JP2946538B2 - Projection type active matrix liquid crystal display - Google Patents
Projection type active matrix liquid crystal displayInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、投射型アクティブマトリクス液晶表示装置
に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a projection type active matrix liquid crystal display device.
[従来の技術] 液晶ディスプレイは、近年その低消費電力、低電圧駆
動等の特長を生かしてパーソナルワードプロセッサー、
ハンドヘルドコンピューター、ポケットTV等に広く利用
されている。なかでも注目され、盛んに開発されている
のが、画素電極毎に能動素子を配置したアクティブマト
リクス液晶表示素子である。[Prior Art] In recent years, liquid crystal displays have been utilizing personal word processors,
Widely used in handheld computers, pocket TVs, etc. Among them, an active matrix liquid crystal display element in which an active element is arranged for each pixel electrode has attracted attention and is being actively developed.
このような液晶表示素子は当初は、DSモード(動的散
乱)の液晶を用いた液晶表示素子も提案されていたが、
DSモードでは液晶中を流れる電流値が高いため、消費電
流が大きいという欠点があり、現在ではTN(ツイストネ
マチック)型液晶を用いるものが主流となっており、ポ
ケットTVとして市場に現われている。TNモードの型液晶
では、漏れ電流は極めて小さく、消費電力が少ないの
で、電池を電源とする用途には適している。Initially, a liquid crystal display device using DS-mode (dynamic scattering) liquid crystal was proposed for such a liquid crystal display device.
The DS mode has a drawback that the current flowing through the liquid crystal is high, so that the current consumption is large. Currently, a liquid crystal display using a TN (twisted nematic) type liquid crystal is mainstream and appears in the market as a pocket TV. The TN mode type liquid crystal has a very small leakage current and low power consumption, and thus is suitable for a battery-powered application.
[発明の解決しようとする課題] アクティブマトリクス液晶表示素子をDSモードで使用
する場合には、液晶自身の漏れ電流が大きい。このた
め、各画素と並列に大きな蓄積容量を設けなくてはなら
なく、かつ、液晶表示素子自体の消費電力が大きくなる
という問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] When an active matrix liquid crystal display element is used in the DS mode, the leakage current of the liquid crystal itself is large. For this reason, there is a problem that a large storage capacitor must be provided in parallel with each pixel, and the power consumption of the liquid crystal display element itself increases.
TNモードにおいては、液晶自身の漏れ電流は極めて小
さいので、大きな蓄積容量を付加する必要はないし、液
晶表示素子自体の消費電力は小さくできる。しかし、TN
モードでは、2枚の偏光板を必要とするので、光の透過
率が小さいという問題がある。In the TN mode, since the leakage current of the liquid crystal itself is extremely small, it is not necessary to add a large storage capacity, and the power consumption of the liquid crystal display element itself can be reduced. But TN
Since the mode requires two polarizing plates, there is a problem that the light transmittance is small.
特に、画像の投影を行う際には極めて強い光源を必要
とし、投影スクリーン上で高いコントラストが得られに
くいことや、光源の発熱による液晶表示素子への影響と
いう問題がある。In particular, when projecting an image, an extremely strong light source is required, and it is difficult to obtain high contrast on a projection screen, and there is a problem that the heat generated by the light source affects a liquid crystal display element.
そこで、TNモードの課題を解決すべく、ネマチック液
晶を樹脂マトリクス中に分散保持した液晶樹脂複合体を
使用して、その散乱−透過特性を利用したモードが提案
されている。In order to solve the problem of the TN mode, a mode using a scattering-transmission characteristic of a liquid crystal resin composite in which a nematic liquid crystal is dispersed and held in a resin matrix has been proposed.
しかし、低電圧で十分な輝度やコントラスト比が得ら
れない、色バランスがとりにくいという問題があった。However, there have been problems that a sufficient luminance and contrast ratio cannot be obtained at a low voltage, and that it is difficult to balance colors.
[問題点を解決するための手段] 本発明は、前述の課題を解決すべくなされたもので、
複数の色光源と、各色光源からの光が入射する複数枚の
アクティブマトリクス液晶表示素子と、アクティブマト
リクス液晶表示素子から出射した光を合成投射する投射
光学系とを有する投射型アクティブマトリクス液晶表示
装置において、画素電極毎に能動素子を設けたアクティ
ブマトリクス基板と、対向電極を設けた対向電極基板と
の間に、誘電率異方性が正のネマチック液晶が樹脂マト
リクス中に分散保持された液晶樹脂複合体が備えられ、
樹脂マトリクスの屈折率が使用する液晶の常光屈折率
(no)とほぼ一致するようにされ、使用する液晶の屈折
率異方性Δnが0.18以上であり、樹脂マトリクス中に分
散保持される各色の液晶の平均粒子径RX(μm)、両電
極間隙dX(μm)、各光源の色の主波長λXが、緑色の
光源の主波長λG=540nmとした場合の液晶の平均粒子
径RG(μm)、両電極間隙dG(μm)に対して、 の関係を満足することを特徴とする投射型アクティブマ
トリクス液晶表示装置を提供する。[Means for Solving the Problems] The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems.
A projection type active matrix liquid crystal display device having a plurality of color light sources, a plurality of active matrix liquid crystal display elements on which light from each color light source is incident, and a projection optical system for combining and projecting light emitted from the active matrix liquid crystal display elements A liquid crystal resin in which nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is dispersed and held in a resin matrix between an active matrix substrate provided with an active element for each pixel electrode and a counter electrode substrate provided with a counter electrode. A complex is provided,
The refractive index of the resin matrix is made to substantially match the ordinary refractive index (n o ) of the liquid crystal to be used. The liquid crystal to be used has a refractive index anisotropy Δn of 0.18 or more, and each color dispersed and held in the resin matrix. the average particle diameter R X crystal of ([mu] m), both electrode gap d X (μm), the dominant wavelength lambda X color of each light source has an average particle of the liquid crystal in the case where the main wavelength lambda G = 540 nm of the green light source For the diameter R G (μm) and the gap d G (μm) between both electrodes, And a projection type active matrix liquid crystal display device characterized by satisfying the following relationship:
また、RGB3色の光源と3枚のアクティブマトリクス液
晶表示素子が備えられ、その3色の液晶表示素子の液晶
の平均粒子径RR、RG、RB、両電極間隙dR、dG、dB、各光
源の色の主波長λR、λG、λBが の関係を満足する上記の投射型アクティブマトリクス液
晶表示装置を提供する。Further, a light source of three colors of RGB and three active matrix liquid crystal display elements are provided, and the average particle diameters R R , R G , R B of the liquid crystal of the three color liquid crystal display elements, the gaps d R , d G between the two electrodes, d B , the main wavelengths λ R , λ G , λ B of the colors of each light source are The above-mentioned projection type active matrix liquid crystal display device which satisfies the above relationship is provided.
また、液晶樹脂複合体に用いられる樹脂が光硬化性ビ
ニル系樹脂であり、液晶と該樹脂とを均一に溶解した溶
液に光照射し、樹脂を硬化させることにより得られる液
晶樹脂複合体を使用する上記の投射型アクティブマトリ
クス液晶表示装置を提供する。The resin used in the liquid crystal resin composite is a photocurable vinyl resin, and a liquid crystal resin composite obtained by curing the resin by irradiating light to a solution in which liquid crystal and the resin are uniformly dissolved is used. And a projection type active matrix liquid crystal display device.
また、個々の液晶の液泡が細隙を介して連通している
液晶樹脂複合体が備えられてなる上記の投射型アクティ
ブマトリクス液晶表示装置を提供する。Further, the present invention provides the above-mentioned projection type active matrix liquid crystal display device, which is provided with a liquid crystal resin composite in which liquid bubbles of individual liquid crystals communicate with each other via a gap.
本発明では、アクティブマトリクス基板と対向電極基
板との間に挟持される液晶材料として、電気的に散乱状
態と透過状態とを制御しうる液晶樹脂複合体を用いる。
この液晶樹脂複合体を挟持したアクティブマトリクス液
晶表示素子を用いているため、偏光板が不要であり、透
過時の光の透過率を大幅に向上できる。さらに、液晶樹
脂複合体中の平均粒子径RX(μm)、両電極間隙dX(μ
m)が色毎に設定されているので、投射表示で混色した
際に、色バランスが良く、明るく、コントラスト比の良
い表示が得られる。In the present invention, as a liquid crystal material sandwiched between the active matrix substrate and the counter electrode substrate, a liquid crystal resin composite capable of electrically controlling a scattering state and a transmission state is used.
Since the active matrix liquid crystal display element sandwiching the liquid crystal resin composite is used, no polarizing plate is required, and the light transmittance at the time of transmission can be greatly improved. Further, the average particle diameter R X (μm) in the liquid crystal resin composite and the gap d X (μ
Since m) is set for each color, when the colors are mixed in the projection display, a display with good color balance, brightness, and good contrast ratio can be obtained.
また、TN型液晶表示素子に必須の配向処理や発生する
静電気による能動素子の破壊といった問題も避けられる
ので、液晶表示素子の製造歩留りを大幅に向上させるこ
とができる。In addition, since problems such as alignment treatment indispensable for the TN type liquid crystal display element and destruction of the active element due to generated static electricity can be avoided, the production yield of the liquid crystal display element can be greatly improved.
さらに、この液晶樹脂複合体は、硬化後はフィルム状
になっているので、基板の加圧による基板間短絡やスペ
ーサーの移動による能動素子の破壊といった問題も生じ
にくい。Further, since the liquid crystal resin composite is in the form of a film after curing, problems such as short-circuit between the substrates due to pressurization of the substrates and destruction of the active element due to the movement of the spacer are less likely to occur.
また、この液晶樹脂複合体は、比抵抗が従来のTNモー
ドの場合と同等であり、DSモードのように大きな蓄積容
量を画素電極毎に設けなくてもよく、能動素子の設計が
容易で、かつ、液晶表示素子の消費電力を少なく保つこ
とができる。したがって、TNモードの従来の液晶表示素
子の製造工程から、配向膜形成工程を除くだけで製造が
可能になるので、生産が容易である。In addition, this liquid crystal resin composite has the same specific resistance as that of the conventional TN mode, and does not require a large storage capacitor for each pixel electrode as in the DS mode. In addition, the power consumption of the liquid crystal display element can be kept low. Therefore, the production can be facilitated because the production can be performed only by removing the alignment film forming step from the conventional TN mode liquid crystal display element production process.
