JP2001166287A - 投射型カラー表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一対の基板間に液晶が挟持されてなる液晶装
置をライトバルブとして備えた投射型カラー表示装置に
おいて、投射画像全体に渡って色むらや表示むらを低減
し、コントラスト比が高く且つ明るく鮮明なカラー画像
を表示する。 【解決手段】 液晶装置（１００）は、１Ｈ反転駆動さ
れる。第１偏光板（２０１）の偏光軸及び第２偏光板
（２０２）の偏光軸が直交するように、これらの偏光板
を基板の外側に夫々配置する。第２基板に設けられた配
向膜には、１Ｈ反転駆動において同一極性の電圧が印加
される画素電極群の配列方向と直交する方向をラビング
方向（Ｒｂ）としてラビング処理が施されている。この
液晶装置をライトバルブとして３枚用いて投射型カラー
表示装置を構成し、この際、各液晶装置におけるミラー
反転軸の方向とラビング方向とを±７度以内に合わせ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の基板間に液
晶が挟持されてなる液晶装置をライトバルブとして備え
た投射型カラー表示装置の技術分野に属し、特にライト
バルブとして、マトリクス状に配置された複数の画素電
極の駆動電圧極性を行毎や列毎に反転させるライン反転
方式を採用する液晶装置を３色の光用に３枚備えた３板
方式の投射型カラー表示装置の技術分野に属する。

【０００２】

【背景技術】従来、液晶装置をＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ
（青）の３色の光別にライトバルブとして３枚用いる３
板方式（複板方式）のカラー液晶プロジェクタが普及し
ている。

【０００３】ここで用いられる液晶装置では、一方の基
板上に、アクティブマトリクス駆動、パッシブマトリク
ス駆動等の駆動方式に応じた、画素電極、走査線、デー
タ線、薄膜トランジスタ（以下適宜、ＴＦＴと称す）、
薄膜ダイオード（以下適宜、ＴＦＤと称す）などが形成
される。他方の基板上に、やはり駆動方式に応じた、対
向電極、配線、各画素の開口領域を規定する遮光膜等が
形成される。そして、これらの基板は、実際に画像が表
示される画像表示領域の周囲で、シール材により貼り合
わせられる。この貼り合わせられた一対の基板間には、
ＴＮ（TwistedNematic）液晶、ＳＴＮ（Super Twisted
Nematic）液晶等が挟持されている。そして動作時に、
一対の基板間に挟持された液晶には、一方の基板上に形
成された画素電極と他方の基板上に形成された対向電極
との間に発生する縦電界が印加され、これにより液晶の
配向状態が変化して、ここを通過する表示光の偏光状態
を変化させることにより画像表示が行われるように構成
されている。更に、この種の液晶装置では、液晶に対す
る直流電圧の印加により該液晶の劣化（例えば、液晶成
分の分解、液晶セル中に発生した不純物による汚染、表
示画像の焼き付きなど）が起きないように、各画素電極
についての駆動電圧の極性を例えば画像信号における１
フレームや１フィールドといった一定周期で反転させる
ことが一般に行われる。しかるに、単純に画像表示領域
を構成する全画素電極における駆動電圧の極性をこの一
定周期で反転させたのでは（即ち、所謂ビデオ反転駆動
方式では）、特に画素数が多い場合には、この一定周期
のフリッカやクロストークが発生してしまう。従ってこ
の一定周期のフリッカやクロストークの発生を防ぐよう
に、例えばこの一定周期で駆動電圧の極性を、画素電極
の行毎に反転させる１Ｈ反転駆動方式や画素電極の列毎
に反転させる１Ｓ反転駆動方式といったライン反転駆動
方式が開発されている。

【０００４】このように構成された液晶装置を備えた３
板方式のカラー液晶プロジェクタでは、３枚の液晶装置
（ライトバルブ）により別々に光変調されたＲＧＢの３
色光は、プリズムやダイクロイックミラーにより一つの
投射光に合成された後、スクリーン上に投写される。こ
のようにプリズム等で合成すると、例えば、図１３に示
したように、ＲＧＢ用の３枚のライトバルブ５００Ｒ、
５００Ｇ及び、５００Ｂによる変調後に、ダイクロイッ
クミラー面を含むプリズム５０２で反射するＲ光及びＢ
光と比べると、Ｇ光は、プリズム５０２で反射されな
い。即ち、光の反転回数が、Ｒ光やＢ光と比べて一回だ
けＧ光について少なくなる。この現象は、もちろんＧ光
の代わりに、Ｒ光又はＢ光がプリズムで反射されないよ
うに係る合成光学系を構成しても同様に起こり、或いは
プリズムを用いることなく複数のダイクロイックミラー
を組み合わせて合成光学系を構成しても同様に起こる。
従って、このような場合、Ｇ光についての画像信号を信
号処理等により反転させることにより（即ち、左右或い
は上下逆方向に画面走査することにより）、ライトバル
ブ５００Ｇでは反転画像を表示し、反転されたライトバ
ルブ５００Ｇからの投射光をダイクロイックミラー又は
プリズムにおいて再度ミラー反転した後に、通常画像が
表示されるライトバルブ５００Ｒ及び５００Ｂからの投
射光と合成するように構成されている。尚、このように
反転画像及び通常画像間の対称軸をミラー反転軸とい
う。このように構成すれば、３枚の液晶装置を組み合わ
せる際に、特にＧ光用の液晶装置に対しても何等の装置
仕様の変更を施す必要はないので便利である。即ち、同
じ仕様の液晶装置を３枚用いて、一つの３板方式の投射
型カラー表示装置を構成できる。

【０００５】尚、液晶装置における誘電率異方性が負の
液晶と垂直配向材を用いた垂直配向モードは、前述のＴ
Ｎ液晶やＳＴＮ液晶を用いたＴＮモードやＳＴＮモード
と比べて透過率が一般に低いため、投射画像の明るさが
重視されるこの種の液晶プロジェクタには採用されてい
ない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た投射型カラー表示装置に用いられる液晶装置によれ
ば、上述のライン反転駆動方式の場合には、極性の相異
なる電圧が印加される列方向又は行方向に相隣接する画
素電極間で横電界が生じる。このため、画素電極と対向
電極との間で発生する縦電界で液晶の配向状態を制御す
ることが予定されている液晶装置においては、液晶の配
向不良が引き起こされてしまう。係る液晶の配向不良
は、その配向不良個所における光抜けによるコントラス
ト比の低下、或いはこの配向不良化所を隠すことによる
各画素の開口率（即ち、各画素において、その全体面積
に対する表示に寄与する光が出力される領域の面積の比
率）の低下につながり、表示画像が暗くなってしまう。
特に近時における表示画像の高精細度化に伴って、相隣
接する画素電極間の距離が短くなる程に、該距離に概ね
反比例して横電界の強さは強まるため、この問題は深刻
さを増してしまう。そして、このように横電界により生
じる液晶の配向不良は各画素内で均一に生じないため、
コントラスト比や透過率はこの配向不良によって画像表
示領域全体に渡って均一に低下する訳ではなく、画像表
示領域内の位置及び視角に応じて偏って低下する。例え
ば、コントラスト比や透過率は、画面の中央付近と端付
近とで無視し得ない程に相異なってしまったり、ある方
向から斜めに見た場合と他の方向から斜めに見た場合と
で無視し得ない程に相異なってしまうという問題点を持
つ。

【０００７】従って、このような問題点を持つ液晶装置
を、図１３を参照して説明したように、３板方式の液晶
プロジェクタに用いると、各液晶装置におけるコントラ
スト比や透過率が、画像表示領域内の位置及び視角に応
じて相異なって低下しているため、特に１枚の液晶装置
では目立たないような投射画像上におけるコントラスト
比や明るさのむらが、色合成により相互に増長されて、
投射画像上で局所的に色むらや表示むらが目立つように
なってしまうのが一般的である。例えば、投射画像の左
寄り部分では、Ｒ及びＢの色の光が相対的に強いために
紫色っぽくなったり、投射画像の右寄り部分では、Ｇの
色の光が相対的に強いために緑色っぽくなったりし、或
いは投射画像の縁付近に近付く程コントラスト比が低下
してしまうという問題点がある。

