JPH10274767A - 反射型強誘電性液晶ディスプレー - Google Patents

反射型強誘電性液晶ディスプレー

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JPH10274767A
JPH10274767A JP10058615A JP5861598A JPH10274767A JP H10274767 A JPH10274767 A JP H10274767A JP 10058615 A JP10058615 A JP 10058615A JP 5861598 A JP5861598 A JP 5861598A JP H10274767 A JPH10274767 A JP H10274767A
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layer
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display
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Juerg Fuenfschilling
ユルク・フユンフシリング
Martin Schadt
マルテイン・シャット
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ＤＣ電圧を用いずに動作することができそして
±４５°より小さい最大スイッチング角αを持つ反射型
ＤＨＦディスプレーを提供することである。 【解決手段】 光軸がディスプレーの平面で電気光学的
に回転することができるキラルなスメクチック複屈折液
晶層、偏光子、および液晶層を包みそして各々の液晶層
の分子を配向させる面構造を備えた平行した一対の板お
よび磁場を発生させるための少なくとも１つの電極、光
反射用ミラー、または二枚の上記板の一方と組み合わさ
れている拡散反射面を持つ反射型強誘電性液晶ディスプ
レーにおいて、別の複屈折層、または別の複屈折板また
は−フィルムが上記二枚の板の間に配列されているこ
と、液晶層の光軸の回転が±２２．５°より大きくない
ことおよびディスプレーが、ＤＣ電圧を用いずにあらゆ
るグレー値を表し得る様に形成されていることを特徴と
する上記ディスプレー。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の利用分野】本発明は、強誘電性のキラルなスメ
クチック液晶層を持つ反射型液晶ディスプレー、即ち請
求項１の前文に記載のディスプレーに関する。本発明
は、また、上記のタイプの液晶ディスプレーを装備した
投影システムおよび直視型ディスプレー(direct view d
isplay) にも関する。
【０００２】本発明のディスプレーは例えば、以下でＳ
c * 層とも称されそしてその螺旋配列を電場の作用によ
って変形し得る複屈折液晶層を有している。
【０００３】
【従来の技術】螺旋状液晶配列の変形を基本とする公知
の液晶ディスプレーはヨーロッパ特許（Ｂ）第３０９、
７７４号明細書に開示されている。例えば、この従来の
刊行物に掲載されそしてＤＨＦセル（ＤＨＦはDeformed
Helix Ferroelectricを意味する）とも称されるたディ
スプレーは、Ｓc * 層を一緒に含みそしてＳc * 層の分
子を配向させる面構造、液晶中に電場を発生させる電極
および偏光子をそれぞれ備えている一対の透明な板を有
している。
【０００４】ＤＨＦセルに使用することができる液晶
は、スメクチック層に属しそして互いに実質的に平行に
配列されている分子がスメクチックな面に対して垂直に
でなく該面の標準状態に対してスメクチック傾斜角θを
もって配列することに特徴がある。Ｓc * 層のキラリテ
ィは、層から層に互いに相対的に回転する液晶分子の軸
に起因し、結果としてｐのピッチのスクリュー様の螺旋
を生ずる。
【０００５】残りの状態、即ち負荷される電場の無い状
態では、ＤＨＦセルは一定の光透過率を示す。電極に電
圧を負荷すると、電場がＳc * 層で発生し、分子が再配
列しそして個々のスメクチック層の再配向を引き起こ
す。電圧の負荷はＳc * 層の螺旋を変形させ、結果とし
て光の透過率を変更する。ＤＨＦディスプレーは短いピ
ッチｐを有する液晶配列を基礎としている。ピッチｐ
