WO2008096896A1 - 液晶デバイス - Google Patents

Abstract

一対の偏光素子と、該一対の偏光素子の間に配置された液晶素子と、該液晶素子に電圧を印加する電圧印加手段とを少なくとも含む液晶デバイス。該液晶材料は、高速応答が可能で、且つ印加電場の大きさ、および／又は方向に応じた光学軸方位の回転が可能な液晶素子であり、電圧印加手段は、前記液晶材料中の液晶分子配向に応じて、該電圧印加手段から液晶素子に印加すべき電圧を制御可能である。良好な明暗比状態を達成可能な温度補償機能を有する液晶デバイスを提供することができる。

Description

明 細 書 液晶デバィス 技術分野

本発明は、 光シャツ夕一装置や、 ディスプレイを始めとする種々 の表示装置等に好適に使用可能な、 軽減された温度依存性を有する 液晶デバィスに関する。 背景技術

近年、 いわゆる 「ュビキタス社会」 を目指す技術の進展とも相ま つて、 ディスプレイ技術全般に対する高速化、 小型化、 高品質化等 の種々のニーズが高度化している。 このようなニーズに応えるため に、 映像表示 ， 表現の分野においても、 三次元立体表示、 選択的不 可視化、 調光等の表示画像処理技術の高速 · 複雑化が急速に進展し ている。 他方では、 光ファイバ一ケーブル等を用いた光通信を始め とする情報転送に関連する環境の整備が進み、 データ、 情報転送の 大容量化および高速化が図られてきている。

一般に、 映像表示 · 表現の分野を始めとする種々の分野において

、 光の O N Z O F Fを行う機械的なスィッチないしシャッター機構 としては、 従来より、 種々の機械的 電気的デバイスが使用されて 来ている。 これらのデバイスの中でも、 モー夕と、 スリ ッ トを形成 した回転板とからなるチョッパーや、 圧電 ， 電歪素子をァクチユエ 一夕一とする機械式シャツ夕一は、 それらの構造が簡単であること から、 一般的に用いられている。

しかしながら、 昨今では、 いわゆるュビキタス社会における使用 に適した特性が特に重視される傾向が強まり、 このため、 スィッチ /シャッタ—機構としても、 小型化 · 省電力化 · 消音化等の点で優 れている結晶 · 液晶等の電気光学効果を利用したデバイスが利用さ れるようになってきている。

加えて、 前述した従来の機械的な機構を有するデバイスにおいて は、 その程度に差こそあれ、 揺動部分に磨耗が起きてしまうため、 該機械的デバイスの信頼性が低下する傾向が避けがたい。 特に、 1 秒間に数十回以上シャツ夕一を切るようなレベルの高速で使用する 応用 アプリケーションにおいては、 揺動部分の磨耗の度合いは、 かなり激しいものとなる。 加えて、 当然のことながら、 これらの磨 耗部分やモー夕や圧電 * 電歪素子等のァクチユエ一夕一部分からの 振動や騒音の発生も、 かなり激しいものとなる。

上述した問題に加えて、 前述した小型化、 省電力等の観点から、 結晶 · 液晶等の電気光学効果を利用したデバイスが利用される傾向 が、 近年において特に強まってきた。

しかしながら、 これらの電気光学的デバイスにおいても、 問題が 無いわけではない。 例えば、 電気光学効果を有する P L Z T (ラン タン添加チタン酸ジルコン酸鉛） 結晶においては、 充分な透過率を 得るために数百 Vという駆動電圧を必要とし、 光シャツ夕一の電極 構造によっては、 その高電圧により絶縁破壊してしまう恐れがある 。 また、 結晶という性質上、 1 0 0インチもの大型ディスプレイを 作成できる液晶に比べて、 大型化し難いい傾向が強い。

また、 T N液晶を用いたデバイスにおいては、 駆動電圧は数 Vと 低電圧で動作するが、 応答速度が数十 m s程度と遅く、 高電圧を印 加すれば 「立ち上がり」 は改善されるが、 「立ち下がり」 は改善さ れず、 やはり高速動作は困難である。 高速応答と低電圧という点に おいて、 強誘電性液晶を使用することも考えられるが、 強誘電性液 晶は自発分極を有するため、 その駆動には T N液晶等に比べて多く の電流を必要とするという難点がある。 加えて、 強誘電性液晶にお いては、 温度に依存して消光位の位置が変化するため、 この消光位 の変化を補償する機構が必要となる。

このような温度補償の方法として、 環境温度によって、 その本来 の位置から 「ずれて」 しまった安定位置に合わせて、 種々のデバイ スが必要となり、 液晶デバイスないし光シャツ夕一の構成として複 雑になることが避けがたい。 安定位置に合わせるために使用される デバイスないし方法としては、 例えば、 偏光デバイスや表面安定化 強誘電性液晶デバイス位置を調整する機械的な方法 （特開昭 6 2 — 2 0 4 2 2 9号公報） 、 偏光デバイス間に表面安定化強誘電性液晶 デバイスとそれと同様な温度依存性をもった液晶デバイスを挟み込 み温度依存性を相殺する方法 （特開平 4一 1 8 6 2 3 0号公報） 、 前述の温度依存性が同じ液晶デバィスの代わりに、 1 Z 2波長板の 光学軸方位を表面安定化強誘電性液晶デバイスの温度依存に合わせ て位置調整する等の補償デバイスを挿入する方法 （特開平 4一 1 8 6 2 2 4号公報） 等が知られている。

[特許文献 1 ] 特開昭 6 2— 2 0 4 2 2 9公報

[特許文献 2 ] 特開平 4一 1 8 6 2 3 0公報

[特許文献 3 ] 特開平 4一 1 8 6 2 2 4公報 発明の開示

本発明の目的は、 上記した従来技術の欠点を解消することができ る液晶デバイス （例えば、 光シャツ夕一の機能を有するもの） を提 供することにある。

本発明の他の目的は、 良好な明暗比状態を達成可能な温度補償機 能を有する液晶デバイスを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、 実質的に、 全動作温度範囲にわたって 良好な温度補償機能を有する液晶デバィスを提供することにある。 本発明者は鋭意研究の結果、 印加電場の大きさ、 およびノ又は方 向に応じた光学軸方位の回転が可能な液晶素子 （例えば、 分極遮蔽 型スメクチック液晶 （以下 「P S S— L C D」 と言う） ） を用い、 偏光素子および電圧印加手段と組み合わせて液晶デバイスを構成す ることが、 上記目的の達成のために極めて効果的なことを見出した 本発明の液晶デバィスは上記知見に基づくものであり、 より詳し くは、 透過軸が互いに直交する一対の偏光素子と、 該一対の偏光素 子の間に配置された液晶素子と、 該液晶素子に電圧を印加する電圧 印加手段とを少なくとも含む液晶デバイスであって ；

前記液晶素子が、 一対の基板と、 該一対の基板の間に配置された 液晶材料とを少なく とも含み ； 且つ、 印加電場の大きさ、 および Z 又は方向に応じた光学軸方位の回転が可能な液晶素子であり ； 且つ 前記電圧印加手段が、 前記液晶材料中の液晶分子配向に応じて、 該電圧印加手段から液晶素子に印加すべき電圧を制御可能な電圧印 加手段であることを特徴とするものである。

本発明によれば、 更に、 透過軸が互いに交差する一対の偏光素子 と、 該一対の偏光素子の間に配置された液晶素子と、 該液晶素子と 偏光素子との間の角度を調整するための角度調整手段とを少なく と も含む液晶デバイスであって ；

前記液晶素子が、 一対の基板と、 該一対の基板の間に配置された 液晶材料とを少なく とも含み ； 且つ、 印加電場の大きさ、 および 又は方向に応じた光学軸方位の回転が可能な液晶素子であり ； 且つ 前記角度調整手段が、 前記液晶材料中の液晶分子配向に応じて、 液晶素子と偏光素子との間の角度を制御可能な角度調整手段である ことを特徴とする液晶デバイスが提供される。

本発明によれば、 更に、 透過軸が互いに直交する一対の偏光素子 と、 該一対の偏光素子の間に配置された液晶素子と、 該液晶素子に 電圧を印加する電圧印加手段とを少なく とも含む液晶デバィスであ つて ；

前記液晶素子が、 一対の基板と、 該一対の基板の間に配置された 液晶材料とを少なく とも含む液晶素子であり ； 且つ、 該液晶素子中 の初期分子配向が、 液晶材料に対する配向処理方向に平行またはほ ぼ平行な方向を有し、 且つ液晶材料が、 外部印加電圧の不存在 ( ab sence) 下で、 一対の基板に対して垂直な自発分極を殆ど示さない 液晶素子であり ； 且つ、

前記電圧印加手段が、 前記液晶材料中の液晶分子配向に応じて、 該電圧印加手段から液晶素子に印加すべき電圧を制御可能な電圧印 加手段であることを特徴とする液晶デバイスが提供される。

本発明によれば、 更に、 透過軸が互いに交差する一対の偏光素子 と、 該一対の偏光素子の間に配置された液晶素子と、 該液晶素子と 偏光素子との間の角度を調整するための角度調整手段とを少なく と も含む液晶デバイスであって ；

前記液晶素子が、 一対の基板と、 該一対の基板の間に配置された 液晶材料とを少なくとも含む液晶素子であり ； 且つ、 該液晶素子中 の初期分子配向が、 液晶材料に対する配向処理方向に平行またはほ ぼ平行な方向を有し、 且つ液晶材料が、 外部印加電圧の不存在下で 、 一対の基板に対して垂直な自発分極を殆ど示さない液晶素子であ り ； 且つ、

前記角度調整手段が、 前記液晶材料中の液晶分子配向に応じて、 液晶素子と偏光素子との間の角度を制御可能な角度調整手段である ことを特徴とする液晶デバイスが提供される。

