(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に強誘電性液晶層を介在し、双方の基板の内面にそれぞれ強誘電性液晶層に対し電圧印加する電極部を配設してなる液晶表示装置であって、前記強誘電性液晶層は、下記の化１に示す液晶性アクリレートモノマーを含有した強誘電性液晶組成物に対し、カイラルスメクチックＣ相を示す状態で周波数２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの交流電界を印加するとともに、紫外線もしくは電子線を照射することで、上記液晶性アクリレートモノマーにて高分子化せしめた構成であることを特徴とする液晶表示装置。
【化１】
0003774747.tif 000027
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関し、とくに強誘電性液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、液晶表示素子としては主にネマチック液晶を用いるＴＮモードあるいはＳＴＮモードが用いられているが、その他に強誘電性液晶材が高速応答性および広い視野角が得られる等の優れた特性を有する点で注目されている。
クラークおよびラガウォールにより提案された強誘電性液晶材によれば、分子の長軸に対し永久双極子モーメントを分子垂直に有するような自発分極を有し、電界によりスイッチングができることが記載されている（特開昭５６−１０７２１６号参照）。
【０００３】
この強誘電性液晶材を用いた液晶表示装置（ディスプレイ）には以下のような利点がある。
第一にＴＮモードの液晶表示装置のスイッチング速度がｍ秒オーダーであるが、これと比べても約１０００倍という高速応答性を達成している。
第二に分子配列に基本的に捻れ構造がなく、基板に対し水平な面内での分子方向のスイッチングによる動作（インプレーンスイッチング）があり、そのために視野角依存性が少ない。
【０００４】
しかしながら、かかる強誘電性液晶材においては、印加電圧のしきい値に対し２つの配向状態を発現し、その状態を双安定性としてメモリすることで、光の透過率を任意に制御することができず、これにより、中間調表示を制御することがむずかしく、階調表示が実現できないという課題があった。
この課題を解消するために、強誘電性液晶材に対し液晶性（メタ）アクリレートの硬化物を添加した強誘電性液晶組成物が提案されている（特開平１１−２１５５４号および特開平１１−３２６９０９号参照）。
【０００５】
以下、この技術を詳述する。
強誘電性液晶材と液晶性（メタ）アクリレートモノマーを含有する強誘電性液晶組成物を液晶セルに注入した後、この液晶組成物が強誘電性を示す温度において直流電圧を印加しながら紫外線を照射し、液晶性（メタ）アクリレートモノマーを高分子化させることで得られる強誘電性液晶表示装置であり、これにより、強誘電性液晶材の双安定性が消失し、中間調の表示が可能となる。
【０００６】
このような高分子安定化の強誘電性液晶表示装置においては、電圧の印加がない場合には、液晶分子の配向方向が配向膜の容易軸（液晶分子が配向しやすい軸）方向から紫外線照射の際に印加していた直流電圧の極性によって決定される向きに、ある角度だけずれた状態になっている。この角度をメモリー角と定義すると、通常、このメモリー角は強誘電性液晶自体がもつチルト角より若干小さな値となる。
【０００７】
したがって、このような強誘電性液晶表示装置を駆動する場合、紫外線照射の際に印加していた直流電圧と同極性の直流電圧を印加すれば、ある電圧以上では強誘電性液晶材の配向方向が配向膜の容易軸に対しメモリー角よりも大きな角度をなす。そして、印加電圧を除去すれば、双安定性を消失していることにより、強誘電性液晶は再び配向方向の容易軸に対してメモリー角を有する位置に配列する。
【０００８】
一方、この高分子安定化液晶性液晶素子に紫外線照射の際に印加していた直流電圧に対し異極性の直流電圧を印加すると、直流電圧の絶対値に比例して、配向膜の容易軸に対しメモリー角の方向とは反対方向に、強誘電性液晶材の配向方向が傾く。この場合でも双安定性は消失しているので、印加電圧を除去すれば、強誘電性液晶材は再び配向膜の容易軸に対してメモリー角を有する位置に配列する。このように紫外線照射時の印加直流電圧に対し異極性の電圧印加時における配向方向の変化を利用することで中間調表示が可能となる。
【０００９】
さらに中間調表示をおこなう他の技術として、反強誘電性液晶材を用いた液晶表示装置が提案されている（特開平８−３２８０４６号、特開平９−５００４７号および特開平１０−３０７３０４号参照）。