は、光が螺旋コイル上で平均化される様に、即ち平均屈
折指数だけを経験する様に選択される。歪んでない螺旋
のためには、螺旋軸にたいして平行する光軸を持つ複屈
折層が得られる。電圧を二つの板の電極の間に負荷した
場合には、特に回転モーメントが個々のスメクチック層
に作用する。この回転モーメントは、螺旋の決められた
変形およびその結果、液晶層に隣接する板に平行な面で
の光軸の回転も生じさせる。負荷された電圧を関数とす
る光軸の回転は実地においてスイッチング角α（Ｕ）に
よって実質的に測定することができる。最大のスイッチ
ング角α（Ｕ≧Ｕs ）はＤＨＦセルの特徴であり、飽和
電圧Ｕ＝｜Ｕs ｜とＵ＝０との間の光軸の回転角に相当
する。
【０００６】ＤＨＦ−タイプの反射型液晶ディスプレー
は実質的に二つの異なる方法で製造することができる。
第一の簡単な製造法、液晶層を一緒に包みこむ透明な一
対の板より成りそしてそれぞれに表面構造物と偏光子と
を備えている自体公知の透過ディスプレーセルの一方の
側に光学ミラーまたは拡散反射面を取り付けることを本
質としている。反射型セルのこの最初の具体例を運転す
る場合には、光がディスプレーセルを２度透過する。時
計、腕時計、ポケット計算器等の殆どの液晶ディスプレ
ーはこれらの原理に基づいている。光は偏光子を全部で
４度透過するので、多くの光損失はこれらのディスプレ
ー中で生じる。このタイプの反射型ディスプレーは更
に、高い分解能において面倒な変位（視差）を示す。
【０００７】反射型液晶ディスプレーの第二の具体例を
図１に示す。このディスプレーでは、入射光１が偏光子
２によって直線偏光され、液晶層３を通り、次いでミラ
ー４によって反射されそして再び液晶層３および前述の
偏光子２を透過する。この場合には、電極および所望の
像情報に従う液晶の複屈折性を変調し得る作動手段が液
晶層３とミラー４との間に追加的に設けられている。
【０００８】図１に示したディスプレーの重要な欠点
は、理想的にはいわゆる対称的モードで±４５°のスイ
ッチング角を持つべきであるという事実にある。これ
は、小さいスイッチング角ですら、スイッチング時間を
許容できない程に増加させる履歴現象効果（hysteresis
effect)をもたらすことなしには、公知の液晶混合物で
は不可能である。更に必要な電圧は小さなスイッチング
角よりも大きなスイッチング角でのほうが大きく、この
ことはこの種のディスプレーのもう一つの欠点である。
【０００９】一方、上記のタイプの反射ＤＨＦセルをい
わゆる非対称モードで運転する場合には、上記の欠点を
非対称に動作させることで少なくとも部分的に除くこと
ができる。しかしながらこの場合には電気的動作は周期
的な極の逆転によって行うことはできない。この操作方
法はＤＣ電圧構成部品を使用し、これが液晶中でおよび
干渉で不利な空間電荷（space chage)を発生するという
欠点がある。事実、この空間電荷は電気光学的特性を変
更し、一連の像欠陥およびゴースト像を生じさせ得ると
いう欠点をもたらす。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ＤＣ
電圧を用いずに動作することができそして±４５°より
小さい最大スイッチング角αを持つ反射型ＤＨＦディス
プレーを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この課題は請求項１に記
載の構成要件を有する液晶ディスプレーによって達成さ
れる。本発明の有利な実施形態は従属形式の請求項から
明らかである。本発明の用途はＤＨＦセルだけに制限さ
れることなく、電気光学的作用が光軸の回転をもたらす
あらゆる液晶ディスプレーに関する。図１に示したディ
スプレーを運転する間の光軸の回転が小さ過ぎる場合に
特に有利である。ＤＨＦセルの様に本発明のタイプの反
射型ディスプレーを提供するのに使用できる別の種類の
液晶セルが、スイス特許出願第３０７３／９６に掲載さ
れている。かゝるセルを以下においてＡＰＤ（ＡＰＤは
Alternating Polarization Domain)セルとも称する。そ
れの長所は低い電圧および低い電流で作動することであ
る。ＤＨＦセルと同様に、ＡＰＤセルも本発明の有利な
具体例においては±４５°より小さい最大スイッチング
角αを持っている。
【００１２】本発明の液晶ディスプレーは特に、図１に