液晶樹脂複合体の比抵抗としては、5×109Ωcm以上
のものが好ましい。さらに、漏れ電流等による電圧降下
を最小限にするために、1010Ωcm以上がより好ましく、
この場合には大きな蓄積容量を画素電極毎に付与する必
要がない。The specific resistance of the liquid crystal resin composite is preferably 5 × 10 9 Ωcm or more. Furthermore, in order to minimize the voltage drop due to leakage current or the like, it is more preferably 10 10 Ωcm or more,
In this case, it is not necessary to provide a large storage capacitance for each pixel electrode.
画素電極に設けられる能動素子としては、トランジス
タ、ダイオード、非線形抵抗素子等があり、必要に応じ
て1つの画素に2以上の能動素子が配置されていてもよ
い。このような能動素子とこれに接続された画素電極と
を設けたアクティブマトリクス基板と、対向電極を設け
た対向電極基板との間に上記液晶樹脂複合体を挟んで液
晶表示素子とする。Examples of the active element provided on the pixel electrode include a transistor, a diode, and a non-linear resistance element. Two or more active elements may be arranged in one pixel as needed. A liquid crystal display element is obtained by sandwiching the liquid crystal resin composite between an active matrix substrate provided with such an active element and a pixel electrode connected thereto and a counter electrode substrate provided with a counter electrode.
本発明の投射型アクティブマトリクス液晶表示装置と
しては、複数の色光源および投射光学系を用いる。これ
ら色光源および投射光学系は、従来から公知の投射用光
源、レンズ等の投射光学系が使用でき、通常は上記複数
の液晶表示素子を各色光源に対応して配置し、これによ
る像を合成して投射するようにされていればよい。The projection type active matrix liquid crystal display device of the present invention uses a plurality of color light sources and a projection optical system. Conventionally known projection light sources and projection optical systems such as lenses can be used as the color light source and the projection optical system. Usually, the plurality of liquid crystal display elements are arranged corresponding to each color light source, and an image is synthesized by the arrangement. What is necessary is just to make it project.
この色光源は、色毎に専用の光源を使用してもよい
し、1つの光源の光を分光して使用してもよい。この色
光源から出た光は、アクティブマトリクス液晶表示素子
に入射させられる。本発明ではこれらの複数枚のアクテ
ィブマトリクス液晶表示素子が、光源の色毎にその特性
を合せて使用する。これらのアクティブマトリクス液晶
表示素子から出射した光が、混合されて投射される。こ
れにより明るく、色バランスがよく、高コントラスト比
の投射映像が得られる。As this color light source, a dedicated light source may be used for each color, or the light of one light source may be used by splitting. The light emitted from this color light source is made incident on an active matrix liquid crystal display device. In the present invention, the plurality of active matrix liquid crystal display elements are used in accordance with the characteristics of each light source color. Light emitted from these active matrix liquid crystal display elements is mixed and projected. As a result, a bright, well-balanced and high-contrast projected image can be obtained.
本発明では、液晶樹脂複合体として細かな孔の多数形
成された樹脂マトリクスとその孔の部分に充填された誘
電率異方性が正のネマチック液晶とからなり、その樹脂
マトリクスの屈折率が使用する液晶の常光屈折率(no)
とほぼ一致するようにされ、使用する液晶の屈折率異方
性Δnが0.18以上である液晶樹脂複合体を用いる。この
液晶樹脂複合体をアクティブマトリクス基板と、対向電
極基板との間に挟持して液晶表示素子とする。この液晶
表示素子の電極間への電圧の印加状態により、その液晶
の屈折率が変化し、樹脂マトリクスの屈折率と液晶の屈
折率との関係が変化し、両者の屈折率が一致した時には
透過状態となり、屈折率が異なった時には散乱状態とな
る。In the present invention, the liquid crystal resin composite is composed of a resin matrix in which a large number of fine holes are formed and a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy filled in the holes, and the refractive index of the resin matrix is used. ordinary refractive index of the liquid crystals (n o)
And a liquid crystal resin composite having a liquid crystal having a refractive index anisotropy Δn of 0.18 or more is used. This liquid crystal resin composite is sandwiched between an active matrix substrate and a counter electrode substrate to form a liquid crystal display element. Depending on the state of voltage application between the electrodes of the liquid crystal display element, the refractive index of the liquid crystal changes, and the relationship between the refractive index of the resin matrix and the refractive index of the liquid crystal changes. State, and when the refractive index is different, the state is a scattering state.
この細かな孔の多数形成された樹脂マトリクスとその
孔の部分に充填された液晶とからなる液晶樹脂複合体
は、マイクロカプセルのような液泡内に液晶が封じ込め
られたような構造であるが、個々のマイクロカプセルが
完全に独立していなくてもよく、多孔質体のように個々
の液晶の液泡が細隙を介して連通していてもよい。The liquid crystal resin composite composed of the resin matrix in which a large number of fine holes are formed and the liquid crystal filled in the holes has a structure in which the liquid crystal is sealed in a liquid bubble such as a microcapsule. The individual microcapsules do not have to be completely independent, and liquid bubbles of individual liquid crystals may be communicated via the slits like a porous body.
本発明における液晶表示素子に用いる液晶樹脂複合体
は、ネマチック液晶と、樹脂マトリクスを構成する材料
とを混ぜ合わせて溶液状またはラテックス状にしておい
て、これを光硬化、熱硬化、溶媒除去による硬化、反応
硬化等させて樹脂マトリクスを分離し、樹脂マトリクス
中にネマチック液晶が分散した状態をとるようにすれば
よい。The liquid crystal resin composite used for the liquid crystal display element in the present invention is prepared by mixing a nematic liquid crystal and a material constituting a resin matrix into a solution or a latex, and then curing the mixture by photocuring, heat curing, and solvent removal. The resin matrix may be separated by curing, reaction curing, or the like, so that the nematic liquid crystal is dispersed in the resin matrix.
使用する樹脂を、光硬化または熱硬化タイプにするこ
とにより、密閉系内で硬化できるため好ましい。It is preferable to use a photo-curing or heat-curing resin, because the resin can be cured in a closed system.
特に、光硬化タイプの樹脂を用いることにより、熱に
よる影響を受けなく、短時間で硬化させることができ好
ましい。In particular, the use of a photo-curing type resin is preferable because it can be cured in a short time without being affected by heat.
具体的な製法としては、従来の通常のネマチック液晶
と同様にシール材を用いてセルを形成し、注入口から未
硬化のネマチック液晶と樹脂マトリクスとの混合物を注
入し、注入口を封止した後、光照射をするか加熱して硬
化させることもできる。As a specific manufacturing method, cells were formed using a sealing material in the same manner as a conventional ordinary nematic liquid crystal, a mixture of an uncured nematic liquid crystal and a resin matrix was injected from an injection port, and the injection port was sealed. Thereafter, curing may be performed by irradiating light or heating.
また、本発明における液晶表示素子の場合には、シー
ル材を用いなく、例えば、対向電極としての透明電極を
設けた基板上に未硬化のネマチック液晶と樹脂マトリク
スとの混合物を供給し、その後、画素電極毎に能動素子
を設けたアクティブマトリクス基板を重ねて、光照射等
により硬化させることもできる。In the case of the liquid crystal display element of the present invention, without using a sealing material, for example, a mixture of an uncured nematic liquid crystal and a resin matrix is supplied on a substrate provided with a transparent electrode as a counter electrode, and thereafter, An active matrix substrate provided with an active element for each pixel electrode may be stacked and cured by light irradiation or the like.
もちろん、その後、周辺にシール材を塗布して周辺を
シールしてもよい。この製法によれば、単に未硬化のネ
マチック液晶と樹脂マトリクスとの混合物をロールコー
ト、スピンコート、印刷、ディスペンサーによる塗布等
の供給をすればよいため、注入工程が簡便であり、生産
性が極めてよい。Of course, after that, a sealing material may be applied to the periphery to seal the periphery. According to this manufacturing method, the mixture of the uncured nematic liquid crystal and the resin matrix may be simply supplied by roll coating, spin coating, printing, coating with a dispenser, or the like, so that the injection step is simple and the productivity is extremely high. Good.
また、これらの未硬化のネマチック液晶と樹脂マトリ
クスとの混合物には、基板間隙制御用のセラミック粒
子、プラスチック粒子、ガラス繊維等のスペーサー、顔
料、色素、粘度調整剤、その他本発明の性能に悪影響を
与えない添加剤を添加してもよい。In addition, the mixture of the uncured nematic liquid crystal and the resin matrix may have ceramic particles for controlling the substrate gap, plastic particles, spacers such as glass fibers, pigments, dyes, viscosity modifiers, and other adverse effects on the performance of the present invention. May be added.
この素子について、その硬化工程の際に特定の部分の
みに十分高い電圧を印加した状態で硬化させることによ
り、その部分を常に光透過状態にすることができるの
で、固定表示したいものがある場合には、そのような常
透過部分を形成してもよい。By curing this element in a state where a sufficiently high voltage is applied only to a specific part during the curing step, the part can be always in a light transmitting state, so if there is something to be fixedly displayed, May form such a normally transparent portion.
このような液晶樹脂複合体を使用した液晶表示素子の
応答時間は、電圧印加の立ち上りが3〜50msec程度、電
圧除去の立ち下がりが10〜80msec程度であり、従来のTN
モードの液晶表示素子よりも速い。The response time of a liquid crystal display device using such a liquid crystal resin composite is such that the rise of voltage application is about 3 to 50 msec and the fall of voltage removal is about 10 to 80 msec.
Faster than liquid crystal display element in mode.
また、その電圧−透過率の電気光学特性は、従来のTN
モードの液晶表示素子よりも比較的なだらかであり、階
調表示のための駆動も容易である。Further, the electro-optical characteristics of the voltage-transmittance are the same as those of the conventional TN.
Compared to the liquid crystal display element in the mode, the mode is relatively gentle, and driving for gradation display is easy.
