JPH1062798A - Diffraction type liquid crystal display panel - Google Patents

Diffraction type liquid crystal display panel

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JPH1062798A
JPH1062798A JP8218927A JP21892796A JPH1062798A JP H1062798 A JPH1062798 A JP H1062798A JP 8218927 A JP8218927 A JP 8218927A JP 21892796 A JP21892796 A JP 21892796A JP H1062798 A JPH1062798 A JP H1062798A
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liquid crystal
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electrodes
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crystal display
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Hideaki Tsuda
英昭 津田
Tsutomu Kiyono
勉 清野
Takahiro Sasaki
貴啓 佐々木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To sufficiently utilize the refractive index anisotropy of a liquid crystal material by providing the display panel with striped electrodes consisting of signal electrodes formed by connecting every other electrodes among plural parallel arranged linear electrodes to each other and reference electrodes formed by connecting the electrodes exclusive of these signal electrodes with each other. SOLUTION: Data lines 20 and control lines 21 are connected by interlayer insulating films at the intersection points and thin-film transistors 22 are arranged at each of the respective pixels. The plural transparent electrodes extending in a longitudinal direction are arranged at a pitch of order to induce diffraction to visible light within the respective pixels. Every other pieces of such transparent electrodes are connected, by which the signal electrodes 23 are constituted. The reference electrode lines 25 formed in correspondence to the respective pixel arrays arranged in a transverse direction are connected to the electrodes which do not constitute the signal electrodes 23 among the linear transparent electrodes, by which the reference electrodes 26 having the plural transparent electrodes connected to the reference electrode lines 25 are constituted. Oriented films 27 covering the signal electrodes 23 and the reference electrodes 26 are formed and a liquid crystal layer 40 is held between the oriented films 27 and 37.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、特に光の回折を利用して光の透過、遮断を制御する
液晶表示パネルに関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display panel that controls transmission and blocking of light by utilizing diffraction of light.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8及び図9を参照して、回折現象を利
用した液晶表示パネルの構成及び原理を説明する。
2. Description of the Related Art The structure and principle of a liquid crystal display panel utilizing a diffraction phenomenon will be described with reference to FIGS.

【0003】図8(A)は、回折型液晶表示パネルの部
分断面図を示す。2枚の透明基板50と53が相互に対
向配置されている。透明基板50の対向面上に、図の紙
面に対して垂直方向に延在する複数の細長い透明電極5
1が縞模様状に形成されている。例えば、透明電極51
の幅は約5μm、間隙部の幅は約15μmである。透明
基板50の対向面上に透明電極51を覆うように配向膜
52が形成されている。
FIG. 8A is a partial sectional view of a diffraction type liquid crystal display panel. Two transparent substrates 50 and 53 are arranged facing each other. On the opposing surface of the transparent substrate 50, a plurality of elongate transparent electrodes 5 extending in a direction perpendicular to the plane of the drawing are shown.
1 is formed in a striped pattern. For example, the transparent electrode 51
Is about 5 μm, and the width of the gap is about 15 μm. An alignment film 52 is formed on the opposing surface of the transparent substrate 50 so as to cover the transparent electrode 51.

【0004】透明基板53の対向面上にも、透明電極5
1と同様の透明電極54が形成されている。透明電極5
4は、透明基板50側の透明電極51の間隙部のほぼ中
央に位置するような構成とされている。透明基板50及
び53のうち一方の基板にのみ透明電極が形成された幅
5μmの帯状の領域Bと、いずれの基板にも透明電極の
形成されていない幅5μmの帯状の領域Aとが、図の横
方向に交互に並ぶ。この2種類の帯状の領域の配列ピッ
チは約10μmであり、可視光を回折させるのに十分小
さなピッチである。透明基板53の対向面上に透明電極
54を覆うように配向膜55が形成されている。
The transparent electrode 5 is also provided on the opposite surface of the transparent substrate 53.
A transparent electrode 54 similar to 1 is formed. Transparent electrode 5
Numeral 4 is configured to be located substantially at the center of the gap between the transparent electrodes 51 on the transparent substrate 50 side. A 5 μm-wide band-shaped region B in which a transparent electrode is formed only on one of the transparent substrates 50 and 53 and a 5 μm-wide band-shaped region A in which no transparent electrode is formed on any of the substrates are shown in FIG. Are alternately arranged in the horizontal direction. The arrangement pitch of these two kinds of band-shaped regions is about 10 μm, which is a pitch small enough to diffract visible light. An alignment film 55 is formed on the opposite surface of the transparent substrate 53 so as to cover the transparent electrode 54.

【0005】配向膜52と55との間に正の誘電率異方
性を有する液晶分子を含む液晶層56が挟持されてい
る。配向膜52と55には、透明電極51の長手方向に
対して平行な向きの配向処理が施されている。液晶層5
6内に記載した小円57は、液晶分子の配列状態を模式
的に表す。液晶分子はホモジニアス配列し、その長軸方
向が透明電極51の長手方向と平行になる。
A liquid crystal layer 56 containing liquid crystal molecules having a positive dielectric anisotropy is sandwiched between the alignment films 52 and 55. The alignment films 52 and 55 are subjected to an alignment process in a direction parallel to the longitudinal direction of the transparent electrode 51. Liquid crystal layer 5
Small circles 57 described in 6 schematically show the arrangement state of the liquid crystal molecules. The liquid crystal molecules are arranged homogeneously, and the major axis direction is parallel to the longitudinal direction of the transparent electrode 51.

【0006】図8(B)は、透明電極51と54との間
に電圧を印加した場合の液晶分子の配列状態を示す。透
明電極51と54のいずれも形成されていない領域Aに
おいて、基板面に対して斜め方向の電界が発生する。液
晶分子は、その長軸を電界に平行にするようにチルト
し、長方形57aで模式的に示すように、その長軸を基
板面に対して斜めにする。
FIG. 8B shows an arrangement state of liquid crystal molecules when a voltage is applied between the transparent electrodes 51 and 54. In a region A where neither of the transparent electrodes 51 and 54 is formed, an electric field is generated in a direction oblique to the substrate surface. The liquid crystal molecules are tilted so that their major axes are parallel to the electric field, and their major axes are oblique to the substrate surface, as schematically shown by a rectangle 57a.

