
組成物LCをCh相の温度で注入し、液晶がカイラルス
メクチック液晶相を示す温度まで徐冷し、液晶がCh相
からSmC*相に相転移する際に−5Vのオフセット電
圧(DC)を印加し、液晶パネルを作製した。DC印加
条件は、Tcに対してプラスマイナス2℃で、1℃/分
で降温させた。
【0096】かかる液晶パネルについて、下記の事項に
ついての評価を行った。
ついての評価を行った。
【0097】1.配向状態 上述のようにして作成した液晶パネルについて、室温
(30℃)かつ電圧を印加しない状態で偏光顕微鏡観察
を行い、液晶の配向状態を観察した。
(30℃)かつ電圧を印加しない状態で偏光顕微鏡観察
を行い、液晶の配向状態を観察した。
【0098】その結果、液晶パネルの全面でストライプ
状のテクスチャーが形成されており、このストライプテ
クスチャーの平均長手方向と一軸配向処理方向とのなす
角が約3°であることが分かった。また、それぞれのス
トライプテクスチャーについてさらに詳細な観察を行っ
たところ、それぞれのストライプ状の領域で最暗軸が微
妙に異なっており、最暗軸の分布としては約4°の幅を
持って存在していることが分かった。なお、層法線方向
はパネル全面で一方向に揃っていた。
状のテクスチャーが形成されており、このストライプテ
クスチャーの平均長手方向と一軸配向処理方向とのなす
角が約3°であることが分かった。また、それぞれのス
トライプテクスチャーについてさらに詳細な観察を行っ
たところ、それぞれのストライプ状の領域で最暗軸が微
妙に異なっており、最暗軸の分布としては約4°の幅を
持って存在していることが分かった。なお、層法線方向
はパネル全面で一方向に揃っていた。
【0099】2.矩形波電圧を印加した場合の光学応答 上述のように作成した液晶パネルをフォトマルチプライ
ヤー付き偏光顕微鏡にセットし、60Hzの矩形波電圧
を印加して光学レベルを測定した。なお、電圧は、±5
Vの範囲内で適宜調整しながら印加することとした。ま
た、液晶パネルは、クロスニコル下とし、電圧無印加状
態で暗視野となるように偏光軸を配置した。
ヤー付き偏光顕微鏡にセットし、60Hzの矩形波電圧
を印加して光学レベルを測定した。なお、電圧は、±5
Vの範囲内で適宜調整しながら印加することとした。ま
た、液晶パネルは、クロスニコル下とし、電圧無印加状
態で暗視野となるように偏光軸を配置した。
【0100】その結果、正極性の電圧を印加した場合に
は、白状態へと液晶分子が反転した微小領域が複数出現
し、この電圧を徐々に大きくしていくと各微小領域が大
きくなっていくことが分かった。また、負極性の電圧を
印加した場合には、同じ絶対値の正極性電圧を印加した
場合の1/10程度の光学応答が確認された。さらに、
正負いずれの極性の電圧を印加した場合でも、液晶パネ
ルの光学応答は前状態履歴の影響は受けずに安定した表
示状態(中間調状態)が得られることが分かった。とこ
ろで、正極性及び負極性の電圧を連続的に印加した場合
には、正極性電圧による光学応答と負極性電圧による光
学応答とを平均したものが視覚的に認識されることとな
るが、その場合においても、前状態履歴の影響を受けな
い表示状態(中間調状態)が得られることとなる。
は、白状態へと液晶分子が反転した微小領域が複数出現
し、この電圧を徐々に大きくしていくと各微小領域が大
きくなっていくことが分かった。また、負極性の電圧を
印加した場合には、同じ絶対値の正極性電圧を印加した
場合の1/10程度の光学応答が確認された。さらに、
正負いずれの極性の電圧を印加した場合でも、液晶パネ
ルの光学応答は前状態履歴の影響は受けずに安定した表
示状態(中間調状態)が得られることが分かった。とこ
ろで、正極性及び負極性の電圧を連続的に印加した場合