【０００８】加えて、前述の如く明るさ重視の要請から
採用されている、比較的透過率の高いＴＮモードやＳＴ
Ｎモードの液晶装置は、コントラスト比や視角特性が比
較的低いため、これをライトバルブとして用いた上述の
如き液晶プロジェクタでは、鮮明な映像を実現するのに
は本質的な限界があるという問題点もある。

【０００９】本発明は上述の問題点に鑑みなされたもの
であり、液晶装置をライトバルブとして３枚用いる３板
方式の投射型カラー表示装置において、投射画像全体に
渡っての色むらや表示むらが低減されており、コントラ
スト比が高く且つ明るく鮮明なカラー画像の表示が可能
である投射型カラー表示装置を提供することを課題とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の投射型カラー表
示装置は上記課題を解決するために、(i)誘電率異方性
が負である垂直配向型の液晶を挟持して互いに対向する
一対の第１及び第２基板と、該第１基板の前記液晶に対
向する側に、平面的に見て第１方向に配列されており第
１周期で反転駆動されるための第１画素電極群及び該第
１画素電極群と横並びに前記第１方向に配列されており
前記第１周期と相補の第２周期で反転駆動されるための
第２画素電極群を含む複数の画素電極と、前記第２基板
の前記液晶に対向する側に、対向電極と、前記第１及び
第２基板のうち少なくとも一方の前記液晶に対面する側
に、平面的に見て前記第１方向と交わる第２方向にラビ
ング処理が施されており、前記液晶の配向状態を電圧無
印加時にほぼ垂直配向とするように且つ前記第２方向に
所定のプレティルト角を持つように該ラビング処理が施
された配向膜と、前記第１基板の前記液晶の反対側に、
平面的に見て偏光軸が前記第２方向に対して斜めに配置
された第１偏光板と、前記第２基板の前記液晶の反対側
に、平面的に見て偏光軸が前記第１偏光板の偏光軸と直
交するように配置された第２偏光板とを備えた液晶装置
から夫々構成される３枚のライトバルブと、(ii)光を前
記３枚のライトバルブに夫々入射する光源手段と、(iv)
前記３枚のライトバルブから出射する３つの光を合成し
て投射する投射光学系とを備えており、前記３枚のライ
トバルブのうち１枚は、他の２枚と比べてミラー反転さ
れた画像が表示されるように駆動され、前記投射光学系
は、前記１枚のライトバルブからの光を前記他の２枚の
ライトバルブからの光に対して相対的にミラー反転して
から且つ前記３枚のライトバルブにおけるミラー反転軸
を光学的に合わせるように前記３つの光を合成し、前記
３枚のライトバルブは夫々、前記第２方向が前記ミラー
反転軸の方向に合わせられている。

【００１１】本発明の投射型カラー表示装置によれば、
各液晶装置において、その動作時には、第１基板上の複
数の画素電極とこれに対向する第２基板上の対向電極と
の間における縦電界により、これらの基板間に挟持され
る液晶が駆動される。そして、偏光軸が直交するように
配置された一対の第１及び第２偏光板並びにこれらの間
で配向状態が変化させられる液晶層により、当該液晶装
置に入射する光が選択的に遮断されたり透過されたりし
て、画像表示が行われる。この際、第１画素電極群は、
第１周期で反転駆動され、第１画素電極と横並びに配列
された第２画素電極群は、該第１周期と相補の第２周期
で反転駆動される。即ち、前述したライン反転駆動方式
（１Ｈ反転駆動方式又は１Ｓ反転駆動方式）で当該液晶
装置は駆動される。従って、液晶に対する直流電圧の印
加による液晶の劣化を回避しつつフリッカやクロストー
クを防止できる。しかるに、第１基板上で横並びに配列
された第１画素電極群と第２画素電極群との間には、横
電界が生じる。従って、ここで何らの対策を講じなけれ
ば、縦電界で駆動されることが予定されている液晶に
は、係る横電界により配向不良が生じてしまう。そこで
本発明では特に、第１及び第２基板のうち少なくとも一
方の液晶に対面する側に設けられた配向膜には、平面的
に見て第１方向と交わる第２方向にラビング処理が施さ
れており、しかも液晶の配向状態を電圧無印加時にほぼ
垂直配向とするように且つ第２方向に所定のプレティル
ト角を持つように（例えば、基板面に垂直な方向から
０．５度程度傾くように）該ラビング処理が施されてい
る。

【００１２】従って、垂直配向型の液晶は、電圧印加時
に第１方向と交わる第２方向に回動して傾斜する（倒れ
る）。他方で、基板に平行な横電界の成分も第１方向と
交わる方向に生じている。

【００１３】ここで、本発明における、偏光軸が相互に
交わる一対の偏光板間に垂直配向型の液晶層を配置した
液晶装置の透過率について考察する。

【００１４】液晶が一軸方向に揃って傾斜する本発明の
如き液晶装置では、その透過率Ｔは、次の式（１）で与
えられる。

【００１５】 Ｔ＝Ｓｉｎ²（２α）Ｓｉｎ²（πΔｎｄ／λ）……（１） 但し、 α ：偏光板の偏光軸と液晶の傾斜方向（ラビング方
向）のなす角度 Δｎｄ：液晶の光学膜厚（ｎ：液晶の屈折率、ｄ：液晶
の膜厚） λ ：入射光の波長 （尚、一対の偏光板は、それらの偏光軸が直交するよう
に配置されているものとする。） 従って本発明の如き構成では、２α及びπΔｎｄ／λを
夫々π／２に近付けることにより、透過率Ｔを理論上１
００％に近付けることができる。しかも、本願発明者に
よる研究によれば、この理論上の透過率Ｔ＝１００％を
達成するための実践上の主な障害は、或いはこれら２つ
の数値（２αとπΔｎｄ／λ）を固定した条件下で透過
率Ｔをなるべく大きくしようとするための実践上の主な
障害は、横電界による液晶を構成する液晶分子の一軸方
向からのずれ又は揺らぎであることが判明している。即
ち、横電界により液晶の傾斜方向にバラツキが生じる
と、上記式（１）自体が成立しなくなる（例えば、液晶
が一軸方向に揃って傾斜しないことにより、透過率は８
０％程度にまで低下してしまう）のである。

【００１６】しかるに本発明では、ラビング処理は、第
２方向に（即ち、横電界の方向に沿って）行われている
ため、このような横電界による各液晶分子の一軸方向か
らのバラツキは低減されている。即ち、横電界が作用し
ても、ラビング方向により規定された各液晶分子の回動
面に沿った電界として作用するだけであるので、横電界
により各液晶分子がこの面から外れることはない。従っ
て本発明では、上記理論上の最高値である１００％に近
い透過率Ｔを得ることが可能となり、或いは、これら２
つの数値（２αとπΔｎｄ／λ）を固定した条件下で透
過率Ｔを大きくすることが可能となるのである。

【００１７】以上の結果、本発明の液晶装置では、電圧
無印加時には、液晶が配向膜の作用により垂直配向して
いるため、第１及び第２偏光板の特性にほぼ依存する程
度まで良好な黒表示が得られる。他方で電圧印加時に
は、液晶分子の傾斜方向（即ち、ラビング方向）に沿っ
て横電界が作用することにより横電界の悪影響が低減さ
れ、前述した式（１）に従って一軸的に液晶分子が傾斜
する（倒れる）ことにより非常に高い透過率を得ること
ができる。しかも、１Ｈ反転駆動方式又は１Ｓ反転駆動
方式等のライン反転駆動方式を採用しており、且つ垂直
配向型の液晶装置として構築されているため、コントラ
スト比、視角特性及び応答特性に大変優れている。加え
て、このような独自の効果を得るために、例えば特開平
０７−２３００９７号公報等にあるように液晶分子の傾
斜方向を規制するための特殊な電極構造等の複雑な装置
構成を必要とすることもなく、本願発明の液晶装置は比
較的容易に製造可能であり実践上有利である。