なお、この液晶樹脂複合体を使用した液晶表示素子の
透過状態での透過率は高いほどよく、散乱状態でのヘイ
ズ値は80%以上であることが好ましい。The transmittance of the liquid crystal display device using the liquid crystal resin composite in the transmission state is preferably as high as possible, and the haze value in the scattering state is preferably 80% or more.
本発明では、電圧を印加している状態で、樹脂マトリ
クス(硬化後)の屈折率が、使用する液晶の常光屈折率
(no)と一致するようにされる。In the present invention, in a state in which the voltage is applied, the refractive index of the resin matrix (after curing) is to match the ordinary refractive index of the liquid crystal used (n o).
これにより、樹脂マトリクスの屈折率と液晶の屈折率
とが一致した時に光が透過し、一致しない時に光が散乱
(白濁)することになる。この素子の散乱性は、従来の
DSモードの液晶表示素子の場合よりも高く、高いコント
ラスト比の表示が得られる。Accordingly, light is transmitted when the refractive index of the resin matrix and the refractive index of the liquid crystal match, and the light is scattered (white turbid) when they do not match. The scattering properties of this element
A display having a higher contrast ratio and higher than that of the liquid crystal display element of the DS mode can be obtained.
本発明の目的は、この液晶樹脂複合体を挟持したアク
ティブマトリクス液晶表示素子を用いた投射型アクティ
ブマトリクス液晶表示装置の最適な構成を提供すること
にある。An object of the present invention is to provide an optimal configuration of a projection type active matrix liquid crystal display device using an active matrix liquid crystal display element sandwiching the liquid crystal resin composite.
即ち、透過時に高い透過率を有し、散乱時に高い散乱
性(遮光性)を有する明るく、色バランスが良く、コン
トラスト比の大きな投射型アクティブマトリクス液晶表
示装置を提供するものである。That is, an object of the present invention is to provide a projection type active matrix liquid crystal display device which has a high transmittance at the time of transmission and a high scattering property (light shielding property) at the time of scattering, has a good color balance, and has a large contrast ratio.
上記液晶樹脂複合体を用いたアクティブマトリクス液
晶表示素子の電気光学特性を決める要因としては、使用
する液晶の屈折率(常光屈折率no、異常光屈折率ne)、
比誘電率(ε、ε⊥、および⊥は夫々液晶分子軸に
平行、垂直を示す)、粘性、弾性定数、並びに使用する
樹脂の屈折率np、比誘電率εp、弾性率、並びに樹脂マ
トリクス中に分散保持される液晶の平均粒子径R、体積
分率Φ、両電極の電極基板間隙(液晶樹脂複合体の厚
み)d、能動素子により画素部分の液晶樹脂複合体に印
加される最大実効印加電圧V等が挙げられる。ここで液
晶の平均粒子径Rとは、液晶がほぼ球状の液泡を形成し
ている場合にはその直径を表し、液晶が多孔質の連通構
造を持つ場合には液晶のディレクターが互いに相関を持
つ領域の直径を意味する。The factors for determining the electro-optical characteristic of the active matrix liquid crystal display device using the liquid crystal polymer composite material, the refractive index of the liquid crystal used (ordinary refractive index n o, the extraordinary refractive index n e),
Relative permittivity (ε, ε⊥, and ⊥ indicate parallel and perpendicular to the liquid crystal molecular axis, respectively), viscosity, elastic constant, and refractive index n p , relative permittivity ε p , elastic modulus, and resin of the resin used. The average particle diameter R of the liquid crystal dispersed and held in the matrix, the volume fraction Φ, the electrode substrate gap between both electrodes (thickness of the liquid crystal resin composite) d, the maximum applied to the liquid crystal resin composite in the pixel portion by the active element Effective applied voltage V and the like. Here, the average particle diameter R of the liquid crystal indicates the diameter when the liquid crystal forms a substantially spherical liquid bubble, and when the liquid crystal has a porous communication structure, the directors of the liquid crystal have a correlation with each other. Means the diameter of the area.
本発明における液晶樹脂複合体を用いたアクティブマ
トリクス液晶表示素子の電気光学特性としては、無電界
時に高い散乱性を有し、かつ、電界印加時に高い透過性
を有すること、即ち、高い表示コントラスト比を持つこ
とが望まれる。このような液晶表示素子を用いて、投射
型の表示を行った場合、高輝度かつ高コントラスト比の
表示を得ることができる。The electro-optical characteristics of the active matrix liquid crystal display device using the liquid crystal resin composite according to the present invention include a high scattering property in the absence of an electric field and a high transmissivity in the application of an electric field, that is, a high display contrast ratio. It is desirable to have. When projection display is performed using such a liquid crystal display element, a display with high luminance and a high contrast ratio can be obtained.
このような表示を得るためには、上記の要因が最適な
関係を持つことが必要である。In order to obtain such a display, it is necessary that the above factors have an optimal relationship.
これらの要因の中でアクティブマトリクス液晶表示素
子の電気光学特性を決定する特に重要な要因は、使用す
る液晶の屈折率(屈折率異方性Δn=異常光屈折率ne−
常光屈折率no)、液晶の平均粒子径R、両電極基板間隙
dであり、色光源の主波長λXに応じて、各液晶表示素
子毎に液晶の平均粒子径RX、電極基板間隙dXを定めて最
適化する。Particularly important factor that determines the electro-optical characteristic of the active matrix liquid crystal display element among these factors are the refractive index of the liquid crystal used (refractive index anisotropy [Delta] n = extraordinary refractive index n e -
The ordinary light refractive index n o ), the average particle diameter R of the liquid crystal, and the gap d between the two electrode substrates. The average particle diameter R X of the liquid crystal for each liquid crystal display element, the gap between the electrode substrates according to the main wavelength λ X of the color light source. d Define X and optimize.
使用する液晶の屈折率異方性Δn(=ne−no)は、無
電界時における散乱性に寄与し、高い散乱性を得るに
は、ある程度以上大きいことが好ましく、具体的にはΔ
n>0.18が好ましい条件である。また、使用する液晶の
常光屈折率noは樹脂マトリクスの屈折率npとほぼ一致す
ることが好ましく、この時電界印加時に高い透明性が得
られる。具体的にはno−0.03<np<no+0.05の関係を満
たすことが好ましい。Liquid crystal refractive index anisotropy Δn of using (= n e -n o) contributes to scattering at the time of no electric field, to obtain a high scattering property, preferably more than a certain large, specifically Δ
n> 0.18 is a preferable condition. Further, the ordinary refractive index n o of the liquid crystal used is preferably substantially matches the refractive index n p of the resin matrix, high transparency is obtained during this time an electric field is applied. Specifically, it is preferable to satisfy the relationship of n o -0.03 <n p <n o +0.05.
樹脂マトリクス中に分散保持される液晶の平均粒子径
Rは非常に重要な要因であり、無電界時の散乱性、電界
印加時の液晶の動作特性に寄与する。無電界時の散乱性
は、使用する液晶の屈折率異方性Δn、光の波長λ、液
晶の平均粒子径Rの関係により変化する。このため、各
光源の主波長λXに応じて、単位動作液晶量あたりの散
乱性を最大にするには、各液晶表示素子毎に液晶の平均
粒子径RX、両電極基板間隙dXを以下のように設定する必
要がある。The average particle size R of the liquid crystal dispersed and held in the resin matrix is a very important factor, and contributes to the scattering property in the absence of an electric field and the operation characteristics of the liquid crystal in the presence of an electric field. The scattering property in the absence of an electric field varies depending on the relationship between the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal used, the wavelength λ of light, and the average particle diameter R of the liquid crystal. Therefore, depending on the dominant wavelength lambda X of each light source, for maximum scattering per unit operation amount of the liquid crystal, each crystal display average particle size of the liquid crystal for each element R X, both electrodes substrate gap d X It is necessary to set as follows.
なお、緑色の光源の主波長をλG=540nmとした場合
の液晶の平均粒子径をRG(μm)、電極基板間隙をdGと
する。When the main wavelength of the green light source is λ G = 540 nm, the average particle diameter of the liquid crystal is R G (μm), and the gap between the electrode substrates is d G.
0.3<RG・Δn<0.7 (1) 4RG<dG<8RG (2) 特に、光源の色が緑であるので、0.4<RG・Δn<0.6
とすることが好ましく、Δn=0.25程度の場合、RGは2.
0μm程度になる。また、Δnも0.2以上とすることが強
い散乱性を得るためには好ましい。 0.3 <R G · Δn <0.7 (1) 4R G <d G <8R G (2) In particular, since the color of the light source is a green, 0.4 <R G · Δn < 0.6
When Δn is about 0.25, R G is 2.
It becomes about 0 μm. Further, it is preferable that Δn is 0.2 or more in order to obtain strong scattering.
緑の光源に対する液晶表示素子の平均粒子径RGが
(1)式の範囲よりも小さい場合、散乱性は短波長側の
方が強いという波長依存性を持つようになり、また、液
晶の動作により高い電界を必要とするため、消費電力が
増大するという問題も生じる。逆に、平均粒子径RGが
(1)式の範囲よりも大きい場合、散乱性の波長依存性
は小さいものの、全可視光線域にわたって散乱性が弱く
なり、コントラスト比が低下し、透過時から散乱時への
応答性が遅くなるという問題も生じる。このため、上記
の範囲とされる。When the average particle diameter RG of the liquid crystal display element with respect to the green light source is smaller than the range of the expression (1), the scattering property has a wavelength dependence that the shorter wavelength side is stronger, and the operation of the liquid crystal is increased. Since a higher electric field is required, power consumption increases. On the other hand, when the average particle size R G is larger than the range of the formula (1), the scattering property is small over the entire visible light range, the scattering ratio is weak, the contrast ratio is reduced, and the light scattering property is low. Another problem is that the response to scattering is slow. Therefore, the above range is set.