この提案によれば、２つの強誘電相と１つの反強誘電相を安定状態として有する反強誘電性液晶材を一対の基板間に封入するが、その際に、一方の強誘電相（第一の強誘電相）を示す液晶分子と、他方の強誘電相（第二の強誘電相）を示す液晶分子とが混在するフェリ相を形成するような特性を有する液晶材を用いるが、このような反強誘電性液晶を用いた液晶表示装置によれば、正極性で十分高い電圧を印加した際には、第一の強誘電相を呈するように液晶分子が配向し、負極性で十分高い電圧を印加した際には、第二の強誘電相を呈するように液晶分子が配向する。
【００１０】
また、中間の電圧を印加すると、その極性に応じて、液晶分子の一部の配向方向が反転して、第一の強誘電相あるいは第二の強誘電相を示す配向状態の液晶分子数が減少し、他方、第二の強誘電相あるいは第一の強誘電相を示す配向状態の液晶分子数が増加し、これにより、第一の強誘電相を示す配向状態の液晶分子と、第二の強誘電相を示す配向状態の液晶分子の割合が印加電圧の極性と値に応じて連続的に変化する。
【００１１】
したがって、この反強誘電性液晶材を用いた液晶表示装置の光学特性においては、印加電圧が０Ｖ近傍において平坦な部分がなくなり、そして、印加電圧の値の増加に伴って光学特性も連続的になめらかに上昇し、さらに印加電圧の極性に対し透過率のカーブも対称となり、これにより、中間調表示ができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前述したとおり、強誘電性液晶材を用いても、あるいは反強誘電性液晶材を用いても、いずれも中間調表示ができるが、それぞれに下記のような課題がある。
初めに、強誘電性液晶材を用いた強誘電性液晶表示装置の課題を述べる。
（Ａ）高分子安定化の強誘電性液晶表示装置においては、前記の動作原理から絶対値が等しい直流電圧を印加しても、強誘電性液晶分子のふれ角の絶対値が等しくならず、絶対値が同じ異極性の直流電圧を印加しても同じ光透過率が得られなかった。
【００１３】
（Ｂ）連続的な電圧−透過率特性が得られる極性の電圧のみを用いることで、液晶表示装置にとって望ましくない静電荷が蓄積され、これにより、表示の焼き付き等の問題が生じていた。
（Ｃ）このような静電荷の蓄積を引き起こすＤＣ成分を打ち消すために、正負両極性の電圧を用いることが考えられるが、そのような電圧印加をおこなうと、光透過率の変化が微小な極性の電圧を印加する間は、表示に関して無効となり、そのために所定の選択状態をとる期間が短くなっていた。さらに、その表示に関し無効な状態の影響で表示がちらつくという問題もある。
【００１４】
（Ｄ）さらに信号印加の期間が限られる場合、その一部をＤＣ成分を打ち消すための無効なパルスに割り当てなければならず、書き込み信号のパルス幅が狭くなり、使用できる強誘電性液晶材がそれに追従できる応答速度をもつ材料に限定される。
一方の反強誘電性液晶材を用いた液晶表示装置においては、前述したとおり、印加電圧の極性に対し電圧−透過率特性が対称となり、そのために高分子安定化強誘電性液晶表示装置にて生じた課題が解消されるが、その反面、反強誘電性液晶材自体は特異的な物性を有し、温度特性やアクティブ駆動に適した自発分極値を兼ね備える材料を選択する自由度が非常に小さくなっていた。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
したがって本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の液晶性（メタ）アクリレートモノマーを含有する強誘電性液晶組成物に対し、カイラルスメクチックＣ相を示す状態で周波数２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの交流電界を印加するとともに、紫外線もしくは電子線を照射することにより高分子化せしめたことで、印加電圧の極性に対し電圧−透過率特性が対称となり、中間調表示ができる液晶表示装置が得られることを見出した。
【００１６】
本発明は上記知見に基づいて完成されたものであり、その目的は液晶性（メタ）アクリレートモノマーを含有する強誘電性液晶組成物を使用して中間調表示ができる高品質かつ高性能な強誘電性液晶表示装置を提供することにある。本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に強誘電性液晶層を介在し、双方の基板の内面にそれぞれ強誘電性液晶層に対し電圧印加する電極部を配設してなり、そして、前記強誘電性液晶層は、下記の化２に示す液晶性（メタ）アクリレートモノマーを含有した強誘電性液晶組成物に対し、カイラルスメクチックＣ相を示す状態で周波数２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの交流電界を印加するとともに、紫外線もしくは電子線を照射することで、上記液晶性（メタ）アクリレートモノマーを硬化させ高分子化せしめた構成であることを特徴とする。
