(57)【要約】【課題】    本発明の目的は、主に、ＲＴＮ型ＬＣＤをより高速に駆動する駆動方法を提供することにある。【解決手段】    複数の液晶分子を含みカイラル剤が添加される液晶層であって、該液晶分子が該液晶層の厚み方向に沿って第１の旋回方向に捩れるように配向する第１配向状態、該液晶分子が該液晶層の厚み方向に沿って該第１の旋回方向と逆方向である第２の旋回方向に捩れるように配向する第２配向状態、および、該液晶層の厚み方向に並ぶ該液晶分子が、該液晶層面内の一方向に向かって一様に配向する第３配向状態、をとりうる該液晶層と、を含むリバースツイステッドネマチック型の液晶表示装置において、前記液晶層が第１配向状態であるときに、該液晶層の面内方向の成分を含む電界を印加し続けて、該液晶層を第３配向状態に遷移させ、該電界の印加を停止して、該液晶層を第１配向状態に遷移させる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸＹＺ直交座標系を仮定したときに、
ＸＹ平面と平行に配置され、Ｚ軸方向に沿って対向する一対の基板であって、
該一対の基板の内側表面に形成され、配向処理による配向方向を有する一対の配向膜を含み、
該一対の基板の間隙において、Ｚ軸成分を含む第１の電界を発生させることができる第１電界発生手段、および、Ｘ軸成分を含む第２の電界を発生させることができる第２電界発生手段、を備える、
該一対の基板と、
前記一対の基板の間隙に、前記一対の配向膜に狭持されるように配置され、複数の液晶分子を含みカイラル剤が添加される液晶層であって、
該液晶分子がＺ軸方向に沿って第１の旋回方向に捩れるように配向する第１配向状態、
該液晶分子がＺ軸方向に沿って該第１の旋回方向と逆方向である第２の旋回方向に捩れるように配向する第２配向状態、および、
Ｚ軸方向に並ぶ該液晶分子が、ＸＹ平面内の一方向に向かって一様に配向する第３配向状態、
をとりうる該液晶層と、
前記一対の基板の外側に配置される一対の偏光板と、
前記第１および第２電界発生手段を制御して、前記液晶層への前記第１および第２の電界の印加を制御する制御装置であって、
該液晶層が第１配向状態であるときに、該第１の電界を一定期間印加して、該液晶層を第２配向状態に遷移させ、該液晶層が第２配向状態に遷移した後に、該第２の電界を一定期間印加して、該液晶層を第１配向状態に遷移させる第１制御モード、および、
該液晶層が第１配向状態であるときに、該第２の電界を印加し続けて、該液晶層を第３配向状態に遷移させ、該第２の電界の印加を停止して、該液晶層を第１配向状態に遷移させる第２制御モード、
のいずれかによって該液晶層を制御する該制御装置と、
を具備する液晶表示装置。
【請求項２】
ＸＹ平面において、
前記一対の偏光板各々の偏光軸がなす角度は、３０°以上であり、
前記一対の偏光板各々の偏光軸と、前記液晶層が第３配向状態であるときの、該液晶層におけるＺ軸方向中央に位置する液晶分子の配向方向と、は、平行および直交を構成しない請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
ＸＹ平面において、
前記液晶層が第１配向状態であるときの、該液晶層におけるＺ軸方向中央に位置する液晶分子の配向方向は、前記第２の電界の方向に沿う方向である請求項１または２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記一対の基板は、
前記液晶層が配置される側の表面に、第１電極、および、配向処理による配向方向を有する第１配向膜が順に積層する第１基板と、
前記液晶層が配置される側の表面に、第２電極、絶縁膜、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に配列するストライプ状の第３電極、および、配向処理による配向方向を有する第２配向膜が順に積層する第２基板と、
を有し、
前記制御装置は、前記第１基板の第１電極と前記第２基板の第２電極との間に印加する電圧を制御することにより、前記液晶層への前記第１の電界の印加を制御し、また、前記第２基板の第２電極と第３電極との間に印加する電圧を制御することにより、前記液晶層への前記第２の電界の印加を制御する請求項１〜３いずれか１項記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記一対の基板は、
前記液晶層が配置される側の表面に、第１電極、および、配向処理による配向方向を有する第１配向膜が順に積層する第１基板と、
前記液晶層が配置される側の表面に、第２電極、絶縁膜、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に交互配列するストライプ状の第３および第４電極、ならびに、配向処理による配向方向を有する第２配向膜が順に積層する第２基板と、