緑の光源に対する液晶表示素子の電極基板間隙dGも重
要な要因である。dGを大きくすると、無電界時の散乱性
は向上する。しかし、dGがあまり大きすぎると、電界印
加時の充分な透明性を達成するために高い電圧を必要と
し、消費電力の増大や、従来のTN用の能動素子、駆動用
ICが使用できないといった問題が生じる。また、dGを小
さくすると、低電圧で高い透明性が得られるが、無電界
時の散乱性は減少していく。このため、無電界時の散乱
性と電界印加時の高透明性を両立させるためには、d
G(μm)が、前記した(2)式を満足するようにされ
る。The electrode substrate gap d G of the liquid crystal display element for a green light source is also an important factor. When d G is increased, the scattering property in the absence of an electric field is improved. However, if d G is too large, and requires a high voltage in order to achieve sufficient transparency when an electric field is applied, increase in the power consumption, the active element for a conventional TN, drive
There is a problem that the IC cannot be used. Also, reducing the d G, but high transparency at a low voltage is obtained, the scattering property at the time of no electric field decreases. Therefore, in order to achieve both the scattering property when no electric field is applied and the high transparency when applying an electric field, d
G (μm) is set so as to satisfy the above equation (2).
また、色毎の特性をそろえるためには、全ての液晶表
示素子でRX/λXをRG/λGとほぼそろえ、dX/λXをdG/
λGとほぼそろえるものであり、以下のようにされる。Further, in order to make the characteristics of each color uniform, R X / λ X is almost equal to R G / λ G in all liquid crystal display elements, and d X / λ X is d G / λ X.
It is almost equal to λ G, and is as follows.
この(3)式は液晶による散乱性を最適化するもので
あり、液晶による位相シフトを各色でほぼ等しくするた
めのものである。 The equation (3) is for optimizing the scattering property of the liquid crystal, and for making the phase shift of the liquid crystal substantially equal for each color.
(4)式は、(3)式の下で、印加電圧と散乱性の関
係、電圧−透過率特性が各色で一致させるためのもので
ある。The expression (4) is used to make the relationship between the applied voltage and the scattering property and the voltage-transmittance characteristic match for each color under the expression (3).
したがって、これらの条件を同時に満足させることに
より、高輝度、高コントラスト比で電圧−透過率特性の
そろった色バランスの良い投射型液晶表示装置を得るこ
とができる。Therefore, by simultaneously satisfying these conditions, it is possible to obtain a projection-type liquid crystal display device having a high luminance, a high contrast ratio, and a good voltage balance with a uniform voltage-transmittance characteristic.
特に、複数枚の液晶表示素子の夫々のRX/λXとdX/λ
Xとを、夫々RG/λGとdG/λGと一致させると最適とな
る。In particular, R X / λ X and d X / λ of a plurality of liquid crystal display elements, respectively.
And X, the optimum when to match the respective R G / λ G and d G / λ G.
このため、RGB(赤緑青)の3色の光源を用いる場合
には、3枚の液晶表示素子の夫々のRX/λXとdX/λXと
を、夫々RG/λGとdG/λGとほぼそろえる。具体的に
は、以下のようにする。For this reason, when light sources of three colors of RGB (red, green, blue) are used, R X / λ X and d X / λ X of the three liquid crystal display elements are respectively replaced by R G / λ G and d. G / λ G is almost the same. Specifically, the following is performed.
電極基板間隙dXの絶対値は、使用する印加電圧に応じ
て、表示輝度、コントラスト比が最適となるように選択
すればよい。0〜VMAXでの矩形波が印加されるとした場
合には、実効印加電圧は印加電圧と同じになるので、以
下のような範囲とすることが好ましい。 The absolute value of the electrode substrate gap d X, depending on the applied voltage to be used, the display luminance may be selected so that the contrast ratio is optimal. When a rectangular wave at 0 to V MAX is applied, the effective applied voltage is the same as the applied voltage.
0.5RG・VMAX<dG<RG・VMAX (7) 特には、0.8RG・VMAX以下とすることが好ましい。通
常のTN型アクティブマトリクス液晶表示装置のようにTF
Tを用いる場合には、その実効印加電圧を10V以下とする
ことが好ましい。例えばVMAX=8Vの場合、dGはほぼ8〜
13μm程度とすればよい。0.5R G · V MAX <d G <R G · V MAX (7) In particular, it is preferable to be 0.8R G · V MAX or less. TF like a normal TN type active matrix liquid crystal display
When T is used, the effective applied voltage is preferably set to 10 V or less. For example, when V MAX = 8 V, d G is approximately 8 to
It may be about 13 μm.
使用する液晶としては、屈折率異方性Δnが0.18以上
とされる必要がある。なかでも、0.20以上が好ましく、
特に、0.23以上とすることが好ましい。また、誘電率異
方性Δε(=ε⊥−ε)は10以上とすることが好まし
く、特に、13以上とすることが好ましい。The liquid crystal used must have a refractive index anisotropy Δn of 0.18 or more. Among them, 0.20 or more is preferable,
In particular, it is preferably 0.23 or more. Further, the dielectric anisotropy Δε (= εε−ε) is preferably set to 10 or more, particularly preferably 13 or more.
複数の液晶表示素子による色バランスは、駆動信号の
変調によってもある程度改善することができるが、無電
界時、階調表示による低電圧側での特性のバランスは、
駆動信号の変調のみによって改善することは困難であ
る。The color balance by a plurality of liquid crystal display elements can be improved to some extent by modulating the drive signal, but when there is no electric field, the balance of the characteristics on the low voltage side by gradation display is as follows.
It is difficult to improve only by modulating the drive signal.
本発明の1つの大きな特長は、駆動信号の変調に強く
依存せずに、各色に対する電圧−透過率特性がそろう、
即ち、色バランスのとれた表示が得られることになる。One major advantage of the present invention is that the voltage-transmittance characteristics for each color are aligned without strongly depending on the modulation of the drive signal.
That is, a display with a well-balanced color can be obtained.
上記のように、電圧印加時に透明状態、無電界時に散
乱状態となる液晶樹脂複合体を用いたアクティブマトリ
クス液晶表示素子を複数用いて、その各色光源に対応し
て各液晶表示素子を前記した(1)式、(2)式、
(3)式、(4)式の条件を全て満足するようにするこ
とにより、従来のTN用の能動素子や駆動用ICを用いて、
色バランスが良く、高いコントラスト比を持つ明るい表
示が可能になる。具体的には、コントラスト比100以
上、電界印加時の透過率が70%以上というような表示も
可能になる。また、ダイナミックレンジが広いため、細
かな中間調表示も可能な優れた素子が得られる。As described above, a plurality of active matrix liquid crystal display elements using a liquid crystal resin composite which are in a transparent state when a voltage is applied and in a scattering state when no electric field is used, and each liquid crystal display element is described above corresponding to each color light source ( Equation 1), Equation (2),
By satisfying all of the conditions of the equations (3) and (4), the conventional active element and driving IC for TN can be used.
Bright display with good color balance and high contrast ratio is possible. More specifically, a display with a contrast ratio of 100 or more and a transmittance of 70% or more when an electric field is applied becomes possible. Further, since the dynamic range is wide, an excellent element capable of displaying fine halftones can be obtained.
また、無電界時の散乱性を向上させるには、液晶樹脂
複合体中の動作可能な液晶の体積分率Φを増加させるこ
とが有効であり、Φ>20%が好ましく、より高い散乱性
を有するにはΦ>35%が好ましい。一方Φがあまり大き
くなると、液晶樹脂複合体の構造安定性が悪くなるた
め、Φ<70%が好ましい。Further, in order to improve the scattering property in the absence of an electric field, it is effective to increase the volume fraction Φ of the operable liquid crystal in the liquid crystal resin composite, and Φ> 20% is preferable. To have Φ> 35% is preferred. On the other hand, if Φ is too large, the structural stability of the liquid crystal resin composite deteriorates, so Φ <70% is preferable.
本発明における液晶表示素子は、電界が印加されてい
ない場合は、配列していない液晶と、樹脂マトリクスの
屈折率の違いにより、散乱状態(つまり白濁状態)を示
す。このため、本発明のように投射型表示装置として用
いる場合には、電極のない部分は光が散乱され、画素部
分以外の部分に遮光膜を設けなくても、光がスクリーン
に到達しないため、黒く見える。このことにより、画素
電極以外の部分からの光の漏れを防止するために、画素
電極以外の部分を遮光膜等で遮光する必要がないことと
なり、遮光膜の形成工程が不要となるという利点も有す
る。When no electric field is applied, the liquid crystal display element according to the present invention exhibits a scattering state (that is, a cloudy state) due to a difference in refractive index between a liquid crystal that is not aligned and a resin matrix. For this reason, when used as a projection display device as in the present invention, light is scattered in portions without electrodes, and light does not reach the screen without providing a light-shielding film in portions other than the pixel portion, Looks black. Accordingly, in order to prevent light leakage from portions other than the pixel electrodes, it is not necessary to shield portions other than the pixel electrodes with a light-shielding film or the like, which also has an advantage that a step of forming a light-shielding film is not required. Have.
この液晶表示素子の所望の画素に電界を印加する。こ
の電界を印加された画素部分では、液晶が配列し、液晶
の常光屈折率(no)と樹脂マトリクスの屈折率(np)と
が一致することにより透過状態を示し、当該所望の画素
で光が透過することとなり、スクリーンに明るく表示さ
れる。An electric field is applied to a desired pixel of the liquid crystal display device. In the pixel portion to which the electric field is applied, the liquid crystal is aligned, and the ordinary light refractive index (n o ) of the liquid crystal matches the refractive index (n p ) of the resin matrix to indicate a transmissive state. Light is transmitted, and the image is displayed brightly on the screen.
この素子に、この硬化工程の際に特定の部分のみに充
分に高い電圧を印加した状態で硬化させることにより、
その部分を常に光透過状態とすることができるので、固
定表示したいものがある場合には、そのような常透過部
分を形成してもよい。By curing this element in a state where a sufficiently high voltage is applied only to a specific portion during the curing step,
Since the portion can always be in a light transmitting state, if there is something to be fixedly displayed, such a normally transmitting portion may be formed.
また、液晶樹脂複合体中に染料、顔料等を混入してお
いてもよい。Further, a dye, a pigment, and the like may be mixed in the liquid crystal resin composite.
第1図は、本発明の投射型アクティブマトリクス液晶
表示装置のダイクロイックプリズムを用いた例の模式図
である。FIG. 1 is a schematic diagram of an example using a dichroic prism of a projection type active matrix liquid crystal display device of the present invention.
