JP2000298277A - Liquid crystal display element and liquid crystal display device using the same - Google Patents

Liquid crystal display element and liquid crystal display device using the same

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JP2000298277A
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driving
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昇一 廣田
Makoto Tsumura
津村  誠
Kayao Takemoto
一八男 竹本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a reflection-type liquid crystal display device which can be driven at a rather low voltage and which has superior fast responding property by controlling the twist angle and liquid crystal alignment angle of the liquid crystal layer to a specified angle and angle range, respectively. SOLUTION: This liquid crystal display device consists of a liquid crystal layer 102 held between a transparent electrode and a reflection electrode 101, a plurality of pixel circuits for driving the liquid crystal layer 102, and peripheral circuits for driving each pixel circuit. The liquid crystal layer 102 is formed to have the upper side liquid crystal alignment direction 108, a lower side liquid crystal alignment direction 109, a twisting angle between these directions, and a liquid crystal alignment angle 111 which is the angle, for example, between the upper side liquid crystal alignment direction and the vertical direction. The twisting angle of the liquid crystal layer 102 is controlled to 90 deg. and the liquid crystal alignment angle 111 is set in the range of 0 deg. to 30 deg. or of 90 deg. and 120 deg.. More preferably, the liquid crystal alignment angle is controlled to be in the range of 10 deg. to 20 deg. or of 100 deg. to 110 deg.. Thereby, the obtd. device has little voltage dependence on chromaticity and can be driven at a rather low voltage.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子に関
し、特に光源から出射された光を受けて画像を形成する
反射型の液晶表示素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a reflection type liquid crystal display device which forms an image by receiving light emitted from a light source.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶プロジェクタ用反射型液晶表示素子
において実用化されている液晶表示モードにはVAN(Ver
tically Alligned Nematic)モードとHFE(Hybrid Feil
d Effect)モードがある。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display mode that has been put to practical use in a reflection type liquid crystal display device for a liquid crystal projector includes a VAN (Ver.
tically Alligned Nematic) mode and HFE (Hybrid Feil)
d Effect) mode.

【0003】VANモードは負の誘電率異方性を有する液
晶材料を用い、かつ液晶配向を基板面に対して垂直方向
から僅かに傾けて配向させた傾斜ホメオトロピック配向
を有する方式である。
The VAN mode is a system using a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy and having a tilted homeotropic alignment in which the liquid crystal alignment is slightly inclined from a direction perpendicular to the substrate surface.

【0004】液晶ディスプレイの液晶配向方法としては
ラビング法が最も多用されているが、ラビング法を用い
て傾斜ホメオトロピック配向を実現させようとすると傾
斜角の面内むらが生じ、それがしきい電圧むらとなるた
め実用的でない。そのため傾斜ホメオトロピック配向を
安定的に実現する方法としては、酸化シリコンの斜方蒸
着法が適用されている。
A rubbing method is most frequently used as a liquid crystal alignment method for a liquid crystal display. However, when the rubbing method is used to realize tilt homeotropic alignment, in-plane unevenness of the tilt angle occurs, and the threshold voltage is increased. It is not practical because of unevenness. Therefore, as a method for stably realizing the inclined homeotropic alignment, an oblique evaporation method of silicon oxide is applied.

【0005】しかしながら、酸化シリコンの斜方蒸着法
は傾斜角を面内で比較的均一に制御できるもののプロセ
スとしては不安定である。元々酸化シリコンの斜方蒸着
法が適用されていた一般の液晶ディスプレイにおいても
ラビング法に転換されている現状をみてもその優位性は
明らかである。
However, the oblique deposition method of silicon oxide can control the tilt angle relatively uniformly in the plane, but is unstable as a process. The superiority of the general liquid crystal display, to which the oblique deposition method of silicon oxide was originally applied, has been converted to the rubbing method.

【0006】ラビング法によって配向可能なツイストネ
マティック配向を用いた反射型液晶表示モードがいくつ
か提案されている。液晶材料としては正の誘電率異方性
の材料(P型液晶材料)を用いる。これらは大きくノー
マリブラック型とノーマリホワイト型の2つに分類でき
る。
Several reflective liquid crystal display modes using twisted nematic alignment that can be aligned by a rubbing method have been proposed. As the liquid crystal material, a material having a positive dielectric anisotropy (P-type liquid crystal material) is used. These can be roughly classified into two types: normally black type and normally white type.

【0007】ノーマリブラック型は低電圧側で黒表示を
行い、電圧を上昇させるにつれ反射率が上昇し、ある電
圧において最大反射率となる表示方式である。ノーマリ
ホワイト型はこれとは逆に、低電圧側で白表示を行い、
電圧上昇と共に反射率が低下し高電圧側で黒表示を行う
表示方式である。
The normally black type is a display system in which black display is performed on the low voltage side, and the reflectance increases as the voltage increases, and the reflectance becomes maximum at a certain voltage. On the contrary, the normally white type displays white on the low voltage side,
This is a display method in which the reflectance decreases with an increase in voltage and black display is performed on the high voltage side.

【0008】ノーマリブラック型の液晶表示モードの報
告例としてはHFE(Hybrid Field Effect)モードがあ
り、Opt。 Eng. 14、 p.217(1995)にその詳細が記載さ
れている。この表示モードの欠点は色度の電圧依存性が
大きいことである。具体的には白色のグレースケールを
表示したときに着色しかつ階調毎に異なった色として視
認される。また、RGBの各色毎に液晶材料ないしセルギ
ャップを最適化する必要がある。すなわちRGB毎に異な
った液晶表示素子が必要となる。これは、量産性の観点
からは不利な条件である。
As a report example of a normally black liquid crystal display mode, there is an HFE (Hybrid Field Effect) mode, Opt. Eng. 14, p. 217 (1995) describes the details. The drawback of this display mode is that the chromaticity has a large voltage dependency. Specifically, when a white gray scale is displayed, it is colored and visually recognized as a different color for each gradation. Further, it is necessary to optimize the liquid crystal material or cell gap for each of the RGB colors. That is, a different liquid crystal display element is required for each RGB. This is a disadvantageous condition from the viewpoint of mass productivity.

【0009】また、反射型の表示モードにおいては必然
的に複屈折表示モードとなるため、セルのリターデーシ
ョンの絶対量変化が輝度変動に大きく影響する。特に暗
表示ないし中間調表示においてこの影響は大きく、コン
トラスト比の低下ないし輝度むらとして表示特性に悪影
響を及ぼす。
Further, in the reflective display mode, the display mode is inevitably the birefringent display mode, so that the change in the absolute amount of the retardation of the cell greatly affects the luminance fluctuation. This effect is particularly large in dark display or halftone display, and adversely affects display characteristics as a decrease in contrast ratio or uneven brightness.

【0010】なお、ここでいうリターデーションとは、
液晶層の層厚と液晶材料の屈折率異方性との積であり、
偏光の位相に相対的な遅延をもたらす物理量である。
[0010] The retardation referred to here is:
The product of the thickness of the liquid crystal layer and the refractive index anisotropy of the liquid crystal material,
A physical quantity that causes a relative delay in the phase of polarized light.