上記構成を有する本発明の液晶デバイスにおいては、 前述したよ うに、 印加電場の大きさ、 および 又は方向に応じた光学軸方位の 回転が可能な液晶素子を特に制限無く使用することができるが、 特 に 「P S S— L C D」 （分極遮蔽型スメクチック液晶） を使用する ことが好ましい。 この P S S— L C Dにおいては、 通常は、 ラビン グ方向に液晶分子が並ぶ傾向がある。 本発明においては、 この光透 過量を、 例えば、 電場の強さでコントロールすることができる。 一般に、 ラビング方向に沿って左右に動くアナログ階調 L C Dで は、 光透過量に温度依存性がある。 本発明においては、 このような 温度依存性を軽減することができる。 上記した P S S— L C Dデバ イス （ P S S— L C D) では、 液晶分子の動きが迅速であるため、 このような温度 存性が比較的に強く出る傾向がある。

従来より使用されている通常の強誘電性 L Cでは、 液晶分子の配 向が （ある閾値を超えた電圧により） 「 2値」 間で変化するのみで ある。 これに対して、 P S S— L C Dでは、 液晶分子の配向の 「傾 き角度」 をアナログ的に変化させることが可能である。 よって、 本 発明においては、 P S S— L C Dが特に好適に使用可能である。 液晶素子を使用する場合、 温度変化によって、 室内 （例えば T V 放送局内） と、 室外とでは、 温度変化により該液晶素子において、 いわゆる 「黒が浮く」 現象が生じる場合がある。 このような黒 （光 透過量の変化においては、 いわば、 分数における 「分母」 に相当す る） の変化は、 特に視覚的に顕著に出ることが知られている。 黒以 外の色 （分数において、 「分母」 でなく 「分子」 に相当する） では 、 光透過量が多少変化しても、 画像に与える影響が小さいことが知 られている。

本発明は、 例えば、 以下の態様を含む。 [ 1 ] 透過軸が互いに直交する一対の偏光素子と、 該一対の偏光 素子の間に配置された液晶素子と、 該液晶素子に電圧を印加する電 圧印加手段とを少なく とも含む液晶デバイスであって ；

前記液晶素子が、 一対の基板と、 該一対の基板の間に配置された 液晶材料とを少なくとも含み ； 且つ、 印加電場の大きさ、 および Z 又は方向に応じだ光学軸方位の回転が可能な液晶素子であり ； 且つ 前記電圧印加手段が、 前記液晶材料中の液晶分子配向に応じて、 該電圧印加手段から液晶素子に印加すべき電圧を制御可能な電圧印 加手段であることを特徴とする液晶デバイス。

[ 2 ] 透過軸が互いに交差する一対の偏光素子と、 該一対の偏光 素子の間に配置された液晶素子と、 該液晶素子と偏光素子との間の 角度を調整するための角度調整手段とを少なく とも含む液晶デバィ スであって ；

前記液晶素子が、 一対の基板と、 該一対の基板の間に配置された 液晶材料とを少なくとも含み ； 且つ、 印加電場の大きさ、 および Z 又は方向に応じた光学軸方位の回転が可能な液晶素子であり ； 且つ 前記角度調整手段が、 前記液晶材料中の液晶分子配向に応じて、 液晶素子と偏光素子との間の角度を制御可能な角度調整手段である ことを特徴とする液晶デバイス。

[ 3 ] 透過軸が互いに直交する一対の偏光素子と、 該一対の偏光 素子の間に配置された液晶素子と、 該液晶素子に電圧を印加する電 圧印加手段とを少なく とも含む液晶デバイスであって ；

前記液晶素子が、 一対の基板と、 該一対の基板の間に配置された 液晶材料とを少なくとも含む液晶素子であり ； 且つ、 該液晶素子中 の初期分子配向が、 液晶材料に対する配向処理方向に平行またはほ ぼ平行な方向を有し、 且つ液晶材料が、 外部印加電圧の不存在 （ab sence) 下で、 一対の基板に対して垂直な自発分極を殆ど示さない 液晶素子であり ； 且つ、

前記電圧印加手段が、 前記液晶材料中の液晶分子配向に応じて、 該電圧印加手段から液晶素子に印加すべき電圧を制御可能な電圧印 加手段であることを特徴とする液晶デバイス。

[4] 透過軸が互いに交差する一対の偏光素子と、 該一対の偏光 素子の間に配置された液晶素子と、 該液晶素子と偏光素子との間の 角度を調整するための角度調整手段とを少なく とも含む液晶デバィ スであって ；

前記液晶素子が、 一対の基板と、 該一対の基板の間に配置された 液晶材料とを少なく とも含む液晶素子であり ； 且つ、 該液晶素子中 の初期分子配向が、 液晶材料に対する配向処理方向に平行またはほ ぼ平行な方向を有し、 且つ液晶材料が、 外部印加電圧の不存在下で 、 一対の基板に対して垂直な自発分極を殆ど示さない液晶素子であ り ； 且つ、

前記角度調整手段が、 前記液晶材料中の液晶分子配向に応じて、 液晶素子と偏光素子との間の角度を制御可能な角度調整手段である ことを特徴とする液晶デバイス。

[ 5 ] 前記液晶素子が、 1 0— 2 VZ mのレベルの印加電場の 大きさ、 および Z又は方向に応じた光学軸方位の回転が可能な液晶 素子である [ 1 ] または [2 ] に記載の液晶デバイス。

[ 6 ] 前記液晶素子が、 1 m s以下のレベルの高速応答が可能な 液晶材料である [ 1 ] 、 [2] または [5] に記載の液晶デバイス

[7 ] 光シャツ夕一の機能を有する [ 1 ] 〜 [6 ] のいずれかに 記載の液晶デバイス。 [ 8 ] 前記液晶素子中の液晶分子配向が、 前記液晶材料の温度に よって表される [ 1 ] 〜 [ 7 ] のいずれかに記載の液晶デバイス。

[ 9 ] 前記液晶材料中の液晶分子配向が、 前記偏光素子の一方か らの出射光の強度によって表される [ 1 ] 〜 [ 8 ] のいずれかに記 載の液晶デバイス。

[ 1 0 ] 透過軸が互いに直交する一対の偏光素子と、 該一対の偏 光素子の間に配置された液晶素子と、 該液晶素子に光を照射する光 発生手段と、 該液晶素子を透過した光を検出する光検出手段とを少 なく とも含む液晶デバイスであって ；

前記液晶素子が、 一対の基板と、 該一対の基板の間に配置された 液晶材料とを少なく とも含む液晶素子であり ； 且つ、

前記液晶素子を透過した光の最小強度を、 光学軸方位の角度とし て測定可能としたことを特徴とする液晶デバイス。

[ 1 1 ] 透過軸が互いに直交する一対の偏光素子と、 該一対の偏 光素子の間に配置された液晶素子と、 該液晶素子に所望の回転角を 与える回転手段と、 該液晶素子に光を照射する光発生手段と、 該液 晶素子を透過した光を検出する光検出手段とを少なく とも含む液晶 デバイスであって ；

前記液晶素子が、 一対の基板と、 該一対の基板の間に配置された 液晶材料とを少なく とも含む液晶素子であり ； 且つ、

前記液晶素子を透過した光の強度が最小となるように前記回転手 段を回転させ、 この回転手段の角度を、 光学軸方位の角度の角度と して測定可能としたことを特徴とする液晶デバイス。 図面の簡単な説明

図 1は、 表面安定化強誘電性液晶における電場無印加状態の光学 軸方位と温度依存性を示す模式平面図である。 図 2は、 表面安定化強誘電性液晶におけるチルト角の温度依存性 の一例を示すグラフである。

図 3は、 P S S— L C Dにおける回転角 0の温度依存性の一例を 示すグラフである。

図 4は、 P S S— L C Dにおける電場無印加状態の光学軸方位を 示す模式平面図である。

図 5は、 P S S— L C Dの電場印加方向と光学軸方位の回転角と 回転方向を示す模式平面図および模式断面図である。

図 6は、 P S S— L C Dにおける温度依存性を示す模式平面図で ある。

図 7は、 P S S— L C Dにおける光シャツ夕一の遮光状態と透過 状態を示す模式断面図である。

図 8は、 P S S— L C Dにおける光シャッターの温度依存性を示 す模式断面図である。

図 9は、 P S S _ L C Dにおける光シャツ夕一の温度依存性によ るコントラス ト比率低下の一例を示すグラフである。

図 1 0は、 P S S— L C D光シャツ夕一における電圧制御による 温度依存性改善方法の一例を示す模式平面面図である。

図 1 1は、 P S S— L C Dによる光シャツ夕一の一例を示す模式 断面図である。

図 1 2は、 P S S— L C Dによる光シャッターの他の例を示す模 式断面図である。

図 1 3は、 P S S— L C D光シャッターにおける素子回転制御に よる温度依存性改善の原理の一例を示す模式平面面図である。

図 1 4は、 P S S— L C Dによる光シャツ夕一 （機械的駆動を利 用した例） の一例を示す模式断面図である。

図 1 5は、 P S S— L C Dによる光シャッター （機械的駆動を利 用した例） の他の例を示す模式断面図である。

図 1 6は、 P S S— L C Dによる光シャッター機械式温度依存性 改善の構成の一例を示す模式斜視図である。

図 1 7は、 P S S— L C Dによる光シャッター機械式温度依存性 改善の構成の他の例を示す模式断面図である。

図 1 8は、 P S S— L C Dによる光シャツ夕一印加電圧制御によ る温度依存性改善実施例の結果を示すものである。

図 1 9は、 P S S— L C Dによる光シャッター印加電圧制御によ る温度依存性改善の一例を示すグラフである。

図 2 0は、 三角波電圧印加の下での分子配向スイッチングの間の 分極スイッチング電流の例を示すグラフである （測定条件 ： 2 4 C での 0. 1 H z， 1 0 V三角波） 。

図 2 1 は、 従来の S S F L C Dパネルの場合におけるスィッチン グの間の分極スイッチングピーク電流の例を示すグラフである （測 定条件 ： 2 4 Cで 0. 1 H z , 5 V) 。

図 2 2は、 P S— V— F L C Dの c 一ダイレク夕プロファイルを 説明するための模式図である。

図 2 3は、 積層パネルのラビング角を説明するための模式図であ る。

図 2 4は、 本発明において使用可能な、 光学軸方位の厳密な測定 に好適な要素の一例の構成 （測定系） を示す模式斜視図である。 図 2 5は、 本発明の実施例において作製した P S S— L C Dセル の一例を示す模式斜視図である。

