JPH1020302A - 投射型液晶表示装置 - Google Patents
投射型液晶表示装置Info
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- JPH1020302A JPH1020302A JP8172049A JP17204996A JPH1020302A JP H1020302 A JPH1020302 A JP H1020302A JP 8172049 A JP8172049 A JP 8172049A JP 17204996 A JP17204996 A JP 17204996A JP H1020302 A JPH1020302 A JP H1020302A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高コントラストで無着色の投射型液晶表示装置
を提供する。 【解決手段】駆動装置と光源と光学系と複数の液晶表示
素子から構成され、各液晶表示素子の位相板のリタデー
ションを互いに異なるようにする。
を提供する。 【解決手段】駆動装置と光源と光学系と複数の液晶表示
素子から構成され、各液晶表示素子の位相板のリタデー
ションを互いに異なるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高コントラスト化
と無彩色表示（白，黒，グレー）の無着色化を図る投射
型液晶表示装置に関する。
と無彩色表示（白，黒，グレー）の無着色化を図る投射
型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の投射型液晶表示装置では液晶層に
ツイスト角が９０°のネマチック液晶を用い、近接する
液晶配向方向と透過軸が平行になる様に２枚の偏光板を
張り合わせて表示を行っている。しかし、開口率が低い
ため屋内の照明光下で表示を認識するに充分な明るさが
得られない。また、反射板を液晶セルに内蔵するとコン
トラストが著しく低下する。
ツイスト角が９０°のネマチック液晶を用い、近接する
液晶配向方向と透過軸が平行になる様に２枚の偏光板を
張り合わせて表示を行っている。しかし、開口率が低い
ため屋内の照明光下で表示を認識するに充分な明るさが
得られない。また、反射板を液晶セルに内蔵するとコン
トラストが著しく低下する。
【０００３】特開昭64−7021号公報では反射板を内蔵し
た液晶表示素子に複屈折モードを組み合わせた投射型液
晶表示装置について記載している。複屈折モードの場
合、液晶層を通過した光の偏光状態の波長分散が大き
い。高コントラストの表示を得るためには、液晶層を通
過した光の偏光状態を全波長に渡って制御しなければな
らない。
た液晶表示素子に複屈折モードを組み合わせた投射型液
晶表示装置について記載している。複屈折モードの場
合、液晶層を通過した光の偏光状態の波長分散が大き
い。高コントラストの表示を得るためには、液晶層を通
過した光の偏光状態を全波長に渡って制御しなければな
らない。
【０００４】また、表示色を鮮やかにするためには白表
示と黒表示とグレー表示を無彩色にしなければならな
い。表示色には液晶表示素子の反射スペクトル，カラー
フィルタまたはダイクロミックプリズムの透過スペクト
ル，光源光の発光スペクトルが関与する。白表示と黒表
示とグレー表示を無彩色化するためにはこの３者を最適
化しなければならないが、投射型液晶表示装置の光源は
メタルハライドランプであるため、光源光の発光スペク
トルは調節できない。
示と黒表示とグレー表示を無彩色にしなければならな
い。表示色には液晶表示素子の反射スペクトル，カラー
フィルタまたはダイクロミックプリズムの透過スペクト
ル，光源光の発光スペクトルが関与する。白表示と黒表
示とグレー表示を無彩色化するためにはこの３者を最適
化しなければならないが、投射型液晶表示装置の光源は
メタルハライドランプであるため、光源光の発光スペク
トルは調節できない。
【０００５】以上の様な理由から、従来の投射型液晶表
示装置は充分なコントラストと無彩色の黒表示，白表
示，グレー表示を得られなかった。
示装置は充分なコントラストと無彩色の黒表示，白表
示，グレー表示を得られなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、投射型液晶表示装置に用いる液晶表示素
子、特に複屈折モードを用いた反射板内蔵型液晶表示素
子のリタデーション波長分散制御方法である。
する課題は、投射型液晶表示装置に用いる液晶表示素
子、特に複屈折モードを用いた反射板内蔵型液晶表示素
子のリタデーション波長分散制御方法である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】まず初めに、従来の投射
型液晶表示装置が低コントラストで表示が着色する理由
について考察する。投射型液晶表示装置ではダイクロミ
ックプリズムを用いて光源光から透過成分（直線偏光）
を選択するが、この場合波長λの光の反射率Ｒ（λ）は
次式で表わされる。
型液晶表示装置が低コントラストで表示が着色する理由
について考察する。投射型液晶表示装置ではダイクロミ
ックプリズムを用いて光源光から透過成分（直線偏光）
を選択するが、この場合波長λの光の反射率Ｒ（λ）は
次式で表わされる。
【０００８】
【数１】 Ｒ（λ）＝０.２５（１−cos（δ（λ))） …（数１） 液晶層と位相板のリタデーションの合成値をΔｎｄ
to(λ)とすると、δ（λ）は次式で表わされる。