【0011】P型液晶材料を用いた場合、電圧0Vrmsでセ
ルのリターデーションが最も大きく、電圧を印可するこ
とにより実効的なリターデーションは小さくなる。すな
わち、ある温度変化ないしセルギャップの変動に対する
リターデーションの変化は低電圧側で大きく、よって輝
度変動も低電圧側の方が大きい。
When a P-type liquid crystal material is used, the retardation of the cell is maximum at a voltage of 0 Vrms, and the effective retardation is reduced by applying a voltage. That is, a change in retardation with respect to a certain temperature change or a change in the cell gap is large on the low voltage side, and thus the luminance change is also large on the low voltage side.

【0012】したがって、P型液晶材料を用いた場合に
温度ないしセルギャップの変動に対し安定な表示特性を
得るためには、低電圧側を黒表示とするノーマリブラッ
クは得策ではなく、高電圧側で黒表示を行うノーマリホ
ワイトとすることが望ましいと考えられる。
Therefore, in order to obtain stable display characteristics with respect to changes in temperature or cell gap when a P-type liquid crystal material is used, it is not advisable to use normally black in which black display is performed on the low voltage side. It is considered that it is desirable to use normally white in which black display is performed on the side.

【0013】あるいはまた、必要な液晶層のリターデー
ションが約0.54μmと大きい。これは、液晶応答の高速
化を図るために3μmないしそれ以下に狭セルギャップ化
を図ろうとした場合に極端に大きな屈折率異方性(Δ
n)の液晶材料(Δn>0.18)が必要となり現実的でな
い。すなわち高速応答化には不向きであるといえる。
Alternatively, the required retardation of the liquid crystal layer is as large as about 0.54 μm. This is because when the cell gap is reduced to 3 μm or less in order to speed up the liquid crystal response, an extremely large refractive index anisotropy (Δ
The liquid crystal material of (n) (Δn> 0.18) is required, which is not practical. That is, it can be said that it is not suitable for high-speed response.

【0014】ここで、高速応答の重要性について述べて
おく。ディスプレイにおける高速応答性は以下に述べる
ように重要な因子である。例えばパーソナルコンピュー
タにおける画像信号は、通常1秒あたり少なくとも60フ
レーム以上の画像信号から構成される。
Here, the importance of high-speed response will be described. High-speed response in a display is an important factor as described below. For example, an image signal in a personal computer is usually composed of an image signal of at least 60 frames per second.

【0015】したがって、パーソナルコンピュータのデ
ィスプレイにおいて動画像を表示する場合、画像信号に
ディスプレイの表示が確実に追随するためには、1フレ
ームに対応する時間以下、すなわち1/60秒=16.7ミリ秒
以下で液晶が画像信号に応答する必要がある。もしも液
晶の応答時間が1フレームに対応する時間以上に及ぶ
と、画像信号とは異なった画像を表示する可能性が生じ
る。
Therefore, when a moving image is displayed on a display of a personal computer, it is necessary to ensure that the display follows the image signal in order to reduce the time corresponding to one frame or less, that is, 1/60 seconds = 16.7 milliseconds or less. The liquid crystal needs to respond to the image signal. If the response time of the liquid crystal exceeds the time corresponding to one frame, there is a possibility that an image different from the image signal is displayed.

【0016】このような実際の画像信号とは異なった画
像は、特に動画像においては画像の移動方向後方に本来
は見えないはずの残像として認識されることとなる。こ
のような残像は画像の品質を著しく低下させる。したが
って、良好な画像品質の液晶ディスプレイを実現するた
めには、高速な液晶応答が可能な液晶表示モードを選択
する必要がある。
Such an image different from the actual image signal is recognized as an afterimage, which should not be seen originally in the moving direction of the image, especially in a moving image. Such afterimages significantly degrade image quality. Therefore, in order to realize a liquid crystal display with good image quality, it is necessary to select a liquid crystal display mode capable of high-speed liquid crystal response.

【0017】一方、ノーマリホワイト型の反射型ツイス
トネマティック液晶表示モードとしては、TN-ECB(Twis
ted Nematic - Electrically Controlled Birefringenc
e)モード、MTN(Mixed Twisted Nematic)モード、SCT
N(Self-Compensated Twisted Nematic)モードが提案
されている。特開平10-090731号公報にSCTNモードの記
載がある。Japan Display '89、 p.192(1989年)にTN-EC
Bモードの記載がある。Appl. Phys. Lett. 68、 p.1455
(1996年)にMTNモードの記載がある。
On the other hand, as a normally white reflective twisted nematic liquid crystal display mode, TN-ECB (Twis
ted Nematic-Electrically Controlled Birefringenc
e) mode, MTN (Mixed Twisted Nematic) mode, SCT
An N (Self-Compensated Twisted Nematic) mode has been proposed. JP-A-10-090731 describes the SCTN mode. TN-EC in Japan Display '89, p.192 (1989)
There is description of B mode. Appl. Phys. Lett. 68, p. 1455
(1996) describes the MTN mode.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、色度
の電圧依存性が小さく、比較的低電圧駆動が可能で、か
つ高速応答性に優れた反射型の液晶表示素子及びそれを
用いた液晶表示装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a reflection type liquid crystal display device which has a small voltage dependency of chromaticity, can be driven at a relatively low voltage, and is excellent in high-speed response. To provide a liquid crystal display device.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における液晶表示素子の特徴とするところ
は、透明電極と反射電極とに挟持された液晶層のツイス
ト角度が90°であり、かつ液晶配向角度が0°から30°
ないし90°から120°の範囲内にあることにある。
In order to achieve the above object, a feature of the liquid crystal display device according to the present invention is that a twist angle of a liquid crystal layer sandwiched between a transparent electrode and a reflective electrode is 90 °. , And the liquid crystal alignment angle is from 0 ° to 30 °
Or in the range of 90 ° to 120 °.

【0020】具体的には本発明は次に掲げる素子及び装
置を提供する。本発明は、透明電極と反射電極とに挟持
された液晶層と、該液晶層を駆動する複数の画素回路
と、該各画素回路を駆動する周辺回路とを有する液晶表
示素子において、前記液晶層のツイスト角度が90°であ
り、かつ液晶配向角度が0°から30°ないし90°から120
°の範囲内にあることを特徴とする液晶表示素子を提供
する。
Specifically, the present invention provides the following elements and devices. The present invention provides a liquid crystal display device comprising: a liquid crystal layer sandwiched between a transparent electrode and a reflective electrode; a plurality of pixel circuits for driving the liquid crystal layer; and a peripheral circuit for driving each of the pixel circuits. Has a twist angle of 90 ° and a liquid crystal alignment angle of 0 ° to 30 ° to 90 ° to 120 °.
° is provided within the range.

【0021】好ましくは、前記液晶配向角度が10°から
20°ないし100°から110°の範囲内にある。
Preferably, the liquid crystal orientation angle is from 10 °.
It is in the range of 20 ° to 100 ° to 110 °.

【0022】また、本発明は、透明電極と反射電極とに
挟持された液晶層と、該液晶層を駆動する複数の画素回
路と、該各画素回路を駆動する周辺回路とを有する液晶
表示素子において、前記液晶層のツイスト角度が90°で
あり、かつ液晶配向角度が10°から20°ないし100°か
ら110°の範囲内にあり、さらに前記液晶層の波長規格
化リターデーションが0.45以上0.55以下であることを特
徴とする液晶表示素子を提供する。
The present invention also provides a liquid crystal display device having a liquid crystal layer sandwiched between a transparent electrode and a reflective electrode, a plurality of pixel circuits for driving the liquid crystal layer, and a peripheral circuit for driving each of the pixel circuits. In the above, the twist angle of the liquid crystal layer is 90 °, and the liquid crystal alignment angle is in the range of 10 ° to 20 ° to 100 ° to 110 °, and the wavelength-normalized retardation of the liquid crystal layer is 0.45 to 0.55. A liquid crystal display element characterized by the following is provided.

