JP2000305115A

JP2000305115A - 液晶素子

Info

Publication number: JP2000305115A
Application number: JP11133999A
Authority: JP
Inventors: Akira Tsuboyama; 明坪山; Shinjiro Okada; 伸二郎岡田; Hirohide Munakata; 博英棟方
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 1999-04-19
Publication date: 2000-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】スプレイ配向状態をベンド配向状態に転移さ
せるための電界処理及び使用時の再度ベンド化処理を必
要としない液晶素子を提供する。【解決手段】少なくともベンド配向及びツイスト配向
をとることができる液晶に電圧を印加する画素電極２５
に対応する部分にツイスト配向部を形成すると共に、ツ
イスト配向部に隣接してベンド配向を含むハイブリッド
配向部４６を形成することにより、ツイスト配向部のツ
イスト配向を安定化させる。また、液晶のツイスト弾性
定数Ｋ２２（ｐＮ）と液晶層厚ｄ（μｍ）との比が、Ｋ２２／ｄ＜１．６を満たすように構成することにより、ツイスト配向部を
安定化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶素子に関し、
特にベンド配向をとる液晶を用いるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶素子においては、例えばネマ
ティック液晶を挟む上下基板のラビング方向を９０度回
転させたＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）配向
素子が一般的であるが、同一方向にラビング処理を行っ
た上下二枚の電極基板間にネマティック液晶を挟む配向
方式（スプレイ配向）の液晶素子も昔から知られてい
る。

【０００３】また、このようなスプレイ配向に電圧を印
加してベンド配向に配向変化させることで応答スピード
を改善した液晶素子（πセル）が１９８３年にＢｏｓら
によって発表され、更にこのようなベンド配向セルに位
相補償を行うことで視野角特性を改善した液晶素子（Ｏ
ＣＢセル）の研究が１９９２年に内田等によって発表さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ベンド配向型のネマティック液晶を用いた液晶素子は、
液晶の応答におけるバックフロー現象を抑制することに
よって応答性を改善、高速化したものであるが、実用化
に際し、さまざまな問題点があった。

【０００５】その一つは、スプレイ配向状態をベンド配
向状態に転移させるための電界処理が必要であるという
問題点であった。

【０００６】ここで、このような電界処理が必要なの
は、図１１の（ａ）に示すスプレイ配向部Ｓのスプレイ
配向と、（ｃ）に示すベンド配向部Ｂのベンド配向間の
配向転移は連続的ではなく、その二つの配向状態間には
ディスクリネーションラインが存在するため、（ｂ）に
示す核発生（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ）及び核ベンドドメ
インＢＤの矢印方向への成長（ｇｒｏｗｔｈ）というプ
ロセスが必要であるが、このようなプロセスはすべての
領域で核発生させることが困難であると同時に核発生閾
値の制御が難しいことから、高い電圧をかける必要があ
るからである。

【０００７】また、上記液晶素子においては、核発生に
よって形成されたベンド領域が成長する速度も印加電圧
が高い程速いが、低電圧では数秒から数分かかり、さら
に実際のマトリクス構造セルでは画素電極間を経由する
ためベンド領域が成長しにくいという問題点があった。
なお、ベンド領域を成長させるため、ＴＦＴセルにおけ
る電圧の印加法に関してもいくつかの検討がなされてい
る（ＩＢＭ，ＩＤＷ１９９６，ｐ１３３”Ｉｎｉｔｉａ
ｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＯｐｔｉｃａｌｌｙＣｏｍｐ
ｅｎｓａｔｅｄＢｅｎｄ−ｍｏｄｅＬＣＤｓ、特開
平９−１８５０３２号公報）。

【０００８】また、上記液晶素子においては、一度電圧
を切るとベンド配向もスプレイ配向に復帰してしまうた
め使用時には再度ベンド化処理が必要であるという問題
点があった。

【０００９】そこで、本発明はこのような現状に鑑みて
なされたものであり、スプレイ配向状態をベンド配向状
態に転移させるための電界処理及び使用時の再度ベンド
化処理を必要としない液晶素子を提供することを目的と
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくともベ
ンド配向及びツイスト配向をとることができる液晶と、
前記液晶を挟持すると共に前記液晶に電圧を印加する画
素電極を有する一対の基板とを備えた液晶素子であっ
て、ツイスト配向部を部分的に形成すると共に、該ツイ
スト配向部の前記ツイスト配向を安定化させるよう前記
ベンド配向を含むハイブリッド配向部を前記ツイスト配
向部に隣接して形成する一方、前記液晶のツイスト弾性
定数Ｋ２２（ｐＮ）と液晶層厚ｄ（μｍ）との比が、Ｋ２２／ｄ＜１．６を満たすように構成されたことを特徴とするものであ
る。

