JP2004271886A - 反射型液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

【課題】反射型液晶表示素子における支柱の周辺でのラビング処理不良により黒表示時の漏れ光が発生する。
【解決手段】マトリクス状に配置された複数の反射画素電極２０７および反射画素電極上に設けられた配向膜２０８を有するアクティブマトリクス基板ユニットと、透明電極２１０および該透明電極上に設けられた配向膜２０９を有し、アクティブマトリクス基板ユニットに対向する透明基板ユニット２０２と、アクティブマトリクス基板ユニットと透明基板ユニットとの間に挟まれた液晶層２０３と、アクティブマトリクス基板ユニットと対向基板ユニットとの間隔を保持する複数の支柱２１２とを有する。支柱の全本数をａ、反射画素電極の直交する２方向での配置数をそれぞれｂ，ｃとしたとき、４＜ａ＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／２なる条件を満たす。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射型画像表示装置等に用いられる反射型液晶表示素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
反射型液晶表示素子は、アクティブマトリクス基板ユニットと透明基板ユニットとの間に液晶層を挟み込んだ構成を有する。そして、この反射型液晶表示素子により、むらのない、コントラストの高い画像を表示するためには、両基板ユニット間のギャップ、つまりは液晶層の厚さを層平面内で均一に保つ必要がある。このため、両基板ユニットの電極上に設けた支柱により両基板ユニット間のギャップを保持するようにした反射型液晶表示素子が特許文献１等にて提案されている。
【０００３】
ここで、上記液晶表示素子における構成を図２６に示す。この図に示すように、透明絶縁性基板（例えば、ガラス基板）１０１の上には、透明導電性基板１０３（例えばＩＴＯ，ＳｎＯｘ）と液晶層１０７を配向する配向膜１０５とが順次積層されている。また、対向側の透明電極１０４上にも配向膜１０６が一様に成膜されている。
【０００４】
このとき、配向膜１０５，１０６の液晶層側の表面を綿布などで一定方向に擦るラビング処理により、液晶層１０７の液晶分子を所定の方向に配向させている。さらに、透明導電性基板１０３と透明電極１０４間には有機高分子からなる複数の支柱１０８が形成されており、これにより透明導電性基板１０３と透明電極１０４間のギャップ（液晶層１０７の厚さ）を層平面内で一定に保つことができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−８４２６７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１にて提案されている反射型液晶表示素子が持つ問題点について、図２５を用いて説明する。
【０００７】
図中２５中、１０１，１０２は透明絶縁性基板、１０３は透明導電性基板、１０４は透明電極、１０５および１０６は配向膜、１０７は液晶層、１０８は支柱である。
【０００８】
入射光３０１は、支柱１０８の周辺に入射し、また入射光３０２が透明導電性基板１０３で反射する際には、透明導電性基板１０３の矩形形状に起因して回折光が発生する。図では、回折光を３０３および３０４で表す。
【０００９】
この反射型液晶表示素子では、配向膜１０５にラビング処理を施すことで液晶分子を所定の方向に配向させているが、液晶層１０７中に配置されている、支柱１０８の周辺ではラビング処理の行き届かない領域が発生するため、支柱１０８の近傍では、液晶分子の配向が所定の方向から乱れてしまう。このため、支柱１０８の周辺に入射する入射光３０１および回折光３０２，３０３の偏光状態が乱れ、黒表示時の漏れ光によるいわゆる黒浮き現象が生じ、これにより表示画像のコントラストの低下も発生する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の反射型液晶表示素子は、マトリクス状に配置された複数の反射画素電極、該各反射画素電極に電圧を印加する能動素子層および反射画素電極上に設けられた配向膜を有するアクティブマトリクス基板ユニットと、透明電極および該透明電極上に設けられた配向膜を有し、アクティブマトリクス基板ユニットに対向する透明基板ユニットと、アクティブマトリクス基板ユニットと前記透明基板ユニットとの間に挟まれた液晶層と、アクティブマトリクス基板ユニットと対向基板ユニットとの間隔を保持する複数の支柱とを有する。
【００１１】
そして、支柱の全本数をａ、反射画素電極の直交する２方向での配置数をそれぞれｂ，ｃとしたとき、
４＜ａ＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／２ …（１）
の条件を満たす。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１には、本発明の実施形態１である反射型液晶表示素子の構造を示す。図中、２０１はアクティブマトリックス基板ユニット、２０２は対向ガラス基板ユニットである。
【００１３】
アクティブマトリックス基板ユニット２０１は、Ｓｉ基板２０４上に順に形成された、能動素子層２０５と、能動素子層２０５により電圧が印加されるマトリクス状に配置された複数の反射画素電極２０７と、液晶層２０７を配向する配向膜２０８と、漏れ光を遮蔽する遮光層２０６とから構成されている。
【００１４】
対向ガラス基板２０２は、ガラス基板２１１上（基板ユニット２０１に対向する面上）に順に形成された、透明電極２１０と、配光膜２０９とから構成されている。
【００１５】
液晶層２０３は、アクティブマトリックス基板ユニット２０１と対向ガラス基板ユニット２０２との間に挟まれている。配向膜２０８，２０９の液晶層２０３側の表面は、綿布などで一定方向に擦られてラビング処理が施されており、これにより液晶層１０７の液晶分子が所定の方向に配向される。
【００１６】
２１２は支柱であり、アクティブマトリックス基板ユニット２０１と対向ガラス基板ユニット２０２間のギャップ、つまりは液晶層２０３の厚みを層平面内で一定に保つため、両基板ユニット２０１，２０２間に配置されている。
