JP3669385B2

JP3669385B2 - Light modulation display element and projection display device using the same

Info

Publication number: JP3669385B2
Application number: JP30099195A
Authority: JP
Inventors: 憲幸岡部; 一八男竹本; 敏夫宮沢; 徹也永田; 集井口
Original assignee: 株式会社日立ディスプレイズ; 日立デバイスエンジニアリング株式会社
Priority date: 1995-11-20
Filing date: 1995-11-20
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2015-11-20
Also published as: JPH09146075A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の画素から構成される画像表示領域を有し、前記画素単位で光を制御し、画像を表示する光変調表示素子、およびそれを用いた投射型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の光変調表示素子およびそれを用いた投射型表示装置としては、例えば光変調素子として反射型液晶表示素子を用いた投射型液晶表示装置が、例えば特開昭６３−２２８８７号、および特開平４−１９４９２１号公報に記載されている。この投射型表示装置は、基本的に少なくとも光源と、反射型液晶表示素子と、投射光学系とから構成される。なお、反射型液晶表示素子としては、一般にアクティブ・マトリクス方式の液晶表示素子を使用する。
【０００３】
図２は、アクティブ・マトリクス方式の反射型液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。
【０００４】
２１はガラス等からなる透明基板、２２は透明電極、２３は液晶層、２６は反射基板、２４は反射画素電極、２５は絶縁層、２７はトランジスタ等の電気的スイッチング素子である。
【０００５】
アクティブ・マトリクス方式の液晶表示素子では、図２に示すように、画素を構成する多数の反射画素電極２４により構成される画像表示領域によって画像を表示する。ここで、光源から発射された光は、投射光学系の一部を通過し、前記反射型液晶表示素子に照射され、各画素において反射画素電極２４により電気的に制御された反射率に応じて反射され、投射光学系を経た後にスクリーン上に投射され、画像を表示する。ところで、光源から発した光は、反射型液晶表示素子の画像表示領域ばかりでなく、その表示領域周辺部にも照射される。該周辺部には、電源供給線、制御信号線等の配線パターンの凹凸や、液晶層の境界線等の反射率の不均一の原因となるものが存在する。その結果、この画像表示領域外の表示領域周辺部において反射された光が、スクリーン上に投射され、画像品質を著しく低下させるという問題が生じていた。
【０００６】
このため、従来の技術においては、この投射光学系の一部に、画像表示領域外の表示領域周辺部に光が照射されない工夫がなされていた。例えば、特開平５−１５７９８４号公報においては、投射光学系の焦点位置に、表示領域周辺部への光の照射を防止する遮光枠を設置していた。また、特開平３-２９３６１４号および特開平４−５６４３号公報においては、光源位置に、表示領域周辺部への光の照射を防止する遮光枠を設置していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の技術では、投射光学系内の焦点や光源の位置に遮光枠を設置するので、スクリーン上に投射された画像において、前記遮光枠の部分と画像表示部（画像表示領域）との境界にぼけを生じ、画像表示領域の周囲（すなわち、表示領域周辺部）に不均一、あるいは不鮮明な領域が投影され、前記問題点を解決するに至らなかった。また、これらの従来技術において、実用上の効果を得るためには、光学系のアライメントの正確な調整が必要であり、原理的に液晶表示素子の表示領域周辺部に照射される光を完全に遮断することはできず、ぼけを防止することは困難である。
【０００８】
本発明の目的は、スクリーン上に拡大投射された画像表示領域の周囲が、均一でくっきりと鮮明な黒い領域で囲まれ、かつ、該黒い領域と画像表示領域との境界にぼけのない高品質な投射画像を得ることができる光変調表示素子およびそれを用いた投射型表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明においては特許請求の範囲に記載するような構成になっている。
すなわち、請求項１記載の光変調表示素子は、複数の画素から構成される画像表示領域を有し、前記画素単位で光を御御し、画像を表示する光変調表示素子において、前記画像表示領域の周囲に光が反射する周囲電極を設けて、画像が拡大投射されるスクリーン上において、前記画像表示領域で制御される光強度の最低値以下の光強度を示す最低光強度領域で、前記画像表示領域を囲んだことを特徴とする。
また、請求項２記載の光変調表示素子は、請求項１記載の光変調表示素子において、前記周囲電極が、反射電極であることを特徴とする。
また、請求項３記載の光変調表示素子は、請求項１記載の光変調表示素子において、前記周囲電極の下には電源供給線または制御信号線が設けられることを特徴とする。
また、請求項４記載の光変調表示素子は、請求項１記載の光変調表示素子において、前記光変調表示素子が、多数の前記画素を構成する多数の反射電極を形成した反射基板と、透明電極を形成した透明基板とを、前記反射電極と前記透明電極とが対向するように重ね合わせ、両基板間に液晶を封止してなる反射型液晶表示素子であることを特徴とする。
また、請求項５記載の光変調表示素子は、請求項３記載の光変調表示素子において、前記透明基板には透明電極が設けられ、前記周囲電極には前記透明電極と同電位の電圧が印加されることを特徴とする。
また、請求項６記載の投射型表示装置は、光源と、光変調表示素子と、スクリーンと、前記光変調表示素子上に形成された画像を前記スクリーン上に拡大投射する光学系とを有する投射型表示装置において、前記光変調表示素子として、請求項１記載の光変調表示素子を用いたことを特徴とする。
【００３３】
図１は、本発明の投射型表示装置に使用される光変調表示素子の基本構成例を示す図であり、光変調表示素子の一例としての反射型液晶表示素子の平面図である。
【００３４】
１０は反射型液晶表示素子（詳しい構造および説明については後述する）、１１は反射型液晶表示素子１０の画像表示領域、１２は画像表示領域１１の周囲に設けた本発明による最低光強度領域である。最低光強度領域１２というのは、画像が拡大投射されるスクリーン上において、画像表示領域１１で制御される光強度の最低値以下の均一な光強度を示す領域である。
【００３５】
すなわち、図１に示すように、反射型液晶表示素子１０の画像表示領域１１を、この画像表示領域１１において実現可能な光強度（すなわち、透過強度、散乱強度、あるいは反射強度）の最低値以下の均一な光強度の領域（最低光強度領域と称す）１２で囲んだことを特徴とする。つまり、光変調表示素子自身に、あるいは光変調表示素子に積層される透明基板上、もしくは光変調表示素子に積層される枠状基板上に、遮光のための周囲領域を設置するので、原理的に投射型表示装置のスクリーン上に表示された画像表示領域とその周囲領域との境界に、全くぼけのない画像を得ることができる。これにより、投射光学系のアライメント調整と調整機構を簡略化することができ、これに伴う投射型表示装置の生産性の向上と製造コストを低減できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
