JPH11218752A - 液晶電気光学素子 - Google Patents
液晶電気光学素子Info
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- JPH11218752A JPH11218752A JP10331030A JP33103098A JPH11218752A JP H11218752 A JPH11218752 A JP H11218752A JP 10331030 A JP10331030 A JP 10331030A JP 33103098 A JP33103098 A JP 33103098A JP H11218752 A JPH11218752 A JP H11218752A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】コントラストが良好な液晶電気光学素子を提供
することを目的とする。 【解決手段】液晶セルに反射機能を有する反射部材を設
け、反射両面が平面状の選択反射部材を液晶セルの光入
射側に配置してなることを特徴とする。
することを目的とする。 【解決手段】液晶セルに反射機能を有する反射部材を設
け、反射両面が平面状の選択反射部材を液晶セルの光入
射側に配置してなることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子、液
晶テレビ、液晶プロジェクター等に使用される液晶電気
光学素子の構造、表示方法に関する。
晶テレビ、液晶プロジェクター等に使用される液晶電気
光学素子の構造、表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の液晶電気光学素子は図３に示す如
く対向した２枚の透明電極、あるいは回路素子１７を有
する基板２の間にシール部５により液晶７を挟持した液
晶セルと、この液晶セルを挟んで両側に配置した偏光板
１から成り立つ。また特に視角補償のために、上記液晶
電気セル以外の光学的異方体１１をさらに備えることも
ある。
く対向した２枚の透明電極、あるいは回路素子１７を有
する基板２の間にシール部５により液晶７を挟持した液
晶セルと、この液晶セルを挟んで両側に配置した偏光板
１から成り立つ。また特に視角補償のために、上記液晶
電気セル以外の光学的異方体１１をさらに備えることも
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、表示体に要求さ
れる表示可能画素数の増加にともない、液晶電気光学素
子の基板上に形成される回路素子数が急増している。透
過型の液晶セルの場合、透過できる光量はこれにともな
い減少するため、結果として得られる液晶電気光学素子
は表示可能画素数は増加するが、コントラストが低く、
暗い画像しか得られない傾向があった。これを改善する
ために、バックライトの採用、及び該バックライトの光
量の増加、あるいは回路素子の構造、設計の改良がなさ
れているが、効果は不十分であった。
れる表示可能画素数の増加にともない、液晶電気光学素
子の基板上に形成される回路素子数が急増している。透
過型の液晶セルの場合、透過できる光量はこれにともな
い減少するため、結果として得られる液晶電気光学素子
は表示可能画素数は増加するが、コントラストが低く、
暗い画像しか得られない傾向があった。これを改善する
ために、バックライトの採用、及び該バックライトの光
量の増加、あるいは回路素子の構造、設計の改良がなさ
れているが、効果は不十分であった。
【０００４】本発明は、これらの欠点を改良し、回路素
子数が増加してもコントラストが良好な液晶電気光学素
子を提供することを目的とする。
子数が増加してもコントラストが良好な液晶電気光学素
子を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、これら従来
の液晶電気光学素子が本質的に有していた問題を解決す
るために鋭意努力した結果本発明に至った。
の液晶電気光学素子が本質的に有していた問題を解決す
るために鋭意努力した結果本発明に至った。
【０００６】すなわち、本発明の液晶電気光学素子は、
少なくとも電極を備えた第一の基板と電極を備えた第二
の基板とそれらにより挟持された液晶よりなる液晶セル
と反射面が平面状の選択反射部材とを含む液晶電気光学
素子において、該液晶セルに反射機能を有する反射部材
を設け、かつ該反対部材と液晶セルを挟んだ反対側に、
反射両面が平面状の選択反射部材を特徴とし、さらには
液晶セルの基板付近の液晶分子の長軸が、電界無印加時
には基板に対してほぼ垂直に配向し、また電界印加時に
は液晶分子の長軸の基板への投射線が液晶セルの基板と
該選択反射部材とがなす交線に対して約４５度傾き、か
つ液晶分子の誘導率異方性の値が負でであることを特徴
とする。
少なくとも電極を備えた第一の基板と電極を備えた第二
の基板とそれらにより挟持された液晶よりなる液晶セル
と反射面が平面状の選択反射部材とを含む液晶電気光学
素子において、該液晶セルに反射機能を有する反射部材
を設け、かつ該反対部材と液晶セルを挟んだ反対側に、
反射両面が平面状の選択反射部材を特徴とし、さらには
液晶セルの基板付近の液晶分子の長軸が、電界無印加時
には基板に対してほぼ垂直に配向し、また電界印加時に
は液晶分子の長軸の基板への投射線が液晶セルの基板と
該選択反射部材とがなす交線に対して約４５度傾き、か
つ液晶分子の誘導率異方性の値が負でであることを特徴
とする。