図 2 6は、 本発明の実施例において得られた制御電圧曲線の一例 を示すグラフである。

図 2 7は、 本発明の実施例において得られた制御回転角曲線の一 例を示すグラフである。 発明を実施するための最良の形態

以下、 必要に応じて図面を参照しつつ本発明を更に具体的に説明 する。 以下の記載において量比を表す 「部」 および 「％」 は、 特に 断らない限り質量基準とする。

(液晶デバイスの態様一 1 )

本発明の一態様においては、 液晶デバイスは、 透過軸が互いに直 交する一対の偏光素子と、 該一対の偏光素子の間に配置された液晶 素子と、 該液晶素子に電圧を印加する電圧印加手段とを少なく とも 含む。 該液晶素子は、 一対の基板と、 該一対の基板の間に配置され た液晶材料とを少なくとも含む液晶素子であり、 且つ、 液晶材料が 、 印加電場の大きさ、 および 又は方向に応じた光学軸方位の回転 が可能な液晶素子である。 更に、 前記電圧印加手段は、 前記液晶材 料中の液晶分子配向に応じて、 該電圧印加手段から液晶素子に印加 すべき電圧を制御可能な電圧印加手段である。

(液晶デバイスの態様一 2 )

本発明の他の態様において、 液晶デバイスは、 透過軸が互いに交 差する一対の偏光素子と、 該一対の偏光素子の間に配置された液晶 素子と、 該液晶素子と偏光素子との間の角度を調整するための角度 調整手段とを少なく とも含む液晶デバイスである。 該液晶素子が、 一対の基板と、 該一対の基板の間に配置された液晶材料とを少なく とも含む液晶素子であり、 且つ、 液晶材料が、 印加電場の大きさ、 および 又は方向に応じた光学軸方位の回転が可能な液晶素子であ る。 更に、 前記角度調整手段が、 前記液晶材料中の液晶分子配向に 応じて、 液晶素子と偏光素子との間の角度を制御可能な角度調整手 段である。

( P S S - L C D )

本発明 （例えば、 上記した 2つの態様を含む） においては、 上記 液晶材料として、 後述する特性を有する P S S— L C D (分極遮蔽 型スメクチック液晶） 、 すなわち、 前記液晶材料中の初期分子配向 が、 液晶材料に対する配向処理方向に平行またはほぼ平行な方向を 有し、 外部印加電圧の不存在下で、 一対の基板に対して垂直な自発 分極を殆ど示さない液晶素子が特に好適に使用可能である。

(本発明の原理）

以下、 本発明の原理を、 必要に応じて、 従来の温度補償方法との 比較で述べる。 （液晶デバイスの一例）

液晶デバイスの実用例として次の一例を挙げる。 立体映像表示の 技術で、 スリッ ト型のインテグラル · フォ トグラフィ方式ともいえ る表示方法がある。 この表示方法においては、 短冊状に配置された 異なる視点から見た三次元映像を順次表示して、 人間の眼の残像時 間内に複数の異なる視点の三次元映像を残像させて立体像と認識さ せる。

このインテグラル · フォ トグラフィ技術においては、 短冊状に配 置された三次元映像を順次表示させるために、 短冊状の高速光シャ ッタ一を用いている。 短冊のピッチは、 一般的な F P D (フラッ ト パネル · ディスプレイ） の画素ピッチと同程度と非常に狭いもので あり、 また、 人間の眼の残像時間である 1 Z 3 0秒程度に複数枚の 映像を順次表示するため、 非常に高速なシャツ夕リング時間に追従 するデバイスが必要となる。

例えば、 1 3 0秒に 8枚の異なる視野の映像を順次表示すると 、 一枚あたり約 4 . 2ミ リ秒の透過時間となる。 このような微小な 領域での高速なシャツ夕一動作を行う用途において、 同じく微小な 領域での調光により映像表示を行う液晶ディスプレイ技術を応用す ることが最適である。 しかしながら、 上記のような約 4 . 2 ミ リ秒 の透過時間を実現するには、 立ち上がりと立ち下がり時間が 1 ミ リ 秒以下の応答速度が必要となり、 従来の一般的な TN液晶を使った 光シャツ夕一において実現は困難である。

近年になって開発されたポリマー分散液晶を用いた場合には、 数 ミ リ秒と高速な応答を得ることも可能とされているが、 1 0 0 V程 度の印加電圧と周囲温度を 1 0 0 程度に上げて液晶粘性を低下さ せる必要がある。 また、 散乱により遮光をおこなうため、 直視での コントラス ト比は低いという短所がある。

立ち上がりと立ち下がりが数百マイクロ秒と高速である表面安定 化強誘電性液晶を使用することにより応答速度の問題は解決するこ とができるとされている。 しかしながら、 図 1の模式平面図、 およ び図 2のグラフに示す通り、 光シャツ夕においては、 一般に、 透過 と遮光の双安定位置角度 （チル卜角） が素子温度によって変化して しまうため、 このような温度の影響を補償する機構が必要となる。 (P S S— L C Dを用いた場合）

本出願人が、 先に提案した分極遮蔽型スメクチック液晶表示 （P S S— L C D) 技術 （この P S S— L C Dの詳細については、 例え ば、 特表 2 0 0 6 - 5 1 5 9 3 5号公報を参照することができる） においては、 例えば、 4 0 0マイクロ秒での電気光学応答が可能で 、 且つ低電圧で連続的階調表示可能な技術である。

また、 一般的な強誘電性液晶よりも配向の均一性が良いため、 局 所的にはコントラス トが高く P S S— L C Dにおいては、 大型化し た場合でも面内の光学軸方向のばらつきが少ないという特徴がある しかしながら、 同じくスメクチック液晶を使用している表面安定 化強誘電性液晶表示と似た温度依存性が、 この P S S— L C Dにお いても観察される。 図 3のグラフは、 P S S— L C D素子に土 5 V の方形波を印加したときの回転角 0の温度依存性の一例を示す。 こ の図 3に示すように、 前述の表面安定化強誘電性液晶のチルト角の 温度依存性に比べて、 P S S— L C Dにおける回転角 Θの温度依存 性は緩やかではあるが、 温度変化に対し回転角が変化していること が理解できょう。

従来の階調表示 P S S— L C Dにおいて、 透過軸が直交した 2枚 の偏光板間 （クロスニコル下） に P S S _ L C D素子を配置し、 図 4に示す通り、 電場がかかっていないときの光学軸方位と、 どちら か一方の偏光板の透過軸と平行になるように配置する。 このような 系に光を入射したとき、 第一の偏光板で直線偏光になった光は、 液 晶層の複屈折の作用を受けず、 第二の偏光板で遮断されてしまい透 過光は最小となる。 図 5で示すように、 電場を印加した場合、 電場 方向により、 回転角は、 回転角 1、 あるいは回転角 2の状態となり 、 複屈折の作用により光が透過してくる。

上記の回転角 0は電場強度によって決まり、 透過率はアナログ階 調で制御することができる。 このときの透過光量は次の式 （ 1 ) で 与えられ、 回転角 0が ± 4 5度且つ A n dが λ Ζ 2の時には最大の 透過光量となる。

式 （ 1 )

I = I_o -sin²(20 )-sin²(~) しかしながら、 この回転角には前述したように温度依存性があり

、 同一の電場強度であっても左右の回転角は、 図 6で示す通り、 高 温において小さく、 低温において大きくなる （すなわち、 図 6中の

「回転角の変化」 との表示で示すように、 素子温度が変化すると、 印加電場強度が同じであっても、 回転角が変化する） 傾向がある。 このため、 同一電場強度であっても素子温度により透過率が変化し 、 高温において明暗比 （コントラス ト比） が低下してしまう可能性 がある。

(光シャツ夕の動作例）

以下、 本発明の光シャツ夕の好適な一態様の動作について説明す る。

例えば、 図 7 ( a ) に示すように、 透過軸が直交した 2枚の偏光 板間に P S S— L C D素子を配置し、 印加すべき 2電場方向の一方 の電場が印加されて、 その電場強度に応じた回転角 0の分だけ回転 した光学軸方位と偏光板の一方の透過軸と平行すると、 遮光されて 透過光が最小となる。 このときを光シャツ夕一の 「遮光状態」 とす る。

そして、 図 7 ( b ) に示すように、 上記の 「遮光状態」 とは逆の 電場方向を印加して、 その電場強度に応じた回転角 Θの分だけ回転 した光学軸方位をとり、 光が透過される。 このときを光シャッター の 「透過状態」 とする。

この透過状態と遮光状態時の液晶配向は、 電場無印加状態の液晶 配向に比べて極めて良く、 透過状態においてより透過光量が増え、 遮光状態において遮光率が上昇する。 しかしながら、 この配置状態 において図 8で示すように、 素子温度が変化すると、 印加電場が同 じでも P S S— L C D素子の光学軸方位の回転角が変化してしまい 、 図 8 ( a ) の遮光状態で光が漏れ、 図 8 ( b ) の透過状態におい て透過光量が減る可能性がある。

図 9のグラフは、 3 0 で遮光状態を合わせたときの温度依存性 を示したものであるが、 温度が上がるにつれてコントラス ト比が低 下することがわかる。 このようなコントラス ト比の低下を解決する ため、 図 1 0の模式断面図に示すように、 動作温度範囲で最も光学 軸方位の回転角 0が小さくなる温度に設定し、 その時の 2電場方向 の一方が印加されて回転した光学軸方位と偏光板の一方の透過軸と 平行にする （図 1 0中、 「最大回転角」 との表示は、 「本来開く こ とが出来る最大回転角」 との意味である） 。

この図 1 0のようにすることにより、 温度が変化して光学軸方位 の回転角 0が大きくなつても、 印加する電場強度を弱くすることに より回転角 0を小さくでき、 それにより偏光板の透過軸と光学軸方 位をあわせ、 遮光状態と透過状態の回転角度を一定にすることがで さる。

