JPH09304794A

JPH09304794A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH09304794A
Application number: JP8124635A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Saishiyu; 達夫最首; Takaki Takato; 孝毅高頭; Hideo Hama; 秀雄浜; Yukari Sakai; 由香里酒井
Original assignee: Toshiba Corp; Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Priority date: 1996-05-20
Filing date: 1996-05-20
Publication date: 1997-11-28
Also published as: KR100249883B1; TW473638B; EP0811867A2; EP0811867A3; US5922242A

Abstract

(57)【要約】【課題】安定した中間調表示が可能な反強誘電性液晶表
示素子を提供する。【解決手段】電極層３と配向層4,10をそれぞれ形成した
一対の基板1,5 間に液晶材料を介在させると共に、能動
素子８により駆動させて表示させるようにした液晶表示
素子において、前記一対の基板の各配向層は互いに配向
方向が一方に対して所定のねじれ角をもって傾けた配置
関係に配置し、また、液晶材料に、印加電圧‐透過光量
特性曲線の傾きが急峻でなく、かつ、メモリマージンが
常温で０から−１の間の値をとる反強誘電性液晶１２を
用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、非線形能動素子
（薄膜トランジスタまたは薄膜ダイオード）を有する液
晶表示素子にかかわり、特に、視角特性に優れ、高速応
答性、中間調表示特性に優れた表示が可能な液晶表示素
子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、小型化・低消費電力化
が可能な点で他のディスプレイに比べて格段に優れてい
るため、フラットパネルディスプレイの分野で、将来的
に最も活躍が期待され、有力視されているデバイスであ
る。そして、近年において、液晶表示素子によるフラッ
トパネルディスプレイは、パソコンをはじめとして種々
の分野において、広く活用されている。

【０００３】ところで液晶表示素子は種々のものがある
が、現在、薄膜トランジスタ素子（ＴＦＴ）を備え、液
晶材料としてはネマティック液晶を用いるＴＮ方式や、
液晶材料としてやはりネマティック液晶を用い、ねじれ
角をさらに増加させたＳＴＮ方式が用いられている。

【０００４】両方式において、すでに１０インチ程度の
フルカラー表示が達成されており、情報端末用ディスプ
レイとして市販されている。これらのディスプレイは、
限られた用途（ワープロ・表計算など）に対しては現在
ほぼ満足し得る特性を有している。

【０００５】しかし、ＳＴＮ方式のものは、これらの用
途に対しても、応答速度の点でいまだに十分とはいえな
い。また、視野角が極端に狭く、現在、位相差フィルム
等を利用するなど、視野角拡大のための改良と努力がな
されているが、十分な視野角が得られるには至っていな
い。このように、ＳＴＮ方式のものは、応答速度の点、
そして、視野角の点で満足する特性が得られていない。

【０００６】一方、ＴＦＴ素子を備えたＴＮ方式の液晶
素子は、画面サイズが１０インチ程度のものの場合、応
答速度に関してはほぼ満足し得るものであるが、さらに
大型のものを得ようとした場合、応答速度の点での困難
が予想される。さらに、視野角についてはＳＴＮ方式に
比べ有利ではあるものの、フルカラーの画像を表示した
場合には極めて狭くなり、このことが、この表示方式の
用途を制限してしまうと予想される。

【０００７】このように、ネマティック液晶材料を使用
した液晶表示素子は情報用端末としてその開発が強く期
待されており、現在、小型のディスプレイなど、用途を
特定すれば、要求される特性を満足する素子が得られて
いるものの、視野角・応答速度の点で特性が不十分であ
るために、大画面化など用途を拡大するためのネックと
なっている。

【０００８】一方、ネマティック液晶ではなく、さらに
高い秩序を有するスメクティック液晶（具体的にはカイ
ラルスメクティックＣ相）を使用する表示方式が提案さ
れている。これは、１９８０年クラーク及びラガーヴァ
ルにより発表された表面安定化強誘電性液晶（ｓｕｒｆ
ａｃｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔ
ｒｉｃｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌ：ＳＳＦＬＣ，
Ｎ．Ａ．ＣｌａｒｋａｎｄＳ．Ｔ．Ｌａｇｅｒｗａｌ
ｌ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．３６，８９９（１
９８０））である。この表面安定化強誘電性液晶による
表示方式によれば、ネマティック液晶に比べてその応答
速度が２桁から３桁も速くなり、かつ、視野角がＣＲＴ
（ブラウン管）なみに広くなる。

【０００９】この表面安定化強誘電性液晶による表示方
式は、カイラルスメクティックＣ相の持つ螺旋構造を配
向膜と液晶材料の相互作用で解き、その際、発生する自
発分極と電場の相互作用により発生するトルクでスイッ
チングを行うものである。そして、この方式では、自発
分極が配向膜界面に垂直な２方向を向く２状態のみが安
定化するため、メモリ性を有するという特徴がある。そ
のため、当初、その駆動に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
等の非線形能動素子を必要としない表示方式として強く
期待された。

【００１０】つまり、この表面安定化強誘電性液晶によ
る表示方式においては、非線形能動素子を必要としない
表示方式とするには、前記の２状態のみを使用すること
となるが、この２状態のみを使用する単純なモデルの場
合、中間調の表示は原理上不可能である。しかし、カラ
ー表示が不可欠となる今後のディスプレイ市場やニーズ
を考えると、中間調の表示は必要不可欠であり、そのた
めに、上述の期待は消え去ってしまった。

【００１１】しかし、高速・高視野角の長所は捨て難
く、種々の研究の結果、現在、表面安定化強誘電性液晶
による表示方式において中間調の表示を可能にするため
の検討が次のように、いくつか報告されている。

【００１２】まず、当該表面安定化強誘電性液晶を用い
て中間調表示を行う試みの報告の一つは、Ｗ．Ｊ．Ａ．
Ｍ．Ｈａｒｔｍａｎｎ，Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ
１２２，１（１９９１）である。ここには当該表面安
定化強誘電性液晶を用い、入力信号を工夫して中間調表
示を行う幾通りかの試みが報告されている。しかしなが
ら、表面安定化強誘電性液晶（以下、ＳＳＦＬＣと略記
する）の応答は、ドメイン反転と呼ばれる不連続なスイ
ッチングを示し、このため、能動素子を用いずに、中間
調表示を行うことは、単なる入力信号の工夫だけでは不
可能といって良い。

【００１３】一方、反強誘電性液晶（以下、ＡＦＬＣと
略記する）を用いる表示方式が知られている。この方式
は、強誘電性液晶で用いられるカイラルスメクティック
Ｃ相（ＳＣ＊相）の替わりに、反強誘電性液晶相（カイ
ラルスメクティックＣａ相，ＳＣａ＊相）を使用するも
のである（Ａ．Ｄ．Ｌ．Ｃｈａｎｄａｎｉ，Ｔ．Ｈａｇ
ｉｗａｒａ，Ｔ．Ｓｕｚｕｋｉ，Ｙ．Ｏｕｃｈｉ，Ｈ．
ＴａｋｅｚｏｅａｎｄＡ．Ｆｕｋｕｄａ，Ｊｐｎ．
Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２７，Ｌ７２９（１９８
８））。

【００１４】このＡＦＬＣを利用した表示方式は、強誘
電性液晶の２つの安定状態に加えて電圧無印加時の反強
誘電性液晶構造をとるという特徴があり、印加電圧と透
過光量の関係は図８（ａ）に示す如きである。つまり、
図は横軸に電圧Ｖ、縦軸に透過光量Ｔをとった特性図で
あり、印加電圧を０［Ｖ］から負方向に変化させていく
と徐々に透過光量が増加し、そして、ある電圧に達する
と今度は急激に透過光量が増大する。そして、透過光量
１００％に達した後は電圧を負方向にさらに変化させて
も透過光量１００％に安定化した状態になる。

【００１５】その後、今度は電圧を正の方向に変化させ
ると、ある負電圧の範囲内では透過光量１００％の状態
で変化なく、その範囲内を超えると急激に透過光量が低
下し、そして、つぎに透過光量の低下傾向は緩やかにな
り、０［Ｖ］で透過光量がなくなる。

【００１６】そして、さらに今度は印加電圧を正方向に
変化させていくと再び徐々に透過光量が増加し、そし
て、ある電圧に達すると今度は急激に透過光量が増大す
る。そして、透過光量１００％に達した後は電圧を正方
向にさらに変化させても透過光量１００％に安定化した
状態になる。その後、今度は電圧を負の方向に変化させ
ると、ある正電圧の範囲内では透過光量１００％の状態
で変化なく、その範囲内を超えると急激に透過光量が低
下し、そして、つぎに透過光量の低下傾向は緩やかにな
り、０［Ｖ］で透過光量がなくなる。

【００１７】このように、０［Ｖ］を挟んで、正負両方
向に電圧を変化させることができ、０［Ｖ］で透過光量
が０％、正負両方向において所要の電圧値でそれぞれ透
過光量１００％が得られる。

【００１８】ＡＦＬＣ（反強誘電性液晶）では０［Ｖ］
を挟んで、正または負方向に電圧を変化させると、いず
れの方向でもある範囲内では電圧に対して透過光量の変
化特性が得られるので、これを利用すると中間調表示が
可能であることがわかる。

【００１９】このＡＦＬＣを利用した表示方式を用いる
ことにより、能動素子を併用することなく、中間調表示
を可能とする研究報告は例えば、Ｎ．Ｙａｍａｍｏｔ
ｏ，Ｎ．Ｋｏｓｈｏｕｂｕ，Ｋ．Ｍｏｒｉ，Ｋ．Ｎａｋ
ａｍｕｒａ，Ｙ．Ｙａｍａｄａ，Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔ
ｒｉｃｓ１４９，２９５（１９９３）によってなされ
ている。ここでは中間調の表示のためには図８（ａ）に
おいて、Ｖ₁₀からＶ₉₀の範囲の電圧を利用する。

【００２０】Ｖ₁₀からＶ₉₀の範囲は特性が正負両方向の
電圧において同様の傾向を示すので、正負両方向におい
てＶ₁₀からＶ₉₀の範囲を使用するようにする。Ｖ₁₀から
Ｖ₉₀の電圧範囲は、透過光量が急峻に変化する範囲であ
り、この範囲の電圧は非常に狭い。

【００２１】しかし、この場合、狭いながらも線形的な
透過光量変化が得られ、中間調を得ることができる他、
正負２方向の電圧の利用が可能であることから、焼き付
き等の現象の防止のために非常に好ましい。

【００２２】つまり、正または負のいずれかの領域内の
みを使用している場合、液晶材料の分極により印加電圧
を変えても状態が固定化されて像が残ったままとなるな
ど、いわゆる焼き付き現象を生じるが、正負両方向の領
域を利用することで、このような現象を回避できるよう
になる。また、電圧無印加時、光軸が特定位置に戻るこ
とになるが、このことも、中間調表示のために好まし
い。