【００１７】
以上の反射型液晶表示素子の基本的構造は、以下の実施形態でも同様である。
【００１８】
本実施形態における反射画素電極２０７の数（画素数）は ８００×６００（ＳＶＧＡ）である。
【００１９】
次に、ガラス基板２１１側から見た支柱２１２の配置を図２を用いて説明する。図中のｘ方向およびｙ方向は反射画素電極２０７の配列方向を示し、２１３は隣接する反射画素電極間に形成されたギャップであり、以下、非表示部という。なお、図２では、一部分の反射画素電極２０７を図示している。
【００２０】
支柱２１２の中心軸は、非表示部２１３に位置している。これにより、画素開口率の低下、すなわち反射光量の低下を抑え、反射型液晶表示素子の特徴であるシルキーな画像を得ることができる。
【００２１】
本実施形態では、ｘ方向にて隣り合う支柱２１２間の反射画素電極２０７の数は４、ｙ方向に隣り合う支柱２１２間の反射画素電極２０７の数は４である。すなわち、支柱２１２を、非表示部２１３における各反射画素電極２０７の四隅に対応する箇所のすべてに配置するのではなく、間引いて配置している。
【００２２】
このとき、支柱２１２の全本数ａは３００００（＝８００／４×６００／４ ）、反射画素電極２０７の横方向（ｘ方向）での数ｂは８００ 、縦方向（ｙ方向）での数ｃは６００ である。
【００２３】
このため、支柱２１２の数ａは条件式（１）
４＜ａ（＝３００００）＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／２（＝２４０７００．５）
を満たしている。
【００２４】
また、条件式（１）の下限値は、支柱の本数が少ないことによりアクティブマトリクス基板ユニットと対向ガラス基板ユニットとを支える強度が弱くなり過ぎる場合も考えられる。このため、強度的に十分な支柱の本数を（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１００以上にすることがより好ましい。
【００２５】
また、支柱を条件式（１）の上限値よりも更に少ない本数である（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１６以下とすることで、支柱周辺の領域におけるラビング処理の不良に起因する黒浮きをさらに低減し、かつ反射画素電極の矩形形状によって発生する回折光に起因する黒浮きもさらに更に低減することができる。これにより、条件式（１）を満足するだけの場合よりも、より高いコントラストの表示画像が得られる。
【００２６】
すなわち、支柱の本数ａを、
（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１００＜ａ＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１６…（２）
を満たすように設定するのが好ましい。
【００２７】
本実施形態の場合、
（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１００（＝４８１４）＜ａ（＝３００００）＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１６（＝３００８７．６）
となり、条件式（２）も満たしている。
【００２８】
なお、支柱２１２はポリイミドを主成分とした絶縁性材料の有機高分子により形成されている。支柱２１２が間引いて配置されることで、アクティブマトリックス基板ユニット２０１と対向ガラス基板ユニット２０２の変形が生じやすくなり、液晶層２０３の厚みが層平面内で不均一になることを防ぐため、支柱２１２の材質をポリイミドを主成分とした絶縁性有機高分子とすることで、支柱２１２の機械的強度を強くして、液晶層２０３の厚みを一定にすることができる。
【００２９】
また、図３には、反射画素電極２０７の形状を詳しく示している。図３において、図２と同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００３０】
支柱２１２は、その中心軸が非表示部２１３の交点に位置しており、反射画素電極２０７は全て同一の矩形形状である。
【００３１】
本実施形態によれば、支柱２１２を間引いて配置しているので、支柱２１２を非表示部２１３における各反射画素電極２０７の四隅に対応する箇所のすべてに配置する場合（以下、支柱２１２を全箇所配置する場合という）に比べて、ラビング処理が隅々まで行き届かない支柱２１２の近傍に存在する反射画素電極２０７の数を少なくすることができる。したがって、支柱２１２を全箇所配置する場合に比べて、黒浮きやコントラスト低下の程度を小さくすることができる。
【００３２】
（実施形態２）
図４には、本発明の実施形態２である反射型液晶表示素子のガラス基板２１１側から見た支柱２１２の配置を示す。図中、実施形態１と同じ構成要素には同符号を付している。なお、図４では、一部分の反射画素電極２０７を図示している。
【００３３】
本実施形態における反射画素電極２０７の数（画素数）は、８００×６００（ＳＶＧＡ）である。支柱２１２の中心軸は、非表示部２１３に位置している。
【００３４】
ｘ方向にて隣り合う支柱２１２間の反射画素電極２０７の数は８、ｙ方向にて隣り合う支柱２１２間の反射画素電極２０７の数は８であり、実施形態１と比べてさらに多くの支柱２１２を間引いて配置している。
【００３５】
このとき、支柱２１２の全本数ａは７５００（＝８００／８×６００／８）、反射画素電極２０７の横方向（ｘ方向）での数ｂは ８００、縦方向（ｙ方向）での数ｃは ６００である。
【００３６】
このため、支柱２１２の数ａは条件式（１）
４＜ａ（＝７５００）＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／２（＝２４０７００．５）
を満たしている。
【００３７】
また、条件式（２）についても、
（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１００（＝４８１４）＜ａ（＝７５００）＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１６（＝３００８７．６）
となり、これを満たしている。
【００３８】