実施例１
図５は、本発明の実施例１の反射型液晶表示素子の概略断面構造図である。
【００３７】
５０１はシリコン基板、５０２はｐ型ウェル層、５１３はソース拡散層、５１２はドレイン拡散層、５０３は多結晶シリコン膜からなるゲート電極、５１５は絶縁層、５０４はソース電極、５１４はドレイン電極、５０５は絶縁層、５０６はアルミからなる反射画素電極、５１１はスルーホールコンタクト、５０８はポリマー分散型液晶、５０９は透明電極、５１０はガラスからなる透明基板、５３１は反射基板である。
【００３８】
本実施例では、反射基板５３１として、モノリシックＩＣ基板を用い、透明電極５０９を有する透明基板５１０との間にポリマー分散型液晶５０８を挟持した構成となっている。反射基板５３１は、シリコン基板５０１に液晶駆動用の能動素子としてＭＯＳトランジスタを用いたもので、該ＭＯＳトランジスタは、シリコン基板５０１に形成したｐ型ウエル５０２の表面領域にソース拡散層５１３、ドレイン拡散層５１２、ソース電極５０４、ドレイン電極５１４、ゲート電極５０３などから形成している。また、層間絶縁のために絶縁層５１５、５０５を設けている。反射基板５３１の反射率を高くするためには絶縁層５０５を酸化シリコン膜で形成し、化学的機械研磨（ケミカルメカニカルポリッシング）等により平坦化することが望ましい。また、この絶縁層５０５の平坦化は、後述する周辺電極の表面反射率を均一にするためにも有効である。さらに、ＭＯＳトランジスタにより制御された電気信号は、スルーホールコンタクト５１１を経て、画素電極５０６に与えられ、対向した透明電極５０９との間に電圧を印加し、ポリマー分散型液晶５０８を駆動する。
【００３９】
つぎに、ここで用いるポリマー分散型液晶の摸式図を図１０（ａ）、（ｂ）に示す。（ａ）は電界無印加（電界ＯＦＦ）時、（ｂ）は電界印加（電界ＯＮ）時のポリマー分散型液晶を示す。
【００４０】
１００１は電界ＯＦＦ時のポリマー分散型液晶膜、１００２は基板、１００３は液晶滴、１００４はポリマー媒体、１００５は液晶、１００６は電界ＯＮ時のポリマー分散型液晶膜である。
【００４１】
ポリマー分散型液晶は、構造的には、粒径が数μｍ程度の液晶滴１００３が高分子ポリマー媒体１００４中に分散した構造を有しており、電界無印加時には液晶滴中の液晶１００５は、（ａ）に示すように、周囲に存在するポリマー媒体１００４によるアンカリングにより、乱雑な配向を取るが、電界が印加されると、（ｂ）に示すように、液晶滴１００３中の液晶１００５は電界の強さに応じて配向する。また、その動作原理は液晶のもつ複屈折性を利用しており、液晶の配向の変化による屈折率変化を利用している。すなわち、液晶滴１００３の屈折率とポリマー媒体１００４の屈折率とが一致した際には、ポリマー分散型液晶膜は光学的に均一な膜とみなすことができ、入射した光は影響を受けることなく透過する。その結果、膜は透明状態となる。一方、液晶滴１００３とポリマー媒体１００４間に屈折率の差がある場合には、入射した光はポリマー媒体１００４と液晶滴１００３との境界で、その屈折率差、および入射角にしたがって散乱される。その結果、入射した光はポリマー分散型液晶膜中を直進することができず、多方向に散乱される。その結果、膜は白濁した状態となる。
【００４２】
本実施例で用いたポリマー分散型液晶は、電界印加時の液晶の屈折率がポリマー媒体と同様になるように設計されており、したがって、（ｂ）の電界印加時に光透過状態、すなわち、ＯＮ状態となり、（ａ）の電界無印加時に光散乱状態、すなわち、ＯＦＦ状態となる。
【００４３】
図６は、本実施例における投射光学系を示す図である。
【００４４】
６０１は光源、６０２は放物面鏡、６０３はコンデンサーレンズ、６０４は鏡、６０５は第１の絞り、６０６はレンズ、６０７はダイクロイックプリズム、６０８Ｒは赤色用反射型液晶表示素子、６０８Ｇは緑色用反射型液晶表示素子、６０８Ｂは青色用反射型液晶表示素子、６０９は第２の絞り、６１０は投射レンズ、６１１はスクリーンである。
【００４５】
図６に示すように、３枚の反射型液晶表示素子、すなわち、赤色用反射型液晶表示素子６０８Ｒ、緑色用反射型液晶表示素子６０８Ｇ、青色反射型液晶表示素子６０８Ｂを用い、投射型表示装置を構成する。本装置では、光源６０１からの光を放物面鏡６０２により平行光線とした後、コンデンサーレンズ６０３、反射鏡６０４、第１の絞り６０５、レンズ６０６を経て、ダイクロイックプリズム６０７に入射される。ダイクロイックプリズム６０７で、前記光は赤、青、緑に分解される。ダイクロイックプリズム６０７の３つの側面には、そこから出射される光に応じて赤色用反射型液晶表示素子６０８Ｒ、緑色用反射型液晶表示素子６０８Ｇ、青色反射型液晶表示素子６０８Ｂが配置され、各色の光を画像信号に応じて変調する。なお、ここで各反射型液晶表示素子６０８Ｒ、６０８Ｇ、６０８Ｂとダイクロイックプリズム６０７とは、両者の屈折率とほぼ等しい屈折率を有する光学糊により密着しており、両者の界面での反射光の発生、光量損失、投射画像のコントラストの低下を防止している。そして、前記変調された各色の反射光は、再びダイクロイックプリズム６０７で合成され、レンズ６０６、第２の絞り６０９、投射レンズ６１０を経て、スクリーン６１１に投射される。このとき、３つの反射型液晶表示素子６０８Ｒ、６０８Ｇ、６０８Ｂは、各画素毎に画像信号に応じて、散乱、反射の状態をとるが、このうち正反射された光は、レンズ６０６により第２の絞り６０９の位置に集光され、この絞り６０９、投射レンズ６１０を経て、スクリーン６１１に至る。一方、画像表示領域内において散乱状態にある箇所では反射光が散乱されるが、これら散乱された光は第２の絞り６０９の位置で集光されず、その結果スクリーンに至らない。このため、３つの反射型液晶表示素子６０８Ｒ、６０８Ｇ、６０８Ｂの表示領域内の散乱、反射の状態に応じて、スクリーン６１１上に各色毎に明暗の状態を作り出すことができ、カラー画像を構成できる。
【００４６】
図７は、本実施例の反射型液晶表示素子の全体分解斜視図である。
【００４７】
７０１は反射基板（図５の反射基板５３１に対応する）、７０５はガラスからなる透明電極付透明基板（図５の透明基板５１０に対応する）、７０６は反射型液晶表示素子（図６の反射型液晶表示素子６０８Ｒ、６０８Ｇ、６０８Ｂに対応する）、７０２は画像表示領域、７０３はガラスからなる第２の透明基板、７０４は画像表示領域の周囲、すなわち、表示領域周辺部に対応して、反射型液晶表示素子７０６を構成する透明基板７０５とは別個の１枚板の第２の透明基板７０３の下面（反射型液晶表示素子７０６側の面）上に枠状に設けた着色層である。
【００４８】
すなわち、反射型液晶表示素子７０６の透明基板７０５とは別体の透明基板７０３に、反射型液晶表示素子７０６の画像表示領域７０２の周囲の領域（周辺部）に、照射光の吸収がなされる、例えば有機顔料、あるいはカーボン、酸化クロム等からなる着色層７０４を設ける。この着色層７０４が黒色であれば赤色、緑色、青色の各反射型液晶表示素子どれにも共通に用いることができる。ただし、照射光の色に対応した着色を行う、すなわち、赤色用反射型液晶表示素子には赤色、緑色用反射型液晶表示素子には緑色、青色用反射型液晶表示素子には青色の着色層７０４を設けてもよく、これは黒色と比較して光吸収による温度上昇を低減するためには有効である。また、別個の透明基板７０３上に遮光のための着色層７０４を形成しているために、反射型液晶表示素子７０６を構成する透明基板７０５上に遮光のための周囲領域を形成する場合と比較して、反射型液晶表示素子７０６の透明基板７０５を汚染することがなく、反射型液晶表示素子７０６の組立工程において着色層７０４等に傷がつくことなく、また、着色層７０４と画像表示領域７０２との位置合わせも簡略化できることなどから、歩留りの向上が期待できる。さらには、着色層７０４を反射型液晶表示素子７０６に接する側の透明基板７０３の面に配置形成することにより、ダイクロイックプリズム（図６の６０７）に密着させる面は着色層７０４を設けないので、平坦であるため、気泡等の問題なく密着させることができ、反射型液晶表示素子７０６（図６では６０８Ｒ、６０８Ｇ、６０８Ｂ）の搭載が容易になる。