【００１１】また本発明は、少なくともベンド配向及び
ツイスト配向をとることができる液晶と、前記液晶を挟
持する一方、前記液晶に電圧を印加する画素電極及び該
液晶との界面に配向膜を有する一対の基板とを備えた液
晶素子であって、前記一対の基板のプレチルトが同じ方
向に立ち上がるように配向処理した前記配向膜により平
行配向部を部分的に形成すると共に、該平行配向部のツ
イスト配向を安定化させるよう前記ベンド配向を含むハ
イブリッド配向部を前記平行配向部に隣接して形成する
一方、前記液晶のツイスト弾性定数Ｋ２２（ｐＮ）と液
晶層厚ｄ（μｍ）との比が、Ｋ２２／ｄ＜１．６を満たすように構成されたことを特徴とするものであ
る。

【００１２】また本発明は、前記ツイスト配向部又は前
記平行配向部は前記画素電極に対応する部分に形成さ
れ、前記ハイブリッド配向部は、前記ツイスト配向を安
定化させる部分を囲むように配置されていることを特徴
とするものである。

【００１３】また本発明は、前記液晶が、自発的にらせ
ん構造をとらないノンカイラルネマティック液晶である
ことを特徴とするものである。

【００１４】また本発明は、少なくともベンド配向及び
ツイスト配向をとることができる液晶と、前記液晶を挟
持すると共に前記液晶に電圧を印加する画素電極を有す
る一対の基板とを備えた液晶素子であって、ツイスト配
向部を部分的に形成すると共に、該ツイスト配向部の前
記ツイスト配向を安定化させるよう垂直配向部を前記ツ
イスト配向部に隣接して形成する一方、前記液晶のツイ
スト弾性定数Ｋ２２（ｐＮ）と液晶層厚ｄ（μｍ）との
比が、Ｋ２２／ｄ＜１．６を満たすように構成されたことを特徴とするものであ
る。

【００１５】また本発明は、少なくともベンド配向及び
ツイスト配向をとることができる液晶と、前記液晶を挟
持する一方、前記液晶に電圧を印加する画素電極及び該
液晶との界面に配向膜を有する一対の基板とを備えた液
晶素子であって、前記一対の基板のプレチルトが同じ方
向に立ち上がるように配向処理した前記配向膜により平
行配向部を部分的に形成すると共に、該平行配向部のツ
イスト配向を安定化させるよう垂直配向部を前記平行配
向部に隣接して形成する一方、前記液晶のツイスト弾性
定数Ｋ２２（ｐＮ）と液晶層厚ｄ（μｍ）との比が、Ｋ２２／ｄ＜１．６を満たすように構成されたことを特徴とするものであ
る。

【００１６】また本発明は、前記ツイスト配向部又は前
記平行配向部は前記画素電極に対応する部分に形成さ
れ、前記垂直配向部は、前記ツイスト配向を安定化させ
る部分を囲むように配置されていることを特徴とするも
のである。

【００１７】また本発明は、前記液晶が、自発的にらせ
ん構造をとらないノンカイラルネマティック液晶である
ことを特徴とするものである。

【００１８】また本発明のように、少なくともベンド配
向及びツイスト配向をとることができる液晶に電圧を印
加する画素電極に対応する部分にツイスト配向部を形成
すると共に、ツイスト配向部に隣接してベンド配向を含
むハイブリッド配向部を形成することにより、ツイスト
配向部のツイスト配向を安定化させる。また、液晶のツ
イスト弾性定数Ｋ２２（ｐＮ）と液晶層厚ｄ（μｍ）と
の比が、Ｋ２２／ｄ＜１．６を満たすように構成することにより、ツイスト配向部を
安定化させる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。

