DE68922322T2

DE68922322T2 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung.

Info

Publication number: DE68922322T2
Application number: DE68922322T
Authority: DE
Inventors: Hisashi Atarashi; Takashi Inami; Yutaka Takafuji
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1988-02-06
Filing date: 1989-02-06
Publication date: 1996-01-04
Anticipated expiration: 2009-02-07
Also published as: US5073772A; EP0328329A3; EP0328329B1; JPH01201622A; EP0328329A2; DE68922322D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Projektionsanzeigevorrichtung und spezieller eine derartige Vorrichtung vom Aktivmatrixtyp.
Fig. 5 ist ein schematischer Längsschnitt, der den Hauptbereich einer herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 50 vom Aktivmatrixtyp zeigt.
In der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 50 ist eine Flüssigkristall-Anzeigezelle 3 zwischen zwei Polarisatoren 1 und 2 angeordnet, die so angeordnet sind, daß ihre Polarisationsachsen parallel zueinander stehen. Die Flüssigkristall- Anzeigezelle 3 besteht aus einem transparenten, isolierenden Substrat 6 aus Glas, auf dem Dünnfilmtransistoren (TFTs) 4 sowie transparente, leitende Bildelementelektroden 5 zum Darstellen von Bildelementen ausgebildet sind, einem anderen transparenten, isolierenden Substrat 8 aus Glas, auf dem transparente, leitende Elektroden 7 so ausgebildet sind, daß sie den Elektroden 5 auf dem ersteren Substrat 6 gegenüberstehen, und einer Flüssigkristallschicht 9, die zwischen den transparenten Substraten 6 und 8 angeordnet ist. Die TFTs 4 sind in einer Matrix so ausgebildet, daß sie den jeweiligen Bildelementelektroden 5 entsprechen.
Auf der Innenfläche des transparenten Substrats 6 ist ein Ausrichtungsfilm 10 so ausgebildet, daß er die TFTs 4 und die Bildelementelektroden 5 bedeckt, und auf der Innenfläche des transparenten Substrats 8 ist ein Ausrichtungsfilm so ausgebildet, daß er die Elektroden 7 bedeckt. Nematische Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht 9 sind zwischen den Ausrichtungsfilmen 10 und 11 mit 90º verdrillt, wenn die Spannung Null an die Elektroden 5 und 7 angelegt wird. D. h., daß nematische Flüssigkristallmoleküle in der Schicht 9 in den verdrillt nematischen Zustand versetzt sind. Ausblendfilme 12 sind zwischen jeder der Elektroden 7 und dem Substrat 8 so ausgebildet, daß sie den jeweiligen TFTs 4 gegenüberstehen, und Hauptfilterschichten 13 sind ebenfalls auf der Innenfläche des Substrats 8 so ausgebildet, daß sie den jeweiligen Abschnitten der Bildelementelektroden 5 gegenüberstehen, wo keine TFTs 4 ausgebildet sind. In Fig. 5 repräsentieren Pfeile A und B die Richtungen der Polarisationsachsen des Polarisators bzw. des Polarisators 2.
Fig. 6 ist eine vergrößerte schematische Längsschnittansicht, die einen TFT 4 zeigt, wie er als Schaltelement zum Ansteuern der Flüssigkristallschicht 9 in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 50 verwendet wird.
In Fig. 5 ist eine Gateelektrode 14 aus einem Metallfilm auf der Oberfläche des transparenten Substrats 6 ausgebildet, und darauf ist ein Gateisolierfilm 15 ausgebildet. Ferner ist ein als aktive Schicht wirkender amorpher Siliziumhydridfilm 16 auf dem Film 15 ausgebildet, und darauf sind amorphe n+-Siliziumhydridfilme 17 und 18 ausgebildet. In Fig. 6 bezeichnet die Zahl 19 einen Isolierfilm und die Zahl 20 einen Metallfilm.
Bei der vorstehend genannten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 50, die wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, wird Licht von einer (nicht dargestellten) Lichtquelle, die auf der Seite der Außenfläche des Polarisators 1 angeordnet ist, emittiert, wie durch Pteile P gekennzeichnet, und das emittierte Licht wird durch den Polarisator 1 in linear polarisiertes Licht umgewandelt. Das linear polarisierte Licht wird durch das transparente Substrat 6, die Elektrode 5, die Flüssigkristallschicht 9, die Elektrode 7, die Farbfilterschicht 13 und das transparente Substrat 8 der Reihe nach hindurchgestrahlt und fällt auf den Polarisator 2.