関して上述した反射型ディスプレーの構成部品が追加的
な複屈折層（またはプレート）の形のまたは瞬時にスイ
ッチング可能な液晶層の形の別の複屈折要素も備えてい
るという事実に特徴がある。本発明の液晶ディスプレー
の第一の種類において、追加的な複屈折要素は光路差Δ
ｎ・ｄ≒λ／４（Δｎは複屈折率を意味しそしてｄはプ
レート５の壁厚を意味する）を持つ固体の、即ち非スイ
ッチング性の板５、即ち図２に示されている様に光の入
射方向に液晶層３の後に配置されており、特に該層とミ
ラー４との間に配置されて四分の一波長板(quarter-wav
e plate)である。光はディスプレーの作動時に板５を二
度通過するので、上記板５の光路差は合計してλ／２で
ある。そのために板５が模型に関して、半波長板または
半波長層として設計することができる。
【００１３】本発明の液晶ディスプレーの第二の種類に
おいては、追加的な複屈折構造部品が偏光子１０２と一
定の液晶層１０３との間の、以下に詳述する補整器(com
pensator) １０５の形で配列されている第二のスイッチ
ング液晶層である。図３は相応する配列を示しており、
この配列から、この場合に入射光１０１は最初に偏光子
１０２によって直線偏光され、次いで上部サーキット(u
pcircuit) −補整器１０５および液晶層１０３を通過
し、ミラー１０４によって反射されそして液晶層１０
３、セル１０５および上述の偏光子１０２を再び通過す
る事が明らかである。
【００１４】図面の簡単な説明を以下に記す。本発明の
有利な実施態様を添付の図面によって以下に詳述する。
図４は慣用のＤＨＦセルのスメクチック表像(represent
ation)を図示している。図５は本発明のディスプレーの
第一の種類を説明するための光学模型（同等のサーキッ
トダイアグラム）を示している。
【００１５】図６は本発明のディスプレーの第一の種類
のスメクチック表像を示している。図７は本発明のディ
スプレーの第二の種類のスメクチック表像を示してい
る。図７ａは本発明のディスプレーの第三の種類のスメ
クチック表像を示している。図８は本発明のディスプレ
ーの第二の種類を説明するための光学模型を示してい
る。
【００１６】図９は図２および３に示した偏光子の一具
体例を図示している。図１０は図５で示したセル配列の
配向−および複屈折特性を示しており、図１１は図８に
示したセル配列の配向−および複屈折特性を示してい
る。有利な具体例の詳細な説明を以下に示す。図４に示
す通り、慣用の透過ＤＨＦセル２０１は層厚ｄのＳc *
層２０２を持ち、該層は互いに平行に存在する二つの板
２０３および２０４の間に配置されている。平行な板２
０３および２０４に適する透明な材料は例えばガラス、
アクリルガラスまたはプラスチックフィルムである。
【００１７】偏光子２０５は上側板２０３の外側に存在
しておりそして好ましくは板２０３に接続されており、
例えば上記板に接合されている。従って偏光子２０６も
同様に下部の板２０４に割り当てられており、上記偏光
子は、示した実施態様において光が上方から入射しそし
てセルを一度通過する時に検光子として役立つ。反射型
セル配列においては、第二の偏光子２０６は不要であ
る。光が下方から入射する場合には、第一の偏光子２０
５が不要である。省かれた偏光子の代わりに、セルは光
反射ミラーまたは拡散反射面を有している。
【００１８】更に液晶層２０２はキャラクターまたは画
像点を表示するために用いられる通例の電極セグメント
を形成する二枚の透明な電極２０７および２０８に接し
ている。ここで説明するこのセクションは画像点を表示
するための色である赤、緑および青の三つの色画素に分
けられる個々の電極セグメントの各要素だけを示してい
る。電極２０７の上側セクションは三つのサブ電極２０
７ａ、２０７ｂおよび２０７ｃに分割されており、場合
によっては分けられていてもよい電極２０８の反対側の
セクションは個々のサブ電極２０７ａ、２０７ｂおよび
２０７ｃと調和しているカラーフィルター２０９、２１
０および２１１を備えている。個々の電極２０７ａ、２
０７ｂおよび２０７ｃ───画素電極とも称する───
は電気的構成部材２１２、２１３および２１４、例えば
薄膜トランジスタ等を有している。これらの電気的構成
部材は、サブ電極２０７ａ、２０７ｂおよび２０７ｃを
互いに無関係に作動させることができる図示してないド
