JP2009282410A - Polarization switching element, projector using polarization switching element, and television - Google Patents

Polarization switching element, projector using polarization switching element, and television Download PDF

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淳 中野
Eiji Yamaichi
英治 山市
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polarization switching element capable of achieving a stable response. <P>SOLUTION: The polarization switching element has at least a pair of transparent substrates having a transparent electrode on each surface thereof, a liquid crystal material arranged between the pair of transparent substrates, a voltage applying means for applying a voltage to the liquid crystal material via the pair of transparent electrodes, and a polarization state detecting means provided in a light-emitting side of the pair of transparent substrates. The voltage applied from the voltage applying means to the liquid crystal material is regulated based on a feedback of a signal from the polarization state detecting means to the voltage applying means. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、偏光スイッチング素子、および偏光スイッチング素子を用いたプロジェクタおよびテレビジョンに関し、特に、液晶を用いた偏光スイッチング素子および偏光スイッチング素子を用いたプロジェクタおよびテレビジョンに関する。   The present invention relates to a polarization switching element and a projector and a television using the polarization switching element, and more particularly to a polarization switching element using a liquid crystal and a projector and a television using the polarization switching element.

従来、液晶素子は、該液晶の光透過率が電圧で制御可能であることを利用してディスプレイとして応用されてきた。一方、液晶素子のディスプレイ以外の用途として、入射光の偏光面を回転して出射する偏光スイッチング素子が考えられている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, liquid crystal elements have been applied as displays by utilizing the fact that the light transmittance of the liquid crystal can be controlled by voltage. On the other hand, as a use other than the display of a liquid crystal element, a polarization switching element that rotates and emits a polarization plane of incident light is considered (for example, see Patent Document 1).

偏光スイッチング素子は、一般には、直線偏光光の偏光方向を90°旋回するあるいは旋回しないという2つの作用をし、そのような2つの偏光状態を電圧等を印加することによって切り替える動作をする素子である。この偏光スイッチング素子には、TN(ツイストネマティック)液晶材料を用いたものが知られている。   In general, a polarization switching element is an element that has two actions of turning or not turning the polarization direction of linearly polarized light by 90 ° and switching the two polarization states by applying a voltage or the like. is there. As this polarization switching element, one using a TN (twisted nematic) liquid crystal material is known.

特開2007−121893号公報JP 2007-121893 A

しかしながら、従来の液晶を用いた偏光スイッチング素子においては、偏光スイッチング素子を構成する液晶に印加すべき電圧による応答が、比較的に不安定であるという問題点があった。   However, the conventional polarization switching element using liquid crystal has a problem that the response due to the voltage to be applied to the liquid crystal constituting the polarization switching element is relatively unstable.

本発明の目的は、安定なスイッチング応答が容易に実現できる偏光スイッチング素子を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a polarization switching element that can easily realize a stable switching response.

本発明の他の目的は、上記偏光スイッチング素子を用いたプロジェクタおよびテレビジョンを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a projector and a television using the polarization switching element.

本発明者は鋭意研究の結果、液晶を用いた偏光スイッチング素子における、該偏光状態自体に関する情報を、液晶に印加すべき電圧にフィードバックすることが、上記目的の達成に極めて効果的なことを見出した。   As a result of diligent research, the present inventor has found that it is extremely effective in achieving the above object to feed back information on the polarization state itself to the voltage to be applied to the liquid crystal in the polarization switching element using the liquid crystal. It was.

本発明の偏光スイッチング素子は上記知見に基づくものであり、より詳しくは、それぞれの表面上に透明電極を有する、一対の透明基板と;該一対の透明基板間に配置された液晶材料と;前記一対の透明電極を介して前記液晶材料に電圧を印加する電圧印加手段と; 前記一対の透明基板の光出射側に設けた偏光状態検出手段とを少なくとも有する偏光スイッチング素子であって;前記偏光状態検出手段からの信号の、前記電圧印加手段へのフィードバックに基づき、前記電圧印加手段から前記液晶材料に印加する電圧を調整することを特徴とするものである。   The polarization switching element of the present invention is based on the above knowledge, and more specifically, a pair of transparent substrates each having a transparent electrode on each surface; a liquid crystal material disposed between the pair of transparent substrates; A polarization switching element having at least a voltage applying means for applying a voltage to the liquid crystal material via a pair of transparent electrodes; and a polarization state detecting means provided on the light emitting side of the pair of transparent substrates; The voltage applied from the voltage application unit to the liquid crystal material is adjusted based on feedback of a signal from the detection unit to the voltage application unit.

本発明は、例えば、以下の態様を含む。   The present invention includes, for example, the following aspects.

[1] それぞれの表面上に透明電極を有する、一対の透明基板と、
該一対の透明基板間に配置された液晶材料と、
前記一対の透明電極を介して前記液晶材料に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記一対の透明基板の光出射側に設けた偏光状態検出手段とを少なくとも有する偏光スイッチング素子であって;
前記偏光状態検出手段からの信号の、前記電圧印加手段へのフィードバックに基づき、前記電圧印加手段から前記液晶材料に印加する電圧を調整することを特徴とする偏光スイッチング素子。
[1] A pair of transparent substrates having transparent electrodes on each surface;
A liquid crystal material disposed between the pair of transparent substrates;
Voltage applying means for applying a voltage to the liquid crystal material through the pair of transparent electrodes;
A polarization switching element having at least polarization state detection means provided on the light exit side of the pair of transparent substrates;
A polarization switching element, wherein a voltage applied from the voltage application unit to the liquid crystal material is adjusted based on feedback of a signal from the polarization state detection unit to the voltage application unit.

[2] 前記液晶材料が、分極遮蔽型スメクチック液晶または強誘電性液晶からなる[1]に記載の偏光スイッチング素子。   [2] The polarization switching element according to [1], wherein the liquid crystal material is a polarization-shielded smectic liquid crystal or a ferroelectric liquid crystal.

[3] 前記液晶材料に電圧を印加することにより、一対の透明基板の光入射側から入射された光の第1の偏光状態を、該第1の偏光状態と異なる第2の偏光状態に変化させる[1]または[2]のいずれかに記載の偏光スイッチング素子。   [3] By applying a voltage to the liquid crystal material, the first polarization state of light incident from the light incident side of the pair of transparent substrates is changed to a second polarization state different from the first polarization state. The polarization switching element according to any one of [1] or [2].

[4] 前記液晶材料への印加電圧を調整することにより、前記第1の偏光状態の光を維持して出力する[3]に記載の偏光スイッチング素子。   [4] The polarization switching element according to [3], which maintains and outputs the light in the first polarization state by adjusting a voltage applied to the liquid crystal material.

[5] 前記第1の偏光状態が直線偏光であり、前記第2の偏光状態が前記直線偏光の振動面を90°回転させた直線偏光である[3]または[4]に記載の偏光スイッチング素子。   [5] The polarization switching according to [3] or [4], wherein the first polarization state is linearly polarized light, and the second polarization state is linearly polarized light obtained by rotating a vibration plane of the linearly polarized light by 90 °. element.

[6] 前記偏光状態検出手段は、少なくとも1つの偏光手段と該偏光手段を透過した光の強度を検出する光検出器を備える[1]〜[5]のいずれかに記載の偏光スイッチング素子。   [6] The polarization switching element according to any one of [1] to [5], wherein the polarization state detection unit includes at least one polarization unit and a photodetector that detects the intensity of light transmitted through the polarization unit.

[7] 前記電圧印加手段は、前記偏光状態検出手段からの信号を検出するセンサ信号検出手段と、偏光状態を指定する命令を入力する入力手段と、前記入力手段によって入力した命令とセンサ信号検出手段によって検出した信号に基づいて前記液晶に印加する電圧を決定する制御手段と、前記制御手段からの信号に基づいて前記透明電極に電圧を印加する電圧出力手段を備える[1]〜[6]のいずれかに記載の偏光スイッチング素子。   [7] The voltage application means includes a sensor signal detection means for detecting a signal from the polarization state detection means, an input means for inputting a command for designating the polarization state, and a command and sensor signal detection input by the input means. [1] to [6] comprising control means for determining a voltage to be applied to the liquid crystal based on a signal detected by the means, and voltage output means for applying a voltage to the transparent electrode based on a signal from the control means. The polarization switching element according to any one of the above.

[8] 前記制御手段は、記憶手段を備え;該記憶手段には、前記第1の偏光状態の光を維持して出力する場合に、前記偏光状態検出手段からの信号強度が最大になるように、前記透明電極に印加する電圧値を決定し、その電圧出力のための信号を前記電圧出力手段に送る制御プログラムが記憶されている[7]に記載の偏光スイッチング素子。   [8] The control means includes storage means; when the light having the first polarization state is output to the storage means, the signal intensity from the polarization state detection means is maximized. The polarization switching element according to [7], wherein a control program for determining a voltage value to be applied to the transparent electrode and sending a signal for outputting the voltage to the voltage output means is stored.

[9] 入力される映像信号を表示するための空間光変調素子と、照明光学系と、光学ユニットと、該光学ユニットを通過した光を拡大投射するための投影光学系と、空間光変調素子とを少なくとも含むプロジェクタであって;
前記光学ユニットが偏光スイッチング素子を含み;且つ、該偏光スイッチング素子が、
それぞれの表面上に透明電極を有する、一対の透明基板と;該一対の透明基板間に配置された液晶材料と;前記一対の透明電極を介して前記液晶材料に電圧を印加する電圧印加手段と;前記一対の透明基板の光出射側に設けた偏光状態検出手段とを少なくとも有する偏光スイッチング素子であって;前記偏光状態検出手段からの信号の、前記電圧印加手段へのフィードバックに基づき、前記電圧印加手段から前記液晶材料に印加する電圧を調整する、[1]〜[8]のいずれかに記載の偏光スイッチング素子であることを特徴とするプロジェクタ。
[9] A spatial light modulation element for displaying an input video signal, an illumination optical system, an optical unit, a projection optical system for enlarging and projecting light that has passed through the optical unit, and a spatial light modulation element A projector including at least
The optical unit includes a polarization switching element; and
A pair of transparent substrates having a transparent electrode on each surface; a liquid crystal material disposed between the pair of transparent substrates; a voltage applying means for applying a voltage to the liquid crystal material via the pair of transparent electrodes; A polarization switching element having at least a polarization state detection unit provided on the light exit side of the pair of transparent substrates; the voltage based on feedback of a signal from the polarization state detection unit to the voltage application unit; The projector according to any one of [1] to [8], which adjusts a voltage applied to the liquid crystal material from an application unit.

