JP3127915B2 - 電気光学装置 - Google Patents
電気光学装置Info
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- JP3127915B2 JP3127915B2 JP11068508A JP6850899A JP3127915B2 JP 3127915 B2 JP3127915 B2 JP 3127915B2 JP 11068508 A JP11068508 A JP 11068508A JP 6850899 A JP6850899 A JP 6850899A JP 3127915 B2 JP3127915 B2 JP 3127915B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はスイッチング素子ア
レイを配された反射型液晶電気光学装置を有する電気光
学装置に関する。
レイを配された反射型液晶電気光学装置を有する電気光
学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のスイッチング素子アレイを配され
た反射型液晶電気光学装置は日経エレクトロニクス１９
８１．２／１６号Ｐ．１６４に記載のように対向電極に
は透明基板、スイッチング素子アレイ基板は反射電極を
設置された基板を用いるものであった。
た反射型液晶電気光学装置は日経エレクトロニクス１９
８１．２／１６号Ｐ．１６４に記載のように対向電極に
は透明基板、スイッチング素子アレイ基板は反射電極を
設置された基板を用いるものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来の反射型液
晶電気光学装置には、スイッチング素子アレイを配され
た基板の画素部分を反射体とする必要があり、製作工数
の増加や、透明電極で確立された工程の変更を必要とし
た。さらに、対向基板上の画素周辺を覆う遮光マスク
と、スイッチング素子アレイの位置合わせを行なわなけ
ればならない課題があった。そこで本発明では、従来の
スイッチング素子アレイをそのままで用いることがで
き、さらに遮光マスクとの位置合わせが要らない反射型
電気光学装置を提供することを目的とするものである。
晶電気光学装置には、スイッチング素子アレイを配され
た基板の画素部分を反射体とする必要があり、製作工数
の増加や、透明電極で確立された工程の変更を必要とし
た。さらに、対向基板上の画素周辺を覆う遮光マスク
と、スイッチング素子アレイの位置合わせを行なわなけ
ればならない課題があった。そこで本発明では、従来の
スイッチング素子アレイをそのままで用いることがで
き、さらに遮光マスクとの位置合わせが要らない反射型
電気光学装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、反射型液晶電
気光学装置と、前記反射型液晶電気光学装置の偏光素子
としての偏光ビームスプリッターとを有する電気光学装
置であって、前記反射型液晶電気光学装置は一対の基板
間に挟持された液晶層と、前記一対の基板内の画素部分
に配置された反射体と、前記一対の基板の一方の基板に
マトリックス状に配置された画素電極と、前記画素電極
に接続されたスイッチング素子とを具備し、前記反射体
は絶縁性を有するとともに前記一方の基板上の液晶層側
の内面に前記画素電極に重なるように形成されてなるこ
とを特徴とする。
気光学装置と、前記反射型液晶電気光学装置の偏光素子
としての偏光ビームスプリッターとを有する電気光学装
置であって、前記反射型液晶電気光学装置は一対の基板
間に挟持された液晶層と、前記一対の基板内の画素部分
に配置された反射体と、前記一対の基板の一方の基板に
マトリックス状に配置された画素電極と、前記画素電極
に接続されたスイッチング素子とを具備し、前記反射体
は絶縁性を有するとともに前記一方の基板上の液晶層側
の内面に前記画素電極に重なるように形成されてなるこ
とを特徴とする。
【０００５】本発明は、前記絶縁性反射体は誘電体多層