動作温度範囲で最も小さな回転角 0の左右の合計が 4 5度以上で ある場合、 前述の制御をすることにより、 全動作温度範囲において 光学軸方位の回転角の左右の合計を 4 5度に調整して透過状態を最 大の透過光量に保つことができる。

(回転角 Θ調整のための構成）

上記の回転角 Θ調整のための構成として、 図 1 1〜 1 2の装置構 成、 および全体動作の詳細を説明する。

先ず、 図 1 1の模式側面図の構成にて一例を説明する。

図 1 1 を参照して、 直交に配置された偏光板の間に P S S— L C Dを配置する。 この P S S— L C Dには、 サーミス夕や白金抵抗等 の温度センサー素子が取り付けられており、 逐次 P S S— L C Dの 温度情報を取得する。 取得した温度情報は、 制御部に記録された測 定温度に対する P S S— L C Dへの印加電場情報と照合する。

この制御部に記録された印加電場情報は、 あらかじめ測定温度に 対して P S S— L C D素子の遮光状態が最小の透過光量、 透過状態 が最大の透過光量となる印加電場を測定しておいた情報である。 従 つて、 P S S _ L C Dに照合した電場強度が印加されるように制御 することにより、 常に遮光状態が最小の透過光量、 透過状態が最大 の透過光量の状態を再現することができる。

別の一例として図 1 2の模式側面図の構成について説明する。 直 交に配置された偏光板の間に P S S— L C D素子を配置する。 出射 光側には、 フォ トダイオードゃフォ ト トランジスタ等の光センサ一 素子に透過光が入射するように取り付けられており、 逐次透過光量 情報を取得する。 取得した透過光量が遮光状態時には最小透過光量 であるか、 透過状態時では最大透過光量であるかを判断し、 そうで ない場合には P S S— L C D素子に印加する電場強度を変化させて 透過光量を取得するというような、 フィードバック制御を行う。 こ のような構成とすることにより、 遮光状態と透過状態を定常的に最 適状態に保つことができる。

実用的には、 光学軸方向と偏光板の透過軸との角度が近くなると 透過光量の差が小さくなり、 透過状態を見ているような大きなレン ジで小さな光量差を感知することの困難性が増大する傾向があるた め、 遮光状態の透過光量で最小になるように電場印加を調整するほ うが、 調整精度の点で望ましい。 これは、 温度センサーも用いた方 法で記憶する、 印加すべき制御電圧の測定においても同様である。 これら、 光センサーや温度センサーは、 素子温度変化の時間的変化 量や頻度から、 コス トに見合った応答速度のものを選ぶことができ る。

透過状態の最大透過光量の変化を意に介する必要がない場合、 機 械的に回転角 Θ を合わせることにより、 遮光状態の透過光量を最小 にすることも可能である。 直交した 2枚の偏光板間に P S S— L C D素子を配置した場合、 印加する 2電場方向の一方が印加されて回 転した光学軸方位と偏光板の一方の透過軸と平行となるように、 P S S— L C D素子を回転させる図 1 3 ( b ) のような機械機構、 ま たは直交の関係を保ったまま 2枚の偏光板を回転させる図 1 3 ( c ) のような機械機構にすることにより、 遮光状態の透過光量を最小 にすることが出来る （なお、 図 1 3 ( a ) 中、 「温度変化によって 小さくなつた回転角 0」 との表示は、 「温度変化によって小さくな つてしまった回転角 Θ」 との意味である） 。

(回転機構）

上記の回転機構の構成として、 図 1 4〜 1 6の装置構成、 および 全体動作の詳細を説明する。

例えば、 回転機構として、 図 1 6に示すようなサーボモー夕によ り回転させる方法、 圧電素子により傾ける方法等をとることができ る。 この場合の回転角の調整の一例について、 図 1 4の模式側面図 の構成の一例である図 1 6のサーポモータを用いた例を説明する。 図 1 6を参照して、 直交に配置された偏光板の間に P S S— L C D素子を配置する。 この P S S— L C D素子には、 サ一ミス夕や白 金抵抗等の温度センサー素子が取り付けられており、 逐次 P S S— L C D素子の温度情報を取得する。 取得した温度情報は、 制御部に 記録された測定温度に対する直交した偏光板の P S S— L C D素子 に対する角度情報と照合する。

この制御部に記録された角度情報は、 あらかじめ測定温度に対し て P S S— L C D素子の遮光状態が最小の透過光量となる角度を測 定しておいた情報である。 従って、 直交した偏光板が照合した角度 になるようにサーポモータ回転を制御することにより、 遮光状態が 最小の透過光量の状態を再現することができる。

別の一例として、 図 1 5の模式側面図の構成について説明する。 直交に配置された偏光板の間に P S S— L C D素子を配置する。 出 射光側には、 フォ トダイオードやフォ ト トランジスタ等の光センサ 一素子に透過光が入射するように取り付けられており、 逐次透過光 量情報を取得する。 取得した透過光量から、 遮光状態が最小の透過 光量であるかを判断し、 そうでない場合には P S S— L C D素子を ァクチユエ一夕一により回転させて、 再度透過光量を取得するとい うようなフィードバック制御を行う。 このような構成とすることに より、 遮光状態を定常的に最適状態に保つことができる。

素子温度変化が急激でない場合は、 制御動作頻度が少なくなるた め、 機械的機構揺動による磨耗 · 振動 · 騒音の点で、 実質的に問題 にはならない。

(外形が変位する素子の利用）

上記機械式に加えて、 温度に依存して外形が変位する素子を利用 することにより、 温度測定と同時に、 偏光板、 あるいは液晶素子を 回転させ、 ないしは傾けることができる。

このような外形が変位する素子を利用する構成の一例として、 図

1 7の模式図の構成について説明する。

図 1 7を参照して、 図 1 4や図 1 5の P S S— L C Dや偏光板を 回転させるァクチユエ一夕一として、 バイメタルを利用する。 バイ メタルは、 熱膨張率が違う 2枚の金属板を張り合わせた素子で、 温 度によって変形する性質がある。 この変形量は温度に依存するため 、 温度計や温度調節装置に利用されている。

これらの装置と同様に、 温度による変形をァクチユエ一夕一とす ることにより、 温度測定と同時に、 偏光板、 あるいは P S S— L C Dを回転ないしは傾けることができる。

図 1 7の模式図では、 温度によってバイメタルが変位してピス ト ンを上下させるように配置している。 このまま、 偏光板、 あるいは P S S— L C Dへ伝達して回転させても、 バイメタルと P S S - L C Dの温度依存性が合わずに遮光状態で最小の透過光量に制御する ことができない。 そこで、 ピス トンと P S S— L C Dとの間に、 バ ィメタル変位と P S S— L C Dの温度依存性曲線を対応させる、 温 度依存曲線変換板を挿入する。 このような構成とすることにより、 温度補償部分において電気信号回路を一切廃した形で遮光状態を最 小の透過光量に制御することができる。 この方法は、 構造が単純で あり、 電気回路関係の故障を一切排除できるため、 信頼性が高いと いう利点がある。

(手動による調整）

また、 素子温度の変化の頻度が低い場合、 目視にて遮光状態の透 過光量を見ながら、 手動にて偏光板、 あるいは液晶素子を回転およ び 又は傾けることにより、 遮光状態の透過光量を最小にすること もできる。 また、 使用素子温度が決まっている場合、 偏光板、 ある いは液晶素子をあらかじめ使用素子温度に合わせて回転 · 傾けてお き、 使用素子温度に合わせて付け替えることにより、 遮光状態の透 過光量を最小にすることができる。

上述した本発明の液晶デバイスの基本概念は、 使用する液晶材料

(例えば、 P S S— L C D ) の特有な電気光学応答を用いて、 例え ば、 液晶デバイス （例えば、 光シャツ夕一の機能を有する） 構成に することにより、 高速応答性は保ちつつ、 高透過率 · 高遮光率 · 高 コントラス ト比の光シャッターを可能とすることにある。 上述した 説明においては、 説明の便宜上、 主に P S S— L C Dを用いる態様 について述べてきたが、 上述した本発明の方式を適用するために印 加電場の大きさ、 および Z又は方向に応じた光学軸方位の回転を有 する電気光学素子を構成可能な液晶材料であれば、 P S S— L C D に関わらず、 本発明の方法を適用することが可能である。 本発明の 効果を更に効果的に発揮させる点からは、 充分な速度での応答時間 が可能な液晶材料であることが好ましい。

(偏光素子）

本発明に使用可能な偏光素子としては、 従来より液晶デバイスを 構成するために使用されている偏光素子を、 特に制限なく使用する ことができる。 また、 その形状、 サイズ、 構成要素等も、 特に制限 されない。

(好適な偏光素子）

本発明において好適に使用可能な偏光素子としては、 例えば、 以 下のものを挙げることができる。

π—セル ： Molecular Crystals and Liquid Crystals誌、 V o 1 . 1 1 3 , 3 2 9ページ （ 1 9 8 4 ) , Phil Bos and K. R. Kehler- Beran

(液晶素子）

本発明の態様による液晶素子は、 一対の基板と、 該一対の基板の 間に配置された液晶材料とを少なく とも含む。

(液晶材料）

本発明においては、 本発明の方式を適用するために、 および印加 電場の大きさ、 および Z又は方向に応じた光学軸方位の回転を有す る電気光学素子を構成可能な液晶材料である限り、 特に制限なく使 用することができる。 本発明において、 ある液晶材料が使用可能か 否かは、 以下の 「光学軸方位の回転の確認方法」 で確認することが できる。 また、 本発明において所定の高速応答が可能な観点から好 適に使用可能であるように、 ある液晶材料が充分な速度での応答が 可能か否かは、 以下の 「応答時間の確認方法」 で確認することがで さる。

