双安定液晶表示素子
【課題】
視角特性が良好で、双安定性を示す新規な構成の液晶表示素子を提供することにある。
【解決手段】
対向して配置される一対の基板と、前記一対の基板間に配置され誘電率異方性が正のネマチック液晶を含む液晶層と、を含む液晶表示素子であって、前記一対の基板の一方は、支持基板上に配置される第１電極と、前記第１電極上に配置され、第１の方向に配向規制力を有する水平配向膜と、を含み、前記一対の基板の他方は、支持基板上に配置される第２電極と、前記第２電極上に配置される絶縁層と、前記絶縁層上に配置され、一対の電極が平行に延在する領域を含む第３電極と、前記絶縁層および前記第３電極を覆って配置され、基板面内で等方的に配向規制力を有する等方水平配向領域と、第２の方向に配向規制力を有する異方水平配向領域と、が縞状に分布する混成水平配向膜と、を含み、前記一対の基板は、前記第１の方向と前記第３電極の延在方向とが基板面内で交差するよう対向配置され、前記一対の基板の少なくとも一方は、光透過性を有する。
視角特性が良好で、双安定性を示す新規な構成の液晶表示素子を提供することにある。
【解決手段】
対向して配置される一対の基板と、前記一対の基板間に配置され誘電率異方性が正のネマチック液晶を含む液晶層と、を含む液晶表示素子であって、前記一対の基板の一方は、支持基板上に配置される第１電極と、前記第１電極上に配置され、第１の方向に配向規制力を有する水平配向膜と、を含み、前記一対の基板の他方は、支持基板上に配置される第２電極と、前記第２電極上に配置される絶縁層と、前記絶縁層上に配置され、一対の電極が平行に延在する領域を含む第３電極と、前記絶縁層および前記第３電極を覆って配置され、基板面内で等方的に配向規制力を有する等方水平配向領域と、第２の方向に配向規制力を有する異方水平配向領域と、が縞状に分布する混成水平配向膜と、を含み、前記一対の基板は、前記第１の方向と前記第３電極の延在方向とが基板面内で交差するよう対向配置され、前記一対の基板の少なくとも一方は、光透過性を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双安定液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ツイステッドネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ，ＴＮ）液晶表示素子は、対向基板間に狭持された液晶層に電圧を印加することで、液晶層を構成する液晶分子の配列を制御しリターデーションを変化させ、対向基板の外側に配置される偏光板と組み合わせて、表示状態のスイッチングを行う。一般的なＴＮ液晶表示素子は、対向基板の各々に電極を形成し、対向電極の間に電圧を印加し、厚さ方向の位置の変化と共に基板面内方向にツイストしながら配列（ツイスト配列）していた液晶分子を基板に対してほぼ垂直に配列させて表示を行う。
【０００３】
特開２００２−２６８０８８には、対向基板の一方に一対の電極を形成し、一対の電極の間に電圧を印加し、ツイスト配列していた液晶分子を基板面内の一方向に配列（パラレル配列）させて表示を行うＩＰＳ（Ｉｎ−ｐｌａｎｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードＴＮ液晶表示素子が記載されている。液晶分子を基板面内方向で回転させるＩＰＳモードＴＮ液晶表示素子は、液晶分子を水平配列から基板法線方向に回転させる一般的なＴＮ液晶表示素子よりも視角特性が良好とされる。
【０００４】
特開２００７−１９２８５４には、対向基板の一方に下側電極を広く形成し、絶縁膜を挟んで一対の上側電極を形成し、下側電極と上側電極との間に電圧を印加し、ツイスト配列していた液晶分子をパラレル配列させて表示を行うＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードＴＮ液晶表示素子が記載されている。ＩＰＳモードＴＮ液晶表示素子の場合、電極上方の領域では、横方向電場が弱く、その領域に位置する液晶分子配列の変化は極めて小さい。このため、表示状態をスイッチングできる有効表示領域が相対的に狭くなるという課題があった。それに対しＦＦＳモードＴＮ液晶表示素子の場合、上側電極上方の中央部では横方向電界は極めて低いが、上側電極上方中央部からわずかでも横方向にずれると横方向電界が発生する。このため、ＩＰＳモードと比べて、液晶分子配列の変化する範囲が広くなり、有効表示領域を広く設定することができるとされる。
【０００５】
これらの液晶表示素子は、単安定型と呼ばれ、電圧無印加状態において液晶分子はただ一つの安定した配列を構成し、安定した配列とは異なる配列を保持するためには継続的な電圧印加を必要とする。
【０００６】
近年、電圧無印加状態であっても液晶分子が二つ以上の安定した配列を構成する双安定型の液晶表示素子が数多く提案されている。双安定型の液晶表示素子は、液晶分子の配列を変化させる時のみに電圧を印加すればよいため、単安定型の液晶表示素子と比較して、大幅な消費電力の抑制を可能とする。
【０００７】
特表２００２−５００３８３号には、ＺＢＤ（Ｚｅｎｉｔｈａｌ Ｂｉｓｔａｂｌｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）と称される双安定型液晶表示素子が提案されている。ＺＢＤでは、液晶層を狭持する対向基板の一方の基板面上に凹凸を有する微細な断面三角型のグレーティングが形成され、このグレーティング形状によって決定される液晶配向状態（プレチルト）は二つ以上あり、これらの配向状態は異なる極性の電圧を印加することによりスイッチングされ、各配向状態は電圧無印加時でも保持される、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２６８０８８号公報
【特許文献２】特開２００７−１９２８５４号公報
【特許文献３】特表２００２−５００３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
視角特性が良好で、双安定性を示す新規な構成の液晶表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１観点によれば、
対向して配置される一対の基板と、前記一対の基板間に配置され誘電率異方性が正のネマチック液晶を含む液晶層と、を含む液晶表示素子であって、
前記一対の基板の一方は、支持基板上に配置される第１電極と、前記第１電極上に配置され、第１の方向に配向規制力を有する水平配向膜と、を含み、
前記一対の基板の他方は、支持基板上に配置される第２電極と、前記第２電極上に配置される絶縁層と、前記絶縁層上に配置され、一対の電極が平行に延在する領域を含む第３電極と、前記絶縁層および前記第３電極を覆って配置され、基板面内で等方的に配向規制力を有する等方水平配向領域と、第２の方向に配向規制力を有する異方水平配向領域と、が縞状に分布する混成水平配向膜と、を含み、