を有し、
前記制御装置は、前記第１基板の第１電極と前記第２基板の第２電極との間に印加する電圧を制御することにより、前記液晶層への前記第１の電界の印加を制御し、また、前記第２基板の第３電極と第４電極との間に印加する電圧を制御することにより、前記液晶層への前記第２の電界の印加を制御する請求項１〜３いずれか１項記載の液晶表示装置。
【請求項６】
ＸＹＺ直交座標系を仮定したときに、
ＸＹ平面と平行に配置され、Ｚ軸方向に沿って対向する一対の基板であって、
該一対の基板の内側表面に形成され、配向処理による配向方向を有する一対の配向膜を含み、
該一対の基板の間隙において、Ｚ軸成分を含む第１の電界を発生させることができる第１電界発生手段、および、Ｘ軸成分を含む第２の電界を発生させることができる第２電界発生手段、を備える、
該一対の基板と、
前記一対の基板の間隙に、前記一対の配向膜に狭持されるように配置され、複数の液晶分子を含みカイラル剤が添加される液晶層であって、
該液晶分子がＺ軸方向に沿って第１の旋回方向に捩れるように配向する第１配向状態、
該液晶分子がＺ軸方向に沿って該第１の旋回方向と逆方向である第２の旋回方向に捩れるように配向する第２配向状態、および、
Ｚ軸方向に並ぶ該液晶分子が、ＸＹ平面内の一方向に向かって一様に配向する第３配向状態、
をとりうる該液晶層と、
前記一対の基板の外側に配置される一対の偏光板と、
を含む液晶表示装置の駆動方法であって、
前記液晶層が第１配向状態であるときに、前記第１電界発生手段により前記第１の電界を一定期間印加して、該液晶層を第２配向状態に遷移させ、該液晶層が第２配向状態に遷移した後に、前記第２電界発生手段により前記第２の電界を一定期間印加して、該液晶層を第１配向状態に遷移させ、
前記液晶層が第１配向状態であるときに、前記第２電界発生手段により、前記第２の電界を印加し続けて、該液晶層を第３配向状態に遷移させ、該第２の電界の印加を停止して、該液晶層を第１配向状態に遷移させる液晶表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置、特にリバースツイステッドネマチック型の液晶表示装置、およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２には、リバースツイステッドネマチック（ＲＴＮ）型の液晶表示装置（ＬＣＤ）が開示されている。ＲＴＮ型ＬＣＤは、主に、ネマチックタイプの液晶分子により構成され、さらにカイラル剤が添加された液晶層と、液晶層の厚み方向に電界（縦電界）を発生させることができる第１電界発生手段と、液晶層の面内方向に電界（横電界）を発生させることができる第２電界発生手段と、液晶層を挟む一対の偏光板と、を含む。
【０００３】
ＲＴＮ型ＬＣＤの液晶層は、厚み方向に沿って、液晶分子が、第１の旋回方向に捩れるように配向するスプレイツイスト配向状態（ＳＴ状態）と、第１の旋回方向とは逆方向である第２の旋回方向に捩れるように配向するリバースツイスト配向状態（ＲＴ状態）と、をとりうる。液晶層がＳＴ状態であるときに、第１電界発生手段により液晶層に縦電界を印加すると、液晶層はＲＴ状態に遷移する。逆に、液晶層がＲＴ状態であるときに、第２電圧印加手段により液晶層に横電圧を印加すると、液晶層はＳＴ状態に遷移する。
【０００４】
ＲＴＮ型ＬＣＤは、たとえば、液晶層の配向状態がＳＴ状態であるときに明表示を実現し、ＲＴ状態であるときに暗表示を実現する。液晶層における２つの配向状態（ＳＴ状態およびＲＴ状態）は双安定的であり（メモリ性を有し）、ＲＴＮ型ＬＣＤは、液晶層に縦電界ないし横電界が印加されていない状態でも、数ヶ月以上もの間、良好な明／暗表示を保持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１１８１４４号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０３５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＲＴＮ型ＬＣＤの液晶層において、ＳＴ状態からＲＴ状態ないしＲＴ状態からＳＴ状態へ遷移する速度（時間）は、比較的遅い（長い）。このため、ＲＴＮ型ＬＣＤは、明／暗表示を高速に切り替える必要がある動画表示用ディスプレイには適していなかった。
【０００７】