[10] 入力される映像信号を表示するための表示装置と、偏光スイッチング素子とを少なくとも含むテレビジョンであって;
前記偏光スイッチング素子が、
それぞれの表面上に透明電極を有する、一対の透明基板と;該一対の透明基板間に配置された液晶材料と;前記一対の透明電極を介して前記液晶材料に電圧を印加する電圧印加手段と;前記一対の透明基板の光出射側に設けた偏光状態検出手段とを少なくとも有する偏光スイッチング素子であって;前記偏光状態検出手段からの信号の、前記電圧印加手段へのフィードバックに基づき、前記電圧印加手段から前記液晶材料に印加する電圧を調整する、[1]〜[8]のいずれかに記載の偏光スイッチング素子であることを特徴とするテレビジョン。
[10] A television including at least a display device for displaying an input video signal and a polarization switching element;
The polarization switching element is
A pair of transparent substrates having a transparent electrode on each surface; a liquid crystal material disposed between the pair of transparent substrates; a voltage applying means for applying a voltage to the liquid crystal material via the pair of transparent electrodes; A polarization switching element having at least a polarization state detection unit provided on the light exit side of the pair of transparent substrates; the voltage based on feedback of a signal from the polarization state detection unit to the voltage application unit; The polarization switching element according to any one of [1] to [8], which adjusts a voltage applied to the liquid crystal material from an application unit.

本発明によれば、偏光スイッチング素子を構成する液晶を透過してくる光の偏光状態を検出し、その検出信号を電圧印加手段にフィードバックすることにより、安定なスイッチング応答を可能とする偏光スイッチング素子が提供される。   According to the present invention, the polarization switching element that enables a stable switching response by detecting the polarization state of light transmitted through the liquid crystal constituting the polarization switching element and feeding back the detection signal to the voltage application means. Is provided.

(偏光スイッチング素子)
本発明の偏光スイッチング素子は、それぞれの表面上に透明電極を有する、一対の透明基板と;該一対の透明基板間に配置された液晶材料と;前記一対の透明電極を介して前記液晶材料に電圧を印加する電圧印加手段と;前記一対の透明基板の光出射側に設けた偏光状態検出手段とを少なくとも有する偏光スイッチング素子である。本発明においては、前記偏光状態検出手段からの信号の、前記電圧印加手段へのフィードバックに基づき、前記電圧印加手段から前記液晶材料に印加する電圧を調整する。
(Polarization switching element)
The polarization switching element of the present invention includes a pair of transparent substrates each having a transparent electrode on each surface; a liquid crystal material disposed between the pair of transparent substrates; and the liquid crystal material via the pair of transparent electrodes. It is a polarization switching element having at least voltage application means for applying a voltage; and polarization state detection means provided on the light emission side of the pair of transparent substrates. In the present invention, the voltage applied from the voltage application unit to the liquid crystal material is adjusted based on feedback of the signal from the polarization state detection unit to the voltage application unit.

(消光比)
本発明において、上記した「安定なスイッチング応答」の程度は、消光比を指標として測定し、該消光比を最適な状態に維持するように調整することが好ましい。通常、LCDで用いられる消光比は、最も透過光量(もしくは反射光量)が小さくなる場合の光量と、最も透過光量(もしくは反射光量)が大きくなる場合の光量比を意味している。しかしながら、ここで用いる「消光比」(extinction ratio)とは、所定の直線偏光を素子に入射したときの、その素子からの出射光のうちの、所定の直線偏光の強度に対する、偏光方向が90°旋回した直線偏光の強度との比をいう。
(Extinction ratio)
In the present invention, the degree of the above-mentioned “stable switching response” is preferably measured using the extinction ratio as an index and adjusted so as to maintain the extinction ratio in an optimum state. Normally, the extinction ratio used in the LCD means a light amount ratio when the transmitted light amount (or reflected light amount) is the smallest and a light amount ratio when the transmitted light amount (or reflected light amount) is the largest. However, the “extinction ratio” used here means that the polarization direction with respect to the intensity of the predetermined linearly polarized light out of the light emitted from the element when the predetermined linearly polarized light is incident on the element is 90. ° The ratio to the intensity of swirled linearly polarized light.

この消光比が低下すると、他の偏光光が「漏れる」傾向がある。このような点からは、消光比を出来る限り高く維持することが好ましい。   When this extinction ratio decreases, other polarized light tends to “leak”. From such a point, it is preferable to keep the extinction ratio as high as possible.

(消光比の測定方法)
消光比は、図2で示される偏光状態検出部22によって測定することができる。図2を参照して、素子の光出射側に偏光状態検出部22を設置する。偏光板31には、所定の直線偏光を透過するものを用い、偏光板32には、90°旋回した直線偏光を透過するものを用いる。所定の直線偏光を素子に入射し、素子から出射する光のうち、所定の直線偏光の強度は光検出器33によって測定することができ、90°旋回した直線偏光の強度は光検出器34によって測定することができる。そして、光検出器33によって測定された光強度(**すなわち、所定の直線偏光の強度)に対する、光検出器34によって測定された光強度(**すなわち、90°旋回した直線偏光の強度)の比を計算することにより、消光比を得ることができる。
(Measurement method of extinction ratio)
The extinction ratio can be measured by the polarization state detector 22 shown in FIG. Referring to FIG. 2, a polarization state detection unit 22 is installed on the light emission side of the element. The polarizing plate 31 uses a material that transmits predetermined linearly polarized light, and the polarizing plate 32 uses a material that transmits linearly polarized light rotated by 90 °. The intensity of the predetermined linearly polarized light out of the light that enters the element and exits from the element can be measured by the photodetector 33, and the intensity of the linearly polarized light rotated 90 ° is detected by the photodetector 34. Can be measured. Then, the light intensity measured by the light detector 34 (**, that is, the intensity of linearly polarized light rotated by 90 °) with respect to the light intensity measured by the light detector 33 (**, that is, the intensity of predetermined linearly polarized light). The extinction ratio can be obtained by calculating the ratio.

(「消光比」維持の好ましい態様)
上記光検出器33、34で得られた信号を、後述の電圧制御部等で常にモニターし、得られた信号から演算される消光比が**所定の値**以上に維持されるように素子に電圧を印加することにより、常に消光比を高い値に保つことができる。
(Preferred embodiment of maintaining “extinction ratio”)
The signals obtained by the photodetectors 33 and 34 are constantly monitored by a voltage control unit, which will be described later, so that the extinction ratio calculated from the obtained signals is maintained at or above a predetermined value **. By applying a voltage to the element, the extinction ratio can always be kept at a high value.

(基本的な態様)
図1は、本発明の態様に係る一態様(基本的な態様)の偏光スイッチング素子10を示す模式断面図である。図1を参照して、偏光スイッチング素子10は、例えば低膨張ガラスからなる2枚の透明基板11,12上に、例えばITO(indium-tin oxide)からなる透明電極13,14が設けられ、さらにその上に液晶配向膜15,16として、ポリイミド膜またはSiO斜方蒸着が形成されている。このような液晶配向膜15,16が形成された透明基板11,12は、目的のギャップに均一になるように、ガラスビーズ等からなるスペーサ部材19を間に挟み、液晶注入口(図示せず)を除く周囲を、例えばUV硬化型接着剤からなるシール材17でシールし、その後、液晶注入口からPSS(分極遮蔽スメクチック)液晶材料または強誘電性液晶材料等の液晶材料21を注入後、液晶注入口をエポキシ系接着剤等の接着剤で硬化封止している。
(Basic aspect)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a polarization switching element 10 of one aspect (basic aspect) according to an aspect of the present invention. Referring to FIG. 1, a polarization switching element 10 is provided with transparent electrodes 13 and 14 made of, for example, ITO (indium-tin oxide) on two transparent substrates 11 and 12 made of, for example, low expansion glass. A polyimide film or SiO oblique deposition is formed thereon as the liquid crystal alignment films 15 and 16. The transparent substrates 11 and 12 on which the liquid crystal alignment films 15 and 16 are formed have a liquid crystal injection port (not shown) with a spacer member 19 made of glass beads or the like interposed therebetween so as to be uniform in a target gap. ) Is sealed with a sealing material 17 made of, for example, a UV curable adhesive, and then a liquid crystal material 21 such as a PSS (polarization shielding smectic) liquid crystal material or a ferroelectric liquid crystal material is injected from a liquid crystal injection port. The liquid crystal injection port is cured and sealed with an adhesive such as an epoxy adhesive.

また、偏光スイッチング素子10は、出射光の偏光状態を検出する偏光状態検出部22と、その偏光状態検出部22からの信号をフィードバックするフィードバック手段24と、フィードバック手段24からの信号に基づいて電極13,14に印加する電圧を制御する電圧制御部23を備えている。   The polarization switching element 10 includes a polarization state detection unit 22 that detects the polarization state of outgoing light, a feedback unit 24 that feeds back a signal from the polarization state detection unit 22, and an electrode based on a signal from the feedback unit 24. A voltage control unit 23 for controlling the voltage applied to 13 and 14 is provided.

上記構成の偏光スイッチング素子10は、透明電極13,14間に電圧を印加しない状態では、入射する直線偏光の光をそのまま透過し、所定の電圧を印加したときには、入射する直線偏光の偏光方向を90°回転させて透過させ、それにより、偏光スイッチとして動作する。このとき、液晶にはPSS液晶または強誘電性液晶を用いているので高速にスイッチングすることができる。また、このとき、出射する光の偏光状態を偏光状態検出部22によって検出し、その信号をフィードバック手段24によって電圧制御部23に入力して、その信号に基づいて電圧制御部23は、電極13,14に印加するので、安定な応答をすることができる。   The polarization switching element 10 configured as described above transmits incident linearly polarized light as it is when no voltage is applied between the transparent electrodes 13 and 14, and changes the polarization direction of the incident linearly polarized light when a predetermined voltage is applied. Rotate 90 ° to transmit, thereby acting as a polarization switch. At this time, since PSS liquid crystal or ferroelectric liquid crystal is used as the liquid crystal, switching can be performed at high speed. At this time, the polarization state of the emitted light is detected by the polarization state detection unit 22, and the signal is input to the voltage control unit 23 by the feedback unit 24. Based on the signal, the voltage control unit 23 is connected to the electrode 13. , 14, a stable response can be achieved.

(偏光状態検出部)
図2は、偏光状態検出部(センサ)22の構成を示すブロック図である。偏光状態検出部22は、第1の直線偏光状態の光を透過する偏光板31と第1の直線偏光状態と90°回転した第2の直線偏光状態の光を透過する偏光板32と、偏光板31を透過した光強度を検出する光検出器33と、偏光板32を透過した光強度を検出する光検出器34を備え、光検出器33,34からの信号は電圧制御部23にフィードバックされる。
(Polarization state detector)
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the polarization state detection unit (sensor) 22. The polarization state detection unit 22 includes a polarizing plate 31 that transmits light in the first linear polarization state, a polarizing plate 32 that transmits light in the second linear polarization state rotated 90 ° with respect to the first linear polarization state, A light detector 33 for detecting the light intensity transmitted through the plate 31 and a light detector 34 for detecting the light intensity transmitted through the polarizing plate 32 are provided, and signals from the light detectors 33 and 34 are fed back to the voltage control unit 23. Is done.

