JPH06235920A - 液晶電気光学素子 - Google Patents

液晶電気光学素子

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フレデリクス転移を経て双安定状態を有する
カイラルネマティック液晶を用いた電気光学素子を高コ
ントラスト比、高透過率の表示特性を実現させる。 【構成】 光源として白色光を用い、液晶の初期状態、
液晶層のレターデーションに応じて双方の偏光板の偏光
軸を相互に特定の角度に設定した双安定状態間をスイッ
チングして表示する電気光学素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【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.Schadt and
W.Helfrich: Appl. Phys. Lett.18(1971)127, あるい
は T.J.Scheffer and J.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 3-263
68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ＶONとオフを選
択するための電圧ＶOFF の比は次式で与えられる。 ＶON／ＶOFF ＝ （（Ｎ1/2 ＋１）／（Ｎ1/2 −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
ＶON／ＶOFF 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θ1 とし、上基
板上のプレティルト角をθ2 とすれば、初期状態におけ
るθ1 とθ2 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１
８０゜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ｐ0の比（ｄ／ｐ0）
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／ｐ0≦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／ｐ0〜０．５φｒ／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／ｐ0〜１．５φｒ／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】本願発明は、一対の偏光
板間に有する一対の基板の対向する各内面に電極、配向
膜が設けられ、かつカイラルネマティック液晶が挟持さ
れ、カイラルネマティック液晶は、各配向膜に施された
ラビング方向がなす角φｒに対して、電圧を印加する前
の初期状態におけるねじれ角が略φｒとなるように固有
のらせんピッチｐ0 が調整され、前記初期状態におい
て、各配向膜と接している液晶分子のダイレクターベク
トルと基板面とのなす角は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
て液晶のねじれ角が略（φｒ＋１８０゜）と略（φｒ−
１８０゜）である２つの準安定状態を有し、カイラルネ
マティック液晶層の厚さｄ（μｍ）と見かけ上の複屈折
率△ｎの積Ｒ（ｄ・△ｎ）及びφｒの値に応じて、各偏
光板の偏光軸と一方のラビング方向との各角度Ｐ、Ａと
を、上記準安定状態間のコントラスト比が２以上になる
ように相互に設定することを特徴とする双安定状態を持
つ液晶電気光学素子である。
【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
ｐ0 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ＳｉＯ2 、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／ｐ0 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／ｐ0≦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／ｐ0 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゜≦φ0 ≦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φa が、 −４５゜≦φa ≦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ｄ0 を、 ｄ0 ／ｐ0 ≧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ｎe 、ｎ0 （△ｎ＝ｎe −ｎ0 ）、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２
πｄ／（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ｎ
2 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ｎ
1 、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ｎ
1 、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・（ｎe −ｎ0 ）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（de Gennes, P.G. The