本発明の目的は、ＲＴＮ型ＬＣＤをより高速に駆動する駆動方法を提供することにある。また、より高速に駆動するＲＴＮ型ＬＣＤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点によれば、ＸＹＺ直交座標系を仮定したときに、ＸＹ平面と平行に配置され、Ｚ軸方向に沿って対向する一対の基板であって、該一対の基板の内側表面に形成され、配向処理による配向方向を有する一対の配向膜を含み、該一対の基板の間隙において、Ｚ軸成分を含む第１の電界を発生させることができる第１電界発生手段、および、Ｘ軸成分を含む第２の電界を発生させることができる第２電界発生手段、を備える、該一対の基板と、前記一対の基板の間隙に、前記一対の配向膜に狭持されるように配置され、複数の液晶分子を含みカイラル剤が添加される液晶層であって、該液晶分子がＺ軸方向に沿って第１の旋回方向に捩れるように配向する第１配向状態、該液晶分子がＺ軸方向に沿って該第１の旋回方向と逆方向である第２の旋回方向に捩れるように配向する第２配向状態、および、Ｚ軸方向に並ぶ該液晶分子が、ＸＹ平面内の一方向に向かって一様に配向する第３配向状態、をとりうる該液晶層と、前記一対の基板の外側に配置される一対の偏光板と、前記第１および第２電界発生手段を制御して、前記液晶層への前記第１および第２の電界の印加を制御する制御装置であって、該液晶層が第１配向状態であるときに、該第１の電界を一定期間印加して、該液晶層を第２配向状態に遷移させ、該液晶層が第２配向状態に遷移した後に、該第２の電界を一定期間印加して、該液晶層を第１配向状態に遷移させる第１制御モード、および、該液晶層が第１配向状態であるときに、該第２の電界を印加し続けて、該液晶層を第３配向状態に遷移させ、該第２の電界の印加を停止して、該液晶層を第１配向状態に遷移させる第２制御モード、のいずれかによって該液晶層を制御する該制御装置と、を具備する液晶表示装置、が提供される。
【０００９】
本発明の第２の観点によれば、ＸＹＺ直交座標系を仮定したときに、ＸＹ平面と平行に配置され、Ｚ軸方向に沿って対向する一対の基板であって、該一対の基板の内側表面に形成され、配向処理による配向方向を有する一対の配向膜を含み、該一対の基板の間隙において、Ｚ軸成分を含む第１の電界を発生させることができる第１電界発生手段、および、Ｘ軸成分を含む第２の電界を発生させることができる第２電界発生手段、を備える、該一対の基板と、前記一対の基板の間隙に、前記一対の配向膜に狭持されるように配置され、複数の液晶分子を含みカイラル剤が添加される液晶層であって、該液晶分子がＺ軸方向に沿って第１の旋回方向に捩れるように配向する第１配向状態、該液晶分子がＺ軸方向に沿って該第１の旋回方向と逆方向である第２の旋回方向に捩れるように配向する第２配向状態、および、Ｚ軸方向に並ぶ該液晶分子が、ＸＹ平面内の一方向に向かって一様に配向する第３配向状態、をとりうる該液晶層と、前記一対の基板の外側に配置される一対の偏光板と、を含む液晶表示装置の駆動方法であって、前記液晶層が第１配向状態であるときに、前記第１電界発生手段により前記第１の電界を一定期間印加して、該液晶層を第２配向状態に遷移させ、該液晶層が第２配向状態に遷移した後に、前記第２電界発生手段により前記第２の電界を一定期間印加して、該液晶層を第１配向状態に遷移させ、前記液晶層が第１配向状態であるときに、前記第２電界発生手段により、前記第２の電界を印加し続けて、該液晶層を第３配向状態に遷移させ、該第２の電界の印加を停止して、該液晶層を第１配向状態に遷移させる液晶表示装置の駆動方法、が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
ＲＴＮ型ＬＣＤをより高速に駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａおよび図１Ｂは、実施例によるＲＴＮ型ＬＣＤを示す断面図および平面図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｃは、液晶層がとりえる配向状態を示す模式図である。
【図３】図３は、実施例によるＲＴＮ型ＬＣＤの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、実施例によるＲＴＮ型ＬＣＤの変形例を示す断面図および平面図である。
【図５】図５は、実施例によるＲＴＮ型ＬＣＤのほかの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の実施例によるＲＴＮ型ＬＣＤ１００を概略的に示す断面図および平面図である。なお、図１Ａは、図１ＢにおけるＩＡ−ＩＡ断面に対応する。なお、図中に示す各構成要素の相対的なサイズは、実際のものとは異なっている。
【００１３】
