JP3305620B2

JP3305620B2 - 反射型液晶表示装置及びそれを用いた液晶プロジェクター装置

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Publication number: JP3305620B2
Application number: JP15963797A
Authority: JP
Inventors: 清志荻島; 伸二島田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-06-17
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 2002-07-24
Anticipated expiration: 2017-06-17
Also published as: JPH117020A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶表示装
置、及びこれをライトバルブとして用いた液晶プロジェ
クター装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の反射型液晶表示装置としては、液
晶に２色性色素を添加した液晶を用いるＧＨ（ゲスト・
ホスト）モードや、誘電率異方性が負の液晶を用いたも
のがある。

【０００３】ＧＨモードとしては、例えば相転移型ＧＨ
方式がある。これでは、電界によるコレステリック・ネ
マティック相転移現象が利用されており、誘電率異方性
が正のネマティック液晶に光学活性物質を添加して得ら
れるカイラルネマチック液晶に２色性色素を添加したも
のを、垂直配向処理した液晶セルに封入している。

【０００４】電圧無印加時、液晶及び２色性色素の各分
子は、光学活性物質の作用でねじれ配向しているので、
液晶層を通過する光は２色性色素によって吸収され着色
する。一方、電圧印加時、液晶及び２色性色素の各分子
は垂直配向となるので、液晶層を通過する光は２色性色
素により吸収されることなく無色となる。ここで２色性
色素を可視光領域を吸収するように混合した場合には白
黒表示が得られる。

【０００５】また、誘電率異方性が負の液晶を用いた反
射型液晶表示装置として、例えば特開平２−２３６５２
３号公報には、電圧無印加時、上下の基板間で液晶分子
が６３°又は１９３°でねじれるように配向させた反射
型液晶表示装置が開示されている。

【０００６】電圧無印加時、液晶分子は基板界面では平
行に配向し、上下の基板間では６３°又は１９３°をな
すようにねじれ配向しているので、入射した直線偏光
は、液晶層を通過中に楕円偏光となり、反射面ではほぼ
円偏光となる。そして、反射面で位相が１８０°回転し
て反射され、再び液晶層を通過して楕円偏光となり、入
射光とは９０°偏光面が回転した直線偏光となって出射
する。したがって、入射光偏光方向と出射光検光方向と
が直交するとき、白表示となる。一方、電圧印加時は、
液晶分子の誘電率の異方性のために電界方向に平行に再
配列して基板表面に対して垂直に配向するので、入射光
に対する複屈折の異方性が消失し、入射した直線偏光が
そのまま維持されて反射する。したがって、入射光偏光
方向と出射光検光方向とが直交するときは、黒表示とな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の反射型液晶表示装置には、以下に示すような問
題がある。

【０００８】即ち、ＧＨモードを用いた上記反射型液晶
表示装置においては、液晶に添加されている２色性色素
にて光を吸収させることにより黒表示を行うため、直射
日光の下や、液晶プロジェクター装置のライトバルブに
使用される等して強い光にさらされると、光による液晶
及び２色性色素の分解が起こり、長期の使用においては
信頼性が低い。

【０００９】一方、上記した特開平２−２３６５２３号
公報に開示されているような反射型液晶表示装置では、
ＧＨモードを用いた場合のような光劣化による信頼性の
問題はないが、誘電率異方性が正の液晶を用いているの
で、液晶層に電圧を印加して液晶分子を電界方向に再配
列させても、基板付近の液晶分子は配向膜の規制力を特
に強く受けているためあまり動作せず、常に基板表面に
対して平行に倒れている。このため、基板付近では複屈
折の消去が完全ではなく、光抜けが発生して黒レベルが
低くなる。その結果、輝度レベルが高くともそのコント
ラスト比は５０：１前後と低いものとなり、表示特性に
問題があった。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑み成されたもので
あって、第１の目的は、液晶の光による劣化等を受け難
く、長期使用可能な高信頼性を有すると共に、十分なコ
ントラスト比が得られる高表示特性の反射型液晶表示装
置を提供することにあり、第２の目的は、高信頼性で優
れた表示特性の液晶プロジェクター装置を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の反射型液晶表示
装置は、対向する２枚の基板間に液晶層が挟持され、該
２枚の基板のうちの一方の基板に液晶層を通過した光を
反射する反射手段が設けられた反射型液晶表示装置にお
いて、上記液晶層が負の誘電率異方性を有する液晶から
なると共に、上記２枚の基板のうちの反射手段を備えて
いない方の基板の光入射側に配置された、入射光偏光方
向と出射光検光方向とが直交した偏光素子と、上記２枚
の基板の各対向面に設けられた、電圧無印加時に液晶分
子を基板表面に対して垂直配向させる一方、電圧印加時
に液晶分子をねじれ配向させる配向層とを備え、上記両
配向層における液晶分子をねじれ配向させる各配向方向
の成す角の２等分線と上記偏光素子の入射光偏光方向と
が４０°〜５０°の角度を成すことを特徴としている。