Wie vorstehend beschrieben, wird, da die Flüssigkristallschicht 9 in den verdrillt nematischen Modus gesetzt ist und die jeweiligen Polarisationsachsen der Polarisatoren 1 und 2 zueinander parallel sind, die Polarisationsachse des durch den Polarisator 1 von der Lichtquelle her durchgestrahlten Lichts, wenn an die Elektroden 5 und 7 die Spannung Null angelegt wird, gemäß der polarisationsverdreheigenschaft der Flüssigkristallschicht 9 um 90º verdreht, und daher wird die Polarisationsachse des Lichts rechtwinklig zu der des Polarisators 2, was bewirkt, daß das Licht daran gehindert wird, durch den Polarisator 2 hindurchzutreten. Andererseits fällt, wenn eine vorgegebene Spannung an die Elektroden 5 und 7 angelegt wird, die Polarisationsachse des auf den Polarisator 2 fallenden Lichts mit der des Polarisators 2 überein, da dann die Polarisationsverdreheigenschaft der Flüssigkristallschicht 9 zerstört wird, was dazu führt, daß das Licht durch den Polarisator 2 hindurchgestrahlt wird.
Die an die Elektroden 5 und 7 anzulegende Spannung ist durch die TFTs 4 gesteuert. Die den Elektroden 5 und 7, an die die vorgegebene Spannung gemäß dem vorstehend genannten Betrieb angelegt wird, entsprechenden Bildelemente nehmen transparenten Zustand ein, und durch das hindurchgestrahlte Licht, das durch die Farbfilterschicht 13 gefärbt wird, wird Farbanzeige erzielt.
Beim vorstehend genannten Betrieb fällt das durch den Polarisator 1 und das transparente Substrat 6 hindurchgestrahlte Licht auf TFTs 4 mit dem amorphen Siliziumhydridfilm 16 mit hoher Photoleitfähigkeit für sichtbares Licht. In diesem Fall wird, da die Gateelektrode 14 des Metallfilms als Ausblendfilm wirkt, ein Anstieg des AUS-Stroms in den TFTs 4, wie durch die Photoleitfähigkeit des Films 16 hervorgerufen, verhindert. Insbesondere dann, wenn Bilder usw. in einem Vergrößerungsmodus unter Verwendung der Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung vom Aktivmatrixtyp unter Verwendung der TFTs 4 mit dem vorstehend genannten amorphen Siliziumhydridfilm 16 als Schaltelementen durch eine Projektionslinse auf einen Schirm projiziert werden, ist extrem starkes Licht durch die Lichtquelle erforderlich, um eine helle Anzeige zu erzeugen. In diesem Fall liegt die Leuchtkraft des auf die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 50 fallenden Lichts im Bereich von einigen Hunderttausend bis einigen Millionen Lux. In diesem Fall wird, da die Elektrode 14 eines TFTs 4 auch als Ausblendfilm wirkt, ein Anstieg des AUS-Stroms im TFT4, wie durch Photoleitfähigkeit hervorgerufen, verhindert, was dazu führt, daß eine Verschlechterung der Anzeigecharakteristik vermieden werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei der vorstehend genannten herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Aktivmatrixtyp ein Anzeigemodus verwendet, bei dem beim Anlegen der Spannung Null kein Licht durchgestrahlt wird und Licht durchgestrahlt wird, wenn die Polarisationsverdreheigenschaft der Flüssigkristallschicht 9 zerstört wird, wenn eine vorgegebene Spannung angelegt wird. In der Anzeigevorrichtung besteht, da in der Flüssigkristallschicht 9 eine optische Verdrehdispersion hervorgerufen wird, die Schwierigkeit, daß für Licht mit verschiedenen Wellenlängen wie Rot, Grün und Blau jeweils verschiedene elektrooptische Eigenschaften erzielt werden.
Fig. 7 zeigt die Abhängigkeit des Transmissionsvermögens in der vorstehend genannten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 50 vom Aktivmatrixtyp vom Effektivwert der angelegten Spannung mit der Lichtwellenlänge (Rot, Grün und Blau) als Parameter. In Fig. 7 entspricht die vertikale Achse dem Lichttransmissionsvermögen und die horizontale Achse entspricht dem Effektivwert der angelegten Spannung.
Wie es aus Fig. 7 erkennbar ist, nimmt im Anzeigemodus beim Anlegen ungefähr der Spannung Null, wenn die angelegte Spannung dicht bei der Spannung für Schwarz liegt, d. h., wenn sich die Flüssigkristallschicht 9 im verdrillt nematischen Modus befindet, das durch die optische Verdrehdispersion hervorgerufene Streulicht zu, was dazu führt, daß sich das Farbwiedergabevermögen verschlechtert.