to(λ)とすると、δ（λ）は次式で表わされる。
【０００９】
【数２】 δ（λ）＝２π×２Δｎｄto（λ）／λ …（数２） 数２において、Δｎｄto（λ）の前の２は光が反射板で
反射されて位相板と液晶層を２回通過することを意味す
る。Ｒ（λ）＝０として高コントラストを得るために
は、全可視波長域で次式が成り立たなければならない。
反射されて位相板と液晶層を２回通過することを意味す
る。Ｒ（λ）＝０として高コントラストを得るために
は、全可視波長域で次式が成り立たなければならない。
【００１０】
【数３】 Δｎｄto（λ）＝（０.５＋ｎ）λ …（数３） ここで、ｎは整数である。ｎ＝−２，−１，０，１，２
の場合について数３をプロットすると、図２の様にいず
れのｎの場合も数３は直線であり、ｎ≧０の場合、波長
と共に単調増加する。ｎ＜０の場合には波長と共に単調
減少する。これに対して、位相板や液晶層のリタデーシ
ョンは図２とは全く異なり、図３に示した様に下に凸の
曲線であり、波長と共に単調減少する。
の場合について数３をプロットすると、図２の様にいず
れのｎの場合も数３は直線であり、ｎ≧０の場合、波長
と共に単調増加する。ｎ＜０の場合には波長と共に単調
減少する。これに対して、位相板や液晶層のリタデーシ
ョンは図２とは全く異なり、図３に示した様に下に凸の
曲線であり、波長と共に単調減少する。
【００１１】ｎ＝０の場合を例にとり、位相板と液晶層
のリタデーションと積層方法を最適化して、Δｎｄ
to(λ)を全可視波長域で数３に近付けることを試みる。
数４は液晶層と位相板１枚のΔｎｄto(λ)、数５は液晶
層と位相板２枚のΔｎｄto（λ）である。
のリタデーションと積層方法を最適化して、Δｎｄ
to(λ)を全可視波長域で数３に近付けることを試みる。
数４は液晶層と位相板１枚のΔｎｄto(λ)、数５は液晶
層と位相板２枚のΔｎｄto（λ）である。
【００１２】
【数４】 Δｎｄto(λ）＝ΔｎｄLC(λ）±ΔｎｄPH(λ） …（数４）
【００１３】
【数５】 Δｎｄto(λ）＝ΔｎｄLC(λ）±ΔｎｄPH1(λ）±ΔｎｄPH2(λ） …（数５） ΔｎｄLC（λ）は液晶層のリタデーションであり、Δｎ
ｄPH（λ）, ΔｎｄPH1(λ)，ΔｎｄPH2(λ)は
位相板のリタデーションである。また、数４，数５中の
複号は同順ではなく、位相板の遅相軸が液晶配向方向と
平行な場合に＋、直交する場合に−である。液晶層と位
相板１枚のΔｎｄto(λ)の１例を図４に示す。なお、Δ
ｎｄLC(λ）とΔｎｄPH(λ)は、Δｎｄto(λ）が波長５
５０ｎｍで数３と一致する様に定めた。波長と共に単調
増加するリタデーションが得られるものの、数３に近い
値になるのは波長５５０ｎｍの近くだけである。液晶層
と位相板１枚のΔｎｄto（λ）の１例を図５に示す。波
長５５０ｎｍで一致する漸近線になるものの、数３に近
い値になるのはやはり波長５５０ｎｍの近くだけであ
る。
ｄPH（λ）, ΔｎｄPH1(λ)，ΔｎｄPH2(λ)は
位相板のリタデーションである。また、数４，数５中の
複号は同順ではなく、位相板の遅相軸が液晶配向方向と
平行な場合に＋、直交する場合に−である。液晶層と位
相板１枚のΔｎｄto(λ)の１例を図４に示す。なお、Δ
ｎｄLC(λ）とΔｎｄPH(λ)は、Δｎｄto(λ）が波長５
５０ｎｍで数３と一致する様に定めた。波長と共に単調
増加するリタデーションが得られるものの、数３に近い
値になるのは波長５５０ｎｍの近くだけである。液晶層
と位相板１枚のΔｎｄto（λ）の１例を図５に示す。波
長５５０ｎｍで一致する漸近線になるものの、数３に近
い値になるのはやはり波長５５０ｎｍの近くだけであ
る。
【００１４】数５のリタデーション波長分散で得られる
暗表示の反射スペクトルを図６に示す。数３に近い値に
なる波長５５０ｎｍの近くでは反射率が充分に低下する
ものの、それ以外では充分に低下しない。従って、高コ
ントラストが得られない。また、黒表示の反射スペクト
ルは平坦でないため、黒表示は着色する。表示色は色度
座標上で連続的に変化するため、黒表示近くのグレー表
示も着色する。位相板，偏光板単体のリタデーション波
長分散は常に下に凸の曲線であるため、位相板の枚数を
３枚以上にしてもリタデーション波長分散は上に凸の曲
線にしか成らず、結果は２枚の場合と同じである。以上
の様に、従来の投射型液晶表示装置の低コントラストと
表示の着色は、暗表示に必要とされるリタデーション波
長分散を全可視領域に渡って実現することが原理的に不
可能なために生じる。
暗表示の反射スペクトルを図６に示す。数３に近い値に
なる波長５５０ｎｍの近くでは反射率が充分に低下する
ものの、それ以外では充分に低下しない。従って、高コ
ントラストが得られない。また、黒表示の反射スペクト
ルは平坦でないため、黒表示は着色する。表示色は色度
座標上で連続的に変化するため、黒表示近くのグレー表
示も着色する。位相板，偏光板単体のリタデーション波
長分散は常に下に凸の曲線であるため、位相板の枚数を
３枚以上にしてもリタデーション波長分散は上に凸の曲
線にしか成らず、結果は２枚の場合と同じである。以上
の様に、従来の投射型液晶表示装置の低コントラストと
表示の着色は、暗表示に必要とされるリタデーション波
長分散を全可視領域に渡って実現することが原理的に不
可能なために生じる。
【００１５】そこで、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色を別々の液晶表示
