JP2004184981A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラスのような透明体を基板とする電気光学素子を用い、光散乱を利用して表示を行なう表示装置に関する。 The present invention relates to a display device that uses an electro-optic element having a transparent body such as glass as a substrate and performs display using light scattering.
CRT,PDP,液晶表示装置,LED表示装置などの表示装置については、表示部の薄型化やフラット化が急速に進められている。さらに、透明体で表示部の背景を見ることができるものが望まれている。雪道や真夏の太陽の下でも情報が得られ、また、前方の視界を妨げることがないからである。 As for display devices such as CRT, PDP, liquid crystal display device, and LED display device, the display portion is rapidly being made thinner and flat. Furthermore, what can see the background of a display part with a transparent body is desired. This is because information can be obtained even on snowy roads and in the midsummer sun, and the front view is not obstructed.
例えば、車両用表示装置では、計器盤に液晶ディスプレイを備えるとともに、運転者の前方視野内に情報を投影表示するヘッドアップディスプレイ(以下、HUDと略す)を用いることが知られている。これらのディスプレイは、各種異常が発生したときに、警報を表示して運転者に報知するために利用されている。 For example, it is known that a vehicle display device includes a liquid crystal display on an instrument panel and a head-up display (hereinafter abbreviated as HUD) that projects and displays information in a driver's front view. These displays are used to display a warning and notify the driver when various abnormalities occur.
また、最近では、操縦安定性や快適な走行性能を向上させるために、GPS(グローバルポジショニングシステム)等の測位システムを用いたナビゲーションシステム、あるいはエンジンをコンピュータ制御するときのシステム異常を監視する自己診断装置(ダイアグノーシス装置)等の装置による多種類の情報を、運転者に報知するシステムが搭載されるようになってきている。 Recently, in order to improve steering stability and comfortable driving performance, a navigation system using a positioning system such as GPS (Global Positioning System), or a self-diagnosis that monitors system abnormalities when the engine is computer controlled A system for notifying a driver of various types of information by a device such as a device (diagnosis device) has come to be installed.
HUDは、フロントガラスに配置されたハーフミラーまたはホログラムなどの透過性反射面に表示ユニットから投光した映像を投影表示させ、観察者がその表示を目視できるものである。 The HUD projects and displays an image projected from a display unit on a transmissive reflecting surface such as a half mirror or a hologram arranged on a windshield, and an observer can visually observe the display.
しかしながら、ハーフミラーまたはホログラムを使用しているので、視野角が狭く、背景色に色が付き、透明感が損なわれるという欠点や、運転者が前方から視線移動することなく視認可能な利点を有する反面、表示可能な情報量が少ないという欠点がある。 However, since a half mirror or hologram is used, it has the disadvantage that the viewing angle is narrow, the background color is colored, the transparency is impaired, and the driver can see without moving the line of sight from the front. On the other hand, there is a drawback that the amount of information that can be displayed is small.
また、上記した表示装置では、昼間の直射日光がフロントガラスに入った際、コントラストが低下し、異常が発生した時点でHUDと液晶ディスプレイを同時に表示することから、注視画面が分散して運転者の脇見を誘発し、前方への注意を疎かにするおそれがあった。 Further, in the above-described display device, when direct sunlight in the daytime enters the windshield, the contrast is lowered and the HUD and the liquid crystal display are displayed at the same time when an abnormality occurs. May be a sidewalk and may distract attention from the front.
さらに、従来の表示装置(HUDなど)には、電気光学素子の表面および裏面やプロジェクタのレンズ表面に付着した埃等の異物によって、電気光学素子に送られる映像の光路が遮断されるために、表示の明るさが低下したり、明るさがばらついてしまうといった問題があった。 Furthermore, in conventional display devices (such as HUD), the optical path of the image sent to the electro-optic element is blocked by foreign matter such as dust adhering to the front and back surfaces of the electro-optic element and the lens surface of the projector. There has been a problem that the brightness of the display is lowered or the brightness varies.
本発明は、点灯時に背景上に新たな表示内容が出現し、非点灯時にはその存在が極力目立たない表示装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a display device in which new display contents appear on the background when lit and the presence of which is not as noticeable as possible when the lamp is not lit.
すなわち、本発明の態様1は、電圧無印加時に光を透過し、電圧印加時に光を散乱する電気光学素子を有する表示装置において、前記電気光学素子の周縁の外部回路との接続部分を除く部分が透明であることを特徴とする表示装置である。 That is, according to the first aspect of the present invention, in a display device having an electro-optical element that transmits light when no voltage is applied and scatters light when a voltage is applied, a portion excluding a connection portion with an external circuit at the periphery of the electro-optical element Is a display device characterized by being transparent.