Physics of Liquid Crystals, p.226 Oxford Universi
ty Press（1974））。旋光角をφrot としたとき、２枚
の偏光板の偏光軸が互いになす角度φ12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、φ12＝９０゜＋φrot 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・（ｎe −ｎ0 ）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・（ｎe −ｎ0 ）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ＳｉＯ2 ３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Ｉ0 の光が上側偏光板から入射し、強度Ｉa 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Ｉa とし、さらに下側偏光板を透過した
光の強度をＩb 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Ｉb 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Ｉc 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。Ｉd とＩc の比はＩb とＩaの比と等しいた
め、次の式が成り立つ。 Ｉd ＝Ｉc ・Ｉb ／Ｉa （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、Ｉa とＩc は次のよ
うに書くことができる。 Ｉa ＝ｘ・Ｉ0 （２） Ｉc ＝ｙ・Ｉb （３） （２）式と（３）式を（１）式へ代入すれば、 Ｉd ＝（Ｉb a／Ｉ0 ）・（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。 Ｃ．Ｒ．＝Ｉa （ON）／Ｉd （ OFF） ＝（Ｉb （ON）／Ｉb （ OFF））2 このようにして、反射型での反射率Ｉd ／Ｉ0 とコント
ラスト比は透過型での透過率Ｉb ／Ｉ0 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−８
１１（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Ｐ0 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、Ｎ
ｏ．１〜Ｎｏ．１３の組み合わせが実施例であり、Ｎ
ｏ．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〜Ｎ
ｏ．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、φ
ｒ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 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 ］ 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 ］ 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 ］ 0.99 ≦Ｒ≦1.02の場合、 ［Ｐ＋α1 ≦Ａ≦Ｐ＋α2 ］ 1.02 ≦Ｒ≦1.05の場合、 ［Ｐ＋γ1 ≦Ａ≦Ｐ＋γ2 ］ 但し、 α1 ＝-109.4・R-133.1 (0.102≦R≦1.02) -225.0 (1.05≦R≦1.12) α2 ＝-45.0 (0.102≦R≦0.32) 6696.4・R3-8720.1・R2 +3354.7・R-445.0 (0.32≦R≦0.64) 1519.0・R3-4175.2・R2+3568.7・R-1087.0 (0.64≦R≦1.02) -333.3・R+175.0 (1.05≦R≦1.12) β1 ＝-9114.6・R3+6666.7・R2-1577.1・R+74.0 (0.102≦R≦0.36) -55.0 (0.36≦R≦0.40) -75.0 (0.72≦R≦0.96) β2 ＝ 9114.6・R3-6666.7・R2+1577.1・R-74.0 (0.102≦R≦0.36) 55.0 (0.36≦R≦0.40) 75.0 (0.72≦R≦0.96) γ1 ＝ 312.5・R2-187.5・R-37.0 (0.102≦R≦0.32) 5208.3・R3-7500.0・R2+3341.6・R-537.0 (0.32≦R≦0.64) 1030.2・R3-2722.0・R2+2225.9・R-684.0 (0.64≦R≦0.99) 197575.9・R3-626821.6・R2+662332.3・R-233217.9 (1.02≦R≦1.12) γ2 ＝-625.0・R2+225.0・R+27.0 (0.102≦R≦0.32) 7254.4・R3-10245.5・R2+4448.2・R-577.0 (0.32≦R≦0.64) -558.0・R2+736.6・R-267.9 (0.64≦R≦0.99) -5555.5・R2+11500.0・R-6024.9 (1.02≦R≦1.12) δ1 ＝-6746.0・R3+5571.4・R2-1504.0・R+166.9 (0.102≦R≦0.40) -55.6・R+68.4 (0.78≦R≦0.96) δ2 ＝ 6746.0・R3-5571.4・R2+1504.0・R+13.1 (0.102≦R≦0.40) 55.6・R+111.6 (0.78≦R≦0.96)