【００１８】そして以上の如く構成された液晶装置が、
本発明の投射型カラー表示装置におけるライトバルブと
して３枚備えられ、光源手段からの光がこれら３枚のラ
イトバルブに夫々入射される。すると図１３に示したの
と同様の原理で、３枚のライトバルブのうち１枚は、他
の２枚と比べてミラー反転された画像が表示されるよう
に駆動され、投射光学系により、１枚のライトバルブか
らの光が他の２枚のライトバルブからの光に対して相対
的にミラー反転され、３枚のライトバルブにおけるミラ
ー反転軸が光学的に合わせられるように３つの光が合成
される。ここで特に、各液晶装置において第２方向（ラ
ビング方向）とミラー反転軸の方向とが合わせられてい
る。従って、ライトバルブとしての１枚の液晶装置では
目立たないようなコントラスト比や明るさのむらが、色
合成により相互に増長されて最終的に投射画像上で局所
的に色むらや表示むらが目立つようになる事態を効果的
に阻止し得る。

【００１９】更に本発明の投射型カラー表示装置に備え
られる各液晶装置では、誘電率異方性が負の液晶を用い
て垂直配向モードによる液晶駆動が行われるため、ＴＮ
モードやＳＴＮモードの場合と比較して、コントラスト
比や視角特性が比較的高い。従って、係るＴＮモードや
ＳＴＮモードの液晶装置を３枚用いた従来の投射型カラ
ー表示装置と比べて、本発明の投射型カラー表示装置で
は、再現性に優れており視認性の高い鮮明な画像を投射
可能となる。加えて、垂直配向モードで駆動される液晶
装置は、視角特性が高いため、例えば約３０度の範囲で
配光分布を有する入射光に対して高いコントラストを達
成できるので、液晶装置が小型化されて配光範囲が広く
なる程に、本願発明の上記独自の効果は顕在化してく
る。即ち、本発明の投射型カラー表示装置は、小型軽量
化を図る上でも有利である。

【００２０】以上の結果、本発明の投射型カラー表示装
置によれば、投射画像全体に渡っての色むらや表示むら
が低減されており、コントラスト比が高く且つ明るく鮮
明なカラー画像の表示が可能となる。

【００２１】本発明の投射型カラー表示装置の一の態様
では、前記３枚のライトバルブは夫々、前記第２方向が
前記ミラー反転軸の方向に±７度以内に合わせられてい
る。

【００２２】この態様によれば、各ライトバルブにおい
て、第２方向（即ち、ラビング方向）とミラー反転軸の
方向とは、両者のなす角度が±７度以内に入るまで合わ
せられているので、ミラー反転軸に対して良好な光学特
性（コントラスト比及び透過率）の対称性が実現され
る。従って、３枚のライトバルブからの３つの光を合成
して得られる投射画像において、明るさ及びコントラス
ト比の色毎の不均一が低減されているため、色むらや表
示むらが低減された鮮明な投射画像が得られる。

【００２３】本発明の投射型カラー表示装置の一の態様
では、前記液晶装置において夫々、前記第１偏光板の偏
光軸は、前記第２方向に対して３８度〜５２度の角度を
なし、前記第２偏光板の偏光軸は、前記第２方向に対し
て３８度〜５２度の角度をなし、前記第１偏光板と前記
第２偏光板の偏光軸が直交に配置されている。

【００２４】この態様によれば、第１偏光板の偏光軸
は、第２方向に対して３８度〜５２度の角度をなし、第
２偏光板の偏光軸は、第２方向に対して３８度〜５２度
の角度をなすので、上述の式（１）に従って、各液晶装
置における透過率を高めることができる。本願発明者に
よるシミュレーションによれば、これらの条件を満たせ
ば、９０％を越す透過率を得ることも可能であり、しか
も液晶分子の一軸方向からのずれに対する透過率の変動
が極めて緩やかとなるので、実際の場合に液晶の傾斜方
向が一軸方向から多少ずれてもそれによる透過率への悪
影響が小さくて済み、最終的には、係る液晶の傾斜方向
のずれによらずに表示品質を均一にできるので大変有利
である。この結果、係る液晶装置をライトバルブとして
利用することで、本発明の投射型カラー表示装置におけ
る明るさを向上でき、色むらや表示むらを更に低減でき
る。

【００２５】この態様では、前記液晶装置において夫
々、前記第１偏光板の偏光軸は、前記第２方向に対して
４５度の角度をなし、前記第２偏光板の偏光軸は、前記
第２方向に対して４５度の角度をなし且つ前記第１偏光
板の偏光軸と直交し、前記第２方向は、前記第１方向と
直交するように構成してもよい。

【００２６】このように構成すれば、第１偏光板の偏光
軸は、第２方向に対して４５度の角度をなし、第２偏光
板の偏光軸は、第２方向に対して４５度の角度をなすの
で、上述の式（１）に従って、各液晶装置における透過
率を最大限に高めることができ、本発明の投射型カラー
表示装置における明るさを一層向上できる。

【００２７】本発明の投射型カラー表示装置の他の態様
では、前記液晶装置は夫々、前記第１基板の前記液晶に
対向する側に、相交差する複数の走査線及び複数のデー
タ線を更に備えており、前記第１及び第２画素電極群は
夫々、前記走査線に沿って配列されており、前記ラビン
グ処理は、前記データ線に沿って施されている。

【００２８】この態様によれば、各液晶装置は、相交差
する走査線及びデータ線を用いたアクティブマトリクス
駆動方式或いはパッシブマトリクス駆動方式の液晶装置
からなる。この際特に、第１及び第２画素電極群は夫
々、走査線に沿って配列されているので、１Ｈ反転駆動
が行われることになり、係る１Ｈ反転駆動中には、液晶
分子はデータ線に沿った方向に一軸的に傾斜するので、
これと同じ方向に発生する横電界による悪影響を効率的
に低減できる。この結果、本発明の投射型カラー表示装
置における表示品質を一層向上できる。

【００２９】上述した走査線及びデータ線を備えた態様
では、前記液晶装置は夫々、前記第１基板の前記液晶に
対向する側に、前記複数の画素電極に夫々接続された複
数のスイッチング素子を更に備えており、前記複数の走
査線及び前記複数のデータ線は夫々、前記複数のスイッ
チング素子に接続されるように構成してもよい。

【００３０】このように構成すれば、ＴＦＴ、ＴＦＤ等
の画素スイッチング用のスイッチング素子等から構成さ
れたアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置をライト
バルブとして用いることにより、本発明の投射型カラー
表示装置における表示品質を一層向上できる。

【００３１】本発明の投射型カラー表示装置の他の態様
では、前記液晶装置において夫々、前記ラビング処理
は、前記第２基板上に施されており且つ前記第１基板上
に施されていない。

【００３２】この態様によれば、各液晶装置において、
ラビング処理は、第２基板上に施されているので、電圧
無印加時に、垂直配向型の液晶を所定のプレティルト角
を持つように垂直配向させることができる。このように
ラビング処理を一方の基板にのみ実施すれば済むので、
工程削減が可能であり、これに伴い不良発生も低減でき
る。しかも、ラビング処理を、各種配線や素子等が形成
される第１基板上には施さないため、第１基板上におけ
る各種配線や素子における静電破壊による不良発生を大
幅に低減できる。この結果、係る液晶装置をライトバル
ブとして用いることにより、本発明の投射型カラー表示
装置における装置信頼性や製造歩留まりを改善できる。

【００３３】本発明の投射型カラー表示装置の他の態様
によれば、前記投射光学系は、前記３枚のライトバルブ
から出射された３つの光を合成するダイクロイックミラ
ー又はプリズムを含む。

【００３４】この態様によれば、ダイクロイックミラー
又はプリズムにより、１枚のライトバルブからの光（例
えば、Ｇの光）が他の２枚のライトバルブからの光（例
えば、Ｒの光及びＢの光）に対して相対的にミラー反転
され、３枚のライトバルブにおけるミラー反転軸が光学
的に合わせられるように３つの光が合成される。この
際、ダイクロイックミラー又はプリズムを用いているの
で、比較的簡単な光学系により光損失を抑えつつ３つの
光を合成できる。

【００３５】本発明の投射型カラー表示装置の他の態様
によれば、前記光源手段は、前記光を発する光源と、該
光源から発せられた光を３色の光に分離して前記３枚の
ライトバルブに夫々導く入射光学系とを備える。

【００３６】この態様によれば、光源から発せられた光
が、入射光学系により３色の光に分離されて、３枚のラ
イトバルブに夫々導かれる。従って、１個の光源を用い
てカラー画像の投射が可能となり、光源手段における小
型軽量化及び製造コストの削減を図れる。