【００２３】しかしながら、この方式では、Ｖ₁₀からＶ
₉₀の間での電圧の幅が非常に小さいため階調表示が十分
ではなく、特に動作温度により印加電圧‐透過光強度特
性曲線が変化するという性質があり、実用化のためには
解決すべき数多くの問題が残っている。

【００２４】すなわち、図８（ｂ）に示すように、ある
温度では符号Ｉを付して示した如きの特性を有するもの
が、別の温度では、符号IIを付して示した如きの特性に
変わり、温度変化に伴う印加電圧と透過光量の関係が変
化する。そして印加電圧‐透過光強度特性曲線が、最大
透過光量から最小透過光量に変化する領域および最小透
過光量から最大透過光量に変化する領域はいずれも急峻
な変化特性を示す特徴を有するため、この範囲内で特定
の電圧を印加した場合での透過光量は、僅かの温度変化
であってもかなり差が発生してしまう。

【００２５】この透過光量の変化は、ＯＮ・ＯＦＦのみ
の表示方式であれば駆動電圧を、透過光量の温度依存性
を考慮し、調整することにより問題を回避できるが、中
間調を表示させる場合は極めて狭い温度範囲でのみの使
用に限定されることになり、事実上、実用化は不可能で
ある。

【００２６】これらの方式に対して、近年、能動素子を
併用し、かつ、カイラルスメクティックＣ型液晶を用い
るようにした表示デバイスが提案されている。それは例
えば、ＤＨＦ（ＤｅｆｏｒｍｅｄＨｅｌｉｘＦｅｒ
ｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａ
ｌ）方式（Ｊ．Ｆｕｎｆｓｃｈｉｌｌｉｎｇａｎｄ
Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６６，１
５（１９８９））、若しくはＴＦＬＣ（Ｔｗｉｓｔｅｄ
ＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓ
ｔａｌ）方式（Ｊ．Ｓ．Ｐａｔｅｌ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．６０，２８０（１９９２））の提案であ
る。

【００２７】これらＤＨＦ、ＴＦＬＣの方式のディスプ
レイは、能動素子を用いねばならないことから、価格の
面で高くなる。しかしながら、中間調の表示の安定性、
信頼性の点で優れている。また、ＤＨＦ、ＴＦＬＣの両
方式とも視角依存性の点ではＴＮに比較して優れている
が、ＳＳＦＬＣ，ＡＦＬＣに比較して狭くなる。これ
は、ＤＨＦでは螺旋構造が保たれているためであり、Ｔ
ＦＬＣでは上下配向膜間でねじれ構造が存在するためと
考えられる。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の中
間調表示を可能にする液晶デバイスは、温度安定性、応
答性、視野角等の点で、総合的に満足するものはなく、
特に大画面のディスプレイの要求等に対しては、いずれ
の液晶材料も特性が一長一短であり、その実現を妨げて
いる。

【００２９】しかし、大画面ディスプレイの要求は切実
であり、低消費電力で、しかも、小型、軽量なディスプ
レイの本命は、やはり液晶デバイスによるもの以外ない
から、液晶デバイスで、温度安定性、応答性、視野角等
を総合的に満足させる技術の開発が待たれる。

【００３０】特に、今後ともディスプレイにおいてはカ
ラー表示可能なものが主流となり、かつ、上述のような
要求を満たすことが必然となる状況を振り返ると、コン
トラストの点でもその向上が要求される。すなわち、コ
ントラストは、カラー像を表示させた場合に、くっきり
とした鮮やかな色合いを再現できるか否かを左右するこ
とになり、カラーディスプレイとして表示画質の面で大
きな影響を及ぼすから、製品として完成されたものとす
るには、良好なコントラストを得ることができるように
する必要もある。

【００３１】そこで、この発明の目的とするところは、
常温で良好な中間調表示、広視野角・高速応答及び高い
コントラストを持つ表示を可能にする液晶表示素子を提
供することにある。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成する。

【００３３】第１には、電極層と配向層をそれぞれ形成
した一対の基板間に液晶材料を介在させると共に、能動
素子により駆動させて表示させるようにした液晶表示素
子において、前記一対の基板の各配向層は互いに配向方
向が一方に対して所定のねじれ角をもって傾けた配置関
係に配置して構成し、また、前記液晶材料は、印加電圧
‐透過光量特性曲線がＶ字状を呈する特性を有する反強
誘電性液晶を用いることを特徴とする。

【００３４】また、具体的には前記液晶材料として、光
透過率が最大となる時の印加電圧“Ｖ₁”における透過
光量を“１００”、光透過率が最小となる時の印加電圧
“Ｖ₀”における透過光量を“０”と定義した場合に、
印加電圧‐透過光量曲線上の任意の点における傾きが５
００／（Ｖ₁−Ｖ₀）と５００／（Ｖ₀−Ｖ₁）の間の
値をとる反強誘電性液晶を用いる。

【００３５】能動素子で駆動する場合、図３（ａ），図
４（ａ），図６（ａ）のように、しきい特性の傾きが５
００／（Ｖ₁−Ｖ₀）以下でなだらかであれば、多階調
表示において駆動電圧の設定に無理がなく実現が容易と
なる。また、温度変化も図３（ｂ），図４（ｂ），図６
（ｂ）のように傾きがわずかに変化するのみであり、中
間調表示が決定的に損なわれるようなことはない。さら
には、前記一対の基板の各配向層は互いに配向方向が一
方に対して所定のねじれ角をもって傾けた配置関係に配
置される。特に配向層はポリイミド樹脂を用い、その配
向方向すなわち、ラビング方向を５度乃至１３度、好ま
しくは６度乃至１２度の範囲のねじれ角をもって傾ける
と、良好なコントラストを得ることができる。カラー表
示パネルやモノクロームの大画面表示パネルでは画質維
持の上でコントラストが重要な要素となるが、このよう
にすると良好なコントラスト得ることができて、品位の
高い画像表示が可能になる。

【００３６】また、第２には、上記第１の構成の液晶表
示素子において、当該液晶材料として、メモリマージン
（Ｍ）が、少なくとも常温の範囲で“０”から“−１”
の間の値をとることを特徴としている。

【００３７】メモリマージン（駆動マージン）Ｍは、印
加電圧‐透過光量曲線（印加電圧は十分ゆっくり変化さ
せるものとする）において、図３（ａ），図４（ａ），
図６（ａ），図７（ａ），図８（ａ）に示した３つの電
圧値Ｖ₁₀，Ｖ₉₀およびＶ′₉₀から次の式で定義される。

【００３８】Ｍ＝（Ｖ₁₀−Ｖ′₉₀）／（Ｖ₉₀−Ｖ₁₀）メモリマージンＭは「ヒステリシスの大きさ」、「しき
い電圧の高さ」、「しきい特性の急峻さ」の３つの特性
を総合的に表す指標である。ヒステリシスが大きく、し
きい電圧が高く、しきい特性が急峻になるほどＭは大き
い値となる。Ｍは、ヒステリシス幅が大きい場合に現れ
る双安定状態の、電圧変動に対する安定性を示すもので
ある。

【００３９】現在ほとんど全ての反強誘電性液晶材料
は、印加電圧‐透過光量曲線においてヒステリシスを持
つ。反強誘電性液晶を用いた液晶表示素子に関しては、
これまではヒステリシスを利用する駆動法が前提となっ
ていた。そのため、メモリマージン（駆動マージン）Ｍ
の値は大きいほど良い特性とされている。

【００４０】これに対し、双安定状態をとらないような
小さいヒステリシスの場合にも、定義式により、メモリ
マージンＭの値を求めることは可能である。この場合に
はメモリマージンＭは負の値となり、「メモリマージ
ン」という本来の意味はなくなる。

【００４１】ヒステリシスが小さく、しきい電圧が低
く、しきい特性がなだらかになると、メモリマージンＭ
は“−１”に近づいていき、完全に線形な特性となる極
限で“−１”に収束する。このようにメモリマージンＭ
を、負の値にまで拡張した例はこれまでにはなかった。

【００４２】しかし、メモリマージンＭが負の値をとる
反強誘電性液晶は、ＴＮ（ツイステッドネマティック）
型液晶を置換するかたちで、能動素子を備えた液晶表示
素子に使用できる。そして、この場合、メモリマージン
Ｍの値は小さい程（すなわち、“−１”に近づく程）良
い特性となる。

【００４３】すなわち、ヒステリシスが無視できるほど
小さくなれば、非対称モード駆動においても補償パルス
が不要で走査時間を短くできることになり、また、しき
い電圧が小さくなればバイアスのない低電圧駆動が可能
となり、しきい特性がなだらかになれば温度依存性の小
さい多階調表示が実現し易くなる。ゆえに、今までとは
一転して、メモリマージンＭが大きい程、良いとされて
きたこれまでの反強誘電性液晶表示素子とは全く逆の特
性が求められる。

【００４４】また、単にヒステリシスが小さく（または
無く）、反強誘電相側の印加電圧‐光透過率曲線が曲線
的である反強誘電性液晶を能動素子を備えた液晶表示素
子に用いた場合、それだけでは多階調表示の安定性、低
電圧駆動は実現されない。

【００４５】しきい電圧値、しきい特性までも含めた定
量的で明確な指標（メモリマージンＭ）を使い、定義さ
れた特性を有する材料を用いることで、これらの欠点を
克服できる。

【００４６】メモリマージンＭの値が“−１”に近い反
強誘電性液晶を、能動素子を備えた液晶表示素子に用い
るようにすることにより、強誘電性・反強誘電性液晶の
特長である広視野角・高速応答性に加え、中間調表示も
可能で高精細、低消費電力の液晶表示素子が実現でき
る。

【００４７】また、第３には、上記第１の構成の液晶表
示素子において、当該液晶材料のカイラルスメクティッ
クＣＡ相（ＳＣＡ＊相）をなす温度範囲が、少なくとも
−２０゜Ｃから７０゜Ｃの範囲であることを特徴とす
る。

【００４８】第４には、上記第２の構成の液晶表示素子
において、当該液晶材料のカイラルスメクティックＣＡ
相（ＳＣＡ＊相）をなす温度範囲が少なくとも−２０゜
Ｃから７０゜Ｃまでであり、メモリマージンが負となる
温度範囲が少なくとも１０゜Ｃから４０゜Ｃまでである
ことを特徴とする。

【００４９】チルト角の温度依存性はスメクティックＡ
相から、スメクティックＣ相への転移温度以下の特定の
温度領域で著しく、その後、除々に飽和に達する。この
ことは、このような材料により中間調を表示させる場
合、ディスプレイの温度のわずかな変化により透過光が
変化し、白黒表示の場合白黒の濃淡が変化し、カラー表
示の場合には色調の変化を招くことがあるということを
意味している。しかし、実際のデバイスにおいては、バ
ックライトからの輻射熱或いは使用環境の温度変化のた
め、ディスプレイの温度を正確に制御することは事実
上、極めて困難である。