前記一対の基板は、前記第１の方向と前記第３電極の延在方向とが基板面内で交差するよう対向配置され、
前記一対の基板の少なくとも一方は、光透過性を有する双安定液晶表示素子、
が提供される。
【００１１】
本発明の他の観点によれば、
対向して配置される一対の基板と、前記一対の基板間に配置され誘電率異方性が正のネマチック液晶を含む液晶層と、を含む液晶表示素子であって、
前記一対の基板の一方は、支持基板上に配置される第１電極と、前記第１電極上に配置され、第１の方向に一様に配向規制力を有する水平配向膜と、を含み、
前記一対の基板の他方は、支持基板上に配置される第２電極と、前記第２電極上に配置される絶縁層と、前記絶縁層上に配置され、一対の電極が平行に延在する領域を含む第３電極と、前記絶縁層および前記第３電極を覆って配置され、基板面内で等方的に配向規制力を有する等方水平配向領域と、第３の方向に配向規制力を有する垂直配向領域と、が縞状に分布する複合配向膜と、を含み、
前記一対の基板は、前記第１の方向と前記第３電極の延在方向とが基板面内で交差するよう対向配置され、
前記一対の基板の少なくとも一方は光透過性を有する双安定液晶表示素子、
が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
視角特性が良好で、双安定性を示す新規な構成の液晶表示素子を実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１Ａおよび１Ｂは、本発明者らが提供する液晶表示素子の構成を示す断面図および斜視図である。
【図２−１】および
【図２−２】図２Ａ〜２Ｃは第３の電極の形状例を示す平面図であり、図２Ｄは光配向膜処理に用いる光学系の一例を示すダイヤグラムであり、図２Ｅおよび２Ｆは各電極間の接続例を示すダイヤグラムである。
【図３】図３Ａ〜３Ｄは、作製した液晶表示素子の偏光顕微鏡写真および液晶分子配列を示す概略図である。
【図４】図４Ａおよび４Ｂは、作製した液晶表示素子の視角特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１Ａは、本発明者らが提供する液晶表示素子の基本構成図である。上側基板１０と対向する下側基板２０の間に、誘電率異方性が正（Δε＞０）のネマチック液晶を含む液晶層３０が設けられている。上側基板１０は、支持基板１１上に第１の電極１２と、水平配向膜１５と、が積重して設けられている。下側基板２０は、支持基板２１上に第２の電極２２と、絶縁層２３と、電極が縞状に配列する領域を含む第３の電極２４と、後述する特殊な配向処理が施された混成水平配向膜２５と、が積重して設けられている。さらに、第１〜３の電極を介して液晶層３０に基板法線方向と基板面内方向に選択的に電圧を印加できる駆動回路と、上下基板の外側に偏光板とが備えられる。なお、以降では、基板法線方向に印加される電圧を縦電圧、基板面内方向に印加される電圧を横電圧とする。横電圧印加方法としては、先行技術文献で挙げたＩＰＳモードおよびＦＦＳモードがある。
【００１５】
図１Ｂは、水平配向膜１５と、特殊な配向処理が施された混成水平配向膜２５および第３の電極２４と、の関係を示す斜視図である。水平配向膜１５には、基板面内で矢印Ａに示す第１の方向に強い配向規制力を有するように配向処理が全面に施されている。混成水平配向膜２５には、基板面内で等方的に配向規制力を有する等方水平配向領域２５ａと、矢印Ｂに示す第２の方向に強い配向規制力を有する異方水平配向領域２５ｂと、が矢印Ｂと直交してストライプ状に延在するように配向処理が施されている。水平配向膜１５は、その配向規制方向Ａと下側基板の電極２４の延在方向が直交するように配置され、混成水平配向膜２５は、その配向規制方向Ｂと第３の電極２４の延在方向が約４５°をなすように配置される。
【００１６】
このような液晶素子において、混成水平配向膜２５の等方水平配向領域２５ａおよび異方水平配向領域２５ｂの幅が狭いと、液晶層３０が、縦電圧印加時にはツイスト配列を構成し、横電圧印加時にはパラレル配列を構成し、電圧無印加時にはその直前の液晶分子配列を保持する性質、つまり双安定性を示すことを、本発明者らは見出した。以下に図１Ａおよび１Ｂを参照しながら、上側基板、下側基板およびそれらを用いた液晶セルの作製例について説明する。
【００１７】
最初に、上側基板１０を作製する。ＩＴＯ（酸化インジウム錫）電極層が形成されているガラス基板１１に、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程にてＩＴＯ膜をパターニングし、第１の電極となるＩＴＯ電極１２を形成する。次に、水平配向膜材料をスピンコート法にて塗布する。ホットプレートにて８０℃、３分間の仮焼成を行った後、さらに２２０℃、１時間の本焼成を行う。焼成した水平配向膜の全面に第１の方向（図１Ｂにおける矢印Ａ）でラビング処理を施し、水平配向膜１５を完成させる。実施例では、水平配向膜にプレチルト角約１〜２°を示すポリイミド膜を用い、膜厚を約５００Åとした。また、ラビング処理は押し込み量約０．３ｍｍ、ラビング強度約２０００ｍｍで行った。
【００１８】
このようにして、上側基板１０が完成する。次に、下側基板２０の作製例を示す。
【００１９】
ＩＴＯ電極層が形成されているガラス基板２１に、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程にてＩＴＯ膜をパターニングし、第２の電極となるＩＴＯ電極２２を形成する。
【００２０】
次に、アクリル系有機絶縁膜（ＪＳＲ製）をスピンコート法にて塗布し、クリーンオーブンにて２２０℃、１時間焼成する。さらに、無機絶縁膜としてＳｉＯ２膜をスパッタ法にて形成し、クリーンオーブンにて２２０℃、１時間焼成する。このようにして有機絶縁膜とＳｉＯ２膜の積層からなる絶縁層２３が完成する。なお、絶縁層は積層構造でなくてもよい。ただし、有機絶縁層の単層構造の場合、後述する第３の電極との密着性がよくない。また、ＳｉＯ２の単層構造の場合、膜厚が厚いと多孔質になりやすいため０．４〜０．８μｍ程度の膜厚が好ましいが、このとき絶縁層の膜厚が比較的薄くなるため絶縁性がよくない。したがって絶縁層は有機絶縁膜とＳｉＯ２膜の積層構造が望ましい。ＳｉＯ２はＳｉＮｘなどでもよい。実施例では、有機絶縁膜の膜厚を約１μｍ、ＳｉＯ２膜の膜厚を約０．１μｍとした。
【００２１】
絶縁層２３上にＩＴＯ膜をスパッタ法にて形成する。さらに、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程にてＩＴＯ膜をパターニングし、縞状領域を含む第３の電極２４を形成する。実施例では、ＩＴＯ電極の厚さを約１２００Åとした。
【００２２】