には、正極性電圧による光学応答と負極性電圧による光
学応答とを平均したものが視覚的に認識されることとな
るが、その場合においても、前状態履歴の影響を受けな
い表示状態(中間調状態)が得られることとなる。
【0101】また、10〜50℃の温度範囲において±
5Vの矩形波電圧を印加してコントラストを測定したと
ころ、最低値は10℃の120と良好であった。
5Vの矩形波電圧を印加してコントラストを測定したと
ころ、最低値は10℃の120と良好であった。
【0102】3.強電界印加処理による変化 上述のようにして矩形波印加用液晶パネルとは別途同様
に作成した液晶パネルに30℃の温度下で三角波電圧
(最大値が±18V、周波数が1Hz)を10秒間印加
して、該電圧を印加する前後での配向状態を観察したと
ころ、降温直後に発生していたストライプテクスチャー
は完全に消滅し、パネル全面が、極めて均一であって、
微小領域の出現を伴わないドメインレススイッチングを
行う領域へと変化した。なお、印加した電圧の実効値E
rms.は、 Ps・Erms.=17.4[(nC/cm2)・(V
/μm)] を満足する値とした。その後、10〜50℃の温度範囲
において±5Vの矩形波電圧を印加して上述と同様のコ
ントラスト測定を行ったところ、最低値は10℃の20
0とさらに良好となった。
に作成した液晶パネルに30℃の温度下で三角波電圧
(最大値が±18V、周波数が1Hz)を10秒間印加
して、該電圧を印加する前後での配向状態を観察したと
ころ、降温直後に発生していたストライプテクスチャー
は完全に消滅し、パネル全面が、極めて均一であって、
微小領域の出現を伴わないドメインレススイッチングを
行う領域へと変化した。なお、印加した電圧の実効値E
rms.は、 Ps・Erms.=17.4[(nC/cm2)・(V
/μm)] を満足する値とした。その後、10〜50℃の温度範囲
において±5Vの矩形波電圧を印加して上述と同様のコ
ントラスト測定を行ったところ、最低値は10℃の20
0とさらに良好となった。
【0103】これに対して、比較として実施例と同様の
液晶パネルを別途用意し、最大値が±12v(つまり、
Ps・Erms.が15よりも小さい、すなわちPs・
Er ms.=11.6[(nC/cm2)・(V/μ
m)])で周波数が1Hzの三角波電圧を10秒間印加
した場合には、電圧印加前後で配向状態の変化は何ら観
察されなかった。
液晶パネルを別途用意し、最大値が±12v(つまり、
Ps・Erms.が15よりも小さい、すなわちPs・
Er ms.=11.6[(nC/cm2)・(V/μ
m)])で周波数が1Hzの三角波電圧を10秒間印加
した場合には、電圧印加前後で配向状態の変化は何ら観
察されなかった。
【0104】なお本実施例ではさらに先述の実施例にお
いて用意した液晶パネルと同様の液晶パネルを別途用意
し、三角波電圧の代わりに正弦波電圧や矩形波電圧を印
加したところ、正弦波電圧の場合には同様の効果が得ら
れるが、矩形波電圧の場合には、同様の効果を得るには
電圧値を高める必要があることが分かった。
いて用意した液晶パネルと同様の液晶パネルを別途用意
し、三角波電圧の代わりに正弦波電圧や矩形波電圧を印
加したところ、正弦波電圧の場合には同様の効果が得ら
れるが、矩形波電圧の場合には、同様の効果を得るには
電圧値を高める必要があることが分かった。
【0105】つまり正弦波は三角波とほぼ同じPsE値
で同等の効果があることがわかった。また矩形波の場合
はPs・E値がある一定の値より大きめ値で同等の効果
を得ることがわかった。矩形波の場合はたとえば正弦波
や三角波におけるPs・E値よりもおよそ20%あるい
はそれ以上高い値のPs・E値とすると正弦波や三角波
