JPH05210124A - Active matrix liquid crystal display element and projection type active matrix liquid crystal display device - Google Patents

Active matrix liquid crystal display element and projection type active matrix liquid crystal display device

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JPH05210124A
JPH05210124A JP26879691A JP26879691A JPH05210124A JP H05210124 A JPH05210124 A JP H05210124A JP 26879691 A JP26879691 A JP 26879691A JP 26879691 A JP26879691 A JP 26879691A JP H05210124 A JPH05210124 A JP H05210124A
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display device
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良典 平井
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友紀 郡島
Satoshi Niiyama
聡 新山
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Abstract

PURPOSE:To improve the transmissivity of light by using the liquid crystal display element constituted by clamping a liquid crystal resin composite which can electrically control a scattering state and a transmission state as a liquid crystal material. CONSTITUTION:This active matrix liquid crystal display element 21 is constituted by clamping the liquid crystal resin composite 27 which consists of a nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy dispersed and held in a resin matrix and with which the refractive index of the resin matrix coincides nearly with the refractive index of the liquid crystal to be used in either of the state at the time of impressing a voltage or not impressing the voltage, between an active matrix substrate 22 provided with active elements 24 for each of picture element electrodes 23 and a counter electrode substrate 25 provided with a counter electrode 26. The liquid crystal particles as the liquid crystal resin composite 27 of this liquid crystal display element 21 are aspherical and the aspect ratio thereof is specified to 1.3 to 2.3. The average particle size, specific dielectric constant anisotropy, elastic constant and viscosity of the liquid crystal are specified to prescribed ranges and color balance is obtd. in respective colors.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、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及び投射
型アクティブマトリクス液晶表示装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active matrix liquid crystal display device in which an active element is arranged for each pixel electrode and a projection type active matrix liquid crystal display device.

【0002】[0002]

【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T
V等に広く利用されている。中でも注目され、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。
2. Description of the Related Art Liquid crystal displays have recently taken advantage of their features such as low power consumption and low voltage drive, and are used in personal word processors, handheld computers and pocket T's.
Widely used for V etc. Among them, an active matrix liquid crystal display element in which an active element is arranged for each pixel electrode is attracting attention and is being actively developed.

【0003】このような液晶表示素子は当初は、DSM
(動的散乱)型の液晶を用いた液晶表示素子も提案され
ていたが、DSM型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。T
N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, such a liquid crystal display device was manufactured by DSM.
A liquid crystal display element using a (dynamic scattering) type liquid crystal has also been proposed, but the DSM type has a drawback that the current consumption is large because the current value flowing in the liquid crystal is high.
The liquid crystal using (twisted nematic) type liquid crystal has become the mainstream, and has appeared in the market as a pocket TV. T
The N-type liquid crystal has an extremely small leakage current and consumes less power, and is therefore suitable for applications using a battery as a power source.

【0004】[0004]

【発明が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点を有してい
た。
When the 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 capacitance must be provided in parallel with each pixel, and the power consumption of the liquid crystal display element itself increases.

【0005】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点を有してい
る。特に、カラーフィルターを用いてカラー表示を行う
場合には、入射する光の数%しか利用できないこととな
り、強い光源を必要とし、そのため結果として消費電力
を増加させてしまう。
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. However, the TN mode requires two polarizing plates and thus has a problem that the light transmittance is small. In particular, when performing color display using a color filter, only a few percent of incident light can be used, and a strong light source is required, resulting in an increase in power consumption.

【0006】また、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点を有している。
Further, when an image is projected, an extremely strong light source is required, and it is difficult to obtain a high contrast on the projection screen, and there is a problem that heat generation of the light source affects the liquid crystal display element. There is.

【0007】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
10V以下の低電圧で駆動できるモードが提案されてい
る。
Therefore, in order to solve the problem of the TN mode,
A liquid crystal resin composite in which a nematic liquid crystal is dispersed and held in a resin matrix is used, and its scattering-transmission characteristics are utilized.
A mode that can be driven at a low voltage of 10 V or less has been proposed.

【0008】しかし、従来の液晶樹脂複合体において
は、その電圧−透過率特性にヒステリシスが存在する、
すなわち、昇圧時と降圧時において透過率が異なるとい
う課題を有しており、そのため、表示画面の変化時に前
画面の情報が残ってしまうという焼き付き現象(秒単位
以上の残像)が生ずることがあるという問題点を有して
いた。
However, in the conventional liquid crystal resin composite, there is hysteresis in the voltage-transmittance characteristic,
That is, there is a problem that the transmittance is different between the step-up and the step-down, and therefore, a burn-in phenomenon (an afterimage of more than a second unit) that information of the previous screen remains when the display screen changes may occur. Had a problem.

【0009】また、同じ構成のアクティブマトリクス液
晶表示素子を複数個用いてカラー化した際には、色によ
って透過特性等が異なるため、カラーバランスが充分で
なく、特定の色が目立って見えたりして、きれいなカラ
ー表示が得られにくいという問題点を有していた。
Further, when a plurality of active matrix liquid crystal display elements having the same structure are used for colorization, the transmission characteristics and the like differ depending on the color, so that the color balance is not sufficient and a particular color is noticeable. However, there is a problem that it is difficult to obtain a clear color display.

【0010】[0010]

【課題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あり、高輝度、高コントラス
ト比を有し、中間調表示においても残像がなく、液晶樹
脂複合体のヒステリシスに基づく焼き付け現象を低減し
たアクティブマトリクス液晶表示素子及び投射型アクテ
ィブマトリクス液晶表示装置を提供するものである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems and has a high luminance and a high contrast ratio, has no afterimage even in halftone display, and has a liquid crystal resin composite structure. The present invention provides an active matrix liquid crystal display device and a projection type active matrix liquid crystal display device in which a burning phenomenon due to hysteresis is reduced.

【0011】即ち、本発明は 複数の色光源と、各色光
源からの光が入射する複数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、アクティブ
マトリクス液晶表示素子が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、電圧の印加時または
非印加時のいずれかの状態においてその樹脂マトリクス
の屈折率が使用する液晶の屈折率とほぼ一致するように
された液晶樹脂複合体を挟持してなるアクティブマトリ
クス液晶表示素子であり、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) 、そのアスペ
クト比Axと、用いる液晶の比誘電率異方性Δεx 、弾性
定数K33x(10-12N)、粘度ηx(cSt)、屈折率異方性Δnx
各色の主波長λx(μm) とが、 3(K33x/ ηx)0.5 >Rx/Ax >0.7(K33x/ Δεx)0.5 (1) 1.3 < Ax < 2.3 (2) の関係を満足し、少なくとも一組のアクティブマトリク
ス液晶表示素子間でi≠jとして、 Δni・Ri/(Ai・λi)≒Δnj・Rj/(Aj・λj) (3) かつ、di/Ri ≒dj/Rj (4) の関係を満足するか、または、 Δni・di 2/ λi ≒Δnj・dj 2/ λj (5) の関係を満足し、液晶樹脂複合体の電極面に垂直方向の
切断面で、液晶の粒子の長軸の方向が2次元的にほぼラ
ンダムな方向を向いてい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ものである。
That is, the present invention has 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 synthetically projecting the light emitted from the active matrix liquid crystal display elements. In a projection type active matrix liquid crystal display device, an active matrix liquid crystal display element is a nematic having a positive dielectric anisotropy 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 liquid crystal resin composite in which liquid crystal is dispersed and held in a resin matrix, and the refractive index of the resin matrix is substantially the same as the refractive index of the liquid crystal used when a voltage is applied or not applied. It is an active matrix liquid crystal display element sandwiched between liquid crystal of each color that is dispersed and held in a resin matrix. Average particle diameter R x (μm), aspect ratio A x , relative dielectric anisotropy Δε x of liquid crystal used, elastic constant K33 x (10 -12 N), viscosity η x (cSt), refractive index anisotropic Sex Δn x ,
When the dominant wavelength λ x (μm) of each color is 3 (K33 x / η x ) 0.5 > R x / A x > 0.7 (K33 x / Δε x ) 0.5 (1) 1.3 <A x <2.3 (2) The relationship is satisfied, and Δn i · R i / (A i · λ i ) ≈Δn j · R j / (A j · λ j ) (3 ) And satisfy the relationship of d i / R i ≈d j / R j (4), or the relationship of Δn i・ d i 2 / λ i ≈Δn j・ d j 2 / λ j (5) The projection type active matrix liquid crystal, characterized in that the major axis direction of the liquid crystal particles is two-dimensionally almost random in the cut surface perpendicular to the electrode surface of the liquid crystal resin composite. A display device is provided.

【0012】また、色光源がRGB3色の色光源であ
り、(1) 、(2) 式をxがRGB3色とも満足し、 ΔnR・RR/(AR・λR)≒ΔnG・RG/(AG・λG)≒ΔnB・RB/(AB・λB) (3A) かつ、dR/RR ≒dG/RG ≒dB/RB (4A) の関係を満足するか、または、 ΔnR・dR 2/ λR ≒ΔnG・dG 2/ λG ≒ΔnG・dG 2/ λG (5A) 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ものである。
Further, the color light source is a color light source of RGB three colors, and x satisfies the expressions (1) and (2) for all three RGB colors, and Δn R · R R / (A R · λ R ) ≈Δn G · R G / (A G・ λ G ) ≈Δn B・ R B / (A B・ λ B ) (3A) and d R / R R ≈d G / R G ≈d B / R B (4A) Characterized by satisfying the relation or satisfying the relation of Δn R・ d R 2 / λ R ≈ Δn G・ d G 2 / λ G ≈ Δn G・ d G 2 / λ G (5A) A projection type active matrix liquid crystal display device is provided.

【0013】また、それらのアクティブマトリクス液晶
表示素子に使用する液晶の屈折率異方性Δnxが、λi
λj とした場合、Δnj≦Δni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、及
び、 0.2 < Rx・ Δnx < 0.7 (6) 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、及び、 Δnx 2 Δεx/(K33x・ηx)> 0.0011 (7) 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ものである。
Further, the refractive index anisotropy Δn x of the liquid crystal used in these active matrix liquid crystal display elements is λ i >.
When λ j , a projection type active matrix liquid crystal display device characterized by satisfying the relationship of Δn j ≦ Δn i and a relationship of 0.2 <R x · Δn x <0.7 (6) A projection type active matrix liquid crystal display device, and a projection type active matrix liquid crystal display device characterized by satisfying the relationship of Δn x 2 · Δε x / (K33 x · η x )> 0.0011 (7). Is provided.

【0014】さらには、液晶樹脂複合体に印加される最
大実効印加電圧Vx( V) が、 4Rx < Ax・dx < 15Rx (8) 0.8Rx・Vx < Ax・dx< 1.8Rx・Vx (9) 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ものである。
Furthermore, the maximum effective applied voltage V x (V) applied to the liquid crystal resin composite is 4R x <A x · d x <15R x (8) 0.8R x · V x <A x · d A projection type active matrix liquid crystal display device characterized by satisfying the relationship of x <1.8R x · V x (9).

【0015】また、RGB3色のカラーフィルターを有
し、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、電圧の印加時または非印加時のいずれかの
状態においてその樹脂マトリクスの屈折率が使用する液
晶の屈折率とほぼ一致するようにされた液晶樹脂複合体
を挟持してなるアクティブマトリクス液晶表示素子にお
いて、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(μm) 、そのアスペクト比A と、各色の電極間間
隙dx( μm) 、液晶の比誘電率異方性Δε、弾性定数K3
3(10-12N) 、粘度η(cSt) 、屈折率異方性Δn 、各色の
主波長λx(μm) とが、 3(K33/η)0.5>R/A >0.7(K33/Δε)0.5 (1B) 1.3 < A < 2.3 (2B) 0.2 < R・Δn < 0.7 (6B) Δn2 Δε/(K33・η) > 0.0011 (7B) 4R < A・dG < 15R (8B) の関係を満足し、RGB3色の少なくとも2色との関係
において、i≠jとして、 di 2i ≒dj 2j (5B) の関係を満足し、液晶樹脂複合体の電極面に垂直方向の
切断面で、液晶の粒子の長軸の方向が2次元的にほぼラ
ンダムな方向を向いてい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素子、及び、それを投射用光
源と投射光学系とを組み合わせた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もので
ある。
Further, a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is provided between an active matrix substrate having color filters of RGB three colors, each pixel electrode having an active element, and a counter electrode substrate having a counter electrode. Is dispersed and held in the resin matrix, and the liquid crystal resin composite is sandwiched so that the refractive index of the resin matrix is substantially the same as the refractive index of the liquid crystal used when voltage is applied or not applied. In the active matrix liquid crystal display device formed as described above, the average particle diameter R (μm) of the liquid crystal dispersed and held in the resin matrix, its aspect ratio A, the interelectrode gap d x (μm) of each color, and the relative permittivity of the liquid crystal Anisotropy Δε, elastic constant K3
3 (10 -12 N), viscosity η (cSt), refractive index anisotropy Δn, and dominant wavelength λ x (μm) of each color are 3 (K33 / η) 0.5 > R / A> 0.7 (K33 / Δε ) 0.5 (1B) 1.3 <a <2.3 (2B) 0.2 <R · Δn <0.7 (6B) Δn 2 · Δε / (K33 · η)> 0.0011 (7B) 4R <a · d G <15R (8B) Satisfying the relationship, and satisfying the relationship of at least two colors of RGB, i ≠ j, and satisfying the relationship of d i 2 / λ i ≈d j 2 / λ j (5B), the electrode surface of the liquid crystal resin composite A projection-type active-matrix liquid crystal display element, characterized in that the major axis direction of liquid crystal particles is two-dimensionally substantially random in a cross section perpendicular to the A projection-type active matrix liquid crystal display device characterized by being combined with a projection optical system.

【0016】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
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( μ
m) 、両電極間隙dx(μm) 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 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 composite capable of electrically controlling the scattering state and the transmitting state. Since the active matrix liquid crystal display element sandwiching the
No polarizing plate is required, and the light transmittance during transmission can be greatly improved. Furthermore, the average particle size R x
m) and the gap d x (μm) between the two electrodes are set for each color, so that when the colors are mixed in the projection display, a color balance is good, a bright display with a good contrast ratio is obtained.

【0017】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
点も避けられるので、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 problems such as the alignment treatment essential for the TN type liquid crystal display element and the destruction of the active element due to the generated static electricity can be avoided, so that the manufacturing yield of the liquid crystal display element can be greatly improved.

【0018】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
問題点も生じにくい。
Further, since this liquid crystal resin composite is in the form of a film after being cured, problems such as short circuit between substrates due to pressurization of substrates and breakage of active elements due to movement of spacers are unlikely to occur.

【0019】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。従って、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。
Further, this liquid crystal resin composite has a specific resistance equivalent to that in the conventional TN mode, and it is not necessary to provide a large storage capacitor for each pixel electrode as in the DS mode, and the active element can be designed. It is easy and the power consumption of the liquid crystal display element can be kept low. Therefore, the manufacturing process is easy because the manufacturing process of the conventional liquid crystal display device of the TN mode can be performed only by removing the alignment film forming process.

【0020】液晶樹脂複合体の比抵抗としては、 5×10
9 Ωcm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 5 × 10 5.
It is preferably 9 Ωcm or more. Furthermore, in order to minimize the voltage drop due to leakage current or the like, 10 10 Ωcm or more is more preferable, and in this case, it is not necessary to give a large storage capacitance to each pixel electrode.

【0021】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。
As the active element provided on the pixel electrode,
There are transistors, diodes, non-linear resistance elements, etc.
If necessary, two or more active elements may be arranged in one pixel. A liquid crystal display device is obtained by sandwiching the liquid crystal resin composite between an active matrix substrate having such an active element and a pixel electrode connected thereto and a counter electrode substrate having a counter electrode.

【0022】本発明の液晶表示素子は、直視型表示素
子、投射型表示素子の両方で用いることができる。直視
型表示素子として用いる場合、得たい表示特性に応じ
て、バックライト、レンズ、プリズム、ミラー、拡散
板、光吸収体、カラーフィルターなどを組み合わせて表
示装置を構成すればよい。
The liquid crystal display device of the present invention can be used as both a direct-view display device and a projection display device. When used as a direct-view display element, a display device may be configured by combining a backlight, a lens, a prism, a mirror, a diffusion plate, a light absorber, a color filter, etc., depending on the desired display characteristics.