水平面と平行な平面を構成するＸ軸およびＹ軸、ならびに、Ｘ軸およびＹ軸と直交するＺ軸からなるＸＹＺ直交座標系を仮定する。実施例によるＲＴＮ型ＬＣＤ１００は、図１Ａに示すように、主に、ＸＹ平面と平行に、また、Ｚ軸正方向側に配置される上側基板１０と、Ｚ軸負方向側に上側基板１０と対向して配置される下側基板２０と、上側および下側基板１０，２０に狭持される液晶層３０と、上側基板１０のさらにＺ軸正方向側に配置される上側偏光板４０と、下側基板２０のさらにＺ軸負方向側に配置される下側偏光板５０と、を含む構成である。
【００１４】
上側基板１０は、たとえば、上側透明基板１１の表面（主面）に、上側電極１２および配向処理（ラビング処理）による配向方向を有する上側配向膜１５が積層する構成を有する。また、下側基板２０は、たとえば、下側透明基板２１の表面（主面）に、下側電極２２，絶縁膜２３，（第１）ストライプ電極２４および配向処理による配向方向を有する下側配向膜２５が積層する構成を有する。ストライプ電極２４は、Ｙ軸方向に伸長する複数の伸長部２４ａがＸ軸方向に配列する形状を有する（図１Ｂ参照）。なお、上側および下側基板１０，２０は、ＸＹ平面において、上側および下側配向膜１５，２５に施される配向処理の方向が相互に交差するように対向配置される（図２参照）。
【００１５】
上側および下側透明基板１１，２１には、たとえば青板ガラス基板を用いることができる。上側および下側電極１２，２２、および、ストライプ電極２４は、たとえばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）により構成される。上側および下側配向膜１５，２５には、たとえば垂直配向型の配向膜を用いることができる。絶縁膜２３は、たとえば有機絶縁膜および無機絶縁膜の積層体により構成される。
【００１６】
上側電極１２と下側電極２２との間に電圧を印加することにより、上側基板１０および下側基板２０の間隙に、Ｚ軸方向の成分を含む電界（縦電界）を発生させることができる。つまり、上側および下側基板１０，２０に狭持される液晶層３０に縦電界を印加することができる。
【００１７】
また、下側電極２２とストライプ電極２４との間に電圧を印加することにより、上側基板１０および下側基板２０の間隙に、Ｘ軸方向の成分を含む電界（横電界）を発生させることができる。つまり、上側および下側基板１０，２０に狭持される液晶層３０に横電界を印加することができる。なお、下側電極２２とストライプ電極２４との間に電圧を印加して横電界を発生させる方式は、ＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）方式と呼ばれる。
【００１８】
上側および下側電極１２，２２の平面形状（電極構造）は、たとえば、７セグメント電極型または単純ドットマトリクス電極型などを採用することができる。このような場合、ストライプ電極２４の全体的平面形状は、下側電極２２の平面形状と対応する形状とすればよい。
【００１９】
液晶層３０は、たとえば誘電率異方性が正であるネマチックタイプの液晶分子３１を多数含む構成である。また、液晶層３０には、カイラル剤（光学活性物質）が添加されている。液晶層３０の厚みをｄとし、厚み方向における液晶分子３１の捩れピッチ（カイラルピッチ）をｐとしたとき、ｄ／ｐはたとえば０．０４〜０．５０程度である。液晶層の厚みｄは、たとえば４μｍ程度である。液晶層３０の配向状態は、印加される電界（縦電界および横電界）などによって変化する。縦電界ないし横電界の印加に応じた液晶層３０の配向状態については後述する（図２参照）。
【００２０】
上側および下側偏光板４０，５０は、ＸＹ平面において、それぞれの偏光軸（透過軸）が相互に交差するように配置される（図２参照）。上側および下側偏光板４０，５０には、一般に市販されている偏光板を用いることができる。
【００２１】
ＲＴＮ型ＬＣＤ１００は、さらに、上側および下側電極１２，２２に接続する第１電源６１，下側電極２２およびストライプ電極２４に接続する第２電源６２、および、第１および第２電源６１，６２各々のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御する電源制御装置６３を備える。第１および第２電源６１，６２は、たとえば振幅０Ｖ〜±１５Ｖ，周波数１０Ｈｚ〜５００Ｈｚの交流電圧を発生することができる。第１および第２電源６１，６２、ならびに、電源制御装置６３は、電圧印加制御装置（電界発生制御装置）６０を構成する。
【００２２】
電源制御装置６３の制御により第１電源６１がＯＮ状態となると、上側および下側電極１２，２２の間に電圧が印加され、液晶層３０に縦電界が印加される。また、電源制御装置６３の制御により第２電源６２がＯＮ状態となると、下側電極２２およびストライプ電極２４の間に電圧が印加され、液晶層３０に横電界が印加される。
【００２３】
