JP2008304855A

JP2008304855A - 液晶表示装置及び映像表示装置

Info

Publication number: JP2008304855A
Application number: JP2007154230A
Authority: JP
Inventors: Shinya Watanabe; 真也渡邉
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2007-06-11
Filing date: 2007-06-11
Publication date: 2008-12-18

Abstract

【課題】有効画素領域の周辺に映りこむ不要光を抑制し、画質の劣化、特に、コントラストを改善することができる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】入射された光を光変調するとともに反射する反射型の液晶表示装置１２において、第１の基板３１と、第１の基板３１と所定の間隙を隔てて対向配置される第２の基板３２と、第１の基板３１と第２の基板３２間に保持される液晶層３３とを備え、第１の基板３１及び第２の基板３２のうち一方の基板には、画素領域の周囲において入射光を当該画素領域外に反射偏向する反射偏向手段３８が設けられることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、反射型の液晶表示装置において投写画像の画質を改善した液晶表示装置及びこの液晶表示装置が用いられる映像表示装置に関する。

近年、液晶表示素子を備える映像表示装置は、ＣＲＴ（Cathode ray tube）に置き換わりＰＣ用表示装置のみでなく、ＴＶや携帯機器など様々な機器に用いられている。また、プロジェクタ等の投射型映像表示装置やフラットディスプレイ等の直視型映像表示装置では、高輝度化、高寿命化が求められており、その両立を図るべく、強力な光にも劣化を起こさない無機材料を使用した液晶表示素子が適用されるようになっている。

プロジェクタ等に用いられる液晶表示素子は、液晶層を狭持して対向配置された一対の基板から構成されており、この一対の基板には、液晶層に電圧を印加するための電極が設けられている。

この液晶表示素子としては、図２及び図１１に示すような液晶パネル１００がある。図２及び図１１に示すように、液晶パネル１００は、いわゆる反射型の液晶表示素子であり、マトリクス状に配置された画素１０１と、画素１０１を駆動する画素駆動回路１０２を有する画素駆動基板１０３と、画素駆動基板１０３と対向配置される対向基板１０４と、画素駆動基板１０３と対向基板１０４との間に充填され狭持される液晶１０５と、画素駆動回路１０２に外部から電気信号を供給するためのフレキシブルコネクタ１０６とを備える。

画素駆動基板１０４には、画素１０１ごとに独立した画素電極と、この画素電極の周囲に設けられ、画素１０１を駆動する画素駆動回路１０２に順次電気信号を走査入力する周辺駆動回路１０７と、反射遮光膜１０８とが設けられている。また、対向基板１０４には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などの透明導電性薄膜からなり、対向基板１０４の全面に形成され、所定の電圧が印加される共通電極が設けられている。反射遮光膜１０８は、画素１０１がマトリクス状に配置される有効画素領域の周囲を取り囲み、周辺駆動回路１０７を覆うように額縁状に形成されている。

液晶パネル１００が用いられる映像表示装置においては、液晶パネル１００により形成された画像をスクリーン上に拡大投写させることから、十分な明るさを確保するために光エネルギの大きい光源が用いられている。液晶パネル１００は、反射遮光膜１０８を設けることにより、この光源からの大きな光エネルギを有する光線が周辺駆動回路１０７に入射し光電効果により生じる誤作動を防止する。

液晶パネル１００は、対向基板１０４側から入射される光が、液晶層を透過するときに画素電極への電圧印加箇所と電圧無印加箇所とで液晶層内の液晶１０５の液晶分子の配向が変化し、その状態で再び対向基板１０４から出射され、画像を表示する構成となっている。

ところで、このような液晶パネル１００を有する映像表示装置においては、液晶パネル１００と照明範囲との調整を容易にするために、光源と液晶パネル１００との間に設けられる照明光学系により、液晶パネル１００への入射光が有効画素領域よりも若干広い領域を均一照射するように設計されている。このようなことから、画素領域の周辺である周辺領域に対しても、光源からの光が入射することになり、液晶パネル１００において反射遮光膜１０８は必須の構成とされていた。