【０００７】図１に、本発明による液晶電気光学素子の
基本的な断面図（ｏｆｆ状態）を示す。
基本的な断面図（ｏｆｆ状態）を示す。
【０００８】本発明による液晶電気光学素子は、反射型
の液晶セルと、反対面が平面状の選択反射部材が組み合
わされていることが必須である。反射型の液晶セルに必
須な反射機能を有する反射部材８としては、Ａｌ、Ｃ
ｒ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｐｔ、Ａｕなどの反射機
能を有する金属単体、あるいはこれらの混合物からなる
板、箔、有機高分子フィルムヘの蒸着膜、スパッタ膜、
ガラス基板自身への蒸着膜、スパッタ膜などが好ましく
用いられる。これらの反射部材８は、基板の液晶と接す
る面に形成されるか、あるいは基板を挟んで反対側の液
晶とは接しない面に形成されてもよい。また、電極、あ
るいは回路素子の一部分、あるいは全てをこれらの金属
によって形成してもよいし、またさらには、電極、ある
いは回路素子の一部分、あるいは全てをこれらの金属に
よって被覆してもよい。これらの反射機能を有する反射
部材以外の電極、回路素子は通常の方法よって作製され
る。
の液晶セルと、反対面が平面状の選択反射部材が組み合
わされていることが必須である。反射型の液晶セルに必
須な反射機能を有する反射部材８としては、Ａｌ、Ｃ
ｒ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｐｔ、Ａｕなどの反射機
能を有する金属単体、あるいはこれらの混合物からなる
板、箔、有機高分子フィルムヘの蒸着膜、スパッタ膜、
ガラス基板自身への蒸着膜、スパッタ膜などが好ましく
用いられる。これらの反射部材８は、基板の液晶と接す
る面に形成されるか、あるいは基板を挟んで反対側の液
晶とは接しない面に形成されてもよい。また、電極、あ
るいは回路素子の一部分、あるいは全てをこれらの金属
によって形成してもよいし、またさらには、電極、ある
いは回路素子の一部分、あるいは全てをこれらの金属に
よって被覆してもよい。これらの反射機能を有する反射
部材以外の電極、回路素子は通常の方法よって作製され
る。
【０００９】反射型の液晶セルと組み合わされる、反射
面が平面状の選択反射部材は図４に示す如く２個のプリ
ズム状の光透過体１０の斜面に金属あるいは金属酸化物
からなる選択反射部材９を形成した後両斜面を接触させ
た物で、さらに必要に応じては反射防止膜１２を反射面
に設置したたいわゆるキュービック型選択反射部材であ
ってもよい。この場合は、平面状の選択反射部材の選択
反射平面が液晶セルの基板面に対して約４５°傾けた場
合が本発明に対して最も効率よく作用する。キュービッ
ク型の該選択反射部材では、図５に示す如く選択反射部
材９に対して４５°の角度で、選択反射部材に平行な偏
光の振動方向を持つ偏光、Ｓ偏光１５（偏光の振動方向
が紙面に垂直な偏光）を入射すると、Ｓ偏光は入射方向
に対して９０°の方向に反射される。また選択反射部材
に対して４５°の角度で、斜面と直交する振動方向を持
つ偏光、Ｐ偏光１６（偏光の振動方向が紙面に平行な偏
光）を入射すると、入射光は選択反射部材の影響を受け
ずに直進する。従って、入射光の偏光方向を変化させる
ことによって透過光あるいは反射光として制御が可能と
なる。
面が平面状の選択反射部材は図４に示す如く２個のプリ
ズム状の光透過体１０の斜面に金属あるいは金属酸化物
からなる選択反射部材９を形成した後両斜面を接触させ
た物で、さらに必要に応じては反射防止膜１２を反射面
に設置したたいわゆるキュービック型選択反射部材であ
ってもよい。この場合は、平面状の選択反射部材の選択
反射平面が液晶セルの基板面に対して約４５°傾けた場
合が本発明に対して最も効率よく作用する。キュービッ
ク型の該選択反射部材では、図５に示す如く選択反射部
材９に対して４５°の角度で、選択反射部材に平行な偏
光の振動方向を持つ偏光、Ｓ偏光１５（偏光の振動方向
が紙面に垂直な偏光）を入射すると、Ｓ偏光は入射方向
に対して９０°の方向に反射される。また選択反射部材
に対して４５°の角度で、斜面と直交する振動方向を持
つ偏光、Ｐ偏光１６（偏光の振動方向が紙面に平行な偏
光）を入射すると、入射光は選択反射部材の影響を受け
ずに直進する。従って、入射光の偏光方向を変化させる
ことによって透過光あるいは反射光として制御が可能と
なる。
【００１０】つぎに、選択反射部材と液晶セルを組み合
わせた本発明による液晶電気光学素子において、入射光
の偏光方向を変化させることによって透過光の制御が可
能となり、その結果画素のｏｎ−ｏｆｆが可能になるこ
とを説明する。画素をｏｎ−ｏｆｆするのに使用する光
はＳ偏光である。Ｓ偏光が本発明による液晶電気光学素
子に入射した場合の、Ｓ偏光の進行方向と液晶セル内の
液晶分子のプレチルト角の関係を考える（このとき、選
択反射部材と液晶セルの図１のように配置する）。まず
はじめに、図１のように液晶セル内の液晶分子のプレチ
ルト角６がほぼ垂直の場合を考える。選択反射部材９に
よって反射され、液晶セルに入射したＳ偏光１５は、液
晶分子の複屈折の影響をうけることなく液晶セル内の反
射部材８で反射されＳ偏光の状態で液晶セルからでてい
く。そして再度選択反射部材９で反射され、Ｓ偏光は入
射方向へ戻っていく。そのため、この場合には選択反射
部材を挟んで液晶セルと反対側から液晶電気光学素子を
観察すると、光が選択反射部材を透過しないため画素は
暗状態、ｏｆｆ状態である。
わせた本発明による液晶電気光学素子において、入射光
