JP3634390B2

JP3634390B2 - 液晶電気光学素子

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Publication number: JP3634390B2
Application number: JP19560193A
Authority: JP
Inventors: 孝昭田中; 譲佐藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-07-16
Filing date: 1993-07-14
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: US5488499A; DE69328852T2; EP0579247B1; US6072558A; KR940005979A; HK1014273A1; KR100312926B1; JPH06235920A; DE69328852D1; EP0579247A1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はカイラルネマティック液晶を用いた双安定性を有する液晶電気光学素子、特にその双安定性を用いてスイッチングを行い、単純マトリックス駆動が可能な液晶電気光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＯＡ機器の表示装置等として実用化されている液晶表示装置は、ツイストネマティック（ＴＮ）型液晶もしくはスーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）型液晶を用いている。例えば、Ｍ．ＳｃｈａｄｔａｎｄＷ．Ｈｅｌｆｒｉｃｈ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１８（１９７１）１２７，あるいはＴ．Ｊ．ＳｃｈｅｆｆｅｒａｎｄＪ．Ｎｅｈｒｉｉｎｇ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．４５（１９８４）１０２１．に示されているこれらの表示方式はメモリー効果を持たないため、電圧平均化法による単純マトリクス駆動法または各画素にトランジスタ等のアクティブ素子を設けたアクティブマトリクス駆動法によって駆動される。
【０００３】
この他に、まだ実用化されていないが、様々な方式が研究されている。例えば、特開昭５９−２１９７２０号、特開昭６０−１９６７２８号には電圧平均化法の高速化技術等が開示されており、特公平１−５１８１８号、特公平３−２６３６８号、特開昭５９−５８４２０号には双安定性スイッチングを用いる方式が開示されている。
【０００４】
ＴＮ型やＳＴＮ型液晶の単純マトリクスを電圧平均化法によって駆動する場合、走査線の本数をＮ本とすれば、オンを選択するための電圧Ｖ_ＯＮとオフを選択するための電圧Ｖ_ＯＦＦの比は次式で与えられる。
Ｖ_ＯＮ／Ｖ_ＯＦＦ＝（（Ｎ^１／２＋１）／（Ｎ^１／２ −１））^１／２
この式からわかるように、Ｎが大きくなるにしたがってＶ_ＯＮ／Ｖ_ＯＦＦは１に近づくため、コントラスト比も１に近づいてしまう。現在の液晶の電気光学特性や電圧波形の遅延等を考慮すれば、Ｎは約５００が限度である。したがって、より高精細な表示が要求されるワークステーション等の表示装置をこの方式によって実現することは不可能である。また、表示特性が視角に大きく依存し、さらにオンからオフへのスイッチング時間が長いという欠点も持っている。
【０００５】
特開昭６０−１９６７２８号に開示されている技術は、上記のスイッチング時間を短くすることを目的としている。そこでは、下基板上のプレティルト角（基板上に設けられた液晶配向膜と接している液晶分子のダイレクターベクトルと基板面とのなす角）をθ_１とし、上基板上のプレティルト角をθ_２とすれば、初期状態におけるθ_１とθ_２を互いに逆符号の関係にすることによって、オンからオフへのスイッチイングを高速化している。そして、特開昭５９−２１９７２０号に開示されている技術は、さらにカイラル物質を液晶材料に添加することによって、動作状態の安定化を図っている。しかし、これらの技術は双安定性を持っておらず、電圧平均化法によって駆動されるため、やはり高精細な電気光学素子としては適していない。
【０００６】
特公平１−５１８１８号（ＵＳＰ４，２３９，３４５）には、カイラルネマティック液晶を用いた双安定性を有する液晶電気光学素子が開示されている。その液晶電気光学素子の特徴は、初期状態では１８０゜ねじれているが、電圧を印加した後は初期状態とは異なる二つの状態へ緩和し、その二つの状態は非常に安定である、ということである。その二つの状態のねじれの差は約３６０゜であり、その二状態間で双安定性スイッチングを行う。その二つの状態は、液晶電気光学素子を二枚の偏光板で挟むことによって光学的に識別することができる。その場合、液晶層の厚さｄ（μｍ）と液晶の複屈折率△ｎとの積Ｒを入射光の波長（λ）で割ったもの（Ｒ／λ）が２以下となるようにすれば、高いコントラスト比が得られると記述されている。
【０００７】
特公平３−２６３６８号に開示されている技術は、印加電圧を制御することによって比較的高速の双安定スイッチングを行うものである。しかし、３５゜という高いプレティルト角を必要とするため、液晶配向膜を斜方蒸着によって形成しなければならず、実用的ではない。
【０００８】
特開昭５９−５８４２０号に開示されている技術は、印加電圧を制御することによって書き込むか否かを選択できるが、表示を消去するためには液晶層を等方相まで加熱しなければならない。また、書き込むためには非常に高い電圧が必要である。また、上記高いプレティルト角を必要とする素子や電圧平均化法によって高デューティー比で駆動される液晶表示装置においては、有効視野角が狭いという問題点を有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
液晶電気光学素子を表示素子として用いる場合、通常は単色光源ではなく、赤、緑、青の３波長光源叉は白色光源を用いるため、そのような光源に対してコントラスト比が高く、かつオン状態の光透過率も高いことが要求される。したがって、そのような光源に対して高い表示特性を得るための条件を知る必要がある。
【００１０】
表示特性を決めるパラメータとしては、液晶材料の複屈折率（△ｎ）、液晶層の厚さ（ｄ）および２枚の偏光板の偏光軸の角度が挙げられる。ところが前記従来技術では、Ｒ≡ｄ・△ｎに関しては、光源として単色光を用いる場合において、Ｒ／λ≦２とすれば高いコントラスト比が得られるということが記載されているのみであり、高いオン透過率を得るためのＲの条件については言及されておらず、偏光軸の角度に関しても記述されていない。一方、白色光を用いる場合の条件に至っては全く議論されていない。また、Ｒ／λ≦２とすれば高いコントラスト比が得られる、と記述しているにもかかわらず、実施例として挙げられているセルのＲ／λはいずれも２よりも大きく、しかも光透過率やコントラスト比のデータは全く記載されていない。白色光を用いた我々の追試によれば、二つの準安定状態を光学的に識別することはできたが、表示素子として使用に耐えるような表示特性は得られなかった。
【００１１】
表示特性を決めるもうひとつのパラメータである偏光軸を最適な角度に設定することは、次に述べるように容易ではない。初期状態の液晶のねじれ角が１８０゜である双安定液晶において、二つの準安定状態のうち一方はねじれ角が０゜である一様状態のため、二枚の偏光板をそれぞれある角度に配置したときの光透過率は比較的簡単に求めることができる。しかし、他方の準安定状態はねじれ角が約３６０゜であり、しかも応答速度を速くするためには液晶層の厚さをなるべく薄くしなければならない。このようにねじれ角が大きく、かつ液晶層の厚さが薄い場合、液晶層へ入射した（白色）直線偏光は楕円偏光となって出射するため、３６０゜ねじれ状態の透過光スペクトルは簡単には求められない。ところが、Ｒがある値を持つ場合、偏光軸をどのように設定すればコントラスト比とオン透過率をともに高くできるか、ということは未だ明らかにされていない。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、その第一の目的とするところは、コントラスト比とオン透過率がともに高い表示素子として十分な表示特性を有するカイラルネマチック液晶を用いた双安定性液晶電気光学素子を提供するところにある。
【００１３】
本発明の液晶電気光学素子においては、初期状態および２つの準安定状態それぞれの安定性は液晶層の厚さｄと液晶固有の螺旋ビッチｐ_０の比（ｄ／ｐ_０）に左右される。初期状態のねじれ角をφｒとした場合、
０．５φｒ／３６０゜≦ｄ／ｐ_０≦１．５φｒ／３６０゜
なる条件を満たすことによって初期状態における所望の配向状態を実現できる。しかし、駆動電圧波形を印加して得られる２つの準安定状態に関しては、
ｄ／ｐ_０〜０．５φｒ／３６０゜
の条件下では、ねじれ角が略（φｒ＋１８０゜）の準安定状態が不安定になり、逆に、
ｄ／ｐ_０〜１．５φｒ／３６０゜
においては、ねじれ角が略（φｒ−１８０゜）の準安定状態が他方に比べて不安定になる。このように２つの準安定状態の安定性がアンバランスな条件で液晶表示装置を駆動しようとすると、不安定な状態を選択するにあたってはより大きなエネルギーを要するため駆動電圧が高くなったり、長い期間に亘ってパルス電圧を印加しなければならない等の問題が生ずる。更に選択された不安定な準安定状態は初期状態へ緩和するまでの時間（メモリー保持時間）が短いので、表示装置の走査電極数が多い場合には非選択期間内に緩和が起こり、表示品位を損ねることになる。
【００１４】
また、基板界面と液晶分子のダイレクターベクトルのなす角（プレティルト角）も２つの準安定状態の安定性のバランスに影響を及ぼす。発明者らの実験結果によればプレティルト角が必要以上に大きくなるにつれてねじれ角略（φｒ＋１８０゜）の配向の安定性が低下する事が解っている。このような状態で表示装置を駆動すれば上述と同様の問題が生ずる。加えて、プレティルト角が大きくなると表示状態の有効視野角が狭くなるという問題点も生ずる。
【００１５】
さらに、双安定性あるいは複数の安定状態を有する動作モードでは、表示に使用する配向状態がエネルギー的に充分安定でない場合が多く、基板の表面状態や形状の局所的な変位を原因として複数の配向状態が混在し、表示品位を損なうという問題点を有している。
【００１６】
本発明に関する液晶表示モードにおいては、透明電極のエッジ部分に形状効果が生じ、特に駆動電圧波形を印加してねじれ角略（φｒ＋１８０゜）に準安定状態を選択した場合に、上記エッジ部分にねじれ角略（φｒ−１８０゜）がドメイン状に発現してコントラスト比を低下させるという問題点がある。この傾向は走査電極と信号電極の交差部が構成する画素部の任意の一辺と基板界面に施されたラビング処理の方向が一致する場合に最も顕著である。
【００１７】
上記従来技術の問題点にかんがみ、本願発明の第２の目的は、双安定性を有する液晶電気光学素子において、表示特性の視野角依存性が小さく、走査線数の多い高精細な液晶表示装置を提供するところにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明による液晶電気光学素子は、一対の基板間に挟持されてなる液晶層と、前記一対の基板を挟持するように配置されてなる一対の偏光板と、を有してなる液晶電気光学素子において、それぞれの前記基板にはラビング処理された配向膜が形成されてなり、前記液晶層は、前記一対の基板の配向膜に施されたラビング方向のなす角φｒに対して、電圧を印加する前の初期状態における液晶のねじれ角が略φｒとなるように螺旋ピッチｐ _０が設定され、且つ前記初期状態において、前記各配向膜と接している液晶分子のダイレクターベクトルと前記基板の面とのなす角が互いに逆符号の関係にあり、前記初期状態にパルス電圧を印加した後の緩和状態として、前記液晶分子のねじれ角が略（φｒ＋１８０°）と略（φｒ−１８０°）である準安定状態を有してなり、一方の準安定状態が表示のオン状態、他方の準安定状態が表示のオフ状態となり、これら２つの準安定状態間におけるコントラスト比が２以上となるように、前記液晶層の厚さｄと前記液晶分子の複屈折率Δｎの積Ｒ、および前記液晶分子のねじれ角φｒに基づいて、一方の前記基板に施されたラビング方向と前記各偏光板の偏光軸とのなす角度（Ｐ，Ａ）を設定し、
０．８φｒ／３６０°≦ｄ／ｐ_０≦１．４φｒ／３６０°であり、且つ
０．１≦Ｒ≦１．０６
となるようにすると共に、前記非画素部における前記液晶層の厚さｄ _０と螺旋ピッチｐ _０の比（ｄ _０／ｐ _０）が前記画素部における前記液晶層の厚さｄと螺旋ピッチｐ _０の比（ｄ／ｐ _０）より大きく、前記非画素部における光透過率は前記画素部の光透過率より低いことを特徴とする。
【００１９】
本願発明のカイラルネマティック液晶は、緩和状態として初期状態とは異なる２つの準安定状態を持つものであり、例えば初期状態がねじれ角１８０゜のねじれ構造を有するとすれば、それにフレデリクス転移を生じさせるに十分な絶対値の電圧パルスを印加した場合、準安定状態として、一方はねじれ角０゜（ユニフォーム状態）、他方はねじれ角３６０゜の構造を有する。フレデリクス転移後にいずれの準安定状態に移行するかは、その後に印加するパルス電圧の波形及び絶対値に依存し、準安定状態はいずれも自発的に初期状態へ緩和する性質を有する。
