JP7035310B2 - 液晶電気光学素子 - Google Patents
液晶電気光学素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7035310B2 JP7035310B2 JP2016236268A JP2016236268A JP7035310B2 JP 7035310 B2 JP7035310 B2 JP 7035310B2 JP 2016236268 A JP2016236268 A JP 2016236268A JP 2016236268 A JP2016236268 A JP 2016236268A JP 7035310 B2 JP7035310 B2 JP 7035310B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- substrate
- cell
- polarizing plate
- crystal cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
Description
〔1〕液晶セルと、第1の偏光板及び第2の偏光板と、光学補償セルと、を有する液晶電気光学素子であって、前記液晶セルは、互いに対向して配置された第1の基板及び第2の基板と、前記第1の基板及び前記第2の基板の間に挟持された第1の液晶層と、前記第1の基板及び前記第2の基板の間で前記第1の液晶層の配向状態を制御する第1の配向層と、前記第1の液晶層の配向状態を駆動電圧の印加により発生する電界によって変化させる第1の電極と、を備え、前記第1の偏光板は、前記液晶セルの背面側に配置され、前記第2の偏光板は、前記液晶セルの前面側に配置され、前記光学補償セルは、前記第1の偏光板及び前記第2の偏光板と前記液晶セルとの間のうち少なくとも一方の間に配置される。本発明においては、光学補償された液晶電気光学デバイスには第一の様態と第二の様態がある。第一の様態は、例えば、光学補償で得られたECB液晶電気光学デバイスで、第二の様態は、例えば、光学補償された、IPS,FFS,HV-FLC電気光学デバイスである。
第一の様態においては光学補償板もECB液晶セルで それに電圧を印加することにより、その傾きを変えて光学遅れを制御して全体系の温度変化に対応する様にする。このようにして後述する(1)式の値を変えることができる。光学補償板の異常光線軸の向きを、水平から傾けることで、光学遅れを小さくすることができる。そして、第二の様態では、光学補償板はIPS、FFSタイプで、電圧印加によって、方位角(後述する(2)式参照)を変えることによって、全体系の温度変化に対応させる。このような二種類の対応は、温度変化があっても暗状態の実現と電気光学効果の動作を安定にする。
前記光学補償セルは、電圧制御によって異常光線軸の向きを調整可能に構成されている液晶電気光学素子である。
〔2〕前記光学補償セルは、互いに対向して配置された第3の基板及び第4の基板と、前記第3の基板及び前記第4の基板の間に挟持された第2の液晶層と、前記第3の基板及前記第4の基板の間で前記第2の液晶層の配向状態を制御する第2の配向層と、前記第2の液晶層の配向状態を駆動電圧の印加により発生する電界によって変化させる第2の電極と、を備えている前記〔1〕に記載の液晶電気光学素子。
〔3〕前記第2の液晶層は、前記第3の基板及び前記第4の基板の間に挟持され、前記第3の基板及び前記第4の基板と平行な面とこの面に直交する向きとの間で回転する液晶を含む前記〔2〕に記載の液晶電気光学素子。
〔4〕第一の様態では、前記第1の偏光板の透過軸に対する前記光学補償セルの前記第2の液晶層に含まれる液晶の位相差の半値(Γ2/2)は、以下の(1)式で表され、α=0.05~0.3[rad]である前記〔3〕に記載の液晶電気光学素子。
〔6〕第二の様態では、前記液晶セルの配置角度φ1が0[rad]からπ/4[rad]までの間で変化し、前記光学補償セルの遅相軸の配置角度φ2は、以下の(2)式で表され、α=0.05~0.20[rad]である前記〔5〕に記載の液晶電気光学素子。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を模式的に示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
図1に示すように、本発明を適用した液晶電気光学素子1は、液晶セル31,32と、第1の偏光板3と、第2の偏光板4と、を備えている。
第1の偏光板3の透過軸と第2の偏光板4の透過軸とは、それぞれの透過軸が法線方向(すなわち、向きD10)から見て互い直交した位置関係にある。なお、図2では、第1の偏光板3及び第2の偏光板4の法線方向をXYZ座標のZ軸方向とし、第1の偏光板3の透過軸をXYZ座標のX軸方向と一致させ、第2の偏光板4の透過軸をXYZ座標のY軸方向と一致させている。
上述の(7)式に基づき、次に示す(8)式および(9)式が得られる。
上述の内容をふまえて液晶光学素子1と同様の光学配置を想定し、応答速度に関するシミュレーションを行った。シミュレーションに関する詳細な条件については、特許第5866068号明細書の図12等を参照することができる。
ECBモードで駆動される液晶2の異常光線軸と位相差板5の液晶9の異常光線軸とが直交するように液晶セル31,32を積層させた光学配置では、液晶層の厚みを3.29[μm]とすると、図5に示すように、位相差がπ/2よりも小さく、α≒0.3[rad]であると立ち下がり時間が短くなることがわかる。すなわち、幾何学的な位相角度αの値を前述の好適な条件に電圧制御によって動的に制御することで、第1の態様の液晶電気光学素子1の応答速度が高くなることが読み取れる。
次いで、本発明を適用した液晶電気光学素子1の第二の態様について説明する。
第二の態様の液晶電気光学素子1は、第一の態様の液晶電気光学素子1と同様の構成を備えている。但し、液晶9は、一対の基板20A,20Bと平行な面内で回転する。このような液晶9としては、例えば、IPSモード又はFFSモード、Half V-FLCDモードで駆動する液晶等が挙げられる。