なお、図１Ｂに示すように、上側および下側電極１２，２２ならびにストライプ電極２４には、それぞれ第１および第２電源６１，６２と接続するパッド部１２ｐ、２２ｐ、２４ｐが設けられている。第１電源６１はパッド部１２ｐ、２２ｐと接続し、第２電源６２はパッド部２２ｐ，２４ｐと接続している。
【００２４】
なお、ストライプ電極２４は、図１Ｂにおいて破線で示すように、Ｙ軸方向に伸長する複数の伸長部２４ａがＸ軸方向に配列する形状を有する。複数の伸長部２４ａはパッド部２４ｐを介して、相互に電気的に接続している。
【００２５】
図２Ａ〜図２Ｃは、それぞれ液晶層３０がとりうる第１〜第３配向状態を概略的に示す模式図である。図２Ａ〜図２Ｃにおいて、左側に、斜視的に見たときの液晶層３０（液晶分子３１）の配向状態を示し、右側に、ＸＹ平面視における液晶層３０（液晶分子３１）の配向状態を示す。ここで、上側および下側基板１０，２０を構成する上側および下側配向膜１５，２５（図１Ａ参照）に施される配向処理の方向を、それぞれ矢印１５ｒ，２５ｒとして図示する。また、上側および下側偏光板４０，５０（図１Ａ参照）の偏光軸方向を、それぞれ矢印４０ｔ、５０ｔとして図示する。
【００２６】
上側配向膜の配向処理方向１５ｒは、ＸＹ平面視において、たとえばＸ軸方向（つまり横電界の方向、ないし、ストライプ電極が延在する方向と直交する方向）に対して＋３５°の方向に設定される。また、下側配向膜の配向処理方向２５ｒは、ＸＹ平面視において、たとえばＸ軸方向に対して−３５°の方向に設定される。つまり、配向処理方向１５ｒ，２５ｒがなす角度は、７０°程度に設定される。
【００２７】
上側偏光板の偏光軸方向４０ｔは、ＸＹ平面視において、たとえばＸ軸方向に対して−２７．５°の方向に設定される。また、下側偏光板の偏光軸方向５０ｔは、ＸＹ平面視において、たとえばＸ軸方向に対して＋４２．５°の方向に設定される。つまり、偏光軸方向４０ｔ，５０ｔがなす角度は、７０°程度に設定される。そして、配向処理方向１５ｒと偏光軸方向５０ｔとがなす角度、および、配向処理方向２５ｒと偏光軸方向４０ｔとがなす角度は、１５°程度に設定される。
【００２８】
初期状態において、液晶層３０（液晶分子３１）は、図２Ａの左側に示すように、第１配向状態（スプレイツイスト配向状態，ＳＴ状態）になっている。ＳＴ状態とは、液晶分子３１が、上側基板１０から下側基板２０に向かって（Ｚ軸方向に沿って）、第１の旋回方向（図中右側に示すように、ＸＹ平面において反時計回りの方向）に捩れるように配向する状態をいう。なお、上側および下側基板１０，２０近傍に位置する液晶分子３１は、所定のプレチルト角をもって、それぞれ配向処理方向１５ｒ，２５ｒに沿う方向に配向している。液晶層３０がＳＴ状態であるとき、ＲＴＮ型ＬＣＤ１００は、明表示を実現する。
【００２９】
上側および下側電極１２，２２（図１参照）の間に、たとえば振幅±１０Ｖ，周波数１００Ｈｚの交流（矩形）電圧を約１秒間印加して、初期状態であるＳＴ状態の液晶層３０に縦電界を印加すると、液晶層３０（液晶分子３１）は、図２Ｂの左側に示すように、第２配向状態（リバースツイスト配向状態，ＲＴ状態）に遷移する。ＲＴ状態とは、液晶分子３１が、上側基板１０から下側基板２０に向かって（Ｚ軸方向に沿って）、第１の旋回方向とは逆方向である第２の旋回方向（図中右側に示すように、ＸＹ平面において時計回りの方向）に捩れるように配向する状態をいう。なお、上側および下側基板１０，２０近傍に位置する液晶分子３１は、所定のプレチルト角をもって、それぞれ配向処理方向１５ｒ，２５ｒに沿う方向に配向している。液晶層３０がＲＴ状態であるとき、ＲＴＮ型ＬＣＤ１００は、暗表示を実現する。
【００３０】
なお、下側電極２２およびストライプ電極２４（図１参照）の間に、たとえば振幅±１０Ｖ，周波数１００Ｈｚの交流（矩形）電圧を約１秒間印加して、ＲＴ状態の液晶層３０に横電界を印加すると、液晶層３０はＳＴ状態に戻る。液晶層３０におけるＳＴ状態およびＲＴ状態の間の遷移を第１遷移モードと呼ぶこととする。
【００３１】
液晶層３０におけるＳＴ状態およびＲＴ状態は双安定的であり（メモリ性を有し）、縦電界ないし横電界が印加されていない状態でも、徒前の配向状態を長時間（たとえば数ヶ月間）保持する。つまり、第１遷移モードにおけるＲＴＮ型ＬＣＤ１００は、液晶層３０に縦電界ないし横電界を印加しなくても、明／暗表示を長時間保持する。ＲＴＮ型ＬＣＤ１００を第１遷移モードで駆動する場合、明／暗表示の切り替え時以外は電力を消費しないため、極めて低い消費電力が要求されるディスプレイに応用することが可能である。
【００３２】
なお、液晶層３０がＳＴ状態からＲＴ状態、ないし、ＲＴ状態からＳＴ状態に遷移するまでの時間（応答速度）は、たとえば数秒程度である。つまり、第１遷移モードにおけるＲＴＮ型ＬＣＤ１００の明／暗切り替え速度は、数秒程度である。ＲＴＮ型ＬＣＤ１００の用途に応じて、ＲＴＮ型ＬＣＤ１００をより高速に駆動させたい場合などがある。