の偏光方向を変化させることによって透過光の制御が可
能となり、その結果画素のｏｎ−ｏｆｆが可能になるこ
とを説明する。画素をｏｎ−ｏｆｆするのに使用する光
はＳ偏光である。Ｓ偏光が本発明による液晶電気光学素
子に入射した場合の、Ｓ偏光の進行方向と液晶セル内の
液晶分子のプレチルト角の関係を考える（このとき、選
択反射部材と液晶セルの図１のように配置する）。まず
はじめに、図１のように液晶セル内の液晶分子のプレチ
ルト角６がほぼ垂直の場合を考える。選択反射部材９に
よって反射され、液晶セルに入射したＳ偏光１５は、液
晶分子の複屈折の影響をうけることなく液晶セル内の反
射部材８で反射されＳ偏光の状態で液晶セルからでてい
く。そして再度選択反射部材９で反射され、Ｓ偏光は入
射方向へ戻っていく。そのため、この場合には選択反射
部材を挟んで液晶セルと反対側から液晶電気光学素子を
観察すると、光が選択反射部材を透過しないため画素は
暗状態、ｏｆｆ状態である。
【００１１】次に、図２のように液晶セル内の液晶分子
のプレチルト角６が３０〜６０度傾いた時を考える（こ
のときの、液晶分子長軸の配向方向は図９のようであ
る）。選択反射部材９によって反射され、液晶セルに入
射したＳ偏光１５は、液晶分子の複屈折の影響をうけて
楕円偏光になって液晶セルから反射されでてくる。液晶
セルからでてきた楕円偏光のうち、Ｓ偏光成分１５は選
択反射部材９により反射され入射方向に戻っていく。し
かし残り大部分の楕円偏光のＰ偏光成分１６は選択反射
部材９の影響をうけずに入射方向と９０度をなす方向に
選択反射部材を透過していく（Ｐ偏光成分の割合を最大
にするには図９のように液晶分子長軸を配置するのが望
ましい）。この場合には選択反射部材を挟んで液晶セル
と反対側から液晶電気光学素子を観察すると、光が選択
反射部材を透過するため画素は明状態、ｏｎ状態にな
る。
のプレチルト角６が３０〜６０度傾いた時を考える（こ
のときの、液晶分子長軸の配向方向は図９のようであ
る）。選択反射部材９によって反射され、液晶セルに入
射したＳ偏光１５は、液晶分子の複屈折の影響をうけて
楕円偏光になって液晶セルから反射されでてくる。液晶
セルからでてきた楕円偏光のうち、Ｓ偏光成分１５は選
択反射部材９により反射され入射方向に戻っていく。し
かし残り大部分の楕円偏光のＰ偏光成分１６は選択反射
部材９の影響をうけずに入射方向と９０度をなす方向に
選択反射部材を透過していく（Ｐ偏光成分の割合を最大
にするには図９のように液晶分子長軸を配置するのが望
ましい）。この場合には選択反射部材を挟んで液晶セル
と反対側から液晶電気光学素子を観察すると、光が選択
反射部材を透過するため画素は明状態、ｏｎ状態にな
る。
【００１２】このように本発明による液晶電気光学素子
では、液晶セル内の液晶分子のプレチルト角６を変化さ
せることにより画素のｏｎ−ｏｆｆが可能である。
では、液晶セル内の液晶分子のプレチルト角６を変化さ
せることにより画素のｏｎ−ｏｆｆが可能である。
【００１３】プレチルト角６を変化させる方法として
は、電圧印加、磁界印加の２方法が一般的であるが、電
圧印加のはうがより一般的である。電圧印加により液晶
分子のプレチルト角を変化させることについては、後で
説明する。
は、電圧印加、磁界印加の２方法が一般的であるが、電
圧印加のはうがより一般的である。電圧印加により液晶
分子のプレチルト角を変化させることについては、後で
説明する。
【００１４】また選択反射部材は、図６に例示する如く
平板状の基板１４の上に金属あるいは金属酸化物などか
らなる蒸着膜９を所定の厚さに蒸着せしめたもので、さ
らに必要に応じては反射防止膜１２を設置したいわゆる
平板状選択反射部材でもよい。この平板状の選択反射部
材は、図７に示す如く該斜面に対して約５８°の角度
で、Ｓ偏光１５を入射すると、入射方向に対して約１１
８°の方向に反射される。また同様に、斜面に対して約
５８°の角度で、Ｐ偏光１６を入射すると、入射光は選
択反射部材の影響を受けずに直進する。この場合も前述
のキュービック型選択反射部材と同様の仕組みで、本発
明により光のｏｎ−ｏｆｆが可能である。
平板状の基板１４の上に金属あるいは金属酸化物などか
らなる蒸着膜９を所定の厚さに蒸着せしめたもので、さ
らに必要に応じては反射防止膜１２を設置したいわゆる
平板状選択反射部材でもよい。この平板状の選択反射部
材は、図７に示す如く該斜面に対して約５８°の角度
で、Ｓ偏光１５を入射すると、入射方向に対して約１１
８°の方向に反射される。また同様に、斜面に対して約
５８°の角度で、Ｐ偏光１６を入射すると、入射光は選
択反射部材の影響を受けずに直進する。この場合も前述
のキュービック型選択反射部材と同様の仕組みで、本発
明により光のｏｎ−ｏｆｆが可能である。
【００１５】このように該選択反射部材は、選択的に偏
光を通過させるという意味において、従来の液晶電気光
学素子に使用されてきた偏光フィルムと類似の作用を示
す。図８の１９、２１はそれぞれ選択反射部材、及び従
来の偏光フィルムを使用した場合の最大透過可能光量を
示し、２０、２２はそれぞれ選択反射部材、及び従来の
偏光フィルムを使用した場合の最小透過可能光量を示
す。しかし、図８から明らかなように該選択反射部材自
身による透過光の吸収は著しく小さいため、該選択反射
部材を使用した液晶電気光学素子は、明るく、コントラ
ストが高いメリットを有する。より以上にコントラスト
を高めるために、該選択反射部材を複数個用いたり、他
の偏光素子と併用することも可能である。
