JPH0486725A

JPH0486725A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JPH0486725A
Application number: JP2201524A
Authority: JP
Inventors: Takushi Nakazono; 中園　卓志; Hiroyoshi Nakamura; 中村　弘喜
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1992-03-19

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、アクティブマトリクス液晶ライトバルブを
用いた投射型表示装置に関する。

（従来の技術）一般に、液晶ライトバルブを複数用いた投射型表示装置
は、画素毎にスイッチング素子としてアモルファスシリ
コン・トランジスタを用いたアクティブマトリクス液晶
ライトバルブを用いるものが主流である。

この種の投射型表示装置は、次のように構成されている
。

即ち、例えば画素寸法８６μｍ×８６μｍで、その中に
スイッチング用トランジスタ、ゲート線、ソース線等及
び液晶部か設けられている。

機械的には、このスイッチング用トランジスタ、配線等
以外の部分で先のオン／オフを決定する。

このオン／オフを高Ｓ／Ｎで得るためには、次の式で定
義する開口率が重要な量となる。

開口率 −（画素面積−トランジスタ等構成成分面積）／画素面
積　　　　　　　　　　・・・・・・（１）通常、この
開口率は３０〜４０％の間にある。

動作時には、ゲート線とソース線か共にオンになった箇
所にあるトランジスタのみオンとなる。

これを水平方向と垂直方向に同期を取りなから走査する
ことで、画像を構成する。

ところで、トランジスタがオンになると、ドレインから
電流ＩＤか流れ出し、液晶で構成されている容量Ｃ５に
流れ込む。ある一定時間ｔｌ、、ｌ流れ込むと、容量に
電圧Ｖ、−（ＩＤ−ｔ＋。１）／ＣＬが発生し、成る電
圧値になる液晶が相転移を起こし、オフからオン、オン
からオフへの変化が起こる。このとき、トランジスタか
ら流れる電流は重要な量となるか、これは主な関係は次
のように書ける。

Ｉ　　Ｄ−Ｗ／Ｌ”　　μ　ＣｏＶｏｓ（Ｖｇ　　　Ｖ
ｔ）・・・・・・　（２）但し、Ｗ：ゲート幅、Ｌ、ゲート長、 μ　キャリア移動度、Ｖ　ｏｓ　：ソースルドレイン電圧、 ■ｇ：ソース〜ゲート電圧、Ｖｔ：Ｌきい値電圧、ここで重要なことは、アモルファスシリコンで薄膜トラ
ンジスタ（以下、ＴＰＴと略称）を形成した場合は、そ
の材料の特性によりμが極めて小さいことである。

（発明か解決しようとする課題）ところが、液晶を駆動するために必要なｌＤは既に決ま
っているために、上記（２）式に従い、ＷＳＶＤ５、Ｖ
ｇを大きくすることで対応している。

特に、Ｗに制限を受けるため、トランジスタの小形化に
は大きな問題があった。

又、外部に走査回路を形成するため、取出し部を必要と
する。ところか、現状のＴＡＢ等を使用する技術では、
ピッチ１００μｍ程度必要なため、液晶ライトバルブの
小形化には大きな問題があった。

上記の問題点を克服するため、固相成長法、レーザーア
ニール法等により移動度を大きくしたポリシリコンでＴ
ＰＴを用いて画素スイッチングＴＰＴと駆動回路用ＴＰ
Ｔを同時に形成することが考えられる。実際、ポリシリ
コンの移動度としては、１０〜３００ｃｍ２／Ｖ、Ｓの
ものか報告されている。垂直走査回路に対する応答周波
数は数１．０　Ｋ　Ｈｚであるため、ポリシリコンＴＰ
Ｔの移動度としては、１０〜３０　ｃｍ２／Ｖ、Ｓあれ
ば十分であり、容易に形成可能である。