素子で表示し、これらを光学的に足し合わせてカラー表
示にする。各液晶表示素子を透過する光の波長域はそれ
ぞれ異なり、波長域の幅も可視波長全域の約３分の１に
狭まる。従って、各液晶表示素子の位相板のリタデーシ
ョンを異なる値に設定し、各色の中心波長で数３が成り
立つ様にする。この時のリタデーションの合成値は、図
１に示した様に異なる波長（Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の波長）で
０.５λ に近接する３つのリタデーションの重ね合わせ
になる。黒表示の反射率が全可視波長に渡って低下する
ため、高コントラストが得られる。この時得られる反射
スペクトルは図７に示した様にリタデーションが０.５
λ に近接する三つの波長で極小になるため、全可視波
長に渡ってほぼ平坦である。そのため黒表示は無着色に
なり、黒表示近くのグレー表示もほぼ無着色になる。
素子で表示し、これらを光学的に足し合わせてカラー表
示にする。各液晶表示素子を透過する光の波長域はそれ
ぞれ異なり、波長域の幅も可視波長全域の約３分の１に
狭まる。従って、各液晶表示素子の位相板のリタデーシ
ョンを異なる値に設定し、各色の中心波長で数３が成り
立つ様にする。この時のリタデーションの合成値は、図
１に示した様に異なる波長（Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の波長）で
０.５λ に近接する３つのリタデーションの重ね合わせ
になる。黒表示の反射率が全可視波長に渡って低下する
ため、高コントラストが得られる。この時得られる反射
スペクトルは図７に示した様にリタデーションが０.５
λ に近接する三つの波長で極小になるため、全可視波
長に渡ってほぼ平坦である。そのため黒表示は無着色に
なり、黒表示近くのグレー表示もほぼ無着色になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の内容と効果を具体例を用
いて以下に説明する。
いて以下に説明する。
【００１７】「実施例１」本発明の投射型液晶表示装置
における光源と光学系と液晶表示素子の配置を図８に示
す。光源ＬＳはメタルハライドランプであり、光源光を
照明レンズ群ＬＬと集光レンズ群ＣＬを用いてダイクロ
ミックミラーＤＣに導く。光源光をダイクロミックミラ
ーＤＣでＲ，Ｇ，Ｂの３色に分光して、それぞれ別の液
晶表示素子ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢに導く。液晶表示素
子ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢに入射する光の波長範囲はそ
れぞれ６００ｎｍ〜７００ｎｍ，５００ｎｍ〜６００ｎ
ｍ，４００ｎｍ〜５００ｎｍである。液晶表示素子ＬＣ
Ｒ，ＬＣＧ，ＬＣＢの反射光をダイクロミックミラーＤ
Ｃで合成してカラー表示とし、集光レンズ群ＣＬと投射
レンズ群ＰＬを用いてスクリーンに投射する。
における光源と光学系と液晶表示素子の配置を図８に示
す。光源ＬＳはメタルハライドランプであり、光源光を
照明レンズ群ＬＬと集光レンズ群ＣＬを用いてダイクロ
ミックミラーＤＣに導く。光源光をダイクロミックミラ
ーＤＣでＲ，Ｇ，Ｂの３色に分光して、それぞれ別の液
晶表示素子ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢに導く。液晶表示素
子ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢに入射する光の波長範囲はそ
れぞれ６００ｎｍ〜７００ｎｍ，５００ｎｍ〜６００ｎ
ｍ，４００ｎｍ〜５００ｎｍである。液晶表示素子ＬＣ
Ｒ，ＬＣＧ，ＬＣＢの反射光をダイクロミックミラーＤ
Ｃで合成してカラー表示とし、集光レンズ群ＣＬと投射
レンズ群ＰＬを用いてスクリーンに投射する。
【００１８】液晶表示素子ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢの構
成は後述する位相板１，２を除いて等しい。液晶表示素
子の断面図を図９に示す。画素はアルミ電極ＡＬから成
り、反射板を兼ねる。アルミ電極ＡＬはスルーホールで
配線層ＬＩとＭＯＳに接続されており、アルミ電極ＡＬ
の上には配向膜ＯＬが形成されている。上側基板は透明
電極ＬＩと配向膜ＯＬを備えており、上側基板の上方に
は位相板１と位相板２が積層されている。
成は後述する位相板１，２を除いて等しい。液晶表示素
子の断面図を図９に示す。画素はアルミ電極ＡＬから成
り、反射板を兼ねる。アルミ電極ＡＬはスルーホールで
配線層ＬＩとＭＯＳに接続されており、アルミ電極ＡＬ
の上には配向膜ＯＬが形成されている。上側基板は透明
電極ＬＩと配向膜ＯＬを備えており、上側基板の上方に
は位相板１と位相板２が積層されている。
【００１９】液晶層にはフッ素系ネマチック液晶材料を
用いた。その２０℃における複屈折は０.０８３であ
る。液晶層厚は２.４μｍとし、電圧を印加しない時の
液晶層のリタデーションを２００ｎｍとした。液晶層の
配向はホモジニアス配向とし、プレチルト角は４°とし
た。
用いた。その２０℃における複屈折は０.０８３であ
る。液晶層厚は２.４μｍとし、電圧を印加しない時の
液晶層のリタデーションを２００ｎｍとした。液晶層の
配向はホモジニアス配向とし、プレチルト角は４°とし
た。
【００２０】位相板１，位相板２にはポリビニルアルコ