と同等の効果を得ることができることがわかった。
で同等の効果があることがわかった。また矩形波の場合
はPs・E値がある一定の値より大きめ値で同等の効果
を得ることがわかった。矩形波の場合はたとえば正弦波
や三角波におけるPs・E値よりもおよそ20%あるい
はそれ以上高い値のPs・E値とすると正弦波や三角波
と同等の効果を得ることができることがわかった。
【0106】(プレチルト角測定用セルの作製)平均粒
径が9μmのシリカビーズ8を用いた以外は、上述した
液晶セルと同様のセル(ラビング処理方向がアンチパラ
レルのセル)を作成した。その後、このセルに上述した
液晶LCを注入し、該液晶LCがコレステリック相を示
す温度(具体的には62℃)に昇温し、クリスタルロー
テーション法(Jpn.J.Appl.Phys.,v
ol.119(1980)No.10、Short N
otes 2013)にてプレチルト角を測定した。そ
の測定の結果、プレチルト角は7.0°であることが分
かった。つまり、実施例の液晶セルのプレチルト角もほ
ぼ7.0°であるとみなせる。
径が9μmのシリカビーズ8を用いた以外は、上述した
液晶セルと同様のセル(ラビング処理方向がアンチパラ
レルのセル)を作成した。その後、このセルに上述した
液晶LCを注入し、該液晶LCがコレステリック相を示
す温度(具体的には62℃)に昇温し、クリスタルロー
テーション法(Jpn.J.Appl.Phys.,v
ol.119(1980)No.10、Short N
otes 2013)にてプレチルト角を測定した。そ
の測定の結果、プレチルト角は7.0°であることが分
かった。つまり、実施例の液晶セルのプレチルト角もほ
ぼ7.0°であるとみなせる。
【0107】ここで、クリスタルローテーション法によ
るプレチルト角測定方法について簡単に説明する。
るプレチルト角測定方法について簡単に説明する。
【0108】プレチルト角の測定に際しては、液晶パネ
ルを上下基板に垂直且つ配向処理軸(ラビング軸)を含
む面で回転させながら、回転軸と45°の角度をなす偏
光面を持つヘリウム・ネオンレーザー光を回転軸に垂直
な方向から照射し、その反射側で入射偏光面と平行な透
過軸を持つ偏光板を通してフォトダイオードで透過光強
度を測定する。そして、干渉によってできた透過光強度
のスペクトルに対し、理論曲線、下式とフィッティング
を行うシミュレーションによりプレチルト角αを求める
ことができる。
ルを上下基板に垂直且つ配向処理軸(ラビング軸)を含
む面で回転させながら、回転軸と45°の角度をなす偏
光面を持つヘリウム・ネオンレーザー光を回転軸に垂直
な方向から照射し、その反射側で入射偏光面と平行な透
過軸を持つ偏光板を通してフォトダイオードで透過光強
度を測定する。そして、干渉によってできた透過光強度
のスペクトルに対し、理論曲線、下式とフィッティング
を行うシミュレーションによりプレチルト角αを求める
ことができる。
【0109】
【数1】
【0110】〈比較例1〉 (液晶セルの作製)本比較例においても、上記実施例と
ほぼ同様の液晶パネルを作成した。但し、配向制御膜6
a,6bは、市販のTFT用配向膜(日産化学社製のS
E7992)を用いて、上記実施例の配向制御膜よりも
薄い50Åの厚さに形成した。また、スペーサー8とし
ては、平均粒径2.0μmのシリカビーズを用いた。な
お、ガラス基板1a,1bの厚さや、透明電極3a,3
bの厚さ及び材質や、配向制御膜6a,6bの形成方法
及びラビング方法や、液晶2の材質及び注入方法は上記
実施例と同様とした。
ほぼ同様の液晶パネルを作成した。但し、配向制御膜6
a,6bは、市販のTFT用配向膜(日産化学社製のS
E7992)を用いて、上記実施例の配向制御膜よりも