図２Ａ〜２Ｃは、第３の電極の形状例を示す平面図である。第３の電極は、例えばＩＰＳモードで駆動する場合には、図２Ａに示すようなそれぞれ電気的に独立した縞状の電極パターンでも、図２Ｂに示すような櫛状の電極パターンでもよい。また、ＦＦＳモードで駆動する場合には、図２Ｃに示すような電極パターンでもよいであろう。横電圧印加方法に応じて、適宜電極パターンが選択可能である。実施例では、第３の電極の幅と間隔をそれぞれ約２０μｍの縞状平行パターンとした。なお、電極間隔が大きいと、液晶分子の配列を変化させるのに必要な横電圧も高くなる傾向があるため、電極間隔は狭いほど好ましい。本発明者らの検討によれば、電極間隔が５０μｍ以上になると、横電圧を１００Ｖ程度印加してもスイッチングしない領域が発生してくることがわかった。
【００２３】
絶縁層および第３の電極を覆って水平配向膜材料をスピンコート法にて塗布する。ホットプレートにて８０℃、３分間の仮焼成を行い、その後クリーンオーブンにて２２０℃、１時間の本焼成を行う。焼成した水平配向膜２５に、第２の方向（図１Ｂにおける矢印Ｂ）にラビング処理を施す。実施例では、水平配向膜にプレチルト角約１〜２°を示すポリイミド膜を用い、膜厚を約５００Åとした。また、ラビング処理は押し込み量約０．３ｍｍ、ラビング強度約２０００ｍｍとした。ラビング処理の方向（第２の方向）は第３の電極２４が対をなして延在する方向と基板面内で約４５°をなす方向とした。
【００２４】
次に、ラビング処理を施した水平配向膜に光配向膜処理を施す。光配向膜処理とは、非偏光の紫外光を基板法線方向から配向膜に照射し、配向膜の光吸収に伴う分解反応によって、膜界面における所定方向への配向規制力を喪失させる処理である。
【００２５】
図２Ｄは、光配向膜処理に用いる光学系の一例を示す。レーザ光源４１から発せられた紫外光ＵＶは、照射時間を調整するタイマー付きシャッター４２を通過し、偏光解消素子４３を通して非偏光化される。非偏光化された紫外光ＵＶは、ビームエクスパンダー４４及びレンズ４５によって適当なビーム径に調整され、ストライプ形状のフォトマスク４６を介してラビング処理が施された水平配向膜２５に照射する。実施例では、光源に波長３２５ｎｍのヘリウム・カドミウムレーザを用いた。ストライプ状のフォトマスクは、幅・間隔がそれぞれ約０．５μｍとした。ストライプ形状の延在方向は、ラビング処理が施された第２の方向と直交する方向とした。照射強度および時間は２４．８ｍＷ／ｃｍ２、３時間とした。なお、フォトマスクと下側基板は光干渉が生じないよう配向膜に密着させ、照射する紫外光を垂直に入射することが望ましい。
【００２６】
下側基板の水平配向膜には、ラビング処理および光配向膜処理が施されることになる。その結果、光配向膜処理において紫外光が照射された領域では、所定方向への配向規制力が喪失し、基板面内で等方的に配向規制力を有する状態となる（等方水平配向領域、図１Ｂにおける領域２５ａ）。光配向膜処理において紫外光が照射されない領域では、基板面内で第２の方向に強い配向規制力を有する状態となる（異方水平配向領域、図１Ｂにおける領域２５ｂ）。完成した液晶表示素子が双安定な性質を有するためには、等方水平配向領域および異方水平配向領域の幅と、等方水平配向領域および異方水平配向領域の延在方向とラビング処理の方向（第２の方向）との角度関係と、が重要である。本発明者らの検討によれば、等方水平配向領域および異方水平配向領域の幅は、光配向膜処理における照射光の波長（およそ０．３μｍ）以上、後述する液晶層のツイスト配列における曲率半径（およそ１．０μｍ）以下であることが好ましく、等方水平配向領域および異方水平配向領域の延在方向とラビング処理の方向（第２の方向）は６５°〜９０°の範囲が好ましい。
【００２７】
このようにして、下側基板２０が完成する。
【００２８】
作製した上側基板１０と下側基板２０を用いて液晶表示素子を完成させる。上側基板１０と下側基板２０を対向配置し、基板間にΔε＞０のネマチック液晶を封入する。実施例では、上側基板１０上の水平配向膜１５にラビング処理を施した第１の方向と、下側基板２０上の第３の電極２４が対をなして延在する方向を直交して配置した。セルサイズは１０ｍｍ角程度で、セル厚ｄは約５μｍとした。また、液晶層には、メルク社製５ＣＢ（４−ｃｙａｎｏ−４’−ｐｅｎｔｙｌｂｉｐｈｅｎｙｌ）に、自然捩れピッチをｐとしたときｄ／ｐ＝１／８となるようカイラル剤を添加したものを用いた。
【００２９】
最後に、セルの表裏面に偏光板を配置し、電極取り出し端子を外部回路に接続する。偏光板は、作製した液晶表示素子のコントラストが最大となるようそれぞれの透過軸を調整し、配置した。
【００３０】
図２Ｅおよび２Ｆは、各電極の接続例を示す概略図である。ＩＰＳモードで駆動する場合、図２Ｅに示すように、第１の電極１２と第２の電極２２の間に外部回路３１を接続し、さらに対向する第３の電極２４間に外部回路３２を接続する。電極１２，２２によって液晶層３０に縦電圧の印加が可能となり、対向電極２４によって液晶層３０に横電圧の印加が可能となる。また、ＦＦＳモードで駆動する場合は、図２Ｆに示すように横電圧として電極２２と電極２４の間に電圧を印加する。それぞれの接続方法において、縦電圧と横電圧を選択的に印加することが可能である。
【００３１】
図３Ａおよび３Ｂは、作製した液晶表示素子における縦電圧印加時と横電圧印加時の偏光顕微鏡観察写真であり、図３Ｃおよび３Ｄは、それぞれの液晶分子配列を示す概略図である。図３Ａおよび３Ｂの偏光顕微鏡写真は、ともに同じスケールである。縦電圧および横電圧は、それぞれ８０Ｖ／１００ｍｓの矩形電圧を印加した。作製直後の液晶表示素子は図３Ａに示すように明状態を示し、上側基板界面の液晶分子は第１の方向Ａに沿って配向し、下側基板界面の液晶分子は第１の方向Ａに概ね直交する方向に配向する、つまり図３Ｃに示すような安定的なツイスト配列を構成すると考えられる。横電圧が印加されると、液晶表示素子は図３Ｂの点線部に示すように暗状態（縦横およそ３０μｍ）を示し、下側基板界面の液晶分子は第１の方向Ａに概ね沿う方向に配向して、図３Ｄに示すような準安定的なパラレル配列を構成すると考えられる。本発明者らは、電圧無印加状態で１ヶ月以上準安定状態を保持することを確認した。縦電圧が印加されると、下側基板界面の液晶分子は再度第１の方向Ａに概ね直交する方向に配向して、ツイスト配列を構成すると考えられる。
【００３２】
図４Ａおよび４Ｂは、作製した液晶表示素子の視角特性を示すグラフである。縦軸は、光源強度を１００％としたときの液晶表示素子の透過率を示し、横軸は基板法線方向を０°として上側基板におけるラビング処理方向（第１の方向）に沿う視角特性（図３Ａ）と、下側基板におけるラビング処理方向（第２の方向）に沿う視角特性（図３Ｂ）を示している。また、同グラフには、縦電圧が印加され液晶分子がツイスト配列を構成しているとき（明状態）の視角特性と、横電圧が印加され液晶分子がパラレル配列を構成しているとき（暗状態）の視角特性もそれぞれ示されている。駆動条件は１００Ｖ／１００Ｈｚであり、横電圧印加方法はＦＦＳモードとした。これらグラフから作製した液晶表示素子の視角特性は、明・暗状態ともに極めてフラットに近く、ほぼ均一な透過率を示すことがわかった。液晶分子の配列が基板面内でスイッチングしているため、フラットな視角特性を示すと理解することができる。