【0007】また、透明電極51及び54のうち一方が
形成されている領域Bにおいては十分な強さの電界が発
生しないため、液晶分子は、小円57bで模式的に示す
ように、透明電極51に平行な配列状態を維持する。
Further, in the region B where one of the transparent electrodes 51 and 54 is formed, an electric field of sufficient strength is not generated, so that the liquid crystal molecules, as schematically shown by a small circle 57b, The arrangement state parallel to 51 is maintained.

【0008】透明電極51の長手方向に平行な偏光成分
を有する直線偏光は、液晶層56の領域Bを通過する際
に、液晶分子の異常光線に対する屈折率を感じ、領域A
を通過する際に、常光線に対する屈折率を感じる。
When passing through the region B of the liquid crystal layer 56, the linearly polarized light having a polarization component parallel to the longitudinal direction of the transparent electrode 51 feels the refractive index of the liquid crystal molecules with respect to the extraordinary ray, and the region A
Feels the refractive index for ordinary light when passing through.

【0009】透明電極51の長手方向に垂直な偏光成分
を有する直線偏光は、液晶層56の領域Bを通過する際
に、液晶分子の常光線に対する屈折率を感じ、領域Aを
通過する際に、異常光線に対する屈折率と常光線に対す
る屈折率の中間の屈折率を感じる。従って、透明電極5
1の長手方向に平行及び垂直な偏光成分を有するいずれ
の直線偏光に対しても、回折現象を生じさせる。
When passing through the region B of the liquid crystal layer 56, the linearly polarized light having a polarization component perpendicular to the longitudinal direction of the transparent electrode 51 feels the refractive index of the liquid crystal molecules with respect to ordinary light. In addition, the user feels an intermediate refractive index between the refractive index for the extraordinary ray and the refractive index for the extraordinary ray. Therefore, the transparent electrode 5
A diffraction phenomenon occurs for any linearly polarized light having a polarization component parallel and perpendicular to one longitudinal direction.

【0010】図9は、回折型液晶表示パネル1枚を用い
た投写型表示装置の概略図を示す。光源80から、平行
光化された光が出射し、回折型液晶表示パネル81に入
射する。液晶表示パネル81を透過した光は、集光レン
ズ82で集光され、遮光板84に入射する。遮光板84
には、液晶表示パネル81を透過した0次回折光が集光
される位置P0 に貫通孔85が設けられている。1次回
折光以上の高次回折光は遮光板84により遮光される。
例えば1次及び2次回折光は、それぞれ遮光板上の位置
1 及びP2 に照射される。
FIG. 9 is a schematic view of a projection type display device using one diffraction type liquid crystal display panel. The collimated light is emitted from the light source 80 and enters the diffraction type liquid crystal display panel 81. Light transmitted through the liquid crystal display panel 81 is condensed by the condenser lens 82 and enters the light shielding plate 84. Light shield plate 84
The through hole 85 is provided at a position P 0 of zero-order diffracted light transmitted through the liquid crystal display panel 81 is collected. Higher order diffracted light that is higher than the first order diffracted light is shielded by the light shielding plate 84.
For example primary and second order diffracted light is irradiated to the position P 1 and P 2 on the respective light shielding plates.

【0011】貫通孔85を通過した光は、投写レンズ8
3によりスクリーン86上に投写される。図8(A)に
示す透明電極51と54との間の電圧を変化させて回折
の強さを制御し、スクリーン86に投写される光量を調
節することができる。
The light passing through the through-hole 85 is transmitted to the projection lens 8.
3 is projected on the screen 86. The intensity of diffraction can be controlled by changing the voltage between the transparent electrodes 51 and 54 shown in FIG. 8A, and the amount of light projected on the screen 86 can be adjusted.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】回折光を利用した投写
型液晶表示装置において高コントラストを得るために
は、入射光を効率よく回折する必要がある。
In order to obtain high contrast in a projection type liquid crystal display device utilizing diffracted light, it is necessary to efficiently diffract incident light.

【0013】図8に示す回折型液晶表示パネルの場合、
図8(B)の状態において透明電極51の長手方向に平
行な偏光成分を有する直線偏光に対しては、液晶材料の
有する屈折率異方性Δnを十分利用することができる。
一方、透明電極51の長手方向に垂直な偏光成分のみを
有する直線偏光に対しては、液晶材料の有する屈折率異
方性Δnを十分利用することができない。このため、回
折強度が弱くなり、高コントラストを得ることが困難に
なる。
In the case of the diffraction type liquid crystal display panel shown in FIG.
In the state of FIG. 8B, the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material can be sufficiently used for linearly polarized light having a polarization component parallel to the longitudinal direction of the transparent electrode 51.
On the other hand, for linearly polarized light having only a polarization component perpendicular to the longitudinal direction of the transparent electrode 51, the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material cannot be sufficiently utilized. For this reason, the diffraction intensity becomes weak, and it becomes difficult to obtain high contrast.

【0014】本発明の目的は、液晶材料の屈折率異方性
を十分利用することが可能な液晶表示パネルを提供する
ことである。
An object of the present invention is to provide a liquid crystal display panel capable of fully utilizing the refractive index anisotropy of a liquid crystal material.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、対向配置され、少なくとも一方が透明の一対の基板
と、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の対向
面上に形成され、可視光に対して回折現象を起こさせる
オーダのピッチで平行配置された複数の直線状電極のう
ち、一つおきの電極が相互に接続されている信号電極
と、該信号電極以外の電極が相互に接続されている基準
電極とから構成されるストライプ状電極と、前記一対の
基板のうち、少なくとも一方の対向面上に形成された配
向膜と、前記一対の基板間に挟持された液晶層とを有す
る液晶表示パネルが提供される。
According to one aspect of the present invention, at least one of a pair of transparent substrates is formed on a pair of transparent substrates, and at least one of the pair of substrates is formed on a facing surface of at least one of the pair of substrates. Of a plurality of linear electrodes arranged in parallel at a pitch that causes a diffraction phenomenon with respect to light, a signal electrode in which every other electrode is connected to one another and an electrode other than the signal electrode are mutually connected. A striped electrode composed of a connected reference electrode, an alignment film formed on at least one of the pair of substrates, and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates. A liquid crystal display panel having the same is provided.