【００５０】このように、スメクティックＡ相からスメ
クティックＣ相に転移する温度が、実使用温度に近い材
料を、中間調表示目的の液晶材料として使用することは
不適当である。しかし、本発明では、液晶材料のカイラ
ルスメクティックＣＡ相（ＳＣＡ＊相）をなす温度範囲
が少なくとも−２０゜Ｃから７０゜Ｃまでであり、メモ
リマージンが負となる温度範囲が少なくとも１０゜Ｃか
ら４０゜Ｃまでとした。このように、実使用温度より広
い範囲でカイラルスメクティックＣａ相をとるものであ
れば、良好な表示特性が実現できる。また、メモリマー
ジンに関しては、ほぼ実使用温度範囲において負の値を
とるものであれば、残像等のない良好な表示特性を実現
できる。

【００５１】第５には、上記第１あるいは第２あるいは
第３あるいは第４の構成の液晶表示素子において、配向
膜としてラビング処理されたポリイミド樹脂を用いるこ
とを特徴とする。

【００５２】第６には、上記第５の構成の液晶表示素子
において、上下のラビング方向をねじったことを特徴と
する。

【００５３】これら第５乃至第６の構成による本発明の
液晶表示素子は、反強誘電性液晶方式を実用的ディスプ
レイとして応用する場合に必要な検討を行うことにより
なされたものである。セルの配向膜としては、実用上、
ポリイミド膜が、耐熱性・信頼性・配向性・使用の容易
さなどの点から最も適していることが判った。

【００５４】また、上下基板間でラビング方向が捻れて
いる構造を形成した場合、発生する欠陥も少なく、コン
トラストも向上することを見いだした。さらに、偏光板
の位置については、一方の基板に付設する偏光板の偏光
方向が、電圧無印加時の液晶の光軸方向と平行であり、
他方の基板に付設する偏光板の偏光方向と垂直である場
合に、対称駆動により焼き付きを防ぐことが可能とな
り、実用化に適することを見い出した。

【００５５】

【発明の実施の態様】以下、本発明の実施の態様につい
て図面を参照してその例を説明する。図１は本発明によ
る液晶表示素子の断面構造を示す図である。図１におい
て、１および５は第１および第２のガラス基板であり、
第１のガラス基板１の表面には、カラーフィルタ２、Ｉ
ＴＯ（Indium-tin-oxide）透明電極３、配向膜４が形成
されている。

【００５６】また、第２のガラス基板５には、ＴＦＴ素
子８、ＩＴＯ透明電極９、配向膜１０、その他、信号線
や走査線が形成されている。

【００５７】これらの第１および第２のガラス基板１，
５は重ね合わせた上で、接着剤層１１を介して周縁部が
接着されている。そして、これらの第１および第２のガ
ラス基板１，５における配向膜４，１０の間に液晶層１
２が設けられる。

【００５８】このような、能動素子を備えた液晶表示素
子において、液晶材料として図３（ａ）や図４（ａ）に
示す如き印加電圧‐透過光量特性を持つ反強誘電性液晶
材料を用いる。図３（ａ）や図４（ａ）に示す如き印加
電圧‐透過光量特性は飽和透過光量の領域以外の透過光
量変化領域においては、なだらかな変化特性を有してい
るため、温度依存性が小さく、そのため、図３（ｂ）や
図４（ｂ）に示す如く、温度変化により、特性がＩから
IIへ、あるいはIIからＩに変わったような場合でも、同
じ印加電圧レベルであればそれほど透過光量は変わらな
いから、中間調表示性能が損なわれることはない。

【００５９】このような特性の反強誘電性液晶材料は、
理論的に定義すると、次の如き特性の反強誘電性液晶材
料ということができる。

【００６０】すなわち、光透過率が最大となる時の印加
電圧“Ｖ₁”における透過光量を“１００”、光透過率
が最小となる時の印加電圧“Ｖ₀”における透過光量を
“０”と定義した場合に、印加電圧‐透過光量曲線上の
任意の点における傾きが５００／（Ｖ₁−Ｖ₀）と５０
０／（Ｖ₀−Ｖ₁）の間の値をとるなだらかな変化特性
を有する反強誘電性液晶材料である。

【００６１】そして、このような特性を示す反強誘電性
液晶材料としては三井石油化学工業株式会社製の“ＭＬ
Ｃ‐００４９”，“ＭＬＣ‐００６８”，“ＭＬＣ‐０
０５５”，“ＭＬＣ‐００２１”なる商品名の液晶材料
がある。この反強誘電性液晶材料は、実際に測定してみ
ると、図６（ａ）の如きであり、最大と最小の透過光量
飽和領域を持ち、この透過光量飽和領域外の透過光量変
化領域では、なだらかな変化特性を有している。なお、
図６（ｂ）のように温度変化により、Ｉの特性からIIの
特性へ、あるいはIIの特性からＩの特性へと特性が変化
するが、特性の傾向は変わらない。

【００６２】図４の印加電圧‐透過光量特性曲線は、し
きい特性の傾きが光量４００／（Ｖ₀−Ｖ₁）〜４００
／（Ｖ₁−Ｖ₀）をとるものの例であり、図６の印加電
圧‐透過光量特性曲線は、しきい特性の傾きが光量２０
０／（Ｖ₀−Ｖ₁）〜２００／（Ｖ₁−Ｖ₀）をとるも
のの例であり、図７および図８の印加電圧‐透過光量特
性曲線は、しきい特性の傾きが光量５０００／（Ｖ₀−
Ｖ₁）〜５０００／（Ｖ₁−Ｖ₀）をとるものの例であ
る。

【００６３】液晶素子を能動素子で駆動する方式のディ
スプレイ装置の場合、最大最低透過光量領域間での印加
電圧に対する透過光量変化の特性が図３（ａ），図４
（ａ），図６（ａ）に示す如きの印加電圧‐透過光量特
性曲線のように、しきい特性の傾きが光量５００／（Ｖ
₁−Ｖ₀）以下で、なだらかな変化を呈するものであれ
ば、広い印加電圧変化幅の範囲で様々な中間階調を得る
ことができるようになり、多階調表示において駆動電圧
の設定に無理がなく、従って、多階調表示の液晶素子の
実現が容易となる。

【００６４】しかし、大画面のディスプレイ装置とした
場合、特に１０インチを越える大画面の装置とした場合
では、電圧‐透過光量特性曲線の傾きが５００／（Ｖ₀
−Ｖ₁）以下や、５００／（Ｖ₁−Ｖ₀）以上では、階
調表示が十分とはいえず、十分な表示特性を得ることが
できない。そこで、このような場合には、より好ましく
は、電圧‐透過光量特性曲線の各点での傾きが、４００
／（Ｖ₀−Ｖ₁）と４００／（Ｖ₁−Ｖ₀）の間とする
と良い。

【００６５】また、液晶には温度変化に対する透過光量
の変化が避けられず、その変化の傾向はどの液晶材料に
おいても似たようなものであるものの、温度変化特性が
図３（ｂ），図４（ｂ），図６（ｂ）のように傾きがわ
ずかに変化するのみであり、中間調表示が決定的に損な
われるようなことはない。

【００６６】これに対し、一般的な液晶材料である図８
（ａ），図７（ａ）に示すような印加電圧‐透過光量特
性が急峻な、すなわち、しきい特性の急峻なものでは、
わずかな電圧差で透過光量が大きく変化するため、多階
調表示において駆動電圧の設定が困難である。また、温
度変化も図８（ｂ），図７（ｂ）のようにしきい電圧値
がずれることにより、中間調表示は大きく損なわれる。
従って、極めて狭い温度範囲における使用に限定され、
実用には不適当である。

【００６７】また、上記の構成の液晶表示素子におい
て、当該液晶材料として、メモリマージン（Ｍ）が、室
温を含む温度範囲で“０”から“−１”の間の値をとる
ものを使用する。

【００６８】Ｍはつぎのように定める。すなわち、前記
ＩＴＯ透明電極３と９との間に印加される電圧を変化さ
せた場合に、光透過率が飽和して最大となる時の光透過
量を１００、印加電圧が０の近傍において光透過率が最
小となる時の光透過量を０と定義したとき、中間の光透
過量はこれらの間に線形に対応すると共に、また、印加
電圧を０から増加させて光透過量を０から増加させる場
合に、光透過量が１０となる電圧がＶ₁₀、光透過量が９
０となる電圧がＶ₉₀であり、印加電圧が十分大きく光透
過量が飽和して最大となる状態から印加電圧を減少させ
て光透過量を減少させる場合に光透過量が９０となる電
圧がＶ′₉₀と定義した場合において、Ｍ＝（Ｖ₁₀−Ｖ′₉₀）／（Ｖ₉₀−Ｖ₁₀） …（１）なる式で定義される。そして、本発明で用いる反強誘電
性液晶材料はそのメモリマージンＭが、少なくとも常温
の範囲で０から−１の間の値を持つものである。

【００６９】すなわち、メモリマージン（駆動マージ
ン）Ｍは、印加電圧‐透過光量曲線（印加電圧は十分ゆ
っくり変化させるものとする）において、図３（ａ），
図４（ａ），図６（ａ），図７（ａ），図８（ａ）に示
した３つの電圧値Ｖ₁₀，Ｖ₉₀およびＶ′₉₀から上記式で
定義される。

【００７０】メモリマージンＭは「ヒステリシスの大き
さ」、「しきい電圧の高さ」、「しきい特性の急峻さ」
の３つの特性を総合的に表す指標である。ヒステリシス
が大きく、しきい電圧が高く、しきい特性が急峻になる
ほどＭは大きい値となる。また、メモリマージンＭは、
ヒステリシス幅が大きい場合に現れる双安定状態の、電
圧変動に対する安定性を示すものである。

【００７１】現在、ほとんど全ての反強誘電性液晶材料
は、電圧‐透過率特性においてヒステリシスを持つ。反
強誘電性液晶を用いた液晶表示素子に関しては、これま
ではヒステリシスを利用する駆動法が前提となってい
た。そのため、メモリマージンＭの値は大きいほど良い
特性とされている。

【００７２】これに対し、双安定状態をとらないような
小さいヒステリシスの場合にも、定義式により、メモリ
マージンＭの値を求めることは可能である。この場合に
はメモリマージンＭは負の値となり、「メモリマージ
ン」という本来の意味はなくなる。

【００７３】ヒステリシスが小さく、しきい電圧が低
く、しきい特性がなだらかになると、メモリマージンＭ
は“−１”に近づいていき、完全に線形な特性となる極
限で“−１”に収束する。

【００７４】ところで、メモリマージンＭが負の値をと
る反強誘電性液晶は、ＴＮ（ツイステッドネマティッ
ク）型液晶を置換する形で、能動素子を備えた液晶表示
素子に使用できる。そして、この場合、メモリマージン
Ｍの値は小さい程（すなわち、“−１”に近づく程）良
い特性となる。

【００７５】すなわち、ヒステリシスが無視できるほど
小さくなれば、非対称モード駆動においても補償パルス
が不要で、走査時間を短くできることになり、また、し
きい電圧が小さくなればバイアスのない低電圧駆動が可
能となり、しきい特性がなだらかになれば温度依存性の
小さい多階調表示が実現し易くなる。ゆえに、メモリマ
ージンＭが大きい程、良いとされてきたこれまでの反強
誘電性液晶表示素子とは一転して、全く逆の特性が求め
られる。