第1図において、1は光源、2は凹面鏡、3はコンデ
ンサーレンズ、4は分光用ダイクロイックプリズム、5
A、5B、5C、5Dは鏡であり、1〜5Dで色光源を構成す
る。6A、6B、6Cは各色に対応した液晶樹脂複合体を挟持
したアクティブマトリクス液晶表示素子、7は合成用ダ
イクロイックプリズム、8は投射レンズ、9は直進光以
外を除去するためのアパーチャー、10は投射するスクリ
ーンである。7〜9で投射光学系を構成している。In FIG. 1, 1 is a light source, 2 is a concave mirror, 3 is a condenser lens, 4 is a dichroic prism for spectrum, 5
A, 5B, 5C, and 5D are mirrors, and constitute a color light source with 1 to 5D. 6A, 6B, 6C are active matrix liquid crystal display elements sandwiching a liquid crystal resin composite corresponding to each color, 7 is a dichroic prism for synthesis, 8 is a projection lens, 9 is an aperture for removing light other than straight light, and 10 is projection Screen. 7 to 9 constitute a projection optical system.
第2図は、本発明の投射型アクティブマトリクス液晶
表示装置のダイクロイックプリズムを用いない例の模式
図である。FIG. 2 is a schematic view of an example of the projection type active matrix liquid crystal display device of the present invention in which a dichroic prism is not used.
第2図において、11は光源、12は凹面鏡、13はコンデ
ンサーレンズ、15A、15B、15Cはダイクロイック鏡であ
り、11〜15Cで色光源を構成する。16A、16B、16Cは各色
に対応した液晶樹脂複合体を挟持したアクティブマトリ
クス液晶表示素子、18A、18B、18Cは各色毎に設けられ
た投射レンズ、19A、19B、19Cは各色毎に設けられた直
進光以外を除去するためのアパーチャー、20は投射する
スクリーンである。18A〜19Cで投射光学系を構成してい
る。In FIG. 2, 11 is a light source, 12 is a concave mirror, 13 is a condenser lens, 15A, 15B and 15C are dichroic mirrors, and 11 to 15C constitute a color light source. 16A, 16B, 16C are active matrix liquid crystal display elements sandwiching a liquid crystal resin composite corresponding to each color, 18A, 18B, 18C are projection lenses provided for each color, 19A, 19B, 19C are provided for each color An aperture for removing light other than straight light, 20 is a projection screen. The projection optical system is composed of 18A to 19C.
第3図は、本発明の投射型アクティブマトリクス液晶
表示装置に用いるアクティブマトリクス液晶表示素子の
断面図である。FIG. 3 is a sectional view of an active matrix liquid crystal display element used in the projection type active matrix liquid crystal display device of the present invention.
第3図において、21はアクティブマトリクス液晶表示
素子、22はアクティブマトリクス基板用のガラス、プラ
スチック等の基板、23はITO(In2O3−SnO2)、SnO2等の
画素電極、24はトランジスタ、ダイオード、非線形抵抗
素子等の能動素子、25は対向電極基板用のガラス、プラ
スチック等の基板、26はITO、SnO2等の対向電極、27は
両基板間に挟持された液晶樹脂複合体を示している。In FIG. 3, reference numeral 21 denotes an active matrix liquid crystal display element; 22, a substrate made of glass or plastic for an active matrix substrate; 23, a pixel electrode such as ITO (In 2 O 3 —SnO 2 ) and SnO 2; , A diode, a non-linear resistance element, etc., 25 is a glass or plastic substrate for a counter electrode substrate, 26 is a counter electrode such as ITO or SnO 2 and 27 is a liquid crystal resin composite sandwiched between both substrates. Is shown.
本発明における能動素子としてTFT(薄膜トランジス
タ)等の3端子素子を使用する場合、対向電極基板は全
画素共通のベタ電極を設ければよいが、MIM素子、PINダ
イオード等の2端子素子を用いる場合には、対向電極基
板はストライプ状のパターニングをされる。When a three-terminal element such as a TFT (thin film transistor) is used as an active element in the present invention, the counter electrode substrate may be provided with a solid electrode common to all pixels, but when a two-terminal element such as a MIM element or a PIN diode is used. In this method, the counter electrode substrate is patterned in a stripe shape.
また、能動素子として、TFTを用いる場合には、半導
体材料としてはシリコンが好適である。特に多結晶シリ
コンは、非結晶シリコンのように感光性がないため、光
源からの光を遮光膜により遮光しなくても誤動作しな
く、好ましい。この多結晶シリコンは、本発明のように
投射型液晶表示装置として用いる場合、強い投射用光源
を利用でき、明るい表示が得られる。When a TFT is used as an active element, silicon is suitable as a semiconductor material. In particular, polycrystalline silicon is preferable because it does not have photosensitivity like amorphous silicon and does not malfunction even if light from a light source is not blocked by a light-blocking film. When this polycrystalline silicon is used as a projection type liquid crystal display device as in the present invention, a strong projection light source can be used, and a bright display can be obtained.
また、従来のTN型液晶表示素子の場合には、画素間か
らの光の漏れを抑止するために、画素間に遮光膜を形成
することが多く、このついでに能動素子部分にも同時遮
光膜を形成することができ、能動素子部分に遮光膜を形
成することは全体の工程にあまり影響を与えない。即
ち、能動素子として多結晶シリコンを用いて、能動素子
部分に遮光膜を形成しないことにしても、画素間に遮光
膜を形成する必要があれば、工程を減らすことはできな
い。In the case of a conventional TN-type liquid crystal display device, a light-shielding film is often formed between pixels in order to suppress light leakage from between the pixels. The formation of the light-shielding film in the active element portion does not significantly affect the entire process. That is, even if polycrystalline silicon is used as an active element and a light-shielding film is not formed in an active element portion, the number of steps cannot be reduced if a light-shielding film needs to be formed between pixels.
これに対して、本発明では、前述の如く、樹脂マトリ
クスの屈折率が使用する液晶の常光屈折率(no)とほぼ
一致するようにされた液晶樹脂複合体を使用しているた
め、電界を印加しない部分では光が散乱して投射された
スクリーン上では黒くなる。そのため、画素間に遮光膜
を形成しなくてよい。そして、能動素子として多結晶シ
リコンを用いた場合、能動素子部分に遮光膜を形成しな
くてもよいので、遮光膜を形成する工程をなくすことが
でき、工程を減ずることによって生産性が向上する。In contrast, in the present invention, as described above, due to the use of liquid crystal ordinary refractive index (n o) and liquid crystal polymer composite material which is adapted substantially to match that used by the refractive index of the resin matrix, an electric field Light is scattered in a portion where no is applied, and becomes black on the projected screen. Therefore, a light-shielding film need not be formed between pixels. When polycrystalline silicon is used as an active element, a light-shielding film does not need to be formed in the active element part, so that a step of forming a light-shielding film can be eliminated, and productivity is improved by reducing the number of steps. .
また、電極は通常は透明電極とされるが、反射型の液
晶表示装置として使用する場合には、クロム、アルミニ
ウム等の反射電極としてもよい。The electrode is usually a transparent electrode, but when used as a reflective liquid crystal display device, it may be a reflective electrode of chromium, aluminum, or the like.
本発明の投射型アクティブマトリクス液晶表示装置を
反射型で使用する場合には、透過型で使用する場合に比
して、同じ電極基板間隙で高いコントラスト比を得るこ
とができる。このため、透過型と同程度のコントラスト
比を得ればよい場合には、本発明の範囲内で電極基板間
隙をやや小さ目にすることができ、駆動電圧を低くする
ことができる。When the projection type active matrix liquid crystal display device of the present invention is used in a reflection type, a high contrast ratio can be obtained in the same electrode substrate gap as compared with a case in which the projection type active matrix liquid crystal display device is used in a transmission type. Therefore, when it is sufficient to obtain the same contrast ratio as that of the transmission type, the gap between the electrode substrates can be made slightly smaller within the range of the present invention, and the driving voltage can be reduced.
本発明における液晶表示装置には、このほか赤外線カ
ットフィルター、紫外線カットフィルター等を積層した
り、文字、図形等を印刷したりしてもよいし、複数枚の
液晶表示素子を用いたりするようにしてもよい。The liquid crystal display device according to the present invention may further include an infrared cut filter, an ultraviolet cut filter, or the like, may print characters, figures, or the like, or may use a plurality of liquid crystal display elements. You may.
さらに、本発明では、この液晶表示素子の外側にガラ
ス板、プラスチック板等の保護板を積層してもよい。こ
れにより、その表面を加圧しても、破損する危険性が低
くなり、安全性が向上する。Further, in the present invention, a protective plate such as a glass plate or a plastic plate may be laminated outside the liquid crystal display element. Thereby, even if the surface is pressurized, the risk of breakage is reduced, and safety is improved.
本発明では、前述の液晶樹脂複合体を構成する未硬化
の樹脂として光硬化性樹脂を用いる場合、光硬化性ビニ
ル系樹脂の使用が好ましい。In the present invention, when a photocurable resin is used as the uncured resin constituting the liquid crystal resin composite, use of a photocurable vinyl resin is preferred.
具体的には、光硬化性アクリル系樹脂が例示され、特
に、光照射によって重合硬化するアクリルオリゴマーを
含有するものが好ましい。Specifically, a photocurable acrylic resin is exemplified, and a resin containing an acrylic oligomer which is polymerized and cured by light irradiation is particularly preferable.
本発明で使用される液晶は、正の誘電率異方性を有す
るネマチック液晶であり、樹脂マトリクスの屈折率がそ
の液晶の常光屈折率(no)と一致するような液晶であ
り、単独で用いても組成物を用いてもよいが、動作温度
範囲、動作電圧など種々の要求性能を満たすには組成物
を用いた方が有利といえる。The liquid crystal used in the present invention is a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy, a liquid crystal in which the refractive index of a resin matrix matches the ordinary light refractive index (n o ) of the liquid crystal. The composition may be used, but it is more advantageous to use the composition in order to satisfy various required performances such as an operating temperature range and an operating voltage.