光を通過させるという意味において、従来の液晶電気光
学素子に使用されてきた偏光フィルムと類似の作用を示
す。図８の１９、２１はそれぞれ選択反射部材、及び従
来の偏光フィルムを使用した場合の最大透過可能光量を
示し、２０、２２はそれぞれ選択反射部材、及び従来の
偏光フィルムを使用した場合の最小透過可能光量を示
す。しかし、図８から明らかなように該選択反射部材自
身による透過光の吸収は著しく小さいため、該選択反射
部材を使用した液晶電気光学素子は、明るく、コントラ
ストが高いメリットを有する。より以上にコントラスト
を高めるために、該選択反射部材を複数個用いたり、他
の偏光素子と併用することも可能である。
【００１６】電圧無印加時の液晶セル内の液晶分子の配
向は、第一の基板、第二の基板のいずれにおいてもホメ
オトロピック配向に近いチルト配向であり、その基板面
と液晶分子長軸とのなす角プレチルト角６は、７０〜８
９．９°が好ましく、液晶分子の安定配向の点から、基
板面に対して８３〜８９．５°が好ましい。このプレチ
ルト角は、液晶セル電圧が印加されたときに、液晶分子
がある一定の方向に倒れることを目的とする。
向は、第一の基板、第二の基板のいずれにおいてもホメ
オトロピック配向に近いチルト配向であり、その基板面
と液晶分子長軸とのなす角プレチルト角６は、７０〜８
９．９°が好ましく、液晶分子の安定配向の点から、基
板面に対して８３〜８９．５°が好ましい。このプレチ
ルト角は、液晶セル電圧が印加されたときに、液晶分子
がある一定の方向に倒れることを目的とする。
【００１７】このプレチルト角を実現するための液晶分
子の配向方法としては、ポリイミド、ＳｉあるいはＴｉ
化合物、Ｃｒ錯体などの垂直配向能力を有する配向剤を
基板表面に塗布後ラビングして配向膜４を形成する方
法、あるいはＳｉＯ、ＭｇＦ２などの金属酸化物を基板
の法線方向に対して約８５°程度の方向から斜方蒸着し
たのち上述の垂直配向剤を塗布して配向膜４を形成する
方法なとが代表的である。ポリイミドとしては、側鎖に
長鎖アルキル鎖を有するものが代表的である。Ｓｉカッ
プリング剤としては、ヘプタデカフルオロデシルメチル
ジクロロシラン、ヘブタデカフルオロデシルメチルジメ
トキシシラン、ヘブタデカフルオロデシルトリメトキシ
シラン、ｎ−オクタデシルトリメトキシシラン、などが
好ましく用いられる。Ｔｉ化合物としては、Ｔｉ（Ｏ−
Ｃ３Ｈ７）４、Ｔｉ（Ｏ−Ｃ４Ｈ９）４、Ｔｉ（Ｏ−Ｃ
１７Ｈ３５）４などのＴｉアルコキシド化合物、及び前
記Ｔｉアルコキシド化合物の部分加水分解物Ｔｉ（Ｏ−
Ｃ３Ｈ７）α（ＯＣＯＣ１７Ｈ３５）β、Ｔｉ（Ｏ−Ｃ
３Ｈ７）α（ＯＣ（ＣＨ３）ＣＨＣＯＣＨ３）β（α＝
１〜３ β＝４−α）などのＴｉアシレート化合物など
が好ましく用いられる。また、Ｃｒ錯体としては、酪
酸、カプロン酸、ベラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカ
ン酸、ステアリン酸、ミリスチン酸などの脂肪族カルボ
ン酸Ｃｒ錯体、バーフルオロノナン酸などの弗素置換カ
ルボン酸Ｃｒ錯体などが好ましく用いられる。金属酸化
物としては、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｓｉ
Ｏ、ＣｅＦ３、ＳｉＯ２などが好ましく用いられる。こ
れらのＳｉあるいはＴｉカップリング剤、及びＣｒ錯体
は、単独で使用しても良く、また互いに混合して用いて
も同様の効果を得ることができる。斜め蒸着の入射角度
としては基板垂線方向に対して、７０〜８９．９度が好
ましく、液晶分子の配向安定性から８３〜８９．５度が
更に好ましい。
子の配向方法としては、ポリイミド、ＳｉあるいはＴｉ
化合物、Ｃｒ錯体などの垂直配向能力を有する配向剤を
基板表面に塗布後ラビングして配向膜４を形成する方
法、あるいはＳｉＯ、ＭｇＦ２などの金属酸化物を基板
の法線方向に対して約８５°程度の方向から斜方蒸着し
たのち上述の垂直配向剤を塗布して配向膜４を形成する
方法なとが代表的である。ポリイミドとしては、側鎖に
長鎖アルキル鎖を有するものが代表的である。Ｓｉカッ
プリング剤としては、ヘプタデカフルオロデシルメチル
ジクロロシラン、ヘブタデカフルオロデシルメチルジメ
トキシシラン、ヘブタデカフルオロデシルトリメトキシ
シラン、ｎ−オクタデシルトリメトキシシラン、などが
好ましく用いられる。Ｔｉ化合物としては、Ｔｉ（Ｏ−
Ｃ３Ｈ７）４、Ｔｉ（Ｏ−Ｃ４Ｈ９）４、Ｔｉ（Ｏ−Ｃ
１７Ｈ３５）４などのＴｉアルコキシド化合物、及び前
記Ｔｉアルコキシド化合物の部分加水分解物Ｔｉ（Ｏ−
Ｃ３Ｈ７）α（ＯＣＯＣ１７Ｈ３５）β、Ｔｉ（Ｏ−Ｃ
３Ｈ７）α（ＯＣ（ＣＨ３）ＣＨＣＯＣＨ３）β（α＝
１〜３ β＝４−α）などのＴｉアシレート化合物など
が好ましく用いられる。また、Ｃｒ錯体としては、酪
酸、カプロン酸、ベラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカ
ン酸、ステアリン酸、ミリスチン酸などの脂肪族カルボ
ン酸Ｃｒ錯体、バーフルオロノナン酸などの弗素置換カ
ルボン酸Ｃｒ錯体などが好ましく用いられる。金属酸化
物としては、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｓｉ
Ｏ、ＣｅＦ３、ＳｉＯ２などが好ましく用いられる。こ
れらのＳｉあるいはＴｉカップリング剤、及びＣｒ錯体
は、単独で使用しても良く、また互いに混合して用いて
も同様の効果を得ることができる。斜め蒸着の入射角度