しかし、反射遮光膜１０８に対して入射された光は、反射遮光膜１０８により反射され、この反射光がスクリーンに到達するという状態が起こっていた。このような状態が生じると、図１２に示すように、スクリーン１１０に対して液晶パネル１００からの画像は、有効画素領域１１１にとどまらず、反射遮光膜１０８からの反射光の影響を受け、有効画素領域１１１の周辺１１２に不要光が到達し、有効画素領域１１１の輪郭がぼやけた状態になっていた。特に、全黒表示時においては、映像のシャープさやコントラストを損なった画像が表示されるようになっていた。

このような状態を回避するために、反射遮光膜１０８の代わりに、光吸収率の高いＴｉＯＮを用いた反射光量を抑制する遮光膜を用いるものもあるが、吸収した光が熱に変換されることから、液晶パネル１００が熱を持つことになり、具体的には、画素駆動回路１０２に熱分布が生じ、たわみの原因となり、均一な液晶層が保てず、投写される画像に明るさムラを生じさせていた。

特開２００６−２４３２６１号公報

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、有効画素領域の周辺に映りこむ不要光を抑制し、画質の劣化、特に、コントラストを改善することができる液晶表示装置、及び、液晶表示素子が用いられた映像表示装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明は、入射された光を光変調するとともに反射する反射型の液晶表示装置において、第１の基板と、上記第１の基板と所定の間隙を隔てて対向配置される第２の基板と、上記第１の基板と第２の基板間に保持される液晶層とを備える。そして、上記第１の基板及び第２の基板のうち一方の基板には、画素領域の周囲において入射光を当該画素領域外に反射偏向する反射偏向手段が設けられることを特徴とする。

また、本発明に係る映像表示装置は、光源と、上記光源から出射された光を所定の光路に集光させる照明光学系と、上記照明光学系によって集光された光を反射するとともに光変調する反射型の液晶表示素子と、上記液晶表示素子からの出射光を拡大し投写する投写レンズとを有し、上記液晶表示素子が、第１の基板と、上記第１の基板と所定の間隙を隔てて対向配置される第２の基板と、上記第１の基板と第２の基板間に保持される液晶層とを備える。そして、上記第１の基板及び第２の基板のうち一方の基板には、画素領域の周囲において入射光を当該画素領域外に反射偏向する反射偏向手段が設けられることを特徴とする。

本発明は、反射偏向手段を有し、この反射偏向手段により、画素領域の周囲において入射光を画素領域外に反射偏向することから、画素領域内の画像のみが表示されることになり、画素周縁部の不要光の発生を防止し、投写画像の画質の劣化、特にコントラストの低下を防止することができる。

以下、本発明に係る映像表示装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。映像表示装置１は、図１に示すように、反射型の液晶表示素子１２を用いた３板式の液晶プロジェクタ装置である。

映像表示装置１は、図１に示すように、光源１１からの光を赤色、緑色、青色の３原色に色分離し、各色の光が入射する液晶表示素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ（以下、総称して液晶表示素子１２ともいう。）を用いて、カラー画像表示を行う。

映像表示装置１は、光源１１と、光源１１から出射された光を色分離等の各種光調整を行い、所定の光路に集光させる照明光学系１３と、照明光学系１３によって集光された光を反射するとともに光変調する反射型の液晶表示素子１２と、各液晶表示素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂからの反射光が入射され、各入射光を合成して出射するクロスプリズム１４と、液晶表示素子１２からの出射光を拡大しスクリーン１５に投写する投写レンズ１６とから構成されている。

映像表示装置１に用いられる光源１１は、カラー画像表示に必要とされる、赤色光、緑色光、青色光を含んだ白色光を出射する。光源１１は、白色光を発する発光体１１ａと、発光体１１ａから発せられた光を反射し、集光するリフレクタ１１ｂとを有する。発光体１１ａとしては、例えば、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ又はキセノンランプが使用される。リフレクタ１１ｂは、集光効率がよい凹面形状を有し、例えば、回転楕円面鏡や回転放物面鏡等の回転対称な面形状となっている。

光源１１と液晶表示素子１２の光路上に設けられる照明光学系１３は、第１及び第２のフライアイレンズ１７、１８と、ＰＳ変換素子１９と、コンデンサレンズ２０と、第１及び第２のダイクロイックミラー２１、２２と、全反射ミラー２３と、フィールドレンズ２４、２５、２６と、リレーレンズ２７、２８とを有する。

