JP2000275683A - 液晶素子、及び該液晶素子の駆動方法 - Google Patents
液晶素子、及び該液晶素子の駆動方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コントラストを高く維持する。
【解決手段】 一対のガラス基板１ａ，１ｂを所定間隙
を開けた状態に配置し、これら一対のガラス基板１ａ，
１ｂの間にはカイラルスメクチック液晶２を配置し、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。そして、カイラルスメクチッ
クＣ相の上限温度から１０℃低い温度での前記カイラル
スメクチック液晶２のチルト角をΘ10とし、カイラルス
メクチックＣ相の上限温度から１℃低い温度での前記カ
イラルスメクチック液晶２のチルト角をΘ1 とした場合
に、 Θ10−Θ1 ≦ ４．０ が成立する、ようにした。
を開けた状態に配置し、これら一対のガラス基板１ａ，
１ｂの間にはカイラルスメクチック液晶２を配置し、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。そして、カイラルスメクチッ
クＣ相の上限温度から１０℃低い温度での前記カイラル
スメクチック液晶２のチルト角をΘ10とし、カイラルス
メクチックＣ相の上限温度から１℃低い温度での前記カ
イラルスメクチック液晶２のチルト角をΘ1 とした場合
に、 Θ10−Θ1 ≦ ４．０ が成立する、ようにした。
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
ー等に用いられる液晶素子、及び該液晶素子の駆動方法
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
ー等に用いられる液晶素子、及び該液晶素子の駆動方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶を利用して光のスイッチングを行う
液晶パネル（液晶素子）は、従来より種々のものが提案
されている。
液晶パネル（液晶素子）は、従来より種々のものが提案
されている。
【０００３】このような液晶パネルには、ネマチック液
晶を利用すると共に各画素にＴＦＴのような薄膜トラン
ジスタ（アクティブ素子）を配置したアクティブマトリ
クス型の液晶パネルがあり、 ＊ ツイステッドネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍ
ａｔｉｃ）モードのもの（エム・シャット（Ｍ．Ｓｃｈ
ａｄｔ）とダブリュー・ヘルフリッヒ（Ｗ．Ｈｅｌｆｒ
ｉｃｈ）著 “Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ” 第１８巻、第４号（１９７１年２月１５
日発行）第１２７頁から１２８頁）や、 ＊ 横方向電圧を利用してツイステッドネマチックモー
ドに比べて視野角特性が改善されたインプレインスイッ
チング（Ｉｎ−Ｐｌａｉｎ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モー
ドのもの、等が提案されており、薄膜トランジスタを用
いないものとしては、 ＊ スーパーツイステッドネマチック（Ｓｕｐｅｒ Ｔ
ｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードのもの、がある
が、いずれのモードの場合にも、液晶の応答速度が遅く
て応答に数十ｍｍｓｅｃ以上の時間がかかってしまうと
いう問題点があった。
晶を利用すると共に各画素にＴＦＴのような薄膜トラン
ジスタ（アクティブ素子）を配置したアクティブマトリ
クス型の液晶パネルがあり、 ＊ ツイステッドネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍ
ａｔｉｃ）モードのもの（エム・シャット（Ｍ．Ｓｃｈ
ａｄｔ）とダブリュー・ヘルフリッヒ（Ｗ．Ｈｅｌｆｒ
ｉｃｈ）著 “Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ” 第１８巻、第４号（１９７１年２月１５
日発行）第１２７頁から１２８頁）や、 ＊ 横方向電圧を利用してツイステッドネマチックモー
ドに比べて視野角特性が改善されたインプレインスイッ
チング（Ｉｎ−Ｐｌａｉｎ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モー
ドのもの、等が提案されており、薄膜トランジスタを用
いないものとしては、 ＊ スーパーツイステッドネマチック（Ｓｕｐｅｒ Ｔ
ｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードのもの、がある
が、いずれのモードの場合にも、液晶の応答速度が遅く
て応答に数十ｍｍｓｅｃ以上の時間がかかってしまうと
いう問題点があった。
【０００４】一方、このようなネマチック液晶と異な
り、スメクチック液晶、特に強誘電性液晶や反強誘電性
液晶等のカイラルスメクチック液晶を利用したもので
は、自発分極による反転スイッチングを行うことによっ
て上述のような応答速度の問題を改善することができ
る。
り、スメクチック液晶、特に強誘電性液晶や反強誘電性
液晶等のカイラルスメクチック液晶を利用したもので
は、自発分極による反転スイッチングを行うことによっ
て上述のような応答速度の問題を改善することができ
る。
【０００５】なお、強誘電性液晶を利用した液晶パネル
は、クラーク（Ｃｌａｒｋ）およびラガウェル（Ｌａｇ
ｅｒｗａｌｌ）により提案されたものである（特開昭５
６−１０７２１６号公報、米国特許第４３６７９２４号
明細書）。この強誘電性液晶では、液晶分子の反転スイ
ッチングは、電圧印加の際に液晶分子の自発分極に電圧
が作用してなされるため非常に速い応答速度が得られ
る。また、この強誘電性液晶は、メモリー性を有すると
共に視野角特性も優れていることから、高速、高精細及
び大面積の表示素子あるいはライトバルブに適している
と考えられる。
は、クラーク（Ｃｌａｒｋ）およびラガウェル（Ｌａｇ
ｅｒｗａｌｌ）により提案されたものである（特開昭５
６−１０７２１６号公報、米国特許第４３６７９２４号
明細書）。この強誘電性液晶では、液晶分子の反転スイ
ッチングは、電圧印加の際に液晶分子の自発分極に電圧
が作用してなされるため非常に速い応答速度が得られ
る。また、この強誘電性液晶は、メモリー性を有すると
共に視野角特性も優れていることから、高速、高精細及
び大面積の表示素子あるいはライトバルブに適している
と考えられる。
【０００６】また、反強誘電性液晶としては、最近で
は、３安定性状態を示す反強誘電性液晶が注目されてい
る。この反強誘電性液晶も、上述した強誘電性液晶と同
様に液晶分子の自発分極への作用により分子の反転スイ
ッチングがなされるため、非常に速い応答速度が得られ
る。なお、この反強誘電性液晶は、電圧を印加しない状
態では、液晶分子は互いの自発分極を打ち消し合うよう
な分子配列構造を取ることが特徴となっている。
は、３安定性状態を示す反強誘電性液晶が注目されてい
る。この反強誘電性液晶も、上述した強誘電性液晶と同
様に液晶分子の自発分極への作用により分子の反転スイ
ッチングがなされるため、非常に速い応答速度が得られ
る。なお、この反強誘電性液晶は、電圧を印加しない状
態では、液晶分子は互いの自発分極を打ち消し合うよう
な分子配列構造を取ることが特徴となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なカイラルスメクチック液晶を用いた場合であっても、
通常の表示画像と同様にコントラストが大きいことが望
まれている。
なカイラルスメクチック液晶を用いた場合であっても、
通常の表示画像と同様にコントラストが大きいことが望
まれている。
【０００８】一方、上述したカイラルスメクチック液晶
の場合、階調表示を実現することが原理的に困難であっ
た。なお、階調表示を行うべく、ショートピッチタイプ
の強誘電性液晶や、高分子安定型強誘電性液晶や、無閾
反強誘電性液晶等が提案されているが、いずれも十分な
レベルではなかった。
の場合、階調表示を実現することが原理的に困難であっ
た。なお、階調表示を行うべく、ショートピッチタイプ
の強誘電性液晶や、高分子安定型強誘電性液晶や、無閾
反強誘電性液晶等が提案されているが、いずれも十分な
レベルではなかった。
【０００９】また一方、上述した液晶素子で静止画像を
順次書き換えていくことによって動画像を表示する場
合、画像を表示しない期間を静止画像と静止画像との間
に設けた方が画質が改善されることが明らかになってい
る（「信学技報」ＥＩＤ９６−４（１９９６）ｐ．１６
参照）。しかし、カイラルスメクチック液晶（例えば、
上述したショートピッチタイプの強誘電性液晶や高分子
安定型強誘電性液晶や無閾反強誘電性液晶等）をそのよ
うに駆動しようとすると、駆動方法や周辺回路が複雑に
なり、コストアップしてしまうという問題があった。
順次書き換えていくことによって動画像を表示する場
合、画像を表示しない期間を静止画像と静止画像との間
に設けた方が画質が改善されることが明らかになってい
る（「信学技報」ＥＩＤ９６−４（１９９６）ｐ．１６
参照）。しかし、カイラルスメクチック液晶（例えば、
上述したショートピッチタイプの強誘電性液晶や高分子
安定型強誘電性液晶や無閾反強誘電性液晶等）をそのよ
うに駆動しようとすると、駆動方法や周辺回路が複雑に
なり、コストアップしてしまうという問題があった。
【００１０】そこで、本発明は、コントラストの低下を
防止する液晶素子及びその駆動方法を提供することを目
的とするものである。
防止する液晶素子及びその駆動方法を提供することを目
的とするものである。
【００１１】また、本発明は、良好な階調表示を行う液
晶素子及びその駆動方法を提供することを目的とするも
のである。
晶素子及びその駆動方法を提供することを目的とするも
のである。
【００１２】
【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配置
された一対の基板と、これら一対の基板の間に配置され
たカイラルスメクチック液晶と、複数の画素を構成する
と共に該カイラルスメクチック液晶を挟み込むように配
置された一対の電極と、を備え、かつ、前記一対の電極
を介して前記カイラルスメクチック液晶に電圧を印加す
ることにより駆動される液晶素子において、カイラルス
メクチックＣ相の上限温度から１０℃低い温度での前記
カイラルスメクチック液晶のチルト角をΘ10とし、カイ
ラルスメクチックＣ相の上限温度から１℃低い温度での
前記カイラルスメクチック液晶のチルト角をΘ1 とした
場合に、
してなされたものであり、所定間隙を開けた状態に配置
された一対の基板と、これら一対の基板の間に配置され
たカイラルスメクチック液晶と、複数の画素を構成する
と共に該カイラルスメクチック液晶を挟み込むように配
置された一対の電極と、を備え、かつ、前記一対の電極
を介して前記カイラルスメクチック液晶に電圧を印加す
ることにより駆動される液晶素子において、カイラルス
メクチックＣ相の上限温度から１０℃低い温度での前記
カイラルスメクチック液晶のチルト角をΘ10とし、カイ
ラルスメクチックＣ相の上限温度から１℃低い温度での