ール位相板，ポリサルホン位相板をそれぞれ用いた。ポ
リビニルアルコール位相板，ポリサルホン位相板，液晶
材料フッ素系ネマチック液晶材料のリタデーションの波
長分散を図３に示す。図３の縦軸は波長５５０ｎｍの値
で規格化したリタデーションであり、いずれも下に凸の
曲線であり、波長の増大と共に単調減少する。
ール位相板，ポリサルホン位相板をそれぞれ用いた。ポ
リビニルアルコール位相板，ポリサルホン位相板，液晶
材料フッ素系ネマチック液晶材料のリタデーションの波
長分散を図３に示す。図３の縦軸は波長５５０ｎｍの値
で規格化したリタデーションであり、いずれも下に凸の
曲線であり、波長の増大と共に単調減少する。
【００２１】ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢに積層する位相板
１，位相板２のリタデーションを以下に示す様にして定
めた。まず、ＬＣＲでは波長６５０ｎｍ，ＬＣＧでは波
長５５０ｎｍ，ＬＣＢでは波長４５０ｎｍを基準にし
た。これらの波長は、それぞれの液晶表示素子に入射す
る光の波長範囲の中心波長である。また、暗表示の電圧
を３Ｖとした。３Ｖ印加時の液晶層のリタデーションは
ＬＣＲで３８ｎｍ，ＬＣＧで４０ｎｍ，ＬＣＢで４２ｎ
ｍである。
１，位相板２のリタデーションを以下に示す様にして定
めた。まず、ＬＣＲでは波長６５０ｎｍ，ＬＣＧでは波
長５５０ｎｍ，ＬＣＢでは波長４５０ｎｍを基準にし
た。これらの波長は、それぞれの液晶表示素子に入射す
る光の波長範囲の中心波長である。また、暗表示の電圧
を３Ｖとした。３Ｖ印加時の液晶層のリタデーションは
ＬＣＲで３８ｎｍ，ＬＣＧで４０ｎｍ，ＬＣＢで４２ｎ
ｍである。
【００２２】ＬＣＲについて、数６が最小になる様に位
相板１，位相板２のリタデーションを定めた。
相板１，位相板２のリタデーションを定めた。
【００２３】
【数６】 Σ（０.５λ−Δｎｄto（λ))2 …（数６）
【００２４】
【数７】 Δｎｄto(λ）＝ΔｎｄLC(λ）±ＲPH1ΔｎｄPH1′(λ） ±ＲPH2ΔｎｄPH2′(λ） …（数７） 数６の中の０.２５λ は暗表示を得るための条件の一つ
であり、数３でｎ＝０とした場合に相当する。数７の中
で、ＲPH1とＲPH2がここで求める位相板１，位相板２の
リタデーションである。ΔｎｄPH1′(λ），Δｎ
ｄPH2′(λ）は波長６５０ｎｍで規格化した位相板１，
位相板２のリタデーションである。ΔｎｄLC（λ）は波
長における液晶層のリタデーションであり、前述の様に
波長６５０ｎｍにおいて３８ｎｍである。数６は波長６
００ｎｍ,６１０ｎｍ,６２０ｎｍ，６３０ｎｍ，６４０
ｎｍ，６５０ｎｍ，６６０ｎｍ，６７０ｎｍ，６８０ｎ
ｍ，６９０ｎｍ，７００ｎｍにおける値の和をとった。
その結果、ＲPH1 ＝１２３３ｎｍ，ＲPH2＝−９４６ｎ
ｍが得られた。
であり、数３でｎ＝０とした場合に相当する。数７の中
で、ＲPH1とＲPH2がここで求める位相板１，位相板２の
リタデーションである。ΔｎｄPH1′(λ），Δｎ
ｄPH2′(λ）は波長６５０ｎｍで規格化した位相板１，
位相板２のリタデーションである。ΔｎｄLC（λ）は波
長における液晶層のリタデーションであり、前述の様に
波長６５０ｎｍにおいて３８ｎｍである。数６は波長６
００ｎｍ,６１０ｎｍ,６２０ｎｍ，６３０ｎｍ，６４０
ｎｍ，６５０ｎｍ，６６０ｎｍ，６７０ｎｍ，６８０ｎ
ｍ，６９０ｎｍ，７００ｎｍにおける値の和をとった。
その結果、ＲPH1 ＝１２３３ｎｍ，ＲPH2＝−９４６ｎ
ｍが得られた。
【００２５】ＲPH1 の符号は正であるため、位相板１は
遅相軸が液晶配向方向と平行になる様に積層した。ま
た、ＲPH2 の符号は負であるため、位相板２は遅相軸が
液晶配向方向と直交する様に積層した。
遅相軸が液晶配向方向と平行になる様に積層した。ま
た、ＲPH2 の符号は負であるため、位相板２は遅相軸が
液晶配向方向と直交する様に積層した。
【００２６】同様にしてＬＣＧ，ＬＣＢに積層する位相
板１，位相板２のリタデーションを決定した。ＬＣＧで
はΔｎｄPH1′(λ），ΔｎｄPH2′(λ）を波長５５０ｎ
ｍで規格化したリタデーションとし、数６は波長５００
ｎｍ,５１０ｎｍ,５２０ｎｍ，５３０ｎｍ，５４０ｎ
ｍ，５５０ｎｍ，５６０ｎｍ，５７０ｎｍ，５８０ｎ
ｍ，５９０ｎｍ，６００ｎｍにおける値の和をとった。
その結果、ＲPH1 ＝８６２ｎｍ、ＲPH2 ＝−６２７ｎｍ
が得られた。ＬＣＢではΔｎｄPH1′(λ），Δｎ
ｄPH2′(λ）を波長４５０ｎｍで規格化したリタデーシ
ョンとし、数６は波長４００ｎｍ，４１０ｎｍ，４２０
ｎｍ，４３０ｎｍ，４４０ｎｍ，４５０ｎｍ，４６０ｎ
ｍ，４７０ｎｍ，４８０ｎｍ，４９０ｎｍ，５００ｎｍ
における値の和をとった。その結果、ＲPH1＝５５４ｎ
ｍ，ＲPH2＝−３７１ｎｍが得られた。ＬＣＧ，ＬＣＢ
のＲPH1，ＲPH2の符号はＬＣＲと等しいため、ＬＣＧ，
ＬＣＢの位相板１，位相板２の積層方法はＬＣＲと同じ
にした。
板１，位相板２のリタデーションを決定した。ＬＣＧで
はΔｎｄPH1′(λ），ΔｎｄPH2′(λ）を波長５５０ｎ
ｍで規格化したリタデーションとし、数６は波長５００
ｎｍ,５１０ｎｍ,５２０ｎｍ，５３０ｎｍ，５４０ｎ
ｍ，５５０ｎｍ，５６０ｎｍ，５７０ｎｍ，５８０ｎ
ｍ，５９０ｎｍ，６００ｎｍにおける値の和をとった。
その結果、ＲPH1 ＝８６２ｎｍ、ＲPH2 ＝−６２７ｎｍ
が得られた。ＬＣＢではΔｎｄPH1′(λ），Δｎ