【００１８】
【化２】
0003774747.tif 000002
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施形態例１）
以下、図１〜図８により本発明をアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置にて詳述する。
図１は本発明の強誘電性液晶表示装置Ａの概略断面図であり、図２は本発明の強誘電性液晶表示装置Ａの下基板を示す概略平面図である。
【００２０】
この強誘電性液晶表示装置Ａは上下一対の基板１９、２０を所定の間隙を介してお互いに接合した構成であり、下基板２０においては、ガラスなどからなる透明基板１４の上にＳｉＯ2等からなる保護膜１３を被覆し、この保護膜１３の上にＩＴＯ等からなる透明な画素電極１２と、この画素電極１２に接続されたアクティブ素子１０とがマトリクス状に配列形成されている。
そして、画素電極１２とアクティブ素子１０との上にＳｉＯ2やＳｉＮ等からなる絶縁膜９とポリイミド樹脂などからなる配向膜８とを順次積層する。
【００２１】
アクティブ素子１０は、たとえば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ１０ａ）にて構成し、さらにＴＦＴ１０ａはゲート電極と、ゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成された半導体層と、半導体層の上に形成されたソース電極およびドレイン電極とを備える。
さらに下基板２０については、図２に示すように透明基板１４の上において画素電極１２の行間に走査電極（走査線）１１が配線され、画素電極１２の列間に信号電極１６が配線されている。各ＴＦＴ１０ａのゲート電極は走査線１１に接続され、ドレイン電極は信号線１６に接続されている。また、走査線１１はゲートドライバ１８に、信号線１６はソースドライバ１７に接続される。
【００２２】
一方、上基板１９においては、透明基板２の上にＳｉＯ2等からなる保護膜３を被覆し、この保護膜３の上に前記各画素電極１２と対向してＩＴＯ等から透明な共通電極４が形成され、基準電圧が印加される。さらに共通電極４の上にＳｉＯ2やＳｉＮ等からなる絶縁膜５とポリイミド樹脂などからなる配向膜６とを順次積層する。
配向膜６、８は従来周知のラビング処理を施したポリイミド配向膜を用いればよいが、その他にポリビニルシンメナート薄膜やポリイミド薄膜等に紫外線を照射したことで、ラビング処理を不要とする光配向制御膜を用いてもよい。
【００２３】
かかる構成の液晶セルにおいて、上下一対の基板１９，２０の外側に偏光板１、１５を配設する。
そして、画素電極１２と共通電極４との間に電圧を印加することで、液晶層７の液晶分子の配向方向が制御され、そのダイレクタ（液晶分子の長軸の平均的な方向）を連続的に変化させ、これにより、液晶層７の光学軸を連続的に制御させることで、表示階調ができる。
【００２４】
つぎに液晶層７における液晶分子の配向状態を述べる。
本発明によれば、液晶層７は特定の液晶性（メタ）アクリレートモノマーを含有した強誘電性液晶組成物に対し、カイラルスメクチックＣ相を示す状態で周波数２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの交流電界を印加するとともに、紫外線もしくは電子線を照射することで、かかる液晶性（メタ）アクリレートモノマーを光硬化させ高分子化せしめた構成であり、これにより、高分子化した液晶性（メタ）アクリレートの液晶性骨格の平均的な配向方向を強誘電性液晶のスメクチック層の法線方向とほぼ一致させている。
【００２５】
この点を図３により述べると、Ｐは偏光板１における透過軸方向を、Ａは偏光板１５における透過軸方向を表し、さらに２１ａは液晶性（メタ）アクリレートの液晶性骨格の平均的な配向方向、２１ｂは強誘電性液晶のスメクチック層の法線方向（ラビング方向）であり、高分子化した液晶性（メタ）アクリレートの液晶性骨格の平均的な配向方向２１ａを強誘電性液晶のスメクチック層の法線方向２１ｂとほぼ一致させている。すなわち、強誘電性液晶表示装置Ａによれば、駆動電圧を印加していないときの強誘電性液晶層７の平均的な配向方向は、偏光板１、１５をクロスニコルに配置したときに得られる最大暗状態となる位置関係から、スメクチック層の法線方向２１ｂとほぼ一致する。