【００２０】
初期状態におけるねじれ角φｒは１８０゜に限らず、任意の角度に設定可能である。例えば、初期状態においてねじれ角φｒを９０゜とすれば、フレデリクス転移後の２つの準安定状態は、φｒ±１８０゜のねじれ角、すなわち、−９０゜、２７０゜のねじれ構造を有し、それらの準安定状態間においてスイッチングが可能であることが実験上確認されている。準安定状態のねじれ角φｒ±１８０゜は厳密な数字を示すものではなく、略φｒ±１８０゜を含むものである。らせんピッチｐ_０は、液晶層の厚さが無限大のときに形成される液晶の固有のらせんピッチが調整される。
【００２１】
本願発明の液晶電気光学素子を液晶表示装置に応用した場合の構造の断面図を図１に示す。同図において、符号２１はカイラルネマティック液晶の液晶層、２は上下の配向膜、３は上下の絶縁膜ＳｉＯ_２、４は上下の透明電極、５は上下のガラス基板、６はスペーサーとしてのシール部材、７は上下の偏光板、１９は下側配向膜上に施されたラビング方向、２０は上側配向膜上に施されたラビング方向を示す。同図においては、ラビング方向１９、２０は互いに反平行（φｒ＝１８０゜）に施されており、シール部材６を介して重ね合わせた２枚の基板５の間にカイラルネマティック液晶２１が封入されている。
【００２２】
液晶層２１は、図２に示すように、液晶分子１がプレティルト角θ１、θ２で上下の配向膜２に接している。前記初期状態において、基板上に設けられた液晶配向膜と接している液晶分子のダイレクタ−ベクトルと基板面とのなす角は、一方はθ１、他方はθ２であり、互いに逆符号の関係にある。すなわち、カイラルネマティック液晶の初期状態のねじれ角が１８０゜とすれば、上記の２つのダイレクターベクトルは互いに略反平行となる。
【００２３】
前記下側基板５側に施したラビング処理の方向をｘ軸、前記基板の法線方向をｚ軸として、ｘ軸方向を基準とした角度の測り方は、ｚ軸方向に観察した前記カイラルネマティック液晶のねじれの向きが時計回りならば時計回りに、反時計回りならば反時計回りに測定する。Ｐ、Ａは、前記下側基板７側に設けた下側偏光板７と上側基板５側の偏光板７の偏光軸のそれぞれの角度である。図３は、ｚ軸方向へ観察した場合、液晶のらせん構造が時計回りであるとき、一方のラビング方向ｘと矢印で示す偏光軸との角をＰと定義した状態を示す。上側偏光板の偏光軸とラビング方向とのなす角度Ａについても同様の測定を行う。この場合Ｐ（Ａ）とＰ（Ａ）±ｎπ（ｎは整数）は互いに等価である。
【００２４】
本発明の液晶表示装置は、印加電圧波形に依存して生じる２つの準安定状態間を選択的にスイッチングするものである。本発明者は、選択された準安定状態が自発的に初期状態に緩和するまでの時間（メモリー保持時間）がｄ／ｐ_０に依存することを実験により確認し、その結果を統計的に取り扱う事によって、初期状態の液晶のねじれ角φｒが１８０゜であれば、
０．８φｒ／３６０゜≦ｄ／ｐ_０≦１．４φｒ／３６０゜
なる条件下で表示装置として実用的なメモリー保持時間が得られることを発見した。ここで言う「表示装置として実用的なメモリー保持時間」とは、１ライン当たりの選択に要する時間×走査線数に等しいか、より長い時間を意味し、特公平１−５１８１８号に記述されている様な永続的に存在するという意味での双安定性とは性質を異にするものである。また、同公報に開示された技術においては、プレティルト角について２５゜乃至４５゜を推奨しているが、本発明では、１゜乃至２５゜すなわち有機配向膜にラビング処理を施すという簡便法によって可能な角度範囲内において上記条件式を適用すれば所望の効果を実現できる。φｒが１８０゜以外のねじれ角を有する場合についても、同様に適切なｄ／ｐ_０を設定して、螺旋ピッチを調整することが可能である。
【００２５】
双安定性あるいは複数の安定状態を有する動作モードでは、表示に使用する配向状態がエネルギー的に充分でない場合が多く、基板の表面状態や形状の局所的な変位を原因として複数の配向状態が混在し、表示品位を損なうという問題点を有している。この問題点は、上下の基板における走査電極と信号電極の交差部が構成する画素の任意の一辺とラビング方向のなす角をφ_０とすると、上下各々の基板において、
１０゜≦φ_０ ≦８０゜
なる条件を満たす場合に、広視野角を維持しながら単純マトリックス方式で走査線数の多い高精細表示ができ、かつ表示画素内に不良ドメインが発生する現象を防止し、均一な表示特性が得られる。
【００２６】
観察者から見た前記液晶表示装置の上下方向と少なくとも一方の基板に施されたラビング方向とのなす角φ_ａが、
−４５゜≦φ_ａ ≦４５゜
である場合は、有効視野角を拡大することができる。
【００２７】
上記のような双安定性あるいは複数の安定状態を有する動作モードでは、特に電界の印加によってスイッチングを行うものにおいて、電極が片側基板にのみ形成された非画素部（画素間）の配向制御が不可能である場合が多く、暗状態を選択したエリアに光漏れを生じてコントラスト比を低下させるという問題点がある。これに対しては、非画素部における光透過率を画素部よりも低くするとよく、非画素部に遮光性物質の層を形成することが考えられる。もしくは、非画素部における液晶層の厚さｄ_０を、
ｄ_０／ｐ_０ ≧０．７５
とし、非画素部における液晶のねじれ角を調整して非画素部における光透過率が初期状態の画素部における光透過率よりも低くすればよい。
【００２８】
【作用】
本願発明は、双安定状態を有するカイラルネマチック液晶をその双安定状態間をスイッチングすることによって、マルチプレックス駆動をすることができる。初期状態のねじれ角φｒと、Ｒ＝ｄ△ｎをパラメータとした場合、本願の目的は、そのパラメータの値に応じて、偏光板の偏光軸とラビング方向とのなす角度Ｐ、Ａを適宜設定することにより達成されることを実証した。角度Ｐ、Ａの最適値は相互に依存性を有し、その関係は、φｒ、Ｒによって大きく影響されることが確認された。
【００２９】
モーガンの条件は、カイラルネマティック液晶のらせん軸方向に直線偏光が入射するとき、伝搬光の偏光軸が液晶分子のねじれに追従して回転するための条件である。配向処理された２枚の基板間に封入された液晶のらせんピッチをｐ′異常光と常光に対する液晶の屈折率をそれぞれｎ_ｅ、ｎ_０（△ｎ＝ｎ_ｅ −ｎ_０）、光の波長をλとすれば次式で表される。
ｐ′・△ｎ》λ
本願発明の双安定状態を持つ液晶においては、ｐ′は２πｄ／（φｒ＋１８０゜）又は２πｄ／（φｒ−１８０゜）の絶対値をもつ。πは角度１８０゜である。上記のモーガンの条件を満足するように各パラメータを設定した液晶セルにおいては、一方の基板に接している液晶分子の配向方向ｎ１と平行（又は垂直）に偏光軸を持つ直線偏光を入射させると、その偏光軸は液晶分子配向のねじれに追従して回転し、他方の基板に接している液晶分子の配向方向ｎ２と平行（又は垂直）に偏光した直線偏光となって出射する。そして、ｎ１に対して平行（又は垂直）以外の方向に偏光軸を持つ直線偏光を入射させた場合には、楕円偏光となって出射する。広く用いられているＴＮ型液晶表示装置は、垂直配向状態とモーガンの条件を満足するねじれ状態との間でスイッチングを行っている。そのねじれ角は９０゜であり、ｐ′・△ｎの最適値はおよそ１．８８μｍ（ｐ′≒２０μｍ、△ｎ≒０．０９４）である。そこでは２枚の偏光板をその偏光軸がそれぞれｎ１とｎ２に対して平行（又は垂直）になるように設置することによって非常に高いコントラスト比とＯＮ透過率を得ることができる。
【００３０】
本発明で用いられる双安定性液晶表示装置の表示特性とモーガンの条件との関係については上記のことがあてはまらない。本願発明において、初期配向状態でのねじれ角をφｒとすれば、ねじれ角がφｒ＋πとφｒ−πという２つのねじれ状態間でスイッチングが行われる。ねじれ角の絶対値が大きい方のねじれ状態をＳ^＋、他方をＳ⁻ と呼ぶことにする。ここで、Ｓ^＋とＳ⁻ が共にモーガンの条件を満足するように各パラメータを設定し、２枚の偏光板をその偏光軸がそれぞれｎ１とｎ２に対して平行（又は垂直）になるように設置したならば、Ｓ^＋とＳ⁻ を光学的に区別することはほとんどできない。なぜなら、Ｓ^＋のｎ１、ｎ２はそれぞれＳ⁻ のｎ１、ｎ２と一致しているため、Ｓ^＋の出射光もＳ⁻ の出射光も同じ方向に偏光した直線偏光となってしまうためである。また、２枚の偏光板をその偏光軸がそれぞれｎ１、ｎ２に対して平行（又は垂直）以外になるように設置した場合は、光学的に区別することはできるが表示素子としての実用に耐えるほどの表示特性は得られない。以上のことはφｒの値とは関係がない。
【００３１】
一方、例えばＳ^＋がモーガンの条件を満足しない場合は次のようになると考えられる。但し、最も優れた表示特性が得られると期待されるφｒが略１８０゜の場合について説明する。以下、ＬはＳ^＋でのらせんピッチである。
（１）Ｌ・（ｎ_ｅ −ｎ_０）がλよりも十分小さい場合、
Ｓ^＋は等方的ではあるが１μｍあたり数度の旋光能を持つ光学活性媒質として振る舞う（ｄｅＧｅｎｎｅｓ，Ｐ．Ｇ．ＴｈｅＰｈｙｓｉｃｓｏｆＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｓ，ｐ．２２６ＯｘｆｏｒｄＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ（１９７４））。旋光角をφ_ｒｏｔとしたとき、２枚の偏光板の偏光軸が互いになす角度φ_１２を９０゜＋φ_ｒｏｔとすれば、Ｓ^＋の光透過率は最小になることは明らかである。
【００３２】
一方、Ｓ⁻ のねじれ角は約０゜である。但し、カイラルネマティック液晶は固有のねじれを持っているため、φｒ＝１８０゜であってもＳ⁻ のねじれ角は厳密には０゜ではない。しかし、ねじれ角が余り大きくなければ、言い換えればφｒ≒１８０゜という条件下ではＳ⁻ はねじれのない複屈折性媒質とみなしてよいであろう。そこで、φ_１２＝９０゜＋φ_ｒｏｔという条件の下でＳ⁻ の光透過率を高くするためには、一方の偏光板の偏光軸方向とＳ⁻ での液晶分子の平均的な配向方向とのなす角（φｎ）を約４５゜に設定すれば、非常に高いコントラスト比とＯＮ状態の明るさが得られるはずである。
（２）Ｌ・（ｎ_ｅ −ｎ_０）はλよりも大きいけれどもモーガンの条件を満足するほどは大きくない場合、
この場合、φｎ＝０゜であってもＳ^＋の出射光は楕円偏光となり、楕円の長軸方向はｎ２とは一致しない。したがって、例えばφｎ＝０゜、φ１２＝９０゜とすれば高いコントラスト比とＯＮ状態の明るさが期待できる。
（３）Ｌ・（ｎ_ｅ −ｎ_０）が上記の（１）と（２）の中間の値の場合、
この場合は、（１）と（２）の中間の表示特性が期待できるはずである。φｒが１８０゜から大きくずれている場合の表示特性を想像することは容易ではない。しかし、モーガンの条件を満足していなければ、Ｓ^＋とＳ⁻ での出射光の偏光状態がほとんど同じになって光学的に区別し難い、ということは避けられるであろう。
【００３３】
【実施例】
実施例で用いた液晶電気光学素子の断面図を図１に示す。上側基板５と下側基板５の各々に透明電極４、絶縁膜ＳｉＯ_２３と液晶配向膜２を形成し、さらにラビングを施した。液晶配向膜２としてはポリイミドを用いた。そして、初期配向状態を例えばφｒ＝１８０゜とするならば、図示したようにラビング方向１９、２０が互いに反平行になるように、スペーサー６を介して２枚の基板５を重ね合わせる。また、φｒ＝９０゜とするならば、ラビング方向が互いに９０゜の角をなすように２枚の基板を重ね合わせる。この２枚の基板間にカイラルネマティック液晶２１を封入し、偏光板７を配置して液晶電気光学素子を作成した。この液晶電気光学素子を反射型で使用する場合には、上側偏光板７または下側偏光板７の外側に反射板を設置すればよい。液晶材料はいずれも正の誘電率異方性△εを示す市販のネマティック液晶にらせん構造を誘起する光学活性物質を添加してｐ_０を調整した。光学活性物質としては、実施例１〜７ではＥ．Ｍｅｒｃｋ社製Ｒ−８１１を用い、実施例８以降では同社製Ｓ−８１１を用いた。
【００３４】
ここまでの△ｎは見かけの△ｎを意味しているが、以下の実施例では液晶固有の△ｎを用いている。なぜならば、プレティルト角は一般的には１゜〜５゜であるため、ねじれがない配向状態での見かけの△ｎと液晶固有の△ｎとはほぼ等しいとみなして良いためである。但し、プレティルトが大きい場合には、液晶固有の△ｎと見かけの△ｎは大きく異なるため、見かけの△ｎを用いなければならない。さらに電圧を印加せずにメモリー状態で表示を行う場合と電圧を印加した状態で表示を行う場合とでは液晶の配向状態が異なるため、見かけの△ｎの値も異なるはずである。しかし、電圧は１ボルト前後であるため、電圧印加時と電圧無印加時での見かけの△ｎの差はわずかであり、その差は無視してよいと考えられる。したがって、本来ならば表示動作中の平均的な見かけの△ｎを用いるべきではあるが、以下の実施例では液晶固有の△ｎを用いた。上述したように、大きなプレティルトを与えるような配向処理を行ったり、配向分布が大きく変形するような高い電圧を印加して表示する場合には、以下の△ｎとＲ（＝ｄ・△ｎ）を表示動作中の平均的な見かけの値に置き換えなければならない。
【００３５】
液晶層のＲを種々の値に設定するため、△ｎが異なる数種類の液晶材料を用い、液晶層の厚さは１．７μｍから２５．０μｍの間に設定した。液晶材料の△ｎと、その液晶材料を用いた実施例の番号を以下の表１に示す。プレティルト角は、液晶材料、配向膜、ラビング処理方法によって異なるが、実施例１〜７においてはおよそ１゜〜５゜であった。
【００３６】
【表１】