【００１２】これによれば、液晶層に、電圧が印加され
ると、液晶分子が電界とは垂直を成す方向に倒れる性質
を有した、誘電率異方性が負の液晶を用いているので、
電圧無印加時、液晶分子は基板表面に対して垂直配向
し、電圧を印加することにより、液晶分子は２枚の基板
間を連続的にねじれながら基板に対して平行になるよう
に倒れることとなる。

【００１３】したがって、電圧無印加時、液晶層には複
屈折が一切発生しておらず、液晶層内に入射した直線偏
光はそのまま何の偏光を受けることなく反射手段にて反
射されるので、入射光偏光方向と出射光検光方向とが直
交した偏光素子を透過することはできず、黒表示とな
る。このとき、液晶分子は基板付近のものも含めて総て
基板に対して垂直に配向しているので、偏光素子を通過
できる光は一切存在せず、光は完全に遮断されて高い黒
レベルとなる。

【００１４】一方、電圧印加時は液晶層に複屈折が発生
し、液晶層内に入射した直線偏光は偏光を受け、偏光素
子の出射光検光軸を通過するものが出てくる。このとき
の偏光素子を通過する光（反射光）の強度は、両配向層
の液晶分子をねじれ配向させる各配向方向と偏光素子の
入射光偏光方向とに密接な関係があり、反射率は、両配
向方向の成す角の２等分線と該偏光素子の入射光偏光方
向とが成す角度０°から９０°までの間で、４５°をピ
ークに０％〜９３％の間で変化する。そこで、本発明の
反射型液晶表示装置では、該角度を４０°〜５０°とし
ている。これにより、効率よく反射光を得ることがで
き、輝度レベルを高くできる。

【００１５】そしてまた、ＧＨモードのように液晶層内
で直接光を吸収することはないので、液晶層の劣化を最
小限に押さえることができる。

【００１６】また、本発明の反射型液晶表示装置では、
上記２等分線と上記入射光偏光方向との成す角度を４５
°とすることが最も好ましく、これにより、輝度レベル
を最も高くすることが可能となり、コントラストを最も
高くできる。

【００１７】また、本発明の反射型液晶表示装置では、
反射手段を反射電極として形成する構成としてもよく、
このような構成にすることで、反射手段が反射側基板の
外側に設けられていた場合のような視差による問題を回
避できると共に、反射側の基板として不透明基板を用い
ることもできる。また、部材の兼用により製造コストの
低減も図れる。

【００１８】また、本発明の反射型液晶表示装置では、
上記液晶層を形成する液晶にカイラルドーパントを含有
する構成としてもよく、カイラルドーパントを含有させ
ることで、液晶分子のねじれ配向性が向上し、安定した
液晶分子配向を得ることができる。

【００１９】本発明の液晶プロジェクター装置は、偏光
素子に偏光ビームスプリッタを用いてなる請求項１に記
載の反射型液晶表示装置を、ライトバルブとして用いる
ことを特徴としている。

【００２０】液晶プロジェクター装置のライトバルブ
は、強い光にさらされ光による劣化が進みやすい状況下
で使用されるが、請求項１に記載の反射型液晶表示装置
は、光による劣化に強いので、このような反射型液晶表
示装置をライトバルブとして用いた本発明の液晶プロジ
ェクター装置は、信頼性が高く、かつ、ライトバルブが
高コントラストであるので、優れた表示特性も有するも
のである。

【００２１】また、上記本発明の液晶プロジェクター装
置では、赤色領域光源用、緑色領域光源用、及び青色領
域光源用に３枚のライトバルブを配置した構成としても
よく、これにより、スクリーンにフルカラーにて情報を
表示できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１ないし図９に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。