前記カイラルスメクチック液晶のチルト角をΘ1 とした
場合に、
【００１３】
【式３】Θ10−Θ1 ≦ ４．０ が成立し、前記カイラルスメクチック液晶は、電圧が印
加されていない状態では、液晶分子の平均分子軸は単安
定化されている配向状態を示し、一の極性の電圧が印加
されている状態では、液晶分子の平均分子軸は、前記単
安定化された位置から一方の側にチルトし、かつ、他の
極性の電圧が印加されている状態では、液晶分子の平均
分子軸は、前記単安定化された位置から他方の側にチル
トし、前記一の極性或は前記他の極性の電圧が印加され
る場合における、平均分子軸が単安定化される位置を基
準としたチルトされる角度は、該電圧の大きさに応じて
連続的に変化し、かつ、前記一の極性の電圧が印加され
ることによってチルトされる角度の最大値が、前記他の
極性の電圧が印加されることによってチルトされる角度
の最大値と異なる、ことを特徴とする。
加されていない状態では、液晶分子の平均分子軸は単安
定化されている配向状態を示し、一の極性の電圧が印加
されている状態では、液晶分子の平均分子軸は、前記単
安定化された位置から一方の側にチルトし、かつ、他の
極性の電圧が印加されている状態では、液晶分子の平均
分子軸は、前記単安定化された位置から他方の側にチル
トし、前記一の極性或は前記他の極性の電圧が印加され
る場合における、平均分子軸が単安定化される位置を基
準としたチルトされる角度は、該電圧の大きさに応じて
連続的に変化し、かつ、前記一の極性の電圧が印加され
ることによってチルトされる角度の最大値が、前記他の
極性の電圧が印加されることによってチルトされる角度
の最大値と異なる、ことを特徴とする。
【００１４】また、本発明に用いられるカイラルスメク
チック液晶は相転移系列が、高温側より、等方性液体相
（Ｉｓｏ）−コレステリック相（Ｃｈ）−カイラルスメ
クチックＣ相（ＳｍＣ* ）又は等方性液体相（Ｉｓｏ）
−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ* ）であるものが
好ましい。
チック液晶は相転移系列が、高温側より、等方性液体相
（Ｉｓｏ）−コレステリック相（Ｃｈ）−カイラルスメ
クチックＣ相（ＳｍＣ* ）又は等方性液体相（Ｉｓｏ）
−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ* ）であるものが
好ましい。
【００１５】以下、カイラルスメクチックＣ相において
層が形成される過程について説明する。相系列中にＳｍ
Ａ相を有する液晶材料の場合は、ＳｍＡ相においてスメ
クチック層法線方向と一軸配向処理方向とが一致するよ
うに液晶分子が配列しスメクチック層構造を形成する。
そして、ＳｍＣ* 相では、液晶分子はスメクチック層法
線方向からチルトし、仮想コーンのエッジ近傍若しくは
その若干内側の位置で安定化する。
層が形成される過程について説明する。相系列中にＳｍ
Ａ相を有する液晶材料の場合は、ＳｍＡ相においてスメ
クチック層法線方向と一軸配向処理方向とが一致するよ
うに液晶分子が配列しスメクチック層構造を形成する。
そして、ＳｍＣ* 相では、液晶分子はスメクチック層法
線方向からチルトし、仮想コーンのエッジ近傍若しくは
その若干内側の位置で安定化する。
【００１６】一方、ＳｍＡ相を含まない相系列、例えば
Ｃｈ相からＳｍＣ* 相に相転移する場合、Ｃｈ相におい
て平均一軸配向処理方向に配列していた液晶分子はＳｍ
Ｃ*相に相転移した際に平均一軸配向処理方向が仮想コ
ーンの一方のエッジに一致するようにスメクチック層を
形成する。すなわち液晶分子はスメクチック層法線方向
に対して傾くように、且つ平均一軸配向処理方向に配列
しスメクチック層構造が形成される。そして、この状態
において一軸配向処理の束縛力が強くなることで、２状
態のうちの一方のみが安定となり（単安定化し）、メモ
リ性が消失することとなる。
Ｃｈ相からＳｍＣ* 相に相転移する場合、Ｃｈ相におい
て平均一軸配向処理方向に配列していた液晶分子はＳｍ
Ｃ*相に相転移した際に平均一軸配向処理方向が仮想コ
ーンの一方のエッジに一致するようにスメクチック層を
形成する。すなわち液晶分子はスメクチック層法線方向
に対して傾くように、且つ平均一軸配向処理方向に配列
しスメクチック層構造が形成される。そして、この状態
において一軸配向処理の束縛力が強くなることで、２状
態のうちの一方のみが安定となり（単安定化し）、メモ
リ性が消失することとなる。
【００１７】さて、このように相系列中にＳｍＡ相を含
まない液晶における相の形成過程について、さらに詳し
くみてみる。
まない液晶における相の形成過程について、さらに詳し
くみてみる。
【００１８】一般に、ＳｍＣ* 相における液晶のチルト
角は温度と共に変化する。特に高温側から温度を下げて
きた際には、ＳｍＣ* 相への転移点近傍においてチルト
角が一気にある大きさまで急激に増大し、その後温度の
降下に伴い徐々にその値が変化していく。前述したよう
に、ＳｍＣ* 相に転移した瞬間に平均一軸配向処理方向
を一方のコーンエッジと一致するようにスメクチック層
が形成されるわけであるが、液晶のチルト角自身が温度
とともに変化するということは、層の法線方向自身が温
度変化とともに変わっていくことを示している（一方の
コーンエッジと層法線方向とがなす角はコーン角の２分
の１つまりチルト角と一致するわけであるから、平均一
軸配向処理軸に対しチルト角の温度変化と一致するよう
に層法線方向が回転していくこととなる。）。
角は温度と共に変化する。特に高温側から温度を下げて
きた際には、ＳｍＣ* 相への転移点近傍においてチルト
角が一気にある大きさまで急激に増大し、その後温度の
降下に伴い徐々にその値が変化していく。前述したよう
に、ＳｍＣ* 相に転移した瞬間に平均一軸配向処理方向
を一方のコーンエッジと一致するようにスメクチック層
が形成されるわけであるが、液晶のチルト角自身が温度
とともに変化するということは、層の法線方向自身が温
度変化とともに変わっていくことを示している（一方の
コーンエッジと層法線方向とがなす角はコーン角の２分
の１つまりチルト角と一致するわけであるから、平均一
軸配向処理軸に対しチルト角の温度変化と一致するよう
に層法線方向が回転していくこととなる。）。
【００１９】このとき、スメクチック層自体が完全には
形成されておらず、液晶の粘性が十分に低く、かつ変化
が十分短い時間で行われるのであれば層の回転に対し液
晶分子も追随していくものと思われる。一方スメクチッ
ク層が完全に形成されてしまった後で、チルト角の変化
が生じた際には、層の回転を伴う変化に対し、全体とし
て大きなストレスが生じてしまうため、層法線方向は変
わらないままに、チルト角の変化が生じることも考えら
れる。この事は、ＳｍＣ* 相への転移点近傍において平
均一軸配向処理方向と一致していた液晶分子の安定位置
が、チルト角の変化に伴いずれていくことを示してい
る。
形成されておらず、液晶の粘性が十分に低く、かつ変化
が十分短い時間で行われるのであれば層の回転に対し液
晶分子も追随していくものと思われる。一方スメクチッ
ク層が完全に形成されてしまった後で、チルト角の変化
が生じた際には、層の回転を伴う変化に対し、全体とし
て大きなストレスが生じてしまうため、層法線方向は変
わらないままに、チルト角の変化が生じることも考えら
れる。この事は、ＳｍＣ* 相への転移点近傍において平
均一軸配向処理方向と一致していた液晶分子の安定位置
が、チルト角の変化に伴いずれていくことを示してい
る。
【００２０】つまり、チルト角の温度変化に伴い液晶分
子の安定位置は平均一軸配向処理に対し、チルト角の変
化分（ΔΘ：正確にはエネルギー的に層の回転が起こり
づらくなってからのチルト角の変化分）の分布をもって
存在することとなる。また、この事はスメクチック層の
法線方向も同様の分布を持って生じることを示してい
る。そしてこの分布の大きさがコントラストを大きく低
下させる原因となっていることが我々の検討において明
らかとなった。
子の安定位置は平均一軸配向処理に対し、チルト角の変
化分（ΔΘ：正確にはエネルギー的に層の回転が起こり
づらくなってからのチルト角の変化分）の分布をもって
存在することとなる。また、この事はスメクチック層の
法線方向も同様の分布を持って生じることを示してい
る。そしてこの分布の大きさがコントラストを大きく低
下させる原因となっていることが我々の検討において明
らかとなった。
【００２１】我々の検討では、ＳｍＣ* 相への転移点近
傍、特にカイラルスメクチックＣ相の上限温度から１℃
までの範囲内においては、層自身が形成されていなかっ
た状態から層自体が形成されている過程でもあり、かつ
粘性も十分低いことからチルト角の変化に対し液晶分子
の配列も十分に追随していることが判明した。その後相
対的には粘性の低い“カイラルスメクチックＣ相の上限
温度から１０℃までの範囲”におけるチルト角の変化量
が４°以下であれば高いコントラストを維持し、さらに
“カイラルスメクチックＣ相の上限温度から１０℃乃至
３０℃の範囲”でのチルト角の変化量が２°以下であれ
ば高コントラストの低下を防ぐことができる。
傍、特にカイラルスメクチックＣ相の上限温度から１℃
までの範囲内においては、層自身が形成されていなかっ
た状態から層自体が形成されている過程でもあり、かつ
粘性も十分低いことからチルト角の変化に対し液晶分子
の配列も十分に追随していることが判明した。その後相
対的には粘性の低い“カイラルスメクチックＣ相の上限
温度から１０℃までの範囲”におけるチルト角の変化量
が４°以下であれば高いコントラストを維持し、さらに
“カイラルスメクチックＣ相の上限温度から１０℃乃至
３０℃の範囲”でのチルト角の変化量が２°以下であれ
ば高コントラストの低下を防ぐことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図１乃至図７を参照して、
本発明の実施の形態について説明する。
本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】本実施の形態に係る液晶素子Ｐは、図１や
図２に示すように、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
の間に配置されたカイラルスメクチック液晶２と、複数
の画素を構成すると共に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、
を備えている。
図２に示すように、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
の間に配置されたカイラルスメクチック液晶２と、複数
の画素を構成すると共に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、
を備えている。
【００２４】ここで、カイラルスメクチックＣ相の上限
温度から３０℃低い温度での前記カイラルスメクチック
液晶２のチルト角をΘ30とし、カイラルスメクチックＣ
相の上限温度から１０℃低い温度での前記カイラルスメ
クチック液晶２のチルト角をΘ10とし、カイラルスメク
チックＣ相の上限温度から１℃低い温度での前記カイラ
ルスメクチック液晶２のチルト角をΘ1 とした場合に、
温度から３０℃低い温度での前記カイラルスメクチック