としては基板垂線方向に対して、７０〜８９．９度が好
ましく、液晶分子の配向安定性から８３〜８９．５度が
更に好ましい。
【００１８】少なくともこのようにして形成された電
極、あるいは回路素子および配向膜を有する２枚の基板
によって挟持される液晶分子７は、その誘電率異方性△
εの値（液晶分子の長軸方向に平行及び垂直な方向の誘
電率をそれぞれε‖、ε⊥とすると誘電率異方性△εは
△ε＝ε‖−ε⊥で表わされる）が負であることが望ま
しい。△εの負であることにより２枚の基板間に電圧を
印加したときに、液晶分子が前述の基板に対してほぼ垂
直に配向した状態から印加した電圧に応じて液晶分子長
軸の傾斜角度を変化させる。このときの液晶分子の配列
方向としては、液晶セルを平面状の選択反射部材を挟ん
で反対側から見ると、図９のようになる。図９で、１３
は電圧無印加時の液晶分子の基板への投影像を示し、１
４は電圧印加時の液晶分子の基板面への投影像を示す。
基板間に電圧が印加されていない場合は、図１に示すよ
うに、基板に対して液晶分子の長軸方向がほぼ垂直に配
列するため、選択反射部剤９により反射されたＳ偏光１
５は液晶分子の複屈折の影響を受けずにＳ偏光１５の状
態で反射されて液晶セルからでていく。そして、再度選
択反射部材９によって反射され入射方向に戻っていく。
逆に基板間に電圧が印加された場合は、図２に示すよう
に、基板に対してほぼ垂直に配列していた液晶分子の長
軸方向が、印加された電圧に応じてその液晶分子長軸の
傾斜方向を変化させる。そのため、選択反射部剤９によ
り反射されて液晶セルに入射したＳ偏光１５は液晶分子
の複屈折の液晶を受けて楕円偏光の状態で反射されて液
晶セルからでていく。そして、選択反射部材９に到達し
た楕円偏光のうち、Ｐ偏光成分１６は透過直進し、Ｓ偏
光成分１５は反射されて入射方向に戻っていく。このと
き電界印加時の液晶分子の長軸の基板への投射線が、駅
所セルの基板と該選択反射部材とがなす交線に対して、
図９に示すように約４５度傾いているときが最大のコト
ラスト（Ｐ偏光成分量が最大）を示す。
極、あるいは回路素子および配向膜を有する２枚の基板
によって挟持される液晶分子７は、その誘電率異方性△
εの値（液晶分子の長軸方向に平行及び垂直な方向の誘
電率をそれぞれε‖、ε⊥とすると誘電率異方性△εは
△ε＝ε‖−ε⊥で表わされる）が負であることが望ま
しい。△εの負であることにより２枚の基板間に電圧を
印加したときに、液晶分子が前述の基板に対してほぼ垂
直に配向した状態から印加した電圧に応じて液晶分子長
軸の傾斜角度を変化させる。このときの液晶分子の配列
方向としては、液晶セルを平面状の選択反射部材を挟ん
で反対側から見ると、図９のようになる。図９で、１３
は電圧無印加時の液晶分子の基板への投影像を示し、１
４は電圧印加時の液晶分子の基板面への投影像を示す。
基板間に電圧が印加されていない場合は、図１に示すよ
うに、基板に対して液晶分子の長軸方向がほぼ垂直に配
列するため、選択反射部剤９により反射されたＳ偏光１
５は液晶分子の複屈折の影響を受けずにＳ偏光１５の状
態で反射されて液晶セルからでていく。そして、再度選
択反射部材９によって反射され入射方向に戻っていく。
逆に基板間に電圧が印加された場合は、図２に示すよう
に、基板に対してほぼ垂直に配列していた液晶分子の長
軸方向が、印加された電圧に応じてその液晶分子長軸の
傾斜方向を変化させる。そのため、選択反射部剤９によ
り反射されて液晶セルに入射したＳ偏光１５は液晶分子
の複屈折の液晶を受けて楕円偏光の状態で反射されて液
晶セルからでていく。そして、選択反射部材９に到達し
た楕円偏光のうち、Ｐ偏光成分１６は透過直進し、Ｓ偏
光成分１５は反射されて入射方向に戻っていく。このと
き電界印加時の液晶分子の長軸の基板への投射線が、駅
所セルの基板と該選択反射部材とがなす交線に対して、
図９に示すように約４５度傾いているときが最大のコト
ラスト（Ｐ偏光成分量が最大）を示す。
【００１９】以上のようにして、本発明による液晶電気
光学素子では、一度選択反射部材９によって反射された
Ｓ偏光１５を液晶セルへの印加電圧の有無で、その偏光
方向を変化させることにより画素のｏｎ状態とｏｆｆ状
態の切り替えが可能となる。
光学素子では、一度選択反射部材９によって反射された
Ｓ偏光１５を液晶セルへの印加電圧の有無で、その偏光
方向を変化させることにより画素のｏｎ状態とｏｆｆ状
態の切り替えが可能となる。
【００２０】以下、実施例によって本発明をより詳細に
説明する。
説明する。
【００２１】
【発明の実施の形態】[実施例１]図１は、本発明による
実施例の液晶電気光学素子の断面図を示すものである。
透明電極３及び配向膜４を有する基板２と、反射機能を
有する反射部材８と配向膜４を有する基板２がシール部
５を介して挟持された液晶分子７によって液晶セルが構
成される。さらに、この液晶セルの反射機能を有する反
射部材８と対持する形で設置される選択反射部材９とに
より基本的に本発明の液晶電気光学素子が構成される。
ここでは、その選択反射部材９と液晶セルの基板面２が
４５度の角度をなすように配置される。
実施例の液晶電気光学素子の断面図を示すものである。
透明電極３及び配向膜４を有する基板２と、反射機能を
有する反射部材８と配向膜４を有する基板２がシール部
５を介して挟持された液晶分子７によって液晶セルが構
成される。さらに、この液晶セルの反射機能を有する反
射部材８と対持する形で設置される選択反射部材９とに
より基本的に本発明の液晶電気光学素子が構成される。