【００７６】また、単にヒステリシスが小さく（または
無く）、反強誘電相側の印加電圧‐光透過率特性が曲線
的である反強誘電性液晶材料を、能動素子を備えた液晶
表示素子に用いるという提案が既になされているが（例
えば、特開平５‐１５０２５７号公報、特開平６‐１９
４６２６号公報参照）、上述の説明のように、それだけ
では多階調表示の安定性、低電圧駆動は実現されない。

【００７７】しかし、研究の結果、本願発明者らは、し
きい電圧値、しきい特性までも含めた定量的で明確な指
標（メモリマージンＭ）を使い、定義された特性を有す
る材料を用いれば、これらの欠点を克服できることを突
き止めた。

【００７８】結論をいえば、多階調表示の安定性、低電
圧駆動を実現するためにはメモリマージンＭの値が“−
１”に近い反強誘電性液晶を、能動素子を備えた液晶表
示素子に用いるようにすれば良い。このようにすること
により、強誘電性・反強誘電性液晶の特長である広視野
角・高速応答性に加え、中間調表示も可能で高精細、低
消費電力の液晶表示素子が実現できる。

【００７９】また、本発明においては、液晶材料のカイ
ラルスメクティックＣａ相（ＳＣａ＊相）をなす温度範
囲が、少なくとも−２０゜Ｃから７０゜Ｃの範囲である
液晶材料を用いる。そして、また、当該液晶材料のカイ
ラルスメクティックＣａ相（ＳＣＡ＊相）をなす温度範
囲が少なくとも摂氏−２０度から摂氏７０度までであ
り、メモリマージンが負となる温度範囲が少なくとも摂
氏１０度から摂氏４０度までであることが望ましい。

【００８０】チルト角の温度依存性は、スメクティック
Ａ相からスメクティックＣ相への転移温度以下の特定の
温度領域において著しく、その後、除々に飽和に達す
る。このことは、このような液晶材料により中間調を表
示させるようにする場合、ディスプレイの温度のわずか
な変化により透過光が変化し、白黒表示の場合には、白
黒の濃淡が変化することになり、カラー表示の場合には
色調の変化を招いてしまうことがあるということを意味
している。そこで、ディスプレイの温度を正確に制御す
ることが必要となるが、しかし、実際のデバイスにおい
ては、バックライトからの輻射熱、或いは使用環境の温
度変化のため、ディスプレイの温度を正確に制御するこ
とは事実上、極めて困難である。

【００８１】このように、スメクティックＡ相からスメ
クティックＣ相に転移する温度が実使用温度に近い材料
を中間調表示の目的に使用することは不適当である。し
かし、本発明では、カイラルスメクティックＣＡ相（Ｓ
ＣＡ＊相）をなす温度範囲が少なくとも摂氏−２０度か
ら摂氏７０度までであり、メモリマージンが負となる温
度範囲が少なくとも摂氏１０度から摂氏４０度までのも
のを液晶材料として使用するようにした。

【００８２】このように、実使用温度より広い範囲でカ
イラルスメクティックＣＡ相をとる液晶材料を用いるよ
うにすれば、良好な表示特性が実現できる。また、メモ
リマージンに関しては、ほぼ実使用温度範囲において負
の値をとるものであれば、残像等のない良好な表示特性
を実現できる。

【００８３】本発明の液晶表示素子における以下の構成
は、反強誘電性液晶方式を実用的ディスプレイに応用で
きるようにするために、種々、研究してゆくなかで見出
されたものである。

【００８４】例えば、本発明は、上記式（１）の前提条
件として、液晶表示素子を構成する一対のガラス基板
１，５のうち、一方の基板１（または５）に設ける偏光
板２１（または２２）の偏光方向が、電圧無印加時の液
晶の光軸方向と平行であり、他方の基板５（または１）
に設ける偏光板２２（または２１）の偏光方向と垂直で
あるものとしている。この配置構成においては、上記式
（１）で示されるメモリマージンＭが、“０”から“−
１”の範囲をとるものが最良の条件となる。

【００８５】また、本発明では、配向膜４，１０として
ラビング処理されたポリイミド樹脂を用いる。そして、
さらに配向膜４，１０のうち、一方の配向膜のラビング
方向（ラビング処理した方向）を１０度程度、ねじった
関係になるように配置する。配向膜のラビング方向がこ
のようなねじった位置関係にすると、配向膜４，１０の
ラビング方向が逆平行の関係にする従来の構造に比べ、
黒表示時でのコントラストは飛躍的に向上することが確
認された。

【００８６】もちろん、このように配向膜４，１０のう
ち、一方の配向膜のラビング方向を１０度程度、ねじっ
た関係になるように配置するのが、黒表示時でのコント
ラストが最も良い状態となるものの、実用的範囲を調べ
ると、モノクロームディスプレイでは、５度から１３度
程度において従来のものに比べて十分なコントラストが
認められた。なお、０度、すなわち、ねじりを零とした
場合は実用の範囲外となる。配向膜のラビング方向がこ
のような５度から１３度程度の範囲でねじった位置関係
にすると、モノクロームディスプレイでは黒表示時での
コントラストが大幅に改善される。

【００８７】メモリマージンＭを、“０”から“−１”
の範囲とする、配向膜４，１０としてラビング処理され
たポリイミド樹脂を用いる、そして、さらに配向膜４，
１０のうち、一方の配向膜のラビング方向（ラビング処
理した方向）を５度から１３度程度の範囲（最良値は１
０度程度）、ねじった関係になるように配置する、とい
ったこれらの事項は、反強誘電性液晶方式を実用的ディ
スプレイとして応用する場合に必要な検討を行うなかで
見出されたことは先に述べたが、更に加熱処理を行うと
いった状況や、配向性・使用の容易さ等を勘案すると、
セルの配向膜としては、実用上、ポリイミド樹脂膜が、
耐熱性・信頼性・配向性・使用の容易さなどの点から最
も適していることが判明した。従って、本発明ではセル
の配向膜としては、ポリイミド樹脂膜を採用することと
した。

【００８８】また、基板間でラビング方向が上述のよう
にねじれている構造を形成した場合、発生する欠陥も少
なく、コントラストも向上することも見い出した。

【００８９】すなわち、ラビング処理の如き配向処理方
法で、上下両基板の配向膜上の配向処理の方向を、従来
の如き平行‐反平行ではなく、相互に一定角度ずらせる
ことにより配向状態が改善され、コントラストの向上を
もたらす。具体的には、評価のために、上下両基板１，
５の配向膜４，１０上の配向処理の方向を、図９に示す
如く、相互のねじり角度（図におけるθ）で１゜から１
５゜まで、１度刻みに変えたものを用意し、これを用い
てＴＦΤカラー液晶表示素子をそれぞれ作成した。

【００９０】同一角度θをねじる場合に於いても、ねじ
る方向により図９の（ａ）に示すタイプＡの如き配向方
向（逆方向クロスの配向方向）と、図９の（ｂ）に示す
タイプＢの如き配向方向（同方向クロスの配向方向）の
２つがあり得る。このため、それそれのねじり角θにつ
いて、タイプＡとタイプＢの如き配向方向の表示素子を
それぞれ作成し、通常のテレビ放送映像を表示して画面
の観察を行い、鮮明度・色彩・残像の３項目の評価項目
につき、評価を行った。その結果、液晶材料として反強
誘電性液晶を用い、配向層としてポリイミド樹脂を用い
ると共に、当該配向層の配向方向をタイプＡとしたカラ
ー表示素子ではねじれ角が６度から１２度程度の範囲内
で概ね良好な評価が得られ、中でもねじれ角が８度から
１０度程度の範囲は極めて良い評価を得た。

【００９１】タイプＢの如き配向方向の表示素子ではよ
い結果は得られなかった。

【００９２】モノクロームの表示素子では、黒のコント
ラストが得られれば良いので、ねじれ角はカラーより１
度程度緩和され、タイプＡの場合で５度乃至１３度、好
ましくは６度乃至１２度の範囲で良い評価を得た。

【００９３】この例からも明らかなように、配向膜とし
てポリイミド樹脂を使用した場合には、その配向方向が
図９の（ａ）に示すタイプＡの如き方向（逆方向クロ
ス）にねじられるようにすることで、配向が改善される
ことがわかった。

【００９４】さらに、偏光板の位置については、一方の
基板に設けられる偏光板の偏光方向が、電圧無印加時の
液晶の光軸方向と平行であり、他方の基板に設けられる
偏光板の偏光方向と垂直である場合に、対称駆動により
焼き付きを防ぐことが可能となり、実用化に適すること
も見い出した。

【００９５】この結果、本発明の如き構成とすること
で、常温で良好な中間調表示、広視野角・高速応答及び
高いコントラストを持つ表示を可能にする液晶表示素子
を提供することができるようになる。

【００９６】［実施例１］次に本発明の実施例を説明す
る。

【００９７】以下の例では、図５（ａ）および（ｂ）に
示す液晶セルを作製した。図５（ａ）は平面図、図５
（ｂ）は断面図である。図５において、１および５は第
１および第２のガラス基板であり、第１のガラス基板１
の表面には、カラーフィルタ２、ＩＴＯ透明電極３、配
向膜４が形成されている。

【００９８】また、第２のガラス基板５には、信号線
６、走査線７、ＴＦＴ素子８、ＩＴＯ（indium-tin-oxi
de）透明電極９、配向膜１０が形成されている。

【００９９】これらの第１および第２のガラス基板１，
５は重ね合わせた上で、接着剤層１１を介して周縁部が
接着されている。そして、これらの第１および第２のガ
ラス基板１，５における配向膜４，１０の間に液晶層１
２が設けられる。

【０１００】このような構成の液晶表示素子の寸法は縦
６．５ｃｍ、横８ｃｍであり、セルギャップは直径２μ
ｍの球状のパール１３を配向膜４，１０上に散布するこ
とにより、２μｍに設定した。

【０１０１】以下の例では、液晶層１２を形成するため
の液晶材料としては特に指定しない限り、三井石油化学
工業株式会社製のＭＬＣ‐００４９（ＳｍＣ＊７２
ＳｍＡ９９Ｉｓｏ）なる商品名の液晶材料を用い
る。なお、このＭＬＣ‐００４９なる液晶材料は、特願
平７‐２４６８１２号の出願明細書における実施例２に
記載の組成物であり、これは下記の組成比の化合物を含
む組成物である。

【０１０２】

【化３】

【０１０３】また、配向膜４，１０を形成するための配
向膜材料としては、日本合成ゴム社製のポリイミド樹脂
である商品名ＡＬ‐１０５１なる樹脂を用いた。そし
て、このポリイミド樹脂による配向膜４，１０には、ラ
ビング処理を施す。