態様2は、照明手段を備え、バッテリーによって点灯電圧および駆動電圧が供給される態様1に記載の表示装置である。
態様3は、電気光学素子の表面に反射防止膜または紫外線遮断膜が備えられている態様1および態様2に記載の表示装置である。
態様4は、電気光学素子が透明な一対の電極付基板間に液晶とその液晶に溶解可能な硬化性化合物の硬化物からなる複合体を挟持させたものである態様1〜3のいずれか1項に記載の表示装置である。
本発明の表示装置によれば、使用時に、背後の背景と光学素子上に表示する文字および図形とを同時に見ることが可能な透明感のある表示を実現することができる。 According to the display device of the present invention, it is possible to realize a transparent display capable of simultaneously viewing the background behind and the characters and figures displayed on the optical element when in use.
以下に、本発明の実施の形態を図,実施例等を使用して説明する。なお、これらの図,実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範囲に属し得ることは言うまでもない。図中、同一の要素については同一の符号を付した。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, examples and the like. In addition, these figures, Examples, etc. and description illustrate the present invention, and do not limit the scope of the present invention. It goes without saying that other embodiments may fall within the scope of the present invention as long as they meet the spirit of the present invention. In the figure, the same reference numerals are assigned to the same elements.
図1は、本発明の表示装置の一例を示す模式的外観図である。本例の表示装置11には照明13が備えられ、図示しないバッテリーによって電気光学素子12の駆動電圧および照明13の点灯電圧が供給される。
FIG. 1 is a schematic external view showing an example of the display device of the present invention. The
本発明に係る表示装置11は、通常時には電気光学素子12が透明で普通のガラスと同様であるが、外部からの信号等により電気光学素子12が白色化による文字および図形を浮出し表示することができるものである。また、文字および図形が白色化することで色の刺激値が低下し、観察者14の目に対してやわらかな表示となることから、観察者14の表示視認性および高級感が増して表示品質が向上する。また、表示装置の観察者側および反観察者側から入る光を散乱することにより、明るい表示が可能となる。
In the
本発明において、透明とは、光の透過率が50%以上である状態のことをさす。本発明に用いる電気光学素子の電気無印加時の光線透過率は80%以上であることが好ましい。また、光線散乱状態はヘーズ値が80%以上であることが好ましい。ヘーズ値はスガ試験機社(Suga Test Instruments Co.,Ltd)のHGS−3DPで測定した。なお、ヘーズはJIS R3212、7105で規定されており、ヘーズ値=(拡散透過率/全光線透過率)×100(%)で与えられる。 In the present invention, the term “transparent” refers to a state where the light transmittance is 50% or more. The light transmittance of the electro-optic element used in the present invention when no electricity is applied is preferably 80% or more. The light scattering state preferably has a haze value of 80% or more. The haze value was measured with HGS-3DP manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. The haze is defined in JIS R3212 and 7105, and is given by haze value = (diffuse transmittance / total light transmittance) × 100 (%).
照明13として着色光照明を使用することで、電気光学素子12が表示する白色化による文字や図形に色をつけることができる。また、電気光学素子に2色性色素を含有させることで、散乱時の白色に色を付けることもできる。
By using colored light illumination as the
本発明において、電気光学素子の周縁の外部回路との接続部分を除く部分が透明であることが重要であり、電気光学材料の周辺シール材料として透明材料を使用し、また枠体を用いる場合にも透明枠体を採用する。こうすることによって、文字や図形が背後の背景の中で空中に浮かんだように見える状態が強調される。 In the present invention, it is important that the portion of the periphery of the electro-optical element except the connection portion with the external circuit is transparent, and when a transparent material is used as a peripheral sealing material of the electro-optical material and a frame is used. Also adopt a transparent frame. This emphasizes the state in which characters and figures appear to float in the air behind the background.
図2は、本発明の表示装置の電気光学素子の一例を示す模式的断面図である。図2において、一対の基板21,22の相対する面には、透明電極23,24が設けられる。さらに内側には配向膜25,26が設けられる。そして、この配向膜25,26の間に、図示しないスペーサにより厚みを制御した複合体層27が挟持される。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the electro-optic element of the display device of the present invention. In FIG. 2,
基板21,22としては、透明性が確保できれば特に限定されず、ガラス基板やプラスチック基板が使用できる。また、電気光学素子の形状は、平面状である必要はなく、湾曲した形状でもよい。
The
基板上に設ける透明電極23,24としてはITO(酸化インジウム−酸化スズ)のような金属酸化物などの透明な電極材料が使用できる。
As the
一対の配向処理済みの基板の配向方向の組合せは、平行であることが好ましい。電極付き基板の電極表面上に樹脂薄膜の配向膜25,26を設け、これをラビングするなどして、電極表面の液晶を配向させる機能を付与させる。液晶として誘電率異方性が正の液晶を使用する場合は、電極表面上の樹脂薄膜をラビング処理して用いる方が透明性の点では好ましい。
The combination of the alignment directions of the pair of alignment-treated substrates is preferably parallel. A resin thin
さらに、液晶として誘電率異方性が負の液晶を使用する場合は、基板21,22が複合体と接触する側には液晶分子のプレチルト角が基板表面に対して60度以上であるようにする処理が施されていると、配向欠陥を少なくすることができ、透明性が向上するため好ましい。この際、ラビング処理はしなくてもよい。プレチルト角は70度以上であることがより好ましい。なお、このプレチルト角は、基板表面に垂直の方向を90度として規定したものである。
Further, when a liquid crystal having negative dielectric anisotropy is used as the liquid crystal, the pretilt angle of the liquid crystal molecules is 60 degrees or more with respect to the substrate surface on the side where the
上記複合体は、透明な一対の電極付き基板間に液晶とその液晶に溶解可能な硬化性化合物とを含有する組成物を挟持し、熱や紫外線、電子線などの手段を用いて、この硬化性化合物を硬化させて、複合体として形成したものである。 The composite is obtained by sandwiching a composition containing a liquid crystal and a curable compound soluble in the liquid crystal between a pair of transparent substrates with electrodes, and using a means such as heat, ultraviolet light, or electron beam to cure the composite. The organic compound is cured to form a composite.