薄い50Åの厚さに形成した。また、スペーサー8とし
ては、平均粒径2.0μmのシリカビーズを用いた。な
お、ガラス基板1a,1bの厚さや、透明電極3a,3
bの厚さ及び材質や、配向制御膜6a,6bの形成方法
及びラビング方法や、液晶2の材質及び注入方法は上記
実施例と同様とした。
【0111】また、上記実施例と同様の方法でプレチル
ト角測定用セルを作製してプレチルト角を測定したとこ
ろ、2.0度であった。つまり、比較例の液晶セルのプ
レチルト角もほぼ2.0°であるとみなせる。
ト角測定用セルを作製してプレチルト角を測定したとこ
ろ、2.0度であった。つまり、比較例の液晶セルのプ
レチルト角もほぼ2.0°であるとみなせる。
【0112】さらに、本比較例にて作製した液晶パネル
についても上記実施例と同様の評価を行ったところ、下
記のようになった。
についても上記実施例と同様の評価を行ったところ、下
記のようになった。
【0113】1.配向状態 上記実施例と同様の方法によって液晶の配向状態を観察
したところ、パネル全体の約50%の領域にストライプ
状のテクスチャーが形成されており、このストライプテ
クスチャーの平均長手方向と一軸配向処理方向とのなす
角が約3°であることが分かった。
したところ、パネル全体の約50%の領域にストライプ
状のテクスチャーが形成されており、このストライプテ
クスチャーの平均長手方向と一軸配向処理方向とのなす
角が約3°であることが分かった。
【0114】また、それぞれのストライプテクスチャー
についてさらに詳細な観察を行ったところ、それぞれの
ストライプ状の領域で最暗軸が微妙に異なっており、最
暗軸の分布としては約4°の幅を持って存在しているこ
とが分かった。なお、層法線方向はパネル全面で一方向
に揃っていた。
についてさらに詳細な観察を行ったところ、それぞれの
ストライプ状の領域で最暗軸が微妙に異なっており、最
暗軸の分布としては約4°の幅を持って存在しているこ
とが分かった。なお、層法線方向はパネル全面で一方向
に揃っていた。
【0115】2.矩形波電圧を印加した場合の光学応答 上記実施例と同様の方法によって光学レベルを測定した
ところ、ストライプテクスチャーが発生している部分に
ついては上記実施例と同様であった。すなわち、正極性
の電圧を印加した場合には、白状態へと液晶分子が反転
した微小領域が複数出現し、この電圧を徐々に大きくし
ていくと各微小領域が大きくなっていくことが観察され
た。また、負極性の電圧を印加した場合には、同じ絶対
値の正極性電圧を印加した場合の1/10程度の光学応
答が確認された。さらに、正負いずれの極性の電圧を印
加した場合でも、液晶パネルの光学応答は前状態履歴の
影響は受けずに安定した表示状態(中間調状態)が得ら
れることが確認された。
ところ、ストライプテクスチャーが発生している部分に
ついては上記実施例と同様であった。すなわち、正極性
の電圧を印加した場合には、白状態へと液晶分子が反転
した微小領域が複数出現し、この電圧を徐々に大きくし
ていくと各微小領域が大きくなっていくことが観察され
た。また、負極性の電圧を印加した場合には、同じ絶対
値の正極性電圧を印加した場合の1/10程度の光学応
答が確認された。さらに、正負いずれの極性の電圧を印
加した場合でも、液晶パネルの光学応答は前状態履歴の
影響は受けずに安定した表示状態(中間調状態)が得ら
れることが確認された。
【0116】一方、ストライプテクスチャーが発生して
いない部分では、配向状態は極めて均一であって、上述
のような微小領域が発生せずにドメインレススイッチン
グとなっていることが確認できた。また、負極性の電圧
を印加した場合には、同じ絶対値の正極性電圧を印加し
た場合の1/10程度の光学応答が確認された。