【００３３】
以上示したように、液晶表示素子を構成する一対の基板の一方の水平配向膜に、基板面内で等方的に配向規制力を有する領域と、第２の方向に配向規制力を有する領域と、を所定の幅および第２の方向との角度関係で形成し、かつ、横電圧・縦電圧印加可能な電極構成を備えることで、視角特性が良好で新規な構造の双安定液晶表示素子を得ることが可能となる。なお、実施例では下側基板における配向膜が水平配向膜である場合を示したが、紫外線を照射することで等方水平配向となる垂直配向膜でもかまわない。本発明者らのさらなる検討によれば、異方水平配向領域のプレチルト角が大きいほど、より安定した配向状態を示すことが確認された。したがって、下側基板の配向膜は、基板面内で等方的に配向規制力を有する等方水平配向領域と、第３の方向に強い配向規制力を有する垂直配向領域とから成る複合配向膜がより好ましいと考えられる。
【００３４】
このような双安定液晶表示素子の形態および用途は、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末、電子ペーパー等、適宜選定可能である。例えば、実施例に示した液晶表示素子を１つの画素としてマトリクス状に配置し、第１の電極と第３の電極とをそれぞれ走査線に、第２の電極を信号線に接続し、単純マトリクス駆動にて選択的に各画素の明／暗状態を実現し、所望の文字や画像を表示する双安定液晶表示装置を構成することも可能であろう。この液晶表示装置は、双安定な性質を有しているためＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのアクティブ素子を用いずに長時間所望の表示を電圧無印加で保持することが可能である。また、光透過率の視角依存性が低いため、良好に文字や画像を視認することができるであろう。なお、液晶表示素子の駆動方式としてはＴＦＴを用いたアクティブ駆動方式を用いても良い。ただし１画素に対して横電圧印加用と縦電圧印加用の２つのトランジスタが必要となる。
【００３５】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限られるものではない。
【００３６】
例えば、上下基板の作製において、有機絶縁膜および配向膜材料の塗布はスピンコート法に限らず、フレキソ印刷法ないしインクジェット印刷法などで行ってもかまわない。同様に、ＩＴＯおよびＳｉＯ２の形成においても、スパッタ法に限らず、真空蒸着法、イオンビーム法もしくはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などを用いてもよい。
【００３７】
また、図１Ｂにおける上側配向膜の配向規制方向Ａ（第１の方向）および下側配向膜の配向規制方向Ｂ（第２の方向）は、それぞれ逆向きであってもよく、また第３の電極２４の延在方向に対して直交および４５°の角度関係に限られない。第３の電極は、基板面内で第１の方向と交差し、第１の方向成分を含んで横電圧印加できるよう延在していればよい。
【００３８】
さらに、実施例では上下基板がガラス基板や透明電極など光透過性を有する部材で構成される透過型の液晶表示素子について示したが、上下基板の一方を光反射性を有する部材で構成する、または一方の基板側に配置される偏光板に代えて光反射板を設けることにより、反射型の液晶表示素子を構成することも可能であろう。
【００３９】
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 上側基板、
１１ 上側支持基板、
１２ 第１の電極、
１５ 上側配向膜、
２０ 下側基板、
２１ 下側支持基板、
２２ 第２の電極、
２３ 絶縁層
２４ 第３の電極、
２５ 下側配向膜、
３０ 液晶層、
３１ 駆動回路、
４１ レーザ光源、
４３ 偏光解消素子、
４６ フォトマスク。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双安定液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ツイステッドネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ，ＴＮ）液晶表示素子は、対向基板間に狭持された液晶層に電圧を印加することで、液晶層を構成する液晶分子の配列を制御しリターデーションを変化させ、対向基板の外側に配置される偏光板と組み合わせて、表示状態のスイッチングを行う。一般的なＴＮ液晶表示素子は、対向基板の各々に電極を形成し、対向電極の間に電圧を印加し、厚さ方向の位置の変化と共に基板面内方向にツイストしながら配列（ツイスト配列）していた液晶分子を基板に対してほぼ垂直に配列させて表示を行う。
【０００３】
特開２００２−２６８０８８には、対向基板の一方に一対の電極を形成し、一対の電極の間に電圧を印加し、ツイスト配列していた液晶分子を基板面内の一方向に配列（パラレル配列）させて表示を行うＩＰＳ（Ｉｎ−ｐｌａｎｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードＴＮ液晶表示素子が記載されている。液晶分子を基板面内方向で回転させるＩＰＳモードＴＮ液晶表示素子は、液晶分子を水平配列から基板法線方向に回転させる一般的なＴＮ液晶表示素子よりも視角特性が良好とされる。
【０００４】
特開２００７−１９２８５４には、対向基板の一方に下側電極を広く形成し、絶縁膜を挟んで一対の上側電極を形成し、下側電極と上側電極との間に電圧を印加し、ツイスト配列していた液晶分子をパラレル配列させて表示を行うＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードＴＮ液晶表示素子が記載されている。ＩＰＳモードＴＮ液晶表示素子の場合、電極上方の領域では、横方向電場が弱く、その領域に位置する液晶分子配列の変化は極めて小さい。このため、表示状態をスイッチングできる有効表示領域が相対的に狭くなるという課題があった。それに対しＦＦＳモードＴＮ液晶表示素子の場合、上側電極上方の中央部では横方向電界は極めて低いが、上側電極上方中央部からわずかでも横方向にずれると横方向電界が発生する。このため、ＩＰＳモードと比べて、液晶分子配列の変化する範囲が広くなり、有効表示領域を広く設定することができるとされる。
【０００５】