複合体を構成する液晶としては、公知の液晶から適宜選択できるが、配向層など素子の構成を好ましく設けることで、液晶は正/負どちらのものも使用可能であるが、より高い透明性や応答速度の面では負のものが好ましい。また駆動電圧を低下させるためには誘電率異方性の絶対値が大きい方が好ましい。 The liquid crystal constituting the composite can be appropriately selected from known liquid crystals. However, by preferably providing the element structure such as an alignment layer, both positive and negative liquid crystals can be used. A negative one is preferable in terms of response speed. In order to reduce the driving voltage, it is preferable that the absolute value of dielectric anisotropy is large.
また、硬化物としては、透明性を持ち、電圧を印加したときに液晶のみが応答するように液晶と硬化性化合物とが分離していた方が駆動電圧を下げることができるので好ましい。 Further, as the cured product, it is preferable that the liquid crystal and the curable compound are separated so that only the liquid crystal responds when a voltage is applied, because the driving voltage can be lowered.
このような構造を持つ硬化物を形成するための硬化性化合物としては、液晶に溶解可能な硬化性化合物を選択することで、未硬化時の混合物の配向状態を制御可能となり、硬化物を硬化する際に高い透明性を保持することが可能となる。 By selecting a curable compound that can be dissolved in the liquid crystal as a curable compound for forming a cured product having such a structure, the alignment state of the mixture when uncured can be controlled, and the cured product is cured. When this is done, it becomes possible to maintain high transparency.
硬化性化合物としては、式(1)の化合物や式(2)の化合物を例示できる。
A1−O−(R1)m―O―Z―O―(R2)nO―A2 …式(1)
A3−(OR3)o―O―Z’―O―(R4O)p―A4 …式(2)
ここで、A1,A2,A3,A4は、それぞれ独立的に、アクリロイル基、メタクリロイル基、グリシジル基またはアリル基であり、R1,R2,R3,R4は、それぞれ独立に、炭素数2〜6のアルキレン基であり、Z,Z’は、それぞれ独立に、2価のメソゲン構造部であり、m,n,o,pは、それぞれ独立に、1〜10の整数である。
As a curable compound, the compound of Formula (1) and the compound of Formula (2) can be illustrated.
A 1 —O— (R 1 ) m —O—Z—O— (R 2 ) n O—A 2 Formula (1)
A 3 − (OR 3 ) o —O—Z′—O— (R 4 O) p —A 4 Formula (2)
Here, A 1 , A 2 , A 3 and A 4 are each independently an acryloyl group, a methacryloyl group, a glycidyl group or an allyl group, and R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently And an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, Z and Z ′ are each independently a divalent mesogen structure, and m, n, o and p are each independently an integer of 1 to 10. It is.
式(1),(2)メソゲン構造Z,Z’と硬化部位A1,A2,A3,A4との間に、R1,R2,R3,R4を含む分子運動性の高いオキシアルキレン構造を導入することで、硬化に際して、硬化過程における硬化部位の分子運動性を向上でき、短時間で十分な硬化が可能となる。 Formula (1), (2) Molecular mobility including R 1 , R 2 , R 3 , R 4 between the mesogenic structures Z, Z ′ and the cured sites A 1 , A 2 , A 3 , A 4 By introducing a high oxyalkylene structure, upon curing, the molecular mobility of the cured site in the curing process can be improved, and sufficient curing can be achieved in a short time.
式(1),(2)の硬化部位A1,A2,A3,A4としては、光硬化や熱硬化が可能な上記の官能基であればいずれでもよいが、なかでも、硬化時の温度を制御できることから光硬化に適するアクリロイル基、メタクリロイル基が好ましい。 The curing sites A 1 , A 2 , A 3 , and A 4 in the formulas (1) and (2) may be any of the above functional groups that can be photocured or thermally cured. The acryloyl group and methacryloyl group suitable for photocuring are preferable.
式(1),(2)のR1,R2,R3およびR4の炭素数については、その分子運動性の観点から1〜6が好ましく、炭素数2のエチレン基および炭素数3のプロピレン基がさらに好ましい。 The carbon number of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 in the formulas (1) and (2) is preferably 1 to 6 from the viewpoint of molecular mobility, and has an ethylene group having 2 carbon atoms and 3 carbon atoms. More preferred is a propylene group.
