JPH03150533A - Projection type color liquid crystal display element - Google Patents

Projection type color liquid crystal display element

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JPH03150533A
JPH03150533A JP29068689A JP29068689A JPH03150533A JP H03150533 A JPH03150533 A JP H03150533A JP 29068689 A JP29068689 A JP 29068689A JP 29068689 A JP29068689 A JP 29068689A JP H03150533 A JPH03150533 A JP H03150533A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
display
green
display element
refractive index
Prior art date
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Pending
Application number
JP29068689A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Yoshihara
敏明 吉原
Masayuki Iwasaki
正之 岩崎
Akihiro Mochizuki
昭宏 望月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH03150533A publication Critical patent/JPH03150533A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the green projection type color display element which is fast in response because original liquid crystal is low in viscosity by mixing yellow dichroic pigment with phase shift type liquid crystal where blue light is transmitted selectively and setting the hue to green. CONSTITUTION:When a green color display is made by using the phase shift type liquid crystal, cell thickness is reduced so as to adapt a driving voltage to a C-MOS IC and then refractive index anisotropy needs to be increased. Consequently, the viscosity of the liquid crystal is increased and the response becomes fast. For the purpose, the yellow dichroic pigment is mixed with blue display liquid crystal which may be small in refractive index anisotropy and cell thickness and the hue is varied from blue to green. Consequently, the refractive index anisotropy of the blue display liquid crystal is small, so the viscosity is small, so the green projection type color liquid crystal display element which is fast in response speed is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 投写型カラー表示を行う液晶表示素子に関し、応答の速
い緑色表示を行うことを目的とし、ネマティック・コレ
ステリック相転移型液晶の光波長選択性を利用し、白色
光源からの光を液晶セルに照射し、スクリーン上に青色
の画像表示を行う表示素子において、前記液晶に黄色の
二色性色素を混合して緑色表示を行うことを特徴として
投写型カラー液晶表示素子を構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] With regard to liquid crystal display elements that perform color projection display, the purpose of the present invention is to provide a green display with quick response, and by utilizing the optical wavelength selectivity of nematic-cholesteric phase transition type liquid crystal, a white A projection type color liquid crystal display, characterized in that a display element displays a blue image on a screen by irradiating light from a light source onto a liquid crystal cell, and is characterized in that a yellow dichroic dye is mixed with the liquid crystal to produce a green display. Configure the element.

〔産業上の利用分野] 本発明は応答の速い緑色表示を得る投写型カラー液晶表
示素子に関する。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a projection type color liquid crystal display device that provides a green display with quick response.

OA (Office Automation)化の進
展と共に講演会場や会議などにおいて投写型の表示を行
い乍ら説明を行う機会が増加している。
With the progress of OA (Office Automation), opportunities to provide explanations while using projection-type displays at lecture halls, conferences, etc. are increasing.

か\る用途に対しては従来よりオーバヘラ[プロジェク
タやスライドプロジェクタが使用されている。
Traditionally, over-the-air projectors and slide projectors have been used for such purposes.

然し、このように周期的に情報を入れ換えてスクリーン
に表示する投影装置よりも情報を信号の形で液晶表示素
子に入力し、随意に内容を書き換えてスクリーンに投写
表示できる表示装置の需要が高まっている。
However, demand for display devices that input information in the form of signals to a liquid crystal display element, rewrite the content at will, and display it on a screen is increasing, rather than a projection device that periodically changes information and displays it on a screen. ing.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

発明者等はかねてよりネマティック・コレステリック相
転移型液晶表示の研究を行っており、液晶の白濁状態に
おけるコレテリツク相の螺旋構造に起因した回折散乱に
よって光透過率に波長依存性が生じるが、この現象を利
用した投写型カラー表示方法を提案している。
The inventors have been researching nematic-cholesteric phase transition type liquid crystal displays for some time, and have discovered that light transmittance becomes wavelength-dependent due to diffraction and scattering caused by the helical structure of the cholesteric phase in the cloudy state of liquid crystals. We have proposed a projection-type color display method using .