【００３３】
下側電極２２およびストライプ電極２４（図１参照）の間に、たとえば振幅±１０Ｖ，周波数１００Ｈｚの交流（矩形）電圧を印加し続けて、初期状態であるＳＴ状態の液晶層３０に横電界を印加し続けると、液晶層３０（液晶分子３１）は、図２Ｃの左側に示すように、第３配向状態（パラレル配向状態，ＰＲ状態）に遷移する。ＰＲ状態とは、ＳＴ状態における捩れがほどけて、液晶層３０の厚み方向（Ｚ軸方向）に並ぶ液晶分子３１が、一定の方向（図中右側に示すように、たとえばＸ軸方向）に一様に配向する状態をいう。つまり、液晶層３０の厚み方向中央付近に位置する液晶分子３１が、一定の方向に一様に配向する状態をいう。なお、上側および下側基板１０，２０近傍に位置する液晶分子３１は、所定のプレチルト角をもって、それぞれ配向処理方向１５ｒ，２５ｒに沿う方向に配向している。液晶層３０がＰＲ状態であるとき、ＲＴＮ型ＬＣＤ１００は、暗表示を実現する。
【００３４】
なお、ＰＲ状態の液晶層３０に印加される横電界を停止すると、液晶層３０はＳＴ状態に戻る。液晶層３０におけるＳＴ状態およびＰＲ状態の間の遷移を第２遷移モードと呼ぶこととする。
【００３５】
液晶層３０がＳＴ状態からＰＲ状態、ないし、ＰＲ状態からＳＴ状態に遷移するまでの時間（応答速度）は、たとえば十数ミリ秒〜二十数ミリ秒程度である。つまり、第２遷移モードにおけるＲＴＮ型ＬＣＤ１００の明／暗切り替え速度は、十数ミリ秒〜二十数ミリ秒程度であり、第１遷移モードにおけるＲＴＮ型ＬＣＤ１００の明／暗切り替え速度よりも二桁程度速い。なお、液晶層の厚み・カイラル剤添加量などの条件を調整することによりさらに高速化させることも可能であろう。ＲＴＮ型ＬＣＤ１００を第２遷移モードで駆動する場合、たとえば動画表示を目的としたディスプレイに応用することが可能であろう。
【００３６】
以上のように、液晶層に印加する電界を制御することにより、ＲＴＮ型ＬＣＤを、消費電力の抑制に好適な駆動モード（第１遷移モード）、ないし、応答速度の高速化に好適な駆動モード（第２遷移モード）の少なくともいずれかの駆動モードで駆動させることができる。
【００３７】
なお、ＳＴ状態（ないしＰＲ状態）における液晶層の厚み方向（Ｚ軸方向）中央に位置する液晶分子の配向方向は、Ｘ軸方向（横電界の方向、ないし、ストライプ電極が延在する方向と直交する方向）に沿うように調整することが好ましい。つまり、ＲＴ状態における液晶層のＺ軸方向中央に位置する液晶分子の配向方向は、Ｘ軸方向と交差ないし直交するように調整することが好ましい。このような配置関係にすることにより、液晶層の配向状態を効率的に変化させることができる。なお、液晶層のＺ軸方向中央に位置する液晶分子の配向方向は、カイラル剤の添加量や、上側および下側配向膜に施される配向処理の条件（方向）などによって規定される。
【００３８】
また、ＲＴＮ型ＬＣＤを第２遷移モードで駆動する場合には、ＸＹ平面視において、偏光軸方向４０ｔ，５０ｔと液晶層のＺ軸方向中央に位置する液晶分子の配向方向とがなす角度を０°よりも大きく９０°よりも小さく設定し（偏光軸方向４０ｔ，５０ｔが、液晶層のＺ軸方向中央に位置する液晶分子の配向方向と、平行ないし直交しないように設定し）、偏光軸方向４０ｔ，５０ｔがなす角度を３０°以上に設定することが望ましい。これらの条件を満足しない場合、液晶層がＳＴ状態であるときとＰＲ状態であるときとの間で、ＲＴＮ型ＬＣＤ１００の明／暗表示が視認し難くなってしまう。つまり、コントラスト比（明表示における光強度と暗表示における光強度との比率）が極端に低減してしまう。なお、ＲＴＮ型ＬＣＤを第１遷移モードで駆動する場合には、これらの条件に制限されない。
【００３９】
再び図１Ａを参照する。ＲＴＮ型ＬＣＤ１００が具備する電圧印加制御装置（電界発生制御装置）６０は、液晶層３０に印加する縦電界および横電界を制御して、液晶層３０の配向状態ないし遷移モードを制御することができる。
【００４０】
液晶層３０がＳＴ状態であるとき、電源制御装置６３は、第１電源６１を介して、上側および下側電極１２，２２の間に印加する電圧を制御する、つまり、液晶層３０への縦電界の印加を制御する。これにより、液晶層３０におけるＳＴ状態からＲＴ状態への遷移を制御する。また、液晶層３０がＲＴ状態であるとき、電源制御装置６３は、第２電源６２を介して、下側電極２２およびストライプ電極２４の間に印加する電圧を制御する、つまり、液晶層３０への横電界の印加を制御する。これにより、液晶層３０におけるＲＴ状態からＳＴ状態への遷移を制御する。
【００４１】