上記光検出器33、34としては、例えば、応用物理ハンドブック、応用物理学会編、丸善、第2版、第36頁〜40頁に記載される装置を用いることができる。   As the photodetectors 33 and 34, for example, devices described in Applied Physics Handbook, edited by Japan Society of Applied Physics, Maruzen, 2nd edition, pages 36 to 40 can be used.

この偏光状態検出部22に、例えば、第1の直線偏光状態の光が入射されると、偏光板31を透過し、その透過した光が光検出器33によって検出され、信号がフィードバック手段24を介して電圧制御部23に送られる。一方、第2の直線偏光状態の光が入射されると、偏光板32を透過し、その透過した光が光検出器34によって検出され、信号がフィードバック手段24を介して電圧制御部23に送られる。   For example, when light in the first linear polarization state is incident on the polarization state detection unit 22, the light passes through the polarizing plate 31, and the transmitted light is detected by the photodetector 33. To the voltage control unit 23. On the other hand, when light in the second linearly polarized state is incident, it passes through the polarizing plate 32, the transmitted light is detected by the photodetector 34, and the signal is sent to the voltage controller 23 via the feedback means 24. It is done.

(電圧制御部)
図3は、電圧制御部23の構成を示すブロック図である。電圧制御部23は、偏光状態検出部(センサ)22からのフィードバック手段24を介して入力されるセンサ信号検出部41と、電圧出力部42と、入力装置43と制御部44を備えている。入力装置43は、出射光の偏光状態を指定するための信号を入力する装置である。制御部44は、入力装置43から入力された指定した信号と、センサ信号検出部41からの信号に基づいて、電極13,14に印加する電圧を決定し、電圧出力部42に指令信号を送る。電圧出力部42は電源を有し、その電源からの出力電圧を、制御部44からの指令信号に基づいて制御**し**、電極13、14に所定の電圧を印加する。
(Voltage control unit)
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the voltage control unit 23. The voltage control unit 23 includes a sensor signal detection unit 41 input via a feedback unit 24 from the polarization state detection unit (sensor) 22, a voltage output unit 42, an input device 43, and a control unit 44. The input device 43 is a device for inputting a signal for designating the polarization state of the emitted light. The control unit 44 determines the voltage to be applied to the electrodes 13 and 14 based on the designated signal input from the input device 43 and the signal from the sensor signal detection unit 41, and sends a command signal to the voltage output unit 42. . The voltage output unit 42 has a power source, controls the output voltage from the power source based on a command signal from the control unit 44 **, and applies a predetermined voltage to the electrodes 13 and 14.

センサ信号検出部41は、増幅回路等を有し、偏光状態検出部22からの信号を増幅して制御部44に出力する。なお、光検出部33、34からの信号が充分大きい場合には、センサ信号検出部41で信号の増幅を行わずに、制御部44に光検出部33、34からの信号を入力するように構成してもよい。   The sensor signal detection unit 41 includes an amplification circuit and the like, amplifies the signal from the polarization state detection unit 22, and outputs the amplified signal to the control unit 44. When the signals from the light detection units 33 and 34 are sufficiently large, the signal from the light detection units 33 and 34 is input to the control unit 44 without the signal amplification by the sensor signal detection unit 41. It may be configured.

(制御部)
図4は、制御部44のブロック構成図である。制御部44はマイクロコンピュータ等から構成され、CPU51と入力部52と出力部53と記憶部54を備えている。また、記憶部54には、制御プログラムを記憶する記憶領域55と第1の偏光状態を得るために印加する電圧である第1の電圧値を記憶する記憶領域56と、第2の偏光状態を得るために印加する電圧である第2の電圧値を記憶する記憶領域57を備えている。
(Control part)
FIG. 4 is a block configuration diagram of the control unit 44. The control unit 44 includes a microcomputer and includes a CPU 51, an input unit 52, an output unit 53, and a storage unit 54. The storage unit 54 also includes a storage area 55 for storing a control program, a storage area 56 for storing a first voltage value that is a voltage applied to obtain the first polarization state, and a second polarization state. A storage area 57 is provided for storing a second voltage value that is a voltage to be applied.

制御部44は、次のように動作する。入力装置43から例えば第1の偏光状態を指定する信号を入力部52に入力する。CPU51は、制御プログラム55に従って、入力部52に入力された信号と記憶部54に記憶された第1の電圧値を読み取り、出力部53から電圧出力部42に出力する。電圧出力部42は、電極に第1の電圧値の電圧を印加する。偏光状態検出部によって検出されたセンサ信号は、入力部52から入力され、CPUは、そのセンサ信号が最大になるように、出力部53から調整信号を出力し、電圧出力部42を調整する。これにより、安定した第1の偏光状態を得ることができる。また、入力装置43から例えば第2の偏光状態を指定する信号を入力部52に入力する。CPU51は、制御プログラム55に従って、入力部52に入力された信号と記憶部54に記憶された第2の電圧値を読み取り、出力部53から電圧出力部42に出力する。電圧出力部42は、電極に第2の電圧値の電圧を印加する。偏光状態検出部によって検出されたセンサ信号は、入力部52から入力され、CPUは、そのセンサ信号が最大になるように、出力部53から調整信号を出力し、電圧出力部42を調整する。これにより、安定した第2の偏光状態を得ることができる。   The control unit 44 operates as follows. For example, a signal designating the first polarization state is input to the input unit 52 from the input device 43. In accordance with the control program 55, the CPU 51 reads the signal input to the input unit 52 and the first voltage value stored in the storage unit 54, and outputs it from the output unit 53 to the voltage output unit 42. The voltage output unit 42 applies a voltage having a first voltage value to the electrodes. The sensor signal detected by the polarization state detection unit is input from the input unit 52, and the CPU adjusts the voltage output unit 42 by outputting an adjustment signal from the output unit 53 so that the sensor signal is maximized. Thereby, a stable first polarization state can be obtained. For example, a signal specifying the second polarization state is input to the input unit 52 from the input device 43. In accordance with the control program 55, the CPU 51 reads the signal input to the input unit 52 and the second voltage value stored in the storage unit 54, and outputs it from the output unit 53 to the voltage output unit 42. The voltage output unit 42 applies a voltage having a second voltage value to the electrodes. The sensor signal detected by the polarization state detection unit is input from the input unit 52, and the CPU adjusts the voltage output unit 42 by outputting an adjustment signal from the output unit 53 so that the sensor signal is maximized. Thereby, a stable second polarization state can be obtained.

(偏光スイッチング素子の動作)
図5と図6を参照して、図1に示す態様に係る偏光スイッチング素子の動作を説明する。
(Operation of polarization switching element)
The operation of the polarization switching element according to the embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.

図5を参照して、基板12側から第1の偏光状態(直線偏光61)の光60を入射する。電圧制御部23の入力装置43から例えば第1の偏光状態を指定する信号を入力部52に入力する。CPU51は、制御プログラム55に従って、入力部52に入力された信号と記憶部54に記憶された第1の電圧値を読み取り、出力部53から電圧出力部42に出力する。電圧出力部42は、電極に第1の電圧値の電圧を印加する。偏光状態検出部によって検出されたセンサ信号は、入力部52から入力され、CPUは、そのセンサ信号が最大になるように、出力部53から調整信号を出力し、電圧出力部42を調整する。これにより、安定した第1の偏光状態(直線偏光63)を得ることができる。   Referring to FIG. 5, light 60 in the first polarization state (linearly polarized light 61) is incident from the substrate 12 side. For example, a signal designating the first polarization state is input to the input unit 52 from the input device 43 of the voltage control unit 23. In accordance with the control program 55, the CPU 51 reads the signal input to the input unit 52 and the first voltage value stored in the storage unit 54, and outputs it from the output unit 53 to the voltage output unit 42. The voltage output unit 42 applies a voltage having a first voltage value to the electrodes. The sensor signal detected by the polarization state detection unit is input from the input unit 52, and the CPU adjusts the voltage output unit 42 by outputting an adjustment signal from the output unit 53 so that the sensor signal is maximized. Thereby, a stable first polarization state (linearly polarized light 63) can be obtained.

図6を参照して、入力装置43から例えば第2の偏光状態を指定する信号を入力部52に入力する。CPU51は、制御プログラム55に従って、入力部52に入力された信号と記憶部54に記憶された第2の電圧値を読み取り、出力部53から電圧出力部42に出力する。電圧出力部42は、電極に第2の電圧値の電圧を印加する。偏光状態検出部によって検出されたセンサ信号は、入力部52から入力され、CPUは、そのセンサ信号が最大になるように、出力部53から調整信号を出力し、電圧出力部42を調整する。これにより、安定した第2の偏光状態(直線偏光65)を得ることができる。   With reference to FIG. 6, for example, a signal designating the second polarization state is input to the input unit 52 from the input device 43. In accordance with the control program 55, the CPU 51 reads the signal input to the input unit 52 and the second voltage value stored in the storage unit 54, and outputs it from the output unit 53 to the voltage output unit 42. The voltage output unit 42 applies a voltage having a second voltage value to the electrodes. The sensor signal detected by the polarization state detection unit is input from the input unit 52, and the CPU adjusts the voltage output unit 42 by outputting an adjustment signal from the output unit 53 so that the sensor signal is maximized. Thereby, a stable second polarization state (linearly polarized light 65) can be obtained.

(安定な応答)
上記した図1の態様においては、液晶を透過してくる光の偏光状態を検出する偏光状態検出手段を有し、その検出信号をフィードバック手段により、電圧印加手段により調整した電圧を液晶に印加するため、安定な応答をすることができるという効果を奏する。
(Stable response)
In the embodiment of FIG. 1 described above, there is a polarization state detection means for detecting the polarization state of the light transmitted through the liquid crystal, and the voltage adjusted by the voltage application means is applied to the liquid crystal by the feedback means by the feedback signal. Therefore, there is an effect that a stable response can be made.

(液晶材料)
本発明の趣旨に反しない限り、本発明の素子等に使用可能な液晶材料は特に制限されない。一般的に、液晶の応答速度は、該液晶を用いた偏光スイッチング素子のスイッチング速度に影響する。このスイッチング速度の点からは、例えば、TN液晶よりも、後述するようなPSS液晶、または強誘電性液晶を用いることが好ましい。
(Liquid crystal material)
Unless it is contrary to the meaning of this invention, the liquid-crystal material which can be used for the element of this invention, etc. is not restrict | limited. In general, the response speed of a liquid crystal affects the switching speed of a polarization switching element using the liquid crystal. From the viewpoint of this switching speed, for example, it is preferable to use a PSS liquid crystal or a ferroelectric liquid crystal as will be described later rather than a TN liquid crystal.

(強誘電性液晶)
本発明の趣旨に反しない限り、本発明の素子等に使用可能な強誘電性液晶材料は特に制限されない。応答速度の点からは、下記の強誘電性液晶材料が好適に使用可能である。
(Ferroelectric liquid crystal)
Unless it is contrary to the gist of the present invention, the ferroelectric liquid crystal material usable for the element of the present invention is not particularly limited. From the viewpoint of response speed, the following ferroelectric liquid crystal materials can be preferably used.