膜からなることを特徴とする。
膜からなることを特徴とする。
【０００６】本発明は、反射型液晶電気光学装置と、前
記反射型液晶電気光学装置の偏光素子としての偏光ビー
ムスプリッターとを有する電気光学装置であって、前記
反射型液晶電気光学装置は、一対の基板間に挟持された
液晶層と、前記一対の基板の一方の基板にマトリックス
状に配置された画素電極と前記画素電極に接続されたス
イッチング素子と前記液晶層側の内面に配置された絶縁
性反射体とを具備し、前記液晶層の入射面の分子軸に対
し平行又は垂直に前記一方の直線偏光の入射光を入射さ
せる手段を有してなり、前記液晶層を透過後の反射面で
はほぼ円偏光となり、前記反射面で反射後前記液晶層を
透過した出射面では、前記入射光とほぼ９０度その偏光
面が回転した直線偏光となるように前記液晶層が設定さ
れてなることを特徴とする。
記反射型液晶電気光学装置の偏光素子としての偏光ビー
ムスプリッターとを有する電気光学装置であって、前記
反射型液晶電気光学装置は、一対の基板間に挟持された
液晶層と、前記一対の基板の一方の基板にマトリックス
状に配置された画素電極と前記画素電極に接続されたス
イッチング素子と前記液晶層側の内面に配置された絶縁
性反射体とを具備し、前記液晶層の入射面の分子軸に対
し平行又は垂直に前記一方の直線偏光の入射光を入射さ
せる手段を有してなり、前記液晶層を透過後の反射面で
はほぼ円偏光となり、前記反射面で反射後前記液晶層を
透過した出射面では、前記入射光とほぼ９０度その偏光
面が回転した直線偏光となるように前記液晶層が設定さ
れてなることを特徴とする。
【０００７】
【０００８】
【発明の実施の形態】実施例１．第１図は本発明の反射
型電気光学装置の断面図である。スイッチング素子アレ
イ基板１０３上に絶縁製反射体１０１が設置され、対向
基板１０２との間に液晶１０４がはさまれた基本構造を
とっている。ここでは液晶層にツイストしたネマチック
液晶（以下ＴＮと称する）を用いた。１０５は画素電
極、１０６は偏光板、１０７はスイッチング素子であ
る。電界印加のためのもう一方の電極１０８は、透明電
極で形成されている。さらに入出射面、透明電極面には
減反射コーティングが施され、不要な光線反射を抑制し
ている。
型電気光学装置の断面図である。スイッチング素子アレ
イ基板１０３上に絶縁製反射体１０１が設置され、対向
基板１０２との間に液晶１０４がはさまれた基本構造を
とっている。ここでは液晶層にツイストしたネマチック
液晶（以下ＴＮと称する）を用いた。１０５は画素電
極、１０６は偏光板、１０７はスイッチング素子であ
る。電界印加のためのもう一方の電極１０８は、透明電
極で形成されている。さらに入出射面、透明電極面には
減反射コーティングが施され、不要な光線反射を抑制し
ている。
【０００９】次に本実施例で用いた反射型の液晶表示モ
ードについて説明する。一般的な電解効果復屈折型の表
示モード（以下ＥＣＢと称する）の使用は可能であるが
本実施例ではツイストしたネマチック液晶を用いたＥＣ
Ｂモードを用いた。
ードについて説明する。一般的な電解効果復屈折型の表
示モード（以下ＥＣＢと称する）の使用は可能であるが
本実施例ではツイストしたネマチック液晶を用いたＥＣ
Ｂモードを用いた。
【００１０】本実施例ではスイッチング素子基板に第１
表に示すＴＦＴアクティブマトリックス方式、液晶層に
上述したＴＮ−ＥＣＢモードを用いている。詳細な駆動
法及び構成は、日程エレクトロニクスＮＯ．３５１（１
９８１）ｐ．２１１．ＳＩＤ’８３ＤＩＧＥＳＴｐ．１
５６（１９８３）、ＳＩＤ’８５ＤＩＧＥＳＴｐ．２７
８（１９８５）、Ｊａｐａｎ Ｄｉｓｐｌａｙ’８９
ｐ．１９２に記載のものに準じている。
表に示すＴＦＴアクティブマトリックス方式、液晶層に
上述したＴＮ−ＥＣＢモードを用いている。詳細な駆動
法及び構成は、日程エレクトロニクスＮＯ．３５１（１
９８１）ｐ．２１１．ＳＩＤ’８３ＤＩＧＥＳＴｐ．１
５６（１９８３）、ＳＩＤ’８５ＤＩＧＥＳＴｐ．２７