Bei der vorstehend genannten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Aktivmatrixtyp verschiebt sich, wenn Projektionsanzeige für relativ lange Zeit ausgeführt wird oder Anzeige unter Verwendung einer Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung wie einer Fluoreszenzlampe ausgeführt wird, die Schwellenspannung eines TFTs 4 im Verlauf der Lichteinstrahlzeit, was zu einer Verschlechterung der Anzeigecharakteristik führt.
Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen der Lichteinstrahlzeit (Stunden) und dem Verschiebungsausmaß ΔVTH (Volt) der Schwellenspannung eines TFTs 4, wobei sichtbares Licht mit einer Beleuchtungsstärke von 700.000 Lux auf den TFT 4 gestrahlt wird. In Fig. 3 zeigt die Kurve l1 das Verschiebeausmaß ΔVTH der Schwellenspannung eines TFTs 4 bei einer herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 50 vom Aktivmatrixtyp. Wie es aus der Kurve l1 von Fig. 3 erkennbar ist, verschiebt sich mit dem Verstreichen der Lichteinstrahlzeit die Schwellenspannung des TFTs 4 allmählich.
Um die Schwierigkeit der Verschlechterung der Farbwiedergabe, wie durch die optische Verdrehdispersion hervorgerufen, zu überwinden, wurde ein Verfahren zum Ausgleichen der Farbwiedergabevermögen für jeweiliges Licht mit den Wellenlängen Rot, Grün und Blau vorgeschlagen. Gemäß diesem Verfahren werden die Farbwiedergabevermögen für die Farben Rot, Grün und Blau dadurch ausgeglichen, daß die jeweiligen Spaltbreiten d der Abschnitte der Flüssigkristallzelle, die den einzelnen Farbelementen zum Darstellen der Farben Rot, Grün und Blau entsprechen, so eingstellt werden, daß das Verhältnis Δn d/λ konstant ist, wobei Δn die Doppelbrechung des Flüssigkristalls ist und λ die Lichtwellenlänge ist (siehe z.B. Hotta et al.: SID 86 Digest, S. 296 (1986)).
Jedoch ist es bei diesem Verfahren schwierig, die Spaltweite d für eine Flüssigkristallzelle für jede der Farben Rot, Grün und Blau genau einzustellen, was dazu führt, daß die Kosten für Massenherstellung extrem anwachsen.
Andererseits haben die Erfinder herausgefunden, daß die Verschiebung der Schwellenspannung eines TFTs 4 aufgrund der Einstrahlung von Licht für eine relativ lange Zeitspanne durch einen Abschnitt 16a des amorphen Siliziumhydridfilms 16 hervorgerufen wird, der nicht von der Gateelektrode 14 abgedeckt wird (siehe Fig. 6). Jedoch ist es gemäß dem üblichen Herstellprozeß für einen TFT extrem schwierig, den vorstehend genannten bestrahlten Bereich 16a vollständig zu entfernen, ohne daß schlechter Einfluß auf die Eigenschaften des TFTs ausgeübt wird.
Aus EP-A-0 221 361 ist eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung bekannt, bei der ein verdrillt nematisches Flüssigkristallmaterial zwischen einander gegenüberstehende transparente Substrate eingebettet ist. Jeweilige Elektroden sind auf den Innenflächen der transparenten Substrate angebracht. Die an einander gegenüberstehende Elektroden angelegte Spannung wird durch einen Dünnfilmtransistor gesteuert, der auf der Innenfläche eines der Substrate ausgebildet ist. An der Außenfläche der transparenten Substrate sind jeweilige Polarisationsplatten angeordnet, deren Polarisationsrichtungen zueinander rechtwinklig stehen. Zusätzlich ist eine Reflexionsplatte auf der Außenfläche einer der Polarisationsplatten vorhanden, wodurch eine Anzeige vom Reflexionstyp realisiert ist.
Eine wesentliche Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flüssigkristall-Projektionsvorrichtung mit ausgezeichneten Farbanzeigeeigenschaften zu schaffen, ohne daß Änderungen der anzuzeigenden Farben und eine Verschlechterung der Anzeige hervorgerufen werden, wie sie durch Lichteinstrahlung für lange Zeit hervorgerufen werden könnten.
Die Erfindung schafft eine Flüssigkristall-Projektionsanzeigevorrichtung mit:
- einem ersten Polarisator;
- einem zweiten Polarisator;
- einer Flüssigkristall-Anzeigezelle, die zwischen dem ersten und zweiten Polarisator angeordnet ist, um auf ihr ein Bild darzustellen, wobei die Flüssigkristall-Anzeigezelle eine Flüssigkristallschicht aufweist, die zwischen einem ersten und einem zweiten transparenten, isolierenden Substrat angeordnet ist, die zueinander parallel sind;
- ersten transparenten Elektroden, die auf der Innenfläche des ersten transparenten, isolierenden Substrats angeordet sind;