【００２６】
本発明者等は、いまだ推論の域を脱し得ないが、カイラルスメクチックＣ相を示す状態で、紫外線もしくは電子線を照射すると同時に、とくに周波数２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの交流電界を印加したことで、液晶性（メタ）アクリレート光硬化物の液晶骨格（液晶性骨格２１ａ）がスメクチック層の法線方向２１ｂとほぼ一致し、従来の直流電界の印加においては起こり得ない、液晶性骨格２１ａのスメクチック層の放線方向への配向に良好に寄与したものと考える。
【００２７】
かくして本発明の強誘電性液晶表示装置Ａによれば、極性の異なる電圧（正または負）を印加した場合の強誘電性液晶材の配向方向が、その印加電圧の絶対値に比例した形で連続的に、しかも、２つの双安定状態におけるそれぞれの極性に対応した各双安定状態の位置に近づき、そして、このような液晶表示装置の光学特性は、印加電圧０Ｖ近傍において平坦な部分がなく、最大暗状態を示し、また、印加電圧の絶対値の増加に伴って光学特性も連続的になめらかに上昇し、さらに印加電圧の極性に対して透過率のカーブも対称となり、これによって優れた中間調表示が実現できる。
【００２８】
本発明によれば、従来周知の強誘電性液晶材を使用することができるが、好適にはカイラルスメクチックＣ相より上の温度領域でスメクチックＡ相を呈するものを使用するのがよい。最適な良好な配向状態を得るためには、スメクチックＣ相より上の温度領域でスメクチックＡ相およびネマチック相を呈するものを使用するのがよい。
上記液晶性（メタ）アクリレートモノマーとして、光硬化によって得られた高分子が強誘電性液晶材に配向安定化効果を及ぼし、しかも、強誘電性液晶材の駆動電圧の上昇を生じさせないで、さらに相転移温度への影響が小さいものが好ましい。
【００２９】
この液晶性（メタ）アクリレートとしては、少なくとも２つの６員環を有する液晶骨格を部分構造として有する環状アルコール、フェノールまたは芳香族ヒドロキシ化合物のアクリル酸またはメタクリル酸エステルである単官能（メタ）アクリレートがよい。
このような単官能（メタ）アクリレートによれば、（メタ）アクリロイルオキシ基と液晶骨格との間に、アルキレン基またはオキシアルキレン基等の柔軟性の連結基がなく（液晶の技術分野ではスペーサと呼ばれる）、そのため、単官能（メタ）アクリレートを重合させて得られる重合体の主鎖には、スペーサを介さないで直接剛直な液晶骨格が結合し、これにより、液晶骨格の熱運動は高分子主鎖より制限され、その結果、強誘電性液晶材に配向安定化効果が付与される。また、単官能（メタ）アクリレートであることで、光硬化しても高分子は３次元架橋構造を形成せず、そのために強誘電性液晶を高分子のかごで囲い込むことに起因した駆動電圧の上昇が避けられる。
【００３０】
上記液晶性（メタ）アクリレートを化３に示す。
【００３１】
【化３】
0003774747.tif 000003
【００３２】
このような分子構造の液晶性（メタ）アクリレートについては、とくにＸが水素原子であり、ｎが零（０）であり、６員環ＡおよびＣはそれぞれ独立的に、１，４−フェニレン基、または1、４−トランスシクロヘキシル基である。さらにＹ１は単結合または-C≡C-、Ｙ2は単結合、Ｚはハロゲン原子、シアノ基あるいは炭素原子数１〜２０のアルキル基またはアルコキシ基であって、このような化合物であれば、室温付近の液晶相を発現しやすく、しかも、取り扱いやすいという点で好適である。
【００３３】
また、環Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかにピリミジン環を導入した化合物については、スメクチック液晶相を発現しやすく、強誘電性液晶材への相溶性に優れるという点で好適である。
このような液晶性（メタ）アクリレート化合物を化４〜化２４にて例示する。なお、本発明の液晶組成物において単官能（メタ）アクリレートはこれらに限定されるものではない。
【００３４】
【化４】
0003774747.tif 000004
【００３５】
【化５】
0003774747.tif 000005
【００３６】
【化６】
0003774747.tif 000006
【００３７】
【化７】
0003774747.tif 000007
【００３８】
【化８】
0003774747.tif 000008
【００３９】
【化９】
0003774747.tif 000009
【００４０】
【化１０】
0003774747.tif 000010
【００４１】
【化１１】
0003774747.tif 000011