液晶２のチルト角をΘ30とし、カイラルスメクチックＣ
相の上限温度から１０℃低い温度での前記カイラルスメ
クチック液晶２のチルト角をΘ10とし、カイラルスメク
チックＣ相の上限温度から１℃低い温度での前記カイラ
ルスメクチック液晶２のチルト角をΘ1 とした場合に、
【００２５】
【式４】Θ10−Θ1 ≦ ４．０ となる液晶を用いれば良く、好ましくは、
【００２６】
【式５】Θ30−Θ10 ≦ ２．０ となる液晶を用いれば良い。
【００２７】具体的には、下記（１）〜（４）の化合物
を用いれば良い。
を用いれば良い。
【００２８】
【化２】
【００２９】
【化３】 上述の化合物（１）〜（４）の中でも、下記一般式Ｉ式
で示される化合物は、相転移系列が高温側より広いネマ
チック相（Ｎ）−スメクチックＣ相（ＳｍＣ）を取り易
い化合物であることから、下記一般式Ｉ式で示される化
合物を少なくとも１種含有して作成したカイラルスメク
チック液晶２は、 ＊ 降温下で等方性液体相（Ｉｓｏ）−コレステリック
相（Ｃｈ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ* ）の
相転移系列や、 ＊ 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、となり得る点で好ましい
（詳細は後述）。
で示される化合物は、相転移系列が高温側より広いネマ
チック相（Ｎ）−スメクチックＣ相（ＳｍＣ）を取り易
い化合物であることから、下記一般式Ｉ式で示される化
合物を少なくとも１種含有して作成したカイラルスメク
チック液晶２は、 ＊ 降温下で等方性液体相（Ｉｓｏ）−コレステリック
相（Ｃｈ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ* ）の
相転移系列や、 ＊ 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、となり得る点で好ましい
（詳細は後述）。
【００３０】
【化４】 さらに、混合した際に得られる液晶組成物の粘性を大き
く上げることなく使用し得ることから、上記一般式Ｉ式
において、 Ｒ１，Ｒ２；炭素原子数が１〜１６である直鎖状のアル
キル基 Ｘ１，Ｘ２；単結合、０ Ｙ１，Ｙ２；ＨまたはＦ である化合物が特に好ましい。
く上げることなく使用し得ることから、上記一般式Ｉ式
において、 Ｒ１，Ｒ２；炭素原子数が１〜１６である直鎖状のアル
キル基 Ｘ１，Ｘ２；単結合、０ Ｙ１，Ｙ２；ＨまたはＦ である化合物が特に好ましい。
【００３１】なお、上記一般式Ｉ式で示される化合物を
少なくとも１種用いる場合の混合比は、特に限定される
ものではないが、チルト角の温度特性を良好に保つため
には前記液晶組成物の重量に対し少なくとも２０重量％
以上用いれば良く、高温域でもチルト角の温度特性を良
好に保つためには前記液晶組成物の重量に対し少なくと
も３０重量％以上用いることが好ましい。
少なくとも１種用いる場合の混合比は、特に限定される
ものではないが、チルト角の温度特性を良好に保つため
には前記液晶組成物の重量に対し少なくとも２０重量％
以上用いれば良く、高温域でもチルト角の温度特性を良
好に保つためには前記液晶組成物の重量に対し少なくと
も３０重量％以上用いることが好ましい。
【００３２】また、以下のようなカイラルスメクチック
液晶２を用いると良い。すなわち、 ＊ 電圧が印加されていない状態では、液晶分子の平均
分子軸は単安定化されている配向状態を示し、 ＊ 一の極性の電圧が印加されている状態では、液晶分
子の平均分子軸は、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）の電圧が印加されている状態では、液晶分子
の平均分子軸は、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、液晶を用いると
良い。
液晶２を用いると良い。すなわち、 ＊ 電圧が印加されていない状態では、液晶分子の平均
分子軸は単安定化されている配向状態を示し、 ＊ 一の極性の電圧が印加されている状態では、液晶分
子の平均分子軸は、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）の電圧が印加されている状態では、液晶分子
の平均分子軸は、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、液晶を用いると
良い。
【００３３】なお、前記一の極性或は前記他の極性の電
圧が印加される場合においては、平均分子軸が単安定化
される位置を基準としたチルトされる角度（以下“チル
ト角”とする）は、該電圧（印加電圧）の大きさに応じ
て連続的に変化する。
圧が印加される場合においては、平均分子軸が単安定化
される位置を基準としたチルトされる角度（以下“チル
ト角”とする）は、該電圧（印加電圧）の大きさに応じ
て連続的に変化する。
【００３４】この場合、前記一の極性の電圧が印加され
るときのチルト角の最大値が、前記他の極性の電圧が印
加されるときのチルト角の最大値と異なるようにすると
良い。かかる場合には、前記一の極性の電圧が印加され
た状態で前記液晶素子Ｐから出射される光量の最大値
（以下“第１光量”とする）と、前記他の極性の電圧が
印加された状態で前記液晶素子Ｐから出射される光量の
最大値（以下“第２光量”とする）とが異なることとな
る。
るときのチルト角の最大値が、前記他の極性の電圧が印
加されるときのチルト角の最大値と異なるようにすると
良い。かかる場合には、前記一の極性の電圧が印加され
た状態で前記液晶素子Ｐから出射される光量の最大値
（以下“第１光量”とする）と、前記他の極性の電圧が
印加された状態で前記液晶素子Ｐから出射される光量の
最大値（以下“第２光量”とする）とが異なることとな
る。
【００３５】また、前記一の極性の電圧が印加されると
きのチルト角の最大値が、前記他の極性の電圧が印加さ
れるときのチルト角の最大値よりも大きくすると良い。
かかる場合には、前記第１光量が前記第２光量よりも多
くなる。
きのチルト角の最大値が、前記他の極性の電圧が印加さ
れるときのチルト角の最大値よりも大きくすると良い。
かかる場合には、前記第１光量が前記第２光量よりも多
くなる。
【００３６】さらに、偏光板を適切に配置することによ
り、電圧が印加されていない状態で前記液晶素子から出
射される光量（第３光量）がほぼ０となるようにしても
良い。図３は、そのようにしたカイラルスメクチック液
晶２の電圧−透過光量特性を示す。
り、電圧が印加されていない状態で前記液晶素子から出
射される光量（第３光量）がほぼ０となるようにしても
良い。図３は、そのようにしたカイラルスメクチック液
晶２の電圧−透過光量特性を示す。
【００３７】なお、カイラルスメクチック液晶２が上述
した特性を示すようなものにするには、該液晶２に、 ＊ 降温下で等方性液体相（Ｉｓｏ）−コレステリック
相（Ｃｈ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ* ）の
相転移系列や、 ＊ 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、を示すと共に、該液晶２
のスメクチック層の法線方向が実質的に一方向であるも
のを用い、かつ、下記のいずれかの方法によりＳｍＣ*
相でメモリー性を消失された状態を形成すれば良い。 Ｃｈ−ＳｍＣ* 相転移の際、またはＩｓｏ−ＳｍＣ
* 相転移の際に液晶２に正負いずれかのＤＣ電圧を印加
する方法 異なる材料からなる配向制御膜を液晶２を挟み込む
ように配置する方法 液晶２を挟み込むように配置した一対の配向制御膜
について、処理法（膜の形成条件やラビング強度やＵＶ
光照射等の処理条件）を異ならせる方法 液晶２を挟み込むように一対の配向制御膜を配置す
ると共に各配向制御膜の裏側（基板側）に下地層をそれ
ぞれ配置し、該下地層の膜種や膜厚を異ならせる方法 そして、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調整
して作成すれば良い。
した特性を示すようなものにするには、該液晶２に、 ＊ 降温下で等方性液体相（Ｉｓｏ）−コレステリック
相（Ｃｈ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ* ）の
相転移系列や、 ＊ 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、を示すと共に、該液晶２
のスメクチック層の法線方向が実質的に一方向であるも
のを用い、かつ、下記のいずれかの方法によりＳｍＣ*
相でメモリー性を消失された状態を形成すれば良い。 Ｃｈ−ＳｍＣ* 相転移の際、またはＩｓｏ−ＳｍＣ
* 相転移の際に液晶２に正負いずれかのＤＣ電圧を印加
する方法 異なる材料からなる配向制御膜を液晶２を挟み込む
ように配置する方法 液晶２を挟み込むように配置した一対の配向制御膜
について、処理法（膜の形成条件やラビング強度やＵＶ
光照射等の処理条件）を異ならせる方法 液晶２を挟み込むように一対の配向制御膜を配置す
ると共に各配向制御膜の裏側（基板側）に下地層をそれ
ぞれ配置し、該下地層の膜種や膜厚を異ならせる方法 そして、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調整
して作成すれば良い。
【００３８】一方、液晶素子Ｐの構造としては種々のも
のを挙げることができる。
のを挙げることができる。
【００３９】例えば、単純マトリクス構造としても良
く、上述した一方の電極３ｂにアクティブ素子４を画素
毎に接続してアクティブマトリクス構造としても良い。
なお、アクティブマトリクス構造とする場合、アクティ
ブ素子４が接続される方の電極３ｂをドット状に配置
し、他方の電極３ａは、他方の基板１ａの全体あるいは
所定パターンで形成すると良い。また、アクティブ素子
４としては、ＴＦＴやＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌ
ａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）等を用いれば良い。
く、上述した一方の電極３ｂにアクティブ素子４を画素
毎に接続してアクティブマトリクス構造としても良い。
なお、アクティブマトリクス構造とする場合、アクティ
ブ素子４が接続される方の電極３ｂをドット状に配置
し、他方の電極３ａは、他方の基板１ａの全体あるいは
所定パターンで形成すると良い。また、アクティブ素子
４としては、ＴＦＴやＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌ
ａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）等を用いれば良い。
【００４０】さらに、液晶素子Ｐ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を透明にすると共に一対の偏光板を液晶
素子Ｐの両側にそれらの偏光軸が互いに直交するように
配置すると良く、反射型の場合には、偏光板を液晶素子
Ｐの少なくとも一方の側に配置すると共に基板１ａ，１
