JPH10319404A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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Publication number
JPH10319404A
JPH10319404A JP13009597A JP13009597A JPH10319404A JP H10319404 A JPH10319404 A JP H10319404A JP 13009597 A JP13009597 A JP 13009597A JP 13009597 A JP13009597 A JP 13009597A JP H10319404 A JPH10319404 A JP H10319404A
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JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
display
light
display device
oriented
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP13009597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kanemitsu Kubota
兼充 久保田
Hitoshi Fukushima
均 福島
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP13009597A priority Critical patent/JPH10319404A/en
Publication of JPH10319404A publication Critical patent/JPH10319404A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a bright and excellent whiteness degree and display contrast without increasing a driving voltage by arranging a plurality of vertically oriented areas and horizontally oriented areas at least on one of substrate surfaces and also composing a display layer of a mixture of a nematic liquid crystal material, and a polymer resin. SOLUTION: Oriented films 7a, 8a formed on an upper substrate 1 and a lower substrates 2 are horizontally oriented films, and an oriented film 9b is a vertically oriented film partially formed on the oriented film 8a. Therefore, a surface of the substrate 2 is a multi-oriented area where many areas orienting the liquid crystal molecules 41 vertically and horizontally exit together. Moreover, a liquid crystal layer 40 filled between the upper and lower substrates 1, 2 is composed of a mixture of the liquid crystal molecules 41 and polymer resin 42. And in a voltage impression area 11, the liquid crystal molecules 41 are uniformly oriented approximately in the vertical direction, and incident light 15a is absorbed and display appearance becomes black. On the other hand, in a non-voltage impression area, incident light 16a is scattered and a bright white display appearance is obtainable.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に関
し、光散乱型の反射型液晶表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display and, more particularly, to a light scattering type reflection type liquid crystal display.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、反射型液晶表示装置は、微小電力
で動作する表示装置として、ウオッチ、電卓、セルラ
ー、小型携帯機器、各種家庭電器機器等の情報伝達媒体
として大きな発展、普及を遂げてきた。表示モードもT
N型(ツイスティッド・ネマチック)、STN型(スー
パー・ツイスティド・ネマチック)、強誘電型等、多種
発明されてきた。しかし、これらは全て偏光板を使用す
るものであり、現実的には液晶表示装置への入射光のう
ち約60%は該偏光板により光吸収されてしまうため暗
い画面となり、理想的な反射型表示、例えば白地に黒表
示といった見易さからは遠いものであった。特に、反射
型のカラー液晶表示装置では偏光板とカラーフィルター
双方の光吸収により最大でも表示装置に入射する光の1
0%以下の光を反射して表示することになるため、非常
に暗く、印刷物表示のような明るく鮮やかなカラー表示
には遠く及ばないものであった。
2. Description of the Related Art Heretofore, a reflection type liquid crystal display device has been greatly developed and spread as an information transmission medium for a watch, a calculator, a cellular phone, a small portable device, various home electric appliances and the like as a display device operated with a small power. Was. Display mode is also T
Numerous types such as N type (twisted nematic), STN type (super twisted nematic), and ferroelectric type have been invented. However, all of them use a polarizing plate, and in reality, about 60% of the light incident on the liquid crystal display device is absorbed by the polarizing plate, resulting in a dark screen. The display is far from easy to see, for example, a black display on a white background. In particular, in a reflection type color liquid crystal display device, at most one of the light incident on the display device is absorbed by light absorption of both the polarizing plate and the color filter.
Since the display reflects 0% or less of light, the display is very dark, far from bright and vivid color display such as printed matter display.

【0003】上述した欠点を解消するため、偏光板を使
わず明るい表示を実現させる方法として、従来例1(特
公平3−52843)や従来例2(特開昭63−271
233)が提案され期待されている。上記の各従来例は
高分子分散型(PDLC型)液晶表示体と呼ばれ、いず
れも一対の基板間に挟持される表示層としてネマチック
液晶材料と高分子樹脂との混合物を用い、複屈折性を示
すネマチック液晶の2つの屈折率(n1、n2、(n1>
n2))の一方(ここではn2とする)と高分子樹脂の屈
折率(np)とを略一致(n2≒np)させる。そして電
圧無印加時に於いては表示観察者方向から見た液晶の屈
折率(略n1)と高分子樹脂の屈折率npとを異ならせ、
液晶と高分子樹脂との界面で入射光を反射、屈折させ、
結果的に入射光を散乱させる。この状態における表示外
観は観察者には白色(白濁)に見える。一方、電圧印加
時に於いては液晶分子は該電圧により分子軸の向きを変
え、表示観察者から見た液晶の屈折率は略n2となり高
分子樹脂の屈折率npと略一致(n2≒np)するため、
液晶と高分子樹脂との界面に於いて入射光は殆ど反射、
屈折されずにそのまま透過される。従って、その時の液
晶表示外観は透明となるが、ここであらかじめ液晶表示
体の下面に黒色体を配置しておけば表示外観は黒色とな
る。このように電圧印加の有無により白と黒とを切り替
えて表示することが可能になる。
In order to solve the above-mentioned drawbacks, as a method of realizing a bright display without using a polarizing plate, a conventional example 1 (Japanese Patent Publication No. 3-52843) and a conventional example 2 (Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 63-271) are known.
233) has been proposed and expected. Each of the above-mentioned conventional examples is called a polymer dispersion type (PDLC type) liquid crystal display, and each uses a mixture of a nematic liquid crystal material and a polymer resin as a display layer sandwiched between a pair of substrates. The two refractive indices (n1, n2, (n1>) of a nematic liquid crystal exhibiting
n2)) (herein, n2) and the refractive index (np) of the polymer resin are made to substantially match (n2 ≒ np). When no voltage is applied, the refractive index (approximately n1) of the liquid crystal and the refractive index np of the polymer resin viewed from the display observer direction are made different from each other,
Reflects and refracts incident light at the interface between the liquid crystal and the polymer resin,
As a result, the incident light is scattered. The display appearance in this state looks white (cloudy) to the observer. On the other hand, when a voltage is applied, the direction of the molecular axis of the liquid crystal molecules is changed by the voltage, and the refractive index of the liquid crystal as viewed from a display observer becomes substantially n2, and substantially matches the refractive index np of the polymer resin (n2nnp) To do
Most of the incident light is reflected at the interface between the liquid crystal and the polymer resin,
It is transmitted as it is without refraction. Therefore, the appearance of the liquid crystal display at that time becomes transparent. However, if a black body is previously arranged on the lower surface of the liquid crystal display, the display appearance becomes black. As described above, it is possible to switch between white and black for display depending on whether or not a voltage is applied.