また、液晶樹脂複合体に使用される液晶は、光硬化性
樹脂を用いた場合には、光硬化性樹脂を均一に溶解する
ことが好ましく、光露光後の硬化物は溶解しない、もし
くは溶解困難なものとされ、組成物を用いる場合は、個
々の液晶の溶解度ができるだけ近いものが望ましい。When a photocurable resin is used, the liquid crystal used in the liquid crystal resin composite preferably dissolves the photocurable resin uniformly, and the cured product after light exposure does not dissolve or is difficult to dissolve. When a composition is used, it is desirable that the solubility of each liquid crystal be as close as possible.
液晶樹脂複合体を製造する場合、従来の通常の液晶表
示素子のようにアクティブマトリクス基板と対向電極基
板とを電極面が対向するように配置して、周辺をシール
材でシールして、注入口から未硬化の液晶樹脂複合体用
の混合液を注入して、注入口を封止してもよいし、基板
上に硬化性化合物と液晶との混合物を供給し、対向する
基板を重ね合わせるようにして製造してもよい。When manufacturing a liquid crystal resin composite, an active matrix substrate and a counter electrode substrate are arranged so that the electrode surfaces face each other as in a conventional ordinary liquid crystal display element, the periphery is sealed with a sealing material, and an injection port is formed. A liquid mixture for an uncured liquid crystal resin composite may be injected from above to seal the injection port, or a mixture of a curable compound and liquid crystal may be supplied on a substrate, and the opposing substrates may be overlapped. May be manufactured.
本発明における液晶表示素子は、液晶中に2色性色素
や単なる色素、顔料を添加したり、硬化性化合物として
着色したものを使用したりしてもよい。The liquid crystal display element of the present invention may be a liquid crystal in which a dichroic dye, a simple dye, or a pigment is added, or a liquid crystal that is colored as a curable compound may be used.
本発明では、液晶樹脂複合体の形成の際に液晶を溶媒
として使用し、光露光により光硬化性樹脂を硬化させる
ことにより、硬化時に不要となる単なる溶媒や水を蒸発
させる必要がない。したがって、密閉系で硬化できるた
め、従来のセルへの注入という製造法がそのまま採用で
き、信頼性が高く、かつ、光硬化性樹脂で2枚の基板を
接着する効果も有するため、より信頼性が高くなる。In the present invention, the liquid crystal is used as a solvent at the time of forming the liquid crystal resin composite, and the photocurable resin is cured by light exposure, so that it is not necessary to evaporate a mere solvent or water which is unnecessary at the time of curing. Therefore, since it can be cured in a closed system, the conventional manufacturing method of injecting into a cell can be adopted as it is, and it has high reliability and also has an effect of bonding two substrates with a photocurable resin, so that more reliability is obtained. Will be higher.
このように液晶樹脂複合体とすることにより、上下の
透明電極が短絡する危険性が低く、かつ、通常のTN型の
表示素子のように配向や基板間隙を厳密に制御する必要
もなく、透過状態と散乱状態とを制御しうる液晶表示素
子を極めて生産性良く製造できる。By using the liquid crystal resin composite in this way, the risk of short circuit between the upper and lower transparent electrodes is low, and there is no need to strictly control the orientation and the substrate gap as in a normal TN type display element, so that transmission is possible. A liquid crystal display element capable of controlling the state and the scattering state can be manufactured with extremely high productivity.
この液晶表示素子は、基板がプラスチックや薄いガラ
スの場合にはさらに保護のために、外側にプラスチック
やガラス等の保護板を積層することが好ましい。In this liquid crystal display element, when the substrate is made of plastic or thin glass, a protective plate made of plastic, glass, or the like is preferably laminated on the outside for further protection.
本発明の液晶表示装置は、駆動のために電圧を印加す
る時には、前述の(7)式の最大実効電圧以下の印加電
圧が画素の電極間の液晶樹脂複合体に印加されるように
駆動されればよい。When applying a voltage for driving, the liquid crystal display device of the present invention is driven such that an applied voltage equal to or less than the maximum effective voltage of the above-described formula (7) is applied to the liquid crystal resin composite between the electrodes of the pixel. Just do it.
本発明においては、色光源、投射光学系、投射する投
射スクリーン等は従来からの光源、投射光学系、投射ス
クリーンが使用でき、色光源と投射光学系との間に本発
明のアクティブマトリクス液晶表示素子を配置すればよ
い。この場合、投射光学系は第1図のように複数のアク
ティブマトリクス液晶表示素子の像を光学系を用いて合
成してから投射するようにしてもよいし、第2図のよう
に複数のアクティブマトリクス液晶表示素子の像を個々
に投射スクリーンに投射して投射スクリーン上で合成す
るようにしてもよい。In the present invention, the color light source, the projection optical system, the projection screen to be projected, and the like can use a conventional light source, projection optical system, and projection screen, and the active matrix liquid crystal display of the present invention is provided between the color light source and the projection optical system. The elements may be arranged. In this case, the projection optical system may combine the images of a plurality of active matrix liquid crystal display elements using the optical system as shown in FIG. 1 and then project the images, or as shown in FIG. The images of the matrix liquid crystal display elements may be individually projected onto a projection screen and synthesized on the projection screen.
また、色光源も、前記の例では、1つの光源から分光
して用いたが、あらかじめ複数色の光源を別個に設けて
アクティブマトリクス液晶表示素子に入射するようにし
てもよい。Further, in the above-described example, the color light source is also used by dispersing light from one light source. However, a plurality of color light sources may be separately provided in advance to be incident on the active matrix liquid crystal display element.
これらの色光源に用いられる光源としては、ハロゲン
ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等があ
り、凹面鏡、コンデンサーレンズ等を組み合わせて光の
利用効率を上げることができる。Light sources used for these color light sources include a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, and the like, and the light use efficiency can be increased by combining a concave mirror, a condenser lens, and the like.
また、これに冷却系を付加したり、赤外線カットフィ
ルターや紫外線カットフィルターを組み合わせて使用し
たり、LED等のチャンネル表示等を付加したりしてもよ
い。Further, a cooling system may be added thereto, an infrared cut filter or an ultraviolet cut filter may be used in combination, or a channel display such as an LED may be added.
特に、この投射型の表示をする場合、光路上に拡散光
を減ずる装置、例えば、第1図、第2図の9、19A、19
B、19Cに示されるようなアパーチャーやスポットを設置
することにより、表示コントラストを大きくすることが
できる。In particular, in the case of this projection type display, a device for reducing the diffused light on the optical path, for example, 9, 19A, 19 in FIGS.
By providing apertures and spots as shown in B and 19C, the display contrast can be increased.
即ち、拡散光を減ずる装置として、液晶表示素子を通
過した光の内、入射光に対して直進する光(画素部分が
透過状態の部分を透過する光)を取り出し、直進しない
光(液晶樹脂複合体が散乱状態の部分で散乱される光)
を減ずるものを用いることがコントラスト比を向上させ
るため、好ましい。特に、直進する光は減ずることな
く、直進しない光は拡散光を減ずることが好ましい。That is, as a device for reducing diffused light, of light that has passed through a liquid crystal display element, light that goes straight to incident light (light that passes through a portion where a pixel portion is in a transmission state) is extracted, and light that does not go straight (liquid crystal resin composite). Light scattered in the part where the body is in the scattering state)
It is preferable to use a material that reduces the contrast in order to improve the contrast ratio. In particular, it is preferable that the light that goes straight does not decrease and the light that does not go straight reduces the diffused light.
この拡散光を減ずる装置は、第1図、第2図のよう
に、投射光学系と投射スクリーンとの間に設けてもよい
し、投射光学系の中に、例えば、投射光学系が複数のレ
ンズからなる場合にはレンズとレンズとの間に配置する
ようにしてもよい。The device for reducing the diffused light may be provided between the projection optical system and the projection screen as shown in FIGS. 1 and 2, or the projection optical system may include a plurality of projection optical systems. When it is composed of lenses, it may be arranged between the lenses.
この拡散光を減ずる装置は、前記したようなアパーチ
ャーやスポットに限られなく、例えば、光路上に配置さ
れた小面積の鏡であってもよい。The device for reducing the diffused light is not limited to the aperture and the spot as described above, and may be, for example, a small-area mirror arranged on the optical path.
投射スクリーン上に到達する直進成分と散乱成分との
比は、スポット、鏡等の径およびレンズの焦点距離によ
り制御可能で、所望の表示コントラスト、表示輝度を得
られるように設定すればよい。The ratio between the linear component and the scattering component reaching the projection screen can be controlled by the diameter of a spot, a mirror or the like and the focal length of a lens, and may be set so as to obtain desired display contrast and display luminance.
本発明の投射型アクティブマトリクス液晶表示装置
は、前面投射型で用いてもよいし、背面投射型で用いて
もよい。The projection type active matrix liquid crystal display device of the present invention may be used in a front projection type or a rear projection type.
[作用] 本発明によれば、色バランスが良く、表示輝度が高
く、高いコントラスト比の投射型表示が得られる。[Operation] According to the present invention, it is possible to obtain a projection display having a good color balance, a high display luminance, and a high contrast ratio.
特に、本発明では、前記のような光源の色に対応した
特定の特性の液晶樹脂複合体を挟持したアクティブマト
リクス液晶表示素子を用いているので、各色のバランス
が良く、駆動回路に特別の補正回路を組み込まなくても
色の美しい階調表示が可能であり、かつ、印加される最
大実効印加電圧を10V以下にすることができ、従来のTN
型のアクティブマトリクス液晶表示素子に使用したよう
な能動素子や駆動用ICが容易に使用できる。Particularly, in the present invention, since the active matrix liquid crystal display element sandwiching the liquid crystal resin composite having specific characteristics corresponding to the color of the light source as described above is used, the balance of each color is good, and a special correction is required for the driving circuit. Conventional TN technology enables beautiful gradation display of colors without incorporating a circuit, and the applied maximum effective applied voltage can be reduced to 10 V or less.
Active devices and driving ICs used for the active matrix liquid crystal display device of the type can be easily used.