【0023】また、本発明は、入射する光を位相変調し
反射させ画像として出力する液晶表示素子を有する液晶
表示装置において、前記液晶表示素子は、透明電極と反
射電極とに挟持された液晶層と、該液晶層を駆動する複
数の画素回路と、該各画素回路を駆動する周辺回路とを
有し、前記液晶層のツイスト角度を73°以上100°以下
に、かつ前記液晶層の波長規格化リターデーションを0.
44以上0.6以下に設定し、さらに前記液晶層の厚みを2.4
μm以下で、かつ液晶材料の屈折率異方性を0.1以上に設
定することにより、液晶の応答時間を16.7ms以下にする
ことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
According to the present invention, there is provided a liquid crystal display device having a liquid crystal display element for phase-modulating incident light and reflecting the same to output an image, wherein the liquid crystal display element comprises a liquid crystal layer sandwiched between a transparent electrode and a reflective electrode. And a plurality of pixel circuits for driving the liquid crystal layer, and a peripheral circuit for driving each of the pixel circuits, wherein a twist angle of the liquid crystal layer is 73 ° or more and 100 ° or less, and a wavelength standard of the liquid crystal layer. 0 retardation
Set to 44 or more and 0.6 or less, and further set the thickness of the liquid crystal layer to 2.4
Provided is a liquid crystal display device characterized in that the response time of liquid crystal is 16.7 ms or less by setting the refractive index anisotropy of the liquid crystal material to 0.1 μm or less and 0.1 or more.

【0024】また、本発明は、透明電極と反射電極とに
挟持された液晶層と、該液晶層を駆動する複数の画素回
路と、該各画素回路を駆動する周辺回路とを有する液晶
表示素子による画像表示方法において、前記液晶層のツ
イスト角度を73°以上100°以下に設定し、かつ駆動電
圧を3〜6Vrmsで画像表示することを特徴とする画像表
示方法を提供する。
The present invention also provides a liquid crystal display device having a liquid crystal layer sandwiched between a transparent electrode and a reflective electrode, a plurality of pixel circuits for driving the liquid crystal layer, and a peripheral circuit for driving each of the pixel circuits. In which the twist angle of the liquid crystal layer is set to 73 ° or more and 100 ° or less, and an image is displayed at a driving voltage of 3 to 6 Vrms.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態例に
係る液晶表示素子及びそれを用いた液晶表示装置を、図
を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention and a liquid crystal display device using the same will be described with reference to the drawings.

【0026】(実施の形態例1)図1は、本発明の一実
施の形態例に係る液晶表示素子における各光学素子の光
学軸の相対関係を示す図である。図中では簡単のため
に、液晶表示素子のうち反射板101と液晶層102のみを記
述している。また、偏光子兼検光子として偏光ビームス
プリッタ103を用いている。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram showing a relative relationship between optical axes of respective optical elements in a liquid crystal display element according to an embodiment of the present invention. In the figure, for simplicity, only the reflection plate 101 and the liquid crystal layer 102 of the liquid crystal display device are illustrated. Further, a polarizing beam splitter 103 is used as a polarizer and analyzer.

【0027】液晶層102において、仮に反射板101に近い
方を下側、反射板101から遠い方を上側と称することに
する。液晶層102の構成は、上側の液晶配向方向108と下
側の液晶配向方向109と両者の間のねじれ角度(ツイス
ト角度110)と、上側の液晶配向方向108と例えば鉛直方
向とのなす角度である液晶配向角度111で表される。
In the liquid crystal layer 102, a side closer to the reflector 101 is referred to as a lower side, and a side farther from the reflector 101 is referred to as an upper side. The configuration of the liquid crystal layer 102 includes an upper liquid crystal alignment direction 108, a lower liquid crystal alignment direction 109, a twist angle between them (twist angle 110), and an angle formed between the upper liquid crystal alignment direction 108 and, for example, a vertical direction. It is represented by a certain liquid crystal orientation angle 111.

【0028】また、図示されてないが、液晶層102の厚
みと液晶層102の材料の屈折率異方性との積であるリタ
ーデーションも重要な因子である。
Although not shown, retardation, which is a product of the thickness of the liquid crystal layer 102 and the refractive index anisotropy of the material of the liquid crystal layer 102, is also an important factor.

【0029】偏光ビームスプリッタ103は、2つのプリズ
ムを張り合わせた構造をしており、その張り合わせ界面
112において偏光の成分により透過ないし反射する特性
を有する。入射光104のうち水平な偏光成分107のみが偏
光ビームスプリッタを透過し、液晶表示素子に到達す
る。
The polarizing beam splitter 103 has a structure in which two prisms are bonded, and the bonding interface
At 112, it has a characteristic of being transmitted or reflected by a polarized light component. Only the horizontal polarization component 107 of the incident light 104 passes through the polarization beam splitter and reaches the liquid crystal display device.

【0030】この光は、液晶層102を通過する際に位相
変調を受け、反射板101に反射され、再び液晶層102を通
過し偏光ビームスプリッタ103に戻る。そのうち水平な
偏光成分107に平行な偏光成分は偏光ビームスプリッタ1
03を透過し、ランプへの戻り光105となる。
This light undergoes phase modulation when passing through the liquid crystal layer 102, is reflected by the reflection plate 101, passes through the liquid crystal layer 102 again, and returns to the polarization beam splitter 103. The polarization component parallel to the horizontal polarization component 107 is the polarization beam splitter 1
03 passes through and becomes return light 105 to the lamp.

【0031】一方、水平な偏光成分107と直交する偏光
成分は、偏光ビームスプリッタ103の張り合わせ界面112
で反射され、図示されていないスクリーンへの投写光10
6となる。
On the other hand, the polarization component orthogonal to the horizontal polarization component 107 is applied to the bonding interface 112 of the polarization beam splitter 103.
And reflected by a screen (not shown).
It becomes 6.

【0032】液晶層102に印加する電圧によってランプ
への戻り光105とスクリーンへの投写光106との強度比は
変動し、スクリーンへの投写光106の強度が最大になる
ときが白表示状態であり、逆にランプへの戻り光105の
強度が最大になるときが黒表示状態である。
The intensity ratio of the return light 105 to the lamp and the light 106 projected on the screen varies depending on the voltage applied to the liquid crystal layer 102. When the intensity of the light 106 projected on the screen becomes maximum, the white display state occurs. On the contrary, when the intensity of the returning light 105 to the lamp becomes maximum, the black display state is established.

【0033】ここで、望ましい液晶セルのパラメータを
求めた結果を述べる。液晶セルのパラメータとしては、
液晶セルの厚みであるセルギャップと液晶材料の屈折率
異方性との積であるリターデーションと、ツイスト角度
110と、液晶配向角度111の3つである。ただし、以下の
計算ではリターデーションを波長で規格化した波長規格
化リターデーションを用いる。
Here, the result of obtaining the desired parameters of the liquid crystal cell will be described. As parameters of the liquid crystal cell,
Retardation, which is the product of the cell gap, which is the thickness of the liquid crystal cell, and the refractive index anisotropy of the liquid crystal material, and the twist angle
110 and the liquid crystal orientation angle 111. However, in the following calculation, a wavelength-normalized retardation in which retardation is normalized by wavelength is used.