(特開昭63−49736.昭和63年3月21日公開
)この概要を説明すると次のようになる。
(Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-49736. Published on March 21, 1986) The outline is as follows.

第2図はネマティック・コレステリンク相転移型液晶の
表示原理を示すもので、横軸には印加電圧を、また縦軸
には散乱することなく液晶層を通過する照射光の光透過
率(非散乱透過率)を示している。
Figure 2 shows the display principle of a nematic cholesteric phase change liquid crystal. scattering transmittance).

すなわち、ネマティック液晶にコレステリック液晶を混
合した液晶組成物は電圧が加わらないか、或いは印加電
圧が低い場合、液晶は螺旋状の分子配列をとるコレステ
リック相をとり、光は散乱されて投写用の集光レンズの
外に散ってしまうため光透過率は少なく、従ってスクリ
ーン上では暗部となる。
In other words, when a liquid crystal composition consisting of a nematic liquid crystal and a cholesteric liquid crystal is mixed, when no voltage is applied or when the applied voltage is low, the liquid crystal assumes a cholesteric phase with a spiral molecular arrangement, and light is scattered and collected for projection. Since the light is scattered outside the lens, the light transmittance is low, resulting in a dark area on the screen.

また、電圧が高い状態では液晶は電界の方向に分子が配
列したネマティック相となり、光は散乱れさすに集光レ
ンズに入射するため、スクリーン上では明部となる。
Furthermore, when the voltage is high, the liquid crystal becomes a nematic phase in which molecules are aligned in the direction of the electric field, and the light is scattered and directly enters the condenser lens, resulting in a bright area on the screen.

そして1.コレステリック相とネマティック相との相転
移は同図に示すように印加電圧に対してヒステリシスカ
ーブを描いている。
And 1. As shown in the figure, the phase transition between the cholesteric phase and the nematic phase draws a hysteresis curve with respect to the applied voltage.

か\る相転移型液晶表示素子の必要条件はヒステリシス
ループの立ち上がり曲線1と立ち下がり曲線2の電圧幅
(ヒステリシス幅)が充分に広いことが必要である。
A necessary condition for such a phase change type liquid crystal display element is that the voltage width (hysteresis width) of the rising curve 1 and falling curve 2 of the hysteresis loop is sufficiently wide.

こ−で、ヒステリシス幅は立ち下がり曲線2で透過率が
90%を示す印加電圧値(VD!。)と立ち上がり曲線
1で透過率が20%を示す印加電圧値(v、2゜)の差
として定義されており、この中間の電圧値が駆動電圧(
V、)となる。
Here, the hysteresis width is the difference between the applied voltage value (VD!) at which the transmittance is 90% on the falling curve 2 and the applied voltage value (V, 2°) at which the transmittance is 20% on the rising curve 1. The intermediate voltage value is the drive voltage (
V, ).

このことは、同一の駆動電圧(ν、)で光学的に異なる
双安定状態をとり得ることを示しており、この現象を利
用して大容量表示が行われている。
This indicates that optically different bistable states can be achieved with the same driving voltage (v,), and this phenomenon is utilized to perform large-capacity displays.

ご覧で、発明者等は双安定状態におけるコレステリック
相での散乱は液晶の螺旋構造に原因しているが、螺旋ピ
ッチに対応して屈折率変調が起こり、これによって光が
回折されている点に着目した。
As you can see, the inventors believe that scattering in the cholesteric phase in a bistable state is caused by the helical structure of the liquid crystal, but that a refractive index modulation occurs in response to the helical pitch, and this causes light to be diffracted. I paid attention.

すなわち、液晶分子は細長い構造をとり、屈折率の異方
性をもっているために、液晶分子が基板に垂直に配列し
ている所と、水平に配列している所とでは屈折率が異な
っている。
In other words, liquid crystal molecules have an elongated structure and have anisotropy in refractive index, so the refractive index is different where the liquid crystal molecules are aligned perpendicularly to the substrate and where they are aligned horizontally. .