第１のフライアイレンズ１７は、光源１１の光軸上後段に配置され、光源１１からの光が入射される。また、第２のフライアイレンズ１８は、第１のフライアイレンズ１７からの出射光が入射される。第１のフライアイレンズ１７及び第２のフライアイレンズ１８には、それぞれ複数のマイクロレンズが２次元的に配列されている。第１のフライアイレンズ１７及び第２のフライアイレンズ１８は、光の照度分布を均一化させるためのものであり、入射した光を複数の小光束に分割する機能を有する。

ＰＳ変換素子１９は、第２のフライアイレンズ１８における隣接するマイクロレンズ間に対応する位置に、複数の１／２波長板を有する。ＰＳ変換素子１９は、第２のフライアイレンズ１８からの出射光が入射し、その入射光をＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離する。また、ＰＳ変換素子１９は、分離された２つの偏光のうち、一方の偏光をその偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を保ったまま出射し、他方の偏光（例えば、Ｓ偏光）を１／２波長板の作用により、他の偏光成分（例えば、Ｐ偏光成分）に変換して、後段のコンデンサレンズ２０に出射する。

照明光学系１３のコンデンサレンズ２０は、ＰＳ変換素子１９からの出射光が入射され、第１のフライアイレンズ１７及び第２のフライアイレンズ１８及びフィールドレンズ２４、２５、２６と相俟って、液晶表示素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂに均一な光束が照射される。

第１のダイクロイックミラー２１は、いわゆる色分離手段であり、コンデンサレンズ２０を介して入射した光を、例えば、青色光ＬＢとその他の色光（赤色光及び緑色光）とに分離する。第１のダイクロイックミラー２１は、入射光のうち、青色光ＬＢを反射し、赤色光ＬＲ及び緑色光ＬＧを透過する。

第１のダイクロイックミラー２１によって反射された青色光ＬＢの光路上には、リレーレンズ２７と、全反射ミラー２３と、リレーレンズ２８とが順に配設されている。

全反射ミラー２３は、第１のダイクロイックミラー２１によって反射されリレーレンズ２７を介した青色光ＬＢの光路上に設けられ、入射する青色光ＬＢを液晶表示素子１２Ｂに向けて反射する。全反射ミラー２３によって反射された青色光ＬＢの光路上には、リレーレンズ２８、フィールドレンズ２４、液晶表示素子１２Ｂが順に配設されている。

リレーレンズ２７、２８は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧよりもそれぞれの液晶表示素子１２までの光路長が長い青色光ＬＢの光路長を補正する機能を有する。

液晶表示素子１２Ｂの前段には、偏光ビームスプリッタ２９Ｂが設けられている。偏光ビームスプリッタ２９Ｂは、青色光ＬＢの光路上に設けられ、フィールドレンズ２４からの出射光が入射され、入射光を互いに直交する２つの偏光成分に分離する機能を有する偏光分離面３０Ｂを備える。偏光ビームスプリッタ２９Ｂの偏光分離面３０Ｂは、一方の偏光成分（例えば、Ｐ偏光成分）を反射し、他方の偏光成分（例えば、Ｓ偏光成分）を透過する。

第２のダイクロイックミラー２２は、第１のダイクロイックミラー２１からの透過光である赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとが入射され、この赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとを分離する。第２のダイクロイックミラー２２は、入射光のうち、緑色光ＬＧを液晶表示素子１２Ｇに向けて反射し、赤色光ＬＲを透過する。

第２のダイクロイックミラー２２によって反射された緑色光ＬＧの光路上には、フィールドレンズ２６、偏光ビームスプリッタ２９Ｇが順に配設されている。偏光ビームスプリッタ２９Ｇは、液晶表示素子１２Ｇの前段に設けられ、フィールドレンズ２６からの出射光が入射され、入射光を互いに直交する２つの偏光成分に分離する機能を有する偏光分離面３０Ｇを備える。偏光ビームスプリッタ２９Ｇの偏光分離面３０Ｇは、一方の偏光成分（例えば、Ｐ偏光成分）を反射し、他方の偏光成分（例えば、Ｓ偏光成分）を透過する。