【0004】以上の高分子分散(PDLC)型の液晶表
示体は、偏光板を使用しないため従来のTN型液晶表示
体に比べ本質的に明るい反射型表示が得られることが期
待できる。又、表示ピクセルに対応させて赤、青、緑の
各色のカラーフィルターを配置させれば明るい反射型の
カラー液晶表示装置を実現できる可能性もあった。
[0004] Since the above-mentioned polymer dispersed (PDLC) liquid crystal display does not use a polarizing plate, it can be expected that a reflective display which is essentially brighter than a conventional TN liquid crystal display can be obtained. Further, there is a possibility that a bright reflection type color liquid crystal display device can be realized by arranging color filters of red, blue, and green corresponding to the display pixels.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際には以下
の問題があり、前記、高分子分散型液晶表示による反射
型液晶表示装置、そして反射型のカラー液晶表示装置は
製品として実用化されるに至っていない。
However, there are actually the following problems, and the above-mentioned reflective liquid crystal display device using a polymer dispersed liquid crystal display and a reflective color liquid crystal display device are put into practical use as products. Has not been reached.

【0006】その問題点は、後方散乱度が低い。そのた
め十分な白色地が得られず暗い表示体となってしまう。
The problem is that the backscattering degree is low. Therefore, a sufficient white background cannot be obtained, resulting in a dark display.

【0007】後方散乱度とは入射光が光散乱状態の表示
層で光散乱を受け、その散乱光のうちどの位が表示観察
者側に戻ってくるかの割合を示す。従ってこの値が高い
ほど明るい反射型表示画像が得られる。通常、新聞紙の
白地部は約70%の後方散乱度があると言われている。
従来の高分子分散型からなる光散乱型液晶表示体に於い
ては、後方散乱度は高いものでも約20%前後であり、
これでは偏光板を用いたTN型液晶表示体よりも暗くな
ってしまう。この後方散乱度を高めるためには、一対の
基板間の距離を増やす、つまり表示層の厚みを増やした
り、表示層中の高分子樹脂の濃度を高めればよいが、こ
れらはいずれも、表示駆動電圧をますます高くすること
につながり、この結果、明るい白色表示を得るためには
約30ボルト以上の電圧が必要になってしまい、これで
は表示のための消費電力の増大化を招くとともに、駆動
回路ICもより高価なものとなってしまう欠点を有して
いた。
The degree of backscattering indicates the ratio of incident light which is scattered by the display layer in the light scattering state and how much of the scattered light returns to the display observer. Therefore, the higher the value, the brighter the reflection-type display image is obtained. It is generally said that the white background of newspaper has a backscattering degree of about 70%.
In a conventional polymer-dispersed light-scattering liquid crystal display, the degree of backscattering is about 20% even at a high level,
This makes the display darker than a TN type liquid crystal display using a polarizing plate. In order to increase the backscattering degree, the distance between the pair of substrates is increased, that is, the thickness of the display layer is increased, or the concentration of the polymer resin in the display layer is increased. As a result, a voltage of about 30 volts or more is required to obtain a bright white display, which leads to an increase in power consumption for display and a drive. Circuit ICs also have the disadvantage of being more expensive.

【0008】また、前述した高分子樹脂の濃度を高めた
り、表示層の厚みを増やしたりする事は、電圧印加時に
於いても、透過部の光散乱度の上昇を招き、従って、黒
色度が下がり表示コントラスト比の低下を招いていた。
Further, increasing the concentration of the polymer resin or increasing the thickness of the display layer causes an increase in the light scattering degree of the transmission portion even when a voltage is applied, and therefore, the blackness is reduced. This causes a decrease in the display contrast ratio.

【0009】この黒表示時における光散乱の大きさは、
表示層の厚み、及び高分子樹脂の濃度に比例することは
容易に理解できる。
The magnitude of light scattering at the time of black display is as follows.
It can be easily understood that it is proportional to the thickness of the display layer and the concentration of the polymer resin.