そのため螺旋ピッチに対応した屈折率変調が存在し、体
積位相形の回折格子が形成されている。
Therefore, there is a refractive index modulation corresponding to the helical pitch, and a volume phase type diffraction grating is formed.

但し、螺旋ピッチにはある程度のばらつきがあり、また
螺旋軸の方向も一定ではないために光は幅の広い同心円
上に散乱される。
However, since there is some variation in the helical pitch and the direction of the helical axis is not constant, the light is scattered on wide concentric circles.

ニーで、散乱効率η、18はブラッグ角入射の条件で次
式で近似されている。
At the knee, the scattering efficiency η,18 is approximated by the following equation under the condition of Bragg angle incidence.

ηmax =sin2(kgΔ、、d/λ)   ・(
1)但し、Δ。 ・・・屈折率異方性 d  ・・・セル厚 λ  ・・・光の波長 この(1)式から判るように光透過率(非散乱透過率)
は波長とセル厚依存性をもっており、実験的にはセル厚
の増加に比例して光透過率は約40%から約2%の範囲
で周期的に変化し、また測定波長により繰り返し周期が
変化する。
ηmax = sin2 (kgΔ,,d/λ) ・(
1) However, Δ. ...Refractive index anisotropy d ...Cell thickness λ ...Light wavelength As can be seen from equation (1), light transmittance (non-scattering transmittance)
has wavelength and cell thickness dependence, and experimentally the light transmittance changes periodically in the range of about 40% to about 2% in proportion to the increase in cell thickness, and the repetition period changes depending on the measurement wavelength. do.

発明者が提案している投写型カラー表示方法はこのよう
な光透過率の波長依存性によりスクリーン上の画像に色
付きが生しるのを利用してカラー表示を行うものであり
、屈折率異方性やセル厚が大きくなると、表示色が赤→
紫→青→緑と変化することが明らかとなっている。
The projection type color display method proposed by the inventor uses the wavelength dependence of light transmittance to produce color display on the image on the screen, and uses the refractive index difference. As the orientation and cell thickness increase, the display color becomes red →
It is clear that the color changes from purple to blue to green.

〔発明が解決しようとする課H] 発明者等が提案している投写型カラー表示方法は液晶の
回折散乱を利用したものであって、緑のカラー表示に成
功している。
[Problem H to be Solved by the Invention] The projection type color display method proposed by the inventors utilizes the diffraction scattering of liquid crystal, and has been successful in displaying green color.

然し、このような方法で緑のカラー表示を行う場合は屈
折率異方性やセル厚を大きくする必要がある。
However, when performing green color display using such a method, it is necessary to increase the refractive index anisotropy and the cell thickness.

然し、屈折率異方性を大きくすると、一般に液晶の粘度
が高くなり、また、セル厚を厚くすると駆動電圧がセル
厚に比例して高くなるので安価なC−MOS ICでは
駆動できないと云う問題がある。
However, increasing the refractive index anisotropy generally increases the viscosity of the liquid crystal, and increasing the cell thickness increases the driving voltage in proportion to the cell thickness, so there is a problem that it cannot be driven with an inexpensive C-MOS IC. There is.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記の課題はネマティック・コレステリック相転移型液
晶の光波長選択性を利用し、白色光源からの光を液晶セ
ルに照射し、スクリーン上に青色の画像表示を行う表示
素子において、前記液晶に黄色の二色性色素を混合して
緑色表示を行うことを特徴として投写型カラー液晶表示
素子を構成することにより解決することができる。
The above problem is solved by using the light wavelength selectivity of nematic cholesteric phase transition type liquid crystal to irradiate a liquid crystal cell with light from a white light source to display a blue image on the screen. This problem can be solved by configuring a projection type color liquid crystal display element that is characterized by a mixture of dichroic dyes and performing green display.