【００４９】
この着色層７０４が形成された透明基板７０３と液晶表示素子７０６の透明基板７０５とは、両者の屈折率とほぼ同値である屈折率を有する光学糊により密着接着されており、両者の界面での反射光の発生、光量損失、投射画像のコントラストの低下を防止している。
【００５０】
この画像表示領域７０２の周囲の領域に、有機顔料により光吸収がなされる着色層７０４は、反射型液晶表示素子７０６の透明電極付透明基板７０５上に形成してもよいが、この場合には、反射型液晶表示素子７０６の透明電極付透明基板７０５とは別個の透明基板７０３上に着色層７０４を設けて反射型液晶表示素子７０６に積層させて用いる場合に生じる前記利点が失われることはいうまでもない。
【００５１】
実施例２
図８は、本発明の実施例２の反射型液晶表示素子の全体分解斜視図である。
【００５２】
８０１は反射型液晶表示素子の反射基板（図５の反射基板５３１に対応する）、８０２は画像表示領域、８０３は均一な反射率の周囲電極、８０４はガラスからなる反射型液晶表示素子の透明基板（図５の透明基板５１０に対応する）、８０５は画像表示領域の周囲、すなわち、表示領域周辺部に対応して、反射型液晶表示素子を構成する透明基板８０４の下面（液晶および反射基板８０１側の面）上に枠状に設けた磨りガラス（曇りガラス）と同様なフロスト処理領域、８０６は反射型液晶表示素子（図６の反射型液晶表示素子６０８Ｒ、６０８Ｇ、６０８Ｂに対応する）である。
【００５３】
すなわち、反射基板８０１に対向して配置される透明電極付透明基板８０４上の、画像表示領域８０２の周囲に対応する領域には、照射光を散乱させる、例えば磨りガラスと同様なフロスト処理領域８０５を設ける。なお、フロスト処理領域８０５は、ポリマー分散型液晶および反射基板８０１に対向する透明基板８０４の面側に設けてある。この理由は、前記実施例１と同様で、前記ダイクロイックプリズム（図６の６０７）に密着させる側の透明基板８０４の面にはフロスト処理領域８０５を設けないで、該面を平坦にし、気泡等の問題なく、反射型液晶表示素子８０６と該ダイクロイックプリズムとを密着させるためであり、かつ、両者の屈折率とほぼ等しい屈折率を有する光学糊により密着接着させ、両者の界面での反射光の発生、光量損失、投射画像のコントラストの低下を防止している。本実施例の場合、フロスト処理領域８０５を設けた面がダイクロイックプリズムに対向した面であると、前記光学糊によりフロスト処理領域８０５での光散乱効果が失われてしまう。また、フロスト処理領域８０５における光散乱効果は前方散乱の効果も大きいため、均一な散乱状態を得るためには、反射基板８０１上にもフロスト処理領域８０５と対応する位置に均一な反射率の周囲電極８０３を設けておくことが望ましい。本実施例による方法では、フロスト処理領域８０５上にポリマー分散型液晶の周囲の境界があってもスクリーン上においては輝度差の少なく、同様に暗い領域で現れるため、後述する実施例５よりもポリマー分散型液晶の領域を小さくでき、ひいては反射型液晶表示素子の大きさを小さくすることができる。
【００５４】
実施例３
前記実施例２において、図８に示した反射基板８０１の周囲電極８０３の液晶側の面に、照射光を吸収し、反射率が低下するように着色を施してもよい。周囲電極８０３を酸化クロム膜で形成することにより、反射基板８０１に黒い光吸収電極として機能させることができる。また、周囲電極８０３を酸化アルミ膜で形成することにより、白濁した散乱電極として機能させることができる。
【００５５】
実施例４
図９は、本発明の実施例４の反射型液晶表示素子の全体分解斜視図である。
【００５６】
９０１は反射型液晶表示素子の反射基板、９０５はガラスからなる反射型液晶表示素子の透明基板、９０６は反射型液晶表示素子、９０２は画像表示領域、９０３は画像表示領域９０２の周囲領域、９０７は枠形状をした遮光枠基板、９０８は遮光枠９０７の開口部、９０９は遮光枠９０７の上に重ね合わせて配置される透明基板である。
【００５７】
すなわち、反射型液晶表示素子９０６とは別個の基板に、画像表示領域９０２の周囲に光が照射されないように、遮光枠９０７を形成し、液晶表示素子９０６と遮光枠が形成された遮光枠基板９０７とを積層し、さらにその上から、透明基板９０９を積層する。この遮光枠基板９０７は、例えば高熱伝導性を持たせた液晶高分子ポリマー製の基板、あるいは黒色アルマイト処理を施したアルミニウム等の金属製基板等の、高い熱伝導性を有した素材で形成する。該遮光枠基板９０７の画像表示領域９０２に相当する部分には何もなく、開口部９０８があり、画像表示領域９０２の周囲領域９０３を覆うように、枠形状をしている。この遮光枠基板９０７は、液晶表示素子９０６の透明基板９０５と、遮光枠基板９０７の上から積層される透明基板９０９の双方の屈折率とほぼ等しい屈折率を有する光学糊により貼り合わされる。これは前記各実施例と同様に、界面での反射光の発生、光量損失、投射画像のコントラストの低下を防止するためである。
【００５８】
このように、高い熱伝導性を有する遮光枠基板９０７と、液晶表示素子９０６とを積層させることにより、投射型液晶表示装置の光変調表示素子としてこれらの液晶表示素子を用いた場合にしばしば問題となる照射光による熱を、液晶表示素子の画像表示部の外部に逃がす効率が高まり、ひいては耐熱性の良好な液晶表示素子を構成することができる。
【００５９】
また、遮光枠基板９０７の上に透明基板９０９を積層することにより、遮光枠基板９０７による凸凹が前記実施例１で述べたダイクロイックプリズム（図６の６０７）側の表面に現れず、該ダイクロイックプリズムと液晶表示素子９０６とを気泡混入等の問題もなく貼り合わせることが可能になる。
【００６０】
また、前記実施例１と同様に、液晶表示素子９０６とは別個の遮光枠基板９０７を積層することにより遮光層を形成しているために、液晶表示素子９０６の透明基板９０５を汚染することがなく、液晶表示素子９０６の組立工程中に遮光層もしくは液晶表示素子９０６の透明基板９０５を傷つけることなく、さらに、位置合わせも簡略化できることなどから、歩留りの向上が期待できる。
【００６１】
実施例５
図４は、本発明の実施例５の反射型液晶表示素子の反射基板の平面図である。図３は、従来の反射型液晶表示素子の反射基板の平面図である。
【００６２】
図４において、４０は反射型液晶表示素子の反射基板、４３は反射画素電極、４１は画像表示領域、４２は周囲電極である。図３において、３０は従来の反射型液晶表示素子の反射基板、３３は反射画素電極、３１は画像表示領域、３２は画像表示領域３１の周囲領域である。
【００６３】
偏光素子を不要とする散乱、透過モードで駆動されるポリマー分散型液晶を用いる場合には、このポリマー分散型液晶を、画像表示領域４１の周囲領域にも配置し、前記実施例２における散乱媒体であるフロスト処理領域８０５の代わりに（あるいはフロスト処理領域８０５を設けるとともに）散乱媒体として用いてもよい。
【００６４】