式(1),(2)のメソゲン構造部Z,Z’としては、1,4−フェニレン基の連結したポリフェニレン基を例示できる。この1,4−フェニレン基の一部または全部を1,4−シクロへキシレン基で置換したものであってもよい。また、これら1,4−フェニレン基や置換した1,4−シクロへキシレン基の水素原子の一部または全部が、炭素数1〜2のアルキル基、ハロゲン原子、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基などの置換基で置換されていてもよい。 Examples of the mesogen structure parts Z and Z ′ in the formulas (1) and (2) include polyphenylene groups in which 1,4-phenylene groups are linked. The 1,4-phenylene group may be partially or wholly substituted with 1,4-cyclohexylene group. In addition, some or all of the hydrogen atoms of these 1,4-phenylene groups and substituted 1,4-cyclohexylene groups may be alkyl groups having 1 to 2 carbon atoms, halogen atoms, carboxyl groups, alkoxycarbonyl groups, etc. It may be substituted with a substituent.
好ましいメソゲン構造部Z,Z’としては、1,4−フェニレン基が2個連結したビフェニレン基(以下、1,4−フェニレン基が2個連結したビフェニレン基を4,4−ビフェニレン基ともいう。)、3個連結したターフェニレン基、およびこれらの水素原子の1〜4個が炭素数1〜2のアルキル基、フッ素原子、塩素原子もしくはカルボキシル基に置換されたものを挙げることができる。最も好ましいものは、置換基を有しない4,4−ビフェニレン基である。メソゲン構造部を構成する1,4−フェニレン基または1,4−シクロへキシレン基同士の結合は全て単結合でもよいし、以下に示すいずれかの結合でもよい。 Preferable mesogen structures Z and Z ′ include a biphenylene group in which two 1,4-phenylene groups are connected (hereinafter, a biphenylene group in which two 1,4-phenylene groups are connected is also referred to as a 4,4-biphenylene group). ) Three linked terphenylene groups and those in which 1 to 4 of these hydrogen atoms are substituted with an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, a fluorine atom, a chlorine atom or a carboxyl group. Most preferred is a 4,4-biphenylene group having no substituent. All the bonds between 1,4-phenylene groups or 1,4-cyclohexylene groups constituting the mesogenic structure may be single bonds or any of the following bonds.
式(1),(2)のm,n,o,pは、それぞれ独立に、1〜10であることが好ましく、1〜4がさらに好ましい。あまり大きいと液晶との相溶性が低下し、硬化後の電気光学素子の透明性を低下させるからである。 M, n, o, and p in the formulas (1) and (2) are each independently preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 4. This is because if it is too large, the compatibility with the liquid crystal is lowered and the transparency of the electro-optical element after curing is lowered.
図4には、本発明に使用できる硬化性化合物の例を示してある。液晶と硬化性化合物とを含有する組成物には、上記式(1),(2)で表される硬化性化合物を含め、複数の硬化性化合物を含有していてもよい。例えば、この組成物に、式(1),(2)で、m,n,o,pの異なる複数の硬化性化合物を含有させると、液晶との相溶性を向上させることができる場合がある。 FIG. 4 shows examples of curable compounds that can be used in the present invention. The composition containing the liquid crystal and the curable compound may contain a plurality of curable compounds including the curable compounds represented by the above formulas (1) and (2). For example, when the composition contains a plurality of curable compounds having different m, n, o, and p in the formulas (1) and (2), the compatibility with the liquid crystal may be improved. .
液晶と硬化性化合物とを含有する組成物は硬化触媒を含有していてもよい。光硬化の場合、ベンゾインエーテル系、アセトフェノン系、フォスフィンオキサイド系などの一般に光硬化性樹脂に用いられる光重合開始剤を使用できる。熱硬化の場合は、硬化部位の種類に応じて、パーオキサイド系、チオール系、アミン系、酸無水物系などの硬化触媒を使用でき、また、必要に応じてアミン類などの硬化助剤も使用できる。 The composition containing a liquid crystal and a curable compound may contain a curing catalyst. In the case of photocuring, a photopolymerization initiator generally used for photocurable resins such as benzoin ether, acetophenone, and phosphine oxide can be used. In the case of thermosetting, a curing catalyst such as peroxide, thiol, amine, or acid anhydride can be used depending on the type of curing site, and if necessary, curing aids such as amines can also be used. Can be used.
硬化触媒の含有量は、含有する硬化性化合物の20重量%以下が好ましく、硬化後に硬化樹脂の高い分子量や高い比抵抗が要求される場合は1〜10重量%とすることがさらに好ましい。 The content of the curing catalyst is preferably 20% by weight or less of the curable compound to be contained, and more preferably 1 to 10% by weight when a high molecular weight or high specific resistance of the cured resin is required after curing.