〔作用〕[Effect]

先に記したように、本発明に係る相転移型液晶を用いて
緑のカラー表示を行う場合、駆動電圧をC−MOS I
Cに適合させるためにセル厚を抑えると、屈折率異方性
を太き(しなければならず、このため液晶の粘度が上昇
して応答が遅くなってしまうと云う問題がある。
As mentioned above, when performing green color display using the phase change type liquid crystal according to the present invention, the drive voltage is changed to C-MOS I
If the cell thickness is suppressed in order to comply with C, the refractive index anisotropy must be made thicker, which raises the problem of increasing the viscosity of the liquid crystal and slowing down the response.

そこで、本発明は屈折率異方性やセル厚が小さくて済む
青の表示液晶に黄色の二色性色素を混合することにより
、色相を青色より緑色に変化させるもので、この青の表
示液晶は屈折率異方性が小さいので粘度が低く、そのた
め応答速度の速い緑色投写型カラー液晶表示素子を得る
ことができる。
Therefore, the present invention changes the hue from blue to green by mixing a yellow dichroic dye into a blue display liquid crystal that requires small refractive index anisotropy and cell thickness. Since the refractive index anisotropy is small, the viscosity is low, and therefore a green projection type color liquid crystal display element with a fast response speed can be obtained.

なお、二色性色素とは長軸方向に光を照射する場合には
透明であるが、短軸方向に照射する場合には着色する方
向性をもつ色素である。
Note that a dichroic dye is a dye that is transparent when irradiated with light in the long axis direction, but has a directional property of being colored when irradiated with light in the short axis direction.

〔実施例〕〔Example〕

相転移型液晶として第1表に示すネマティック液晶にカ
イラル中心を二つもつカイラルネマテインク液晶を10
重量%混合して形成した。
As a phase change type liquid crystal, 10 chiral nematic ink liquid crystals having two chiral centers are added to the nematic liquid crystals shown in Table 1.
It was formed by mixing % by weight.

第1表 こ\で、No。Table 1 Here, no.

1〜4は何れもエタン系液晶で、 混合比は重量比で20:20:10:10であり、残り
の40%は他系の液晶である。
Nos. 1 to 4 are all ethane-based liquid crystals, with a mixing ratio of 20:20:10:10 by weight, and the remaining 40% is other-based liquid crystals.

そして、他系の液晶の組成を変えて青色表示用ネマティ
ック液晶の屈折率異方性を25°Cで0.203に、ま
た緑色表示用ネマティック液晶の屈折率異方性を25°
Cで0.253に調整した。
Then, by changing the composition of other liquid crystals, the refractive index anisotropy of the nematic liquid crystal for blue display was set to 0.203 at 25°C, and the refractive index anisotropy of the nematic liquid crystal for green display was set to 25°.
It was adjusted to 0.253 with C.

なお、粘度はそれぞれ25°Cで青色表示用液晶は20
.8cps、緑色表示用は65cpsであった。
In addition, the viscosity is 25°C and the blue display liquid crystal is 20°C.
.. 8 cps, and 65 cps for green display.

次に、青色表示用液晶に色調が黄色のアゾ(^2oNM
導体二色性色素(品名5l−209,三井東圧化学■)
を2重量%混合した。
Next, azo (^2oNM), which has a yellow color tone, is added to the blue display liquid crystal.
Conductive dichroic dye (product name 5l-209, Mitsui Toatsu Chemical ■)
2% by weight was mixed.

そして、この液晶を画素の大きさが3501ttn x
330 μmで、640 X400個の画素を有する1
2インチの液晶表示素子に封入した。
And this liquid crystal has a pixel size of 3501ttn x
1 with 640 x 400 pixels at 330 μm
It was sealed in a 2-inch liquid crystal display element.

また、比較として二色性色素を混ぜない緑色表示用液晶
を用いて表示素子を形成した。
In addition, for comparison, a display element was formed using a green display liquid crystal in which no dichroic dye was mixed.

そして、相転移型液晶をネマティック相からコレステリ
ック相へと変化さゼたときの光透過半変化をストレージ
スコープ(品名034020. Golf、D社)に記
録し、ネマティック相からコレステリック相へ相転移す
る時間である応答時間を測定した。
Then, the half change in light transmission when the phase change liquid crystal changes from the nematic phase to the cholesteric phase is recorded on a storage scope (product name 034020. Golf, Company D), and the time required for the phase transition from the nematic phase to the cholesteric phase is recorded. The response time was measured.

