JPH0764070A - 液晶表示素子及び投射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電界効果型の液晶を用いコプラナー型ＴＦＴに
より駆動を行う液晶表示素子に於いて、光出射界面から
の反射光による光リーク電流の発生を防止する。又この
液晶表示素子を投射型液晶表示装置に適用し、投射画像
の画質向上を図る。 【構成】液晶表示素子１７の第１の電極基板２７の光出
射界面に出射側偏光板４８を粘着させ更に出射側偏光板
４８の光出射界面に反射防止層５０を設ける。これによ
り各光出射界面での反射光を防止し、多結晶シリコンＴ
ＦＴ３６への下側からの光入射を防止し、光リーク電流
の発生を防止する。従ってこの液晶表示素子１７を使用
することにより高密度高精細、高機能の投射型液晶表示
装置１０による投射画像の画質を向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二次元マトリクス状の
コプラナー型薄膜トランジスタ（以下コプラナ−型ＴＦ
Ｔと称する。）により駆動される液晶表示素子を用い、
拡大投射画像を得る液晶表示素子及び投射型液晶表示装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、日本語ワードプロセッサやディス
クトップパーソナルコンピュータ等パーソナルＯＡ機器
の表示装置の様に、液晶表示素子を用いた液晶表示装置
の画面をそのまま直視する直視型液晶表示装置と共に、
液晶表示素子により変調された光をスクリーンに拡大投
射する事により、ハイビジョン対応の大画面を容易に得
る事が出来る投射型液晶表示装置の実用化が図られてい
る。

【０００３】そして、この様な各種液晶表示装置には、
ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型、ＳＴＮ
（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型、
ＳＢＥ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ ｂｉｒｅｆｒｉ
ｎｇｅｎｃｅ ｅｆｆｅｃｔ）型、ＧＨ（Ｇｕｅｓｔ
Ｈｏｓｔ）型、ＤＳ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｃａｔｔｅｒ
ｉｎｇ）型等、多くの型の液晶を使用した液晶表示素子
が用いられるが、中でも電界効果型のＴＮ型、ＳＴＮ型
あるいはＳＢＥ型の液晶表示素子が一般的に使用されて
いる。

【０００４】この電界効果型の液晶表示装置は、いずれ
もネマティック液晶のねじれ配向による光の旋光性を利
用した動作原理に基づいて表示を行うもので、液晶のね
じれによる配列変化を可視化するための偏光板を必要と
するものであり、例えば特開昭６０−１０７０２０号公
報等に開示されている。

【０００５】一方投射型液晶表示装置にあっては、近年
ハイビジョンテレビ対応の大型画面を達成するために、
画像の高密度高精細及び高速性等の高機能を要求される
事から、薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと称する。）を
用いたアクティブマトリクス型の液晶表示素子の開発が
進められている。

【０００６】そして特に、１００［インチ］程度の大画
面を達成する投射型液晶表示装置に使用する液晶表示素
子にあっては、電子移動度がより高く、画素サイズを縮
小するために素子の小型化が可能であり、光感度が低
く、更には駆動回路をモノリシック形成出来るという点
からアモルファスシリコンＴＦＴに代わり多結晶シリコ
ンＴＦＴの使用が要求されている。

【０００７】しかしながら多結晶シリコンＴＦＴは、そ
の多結晶シリコン膜の形成工程上、アモルファスシリコ
ンを成膜後、固相成長法により大粒径化することから、
アモルファスシリコンによる初期膜厚が薄いと大粒径化
が難しく、このため膜厚自信を厚くする必要がある上
に、ＴＦＴを形成するに際しては、ゲート絶縁層を多結
晶シリコン膜の熱酸化膜で形成したり、ゲート電極を形
成後に層間絶縁層を形成してからソース電極或いはドレ
イン電極のコンタクトホールを形成しなければならず、
層間絶縁層を設ける事無くソース電極、ドレイン電極の
コンタクトを連続成膜出来るアモルファスシリコンＴＦ
Ｔの膜厚が５０〜５００［オングストローム］と薄いの
に比し、最終膜厚が５００〜１５００［オングストロー
ム］と厚くなるという問題を有していた。

【０００８】又、多結晶シリコンＴＦＴはゲート電極が
上置のコプラナー型であるため下からの入射光に対する
光感度が高く、下側からの反射光により光リーク電流を
発生するという問題を有してた。

【０００９】このため特開平４−５２６２３号公報に
は、光散乱型のアクティブマトリックス光変調素子に於
いて、アクティブマトリクス基板に反射防止膜を形成し
能動素子への反射光の入射を防止する旨が開示されてい
る。