【0010】本発明は、上述した従来の高分子分散型
(PDLC型)液晶表示装置における問題点、高い光散
乱性(明るい白色地)を得るために、表示層の厚みや、
高分子樹脂の濃度を高める必要があり、そのため、高い
駆動電圧が必要とされ、消費電力の増大を招き、携帯機
器の表示装置として問題があった。
The present invention is intended to solve the above-mentioned problems in the conventional polymer-dispersion type (PDLC type) liquid crystal display device, in order to obtain a high light-scattering property (bright white background), a thickness of a display layer,
It is necessary to increase the concentration of the polymer resin, so that a high driving voltage is required, power consumption is increased, and there is a problem as a display device of a portable device.

【0011】又、黒表示時に於いても散乱度が増すた
め、表示コントラスト比が低下した。等を解決する事を
課題とし、表示層の厚みや、高分子樹脂の濃度を増やす
ことなく、よって駆動電圧も上げること無く、より明る
く、良好な白色度と表示コントラスト比を有する反射型
白黒液晶表示装置、もしくは反射型カラー液晶表示装置
を提供することを目的としている。
[0011] In addition, even during black display, the degree of scattering increases, so that the display contrast ratio decreases. Reflective black-and-white liquid crystal that is brighter and has good whiteness and display contrast ratio without increasing the thickness of the display layer or the concentration of the polymer resin, and thus without increasing the driving voltage. It is an object to provide a display device or a reflective color liquid crystal display device.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
よれば、一対の基板の間に表示層が挟持されて構成され
る液晶表示装置において、前記基板のうち少なくとも一
方の基板の前記表示層側の面には、垂直配向領域と水平
配向領域とがそれぞれ複数配置されるとともに、前記表
示層は、少なくともネマチック液晶材料と高分子樹脂と
の混合物から構成された事を特徴とする液晶表示装置で
ある。
According to the first aspect of the present invention, in a liquid crystal display device having a display layer sandwiched between a pair of substrates, at least one of the substrates has one of the substrates. A plurality of vertical alignment regions and a plurality of horizontal alignment regions are respectively arranged on the surface on the display layer side, and the display layer is made of at least a mixture of a nematic liquid crystal material and a polymer resin. A display device.

【0013】請求項2に記載の発明によれば、前記一対
の基板のうち、いずれか一方の基板上にカラーフィルタ
ー層を配した事を特徴とする請求項1に記載の液晶表示
装置である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the liquid crystal display device according to the first aspect, wherein a color filter layer is disposed on one of the pair of substrates. .

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を添付
の図面を用いて説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0015】(第1の実施の形態)図1(a)、(b)
は、本発明に係わる液晶表示装置の基本構造及び動作を
説明する断面図である。1、2はそれぞれ上、下基板か
らなる一対の基板である。3、4はそれぞれ該上、下基
板1、2上に設けられた透明電極で酸化インジウム又は
酸化錫又はそれらの混合物からなる。7a,8aは、そ
れぞれ上基板1及び下基板2上に形成された配向膜で、
液晶分子を基板1、2面に対して平行に配向させる能力
を有する水平配向膜であり、材料はポリイミド、ポリビ
ニルアルコール他各種樹脂が用いられるが、耐熱性、化
学的安定性に優れるポリイミド樹脂が好ましい。9bは
該水平配向膜8a上に部分的に形成された配向膜で液晶
分子を基板2面に対して垂直に配向させる能力を有する
垂直配向膜である。従って、基板2の表面は、液晶分子
を垂直に配向させる領域と水平に配向させる領域とが多
数混在した複数配向領域から成り立っている。40は該
上、下基板1、2間に挿入された表示層で、液晶分子4
1と高分子樹脂42との混合物から構成される。該表示
層40の形成方法は、従来例2に示された方法と同じと
考えてよく、低分子の光硬化性樹脂と上記ネマチック液
晶材との混合物を上、下基板1、2間に挿入した後、紫
外線等により光照射すれば、該低分子の光硬化性樹脂が
重合し、ポリマー化して液晶材中に分離、析出される。
(First Embodiment) FIGS. 1A and 1B
1 is a cross-sectional view illustrating a basic structure and operation of a liquid crystal display device according to the present invention. Reference numerals 1 and 2 denote a pair of substrates each including an upper substrate and a lower substrate. Reference numerals 3 and 4 denote transparent electrodes provided on the upper and lower substrates 1 and 2, respectively, which are made of indium oxide or tin oxide or a mixture thereof. 7a and 8a are alignment films formed on the upper substrate 1 and the lower substrate 2, respectively.
A horizontal alignment film capable of aligning liquid crystal molecules in parallel to the surfaces of the substrates 1 and 2. Polyimide, polyvinyl alcohol and other various resins are used as the material. Polyimide resins having excellent heat resistance and chemical stability are used. preferable. Reference numeral 9b denotes an alignment film partially formed on the horizontal alignment film 8a, which is a vertical alignment film having an ability to align liquid crystal molecules perpendicularly to the surface of the substrate 2. Therefore, the surface of the substrate 2 is composed of a plurality of alignment regions in which a number of regions for vertically aligning liquid crystal molecules and a region for horizontally aligning liquid crystal molecules are mixed. Reference numeral 40 denotes a display layer inserted between the upper and lower substrates 1 and 2, and the liquid crystal molecules 4
1 and a polymer resin 42. The method of forming the display layer 40 may be considered to be the same as the method shown in the conventional example 2, in which a mixture of a low molecular weight photocurable resin and the above nematic liquid crystal material is inserted between the upper and lower substrates 1 and 2. After that, when light is irradiated with ultraviolet light or the like, the low-molecular-weight photocurable resin is polymerized, polymerized, separated and precipitated in a liquid crystal material.