また、第２のダイクロイックミラー２２によって透過された赤色光ＬＲの光路上には、フィールドレンズ２５、偏光ビームスプリッタ２９Ｒが順に配設されている。偏光ビームスプリッタ２９Ｒは、液晶表示素子１２Ｒの前段に設けられ、フィールドレンズ２５からの出射光が入射され、入射光を互いに直交する２つの偏光成分に分離する機能を有する偏光分離面３０Ｒを備える。偏光ビームスプリッタ２９Ｒの偏光分離面３０Ｒは、一方の偏光成分（例えば、Ｐ偏光成分）を反射し、他方の偏光成分（例えば、Ｓ偏光成分）を透過する。

各色光の光路上に配設された液晶表示素子１２は、それぞれ偏光ビームスプリッタ２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂからの反射光が入射され、各画素への電圧の印加、又は非印加により、その偏光方向が変調され、又は変調されずに反射し、再び偏光ビームスプリッタ２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂに出射する。液晶表示素子１２からの戻り光が入射する偏光ビームスプリッタ２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂは、この戻り光をそれぞれ偏光分離面３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂにおいて透過し、後段のクロスプリズム１４へ出射する。

クロスプリズム１４は、液晶表示素子１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂにより光変調された各色光が入射され、この入射光を合成し、投写レンズ１６に出射する。クロスプリズム１４は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢがそれぞれ入射する入射面１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ、及び、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢが合成された光が出射する出射面１４Ｔを各々有する４つの直角プリズムを接合して構成されている。クロスプリズム１４は、クロスプリズム１４内に入射した緑色光ＬＧを出射面１４Ｔ側に向けて透過し、クロスプリズム１４内に入射した赤色光ＬＲ及び青色光ＬＢを出射面１４Ｔ側に向けて反射するように、ダイクロイック膜が各直角プリズムの接合面にコートされている。

クロスプリズム１４から出射された合成光は、スクリーン１５に向けて投写するための投写レンズ１６に出射される。投写レンズ１６は、複数のレンズからなり、スクリーン１５に投写する画像の大きさを調整するズーム機能や、ピント合わせ機能を有する。

次に、映像表示装置１に用いられる液晶表示素子１２について詳述する。

映像表示装置１に用いられる液晶表示素子１２は、図２乃至図５に示すように、いわゆる反射型の液晶表示素子であり、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板であり第１の基板となる画素駆動基板３１と、画素駆動基板３１に対向（対面）配置され、第２の基板となる透明な対向基板３２と、画素駆動基板３１と対向基板３２との間に充填され狭持される液晶３３と、外部から電気信号を供給するためのフレキシブルコネクタ３９とを備える。対向配置される画素駆動基板３１と対向基板３２との間には、液晶３３が封入され、封入された液晶３３により、光変調層としての液晶層３４が形成されている。

液晶３３は、画素駆動基板３１と、対向基板３２と、画素駆動基板３１と対向基板３２との間において周囲を枠状に囲う図示しないシール材とにより形成される空間に封入されることにより、液晶層３４を形成する。対向する一対の基板（画素駆動基板３１、対向基板３２）は、シール材によって一定の間隔に離間して保持される。

画素駆動基板３１は、マトリクス状に配置された画素３５と、画素３５を駆動させる画素駆動回路３６と、画素３５ごとに独立し画素駆動回路３６からの電圧が供給される画素電極と、画素電極の周囲に設けられ、画素３５を駆動する画素駆動回路３６に順次電気信号を走査入力する周辺駆動回路３７と、反射遮光膜３８とが設けられている。反射遮光膜３８は、画素３５がマトリクス状に配置される有効画素領域の周囲を取り囲み、周辺駆動回路３７を覆うように額縁状に形成されている。

画素駆動基板３１は、石英、ガラス、プラスチック等の透光性材料により形成されている。画素駆動基板３１は、対向基板３２と対向する内面側に、ＩＴＯ膜（インジウム・ティン・オキサイド膜）等の透明導電膜により形成された略矩形の画素電極が画素３５と対応してマトリクス状に複数配列形成されている。画素駆動基板３１の画素電極は、画素駆動回路３６からフレキシブルコネクタ３９を介して供給される電気信号に応じて電位が与えられる。また、この画素電極は、外部から入射した光を反射する反射層を兼ねており、偏光ビームスプリッタ２９からの入射光を光変調し再び偏光ビームスプリッタ２９へ戻り光として反射する。

対向基板３２は、石英、ガラス、プラスチック等の透光性材料により形成されている。対向基板３２は、画素駆動基板３１と対向する内面側に、ＩＴＯ膜等の透明導電膜により形成された共通電極が形成されている。