液晶分子を、基板表面に対してプレチルト角が60度以上になるように配向させる処理方法としては、垂直配向剤を用いる方法がある。垂直配向剤は、例えば、界面活性剤を用いる方法や、アルキル基やフルオロアルキル基を含むシランカップリング剤などで基板界面を処理する方法、または日産化学工業社製のSE1211やJSR社製のJALS−682−R3等の市販の垂直配向剤を用いる方法がある。垂直配向状態から任意の方向に液晶分子が倒れた状態を作るためには、公知のどのような方法を採用してもよい。垂直配向剤をラビングしてもよい。また、電圧が基板に対して斜めに印加されるように、電極にスリットを設け、あるいは電極上に三角柱を配置する方法を採用してもよい。 As a treatment method for aligning liquid crystal molecules so that the pretilt angle is 60 degrees or more with respect to the substrate surface, there is a method using a vertical alignment agent. The vertical alignment agent is, for example, a method using a surfactant, a method of treating a substrate interface with a silane coupling agent containing an alkyl group or a fluoroalkyl group, or SE1211 manufactured by Nissan Chemical Industries, or JALS manufactured by JSR. There is a method using a commercially available vertical alignment agent such as -682-R3. In order to create a state in which the liquid crystal molecules are tilted in an arbitrary direction from the vertical alignment state, any known method may be adopted. The vertical alignment agent may be rubbed. Alternatively, a method may be employed in which a slit is provided in the electrode or a triangular prism is disposed on the electrode so that the voltage is applied obliquely to the substrate.
二つの基板間にある複合体層の厚さは、スペーサ等で規定することができる。その間隔は1〜50μmが好ましく、3〜30μmがさらに好ましい。複合体層の厚さが狭すぎるとコントラストが低下し、大きすぎると駆動電圧が上昇する傾向が増大するため好ましくない場合が多い。 The thickness of the composite layer between the two substrates can be defined by a spacer or the like. The interval is preferably 1 to 50 μm, and more preferably 3 to 30 μm. If the thickness of the composite layer is too narrow, the contrast is lowered, and if it is too large, the tendency to increase the driving voltage increases, which is often not preferable.
シール剤28としては、透明性の高い樹脂であれば公知のどのようなものを使用することも可能である。透明性の高い樹脂を使用すれば、表示装置は全面に渡って透明感が高まり、文字や図形が空中に浮かんだように見える状態が強調される。例えば、ガラス基板を使用した場合には、ガラスの屈折率に近似した屈折率を有するエポキシ樹脂やアクリル樹脂を使用すれば、空中に透明なガラスが浮いているような状態が実現できることになる。
As the sealing
上記のように作製された表示装置は、表示画素の透過状態と散乱状態との間の応答速度が3ms以下と非常に速くすることができる。また、従来の液晶による散乱透過モードと比べると、視野角依存性が良好であり、斜めから見たときにも非常に良好な透過状態を得ることができるようにすることができる。例えば、上記に例示した組成の硬化性化合物と液晶とを含有する複合体を使用した場合、垂直から40度傾けて見た場合もほとんどヘイズがないようにすることが可能である。 In the display device manufactured as described above, the response speed between the transmission state and the scattering state of the display pixel can be very fast as 3 ms or less. In addition, the viewing angle dependency is better than the conventional scattering transmission mode using liquid crystal, and a very good transmission state can be obtained even when viewed from an oblique direction. For example, when a composite containing the curable compound having the composition exemplified above and a liquid crystal is used, it is possible to have almost no haze even when viewed at an angle of 40 degrees from the vertical.
表示装置の大きさとしては、対角線の長さが10cm程度のものから3m程度の大きいものを含め、どのようなサイズのものも使用することができる。 As a size of the display device, a display device having any size can be used including a diagonal having a length of about 10 cm to a size of about 3 m.
照明手段としては、メタルハライドランプやLED光源などが使用できる。また、カラー表示をさせたい場合は、フィールドシーケンシャルカラー方式を用いてもよい。この場合の光源としては、高速スイッチング可能なLEDを使用することが望ましい。 As the illumination means, a metal halide lamp, an LED light source, or the like can be used. In addition, when a color display is desired, a field sequential color method may be used. As a light source in this case, it is desirable to use an LED capable of high-speed switching.
表示体の表裏の表面には、反射防止膜または紫外線遮断膜を設けることが好ましい。表示体の表裏に、SiO2やTiO2などの誘電体多層膜よりなるARコート(低反射コート)処理を施すことにより、基板表面での外光の反射を減らすことができ、コントラストをより向上させることができる。 It is preferable to provide an antireflection film or an ultraviolet blocking film on the front and back surfaces of the display body. By applying AR coating (low reflection coating) made of a dielectric multilayer film such as SiO 2 or TiO 2 on the front and back of the display body, reflection of external light on the substrate surface can be reduced, and the contrast is further improved. Can be made.
また、表示装置は、電気光学素子として高開口率のアクティブ素子(TFTなどの3端子素子やTFDなどの2端子素子)を駆動素子として用い、スタティック駆動をさせた場合は、高速応答のドットマトリクス表示が可能である。 Further, the display device uses an active element having a high aperture ratio (a three-terminal element such as a TFT or a two-terminal element such as a TFD) as an electro-optical element as a driving element. Display is possible.