【0016】信号電極と基準電極との間に電圧を印加す
ると、直線状電極の間隙部に対応する液晶層内に、基板
面に平行な成分を有する電界が発生する。この電界の影
響を受けて、多くの液晶分子が基板面に平行な平面に沿
って回転する。直線状電極に対応する液晶層内には、強
い電界が発生しない。この部分の液晶分子は、ほぼ当初
の配列状態を維持する。
When a voltage is applied between the signal electrode and the reference electrode, an electric field having a component parallel to the substrate surface is generated in the liquid crystal layer corresponding to the gap between the linear electrodes. Under the influence of this electric field, many liquid crystal molecules rotate along a plane parallel to the substrate surface. No strong electric field is generated in the liquid crystal layer corresponding to the linear electrode. The liquid crystal molecules in this portion substantially maintain the initial alignment.

【0017】液晶層の直線状電極に対応する領域と間隙
部に対応する領域において、液晶分子の配列状態が相互
に異なるため、屈折率が基板面内に関して周期的に変化
する。このため、液晶層が回折格子として作用する。
In the region corresponding to the linear electrode and the region corresponding to the gap in the liquid crystal layer, the arrangement of the liquid crystal molecules is different from each other, so that the refractive index periodically changes in the substrate plane. Therefore, the liquid crystal layer functions as a diffraction grating.

【0018】前記液晶層中の液晶分子が正の誘電率異方
性を有する場合に、前記直線状電極の長手方向と前記配
向膜に付与された配向方向とのなす角度が、0°よりも
大きく45°以下となるようにすることが好ましい。
When the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer have a positive dielectric anisotropy, the angle between the longitudinal direction of the linear electrode and the alignment direction given to the alignment film is less than 0 °. It is preferable that the angle be as large as 45 ° or less.

【0019】直線状電極の長手方向と配向方向とのなす
角度を0°よりも大きくすることにより、電圧印加時の
液晶分子の回転の向きを確定させることができる。ま
た、この角度を45°以下とすることにより、液晶層の
直線状電極に対応する領域と間隙部に対応する領域との
屈折率の差を十分大きくすることができる。
By setting the angle between the longitudinal direction of the linear electrode and the orientation direction to be larger than 0 °, the direction of rotation of the liquid crystal molecules when a voltage is applied can be determined. By setting the angle to 45 ° or less, the difference in the refractive index between the region corresponding to the linear electrode of the liquid crystal layer and the region corresponding to the gap can be sufficiently increased.

【0020】前記液晶層中の液晶分子が負の誘電率異方
性を有する場合に、前記直線状電極の長手方向と前記配
向膜に付与された配向方向とのなす角度が45°以上に
なり、かつ90°よりも小さくなるようにすることが好
ましい。
When the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer have negative dielectric anisotropy, the angle between the longitudinal direction of the linear electrode and the alignment direction given to the alignment film is 45 ° or more. And less than 90 °.

【0021】直線状電極の長手方向と配向方向とのなす
角度を90°よりも小さくすることにより、電圧印加時
の液晶分子の回転の向きを確定させることができる。ま
た、この角度を45°以上とすることにより、液晶層の
直線状電極に対応する領域と間隙部に対応する領域との
屈折率の差を十分大きくすることができる。
By making the angle between the longitudinal direction of the linear electrode and the orientation direction smaller than 90 °, the direction of rotation of the liquid crystal molecules when applying a voltage can be determined. By setting the angle to 45 ° or more, the difference in the refractive index between the region corresponding to the linear electrode and the region corresponding to the gap in the liquid crystal layer can be sufficiently increased.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1(A)は、本発明の実施例に
よる液晶表示パネルの一方の基板の平面図を示す。図1
(A)の縦方向に延在する複数のデータ線20と横方向
に延在する複数の制御線21が格子模様を構成してい
る。データ線20と制御線21とは、その交差箇所にお
いて層間絶縁膜により相互に絶縁されている。相互に隣
接する2本のデータ線20と2本の制御線21とに囲ま
れた領域が、1つの画素となる。各画素ごとに薄膜トラ
ンジスタ(TFT)22が配置されている。
FIG. 1A is a plan view of one substrate of a liquid crystal display panel according to an embodiment of the present invention. FIG.
The plurality of data lines 20 extending in the vertical direction and the plurality of control lines 21 extending in the horizontal direction of FIG. The data line 20 and the control line 21 are mutually insulated by an interlayer insulating film at the intersection. An area surrounded by two data lines 20 and two control lines 21 adjacent to each other is one pixel. A thin film transistor (TFT) 22 is arranged for each pixel.

【0023】各画素内に、図の縦方向に延在する直線状
の複数の透明電極が、可視光に対して回折現象を起こさ
せるオーダのピッチで配列されている。この複数の透明
電極を一つおきに接続して信号電極23が構成される。
以下、直線状の透明電極の長手方向を「回折格子のスリ
ット方向」と呼ぶ。
In each pixel, a plurality of linear transparent electrodes extending in the vertical direction in the figure are arranged at a pitch on the order of causing a diffraction phenomenon with respect to visible light. The signal electrodes 23 are configured by connecting every other one of the plurality of transparent electrodes.
Hereinafter, the longitudinal direction of the linear transparent electrode is referred to as “slit direction of the diffraction grating”.

【0024】TFT22のゲート電極22Gが、対応す
る制御線21に連続している。ソース領域22Sは、コ
ンタクトホール24Sを介し、TFT22を覆う層間絶
縁膜上に形成された信号電極23に接続されている。ド
レイン領域22Dは、層間絶縁膜に形成されたコンタク
トホール24Dを介して、対応するデータ線20に接続
されている。
The gate electrode 22 G of the TFT 22 is connected to the corresponding control line 21. The source region 22S is connected to a signal electrode 23 formed on an interlayer insulating film covering the TFT 22 via a contact hole 24S. The drain region 22D is connected to the corresponding data line 20 via a contact hole 24D formed in the interlayer insulating film.