【００９７】（２）透過型の場合、 0.1≦Ｒ≦0.22の場合、 Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−82×Ｒ＋α1 0.22 ＜Ｒ≦0.42の場合、 Ａ＝ Ｐ＋α 但し α＝−82×Ｒ＋α1 、 又は Ａ＝−Ｐ＋β1 0.42 ＜Ｒ≦0.44の場合、 Ａ＝ Ｐ＋α 但し α＝−137.5 ×Ｒ＋α2 、又は Ａ＝−Ｐ＋β1 0.44 ＜Ｒ＜0.473 の場合、 Ａ＝Ｐ＋γ 但し −137.5 ×Ｒ−75≦γ≦−60 0.473≦Ｒ≦0.7 の場合、 Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−137.5 ×Ｒ＋α2 又は Ａ＝Ｐ＋α3 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。 0.1≦Ｒ≦0.22の場合、 Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−82×Ｒ＋α1 0.22 ＜Ｒ≦0.42の場合、 Ａ＝ Ｐ＋α 但し α＝−82×Ｒ＋α1 、 又は Ａ＝−Ｐ＋β1 0.42 ＜Ｒ≦0.44の場合、 Ａ＝ Ｐ＋α 但し α＝−137.5 ×Ｒ＋α2 、又は Ａ＝−Ｐ＋β1 0.44 ＜Ｒ≦0.7 の場合、 Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−137.5 ×Ｒ＋α2 又は Ａ＝Ｐ＋α3 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／ｐ0 ≒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ｐ0 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／ｐ0 ≒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ｐ0 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／ｐ0 ≒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ｐ0 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／ｐ0 ≒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＝０．２
８の場合、本実施例では、光学活性物質をＺＬＩ−４２
６２に適量添加してφｒがほぼ１４０゜となるようにら
せんピッチｐ0 を調整した。ｄ＝２．８μｍ、Ｌ＝３．
１５μｍ、ｄ／ｐ0 ≒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＝０．２
８の場合、本実施例では、光学活性物質をＺＬＩ−４２
６２に適量添加してφｒがほぼ２２０゜となるようにら
せんピッチｐ0 を調整した。ｄ＝２．８μｍ、Ｌ＝２．
５２μｍ、ｄ／ｐ0 ≒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、 α1 ＝-109.4・R-133.1 (0.102≦R≦1.02) -225.0 (1.05≦R≦1.12) α2 ＝-45.0 (0.102≦R≦0.32) 6696.4・R3-8720.1・R2 +3354.7・R-445.0 (0.32≦R≦0.64) 1519.0・R3-4175.2・R2+3568.7・R-1087.0 (0.64≦R≦1.02) -333.3・R+175.0 (1.05≦R≦1.12) β1 ＝-9114.6・R3+6666.7・R2-1577.1・R+74.0 (0.102≦R≦0.36) -55.0 (0.36≦R≦0.40) -75.0 (0.72≦R≦0.96) β2 ＝ 9114.6・R3-6666.7・R2+1577.1・R-74.0 (0.102≦R≦0.36) 55.0 (0.36≦R≦0.40) 75.0 (0.72≦R≦0.96) γ1 ＝ 312.5・R2-187.5・R-37.0 (0.102≦R≦0.32) 5208.3・R3-7500.0・R2+3341.6・R-537.0 (0.32≦R≦0.64) 1030.2・R3-2722.0・R2+2225.9・R-684.0 (0.64≦R≦0.99) 197575.9R3-626821.6・R2+662332.3・R-233217.9 (1.02≦R≦1.12) γ2 ＝-625.0・R2+225.0・R+27.0 (0.102≦R≦0.32) 7254.4・R3-10245.5・R2+4448.2・R-577.0 (0.32≦R≦0.64) -558.0・R2+736.6・R-267.9 (0.64≦R≦0.99) -5555.5・R2+11500.0・R-6024.9 (1.02≦R≦1.12) δ1 ＝-6746.0・R3+5571.4・R2-1504.0・R+166.9 (0.102≦R≦0.40) -55.6・R+68.4 (0.78≦R≦0.96) δ2 ＝ 6746.0・R3-5571.4・R2+1504.0・R+13.1 (0.102≦R≦0.40) 55.6・R+111.6 (0.78≦R≦0.96)