【００２３】本実施の形態に係る液晶プロジェクター装
置は、図２（ａ)(ｂ）に示すように、光源４４、投影レ
ンズ４５、投影スクリーン４６、ダイクロイックミラー
システム４２、偏光ビームスプリッタ４３、及び３枚の
ライトバルブ４０Ｒ・４０Ｇ・４０Ｂを備えている。

【００２４】上記偏光ビームスプリッタ４３は、光源４
４から照射される光のＰ偏光成分を透過し、Ｐ偏光成分
と直交する偏光成分であるＳ偏光成分を反射する偏光素
子である。上記ダイクロイックミラーシステム４２は、
上記偏光ビームスプリッタ４３を経て入射した光を、赤
色領域成分、緑色領域成分、及び青色領域成分の光に分
離して、対応する上記の３枚のライトバルブ４０Ｒ・４
０Ｇ・４０Ｂにそれぞれ入射させるものである。

【００２５】３枚のライトバルブ４０Ｒ・４０Ｇ・４０
Ｂは、何れも反射型液晶素子から構成されており、ライ
トバルブ４０Ｒが赤色領域用の光シャッターとして、ラ
イトバルブ４０Ｇが緑色領域用光の光シャッターとし
て、ライトバルブ４０Ｂが青色領域用の光シャッターと
してそれぞれ機能するものである。

【００２６】ここで、これら３枚のライトバルブ４０Ｒ
・４０Ｇ・４０Ｂを構成する反射型液晶素子の構造を詳
細に説明する。

【００２７】図３に示すように、反射型液晶素子は、液
晶層１８を挟持するように対向して配された、一対の透
明基板１・１３を有している。図において下側にある透
明基板１は、ガラス等からなるもので、その上には、図
４に示すように、ベースコート膜２が成膜されている。
このベースコート膜２は、透明基板１からの不純物拡散
を防止するためのもので、Ａｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂等から
なる。

【００２８】ベースコート膜２の上には、画素を駆動す
るアクティブ素子としてのＴＦＴ３２が形成されてい
る。ＴＦＴ３２においては、ベースコート膜２上に島状
にパターニングされた半導体膜であるポリシリコン膜３
１を有し、このポリシリコン膜３１の上に、ＳｉＯ₂か
らなるゲート絶縁膜６が積層されている。

【００２９】上記ゲート絶縁膜６上には、アルミニウム
からなるゲート電極７が形成されており、このゲート電
極７は、表面が陽極酸化されることで、陽極酸化膜８に
より被覆されている。

【００３０】上記のポリシリコン膜３１は、この陽極酸
化膜８を含むゲート電極７をマスクとして、リンを注入
してＮ型となっているソース部３及びドレイン部４と、
拡散を行っていないチャネル部５とからなる。

【００３１】上記ゲート電極７上には、ＳｉＯ₂からな
る層間絶縁膜９が積層されており、この層間絶縁膜９上
には、ポリシリコン膜３１のソース部３とコンタクトホ
ール３３にて結合されたアルミニウムからなるソース電
極１０が形成されている。

【００３２】これらの上層には、高分子樹脂からなる保
護膜１１が形成されると共に、この上層には、ＴＦＴ３
２のドレイン部４とコンタクトホール３４にて結合され
たアルミニウムからなる反射画素電極１２が形成されて
いる。つまり、反射画素電極１２が保護膜１１上に形成
された構造である。

【００３３】反射画素電極１２は、反射手段及び画素電
極の両機能を備えたもので、部材の兼用にて製造工程が
減少し製造コストの削減が図れる。また、このような反
射画素電極１２とすることで、反射手段が透明基板１の
液晶層１８側に設けられるため、透明基板１の厚みによ
る視差の問題を回避できると共に、かつ、透明基板１に
不透明な基板を用いることも可能となり、設計の自由度
が広がるといった利点もある。

【００３４】これらＴＦＴ３２は、図５に示すように、
マトリクス状に配置され、ゲート電極７はゲートバスラ
イン１９によってゲート駆動用回路２０に接続され、ま
た、ソース電極１０は、ソースバスライン２１によって
ソース駆動用回路２２に接続されている。

【００３５】また、図３に示すように、上記透明基板１
と対向して配置されるもう一方の透明基板１３は、透明
基板１と同様にガラス等からなり、その内面に、ＩＴＯ
(Indium Tin Oxide)からなる透明電極１４が形成されて
いる。