本発明の表示装置において、電気光学素子12を複数枚用いても良い。複数枚用いた場合の例示として、図12に示す様に全く同じ表示が可能な2枚の電気光学素子12Aと12Bとを用いる。例えば、電気光学素子12Aにメッセージ等の表示をさせ、電気光学素子12Bには何も表示させない。次には、電気光学素子12Aには何も表示させず、電気光学素子12Bに電気光学素子12Aに表示させた内容と同じ表示をさせる。これを時間的に繰り返すことにより、空間的に表示を動かすことができる。従来、観察者14に注意を喚起する時には、表示を点滅させる方法などを用いていたが、この方法によると、表示を空間的に移動させるので観察者14に注意を促す効果が大きい。なお、積層の態様としては、密着せしめられた二つの電気光学素子、空気層を挟んだ二つの電気光学素子及び透明物質を挟んだ二つの電気光学素子を含むものである。
In the display device of the present invention, a plurality of electro-
さらに、電気光学素子の見映えを良くするために、照明13を設けても良い。特に照明13の配置としては、図12に示す様に、電気光学素子12Aの面に垂直より45°から60°傾いた角度に配置するのが望ましい。この角度で有れば、背景と電気光学素子12A,12Bを同時に見ることができる。
Further, an
また、電気光学素子に対する耐衝撃性を増すために、上下基板を固定化させることが望ましい。例えば、接着型スペーサーを用いることにより、上下基板を固定することができる。接着型スペーサーは透明性の高い材料を選ぶことが望ましい。散乱表示する必要の無い部分は、全て接着性の樹脂で満たすことも可能である。また、散乱表示する必要の有る場所でも、接着型スペーサーの占有面積を調整することにより散乱能を調整することが可能である。 Further, it is desirable to fix the upper and lower substrates in order to increase the impact resistance against the electro-optic element. For example, the upper and lower substrates can be fixed by using an adhesive spacer. It is desirable to select a highly transparent material for the adhesive spacer. It is possible to fill all the portions that do not need to be displayed with an adhesive resin. Further, it is possible to adjust the scattering power by adjusting the area occupied by the adhesive spacer even in a place where scattering display is necessary.
本発明に係る表示装置は、自動車用の表示装置、飛行機の操縦席用のディスプレイ、ショーウインドウや展望台などの演出、オフィスや工場、展示場などの受付近くに設置される情報表示、ゲーム機などの表示装置などとして使用できる。 The display device according to the present invention includes a display device for an automobile, a display for a cockpit of an airplane, a presentation such as a show window and an observation deck, an information display installed near a reception in an office, factory, exhibition hall, etc., a game machine It can be used as a display device.
以下に本発明の実施例を示す。実施例中、「部」は重量部を意味する。 Examples of the present invention are shown below. In the examples, “parts” means parts by weight.
〔例1〕
シアノ系ネマチック液晶(メルク社製BL−006,誘電異方性は正)95部,図3の(c)で示される未硬化の硬化性化合物を5部,ベンゾインイソプロピルエーテル0.15部をブレンドし、カイラル剤(メルク社製S−811とメルク社製C15の重量比1:1の混合物)2.5部を溶解した混合物を調整した。
[Example 1]
95 parts of cyano nematic liquid crystal (BL-006 manufactured by Merck & Co., Ltd. positive dielectric anisotropy), 5 parts of uncured curable compound shown in (c) of FIG. 3, and 0.15 part of benzoin isopropyl ether Then, a mixture in which 2.5 parts of a chiral agent (a mixture of Merck S-811 and Merck C15 in a weight ratio of 1: 1) was dissolved was prepared.
そして、透明電極上に形成したポリイミド薄膜を一方向にラビングした一対の基板をラビング方向が直交するように対向させ、直径が13μmの樹脂ビーズを微量散布し、この樹脂ビーズを介して、四辺に幅約1mmで印刷した透明なエポキシ樹脂により貼り合わせて作製した電気光学セルに上記の混合物を注入した。このセルを25℃に保持した状態で、主波長が約365nmのHgXeランプにより、上側より3mW/cm2、下側より同じく約3mW/cm2の紫外線を3分間照射し、表示部外の周辺が透明な電気光学素子を得た。
Then, a pair of substrates on which the polyimide thin film formed on the transparent electrode is rubbed in one direction are opposed to each other so that the rubbing directions are orthogonal to each other, and a small amount of resin beads having a diameter of 13 μm are sprayed, and through these resin beads, The above mixture was injected into an electro-optic cell produced by bonding with a transparent epoxy resin printed with a width of about 1 mm. While maintaining the
図3の(c)の化合物は、式(1)でA1,A2がアクリロイル基で、R1,R2がプロピレン基で、Zのメソゲン構造部が4,4’−ビフェニレン基で、n、mがともに1である場合に相当する。 The compound of (c) in FIG. 3 has formula (1), wherein A 1 and A 2 are acryloyl groups, R 1 and R 2 are propylene groups, and the mesogenic structure part of Z is 4,4′-biphenylene group. This corresponds to the case where n and m are both 1.