【0023】本発明の液晶表示素子は、特に、投射型表
示装置に適しており、投射用光源、投射光学系などと組
み合わせて、投射型液晶表示装置とすることができる。
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、複数の色光源及び投射光学系を用いる。これら色
光源及び投射光学系は、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 liquid crystal display device of the present invention is particularly suitable for a projection type display device, and can be combined with a light source for projection, a projection optical system and the like to form a projection type liquid crystal display device.
A plurality of color light sources and a projection optical system are used as the projection type active matrix liquid crystal display device of the present invention. As these color light sources and projection optical systems, conventionally known projection optical systems such as projection light sources and lenses can be used. Normally, the plurality of liquid crystal display elements are arranged corresponding to the respective color light sources, and an image is synthesized by these. It suffices if it is adapted to project.

【0024】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 the color light source, a dedicated light source may be used for each color, or light from one light source may be dispersed and used. The light emitted from this color light source is made incident on the active matrix liquid crystal display element. In the present invention, these plural active matrix liquid crystal display elements are used with their characteristics matched for each color of the light source. Light emitted from these active matrix liquid crystal display elements is mixed and projected. As a result, a bright, well-balanced projection image with a high contrast ratio can be obtained.

【0025】これにより、本発明では、液晶表示素子と
して、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、電圧の印加時または非印加時のいずれか
の状態においてその樹脂マトリクスの屈折率が使用する
液晶の屈折率とほぼ一致するようにされた透過−散乱型
の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、明るく、高いコントラストが容易に得られるとい
う特長を有している。
As a result, in the present invention, as a liquid crystal display element, an active matrix substrate provided with an active element for each pixel electrode and a counter electrode substrate provided with a counter electrode are provided.
Nematic liquid crystals with positive dielectric anisotropy are dispersed and held in the resin matrix so that the refractive index of the resin matrix is almost the same as the refractive index of the liquid crystal used when voltage is applied or not applied. Since the liquid crystal display element in which the transmission-scattering type liquid crystal resin composite is sandwiched is used, it has a feature that bright and high contrast can be easily obtained.

【0026】具体的には、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
填された誘電異方性が正のネマチック液晶とからなるも
のが使用される。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。
Specifically, a liquid crystal resin composite comprising a resin matrix having a large number of fine pores formed therein and a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy filled in the pores 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. The applied state of voltage between the electrodes of the liquid crystal display element changes the refractive index of the liquid crystal, and the relationship between the refractive index of the resin matrix and the refractive index of the liquid crystal changes. The state becomes a scattering state when the refractive index is different.

【0027】この場合、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
れることが好ましい。また、この液晶の屈折率異方性Δ
n が0.18以上である液晶樹脂複合体を用いることが好ま
しい。
In this case, it is preferable that the refractive index of the resin matrix substantially matches the ordinary refractive index (n o ) of the liquid crystal used. Also, the refractive index anisotropy Δ of this liquid crystal
It is preferable to use a liquid crystal resin composite having n of 0.18 or more.

【0028】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。
A liquid crystal resin composite comprising a resin matrix having a large number of fine pores and liquid crystals filled in the pores has a structure in which liquid crystals are contained in liquid bubbles such as microcapsules. However, the individual microcapsules do not have to be completely independent, and liquid bubbles of individual liquid crystals may communicate with each other through a slit like a porous body.

【0029】本発明の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
硬化性化合物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、反応硬化等させて硬化物を分離し、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 in the liquid crystal display device of the present invention is prepared by mixing the nematic liquid crystal and the curable compound constituting the resin matrix into a solution or a latex, which is then photocured and heat-cured. The cured product may be separated by curing, curing by removing the solvent, reaction curing, or the like so that the nematic liquid crystal is dispersed in the resin matrix.

【0030】この硬化性化合物を、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。特に、光硬化タイプの硬化性化合物を用いるこ
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。
This curable compound is preferably a photocurable or thermosetting type because it can be cured in a closed system. In particular, the use of a photocurable curable compound is preferable because it can be cured in a short time without being affected by heat.

【0031】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
入口からネマチック液晶と硬化性化合物との未硬化の混
合物を注入し、注入口を封止して後、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, a cell is formed by using a sealing material as in the case of a conventional normal nematic liquid crystal, and an uncured mixture of a nematic liquid crystal and a curable compound is injected from an injection port, After sealing, the composition can be cured by irradiation with light or heating.

【0032】また、本発明の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、ネマチック液晶と硬化性化合物と
の未硬化の混合物を供給し、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,
For example, an active matrix in which an uncured mixture of a nematic liquid crystal and a curable compound is supplied to a substrate provided with a transparent electrode as a counter electrode without using a sealing material, and then an active element is provided for each pixel electrode. It is also possible to stack the substrates and cure them by light irradiation or the like.

【0033】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
ネマチック液晶と硬化性化合物との未硬化の混合物をロ
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, thereafter, a sealing material may be applied to the periphery to seal the periphery. According to this production method, the uncured mixture of the nematic liquid crystal and the curable compound may be simply supplied by roll coating, spin coating, printing, coating with a dispenser, etc., so that the injection step is simple and the productivity is high. Very good.

【0034】また、これらのネマチック液晶と硬化性化
合物との未硬化の混合物には、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。
The uncured mixture of the nematic liquid crystal and the curable compound contains ceramic particles for controlling the substrate gap, plastic particles, spacers such as glass fibers, pigments, dyes, viscosity modifiers and the like. You may add the additive which does not have a bad influence on the performance of.

【0035】電圧非印加時に散乱状態である素子に、こ
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。逆に、電圧非印加状態に透過状態である素子の場合
には、同様にして常散乱部分を形成できる。
By curing an element that is in a scattering state when no voltage is applied in such a state that a sufficiently high voltage is applied only to a specific portion during this curing step, that portion can be kept in a light transmitting state at all times. Therefore, when there is something that is desired to be fixedly displayed, such a normal transmission portion may be formed. On the contrary, in the case of an element that is in the transmissive state when no voltage is applied, the ordinary scattering portion can be formed in the same manner.

【0036】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 higher the transmittance of the liquid crystal display device using this liquid crystal resin composite in the transmissive state, the better, and the haze value in the scattering state is preferably 80% or more.

【0037】本発明では、電圧印加状態または非印加状
態のいずれかで、樹脂マトリクス(硬化後の)の屈折率
が、使用する液晶の屈折率と一致し、逆の状態では樹脂
マトリクスの屈折率が、使用する液晶の屈折率と一致し
ないようにされる。
In the present invention, the refractive index of the resin matrix (after curing) is the same as the refractive index of the liquid crystal used when the voltage is applied or not applied, and in the opposite state, the refractive index of the resin matrix is the same. , Is not matched with the refractive index of the liquid crystal used.

【0038】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。
As a result, when the refractive index of the resin matrix and the refractive index of the liquid crystal match, light is transmitted, and when they do not match, light is scattered (white turbidity). The scattering property of this element is higher than that of the conventional DS mode liquid crystal display element, and a display with a high contrast ratio can be obtained.

【0039】本発明では、特に、電圧を印加している状
態で、樹脂マトリクス(硬化後の)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ことが
好ましい。これにより、電圧印加時に透過状態になるの
で、光透過時の透過率が高くなりかつ均一に透過するの
で、表示のコントラスト比が向上する。
In the present invention, the refractive index of the resin matrix (after curing) is made to match the ordinary refractive index (n o ) of the liquid crystal to be used, especially when a voltage is applied. preferable. As a result, since a transmissive state is achieved when a voltage is applied, the transmissivity during light transmission is high and the light is evenly transmitted, so that the display contrast ratio is improved.

【0040】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。即ち、階調表示の際にも応答が早
く、焼き付き(秒単位以上の画像の残り)のない表示が
得られ、色バランスが良く、かつ透過時に高い透過率を
有し、散乱時に高い散乱性(遮光性)を有し、明るく、
コントラスト比の大きなアクティブマトリクス液晶表示
素子及び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。
An object of the present invention is to provide an optimum configuration of a projection type active matrix liquid crystal display device using an active matrix liquid crystal display element sandwiching this liquid crystal resin composite. That is, even in gradation display, a quick response, a display without image sticking (the rest of the image of a second or more) can be obtained, the color balance is good, the transmittance is high at the time of transmission, and the scattering property at the time of scattering is high. (Light-shielding), bright,
The present invention provides an active matrix liquid crystal display device having a large contrast ratio and a projection type active matrix liquid crystal display device.

【0041】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⊥、//及び⊥は夫々液晶
分子軸に平行、垂直を示す)、粘性η、弾性定数K33 、
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Rx、体積分率Φ、両電極基板間隙(液晶樹脂複
合体の厚み)dx、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Vx等が挙げられる。
The factors that determine the electro-optical characteristics of the active matrix liquid crystal display device using the above liquid crystal resin composite are the refractive index (ordinary light refractive index n o , extraordinary light refractive index n e ) and relative dielectric constant of the liquid crystal used. (Ε //, ε⊥, // and ⊥ are parallel and perpendicular to the liquid crystal molecular axis, respectively), viscosity η, elastic constant K33,
And the refractive index n p of the resin used, the relative dielectric constant ε p , the elastic modulus, and the average particle diameter R x of the liquid crystal dispersed and held in the resin matrix, the volume fraction Φ, the gap between both electrode substrates (the liquid crystal resin composite). Thickness) d x , the maximum effective applied voltage V x applied to the liquid crystal resin composite in the pixel portion by the active element, and the like.

【0042】ここで液晶平均粒子径Rxとは、液晶が独立
した粒子または一部が連通した粒子である場合には、そ
の粒子の最大直径を意味し、液晶の多くが連通した構造
の場合には、液晶のディレクターの向きが互いに相関を
持つ領域の最大直径を意味する。
Here, the liquid crystal average particle diameter R x means the maximum diameter of the particles when the liquid crystals are independent particles or particles in which some of them are in communication, and in the case of a structure in which most of the liquid crystals are in communication. Means the maximum diameter of the region where the orientations of the liquid crystal directors are correlated with each other.

【0043】樹脂マトリクス中に分散保持される液晶
は、独立した粒子、または一部が連通した粒子であるこ
とが好ましい。これは、低電圧で駆動でき、高い散乱能
と高い透過性を両立するために有効である。散乱は液晶
と樹脂の界面の存在により引き起こされる。このため、
この界面の面積が大きいほど散乱性は向上する。ある最
適な液晶粒子径で、この界面の面積を増大させるために
は、独立して樹脂と分離した液晶量を多くする、即ち、
液晶粒子密度を多くすることが重要である。
The liquid crystal dispersed and held in the resin matrix is preferably independent particles or particles partially communicating with each other. This is effective in that it can be driven at a low voltage and has both high scattering ability and high transparency. Scattering is caused by the presence of the liquid crystal / resin interface. For this reason,
The larger the area of this interface, the higher the scattering property. In order to increase the area of this interface with a certain optimum liquid crystal particle diameter, the amount of liquid crystal separated from the resin is increased independently, that is,
It is important to increase the liquid crystal particle density.

【0044】しかし、樹脂と分離した液晶量を増大して
いくと、いずれ夫々の液晶粒子が連通するようになり、
さらには液晶が全て連通した構造を取るようになり、こ
れは樹脂と分離した液晶界面の喪失につながるため、散
乱能の低下につながる。
However, when the amount of liquid crystal separated from the resin is increased, the respective liquid crystal particles come to communicate with each other,
Furthermore, all the liquid crystals come to have a structure in which they communicate with each other, which leads to the loss of the liquid crystal interface separated from the resin, leading to a decrease in the scattering ability.

【0045】また、駆動電圧を低くするためには、樹脂
中に保持される夫々の液晶がほぼ等しい駆動電圧を持つ
ことが重要である。このためには、液晶が明確な界面を
樹脂との間に持つ方が有利であり、界面の喪失は駆動電
圧の分散につながり、コントラスト比の低下と駆動電圧
の上昇を生じる傾向がある。このため、樹脂中に分散保
持される液晶は、高密度に存在する独立粒子または一部
が連通した粒子であることが好ましい。
In order to reduce the driving voltage, it is important that the liquid crystals held in the resin have substantially the same driving voltage. For this purpose, it is advantageous for the liquid crystal to have a clear interface with the resin, and loss of the interface leads to dispersion of the drive voltage, which tends to cause a decrease in contrast ratio and an increase in drive voltage. For this reason, it is preferable that the liquid crystal dispersed and held in the resin is independent particles that are present at a high density or particles that are partially connected.

【0046】本発明の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、電
圧印加時及び非印加時のいずれか一方で高い散乱性を有
し、かつ、他方で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ち、階調表示時にも速い応答性
を有し、残像(秒単位以下の画像の残り)及び焼き付き
(秒単位以上の画像の残り)のない表示が得られること
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。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。
The electro-optical characteristics of the active matrix liquid crystal display device using the liquid crystal resin composite of the present invention have a high scattering property when voltage is applied or not applied, and a high transmission property when the other is applied. That has a high display contrast ratio, has a high responsiveness even in gradation display, and is free from afterimages (remaining images in seconds or less) and burn-in (remaining images in seconds or more). Is desired to be obtained. When projection type display is performed using such a liquid crystal display element, high brightness and high contrast ratio display can be obtained. In order to obtain such a display, it is necessary that the above factors have an optimum relationship.

【0047】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 =ne
no)、比誘電異方性Δε、粘度η、弾性定数K33 、液晶
の平均粒子径R 、アスペクト比A 、粒子径分布、両電極
基板間隙d であり、色光源の主波長λに応じて、各液晶
表示素子毎に液晶の平均粒子径R 、 電極基板間間隙d を
定めて最適化する。
Among these factors, the particularly important factor that determines the electro-optical characteristics of the active matrix liquid crystal display element is the refractive index of the liquid crystal used (refractive index anisotropy Δn = n e
n o ), relative dielectric anisotropy Δε, viscosity η, elastic constant K33, average particle size R of liquid crystal, aspect ratio A, particle size distribution, gap between both electrode substrates, d, depending on the dominant wavelength λ of the color light source. , The average particle diameter R 1 of the liquid crystal and the gap d between the electrode substrates are determined and optimized for each liquid crystal display element.

【0048】使用する液晶の屈折率異方性Δn(=ne
no) は、液晶の散乱性に寄与し、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が好ましく、特にΔn >0.22が好ましい。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、この時電圧印加
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。
Refractive index anisotropy of liquid crystal used Δn (= n e
n o ) contributes to the scattering property of the liquid crystal, and is preferably a certain value or more in order to obtain high scattering property.
n> 0.18 is preferable, and Δn> 0.22 is particularly preferable. Further, it is preferable that the ordinary refractive index n o of the liquid crystal used is substantially equal to the refractive index n p of the resin matrix, and at this time, high transparency can be obtained when a voltage is applied. More specifically, n o -0.03 <n p <
It is preferable to satisfy the relationship of n o +0.05.

【0049】本発明の最も大きな目的は、この液晶樹脂
複合体を用いたアクティブマトリクス液晶表示素子にお
いて、ヒステリアスに基づく焼き付け現象を低減したア
クティブマトリクス液晶表示素子及び投射型アクティブ
マトリクス液晶表示装置を得ることである。
The greatest object of the present invention is to provide an active matrix liquid crystal display device using this liquid crystal resin composite, and an active matrix liquid crystal display device and a projection type active matrix liquid crystal display device in which the phenomenon of burning due to histteria is reduced. That is.

【0050】液晶樹脂複合体は、スタティックで駆動す
る際、オフ状態と十分高い(飽和電圧以上の)オン状態
で駆動されるため、数十msec以下の応答性を有しており
一般に高速表示に適したものである。しかし、階調表示
の際には中間調を表示するために飽和電圧よりも低い電
圧も用いられ、スタティック駆動での応答より遅い状態
が存在する。階調表示時の応答性は低電圧側での表示
(暗い表示)ほど応答が遅くなる傾向があり、特に、オ
フ状態から低い透過率状態への変化が最も遅く、スタテ
ィック駆動時の応答の数十倍以上遅くなることもある。
Since the liquid crystal resin composite is driven in an off state and a sufficiently high on state (above the saturation voltage) when it is statically driven, it has a responsivity of several tens of milliseconds or less and is generally suitable for high-speed display. It is suitable. However, in gradation display, a voltage lower than the saturation voltage is also used to display halftone, and there is a state in which the response is slower than in static drive. The response in gradation display tends to be slower as the display on the low voltage side (dark display) is slower. Especially, the change from the OFF state to the low transmittance state is the slowest, and the number of responses during static drive It may be more than ten times slower.

【0051】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、液晶の散乱
性、電圧印加時の液晶の動作特性に寄与する。階調表示
の際の応答性を決定する重要な要因は、樹脂中に保持さ
れる液晶の平均粒子径R 、及び、その形状、用いる液晶
の比誘電率異方性Δε、弾性定数K33 、粘度η等であ
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 of the liquid crystal and the operating characteristics of the liquid crystal when a voltage is applied. The important factors that determine the response during gradation display are the average particle size R of the liquid crystal retained in the resin, its shape, the relative dielectric anisotropy Δε of the liquid crystal used, the elastic constant K33, and the viscosity. η, etc.