(PSS液晶または強誘電性液晶を用いた素子)
以上のように、本態様に係る偏光スイッチング素子は、液晶材料としてPSS液晶または強誘電性液晶を用いることが、液晶の応答速度が速くなる点から好ましい。このような態様においては、更に、液晶のスイッチング速度が速くなるという効果を奏する。このような液晶のスイッチング速度の増大を、上記した本発明の「安定な応答」と組み合わせることにより、高速かつ安定してスイッチングできるので、例えば、立体映像を見るための3次元ディスプレイ等に応用した場合、交互に右目用の映像と左目用の映像をスイッチングすることが見る人にとって違和感なく、立体映像を自然な感覚で見ることができる、という相乗効果を得ることができる。
(Elements using PSS liquid crystal or ferroelectric liquid crystal)
As described above, in the polarization switching element according to this aspect, it is preferable to use PSS liquid crystal or ferroelectric liquid crystal as the liquid crystal material because the response speed of the liquid crystal is increased. In such an embodiment, there is an effect that the switching speed of the liquid crystal is further increased. By combining such an increase in the switching speed of the liquid crystal with the above-described “stable response” of the present invention, it can be switched at high speed and stably. For example, the present invention was applied to a three-dimensional display for viewing stereoscopic images. In this case, it is possible to obtain a synergistic effect that a stereoscopic image can be viewed with a natural feeling without a sense of incongruity for a viewer to alternately switch between a right-eye image and a left-eye image.

(プロジェクタ)
次に、本発明の態様に係る偏光スイッチング素子を用いたプロジェクタを図7に基づいて説明する。図7は、本発明の態様に係るプロジェクタを示す模式断面図である。このプロジェクタ60は、上述した本発明に係る偏光スイッチング素子10を用いたプロジェクタで、入力される映像信号を表示するための空間光変調素子61と、照明光学系62と、偏光スイッチング素子10を含む光学ユニット63と、光学ユニット63を通過した光をスクリーン64へ拡大投射するための投影光学系65と、空間光変調素子61を駆動する変調素子駆動回路66と、偏光スイッチング素子10を駆動する偏光スイッチング素子駆動回路67とを備えている。
(projector)
Next, a projector using a polarization switching element according to an aspect of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a projector according to an aspect of the present invention. This projector 60 is a projector using the above-described polarization switching element 10 according to the present invention, and includes a spatial light modulation element 61 for displaying an input video signal, an illumination optical system 62, and the polarization switching element 10. Optical unit 63, projection optical system 65 for enlarging and projecting light that has passed through optical unit 63 onto screen 64, modulation element driving circuit 66 for driving spatial light modulation element 61, and polarization for driving polarization switching element 10 And a switching element driving circuit 67.

このプロジェクタ60は、空間光変調素子61からの光を、偏光スイッチング素子10を通過する。このとき、変調素子駆動回路66からの信号をうけて、偏光スイッチング素子駆動回路67によって、偏光スイッチング素子10を動作させる。それにより、偏光状態がスイッチングされ、その偏光状態がスイッチングされている光をスクリーンに投影する。その投影された映像を、左右異なる偏光方向の光を透過する偏光板を備えためがねによって見ることで、立体映像を見ることができる。このとき、本態様での偏光スイッチング素子が高速にスイッチングし、安定に応答するため、品質の良い映像を見ることができる。   The projector 60 passes the light from the spatial light modulation element 61 through the polarization switching element 10. At this time, the polarization switching element 10 is operated by the polarization switching element driving circuit 67 in response to a signal from the modulation element driving circuit 66. Thereby, the polarization state is switched, and the light whose polarization state is switched is projected onto the screen. By viewing the projected image with glasses equipped with polarizing plates that transmit light of different polarization directions on the left and right, a stereoscopic image can be viewed. At this time, since the polarization switching element in this aspect switches at high speed and responds stably, a high-quality image can be seen.

(テレビジョン)
次に、本発明の態様に係る偏光スイッチング素子を用いたテレビジョンを図8に基づいて説明する。図8は、本発明の態様に係るテレビジョンを示すブロック図(概略構成図)である。このテレビジョン70は、上述した本発明に係る偏光スイッチング素子10を用いたテレビジョンで、入力される映像信号を表示するための表示装置71と、偏光スイッチング素子10と、表示装置71を駆動する表示装置駆動回路72と、偏光スイッチング素子10を駆動する偏光スイッチング素子駆動回路73とを備えている。
(television)
Next, a television using a polarization switching element according to an aspect of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a block diagram (schematic configuration diagram) illustrating a television according to an aspect of the present invention. The television 70 is a television using the polarization switching element 10 according to the present invention described above, and drives the display device 71 for displaying an input video signal, the polarization switching element 10, and the display device 71. A display device driving circuit 72 and a polarization switching element driving circuit 73 for driving the polarization switching element 10 are provided.

このテレビジョン70は、表示装置71からの光を、偏光スイッチング素子10を通過する。このとき、表示装置駆動回路72からの信号をうけて、偏光スイッチング素子駆動回路73によって、偏光スイッチング素子10を動作させる。それにより、偏光状態がスイッチングされ、右目用の映像と左目用の映像を時分割で交互に異なる偏光状態で出射する。その映像を、左右異なる偏光方向の光を透過する偏光板を備えためがねによって見ることで、立体映像を見ることができる。このとき、本態様での偏光スイッチング素子が高速にスイッチングし、安定に応答するため、品質の良い映像を見ることができる(このような立体映像テレビジョンの原理の詳細に関しては、例えば文献:特開平9−219876号公報を参照することができる)。   The television 70 passes light from the display device 71 through the polarization switching element 10. At this time, the polarization switching element 10 is operated by the polarization switching element driving circuit 73 in response to a signal from the display device driving circuit 72. Thereby, the polarization state is switched, and the right-eye image and the left-eye image are emitted in different polarization states alternately in a time division manner. A stereoscopic image can be seen by viewing the image with glasses equipped with polarizing plates that transmit light of different polarization directions on the left and right. At this time, since the polarization switching element in this aspect switches at high speed and responds stably, it is possible to view a video of good quality (for details of the principle of such a stereoscopic video television, for example, see Document: Special (Kaihei 9-219876 can be referred to).

(液晶素子)
本発明の態様による液晶素子(液晶スイッチング素子)は、一対の基板と、該一対の基板の間に配置された液晶材料とを少なくとも含む。
(Liquid crystal element)
A liquid crystal element (liquid crystal switching element) according to an aspect of the present invention includes at least a pair of substrates and a liquid crystal material disposed between the pair of substrates.

(液晶材料)
本発明においては、本発明の方式を適用するために、および印加電場の大きさ、および/又は方向に応じた光学軸方位の回転を有する電気光学素子を構成可能な液晶材料である限り、特に制限なく使用することができる。本発明において、ある液晶材料が使用可能か否かは、以下の「光学軸方位の回転の確認方法」で確認することができる。また、本発明において所定の高速応答が可能な観点から好適に使用可能であるように、ある液晶材料が充分な速度での応答が可能か否かは、以下の「応答時間の確認方法」で確認することができる。
(Liquid crystal material)
In the present invention, in order to apply the method of the present invention and as long as it is a liquid crystal material capable of constituting an electro-optic element having rotation of the optic axis direction according to the magnitude and / or direction of the applied electric field, Can be used without restriction. In the present invention, whether or not a certain liquid crystal material can be used can be confirmed by the following “Method for confirming rotation of optical axis direction”. In addition, whether or not a certain liquid crystal material can respond at a sufficient speed so that it can be suitably used from the viewpoint of enabling a predetermined high-speed response in the present invention is determined by the following “response time confirmation method”. Can be confirmed.

(光学軸方位の回転の確認方法)
液晶素子としての光学軸方位の回転の測定方法としては、偏光子が検光子に垂直に配置されるクロスニコル配置中に液晶素子を置く場合、光学軸が検光子の吸収軸と一致する場合に透過光の強度が最小になる。従って、クロスニコル配置中で透過光の最小強度が得られる角度が光学軸方位の角度となる。この時、液晶素子には電場が印加されていない状態にある。これを基準角度として、液晶素子に電場を印加して、クロスニコル配置中での透過光量の最小強度が得られる角度を探す。電場印加して最小強度になる角度が存在し、上述の基準角度からずれた角度にその最小強度になる角度となり、電場の大きさ又は方向を変化させた時に変化量に応じた回転角の増減が見られれば、光学軸方向が回転していると確認できる。確認するための装置例としては、光学軸方位の確認方法と同様に図13の構成で確認することができる。
(Confirmation method of rotation of optical axis direction)
As a measurement method of the rotation of the optical axis direction as a liquid crystal element, when the liquid crystal element is placed in a crossed Nicol arrangement in which the polarizer is arranged perpendicular to the analyzer, the optical axis coincides with the absorption axis of the analyzer. The intensity of transmitted light is minimized. Accordingly, the angle at which the minimum intensity of transmitted light is obtained in the crossed Nicol arrangement is the angle of the optical axis direction. At this time, an electric field is not applied to the liquid crystal element. Using this as a reference angle, an electric field is applied to the liquid crystal element to find an angle at which the minimum intensity of the transmitted light amount in the crossed Nicols arrangement can be obtained. There is an angle at which the electric field is at its minimum intensity, and the angle at which the minimum intensity is obtained at an angle that deviates from the above-mentioned reference angle. When the magnitude or direction of the electric field is changed, the rotation angle is increased or decreased according to the amount of change. If it is seen, it can be confirmed that the optical axis direction is rotating. As an example of the apparatus for confirmation, it can be confirmed with the configuration of FIG. 13 as in the optical axis direction confirmation method.

(応答時間の確認方法)
液晶素子に光学軸方位の回転が見られる場合、この回転の速さが応答時間にあたる。偏光子が検光子に垂直に配置されるクロスニコル配置中に透過光量が最小になるような角度で液晶素子を配置し、液晶素子に電場を印加する。電場印加によって光学軸方位が回転するため、透過光量が変化する。従って、この透過光量の変化度合いが回転の変化度合いとなる。電場を印加しない状態の透過光量を0%として、電場印加によって変化して最終的に定常状態となった透過光量を100%とした時、電場を印加しない状態から電場を印加して透過光量が10%から90%になるまでの時間を立ち上がり応答時間、電場を印加した状態から電場の印加をやめて透過光量が90%から10%になるまでの時間を立ち下がり応答時間とする。例えば、PSS−LCDにおいては、立ち上がり応答時間、立ち下がり応答時間ともに400μs程度である。確認するための装置例としては、後述する「光学軸方位の確認方法」の場合と同様に、図13の構成で確認することができる。
(How to check response time)
When the rotation of the optical axis direction is seen in the liquid crystal element, the speed of this rotation corresponds to the response time. A liquid crystal element is arranged at an angle that minimizes the amount of transmitted light during the crossed Nicols arrangement in which the polarizer is arranged perpendicular to the analyzer, and an electric field is applied to the liquid crystal element. Since the optical axis direction is rotated by applying an electric field, the amount of transmitted light changes. Accordingly, the degree of change in the amount of transmitted light is the degree of change in rotation. When the amount of transmitted light in the state where no electric field is applied is 0%, and the amount of transmitted light which has been changed by applying the electric field and finally becomes a steady state is 100%, the amount of transmitted light is reduced by applying the electric field from the state where no electric field is applied. The time from 10% to 90% is the rise response time, and the time from when the electric field is applied to when the electric field is stopped and the amount of transmitted light is 90% to 10% is the fall response time. For example, in the PSS-LCD, both the rising response time and the falling response time are about 400 μs. As an example of the device for confirmation, it can be confirmed with the configuration shown in FIG. 13 as in the case of the “optical axis orientation confirmation method” described later.