【００３７】
モーガンの条件を満足するかどうかの評価は、２つの準安定状態のうち、ねじれ角が大きい方の準安定状態の螺旋ピッチＬ、液晶の△ｎおよび光の波長（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）を用いて行った。初期状態のねじれ角φｒとＬとの間には次の関係がある。
Ｌ＝｛２π／（φｒ＋π）｝・ｄ
モーガンの条件を示す不等式の左辺（Ｌ・△ｎ）とＲとの間には、
Ｌ・△ｎ＝２π・Ｒ／（φｒ＋π）
の関係がある。従って、Ｌ・△ｎの値に応じて偏光軸方向を設定することは、Ｒとφｒの値に応じて偏光軸方向を設定することにほかならない。φｒ＝１８０゜の場合のみ、Ｌ・△ｎはＳ⁻ のレタデーションと等しい。
【００３８】
下側基板５に施したラビング方向１９をｘ軸とする。実施例１〜７では、基板法線方向（ｚ軸方向）に観察したらせん構造は右ねじれ時計回りであるため、下側偏光板７の偏光軸の角度Ｐを図３に示したように定義することにする。言うまでもなく、ＰとＰ±ｎπ（但しｎは整数）は互いに等価である。Ａについても同様である。また、ＰとＡに同時に±ｎπ／２を加えた場合と加えなかった場合とは互いに等価である。例えば、（Ｐ、Ａ）＝（１６０゜、５０゜）と、（Ｐ、Ａ）＝（７０゜、１４０゜）はいずれも同じ表示特性を与える。
【００３９】
液晶のねじれ角が各々ほぼ３６０゜と略０゜である２つの準安定状態間のスイッチングは、図４に示したような電圧波形を印加することによって行った。略０゜の準安定状態は光学的に等方相である。等方相とは、複屈折率やＲが厳密には零でなく極めて小さい値を有する場合であっても光学的には等方相とみなすことができる場合を含むものである。そして、ＰとＡをいろいろな角度に設定して３６０゜および０゜ねじれ状態の光透過率を測定し、コントラスト比を算出した。測定には、オリンパス社製偏光顕微鏡ＢＨ−２及びそれに附属された白色光源を用いた。但し、使用した偏光板の光透過率は約４８％である。
【００４０】
反射型での表示特性は、透過型での表示特性を用いて次のようにして評価することができる。図１に示した透過型の液晶表示装置において、下側偏光板の下に反射板を設置して反射型で使用する場合を考える。強度Ｉ_０の光が上側偏光板から入射し、強度Ｉ_ａの光が反射してくるとする。上側偏光板を透過して液晶層へ入射する光の強度Ｉ_ａとし、さらに下側偏光板を透過した光の強度をＩ_ｂとする。反射板で反射されて下側偏光板へ再び入射する光もＩ_ｂである。そして、下側偏光板を透過して液晶層へ再び入射する光の強度をＩ_ｃとする。上側偏光板を透過して出てくる光（反射光）の強度はＩ_ｄである。Ｉ_ｄとＩ_ｃの比はＩ_ｂとＩ_ａの比と等しいため、次の式が成り立つ。
Ｉ_ｄ＝Ｉ_ｃ・Ｉ_ｂ／Ｉ_ａ（１）
つぎに、偏光していない光に対する偏光板の光透過率をｘ、偏光板の光透過軸と平行に偏光した直線偏光に対する偏光板の光透過率をｙとすれば、Ｉ_ａとＩ_ｃは次のように書くことができる。
Ｉ_ａ＝ｘ・Ｉ_０（２）
Ｉ_ｃ＝ｙ・Ｉ_ｂ（３）
（２）式と（３）式を（１）式へ代入すれば、
Ｉ_ｄ＝（Ｉ_ｂ ^ａ／Ｉ_０）・（ｙ／ｘ）
が得られる。ここで、厳密にはｙ≠１であるがｙ＝１と近似し、さらにＯＮ状態とＯＦＦ状態での光強度をそれぞれ（ＯＮ）と（ＯＦＦ）という添え字で区別することにすれば、反射型でのコントラスト比は次の式で与えられる。