【0052】階調表示の際にも焼き付きの少ない表示の
得られるのは、樹脂マトリクス中に分散保持される液晶
の平均粒径子R(μm)とアスペクト比A 、用いる液晶の
比誘電率異方性Δε、粘度η(cSt) 、弾性定数K33(10
-12N) が、1種の液晶を用いる際、即ち、1個の素子で
多色カラー表示する際には、 3(K33/η)0.5>R/A >0.7(K33/Δε)0.5 (1B) 1.3 < A < 2.3 (2B) の関係を満たす時である。
A display with less image sticking can be obtained even in gradation display because the average particle size R (μm) and aspect ratio A of the liquid crystal dispersed and held in the resin matrix and the relative dielectric constant of the liquid crystal used are different. Isotropic Δε, viscosity η (cSt), elastic constant K33 (10
-12 N) uses one type of liquid crystal, that is, multicolor display with one element, 3 (K33 / η) 0.5 > R / A> 0.7 (K33 / Δε) 0.5 ( 1B) 1.3 <A <2.3 (2B).

【0053】また、複数個の素子を用いて、複数の液晶
を用いる際には、各色ごとに、 3(K33x/ ηx)0.5 >Rx/Ax >0.7(K33x/ Δεx)0.5 (1) 1.3 < Ax < 2.3 (2) の関係を満たす時である。
When a plurality of liquid crystals are used by using a plurality of elements, 3 (K33 x / η x ) 0.5 > R x / A x > 0.7 (K33 x / Δε x ) for each color. It is when the relationship 0.5 (1) 1.3 <A x <2.3 (2) is satisfied.

【0054】さらに、階調表示の際にも残像のない表示
の得られるのは、1種の液晶を用いる際には、 Δn2 Δε/(K33・η) > 0.0011 (7B) の関係を満たす時であり、複数の液晶を用いる際には、 Δnx 2 Δεx/(K33x・ηx)> 0.0011 (7) の関係を満たす時である。
Further, a display without an afterimage can be obtained even in gradation display, when one kind of liquid crystal is used, the relationship of Δn 2 · Δε / (K33 · η)> 0.0011 (7B) is satisfied. It is time to satisfy, and when a plurality of liquid crystals are used, it is time to satisfy the relationship of Δn x 2 · Δε x / (K33 x · η x )> 0.0011 (7).

【0055】この(1) または(1B)式の範囲においては、
階調表示時の各電圧における液晶に働くトルクバランス
がとれ、残像の少ない表示が得られると共に、液晶の駆
動に要する電圧が低く抑えられる。さらに、この(7) ま
たは(7B)式の範囲を満足することにより、その効果が大
きい。特に、この(7) または(7B)式の値を0.0014以上と
すると、この効果が大きく好ましい。なお、ここで用い
られる液晶の物性値は室温での値である。
In the range of the equation (1) or (1B),
The torque acting on the liquid crystal at each voltage during gradation display can be balanced, display with less afterimage can be obtained, and the voltage required for driving the liquid crystal can be suppressed low. Further, the effect is large by satisfying the range of the expression (7) or (7B). Particularly, if the value of the equation (7) or (7B) is 0.0014 or more, this effect is large and preferable. The physical properties of the liquid crystal used here are values at room temperature.

【0056】また、従来の液晶樹脂複合体においては、
電圧−透過率特性にヒステリシスが存在し、それが階調
表示をする際の問題点となっていた。ヒステリシスと
は、電圧を上昇する過程と電圧を降下させる過程におい
て透過率が異なるといった現象である。もし、ヒステリ
シスが存在すると、階調表示の際に前画面の情報が比較
的長く(秒単位以上に)残ってしまう、即ち、画像が焼
き付くという現象が生じやすく、これが画質を低下させ
ていた。
In the conventional liquid crystal resin composite,
There is a hysteresis in the voltage-transmittance characteristic, which has been a problem in gradation display. Hysteresis is a phenomenon in which the transmittance is different in the process of increasing the voltage and the process of decreasing the voltage. If there is hysteresis, the information on the previous screen will remain for a relatively long time (in seconds or more) at the time of gradation display, that is, the phenomenon of image sticking easily occurs, which deteriorates the image quality.

【0057】この液晶樹脂複合体においてヒステリシス
が存在する原因の一つは、液晶樹脂複合体が、液晶が樹
脂マトリクス中に分散保持されているという構造によ
る。即ち、分離して樹脂マトリクス中に存在する液晶粒
子同士の相互作用によってヒステリシスが存在すると考
えられる。このヒステリシスの大小は、樹脂マトリクス
中に保持される液晶中に蓄えられる弾性エネルギー、外
から印加される電圧による電気的エネルギーと、分離し
て樹脂マトリクス中に存在する液晶同士の相互作用エネ
ルギーによって決定されるものである。
One of the causes of the existence of hysteresis in the liquid crystal resin composite is due to the structure in which the liquid crystal is dispersed and held in the resin matrix in the liquid crystal resin composite. That is, it is considered that hysteresis exists due to the interaction between the liquid crystal particles that are separated and are present in the resin matrix. The size of this hysteresis is determined by the elastic energy stored in the liquid crystal held in the resin matrix, the electrical energy due to the voltage applied from the outside, and the interaction energy between the liquid crystals separated in the resin matrix. Is done.

【0058】従って、このエネルギーバランスを最適化
することによってヒステリシスは低減することができ、
階調表示の際にも焼き付きのない優れた表示を得ること
ができる。
Therefore, the hysteresis can be reduced by optimizing this energy balance,
An excellent display without image sticking can be obtained even in gradation display.

【0059】本発明の目的は、高いコントラスト比、高
い輝度、優れた応答性を有し、ヒステリシスを低減した
液晶表示素子を得ることであり、さらには、従来のTN
用の能動素子や駆動回路で駆動できるアクティブマトリ
クス液晶表示素子及び投射型アクティブマトリクス液晶
表示装置を得ることである。
An object of the present invention is to obtain a liquid crystal display device having a high contrast ratio, a high brightness, an excellent responsiveness, and a reduced hysteresis.
It is to obtain an active matrix liquid crystal display device and a projection type active matrix liquid crystal display device that can be driven by an active element or a driving circuit for use.

【0060】上記のエネルギーバランスを決定する重要
な要因は、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 、液晶粒子の形状、液晶の比誘電率及びその
異方性Δε、粘性η、弾性定数K33 、樹脂マトリクスの
誘電率εp などである。上記の目的のため最適化を行う
場合、このエネルギーバランスが素子の電圧−透過率特
性、液晶の動的特性(応答性)とも密接に関連している
ことを考慮して最適化を行うことが重要である。
The important factors that determine the above energy balance are the average particle size R of the liquid crystal dispersed and held in the resin matrix, the shape of the liquid crystal particles, the relative permittivity of the liquid crystal and its anisotropy Δε, viscosity η, The elastic constant K 33, the dielectric constant ε p of the resin matrix, and the like. When optimizing for the above purpose, the optimization should be performed considering that this energy balance is closely related to the voltage-transmittance characteristic of the device and the dynamic characteristic (responsiveness) of the liquid crystal. is important.

【0061】液晶の平均粒子径R は重要な要因であり、
散乱特性、応答性、動作電界などと密接に関連する。R
が大きくなると駆動に必要な電界は小さくなるが、応答
性は遅くなる。また、R が小さくなると単位液晶量当り
に蓄積される弾性エネルギーは大きくなり応答速度は速
くなるものの駆動に高い電界を必要となる。
The average particle diameter R of the liquid crystal is an important factor,
It is closely related to scattering characteristics, responsiveness, operating electric field, etc. R
Becomes larger, the electric field required for driving becomes smaller, but the response becomes slower. When R is small, elastic energy accumulated per unit liquid crystal amount is large and the response speed is high, but a high electric field is required for driving.

【0062】液晶の粘度η、比誘電率異方性Δεも応答
性と深く関連する要因であり、粘度が小さいほど、比誘
電率異方性が大きいほど応答速度は速くなる。また、Δ
εは駆動に必要な電界とも関連し、Δεが大きいほど必
要な電界は小さくなる。
The viscosity η of the liquid crystal and the relative dielectric constant anisotropy Δε are also factors that are deeply related to the response. The smaller the viscosity and the larger the relative dielectric constant anisotropy, the faster the response speed. Also, Δ
ε is also related to the electric field required for driving, and the larger Δε, the smaller the required electric field.

【0063】液晶の弾性定数は液晶に蓄積される弾性エ
ネルギーを決定するが、液晶樹脂複合体においては、特
にK33 によるベンドエネルギーが大きな役割を果たし、
応答特性、駆動特性すなわち液晶に働く弾性トルクと深
く関与する。ヒステリシスの低減のためには、弾性定数
K33 は大きいほうが有利であり、この場合、応答性の向
上も期待される。しかし、K33 があまり大きくなると、
駆動電界の上昇につながるため、他の液晶物性(例えば
Δn 、Δε、η等)とのバランスにより、選択すること
ができる。
The elastic constant of the liquid crystal determines the elastic energy accumulated in the liquid crystal, but in the liquid crystal resin composite, the bend energy due to K33 plays a large role,
It is deeply involved in response characteristics and drive characteristics, that is, elastic torque acting on the liquid crystal. To reduce the hysteresis, the elastic constant
Larger K33 is more advantageous, and in this case, improved responsiveness is also expected. But when K33 gets too big,
Since this leads to an increase in the driving electric field, it can be selected depending on the balance with other liquid crystal physical properties (for example, Δn, Δε, η, etc.).

【0064】液晶の形状は、ヒステリシス低減のための
重要な要因である。すなわち、樹脂マトリクス中に保持
される液晶の粒子の歪によって、単位液晶量当りに蓄積
される弾性エネルギーを変化させることができるため、
これによって、上記エネルギーバランスの制御が可能と
なる。
The shape of the liquid crystal is an important factor for reducing the hysteresis. That is, because the strain of the liquid crystal particles held in the resin matrix can change the elastic energy accumulated per unit liquid crystal amount,
As a result, the energy balance can be controlled.

【0065】液晶の形状としては、あまり複雑な凹凸が
あるような形状は応答性は良いものの非常に高い駆動電
圧を必要とするため好ましくなく、回転楕円体状の形状
が望ましい。この時、平均粒子径は長軸での直径a (即
ち、最大の直径)を体積で重み付けした平均であり、ア
スペクト比A は長軸での直径a を短軸での直径b で割っ
た a/bとする。
As the shape of the liquid crystal, it is not preferable that the liquid crystal has a very complicated unevenness, but a very high driving voltage is required, but a spheroidal shape is preferable. At this time, the average particle size is the average of the diameter a on the major axis (that is, the maximum diameter) weighted by volume, and the aspect ratio A is the diameter a on the major axis divided by the diameter b on the minor axis. / b.

【0066】アスペクト比A が小さい場合( A<1.3
)、液晶粒子の形状による弾性エネルギーの増大分は
小さく、全体のエネルギーバランスへの寄与は大きくな
い。従って、駆動電圧は小さいもののヒステリシスは低
減されにくい。アスペクト比A が大きくなるにつれ、弾
性エネルギーの増大分が大きくなり、それによって、ヒ
ステリシスは低減していき、さらには、応答速度も速く
なる。
When the aspect ratio A is small (A <1.3
), The increase in elastic energy due to the shape of the liquid crystal particles is small, and the contribution to the overall energy balance is not large. Therefore, although the drive voltage is small, the hysteresis is difficult to reduce. As the aspect ratio A increases, the amount of increase in elastic energy increases, which reduces hysteresis and further increases the response speed.

【0067】しかし、アスペクト比A が大きくなるにつ
れ、駆動に必要な電圧は高くなり、よりアスペクト比A
が大きくなった場合、散乱能の低下によるコントラスト
比の低下ということも生じる。従って、応答特性、駆動
特性をも考慮してアスペクト比A の最適な範囲が求めら
れる。
However, as the aspect ratio A becomes larger, the voltage required for driving becomes higher, and the aspect ratio A becomes higher.
When becomes larger, the contrast ratio may decrease due to the decrease in scattering ability. Therefore, the optimum range of the aspect ratio A can be obtained in consideration of the response characteristics and the driving characteristics.

【0068】以上の観点により得られる条件は下に示さ
れる。1種の液晶を用いる際、即ち、1個の素子で多色
カラー表示する際には、 3(K33/η)0.5>R/A >0.7(K33/Δε)0.5 (1B) 1.3 < A < 2.3 (2B) とする。また、複数個の素子を用いて複数の液晶を用い
る際には、各色毎に、 3(K33x/ ηx)0.5 >Rx/Ax >0.7(K33x/ Δεx)0.5 (1) 1.3 < Ax < 2.3 (2) とする。(1B)、(2B)または(1) 、(2) 式で示される範囲
において、応答特性、駆動特性のバランスが取れ、ヒス
テリシスが低減された液晶表示素子が得られる。
The conditions obtained from the above viewpoints are shown below. When using one type of liquid crystal, that is, when displaying multicolored color with one element, 3 (K33 / η) 0.5 > R / A> 0.7 (K33 / Δε) 0.5 (1B) 1.3 <A < 2.3 (2B) Further, when using a plurality of liquid crystals using a plurality of elements, for each color, 3 (K33 x / η x ) 0.5 > R x / A x > 0.7 (K33 x / Δε x ) 0.5 (1) 1.3 <A x <2.3 (2). In the range represented by the formulas (1B), (2B) or (1), (2), a liquid crystal display device having a well-balanced response characteristic and driving characteristic and reduced hysteresis can be obtained.

【0069】また、本発明では液晶粒子がアスペクト比
を持っていて非球形であると同時に、この非球形の液晶
粒子の長軸の方向の分布も重要である。即ち、本発明で
は、液晶樹脂複合体の電極面に垂直方向の切断面で、液
晶粒子の長軸の方向が2次元的にほぼランダムな方向を
向いているものである。
In the present invention, the liquid crystal particles have an aspect ratio and are non-spherical, and at the same time, the distribution of the non-spherical liquid crystal particles in the direction of the major axis is important. That is, in the present invention, the long axis of the liquid crystal particles is oriented in a two-dimensional almost random direction in the cut surface of the liquid crystal resin composite in the direction perpendicular to the electrode surface.

【0070】図4は、その状態を説明する斜視図であ
り、図5はその断面図である。図4において、31、32は
基板を、33、34は電極を、35は液晶樹脂複合体を示し、
36は電極面に垂直方向の切断面を示している。図5は、
その電極面に垂直方向の切断面36を示す断面図であり、
43、44は電極を、45は液晶樹脂複合体を、47は1個の液
晶粒子を示し、48はその粒子の長軸方向を、49は電極に
垂直な方向を示している。θは、この液晶粒子の長軸方
向48と電極に垂直な方向49とのなす角を示している。
FIG. 4 is a perspective view for explaining the state, and FIG. 5 is a sectional view thereof. In FIG. 4, 31 and 32 are substrates, 33 and 34 are electrodes, and 35 is a liquid crystal resin composite,
Reference numeral 36 indicates a cross section perpendicular to the electrode surface. Figure 5
It is a cross-sectional view showing a cut surface 36 in a direction perpendicular to the electrode surface,
43 and 44 are electrodes, 45 is a liquid crystal resin composite, 47 is one liquid crystal particle, 48 is the major axis direction of the particle, and 49 is a direction perpendicular to the electrode. θ represents the angle formed by the long-axis direction 48 of the liquid crystal particles and the direction 49 perpendicular to the electrodes.

【0071】本発明では、この角θがこの断面内におい
てほぼランダムな方向を向いているものである。なお、
ここでいうランダムは1つの画素、通常は50μm〜 300
μm平方程度においてマクロ的にランダムになっていれ
ばよい。より好ましい状態は、画素内の数μm以下の範
囲、即ち、用いる波長の10倍程度以下の範囲で、粒子の
長軸の角θがランダムになっていることである。さら
に、液晶樹脂複合体が複数の層状になっている場合には
1層目は液晶粒子の長軸方向がすべて30°傾斜してお
り、2層目は90°傾斜しておりというように、数層異な
る傾斜角になっているものも使用できる。即ち、垂直方
向にみて液晶粒子の長軸方向がほぼランダムになってい
れば良い。
In the present invention, this angle θ is oriented in a substantially random direction within this cross section. In addition,
Random here means one pixel, usually 50 μm to 300
It may be macroscopically random in the order of μm square. A more preferable state is that the angle θ of the major axis of the particles is random within a range of several μm or less in the pixel, that is, a range of about 10 times or less of the wavelength used. Furthermore, when the liquid crystal resin composite has a plurality of layers, the first layer is inclined by 30 ° in the major axis direction of the liquid crystal particles, and the second layer is inclined by 90 °. It is also possible to use those having different inclination angles for several layers. That is, it suffices that the major axis direction of the liquid crystal particles is substantially random when viewed in the vertical direction.