なお、支柱２１２は、ポリイミドを主成分とした絶縁性材料の有機高分子により形成されている。
【００３９】
また、図５に、反射画素電極２０７の形状を詳しく示す。図５において、図４と同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００４０】
支柱２１２は、その中心軸が非表示部２１３の交点に位置している。また、支柱２１２を取り囲む４個の反射画素電極２０７ａは、支柱２１２に接しないように１つの隅部に切り欠きを設けた形状を有する。
【００４１】
また、支柱２１２を取り囲む反射画素電極２０７ａ以外の反射画素電極２０７は、全て同一の矩形形状である。このとき、液晶配向の乱れた支柱２１２周辺に入射した光の偏光状態は乱れるが、反射画素電極２０７ａの切り欠き部と支柱２１２との間に入射するために反射されない。したがって、黒表示状態における漏れ光量を低減し、黒浮きを抑制することが可能となる。
【００４２】
（実施形態３）
図６には、本発明の実施形態３である反射型液晶表示素子の構造を示す。図中、実施形態１と同じ構成要素には同符号を付している。本実施形態では、支柱の形状が実施形態１，２とは異なる。
【００４３】
２１４は支柱であり、アクティブマトリックス基板ユニット２０１と対向ガラス基板ユニット２０２間のギャップ、つまりは液晶層２０３の厚みを層平面内で一定に保つため、両基板ユニット２０１，２０２間に配置されている。
【００４４】
２１５は支柱２１４と対向ガラス基板ユニット２０２との接合部で、２１６は支柱２１４とアクティブマトリックス基板ユニット２０１との接合部である。ここで、支柱２１４は、アクティブマトリックス基板２０１ユニット側の接合部２１６の面積が対向ガラス基板ユニット２０２側の接合部２１５の面積よりも大きな円錐台形状を有する。
【００４５】
これにより、アクティブマトリックス基板ユニット２０１側の接合部が対向ガラス基板ユニット２０２側の接合部と同面積の円柱形状の支柱を用いる場合に比べて、支柱２１４の機械的強度が強くなり、液晶層２０３の厚みをより確実に一定にすることができる。また、ラビング処理を行う際に支柱２１４が折れ易いといった不都合も解消することができる。
【００４６】
また、本実施形態における反射画素電極２０７の数（画素数）は、 １０２４×７８０（ＸＧＡ）である。
【００４７】
ガラス基板２１１側から見た支柱２１４の配置を図７に示す。なお、図７では、一部分の反射画素電極２０７を図示している。本実施形態において、支柱２１４の中心軸は、非表示部２１３に位置しており、ｘ方向にて隣り合う支柱２１２間の反射画素電極２０７の数は４、ｙ方向にて隣り合う支柱２１２間の反射画素電極２０７の数は５である。すなわち、支柱２１４を、非表示部２１３における各反射画素電極２０７の四隅に対応する箇所のすべてに配置するのではなく、間引いて配置している。
【００４８】
このとき、支柱２１２の全本数ａは、３９９３６（＝１０２４／４×７８０／５）、反射画素電極２０７の横方向（ｘ方向）での数ｂは１０２４、縦方向（ｙ方向）での数ｃは ７８０である。
【００４９】
このため、支柱２１４の数ａは条件式（１）
４＜ａ（＝３９９３６）＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／２（＝４００２６２．５）
を満たしている。
【００５０】
また、条件式（２）についても、
（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１００（＝８００５．３）＜ａ（＝３９９３６）＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１６（＝５００３２．８）
となり、これを満たしている。
なお、支柱２１４は、ポリイミドを主成分とした絶縁性材料の有機高分子により形成されている。
【００５１】
図８に、反射画素電極２０７の形状を詳しく示す。図８において、図７と同じ要素には同じ符号を付している。
【００５２】
支柱２１４は、その中心軸が非表示部２１３の交点に位置している。また、すべての反射画素電極２０７は、支柱２１２４を取り囲むものが支柱２１４に接することのないように四隅に切り欠きを設けた同一の十字形状となっている。
【００５３】
これにより、実施形態２と同様に、液晶配向の乱れた支柱２１４周辺に入射した光の偏光状態は乱れるが、反射画素電極２０７の切り欠き部と支柱２１４との間に入射するために反射されないため、黒表示状態における漏れ光量を低減することができる。
【００５４】
しかも、すべての反射画素電極２０７が同一形状であるため、実施形態２（図５参照）のように一部の反射画素電極２０７ａの形状を他の反射画素電極２０７の形状と異ならせる場合に比べて、反射画素電極のパターニング工程を簡単化することができる。
【００５５】
（実施形態４）
図９には、本発明の実施形態４である反射型液晶表示素子のガラス基板２１１側から見た支柱２１２の配置を示す。図中、実施形態１と同じ構成要素には同じ符号を付している。なお、図９では、一部分の反射画素電極２０７を図示している。
【００５６】
本実施形態における反射画素電極２０７の数（画素数）は、 １２８０×１０２４（ＳＸＧＡ）である。また、２１７の点線内は、反射画素電極２０７を４列４行ごとに分割した領域を示している。
【００５７】
支柱２１２は、その中心軸が非表示部２１３に位置し、かつ各分割領域２１７内に１本ずつランダムな位置に配置されている。この場合、支柱２１２の周辺ではラビング処理の不良が発生するが、支柱２１２をランダムに配置することにより、隣り合う支柱２１２間での液晶配向の乱れの干渉を低減することができ、液晶配向の乱れを低減することが可能となる。
【００５８】
本実施形態において、支柱２１２の全本数ａは ８１９２０（＝１２８０／４×１０２４／４）、反射画素電極２０７の横方向（ｘ方向）での数ｂは１２８０、縦方向（ｙ方向）での数ｃは１０２４である。
【００５９】
このため、支柱２１２の数ａは条件式（１）
４＜ａ（＝８１９２０）＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／２（＝６５６５１２．５）
を満たしている。
【００６０】
また、条件式（２）についても、
