JPH04204919A - 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〉 本発明は光変調素子として光導電層と液晶層を有する光
書込み型液晶ライトパルプを用いた投射型液晶表示装置
に関するものである。

〈従来技術〉 第８図は光導電層を有する液晶ライトパルプ３１を用い
た液晶表示装置の従来例の光学的構成を示す図である。

液晶表示装置に画像を表示させるときは、ＣＲＴ（ブラ
ウン管）３２によってレンズ３３を介して液晶ライトパ
ルプに画像を書き込み、ランプ３４とレンズ３５からな
る照明光学系でスクリーン３６に投影する。

第１０図は上記液晶ライトパルプ３１の一構成を示す断
面図である。液晶ライトパルプ３１は、ガラス基板２１
ａ＋２１ｂ上に５ｎｏ２透明導電膜からなる透明電極２
２ａ、２２ｂを形成し、次に透明電極２２ｂ上に光導電
体層２３として非晶質水素化シリコン（ａ−５ｉ：Ｈ）
を形成する。ａ−５ｉ：Ｈ膜は、シランガスと水素ガス
とを原料とし、プラズマＣＶＤ法を用いて作成する。そ
のうえに吸収層２９を形成し、嘔らに誘電体ミラー２４
として５ｉ０２／ＴｉＯ２の多層膜をスグヅ、久法ある
いは電子ビーム蒸着によって形成する。

つぎに配向膜ｚｓａ、２５ｂとしてポリイミド膜をスピ
ンコードによって形成した後、ラビングによる分子配向
処理を施し、ガラス基板２１ａ。

２１ｂをスペーサ２６を介して貼合わせる。液晶層２７
としてカイラル材料を添加した混合ネマチツク液晶を注
入し封止することによって液晶ライトパルプ３１が構成
される。尚、液晶ライトパルプ３１の動作モードとして
は、ツィステッドネマチック（ＴＮ）モード、ハイブリ
ッド電界効果（ＨＦＥ）モード、ゲストホスト（ＧＨ）
モード、相転移モード、液晶複合膜などを用いる。

このような構造の液晶ライトパルプ３１の透明電極２２
ａ、２２ｂ間には、交流電源２８によって電圧が印加て
れる。ガラス基板２１ｂ側で前述のようにＣＲＴ３２か
らの画像光が入射されると、光の当たった領域（明状態
）では、光導電層２３のインピーダンスが減少し、交流
電源２８によって印加された電圧は液晶層に加わる。−
力先の当たらない領域（暗状態）では、光導電層のイン
ピーダンスは変化せず液晶には電圧が加わらない。

この明状態と暗状態の違いによ多画像が形成される。

このようにして画像が形成された液晶ライトパルプ３１
にランプ３４からの光がレンズ３５及び偏光ビームスプ
リンタ３７を介して入射すると、この入射光は誘電体ミ
ラー２４によって反射てれ、このうち電界印加時もしく
は無電界時に液晶層２７の配向状態が一様もしくはラン
ダムに変化している部分を透過した反射光は電気光学効
果によって偏光方向が変化するので偏光ビームスプリッ
タ３７を透過することが出来る。この反射光はレンズ３
８によって拡大され、これによって液晶ライトパルプ３
１に形成でれた画像がスクリーン３６に投影される。

ところで、第８図に示した照明光学系以外に、相転移型
や、液晶複合膜などの散乱型の場合第９図のような光学
系もよく用いられる。図中７０はＣＲＴ、７２は液晶ラ
イトパルプ、７４は照明光源、７６はハーフミラ−１７
８はスクリーンである０ まだ、このような投射型液晶表示装置をカラー表示装置
として用いる場合、光源からの光をグイクロイックミラ
ーやプリズムによすＲ，Ｇ、　　Ｂの３色に分離しそれ
ぞれ３枚の液晶ライトパルプを通した後、再びプリズム
などで合成しスクリーン上に投影する。