すなわち、本実施例では、反射画素電極４３で構成される画像表示領域４１の周囲に、均一な反射率の周囲電極４２で囲んだ構成とする。周囲電極４２の下には図示はしないが、電源供給線、制御信号線の配線があり、その配線による凸凹が周囲電極４２上に現れると周囲電極４２の反射率が不均一になることがあるため、周囲電極４２の下の図示しない層間絶縁膜も化学的機械研磨（ケミカルメカニカルポリッシング）法等により平坦化していることが望ましい。また、前述のように、ポリマー分散型液晶は画像表示領域４１のみならず、周囲電極４２上の領域まで覆うように配置している。そのため、画像表示領域４１においては各画素毎の画像信号に応じて、散乱、反射の状態を取り、正反射された光は投射光学系を経てスクリーン上に投射される。一方、画像表示領域４１内で散乱状態にある箇所、および画像表示領域４１の周囲領域は反射光が散乱されるが、これら散乱された光は図６の前記第２の絞り（６０９）の位置で集光されず、その結果、スクリーンには至らない。したがって、画像表示領域４１の周囲には、均一に暗い状態の部分を形成し、高品質な画像を得ることができる。また、本実施例は、前記実施例２と併用することにより、より一層の効果が期待できる。なお、周囲電極４２は、対向する反射型液晶表示素子の透明基板（図５の５１０）上の透明電極（図５の５０９）と同電位にするか、または電気的にフローティングの状態とする。
【００６５】
実施例６
前記実施例では、画像表示領域の周囲に不均一、または不鮮明な領域が投影されるのを防止する手段を、反射型液晶表示素子側に設けたが、該液晶表示素子の密着するたダイクロイックプリズム（図６の６０７）の対応する領域に、フロスト処理、着色等を行うことによっても同様の効果を得ることができる。
【００６６】
以上本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。例えば、前記実施例を適宜組み合わせて実施してもよい。また、前記実施例では、光変調表示素子として反射型液晶表示素子を用いたが、これに限定されず、その他の光変調表示素子、例えばデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等にも適用可能である。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像表示領域の周囲を、画像表示領域で制御される光強度の最低値以下の均一な光強度を示す均一な最低光強度領域で囲んだことにより、スクリーン上へ拡大投射した場合、画像表示領域の周囲が均一でくっきりと鮮明な黒い領域で囲まれた状態となり、高品質な投射画像を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光変調表示素子の基本構成例を示す反射型液晶表示素子の平面図である。
【図２】アクティブ・マトリクス方式の反射型液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。
【図３】従来の反射型液晶表示素子の反射基板の平面図である。
【図４】本発明の実施例５の反射型液晶表示素子の反射基板の平面図である。
【図５】本発明の実施例１の反射型液晶表示素子の概略断面構造図である。
【図６】本発明の実施例１の投射光学系を示す図である。
【図７】本発明の実施例１の反射型液晶表示素子の全体分解斜視図である。
【図８】本発明の実施例２の反射型液晶表示素子の全体分解斜視図である。
【図９】本発明の実施例４の反射型液晶表示素子の全体分解斜視図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）はポリマー分散型液晶の摸式図である。
【符号の説明】
１０…反射型液晶表示素子、１１…画像表示領域、１２…最低光強度領域、２１…透明基板、２２…透明電極、２３…液晶層、２４…反射画素電極、２５…絶縁層、２６…反射基板、２７…電気的スイッチング素子、３０…従来の液晶表示素子の反射基板、３１…画像表示領域、３２…画像表示領域の周囲領域、３３…反射画素電極、４０…液晶表示素子の反射基板、４１…画像表示領域、４２…周囲電極、４３…反射画素電極、５０１…シリコン基板、５０２…ｐ型ウェル層、５０３…ゲート電極、５０４…ソース電極、５０５…絶縁層、５０６…反射画素電極、５０８…ポリマー分散型液晶、５０９…透明電極、５１０…透明基板、５１１…スルーホールコンタクト、５１２…ドレイン拡散層、５１３…ソース拡散層、５１４…ドレイン電極、５１５…絶縁層、５３１…反射基板、６０１…光源、６０２…放物面鏡、６０３…コンデンサーレンズ、６０４…鏡、６０５…第１の絞り、６０６…レンズ、６０７…ダイクロイックプリズム、６０８Ｒ…赤色用反射型液晶表示素子、６０８Ｇ…緑色用反射型液晶表示素子、６０８Ｂ…青色用反射型液晶表示素子、６０９…第２の絞り、６１０…投射レンズ、６１１…スクリーン、７０１…反射基板、７０５…透明基板、７０６…反射型液晶表示素子、７０２…画像表示領域、７０３…第２の透明基板、７０４…着色層、８０１…反射基板、８０２…画像表示領域、８０３…周囲電極、８０４…透明基板、８０５…フロスト処理領域、８０６…反射型液晶表示素子、９０１…反射基板、９０５…透明基板、９０６…反射型液晶表示素子、９０２…画像表示領域、９０３…画像表示領域の周囲領域、９０７…遮光枠基板、９０８…遮光枠の開口部、９０９…透明基板、１００１…電界ＯＦＦ時のポリマー分散型液晶膜、１００２…基板、１００３…液晶滴、１００４…ポリマー媒体、１００５…液晶、１００６…電界ＯＮ時のポリマー分散型液晶膜。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light modulation display element that has an image display area composed of a large number of pixels, controls light in units of pixels, and displays an image, and a projection display device using the light modulation display element.
[0002]
[Prior art]
As this type of light modulation display element and projection type display device using the same, for example, a projection type liquid crystal display device using a reflection type liquid crystal display element as the light modulation element is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 63-22887. This is described in Kaihei 4-194921. The projection display device basically includes at least a light source, a reflective liquid crystal display element, and a projection optical system. Note that an active matrix liquid crystal display element is generally used as the reflective liquid crystal display element.
