JP2543682B2 - Liquid crystal electro-optical device - Google Patents
Liquid crystal electro-optical deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶を用いた散乱型液晶表示装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a scattering type liquid crystal display device using liquid crystal.
従来の液晶を用いた散乱型液晶表示には、DSM(動的
散乱効果モード)や特開昭59−178429に開示される液晶
をカプセル封入したフイルム状表示装置が知られてい
た。As a conventional scattering type liquid crystal display using a liquid crystal, a film-like display device in which DSM (dynamic scattering effect mode) or liquid crystal encapsulated as disclosed in JP-A-59-178429 is known.
しかし、前述の従来技術では、電流がセル中を流れ液
晶表示装置の信頼性が低い(DSM型)、駆動電圧が50V以
上と高く、また製造方法も特殊であり、従来の工程が用
いられない(液晶カプセル型)問題があった。However, in the above-mentioned conventional technology, the current flows in the cell, the reliability of the liquid crystal display device is low (DSM type), the driving voltage is as high as 50 V or more, and the manufacturing method is also special, and the conventional process is not used. (Liquid crystal capsule type) There was a problem.
そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、
その目的とするところは、一方のスイッチング状態で高
い光透過特性を有し、低電圧駆動可能な電界効果型液晶
表示装置を提供することにある。さらには、従来からの
製造工程をそのまま利用できる液晶表示装置を提供する
ことにある。Therefore, the present invention solves such a problem,
An object of the invention is to provide a field effect liquid crystal display device which has a high light transmission characteristic in one switching state and can be driven at a low voltage. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device which can utilize the conventional manufacturing process as it is.
本発明の液晶電気光学装置は、対向する基板内面に電
極を有する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶電
気光学装置において、 前記液晶層には複数の透明物質が分散してなり、前記
透明物質の表面には配向処理が施されてなり、前記液晶
層中に分散した前記透明物質により入射光が光散乱する
ことを特徴とする。The liquid crystal electro-optical device of the present invention is a liquid crystal electro-optical device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes on the inner surfaces of the opposing substrates, wherein a plurality of transparent substances are dispersed in the liquid crystal layer, The surface of the transparent material is subjected to an alignment treatment, and incident light is scattered by the transparent material dispersed in the liquid crystal layer.
また、本発明の第2の液晶電気光学装置は、前記基板
表面には、前記液晶層の液晶分子をほぼ平行に配向させ
る処理が施されてなることを特徴とする。The second liquid crystal electro-optical device according to the present invention is characterized in that the substrate surface is subjected to a treatment for aligning liquid crystal molecules of the liquid crystal layer substantially in parallel.
本発明の第3の液晶電気光学装置は、前記液晶層の液
晶分子の正常光に対する屈折率は、前記透明物質の屈折
率にほぼ等しいことを特徴とする。A third liquid crystal electro-optical device according to the present invention is characterized in that a refractive index of liquid crystal molecules of the liquid crystal layer with respect to normal light is substantially equal to a refractive index of the transparent material.
また、本発明の第4の液晶電気光学装置は、前記液晶
層にはコレステロール誘導体が含有されてなることを特
徴とする。A fourth liquid crystal electro-optical device according to the present invention is characterized in that the liquid crystal layer contains a cholesterol derivative.
また、本発明の第5の液晶電気光学装置は、前記液晶
層には、二色性色素が含有されてなることを特徴とす
る。A fifth liquid crystal electro-optical device according to the present invention is characterized in that the liquid crystal layer contains a dichroic dye.
本発明の上記の構成によれば、相対する基板間に封入
された液晶材料と、その液晶材料間に分散された透明粒
子間で生じる光散乱、並びに液晶材料の微少な配向欠陥
で生じる光散乱現象を外部から印加する電圧によって制
御し、表示を行なわせることができる。According to the above configuration of the present invention, light scattering that occurs between liquid crystal materials that are sealed between opposed substrates and transparent particles that are dispersed between the liquid crystal materials, and light scattering that occurs due to minute alignment defects in the liquid crystal materials. The phenomenon can be controlled by a voltage applied from the outside to display.