８（１９８５）、Ｊａｐａｎ Ｄｉｓｐｌａｙ’８９
ｐ．１９２に記載のものに準じている。
【００１１】
【表１】
【００１２】第２図は第１図の装置のビデオ印可電圧と
反射率（５５０ｎｍ）の特性である。初めに電圧が零の
時を説明する。直線偏光３０２が入射すると、第３図に
示すように楕円偏光の軌跡が回転する。反射体面ではほ
ぼ円偏光３０１となり、位相が１８０度回転し反射され
る。再び液晶層を透過し、出射面でほほぼ９０度偏光面
が回転した直線偏光３０３となり出射する。このため偏
光素子で阻止され、反射率が低下する（オフ状態）。次
に電圧が印加された場合を説明する。液晶分子は誘電率
の異方性のために、電解方向に再配列する。これにより
入射光に対する復屈折の異方性が消失、入射した直線偏
光がそのまま維持されて反射し、出射する。従って反射
率の低下はない（オン状態）。
反射率（５５０ｎｍ）の特性である。初めに電圧が零の
時を説明する。直線偏光３０２が入射すると、第３図に
示すように楕円偏光の軌跡が回転する。反射体面ではほ
ぼ円偏光３０１となり、位相が１８０度回転し反射され
る。再び液晶層を透過し、出射面でほほぼ９０度偏光面
が回転した直線偏光３０３となり出射する。このため偏
光素子で阻止され、反射率が低下する（オフ状態）。次
に電圧が印加された場合を説明する。液晶分子は誘電率
の異方性のために、電解方向に再配列する。これにより
入射光に対する復屈折の異方性が消失、入射した直線偏
光がそのまま維持されて反射し、出射する。従って反射
率の低下はない（オン状態）。
【００１３】このような偏光の変化を生ずるのは限られ
た条件のもとであり、この条件を鋭意検討した結果本発
明にいたった。液晶層に求められる光学杓な特性は、直
線偏光の入射に対し透過後円偏光となること、反射層で
位相が１８０度シフトし、液晶層を逆に透過したときに
９０皮偏光面が回転していることのふたつである。
た条件のもとであり、この条件を鋭意検討した結果本発
明にいたった。液晶層に求められる光学杓な特性は、直
線偏光の入射に対し透過後円偏光となること、反射層で
位相が１８０度シフトし、液晶層を逆に透過したときに
９０皮偏光面が回転していることのふたつである。
【００１４】第４図（ａ）、（ｂ）は△ｎｄとオフ時の
反射率を示すグラフである。なおパラメーターに液晶層
のツイスト角をとり、入射光の偏光面は入射面の液晶分
子のダイレクターに合わせた。オン時の反射率は、偏光
素子の透過率によって決まり、ほぼ一定である。これに
よると、約６０度のツイスト角、△ｎｄ＝０．２の時に
反射率がはぼ零となることが分かった。更に詳細に調べ
た結果、６３度のツイスト角が最適であることが分かっ
た。この時の楕円偏光の軌跡をみると、第３図に示すよ
うに、反射面では円偏光となり、出射面では入射時と９
０度回転した直線偏光となる。これを１／４λ板の場合
と比べると、液晶のダイレクターに沿って偏光が入射す
るため、複屈折を感受しにくく、同じ位相の変化を受け
るためには大きな△ｎｄを必要とすること、△ｎｄに対
する周期性が少ないことが特徴である。これは液晶層の
厚みを比較的大きく設定でき、製造におけるマージンを
確保するものである。
反射率を示すグラフである。なおパラメーターに液晶層
のツイスト角をとり、入射光の偏光面は入射面の液晶分
子のダイレクターに合わせた。オン時の反射率は、偏光
素子の透過率によって決まり、ほぼ一定である。これに
よると、約６０度のツイスト角、△ｎｄ＝０．２の時に
反射率がはぼ零となることが分かった。更に詳細に調べ
た結果、６３度のツイスト角が最適であることが分かっ
た。この時の楕円偏光の軌跡をみると、第３図に示すよ
うに、反射面では円偏光となり、出射面では入射時と９
０度回転した直線偏光となる。これを１／４λ板の場合
と比べると、液晶のダイレクターに沿って偏光が入射す
るため、複屈折を感受しにくく、同じ位相の変化を受け
るためには大きな△ｎｄを必要とすること、△ｎｄに対
する周期性が少ないことが特徴である。これは液晶層の
厚みを比較的大きく設定でき、製造におけるマージンを