【００４２】
【化１２】
0003774747.tif 000012
【００４３】
【化１３】
0003774747.tif 000013
【００４４】
【化１４】
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【００４５】
【化１５】
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【００４６】
【化１６】
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【００４７】
【化１７】
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【００４８】
【化１８】
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【００４９】
【化１９】
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【００５０】
【化２０】
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【００５１】
【化２１】
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【００５２】
【化２２】
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【００５３】
【化２３】
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【００５４】
【化２４】
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【００５５】
化４〜化２４において、シクロヘキサン環はトランスシクロヘキサン環であり、また、Ｃは結晶相、Ｎはネマチック相、Ｓはスメクチック相、Ｉは等方性液体相を表し、数字は相転移温度を表す。
これらの化合物にて、とくに光学活性基を有する化１９や化２０の化合物を使用すると、螺旋ピッチを微調整でき、しかも、駆動電圧が低減するという点で好適である。
【００５６】
また、液晶性（メタ）アクリレートおよび強誘電性液晶材を含有する液晶組成物中における液晶性（メタ）アクリレートの濃度は３〜１０重量％に調整するのがよく、好適には４〜９重量％に、最適には６〜８重量％にするとよい。
液晶性（メタ）アクリレートの濃度が３重量％未満であれば、液晶材の種類によっては配向安定化効果が得られず、所望の動作特性が得られない場合があり、１０重量％を超えると強誘電性液晶材の駆動電圧が増大する傾向にある。
【００５７】
液晶層７の厚さは、強誘電性液晶材の屈折率異方性にも依存するが、１〜２０μmにすればよく、好適には１．３〜１０μmに、最適には１．５〜６μmにするとよい。
液晶層７の厚さが１μm未満になると、十分な大きさの光学的なスイッチングが得られない場合があり、コントラストが低下する傾向にある。また、液晶層７の厚さが１０μmを超えると強誘電性液晶材の螺旋構造が形成され、双安定性が得られなくなる場合がある。
【００５８】
液晶性アクリレートモノマーおよび強誘電性液晶材を含有する液晶組成物には、カイラルスメクチックＣ相における光硬化性組成物の光硬化を迅速におこなうために、光重合開始剤を添加してもよい。
この光重合開始剤としては、たとえば公知のベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンジルケタール類から選択すればよい。その添加量は液晶組成物中に含有される液晶性アクリレートモノマーに対し１０重量％以下であることが好ましい。
【００５９】
また、液晶性アクリレートモノマーおよび強誘電性液晶材を含有する液晶組成物には安定剤を添加してもよく、これによって保存安定性を向上する。
この安定剤としては、たとえば公知のヒドロキノン、ヒドロキノンモノアルキルエーテル類、第三ブチルカテコール類等から選択すればよい。
安定剤の添加量は、液晶組成物中に含有される光硬化性組成物に対して０．０５重量％以下にすればよい。
【００６０】
また、光硬化性組成物を高分子化させる工程における紫外線または電子線の照射量は、液晶組成物および光重合開始剤の濃度にも依存するが、５０〜１００００ｍＪ／cm2の範囲が好ましい。
紫外線または電子線の照射量が、５０ｍＪ／cm2未満になると、光硬化性組成物が十分硬化しない場合があり、これによって製造後の経時変化が大きくなり、１００００ｍＪ／cm2を超えると液晶組成物自体が劣化する傾向にある。
【００６１】