【００２０】図１は、本発明の実施の形態に係る液晶素
子を備えた液晶装置の構成を示す図であり、同図におい
て、１、２は偏光板、３はアクティブ素子としてＴＦＴ
を用いた液晶素子、４はレタデーションが正の位相差フ
ィルムにより構成される位相補償板であり、液晶素子中
を通過する光のレタデーションを補償するものである。
５はレタデーションが負の位相差フィルムにより構成さ
れる位相補償板であり、コントラストをとると共に後述
する図２に示す液晶層中の、基板に垂直な方向と水平な
方向とのレタデーション差を補正し、視野角特性を改善
するために導入したものである。

【００２１】なお、本実施の形態においては、液晶層と
レタデーションが正の位相差フィルム４を通過した光の
屈折率楕円体を考えると、後述する図２に示す基板に垂
直な方向の屈折率をＮｚ、それに直交する方向の屈折率
をＮｘ（Ｎｘと直交方向の屈折率はＮｙでＮｘ＝Ｎｙと
設定されている）とすると、負のレタデーションフィル
ム５の屈折率楕円体はフィルム面に垂直な方向の屈折率
Ｎｚ’をＮｘ、それに直交する方向の屈折率Ｎｘ’をＮ
ｚ（Ｎｘ’と直交方向の屈折率はＮｙ’でＮｘ’＝Ｎ
ｙ’と設定されている）となるように設定する。

【００２２】一方、図２は液晶素子３の構成を示す断面
図であり、同図において３ＢはＴＦＴ基板、３ＡはＴＦ
Ｔ基板３Ｂに対向する対向基板である。そして、この対
向基板３Ａは、ガラス基板１１、透明導電膜であるＩＴ
Ｏ電極１２、絶縁膜（Ｔａ₂Ｏ₅ ）１３、配向膜１４を
有している。なお、この配向膜１４は水平配向形成部分
１４ａと、垂直配向形成部分１４ｂとを有している。

【００２３】また、ＴＦＴ基板３Ｂは配向膜１５、パッ
シベーション膜１６、ソース電極１７、ｎ＋ａ−Ｓｉ層
１８、ａ−Ｓｉ膜１９、ゲート絶縁膜２０、絶縁膜２
１、ゲート電極２２、ガラス基板２３、信号蓄積容量電
極２４、透明導電膜（ＩＴＯ）２５、ドレイン電極２７
を有している。なお、同図において、２６は２つの基板
３Ａ，３Ｂに挟持されている液晶層である。

【００２４】ここで、ａ−Ｓｉ膜１９は水素希釈のモノ
シラン（ＳｉＨ₄ ）をグロー放電分解法（プラズマＣＶ
Ｄ）で、約３００℃のガラス基板上に約２００ｎｍの厚
みで堆積させ、ゲート絶縁膜２０は窒化シリコン（Ｓｉ
Ｎｘ）等をグロー放電分解法（プラズマＣＶＤ）で形成
した。また、オーミック接触のための、ｎ＋ａ−Ｓｉ層
１８はリンのドーピングにより形成した。さらに、保持
容量電極２４による保持容量は約９ｐｆに設定した。な
お、半導体層にはポリシリコン層を用いても良い。

【００２５】また、図３は本実施の形態の駆動波形を示
すものであり、同図において、Ｇ１，Ｇ２，・・・Ｇｎ
はゲート信号線の波形を示し、またＶ＋ｇはゲート選択
電圧で１０ｖ、Ｖ−ｇはゲート非選択電圧で−１０ｖ、
ゲート選択時間は１６μｓ、ソース電圧は−６ｖから＋
６ｖまでに設定し、その中間電位Ｖｃは画素への印加電
圧が対称になるような値に設定した。なお、０ｖにゲー
トＯＦＦ時の変動量を加味している。

【００２６】ところで、図４はこのような液晶素子のＴ
ＦＴ基板の平面模式図であり、同図において、４３はＴ
ＦＴ素子、４６は画素（電極）の周囲を囲むように形成
されたベンド配向及び垂直配向を有するハイブリッド配
向領域である。

【００２７】そして、このように画素の周囲がハイブリ
ッド配向ないしは垂直配向である場合、液晶注入後初期
の配向状態が、プレチルトが５〜１０度の場合には、液
晶は図５に示すようなスプレイ配向になる。しかし、こ
の状態から電圧を印加するとＮｐ型ネマティック液晶の
場合には、少なくともセル厚み方向の中央部では液晶分
子が電界方向と平行に配列し、図６に示すようなベンド
配向ないし垂直配向になる。なお、この状態から電界を
切ると、元のスプレイ配向ではなく、図７に示すような
分子長軸が１８０度ねじれたツイスト配向になる。