【００１０】しかしながら電界効果型の液晶表示素子に
あっては、偏光板を必要とし、しかも投射型液晶表示装
置にあっては特に入射光の輝度が高い事から、液晶表示
素子の空冷能力の増大を図り温度上昇を防止するため、
図３に示す様に偏光板１を液晶セル２から離して配置し
ており、上記公知例の様に液晶セルの光出射界面２ａで
の反射を防止しても更に偏光板１の表面１ａ及び裏面１
ｂに於いて反射光３を生じる事となる。そしてこれ等反
射光が、多結晶シリコンＴＦＴの下部から直接入射する
ために光リーク電流が発生し、クロストークやシューデ
ィングを生じ、コントラスト比が低下し画質が著しく劣
化されるという問題を依然として有していた。

【００１１】この反射光は、例えば、基板に反射防止膜
を設けないとすると基板の光出射界面にあっては、垂直
界面反射だけでも４％程度、偏光板の表面及び裏面での
垂直界面反射も夫々の出射光に対して４〜５％程度生じ
る事となる。そして実際には光源の高輝度化により１０
０万〜２００万［ｌｘ］の光が照射されるとすると、前
面偏光板で輝度が４０％程度に低減され、次に液晶表示
素子の開口率が４０％であるとすると、輝度は液晶セル
中で更に４０％低減されても出射基板界面での出射輝度
が１５万〜３０万［ｌｘ］と非常に明るく、その基板及
び偏光板の光出射界面での反射光も大きなものとなり多
結晶シリコンＴＦＴへの悪影響が著しいものとなる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】投射型液晶表示装置に
於いて高密度高精細、高機能を得るためのコプラナー型
ＴＦＴによるアクティブマトリクス型の液晶表示素子の
うち電界効果型の液晶を使用するものにあっては、偏光
板表面及び裏面からの反射光の下からの入射によりＴＦ
Ｔが光リーク電流を生じ、クロストークやシェーディン
グを生じ画像のコントラストを低下させ、特に高輝度の
光源を有する投射型液晶表示装置にあっては反射光によ
る光リーク電流が増大され、画質が著しく低下されると
いう問題を生じていた。

【００１３】そこで本発明は上記課題を除去するもの
で、コプラナー型ＴＦＴの下側からの光入射を確実に防
止することにより、光リーク電流を生じる事なく、シェ
ーディングが無くコントラスト比の高い良質の画像を得
る事ができる液晶表示素子及び投射型液晶表示装置を提
供する事を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、二次元マトリクス状に形成される画素電極
及びこの画素電極毎に設けられるコプラナー型薄膜トラ
ンジスタを有する第１の電極基板と、対向電極を有する
第２の電極基板と、前記第１の電極基板及び前記第２の
電極基板の間に封入される液晶とを具備する液晶表示素
子において、前記第１の電極基板の光出射界面に貼着さ
れる偏光板と、この偏光板の光出射界面に形成される反
射防止層とを設けるものである。

【００１５】又本発明は上記課題を解決するために、光
源と、二次元マトリクス状に形成される画素電極及びこ
の画素電極毎に設けられるコプラナー型薄膜トランジス
タを有する第１の電極基板及び、対向電極を有する第２
の電極基板の間に液晶を封入して成り前記光源からの光
を光変調する液晶表示素子と、この液晶表示素子より出
射される前記光源からの光を投射するスクリーンとを具
備する投射型液晶表示装置に於いて、前記第１の電極基
板の光出射界面に貼着される偏光板と、この偏光板の光
出射界面に形成される反射防止層とを設けるものであ
る。

【００１６】又本発明は上記課題を解決するために、前
述の偏光板として高耐熱性材質を用いるものである。

【００１７】

【作用】本発明は上記の様に構成され、第１の電極基板
に偏光板を粘着し、更に偏光板の光出射界面に反射防止
層を形成する事により、偏光板での反射光の発生を防止
し、コプラナー型ＴＦＴの下側からの光入射を防止する
事により、光リーク電流の発生を確実に防止し、シェー
ディングが無くコントラストの良い良質の画像を得るも
のである。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２を参
照して説明する。図１は投射型液晶表示装置１０の概略
構成図であり、背面に反射鏡１１を有する光源１２、赤
色光及び緑色光を反射し他は透過する第１のダイクロイ
ックミラー１３、緑色光のみを反射し他は透過する第２
のダイクロイックミラー１４、第１の全反射ミラー１
６、各ダイクロイックミラー１３、１４及び第１の全反
射ミラー１６からの青色光、緑色光、赤色光を夫々光変
調する第１乃至第３の液晶表示素子１７ａ〜１７ｃ、第
２の全反射ミラー１８、緑色光を反射し他は透過する第
３のダイクロイックミラー２０、青色光及び緑色光を反
射し他は透過する第４のダイクロイックミラー２１、第
４のダイクロイックミラー２１からの光をスクリーン２
２に投射するための投射レンズ２４、集光レンズ２３を
具備している。

