JPH06110043A - Liquid crystal display element formed by using toran liquid crystal compound and projection type liquid crystal display device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To prevent the seizure based on the hysteresis of the liquid crystal display element formed by dispersing and holding a liquid crystal in a solid matrix and the after-image by transient response. CONSTITUTION:The liquid crystal contg. a toran compd. is used. The refractive index anisotropy DELTAn thereof is specified to >=0.18 and the dielectric constant anisotropy DELTAepsilonLC thereof is so specified as to satisfy a relation 5<DELTAepsilonLC<13. Further, the relation between the specific dielectric constant epsilonM to the sufficiently low voltage below the threshold voltage of a liquid crystal solid composite 7 and the dielectric constant anisotropy DELTAepsilonLC is specified to DELTAepsilonLC<1.45epsilonM. As a result, the display with beautiful half tone is possible.

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、トラン系液晶化合物を
含有したネマチック液晶が固化物マトリクス中に分散保
持された液晶表示素子、特に、画素電極毎に能動素子を
配置した液晶表示素子及びそれを用いた投射型液晶表示
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device in which a nematic liquid crystal containing a tolan type liquid crystal compound is dispersed and held in a solidified matrix, and more particularly, a liquid crystal display device in which an active element is arranged for each pixel electrode. The present invention relates to a projection type liquid crystal display device using.

【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。なかでも注目され、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
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, a 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 it consumes a large amount of current 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 a battery-powered application.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】能動素子を配置した液
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 a liquid crystal display element in which an active element is arranged 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 the 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 mode in which a liquid crystal resin composite in which a nematic liquid crystal is dispersed and held in a resin matrix is used and which can be driven at a low voltage of 10 V or less utilizing its scattering-transmission characteristics 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、そのため、表示画面の変化時に前画面の
情報が数秒以上にわたって残ってしまうという焼付き現
象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 operation and the step-down operation, and therefore, there is a problem that the image sticking phenomenon may occur in which the information on the previous screen remains for several seconds or more when the display screen changes. Was.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、高輝度、高コ
ントラスト比を有し、中間調表示がきれいにでき、液晶
樹脂複合体のヒステリシスに基づく焼付き現象を低減
し、かつ過渡応答に基づく残像残りを低減せしめた液晶
表示素子を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has a high brightness and a high contrast ratio, makes it possible to display halftones neatly, reduces the image sticking phenomenon due to the hysteresis of the liquid crystal resin composite, and is based on the transient response. Provided is a liquid crystal display device with reduced residual image.

【００１０】即ち、一対の電極付きの基板間に、ネマチ
ック液晶が固化物マトリクス中に分散保持され、電圧の
印加状態により液晶の屈折率が変化し、一方の状態では
固化物マトリクスの屈折率により液晶の屈折率とほぼ一
致して光が透過し、他方の状態では固化物マトリクスの
屈折率と一致しなく光が散乱するようにされた液晶固化
物複合体を挟持してなる液晶表示素子において、用いら
れた液晶組成物がトラン系液晶化合物を含有し、液晶組
成物の屈折率異方性（Δｎ）が０．１８以上であり、誘
電率異方性（Δε_LC）が５＜Δε_LC＜１３の関係を満た
すことを特徴とする液晶表示装置を提供するものであ
る。トラン系液晶化合物としては下記式（Ａ）で表され
るものが好ましい。That is, a nematic liquid crystal is dispersed and held in a solidified matrix between a pair of substrates with electrodes, and the refractive index of the liquid crystal changes depending on the voltage application state. In a liquid crystal display element sandwiching a liquid crystal solidified substance composite which is configured to allow light to pass therethrough substantially in accordance with the refractive index of the liquid crystal and to scatter light in the other state not coincident with the refractive index of the solidified matrix. The liquid crystal composition used contains a tolan-based liquid crystal compound, the liquid crystal composition has a refractive index anisotropy (Δn) of 0.18 or more, and a dielectric anisotropy (Δε _LC ) of 5 <Δε _LC. The liquid crystal display device is characterized by satisfying the relationship of <13. As the tolan-based liquid crystal compound, a compound represented by the following formula (A) is preferable.

【００１１】[0011]

【化２】 [Chemical 2]

【００１２】（式中、Ｘ¹ 、Ｘ² は相互に独立してトラ
ンス−１，４−シクロヘキシレン基、および１，４−フ
ェニレン基から選ばれる環基であり、これらの環基はそ
れぞれ非置換であるか、あるいは置換基として１個以上
のハロゲン原子を有し、これらの環基中環を構成する１
個以上の＝ＣＨ−基は窒素原子に置換されていてもよ
く、また、環を構成する１個以上の−ＣＨ₂ −基は酸素
原子に置換されていてもよい。ＹはＸ¹ ，Ｘ² と直接結
合あるいは、−ＣＯＯ−，−ＯＣＯ−，−ＣＨ₂ ＣＨ₂
−，−ＣＨ₂ Ｏ−のいずれかであり、Ｙ−Ｘ² は存在し
なくてもよく、Ｑは水素原子あるいはハロゲン原子を示
す。Ｒ¹ 、Ｒ² は相互に独立して炭素数１〜１０のアル
キル基、あるいはハロゲン原子を示し、アルキル基の場
合には、このアルキル基中の炭素−炭素結合間あるいは
このアルキル基と環基との間の炭素−炭素結合間に酸素
原子、カルボニルオキシ基、あるいはオキシカルボニル
基が挿入されてもよく、また、そのアルキル基中の炭素
−炭素結合の一部が三重結合あるいは二重結合に置換さ
れていてもよく、また、そのアルキル基中の水素原子の
一部もしくは全てがフッ素原子で置換されていてもよ
い。）(In the formula, X ¹ and X ² are each independently a ring group selected from a trans-1,4-cyclohexylene group and a 1,4-phenylene group, and each of these ring groups is a non-ring group. 1 which is substituted or has one or more halogen atoms as a substituent and constitutes a ring in these ring groups.
One or more ═CH— groups may be substituted with a nitrogen atom, and one or more —CH ₂ — groups constituting the ring may be substituted with an oxygen atom. Y is directly bonded to X ¹ and X ² , or —COO—, —OCO—, —CH ₂ CH ₂
-, - CH ₂ O- are either, Y-X ² may be absent, Q is a hydrogen atom or a halogen atom. R ¹ and R ² each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a halogen atom, and in the case of an alkyl group, between carbon-carbon bonds in this alkyl group or between this alkyl group and a ring group. An oxygen atom, a carbonyloxy group, or an oxycarbonyl group may be inserted between the carbon-carbon bond between and, and a part of the carbon-carbon bond in the alkyl group becomes a triple bond or a double bond. It may be substituted, or a part or all of the hydrogen atoms in the alkyl group may be substituted with a fluorine atom. )

【００１３】本発明によれば上記の構成をとることによ
り、ヒステリシスに基づく焼付き現象を低減するととも
に、過渡応答速度が不足することに基づく残像残りをも
低減する。かつ高コントラスト比を有し、低電圧で駆動
できる液晶表示素子を得ることができる。According to the present invention, by adopting the above configuration, the image sticking phenomenon due to the hysteresis is reduced and the residual image residue due to the lack of the transient response speed is also reduced. Moreover, a liquid crystal display device having a high contrast ratio and capable of being driven at a low voltage can be obtained.

【００１４】本発明では、トラン系液晶化合物を含有し
たネマチック液晶が固化物マトリクス中に分散保持され
た液晶固化物複合体を用いる。特に、正の誘電異方性を
有するネマチック液晶が固化物マトリクス中に分散保持
され、その固化物マトリクスの屈折率が使用する液晶の
常光屈折率ｎ₀ とほぼ一致するようにされた液晶固化物
樹脂複合体を用いることが好ましい。そして、液晶固化
物複合体を、一対の電極付きの基板間、特には画素電極
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挟持する。In the present invention, a liquid crystal solidified substance composite in which a nematic liquid crystal containing a tolan type liquid crystal compound is dispersed and held in a solidified substance matrix is used. In particular, a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is dispersed and held in a solidified material matrix, and the refractive index of the solidified material matrix is substantially equal to the ordinary refractive index n _{0 of} the liquid crystal used. It is preferable to use a resin composite. Then, the liquid crystal solidified composite is sandwiched between a pair of substrates with electrodes, particularly between an active matrix substrate provided with an active element for each pixel electrode and a counter electrode substrate provided with a counter electrode.

【００１５】この電極付きの基板はガラス、プラスチッ
ク、セラミック等の基板上に電極が設けられたものが使
用される。このアクティブマトリクス基板とは、ガラ
ス、プラスチック、セラミック等の基板上に電極と、薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）、薄膜ダイオード、金属絶縁
体金属非線形抵抗素子（ＭＩＭ）等の能動素子とが形成
された基板である。この各画素電極には夫々に１個乃至
複数個の能動素子が接続されている。As the substrate with electrodes, a substrate made of glass, plastic, ceramic or the like, on which electrodes are provided, is used. The active matrix substrate is a substrate in which electrodes and active elements such as a thin film transistor (TFT), a thin film diode, and a metal insulator metal nonlinear resistance element (MIM) are formed on a substrate such as glass, plastic, or ceramic. . One or a plurality of active elements are connected to each pixel electrode.

【００１６】この対向電極基板とは、ガラス、プラスチ
ック、セラミック等の基板上に電極が形成され、アクテ
ィブマトリクス基板基板と組み合わせて、表示が可能な
ようにされている。With this counter electrode substrate, electrodes are formed on a substrate made of glass, plastic, ceramics or the like, and display is possible by combining with an active matrix substrate substrate.

【００１７】この一対の電極付きの基板間に、液晶固化
物複合体を挟持する。この液晶固化物複合体は、電圧の
印加状態により、液晶固化物複合体中の液晶の屈折率が
変化する。その固化物マトリクスの屈折率が、液晶の屈
折率とほぼ一致したときに光が透過し、一致しないとき
に光が散乱する。これには偏光板を用いていないので、
明るい表示が容易に得られる。The liquid crystal solidified composite is sandwiched between the pair of substrates with electrodes. In this liquid crystal solidified substance composite, the refractive index of the liquid crystal in the liquid crystal solidified substance complex changes depending on the voltage application state. Light is transmitted when the refractive index of the solidified matrix substantially matches the refractive index of the liquid crystal, and light is scattered when they do not match. Since no polarizing plate is used for this,
Bright display is easily obtained.

【００１８】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。この他、レーザー光のシャッ
ターや反射型表示素子にも使用できる。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 device, 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. In addition, it can be used as a shutter for laser light and a reflective display element.

【００１９】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。
投射用光源、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、通常は上記液晶表示
素子を投射用光源と投射レンズとの間に配置して用いれ
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.
The projection light source and the projection optical system are conventionally known projection light sources,
A projection optical system such as a lens can be used, and normally, the liquid crystal display device may be used by being arranged between the projection light source and the projection lens.

【００２０】本発明の液晶表示素子では、一対の電極付
きの基板間、特にはアクティブマトリクス基板と対向電
極基板との間に、透過−散乱型の液晶固化物複合体を挟
持している。In the liquid crystal display device of the present invention, a transmission-scattering type liquid crystal solidified composite is sandwiched between a pair of substrates with electrodes, particularly between an active matrix substrate and a counter electrode substrate.

【００２１】具体的には、本発明では、液晶表示素子と
して細かな孔の多数形成された固化物マトリクスとその
孔の部分に充填されたネマチック液晶とからなる液晶固
化物複合体を用いる。この液晶固化物複合体を、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す
る。その電極間への電圧の印加状態により、その液晶の
屈折率が変化して、固化物マトリクスの屈折率と液晶の
屈折率との関係が変化する。これら両者の屈折率が一致
したときには透過状態となり、屈折率が異なったときに
は散乱状態となるような液晶表示素子が使用できる。Specifically, in the present invention, a liquid crystal solidified material composite comprising a solidified material matrix having a large number of fine pores and a nematic liquid crystal filled in the pores is used as a liquid crystal display element. The liquid crystal solidified composite is sandwiched between the active matrix substrate and the counter electrode substrate. The refractive index of the liquid crystal changes depending on the applied state of the voltage between the electrodes, and the relationship between the refractive index of the solidified matrix and the refractive index of the liquid crystal changes. It is possible to use a liquid crystal display element which is in a transmissive state when the refractive indexes of these two are the same and which is in a scattering state when the refractive indexes are different.

【００２２】この細かな孔の多数形成された固化物マト
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
固化物複合体は、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。しかし、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 solidified substance composite comprising a solidified substance matrix having a large number of fine pores formed therein and a liquid crystal filled in the pores is such that the liquid crystal is contained in liquid bubbles such as microcapsules. It is a structure. However, 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.

【００２３】本発明の液晶表示素子に用いる液晶固化物
複合体は、次のようにして製造される。ネマチック液晶
と、固化物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する。次いで、こ
れを光硬化、熱硬化、溶媒除去による硬化、反応硬化等
させて固化物マトリクスを分離し、固化物マトリクス中
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 solidified composite used in the liquid crystal display device of the present invention is manufactured as follows. The nematic liquid crystal and the curable compound forming the solidified matrix are mixed to form a solution or latex. Then, this may be subjected to photo-curing, heat-curing, curing by removing a solvent, reaction curing or the like to separate the solidified matrix so that the nematic liquid crystal is dispersed in the solidified matrix.

【００２４】使用する硬化性化合物を、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
ると、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。The curable compound used is preferably a photocurable or thermosetting type because it can be cured in a closed system. In particular, it is preferable to use a photo-curing type curable compound because it can be cured in a short time without being affected by heat.

【００２５】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、注入口を封止した後、光照射をするか加
熱して硬化させることもできる。As a concrete manufacturing method, a cell is formed by using a sealing material as in the conventional ordinary nematic liquid crystal, and an uncured mixture of a nematic liquid crystal and a curable compound is injected from an injection port, and the injection port is injected. After sealing, the composition can be cured by irradiation with light or heating.

【００２６】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 onto 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 by light irradiation or the like.

【００２７】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、生産性がきわめてよい。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.

【００２８】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。Further, in the uncured mixture of these nematic liquid crystal and the curable compound, ceramic particles for controlling the substrate gap, plastic particles, spacers such as glass fibers, pigments, dyes, viscosity modifiers and the like according to the present invention. You may add the additive which does not adversely affect the performance of.