【００３７】この態様では、前記入射光学系は、前記光
源から発せられた光を３色の光に分離するダイクロイッ
クミラー又はプリズムを含むように構成してもよい。

【００３８】このように構成すれば、比較的簡単な光学
系により光損失を抑えつつ光源からの光を３色の光に分
離できる。

【００３９】本発明のこのような作用及び他の利得は次
に説明する実施の形態から明らかにされよう。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。尚、以下の実施形態は、垂直配向
材、及び誘電率異方性が負の液晶を用いた垂直配向モー
ドで且つ１Ｈ反転駆動方式で駆動される透過型の液晶装
置を３枚用意し、これらをＲＧＢ３色用のライトバルブ
として夫々用いて投射型カラー表示装置を構成した実施
形態である。

【００４１】（液晶装置の全体構成）先ず、本実施形態
の投射型カラー表示装置にライトバルブとして用いられ
る液晶装置の全体構成について、図１及び図２を参照し
て説明する。ここでは、駆動回路内蔵型のＴＦＴアクテ
ィブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとり説明を加
える。尚、図１は、液晶装置の平面図であり、図２は、
図１のＨ−Ｈ’断面図である。

【００４２】図１及び図２において、液晶装置は、第１
基板の一例としてのＴＦＴアレイ基板１０と第２基板の
一例としての対向基板２０との間に、誘電率異方性が負
である垂直配向モード用液晶からなる液晶層５０が挟持
されてなる。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０と
は、画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に
設けられたシール材５２により相互に固着されている。

【００４３】シール材５２は、両基板を貼り合わせるた
めの、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、
その製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗
布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられた
ものである。また、シール材５２中には、両基板間の距
離（基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファ
イバー或いはガラスビーズ等のギャップ材（スペーサ）
が散布されている。

【００４４】図1において、シール材５２が配置された
シール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額
縁を規定する遮光膜５３が（対向基板２０側に）設けら
れている。

【００４５】図1において、シール材５２が配置された
シール領域の外側の周辺領域には、データ線駆動回路１
０１及び実装端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺
に沿って設けられており、走査線駆動回路１０４が、こ
の一辺に隣接する２辺に沿って設けられている。更にＴ
ＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画面表示領域の両
側に設けられた走査線駆動回路１０４間をつなぐための
複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板２
０のコーナー部の少なくとも一個所において、ＴＦＴア
レイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとる
ための上下導通材１０６が設けられている。データ線駆
動回路１０１及び走査線駆動回路１０４は各画素に設け
られた画素電極９ａ（図２参照）に対し各画素スイッチ
ング用ＴＦＴを介して画像信号を選択的に供給するため
のデータ線（ソース電極）及び走査線（ゲート電極）に
各々電気的接続されている。データ線駆動回路１０１に
は、図示しない制御回路から即時表示可能な形式に変換
された画像信号が入力され、走査線駆動回路１０４がパ
ルス的に走査線に順番に走査信号（ゲート電圧）を送る
のに合わせて、データ線駆動回路１０１は画像信号（ソ
ース電圧）をデータ線に送る。

【００４６】図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上に
は、マトリクス状に配置された複数の画素電極９ａと共
に、これを駆動するための画素スイッチング用ＴＦＴ及
び走査線、データ線、容量線等の配線が形成されててお
り、その最上層（図２で上側の面上）にポリイミド系材
料等からなる垂直配向用の配向膜１６が形成されてい
る。他方、対向基板２０上（図２では、下側の面上）に
は、対向電極２１の他、各画素毎の非開口領域を規定す
る遮光膜、カラーフィルタ等が形成されており、その最
上層にポリイミド系材料等からなる垂直配向用の配向膜
２２が形成されている。

【００４７】配向膜２２は、その製造プロセスにおい
て、ポリイミド系材料を塗布し、焼成した後、液晶層５
０中の液晶を所定方向に配向させると共に液晶に所定の
プレティルト角を付与するようにラビング処理が施され
ている。本実施形態では特に、液晶層５０は垂直配向す
るために、配向膜１６に対してラビング処理を施す必要
はない。即ち、一方の配向膜２２におけるラビング処理
により液晶の倒れる方向を制御できる。但し、配向膜２
２にラビング処理する代りに、配向膜１６に対してラビ
ング処理を施してもよいし、或いは両者にラビング処理
を施してもよい。

【００４８】更に、ＴＦＴアレイ基板１０の外側の面上
（図２中、下側の面上）には、第１偏光板２０１が取り
付けられており、対向基板２０の外側の面上（図２中、
上側の面上）には、第２偏光板２０２が取り付けられて
いる。なお、本実施例では、第１及び第２偏光板を第１
及び第２基板に直接取り付ける構成としたが、基板と偏
光板の間に空気、ガラス等を介在させても良い。これら
第１及び第２偏光板における偏光軸（透過軸）の方向、
配向膜２２のラビング方向、同一極性でライン反転駆動
される画素電極群の配列方向、及び投射光学系における
ミラー反転軸の方向は、一定の関係を持つように構成さ
れているが、この点については後述する。

【００４９】液晶層５０は、垂直配向用の配向膜１６及
び配向膜２２の作用により、電圧無印加時に両基板間
で、ほぼ垂直配向状態をとる。しかも、配向膜２２に対
してラビング処理が施されているため、例えば基板面に
対して約８９．５度といった、ほぼ垂直配向状態をと
る。係る液晶のプレティルト角は、９０度に近い程に黒
表示が良く（黒く）なるので、要求される装置仕様に応
じて液晶分子が一定の信頼性を持って一軸方向に揃って
傾斜する限りにおいて、なるべく９０度に近付ける（例
えば、８９．５度程度にする）のが好ましい。更に、液
晶層５０は誘電率異方性が負である液晶からなるため、
電圧印加時には基板面に平行な方向に傾斜するがこの際
各液晶分子は、配向膜２２に施したラビング方向に一軸
的に揃って傾斜する。液晶層５０は、図１に示したよう
に液晶注入口の部分が欠落したシール材５３及びこの液
晶注入口をその液晶注入工程の後に封止する封止材５４
により液晶が基板間に封入されてなる。

【００５０】（液晶装置における回路構成）次に、本実
施形態の投射型カラー表示装置にライトバルブとして用
いられる液晶装置における回路構成及びこれによる全体
動作について図３を参照して説明する。図３は、液晶装
置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された
複数の画素における各種素子、配線等の等価回路であ
る。

【００５１】図３において、液晶装置の画像表示領域を
構成するマトリクス状に形成された複数の画素は、画素
電極９ａと画素電極９aを制御するためのＴＦＴ３０が
マトリクス状に複数形成されており、画像信号が供給さ
れるデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に
接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ
１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構
わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対し
て、グループ毎に供給するようにしても良い。また、Ｔ
ＦＴ３０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されてお
り、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査
信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを、この順に線順次で印加す
るように構成されている。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０
のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素
子の一例としてのＴＦＴ３０を一定期間だけそのスイッ
チを閉じることにより、データ線６ａから供給される画
像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き
込む。画素電極９ａを介して液晶に書き込まれた所定レ
ベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、対向基板に形
成された対向電極との間で一定期間保持される。液晶
は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序
が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能に
する。ノーマリーホワイトモードであれば、印加された
電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過不可能とさ
れ、ノーマリーブラックモードであれば、印加された電
圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過可能とされ、全
体として液晶装置からは画像信号に応じたコントラスト
を持つ光が出射する。ここで、保持された画像信号がリ
ークするのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との
間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０を付加す
る。

【００５２】（液晶装置の詳細構成）次に、本実施形態
の投射型カラー表示装置にライトバルブとして用いられ
る液晶装置の詳細構成について図４から図７を参照して
説明する。

【００５３】図４は、データ線、走査線、画素電極等が
形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群
の平面図であり、図５は、図４のＡ−Ａ’断面図であ
り、図６は、１Ｈ反転駆動方式における各電極における
電圧極性と横電界が生じる主領域とを示す画素電極の図
式的平面図であり、図７は、ラビング軸と偏光板透過軸
（偏光軸）とのなす角度に対する透過率の変化特性を示
すグラフである。尚、図５においては、各層や各部材を
図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各
部材毎に縮尺を異ならしめてある。