【０１０４】更に、ここでは上記２つの配向膜４，１０
は次のようにする。すなわち、配向膜４，１０には方向
性を持った微細な溝を例えば、ラビング処理により形成
するが、その溝の方向軸をラビング軸とすると、ガラス
基板１側の配向膜４のラビング軸に対し、ガラス基板５
側の配向膜１０のラビング軸は従来のように逆平行配置
（平行で互いの向きは逆）ではなく、ガラス基板５側か
ら見て右回りに１０度ねじった配置（図２（ａ）参照
（逆方向クロス））になるようにセルを作製する。

【０１０５】これにより、ラビング処理されたポリイミ
ド樹脂製の配向膜４，１０は、互いにラビング方向を１
０度ねじった逆方向クロスの関係になる。

【０１０６】また、液晶材料として商品名ＭＬＣ‐００
４９なる液晶を注入し、液晶層１２を形成した。

【０１０７】このようにして、作製したセルを摂氏１０
５度に加熱し、液晶層１２の液晶材料を等方性液体にし
た後、この液晶材料に対して、周波数１００［Ｈｚ］，
電圧３０［Ｖ］の矩型波を印加しつつ室温にまで除冷す
ることによって、良好な配向状態を得た。

【０１０８】この結果得た液晶層１２の印加電圧‐透過
光量特性曲線を図６（ａ）に示す。メモリマージンＭは
−０．５、しきい電圧は２［Ｖ］、飽和電圧は６［Ｖ］
である。

【０１０９】上記のＴＦＴ素子を伴う液晶表示素子の性
能を、摂氏３０度，摂氏４０度，摂氏５０度の各温度の
もとで評価した。結果は、いずれの測定温度において
も、大きな差異は見られず、概ね表１の如き良好な結果
が得られた。印加電圧‐透過光量特性は図６（ａ）のよ
うななだらかな変化特性を有しているため、温度依存性
が小さく、そのため、図６（ｂ）のように温度が変化し
てＩからIIへ、あるいはIIからＩへと特性が変化した場
合でも同じ印加電圧レベルであればそれほど透過光量は
変わらないから、中間調表示性能が損なわれることはな
い。

【０１１０】表１ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− コントラスト３０：１視野角上下・左右４５度応答１４Ｈｚ，７０μｓ／ライングレーレベル２０ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− つまり、本実施例の液晶表示素子は、摂氏３０度，摂氏
４０度，摂氏５０度のいずれの温度においても、コント
ラスト、視野角、応答、グレーレベル共に、良好な結果
を示しており、コントラスト、視野角、応答、グレーレ
ベルそれぞれにおいて満足できる特性の液晶表示素子が
得られることがわかる。

【０１１１】本実施例で説明したように、セルを摂氏１
０５度に加熱して液晶層１２の液晶材料を等方性液体に
する関係で、セルの配向膜４，１０としては耐熱性・信
頼性が重要である。そして、この点で実用上、ポリイミ
ド膜が有利であり、耐熱性・信頼性・配向性・使用の容
易さなどの点を勘案すると、配向膜４，１０の材料とし
てはポリイミド膜が最も適していることが判った。従っ
て、本発明では配向膜４，１０の材料としては、ポリイ
ミド膜を採用することとした。

【０１１２】また、上述のように、ガラス基板１側の配
向膜４のラビング軸に対し、ガラス基板５側の配向膜１
０のラビング軸は従来のように逆平行配置（平行で互い
の向きは逆）とするのではなく、ガラス基板５側から見
て右回りに１０度ねじった配置関係にした。このように
することで、特に黒色が従来の逆平行の配置関係のもの
に比べて際立って明確に表現できるようになった。但
し、実験の結果、上述のように、１０度ねじった配置関
係が最も良好ではあるものの、モノクローム（白黒）像
については８度から１２度の範囲で実用上、満足できる
黒色表現が認められた。そのため、モノクローム専用の
ディスプレイパネルに適用する場合においては８度から
１２度の範囲で実用上、満足できるコントラストが得ら
れる範囲であることがわかる。

【０１１３】［実施例２］実施例２においては、ガラス
基板１側の配向膜４のラビング軸に対し、ガラス基板５
側の配向膜１０のラビング軸の関係（配向方向の関係）
について具体的に触れておく。

【０１１４】＜カラーΤＦΤ液晶表示素子における配向
膜の配向方向の関係＞以下の例では、カラーΤＦΤ液晶
表示素子の構造は実施例１において説明した図５におけ
る（ａ）および（ｂ）に示す如きの構造で、変わりはな
い。すなわち、一方のガラス基板１の表面には、カラー
フィルタ２、ＩΤＯ透明電極３、配向膜４が形成されて
おり、また、他方のガラス基板５には、信号線６，走査
線７，ΤＦＴ素子８、ＩＴＯ透明電極９、配向膜１０が
形成されている。この基板には、信号線数６４０本、走
査線数４８０本のＶＧＡタイプの基板を使用した。

【０１１５】これらのガラス基板１，５は接着剤層１１
を介して周縁部が接着されており、配向膜４，１０の間
に液晶層１２が設けられる。この液晶表示素子の寸法は
対角１０．４インチであり、セルギャップは直径２μｍ
の球状のパール１３を、配向膜上に散布することによ
り、２μｍに設定されている。

【０１１６】液晶材料としては、実施例において（Ｉ‐
１），（Ｉ‐２），（Ｉ‐３），（Ι‐４），（II‐
１）に示した構造式の材料を用いるようにし、その各構
成比は（Ｉ‐１）のものを１０重量％，（Ｉ‐２）のも
のを１０重量％，（Ｉ‐３）のものを４０重量％，（Ι
‐４）のものを１０重量％，（II‐１）のものを３０重
量％の重量割合とするようにした。

【０１１７】また、配向膜用材料としては次の[P1]から
[P6]までの計６種類のポリイミド樹脂材ＰＩを使用し
た。すなわち、日産化学工業株式会社製（一般単純マト
リックス用配向膜材料）の[P1]：ＳＥ−１１８０、[P
2]：ＳＥ−２１７０（アクティブマトリックス用配向
膜）、[P3]：ＳＥ−７２１０、[P4]：ＳＥ−７３１１、
[P5]：ＳＥ−５２１１、そして、日本合成ゴム社製の[P
6]：ΑＬ１０５１の計６種類のポリイミド樹脂材を使用
した。

【０１１８】以上のように構成したΤＦΤカラー液晶パ
ネルに通常の駆動回路（但し、リセットパルス利用可能
なもの）を取り付け、デュアルスキャン方式でΗライン
コモン反転方式により駆動した。

【０１１９】これにより、６０Ηｚのフレーム周波数
（フレーム周期１６ｍｓ）書き込み時間６５μｓによる
駆動となった。ＴＦΤ素子には、リセットパルス利用可
能なものを採用し、１６ｍｓの保持時間後半に１００μ
ｓのリセットパルスを設けた。信号電圧は最大±６Ｖと
した。

【０１２０】上述した如く、本発明者らはラビング処理
の如き配向処理方法で、上下両基板、すなわち、第１お
よび第２のガラス基板１，５における配向膜４，１０の
配向処理の方向（ラビング処理の方向）を、従来の如き
平行‐反平行ではなく相互に一定角度ずらせることによ
り、配向状態が改善され、コントラストの向上をもたら
すことができることを明らかにした。

【０１２１】本評価にあたっては、上下両基板１，５の
配向膜４，１０上の配向処理の方向を、図９に示す如
く、相互のねじり角度（図におけるθ）を１゜から１５
゜まで、１度刻みに変えたものを用意し、これを用いて
それぞれＴＦΤカラー液晶表示素子を作成した。

【０１２２】同一角度θをねじる場合に於いても、ねじ
る方向により図９の（ａ）に示すタイプＡの如き配向方
向（逆方向クロスの配向方向）と、図９の（ｂ）に示す
タイプＢの如き配向方向（同方向クロスの配向方向）の
２つがあり得る。このため、それそれのねじり角θにつ
いて、タイプＡとタイプＢの如き配向方向の表示素子を
それぞれ作成し、相互に比較した。

【０１２３】〔実施例２‐１〕配向膜材料のポリイミド
樹脂材ＰＩとして日産化学工業株式会社製のＳＥ−１１
８０（略号[P1]とする）を用いて配向膜４，１０が作成
された上記の如き液晶表示パネルを用い、これを上記の
如き駆動方法により駆動させて、通常のテレビ放送映像
を表示し、各年代から均等に選抜した男女１名（１０
代，２０代，３０代，４０代，５０代それぞれの世代の
男女２名づつ）により、各１時間づつ観察して、鮮明度
・色彩・残像の３項目の評価項目につき、“良好”／
“不良”の２者択一方式により投票を行うことで評価を
行った。

【０１２４】この場合、タイプＡのものでは、相互のね
じり角度θが1 ゜，2 ゜，3 ゜，4゜，5 ゜，6 ゜，7
゜と、13゜，14゜，15゜のものでは、判定は“×”、8
゜，9 ゜および12゜のものでは判定は“Δ”、10゜のも
のでは、判定は“＠”、11゜のものでは、判定は“Ｏ”
であり、タイプＢのものでは、相互のねじり角度θが1
゜，2 ゜，3 ゜，4 ゜，5 ゜，6 ゜，7 ゜，8 ゜，9
゜，10゜，11゜，12゜，13゜，14゜，15゜すべてにおい
て判定は“×”であった。

【０１２５】但し、判定“×”は鮮明度良好の判断３人
以下、判定“Δ”は鮮明度良好の判断４人以上１５人以
下、判定“Ｏ”は鮮明度良好の判断１５人以上１８人以
下、判定“＠”は鮮明度良好の判断１８人以上である。

【０１２６】従って、ＳＥ−１１８０なるポリイミド樹
脂材を配向膜４，１０として用いた場合、配向方向がタ
イプＡ（逆方向クロス）で、かつ、8 ゜から12゜までの
範囲が実用的であり、特に10゜が最良で、11゜も良好で
ある。

【０１２７】なお、ねじり角０度のものも比較のために
用意して観察したが、鮮明度は良くない、つまり、
“×”という判定となった。

【０１２８】〔実施例２‐２〕配向膜材料のポリイミド
樹脂材ＰＩとして日産化学工業株式会社製のＳＥ−２１
７０（略号[P2]とする）を用いて配向膜４，１０が作成
された表示パネルを使用し、テレビ画像を表示して上述
の人員により観察し、上述の基準で評価した。この場
合、タイプＡのものでは、相互のねじり角度θが1 ゜，
2 ゜，3 ゜，4゜，5 ゜，6 ゜と、11゜，12゜，13゜，1
4゜，15゜のものでは、判定は“×”、7 ゜のものでは
判定は“Δ”、9 ゜のものでは、判定は“＠”、8 ゜と
10゜のものでは、判定は“Ｏ”であり、タイプＢのもの
では、相互のねじり角度θが1 ゜乃至15゜すべてにおい
て判定は“×”であった。

【０１２９】従って、ＳＥ−２１７０なるポリイミド樹
脂材を配向膜４，１０として用いた場合、配向方向がタ
イプＡ（逆方向クロス）で、かつ、7 ゜から10゜までの
範囲が実用的であり、特に9 ゜が最良で、8 ゜と10゜も
良好である。