画素駆動基板３１の画素電極を介して液晶３３に書き込まれた所定レベルの信号は、対向基板３２に形成された共通電極との間で一定期間保持される。液晶３３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、階調表示を可能とする。

画素駆動基板３１上に形成される反射遮光膜３８は、光吸収が少ない材料、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｌ（アルミニウム）などの金属材料、又は、誘電体多層膜から形成され、スパッタリング、フォトリソグラフィ、エッチングにより形成される。反射遮光膜３８は、反射偏向手段の一態様として示すものであり、画素領域以外に入射する光を遮光するとともに、画素領域外に反射偏向する。具体的には、反射遮光膜３８は、画素領域の周囲に、回折格子パターンが形成されている。反射遮光膜３８には、矩形状の画素領域の両短辺の外側に沿って形成される回折格子４０ａ、４０ｂと、画素領域の両長辺の外側に沿って形成される回折格子４０ｃ、４０ｄとから構成されている（以下、総称して回折格子４０ともいう。）。

回折格子４０は、１次元のブレード形回折格子により形成されており、そのブレードの向きは、入射した光を画素領域の外側、すなわち、後段の投写レンズ１６に入射しない角度に回折反射（反射偏向）するように設定されている。すなわち、入射光に対する０次の反射光の光量が最小となり、１次回折の反射光の光量が最大となるように設定されている。回折格子４０は、例えば、その溝深さをｈとし、入射光の中心波長をλ_０、平坦層の屈折率をｎとすると、
０．９×λ_０／４ｎ≦ｈ≦１．１×λ_０／４ｎ
の関係式を満たすよう設定されている。このようにすると、回折格子４０は、その回折反射光が、画素領域の外側に導かれる。

また、回折格子４０においては、その格子ピッチをｐとし、１次回折光の回折角をθとすると、ｐ≦λ_０／ｓｉｎθとなるように設定すれば足りる。

このような反射遮光膜３８は、一例として、その回折格子４０を一般的なフォトリソグラフィー技術を用いて、ドライエッチング又はウェットエッチングにより形成することができる。具体的には、画素駆動基板３１上の反射遮光膜３８となる反射遮光層の表面にフォトレジストを形成し、電子ビーム描画マスクによる多重露光・現像を行い、又はグレースケールマスクによる一括露光・現像を行い、ブレード型のフォトレジストを形成し、これをドライまたはウェットエッチングにより反射遮光膜３８を形成する。

また、その他の方法としては、反射遮光層の表面に樹脂層を塗布し、所望の断面形状をもつ原版を密着しながらＵＶを光照射、硬化させることにより、原版の断面構造を転写する方法を用いて形成するようにしてもよい。

さらに、反射遮光膜３８は、回折格子４０の上層部にＳｉＯ_２などの誘電体膜を成膜し、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法などにより、平坦化するようにしてもよい。

このような構成を有する液晶表示素子１２を備える映像表示装置１においては、画素領域の周辺に回折格子４０ａ〜４０ｄを有する反射遮光膜３８を備え、この反射遮光膜３８が画素領域外に入射する入射光を確実に画素領域外に回折反射することから、図６に示すように、投写レンズ１６を介してスクリーン１５に投写される画像は、その画素領域周縁部に映りこんでいた不要光の発生を防止することができ、投写画像のコントラスト感を向上させ、画質の劣化を防止することができる。

また、反射遮光膜３８は、光の吸収量が少ない材料により形成されていることから、光吸収に伴う発熱を抑制することができ、熱による画素駆動基板３１や対向基板３２の熱応力による撓みを生じさせることがなく、液晶表示素子１２自体の長寿命化が図られ、明るさムラの発生を防止することができる。

なお、反射遮光膜３８は、上述のように回折格子４０ａ〜４０ｄが形成されることに限らず、入射する光を画素領域外に反射偏光する構成であればよい。反射遮光膜３８は、例えば、回折格子４０の代わりに、図７に示すように、略矩形断面を有する凹凸形状４１を有するようにしてもよい。凹凸形状４１は、画素領域の周囲の辺に略平行となるように、所定間隔ごとに形成される断面略矩形の溝を設けることにより形成される。凹凸形状４１は、反射光が、後段の投写レンズ１６に入射しない角度に反射偏向するように、入射光の波長に対応して、溝深さｈと溝間隔であるピッチｐが設定されている。