〈発明が解決しようとする課題〉 これまで液晶ライトパルプに画像を書き込む画像書き込
み素子としてＣＲＴが提案きれている。

しかしＣＲＴは、重く奥行きが大きいだめに、薄型のり
アブロジェクションやコンパクトなフロントプロジェク
ションを実現する際に問題となっていた。また書き込み
画像としてアクティブマトリックス駆動液晶素子、プラ
ズマデイスプレィなどのフラットデイスプレィを用いる
ことは、現状では高コントラストの表示性能を保持しつ
つ、簡易な小型サイズで高解像度のパネルを実現するこ
とは極めて難しい。さらに、画像書き込み素子として、
レーザービームを用いる場合には、装置のコンパクト化
が難しいことと、点順次走査となるために、高解像度、
リアルタイムで駆動する場合、１絵素あたりの走査時間
が数ｒｕｎｓ以下となり光導電体層に要求される電気的
性能゛が極めて厳しくなる、。

本発明は上述したよう々問題点に鑑みて、小型・高解像
度で薄型低コストの画像書き込み素子を用いた投影型液
晶表示装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するだめの手段〉 本発明は上記問題点を解決することを企図するものであ
り、１対の基板間に液晶層と光導電体層を内設して成る
光変調器と、該光変調器に画像を書き込む画像書き込み
素子と、前記光変調器の画像を投影する照明光学手段と
を具備して成る液晶表示装置において、前記画像書き込
み素子をマトリックス駆動型液晶表示素子で構成したこ
とを特徴とする。

く作用〉 このような構成とすることにより本発明の液晶表示装置
は画像書き込み素子が薄型となるため、小型で高解像度
の投影型表示を行なうことが可能となる。

〈実施例１−〉　　　　・ 第４図に本発明の１実施例に用いる画像書き込み型ＴＮ
モード液晶素子の断面図を示す。ガラス基板１１ａ＋１
１ｂ上にＩＴＯ（透明導電膜）電１１２ａ、１２ｂをス
パッタにより形成しストライプ状にパターン化する。そ
の上にスピンナーによシ配向層として、ポリイミド膜１
３　ａ、　　１３　ｂを形成しラビングを行った後、ス
ペーサー１６を分散σせたシール剤を介してＩＴＯ電極
１２ａ。

１２ｂが格子状になるよう側基板をはりあわせる。

液晶層の層厚は約７．０μｍ、ねじれ角は９０’でるる
。

液晶材料としてはピリミジン系ネマティック液晶材料Ｚ
ＬＩ−３２４３（メルク社製）を用い、真空注入法で封
入される。それから、ガラス基板の各々の背面に偏光板
１５を設定する。この書き込み素子の電気光学特性の視
角変化を第２図及び第３図に示す。正面方向より最適視
角方向に傾けていくにしたがって急峻性αが１．０に近
づき良くなっていく。

通常、目視によシこの単純マトリックス駆動の液晶表示
素子を利用する場合にはある領域の視角方向の特性が平
均化でれる。そのためある特定な方向において鋭い急峻
性φ高コントラストの表示を有していても利用てれない
でいた。本実施例では書き込み液晶素子の設置条件を光
軸に対して調整することによシ特定方向の光のみを液晶
ライトパルプの画像光として用いることができる。でら
に後述する液晶ライトパルプの光導電層の光感度が目視
よりも高いため高輝度な明るさを必要としない。したが
ってＴＰＴアクティブマトリックス駆動液晶素子を用い
なくても画像光として同程度の効果が得られる。即ち、
液晶素子を光軸に対し特定方向に設置することで書き込
み素子として要求される性能が目視の場合よりも軽減す
るだめに低コストでコンパクトな高解像度素子の実現が
可能となる。

一方、液晶素子の電気光学特性には波長依存性がある。

通常、白色光によりこの単純マトリックス駆動の液晶表
示素子を利用する場合にはある広さの波長領域の特性が
平均化される。そのためある特定な波長において鋭い急
峻性・高コントラストの表示を有していても利用されな
いでいた。本実施例では液晶ライトパルプへの画像書き
込み光として、光導電層の光感度の良いところの単波長
あるいは半値幅の狭い光を用いることができる。