【００５４】図４において、液晶装置のＴＦＴアレイ基
板上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極９ａ
（点線部９ａ’により輪郭が示されている）が設けられ
ており、画素電極９ａの縦横の境界に各々沿ってデータ
線６ａ、走査線３ａ及び容量線３ｂが設けられている。
データ線６ａは、コンタクトホール５を介して例えばポ
リシリコン膜からなる半導体層１ａのうち後述のソース
領域に電気接続されている。画素電極９ａは、コンタク
トホール８を介して半導体層１ａのうち後述のドレイン
領域に電気接続されている。また、半導体層１ａのうち
図中右下がりの斜線領域で示したチャネル領域１ａ’に
対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３
ａはゲート電極として機能する。このように、走査線３
ａとデータ線６ａとの交差する個所には夫々、チャネル
領域１ａ’に走査線３ａがゲート電極として対向配置さ
れた画素スイッチング用ＴＦＴ３０が設けられている。

【００５５】容量線３ｂは、走査線３ａに沿ってほぼ直
線状に伸びる本線部と、データ線６ａと交差する箇所か
らデータ線６ａに沿って図中上方に突出した突出部とを
有する。

【００５６】図５において、液晶装置は、透明なＴＦＴ
アレイ基板１０と、これに対向配置される透明な対向基
板２０とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０は、例え
ば石英基板、ガラス基板、シリコン基板からなり、対向
基板２０は、例えばガラス基板や石英基板からなる。Ｔ
ＦＴアレイ基板１０には、画素電極９ａが設けられてい
る。画素電極９ａは例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxid
e）膜などの透明導電性薄膜からなる。尚、画素電極９
ａの表面に、ショート防止用の透明絶縁膜を形成しても
よい。

【００５７】他方、対向基板２０には、その全面に渡っ
て対向電極（共通電極）２１が設けられており、その下
側には配向膜２２が設けられている。対向電極２１は例
えば、ＩＴＯ膜などの透明導電性薄膜からなる。

【００５８】ＴＦＴアレイ基板１０には、各画素電極９
ａに隣接する位置に、各画素電極９ａをスイッチング制
御する画素スイッチング用ＴＦＴ３０が設けられてい
る。

【００５９】対向基板２０には、対向基板２０と対向電
極２１との間における各画素の非開口領域に、遮光膜２
３が形成されており、対向基板２０の側から入射光が画
素スイッチング用ＴＦＴ３０の半導体層１ａのチャネル
領域１ａ’や低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン
領域１ｃに侵入することはない。更に、遮光膜２３は、
表示画像におけるコントラスト比の向上、カラーフィル
タを用いた場合の色材の混色防止などの機能を有してお
り、走査線３ａやデータ線６ａに沿って（即ち、各画素
の境界に）発生し易いリバースティルトドメイン等の配
向不良領域を隠す機能をも有する。このような遮光膜を
対向基板２０の側ではなく、ＴＦＴアレイ基板１０上に
形成してもよい。

【００６０】尚、本実施形態では、Ａｌ等からなる遮光
性のデータ線６ａで、各画素の非開口領域のうちデータ
線６ａに沿った部分を遮光することにより、各画素の開
口領域のうちデータ線６ａに沿った輪郭部分を規定して
もよいし、このデータ線６ａに沿った非開口領域につい
ても冗長的に又は単独で対向基板２０に設けられた遮光
膜２３で遮光するように構成してもよい。

【００６１】このように構成され、画素電極９ａと対向
電極２１とが対面するように配置されたＴＦＴアレイ基
板１０と対向基板２０との間には、シール材（図１及び
図２参照）により囲まれた空間に液晶層５０が形成され
る。

【００６２】ここで図６を参照して、本実施形態で採用
する１Ｈ反転駆動方式における、相隣接する画素電極９
ａの電圧極性と横電界の発生領域との関係について説明
する。

【００６３】即ち、図６（ａ）に示すように、ｎ（但
し、ｎは自然数）番目のフィールド或いはフレームの画
像信号を表示する期間中には、画素電極９ａ毎に＋又は
−で示す液晶駆動電圧の極性は反転されず、行毎に同一
極性で画素電極９ａが駆動される。その後図６（ｂ）に
示すように、ｎ＋１番目のフィールド或いは１フレーム
の画像信号を表示するに際し、各画素電極９ａにおける
液晶駆動電圧の電圧極性は反転され、このｎ＋１番目の
フィールド或いは１フレームの画像信号を表示する期間
中には、画素電極９ａ毎に＋又は−で示す液晶駆動電圧
の極性は反転されず、行毎に同一極性で画素電極９ａが
駆動される。そして、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示し
た状態が、１フィールド又は１フレームの周期で繰り返
されて、本実施形態における１Ｈ反転駆動方式による駆
動が行われる。この結果、本実施形態によれば、直流電
圧印加による液晶の劣化を避けつつ、クロストークやフ
リッカの低減された画像表示を行える。尚、１Ｈ反転駆
動方式によれば、１Ｓ反転駆動方式と比べて、列方向の
クロストークが殆ど無い点で有利である。

【００６４】図６（ａ）及び図６（ｂ）から分かるよう
に、１Ｈ反転駆動方式では、横電界の発生領域Ｃ１は常
時、列方向（Ｙ方向）に相隣接する画素電極９ａ間の間
隙付近となる。

【００６５】そこで図４及び図６の下部に夫々複数の矢
印で示すように本実施形態では、第１偏光板２０１の偏
光軸（透過軸）Ｐ１及び第２偏光板２０２の偏光軸（透
過軸）Ｐ２が直交するように、これらの第１偏光板２０
１及び第２偏光板２０２を配置する。そして、１Ｈ反転
駆動において同一極性の電圧が印加される画素電極群の
配列方向に等しい行方向（Ｘ方向或いは走査線３ａに沿
った方向）と直交する列方向（Ｙ方向或いはデータ線６
ａに沿った方向）を、ラビング方向Ｒｂとしてラビング
処理を施す。すると、１Ｈ反転駆動の際に、電圧無印加
時に液晶は、垂直配向用配向膜２２の作用により垂直配
向しているため、偏光板の特性にほぼ依存する程度まで
良好な黒表示が得られる。他方で電圧印加時には、液晶
分子の傾斜方向（即ち、ラビング方向）に沿って横電界
が作用することにより横電界の悪影響が低減され、前述
した式（１）に従って一軸的に液晶分子が傾斜すること
により非常に高い透過率を得ることができる。

【００６６】ここで、第１偏光板の偏光軸Ｐ１と第２偏
光板２０２の偏光軸Ｐ２とが直交する条件下で、ラビン
グ方向Ｒｂと偏光軸の方向Ｐ１とのなす角度（図４及び
図６では、４５度とされている角度）を変化させた際の
透過率を、前述の式（１）にしたがってシミュレーショ
ンにより求めた結果を図７のグラフに示す。

【００６７】図７に示したグラフから分かるように、上
述の式（１）に従って、９０％を超える透過率を得るた
めには、第１偏光板２０１の偏光軸の方向Ｐ１は、ラビ
ング方向Ｒｂに対して３８度〜５２度の角度をなすこと
及び第２偏光板２０２の偏光軸の方向Ｐ２は、ラビング
方向Ｒｂに対して３８度〜５２度の角度をなすことが条
件となる。

【００６８】更に、図７に示したグラフから分かるよう
に、これらの角度についての条件を満たせば、９０％を
越す透過率が得られるだけでなく、液晶層５０を構成す
る液晶分子の一軸方向からのずれに対する透過率の変動
が極めて緩やかとなっている（特性曲線上では、極大値
付近で平坦な部分に相当する）。このため、実際の場合
に、製造誤差等の何らかの要因により液晶分子の傾斜方
向が一軸方向から多少ずれても、それによる透過率への
悪影響が小さくて済む。

【００６９】また図７から明らかなように、第１偏光板
２０１の偏光軸の方向Ｐ１が、ラビング方向Ｒｂに対し
て４５度の角度をなし、第２偏光板２０２の偏光軸の方
向Ｐ２が、ラビング方向Ｒｂに対して４５度の角度をな
し且つ第１偏光板２０１の偏光軸と直交し、更にラビン
グ方向Ｒｂは、同一極性でライン反転駆動される画素電
極群の配列方向である行方向（Ｘ方向）と直交するよう
に構成すれば、上述の式（１）に従って、当該垂直配向
型の液晶装置における透過率を最大限に（特性曲線上で
は、約９８％程度にまで）高めることができる。