【００２９】電圧印加時に透過状態になる素子に、この
硬化工程の際に特定の部分のみに充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、電圧印加時に散乱状態になる素子を用いた場合に
は、同様にして常散乱部分を形成できる。By curing an element which is in a transmissive state when a voltage is applied in such a state that a sufficiently high voltage is applied only to a specific portion in this curing step, that portion can be kept in a light transmissive state at all times. If there is something that is desired to be fixedly displayed, such a normal transmission part may be formed.
On the contrary, when an element that is in a scattering state when a voltage is applied is used, the ordinary scattering portion can be formed in the same manner.

【００３０】なお、この液晶固化物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 transmissivity of the liquid crystal display device using this liquid crystal-solidified composite, the better the transmissivity, and the haze value in the scattering state is preferably 80% or more.

【００３１】本発明では、電圧を印加している状態で、
固化物マトリクス（硬化後の）の屈折率が、使用する液
晶の常光屈折率ｎ_o と一致するようにされることが好ま
しい。これにより、固化物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。In the present invention, in the state where voltage is applied,
The refractive index of the solidified matrix (after curing) is preferably made to match the ordinary refractive index n _o of the liquid crystal used. As a result, light is transmitted when the refractive index of the solidified material matrix and the refractive index of the liquid crystal match, and light is scattered (cloudy) when they do not match. The scattering property of this element is
It is possible to obtain a display having a higher contrast ratio than that of the conventional DS mode liquid crystal display element.

【００３２】本発明の最大の目的は、液晶固化物複合体
のヒステリシスに基づく焼付き現象を低減するととも
に、過渡応答速度が不足することに基づく残像残りをも
低減し、かつ低電圧で駆動できる液晶表示素子を提供す
るものである。この液晶表示素子は、能動素子と組み合
わせることにより、高密度表示というより高い機能を発
現することができる。もちろんこの他、中間調の必要な
他の用途（シャッター、ディスプレー、空間変調器な
ど）においても、その機能は有効に発揮できる。The greatest object of the present invention is to reduce the image sticking phenomenon due to the hysteresis of the liquid crystal solidified composite, reduce the residual image after the transient response speed is insufficient, and drive at a low voltage. A liquid crystal display device is provided. By combining this liquid crystal display element with an active element, a higher function of high density display can be exhibited. Of course, in addition to this, the function can be effectively exhibited in other applications requiring a halftone (shutter, display, spatial modulator, etc.).

【００３３】従来の液晶固化物複合体においては、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。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残ってしまう、即
ち、画像が焼付くという現象が生じ、これが、画質を低
下させていた。In the conventional liquid crystal solidified 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. The presence of the hysteresis causes a phenomenon that the information on the previous screen remains in the gradation display, that is, the image is burned, which deteriorates the image quality.

【００３４】液晶固化物複合体においてヒステリシスが
存在する原因の一つは、液晶固化物複合体が、液晶が固
化物中に分散保持されているという構造による。即ち、
分離して固化物中に存在する液晶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、固化物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界による電気的
エネルギーと、分離して固化物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。し
たがって、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
際にも焼付きのない優れた表示を得ることができる。One of the causes of the existence of hysteresis in the liquid crystal solidified substance composite is due to the structure in which the liquid crystal is solidified and held in the liquid crystal solidified solid complex. That is,
It is considered that there is hysteresis due to the interaction between the liquid crystals separated and existing in the solidified substance. The magnitude of this hysteresis is determined by the elastic energy stored in the liquid crystal retained in the solidified substance, the electrical energy due to the electric field applied from the outside, and the interaction energy between the liquid crystals separated and present in the solidified substance. It is what is done. Therefore, by optimizing this energy balance, the hysteresis can be reduced, and an excellent display without burn-in can be obtained even in gradation display.

【００３５】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る。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液晶表示素子を得
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, high brightness, excellent responsiveness and reduced hysteresis. Furthermore, conventional TN
It is to obtain a liquid crystal display element that can be driven by an active element or a driving circuit for use.

【００３６】液晶粒子が固化物マトリクス中に分散して
いることに伴うヒステリシスを低減するには、これらの
なかでも、液晶の誘電率、その異方性Δε_LC並びに固化
物マトリクスの誘電率ε_P のバランスを取ることが重要
である。これは、それらが分散する粒子間の相互作用を
決定する主たる要因であるからである。ヒステリシスの
低減には、使用する液晶の誘電異方性Δε_LCが、 ５ ＜ Δε_LC ＜ １３ (1) の関係を満たすことが好ましい範囲である。In order to reduce the hysteresis caused by the dispersion of liquid crystal particles in the solidified matrix, among these, the dielectric constant of the liquid crystal, its anisotropy Δε _{LC and} the dielectric constant ε _{P of the} solidified matrix. It is important to balance the. This is because they are a major factor in determining the interactions between the dispersed particles. In order to reduce the hysteresis, it is a preferable range that the dielectric anisotropy Δε _{LC of the} liquid crystal used satisfies the relationship of 5 <Δε _LC <13 (1).

【００３７】このΔε_LCは、ヒステリシス及び駆動電圧
の両方に関係する量であり、上限は、ヒステリシスの大
きさより、下限は駆動電圧より決められる。この条件は
Δε_LCが大きいほど、駆動電圧が低くなるという従来の
ＴＮ型液晶表示素子の常識からは一見不利に見える。This Δε _LC is a quantity related to both hysteresis and drive voltage, and the upper limit is determined by the size of hysteresis and the lower limit is determined by the drive voltage. This condition seems to be disadvantageous from the common sense of the conventional TN type liquid crystal display element that the driving voltage becomes lower as Δε _LC becomes larger.

【００３８】しかし、このような液晶粒子の分散した系
においては、駆動電圧がΔε_LCの平方根に反比例すると
いう従来のＴＮ型液晶表示素子の概念は成立しない。こ
れは、液晶部分とマトリクス部分への電圧配分が液晶の
配列により異なるためである。本発明のような液晶固化
物複合体では、Δε_LCは駆動電圧にあまり大きな影響は
示さず、Δε_LCが５より大きな範囲であれは、Δε_LCを
小さくすることにより駆動電圧がきわめて高くなるとい
うことはない。However, in such a system in which liquid crystal particles are dispersed, the concept of the conventional TN type liquid crystal display element that the drive voltage is inversely proportional to the square root of Δε _LC is not established. This is because the voltage distribution to the liquid crystal portion and the matrix portion differs depending on the arrangement of the liquid crystals. The liquid crystal and solidified matrix composite such as in the present invention, [Delta] [epsilon] _LC showed no very great effect on the driving voltage, is any [Delta] [epsilon] _LC is a large range than 5, that the driving voltage by decreasing the [Delta] [epsilon] _LC is very high There is no such thing.

【００３９】また、Δε_LCがあまり大きな液晶を用いた
場合には、弾性定数の温度依存性がそのまま電圧透過率
特性の温度依存性を引き起こしてしまう問題点もあるの
で、Δε_LCは上記のような範囲にされる。これについて
は、弾性定数の説明の部分でもう少し詳しく説明する。When a liquid crystal having a large Δε _LC is used, the temperature dependence of the elastic constant causes the temperature dependence of the voltage transmittance characteristic as it is. Therefore, Δε _LC is as described above. It will be in the range. This will be explained in a little more detail in the explanation of elastic constants.

【００４０】また、ヒステリシスの低減には、液晶固化
物複合体のしきい値電圧以下の充分に低い電圧に対する
誘電率ε_M と、使用する液晶の誘電率異方性Δε_LCが、 Δε_LC ＜ １．４５ε_M (2) の関係を持つことが好ましい。To reduce the hysteresis, the dielectric constant ε _M for a sufficiently low voltage below the threshold voltage of the liquid crystal-solidified composite and the dielectric anisotropy Δε _{LC of} the liquid crystal to be used are: Δε _LC < It is preferable to have a relationship of 1.45ε _M (2).

【００４１】Δε_LCがこの範囲より大きいと、１つの液
晶粒子内の液晶の動きが、その粒子内の大きな誘電率変
化となる。その結果、その粒子の周辺に大きな電界変化
を生じさせるため、ヒステリシスを引き起こす要因であ
る液晶粒子間の電気的相互作用が大きくなってしまう。
このε_M は固化物マトリクスの誘電率ε_P とも関係する
量であり、固化物マトリクスの誘電率ε_P が増大すると
液晶固化物複合体全体の誘電率ε_M は増大し、取りうる
Δε_LCの範囲も広がる。When Δε _LC is larger than this range, the movement of the liquid crystal within one liquid crystal particle causes a large change in the dielectric constant within the particle. As a result, a large electric field change is generated around the particles, and the electrical interaction between the liquid crystal particles, which is a factor that causes hysteresis, becomes large.
The epsilon _M is the solidified matrix with a dielectric constant epsilon _P is a quantity related, the solidified matrix the dielectric constant epsilon _P increases the dielectric constant epsilon _M of the entire liquid crystal and solidified matrix composite increases, the can take [Delta] [epsilon] _LC The range also expands.

【００４２】液晶の屈折率異方性Δｎは、電界非印加状
態での散乱性を高めて高コントラスト比を得るために
は、０．１８≦Δｎが必要であり、特に好ましくは０．
２０≦Δｎとされる。液晶の常光屈折率ｎ_o は固化物マ
トリクスの屈折率ｎ_p とほぼ一致することが好ましく、
この時電界印加時に高い透明性が得られる。具体的には
ｎ_o −０．０３＜ｎ_p ＜ｎ_o ＋０．０５の関係を満たす
ことが好ましい。The refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal is required to be 0.18 ≦ Δn in order to enhance the scattering property in the absence of an electric field and obtain a high contrast ratio, and particularly preferably 0.
20 ≦ Δn. It is preferable that the ordinary refractive index n _o of the liquid crystal substantially matches the refractive index n _p of the solidified matrix,
At this time, high transparency is obtained when an electric field is applied. Specifically, it is preferable to satisfy the relationship of _{n o -0.03 <n p <n} o +0.05.

【００４３】液晶固化物複合体におけるヒステリシス
は、上記の要因が主要因として引き起こされるものであ
るが、光学素子または表示素子としての電気光学的なヒ
ステリシスは上記の弾性エネルギー、電気的エネルギ
ー、相互作用エネルギーのみにより決定されるわけでは
ない。即ち、光学的なヒステリシスは、液晶の配列にか
かわるヒステリシスが光学的にどのように反映されるか
にも依存する。例えば、液晶配列においてヒステリシス
が存在する領域が存在しても、それが光学的に全く反映
されなければ、電気光学的ヒステリシスは発生しない。The hysteresis in the liquid crystal solidified composite is mainly caused by the above factors, but the electro-optical hysteresis as an optical element or a display element is caused by the above elastic energy, electrical energy, interaction. It is not determined solely by energy. That is, the optical hysteresis also depends on how the hysteresis related to the alignment of the liquid crystal is optically reflected. For example, even if there is a region where hysteresis is present in the liquid crystal array, if this is not reflected optically, electro-optical hysteresis does not occur.

【００４４】液晶配列と光学的特性を結び付ける最大の
要因は液晶の屈折率異方性Δｎである。これは、Δｎの
大きさにより、液晶配列の変化がどのくらい光学的変化
を引き起こすかが決定されるためである。Δｎが大きけ
れば、電場等の外場により液晶の配列が変化した際の場
の屈折率変化は大きくなり、液晶配列の変化は光学的に
大きく反映される。Δｎが小さければ、液晶配列が大き
く変化しない限り大きな光学的な変化は生じない。The largest factor that links the liquid crystal alignment with the optical characteristics is the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal. This is because the magnitude of Δn determines how much the liquid crystal alignment change causes an optical change. If Δn is large, the change in the refractive index of the field when the alignment of the liquid crystal is changed by an external field such as an electric field is large, and the change in the liquid crystal alignment is reflected optically. If Δn is small, a large optical change does not occur unless the liquid crystal alignment changes significantly.

【００４５】したがってΔｎが大きいほど液晶配列のヒ
ステリシスが大きな電気光学的ヒステリシスとして現れ
てしまうことになる。換言すれば、液晶配列の対電圧特
性から光学特性への増幅率が、Δｎが大きいほど大きく
なるということができる。Therefore, the larger Δn, the larger the liquid crystal alignment hysteresis appears as electro-optical hysteresis. In other words, it can be said that the amplification factor from the voltage characteristic to the optical characteristic of the liquid crystal array increases as Δn increases.

【００４６】この観点より、電気光学的ヒステリシスの
低減にはΔｎがあるレベルより小さいことが望ましく、
具体的には、Δｎ≦０．２５の関係を満たすことが望ま
しい。より望ましくは、Δｎ≦０．２４とされる。From this viewpoint, it is desirable that Δn be smaller than a certain level in order to reduce the electro-optical hysteresis.
Specifically, it is desirable to satisfy the relationship of Δn ≦ 0.25. More preferably, Δn ≦ 0.24.

【００４７】また、駆動電圧を主として支配するのは、
液晶粒子の直径とその分布である。前者に関しては、液
晶固化物複合体の平均的な液晶粒子直径（平均粒子径）
Ｒ(μｍ）が、 ０．２ ＜ Δｎ・Ｒ ＜ ０．７ (3) となることが望ましい。これは、液晶の屈折率電界印加
時に固化物マトリクスの屈折率とが一致する素子の場
合、無電界時に散乱強度が大きくなり、かつ低電界で液
晶が駆動できる必要条件である。The main control of the drive voltage is
The diameter of liquid crystal particles and their distribution. For the former, the average liquid crystal particle diameter (average particle diameter) of the liquid crystal solidified composite.
It is desirable that R (μm) be 0.2 <Δn · R <0.7 (3). This is a necessary condition in the case of an element in which the refractive index of the liquid crystal matches the refractive index of the solidified matrix when an electric field is applied, the scattering intensity increases when no electric field is applied, and the liquid crystal can be driven in a low electric field.

【００４８】Δｎは、液晶固化物複合体の電気光学特性
の温度依存性とも、密接に関連する。Δｎが０．１８よ
り大きい範囲においては、 (3)式で規定される最適な液
晶粒子径が存在し、オフ時に高い散乱性または透過性を
持った素子を得ることができるが、Δｎの値によって温
度依存性は大きく異なる。オフ時の１つの液晶粒子当り
の散乱能はＸ＝Δｎ・Ｒ／λ（λは波長）の関数である
が、Ｘの増大に伴って最初散乱能は増大するが、徐々に
一定値となり、その後散乱能は減少する。Δn is also closely related to the temperature dependence of the electro-optical properties of the liquid crystal solidified composite. In the range where Δn is larger than 0.18, the optimum liquid crystal particle size defined by equation (3) exists, and it is possible to obtain an element having high scattering property or transmissivity when off, but the value of Δn The temperature dependence greatly differs depending on the temperature. The scattering power per liquid crystal particle at the time of off is a function of X = Δn · R / λ (λ is the wavelength), and the scattering power increases initially as X increases, but gradually becomes a constant value. After that, the scattering power decreases.