電圧印加制御装置（電界発生制御装置）６０がこのような制御（第１制御モード）を行うことにより、ＲＴＮ型ＬＣＤ１００を第１遷移モードで駆動させることができる。
【００４２】
また、電源制御装置６３は、第２電源６２を介して、下側電極２２およびストライプ電極２４の間に印加する電圧を制御する、つまり、液晶層３０への横電界のＯＮ（印加）／ＯＦＦ（無印加）を制御する。これにより、液晶層３０におけるＳＴ状態からＰＲ状態への遷移、および、ＰＲ状態からＳＴ状態への遷移を制御する。
【００４３】
電圧印加制御装置（電界発生制御装置）６０がこのような制御（第２制御モード）を行うことにより、ＲＴＮ型ＬＣＤ１００を第２遷移モードで駆動させることができる。
【００４４】
図３は、実施例によるＲＴＮ型ＬＣＤの製造方法を示すフローチャートである。以下、図１Ａおよび図１Ｂを参照しながら、図３に示すフローチャートに沿って、ＲＴＮ型ＬＣＤの製造方法について簡単に説明する。なお、実施例によるＲＴＮ型ＬＣＤの製造方法は、特許文献１，２に記載されるＬＣＤの製造方法とほぼ同等である。
【００４５】
最初に、ＩＴＯ付きガラス基板を２枚用意し（ステップＳ１０１）、フォトリソグラフィ法により、当該ＩＴＯを所定の平面形状に成形（パターニング）する（ステップＳ１０２）。ＩＴＯは、たとえば第二塩化鉄を用いたウエットエッチングによりパターニングすることができる。なお、高い光強度を有するレーザビームをＩＴＯに照射して、ＩＴＯを蒸発させることにより、ＩＴＯのパターニングを行ってもよい。なお、上側および下側電極１２，２２の平面形状は、セグメント電極型に対応した形状でも、単純ドットマトリクス電極型に対応した形状でもよい。
【００４６】
これにより、上側電極１２を含む上側透明基板１１、および、下側電極２２を含む下側透明基板２１が形成される。下側透明基板２１に形成された下側電極２２表面には、さらに、絶縁膜２３およびストライプ電極２４を形成する。
【００４７】
絶縁膜２３は、たとえばアクリル系有機絶縁膜およびＳｉＯ２膜の積層体から構成される。まず、下側電極２２表面に、スピンコート法などにより、膜厚１μｍの有機絶縁膜を塗布し、２２０℃で１時間焼成する。その後、スパッタ法や真空蒸着法、イオンビーム法などにより、膜厚１００ｎｍのＳｉＯ２を成膜し、２２０℃で１時間焼成する。なお、絶縁膜２３は、有機絶縁膜またはＳｉＯ２膜の単層によって構成されていてもよい。また、ＳｉＯ２膜の代替としてはＳｉＮｘ膜などを用いることができる。
【００４８】
ストライプ電極２４は、絶縁膜２３表面にスパッタ法によりＩＴＯ膜を形成し、当該ＩＴＯ膜をフォトリソグラフィ法によりストライプ状にパターニングすることで形成される。ストライプ電極２４を構成する伸長部２４ａの幅および間隔は、たとえば２０μｍ程度とする。ストライプ電極２４の全体的平面形状は、たとえば下側電極２２に対応した形状である。
【００４９】
次に、上側透明基板１１上の上側電極１２、および、下側透明基板２１上のストライプ電極２４を覆う上側および下側配向膜１５，２５を形成する。まず、上側透明基板１１上の上側電極１２、および、下側透明基板２１上のストライプ電極２４表面に、スピンコート法などにより、側鎖密度を低くしたポリイミド配向膜材料（膜厚：５０〜８０ｎｍ）を塗布する（ステップＳ１０３）。その後、当該配向膜材料を仮焼成し（ステップＳ１０４）、さらに１６０℃〜１８０℃で１時間本焼成する（ステップＳ１０５）。その後、当該配向膜材料に、押し込み量０．８ｍｍ程度でラビング処理を施す（ステップＳ１０６）。これにより、上側および下側配向膜１５，２５が形成される。
【００５０】
以上により、上側および下側基板１０，２０が完成する。
【００５１】
次に、上側および下側基板１０，２０の一方に、乾式散布法により、ギャップコントロール材（ＧＣ材）を散布する（ステップＳ１０７）。ＧＣ材は、たとえば粒径４μｍのプラスチックボールを含む。ＧＣ材は、上側および下側基板１０，２０に狭持される液晶層３０の厚みを規定する。
【００５２】
次に、上側および下側基板１０，２０の他方に、スクリーン印刷法などによりメインシール（ＭＳ）材を印刷して、メインシールパターンを形成する（ステップＳ１０８）。メインシールパターンには、後工程において液晶材料を注入するための開口が設けられている。ＭＳ材は、たとえば熱硬化性を有する粒径４μｍのグラスファイバを含む。ＭＳ材は、上側および下側基板１０，２０に狭持される液晶層３０の横溢を抑止する。
【００５３】
次に、上側および下側基板１０，２０を貼り合わせて、ホットプレス法により、ＭＳ材を熱硬化させる（ステップＳ１０９）。ここで、上側および下側基板１０，２０は、Ｚ軸方向から見たときにＸＹ平面において、たとえば、上側配向膜１５に施されたラビング処理の方向と、下側配向膜２５に施されたラビング処理の方向と、が７０°程度になるように貼り合せる。以上により、空セルが完成する。