【０１３０】なお、ねじり角０度のものも比較のために
用意して観察したが、鮮明度は良くない、つまり、
“×”という判定となった。

【０１３１】〔実施例２‐３〕配向膜材料のポリイミド
樹脂材ＰＩとして日産化学工業株式会社製のＳＥ−７２
１０（略号[P3]とする）を用いて配向膜４，１０が作成
された表示パネルを使用し、テレビ画像を表示して上述
の人員により観察し、上述の基準で評価した。この場
合、タイプＡのものでは、相互のねじり角度θが1 ゜か
ら8 ゜と、13゜，14゜，15゜のものでは、判定は
“×”、11゜と12゜のものでは判定は“Δ”、9 ゜のも
のでは、判定は“＠”、10゜のものでは判定は“Ｏ”で
あり、タイプＢのものでは、相互のねじり角度θが1 ゜
乃至15゜すべてにおいて判定は“×”であった。

【０１３２】従って、ＳＥ−７２１０なるポリイミド樹
脂材を配向膜４，１０として用いた場合、配向方向がタ
イプＡ（逆方向クロス）で、かつ、9 ゜から12゜までの
範囲が実用的であり、特に9 ゜が最良で、10゜も良好で
ある。

【０１３３】なお、ねじり角０度のものも比較のために
用意して観察したが、鮮明度は良くない、つまり、
“×”という判定となった。

【０１３４】〔実施例２‐４〕配向膜材料のポリイミド
樹脂材ＰＩとして日産化学工業株式会社製のＳＥ−７３
１１（略号[P4]とする）を用いて配向膜４，１０が作成
された表示パネルを使用し、テレビ画像を表示して上述
の人員により観察し、上述の基準で評価した。この場
合、タイプＡのものでは、相互のねじり角度θが1 ゜か
ら5 ゜と、11゜，13゜，14゜，15゜のものでは、判定は
“×”、6 ゜，7 ゜および10゜のものでは判定は
“Δ”、8 ゜のものでは、判定は“＠”、9 ゜のもので
は判定は“Ｏ”であり、タイプＢのものでは、相互のね
じり角度θが1 ゜乃至15゜すべてにおいて判定は“×”
であった。

【０１３５】従って、ＳＥ−７３１１なるポリイミド樹
脂材を配向膜４，１０として用いた場合、配向方向がタ
イプＡ（逆方向クロス）で、かつ、6 ゜から10゜までの
範囲が実用的であり、特に8 ゜が最良で、9 ゜も良好で
ある。

【０１３６】なお、ねじり角０度のものも比較のために
用意して観察したが、鮮明度は良くない、つまり、
“×”という判定となった。

【０１３７】〔実施例２‐５〕配向膜材料のポリイミド
樹脂材ＰＩとして日産化学工業株式会社製のＳＥ−５２
１１（略号[P5]とする）を用いて配向膜４，１０が作成
された表示パネルを使用し、テレビ画像を表示して上述
の人員により観察し、上述の基準で評価した。この場
合、タイプＡのものでは、相互のねじり角度θが1 ゜か
ら7 ゜と、13゜，14゜，15゜のものでは、判定は
“×”、8 ゜，9 ゜および12゜のものでは判定は
“Δ”、10゜および11゜のものでは判定は“Ｏ”であ
り、タイプＢのものでは、相互のねじり角度θが1 ゜乃
至15゜すべてにおいて判定は“×”であった。

【０１３８】従って、ＳＥ−５２１１なるポリイミド樹
脂材を配向膜４，１０として用いた場合、配向方向がタ
イプＡ（逆方向クロス）で、かつ、8 ゜から12゜までの
範囲が実用的であり、特に10゜および11゜が良好であ
る。

【０１３９】なお、ねじり角０度のものも比較のために
用意して観察したが、鮮明度は良くない、つまり、
“×”という判定となった。

【０１４０】〔実施例２‐６〕配向膜材料のポリイミド
樹脂材ＰＩとして日本合成ゴム社製のΑＬ１０５１（略
号[P6]とする）を用いて配向膜４，１０が作成された表
示パネルを使用し、テレビ画像を表示して上述の人員に
より観察し、上述の基準で評価した。この場合、タイプ
Ａのものでは、相互のねじり角度θが1 ゜から7 ゜と、
13゜，14゜，15゜のものでは、判定は“×”、8 ゜，お
よび12゜のものでは判定は“Δ”、9゜および11゜のも
のでは判定は“Ｏ”、10゜のものでは判定は“＠”であ
り、タイプＢのものでは、相互のねじり角度θが1 ゜乃
至15゜すべてにおいて判定は“×”であった。

【０１４１】従って、ΑＬ１０５１なるポリイミド樹脂
材を配向膜４，１０として用いた場合、配向方向がタイ
プＡ（逆方向クロス）で、かつ、8 ゜から12゜までの範
囲が実用的であり、特に10゜が最良で、9 ゜および11゜
が良好である。

【０１４２】なお、ねじり角０度のものも比較のために
用意して観察したが、鮮明度は良くない、つまり、
“×”という判定となった。

【０１４３】＜画像表示品位評価＞上記の液晶表示パネ
ルによる画像表示品位の評価結果を纏めると、次の通り
である。

【０１４４】鮮明度に対する評価結果 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ＰＩ配向相互のねじり角度θ゜材料方向 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− [P1] Ａ ×××××××ΔΔ＠ＯΔ××× [P1] Ｂ ××××××××××××××× [P2] Ａ ××××××ΔＯ＠Ｏ××××× [P2] Ｂ ××××××××××××××× [P3] Ａ ××××××××＠ＯΔΔ××× [P3] Ｂ ××××××××××××××× [P4] Ａ ×××××ΔΔ＠ＯΔ××××× [P4] Ｂ ××××××××××××××× [P5] Ａ ×××××××ΔΔＯＯΔ××× [P5] Ｂ ××××××××××××××× [P6] Ａ ×××××××ΔＯ＠ＯΔ××× [P6] Ｂ ××××××××××××××× −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 但し、×：鮮明度良好の判断３人以下，Δ：鮮明度良好
の判断４人以上１５人以下，Ｏ：鮮明度良好の判断１５
人以上１８人以下，＠：鮮明度良好の判断１８人以上、
ＰＩはポリイミド配向膜材料である。

【０１４５】なお、ねじり角０度の場合はいずれの液晶
表示素子においても、鮮明度は良くない、つまり、×と
いう判定が得られている。

【０１４６】また、色彩・残像に関してはいずれの液晶
表示素子においても問題は生ぜず、良好な結果であっ
た。この例からも明らかにされたように、図９の（ａ）
に示すタイプＡの如き方向（逆方向クロス）にねじるこ
とで配向が改善されることがわかった。

【０１４７】すなわち、液晶表示素子内の液晶材料が等
方性液体からスメクティックΑ相に徐冷される過程にお
いて、配向膜近傍に配向膜の極性に基づく電場を受け
る。この極性によりスメクティックΑ相に、いわゆるエ
レクトロクリニック効果により、スメクティックＣ相が
誘起される。

【０１４８】この現象のため、形成される層の方向は配
向処理方向に対して垂直ではなく、一定方向に、一定角
度傾く。この傾く方向は、配向膜の極性と自発分極の符
号により決定される。分子の配向方向はラビング方向に
固定されるため、上記の現象は層の方向のラビング方向
の垂直方向からの一定角度のずれとして観察される。

【０１４９】このため、この傾き分を考慮し、ラビング
方向を傾けておくことで，上下基板に挟まれる層は平行
に保たれ、配向欠陥の発生を抑えることができる。ポリ
イミド樹脂による配向膜は自発分極を配向膜表面から液
晶層の側に向け強制する効果を持ち，スメクティックＡ
相で発生するＰｓ（自発分極）の符号がΑ相において正
になると考えられる。

【０１５０】このため、図９の（ａ）に示すタイプＡの
如き方向（逆方向クロス）にねじることで配向が改善さ
れると考えることができる。逆に配向膜としてポリアク
リロニトリルの如き自発分極の向きを液晶層の側から配
向膜の側に強制する材料を選択した場合には、図９の
（ｂ）に示すタイプＢの如き方向（同方向クロス）にね
じることで配向を改善することができるようになる。

【０１５１】以上の如く、本発明において採用した上述
の如き性質を有する反強誘電性液晶材料をΤＦΤの如き
能動素子を用いて駆動することにより、また、配向膜に
ポリイミド樹脂材を使用して、かつ、配向方向をカラー
パネルの場合には６度から１２度の範囲で逆方向クロス
になるように組むことにより、鮮明度・色彩・残像など
いずれについても好ましい画像を表示出来ることが判つ
た。

【０１５２】また、この表示素子による画像は、従来の
ＴＮ方式による表示の如き見る方向により画像のコント
ラストが変化し、見る方向が正面より外れることで、急
激に減少する現象が見られない。また、ＳＳＦＬＣ方式
の強誘電性液晶のように、アナログ階調の中間調表示が
困難であり、フルカラーでの動画表示が不可能であると
いう欠点も生じない。

【０１５３】このように、本発明の液晶表示素子はこれ
までの液晶表示素子の欠点を克服し、ＣＲΤに匹敵する
画像表示を可能にする。また、この方式の液晶表示素子
は、従来の液晶表示素子と同じく薄型で低電圧駆動‐低
消費電力駆動の表示素子となる。

【０１５４】つぎに、本発明の液晶表示素子が、優れて
いることを比較例で対比して証明する。

【０１５５】［比較例１］比較例１においては、液晶層
１２を形成する液晶材料として、実施例におけるＭＬＣ
‐００４９（Ｍ＝−０．５）に替えて、通常のタイプの
反強誘電性液晶材料である三井石油化学工業株式会社製
のＭＬＣ‐００３８（Ｍ＝４）なる商品名の液晶を使用
する。それ以外の構成と使用材料は実施例と同様にし
て、液晶表示素子を作製した。

【０１５６】この比較例１の場合の液晶表示素子を通常
の駆動により、使用した。しかし、この比較例１の液晶
表示素子では、焼き付きが激しく、画像を形成すること
は実際上、不可能であった。このため、いわゆる消去パ
ルスを印加することで駆動を行った。その結果、得られ
た３０゜Ｃにおける評価結果を表２に示す。

【０１５７】表２ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− コントラスト２５：１視野角上下・左右４５度応答１４Ｈｚ，７０μｓ／ライングレーレベル１０ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− これからわかるように、温度３０゜Ｃなる動作温度条件
下では、コントラスト、視野角、応答、グレーレベルの
各特性とも良好な結果を得ている。

【０１５８】しかしながら、温度５０゜Ｃでの評価で
は、コントラストは３：１にまで低下し、事実上、使用
は不可能となった。また、温度４０゜Ｃにおいてもコン
トラストは７：１であり、温度変化に伴う、著しいコン
トラストの低下が認められた。

