JP3758612B2 - 反射型液晶表示素子、表示装置、プロジェクション光学システム、及びプロジェクションディスプレイシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクションディスプレイシステム等に好適な反射型液晶（電気光学）表示素子、及びその表示素子と組み合わせて用いられる表示装置、プロジェクション光学システム、プロジェクションディスプレイシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プロジェクションディスプレイの高精細化、小型化、高輝度化が進むにつれて、そのディスプレイデバイスとして、小型、高精細が可能であって高い光利用効率が期待できる反射型デバイスが注目され、実用化されている。
【０００３】
それらの中で、透明電極が形成されたガラス基板に対向して、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型ＭＯＳ）半導体回路からなるＳｉ基板に駆動素子を設けてその上にＡｌ光反射電極を形成した駆動回路基板を配置し、これらの一対の基板間に垂直配向液晶材料を注入したアクティブ型の反射型液晶表示デバイス（素子）が報告されており（論文▲１▼：H.Kuroganeら、Digests of SID1998, P33-36(1998)、及び論文▲２▼：S. Uchiyamaら、Proceedings of IDW2000, P1183-1184(2000)）、一部のメーカーにより実際に商品化されている。
【０００４】
ここで、垂直配向液晶材料とは、負の誘電率異方性を有する（即ち、液晶分子の長軸に平行な誘電率ε（‖）と垂直な誘電率ε（⊥）との差：Δε（＝ε（‖）−ε（⊥））が負である）液晶材料であり、上記の透明電極−光反射電極間の印加電圧がゼロの時に基板面にほぼ垂直に液晶分子が配向し、ノーマリ・ブラック・モード（Normally black mode）の表示を与えるものである。
【０００５】
上記で報告されている従来の反射型デバイスにおける垂直配向液晶層の厚さ（セルギャップ）は３〜４μｍであり、駆動電圧（液晶への印加電圧）に対する液晶透過率の曲線（以下、Ｖ−Ｔ曲線と呼ぶが、反射型デバイスであるために実測としてはデバイスの反射率（但し、ここでは後述のようにデバイスにより入射光、例えばｓ偏光が偏光変調されてｐ偏光の反射光が得られるものとする。）に相当する。）は、２Ｖ位のしきい値電圧で立ち上がり、４〜６Ｖの印加電圧で最大値に達するような特性を有する。これらの間で電圧を変えることにより、液晶の透過率をアナログ的に変化させ、階調を表現することができる。図１４には、一例として上記の論文▲１▼から抜粋したデータを示すが、液晶層の厚みは３μｍ、駆動電圧は±約４Ｖ、応答速度（立ち上がり時間＋立ち下がり時間）は１７ｍｓｅｃ程度と報告されている。
【０００６】
液晶は、通常、フレーム又はフィールド毎に正負の電圧を反転させて駆動されるので、上記のデバイスは、実際には最大±４〜６Ｖの電圧で駆動されることを意味する（正と負のＶ−Ｔ曲線は原則的に対称であるから、Ｖ−Ｔ曲線は通常は正のみで表わされる）。±４〜６Ｖの液晶駆動電圧は、駆動トランジスタの実効的な耐圧として、８〜１２Ｖ以上を必要とすることを意味する。
【０００７】
これは、通常のＭＯＳプロセスにおける耐圧に比べるとかなり高いため、Ｓｉ駆動回路基板における画素内に形成される液晶駆動トランジスタにはＬＤＤ（Lightly doped drain-source）構造等の高耐圧プロセスが適用される。作製コストや消費電力等を考慮して、その耐圧は一般に８〜１２Ｖである。これが、従来デバイスにおいて、最大±４〜６ＶのＶ−Ｔ曲線を有するようにデバイス設計される理由である。
【０００８】
また、従来デバイスで用いられる垂直配向液晶材料の屈折率異方性Δｎ（即ち、液晶分子の長軸方向の屈折率ｎ（‖）とそれに垂直な方向の屈折率ｎ（⊥）との差：Δｎ＝ｎ（‖）−ｎ（⊥））は０．１より小さい値（典型的には０．０８程度）であり、典型的な画素ピッチは１３．５μｍ（画素サイズ１３μｍ）である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、液晶表示デバイスの欠点である、応答速度が遅いという問題がクローズアップされ、その高速化が重要な課題になっていることは周知の通りである。一般に、液晶の応答速度（立ち上り時間及び立ち下り時間）は下記の式１及び式２で表わされるように、液晶層の厚みｄの２乗に比例するため、液晶の層厚を減少させることが高速化に有効である。
【００１０】
【数１】

（ここで、γ：液晶の粘度、ｄ：液晶層の厚さ、Δε：液晶の誘電率異方性、ε(0)：真空の誘電率、Ｋ：液晶の弾性定数、Ｖ：液晶への印加電圧（液晶駆動電圧）、Ｖｃ：しきい値電圧である。）
【００１１】
しかしながら、従来の垂直配向液晶表示デバイスにおいて、液晶層の厚さを減少させていくと、応答速度は式１及び２に基づけば高速化していくものの、透過率を飽和させるために必要な駆動電圧が高くなるという問題がある。図１５には、従来デバイスで用いられている液晶材料（Δｎ＝０．０８２）を用いた系において、液晶の層厚を減少させた時のＶ−Ｔ曲線を示し、図１６には、液晶層厚ｄによる飽和電圧の変化を示す。
【００１２】
図１５、図１６に示すように、デバイスの飽和電圧は、液晶層の厚みｄが２．５μｍを切るあたりから急激に高くなって６Ｖを超えるようになり、ｄが２μｍ以下になると１０Ｖにも達する。即ち、駆動トランジスタの耐圧は２０Ｖ以上も必要になる。その上、ｄが１．５μｍ厚以下では透過率の絶対値が１００％に到達しなくなり、１μｍ厚では３０％程度の透過率しか得られなくなるばかりか、しきい値電圧も高くなる。
【００１３】
こうした現象は、垂直配向液晶では、ｄ（セルギャップ）が小さくなるに従って、液晶分子と配向膜との界面での相互作用（インタラクション）が、印加電圧による液晶分子のダイレクタの方向変化に対し相対的に大きくなるからであると考えられる。これに対し、液晶層厚が大きいときには、バルクとしての性質が出てくるために、ダイレクタが動き易くなり、上記の界面での相互作用の影響が減少するものと考えられる。