（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１００（＝１３１３０．３）＜ａ（＝８１９２０）＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１６（＝８２０６４．１）
となり、これを満たしている。
【００６１】
また、図１０（Ａ）には、反射画素電極２０７の形状を詳しく示している。図１０（Ｂ）には、反射型液晶表示素子の側面断面を示している。図１０（Ａ），（Ｂ）において、図９と同じ要素には同じ符号を付している。
【００６２】
図１０（Ａ）に示すように、支柱２１２は、その中心軸が非表示部２１３の交点に位置している。また、支柱２１２を取り囲む４個の反射画素電極２０７ａは、支柱２１２に接することのないように１つの隅部に切り欠きが設けられた形状である。
【００６３】
さらに、本実施形態では、支柱２１２を取り囲む４個の反射画素電極２０７ａの切り欠きで囲まれた領域に、支柱２１２の接合面よりも大きな面積を有する反射画素電極２０７ｂを配置する。なお、反射画素電極２０７ａと反射画素電極２０７ｂ以外の反射画素電極２０７は全て同一の矩形形状である。
【００６４】
図１０（Ｂ）において、２５０は各電極に電圧を印加する駆動回路である。Ｖｃｏｍ は駆動回路２５０から透明電極２１０への印加電圧であり、透明電極２１０全体で共通である。また、Ｖｓｉｇ１（ｘ） とＶｓｉｇ２（ｘ） はそれぞれ、互いに隣り合う反射画素電極２０７ａと反射画素電極２０７ｂに対する印加電圧を示している。また、Ｖｓｉｇ１（ｘ＋ａ） とＶｓｉｇ２（ｘ＋ａ）もそれぞれ、互いに隣り合う反射画素電極２０７ａと反射画素電極２０７ｂに対する印加電圧を示している。
【００６５】
そして、黒表示状態において、支柱２１２に接した反射画素電極２０７ｂに対する印加電圧（Ｖｓｉｇ２（ｘ），Ｖｓｉｇ２（ｘ＋ａ） ）を、支柱２１２に接していない反射画素電極２０７ａに対する印加電圧（Ｖｓｉｇ１（ｘ），Ｖｓｉｇ１（ｘ＋ａ） ）よりも大きくすることで、支柱２１２の周辺の乱れた液晶配向を、反射画素電極２０７ｂの面に対して垂直方向に整えることができる。したがって、黒浮きを低減し、コントラストを向上させることができる。
【００６６】
（実施形態５）
図１１には、本発明の実施形態５である反射型液晶表示素子のガラス基板２１１側から見た支柱２１２の配置を示している。図中、実施形態１と同じ構成要素には同符号を付している。なお、図１１では、一部分の反射画素電極２０７を図示している。
【００６７】
本実施形態における反射画素電極２０７の数（画素数）は、８００×６００（ＳＶＧＡ）である。２１８の２点鎖線矢印は、ラビング処理の方向（以下、ラビング方向という）を示し、Ａはラビング方向２１８に配置した支柱２１２の列間の領域である。
【００６８】
支柱２１２は、その中心軸が非表示部２１３の交点に位置し、かつラビング方向２１８に平行に並ぶように間引いて配置されている。
【００６９】
ｘ方向にて隣り合う支柱２１２間の反射画素電極２０７の数は６、ｙ方向にて隣り合う支柱２１２間の反射画素電極２０７の数は４である。
【００７０】
支柱２１２をラビング方向２１８に平行に並べて配置することにより、図１１に示した、支柱２１２が配置されていない領域Ａにラビング処理を施す際に支柱２１２が邪魔になることがない。このため、広範囲に渡って均一にラビング処理をすることができる。
【００７１】
支柱２１２の全本数ａは２００００（＝８００／６×６００／４） 、反射画素電極２０７の横方向（ｘ方向）での数ｂは８００ 、縦方向（ｙ方向）での数ｃは６００ である。
【００７２】
このため、支柱２１２は条件式（１）
４＜ａ（＝２００００）＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／２（＝２４０７００．５）
を満たしている。
【００７３】
また、条件式（２）についても、
（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１００（＝４８１４）＜ａ（＝２００００）＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１６（＝３００８７．６）
となり、これを満たしている。
【００７４】
また、図１２には、反射画素電極２０７の形状を詳しく示している。図１２において、図１１と同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００７５】
すべての反射画素電極２０７は、支柱２１２に接することのないように四隅に切り欠きを設けた同一の十字形状に形成されている。
【００７６】
また、すべての反射画素電極２０７の切り欠き間の領域には、支柱２１２の接合面よりも大きな面積の反射画素電極２０７ｃが配置されている。
【００７７】
このように、すべての反射画素電極２０７を同一形状とすることにより、反射画素電極２０７ｃを含めて、２回のパターニングで全反射画素電極を形成することができる。
【００７８】
さらに、反射画素電極２０７の切り欠き間の領域のうち支柱２１２が設けられていない領域にも反射画素電極２０７ｃを設けることで、実施形態３（図８参照）の場合に比べて反射光量を増加させ、明るい表示画像を得ることができる。
【００７９】
そして、本実施形態でも、実施形態４と同様に、黒表示状態における反射画素電極２０７ｃへの印加電圧を隣接する反射画素電極２０７よりも大きくすることで、支柱２１２近傍の液晶配向の乱れを整えるようにするのが好ましい。
【００８０】
（実施形態６）
図１３には、本発明の実施形態５６である反射型液晶表示素子のガラス基板２１１側から見た支柱２１２の配置を示している。図中、実施形態５と同じ構成要素には同符号を付している。なお、図１３では、一部分の反射画素電極２０７を図示している。
【００８１】
本実施形態における反射画素電極２０７の数（画素数）は、８００×６００（ＳＶＧＡ）である。２１９の１点鎖線は、２点鎖線で示したラビング方向２１８に直交する方向を示している。
【００８２】
支柱２１２は、ラビング方向２１８に対して直交する方向２１９に平行に並ぶように間引いて配置されている。
【００８３】
本実施形態において、ｘ方向にて隣り合う支柱２１２間の反射画素電極２０７の数は４、ｙ方向にて隣り合う支柱２１２間の反射画素電極２０７の数は６である。