この液晶光学素子に矩形波50Hz、50Vrmsの電圧を10分印加後電圧を除去する操作を10回繰り返した。その後、530nmを中心波長とした半値幅約20nmの測定光源を用いた透過率測定系(光学系のF値:11.5)で透過率を測定したところ、電圧を印加しない状態で80%であり、この値を50Vrms印加した時の透過率で割ったコントラストの値は28であった。 The operation of removing the voltage after applying a rectangular wave voltage of 50 Hz and 50 Vrms for 10 minutes to this liquid crystal optical element was repeated 10 times. Thereafter, the transmittance was measured with a transmittance measurement system (F value of optical system: 11.5) using a measurement light source having a half wavelength width of about 20 nm with 530 nm as the center wavelength, and at 80% with no voltage applied. Yes, the value of contrast divided by the transmittance when 50 Vrms was applied was 28.
〔例2〕
図2に示す模式的断面図を持つ電気光学素子を次のように作製した。まず、誘電率異方性が負であるネマチック液晶(チッソ社製AG−1016XX)を80部、図3の(a)で示される硬化性化合物を20部、ベンゾインイソプロピルエーテルを0.2部ブレンドし、混合組成物を調製した。
[Example 2]
An electro-optic element having the schematic cross-sectional view shown in FIG. 2 was produced as follows. First, 80 parts of nematic liquid crystal (AG-1016XX manufactured by Chisso Corporation) having a negative dielectric anisotropy, 20 parts of the curable compound shown in FIG. 3A, and 0.2 part of benzoin isopropyl ether are blended. Then, a mixed composition was prepared.
ついで、透明電極の上に垂直配向用ポリイミド膜(JSR社製JALS−682−R3)を形成した、長さ200mm,幅200mm,厚さ1.1mmの一対のガラス製の基板を、ポリイミド薄膜が対向するようにして設置し、その間隙に直径6μmの樹脂ビーズを微量配してから、基板の四辺に約1mm幅のエポキシ樹脂層を印刷により設け、これを貼り合わせて硬化し、電気光学素子周辺部が透明の樹脂層でシールされる状態にした。具体的には、シール層の一部を解放しておき、シール層の硬化後、このようにして形成された液晶セル中に上記混合組成物を注入し、その後シール層の一部解放部を透明なエポキシ樹脂で封止し、硬化して、図2に示すシール層28を完成させた。ついで、垂直配向用ポリイミド膜の働きで液晶分子が基板面に垂直方向に配向性を示すような状態に保ったまま硬化性化合物を硬化し、液晶層を形成した。
Next, a polyimide thin film is formed on a pair of glass substrates having a length of 200 mm, a width of 200 mm, and a thickness of 1.1 mm, in which a vertical alignment polyimide film (JALS-682-R3 manufactured by JSR) is formed on a transparent electrode. Installed so as to face each other, a small amount of resin beads having a diameter of 6 μm are disposed in the gap, and an epoxy resin layer having a width of about 1 mm is provided on the four sides of the substrate by printing, and is bonded and cured to form an electro-optic element. The periphery was sealed with a transparent resin layer. Specifically, a part of the seal layer is released, and after the seal layer is cured, the mixed composition is injected into the liquid crystal cell thus formed, and then a part of the seal layer is released. The
具体的には、この注入された液晶セルを40℃に保持した状態で、主波長が約365nmのHg−Xeランプにより、上側より約2.5mW/cm2、下側より同じく約2.5mW/cm2の紫外線を10分間照射し、表示部外の周辺を透明の樹脂層でシールした電気光学素子を得た。 Specifically, with the injected liquid crystal cell held at 40 ° C., about 2.5 mW / cm 2 from the upper side and about 2.5 mW from the lower side by the Hg—Xe lamp having a dominant wavelength of about 365 nm. An electro-optic element was obtained by irradiating with / cm 2 of ultraviolet rays for 10 minutes and sealing the periphery outside the display portion with a transparent resin layer.
なお、図4に示すように、この電気光学素子の周辺部を機械的強度の向上や液晶層等の化学的変質防止のための透明樹脂のシール枠29を設けてもよい。この場合、電気光学素子は透明の樹脂層で二重にシールされることになる。
As shown in FIG. 4, a transparent
電気光学素子の複合体の透過光線散乱状態の立ち上がり時間は約1.5msで、立ち下がり時間は約2msであった。 The rise time of the transmitted light scattering state of the composite of the electro-optic element was about 1.5 ms, and the fall time was about 2 ms.