【0016】上記液晶分子41は、正の誘電異方性を有
するネマチック液晶材料が使用されている。ネマチック
液晶分子41は通常細長い棒状の分子形状をしており、
図に於いては液晶分子を細長い線で表しており、この線
の長さ方向が液晶分子の長軸方向を示している。 液晶
分子は通常、複屈折性を有する。例えば、メルク社製の
液晶材料であるBDH−BL007では一方向の屈折率
(n1)が1.82であり、他方向の屈折率(n2)が
1.53であり、その複屈折性(△n)は0.29にも
なる。
As the liquid crystal molecules 41, a nematic liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy is used. The nematic liquid crystal molecules 41 usually have an elongated rod-like molecular shape,
In the figure, the liquid crystal molecules are represented by elongated lines, and the length direction of this line indicates the major axis direction of the liquid crystal molecules. Liquid crystal molecules usually have birefringence. For example, in BDH-BL007, a liquid crystal material manufactured by Merck, the refractive index (n1) in one direction is 1.82, the refractive index (n2) in the other direction is 1.53, and the birefringence (△ n) becomes 0.29.

【0017】今、ここで、従来例2と同様に、上記、分
離、析出された高分子樹脂42の屈折率(np)と複屈
折性を示す液晶分子41の一方の屈折率(n2)とを略
一致(n2≒np、(n1>n2)))するように各々の材
料をあらかじめ選定しておけば、液晶分子41のもう一
方の屈折率(n1)と高分子樹脂42の屈折率(np)と
は異なるため、液晶分子41と高分子樹脂42との境界
面に於いては入射光13aは屈折、反射を受け、結果的
に散乱されて、一部は前方散乱光(13b)となって光
吸収体(ここでは、黒色体とする)に吸収されるが、残
りは、後方散乱光13cとなって表示装置前面に戻され
る。従って、この時の表示外観は、白色(白濁)となる
が、その明るさは後方散乱光の大きさに比例する。
Here, similarly to the conventional example 2, the refractive index (np) of the separated and precipitated polymer resin 42 and the refractive index (n2) of one of the liquid crystal molecules 41 exhibiting birefringence are obtained. Are selected in advance so that (n2 略 np, (n1> n2)) substantially agrees with each other, the other refractive index (n1) of the liquid crystal molecules 41 and the refractive index of the polymer resin 42 ( np), the incident light 13a is refracted and reflected at the interface between the liquid crystal molecules 41 and the polymer resin 42, and is scattered as a result. The light is absorbed by the light absorber (here, a black body), but the rest is returned to the front surface of the display device as backscattered light 13c. Therefore, the display appearance at this time is white (cloudy), but the brightness is proportional to the magnitude of the backscattered light.

【0018】更に、本実施の形態に於いては、図1
(a)に示すように、垂直配向領域9b上では液晶分子
41は垂直方向に配向し、水平配向領域7a,8a上で
は液晶分子41は水平方向に配向している。従って、図
1(a)に示すように、その中間の領域ではその配向方
向を急激に変えている液晶領域が存在する。従って、液
晶部内に於いて液晶分子方向の異なる領域が多数存在
し、そのことは屈折率の異なる境界面が多数存在するこ
とになり該境界面に於いては図示するように入射光14
aは屈折、反射を受け、結果的に散乱されて、そのうち
一部は前方散乱光14bとなって下部の光吸収体(ここ
では黒色体)5に達しそこで吸収されるが残りは後方散
乱光14cとなって液晶表示装置の前面に戻される。よ
って、高分子樹脂の濃度を増やす事無く、又、表示層の
厚みを増やす事無く、後方散乱光を増やす事ができ(1
3c+14c)、より明るい白色の表示外観が得られ
る。
Further, in the present embodiment, FIG.
As shown in (a), the liquid crystal molecules 41 are vertically aligned on the vertical alignment region 9b, and are horizontally aligned on the horizontal alignment regions 7a and 8a. Therefore, as shown in FIG. 1A, a liquid crystal region in which the orientation direction is sharply changed exists in the intermediate region. Therefore, there are many regions in the liquid crystal portion having different directions of liquid crystal molecules, which means that there are many interfaces having different refractive indexes, and the incident light 14 as shown in FIG.
a is refracted and reflected, and is scattered as a result, and a part of the scattered light is forward scattered light 14b and reaches the lower light absorber (here, a black body) 5 and is absorbed there, but the rest is back scattered light. 14c is returned to the front of the liquid crystal display device. Therefore, the backscattered light can be increased without increasing the concentration of the polymer resin and without increasing the thickness of the display layer (1).
3c + 14c), and a brighter white display appearance can be obtained.