(光学軸方位の回転の確認方法）

液晶素子としての光学軸方位の回転の測定方法としては、 偏光子 が検光子に垂直に配置されるクロスニコル配置中に液晶素子を置く 場合、 光学軸が検光子の吸収軸と一致する場合に透過光の強度が最 小になる。 従って、 クロスニコル配置中で透過光の最小強度が得ら れる角度が光学軸方位の角度となる。 この時、 液晶素子には電場が 印加されていない状態にある。 これを基準角度として、 液晶素子に 電場を印加して、 クロスニコル配置中での透過光量の最小強度が得 られる角度を探す。 電場印加して最小強度になる角度が存在し、 上 述の基準角度からずれた角度にその最小強度になる角度となり、 電 場の大きさ又は方向を変化させた時に変化量に応じた回転角の増減 が見られれば、 光学軸方向が回転していると確認できる。 確認ずる ための装置例としては、 光学軸方位の確認方法と同様に屋^ _の構 成で確認することができる。

(応答時間の確認方法）

液晶素子に光学軸方位の回転が見られる場合、 この回転の速さが 応答時間にあたる。 偏光子が検光子に垂直に配置されるクロスニコ ル配置中に透過光量が最小になるような角度で液晶素子を配置し、 液晶素子に電場を印加する。 電場印加によって光学軸方位が回転す るため、 透過光量が変化する。 従って、 この透過光量の変化度合い が回転の変化度合いとなる。 電場を印加しない状態の透過光量を 0

%として、 電場印加によって変化して最終的に定常状態となった透 過光量を 1 0 0 %とした時、 電場を印加しない状態から電場を印加 して透過光量が 1 0 %から 9 0 %になるまでの時間を立ち上がり応 答時間、 電場を印加した状態から電場の印加をやめて透過光量が 9 0 %から 1 0 %になるまでの時間を立ち下がり応答時間とする。 例 えば、 P S S— L C Dにおいては、 立ち上がり応答時間、 立ち下が り応答時間ともに 4 0 0 s程度である。 確認するための装置例と しては、 後述する 「光学軸方位の確認方法」 の場合と同様に、 壓^ _ 丄の構成で確認することができる。

( P S S - L C D )

本発明において好適に使用可能な液晶材料は、 P S S _ L C D、 すなわち、 該液晶材料中の初期分子配向が配向処理方向に対してほ ぼ平行な方向を有し、 且つ液晶材料が、 実質的に、 外部印加電圧の 不存在下で、 一対の基板に対して少なく とも垂直な自発分極を全く 示さないものである。

(初期分子配列）

本発明において、 液晶材料中の初期分子配向 （または方向） では 、 液晶分子の長軸は液晶分子に対する配向処理方向にほぼ平行な方 向を有する。 液晶分子の長軸が配向処理方向に対してほぼ平行な方 向を有するという事実は、 例えば、 以下のやり方で確認することが できる。 本発明による液晶素子が望ましい表示性能を示すことを可 能とするために、 以下の方法により測定されるラビング方向と液晶 分子の配向方向間の角度 （絶対値） は、 好ましくは、 3 ° 以下、 更 に好ましくは 2 ° 以下、 特に 1 ° 以下であることが可能である。 厳 密な意味で、 ポリイミ ド膜等のポリマー配向膜がラビングを受ける 場合、 複屈折がポリイミ ド最表層に誘発され、 それによつて遅相軸 を与えることは知られている。 更に、 一般に、 液晶分子の長軸は遅 相軸に平行に配向することは知られている。 ポリマー配向膜の殆ど すべてに関して、 ある種の角度ずれがラビング方向と遅相軸間で起 こることは知られている。 一般に、 ずれは比較的小さく、 約 1 〜 7 度であることが可能である。 しかしながら、 この角度のずれは、 極 端な例として、 ポリスチレンの場合のように 9 0度であることがで きる。 従って、 本発明において、 ラビング方向と液晶分子の長軸 （ すなわち、 光軸） の配向方向間の角度は、 好ましくは、 3 ° 以下で あることが可能である。 この時点で、 液晶分子の長軸と、 ラビング 等によりポリマー （ポリイソミ ド等） 、 ポリマー配向膜中に提供さ れる遅相軸の配向方向は、 好ましくは、 3 ° 以下、 更に好ましくは 2 ° 以下、 特に 1 ° 以下であることが可能である。

上述のように、 本発明において、 配向処理方向は、 液晶分子長軸 の配向方向を決める遅相軸 （ポリマー最表層における） の方向を指 す。

<液晶分子に対する初期分子配向状態を測定する方法 >

一般に、 液晶分子の長軸は、 光軸とよく一致する。 従って、 偏光 子が検光子に垂直に配置されるクロスニコル配置中に液晶パネルを 置く場合、 透過光線の強度は、 液晶の光軸が検光子の吸収軸とよく 一致する場合に最小となる。 初期配向軸の方向は、 液晶パネルが透 過光線の強度を測定しつつクロスニコル配置中で回転する方法によ り測定することができ、 それによつて、 透過光線の最小強度を与え る角度を測定することができる。

ぐ液晶分子長軸方向と配向処理方向との平行度を測定する方法 > ラビング方向は設定角により決定され、 ラビングにより提供され るポリマー配向膜最表層の遅相軸は、 ポリマー配向膜の種類、 膜製 造方法、 ラビング強度、 等により決定される。 従って、 消光位が遅 相軸の方向と平行に提供される場合、 分子長軸、 すなわち、 分子光 軸が遅相軸の方向に平行にあることが確認される。

(自発分極）

本発明において、 初期分子配向では、 自発分極 （強誘電性液晶の 場合の自発分極に類似している） は、 少なく とも、 基板に垂直であ る方向に対しては発生しない。 本発明において、 「実質的に自発分 極を提供しない初期分子配向は、 自発分極が発生しないものである 」 は、 例えば、 以下の方法により確認することができる。

ぐ基板に垂直な自発分極の存在を測定する方法 >

液晶セル中の液晶が自発分極を有する場合、 特に、 自発分極が初 期状態における基板方向、 すなわち、 初期状態における電場方向 （ すなわち、 外部電場がない場合の） に垂直な方向に発生する場合に おいて、 低周波数三角波電圧 （約 0 . 1 H z ) が液晶セルに印加さ れる時、 印加電圧の正から負へ、 または負から正への極性変化と共 に、 自発分極の方向は上方方向から下方方向へ、 または下方方向か ら上方方向へ反転する。 こうした反転と共に、 実際の電荷が輸送さ れる （すなわち、 電流が発生する） 。 自発分極は、 印加電場の極性 が反転する時だけ反転する。 従って、 図 2 0に示されるようにピー ク状電流が現れる。 ピーク状電流の積分値は、 輸送しょうとする全 量電荷、 すなわち、 自発分極の強度に対応する。 この測定で非ピー ク状電流が観察される場合、 自発分極反転の発生がないことは、 直 接、 こう した現象により証明される。 更に、 図 2 1 に示されるよう な電流の直線的な増加が観察される場合、 液晶分子の長軸が、 電場 強度の増加に応じて、 それらの分子配向方向において連続的にまた は引き続き変化することが見出される。 換言すれば、 図 2 1 に示さ れるようなこのケースでは、 印加される電場強度に応じて、 誘導分 極等のために分子配向方向の変化が起こることが見出されてきた。

(基板）

本発明において使用可能な基板は、 それが上述の特定 「初期分子 配向状態」 を与えることができる限り、 特に限定されない。 換言す れば、 本発明において、 適する基板は、 L C Dの使用法または用途 、 その材料およびサイズ、 等の観点から適切に選択することができ る。 本発明において使用可能な特定例としては、 以下のものが挙げ られる。

その上にパターン化透明電極 （ I T O等） を有するガラス基板 非晶質シリコン T F Tアレイ基板

低温ポリシリコン T F Tアレイ基板

高温ポリシリコン T F Tアレイ基板

単結晶シリコンアレイ基板

(好ましい基板例）

これらの中で、 本発明が大型液晶表示パネルに適用される場合に おいて、 以下の基板を用いることは好ましい。

非晶質シリコン T F Tアレイ基板

( P S S— L C D材料）

本発明において好適に使用可能な P S S— L C D液晶材料は、 そ れが上述の特定 「初期分子配向状態」 を与えることができる限り、 特に限定されない。 換言すれば、 本発明において、 適する液晶材料 は、 物理的特性、 電気または表示性能、 等の観点から適切に選択す ることができる。 例えば、 文献に例示されるような種々の液晶材料 (種々の強誘電性または非強誘電性液晶材料を含む） は、 一般に、 本発明において用いることが可能である。 本発明において、 用いる ことができるこうした液晶材料の特定の好ましい例には、 以下が挙

(好ましい液晶材料の例）

これらの中で、 本発明が投影型液晶ディスプレイに適用される場 合、 以下の液晶材料を用いることが好ましい。

(配向膜） 本発明において使用可能な配向膜は、 それが上述の特定 「初期分 子配向状態」 を与えることができる限り、 特に限定されない。 換言 すれば、 本発明において、 適する配向膜は、 物理的特性、 電気また は表示性能、 等の観点から適切に選択することができる。 例えば、 文献に例示されるような種々の配向膜は、 一般に、 本発明において 用いることが可能である。 本発明において、 用いることができるこ うした配向膜の特定の好ましい例には、 以下が挙げられる。

ポリマ一配向膜 ： ポリイミ ド、 ポリアミ ド、 ポリアミ ド一イミ ド 無機配向膜 ： S i 〇₂、 S i O、 T a ₂〇₅、 等

(好ましい配向膜例）

これらの中で、 本発明が投影型液晶ディスプレイに適用される場 合、 以下の配向膜を用いることは好ましい。

無機配向膜

本発明において、 上述の基板、 液晶材料、 および配向膜として、 必要に応じて、 日刊工業新聞社 （日本、 東京） 発行の " L u i d C ry s t a l Dev i ce Handbook" ( 1 9 8 9 ) に記載されているそれぞれの 項目に対応する材料、 成分または構成要素を用いることは可能であ る。

(他の構成要素）

本発明による液晶ディスプレイを構成するために用いられる透明 電極、 電極パターン、 マイクロカラ一フィルタ、 スぺ一サ、 および 偏光子等の他の材料、 構成要素または成分は、 それらが本発明の目 的に反しない限り （すなわち、 それらが上述の特定 「初期分子配向 状態」 を与えることができる限り） 、 特に限定されない。 加えて、 本発明において使用可能である液晶表示素子を製造するための方法 は、 液晶表示素子が上述の特定 「初期分子配向状態」 を与えるため に構成されるべきであることを除き、 特に限定されない。 液晶表示 素子を構成するための種々の材料、 構成要素または成分の詳細に関 しては、 必要に応じて、 日刊工業新聞社 （日本、 東京） 発行の "Li quid Crystal Device Handbook" ( 1 9 8 9 ) を参照することは可 能である。