【００１９】次に図２により、液晶表示素子１７につい
て詳述する。２７は第１の電極基板であり、石英基板２
７ａ上に二次元マトリクス状にソース電極及びドレイン
電極となる多結晶シリコン２８を形成し、ゲート絶縁膜
である多結晶シリコンの熱酸化膜３０を介し多結晶シリ
コンからなるゲート３１を形成し、酸化シリコンからな
る第１の層間絶縁層３２を形成し、ソース線３３、ドレ
イン線３４を設け、コプラナー型の多結晶シリコンＴＦ
Ｔ３６を形成する。更に３７は酸化シリコンからなる第
２の層間絶縁層、３８はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ
Ｏｘｉｄｅ）膜からなる透明の画素電極であり、ドレ
イン線３４に接続されている。又４０は第１の配向膜で
ある。

【００２０】次に４１は第２の電極基板であり、石英基
板４２上にＩＴＯ膜からなる透明の対向電極４３が設け
られ、第１の電極基板２７上の多結晶シリコンＴＦＴ３
６と対向される位置にはゲート３１への上からの光入射
を防止する遮光膜４４が設けられている。又４６は第２
の配向膜である。

【００２１】そして第１の電極基板２７及び第２の電極
基板４１の間にはＴＮ型の液晶４７が封入されている。

【００２２】又、４８はサンリッツ社製ＬＬＣ２−９１
１８Ｐからなるヨウ素系の高耐熱性の出射側偏光板４８
であり、その光出射界面には、多層の誘電体膜からなる
反射防止層５０が形成され、粘着材により石英基板２７
ａに貼り付けられている。尚、石英基板２７ａと出射側
偏光板４８及び粘着材による粘着層５１との屈折率差は
０．１以下とされている。又、５２は、第２の電極基板
４１から離間して設けられる前面偏光板である。

【００２３】次に投射型液晶表示装置１０の作用につい
て説明する。光源１２及び背面の反射鏡１１からの白色
光のうち、赤色光及び緑色光が第１のダイクロイックミ
ラー１３で反射され、次いで緑色光が第２のダイクロイ
ックミラー１４で反射される事により白色光は、青色
光、緑色光、赤色光の３色に分離され、各色毎に第１乃
至第３の液晶表示素子１７ａ〜１７ｃを透過し、画像の
各色毎の成分に応じて光変調される。

【００２４】変調後、第３のダイクロイックミラー２０
により青色光及び緑色光が合成され、更に第４のダイク
ロイックミラー２１により赤色光も合成され、変調白色
光とされる。そしてこの変調白色光は、投射レンズ２４
を介してスクリーン２２に拡大投射される。

【００２５】そして各液晶表示素子１７ａ〜１７ｃに於
ける各色毎の光変調時、前面偏光板５２を経て第２の電
極基板４１側より各色の光１２ａが入射され、多結晶シ
リコンＴＦＴ３６位置にあっては遮光膜４４によりゲー
ト３１への光入射が防止されるが、それ以外の位置にあ
っては、前面偏光板５２及び第２の電極基板４１への入
射時に反射を生じるものの、液晶４７に光が入射され、
液晶４７により光変調が行われ、第１の電極基板２７を
経て出射側偏光板４８より出射される。但し出射側偏光
板４８の光出射界面に、反射防止層５０が形成されてい
る事から、変調光１２ｂの出射時に光出射界面で反射光
を生じることがなく、多結晶シリコンＴＦＴ３６下部に
反射光が入射される事が無い。

【００２６】この様に構成すれば、出射側偏光板４８が
粘着層５１を介し石英基板２７ａに貼り付けられてお
り、この界面に於ける石英基板２７、粘着層５１、出射
側偏光板４８の屈折率差が非常に小さいので、液晶４７
を透過する間に変調された光がこの粘着層５１を挾む界
面を通過する際、反射光を生じる事が無く、光反射界面
は出射側偏光板４８の光出射界面のみとなる。しかもこ
の光出射界面には反射防止層５０が形成されており、光
出射時に反射光を生じる事がなく多結晶シリコンＴＦＴ
３６下部への光入射を防止出来、光リーク電流が発生さ
れないので、クロストークやシューディングが低減さ
れ、画像のコントラスト比を向上出来る。

【００２７】そして特に光源１２の高輝度化が要求され
る投射型液晶表示装置１０に於いて、石英基板２７に出
射側偏光板４８が貼り付けられると共に、反射防止層５
０を有する液晶表示素子１７を用いる事により、液晶表
示素子１７からの出射輝度が高いにもかかわらず、粘着
層５１及び出射側偏光板４８の光出射界面のいずれにお
いても反射光を生じる事がなく、多結晶シリコンＴＦＴ
３６への下側からの光入射が無い。従って、多結晶シリ
コンＴＦＴ３６が光リーク電流を生じることがなく、高
密度高精細、高機能を得られると共に、クロストークや
シューティングが低減され、コントラスト比の高い良好
な投射画像を得られる。