【0072】もっとも、そのように制御された傾斜角を
得ることは製造上極めて困難であること及び30°単位の
傾斜しかないのではなく種々の角度を採ってランダムに
なっている方が本発明の効果が大きいので、本当にラン
ダムにされていることが好ましい。このように電極面に
垂直方向の切断面で2次元的にほぼランダムとすること
により、ヒステリシスによる焼き付き現象を大幅に低減
することができる。
However, it is extremely difficult to obtain such a controlled inclination angle in manufacturing, and it is preferable that the inclination angle is not 30 degrees and is random at various angles. Since the effect of is large, it is preferable that it is made truly random. In this way, by making the cut surface perpendicular to the electrode surface two-dimensionally almost random, the burn-in phenomenon due to hysteresis can be significantly reduced.

【0073】また、本発明では図5の奥行き方向も含め
て、3次元的にほぼランダムとすることがより好まし
い。これにより、入射光がランダム偏光の場合に正確に
透過光量を制御できるので好ましい。これは、本発明の
液晶表示素子が投射型表示装置として使用される場合の
最大のメリットである偏光板を用いない明るい表示を生
かすためにも重要である。なお、偏光がある場合には、
その偏光方向に一番敏感になるように、電極面に垂直方
向の切断面で2次元的にほぼランダムとすることが好ま
しい。
Further, in the present invention, it is more preferable to make the three-dimensional almost random, including the depth direction of FIG. This is preferable because the amount of transmitted light can be accurately controlled when the incident light is randomly polarized light. This is also important in order to take advantage of a bright display that does not use a polarizing plate, which is the greatest merit when the liquid crystal display element of the present invention is used as a projection type display device. If there is polarized light,
In order to be most sensitive to the polarization direction, it is preferable to make the cut surface perpendicular to the electrode surface two-dimensionally almost random.

【0074】最適なR/A の領域は、液晶の静電エネルギ
ー、弾性エネルギー、液晶に働くトルクのバランスによ
り決定され、表示に支障のない応答性の得られるための
R/Aの上限は3(K33/η)0.5で、下限は0.7(K33/Δε)0.5
で表される。
The optimum R / A region is determined by the balance of the electrostatic energy of the liquid crystal, the elastic energy, and the torque acting on the liquid crystal, so that a response that does not hinder the display can be obtained.
The upper limit of R / A is 3 (K33 / η) 0.5 and the lower limit is 0.7 (K33 / Δε) 0.5.
It is represented by.

【0075】液晶の弾性定数は液晶に蓄積される弾性エ
ネルギーを決定するが、液晶樹脂複合体においては、と
くに弾性定数K33 によるベンドエネルギーが大きな役割
を果たし、応答特性、駆動特性即ち、液晶に働く弾性ト
ルクと深く関与する。比誘電率異方性は、液晶に働く電
気的トルクすなわち駆動に必要な電界と関与し、粘度は
液晶に働く粘性トルクと関与する。これらのトルクのバ
ランスを最適化したのが、上記した関係であり、この範
囲内では階調表示において動画の表示に適した応答特性
が、比較的低い電界で得ることができる。
The elastic constant of the liquid crystal determines the elastic energy accumulated in the liquid crystal, and in the liquid crystal resin composite, the bend energy due to the elastic constant K33 plays a large role, and acts on the response characteristic, the driving characteristic, that is, the liquid crystal. Deeply involved with elastic torque. The relative dielectric constant anisotropy is related to the electric torque acting on the liquid crystal, that is, the electric field required for driving, and the viscosity is related to the viscous torque acting on the liquid crystal. It is the above-described relationship that the balance of these torques is optimized. Within this range, response characteristics suitable for displaying a moving image in gradation display can be obtained with a relatively low electric field.

【0076】高いコントラスト比を達成するには、オフ
時の散乱能が大きいことが必要である。液晶樹脂複合体
の、単位動作液晶量あたりの散乱能は、R・Δn/λ(λ=
各色の光の波長)で決定される。このため、1つの液晶
を用いる場合には、 0.2 < R・Δn < 0.7 (6B) の関係を満足し、複数の液晶を用いる場合には、 0.2 < Rx・ Δnx < 0.7 (6) の関係を満足するようにする。
In order to achieve a high contrast ratio, it is necessary that the off-time scattering power is large. The scattering power per unit operating liquid crystal amount of the liquid crystal resin composite is R · Δn / λ (λ =
(Wavelength of light of each color). Therefore, when one liquid crystal is used, the relationship of 0.2 <R · Δn <0.7 (6B) is satisfied, and when a plurality of liquid crystals are used, 0.2 <R x · Δn x <0.7 (6) is satisfied. Try to satisfy the relationship.

【0077】液晶表示素子の平均粒子径R が(6) または
(6B)式の範囲よりも小さい場合、応答速度は速くなる
が、単位液晶当りの散乱能が低下すると共に、駆動に必
要な電圧が高くなる。逆に、平均粒子径R が(6) または
(6B)式の範囲よりも大きい場合、低電圧で駆動可能とな
るが、単位液晶量当りの散乱能が低下すると共に、応答
速度は遅くなる。
The average particle size R of the liquid crystal display device is (6) or
When it is smaller than the range of the formula (6B), the response speed becomes faster, but the scattering ability per unit liquid crystal becomes lower and the voltage required for driving becomes higher. Conversely, if the average particle size R is (6) or
When it is larger than the range of the formula (6B), it can be driven at a low voltage, but the scattering ability per unit liquid crystal amount is lowered and the response speed becomes slow.

【0078】この液晶の粒子径は、均一であることが望
ましい。粒子径に分布がある場合、大きな液晶粒子は散
乱能の低下に、小さな液晶粒子は駆動電界の上昇につな
がり、結果として、駆動電圧の上昇とコントラストの低
下を招く。粒子径の分散σは平均粒子径の0.25倍以内が
望ましく、0.15倍以内がより望ましい範囲である。な
お、平均粒子径、分散は体積で重み付けをした平均、分
散である。
The particle size of this liquid crystal is preferably uniform. When the particle diameters are distributed, large liquid crystal particles lead to a decrease in scattering ability, and small liquid crystal particles lead to an increase in driving electric field, resulting in an increase in driving voltage and a decrease in contrast. The dispersion σ of the particle diameter is preferably within 0.25 times the average particle diameter, more preferably within 0.15 times. The average particle size and the dispersion are the weighted average and dispersion.

【0079】電極基板間隙d も重要な要因である。 dを
大きくすると、散乱性は向上する。しかし、d があまり
大きすぎると、透過時の充分な透明性を達成しにくくな
り、駆動の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てくる。また、d を小さくする
と、低電圧で駆動できるが、散乱性は減少していく。
The electrode substrate gap d is also an important factor. Increasing d improves the scattering property. However, if d is too large, it becomes difficult to achieve sufficient transparency during transmission, a high voltage is required for driving, power consumption increases, and conventional active elements for TN and driving ICs are used. The problem arises that it cannot be used. Also, if d is made small, it can be driven at a low voltage, but the scattering property will decrease.

【0080】このため、散乱性と駆動性を両立させるた
めには、d(μm) アスペクト比A の積A・d が、1つの液
晶を用いる場合には、その中間波長域の部分の電極基板
間隙において、 4R < A・d < 15R (8C) の関係を満たすようにする。RGB3色の場合には、中
間領域が緑色なので、 4R < A・dG < 15R (8B) の関係を満し(dGは緑の部分の電極基板間隙)、複数の
液晶を用いる場合には、 4Rx < Ax・dx < 15Rx (8) の関係を満たす範囲が望ましい。
Therefore, in order to achieve both the scattering property and the drivability, when the product A · d of the d (μm) aspect ratio A is one liquid crystal, the electrode substrate in the intermediate wavelength region is used. In the gap, satisfy the relation of 4R <A · d <15R (8C). In the case of three colors of RGB, since the intermediate region is green, the relationship of 4R <A · d G <15R (8B) is satisfied (d G is the electrode substrate gap in the green part), and when using multiple liquid crystals , 4R x <A x · d x <15R x (8).

【0081】RGB3色とした場合、この平均粒子径を
緑の光源に対する液晶表示素子の平均粒子径RGが上記の
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が上記の式
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点も生じる。このため、上記の範囲
とされる。
In the case of three colors of RGB, when the average particle size R G of the liquid crystal display element with respect to the green light source is smaller than the range of the above formula, the scattering property is stronger on the short wavelength side. It also becomes dependent, and since a high electric field is required for the operation of the liquid crystal, there arises a problem that power consumption increases. On the contrary, when the average particle size R G is larger than the range of the above formula, although the wavelength dependence of the scattering property is small, the scattering property becomes weak over the entire visible light region, the contrast ratio decreases, and the scattering from the time of transmission. There is also a problem that the response to time becomes slow. Therefore, the above range is set.

【0082】この場合、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、散乱性は向上する。しかし、dGがあまり大きすぎる
と、駆動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
った問題が生じてくる。また、dGを小さくすると、低電
圧で駆動できるが、散乱性は減少していく。このため、
散乱性と駆動性を両立させるためには、dG( μm) が、
前記した式を満足するようにされる。
In this case, the electrode substrate gap d G of the liquid crystal display element with respect to the green light source is also an important factor. Increasing d G improves the scattering property. However, if d G is too large, a high voltage is required for driving, which causes problems such as increased power consumption and the inability to use conventional active elements for TN and driving ICs. Also, if d G is made small, it can be driven at a low voltage, but the scattering property will decrease. For this reason,
In order to achieve both diffusivity and drivability, d G (μm) is
The above formula is satisfied.

【0083】また、色毎の特性をそろえるためには、そ
の対象となる液晶表示素子で、Δn・R/λ並びにΔn・d2/
λをほぼ一致させる。具体的には、以下のようにする。 Δni・Ri/(Ai・λi)≒Δnj・Rj/(Aj・λj) (3) かつ、di/Ri ≒dj/Rj (4) の関係を満足するか、または、 Δni・di 2/ λi ≒Δnj・dj 2/ λj (5) の関係を満足するようにされる。
Further, in order to make the characteristics of each color uniform, in the target liquid crystal display element, Δn · R / λ and Δn · d 2 /
Make λ approximately the same. Specifically, the following is done. Δn i・ R i / (A i・ λ i ) ≈Δn j・ R j / (A j・ λ j ) (3) and satisfy the relationship of d i / R i ≈d j / R j (4) Or satisfy the relationship of Δn i · d i 2 / λ i ≈Δn j · d j 2 / λ j (5).

【0084】(3) 、(4) 式の条件下においては、光の位
相条件を揃えることにより、液晶粒子による散乱強度を
色に対しほぼ揃えることができ、オフ状態、または中間
調表示状態における電圧透過率特性をほぼ揃え、色バラ
ンスのよい表示を得ることができる。実際のカラー表示
の際には、駆動回路による微調整などと組み合わせるこ
とにより、より色バランスのとれたカラー表示が得られ
る。色毎の特性は、(5) 式のように各色に対する液晶の
平均粒子径を一定にして、Δnx・dx 2/ λx を一致させる
ことによっても揃えることができる。
Under the conditions of the expressions (3) and (4), by adjusting the phase condition of light, the scattering intensity by the liquid crystal particles can be made almost uniform with respect to the color, and in the off state or the halftone display state. It is possible to obtain a display having a good color balance by substantially equalizing the voltage transmittance characteristics. At the time of actual color display, a color display with a better color balance can be obtained by combining with a fine adjustment by a driving circuit. The characteristics for each color can also be made uniform by making the average particle diameter of the liquid crystal for each color constant and matching Δn x · d x 2 / λ x as in formula (5).

【0085】従って、特性を揃えたい液晶表示素子の組
において、(3) 、(4) 式の関係、または、(5) 式の関係
のいずれかにより色補正を行うことができる。3色以上
のために3個以上の液晶表示素子を用いる場合、その内
一部は(3) 、(4) 式の関係を満足し、他の一部は(5) 式
の関係を満足するようにしてもよい。また、それらの内
一部の色間では補正すべき差が少ない場合には、影響の
大きい一部の色間のみ、(3) 、(4) 式または(5) 式で色
補正を行うようにすることもできる。
Therefore, in the set of liquid crystal display elements whose characteristics are desired to be uniform, color correction can be performed by either of the relationships of the equations (3) and (4) or the equation (5). When three or more liquid crystal display elements are used for three or more colors, some of them satisfy the relations of formulas (3) and (4), and some of them satisfy the relation of formula (5). You may do it. If there is little difference to be corrected among some of these colors, color correction should be performed using equations (3), (4), or (5) only for some of the most influential colors. You can also

【0086】具体的に、RGB3色とした場合も、3個
の液晶表示素子間全て(3) 、(4) 式または(5) 式で色補
正を行えば、最も良い補正ができるが、少なくともそれ
ら3個の液晶表示素子の内、一対の液晶表示素子間で、
(3) 、(4) 式または(5) 式で色補正を行うようにしても
よい。
Specifically, even in the case of RGB three colors, the best correction can be made by performing color correction between all three liquid crystal display elements by the formulas (3), (4) or (5). Among the three liquid crystal display elements, between a pair of liquid crystal display elements,
The color correction may be performed using the formulas (3), (4), or (5).

【0087】具体的には、夫々次のようになる。 ΔnR・RR/(AR・λR)≒ΔnG・RG/(AG・λG)、かつ、dR/RR
dG/RG、 ΔnR・RR/(AR・λR)≒ΔnB・RB/(AB・λB)、かつ、dR/RR
dB/RB、 ΔnG・RG/(AG・λG)≒ΔnB・RB/(AB・λB)、かつ、dG/RG
dB/RB、 3組の関係の内、少なくとも1組の関係を満足するか、
または、 ΔnR・dR 2/ λR ≒ΔnG・dG 2/ λG 、 ΔnR・dR 2/ λR ≒ΔnB・dB 2/ λB 、 ΔnG・dG 2/ λG ≒ΔnB・dB 2/ λB 、 の3つの関係の内、少なくとも1つの関係を満足するよ
うにされる。
Specifically, they are as follows, respectively. Δn R・ R R / (A R・ λ R ) ≈Δn G・ R G / (A G・ λ G ), and d R / R R
d G / R G , Δn R・ R R / (A R・ λ R ) ≒ Δn B・ R B / (A B・ λ B ), and d R / R R
d B / R B , Δn G・ R G / (A G・ λ G ) ≒ Δn B・ R B / (A B・ λ B ), and d G / R G
d B / R B , satisfies at least one of the three relationships,
Or Δn R・ d R 2 / λ R ≈ Δn G・ d G 2 / λ G , Δn R・ d R 2 / λ R ≈ Δn B・ d B 2 / λ B , Δn G・ d G 2 / λ At least one of the three relations of G ≈ Δn B · d B 2 / λ B is satisfied.

【0088】RGB3色全てを色補正する場合には、
(3) 、(4) 、(5) 式は、夫々次のようになる。 ΔnR・RR/(AR・λR)≒ΔnG・RG/(AG・λG)≒ΔnB・RB/(AB・λB) (3A) かつ、dR/RR ≒dG/RG ≒dB/RB (4A) の関係を満足するか、または、 ΔnR・dR 2/ λR ≒ΔnG・dG 2/ λG ≒ΔnB・dB 2/ λB (5A) の関係を満足するようにされる。
When performing color correction for all three RGB colors,
Equations (3), (4), and (5) are as follows, respectively. Δn R・ R R / (A R・ λ R ) ≒ Δn G・ R G / (A G・ λ G ) ≒ Δn B・ R B / (A B・ λ B ) (3A) and d R / R Satisfies the relationship of R ≒ d G / R G ≈d B / R B (4A), or Δn R・ d R 2 / λ R ≈ Δn G・ d G 2 / λ G ≈ Δn B・ d B The relation of 2 / λ B (5A) is satisfied.

【0089】また、全てを色補正するとしても、RG間
は(3) 、(4) 式の条件で行い、GB間はこの場合、(5)
式の条件で行うようにしてもよい。
Even if all are color-corrected, the condition between equations (3) and (4) is applied between RGs, and in this case between GBs, (5)
You may make it perform on condition of a formula.