(特定の初期配向を実現するための手段）

こうした配向状態を実現するための手段または方策は、 それが上 述の特定の 「初期分子配向状態」 を実現することができる限り、 特 に限定されない。 換言すれば、 本発明において、 適する特定の初期 配向を実現するための手段または方策は、 物理的特性、 電気または 表示性能、 等の観点から適切に選択することができる。

以下の手段は、 好ましくは、 本発明が大型テレビパネル、 小型高 解像度表示パネル、 および直視型ディスプレイに適用される場合に 用いることが可能である。

(初期配向を与えるための好ましい手段）

本発明者らの知見によれば、 上述の適する初期配向は、 以下の配 向膜 （焼成により形成される配向膜の場合、 その厚さは焼付け後の 厚さで示される） およびラビング処理を用いることにより、 容易に 実現することが可能である。 他方、 通常の強誘電性液晶ディスプレ ィにおいて、 配向膜の厚さは 3， 0 0 O A (オングス トローム） 以 下、 ラビング強度 （すなわち、 ラビングの押し込み量） は 0. 3 m m以下である。

配向膜の厚さ ： 好ましくは 4 , 0 0 0 A以上、 更に好ましくは 5 , 0 0 0 A以上 （特に、 6， 0 0 0 A以上）

ラビング強度 （すなわち、 ラビングの押し込み量） ： 好ましくは 0. 3 mm以上、 更に好ましくは 0. 4 mm以上 （特に、 0. 4 5 mm以上）

上述の配向膜厚さおよびラビング強度は、 例えば、 後述する製造 例 1 に記載されるような方法で測定することが可能である。

(使用可能な P S S— L C D—別の態様 1 )

本発明においては、 下記の構成を有する P S S— L C Dも、 好適 に使用することができる。

少なくとも一対の基板と、 一対の基板の間に配置された液晶材料 と、 一対の基板の外側に配置された一対の偏光フィルムを含む液晶 素子であって ； 該一対の偏光フィルムの一つは液晶材料に対する配 向処理方向に平行またはほぼ平行な初期分子配向を有し、 一対の偏 光フィルムの他方は液晶材料に対する配向処理方向に垂直な偏光吸 収方向を有し、 且つ

液晶素子は外部印加電圧の不存在下で消光角を示す P S S— L C D。

こうした態様による液晶ディスプレイは、 上述のものに加えてそ の消光位が実質的に温度依存性を有しないという利点を有する。 従 つて、 この態様において、 コントラス ト比の温度依存性を比較的小 さくすることが可能である。

偏光フィルムの偏光吸収軸方向が実質的に液晶材料の配向処理方 向に並べられる上述の関係において、 偏光フィルムの偏光吸収軸と 液晶材料の配向処理方向間の角度は、 好ましくは 2 ° 以下、 更に好 ましくは 1 ° 以下、 特に 0 . 5 ° 以下であることが可能である。 加えて、 液晶素子が外部印加電圧の不存在下での消光位を示す現 象は、 例えば、 以下の方法により確認することが可能である。

<消光位を確認する方法 >

試験しょうとする液晶パネルを、 クロスニコル関係において配置 される偏光子と検光子の間に挿入し、 透過光の最小光量を与える角 度を、 液晶パネルが回転している間に測定する。 このように測定さ れた角度が消光位の角度である。 (使用可能な P S S— L C D—別の態様 2 )

本発明においては、 下記の構成を有する P S S— L C Dも、 好適 に使用することができる。

一対の基板と、 該一対の基板の間に配置された液晶材料とを少な く とも含む液晶素子であって ； 該一対の基板を通過する電流は、 実 質的に、 連続的、 線形に変化する電圧波形が液晶素子に印加される 場合、 ピーク状電流を全く示さない P S S— L C D。

一対の基板を通過する電流が、 実質的に、 その強度が連続的、 線 形に変化する電圧波形の印加下でピーク状電流を示さないことは、 例えば、 以下の方法により確認することが可能である。 この態様に おいて、 「電流が実質的にピーク状電流を示さない」 は、 液晶分子 配向変化において、 自発分極が少なく とも直接的なやり方で液晶分 子配向変化に関与しないことを意味する。 こう した態様による液晶 ディスプレイは、 上述のものに加えて、 それが能動駆動素子の中で も非晶質シリコン T F Tアレイ素子等の最低の電子移動度を有する 素子においてさえ、 充分な液晶駆動を可能とする利点を有する。 液晶それ自体がかなり高い表示性能を示すことができる時でさえ 、 その能力が比較的大きい場合、 こうした液晶を、 電子移動度に関 する限定を有する非晶質シリコン T F Tアレイ素子を用いることに よって駆動することは難しい。 結果として、 高品質表示性能を与え ることは実際上不可能である。 このケースにおいてさえ、 液晶を駆 動する能力の観点から、 非晶質シリコンよりも大きな電子移動度を 有する低温ポリシリコンおよび高温ポリシリコン T F Tアレイ素子 、 または、 最大電子移動度を与えることができる単結晶シリコン （ シリコンウェハー） を用いることにより、 充分な表示性能を与える ことは可能である。 他方、 非晶質シリコン T F Tアレイは、 製造コ ス トの観点から経済的に有利である。 更に、 パネルのサイズが増大 する場合、 非晶質シリコン T F Tアレイの経済的利点は、 他のタイ プの能動素子よりも一段と大きい。

<ピーク状電流を確認する方法 >

約 0 . 1 Η ζ の極端に低い周波数を有する三角波電圧を、 試験し ようとする液晶パネルに印加する。 液晶パネルは、 こうした印加電 圧を、 D C電圧がほぼ線形に増大し減少するように感じるであろう 。 パネル中の液晶が強誘電性液晶相を示す場合、 光学応答、 および 電荷移動状態は、 三角波電圧の極性に応じて決まるが、 しかしなが ら、 実質的に三角波電圧の頂点値 （または ρ— ρ値） には依存しな い。 換言すれば、 自発分極の存在のために、 液晶の自発分極は、 印 加電圧の極性が負から正へ、 または正から負へ変わる場合のみに、 外部印加電圧と連結される。 自発分極が反転する場合、 電荷は、 パ ネル内部でピーク状電流を生成するように一時的に移動する。 反対 に、 自発分極の反転が起こらない場合、 ピーク状電流は全く見られ ず、 電流は単調増加、 減少または一定値を示す。 従って、 パネルの 分極は、 低周波数三角波電圧をパネルに印加し、 正確に得られる電 流を測定し、 それによつて電流波形のプロファイルを測定すること により決定することが可能である。

(使用可能な P S S— L C D—別の態様 3 )

本発明においては、 下記の構成を有する P S S— L C Dも、 好逾 に使用することができる。

液晶材料用の液晶分子配向処理が低表面プレチルト角を与える液 晶分子配向膜と関連づけて行われる P S S _ L C D。

この態様において、 プレチルト角は、 好ましくは 1 . 5 ° 以下、 更に好ましくは 1 . 0 ° 以下 （特に 0 . 5 ° 以下） であることが可 能である。 こうした態様による液晶ディスプレイは、 上述の項目に 加えて、 それが広い面における均一な配向、 および広視野角を与え ることができるという利点を有する。 何故広視野角が提供されるか という理由は以下の通りである。

本発明による液晶分子配向において、 液晶分子は円錐様領域内に 動く ことが可能であり、 それらの電気光学応答は同じ平面内に留ま らない。 一般に、 平面から離れるこう した分子挙動が起こる場合、 複屈折の入射角依存が起こり、 視野角が狭くなる。 しかしながら、 本発明による液晶分子配向において、 液晶分子の分子光軸は、 常に

、 図 2 2に示すように、 円錐の上部に関して、 時計回りまたは反時 計周りに、 対称的に且つ高速で動く ことが可能である。 高速対称運 動のために、 極端な対称画像を時間平均の結果として得ることが可 能である。 従って、 視野角の観点から、 この態様は高対称および小 さな角依存性を有する画像を与えることができる。

(使用可能な P S S— L C D—別の態様 4 )

本発明においては、 下記の構成を有する P S S— L C Dも、 好適 に使用することができる。

液晶材料が強誘電性液晶相転移系列に対してスメクチック A相を 示す液晶素子。

この態様において、 液晶材料が 「スメクチック A相一強誘電性液 晶相転移系列」 を有する現象は、 例えば、 以下の方法により確認す ることができる。 こうした態様による液晶ディスプレイは、 上述の 項目に加えて、 それがそのために保存温度のより高い上限値を与え ることができるという利点を有する。 更に詳細には、 液晶表示用保 存温度の上限値を決定しょうとする場合、 温度が強誘電性液晶相か らスメクチック A相への転移温度を超える時でさえ、 それは、 温度 がスメクチック A相からコレステリ ック相への転移温度を超えない 限り、 初期分子配向を取り戻すために強誘電性液晶相に戻ることが できる。 <相転移系列を確認する方法 >

スメクチック液晶の相転移系列は以下のように確認することが可 能である。

クロスニコル関係下で、 液晶パネルの温度を等方性相温度から下 げる。 この時、 ラビング方向を検光子に平行にする。 偏光顕微鏡に よる観測の結果として、 花火様形状が円形状に変わる複屈折変化が 最初に見られる。 温度を更に下げる場合、 消光方向はラビング方向 に平行に起こる。 温度を更に下げると、 相はいわゆる強誘電性液晶 相に変換する。 この相において、 パネルが消光位の近傍 3〜 4。 の 角度で回転する場合、 温度低下と共に消光位から位置が外れる時に 透過光強度が増大することが見出される。