【００２８】ここで、発明者らは、このツイスト配向状
態はひずみエネルギーが高く不安定なため、通常は短時
間のうちにスプレイ配向に変化してしまうが、周囲がハ
イブリッド配向ないしは垂直配向である場合には１８０
度ねじれたツイスト配向が周囲の影響で安定化され、保
存することが可能であることを見出した。これは、周囲
にあるハイブリッド配向ないしは垂直配向の近傍ではス
プレイ配向よりもツイスト配向の方がひずみが少ない状
態で存在できるからだと考えられる。

【００２９】一方、ネマティック液晶においては、既述
した図１１に示すようにベンド配向とスプレイ配向とは
連続的に変化することができず、その二つの配向状態の
間にはディスクリネーションラインが存在する。また、
上下平行ラビング（同一方向のプレチルト角を持つ配向
処理）の場合には電圧無印加状態ではスプレイ配向が安
定で、電圧印加状態ではベンド配向ないしツイスト状態
が安定化する。

【００３０】ここで、このツイスト状態とベンド状態は
連続的に変化することができ、その二つの配向状態の間
にはディスクリネーションラインを形成しないことが可
能である。なお、ツイスト配向とスプレイ配向の間は連
続的に変化することができず、その二つの配向状態の間
にはディスクリネーションラインが存在する。

【００３１】従って、ツイスト配向からベンド配向を形
成するのには核発生からベンドドメインの成長というプ
ロセスを経由させる必要はない。このことから、無電界
時に、ツイスト配向を安定に存在させることができれ
ば、使用開始時に毎回ベンド化処理を行う必要がなく、
また核発生からベンドドメインの成長という実用上の不
安定なプロセスを排除することができる。

【００３２】そこで、本発明者らは、このツイスト配向
を安定に得るための液晶セルの構造パラメータを求める
ための実験を行い、この実験から液晶セル構成のパラメ
ータとして重要なものは、セル厚（ｄ）と液晶のツイス
トの弾性定数（Ｋ２２）の比であることを見出した。

【００３３】既述したように自発的にらせん構造をとら
ないノンカイラルのネマティック液晶では、１８０°ツ
イスト配向は、ツイストする分だけ、ひずみエネルギー
が高くスプレイ配向に対してエネルギー的に不安定であ
る。このため、スプレイ配向と１８０°ツイスト配向の
エネルギー差が大きい場合、画素を囲うようにハイブリ
ッド配向もしくは垂直配向部を設けたとしても、電界除
去後ツイスト配向になったものでも、ある確率でスプレ
イ配向に戻ってしまうことが、実験により明らかになっ
た。

【００３４】そこで、本発明者らは、スプレイ配向と１
８０°ツイスト配向のエネルギー差を小さくするパラメ
ータとしてセル厚ｄと液晶のツイストの弾性定数Ｋ２２
に着目し、セル厚ｄ（μ）と弾性定数Ｋ２２（ｐＮ）と
の比と、ツイスト配向保持特性との関係を求める実験を
行った。

【００３５】この結果、セル厚ｄ（μ）と液晶のツイス
トの弾性定数Ｋ２２（ｐＮ）の比が、Ｋ２２／ｄ＜１．６の関係を満たすとき、ツイスト配向保持特性が非常によ
くなることを見出した。これは、セル厚ｄを大きくする
ことでツイストによるひずみを小さくすることと、液晶
のツイストの弾性定数Ｋ２２を小さくすることで、ひず
みエネルギー自体を小さくすることによると考えられ
る。

【００３６】以上のことは、液晶セルを一度液体状態ま
で昇温し、再びネマティック相まで降温した時に、（電
圧処理なしで）自発的に発生するツイスト配向の状態を
観察することによっても支持される。即ち、Ｋ２２／ｄ
の値が小さいほど、自発的に１８０°ツイスト配向の発
生する確率が高くなる。このことから、Ｋ２２／ｄの値
が小さいほど、スプレイ配向と１８０°ツイスト配向の
エネルギー差（熱的安定性の差）が小さくなることがわ
かる。

【００３７】このように、画素周辺にハイブリッド配向
部分ないし垂直配向部分を形成し、画素内のツイスト配
向部を安定化させると共に、セル厚ｄと、液晶のツイス
トの弾性定数Ｋ２２（ｐＮ）の比を、Ｋ２２／ｄ＜１．６とすることで、ツイスト配向を安定化することができ
る。