第2の態様で説明した光学配置(図7参照)を想定したときの液晶電気光学素子1の応答時間について試験的に実測を行った結果を表1および表2に示す。表1は、液晶9として、IPSモードで駆動される液晶が使用されることを想定した結果である。また、表2は、液晶9として、FFSモードで駆動される液晶が使用されることを想定した結果である。なお、表1および表2において、(1)の「Single n-IPS/n-FFS」は、図7に示す構成のうち位相差板5を含まない光学配置における結果を示す。一方、(2),(3)の「n-OC-IPS/FFS」は、図7に示す構成のうち位相差板5を含む光学配置における結果を示す。
この際、透過率特性曲線の測定における座標系を右手座標系で定義した。X軸方向を偏光子の透過軸方向とし、Y軸方向を検光子(即ち、第2の偏光板4)の透過軸方向とした。また、XY平面を液晶セル31および位相差板5(即ち、液晶セル32)の面内方向、Z軸方向を液晶セル31および位相差板5の厚み方向とした。液晶セル31および位相差板5は、偏光子(即ち、第1の偏光板3)と検光子との間に配置した。
液晶セル31の配置角度φ1は、液晶2への電圧無印加状態における液晶層の遅相軸とX軸とのなす角度で表し、反時計回り方向を正と定義した。同様に、位相差板5の配置角度φ2は、位相差板5の遅相軸とX軸とのなす角度で表した。
縦25mm×横20mm×厚み1.1mmのITO透明電極付きのガラス基板に、ポリイミド配向膜(型番:RN-1199、日産化学工業(株)製)を30nmの厚さで形成した後、ラビング処理又は光配向処理を施して方位角アンカリングエネルギーの異なる複数のポリイミド配向膜付きガラス基板を得た。これらの基板を1枚ずつ、配向膜が形成された面同士が対向するようにし、1.8μmの間隔をあけて、ラビング方向がアンチパラレル配向になるように配置させた。対向配置させた一対の基板間のギャップに強誘電液晶R2301(屈折率Δn:0.20(波長550nmで測定)、単位面積あたりの自発分極の大きさPs:3.2nC/cm2、カイラルスメクティックC-カイラルネマティック相転移温度:66℃、カイラルネマティック-等方性液体相転移温度:87℃から90℃、クラリアント社製)を100℃に保ちながら等方性液体相のまま注入した。このセルにカイラルネマティック相からカイラルスメクティックC相にかけて5Vの直流電圧を印加し、均一配向を確認後、直流電圧の印加を止めて室温まで温度を下げることにより、Half-V FLCモードで駆動可能な液晶セル31を作製した。
縦25mm×横20mm×厚み1.1mmのITO透明電極付きのガラス基板に、ポリイミド配向膜(型番:SE-510、日産化学工業(株)製)を60nmの厚さで形成した後、ラビング処理を施し、複数のポリイミド配向膜付きガラス基板を得た。これらの基板1枚ずつを、それぞれ配向膜が形成された対向するようにし、5μmの間隔をあけて、ラビング方向がアンチパラレル配向になるように配置した。一対の基板間のギャップにネマチック液晶(誘電率異方性:Δε=6.2(25℃)、屈折率異方性:Δn=0.086(波長550nm、25℃))を注入し、ECBモードで駆動可能な液晶セルを作製した。液晶9への電圧無印加状態では、液晶層の遅相軸はラビング方向と一致する。
<光配向膜の作製>
次に示す化学式(A)で表される化合物0.5重量部を2-(2-エトキシエトキシ)エタノール49.5重量部に溶解させた後、2-ブトキシエタノール49重量部を加えて、光配向膜用組成物〔A〕の溶液を得た。この溶液を0.45μmのメンブランフィルターでろ過し、光配向膜用組成物〔1〕を得た。
位相差膜を作製するためのサンプル溶液(重合性液晶組成物)の内訳は、
*重合性液晶モノマー(DIC社製、UCL008):29.7質量部
*シクロヘキサノン:69.3質量部
*光重合開始剤(BASF社製、IRGACURE907):0.9質量部
*流動パラフィン:0.06質量部、p-メトキシフェノール:0.03質量部
とした。
作製した光配向膜上に、サンプル溶液(重合性液晶組成物)を塗布し、80℃で2分間乾燥させ、室温で1分間冷却した後、UV照射して、波長550nmで測定したときの正面位相差が360nmである位相差膜(正のAプレート板)を作製した。
25℃の測定環境において、上述のHalf-V FLCモードの液晶セル31の配向軸はφ1=45°とし、上述のECB液晶セル32の遅相軸はφ2=128.2°(即ち、α=-6.8[deg]≒-0.12[rad])となるように配置した。Half-V FLCモードの液晶セル32への印加電圧を上昇させることで、液晶セル32における配向軸はφ1=45°から0°に向かって配向方向が変化した。一方、ECBモードの液晶セル32に2.2Vの電圧印加することで、液晶セル32における正面位相差は波長550nmにおいて360nmとした。印加電圧に対する波長550nmでの透過率の特性曲線を描いたところ、高速度応答を示すとともにコントラスト比は970であった。
25℃の測定環境において、上述のHalf-V FLCモードの液晶セル31の配向軸はφ1=45°とし、上述の正のAプレート板の遅相軸はφ2=128.2°(即ち、α=-6.8[deg]≒-0.12[rad])となるように配置した。Half-V FLCモードの液晶セル31には、印加電圧を上昇させることで配向軸はφ1=45°から0°に向かって配向方向が変化した。一方、正のAプレート板の正面位相差は波長550nmにおいて360nmであった。印加電圧に対する波長550nmでの透過率の特性曲線を描いたところ、高速度応答を示すとともにコントラストは970であった。
一方、従来のように異常光線軸の角度が固定されている正のAプレート板を備えた液晶光学素子では、25℃の測定環境において入射側偏光板の透過軸と光学補償板の異常光線軸とのなす角度を良好なコントラストで光を出力可能とする最適な角度とすることができても、60°の測定環境においては、入射側偏光板の透過軸と光学補償板の異常光線軸とのなす角度が好適な条件から外れてしまい、暗状態でのコントラストの低下が発生した。
