JPH05323287A - Liquid crystal display element - Google Patents
Liquid crystal display elementInfo
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- JPH05323287A JPH05323287A JP12717092A JP12717092A JPH05323287A JP H05323287 A JPH05323287 A JP H05323287A JP 12717092 A JP12717092 A JP 12717092A JP 12717092 A JP12717092 A JP 12717092A JP H05323287 A JPH05323287 A JP H05323287A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子に関わり、
特に耐久性が高く、電気光学特性の安定した透過散乱型
の液晶表示素子の構造に関するものである。The present invention relates to a liquid crystal display device,
In particular, the present invention relates to a structure of a transmission / scattering type liquid crystal display element having high durability and stable electro-optical characteristics.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の液晶表示素子は、液晶層を2枚の
透明電極付きガラス基板により挟持し、さらにガラス基
板の両外側に偏光板を配してなる、いわゆるTN(ツイ
ストネマティック)方式が主に使用されてきた。2. Description of the Related Art A conventional liquid crystal display element is of a so-called TN (twisted nematic) type in which a liquid crystal layer is sandwiched between two glass substrates with transparent electrodes and polarizing plates are arranged on both outer sides of the glass substrates. It has been used mainly.
【0003】しかしながら、このような液晶表示素子
は、偏光板を有するため素子の明るさが充分ではなく、
開口率が100%と仮定しても、約40%の透過率しか得ら
れないという欠点があった。また、表示素子の視角も充
分ではなく、左右上下共、例えば、50度を超える方向か
ら見るとコントラストが低下し、視認性が悪化するとい
う欠点があった。However, since such a liquid crystal display device has a polarizing plate, the brightness of the device is not sufficient.
Even if the aperture ratio is assumed to be 100%, there is a drawback that only a transmittance of about 40% can be obtained. Further, the viewing angle of the display element is not sufficient, and there is a drawback that the contrast is lowered and the visibility is deteriorated when viewed from the left, right, top and bottom, for example, from a direction exceeding 50 degrees.
【0004】このようなTN方式液晶表示素子に対し
て、偏光板が不要で、電気的に液晶の見かけの複屈折率
を制御し、白濁状態または透明状態を作り出す方式が提
案されている。For such a TN type liquid crystal display element, there has been proposed a method which does not require a polarizing plate and electrically controls the apparent birefringence of the liquid crystal to create a cloudy state or a transparent state.
【0005】この方式の第一のタイプは、液晶分子の常
光屈折率と透明性固体物質の屈折率を一致させておき、
電圧が印加して液晶分子の配向が揃ったときには透明状
態になり、電圧が無印加のときには、液晶分子の配向の
乱れにより白濁不透明状態になることを利用しているも
のである。In the first type of this system, the ordinary refractive index of liquid crystal molecules and the refractive index of the transparent solid substance are matched,
It utilizes the fact that when a voltage is applied and the alignment of the liquid crystal molecules is aligned, the liquid crystal molecules become transparent, and when no voltage is applied, the liquid crystal molecules become disordered and the liquid crystal molecules become clouded and opaque.
【0006】この方式の代表的な例は、NCAPまたは
PDLCといわれる方式で、カプセル型液晶微小滴をポ
リマー中に分散させる方法である。この方法は、カプセ
ル型液晶微小滴が、ポリマー中に完全に独立して封入さ
れているために、流動することがなく、フィルム化が可
能であり、耐久性も比較的安定なため、大画面の表示素
子も簡単に製造できるものである(特開昭58-501631号
公報などに記載)。[0006] A typical example of this method is a method called NCAP or PDLC, which is a method of dispersing capsule type liquid crystal microdroplets in a polymer. In this method, the capsule-type liquid crystal microdroplets are completely and independently enclosed in the polymer, so they do not flow and can be formed into a film, and the durability is relatively stable, so that a large screen is possible. The display element can be easily manufactured (described in JP-A-58-501631).