【００３８】これにより、スプレイ配向状態をベンド配
向状態に転移させるための電界処理及び使用時の再度ベ
ンド化処理を不要とすることができ、優れた生産性を有
する液晶素子を実用化することができる。

【００３９】次に、本実施の形態の実施例について説明
する。

【００４０】本実施の形態の第１実施例としては、画素
電極の周囲にハイブリッド配向部分を作り込むと共に、
セル厚を変化させた液晶セルを用い、画素内のツイスト
配向の安定性を比較した。

【００４１】図８は、このように構成された液晶セルを
作製するプロセスを説明する図であり、まず（ａ）に示
すようにガラス基板１１の表面に真空成膜法にて透明導
電膜（ＩＴＯ）１２を１５０ｎｍの厚みで形成し、この
透明導電膜（ＩＴＯ）１２の表面に真空成膜法にて絶縁
膜（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）１３を１００ｎｍの厚みで形成した。

【００４２】さらに、この絶縁膜１３の表面に配向膜１
４をスピンナー法にて２０ｎｍの厚みで形成した。な
お、本実施例において、この配向膜１４は、材料として
日立化成社製のＬＱ１８００を用い、このＬＱ１８００
を２７０℃で２０分間ホットプレート上で焼成した。

【００４３】次に、（ｂ）に示すようにこの配向膜１４
の表面にフォトマスクレジスト３４にて画素を囲むよう
にレジストパターンを形成した。なお、この部分ラビン
グ用のフォトマスクレジスト３４はＴＰＡＲ（東京応化
社製）である。

【００４４】次に、（ｃ）に示すように、ラビングロー
ラ３７にてラビングを行った後、レジスト３４を剥離
し、この後、再度絶縁膜１３の表面に配向膜１４を形成
することにより、即ち配向膜上に異なる処理を施すこと
により（ｄ）に示すように垂直配向形成部分３５と水平
配向形成部分３６を有する配向膜１４を形成する。

【００４５】なお、本実施例において、この垂直配向部
分３５は、図９に示すように正方形に囲うように２００
μピッチで幅１０μで形成し、１×１ｃｍの電極面積の
範囲に設定した。また、ラビング強度はラビング後の配
向膜上の液晶分子のプレチルト角が１０度になる条件に
設定した。

【００４６】一方、この基板と対向する対向基板は、上
記部分ラビングはせずに、それ以外は全く同じ構成と
し、ラビング方向は同一方向（平行）に行った。

【００４７】そして、この基板と全面水平配向処理を施
した対向基板を、径の異なるスぺーサを介して貼り合わ
せた後、チッソ社製の液晶ＫＮ−５０２７（コレステリ
ック非含有ネマティック液晶）を注入することによって
表１に示すセル厚ｄの異なる第１〜第４のサンプル用液
晶素子及び第１及び第２の比較用液晶素子を構成した。

【００４８】

【表１】なお、液晶ＫＮ−５０２７の主な物性パラメータは下記
のとおりである。Ｎ−Ｉ点８１℃ Δε ７．９Ｋ２２８．１ｐＮ次に、例えば、第１のサンプル液晶素子に電圧印加した
時の配向変化を図９に示す模式図を用いて説明する。

【００４９】まず、同図の（ａ）に示すように、核発生
電圧Ｖｂとして２．０Ｖを印加することでスプレイ配向
領域Ｓの中にベンド配向の核５０を発生することができ
た。さらに、核発生電圧Ｖｂを４．４ｖまで昇圧するこ
とにより、セルの電極上全面をベンド化することができ
た。

【００５０】つぎに、（ｂ）に示すように印加電圧を０
ｖに下げると、ハイブリッド配向領域Ｈで囲まれた画素
内配向がツイスト配向に変化する。なお、周辺にハイブ
リッド配向領域Ｈがない場合、このツイスト配向はスプ
レイ配向にある時間内にもどるが、ハイブリッド配向領
域Ｈで囲まれている場合には、ツイスト配向が保持され
る。つまり、画素周辺のハイブリッド配向によって画素
内のツイスト配向が安定化されている。

【００５１】次に、このツイスト配向に電圧を印加して
ゆくと（ｃ）に示すようにＶｅ１＝０．７ｖでベンド配
向に変化する。このとき、ツイスト配向とベンド配向の
間の変化は連続的に行われる。このように、核発生を伴
わずに、かつカイラル成分を含まない、ネマティック液
晶をツイスト配向に安定化することによってベンド配向
を容易に形成する事ができる。