また、紫外線または電子線の照射工程において印加される交流電界の周波数は、強誘電性液晶材の応答速度等にも依存するが、２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの範囲である。２ｋＨｚ未満にすると、配向均一性は得られるが、その反面、暗状態の輝度が上昇し、黒色の色度も劣化する傾向にある。また、４ｋＨｚを超えると、均一な配向が得られなくなる。
【００６２】
さらにまた、印加する交流電界の振幅は、その大きさが強誘電性液晶の応答する電圧以上に設定するのが好ましい。強誘電性液晶が応答する電圧以下では、交流電界による強誘電性液晶分子の配向変化が生じず、強誘電性液晶分子の応答に起因すると考えられる液晶性（メタ）アクリレートにおける液晶骨格のスメクチック層の法線方向への良好な配向が得られなくなる。
さらに前記強誘電性液晶層は、カイラルスメクチックＣ相の液晶組成物が螺旋構造を消失された状態であることが好ましい。螺旋構造を消失した状態にすることにより、より液晶性（メタ）アクリレートにおける液晶骨格のスメクチック層の法線方向への良好な配向が得られやすくなる。
（実施形態例２）
（実施形態例１）に示す強誘電性液晶表示装置Ａにおいては、アクティブ素子１０をＴＦＴにて構成したが、本例の強誘電性液晶表示装置Ｂにおいては、そのアクティブ素子１０に代えて、メタルインシュレータメタル素子（ＭＩＭ）１０ｂにて構成した。
【００６３】
かかる強誘電性液晶表示装置Ｂを図９と図１０にて示す。図９は強誘電性液晶表示装置Ｂの概略断面図であり、図１０は強誘電性液晶表示装置Ｂの配線パターンを示す概略平面図である。なお、図１と図２に示す強誘電性液晶表示装置Ａと同一符号は同一部材を示す。
ＭＩＭ１０ｂは走査電極と、走査電極を覆うように、たとえば陽極酸化により形成された絶縁膜と、この絶縁膜上に形成された導電膜とから構成されており、その導電膜は画素電極１２に接続されている。また、２２は画素電極１２と信号電極４ａおよび双方間の液晶層７にて構成された液晶表示画素部である。
【００６４】
さらに透明基板１４には図１０に示すように、画素電極１２の行間に走査電極１１が配線されており、走査ドライバ１８ａに接続されている。
上基板１９には、下基板２０の各画素電極１２と対向する透明な信号電極４ａが形成されている。信号電極４ａはＩＴＯ等から構成され、画素電極１２上に配置する形でストライプ状に形成されていて図１０に示すようにデータドライバ１７ａに接続されている。
【００６５】
上記構成の強誘電性液晶表示装置Ｂにおいても、この液晶表示画素部２２に対し電圧を印加することで、液晶層７の液晶分子の配向方向を制御し、電圧の大きさ、及び／または電圧を印加させる期間を変化させることにより、そのダイレクタ（液晶分子の長軸の平均的な方向）を連続的に変化させ、これにより、液晶層７の光学軸を連続的に制御させ、表示階調を良好に制御する。
（実施形態例３）
（実施形態例１）に示す強誘電性液晶表示装置Ａにおいては、アクティブ素子１０をＴＦＴにて構成したが、本例の強誘電性液晶表示装置Ｃにおいては、アクティブ素子を用いた駆動に関する別の形態として、そのＴＦＴに代えて、単結晶シリコン基板に形成された電界効果型トランジスタを用いる方式を使用した。
【００６６】
単結晶シリコン基板に形成した電界効果型トランジスタを用いて、さらに画素電極を反射板に構成した以外は、ＴＦＴからなるアクティブ素子と同じ構成であり、図１１は強誘電性液晶表示装置Ｃの概略断面図である。
この強誘電性液晶表示装置Ｃも透明基板２３と単結晶シリコン基板２９とを所定の間隙を介してお互いに接合した構成であり、透明基板２３上にＩＴＯ等からなる透明な共通電極４が形成され、基準電圧が印加される。さらに共通電極４の上にＳｉＯ2やＳｉＮ等からなる絶縁膜５とポリイミド樹脂などからなる配向膜６とを順次積層する。
【００６７】
単結晶シリコン基板２９上にはDRAM技術を用いて電界効果トランジスタＰをマトリクス状に配置する。電界効果トランジスタＰは走査電極（走査線）１１、信号線１６、ドレイン電極３０およびソース電極３１から構成される。そして、これらの上にＳｉＯ2やＳｉＮ等からなる絶縁膜２８、アルミニウムやクロム、銀などからなる遮光層２７、樹脂やＳｉＯ2、ＳｉＮからなる平坦化膜２６、アルミニウム等からなる反射画素電極２５、樹脂やＳｉＯ2、ＳｉＮからなる誘電体層２４およびポリイミド樹脂などからなる配向膜８とを順次積層する。また、各反射画素電極２５はソース電極３１を介して電界効果型トランジスタ２２に接続されている。
【００６８】