ｂの一方に光を反射させる機能を付与すると良い。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、 ＊ 基板に反射膜を形成する方法、 等を挙げることができる。
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を透明にすると共に一対の偏光板を液晶
素子Ｐの両側にそれらの偏光軸が互いに直交するように
配置すると良く、反射型の場合には、偏光板を液晶素子
Ｐの少なくとも一方の側に配置すると共に基板１ａ，１
ｂの一方に光を反射させる機能を付与すると良い。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、 ＊ 基板に反射膜を形成する方法、 等を挙げることができる。
【００４１】またさらに、例えば基板１ａ，１ｂの少な
くとも一方にカラーフィルター（不図示）を配置してカ
ラー表示できるようにしてもよく、そのようなカラーフ
ィルターを配置しないで各色光を順次照射することによ
ってカラー表示を行うようにしてもよい。
くとも一方にカラーフィルター（不図示）を配置してカ
ラー表示できるようにしてもよく、そのようなカラーフ
ィルターを配置しないで各色光を順次照射することによ
ってカラー表示を行うようにしてもよい。
【００４２】ところで、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。
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。
【００４３】また、電極３ａ，３ｂには、Ｉｎ2 Ｏ3 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。
【００４４】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５ｂは、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 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５ｂは、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 等にて形成
すれば良い。
【００４５】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に
は一軸配向処理を施すと良く、その方法としては、 ＊ 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す方法や、 ＊ ＳｉＯ等の酸化物や窒化物からなる無機材料を基板
１ａ，１ｂに斜め方向から蒸着させて斜方蒸着膜を形成
する方法、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６ａ，６
ｂの界面近傍において液晶分子が配向制御膜６ａ，６ｂ
に対してなす角度）が調整される。また、一軸配向処理
がなされた配向制御膜６ａ，６ｂをカイラルスメクチッ
ク液晶２の両側に配置する場合におけるそれらの一軸配
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、 ＊ 平行、 ＊ 反平行、 ＊ 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。
る位置には、その配向状態を制御する配向制御膜６ａ，
６ｂを配置すると良い。かかる配向制御膜６ａ，６ｂに
は一軸配向処理を施すと良く、その方法としては、 ＊ 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す方法や、 ＊ ＳｉＯ等の酸化物や窒化物からなる無機材料を基板
１ａ，１ｂに斜め方向から蒸着させて斜方蒸着膜を形成
する方法、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６ａ，６
ｂの界面近傍において液晶分子が配向制御膜６ａ，６ｂ
に対してなす角度）が調整される。また、一軸配向処理
がなされた配向制御膜６ａ，６ｂをカイラルスメクチッ
ク液晶２の両側に配置する場合におけるそれらの一軸配
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、 ＊ 平行、 ＊ 反平行、 ＊ 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。
【００４６】さらに、基板１ａ，１ｂの間隙にスペーサ
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。
このスペーサー８にはシリカビーズ等を用いれば良い。
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したり、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の平
均方向の軸と実質的に一致させるために、０．３〜１０
μｍの範囲に設定することが好ましい。例えば、前記カ
イラルスメクチック液晶２が配置される前記基板１ａ，
１ｂの間隙寸法は、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の半分以下にすると良い。
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。
このスペーサー８にはシリカビーズ等を用いれば良い。
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したり、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の平
均方向の軸と実質的に一致させるために、０．３〜１０
μｍの範囲に設定することが好ましい。例えば、前記カ
イラルスメクチック液晶２が配置される前記基板１ａ，
１ｂの間隙寸法は、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の半分以下にすると良い。
【００４７】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Ｐ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Ｐの耐衝撃
性を向上させると良い。
【００４８】次に、上述した液晶素子Ｐの駆動方法につ
いて説明する。
いて説明する。
【００４９】上述した液晶素子Ｐを駆動する場合、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に電圧を印加すれば良いが、階調表示を行う場
合には、上述のように印加電圧の大きさに応じてチルト
角が連続的に変化する液晶を用い、表示階調に応じた電
圧を印加すれば良い。
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に電圧を印加すれば良いが、階調表示を行う場
合には、上述のように印加電圧の大きさに応じてチルト
角が連続的に変化する液晶を用い、表示階調に応じた電
圧を印加すれば良い。
【００５０】また、動画表示を行う場合には、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、少なくとも１つのフィー
ルド期間Ｆ1 で高輝度画像を表示すると共に少なくとも
１つのフィールド期間Ｆ2 で低輝度画像を表示すれば良
い。この場合、高輝度画像を表示するときと低輝度画像
を表示するときとで印加電圧の大きさを変えても良い
が、上述のように前記一の極性の電圧が印加されるとき
のチルト角の最大値が、前記他の極性の電圧が印加され
るときのチルト角の最大値よりも大きい液晶を用いた場
合には、印加電圧の極性のみを変えるだけで良く、その
大きさは変えなくても良い。
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、少なくとも１つのフィー
ルド期間Ｆ1 で高輝度画像を表示すると共に少なくとも
１つのフィールド期間Ｆ2 で低輝度画像を表示すれば良
い。この場合、高輝度画像を表示するときと低輝度画像
を表示するときとで印加電圧の大きさを変えても良い
が、上述のように前記一の極性の電圧が印加されるとき
のチルト角の最大値が、前記他の極性の電圧が印加され
るときのチルト角の最大値よりも大きい液晶を用いた場
合には、印加電圧の極性のみを変えるだけで良く、その
大きさは変えなくても良い。
【００５１】特に、図３に示したような電圧−透過光量
特性を持つ液晶を使用した場合には、上述のような階調
表示並びに高輝度表示／低輝度表示の両方を行う場合で
あっても、高輝度表示／低輝度表示を行うに際して印加
電圧の極性のみを変えるだけで良く、その大きさは変え
なくても良い。以下に、図３に示すカイラルスメクチッ
ク液晶２を用いて階調表示並びに高輝度−低輝度表示の
両方を行う例を、図１、図４、図５及び図６を参照して
説明する。
特性を持つ液晶を使用した場合には、上述のような階調
表示並びに高輝度表示／低輝度表示の両方を行う場合で
あっても、高輝度表示／低輝度表示を行うに際して印加
電圧の極性のみを変えるだけで良く、その大きさは変え
なくても良い。以下に、図３に示すカイラルスメクチッ
ク液晶２を用いて階調表示並びに高輝度−低輝度表示の
両方を行う例を、図１、図４、図５及び図６を参照して
説明する。
【００５２】まず、アクティブマトリクス型液晶素子Ｐ
の構成の一例を、図１及び図４を参照して説明する。
の構成の一例を、図１及び図４を参照して説明する。
【００５３】図１に示す液晶素子Ｐ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。
【００５４】また、他方のガラス基板１ｂの側には、図
４に示すように、ゲート線Ｇ1 ，Ｇ2 ，…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、ア
クティブ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。
４に示すように、ゲート線Ｇ1 ，Ｇ2 ，…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、ア
クティブ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。
【００５５】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。
【００５６】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。
【００５７】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５参照）。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５参照）。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。
【００５８】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。