【００５２】なお、比較のため、次に既述した図１１を
用いて従来構成でのベンド化プロセスを説明する。

【００５３】同図の（ａ）は電圧印加前のスプレイ状態
を示し、（ｂ）は電圧を印加してベンド配向処理を行っ
ている過程を示している。そして、この時の核発生電圧
Ｖｂは２．５ｖで全面ベンド化に必要な電圧は５．８ｖ
であった。また、（ｃ）に示すようなベンド配向状態を
保持するために必要な電圧Ｖｅは１．９ｖであった。

【００５４】ここで、図９ではツイスト配向とベンド配
向間の配向変化が連続的に行われるためにベンド配向を
維持する電圧Ｖｅ２は電圧Ｖｅ１と等しく０．７ｖであ
った。

【００５５】よって、画素周辺をハイブリッド配向にす
ることにより、ベンド配向状態を保持するために必要な
ベンド配向維持電圧Ｖｅ２を低下させることができると
共に、使用時のベンド配向化処理が不要となる。

【００５６】次に、上記６つのサンプル用及び比較用の
液晶素子に、ベンド配向化に十分な電圧（±６Ｖ）を印
加した後のツイスト配向保持特性を観察した。なお、本
観察では、上記２００μの正方形で形成したハイブリッ
ド配向で囲まれた部分（以下、この各正方形部をユニッ
トという）のツイスト配向が保持されている確率を求め
た。また、ツイスト配向の熱的な安定性の指標として、
一度液体状態まで昇温し、その後ネマティック液晶の温
度まで降温する再配向によって自発的に発生するツイス
ト状態の発生確率を求めた。下記の表２は、この結果を
まとめたものである。

【００５７】

【表２】この表２からＫ２２／ｄ＜１．６を満たすところで、各
ユニットの「ツイスト配向保持確率」が９０％を越える
ことが明らかである。

【００５８】従って、この範囲を満たすように液晶素子
を構成するようにすれば、非常に高い確率でツイスト配
向を保持することができる。さらにＫ２２／ｄが小さく
なると、「再配向後の自発的ツイスト配向発生確率」が
上昇することから、Ｋ２２／ｄを低下させることによ
り、ツイスト配向の安定性を向上させることができる。

【００５９】さらに、実際に液晶素子として用いる場
合、ツイスト配向を保持していないユニットは、再度電
圧を印加してベンド配向する必要があるが、サンプル１
〜４の液晶素子は、３Ｖ程度の低い電圧でベンド配向化
される。

【００６０】また、本実施例において、次に上記サンプ
ル２の構成で、ＴＦＴ基板及び光学補償板を用いた駆動
特性を測定した。

【００６１】ここで、この測定では、駆動電圧は２．０
ｖと５．３ｖを用い、ベンド化処理は５．３ｖの６０Ｈ
ｚ矩形信号と０ｖを交互に印加して行った。なお、２．
０ｖと５．３ｖの間のレタデーション差は１９０ｎｍで
あり、２．０ｖで黒表示をするために３２０ｎｍの位相
補償板を用いて光学補償を行った。

【００６２】また、ＴＦＴの駆動電圧はゲート選択電圧
を１０ｖ、オフ電圧を−１０ｖに設定し、ソース電圧は
画像表示時に２ｖから５．３ｖを用いた。さらに、対向
電極基板は規準電圧に設定した。そして、このときの応
答速度は電圧２ｖの状態から５．３ｖへの時間が０．５
ｍｓであり、電圧５．３ｖの状態から２．０ｖへの時間
が５．０ｍｓであった。

【００６３】これにより、画像表示時に０ｖから４．０
ｖを用いるとツイスト−ベンド間のスイッチングを行う
ことができる。

【００６４】なお、液晶素子の構成としては、図１に示
す第１偏光板１と第２偏光板２を直交ニコルスの状態に
してその間にラビング軸を両偏光板１，２から４５度傾
いた方位になるように液晶素子３を配置した。さらに、
液晶素子３と第２偏光板２の間にレタデーション＝３２
０ｎｍの正の位相補償板４を配置した。さらに視野角特
性の改善のために負の位相補償板５を配置した。