ｄPH2′(λ）を波長４５０ｎｍで規格化したリタデーシ
ョンとし、数６は波長４００ｎｍ，４１０ｎｍ，４２０
ｎｍ，４３０ｎｍ，４４０ｎｍ，４５０ｎｍ，４６０ｎ
ｍ，４７０ｎｍ，４８０ｎｍ，４９０ｎｍ，５００ｎｍ
における値の和をとった。その結果、ＲPH1＝５５４ｎ
ｍ，ＲPH2＝−３７１ｎｍが得られた。ＬＣＧ，ＬＣＢ
のＲPH1，ＲPH2の符号はＬＣＲと等しいため、ＬＣＧ，
ＬＣＢの位相板１，位相板２の積層方法はＬＣＲと同じ
にした。
【００２７】ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢの暗表示（３Ｖ印
加時）における液晶層，位相板１，位相板２のリタデー
ション合成値を図１０に示す。ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢ
にはそれぞれ６００ｎｍ〜７００ｎｍ,５００ｎｍ〜６
００ｎｍ,４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲の光が主
に入射するため、図１０では６００ｎｍ〜７００ｎｍの
波長範囲にＬＣＲの値を、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波
長範囲にＬＣＧの値を、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長
範囲にＬＣＢの値をそれぞれ記した。リタデーション合
成値は三つの波長（６５０ｎｍ,５５０ｎｍ,４５０ｎ
ｍ）で０.５λ に近づくため、４００ｎｍ〜７００ｎｍ
の波長範囲に渡って０.５λ に近い値になっている。
加時）における液晶層，位相板１，位相板２のリタデー
ション合成値を図１０に示す。ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢ
にはそれぞれ６００ｎｍ〜７００ｎｍ,５００ｎｍ〜６
００ｎｍ,４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲の光が主
に入射するため、図１０では６００ｎｍ〜７００ｎｍの
波長範囲にＬＣＲの値を、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波
長範囲にＬＣＧの値を、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長
範囲にＬＣＢの値をそれぞれ記した。リタデーション合
成値は三つの波長（６５０ｎｍ,５５０ｎｍ,４５０ｎ
ｍ）で０.５λ に近づくため、４００ｎｍ〜７００ｎｍ
の波長範囲に渡って０.５λ に近い値になっている。
【００２８】以上の様にして作成したＬＣＲ，ＬＣＧ，
ＬＣＢを投射型表示装置に組込み、表示特性を評価し
た。外光の影響を除くため、測定は暗室内で行った。Ｌ
ＣＲ,ＬＣＧ，ＬＣＢには同じ電圧を印加し、２ｍ離れ
たスクリーン上に表示を投射し、その輝度と色相を測定
した。スクリーン輝度の印加電圧依存性を図１１に示
す。印加電圧３.０Ｖにおいて最低値１.９cd／ｍ2、印
加電圧１.２Ｖにおいて最高値２５０cd／ｍ2 が得られ
た。コントラスト比は１３０：１であった。色相の印加
電圧依存性をＵＣＳ色度座標系にプロットしたものを図
１２に示す。スクリーン輝度の最大値と最小値の間で表
示の色相はＣ光源の近くに分布し、ほぼ無彩色であっ
た。最も着色した場合でも、Ｃ光源からの距離は０.０
３ であった。
ＬＣＢを投射型表示装置に組込み、表示特性を評価し
た。外光の影響を除くため、測定は暗室内で行った。Ｌ
ＣＲ,ＬＣＧ，ＬＣＢには同じ電圧を印加し、２ｍ離れ
たスクリーン上に表示を投射し、その輝度と色相を測定
した。スクリーン輝度の印加電圧依存性を図１１に示
す。印加電圧３.０Ｖにおいて最低値１.９cd／ｍ2、印
加電圧１.２Ｖにおいて最高値２５０cd／ｍ2 が得られ
た。コントラスト比は１３０：１であった。色相の印加
電圧依存性をＵＣＳ色度座標系にプロットしたものを図
１２に示す。スクリーン輝度の最大値と最小値の間で表
示の色相はＣ光源の近くに分布し、ほぼ無彩色であっ
た。最も着色した場合でも、Ｃ光源からの距離は０.０
３ であった。
【００２９】以上の様に、三つの液晶表示素子の位相板
のリタデーションを入射する光の波長に合わせてそれぞ
れ別の値に設定することにより、高コントラストでかつ
無彩色の表示を実現することができた。
のリタデーションを入射する光の波長に合わせてそれぞ
れ別の値に設定することにより、高コントラストでかつ
無彩色の表示を実現することができた。
【００３０】「実施例２」実施例１の投射型表示装置に
おいて、暗表示の電圧を１Ｖにして位相板のリタデーシ
ョンを改めて設定した。
おいて、暗表示の電圧を１Ｖにして位相板のリタデーシ
ョンを改めて設定した。
【００３１】１Ｖ印加時の液晶層のリタデーションはＬ
ＣＲで１８９ｎｍ，ＬＣＧで１９５ｎｍ，ＬＣＢで２０
５ｎｍである。数６中のΔｎｄLC（λ）を波長６５０ｎ
ｍにおいて１８９ｎｍとし、ΔｎｄPH1′(λ），Δｎｄ
PH2′(λ）をＬＣＧでは波長６５０ｎｍで規格化したリ
タデーションとしてＬＣＲのＲPH1とＲPH2を求めた。同
様にしてＬＣＧ，ＬＣＢに積層する位相板１，位相板２
のリタデーションを決定した。その結果、ＬＣＲではＲ
PH1＝１１３７ｎｍ，ＲPH2＝−９９６ｎｍ，ＬＣＧでは
ＲPH1 ＝７７６ｎｍ，ＲPH2 ＝−６９１ｎｍ，ＬＣＢで