【００５９】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、図３に示す特性を持つ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５参照）。
間隙であって、画素電極３ｂと共通電極３ａとの間に
は、図３に示す特性を持つ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５参照）。
【００６０】また、このような液晶素子Ｐ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。
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。
【００６１】なお、図１に示す液晶素子Ｐ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。
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。
【００６２】図６は、上述した液晶素子Ｐの駆動方法の
一例を示す図であり、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Ｇ
i 及びソース線Ｓj の交差部の画素（すなわち、液晶
２）に電圧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、図に示す駆動方法においては、各フレーム期
間Ｆ0 を２つのフィールド期間Ｆ1 ，Ｆ2 に分割してい
る。
一例を示す図であり、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Ｇ
i 及びソース線Ｓj の交差部の画素（すなわち、液晶
２）に電圧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、図に示す駆動方法においては、各フレーム期
間Ｆ0 を２つのフィールド期間Ｆ1 ，Ｆ2 に分割してい
る。
【００６３】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３
ａ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。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３
ａ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。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。
【００６４】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Ｇi
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には電圧Ｖｐｉｘ（＝Ｖｘ）が印加され続けることと
なり、１フィールド期間Ｆ1 を通じてほぼ同じ透過光量
が維持されることとなる（同図(d) 参照）。
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Ｇi
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には電圧Ｖｐｉｘ（＝Ｖｘ）が印加され続けることと
なり、１フィールド期間Ｆ1 を通じてほぼ同じ透過光量
が維持されることとなる（同図(d) 参照）。
【００６５】他のゲート線Ｇ1 ，Ｇ2 ，…の走査が終了
すると（すなわち、フィールド期間Ｆ1 が終了する
と）、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Ｓ
j 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−
Ｖｘ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）。
すると（すなわち、フィールド期間Ｆ1 が終了する
と）、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Ｓ
j 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−
Ｖｘ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）。
【００６６】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。
【００６７】ところで、液晶２に、図３に示す電圧−透
過光量特性のものを用いているため、正極性のソース電
圧Ｖｘが印加されている第１のフィールド期間Ｆ1 の透
過光量Ｔ1 は多くなり、負極性のソース電圧−Ｖｘが印
加されている第２のフィールド期間Ｆ2 では、Ｖｘの絶
対値の大きさにかかわらず透過光量Ｔ2 はほぼ０レベル
となる（但し、完全に０にはならないので、人間の目に
感じる程度の輝度は確保される）。そして、１フレーム
期間全体ではＴ1 とＴ2 を平均した透過光量が得られる
が、フィールド期間単位では、明暗の表示が交互になさ
れることとなる。したがって、動画を表示する場合にお
いてその画質が良好なものとなる。また、液晶２には、
正極性の電圧Ｖｘと負極性の電圧−Ｖｘが交互に印加さ
れることなるため、液晶２の劣化が防止される。
過光量特性のものを用いているため、正極性のソース電
圧Ｖｘが印加されている第１のフィールド期間Ｆ1 の透
過光量Ｔ1 は多くなり、負極性のソース電圧−Ｖｘが印
加されている第２のフィールド期間Ｆ2 では、Ｖｘの絶
対値の大きさにかかわらず透過光量Ｔ2 はほぼ０レベル
となる（但し、完全に０にはならないので、人間の目に
感じる程度の輝度は確保される）。そして、１フレーム
期間全体ではＴ1 とＴ2 を平均した透過光量が得られる
が、フィールド期間単位では、明暗の表示が交互になさ
れることとなる。したがって、動画を表示する場合にお
いてその画質が良好なものとなる。また、液晶２には、
正極性の電圧Ｖｘと負極性の電圧−Ｖｘが交互に印加さ
れることなるため、液晶２の劣化が防止される。
【００６８】ここで、正極性のソース電圧Ｖｘの電圧値
は、液晶２の電圧−透過光量特性と、当該画素に書き込
みたい情報（すなわち、当該画素で得ようとする光学状
態又は表示情報）とに基づいて決定すれば良い。但し、
１フレーム期間全体の透過光量は上述のようにＴ1 とＴ
2 を平均したものとなることから、Ｔ2 が著しく小さい
特性の液晶２を用いる場合には、Ｔ1 の値（すなわち、
Ｔ1 の値を規定するＶｘの電圧値）はその分を考慮して
大きめに設定しておくと良い。
は、液晶２の電圧−透過光量特性と、当該画素に書き込
みたい情報（すなわち、当該画素で得ようとする光学状
態又は表示情報）とに基づいて決定すれば良い。但し、
１フレーム期間全体の透過光量は上述のようにＴ1 とＴ
2 を平均したものとなることから、Ｔ2 が著しく小さい
特性の液晶２を用いる場合には、Ｔ1 の値（すなわち、
Ｔ1 の値を規定するＶｘの電圧値）はその分を考慮して
大きめに設定しておくと良い。
【００６９】次に、本実施の形態の効果について説明す
る。
る。
【００７０】本実施の形態によれば、
【００７１】
【式６】Θ10−Θ1 ≦ ４．０ となる液晶を用いているため、高いコントラストを維持
できる。
できる。
【００７２】また、
【００７３】
【式７】Θ30−Θ10 ≦ ２．０ となる液晶を用いた場合には、高コントラストの低下を
防ぐことができる。
防ぐことができる。
【００７４】さらに、本実施の形態によれば、自発分極
を有するカイラルスメクチック液晶を用いているため応
答速度が速い。
を有するカイラルスメクチック液晶を用いているため応
答速度が速い。
【００７５】またさらに、前記一の極性或は前記他の極
性の電圧が印加される場合における、平均分子軸が単安
定化される位置を基準としたチルトされる角度は、該電
圧の大きさに応じて連続的に変化する液晶２を用い、か
つ、表示階調に応じた電圧をカイラルスメクチック液晶
２に印加するようにした場合には、画像の階調表示が可
能となる。
性の電圧が印加される場合における、平均分子軸が単安
定化される位置を基準としたチルトされる角度は、該電
圧の大きさに応じて連続的に変化する液晶２を用い、か
つ、表示階調に応じた電圧をカイラルスメクチック液晶
２に印加するようにした場合には、画像の階調表示が可
能となる。
【００７６】また、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、少なくとも１つ
のフィールド期間Ｆ1 で高輝度画像を表示すると共に少
なくとも１つのフィールド期間Ｆ2 で低輝度画像を表示
するようにした場合には、動画像を表示する場合の画質
が向上される。また、従来のように、画像を表示しない
期間を静止画像と静止画像との間に設ける場合に比べて
輝度を高くできる。さらに、駆動方法や周辺回路が複雑
とならず、コストアップも回避できる。
ィールド期間Ｆ1 ，Ｆ2 ，…に分割し、少なくとも１つ
のフィールド期間Ｆ1 で高輝度画像を表示すると共に少
なくとも１つのフィールド期間Ｆ2 で低輝度画像を表示
するようにした場合には、動画像を表示する場合の画質
が向上される。また、従来のように、画像を表示しない
期間を静止画像と静止画像との間に設ける場合に比べて
輝度を高くできる。さらに、駆動方法や周辺回路が複雑
とならず、コストアップも回避できる。
【００７７】次に、上述のようにチルト角Θ1 ，Θ10，
Θ30とコントラストとの間に相関関係がある理由につい
て、図７を参照して考察する。
Θ30とコントラストとの間に相関関係がある理由につい
て、図７を参照して考察する。
【００７８】なお、同図(a) は、相系列中にＳｍＡ相を
有する液晶材料においてスメクチック層構造が形成され
る過程を示す図であり、同図(b) は、相系列中にＳｍＡ
相を有さない液晶材料においてスメクチック層構造が形
成される過程を示す図である。同図において矢印Ｒは素
子における平均一軸配向処理軸の方向である。
有する液晶材料においてスメクチック層構造が形成され
る過程を示す図であり、同図(b) は、相系列中にＳｍＡ
相を有さない液晶材料においてスメクチック層構造が形
成される過程を示す図である。同図において矢印Ｒは素
子における平均一軸配向処理軸の方向である。
【００７９】ここで“平均一軸配向処理軸”とは、素子
を構成する両基板の液晶に接する面において一軸配向処
理が施され、その方向（例えばラビング方向）が平行で
同一方向であるか互いに逆方向（反平行）である場合、
並びに一方の基板にのみ一軸配向処理が施されている場
合では、その一軸配向処理の軸自体に相当し、両基板に
おいて一軸配向処理が施された方向（例えばラビング方
向）が互いにクロスしている場合では、両方の一軸配向
処理軸の中心方向の軸、即ちクロス角の１／２の方向に
相当する。また平均一軸配向処理軸の“方向”とは、例
えば当該配向処理がなされた基板近傍における液晶分子
の基板に対して立ち上がっている、即ちプレチルトを生
じる側への方向であり、一方の基板にのみ一軸配向処理
が施されている場合及び両基板において一軸配向処理が
施され、その方向（例えばラビング方向）が平行で同一