しかし、水平走査回路の場合は応答周波数が１０〜２０
　Ｍ　Ｈｚとなるため、非常に高い移動度か要求される
。それゆえに、水平走査回路をダイレクトに駆動するポ
リシリコンＴＰＴ駆動部を形成することが難しく、マト
リクス配線による分割駆動とすることか必要となる。そ
こで、上記のような高移動度のポリシリコンＴＰＴをば
らつきなく、高歩留りで、大面積に形成することは非常
に難しく、且つマトリクス配線による歩留り低下を抑え
こむことは非常に難しいという問題があった。

この発明は、上記事情に鑑みなされたもので、垂直走査
回路部と画素スイッチング部とにポリシリコンＴＰＴを
使用することにより、画素パネルと垂直走査回路部との
接続にＴＡＢ等が不要で液晶ライトバルブを小形化し、
大幅に生産性を向上した投射型表示装置を提供すること
を目的とする。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）この発明は、複数のアクティブマトリクス液晶ライトバ
ルブと投射光学系とを有する投射型表示装置において、
垂直走査回路が画素パネル基板上に一体構成されたアク
ティブマトリクス液晶ライトバルブを用い、且つこの液
晶ライトバルブの画素の縦／横比が、投射画像の画素の
縦／横比より小さい投射型表示装置である。

又、この発明は垂直走査回路を構成する薄膜トランジス
タが多結晶シリコンからなり、且つ上記アクティブマト
リクス液晶ライトバルブのスイッチング素子が多結晶シ
リコン薄膜トランジスタからなる投射型表示装置である
。

（作用）この発明によれば、ポリシリコンＴＰＴをスイッチング
素子として使用し、垂直走査回路をポリシリコンＴＰＴ
で一体に集積しているので、従来のように垂直走査回路
をＴＡＢで接続する必要がなくなり、画素形状を特に縦
方向を圧縮出来、液晶ライトバルブは小形化される。

この結果、１枚の大形基板からの取り高が良く、歩留ま
りも向上する。従って、大幅に生産性が向上し、低コス
トで小形液晶ライトバルブの投射型表示装置を提供する
ことが出来る。

（実施例）以下、図面を参照して、この発明の一実施例を詳細に説
明する。

この発明による投射型表示装置は第１図に示すように構
成され、縦／横比が通常のルールより著しくずらされた
液晶ライトバルブより形成されている。

即ち、−直線上に投射レンズ１、光学的縦横変換機構２
、プリズム型ダイクロイックミラー３、液晶パネル４、
色フィルタら、レンズ６、赤反射ダイクロイックミラー
７、青反射ダイクロイックミラー８、集光レンズ９、熱
線吸収フィルタ１０、集光レンズ１１、ランプ１２、凹
面鏡１３か順次、所定間隔で配設されている。

更に、プリズム型ダイクロイックミラー３の両側には、
上記の一直線に直交する方向にそれぞれ所定間隔で液晶
パネル１４．１５か配設され、各液晶パネル１４．１５
と所定間隔をおいてフィルドレンズ１６．１７がそれぞ
れ配設されている。

そして、この各フィールドレンズ１６．１７と上記の赤
反射ダイクロイックミラー７及び青反射ダイクロイック
ミラー８との間には、リレー光学系１８．１９が設けら
れ、このリレー光学系１８．１９はレンズとミラーから
なっている。

上記の場合、各液晶パネル４．１４．１５は、縦／横比
（〜０．１９＝２．０ｃｍ／８ｃｍ）の液晶ライトバル
ブを使用している。この液晶ライトバルブの縦に圧縮さ
れた画像は、投射レンズ１とプリズム型ダイクロイック
ミラー３の間に設けられた縦横変換機構２で縦方向の画
像を拡大している。これにて、通常のルールの液晶ライ
トバルブを通過させた像と同しものが得られる。