このようにして、反射型での反射率Ｉ_ｄ／Ｉ_０とコントラスト比は透過型での透過率Ｉ_ｂ／Ｉ_０とコントラスト比から求めることができる。
【００４１】
（実施例１）φｒ＝１８０゜の場合、
（１−１）Ｒ＝０．１０２の場合、
光学活性物質Ｒ−８１１（メルク社製）をメルク社製ＺＬＩ−４１１９（△ｎ＝０．０６０）に適量添加してφｒがほぼ１８０゜となるようにらせんピッチＰ_０を調整した。液晶層厚ｄは１．７μｍとした。Ｌ＝ｄ＝１．７μｍであり、ｄ／Ｐ_０ ≒０．５である。Ｌ・△ｎと波長との関係は次のようになる。
Ｌ・△ｎ＝０．１０２＜λ（０．３８〜０．７８）
したがって、モーガンの条件は満足されていない。
いろいろなＰとＡの組み合わせに対する３６０゜捩れ状態と０゜ねじれ状態の光透過率Ｉ^＋とＩ⁻ 及びコントラスト比ＣＲ（小数点以下第３位四捨五入で表示）を表２に示す。
【００４２】
【表２】

【００４３】
光透過率は偏光板へ入射する光を基準としている。また、同表の下には、Ｌ・△ｎと波長（Ｗ．Ｌ．）およびｄとＬの値も記した。但し、各ＰとＡの組み合わせのうちＴとＲの欄の両方に＊が記されているものは、比較例として挙げたものである。すなわち、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３の組み合わせが実施例であり、Ｎｏ．１４〜Ｎｏ．１７の組み合わせは比較例である。
ＴとＲの意味は次の通りである。Ｔ欄の「ｏ」はその組み合わせが透過型表示素子として充分使用可能であり、Ｒ欄の「ｏ」は反射型表示素子として充分使用可能である、ということを示している。Ｒ＝０．１０２の場合、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の組み合わせは透過型としても、反射型としても使用可能である。そして、Ｎｏ７〜Ｎｏ．１３の組み合わせは透過型としては不十分である。しかし、反射型で使用する場合はコントラスト比よりもオン状態の明るさが重視されるため、反射型としてならば使用可能である。反射型でのコントラスト比としては、少なくとも１：２あればよいであろう。従って、透過型として測定したコントラスト比が１：１．４ならば反射型として十分である。比較例として挙げたＮｏ．１４〜Ｎｏ．１７の組み合わせは透過型としても反射型としても使用不能である。
実際に反射板を設置して、反射型として使用に耐えるかどうかを肉眼で評価した結果を図５に示す。ＰとＡを図の陰影をつけた範囲内で組み合わせれば使用に耐えることがわかった。以下、種々のＲに対する結果を示すが、それらの表の見方は同じである。
【００４４】
（１−２）Ｒ＝０．１６の場合、
この結果を表３に示す。
【００４５】
【表３】