確保するものである。
【００１５】また、△ｎの効果は液晶のダイレクターに
対し直線偏光が垂直に入射した場合も全く同様に働く。
これは△ｎには正負が無いためである。
対し直線偏光が垂直に入射した場合も全く同様に働く。
これは△ｎには正負が無いためである。
【００１６】第５図（ａ），（ｂ）はパラメーターに偏
光素子の液晶のダイレクターに対する配置角をとり、△
ｎｄと反射率の関係を示すものである。これによると偏
光素子の方向が＋３０度の時にも反射率が零の条件があ
る。この場合の楕円偏光の軌跡を見ると第４図と同じよ
うに反射面で円偏光になっている。
光素子の液晶のダイレクターに対する配置角をとり、△
ｎｄと反射率の関係を示すものである。これによると偏
光素子の方向が＋３０度の時にも反射率が零の条件があ
る。この場合の楕円偏光の軌跡を見ると第４図と同じよ
うに反射面で円偏光になっている。
【００１７】パラメーターを振ることによってこの様な
条件を他にも見つけることができる。しかし、波長によ
る反射率変動を低く押えるためには最小の△ｎｄに設定
する必要があり、さらに極端に小さな△ｎｄでは液晶厚
が小さくなりすぎるため、この間で選択する必要があ
る。光学長が２倍になる反射型では、透過型の液晶素子
では許容される液晶厚が製作上の問題となる。そこで△
ｎｄが少しでも大きいことが求められる。これは素子製
作のマージンを大きくするためである。前述の△ｎｄ＝
０．２の条件でみると、△ｎが小さな液晶の典型的な
値、△ｎ＝０．０８では、ｄが２．５μｍとなる。これ
に対し、従来例で述べた４５度ツイストしたタイプで
は、最適な液晶厚が２μｍを下まわり、素子の均一性や
歩留まりを低下させる要因になっている。
条件を他にも見つけることができる。しかし、波長によ
る反射率変動を低く押えるためには最小の△ｎｄに設定
する必要があり、さらに極端に小さな△ｎｄでは液晶厚
が小さくなりすぎるため、この間で選択する必要があ
る。光学長が２倍になる反射型では、透過型の液晶素子
では許容される液晶厚が製作上の問題となる。そこで△
ｎｄが少しでも大きいことが求められる。これは素子製
作のマージンを大きくするためである。前述の△ｎｄ＝
０．２の条件でみると、△ｎが小さな液晶の典型的な
値、△ｎ＝０．０８では、ｄが２．５μｍとなる。これ
に対し、従来例で述べた４５度ツイストしたタイプで
は、最適な液晶厚が２μｍを下まわり、素子の均一性や
歩留まりを低下させる要因になっている。
【００１８】また、このような液晶モードは無電界時に
非透過状態（黒）と設定できることから、画素電極のな
い部分の遮光マスクが不要となる。
非透過状態（黒）と設定できることから、画素電極のな
い部分の遮光マスクが不要となる。
【００１９】実施例２．第６図は偏光素子に偏光ビーム
スプリッター（以下、ＰＢＳと称する）を用いた反射型
液晶電気光学装置の構成図である。
スプリッター（以下、ＰＢＳと称する）を用いた反射型
液晶電気光学装置の構成図である。
【００２０】６０１がＰＢＳであり、光源光６０３を直
線偏光し液晶パネル６０２に入射させる。液晶パネルの
構成、出射までのプロセスは実施例１と同様である。出
射光を検光する手段がＰＢＳでは入射時と９０度ずれて
いる。このため反射出力光６０４は無電界時に小さくな
り、印可電圧と反射率の特性は、実施例１の第３図と縦
軸に対し対称なものとなる。
線偏光し液晶パネル６０２に入射させる。液晶パネルの
構成、出射までのプロセスは実施例１と同様である。出
射光を検光する手段がＰＢＳでは入射時と９０度ずれて
いる。このため反射出力光６０４は無電界時に小さくな
り、印可電圧と反射率の特性は、実施例１の第３図と縦
軸に対し対称なものとなる。
【００２１】実施例３．本発明はここでダイオード等を
アレイ化したアクティブマトリクスにも適用することが
できる。
アレイ化したアクティブマトリクスにも適用することが
できる。
【００２２】第７図はダイオード素子に金属−絶縁体−
金属素子（以下ＭＩＭと称する）を用いたＭＩＭ液晶電