- zweiten transparenten Elektroden, die auf der Innenfläche des zweiten transparenten, isolierenden Substrats so angeordnet sind, daß sie den ersten transparenten Elektroden gegenüberstehen;
- einer Schalteinrichtung, die auf der Innenfläche des ersten transparenten, isolierenden Substrats angeordnet ist, um eine zwischen die erste und zweite transparente Elektrode angelegte Spannung so einzustellen, daß Bildelemente gesteuert werden, die zwischen den ersten und zweiten transparenten Elektroden festgelegt sind;
- einer Lichtquelle, die auf der Seite der Außenfläche des zweiten Polarisators angeordnet ist, um Licht durch den zweiten Polarisator, das zweite transparente, isolierende Substrat, die Flüssigkristallschicht, das erste transparente, isolierende Substrat und den ersten Polarisator zu einem Anzeigeschirm hin zu emittieren, der auf der Seite der Außenfläche des ersten Polarisators angeordnet ist; und
- einer Ausblendeinrichtung, die auf dem zweiten transparenten, isolierenden Substrat so angeordnet ist, daß sie das emittierte Licht ausblendet, das zumindest auf die Schalteinrichtung fallen würde;
- wobei die jeweiligen Polarisationsachsen des ersten und zweiten Polarisators so eingestellt sind, daß verhindert wird, daß das von der Lichtquelle emittierte Licht durch den zweiten Polarisator, die Flüssigkristall-Anzeigezelle und den ersten Polarisator hindurchgestrahlt wird, wenn eine vorgegebene Spannung an die erste und zweite transparente Elektrode angelegt ist, und das Licht von derselben dort hindurchgestrahlt werden kann, wenn die Spannung Null angelegt wird.
Demgemäß wird bei der Erfindung das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht in verdrillt nematischem Modus durch den ersten Polarisator hindurchgestrahlt, und wenn der verdrillt nematische Modus durch Anlegen einer vorgegebenen Spannung zwischen die erste und zweite Elektrode zerstört wird, wird verhindert, daß das emittierte Licht durch den ersten Polarisator hindurchgestrahlt wird. Daher werden mögliche Änderungen der Farben aufgrund der optischen Verdrehdispersion auf dem Anzeigeschirm niemals hervorgerufen, und das Farbwiedergabevermögen kann verbessert werden.
Die Ausblendeinrichtung ist vorzugsweise so angeordnet, daß sie auch einen Randbereich der ersten transparenten Elektrode ausblendet. Dann kann eine Verschlechterung der Anzeigeeinrichtung der Schalteinrichtung verhindert werden, und eine Anzeige mit hohem Kontrast kann erhalten werden, da das auf die Schalteinrichtung und den Randbereich der ersten transparenten Elektrode von der Lichtquelle her durch den zweiten Polarisator fallende Licht durch die Ausblendeinrichtung sicher ausgeblendet wird.
In den Zeichnungen ist folgendes dargestellt:
Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt, der den Hauptbereich einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Aktivmatrixtyp gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm, das ein optisches System für Projektionsanzeige mit der in Fig. 1 dargestellten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zeigt;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Änderung der Schwellenspannung eines in der in Fig. 1 dargestellten Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung vorhandenen TFTs sowie die Schwellenspannung eines in einer in Fig. 5 dargestellten herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vorhandenen TFTs abhängig vom Verstreichen der Lichteinstrahlzeit zeigt;
Fig. 4 ist ein schematischer Längsschnitt, der den Hauptbereich einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Aktivmatrixtyp gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 5 ist ein schematischer Längsschnitt, der den Hauptbereich einer herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Matrixtyp zeigt;
FIg. 6 ist ein vergrößerter Längsschnitt, der einen TFT der in Fig. 5 dargestellten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zeigt; und
Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Lichttransmissionsvermögen und dem Effektivwert der angelegten Spannung für die in Fig. 5 dargestellte Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung zeigt.