【0019】ここで、より明るい表示外観を得るために
は、垂直配向領域9bと水平配向領域8aの個々の領域
の面積を小さくすればするほど表示層40内に存在する
屈折率境界面の密度が増して、後方散乱光14cが増し
明るい白色外観が得られる事は明らかであるが、製造性
を考慮すれば、個々の配向領域の径は1μm〜100μ
mが望ましい。
Here, in order to obtain a brighter display appearance, the smaller the area of each of the vertical alignment region 9b and the horizontal alignment region 8a, the smaller the density of the refractive index boundary surface existing in the display layer 40. Clearly, the backscattered light 14c increases and a bright white appearance is obtained, but in consideration of manufacturability, the diameter of each alignment region is 1 μm to 100 μm.
m is desirable.

【0020】次に、表示動作について図1(b)を用い
て説明する。図中の符号については対応する同一の部材
については共通の符号を用いており、改めて各部材の説
明は省略する。11は一つの画素に対応する電圧印加領
域(画素)で、該領域11に於いては、前述したように
液晶分子41は正の誘電異方性を持つために上、下基板
1、2面に略垂直方向に一様に配列する。従って、該電
圧印加領域11では、液晶部の屈折率は、表示前面から
見た時、一様にn2となり、液晶部内で屈折率の異なる
境界面が殆ど消失する。更に、該液晶部の屈折率は高分
子樹脂42の屈折率(np)とも略一致(n2≒np)す
るため、入射光15aは殆ど表示層40内で散乱される
事無く透過して、光吸収体5に達してそこで吸収され
る。従って、該電圧印加領域11の表示外観は黒色とな
る。
Next, the display operation will be described with reference to FIG. The same reference numerals are used for the same reference numerals in the drawings, and the description of each member is omitted. Reference numeral 11 denotes a voltage application region (pixel) corresponding to one pixel. In this region 11, since the liquid crystal molecules 41 have a positive dielectric anisotropy as described above, the upper and lower substrates 1, 2 Are arranged almost uniformly in the vertical direction. Therefore, in the voltage application region 11, the refractive index of the liquid crystal portion becomes n2 when viewed from the front of the display, and the boundary surface having a different refractive index almost disappears in the liquid crystal portion. Further, since the refractive index of the liquid crystal portion is substantially equal to the refractive index (np) of the polymer resin 42 (n2pnp), the incident light 15a is transmitted through the display layer 40 without being scattered. It reaches the absorber 5 and is absorbed there. Therefore, the display appearance of the voltage application area 11 is black.

【0021】一方、電圧無印加領域(画素)12では、
前述したように、入射光16aは、液晶部内での屈折率
境界面、及び液晶と高分子樹脂42との境界面でそれぞ
れ散乱を受けて、一部は前方散乱光16bとなって光吸
収体5に吸収されるが、残りは後方散乱光16c及び1
6dとなって表示前面に戻されるため、従来例より明る
い白色表示外観が得られる。。
On the other hand, in the no-voltage application region (pixel) 12,
As described above, the incident light 16a is scattered at the refractive index boundary surface in the liquid crystal portion and at the boundary surface between the liquid crystal and the polymer resin 42, and a part thereof becomes the forward scattered light 16b and becomes a light absorber. 5, but the rest is backscattered light 16c and 1
Since it is 6d and returned to the display front, a white display appearance brighter than the conventional example can be obtained. .

【0022】以上述べたように、本実施の形態に於いて
は、高分子樹脂42の濃度を増すことなく、又、表示層
40の厚みを増やすことなく、従って、表示駆動の電圧
も上げることなく、より明るい白色外観を持った反射型
液晶表示装置が実現できる。更に、高分子樹脂42の濃
度や表示層の厚みも増やしていないため、電圧印加領域
(画素)11における光散乱の増加もなく、従来と変わ
らぬ黒色外観が得られるため、表示コントラスト比はさ
らに向上できる。又、別の観点から見れば、高分子樹脂
42の濃度を下げても従来と同様の白色外観が得られる
ため、よりコントラスト比の高い表示が実現できること
も容易に理解できる。
As described above, in the present embodiment, it is necessary to increase the display driving voltage without increasing the concentration of the polymer resin 42 or the thickness of the display layer 40. Thus, a reflective liquid crystal display device having a brighter white appearance can be realized. Further, since the concentration of the polymer resin 42 and the thickness of the display layer are not increased, light scattering in the voltage application region (pixel) 11 is not increased, and a black appearance as in the related art is obtained. Can be improved. From another point of view, even if the concentration of the polymer resin 42 is reduced, a white appearance similar to that of the related art can be obtained, so that it is easily understood that a display with a higher contrast ratio can be realized.

【0023】以上の通り、本実施の形態に依れば、表示
駆動電圧を上げる事無く、表示コントラスト比が高く、
明るい表示外観を持った液晶表示装置が提供できるとと
もに、それを用いた低電力で見易い携帯電子機器が実現
できる。
As described above, according to the present embodiment, the display contrast ratio is high without increasing the display drive voltage,
A liquid crystal display device having a bright display appearance can be provided, and a low-power, easy-to-read portable electronic device using the liquid crystal display device can be realized.