【0007】また、第二のタイプは、PNLCといわれ
るもので、アクリル系またはエポキシ系紫外線硬化樹脂
などの未硬化樹脂と液晶材料を溶解させたものに、紫外
線を照射することにより、硬化反応の進行に伴って、樹
脂が液晶の連続相の中に3次元ネットワーク状に広がる
構造を有するものである(特開平1-198725号公報な
ど)。The second type is called PNLC, which cures a curing reaction by irradiating ultraviolet rays to a solution obtained by dissolving an uncured resin such as an acrylic or epoxy ultraviolet curable resin and a liquid crystal material. As the resin progresses, the resin has a structure in which it spreads in a continuous phase of liquid crystal in a three-dimensional network form (JP-A-1-198725, etc.).
【0008】第二のタイプは、液晶層中の液晶の成分が
60%以上と高く連続相を形成しているため、ポリマーに
よる電圧降下の影響がないために、駆動電圧の低電圧化
が可能である。また、この方法は、液晶の屈折率とポリ
マーの屈折率を近似させなくとも、電圧印加により充分
な透明性を達成できるため、液晶材料やポリマー材料の
選択の幅が広いという長所があるため、ディスプレイ用
としては主流となりつつある。In the second type, the liquid crystal component in the liquid crystal layer is
Since the continuous phase is as high as 60% or more, there is no influence of the voltage drop due to the polymer, so that the driving voltage can be lowered. In addition, this method has an advantage that a wide range of liquid crystal materials and polymer materials can be selected because sufficient transparency can be achieved by applying a voltage without approximating the refractive index of the liquid crystal and the refractive index of the polymer. It is becoming mainstream for displays.
【0009】しかしながら、これらの方式では、カプセ
ル径やネットワークの空隙のコントロールが困難であ
り、カプセル径やネットワークの空隙が素子毎にばらつ
いてしまい、駆動電圧や光学特性がばらついてしまうと
いう問題がある。また、第二の方法では、相分離に紫外
線を用いるため、TFT型セルでは紫外線で分解した液
晶分子または未反応モノマーによる電圧保持率の低下
や、耐久性の劣化などの問題があった。However, these methods have a problem that it is difficult to control the capsule diameter and the voids of the network, and the capsule diameter and the voids of the network vary from element to element, resulting in variations in driving voltage and optical characteristics. .. Further, in the second method, since ultraviolet rays are used for phase separation, there is a problem in the TFT type cell that the liquid crystal molecules decomposed by ultraviolet rays or unreacted monomers lower the voltage holding ratio and deteriorate the durability.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの従
来技術の有していた問題点を解決するものであり、電気
光学特性のばらつきのない、耐久性のある優れた液晶表
示素子を提供することを目的としたものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the problems of these conventional techniques, and provides an excellent liquid crystal display element having no variations in electro-optical characteristics and having durability. The purpose is to do.
【0011】[0011]
【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、少なくとも一方が透明
性を有する2枚の電極基板と、この間に挟持された液晶
層を有し、前記液晶層が正の誘電率異方性を有する液晶
材料と、透明性固体物質からなる液晶表示素子におい
て、前記透明性固体物質の平均径がセルギャップの1/2
以下の径であることを特徴とする液晶表示素子を供給す
るものである。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has two electrode substrates, at least one of which is transparent, and a liquid crystal layer sandwiched therebetween. In a liquid crystal display device comprising a liquid crystal material in which the liquid crystal layer has a positive dielectric anisotropy and a transparent solid substance, the average diameter of the transparent solid substance is 1/2 of the cell gap.
A liquid crystal display device having the following diameter is provided.
【0012】使用される基板は、ガラス、金属、セラミ
ック、プラスチックなどであるが、2枚の基板を、間隔
保持用のスペーサを介在させて、対向して液晶表示素子
を構成するときには、2枚の間にある液晶層を外部から
視覚できるように、少なくとも一方が透明性を有するも
のでなくてはならない。The substrate used is glass, metal, ceramic, plastic or the like, but when two substrates are opposed to each other to form a liquid crystal display element with a spacer for holding a gap therebetween, two substrates are used. At least one of them must be transparent so that the liquid crystal layer between them can be seen from the outside.