【００４６】
（１−３）Ｒ＝０．２の場合、
この結果を表４に示す。
【００４７】
【表４】

【００４８】
（１−４）Ｒ＝０．２２の場合、
この結果を表５に示す。
【００４９】
【表５】

【００５０】
（１−５）Ｒ＝０．２４の場合、
この結果を表６に示す。
【００５１】
【表６】

【００５２】
（１−６）Ｒ＝０．２８の場合、
この結果を表７に示す。
【００５３】
【表７】

【００５４】
（１−７）Ｒ＝０．３２の場合、
この結果を表８に示す。
【００５５】
【表８】

【００５６】
（１−８）Ｒ＝０．３６の場合、
この結果を表９に示す。
【００５７】
【表９】

【００５８】
（１−９）Ｒ＝０．４の場合、
この結果を表１０に示す。
【００５９】
【表１０】

【００６０】
（１−１０）Ｒ＝０．４２の場合、
この結果を表１１に示す。
【００６１】
【表１１】

【００６２】
（１−１１）Ｒ＝０．４２８の場合、
この結果を表１２に示す。
【００６３】
【表１２】

【００６４】
（１−１２）Ｒ＝０．４４の場合、
この結果を表１３に示す。
【００６５】
【表１３】

【００６６】
（１−１３）Ｒ＝０．４５の場合、
この結果を表１４に示す。
【００６７】
【表１４】

【００６８】
（１−１４）Ｒ＝０．５６の場合、
この結果を表１５に示す。
【００６９】
【表１５】

【００７０】
（１−１５）Ｒ＝０．６４の場合、
この結果を表１６に示す。
【００７１】
【表１６】

【００７２】
（１−１６）Ｒ＝０．７の場合、
この結果を表１７に示す。
【００７３】
【表１７】

【００７４】
（１−１７）Ｒ＝０．７２の場合、
この結果を表１８に示す。
【００７５】
【表１８】

【００７６】
（１−１８）Ｒ＝０．７８の場合、
この結果を表１９に示す。
【００７７】
【表１９】

【００７８】
（１−１９）Ｒ＝０．８４の場合、
この結果を表２０に示す。
【００７９】
【表２０】

【００８０】
（１−２０）Ｒ＝０．９６の場合、
この結果を表２１に示す。
【００８１】
【表２１】

【００８２】
（１−２１）Ｒ＝１．０２の場合、
この結果を表２２に示す。
【００８３】
【表２２】

【００８４】
（１−２２）Ｒ＝１．０５の場合、
この結果を表２３に示す。
【００８５】
【表２３】

【００８６】
（１−２３）Ｒ＝１．０６の場合、
この結果を表２４に示す。
【００８７】
【表２４】

【００８８】
（１−２４）Ｒ＝１．０８の場合、
この結果を表２５に示す。
【００８９】
【表２５】

【００９０】
（１−２５）Ｒ＝１．１２の場合、
この結果を表２６に示す。
【００９１】
【表２６】

【００９２】
（１−２６）Ｒ＝１．９の場合、
この結果を表２７に示す。
【００９３】
【表２７】

【００９４】
（１−２７）Ｒ＝２．５の場合、
この結果を表２８に示す。
【００９５】
【表２８】

【００９６】
（１−２８）以上の実施例においては、φｒが１６０゜≦φｒ≦２００゜の範囲にあれば実用に耐える液晶光学素子であることも確認した。Ｐ、Ａの値の相互の設定値は、反射型と透明型とでは、上記の通り、反射型のコントラスト比は透過型のコントラスト比の自乗になるため異なるが、その相互関係をまとめると以下の通りになる。
（１）反射型の場合
▲１▼ ０．１０２≦Ｒ≦０．４又は０．７８≦Ｒ≦０．９６の場合、
［Ｐ＋α１ ≦Ａ≦Ｐ＋α２かつ −Ｐ＋β１ ≦Ａ≦−Ｐ＋β２］又は［Ｐ＋γ１ ≦Ａ≦Ｐ＋γ２かつ −Ｐ＋δ１ ≦Ａ≦−Ｐ＋δ２］▲２▼ ０．７２ ≦Ｒ≦０．７８の場合、
［Ｐ＋α１ ≦Ａ≦Ｐ＋α２かつ −Ｐ＋β１ ≦Ａ≦−Ｐ＋β２］又は
［Ｐ＋γ１ ≦Ａ≦Ｐ＋γ２］
▲３▼ ０．４０ ≦Ｒ≦０．７２，０．９６≦Ｒ≦０．９９，又は１．０５≦Ｒ≦１．１２の場合、
［Ｐ＋α１ ≦Ａ≦Ｐ＋α２］又は
［Ｐ＋γ１ ≦Ａ≦Ｐ＋γ２］
▲４▼ ０．９９ ≦Ｒ≦１．０２の場合、
［Ｐ＋α１ ≦Ａ≦Ｐ＋α２］
▲５▼ １．０２ ≦Ｒ≦１．０５の場合、
［Ｐ＋γ１ ≦Ａ≦Ｐ＋γ２］
但し、

【００９７】
（２）透過型の場合、
▲１▼ ０．１≦Ｒ≦０．２２の場合、
Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−８２×Ｒ＋α１
▲２▼ ０．２２＜Ｒ≦０．４２の場合、
Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−８２×Ｒ＋α１、又は
Ａ＝−Ｐ＋β１
▲３▼ ０．４２＜Ｒ≦０．４４の場合、
Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−１３７．５ ×Ｒ＋α２、又は
Ａ＝−Ｐ＋β１
▲４▼ ０．４４＜Ｒ＜０．４７３の場合、
Ａ＝Ｐ＋γ 但し −１３７．５ ×Ｒ−７５≦γ≦−６０
▲５▼ ０．４７３≦Ｒ≦０．７の場合、
Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−１３７．５ ×Ｒ＋α２又は
Ａ＝Ｐ＋α３
▲６▼ ０．７＜Ｒ≦１．０６の場合、
Ａ＝−Ｐ＋β１
ただし −９９°≦α１ ≦−５８° −７５°≦α２ ≦−３５°
− １００°≦α３ ≦−６０° ７０°≦β１ ≦ １１０°
【００９８】
（３）φｒが１８０゜である透過型の場合において、コントラスト比１０以上かつオン透過率１０％の良好な特性が得られる条件は、以下の通りとなる。
▲１▼ ０．１≦Ｒ≦０．２２の場合、
Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−８２×Ｒ＋α１
▲２▼ ０．２２＜Ｒ≦０．４２の場合、
Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−８２×Ｒ＋α１、又は
Ａ＝−Ｐ＋β１
▲３▼ ０．４２＜Ｒ≦０．４４の場合、
Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−１３７．５ ×Ｒ＋α２、又は
Ａ＝−Ｐ＋β１
▲４▼ ０．４４＜Ｒ≦０．７の場合、
Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−１３７．５ ×Ｒ＋α２又は
Ａ＝Ｐ＋α３
▲５▼ ０．７＜Ｒ≦１．０６の場合、
Ａ＝−Ｐ＋β１
ただし −９４°≦α１ ≦−６３° −７０°≦α２ ≦−４０°
−９５°≦α３ ≦−６５° ７５°≦β１ ≦ １０５°
【００９９】
（実施例２）φｒ＝９０゜の場合、
本実施例では、φｒがほぼ９０゜となるようにらせんピッチｐ_０を調整した。例えば、実施例２−１では液晶材料としてＺＬＩ−４２６２を用い、ｄ＝２．０μｍとした。Ｌ＝２．６７μｍ、ｄ／ｐ_０ ≒０．３である。
以下、種々のＲに対するデータを示すが、それらの見方は実施例１と同じである。
（２−１）Ｒ＝０．２の場合、
この結果を表２９に示す。
【０１００】
【表２９】

【０１０１】
（２−２）Ｒ＝０．２８の場合、
この結果を表３０に示す。
【０１０２】
【表３０】

【０１０３】
（２−３）Ｒ＝０．３１８の場合、
この結果を表３１に示す。
【０１０４】
【表３１】

【０１０５】
（２−４）Ｒ＝０．５６の場合、
この結果を表３２に示す。
【０１０６】
【表３２】

【０１０７】
（２−５）Ｒ＝０．８４の場合、
この結果を表３３に示す。
【０１０８】
【表３３】

【０１０９】
（実施例３）φｒ＝１６０゜の場合、
本実施例では、φｒがほぼ１６０゜となるようにらせんピッチｐ_０を調整した。例えば、実施例３−１では、液晶材料としてＺＬＩ−４２６２を用い、ｄ＝２．０μｍとした。Ｌ＝２．１２μｍ、ｄ／ｐ_０ ≒０．５である。
以下、種々のＲに対するデータを示す。
（３−１）Ｒ＝０．２の場合、
この結果を表３４に示す。
【０１１０】
【表３４】

【０１１１】
（３−２）Ｒ＝０．２８の場合、
この結果を表３５に示す。
【０１１２】
【表３５】

【０１１３】
（３−３）Ｒ＝０．３１８の場合、
この結果を表３６に示す。
【０１１４】
【表３６】

【０１１５】
（３−４）Ｒ＝０．５６の場合、
この結果を表３７に示す。
【０１１６】
【表３７】

【０１１７】
（３−５）Ｒ＝０．８４の場合、
この結果を表３８に示す。
【０１１８】
【表３８】

【０１１９】
（実施例４）φｒ＝２００゜の場合、
本実施例では、φｒがほぼ２００゜となるようにらせんピッチｐ_０を調整した。例えば、実施例４−１では、液晶材料としてＺＬＩ−４２６２を用い、ｄ＝２．０μｍとした。Ｌ＝１．８９μｍ、ｄ／ｐ_０ ≒０．６である。
以下、種々のＲに対するデータを示す。
（４−１）Ｒ＝０．２の場合、
この結果を表３９に示す。
【０１２０】
【表３９】

【０１２１】
（４−２）Ｒ＝０．２８の場合、
この結果を表４０に示す。
【０１２２】
【表４０】

【０１２３】
（４−３）Ｒ＝０．３１８の場合、
この結果を表４１に示す。
【０１２４】
【表４１】

【０１２５】
（４−４）Ｒ＝０．５６の場合、
この結果を表４２に示す。
【０１２６】
【表４２】

【０１２７】
（４−５）Ｒ＝０．８４の場合、
この結果を表４３に示す。
【０１２８】
【表４３】

【０１２９】
（実施例５）φｒ＝２７０゜の場合、
本実施例では、φｒがほぼ２７０゜となるようにらせんピッチｐ_０を調整した。例えば、実施例５−１では、液晶材料としてＺＬＩ−４２６２を用い、ｄ＝２．０μｍとした。Ｌ＝１．６μｍ、ｄ／ｐ_０ ≒０．８である。
以下、種々のＲに対するデータを示す。
（５−１）Ｒ＝０．２の場合、
この結果を表４４に示す。
【０１３０】
【表４４】

【０１３１】
（５−２）Ｒ＝０．２８の場合、
この結果を表４５に示す。
【０１３２】
【表４５】

【０１３３】
（５−３）Ｒ＝０．３１８の場合、
この結果を表４６に示す。
【０１３４】
【表４６】

【０１３５】
（５−４）Ｒ＝０．５６の場合、
この結果を表４７に示す。
【０１３６】
【表４７】

【０１３７】
（５−５）Ｒ＝０．８４の場合、
この結果を表４８に示す。
【０１３８】
【表４８】

【０１３９】
（実施例６）φｒ＝１４０゜、Ｒ＝０．２８の場合、
本実施例では、光学活性物質をＺＬＩ−４２６２に適量添加してφｒがほぼ１４０゜となるようにらせんピッチｐ_０を調整した。ｄ＝２．８μｍ、Ｌ＝３．１５μｍ、ｄ／ｐ_０ ≒０．４である。
この結果のデータを表４９に示す。
【０１４０】
【表４９】

【０１４１】
（実施例７）φｒ＝２２０゜、Ｒ＝０．２８の場合、
本実施例では、光学活性物質をＺＬＩ−４２６２に適量添加してφｒがほぼ２２０゜となるようにらせんピッチｐ_０を調整した。ｄ＝２．８μｍ、Ｌ＝２．５２μｍ、ｄ／ｐ_０ ≒０．６である。
この結果のデータを表５０に示す。
【０１４２】
【表５０】