【0034】以下に述べる方法で、まず解析的に上記3
つのパラメータ条件の絞り込みを行い、その上でコント
ラスト比及び色度変化について各パラメータをより詳細
に最適化を行う。
In the method described below, first, the above 3
One parameter condition is narrowed down, and then each parameter is optimized in more detail with respect to the contrast ratio and the chromaticity change.

【0035】電圧無印加時の液晶層における光の伝播行
列は、解析的に与えることが可能である。したがって、
まず電圧無印加時において光学特性を最適化し、パラメ
ータ条件をおおまかに絞り込む。
The light propagation matrix in the liquid crystal layer when no voltage is applied can be analytically given. Therefore,
First, the optical characteristics are optimized when no voltage is applied, and the parameter conditions are roughly narrowed down.

【0036】ツイストネマティック液晶層は、n層の複
屈折媒体を光学軸をφ/nずつずらしながら積層したモデ
ルによりよく記述されることが知られている。特にn→
∞の時の伝播行列は、ジョーンズ行列Jと呼ばれ次式
(数1)で与えられる。
It is known that the twisted nematic liquid crystal layer is well described by a model in which n layers of birefringent media are laminated while shifting the optical axis by φ / n. Especially n →
The propagation matrix at the time of is called a Jones matrix J 与 え and is given by the following equation (Equation 1).

【0037】[0037]

【数1】 (Equation 1)

【0038】ただし、However,

【0039】[0039]

【数2】 (Equation 2)

【0040】[0040]

【数3】 (Equation 3)

【0041】[0041]

【数4】 (Equation 4)

【0042】[0042]

【数5】 (Equation 5)

【0043】ここで、φはツイスト角度、dはセルギャ
ップ、△nは屈折率異方性、λは波長である。
Here, φ is the twist angle, d is the cell gap, Δn is the refractive index anisotropy, and λ is the wavelength.

【0044】反射型素子の場合、光路は液晶層を2回通
過するため、伝播行列JR∞は次式(数6)のように記述
できる。
In the case of the reflection type element, since the optical path passes through the liquid crystal layer twice, the propagation matrix J R∞ can be described as the following equation (Equation 6).

【0045】また、これらの変数を用いた場合、リター
デーションはd△nと記述でき、波長規格化リターデー
ションはd△n/λと記述できる。
When these variables are used, the retardation can be described as d △ n, and the wavelength-normalized retardation can be described as d △ n / λ.

【0046】[0046]

【数6】 (Equation 6)

【0047】ここで、、R(φ)は回転行列、Reは反転行
列である。これを用いて偏光配置が直交ニコルの場合の
反射率Rを計算すると、次式(数7)のようになる。
Here, R (φ) is a rotation matrix, and Re is an inversion matrix. When this is used to calculate the reflectance R when the polarization arrangement is orthogonal Nicols, the following equation (Equation 7) is obtained.

【0048】[0048]

【数7】 (Equation 7)

【0049】ここで、θは液晶配向角度である。反射率
Rを最大(R=1)にするためには数式7において各自乗項を
0とすればよい。
Here, θ is the liquid crystal alignment angle. Reflectivity
In order to make R the maximum (R = 1),
It may be set to 0.

【0050】ツイスト角度φとd△n/λとをパラメータ
としたときのR=1を満たす解を図2に示した(図2中の
実線)。すなわち効率が100%になる条件が存在するのは
ツイスト角度73°以下に限られることが分かる。また、
ツイスト角度φ< 73°では、図2中にB1及びB2で示した
ように、d△n/λの最適条件が2つのブランチに分岐す
ることが分かる。
FIG. 2 shows a solution that satisfies R = 1 when the twist angle φ and d △ n / λ are parameters (solid line in FIG. 2). That is, it is understood that the condition that the efficiency becomes 100% exists only when the twist angle is 73 ° or less. Also,
At a twist angle φ <73 °, it can be seen that the optimum condition of d に n / λ branches into two branches as shown by B1 and B2 in FIG.

【0051】一方、ツイスト角度φ> 73°での効率最大
の最適条件は、
On the other hand, the optimum condition for the maximum efficiency at a twist angle φ> 73 ° is:

【0052】[0052]

【数8】 (Equation 8)

【0053】[0053]

【数9】 (Equation 9)

【0054】を解くことにより求められる。(数8)、
(数9)を満たす解は、図2中の点線(B3)に示した。
Is obtained by solving (Equation 8),
The solution satisfying (Equation 9) is shown by a dotted line (B3) in FIG.

【0055】また、図3に、図2に示した各条件におけ
る液晶配向角度のツイスト角度φ依存性を示す。図3中
のB1、B2及びB3は、各々図2中のB1、B2及びB3と対応す
る。以下の各図中においても同様である。
FIG. 3 shows the dependence of the liquid crystal alignment angle on the twist angle φ under the conditions shown in FIG. B1, B2 and B3 in FIG. 3 respectively correspond to B1, B2 and B3 in FIG. The same applies to the following drawings.

【0056】液晶表示を用いた場合、一般的に駆動電圧
に対し、少なからず色度変化が生じる。光源の波長分散
や分光光学系の特性にも依存するが、RGBの各色用パネ
ルの仕様を同一にするためには、色度の電圧依存性をあ
る程度小さく抑える必要がある。
In the case where a liquid crystal display is used, generally, chromaticity changes to a considerable degree with respect to the drive voltage. Although it depends on the wavelength dispersion of the light source and the characteristics of the spectral optical system, it is necessary to suppress the voltage dependency of the chromaticity to some extent in order to make the specifications of the RGB panels the same.

【0057】図4に、図2及び図3に示した各条件にお
ける色度変化量△(u'v')の計算結果を示す。色度変化量
△(u'v')とは、図11に示したように、各駆動電圧にお
ける出射光の色度のu'-v'色度図上での軌跡の、印加電
圧V1(反射率1%に相当する電圧)からV99(反射率99%に
相当する電圧)までの色度変化量として定義した。
FIG. 4 shows a calculation result of the chromaticity change amount △ (u′v ′) under the respective conditions shown in FIGS. The chromaticity change amount 色 (u′v ′) is, as shown in FIG. 11, the applied voltage V 1 of the locus of the chromaticity of the emitted light at each drive voltage on the u′-v ′ chromaticity diagram. It was defined as the amount of chromaticity change from (voltage corresponding to reflectance 1%) to V 99 (voltage corresponding to reflectance 99%).

【0058】入射光の波長領域は400nm〜700nmである。
△(u'v')の最大許容値は投写光学系の設計に大きく依存
するため一概にはいえないが、概ね透過型ツイストネマ
ティック(TN)での値(0.06)と同程度である0.07〜0.
08程度までであると考えられる。
The wavelength range of the incident light is 400 nm to 700 nm.
The maximum allowable value of Δ (u'v ') largely depends on the design of the projection optical system and cannot be unconditionally determined. However, the maximum allowable value of the transmission type twisted nematic (TN) is approximately 0.07 to 0.07. 0.
It is considered to be around 08.