【０１５９】これは使用した液晶材料の印加電圧‐透過
光量の特性が図８（ａ）の如きであってしきい特性が急
峻であるためで、図８（ｂ）に示すＩ，IIのように温度
変化による透過光量の変化の傾向は実施例のものとほと
んど変わりはないものの、しきい特性が急峻であるた
め、同じ印加電圧を与えても、温度により得られる透過
光量レベルは大きく変わってしまうなど、温度依存性が
大きいため、温度変化により中間調表示での表示濃度や
明るさが著しく変化する結果である。

【０１６０】［比較例２］比較例２においては、液晶層
１２を形成する液晶材料として、実施例におけるＭＬＣ
‐００４９（Ｍ＝−０．５）に替えて、図７のように、
ヒステリシスは小さいが傾きが急峻な部分のある反強誘
電性液晶材料であるＭＬＣ‐８８４９（Ｍ＝−０．２）
を用いた。他の構成と使用材料は実施例と同様にして、
液晶表示素子を作製した。

【０１６１】これにより得られた比較例２の液晶表示素
子について、温度３０゜Ｃに於ける評価結果を表３に示
す。

【０１６２】表３ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− コントラスト２５：１視野角上下・左右４５度応答１４Ｈｚ，７０μｓ／ライングレーレベル１０ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− これからわかるように、温度３０゜Ｃなる動作条件下で
は、コントラスト、視野角、応答、グレーレベルの各特
性とも良好な結果を得ている。

【０１６３】しかしながら、温度５０゜Ｃでの評価で
は、コントラストは３：１にまで低下してしまい、事実
上使用は不可能となった。また、温度４０゜Ｃにおいて
もコントラストは７：１であり、温度変化に伴う、著し
いコントラストの低下が認められた。

【０１６４】これは使用したＭＬＣ‐８８４９（Ｍ＝−
０．２）の印加電圧‐透過光量の特性が図７（ａ）の如
きであり、しかも、温度特性が図７（ｂ）の如きであっ
てしきい特性が急峻であるためで、図７（ｂ）に示す
Ｉ，IIのように温度変化による透過光量の変化の傾向は
実施例のものとほとんど変わりはないものの、しきい特
性が急峻であるため、同じ印加電圧を与えても、温度に
より得られる透過光量レベルは大きく変わってしまうな
ど、温度依存性が大きいため、温度変化により中間調表
示での表示濃度や明るさが著しく変化する結果である。

【０１６５】［比較例３］比較例３においては、液晶層
１２を形成する液晶材料として、実施例におけるＭＬＣ
‐００４９（Ｍ＝−０．５）に替えて、商品名ＭＬＣ‐
９９４９（ＳｍＣ＊６２ＳｍＡ）なる液晶材料を用
いるようにした。それ以外の構造および、使用材料は実
施例と同様にして液晶表示素子を作製した。

【０１６６】これにより得られた比較例３の液晶表示素
子について、評価試験を行った。その結果、通常の駆動
では、焼き付きが激しく、画像を形成することは実際上
不可能であった。このため、いわゆる消去パルスを印加
することで駆動を行った。得られた３０゜Ｃにおける評
価結果を表４に示す。

【０１６７】表４ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− コントラスト３０：１視野角上下・左右４５度応答１４Ｈｚ，７０μｓ／ライングレーレベル１０ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− これからわかるように、温度３０゜Ｃなる動作条件下で
は、コントラスト、視野角、応答、グレーレベルの各特
性とも良好な結果を得ている。

【０１６８】しかしながら、温度５０゜Ｃでの評価で
は、コントラストは５：１にまで低下し、事実上使用は
不可能となった。また、温度４０゜Ｃでの評価において
もコントラストは８：１となり、温度変化に伴う著しい
コントラストの低下が認められた。

【０１６９】［比較例４］比較例４においては、配向膜
４，１０はそのラビング処理の方向を従来同様に逆平行
配置のままとした図２（ｂ）に示した如きの方向として
液晶表示素子を作製した。これ以外は、実施例と構造お
よび使用材料は同じくして表示素子を作製した。そし
て、実施例と同様の評価を行った。

【０１７０】この比較例４の構成の液晶表示素子では、
実施例と同様の評価の結果、コントラストは実施例の数
分の１にとどまった。

【０１７１】従って、ラビング処理の方向を本発明のよ
うに図２（ａ）に示した如きの方向とすれば、コントラ
スト向上効果が著しいことが立証された。すなわち、配
向膜４のラビング軸方向に対して、これに逆並列配列さ
れていた配向膜１０はそのラビング軸を、１０度程、右
方向にねじった方向に配列されるように配置すると、最
も良いコントラストが確保できる。

【０１７２】＜液晶材料としての反強誘電性液晶＞ここ
で、本発明において使用可能な反強誘電性液晶材料につ
いて触れておく。実施例で利用した“ＭＬＣ‐００４
９”，“ＭＬＣ‐００６８”，“ＭＬＣ‐００５５”，
“ＭＬＣ‐００７１”なる反強誘電性液晶材料は、スメ
クチック液晶材料を主体としたものであるが、他の材料
をブレンドしたものであっても良く、結果として反強誘
電性を呈していれば本発明に適用して十分効果がある。

【０１７３】“ＭＬＣ‐００４９”の配合比はすでに説
明したが、“ＭＬＣ‐００６８”，“ＭＬＣ‐００５
５”，“ＭＬＣ‐００７１”なるスメクチック液晶材料
主体の反強誘電性液晶材料も類似のものである。そし
て、また、これらに限らず、スメクチック液晶材料とし
て次のＩ‐５からＩ‐６の構造式を持つ化合物を使用す
ることができる。

【０１７４】

【化４】

【０１７５】そして、上記のII- １の材料とこれらを例
えば、次のような割合で配合する。

【０１７６】 −−−−−−−−−−−−−−−−− 化合物の種類配合割合 −−−−−−−−−−−−−−−−− Ｉ‐５４８（重量％）Ｉ‐６４７（重量％） II- １５（重量％） −−−−−−−−−−−−−−−−− この配合比によるスメクチック液晶材料主体の反強誘電
性液晶材料は、メモリマージンＭが−１に近いものとな
る。メモリマージンＭは上述したように、「ヒステリシ
スの大きさ」、「しきい電圧の高さ」、「しきい特性の
急峻さ」の３つの特性を総合的に表す指標であり、ヒス
テリシスが大きく、しきい電圧が高く、しきい特性が急
峻になるほどＭは大きい値となる。

【０１７７】そして、この液晶材料はメモリマージンＭ
が小さいので、アクティブ方式で駆動させるのに適して
いることから、多段階階調表示を行なうＴＦＴ液晶パネ
ルに適用するに良い材料の一つであることが確認されて
いる。

【０１７８】また、別の例として、スメクチック液晶材
料として次のＩ‐７とＩ‐８およびII- ２の材料の構造
式を持つ化合物を使用することができる。

【０１７９】

【化５】

【０１８０】そして、上記のII- １の材料とこれらを例
えば、次のような割合で配合する。

【０１８１】 −−−−−−−−−−−−−−−−− 化合物の種類配合割合 −−−−−−−−−−−−−−−−− Ｉ‐７２０（重量％）Ｉ‐８２０（重量％） II- ２６０（重量％） −−−−−−−−−−−−−−−−− この配合比によるスメクチック液晶材料主体の反強誘電
性液晶材料は、メモリマージンＭが−１に近いものとな
る。そして、この液晶材料も、アクティブ方式で駆動さ
せるのに適していることから、多段階階調表示を行なう
ＴＦＴ液晶パネルに適用するに良い材料の一つであるこ
とが確認されている。

【０１８２】また、別の例として、スメクチック液晶材
料がＩ‐１とＩ‐８およびII- ２の材料を例えば、次の
ような割合で配合されたものを用いるようにする。

【０１８３】 −−−−−−−−−−−−−−−−− 化合物の種類配合割合 −−−−−−−−−−−−−−−−− Ｉ‐１７６（重量％）Ｉ‐８５（重量％） II‐２１９（重量％） −−−−−−−−−−−−−−−−− この配合比によるスメクチック液晶材料主体の反強誘電
性液晶材料も、メモリマージンＭが−１に近いものとな
る。そして、この液晶材料も、アクティブ方式で駆動さ
せるのに適していることから、多段階階調表示を行なう
ＴＦＴ液晶パネルに適用するに良い材料の一つであるこ
とが確認されている。

【０１８４】また、別の例として、スメクチック液晶材
料がＩ‐１乃至Ｉ‐４および次の化合物Ｉ‐９およびＩ
‐１０

【化６】

【０１８５】そして、上記のII- １の材料および次の化
合物II- ３

【化７】

【０１８６】とを用い、例えば、次のような割合で配合
する。

【０１８７】 −−−−−−−−−−−−−−−−− 化合物の種類配合割合 −−−−−−−−−−−−−−−−− Ｉ‐１１０（重量％）Ｉ‐２ − （重量％）Ｉ‐３ − （重量％）Ｉ‐４１０（重量％）Ｉ‐９１０（重量％）Ｉ‐10 ４０（重量％） II- １３０（重量％） II- ３ − （重量％） −−−−−−−−−−−−−−−−− あるいは、 −−−−−−−−−−−−−−−−− 化合物の種類配合割合 −−−−−−−−−−−−−−−−− Ｉ‐１１０（重量％）Ｉ‐２１０（重量％）Ｉ‐３４０（重量％）Ｉ‐４ − （重量％）Ｉ‐９１０（重量％）Ｉ‐10 − （重量％） II- １２０（重量％） II- ３１０（重量％） −−−−−−−−−−−−−−−−− あるいは、 −−−−−−−−−−−−−−−−− 化合物の種類配合割合 −−−−−−−−−−−−−−−−− Ｉ‐１１０（重量％）Ｉ‐２１０（重量％）Ｉ‐３４０（重量％）Ｉ‐４ − （重量％）Ｉ‐９１０（重量％）Ｉ‐10 − （重量％） II- １ − （重量％） II- ３３０（重量％） −−−−−−−−−−−−−−−−− とする。

【０１８８】これらの各配合比によるスメクチック液晶
材料主体の反強誘電性液晶材料も、メモリマージンＭが
−１に近いものとなる。そして、この液晶材料も、アク
ティブ方式で駆動させるのに適していることから、多段
階階調表示を行なうＴＦＴ液晶パネルに適用するに良い
材料の一つであることが確認されている。

【０１８９】以上、詳述したように本発明は、電極層と
配向層をそれぞれ形成した一対の基板間に液晶材料を介
在させると共に、能動素子により駆動させて表示させる
ようにした液晶表示素子において、前記一対の基板の各
配向層は互いに配向方向が一方に対して所定のねじれ角
をもって傾けた配置関係に配置して構成し、また、前記
液晶材料として、反強誘電性液晶を用い、この反強誘電
性液晶材料として、印加電圧‐透過光量特性曲線の傾き
が急峻でなく、かつ、メモリマージンが常温で０から−
１の間の値をとる反強誘電性液晶を用いるようにしたも
のであり、このような液晶は印加電圧‐透過光量特性曲
線の傾きが急峻でないので、印加電圧値を変えることで
種々の透過光量が得られるので、多階調表示が可能であ
り、また、印加電圧‐透過光量特性曲線の傾きが急峻で
ないので、温度依存性が小さく、従って、同じ印加電圧
レベルであれば、温度変化があっても略同じ透過光量が
得られるので、安定した中間調表示が可能となる。