ここでは、その選択反射部材９と液晶セルの基板面２が
４５度の角度をなすように配置される。
【００２２】液晶セルの配向膜４は垂直配向処理を行な
ってからラビングしたものである。垂直配向処理は、垂
直配向剤としてミリスチン酸Ｃｒ錯体とＴｉ（ＯＣ２Ｈ
５）４の等量混合物を、スピンコートすることによって
行なった。次に、この垂直配向処理をした基板表面にラ
ビングを施した。ラビングは、ナイロン植毛布を用いた
回転ラビングで２キロ荷重下で１回こすった。ラビング
方向は、上下の基板で逆方向で、かつ電界印加時の液晶
分子の長軸の基板への投射線が、液晶セルの基板と該選
択反射部剤とがなす交線に対して約４５度傾いているよ
うに設定した（図９参照）。
ってからラビングしたものである。垂直配向処理は、垂
直配向剤としてミリスチン酸Ｃｒ錯体とＴｉ（ＯＣ２Ｈ
５）４の等量混合物を、スピンコートすることによって
行なった。次に、この垂直配向処理をした基板表面にラ
ビングを施した。ラビングは、ナイロン植毛布を用いた
回転ラビングで２キロ荷重下で１回こすった。ラビング
方向は、上下の基板で逆方向で、かつ電界印加時の液晶
分子の長軸の基板への投射線が、液晶セルの基板と該選
択反射部剤とがなす交線に対して約４５度傾いているよ
うに設定した（図９参照）。
【００２３】反射機能を有する反射膜８としては、Ａｌ
を１０００オングストローム真空蒸着したものを用い
た。
を１０００オングストローム真空蒸着したものを用い
た。
【００２４】このようにして得た基板を組み立て、液晶
７を封入した．セルギャップは、６．０μｍに設定し
た。封入した液晶７は、メルク社製ＺＬＩ−４３１８
（△ε＝−２．０ △ｎ＝０．１２４３）を使用した。
７を封入した．セルギャップは、６．０μｍに設定し
た。封入した液晶７は、メルク社製ＺＬＩ−４３１８
（△ε＝−２．０ △ｎ＝０．１２４３）を使用した。
【００２５】得られた液晶セルのプレチルト角６は８７
度であった（プレチルト角は、磁場中でのクリスタルロ
ーテーション法により測定した）。
度であった（プレチルト角は、磁場中でのクリスタルロ
ーテーション法により測定した）。
【００２６】このようにして作成した液晶セルに、反射
機能を有する反射部材８と対持する形で、キュービック
型選択反射部材をその選択反射部材９と液晶電気光学素
子の基板面２が４５度の角度をなすよう配置することに
より本発明の液晶電気光学素子を作成した。この液晶電
気光学素子において、Ｓ偏光１５の入射方向は、選択反
射面９に対し液晶セルと同じ側にあり、かつ、液晶セル
の基板面と９０度の角度をなすように配置した。
機能を有する反射部材８と対持する形で、キュービック
型選択反射部材をその選択反射部材９と液晶電気光学素
子の基板面２が４５度の角度をなすよう配置することに
より本発明の液晶電気光学素子を作成した。この液晶電
気光学素子において、Ｓ偏光１５の入射方向は、選択反
射面９に対し液晶セルと同じ側にあり、かつ、液晶セル
の基板面と９０度の角度をなすように配置した。
【００２７】得られた液晶電気光学素子の特性を表１に
示す。
示す。
【００２８】[実施例２]実施例１において、コントラス
トをさらに高めるために、入射光源と選択反射部剤との
間にキュービック型選択反射部剤を新たに設置した以外
は実施例１と全く同様にした。両選択反射部剤の選択反
射面が約９０度の角度をなすように設置した。この液晶
電気光学素子の電圧印加時の断面図を図１０にしめす。
トをさらに高めるために、入射光源と選択反射部剤との
間にキュービック型選択反射部剤を新たに設置した以外
は実施例１と全く同様にした。両選択反射部剤の選択反
射面が約９０度の角度をなすように設置した。この液晶
電気光学素子の電圧印加時の断面図を図１０にしめす。
【００２９】得られた液晶電気光学素子の特性を表ｌに
示す。
示す。
【００３０】[実施例３]実施例２において、入射光源と
選択反射部材との間にはコントラストをさらに高めるた
めに設置したキュービック型選択反射部材を、いわゆる
グラン・ティラー偏光プリズム１８に変えた以外は実施
例１と全く同様にした。液晶電気光学素子の配置の概略
図を図１１に示す。グラン・ティラー偏光プリズム１８
は図１２に示すように、入射光線をＰ偏光に変換する。
選択反射部材との間にはコントラストをさらに高めるた
めに設置したキュービック型選択反射部材を、いわゆる
グラン・ティラー偏光プリズム１８に変えた以外は実施
例１と全く同様にした。液晶電気光学素子の配置の概略
図を図１１に示す。グラン・ティラー偏光プリズム１８
は図１２に示すように、入射光線をＰ偏光に変換する。
【００３１】得られた液晶電気光学素子の特性を表１に
示す。
示す。
【００３２】[実施例４]実施例２において、入射光源と
選択反射部材との間にはコントラストをさらに高めるた
めに設置したキュービック型選択反射部材を、いわゆる
グラン・トムソン偏光プリズム１９に変えた以外は実施
例１と全く同様にした。液晶電気光学素子の電圧印加時
の断面図を図１３に示す。グラン・ティラー偏光プリズ
ム１９は図１４に示すように、入射光線をＳ偏光に変換
する。
選択反射部材との間にはコントラストをさらに高めるた
めに設置したキュービック型選択反射部材を、いわゆる
グラン・トムソン偏光プリズム１９に変えた以外は実施
例１と全く同様にした。液晶電気光学素子の電圧印加時
の断面図を図１３に示す。グラン・ティラー偏光プリズ
ム１９は図１４に示すように、入射光線をＳ偏光に変換
する。
【００３３】得られた液晶電気光学素子の特性を表１に
示す。
示す。