【００２８】又、偏光板界面での反射ロスも低下するた
めに、液晶表示装置の透過率は５％程度向上し、スクリ
ーン輝度も向上する。

【００２９】又、出射側偏光板４８が高耐熱性を有する
事から、投射型液晶表示装置１０に於いてより輝度の高
い光源の使用が可能となり、投射画像の明るさを保持出
来、画質が向上される。

【００３０】そして上記実施例により作成された投射型
液晶表示装置１０による投射画像を測定したところコン
トラスト比は２００：１と極めて高い結果が得られた。

【００３１】尚本発明は上記一実施例に限られるもので
なく、その趣旨を変えない範囲での変更は可能であっ
て、例えば偏光板の材質等任意であるが、光源の高輝度
化に従いより高耐熱性である事が要求される事から、染
料系の偏光板を用いて耐熱性を向上させる事がより好ま
しい。

【００３２】更に反射防止層の材質も、透光性を有しな
おかつ反射防止機能を有するものであれば良い。又、液
晶もＳＴＮ型等であっても良いし、更にコプラナー型で
あれば、半導体材料は単結晶シリコンを用いても良い
し、コプラナー型ＴＦＴへの上方からの光入射を防止す
るための遮光膜は、第１の電極基板側に設ける等しても
良い。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
界効果型の液晶を用い、コプラナー型ＴＦＴにより駆動
される液晶表示素子に於いて、光出射界面に反射防止層
を有する偏光板を第１の電極基板の光出射界面に粘着す
ることにより、偏光板を使用するにもかかわらず、液晶
を透過する光の反射界面を偏光板の光出射界面のみとす
ることが出来、しかも反射防止層を設ける事により、偏
光板の光出射界面にあっても、反射光を生じる事がな
く、コプラナー型ＴＦＴの下側からの光入射を完全に防
止出来、光リーク電流を生じる事が無くクロストークや
シェーディングを防止出来、コントラスト比の良い良質
の画像を得られる。

【００３４】特にこの様な液晶表示素子を高輝度の光源
が要求される反射型液晶表示装置に適用すれば、第１の
電極基板から高輝度の光が出射されても、第１の電極基
板及び偏光板のいずれの出射界面に於いても又、偏光板
の入射界面に於いても反射光を生じることがなく、コプ
ラナー型ＴＦＴの下側からの光入射による光リーク電流
を確実に防止出来、高密度高精細且つ高機能を損なう事
無く投射画像のシェーディングを無くすと共にコントラ
スト比を向上出来、ハイビジョンテレビ対応の投射型液
晶表示装置の実用化が可能となる。

【００３５】又、出射側偏光板界面での反射ロスが無い
分、液晶表示装置の透過率が向上するという効果も有す
る。このため、本発明の光リーク低減とは目的は異なる
が、入射側偏光板の両面に反射防止膜を形成したものを
用いると、更に透過率は向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の投射型液晶表示装置を示す
概略構成図である。

【図２】本発明の一実施例の液晶表示素子の一部を示す
概略説明図である。

【図３】従来の液晶表示素子の一部を示す概略説明図で
ある。

【符号の説明】

１０…投射型液晶表示装置 １２…光源 １７…液晶表示素子 ２２…スクリーン ２７…第１の電極基板 ２７ａ…石英基板 ３６…多結晶シリコンＴＦＴ ４７…液晶 ４８…出射側偏光板 ５０…反射防止層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次元マトリクス状に形成される画素電
   極及びこの画素電極毎に設けられるコプラナー型薄膜ト
   ランジスタを有する第１の電極基板と、対向電極を有す
   る第２の電極基板と、前記第１の電極基板及び前記第２
   の電極基板の間に封入される液晶とを具備する液晶表示
   素子において、前記第１の電極基板の光出射界面に貼着
   される偏光板と、この偏光板の光出射界面に形成される
   反射防止層とを具備する事を特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】 偏光板が高耐熱性材質からなる事を特徴
   とする請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 【請求項３】 光源と、二次元マトリクス状に形成され
   る画素電極及びこの画素電極毎に設けられるコプラナー
   型薄膜トランジスタを有する第１の電極基板及び、対向
   電極を有する第２の電極基板の間に液晶を封入して成り
   前記光源からの光を光変調する液晶表示素子と、この液
   晶表示素子より出射される前記光源からの光を投射する
   スクリーンとを具備する投射型液晶表示装置に於いて、
   前記第１の電極基板の光出射界面に貼着される偏光板
   と、この偏光板の光出射界面に形成される反射防止層と
   を具備する事を特徴とする投射型液晶表示装置。
4. 【請求項４】 偏光板が高耐熱性材質からなる事を特徴
   とする請求項３に記載の投射型液晶表示装置。