以上から、本発明を適用した液晶電気光学素子1の有用性を確認した。
2・・・液晶(第1の液晶層)
3・・・偏光板(第1の偏光板)
4・・・検光板(第2の偏光板)
10A・・・基板(第1の基板)
10B・・・基板(第2の基板)
20A・・・基板(第3の基板)
20B・・・基板(第4の基板)
31,32・・・液晶セル
Claims (1)
- 液晶セルと、第1の偏光板及び第2の偏光板と、光学補償セルと、を有する液晶電気光学素子であって、
前記液晶セルは、
互いに対向して配置された第1の基板及び第2の基板と、
前記第1の基板及び前記第2の基板の間に挟持された第1の液晶層と、
前記第1の基板及び前記第2の基板の間で前記第1の液晶層の配向状態を制御する第1の配向層と、
前記第1の液晶層の配向状態を駆動電圧の印加により発生する電界によって変化させる第1の電極と、を備え、
前記第1の偏光板は、前記液晶セルの背面側に配置され、
前記第2の偏光板は、前記液晶セルの前面側に配置され、
前記光学補償セルは、前記第1の偏光板及び前記第2の偏光板と前記液晶セルとの間のうち少なくとも一方の間に配置され、電圧制御によって異常光線軸の向きを調整可能に構成され、
前記光学補償セルは、
互いに対向して配置された第3の基板及び第4の基板と、
前記第3の基板及び前記第4の基板の間に挟持された第2の液晶層と、
前記第3の基板及び前記第4の基板の間で前記第2の液晶層の配向状態を制御する第2の配向層と、
前記第2の液晶層の配向状態を駆動電圧の印加により発生する電界によって変化させる第2の電極と、
を備え、
前記第2の液晶層は、前記第3の基板及び前記第4の基板の間に挟持され、前記第3の基板及び前記第4の基板と平行な面内で回転する液晶を含み、
前記液晶セルの配置角度φ 1 がπ/4[rad]であり、
前記光学補償セルの遅相軸の配置角度φ 2 は、次に示す(2)式で表され、α=0.05~0.20[rad]である、
液晶電気光学素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016236268A JP7035310B2 (ja) | 2016-12-05 | 2016-12-05 | 液晶電気光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016236268A JP7035310B2 (ja) | 2016-12-05 | 2016-12-05 | 液晶電気光学素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018092046A JP2018092046A (ja) | 2018-06-14 |
JP7035310B2 true JP7035310B2 (ja) | 2022-03-15 |
Family
ID=62564767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016236268A Active JP7035310B2 (ja) | 2016-12-05 | 2016-12-05 | 液晶電気光学素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7035310B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7493330B2 (ja) * | 2019-12-19 | 2024-05-31 | スタンレー電気株式会社 | 車両用灯具システム |
KR20210119625A (ko) | 2020-03-24 | 2021-10-06 | 삼성전자주식회사 | 기하학적 위상 광학 소자 및 이를 포함한 3차원 디스플레이 장치 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001324722A (ja) | 2000-05-12 | 2001-11-22 | Seiko Epson Corp | 液晶装置および電子機器 |
JP2005202304A (ja) | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Sharp Corp | ライン液晶光シャッターアレイおよびその制御方法、ならびに液晶プリンタヘッド、その制御方法およびプリンタ |
JP2014517931A (ja) | 2011-04-28 | 2014-07-24 | ドルビー ラボラトリーズ ライセンシング コーポレイション | クロスbefコリメータおよび偏光保存拡散器を備えるデュアルパネルディスプレイ |
CN104898339A (zh) | 2015-06-30 | 2015-09-09 | 上海天马微电子有限公司 | 一种液晶显示装置 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03118513A (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-21 | Sharp Corp | 液晶表示装置 |
JPH03191326A (ja) * | 1989-12-20 | 1991-08-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液晶表示装置 |
JPH04322224A (ja) * | 1991-04-23 | 1992-11-12 | Toshiba Corp | 液晶表示素子 |
US5477354A (en) * | 1994-11-21 | 1995-12-19 | Rockwell International Corporation | Ferroelectric liquid crystal phase-only modulator with one ferroelectric liquid crystal spatial light modulator's smectic layers orthogonal to another's |
