JPH03243919A

JPH03243919A - 液晶電気光学素子

Info

Publication number: JPH03243919A
Application number: JP4194790A
Authority: JP
Inventors: Eiji Chino; 英治千野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-02-22
Filing date: 1990-02-22
Publication date: 1991-10-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、液晶デイスプレィなどの液晶電気光学素子に
関する。

［従来の技術］従来の液晶電気光学素子は、第７図に示すように、液晶
セル１と、これを挟んで両側に配置した偏光板３．４と
からなる。また、反射型の場合には反射板５を設けてい
た。

反射型液晶の光学系には、一対の偏光板と反射板を組み
合わせた光学系、第４図のような偏光ビームスプリッタ
−を使用した系、あるいは第５図のような一対の偏光板
とハーフミラ−を組み合わせた系などが用いられる。第
４図の偏光ビームスプリッタ−では、入射光１９はＰ偏
光２３とＳ偏光２４に分解され、Ｐ偏光２３はそのまま
直進し、Ｓ偏光２４は入射方向に対して９０度その進行
方向を変化させられる。また、第５図のような一対の偏
光板とハーフミラ−を組み合わせた場合には、入射光１
９は偏光板（偏光子）３によって特定方向の振動方向を
持つ偏光のみ透過しハーフミラ−１３に到達する。ハー
フミラ−１３で反射された偏光は、再度液晶セルの反射
板５で反射され、液晶セルの状態によって偏光の振動方
向に変化があったときには、その変化に応じた量が透過
光２２として偏光板（検光子）４を通過できる。

従来からこのような光学系に対しては、液晶分子が基板
に対してほぼ垂直に配向（以後、このような配向をホメ
オトロピック配向とよぶ）したｎ型ネマチック液晶（誘
電率異方性の値が負のネマチック液晶）を用いることが
提唱されていた。第１図を基にその表示原理を説明する
。ホメオトロピック配向した液晶分子はセルの法線方向
に複屈折を示さない、従って、図のＡ方向から入射し、
光学系によって直角に曲げられたＳ偏光２１はそのまま
Ｓ偏光の状態でセルを出射する。液晶セルの反射板５に
よって反射されたＳ偏光２４は光学系によって再び直角
に反射してＡ方向に出射するかあるいは反射型光学系で
吸収されるためため、Ｂ方向からは観察されない、一方
、液晶セルに電圧を印加して液晶分子を傾け、そのリタ
ーデーションがλ／４（光の波長の４分の１、但し反射
型であるので実質的なりタープ−ジョンはλ／２）にな
るよゲにすると、入射したＳ偏光２１はＰ偏光２３の状
態で出射する。そのため、反射型光学系に邪魔されるこ
となくＢ方向から観察される。

このようにホメオトロピックセルは、上記光学系と組み
合わせた反射モードで、高コントラストでオン、オフす
ることができる。一方、ホメオトロピック型液晶セルの
しきい特性の急峻性はΔｎｄ（液晶分子の複屈折率異方
性Δｎと液晶セルのギャップｄの積）が増加するとより
急峻になる。そのため、光路長が実質的に２倍になる反
射型のホメオトロピック型液晶セルでＴＰＴ駆動に適し
た緩慢な急峻性を実現するためにはΔｎｄは０．　２〜
０．　３μｍ前後が望ましい、実際の製造を考えた場合
、ｄは４μｍ程度が最低のギャップとなるので、液晶分
子の複屈折異方性の値Δｎは０．０５〜０．０６で、か
つｎ型液晶あることが要求される。

［発明が解決しようとする課題］しかしこのような小さなΔｎをもつｎ型液晶の使用可能
温度範囲は狭く、実使用での信頼性を満足できるもので
はなかった。そのため、ＴＰＴ駆動の反射型ホメオトロ
ピック液晶セルは良好な特性を持ちながら、閾値特性が
急峻なためにＴＰＴ駆動で忠実に中間調を再現すること
が困難であり、応用に供する事ができなかった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもの
で、新しい反射型液晶モードを導入することで閾値特性
を比較的穏やかにすることによってＴＰＴ駆動でも中間
調表示を容易にすることを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明の液晶電気光学素子は、対向する２枚の基板間に
液晶を挟持してなる液晶セルと１枚の反射板とを備えた
液晶電気光学素子において、該液晶の誘電率の異方性の
値が負であり、且つ該液晶が電圧印加時に６０〜１２０
度のねじれ配向を有すことを特徴とする。

［作用］本発明の電気光学素子は、上記の欠点を改良し良好な特
性を持つＴＰＴ駆動の反射型ホメオトロピック液晶セル
を実現するために、ホメオトロピック配向ながら、ツイ
スト角を６０〜１２０度とすることを特徴とする。−ツ
イスト角が６０度以下では閾値特性の急峻性は改良され
ず、逆に１２０度以上では液晶セルの反射率が極端に減
少する。