【0024】次に、上述した垂直配向領域9bと水平配
向領域8aとが多数混在する複数配向処理方法を図2
(a),(b)により説明する。2は下基板、4は透明
電極である。前述したように図1で示された部材と共通
の部材については符号も共通化させてある。まず、図2
(a)に示すように、水平配向材料をロールコート法、
スピンコート法、又はオフセット印刷法等により下基板
2/透明電極4面上に一様にコートし熱処理を施して一
様な水平配向膜8aを得る。この工程は現在の液晶表示
体の製造工程と共通する。次に、図2(b)に示すよう
に垂直配向材料をオフセット印刷法によりパターン化さ
れた版から一旦ローラ50上に転写し、それを更に下基
板2側の面上に再転写させ熱処理を加えればパターン化
された一様な垂直配向膜9bが得られる。垂直配向材料
としては、例えば日本合成ゴム社製のJALS−204
がある。ここで述べたオフセット印刷法は樹脂材を高精
細パターンで印刷する方法として適しており、約10μ
m径のパターン印刷迄対応できる。それ以上の高精細パ
ターニングにはフォトリソグラフィー法が適している。
この方法は図示していないが、一様な水平配向膜を形成
するまでは前述と同様である。その後、その上に垂直配
向膜を一様に印刷、焼成した後、その上に更にフォトレ
ジストを印刷、乾燥し、所望のパターンを持ったフォト
マスクを載せて露光、現像した後、該フォトレジストの
存在しない部分の垂直配向膜を溶剤で溶解除去すれば、
更に細かいパターンをもった複数配向膜が形成できる。
Next, a multiple alignment processing method in which a large number of the vertical alignment regions 9b and the horizontal alignment regions 8a are mixed will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to (a) and (b). 2 is a lower substrate and 4 is a transparent electrode. As described above, the same reference numerals are used for members common to those shown in FIG. First, FIG.
As shown in (a), the horizontal alignment material is roll-coated,
The lower substrate 2 / transparent electrode 4 is uniformly coated on the surface of the lower substrate 2 / transparent electrode 4 by a spin coating method, an offset printing method or the like, and a heat treatment is performed to obtain a uniform horizontal alignment film 8a. This step is common to the current liquid crystal display manufacturing steps. Next, as shown in FIG. 2B, the vertical alignment material is temporarily transferred from the plate patterned by the offset printing method onto the roller 50, and is further retransferred onto the surface on the lower substrate 2 side, and heat treatment is performed. If it is added, a patterned uniform vertical alignment film 9b is obtained. As the vertical alignment material, for example, JALS-204 manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.
There is. The offset printing method described here is suitable as a method for printing a resin material in a high-definition pattern.
It can handle up to m diameter pattern printing. Photolithography is suitable for higher definition patterning.
Although this method is not shown, it is the same as described above until a uniform horizontal alignment film is formed. After that, a vertical alignment film is uniformly printed and baked thereon, and then a photoresist is further printed and dried thereon, and a photomask having a desired pattern is placed thereon and exposed and developed. By dissolving and removing the vertical alignment film in the portion where no
A multiple alignment film having a finer pattern can be formed.

【0025】以上の方法により所望のパターンをもった
複数配向膜が可能となるため、前述した光散乱度を自由
にコントロールできる光散乱型液晶表示装置が実現でき
る。
Since a plurality of alignment films having a desired pattern can be formed by the above-described method, the light scattering type liquid crystal display device capable of freely controlling the light scattering degree can be realized.

【0026】上述した方法では、水平配向をより確実に
得るために、水平配向膜7a,8aを形成したが、通
常、ガラス表面は液晶分子を水平に並べる性質が備わっ
ている。従って、上、下基板1、2にガラスを用いた場
合には、水平配向膜7a,8aを省いても、所期の目的
は達成できる。
In the above-described method, the horizontal alignment films 7a and 8a are formed in order to obtain the horizontal alignment more reliably. Usually, however, the glass surface has the property of aligning liquid crystal molecules horizontally. Therefore, when glass is used for the upper and lower substrates 1 and 2, the intended purpose can be achieved even if the horizontal alignment films 7a and 8a are omitted.

【0027】又、図1に於いては、水平、及び垂直配向
領域が複数混在する複数配向処理を下基板2上にのみ施
したが、上、下、双方の基板上に施せば、更に、表示層
40中の屈折率の境界面の密度が上がり、より白色の表
示外観が明るくなり好ましい。
Further, in FIG. 1, a plurality of alignment processes in which a plurality of horizontal and vertical alignment regions are mixed are performed only on the lower substrate 2. However, if the processes are performed on both the upper, lower, and both substrates, This is preferable because the density of the boundary surface of the refractive index in the display layer 40 increases and the white display appearance becomes bright.

【0028】(第2の実施形態)図3は、本発明の2番
目の実施の形態を示す反射型のカラー液晶表示装置の断
面図である。本実施形態に於いては、前述した第1の実
施形態で示した光散乱型の液晶表示装置を基本に置いて
いるが、ここでは該液晶表示装置の最下面に第1の実施
形態で使用した光吸収体に代えて鏡面反射体19を用い
ている。それに加えて上基板1側に赤色20a、緑色2
0b、青色20cの各カラーフィルター層を追加して全
体として反射型カラー液晶表示装置を提供するものであ
る。図3においても以前の図面と共通する部材には同じ
符号を用いているため、再度の説明は省略する。
(Second Embodiment) FIG. 3 is a sectional view of a reflective type color liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the light scattering type liquid crystal display device shown in the above-described first embodiment is basically used, but here, the lowermost surface of the liquid crystal display device is used in the first embodiment. A specular reflector 19 is used in place of the light absorber described above. In addition, red 20a and green 2
The present invention provides a reflective color liquid crystal display device as a whole by adding each color filter layer of Ob and blue 20c. In FIG. 3, the same reference numerals are used for members common to those in the previous drawings, and a description thereof will not be repeated.