【0025】図の横方向に配列する各画素列に対応して
1本の基準電極線25が形成されている。基準電極線2
5は、画素内に形成された直線状の透明電極のうち信号
電極23を構成しない電極に接続されている。基準電極
線25に接続された複数の透明電極を有する基準電極2
6が構成される。
One reference electrode line 25 is formed corresponding to each pixel column arranged in the horizontal direction in the drawing. Reference electrode wire 2
Reference numeral 5 is connected to an electrode which does not constitute the signal electrode 23 among the linear transparent electrodes formed in the pixel. Reference electrode 2 having a plurality of transparent electrodes connected to reference electrode line 25
6 are configured.

【0026】液晶表示パネルの他方の基板も、図1
(A)の基板と同様の構成を有する。2枚の基板の信号
電極同士、及び基準電極同士がそれぞれ対向するように
対向配置される。
The other substrate of the liquid crystal display panel is also shown in FIG.
It has the same configuration as the substrate of (A). The signal electrodes and the reference electrodes of the two substrates are disposed so as to face each other.

【0027】図1(B)は、図1(A)の一点鎖線B1
−B1における液晶表示パネルの断面図を示す。透明基
板1と10が相互に対向配置されている。透明基板1の
対向面上にインジウムすずオキサイド(ITO)からな
る櫛歯型の信号電極23及び基準電極26が形成されて
いる。信号電極23及び基準電極26を覆うように配向
膜27が形成されている。
FIG. 1B is a dashed line B1 of FIG.
1 shows a cross-sectional view of the liquid crystal display panel at -B1. The transparent substrates 1 and 10 are arranged facing each other. On the opposing surface of the transparent substrate 1, a comb-shaped signal electrode 23 and a reference electrode 26 made of indium tin oxide (ITO) are formed. An alignment film 27 is formed to cover the signal electrode 23 and the reference electrode 26.

【0028】透明基板10の対向面上にも、同様に信号
電極33及び基準電極36が形成されている。信号電極
33が信号電極23に対向し、基準電極36が基準電極
26に対向するように位置合わせされている。信号電極
33及び基準電極36を覆うように配向膜37が形成さ
れている。配向膜27と37との間に、正の屈折率異方
性を有する液晶分子を含む液晶層40が挟持されてい
る。配向膜27及び37の有する配向方向は、回折格子
のスリット方向に対してほぼ平行である。液晶分子の配
列状態は、小円41で模式的に示すように、その長軸を
回折格子のスリット方向に対して平行にするホモジニア
ス配列である。
Similarly, a signal electrode 33 and a reference electrode 36 are formed on the opposing surface of the transparent substrate 10. The signal electrode 33 is positioned so as to face the signal electrode 23, and the reference electrode 36 is positioned so as to face the reference electrode 26. An alignment film 37 is formed so as to cover the signal electrode 33 and the reference electrode 36. A liquid crystal layer 40 containing liquid crystal molecules having a positive refractive index anisotropy is sandwiched between the alignment films 27 and 37. The alignment directions of the alignment films 27 and 37 are substantially parallel to the slit direction of the diffraction grating. As schematically shown by a small circle 41, the arrangement state of the liquid crystal molecules is a homogeneous arrangement in which the major axis is parallel to the slit direction of the diffraction grating.

【0029】図1(B)に示す状態では、液晶層40の
屈折率は場所に依らず一様であるため、回折格子として
作用しない。このため、基板1側から入射した入射光
は、そのまま直進し、基板10側から出射する。
In the state shown in FIG. 1B, the refractive index of the liquid crystal layer 40 is uniform irrespective of the location, and does not function as a diffraction grating. Therefore, the incident light incident from the substrate 1 goes straight as it is and exits from the substrate 10 side.

【0030】図2は、図1(B)に示す液晶表示パネル
の基準電極26及び36の電位を基準として、信号電極
23及び33に一定の電圧を印加した場合の液晶分子の
配列状態を示す。
FIG. 2 shows the arrangement of liquid crystal molecules when a constant voltage is applied to the signal electrodes 23 and 33 with reference to the potentials of the reference electrodes 26 and 36 of the liquid crystal display panel shown in FIG. .

【0031】基準電極26と信号電極23との間の領域
(以下、「間隙領域」と呼ぶ。)に、回折格子のスリッ
ト方向に対して直交する向きの電界が発生する。この電
界の影響を受けて、間隙領域に存在する液晶分子が回転
し、長方形41aで模式的に示すように、その長軸を回
折格子のスリット方向に対して直交させる。基準電極2
6もしくは信号電極23に対応する領域(以下、「電極
領域」と呼ぶ。)には、大きな横方向電界が発生しな
い。このため、液晶分子は小円41bで模式的に示すよ
うに当初の配列状態を維持する。
An electric field is generated in a region between the reference electrode 26 and the signal electrode 23 (hereinafter referred to as a "gap region") in a direction perpendicular to the slit direction of the diffraction grating. Under the influence of the electric field, the liquid crystal molecules existing in the gap region rotate, and the major axis thereof is made orthogonal to the slit direction of the diffraction grating as schematically shown by a rectangle 41a. Reference electrode 2
6 or a region corresponding to the signal electrode 23 (hereinafter, referred to as “electrode region”), no large lateral electric field is generated. For this reason, the liquid crystal molecules maintain the initial alignment state as schematically shown by the small circle 41b.

【0032】回折格子のスリット方向に対して平行な偏
光成分のみを有する直線偏光が、基板1側から入射する
場合を考える。液晶層40の電極領域を伝搬する光は、
液晶分子の異常光線に対する屈折率にほぼ等しい屈折率
を感じ、液晶層40の間隙領域を伝搬する光は、液晶分
子の常光線に対する屈折率にほぼ等しい屈折率を感じ
る。
Consider a case where linearly polarized light having only a polarization component parallel to the slit direction of the diffraction grating is incident from the substrate 1 side. Light propagating through the electrode region of the liquid crystal layer 40 is:
The liquid crystal molecules have a refractive index substantially equal to the refractive index for extraordinary rays, and the light propagating in the gap region of the liquid crystal layer 40 has a refractive index substantially equal to the refractive index for the ordinary rays of liquid crystal molecules.