ERSTES BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt, der den Hauptbereich einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 40 vom Aktivmatrixtyp gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
In der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 40 ist eine Flüssigkristall-Anzeigezelle 23 zwischen einem ersten und einem zweiten Polarisator 21 und 22 angeordnet, die so angeordnet sind, daß ihre Polarisationsachsen rechtwinklig zueinander stehen. Die Flüssigkristall-Anzeigezelle 23 besteht aus einem ersten transparenten, isolierenden Substrat 26 aus Glas, auf dem TFTs 24, die als Schaltelemente zum Ansteuern einer Flüssigkristallschicht 29 wirken, und transparente, leitende Bildelementelektroden 25 zum Anzeigen von Bildelementen ausgebildet sind, einem zweiten transparenten, isolierenden Substrat 28 aus Glas, auf dem transparente, leitende Elektroden 27 so ausgebildet sind, daß sie den Elektroden 25 des ersten Substrats 26 gegenüberstehen, und einer Flüssigkristallschicht 29, die zwischen den transparenten Substraten 26 und 28 angeordnet ist. In der Flüssigkristall- Anzeigezelle 23 überkreuzen die Bildelementelektroden 25 die Elektroden 27 auf bekannte Weise.
Die Struktur eines TFTs 24 ist dieselbe wie die eines in Fig. 6 dargestellten herkömmlichen TFTs 4, weswegen die zugehörige Beschreibung weggelassen wird. Die TFTs 24 sind so in einer Matrix ausgebildet, daß sie den jeweiligen Elektroden 25 entsprechen.
Auf der Innenfläche des transparenten Substrats 26 ist ein Ausrichtungsfilm 30 so ausgebildet, daß er die TFTs 24 und die Bildelementelektroden 25 bedeckt, und ein Ausrichtungsfilm 31 ist auf der Innenfläche des transparenten Substrats 28 so ausgebildet, daß er die Elektroden 27 bedeckt. In der Flüssigkristallschicht 29 vorhandene nematische Flüssigkristallmoleküle sind, wenn die Spannung Null an die Flüssigkristallschicht 29 angelegt wird, um 90º zwischen den Ausrichtungsfilmen 30 und 31 verdrillt. D. h., daß die nematischen Flüssigkristallmoleküle in der Schicht 29 in den verdrillt nematischen Modus versetzt sind, so daß die Polarisationsachse des auf den ersten Polarisator 21 fallenden Lichts nach dem Durchlauf durch die Flüssigkristallschicht 29 parallel zu der des ersten Polarisators 21 wird und die Polarisationsachse des auf den zweiten Polarisator 22 nach der Durchstrahlung durch die Flüssigkristallschicht 29 fallenden Lichts parallel zu der des zweiten Polarisators 22 wird.
Ausblendfilme 32 sind zwischen jeder der Elektroden 27 und dem Substrat 28 so ausgebildet, daß sie der gesamten Fläche der jeweiligen TFTs 24 und der Randbereiche 25a der Elektroden 25 zugewandt sind. Farbfilterschichten 33 sind ebenfalls auf der Innenseite des Substrats 28 so ausgebildet, daß sie den anderen jeweiligen Hauptbereichen 25b als den Hauptbereichen 25a der Bildelementelektroden 25 gegenüberstehen. Da die vorstehend genannten Ausblendfilme 32 so ausgebildet sind, daß sie den jeweiligen TFTs 24 und den jeweiligen Elektroden 25 entsprechen, weisen die Ausblendfilme 32 Gitterform auf. Die Ausblendfilme 32 bestehen vorzugsweise aus Metall wie Cr, Ni, Al oder Ni-Cr. Alternativ können die Ausblendfilme 32 aus einem Gelatinefilm oder einem organischen Hochpolymer bestehen, eingefärbt mit einem Farbstoff oder einem Pigment.
In Fig. 1 repräsentiert ein Pfeil A rechtwinklig zur Blattoberfläche die Richtung der Polarisationsachse des ersten Polarisators 21, und Pfeile B repräsentieren die Richtung der Polarisationsachse des zweiten Polarisators 22.
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die ein optisches Projektionsanzeigesystem 60 zeigt, das die vorstehend genannte Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 40 enthält.
Im optischen Projektionsanzeigesystem 60 sind der Reihe nach ein Spiegel 34, eine Lichtquelle 35, eine erste Kondensorlinse 36, ein Filter 37 zum Ausblenden von Wärmestrahlung, eine zweite Kondensorlinse 38, ein Filter 39 zum Ausblenden von Ultraviolettstrahlung, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 40, eine Projektionslinse 41 und ein Schirm 42 angeordnet. Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 40 ist so angeordnet, daß der zweite Polarisator 22 derselben zur Lichtquelle 35 hin ausgerichtet ist. In diesem Fall ist die Lichtquelle 35 vorzugsweise eine Halogenlampe, eine Xenonlampe oder eine Metallhalogenidlampe, um eine helle Anzeige zu erzielen.
Der Betrieb der vorstehend genannten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 40 wird nachfolgend beschrieben.
In Fig. 2 wird das von der Lichtquelle 35 emittierte Licht durch den Spiegel 34 und die erste Kondensorlinse 36 gebündelt. Das gebündelte Licht wird durch das Filter 37 hindurchgestrahlt, um Wärmestrahlung auszublenden, und das durchgestrahlte Licht fällt auf die zweite Kondensorlinse 38. Das durch die zweite Kondensorlinse 38 hindurchgestrahlte Licht wird durch das Filter 39 hindurchgestrahlt, um Ultraviolettstrahlung auszublenden, und es fällt auf den zweiten Polarisator 22 der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 40. Das zugehörige Licht ist in Fig. 1 durch einen Pfeil P gekennzeichnet.