はＲPH1 ＝４６５ｎｍ、ＲPH2 ＝−４４０ｎｍとした。
ＣＲで１８９ｎｍ，ＬＣＧで１９５ｎｍ，ＬＣＢで２０
５ｎｍである。数６中のΔｎｄLC（λ）を波長６５０ｎ
ｍにおいて１８９ｎｍとし、ΔｎｄPH1′(λ），Δｎｄ
PH2′(λ）をＬＣＧでは波長６５０ｎｍで規格化したリ
タデーションとしてＬＣＲのＲPH1とＲPH2を求めた。同
様にしてＬＣＧ，ＬＣＢに積層する位相板１，位相板２
のリタデーションを決定した。その結果、ＬＣＲではＲ
PH1＝１１３７ｎｍ，ＲPH2＝−９９６ｎｍ，ＬＣＧでは
ＲPH1 ＝７７６ｎｍ，ＲPH2 ＝−６９１ｎｍ，ＬＣＢで
はＲPH1 ＝４６５ｎｍ、ＲPH2 ＝−４４０ｎｍとした。
【００３２】以上の様にして作成したＬＣＲ，ＬＣＧ，
ＬＣＢを投射型表示装置に組込み、表示特性を評価し
た。印加電圧１.０Ｖにおいて最低値２.１cd／ｍ2 、印
加電圧２.３Ｖにおいて最高値２５５cd／ｍ2が得られ
た。コントラスト比は１２１：１であった。また、スク
リーン輝度の最大値と最小値の間で表示の色相はＣ光源
の近くに分布し、ほぼ無彩色であった。最も着色した場
合でも、Ｃ光源からの距離は０.０３ であった。
ＬＣＢを投射型表示装置に組込み、表示特性を評価し
た。印加電圧１.０Ｖにおいて最低値２.１cd／ｍ2 、印
加電圧２.３Ｖにおいて最高値２５５cd／ｍ2が得られ
た。コントラスト比は１２１：１であった。また、スク
リーン輝度の最大値と最小値の間で表示の色相はＣ光源
の近くに分布し、ほぼ無彩色であった。最も着色した場
合でも、Ｃ光源からの距離は０.０３ であった。
【００３３】以上の様に、三つの液晶表示素子の位相板
のリタデーションを入射する光の波長に合わせてそれぞ
れ別の値に設定することにより、高コントラストでかつ
無彩色の表示を実現することができた。
のリタデーションを入射する光の波長に合わせてそれぞ
れ別の値に設定することにより、高コントラストでかつ
無彩色の表示を実現することができた。
【００３４】「実施例３」実施例１の投射型表示装置に
おいて、数６を次式の様に変えて位相板１，２のリタデ
ーションを求めた。
おいて、数６を次式の様に変えて位相板１，２のリタデ
ーションを求めた。
【００３５】
【数８】 Σ（−０.５λ−Δｎｄto(λ))2 …（数８） 数８中の−０.５λ は数３においてｎ＝−１とした場合
に相当する。ＬＣＲではＲPH1 ＝−１２８３ｎｍ，Ｒ
PH2 ＝９２０ｎｍ，ＬＣＧではＲPH1 ＝−９０８ｎｍ，
ＲPH2 ＝５９３ｎｍ，ＬＣＢではＲPH1 ＝−６０１ｎ
ｍ，ＲPH2 ＝３３４ｎｍとした。
に相当する。ＬＣＲではＲPH1 ＝−１２８３ｎｍ，Ｒ
PH2 ＝９２０ｎｍ，ＬＣＧではＲPH1 ＝−９０８ｎｍ，
ＲPH2 ＝５９３ｎｍ，ＬＣＢではＲPH1 ＝−６０１ｎ
ｍ，ＲPH2 ＝３３４ｎｍとした。
【００３６】ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢのいずれにおいて
もＲPH1の符号は負で、ＲPH2の符号は正であった。その
ため、ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢのいずれにおいても位相
板１は遅相軸が液晶配向方向に直交する様に積層し、位
相板２は遅相軸が液晶配向方向に平行になる様に積層し
た。
もＲPH1の符号は負で、ＲPH2の符号は正であった。その
ため、ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢのいずれにおいても位相
板１は遅相軸が液晶配向方向に直交する様に積層し、位
相板２は遅相軸が液晶配向方向に平行になる様に積層し
た。
【００３７】以上の様にして作成したＬＣＲ，ＬＣＧ，
ＬＣＢを投射型表示装置に組込み、表示特性を評価し
た。印加電圧３.０Ｖにおいて最低値２.０cd／ｍ2 、印
加電圧１.３Ｖにおいて最高値２４９cd／ｍ2が得られ
た。コントラスト比は１２５：１であった。また、スク
リーン輝度の最大値と最小値の間で表示の色相はＣ光源
の近くに分布し、ほぼ無彩色であった。最も着色した場
合でも、Ｃ光源からの距離は０.０３ であった。
ＬＣＢを投射型表示装置に組込み、表示特性を評価し
た。印加電圧３.０Ｖにおいて最低値２.０cd／ｍ2 、印
加電圧１.３Ｖにおいて最高値２４９cd／ｍ2が得られ
た。コントラスト比は１２５：１であった。また、スク
リーン輝度の最大値と最小値の間で表示の色相はＣ光源
の近くに分布し、ほぼ無彩色であった。最も着色した場
合でも、Ｃ光源からの距離は０.０３ であった。
【００３８】以上の様に、三つの液晶表示素子の位相板
のリタデーションを入射する光の波長に合わせてそれぞ
れ別の値に設定することにより、高コントラストでかつ
無彩色の表示を実現することができた。
のリタデーションを入射する光の波長に合わせてそれぞ
れ別の値に設定することにより、高コントラストでかつ
無彩色の表示を実現することができた。
【００３９】「比較例」実施例１の投射型表示装置にお
いて、ＬＣＲとＬＣＢの位相板１，２のリタデーション
をＬＣＧと等しくした。即ち、投射型表示装置に用いる
全ての液晶表示素子において位相板のリタデーションを
同じにした。
いて、ＬＣＲとＬＣＢの位相板１，２のリタデーション
をＬＣＧと等しくした。即ち、投射型表示装置に用いる
全ての液晶表示素子において位相板のリタデーションを
同じにした。
【００４０】暗表示におけるリタデーションの合成値を
図１５に示す。波長５５０ｎｍ近くでは０.５λ に近い