【００１４】
上記のように、液晶表示デバイスの駆動電圧が高くなると、通常のＳｉ駆動素子基板では駆動することが困難となる。もちろん、画素駆動トランジスタの耐圧を上げることにより、これを解決することができるが、一般にはプロセスが複雑になり、コスト高、高消費電力になる上に、耐圧を上げると、トランジスタのサイズが大きくなることが避けられない。このため、特に１０μｍ程度以下の小さな画素サイズ（又はピッチ）で、このような高耐圧トランジスタを作製することは極めて難しくなる。
【００１５】
上記の理由により、従来の垂直配向液晶を用いた反射型表示デバイスにおいて、液晶層の厚さを２．５μｍ以下にすることは、実用上難しいのが現状である。また、液晶層厚をそのように小さくすることは、印加電圧に対する立ち上り（応答性）も遅くなり、しかもデバイスの作製上の歩留りも低下する。
【００１７】
反射型液晶表示デバイスを用いたプロジェクションシステムでは、図１７に示すように、ランプ光源１からの光束を、偏光分離デバイスである赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色用の偏光ビームスプリッタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを介して、垂直配向液晶を用いた反射型液晶表示デバイス３Ｒ、３Ｇ、３Ｂに照射し、これらのデバイスで偏光変調された反射光を各色の光を合成するプリズム（Ｘ−Ｃｕｂｅプリズム）４で集め、投射光１０（ｐ）として投射レンズ５を介してスクリーン（図示せず）に投射する光学系が必要である。
【００１８】
ここでは、反射型液晶デバイス３Ｒ、３Ｇ、３Ｂを照明する照明光学系として、白色ランプ光源１からの白色光（ｐ偏光成分とｓ偏光成分の混じった光１０（ｐ,ｓ））が、フライアイレンズ６、偏光変換デバイス７、コンデンサレンズ８等を通してｓ偏光１０（ｓ）となり、更にダイクロイック色分離フィルタ９に導かれ、ここで分離された光が全反射ミラー１１、１２、ダイクロイックミラー１３を経て各色の光１０Ｒ（ｓ）、１０Ｇ（ｓ）、１０Ｂ（ｓ）となる。そして偏光ビームスプリッタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを介して各反射型液晶表示デバイス３Ｒ、３Ｇ、３Ｂにそれぞれ入射する。反射した各反射光が反射型液晶表示デバイス３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの印加電圧に応じて偏光変調され、偏光ビームスプリッタ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂへの再入射後にｐ偏光成分の光１０Ｒ（ｐ）、１０Ｇ（ｐ）、１０Ｂ（ｐ）のみが透過してプリズム４で集光される。従って、この反射型液晶表示デバイスを用いた表示は、印加電圧がゼロのときには入射光がそのままｓ偏光として反射するので、偏光ビームスプリッタを通過せず、いわゆるノーマリ・ブラック・モードとなり、印加電圧の上昇と共に偏光変調されて、ｐ偏光の反射光が増加して透過率が上昇する（図１４参照）。
【００１９】
上記の論文▲１▼及び▲２▼で報告されている、従来の垂直配向液晶表示デバイスに用いられている光学系のＦナンバーは３.５以上（論文▲１▼では３．８から４．８、論文▲２▼では３．５）である。光学系のＦナンバーは、デバイスへの光の入射角（＝反射光の取り出し角）θの関数であり、
Ｆ＝１／（２×ｓｉｎθ） ・・・式３
で表わされる。Ｆ＝３．５は、デバイス面の鉛直方向を中心にしてθ＝±８．２°の角度内の光で照明し、その反射光を取り出すことを意味する。
【００２０】
上記の式３から分るように、Ｆナンバーが小さい方が、光の照射・取り出し角θが大きくなるためにトータルの光束は多くなり、輝度は高くなる。しかしながら、一般に反射型液晶デバイスの黒レベルの数値（黒状態での透過率）は、入射角が大きくなると高くなること、並びに偏光ビームスプリッタの偏光分離特性もθに対して依存性を持ち、θが大きくなると劣化することが避けられず、角度成分の大きいところでｐ偏光成分とｓ偏光成分の分離度が低下する。これらのために、黒レベルが上昇してコントラストが大きく低下する現象が起こる。
【００２２】
そこで、本発明の目的は、垂直配向液晶表示デバイスにおいて、液晶層の厚みが小さくても、低電圧で液晶透過率が飽和に達し、小さい画素サイズにおいても、通常の耐圧プロセスで作製可能な駆動回路基板で容易に駆動できる高速応答性の反射型液晶表示素子、この表示素子を用いた表示装置、プロジェクション光学システム及びプロジェクションディスプレイシステムを提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、光透過性電極を有する第１の基体と、光反射電極を有する第２の基体とが、前記光透過性電極及び前記光反射電極を互いに対向させかつ垂直配向液晶層を介在させた状態で、対向配置されている反射型液晶表示素子であって、前記垂直配向液晶層の厚さが２μｍ以下であり、かつ垂直配向液晶材料の屈折率異方性Δｎが０．１１以上であり、画素サイズ（又はピッチ）が１０μｍ以下であり、かつ、前記光透過性電極と前記光反射電極との対向面上にそれぞれ、前記垂直配向液晶材料に１°以上、５°以下のプレティルト角を与える液晶配向処理が施されている反射型液晶表示素子（以下、本発明の反射型液晶表示素子又はデバイスと称する。）に係るものである。ここで、上記の「光反射電極」とは、電極自体が光反射性である電極は勿論であるが、電極上に光反射層を設けた電極や、電極は光透過性であっても下地膜との界面で光反射性が生じるときにはそのような下地膜付きの電極も含む意味である（以下、同様）。
【００２５】
また、本発明は、本発明の反射型液晶表示素子（又はデバイス）と、この反射型液晶表示素子を駆動する駆動回路とを具備する表示装置、この反射型液晶表示素子が光路中に配置されているプロジェクション光学システム、及びこの光学システムを用いたプロジェクションディスプレイシステムにも係るものである。