本明細書において、 強誘電性液晶相のヘリカルピツチおよび基板 のパネルギャップを、 例えば、 以下の方法により確認することは可 能である。

ぐヘリカルピツチを確認する方法〉

互いに平行にある配向処理を与えるためにラビングされた基板を 有するセルにおいて、 液晶材料を期待ヘリカルピツチの少なくとも 5倍であるセルギャップを有するパネル間に注入する。 結果として 、 ヘリカルピツチに対応する縞模様がディスプレイ表面に現れる。 ぐパネルギャップを確認する方法 >

液晶材料の注入前に、 光干渉を用いる液晶パネルギヤップ測定装 置を用いることにより、 パネルギャップを測定することは可能であ る。

(光学軸方位の角度の測定方法と装置構成）

液晶素子としての光学軸方位の厳密な測定方法としては、 偏光子 が検光子に垂直に配置されるクロスニコル配置中に液晶素子を置く 場合、 光学軸が検光子の吸収軸と一致する場合に透過光の強度が最 小になる。 従って、 クロスニコル配置中で透過光の最小強度が得ら れる角度が光学軸方位の角度となる。 測定装置として、 偏光顕微鏡 の鏡筒部に P MT (光電子増倍管） などの光検出素子を取り付けた ものを例としてあげる。

図 2 4の模式斜視図に、 光学軸方位の厳密な測定に好適な要素の 一例の構成を示す。 偏光顕微鏡の偏光子と検光子をクロスニコル配 置として、 サンプルステージ上に検光子の吸収軸と測定する液晶素 子の基準角度と同一になるように配置し、 P MTにて検出した光量 が最小になるようにサンプルステージを回転させる。 このときのサ ンプルステージ角度がすなわち、 液晶素子の基準角度に対する光学 軸方位の角度となる。

以下、 製造例および実施例により本発明を更に具体的に説明する

実施例

製造例 1

市販の F L C混合物材料 （メルク （Merck) ： Z L I - 4 8 5 1 一 1 0 0 ) 、 液晶性光重合物質 （大日本インキ化学工業 ： U C L— 0 0 1 ) 、 および重合開始剤 （メルク ： ダロキュア （Darocur) 1 1 7 3 ) を用いて、 文献特開平 1 1 一 2 1 5 5 4号 （特願平 0 9 — 1 7 4 4 6 3号） に基づき、 P S— V— F L C Dパネルを組み立て た。 混合物は、 9 3質量％の Z L T— 4 8 5 1 — 1 0 0 F L C混合 物、 6質量％の11 し _ 0 0 1、 および 1質量％のダロキュア 1 1 7 3を有した。

ここで用いる基板は、 その上に I T Oフィルムを有するガラス基 板 （ナノロア社 （Nono Loa Inc. ) より市販されているホウケィ酸 ガラス、 厚さ 0. 7 mm、 サイズ ： 5 0 mmX 5 0 mm) であった スピンコ一夕一使用によりポリイミ ド配向材料を塗布し、 次に、 得られる膜を予備的に焼き、 得られる生成物を最終的にクリーンォ ーブン中で焼成することにより、 ポリイミ ド配向膜を形成した。 こ こで用いるべき一般的な工業手順の詳細に関しては、 必要に応じて

、 文献 Liquid Crystal Display Techniques Sangyo Tosho ( 1 9 9 6 , 東京） ， Chapter 6 を参照することが可能である。

液晶分子配向膜用に、 R N— 1 1 9 9 (日産化学工業） を 1〜 1 . 5 ° のプレチルト角配向物質として用いた。 硬化層としての配向 層の厚さを 4 , 5 0 0 A〜 5， 0 0 O Aに設定した。 この硬化配向 層の表面をレイヨン布 （Yoshikwa Kako製、 商品名 1 9 R Y) によ り、 図 2 3に示すように基板の中心方向に対し 3 0度の角度をなす ようにラビングした。 ラビングの押し込み量は、 両基板ともに 0. 5 mmとした （図 2 3中、 「重ねパネル」 において示した角度は、 「積層パネルのラビング角」 である。 ） 。

<ラビング条件 >

ラビングの押し込み量 ： 0. 5 mm

ラビング数 ： 1回

ステージ移動速度 ： 2 mmZ秒

ローラ一回転周波数 ： 1 0 0 0 r p m (R = 4 0 mm)

スぺ一サとして平均粒径が 1. 6ミクロンの二酸化ケイ素粒子を 用いる。 出来上がりのパネルギャップは測定値で 1. 8 ミクロンで あった。 上記混合材料を 1 1 0で温度等方においてパネルに注入し た。 混合材料を注入後、 周辺温度を制御して、 混合材料が強誘電性 液晶相を見せるまで （ 4 0で） 1分間に 2での割合で徐冷した。 そ の後、 自然冷却によりパネルが充分室温になったところで、 1 0分 間、 +Z— 1 0 V、 周波数 5 0 0 Hzの三角波電圧をパネルに印加し た （N F Circuit Block 社製のファンクショ ン · ジェネレータ、 商品名 ： WF 1 9 4 6 Fの使用による） 。 1 0分間電圧印加の後、 同じ電圧印加を保持しつつ、 3 6 5 n mの紫外光を照射した （UV P 社製紫外光、 商品名 ： UV L— 5 6の使用による） 。 照射の条 件は、 5， 0 0 0 m J Z c m²であった。 ここで用いるべき一般的 な工業手順の詳細に関しては、 必要に応じて、 文献 "L uid Cryst al Display Techniques Sangyo Tosho 1 9 9 6 , 東 ') ， Chapt er 6を参照することが可能である。

このパネルの初期分子配向方向は、 ラビング方向と同じであった 。 このパネルの電気応答測定は、 三角波電圧の印加によりアナログ 階調を示した。

ここで用いるべき一般的な工業手順の詳細に関しては、 必要に応 じて、 文献 "The Optics of Thermotropic Liauid Crystals Tayl or and Francis： 1 9 9 8， 英国ロンドン ； Chapter 8および Chap ter 9を参照することが可能である。

製造例 2

液晶分子配向膜用に、 R N— 1 1 9 9 (日産化学工業） を 1〜 1 . 5 ° のプレチルト角配向物質として用いた。 硬化層としての配向 層の厚さを 6， 5 0 0 A〜 7， 0 0 O Aに設定した。 この硬化配向 層の表面をレイヨン布により、 図 2 3に示すように基板の中心線に 対し 3 0度の角度をなすようにラビングした。 ラビングの押し込み 量は、 両基板ともに 0. 5 mmとした。 スぺーサとして平均粒径が 1. 6ミクロンの二酸化ケイ素粒子を用いる。 出来上がりのパネル ギャップは測定値で 1. 8ミクロンであった。 このパネルにおいて 、 市販の F L C混合物材料 （メルク ： Z L I — 4 8 5 1 — 1 0 0 ) を 1 1 0 温度等方において注入した。 混合材料を注入後、 周辺温 度を制御して、 F L C材料が強誘電性液晶相を見せるまで （ 4 0 ) 1分間に 1での割合で徐冷した。 スメクチック A相からカイラル スメクチック C相へのこの徐冷過程 （ 7 5でから 4 0でまで） にお いて、 +Z— 2 V、 周波数 5 0 0 H zの三角波電圧を印加した。 パ ネル温度が 4 0でに達した後、 印加三角波電圧を + Z_ 1 0 Vに上 げた。 その後自然冷却により、 パネル温度が室温になるまで印加し 続けた。 このパネルの初期分子配向方向は、 大部分の視野において ラビング方向と同じであつたが、 しかしながら、 極めて限定された 面では + Z— 2 0度を示しラビング角からずれた。 このパネルの電 気応答測定は、 偏光顕微鏡測定での 2 0倍程度の視野範囲の平均と して、 アナログ階調スイッチングを示した。

この製造例において、 徐冷の段階での大きすぎる電圧印加が初期 F L C分子配向を低下させることが見出された。 例えば、 スメクチ ック A相を示す温度で、 +Z— 5 V程度の電圧を印加すると、 ラビ ング方向に沿って筋状の配向欠陥が示される。 一旦このタイプの欠 陥が発生すると、 カイラルスメクチック C相 （強誘電性液晶相） は 欠陥を排除しない。 徐冷での電圧印加は有効であるが、 しかしなが ら、 その条件は厳しく制御されるべきである。 これらの製造例にお いて、 スメクチック Aにおいて l VZ m以下、 スメクチック A相 から、 スメクチック A相からカイラル S mC相への転移温度の 1 0 で下までで 1. 5 VZ/zm以下、 相転移温度から 2 0で下までで 5 V/ m以下、 これより低い温度範囲で 7. 5 VZ tm以下が良好 な結果を得るために好ましいことが示された。

製造例 3

液晶分子配向膜用に、 R N— 1 1 9 9 (日産化学工業） を 1〜 1 . 5 ° のプレチルト角配向物質として用いた。 硬化層としての配向 層の厚さを 6 , 5 0 0 A〜 7， 0 0 O Aに設定した。 この硬化配向 層の表面をレイヨン布により、 図 2 3に示すように基板の中心線に 対し 3 0度の角度をなすようにラビングした。 ラビングの押し込み 量は、 両基板ともに 0. 6 mmとした。 スぺーサとして平均粒径が

1. 8 ミクロンの二酸化ケイ素粒子を用いる。 出来上がりのパネル ギャップは測定値で 2. 0 ミクロンであった。 このパネルにおいて 、 文献 Molecular Crystals and The 1 i qu id crystals； Naphthale ne Base Ferroelectric liquid crystal and Its Electro Optical

Properties" ； V o 1 . 2 4 3， p p . 7 7 — p p . 9 0， （ 1 9 9 4 ) に記載のナフ夕レン系 F L C混合物材料を 1 3 0で温度等 方において注入した。 この液晶材料の室温におけるヘリカルピツチ は、 2. 5 mmであった。