【００４９】そのため、この散乱能または透過性が一定
値となる条件で素子を構成すれば、Δｎの変化によって
オフ時の散乱能または透過性がほとんど変化しない素子
を得ることができる。また、この場合、波長の変化に対
しても散乱能が変化しにくいということになり、オフ時
の散乱能または透過性が波長依存性の少ない素子が得ら
れるという利点をも有する。したがって、カラー表示の
際に各色のバランスを容易に取ることができる。Therefore, if the element is constructed under the condition that the scattering ability or the transmittance becomes a constant value, it is possible to obtain the element in which the scattering ability or the transmittance at the time of OFF is hardly changed by the change of Δn. Further, in this case, the scattering ability does not easily change with respect to the change of the wavelength, and there is also an advantage that an element having a scattering ability or transmittance in the off state with little wavelength dependency can be obtained. Therefore, it is possible to easily balance each color when displaying in color.

【００５０】このような条件を満たす具体的なΔｎの範
囲としては、０．１８≦Δｎ≦０．２４であり、これと
(3)式によって決まるＲを持つ素子は、温度によるオフ
時の散乱能または透過性の変化を著しく低減できる。例
えば、Δｎ＝０．２１でＲ＝２．４μｍの素子は、室温
付近の温度域（例えば、０〜６０℃）で、ほとんどオフ
時の散乱能または透過性は変化しない。A specific range of Δn satisfying such a condition is 0.18 ≦ Δn ≦ 0.24.
The element having R determined by the equation (3) can remarkably reduce the change in scattering power or transmissivity at the time of turning off. For example, an element with Δn = 0.21 and R = 2.4 μm has almost no change in scattering power or transmittance in the off state in a temperature range near room temperature (for example, 0 to 60 ° C.).

【００５１】また、液晶固化物複合体は、２値表示で駆
動する際、オフ状態と充分高い（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る。このため、２値表示駆動での
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
ある。特に、オフ状態から低い透過率状態への変化が最
も遅く、２値表示駆動時の応答の数十倍以上遅くなるこ
ともある。Further, since the liquid crystal solidified substance composite is driven in the off state and the sufficiently high on state (above the saturation voltage) when driven in binary display, it has a response of several tens of msec or less. It is generally suitable for high-speed display. But,
At the time of gradation display, a voltage lower than the saturation voltage is also used to display a halftone. Therefore, there is a state where the response is slower than that in the binary display drive. The response in gradation display tends to be slower as the display on the lower voltage side (dark display). In particular, the change from the off state to the low transmittance state is the slowest, and the response at the time of driving the binary display may be several tens of times slower.

【００５２】この階調表示の際にも残像を減らすために
は、固化物マトリクス中に分散保持される液晶の屈折率
異方性Δｎ、粘度η（ｃＳｔ）が、 Δｎ² ／η ＞ ０．００１ (4) とされることが好ましい。特には、 Δｎ² ／η ＞ ０．００１４ (4A) の関係を満たすことが、電圧オフ時の応答をよくするた
め好ましい。In order to reduce the afterimage also in this gradation display, the refractive index anisotropy Δn and the viscosity η (cSt) of the liquid crystal dispersed and held in the solidified matrix are Δn ² / η> 0. It is preferably 001 (4). In particular, it is preferable to satisfy the relationship of Δn ² / η> 0.0014 (4A) in order to improve the response when the voltage is off.

【００５３】さらに、以下の関係を満たすことが好まし
い。 ５ (K33/η)^0.5＞Ｒ＞(K33/ Δε_LC)^0.5 (5) 特に、以下の関係を満たすことが好ましい。 ４ (K33/η)^0.5＞Ｒ＞(K33/ Δε_LC)^0.5 (5A) この範囲においては、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、残像の少ない美しい中間
調表示が得られると共に、液晶の駆動に要する電界が低
く抑えられる。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。Further, it is preferable that the following relation is satisfied. 5 (K33 / η) ^0.5 >R> (K33 / Δε _LC ) ^0.5 (5) In particular, it is preferable to satisfy the following relationship. 4 (K33 / η) ^0.5 ＞ R ＞ (K33 / Δε _LC ) ^0.5 (5A) Within this range, the torque balance acting on the liquid crystal at each voltage during gradation display can be balanced, and beautiful halftone display with little afterimage can be obtained. In addition, the electric field required for driving the liquid crystal can be suppressed low. The physical properties of the liquid crystal used here are values at room temperature.

【００５４】なお、上記の関係は、液晶の粒の形状がほ
ぼ球形の場合の関係である。本発明では、この形状を球
形でない形状としてさらにそのヒステリシス低減の効果
を改善することもできる。この場合、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
電界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。また、この場合、長軸が一定方向に並ん
でいると、上記効果は生じない。このため、少なくとも
電極面への垂線に対して液晶の長軸がランダム、即ち、
２次元的にはランダムにされる。できれば３次元的にラ
ンダムになっていることが好ましい。The above relationship is the case where the shape of the liquid crystal particles is substantially spherical. In the present invention, this shape can be made non-spherical to further improve the effect of hysteresis reduction. In this case, a shape with too complicated irregularities is not preferable because it requires a very high driving electric field although it has good response, and a spheroidal shape is desirable. Further, in this case, if the major axes are arranged in a fixed direction, the above effect does not occur. Therefore, at least the long axis of the liquid crystal is perpendicular to the perpendicular to the electrode surface, that is,
It is made two-dimensionally random. If possible, it is preferably three-dimensionally random.

【００５５】ここで、液晶の平均粒子径Ｒは、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。Here, the average particle diameter R of the liquid crystal is closely related to scattering characteristics, responsiveness, operating electric field and the like. When R becomes large, the electric field required for driving becomes small, but the response becomes slow. Further, when R becomes small, elastic energy accumulated per unit liquid crystal amount becomes large and the response speed becomes fast, but a high electric field is required for driving.

【００５６】液晶の粘度η、誘電率異方性Δε_LCも応答
性と深く関連する要因であり、粘度が小さいほど、誘電
率異方性が大きいほど応答速度は速くなる。また、Δε
_LCは駆動に必要な電界とも関連し、Δε_LC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 dielectric anisotropy Δε _LC are also factors closely related to the responsiveness. The smaller the viscosity and the larger the dielectric anisotropy, the faster the response speed. Also, Δε
_LC is also related to the electric field required for driving, and the larger Δε _LC , the smaller the electric field required.

【００５７】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、液晶固化物複合体においては、
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るが、K33 があまり大
きくなると、駆動電界の上昇につながる。このため、他
の液晶物性（例えばΔｎ、Δε_LC、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 stored in the liquid crystal, but in the liquid crystal solidified composite,
In particular, the bend energy due to K33 plays a large role and is deeply involved in the response characteristics and drive characteristics, that is, the elastic torque that acts on the liquid crystal. To reduce the hysteresis, it is advantageous that the elastic constant K33 is large, but if K33 is too large, the driving electric field is increased. Therefore, it can be selected depending on the balance with other physical properties of the liquid crystal (for example, Δn, Δε _LC , η, etc.).

【００５８】また、電圧−透過率特性の温度依存性の点
から、前記したΔｎとＲの関係に加えて、温度により変
化する物理量である用いる液晶の誘電率異方性Δε_LCと
弾性定数K11 、K33 を最適化する必要がある。From the viewpoint of the temperature dependence of the voltage-transmittance characteristic, in addition to the relationship between Δn and R described above, the dielectric constant anisotropy Δε _{LC of the} liquid crystal used and the elastic constant K11 which are physical quantities that change with temperature. , K33 needs to be optimized.

【００５９】液晶固化物複合体においては、液晶が固化
物マトリクス中に分散保持されているために、印加され
た電圧は全てが液晶にかかるわけではなく液晶部分とマ
トリクス部分に分配される。一般に用いる液晶のΔε_LC
が大きいほど液晶の大きい方の誘電率ε_//は大きく、電
圧印加時にマトリクスに分配される電圧が増え、液晶部
分に分配される電圧は減少する。In the liquid crystal solidified substance composite, since the liquid crystal is dispersed and held in the solidified substance matrix, not all the applied voltage is applied to the liquid crystal but is distributed to the liquid crystal portion and the matrix portion. Δε _{LC of} commonly used liquid crystals
Is larger, the larger the dielectric constant ε _// of the liquid crystal is, the more the voltage distributed to the matrix when a voltage is applied, and the smaller the voltage distributed to the liquid crystal part.

【００６０】このため、Δε_LCの大きな領域では、Δε
_LCを大きくしても駆動電圧を下げる効果はほとんどなく
なってしまう。Δε_LCが大きな場合には、この理由か
ら、弾性定数が電圧透過率特性を主として支配する。し
たがって、Δε_LCが大きな液晶を用いた場合には、弾性
定数の温度依存性がそのまま電圧透過率特性の温度依存
性を引き起こすことになる。一方、Δε_LCを小さくする
につれ、液晶に配分される電圧は増加し、電圧透過率特
性は、Δε_LCと弾性定数の比により決定されるようにな
る。Therefore, in the region where Δε _LC is large, Δε
_{Even if LC} is increased, the effect of lowering the drive voltage is almost lost. When Δε _LC is large, the elastic constant mainly controls the voltage transmittance characteristic for this reason. Therefore, when a liquid crystal having a large Δε _LC is used, the temperature dependence of the elastic constant causes the temperature dependence of the voltage transmittance characteristic as it is. On the other hand, as Δε _LC is reduced, the voltage distributed to the liquid crystal increases, and the voltage transmittance characteristic is determined by the ratio of Δε _LC and elastic constant.

【００６１】温度の上昇により、Δε_LC、弾性定数の両
方とも減少する物理量であるため、それぞれの物理量を
適切に選ぶことにより、それぞれの温度変化をキャンセ
ルし、温度にほとんど依存しないかまたは依存性の少な
い電圧透過率特性を持った液晶固化物複合体を得ること
ができるようになる。Since both Δε _LC and the elastic constant are physical quantities that decrease with increasing temperature, by appropriately selecting each physical quantity, each temperature change is canceled and there is little or no dependence on temperature. Thus, it becomes possible to obtain a liquid crystal solidified substance composite having a voltage transmittance characteristic of less.

【００６２】以上の観点から、液晶の誘電異方性Δε_LC
は前記のようにΔε_LC＜１３とし、弾性定数K (K＝(K11
＋K33)／２) （１０^-12N）は、１＜K ／Δε_LCの条件を
満たすことが好ましい。また、K ／Δε_LCがあまり大き
くなりすぎると、駆動電圧の上昇につながるため、K ／
Δε_LC＜３とすることが好ましい。From the above viewpoint, the dielectric anisotropy of the liquid crystal Δε _LC
Is Δε _LC <13 as described above, and the elastic constant K (K = (K11
+ K33) / 2) (10 ⁻¹² N) preferably satisfies the condition of 1 <K / Δε _LC . Also, if K / Δε _LC becomes too large, it leads to an increase in drive voltage.
It is preferable that Δε _LC <3.

【００６３】なお、これらの温度依存性には液晶のクリ
アリングポイント（液晶から等方液体への転移温度）Ｔ
ｃも重要であり、常用温度域よりもある程度以上高くな
いと上記の効果は期待できない。これは、転移点付近の
温度では物理量の変化があまりにも急激であるからであ
る。したがって、用いる液晶のＴｃは、使用温度域の中
心温度＋３０℃か使用上限温度＋１０℃のいずれか高い
方の温度を下回らないことが好ましい。先述の例である
０℃〜６０℃の温度域の場合、Ｔｃは７０℃を下回らな
いことが好ましい。The temperature dependence of these is the clearing point of the liquid crystal (transition temperature from liquid crystal to isotropic liquid) T
c is also important, and the above effect cannot be expected unless it is higher than the normal temperature range to some extent. This is because the change in physical quantity is too rapid at the temperature near the transition point. Therefore, it is preferable that Tc of the liquid crystal used does not fall below the higher temperature of the central temperature of the operating temperature range + 30 ° C. or the operating upper limit temperature + 10 ° C., whichever is higher. In the case of the temperature range of 0 ° C. to 60 ° C., which is the example described above, Tc is preferably not lower than 70 ° C.

【００６４】固化物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、高い散乱能と低電圧で駆動した
際の高い透過性を両立させるために有効である。散乱は
液晶と固化物マトリクス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。The liquid crystal dispersed and held in the solidified matrix is preferably independent particles or particles partially communicating with each other. This is effective in achieving both high scattering power and high transparency when driven at a low voltage. Scattering is caused by the presence of an interface between the liquid crystal and the solidified matrix. Therefore, the larger the area of this interface, the higher the scattering property.

【００６５】ある最適な平均粒子径で、この界面の面積
を増大させるためには、独立して固化物マトリクスと分
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。しかし、固化物マトリクスと分離
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
を取るようになる。これは固化物マトリクスと分離した
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。In order to increase the area of this interface with a certain optimum average particle size, it is important to increase the amount of the liquid crystals independently separated from the solidified matrix, that is, increase the liquid crystal particle density. . However, when the amount of liquid crystal separated from the solidified matrix is increased, the respective liquid crystal particles eventually come into communication with each other, and further, the liquid crystal comes to have a structure in which they all come into communication. This leads to the loss of the liquid crystal interface separated from the solidified matrix, leading to a decrease in the scattering ability.

【００６６】また、駆動電圧を低くするためには、固化
物マトリクス中に保持される夫々の液晶がほぼ等しい駆
動電界を持つことが重要である。このためには、液晶が
明確な界面を固化物マトリクスとの間に持つ方が有利で
あり、界面の喪失は駆動電界の分散につながり、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、固化物マトリクス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。Further, in order to lower the driving voltage, it is important that the respective liquid crystals held in the solidified matrix have substantially the same driving electric field. For this purpose, it is advantageous for the liquid crystal to have a clear interface with the solidified matrix, and the loss of the interface leads to dispersion of the driving electric field, which tends to cause a decrease in contrast ratio and an increase in driving voltage. .
For this reason, it is preferable that the liquid crystal dispersed and held in the solidified material matrix is independent particles that are present at a high density or particles that partially communicate with each other.