値になっているものの、可視波長の両端では大きく離れ
ている。
図１５に示す。波長５５０ｎｍ近くでは０.５λ に近い
値になっているものの、可視波長の両端では大きく離れ
ている。
【００４１】スクリーン輝度の印加電圧依存性を図１３
に示す。印加電圧３.０Ｖ において最低値５.２cd／
ｍ2、印加電圧１.２Ｖにおいて最高値２４０cd／ｍ2が
得られた。コントラスト比は４６：１であった。色相の
印加電圧依存性をＵＣＳ色度座標系にプロットしたもの
を図１４に示す。スクリーン輝度の最大値と最小値の間
で表示の色相はいったんＣ光源に近づくものの、最小値
では大きく離れた。反射率の最小値におけるＣ光源から
の距離は０.０８ であり、暗表示と低輝度側のグレーは
紫色に着色した。
に示す。印加電圧３.０Ｖ において最低値５.２cd／
ｍ2、印加電圧１.２Ｖにおいて最高値２４０cd／ｍ2が
得られた。コントラスト比は４６：１であった。色相の
印加電圧依存性をＵＣＳ色度座標系にプロットしたもの
を図１４に示す。スクリーン輝度の最大値と最小値の間
で表示の色相はいったんＣ光源に近づくものの、最小値
では大きく離れた。反射率の最小値におけるＣ光源から
の距離は０.０８ であり、暗表示と低輝度側のグレーは
紫色に着色した。
【００４２】以上の様に、入射する光の波長を考慮せず
に三つの液晶表示素子の位相板のリタデーションを同じ
値に設定すれば、リタデーションの合成値は可視波長域
の１点でしか数３の条件に合わない。そのため特に可視
波長域の両端では暗表示でも光が透過し、暗表示は紫色
に着色する。その結果、コントラスト比が低下し、暗表
示と低輝度側のグレーが着色した。
に三つの液晶表示素子の位相板のリタデーションを同じ
値に設定すれば、リタデーションの合成値は可視波長域
の１点でしか数３の条件に合わない。そのため特に可視
波長域の両端では暗表示でも光が透過し、暗表示は紫色
に着色する。その結果、コントラスト比が低下し、暗表
示と低輝度側のグレーが着色した。
【００４３】
【発明の効果】高コントラスト比で無着色の表示が可能
な投射型液晶表示装置が得られる。また、液晶層の層構
造をホモジニアス配向としたが、これに限らず捩じれを
有する層構造としても、偏光板に近接する側の液晶配向
方向を基準として位相板遅相軸，偏光板透過軸を決定す
ることにより同様の効果が得られる。また、位相板と偏
光板は有機高分子膜に限らず、無機材料から位相板，偏
光板を用いても同様の効果が得られる。
な投射型液晶表示装置が得られる。また、液晶層の層構
造をホモジニアス配向としたが、これに限らず捩じれを
有する層構造としても、偏光板に近接する側の液晶配向
方向を基準として位相板遅相軸，偏光板透過軸を決定す
ることにより同様の効果が得られる。また、位相板と偏
光板は有機高分子膜に限らず、無機材料から位相板，偏
光板を用いても同様の効果が得られる。
【図１】本発明の投射型液晶表示装置の三つの液晶表示
素子のリタデーション波長分散を示す特性図。
素子のリタデーション波長分散を示す特性図。
【図２】本発明の投射型液晶表示装置の反射率を全可視
波長域に渡って低減するリタデーションの波長分散の幾
つかの例を示す特性図。
波長域に渡って低減するリタデーションの波長分散の幾
つかの例を示す特性図。
【図３】位相板，液晶層単体のリタデーション波長分散
を示す特性図。
を示す特性図。
【図４】位相板１枚と、液晶層のリタデーションを合成
して得られるリタデーション波長分散の一例を示す特性
図。
して得られるリタデーション波長分散の一例を示す特性
図。
【図５】位相板２枚と、液晶層のリタデーションを合成
して得られるリタデーション波長分散の一例を示す特性
図。
して得られるリタデーション波長分散の一例を示す特性
図。
【図６】従来の投射型液晶表示装置の黒表示の反射スペ
クトルを示す特性図。
クトルを示す特性図。
【図７】本発明の投射型液晶表示装置の黒表示の反射ス
ペクトルを示す特性図。
ペクトルを示す特性図。
【図８】本発明の投射型液晶表示装置の光源と光学系と
液晶表示素子の配置を示した説明図。
液晶表示素子の配置を示した説明図。
【図９】本発明の投射型液晶表示装置に用いられる液晶
表示素子の断面図。
表示素子の断面図。
【図１０】実施例１の投射型液晶表示装置の暗表示にお
けるリタデーション合成値を示す特性図。
けるリタデーション合成値を示す特性図。
【図１１】実施例１の投射型液晶表示装置の表面輝度の
印加電圧依存性を示す特性図。
印加電圧依存性を示す特性図。
【図１２】実施例１の投射型液晶表示装置の色相の印加
電圧依存性を示す特性図。
電圧依存性を示す特性図。
【図１３】比較例１の投射型液晶表示装置の表面輝度の
印加電圧依存性を示す特性図。
印加電圧依存性を示す特性図。
【図１４】比較例１の投射型液晶表示装置の色相の印加
電圧依存性を示す特性図。
電圧依存性を示す特性図。
【図１５】比較例１の投射型液晶表示装置の暗表示にお
けるリタデーション合成値を示す特性図。
けるリタデーション合成値を示す特性図。
ＬＳ…光源、ＬＬ…照明レンズ群、ＤＭ…ダイクロミッ
クプリズム、ＬＣＲ…液晶表示素子、ＬＣＧ…液晶表示
素子、ＬＣＢ…液晶表示素子、ＣＬ…集光レンズ群、Ｐ
Ｌ…投射レンズ群、ＰＨ１，ＰＨ２…位相板、ＳＵ…透
明基板、ＯＬ…配向膜、ＥＬ…透明電極、ＬＣＬ…液晶
層、ＡＬ…アルミ電極、ＬＩ…配線層、ＭＯＳ…ＭＯ
Ｓ、ＳＩ…シリコン基板。
クプリズム、ＬＣＲ…液晶表示素子、ＬＣＧ…液晶表示