このような凹凸形状４１では、入射光に対して反射光は、０次の反射光は発生せず、＋１次の反射光と、画素領域側に反射回折される−１次の反射光が発生する。しかしながら、−１次の反射光の回折角度は投写レンズ１６に取り込めない角度となるように溝深さｈやピッチｐを調整することで対応することができる。

また、凹凸形状４１を有する液晶表示素子では、凹凸形状４１が画素領域外に入射する入射光を確実に、後段の投写レンズ１６に到達しない方向に回折反射することから、投写レンズ１６を介してスクリーン１５に投写される画像は、その画素領域周縁部に映りこんでいた不要光の発生を防止することができ、投写画像のコントラスト感を向上させ、画質の劣化を防止することができる。

次に、第２の実施の形態として示す液晶表示素子５０について説明する。

第２の実施の形態として示す液晶表示素子５０は、図２、図８乃至図１０に示すように、液晶表示素子１２と同様の構成からなり、画素駆動基板５１と、対向基板５２と、画素駆動基板５１と対向基板５２との間に充填され狭持される液晶５３と、外部から電気信号を供給するためのフレキシブルコネクタ５９とを備える。対向配置される画素駆動基板５１と対向基板５２との間には、液晶５３が封入され、封入された液晶５３により、光変調層としての液晶層５４が形成されている。

画素駆動基板５１は、マトリクス状に配置された画素５５と、画素５５を駆動させる画素駆動回路５６と、画素５５ごとに独立し画素駆動回路５６からの電圧が供給される画素電極と、画素電極の周囲に設けられ、画素５５を駆動する画素駆動回路５６に順次電気信号を走査入力する周辺駆動回路５７とが設けられている。なお、画素駆動基板５１は、液晶表示素子５０における画素駆動基板３１のうち、反射遮光膜３８が設けられていない構成であることから、その詳細な説明は省略する。

対向基板５２は、石英、ガラス、プラスチック等の透光性材料により形成されている。対向基板５２は、画素駆動基板５１と対向する内面側に、ＩＴＯ膜等の透明導電膜により形成された共通電極が形成されている。対向基板５２は、図８に示すように、液晶層５４と対向する側で、画素領域の周囲に対応する位置に、回折格子６０が形成されている。

画素駆動基板５１上に形成される反射遮光膜５８は、反射遮光膜３８と同様の構成を有し、光吸収が少ない材料、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｌ（アルミニウム）などの金属材料、又は、誘電体多層膜から形成され、スパッタリング、フォトリソグラフィ、エッチングにより形成される。反射遮光膜５８は、画素領域以外に入射する光を遮光するとともに、画素領域外に反射偏向する。反射遮光膜５８には、矩形状の画素領域の両短辺の外側に沿って形成される回折格子６０ａ、６０ｂと、画素領域の両長辺の外側に沿って形成される回折格子６０ｃ、６０ｄとから構成されている（以下、総称して回折格子６０ともいう。）。

回折格子６０は、反射遮光膜３８における回折格子４０と同様に、１次元のブレード形回折格子により形成されており、そのブレードの向きは、入射した光を画素領域の外側、すなわち、後段の投写レンズ１６に入射しない角度に回折反射（反射偏向）するように設定されている。すなわち、入射光に対する０次の反射光の光量が最小となり、１次回折の反射光の光量が最大となるように設定されている。回折格子６０は、例えば、その溝深さをｈとし、入射光の中心波長をλ_０、平坦層の屈折率をｎとすると、
０．９×λ_０／４ｎ≦ｈ≦１．１×λ_０／４ｎ
の関係式を満たすよう設定されている。このようにすると、回折格子６０は、その回折反射光が、画素領域の外側に導かれる。

このような構成を有する液晶表示素子５０を備える映像表示装置においては、画素領域の周辺に回折格子６０ａ〜６０ｄを有する反射遮光膜５８を備え、この反射遮光膜５８が画素領域外に入射する入射光を確実に画素領域外に回折反射することから、図６に示すように、投写レンズ１６を介してスクリーン１５に投写される画像は、その画素領域周縁部に映りこんでいた不要光の発生を防止することができ、投写画像のコントラスト感を向上させ、画質の劣化を防止することができる。