【００８４】
ラビング処理を施す際に、支柱２１２からラビング方向２１８においてラビング処理の不良が発生するが、支柱２１２をラビング方向２１６に対して直交する方向２１９に平行に並べて配置することにより、互いにラビング方向２１８にて隣り合う支柱２１２が存在しないことになる。このため、ラビング処理の不良に起因する液晶配向の乱れの干渉を低減することができ、液晶配向の乱れを低減することが可能となる。
【００８５】
本実施形態において、支柱２１２の全本数ａは２００００（＝８００／４×６００／６ ）、反射画素電極２０７の横方向（ｘ方向）での数ｂは８００ 、縦方向（ｙ方向）での数ｃは６００ である。
【００８６】
このため、支柱２１２は条件式（１）
４＜ａ（＝２００００）＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／２（＝２４０７００．５）
を満たしている。
【００８７】
また、条件式（２）についても、
（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１００（＝４８１４）＜ａ（＝２００００）＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１６（＝３００８７．６）
となり、これを満たしている。
【００８８】
また、図１４には、反射画素電極２０７の形状を詳しく示している。図１４において、図１３と同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００８９】
２０７ｄは支柱２１２に接した反射画素電極である。
【００９０】
支柱２１２は、その中心軸が反射画素電極２０７ｄ内に位置しており、反射画素電極２０７，２０７ｄは全て同一の矩形形状である。
【００９１】
なお、実施形態４と同様に、黒表示状態において、支柱２１２に接する反射画素電極２０７ｄに対する印加電圧を、支柱２１２に接していない反射画素電極２０７よりも大きくすることで、支柱２１２周辺の乱れた液晶配向を反射画素電極２０７ｄの平面に対して垂直方向に整えることができる
（実施形態７）
図１５には、本発明の実施形態７である反射型液晶表示素子のガラス基板２１１側から見た支柱２１２の配置を示している。図中、実施形態５と同じ構成要素には同符号を付している。なお、図１５では、一部分の反射画素電極２０７を図示している。また、本実施形態における反射画素電極２０７の数（画素数）は、８００×６００（ＳＶＧＡ） である。
【００９２】
本実施形態では、支柱２１２は、ｘ方向に配列数を多く（密に）、ｙ方向に配列数を少なく（粗に）配置している。ｘ方向にて隣り合う支柱２１２間の反射画素電極２０７の数は２、ｙ方向にて隣り合う支柱２１２間の反射画素電極２０７の数は６である。
【００９３】
支柱２１２の全本数ａは４００００（＝８００／２×６００／６） 、反射画素電極２０７の横方向（ｘ方向）での数ｂは８００、 縦方向（ｙ方向）での数ｃは６００ である。
【００９４】
このため、支柱２１２の数ａは条件式（１）
４＜ａ（＝４００００）＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／２（＝２４０７００．５）
を満たしている。
【００９５】
なお、支柱２１２の数ａは条件式（２）の上限値（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１６（＝３００８７．６）より少なくないが、条件式（２）の下限値（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１００ （＝４８１４） よりは多い。
【００９６】
また、図１６には、反射画素電極２０７の形状を詳しく示している。図１６において、図１５と同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００９７】
２０７ｅは支柱２１２に接した反射画素電極、２０７ｆは反射画素電極２０７ｅを取り囲むように形成された矩形枠形状の反射画素電極である。
【００９８】
支柱２１２は、反射画素電極２０７ｅの中心付近に配置され、反射画素電極２０７ｅは支柱２１２と接し、かつ支柱２１２の接合面の面積よりも大きな矩形形状を有している。
【００９９】
また、反射画素電極２０７ｅ，２０７ｆ以外の反射画素電極２０７は全て同一の矩形形状である。
【０１００】
なお、このとき、実施形態４と同様に、黒表示状態において、支柱２１２に接する反射画素電極２０７ｅに対する印加電圧を、支柱２１２に接していない反射画素電極２０７ｆ，２０７よりも大きくすることで、支柱２１２周辺の乱れた液晶配向を反射画素電極２０７ｅの面に対して垂直方向に整えることができる。
【０１０１】
（実施形態８）
図１７には、本発明の実施形態８である反射型液晶表示素子のガラス基板２１１側から見た支柱２１２の配置を示している。図中、実施形態５と同じ構成要素には同じ符号を付している。なお、図１７では、一部分の反射画素電極２０７を図示している。
【０１０２】
本実施形態における反射画素電極２０７の数（画素数）は、１０２４×７６８（ＸＧＡ）である。
【０１０３】
本実施形態では、支柱２１２は、ｘ方向に配列数を少なく（粗に）、ｙ方向に配列数を多く（密に）配置している。ｘ方向にて隣り合う支柱２１２間の反射画素電極２０７の数は６、ｙ方向にて隣り合う支柱２１２間の反射画素電極２０７の数は２である。
【０１０４】
支柱２１２の全本数ａは６５５３６（＝１０２４／６×７６８／２） 、反射画素電極２０７の横方向（ｘ方向）での数ｂは１０２４ 、縦方向（ｙ方向）での数ｃは７６８である。
【０１０５】
このため、支柱２１２は条件式（１）
４＜ａ（＝６５５３６）＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／２（＝３９４１１２．５）
を満たしている。
【０１０６】
なお、支柱２１２の数ａは条件式（２）の上限値（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１６（＝４９２６４．１）より少なくないが、条件式（２）の下限値（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１００ （＝７８８２．３） よりは多い。