【００６７】この液晶の粒子径は、均一であることが好
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倍以内がより好ましい範囲であ
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 0.25 times or less the average particle diameter, and 0.15 times or less is a more preferable range. The average particle diameter and the dispersion are the weighted average and dispersion.

【００６８】用いる液晶の選定は、 (1)式及び(2) 式に
示した誘電異方性Δε_LC、(3) 式に示した屈折率異方性
と平均粒子径との関係をも考慮して行えばよい。具体的
には、Δｎは、０．１８以上とされる。The selection of the liquid crystal to be used also considers the relationship between the dielectric anisotropy Δε _LC shown in the equations (1) and (2) and the refractive index anisotropy shown in the equation (3) and the average particle size. You can do it. Specifically, Δn is set to 0.18 or more.

【００６９】電極基板間隙ｄに関しては、電界印加時に
透過状態になる素子の場合、ｄを大きくすると、無電界
時の散乱性は向上する。しかし、ｄがあまり大きすぎる
と、電界印加時の充分な透明性を達成するために高い電
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、低電圧で高い透明性が
得られるが、無電界時の散乱性は減少していく。Regarding the electrode substrate gap d, in the case of an element which is in a transmissive state when an electric field is applied, if d is increased, the scattering property in the absence of an electric field is improved. However, if d is too large, a high voltage is required to achieve sufficient transparency when an electric field is applied, resulting in increased power consumption and inability to use conventional active elements for TN and driving ICs. Will occur. Further, if d is made small, high transparency can be obtained at a low voltage, but the scattering property in the absence of an electric field decreases.

【００７０】このため、無電界時の散乱性と電界印加時
の高透明性を両立させるためには、ｄ（μｍ）が、 ３Ｒ ＜ ｄ ＜ ９Ｒ (6) を満足し、さらには、液晶固化物複合体に印加される最
大実効印加電圧Ｖ (ｖ)が、 ０．６Ｒ・Ｖ＜ ｄ ＜ １．６Ｒ・Ｖ (7) の関係を満たすことが好ましい。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。Therefore, in order to achieve both the scattering property when no electric field is applied and the high transparency when an electric field is applied, d (μm) satisfies 3R <d <9R (6), and further, the liquid crystal is solidified. It is preferable that the maximum effective applied voltage V (v) applied to the object complex satisfies the relationship of 0.6R · V <d <1.6R · V (7). Within this range, it is possible to perform display with a high contrast ratio using the conventional active element for TN and the driving IC.

【００７１】なお、上記素子を反射型で用いる場合に
は、光は２度液晶固化物複合体を通過するので、散乱時
の散乱性が増大する。したがって、 (6)式の範囲内で、
ｄを薄くすることが可能で、 (7)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 device is used as a reflection type, since the light passes through the liquid crystal solidified substance composite twice, the scattering property at the time of scattering increases. Therefore, within the range of equation (6),
It is possible to reduce d, and the maximum drive voltage determined by the equation (7) can also be reduced.

【００７２】上記の説明では、単独の液晶表示素子の場
合を説明している。投射型液晶表示装置等に用いるよう
に、例えば３個の液晶表示素子を用い、ＲＧＢ３色の光
を各液晶表示素子に分けて透過させる場合には、各色毎
に前記の各式を満足するようにする。さらに、各色毎に
その特性を揃えておくことが好ましい。In the above description, the case of a single liquid crystal display element has been described. When using, for example, three liquid crystal display elements as in a projection type liquid crystal display device and transmitting light of three colors of RGB separately to each liquid crystal display element, the above equations should be satisfied for each color. To Further, it is preferable that the characteristics be made uniform for each color.

【００７３】具体的には、使用する光の中心波長λに対
する液晶表示素子のΔｎ、Ｒ、ｄの関係を下記の(8) 式
及び(9) 式を同時に満足するか、または(10)式を各色毎
にほぼ一定になるように調整することが好ましい。これ
により、各色光毎にほぼ揃った光の透過−散乱性能が得
られる。Specifically, the relationship between Δn, R, and d of the liquid crystal display element with respect to the central wavelength λ of the light used either satisfies the following equations (8) and (9) at the same time, or the equation (10) is satisfied. Is preferably adjusted to be substantially constant for each color. This makes it possible to obtain substantially uniform light transmission-scattering performance for each color light.

【００７４】 Δｎ_i ・Ｒ_i ／λ_i ≒Δｎ_j ・Ｒ_j ／λ_j (8) ｄ_i ／Ｒ_i ≒ｄ_j ／Ｒ_j (9) Δｎ_i ・ｄ_i ²／λ_i ≒Δｎ_j ・ｄ_j ²／λ_j (10) なお、ｉ，ｊは各色を表す。Δn _i · R _i / λ _i ≈Δn _j · R _j / λ _j (8) d _i / R _i ≈d _j / R _j (9) Δn _i · d _i ² / λ _i ≈Δn _j d _j ² / λ _j (10) Note that i and j represent each color.

【００７５】また、無電界時の散乱性を向上させるに
は、液晶固化物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る。具体的には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、液晶固化物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 under no electric field, it is effective to increase the volume fraction Φ of the operable liquid crystal of the liquid crystal solidified composite. Specifically, Φ> 20% is preferable, Φ> 35% is more preferable to have a higher scattering property, and Φ> 45% is further preferable. On the other hand, if Φ is too large, the structural stability of the liquid crystal-solidified composite deteriorates, so Φ <70% is preferable.

【００７６】本発明の液晶表示素子は、液晶の常光屈折
率ｎ_o が固化物マトリクスの屈折率と一致するようにす
ることにより、電界が印加されていない場合は、基板に
垂直方向には配列していない液晶と、固化物マトリクス
の屈折率の違いにより、散乱状態（つまり白濁状態）を
示す。このため、本発明では電極のない部分は光が散乱
される。In the liquid crystal display element of the present invention, the ordinary index of refraction n _o of the liquid crystal is made to match the index of refraction of the solidified matrix so that when the electric field is not applied, it is aligned in the direction perpendicular to the substrate. A scattering state (that is, a cloudy state) is exhibited due to the difference in refractive index between the liquid crystal that is not formed and the solidified matrix. For this reason, in the present invention, light is scattered at the portion without electrodes.

【００７７】この液晶表示素子を投射型表示装置として
用いる場合には、画素部分以外の部分は光が散乱される
ので、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。このた
め、遮光膜の形成工程が不要となるという利点も有す
る。When this liquid crystal display device is used as a projection type display device, since light is scattered in portions other than the pixel portion, the light does not reach the projection screen even if a light shielding film is not provided, so that it looks black. . Thus, 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. Therefore, there is also an advantage that the step of forming the light shielding film is unnecessary.

【００７８】これに所望の画素に電界を印加する。この
電界を印加された画素部分では、液晶が電界方向に配列
し、液晶の常光屈折率ｎ_o と固化物マトリクスの屈折率
ｎ_pとが一致する。これ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。An electric field is applied to desired pixels. In the pixel portion to which this electric field is applied, the liquid crystal is aligned in the electric field direction, and the ordinary refractive index n _o of the liquid crystal and the refractive index n _p of the solidified matrix match. As a result, a transparent state is shown, and light is transmitted through the desired pixel, which is brightly displayed on the projection screen.

【００７９】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。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 this 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 times. When there is something that is desired to be fixedly displayed, such a normal transmission part may be formed.

【００８０】また、本発明の液晶表示素子は、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。Further, the liquid crystal display device of the present invention can perform color display by providing a color filter. This color filter may be provided in three colors in one liquid crystal display element, one color in one liquid crystal display element, or a combination of three colors. This color filter may be provided on the electrode surface side of the substrate or may be provided on the outside.

【００８１】また、液晶固化物複合体中に染料、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, color display may be performed by mixing a dye, a pigment or the like in the liquid crystal solidified composite.

【００８２】図１は、本発明の液晶表示素子の断面図で
ある。図１において、 1は液晶表示素子、 2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、
3はＩＴＯ（Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ ）、ＳｎＯ₂ 等の画
素電極、 4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、 5は対向電極基板用のガラス、プラス
チック等の基板、 6はＩＴＯ、ＳｎＯ₂ 等の対向電極、
7は両基板間に挟持された液晶固化物複合体を示してい
る。FIG. 1 is a sectional view of the liquid crystal display element of the present invention. In FIG. 1, 1 is a liquid crystal display element, 2 is a glass or plastic substrate for an active matrix substrate,
3 is a pixel electrode such as ITO (In ₂ O ₃ -SnO ₂ ), SnO ₂ or the like, 4 is an active element such as a transistor, a diode or a nonlinear resistance element, 5 is a glass or plastic substrate for the counter electrode substrate, and 6 is Counter electrodes such as ITO and SnO ₂
Reference numeral 7 represents a liquid crystal solidified composite material sandwiched between both substrates.

【００８３】図２は、図１の液晶表示素子を用いた投射
型液晶表示装置の模式図である。図２において、11は投
射用光源、21は液晶表示素子、13はレンズ、アパーチャ
ー等を含む投射光学系、14は投射する投射スクリーンを
示している。なお、投射光学系はこの例では、孔のあい
た板であるアパーチャーやスポット15、集光レンズ16、
投射レンズ17を含んでいる。FIG. 2 is a schematic view of a projection type liquid crystal display device using the liquid crystal display element of FIG. In FIG. 2, 11 is a light source for projection, 21 is a liquid crystal display element, 13 is a projection optical system including a lens and an aperture, and 14 is a projection screen for projection. Incidentally, the projection optical system is, in this example, an aperture or a spot 15 which is a plate with holes, a condenser lens 16,
It includes a projection lens 17.

【００８４】図３は、本発明のフルカラーの投射型液晶
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３において、21は光源、22は凹面鏡、23はコ
ンデンサーレンズ、24は分光用ダイクロイックプリズ
ム、25A、25B、25C、25D は鏡であり、21〜25D で色光源を
構成する。26A、26B、26C は各色に対応した液晶固化物複
合体を挟持した液晶表示素子、27は合成用ダイクロイッ
クプリズム、28は投射レンズ、29は直進光以外を除去す
るためのアパーチャー、30は投射する投射スクリーンで
ある。27〜29で投射光学系を構成している。FIG. 3 is a schematic view of an example using a dichroic prism of a full-color projection type liquid crystal display device of the present invention. In FIG. 3, 21 is a light source, 22 is a concave mirror, 23 is a condenser lens, 24 is a dichroic prism for spectroscopy, and 25A, 25B, 25C and 25D are mirrors, and 21 to 25D constitute a color light source. 26A, 26B, and 26C are liquid crystal display elements sandwiching a liquid crystal solidified composite corresponding to each color, 27 is a dichroic prism for synthesis, 28 is a projection lens, 29 is an aperture for removing other than straight light, and 30 is projection. It is a projection screen. The projection optical system is composed of 27 to 29.

【００８５】この例では、直進光以外の拡散光を除去す
るためのアパーチャーが１個ですみ、光軸が１本なので
調整が容易であり、投射スクリーンまでの距離が可変に
できる利点がある。In this example, only one aperture is required to remove diffused light other than the straight-ahead light, and since there is only one optical axis, adjustment is easy and the distance to the projection screen is variable.

【００８６】図４は、本発明のフルカラーの投射型液晶
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４において、31は光源、32は凹面鏡、33は
コンデンサーレンズ、35A、35B、35C はダイクロイック鏡
であり、31〜35C で色光源を構成する。36A、36B、36C は
各色に対応した液晶固化物複合体を挟持した液晶表示素
子、38A、38B、38C は各色毎に設けられた投射レンズ、39
A、39B、39C 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、40は投射するスクリーンである。
38A 〜39C で投射光学系を構成している。FIG. 4 is a schematic view of an example of the full-color projection type liquid crystal display device of the present invention in which the dichroic prism is not used. In FIG. 4, 31 is a light source, 32 is a concave mirror, 33 is a condenser lens, and 35A, 35B and 35C are dichroic mirrors, and 31 to 35C form a color light source. 36A, 36B and 36C are liquid crystal display elements sandwiching a liquid crystal solidified composite corresponding to each color, 38A, 38B and 38C are projection lenses provided for each color, 39A
A, 39B and 39C are apertures provided for each color for removing other than straight light, and 40 is a screen for projection.
The projection optical system is composed of 38A to 39C.

【００８７】本発明の能動素子としてＴＦＴ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。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 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. When using a two-terminal element such as an MIM element or a PIN diode, the counter electrode substrate is patterned in a stripe shape.

【００８８】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
もまたは厳密な遮光膜でなくても誤動作しにくく、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 has no photosensitivity like amorphous silicon, it does not easily malfunction even if the light from the light source is not blocked by the light blocking film or is not a strict light blocking film. 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.

【００８９】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い。この際に、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る。この
ため、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。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 light leakage from the pixels. At this time, the simultaneous light-shielding film can be subsequently formed on the active element portion. Therefore, 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, the number of steps cannot be reduced if the light shielding film needs to be formed between the pixels.

【００９０】これに対して、本発明では、前述の如く、
固化物マトリクスの屈折率が使用する液晶の常光屈折率
ｎ_o とほぼ一致するようにされた液晶固化物複合体を使
用することができる。このため、電界を印加しない部分
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。一方、
能動素子として多結晶シリコンを用いる場合、能動素子
部分に遮光膜を形成しなくてもよい。このため、遮光膜
を形成する工程をなくすことができ、生産性が向上す
る。On the other hand, in the present invention, as described above,
It can be used ordinary refractive index n _o of the liquid crystal and solidified matrix composite which is adapted substantially to match the liquid crystal used refractive index of the solidified matrix. For this reason, light is scattered in the portion to which the electric field is not applied and becomes black on the projection screen, and thus it is not necessary to form the light shielding film between the pixels. on the other hand,
When polycrystalline silicon is used as the active element, the light shielding film need not be formed in the active element portion. Therefore, the step of forming the light-shielding film can be eliminated, and the productivity is improved.

【００９１】なお、非結晶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 if amorphous silicon is used, it can be used if a light shielding film is formed on the semiconductor portion thereof. 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.

【００９２】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。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。In the liquid crystal display device and the liquid crystal display device of the present invention, an infrared cut filter, an ultraviolet cut filter and the like may be laminated, characters and figures may be printed, and a plurality of liquid crystal display devices may be used. May be used. 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.

【００９３】本発明では、前述の液晶固化物複合体を構
成する硬化性化合物として光硬化性化合物樹脂を用いる
場合、光硬化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 resin is used as the curable compound forming the above-mentioned liquid crystal solidified 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.