したがってＴＰＴアクティブマトリックス駆動液晶素子
を用いなくても画像光として同程度の効果が得られる。

即ち、画像書き込み光として、光導電層の光感度の良い
ところの単波長あるいは半値幅の狭い光を用いることで
書き込み素子として要求される性能が白色光の場合より
も軽減するために低コストでコンパクトな高解像度素子
の実現が可能となる。

次に、第５図に本実施例で用いる液晶ライトパルプの詳
細断面図を示す。ガラス基板２１ａ、２１ｂ上に５ｎ０
２透明導電膜からなる透明電極２２ａ。

２２ｂをスパッタ法を用いて形成し、次に透明電極２２
ｂ上に光導電層２３と七で非晶質水素化シリコン（ａ−
５ｉ：Ｈ）を形成する□　ａ　　Ｓ　１　：Ｈ膜は、シ
ランガス（ＳｉＨ４Ｌ水素ガス（Ｈ２）を原料とし、プ
ラズマＣＶＤ法を用いて作製する。

膜厚は約３μｍである。その上に吸収層２９としてカー
ボンブラックを分散したアクリル系樹脂をスピンナーに
より形成した後、誘電体ミラー２４としてシリコン／酸
化シリコンの多層膜を電子ビーム蒸着によって形成する
。

つぎに配向膜２５ａ、２５ｂとしてポリイミド膜をスピ
ンコードによって形成した後、ラビングによる分子配向
処理を施し、ガラス基板２１ａ。

２１ｂをスペーサ２６を分散δせたシール剤によシ貼合
わせる。液晶層２７としてフェニルシクロヘキサン系ネ
マチック液晶を注入し封止することによって液晶ライト
パルプが構成される。セル厚は約６μｍである。尚、液
晶ライトパルプの動作モードとしては、ＨＦＥモードを
用りる。

第１図に第４図に示した画像書き込み素子と第５図に示
した液晶ライトパルプを光変調器として用いた本発明の
１実施例である投影型表示装置のシステム図を示す。画
像書き込み素子は光軸に対し第２図の特性曲線すまたは
Ｃの特性を示す方向に傾けて設置する。後方に光源５２
と、画像書き込み光が平行光となるようレンズ５３とを
設置する。この状態で画像書き込み素子６０の像を、液
晶ライトパルプ６１に書き込む。画像が形成された液晶
ライトパルプ６１にランプ５５からの光がレンズ５６及
び偏光ビームスプリッタ５７を介して入射すると、この
入射光は誘電体ミラー２４によって反射され、このうち
液晶層の配向状態が変化している部分を透過した反射光
は電気光学効果によって偏光方向が変化するので偏光ビ
ームスプリッタ５７を透過することができる。この反射
光はレンズ５８によって拡大され、これによって液晶ラ
イトパルプ６１に形成された画像がスクリーン５９に投
影される。

ここで液晶ライトパルプの液晶表示モードとしては、ネ
マチック液晶を用いた場合には本実施例テ示したＨＦＥ
モードのほかに、ツィステッドネマチックモード、電界
誘起複屈折モード、動的散乱モード、ゲストホストモー
ド、相転移モードが利用できる。またスメクチック液晶
を用いた場合、複屈折モード、ゲストホストモード、光
散乱モードが利用でき、このほかに強誘電性液晶を用い
ることができる。また液晶複合膜を用いることもできる
。

さらに本実施例ではレンズ５４を用いて画像書き込み素
子６０と液晶ライトパルプ６１との光学画像接続を行な
ったが、画像書き込み素子６０、液晶ライトパルプ６１
をしかるべき光学部品例えばファイバープレートのよう
なものを介して直接接続しても表示は可能となる。