【００２６】
本発明によれば、垂直配向液晶層の厚さを２μｍ以下と小さくしても、従来の認識とは異なって、垂直配向液晶材料のΔｎの値を０．１１以上と大きく調整しているので、液晶の透過率が５〜６Ｖ以下の電圧で容易に飽和するようになり、実用的な低電圧での安定駆動が可能になり、また透過率自体も著しく向上することが分った。従って、十分な透過率と低電圧安定駆動（低耐圧）の駆動特性とを併せ持ち、高速応答性に優れた反射型垂直配向液晶表示デバイスと、これを用いた表示装置、プロジェクション光学及びディスプレイシステムを実現することができる。
しかも、既述したように、１０μｍ以下の小さな画素サイズ（又はピッチ）では、駆動用トランジスタのサイズが小さくなるために、高耐圧トランジスタを作製することは極めて難しくなるが、垂直配向液晶材料のΔｎを０．１１以上とすることによって５〜６Ｖ以下の低電圧安定駆動が可能となるために、サイズの小さい低耐圧トランジスタの使用が可能となり、これによって、１０μｍ以下の画素サイズを実現することができる。
【００２７】
このような顕著な作用効果は、特に垂直配向液晶材料としてΔｎが０．１１以上と大きいものを用いることによって得ることができる。これは、高速応答のために液晶層の厚みを２μｍ以下と小さくした場合、配向膜−液晶分子間の相互作用によってダイレクタの方向変化に影響を与えようとしても、Δｎを０．１１以上と大きくしているために、入射光が印加電圧に追随して液晶中で偏光変調され易くなり、偏光の分離が生じ易くなり、低電圧でも目的とする透過率が得られるからであると考えられる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の反射型液晶表示素子においては、上記した作用効果を得る上で、垂直配向液晶の層厚は２μｍ以下とすべきであるが、０．８〜２μｍ、更には１〜２μｍとするのが好ましい。層厚は小さい方が高速応答の点では望ましいが、配向膜との相互作用の抑制や層厚の制御性の面から、その下限は０．８μｍがよく、１μｍが更によい。また、液晶の層厚が小さくても偏光分離を向上させるためにΔｎは０．１１以上とすべきであるが、あまり大きくしてもその効果が向上せず、また実用的でもないので、０．２５以下とするのがよい。
【００３１】
そして、前記光透過性電極としてのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極及びＡｌ等の前記光反射電極の対向面上にそれぞれ液晶配向膜が形成され、前記光反射電極が前記第２の基体に設けられたシリコン等の単結晶半導体駆動回路に接続され、アクティブ駆動型に構成されているのがよい。第２の基体としてシリコン駆動回路基板を用いると、それ自体が不透明であって反射型に好適であると共に、駆動素子であるＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタや電圧供給用の補助容量等を半導体加工技術によって微細パターンに高集積化することができるため、高開口率や、画素密度向上による高解像度化、セルサイズの縮小、更にはキャリア転送速度の向上が可能となる。
【００３２】
実際には、駆動回路が、シリコン基板に画素毎に設けられたＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等の駆動トランジスタを具備し、この駆動トランジスタの出力側に前記光反射電極が接続される。また、画素サイズは、低電圧駆動による低耐圧トランジスタの使用が可能となるために、１０μｍ以下を実現できる。液晶表示デバイスのサイズも対角２インチ以下にできる。
【００３３】
なお、前記垂直配向液晶材料の配向制御は、酸化珪素膜からなる液晶配向膜によって行うのがよい。こうした配向膜は、方向性を以った（即ち、液晶分子のプレティルト角の制御容易な）真空蒸着法等により形成することができる。
【００３４】
また、本発明の反射型液晶表示素子を具備する表示装置においては、光源からの光が照明光学系により前記反射型液晶表示素子に入射され、この反射型液晶表示素子からの反射光が、光路中に配置された光学系により導かれてよい。また、前記液晶表示素子が光路中に配置されているプロジェクション光学及びディスプレイシステムにおいては、光源と、この光源からの光を前記反射型液晶表示素子に入射させる照明光学系と、前記反射型液晶表示素子と、この反射型液晶表示素子からの反射光を導く光学系とが前記光路中に配置されていてよい。
【００３５】
この場合、前記光源からの光が偏光変換素子及び偏光ビームスプリッタを通して前記反射型液晶表示素子に入射し、この反射型液晶表示素子からの反射光が前記偏光ビームスプリッタを再び通して導かれ、或いは更に投射レンズ、スクリーンに導かれるのがよい。
【００３６】
また、各色毎に前記反射型液晶表示素子と前記偏光ビームスプリッタとが配置され、それぞれの反射型液晶表示素子からの反射光が合成され、或いは更に前記投射レンズに導かれてよい。具体的には、白色光源からの白色光が偏光変換素子を通してダイクロイック色分離フィルタに導かれ、ここで分離された光が更に各色の分離光とされた後に前記偏光ビームスプリッタを介して、各色毎に配置された前記反射型液晶表示素子にそれぞれ入射し、これらの反射型液晶表示素子からの各反射光が色合成プリズムで合成され、或いはこの合成後に前記投射レンズに導かれる。
【００３８】
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に説明する。
【００３９】
まず、本実施の形態による表示装置を構成する液晶電気光学素子の基本的な構造を図１１に示す。
【００４０】