気光学装置の断面図である。基本構造は絶縁性反射体７
０１が設置されたＭＩＭ基板７０２と対向基板７０３の
間に液晶７０４がはさまれたものである。７０５は電界
を液晶層に印可するための対向基板上の透明電極であ
り、画素サイズに対応したストライプ電極である。本実
施例では絶縁性反射体として誘電体多層膜によるミラー
を用いた。この誘電体多層膜によるミラーはＭＩＭ素子
の上下を問わず設置が可能である。基板７０６上にライ
ン状の信号伝送配線７０７、その一部に作られた薄い絶
縁体からなるＭＩＭ素子７０８、それに電気的に接続さ
れた画素電極７１２からなっている。なお画素電極はＭ
ＩＭを構成するもう一方の金属薄膜と電気光学素子の反
射性膜を兼ねている。７１０は返納素子である。
金属素子（以下ＭＩＭと称する）を用いたＭＩＭ液晶電
気光学装置の断面図である。基本構造は絶縁性反射体７
０１が設置されたＭＩＭ基板７０２と対向基板７０３の
間に液晶７０４がはさまれたものである。７０５は電界
を液晶層に印可するための対向基板上の透明電極であ
り、画素サイズに対応したストライプ電極である。本実
施例では絶縁性反射体として誘電体多層膜によるミラー
を用いた。この誘電体多層膜によるミラーはＭＩＭ素子
の上下を問わず設置が可能である。基板７０６上にライ
ン状の信号伝送配線７０７、その一部に作られた薄い絶
縁体からなるＭＩＭ素子７０８、それに電気的に接続さ
れた画素電極７１２からなっている。なお画素電極はＭ
ＩＭを構成するもう一方の金属薄膜と電気光学素子の反
射性膜を兼ねている。７１０は返納素子である。
【００２３】より具体的な構成を第２表に示す。
【００２４】
【表２】
【００２５】以上実施例を述べたが、本発明は以上の実
施例のみならず、広く反射型の光制御装置に応用が可能
である。
施例のみならず、広く反射型の光制御装置に応用が可能
である。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、スイ
ッチング素子アレイ基板に反射体を設置するだけで簡単
に反射型ライトバルブが構成できる。
ッチング素子アレイ基板に反射体を設置するだけで簡単
に反射型ライトバルブが構成できる。
【００２７】また、反射体を絶縁性反射体により形成す
ることによって、液晶層に入射した光を効率よく反射す
ることができ、明るい画像の反射型液晶電気光学装置が
得られる。
ることによって、液晶層に入射した光を効率よく反射す
ることができ、明るい画像の反射型液晶電気光学装置が
得られる。
【００２８】さらに、反射体が絶縁性であるため、反射
体によりスイッチング素子あるいはスイッチング素子を
接続する配線等への影響がないため、絶縁性を確保する
ことができクロストークを防ぐことができる。
体によりスイッチング素子あるいはスイッチング素子を
接続する配線等への影響がないため、絶縁性を確保する
ことができクロストークを防ぐことができる。
【００２９】
【図１】本発明の反射型電気光学装置の断面図である。
【図２】第１図の装置の印加電圧と反射率（５５０ｎ
ｍ）の特性図である。
ｍ）の特性図である。
【図３】第２図の楕円偏光の軌道を示す図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は△ｎｄと反射率の関係を示す
グラフである。
グラフである。
【図５】（ａ），（ｂ）はパラメーターに偏光素子の液
晶のダイレクターに対する配置角をとり、△ｎｄと反射
率の関係を示すものである。
晶のダイレクターに対する配置角をとり、△ｎｄと反射
率の関係を示すものである。
【図６】偏光素子にＰＢＳを用いた反射型液晶電気光学
装置の構成図である。
装置の構成図である。
【図７】ＭＩＭダイオードによってアドレスされた反射
型電気光学装置の断面図である。
型電気光学装置の断面図である。
１０１…絶縁性反射体 １０２…対向基板 １０３…スイッチング素子アレイ基板 １０４…液晶層 ３０１…反射面での円偏光 ６０１…ＰＢＳ ７０１…絶縁性反射体 ７０２…ＭＩＭ基板 ７０３…対向基板 ７０４…液晶 ７０５…対向電極 ７０６…基板 ７０７…信号伝送配線 ７０８…ＭＩＭ素子