【0033】次に、回折格子のスリット方向に対して垂
直な偏光成分のみを有する直線偏光について考える。液
晶層40の電極領域を伝搬する光は、液晶分子の常光線
に対する屈折率にほぼ等しい屈折率を感じ、液晶層40
の間隙領域を伝搬する光は、液晶分子の異常光線に対す
る屈折率にほぼ等しい屈折率を感じる。
Next, consider linearly polarized light having only a polarization component perpendicular to the slit direction of the diffraction grating. The light propagating through the electrode region of the liquid crystal layer 40 has a refractive index substantially equal to the refractive index of the liquid crystal molecules with respect to ordinary light, and
The light propagating through the gap region has a refractive index substantially equal to the refractive index of the liquid crystal molecules for extraordinary rays.

【0034】液晶層40が回折格子として作用し、液晶
層40の電極領域を伝搬する光と間隙領域を伝搬する光
が感ずる屈折率の差は、液晶分子の常光線に対する屈折
率と異常光線に対する屈折率との差にほぼ等しい。従っ
て、液晶分子の屈折率異方性Δnを十分利用することが
できる。
The difference in the refractive index between the light propagating through the electrode region of the liquid crystal layer 40 and the light propagating through the gap region between the liquid crystal layer 40 and the extraordinary ray is determined by the liquid crystal layer 40 acting as a diffraction grating. It is almost equal to the difference from the refractive index. Therefore, the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal molecules can be sufficiently utilized.

【0035】上記実施例では、配向膜27及び37の有
する配向方向と回折格子のスリット方向とをほぼ平行と
した。この場合、信号電極23、33と基準電極26、
36との間に電圧を印加したとき、液晶層40の間隙領
域内にある液晶分子が、基板面に平行な平面に沿って約
90°回転するが、その回転の向きは確定しない。この
ため、液晶分子の回転の向きが相互に異なる2つの領域
が形成される場合がある。この2つの領域の境界近傍に
おいては、液晶分子の配列状態が不安定になり、表示特
性の悪化の要因になる。
In the above embodiment, the alignment direction of the alignment films 27 and 37 is substantially parallel to the slit direction of the diffraction grating. In this case, the signal electrodes 23 and 33 and the reference electrode 26,
When a voltage is applied between the liquid crystal layer 36 and the liquid crystal layer 36, the liquid crystal molecules in the gap region of the liquid crystal layer 40 rotate about 90 ° along a plane parallel to the substrate surface, but the direction of the rotation is not determined. For this reason, two regions where the directions of rotation of the liquid crystal molecules are different from each other may be formed. In the vicinity of the boundary between these two regions, the alignment state of the liquid crystal molecules becomes unstable, which causes deterioration of display characteristics.

【0036】配向膜27及び37の有する配向方向と回
折格子のスリット方向とを、平行状態からややずらせる
ことにより、電圧印加時の液晶分子の回転の向きを確定
させることができる。配向方向とスリット方向とのなす
角度の好適な範囲は2°以上であり、より好適な範囲は
5°以上である。
By slightly shifting the alignment direction of the alignment films 27 and 37 and the slit direction of the diffraction grating from the parallel state, the rotation direction of the liquid crystal molecules when a voltage is applied can be determined. A preferred range of the angle between the orientation direction and the slit direction is 2 ° or more, and a more preferred range is 5 ° or more.

【0037】また、この角度を大きくしすぎると、図2
に示す電圧印加時において、液晶層40の間隙領域と電
極領域との屈折率の差が小さくなってしまう。電圧印加
時における屈折率差を十分大きくするためには、配向方
向とスリット方向とのなす角度を45°以下とすること
が好ましい。
Also, if this angle is too large, FIG.
When the voltage shown in (1) is applied, the difference in the refractive index between the gap region and the electrode region of the liquid crystal layer 40 becomes small. In order to sufficiently increase the refractive index difference when a voltage is applied, it is preferable that the angle between the alignment direction and the slit direction be 45 ° or less.

【0038】上記第1の実施例による液晶表示パネルの
表示特性を評価するために、基板面内を画素に分割せず
各基板にそれぞれ1つの信号電極と1つの基準電極のみ
を形成した液晶表示パネルを作製した。
In order to evaluate the display characteristics of the liquid crystal display panel according to the first embodiment, a liquid crystal display in which only one signal electrode and one reference electrode are formed on each substrate without dividing the substrate surface into pixels. A panel was prepared.

【0039】信号電極23、33及び基準電極26、3
6は、全面に厚さ0.8μmのITO膜を成膜した後、
パターニングして形成した。電極部分の幅は7μm、間
隙部分の幅は4μm、すなわちピッチは11μmであ
る。ITO膜の成膜は、スパッタガスとしてArとO2
の混合ガス、ターゲットとしてITOを用い、圧力を4
×10-3Torr、放電電力を1.2kW、成膜温度を
室温としたスパッタリングにより行った。ITO膜のパ
ターニングは、ITO膜の表面を信号電極及び基準電極
の形状に対応したレジストパターンで覆い、塩酸、硝酸
及び水を2:1:1の割合で混合した温度45℃のエッ
チャントを用いて、60秒間エッチングすることにより
行った。ITO膜のパターニング後、基板表面をアセト
ンと水で洗浄し、1時間の熱処理を行った。
The signal electrodes 23 and 33 and the reference electrodes 26 and 3
6 is a method of forming a 0.8 μm thick ITO film on the entire surface,
It was formed by patterning. The width of the electrode portion is 7 μm, and the width of the gap portion is 4 μm, that is, the pitch is 11 μm. The ITO film is formed by using Ar and O 2 as sputtering gas.
Using ITO as the target and a pressure of 4
The sputtering was performed at × 10 −3 Torr, discharge power of 1.2 kW, and film formation temperature of room temperature. The patterning of the ITO film is performed by covering the surface of the ITO film with a resist pattern corresponding to the shapes of the signal electrode and the reference electrode, and using an etchant at a temperature of 45 ° C. in which hydrochloric acid, nitric acid and water are mixed at a ratio of 2: 1: 1. For 60 seconds. After patterning the ITO film, the surface of the substrate was washed with acetone and water, and heat-treated for 1 hour.

【0040】配向膜27及び37は、日本合成ゴム製の
JALS−214R8を基板上に塗布した後、回折格子
のスリット方向に対して5°の角度を成す方向にラビン
グ処理を行うことにより形成した。
The alignment films 27 and 37 were formed by applying JALS-214R8 manufactured by Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. on a substrate, and then performing a rubbing process in a direction at an angle of 5 ° to the slit direction of the diffraction grating. .

