JPH02256025A - 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６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６０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。

光源３１側に位置する一方の液晶パネル６０は、第７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も、同様に
、ツィステッドネマチック型の液晶層７エが一対の基板
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、ＳＴ
Ｎ（Ｓｕｐｅｒｔｗｉｓｔｅｄ　　Ｎｅｍａｔｆｃ）型
１　あるいはＳＳＢＥ（Ｓｕｐｅｒｔｗｉｓｔｅｄ　　
Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ　　Ｅｆｆｅｃｔ）型であ
る。スクリーン３５側の液晶パネル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ＳＴＮ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
になっている。

光源３１側の液晶パネル６０における液晶層６１は、マ
ルチブレクス駆動により動作され、その一方の基板６２
には、第８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
側層！／Ｉ＠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３１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る。

そして、電圧印加された画電極の交差点部分に対応する
液晶５６１部分（画素）の透過光が変調される。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を透過した後ニ、投影レンズ３４を介してスク
リーン３５に投影される。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１／２ＧＧデニ−ティ駆動により、４００本の走
査が可能となる。

（発明が解決しようとするＨＨ） 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ッ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Ｑ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。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、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。

本発明のさらに他の目的は、焦点ぼけのない鮮明な表示
画像が得られる投射型液晶表示装置を提供するとこにあ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明の液晶表示装置は、ライステラ「ネマチツク型の
液晶層、および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電圧印加手段を有する液晶パ
ネルが複数積層された液晶表示素子を有し、該液晶表示
素子を透過する光が投射される投射型液晶表示装置であ
って、相隣する液晶パネルにおける各液晶層の液晶分子
の捻れ回転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は各液晶分子の配向方向がほぼ直交
するようになっており、それぞれの液晶パネルにおける
電圧印加手段が、光透過方向に対して相互に重ならない
ように配設されていとともに、少なくとも１つの液晶パ
ネルに、該液晶パネルにおける液晶層の各画素の間を遮
光するブラックマスクが配設され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。

本発明の投射型液晶表示装置は、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オよび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３１がら光が、集光レンズ３２により
平行にされて投射される。そして、該液晶表示素子１を
透過した光が、投影レンズ３４によりスクリーン３５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１ｏ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２ｏが鉛直状に配設されてい
る。光［３１側の液晶パネル１０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２ｏ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型である。スクリーン３５側の液晶パネル２ｏにおけ
る液晶層２１も同様にＳＴＮ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１１の捻じれ回転方向とは逆方向になっている
。そして、各液晶層エエおよび１２における相互に近接
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２０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。

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１４ｂ、
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１２の上部を除いた中央部およ
び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Ｌ
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側側面の上半部には、前記各信号電極１４ａおよび
１４ｂとは直交状態となるように、多数の透明な直線状
の走査電極１５．１５・・・が相互に平行に配設されい
てる。該基板！３の下半部には、このような走査電極は
配設されていない。そして、各走査電極１５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
される。該基板１３における電圧が印加された所定の走
査電極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、その部分の透過光が変調される。

他方、該液晶パネルｌＯと積層状態となったスクリーン
３５側の液晶パネル２ｏにおける光入射側（液晶パネル
１０側）に配設された基板２２には、第３図（ｂ）に示
すように、多数の透明な直線状の信号電極２４ａ、　２
４ａ・・・および２４ｂ、　２４ｂ・・・が配設されて
ぃる。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２４ｂとはそ
れぞれ直線状になるように基板２２の下部を除いた上部
および中央部分に、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２３と液晶層２１を挟んで対向配設された基板２３の
液晶層２１側側面の下半分には、前記各信号電極２４ａ
および２４ｂとはそれぞれ直交状態となるように多数の
透明な直線状の走査電極２５．２５・・・が相互に平行
に配設されている。該基板２３の上半分には、このよう
な走査電極は配設されていない。そして、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
または２４ｂとにより、その交差部に対向した液晶層２
１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。

従って、前述した光源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（上半分）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２ｏにおける走査電
極２５が配設された部分（下半分）に対句する他方の液
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２
１における電圧が印加される画素部分は、光透過方向に
は相互に重なっていない。

両液層パネルＩＯおよび２０の間には、ブラックマスク
２９が配設されている。該ブラックマスク２９はスクリ
ーン３５側の液晶パネル２０における他方の液晶パネル
１０側に配設された基板２２の外側面に、金属膜を蒸着
してエツチングすることにより、格子状に形成されてい
る。該ブラックマスク２９は、両液層パネル１０および
２０における各液晶層ＩＩおよび２１の各画素部分に対
向してそれぞれの開口部が対向しており、各液晶層１１
および２１の各画素部分の間を遮光している。