分散される透明粒子は、その最大径を基板ギャップ以
下に設定され、それにより微少な光散乱中心を得た。ま
たその透明粒子に垂直配向処理を与えることにより、表
示装置全面に均一な配向欠陥を生じさせ、また粒子と液
晶界面での光散乱を制御可能とする。同様な配向制御
は、基板側にも行なうとより均一な表示が得られ、最も
効果的な配向処理は、平行配向であった。The maximum diameter of the dispersed transparent particles was set to be equal to or smaller than the substrate gap, whereby minute light scattering centers were obtained. Further, by giving a vertical alignment treatment to the transparent particles, uniform alignment defects are generated on the entire display device, and light scattering at the interface between the particles and the liquid crystal can be controlled. When the same alignment control is performed also on the substrate side, a more uniform display is obtained, and the most effective alignment processing is parallel alignment.
本発明では液晶材料の複屈折と透明粒子の微少領域で
の屈折率変化を散乱現象として利用しているため、電圧
が印加された透明状態では、液晶の正常光に対する屈折
率が、透明粒子の屈折率とほぼ等しいことにより、透明
性に優れたON状態を得られる。これは高い光スイッチ特
性を得るものである。さらに光散乱状態で、高い光散乱
能はコレステロール誘導体を液晶に含有することによっ
ても得られた。また散乱光を二色性色素によって吸収
し、より優れた光スイッチ特性を得ることができる。In the present invention, since the birefringence of the liquid crystal material and the refractive index change in the minute region of the transparent particles are used as a scattering phenomenon, in the transparent state where a voltage is applied, the refractive index of the liquid crystal to normal light is Since it is almost equal to the refractive index, an ON state with excellent transparency can be obtained. This is to obtain high optical switching characteristics. Further, in the light-scattering state, high light-scattering ability was also obtained by containing a cholesterol derivative in the liquid crystal. Further, the scattered light is absorbed by the dichroic dye, and more excellent optical switch characteristics can be obtained.
実施例1. 第1図は本発明による液晶表示装置の断面図である。
液晶分子101から成る液晶中に透明粒子102が分散され、
基板105間に封入されている。電極103は電圧印加手段で
あり、これにより画素が形成される。104は電源を表わ
している。106は入射光、107は出射光、108は散乱光で
ある。Embodiment 1. FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display device according to the present invention.
Transparent particles 102 are dispersed in a liquid crystal composed of liquid crystal molecules 101,
It is enclosed between the substrates 105. The electrode 103 is a voltage applying means, and thereby a pixel is formed. 104 represents a power supply. 106 is incident light, 107 is outgoing light, and 108 is scattered light.
具体的には、第1表の構成とした。 Specifically, it has the configuration shown in Table 1.
この液晶の屈折率は、正常光、異常光に対して、各々
1.68、1.50である。透明粒子の屈折率は1.46であり、液
晶の正常光屈折率に近い値である。これは後述するよう
に、透過状態の光散乱を抑え、高いコントラストを得る
ことができる。 The refractive index of this liquid crystal is different for normal light and extraordinary light.
They are 1.68 and 1.50. The refractive index of the transparent particles is 1.46, which is close to the normal light refractive index of the liquid crystal. As will be described later, this can suppress light scattering in the transmission state and obtain high contrast.
第1図には、電圧印加状態(以下ON状態と称する、第
1図左側)、電圧無印加状態(以下OFF状態と称する。
第1図右側)が描かれている。右側のOFF状態において
は、基板は平行配向処理、透明粒子は垂直配向処理をさ
れている。そこで、液晶分子は基板界面では平行、透明
粒子界面では垂直に配向しようとする。このため多くの
ディスクリネーションと呼ばれる配向の不連続点が発生
する。これは見かけ上白濁した光散乱を呈する。さらに
は、透明粒子の等方的な屈折率に対し、液晶はそれより
0.2以上も大きな異常光屈折率を有するため、入射光の
方向により、光路が大きく屈折したり、反射を受ける。
これも光散乱を生じる。これらの光散乱要因が、基板間
に均質にかつ無秩序に存在することにより、OFF状態は
白濁した光散乱状態となり、入射光106は108に示すよう
に光を拡散する。In FIG. 1, a voltage application state (hereinafter referred to as an ON state, the left side in FIG. 1) and a voltage non-application state (hereinafter referred to as an OFF state) are shown.