【０１０７】
また、図１８には、反射画素電極２０７の形状を詳しく示している。図１８において、図１７と同じ構成要素には同じ符号を付している。
【０１０８】
２０７ｅは支柱２１２に接した反射画素電極、２０７ｆは反射画素電極２０７ｅを取り囲む矩形枠形状の反射画素電極である。支柱２１２は反射画素電極２０７ｅの中心付近に配置され、この反射画素電極２０７ｅは支柱２１２と接し、かつ支柱２１２との接合面の面積よりも大きな矩形形状を有する。そして、反射画素電極２０７ｅと２０７ｆの組がマトリックス状に配置されている。
【０１０９】
このように、同一形状の反射画素電極２０７ｅと２０７ｆの組を反射型画像表示素子の全体に形成することで、反射画素電極のパターニングを２回で済ますことができる。
【０１１０】
なお、このとき、実施形態４と同様に、黒表示状態において、支柱２１２に接する反射画素電極２０７ｅに対する印加電圧を、支柱２１２に接していない反射画素電極２０７ｆよりも大きくすることで、支柱２１２周辺の乱れた液晶配向を反射画素電極２０７ｅの面に対して垂直方向に整えることができる。
【０１１１】
（実施形態９）
図１９には、本発明の実施形態９である反射型液晶表示素子のガラス基板２１１側から見た支柱２１２の配置を示している。図中、実施形態５と同じ構成要素には同じ符号を付している。なお、図１９では、一部分の反射画素電極２０７を図示している。
【０１１２】
本実施形態における反射画素電極２０７の数（画素数）は、１０２４×７６８（ＸＧＡ）である。図中の２２０の２点鎖線は、反射画素電極２０７の配列方向であるｘ方向およびｙ方向に対して４５度方向を示している。
【０１１３】
このとき、支柱２１２は、その中心軸が非表示部２１３に位置しており、支柱２１２は４５度方向２２０に対して平行な方向に等間隔で配置されている。
【０１１４】
ｘ方向にて隣り合う支柱２１２間の反射画素電極２０７の数は４、ｙ方向にて隣り合う支柱２１２間の反射画素電極２０７の数は２である。
【０１１５】
支柱２１２の全本数ａは９８３０４（＝１０２４／４×７６８／２）、反射画素電極２０７の横方向（ｘ方向）での数ｂは１０２４ 、縦方向（ｙ方向）での数ｃは７６８である。
【０１１６】
このため、支柱２１２は条件式（１）
４＜ａ（＝９８３０４）＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／２（＝３９４１１２．５）
を満たしている。
【０１１７】
なお、支柱２１２の数ａは条件式（２）の上限値（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１６（＝４９２６４．１）より少なくないが、条件式（２）の下限値（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１００ （＝７８８２．３） よりは多い。
【０１１８】
また、図２０には、反射画素電極２０７の形状を詳しく示している。図２０において、図１９と同じ構成要素には同じ符号を付している。
【０１１９】
支柱２１２に接した各反射画素電極２０７ｇは、四角形の四つの角のうち三つの角を四角形状に切り欠き、一つの角に円形の突起を設けた形状に形成されている。また、支柱２１２に接していない反射画素電極２０７ｈは、反射画素電極２０７ｇと同一の形状に形成されている。
【０１２０】
このとき、実施形態４と同様に、黒表示状態において、支柱２１２に接する反射画素電極２０７ｇに対する印加電圧を、支柱２１２に接していない反射画素電極２０７ｈよりも大きくすることで、支柱２１２周辺の乱れた液晶配向を反射画素電極２０７ｇの面に対して垂直方向に整えることができる。
【０１２１】
なお、支柱２１２の配置パターンと反射画素電極の形状は以上説明した各実施形態のものに限定されるものではなく、支柱２１２の配置パターンと反射画素電極の形状を上記各実施形態と異なるものとしてもよい。
【０１２２】
（実施形態１０）
図２１には、上記各実施形態の反射型液晶表示素子を用いた投射型画像表示装置の光学ユニットを示している。
【０１２３】
１は高圧水銀ランプなどからなる光源、２は光源１から光を所定の方向に放射するためのリフレクター、３は均一な照明強度を有する照明領域を形成するためのインテグレーターである。インテグレーター３は、２つのフライアイレンズ３ａ，３ｂから構成されている。
【０１２４】
４は光源１からの無偏光光を所定の偏光方向を有する光に揃える偏光変換素子であり、偏光分離膜４ａと反射膜４ｂと１／２位相差板４ｃとから構成されている。
【０１２５】
Ｓ１は偏光変換素子４の入射面４ｄ上に交互に設けられた遮光部Ｓ１ａと透光部Ｓ１ｂとを有した第１のスリットマスクである。また、Ｓ２は第１のスリットマスクＳ１と同形状に形成された、遮光部Ｓ２ａと透光部Ｓ２ｂとを有した第２のスリットマスクである。第２のスリットマスクＳ２は、偏光変換素子４の入射面４ｄ上に平行にスライド可能である。
【０１２６】
５は照明光を集光するコンデンサーレンズ、６はミラー、７は照明光をテレセントリックな光にするフィールドレンズである。
【０１２７】
８は緑の波長域光（緑色光）を透過し、他の波長域光（赤色光および青色光）を反射するダイクロイックミラーであり、図２２に透過特性を示す。９ａ１，９ｂ１，９ｃ１はそれぞれ、Ｓ偏光を反射してＰ偏光を透過させる特性を持つ偏光分離膜である。
【０１２８】
また、９ａ，９ｂ，９ｃはそれぞれ、偏光分離膜９ａ１，９ｂ１，９ｃ１を有する偏光ビームスプリッターである。
【０１２９】
１０ａ，１０ｂは所定の波長域光の偏光方向を９０°変換（回転）する色選択性位相差板である。
【０１３０】
１１ｒ，１１ｇ，１１ｂはそれぞれ、入射した赤、緑、青色光を反射するとともに画像信号に応じて変調して画像光を形成する、上記各実施形態で説明した反射型液晶表示素子である。１２ｒ，１２ｇ，１２ｂは１／４位相差板である。また、１３は投射レンズである。
【０１３１】
次に、上記光学ユニットの作用を説明する。光源１から出射した光はリフレクター２によりフライアイレンズ３ａの方向に集光される。この光束は、フライアイレンズ３ａにより複数の光束に分割され、さらに、第２のフライアイレンズ３ｂを出射した光は第１および第２のスリットマスクＳ１の透光部Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂを透過し、偏光変換素子４の入射面４ｄに入射する。