これらの液晶表示素子は、単安定型と呼ばれ、電圧無印加状態において液晶分子はただ一つの安定した配列を構成し、安定した配列とは異なる配列を保持するためには継続的な電圧印加を必要とする。
【０００６】
近年、電圧無印加状態であっても液晶分子が二つ以上の安定した配列を構成する双安定型の液晶表示素子が数多く提案されている。双安定型の液晶表示素子は、液晶分子の配列を変化させる時のみに電圧を印加すればよいため、単安定型の液晶表示素子と比較して、大幅な消費電力の抑制を可能とする。
【０００７】
特表２００２−５００３８３号には、ＺＢＤ（Ｚｅｎｉｔｈａｌ Ｂｉｓｔａｂｌｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）と称される双安定型液晶表示素子が提案されている。ＺＢＤでは、液晶層を狭持する対向基板の一方の基板面上に凹凸を有する微細な断面三角型のグレーティングが形成され、このグレーティング形状によって決定される液晶配向状態（プレチルト）は二つ以上あり、これらの配向状態は異なる極性の電圧を印加することによりスイッチングされ、各配向状態は電圧無印加時でも保持される、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２６８０８８号公報
【特許文献２】特開２００７−１９２８５４号公報
【特許文献３】特表２００２−５００３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
視角特性が良好で、双安定性を示す新規な構成の液晶表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１観点によれば、
対向して配置される一対の基板と、前記一対の基板間に配置され誘電率異方性が正のネマチック液晶を含む液晶層と、を含む液晶表示素子であって、
前記一対の基板の一方は、支持基板上に配置される第１電極と、前記第１電極上に配置され、第１の方向に配向規制力を有する水平配向膜と、を含み、
前記一対の基板の他方は、支持基板上に配置される第２電極と、前記第２電極上に配置される絶縁層と、前記絶縁層上に配置され、一対の電極が平行に延在する領域を含む第３電極と、前記絶縁層および前記第３電極を覆って配置され、基板面内で等方的に配向規制力を有する等方水平配向領域と、第２の方向に配向規制力を有する異方水平配向領域と、が縞状に分布する混成水平配向膜と、を含み、
前記一対の基板は、前記第１の方向と前記第３電極の延在方向とが基板面内で交差するよう対向配置され、
前記一対の基板の少なくとも一方は、光透過性を有する双安定液晶表示素子、
が提供される。
【００１１】
本発明の他の観点によれば、
対向して配置される一対の基板と、前記一対の基板間に配置され誘電率異方性が正のネマチック液晶を含む液晶層と、を含む液晶表示素子であって、
前記一対の基板の一方は、支持基板上に配置される第１電極と、前記第１電極上に配置され、第１の方向に一様に配向規制力を有する水平配向膜と、を含み、
前記一対の基板の他方は、支持基板上に配置される第２電極と、前記第２電極上に配置される絶縁層と、前記絶縁層上に配置され、一対の電極が平行に延在する領域を含む第３電極と、前記絶縁層および前記第３電極を覆って配置され、基板面内で等方的に配向規制力を有する等方水平配向領域と、第３の方向に配向規制力を有する垂直配向領域と、が縞状に分布する複合配向膜と、を含み、
前記一対の基板は、前記第１の方向と前記第３電極の延在方向とが基板面内で交差するよう対向配置され、
前記一対の基板の少なくとも一方は光透過性を有する双安定液晶表示素子、
が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
視角特性が良好で、双安定性を示す新規な構成の液晶表示素子を実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１Ａおよび１Ｂは、本発明者らが提供する液晶表示素子の構成を示す断面図および斜視図である。
【図２−１】および
【図２−２】図２Ａ〜２Ｃは第３の電極の形状例を示す平面図であり、図２Ｄは光配向膜処理に用いる光学系の一例を示すダイヤグラムであり、図２Ｅおよび２Ｆは各電極間の接続例を示すダイヤグラムである。
【図３】図３Ａ〜３Ｄは、作製した液晶表示素子の偏光顕微鏡写真および液晶分子配列を示す概略図である。
【図４】図４Ａおよび４Ｂは、作製した液晶表示素子の視角特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１Ａは、本発明者らが提供する液晶表示素子の基本構成図である。上側基板１０と対向する下側基板２０の間に、誘電率異方性が正（Δε＞０）のネマチック液晶を含む液晶層３０が設けられている。上側基板１０は、支持基板１１上に第１の電極１２と、水平配向膜１５と、が積重して設けられている。下側基板２０は、支持基板２１上に第２の電極２２と、絶縁層２３と、電極が縞状に配列する領域を含む第３の電極２４と、後述する特殊な配向処理が施された混成水平配向膜２５と、が積重して設けられている。さらに、第１〜３の電極を介して液晶層３０に基板法線方向と基板面内方向に選択的に電圧を印加できる駆動回路と、上下基板の外側に偏光板とが備えられる。なお、以降では、基板法線方向に印加される電圧を縦電圧、基板面内方向に印加される電圧を横電圧とする。横電圧印加方法としては、先行技術文献で挙げたＩＰＳモードおよびＦＦＳモードがある。
【００１５】
図１Ｂは、水平配向膜１５と、特殊な配向処理が施された混成水平配向膜２５および第３の電極２４と、の関係を示す斜視図である。水平配向膜１５には、基板面内で矢印Ａに示す第１の方向に強い配向規制力を有するように配向処理が全面に施されている。混成水平配向膜２５には、基板面内で等方的に配向規制力を有する等方水平配向領域２５ａと、矢印Ｂに示す第２の方向に強い配向規制力を有する異方水平配向領域２５ｂと、が矢印Ｂと直交してストライプ状に延在するように配向処理が施されている。水平配向膜１５は、その配向規制方向Ａと下側基板の電極２４の延在方向が直交するように配置され、混成水平配向膜２５は、その配向規制方向Ｂと第３の電極２４の延在方向が約４５°をなすように配置される。
【００１６】
このような液晶素子において、混成水平配向膜２５の等方水平配向領域２５ａおよび異方水平配向領域２５ｂの幅が狭いと、液晶層３０が、縦電圧印加時にはツイスト配列を構成し、横電圧印加時にはパラレル配列を構成し、電圧無印加時にはその直前の液晶分子配列を保持する性質、つまり双安定性を示すことを、本発明者らは見出した。以下に図１Ａおよび１Ｂを参照しながら、上側基板、下側基板およびそれらを用いた液晶セルの作製例について説明する。
【００１７】