The right side of FIG. 1) is depicted. In the OFF state on the right side, the substrate is subjected to parallel alignment treatment and the transparent particles are subjected to vertical alignment treatment. Thus, the liquid crystal molecules tend to be oriented parallel at the substrate interface and vertically at the transparent particle interface. For this reason, many discontinuous points of orientation called disclinations occur. This gives an apparent cloudy light scattering. Furthermore, liquid crystal has a higher isotropic refractive index than transparent particles.
Since it has a large extraordinary refractive index of 0.2 or more, the optical path is largely refracted or reflected depending on the direction of incident light.
This also causes light scattering. Since these light scattering factors exist uniformly and randomly between the substrates, the OFF state becomes a cloudy light scattering state, and the incident light 106 diffuses the light as shown by 108.
一方、第1図の左側に示すON状態は、外部電界が加わ
り、液晶の誘電異方性に従ったトルクが液晶分子に働
く。このため、配向力よりも強いトルクが働く場合、液
晶分子は図示するように基板に対し垂直に、再配列をす
る。この状態では、入射光106の液晶から受ける屈折率
は正常光屈折率であり、この場合は1.50である。ところ
で透明粒子の屈折率は1.46であり、近い値であることか
ら、入射光の受ける屈折力は小さなものとなる。さら
に、液晶の配向欠陥は外部電界による再配列によって消
失する。これらから、透明なON状態が得られる。107は
このようにして透過した出射光である。On the other hand, in the ON state shown on the left side of FIG. 1, an external electric field is applied and a torque according to the dielectric anisotropy of the liquid crystal acts on the liquid crystal molecules. Therefore, when a torque stronger than the alignment force acts, the liquid crystal molecules are rearranged perpendicularly to the substrate as shown in the figure. In this state, the refractive index of the incident light 106 received from the liquid crystal is the normal light refractive index, which is 1.50 in this case. By the way, since the refractive index of transparent particles is 1.46, which is a close value, the refracting power received by incident light is small. Further, the alignment defects of the liquid crystal disappear by rearrangement due to an external electric field. From these, a transparent ON state is obtained. 107 is the outgoing light transmitted in this way.
第2図実線はこのようにして得られた液晶表示装置の
印加電圧−透過率特性である。The solid line in FIG. 2 represents the applied voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal display device thus obtained.
また第2図に破線で示す特性は、配向処理を施さずに
作製した液晶表示装置のものである。表示特性は低下す
るが、動作可能であることを示している。The characteristics shown by the broken line in FIG. 2 are those of the liquid crystal display device manufactured without performing the alignment treatment. Although the display characteristics are degraded, it indicates that operation is possible.
実施例.2 実施例2は液晶にコレステロール誘導体を微少量混合
し、散乱能を高めた液晶表示装置である。基本的な構造
は実施例1と同様である。第2表に具体的な構成を示
す。Example 2 Example 2 is a liquid crystal display device in which a small amount of a cholesterol derivative is mixed with liquid crystal to enhance the scattering ability. The basic structure is the same as in the first embodiment. Table 2 shows a specific configuration.
第2表 液晶 ネマチック液晶ZLI−1691 CB−15(コレステロール誘導体) 1.5wt%添加(メルクジャパン(株)製) 透明粒子 AEROSIL(最大粒径10μm) 配向処理 なし 基板 パイレックスガラス 電極 ITO透明電極 このような構成により得られた液晶表示装置の印加電
圧−透過率特性を第3図実線に示す。コレステロール誘
導体無添加のものを破線で示した。これから判かるよう
に駆動電圧は上昇するが、OFF状態の透過率の低下がみ
られた。また表示全体の均一性が向上し、配向処理が不
要となる効果をもたらしている。Table 2 Liquid crystal Nematic liquid crystal ZLI-1691 CB-15 (cholesterol derivative) 1.5 wt% added (Merck Japan Ltd.) Transparent particles AEROSIL (maximum particle size 10 μm) No alignment treatment Substrate Pyrex glass electrode ITO transparent electrode The applied voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal display device obtained by the constitution is shown by the solid line in FIG. A cholesterol derivative-free product is indicated by a broken line. As can be seen from this, the driving voltage increased, but the transmittance in the OFF state decreased. In addition, the uniformity of the entire display is improved, and an effect that alignment processing is not required is brought about.