上記構成の強誘電性液晶表示装置Ｃについても、反射画素電極２５と共通電極４との対し電圧を印加することで、液晶分子の配向方向を制御して、そのダイレクタ（液晶分子の長軸の平均的な方向）を連続的に変化させ、これにより、液晶層７の光学軸を連続的に制御させ、表示階調を制御する。
【００６９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
（例１）にて本発明の強誘電性液晶表示装置Ａ、Ｂ及びＣを、（例２）にてその比較例を示す。
（例１）
図１と図２、図９と図１０及び図１１に示すアクティブマトリクス駆動方式の強誘電性液晶表示装置Ａ，Ｂ及びＣを作製した。配向膜６、８については、ポリイミド膜ＲＮ−１１９９（日産化学工業製）を３００Åの厚さで形成し、ラビング処理を施したものを使用した。双方の基板間にてラビング方向は、パラレル方向になるように設定した。また、液晶層７の厚みを１．５μmにして、そのために球状スペーサを配した。
【００７０】
液晶組成物の調整を行うため、化２５に示す化合物を４９．５重量％、化２６に示す化合物を４９．５重量％ならびに光重合開始剤であるイルガキュアー６５１（チバガイギー社製）を１重量％含む液晶性アクリレート組成物（ａ）を調整した。この液晶性アクリレート（ａ）は、室温でネマチック液晶相を示し、透明点は４１℃である。
【００７１】
【化２５】
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【００７２】
【化２６】
0003774747.tif 000026
【００７３】
つぎに液晶セルを１００℃の温度に保持し、そして、上記のように調整した液晶性アクリレート組成物（ａ）を６重量％、および強誘電性液晶材FELIX４８５１／１００（クラリアント社製）を９４重量％にて含む液晶組成物を注入し、その後、液晶セルの温度を室温まで下げ、液晶セル内に注入した液晶組成物をカイラルスメクチックＣ相まで転移させた。
しかる後に、画素電極１２と共通電極４との間に、周波数２kHz、振幅±１０Ｖの三角波信号を印加しながら、２５０ｍＪ／cm2の紫外線を照射した。
【００７４】
その紫外線照射後に、液晶分子の配向を電圧無印加状態において偏光顕微鏡で調べたしたところ、液晶分子はスメクチック層に略垂直でラビング方向に略平行に平均的に配向していることを確認した。
ついで、２枚の偏光板１、１５を液晶セルの両側に配置した。いずれか一方の偏光板については、その偏光軸は液晶分子の配向方向に平行に、他方の偏光板の偏光軸は液晶分子の配向方向に垂直になるように設定した。
【００７５】
このようにして作製した強誘電性液晶表示装置Ａに対し電圧を印加して、電圧−透過率特性を測定した。その結果を図４に示す。横軸は印加電圧であって、単位はボルト（Ｖ）であり、縦軸は光透過強度であり、相対値にて示す。
この結果から明らかなとおり、印加電圧が０Ｖ近傍である場合にて最大暗状態となり、印加電圧の絶対値の増加に伴って光学特性も連続的になめらかに上昇する。さらに印加電圧の極性に対して光透過率のカーブも対称となる。
【００７６】
本発明者等は図５に示すようなＴＦＴ駆動と同様の信号を用いて動作した場合、異なる極性の印加電圧に対し、ほぼ同じ光透過強度が得られ、これにより、ちらつきのない中間調表示ができた。
（例２）
（例１）にて作製した強誘電性液晶表示装置Ａにおいて、液晶セルを１００℃に保ちながら、前記のように調整した液晶性アクリレート組成物（ａ）２重量％および強誘電性液晶材ＦＥＬＩＸ４８５１／１００（クラリアント社製）９８重量％からなる液晶組成物を注入し、その後、液晶セルの温度を室温まで下げ、液晶セル内に注入した液晶組成物をカイラルスメクチックＣ相まで転移させた。
【００７７】
つぎに画素電極１２と共通電極４との間に４Ｖの直流電圧をを印加しながら、１２０ｍＪ／cm2の紫外線を照射した。
そのような紫外線照射をおこなった後に、液晶分子の配向を電圧無印加状態において偏光顕微鏡で調べたしたところ、図６に示すように、液晶分子はラビング方向から右に１７度傾いていることがわかった。
つぎに２枚の偏光板１、１５を液晶セルの両側に配置した。その際に一方の偏光板については、その偏光軸はラビング方向から右に１７度傾いた方向と平行に、他方の偏光板では、その偏光軸がラビング方向から右に傾いた方向と垂直になるように設定した。
【００７８】
このようにして作製した強誘電性液晶表示装置に対し電圧を印加して、同様に電圧−透過率特性を測定したところ、図７に示すような結果が得られた。
この結果から明らかなとおり、この強誘電性液晶表示装置においては、中間調表示は可能であるが、絶対値の同じであっても異なる極性の電圧を印加した場合、同じ透過率が得られないことがわかる。