このデバイスは、反射型液晶表示素子２３として、画素構造を有する光反射電極３０を設けたＳｉ等の単結晶からなるＳｉ駆動回路基板３１と、これと対向する透明電極３２付きのガラス基板等の透明基板３３とからなり、これらの間に（実際には液晶配向膜３４−３５間に）垂直配向液晶３６を封入してなる。図１２に示すように、反射電極基板は、駆動回路基板として、単結晶シリコン基板３７に、ＣＭＯＳやｎチャンネルＭＯＳからなるトランジスタＴｒとキャパシタＣからなる駆動回路が形成され、その上にＡｌやＡｇに代表される金属膜で画素状の光反射電極３０を形成したものである。Ａｌ等の金属光反射電極の場合は、光の反射膜と、液晶に電圧を印加する電極との両方を兼ねているが、さらに光反射率を上げるために誘電体ミラーのような多層膜による光反射層をＡｌ電極の上に形成してもよい。
【００４１】
図１２中、トランジスタＴｒは、例えば、ｎ型ソース領域３８及びドレイン領域３９とゲート絶縁膜４０及びゲート電極４１によって構成され、各能動領域からはそれぞれ電極４２、４３が取り出されている。このうち電極４３は、キャパシタＣを構成するｎ型領域４４上の絶縁膜（誘電体膜）４５に接したキャパシタ電極４６に層間絶縁膜４７を介して接続され、また層間絶縁膜４８、４９を介して配線５０、更には光反射電極３０に接続されている。そして、このデバイスには、図１７で示した如きｓ偏光の入射光１０（ｓ）が垂直配向液晶３６の層中で印加電圧に応じて偏光変換され、ｐ偏光を含む反射光１０（ｐ）が得られ、これが上述した偏光ビームスプリッタ２に導かれる。
【００４２】
ここで、この反射型液晶表示素子は、本発明に基づいて、垂直配向液晶３６の層厚ｄ（セルギャップ）が２μｍ以下となされ、かつ垂直配向液晶３６として屈折率異方性Δｎが０．１１以上のものが用いられている。
【００４３】
図１３は、デバイスの基本的なレイアウト及び画素部の等価回路を示す。Ｓｉ駆動回路基板３１は、各画素内に形成される画素駆動回路と、表示領域の周辺に内蔵されるロジック部ドライバ回路（データドライバ、走査ドライバ等）とからなる。各光反射（画素）電極３０の下に形成される画素駆動回路は、スイッチングトランジスタＴｒと、液晶３６に電圧を供給する補助容量Ｃとから構成される。液晶３６の駆動電圧に対応した耐圧がトランジスタＴｒに要求され、一般にはロジックよりも高い耐圧プロセスで作製される。高耐圧になるにつれてトランジスタのサイズが大きくなるため、またコスト、消費電力の観点から、通常は８〜１２Ｖ程度の耐圧のトランジスタが用いられ、従って液晶駆動電圧としては±６Ｖの範囲内になるように設計されることが望ましいが、本発明によればそれが実現可能である。
【００４４】
本デバイスで用いられる垂直配向液晶３６は、その分子長軸が、印加電圧がゼロの時にほぼ基板に垂直方向に配向し、電圧を印加すると面内方向に対し傾くことにより、透過率が変化するものである。駆動時に液晶分子の傾斜する方向が一様でないと、明暗のむらが生じてしまうため、これを避けるために、図１１に示すように、予めわずかなプレティルト角を一定方向（一般にはデバイスの対角方向）に与えて垂直配向させる必要がある。
【００４５】
プレティルト角があまり大きいと、垂直配向性が劣化し、黒レベルが上昇してコントラストを低下させたり、Ｖ−Ｔ曲線に影響する。従って、１°から５°の間にプレティルト角を制御する。このプレティルト角を与える液晶配向膜３４、３５としては、ＳｉＯ₂に代表される酸化珪素膜の斜め蒸着膜やポリイミド膜が用いられ、前者では、斜め蒸着時の蒸着角度を例えば４５°〜５５°とし、また後者では、ラビングの条件を変えることにより、上記プレティルト角を１°〜５°にコントロールする。
【００４６】
従来デバイスでは、図１１のデバイス構造における垂直配向液晶層の厚さｄは３から４μｍくらいであり、屈折率異方性Δｎは０．１より小さい値（典型的には０．０８くらい）の垂直配向液晶材料を用いている。ところが、従来デバイスで液晶層の厚さｄを２．５μｍ以下にすると、応答速度は早くなるものの、上述したように駆動電圧が高くなり、実用デバイスとしては不適当となる。液晶層厚の減少によって駆動電圧が上昇する現象のメカニズムは必ずしも明確ではないが、層厚が大きい場合には液晶のバルク的性質が主に現れるのに対して、液晶層が薄くなると、配向膜と液晶の界面における両者の相互作用の影響（液晶分子を傾斜させないように働くと考えられる。）が無視できなくなることが要因であると考えられる。
【００４７】
本発明者は、このような問題を克服するために、多くの実験を繰り返した結果、垂直配向液晶材料の屈折率異方性Δｎの値を０．１１以上に大きく調整することにより、上記の問題を解決できることを見出した。図１及び図２には、液晶層の厚みｄが２μｍ及び１．５μｍの場合について、液晶のΔｎ値を変えた場合のＶ−Ｔ曲線の変化を示している。これらの図から、液晶層の厚みｄを特に２μｍ以下に減少させても、Δｎを０．１１以上にすることにより、透過率は４〜６Ｖ以下の電圧で容易に飽和するようになり、実用的な駆動ができるようになることが分かる。
【００４８】
しかも、ｄ＝１μｍと非常に薄い液晶層厚のデバイスにおいてでさえ、本発明によれば、図３に示すように、Δｎを０．１１以上にすることにより、６Ｖ程度の駆動電圧でほぼ飽和するようになり、さらに透過率も従来デバイスの材料構成では３０％程度でしかなかったものが著しく向上することも分る。特にΔｎ＝０．１３の高いΔｎ値の液晶材料を用いることにより、１μｍ厚でも十分な透過率と駆動特性を持つＳｉ反射型垂直配向液晶表示デバイスを実現できる。
【００４９】
図４は、本発明による反射型液晶表示デバイスの応答速度（立ち上がり時間＋立ち下がり時間）を示している。従来のデバイスに比べて非常に高速になり、ｄ＝２μｍ厚で７〜９ｍｓｅｃ、１．５μｍ厚以下になると数ｍｓｅｃ以下になった（但し、ｄ＝２．５μｍ厚では１３〜１４ｍｓｅｃと応答速度が不十分となる）。さらに、ｄ＝１．５μｍ厚以下のデバイスでは、中間調においても８ｍｓｅｃ以下の高速応答を保った。本デバイスにより、中間調表示や動画像の多い映画やテレビ画像においても、遜色のない画質を実現できる。
【００５０】