【００７０】再び図５において更に、ＴＦＴアレイ基板
１０と複数の画素スイッチング用ＴＦＴ３０との間に
は、下地絶縁膜１２が設けられている。下地絶縁膜１２
は、ＴＦＴアレイ基板１０の全面に形成されることによ
り、ＴＦＴアレイ基板１０の表面の研磨時における荒れ
や、洗浄後に残る汚れ等で画素スイッチング用ＴＦＴ３
０の特性の劣化を防止する機能を有する。下地絶縁膜１
２は、例えば、ＮＳＧ（ノンドープトシリケートガラ
ス）、ＰＳＧ（リンシリケートガラス）、ＢＳＧ（ボロ
ンシリケートガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンシリケー
トガラス）などの高絶縁性ガラス又は、酸化シリコン
膜、窒化シリコン膜等からなる。

【００７１】本実施形態では、半導体層１ａを高濃度ド
レイン領域１ｅから延設して第１蓄積容量電極１ｆと
し、これに対向する容量線３ｂの一部を第２蓄積容量電
極とし、ゲート絶縁膜を含んだ絶縁薄膜２を走査線３ａ
に対向する位置から延設してこれらの電極間に挟持され
た第１誘電体膜とすることにより、蓄積容量７０が構成
されている。

【００７２】図６において、画素スイッチング用ＴＦＴ
３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有して
おり、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界によりチ
ャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１
ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶
縁膜を含む絶縁薄膜２、データ線６ａ、半導体層１ａの
低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、半
導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄ並びに高濃度ドレイ
ン領域１ｅを備えている。高濃度ドレイン領域１ｅに
は、複数の画素電極９ａのうちの対応する一つがコンタ
クトホール８を介して接続されている。また、走査線３
ａ及び容量線３ｂの上には、高濃度ソース領域１ｄへ通
じるコンタクトホール５及び高濃度ドレイン領域１ｅへ
通じるコンタクトホール８が各々形成された第１層間絶
縁膜４が形成されている。更に、データ線６ａ及び第１
層間絶縁膜４の上には、高濃度ドレイン領域１ｅへのコ
ンタクトホール８が形成された第２層間絶縁膜７が形成
されている。前述の画素電極９ａは、このように構成さ
れた第２層間絶縁膜７の上面に設けられている。

【００７３】図４及び図５に示すように、図４で左右に
相隣接する画素電極９ａの間隙に位置する各画素の非開
口領域には、データ線６ａが設けられており、各画素の
開口領域の輪郭のうちデータ線６ａに沿った部分が規定
されており、且つデータ線６ａにより当該非開口領域に
おける光抜けが防止されている。また、データ線６ａの
下には、容量線３ｂの本線部からデータ線６ａの下に沿
って突出した部分を利用して、蓄積容量７０が形成され
ており、非開口領域の有効利用が図られている。

【００７４】以上説明した実施形態では、画素スイッチ
ング用ＴＦＴ３０は、好ましくは図６に示したようにＬ
ＤＤ構造を持つが、低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ド
レイン領域１ｃに不純物イオンの打ち込みを行わないオ
フセット構造を持ってよいし、走査線３ａの一部からな
るゲート電極をマスクとして高濃度で不純物イオンを打
ち込み、自己整合的に高濃度ソース及びドレイン領域を
形成するセルフアライン型のＴＦＴであってもよい。ま
た本実施形態では、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のゲ
ート電極を高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領
域１ｅ間に１個のみ配置したシングルゲート構造とした
が、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよ
い。

【００７５】ここで、以上のように垂直配向型液晶を用
いて構成された液晶装置において各種の反転駆動方式で
駆動を行った場合の、各反転駆動方式に対する透過率
（％）及びコントラスト比は、例えば次のようになる。

【００７６】 反転駆動方式 透過率（％） コントラスト比 ビデオ反転駆動方式 ７５％ ３５０ ドット反転駆動方式 ５２％ ２４０ １Ｓ反転駆動方式 ４５％ ２１０ １Ｈ反転駆動方式 ７０％ ３３０ ビデオ反転駆動方式は、透過率及びコントラスト比共に
優れているが、特に画素数が多くなるに連れて、反転周
期であるフィールド或いはフレームの周期のフリッカや
クロストークが顕著に発生するため、特に近時における
高品位の画像表示への応用は困難である。ドット反転駆
動方式は、透過率及びコントラスト比共に総じて低い。
また、１Ｓ反転駆動方式では、やはり透過率及びコント
ラスト比が低い。

【００７７】これに対して、本実施形態で採用されてい
る１Ｈ反転駆動方式は、透過率及びコントラスト比共に
優れており、しかも、ビデオ反転駆動方式のようなフリ
ッカやクロストークが発生しないので、最終的に明るく
高品位の画像表示が可能となる。特に、ここで示した１
Ｓ反転駆動方式と１Ｈ反転駆動方式との差は、ラビング
方向（即ち液晶分子が傾斜する方向）と横電界の方向と
を揃えたこととこれらを揃えないこととによる、液晶分
子の傾斜方向のバラツキに主に起因すると考えられる。
即ち、本願発明の如く、第１偏光板２０１における偏光
軸の方向Ｐ１、第１偏光板２０２における偏光軸の方向
Ｐ２、配向膜２２のラビング方向Ｒｂ、及び同一極性で
ライン反転駆動される画素電極群の配列方向（本実施形
態では、走査線の方向）とに一定の関係を持たせること
により、垂直配向型の液晶装置における透過率及びコン
トラスト比を、顕著に高めることができるといえる。

【００７８】以上詳細に説明したように、本実施形態の
投射型カラー表示装置にライトバルブとして用いられる
液晶装置によれば、横電界による悪影響を効率的に低減
できるので、明るさ及びコントラスト比を顕著に向上で
き、しかも垂直配向モードの採用によりＴＮモードやＳ
ＴＮモードと比べて視角特性及び応答特性を顕著に向上
できる。

【００７９】尚、以上説明した液晶装置では、ラビング
処理は、対向基板２０側に実施されており、ＴＦＴアレ
イ基板１０上には実施されていない。このようにラビン
グ処理を一方の基板にのみ実施すれば済むので、工程削
減が可能であり、これに伴い不良発生も低減できる。し
かも、ＴＦＴアレイ基板側をラビング処理しない構成と
することで、係るＴＦＴアレイ基板１０上に形成された
走査線３ａ、容量線３ｂ、データ線６ａ等の各種配線や
画素スイッチング用ＴＦＴ３０等の電子素子等における
静電破壊による不良発生を大幅に低減できる。

【００８０】また以上説明した液晶装置を、ＴＦＴアク
ティブマトリクス駆動方式以外の、ＴＦＤアクティブマ
トリクス方式、パッシブマトリクス駆動方式などいずれ
の方式の液晶装置に適用しても、横電界の悪影響の低減
を図る本願独自の効果は発揮される。更に、駆動回路内
蔵型の液晶装置（図１及び図２参照）のみならず、駆動
回路を外付けする型の液晶装置に、第１実施形態を適用
しても、やはり同様の効果が得られる。

【００８１】以上説明した液晶装置では、対向基板２０
の外面及びＴＦＴアレイ基板１０の外面には各々、偏光
フィルム、位相差フィルムなどが所定の方向で配置され
てもよい。

【００８２】更に、以上説明した液晶装置において、特
開平９−１２７４９７号公報、特公平３−５２６１１号
公報、特開平３−１２５１２３号公報、特開平８−１７
１１０１号公報等に開示されているように、ＴＦＴアレ
イ基板１０上において画素スイッチング用ＴＦＴ３０に
対向する位置（即ち、ＴＦＴの下側）にも、例えば高融
点金属からなる遮光膜を設けてもよい。このようにＴＦ
Ｔの下側にも遮光膜を設ければ、ＴＦＴアレイ基板１０
の側からの裏面反射（戻り光）や複数の液晶装置をプリ
ズム等を介して組み合わせて一つの光学系を構成する場
合に、他の液晶装置からプリズム等を突き抜けて来る投
射光部分等が当該液晶装置のＴＦＴに入射するのを未然
に防ぐことができる。また、対向基板２０上に１画素1
個対応するようにマイクロレンズを形成してもよい。こ
のようにすれば、入射光の集光効率を向上することで、
明るい液晶装置が実現できる。