【００９４】本発明で使用される液晶は、ネマチック液
晶である。特に、正の誘電異方性を有するネマチック液
晶であり、固化物マトリクスの屈折率がその液晶の常光
屈折率ｎ_o と一致するような液晶を用いることが好まし
い。これは、単独で用いても組成物を用いてもよいが、
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。The liquid crystal used in the present invention is a nematic liquid crystal. In particular, a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy, it is preferable to use a liquid crystal such as refractive index of the solidified matrix agrees with the ordinary refractive index n _o of the liquid crystal. It may be used alone or as a composition,
It can be said that it is advantageous to use the composition in order to satisfy various performance requirements such as operating temperature range and operating voltage.

【００９５】また、この液晶は、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
ましい。そして、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る。液晶の組成物を用いる場
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 a photocurable compound is used, this liquid crystal preferably dissolves the photocurable compound uniformly. The cured product after light exposure is not dissolved or is difficult to dissolve. When a liquid crystal composition is used, it is desirable that the solubilities of the individual liquid crystals be as close as possible.

【００９６】この液晶組成物は、液晶分子の末端または
そのオルト位のいずれかまたは両方に極性基を持つよう
なΔε_LCが大きいＮｐ化合物（正の誘電異方性を有する
ネマチック液晶）を複数種類混合して作成してもよい
し、それらに｜Δε_LC｜≦２．０で表されるような誘電
異方性の小さい化合物を併用して作成してもよい。This liquid crystal composition contains a plurality of Np compounds (nematic liquid crystals having positive dielectric anisotropy) having a large Δε _LC having a polar group at either or both of the terminal of the liquid crystal molecule and its ortho position. They may be prepared by mixing, or may be prepared by using them together with a compound having a small dielectric anisotropy represented by | Δε _LC | ≦ 2.0.

【００９７】一般に、未硬化時には硬化性化合物と均一
に溶解し、硬化後はマトリクスとよく相分離することが
好ましい。このためには、凝集エネルギーが適度に異な
る複数の液晶性化合物またはさらにそれに類似した構造
を有する化合物を組み合わせて用いることが好ましい。
このことから、Δε_LCが大きい化合物とΔε_LCが小さい
（｜Δε_LC｜≦２．０）化合物とを併用して用いること
が好ましい。特に、この比（Δε_LCが大きい化合物／Δ
ε_LCが小さい（｜Δε_LC｜≦２．０）化合物）を重量比
で、２０／８０〜７５／２５とすることが好ましい。In general, it is preferable that it is uniformly dissolved with the curable compound when uncured and well phase-separated with the matrix after curing. For this purpose, it is preferable to use a combination of a plurality of liquid crystal compounds having appropriately different cohesive energies or compounds having a similar structure.
Therefore, [Delta] [epsilon] _LC larger compound and [Delta] [epsilon] _LC is small (| Δε _LC | ≦ 2.0) is preferably used in combination with the compound. Especially, this ratio (compound with large Δε _LC / Δ
A compound having a small ε _LC (| Δε _LC | ≦ 2.0) is preferably in a weight ratio of 20/80 to 75/25.

【００９８】液晶性化合物としては、例えば以下のよう
な一般式を有する化合物がある。 Ｒ³-（Ａ¹)- Ｙ¹ -(Ａ²)- Ｒ⁴ Ｒ³-（Ａ¹)- Ｙ¹ -(Ａ²)- Ｙ² -(Ａ³)- Ｒ⁴ Ｒ³-（Ａ¹)- Ｙ¹ -(Ａ²)- Ｙ² -(Ａ³)- Ｙ³ -(Ａ⁴)- Ｒ
⁴ Examples of the liquid crystal compound include compounds having the following general formula. R ^3- (A ¹ )-Y ^1- (A ² )-R ⁴ R ^3- (A ¹ )-Y ^1- (A ² )-Y ^2- (A ³ )-R ⁴ R ^3- (A ¹ )-Y ^1- (A ² )-Y ^2- (A ³ )-Y ^3- (A ⁴ )-R
^Four

【００９９】上記式において、Ｒ³ は炭素数１〜１０の
アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基等であり、Ｒ
⁴ は炭素数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基、アル
ケニル基、それらの水素原子をハロゲン原子に置換した
基、ハロゲン原子、シアノ基、チオシアナト基等であ
る。In the above formula, R ³ is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group, an alkenyl group or the like, and R 3
⁴ is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group, an alkenyl group, a group in which a hydrogen atom thereof is replaced with a halogen atom, a halogen atom, a cyano group, a thiocyanato group, or the like.

【０１００】Ａ¹ 、Ａ² 、Ａ³ 、Ａ⁴ は１，４−フェニ
レン基、トランス−１，４−シクロヘキシレン基、２，
５−ピリジンジイル基、２，５−ピリミジンジイル基等
の環基であり、その一部がアルキル基、−Ｆや，−Ｃｌ
等のハロゲン原子で置換されていてもよい。Ｙ¹ 、Ｙ
² 、Ｙ³ は単結合または−ＣＯＯ−，−ＯＣＯ−，−Ｃ
≡Ｃ−，−ＣＨ＝ＣＨ−，−ＣＨ₂ ＣＨ₂ −，−ＣＨ₂
Ｏ−，−ＯＣＨ₂ −等の基である。トラン系液晶化合物
は、Ｙ¹ 、Ｙ² 、Ｙ³ のうち少なくとも１つが−Ｃ≡Ｃ
−である化合物をいう。A ¹ , A ² , A ³ , and A ⁴ are 1,4-phenylene group, trans-1,4-cyclohexylene group, 2,
A cyclic group such as a 5-pyridinediyl group or a 2,5-pyrimidinediyl group, a part of which is an alkyl group, -F or -Cl.
May be substituted with a halogen atom such as. Y ¹ , Y
² , Y ³ is a single bond or -COO-, -OCO-, -C.
≡C -, - CH = CH - , - CH 2 CH 2 -, - CH 2
O -, -, and the like of the group - OCH _2. In the tolan-based liquid crystal compound, at least one of Y ¹ , Y ² , and Y ³ is -C≡C.
-Is a compound.

【０１０１】Δε_LCが大きい化合物の場合には、上記式
のＲ⁴ がその水素原子がハロゲン原子で置換されたアル
キル基、アルコキシ基、またはハロゲン原子、シアノ
基、チオシアナト基等である化合物が例示される。ま
た、Δε_LCが小さい化合物の場合には、上記式のＲ⁴ が
単なるアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基等であ
る化合物が例示される。In the case of a compound having a large Δε _LC , a compound in which R ^{4 in} the above formula is an alkyl group, an alkoxy group or a halogen atom, a cyano group, a thiocyanato group, or the like, whose hydrogen atom is substituted with a halogen atom, is exemplified. To be done. Further, in the case of a compound having a small Δε _LC , a compound in which R ^{4 in} the above formula is a simple alkyl group, an alkoxy group, an alkenyl group or the like is exemplified.

【０１０２】なお、これは単なる例示にすぎなく、これ
ら以外にもΔε_LCの大きさを満足する化合物はあるし、
逆に上記例示の化合物であってもΔε_LCの大きさを満足
しない化合物はありうる。このため、各化合物のΔ
ε_LC、Δｎ、相安定性、クリアリングポイント（Ｔ
ｃ）、粘度、弾性率等を考慮しつつ適宜選択すればよ
い。Note that this is merely an example, and there are other compounds that satisfy the magnitude of Δε _LC .
On the contrary, there may be compounds that do not satisfy the Δε _LC value even among the compounds exemplified above. Therefore, Δ of each compound
ε _LC , Δn, phase stability, clearing point (T
It may be appropriately selected in consideration of c), viscosity, elastic modulus and the like.

【０１０３】具体的には、Specifically,

【化３】 [Chemical 3]

【０１０４】等に代表される末端−ＣＮ基からなる、誘
電率異方性（Δε）が１８以上と比較的大きい化合物
に、屈折率異方性（Δｎ）を下げることなく、誘電異方
性を低下させる化合物を加えることが望ましい。なお、
Ｒ³ は前記Ｒ¹ と同じ範疇の基を示し、特にアルキル基
が好ましい。A compound having a relatively large dielectric anisotropy (Δε) of 18 or more, which is represented by, for example, a terminal-CN group, can be used without lowering the refractive index anisotropy (Δn). It is desirable to add compounds that reduce In addition,
R ³ represents a group in the same category as R ^1, and an alkyl group is particularly preferable.

【０１０５】また、ＴＮタイプに代用されるガラス基板
間に液晶組成物が単独で挟持される素子に比べて、固化
物複合体を構成する樹脂マトリクス材料との境界面が非
常に多いことから、固化前の樹脂マトリクス材料との相
溶性がよく、固化後の樹脂マトリクス材料との構造安定
性が優れていることが要求される。Further, as compared with the element in which the liquid crystal composition is sandwiched alone between the glass substrates substituted for the TN type, the interface with the resin matrix material forming the solidified composite is much larger, Good compatibility with the resin matrix material before solidification and excellent structural stability with the resin matrix material after solidification are required.

【０１０６】特に樹脂マトリクスが光硬化性化合物から
なる場合には、固化物複合体を得る際に液晶組成物も光
に曝露されることになり、組成物として複合化する際の
光に対して悪影響しないような化合物であることが必要
となる。したがって、本発明においては前記液晶化合物
の少なくとも一部としてトラン系液晶化合物を使用する
ことを必須とする。このトラン系液晶化合物としては、
下記式（Ａ）で表されるトラン系液晶化合物が好まし
い。In particular, when the resin matrix is composed of a photocurable compound, the liquid crystal composition is also exposed to light when the solidified composite is obtained, and the liquid crystal composition is exposed to the light when composited. It must be a compound that does not adversely affect. Therefore, in the present invention, it is essential to use a tolan-based liquid crystal compound as at least a part of the liquid crystal compound. As this tolan-based liquid crystal compound,
A tolan-based liquid crystal compound represented by the following formula (A) is preferable.

【０１０７】[0107]

【化４】 [Chemical 4]

【０１０８】（式中、Ｘ¹ 、Ｘ² は相互に独立してトラ
ンス−１，４−シクロヘキシレン基、および１，４−フ
ェニレン基から選ばれる環基であり、これらの環基はそ
れぞれ非置換であるか、あるいは置換基として１個以上
のハロゲン原子を有し、これらの環基中環を構成する１
個以上の＝ＣＨ−基は窒素原子に置換されていてもよ
く、また、環を構成する１個以上の−ＣＨ₂ −基は酸素
原子に置換されていてもよい。ＹはＸ¹ ，Ｘ² と直接結
合あるいは、−ＣＯＯ−，−ＯＣＯ−，−ＣＨ₂ ＣＨ₂
−，−ＣＨ₂ Ｏ−のいずれかであり、Ｙ−Ｘ² は存在し
なくてもよく、Ｑは水素原子あるいはハロゲン原子を示
す。Ｒ¹ 、Ｒ² は相互に独立して炭素数１〜１０のアル
キル基、あるいはハロゲン原子を示し、アルキル基の場
合には、このアルキル基中の炭素−炭素結合間あるいは
このアルキル基と環基との間の炭素−炭素結合間に酸素
原子、カルボニルオキシ基、あるいはオキシカルボニル
基が挿入されてもよく、また、そのアルキル基中の炭素
−炭素結合の一部が三重結合あるいは二重結合に置換さ
れていてもよく、また、そのアルキル基中の水素原子の
一部もしくは全てがフッ素原子で置換されていてもよ
い。）(In the formula, X ¹ and X ² are each independently a ring group selected from a trans-1,4-cyclohexylene group and a 1,4-phenylene group, and these ring groups are each a non-ring group. 1 which is substituted or has one or more halogen atoms as a substituent and constitutes a ring in these ring groups.
One or more ═CH— groups may be substituted with a nitrogen atom, and one or more —CH ₂ — groups constituting the ring may be substituted with an oxygen atom. Y is directly bonded to X ¹ and X ² , or —COO—, —OCO—, —CH ₂ CH ₂
-, - CH ₂ O- are either, Y-X ² may be absent, Q is a hydrogen atom or a halogen atom. R ¹ and R ² each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a halogen atom, and in the case of an alkyl group, between carbon-carbon bonds in this alkyl group or between this alkyl group and a ring group. An oxygen atom, a carbonyloxy group, or an oxycarbonyl group may be inserted between the carbon-carbon bond between and, and a part of the carbon-carbon bond in the alkyl group becomes a triple bond or a double bond. It may be substituted, or a part or all of the hydrogen atoms in the alkyl group may be substituted with a fluorine atom. )

【０１０９】本発明における液晶組成物はトラン系液晶
化合物を含み、かつ所望の物性の液晶組成物となるよう
例えば前述の末端ＣＮ系の化合物等を併用する。もちろ
ん併用する液晶化合物は末端ＣＮ系化合物に限定される
ものではなく、誘電率異方性と屈折率異方性のバランス
をとるため、The liquid crystal composition in the present invention contains a tolan-type liquid crystal compound, and is used in combination with, for example, the above-mentioned terminal CN-based compound so that the liquid crystal composition has desired physical properties. Of course, the liquid crystal compound used in combination is not limited to the terminal CN-based compound, and in order to balance the dielectric anisotropy and the refractive index anisotropy,

【０１１０】[0110]

【化５】 （式中、Ｒ⁵ ，Ｒ⁶ はそれぞれ独立して炭素数１〜１０
のハロゲン化されていてもよいアルキル基）等のその他
の液晶を、所望の物性を得るために適時添加してもよ
い。[Chemical 5] (In the formula, R ⁵ and R ⁶ each independently have 1 to 10 carbon atoms.
Other liquid crystals such as (optionally halogenated alkyl group) may be added at appropriate times in order to obtain desired physical properties.

【０１１１】式（Ａ）で代表されるトラン系液晶化合物
は、組成物のΔｎを低下させずに低粘度化が図れるた
め、ヒステリシスの低減と早い過渡応答を必要とする本
素子の使用目的である表示用途には好適な材料である。
更に、複合体の樹脂マトリクスが光硬化性アクリル系化
合物で構成される場合、光露光前のマトリクス材料との
相溶性に優れているため素子化がきわめて安定して行え
る。The tolan type liquid crystal compound represented by the formula (A) can be made to have a low viscosity without lowering Δn of the composition, and therefore, it is used for the purpose of use of the present device which requires reduction of hysteresis and fast transient response. It is a suitable material for certain display applications.
Furthermore, when the resin matrix of the composite is composed of a photocurable acrylic compound, it has excellent compatibility with the matrix material before photoexposure, so that the device can be formed extremely stably.