【００３６】そして、これら透明基板１・１３には、反
射画素電極１２或いは透明電極１４の上層に、垂直配向
性の配向膜１５・１５がそれぞれ形成されている。透明
基板１・１３のそれぞれに設けられた配向膜１５・１５
には、図１（ａ)(ｂ）に示すように、光入射側の透明基
板１３の配向方向２６と光反射側の透明基板１における
配向方向２５との成す角度が、例えば６０°となるよう
に配向処理が施されている。

【００３７】これら透明基板１・１３は、図３に示すよ
うに、基板間寸法を保持するためのスペーサー１７を挟
持した状態で、基板周辺を覆うシール樹脂１６により接
着され、基板間には、誘電率異方性が負のネマチック液
晶が注入されて液晶層１８が形成されている。誘電率異
方性が負のネマチック液晶は、液晶分子が電界とは垂直
を成す方向に倒れる性質を有している。

【００３８】続いて、このような構成の反射型液晶素子
の一製造方法を説明する。

【００３９】透明基板１として厚さ１［ｍｍ］の石英ガ
ラス基板を用い、この透明基板１上に、まずはべースコ
ート膜２として、スパッタリング法によりＡｌ₂Ｏ₃又
はＳｉＯ₂を１００［ｎｍ］積層する。次に、ポリシリ
コン膜３１として、プラズマＣＶＤ法によって、非晶質
シリコン膜を膜厚５０〜１５０［ｎｍ］、例えば１００
［ｎｍ］で積層する。そして、これを窒素雰囲気下にお
いて、６００［℃］で熱アニールを行い、多結晶化を行
った後、パターニングを行うことによって島状の半導体
層を形成する。

【００４０】次いで、この上にスパッタリング法により
膜厚１００［ｎｍ］のＳｉＯ₂膜をゲート絶縁膜６とし
て成膜する。スパッタリングには、ターゲットとしてＳ
ｉＯ₂を用い、スパッタリング時の基板温度は２００〜
４００［℃］、例えば３５０［℃］で、スパッタリング
雰囲気は酸素とアルゴンで、アルゴン／酸素＝０〜０．
５、例えば０．１以下とする。

【００４１】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ６００〜８００［ｎｍ］、例えば６００［ｎｍ］の
アルミニウム（０．１〜２［％］のシリコンを含む）を
成膜する。なお、上記ＳｉＯ₂膜とアルミニウム膜の成
膜工程は連続的に行うことが望ましい。

【００４２】アルミニウム膜はパターニングして、ゲー
ト電極７を形成し、さらに、このゲート電極７の表面を
陽極酸化して、表面に陽極酸化膜８となる酸化物層を形
成する。この陽極酸化は、酒石酸が１〜５［％］含まれ
たエチレングリコール溶液中で行う。得られた酸化物層
の厚さは２００［ｎｍ］である。この酸化物は、後のイ
オンドーピング工程において、オフセットゲート領域を
形成する厚さとなるため、オフセットゲート領域の長さ
を陽極酸化工程で決めることができる。

【００４３】イオンドーピング法によって、活性領域に
ゲート電極７とその周囲の酸化層をマスクとして不純
物、例えばリンを注入する。ここでは、ドーピングガス
としてフォスフィン（ＰＨ₃）を用い、加速電圧を６０
〜９０［ｋＶ］、例えば８０［ｋＶ］とし、ドーズ量は
１×１０¹⁵〜８×１０¹⁵［ｃｍ^-2］、例えば２×１０¹⁵
［ｃｍ^-2］とする。

【００４４】次に、窒素雰囲気中４５０［℃］において
熱アニールを行い活性化し、活性領域であるソース部３
とドレイン部４を形成する。これら上部に、厚さ６００
［ｎｍ］のＳｉＯ₂膜を層間絶縁膜９としてプラズマＣ
ＶＤ法によって形成し、これにソース電極１０とｐ−Ｓ
ｉのソース部３をつなぐコンタクトホール３３を形成し
た後、アルミニウムからなるソース電極１０を形成す
る。

【００４５】さらに、その上部に高分子樹脂からなる保
護膜１１を形成する。高分子樹脂にはポリイミド樹脂で
あるＳＥ−８１２（日産化学社製）を用い、スピンコー
ト法により膜厚が２［μｍ］とるように形成し、２５０
［℃］で１時間焼成する。