【０１３２】
第２のフライアイレンズ３ｂを射出してマトリックス状に集光する複数の光束は、各光束の列に対応した偏光分離膜４ａに入射する。偏光分離膜４ａに入射した光のうちＰ偏光は偏光分離膜４ａを透過し、１／２位相差板４ｃを透過してＳ偏光に変換され偏光変換素子４を出射する。偏光分離膜４ａに入射した光のうちＳ偏光は偏光分離膜４ａで反射して反射膜４ｂで反射し、１／２位相差板４ｃを通らずにＳ偏光のまま偏光変換素子４を出射する。これにより、偏光変換素子４を出射した光の偏向方向がＳ偏光方向に揃えられる。
【０１３３】
そして、偏光変換された複数の光束は、偏光変換素子４の近傍で集光した後、発散光束としてコンデンサーレンズ５に至る。コンデンサーレンズ５で集光された光は、ミラー６およびフィールドレンズ７の作用によって反射型液晶表示素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ上に重ね合わされ、均一な照明強度の照明領域を各反射型液晶表示素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ上に形成する。
【０１３４】
ダイクロイックミラー８を透過した緑色光は、偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離膜９ａ１において反射し、１／４位相差板１２ｇを透過し、反射型液晶表示素子１１ｇに入射する。
【０１３５】
一方、ダイクロイックミラー８で反射した赤および青色光は、第１の色選択性位相差板１０ａによって青色光のみその偏光方向を９０°変換されてＰ偏光となり、赤色光はＳ偏光のまま偏光ビームスプリッター９ｂに入射する。
【０１３６】
ここで、第１の色選択性位相差板１０ａの特性を図２３に示す。点線の曲線が入射偏光方向に対して直交した偏光方向の透過率を示し、実線が入射偏光方向に対して平行な偏光方向の透過率を示す。
【０１３７】
Ｐ偏光に変換された青色光は、偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１を透過し、Ｓ偏光である赤色光は偏光分離膜９ｂ１で反射する。これにより、互いに偏光方向が直交する赤色光と青色光に分離される。
【０１３８】
偏光ビームスプリッター９ｂで反射した赤色光は、１／４位相差板１２ｒを透過し、反射型液晶表示素子１１ｒに入射する。また、偏光ビームスプリッター９ｂを透過した青色光は、１／４位相差板１２ｂを透過し、反射型液晶表示素子１１ｂに入射する。
【０１３９】
さらに、反射型液晶表示素子１１ｇによって反射され変調された緑色光は、Ｐ偏光となって偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離膜９ａ１を透過して、偏光ビームスプリッター９ｃに入射する。
【０１４０】
また、反射型液晶表示素子１１ｒによって反射され変調された赤色光は、Ｐ偏光となって偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１を透過し、第２の色選択性位相差板１０ｂに入射する。
【０１４１】
ここで、第２の色選択性位相差板１０ｂの特性を図２４に示す。点線の曲線が入射偏光方向に対して直交した偏光方向の透過率を示し、実線が入射偏光方向に対して平行な偏光方向の透過率を示す。この第２の色選択性位相差板１０ｂは、赤色光の偏光方向のみ９０°変換する。
【０１４２】
また、反射型液晶表示素子１１ｂによって反射され変調された青色光は、Ｓ偏光となって偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１で反射し、第２の色選択性位相差板１０ｂに入射する。
【０１４３】
第２の色選択性位相差板１０ｂに入射した赤色光はその偏光方向を９０°変換されてＳ偏光となり、第２の色選択性位相差板１０ｂに入射した青色光はＳ偏光のまま第２の色選択性位相差板１０ｂから出射して、偏光ビームスプリッター９ｃに入射する。
【０１４４】
偏光ビームスプリッター９ｃに入射したＳ偏光の赤、青色光は偏光分離膜９ｃ１で反射する。また、偏光ビームスプリッター９ｃに入射したＰ偏光の緑色光は偏光分離膜９ｃ１を透過する。これにより、画像変調後の赤、緑および青色光が合成され、投射レンズ１３によって不図示のスクリーン等の被投射面に投射される。
【０１４５】
以上の光学ユニットにおいて、上記各実施形態にて説明した反射型液晶表示素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを用いることにより、高コントラストの投射画像を得ることができる。
【０１４６】
なお、上記各実施形態にて説明した反射型液晶表示素子は、本実施形態の投射型画像表示装置に限られず、様々な構成の投射型画像表示装置あるいは他の表示機器に用いることができる。
【０１４７】
さらに、以上説明した各実施形態は、以下に示す各発明を実施した場合の一例でもあり、下記の各発明は上記各実施形態に様々な変更や改良が加えられて実施されるものである。
【０１４８】
〔発明１〕 マトリクス状に配置された複数の反射画素電極、該各反射画素電極に電圧を印加する能動素子層および前記反射画素電極上に設けられた配向膜を有するアクティブマトリクス基板ユニットと、
透明電極および該透明電極上に設けられた配向膜を有し、前記アクティブマトリクス基板ユニットに対向する透明基板ユニットと、
前記アクティブマトリクス基板ユニットと前記透明基板ユニットとの間に挟まれた液晶層と、
前記アクティブマトリクス基板ユニットと前記対向基板ユニットとの間隔を保持する複数の支柱とを有し、
前記支柱の全本数をａ、前記反射画素電極の直交する２方向での配置数をそれぞれｂ，ｃとしたとき、
（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１００＜ａ＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／１６
なる条件を満たすことを特徴とする反射型液晶表示素子。
【０１４９】