【0059】B1上の条件では、△(u'v')が0.075以上で
あり色度の電圧依存性が大きい。しかもツイスト角度が
小さくなるに連れて急速に増大する。一方B2上の条件で
は、ツイスト角度によらず△(u'v')は約0.075で一定で
ある。また、B3上の条件においては、ツイスト角度の増
加に伴い△(u'v')が減少する。
Under the condition on B1, △ (u'v ') is 0.075 or more, and the voltage dependence of chromaticity is large. Moreover, it increases rapidly as the twist angle decreases. On the other hand, under the condition on B2, △ (u'v ') is constant at about 0.075 regardless of the twist angle. Further, under the condition on B3, △ (u'v ') decreases as the twist angle increases.

【0060】図5に、駆動電圧のツイスト角度依存性の
計算結果を示す。ここでの駆動電圧は、反射率が最大反
射率の1%(コントラスト比100:1)及び0.33%(コントラ
スト比300:1)に相当する反射率である時の電圧とし
た。B1及びB3上の条件においては3〜4Vrms程度の駆動電
圧が狙えるが、B2上の条件においてはコントラスト比10
0:1の駆動電圧で4Vrms以上、コントラスト比300:1の駆
動電圧にいたっては6.5Vrms以上となることが分かっ
た。
FIG. 5 shows a calculation result of the twist angle dependence of the driving voltage. Here, the drive voltage is a voltage when the reflectance is a reflectance corresponding to 1% (contrast ratio 100: 1) and 0.33% (contrast ratio 300: 1) of the maximum reflectance. A drive voltage of about 3 to 4 Vrms can be aimed under the conditions on B1 and B3, but a contrast ratio of 10
It was found that the driving voltage of 0: 1 was 4 Vrms or more, and the driving voltage of 300: 1 contrast ratio was 6.5 Vrms or more.

【0061】図6に、光利用効率のツイスト角度依存性
の計算結果を示す。ここでの光利用効率とは、入射光の
波長領域を400nm〜700nmとし、視感度を考慮に入れた反
射率である。偏光子及び検光子の平行透過率を100%に規
格化してある。したがって、理想的な光利用効率は100%
である。
FIG. 6 shows a calculation result of the twist angle dependence of the light use efficiency. Here, the light utilization efficiency is a reflectance in which the wavelength range of the incident light is 400 nm to 700 nm and the visibility is taken into consideration. The parallel transmittance of the polarizer and analyzer is normalized to 100%. Therefore, the ideal light utilization efficiency is 100%
It is.

【0062】B2上の条件では透過型TN並みの光利用効率
が得られる。B1上の条件での光利用効率がB2に比較して
低いのは、反射率の波長依存性が大きいためである。B3
上の条件においては、ツイスト角度増加に伴って光利用
効率が低下する。ツイスト角度が80°の時には光利用効
率は95%、90°の時には86%である。
Under the conditions on B2, a light use efficiency comparable to that of the transmission type TN can be obtained. The reason why the light use efficiency under the condition on B1 is lower than that of B2 is that the wavelength dependence of the reflectance is large. B3
Under the above conditions, the light use efficiency decreases as the twist angle increases. The light use efficiency is 95% when the twist angle is 80 °, and 86% when the twist angle is 90 °.

【0063】以上の計算結果を踏まえて、好ましい条件
の選択を行う。B1の条件は色度変化が0.08以上と透過型
TNモードと比較して大きく、またB2の条件は駆動電圧が
コントラスト比300:1で6.5Vrms以上と高いため、不適当
であると考えられる。各特性のバランスが最もよいのは
ツイスト角度が73°より大きなB3の条件であることが分
かる。
Based on the above calculation results, preferable conditions are selected. Transmissive type with chromaticity change of 0.08 or more for B1 condition
It is considered to be inappropriate because the driving voltage is higher than the TN mode and the driving voltage is as high as 6.5 Vrms or more at a contrast ratio of 300: 1 at 6.5 Vrms. It can be seen that the best balance of the characteristics is at B3 where the twist angle is greater than 73 °.

【0064】B3の条件を詳細に見ると、ツイスト角度が
大きいほど色度変化特性及び駆動電圧特性は良くなる
が、その一方で光利用効率が大きく低下することがわか
る。ツイスト角度が100°を超えると光利用効率が70%を
下回ることとなり、透過型液晶表示素子の開口率とほぼ
同程度になり反射型の優位性が損なわれる。したがっ
て、ツイスト角度は100°以下にする必要がある。
Looking at the condition B3 in detail, it can be seen that the larger the twist angle, the better the chromaticity change characteristics and drive voltage characteristics, but on the other hand, the light use efficiency is greatly reduced. If the twist angle exceeds 100 °, the light utilization efficiency will be less than 70%, which is almost the same as the aperture ratio of the transmission type liquid crystal display element, and the superiority of the reflection type will be lost. Therefore, the twist angle needs to be 100 ° or less.

【0065】透過型TN並みの色度変化及び駆動電圧でか
つ、比較的高い光利用効率を得る条件はツイスト角度85
°〜90°であると考えられる。このときの波長規格化リ
ターデーションは0.45〜0.46である。これを、波長550
nmのときのリターデーションに換算すると、248 nm 〜
253 nmである。
The conditions for obtaining a chromaticity change and driving voltage comparable to those of the transmission type TN and obtaining a relatively high light use efficiency are as follows.
° to 90 °. The wavelength-normalized retardation at this time is 0.45 to 0.46. This is the wavelength 550
When converted to retardation at nm, 248 nm ~
253 nm.

【0066】配向を安定化させるために、液晶の分子軸
方向であるダイレクタを基板面に対して1°から10°程
度傾むけて配向させる。この基板面と液晶のダイレクタ
とのなす角度はチルト角度と呼ばれる。チルト角度があ
ることにより、実際のリターデーションはセルギャップ
と液晶材料の屈折率異方性との積よりも小さい。したが
って、設計上はd△nを250 nmよりも多少大きく(250 n
m 〜 330 nm、波長550nmにおける波長規格化リターデー
ションとしては0.44〜0.60)しておく必要がある。
In order to stabilize the orientation, the director, which is the direction of the molecular axis of the liquid crystal, is oriented at an angle of about 1 ° to 10 ° with respect to the substrate surface. The angle between the substrate surface and the director of the liquid crystal is called a tilt angle. Due to the tilt angle, the actual retardation is smaller than the product of the cell gap and the refractive index anisotropy of the liquid crystal material. Therefore, d △ n is designed to be slightly larger than 250 nm (250 n
It is necessary to set the wavelength-standardized retardation at m to 330 nm and wavelength 550 nm to 0.44 to 0.60).

【0067】色度変化及び駆動電圧はツイスト角度の増
加に伴い減少するが、逆に光利用効率はツイスト角度が
小さいほど向上する。すなわち両者はトレードオフの関
係にある。より望ましいツイスト角度は色度変化、駆動
電圧ならびに光利用効率の三条件のバランスがよくとれ
ているツイスト角度85°〜90°である。また、そのとき
の波長規格化リターデーションは上記のプレチルト角度
を考慮に入れると0.45以上0.55以下である。
The change in chromaticity and the drive voltage decrease as the twist angle increases, but the light use efficiency improves as the twist angle decreases. That is, the two have a trade-off relationship. A more desirable twist angle is a twist angle of 85 ° to 90 ° in which the three conditions of chromaticity change, drive voltage and light use efficiency are well balanced. In addition, the wavelength-normalized retardation at that time is 0.45 or more and 0.55 or less in consideration of the above pretilt angle.