【００４６】次に、ＴＦＴ３２のドレイン部４と反射画
素電極１２とのコンタクトを取るためのコンタクトホー
ル形成用のレジストパターンを形成し、ドライエッチン
グ法により保護膜をエッチングし、コンタクトホール３
４を形成した後、スパッタリング法により膜厚が１００
［ｎｍ］となるようにアルミニウム膜を成膜し、パター
ニングすることで反射画素電極１２を形成する。

【００４７】また、対向して配置される透明基板１３に
は、厚さ１［ｍｍ］の石英ガラスを用い、スパッタリン
グ法により透明電極１４となるＩＴＯを１００［ｎｍ］
形成する。

【００４８】続いて、透明基板１の反射画素電極１２、
及び透明基板１３の透明電極１４上に、液晶分子２７が
基板に対して垂直配向性の配向膜１５・１５であるＪＡ
ＬＳ２０４（日本合成ゴム社製）を印刷法により、膜厚
が１０［ｎｍ］となるように形成する。配向膜１５・１
５の配向処理はラビング法を用い、透明基板１及び透明
基板１３のラビング方向は、６０°ずらす。

【００４９】透明基板１及び透明基板１３は、基板間の
厚さが１．５［μｍ］となるようにスペーサー１７を散
布した後、熱硬化性の接着剤であるシール樹脂１６によ
り貼り合わせる。

【００５０】液晶には誘電率異方性が負の液晶であるＺ
ＬＩ−４７８８−０００（メルク社製）を用い、真空注
入法により基板間に注入し、注入口を封止する。再配向
は１１０［℃］のオーブンに１［ｈ］投入して行う。こ
れにて、上記の反射型液晶素子が製造される。

【００５１】このような反射型液晶素子では、液晶層１
８に電圧を印加しないとき（電圧無印加）、図６（ａ）
に示すように、液晶分子２７は、両側に設けられた配向
膜１５・１５の配向力により各透明基板１・１３に対し
て垂直に配向する。このような配向状態では複屈折は一
切発生せず、液晶層内に入射した光はそのまま何の偏光
を受けることなく反射画素電極１２にて反射される。

【００５２】一方、液晶層１８に電圧を印加すると（電
圧印加時）、図６（ｂ）に示すように、液晶分子２７
は、配向膜１５・１５の配向方向２５・２６による配向
力にて、透明基板１と透明基板１３の間で連続的に６０
°ねじれながら、各透明基板１・１３に対して水平にな
るように倒れる。このような配向状態では、複屈折が発
生し、入射した直線偏光は、液晶層１８の通過中に偏光
を受け、偏光面が回転した直線偏光となって出射する。

【００５３】したがって、このような反射型液晶素子で
は、光入射側に、偏光素子を配置して反射型液晶表示装
置を構成する際、図１（ａ）に示すように、入射光偏光
方向２３と出射光検光方向２４とが直交した偏光素子３
０を配設することで、液晶層１８への電圧無印加時、何
ら偏光を受けなかった光は入射光偏光方向２３と出射光
検光方向２４とが直交した偏光素子３０を透過すること
ができず、黒表示となる。特に、液晶分子２７は基板界
面のものも含めて総て透明基板１・１３に対して垂直に
配向しているので、偏光素子３０の出射光検光軸を通過
できる光は一切存在せず、光は完全に遮断されて高い黒
レベルとなる。

【００５４】一方、電圧印加時は、液晶層１８に複屈折
が発生し、入射した直線偏光は、液晶層を通過中に偏光
を受けて、入射時とは異なる偏光面を有する直線偏光と
なり偏光素子３０の出射光検光軸を透過するものが出て
くる。そしてこのときの通過光（反射光）の強度を表す
反射率と、両配向膜１５・１５の各配向方向２５・２６
の成す角の２等分線Ｌと該偏光素子３０の入射光偏光方
向２３とが成す角度とには、図７に示すような関係があ
る。尚、（＋）表示は、２等分線の右回りでなす角を
（−）とした場合の左回りでなす角度を示している。

【００５５】図７より、反射率は、該角度が０°から９
０°までの間で、４５°をピークに０％〜９３％の間で
変化し、これより、該角度を４０°〜５０°とすること
で、十分な反射率がえられ、より好ましくは４５°とす
ることであることもわかる。