【0013】液晶材料は、1種あるいは2種以上の液晶混
合物で、正の誘電率異方性を有するものならば良く、ネ
マチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶
が好ましい。また、液晶材料中に、電圧無印加時の白濁
散乱状態の遮蔽性を補うために、2色性色素材料を用い
ることもできる。本発明では、紫外線による硬化工程を
含まないので、紫外線照射による2色性色素材料の分解
は起こらない。The liquid crystal material may be one kind or a mixture of two or more kinds of liquid crystals and has a positive dielectric anisotropy, and nematic liquid crystals, smectic liquid crystals and cholesteric liquid crystals are preferable. In addition, a dichroic dye material can be used in the liquid crystal material in order to supplement the shielding property of the cloudy scattering state when no voltage is applied. In the present invention, since the curing step by ultraviolet rays is not included, the dichroic dye material is not decomposed by ultraviolet ray irradiation.
【0014】透明性固体物質は、ガラス、セラミック、
無機物結晶、プラスチックなどほぼ透明性を有するもの
であればよい。ただし、透明性固体物質の屈折率と液晶
材料の常光屈折率とを一致させることが必要である。こ
れにより、透明性固体物質の屈折率と液晶材料の屈折率
が一致したときに光が通過し、一致しないときに光が白
濁散乱することになる。Transparent solid materials include glass, ceramics,
Inorganic crystals, plastics, and other almost transparent materials may be used. However, it is necessary to match the refractive index of the transparent solid substance with the ordinary refractive index of the liquid crystal material. As a result, when the refractive index of the transparent solid substance and the refractive index of the liquid crystal material match, the light passes, and when they do not match, the light is clouded and scattered.
【0015】このような構成の液晶表示素子では、電圧
を印加していないときは、配列していない液晶材料と固
体物質の屈折率の違いにより散乱状態(白濁状態)を示
し、電圧を印加したときには、液晶材料が配列し、液晶
材料の常光屈折率と固体物質の屈折率が一致することに
より透明状態を示すので、可逆的な調光機能を持ったも
のが得られる。また、透明性固体物質の屈折率と液晶材
料の常光屈折率とを完全に一致させることは必要ではな
く、屈折率の差を0.10程度以下にしておけば、光はほぼ
透過するようになる。In the liquid crystal display device having such a structure, when a voltage is not applied, a scattering state (white turbid state) is exhibited due to a difference in refractive index between the liquid crystal material and the solid substance which are not aligned, and a voltage is applied. In some cases, the liquid crystal material is aligned and the ordinary state refractive index of the liquid crystal material and the refractive index of the solid substance are matched to each other to show a transparent state, so that a reversible dimming function can be obtained. Further, it is not necessary to completely match the refractive index of the transparent solid substance and the ordinary light refractive index of the liquid crystal material, and if the difference in refractive index is set to about 0.10 or less, light will be almost transmitted.
【0016】透明性固体物質の形状は、球、不定径粒状
またはチューブ状のファイバーがよい。また、透明性固
体物質の平均径は、電圧無印加時の白濁散乱状態の散乱
性をよくするため、粒子の間隙またはチューブ状場合は
内径が1μm前後となるように設定する必要がある。The shape of the transparent solid substance is preferably spherical, indeterminate-diameter granular or tubular fiber. Further, the average diameter of the transparent solid substance needs to be set so that the inner diameter is about 1 μm in the case of a gap between particles or a tubular shape in order to improve the scattering property in the cloudy scattering state when no voltage is applied.
【0017】さらに、透明性固体物質どうしは、液晶表
示素子内に堅固に支持されるように接着剤で接着されて
いる方が耐振性を考慮したときは好ましい。Further, it is preferable that the transparent solid substances are adhered to each other with an adhesive so as to be firmly supported in the liquid crystal display device in consideration of vibration resistance.
【0018】[0018]
【作用】上記手段によれば、熱や紫外線のような液晶材
料の耐久性を損なわせるような手段を用いなくとも、常
に安定したサイズの液晶が充填する間隙部(ドメイン)
を形成でき、電圧印加時には良好な透明状態を、電圧無
印加時には白濁散乱状態を示す液晶表示素子が実現でき
る。According to the above-mentioned means, a gap (domain) filled with liquid crystal of a stable size is always provided without using a means such as heat or ultraviolet rays which impairs the durability of the liquid crystal material.