【００８３】（投射型カラー表示装置）次に、以上詳細
に説明した液晶装置をライトバルブとして用いた投射型
カラー表示装置について図８から図１２を参照して説明
する。

【００８４】先ず、本実施形態の投射型カラー表示装置
の回路構成について図８のブロック図を参照して説明す
る。尚、図８は、投射型カラー表示装置における３枚の
ライトバルブのうちの１枚に係る回路構成を示したもの
である。これら３枚のライトバルブは、基本的にどれも
同じ構成を持つので、ここでは１枚の回路構成に係る部
分について説明を加えるものである。但し厳密には、３
枚のライトバルブでは、入力信号が夫々異なり（即ち、
Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の信号で夫々駆動され）、更にＧ用の
ライトバルブに係る回路構成では、Ｒ用及びＢ用の場合
と比べて、画像を反転して表示するように画像信号の順
番を各フィールド又はフレーム内で逆転させるか又は水
平或いは垂直走査方向を逆転させる点も異なる。

【００８５】図８において、投射型カラー表示装置は、
表示情報出力源１０００、表示情報処理回路１００２、
駆動回路１００４、液晶装置１００、クロック発生回路
１００８並びに電源回路１０１０を備えて構成されてい
る。表示情報出力源１０００は、ＲＯＭ（Read Only Me
mory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、光ディスク
装置などのメモリ、画像信号を同調して出力する同調回
路等を含み、クロック発生回路１００８からのクロック
信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号などの表
示情報を表示情報処理回路１００２に出力する。表示情
報処理回路１００２は、増幅・極性反転回路、相展開回
路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回
路等の周知の各種処理回路を含んで構成されており、ク
ロック信号に基づいて入力された表示情報からデジタル
信号を順次生成し、クロック信号CLKと共に駆動回路１
００４に出力する。駆動回路１００４は、液晶装置１０
０を駆動する。電源回路１０１０は、上述の各回路に所
定電源を供給する。尚、液晶装置１００を構成するＴＦ
Ｔアレイ基板の上に、駆動回路１００４を搭載してもよ
く、これに加えて表示情報処理回路１００２を搭載して
もよい。

【００８６】次に図９を参照して、本実施形態の投射型
カラー表示装置の全体構成（特に光学的な構成）につい
て説明する。ここに図９は、投射型カラー表示装置の図
式的断面図である。

【００８７】図９において、本実施形態における投射型
カラー表示装置の一例たる液晶プロジェクタ１１００
は、上述した駆動回路１００４がＴＦＴアレイ基板上に
搭載された液晶装置１００を含む液晶モジュールを３個
用意し、夫々ＲＧＢ用のライトバルブ１００Ｒ、１００
Ｇ及び１００Ｂとして用いたプロジェクタとして構成さ
れている。液晶プロジェクタ１１００では、メタルハラ
イドランプ等の白色光源のランプユニット１１０２から
投射光が発せられると、３枚のミラー１１０６及び２枚
のダイクロイックミラー１１０８によって、ＲＧＢの３
原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ、Ｂに分けられ、各色に対
応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂに
夫々導かれる。この際特にＢ光は、長い光路による光損
失を防ぐために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１
１２３及び出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系
１１２１を介して導かれる。そして、ライトバルブ１０
０Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂにより夫々変調された３原
色に対応する光成分は、ダイクロイックプリズム１１１
２により再度合成された後、投射レンズ１１１４を介し
てスクリーン１１２０にカラー画像として投射される。

【００８８】本実施形態では特に、図１３に示したのと
同様の原理に基づき、ライトバルブ１００Ｇは、ライト
バルブ１００Ｒ及び１００Ｂと比べてミラー反転された
画像が表示されるように駆動される。そして、投射光学
系の一例を構成するダイクロイックプリズム１１１２に
より、ライトバルブ１００Ｇからの光がライトバルブ１
００Ｒ及び１００Ｂからの光に対して相対的にミラー反
転され、更に３枚のライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及
び１００Ｂにおけるミラー反転軸が光学的に合わせられ
るように、これら３つの光が合成される。

【００８９】即ち、例えば図１０に示すように、各ライ
トバルブに係るミラー反転軸１１０は、ダイクロイック
プリズム１１１２により光学的に合わされ、ライトバル
ブ１００Ｒから出射される文字“Ｅ”に対応するＲ光
と、ライトバルブ１００Ｇから出射されるに文字“Ｅ”
の反転文字に対応するＧ光がミラー反転した後のＧ光
と、ライトバルブ１００Ｂから出射される文字“Ｅ”に
対応するＢ光とが重ね合わされる。この結果、重ね合わ
された光は、ＲＧＢの画像信号により規定される色の文
字“Ｅ”に対応するカラー光となり、最終的にスクリー
ン１１２０にカラーの文字“Ｅ”が投射される。

【００９０】図１１に、ライトバルブ１００Ｒ、１００
Ｇ及び１００Ｂにおける視角特性の一例を示す。尚、こ
れら３つのライトバルブは同一仕様のものであり、製造
誤差を除けば視角特性も同一である。ここに、図１１の
特性図は、画像表示領域をどの方向から見るかを、中心
を基準とする方位に対応させて示すと共に、法線方向か
らどれだけ（何度）傾斜して見るかを、中心からの距離
に対応させて示したものである。図１１では特に、ＣＲ
（コントラスト比）が５０以上となる領域を右下がりの
ハッチングで示してあり、ＣＲが１００以上となる領域
をクロスハッチングで示してある。

【００９１】図１１に示すように、コントラスト比は、
どれだけ斜めから見るかでばらつくだけでなく、上下左
右等のどちらの方向から見るかで大きくばらついてい
る。

【００９２】そこで本実施形態では図１０に示すよう
に、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂにお
いて夫々、ラビング方向Ｒｂとミラー反転軸１１０の方
向とを±７度以内に合わせる。これにより、ミラー反転
軸１１０に対して良好な光学特性（コントラスト比及び
透過率）の対称性が実現される。尚、この両者間のなす
角度は、０度に近い程よいが、投射画像における色むら
官能評価結果に基づけば、係る±７度以内であれば良好
な画像を投射でき、更に垂直配向モードにおける視角特
性からも、係る±７度以内であれば実用上問題はない。
このようにミラー反転軸１１０に対して良好な光学特性
の対称性が実現されると、ライトバルブとしての１枚の
液晶装置では目立たないようなコントラスト比や明るさ
のむらが、色合成により相互に増長されて最終的に投射
画像上で局所的に色むらや表示むらが目立つようになる
事態を効果的に阻止し得る。例えば、投射画像の左寄り
部分でＲ及びＢの色の光が強くても或いはそれらのコン
トラスト比が高くても、Ｇの色の光も同様に強いため或
いはそのコントラスト比も同様に高いため、３色合成に
おける色バランスがこの左寄り部分でくずれることはな
い。他方、投射画像の右寄り部分でＲ及びＢの色の光が
弱くても或いはそれらのコントラスト比が低くても、Ｇ
の色の光も同様に強いため或いはそのコントラスト比も
同様に低いため、やはり３色合成における色バランスが
この右寄り部分でくずれることはない。しかも、図１１
に示したように、垂直配向モードで駆動されるライトバ
ルブは、ＴＮモードやＳＴＮモードの場合と比べてコン
トラスト比や視角特性に優れているため、例えば約３０
度の範囲で配光分布を有する入射光に対して高いコント
ラストを達成できる。従って、液晶装置が小型化されて
配光範囲が広くなっても、液晶プロジェクタ１１００で
十分なコントラスト比や視角特性を実現可能となる。

【００９３】以上の結果、液晶プロジェクタ１１００
は、小型化に適しており、投射画像の全体に渡って色の
再現性に優れており、視認性の高い鮮明な画像を表示で
きる。特に明るい室内環境でも鮮明な投射画像が得られ
る。