【００５６】したがって、上記の反射型液晶素子では、
光入射側に、偏光素子を配置して反射型液晶表示装置を
構成する際は、入射光偏光方向２３と出射光検光方向２
４とが直交した偏光素子３０を、上記２等分線Ｌと入射
光偏光方向２３とが４０°〜５０°の角度を成すように
配設することで、高い輝度レベルを得ることができる。

【００５７】なお、図８に上記反射型液晶素子に偏光素
子３０を配設してなる反射型液晶表示装置の電圧−反射
率特性を示す。このグラフからわかるように、反射率は
液晶層１８に印加する電圧を可変することで調整できる
ので、この反射型液晶表示装置では、電圧調整により輝
度調整が可能である。なお、図８では、両透明基板１・
１３の配向方向２５・２６が成す角度が６０°の上記反
射型液晶素子を用いた反射型液晶表示装置の電圧−反射
率特性と共に、該角度が３０°、９０°の反射型液晶素
子を用いた反射型液晶表示装置の電圧−反射率特性も併
せて示す（但し、９０°の該特性は６０°の該特性にほ
ぼ一致）。

【００５８】本実施の形態の液晶プロジェクター装置で
は、このような反射型液晶表示装置の構成を、３枚の各
ライトバルブ４０Ｒ・４０Ｇ・４０Ｂと、入射光偏光方
向と出射光検光方向とが直交する偏光素子としての偏光
ビームスプリッタ４３とで実現している。

【００５９】上記の液晶プロジェクター装置による画像
表示を簡単に説明すると、図２（ａ）に示すように、光
源４４から出射した光は、偏光ビームスプリッタ４３に
入射し、Ｐ偏光成分はそのまま通過し、Ｓ偏光成分のみ
がダイクロイックミラーシステム４２に入射する。ダイ
クロイックミラーシステム４２に入射したＳ偏光成分
は、赤色領域成分、緑色領域成分、及び青色領域成分に
分離され、それぞれ赤色領域用のライトバルブ４０Ｒ、
緑色領域用のライトバルブ４０Ｇ、及び青色領域用のラ
イトバルブ４０ＢにＳ偏光成分として入射する。

【００６０】各ライトバルブ４０Ｒ・４０Ｇ・４０Ｂの
液晶層１８に電圧が印加されていない場合、図２（ａ）
に示すように、Ｓ偏光成分はライトバルブ４０Ｒ・４０
Ｇ・４０Ｂ内のそれぞれの反射画素電極１２によりＳ偏
光成分のまま反射され、Ｓ偏光成分として再び偏光ビー
ムスプリッタ４３に到達し反射される。このため光はス
クリーン４６には届かず黒表示となる。

【００６１】一方、各ライトバルブ４０Ｒ・４０Ｇ・４
０Ｂの液晶層１８に電圧が印加されている場合は、図２
（ｂ）に示すように、Ｓ偏光成分はライトバルブ４０Ｒ
・４０Ｇ・４０Ｂ内の液晶層１８を通過する際にＰ偏光
成分に変化しながら、それぞれの反射画素電極１２によ
りＰ偏光成分として反射されて出射し、再び偏光ビーム
スプリッタ４３に到達する。このときＰ偏光成分は偏光
ビームスプリッタ４３を透過するため、そのまま投影レ
ンズ４５を透過し、スクリーン４６に投影される。

【００６２】なお、上記の説明ではライトバルブ４０Ｒ
・４０Ｇ・４０Ｂの液晶層１８全体に電圧印加した状態
と電圧を印加しない状態とで説明したが、これを各画素
毎に当てはめる、即ち、３つのライトバルブ４０Ｒ・４
０Ｇ・４０Ｂに対してそれぞれの書込み情報に応じて前
述のＴＦＴ３２のゲート電極７をゲートバスライン１９
を介して入力されるゲート信号を基にＯＮ／ＯＦＦ制御
し、ゲート電極７がＯＮした反射画素電極１２にのみソ
ースバスライン２１より入力される情報をソース電極３
を介して書き込み、その部分の液晶層１８に電圧を印加
することで、任意の表示が可能となり、フルカラー表示
が可能となる。

【００６３】そしてこの時、赤（６５０ｎｍ）、緑（５
８９ｎｍ）、青（４８０ｎｍ）の各波長には図９に示す
ような電圧−反射率特性があるため、赤色領域用、緑色
領域用、青色領域用の各ライトバルブ４０Ｒ・４０Ｇ・
４０Ｂにおいて、それぞれの色の階調を電圧調整（γ補
正）して投影することにより、色ムラのない、コントラ
スト比が１０００：１もの高コントラストな表示を得る
ことができる。