In der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 40 wird das auf den zweiten Polarisator 22 fallende Licht linear polarisiertes Licht, und dessen Licht wird durch das zweite transparente Substrat 28, die Farbfilterschicht 33, die Elektrode 27, die Flüssigkristallschicht 29, die Elektrode 25 und das erste transparente Substrat 26 der Reihe nach hindurchgestrahlt, und danach fällt das hindurchgestrahlte Licht auf den ersten Polarisator 21.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Flüssigkristallschicht 29 in den verdrillt nematischen Modus versetzt, in dem die in der Schicht 29 enthaltenen Flüssigkristallmoleküle um 90º verdrillt sind, und der erste und zweite Polarisator 21 und 22 sind so angeordnet, daß ihre Polarisationsachsen rechtwinklig zueinander stehen. Daher ist, wenn die Spannung Null an die Elektroden 25 und 27 angelegt wird, die Polarisationsachse des durch den zweiten Polarisator 22 nach der Emission durch die Lichtquelle 35 hindurchgestrahlten Lichts um 90º verdrillt ist, gemäß der Polarisationsverdreheigenschaft der Flüssigkristallschicht 29, und sie steht parallel zur Polarisationsachse des ersten Polarisators 21, was dazu führt, daß das Licht durch den ersten Polarisator 21 hindurchgestrahlt werden kann. Andererseits wird, wenn eine vorgegebene Spannung an die Elektroden 25 und 27 angelegt wird, die Polarisationsverdreheigenschaft der Flüssigkristallschicht 29 zerstört, und die Polarisationsachse des auf den ersten Polarisator 21 fallenden Lichts steht rechtwinklig zu der des ersten Polarisators 21, was dazu führt, daß verhindert wird, daß das Licht durch den ersten Polarisator 21 hindurchgestrahlt wird.
So ändert sich, wenn die an die Elektroden 25 und 27 angelegte Spannung durch die TFTs 24 eingestellt wird, das Lichttransmissionsvermögen der jeweiligen Bildelemente, und dann wird das durch die Farbfilterschicht 33 gefärbte, hindurchgestrahlte Licht durch die Projektionslinse 41 hindurchgestrahlt, und auf dem Schirm 42 wird ein vergrößertes Bild für Farbanzeige ausgebildet.
Beim vorstehend genannten Betrieb wird, wenn die Spannung Null angelegt wird, die Flüssigkristallschicht 29 in den verdrillt nematischen Modus versetzt, und in der Schicht 29 tritt der Effekt der optischen Verdrehdispersion auf. Da Licht jedoch dort hindurchgestrahlt wird, wird auf dem Anzeigeschirm 42 beinahe keine Änderung der Farbe aufgrund der optischen Verdrehdispersion hervorgerufen. Andererseits ist dann, wenn die vorgegebene Spannung angelegt wird und beinahe kein Licht hindurchgestrahlt wird, die Verdrillung der Polarisationsachse der Flüssigkristallschicht 29 beinahe aufgehoben. Daher tritt in der Schicht 29 beinahe kein Effekt durch die optische Verdrehdispersion auf, was dazu führt, daß kein Streulicht aufgrund optischer Verdrehdispersion hervorgerufen wird. So verfügt eine unter Verwendung der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 40 erzielte Anzeige über extrem feines Farbwiedergabevermögen.
Ferner ist eine Verschiebung der Schwellenspannung eines TFTs 24 bei Lichtprojektion über relativ lange Zeit verhindert, da der auf dem zweiten transparenten Substrat 28 ausgebildete Ausblendfilm 32 verhindert, daß das Licht von der Lichtquelle 35 auf einen TFT 24 fällt.
Die Kurve 12 in Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen der Lichteinstrahlzeit (Stunden) sichtbaren Lichts mit einer Beleuchtungsstärke von 700.000 Lux, das auf einen TFT 24 in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 40 fällt, und dem Verschiebungsausmaß ΔVTH (Volt) der Schwellenspannung des TFTs 24.
Wie es aus der Kurve 12 von Fig. 3 ersichtlich ist, verschiebt sich selbst beim Verstreichen der Lichteinstrahlungszeit die Schwellenspannung eines TFTs 24 beinahe nicht. Daher kann eine Verschlechterung der Anzeigeeigenschaften verhindert werden. Selbst wenn eine vorgegebene Spannung an die Schicht 29 angelegt wird, beeinflußt die angelegte Spannung den Ausblendfilm 32 nicht, und der Ausblendfilm 32 wird auch zum Ausblenden von durch die Randbereiche 25a der Elektroden 25, die kein Licht ausblenden können, hindurchgestrahlten Lichts verwendet, was dazu führt, daß eine Anzeige mit hohem Kontrast erhalten werden kann.
Es wird auch darauf hingewiesen, daß beim Aufbau des in Fig. 2 dargestellten optischen Projektionssystems 60 die Farbfilterschicht 33 als Einrichtung zum Auftrennen der Farben verwendet wird. Jedoch kann ein dichroitischer Spiegel oder ein dichroitisches Prisma als Einrichtung zum Auftrennen von Farben verwendet werden. Ferner ist die Anordnung der Farbfilterschicht 33 nicht auf den Fall beschränkt, daß sie zwischen dem zweiten und ersten Polarisator 22 und 21 liegt.