ライバー電子部品(driverelectronics)と一緒に活性の
マトリックスを形成する。
【００１９】Ｓc * 層に面しているガラス板２０３およ
び２０４の表面は、隣接する液晶分子、要するに全液晶
層に配向作用を示しそして配向ベクトル（director) の
方向を決める様に処理される。この処理は例えばポリマ
ー層で被覆することでありおよび一つの方向に表面を擦
ることである。他の可能なことは、光配向させた配向
層、または傾斜入射光を真空析出法によって配向層を使
用することである。かゝる層は図４に図示されており、
２１５および２１６である。
【００２０】本発明のディスプレーの第一の種類におい
て、追加的な複屈折要素は───既に述べた通り───
液晶と光反射ミラーまたは拡散反射面との間に配置され
ている固体の、即ち非切り換え性の四分の一波長板によ
って形成されている。本発明によれば光路差Δｎ・ｄ≒
λ／２を有する液晶層３は、図２に図示したこの液晶デ
ィスプレーのためにだけ選択されているが、ＤＨＦセル
として図４の上記の実施態様に実質的に従って形成され
そして例えば直視ディスプレーに取り付けられるもので
ある。その際にλは平均的理想波長であり、例えば約５
００ｎｍである。液晶層は以下において半波長層とも称
する。最初に既に記載した通り、Δｎ・ｄ≒λ／４は非
切り換え複屈折板５のために選択される。
【００２１】自体公知の反射液晶セルと追加的な複屈折
板との組み合わせの作用モードは、図５および１０に関
する本発明のディスプレーの第一の種類で説明すること
ができる。ここでは、ミラーが、液晶層３および四分の
一波長板５にそれぞれ対応する二つの複屈折層３ａおよ
び５ａによっておよび偏光子２ａによって模型の意味で
交換することができることを意味する理想的なものであ
るとする。この模型では、光１は四つの複屈折層または
板３、５、５ａおよび３ａを反射せずに透過する。
【００２２】複屈折板５および５ａは連結されており、
その光路差Δｎ・ｄは合計して約λ／２である。模型の
観点から、図５の反射ディスプレーは平行した二つの偏
光子の間の三つの半波長板または半波長層（３；５／５
ａ；３ａ）によって説明され、最初と最後の板３および
３ａは同一であり、平行の光軸を有しそして電気光学的
回転が可能である。
【００２３】直線偏光された光への半波長板の作用は非
常に簡単に説明できる。直線偏光方向は光軸で反射さ
れ。三つの半波長板を透過する際の偏光の展開に続くこ
とは容易である。このことは図１０に示されている。デ
ィスプレー（第III およびVII欄) は、電圧０のために
偏光子２に平行に配向する様に配向する（最初の列）。
複屈折板５の光軸（第Ｖ欄）はこれに対して垂直であ
る。偏光は常に光軸に対して平行かまたは垂直であるの
で、偏光は変化しないし、光は偏光子２ａを減衰するこ
となく透過し得る。電圧をディスプレーに負荷した場合
には、光軸が回転する。この回転は２２．５°の場合に
は（第２列）、第III およびVII 欄の軸は９０°から１
１２．５°回転する。図５の点７では、偏光は偏光子２
（＝０°）によって決められる。層３を透過した後で、
２×１１２．５°＝２２５°回転し（第IV欄、点８）、
ディスプレーが１８０°を通る回転に対して無感覚であ
るので、これは４５°回転したのと同じである。偏光は
半波長板５／５ａ（第Ｖ欄）を透過する時に１３５°回
転し（点９、第VI欄) そして層３a を通る時に( 第VII
欄) ９０°戻る（点１０、第VIII欄) 。偏光は最後に偏
光子２ａによって遮断され、即ち光軸を２２．５°回転
させる電圧が明から暗に切り換える。同じことが−２
２．５°の回転についても言えることが図１０において
第３列から確かめることができる。明から暗への切り換
えのために必要とされる最大スイッチング角は従って±
２２．５°である。
【００２４】従って、最大スイッチング角α＜±４５°
に関する冒頭に記した課題が達成される。本発明のディ
スプレーの第一の種類は別の長所も有している。この場
合には、スイッチング液晶セルはλ／２の層である。他
の反射ディスプレーはλ／４の層をスイッチングに使用
しており、即ち液晶層はこの場合のセルスペースの半分
のセルスペースを有している。それ故に小さい電極スペ
ースは強誘電性ディスプレーの製造を非常に困難とし、
特に短絡の危険および極めてクリーンな部屋の条件を維