【００６４】以上のように、本実施の形態の液晶プロジ
ェクター装置では、ライトバルブ４０Ｒ・４０Ｇ・４０
Ｂとして、液晶層１８が負の誘電率異方性を有する液晶
からなり、２枚の透明基板１・１３には、電圧無印加時
に液晶分子２７を基板表面に対して垂直配向させる一
方、電圧印加時に液晶層１８をねじれ配向させる配向膜
１５が形成された反射型液晶素子が用いられ、これらラ
イトバルブ４０Ｒ・４０Ｇ・４０Ｂに対して、偏光ビー
ムスプリッタ４３が、２枚の透明基板１・１３の各配向
方向２５・２６が成す角の２等分線と該ビームスプリッ
タ４３の入射光偏光方向とが４０°〜５０°の角度を成
すように配設されている。

【００６５】これにより、高い黒レベルと高い輝度レベ
ルとによりコントラストを従来に比べて高くでき、か
つ、ＧＨモードのように液晶層内で直接光を吸収するこ
とはないので、液晶層の劣化を最小限に押さえることが
でき、その結果、高コントラストの優れた表示特性、並
びに光による劣化に強い高信頼性の液晶プロジェクター
装置を実現できる。

【００６６】なお、上記の実施の形態では、２枚の透明
基板１・１３における配向膜１５・１５の各配向方向２
５・２６が成す角度を６０°とした例を挙げたが、３０
°や９０°としてもよく、高い輝度レベルが得られる値
であればよい。

【００６７】また、ここでは本発明の反射型液晶表示装
置を液晶プロジェクター装置に適用した構成を例示した
が、その用途は液晶プロジェクター装置に限定されるも
のではない。

【００６８】また、液晶層１８を構成する液晶に微量の
カイラルドーパントを混入させることで、液晶分子２７
のねじれ配向性が向上し、安定した液晶分子配向を得る
ことができる。

【００６９】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の反射型液晶表
示装置は、上記液晶層が負の誘電率異方性を有する液晶
からなると共に、上記２枚の基板のうちの反射手段を備
えていない方の基板の光入射側に配置された、入射光偏
光方向と出射光検光方向とが直交した偏光素子と、上記
２枚の基板の各対向面に設けられた、電圧無印加時に液
晶分子を基板表面に対して垂直配向させる一方、電圧印
加時に液晶分子をねじれ配向させる配向層とを備え、上
記両配向層における液晶分子をねじれ配向させる各配向
方向の成す角の２等分線と上記偏光素子の入射光偏光方
向とが４０°〜５０°の角度を成す構成である。

【００７０】これにより、高い黒レベルと高い輝度レベ
ルとが得られると共に、光による液晶層の劣化も受け難
い。その結果、高コントラストで優れた表示特性を有
し、かつ、高い信頼性も有する反射型液晶表示装置を提
供できるという効果を奏する。

【００７１】本発明の請求項２に記載の反射型液晶表示
装置は、請求項１の構成において、上記２等分線と上記
入射光偏光方向との成す角度が４５°である構成である
ので、輝度レベルを最も高くしてコントラストをさらに
高くできるという効果を奏する。

【００７２】本発明の請求項３に記載の反射型液晶表示
装置は、請求項１の構成において、上記反射手段が、液
晶層に電圧を印加するための電極機能も有する反射電極
として形成されている構成であるので、反射手段が反射
側基板の外側に設けられていた場合のような視差による
問題を回避できると共に、反射側の基板として不透明基
板を用いることもでき、また、部材の兼用により製造コ
ストの低減も図れるなどの効果を併せて奏する。

【００７３】本発明の請求項４に記載の反射型液晶表示
装置は、請求項１の構成において、上記液晶層を形成す
る液晶にカイラルドーパントが含有されている構成であ
るので、液晶分子のねじれ配向性が向上し、安定した液
晶分子配向を得ることができるという効果を併せて奏す
る。

【００７４】本発明の請求項５に記載の液晶プロジェク
ター装置は、以上のように、偏光素子に偏光ビームスプ
リッタを用いてなる請求項１記載の反射型液晶表示装置
をライトバルブとして備えている構成である。