【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】 0.1≦Ｒ≦0.22の場合、 Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−82×Ｒ＋α1 0.22 ＜Ｒ≦0.42の場合、 Ａ＝ Ｐ＋α 但し α＝−82×Ｒ＋α1 、 又は Ａ＝−Ｐ＋β1 0.42 ＜Ｒ≦0.44の場合、 Ａ＝ Ｐ＋α 但し α＝−137.5 ×Ｒ＋α2 、又は Ａ＝−Ｐ＋β1 0.44 ＜Ｒ＜0.473 の場合、 Ａ＝Ｐ＋γ 但し −137.5 ×Ｒ−75≦γ≦−60 0.473≦Ｒ≦0.7 の場合、 Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−137.5 ×Ｒ＋α2 又は Ａ＝Ｐ＋α3 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。 0.1≦Ｒ≦0.22の場合、 Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−82×Ｒ＋α1 0.22 ＜Ｒ≦0.42の場合、 Ａ＝ Ｐ＋α 但し α＝−82×Ｒ＋α1 、 又は Ａ＝−Ｐ＋β1 0.42 ＜Ｒ≦0.44の場合、 Ａ＝ Ｐ＋α 但し α＝−137.5 ×Ｒ＋α2 、又は Ａ＝−Ｐ＋β1 0.44 ＜Ｒ≦0.7 の場合、 Ａ＝Ｐ＋α 但し α＝−137.5 ×Ｒ＋α2 又は Ａ＝Ｐ＋α3 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＜０．１
０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≦１．０
６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／ｐ0 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
ｐ0＝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、ｐ0 ／４＜ｄ＜３ｐ0 ／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／ｐ0 ＝０．５８６であり、０．８
φｒ／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＝５
０゜、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２０
１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ｔ01では略３６０゜ツイスト
の準安定状態、次の選択期間ｔ11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（ｔ01＝ｔ
11＝７００μｓ、ｔ0 ＝ｔ1 ＝７００μｓ×４００）で
駆動したところ、非選択期間（ｔ02＝ｔ12）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１０
０％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＝０．１
５４）に光学活性添加剤を加えてｐ0 ＝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、ｐ0 ／４＜ｄ＜３ｐ0 ／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／ｐ0 ＝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 ＝３
０．０ｖ、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、ｐ0 ＝
２．３６μｍ、ｄ＝１．６５μｍ、ｄ／ｐ0 ＝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、ｐ0 ＝
４．１３μｍ、ｄ＝１．６５μｍ、ｄ／ｐ0 ＝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、ｐ0 ＝２．
５μｍ（ｄ／ｐ0 ＝０．７２）として他の条件は実施例
８と同じ試料を作成した。ｐ0 ／４＜ｄ＜３ｐ0 ／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、ｐ0 ＝４．
９μｍ（ｄ／ｐ0 ＝０．３７）として他の条件は実施例
８と同じ試料を作成した。ｐ0 ／４＜ｄ＜３ｐ0 ／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、３
６０゜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Ｉ
ＴＯ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＝０．１
１４７）に光学活性添加剤を加えてｐ0 ＝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３
３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φ0＝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、ｐ0 ／４＜ｄ＜３ｐ0 ／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＝５
０゜、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（ｔ02、ｔ12）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、φ0
＝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：φ0 ＝０゜）、他
の条件は同じである試料を作成した。ｐ0 ／４＜ｄ＜３