したがって、かかる構成の強誘電性液晶表示装置をＴＦＴ駆動にて動作させた場合には、図８に示すように焼き付き等の表示の劣化を引き起こすＤＣ成分を打ち消すためには、正負両極性の電圧を用いなければならない。その際に、透過率の変化が微小な極性の電圧を印加する期間は表示に関しては無効な状態である消去期間となる。この期間が存在すると、駆動に関しては表示に有効な所定の選択状態をとる期間が短くなり、さらに表示状態に関してはこの期間の影響でちらつきが生じてしまった。加えて、この消去期間の際の透過率が高くなってしまうと暗状態の光漏れの原因となり、コントラストが低下する。
【００７９】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更や改良等はなんら差し支えない。たとえば、上記実施形態例では、液晶表示装置として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子を能動素子として用いた場合でもって説明したが、これに代えて薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子等の能動素子を用いて、それでもって強誘電性液晶層に印加する電圧値あるいは電圧印加期間を制御することにより、強誘電性液晶層のダイレクタの平均的な方向が印加信号に応じて連続的に変化させ、これにより、階調表示をおこなってもよい。
【００８０】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の液晶表示装置によれば、一対の基板間に強誘電性液晶層を介在し、双方の基板の内面にそれぞれ強誘電性液晶層に対し電圧印加する電極部を配設し、さらに強誘電性液晶層は、特定の液晶性（メタ）アクリレートモノマーを含有した強誘電性液晶組成物に対し、カイラルスメクチックＣ相を示す状態で周波数２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの交流電界を印加するとともに、紫外線もしくは電子線を照射することで、上記液晶性（メタ）アクリレートモノマーを硬化させ高分子化せしめた構成にしており、これにより、液晶分子の配向方向を制御して、そのダイレクタを連続的に変化させ、液晶層の光学軸を連続的に制御させ、その結果、優れた中間調表示が得られた高品質かつ高性能な液晶表示装置が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の断面概略図である。
【図２】本発明の液晶表示装置の下基板の概略構成を示す平面図である。
【図３】本発明における液晶層の配向状態を表す模式図である。
【図４】本発明の液晶表示装置における印加電圧−透過率特性を表す図である。
【図５】本発明においてＴＦＴ駆動信号を用いた場合のタイミングチャートを表す図である。
【図６】従来の液晶表示装置における液晶層の配向状態を表す模式図である。
【図７】従来の液晶表示装置における印加電圧−透過率特性を表す図である。グラフ。
【図８】従来においてＴＦＴ駆動信号を用いた場合のタイミングチャートを表す図である。
【図９】本発明の他の液晶表示装置の断面概略図である。
【図１０】本発明の他の液晶表示装置の配線パターンを示す平面図である。
【図１１】本発明のさらに他の液晶表示装置の断面概略図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ、Ｃ    強誘電性液晶表示装置
1、15    偏光板
2、14,23    透明基板
3、13    保護膜
4    共通電極
5、9    層間絶縁膜
6、8    配向膜
7    液晶層
10    アクティブ素子
10ａ    ＴＦＴ素子
10ｂ    ＭＩＭ素子
11    走査電極
12    画素電極
4a、16    信号電極
17    ソースドライバ
18    ゲートドライバ
17a    データドライバ
18a    走査ドライバ
19    上基板
20    下基板
22    液晶表示画素部
Ｐ    電界効果型トランジスタ
24    誘電体層
25    反射画素電極
26    平坦化膜
27    遮光層
28    層間絶縁膜
29    単結晶シリコン基板
30    ドレイン電極
31    ソース電極
32    位相差版
21a    液晶性アクリレートの液晶骨格
21b    スメクチック層の法線方向（ラビング方向）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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