方向である場合は、その処理方向自体であり、両基板に
互いに平行で逆方向の処理が施されている（反平行）場
合、いずれか一方の基板での処理方向であり、両基板に
おいて一軸配向処理が施された方向（例えばラビング方
向）が互いにクロスしている場合では、その中心軸の方
向である。
を構成する両基板の液晶に接する面において一軸配向処
理が施され、その方向（例えばラビング方向）が平行で
同一方向であるか互いに逆方向（反平行）である場合、
並びに一方の基板にのみ一軸配向処理が施されている場
合では、その一軸配向処理の軸自体に相当し、両基板に
おいて一軸配向処理が施された方向（例えばラビング方
向）が互いにクロスしている場合では、両方の一軸配向
処理軸の中心方向の軸、即ちクロス角の１／２の方向に
相当する。また平均一軸配向処理軸の“方向”とは、例
えば当該配向処理がなされた基板近傍における液晶分子
の基板に対して立ち上がっている、即ちプレチルトを生
じる側への方向であり、一方の基板にのみ一軸配向処理
が施されている場合及び両基板において一軸配向処理が
施され、その方向（例えばラビング方向）が平行で同一
方向である場合は、その処理方向自体であり、両基板に
互いに平行で逆方向の処理が施されている（反平行）場
合、いずれか一方の基板での処理方向であり、両基板に
おいて一軸配向処理が施された方向（例えばラビング方
向）が互いにクロスしている場合では、その中心軸の方
向である。
【００８０】図(a) に示す液晶材料の場合、降温されて
Ｃｈ相からＳｍＡ相に相転移すると、液晶分子１４は、
スメクチック層法線方向ＬＮと一軸配向処理方向Ｒとが
一致した状態で図示のように配列されてスメクチック層
構造を形成する。さらに、降温されてＳｍＡ相からカイ
ラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ* 相）に相転移すると、
液晶分子１４は、スメクチック層法線方向ＬＮからチル
トし、仮想コーン１５のエッジ近傍若しくはその若干内
側の位置で安定化する。
Ｃｈ相からＳｍＡ相に相転移すると、液晶分子１４は、
スメクチック層法線方向ＬＮと一軸配向処理方向Ｒとが
一致した状態で図示のように配列されてスメクチック層
構造を形成する。さらに、降温されてＳｍＡ相からカイ
ラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ* 相）に相転移すると、
液晶分子１４は、スメクチック層法線方向ＬＮからチル
トし、仮想コーン１５のエッジ近傍若しくはその若干内
側の位置で安定化する。
【００８１】これに対して、図(b) に示す液晶材料の場
合には、降温されてＣｈ相からＳｍＣ* 相に相転移する
と、Ｃｈ相において平均一軸配向処理方向Ｒに配列して
いた液晶分子１４は、一軸配向処理方向Ｒに図示のよう
に（すなわち、スメクチック層法線方向ＬＮに対して傾
くと共に平均一軸配向処理方向Ｒが仮想コーンの一方の
エッジに一致するように）配列されてスメクチック層構
造を形成する。そして、この状態において一軸配向処理
の束縛力が強くなり、この２状態のうちの一方のみが安
定となり（単安定化し）、メモリ性が消失する。
合には、降温されてＣｈ相からＳｍＣ* 相に相転移する
と、Ｃｈ相において平均一軸配向処理方向Ｒに配列して
いた液晶分子１４は、一軸配向処理方向Ｒに図示のよう
に（すなわち、スメクチック層法線方向ＬＮに対して傾
くと共に平均一軸配向処理方向Ｒが仮想コーンの一方の
エッジに一致するように）配列されてスメクチック層構
造を形成する。そして、この状態において一軸配向処理
の束縛力が強くなり、この２状態のうちの一方のみが安
定となり（単安定化し）、メモリ性が消失する。
【００８２】ところで、図(b) に示す液晶材料の場合、
ＳｍＣ* 相における液晶のチルト角は、温度と共に変化
し、降温されてＣｈ相からＳｍＣ* 相に相転移すると急
激に増大し、その後その値が徐々に変化していく。この
ようにチルト角が温度と共に変化するということは、ス
メクチック層法線方向ＬＮが温度と共に変化することを
示している。すなわち、一方のコーンエッジとスメクチ
ック層法線方向ＬＮとがなす角は、コーン角の半分つま
りチルト角に一致するわけであるから、一軸配向処理方
向Ｒに対しチルト角の温度変化と一致するように層法線
方向が回転していくこととなる。
ＳｍＣ* 相における液晶のチルト角は、温度と共に変化
し、降温されてＣｈ相からＳｍＣ* 相に相転移すると急
激に増大し、その後その値が徐々に変化していく。この
ようにチルト角が温度と共に変化するということは、ス
メクチック層法線方向ＬＮが温度と共に変化することを
示している。すなわち、一方のコーンエッジとスメクチ
ック層法線方向ＬＮとがなす角は、コーン角の半分つま
りチルト角に一致するわけであるから、一軸配向処理方
向Ｒに対しチルト角の温度変化と一致するように層法線
方向が回転していくこととなる。
【００８３】なお、スメクチック層自体が完全には形成
されておらず液晶の粘性が十分に低い場合であって、ス
メクチック層法線方向ＬＮの回転が十分に短い時間で行
われるのであれば、スメクチック層法線方向ＬＮの回転
に液晶分子が追随していくものと思われる。
されておらず液晶の粘性が十分に低い場合であって、ス
メクチック層法線方向ＬＮの回転が十分に短い時間で行
われるのであれば、スメクチック層法線方向ＬＮの回転
に液晶分子が追随していくものと思われる。
【００８４】これに対し、スメクチック層が完全に形成
されて液晶の粘性が高くなった場合にチルト角の変化が
生じた際には、層の回転を伴う変化に対し、全体として
大きなストレスが生じてしまうことも考えられる。この
ことは、ＳｍＣ* 相の転移点近傍において平均一軸配向
処理方向Ｒと一致していた液晶分子の安定位置が、チル
ト角の変化に伴いずれていくことを示している。
されて液晶の粘性が高くなった場合にチルト角の変化が
生じた際には、層の回転を伴う変化に対し、全体として
大きなストレスが生じてしまうことも考えられる。この
ことは、ＳｍＣ* 相の転移点近傍において平均一軸配向
処理方向Ｒと一致していた液晶分子の安定位置が、チル
ト角の変化に伴いずれていくことを示している。
【００８５】つまり、チルト角の温度変化に伴い液晶分
子の安定位置は平均一軸配向処理軸に対し、チルト角の
変化分（ΔΘ：正確にはエネルギー的に層の回転が起こ
りづらくなってからのチルト角の変化分）の分布をもっ
て存在することとなる。また、このことはスメクチック
層の法線方向も同様の分布を持って生じることを示して
いる。そして、この分布の大きさがコントラストを大き
く低下させる原因となっていることが我々の検討におい
て明らかとなった。
子の安定位置は平均一軸配向処理軸に対し、チルト角の
変化分（ΔΘ：正確にはエネルギー的に層の回転が起こ
りづらくなってからのチルト角の変化分）の分布をもっ
て存在することとなる。また、このことはスメクチック
層の法線方向も同様の分布を持って生じることを示して
いる。そして、この分布の大きさがコントラストを大き
く低下させる原因となっていることが我々の検討におい
て明らかとなった。
【００８６】我々の検討では、ＳｍＣ* 相の転移点近
傍、特にカイラルスメクチックＣ相の上限温度から１℃
までの範囲内においては、層自身が形成されていなかっ
た状態から層自体が形成されている過程でもあり、かつ
粘性も十分低いことからチルト角の変化に対し液晶分子
の配列も十分に追随していることが判明した。
傍、特にカイラルスメクチックＣ相の上限温度から１℃
までの範囲内においては、層自身が形成されていなかっ
た状態から層自体が形成されている過程でもあり、かつ
粘性も十分低いことからチルト角の変化に対し液晶分子
の配列も十分に追随していることが判明した。
【００８７】
【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。
【００８８】（実施例１）本実施例においては、図１及
び図４に示す液晶パネル（液晶素子）Ｐを作成した。
び図４に示す液晶パネル（液晶素子）Ｐを作成した。
【００８９】なお、基板１ａ，１ｂには、厚さが１．１
ｍｍのガラス基板を用いた。
ｍｍのガラス基板を用いた。
【００９０】また、共通電極３ａ及び画素電極３ｂは、
７００ÅのＩＴＯ膜にてガラス基板１ａ，１ｂの表面に
形成した。
７００ÅのＩＴＯ膜にてガラス基板１ａ，１ｂの表面に
形成した。
【００９１】さらに、配向制御膜６ａ，６ｂは、厚さが
２００Åのポリイミド膜にて、共通電極３ａ及び画素電
極３ｂをそれぞれ覆うように形成した。なお、この配向
制御膜６ａ，６ｂは、下記の繰り返し単位を有するポリ
イミド前駆体をスピンコート法によって塗布し、８０℃
の温度での５分間の前乾燥と２００℃の温度での１時間
の加熱焼成とを行って形成した。
２００Åのポリイミド膜にて、共通電極３ａ及び画素電
極３ｂをそれぞれ覆うように形成した。なお、この配向
制御膜６ａ，６ｂは、下記の繰り返し単位を有するポリ
イミド前駆体をスピンコート法によって塗布し、８０℃
の温度での５分間の前乾燥と２００℃の温度での１時間
の加熱焼成とを行って形成した。
【００９２】
【化５】 また、これらの配向制御膜６ａ，６ｂにはラビング処理
を施した。このラビング処理には、径１０ｃｍのロール
にナイロン布（ＮＦ−７７、帝人社製）を貼付したラビ
ングロールを用い、ロールの押し込み量は０．３ｍｍと
し、送り速度は１０ｃｍ／ｓｅｃとし、回転速度は１０
００ｒｐｍとし、ラビング処理回数は４回とした。
を施した。このラビング処理には、径１０ｃｍのロール
にナイロン布（ＮＦ−７７、帝人社製）を貼付したラビ
ングロールを用い、ロールの押し込み量は０．３ｍｍと
し、送り速度は１０ｃｍ／ｓｅｃとし、回転速度は１０
００ｒｐｍとし、ラビング処理回数は４回とした。
【００９３】一方、一対のガラス基板１ａ，１ｂの貼り
合わせは、スペーサー８としてのシリカビーズ（平均粒
径１．４μｍ）を一方のガラス基板１ａに散布すると共
に、両基板のラビング方向が略平行となるようにして行
った。
合わせは、スペーサー８としてのシリカビーズ（平均粒
径１．４μｍ）を一方のガラス基板１ａに散布すると共
に、両基板のラビング方向が略平行となるようにして行
った。
【００９４】また、カイラルスメクチック液晶２は、下
記に示す液晶組成物を、その右側に併記した重量比率で
混合して作成した。
記に示す液晶組成物を、その右側に併記した重量比率で
混合して作成した。
【００９５】
【化６】 なお、作成したカイラルスメクチック液晶２の、昇温時
における相転移温度は以下の通りであった。
における相転移温度は以下の通りであった。
【００９６】
【化７】 かかる液晶２の液晶セルへの注入は等方相の状態で行
い、等方相からカイラルスメクチックＣ相を示す温度ま
で２０℃／ｈの冷却速度で冷却した。なお、該冷却時に
おけるＣｈ−ＳｍＣ* 相転移の際に−５Ｖのオフセット
電圧（直流電圧）を印加した。このセルのセル厚をベレ
ック位相板によって測定したところ約１．４μｍであっ
た。
い、等方相からカイラルスメクチックＣ相を示す温度ま
で２０℃／ｈの冷却速度で冷却した。なお、該冷却時に
おけるＣｈ−ＳｍＣ* 相転移の際に−５Ｖのオフセット
電圧（直流電圧）を印加した。このセルのセル厚をベレ
ック位相板によって測定したところ約１．４μｍであっ
た。
【００９７】そして、作成した液晶パネルＰについて、