持する必要があることおよび相応するセルの製造の際の
層厚の誤差範囲が狭いという点で非常に困難である。セ
ルスペースｄの二倍の反射ディスプレーを製造する可能
性は、強誘電性ディスプレーの市場性にとって非常に重
要な段階である。
【００２５】上記の第一の種類のディスプレーを製造す
る際の別の詳細な情報は、図６および７に関して以下に
示す。図６はかゝるディスプレーの第一の可能な実施態
様を示している。必要とされる全ての供給導線および画
素一つずつに絶縁された反射電極２２を備えた活性のマ
トリックス成分２１は支持体２０の上に存在している。
図４の実施態様によると、支持体はガラス板またはプラ
スチックフィルムでもよい。場合によっては、支持体は
活性マトリックス成分２１（例えばトランジスター等）
が相応する作動用電気部品と一緒に単結晶状体（エピタ
クチカル）で提供されるシルコン結晶であってもよい
（“シリコン背面（silicon backplane)" という言葉で
知られている）。蒸着によって塗布されたアルミニウム
から場合によっては提供される反射電極２２は複屈折四
分の一波長層２３で被覆されている。これは配向したプ
レスチックフィルムまたはガラス様の液晶層からまたは
互いに架橋した液晶分子から生成してもよい。
【００２６】架橋した液晶層を生成するためには、示し
ていない配向層をスピン・コーティングによって支持体
２０に塗布しそして互いに架橋すべき液晶分子の有利な
方向を規定してもよい。高感性の活性マトリックス成分
を危険に曝すのを避けるために、ここではいわゆるＬＰ
Ｐ法（M.Schadt, K.Schmitt,V.KozinkovおよびV.Chigri
nnovによって、J.Appl.Phys., 第31巻、2155、1992に記
載されている) を用いて液晶層を配向させるのが有利で
ある。この液晶層は危険な擦りを行うことなく実施でき
る。架橋性液晶混合物を次いでこの配向層にスピンコー
ティングによって塗布しそして架橋させる（例えば光架
橋させる）（M.Schadt, H.Seiberle,A.Schuster および
S.M.Kelly 、Jpn.J.Appl.Phys.,dai34巻、第3240頁、19
95) 。この層の厚さを正しく選択することによって、四
分の一波長の層２３の所望の光学ピッチ差を決めること
ができる。最後に───図４の実施態様によれば───
第二配向層２４および透明な電極２７は入射光に面する
被覆板２６にて配向する。配向層２４にとっても、ＬＰ
Ｐ層はここでは摩擦層にとって有利であり得る。液晶層
２５の正確な厚さは図示していないスペーサーによって
保証される。
【００２７】図６の実施態様においては、液晶層２５は
四分の一の波長の層２３のキャパシタンスと電気的に組
をなしている。特に、大きな自然偏光を有する強誘電性
混合物の場合に、この大きな自然偏光が液晶上の電圧を
著しく低減させることになる。この理由で、小さい自然
偏光を示すＡＰＤディスプレーセルがこの用途に特に適
している。
【００２８】液晶上での電圧低下の欠点は図７の実施態
様によって除かれ、活性のマトリックス成分２１は図６
に示す実施例の場合と同様に生成する。必要とされる光
反射層は上述の如く、反射電極によって今度は形成され
ない。要するに誘電性ミラーによって実現され得る。こ
の場合には相応する電極を、例えば架橋した液晶分子か
ら形成される四分の一波長層２３に対して透明な電極２
９を適用しそして適当な孔を介して活性のマトリックス
成分に適当な孔を介して連結する。これらの孔は、例え
ば、四分の一波長層２３を横断する間にこの目的の為に
使用されるフォトリソグラフィー孔開けされた適当なマ
スクを生じてもよい。図７の実施態様においては、ドラ
イバー電子部材の全電圧が液晶の上に存在している。
【００２９】伝導用（例えば金属製）ミラーを使用する
場合には、反対電極（即ち、電極が活性マトリックス用
途に連結されていない）に関して規定の電圧を電気的に
連結することができ、その際に活性マトリックス作動電
極と一緒にコンデンサが形成される。かゝる貯蔵コンデ
ンサは低い電圧を使用することを可能としそしてイオン
性不純物に対し鈍感なディスプレーをもたらす。
【００３０】本発明の第三の種類の実施態様は、図７ａ
に詳細に説明されている。電極および反対電極を作動さ
せる活性マトリックスの役割はこの実施態様では交換さ
