JPH02256024A - 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、特に、複数のツィステッドネマチック
型液晶層を有し、各液晶層を透過した光をスクリーン上
に投射し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、複数のツィステッドネマチック型液晶パネルを
用いた投射型液晶表示装置が開発されている。第５図は
、この従来の投射型液晶表示装置の構成図である。該投
射型液晶表示装置は、積層された一対の液晶パネルおよ
び６０および７０でなる液晶表示素子６を有し、一方の
液晶パネル６゜に、光源３１から発せられて集光レンズ
３２により平行にされた光が投射される。そして、該液
晶パネル６０にて、所定の表示パ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＃３１側に位置する一方の液晶パネル６０は、第６図
に示すように、ツィステッドネマチック型の液晶層６１
が一対の基板６２および６３にて挟まれている。スクリ
ーン３５側に位置する他方の液晶パネル７０モ、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にて挟まれている。

光源３１側の液晶パネル６０における液晶層６１は、液
晶分子のねじれ角が、１８０度〜２７０度程度の、５Ｔ
Ｎ（Ｓｕｐｅｒｔｖｉｓｔｅｄ　　ＮｅｍａｔＩｃ）型
、もしくは、ＳＢＥ（Ｓｕｐｅｒｔｗｌｓｔｅｄ　　Ｂ
ｌｒｅｆｒｉｎｇａｎｃｅ　　Ｅｆｆｅｃｔ）型である
。スクリーン３５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、　ねじれ回転方向が光源３１側
液晶パネル６０の液晶層６１における液晶分子のねじれ
回転方向とは逆方向になったＳＢＥ型もしくはＳＴＮ型
である。それぞれの液晶層６１および７１における各液
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３１側の液晶パネル６０における液晶層６１は、置
マルチブレクス駆動により動作され、その一方の基板６
２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にて全ての走査電極６４が駆動
される。該基板６２とは、液晶層６１を挟んで配設され
た他方の基板６３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、一方
の基板６２に配設された走査電極６４との間でいわゆる
マトリックス電極を構成している。各信号電極６５は、
走査電極６４の並設方向に２分割されている。分割され
たそれぞれの信号電極６５は、信号側駆動回路６７ａお
よび６７ｂ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３５側に配設された液晶パネル
７０における各基板７２および７３には、このようなマ
トリックス構造の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３１９１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６
６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または６７ｂによ
り、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６
１部分く画素）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３５側の
液晶パネル７０を透過する。該液晶パネル７０は、光＋
１に３１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の複屈折効果による着色を補償
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１／２５０デニーテイ駆動により、５００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容量
を増大させることが要望されている。上述したようなマ
ルチブ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、液晶画素に十
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
う映像上の問題がある。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
面積の割合である開口率が低下し、また経済性も損なう
。また、信号電極、走査電極は、　通常、ＩＴＯ（酸化
イジウム）などの透明導電膜をパターニングして基板上
に形成されるので、画素を高密度化するために走査電極
数を増大させると、基板上で電極ピッチが密になり、パ
ターニングそのものが困難になったり電極に対する駆動
回路の接続が難しくなるなどの製造上の問題も生じる。

さらに、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
層した直視型の液晶表示装置では、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。

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、開口率を低下させることなく、表示容量を大幅に
増加させることができ、しかも電極形成や駆動回路の接
続が簡単であるため製造が容易であり、さらには、高解
像度で表示品質が良好である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、ツィステッドネマチック型の
液晶層、該液晶層に積層されその液晶層における各画素
の透過光を変調する格子状の電極線を有する液晶パネル
が複数積層された液晶表示素子を有し、相隣する液晶パ
ネルにおいては、無電界時もしくは非選択電界印加時に
入射光の直線偏光が出射光においてもほぼ再現される光
学補償条件を満足する液晶構成を成し、かつ、それぞれ
の液晶パネルにおける少な（とも一方の相互に平行する
電極線が、他の液晶パネルにおける該電極線とは平行す
る電極線の間に対向していることを特徴 としてなり、そのことにより上記目的が達成される。

（実施例） 以下に本発明を実施例について説明する。

本発明の液晶表示装置は、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および２０が積層され
て構成された液晶表示素子ｌを有する。

該液晶表示素子１には光源３１から光が、集光レンズ３
２により平行にされて投射される。そして、該液晶表示
素子ｌを透過した光が、投影レンズ３４によりスクリー
ン３５に投射される。

液晶表示素子ｌは、第１図に示すように、光源３１側に
一方の液晶パネルエ０が鉛直状に配設され、スクリーン
３５側に他方の液晶パネル２０が鉛直状に配設されてい
る。光源３１側の液晶パネルｌＯは、ツィステッドネマ
チックの型の液晶層１１を有し、該液晶層１１が一対の
透明基板１２および１３にて挟まれている。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および２３
にて挟まれている。

光源３１側の液晶パネル１０における液晶層１１は、液
晶分子の捻じれ回転角が１８０度〜２７０度程度のＳＴ
Ｎ型もしくは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、　その液晶分子のねじれ回転方向
が、光源３１側の液晶パネル１ｏにおける液晶層゛１“
ｉの捻じれ回転方向とは逆方同になっている。そして、
各液晶層１１および２１における相互に近接した部分の
液晶分子は、その配回方向が相互にほぼ直交するように
設定されている。従って、各液晶パネル１０および２ｏ
における液晶層１１および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。

なお、９の補償セルの構成は、本実施例の構成に限定さ
れるものではなく、現在、知られている位相差フィルム
使用型ＳＴＮ　−ＬＣＤにおけるフィルムと同様の構成
を液晶セルに使用しても表示は可能である。

光源３ｒ（Ｉｔ！ｌの液晶パネルエ０における光の入射
側の基板１２の液晶層１１側表面には、東３図（ａ）に
示すように、多数の透明な直線状の、信号電極１４ａ、
１４ａ・・・および１４ｂ１１４ｂ・・・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側面の上部に、それぞれが鉛直状で相互に平
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１
２の下部に略鉛直状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電極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１
４ｂ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、れ選択的に電圧が印加される。

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を挟んで対向配設された基板１３の液晶
層ｌｌ側表面には、前記各信号電極１４ａおよび１４ｂ
とは直交した格子状となるように、多数の透明な直線状
の走査電極１５．１５・・・が、その表面全面にわたっ
て適当な間隔をあけて相互に平行に配設されいてる。該
走査電極１５．１５・・・は、前記各信号電極１４ａお
よび１４ｂとともにマトリクス電極を構成しており、各
走査電極１５．１５・・・の間隔は、各走査電極１５．
１５・・・の幅寸法より僅かに大きく設定されている。

そして、各走査電極１５には、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、該基板１３
における電圧が印加された所定の信号電極１４ａまたは
１４ｂとにより、その交差部に対向した液晶層１１部分
（画素）に電圧が印加されてその部分の透過光が変調さ
れる。

他方、該液晶パネルＩＯと積層状態となったスクリーン
３５側の液晶パネル２０における光入射側（液晶パネル
ＩＯ側）に配設された基板２２の液晶層２１側表面には
、第３図（ｂ）に示すように、多数の透明な直線状の信
号電極２４ａｓ　２４ａ・・・　および２４ｂ１２４ｂ
・・・が配設されている。各信号電極２４ａは鉛直状の
基板１２の下部に、それぞれが略鉛直状で相互に平行に
配設されており、他方の各信号電極２４ｂは、上記各信
号電極２４ａとはそれぞれ直線状になるように基板２２
の上部に、略鉛直状で相互に平行に配設されている。そ
して、基板２２の下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２
４ｂ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と液晶層２１を挟んで対同配設された基板２３の
液晶層２１側表面には、前記各信号電極２４ａおよび２
４ｂとはそれぞれ直交した格子状となるように多数の透
明な直線状の走査電極２５．２５・・・が、その表面全
面にわたって、適当な間隔をあけて相互に平行に配設さ
れている。該走査電極２５．２５・・・は、その基板２
３に対して液晶層２１を挟んで対向配設された基板２２
上の前記信号電極２４ａおよび２４ｂとともにマトリク
ス電極を構成すると共に、　第１図（ｂ）に示すように
、光源３１側の液晶パネル１０の基板１３に設けられた
走査電極１５．１５・・・の間の部分に対向しており、
これらの各走査電極工５とは光透過方向において重なり
合わないようになっている。そして、各走査電極１５は
、走査側駆動回路２７にて、それぞれに順次電圧が印加
され、電圧が印加された所定の信号電極２４ａまたは２
４ｂとにより、その交差部に対向した液晶層２１部分く
画素）に電圧が印加されてその部分の透過光が変調され
る。

この場合、光源３１側の液晶パネル１０における各走査
電極１５が配設された部分に対向するスクリーン３５側
の液晶パネル２０部分には、走査電極は配設されておら
ず、該液晶パネル２０における走査電極２５が配設され
た部分に対向する他方の液晶パネル１０部分には走査電
極が配設されていないために、各液晶パネル１０および
２０の液晶層１１および２１における電圧が印加される
画素部分は、光透過方向には相互に重ならないことにな
る。

このような構成の本発明の液晶表示装置は、液晶表示素
子１の各液晶パネル１０および２０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２Ｓと
信号電極１４ａ％１４　ｂ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３１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ｌＯおよび２０の液晶層１１および２
１における所定の画素部分を透過した光が、投影レンズ
３４にてスクリーン３５上に拡大投射される。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、投影レンズの焦点は、積層されだ液晶パネル
１０と２０との間に合わせ、視認した際に、各液晶層の
表示部にピンボケが認められない程度にまで、基板１３
および２３を薄（する必要がある。

その厚さは、投影レンズの焦点距離や口径などで決定さ
れ、本実施例の表示実験においては、Ｆナンバ３．５の
投影レンズ（ｆ　＝　１５０ｍ）を用いた場合には、板
厚０．５−以下のガラス基板であれば、はとんどピンボ
ケのない良好な画像が得られた。

液晶表示素子１においては、各液晶パネルｌＯおよび２
０のそれぞれに、マトリック構造の信号電極１４ａＳ１
４ｂ、　２４ａ、　２４ｂおよび走査電極１５．２５が
設けられている。また、一方の液晶パネル１ｏにおける
信号電極１４ａ、　１４ｂおよび走査電極１５は、信号
側駆動回路１６ａＳ１６ｂおよび走査側駆動回路Ｉ７に
て駆動され、他方の液晶パネル２０において信号側駆動
回路２６ａ、２６ｂおよび走査側駆動回路２７にて駆動
される信号電極２４ａ、　２４　ｂおよび走査電極２５
とは、独立した駆動系を有している。このように一対の
液晶パネル１０および２０に独立した２系統の走査電極
１５および２５が設けられることにより、走査電極数を
増加させることなく、マトリックスの度数が倍になり、
液晶パネルｌＯおよび２０を１／２５０デユーティ−で
駆動すれば、１０００本の走査が可能になる。

その結果、液晶画素に十分な電圧が印加され、コントラ
ストの低下や応答速度の低下を招来することなく、画素
の高密度化が可能になる。このとき、各液晶パネルｌＯ
および２０における液晶層ｌｌオよび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または２１の非画素部分が、
他方の液晶層２１または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における走査電極１
５配設部分の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３５側の液晶層２１における走
査電極２５が配設されていない部分の非画素領域にて光
学的に補償され、同様に、光ｇ３１側の液晶層１１にお
ける走査電極１５が配設されていない部分の非画素領域
にて、複屈折効果による着色が光学的に補償された透過
光が、スクリーン３５側の液晶層２１における走査電極
２５配設部分の画素領域を透過する。その結果１、前述
した画素の高密度化およびこれにともなうコントラスト
低下の防止とあいまって、高解像度でコントラスト比の
高い高品質な画像がスクリーン３５に拡大投影される。

スクリーン３５は、リア型あるいはフロント型である。

また、積層状態の各液晶パネルｌＯおよび２０にお′け
る直線状の走査電極１５および２５が、その配設方向に
おいて交互に並設されていることにより、各液晶パネル
ｌＯおよび２０上では各走査電極１５および２５の間隔
を十分にあけることができ、走査電極数を増加させて画
素の高密度化しているにもかかわらず、電極形成は容易
であり、しかも、電極に対する駆動回路の接続も容易と
なる。