最初に、上側基板１０を作製する。ＩＴＯ（酸化インジウム錫）電極層が形成されているガラス基板１１に、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程にてＩＴＯ膜をパターニングし、第１の電極となるＩＴＯ電極１２を形成する。次に、水平配向膜材料をスピンコート法にて塗布する。ホットプレートにて８０℃、３分間の仮焼成を行った後、さらに２２０℃、１時間の本焼成を行う。焼成した水平配向膜の全面に第１の方向（図１Ｂにおける矢印Ａ）でラビング処理を施し、水平配向膜１５を完成させる。実施例では、水平配向膜にプレチルト角約１〜２°を示すポリイミド膜を用い、膜厚を約５００Åとした。また、ラビング処理は押し込み量約０．３ｍｍ、ラビング強度約２０００ｍｍで行った。
【００１８】
このようにして、上側基板１０が完成する。次に、下側基板２０の作製例を示す。
【００１９】
ＩＴＯ電極層が形成されているガラス基板２１に、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程にてＩＴＯ膜をパターニングし、第２の電極となるＩＴＯ電極２２を形成する。
【００２０】
次に、アクリル系有機絶縁膜（ＪＳＲ製）をスピンコート法にて塗布し、クリーンオーブンにて２２０℃、１時間焼成する。さらに、無機絶縁膜としてＳｉＯ２膜をスパッタ法にて形成し、クリーンオーブンにて２２０℃、１時間焼成する。このようにして有機絶縁膜とＳｉＯ２膜の積層からなる絶縁層２３が完成する。なお、絶縁層は積層構造でなくてもよい。ただし、有機絶縁層の単層構造の場合、後述する第３の電極との密着性がよくない。また、ＳｉＯ２の単層構造の場合、膜厚が厚いと多孔質になりやすいため０．４〜０．８μｍ程度の膜厚が好ましいが、このとき絶縁層の膜厚が比較的薄くなるため絶縁性がよくない。したがって絶縁層は有機絶縁膜とＳｉＯ２膜の積層構造が望ましい。ＳｉＯ２はＳｉＮｘなどでもよい。実施例では、有機絶縁膜の膜厚を約１μｍ、ＳｉＯ２膜の膜厚を約０．１μｍとした。
【００２１】
絶縁層２３上にＩＴＯ膜をスパッタ法にて形成する。さらに、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程にてＩＴＯ膜をパターニングし、縞状領域を含む第３の電極２４を形成する。実施例では、ＩＴＯ電極の厚さを約１２００Åとした。
【００２２】
図２Ａ〜２Ｃは、第３の電極の形状例を示す平面図である。第３の電極は、例えばＩＰＳモードで駆動する場合には、図２Ａに示すようなそれぞれ電気的に独立した縞状の電極パターンでも、図２Ｂに示すような櫛状の電極パターンでもよい。また、ＦＦＳモードで駆動する場合には、図２Ｃに示すような電極パターンでもよいであろう。横電圧印加方法に応じて、適宜電極パターンが選択可能である。実施例では、第３の電極の幅と間隔をそれぞれ約２０μｍの縞状平行パターンとした。なお、電極間隔が大きいと、液晶分子の配列を変化させるのに必要な横電圧も高くなる傾向があるため、電極間隔は狭いほど好ましい。本発明者らの検討によれば、電極間隔が５０μｍ以上になると、横電圧を１００Ｖ程度印加してもスイッチングしない領域が発生してくることがわかった。
【００２３】
絶縁層および第３の電極を覆って水平配向膜材料をスピンコート法にて塗布する。ホットプレートにて８０℃、３分間の仮焼成を行い、その後クリーンオーブンにて２２０℃、１時間の本焼成を行う。焼成した水平配向膜２５に、第２の方向（図１Ｂにおける矢印Ｂ）にラビング処理を施す。実施例では、水平配向膜にプレチルト角約１〜２°を示すポリイミド膜を用い、膜厚を約５００Åとした。また、ラビング処理は押し込み量約０．３ｍｍ、ラビング強度約２０００ｍｍとした。ラビング処理の方向（第２の方向）は第３の電極２４が対をなして延在する方向と基板面内で約４５°をなす方向とした。
【００２４】
次に、ラビング処理を施した水平配向膜に光配向膜処理を施す。光配向膜処理とは、非偏光の紫外光を基板法線方向から配向膜に照射し、配向膜の光吸収に伴う分解反応によって、膜界面における所定方向への配向規制力を喪失させる処理である。
【００２５】
図２Ｄは、光配向膜処理に用いる光学系の一例を示す。レーザ光源４１から発せられた紫外光ＵＶは、照射時間を調整するタイマー付きシャッター４２を通過し、偏光解消素子４３を通して非偏光化される。非偏光化された紫外光ＵＶは、ビームエクスパンダー４４及びレンズ４５によって適当なビーム径に調整され、ストライプ形状のフォトマスク４６を介してラビング処理が施された水平配向膜２５に照射する。実施例では、光源に波長３２５ｎｍのヘリウム・カドミウムレーザを用いた。ストライプ状のフォトマスクは、幅・間隔がそれぞれ約０．５μｍとした。ストライプ形状の延在方向は、ラビング処理が施された第２の方向と直交する方向とした。照射強度および時間は２４．８ｍＷ／ｃｍ２、３時間とした。なお、フォトマスクと下側基板は光干渉が生じないよう配向膜に密着させ、照射する紫外光を垂直に入射することが望ましい。
【００２６】
下側基板の水平配向膜には、ラビング処理および光配向膜処理が施されることになる。その結果、光配向膜処理において紫外光が照射された領域では、所定方向への配向規制力が喪失し、基板面内で等方的に配向規制力を有する状態となる（等方水平配向領域、図１Ｂにおける領域２５ａ）。光配向膜処理において紫外光が照射されない領域では、基板面内で第２の方向に強い配向規制力を有する状態となる（異方水平配向領域、図１Ｂにおける領域２５ｂ）。完成した液晶表示素子が双安定な性質を有するためには、等方水平配向領域および異方水平配向領域の幅と、等方水平配向領域および異方水平配向領域の延在方向とラビング処理の方向（第２の方向）との角度関係と、が重要である。本発明者らの検討によれば、等方水平配向領域および異方水平配向領域の幅は、光配向膜処理における照射光の波長（およそ０．３μｍ）以上、後述する液晶層のツイスト配列における曲率半径（およそ１．０μｍ）以下であることが好ましく、等方水平配向領域および異方水平配向領域の延在方向とラビング処理の方向（第２の方向）は６５°〜９０°の範囲が好ましい。
【００２７】
このようにして、下側基板２０が完成する。
【００２８】
作製した上側基板１０と下側基板２０を用いて液晶表示素子を完成させる。上側基板１０と下側基板２０を対向配置し、基板間にΔε＞０のネマチック液晶を封入する。実施例では、上側基板１０上の水平配向膜１５にラビング処理を施した第１の方向と、下側基板２０上の第３の電極２４が対をなして延在する方向を直交して配置した。セルサイズは１０ｍｍ角程度で、セル厚ｄは約５μｍとした。また、液晶層には、メルク社製５ＣＢ（４−ｃｙａｎｏ−４’−ｐｅｎｔｙｌｂｉｐｈｅｎｙｌ）に、自然捩れピッチをｐとしたときｄ／ｐ＝１／８となるようカイラル剤を添加したものを用いた。
【００２９】
最後に、セルの表裏面に偏光板を配置し、電極取り出し端子を外部回路に接続する。偏光板は、作製した液晶表示素子のコントラストが最大となるようそれぞれの透過軸を調整し、配置した。
【００３０】