れる。活性マトリックス５５は透明な支持体５４の上に
位置しておりそして透明な電極５６を作動させる。反対
電極５７も透明である。全電圧を液晶層５８（配向層５
３の上での電圧低下を無視する）に負荷する。活性マト
リックスに対する反対電極５７は複屈折板の上に位置し
ており、該板はミラー５１および支持体５０の上に取り
付けられている。第三の実施態様は、最初の実施態様の
複屈折板の上での電圧低下並びに第二の複屈折板を通る
電極の接続を更に複雑にするのを回避している。
【００３１】本発明の第二の種類のディスプレー（図
３）では、追加的な複屈折要素が偏光子１０２と特定の
液晶１０３との間の補償器１０５の形で配列されている
第二の切り換え可能な液晶層である。補償器１０５は、
例えばＤＨＦセルとして形成されている液晶ディスプレ
ーの入射光側に適用される。この場合には、図４に示し
たＤＨＦセルと反対に追加的な補償器がない。勿論、補
償器１０５は他の種類の液晶セルで形成されていてもよ
い。しかしながら本発明の目的にとって有利な物理的性
質、例えば短いスイッチング時間を有していなければな
らない。
【００３２】更に実質的に別の液晶セルとして形成され
た補償器１０５が簡単な非構造化電極対を有していても
よく、即ちかゝるセルは全ての画素（または列の様な画
素の小集合）について同時に切り換えられる。このこと
は、補償器１０５が二つの状態、即ち光軸の二つの配向
の間で切り換えられることを意味している。操作の間に
一つの配向での画像が、同時に別の配向にて次の画像に
切り換えられる。このスイッチング法はＤＣ電圧構成部
材、実質的に全ての液晶ディスプレーのための前提条件
なしに矩形波長電圧によって常に達成できる。図３にお
いて像を生じる液晶層１０３をＤＣ電圧なしで作動でき
る様にするために、反射を補整器１０５および液晶層１
０３の極の逆転を同時的に変更する必要がないが、電圧
の選択によってセル１０３の個々の画素の上に０〜１で
変更できなければならない。これが可能であることが、
以下に説明する図１１において明暗の状態について概略
的に図示する。
【００３３】この場合、補償器１０５は半波長板であ
る。これに関して、液晶層１０３は光路差Δｎ・ｄ≒λ
／４を有している。ミラーまたは拡散反射面のために、
液晶層１０３は半波長板として模型の観点で考慮しても
よい（図８参照）。ディスプレーは、液晶層１０３が最
大電圧および補償器電圧と同じ信号に切り換えられた時
に明るく（図１１の第１列および第２列）、そして最大
電圧で、ただし反対の信号で切り換えを行った場合には
暗い（図１１の第３列および第４列）。グレー値はＵ
max より低い切り換え電圧で発生する。図１１から判る
通り、液晶層１０３の切り換え角は０°〜４５°で変動
するかまたは±２２．５°の間で変動し、即ち、スイッ
チング角を小さくするという冒頭の課題は本発明のこの
実施態様によっても達成される。
【００３４】図３、８および１１のこの二つのセルのデ
ィスプレーについては、画像情報を液晶層１０３に１列
づつ供給する必要がない。なぜならばさもないと画像の
一部が間違った補整器位置に見え、即ち代わりに、上述
の情報を補整器１０５の極の逆転のために一度にかつ同
時的に供給しなければならない。この作動は上記の“シ
リコン背面”にて容易に可能である。これらの高度な積
分回路によって画像情報はチップ上に一時的に記憶さ
れ、次いで全ての画素に平行してまたは同時に供給され
る。大きなシリコンチップは非常に高価であるので、こ
の実施態様は大きい拡大を伴う投影ディスプレーに特に
適している。
【００３５】大きな面積を持つディスプレーにとって、
補整器１０５は一列づつ構成されていてもよく、画像情
報を一列ずつ同時に書き込みながら作動し、スイス特許
出願第３１４３６／９５に開示され透過型の二層ＤＨＦ
ディスプレーに類似する。これはこの実施態様のために
“シリコン背面”の必要性が除かれることを意味する。
【００３６】最後に図９は反射投影システムまたは投影
装置に特に適している偏光子２または２０２の択一的な
設計を示している。図９では、図２に示したディスプレ
ーと組み合わせているが、図３のディスプレーにも適合
し得る。この場合、偏光子は偏光束分割器３０１であ
る。ここで、入射光３０２の直線偏光成分はディスプレ
ーの上に光束分割器３０１によって偏光される。ミラー
３０４により反射された後に、光は半波長板３０５およ