【０１４３】
ここに示した結果はほんの一例を示したにすぎない。発明者は、数多くの測定結果を分析することによって、１６０゜≦φｒ≦２００゜において１：２以上のコントラスト比を得るための条件を求めた。例えばＲ＝０．１０２においてそのような条件を満たすＰとＡの組み合わせを図５に示す。ＰとＡを図の陰影をつけた範囲内で組み合わせればよい。ＰとＡに同時に±ｎπ／２を加えた場合と加えなかった場合とは互いに等価であることを考慮すれば、その範囲は傾きが１または−１である８本の直線によって定められることをその図は示している。また、その範囲はＲに依存する。あるＲにおけるＰとＡの関係は次のようになる。
【０１４４】
（１）０．１０２≦Ｒ≦０．４又は０．７８≦Ｒ≦０．９６の場合、
［Ｐ＋α１ ≦Ａ≦Ｐ＋α２かつ −Ｐ＋β１ ≦Ａ≦−Ｐ＋β２］又は
［Ｐ＋γ１ ≦Ａ≦Ｐ＋γ２かつ −Ｐ＋δ１ ≦Ａ≦−Ｐ＋δ２］
（２）０．７２ ≦Ｒ≦０．７８の場合、
［Ｐ＋α１ ≦Ａ≦Ｐ＋α２かつ −Ｐ＋β１ ≦Ａ≦−Ｐ＋β２］又は
［Ｐ＋γ１ ≦Ａ≦Ｐ＋γ２］
（３）０．４０ ≦Ｒ≦０．７２，０．９６≦Ｒ≦０．９９，又は１．０５≦Ｒ≦１．１２の場合、
［Ｐ＋α１ ≦Ａ≦Ｐ＋α２］又は
［Ｐ＋γ１ ≦Ａ≦Ｐ＋γ２］
（４）０．９９ ≦Ｒ≦１．０２の場合、
［Ｐ＋α１ ≦Ａ≦Ｐ＋α２］
（５）１．０２ ≦Ｒ≦１．０５の場合、
［Ｐ＋γ１ ≦Ａ≦Ｐ＋γ２］
但し、