ｐ0 ／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（ｐ0 ＝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、ａ1 及びａ2 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ｂ1 、偏光軸４４
とｙ軸のなす角をｂ2 とする。本実施例では、 ａ1 ＝ａ2 ＝０゜ ｂ1 ＝４５゜、ｂ2 ＝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Ｔ1 、Ｔ4 では３６０゜ツイストの準安定
状態、Ｔ2 及びＴ3 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１／４０
０に相当する波形（Ｔ1 ＝Ｔ2 ＝Ｔ3 ＝Ｔ4 ＝６００μ
ｓ、Ｆ1 ＝Ｆ2 ＝Ｆ3 ＝Ｆ4 ＝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ＳｉＯ2
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、ｄ0 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ｐ0 ＝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-30
0）を使用した。ｄ＝１．８μｍ、ｄ0 ＝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１８
０゜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、ｐ0 ／４＜ｄ＜
３ｐ0 ／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／ｐ0 ≧０．７５なる場合は、液晶の
ねじれ角は φｒ＋１８０ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・） となり、ｄ0 ／ｐ0 ＞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。ｔ0 及びｔ1 は各々ツイスト角略（φｒ＋１８
０゜）及び略（φｒ−１８０゜）の準安定状態を選択す
るフレームであり、ｔ01とｔ11は選択期間、ｔ02とｔ12
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Ｔ1 、Ｔ4 では略３６０゜ツ
イストの準安定状態、Ｔ2 及びＴ3 では０゜ツイストの
準安定状態が発現している。Ｖ1＝３０ｖ、Ｖ2 ＝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（Ｔ1 ＝Ｔ2 ＝Ｔ3 ＝Ｔ4 ＝
５００μｓ、Ｆ1 ＝Ｆ2 ＝Ｆ3 ＝Ｆ4 ＝５００μｓ×４
００）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ＳｉＯ2 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１
４゜となり、ｐ0 ／４＜ｄ＜３ｐ0 ／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１：１１
３、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１
６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
フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平4−263836 (32)優先日 平４(1992)10月１日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平4−339051 (32)優先日 平４(1992)12月18日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ）

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一対の偏光板間に有する一対の基板の対
    向する各内面に電極、配向膜が設けられ、かつカイラル
    ネマティック液晶が挟持され、カイラルネマティック液
    晶は、各配向膜に施されたラビング方向がなす角φｒに
    対して、電圧を印加する前の初期状態におけるねじれ角
    が略φｒとなるようにらせんピッチｐ0 が調整され、前
    記初期状態において、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基板面とのなす角は互いに逆符
    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液晶のねじれ角が略（φｒ＋１８０
    ゜）と略（φｒ−１８０゜）である２つの準安定状態を
    有し、カイラルネマティック液晶層の厚さｄと見かけ上
    の△ｎの積Ｒ（ｄ・△ｎ）及びφｒの値に応じて、各偏
    光板の偏光軸と一方のラビング方向との各角度Ｐ、Ａと
    を、上記準安定状態間のコントラスト比が２以上になる
    ように相互に設定することを特徴とする液晶電気光学素
    子。
  2. 【請求項２】 コントラスト比は反射型において２以上
    である請求項１記載の液晶電気光学素子。
  3. 【請求項３】 コントラスト比は透過型において１０以
    上である請求項１記載の液晶電気光学素子。
  4. 【請求項４】 φｒが９０゜以上２７０゜以下である請
    求項１記載の液晶電気光学素子。
  5. 【請求項５】 φｒが１６０゜以上２００゜以下である