(PSS−LCD)
本発明において好適に使用可能な液晶材料は、PSS−LCD、すなわち、該液晶材料中の初期分子配向が配向処理方向に対してほぼ平行な方向を有し、且つ液晶材料が、実質的に、外部印加電圧の不存在下で、一対の基板に対して少なくとも垂直な自発分極を全く示さないものである。
(PSS-LCD)
The liquid crystal material that can be suitably used in the present invention is a PSS-LCD, that is, the initial molecular alignment in the liquid crystal material has a direction substantially parallel to the alignment processing direction, and the liquid crystal material is substantially In the absence of an externally applied voltage, it exhibits no spontaneous polarization at least perpendicular to the pair of substrates.

(初期分子配列)
本発明において、液晶材料中の初期分子配向(または方向)では、液晶分子の長軸は液晶分子に対する配向処理方向にほぼ平行な方向を有する。液晶分子の長軸が配向処理方向に対してほぼ平行な方向を有するという事実は、例えば、以下のやり方で確認することができる。本発明による液晶素子が望ましい表示性能を示すことを可能とするために、以下の方法により測定されるラビング方向と液晶分子の配向方向間の角度(絶対値)は、好ましくは、3°以下、更に好ましくは2°以下、特に1°以下であることが可能である。厳密な意味で、ポリイミド膜等のポリマー配向膜がラビングを受ける場合、複屈折がポリイミド最表層に誘発され、それによって遅相軸を与えることは知られている。更に、一般に、液晶分子の長軸は遅相軸に平行に配向することは知られている。ポリマー配向膜の殆どすべてに関して、ある種の角度ずれがラビング方向と遅相軸間で起こることは知られている。一般に、ずれは比較的小さく、約1〜7度であることが可能である。しかしながら、この角度のずれは、極端な例として、ポリスチレンの場合のように90度であることができる。従って、本発明において、ラビング方向と液晶分子の長軸(すなわち、光軸)の配向方向間の角度は、好ましくは、3°以下であることが可能である。この時点で、液晶分子の長軸と、ラビング等によりポリマー(ポリイソミド等)、ポリマー配向膜中に提供される遅相軸の配向方向は、好ましくは、3°以下、更に好ましくは2°以下、特に1°以下であることが可能である。
(Initial molecular arrangement)
In the present invention, in the initial molecular alignment (or direction) in the liquid crystal material, the major axis of the liquid crystal molecule has a direction substantially parallel to the alignment treatment direction with respect to the liquid crystal molecule. The fact that the major axis of the liquid crystal molecules has a direction substantially parallel to the alignment treatment direction can be confirmed, for example, in the following manner. In order to enable the liquid crystal device according to the present invention to exhibit desirable display performance, the angle (absolute value) between the rubbing direction and the alignment direction of the liquid crystal molecules measured by the following method is preferably 3 ° or less, More preferably it is 2 ° or less, in particular 1 ° or less. In a strict sense, it is known that when a polymer alignment film such as a polyimide film is rubbed, birefringence is induced in the outermost layer of the polyimide, thereby giving a slow axis. Furthermore, it is generally known that the major axis of liquid crystal molecules is aligned parallel to the slow axis. For almost all polymer alignment films, it is known that some angular deviation occurs between the rubbing direction and the slow axis. In general, the deviation is relatively small and can be about 1-7 degrees. However, this angular misalignment can be 90 degrees as in the case of polystyrene as an extreme example. Therefore, in the present invention, the angle between the rubbing direction and the alignment direction of the major axis (that is, the optical axis) of the liquid crystal molecules can be preferably 3 ° or less. At this time, the major axis of the liquid crystal molecules and the orientation direction of the slow axis provided in the polymer (polyisomide, etc.) and polymer alignment film by rubbing or the like are preferably 3 ° or less, more preferably 2 ° or less, In particular, it can be 1 ° or less.

上述のように、本発明において、配向処理方向は、液晶分子長軸の配向方向を決める遅相軸(ポリマー最表層における)の方向を指す。   As described above, in the present invention, the alignment treatment direction refers to the direction of the slow axis (in the polymer outermost layer) that determines the alignment direction of the major axis of the liquid crystal molecules.

<液晶分子に対する初期分子配向状態を測定する方法>
一般に、液晶分子の長軸は、光軸とよく一致する。従って、偏光子が検光子に垂直に配置されるクロスニコル配置中に液晶パネルを置く場合、透過光線の強度は、液晶の光軸が検光子の吸収軸とよく一致する場合に最小となる。初期配向軸の方向は、液晶パネルが透過光線の強度を測定しつつクロスニコル配置中で回転する方法により測定することができ、それによって、透過光線の最小強度を与える角度を測定することができる。
<Method of measuring initial molecular alignment state with respect to liquid crystal molecules>
In general, the long axis of the liquid crystal molecule coincides well with the optical axis. Therefore, when the liquid crystal panel is placed in a crossed Nicol arrangement in which the polarizer is arranged perpendicular to the analyzer, the intensity of the transmitted light is minimized when the optical axis of the liquid crystal is well aligned with the absorption axis of the analyzer. The direction of the initial alignment axis can be measured by a method in which the liquid crystal panel rotates in a crossed Nicols arrangement while measuring the intensity of transmitted light, thereby measuring the angle that gives the minimum intensity of transmitted light. .

<液晶分子長軸方向と配向処理方向との平行度を測定する方法>
ラビング方向は設定角により決定され、ラビングにより提供されるポリマー配向膜最表層の遅相軸は、ポリマー配向膜の種類、膜製造方法、ラビング強度、等により決定される。従って、消光位が遅相軸の方向と平行に提供される場合、分子長軸、すなわち、分子光軸が遅相軸の方向に平行にあることが確認される。
<Method for measuring parallelism between liquid crystal molecule major axis direction and alignment treatment direction>
The rubbing direction is determined by a set angle, and the slow axis of the outermost layer of the polymer alignment film provided by rubbing is determined by the type of polymer alignment film, the film production method, the rubbing strength, and the like. Therefore, when the extinction position is provided parallel to the direction of the slow axis, it is confirmed that the molecular long axis, that is, the molecular optical axis is parallel to the direction of the slow axis.

(自発分極)
本発明において、初期分子配向では、自発分極(強誘電性液晶の場合の自発分極に類似している)は、少なくとも、基板に垂直である方向に対しては発生しない。本発明において、「実質的に自発分極を提供しない初期分子配向は、自発分極が発生しないものである」は、例えば、以下の方法により確認することができる。
(Spontaneous polarization)
In the present invention, in the initial molecular orientation, spontaneous polarization (similar to spontaneous polarization in the case of a ferroelectric liquid crystal) does not occur at least in the direction perpendicular to the substrate. In the present invention, “the initial molecular orientation that does not substantially provide spontaneous polarization is one in which spontaneous polarization does not occur” can be confirmed, for example, by the following method.

<基板に垂直な自発分極の存在を測定する方法>
液晶セル中の液晶が自発分極を有する場合、特に、自発分極が初期状態における基板方向、すなわち、初期状態における電場方向(すなわち、外部電場がない場合の)に垂直な方向に発生する場合において、低周波数三角波電圧(約0.1Hz)が液晶セルに印加される時、印加電圧の正から負へ、または負から正への極性変化と共に、自発分極の方向は上方方向から下方方向へ、または下方方向から上方方向へ反転する。こうした反転と共に、実際の電荷が輸送される(すなわち、電流が発生する)。自発分極は、印加電場の極性が反転する時だけ反転する。従って、図9に示されるようにピーク状電流が現れる。ピーク状電流の積分値は、輸送しようとする全量電荷、すなわち、自発分極の強度に対応する。この測定で非ピーク状電流が観察される場合、自発分極反転の発生がないことは、直接、こうした現象により証明される。更に、図10に示されるような電流の直線的な増加が観察される場合、液晶分子の長軸が、電場強度の増加に応じて、それらの分子配向方向において連続的にまたは引き続き変化することが見出される。換言すれば、図27に示されるようなこのケースでは、印加される電場強度に応じて、誘導分極等のために分子配向方向の変化が起こることが見出されてきた。
<Method of measuring the presence of spontaneous polarization perpendicular to the substrate>
When the liquid crystal in the liquid crystal cell has spontaneous polarization, particularly when spontaneous polarization occurs in the direction of the substrate in the initial state, that is, in the direction perpendicular to the electric field direction in the initial state (that is, when there is no external electric field), When a low frequency triangular wave voltage (approx. 0.1 Hz) is applied to the liquid crystal cell, the direction of spontaneous polarization is from the upward direction to the downward direction, with the polarity change of the applied voltage from positive to negative, or from negative to positive, or Invert from the downward direction to the upward direction. With such inversion, the actual charge is transported (ie, current is generated). Spontaneous polarization is reversed only when the polarity of the applied electric field is reversed. Therefore, a peak current appears as shown in FIG. The integral value of the peak current corresponds to the total charge to be transported, that is, the intensity of spontaneous polarization. If a non-peak current is observed in this measurement, the absence of spontaneous polarization reversal is directly evidenced by such a phenomenon. Furthermore, when a linear increase in current as shown in FIG. 10 is observed, the major axes of the liquid crystal molecules change continuously or continuously in their molecular orientation direction as the electric field strength increases. Is found. In other words, it has been found that in this case as shown in FIG. 27, the molecular orientation direction changes due to induced polarization or the like depending on the applied electric field strength.

(基板)
本発明において使用可能な基板は、それが上述の特定「初期分子配向状態」を与えることができる限り、特に限定されない。換言すれば、本発明において、適する基板は、LCDの使用法または用途、その材料およびサイズ、等の観点から適切に選択することができる。
(substrate)
The substrate that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it can provide the above-mentioned specific “initial molecular orientation state”. In other words, in the present invention, a suitable substrate can be appropriately selected from the viewpoint of the usage or application of the LCD, its material and size, and the like.