【０１４５】
このようにすれば、反射型として実用に耐える表示素子を提供することができる。そして、その一部は透過型表示素子としても実用に耐えることができる。
さらに、１６０゜≦φｒ≦２００゜において透過型表示素子としても実用に耐えるような約１：１０以上のコントラスト比と約１０％以上のオン透過率を同時に得るための条件を求めた。その結果を次に示す。
【０１４６】
▲１▼ ０．１≦Ｒ≦０．２２の場合、
Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−８２×Ｒ＋α１
▲２▼ ０．２２＜Ｒ≦０．４２の場合、
Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−８２×Ｒ＋α１、又は
Ａ＝−Ｐ＋β１
▲３▼ ０．４２＜Ｒ≦０．４４の場合、
Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−１３７．５ ×Ｒ＋α２、又は
Ａ＝−Ｐ＋β１
▲４▼ ０．４４＜Ｒ＜０．４７３の場合、
Ａ＝Ｐ＋γ 但し −１３７．５ ×Ｒ−７５≦γ≦−６０
▲５▼ ０．４７３≦Ｒ≦０．７の場合、
Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−１３７．５ ×Ｒ＋α２又は
Ａ＝Ｐ＋α３
▲６▼ ０．７＜Ｒ≦１．０６の場合、
Ａ＝−Ｐ＋β１
ただし −９９°≦α１ ≦−５８° −７５°≦α２ ≦−３５°
− １００°≦α３ ≦−６０° ７０°≦β１ ≦ １１０°
また、φｒ＝１８０゜の場合には次のようにすればよい。
▲１▼ ０．１≦Ｒ≦０．２２の場合、
Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−８２×Ｒ＋α１
▲２▼ ０．２２＜Ｒ≦０．４２の場合、
Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−８２×Ｒ＋α１、又は
Ａ＝−Ｐ＋β１
▲３▼ ０．４２＜Ｒ≦０．４４の場合、
Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−１３７．５ ×Ｒ＋α２、又は
Ａ＝−Ｐ＋β１
▲４▼ ０．４４＜Ｒ≦０．７の場合、
Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−１３７．５ ×Ｒ＋α２又は
Ａ＝Ｐ＋α３
▲５▼ ０．７＜Ｒ≦１．０６の場合、
Ａ＝−Ｐ＋β１
ただし −９４°≦α１ ≦−６３° −７０°≦α２ ≦−４０°
−９５°≦α３ ≦−６５° ７５°≦β１ ≦ １０５°
【０１４７】
このようにすることによって、透過型としても反射型としても実用に耐える表示素子を提供することができる。
Ｒが１．０６μｍよりも大きくなってモーガンの条件に近づいていけば、偏光軸をどのように設定しても透過型として実用に耐えるような表示特性は得られなかった。逆にＲを小さくしていけば、ねじれ角の絶対値が大きいねじれ状態はより等方相に近づいていき、コントラスト比が高くなる。しかし、Ｒをあまり小さくし過ぎるとオン透過率が減少していく。さらに液晶材料の複屈折の下限はおよそ０．０６であるためＲ＜０．１０とすることは製造上困難である。したがって、Ｒの望ましい範囲としては、０．１０≦Ｒ≦１．０６となる。
特に０．１８≦Ｒ≦０．３０の範囲において、ＰとＡを上記のように設定すれば、非常に高いコントラスト比と非常に高いオン透過率を同時に得ることが出来る。
【０１４８】
ここで示したように偏光板の偏光軸とφｒを適切に設定することによって、０．１０≦Ｒ≦１．０６ならば透過型表示装置としても反射型表示装置としても実用に耐える表示特性が得られ、Ｒ＞１．０６ならば反射型表示装置として実用に耐える表示特性が得られる。
上述の実施例では、ｚ軸方向に観察したときに螺旋構造のねじれの向きが時計方向の場合についてのみ述べたが、反時計方向にねじれている場合は、偏光軸の角度を反時計方向に測ればよい。
【０１４９】
（実施例８）
本実施例は、φｒ＝１８０゜とした場合の他の実施例を示す。セルとしては、図２に示したようにガラス上にＩＴＯ透明電極パターンを形成し、ポリイミド配向膜を塗布、表面にラビング処理を施した基板を適当なスペーサを介して所望のｄを保って対向配置した物を用いた。実施例１〜７とは、ｄ／ｐ_０及び電極の形状に違いがある。
【０１５０】
室温でネマティック相を呈する液晶組成物（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製：ＭＪ９０１７９，△ｎ＝０．１６７）に光学活性添加剤（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製：Ｓ８１１）を加えてｐ_０＝２．９μｍに調整した。Ｓ−８１１は左ねじれのらせん構造を誘起する。セルにはポリイミド配向膜（日本合成ゴム株式会社製：ＡＬ３０４６）に上下基板で反平行方向（１８０度）のラビング処理を施してｄ＝１．７μｍとなる構成とした。上記液晶組成物を封入するとプレティルト角は上下基板近傍で逆符号をもって約４゜となり、ｐ_０／４＜ｄ＜３ｐ_０／４であるため、液晶分子の配向は基板法線方向に螺旋軸を持つ１８０゜ツイスト状態となった。ｄ／ｐ_０＝０．５８６であり、０．８φｒ／３６０゜≦ｄ／ｐ≦１．４φｒ／３６０゜の条件に当てはまる。以上のようにして得られた試料をＰ＝５０゜、Ａ＝−５０゜の配置で２枚の偏光板間に挟持して電極に図６の電圧波形を印加した。図６において２０１は走査電極波形、２０２は信号電極波形、２０３は２０１と２０２の合成波形であり、２０４はセルの電気光学応答をあらわす。選択期間ｔ_０１では略３６０゜ツイストの準安定状態、次の選択期間ｔ_１１では０゜ツイスト（以下、ユニフォームという）の準安定状態が発現し、前者を暗状態として光学的に識別されている。Ｖ１＝２８．０ｖ、Ｖ２＝１．５ｖ、パルス幅Ｐｗ＝３５０μｓとしてデューティー比１／４００に相当する波形（ｔ_０１＝ｔ_１１＝７００μｓ、ｔ_０＝ｔ_１＝７００μｓ×４００）で駆動したところ、非選択期間（ｔ_０２＝ｔ_１２）内の透過光量レベルは安定しており、コントラスト比１：７７、明状態の光透過率は約６０％（但し、２枚の偏光板の偏光軸を平行にして同光学系に配置した状態の透過率を１００％とする。以下同じ。）という特性が得られた。
【０１５１】
（実施例９）
実施例８において、液晶組成物（チッソ石油化学製：ＳＳ−４１０３、△ｎ＝０．１５４）に光学活性添加剤を加えてｐ_０＝３．０４μｍに調整した。セルにはポリイミド配向膜（日本合成ゴム株式会社製：ＪＡＬＳ−３００）に上下基板で反平行方向（１８０度）のラビング処理を施してｄ＝１．６５μｍとなる構成とした。上記液晶組成物を封入するとプレティルト角は上下基板近傍で逆符号をもって約６゜となり、ｐ_０／４＜ｄ＜３ｐ_０／４であるため、液晶分子の配向は基板法線方向に螺旋軸を持つ１８０゜ツイスト状態となった。ｄ／ｐ_０＝０．５４３である。以上のようにして得られた試料をＰ＝５０゜、Ａ＝−５０゜の配置で２枚の偏光板間に挟持して電極に図６の電圧波形を印加した。実施例８と同様な光学配置においてＶ１＝３０．０ｖ、Ｖ２＝１．８ｖ、パルス幅Ｐｗ＝３００μｓとしてデューティー比１／４００に相当する波形で駆動したところ、非選択期間内の透過光量レベルは実施例８と同様に安定しており、コントラスト比１：１１２、明状態の光透過率は約７０％という特性が得られた。
【０１５２】
（実施例１０）
実施例９と同様に、ｐ_０＝２．３６μｍ、ｄ＝１．６５μｍ、ｄ／ｐ_０＝０．７０の構成となるよう調整し、Ｐ＝５０゜、Ａ＝−５０゜の配置として同様の電圧波形を印加した。非選択期間内の透過光量レベルは実施例８と同様に安定しており、コントラスト比１：１１４、明状態の光等透過率７０％であった。
【０１５３】
（実施例１１）
実施例９と同様に、ｐ_０＝４．１３μｍ、ｄ＝１．６５μｍ、ｄ／ｐ_０＝０．４０の構成となるよう調整し、Ｐ＝５０゜、Ａ＝−５０゜の配置にて同様の電圧を印加した。非選択期間内の透過光量レベルは実施例８と同様に安定しており、コントラスト比１：１１０、明状態の光透過率７０％であった。
【０１５４】
（比較例１）
ｄ＝１．８μｍ、ｐ_０＝２．５μｍ（ｄ／ｐ_０＝０．７２）として他の条件は実施例８と同じ試料を作成した。ｐ_０／４＜ｄ＜３ｐ_０／４であるため、液晶分子の配向は基板法線方向に螺旋軸を持つ１８０゜ツイスト状態となるが、電圧波形を印加した状態では３６０゜ツイストの状態は保持されるが、ユニフォーム状態の安定性が極めて低く、非選択期間中に初期状態に緩和する挙動が見られた。
【０１５５】
（比較例２）
ｄ＝１．８μｍ、ｐ_０＝４．９μｍ（ｄ／ｐ_０＝０．３７）として他の条件は実施例８と同じ試料を作成した。ｐ_０／４＜ｄ＜３ｐ_０／４であるため、液晶分子の配向は１８０゜ツイスト状態となるが、電圧波形を印加した状態では０゜ユニフォームの状態は保持されるが、３６０゜ツイスト状態の安定性が悪く、非選択期間中に初期状態に緩和する挙動が見られた。
【０１５６】
（比較例３）
液晶配向層にＳｉＯ斜方蒸着膜を用いてプレティルト角が約２６゜となる試料を作成した。ｄ＝１．７μｍとして実施例８で使用したと同様な液晶材料を封入し、図６の駆動電圧波形を印加したところ、ユニフォーム配向の準安定状態のみが発現し、３６０゜ツイスト状態へのスイッチングは不可能であった。
【０１５７】
印加電圧波形によって任意に選択可能な２つの準安定状態間のスイッチングを用いることにより、高コントラスト比で有効視野角の広い液晶表示装置が実現できる。また、同装置では選択された状態はメモリータイプの表示装置として実用上充分な時間に渡って保持されるので、単純マトリクス駆動によって走査線数の多い高精細ディスプレイへの対応が可能である。本発明は直視型の液晶表示装置のみならず、各種ライトバルブ、空間光変調器、電子写真方式のプリンターヘッド等にも応用できる。
【０１５８】
（実施例１２）
セルとしてはガラス上にＩＴＯ透明電極パターンを形成し、ポリイミド配向膜を塗布、表面にラビング処理を施した基板を適当なスペーサを介して所望のｄを保って対向配置した物を用いた。概略の断面図を図２に示す。
【０１５９】
（１２−１）
室温でネマティック相を呈する液晶組成物（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製：ＺＬＩ−１５５７、△ｎ＝０．１１４７）に光学活性添加剤を加えてｐ_０＝３．５μｍに調整した。セルにはポリイミド配向膜（日本合成ゴム株式会社製：ＡＬ３０４６）に図７に示すようにラビング方向３３のラビング処理を施してｄ＝１．８μｍとなる構成とした。ラビング処理は一方の基板で透明電極３１、３２の辺に対して４５゜（図７に示すφ_０＝４５゜）の方向で行い、他方の基板ではこれに対して１８０゜回転した方向に処理を施した。上記液晶組成物を封入するとプレティルト角は上下基板近傍で逆符号をもって約４゜となり、ｐ_０／４＜ｄ＜３ｐ_０／４であるため、液晶分子の配向は基板法線方向にらせん軸を持つ１８０゜ツイスト状態となった。以上のようにして得られた試料をＰ＝５０゜、Ａ＝−５０゜の配置で２枚の偏光板間に挟持して電極に実施例８と同じく図６の電圧波形を印加した。回路機構は、概ね図８に示すとおり、符号１１は液晶パネル、１２は照明手段としてのバックライト、１３は液晶パネルの走査電極群に電圧を印加するための駆動回路（シフトレジスタ／論理回路）、１４は信号電極群に電圧を印加するための駆動回路（シフトレジスタ／ラッチ／論理回路）、１５は基準信号発生回路、１６は線順次走査回路（ＲＯＭ／コントローラ）である。この結果、非選択期間（ｔ_０２、ｔ_１２）内の透過光量レベルは安定しており、コントラスト比１：７７、明状態の光透過率は約６３％という特性が表示画素の全体に均一に得られた。
【０１６０】
（１２−２）
上記の実施例において、φ_０＝１０゜としたところ、同様な表示特性が得られた。
【０１６１】
（比較例１）
一方の基板に対するラビング方向を画素の１辺と一致させ（図７：φ_０＝０゜）、他の条件は同じである試料を作成した。ｐ_０／４＜ｄ＜３ｐ_０／４であるため、液晶分子の配向は基板法線方向に螺旋軸を持つ１８０゜ツイスツ状態となるが、電圧波形を印加して３６０゜ツイストの状態を選択すると画素周辺のエッジ部分にユニフォーム状態のドメインが発現する挙動が見られた。
【０１６２】
（実施例１３）
実施例１２で用いた液晶組成物を封入して得られた素子（ｐ_０＝３．２μｍに調整されている点を除き、実施例１２と同一である。）につき、ラビング方向と偏光板の偏光軸との配置を以下のとおりとした。図９は観察者Ｅと液晶表示装置Ｄ及び以下に使用する座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚの関係を表している。同図の液晶表示装置Ｄはｘ−ｙ平面内に表示面を持ち、観察者Ｅはｚ軸方向から視線Ｌをもって表示面を見る。観察者から見た液晶表示装置の上下方向は同図のｙ軸方向に相当する。同様な座標系を用いて表示面とラビング方向及び偏光板の配置を表したのが図１０である。同図において４１は下基板（照明装置もしくは反射層側）に施されたラビング処理の方向、４２は上基板（観察者側）に施されたラビング処理の方向、ａ_１及びａ_２はそれぞれラビング方向４１、４２がｙ軸となす角、４３と４４はそれぞれ下基板側と上基板側に設けられた偏光板の偏光軸を表し、偏光軸４３とｙ軸のなす角ｂ_１、偏光軸４４とｙ軸のなす角をｂ_２とする。本実施例では、
ａ_１＝ａ_２＝０゜
ｂ_１＝４５゜、ｂ_２＝３８゜
とする事によって、後述する印加電圧波形に依存して発現する液晶のねじれ角が略（φｒ＋１８０゜＝３６０゜）の準安定状態を暗視野、略（φｒ−１８０゜＝０゜）の状態を明視野とすることができる。
【０１６３】
以上のようにして得られた素子の電極に図１１に示す電圧波形を印加した。同図において４０１及び４０３は走査電極波形と信号電極波形の合成波形であり、４０２と４０４は同素子の電気光学応答をあらわす。選択期間Ｔ_１、Ｔ_４では３６０゜ツイストの準安定状態、Ｔ_２及びＴ_３では０゜ツイストの準安定状態が発現し、前者を暗状態として光学的に識別されている。パルス幅Ｐｗ＝３００μｓとしてデューティー比１／４００に相当する波形（Ｔ_１＝Ｔ_２＝Ｔ_３＝Ｔ_４＝６００μｓ、Ｆ_１＝Ｆ_２＝Ｆ_３＝Ｆ_４＝６００μｓ×４００）で駆動したところ、コントラスト比１：７７、明状態の光透過率は約６３％の特性が得られた。また、図９の配置において観察者Ｅを移動して視線Ｌとｚ軸のなす角度を様々に変化させて観察したところ、左右（ｘ軸方向）±６０゜以上、上下（ｙ軸方向）±４５゜以上の領域で視認性の良好な表示が認められた。
【０１６４】
本実施例においては、印加波形によって任意に選択可能な２つの準安定状態間のスイッチングを用いる事により、高コントラスト比で有効視野角の広い液晶表示装置が実現できる。また、選択された状態はメモリータイプの表示装置として実用上充分な時間に渡って保持されるので、単純マトリクス駆動によって走査線数の多い高精細ディスプレイへの対応が可能である。本発明は直視型の液晶表示装置のみならず、各種ライトバルブ、空間光変調器等にも応用できる。
【０１６５】
（実施例１４）
本願発明の液晶電気光学素子をマルチプレックス駆動する場合において、隣接する画素の間隙部分における光透過率が、画素部における光透過率よりも低く、高コントラスト比で有効視野角の広い液晶表示装置の例を示す。
【０１６６】
ガラス基板上に感光性アクリル樹脂層をコートし、フォトマスクを用いた露光の後、現像および焼成を行って該樹脂のストライプパターンを形成した。同ストライプパターン上にＩＴＯ透明電極をスパッタリング法によって成形し、配向膜塗布及びラビング処理を行って片側の基板とした。もう一方の基板としてはガラス上にＩＴＯ透明電極のパターンを形成した上にＳｉＯ_２絶縁層を介して配向膜を塗布、ラビングした物を用いた。上記２枚の基板をスペーサを介して張り合わせ、図１２（断面図）に示す構造のセルを得た。同図における符号は図２に示すものと同じであり、符号８は樹脂層、ｄは画素部における液晶層の厚さ、ｄ_０は非画素部（隣接する画素の間隙部分）の液晶層の厚さを意味する。駆動回路構成は前記の図８によった。
【０１６７】
室温でネマティック相を呈する液晶組成物（Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製：ＺＬＩ−１５５７、△ｎ＝０．１１４７）に光学活性添加剤を加えてｐ_０＝３．２μｍに調整した。配向膜材料にはポリイミド（日本合成ゴム社製：ＪＡＬＳ−３００）を使用した。ｄ＝１．８μｍ、ｄ_０＝２．５０μｍとした。ラビング処理は一方の基板で画素の辺に対して２０゜の方向で行い、他方の基板ではこれに対して１８０゜回転した方向に処理を施した（φｒ＝１８０゜）。上記液晶組成物を封入するとプレティルト角は上下基板近傍で逆符号をもって約１４゜となり、ｐ_０／４＜ｄ＜３ｐ_０／４であるため、画素部における液晶分子の配向は基板法線方向に螺旋軸を持つ１８０゜ツイスト状態となった。一方、ｄ／ｐ_０ ≧０．７５なる場合は、液晶のねじれ角は
φｒ＋１８０ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）
となり、ｄ_０／ｐ_０＞０．７５であるため、非画素部では液晶は３６０゜ツイスト状態になった。
【０１６８】
以上のようにして得られた素子の電極に図１３の電圧波形を印加した。同図中３０１は走査電極波形、３０２は信号電極波形、３０３は３０１と３０２の合成波形であって液晶層に印加される駆動電圧波形に相当する。ｔ_０及びｔ_１は各々ツイスト角略（φｒ＋１８０゜）及び略（φｒ−１８０゜）の準安定状態を選択するフレームであり、ｔ_０１とｔ_１１は選択期間、ｔ_０２とｔ_１２は非選択期間を表す。φｒ＋１８０゜＝３６０゜を暗状態、φｒ−１８０゜＝０゜を明状態にするＰ＝５０゜、Ａ＝−５０゜の偏光板配置とする事によって図１１に表される光学応答が得られた。非画素部は電圧無印加の状態で略３６０゜のツイスト角を有するため、同配置において遮光される。選択期間Ｔ_１、Ｔ_４では略３６０゜ツイストの準安定状態、Ｔ_２及びＴ_３では０゜ツイストの準安定状態が発現している。Ｖ_１＝３０ｖ、Ｖ_２＝１．０ｖ、パルス幅Ｐｗ＝２５０μｓとしてデューティー比１／４００に相当する波形（Ｔ_１＝Ｔ_２＝Ｔ_３＝Ｔ_４＝５００μｓ、Ｆ_１＝Ｆ_２＝Ｆ_３＝Ｆ_４＝５００μｓ×４００）で駆動したところ、コントラスト比１：１０２、明状態の光透過率は約６３％の特性が得られた。
以上のように、隣接する画素間のツイスト状態を画素部のツイスト状態と異ならせることにより、非画素部の光透過率を抑え、コントラスト比を高めることができる。
【０１６９】
（実施例１５）
実施例１４と同様の目的のため実施した他の例を示す。その構成の断面図を図１４に示す。同図中の符号は図１２と同じであり、符号９は遮光物質である。
【０１７０】
同図の下側ガラス基板５上に、遮光物質としてクロム（Ｃｒ）の格子状パターン９を形成し、絶縁および平坦化のためのアクリル樹脂層８を介してＩＴＯ透明電極４のストライプパターン、配向膜２を積層し、ラビング処理を行って下側の基板とした。もう一方の上側基板としてはガラス基板５上にＩＴＯ透明電極のパターン４を形成した上にＳｉＯ_２絶縁層３を介して配向膜２を塗布して、ラビングした。上記２枚の基板をスペーサを介して上記クロムの格子間でＩＴＯ透明電極が対向して画素を形成する様に張り合わせた。
【０１７１】
実施例１４と同様な液晶組成物および配向膜を用いて、ｄ＝１．８μｍとした。ラビング処理は一方の基板で画素の辺に対して６０゜の方向で行い、他方の基板ではこれに対して１８０゜回転した方向に処理を施した（φｒ＝１８０゜）。
上記液晶組成物を封入するとプレティルト角は上下基板近傍で逆符号をもって約１４゜となり、ｐ_０／４＜ｄ＜３ｐ_０／４であるため、画素部における液晶分子の配向は基板法線方向に螺旋軸を持つ１８０゜ツイスト状態となった。本実施例においては非画素部は金属（Ｃｒ）の格子状パターンによって遮光されている。実施例１４と同様な偏光板の配置、駆動電圧波形で測定したところ、コントラスト比１：１１３、明状態の光透過率は約６１％の特性が得られた。
以上のように、隣接する画素間に遮光物質を配置することにより、非画素部の光透過率が抑えられコントラスト比を高めることができる。
【０１７２】
（実施例１６）
本実施例は、本願発明の液晶表示装置にカラーフィルターを配置し、単純マトリックス方式によるカラー表示を可能とした例を示す。図１６はその構成の断面図を示す。符号は図１４と同じであるが、符号１０はカラーフィルターの層である。カラーフィルター１０は赤、青、緑の各色を交互に配置することによって多色表示が可能となる。本実施例では、樹脂層８はカラーフィルター１０の膜を平坦化する作用を有しており、遮光物質９によって非画素部の光透過率が抑えられコントラスト比を高めている。液晶材料は、実施例１における（１−６）Ｒ＝０、２８のものを用いる場合が最適であった。本願発明をカラー表示可能な液晶表示装置に実施する場合、コントラスト比や透過率が優れているため、あざやかなカラー表示を実現することができる。
【０１７３】
【発明の効果】
本願発明は、双安定状態を有するカイラルネマティック液晶を電気光学素子として利用する場合、液晶初期状態、Ｒ、偏光軸とラビング方向との角度及びそれらがコントラスト比とオン透過率に及ぼす影響が全く不明であった上記従来の基本的問題点を解決するものであり、本願発明をマルチプレックス駆動により表示素子として応用するに際し、使用に耐え得る充分高い表示特性が得られるものである。本願発明は、ゲーム機用ディスプレイ、液晶テレビ等高コントラストが要求される電気光学素子として極めて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶電気光学素子の断面図。
【図２】本発明の液晶電気光学素子の断面図。
【図３】偏光軸の角度の定義を表す図。
【図４】駆動波形を示す図。
【図５】偏光軸の角度Ｐ、Ａの最適値を示す図。
【図６】駆動波形を示す図。
【図７】電極と配向処理方向の関係を説明する図。
【図８】駆動回路の構成図。
【図９】観察者と座標軸の関係を説明する図。
【図１０】配向処理方向と偏光軸の関係を説明する図。
【図１１】駆動波形を示す図。
【図１２】液晶表示素子の構造を示す断面図。
【図１３】駆動波形を示す図。
【図１４】液晶表示素子の構造を示す断面図。
【図１５】カラー液晶表示素子の構造を示す断面図。
【符号の説明】
１液晶分子
２配向膜
３絶縁層
４透明電極
５ガラス基板
６シール部材
７偏光板
８樹脂層
９遮光物質
１０カラーフィルター
１１液晶パネル
１２バックライト
１３、１４駆動回路
１５基準信号発生回路
１６線順次走査回路
１９、２０、３３、４１、４２ラビング方向
３１、３２透明電極
４３、４４偏光板の透過軸