図２Ｅおよび２Ｆは、各電極の接続例を示す概略図である。ＩＰＳモードで駆動する場合、図２Ｅに示すように、第１の電極１２と第２の電極２２の間に外部回路３１を接続し、さらに対向する第３の電極２４間に外部回路３２を接続する。電極１２，２２によって液晶層３０に縦電圧の印加が可能となり、対向電極２４によって液晶層３０に横電圧の印加が可能となる。また、ＦＦＳモードで駆動する場合は、図２Ｆに示すように横電圧として電極２２と電極２４の間に電圧を印加する。それぞれの接続方法において、縦電圧と横電圧を選択的に印加することが可能である。
【００３１】
図３Ａおよび３Ｂは、作製した液晶表示素子における縦電圧印加時と横電圧印加時の偏光顕微鏡観察写真であり、図３Ｃおよび３Ｄは、それぞれの液晶分子配列を示す概略図である。図３Ａおよび３Ｂの偏光顕微鏡写真は、ともに同じスケールである。縦電圧および横電圧は、それぞれ８０Ｖ／１００ｍｓの矩形電圧を印加した。作製直後の液晶表示素子は図３Ａに示すように明状態を示し、上側基板界面の液晶分子は第１の方向Ａに沿って配向し、下側基板界面の液晶分子は第１の方向Ａに概ね直交する方向に配向する、つまり図３Ｃに示すような安定的なツイスト配列を構成すると考えられる。横電圧が印加されると、液晶表示素子は図３Ｂの点線部に示すように暗状態（縦横およそ３０μｍ）を示し、下側基板界面の液晶分子は第１の方向Ａに概ね沿う方向に配向して、図３Ｄに示すような準安定的なパラレル配列を構成すると考えられる。本発明者らは、電圧無印加状態で１ヶ月以上準安定状態を保持することを確認した。縦電圧が印加されると、下側基板界面の液晶分子は再度第１の方向Ａに概ね直交する方向に配向して、ツイスト配列を構成すると考えられる。
【００３２】
図４Ａおよび４Ｂは、作製した液晶表示素子の視角特性を示すグラフである。縦軸は、光源強度を１００％としたときの液晶表示素子の透過率を示し、横軸は基板法線方向を０°として上側基板におけるラビング処理方向（第１の方向）に沿う視角特性（図３Ａ）と、下側基板におけるラビング処理方向（第２の方向）に沿う視角特性（図３Ｂ）を示している。また、同グラフには、縦電圧が印加され液晶分子がツイスト配列を構成しているとき（明状態）の視角特性と、横電圧が印加され液晶分子がパラレル配列を構成しているとき（暗状態）の視角特性もそれぞれ示されている。駆動条件は１００Ｖ／１００Ｈｚであり、横電圧印加方法はＦＦＳモードとした。これらグラフから作製した液晶表示素子の視角特性は、明・暗状態ともに極めてフラットに近く、ほぼ均一な透過率を示すことがわかった。液晶分子の配列が基板面内でスイッチングしているため、フラットな視角特性を示すと理解することができる。
【００３３】
以上示したように、液晶表示素子を構成する一対の基板の一方の水平配向膜に、基板面内で等方的に配向規制力を有する領域と、第２の方向に配向規制力を有する領域と、を所定の幅および第２の方向との角度関係で形成し、かつ、横電圧・縦電圧印加可能な電極構成を備えることで、視角特性が良好で新規な構造の双安定液晶表示素子を得ることが可能となる。なお、実施例では下側基板における配向膜が水平配向膜である場合を示したが、紫外線を照射することで等方水平配向となる垂直配向膜でもかまわない。本発明者らのさらなる検討によれば、異方水平配向領域のプレチルト角が大きいほど、より安定した配向状態を示すことが確認された。したがって、下側基板の配向膜は、基板面内で等方的に配向規制力を有する等方水平配向領域と、第３の方向に強い配向規制力を有する垂直配向領域とから成る複合配向膜がより好ましいと考えられる。
【００３４】
このような双安定液晶表示素子の形態および用途は、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末、電子ペーパー等、適宜選定可能である。例えば、実施例に示した液晶表示素子を１つの画素としてマトリクス状に配置し、第１の電極と第３の電極とをそれぞれ走査線に、第２の電極を信号線に接続し、単純マトリクス駆動にて選択的に各画素の明／暗状態を実現し、所望の文字や画像を表示する双安定液晶表示装置を構成することも可能であろう。この液晶表示装置は、双安定な性質を有しているためＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのアクティブ素子を用いずに長時間所望の表示を電圧無印加で保持することが可能である。また、光透過率の視角依存性が低いため、良好に文字や画像を視認することができるであろう。なお、液晶表示素子の駆動方式としてはＴＦＴを用いたアクティブ駆動方式を用いても良い。ただし１画素に対して横電圧印加用と縦電圧印加用の２つのトランジスタが必要となる。
【００３５】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限られるものではない。
【００３６】
例えば、上下基板の作製において、有機絶縁膜および配向膜材料の塗布はスピンコート法に限らず、フレキソ印刷法ないしインクジェット印刷法などで行ってもかまわない。同様に、ＩＴＯおよびＳｉＯ２の形成においても、スパッタ法に限らず、真空蒸着法、イオンビーム法もしくはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などを用いてもよい。
【００３７】
また、図１Ｂにおける上側配向膜の配向規制方向Ａ（第１の方向）および下側配向膜の配向規制方向Ｂ（第２の方向）は、それぞれ逆向きであってもよく、また第３の電極２４の延在方向に対して直交および４５°の角度関係に限られない。第３の電極は、基板面内で第１の方向と交差し、第１の方向成分を含んで横電圧印加できるよう延在していればよい。
【００３８】
さらに、実施例では上下基板がガラス基板や透明電極など光透過性を有する部材で構成される透過型の液晶表示素子について示したが、上下基板の一方を光反射性を有する部材で構成する、または一方の基板側に配置される偏光板に代えて光反射板を設けることにより、反射型の液晶表示素子を構成することも可能であろう。
【００３９】
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 上側基板、
１１ 上側支持基板、
１２ 第１の電極、
１５ 上側配向膜、
２０ 下側基板、
２１ 下側支持基板、
２２ 第２の電極、
２３ 絶縁層
２４ 第３の電極、
２５ 下側配向膜、
３０ 液晶層、
３１ 駆動回路、
４１ レーザ光源、
４３ 偏光解消素子、
４６ フォトマスク。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置される一対の基板と、前記一対の基板間に配置され誘電率異方性が正のネマチック液晶を含む液晶層と、を含む液晶表示素子であって、
前記一対の基板の一方は、支持基板上に配置される第１電極と、前記第１電極上に配置され、第１の方向に配向規制力を有する水平配向膜と、を含み、