これにより、条件式（１）を満たす場合に比べて、より効果的に黒浮きを減少させ、さらなるコントラストの向上を図ることができる。
【０１５０】
〔発明２〕 発明１（および請求項１）に記載の反射型液晶素子と、
前記複数の反射画素電極に電圧を印加する駆動回路とを有し、
前記駆動回路は、前記複数の反射画素電極のうち前記支柱に接した反射画素電極の黒表示状態での印加電圧を、前記支柱に接していない反射画素電極の黒表示状態での印加電圧よりも大きくすることを特徴とする反射型液晶表示素子を用いた表示装置。
【０１５１】
これにより、支柱周辺の液晶配向を反射画素電極面に垂直な方向に整えることができ、黒浮きをさらに低減して、表示画像のコントラストをより向上させることができる。
【０１５２】
〔発明３〕 発明１（および請求項１）に記載の反射液晶表示素子と、
前記反射型液晶表示素子に照明光を入射させ、該反射型液晶表示素子にて反射した画像光を投射する光学系とを有することを特徴とする光学ユニット。
【０１５３】
〔発明４〕 発明３に記載の光学ユニットを有することを特徴とする投射型画像表示装置。
【０１５４】
〔発明５〕 発明２に記載の表示装置と、
前記反射型液晶表示素子に照明光を入射させ、該反射型液晶表示素子にて反射した画像光を投射する光学系とを有することを特徴とする投射型画像表示装置。
【０１５５】
上記の反射型液晶表示素子又は表示装置を、投射型画像表示装置に用いることで、コントラストの高い投射画像を得ることができる。
【０１５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、支柱の全体数を少なくすることで、支柱周辺の領域における配向膜のラビング処理の不良に起因するいわゆる黒浮きを低減し、さらに、反射画素電極の矩形形状によって発生する回折光に起因する黒浮きも低減することができる。したがって、表示画像のコントラストを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１である反射型液晶表示素子の構造を説明する断面図。
【図２】上記実施形態１の反射型液晶表示素子における支柱配置を説明する平面図。
【図３】上記実施形態１の反射型液晶表示素子における反射画素電極の形状を説明する平面図。
【図４】本発明の実施形態２の反射型液晶表示素子における支柱配置を説明する平面図。
【図５】上記実施形態２の反射型液晶表示素子における反射画素電極の形状を説明する平面図。
【図６】本発明の実施形態３である反射型液晶表示素子の構造を説明する断面図。
【図７】上記実施形態３の反射型液晶表示素子における支柱配置を説明する平面図。
【図８】上記実施形態３の反射型液晶表示素子における反射画素電極の形状を説明する平面図。
【図９】本発明の実施形態４の反射型液晶表示素子における支柱配置を説明する平面図。
【図１０】（Ａ）は上記実施形態４の反射型液晶表示素子における反射画素電極の形状を説明する平面図、（Ｂ）は該反射型液晶表示素子の断面図。
【図１１】本発明の実施形態５の反射型液晶表示素子における支柱配置を説明する平面図。
【図１２】上記実施形態５の反射型液晶表示素子における反射画素電極の形状を説明する平面図。
【図１３】本発明の実施形態６の反射型液晶表示素子における支柱配置を説明する平面図。
【図１４】上記実施形態６の反射型液晶表示素子における反射画素電極の形状を説明する平面図。
【図１５】本発明の実施形態７の反射型液晶表示素子における支柱配置を説明する平面図。
【図１６】上記実施形態７の反射型液晶表示素子における反射画素電極の形状を説明する平面図。
【図１７】本発明の実施形態８の反射型液晶表示素子における支柱配置を説明する平面図。
【図１８】上記実施形態８の反射型液晶表示素子における反射画素電極の形状を説明する平面図。
【図１９】本発明の実施形態９の反射型液晶表示素子における支柱配置を説明する平面図。
【図２０】上記実施形態９の反射型液晶表示素子における反射画素電極の形状を説明する平面図。
【図２１】本発明の実施形態１０である投射型画像表示装置の構成を説明する図。
【図２２】上記投射型画像表示装置に用いられるダイクロイックミラーの透過特性を説明する図。
【図２３】上記投射型画像表示装置に用いられる第１の色選択性位相差板の特性を説明する図。
【図２４】上記投射型画像表示装置に用いられる第２の色選択性位相差板の特性を説明する図。
【図２５】反射型液晶表示素子への入射光および回折を説明する図。
【図２６】従来の反射型液晶表示素子の断面図。
【符号の説明】
１ 光源
２ リフレクター
３ フライアイインテグレーター
４ 偏光変換素子
４ａ 偏光分離膜
４ｂ 反射膜
４ｃ １／２位相差板
５ コンデンサーレンズ
６ ミラー
７ フィールドレンズ
８ ダイクロイックミラー
９ａ１，９ｂ１，９ｃ１ 偏光分離膜
９ａ，９ｂ，９ｃ 偏光ビームスプリッター
１０ａ，１０ｂ 色選択性位相差板
１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ 反射型液晶表示素子
１２ｒ，１２ｇ，１２ｂ １／４位相差板
１３ 投射レンズ、
２０１ アクティブマトリックス基板ユニット
２０２ 対向ガラス基板ユニット
２０３ 液晶層
２０４ Ｓｉ基板
２０５ 能動素子層
２０６ 遮光層
２０７ 反射画素電極
２０８，２０９ 配向膜
２１０ 透明電極
２１１ ガラス基板
２１２，２１４ 支柱

Claims (1)

1. マトリクス状に配置された複数の反射画素電極、該各反射画素電極に電圧を印加する能動素子層および前記反射画素電極上に設けられた配向膜を有するアクティブマトリクス基板ユニットと、
   透明電極および該透明電極上に設けられた配向膜を有し、前記アクティブマトリクス基板ユニットに対向する透明基板ユニットと、
   前記アクティブマトリクス基板ユニットと前記透明基板ユニットとの間に挟まれた液晶層と、
   前記アクティブマトリクス基板ユニットと前記対向基板ユニットとの間隔を保持する複数の支柱とを有し、
   前記支柱の全本数をａ、前記反射画素電極の直交する２方向での配置数をそれぞれｂ，ｃとしたとき、
   ４＜ａ＜（ｂ＋１）×（ｃ＋１）／２
   の条件を満たすことを特徴とする反射型液晶表示素子。

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