【００５４】
次に、完成した空セルに、真空注入法などにより、ＭＳ材に設けられた開口から、カイラル剤（たとえばメルク社製ＣＢ１５）が添加されたネマチック液晶材料（たとえばメルク社製ＺＬＩ２２９３）を注入する（ステップＳ１１０）。カイラル剤の添加量は、上側および下側基板１０，２０の間隔（液晶層３０の厚み）をｄ、液晶分子の捩れピッチ（カイラルピッチ）をｐとしたとき、ｄ／ｐが０．０４〜０．５０程度になるように調整する。
【００５５】
次に、ＭＳ材に設けられた開口を、たとえば紫外線硬化タイプのエンドシール（ＥＳ）材で封止する（ステップＳ１１１）。これにより、上側および下側基板１０，２０に液晶層３０が狭持される液晶セルが完成する。その後、当該液晶セルを液晶層３０の相転移温度以上の温度で加熱して、液晶分子の配向を整える（ステップＳ１１２）。なお、このとき、液晶層３０の配向状態は、ＳＴ状態（スプレイツイスト配向状態）になっている（初期状態）。
【００５６】
次に、スクライバ装置を用いて、液晶セルの上側および下側透明基板１２，２２につけた傷に沿ってブレイキングし、個別のセルに小割する。小割されたセルに対し、面取り（ステップＳ１１３）と洗浄（ステップＳ１１４）を実施する。
【００５７】
次に、小割されたセルの外側の面に、偏光板４０，５０を貼付する（ステップＳ１１５）。２枚の偏光板４０，５０は、Ｚ軸方向から見たときにＸＹ平面において、たとえば、それらの偏光軸が７０°程度になるように貼付する。また、上側および下側配向膜１５，２５に施されたラビング処理の方向と、偏光板４０，５０の偏光軸と、がなす角度が、たとえば１５°程度になるように貼付する。最後に、上側電極１２と下側電極２２との間、および、下側電極２２とストライプ電極２４との間に、それぞれ、電源制御装置６３により制御可能な第１および第２電極６１，６２を接続する（ステップＳ１１６）。
【００５８】
図４Ａおよび図４Ｂは、実施例によるＲＴＮ型ＬＣＤ１００の変形例を示す断面図および平面図である。横電界を発生させる方式は、ＦＦＳ方式に限らずＩＰＳ（インプレーンスイッチング）方式であってもかまわない。この場合、下側基板２０は、図４Ａに示すように、たとえば、下側透明基板２１の表面（主面）に、下側電極２２，絶縁膜２３，第１および第２ストライプ電極２４，２６、ならびに配向処理による配向方向を有する下側配向膜２５が積層する構成を有する。
【００５９】
図４Ｂに示すように、第２ストライプ電極２６は、Ｙ軸方向に伸長する複数の伸長部２６ａがＸ軸方向に配列する形状を有しており、伸長部２６ａが第１ストライプ電極２４の伸長部２４ａと交互に配列するように形成される。また、複数の伸長部２６ａは、パッド部２６ｐを介して、相互に電気的に接続されており、パッド部２６ｐには第２電源６２が接続されている。
【００６０】
下側基板２０がこのような構成を有する場合、上側電極１２と下側電極２２との間に電圧を印加することにより、液晶層３０に縦電界を印加することができ、第１ストライプ電極２４と第２ストライプ電極２６との間に電圧を印加することにより、液晶層３０に横電界を印加することができる。なお、液晶層３０に印加する縦電界および横電界の制御方法は、実施例で説明した方法と同様である。
【００６１】
図５は、実施例によるＲＴＮ型ＬＣＤ１００の他の変形例を示す断面図である。ＲＴＮ型ＬＣＤ１００は、たとえば下側偏光板５０の外側に配置される光反射板７０を有していてもかまわない。また、光反射板７０以外にも、たとえば１／４波長板などを有していてもかまわない。このような構成を有することにより、光反射型のディスプレイに応用することが可能であろう。
【００６２】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００６３】
１０…上側（第１）基板、１１…上側（第１）透明基板、１２…上側（第１）電極、１５…上側（第１配向膜）、１５ｒ…配向処理方向、２０…下側（第２）基板、２１…下側（第２）透明基板、２２…下側（第２）電極、２３…絶縁膜、２４…第１ストライプ電極、２５…下側（第２）配向膜、２５ｒ…配向処理方向、２６…第２ストライプ電極、３０…液晶層、３１…液晶分子、４０…上側（第１）偏光板、４０ｔ…偏光軸方向、５０…下側（第２）偏光板、５０ｔ…偏光軸方向、６０…電圧印加制御装置（電界発生制御装置）、６１…第１電源、６２…第２電源、６３…電源制御装置、７０…光反射板、１００…ＲＴＮ型ＬＣＤ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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