素子、ＬＣＢ…液晶表示素子、ＣＬ…集光レンズ群、Ｐ
Ｌ…投射レンズ群、ＰＨ１，ＰＨ２…位相板、ＳＵ…透
明基板、ＯＬ…配向膜、ＥＬ…透明電極、ＬＣＬ…液晶
層、ＡＬ…アルミ電極、ＬＩ…配線層、ＭＯＳ…ＭＯ
Ｓ、ＳＩ…シリコン基板。
Claims (5)
- 【請求項１】駆動装置と光源と光学系と複数の液晶表示
素子から構成される投射型表示装置であって、上記液晶
表示素子は液晶層と２枚の基板と少なくとも１枚の位相
板から構成され、上記位相板のリタデーションが複数の
液晶表示素子でそれぞれ異なることを特徴とする投射型
液晶表示装置。 - 【請求項２】請求項１において、上記液晶表示素子を構
成する２枚の基板は表示電極と配向膜とを備え、下側基
板の表示電極は反射板を兼ねており、上記下側基板の上
記表示電極はアクティブ素子と接続されており、２枚の
透明基板は液晶層を挾持して対向配置され、位相板の遅
相軸は液晶層の近接する配向方向に対して平行または直
交である投射型液晶表示装置。 - 【請求項３】請求項２において、ｎを整数とすると、上
記液晶表示素子を構成する上記位相板のリタデーション
と液晶層のリタデーションの合成値が、上記液晶層に任
意の電圧ＶＢを印加した時、λ＝４００ｎｍ〜７００ｎ
ｍの可視波長範囲内の少なくとも１００ｎｍ の範囲で
（０.５＋ｎ）λを実質的に満たす投射型液晶表示装
置。 - 【請求項４】請求項３において、ｎは正または０であ
り、上記位相板を２枚有し、一方の位相板のリタデーシ
ョンの波長分散は液晶層よりも急峻で、かつその遅相軸
は近接する液晶配向方向に平行に成る様に合わせられて
おり、他方の位相板のリタデーションの波長分散は液晶
層よりも平坦で、かつその遅相軸は近接する液晶配向方
向に直交に成る様に合わせられている投射型液晶表示装
置。 - 【請求項５】請求項３において、ｎは負であり、位相板
を２枚有し、一方の位相板のリタデーションの波長分散
は液晶層よりも急峻で、かつその遅相軸は近接する液晶
配向方向に直交に成る様に合わせられており、他方の位
相板のリタデーションの波長分散は液晶層よりも平坦
で、かつその遅相軸は近接する液晶配向方向に平行に成
る様に合わせられている投射型液晶表示装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8172049A JPH1020302A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | 投射型液晶表示装置 |
| TW086104313A TW412656B (en) | 1996-04-26 | 1997-04-03 | Liquid crystal display |
| KR1019970015180A KR100456383B1 (ko) | 1996-04-26 | 1997-04-23 | 액정표시장치 |
| EP01118750A EP1158348A3 (en) | 1996-04-26 | 1997-04-24 | Projection-type liquid crystal display |
| DE69710512T DE69710512T2 (de) | 1996-04-26 | 1997-04-24 | Flüssigkristallanzeige |
| EP97106805A EP0803758B1 (en) | 1996-04-26 | 1997-04-24 | Liquid crystal display |
| US08/840,622 US6362862B1 (en) | 1996-04-26 | 1997-04-25 | Liquid crystal display |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8172049A JPH1020302A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | 投射型液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1020302A true JPH1020302A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=15934595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8172049A Pending JPH1020302A (ja) | 1996-04-26 | 1996-07-02 | 投射型液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1020302A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3612024B2 (ja) * | 1999-02-15 | 2005-01-19 | シチズン時計株式会社 | 液晶表示装置 |
-
1996
- 1996-07-02 JP JP8172049A patent/JPH1020302A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3612024B2 (ja) * | 1999-02-15 | 2005-01-19 | シチズン時計株式会社 | 液晶表示装置 |
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