以下のように、(1) 液晶の配向状態の観測、(2) 光学応
答の観測、及び(3) チルト角等の測定を行った。 (1) 液晶の配向状態の観測 本実施例にて作成した液晶パネルＰにつき、室温（３０
℃）で電圧を印加しない状態での液晶２の配向状態を偏
光顕微鏡にて観察したところ、最暗軸がラビング方向と
若干ずれた状態であり、かつ層の法線方向がパネル全体
で実質的に一方向しかなく、ほぼ均一な配向状態が観察
された。 (2) 光学応答の観測 また、液晶パネルＰをクロスニコル下でフォトマルチプ
ライヤー付き偏光顕微鏡にセットし、電圧を印加しない
状態で液晶パネルＰが暗視野となるように偏光軸を調整
した。そして、室温（３０℃）下で、正極性及び負極性
の電圧（±５Ｖで０．２Ｈｚの三角波の電圧）を液晶パ
ネルＰに印加し、その光学応答を観測した。
以下のように、(1) 液晶の配向状態の観測、(2) 光学応
答の観測、及び(3) チルト角等の測定を行った。 (1) 液晶の配向状態の観測 本実施例にて作成した液晶パネルＰにつき、室温（３０
℃）で電圧を印加しない状態での液晶２の配向状態を偏
光顕微鏡にて観察したところ、最暗軸がラビング方向と
若干ずれた状態であり、かつ層の法線方向がパネル全体
で実質的に一方向しかなく、ほぼ均一な配向状態が観察
された。 (2) 光学応答の観測 また、液晶パネルＰをクロスニコル下でフォトマルチプ
ライヤー付き偏光顕微鏡にセットし、電圧を印加しない
状態で液晶パネルＰが暗視野となるように偏光軸を調整
した。そして、室温（３０℃）下で、正極性及び負極性
の電圧（±５Ｖで０．２Ｈｚの三角波の電圧）を液晶パ
ネルＰに印加し、その光学応答を観測した。
【００９８】その結果、正極性及び負極性のいずれの電
圧を印加した場合にも、液晶パネルＰの透過光量は印加
電圧の大きさに応じて連続的に変化するが、正極性の電
圧を印加した場合の透過光量の最大値は、負極性の電圧
を印加した場合の透過光量の最大値の１０倍程度であっ
た。
圧を印加した場合にも、液晶パネルＰの透過光量は印加
電圧の大きさに応じて連続的に変化するが、正極性の電
圧を印加した場合の透過光量の最大値は、負極性の電圧
を印加した場合の透過光量の最大値の１０倍程度であっ
た。
【００９９】次に、６０Ｈｚの矩形波電圧を印加し、電
圧を変化させながら光学レベルを測定した。
圧を変化させながら光学レベルを測定した。
【０１００】その結果、正極性の電圧に対しては液晶２
は十分に光学応答し、その光学応答は前状態には依存せ
ずに安定した中間調状態が得られることが確認できた。
また、負極性の電圧に対しても同じ電圧絶対値の正極性
電圧印加の場合の１／１０程度の光学応答が確認され、
正負の電圧に対する光学応答の平均値は前状態には依存
せず、安定した中間調が得られることが確認できた。 (3) チルト角等の測定 次に、液晶パネルＰに１００Ｈｚでピーク電圧が２５Ｖ
の矩形波電圧を印加して各温度におけるチルト角Θを測
定し、６０Ｈｚでピーク電圧が２０Ｖの矩形波電圧を印
加して各温度における透過光量を測定してコントラスト
を算出した。その結果は、下表のようになった。
は十分に光学応答し、その光学応答は前状態には依存せ
ずに安定した中間調状態が得られることが確認できた。
また、負極性の電圧に対しても同じ電圧絶対値の正極性
電圧印加の場合の１／１０程度の光学応答が確認され、
正負の電圧に対する光学応答の平均値は前状態には依存
せず、安定した中間調が得られることが確認できた。 (3) チルト角等の測定 次に、液晶パネルＰに１００Ｈｚでピーク電圧が２５Ｖ
の矩形波電圧を印加して各温度におけるチルト角Θを測
定し、６０Ｈｚでピーク電圧が２０Ｖの矩形波電圧を印
加して各温度における透過光量を測定してコントラスト
を算出した。その結果は、下表のようになった。
【０１０１】
【表１】 したがって、本実施例においては、
【０１０２】
【式８】Θ10−Θ1 ＝３．６＜４．０ となり、
【０１０３】
【式９】Θ30−Θ10＝１．２＜２．０ となった。また、カイラルスメクチックＣ相の上限温度
から１０℃低い温度でのコントラストと、カイラルスメ
クチックＣ相の上限温度から３０℃低い温度でのコント
ラストとの差は２５となった。
から１０℃低い温度でのコントラストと、カイラルスメ
クチックＣ相の上限温度から３０℃低い温度でのコント
ラストとの差は２５となった。
【０１０４】本実施例によれば、画像のコントラストは
高かった。
高かった。
【０１０５】（実施例２）本実施例では、カイラルスメ
クチック液晶２は、下記に示す液晶組成物を、その右側
に併記した重量比率で混合して作成した。
クチック液晶２は、下記に示す液晶組成物を、その右側
に併記した重量比率で混合して作成した。
【０１０６】
【化８】 なお、作成したカイラルスメクチック液晶２の、昇温時
における相転移温度は以下の通りであった。
における相転移温度は以下の通りであった。
【０１０７】
【化９】 それ以外の材質や製造方法等は実施例１と同様として液
晶パネルＰを作成し、実施例１と同様に、(1) 液晶の配
向状態の観測、(2) 光学応答の観測、及び(3)チルト角
等の測定を行った。 (1) 液晶の配向状態の観測 実施例１と同様に、最暗軸がラビング方向と若干ずれた
状態であり、かつ層の法線方向がパネル全体で実質的に
一方向しかなく、ほぼ均一な配向状態が観察された。 (2) 光学応答の観測 実施例１と同様であった。 (3) チルト角等の測定 実施例１と同様の方法でチルト角やコントラストを測定
したところ、結果は以下のようになった。
晶パネルＰを作成し、実施例１と同様に、(1) 液晶の配
向状態の観測、(2) 光学応答の観測、及び(3)チルト角
等の測定を行った。 (1) 液晶の配向状態の観測 実施例１と同様に、最暗軸がラビング方向と若干ずれた
状態であり、かつ層の法線方向がパネル全体で実質的に
一方向しかなく、ほぼ均一な配向状態が観察された。 (2) 光学応答の観測 実施例１と同様であった。 (3) チルト角等の測定 実施例１と同様の方法でチルト角やコントラストを測定
したところ、結果は以下のようになった。
【０１０８】
【表２】 したがって、本実施例においては、
【０１０９】
【式１０】Θ10−Θ1 ＝３．０＜４．０ となり、
【０１１０】
【式１１】Θ30−Θ10＝１．０＜２．０ となった。また、カイラルスメクチックＣ相の上限温度
から１０℃低い温度でのコントラストと、カイラルスメ
クチックＣ相の上限温度から３０℃低い温度でのコント
ラストとの差は１となった。
から１０℃低い温度でのコントラストと、カイラルスメ
クチックＣ相の上限温度から３０℃低い温度でのコント
ラストとの差は１となった。
【０１１１】本実施例によれば、画像のコントラストは
高かった。
高かった。
【０１１２】（実施例３）本実施例では、カイラルスメ
クチック液晶２は、下記に示す液晶組成物を、その右側
に併記した重量比率で混合して作成した。
クチック液晶２は、下記に示す液晶組成物を、その右側
に併記した重量比率で混合して作成した。
【０１１３】
【化１０】 なお、作成したカイラルスメクチック液晶２の、昇温時
における相転移温度は以下の通りであった。
における相転移温度は以下の通りであった。
【０１１４】
【化１１】 それ以外の材質や製造方法等は実施例１と同様として液
晶パネルＰを作成し、実施例１と同様に、(1) 液晶の配
向状態の観測、(2) 光学応答の観測、及び(3)チルト角
等の測定を行った。 (1) 液晶の配向状態の観測 実施例１と同様に、最暗軸がラビング方向と若干ずれた
状態であり、かつ層の法線方向がパネル全体で実質的に
一方向しかなく、ほぼ均一な配向状態が観察された。 (2) 光学応答の観測 実施例１と同様であった。 (3) チルト角等の測定 実施例１と同様の方法でチルト角やコントラストを測定
したところ、結果は以下のようになった。
晶パネルＰを作成し、実施例１と同様に、(1) 液晶の配
向状態の観測、(2) 光学応答の観測、及び(3)チルト角
等の測定を行った。 (1) 液晶の配向状態の観測 実施例１と同様に、最暗軸がラビング方向と若干ずれた
状態であり、かつ層の法線方向がパネル全体で実質的に
一方向しかなく、ほぼ均一な配向状態が観察された。 (2) 光学応答の観測 実施例１と同様であった。 (3) チルト角等の測定 実施例１と同様の方法でチルト角やコントラストを測定
したところ、結果は以下のようになった。
【０１１５】
【表３】 したがって、本実施例においては、
【０１１６】
【式１２】Θ10−Θ1 ＝２．８＜４．０ となり、
【０１１７】
【式１３】Θ30−Θ10＝２．２＞２．０ となった。また、カイラルスメクチックＣ相の上限温度
から１０℃低い温度でのコントラストと、カイラルスメ
クチックＣ相の上限温度から３０℃低い温度でのコント
ラストとの差は４６となった。
から１０℃低い温度でのコントラストと、カイラルスメ
クチックＣ相の上限温度から３０℃低い温度でのコント
ラストとの差は４６となった。
【０１１８】本実施例によれば、高温域での画像のコン
トラストは高かった。また、低温域でのコントラストの
低下幅は大きくなったものの、室温域でのコントラスト
は１００以上であり、実用上問題はなかった。
トラストは高かった。また、低温域でのコントラストの
低下幅は大きくなったものの、室温域でのコントラスト
は１００以上であり、実用上問題はなかった。
【０１１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
高いコントラストを維持できる。
高いコントラストを維持できる。
【０１２０】また、前記一の極性或は前記他の極性の電
圧が印加される場合における、平均分子軸が単安定化さ
れる位置を基準としたチルトされる角度は、該電圧の大
きさに応じて連続的に変化する液晶を用い、かつ、表示
階調に応じた電圧をカイラルスメクチック液晶に印加す
るようにした場合には、画像の階調表示が可能となる。
圧が印加される場合における、平均分子軸が単安定化さ
れる位置を基準としたチルトされる角度は、該電圧の大
きさに応じて連続的に変化する液晶を用い、かつ、表示
階調に応じた電圧をカイラルスメクチック液晶に印加す
るようにした場合には、画像の階調表示が可能となる。
【０１２１】さらに、１つのフレーム期間を複数のフィ
ールド期間に分割し、少なくとも１つのフィールド期間
で高輝度画像を表示すると共に少なくとも１つのフィー
ルド期間で低輝度画像を表示するようにした場合には、
動画像を表示する場合の画質が向上される。また、従来
のように、画像を表示しない期間を静止画像と静止画像
との間に設ける場合に比べて輝度を高くできる。さら
に、駆動方法や周辺回路が複雑とならず、コストアップ
も回避できる。
ールド期間に分割し、少なくとも１つのフィールド期間
で高輝度画像を表示すると共に少なくとも１つのフィー
ルド期間で低輝度画像を表示するようにした場合には、
動画像を表示する場合の画質が向上される。また、従来
のように、画像を表示しない期間を静止画像と静止画像
との間に設ける場合に比べて輝度を高くできる。さら
に、駆動方法や周辺回路が複雑とならず、コストアップ
も回避できる。
【図１】本発明に係る液晶パネルの構造の一例を示す断
面図。
面図。
【図２】本発明に係る液晶パネルの構造の他の例を示す
断面図。
断面図。
【図３】液晶の電圧−透過光量の特性の一例を示す図。