[実施例] 実施例 1 ガラス基板(コーニング社製7059基板)上にクロムを
60nm蒸着して、パターニングしてゲート電極とした。引
き続きシリコンオキシナイトライド膜と非晶質シリコン
膜をプラズマCVD装置で堆積した。これをレーザーを用
いてアニールした後、パターニングして多結晶シリコン
とした。これにリンドープ非晶質シリコン、クロムを夫
々プラズマCVD、蒸着装置を用いて堆積し、多結晶シリ
コンを覆うようにパターニングして、第1層目のソース
電極、ドレイン電極とした。さらに、ITOを蒸着した
後、パターニングして画素電極を形成した。続いて、ク
ロム、アルミニウムを連続蒸着して、画素電極と第1層
目のソース電極、ドレイン電極を接続するようにパター
ニングして、第2層目のソース電極、ドレイン電極とし
た。この後、再び、シリコンオキシナイトライド膜をプ
ラズマCVD装置で堆積し保護膜とし、アクティブマトリ
クス基板を作成した。[Example] Example 1 Chromium was placed on a glass substrate (Corning 7059 substrate).
60 nm was deposited and patterned to form a gate electrode. Subsequently, a silicon oxynitride film and an amorphous silicon film were deposited by a plasma CVD apparatus. This was annealed using a laser and then patterned to obtain polycrystalline silicon. Then, phosphorus-doped amorphous silicon and chromium were deposited using plasma CVD and a vapor deposition apparatus, respectively, and were patterned so as to cover the polycrystalline silicon, thereby forming a first layer source electrode and drain electrode. Further, after depositing ITO, patterning was performed to form a pixel electrode. Subsequently, chromium and aluminum were successively vapor-deposited and patterned so as to connect the pixel electrode with the first-layer source electrode and drain electrode, thereby forming a second-layer source electrode and drain electrode. Thereafter, a silicon oxynitride film was deposited again by a plasma CVD apparatus to serve as a protective film, thereby forming an active matrix substrate.
全面にベタのITO電極を形成した同じガラス基板によ
る対向電極基板と、前に製造したアクティブマトリクス
基板とを電極面が対向するように配置して、内部に直径
約11.0μmのスペーサーを散布して、その周辺を注入口
部分を除き、エポキシ系のシール材でシールして、基板
間隙dGが約11.0μmの空セルを製造した。A counter electrode substrate made of the same glass substrate with a solid ITO electrode formed on the entire surface and an active matrix substrate manufactured earlier are placed so that the electrode surfaces face each other, and a spacer with a diameter of about 11.0 μm is scattered inside. except inlet section and its vicinity, and sealed with a sealant of epoxy, substrate gap d G was prepared empty cell of approximately 11.0 .mu.m.
2−エチルヘキシルアクリレート6部、ヒドロキシエ
チルアクリレート18部、アクリルオリゴマー(東亜合成
化学(株)製「M−1200」)20部、光硬化開始剤として
メルク社製「ダロキュアー1116」0.4部と、液晶としてB
DH社製「E−8」62部とを均一に溶解した。6 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 18 parts of hydroxyethyl acrylate, 20 parts of an acrylic oligomer ("M-1200" manufactured by Toa Gosei Chemical Co., Ltd.), 0.4 parts of "Darocur 1116" manufactured by Merck as a photocuring initiator, and liquid crystal B
62 parts of "E-8" manufactured by DH were uniformly dissolved.
この混合物を、上記方法により製造した空セルに注入
口から注入し、注入口を封止した。これに紫外線を60秒
間照射して液晶樹脂複合体を硬化させ、緑表示用のアク
ティブマトリクス液晶表示素子を作成した。This mixture was injected into the empty cell manufactured by the above method from the inlet, and the inlet was sealed. This was irradiated with ultraviolet rays for 60 seconds to cure the liquid crystal resin composite, thereby producing an active matrix liquid crystal display element for green display.
この作成した液晶表示素子の液晶樹脂複合体中の液晶
の平均粒子径RGは約1.9μm、液晶の屈折率異方性Δn
は約0.24、誘電率異方性Δεは約15.6であった。The average particle diameter RG of the liquid crystal in the liquid crystal resin composite of the liquid crystal display element thus prepared is about 1.9 μm, and the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal.
Was about 0.24 and the dielectric anisotropy Δε was about 15.6.
同様にして、赤表示用のアクティブマトリクス液晶表
示素子を作成した。この液晶の平均粒子径RRは約2.4μ
m、基板間隙dRは約12.5μmとした。Similarly, an active matrix liquid crystal display element for red display was produced. The average particle size R R of this liquid crystal is about 2.4μ
m, the substrate gap d R was about 12.5 .mu.m.
同様にして、青表示用のアクティブマトリクス液晶表
示素子を作成した。この液晶の平均粒子径RBは約1.5μ
m、基板間隙dBは約9.0μmとした。Similarly, an active matrix liquid crystal display element for blue display was produced. The average particle size R B of this liquid crystal is about 1.5μ
m, the substrate gap d B was about 9.0 .mu.m.
これらの液晶表示素子の無電界時の透過率TOFFの波長
特性は、第4図に示すとおりであり、赤用(第4図中R
で示す)は570〜670nm、緑用(G)は490〜580nm、青用
(B)は420〜520nmの領域付近で、高散乱性、即ち、低
いTOFFを示した。The wavelength characteristics of the transmittance T OFF of these liquid crystal display elements in the absence of an electric field are as shown in FIG.
570 to 670 nm, green (G) 490 to 580 nm, and blue (B) around 420 to 520 nm, showing high scattering, that is, low T OFF .
これらの3枚の液晶表示素子を用い、第1図の構成で
投射型表示装置を構成し、駆動回路にビデオ信号を入力
して、液晶樹脂複合体に印加される電圧が実効値で8Vと
なるように駆動して、投射スクリーン上に投射像を投射
した。Using these three liquid crystal display elements, a projection type display device is configured with the configuration shown in FIG. 1, a video signal is input to a drive circuit, and the voltage applied to the liquid crystal resin composite is 8 V in effective value. And a projection image was projected on a projection screen.
この結果、フルカラーの残像のない動画表示の画像が
得られ、表示は各階調においてほぼ色バランスがとれて
おり、かつ、投射スクリーン上でのコントラスト比が10
0以上の明るい表示が得られた。As a result, an image of a moving image display without a full-color afterimage is obtained, the display is almost balanced in each gradation, and the contrast ratio on the projection screen is 10%.
A bright display of 0 or more was obtained.
なお、投射スクリーン上に投射された像のコントラス
ト比は、拡散光を減ずる装置としてのアパーチャーを用
いない時には約60であった。The contrast ratio of the image projected on the projection screen was about 60 when the aperture as a device for reducing diffused light was not used.
比較例1 実施例1の緑用の液晶表示素子を3枚準備して、それ
らをRGBの3色光源と組み合わせて、実施例1と同様の
投射型表示装置を構成した。Comparative Example 1 Three liquid crystal display elements for green of Example 1 were prepared, and they were combined with a three-color light source of RGB to construct a projection display device similar to that of Example 1.
この投射型表示装置により得られた表示は、全体に赤
っぽい画像であり、特に、中間調の表示でその傾向が顕
著であった。また、3枚の液晶表示素子とも電界を印加
しない状態にしたところ、投射スクリーンは黒くならず
に、暗い赤色になった。これは、RGBによって液晶の閾
値電圧特性が異なることにより生じたものと思われ、RG
B毎に印加電圧−透過率特性を調査してみると、中間調
の領域では同じ印加電圧においてRが最も透過率が高
く、Bが最も低くなっていた。The display obtained by this projection type display device was a reddish image as a whole, and the tendency was particularly remarkable in halftone display. When no electric field was applied to any of the three liquid crystal display elements, the projection screen turned dark red instead of black. This is thought to be due to the difference in the threshold voltage characteristics of the liquid crystal depending on the RGB.
Investigation of the applied voltage-transmittance characteristics for each B revealed that in the halftone region, at the same applied voltage, R had the highest transmittance and B had the lowest.
比較例2 3枚の液晶表示素子の基板間隙dR、dG、dBを実施例1
と同じにして、液晶の平均粒子径RR、RG、RBのみを赤用
約3.6μm、緑用約2.9μm、青用約2.3μmとした。そ
れらをRGBの3色光源と組み合わせて、実施例1と同様
の投射型表示装置を構成した。Substrate gap d R of the Comparative Example 2 three liquid crystal display elements, d G, carrying out the d B Example 1
In the same manner as described above, only the average particle diameters R R , R G , and R B of the liquid crystal were about 3.6 μm for red, about 2.9 μm for green, and about 2.3 μm for blue. These were combined with RGB three-color light sources to construct a projection display device similar to that of Example 1.
この投射型表示装置により得られた表示は、明るい
が、コントラスト比が約10という低い表示しか得られな
かった。The display obtained by this projection display device was bright, but only a display having a low contrast ratio of about 10 was obtained.
実施例2 実施例1と同じ液晶表示素子を用いて、第2図の構成
の投射型表示装置を構成した。この投射型表示装置も実
施例1と同様の色バランスが良く、明るく、高コントラ
スト比の表示が得られた。Example 2 Using the same liquid crystal display element as in Example 1, a projection type display device having the configuration shown in FIG. 2 was formed. This projection type display device also had a good color balance similar to that of Example 1, and a bright display having a high contrast ratio was obtained.
[発明の効果] 本発明の投射型アクティブマトリクス液晶表示装置で
は、アクティブマトリクス基板と対向電極基板との間に
挟持される液晶材料として、電気的に散乱状態と透過状
態とを制御しうる液晶樹脂複合体を挟持した液晶表示素
子を用いているため、偏光板が不要であり、透過時の光
の透過率を大幅に向上でき、明るい投射画像が得られ
る。[Effect of the Invention] In the projection type active matrix liquid crystal display device of the present invention, the liquid crystal material sandwiched between the active matrix substrate and the counter electrode substrate is a liquid crystal resin capable of electrically controlling a scattering state and a transmission state. Since the liquid crystal display element sandwiching the composite is used, a polarizing plate is not required, the light transmittance at the time of transmission can be greatly improved, and a bright projected image can be obtained.
本発明における液晶表示素子は、電界が印加されない
状態で高い散乱性を有し、能動素子により電界を印加し
た状態で高い透過性を有するものであり、従来のTN型液
晶表示素子用の駆動用ICを用いた駆動においても、高コ
ントラスト比を有し、かつ高輝度の表示が可能になる。The liquid crystal display device of the present invention has a high scattering property in a state where no electric field is applied, and has a high transmittance in a state where an electric field is applied by an active element. Even in driving using an IC, a display having a high contrast ratio and high luminance can be performed.