図５には、本発明によるデバイス（試料No.７〜１５）の諸特性を比較試料（試料No.１〜６、１６〜１９）と共にまとめて示し、図６には、Δｎによる飽和電圧の変化を液晶層厚ｄ毎に示す。駆動特性、透過率及び応答速度の観点から、液晶層の厚みｄは２μｍ以下、特に１〜２μｍが好ましく、液晶のΔｎは、２μｍ厚ではΔｎ≧０．１（より好ましくはΔｎ≧０．１０３、更にはΔｎ≧０．１１４）、１．５μｍ厚ではΔｎ≧０．１０６（より好ましくはΔｎ≧０．１１、更にはΔｎ≧０．１１４）及び１μｍ厚ではΔｎ≧０．１０４（より好ましくはΔｎ≧０．１１４、更にはΔｎ≧０．１２）が、実用上、特に適している。
【００５１】
ところで、従来デバイスの液晶層厚３．５μｍの場合に、Δｎ＝０．１以上の高い屈折率異方性Δｎを有する垂直配向液晶材料を用いた場合について、Δｎ＝０．１３の場合を例として、そのＶ−Ｔ曲線を図７に示す。この図から分るように、しきい値電圧がかなり小さくなり、約２Ｖの駆動電圧で飽和するようになる。しかしながら、上述した式１に示すように、応答速度は液晶の層厚ｄ以外に駆動電圧の２乗に反比例するため、このような低い駆動電圧は応答速度を非常に低下させる要因となる。実際の測定によれば、このデバイスの白黒応答速度は４６ｍｓｅｃ（約５０ｍｓｅｃ）になり、さらに中間調になると、駆動電圧がより下がることを反映して１００ｍｓｅｃ近くにもなり、実用性に乏しいことは明らかである。このように、従来デバイスでは、応答速度の観点から、Δｎの値はむしろ０．１より小さくする必要がある。
【００５２】
以上のように、本発明は、液晶層の厚みｄが２μｍ以下の反射型垂直配向液晶表示デバイスを実現するための、液晶材料のΔｎ値の必要条件を新たに見出したものであり、液晶層厚ｄが２μｍ以下であってもΔｎ≧０．１１とすることにより、飽和電圧を低下させ、応答速度も向上させることができたのである。
【００５３】
なお、下記の表には、上記した各種Δｎ値（更にはΔε値）の垂直配向液晶材料（これらはいずれもメルク社製）をまとめて示す。
【表１】

【００５４】
次に、本発明による垂直配向液晶表示デバイスが、従来デバイスよりも小さいＦナンバーの光学系に対しても有効であることを述べる。
【００５５】
まず、本発明による液晶層厚の薄いデバイスの黒レベルが、従来の３〜４μｍ厚のデバイスよりも低くなることを見出した結果を示す。図８は、本発明による垂直配向液晶表示デバイスの黒レベルの数値（電圧ゼロでの黒状態での透過率）を液晶層厚の関数として示した。それぞれの材料系で、３．５μｍ厚での数値を１００％として表している（横軸は液晶層の厚さである。）。
【００５６】
これによれば、印加電圧がゼロの時は液晶分子はほぼ基板面に垂直に配向しているため、原理的には入射光は偏光状態を変えずに反射され、偏光ビームスプリッタによって入射側に戻されることになるが、実際のデバイスではプレティルト角分だけ液晶分子が傾斜しておりこれによりわずかに楕円化すること、また上述のように偏光ビームスプリッタの偏光分離特性に入射角依存性があるため、これらにより黒状態での透過率が上昇し、コントラストを劣化させる。
【００５７】
しかしながら、本発明によるデバイスの黒レベルの数値は、図８に示すように、液晶の層厚が薄くなるほど低下し、２μｍ厚のデバイスでは従来デバイスの厚みのものに比べ２０〜３０％、１．５μｍ厚では１０〜２０％、１．０μｍ厚では５〜１５％になることが見出された（但し、２．５μｍ厚では４０〜５０％と大きい）。コントラストは白レベルと黒レベルの比で表わされるが、白レベルはほぼ同じであるため、図８に示す結果は、本発明によるデバイスのコントラストが、例えば１．５μｍ厚のデバイスでは５〜１０倍以上高くなることを示している。
【００５８】
このように液晶層厚の減少により黒レベルの数値が低下する主な理由は、以下に基づくものと考えられる。本デバイス系の液晶の透過率Ｔは次の式４で表わされる。
Ｔ∝ｓｉｎ²（２ｄ・Δｎ（ｅｆｆ）・π／λ） ・・・式４
【００５９】
ここで、λは光の波長であり、Δｎ（ｅｆｆ）は液晶分子の鉛直方向からの倒れ角θに応じた実効的な屈折率異方性であり、次の式５で表わされる。
【数２】

【００６０】
液晶の駆動電圧を上げていくと液晶分子の倒れ角θが大きくなり、それに応じてΔｎ（ｅｆｆ）が増し、透過率が増大する。原理的にθ＝９０°でΔｎ（ｅｆｆ）は液晶材料のΔｎの値に等しくなることが分かる。式４より、透過率は２ｄ・Δｎ（ｅｆｆ）・π／λ＝π／２の条件を満たす場合にＴ＝１００％になる。
【００６１】
黒レベル、すなわち黒状態の透過率は、液晶分子が完全に垂直に配向すれば（θ＝０）、Δｎ（ｅｆｆ）＝０となり、黒状態の透過率はゼロになるが、実際には上述のように１〜７°くらいのプレティルト角を付けて配向させるために、Δｎ（ｅｆｆ）は有限の値となり、これが黒状態の透過率を与える。プレティルト角が大きくなるほど、黒状態での透過率が上昇するため、より好ましくは５°以下に制御する。黒レベルにおいては、２ｄ・Δｎ（ｅｆｆ）・π／λは小さい値なので、式４は近似的にＴ∝ｓｉｎ²（２ｄ・Δｎ（ｅｆｆ）・π／λ）≒（２ｄ・Δｎ（ｅｆｆ）・π／λ）²となり、液晶層厚ｄの２乗に比例するものと理論的には考えられる。図８に示した実測データは、おおよそ、この関係で説明できることが分かる。
【００６２】
このように、本デバイスは、液晶層の厚みｄが２μｍ以下と薄く設計されていることにより、従来のような３〜４μｍ厚のデバイスに比べて、黒レベルが本質的に低く抑えられ、高いコントラストを実現することが可能である。
【００６３】
従来デバイスでは光学系のＦナンバーを小さくしていくと、黒レベルが上昇してコントラストが確保されなくなるために、Ｆナンバーを３．５以上に設定せざるを得ないことを既述したが、本発明によるデバイスでは、上記したようにデバイス単体の黒レベルが非常に低くなるため、小さいＦナンバーの光学系においても十分なコントラストを確保することができる。
【００６４】
図９は、本発明によるデバイスにおいて、図１７に示した投射レンズ５や照明光学系に対応した構成からなる測定光学系のＦナンバーを変えた時の黒状態の透過率の変化を示す。Ｆナンバーを小さくしていくと、黒レベルは上昇するものの、本発明によるデバイスでは、いずれのＦナンバーにおいても、従来デバイスより低い黒レベルを維持しているので、Ｆナンバーが３以下と小さい光学系においても十分なコントラストを実現できる。しかも、図１０に示すように、Ｆナンバーが３以下で、輝度も十分なものとなり（但し、２未満では輝度が飽和する。）、Ｆナンバーが３を超えると輝度がかなり低下する。