【図４】本発明に係る液晶パネルの構造の一例を示す回
路図。
路図。
【図５】本発明に係る液晶パネルの透過回路を示す図。
【図６】液晶パネルの駆動方法の一例を示すタイミング
チャート図。
チャート図。
【図７】チルト角とコントラストとの関係を説明するた
めの図。
めの図。
１ａ，１ｂ ガラス基板（基板） ２ カイラルスメクチック液晶 ３ａ 共通電極（電極） ３ｂ 画素電極（電極） ４ ＴＦＴ（アクティブ素子） Ｐ 液晶パネル（液晶素子）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 康志 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 (72)発明者 寺田 匡宏 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 GA04 HA03 HA08 JA17 KA14 MA02 2H093 NA16 NA53 ND04 NF17 5C006 AA11 AF44 BA12 BB16 BC03 BC12 BF11 FA54 GA02 GA03 5C080 AA10 BB05 DD03 EE28 FF11 JJ03 JJ04 JJ05 JJ06
Claims (11)
- 【請求項１】 所定間隙を開けた状態に配置された一対
の基板と、これら一対の基板の間に配置されたカイラル
スメクチック液晶と、複数の画素を構成すると共に該カ
イラルスメクチック液晶を挟み込むように配置された一
対の電極と、を備え、かつ、前記一対の電極を介して前
記カイラルスメクチック液晶に電圧を印加することによ
り駆動される液晶素子において、 カイラルスメクチックＣ相の上限温度から１０℃低い温
度での前記カイラルスメクチック液晶のチルト角をΘ10
とし、カイラルスメクチックＣ相の上限温度から１℃低
い温度での前記カイラルスメクチック液晶のチルト角を
Θ1 とした場合に、 【式１】Θ10−Θ1 ≦ ４．０ が成立し、 前記カイラルスメクチック液晶は、電圧が印加されてい
ない状態では、液晶分子の平均分子軸は単安定化されて
いる配向状態を示し、一の極性の電圧が印加されている
状態では、液晶分子の平均分子軸は、前記単安定化され
た位置から一方の側にチルトし、かつ、他の極性の電圧
が印加されている状態では、液晶分子の平均分子軸は、
前記単安定化された位置から他方の側にチルトし、 前記一の極性或は前記他の極性の電圧が印加される場合
における、平均分子軸が単安定化される位置を基準とし
たチルトされる角度は、該電圧の大きさに応じて連続的
に変化し、かつ、 前記一の極性の電圧が印加されることによってチルトさ
れる角度の最大値が、前記他の極性の電圧が印加される
ことによってチルトされる角度の最大値と異なる、 ことを特徴とする液晶素子。 - 【請求項２】 カイラルスメクチックＣ相の上限温度か
ら３０℃低い温度での前記カイラルスメクチック液晶の
チルト角をΘ30とした場合に、 【式２】Θ30−Θ10 ≦ ２．０ が成立する、 ことを特徴とする請求項１に記載の液晶素子。 - 【請求項３】 前記カイラルスメクチック液晶が、下記
一般式Ｉ式で示される化合物を少なくとも１種含有す
る、 【化１】 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶素子。 - 【請求項４】 前記カイラルスメクチック液晶が、前記
一般式Ｉ式で示される化合物の少なくとも１種を２０重
量％以上含有する、 ことを特徴とする請求項３に記載の液晶素子。 - 【請求項５】 前記カイラルスメクチック液晶は、降温
下で等方性液体相（Ｉｓｏ）−コレステリック相（Ｃ
ｈ）−カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ* ）の相転移
系列、又は、等方性液体相（Ｉｓｏ）−カイラルスメク
チック相（ＳｍＣ* ）の相転移系列を示すものであっ
て、該カイラルスメクチック液晶のスメクチック層の法
線方向が実質的に一方向である、 ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載
の液晶素子。 - 【請求項６】 前記カイラルスメクチック液晶が配置さ
れる前記基板の間隙寸法は、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の半分以下である、 ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載
の液晶素子。 - 【請求項７】 一方の電極に接続されて各画素毎に配置
された複数のアクティブ素子、を備えた、 ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載
の液晶素子。 - 【請求項８】 前記液晶素子が透過型である、 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。 - 【請求項９】 前記液晶素子が反射型である、 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。 - 【請求項１０】 請求項１乃至９のいずれか１項に記載
の液晶素子であって、前記一対の電極を介して前記カイ
ラルスメクチック液晶に電圧を印加する液晶素子の駆動
方法において、 前記カイラルスメクチック液晶には、表示階調に応じた
電圧を印加する、 ことを特徴とする液晶素子の駆動方法。 - 【請求項１１】 請求項１乃至９のいずれか１項に記載
の液晶素子を駆動する液晶素子の駆動方法において、 １つのフレーム期間を複数のフィールド期間に分割し、
少なくとも１つのフィールド期間で高輝度画像を表示す
ると共に少なくとも１つのフィールド期間で低輝度画像
を表示する、 ことを特徴とする液晶素子の駆動方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11082399A JP2000275683A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 液晶素子、及び該液晶素子の駆動方法 |
| US09/534,448 US6420000B1 (en) | 1999-03-25 | 2000-03-24 | Liquid crystal device and driving method for the device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11082399A JP2000275683A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 液晶素子、及び該液晶素子の駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000275683A true JP2000275683A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=13773525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11082399A Pending JP2000275683A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 液晶素子、及び該液晶素子の駆動方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6420000B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000275683A (ja) |
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| JP3774715B2 (ja) * | 2002-10-21 | 2006-05-17 | キヤノン株式会社 | 投射型表示装置 |
| FR2879762B1 (fr) * | 2004-12-17 | 2007-02-23 | Optogone Sa | Materiau a base de cristal liquide destine a la realisation d'un dispositif d'obturation electro-optique et dispositif incluant un tel materiau |
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|---|---|---|---|---|
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| US5629788A (en) | 1992-12-29 | 1997-05-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid crystal device providing tilt angle inclination angle and ps satisfying relationships at 55 degrees |
| JP3095927B2 (ja) | 1993-02-10 | 2000-10-10 | キヤノン株式会社 | 光学活性化合物、それを含有する液晶組成物、その使用方法、それを用いた液晶素子及び表示装置 |
| US5943035A (en) * | 1994-04-20 | 1999-08-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving method and apparatus for liquid crystal device |
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| JP3119341B2 (ja) | 1995-01-31 | 2000-12-18 | キヤノン株式会社 | 液晶組成物、それを有する液晶素子及びそれらを有する液晶装置 |
| JP3119342B2 (ja) | 1995-01-31 | 2000-12-18 | キヤノン株式会社 | 液晶組成物、それを有する液晶素子及びそれらを有する液晶装置 |
| EP1079363A3 (en) * | 1999-08-25 | 2002-03-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving method for liquid crystal device |
-
1999
- 1999-03-25 JP JP11082399A patent/JP2000275683A/ja active Pending
-
2000
- 2000-03-24 US US09/534,448 patent/US6420000B1/en not_active Expired - Fee Related
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| US6420000B1 (en) | 2002-07-16 |
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