Claims

一対の基板間に挟持されてなる液晶層と、前記一対の基板を挟持するように配置されてなる一対の偏光板と、を有してなる液晶電気光学素子において、
それぞれの前記基板にはラビング処理された配向膜が形成されてなり、
前記液晶層は、前記一対の基板の配向膜に施されたラビング方向のなす角φｒに対して、電圧を印加する前の初期状態における液晶のねじれ角が略φｒとなるように螺旋ピッチｐ _０が設定され、且つ
前記初期状態において、前記各配向膜と接している液晶分子のダイレクターベクトルと前記基板の面とのなす角が互いに逆符号の関係にあり、前記初期状態にパルス電圧を印加した後の緩和状態として、前記液晶分子のねじれ角が略（φｒ＋１８０°）と略（φｒ−１８０°）である準安定状態を有してなり、
一方の準安定状態が表示のオン状態、他方の準安定状態が表示のオフ状態となり、これら２つの準安定状態間におけるコントラスト比が２以上となるように、前記液晶層の厚さｄと前記液晶分子の複屈折率Δｎの積Ｒ、および前記液晶分子のねじれ角φｒに基づいて、一方の前記基板に施されたラビング方向と前記各偏光板の偏光軸とのなす角度（Ｐ，Ａ）を設定し、
０．８φｒ／３６０°≦ｄ／ｐ_０≦１．４φｒ／３６０°であり、且つ
０．１≦Ｒ≦１．０６
となるようにすると共に、
前記非画素部における前記液晶層の厚さｄ _０と螺旋ピッチｐ _０の比（ｄ _０／ｐ _０）が前記画素部における前記液晶層の厚さｄと螺旋ピッチｐ _０の比（ｄ／ｐ _０）より大きく、前記非画素部における光透過率は前記画素部の光透過率より低い
ことを特徴とする液晶電気光学素子。