ZWEITES BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Fig. 4 ist ein schematischer Längsschnitt, der den Hauptbereich einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 40a vom Aktivmatrixtyp gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels weist ein nichtlineares Element auf, das als Schaltelement zum Ansteuern der Flüssigkristallschicht 29 verwendet wird. Der andere Aufbau ist derselbe wie der der Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels. Daher sind in Fig. 4 dieselben Komponenten, wie sie Komponenten der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 40 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels entsprechen, jeweils durch dieselben Zahlen wie die Komponenten der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 40 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels bezeichnet und zugehörige Beschreibungen werden weggelassen.
Als nichtlineares Element 43 wird eine Ringdiode verwendet, die aus zwei Dioden 44 und 45 besteht, die so zueinander parallel geschaltet sind, daß die Durchlaßrichtung einer der Dioden parallel zur Sperrichtung der anderen Diode liegt, und die Dioden 44 und 45 weisen einen amorphen Siliziumhydridfilm vom Typ mit pin-Übergang als aktive Schicht auf. Der Ausblendfilm 32 zum Ausblenden von Licht, das durch die gesamte Fläche des nichtlinearen Elements 43 und den Randbereich 25a einer Elektrode 25 hindurchgestrahlt wird, muß ein isolierender Film sein. Der Ausblendfilm 32 ist vorzugsweise ein Gelatinefilm oder ein Hochpolymerfilm, eingefärbt mit einem Farbstoff oder einem Pigment.
In Fig. 4 besteht die Diode 44 aus einer n-Schicht 44a, einer i-Schicht 44b und einer p-Schicht 44c, und die Diode 45 besteht aus einer n-Schicht 45a, einer i-Schicht 45b und einer p-Schicht 45c. Die Zahlen 46 und 47 bezeichnen Metallfilme, und die Zahl 48 bezeichnet einen Isolierfilm. Ferner repräsentiert in Fig. 4 ein Pfeil A rechtwinklig zur Blattoberfläche die Richtung der Polarisationsachse des ersten Polarisators 21, und Pfeile B repräsentieren die Richtung der Polarisationsachse des zweiten Polarisators 32.
Das nichtlineare Element 43 können die vorstehend genannten zwei Dioden 44 und 45 sein, die jeweils in Durchlaßrichtung oder in Sperrichtung in Reihe geschaltet sind. Das nichtlineare Element 43 kann auch ein Element mit Schottky-Übergang oder ein sogenanntes Metall-Isolator-Metall-Element sein.