【００３４】[実施例５]実施例２において、入射光源と
選択反射部材との間にはコントラストをさらに高めるた
めに設置したキュービック型選択反射部材を、従来の偏
光フィルムに変えＳ偏光が入射するように配置配正した
以外は実施例１と全く同様にした。液晶電気光学素子の
電圧印加時の断面図を図１５に示す。
選択反射部材との間にはコントラストをさらに高めるた
めに設置したキュービック型選択反射部材を、従来の偏
光フィルムに変えＳ偏光が入射するように配置配正した
以外は実施例１と全く同様にした。液晶電気光学素子の
電圧印加時の断面図を図１５に示す。
【００３５】得られた液晶電気光学素子の特性を表１に
示す。
示す。
【００３６】[実施例６]実施例２において、配向膜をＳ
ｉＯを入射角度８５度で１４００オングストローム斜方
蒸着したのちにＳｉカップリング剤、オクタデシルトリ
メトキシシラン、をスピンコートにより塗布した以外は
実施例１と全く同様にした。
ｉＯを入射角度８５度で１４００オングストローム斜方
蒸着したのちにＳｉカップリング剤、オクタデシルトリ
メトキシシラン、をスピンコートにより塗布した以外は
実施例１と全く同様にした。
【００３７】得られた液晶電気光学素子の特性を表１に
示す。
示す。
【００３８】[実施例７]実施例２において、反射機能を
有する反射膜として、Ｃｒを１２００オングストローム
蒸着した以外は実施例１とまったく同様にした。
有する反射膜として、Ｃｒを１２００オングストローム
蒸着した以外は実施例１とまったく同様にした。
【００３９】得られた液晶電気光学素子の特性を表１に
示す。
示す。
【００４０】[比較例]図１６に示す如く対向した２枚の
透明電極３を有する基板２間に液晶７を挟持した液晶セ
ルと、この液晶セルを挟んで両側に配置した偏光板１か
ら成り立つ従来からの液晶電気光学素子を比較例とす
る。反射機能を有する反射部材を透明電極にかえ、選択
反射膜を一対の偏光フィルムに変えた以実施例１と全く
同様にした。
透明電極３を有する基板２間に液晶７を挟持した液晶セ
ルと、この液晶セルを挟んで両側に配置した偏光板１か
ら成り立つ従来からの液晶電気光学素子を比較例とす
る。反射機能を有する反射部材を透明電極にかえ、選択
反射膜を一対の偏光フィルムに変えた以実施例１と全く
同様にした。
【００４１】得られた液晶電気光学素子の特性を表１に
示す。
示す。
【００４２】なお、表１中の測定項目はそれぞれ下記の
項目を表わし、測定はすべて３０°で実施した。
項目を表わし、測定はすべて３０°で実施した。
【００４３】
【００４４】
【表１】
【００４５】
【発明の効果】以上のように、本発明による液晶電気光
学素子を使用すれば回路素子数が増加してもコントラス
トが高い液晶電気光学素子を得ることができる。
学素子を使用すれば回路素子数が増加してもコントラス
トが高い液晶電気光学素子を得ることができる。
【図１】本発明による液晶電気光学素子の電圧無印加時
の基本的な概念図。
の基本的な概念図。
【図２】本発明による液晶電気光学素子の電圧印加時の
基本的な概念図。
基本的な概念図。
【図３】従来の液晶電気光学素子の概略を示す図。
【図４】いわゆるキュービック型選択反射部材を示す
図。
図。
【図５】いわゆるキュービック型の選択反射部材の、選
択的な反射、および透過を示す図。
択的な反射、および透過を示す図。
【図６】いわゆる平板状選択反射部材を示す図。
【図７】いわゆる平板状の選択反射部材の、選択的な反
射、および透過を示す図。
射、および透過を示す図。
【図８】従来の偏光板と本発明で使用している選択反射
部材の透過率を比較した図。
部材の透過率を比較した図。
【図９】電圧印加時と電圧無印加時の液晶分子の基板へ
の投射を示した図。
の投射を示した図。
【図１０】本発明による液晶電気光学素子において、選
択反射部材を複数使用した場合の電圧印加時の断面図を
示す図。
択反射部材を複数使用した場合の電圧印加時の断面図を
示す図。
【図１１】本発明による液晶電気光学素子に、グラン・
ティう一偏光プリズムを組み合わせた場合の概略を示す
図。
ティう一偏光プリズムを組み合わせた場合の概略を示す
図。
【図１２】グラン・ティラー偏光プリズムにおける光の
偏光状態を示す図。
偏光状態を示す図。
【図１３】本弁明による液晶電気光学素子に、グラン・
トムソン偏光プリズムを組み合わせた場合の電圧印加時
の断面図を示す図。
トムソン偏光プリズムを組み合わせた場合の電圧印加時
の断面図を示す図。
【図１４】グラン・トムソン偏光プリズムにおける光の
偏光状態を示す図。
偏光状態を示す図。
【図１５】本発明による液晶電気光学素子に、偏フィル
ムを組み合わせた場合の電圧印加時の断面図を示す図。
ムを組み合わせた場合の電圧印加時の断面図を示す図。
【図１６】比較例として使用した従来の液晶電気光学素
子の断面図を示す図。
子の断面図を示す図。
１ 偏光板 ２ 基板 ３ 透明電極 ４ 配向膜 ５ シール部 ６ プレチルト角 ７ 液晶分子 ８ 反射機能を有する反射部材 ９ 金属あるいは金属酸化物からなる選択反射膜 １０ プリズム状の光透過体 １１ 光学的異方体 １２ 反射防止膜 １３ 電圧無印加時の液晶分子の基板への投影図 １４ 電圧印加時の液晶分子の基板への投影図 １５ Ｓ偏光 １６ Ｐ偏光 １７ 回路素子 １８ グランテイラー偏光プリズム １９ グラントムソン偏光プリズム ２０ 入射光方向
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１２月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】すなわち、本発明の液晶電気光学素子は、