【0041】液晶材料として、屈折率異方性が正のメル
ク社製のネマチック液晶材料ZLI−2293を用い
た。なお、液晶層40内には、積水ファインケミカル製
のスペーサSP20525(直径5.25μm)を分散
した。この液晶表示パネルのセルギャップ(液晶層40
の厚さ)は、約5.2μmであった。
As a liquid crystal material, a nematic liquid crystal material ZLI-2293 manufactured by Merck with positive refractive index anisotropy was used. In the liquid crystal layer 40, a spacer SP20525 (5.25 μm in diameter) manufactured by Sekisui Fine Chemical was dispersed. The cell gap (liquid crystal layer 40) of this liquid crystal display panel
Was about 5.2 μm.

【0042】この液晶表示パネルを図9に示す投写型表
示装置に適用してコントラストを測定した。光源80
は、直線偏光を放射するHe−Neレーザ、取込角は2
°である。ここで、取込角2°とは、液晶表示パネル8
1の法線方向との角度を1度以内とする方向に出射した
透過光が、遮光板84の貫通孔85を透過し、1度以上
とする方向に出射した透過光が遮光されることを意味す
る。
This liquid crystal display panel was applied to a projection type display device shown in FIG. 9 and the contrast was measured. Light source 80
Is a He-Ne laser emitting linearly polarized light, and the capture angle is 2
°. Here, the capture angle of 2 ° refers to the liquid crystal display panel 8.
It is assumed that transmitted light emitted in a direction having an angle of 1 degree or less with respect to the normal direction of 1 is transmitted through the through hole 85 of the light shielding plate 84 and transmitted light emitted in a direction of 1 degree or more is blocked. means.

【0043】液晶表示パネルを5.1Vで駆動したとこ
ろ、偏光方向を回折格子のスリット方向に対して平行に
した場合及び垂直にした場合、共にコントラスト190
を得ることができた。なお、1次回折光の回折角は3.
1°であった。
When the liquid crystal display panel was driven at 5.1 V, the contrast was 190 when the polarization direction was parallel to and perpendicular to the slit direction of the diffraction grating.
Could be obtained. The diffraction angle of the first-order diffracted light is 3.
1 °.

【0044】次に、図3を参照して、第2の実施例につ
いて説明する。第1の実施例では、屈折率異方性が正の
液晶材料を用いたが、第2の実施例では屈折率異方性が
負の液晶材料を用いる。液晶表示パネルの基本的構成
は、図1に示す第1の実施例による液晶表示パネルの構
成と同様である。配向膜27及び37の配向方向は、回
折格子のスリット方向に対してほぼ直交する。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In the first embodiment, a liquid crystal material having a positive refractive index anisotropy is used. In the second embodiment, a liquid crystal material having a negative refractive index anisotropy is used. The basic configuration of the liquid crystal display panel is the same as the configuration of the liquid crystal display panel according to the first embodiment shown in FIG. The orientation direction of the orientation films 27 and 37 is substantially perpendicular to the slit direction of the diffraction grating.

【0045】図3(A)は、電圧無印加時の液晶分子の
配列状態を示す。長方形41Aで模式的に示すように、
液晶分子の長軸が、回折格子のスリット方向に対してほ
ぼ直交する。このとき、液晶層40は、回折格子として
作用しない。
FIG. 3A shows an arrangement state of liquid crystal molecules when no voltage is applied. As schematically shown by a rectangle 41A,
The major axis of the liquid crystal molecules is substantially orthogonal to the slit direction of the diffraction grating. At this time, the liquid crystal layer 40 does not act as a diffraction grating.

【0046】図3(B)は、電圧印加時の液晶分子の配
列状態を示す。液晶層40の間隙領域内の液晶分子は、
基板面内方向の電界の影響を受けて基板面に平行な平面
に沿って回転する。小円41Aaで模式的に示すよう
に、液晶分子の長軸が回折格子のスリット方向にほぼ平
行になる。液晶層40の電極領域内の液晶分子は、長方
形41Abで模式的に示すように、当初の配列状態を維
持する。
FIG. 3B shows an arrangement state of liquid crystal molecules when a voltage is applied. The liquid crystal molecules in the gap region of the liquid crystal layer 40 are
It rotates along a plane parallel to the substrate surface under the influence of the electric field in the substrate surface direction. As schematically shown by the small circle 41Aa, the major axis of the liquid crystal molecules is substantially parallel to the slit direction of the diffraction grating. The liquid crystal molecules in the electrode region of the liquid crystal layer 40 maintain the initial alignment state as schematically shown by the rectangle 41Ab.

【0047】図3(B)の状態においても、図2の場合
と同様に、液晶層40が回折格子として作用する。ま
た、液晶分子の屈折率異方性Δnを十分利用することが
できる。電圧印加時における液晶分子の回転の向きを確
定させるために、配向膜27及び37の有する配向方向
と回折格子のスリット方向とのなす角度を、90°から
ややずらせることが好ましい。このずらし角の好適な範
囲は88°以下であり、より好適な範囲は85°以下で
ある。また、液晶分子の屈折率異方性Δnを十分利用す
るためには、この角度を45°以上とすることが好まし
い。
In the state shown in FIG. 3B, the liquid crystal layer 40 functions as a diffraction grating as in the case of FIG. Further, the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal molecules can be sufficiently utilized. In order to determine the direction of rotation of the liquid crystal molecules when voltage is applied, it is preferable that the angle between the alignment direction of the alignment films 27 and 37 and the slit direction of the diffraction grating is slightly shifted from 90 °. A preferable range of the shift angle is 88 ° or less, and a more preferable range is 85 ° or less. In order to make full use of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal molecules, it is preferable that this angle is 45 ° or more.

【0048】上記第2の実施例による液晶表示パネルの
表示特性を評価するために、基板面内を画素に分割せず
各基板にそれぞれ1つの信号電極と1つの基準電極のみ
を形成した液晶表示パネルを作製した。
In order to evaluate the display characteristics of the liquid crystal display panel according to the second embodiment, a liquid crystal display in which only one signal electrode and one reference electrode are formed on each substrate without dividing the substrate surface into pixels. A panel was prepared.