なお、上記実施例では、白黒表示の液晶表示装置につい
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、本発明のカラー表示用液
晶表示装置の構成を示す概略図である。光源３１から投
射され集光レンズ３２にて平行にされた光は、青色反射
型のダイクロイックミラー５１および赤色反射型のダイ
クロイックミラー５２に与えられている。そして、これ
らのダイクロイックミラー５１および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、両ダイクロイックミラー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
（Ｇ）光は、液晶表示素子４２を介してダイクロイック
プリズム５７へ入射され、ダイクロイックミラー５１に
直角に反射された青色（Ｂ）光は、反射鏡５３および５
４によりその光路を反転されて、液晶表示素子４１を介
してダイクロイックプリズム５７へ入射されている。ダ
イクロイックミラー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４３を介してダイクロイックプリズム５７に
入射されている。

ダイクロイックプリズム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を介してダイクロイックプ
リズム５７に入射された各色の光は、該ダイクロイック
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３５に所定のカラー画像
が形成される。駆動回路については、各液晶表示素子４
１〜４３を独立に駆動を行ってもよいが、各液晶表示素
子４１〜４３の走査電極を共通接続すると、走査駆動回
路数の低減に有効である。

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、それぞれ
にマトリックス構造の信号電極および走査電極が設けら
れた液晶パネルを、走査電極が各液晶パネル間で光透過
方向に重ならないように３層以上積層して、液晶表示素
子を構成してもよい。この場合も、各液晶パネルが独立
に走査電極を有し、且つ画素部分が光透過方向に相互に
重ならないために、走査電極数を増加させることなく、
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。液晶表示素子において液晶パネルが３
層に積層されている場合は、各液晶パネルにおける走査
電極は、例えば電極間に電極幅の２倍以上の間隔をあけ
て基板上に配設することにより、３届の液晶／ｆネルが
積層された状態で、それぞれの液晶パネルにおける各走
査電極は、光透過方向に重なり合うおそれがない。

また、上記実施例では、各液晶ノくネルにおけるそれぞ
れの走査電極はその並設方向に１本の走査電極幅に相当
する間隔をあけて配設されているが、各液晶パネルにお
いて、はとんど間隔をあけることなく並設され２本の走
査電極を、２本分の走査電極幅に相当する間隔をあけて
配設し、積層された液晶パネルにおける２本の走査電極
をその間隔に対向させる構成としてもよい。

このような構成は、走査電極に限らず、信号電極で行っ
てもよい。さらに、本発明は、アクティブマトリクス方
式の液晶表示装置にも適用できる。

（発明の効果） 本発明の投射型液晶表示装置は、このように、液晶表示
素子における複数の液晶パネルのそれぞれにマトリクス
構造の一対の電極線を設け、かつ各マトリクス電極線に
おける一方の電極線を他の液晶パネルのそれぞれ平行な
電極線の間に対向させて、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、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。さらには電極
線の電極形成および駆動回路との接続が容易であり、生
産性に優れている。

４　　　　　の　　　　な号　Ｂ 第１図（ａ）は本発明の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１図（ｂ）
はその断面図、第２図はその投射型液晶表示装置の構成
図、第３図（ａ）および（ｂ）は液晶表示素子における
各液晶パネルの電極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、　１４ａ、　１４ｂ、　２４
ａ、　２４ｂ−・・信号電極、１５．２５・・・走査電
極。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ツイステッドネマチック型の液晶層、該液晶層に積
   層されその液晶層における各画素の透過光を変調する格
   子状の電極線を有する液晶パネルが複数積層された液晶
   表示素子を有し、 相隣する液晶パネルにおいては、無電界時もしくは非選
   択電界印加時に入射光の直線偏光が出射光においてもほ
   ぼ再現される光学補償条件を満足する液晶構成を成し、
   かつ、それぞれの液晶パネルにおける少なくとも一方の
   相互に平行する電極線が、他の液晶パネルにおける該電
   極線とは平行する電極線の間に対向していることを特徴
   とする投射型液晶表示装置。