【0068】なお、液晶配向を面内で何れかの方向に90
°回転した場合に置いても、その特性は回転しない場合
と基本的に同等である。
It is to be noted that the liquid crystal orientation is set to 90 in any direction within the plane.
Even when it is rotated, its characteristics are basically the same as when it is not rotated.

【0069】(実施の形態例2)ツイスト角度が大きく
なるに連れて、駆動電圧が低くなり、同じ駆動電圧で比
較したときにはよりコントラスト比が高くなる。また、
色度変化量はツイスト角度が大きくなるに連れて少なく
なる。ツイスト角度90°の条件は、実施の形態例1にお
いて述べたツイスト角度85°〜90°の条件においても最
もコントラスト比が高く、色度変化量が少ない条件であ
る。ここでは、ツイスト角度として高コントラスト比及
び低色度変化を重視した条件である90°を選択し、その
場合における最も好適な条件を提案する。
(Embodiment 2) The drive voltage decreases as the twist angle increases, and the contrast ratio becomes higher when compared at the same drive voltage. Also,
The chromaticity change amount decreases as the twist angle increases. The condition of a twist angle of 90 ° is a condition where the contrast ratio is the highest and the amount of change in chromaticity is small even under the condition of the twist angle of 85 ° to 90 ° described in the first embodiment. Here, 90 °, which is a condition emphasizing a high contrast ratio and a low chromaticity change, is selected as the twist angle, and the most suitable condition in that case is proposed.

【0070】図7に、各印加電圧における反射率の液晶
配向角度θ依存性の測定結果を示す。実験に用いた液晶
セルのセルギャップは2μmであり、液晶材料の屈折率
異方性△nは0.149である。液晶配向角度に応じて同じ電
圧を印加した場合に置いても反射率は大きく変動する。
FIG. 7 shows the measurement results of the dependence of the reflectance on the liquid crystal alignment angle θ at each applied voltage. The cell gap of the liquid crystal cell used in the experiment is 2 μm, and the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material is 0.149. Even if the same voltage is applied according to the liquid crystal alignment angle, the reflectance greatly varies.

【0071】0.0 Vrmsのときに、反射率が高い液晶配向
角度の範囲はθ= 0°〜 30°ないし90°〜 120°であ
る。なかでも液晶配向角度θ= 10°〜 20°ないし100°
〜 110°において最も高い反射率を示す。最大反射率が
得られる液晶配向角度はθ= 15°ないし105°である。
At 0.0 Vrms, the range of the liquid crystal orientation angle having a high reflectivity is θ = 0 ° to 30 ° to 90 ° to 120 °. Above all, liquid crystal alignment angle θ = 10 ° to 20 ° to 100 °
It shows the highest reflectance at ~ 110 °. The liquid crystal alignment angle at which the maximum reflectance is obtained is θ = 15 ° to 105 °.

【0072】印加電圧を増加させると反射率が減少して
いく。3.9 Vrms前後で反射率の液晶配向角度依存性はほ
ぼ平坦になるが、さらに印加電圧を上げると再び液晶配
向角度依存性が現れる。反射率が小さくなる液晶配向角
度の範囲はθ= −10°〜 20°ないし90°〜 115°であ
る。
As the applied voltage increases, the reflectivity decreases. At around 3.9 Vrms, the dependence of the reflectance on the liquid crystal alignment angle becomes almost flat, but when the applied voltage is further increased, the liquid crystal alignment angle dependence appears again. The range of the liquid crystal alignment angle at which the reflectivity decreases is θ = −10 ° to 20 ° to 90 ° to 115 °.

【0073】なかでも液晶配向角度θ= 0°〜 10°ない
し95°〜 110°においては最も低い反射率を示す。最低
反射率はθ= 5°ないし105°である。
Among them, the lowest reflectance is exhibited when the liquid crystal orientation angle θ = 0 ° to 10 ° to 95 ° to 110 °. The minimum reflectance is θ = 5 ° to 105 °.

【0074】図8に、コントラスト比の液晶配向角度依
存性を示す。コントラスト比は図7における0.0 Vrmsと
他の曲線(3.1Vrms〜 7.0 Vrms)との比である。3.1 Vr
ms駆動のときは、液晶配向角度が30°ないし−60°のと
きにコントラスト比極大となる。
FIG. 8 shows the dependence of the contrast ratio on the liquid crystal alignment angle. The contrast ratio is a ratio between 0.0 Vrms in FIG. 7 and another curve (3.1 Vrms to 7.0 Vrms). 3.1 Vr
In ms drive, the contrast ratio becomes maximum when the liquid crystal alignment angle is 30 ° to -60 °.

【0075】駆動電圧を高くするに連れて、コントラス
ト比が極大になる液晶配向角度が変化する。3.5 Vrms駆
動のときは、液晶配向角度は20°ないし110°でコント
ラスト比極大となる。3.9 Vrms駆動のときは、液晶配向
角度は15°ないし105°でコントラスト比極大となる。
またコントラスト比の絶対値も増大する。さらに駆動電
圧を上げると、コントラスト比の絶対値が増大すると同
時にコントラスト比極大を与える液晶配向角度は夫々10
°ないし105°となる。
As the driving voltage is increased, the liquid crystal alignment angle at which the contrast ratio becomes maximum changes. When driving at 3.5 Vrms, the contrast ratio is maximized when the liquid crystal alignment angle is 20 ° to 110 °. In the case of 3.9 Vrms drive, the contrast ratio becomes maximum when the liquid crystal alignment angle is 15 ° to 105 °.
Also, the absolute value of the contrast ratio increases. When the driving voltage is further increased, the absolute value of the contrast ratio increases, and at the same time, the liquid crystal alignment angles that give the maximum contrast ratio are 10
° to 105 °.

【0076】このように、駆動電圧を決定したときに
は、各々の駆動電圧に対しコントラスト比を最大にする
液晶配向角度を0°から30°ないし、90°から120°の範
囲内で選択するとよい。
As described above, when the drive voltages are determined, the liquid crystal alignment angle that maximizes the contrast ratio for each drive voltage may be selected within the range of 0 ° to 30 ° or 90 ° to 120 °.

【0077】(液晶表示素子の実施の形態例)本発明の
液晶表示モードを用いた液晶表示素子の実施の形態例
を、図9を用いて説明する。図9は、本実施の形態例に
係わる液晶表示素子の構成断面図である。図1に記載し
た偏光ビームスプリッタは本図中では省略されている。
本実施の形態例は、アクティブマトリクス基板122とし
て単結晶シリコン基板を用いている。
(Embodiment of Liquid Crystal Display Element) An embodiment of a liquid crystal display element using the liquid crystal display mode of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a configuration sectional view of a liquid crystal display element according to the present embodiment. The polarization beam splitter shown in FIG. 1 is omitted in this figure.
In this embodiment, a single crystal silicon substrate is used as the active matrix substrate 122.

【0078】アクティブマトリクス基板122は、n型基板
123上にp型井戸124を形成し、その上にMOS(Metal Oxid
e Semiconductor)トランジスタ125と、保持容量126を
形成している。各トランジスタ間の配線や絶縁膜等をさ
らに積層し、最上層に反射電極127とその保護膜130を形
成している。
The active matrix substrate 122 is an n-type substrate
A p-type well 124 is formed on 123, and a MOS (Metal Oxid
e Semiconductor) forming a transistor 125 and a storage capacitor 126. Wiring between the transistors, an insulating film, and the like are further laminated, and a reflective electrode 127 and a protective film 130 are formed on the uppermost layer.