び該板の上の液晶層３０３を瞬時に透過する。次いで光
の偏光状態は、光束分割器３０１を透過する時に分析さ
れる。直線偏光だけが───この場合には光束３０６─
──再び透過する。次いで光学投影システムによってス
クリーンにこれを投影することができる。この方法で透
過する成分は、光束分割器３０１によって最初に反射さ
れた光束と反対に偏光される。即ち、偏光用光束分割器
３０１は二つの交差偏光子と同じ作用を示す。従って、
“０”および“１”、即ち明暗が図１０および１１にお
いて第IX欄で交換しなければならない。この様に図９
は、電圧が負荷されていない状態で暗くそして光軸の回
転角が±２２．５°となるまで正負の電圧を負荷するこ
とで徐々に明るく成る投影システムを説明している。光
束分割器３０１の偏光度が不十分である場合には、追加
的な偏光子フィルムを使用することによってコントラス
トを改善することができる。
【００３７】本発明のディスプレーの光透過性と簡単な
透過セルとの比較を、以下のグラフに示す。このグラフ
は二つの交差偏光子に対して４５°でありそして５００
ｎｍの必要とされる波長において上記の種類の半波長板
を構成する簡単なディスプレーの計算された透過率スペ
クトルを示している。計算はJones matrix algorithmに
基づいており、即ち、反射、干渉および吸収を無視して
いる。更にグラフは図９に従う反射ディスプレーの光の
状態の計算されたスペクトルを示している。理想のミラ
ーをこの場合の前提条件とする。これらの二つの極性の
比較にて、本発明の配列が青および赤の波長の範囲にお
いて簡単な透過配列よりも実質的に高い光透過率を示す
ことが明瞭に判る。この効果は二つの偏光子（図２、
３、６および７のディスプレーの場合）の間または二つ
の液晶層（図３の２セル型ディスプレーの場合）の間の
角度を最適にすることによって僅かに改善することがで
きる（このことに関しては、S.Panchcharatnam, Proc.I
ndian Acad, Sci,、A41 、137 、1955参照) 。しかしな
がらこれは、ちらつき作用をもたらす電圧反転に関する
調和に逆の影響を及ぼす。
【００３８】５００ｎｍより短い必要とされる波長は最
大から短い波長にシフトする。従って赤の成分が僅かに
減少し、そして図２に従う四分の一の波長板５の厚さも
同様に減少される。このことは、四分の一の波長板（ま
たは補整器層）の上での電圧降下が結果として減少する
ので、有利である。
【００３９】
【表１】
【００４０】“白色”ディスプレーのための上記の最適
化に代わるものとして、図２、６および７に示した実施
態様において四分の一波長板または四分の一波長層５ま
たは２３は、異なった干渉色を生じるために、追加的に
画素毎に複屈折を変えて製造してもよい。かゝる板また
は層を製造するための適切な方法は、M.Schadt, H.Seib
erle, A.Schusterおよび S.M.Kellyよって文献“Photo-
Induced Alignmrny and Patterning・・・、Jpn. J.App
l.Phys.,第34巻、3240〜3249頁、1995" に掲載されてい
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図1 は従来の反射型液晶ディスプレーの具体例
を図示している。
【図２】図２は本発明の第一の種類の液晶ディスプレー
の一例を図示している。
【図３】図３は本発明の第二の種類の液晶ディスプレー
の一例を図示している。
【図４】図４は慣用のＤＨＦセルのスメクチック表像(r
epresentation)を図示している。
【図５】図５は本発明のディスプレーの第一の種類を説
明するための光学模型（同等のサーキットダイアグラ
ム）を示している。
【図６】図６は本発明のディスプレーの第一の種類のス
メクチック表像を示している。
【図７】図７は本発明のディスプレーの第二の種類のス
メクチック表像を示しそして図７ａは本発明のディスプ
レーの第三の種類のスメクチック表像を示している。
【図８】図８は本発明のディスプレーの第二の種類を説
明するための光学模型を示している。
【図９】図９は図２および３に示した偏光子の一具体例
を図示している。
【図１０】図１０は図５で示したセル配列の配向−およ
び複屈折特性を示しており、