液晶材料を注入後、 周辺温度を制御して、 1 3 0 t:から 1分間に 1での割合で強誘電性液晶相を見せる 5 0でまで徐冷した。 スメク チック A相からカイラルスメクチック C相へのこの徐冷過程 （ 9 0 でから 5 0でまで） において、 + ー I V、 周波数 5 0 0 H zの三 角波電圧を印加した。 パネル温度が 5 0でに達した後、 印加三角波 電圧を + — 7 Vに上げた。 その後自然冷却により、 パネル温度が 室温になるまで印加し続けた。 このパネルの初期分子配向方向は、 大部分の視野面において、 ラビング方向と同じであった。 小さくわ ずかな面のみにラビング角からの + Z— 1 7度のずれが見られた。 このパネルの電気応答測定は、 図 1 9に示すように、 偏光顕微鏡測 定での 2 0倍程度の視野範囲の平均として、 アナログ階調スィッチ ングを示した。 この製造例において、 徐冷の間の印加電圧は三角波 に限定されず、 正弦波、 矩形波でもラビング方向に平行な初期分子 配向を安定化させるために有効であることも、 また、 見出された。 上記製造例において得られた結果を以下の表 1 にまとめる。

製造例の要約 [表 1 ]

実施例 1

本発明の実施例として、 電圧制御方式の一例を示す。 大きさ 3 5 mmX 3 5 mm厚さ 0. 7 mmのガラス基板を用い、 そのガラス基 板上に直径 1 5 mmの円形の透明電極 I T Oをパターニングした。 このガラス基板を図 2 5の模式斜視図に示すように互いに透明電極 が向かい合うように張り合わせて、 P S S— L C Dセルを作成した

2枚のガラス基板を対向させ、 液晶層のギャップを一定に大きさ にするため、 粒径が 1. 8 /zmのシリカスぺーサーを用いた。 2枚 のガラス基板表面にポリイミ ドを塗布、 焼成した後、 お互いに重ね 合わせた時にラビングを方向が平行となるようにおこなった。 その 後、 片側のガラス基板上にエタノールに分散した上記スぺ一サーを 1平方 mmあたり 1 0 0個の割合で分散した。 そして、 2枚のガラ ス基板を透明電極が向かい合うように重ねあわせ、 重なった部分に 2液性エポキシ樹脂を充填 · 固定し空セルを作製した。

このセルに、 P S S— L C D用液晶材料 （ナノロア社製） を 1 1 0 等方相にて注入し、 P S S— L C Dセルを作製した。 このパネ ルの光学軸方位の角度は、 光学軸方位の角度の確認の結果、 ラビン グ方向とほぼ平行であつた。

上記により得たパネルに電圧 ± 5 Vで周波数 2 0 0 H zの方形波 を印加して、 一 5 Vの電圧を印加した時に透過光量が最小となるよ うな角度、 すなわち光学軸方位を測定した。 このとき、 周囲温度を 3 0〜 6 0でまで変化させて、 光学軸方位回転の温度依存性として 測定をおこなった。 3 0〜 6 0での測定周囲温度中、 6 0での時の 光学軸方位の回転角が 2 1. 5 ° で最小となった。 この角度が温度 依存補償の基準角度となる。

図 2 4のように偏光子が検光子に垂直に配置されるクロスニコル 配置中にこの P S S— L C Dセルを配置する。 このとき、 検光子の 吸収軸に対して、 基準角度 2 1. 5 ° と平行となるように配置する この構成で、 上述で測定した光学軸方位回転の温度依存性から導 き出した図 2 6の曲線に従って制御した。 換言するとこの曲線は、 周囲温度によって透過光量が最小となる電圧の曲線である。 結果を 図 1 8に示す。 図 9のように全く制御をしない状態に比べ、 明らか にコントラス ト比の変動を抑えることが確認された。

実施例 2

本発明において、 機械的回転を利用した制御の一例を示す。

実施例 1 と同様に、 大きさ 3 5 mm X 3 5 mm厚さ 0. 7 mmの ガラス基板を用い、 そのガラス基板上に直径 1 5 mmの円形の透明 電極 I TOをパ夕一ニングした。 このガラス基板を図 2 5のように 互いに透明電極が向かい合うように張り合わせて P S S— L C Dセ ルを作成した。 2枚のガラス基板を対向させ、 液晶層のギャップを 一定に大きさにするため、 粒径が 1. 8 mのシリカスぺ一サーを 用いた。 2枚のガラス基板表面にポリイミ ドを塗布、 焼成した後、 お互いに重ね合わせた時にラビングを方向が平行となるようにおこ なった。 その後、 片側のガラス基板上にエタノールに分散した上記 スぺ一サーを 1平方 mmあたり 1 0 0個の割合で分散した。 そして 、 2枚のガラス基板を透明電極が向かい合うように重ねあわせ、 重 なった部分に 2液性エポキシ樹脂を充填 · 固定し空セルを作製した 。 このセルに、 P S S— L C D用液晶材料 （ナノロア社製） を 1 1 0 等方相にて注入し、 P S S— L C Dセルを作製した。 このパネ ルの光学軸方位の角度は、 光学軸方位の角度の確認の結果、 ラビン グ方向とほぼ平行であった。

上記により得たパネルに電圧土 5 Vで周波数 2 0 0 H zの方形波 を印加して、 一 5 Vの電圧を印加した時に透過光量が最小となるよ うな角度、 すなわち光学軸方位を測定した。 このとき、 周囲温度を 3 0〜 6 0 まで変化させて、 光学軸方位回転の温度依存性として 測定をおこなった。 結果を図 2 7に示す。

図 2 4のように偏光子が検光子に垂直に配置されるクロスニコル 配置中にこの P S S— L C Dセルを配置する。 そして、 検光子の吸 収軸に対して、 P S S— L C Dセルの電圧を印加していない'ときの 光学軸方位を基準として図 2 7に従って周囲温度によって回転角を 制御した。 結果を図 1 9に示す。 実施例 1 と同様に、 図 9のように 全く制御をしない状態に比べ、 明らかにコントラス ト比の変動を抑 えることが確認された。 産業上の利用可能性

上述したように本発明によれば、 印加電場の大きさ、 および Z又 は方向に応じた光学軸方位の回転が可能な液晶素子 （例えば、 P S S— L C D) を用いて、 このような液晶表示に特有な電気光学応答 特性を利用して温度補償を行う ことにより、 高透過率を実質的に維 持しつつ、 温度依存性を軽減した液晶デバイスを実現することがで さる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 透過軸が互いに直交する一対の偏光素子と、 該一対の偏光素 子の間に配置された液晶素子と、 該液晶素子に電圧を印加する電圧 印加手段とを少なく とも含む液晶デバイスであって ；

前記液晶素子が、 一対の基板と、 該一対の基板の間に配置された 液晶材料とを少なくとも含み ； 且つ、 印加電場の大きさ、 および 又は方向に応じた光学軸方位の回転が可能な液晶素子であり ； 且つ 前記電圧印加手段が、 前記液晶材料中の液晶分子配向に応じて、 該電圧印加手段から液晶素子に印加すべき電圧を制御可能な電圧印 加手段であることを特徴とする液晶デバイス。

2 . 透過軸が互いに交差する一対の偏光素子と、 該一対の偏光素 子の間に配置された液晶素子と、 該液晶素子と偏光素子との間の角 度を調整するための角度調整手段とを少なく とも含む液晶デバイス であって ；

前記液晶素子が、 一対の基板と、 該一対の基板の間に配置された 液晶材料とを少なくとも含み ； 且つ、 印加電場の大きさ、 およびノ 又は方向に応じた光学軸方位の回転が可能な液晶素子であり ； 且つ 前記角度調整手段が、 前記液晶材料中の液晶分子配向に応じて、 液晶素子と偏光素子との間の角度を制御可能な角度調整手段である ことを特徴とする液晶デバイス。

3 . 透過軸が互いに直交する一対の偏光素子と、 該一対の偏光素 子の間に配置された液晶素子と、 該液晶素子に電圧を印加する電圧 印加手段とを少なくとも含む液晶デバイスであって ；

前記液晶素子が、 一対の基板と、 該一対の基板の間に配置された 液晶材料とを少なくとも含む液晶素子であり ； 且つ、 該液晶素子中 の初期分子配向が、 液晶材料に対する配向処理方向に平行またはほ ぼ平行な方向を有し、 且つ液晶.材料が、 外部印加電圧の不存在 （a b s e nc e ) 下で、 一対の基板に対して垂直な自発分極を殆ど示さない 液晶素子であり ； 且つ、

前記電圧印加手段が、 前記液晶材料中の液晶分子配向に応じて、 該電圧印加手段から液晶素子に印加すべき電圧を制御可能な電圧印 加手段であることを特徴とする液晶デバイス。

4 . 透過軸が互いに交差する一対の偏光素子と、 該一対の偏光素 子の間に配置された液晶素子と、 該液晶素子と偏光素子との間の角 度を調整するための角度調整手段とを少なく とも含む液晶デバイス であって ；

前記液晶素子が、 一対の基板と、 該一対の基板の間に配置された 液晶材料とを少なくとも含む液晶素子であり ； 且つ、 該液晶素子中 の初期分子配向が、 液晶材料に対する配向処 ¾方向に平行またはほ ぼ平行な方向を有し、 且つ液晶材料が、 外部印加電圧の不存在下で 、 一対の基板に対して垂直な自発分極を殆ど示さない液晶素子であ り ； 且つ、

前記角度調整手段が、 前記液晶材料中の液晶分子配向に応じて、 液晶素子と偏光素子との間の角度を制御可能な角度調整手段である ことを特徴とする液晶デバイス。

5 . 前記液晶素子が、 1 0 〜 2 V Z / mのレベルの印加電場の大 きさ、 および Z又は方向に応じた光学軸方位の回転が可能な液晶素 子である請求項 1 または 2に記載の液晶デバイス。

6 . 前記液晶素子が、 1 m s以下のレベルの高速応答が可能な液 晶材料である請求項 1 、 2または 5に記載の液晶デバイス。

7 . 光シャツ夕一の機能を有する請求項 1 〜 6のいずれかに記載 の液晶デバイス。

8 . 前記液晶素子中の液晶分子配向が、 前記液晶材料の温度によ つて表される請求項 1〜 7のいずれかに記載の液晶デバイス。

9 . 前記液晶材料中の液晶分子配向が、 前記偏光素子の一方から の出射光の強度によって表される請求項 1〜 8のいずれかに記載の 液晶デバイス。