【００７５】請求項１に記載の反射型液晶表示装置は、
光による劣化に強いので、このような反射型液晶表示装
置をライトバルブとして用いた液晶プロジェクター装置
は、信頼性が高く、かつ、高コントラストであるので、
優れた表示特性を有する。その結果、高コントラストで
優れた表示特性を有し、かつ、高い信頼性も有する液晶
プロジェクター装置を提供できるという効果を奏する。

【００７６】本発明の請求項６に記載の液晶プロジェク
ター装置は、請求項５の構成において、赤色領域光源
用、緑色領域光源用、及び青色領域光源用に３枚のライ
トバルブが配置されている構成であるので、これによ
り、請求項５の構成による効果に加えて、スクリーンに
フルカラー画像を表示することができるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る液晶プロジェクタ
ー装置に備えられるライトバルブをなす反射型液晶素子
の配向方向と、該反射型液晶素子上に配される偏光素子
の入射光偏光方向と出射光検光方向との関係を示す説明
図である。

【図２】上記液晶プロジェクター装置の構成を示す模式
図である。

【図３】上記反射型液晶素子の断面図である。

【図４】上記反射型液晶素子に設けられたアクティブ素
子の構成を示す断面図である。

【図５】上記アクティブ素子の配列を示す平面図であ
る。

【図６】上記反射型液晶素子の液晶層への電圧印加の有
無による液晶分子の配向状態を説明するための模式図で
ある。

【図７】上記反射型液晶素子における両基板の配向方向
のなす角度の２等分線と、偏光素子の入射光偏光方向と
がなす角度と反射率の関係を示すグラフである。

【図８】上記反射型液晶素子と偏光素子とからなる反射
型液晶表示装置における電圧と反射率との関係を示すグ
ラフである。

【図９】上記反射型液晶素子と偏光素子とからなる反射
型液晶表示装置における波長に依存した電圧と反射率と
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１透明基板（基板）１２反射画素電極（反射電極、反射手段）１３透明基板（基板）１４透明電極１５配向膜（配向層）１８液晶層２３入射光偏光方向２４出射光検光方向２５反射側基板の配向方向２６入射側基板の配向方向３０偏光素子３２ＴＦＴ４３偏光ビームスプリッタ（偏光素子）４０Ｒ赤色領域用のライトバルブ（ライトバルブ）４０Ｇ緑色領域用のライトバルブ（ライトバルブ）４０Ｂ青色領域用のライトバルブ（ライトバルブ）Ｌ２等分線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−243919（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−78123（ＪＰ，Ａ) 特開平８−6025（ＪＰ，Ａ) 特開平６−281881（ＪＰ，Ａ) 特開平３−223715（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1337 G02F 1/137

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する２枚の基板間に液晶層が挟持さ
れ、該２枚の基板のうちの一方の基板に液晶層を通過し
た光を反射する反射手段が設けられた反射型液晶表示装
置において、上記液晶層が負の誘電率異方性を有する液晶からなると
共に、上記２枚の基板のうちの反射手段を備えていない方の基
板の光入射側に配置された、入射光偏光方向と出射光検
光方向とが直交した偏光素子と、上記２枚の基板の各対向面に設けられた、電圧無印加時
に液晶分子を基板表面に対して垂直配向させる一方、電
圧印加時に液晶分子をねじれ配向させる配向層とを備
え、上記両配向層における液晶分子をねじれ配向させる各配
向方向の成す角の２等分線と上記偏光素子の入射光偏光
方向とが４０°〜５０°の角度を成すことを特徴とする
反射型液晶表示装置。
【請求項２】上記２等分線と上記入射光偏光方向との成
す角度が４５°であることを特徴とする請求項１記載の
反射型液晶表示装置。
【請求項３】上記反射手段が、液晶層に電圧を印加する
ための電極の機能も有する反射電極として形成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装
置。
【請求項４】上記液晶層を形成する液晶にカイラルドー
パントが含有されていることを特徴とする請求項１記載
の反射型液晶表示装置。
【請求項５】偏光素子に偏光ビームスプリッタを用いて
なる請求項１記載の反射型液晶表示装置をライトバルブ
として備えていることを特徴とする液晶プロジェクター
装置。
【請求項６】赤色領域光源用、緑色領域光源用、及び青
色領域光源用に３枚のライトバルブが配置されているこ
とを特徴とする請求項５記載の液晶プロジェクター装
置。