いない部分では、配向状態は極めて均一であって、上述
のような微小領域が発生せずにドメインレススイッチン
グとなっていることが確認できた。また、負極性の電圧
を印加した場合には、同じ絶対値の正極性電圧を印加し
た場合の1/10程度の光学応答が確認された。
【0117】さらに、10〜50℃の温度範囲において
±5Vの矩形波電圧を印加してコントラストを測定した
ところ、最低値は10℃の90であった。
±5Vの矩形波電圧を印加してコントラストを測定した
ところ、最低値は10℃の90であった。
【0118】3.強電界印加処理による変化 上記実施例と同様の方法によって三角波電圧(最大値が
±18V、周波数が1Hz)を10秒間印加して、該電
圧を印加する前後での配向状態を観察したところ、該電
圧を印加する前後での配向状態を観察したが、何ら変化
は観察されなかった。このときPs・Erms.=1
3.1[(nC/cm2)・(V/μm)]である。
±18V、周波数が1Hz)を10秒間印加して、該電
圧を印加する前後での配向状態を観察したところ、該電
圧を印加する前後での配向状態を観察したが、何ら変化
は観察されなかった。このときPs・Erms.=1
3.1[(nC/cm2)・(V/μm)]である。
【0119】その後、10〜50℃の温度範囲において
±5Vの矩形波電圧を印加して上述と同様のコントラス
ト測定を行ったところ、最低値は10℃の90であり変
化は無かった。
±5Vの矩形波電圧を印加して上述と同様のコントラス
ト測定を行ったところ、最低値は10℃の90であり変
化は無かった。
【0120】〈比較例2〉比較例2は比較例1と比べて
液晶セルの作成においては、平均粒径が1.5μmのシ
リカビーズを用い、強電界印加処理においては、Ps・
Erms.=17.4[(nC/cm2)・(V/μ
m)]である点が異なるだけでその他は比較例1と同じ
である。
液晶セルの作成においては、平均粒径が1.5μmのシ
リカビーズを用い、強電界印加処理においては、Ps・
Erms.=17.4[(nC/cm2)・(V/μ
m)]である点が異なるだけでその他は比較例1と同じ
である。
【0121】(液晶セルの作製)本比較例においても、
上記実施例とほぼ同様の液晶パネルを作成した。但し、
配向制御膜6a,6bは、市販のTFT用配向膜(日産
化学社製のSE7992)を用いて、上記実施例の配向
制御膜よりも薄い50Åの厚さに形成した。また、スペ
ーサー8としては、平均粒径1.5μmのシリカビーズ
を用いた。なお、ガラス基板1a,1bの厚さや、透明
電極3a,3bの厚さ及び材質や、配向制御膜6a,6
bの形成方法及びラビング方法や、液晶2の材質及び注
入方法は上記実施例と同様とした。
上記実施例とほぼ同様の液晶パネルを作成した。但し、
配向制御膜6a,6bは、市販のTFT用配向膜(日産
化学社製のSE7992)を用いて、上記実施例の配向
制御膜よりも薄い50Åの厚さに形成した。また、スペ
ーサー8としては、平均粒径1.5μmのシリカビーズ
を用いた。なお、ガラス基板1a,1bの厚さや、透明
電極3a,3bの厚さ及び材質や、配向制御膜6a,6
bの形成方法及びラビング方法や、液晶2の材質及び注
入方法は上記実施例と同様とした。
【0122】また、上記実施例と同様の方法でプレチル
ト角測定用セルを作製してプレチルト角を測定したとこ
ろ、2.0°であった。つまり、比較例の液晶セルのプ
レチルト角もほぼ2.0°であるとみなせる。
ト角測定用セルを作製してプレチルト角を測定したとこ
ろ、2.0°であった。つまり、比較例の液晶セルのプ
レチルト角もほぼ2.0°であるとみなせる。
【0123】さらに、本比較例にて作製した液晶パネル
についても上記実施例と同様の評価を行ったところ、下
記のようになった。