【００６５】
輝度に関しては、実用のプロジェクションシステムにおいて、例えば対角０．７インチのデバイスで１２０Ｗのランプを用いた光学系では、Ｆ＝３．８５からＦ＝２にすると、その輝度は約６０％向上することが実験から分かっている。
【００６６】
以上のように、本発明に基づくデバイスと、Ｆナンバーが３以下（特には１．５以上）の光学系とを用いたプロジェクション光学システム及びプロジェクションディスプレイシステムは、従来デバイスと従来光学系とを用いたシステムに比べて、高いコントラストと高輝度の双方を満たすプロジェクションシステムを提供することができる。
【００６７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例と共に具体的に説明する。
【００６８】
〔比較例１〕
従来デバイスを次のようにして作製した。まず、透明電極が成膜されたガラス基板と、Ａｌ電極が形成されたＳｉ駆動回路基板とを洗浄後、蒸着装置に導入し、液晶配向膜としてＳｉＯ₂膜を、蒸着角度４５〜５５°の範囲で斜め蒸着して形成した。液晶配向膜の膜厚は５０ｎｍとし、液晶のプレティルト角は約２．５°になるように制御した。
【００６９】
その後、液晶配向膜が形成された上記両基板の間に１〜３．５μｍ径のガラスビーズを適当な数だけ散布して、両者を貼り合わせ、メルク社製の、誘電率異方性Δεが負で、Δｎ＝０．０８２を有する垂直配向液晶材料を注入して、３．５μｍ、２．９μｍ、２．５μｍ、２μｍ、１．５μｍ及び１μｍの液晶層厚（セルギャップ）を有する６種類の反射型液晶表示デバイス（図５の試料No．１〜６）を作製した。
【００７０】
これらのデバイスにおいて、透明電極とＡｌ電極との間に電圧を加え、印加電圧を変えたときの液晶の透過率の変化（反射型であるから、実際にはデバイスの反射率を測定しているが、液晶の透過率を測定していることと等価であるため、以下、このように記す。）を測定した。測定は室温で行なった。
【００７１】
その液晶駆動特性を図１５に示す。図１５、更には図１６に示すように、液晶層の厚さが２．５μｍより薄くなると、飽和駆動電圧が急上昇して６Ｖを越すようになった。
【００７２】
〔実施例１〕
比較例１と同様の方法で、透明電極付き基板とＡｌ電極が形成されたＳｉ駆動回路基板とにそれぞれＳｉＯ₂膜からなる液晶配向膜を形成し、それらの基板間に、メルク社製の、誘電率異方性Δεが負で、屈折率異方性Δｎが０．１０３、０．１１４及び０．１３の３種類の垂直配向液晶材料を注入し、それぞれの材料で、２μｍ、１．５μｍ及び１μｍの液晶層の厚さを有する、計９種類の反射型液晶表示デバイス（図５の試料No．７〜１５）を作製した。液晶のプレティルト角は約２．５°になるように制御した。
【００７３】
これらのデバイスの液晶駆動特性を、比較例１と同様にして、室温で測定した。図１、図２及び図３はそれぞれ、液晶層の厚みが２μｍ、１．５μｍ及び１μｍの場合についての駆動特性を示す。図５には、各デバイスの、透過率がほぼ飽和する駆動電圧とその透過率の値をまとめた。
【００７４】
この結果から、液晶層の厚さｄを２μｍ以下に減少させても、Δｎを０．１１以上にすることにより、透過率は４〜６Ｖ以下の電圧で容易に飽和するようになり、実用的な駆動ができるようになることが分かった。しかも、透過率も従来デバイスに比べて大きく向上することから、十分な透過率と駆動特性を持つＳｉ反射型垂直配向液晶表示デバイスを実現できた。
【００７５】
液晶配向膜として、酸化珪素膜の代わりに、ポリイミド膜を用いてラビングで配向制御したデバイスも作製したが、結果は上記と同様であった。
【００７６】
〔実施例２〕
実施例１で作製した反射型液晶表示デバイスの立ち上がり（黒から白）及び立ち下がり（白から黒）への応答速度を測定した。その総和をデバイスの応答速度とし、図５にその結果を示す。測定は室温で行なった。図４には、代表例としてΔｎ＝０．１３のデバイスの場合（図５の試料No．９、１２、１５、及びｄ＝２．５μｍの試料）について、液晶層の厚さを関数として示した。また比較として、従来例の試料No．１と３μｍ厚で作製した試料（いずれもΔｎ＝０．０８２）の応答速度も示した。
【００７７】
応答速度は、上述した式１、２から推測されるように、液晶層の厚みのほぼ２乗に比例して変化したが、本発明によるデバイスでは、液晶層厚ｄを２μｍ以下、Δｎを０．１１以上としているために、９ｍｓｅｃ以下の高速の応答を実現できることが実証された。
【００７８】
〔比較例２〕
実施例１と同様な方法で、Δｎ＝０．１３の液晶材料を用いて層厚３．５μｍの反射型液晶表示デバイス（試料No．１６）を作製し、液晶駆動特性を調べた。
【００７９】
図７にはその結果を、Δｎ＝０．０８２の場合（試料No．１）と比較して示すが、このデバイスの駆動電圧は非常に低くなった。また、室温での応答速度を、実施例２と同様に測定した結果、応答速度は４６ｍｓｅｃであった。これは、中間調では駆動電圧が１Ｖ台になるために、さらに遅くなり、２５％の階調での応答速度は１００ｍｓｅｃ近くになった。
【００８０】
〔実施例３〕
実施例１で作製した反射型液晶表示デバイスの、印加電圧がゼロ（黒状態）の時の透過率（黒レベル）を測定した。液晶層の厚さに対する黒レベルの変化を系統的に調べるために、各Δｎの試料で、従来デバイスの層厚である３．５μｍのデバイス（図５の試料No．１７〜１９）及び層厚２．５μｍのデバイスを作製し、実施例１の試料（試料No．７〜１５）と共に測定した。それぞれのΔｎの試料で、３．５μｍ厚のデバイスの数値を１００％として、黒レベルの数値を示したのが図８である。
【００８１】