【０１１２】トラン系液晶化合物は、一般的に光に対す
る安定性が劣るため、単独で用いるよりは他の液晶化合
物と混合して用いることが望ましく、このときトラン系
液晶化合物の使用割合（全組成物に対する割合）は誘電
異方性と屈折率異方性のバランスを取り得るために５重
量％以上が好ましく、組成物としての安定性、複合体と
しての安定性、信頼性から４０重量％以下が好ましく、
望ましくは３０重量％以下とする。もちろん、トラン系
液晶化合物は単独であってもよいし、複数の化合物を混
合して用いてもよい。Since the tolan-based liquid crystal compound is generally inferior in stability to light, it is desirable to use the tolan-based liquid crystal compound in a mixture with another liquid crystal compound rather than to use it alone. (Ratio to the product) is preferably 5% by weight or more in order to balance the dielectric anisotropy and the refractive index anisotropy, and 40% by weight or less from the viewpoint of stability as a composition, stability as a composite and reliability. Is preferred,
It is preferably 30% by weight or less. Of course, the tolan-based liquid crystal compound may be used alone, or a plurality of compounds may be mixed and used.

【０１１３】式（Ａ）で表されるトラン系液晶化合物に
おいて、Ｘ¹ 、Ｘ² として好ましい環基は、トランス−
１，４−シクロヘキシレン基，１，４−フェニレン基、
及び２，５−ピリミジンジイル基である。Ｒ¹ は炭素数
１〜６のハロゲン化されていてもよいアルキル基が好ま
しい。Ｙは直接結合とエチレン基が好ましい。Ｒ² はハ
ロゲン原子と炭素数１〜６のハロゲン化されていてもよ
いアルキル基が好ましい。ハロゲン原子としてはフッソ
原子と塩素原子が好ましい。具体例には、In the tolan type liquid crystal compound represented by the formula (A), a ring group preferable as X ¹ and X ² is trans-
1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group,
And a 2,5-pyrimidinediyl group. R ¹ is preferably an optionally halogenated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Y is preferably a direct bond or an ethylene group. R ² is preferably a halogen atom and an optionally halogenated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. As the halogen atom, a fluorine atom and a chlorine atom are preferable. For example,

【０１１４】[0114]

【化６】 [Chemical 6]

【化７】 [Chemical 7]

【化８】 [Chemical 8]

【化９】 [Chemical 9]

【化１０】 [Chemical 10]

【化１１】 [Chemical 11]

【０１１５】で代表される化合物を用いる。なお、Ｚは
ハロゲン原子を意味し、Ｒ² がハロゲン原子の場合は具
体的にハロゲン原子を記載した（したがって、化６〜化
１１におけるＲ² はハロゲン原子以外のもの、特にアル
キル基を表す）。The compounds represented by are used. In addition, Z means a halogen atom, and when R ² is a halogen atom, a halogen atom is specifically described (thus, R ² in Chemical formulas 6 to 11 represents something other than a halogen atom, particularly an alkyl group). .

【０１１６】つぎに製造法について説明する。液晶固化
物複合体を製造する場合、次のような製法がある。１つ
は従来の通常の液晶表示素子のように一対の基板を電極
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固化物複合体用の混合液
を注入して、注入口を封止する製法である。もう１つ
は、基板上に硬化性化合物と液晶との混合物を供給し、
対向する基板を重ね合わせる製法である。Next, the manufacturing method will be described. In the case of producing a liquid crystal solidified composite, there are the following production methods. One is to arrange a pair of substrates so that their electrode surfaces face each other like a conventional ordinary liquid crystal display element, and seal the periphery with a sealing material, and use the uncured liquid crystal solidification compound composite material through the injection port. This is a manufacturing method in which the mixed solution is injected and the injection port is sealed. The other is to supply a mixture of a curable compound and liquid crystal on a substrate,
This is a manufacturing method in which opposing substrates are stacked.

【０１１７】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。また、本発
明では、液晶固化物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
が高くなる。さらに、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 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. Further, in the present invention, liquid crystal is used as a solvent as the liquid crystal solidified substance complex, 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 a cell can be adopted as it is, and the reliability is increased. Further, since it has the effect of adhering two substrates with a photocurable compound, the reliability is further increased.

【０１１８】本発明では、このように液晶固化物複合体
とすることにより、上下の透明電極が短絡する危険性が
低くなる。さらに、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。In the present invention, the risk of short circuit between the upper and lower transparent electrodes is reduced by using the liquid crystal solidified composite in this manner. Furthermore, unlike a normal TN type display element, it is not necessary to strictly control the orientation and the substrate gap, and a liquid crystal display element capable of controlling the transmission state and the scattering state can be manufactured with extremely high productivity.

【０１１９】投射用光源、投射光学系、投射スクリーン
等は従来からの投射用光源、投射光学系、投射スクリー
ンが使用でき、投射用光源と投射光学系との間に本発明
の液晶表示素子を配置すればよい。もちろん、複数の液
晶表示素子の像を光学系を用いて合成して表示するよう
にしてもよい。これらの投射用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、ＬＥＤ等のチャンネル
表示等を付加したりしてもよい。As the projection light source, the projection optical system, the projection screen, etc., the conventional projection light source, projection optical system, and projection screen can be used, and the liquid crystal display device of the present invention is provided between the projection light source and the projection optical system. Just place it. Of course, images of a plurality of liquid crystal display elements may be combined and displayed using an optical system. As a light source used for these projection light sources, there are halogen lamps, metal halide lamps, xenon lamps, and the like, and it is possible to improve the light utilization efficiency by combining a concave mirror, a condenser lens, and the like. Further, a cooling system may be added to this, or a channel display such as an LED may be added.

【０１２０】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２の15で示される
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, it is possible to increase the display contrast by installing a device for reducing diffused light on the optical path, for example, an aperture or spot as shown by 15 in FIG. You can

【０１２１】即ち、拡散光を減ずる装置とは、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（液晶固化物複合体が散乱状態の部分で散乱
される光）を減ずるものであればよい。特に、直進する
光は減ずることなく、直進しない光（拡散光）を減ずる
ことが好ましい。That is, the device for reducing the diffused light is the light that goes straight to the incident light (light that passes through the portion where the pixel portion is in the transmission state) out of the light that has passed through the liquid crystal display element and does not go straight. Any light can be used as long as it reduces the light (light scattered by the liquid crystal solidified complex in the scattering state). In particular, it is preferable to reduce light that does not go straight (diffused light) without reducing light that goes straight.

【０１２２】具体的な装置としては、図２のように、液
晶表示素子と投射光学系とで構成され、液晶表示素子1
2、集光レンズ16、孔のあいた板であるアパーチャーや
スポット15、投射レンズ17を設けたものがある。As a concrete apparatus, as shown in FIG. 2, the liquid crystal display element 1 and the projection optical system are used.
2, some have a condenser lens 16, an aperture or a spot 15 which is a plate with holes, and a projection lens 17.

【０１２３】この例によれば、投射用光源からでて液晶
表示素子12を通過した光の内、入射光に対して直進する
光は集光レンズ16により集光され、アパーチャーやスポ
ット15に開けられた孔を通過して、投射レンズ17を通し
投射される。一方、液晶表示素子12で散乱させられた直
進しない光は、集光レンズ16により集光されても、アパ
ーチャーやスポット15に開けられた孔を通過しない。こ
のため、散乱光が投射されないことになり、コントラス
ト比が向上する。According to this example, of the light that has passed through the liquid crystal display element 12 from the projection light source, the light that goes straight on with respect to the incident light is condensed by the condenser lens 16 and is opened to the aperture or spot 15. The light passes through the hole and is projected through the projection lens 17. On the other hand, the non-straight light scattered by the liquid crystal display element 12 does not pass through the aperture or the hole formed in the spot 15 even if it is condensed by the condenser lens 16. Therefore, scattered light is not projected and the contrast ratio is improved.

【０１２４】また、他の例としては、アパーチャーやス
ポット15の代りに、小さな面積を有する鏡を同じ位置に
斜めに配置し、反射させてその光軸上に配置された投射
レンズを通して投射させることもできる。また、このよ
うな集光レンズを用いることなく、投射レンズにより光
線が絞られる位置にスポット、鏡等を設置してもよい。
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、散乱光が除去されるように選
択してもよい。As another example, instead of the aperture or the spot 15, a mirror having a small area is obliquely arranged at the same position, reflected and projected through a projection lens arranged on the optical axis. You can also Further, a spot, a mirror or the like may be installed at a position where the light beam is focused by the projection lens without using such a condenser lens.
Further, the focal length and aperture of the projection lens may be selected so as to remove scattered light without using a special aperture or the like.

【０１２５】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ー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、不要な散乱光を除去すること
ができる。この場合、散乱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、投射光学系の中に散乱除去系を組み込むことも
有効である。この場合、独立に投射光学系と散乱除去系
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 scattered light can be removed. In this case, since the optical path length required for removing scattered light can be made extremely short, there is an advantage that the entire projection display device can be made compact. In order to shorten the optical path length, it is also effective to incorporate a scattering elimination system in the projection optical system. In this case, the size of the optical system can be reduced and the size of the optical system can be simplified as compared with the case where the projection optical system and the scattering elimination system are independently installed.

【０１２６】これらの光学系は、ミラー、ダイクロイッ
クミラー、プリズム、ダイクロイックプリズム、レンズ
などと組み合わせ、画像の合成、カラー化ができる。ま
た、カラーフィルターと組み合わせても画像のカラー化
が可能である。These optical systems can be combined with a mirror, a dichroic mirror, a prism, a dichroic prism, a lens, etc. to synthesize an image and colorize it. Further, it is possible to colorize an image by combining it with a color filter.

【０１２７】投射スクリーン上に到達する直進成分と散
乱成分との比は、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よい。The ratio of the rectilinear component reaching the projection screen and the scattering component can be controlled by the diameter of the spot, the mirror, etc. and the focal length of the lens, and is set so that the desired display contrast and display brightness can be obtained. Good.

【０１２８】図２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
しい。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 as shown in FIG. 2 is used, it is preferable that the light incident on the liquid crystal display element from the projection light source is more parallel in order to increase the display brightness. For that purpose, it is preferable to configure a projection light source by combining a light source having high brightness and as close as possible to a point light source, a concave mirror, a condenser lens, and the like.

【０１２９】また、上記の説明では、主として透過型液
晶表示装置で説明したが、反射型の投射型液晶表示装置
であってもよい。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。In the above description, the transmission type liquid crystal display device was mainly described, but a reflection type projection type liquid crystal display device may be used. For example, a small mirror may be placed instead of the spot so that only necessary light is extracted.

【０１３０】本発明の素子は、中間調表示を行うアクテ
ィブマトリクス液晶表示素子として優れた特性を持つ
が、他の非アクティブ駆動方式（スタティック駆動、マ
ルチプレクス駆動）にも有効である。特に、マルチプレ
クス駆動に関しては、従来の素子と比べて格段に有利で
ある。マルチプレクス駆動では、オフ電圧とオン電圧の
電圧の差により、駆動を行うわけであるが、液晶樹脂複
合体では、電圧透過率特性のシャープネスとヒステリシ
スの有無が、マルチプレクス時の光学特性に大きな役割
を果たす。The device of the present invention has excellent characteristics as an active matrix liquid crystal display device for displaying a halftone, but is also effective for other inactive drive systems (static drive, multiplex drive). In particular, regarding the multiplex drive, it is significantly advantageous as compared with the conventional device. In multiplex driving, driving is performed by the difference between the off voltage and the on voltage, but in the liquid crystal resin composite, the sharpness of the voltage transmittance characteristics and the presence or absence of hysteresis have a large effect on the optical characteristics during multiplexing. Play a role.

【０１３１】電圧透過率特性が鋭いしきい値特性を持て
ば、マルチプレクス駆動に適しており、特性が鋭いほど
同時に駆動するライン数を大きくできるため、より高密
度の表示が達成可能となる。しかし、大きなヒステリシ
スが存在すると、透過率は電圧昇圧時と降圧時により異
なり、マルチプレクス駆動時のコントラストの低下、表
示ムラなどにつながってしまう。If the voltage transmittance characteristic has a sharp threshold characteristic, it is suitable for multiplex driving, and the sharper the characteristic, the larger the number of lines to be driven at the same time, so that higher density display can be achieved. However, if there is a large amount of hysteresis, the transmittance varies depending on whether the voltage is stepped up or stepped down, leading to a decrease in contrast during multiplex driving and display unevenness.

【０１３２】本発明においては、鋭いしきい値特性と、
低ヒステリシスと速い過渡応答性を同時に達成できるた
め、階調表示（つまり中間調での表示）を要求される用
途で、飽和電圧より低い電圧で駆動するマルチプレクス
駆動において、従来にない優れたコントラストと均一性
を持った表示を達成することが可能である。In the present invention, a sharp threshold characteristic and
Since low hysteresis and fast transient response can be achieved at the same time, excellent contrast that has never existed in multiplex drive driven at a voltage lower than the saturation voltage in applications that require gradation display (that is, halftone display). It is possible to achieve a display with uniformity.

【０１３３】また、ヒステリシス低減と速い過渡応答達
成には、分散する液晶粒子形状に歪を加えたり、駆動波
形に変調を加えるなど、他の手法も存在するが、本発明
の素子においては、エネルギーロスなく、即ち、駆動電
圧を上昇させることなくヒステリシス低減と過渡応答の
高速化ができるという点で、他の手法と比べて有利であ
る。もちろん、本発明の手法に加えて、上記のような他
の手法を組み合わせて用いることは、相乗効果として有
効に働くため、用いる液晶、マトリクス材料、駆動電
圧、応答特性などを考慮した上で、組み合わせて用いる
ことができる。In order to reduce the hysteresis and achieve a fast transient response, there are other methods such as adding distortion to the dispersed liquid crystal particle shape or modulating the driving waveform. This is advantageous over other methods in that the hysteresis can be reduced and the transient response can be speeded up without loss, that is, without increasing the drive voltage. Of course, in addition to the method of the present invention, it is effective to use a combination of other methods as described above as a synergistic effect. Therefore, after considering the liquid crystal to be used, the matrix material, the driving voltage, the response characteristics, etc., It can be used in combination.

【０１３４】[0134]

【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 with a high contrast ratio can be obtained, and when used in a projection type display, light is transmitted in a transmissive-scattering type liquid crystal display element in a transmissive state, and a projection screen is obtained. Is displayed brightly, the 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.