についても上記実施例と同様の評価を行ったところ、下
記のようになった。
【0124】1.配向状態 上記実施例と同様の方法によって液晶の配向状態を観察
したところ、パネル全体の約50%の領域にストライプ
状のテクスチャーが形成されており、このストライプテ
クスチャーの平均長手方向と一軸配向処理方向とのなす
角が約3°であることが分かった。
したところ、パネル全体の約50%の領域にストライプ
状のテクスチャーが形成されており、このストライプテ
クスチャーの平均長手方向と一軸配向処理方向とのなす
角が約3°であることが分かった。
【0125】また、それぞれのストライプテクスチャー
についてさらに詳細な観察を行ったところ、それぞれの
ストライプ状の領域で最暗軸が微妙に異なっており、最
暗軸の分布としては約4°の幅を持って存在しているこ
とが分かった。なお、層法線方向はパネル全面で一方向
に揃っていた。
についてさらに詳細な観察を行ったところ、それぞれの
ストライプ状の領域で最暗軸が微妙に異なっており、最
暗軸の分布としては約4°の幅を持って存在しているこ
とが分かった。なお、層法線方向はパネル全面で一方向
に揃っていた。
【0126】2.矩形波電圧を印加した場合の光学応答 上記実施例と同様の方法によって光学レベルを測定した
ところ、ストライプテクスチャーが発生している部分に
ついては上記実施例と同様であった。すなわち、正極性
の電圧を印加した場合には、白状態へと液晶分子が反転
した微小領域が複数出現し、この電圧を徐々に大きくし
ていくと各微小領域が大きくなっていくことが観察され
た。また、負極性の電圧を印加した場合には、同じ絶対
値の正極性電圧を印加した場合の1/10程度の光学応
答が確認された。さらに、正負いずれの極性の電圧を印
加した場合でも、液晶パネルの光学応答は前状態履歴の
影響は受けずに安定した表示状態(中間調状態)が得ら
れることが確認された。
ところ、ストライプテクスチャーが発生している部分に
ついては上記実施例と同様であった。すなわち、正極性
の電圧を印加した場合には、白状態へと液晶分子が反転
した微小領域が複数出現し、この電圧を徐々に大きくし
ていくと各微小領域が大きくなっていくことが観察され
た。また、負極性の電圧を印加した場合には、同じ絶対
値の正極性電圧を印加した場合の1/10程度の光学応
答が確認された。さらに、正負いずれの極性の電圧を印
加した場合でも、液晶パネルの光学応答は前状態履歴の
影響は受けずに安定した表示状態(中間調状態)が得ら
れることが確認された。
【0127】一方、ストライプテクスチャーが発生して
いない部分では、配向状態は極めて均一であって、上述
のような微小領域が発生せずにドメインレススイッチン
グとなっていることが確認できた。また、負極性の電圧
を印加した場合には、同じ絶対値の正極性電圧を印加し
た場合の1/10程度の光学応答が確認された。
いない部分では、配向状態は極めて均一であって、上述
のような微小領域が発生せずにドメインレススイッチン
グとなっていることが確認できた。また、負極性の電圧
を印加した場合には、同じ絶対値の正極性電圧を印加し
た場合の1/10程度の光学応答が確認された。
【0128】さらに、10〜50℃の温度範囲において
±5Vの矩形波電圧を印加してコントラストを測定した
ところ、最低値は10℃の90であった。
±5Vの矩形波電圧を印加してコントラストを測定した
ところ、最低値は10℃の90であった。
【0129】3.強電界印加処理による変化 上記実施例と同様の方法によって三角波電圧(最大値が
±18V、周波数が1Hz)を10秒間印加して、該電
圧を印加する前後での配向状態を観察したところ、該電
圧を印加する前後での配向状態を観察したが、何ら変化