【0029】7a,7bはそれぞれ水平配向膜、及び垂
直配向膜で、上基板1の内面上は図示するように水平配
向部と垂直配向部が各々微少領域をもって多数混在する
複数配向処理が施されている。また、下基板2側には水
平配向膜8aが形成されているが、この代わりに垂直配
向膜又は水平/垂直の複数配向膜を用いても勿論、本発
明の効果は達成できる。又、表示層40も第1の実施形
態と同様、複屈折性が大きく、正の誘電異方性をもつネ
マチック液晶41と高分子樹脂42との混合物から構成
される。従って、電圧印加領域(画素)11と電圧無印
加領域(画素)12での表示層40の挙動も第1の実施
形態で述べたと同様になり、電圧無印加領域(画素)1
2に入射した光17aは、青色のカラーフィルター層2
0cにより青色光となって表示層40に達し、液晶内部
の屈折率境界面及び液晶41と高分子樹脂42との境界
面でそれぞれ光散乱を受け一部は前方散乱光となって鏡
面反射体19に達し、そこで反射され再び表示層40を
通り更に青色カラーフィルター層20cを通過して青色
の散乱反射光17bとなって表示観察者の目に入る。そ
して、同様に液晶内部の屈折率境界面及び液晶41と高
分子樹脂42との境界面で生じた後方散乱光17cもや
はり再度青色カラーフィルター層20cを通って青色光
となって表示観察者の目に入る。従って、本実施形態に
於いては、上述したように最下面に鏡面反射体19を用
い、前方散乱光も反射させて有効に表示前面側に戻して
いるため、より明るい反射型液晶表示装置となる。特
に、本実施形態のようにカラーフィルター層(20a、
20b、20c)を用いた場合には該カラーフィルター
層により入射光のうち60〜70%が吸収されてしまう
ため、残された入射光を有効に利用することが明るい反
射型の液晶表示装置実現のためにも重要になるが、上述
したように本実施形態では該鏡面反射体19を用いた方
が、前方散乱光も有効に反射光として利用できるため、
より好ましい。このようにして他の画素に於いても電圧
無印加時に於いては各画素に対応したカターフィルター
の色の明るい散乱光による表示外観が得られる。
Numerals 7a and 7b denote a horizontal alignment film and a vertical alignment film, respectively. On the inner surface of the upper substrate 1, a plurality of horizontal alignment portions and vertical alignment portions are subjected to a plurality of alignment treatments as shown in FIG. ing. Although the horizontal alignment film 8a is formed on the lower substrate 2 side, the effect of the present invention can be achieved by using a vertical alignment film or a plurality of horizontal / vertical alignment films instead. The display layer 40 is also made of a mixture of a nematic liquid crystal 41 having high birefringence and a positive dielectric anisotropy, and a polymer resin 42, similarly to the first embodiment. Accordingly, the behavior of the display layer 40 in the voltage application region (pixel) 11 and the voltage non-application region (pixel) 12 is the same as described in the first embodiment, and the voltage non-application region (pixel) 1
Light 17a incident on the blue color filter layer 2
0c, the light becomes blue light and reaches the display layer 40. The light is scattered at the boundary between the refractive index inside the liquid crystal and the boundary between the liquid crystal 41 and the polymer resin 42. 19, the light is reflected there, passes through the display layer 40 again, further passes through the blue color filter layer 20c, becomes blue scattered reflected light 17b, and enters the display observer's eyes. Similarly, the backscattered light 17c generated at the boundary between the refractive index inside the liquid crystal and the boundary between the liquid crystal 41 and the polymer resin 42 again passes through the blue color filter layer 20c to become blue light, and becomes a blue light for the display observer. Get into my eyes. Therefore, in the present embodiment, as described above, the specular reflector 19 is used on the lowermost surface, and forward scattered light is also reflected and effectively returned to the display front side. Become. In particular, the color filter layer (20a,
20b, 20c), 60-70% of the incident light is absorbed by the color filter layer, so that it is possible to use the remaining incident light effectively to realize a bright reflective liquid crystal display device. However, as described above, in the present embodiment, the use of the specular reflector 19 makes it possible to effectively use forward scattered light as reflected light.
More preferred. In this way, even when no voltage is applied to other pixels, a display appearance can be obtained by bright scattered light of the color of the cutter filter corresponding to each pixel.