It is possible to realize a liquid crystal display element which can form a transparent state when a voltage is applied and which exhibits a cloudy scattering state when no voltage is applied.
【0019】[0019]
【実施例】以下、図面を用いながら本発明の一実施例を
詳細に説明する。尚、以下の(図1)はこの発明が理解
しやすいように概略的に示してあるにすぎず、カラーフ
ィルター、薄膜トランジスタなどは省略して示してあ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the following (FIG. 1) is only shown schematically for easy understanding of the present invention, and a color filter, a thin film transistor and the like are omitted.
【0020】(図1)は本発明による液晶表示パネルの
断面図である。透明電極3、4を有する透明ガラス基板
1、2の間に、スペーサー7を介して液晶材料8およびチュ
ーブ状の透明性固体物質9が分散して存在しており、液
晶層を外界から遮断するために、シール材5、6が存在す
る。また、駆動回路10は、前記透明電極3、4に接続され
る。FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display panel according to the present invention. Transparent glass substrate having transparent electrodes 3 and 4
The liquid crystal material 8 and the tube-shaped transparent solid substance 9 are dispersed between the 1 and 2 via the spacer 7, and the sealing materials 5 and 6 are present to shield the liquid crystal layer from the outside. To do. Further, the drive circuit 10 is connected to the transparent electrodes 3 and 4.
【0021】(図1)において、前記チューブ状の透明
性固体物質9の屈折率と液晶材料8の常光屈折率とを一致
させると、電圧印加時には、液晶分子が電界に揃って配
列するため、透明性固体物質の屈折率と液晶材料の屈折
率が一致し、光が通過して透明状態になる。In FIG. 1, when the refractive index of the tube-shaped transparent solid substance 9 and the ordinary refractive index of the liquid crystal material 8 are matched, the liquid crystal molecules are aligned in an electric field when a voltage is applied. The refractive index of the transparent solid substance and the refractive index of the liquid crystal material are the same, and light passes therethrough to become a transparent state.
【0022】一方、電圧無印加時には、液晶分子はチュ
ーブ状の透明性固体物質9の内部の中空部または外側の
壁面に沿って配列するため、透明性固体物質の屈折率と
液晶材料の屈折率との間に屈折率差が生じ、白濁散乱す
ることになる。On the other hand, when no voltage is applied, the liquid crystal molecules are arranged along the inner hollow portion or the outer wall surface of the tube-shaped transparent solid substance 9. Therefore, the refractive index of the transparent solid substance and the refractive index of the liquid crystal material are A difference in refractive index is generated between and, resulting in white turbid scattering.
【0023】使用するチューブ状の透明性固体物質9の
直径は、可視光の散乱性の関係上、0.1μmから5μmの
範囲であれば、何等制限を受けるものではないが、特に
実用に供されるべきチューブ状の透明性固体物質は、直
径0.5μmから2μmの範囲であることが好ましい。ま
た、前記チューブ状の透明性固体物質の長さには一切制
限はない。The diameter of the tube-shaped transparent solid substance 9 used is not particularly limited as long as it is in the range of 0.1 μm to 5 μm in view of the scattering property of visible light, but it is particularly provided for practical use. The tubular transparent solid material to be used preferably has a diameter in the range from 0.5 μm to 2 μm. In addition, there is no limitation on the length of the tube-shaped transparent solid substance.
【0024】このように構成した液晶表示素子では、前
記チューブ状の透明性固体物質9の内部の中空部の径お
よび透明性固体物質間の間隙部のサイズが安定して得ら
れるため、安定した電気光学特性を得ることができる。
さらに、このような間隙部を生成させるために熱や紫外
線を使用しないので、液晶分子または未反応モノマーが
分解することがなく、TFT形液晶表示素子では高い電
圧保持率が期待でき、また耐久性の優れた液晶表示素子
を実現できる。In the liquid crystal display device constructed as described above, the diameter of the hollow portion inside the tube-shaped transparent solid substance 9 and the size of the gap between the transparent solid substances can be stably obtained, and thus stable. Electro-optical characteristics can be obtained.
