JP2621135B2 - 液晶電気光学装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶電気光学装置をライトバルブとして用い
た投写型表示装置に関する。

〔発明の概要〕

一対の基板間に液晶を保持し、一方の基板上にMOS型
薄膜トランジスタをマトリツクス状に形成し上記液晶の
電気光学効果を制御する液晶電気光学装置において、上
記トランジスタ側基板上の液晶分子の配向方向をゲート
線方向と平行あるいは準平行とすることによりソース線
と画素電極間に作用する電位による液晶分子の配向への
影響を除去した。これにより画面全体にわたつて均一な
コントラスト比を有する画像を提供できることを可能と
した。

〔従来の技術〕

従来のアクテイブマトリツクス液晶電気光学装置にお
いてはトランジスタ側の基板上の液晶分子はゲート線に
沿つてあるいはゲート線方向に対してある角度をもつて
配向せしめたツイストネマテツク液晶、ゲストホスト液
晶を保持せしめたものがある。

〔発明が解決しようとする問題点及び目的〕

しかしながら上述の液晶電気光学装置を使つてビデオ
信号を入力し画像を形成する場合以下の問題を生ずる。

図３に薄膜トランジスタを使つたアクテイブ液晶パネ
ルの駆動信号を示した。通常液晶パネルを駆動するため
にはフレーム周期１ごとに極性を反転するようにビデオ
信号２をソース線に入力する。図３においては例として
パネル縦ライン上の画素が全て点灯する場合である。パ
ネル上部と下部においてはゲート信号４と３に従つて液
晶層にはそれぞれ６と５のように電圧が印加され画素上
の液晶層は点灯する。このときのソース線と画素電極間
にはパネル上部と下部でそれぞれ８と９のように電位差
を生じる。この場合の配向状態は図２に示される。初期
的に基板上の液晶分子の配向方向１がソース線５に沿つ
ていた場合、パネル上部はソース線５と画素電極６間の
電位差は小さく（図３の８）初期配向とほぼ同じ方向３
をとる。一方パネル下部においてはソース線５と画素電
極６間の電位差が大きく（図３の９）液晶分子はソース
線と画素電極方向４を向く。このようなパネル上下にお
ける配向の相違は開口率の大小として、コントラスト比
のムラを生む。また、画素電極のソース線側の境界領域
においては初期的な配向状態、ソース線と画素電極との
電位差によつて引き起される配向状態及びビデオ信号に
よる配向状態の３つの配向状態が混存するため配向不良
及びデイスクリネーシヨンラインが形成され光散乱等を
引き起す。更にこれらの配向不良領域はビデオ信号すな
わちソース線の電位によつて変化するため画像パターン
が切り変る様に残像として不良要因となる。

そこで本発明は上記のような問題を解決するもので、
目的とするところはコントラスト比が画像全体にわたつ
て均一であり残像のない良好な画質を有する液晶電気光
学装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の投写型表示装置は、光源と、前記光源からの
光を変調する液晶ライトバルブと、前記液晶ライトバル
ブにより変調された光を投写面に投写する投写手段とを
有する投写型表示装置であって、前記液晶ライトバルブ
は、一対の基板間に液晶が挟持され、一方の前記基板に
は、マトリクス状に配置されたゲート線及びソース線
と、画素電極と、スイッチング素子とが形成され、前記
スイッチング素子は前記ゲート線、前記ソース線、及び
前記画素電極と電気的に接続されてなり、他方の前記基
板には対向電極が形成され、前記一方の基板付近の前記
液晶の分子の配向方向は前記ゲート線と平行あるいは準
平行であることを特徴とする。

〔作用〕

本発明の作用を図１を用いて説明する。図１のように
本発明の投写型表示装置において、ライトバルブとして
用いる液晶電気光学装置の能動素子側の基板上の液晶分
子はゲート線４と平行もしくは準平行に配向せしめてあ
る（図１の１）。駆動状態においてソース線と画素電極
間の電位差による電界方向と上記液晶分子の配向方向は
同一方向であるため上記ソース線と画素電極間電位差に
関係なく液晶分子の配向方向３はかわりない。従つてパ
ネル上下でコントラスト比の違いは生じない。また画素
電極のソース線側の境界領域においても初期の配向状態
とビデオ信号による点灯状態の２つの状態が存在するが
２つの配向状態は連続的に連結しているためデイクリネ
ーシヨン、配向不良は起きにくく従つて画像パターンの
切り換えによる残像という問題は生じにくい。以上述べ
たように能動素子側の基板上の液晶分子をゲート線と平
行、もしくは準平行に配向せしめることによりコントラ
スト比の均一かつ残像のない良好な画像を提供できる。