図８に示すように、いずれのΔｎの試料でも、液晶層の厚さを薄くし、２μｍ以下になると、黒レベルは著しく低下し、例えば１．５μｍ厚のデバイスでは、３．５μｍ厚のデバイスの数値に対して１０〜２０％の低い黒レベルを示すことが見出された。即ち、デバイスのコントラストは５〜１０倍になることを示している。図７の測定光学系のＦナンバーは３．８５であるが、Ｆナンバーを変えても、この傾向は概して同じであった。
【００８２】
〔実施例４〕
実施例１のΔｎ＝０．１３、液晶層厚１．５μｍ、２．０μｍのデバイス（試料No．１２、９）を、Ｆナンバーが３．８５、３及び２の測定光学系に組み込み、デバイスの黒レベル（黒状態の透過率）を従来デバイス（試料No．１）と比較した。
【００８３】
図９は、その結果を示す。Ｆナンバーの低下により、黒レベルは上昇するが、本発明によるデバイスでは、いずれのＦナンバーにおいても、従来デバイスより低い黒レベルを維持している。各デバイスの白レベルの透過率は約０．６でほぼ同じであった。従って、黒レベルの比がそのままデバイスのコントラストの比を与え、本発明によるデバイスでは、Ｆナンバーが３以下と小さい光学系においても、従来デバイスと同等以上のコントラストを実現できることが分かる。このＦナンバーの下限は１．５、更には２．０とするのがよい。
【００８４】
また、上記と同様の仕様で、対角０．７インチのＳｉ反射型垂直配向液晶表示デバイスを作製し、１２０Ｗのランプ光源を用いて、Ｆナンバー＝３．８５、３．５、３、２．５及び２の実用プロジェクション光学系で輝度を比較したところ、図１０に示すようにＦナンバー≦３で向上し、Ｆナンバー＝３．８５の光学系の輝度値に対して、Ｆナンバー＝３では約３２％、Ｆナンバー＝２．５では約４４％、Ｆナンバー＝２では約６０％向上した。但し、Ｆナンバー＞３では輝度値が急激に低下し、Ｆナンバー＝３．５では約１５％しか向上しなかった。なお、Ｆナンバー＝１．５ではＦナンバー＝２とあまり変らなかった。コントラストは、上述のように、Ｆナンバー≦３の光学系においても、従来デバイスのコントラストよりも高いコントラストが維持された。即ち、従来デバイスよりも、輝度とコントラストの双方が向上したプロジェクションシステムを実現できた。
【００８５】
以上に述べた本発明の実施の形態及び実施例は、本発明の技術的思想に基づいて様々に変形可能である。
【００８６】
例えば、上述した反射型液晶表示素子やこれを用いた光学又はプロジェクションシステムの構成部分の構造、材質等は上述したものに限られることはなく、種々に変更してよい。
【００８７】
【発明の作用効果】
以上のように、本発明によれば、垂直配向液晶層の厚さを２μｍ以下と小さくしても、垂直配向液晶材料のΔｎの値を０．１１以上と大きく調整し、画素サイズを１０μｍ以下とし、かつ、光透過性電極と光反射電極との対向面上にそれぞれ、前記垂直配向液晶材料に１°以上、５°以下のプレティルト角を与えているので、液晶の透過率が５〜６Ｖ以下の電圧で容易に飽和するようになり、実用的な低電圧での安定駆動が可能になり、また透過率自体も著しく向上する。従って、十分な透過率と低電圧安定駆動（低耐圧）の駆動特性とを持ち、高速応答に優れ、更に低耐圧の駆動トランジスタの使用も可能となる反射型垂直配向液晶表示デバイスと、これを用いた表示装置、プロジェクション光学及びディスプレイシステムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】反射型液晶表示デバイスにおける垂直配向液晶材料の屈折率異方性Δｎを変えた場合のＶ−Ｔ曲線図（液晶層の厚さｄが２μｍの場合）である。
【図２】反射型液晶表示デバイスにおける垂直配向液晶材料の屈折率異方性Δｎを変えた場合のＶ−Ｔ曲線図（液晶層の厚さｄが１．５μｍの場合）である。
【図３】反射型液晶表示デバイスにおける垂直配向液晶材料の屈折率異方性Δｎを変えた場合のＶ−Ｔ曲線図（液晶層の厚さｄが１μｍの場合）である。
【図４】反射型垂直配向液晶表示デバイスの応答速度を示すグラフ（３μｍ及び３．５μｍ厚の試料は従来デバイスの値）である。
【図５】反射型液晶表示デバイスにおける垂直配向液晶材料の厚さｄ、屈折率異方性Δｎ及び誘電率異方性Δεによる飽和電圧、透過率及び応答速度を各試料についてまとめて示す表である。
【図６】同、液晶の屈折率異方性Δｎによる飽和電圧の変化を液晶層厚ｄ毎に比較して示すグラフである。
【図７】同、液晶層の厚さが３．５μｍの場合に、液晶の屈折率異方性Δｎを０．１３とした時のＶ−Ｔ曲線図である。
【図８】同、黒状態透過率の液晶層の厚さ依存性（従来デバイスの液晶層厚である３．５μｍ厚デバイスの黒状態の値を１００％として示した）を比較して示すグラフである。
【図９】本発明による反射型垂直配向液晶デバイスと従来デバイスの測定光学系のＦナンバーによる黒レベルの変化を比較して示すグラフである。
【図１０】同、Ｆナンバーによるデバイスの輝度変化を示すグラフである。
【図１１】本発明による反射型垂直配向液晶表示デバイスの概略断面図である。
【図１２】同、Ｓｉ駆動回路基板側の要部断面図である。
【図１３】同、デバイスのレイアウト及び等価回路図である。
【図１４】従来デバイスのＶ−Ｔ曲線図（液晶層の厚さは約３μｍ）である。
【図１５】従来デバイスで液晶層の厚さを減少させた時のＶ−Ｔ曲線図（Δｎは０．０８２）である。
【図１６】同、液晶層厚による飽和電圧の変化を示すグラフである。
【図１７】同、反射型液晶表示デバイスを用いたプロジェクション光学系を示す概略図である。
【符号の説明】
１…ランプ光源、２Ｂ、２Ｇ、２Ｒ…偏光ビームスプリッタ、
３Ｂ、３Ｇ、３Ｒ…反射型デバイス、４…Ｘ−Ｃｕｂｅプリズム、
６…フライアイレンズ、７…偏光変換デバイス、８…コンデンサレンズ、
９…ダイクロイック色分離フィルタ、１０（ｐ,ｓ）…白色光、
１０（ｓ）…ｓ偏光の入射光、
１０Ｒ（ｓ）、１０Ｇ（ｓ）、１０Ｂ（ｓ）…ｓ偏光の入射光、
１０Ｒ（ｐ）、１０Ｇ（ｐ）、１０Ｂ（ｐ）…ｐ偏光の反射光、
１０（ｐ）…ｐ偏光の投射光、１１、１２…全反射ミラー、
２３…反射型液晶表示素子、３０…光反射電極、３１…Ｓｉ駆動回路基板、
３２…透明電極、３３…ガラス基板、３４、３５…液晶配向膜、
３６…垂直配向液晶、３７…単結晶シリコン基板、
３８、３９、４４…半導体領域、４１、４６…電極、
４２、４３、５０…電極又は配線、４７、４８、４９…層間絶縁膜、
ｄ…液晶層厚、Δｎ…液晶の屈折率異方性、Δε…液晶の誘電率異方性

Claims (21)

1. 光透過性電極を有する第１の基体と、光反射電極を有する第２の基体とが、前記光透過性電極及び前記光反射電極を互いに対向させかつ垂直配向液晶を介在させた状態で、対向配置されている反射型液晶表示素子であって、前記垂直配向液晶層の厚さが２μｍ以下であり、垂直配向液晶材料の屈折率異方性Δｎが０．１１以上であり、画素サイズが１０μｍ以下であり、かつ、前記光透過性電極と前記光反射電極との対向面上にそれぞれ、前記垂直配向液晶材料に１°以上、５°以下のプレティルト角を与える液晶配向処理が施されている反射型液晶表示素子。
2. 前記垂直配向液晶層の厚さが１．５μｍ以下である、請求項１に記載した反射型液晶表示素子。
3. 前記プレティルト角は１°以上、２．５°以下である、請求項１に記載した反射型液晶表示素子。
4. 前記光反射電極は、不透明な単結晶半導体である前記第２の基体に形成された単結晶半導体駆動回路に接続され、アクティブ駆動型に構成されている、請求項１に記載した反射型液晶表示素子。
5. 前記第２の基体はシリコンの単結晶半導体で構成されたシリコン基板であり、前記単結晶半導体駆動回路が、前記第２の基体としての前記シリコン基板に画素毎に設けられた駆動トランジスタを具備し、この駆動トランジスタの出力側に前記光反射電極が接続されている、請求項４に記載した反射型液晶表示素子。
6. 前記光透過性電極としての透明電極及び前記光反射電極の対向面上にそれぞれ液晶配向膜が形成され、この液晶配向膜として酸化珪素膜が形成されている、請求項４に記載した反射型液晶表示素子。
7. 請求項１及至請求項６のいずれか１項に記載した反射型液晶表示素子と、この反射型液晶表示素子を駆動する駆動回路とを具備する表示装置。
8. 光が照明光学系により前記反射型液晶表示素子に入射され、この反射型液晶表示素子からの反射光が、光路中に配置された光学系により導かれる、請求項７に記載した表示装置。
9. 前記光源からの光が偏光変換素子及び偏光ビームスプリッタを通して前記反射型液晶表示素子に入射し、この反射型液晶表示素子からの反射光が前記偏光ビームスプリッタを再び通して導かれる、請求項８に記載した表示装置。
10. 各色毎に前記反射型液晶表示素子と前記偏光ビームスプリッタとが配置され、それぞれの反射型液晶表示素子からの反射光が合成される、請求項９に記載した表示装置。
11. 白色光源からの白色光が前記偏光変換素子を通してダイクロイック色分離フィルタに導かれ、ここで分離された光が更に各色の分離光とされた後に前記偏光ビームスプリッタを介して、各色毎に配置された前記反射型液晶表示素子にそれぞれ入射し、これらの反射型液晶表示素子からの各反射光が色合成プリズムで合成される、請求項１０に記載した表示装置。
12. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載した反射型液晶表示素子が光路中に配置されているプロジェクション光学システム。
13. 光源と、この光源からの光を前記反射型液晶表示素子に入射させる照明光学系と、前記反射型液晶表示素子と、この反射型液晶表示素子からの反射光を導く光学系とが前記光路中に配置されている、請求項１２に記載したプロジェクション光学システム。
14. 前記光源からの光が偏光変換素子及び偏光ビームスプリッタを通して前記反射型液晶表示素子に入射し、この反射型液晶表示素子からの反射光が前記偏光ビームスプリッタを再び通して投射レンズに導かれる、請求項１３に記載したプロジェクション光学システム。
15. 各色毎に前記反射型液晶表示素子と前記偏光ビームスプリッタとが配置され、それぞれの反射型液晶表示素子からの反射光が合成されて前記投射レンズに導かれる、請求項１４に記載したプロジェクション光学システム。
16. 白色光源からの白色光が前記偏光変換素子を通してダイクロイック色分離フィルタに導かれ、ここで分離された光が更に各色の分離光とされた後に前記偏光ビームスプリッタを介して、各色毎に配置された前記反射型液晶表示素子にそれぞれ入射し、これらの反射型液晶表示素子からの各反射光が色合成プリズムで合成された後に前記投射レンズに導びかれる、請求項１５に記載したプロジェクション光学システム。
17. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載した反射型液晶表示素子が光路中に配置されているプロジェクションディスプレイシステム。
18. 光源と、この光源からの光を前記反射型液晶表示素子に入射させる照明光学系と、前記反射型液晶表示素子と、この反射型液晶表示素子からの反射光を導く光学系とが前記光路中に配置されている、請求項１７に記載したプロジェクションディスプレイシステム。
19. 前記光源からの光が偏光変換素子及び偏光ビームスプリッタを通して前記反射型液晶表示素子に入射し、この反射型液晶表示素子からの反射光が前記偏光ビームスプリッタを再び通して投射レンズ、更にはスクリーンに導かれる、請求項１８に記載したプロジェクションディスプレイシステム。
20. 各色毎に前記反射型液晶表示素子と前記偏光ビームスプリッタとが配置され、それぞれの反射型液晶表示素子からの反射光が合成されて前記投射レンズに導かれる、請求項１９に記載したプロジェクションディスプレイシステム。
21. 白色光源からの白色光が前記偏光変換素子を通してダイクロイック色分離フィルタに導かれ、ここで分離された光が更に各色の分離光とされた後に前記偏光ビームスプリッタを介して、各色毎に配置された前記反射型液晶表示素子にそれぞれ入射し、これらの反射型液晶表示素子からの各反射光が色合成プリズムで合成された後に前記投射レンズに導かれる、請求項２０に記載したプロジェクションディスプレイシステム。

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