さらに、本発明では、色光源の色毎に液晶表示素子の
特性を最適化しているため、中間調においても色バラン
スが良い表示が得られる。Further, in the present invention, since the characteristics of the liquid crystal display element are optimized for each color of the color light source, a display with good color balance can be obtained even in a halftone.
また、偏光板を用いなくてもよいため、光学特性の波
長依存性が少なく、光源の色補正等がほとんど不要にな
るという利点もある。In addition, since it is not necessary to use a polarizing plate, there is an advantage that the wavelength dependence of optical characteristics is small, and color correction of a light source becomes almost unnecessary.
また、TN型液晶表示素子に必須のラビング等の配向処
理やそれに伴う静電気の発生による能動素子の破壊とい
った問題も避けられるので、液晶表示素子の製造歩留り
を大幅に向上させることができる。Further, the problem of alignment treatment such as rubbing, which is indispensable for a TN type liquid crystal display element, and the problem of destruction of an active element due to generation of static electricity accompanying the rubbing can be avoided, so that the production yield of the liquid crystal display element can be greatly improved.
さらに、この液晶樹脂複合体は、硬化後はフィルム状
になっているので、基板の加圧による基板間短絡やスペ
ーサーの移動による能動素子の破壊といった問題も生じ
にくい。Further, since the liquid crystal resin composite is in the form of a film after curing, problems such as short-circuit between the substrates due to pressurization of the substrates and destruction of the active element due to the movement of the spacer are less likely to occur.
また、この液晶樹脂複合体は、比抵抗が従来のTNモー
ドの場合と同等であり、従来のDSモードのように大きな
蓄積容量を画素電極毎に設けなくてもよく、能動素子の
設計が容易で、有効画素電極面積の割合を大きくしやす
く、かつ、液晶表示素子の消費電力を少なく保つことが
できる。In addition, this liquid crystal resin composite has the same specific resistance as that of the conventional TN mode, and does not require a large storage capacitor for each pixel electrode as in the conventional DS mode, making it easy to design active elements. Thus, the ratio of the effective pixel electrode area can be easily increased, and the power consumption of the liquid crystal display element can be kept low.
さらに、TNモードの従来の液晶表示素子の製造工程か
ら、配向膜形成工程を除くだけで製造が可能になるの
で、生産が容易である。Further, since the manufacturing process of the conventional TN mode liquid crystal display element can be performed only by removing the alignment film forming step, the production is easy.
また、この液晶樹脂複合体を用いた液晶表示素子は、
応答時間が短いという特長も有しており、動画の表示も
容易なものである。さらに、この液晶表示素子の電気光
学特性(電圧−透過率)は、TNモードの液晶表示素子に
比して比較的なだらかな特性であるので、階調表示への
適用も容易である。In addition, a liquid crystal display device using this liquid crystal resin composite
It also has the feature that the response time is short, and it is easy to display moving images. Further, the electro-optical characteristics (voltage-transmittance) of the liquid crystal display element are relatively gentle compared to the TN mode liquid crystal display element, and therefore, the liquid crystal display element can be easily applied to gradation display.
また、本発明における液晶表示素子は、電界を印加し
ない部分では光が散乱されるため、画素以外の部分を遮
光膜により遮光しなくても投射時に光の漏れがなく、隣
接画素間の間隙を遮光する必要がない。このため、特
に、能動素子として多結晶シリコンによる能動素子を用
いることにより、能動素子部分に遮光膜無しで高輝度の
投射用光源を用いることができ、高輝度の投射型液晶表
示装置を容易に得ることができる。さらにこの場合には
遮光膜を全く設けなくてもよいことになり、さらに生産
工程を簡便化することができる。Further, in the liquid crystal display element according to the present invention, light is scattered in a portion to which no electric field is applied. No need to shade. Therefore, in particular, by using an active element made of polycrystalline silicon as the active element, a high-brightness projection light source can be used without a light-shielding film in the active element portion, and a high-brightness projection type liquid crystal display device can be easily manufactured. Obtainable. Further, in this case, no light-shielding film needs to be provided, and the production process can be further simplified.
本発明は、この外、本発明の効果を損しない範囲内で
種々の応用ができる。In addition, the present invention can be applied to various applications within a range that does not impair the effects of the present invention.
第1図および第2図は、本発明の投射型アクティブマト
リクス液晶表示装置の基本的な例の構成を示す模式図で
ある。 第3図は、本発明に用いるアクティブマトリクス液晶表
示素子の基本的な構成を示す断面図である。 第4図は、実施例1の液晶表示素子の無電界時の透過率
TOFFの波長特性を示す図である。なお、Rは赤、Gは
緑、Bは青を示す。 光源:1、11 凹面鏡:2、12 コンデンサーレンズ:3、13 分光用ダイクロイックプリズム:4 鏡:5A、5B、5C、5D アクティブマトリクス液晶表示素子:6A、6B、6C、16A、
16B、16C、21 合成用ダイクロイックプリズム:7 投射レンズ:8、18A、18B、18C アパーチャー:9、19A、19B、19C 投射スクリーン:10、20 ダイクロイック鏡:15A、15B、15C 基板:22、25 画素電極:23 能動素子:24 対向電極:26 液晶樹脂複合体:271 and 2 are schematic views showing the configuration of a basic example of a projection type active matrix liquid crystal display device of the present invention. FIG. 3 is a sectional view showing a basic configuration of an active matrix liquid crystal display element used in the present invention. FIG. 4 shows the transmittance of the liquid crystal display device of Example 1 in the absence of an electric field.
FIG. 4 is a diagram showing wavelength characteristics of T OFF . Note that R indicates red, G indicates green, and B indicates blue. Light source: 1,11 Concave mirror: 2, 12 Condenser lens: 3, 13 Dichroic prism for spectrum: 4 Mirror: 5A, 5B, 5C, 5D Active matrix liquid crystal display device: 6A, 6B, 6C, 16A,
16B, 16C, 21 Dichroic prism for synthesis: 7 Projection lens: 8, 18A, 18B, 18C Aperture: 9, 19A, 19B, 19C Projection screen: 10, 20 Dichroic mirror: 15A, 15B, 15C Substrate: 22, 25 pixels Electrodes: 23 Active elements: 24 Counter electrodes: 26 Liquid crystal resin composite: 27
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/1333 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02F 1/1333
Claims (4)
する複数枚のアクティブマトリクス液晶表示素子と、ア
クティブマトリクス液晶表示素子から出射した光を合成
投射する投射光学系とを有する投射型アクティブマトリ
クス液晶表示装置において、画素電極毎に能動素子を設
けたアクティブマトリクス基板と、対向電極を設けた対
向電極基板との間に、誘電率異方性が正のネマチック液
晶が樹脂マトリクス中に分散保持された液晶樹脂複合体
が備えられ、樹脂マトリクスの屈折率が使用する液晶の
常光屈折率(no)とほぼ一致するようにされ、使用する
液晶の屈折率異方性Δnが0.18以上であり、樹脂マトリ
クス中に分散保持される各色の液晶の平均粒子径RX(μ
m)、両電極間隙dX(μm)、各光源の色の主波長λX
が、緑色の光源の主波長λG=540nmとした場合の液晶
の平均粒子径RG(μm)、両電極間隙dG(μm)に対し
て、 の関係を満足することを特徴とする投射型アクティブマ
トリクス液晶表示装置。1. A projection type comprising: a plurality of color light sources; a plurality of active matrix liquid crystal display elements on which light from each color light source is incident; and a projection optical system for combining and projecting light emitted from the active matrix liquid crystal display elements. In an active matrix liquid crystal display device, a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is dispersed in a resin matrix between an active matrix substrate provided with an active element for each pixel electrode and a counter electrode substrate provided with a counter electrode. The held liquid crystal resin composite is provided so that the refractive index of the resin matrix substantially matches the ordinary light refractive index (n o ) of the liquid crystal to be used, and the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal to be used is 0.18 or more. Yes, the average particle size of each color liquid crystal dispersed and held in the resin matrix R X (μ
m), gap between both electrodes d X (μm), principal wavelength λ X of color of each light source
Is the average particle diameter R G (μm) of the liquid crystal when the main wavelength λ G = 540 nm of the green light source and the gap d G (μm) between both electrodes are: A projection type active matrix liquid crystal display device characterized by satisfying the following relationship:
ス液晶表示素子が備えられ、その3色の液晶表示素子の
液晶の平均粒子径RR、RG、RB、両電極間隙dR、dG、dB、
各光源の色の主波長λR、λG、λBが の関係を満足する請求項1に記載の投射型アクティブマ
トリクス液晶表示装置。Wherein RGB3 color light sources and three active matrix liquid crystal display device is provided, the three-color average particle diameter R R of the liquid crystal of the liquid crystal display element, R G, R B, both electrode gap d R, d G, d B,
The main wavelengths λ R , λ G , λ B of the color of each light source are 2. The projection type active matrix liquid crystal display device according to claim 1, wherein the following relationship is satisfied.
性ビニル系樹脂であり、液晶と該樹脂とを均一に溶解し
た溶液に光照射し、樹脂を硬化させることにより得られ
る液晶樹脂複合体を使用する請求項1または2に記載の
投射型アクティブマトリクス液晶表示装置。3. The resin used in the liquid crystal resin composite is a photocurable vinyl resin, and the liquid crystal resin composite obtained by irradiating a solution in which liquid crystal and the resin are uniformly dissolved with light to cure the resin. 3. The projection type active matrix liquid crystal display device according to claim 1, wherein a body is used.
いる液晶樹脂複合体が備えられてなる請求項1、2また
は3に記載の投射型アクティブマトリクス液晶表示装
置。4. A projection type active matrix liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a liquid crystal resin composite in which liquid bubbles of individual liquid crystals are communicated via a narrow space.
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KR101695785B1 (en) * | 2015-06-05 | 2017-01-23 | 정진원 | Foldable Music Stand |
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1989
- 1989-07-27 JP JP1192760A patent/JP2946538B2/en not_active Expired - Fee Related
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