〔実施例１〕 本発明の投写型表示装置にライトバルブとして用いる
液晶電気光学装置の一例を図４を用いて説明する。

透明基板上にMOS型薄膜トランジスタの代表的な例と
してポリシリコン薄膜トランジスタ（TFT）を形成し
た。上記トランジスタ上に有機高分子膜５をスピンコー
ト，ロールコート，デイツプコート等により製膜しラビ
ング処理を行い配向誘導層とした。ラビング方向はゲー
ト線に沿つた方向９で行い、液晶分子が基板界面でゲー
ト線に対して平行に配向させた。上記配向誘導層は有機
高分子膜に限定されるものではなく金属酸化物を斜め方
向から蒸着せしめた膜でも良い。また有機高分子膜がな
くともラビング処理のみでも所望の配向状態を得ること
も可能である。一方対向基板上にTFT側のソース線をお
おうように遮光層８を設けたのち、フオトリソグラフイ
ー技術、印刷技術、蒸着法等を用いてレツド（Ｒ），グ
リーン（Ｇ），ブルー（Ｂ）の３原色カラーフイルター
層６を形成しその上に有機高分子膜をスピンコート，ロ
ールコート，オフセツト印刷，デイツプコート等により
製膜し液晶配向方向が、TFT側の配向方向と90゜をなす
ようにラビング処理した。上記の一対の基板をギヤツプ
剤を介して液晶パネルを組み、真空下でツイストネマテ
ツク液晶を封入した。

上記アクテイブ液晶パネルに一対の偏光板を互いに平
行となるように配置した。偏光板の透過軸はTFT側の液
晶分子の配向方向と一致させてある。上記のように構成
された液晶パネルにビデオ信号を入力させ従来のパネル
（ソース線に沿つて配向）と比較した。従来のものが著
しく上下でコントラスト比が異るのに対して本発明のパ
ネルはコントラスト比は均一である。また画像パターン
が切り換えられても残像を生じることもなく良質な画像
を得ることができた。また偏光顕微鏡で観察したところ
ソース線と画素電極間領域でデイスクリネーシヨンライ
ンは存在せず、良好な配向状態を有していることが確認
された。

〔実施例２〕 本実施例では、本発明の投写型表示装置の一例を示
す。

石英基板上にMOS型薄膜トランジスタの代表的な例と
してポリシリコン薄膜トランジスタ（TFT）を形成し
た。上記TFT上に有機高分子膜をスピンコート，ロール
コート，デイツプコート，オフセツト印刷等により製膜
し、ゲート線に平行にラビング処理を行つた。上記ラビ
ング法により液晶分子はゲート線に平行、あるいは２〜
３゜のブレテイルト角を有する準平行に配向する。一
方、対向基板上にはTFTのソース線をおおうように敝光
層を設け上記と同様の方法で液晶分子がTFT側と90゜を
なす方向に配向するように配向誘導層を設けた。上記一
対の基板を組み合せ液晶パネルを組み合せた。レツド，
グリーン，ブルーのライトバルブ用の３つのパネルを作
成し、各液晶の屈折率異方性snとセル厚ｄの積がそれぞ
れ1.0（Ｒ）,0.9（Ｇ）,1.1（Ｂ）となるように液晶材
料と、パネルのセル厚を組み合せて構成した。

上記の各液晶ライトバルブの上下に偏光板をその透過
軸がTFT側、あるいは対向基板側の液晶の配向方向と一
致するように貼り合せた（ネガ表示）。図５に示した構
成にて上記液晶ライトバルブとダイクロイツクミラーと
を組み合せ投写型カラー液晶デイスプレーを試作した。
楕円球面ミラーを有するハロゲンランプ１を光源とし該
光源からの光を熱線吸収フイルタ３を通してダイクロイ
ツクミラー5,6を使つてR,G,B成分に分離する。R,G,B用
の液晶ライトバルブ9,10,11を通し再度ダイクロイツク
ミラー7,8を使つて合成後、投写レンズ12を介してスク
リーン13に結像する。各液晶ライトバルブはパネル内で
均一なコントラスト比を有しているため、結像されたス
クリーン上の画像もコントラス比のムラのない均一な画
質を得ることができた。また画像パターンが切り変つて
も残像が残ることもなかつた。