【0030】一方、電圧印加領域(画素)11に入射し
た光18aは緑色のカラーフィルター層20bを通り緑
色光となって表示層40に入るが、ここでは、前述した
ように、液晶内部、及び液晶と高分子樹脂との境界面で
は屈折率の異なる界面が殆ど存在しないため、光散乱を
受けずにそのまま鏡面反射体19に達し、そこで正反射
されてそのまま表示観察者の目に到達する(18b)。
この時、表示観察者の目には、入射光18aの入射方向
の物体が映って見えるが、今この物体が黒色の場合には
該電圧印加領域(画素)11の表示外観は黒色となる。
このようにして本実施形態に於いては、表示層40の厚
みを増やす事無く、また高分子樹脂42の濃度を上げる
事無く、よって、駆動電圧を上げる事無く、光散乱性が
高く明るい反射型のカラー液晶表示装置が実現できる。
更に、本実施の形態に於いては、鏡面反射体19を用い
てより明るい反射型のカラー液晶表示装置を提供してい
る。また、本実施例で用いた鏡面反射体19の代わりに
第1の実施形態で用いた光吸収板5を用いても本発明の
効果である低電圧、低消費電力で表示コントラスト比が
高く明るい反射型カラー液晶表示装置が得られる事は明
らかである。これらは全て前述した、本発明による、複
数配向処理により、電圧を上げること無く光散乱性を向
上させた液晶表示方式に依っている。
On the other hand, the light 18a incident on the voltage application region (pixel) 11 passes through the green color filter layer 20b to become green light and enters the display layer 40. Here, as described above, the inside of the liquid crystal and the Since there is almost no interface having a different refractive index at the interface between the liquid crystal and the polymer resin, the light reaches the specular reflector 19 as it is without being scattered by light, and is specularly reflected there and directly reaches the eyes of the display observer ( 18b).
At this time, the display observer sees an object in the incident direction of the incident light 18a. If the object is black, the display appearance of the voltage application region (pixel) 11 is black.
Thus, in the present embodiment, the light scattering property is high and the light reflection is high without increasing the thickness of the display layer 40, without increasing the concentration of the polymer resin 42, and without increasing the driving voltage. Type color liquid crystal display device can be realized.
Further, in the present embodiment, a brighter reflective color liquid crystal display device using the specular reflector 19 is provided. Further, even if the light absorbing plate 5 used in the first embodiment is used instead of the specular reflector 19 used in the present embodiment, the display contrast ratio is high and bright with low voltage and low power consumption, which are the effects of the present invention. Obviously, a reflection type color liquid crystal display device can be obtained. These all depend on the above-described liquid crystal display system in which the light scattering property is improved without increasing the voltage by the multiple alignment treatment according to the present invention.

【0031】又、前述した第1の実施形態に於いて、光
吸収体5の代わりに、第2の実施形態で用いた鏡面反射
体を用いれば更に明るい白色地を持った反射型液晶表示
装置となることは勿論である。但し、この場合、表示観
察者から見て該鏡面反射体の正反射方向に映る物体の色
をより黒色に近いものにする配慮が必要となる。
In the first embodiment, if the specular reflector used in the second embodiment is used instead of the light absorber 5, a reflective liquid crystal display device having a brighter white background. Needless to say, However, in this case, care must be taken to make the color of the object reflected in the specular reflection direction of the specular reflector closer to black as viewed from the display observer.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上、本発明によれば、従来技術である
高分子分散型(PDLC型)液晶表示装置に比べ、表示
駆動電圧、消費電力を上げる事無く、光散乱性を向上さ
せ、より明るく、表示コントラスト比の高い表示外観を
有する反射型液晶表示装置が実現できる。更に、カラー
フィルターと組み合わせる事により、明るい反射型カラ
ー液晶表示装置が得られるとともの、それを用いて、低
電力で見易い表示を持った携帯型電子機器が実現でき
る。
As described above, according to the present invention, the light scattering property can be improved without increasing the display driving voltage and power consumption as compared with the prior art polymer dispersion type (PDLC type) liquid crystal display device. A reflective liquid crystal display device that is bright and has a display appearance with a high display contrast ratio can be realized. Further, by combining with a color filter, a bright reflective color liquid crystal display device can be obtained, and a portable electronic device having a low-power and easy-to-read display can be realized using the same.

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

【図1】第1の実施形態の液晶表示装置の断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display device according to a first embodiment.

【図2】本発明で用いる複数配向処理の製造工程の断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a manufacturing process of a multiple orientation process used in the present invention.

【図3】第2の実施形態の液晶表示装置の断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・上基板 2・・・下基板 3、4・・・透明電極 7a,8a・・・水平配向膜 9b・・・垂直配向膜 5・・・光吸収板 40・・・表示層 41・・・ネマチック液晶分子 42・・・高分子樹脂 13a,14a,15a,16a・・・入射光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Upper substrate 2 ... Lower substrate 3, 4 ... Transparent electrode 7a, 8a ... Horizontal alignment film 9b ... Vertical alignment film 5 ... Light absorption plate 40 ... Display layer 41 ... Nematic liquid crystal molecules 42 ... Polymer resin 13a, 14a, 15a, 16a ... Incident light

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の基板の間に表示層が挟持されて構
成される液晶表示装置において、 前記基板のうち少なくとも一方の基板の前記表示層側の
面には、垂直配向領域と水平配向領域とがそれぞれ複数
配置されるとともに、 前記表示層は、少なくともネマチック液晶材料と高分子
樹脂との混合物から構成された事を特徴とする液晶表示
装置。
1. A liquid crystal display device having a display layer sandwiched between a pair of substrates, wherein at least one of the substrates has a vertical alignment region and a horizontal alignment region on a surface on the display layer side. And a display layer is composed of at least a mixture of a nematic liquid crystal material and a polymer resin.
【請求項2】 前記一対の基板のうち、いずれか一方の
基板上にカラーフィルター層を配した事を特徴とする請
求項1に記載の液晶表示装置。
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a color filter layer is provided on one of the pair of substrates.
JP13009597A 1997-05-20 1997-05-20 Liquid crystal display device Withdrawn JPH10319404A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101157977B1 (en) 2005-11-29 2012-06-25 엘지디스플레이 주식회사 Method of Fabricating Liquid Crystal Display Panel

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