[0003]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of an active matrix type reflective liquid crystal display element.
[0004]
21 is a transparent substrate made of glass, 22 is a transparent electrode, 23 is a liquid crystal layer, 26 is a reflective substrate, 24 is a reflective pixel electrode, 25 is an insulating layer, and 27 is an electrical switching element such as a transistor.
[0005]
In the active matrix type liquid crystal display element, as shown in FIG. 2, an image is displayed by an image display area constituted by a large number of reflective pixel electrodes 24 constituting a pixel. Here, the light emitted from the light source passes through a part of the projection optical system, is applied to the reflective liquid crystal display element, and corresponds to the reflectance electrically controlled by the reflective pixel electrode 24 in each pixel. The light is reflected and projected on the screen after passing through the projection optical system to display an image. Incidentally, the light emitted from the light source is irradiated not only on the image display area of the reflective liquid crystal display element but also on the periphery of the display area. In the peripheral portion, there are things that cause unevenness in reflectance such as irregularities of wiring patterns such as power supply lines and control signal lines, and boundary lines of liquid crystal layers. As a result, there has been a problem in that the light reflected in the periphery of the display area outside the image display area is projected on the screen, and the image quality is significantly reduced.
[0006]
For this reason, in the prior art, a device has been devised in which a part of the projection optical system is not irradiated with light on the periphery of the display area outside the image display area. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-157984, a light-shielding frame for preventing light irradiation to the periphery of the display area is installed at the focal position of the projection optical system. In JP-A-3-293614 and JP-A-4-5643, a light-shielding frame for preventing light from being irradiated on the periphery of the display area is provided at the light source position.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the prior art, since the light shielding frame is installed at the position of the focal point and the light source in the projection optical system, in the image projected on the screen, the portion of the light shielding frame and the image display unit (image display area) The boundary of the image is blurred, and a non-uniform or unclear area is projected around the image display area (that is, the periphery of the display area), so that the above-described problem cannot be solved. In addition, in order to obtain practical effects in these conventional techniques, it is necessary to accurately adjust the alignment of the optical system. In principle, the light irradiated to the periphery of the display area of the liquid crystal display element is completely emitted. It cannot be blocked and it is difficult to prevent blur.
[0008]
The object of the present invention is to provide a high quality image in which the periphery of the image display area enlarged and projected on the screen is surrounded by a uniform, clear and clear black area, and the boundary between the black area and the image display area is not blurred. It is an object of the present invention to provide a light modulation display element capable of obtaining a simple projection image and a projection display device using the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is configured as described in the claims.
That is, the light modulation display element according to claim 1 has an image display region composed of a plurality of pixels, and controls the light in units of the pixels to display an image. Around the area Light reflects Provide surrounding electrodes, On the screen on which the image is magnified, The image display area is surrounded by a minimum light intensity area showing a light intensity equal to or lower than a minimum value of light intensity controlled in the image display area.
The light modulation display element according to claim 2 is the light modulation display element according to claim 1, wherein the surrounding electrode is a reflection electrode.
The light modulation display element according to claim 3 is the light modulation display element according to claim 1, wherein a power supply line or a control signal line is provided under the peripheral electrode.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the light modulation display element according to the first aspect, wherein the light modulation display element includes a reflective substrate on which a large number of reflective electrodes constituting the large number of pixels are formed, and a transparent substrate. It is a reflective liquid crystal display element in which a transparent substrate on which an electrode is formed is overlapped so that the reflective electrode and the transparent electrode face each other, and a liquid crystal is sealed between the substrates.
The light modulation display element according to claim 5 is the light modulation display element according to claim 3, wherein the transparent substrate is provided with a transparent electrode, and a voltage having the same potential as the transparent electrode is applied to the peripheral electrode. It is characterized by being.
The projection display device according to claim 6 includes a light source, a light modulation display element, a screen, and an optical system for enlarging and projecting an image formed on the light modulation display element on the screen. In the type display device, the light modulation display element according to claim 1 is used as the light modulation display element.
[0033]
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration example of a light modulation display element used in a projection display device of the present invention, and is a plan view of a reflective liquid crystal display element as an example of a light modulation display element.
[0034]
10 is a reflective liquid crystal display element (detailed structure and description will be described later), 11 is an image display area of the reflective liquid crystal display element 10, and 12 is a minimum light intensity area according to the present invention provided around the image display area 11. is there. The minimum light intensity area 12 is an area showing a uniform light intensity equal to or less than the minimum value of the light intensity controlled in the image display area 11 on a screen on which an image is enlarged and projected.
[0035]
That is, as shown in FIG. 1, the image display area 11 of the reflective liquid crystal display element 10 is not more than the minimum value of light intensity (that is, transmission intensity, scattering intensity, or reflection intensity) that can be realized in the image display area 11. It is characterized by being surrounded by a uniform light intensity region (referred to as a minimum light intensity region) 12. In other words, the surrounding area for light shielding is installed on the light modulation display element itself, on the transparent substrate laminated on the light modulation display element, or on the frame substrate laminated on the light modulation display element. In addition, an image having no blur at the boundary between the image display area displayed on the screen of the projection display device and the surrounding area can be obtained. Thereby, the alignment adjustment and adjustment mechanism of the projection optical system can be simplified, and the productivity of the projection display apparatus and the manufacturing cost associated therewith can be reduced.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Example 1
FIG. 5 is a schematic cross-sectional structure diagram of the reflective liquid crystal display element of Example 1 of the present invention.
[0037]
501 is a silicon substrate, 502 is a p-type well layer, 513 is a source diffusion layer, 512 is a drain diffusion layer, 503 is a gate electrode made of a polycrystalline silicon film, 515 is an insulating layer, 504 is a source electrode, 514 is a drain electrode, 505 is an insulating layer, 506 is a reflective pixel electrode made of aluminum, 511 is a through-hole contact, 508 is a polymer dispersed liquid crystal, 509 is a transparent electrode, 510 is a transparent substrate made of glass, and 531 is a reflective substrate.
[0038]
In this embodiment, a monolithic IC substrate is used as the reflective substrate 531, and a polymer-dispersed liquid crystal 508 is sandwiched between the transparent substrate 510 having the transparent electrode 509. The reflective substrate 531 uses a MOS transistor as an active element for driving a liquid crystal on the silicon substrate 501, and the MOS transistor has a source diffusion layer 513, a drain diffusion layer on the surface region of the p-type well 502 formed on the silicon substrate 501. A layer 512, a source electrode 504, a drain electrode 514, a gate electrode 503, and the like are formed. In addition, insulating layers 515 and 505 are provided for interlayer insulation. In order to increase the reflectance of the reflective substrate 531, the insulating layer 505 is preferably formed of a silicon oxide film and planarized by chemical mechanical polishing or the like. Further, the planarization of the insulating layer 505 is also effective for making the surface reflectance of the peripheral electrode described later uniform. Further, the electric signal controlled by the MOS transistor is given to the pixel electrode 506 through the through-hole contact 511, and a voltage is applied between the opposing transparent electrode 509 to drive the polymer dispersed liquid crystal 508.
[0039]
Next, schematic diagrams of the polymer-dispersed liquid crystal used here are shown in FIGS. (A) shows a polymer dispersed liquid crystal when no electric field is applied (electric field OFF), and (b) shows a polymer dispersed liquid crystal when an electric field is applied (electric field ON).