【０１３５】特に、本発明では、前記のような構成を有
しているので、ヒステリシスが低減され、像の焼付きが
低減されかつ過渡応答による残像も低減されている。こ
のため、美しい中間調の表示が可能になり、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, in the present invention, since it has the above-mentioned structure, the hysteresis is reduced, the image sticking is reduced, and the afterimage due to the transient response is also reduced. For this reason, it becomes possible to display beautiful halftones.
An active element such as that used in an active matrix liquid crystal display element or a driving IC can be used to easily display a moving image with fine gradation.

【０１３６】[0136]

【実施例】【Example】

（比較例１） (Comparative Example 1)

【０１３７】[0137]

【化１２】 [Chemical 12]

【０１３８】からなる液晶組成物（％は重量％を表す、
以下同様）はクリアリングポイント（Ｔｃ）＝７０℃の
ネマチック液晶組成物であって、Δｎ＝０．２０４、Δ
ε＝１１．９を示す。この液晶組成物は主に、ビフェニ
ル系、ターフェニル系とフェニルエステル系の液晶を主
成分としており極めて安定した液晶組成物である。この
液晶組成物と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、光反応開始剤を均一に溶解して、電極
基板ギャップが１２μｍであるセルに注入し紫外線露光
により硬化させ液晶樹脂複合体とした。A liquid crystal composition comprising (% represents% by weight,
The same shall apply hereinafter) is a nematic liquid crystal composition having a clearing point (Tc) = 70 ° C., where Δn = 0.204, Δ
It shows ε = 11.9. This liquid crystal composition is a very stable liquid crystal composition mainly containing biphenyl, terphenyl, and phenyl ester liquid crystals as main components. The liquid crystal composition, an acrylate monomer, a urethane acrylate oligomer, and a photoreaction initiator were uniformly dissolved, poured into a cell having an electrode substrate gap of 12 μm, and cured by UV exposure to obtain a liquid crystal resin composite.

【０１３９】この液晶表示素子の駆動電圧は６．５ｖで
あった。この液晶表示素子と光源系、投射光学系を組み
合わせて、投射型表示装置とした。スクリーン上に画像
を投影したところ、非常に明るい動画像が得られた。ス
クリーン上でコントラスト比を測定したところ、約１２
０：１であった。なお、投射光学系の集光角（２tan^-1
（φ／２ｆ）で表され、φはアパーチャー（スポット）
の直径、ｆはレンズの焦点距離を表す。）は全角で約５
°あった。この比較例１において、Ｈ^* ・τの値は、５
６００であり投射画像としては引きずり現象が見られ、
中間調表示の美しさはまだ不十分であった。The driving voltage of this liquid crystal display element was 6.5 v. The liquid crystal display element, the light source system and the projection optical system were combined to form a projection type display device. When the image was projected on the screen, a very bright moving image was obtained. When the contrast ratio was measured on the screen, it was about 12
It was 0: 1. In addition, the converging angle of the projection optical system (2 tan ^-1
(Φ / 2f), φ is the aperture (spot)
, F is the focal length of the lens. ) Is about 5 full-width characters
° There was. In this comparative example 1, the value of H ^* · τ is 5
600, a dragging phenomenon is seen in the projected image,
The beauty of halftone display was still insufficient.

【０１４０】（実施例１）比較例１で用いた液晶組成物
（各成分の比率を保持して、その総重量比を９０％とす
る）にトラン系液晶化合物である、Example 1 The liquid crystal composition used in Comparative Example 1 (holding the ratio of each component so that the total weight ratio thereof is 90%) is a tolan liquid crystal compound.

【０１４１】[0141]

【化１３】 [Chemical 13]

【０１４２】を１０％添加した液晶組成物はクリアリン
グポイント（Ｔｃ）＝６６℃のネマチック液晶組成物で
あって、Δｎ＝０．２１、Δε＝１１．８を示す。The liquid crystal composition containing 10% of is a nematic liquid crystal composition having a clearing point (Tc) = 66 ° C., and Δn = 0.21 and Δε = 11.8.

【０１４３】この液晶組成物を比較例１と同様の方法で
表示素子とした。この表示素子のコントラストと駆動電
圧は比較例とほぼ同等であり、ヒステリシスと過渡応答
（オン時とオフ時の透過率差として１０％上昇する速
度）の積は比較例１を１．００とすると０．６２と改善
され、スクリーン上での中間調の動画も美しいものとな
った。This liquid crystal composition was used as a display device in the same manner as in Comparative Example 1. The contrast and driving voltage of this display element are almost the same as those of the comparative example, and the product of hysteresis and transient response (speed at which the transmittance difference between on and off increases by 10%) is 1.00 for comparative example 1. It was improved to 0.62, and the halftone video on the screen became beautiful.

【０１４４】（実施例２）比較例１で用いた液晶組成物
（９０％）にトラン系液晶化合物である、Example 2 The liquid crystal composition (90%) used in Comparative Example 1 was a tolan-based liquid crystal compound.

【０１４５】[0145]

【化１４】 [Chemical 14]

【０１４６】を１０％添加した液晶組成物はクリアリン
グポイント（Ｔｃ）＝６９℃のネマチック液晶組成物で
あって、Δｎ＝０．２２、Δε＝１２を示す。The liquid crystal composition containing 10% of is a nematic liquid crystal composition having a clearing point (Tc) = 69 ° C., and Δn = 0.22 and Δε = 12.

【０１４７】この液晶組成物を比較例１と同様の方法で
表示素子とした。この表示素子のヒステリシスと過渡応
答の積は比較例１を１．００とすると、０．８８と改善
された。This liquid crystal composition was used as a display device in the same manner as in Comparative Example 1. The product of hysteresis and transient response of this display element was improved to 0.88 when Comparative Example 1 was set to 1.00.

【０１４８】（実施例３）比較例１で用いた液晶組成物
（９７％）にトラン系液晶化合物である、Example 3 The liquid crystal composition (97%) used in Comparative Example 1 contains a tolan-type liquid crystal compound.

【０１４９】[0149]

【化１５】 [Chemical 15]

【０１５０】を３％添加した液晶組成物はクリアリング
ポイント（Ｔｃ）＝７６℃のネマチック液晶組成物であ
って、Δｎ＝０．２１、Δε＝１２を示す。The liquid crystal composition to which 3% of is added is a nematic liquid crystal composition having a clearing point (Tc) = 76 ° C. and showing Δn = 0.21 and Δε = 12.

【０１５１】この液晶組成物を比較例１と同様の方法で
表示素子とした。この表示素子のヒステリシスと過渡応
答の積は比較例１を１．００とすると０．９５となっ
た。This liquid crystal composition was used as a display device in the same manner as in Comparative Example 1. The product of hysteresis and transient response of this display element was 0.95 when Comparative Example 1 was set to 1.00.

【０１５２】（比較例３〜４）誘電異方性と屈折率異方
性を変化させた液晶を用いて、比較例１と同様に液晶表
示素子を作成した。なお、駆動電圧をほぼ揃えるため
に、電極基板間隙をそれぞれの液晶に合わせて調整し
た。(Comparative Examples 3 to 4) Liquid crystal display elements were prepared in the same manner as in Comparative Example 1 using liquid crystals having different dielectric anisotropy and refractive index anisotropy. The electrode substrate gap was adjusted according to each liquid crystal in order to make the driving voltage almost uniform.

【０１５３】誘電異方性Δε_LCが５＜Δε_LC＜１３の条
件を満たさない比較例３（Δε_LC＝１５．６）と、屈折
率異方性Δｎが０．１８以上という条件を満たさない比
較例４（Δｎ＝０．１７）について実験を行った。その
他の条件は上述した比較例１と同様であり、正の誘電異
方性のネマチック液晶組成物と、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、光反応開始剤を
均一に溶解して、未硬化の混合物を製造した。Comparative Example 3 (Δε _LC = 15.6) in which the dielectric anisotropy Δε _LC does not satisfy the condition of 5 <Δε _LC <13, and the condition that the refractive index anisotropy Δn is 0.18 or more are not satisfied. An experiment was conducted on Comparative Example 4 (Δn = 0.17). Other conditions are the same as those in Comparative Example 1 described above, and the nematic liquid crystal composition having a positive dielectric anisotropy, the acrylate monomer, the urethane acrylate oligomer, and the photoreaction initiator are uniformly dissolved to form an uncured mixture. Manufactured.

【０１５４】一方、多結晶シリコンＴＦＴが画素毎に形
成されたアクティブマトリクス基板と、全面ベタ電極が
形成された対向電極基板とを、周辺部に配置したシール
材でシールして、セルを形成した。On the other hand, an active matrix substrate in which a polycrystalline silicon TFT is formed for each pixel and an opposing electrode substrate in which a solid electrode is formed on the entire surface are sealed with a sealing material arranged in the peripheral portion to form a cell. .

【０１５５】このセルに、前記の未硬化の混合物を注入
した後、紫外線露光により硬化させ、液晶樹脂複合体と
した。これらの液晶表示素子の駆動電圧は約７ｖであっ
た。この液晶表示素子と、光源系、投射光学系を組み合
わせて、投射型表示装置とした。スクリーン上に画像を
投影したところ、非常に明るい動画像が得られ、中間調
に優れた表示であった。The above-mentioned uncured mixture was injected into this cell and then cured by exposure to ultraviolet rays to obtain a liquid crystal resin composite. The drive voltage of these liquid crystal display elements was about 7v. This liquid crystal display element, a light source system and a projection optical system were combined to form a projection type display device. When an image was projected on the screen, a very bright moving image was obtained, and the display was excellent in halftone.

【０１５６】ここで、それぞれの液晶の誘電異方性Δε
_LC、屈折率異方性Δｎ、電極基板間隙ｄ (μｍ) 、実施
例１と同じ光学系を用いて投射型とした場合のスクリー
ン上でのコントラスト比ＣＲ、コントラストと過渡応答
速度の積、Ｈ^* ・τを、表１に示す。そして、実際のス
クリーン上に投影される画像として、ヒステリシスの低
減と過渡応答性が要求される理由をさらに詳細に説明す
る。ヒステリシスに基づく焼付きとは、同じ中間電位に
基づく透過率が液晶固化物複合体を挟持する一対の電極
間に加えられる印加電圧の降下時の場合と上昇時の場合
とでは、全く異なるために生ずる。Here, the dielectric anisotropy Δε of each liquid crystal
_LC , refractive index anisotropy Δn, electrode substrate gap d (μm), contrast ratio CR on the screen when the same optical system as in Example 1 is used for projection type, product of contrast and transient response speed, H ^* · Τ is shown in Table 1. Then, the reason why hysteresis reduction and transient response are required for an image projected on an actual screen will be described in more detail. The seizure based on hysteresis is because the transmittance based on the same intermediate potential is completely different between when the applied voltage applied between the pair of electrodes sandwiching the liquid crystal solidified composite complex is lowered and when it is increased. Occurs.

【０１５７】例えば、複数の画素に４ｖの電圧を印加
し、同一の設定とすれば、同一の印加電圧に対する同一
の透過率によって均一の投射画像となるべきところが、
各画素での以前の電圧が例えば２ｖと６ｖである場合、
４ｖ設定前の電圧情報に基づく２通りの投射画像として
視認されるのである。For example, if a voltage of 4v is applied to a plurality of pixels and the same setting is made, a uniform projected image should be formed by the same transmittance for the same applied voltage.
If the previous voltage at each pixel is eg 2v and 6v,
It is visually recognized as two types of projection images based on the voltage information before 4v setting.

【０１５８】一方、過渡応答速度とは、例えば２ｖから
４ｖ、または４ｖから２ｖといった中間電位間での透過
率の遷移時間は、いわゆるスタティック駆動での透過率
遷移時間に比べてエネルギー遷移量としても小さく、し
たがって概して遅い。このため、中間電位での動画投射
像は設定電位の移動時間に画像が追従できない、いわゆ
る、画像の引きずり現象を起こしてしまう。On the other hand, the transient response speed means that the transition time of the transmittance between intermediate potentials such as 2v to 4v or 4v to 2v is also an energy transition amount compared to the transmittance transition time in so-called static drive. Small and therefore generally slow. Therefore, the moving image projection image at the intermediate potential causes a so-called image drag phenomenon in which the image cannot follow the movement time of the set potential.

【０１５９】以上のように、階調性を必要とする中間調
での美しい表示には、ヒステリシスによる焼付きと、遅
い過渡応答に基づく引きずり現象の両者が低減されて初
めて達成されるものである。つまり、ここでいう表意画
面の美しさは、ヒステリシス（印加電圧対透過散乱特性
のヒステリシスループの面積の相対値）と過渡応答（オ
ン時とオフ時の透過率の差として１０％上昇する時間
（単位：ｍｓｅｃ）の積であるＨ^* ・τで評価され、そ
の積が小さければ小さいほど良く、その値が６０００以
下、望ましくは５０００以下であることが望ましい。As described above, a beautiful display in a halftone which requires gradation is achieved only when both the image sticking due to the hysteresis and the dragging phenomenon due to the slow transient response are reduced. . In other words, the beauty of the ideographic screen here is that the hysteresis (the relative value of the area of the hysteresis loop of the transmission / scattering characteristics of the applied voltage) and the transient response (the time during which the difference in the transmittance between ON and OFF is increased by 10% ( It is evaluated by H ^* · τ which is a product of (unit: msec). The smaller the product, the better, and the value is preferably 6000 or less, and more preferably 5000 or less.

【０１６０】[0160]

【表１】 [Table 1]

【０１６１】これらの液晶樹脂複合体中の液晶の平均直
径は約２．０μｍであった。Δｎとの関係があるが、お
よそ１．０〜３．５μｍの範囲の中で好ましい光の透過
散乱特性が得られる。The average diameter of the liquid crystals in these liquid crystal resin composites was about 2.0 μm. Although it has a relationship with Δn, a preferable transmission / scattering property of light is obtained within a range of about 1.0 to 3.5 μm.

【０１６２】比較例３に用いた液晶はＴｃが７０℃であ
り、この液晶表示素子の駆動電圧は約８ｖであった。こ
の液晶表示素子の温度を変えてスクリーン上でコントラ
スト比を測定したところ、素子温度１０〜６０℃（周囲
温度０〜５０℃）において、コントラスト比が大きく変
化した。The liquid crystal used in Comparative Example 3 had Tc of 70 ° C., and the driving voltage of this liquid crystal display element was about 8 v. When the contrast ratio was measured on the screen while changing the temperature of the liquid crystal display device, the contrast ratio was significantly changed at the device temperature of 10 to 60 ° C (ambient temperature of 0 to 50 ° C).