US5870159A (en) * | 1995-10-30 | 1999-02-09 | Kaj | Switchable achromatic polarization rotator |
-
2016
- 2016-12-05 JP JP2016236268A patent/JP7035310B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001324722A (ja) | 2000-05-12 | 2001-11-22 | Seiko Epson Corp | 液晶装置および電子機器 |
JP2005202304A (ja) | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Sharp Corp | ライン液晶光シャッターアレイおよびその制御方法、ならびに液晶プリンタヘッド、その制御方法およびプリンタ |
JP2014517931A (ja) | 2011-04-28 | 2014-07-24 | ドルビー ラボラトリーズ ライセンシング コーポレイション | クロスbefコリメータおよび偏光保存拡散器を備えるデュアルパネルディスプレイ |
CN104898339A (zh) | 2015-06-30 | 2015-09-09 | 上海天马微电子有限公司 | 一种液晶显示装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018092046A (ja) | 2018-06-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8294860B2 (en) | Liquid crystal display device | |
JP5570829B2 (ja) | 液晶表示装置およびその製造方法 | |
JP3330574B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP3854659B2 (ja) | 液晶装置 | |
TW200809353A (en) | Optically isotropic liquid crystal materials and display apparatus using the same | |
JPH10153802A (ja) | 液晶表示装置 | |
JPH10153782A (ja) | 液晶表示装置 | |
JPH1083000A (ja) | ツイステッドネマティック液晶装置 | |
US20090102993A1 (en) | Liquid crystal display device of in-plane switching mode, method of fabricating the same, and method of driving the same | |
JP2007249243A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP7035310B2 (ja) | 液晶電気光学素子 | |
JP2002148623A (ja) | 液晶表示装置 | |
TWI336410B (en) | Liquid crystal display | |
JP2010145825A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2007094020A (ja) | 液晶表示装置 | |
KR100224744B1 (ko) | 더블 슈퍼트위스티드 네마틱형 액정표시소자 및 위상차 보상방법 | |
JPH03103823A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP4241364B2 (ja) | 液晶表示装置および電子機器 | |
WO2017099124A1 (ja) | 光学応答を改善する方法及びそれを用いた液晶表示素子 | |
JP2007249244A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2007256989A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2005534076A (ja) | 負のリタデーションフィルム | |
JPS6147930A (ja) | 液晶電気光学装置 | |
JP4303075B2 (ja) | 液晶性材料の物性測定方法及び液晶性材料の物性測定装置 | |
JP4515203B2 (ja) | 垂直配向型ecbモード液晶表示素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191128 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200918 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201104 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201222 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210615 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210804 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220201 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220214 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7035310 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |