JPH02210322A - 投射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、大量の文字情報や各種の映像を表示する液晶
表示装置に関し、待て、複数のツィステッドネマチック
型液晶層を透過した光をスクリーンに拡大投影する事に
よって映像を表示する投射型の液晶表示装置に関する。

〈従来の技術〉 大量の文字情報や各種の映像を表示する液晶表示装置と
して、複数のツイステラドネマチノク型液晶パネルを用
いた投射型液晶表示装置が開発されている。第５図は、
従来より知られている投射型液晶表示装置の構成図であ
る。この投射型液晶表示装置は、積層された一対の液晶
パネル６（１−よび７０でなる２層液晶表示素子６を有
し、一方の液晶パネル６０に、光源８１から発せられて
集光レンズ３２により平行された光が投射される。

そして、該液晶パネル６０にて、所定の表示１＜ターン
に変調された透過光が他方の液晶パネル７０を透過し、
投影レンズ３４にてスクリーン３５に所定の画像が拡大
表示される。

光源８１側に位置する一方の液晶／寸ネル６０は第６図
に示すように、ライステ・ｙドネマチ・ツク型の液晶層
６１が一対の基板６２および６３にて挾まれている。ス
クリーン８５側に位置する他方の液晶パネル７０も同様
にツィステッドネマチック型の液晶層７１が一対の基板
７２および７３にて挾まれている。

光源８１側の液晶パネル６０における液晶層６１は、液
晶分子の捩れ角が１８０度〜２７０度のＳＴＭ（Ｓｕｐ
ｅｒ　Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）やＳＢＥ　（
Ｓｕｐｅｒｔｗｉｓｔｅｄ　Ｂｉｒ６ｆｒｉｎｇｅｎｃ
ｅＥｆｆｅｃｔ　）型と称される液晶である。スクリー
ン８５側の他方の液晶パネル７０における液晶層７１の
液晶分子は、捩れ回転方向が光源３１側液晶パネル６０
の液晶層６１における液晶分子の捩れ回転方向とは逆方
向になったＳＴＭ型（もしくはＳＢＥ型）である。それ
ぞれの液晶層６１および７１における液晶分子は、相互
に近接する部分の配向方向がほぼ直交するように設定さ
れている。

光源８１側の液晶パネル６０における液晶層６１は、マ
ルチプレクス駆動によ多動作され、その一方の基板６２
には、第７図に示すように、所定方向に延びる多数の透
明な走査電極６４が相互に平行に配設されている。各走
査電極６４は、走査側駆動回路６６に接続されており、
該走査側駆動回路６６にてすべての走査電極６４が駆動
される。該基板６２とは、液晶層６１を挾んで配設され
た他方の基板６ａには、各走査電極６４とは相互に直交
状態となるように多数の信号電極６５が配設されている
。各信号電極６５は、走査側駆動回路６７ａおよび６７
ｂによりそれぞれ選択的に所定電圧が印加される。

これに対し、スクリーン８５側に配設された液晶パネル
７０における各基板７２および７８にはこのような電極
は配設されていない。

このような液晶表示装置では、光源８１側の表示パネル
６０における各走査電極６４には、走査側駆動回路６６
により順次選択的に電圧が印加され、また所定の信号電
極６５には、信号側駆動回路６７ａ又Ｕ６７　ｂにより
１表示パターンに基づいて選択的に電圧が印加され、電
圧印加された画電極の交差点部分に対応する液晶層６１
部分（画素）において透過光が変調される。そして、該
液晶パネル６０を透過した光は、スクリーン８５側の液
晶パネル７０を透過する。該液晶パネル７０は、光源３
１側の液晶パネル６０における液晶層６１を透過する光
が、該液晶層６１の複屈折効果によって生じた着色を補
償して消色する。

このような構成とすることにより、走査電極６４は例え
ば１／２００デユーテイ駆動により４００本の走査が可
能となる。

〈発明が解決しようとする課題〉 液晶表示装置では、近年画素を高密度化して表示部】を
増大させることが要望されている。上述したようなマル
チプレクス駆動による従来の液晶表示装置では、画素を
高密度化するために走査電極数を増加させてマルチプレ
クスの度数（時分割数）を高めると、液晶の画素部に十
分な電圧が印加されずにコントラストが低下したり応答
速度の低下を招来し、表示品位が著しく損なわれるとい
う問題がある。各液晶画素にダイオード等の非線形素子
や薄膜トランジスタ等のスイ・ノチング素子を付加すれ
ば、このようなコントラストの低下や応答速度の低下を
防止できるが、液晶層の表示面における画素の面構の割
合である開口率が低下し、また経済面において不利だと
考えられる。更に、上述のような投射型液晶表示装置と
は異なり、それぞれに電圧印加手段が設けられた複数の
液晶層を積層した直視型液晶表示装置では、積層された
液晶層の各表示部に視差が生じるため、各表示部の連続
性が悪く、表示品質が悪いという問題がある。また投射
型液晶表示装置においても、従来どおりの電極配置（電
極パターン）では、電極間（画素間）にギャップが存在
するために、画素を高密度化した際に広い開口率を得る
ことが困難であった。

本発明は上記従来の問題を解決するものでありその目的
は、開口率が高く１表示容量を大幅に増加させることが
でき、高解像度で表示品質の良好な投射型液晶表示装置
を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉 本発明の液晶表示装置は、ライステ・コドネマチツク型
の液晶層および該液晶層における各画素の透過光を変調
する電圧印加手段を有する液晶パネルが複数積層され双
方の液晶パネルを透過した光が投射される投射型液晶表
示装置であって、液晶パネル間での液晶層の液晶分子捩
れ方向が相互に逆方向でかつ各液晶層の相互に近接する
部分での液晶分子配向方位がほぼ直交するように設定さ
れ電圧印加手段は、それぞれの液晶パネルで表示画素が
光透過方向に対して相互に重ならないように配設されか
つそれぞれの液晶パネルで市松模様状の配置パターンと
なる画素電極を具備して成り積層した状態での表示にお
いて近接する画素面のギャップを熊〈シたことを特徴と
している。

〈実施例〉 以下、本発明を実施例に従って説明する。

本実施例の液晶表示装置は、第２図に示すように例えば
一対の鉛直状の液晶パネル１０及び２０が積層されて構
成された液晶表示素子１を有する。

該液晶表示素子１には光源８１から出た光が集光レンズ
８２により平行にされて投射される。そして、Ｂ液晶表
示素子１を透過した光が、投影レンズ３４によりスクリ
ーン８５に投射される。

液晶表示素子１は、第１図に示すように、光源３１側に
一方の液晶パネル１０が鉛直状に配設さ名２、スクリー
ン３５側て他方の液晶パネル２０が鉛直状に配設されて
いる。光源８１側の液晶パネル１０ば、ツィステッドネ
マチック型の液晶層１１を有し、該液晶層１１が一対の
透明基盤１２及び１ａに挾まれている。スクリーン３５
側の液晶パネル２０も同様に、ツィステッドネマチック
型の液晶層２１が一対の透明基板２２及び２３にて挾ま
れている。

光源３１側の液晶パネル１０における液晶層１１ば、液
晶分子の捩れ回転角が１８０度〜２７０度程度のＳＴＮ
型もしくにＳＢＥ型である。

スクリーン３５側の液晶パネル２０における液晶層２１
も同様にＳＴＮ型もしくはＳＢＥ型であり、その液晶分
子の捩れ回転方向が、光源３１側の液晶パネル１０にお
ける液晶層１１の捩れ回転方向とは逆方向になっている
。そして、各液晶層１１及び１２における相互て近接し
た部分の液晶分子は、その配向方向が相互にほぼ直行す
るように設定されている。従って、各液晶パネル１０及
び２０における液晶層１１及び２１を透過する光の複屈
折効果による着色は、それぞれ、他方の液晶パネルにお
ける液晶層により光学的に補償される。

光源３１側の液晶パネル１０における光の入射側の基板
１２には、第８図（ａＬ　（ｂｌに示すような形状の多
数の透明な信号電極１４ａおよび１４ｂが配設されてい
る。各信号電極１４ａは、鉛直状の基板１２における液
晶層１１側面の上半分に、第８図ｆｃｌに示すように１
画素ずれた状態で相互に平行に配設されており、他方の
各信号電極１４ｂは上記信号電極１４ａとはそれぞれ直
線状になるように基板の下半分に１４ａと同様に１画素
ずれた状態で相互に平行に配設されている。そして、基
板１２の上部に配設された各信号室＠１４ａには信号側
駆動回路１６ａにて所定の表示に対応させてそれぞれ選
択的に電圧が印加され、他方の各信号電極１４ｂには、
信号側駆動回路１６ｂにて所定の表示に対応させてそれ
ぞれ選択的に電圧か印加される。

各信号電極１４ａおよび１４ｂが配設された基板１２と
は液晶層１１を挾んで対向配設された基板１３の液晶層
１１側側面には、前記各信号電憧１４ａおよび１４ｂの
各画素に対応した第３図＋ｄｌ（で示すような形状の走
査電極１５が相互に平行に配設されている。それぞれの
電極１４ａおよび１４ｂ（！：電極１６との詳細な位置
関係を第３図ｔｅｌに示す。そして各走査電極１５ぼ、
走査側駆動回路１７にて、それぞれに順次選択的に電圧
が印加される５該基板１８における電圧が印加された所
定の走を電極１５と、他方の基板１２における電圧が印
加された所定の信号電極１４ａ又は１５ｂとにより、そ
の交差部に対向した液晶層１１部分（画素）に電圧が印
加され、その部分の透過光が変調される。

他方、該液晶パネル１０と積層状態とな−たスクリーン
３５側の液晶パネル２０に卦ける光入射側（液晶パネル
１０側）に配設された基板２２には、第８図［ｂｌに示
すように第８１Ａ（ｃｌに示すような形状の多数の透明
な信号電極２４ａおよび２４ｂが配設されている。各信
号電極２４ａは、鉛直状の基板２２における液晶層１１
側面の上半分に、第８図（ｃｌに示すように１画素ずれ
た状態で相互に平行に配設されており、他方の各信号電
極２４ｂは、上記信号電極２４ａとはそれぞれ直線状に
なるように基板の下半分に２４ａと同様に１画素ずれた
状態で相互に平行に配設されている。そして基板２２の
上部に配設された各信号電極２４ａには、信号側駆動回
路２６ａにて所定の表示に対応させてそれぞれ選択的に
電圧が印加され、他方の各信号電極２４ｂには、信号側
駆動回路２６ｂにて所定の表示に対応させてそれぞれ選
択的に電圧が印加される。

このような信号電極２４ａおよび２４ｂが配設された基
板２２とは液晶層２１を挾んで対向配設された基板２８
の液晶層１１側側面には、前記各信号型ｇｉｉ２４　ａ
および２４ｂの各画素に対応した第８図［ｄｌに示すよ
うな形状の走査電極２５が相互に平行に配設されている
。それぞれの電極２４および２４ｂと電極２５との詳細
な位置関係を第３図ｆｅ）に示しておく。そして各走査
電極２５は、走査側駆動回路２７にて、それぞれに順次
選択的に電圧が印加される。該基板２３における電圧が
印加された所定の走査電極２５と、他方の基板２２にお
ける電圧が印加された所定の信号電極２４ａ又は２４ｂ
とにより、その交差部に対向した液晶層２１部分（画素
）に電圧が印加され、その部分の透過光が変調される。

各液晶パネル１０および２０の各画素は、第３図（ｆｌ
Ｋ示すように光透過方向には相互に重ならないように市
松模様状に配設されており近接する画素はそれぞれ他方
の液晶パネルの画素となる。

このような構成を具備する液晶表示装置は、液晶表示素
子ｌの各液晶パネル１０に−よび２Ｇにおけるそれぞれ
の液晶層１１および２１には、走査電極１５および２５
と信号電極１４ａ、１４ｂおよび２４ａ、２４ｂとによ
り、所定の画素部分に電圧が印加されてその部分の透過
光が変調される。

そして、光源８１から発せられた光が集光レンズ３２に
て、平行に液晶表示素子１に投射され、各液晶パネル１
０および２０の液晶層１１および２１における所定の画
素部分を透過した光が、投影レンズ８４にてスクリーン
３５上に拡大投影される。これにより、所定の画像が該
スクリーン３５上に形成される。

このとき、各液晶パネル１０および２０における液晶層
１１および２１の電圧が印加される画素部分は、光透過
方向に相互に重なっていないために、一方の液晶層１１
又は２１の非画素部分が、他方の液晶層２１又は１１の
画素部分の光の位相を補償する役割を果たす。そのため
、光源３１側の液晶層１１における画素領域にて生じた
複屈折効果による透過光の着色はスクリーン８５側の液
晶層２１に、おける非画素領域にて光学的に補償され、
同様に、光源ｄｌ側の液晶層１１における非画素領域に
て生じた複屈折効果による着色は液晶層２１の画素領域
にて光学的に補償されて、スクリーン８５上にコントラ
スト比の高い画像が拡大投影される。

各液晶パネル１０および２０における基板１３および２
３に設けられた各走査電極１５及び２５には、それぞれ
走査側駆動回路１７および２７にて個別に電圧が印加さ
れる。このため、両液晶パ増加させることすく、シかも
応答性を低下させることなく表示容量を増加させること
ができ、フントラストに優れた高い画素開口率の画像表
示が実現できる。

なお、上記実施例では、白黒表示の液晶表示装着につい
て説明したが、本発明はカラー表示の液晶表示装置につ
いても適用できる。第４図は、本発明カラー表示用液晶
表示素子の構成を示す概略口である。光源３１から投射
され集光レンズ３２イ にて平行にされた光は、青色反射型のダイクロツクミラ
ー５１および赤色反射側ダイクロ、ツクミラー５２に与
えられている。そしてこれらのダイクイ 口、ツクミラー５１及び５２にて、光源から投射される
光は、青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）の三色に分
解されて、それぞれの光が三方に分光される。つまり、
両ダイクロツクミラー５１および５２にて反射されずに
両ミラー５１および５２を透過した緑色ＣＧ）光は、液
晶表示素子４２をイ 介してダイクロ、ツクプリズム５７へ入射され、グイク
ロックミラ−５１に直角に反射された青色ＣＢ）光は、
反射鏡５８および５４によりその光路を反転されて、液
晶表示素子を介してダイクロツクプリズム５７へ入射さ
れている。ダイクロツクミラ−５２にて直角に反射され
た赤色（Ｒ）光も反射鏡５５および５６にて光路を反転
されて、液晶表示素子４Ｂを介してダイクロツクプリズ
ム５７に入射されている。ダイクロツクプリズム５７に
入射する光が透過する各液晶表示素子４１〜４３は、前
述した第１図に示す液晶表示素子１と同様の構成であっ
て、同様の機能を有する。各液晶表示素子４１〜４３を
介してダイクロツクプリズム５７に入射された各色の光
１ｌ−１，％該ダイクロツタプリズム５７にて合成され
てスクリーン３５へ投射される。これにより、スクリー
ン８５に所定のカラー画像が形成される。

なお、上記実施例では、２層の表示パネルにて液晶表示
素子を構成したが、このような構成に限らず、電圧を印
加する手段が配設された部分をそれぞれ液晶層にて相互
に光学補償する一対の液晶パネルを２組以上積層して液
晶表示素子を構成してもよい。この場合も、各電圧印加
手段が光透過方向に相互に重ならないために、マルチプ
レ・ノクスの度数を増加させることなく１表示容量をそ
の液晶パネルの組数に対応させて増大させることができ
る。さらに、本発明では、単純マトリックス駆動方式を
用いた液晶表示装置において、その効果を説明したが液
晶分子のねじれ角がほぼ９０゜のアクティブマトリック
ス方式による液晶表示装置においても表示画素を第３図
ｆｆｌのように構成することにより同様の効果を得られ
ることは容易に考えられる。

実際、画素数６４０Ｘ４００ドツトでねじれ角２４０度
の２層型ＳＴＮ型液晶パネルにおいて確認実験を行った
ところ、従来の電極パターンによる液晶パネルて比べて
本発明の電極パターンによる液晶パネルは約４０％の開
口率の改善となり、明るさも開口率に比例して向上され
、良好な画像を得ることができた。

〈発明の効果〉 本発明の投射型液晶表示装置は、複数の液晶パネルの各
電圧が印加される部分を光透過方向に相互に重なり合わ
ないようにしているため、時分割数を高めることなく表
示容量を増大させることができ、かつ電極パターンを市
松模様状に配設することにより表示状態での画素間での
ギャップを無くすことで高い画素開口率で明るく、しか
も、コントラストに優れた高解像度の表示を実現できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明に供する投射型液晶表
示装置における液晶表示素子の一例を示す一部破断斜視
図、第２図はその投射型液晶表示装置の構成図、第８図
［ａ）〜ｆｆｌは液晶表示素子における各液晶パネルの
電極及び画素の配列を示す説明図、第４図は本発明のカ
ラー液晶表示装置の一例を示す構成図、第５図は従来の
投射型液晶表示装置の構成図、第６図はその液晶表示素
子の断面図、第７図はその液晶パネルの電極の配列を示
す説明図である。 １・・・液晶表示素子、１０．２０・・・液晶パネル、
１１．２１・・・液晶層、１２．１８．２２．２８・・
・基板、１４ａ、１４ｂ、２４ａ、２４ｂ−信号電極、
１５．２５・・・走査電極、 ８１・・・第１層目液晶パネルの画素。 ８２・・・第２層目液晶パネルの画素。 代理人　弁理士　杉　山　毅　至（他１名）填３ 図 （ｄ） 第 図 （ｅ） 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ツイステツドネマチツク型の液晶層と該液晶層の透
   過光を表示画素単位で変調する電圧印加手段を有する液
   晶パネルが複数積層されて成る投射型液晶表示装置にお
   いて、 前記各液晶層は、液晶分子の捩れ方向が前記液晶パネル
   間で相互に逆方向に設定されかつ前記液晶パネル間で各
   液晶層の相互に最近接する液晶分子の配向がほぼ直交す
   る方位に設定され、前記電圧印加手段は、前記表示画素
   が前記液晶パネル間で光透過方向に対して相互に重なら
   ないように市松模様状のパターンで配置された画素電極
   を具備して成ることを特徴とする投射型液晶表示装置。