【００９４】尚、本実施形態では、図９に示したよう
に、１個のランプユニット１１０２からの白色光をＲＧ
Ｂ３色光に分離するダイクロイックミラー１１０８と、
３枚のライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂに
夫々導くミラー、レンズ等の入射光学系とから光源手段
の一例が構成されているので、光損失を低減しつつ不要
な熱の発生による温度上昇を防ぐことができる。

【００９５】但し、図１２に変形例として示すように、
３個のランプユニット１１０２’から発せられる光をコ
リメータレンズ１１１５並びにＲＧＢ別のカラーフィル
タ１１１６Ｒ、１１１６Ｇ及び１１１６Ｂを夫々介して
３枚のライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂに
入射するように液晶プロジェクタ１１００’を構成して
もよい。更に、この場合には、カラーフィルタ１１１６
Ｒ、１１１６Ｇ及び１１１６Ｂをライトバルブ１００
Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂの出射側に夫々設けてもよ
い。

【００９６】本発明は、上述した各実施形態に限られる
ものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れ
る発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能
であり、そのような変更を伴なう投射型カラー表示装置
もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の投射型カラー表示装置にラ
イトバルブとして用いられる液晶装置の全体構成を示す
平面図である。

【図２】図１のＨ−Ｈ’断面図である。

【図３】図１の液晶装置における画像表示領域を構成す
るマトリクス状の複数の画素に設けられた各種素子、配
線等の等価回路である。

【図４】図１の液晶装置におけるデータ線、走査線、画
素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複
数の画素群の平面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ’断面図である。

【図６】図１の液晶装置で用いられる１Ｈ反転駆動方式
における各電極における電圧極性と横電界が生じる領域
とを示す画素電極の図式的平面図である。

【図７】図１の液晶装置におけるラビング軸と偏光板の
透過軸とのなす角度に対する透過率の変化特性を示す特
性図である。

【図８】本実施形態の投射型カラー表示装置におけるラ
イトバルブに係る回路構成を示したブロック図である。

【図９】本実施形態の投射型カラー表示装置の一例たる
カラー液晶プロジェクタを示す図式的断面図である。

【図１０】本実施形態に係るライトバルブにおけるミラ
ー反転軸とラビング方向との関係を示す説明図である。

【図１１】本実施形態に係るライトバルブにおける視角
特性の一例を示す特性図である。

【図１２】本実施形態に係るカラー液晶プロジェクタの
変形例を示す図式的断面図である。

【図１３】カラー液晶プロジェクタにおける３色の色を
合成する様子を示す色合成光学系の図式的断面図であ
る。

【符号の説明】

９ａ…画素電極 １０…ＴＦＴアレイ基板 １６…配向膜 ２０…対向基板 ２１…対向電極 ２２…配向膜 ３０…ＴＦＴ ５０…液晶層 ５２…シール材 ５３…遮光膜 ５４…封止材 １００…液晶装置 １００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ…ライトバルブ １１０…ミラー反転軸 １１００…液晶プロジェクタ １１０２…ランプユニット １１０８…ダイクロイックミラー １１１２…ダイクロイックプリズム １１２０…スクリーン １１２１…リレーレンズ系 １１２２…入射レンズ １１２３…リレーレンズ １１２４…出射レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H088 EA14 HA13 HA24 KA27 MA04 2H091 FA05X FA05Z FA26X FA41Z FD01 GA11 LA15 MA07 2H093 NA16 NA32 NA43 NA62 NC34 5G435 AA02 BB12 BB17 CC09 CC12 DD02 DD05 EE33 FF05 GG01 GG02 GG03 GG04 GG08 GG12 GG26 GG28 GG46 LL15

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (i)誘電率異方性が負である垂直配向型
   の液晶を挟持して互いに対向する一対の第１及び第２基
   板と、 該第１基板の前記液晶に対向する側に、平面的に見て第
   １方向に配列されており第１周期で反転駆動されるため
   の第１画素電極群及び該第１画素電極群と横並びに前記
   第１方向に配列されており前記第１周期と相補の第２周
   期で反転駆動されるための第２画素電極群を含む複数の
   画素電極と、 前記第２基板の前記液晶に対向する側に、対向電極と、 前記第１及び第２基板のうち少なくとも一方の前記液晶
   に対面する側に、平面的に見て前記第１方向と交わる第
   ２方向にラビング処理が施されており、前記液晶の配向
   状態を電圧無印加時にほぼ垂直配向とするように且つ前
   記第２方向に所定のプレティルト角を持つように該ラビ
   ング処理が施された配向膜と、 前記第１基板の前記液晶の反対側に、平面的に見て偏光
   軸が前記第２方向に対して斜めに配置された第１偏光板
   と、 前記第２基板の前記液晶の反対側に、平面的に見て偏光
   軸が前記第１偏光板の偏光軸と直交するように配置され
   た第２偏光板とを備えた液晶装置から夫々構成される３
   枚のライトバルブと、 (ii)光を前記３枚のライトバルブに夫々入射する光源手
   段と、 (iv)前記３枚のライトバルブから出射する３つの光を合
   成して投射する投射光学系とを備えており、 前記３枚のライトバルブのうち１枚は、他の２枚と比べ
   てミラー反転された画像が表示されるように駆動され、 前記投射光学系は、前記１枚のライトバルブからの光を
   前記他の２枚のライトバルブからの光に対して相対的に
   ミラー反転してから且つ前記３枚のライトバルブにおけ
   るミラー反転軸を光学的に合わせるように前記３つの光
   を合成し、 前記３枚のライトバルブは夫々、前記第２方向が前記ミ
   ラー反転軸の方向に合わせられていることを特徴とする
   投射型カラー表示装置。
2. 【請求項２】 前記３枚のライトバルブは夫々、前記第
   ２方向が前記ミラー反転軸の方向に±７度以内に合わせ
   られていることを特徴とする請求項１に記載の投射型カ
   ラー表示装置。
3. 【請求項３】 前記液晶装置において夫々、前記第１偏
   光板の偏光軸は、前記第２方向に対して３８度〜５２度
   の角度をなし、 前記第２偏光板の偏光軸は、前記第２方向に対して３８
   度〜５２度の角度をなし、 前記第１偏光板と前記第２偏光板の偏光軸が直交するこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の投射型カラー表
   示装置。
4. 【請求項４】 前記液晶装置において夫々、前記第１偏
   光板の偏光軸は、前記第２方向に対して４５度の角度を
   なし、 前記第２偏光板の偏光軸は、前記第２方向に対して４５
   度の角度をなし且つ前記第１偏光板の偏光軸と直交し、 前記第２方向は、前記第１方向と直交することを特徴と
   する請求項３に記載の投射型カラー表示装置。
5. 【請求項５】 前記液晶装置は夫々、前記第１基板の前
   記液晶に対向する側に、相交差する複数の走査線及び複
   数のデータ線を更に備えており、 前記第１及び第２画素電極群は夫々、前記走査線に沿っ
   て配列されており、 前記ラビング処理は、前記データ線に沿って施されてい
   ることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記
   載の投射型カラー表示装置。
6. 【請求項６】 前記液晶装置は夫々、前記第１基板の前
   記液晶に対向する側に、前記複数の画素電極に夫々接続
   された複数のスイッチング素子を更に備えており、 前記複数の走査線及び前記複数のデータ線は夫々、前記
   複数のスイッチング素子に接続されたことを特徴とする
   請求項５に記載の投射型カラー表示装置。
7. 【請求項７】 前記液晶装置において夫々、前記ラビン
   グ処理は、前記第２基板上に施されており且つ前記第１
   基板上に施されていないことを特徴とする請求項１から
   ６のいずれか一項に記載の投射型カラー表示装置。
8. 【請求項８】 前記投射光学系は、前記３枚のライトバ
   ルブから出射された３つの光を合成するダイクロイック
   ミラー又はプリズムを含むことを特徴とする請求項１か
   ら７のいずれか一項に記載の投射型カラー表示装置。
9. 【請求項９】 前記光源手段は、前記光を発する光源
   と、該光源から発せられた光を３色の光に分離して前記
   ３枚のライトバルブに夫々導く入射光学系とを備えたこ
   とを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の
   投射型カラー表示装置。
10. 【請求項１０】 前記入射光学系は、前記光源から発せ
    られた光を３色の光に分離するダイクロイックミラー又
    はプリズムを含むことを特徴とする請求項９に記載の投
    射型カラー表示装置。