【００６５】このような構成を用いることによりベンド
化電圧の不要なツイスト安定化を行った。

【００６６】次に、本実施の形態の第２実施例について
説明する。

【００６７】本実施例では、上記第１実施例に対して、
配向膜材料と液晶材料を変え、かつ、上下基板ともに垂
直配向処理を施し、上記ハイブリッド配向部を垂直配向
部にした。

【００６８】図１０は、本実施例に係る液晶素子の断面
図である。なお、同図において、図２と同一符号は同一
又は相当部分を示している。

【００６９】同図において、２７は２つの基板３Ａ，３
Ｂの各配向膜１４，１５の表面に配された垂直配向剤で
あり、この垂直配向剤２７により符号２８に示す領域で
上下に垂直配向処理が行われている。

【００７０】そして、このように各配向膜１４，１５の
表面に垂直配向剤２７を配することにより、ＴＦＴ基板
３Ａの画素間部が垂直配向になり、透明電極（画素電
極）部のツイスト配向が安定化される。

【００７１】なお、本実施例において、配向膜としては
日本合成ゴム社のＡＬ−０６５６を用い、配向膜１４，
１５の焼成後、レジストＯＦＰＲ８００（東京応化製）
で画素内を保護して画素間部分にスリーエム社製の表面
処理剤ＦＣ−８０５を水とＩＰＡの混合溶液に希釈して
散布、１１０℃で焼成した。

【００７２】その後、レジストを剥離除去することで画
素間部分に垂直配向膜を残す処理を行った。その後、配
向膜をラビング処理しプレチルト角が７度になる条件に
設定した。上下基板のラビング方向は同一方向に行っ
た。また、液晶材料にはＫＮ５０３０（チッソ社製）を
用いた。

【００７３】なお、この液晶ＫＮ５０３０の主な物性パ
ラメータは下記のとおりである。Ｎ−Ｉ点８０℃ Δε １０．４Ｋ２２６．２ｐＮまた、下記の表３は本実施例において用いた第５〜第８
のサンプル用液晶素子及び２つの第３及び第４比較用液
晶素子の実験結果を示すものである。

【００７４】

【表３】そして、この表３から「ツイスト配向保持確率」と「再
配向後の自発的ツイスト配向発生確率」とがＫ２２／ｄ
が小さくなると上昇し、さらにＫ２２／ｄが１．６以下
になると「ツイスト配向保持確率」が飛躍的に向上する
ことが明らかである。

【００７５】従って、この範囲を満たすように液晶素子
を構成するようにすれば、非常に高い確率でツイスト配
向を保持することができる。さらに、Ｋ２２／ｄが小さ
くなると、「再配向後の自発的ツイスト配向発生確率」
が上昇することから、Ｋ２２／ｄを低下させることによ
り、ツイスト配向の安定性を向上させることができる。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、画
素電極に対応する部分にツイスト配向部を形成すると共
に、ツイスト配向部に隣接してベンド配向を含むハイブ
リッド配向部を形成することにより、ツイスト配向部の
ツイスト配向を安定化させることができる。さらに、液
晶のツイスト弾性定数Ｋ２２（ｐＮ）と液晶層厚ｄ（μ
ｍ）との比が、Ｋ２２／ｄ＜１．６を満たすように構成
することにより、ツイスト配向部を安定化させることが
できる。

【００７７】これにより、スプレイ配向状態をベンド配
向状態に転移させるための電界処理及び使用時の再度ベ
ンド化処理を不要とすることができる。さらに、ベンド
配向維持電圧を低電圧化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る液晶素子を備えた液
晶装置の構成を示す図。

【図２】上記液晶素子の構成を示す断面図。

【図３】上記液晶素子を駆動する駆動波形を示す図。

【図４】上記液晶素子の構成を示す平面図。

【図５】上記液晶素子の液晶におけるスプレイ配向のラ
ビング方向との関係を示す図。

【図６】上記液晶のベンド配向のラビング方向との関係
を示す図。

【図７】上記液晶のツイスト配向のラビング方向との関
係を示す図。

【図８】本実施の形態の第１実施例に係る液晶素子の基
板作成工程を説明する図。

【図９】上記実施例に係る液晶素子の配向変化を説明す
る図。

【図１０】本実施の形態の第２実施例に係る液晶素子の
構成を示す断面図。

【図１１】従来の液晶素子の配向変化を説明する図。

【符号の説明】

３液晶素子３Ａ対向基板３ＢＴＦＴ基板１２，２５ＩＴＯ電極１４，１５配向膜１４ａ水平配向形成部分１４ｂ垂直配向形成部分２６液晶層２７垂直配向剤４３ＴＦＴ素子４６ハイブリッド配向領域ｄセル厚Ｋ２２液晶のツイストの弾性定数