【0079】透明電極128を備えたガラス基板120とアク
ティブマトリクス基板122との間に液晶層121を封止して
いる。液晶層121の厚みを一定に保つために支柱129を設
けている。プロジェクタ用液晶表示素子は高強度光にさ
らされるため、光がMOSトランジスタ125の領域に侵入し
ないように遮光層131を設けている。液晶層の厚みを2μ
mとしたことにより、立ち上がり時間および立下り時間
を含めて12 ms以下の高速応答が実現できた。
A liquid crystal layer 121 is sealed between a glass substrate 120 having a transparent electrode 128 and an active matrix substrate 122. A support 129 is provided to keep the thickness of the liquid crystal layer 121 constant. Since the liquid crystal display element for a projector is exposed to high-intensity light, a light-shielding layer 131 is provided so that light does not enter the region of the MOS transistor 125. 2μ thick liquid crystal layer
By setting m, a high-speed response of 12 ms or less including the rise time and fall time was realized.

【0080】図12に、波長550nmにおける波長規格
化リターデーションが0.44〜0.60の範囲401を、液晶層
の層厚と液晶材料の屈折異方性△nとの座標平面におい
て領域で示した。また、同じく図12において、液晶の
応答時間の液晶層の層厚依存性402を示した。
FIG. 12 shows a range 401 in which the wavelength-normalized retardation at a wavelength of 550 nm is in the range of 0.44 to 0.60 in a coordinate plane of the layer thickness of the liquid crystal layer and the refractive anisotropy Δn of the liquid crystal material. FIG. 12 also shows the layer thickness dependence 402 of the liquid crystal response time of the liquid crystal.

【0081】液晶の応答時間は、液晶層の層厚の自乗に
比例することが知られている。このことは、例えばE.Ja
keman and E.P.Raynes:Phys.Lett,39A,p.69(1972)に記
載されている。従って、上記の結果のように液晶層の層
厚を2μmとしたことによる12msの応答時間を基準とし
て、パーソナルコンピュータで一般的なフレーム周波数
60Hzの1フレーム期間である16.7ms以下の応答を実現す
るために必要な層厚は2.4μm以下であることが分かる。
ここでは、△nが0.149の液晶材料を用いた。また、この
ときに波長規格化リターデーションとして0.44〜0.60を
満たすためには0.1以上の液晶材料の屈折率異方性△nが
必要であることが分かる。
It is known that the response time of the liquid crystal is proportional to the square of the thickness of the liquid crystal layer. This means, for example, E.Ja
keman and EPRaynes: Phys. Lett, 39A, p. 69 (1972). Therefore, based on the response time of 12 ms when the thickness of the liquid crystal layer is set to 2 μm as in the above results, the frame frequency that is generally used in personal computers is used.
It can be seen that the layer thickness required to realize a response of 16.7 ms or less, which is one frame period of 60 Hz, is 2.4 μm or less.
Here, a liquid crystal material having Δn of 0.149 was used. Also, at this time, in order to satisfy 0.44 to 0.60 as the wavelength-normalized retardation, it is understood that the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material is 0.1 or more.

【0082】(投写型液晶表示装置の実施の形態例)本
発明の液晶表示素子を用いた投写型液晶表示装置である
液晶プロジェクタの実施の形態例について、図10を用
いて説明する。
(Embodiment of Projection Type Liquid Crystal Display) An embodiment of a liquid crystal projector which is a projection type liquid crystal display using the liquid crystal display element of the present invention will be described with reference to FIG.

【0083】図10は、本実施の形態例の液晶プロジェ
クタの構成を示す。液晶プロジェクタは、白色光源301
と、偏光ビームスプリッタ302と、ダイクロイックミラ
ー303、304と、本発明の液晶ライトバルブ305R、305G、
305Bと、投写レンズ306等から構成されている。
FIG. 10 shows the configuration of the liquid crystal projector of this embodiment. The LCD projector uses a white light source 301
, A polarizing beam splitter 302, dichroic mirrors 303 and 304, and liquid crystal light valves 305R and 305G of the present invention.
305B, a projection lens 306 and the like.

【0084】白色光源301より出射した光は偏光ビーム
スプリッタ302により紙面に垂直な偏光成分のみ反射さ
れ、ダイクロイックミラー303,304により赤色、青色、
緑色の三原色光に分離され、それぞれ液晶表示素子305
R,305G,305Bに入射する。入射した光は、各液晶表示素
子305R,305G,305B内の液晶層において位相変調を受け、
画素電極により反射され再びダイクロイックミラー303,
304により色合成され、紙面に平行な偏光成分のみが偏
光ビームスプリッタ302を透過し、投写レンズ306を通じ
てスクリーン(図7には記載されていない)へと投写さ
れる。液晶表示素子305R,305G,305Bには本発明の液晶液
晶表示素子が用いられているため、液晶の応答時間が速
く、動画像表示を非常に滑らかに行うことができる。
The light emitted from the white light source 301 is reflected by the polarizing beam splitter 302 only on the polarized light component perpendicular to the plane of the drawing, and the dichroic mirrors 303 and 304 emit red, blue and blue light.
The liquid crystal display element 305
R, 305G, and 305B are incident. The incident light undergoes phase modulation in the liquid crystal layer in each of the liquid crystal display elements 305R, 305G, 305B,
Dichroic mirror 303 reflected by the pixel electrode again,
Only the polarized light component parallel to the plane of the paper is transmitted by the polarizing beam splitter 302 and is projected through the projection lens 306 onto a screen (not shown in FIG. 7). Since the liquid crystal display element of the present invention is used for the liquid crystal display elements 305R, 305G, and 305B, the response time of the liquid crystal is fast, and a moving image can be displayed very smoothly.

【0085】[0085]

【発明の効果】本発明によれば、色度の電圧依存性が小
さく、比較的低電圧駆動が可能で、かつ高速応答性に優
れているので、本発明の液晶表示素子を用いることによ
り、投写型液晶表示装置の動画像の表示を滑らかに行う
ことができる。
According to the present invention, since the voltage dependence of chromaticity is small, relatively low voltage driving is possible, and the high-speed response is excellent, the use of the liquid crystal display element of the present invention makes it possible to A moving image can be smoothly displayed on the projection type liquid crystal display device.

【0086】また、本発明の液晶表示素子は、安定な液
晶配向プロセスを用いて生産できるため、安価に供給で
きる。
The liquid crystal display device of the present invention can be produced at a low cost because it can be produced using a stable liquid crystal alignment process.

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

【図1】本発明の一実施の形態例に係る液晶表示素子に
おける各光学素子の光学軸の相対関係の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a relative relationship between optical axes of respective optical elements in a liquid crystal display element according to an embodiment of the present invention.

【図2】ツイスト角度と波長規格化リターデーションと
の関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a twist angle and a wavelength-normalized retardation.

【図3】ツイスト角度と液晶配向角度との関係を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a twist angle and a liquid crystal alignment angle.

【図4】色度変化量のツイスト角度依存性を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a twist angle dependency of a chromaticity change amount.

【図5】駆動電圧のツイスト角度依存性を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating a twist angle dependency of a driving voltage.

【図6】光利用効率のツイスト角度依存性を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a twist angle dependency of light use efficiency.

【図7】各印加電圧における反射率の液晶配向角度依存
性を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the dependence of the reflectance on the liquid crystal alignment angle at each applied voltage.