一対の基板間に液晶を挟持してなる反射型液晶セルを有
する液晶電気光学素子において、前記液晶セルの光入射
側に、第１偏光軸成分の光を反射し且つ該第１偏光軸成
分と直交する第２偏光軸成分の光を透過する反射面を有
する選択反射手段が配置されてなり、前記液晶は電界印
加時に前記液晶の分子の前記基板への投影光の長軸方向
が前記反射面と前記基板の平面とのなす交線に対して約
４５度となる方向に傾き、前記液晶セルは前記選択反射
手段から入射する入射光を楕円偏光の光として出射する
ことを特徴とする。
一対の基板間に液晶を挟持してなる反射型液晶セルを有
する液晶電気光学素子において、前記液晶セルの光入射
側に、第１偏光軸成分の光を反射し且つ該第１偏光軸成
分と直交する第２偏光軸成分の光を透過する反射面を有
する選択反射手段が配置されてなり、前記液晶は電界印
加時に前記液晶の分子の前記基板への投影光の長軸方向
が前記反射面と前記基板の平面とのなす交線に対して約
４５度となる方向に傾き、前記液晶セルは前記選択反射
手段から入射する入射光を楕円偏光の光として出射する
ことを特徴とする。
Claims (1)
- 【請求項１】一対の基板間に液晶を挟持してなる反射型
液晶セルを有する液晶電気光学素子において、 前記液晶セルの光入射側に、第１偏光軸成分の光を反射
し且つ該第１偏光軸成分と直交する第２偏光軸成分の光
を透過する選択反射手段が配置されてなり、 前記液晶セルの液晶は、電界無印加時には入射した第１
偏光軸成分の光を第１偏光軸成分の光として出射し、電
界印加時には前記液晶分子の前記基板への投影光の長軸
方向が、前記選択反射手段の反射面と前記基板の平面と
のなす交線に対して約４５度になるように傾き入射した
前記第１偏光軸成分の光を楕円偏光の光として出射する
ことを特徴とする液晶電気光学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10331030A JP2973321B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 液晶電気光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10331030A JP2973321B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 液晶電気光学素子 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1218128A Division JP3055786B2 (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | 液晶電気光学素子 |
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| JP2973321B2 JP2973321B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=18239048
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|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP2973321B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003075080A1 (fr) * | 2002-03-05 | 2003-09-12 | Citizen Watch Co., Ltd. | Commutateur optique |
| WO2004070468A1 (ja) * | 2003-02-10 | 2004-08-19 | Fujitsu Limited | 光スイッチデバイス |
| US7050230B2 (en) | 2003-02-10 | 2006-05-23 | Fujitsu Limited | Optical switch device |
-
1998
- 1998-11-20 JP JP10331030A patent/JP2973321B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003075080A1 (fr) * | 2002-03-05 | 2003-09-12 | Citizen Watch Co., Ltd. | Commutateur optique |
| US7099526B2 (en) | 2002-03-05 | 2006-08-29 | Citizen Watch Co., Ltd. | Optical switch |
| CN100526939C (zh) | 2002-03-05 | 2009-08-12 | 西铁城控股株式会社 | 光开关 |
| WO2004070468A1 (ja) * | 2003-02-10 | 2004-08-19 | Fujitsu Limited | 光スイッチデバイス |
| US7050230B2 (en) | 2003-02-10 | 2006-05-23 | Fujitsu Limited | Optical switch device |
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