【0049】配向膜27及び37の配向方向と回折格子
のスリット方向とのなす角度を85°とした。液晶材料
として、屈折率異方性が負のメルク社製のネマチック液
晶材料ZLI−4318を用いた。なお、液晶層40内
には、積水ファインケミカル製のスペーサSP2055
0(直径5.50μm)を分散した。この液晶表示パネ
ルのセルギャップ(液晶層40の厚さ)は、約5.4μ
mであった。
The angle between the alignment direction of the alignment films 27 and 37 and the slit direction of the diffraction grating was set to 85 °. As a liquid crystal material, a nematic liquid crystal material ZLI-4318 manufactured by Merck having a negative refractive index anisotropy was used. The liquid crystal layer 40 includes a spacer SP2055 made by Sekisui Fine Chemical.
0 (5.50 μm in diameter) was dispersed. The cell gap (the thickness of the liquid crystal layer 40) of this liquid crystal display panel is about 5.4 μm.
m.

【0050】この液晶表示パネルのコントラストを、第
1の実施例の場合と同様の方法で測定した。液晶表示パ
ネルを6.8Vで駆動したところ、偏光方向を回折格子
のスリット方向に対して平行にした場合及び垂直にした
場合、共にコントラスト230を得ることができた。な
お、1次回折光の回折角は3.3°であった。
The contrast of this liquid crystal display panel was measured in the same manner as in the first embodiment. When the liquid crystal display panel was driven at 6.8 V, a contrast of 230 could be obtained both when the polarization direction was parallel to and perpendicular to the slit direction of the diffraction grating. The diffraction angle of the first-order diffracted light was 3.3 °.

【0051】次に、図4を参照して、第3の実施例につ
いて説明する。第3の実施例による液晶表示パネルにお
いては、図1(B)に示す液晶表示パネルの信号電極2
3と基準電極26の液晶層40側の面のうち、隣の電極
に最も近い領域の近傍を除く領域に誘電体膜28が形成
されている。信号電極33及び基準電極36の表面上に
も、同様の誘電体膜38が形成されている。誘電体膜2
8及び38の誘電率は、液晶分子の最大の誘電率よりも
小さい。その他の構成は、第1の実施例による液晶表示
パネルと同様である。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. In the liquid crystal display panel according to the third embodiment, the signal electrode 2 of the liquid crystal display panel shown in FIG.
The dielectric film 28 is formed on the surface of the liquid crystal layer 40 side of the reference electrode 3 and the reference electrode 26 except for the region near the region closest to the adjacent electrode. A similar dielectric film 38 is formed on the surfaces of the signal electrode 33 and the reference electrode 36. Dielectric film 2
The dielectric constants of 8 and 38 are smaller than the maximum dielectric constant of the liquid crystal molecules. Other configurations are the same as those of the liquid crystal display panel according to the first embodiment.

【0052】図1(B)に示す液晶表示パネルにおいて
は、電圧印加時に、信号電極23と基準電極26との間
の間隙領域に、基板面に平行な成分を有する電界が発生
する。さらに、電極領域においても、基板面に対して斜
め方向の電界が発生する。電極領域内の一部の液晶分子
は、この斜め電界の影響を受けて、基板面内で回転し、
かつ基板面に対して斜め方向に立ち上がる。これは、液
晶層40による回折強度を弱める要因になる。
In the liquid crystal display panel shown in FIG. 1B, when a voltage is applied, an electric field having a component parallel to the substrate surface is generated in a gap region between the signal electrode 23 and the reference electrode 26. Further, also in the electrode region, an electric field is generated in a direction oblique to the substrate surface. Some liquid crystal molecules in the electrode region rotate in the substrate plane under the influence of the oblique electric field,
And it rises obliquely to the substrate surface. This becomes a factor of weakening the diffraction intensity by the liquid crystal layer 40.

【0053】図4に示すように、液晶分子の最大の誘電
率よりも小さい誘電率を有する誘電体膜28及び38を
形成することにより、液晶層40の電極領域内の電界を
弱めることができる。このため、液晶層40の電極領域
内の液晶分子の回転及び立ち上がりによる影響を低減す
ることができる。
As shown in FIG. 4, by forming the dielectric films 28 and 38 having a dielectric constant smaller than the maximum dielectric constant of the liquid crystal molecules, the electric field in the electrode region of the liquid crystal layer 40 can be reduced. . Therefore, the influence of the rotation and rising of the liquid crystal molecules in the electrode region of the liquid crystal layer 40 can be reduced.

【0054】上記第3の実施例による液晶表示パネルの
表示特性を評価するために、基板面内を画素に分割せず
各基板にそれぞれ1つの信号電極と1つの基準電極のみ
を形成した液晶表示パネルを作製した。
In order to evaluate the display characteristics of the liquid crystal display panel according to the third embodiment, a liquid crystal display in which only one signal electrode and one reference electrode are formed on each substrate without dividing the substrate surface into pixels. A panel was prepared.

【0055】誘電体膜28及び38として、比誘電率が
3.2、厚さが1.4μmの日本合成ゴム製のオプトマ
ーPC−302を用いた。このオプトマーは、信号電極
23、33及び基準電極26、36をパターニングする
ためのエッチングマスクとしても用いられる。
As the dielectric films 28 and 38, Optmer PC-302 made of Japan Synthetic Rubber having a relative dielectric constant of 3.2 and a thickness of 1.4 μm was used. The optomer is also used as an etching mask for patterning the signal electrodes 23 and 33 and the reference electrodes 26 and 36.

【0056】第1の実施例の評価実験用液晶表示パネル
の製造と同様の条件でITO膜をエッチングし、信号電
極23、33及び基準電極26、36をパターニングし
た。この条件で、信号電極23と基準電極26の側面、
及び信号電極33と基準電極36の側面が、それぞれ誘
電体膜28及び38の端部からやや突出した形状の電極
が得られた。誘電体膜28、38の幅を6.5μmとし
たところ、信号電極23、33及び基準電極26、36
の幅が約7μmになった。その他の構成部分は、第1の
実施例の評価実験用液晶表示パネルと同様である。
The ITO film was etched under the same conditions as in the manufacture of the liquid crystal display panel for evaluation experiment of the first embodiment, and the signal electrodes 23 and 33 and the reference electrodes 26 and 36 were patterned. Under these conditions, the side surfaces of the signal electrode 23 and the reference electrode 26,
In addition, electrodes were obtained in which the side surfaces of the signal electrode 33 and the reference electrode 36 slightly protruded from the ends of the dielectric films 28 and 38, respectively. When the width of the dielectric films 28 and 38 is set to 6.5 μm, the signal electrodes 23 and 33 and the reference electrodes 26 and 36 are formed.
Became about 7 μm. Other components are the same as the liquid crystal display panel for evaluation experiment of the first embodiment.