    請求項１記載の液晶電気光学素子。
  6. 【請求項６】 φｒが略１８０゜である請求項１記載の
    液晶電気光学素子。
  7. 【請求項７】 らせんピッチｐ0 と液晶層の厚さｄが
    ０．８φｒ／３６０゜≦ｄ／ｐ0≦１．４φｒ／３６０
    ゜である請求項１記載の液晶電気光学素子。
  8. 【請求項８】 液晶配向膜と接している液晶分子のプレ
    ティルト角の絶対値が１゜以上２５゜以下である請求項
    ５記載の液晶電気光学素子。
  9. 【請求項９】 角度Ｐ、Ａ及びＲは以下の関係を満たす
    請求項５記載の液晶電気光学素子。 （１）0.102 ≦Ｒ≦0.4 及び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、 α1 ＝-109.4・R-133.1 (0.102≦R≦1.02) -225.0 (1.05≦R≦1.12) α2 ＝-45.0 (0.102≦R≦0.32) 6696.4・R3-8720.1・R2 +3354.7・R-445.0 (0.32≦R≦0.64) 1519.0・R3-4175.2・R2+3568.7・R-1087.0 (0.64≦R≦1.02) -333.3・R+175.0 (1.05≦R≦1.12) β1 ＝-9114.6・R3+6666.7・R2-1577.1・R+74.0 (0.102≦R≦0.36) -55.0 (0.36≦R≦0.40) -75.0 (0.72≦R≦0.96) β2 ＝ 9114.6・R3-6666.7・R2+1577.1・R-74.0 (0.102≦R≦0.36) 55.0 (0.36≦R≦0.40) 75.0 (0.72≦R≦0.96) γ1 ＝ 312.5・R2-187.5・R-37.0 (0.102≦R≦0.32) 5208.3・R3-7500.0・R2+3341.6・R-537.0 (0.32≦R≦0.64) 1030.2・R3-2722.0・R2+2225.9・R-684.0 (0.64≦R≦0.99) 197575.9・R3-626821.6・R2+662332.3・R-233217.9 (1.02≦R≦1.12) γ2 ＝-625.0・R2+225.0・R+27.0 (0.102≦R≦0.32) 7254.4・R3-10245.5・R2+4448.2・R-577.0 (0.32≦R≦0.64) -558.0・R2+736.6・R-267.9 (0.64≦R≦0.99) -5555.5・R2+11500.0・R-6024.9 (1.02≦R≦1.12) δ1 ＝-6746.0・R3+5571.4・R2-1504.0・R+166.9 (0.102≦R≦0.40) -55.6・R+68.4 (0.78≦R≦0.96) δ2 ＝ 6746.0・R3-5571.4・R2+1504.0・R+13.1 (0.102≦R≦0.40) 55.6・R+111.6 (0.78≦R≦0.96)
  10. 【請求項１０】 液晶の２つの準安定状態の少なくとも
    １つは、 ｜Ｌ｜・△ｎ》λ 但し、Ｌは２πｄ／（φｒ＋１８０゜）又は２πｄ／
    （φｒ−１８０゜）、λは光の波長。 の条件を満たさず、かつコントラスト比が１０以上であ
    る請求項１記載の液晶電気光学素子。
  11. 【請求項１１】 Ｌ・△ｎは１．８８μｍ未満である請
    求項１０記載の液晶電気光学素子。
  12. 【請求項１２】 ２つの準安定状態のうち少なくとも一
    方は光学的に等方相である請求項１０記載の液晶電気光
    学素子。
  13. 【請求項１３】 φｒが９０゜以上２７０゜以下である
    請求項１０、１１又は１２記載の液晶電気光学素子。
  14. 【請求項１４】 φｒが１６０゜以上２００゜以下であ
    り、角度Ｐ、Ａ及びＲは以下の関係を満たす請求項１
    ０、１１又は１２記載の液晶電気光学素子。 （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°
  15. 【請求項１５】 φｒが略１８０゜であり、角度Ｐ、Ａ
    及びＲは以下の関係を満たす請求項１０、１１又は１２
    記載の液晶電気光学素子。 （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°
  16. 【請求項１６】 請求項１記載の液晶電気光学素子の各
    電極をそれぞれ走査電極群と信号電極群に形成してマト
    リックス配置し、走査電極群と信号電極群の交差部によ
    って画素部を形成した液晶表示装置。
  17. 【請求項１７】 画素部の任意の一辺と各ラビング方向
    のなす角度をそれぞれ１０゜以上８０゜以下とした請求
    項１６記載の液晶表示装置。
  18. 【請求項１８】 少なくとも一方のラビング方向は、画
    素部によって構成された表示パネルの上下方向に対する
    角度φa が、−45゜≦φa ≦45゜である請求項１６記載
    の液晶表示装置。
  19. 【請求項１９】 隣接する画素間で構成される非画素部
    の光透過率が画素部における光透過率より低い請求項１
    ６記載の液晶表示装置。
  20. 【請求項２０】 非画素部及び画素部周辺部に遮光性物
    質の層を形成した請求項１９記載の液晶表示装置。
  21. 【請求項２１】 画素部における液晶層の厚みと非画素
    部における液晶層の厚みを異ならせて、液晶の初期状態
    を異ならせた請求項１９記載の液晶電気光学素子。
  22. 【請求項２２】 画素部にカラーフィルターの層を配置
    した請求項１６記載の液晶表示装置。
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