【０１９０】また、前記一対の基板の各配向層は互いに
配向方向が一方に対して所定のねじれ角をもって傾けた
配置関係に配置されるようにした。特に配向層はポリイ
ミド樹脂を用い、その配向方向すなわち、ラビング方向
を５度乃至１３度、好ましくは６度乃至１２度の範囲の
ねじれ角をもって傾けると、良好なコントラストを得る
ことができる。

【０１９１】反強誘電性液晶材料はＶ字型の印加電圧‐
透過光量特性を持つことが知られているが、本発明では
その中でもヒステリシスのないＶ字型の印加電圧‐透過
光量特性を持つ反強誘電性液晶材料を用いる。この場
合、一対の基板にそれぞれ設けた各配向層の配向方向を
同一方向ではなく、異なる方向、具体的には上述のよう
なねじり角に傾けるのが特に好ましいのは、以下に述べ
る理由による。

【０１９２】一つは、この種類の液晶材料が、特に自発
分極が大きく、層形成時、表面の影響を受け易いこと、
そして、二つ目は、Ｖ字型の印加電圧‐透過光量特性を
持つ反強誘電性液晶材料は、層間の分子配列秩序が全く
ランダムであるため、層の秩序が弱く、そのため、層形
成が極めて困難であり、実用に耐える層形成が得にくい
こと、の二つの障壁があり、これがために、各配向層の
配向方向を同一方向としたのでは利用ができないからで
ある。

【０１９３】これを解決するために、本発明では、層形
成時の表面の影響を検討し、配向層の配向方向を一方の
配向層の配向方向からみて他方の配向方向をねじって傾
けるることで、層形成方向を慎重に制御すれば、実用に
耐える層形成が得られることを見いだし、この技術をヒ
ステリシスのないＶ字型の印加電圧‐透過光量特性を持
つ反強誘電性液晶材料との組み合わせに適用することに
よって当該反強誘電性液晶材料を用いる多階調・高コン
トラスト表示の液晶パネルを実現可能にした。

【０１９４】カラー表示液晶パネルやモノクロームの大
画面表示液晶パネルでは画質維持の上でコントラストが
重要な要素となるが、このように一対の基板の配向層を
一方の配向層の配向方向に対して他方の配向層の配向方
向を傾けるようにすると、良好なコントラストを得るこ
とができて、品位の高い画像表示が可能になる。そし
て、良好なコントラストを得ることができる結果、従来
の液晶表示素子に比較して、広視野角・高速応答・高コ
ントラストの特徴が得られる。

【０１９５】なお、本発明は上記の例に限定されるもの
ではなく、種々変形して利用し得る。例えば、液晶材料
は、実施例に掲げたものに限定されるものではなく、印
加電圧‐透過光量特性曲線がＶ字状を呈する特性を有す
る反強誘電性液晶材料であれば、本発明に適用して効果
が得られる。

【０１９６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
従来の液晶表示素子に比較して、広視野角・高速応答の
特徴を備えつつ、高コントラストでかつ中間調表示が可
能な液晶表示素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための図であって、能動素子
を備えた本発明に係わる液晶表示素子の構造を示す断面
図。

【図２】本発明を説明するための図であって、（ａ）は
本発明に係わる液晶表示素子の、配向膜上のラビング方
向を示す図、（ｂ）は比較例を示す図。

【図３】本発明を説明するための図であって、（ａ）は
本発明に適用可能なメモリマージンが負かつしきい特性
がなだらかな反強誘電性液晶セルの印加電圧‐透過光量
特性、（ｂ）はその温度変化による影響を示した図。

【図４】本発明を説明するための図であって、（ａ）は
本発明に適用可能なメモリマージンが負かつしきい特性
がなだらかな反強誘電性液晶セルの印加電圧‐透過光量
特性、（ｂ）はその温度変化による影響を示した図。

【図５】本発明を説明するための図であって、（ａ）は
ＴＦＴ素子を備えた基板の平面図、（ｂ）は本発明に係
わる液晶表示素子の断面図。

【図６】本発明を説明するための図であって、（ａ）は
本発明に実際に適用するメモリマージンが負、かつ、し
きい特性がなだらかな反強誘電性液晶の印加電圧‐透過
光量特性曲線を、そして（ｂ）はその温度変化による影
響を示した図。

【図７】比較例の説明をするための図であって、（ａ）
はメモリマージンが負かつしきい特性が急峻な反強誘電
性液晶セルの印加電圧‐透過光量特性曲線を、そして
（ｂ）はその温度変化による影響を示した図。

【図８】比較例を説明するための図であって、（ａ）は
一般的反強誘電性液晶の印加電圧−透過光量特性曲線
を、（ｂ）はその温度変化による影響を示した図。

【図９】本発明を説明するための図であって、基板１，
５の配向膜４，１０上の配向処理の方向の組み合わせ例
を説明するための図。

【符号の説明】

１…第１のガラス基板２…カラーフィルタ３，９…ＩＴＯ透明電極４，１０…配向膜５…第２のガラス基板６…信号線７…走査線８…ＴＦＴ素子９…ＩＴＯ透明電極１１…接着剤層１２…液晶層１３…パール２１，２２…偏光板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浜秀雄東京都千代田区霞が関３丁目２番５号三井石油化学工業株式会社内 (72)発明者酒井由香里東京都千代田区霞が関３丁目２番５号三井石油化学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極層と配向層をそれぞれ形成した一対
の基板間に液晶材料を介在させると共に、能動素子によ
り駆動させて表示させるようにした液晶表示素子におい
て、前記一対の基板の各配向層は互いに配向方向が一方に対
して所定のねじれ角をもって傾けた配置関係に配置して
構成し、また、前記液晶材料は、印加電圧‐透過光量特性曲線が
Ｖ字状を呈する特性を有する反強誘電性液晶を用いるこ
とを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】電極層と配向層をそれぞれ形成した一対
の基板間に液晶材料を介在させると共に、能動素子によ
り駆動させて表示させるようにした液晶表示素子におい
て、前記一対の基板の各配向層は互いに配向方向が一方に対
して所定のねじれ角をもって傾けた配置関係に配置して
構成し、また、前記液晶材料はＲ¹（Ｏ）‐Ｚ_m‐Ｙ‐Ｅ‐ＣＯＯ‐Ｃ^*ＨＸ‐Ｒ⁴ …（Ａ）（但し、式（Ａ）中【化１】【化２】から選ばれる１種の基であり、Ｒ¹は炭素原子数６乃至１６のアルキル基（但し、該ア
ルキル基中の水素原子はハロゲン原子で置換されていて
も良く、該アルキル基中のメチレン基および／またはハ
ロメチレン基の一部は‐Ｏ‐基で置換されていても良い
が、該アルキル基中のメチレン基および／またはハロメ
チレン基の一部が‐Ｏ‐基で置換されている場合、これ
ら複数の‐Ｏ‐基が隣接することはない。）であり、Ｒ⁴は、４，６および８から選ばれる偶数個の炭素原子
を有する直鎖状アルキル基または該基中のメチレン基の
一つが‐Ｏ‐基で置換された基であり、Ｘは‐ＣＨ₃基、‐ＣＨ₂Ｆ基、‐ＣＨＦ₂基、および
ＣＦ₃基から選ばれる１種の基であり、Ｙは‐ＣＯＯ‐、ＣＨ₂Ｏ‐、ＣＨ₂ＣＨ₂‐および‐
ＯＣＨ₂‐から選ばれる１種の基であり、ｍは０または１の整数であり、ｋは０または１の整数である）で表される反強誘電性液
晶化合物を含むスメスティック液晶材料であることを特
徴とする液晶表示素子。
【請求項３】請求項１記載の液晶表示素子において、前記液晶材料は、前記電極層に与えられる印加電圧を変化させた場合に、
光透過率が飽和して最大となる時の光透過量を１００、
印加電圧が０の近傍において光透過率が最小となる時の
光透過量を０と定義したとき、中間の光透過量はこれら
の間に線形に対応すると共に、また、印加電圧を０から
増加させて光透過量を０から増加させる場合に、光透過
量が１０となる電圧がＶ₁₀、光透過量が９０となる電圧
がＶ₉₀であり、印加電圧が十分大きく光透過量が飽和し
て最大となる状態から印加電圧を減少させて光透過量を
減少させる場合に光透過量が９０となる電圧がＶ′₉₀と
定義した場合において、Ｍ＝（Ｖ₁₀−Ｖ′₉₀）／（Ｖ₉₀−Ｖ₁₀）なる式で定義されるメモリマージンＭが、少なくとも常
温の範囲で０から−１の間の値を持つ反強誘電性液晶材
料を用いるようにしたことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項４】請求項１または２記載の液晶表示素子に
おいて、前記液晶材料のカイラルスメクティックＣａ相（ＳＣａ
＊相）をなす温度範囲が、少なくとも−２０゜Ｃから７
０゜Ｃまでであることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項５】請求項３記載の液晶表示素子において、前記液晶材料のカイラルスメクティックＣａ相（ＳＣａ
＊相）をなす温度範囲が、少なくとも−２０゜Ｃから７
０゜Ｃであり、メモリマージンが負となる温度範囲が少
なくとも１０゜Ｃから４０゜Ｃであることを特徴とする
液晶表示素子。
【請求項６】請求項１または２記載の液晶表示素子に
おいて、前記配向膜としてラビング処理されたポリイミド樹脂を
用いることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項７】請求項６記載の液晶表示素子において、ラビング処理された前記配向膜は、一方の配向膜のラビ
ング方向に対して他方の配向膜のラビング方向を傾けた
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項８】請求項６記載の液晶表示素子において、ラビング処理された前記配向膜は、一方の配向膜のラビ
ング方向に対して他方の配向膜のラビング方向を５度乃
至１３度、好ましくは６度乃至１２度の範囲で傾けたこ
とを特徴とする液晶表示素子。
【請求項９】請求項１もしくは２もしくは３記載の液
晶表示素子において、それぞれの基板には偏光板を設けると共に、前記基板の
うち、一方の基板の偏光板は、その偏光軸方向が電圧無
印加時の結晶の光軸方向と平行であり、また、他方の基
板の前記偏光板は、その偏光軸方向と垂直とすることを
特徴とする液晶表示素子。
【請求項１０】請求項１記載の液晶表示素子におい
て、光透過率が最大となる時の印加電圧Ｖ₁における透過光
量を１００、光透過率が最小となる時の印加電圧Ｖ₀に
おける透過光量を０と定義した場合に、印加電圧‐透過光量特性がＶ字状を呈する前記液晶材料
として、印加電圧‐透過光量特性曲線上の任意の点にお
ける傾きが５００／（Ｖ₁−Ｖ₀）と５００／（Ｖ₀−
Ｖ₁）の間の値をとる反強誘電性液晶を用いることを特
徴とする液晶表示素子。