また、反射遮光膜５８は、光の吸収量が少ない材料により形成されていることから、光吸収に伴う発熱を抑制することができ、熱による画素駆動基板５１や対向基板５２の熱応力による撓みを生じさせることがなく、液晶表示素子５０自体の長寿命化が図られ、明るさムラの発生を防止することができる。

なお、反射遮光膜５８は、上述に限らず、反射遮光膜３８の回折格子４０の代わりとして示した凹凸形状４１を反射遮光膜５８に適用するようにしてもよい。

また、反射遮光膜３８、５８は、上述のように所定のパターンの溝ないし回折格子が形成されることについて述べたが、これに限らず、入射光を画素領域外に反射するプリズムを用いて形成するようにしてもよい。

なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。本発明は、３板式の映像表示装置だけでなく、単板式の映像表示装置に適用しても上述した効果が得られることは勿論である。また、駆動内蔵型の液晶表示素子、駆動回路を外付けする形の液晶表示素子、対角１インチから１５インチ程度あるいはそれ以上のさまざまなサイズの液晶表示素子、単純マトリクス方式、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表示素子に適用しても、上述した効果が得られる。

本発明に係る映像表示装置の構成を示す図である。本発明に係る液晶表示素子の構成を示す模式図である。画素駆動基板の構成を示す斜視図である。図２のＡ−Ａ’における断面を示した図である。図４の断面図のうち画素駆動基板に設けられる反射遮光膜の構成を示す要部拡大図である。スクリーンに投写される有効画素領域周縁部を説明するための図である。回折格子の代わりに凹凸形状を設けた画素駆動基板の構成を示す模式図である。第２の実施の形態として示す液晶表示素子の対向基板の構成を示す斜視図である。第２の実施の形態として示す液晶表示素子の図２のＡ−Ａ’における断面を示した図である。図９の断面図のうち対向基板に設けられる反射遮光膜の構成を示す要部拡大図である。従来の液晶表示素子の構成を示す断面図である。従来の液晶表示素子におけるスクリーンに投写される画素領域周縁部を説明するための図である。

符号の説明

１映像表示装置、１１光源、１１ａ発光体、１１ｂリフレクタ、１２、５０液晶表示素子、１３照明光学系、１４クロスプリズム、１５スクリーン、１６投写レンズ、１７第１のフライアイレンズ、１８第２のフライアイレンズ、１９ＰＳ変換素子、２０コンデンサレンズ、２１第１のダイクロイックミラー、２２第２のダイクロイックミラー、２３全反射ミラー、２４、２５、２６フィールドレンズ、２７、２８リレーレンズ、２９偏光ビームスプリッタ、３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ偏光分離面、３１、５１画素駆動基板、３２、５２対向基板、３３、５３液晶、３４、５４液晶層、３５、５５画素、３６、５６画素駆動回路、３７、５７周辺駆動回路、３８、５８反射遮光膜、３９、５９フレキシブルコネクタ、４０、６０回折格子、４１凹凸形状

Claims

入射された光を光変調するとともに反射する反射型の液晶表示装置において、
第１の基板と、
上記第１の基板と所定の間隙を隔てて対向配置される第２の基板と、
上記第１の基板と第２の基板間に保持される液晶層とを備え、
上記第１の基板及び第２の基板のうち一方の基板には、画素領域の周囲において入射光を当該画素領域外に反射偏向する反射偏向手段が設けられることを特徴とする液晶表示装置。
上記反射偏向手段は、入射光を上記画素領域外に反射偏向する回折格子からなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
上記反射偏向手段は、光吸収の少ない金属膜又は誘電体多層膜により形成されることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
上記反射偏向手段は、入射光を上記画素領域外に反射偏向する凹凸形状を有する凹凸部とからなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
光源と、
上記光源から出射された光を所定の光路に集光させる照明光学系と、
上記照明光学系によって集光された光を反射するとともに光変調する反射型の液晶表示素子と、
上記液晶表示素子からの出射光を拡大し投写する投写レンズとを有し、
上記液晶表示素子が、
第１の基板と、
上記第１の基板と所定の間隙を隔てて対向配置される第２の基板と、
上記第１の基板と第２の基板間に保持される液晶層とを備え、
上記第１の基板及び第２の基板のうち一方の基板には、画素領域の周囲において入射光を当該画素領域外に反射偏向する反射偏向手段が設けられることを特徴とする映像表示装置。