[0040]
1001 is a polymer dispersion type liquid crystal film when the electric field is OFF, 1002 is a substrate, 1003 is a liquid crystal droplet, 1004 is a polymer medium, 1005 is a liquid crystal, and 1006 is a polymer dispersion type liquid crystal film when the electric field is ON.
[0041]
The polymer-dispersed liquid crystal has a structure in which liquid crystal droplets 1003 having a particle size of about several μm are dispersed in the polymer polymer medium 1004. When no electric field is applied, the liquid crystal 1005 in the liquid crystal droplets is As shown in (a), disordered orientation is obtained by anchoring by the surrounding polymer medium 1004. However, when an electric field is applied, the liquid crystal 1005 in the liquid crystal droplet 1003 becomes as shown in (b). Oriented according to the strength of the electric field. The operation principle uses the birefringence of the liquid crystal, and uses the change in the refractive index due to the change in the orientation of the liquid crystal. That is, when the refractive index of the liquid crystal droplet 1003 matches the refractive index of the polymer medium 1004, the polymer dispersed liquid crystal film can be regarded as an optically uniform film, and incident light is not affected. To Penetrate. As a result, the film becomes transparent. On the other hand, when there is a difference in refractive index between the liquid crystal droplet 1003 and the polymer medium 1004, the incident light is scattered at the boundary between the polymer medium 1004 and the liquid crystal droplet 1003 according to the refractive index difference and the incident angle. . As a result, the incident light cannot travel straight through the polymer-dispersed liquid crystal film and is scattered in multiple directions. As a result, the film becomes clouded.
[0042]
The polymer-dispersed liquid crystal used in this example is designed so that the refractive index of the liquid crystal when an electric field is applied is the same as that of the polymer medium. Therefore, when the electric field is applied as shown in FIG. When the electric field is not applied in (a), the light scattering state, that is, the OFF state is obtained.
[0043]
FIG. 6 is a diagram showing a projection optical system in the present embodiment.
[0044]
601 is a light source, 602 is a parabolic mirror, 603 is a condenser lens, 604 is a mirror, 605 is a first aperture, 606 is a lens, 607 is a dichroic prism, 608R is a red reflective liquid crystal display element, and 608G is for green A reflective liquid crystal display element, 608B is a blue reflective liquid crystal display element, 609 is a second aperture, 610 is a projection lens, and 611 is a screen.
[0045]
As shown in FIG. 6, three reflective liquid crystal display elements, that is, a red reflective liquid crystal display element 608R, a green reflective liquid crystal display element 608G, and a blue reflective liquid crystal display element 608B, are used. Configure. In this apparatus, the light from the light source 601 is converted into parallel rays by the parabolic mirror 602, and then enters the dichroic prism 607 through the condenser lens 603, the reflecting mirror 604, the first aperture 605, and the lens 606. The light is decomposed into red, blue and green by the dichroic prism 607. On the three side surfaces of the dichroic prism 607, a red reflective liquid crystal display element 608R, a green reflective liquid crystal display element 608G, and a blue reflective liquid crystal display element 608B are arranged according to the light emitted from the dichroic prism 607. The light is modulated according to the image signal. Here, each of the reflection type liquid crystal display elements 608R, 608G, and 608B and the dichroic prism 607 are in close contact with each other by optical glue having a refractive index substantially equal to the refractive index of both, and generation of reflected light at the interface between the two is generated. It prevents the loss of light quantity and the reduction of the contrast of the projected image. The modulated reflected light of each color is synthesized again by the dichroic prism 607 and projected onto the screen 611 through the lens 606, the second aperture 609, and the projection lens 610. At this time, the three reflective liquid crystal display elements 608R, 608G, and 608B are in a scattered state or a reflected state in accordance with the image signal for each pixel, but the regularly reflected light is secondly reflected by the lens 606. Is condensed at the position of the stop 609, and reaches the screen 611 through the stop 609 and the projection lens 610. On the other hand, although the reflected light is scattered at the scattered state in the image display region, the scattered light is not collected at the position of the second diaphragm 609 and as a result does not reach the screen. For this reason, according to the state of scattering and reflection in the display areas of the three reflective liquid crystal display elements 608R, 608G, and 608B, a light / dark state can be created for each color on the screen 611, and a color image can be formed. .
[0046]
FIG. 7 is an overall exploded perspective view of the reflective liquid crystal display element of this embodiment.
[0047]
Reference numeral 701 denotes a reflective substrate (corresponding to the reflective substrate 531 in FIG. 5), 705 denotes a transparent substrate with a transparent electrode made of glass (corresponding to the transparent substrate 510 in FIG. 5), and 706 denotes a reflective liquid crystal display element (reflective in FIG. 6). 702 corresponds to the image display region, 703 corresponds to the second transparent substrate made of glass, 704 corresponds to the periphery of the image display region, that is, the periphery of the display region, and 702 corresponds to the liquid crystal display element 608R, 608G, 608B) This is a colored layer provided in a frame shape on the lower surface (surface on the reflective liquid crystal display element 706 side) of the second transparent substrate 703, which is a single plate separate from the transparent substrate 705 constituting the reflective liquid crystal display element 706. .
[0048]
That is, the irradiation light is absorbed by the transparent substrate 703 that is separate from the transparent substrate 705 of the reflective liquid crystal display element 706, and the region (peripheral part) around the image display region 702 of the reflective liquid crystal display element 706. For example, a colored layer 704 made of an organic pigment, carbon, chromium oxide, or the like is provided. If the colored layer 704 is black, it can be used in common for each of the red, green, and blue reflective liquid crystal display elements. However, coloring corresponding to the color of irradiation light is performed, that is, red for a reflective liquid crystal display element for red, green for a reflective liquid crystal display element for green, and a blue colored layer for a reflective liquid crystal display element for blue. 704 may be provided, which is effective for reducing a temperature rise due to light absorption as compared with black. In addition, since the colored layer 704 for light shielding is formed on the separate transparent substrate 703, it is compared with the case where the surrounding area for light shielding is formed on the transparent substrate 705 constituting the reflective liquid crystal display element 706. Thus, the transparent substrate 705 of the reflective liquid crystal display element 706 is not contaminated, the colored layer 704 and the like are not damaged in the assembly process of the reflective liquid crystal display element 706, and the colored layer 704 and the image display area are not damaged. Since the alignment with 702 can be simplified, an improvement in yield can be expected. Furthermore, since the colored layer 704 is arranged on the surface of the transparent substrate 703 on the side in contact with the reflective liquid crystal display element 706, the surface to be in close contact with the dichroic prism (607 in FIG. 6) is not provided with the colored layer 704. Since it is flat, it can be adhered without problems such as bubbles, and mounting of the reflective liquid crystal display element 706 (608R, 608G, and 608B in FIG. 6) becomes easy.
[0049]
The transparent substrate 703 on which the colored layer 704 is formed and the transparent substrate 705 of the liquid crystal display element 706 are adhered and bonded with an optical paste having a refractive index that is substantially the same as the refractive index of both, and at the interface between the two. Generation of reflected light, loss of light quantity, and reduction in contrast of the projected image are prevented.