【０１６３】即ち、素子温度１０℃で約１７０、素子温
度６０℃で約７であり、コントラスト比が約１００以上
であったのは、１０〜３５℃の範囲であった。また、飽
和透過率の５０％の透過率を示す電圧Ｖ₅₀は温度に対し
て大きく変化し、１０℃で６．３ｖ、６０℃で２．６ｖ
であった。That is, the element temperature was about 170 ° C., the element temperature was about 170 ° C., the element temperature was about 7 ° C., and the contrast ratio was about 100 or more in the range of 10 to 35 ° C. Further, the voltage V ₅₀ showing the transmittance of 50% of the saturated transmittance changes greatly with temperature, and is 6.3 v at 10 ° C. and 2.6 v at 60 ° C.
Met.

【０１６４】また、液晶表示素子に入射する光を赤、
緑、青と変化させたところ、この素子は素子温度３０℃
（周囲温度２０℃）で、緑と青に対しては約１２０以上
の高いコントラスト比を示したが、赤に対しては約６０
のコントラスト比であった。Ｈ・τの値は、１．２４と
なり焼き付きと引きずり現象が顕著に表れ、中間調表示
としての美しさは全く不十分であった。Further, the light incident on the liquid crystal display element is changed to red,
When changed to green and blue, this element has an element temperature of 30 ° C
At an ambient temperature of 20 ° C, it showed a high contrast ratio of about 120 or more for green and blue, but about 60 for red.
The contrast ratio was. The value of H · τ was 1.24, and the phenomenon of burn-in and dragging was remarkable, and the beauty as halftone display was completely insufficient.

【０１６５】比較例３で用いた液晶はＴｃが６８℃であ
り、この液晶表示素子の駆動電圧は約１０ｖであった。
投射画像としての美しさは十分であったが、コントラス
トが不十分であり明るい表示が得られなかった。The liquid crystal used in Comparative Example 3 had Tc of 68 ° C. and the driving voltage of this liquid crystal display element was about 10 v.
The projected image was good enough, but the contrast was insufficient and a bright display could not be obtained.

【０１６６】[0166]

【発明の効果】本発明の液晶表示素子では、アクティブ
マトリクス基板と対向電極基板との間等の一対の基板間
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固化物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る。In the liquid crystal display element of the present invention, the scattering state and the transmission state can be electrically controlled as a liquid crystal material sandwiched between a pair of substrates such as an active matrix substrate and a counter electrode substrate. Since the liquid crystal display element sandwiching the liquid crystal solidified composite is used, no polarizing plate is required, and the transmittance of light during transmission can be significantly improved.

【０１６７】本発明の液晶表示素子は、正の誘電異方性
を有するネマチック液晶を用い、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ｎ_O とほぼ一致する
ようにすることにより、電界が印加されない状態で高い
散乱性を有し、電界を印加した状態で高い透過性を有す
る。そして、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。[0167] The liquid crystal display device of the present invention, using a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy, by so as to substantially coincide with the ordinary refractive index n _O of the liquid crystal used is the refractive index of the resin matrix, It has a high scattering property when no electric field is applied, and a high transmissivity when an electric field is applied. Then, a driving IC for a conventional TN type liquid crystal display device
Also in the driving using, it is possible to display with high contrast ratio and high brightness.

【０１６８】さらに、本発明によれば、階調駆動を行っ
た際にも、中間調がきれいにでた階調表示ができ、ヒス
テリシスに基づく焼付き現象を低減し、かつ過渡応答に
よる残像を低減することができる。このため、本発明の
液晶表示素子は、投射型表示に有効であり、画像の焼付
きがなく、明るくコントラストの良い投射型表示装置が
得られる。また、光源も小型化できる。Furthermore, according to the present invention, even when gradation driving is performed, gradation display with clear halftone can be performed, image sticking phenomenon due to hysteresis is reduced, and afterimage due to transient response is reduced. can do. Therefore, the liquid crystal display element of the present invention is effective for projection type display, and a projection type display device which is free from image burn-in and has good contrast can be obtained. Also, the light source can be downsized.

【０１６９】また、本発明の液晶表示素子は、温度によ
る散乱能の変化が少なく、温度による電圧−透過率特性
の変化が少ないので、広い温度範囲で安定した階調駆動
が容易にできる。Further, since the liquid crystal display device of the present invention has little change in scattering ability with temperature and little change in voltage-transmittance characteristic with temperature, stable gradation driving can be easily performed in a wide temperature range.

【０１７０】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、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 a light source is almost unnecessary. Further, since problems such as rubbing and other alignment treatments essential to the TN type liquid crystal display element and destruction of the active element due to static electricity associated therewith can be avoided, the manufacturing yield of the liquid crystal display element can be greatly improved.

【０１７１】さらに、この液晶固化物複合体は、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。Furthermore, since this liquid crystal solidified composite is in the form of a film after curing, problems such as short circuit between substrates due to pressure of the substrates and breakage of active elements due to movement of spacers are unlikely to occur.

【０１７２】また、この液晶固化物複合体は、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
よい。このため、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。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, this liquid crystal solidified composite has a specific resistance equivalent to that in the conventional TN mode, and it is not necessary to provide a large storage capacitance for each pixel electrode as in the conventional DS mode. Therefore, the active element can be easily designed, 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. Further, the manufacturing process is easy because the manufacturing process of the conventional TN mode liquid crystal display device can be performed only by removing the alignment film forming process.

【０１７３】また、この液晶固化物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 solidified composite has a feature that the response time is short,
It is easy to display moving images. Further, since the electro-optical characteristic (voltage-transmittance) of this liquid crystal display element is a comparatively gentle characteristic as compared with the liquid crystal display element of the TN mode, it can be easily applied to gradation display.

【０１７４】また、本発明の液晶表示素子は、電界を印
加しない部分では光が散乱されるようにすることによ
り、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。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
ことになり、さらに生産工程を簡便化することができ
る。Further, in the liquid crystal display element of the present invention, light is scattered in a portion to which an electric field is not applied, so that light does not leak at the time of projection even if the portion other than the pixel is not shielded by the light shielding film. It is not necessary to shield the gap between adjacent pixels from light. Therefore, in particular, by using an active element made of polycrystalline silicon as the active element, a high-luminance projection light source can be used without a light-shielding film in the active element portion,
A high-brightness projection type liquid crystal display device can be easily obtained. Further, in this case, it is not necessary to provide the light shielding film at all, and the production process can be further simplified.

【０１７５】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 a range that does not impair the effects of the present invention.

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

【図１】本発明の液晶表示素子の基本的な構成を示す断
面図。FIG. 1 is a sectional view showing a basic configuration of a liquid crystal display element of the present invention.

【図２】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. 2 is a schematic diagram showing a basic configuration of a projection type active matrix liquid crystal display device of the present invention.

【図３】本発明のフルカラーの投射型液晶表示装置のダ
イクロイックプリズムを用いた例の模式図。FIG. 3 is a schematic diagram of an example using a dichroic prism of a full-color projection type liquid crystal display device of the present invention.

【図４】本発明のフルカラーの投射型液晶表示装置のダ
イクロイックプリズムを用いない例の模式図。FIG. 4 is a schematic view of an example of the full-color projection type liquid crystal display device of the present invention without using a dichroic prism.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１，１２：液晶表示素子 ２，５ ：基板 ３ ：画素電極 ４ ：能動素子 ６ ：対向電極 ７ ：液晶固化物複合体 １１ ：投射用光源 １３ ：投射光学系 １４ ：投射スクリーン １５ ：スポット １６ ：集光レンズ １７ ：投射レンズ 1, 12: Liquid crystal display element 2, 5: Substrate 3: Pixel electrode 4: Active element 6: Counter electrode 7: Liquid crystal solidified composite 11: Projection light source 13: Projection optical system 14: Projection screen 15: Spot 16: Condensing lens 17: Projection lens

───────────────────────────────────────────────────── 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松原1160番 地 エイ・ジー・テクノロジー株式会社内 (72)発明者 若林 常生 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町松原1160番 地 エイ・ジー・テクノロジー株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Satoshi Niiyama Satoshi Niiyama 1160 Matsubara, Hazawa-machi, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa AZ Technology Co., Ltd. Address 1160, within AG Technology Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】一対の電極付きの基板間に、ネマチック液
晶が固化物マトリクス中に分散保持され、電圧の印加状
態により液晶の屈折率が変化し、一方の状態では固化物
マトリクスの屈折率により液晶の屈折率とほぼ一致して
光が透過し、他方の状態では固化物マトリクスの屈折率
と一致しなく光が散乱するようにされた液晶固化物複合
体を挟持してなる液晶表示素子において、用いられた液
晶組成物が、トラン系液晶化合物を含有し、液晶組成物
の屈折率異方性（Δｎ）が０．１８以上であり、誘電率
異方性（Δε_LC）が５＜Δε_LC＜１３の関係を満たすこ
とを特徴とする液晶表示素子。1. A nematic liquid crystal is dispersed and held in a solidified matrix between a pair of substrates with electrodes, and the refractive index of the liquid crystal changes depending on a voltage application state. In one state, the refractive index of the solidified matrix varies. In a liquid crystal display element sandwiching a liquid crystal solidified substance composite which is configured to allow light to pass therethrough substantially in accordance with the refractive index of the liquid crystal and to scatter light in the other state not coincident with the refractive index of the solidified matrix. The liquid crystal composition used contains a tolan-based liquid crystal compound, and the liquid crystal composition has a refractive index anisotropy (Δn) of 0.18 or more and a dielectric anisotropy (Δε _LC ) of 5 <Δε. A liquid crystal display device characterized by satisfying a relationship of _LC <13. 【請求項２】トラン系液晶化合物が下記式（Ａ）で表さ
れるトラン系液晶化合物である請求項１の液晶表示素
子。 【化１】 （式中、Ｘ¹ 、Ｘ² は相互に独立してトランス−１，４
−シクロヘキシレン基、および１，４−フェニレン基か
ら選ばれる環基であり、これらの環基はそれぞれ非置換
であるか、あるいは置換基として１個以上のハロゲン原
子を有し、これらの環基中環を構成する１個以上の＝Ｃ
Ｈ−基は窒素原子に置換されていてもよく、また、環を
構成する１個以上の−ＣＨ₂ −基は酸素原子に置換され
ていてもよい。ＹはＸ¹ ，Ｘ² と直接結合あるいは、−
ＣＯＯ−，−ＯＣＯ−，−ＣＨ₂ ＣＨ₂ −，−ＣＨ₂ Ｏ
−のいずれかであり、Ｙ−Ｘ² は存在しなくてもよく、
Ｑは水素原子あるいはハロゲン原子を示す。Ｒ¹ 、Ｒ²
は相互に独立して炭素数１〜１０のアルキル基、あるい
はハロゲン原子を示し、アルキル基の場合には、このア
ルキル基中の炭素−炭素結合間あるいはこのアルキル基
と環基との間の炭素−炭素結合間に酸素原子、カルボニ
ルオキシ基、あるいはオキシカルボニル基が挿入されて
もよく、また、そのアルキル基中の炭素−炭素結合の一
部が三重結合あるいは二重結合に置換されていてもよ
く、また、そのアルキル基中の水素原子の一部もしくは
全てがフッ素原子で置換されていてもよい。）2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the tolan-based liquid crystal compound is a tolan-based liquid crystal compound represented by the following formula (A). [Chemical 1] (In the formula, X ¹ and X ² are independent of each other and are trans-1, 4
-A cyclohexylene group and a cyclic group selected from a 1,4-phenylene group, each of which is unsubstituted or has one or more halogen atoms as a substituent, One or more = C that compose the middle ring
H- group may be substituted by nitrogen atoms, also one or more -CH ₂ - constituting the ring - group may be replaced by an oxygen atom. Y is directly bonded to X ¹ and X ² or-
COO -, - OCO -, - CH 2 CH 2 -, - CH 2 O
Any one of −, Y—X ² need not be present,
Q represents a hydrogen atom or a halogen atom. R ¹ and R ²
Are independently of each other an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a halogen atom, and in the case of an alkyl group, carbon atoms between carbon-carbon bonds in this alkyl group or between this alkyl group and a ring group. -An oxygen atom, a carbonyloxy group, or an oxycarbonyl group may be inserted between carbon bonds, or a part of the carbon-carbon bond in the alkyl group may be substituted with a triple bond or a double bond. Of course, some or all of the hydrogen atoms in the alkyl group may be replaced with fluorine atoms. ) 【請求項３】請求項１の液晶表示素子において、その液
晶組成物がトラン系液晶化合物を５〜３０重量％含有
し、液晶組成物が正の誘電異方性を有するネマチック液
晶であり、液晶組成物の常光屈折率ｎ₀ が液晶固化物複
合体を構成する固化物の屈折率とほぼ一致するようにし
たことを特徴とする液晶表示素子。3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal composition contains a tolan-based liquid crystal compound in an amount of 5 to 30% by weight, and the liquid crystal composition is a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy. A liquid crystal display device, characterized in that the ordinary light refractive index n ₀ of the composition is made substantially equal to the refractive index of the solidified material constituting the liquid crystal solidified material composite. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかの液晶表示素子に
おいて、液晶固化物複合体の液晶の平均粒子径Ｒ（μ
ｍ）が０．２＜Δｎ・Ｒ＜０．７の関係を満たすことを
特徴とする液晶表示素子。4. The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3, wherein the average particle diameter R (μ
A liquid crystal display device characterized in that m) satisfies the relationship of 0.2 <Δn · R <0.7. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかの液晶表示素子に
おいて、液晶固化物複合体の固化物が光硬化性化合物を
硬化させた樹脂マトリクスであることを特徴とする液晶
表示素子。5. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the solidified material of the liquid crystal solidified material complex is a resin matrix obtained by curing a photocurable compound. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかの液晶表示素子で
あって、電極付きの基板の一方が画素電極ごとに能動素
子を設けたアクティブマトリクス基板であり、他方が対
向電極を設けた対向電極基板である液晶表示素子と、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
る投射型液晶表示装置。6. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein one of the substrates with electrodes is an active matrix substrate in which an active element is provided for each pixel electrode, and the other is provided with a counter electrode. A projection type liquid crystal display device comprising a liquid crystal display element which is a counter electrode substrate, a light source for projection and a projection optical system in combination.