【0090】特に、RGB3色間の色補正については、
一般に赤(R)における光学特性が、緑(G)、青
(B)の光学特性と大きく異なるため、RとG、B間の
補正が最も重要である。従って、例えば駆動回路側の負
担は増えるが、GとB用の液晶表示素子は同一の液晶表
示素子を用い、GとBとの間の補正は駆動回路で行い、
Rと、G及びB間の補正を、前記は(3) 、(4) 式または
(5) 式の関係で行うようにすることもできる。この場合
には、RGB用の液晶表示素子として3種類の液晶表示
素子を製造するのではなく、2種類の液晶表示素子を製
造すればよいので、製造上の利点がある。
Particularly, regarding the color correction among the three colors of RGB,
In general, the optical characteristics of red (R) are greatly different from the optical characteristics of green (G) and blue (B), so correction between R and G, B is most important. Therefore, for example, although the load on the drive circuit side increases, the same liquid crystal display element is used for G and B, and the correction between G and B is performed by the drive circuit.
For the correction between R and G and B, the above equations (3), (4) or
It is also possible to do so in relation to equation (5). In this case, two types of liquid crystal display elements may be produced instead of three types of liquid crystal display elements as RGB liquid crystal display elements, which is an advantage in production.

【0091】(5) 式の条件下では、コントラスト比など
の面では(3) 、(4) 式の場合より若干不利になるが、各
色における散乱特性をほぼ揃えることができ、色バラン
スのとれた表示を得ることが可能である。この場合、各
色に用いる液晶が同一の場合、電極間間隙のみにより色
毎の特性をほぼ揃えることが可能であり、製造が容易で
あるし、カラーフィルターと組み合わせることにより1
個の液晶表示素子で色バランスのとれた複数色表示が可
能である。
Under the condition of the expression (5), although it is slightly disadvantageous in terms of contrast ratio and the like in the cases of the expressions (3) and (4), the scattering characteristics in each color can be almost equalized and the color balance can be maintained. It is possible to obtain a good display. In this case, when the liquid crystal used for each color is the same, the characteristics for each color can be almost equalized only by the gap between the electrodes, the manufacturing is easy, and by combining with the color filter,
It is possible to display a plurality of colors with well-balanced colors by using one liquid crystal display element.

【0092】同一の液晶を用いる場合、カラーフィルタ
ーと併用する場合は、(5) 式は、i≠jとして、 di 2i ≒dj 2j (5B) とされる。カラーフィルターを用いる場合は、各色のカ
ラーフィルターの部分で(5B)式に従って、電極間間隙を
そろえることにより、色バランスのよい表示が得ること
ができる。
When the same liquid crystal is used and when it is used together with a color filter, the equation (5) is set as d i 2 / λ i ≈d j 2 / λ j (5B) with i ≠ j. When a color filter is used, it is possible to obtain a display with good color balance by aligning the gaps between the electrodes according to the formula (5B) in the color filter portion of each color.

【0093】この場合にも、RGB3色とした場合に
は、(5B)式は、次のようになる。 dR 2R ≒dG 2G ≒dB 2B (5C) ただし、この場合も、例えば、G、B間では電極間間隙
で補正を行わず、Rと、G及びB間でのみ補正を行い、
G、B間の色補正を駆動回路により行うことも可能であ
る。この場合にはdR 2R ≒dG 2G またはdR 2R
dB 2B となる。
Also in this case, when the three colors of RGB are used, the equation (5B) is as follows. d R 2 / λ R ≈d G 2 / λ G ≈d B 2 / λ B (5C) However, also in this case, for example, between G and B, the gap between the electrodes is not corrected, and R, G and Correct only between B,
It is also possible to perform color correction between G and B by a drive circuit. In this case d R 2 / λ R ≈d G 2 / λ G or d R 2 / λ R
It becomes d B 2 / λ B.

【0094】オフ時の散乱強度を最大とする液晶粒子径
は、λとΔn とに深く関与し、前述のように、ΔnR/λ
により単位動作液晶当りの散乱強度は決定する。従っ
て、(4) 、(5) 式で色毎の特性を揃えようとする場合、
各色で同一の液晶を用いると長波長側で用いる液晶ほど
平均粒子径を大きくする必要がある。平均粒子径が大き
くなると応答時間が長くなるという特性を考慮すると、
特に長波長側で用いる液晶ほど、Δn はより大きなもの
が望ましい。
The liquid crystal particle diameter that maximizes the scattering intensity at the time of off is deeply involved in λ and Δn, and as described above, ΔnR / λ
The scattering intensity per unit operation liquid crystal is determined by. Therefore, when trying to match the characteristics for each color using equations (4) and (5),
If the same liquid crystal is used for each color, it is necessary to increase the average particle diameter of the liquid crystal used on the longer wavelength side. Considering the characteristic that the response time increases as the average particle size increases,
In particular, a liquid crystal used on the longer wavelength side preferably has a larger Δn.

【0095】用いる液晶の選定は、(1) 及び(7) 式に示
した粘度、弾性定数、比誘電率異方性と平均粒子径との
関係をも考慮して、行うことができ、用いる液晶に対し
て、希望する応答特性、駆動電圧、コントラスト比等に
応じて、色毎の特性が揃った動画表示を得ることができ
る。なお、使用する液晶の屈折率異方性Δn は、前述の
ごとくΔn >0.18とされることが好ましく、色毎に液晶
を変える場合には、各液晶毎に上記式を満足するように
されることが好ましい。
The liquid crystal to be used can be selected in consideration of the relationship between the viscosity, the elastic constant, the relative dielectric constant anisotropy and the average particle size shown in the equations (1) and (7). With respect to the liquid crystal, it is possible to obtain a moving image display in which the characteristics for each color are uniform according to the desired response characteristics, drive voltage, contrast ratio, and the like. The refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal used is preferably Δn> 0.18 as described above. When the liquid crystal is changed for each color, the above formula is satisfied for each liquid crystal. Preferably.

【0096】(3) 、(4) 式または(5) 式の条件で、色バ
ランスを補正する場合、各色における屈折率異方性は、
上記の範囲内で設定することが可能であり、λi >λj
とした場合、Δnj≦Δniの関係を満足するようにされる
ことが好ましい。具体的には、色光源としてRGBの三
色を用いる場合、ΔnB≦ΔnG≦ΔnRとなるようにするこ
とが好ましい。
When the color balance is corrected under the condition of (3), (4) or (5), the refractive index anisotropy of each color is
It can be set within the above range, and λ i > λ j
In this case, it is preferable that the relationship of Δn j ≦ Δn i is satisfied. Specifically, when three colors of RGB are used as the color light source, it is preferable that Δn B ≦ Δn G ≦ Δn R.

【0097】ΔnB≒ΔnG≒ΔnRの条件は、各色の液晶表
示素子におけるΔn をほぼ揃えるものであり、夫々の素
子に同一の液晶を用いることができるという利点を有す
る。この場合、色毎の特性は、(3) 、(4) 式により液晶
の平均粒子径と電極間間隙、または(5) もしくは(5C)式
により電極間間隙によって補正することが可能である。
The condition of Δn B ≈Δn G ≈Δn R substantially equalizes Δn in the liquid crystal display elements of respective colors, and has an advantage that the same liquid crystal can be used for each element. In this case, the characteristics for each color can be corrected by the average particle diameter of the liquid crystal and the interelectrode gap by the equations (3) and (4), or by the interelectrode gap by the equation (5) or (5C).

【0098】ΔnB<ΔnG<ΔnRの条件下では、長波長領
域で用いる液晶表示素子の液晶ほど大きなΔn を有して
いるため、液晶樹脂複合体の構造、並びに電極間間隙を
色毎に大きく変える必要がないという利点を有してい
る。特に、Δn/λを夫々の色でほぼ一致させた場合に
は、ほぼ同一の構造の液晶樹脂複合体とほぼ同一の電極
間間隙を用いることにより、色バランスを取ることが可
能である。
Under the condition of Δn B <Δn G <Δn R , the liquid crystal of the liquid crystal display element used in the long wavelength region has a larger Δn, so that the structure of the liquid crystal resin composite and the gap between the electrodes are different for each color. It has the advantage that it does not need to be changed significantly. In particular, when Δn / λ is substantially the same for each color, it is possible to achieve color balance by using a liquid crystal resin composite having substantially the same structure and using substantially the same interelectrode gap.

【0099】ΔnB≒ΔnG<ΔnRまたはΔnB<ΔnG≒ΔnR
の条件は、2種類の液晶により、3色の特性をほぼ揃え
るものでり、色毎の特性は、(3) 、(4) 式により液晶の
平均粒子径と電極間間隙、または(5) 式により電極間間
隙によって補正することが可能である 両電極間間隙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良い。最大
印加電圧と両電極間間隙は、以下のような範囲とするこ
とが好ましい。 0.8Rx・Vx< Ax・dx <1.8Rx・Vx (9)
Δn B ≈Δn G <Δn R or Δn B <Δn G ≈Δn R
The condition of 3 is that the characteristics of 3 colors are almost equalized by 2 kinds of liquid crystal, and the characteristics of each color are as follows: (3), (4) The average particle diameter of liquid crystal and the gap between electrodes, or (5) both the inter-electrode gap d X may be corrected by the inter-electrode gap by the formula
The absolute value of may be selected according to the applied voltage used so that the display brightness and the contrast ratio are optimized. The maximum applied voltage and the gap between both electrodes are preferably in the following ranges. 0.8R x・ V x <A x・ d x <1.8R x・ V x (9)

【0100】この範囲内では、従来のTN用の能動素
子、駆動用ICを用いて高いコントラスト比を有する表
示が可能である。(9) 式の範囲内におけるdxの設定は、
用いる液晶の比誘電率異方性Δε(=ε//−ε⊥)、弾
性定数との関係により、適当に設定することが可能であ
る。一般には、大きなΔε(Δε>5 )の液晶を用い、
最大実効印加電圧で充分な透明性が得られるような範囲
で、dxを最大にすることが好ましい。
Within this range, a display having a high contrast ratio can be achieved by using the conventional active element for TN and the driving IC. The setting of d x within the range of equation (9) is
It can be set appropriately depending on the relationship between the relative dielectric constant anisotropy Δε (= ε // − ε⊥) of the liquid crystal used and the elastic constant. Generally, a liquid crystal with a large Δε (Δε> 5) is used,
It is preferable to maximize d x within a range where sufficient transparency is obtained at the maximum effective applied voltage.

【0101】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において、式(1) 〜(4) 及
び(6) 〜(8) の条件、または(1) 、(2) 及び(5) 〜(8)
の条件を全て満足する液晶表示素子は、(9) 式の電圧範
囲、即ち、従来のTN用の能動素子や駆動用ICを用い
て、高いコントラスト比を持ち明るく、色バランスのと
れた投射型のカラー動画表示が可能である。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、階調表示時の応答時間が100msec 以下の表示が
可能である。
As described above, in the active matrix liquid crystal display device using the liquid crystal resin composite which is in a transparent state when a voltage is applied and is in a scattering state when no electric field is applied, the formulas (1) to (4) and (6) to (8 ), Or (1), (2) and (5) to (8)
The liquid crystal display element satisfying all the conditions of (9) is a projection type with a high contrast ratio, a bright, and color-balanced by using the voltage range of formula (9), that is, the conventional active element for TN and the driving IC. It is possible to display a color video. Specifically, the contrast ratio is 100 or more and the transmittance when an electric field is applied is 70
% Or more, and the response time in gradation display of 100 msec or less is possible.

【0102】上記素子を反射型で用いる場合には、光は
2度液晶樹脂複合体を通過するので、散乱時の散乱性が
増大する。従って、(8) 式の範囲内で、dxを薄くするこ
とが可能で、(9) 式によって決められる最大駆動電圧も
低減できる。
When the above-mentioned element is used as a reflection type, since light passes twice through the liquid crystal resin composite, the scattering property at the time of scattering increases. Therefore, within the range of the formula (8), d x can be made thin and the maximum drive voltage determined by the formula (9) can be reduced.

【0103】また、散乱性を向上させるには、液晶樹脂
複合体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%が好ましく、さらにはΦ>45%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, it is effective to increase the volume fraction Φ of the operable liquid crystal of the liquid crystal resin composite, and Φ> 20% is preferable, and the higher scattering property is obtained. Is preferably Φ> 35%, more preferably Φ> 45%. On the other hand, if Φ is too large, the structural stability of the liquid crystal resin composite deteriorates, so Φ <70% is preferable.

【0104】本発明の液晶表示素子で液晶粒子に特定の
アスペクト比を持たせるには、液晶樹脂複合体の製造中
または製造後に外部から圧力を加えればよい。また、樹
脂マトリクスの表面エネルギー、弾性定数、その硬化時
の収縮等による内部応力等を制御して、液晶粒子形状を
変化させることができる。具体的には、樹脂マトリクス
用の未硬化の硬化性化合物組成、硬化温度、硬化速度等
を制御すればよく、所望の平均粒子径及びその分布、ア
スペクト比等が得られるように実験的に定めればよい。
In the liquid crystal display device of the present invention, in order to give the liquid crystal particles a specific aspect ratio, external pressure may be applied during or after the production of the liquid crystal resin composite. In addition, the shape of the liquid crystal particles can be changed by controlling the surface energy of the resin matrix, the elastic constant, the internal stress due to the contraction of the resin matrix during curing, and the like. Specifically, it is sufficient to control the uncured curable compound composition for the resin matrix, the curing temperature, the curing speed, etc., and experimentally determined so that the desired average particle size and its distribution, aspect ratio, etc. can be obtained. Just do it.

【0105】なお、本発明では前述したように液晶樹脂
複合体の電極面に垂直方向の切断面で、液晶の粒子の長
軸の方向が2次元的にほぼランダムな方向を向いている
ようにされる必要がある。このため、単に1つの軸方向
に延伸するような製法では、この長軸の方向が一方向に
揃ってしまうので好ましくない。
In the present invention, as described above, the major axis of the liquid crystal particles is oriented in a two-dimensional almost random direction on the cut surface in the direction perpendicular to the electrode surface of the liquid crystal resin composite. Needs to be done. Therefore, a manufacturing method in which the film is simply stretched in one axial direction is not preferable because the directions of the major axes are aligned in one direction.

【0106】本発明の液晶表示素子で、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)と一致する
ようにされた液晶表示素子は、電圧が印加されていない
場合は、一定方向に平行に揃って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。
In the liquid crystal display element of the present invention, the liquid crystal display element in which the refractive index of the resin matrix is made to match the ordinary refractive index (n o ) of the liquid crystal used, when no voltage is applied, Due to the difference in the refractive index between the liquid crystal that is not aligned in parallel in a certain direction and the resin matrix, a scattering state (that is, a cloudy state) is exhibited.

【0107】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
投射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。
Therefore, when used as a projection type display device as in the present invention, light is scattered in a portion without electrodes, and light is projected onto a projection screen without providing a light shielding film in a portion other than a pixel portion. It does not reach, so it looks black. As a result, in order to prevent light from leaking from the portion other than the pixel electrode, it is not necessary to shield the portion other than the pixel electrode with a light shielding film or the like, and there is also an advantage that the step of forming the light shielding film is unnecessary. Have.

【0108】これに所望の画素に電圧を印加する。この
電圧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、投射スクリーンに明るく表示され
る。
A voltage is applied to a desired pixel. In the pixel portion to which this voltage is applied, the liquid crystal is aligned, and the ordinary state refractive index (n o ) of the liquid crystal and the refractive index (n p ) of the resin matrix match each other, thereby indicating a transmissive state. The light is transmitted, and it is displayed brightly on the projection screen.

【0109】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てや
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 the device in such a state that a sufficiently high voltage is applied only to a specific portion during this curing step, that portion can be kept in a light transmitting state at all. If desired, such a normally permeable portion may be formed.

【0110】また、本発明のアクティブマトリクス液晶
表示素子は、カラーフィルターを設けることによりカラ
ー表示を行うことができる。このカラーフィルターは、
1個の液晶表示素子に3色設けてもよいし、1個の液晶
表示素子に1色設けてもこれを3個組み合わせてもよ
い。このカラーフィルターは、基板の電極面側に設けて
もよいし、外側に設けてもよい。また、液晶樹脂複合体
中に染料、顔料等を混入しておくことにより、カラー表
示を行うようにしてもよい。
Further, the active matrix liquid crystal display device of the present invention can perform color display by providing a color filter. This color filter is
Three colors may be provided in one liquid crystal display element, one color may be provided in one liquid crystal display element, or three of these may be combined. This color filter may be provided on the electrode surface side of the substrate or may be provided on the outside. Further, color display may be performed by mixing a dye, a pigment or the like in the liquid crystal resin composite.