又、縦横比変換機構２は第２図に示すように構成され、
例えば凹形柱状レンズである。他の例としては、柱状凸
レンズの２枚の組合わせかある。

尚、第２図中の符号２０はスクリーンである。

次に、各液晶パネル４．１４．１５の基板の構成を第３
図に示す。基板２１の右２／３、且つ下２／３は画素部
２２が占めている。従って、画素部２２の外形は、８６
０ビットｘＱ、０８６ｍｍ／ビットー７４ｍｍ、４６０
ビットＸ０．０３０ｍｍ／ビットー１３．８ｍｍとなる
。そして、長辺方向は、その上部に信号取出し用の接続
部２３があり、全体として外形は８ｃｍＸ２ｃｍ程度の
ものとなる。又、ポリシリコンＴＰＴを集積して形成し
た垂直走査回路の接続部２４も横方向に形成されている
。尚、第３図中の符号２５は水平走査用を示し、２６は
垂直走査回路動作用を示している。

この垂直走査の制御回路の構成は、外部からスタートパ
ルスと基本クロックの供給を受けて動作するシフトレジ
スタで構成されている。従って、外部回路との接続点数
が減少することにより、接続部面積か減少し、液晶ライ
トバルブの小形化が可能となる。

次に、画素の構成を第４図に示す。信号線はソス線２７
、ゲート線２８、グランド線２９から構成され、ソース
線２７は水平走査回路、ゲート線２８は垂直走査回路に
接続される。尚、第４図中の符号３０は光透過部を示し
、３１はスイッチング用のポリシリコンＴＰＴを示し、
３２は画素容量を示している。

動作時には、スイッチング用ポリシリコンＴＦＴ３１か
ら流れ出る電流と次の画素部ＱＢ２に蓄積し、液晶部に
電圧を印加し、長い時定数で所定時間印加し続ける。

このとき、５μｍの配線、トランジスタ・ルルからなり
、合わせ精度２μｍ程度を見込んでも開口率は、はぼ３
５％程度となる。従って、縦／横比０．３５　（−３０
μｍ／８６μｍ）程度に圧縮しても、多結晶シリコンＴ
ＰＴを使用する限り極端な開口率の低下はない。

これは、上記（２）式で示したようにトランジスタのト
レイン電流ＩＤは、移動度μ、ゲート幅Ｗの積に比例し
ている。このため、ポリシリコンを使用すれば、通常、
μは１桁程度大きくなり、これに伴いＷは１桁程度小さ
くなる。

この結果、ポリシリコンを用いることにより、特性は同
じて形状は小形のトランジスタを実現出来る。

このように画素部２２の縦／横比を圧縮し、液晶ライト
バルブを小形にすることは、１枚の大形基板からの取り
高か良く、歩留まりも向上する。

従って、大幅に生産性か向上し、低コストで小形液晶ラ
イトバルブの投射型表示装置を提供することか出来る。

［発明の効果］この発明によれば、ポリシリコンＴＰＴを使用し垂直走
査回路を集積することにより、外部回路との接続点数を
減少させ、面積を減少出来る。

又、画素中のスイッチング・トランジスタもポリシリコ
ンＴＰＴを用いることで画素の減少が可能となり、面積
の減少が出来る。

これら２つの理由により、液晶ライトバルブの小形化か
可能となる。これは大幅に生産性を向上させるという効
果を有している。又、縮小させた画像は、光学的に拡大
する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る投射型表示装置を示
す構成図、第２図は縦横変換機構を示す斜視図、第３図
はこの発明の投射型表示装置で使用する液晶ライトバル
ブの基板を示す平面図、第４図は同じく画素部を示す平
面図である。２・・・縦横変換機構、１５・・・液晶パネル。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数のアクティブマトリクス液晶ライトバルブと
投射光学系とを有する投射型表示装置において、垂直走査回路が画素パネル基板上に一体構成されたアク
ティブマトリクス液晶ライトバルブを用い、且つこの液
晶ライトバルブの画素の縦／横比が、投射画像の画素の
縦／横比より小さいことを特徴とする投射型表示装置。
（２）上記垂直走査回路を構成する薄膜トランジスタが
多結晶シリコンからなり、且つ上記アクティブマトリク
ス液晶ライトバルブのスイッチング素子が多結晶シリコ
ン薄膜トランジスタからなることを特徴とする請求項１
項記載の投射型表示装置。