【図１１】図１１は図８に示したセル配列の配向−およ
び複屈折特性を示している。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光軸がディスプレーの平面で電気光学的
    に回転することができるキラルなスメクチック複屈折液
    晶層、偏光子、および液晶層を包みそして各々の液晶層
    の分子を配向させる面構造を備えた平行した一対の板お
    よび磁場を発生させるための少なくとも１つの電極、光
    反射用ミラー、または二枚の上記板の一方と組み合わさ
    れている拡散反射面を持つ反射型強誘電性液晶ディスプ
    レーにおいて、別の複屈折層、または別の複屈折板また
    は−フィルムが上記二枚の板の間に配列されているこ
    と、液晶層の光軸の回転が±２２．５°より大きくない
    ことおよびディスプレーが、ＤＣ電圧を用いずにあらゆ
    るグレー値を表し得る様に形成されていることを特徴と
    する上記ディスプレー。
  2. 【請求項２】 所定の電極が画素電極として形成されて
    おり、活性マトリックス回路に順に所属する各電子構成
    部材が画素電極と組み合わされている、請求項１に記載
    の液晶ディスプレー。
  3. 【請求項３】 電子構成部材が二枚の板の少なくとも一
    方にエピタクチカリーに適用されている請求項２に記載
    の液晶ディスプレー。
  4. 【請求項４】 複屈折層または複屈折板または−フィル
    ムが液晶相と光反射用ミラーとの間に配列されている請
    求項１〜３のいずれか一つに記載の液晶ディスプレー。
  5. 【請求項５】 ミラーまたは拡散反射面が上記板の一方
    を備えた一つまたは複数の電極としても作用する請求項
    ４に記載の液晶ディスプレー。
  6. 【請求項６】 ミラーの近くにある板が透明な一つまた
    は複数の電極を備えておりそして液晶層と別の複屈折板
    または−フィルムとの間に位置していることおよびミラ
    ーが別の複屈折板または−フィルムと板との間に位置し
    ている請求項４に記載の液晶ディスプレー。
  7. 【請求項７】 透明な一つまたは複数の電極が複屈折板
    または−フィルムを通して各画素に接続されている請求
    項６に記載の液晶ディスプレー。
  8. 【請求項８】 ミラーが金属であり、液晶層と反対側の
    一つまたは複数の電極に関して規定の電位にある請求項
    ６に記載の液晶ディスプレー。
  9. 【請求項９】 電極が活性マトリクス回路と組み合わさ
    れている画素電極として形成されていることおよび活性
    マトリクスがミラーを備えた板と反対側の板の上にある
    請求項６に記載の液晶ディスプレー。
  10. 【請求項１０】 複屈折層が架橋した液晶分子またはガ
    ラス様液晶より成る請求項４に記載の液晶ディスプレ
    ー。
  11. 【請求項１１】 画素一つづつを作動させることができ
    る電極対を有し、複屈折層が干渉色を発生するために画
    素一つづつに異なった複屈折を示す請求項４または５に
    記載の液晶ディスプレー。
  12. 【請求項１２】 第二の複屈折層が電気光学的に切り換
    え可能な配列でありそして偏光子と最初に記載した液晶
    層との間に配置されている請求項１〜３のいずれか一つ
    に記載の液晶ディスプレー。
  13. 【請求項１３】 ＤＨＦまたはＡＰＤ配列を有する請求
    項１〜１２のいずれか一つに記載の液晶ディスプレー。
  14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれか一つに記載
    の液晶ディスプレーを装備する直視型ディスプレー装
    置。
  15. 【請求項１５】 請求項１〜１３のいずれか一つに記載
    の液晶ディスプレーを装備する投影装置。
  16. 【請求項１６】 偏光子が偏光ビーム分割器である請求
    項１５に記載の投影装置。
JP10058615A 1997-03-11 1998-03-10 反射型強誘電性液晶ディスプレー Withdrawn JPH10274767A (ja)

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