〈実施例２〉 第６図（Ａ）ＣＢ）に本発明の他の実施例の説明に供す
る画像書き込み素子の断面図とラビング方向の平面図を
示す。この場合さらにコントラストを上げるため、表示
駆動用液晶セルと光学補償用液晶セルを重ねた２層型液
晶素子を用いである。駆動側液晶セル４７の作製プロセ
スは実施例１と同じである。また液晶層のねじれ角は２
４０°に設定する。

光学補償側液晶セル４０はポリイミドの配向膜を塗布し
た後、駆動側の液晶分子のねじれ方向と反対向きになる
ようラビングし、はりあわせる。この２層型液晶素子の
コントラストの子方向と一方向における視角特性を第７
図に示す。投影型表示装置への設置の方法は実施例１と
おなし光軸に対して子方向に約１５度傾ける。

〈実施例３〉 第１１図に本発明の他の実施例の説明に供する画像書き
込み素子の断面図を示す。ストライプ状のＩＴＯ電極上
８１ａｌｂに配向膜としてＳ　ｉ０２斜方蒸着膜ｓａａ
＋ｂを形成しツイスト角が２７０゜になるよう張り合わ
せる。そして液晶材料のＺＬＩ−２２９３（メルク社製
）を真空注入し偏光板８５を設置する。この素子の各波
長に対する電気光学変化の急峻性αを第１２図に示した
。５７０ｎｍ付近で急峻性が良くなっている。投影型表
示装置への設置の方法を第１３図に示す。第１４図の特
性を有する干渉フィルター９４を使用して書き込み光を
単波長に近づけた。

〈発明の効果〉 本発明の画像書き込み素子は高解像度でしかも低コスト
の軽量薄型であるために、これを用いた光書き込み型投
影表示装置は薄型のりアブロジェクシッンやコンパクト
なフロントプロジェクションデイスプレィを実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す液晶表示装置の光学シ
ステム図である。 第２図及び第３図は第１図に示す画像書き込み素子の電
気光学特性と視角の関係を示す説明図である。 第４図は第１図に示す画像書き込み素子の構成図である
。 第５図は第１図に示す液晶ライトパルプの構成図である
。 ４第６は本発明の他の実施例の説明に供する画像書き込
み素子の説明図である。 第７図は第６図に示す画像書き込み素子のコントラスト
の視角変化を示す説明図である。 第８図及び第９図は従来の投射型液晶表示装置の光学シ
ステム図である。 第１０図は従来の液晶ライトパルプの構成図である０ 第１１図は本発明の他の実施例の説明に供する画像書き
込み素子の構成図である。 第１２図は第１１図に示す画像書き込み素子の電気光学
特性図である。 第１３図は本発明の他の実施例である液晶表示装置の光
学システム図でるる。 第１４図は第１３図の液晶表示装置に用いる干渉フィル
タの特性図である。 ５２・°投射光源　５３＋　　５４．５６・・・レンズ
５５・・・照明光源　５７・・・偏光ビームスプリッタ
５８・・・投影レンズ　５９・・・スクリーン　６０・
・・画像書き込み素子　６１・・液晶ライトパルプ代理
人　弁理士　梅　１）　勝（他２名）ｃｐ　ｔｔｒｔ　
ｔ　Ｌ 第２１１！Ｊ Ｒ町　Ｏ／ｄｅ。 第３図 ｌ５ 第４図 第５図 （Ａ） （Ｂ） 第６図 第７図 第８図 へ 第ｑｒｌ！Ｊ 第１Ｏ図 第１１図 ４ｊｆ入（ｎｍ’） 第１４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、１対の基板間に液晶層と光導電体層を内設して成る
   光変調器と、該光変調器に画像を書き込む画像書き込み
   素子と、前記光変調器の画像を投影する照明光学手段と
   を具備して成る液晶表示装置において、前記画像書き込
   み素子をマトリックス駆動型液晶表示素子で構成したこ
   とを特徴とする液晶表示装置。