観察者14に対して、表示装置11は図1に示す配置とし、図示しないバッテリーによって駆動電圧を供給させた。また、電気光学素子の観察者側の表面に反射防止膜を設けた。この結果、観察者14からは、電気光学素子12の文字および図形表示と、電気光学素子11の背後の景色15とを同時に、ちらつきなく見ることができた。表示装置11は表示部以外は透明なので、空間に白色の文字および図形表示が浮いているような印象を与えることができた。
The
〔例3〕
例1と同様にして作成した電気光学素子12を用い、図示しないバッテリーによって駆動電圧を供給させた表示装置11を、図11に示すように自動車のダッシュボード上の11aまたは11bの位置に設置した。運転者が前方から視線移動することなく視認可能であり、また、運転者の脇き見を防止することができる。
[Example 3]
A
また、表示としては、車速情報、各種の警報、車間距離情報、水温計や距離計等の情報を各色の照明との組合せにより色別によって表示することができ、矢印表示などによる簡易的なナビゲーションも表示することができる。 In addition, information such as vehicle speed information, various alarms, inter-vehicle distance information, water temperature gauges, distance meters, etc. can be displayed for each color by combination with lighting of each color, and simple navigation by arrow display etc. Can also be displayed.
表示装置11の形状は、目的に応じて図5,6,7に示すような形状とすることにより、デザイン性のある表示を行なうことができる。
The
また、図11に示す表示装置11cのように、自動車のフロントとリア間の座席間に設置してもよい。表示されていない時は透明なので運転者と後部座席に座った人とがお互いを見ることができ、疎外感を受けることがないのである。タクシーなどにおける料金表示やサービスなどの情報を利用者に提供することができる。 Moreover, you may install between the seats between the front and rear of a motor vehicle like the display apparatus 11c shown in FIG. When it is not displayed, it is transparent, so the driver and the person sitting on the back seat can see each other and do not feel alienated. Information such as fare display and services in taxis can be provided to users.
さらに、自動車のリアガラス側に設置して、メッセージを表示するようにしてもよい。後続車両の運転者に対する警告情報、例えば、初心者表示やベビー乗車、シルバー運転、仮免運転中などの表示をさせることができる。表示内容はバックミラーを介して運転者側からも容易に確認することができる。 Further, it may be installed on the rear glass side of an automobile to display a message. Warning information for the driver of the following vehicle, for example, display such as beginner display, baby riding, silver driving, and temporary driving can be displayed. The displayed content can be easily confirmed from the driver side through the rearview mirror.
〔例4〕
例1と同様にして作成した電気光学素子12と各種照明13とを組合せた一例として、透明なバックライトを用いた。例えば、フロントライトを逆向きにした構成として利用する例を図8に示す。投射光源を用いた例を図9に示す。フロントライトを用いた例を図10に示す。
[Example 4]
A transparent backlight was used as an example in which the electro-
〔例5〕
例2と同様にして作成した電気光学素子2枚と図示しないバッテリーとを、図12に示す様に配置した。照明13はアレイ状に配置したLEDを用い、電気光学素子12Aの後方に置き、電気光学素子12Aの中心に約45°の角度で入射するようにした。電気光学素子12A,12Bは2枚とも、EMERGENCYのメッセージ表示ができる様にした。図13には表示方法例を示している。図13の(a)と(c)は観察者14より後方の電気光学素子12AがEMERGENCYのメッセージ表示をしており、前方の電気光学素子12Bは何ら表示をしていない。図13の(b)は観察者14より前方の電気光学素子12BがEMERGENCYのメッセージ表示をしており、後方の電気光学素子12Aは何ら表示をしていない。したがって経時的に、(a)→(b)→(c)の動作を順次繰り返すことにより、表示装置11は表示部以外は透明なので、空間的にEMERGENCYのメッセージ表示が前後に移動したように見え、観察者14は喚起を大いに促された。
[Example 5]
Two electro-optic elements prepared in the same manner as in Example 2 and a battery (not shown) were arranged as shown in FIG. The
また、このときに用いた照明の色は赤であり、表示パターンによっては緑や青の照明も用いた。また、光源としては赤と青と緑の3色の光源を用いたが、赤と緑を同時に照明することにより黄色の表示も実施した。 Also, the illumination color used at this time was red, and depending on the display pattern, green or blue illumination was also used. Moreover, although the light source of three colors of red, blue, and green was used as a light source, the yellow display was also implemented by illuminating red and green simultaneously.
〔例6〕
電気光学素子12の作り方として、例2と同様に作成したが、ギャップ制御用の樹脂ビーズに変えて、上下基板を接着可能な接着型スペーサー30を用いた。透明電極に垂直配向膜ポリイミド膜を形成した基板に、接着型スペーサー液を塗布し、フォトリソ法を用いてパターニングした。300μmピッチで、20μm×20μmの断面積サイズで高さ6μmの柱状のスペーサーを作成した。その後は、例2と同様な操作により作成するが、最後に熱処理により上下基板を接着させた。図14に接着型スペーサー30を示している。これにより電圧無印加時の透明性が衝撃等により透明性が劣化する現象が、大幅に減少した。
[Example 6]
The electro-
11,11a,11b,11c 表示装置
12,12A,12B 電気光学素子
13 照明
14 観察者
15 表示装置の背後の背景
21,22 ガラス基板
23,24 透明電極
25,26 配向膜
27 複合体層
28 シール層
29 シール枠
11, 11a, 11b,
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