は観察されなかった。このときの外部電場は、Ps・E
rms.=17.4[(nC/cm2)・(V/μ
m)]である。
±18V、周波数が1Hz)を10秒間印加して、該電
圧を印加する前後での配向状態を観察したところ、該電
圧を印加する前後での配向状態を観察したが、何ら変化
は観察されなかった。このときの外部電場は、Ps・E
rms.=17.4[(nC/cm2)・(V/μ
m)]である。
【0130】その後、10〜50℃の温度範囲において
±5Vの矩形波電圧を印加して上述と同様のコントラス
ト測定を行ったところ、最低値は10℃の90であり変
化は無かった。
±5Vの矩形波電圧を印加して上述と同様のコントラス
ト測定を行ったところ、最低値は10℃の90であり変
化は無かった。
【0131】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
液晶の層構造が均一な液晶素子を製造することができ、
配向欠陥の発生や面内ムラの発生を防止できる。
液晶の層構造が均一な液晶素子を製造することができ、
配向欠陥の発生や面内ムラの発生を防止できる。
【0132】また、プレチルト角を小さくする必要がな
いため、コントラストの低下も防止できる。
いため、コントラストの低下も防止できる。
【0133】さらに、マイクロドメインスイッチングに
よる階調表示を行わないため、プロジェクター型やビュ
ーファインダに用いて好適な液晶素子を得ることができ
る。
よる階調表示を行わないため、プロジェクター型やビュ
ーファインダに用いて好適な液晶素子を得ることができ
る。
【0134】また、本発明によれば、応答速度の速い液
晶素子を得ることができる。
晶素子を得ることができる。
【図1】本発明にて製造される液晶素子の構造の一例を
示す断面図。
示す断面図。
【図2】本発明にて製造される液晶素子の構造の他の例
を示す断面図。
を示す断面図。
【図3】本発明にて製造される液晶素子の構造の一例を
示す平面図。
示す平面図。
【図4】素子構造の等価回路を示す図。
【図5】本発明に用いる液晶の電圧−透過率特性の一例
を示す線図。
を示す線図。
【図6】液晶素子の駆動方法の一例を説明するための
図。
図。
1a,1b ガラス基板(基板) 2 カイラルスメクチック液晶 3a,3b 電極 P1,P2 液晶パネル(液晶素子) 21 情報信号ドライバ(駆動回路)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H088 GA04 HA03 HA06 JA17 KA12 KA13 KA14 KA20 LA07 MA02 MA13 2H090 HB03Y HB04Y HB07Y HB08Y HD14 KA14 MA11 MB01 MB06 2H093 NA51 NA53 ND01 ND12
Claims (9)
- 【請求項1】 所定間隙を開けた状態に一対の基板を配
置する工程と、これら一対の基板の間隙にカイラルスメ
クチック液晶を配置する工程と、該カイラルスメクチッ
ク液晶を挟み込むように一対の電極を配置する工程と、
を実施して液晶素子を製造する液晶素子の製造方法にお
いて、 前記カイラルスメクチック液晶を配向させるための一軸
性配向処理を、該配向処理の方向がアンチパラレルにな
ると共に少なくとも一方の基板のプレチルト角が4度以
上になるように前記一対の基板にそれぞれ施し、 前記カイラルスメクチック液晶が、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(SmC*)、又は、等方性液体
相(ISO.)−カイラルスメクチックC相(Sm
C*)の相転移系列を示す液晶であって、前記一対の基
板の間隙に配置された状態で等方性液体相(ISO.)