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者棟方博英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 GA02 HA04 HA08 HA16 JA05 KA02 KA08 KA14 KA29 LA06 MA20 2H090 HB06X JB02 KA05 LA06 MA03 MA11 MA15 MB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともベンド配向及びツイスト配向
をとることができる液晶と、前記液晶を挟持すると共に
前記液晶に電圧を印加する画素電極を有する一対の基板
とを備えた液晶素子であって、ツイスト配向部を部分的に形成すると共に、該ツイスト
配向部の前記ツイスト配向を安定化させるよう前記ベン
ド配向を含むハイブリッド配向部を前記ツイスト配向部
に隣接して形成する一方、前記液晶のツイスト弾性定数
Ｋ２２（ｐＮ）と液晶層厚ｄ（μｍ）との比が、Ｋ２２／ｄ＜１．６を満たすように構成されたことを特徴とする液晶素子。
【請求項２】少なくともベンド配向及びツイスト配向
をとることができる液晶と、前記液晶を挟持する一方、
前記液晶に電圧を印加する画素電極及び該液晶との界面
に配向膜を有する一対の基板とを備えた液晶素子であっ
て、前記一対の基板のプレチルトが同じ方向に立ち上がるよ
うに配向処理した前記配向膜により平行配向部を部分的
に形成すると共に、該平行配向部のツイスト配向を安定
化させるよう前記ベンド配向を含むハイブリッド配向部
を前記平行配向部に隣接して形成する一方、前記液晶の
ツイスト弾性定数Ｋ２２（ｐＮ）と液晶層厚ｄ（μｍ）
との比が、Ｋ２２／ｄ＜１．６を満たすように構成されたことを特徴とする液晶素子。
【請求項３】前記ツイスト配向部又は前記平行配向部
は前記画素電極に対応する部分に形成され、前記ハイブ
リッド配向部は、前記ツイスト配向を安定化させる部分
を囲むように配置されていることを特徴とする請求項１
又は２記載の液晶素子。
【請求項４】前記液晶が、自発的にらせん構造をとら
ないノンカイラルネマティック液晶であることを特徴と
する請求項１又は２記載の液晶素子。
【請求項５】少なくともベンド配向及びツイスト配向
をとることができる液晶と、前記液晶を挟持すると共に
前記液晶に電圧を印加する画素電極を有する一対の基板
とを備えた液晶素子であって、ツイスト配向部を部分的に形成すると共に、該ツイスト
配向部の前記ツイスト配向を安定化させるよう垂直配向
部を前記ツイスト配向部に隣接して形成する一方、前記
液晶のツイスト弾性定数Ｋ２２（ｐＮ）と液晶層厚ｄ
（μｍ）との比が、Ｋ２２／ｄ＜１．６を満たすように構成されたことを特徴とする液晶素子。
【請求項６】少なくともベンド配向及びツイスト配向
をとることができる液晶と、前記液晶を挟持する一方、
前記液晶に電圧を印加する画素電極及び該液晶との界面
に配向膜を有する一対の基板とを備えた液晶素子であっ
て、前記一対の基板のプレチルトが同じ方向に立ち上がるよ
うに配向処理した前記配向膜により平行配向部を部分的
に形成すると共に、該平行配向部のツイスト配向を安定
化させるよう垂直配向部を前記平行配向部に隣接して形
成する一方、前記液晶のツイスト弾性定数Ｋ２２（ｐ
Ｎ）と液晶層厚ｄ（μｍ）との比が、Ｋ２２／ｄ＜１．６を満たすように構成されたことを特徴とする液晶素子。
【請求項７】前記ツイスト配向部又は前記平行配向部
は前記画素電極に対応する部分に形成され、前記垂直配
向部は、前記ツイスト配向を安定化させる部分を囲むよ
うに配置されていることを特徴とする請求項５又は６記
載の液晶素子。
【請求項８】前記液晶が、自発的にらせん構造をとら
ないノンカイラルネマティック液晶であることを特徴と
する請求項５又は６記載の液晶素子。