本実施例においては液晶ライトバルブはネガ表示であ
るが、この表示モードに限定されるものではない。液晶
パネル上下の偏光板の配置をクロスニコル配置したポジ
表示でも良い。またツイストネマテツク液晶に限らずゲ
ストホスト液晶，ゲストホスト−ツイストネマテツク液
晶，強誘電液晶でも同様に均一なコントラスト比を有す
る画像を提供できる。ただし上記ポジ表示において、高
コントラスト比を得るにはソース線と画素電極間の領域
は入射光が透過して来るため遮光層を設けた方が望まし
い。このポジ表示においてもやはりデイスクリネーシヨ
ンライン等の配向不良を生じないため現像はない。特に
投写画像はパネルを拡大しているため、画素の周辺領域
の配向不良ドメインのパターン切り換え時のゆつくりし
た応答による残像、及びデイスクリネーシヨンラインの
存在は画質を著しく低下させる。本実施例においては上
記の問題を解決することにより均一性の良い、良質な画
像を提供できた。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の投写型表示装置は、光源
と、前記光源からの光を変調する液晶ライトバルブと、
前記液晶ライトバルブにより変調された光を投写面に投
写する投写手段とを有する投写型表示装置であって、前
記液晶ライトバルブは、一対の基板間に液晶が挟持さ
れ、一方の前記基板にはゲート線、ソース線、画素電
極、及びスイッチング素子が形成され、前記スイッチン
グ素子は前記ゲート線、前記ソース線、及び前記画素電
極と電気的に接続されてなり、他方の前記基板には対向
電極が形成され、前記一方の基板付近の前記液晶の分子
の配向方向は前記ゲート線と平行あるいは準平行である
ことにより、駆動状態に生じるソース線と画素電極間の
電位差による配向への影響を除去した。これによりパネ
ル上下での開口率を一定にしコントラスト比の均一な画
像を提供できるようにした。また上記のようにソース線
と画素電極間の電界方向と液晶の配向方向を平行にする
ことにより配向不良、デイスクリネーシヨンラインの生
成を極力押えることができ、これに伴う残像，光散乱等
の画質を低下させる要因を除去できた。また本発明の液
晶電気光学装置を投写型デイスプレーに応用したとこ
ろ、コントラスト比が均一な良質な大画面画像を得るこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

第１図、液晶パネルの配向図 １……液晶分子の初期配向方向 ２……画素上の液晶分子の配向方向 ３……駆動時の液晶分子の配向方向 ４……ゲート線 ５……ソース線 ６……画素電極 第２図、従来の液晶パネルの配向図 第２図（ａ）液晶パネル上部の配向図 第２図（ｂ）液晶パネル下部の配向図 １……液晶分子の初期配向方向 ２……画素上の液晶分子の配向方向 ３……パネル上部の液晶分子の配向方向 ４……パネル下部の液晶分子の配向方向 ５……ソース線 ６……画素電極 第３図、駆動波形図 １……フレーム周期 ２……ビデオ信号 3,4……ゲート信号 5,6……画素電位 ７……コモン電位 8,9……ソース線，画素電極間電位 第４図、液晶画像表示装置の断面図 １……偏光板 ２……透明基板 ３……ソース線 ４……画素電極 ５……有機高分子膜 ６……カラーフイルター層 7,9……ラビング方向 ８……敝光層 第５図、投写型カラー液晶デイスプレー構成図 １……光源 ２……コリメートレンズ ３……熱線吸収フイルター ４……ミラー 5,6,7,8……ダイクロイツクミラー 9,10,11……液晶ライトバルブ 12……投写レンズ 13……スクリーン

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と、前記光源からの光を変調する液晶
   ライトバルブと、前記液晶ライトバルブにより変調され
   た光を投写面に投写する投写手段とを有する投写型表示
   装置であって、 前記液晶ライトバルブは、 一対の基板間に液晶が挟持され、 一方の前記基板には、マトリクス状に配置されたゲート
   線及びソース線と、画素電極と、スイッチング素子とが
   形成され、 前記スイッチング素子は前記ゲート線、前記ソース線、
   及び前記画素電極と電気的に接続されてなり、 他方の前記基板には対向電極が形成され、 前記一方の基板付近の前記液晶の分子の配向方向は前記
   ゲート線と平行あるいは準平行であることを特徴とする
   投写型表示装置。
2. 【請求項２】前記光源からの光を複数色の光束に分離す
   る色分離手段と、前記色分離手段により分離された各色
   光をそれぞれ変調する複数の前記液晶ライトバルブと、
   複数の前記液晶ライトバルブによりそれぞれ変調された
   各色光を合成する合成手段とをさらに有し、前記合成手
   段により合成された光が前記投写手段により投写面に投
   写されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   投写型表示装置。
3. 【請求項３】前記他方の基板上には、前記一方の基板上
   に形成された前記スイッチング素子を覆うように遮光層
   が配置されてなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の投写型表示装置。