Claims

1. Flüssigkristall-Projektionsanzeigevorrichtung mit:

- einem ersten Polarisator (21);

- einem zweiten Polarisator (22);

- einer Flüssigkristall-Anzeigezelle (23), die zwischen dem ersten und zweiten Polarisator angeordnet ist, um auf ihr ein Bild darzustellen, wobei die Flüssigkristall-Anzeigezelle eine Flüssigkristallschicht (29) aufweist, die zwischen einem ersten (26) und einem zweiten (28) transparenten, isolierenden Substrat angeordnet ist, die zueinander parallel sind;

- ersten transparenten Elektroden (25) , die auf der Innenfläche des ersten transparenten, isolierenden Substrats angeordnet sind;

- zweiten transparenten Elektroden (27) , die auf der Innenfläche des zweiten transparenten, isolierenden Substrats so angeordnet sind, daß sie den ersten transparenten Elektroden gegenüberstehen;

- einer Schalteinrichtung (24; 43), die auf der Innenfläche des ersten transparenten, isolierenden Substrats angeordnet ist, um eine zwischen die erste und zweite transparente Elektrode angelegte Spannung so einzustellen, daß Bildelemente gesteuert werden, die zwischen den ersten und zweiten transparenten Elektroden festgelegt sind;

- einer Lichtquelle (35), die auf der Seite der Außenfläche des zweiten Polarisators (22) angeordnet ist, um Licht durch den zweiten Polarisator, das zweite transparente, isolierende Substrat (28), die Flüssigkristallschicht (29) , das erste transparente, isolierende Substrat (26) und den ersten Polarisator (21) zu einem Anzeigeschirm (42) hin zu emittieren, der auf der Seite der Außenfläche des ersten Polarisators (21) angeordnet ist; und

- einer Ausblendeinrichtung (32), die auf dem zweiten transparenten, isolierenden Substrat (28) so angeordnet ist, daß sie das emittierte Licht ausblendet, das zumindest auf die Schalteinrichtung (24; 43) fallen würde;

- wobei die jeweiligen Polarisationsachsen des ersten und zweiten Polarisators so eingestellt sind, daß verhindert wird, daß das von der Lichtquelle emittierte Licht durch den zweiten Polarisator, die Flüssigkristall-Anzeigezelle und den ersten Polarisator hindurchgestrahlt wird, wenn eine vorgegebene Spannung an die erste und zweite transparente Elektrode angelegt ist, und das Licht von derselben dort hindurchgestrahlt werden kann, wenn die Spannung Null angelegt wird.

2. Flüssigkristall-Projektionsanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Ausblendeinrichtung (32) so ausgebildet ist, daß sie auch einen Randbereich (25a) der ersten transparenten Elektroden (25) ausblendet.

3. Flüssigkristall-Projektionsanzeigevorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Schalteinrichtung einen Dünnfilmtransistor (24) enthält.

4. Flüssigkristall-Projektionsanzeigevorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Filmtransistor (24) eine Gateelektrode (14), die auf der Innenfläche des ersten transparenten, isolierenden Substrats ausgebildet ist, einen auf der Gateelektrode ausgebildeten elektrisch isolierenden Film (15), einen auf dem elektrisch isolierenden Film ausgebildeten Halbleiterfilm (16) und eine Sourceelektrode sowie eine Drainelektrode, die auf dem Halbleiterfilm ausgebildet sind, aufweist, wobei die Breite des Halbleiterfilms (16) größer als die Breite der Gateelektrode (14) ist.

5. Flüssigkristall-Projektionsanzeigevorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Schalteinrichtung ein nichtlineares Element (43) aufweist.

6. Flüssigkristall-Projektionsanzeigevorrichtung nach Anspruch 5, bei der das nichtlineare Element zwei parallel oder in Reihe geschaltete Dioden (44, 45) oder ein Element mit Schottky-Übergang oder ein Metall-Isolator-Metall-Element ist.

7. Flüssigkristall-Projektionsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem die Ausblendeinrichtung (32) aus einem Metallfilm aus Cr, Ni, Al oder Ni-Cr besteht.

8. Flüssigkristall-Projektionsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei der die Ausblendeinrichtung (32) aus einem Gelatinefilm oder einem Film aus einem organischen Hochpolymer besteht, eingefärbt mit einem Farbstoff oder einem Pigment.