液晶セルに電圧を印加していないときには、液晶分子は
ホメオトロピック配向をしているために暗状態が得られ
る。一方、液晶セルに電圧を印加すると第６図のように
液晶分子がツイストすることにより複屈折を示し、かつ
同時に第３図３１のように、従来の反射型ホメオトロピ
ック型液晶セル３２に比較し、閾値特性が緩慢化するた
め印加電圧に応じた明状態がＴＰＴ駆動で得られる。

［実施例］以下、実施例により本発明の詳細な説明する。

（実施例　１）第１図は、本発明の液晶電気光学素子の断面図である０
図中、１は液晶セル、２は反射用の光学系である。また
、６は上基板、７は下基板、８は透明電極、９は画素電
極を兼ねた反射膜、１０はＴＰＴ素子、１１は絶縁膜、
１２は液晶分子である。液晶は、メルク社製のＺＬＩ−
４３３０（△ｎ＝０．１４７）を用い、ギャップ４．５
μｍの液晶セルに、ツイスト角右９０度でホメオトロピ
ック配向させた。また、反射膜にはニッケルの蒸着膜を
、絶縁膜にはポリイミド系樹脂を用いた。

第２図は、本発明の液晶電気光学素子の各光軸を、光の
入射方向からみた図である。１４は反射型の光学系を通
過してきた入射光の偏光方向、１５は上基板のラビング
方向、１６は下基板のラビング方向である。また、１７
は１５が１６となす角度θ（右回りが正）を、１８は液
晶のツイスト角を示す。本実施例ではθ＝４５度とした
。

第３図は、以上の条件で製作した液晶電気光学素子の電
気光学特性を示す図である。図中３２は従来のホメオト
ロピック型液晶セルの電気光学特性を示すもので、これ
に対し本発明による液晶セルの電気光学特性３１はその
閾値特性が緩慢化していることは明らかである。これに
よって、ＴＰＴ駆動での中間調表示が容易になった。ま
た、本発明の液晶セルの反射率は７６％と、はぼ従来の
ＴＮモードの相当し、明るい表示が可能になった。

表示コントラストは最大１：２６０である。

（実施例　２）実施例１において、液晶のツイスト角を１００度とした
以外は、実施例１とまったく同じにして液晶電気光学素
子を作成した。液晶のツイスト角を大きくすることによ
って、しきい値特性の急峻性がより緩和される一方で、
反射率が７０％に低下する。

（実施例　３）実施例１において、液晶のツイスト角を１００度、角度
θを４０度とした以外は、実施例１とまったく同様にし
た。液晶のツイスト角を大きくしたことにより低下した
反射率が７９％に改善された。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば、新しい反射型液晶
モードを導入することで閾値特性を比較的穏やかにする
ことによって、反射型ホメオトロピック液晶セルをＴＰ
Ｔ駆動でも中間調表示を容易にすることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の液晶電気光学素子の断面を示す図。第２図は、本発明の液晶電気光学素子の各光軸を示す図
。第３図は、本発明の実施例１における液晶電気光学素子
の電気光学特性を示す図。第４図は、偏光ビームスプリッタ−の作用を示す図。第５図は、偏光板とハーフミラ−を組み合わせた光学系
の作用を示す図。第６図は、液晶セルに電圧を印加したときの、液晶分子
の配列を模式的に示す図。第７図は、従来の液晶電気光学素子の断面を示す図。１５゜１６゜１７゜液晶セル反射型光学系偏光板（偏光子〉偏光板（検光子）反射板上基板下基板透明電極画素電極を兼ねた反射膜回路素子（ＴＰＴ）絶縁膜液晶分子ハーフミラ− 反射型−光学系を通過してきた入射光の偏光方向上基板のラビング方向下基板のラビング方向１５と１６がなす角θ １　８゜１９゜２　０゜２１゜２２゜２３゜２４゜３１゜液晶分子のツイスト角入射光入射光のＰ偏光成分入射光のＳ偏光成分出射光出射光のＰ偏光成分出射光のＳ偏光成分本発明の液晶電気光学素子の電気光学特性。従来のホメオトロピック型液晶素子の電気光学特性。以上

Claims

【特許請求の範囲】

　対向する２枚の基板間に液晶を挟持してなる液晶セル
と１枚の反射板とを備えた液晶電気光学素子において、
該液晶が電圧無印加時には該基板に対してほぼ垂直に配
向し、かつ電圧印加時に６０〜１２０度のねじれ配向を
有すことを特徴とする液晶電気光学素子。