(PSS−LCD材料)
本発明において好適に使用可能なPSS−LCD液晶材料は、それが上述の特定「初期分子配向状態」を与えることができる限り、特に限定されない。換言すれば、本発明において、適する液晶材料は、物理的特性、電気または表示性能、等の観点から適切に選択することができる。例えば、文献に例示されるような種々の液晶材料(種々の強誘電性または非強誘電性液晶材料を含む)は、一般に、本発明において用いることが可能である。本発明において、用いることができるこうした液晶材料の特定の好ましい例には、以下が挙げられる。
(PSS-LCD material)
The PSS-LCD liquid crystal material that can be suitably used in the present invention is not particularly limited as long as it can give the above-mentioned specific “initial molecular alignment state”. In other words, in the present invention, a suitable liquid crystal material can be appropriately selected from the viewpoints of physical characteristics, electricity or display performance, and the like. For example, various liquid crystal materials (including various ferroelectric or non-ferroelectric liquid crystal materials) as exemplified in the literature can generally be used in the present invention. Specific preferred examples of such liquid crystal materials that can be used in the present invention include:

Figure 2009282410
Figure 2009282410

Figure 2009282410
Figure 2009282410

(配向膜)
本発明において使用可能な配向膜は、それが上述の特定「初期分子配向状態」を与えることができる限り、特に限定されない。換言すれば、本発明において、適する配向膜は、物理的特性、電気または表示性能、等の観点から適切に選択することができる。例えば、文献に例示されるような種々の配向膜は、一般に、本発明において用いることが可能である。本発明において、用いることができるこうした配向膜の特定の好ましい例には、以下が挙げられる。
(Alignment film)
The alignment film that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it can give the above-mentioned specific “initial molecular alignment state”. In other words, in the present invention, a suitable alignment film can be appropriately selected from the viewpoint of physical properties, electricity or display performance, and the like. For example, various alignment films as exemplified in the literature can generally be used in the present invention. Specific preferred examples of such alignment films that can be used in the present invention include:

ポリマー配向膜:ポリイミド、ポリアミド、ポリアミド−イミド
無機配向膜:SiO2、SiO、Ta25、等
Polymer alignment film: polyimide, polyamide, polyamide-imide Inorganic alignment film: SiO 2 , SiO, Ta 2 O 5 , etc.

本発明において、上述の基板、液晶材料、および配向膜として、必要に応じて、日刊工業新聞社(日本、東京)発行の“Liquid Crystal Device Handbook”(1989)に記載されているそれぞれの項目に対応する材料、成分または構成要素を用いることは可能である。   In the present invention, as the above-mentioned substrate, liquid crystal material, and alignment film, as necessary, each item described in “Liquid Crystal Device Handbook” (1989) issued by Nikkan Kogyo Shimbun (Tokyo, Japan) It is possible to use corresponding materials, components or components.

(他の構成要素)
本発明による液晶スイッチング素子を構成するために用いられる透明電極、電極パターン、スペーサ、および偏光板等の他の材料、構成要素または成分は、それらが本発明の目的に反しない限り(すなわち、それらが上述の特定「初期分子配向状態」を与えることができる限り)、特に限定されない。加えて、本発明において使用可能である液晶スイッチング素子を製造するための方法は、液晶スイッチング素子が上述の特定「初期分子配向状態」を与えるために構成されるべきであることを除き、特に限定されない。液晶スイッチング素子を構成するための種々の材料、構成要素または成分の詳細に関しては、必要に応じて、日刊工業新聞社(日本、東京)発行の“Liquid Crystal Device Handbook”(1989)を参照することは可能である。
(Other components)
Other materials, components, or components such as transparent electrodes, electrode patterns, spacers, and polarizing plates used to construct the liquid crystal switching element according to the present invention, unless they are contrary to the purpose of the present invention (ie, they are Is not particularly limited as long as the above-mentioned specific “initial molecular orientation state” can be provided). In addition, the method for manufacturing a liquid crystal switching element that can be used in the present invention is particularly limited, except that the liquid crystal switching element should be configured to provide the specific “initial molecular orientation state” described above. Not. For details on the various materials, components, or components used to construct the liquid crystal switching element, refer to the “Liquid Crystal Device Handbook” (1989) published by Nikkan Kogyo Shimbun (Tokyo, Japan) as necessary. Is possible.

(特定の初期配向を実現するための手段)
こうした配向状態を実現するための手段または方策は、それが上述の特定の「初期分子配向状態」を実現することができる限り、特に限定されない。換言すれば、本発明において、適する特定の初期配向を実現するための手段または方策は、物理的特性、電気または表示性能、等の観点から適切に選択することができる。
(Means for realizing a specific initial orientation)
The means or measures for realizing such an alignment state are not particularly limited as long as it can realize the above-described specific “initial molecular alignment state”. In other words, in the present invention, means or measures for realizing a suitable specific initial orientation can be appropriately selected from the viewpoints of physical characteristics, electrical or display performance, and the like.

(初期配向を与えるための好ましい手段)
本発明者らの知見によれば、上述の適する初期配向は、以下の配向膜(焼成により形成される配向膜の場合、その厚さは焼付け後の厚さで示される)およびラビング処理を用いることにより、容易に実現することが可能である。他方、通常の強誘電性液晶素子において、配向膜の厚さは3,000A(オングストローム)以下、ラビング強度(すなわち、ラビングの押し込み量)は0.3mm以下である。
(Preferred means for providing initial orientation)
According to the knowledge of the present inventors, the above-mentioned suitable initial alignment uses the following alignment film (in the case of an alignment film formed by baking, the thickness is indicated by the thickness after baking) and a rubbing treatment. This can be easily realized. On the other hand, in a normal ferroelectric liquid crystal element, the thickness of the alignment film is 3,000 A (angstrom) or less, and the rubbing strength (that is, the rubbing push-in amount) is 0.3 mm or less.

配向膜の厚さ:好ましくは4,000A以上、更に好ましくは5,000A以上(特に、6,000A以上)   Thickness of alignment film: preferably 4,000 A or more, more preferably 5,000 A or more (particularly 6,000 A or more)

ラビング強度(すなわち、ラビングの押し込み量):好ましくは0.3mm以上、更に好ましくは0.4mm以上(特に、0.45mm以上)   Rubbing strength (ie, amount of rubbing indentation): preferably 0.3 mm or more, more preferably 0.4 mm or more (particularly 0.45 mm or more)

上述の配向膜厚さおよびラビング強度は、例えば、後述する製造例1に記載されるような方法で測定することが可能である。 The above-mentioned orientation film thickness and rubbing strength can be measured, for example, by a method as described in Production Example 1 described later.

本発明においては、特願2007−28182号に記載される他の構成を有するPSS−LCDも、好適に使用することができる。   In the present invention, a PSS-LCD having another configuration described in Japanese Patent Application No. 2007-28182 can also be suitably used.

製造例1
市販のFLC混合物材料(メルク(Merck):ZLI−4851−100)、液晶性光重合物質(大日本インキ化学工業:UCL−001)、および重合開始剤(メルク:ダロキュア(Darocur)1173)を用いて、特開平11−21554号(特願平09−174463号)に基づき、液晶素子を組み立てた。混合物は、93質量%のZLT−4851−100FLC混合物、6質量%のUCL−001、および1質量%のダロキュア1173を有した。
Production Example 1
Using a commercially available FLC mixture material (Merck: ZLI-4851-100), a liquid crystalline photopolymerization material (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd .: UCL-001), and a polymerization initiator (Merck: Darocur 1173) A liquid crystal device was assembled based on Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-21554 (Japanese Patent Application No. 09-174463). The mixture had 93 wt% ZLT-4851-100 FLC mixture, 6 wt% UCL-001, and 1 wt% Darocur 1173.

ここで用いる基板は、その上にITOフィルムを有するガラス基板(ナノロア社(Nono Loa Inc.)より市販されているホウケイ酸ガラス、厚さ0.7mm、サイズ:50mm×50mm)であった。   The substrate used here was a glass substrate having an ITO film thereon (borosilicate glass commercially available from Nono Loa Inc., thickness 0.7 mm, size: 50 mm × 50 mm).

スピンコーター使用によりポリイミド配向材料を塗布し、次に、得られる膜を予備的に焼き、得られる生成物を最終的にクリーンオーブン中で焼成することにより、ポリイミド配向膜を形成した。ここで用いるべき一般的な工業手順の詳細に関しては、必要に応じて、文献“Liquid Crystal Display Techniques”Sangyo Tosho(1996,東京),Chapter 6を参照することが可能である。   A polyimide alignment film was formed by applying a polyimide alignment material by using a spin coater, then pre-baking the resulting film, and finally baking the resulting product in a clean oven. For details of general industrial procedures to be used here, reference can be made to the document “Liquid Crystal Display Techniques” Sangyo Tosho (1996, Tokyo), Chapter 6, as necessary.

液晶分子配向膜用に、RN−1199(日産化学工業)を1〜1.5°のプレチルト角配向物質として用いた。硬化層としての配向層の厚さを4,500A〜5,000Aに設定した。この硬化配向層の表面をレイヨン布(Yoshikwa Kako製、商品名19RY)により、図29に示すように基板の中心方向に対し30度の角度をなすようにラビングした。ラビングの押し込み量は、両基板ともに0.5mmとした。 For the liquid crystal molecular alignment film, RN-1199 (Nissan Chemical Industries) was used as a pretilt angle alignment material of 1 to 1.5 °. The thickness of the alignment layer as a hardened layer was set to 4,500 A to 5,000 A. The surface of the cured alignment layer was rubbed with a rayon cloth (trade name 19RY, manufactured by Yoshikwa Kako) so as to form an angle of 30 degrees with respect to the center direction of the substrate as shown in FIG . The pushing amount of rubbing was 0.5 mm for both substrates.

<ラビング条件>
ラビングの押し込み量:0.5mm
ラビング数:1回
ステージ移動速度:2mm/秒
ローラー回転周波数:1000rpm(R=40mm)
<Rubbing conditions>
Rubbing push-in amount: 0.5mm
Number of rubbing: once Stage movement speed: 2 mm / sec Roller rotation frequency: 1000 rpm (R = 40 mm)

スペーサとして平均粒径が1.6ミクロンの二酸化ケイ素粒子を用いる。出来上がりのセルギャップは測定値で1.8ミクロンであった。上記混合材料を110℃温度等方においてセルに注入した。混合材料を注入後、周辺温度を制御して、混合材料が強誘電性液晶相を見せるまで(40℃)1分間に2℃の割合で徐冷した。その後、自然冷却によりパネルが充分室温になったところで、10分間、+/−10V、周波数500Hzの三角波電圧をパネルに印加した(NF Circuit Block 社製のファンクション・ジェネレータ、商品名:WF1946Fの使用による)。10分間電圧印加の後、同じ電圧印加を保持しつつ、365nmの紫外光を照射した(UVP 社製紫外光、商品名:UVL−56の使用による)。照射の条件は、5,000mJ/cm2であった。ここで用いるべき一般的な工業手順の詳細に関しては、必要に応じて、文献“Liquid Crystal Display Techniques”Sangyo Tosho(1996,東京),Chapter 6を参照することが可能である。 As the spacer, silicon dioxide particles having an average particle diameter of 1.6 microns are used. The finished cell gap was 1.8 microns as measured. The mixed material was injected into the cell at an isotropic temperature of 110 ° C. After injecting the mixed material, the ambient temperature was controlled, and the mixture was gradually cooled at a rate of 2 ° C. per minute until the mixed material showed a ferroelectric liquid crystal phase (40 ° C.). After that, when the panel was sufficiently cooled to room temperature by natural cooling, a triangular wave voltage of +/− 10 V and a frequency of 500 Hz was applied to the panel for 10 minutes (by using a function generator manufactured by NF Circuit Block, product name: WF1946F). ). After voltage application for 10 minutes, irradiation with 365 nm ultraviolet light was performed while maintaining the same voltage application (by using UVP UV light, trade name: UVL-56). The irradiation condition was 5,000 mJ / cm 2 . For details of general industrial procedures to be used here, reference can be made to the document “Liquid Crystal Display Techniques” Sangyo Tosho (1996, Tokyo), Chapter 6, as necessary.

ここで用いるべき一般的な工業手順の詳細に関しては、必要に応じて、文献“The Optics of Thermotropic Liquid Crystals”Taylor and Francis:1998,英国ロンドン;Chapter 8およびChapter 9を参照することが可能である。   For details on general industrial procedures to be used here, it is possible to refer to the literature “The Optics of Thermotropic Liquid Crystals”, Taylor and Francis: 1998, London, UK; Chapter 8 and Chapter 9. .

製造例2
液晶分子配向膜用に、RN−1199(日産化学工業)を1〜1.5°のプレチルト角配向物質として用いた。硬化層としての配向層の厚さを6,500A〜7,000Aに設定した。この硬化配向層の表面をレイヨン布により、図12に示すように基板の中心線に対し30度の角度をなすようにラビングした。ラビングの押し込み量は、両基板ともに0.5mmとした。スペーサとして平均粒径が1.6ミクロンの二酸化ケイ素粒子を用いる。出来上がりのセルギャップは測定値で1.8ミクロンであった。このセルにおいて、市販のFLC混合物材料(メルク:ZLI−4851−100)を110℃温度等方において注入した。混合材料を注入後、周辺温度を制御して、FLC材料が強誘電性液晶相を見せるまで(40℃)1分間に1℃の割合で徐冷した。スメクチックA相からカイラルスメクチックC相へのこの徐冷過程(75℃から40℃まで)において、+/−2V、周波数500Hzの三角波電圧を印加した。パネル温度が40℃に達した後、印加三角波電圧を+/−10Vに上げた。その後自然冷却により、パネル温度が室温になるまで印加し続けた。このパネルの初期分子配向方向は、大部分の視野においてラビング方向と同じであったが、しかしながら、極めて限定された面では+/−20度を示しラビング角からずれた。
Production Example 2
For the liquid crystal molecular alignment film, RN-1199 (Nissan Chemical Industries) was used as a pretilt angle alignment material of 1 to 1.5 °. The thickness of the alignment layer as a hardened layer was set to 6,500 A to 7,000 A. The surface of the cured alignment layer was rubbed with a rayon cloth so as to form an angle of 30 degrees with respect to the center line of the substrate as shown in FIG . The pushing amount of rubbing was 0.5 mm for both substrates. As the spacer, silicon dioxide particles having an average particle diameter of 1.6 microns are used. The finished cell gap was 1.8 microns as measured. In this cell, a commercially available FLC mixture material (Merck: ZLI-4851-100) was injected at 110 ° C. isotropic temperature. After injecting the mixed material, the ambient temperature was controlled, and the mixture was gradually cooled at a rate of 1 ° C. per minute until the FLC material showed a ferroelectric liquid crystal phase (40 ° C.). In this slow cooling process (from 75 ° C. to 40 ° C.) from the smectic A phase to the chiral smectic C phase, a triangular wave voltage of +/− 2 V and a frequency of 500 Hz was applied. After the panel temperature reached 40 ° C., the applied triangular wave voltage was raised to +/− 10V. After that, it was continuously applied by natural cooling until the panel temperature reached room temperature. The initial molecular orientation direction of this panel was the same as the rubbing direction in most fields of view, however, in a very limited plane, it showed +/− 20 degrees and deviated from the rubbing angle.

この製造例において、徐冷の段階での大きすぎる電圧印加が初期FLC分子配向を低下させることが見出された。例えば、スメクチックA相を示す温度で、+/−5V程度の電圧を印加すると、ラビング方向に沿って筋状の配向欠陥が示される。一旦このタイプの欠陥が発生すると、カイラルスメクチックC相(強誘電性液晶相)は欠陥を排除しない。徐冷での電圧印加は有効であるが、しかしながら、その条件は厳しく制御されるべきである。これらの製造例において、スメクチックAにおいて1V/μm以下、スメクチックA相から、スメクチックA相からカイラルSmC相への転移温度の10℃下までで1.5V/μm以下、相転移温度から20℃下までで5V/μm以下、これより低い温度範囲で7.5V/μm以下が良好な結果を得るために好ましいことが示された。   In this production example, it was found that applying too much voltage at the slow cooling stage reduces the initial FLC molecular orientation. For example, when a voltage of about +/− 5 V is applied at a temperature showing a smectic A phase, streak-like alignment defects are shown along the rubbing direction. Once this type of defect occurs, the chiral smectic C phase (ferroelectric liquid crystal phase) does not eliminate the defect. Although voltage application at slow cooling is effective, however, the conditions should be strictly controlled. In these production examples, 1 V / μm or less in smectic A, 1.5 V / μm or less from the smectic A phase to 10 ° C. below the transition temperature from the smectic A phase to the chiral SmC phase, and 20 ° C. below the phase transition temperature. It has been shown that 5 V / μm or less up to 7.5 V / μm is preferable in order to obtain good results in a temperature range lower than this.

製造例3
液晶分子配向膜用に、RN−1199(日産化学工業)を1〜1.5°のプレチルト角配向物質として用いた。硬化層としての配向層の厚さを6,500A〜7,000Aに設定した。この硬化配向層の表面をレイヨン布により、図12に示すように基板の中心線に対し30度の角度をなすようにラビングした。ラビングの押し込み量は、両基板ともに0.6mmとした。スペーサとして平均粒径が1.8ミクロンの二酸化ケイ素粒子を用いる。出来上がりのセルギャップは測定値で2.0ミクロンであった。このセルにおいて、文献Molecular Crystals and The liquid crystals;“Naphthalene Base Ferroelectric liquid crystal and Its Electro Optical Properties”;Vol.243,pp.77−pp.90,(1994)に記載のナフタレン系FLC混合物材料を130℃温度等方において注入した。この液晶材料の室温におけるヘリカルピッチは、2.5mmであった。
Production Example 3
For the liquid crystal molecular alignment film, RN-1199 (Nissan Chemical Industries) was used as a pretilt angle alignment material of 1 to 1.5 °. The thickness of the alignment layer as a hardened layer was set to 6,500 A to 7,000 A. The surface of the cured alignment layer was rubbed with a rayon cloth so as to form an angle of 30 degrees with respect to the center line of the substrate as shown in FIG. The pushing amount of rubbing was 0.6 mm for both substrates. As the spacer, silicon dioxide particles having an average particle diameter of 1.8 microns are used. The finished cell gap was measured to be 2.0 microns. In this cell, the literature Molecular Crystals and The liquid crystals; “Naphthalene Base Ferroelectric liquid crystal and Its Electro Optical Properties”; Vol. 243, pp. 77-pp. 90, (1994) was injected at 130 ° C. isotropic temperature. The helical pitch of this liquid crystal material at room temperature was 2.5 mm.

液晶材料を注入後、周辺温度を制御して、130℃から1分間に1℃の割合で強誘電性液晶相を見せる50℃まで徐冷した。スメクチックA相からカイラルスメクチックC相へのこの徐冷過程(90℃から50℃まで)において、+/−1V、周波数500Hzの三角波電圧を印加した。パネル温度が50℃に達した後、印加三角波電圧を+/−7Vに上げた。その後自然冷却により、パネル温度が室温になるまで印加し続けた。このパネルの初期分子配向方向は、大部分の視野面において、ラビング方向と同じであった。小さくわずかな面のみにラビング角からの+/−17度のずれが見られた。このパネルの電気応答測定は、偏光顕微鏡測定での20倍程度の視野範囲の平均として、アナログ階調スイッチングを示した。この製造例において、徐冷の間の印加電圧は三角波に限定されず、正弦波、矩形波でもラビング方向に平行な初期分子配向を安定化させるために有効であることも、また、見出された。   After injecting the liquid crystal material, the ambient temperature was controlled and gradually cooled from 130 ° C. to 50 ° C. at which the ferroelectric liquid crystal phase was exhibited at a rate of 1 ° C. per minute. In this slow cooling process (from 90 ° C. to 50 ° C.) from the smectic A phase to the chiral smectic C phase, a triangular wave voltage of +/− 1 V and a frequency of 500 Hz was applied. After the panel temperature reached 50 ° C., the applied triangular wave voltage was raised to +/− 7V. After that, it was continuously applied by natural cooling until the panel temperature reached room temperature. The initial molecular orientation direction of this panel was the same as the rubbing direction in most viewing planes. Only a small and small surface showed a deviation of +/− 17 degrees from the rubbing angle. The electrical response measurement of this panel showed analog gradation switching as the average of a field of view range of about 20 times in the polarization microscope measurement. In this production example, the applied voltage during slow cooling is not limited to a triangular wave, and it is also found that a sine wave or a rectangular wave is effective for stabilizing the initial molecular orientation parallel to the rubbing direction. It was.

上記製造例において得られた結果を以下の表1にまとめる。   The results obtained in the above production examples are summarized in Table 1 below.

製造例の要約

Figure 2009282410
Summary of production examples
Figure 2009282410

以上の態様で説明された構成、配置関係等については本発明が理解・実施できる程度に例示したものにすぎない。従って本発明は、説明された態様に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。   The configurations, arrangement relationships, and the like described in the above embodiments are merely examples that can be understood and implemented by the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiment, and can be modified in various forms without departing from the scope of the technical idea shown in the claims.

上記したように、本発明の偏光スイッチング素子は、安定な応答が容易に得られるという優れた特徴を有する。このため、本発明の偏光スイッチング素子は、例えば、好適な消光比をも、容易に与えることができる。   As described above, the polarization switching element of the present invention has an excellent feature that a stable response can be easily obtained. For this reason, the polarization switching element of this invention can provide a suitable extinction ratio easily, for example.

本発明の偏光スイッチング素子は、上記特徴(すなわち、安定な応答および/または好適な消光比)に基づき、立体映像を見るための偏光スイッチング素子としても好適に利用することができ、立体映像を見るためのプロジェクタおよびテレビジョンとして好適に利用することができる。   The polarization switching element of the present invention can be suitably used as a polarization switching element for viewing stereoscopic images based on the above characteristics (that is, stable response and / or suitable extinction ratio). Therefore, it can be suitably used as a projector and a television.

本発明の態様に係る偏光スイッチング素子を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the polarization switching element which concerns on the aspect of this invention. 本発明の態様に係る偏光スイッチング素子の偏光状態検出部のブロック構成図である。It is a block block diagram of the polarization state detection part of the polarization switching element which concerns on the aspect of this invention. 本発明の態様に係る偏光スイッチング素子の電圧制御部のブロック構成である。3 is a block configuration of a voltage control unit of a polarization switching element according to an aspect of the present invention. 本発明の態様に係る偏光スイッチング素子の電圧制御部の制御部のブロック構成図である。It is a block block diagram of the control part of the voltage control part of the polarization switching element which concerns on the aspect of this invention. 偏光スイッチング素子の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of a polarization switching element. 偏光スイッチング素子の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of a polarization switching element. 本発明の態様に係るプロジェクタを示す模式断面図である。It is a schematic cross section showing a projector according to an aspect of the present invention. 本発明の態様に係るテレビジョンを示す模式断面図である。It is a schematic cross section showing a television according to an aspect of the present invention. 三角波電圧印加の下での分子配向スイッチングの間の分極スイッチング電流の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the polarization switching current during the molecular orientation switching under a triangular wave voltage application. 従来のSSFLCDパネルの場合におけるスイッチングの間の分極スイッチングピーク電流の例を示すグラフである。6 is a graph showing an example of polarization switching peak current during switching in the case of a conventional SSFLCD panel. PS−V−FLCDのc−ダイレクタプロファイルを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the c-director profile of PS-V-FLCD. 積層パネルのラビング角を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the rubbing angle of a laminated panel. 本発明において使用可能な、光学軸方位の厳密な測定に好適な要素の一例の構成を示す模式斜視図である。It is a model perspective view which shows the structure of an example of an element suitable for the exact measurement of an optical axis direction which can be used in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 偏光スイッチング素子
11,12 透明基板
13,14 透明電極
15,16 液晶配向膜
17 シール材
19 スぺーサ部材
21 液晶材料
22 偏光状態検出部(センサ)
23 電圧制御部
24 フィードバック手段
31,32 偏光板
33,34 光検出器
41 センサ信号検出部
42 電圧出力部
43 入力装置
44 制御部
60 プロジェクタ
70 テレビジョン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Polarization switching element 11,12 Transparent substrate 13,14 Transparent electrode 15,16 Liquid crystal alignment film 17 Seal material 19 Spacer member 21 Liquid crystal material 22 Polarization state detection part (sensor)
Reference Signs List 23 Voltage control unit 24 Feedback means 31, 32 Polarizing plate 33, 34 Photo detector 41 Sensor signal detection unit 42 Voltage output unit 43 Input device 44 Control unit 60 Projector 70 Television

Claims (10)

それぞれの表面上に透明電極を有する、一対の透明基板と、
該一対の透明基板間に配置された液晶材料と、
前記一対の透明電極を介して前記液晶材料に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記一対の透明基板の光出射側に設けた偏光状態検出手段とを少なくとも有する偏光スイッチング素子であって;
前記偏光状態検出手段からの信号の、前記電圧印加手段へのフィードバックに基づき、前記電圧印加手段から前記液晶材料に印加する電圧を調整することを特徴とする偏光スイッチング素子。
A pair of transparent substrates having transparent electrodes on each surface;
A liquid crystal material disposed between the pair of transparent substrates;
Voltage applying means for applying a voltage to the liquid crystal material through the pair of transparent electrodes;
A polarization switching element having at least polarization state detection means provided on the light exit side of the pair of transparent substrates;
A polarization switching element, wherein a voltage applied from the voltage application unit to the liquid crystal material is adjusted based on feedback of a signal from the polarization state detection unit to the voltage application unit.
前記液晶材料が、分極遮蔽型スメクチック液晶または強誘電性液晶からなる請求項1に記載の偏光スイッチング素子。   The polarization switching element according to claim 1, wherein the liquid crystal material is a polarization-shielding smectic liquid crystal or a ferroelectric liquid crystal. 前記液晶材料に電圧を印加することにより、一対の透明基板の光入射側から入射された光の第1の偏光状態を、該第1の偏光状態と異なる第2の偏光状態に変化させる請求項1または2に記載の偏光スイッチング素子。   A voltage is applied to the liquid crystal material to change the first polarization state of light incident from the light incident side of the pair of transparent substrates to a second polarization state different from the first polarization state. 3. The polarization switching element according to 1 or 2. 前記液晶材料への印加電圧を調整することにより、前記第1の偏光状態の光を維持して出力する請求項3に記載の偏光スイッチング素子。   4. The polarization switching element according to claim 3, wherein light applied in the first polarization state is maintained and output by adjusting a voltage applied to the liquid crystal material. 5. 前記第1の偏光状態が直線偏光であり、前記第2の偏光状態が前記直線偏光の振動面を90°回転させた直線偏光である請求項3または4に記載の偏光スイッチング素子。   5. The polarization switching element according to claim 3, wherein the first polarization state is linear polarization, and the second polarization state is linear polarization obtained by rotating a vibration plane of the linear polarization by 90 °. 前記偏光状態検出手段は、少なくとも1つの偏光手段と該偏光手段を透過した光の強度を検出する光検出器を備える請求項1〜5のいずれかに記載の偏光スイッチング素子。   The polarization switching element according to claim 1, wherein the polarization state detection unit includes at least one polarization unit and a photodetector that detects the intensity of light transmitted through the polarization unit. 前記電圧印加手段は、前記偏光状態検出手段からの信号を検出するセンサ信号検出手段と、偏光状態を指定する命令を入力する入力手段と、前記入力手段によって入力した命令とセンサ信号検出手段によって検出した信号に基づいて前記液晶に印加する電圧を決定する制御手段と、前記制御手段からの信号に基づいて前記透明電極に電圧を印加する電圧出力手段を備える請求項1〜6のいずれかに記載の偏光スイッチング素子。   The voltage application means is detected by a sensor signal detection means for detecting a signal from the polarization state detection means, an input means for inputting a command for designating the polarization state, and a command inputted by the input means and the sensor signal detection means. 7. A control means for determining a voltage to be applied to the liquid crystal based on a signal that has been applied, and a voltage output means for applying a voltage to the transparent electrode based on a signal from the control means. Polarization switching element. 前記制御手段は、記憶手段を備え;該記憶手段には、前記第1の偏光状態の光を維持して出力する場合に、前記偏光状態検出手段からの信号強度が最大になるように、前記透明電極に印加する電圧値を決定し、その電圧出力のための信号を前記電圧出力手段に送る制御プログラムが記憶されている請求項7に記載の偏光スイッチング素子。   The control means includes storage means; when the light having the first polarization state is output while maintaining the storage means, the signal intensity from the polarization state detection means is maximized. 8. The polarization switching element according to claim 7, wherein a control program for determining a voltage value to be applied to the transparent electrode and sending a signal for outputting the voltage to the voltage output means is stored. 入力される映像信号を表示するための空間光変調素子と、照明光学系と、光学ユニットと、該光学ユニットを通過した光を拡大投射するための投影光学系と、空間光変調素子とを少なくとも含むプロジェクタであって;
前記光学ユニットが偏光スイッチング素子を含み;且つ、該偏光スイッチング素子が、
それぞれの表面上に透明電極を有する、一対の透明基板と;該一対の透明基板間に配置された液晶材料と;前記一対の透明電極を介して前記液晶材料に電圧を印加する電圧印加手段と;前記一対の透明基板の光出射側に設けた偏光状態検出手段とを少なくとも有する偏光スイッチング素子であって;前記偏光状態検出手段からの信号の、前記電圧印加手段へのフィードバックに基づき、前記電圧印加手段から前記液晶材料に印加する電圧を調整する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の偏光スイッチング素子であることを特徴とするプロジェクタ。
At least a spatial light modulation element for displaying an input video signal, an illumination optical system, an optical unit, a projection optical system for enlarging and projecting light that has passed through the optical unit, and a spatial light modulation element Including a projector;
The optical unit includes a polarization switching element; and
A pair of transparent substrates having a transparent electrode on each surface; a liquid crystal material disposed between the pair of transparent substrates; a voltage applying means for applying a voltage to the liquid crystal material via the pair of transparent electrodes; A polarization switching element having at least a polarization state detection unit provided on the light exit side of the pair of transparent substrates; the voltage based on feedback of a signal from the polarization state detection unit to the voltage application unit; The projector according to any one of claims 1 to 8, wherein a voltage applied to the liquid crystal material from an application unit is adjusted.
入力される映像信号を表示するための表示装置と、偏光スイッチング素子とを少なくとも含むテレビジョンであって;
前記偏光スイッチング素子が、
それぞれの表面上に透明電極を有する、一対の透明基板と;該一対の透明基板間に配置された液晶材料と;前記一対の透明電極を介して前記液晶材料に電圧を印加する電圧印加手段と;前記一対の透明基板の光出射側に設けた偏光状態検出手段とを少なくとも有する偏光スイッチング素子であって;前記偏光状態検出手段からの信号の、前記電圧印加手段へのフィードバックに基づき、前記電圧印加手段から前記液晶材料に印加する電圧を調整する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の偏光スイッチング素子であることを特徴とするテレビジョン。
A television including at least a display device for displaying an input video signal and a polarization switching element;
The polarization switching element is
A pair of transparent substrates having a transparent electrode on each surface; a liquid crystal material disposed between the pair of transparent substrates; a voltage applying means for applying a voltage to the liquid crystal material via the pair of transparent electrodes; A polarization switching element having at least a polarization state detection unit provided on the light exit side of the pair of transparent substrates; the voltage based on feedback of a signal from the polarization state detection unit to the voltage application unit; The television according to any one of claims 1 to 8, wherein a voltage applied to the liquid crystal material from an application unit is adjusted.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012138068A3 (en) * 2011-04-04 2013-01-10 Lg Innotek Co., Ltd. Nanoparticle complex, light conversion member and display device having the same, and method for fabricating the same
CN104238132A (en) * 2013-06-19 2014-12-24 乐金显示有限公司 Stereoscopic image display and method of driving the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012138068A3 (en) * 2011-04-04 2013-01-10 Lg Innotek Co., Ltd. Nanoparticle complex, light conversion member and display device having the same, and method for fabricating the same
KR101251763B1 (en) * 2011-04-04 2013-04-05 엘지이노텍 주식회사 Nanoparticle complex, light conversion member and display device having the same and method for fabricating the same
US8944619B2 (en) 2011-04-04 2015-02-03 Lg Innotek Co., Ltd. Nanoparticle complex, light conversion member and display device having the same, and method for fabricating the same
CN104238132A (en) * 2013-06-19 2014-12-24 乐金显示有限公司 Stereoscopic image display and method of driving the same
US9946086B2 (en) 2013-06-19 2018-04-17 Lg Display Co., Ltd. Stereoscopic image display and method of driving the same

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