又はコレステリック相(Ch)を発現するまで昇温さ
れ、その後、カイラルスメクチックC相(SmC*)に
相転移するまで降温され、 前記カイラルスメクチックC相(SmC*)を示す温度
において、カイラルスメクチック液晶に、前記一対の電
極を介して初期電圧を少なくとも1秒以上印加し、か
つ、 前記初期電圧の実効値電界Erms.を、 Ps・Erms.>15[(nC/cm2)・(V/μ
m)] 但し、Psは前記カイラルスメクチック液晶の自発分極
値とした、 ことを特徴とする液晶素子の製造方法。 - 【請求項2】 前記初期電圧は、その電圧値が経時的に
変化する、 ことを特徴とする請求項1に記載の液晶素子の製造方
法。 - 【請求項3】 前記カイラルスメクチック液晶がカイラ
ルスメクチックC相(SmC*)に相転移する温度の±
5℃の温度範囲にあるときに、該カイラルスメクチック
液晶にDC成分を含む電圧を印加する、 ことを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶素子の製
造方法。 - 【請求項4】 前記電圧のDC成分が1〜10Vであ
る、 ことを特徴とする請求項3に記載の液晶素子の製造方
法。 - 【請求項5】 前記カイラルスメクチック液晶は、 駆動電圧が印加されていない場合には、液晶分子の平均
分子軸が単安定化された配向状態を示し、 一の極性の駆動電圧が印加されている場合には、液晶分
子の平均分子軸が駆動電圧の大きさに応じた角度で前記
単安定化された位置から一方の側にチルトし、 他の極性の駆動電圧が印加されている場合には、液晶分
子の平均分子軸が駆動電圧の大きさに応じた角度で前記
単安定化された位置から他方の側にチルトする、 ような液晶である前記請求項1乃至4のいずれか1項に
記載の液晶素子の製造方法。 - 【請求項6】 前記一の極性の駆動電圧を印加すること
によって最大チルト状態とした場合におけるチルト角
が、前記他の極性の駆動電圧を印加することによって最
大チルト状態とした場合におけるチルト角と異なる、 ことを特徴とする請求項5に記載の液晶素子の製造方
法。 - 【請求項7】 前記一の極性の駆動電圧を印加すること
によって最大チルト状態とした場合におけるチルト角
が、前記他の極性の駆動電圧を印加することによって最
大チルト状態とした場合におけるチルト角の5倍以上の
大きさである、 ことを特徴とする請求項6に記載の液晶素子の製造方
法。 - 【請求項8】 前記一対の電極のいずれか一方に駆動回
路を接続して階調信号を供給する、 ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載
の液晶素子の製造方法。 - 【請求項9】 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は、前記基板の間隙の2倍以上で
ある、 ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載
の液晶素子の製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000387885A JP2001249364A (ja) | 1999-12-28 | 2000-12-20 | 液晶素子の製造方法 |
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KR1020000083735A KR20010062815A (ko) | 1999-12-28 | 2000-12-28 | 액정소자의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP37578699 | 1999-12-28 | ||
JP11-375786 | 1999-12-28 | ||
JP2000387885A JP2001249364A (ja) | 1999-12-28 | 2000-12-20 | 液晶素子の製造方法 |
Publications (1)
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---|---|
JP2001249364A true JP2001249364A (ja) | 2001-09-14 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000387885A Pending JP2001249364A (ja) | 1999-12-28 | 2000-12-20 | 液晶素子の製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
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KR (1) | KR20010062815A (ja) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB8608116D0 (en) * | 1986-04-03 | 1986-05-08 | Secr Defence | Liquid crystal devices |
GB8608115D0 (en) * | 1986-04-03 | 1986-05-08 | Secr Defence | Smectic liquid crystal devices |
DE19822830A1 (de) * | 1998-05-20 | 1999-11-25 | Aventis Res & Tech Gmbh & Co | Monostabiles ferroelektrisches Aktivmatrix-Display |
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-
2000
- 2000-12-20 JP JP2000387885A patent/JP2001249364A/ja active Pending
- 2000-12-26 US US09/745,479 patent/US20010023739A1/en not_active Abandoned
- 2000-12-28 KR KR1020000083735A patent/KR20010062815A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20010062815A (ko) | 2001-07-07 |
US20010023739A1 (en) | 2001-09-27 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040525 |