【0111】図1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。図1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、5A、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
する投射スクリーンである。7 〜9 で投射光学系を構成
している。
FIG. 1 is a schematic view of an example using a dichroic prism of a projection type active matrix liquid crystal display device of the present invention. In FIG. 1, 1 is a light source, 2 is a concave mirror, 3 is a condenser lens, 4 is a spectroscopic dichroic prism, and 5A, 5B, 5C and 5D are mirrors, and 1 to 5D constitute a color light source. 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 the straight light, and 10 is a projection screen for projection. The projection optical system is composed of 7-9.

【0112】図2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。図2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。16
A 、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 、19
C 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 〜19
C で投射光学系を構成している。
FIG. 2 is a schematic view of an example of the projection type active matrix liquid crystal display device of the present invention without using a dichroic prism. In FIG. 2, 11 is a light source, 12 is a concave mirror, 13 is a condenser lens, and 15A, 15B and 15C are dichroic mirrors, and 11 to 15C form a color light source. 16
A, 16B, 16C are active matrix liquid crystal display elements sandwiching a liquid crystal resin composite corresponding to each color, 18A, 18B,
18C is a projection lens for each color, 19A, 19B, 19
C is an aperture that is provided for each color and removes light other than the straight light, and 20 is a screen for projection. 18A ~ 19
C forms the projection optical system.

【0113】図3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。図3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(In
2O3-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。
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. In FIG. 3, 21 is an active matrix liquid crystal display element, 22 is a glass or plastic substrate for an active matrix substrate, and 23 is an ITO (In
2 O 3 -SnO 2 ), a pixel electrode such as SnO 2 , 24 is an active element such as a transistor, a diode, or a non-linear resistance element, 25 is glass for a counter electrode substrate, a substrate such as plastic, 26 is ITO,
A counter electrode made of SnO 2 or the like, and 27 indicates a liquid crystal resin composite sandwiched between both substrates.

【0114】本発明の能動素子として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 the active element of the present invention, the counter electrode substrate may be provided with a solid electrode common to all pixels, but a two-terminal element such as an MIM element or a PIN diode. In the case of using, the counter electrode substrate is patterned in a stripe shape.

【0115】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りる。
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 the active element, silicon is suitable as the semiconductor material.
In particular, since polycrystalline silicon is not photosensitive like amorphous silicon, it does not malfunction even if the light from the light source is not shielded by the light shielding film, which is preferable. When this polycrystalline silicon is used as a projection type liquid crystal display device as in the present invention, a strong light source for projection can be used and a bright display can be obtained.

【0116】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。
Further, in the case of the conventional TN type liquid crystal display element, a light shielding film is often formed between the pixels in order to suppress the leakage of light from between the pixels, and at the same time, the light shielding film is formed on the active element portion at the same time. The light-shielding film can be formed, and forming the light-shielding film on the active element portion does not significantly affect the entire process. That is, even if polycrystalline silicon is used as the active element and the light shielding film is not formed in the active element portion,
If it is necessary to form a light-shielding film between pixels, the number of steps cannot be reduced.

【0117】これに対して、本発明では、樹脂マトリク
スの屈折率を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することによ
り、電圧を印加しない部分では光が散乱して投射された
投射スクリーン上では黒くなるため、画素間に遮光膜を
形成しなくてよい。
On the other hand, in the present invention, a voltage is applied by using a liquid crystal resin composite in which the refractive index of the resin matrix is made to substantially match the ordinary refractive index (n o ) of the liquid crystal used. Since light is scattered and black on the projection screen where the light is projected in the non-exposed portion, it is not necessary to form a light shielding film between pixels.

【0118】このため、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
よいまたはその遮光性が弱くてもよいので、遮光膜を形
成する工程をなくしたり、形成される遮光膜の厳密さを
緩めることができ、生産性が向上する。
Therefore, when polycrystalline silicon is used as the active element, it is not necessary to form a light-shielding film on the active element portion or its light-shielding property may be weak, so that the step of forming the light-shielding film can be omitted. The strictness of the formed light-shielding film can be relaxed, and the productivity is improved.

【0119】なお、アモルファスシリコンを用いても、
その半導体部分に遮光膜を形成すれば、使用することが
できる。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。
Even when amorphous silicon is used,
If a light shielding film is formed on the semiconductor portion, it can be used. The electrodes are usually transparent electrodes, but when used as a reflective liquid crystal display device, they may be reflective electrodes of chromium, aluminum, or the like.

【0120】本発明の液晶表示素子及び液晶表示装置
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。
In the liquid crystal display device and the liquid crystal display device of the present invention, an infrared cut filter, an ultraviolet cut filter or the like may be laminated, characters or figures may be printed, or a plurality of liquid crystal display devices may be used. May be used.

【0121】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 on the outside of the liquid crystal display element. As a result, even if the surface is pressed, the risk of damage is reduced, and safety is improved.

【0122】本発明では、前述の液晶樹脂複合体を構成
する未硬化の硬化性化合物として光硬化性化合物を用い
る場合、光硬化性ビニル系化合物の使用が好ましい。具
体的には、光硬化性アクリル系化合物が例示され、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。
In the present invention, when a photocurable compound is used as the uncured curable compound which constitutes the above-mentioned liquid crystal resin composite, it is preferable to use a photocurable vinyl compound. Specifically, a photocurable acrylic compound is exemplified, and a compound containing an acrylic oligomer that is polymerized and cured by light irradiation is particularly preferable.

【0123】本発明で使用される液晶は、正の誘電異方
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、電圧印加時または非印加時のいずれかにおいて
その液晶の屈折率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良いが、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。特に、樹脂マトリクスの屈折率が、液
晶の常光屈折率(no)と一致するような液晶の使用が好ま
しい。
The liquid crystal used in the present invention is a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy, and the refractive index of the resin matrix is the same as that of the liquid crystal when voltage is applied or not applied. Such a liquid crystal may be used alone or as a composition, but it can be said that the use of the composition is advantageous for satisfying various performance requirements such as operating temperature range and operating voltage. In particular, the refractive index of the resin matrix, the use of liquid crystal, such as to match the ordinary refractive index of the liquid crystal (n o) is preferred.

【0124】また、液晶樹脂複合体に使用される液晶
は、光硬化性化合物を用いた場合には、光硬化性化合物
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 the liquid crystal used in the liquid crystal resin composite is a photocurable compound, it is preferable that the photocurable compound is uniformly dissolved, and the cured product after photoexposure is not dissolved. Alternatively, it is considered to be difficult to dissolve, and when the composition is used, it is desirable that the solubility of each liquid crystal be as close as possible.

【0125】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、一方の基板上に硬化性化合物と液晶との未硬化混
合物を供給し、他方の基板を電極面が相対向するように
重ね合わせるようにして製造してもよい。
In the case of producing a liquid crystal resin composite, the active matrix substrate and the counter electrode substrate are arranged so that their electrode surfaces face each other like a conventional ordinary liquid crystal display element, and the periphery is sealed with a sealing material. Alternatively, the liquid mixture for uncured liquid crystal resin composite may be injected from the injection port to seal the injection port, or the uncured mixture of the curable compound and the liquid crystal may be supplied onto one of the substrates, The other substrate may be manufactured by stacking them so that the electrode surfaces face each other.

【0126】本発明の液晶表示素子は、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。
In the liquid crystal display device of the present invention, a dichroic dye, a simple dye or a pigment may be added to the liquid crystal, or a curable compound colored may be used.

【0127】本発明では、液晶樹脂複合体として液晶を
溶媒として使用し、光露光により光硬化性化合物を硬化
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。このため、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、光硬化性化合物で 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, liquid crystal is used as a solvent in the liquid crystal resin composite, and the photocurable compound is cured by photoexposure, so that it is not necessary to evaporate a simple 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 cells can be adopted as it is, it is highly reliable, and it has the effect of adhering two substrates with a photocurable compound. Will be more likely.

【0128】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 as described above, there is a low risk of the upper and lower transparent electrodes being short-circuited, and it is necessary to strictly control the alignment and the substrate gap as in a normal TN type display element. In addition, a liquid crystal display element capable of controlling the transmission state and the scattering state can be manufactured with extremely high productivity.

【0129】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、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。
When the substrate of this liquid crystal display element is plastic or thin glass, it is preferable to laminate a protective plate of plastic or glass on the outside for protection.

【0130】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、前述の式(9)の最大実効電圧以
下、通常は前述の最大実効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。
In the liquid crystal display device of the present invention, when a voltage is applied for driving, the liquid crystal resin composite material between the electrodes of the pixels is equal to or less than the maximum effective voltage of the above formula (9), and usually the above maximum effective voltage. It may be driven so as to be applied to.

【0131】本発明の色光源、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して投射
型アクティブマトリクス液晶表示装置とすればよい。こ
の場合、投射光学系は図1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、図2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。
The conventional light source, projection optical system, and projection screen can be used as the color light source, projection optical system, projection screen, etc. of the present invention. The active matrix liquid crystal of the present invention is provided between the color light source and the projection optical system. It suffices to dispose display elements to form a projection type active matrix liquid crystal display device. 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. Alternatively, as shown in FIG. The images of the display elements may be individually projected on the projection screen and combined on the projection screen.

【0132】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。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。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, although the color light source is also used by being dispersed from one light source in the above-mentioned example, it is also possible to separately provide light sources of a plurality of colors and make them incident on the active matrix liquid crystal display element. Light sources used for these color light sources include halogen lamps, metal halide lamps, xenon lamps, and the like, and a concave mirror, a condenser lens, and the like can be combined to improve light utilization efficiency. Further, a cooling system may be added to this, 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.

【0133】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、図1、図2の 9、19
A、19B、19C示されるようなアパーチャーやスポットを設
置することがにより、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 diffused light on the optical path, for example, 9 or 19 in FIGS.
Display contrast can be increased by installing apertures or spots as shown in A, 19B, and 19C.

【0134】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、直進しない光である拡散光を減ずるこ
とが好ましい。
That is, as a device for reducing diffused light, out of the light that has passed through the liquid crystal display element, the light that goes straight on with respect to the incident light (the light that passes through the portion where the pixel portion is in the transmission state) is extracted and the light that does not go straight ( It is preferable to use a liquid crystal resin composite that reduces the light scattered in the scattered state, because it improves the contrast ratio. In particular, it is preferable to reduce the diffused light, which is the light that does not travel straight, without reducing the light that travels straight.

【0135】この拡散光を減ずる装置は、図1、図2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
良いし、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。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。
また、特別なアパーチャー等を用いなくとも、投射用レ
ンズの焦点距離、口径を、拡散光が除去されるように選
択してもよい。
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 a plurality of projection optical systems may be included in the projection optical system. When the lens is formed of the above lens, it may be arranged between the lenses. 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.
Further, the focal length and aperture of the projection lens may be selected so as to remove diffused light without using a special aperture or the like.

【0136】また、マイクロレンズ系なども用いること
もできる。具体的には、液晶表示素子の投射光学系側に
マイクロレンズアレイと細やかな穴がアレー化されたス
ポットアレーを配置して、不要な拡散光を除去すること
ができる。この場合、拡散光除去に必要な光路長を非常
に短くすることができるため全体の投射型表示装置をコ
ンパクトにできるという利点を持つ。光路長の短縮に関
しては、投射光学系の中に拡散光を減ずる装置を組み込
むことも有効である。この場合、独立に投射光学系と拡
散光を減ずる装置を設置するより光学系がシンプルにな
ると共に、サイズを小さく抑えることができる。
A microlens system or the like can also be used. Specifically, by disposing a microlens array and a spot array in which fine holes are arrayed on the projection optical system side of the liquid crystal display element, unnecessary diffused light can be removed. In this case, the optical path length required for removing the diffused light can be extremely shortened, which has the advantage that the entire projection display device can be made compact. In order to shorten the optical path length, it is effective to incorporate a device for reducing diffused light in the projection optical system. In this case, the optical system becomes simpler and the size can be kept smaller than the case where the projection optical system and the device for reducing the diffused light are installed independently.

【0137】これらの光学系は、鏡、ダイクロイック
鏡、プリズム、ダイクロイックプリズム、レンズ等と組
み合わせ、画像の合成、カラー化ができるとともに、カ
ラーフィルターと組み合わせることによっても画像のカ
ラー化が可能である。
These optical systems can be combined with mirrors, dichroic mirrors, prisms, dichroic prisms, lenses, etc. to synthesize and color images, and also to color images by combining them with color filters.

【0138】投射スクリーン上に到達する直進成分と拡
散成分との比は、スポット、鏡等の径及びレンズの焦点
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良い。
The ratio of the straight-ahead component and the diffusive component reaching the projection screen can be controlled by the diameter of the spot, the mirror, etc. and the focal length of the lens, and can be set so that a desired display contrast and display brightness can be obtained. good.

【0139】アパーチャーのような拡散光を減ずる装置
を用いる場合、表示の輝度を上げるためには、投射用光
源から液晶表示素子に入射される光はより平行であるこ
とが好ましく、そのためには高輝度でかつできるだけ点
光源に近い光源と、凹面鏡、コンデンサーレンズ等を組
み合わせて投射用光源を構成することが好ましい。
When a device for reducing diffused light such as an aperture is used, in order to increase the display brightness, it is preferable that the light incident on the liquid crystal display element from the projection light source be more parallel, and for that purpose, the It is preferable to construct a projection light source by combining a light source having a brightness and as close as possible to a point light source, a concave mirror, a condenser lens, and the like.

【0140】また、上記の説明では、主として透過型で
説明したが、片面の電極を反射電極にした反射型の投射
型表示装置であっても例えば、スポットの代わりに小型
の鏡を配置して必要な光のみを取り出すようにすること
ができる。
Further, in the above description, the description has been made mainly of the transmission type, but even in the case of a reflection type projection type display device in which an electrode on one surface is used as a reflection electrode, for example, a small mirror is arranged instead of the spot. It is possible to extract only the necessary light.

【0141】[0141]

【作用】本発明によれば、高いコントラスト比の表示が
得られ、投射型表示で用いられた場合には、透過−散乱
型の液晶表示素子が透過状態の部分では光が透過し、投
射スクリーンは明るく表示され、散乱状態の部分では光
が散乱され、投射スクリーンは暗く表示され、所望の高
輝度、高コントラスト比の表示が得られる。
According to the present invention, a display having a high contrast ratio can be obtained, and when used in a projection display, light is transmitted in a transmissive-scattering liquid crystal display element in a transmissive state, and a projection screen is obtained. Is displayed brightly, light is scattered in the scattered state, and the projection screen is displayed darkly, so that a display with desired high brightness and high contrast ratio can be obtained.

【0142】特に、本発明では、前記のような構成を有
しているので、液晶樹脂複合体に印加される最大実効印
加電圧V を10V以下にすることができるとともに、中間
調表示においても高速の応答性が得られる。さらに、ヒ
ステリアスが低減され、像の焼き付きが低減されてお
り、従来のTN用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を用いて、階調
の細やかな動画表示が容易にできる。
In particular, according to the present invention, since it has the above-mentioned structure, the maximum effective applied voltage V applied to the liquid crystal resin composite can be set to 10 V or less, and high speed is achieved even in the halftone display. Responsiveness is obtained. Furthermore, the mystery is reduced and the image burn-in is reduced. By using the active elements and driving ICs used in the conventional active matrix liquid crystal display element for TN, it is possible to display moving images with fine gradation. You can easily.

【0143】また、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
が可能である。
Further, each color is well balanced, and beautiful gradation display of colors is possible without incorporating a special correction circuit in the drive circuit.

【0144】[0144]

【実施例】以下、実施例により、本発明を具体的に説明
する。 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60
nm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。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. Example 1 60% chromium was applied onto a glass substrate (Corning 7059 substrate).
nm was evaporated and patterned to form a gate electrode. Subsequently, a silicon oxynitride film and an amorphous silicon film were deposited by a plasma CVD device. This was annealed using a laser and then patterned to obtain polycrystalline silicon.

【0145】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。
Phosphorus-doped amorphous silicon and chromium were deposited on each of them by plasma CVD and a vapor deposition apparatus, and patterned so as to cover the polycrystalline silicon to form a first-layer source electrode and drain electrode. Furthermore, after depositing ITO, patterning was performed to form pixel electrodes. Then, chromium and aluminum were continuously vapor-deposited and patterned so as to connect the pixel electrode and the first-layer source and drain electrodes to obtain a second-layer source and drain electrodes. After that, again, a silicon oxynitride film was deposited by a plasma CVD apparatus as a protective film to prepare an active matrix substrate.

【0146】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11.0μmの空セルを製造した。
A counter electrode substrate made of the same glass substrate on which a solid ITO electrode is formed and an active matrix substrate manufactured previously are arranged so that their electrode surfaces face each other, and a spacer having a diameter of about 11.0 μm is internally provided. After spraying, the periphery of the cell was removed except for the injection port, and the cell was sealed with an epoxy-based sealing material to manufacture an empty cell with a substrate gap d G of 11.0 μm.

【0147】Δn が約0.24、Δεが約16、K33 が約15
(×10-12N)、粘度が約37cSt のネマチック液晶をアク
リレートモノマー、2官能ウレタンアクリレートオリゴ
マー、光硬化開始剤と均一に溶解した溶液をセルに注入
し、紫外線露光により液晶樹脂複合体を硬化させ、アク
ティブマトリクス液晶表示素子を作成した。液晶量は68
wt%、電極間間隙dGは約11μm、液晶の平均粒子径RG
約 1.6μm、平均のアスペクト比AGは1.5 であり、液晶
の粒子の長軸の方向は3次元的にランダムであった。
Δn is about 0.24, Δε is about 16, and K33 is about 15.
(× 10 -12 N), viscosity of about 37 cSt nematic liquid crystal is dissolved in acrylate monomer, bifunctional urethane acrylate oligomer and photo-curing initiator, and the solution is injected into the cell, and the liquid crystal resin composite is cured by UV exposure. Then, an active matrix liquid crystal display device was prepared. Liquid crystal amount is 68
wt%, the interelectrode gap d G is about 11 μm, the average particle size R G of the liquid crystal is about 1.6 μm, the average aspect ratio A G is 1.5, and the major axis direction of the liquid crystal particles is three-dimensionally random. there were.

【0148】同様にして、赤色用としてdR=13.5μm、
RR= 1.9μm、AR=1.5 、青色用としてdB= 9.5μm、
RB= 1.5μm、AB=1.5 のセルを製造した。
Similarly, for red, d R = 13.5 μm,
R R = 1.9μm, A R = 1.5, d B = 9.5μm for the blue,
A cell with R B = 1.5 μm and A B = 1.5 was manufactured.

【0149】これらの素子を用い、図1に示すように投
射用光源と投射光学系とを組み合わせて投射型液晶表示
装置とした。駆動電圧が実効値で最大 7Vのビデオ信号
で駆動し、スクリーン上に画像を投影したところ、中間
調表示においても、残像のない色バランスのよい動画表
示が得られ、スクリーン上でのコントラスト比は約 120
であり、画像の変化時に焼き付きはほとんど見られなか
った。
Using these elements, a projection type liquid crystal display device was prepared by combining a projection light source and a projection optical system as shown in FIG. When the drive voltage was driven by a video signal with a maximum value of 7 V and the image was projected on the screen, even in halftone display, a moving image display with good color balance without afterimage was obtained, and the contrast ratio on the screen was About 120
The burn-in was hardly seen when the image changed.

【0150】応答時間(RGBを同時動作し白黒で測定
下90%の透過率変化)は、 7V→ 0Vで10msec、 0V→
7Vで15msecであり、 0V→飽和透過率×0.2 (約16
%)では、80msecであった。
The response time (change in transmittance of 90% in black and white while operating RGB simultaneously) is 7 m → 0 V, 10 msec, 0 V →
It is 15msec at 7V, and 0V → saturated transmittance x 0.2 (about 16
%) Was 80 msec.

【0151】比較例1 実施例1の緑用液晶表示素子を3枚準備し、それらをR
GB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 R
A projection type display device similar to that in Example 1 was configured by combining with a GB three-color light source.

【0152】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
も電圧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、RGB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 is a reddish image as a whole, and this tendency is particularly remarkable in the display of halftones. When no voltage was applied to all three liquid crystal display elements, the projection screen became dark red instead of black. This is considered to be caused by the difference in the threshold voltage characteristics of the liquid crystal depending on RGB. Examining the applied voltage-transmittance characteristics for each RGB, R is the most transparent at the same applied voltage in the halftone region. The rate was high and B was the lowest.

【0153】比較例2 実施例1の液晶樹脂複合体の代りに、通常のネマチック
液晶を注入し、TN型液晶表示素子とした投射型アクテ
ィブマトリクス液晶表示素子を製造した。
Comparative Example 2 A projection type active matrix liquid crystal display device was produced as a TN type liquid crystal display device by injecting a normal nematic liquid crystal instead of the liquid crystal resin composite of Example 1.

【0154】この液晶表示素子に実施例1の投射用光源
と投射光学系とを組み合わせて用いて投射型液晶表示装
置とし、実施例1と同様に駆動したところ、投射スクリ
ーン上の表示輝度は、実施例1の場合の約1/3 と暗く、
コントラスト比は 100程度のものが得られた。応答時間
は、 5V→ 0Vで25msec、 0V→ 5Vで30msecであり、
0V→飽和透過率×0.2 (約 6%)では、 160msecであ
った。
This liquid crystal display element was combined with the projection light source and the projection optical system of Example 1 to form a projection type liquid crystal display device, and when driven in the same manner as in Example 1, the display brightness on the projection screen was As dark as about 1/3 of the case of Example 1,
A contrast ratio of about 100 was obtained. The response time is 25 msec from 5 V to 0 V, 30 msec from 0 V to 5 V,
At 0 V → saturated transmittance × 0.2 (about 6%), it was 160 msec.

【0155】実施例2、比較例3〜4 実施例1とほぼ同様にして、同一液晶を用いて、液晶の
平均粒子径R 及び基板間隙d を変化させてアクティブマ
トリクス液晶表示素子を製造した。
Example 2, Comparative Examples 3 to 4 In the same manner as in Example 1, using the same liquid crystal, the average particle diameter R of the liquid crystal and the substrate gap d were changed to manufacture an active matrix liquid crystal display element.

【0156】その液晶表示素子の 8Vの電圧印加時にお
ける透過率T8V、投射光学系を用いて投射した時のスク
リーン上でのコントラスト比CR、 0V→飽和透過率×
0.2(約16%)での応答時間τを測定した。なお、各色
毎の液晶表示素子の液晶の平均粒子径RX及び基板間隙dX
は次のとおりとした。
The transmittance T 8V of the liquid crystal display element when a voltage of 8 V was applied, the contrast ratio CR on the screen when projected using the projection optical system, 0 V → saturated transmittance ×
The response time τ at 0.2 (about 16%) was measured. The average particle diameter R X of the liquid crystal of the liquid crystal display element for each color and the substrate gap d X
Was as follows.

【0157】実施例2の赤用はRR= 1.8μm、dR=10.5
μm、AR=1.8 、緑用はRG= 1.8μm、dG= 9.5μm、
AG=1.6 、青用はRB= 1.8μm、dB= 9.0μm、AB=1.
5 とした。
In Example 2 for red, R R = 1.8 μm, d R = 10.5
μm, A R = 1.8, R G = 1.8 μm for green, d G = 9.5 μm,
A G = 1.6, the blue is R B = 1.8μm, d B = 9.0μm, A B = 1.
It was 5.

【0158】比較例3の赤用はRR= 3.0μm、dR=12.5
μm、AR=1.4 、緑用はRG= 2.6μm、dG=11.0μm、
AG=1.4 、青用はRB= 2.3μm、dB=10.0μm、AB=1.
4 とした。
For the red color of Comparative Example 3, R R = 3.0 μm, d R = 12.5
μm, A R = 1.4, R G = 2.6 μm for green, d G = 11.0 μm,
A G = 1.4, for blue R B = 2.3 μm, d B = 10.0 μm, A B = 1.
It was 4.

【0159】比較例4の赤用はRR= 2.1μm、dR=11.5
μm、AR=1.2 、緑用はRG= 1.8μm、dG=10.0μm、
AG=1.2 、青用はRB= 1.6μm、dB= 9.0μm、AB=1.
2 とした。
R R = 2.1 μm and d R = 11.5 for the red color of Comparative Example 4.
μm, A R = 1.2, for green R G = 1.8 μm, d G = 10.0 μm,
A G = 1.2, the blue is R B = 1.6μm, d B = 9.0μm, A B = 1.
It was 2.

【0160】その結果を表1に示す。なお、色バランス
は実施例2及び比較例3、4のいずれも良いものであっ
た。
The results are shown in Table 1. The color balance of each of Example 2 and Comparative Examples 3 and 4 was good.

【0161】[0161]

【表1】 [Table 1]

【0162】実施例3 実施例1とほぼ同様にして投射型アクティブマトリクス
液晶表示装置を作成した。ただし、各色の液晶表示素子
に用いる液晶、平均粒子径及び電極基板間隙を次のよう
にした。
Example 3 A projection type active matrix liquid crystal display device was prepared in substantially the same manner as in Example 1. However, the liquid crystal used for the liquid crystal display element of each color, the average particle diameter and the electrode substrate gap were set as follows.

【0163】赤用は液晶のΔnR=約0.29、ΔεR =約1
6、K33R=約16(×10-12N)、粘度η=約52cSt 、RR
約 1.6μm、dR=10.0μm、AR=約1.5 。 緑用は液晶のΔnG=約0.24、ΔεG =約16、K33G=約15
(×10-12N)、粘度η=約37cSt 、RG=約 1.6μm、dG
=10.0μm、AG=約1.4 。 青用は液晶のΔnB=約0.22、ΔεB =約15、K33B=約15
(×10-12N)、粘度η=約34cSt 、RB=約 1.6μm、dB
=10.0μm、AB=約1.4 。
For red, the liquid crystal Δn R = about 0.29, Δε R = about 1
6, K33 R = about 16 (× 10 -12 N), viscosity η = about 52 cSt, R R =
About 1.6 μm, d R = 10.0 μm, A R = about 1.5. The liquid crystal for green is Δn G = about 0.24, Δε G = about 16, K33 G = about 15
(× 10 -12 N), viscosity η = approx. 37 cSt, R G = approx. 1.6 μm, d G
= 10.0 μm, A G = about 1.4. The liquid crystal for blue is Δn B = about 0.22, Δε B = about 15, K33 B = about 15
(× 10 -12 N), viscosity eta = about 34cSt, R B = about 1.6 [mu] m, d B
= 10.0 μm, A B = about 1.4.

【0164】これらの素子を用い、図1に示すように投
射用光源と投射光学系とを組み合わせて投射型液晶表示
装置とした。最大駆動電圧を実効値で 8Vとし、ビデオ
信号で駆動し、スクリーン上に画像を投影したところ、
中間調表示においても、焼き付きのない色バランスのよ
い動画表示が得られ、スクリーン上でのコントラスト比
は約 140であった。応答時間は、 7V→ 0Vで20msec、
0V→ 7Vで20msecであり、 0V→飽和透過率×0.2
(約16%)では、100msec であった。
Using these elements, a projection type liquid crystal display device was prepared by combining a projection light source and a projection optical system as shown in FIG. When the maximum drive voltage was set to 8V in rms and it was driven by a video signal and an image was projected on the screen,
Even in the halftone display, a moving image display with good color balance without image sticking was obtained, and the contrast ratio on the screen was about 140. Response time is 20msec from 7V to 0V,
20 msec at 0 V → 7 V, 0 V → saturated transmittance × 0.2
(About 16%), it was 100 msec.

【0165】実施例4 実施例2とほぼ同様にして投射型アクティブマトリクス
液晶表示装置を作成した。ただし、各色の液晶表示素子
に用いる液晶、平均粒子径及び電極基板間隙を次のよう
にした。
Example 4 A projection type active matrix liquid crystal display device was prepared in substantially the same manner as in Example 2. However, the liquid crystal used for the liquid crystal display element of each color, the average particle diameter and the electrode substrate gap were set as follows.

【0166】赤用は液晶のΔnR=約0.29、ΔεR =約1
6、K33R=約15(×10-12N)、粘度η=約52cSt 、RR
約 1.6μm、dR=10.5μm、AR=約1.8 。 緑用は液晶のΔnG=約0.24、ΔεG =約16、K33G=約15
(×10-12N)、粘度η=約37cSt 、RG=約 1.6μm、dG
=10.5μm、AG=約1.8 。 青用は液晶のΔnB=約0.24、ΔεB =約16、K33B=約15
(×10-12N)、粘度η=約37cSt 、RB=約 1.6μm、dB
= 9.5μm、AB=約1.8 。
For red, the liquid crystal has Δn R = about 0.29 and Δε R = about 1.
6, K33 R = about 15 (× 10 -12 N), viscosity η = about 52 cSt, R R =
About 1.6 μm, d R = 10.5 μm, A R = about 1.8. The liquid crystal for green is Δn G = about 0.24, Δε G = about 16, K33 G = about 15
(× 10 -12 N), viscosity η = approx. 37 cSt, R G = approx. 1.6 μm, d G
= 10.5 μm, A G = about 1.8. The liquid crystal for blue is Δn B = about 0.24, Δε B = about 16, K33 B = about 15
(× 10 -12 N), viscosity eta = about 37cSt, R B = about 1.6 [mu] m, d B
= 9.5 μm, A B = about 1.8.

【0167】これらの素子を用い、図1に示すように投
射用光源と投射光学系とを組み合わせて投射型液晶表示
装置とした。最大駆動電圧を実効値で 8Vとし、ビデオ
信号で駆動し、スクリーン上に画像を投影したところ、
中間調表示においても、焼き付きのない色バランスのよ
い動画表示が得られ、スクリーン上でのコントラスト比
は約 120であった。応答時間は、 7V→ 0Vで20msec、
0V→ 7Vで20msecであり、 0V→飽和透過率×0.2
(約16%)では、100msec であった。
Using these elements, a projection type liquid crystal display device was obtained by combining a projection light source and a projection optical system as shown in FIG. When the maximum drive voltage was set to 8V in rms and it was driven by a video signal and an image was projected on the screen,
Even in the halftone display, a moving image display with good color balance without image sticking was obtained, and the contrast ratio on the screen was about 120. Response time is 20msec from 7V to 0V,
20 msec at 0 V → 7 V, 0 V → saturated transmittance × 0.2
(About 16%), it was 100 msec.

【0168】実施例5 対向電極をアルミニウム製として、反射型の素子とする
こと、及び、電極基板間隙を赤用dR= 6.0μm、緑用dG
= 5.0μm、青用dB= 4.5μmとした外は、実施例1と
ほぼ同様にして、アクティブマトリクス液晶表示素子を
作成した。ただし、液晶表示素子の表面の反射率は約
0.3%になるようにした。これらを用いて投射型アクテ
ィブマトリクス液晶表示装置を作成した。
Example 5 The counter electrode was made of aluminum to be a reflection type element, and the electrode substrate gap was d R = 6.0 μm for red and d G for green.
= 5.0 .mu.m, outside which a d B = 4.5 [mu] m for blue, in much the same way as in Example 1 to prepare a active matrix liquid crystal display device. However, the reflectance of the surface of the liquid crystal display element is about
It was set to 0.3%. Using these, a projection type active matrix liquid crystal display device was created.

【0169】これを最大駆動電圧を実効値で 5Vとし、
ビデオ信号で駆動し、スクリーン上に画像を投影したと
ころ、中間調表示においても、残像、焼き付きのない色
バランスのよい動画表示が得られ、スクリーン上でのコ
ントラスト比は約 100であった。応答時間は、 5V→ 0
Vで 8msec、 0V→ 5Vで12msecであり、 0V→飽和透
過率×0.2 (約16%)では、80msecであった。
The maximum drive voltage is set to an effective value of 5 V,
When it was driven by a video signal and an image was projected on the screen, even in halftone display, a moving image display with good color balance without afterimages and burn-in was obtained, and the contrast ratio on the screen was about 100. Response time is 5V → 0
It was 8 msec at V, 12 msec at 0 V → 5 V, and 80 msec at 0 V → saturated transmittance × 0.2 (about 16%).

【0170】実施例7 RGB3色のカラーフィルターを内面に形成した空セル
を形成した。この際に、赤色のカラーフィルター部分の
間隙をdR=11.5μmとし、緑色のカラーフィルター部分
の間隙をdG=10.5μmとし、青色のカラーフィルター部
分の間隙をdB=10.0μmとした。
Example 7 An empty cell having color filters of RGB three colors formed on the inner surface was formed. At this time, the gap of the red color filter portion was set to d R = 11.5 μm, the gap of the green color filter portion was set to d G = 10.5 μm, and the gap of the blue color filter portion was set to d B = 10.0 μm.