[0050]
A colored layer 704 that absorbs light with an organic pigment may be formed on the transparent substrate 705 with a transparent electrode of the reflective liquid crystal display element 706 in a region around the image display region 702. The above-mentioned advantage that occurs when a colored layer 704 is provided on a transparent substrate 703 that is separate from the transparent substrate 705 with a transparent electrode of the reflective liquid crystal display element 706 and laminated on the reflective liquid crystal display element 706 is lost. Needless to say.
[0051]
Example 2
FIG. 8 is an overall exploded perspective view of the reflective liquid crystal display element according to the second embodiment of the present invention.
[0052]
Reference numeral 801 denotes a reflective substrate of the reflective liquid crystal display element (corresponding to the reflective substrate 531 in FIG. 5), 802 denotes an image display region, 803 denotes a peripheral electrode having a uniform reflectance, and 804 denotes a transparent liquid crystal display element made of glass. A substrate (corresponding to the transparent substrate 510 in FIG. 5), 805 is the lower surface of the transparent substrate 804 constituting the reflective liquid crystal display element (the liquid crystal and the reflective substrate) corresponding to the periphery of the image display region, that is, the peripheral portion of the display region. Frost treatment region similar to frosted glass (frosted glass) provided in a frame shape on the surface 801 side), 806 is a reflective liquid crystal display element (corresponding to the reflective liquid crystal display elements 608R, 608G, and 608B in FIG. 6) It is.
[0053]
In other words, in a region corresponding to the periphery of the image display region 802 on the transparent substrate with a transparent electrode 804 disposed to face the reflective substrate 801, a frosted region 805 similar to frosted glass, for example, is scattered. Is provided. The frosted region 805 is provided on the surface side of the transparent substrate 804 facing the polymer dispersed liquid crystal and the reflective substrate 801. The reason for this is the same as in the first embodiment. The surface of the transparent substrate 804 on the side to be brought into close contact with the dichroic prism (607 in FIG. 6) is not provided with the frost treatment region 805, and the surface is flattened to make bubbles or the like. In order to bring the reflective liquid crystal display element 806 and the dichroic prism into intimate contact with each other without any problem, the optical adhesive having a refractive index substantially equal to the refractive index of both is adhered and adhered, and the reflected light at the interface between the two is reflected. Generation, loss of light quantity, and reduction in contrast of the projected image are prevented. In the case of the present embodiment, if the surface on which the frost processing region 805 is provided is a surface facing the dichroic prism, the light scattering effect in the frost processing region 805 is lost due to the optical glue. In addition, since the light scattering effect in the frost processing region 805 is also large in the forward scattering effect, in order to obtain a uniform scattering state, the reflective substrate 801 also has a uniform reflectance around the position corresponding to the frost processing region 805. It is desirable to provide the electrode 803. In the method according to the present embodiment, even if there is a boundary around the polymer dispersed liquid crystal on the frosted region 805, there is little difference in luminance on the screen, and it appears in a dark region as well. The area of the dispersive liquid crystal can be reduced, and consequently the size of the reflective liquid crystal display element can be reduced.
[0054]
Example 3
In Example 2, the surface on the liquid crystal side of the peripheral electrode 803 of the reflective substrate 801 shown in FIG. 8 may be colored so as to absorb the irradiated light and reduce the reflectance. By forming the peripheral electrode 803 with a chromium oxide film, the reflective substrate 801 can function as a black light-absorbing electrode. Further, by forming the peripheral electrode 803 with an aluminum oxide film, it can function as a cloudy scattering electrode.
[0055]
Example 4
FIG. 9 is an overall exploded perspective view of the reflective liquid crystal display element of Example 4 of the present invention.
[0056]
Reference numeral 901 denotes a reflective substrate of a reflective liquid crystal display element, 905 denotes a transparent substrate of a reflective liquid crystal display element made of glass, 906 denotes a reflective liquid crystal display element, 902 denotes an image display area, 903 denotes a peripheral area of the image display area 902, 907 Is a light-shielding frame substrate having a frame shape, 908 is an opening of the light-shielding frame 907, and 909 is a transparent substrate disposed on the light-shielding frame 907 so as to overlap.
[0057]
In other words, a light shielding frame 907 is formed on a substrate separate from the reflective liquid crystal display element 906 so that light is not irradiated around the image display region 902, and the light shielding frame substrate on which the liquid crystal display element 906 and the light shielding frame are formed. 907, and a transparent substrate 909 is laminated thereon. The light shielding frame substrate 907 is formed of a material having high thermal conductivity such as a substrate made of liquid crystal polymer polymer having high thermal conductivity, or a metal substrate such as aluminum subjected to black alumite treatment. . There is nothing in the portion corresponding to the image display area 902 of the light shielding frame substrate 907, and there is an opening 908, which has a frame shape so as to cover the peripheral area 903 of the image display area 902. The light shielding frame substrate 907 is bonded by optical glue having a refractive index substantially equal to the refractive index of both the transparent substrate 905 of the liquid crystal display element 906 and the transparent substrate 909 laminated from above the light shielding frame substrate 907. This is to prevent generation of reflected light at the interface, loss of light amount, and reduction in the contrast of the projected image, as in the previous embodiments.
[0058]
Thus, by laminating the light-shielding frame substrate 907 having high thermal conductivity and the liquid crystal display element 906, there is often a problem when these liquid crystal display elements are used as light modulation display elements of the projection type liquid crystal display device. Therefore, the efficiency of releasing the heat generated by the irradiated light to the outside of the image display portion of the liquid crystal display element is increased, and as a result, a liquid crystal display element with good heat resistance can be configured.
[0059]
Further, by laminating the transparent substrate 909 on the light shielding frame substrate 907, unevenness due to the light shielding frame substrate 907 does not appear on the surface of the dichroic prism (607 in FIG. 6) described in the first embodiment, and the dichroic prism And the liquid crystal display element 906 can be bonded together without problems such as air bubbles.
[0060]
Similarly to the first embodiment, since the light shielding layer is formed by stacking the light shielding frame substrate 907 separate from the liquid crystal display element 906, the transparent substrate 905 of the liquid crystal display element 906 may be contaminated. In addition, the yield can be improved because the alignment can be simplified without damaging the light-shielding layer or the transparent substrate 905 of the liquid crystal display element 906 during the assembly process of the liquid crystal display element 906.
[0061]
Example 5
FIG. 4 is a plan view of a reflective substrate of a reflective liquid crystal display element according to Example 5 of the present invention. FIG. 3 is a plan view of a reflective substrate of a conventional reflective liquid crystal display element.
[0062]
In FIG. 4, 40 is a reflective substrate of a reflective liquid crystal display element, 43 is a reflective pixel electrode, 41 is an image display area, and 42 is a peripheral electrode. In FIG. 3, 30 is a reflective substrate of a conventional reflective liquid crystal display element, 33 is a reflective pixel electrode, 31 is an image display area, and 32 is a peripheral area of the image display area 31.
[0063]
In the case of using a polymer dispersion type liquid crystal that is driven in a scattering / transmission mode that does not require a polarizing element, this polymer dispersion type liquid crystal is also disposed in the peripheral region of the image display region 41, and the scattering medium in the second embodiment is used. Instead of the frosted region 805 (or provided with the frosted region 805), it may be used as a scattering medium.