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１工および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３１から発せられた光
が集光レンズ３２にて、両液層パネル１０および２０間
のブラックマスク２９に焦点を合わせられて、平行に液
晶表示素子ｌに投射され、各液晶パネル１０の液晶層１
１における所定の画素部分を透過した光が、ブラックマ
スク２９、および他方の液晶パネル２０を透過した後に
、投影レンズ３４にてスクリーン３５上に拡大投射され
る。他方、光源３１側の液晶パネル１０およびブラック
マスク２９を透過した光のうち、スクリーン３５側の液
晶パネル２０の液晶層２１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ＩＩ
または２１の非画素部分が、他方の液晶層２１または１
１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［３１側の液晶層１１における上半分の画素領
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における上半分の非画素領域に
て光学的に補償され、同様に、光源３Ｉ側の液晶層１１
における下半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における下半分の画素領域を透過する。

各液晶パネルＩＯおよび２ｏにおける基板１３および２
３の各半分の領域に設けられた各走査電極１５および２
５には、それぞれ走査側駆動口ｇ１１１７および２７に
て個別に電圧が印加される。このため、両液層パネルｌ
Ｏおよび２０における全走査電極数１５および２５を、
従来の液晶表示素子に用いられる走査電極数よりも増加
させることなく、しかも応答性を低下させることなく表
示容量を増加さこせることができる。

また、光源３１側の液晶パネルｌＯの液晶層１１におけ
る画素部分と、スクリーン３５側の液晶パネル２０の液
晶層２１における画素部分との間には、２枚の基板１３
および２２が介装されているため、両者の厚さに相当す
る距離の隔たりがある。しかし、各画素部分を透過した
光あるいは透過する光は、ブラックマスク２９の開口部
分を透過するため、各画素の間を該ブラックマスクにて
遮光されて、相互に干渉するおそれがなく、しかも光源
３１からの光が該ブラックマスク２９に焦点を合わせら
れて投射されていることにより、隔たりのある各液晶層
１１および２１の画素部分の透過光は、合焦状態でスク
リーン３５上に投影される。その結果、コントラスト比
が高く、しかも焦点ボケのない表示画像が得られる。

また、上記実施例においては、液晶パネル２０のみにブ
ラックマスクを配設しているが、第４図に示すように、
液晶パネル１０に棒状のブラックマスク２９ｂを水平状
に配設し、液晶パネル２０には、棒状のブラックマスク
２９ａを垂直状に配設することによって、各液晶層１１
および２１の各画素部分の間を遮光するようにしてもよ
い。この場合にも、同様の効果が得られる。

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５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
型のグイクロイックミラー５１および赤色反射型のグイ
クロイックミラー５２に与えられている。そして、これ
らのグ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、ブラックマスク４２ａを有する液晶表示素
子４２を介してダイクロイックプリズム５７へ入射され
、グ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５４によりその光路を反転
されて、ブラックマスク４１ａを有する液晶表示素子４
！を介してダイクロイックプリズム５７へ入射されてい
る。グ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、ブラックマスク４３ａを有する液晶表示素子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ｌ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、コントラスト比が
高く、しかも焦点ぼけのない所定のカラー画像が形成さ
れる。

この場合の駆動方法として、３枚のパネル４１〜４３を
それぞれ単独で駆動してもよいが、３枚のパネルの走査
電極部をフレキシブルな導体等により接続して表示する
ようにしてもよい。この場合には、走査電極共通に駆動
することができるために、使用するｒＣ数を低減させる
ことができる。

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、走査電
極数を増加させることな（、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。ブラック
マスクは、少なくとも一つの液晶パネルにおける外側面
あるいは内側面に設ければよい。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、しかも、いずれかの液晶パネルには、そ
れぞれの画素部分の間を遮光するブラックマスクが設け
られているため、コントラストに優れた焦点ぼけのない
高解像度の表示を実現できる。

４、　　　の、　な言日 第１図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（１））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図は本実施例におけるブラックマスクの他
の配設例を示す一部破断斜視図、第５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６図は従来の投
射型液晶表示装置の構成図、第７図はその液晶表示素子
の断面図、第８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　、４１．４２．４３・・・液晶表示素子、ｔｏ、　
２０・・・液晶パネル、１１．２１−・・液晶層、　１
２．１３．２２．２・３・・・基板、　１４ａ。

１４ｂ、　２４ａ、　２４ｂ−信号電極、１５．２５・
・・走査電極、　２９゜２９ａ、　２９ｂ、　４１ａ、
　４２ａ、　４３ａ−ブラックマスク。

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、および該液晶
   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
   する電圧印加手段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、該液晶表示素子を透過する光が投
   射される投射型液晶表示装置であって、 相隣する液晶パネルにおける各液晶層の液晶分子の捻れ
   回転方向が相互に逆方向で、かつ、各液晶層の相互に近
   接する部分では各液晶分子の配向方向がほぼ直交するよ
   うになっており、それぞれの液晶パネルにおける電圧印
   加手段が、光透過方向に対して相互に重ならないように
   配設されているとともに、少なくとも１つの液晶パネル
   に、該液晶パネルにおける液晶層の各画素の間を遮光す
   るブラックマスクが配設されている投射型液晶表示装置
   。