得られた値は青色表示用液晶に黄色の二色性色素を混合
したもので2.4ms 、また緑色表示液晶で6.6m
sであった。
The obtained values are 2.4ms for a blue display liquid crystal mixed with a yellow dichroic dye, and 6.6ms for a green display liquid crystal.
It was s.

次に、この表示素子を投写型表示装置に装着し、それぞ
れの表示素子における表示色の透過スペクトルを室温で
印加電圧を変えながらJIS Z 8721に示すL”
 a“b“表示系の彩度相当C95色相相当H°、明度
相当L*を求めた。
Next, this display element was mounted on a projection type display device, and the transmission spectrum of the display color in each display element was measured at room temperature while changing the applied voltage as shown in JIS Z 8721.
The saturation equivalent C95 hue equivalent H° and lightness equivalent L* of the a"b" display system were determined.

なお、相転移型液晶がネマティック相からコレステリッ
ク相へ相転移する応答時間に0.5msを加えた時間を
書込み時間とした結果、青色表示用液晶に黄色の二色性
色素を混合したものは3Ills/ライン、また緑色表
示液晶で7 fas/ラインであった。
Furthermore, as a result of setting the writing time to be the response time for phase change type liquid crystal to change from the nematic phase to the cholesteric phase plus 0.5 ms, the liquid crystal for blue display mixed with yellow dichroic dye is 3Ills. / line, and 7 fas/line with green display liquid crystal.

第1図は青色表示液晶に二色性色素を封入した素子(実
線表示)と緑色表示液晶を封入した素子(破線表示)に
ついて、色相相当H0,彩度相当C″および明度相当L
1について印加電圧依存性を示すもので、この図から色
相は何れも緑であり、彩度と明度については緑色表示液
晶よりも多少見劣りしているのが判る。
Figure 1 shows hue equivalent H0, saturation equivalent C'', and lightness equivalent L for an element in which a dichroic dye is enclosed in a blue display liquid crystal (displayed by a solid line) and an element in which a green display liquid crystal is enclosed (indicated by a broken line).
1 shows the dependence on the applied voltage.From this figure, it can be seen that the hues are all green, and the saturation and brightness are somewhat inferior to the green display liquid crystal.

然し、応答時間は先に記したように二倍以上速くなって
おり、彩度および明度についての弱点を補って余りがあ
ると言える。
However, as mentioned earlier, the response time is more than twice as fast, which more than makes up for the weaknesses in saturation and brightness.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は青の光が選択的に透過するよう構成されている
相転移型液晶に黄色の二色性色素を混合することにより
色相を緑色としたもので、元の液晶の粘度が低いために
、応答の速い緑色投写型カラー表示素子を実現すること
ができる。
In the present invention, the hue is made green by mixing a yellow dichroic dye into a phase change liquid crystal that is configured to selectively transmit blue light, and because the viscosity of the original liquid crystal is low, , it is possible to realize a green projection type color display element with quick response.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は実施例の表示素子の表示特性、第2図は相転移
型液晶の表示原理図、 である。
FIG. 1 shows the display characteristics of the display element of the example, and FIG. 2 shows the display principle of the phase change type liquid crystal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ネマティック・コレステリック相転移型液晶の光波長選
択性を利用し、白色光源からの光を液晶セルに照射し、
スクリーン上に青色の画像表示を行う表示素子において
、前記液晶に黄色の二色性色素を混合して緑色表示を行
うことを特徴とする投写型カラー液晶表示素子。
Utilizing the light wavelength selectivity of nematic-cholesteric phase transition type liquid crystal, the liquid crystal cell is irradiated with light from a white light source,
A projection type color liquid crystal display element for displaying a blue image on a screen, characterized in that a yellow dichroic dye is mixed with the liquid crystal to display a green image.
JP29068689A 1989-11-08 1989-11-08 Projection type color liquid crystal display element Pending JPH03150533A (en)

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