Claims (3)
- 【請求項１】 反射型液晶電気光学装置と、前記反射型
液晶電気光学装置の偏光素子としての偏光ビームスプリ
ッターとを有する電気光学装置であって、 前記反射型液晶電気光学装置は一対の基板間に挟持され
た液晶層と、前記一対の基板内の画素部分に配置された
反射体と、前記一対の基板の一方の基板にマトリックス
状に配置された画素電極と、前記画素電極に接続された
スイッチング素子とを具備し、 前記反射体は絶縁性を有するとともに前記一方の基板の
液晶層側の内面に前記画素電極に重なるように形成され
てなることを特徴とする電気光学装置。 - 【請求項２】 前記絶縁性反射体は誘電体多層膜からな
ることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。 - 【請求項３】 反射型液晶電気光学装置と、前記反射型
液晶電気光学装置の偏光素子としての偏光ビームスプリ
ッターとを有する電気光学装置であって、 前記反射型液晶電気光学装置は、一対の基板間に挟持さ
れた液晶層と、前記一対の基板の一方の基板にマトリッ
クス状に配置された画素電極と前記画素電極に接続され
たスイッチング素子と前記液晶層側の内面に配置された
絶縁性反射体とを具備し、前記液晶層の入射面の分子軸
に対し平行又は垂直に前記一方の直線偏光の入射光を入
射させる手段を有してなり、前記液晶層を透過後の反射
面ではほぼ円偏光となり、前記反射面で反射後前記液晶
層を透過した出射面では、前記入射光とほぼ９０度その
偏光面が回転した直線偏光となるように前記液晶層が設
定されてなることを特徴とする電気光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11068508A JP3127915B2 (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 電気光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11068508A JP3127915B2 (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 電気光学装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28840389A Division JP2955617B2 (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 反射型液晶電気光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11316374A JPH11316374A (ja) | 1999-11-16 |
| JP3127915B2 true JP3127915B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=13375731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11068508A Expired - Lifetime JP3127915B2 (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 電気光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3127915B2 (ja) |
-
1999
- 1999-03-15 JP JP11068508A patent/JP3127915B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11316374A (ja) | 1999-11-16 |
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