Furthermore, since heat and ultraviolet rays are not used to generate such gaps, liquid crystal molecules or unreacted monomers are not decomposed, and a high voltage holding ratio can be expected in the TFT type liquid crystal display device, and durability is also improved. It is possible to realize an excellent liquid crystal display element.
【0025】[0025]
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているた
め、以下に記載するような効果を有する。Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects.
【0026】(1)液晶が充填される間隙部の形成に、熱
や紫外線を必要としないため、液晶分子や未反応モノマ
ー、オリゴマー、および硬化ポリマーなどが分解するこ
とがないので耐久性に優れている。特に、耐熱性の向上
に効果がある。(1) Since heat and ultraviolet rays are not required to form the gap filled with the liquid crystal, liquid crystal molecules, unreacted monomers, oligomers, cured polymers, etc. are not decomposed, so that they are excellent in durability. ing. In particular, it is effective in improving heat resistance.
【0027】(2)熱や紫外線を必要としないため、液晶
分子や未反応モノマー、オリゴマー、および硬化ポリマ
ーなどが分解してイオン性の分解生成物を生じないた
め、TFT形液晶表示素子では高い電圧保持率のものが
得られる。(2) Since it does not require heat or ultraviolet rays, liquid crystal molecules, unreacted monomers, oligomers, cured polymers, etc. are not decomposed to generate ionic decomposition products, and therefore are high in a TFT type liquid crystal display device. A voltage holding ratio is obtained.
【0028】(3)液晶が充填される間隙部のサイズが一
定のため、駆動電圧、コントラスト、応答速度、温度特
性などが一定の液晶表示素子が実現できる。また、同様
の理由により、むらの少ない液晶表示素子が得られる。(3) Since the size of the gap filled with the liquid crystal is constant, a liquid crystal display device having a constant drive voltage, contrast, response speed, temperature characteristics, etc. can be realized. Further, for the same reason, a liquid crystal display device with less unevenness can be obtained.
【0029】(4)液晶材料と透明性固体物質間の濡れ性
を低くできるので、従来より低駆動電圧の液晶表示素子
が得られる。(4) Since the wettability between the liquid crystal material and the transparent solid substance can be lowered, a liquid crystal display device having a lower driving voltage than that of the conventional one can be obtained.
【0030】(5)液晶層の構造(液晶が充填される間隙
部)が液晶材料と固体物質の構成材料に依存しないた
め、液晶が充填される間隙部のサイズなどのセルパラメ
ータを自由に変えて最適な構造を見つけやすい。(5) Since the structure of the liquid crystal layer (the gap filled with the liquid crystal) does not depend on the liquid crystal material and the constituent material of the solid substance, the cell parameters such as the size of the gap filled with the liquid crystal can be freely changed. And easy to find the optimum structure.
【図1】本発明の一実施例の液晶表示素子の断面図FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display element according to an embodiment of the present invention.
1、2 透明基板 3、4 透明電極 5、6 シール材 7 スペーサ材 8 液晶材料 9 透明性固体物質 1, 2 Transparent substrate 3, 4 Transparent electrode 5, 6 Sealing material 7 Spacer material 8 Liquid crystal material 9 Transparent solid substance
Claims (2)
極基板と、この間に挟持された液晶層を有し、前記液晶
層が正の誘電率異方性を有する液晶材料と、透明性固体
物質からなる液晶表示素子において、前記透明性固体物
質の平均径がセルギャップの1/2以下の径であることを
特徴とする液晶表示素子。1. A liquid crystal material having two electrode substrates, at least one of which is transparent, and a liquid crystal layer sandwiched therebetween, wherein the liquid crystal layer has a positive dielectric anisotropy, and a transparent solid. A liquid crystal display element made of a substance, wherein the average diameter of the transparent solid substance is not more than ½ of the cell gap.
であることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the transparent solid substance has a hollow tubular shape inside.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12717092A JPH05323287A (en) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | Liquid crystal display element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12717092A JPH05323287A (en) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | Liquid crystal display element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05323287A true JPH05323287A (en) | 1993-12-07 |
Family
ID=14953400
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12717092A Pending JPH05323287A (en) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | Liquid crystal display element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05323287A (en) |
-
1992
- 1992-05-20 JP JP12717092A patent/JPH05323287A/en active Pending
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