【0171】この空セルに、ネマチック液晶を、アクリ
レートモノマー、ウレタンアクリレートオリゴマー、光
硬化開始剤と均一に溶解した溶液を注入し、紫外線露光
により液晶樹脂複合体を硬化させ、アクティブマトリク
ス液晶表示素子を作成した。なお、用いた液晶のΔn は
約0.24、Δεは約16、K33 は約15(×10-12N)、粘度が
約37cSt であった。また、液晶の平均粒子径は約 1.6μ
mであり、平均のアスペクト比は約1.6 であった。
A solution in which nematic liquid crystal was uniformly dissolved with an acrylate monomer, a urethane acrylate oligomer, and a photo-curing initiator was injected into this empty cell, and the liquid crystal resin composite was cured by exposure to ultraviolet rays to form an active matrix liquid crystal display device. Created. The used liquid crystal had Δn of about 0.24, Δε of about 16, K33 of about 15 (× 10 -12 N), and a viscosity of about 37 cSt. The average particle size of the liquid crystal is about 1.6μ.
m, and the average aspect ratio was about 1.6.

【0172】背景に黒色吸収体を設置して、この液晶表
示素子をビデオ信号で駆動したところ、残像、焼き付き
のない階調の細やかなカラー表示が得られた。液晶表示
素子のコントラスト比は約 120であった。この液晶表示
素子と投射用光源、投射光学系を組み合わせて、投射型
表示装置とし、スクリーン上に画像を投影したところ、
残像、焼き付きのない階調の細やかなカラー表示が得ら
れ、スクリーン上でのコントラスト比は約 100であっ
た。
When a black absorber was placed on the background and this liquid crystal display device was driven by a video signal, fine color display with gradation without image sticking or image sticking was obtained. The contrast ratio of the liquid crystal display device was about 120. When this liquid crystal display element, a light source for projection, and a projection optical system are combined to form a projection type display device, and an image is projected on the screen,
A fine color display with no gradations and afterimages was obtained, and the contrast ratio on the screen was about 100.

【0173】[0173]

【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。
In the projection type active matrix liquid crystal display device of the present invention, as the liquid crystal material sandwiched between the active matrix substrate and the counter electrode substrate, a liquid crystal resin capable of electrically controlling the scattering state and the transmitting state. Since the liquid crystal display element sandwiching the composite is used, no polarizing plate is required, the light transmittance at the time of transmission can be significantly improved, and a bright projected image can be obtained.

【0174】本発明の液晶表示装置に使用される液晶表
示素子は、透過性と散乱性に優れているため、従来のT
N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。特に、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することによ
り、電圧が印加されない状態で高い散乱性を有し、能動
素子により電圧を印加した状態で高い透過性を有するも
のにでき、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、より高いコントラスト比、高い輝
度の表示が可能になる。
Since the liquid crystal display element used in the liquid crystal display device of the present invention is excellent in transparency and scattering property, it is possible to use the conventional T
Even in the case where the driving IC for the N-type liquid crystal display element is used for driving, a display having a high contrast ratio and high brightness can be realized. In particular, by making the refractive index of the resin matrix approximately match the ordinary refractive index (n o ) of the liquid crystal used, it has a high scattering property when no voltage is applied and a voltage is applied by an active element. It is possible to obtain high transparency, and it becomes possible to display a higher contrast ratio and higher brightness in the driving using the conventional driving IC for the TN type liquid crystal display element.

【0175】さらに、本発明では、色光源毎に液晶表示
素子の特性を最適化しているため、中間調においても色
バランスの良い表示が得られる。さらには、階調駆動を
行った際にも、ヒステリシスに基づく焼き付き現象を低
減することができる。
Further, in the present invention, since the characteristics of the liquid crystal display element are optimized for each color light source, a display having a good color balance can be obtained even in a halftone. Furthermore, the image sticking phenomenon based on hysteresis can be reduced even when gradation driving is performed.

【0176】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有している。また、本発明の
液晶表示装置に用いる液晶表示素子は、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点も避けられ
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, since it is not necessary to use a polarizing plate, there is an advantage that optical characteristics have little wavelength dependence and color correction of the light source is almost unnecessary. In addition, the liquid crystal display element used in the liquid crystal display device of the present invention can avoid the problems such as alignment treatment such as rubbing necessary for the TN type liquid crystal display element and the destruction of the active element due to the generation of static electricity. The manufacturing yield of can be greatly improved.

【0177】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
問題点も生じにくい。
Further, since this liquid crystal resin composite is in the form of a film after being cured, problems such as short circuit between substrates due to pressurization of substrates and breakage of active elements due to movement of spacers are unlikely to occur.

【0178】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。
Further, this liquid crystal resin composite has a specific resistance equivalent to that in the conventional TN mode, and it is not necessary to provide a large storage capacity for each pixel electrode as in the conventional DS mode, and the active element The design is easy, 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.

【0179】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, the manufacturing process is easy because the manufacturing process of the conventional liquid crystal display device of the TN mode can be carried out only by removing the alignment film forming process.

【0180】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。
Further, the liquid crystal display element using this liquid crystal resin composite has a feature that the response time is short, and it is easy to display a moving image. Further, since the electro-optical characteristic (voltage-transmittance) of this liquid crystal display element is a comparatively gentle characteristic as compared with the TN mode liquid crystal display element,
It is also easy to apply to gradation display.

【0181】また、本発明の液晶表示素子は、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
一致するようにすることにより、電圧を印加しない部分
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。
Further, in the liquid crystal display element of the present invention, the refractive index of the resin matrix is made to substantially match the ordinary refractive index (n o ) of the liquid crystal used, so that light is scattered in the portion where no voltage is applied. Therefore, even if the portion other than the pixel is not shielded by the light shielding film, light does not leak at the time of projection and it is not necessary to shield the gap between the adjacent pixels.

【0182】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
分に遮光膜無しでまたは厳密度の低い遮光膜で高輝度の
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か、厳密度の低い遮光
膜でよいことになり、生産工程を簡便化することができ
る。
Therefore, in particular, by using an active element made of polycrystalline silicon as the active element, it is possible to use a high-luminance projection light source without a light-shielding film in the active element portion or with a light-shielding film with low strictness. A high-brightness projection type liquid crystal display device can be easily obtained. Further, in this case, the light-shielding film may not be provided at all, or the light-shielding film having low strictness may be used, and the production process can be simplified.

【0183】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可能である。
In addition to the above, the present invention can be applied in various ways within the range of not impairing the effects of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の投射型アクティブマトリクス液晶表示
装置の基本的な構成を示す模式図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a projection type active matrix liquid crystal display device of the present invention.

【図2】本発明の他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構成を示す模式図。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a basic configuration of another projection type active matrix liquid crystal display device of the present invention.

【図3】本発明の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。
FIG. 3 is a sectional view showing a basic configuration of an active matrix liquid crystal display element of the present invention.

【図4】本発明の液晶の粒子の長軸の方向のランダム性
を説明する斜視図。
FIG. 4 is a perspective view illustrating the randomness of the liquid crystal particles of the present invention in the direction of the major axis.

【図5】本発明の液晶の粒子の長軸の方向のランダム性
を説明する断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating randomness in the direction of the long axis of the liquid crystal particles of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、 11 :光源 2、 12 :凹面鏡 6A、 6B、 6C、 16A、 16B、 16C:アクティブマトリクス液
晶表示素子 8、 18A、 18B、 18C :投射レンズ 10、 20 :投射スクリーン 21 :液晶表示素子 22、 25 :基板 23 :画素電極 24 :能動素子 26 :対向電極 27 :液晶樹脂複合体
1, 11: Light source 2, 12: Concave mirror 6A, 6B, 6C, 16A, 16B, 16C: Active matrix liquid crystal display element 8, 18A, 18B, 18C: Projection lens 10, 20: Projection screen 21: Liquid crystal display element 22, 25: Substrate 23: Pixel electrode 24: Active element 26: Counter electrode 27: Liquid crystal resin composite

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新山 聡 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 (72)発明者 大井 好晴 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Satoshi Niiyama 1150 Hazawa-machi, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture Asahi Glass Co., Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Yoshiharu Oi 1150, Hazawa-machi, Kanagawa-ku, Yokohama Kanagawa Company Central Research Institute

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の色光源と、各色光源からの光が入射
する複数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、アクティブマトリクス液晶表
示素子が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、電圧の印加時または非印加時のいず
れかの状態においてその樹脂マトリクスの屈折率が使用
する液晶の屈折率とほぼ一致するようにされた液晶樹脂
複合体を挟持してなるアクティブマトリクス液晶表示素
子であり、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) 、そのアスペクト比Ax、各色
の電極間間隙dx( μm) 、用いる液晶の比誘電率異方性
Δεx 、弾性定数K33x(10-12N)、粘度ηx(cSt)、屈折率
異方性Δnx、各色の主波長λx(μm) とが、 3(K33x/ ηx)0.5 >Rx/Ax >0.7(K33x/ Δεx)0.5 (1) 1.3 < Ax < 2.3 (2) の関係を満足し、少なくとも一組のアクティブマトリク
ス液晶表示素子間でi≠jとして、 Δni・Ri/(Ai・λi)≒Δnj・Rj/(Aj・λj) (3) かつ、di/Ri ≒dj/Rj (4) の関係を満足するか、または、 Δni・di 2/ λi ≒Δnj・dj 2/ λj (5) の関係を満足し、液晶樹脂複合体の電極面に垂直方向の
切断面で、液晶の粒子の長軸の方向が2次元的にほぼラ
ンダムな方向を向いてい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 active system having a plurality of color light sources, a plurality of active matrix liquid crystal display elements on which light from the respective color light sources is incident, and a projection optical system for synthetically projecting light emitted from the active matrix liquid crystal display elements. In a matrix liquid crystal display device, a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is a resin between an active matrix substrate in which an active matrix liquid crystal display element has an active element for each pixel electrode and a counter electrode substrate having a counter electrode. By sandwiching a liquid crystal resin composite, which is dispersed and held in the matrix, and the refractive index of the resin matrix is almost the same as the refractive index of the liquid crystal used when the voltage is applied or not applied. an active matrix liquid crystal display device comprising, an average of each color liquid crystal which is dispersed and held in a resin matrix particle diameter R x ( m), the aspect ratio A x, each color of the inter-electrode gap d x (μm), the dielectric anisotropy [Delta] [epsilon] x of the liquid crystal used, the elastic constant K33 x (10 -12 N), viscosity eta x (cSt), The refractive index anisotropy Δn x and the dominant wavelength λ x (μm) of each color are 3 (K33 x / η x ) 0.5 > R x / A x > 0.7 (K33 x / Δε x ) 0.5 (1) 1.3 < If the relationship of A x <2.3 (2) is satisfied and at least one set of active matrix liquid crystal display elements is i ≠ j, Δn i · R i / (A i · λ i ) ≈Δn j · R j / ( A j・ λ j ) (3) and satisfy the relationship of d i / R i ≈d j / R j (4), or Δn i・ d i 2 / λ i ≈Δn j・ d j 2 / λ j (5) is satisfied, and the direction of the major axis of the liquid crystal particles is two-dimensionally almost random in the cross section perpendicular to the electrode surface of the liquid crystal resin composite. Characteristic projection type active matrix liquid crystal display device.
【請求項2】請求項1において、色光源がRGB3色の
色光源であり、(1) 、(2) 式をxがRGB3色とも満足
し、 ΔnR・RR/(AR・λR)≒ΔnG・RG/(AG・λG)≒ΔnB・RB/(AB・λB) (3A) かつ、dR/RR ≒dG/RG ≒dB/RB (4A) の関係を満足するか、または、 ΔnR・dR 2/ λR ≒ΔnG・dG 2/ λG ≒ΔnG・dG 2/ λG (5A) 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。
2. The color light source according to claim 1, which is a color light source of RGB three colors, wherein x satisfies the expressions (1) and (2) for all three RGB colors, and Δn R · R R / (A R · λ R ) ≈Δn G・ R G / (A G・ λ G ) ≈Δn B・ R B / (A B・ λ B ) (3A) and d R / R R ≈d G / R G ≈d B / R Satisfy the relationship of B (4A) or satisfy the relationship of Δn R・ d R 2 / λ R ≈ Δn G・ d G 2 / λ G ≈ Δn G・ d G 2 / λ G (5A) A projection type active matrix liquid crystal display device characterized by the above.
【請求項3】請求項1または2において、アクティブマ
トリクス液晶表示素子に使用する液晶の屈折率異方性Δ
nxが、λi >λj とした場合、Δnj≦Δni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。
3. The refractive index anisotropy Δ of the liquid crystal used in the active matrix liquid crystal display device according to claim 1 or 2.
A projection type active matrix liquid crystal display device, characterized in that when n x is λ i > λ j , the relationship of Δn j ≦ Δn i is satisfied.
【請求項4】請求項 1〜3のいずれかにおいて、 0.2 < Rx・ Δnx < 0.7 (6) 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。
In any one of claims 4] claims 1-3, 0.2 <a projection type active matrix liquid crystal display device which satisfies the relationship of R x · Δn x <0.7 ( 6).
【請求項5】請求項1〜4のいずれかにおいて、 Δnx 2 Δεx/(K33x・ηx)> 0.0011 (7) 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。
5. A projection type active matrix liquid crystal display according to any one of claims 1 to 4, which satisfies a relationship of Δn x 2 · Δε x / (K33 x · η x )> 0.0011 (7). apparatus.
【請求項6】請求項1〜4のいずれかにおいて、液晶樹
脂複合体に印加される最大実効印加電圧Vx( V) が、 4Rx < Ax・dx < 15Rx (8) 0.8Rx・Vx < Ax・dx< 1.8Rx・Vx (9) 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。
6. The liquid crystal resin composite according to claim 1, wherein the maximum effective applied voltage V x (V) is 4R x <A x · d x <15R x (8) 0.8R. A projection type active matrix liquid crystal display device characterized by satisfying a relationship of x · V x <A x · d x <1.8R x · V x (9).
【請求項7】RGB3色のカラーフィルターを有し、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、電圧の印加時または非印加時のいずれかの状態に
おいてその樹脂マトリクスの屈折率が使用する液晶の屈
折率とほぼ一致するようにされた液晶樹脂複合体を挟持
してなるアクティブマトリクス液晶表示素子において、
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
(μm) 、そのアスペクト比A 、各色の電極間間隙dx(
μm) 、液晶の比誘電率異方性Δε、弾性定数K33(10
-12N) 、粘度η(cSt) 、屈折率異方性Δn 、各色の主波
長λx(μm) とが、 3(K33/η)0.5>R/A >0.7(K33/Δε)0.5 (1B) 1.3 < A < 2.3 (2B) 0.2 < R・Δn < 0.7 (6B) Δn2 Δε/(K33・η) > 0.0011 (7B) 4R < A・dG < 15R (8B) の関係を満足し、RGB3色の少なくとも2色との関係
において、i≠jとして、 di 2i ≒dj 2j (5B) の関係を満足し、液晶樹脂複合体の電極面に垂直方向の
切断面で、液晶の粒子の長軸の方向が2次元的にほぼラ
ンダムな方向を向いてい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素子。
7. A nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy between an active matrix substrate having color filters of three colors of RGB, each pixel electrode having an active element, and a counter electrode substrate having a counter electrode. Is dispersed and held in the resin matrix, and the liquid crystal resin composite is sandwiched so that the refractive index of the resin matrix substantially matches the refractive index of the liquid crystal used when voltage is applied or not applied. In an active matrix liquid crystal display device formed by
Average particle size R of liquid crystal dispersed and held in resin matrix
(μm), its aspect ratio A, the gap between electrodes of each color d x (
μm), relative permittivity anisotropy of liquid crystal Δε, elastic constant K33 (10
-12 N), viscosity η (cSt), refractive index anisotropy Δn, and dominant wavelength λ x (μm) of each color are 3 (K33 / η) 0.5 > R / A> 0.7 (K33 / Δε) 0.5 ( 1B) 1.3 <a <2.3 ( 2B) 0.2 < satisfy the relationship of R · Δn <0.7 (6B) Δn 2 · Δε / (K33 · η)> 0.0011 (7B) 4R <a · d G <15R (8B) However, in the relationship with at least two colors of RGB, i ≠ j, the relationship of d i 2 / λ i ≈d j 2 / λ j (5B) is satisfied, and the direction perpendicular to the electrode surface of the liquid crystal resin composite is satisfied. The projection type active matrix liquid crystal display device, wherein the major axis direction of the liquid crystal particles is two-dimensionally substantially random on the cut surface.
【請求項8】請求項7のアクティブマトリクス液晶表示
素子に、投射用光源と投射光学系とを組み合わせたこと
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。
8. A projection type active matrix liquid crystal display device comprising the active matrix liquid crystal display device according to claim 7 in combination with a projection light source and a projection optical system.
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