【図8】各駆動電圧におけるコントラスト比の液晶配向
角度依存性を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the dependence of the contrast ratio on the liquid crystal alignment angle at each drive voltage.

【図9】本実施の形態例に係わる液晶表示素子の構成断
面図である。
FIG. 9 is a configuration sectional view of a liquid crystal display element according to the present embodiment.

【図10】本発明の液晶表示素子を用いた投写型液晶表
示装置である液晶プロジェクタの模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram of a liquid crystal projector which is a projection type liquid crystal display device using the liquid crystal display element of the present invention.

【図11】色度変化量の定義の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a definition of a chromaticity change amount.

【図12】波長規格化リターデーションの範囲、及び液
晶の応答時間の液晶層の層厚依存性を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating the range of the wavelength-normalized retardation and the dependence of the response time of the liquid crystal on the thickness of the liquid crystal layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…反射電極、102…液晶層、103…偏光ビームスプリ
ッタ、104…入射光、105…ランプへの戻り光、106…ス
クリーンへの出射光、107…水平な偏光成分、108…上側
液晶配向、109…下側液晶配向、110…ツイスト角度、11
1…液晶配向角度、120…ガラス基板、121…液晶層、122
…アクティブマトリクス基板、123…n型基板、124…p-
well、125…MOSトランジスタ、126…保持容量、127…反
射電極、128…透明電極、129…支柱、130…保護膜、131
…遮光電極層、201,204,207,210,213…ブランチ1(B
1)、202,205,208,211,214…ブランチ2(B2)、203,20
6,209,212,215…ブランチ3(B3)
101: reflective electrode, 102: liquid crystal layer, 103: polarized beam splitter, 104: incident light, 105: return light to the lamp, 106: light emitted to the screen, 107: horizontal polarization component, 108: upper liquid crystal alignment, 109: lower liquid crystal alignment, 110: twist angle, 11
1: liquid crystal alignment angle, 120: glass substrate, 121: liquid crystal layer, 122
... active matrix substrate, 123 ... n-type substrate, 124 ... p-
well, 125 MOS transistor, 126 storage capacitor, 127 reflective electrode, 128 transparent electrode, 129 support, 130 protective film, 131
... light-shielding electrode layer, 201,204,207,210,213 ... branch 1 (B
1), 202,205,208,211,214 ... branch 2 (B2), 203,20
6,209,212,215… Branch 3 (B3)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹本 一八男 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 Fターム(参考) 2H090 KA05 LA04 LA09 LA20 MA06 MA10 2H091 FA05Z FA10Z FA14Z GA06 GA11 GA13 HA07 KA02 KA10 LA15 MA07 2H092 JA25 NA05 PA02 PA06 PA12 QA07 RA05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Kazuya Takemoto 3300 Hayano Mobara-shi, Chiba F-term in the Electronic Devices Division, Hitachi, Ltd. (Reference) 2H090 KA05 LA04 LA09 LA20 MA06 MA10 2H091 FA05Z FA10Z FA14Z GA06 GA11 GA13 HA07 KA02 KA10 LA15 MA07 2H092 JA25 NA05 PA02 PA06 PA12 QA07 RA05

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】透明電極と反射電極とに挟持された液晶層
と、該液晶層を駆動する複数の画素回路と、該各画素回
路を駆動する周辺回路とを有する液晶表示素子におい
て、 前記液晶層のツイスト角度が90°であり、かつ液晶配向
角度が0°から30°ないし90°から120°の範囲内にある
ことを特徴とする液晶表示素子。
1. A liquid crystal display device comprising: a liquid crystal layer sandwiched between a transparent electrode and a reflective electrode; a plurality of pixel circuits for driving the liquid crystal layer; and a peripheral circuit for driving each of the pixel circuits. A liquid crystal display device characterized in that the twist angle of the layer is 90 ° and the liquid crystal alignment angle is in the range of 0 ° to 30 ° or 90 ° to 120 °.
【請求項2】請求項1において、前記液晶配向角度が10
°から20°ないし100°から110°の範囲内にあることを
特徴とする液晶表示素子。
2. The liquid crystal display according to claim 1, wherein the liquid crystal orientation angle is 10
A liquid crystal display device characterized by being in the range of from 20 ° to 100 ° to 110 °.
【請求項3】透明電極と反射電極とに挟持された液晶層
と、該液晶層を駆動する複数の画素回路と、該各画素回
路を駆動する周辺回路とを有する液晶表示素子におい
て、 前記液晶層のツイスト角度が90°であり、かつ液晶配向
角度が10°から20°ないし100°から110°の範囲内にあ
り、さらに前記液晶層の波長規格化リターデーションが
0.45以上0.55以下であることを特徴とする液晶表示素
子。
3. A liquid crystal display device comprising: a liquid crystal layer sandwiched between a transparent electrode and a reflective electrode; a plurality of pixel circuits for driving the liquid crystal layer; and a peripheral circuit for driving each of the pixel circuits. The twist angle of the layer is 90 °, and the liquid crystal alignment angle is in the range of 10 ° to 20 ° to 100 ° to 110 °, and the wavelength-normalized retardation of the liquid crystal layer is further reduced.
A liquid crystal display element having a size of 0.45 or more and 0.55 or less.
【請求項4】入射する光を位相変調し反射させ画像とし
て出力する液晶表示素子を有する液晶表示装置におい
て、 前記液晶表示素子は、透明電極と反射電極とに挟持され
た液晶層と、該液晶層を駆動する複数の画素回路と、該
各画素回路を駆動する周辺回路とを有し、前記液晶層の
ツイスト角度を73°以上100°以下に、かつ前記液晶層
の波長規格化リターデーションを0.44以上0.6以下に設
定し、さらに前記液晶層の厚みを2.4μm以下で、かつ液
晶材料の屈折率異方性を0.1以上に設定することによ
り、液晶の応答時間を16.7ms以下にすることを特徴とす
る液晶表示装置。
4. A liquid crystal display device having a liquid crystal display element that phase-modulates incident light and reflects the reflected light to output an image, the liquid crystal display element comprising: a liquid crystal layer sandwiched between a transparent electrode and a reflective electrode; A plurality of pixel circuits for driving the layers, and a peripheral circuit for driving each of the pixel circuits, wherein the twist angle of the liquid crystal layer is 73 ° or more and 100 ° or less, and the wavelength-standardized retardation of the liquid crystal layer is reduced. The response time of the liquid crystal is set to 16.7 ms or less by setting the thickness of the liquid crystal layer to 0.4 μm or less and the refractive index anisotropy of the liquid crystal material to 0.1 or more. Characteristic liquid crystal display device.
【請求項5】透明電極と反射電極とに挟持された液晶層
と、該液晶層を駆動する複数の画素回路と、該各画素回
路を駆動する周辺回路とを有する液晶表示素子による画
像表示方法において、 前記液晶層のツイスト角度を73°以上100°以下に設定
し、かつ駆動電圧を3〜6Vrmsで画像表示することを特
徴とする画像表示方法。
5. An image display method using a liquid crystal display element having a liquid crystal layer sandwiched between a transparent electrode and a reflective electrode, a plurality of pixel circuits for driving the liquid crystal layer, and a peripheral circuit for driving each of the pixel circuits. 5. The image display method according to claim 1, wherein a twist angle of the liquid crystal layer is set to 73 ° or more and 100 ° or less, and an image is displayed at a drive voltage of 3 to 6 Vrms.
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