[0064]
That is, in this embodiment, the image display region 41 formed by the reflective pixel electrodes 43 is surrounded by the peripheral electrode 42 having a uniform reflectance. Although not shown under the peripheral electrode 42, there are wirings for power supply lines and control signal lines. If irregularities due to the wiring appear on the peripheral electrode 42, the reflectance of the peripheral electrode 42 may become non-uniform. Therefore, it is desirable that the interlayer insulating film (not shown) under the peripheral electrode 42 is also flattened by a chemical mechanical polishing (chemical mechanical polishing) method or the like. Further, as described above, the polymer-dispersed liquid crystal is disposed so as to cover not only the image display region 41 but also the region on the peripheral electrode 42. Therefore, in the image display area 41, the scattering and reflection states are taken according to the image signal for each pixel, and the regularly reflected light is projected on the screen via the projection optical system. On the other hand, the reflected light is scattered in the scattered state in the image display area 41 and the surrounding area of the image display area 41. The scattered light is located at the position of the second diaphragm (609) in FIG. Is not collected, and as a result, does not reach the screen. Therefore, a dark part can be uniformly formed around the image display area 41, and a high-quality image can be obtained. In addition, this example can be expected to have a further effect when used in combination with Example 2. The peripheral electrode 42 is set to the same potential as the transparent electrode (509 in FIG. 5) on the transparent substrate (510 in FIG. 5) of the opposing reflective liquid crystal display element or is in an electrically floating state.
[0065]
Example 6
In the above embodiment, the means for preventing the projection of a non-uniform or unclear area around the image display area is provided on the reflective liquid crystal display element side, but the dichroic prism in close contact with the liquid crystal display element is provided. The same effect can be obtained by performing frost processing, coloring, or the like on the corresponding region (607 in FIG. 6).
[0066]
Although the present invention has been specifically described above based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be variously modified without departing from the gist thereof. For example, the above embodiments may be combined as appropriate. In the above embodiment, the reflective liquid crystal display element is used as the light modulation display element. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to other light modulation display elements such as a digital micromirror device (DMD). .
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the periphery of the image display area is surrounded by the uniform minimum light intensity area indicating a uniform light intensity equal to or lower than the minimum value of the light intensity controlled in the image display area. When the image is enlarged and projected on the screen, the periphery of the image display area is uniformly and clearly surrounded by a clear black area, and a high-quality projected image can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a reflective liquid crystal display device showing a basic configuration example of a light modulation display device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of an active matrix type reflective liquid crystal display element.
FIG. 3 is a plan view of a reflective substrate of a conventional reflective liquid crystal display element.
4 is a plan view of a reflective substrate of a reflective liquid crystal display element according to Example 5 of the present invention. FIG.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional structure diagram of a reflective liquid crystal display element in Example 1 of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a projection optical system according to Example 1 of the present invention.
FIG. 7 is an overall exploded perspective view of a reflective liquid crystal display element according to Example 1 of the present invention.
FIG. 8 is an overall exploded perspective view of a reflective liquid crystal display element according to Example 2 of the present invention.
FIG. 9 is an overall exploded perspective view of a reflective liquid crystal display element according to Example 4 of the present invention.
FIGS. 10A and 10B are schematic diagrams of polymer-dispersed liquid crystal.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Reflective type liquid crystal display element, 11 ... Image display area, 12 ... Minimum light intensity area, 21 ... Transparent substrate, 22 ... Transparent electrode, 23 ... Liquid crystal layer, 24 ... Reflective pixel electrode, 25 ... Insulating layer, 26 ... Reflection Substrate, 27 ... electric switching element, 30 ... reflective substrate of conventional liquid crystal display element, 31 ... image display region, 32 ... peripheral region of image display region, 33 ... reflective pixel electrode, 40 ... reflective substrate of liquid crystal display element, DESCRIPTION OF SYMBOLS 41 ... Image display area, 42 ... Peripheral electrode, 43 ... Reflective pixel electrode, 501 ... Silicon substrate, 502 ... P-type well layer, 503 ... Gate electrode, 504 ... Source electrode, 505 ... Insulating layer, 506 ... Reflective pixel electrode, 508: polymer dispersed liquid crystal, 509: transparent electrode, 510 ... transparent substrate, 511 ... through-hole contact, 512 ... drain diffusion layer, 513 ... source diffusion layer, 514 ... drain Pole, 515 ... insulating layer, 531 ... reflective substrate, 601 ... light source, 602 ... parabolic mirror, 603 ... condenser lens, 604 ... mirror, 605 ... first aperture, 606 ... lens, 607 ... dichroic prism, 608R ... Reflective liquid crystal display element for red, 608G ... Reflective liquid crystal display element for green, 608B ... Reflective liquid crystal display element for blue, 609 ... Second aperture, 610 ... Projection lens, 611 ... Screen, 701 ... Reflective substrate, 705 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Transparent substrate, 706 ... Reflective type liquid crystal display element, 702 ... Image display area, 703 ... Second transparent substrate, 704 ... Colored layer, 801 ... Reflective substrate, 802 ... Image display area, 803 ... Surrounding electrode, 804 ... Transparent Substrate, 805 ... Frosted region, 806 ... Reflective liquid crystal display element, 901 ... Reflective substrate, 905 ... Transparent substrate, 906 ... Reflective liquid crystal display element 902 ... Image display area, 903 ... Surrounding area of the image display area, 907 ... Light shielding frame substrate, 908 ... Opening part of the light shielding frame, 909 ... Transparent substrate, 1001 ... Polymer dispersed liquid crystal film when the electric field is OFF, 1002 ... Substrate, 1003 ... Liquid crystal droplets, 1004 ... Polymer medium, 1005 ... Liquid crystal, 1006 ... Polymer dispersion type liquid crystal film when electric field is ON.

Claims

In a light modulation display element that has an image display area composed of a plurality of pixels, controls light in units of pixels, and displays an image, a peripheral electrode that reflects light around the image display area is provided. A light modulation characterized in that the image display area is surrounded by a minimum light intensity area indicating a light intensity equal to or lower than a minimum value of light intensity controlled in the image display area on a screen on which an image is enlarged and projected. Display element.

The light modulation display element according to claim 1, wherein the surrounding electrode is a reflection electrode.

The light modulation display element according to claim 1, wherein a power supply line or a control signal line is provided under the peripheral electrode.

In the light modulation display element, a reflective substrate on which a large number of reflective electrodes constituting a large number of the pixels are formed and a transparent substrate on which a transparent electrode is formed are overlapped so that the reflective electrodes and the transparent electrodes are opposed to each other. 2. The light modulation display element according to claim 1, wherein the light modulation display element is a reflection type liquid crystal display element in which liquid crystal is sealed between both substrates.

4. The light modulation display element according to claim 3, wherein a transparent electrode is provided on the transparent substrate, and a voltage having the same potential as that of the transparent electrode is applied to the peripheral electrode.

In a projection display device having a light source, a light modulation display element, a screen, and an optical system for enlarging and projecting an image formed on the light modulation display element on the screen, the light modulation display element includes: A projection display device using the light modulation display device according to Item 1.