前記一対の基板の他方は、支持基板上に配置される第２電極と、前記第２電極上に配置される絶縁層と、前記絶縁層上に配置され、一対の電極が平行に延在する領域を含む第３電極と、前記絶縁層および前記第３電極を覆って配置され、基板面内で等方的に配向規制力を有する等方水平配向領域と、第２の方向に配向規制力を有する異方水平配向領域と、が縞状に分布する混成水平配向膜と、を含み、
前記一対の基板は、前記第１の方向と前記第３電極の延在方向とが基板面内で交差するよう対向配置され、
前記一対の基板の少なくとも一方は、光透過性を有する双安定液晶表示素子。
【請求項２】
前記等方水平配向領域および前記異方水平配向領域の幅は、０．３μｍ〜１．０μｍである請求項１記載の双安定液晶表示素子。
【請求項３】
前記等方水平配向領域および前記異方水平配向領域が縞状で延在する方向は、前記第２の方向と基板面内で６５°〜９０°をなす方向である請求項１または２記載の双安定液晶表示素子。
【請求項４】
対向して配置される一対の基板と、前記一対の基板間に配置され誘電率異方性が正のネマチック液晶を含む液晶層と、を含む液晶表示素子であって、
前記一対の基板の一方は、支持基板上に配置される第１電極と、前記第１電極上に配置され、第１の方向に一様に配向規制力を有する水平配向膜と、を含み、
前記一対の基板の他方は、支持基板上に配置される第２電極と、前記第２電極上に配置される絶縁層と、前記絶縁層上に配置され、一対の電極が平行に延在する領域を含む第３電極と、前記絶縁層および前記第３電極を覆って配置され、基板面内で等方的に配向規制力を有する等方水平配向領域と、第３の方向に配向規制力を有する垂直配向領域と、が縞状に分布する複合配向膜と、を含み、
前記一対の基板は、前記第１の方向と前記第３電極の延在方向とが基板面内で交差するよう対向配置され、
前記一対の基板の少なくとも一方は光透過性を有する双安定液晶表示素子。
【請求項５】
前記等方水平配向領域および前記垂直配向領域の幅は、０．３μｍ〜１．０μｍである請求項４記載の双安定液晶表示素子。
【請求項６】
前記等方水平配向領域および前記垂直配向領域が縞状で延在する方向は、前記第３の方向と基板面内で６５°〜９０°をなす方向である請求項４または５記載の双安定液晶表示素子。
【請求項７】
前記第１電極と前記第２電極の間と、前記第２電極と前記第３電極の間に、それぞれ電圧を印加する駆動回路を有する請求項１〜６いずれか１項記載の双安定液晶表示素子。
【請求項８】
前記第１電極と前記第２電極の間と、対をなす前記第３電極の各々の間に、それぞれ電圧を印加する駆動回路を有する請求項１〜６いずれか１項記載の双安定液晶表示素子。
【請求項９】
前記液晶層は、カイラル剤を含む請求項１〜８いずれか１項記載の双安定液晶表示素子。
【請求項１】
対向して配置される一対の基板と、前記一対の基板間に配置され誘電率異方性が正のネマチック液晶を含む液晶層と、を含む液晶表示素子であって、
前記一対の基板の一方は、支持基板上に配置される第１電極と、前記第１電極上に配置され、第１の方向に配向規制力を有する水平配向膜と、を含み、
前記一対の基板の他方は、支持基板上に配置される第２電極と、前記第２電極上に配置される絶縁層と、前記絶縁層上に配置され、一対の電極が平行に延在する領域を含む第３電極と、前記絶縁層および前記第３電極を覆って配置され、基板面内で等方的に配向規制力を有する等方水平配向領域と、第２の方向に配向規制力を有する異方水平配向領域と、が縞状に分布する混成水平配向膜と、を含み、
前記一対の基板は、前記第１の方向と前記第３電極の延在方向とが基板面内で交差するよう対向配置され、
前記一対の基板の少なくとも一方は、光透過性を有する双安定液晶表示素子。
【請求項２】
前記等方水平配向領域および前記異方水平配向領域の幅は、０．３μｍ〜１．０μｍである請求項１記載の双安定液晶表示素子。
【請求項３】
前記等方水平配向領域および前記異方水平配向領域が縞状で延在する方向は、前記第２の方向と基板面内で６５°〜９０°をなす方向である請求項１または２記載の双安定液晶表示素子。
【請求項４】
対向して配置される一対の基板と、前記一対の基板間に配置され誘電率異方性が正のネマチック液晶を含む液晶層と、を含む液晶表示素子であって、
前記一対の基板の一方は、支持基板上に配置される第１電極と、前記第１電極上に配置され、第１の方向に一様に配向規制力を有する水平配向膜と、を含み、
前記一対の基板の他方は、支持基板上に配置される第２電極と、前記第２電極上に配置される絶縁層と、前記絶縁層上に配置され、一対の電極が平行に延在する領域を含む第３電極と、前記絶縁層および前記第３電極を覆って配置され、基板面内で等方的に配向規制力を有する等方水平配向領域と、第３の方向に配向規制力を有する垂直配向領域と、が縞状に分布する複合配向膜と、を含み、
前記一対の基板は、前記第１の方向と前記第３電極の延在方向とが基板面内で交差するよう対向配置され、
前記一対の基板の少なくとも一方は光透過性を有する双安定液晶表示素子。
【請求項５】
前記等方水平配向領域および前記垂直配向領域の幅は、０．３μｍ〜１．０μｍである請求項４記載の双安定液晶表示素子。
【請求項６】
前記等方水平配向領域および前記垂直配向領域が縞状で延在する方向は、前記第３の方向と基板面内で６５°〜９０°をなす方向である請求項４または５記載の双安定液晶表示素子。
【請求項７】
前記第１電極と前記第２電極の間と、前記第２電極と前記第３電極の間に、それぞれ電圧を印加する駆動回路を有する請求項１〜６いずれか１項記載の双安定液晶表示素子。
【請求項８】
前記第１電極と前記第２電極の間と、対をなす前記第３電極の各々の間に、それぞれ電圧を印加する駆動回路を有する請求項１〜６いずれか１項記載の双安定液晶表示素子。
【請求項９】
前記液晶層は、カイラル剤を含む請求項１〜８いずれか１項記載の双安定液晶表示素子。
【図１】
【図２−１】
【図２−２】
【図４】
【図３】
【図２−１】
【図２−２】
【図４】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−３１７８（Ｐ２０１２−３１７８Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４０３７６（Ｐ２０１０−１４０３７６）
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【出願人】（３０４０２１２８８）国立大学法人長岡技術科学大学 (458)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【出願人】（３０４０２１２８８）国立大学法人長岡技術科学大学 (458)
【Ｆターム（参考）】
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