実施例3. 実施例3は液晶中に二色性色素を添加し、表示特性を
向上させた液晶表示装置である。基本的な構造は実施例
1と同様である。第3表に具体的な構成を示す。Example 3 Example 3 is a liquid crystal display device in which a dichroic dye is added to liquid crystal to improve display characteristics. The basic structure is the same as in the first embodiment. Table 3 shows the specific configuration.
このような構成により得られた液晶表示装置の印加電
圧−透過率特性を第4図に示す。このように高コントラ
ストな液晶表示装置が得られた。コントラストが向上す
る理由は、OFF時の光散乱による透過率の低下に加え、
二色性色素による光の吸収のためである。逆にON時には
二色性色素が液晶分子と共に再配列し、光吸収が減少
し、等方的に光吸収を行なう色素に比べ高い光透過率を
得ることができる。 FIG. 4 shows the applied voltage-transmittance characteristics of the liquid crystal display device having such a structure. Thus, a high-contrast liquid crystal display device was obtained. The reason why the contrast is improved is that in addition to the decrease in transmittance due to light scattering when OFF,
This is because of the absorption of light by the dichroic dye. On the contrary, when ON, the dichroic dye is rearranged together with the liquid crystal molecules, light absorption is reduced, and a higher light transmittance can be obtained as compared with a dye that isotropically absorbs light.
以上のような構成にすることによって、以下のような
効果が得られる。With the above configuration, the following effects can be obtained.
すなわち、前記液晶層に複数の透明物質が分散した構
成にすることによって、低電圧駆動可能な液晶電気光学
装置が実現できる。That is, a liquid crystal electro-optical device that can be driven at a low voltage can be realized by using a structure in which a plurality of transparent substances are dispersed in the liquid crystal layer.
第1図は本発明の液晶表示装置の一部の断面図である。 第2図は印加電圧−透過率特性を示す図。 第3図はコレステロール誘導体を添加した液晶を用いた
場合の印加電圧−透過率特性を示す図。 第4図は二色性色素を添加した場合の印加電圧−透過率
特性を示す図である。 101……液晶分子 102……透明粒子 103……電極 104……電源 105……基板FIG. 1 is a sectional view of a part of the liquid crystal display device of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing applied voltage-transmittance characteristics. FIG. 3 is a diagram showing applied voltage-transmittance characteristics when a liquid crystal added with a cholesterol derivative is used. FIG. 4 is a diagram showing applied voltage-transmittance characteristics when a dichroic dye is added. 101 ... Liquid crystal molecule 102 ... Transparent particle 103 ... Electrode 104 ... Power supply 105 ... Substrate
Claims (5)
板間に液晶層を挟持してなる液晶電気光学装置におい
て、 前記液晶層には複数の透明物質が分散してなり、前記透
明物質の表面には配向処理が施されてなり、前記液晶層
中に分散した前記透明物質により入射光が光散乱するこ
とを特徴とする液晶電気光学装置。1. A liquid crystal electro-optical device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes on the inner surfaces of opposing substrates, wherein a plurality of transparent substances are dispersed in the liquid crystal layer. A liquid crystal electro-optical device characterized in that an incident light is scattered by the transparent substance dispersed in the liquid crystal layer, the surface of which is subjected to an alignment treatment.
をほぼ平行に配向させる処理が施されてなることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の液晶電気光学装置。2. The liquid crystal electro-optical device according to claim 1, wherein the surface of the substrate is subjected to a treatment for aligning liquid crystal molecules of the liquid crystal layer substantially in parallel.
折率は、前記透明物質の屈折率にほぼ等しいことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の液晶電気光学装置。3. The liquid crystal electro-optical device according to claim 1, wherein a refractive index of liquid crystal molecules of the liquid crystal layer with respect to normal light is substantially equal to a refractive index of the transparent material.
有されてなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の液晶電気光学装置。4. The liquid crystal electro-optical device according to claim 1, wherein the liquid crystal layer contains a cholesterol derivative.
なることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の液晶
電気光学装置。5. The liquid crystal electro-optical device according to claim 1, wherein the liquid crystal layer contains a dichroic dye.
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- 1986-10-13 JP JP61242391A patent/JP2543682B2/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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