【0057】この液晶表示パネルのコントラストを、第
1の実施例の場合と同様の方法で測定した。液晶表示パ
ネルを5.1Vで駆動したところ、偏光方向を回折格子
のスリット方向に対して平行にした場合及び垂直にした
場合、共にコントラスト240を得ることができた。な
お、1次回折光の回折角は3.5°であった。このよう
に、信号電極と基準電極の一部表面上に誘電体膜を形成
することにより、コントラストを高めることができる。
The contrast of the liquid crystal display panel was measured by the same method as in the first embodiment. When the liquid crystal display panel was driven at 5.1 V, a contrast of 240 was obtained both when the polarization direction was parallel to and perpendicular to the slit direction of the diffraction grating. The diffraction angle of the first-order diffracted light was 3.5 °. As described above, the contrast can be increased by forming the dielectric film on a part of the surface of the signal electrode and the reference electrode.

【0058】次に、図5を参照して第4の実施例につい
て説明する。第1〜第3の実施例による液晶表示パネル
では、2枚の基板の双方にTFTを形成する必要があ
る。第4の実施例による液晶表示パネルにおいては、配
向膜27のうち信号電極23に対応する一部分が除去さ
れ、開口が形成されている。配向膜37にも、配向膜2
7の開口に対応する位置に開口が形成されている。液晶
層40には、導電性のスペーサ42A、42Bが分散さ
れている。
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the liquid crystal display panels according to the first to third embodiments, it is necessary to form TFTs on both of the two substrates. In the liquid crystal display panel according to the fourth embodiment, a part of the alignment film 27 corresponding to the signal electrode 23 is removed to form an opening. The alignment film 37 also has the alignment film 2
An opening is formed at a position corresponding to the opening 7. In the liquid crystal layer 40, conductive spacers 42A and 42B are dispersed.

【0059】配向膜27及び37に形成された開口部に
位置するスペーサ42Aは、信号電極23と33とを電
気的に接続する。信号電極23に印加される電圧が信号
電極33にも印加されるため、基板10側にはTFTを
形成する必要がない。一方の基板にのみTFTを形成す
ればよいため、製造コストの低減を図ることが可能にな
る。
The spacers 42A located in the openings formed in the alignment films 27 and 37 electrically connect the signal electrodes 23 and 33. Since the voltage applied to the signal electrode 23 is also applied to the signal electrode 33, it is not necessary to form a TFT on the substrate 10 side. Since TFTs need only be formed on one substrate, manufacturing costs can be reduced.

【0060】上記第1〜第4の実施例では、2枚の基板
の双方に信号電極と基準電極を形成する場合を説明した
が、いずれか一方の基板にのみ形成してもよい。また、
配向膜を一方の基板にのみ形成してもよい。また、両基
板を透明にして透過型の液晶表示パネルを作製する場合
を説明したが、一方の基板の対向面に光反射膜を設けて
反射型の液晶表示パネルとしてもよい。
In the first to fourth embodiments, the case where the signal electrode and the reference electrode are formed on both of the two substrates has been described, but they may be formed on only one of the substrates. Also,
The alignment film may be formed only on one substrate. In addition, the case where the transmission type liquid crystal display panel is manufactured by making both substrates transparent has been described. However, a reflection type liquid crystal display panel may be provided by providing a light reflection film on the opposite surface of one substrate.

【0061】図6は、上記第1〜第4のいずれかの実施
例による液晶表示パネルを用いた投写型カラー表示装置
の概略図を示す。光源60が、可干渉な白色のコリメー
ト光を放射する。光源60から放射された白色光は、ミ
ラー61により全反射してダイクロイックミラー62に
入射する。ダイクロイックミラー62は、赤色光を反射
し緑及び青色光を透過させる。ダイクロイックミラー6
2を透過した光のうち青色光はダイクロイックミラー6
3で反射し、緑色光はダイクロイックミラー63を透過
する。このようにして、光源60から放射された白色光
が赤、緑、及び青色光に分離される。
FIG. 6 is a schematic view of a projection type color display device using a liquid crystal display panel according to any one of the first to fourth embodiments. The light source 60 emits coherent white collimated light. The white light emitted from the light source 60 is totally reflected by the mirror 61 and enters the dichroic mirror 62. The dichroic mirror 62 reflects red light and transmits green and blue light. Dichroic mirror 6
The blue light among the light transmitted through 2 is a dichroic mirror 6
The green light reflected by 3 passes through the dichroic mirror 63. In this manner, the white light emitted from the light source 60 is separated into red, green, and blue light.

【0062】ダイクロイックミラー62で反射した赤色
光は、ミラー65で全反射して赤色用液晶表示パネル6
8に入射する。ダイクロイックミラー63で反射した青
色光は青色用液晶表示パネル69に入射し、ダイクロイ
ックミラー63を透過した緑色光は緑色用液晶表示パネ
ル70に入射する。
The red light reflected by the dichroic mirror 62 is totally reflected by the mirror 65 and is returned to the liquid crystal display panel 6 for red.
8 is incident. The blue light reflected by the dichroic mirror 63 enters the liquid crystal display panel 69 for blue, and the green light transmitted through the dichroic mirror 63 enters the liquid crystal display panel 70 for green.

【0063】各液晶表示パネル68、69及び70は、
上記第1〜第4のいずれかの実施例による液晶表示パネ
ルである。赤、緑、青色用液晶表示パネル68、69及
び70は、それぞれ赤色光の中心波長629nm、緑色
光の中心波長555nm、及び青色光の中心波長481
nmの光に対して好適な厚さとされている。
Each of the liquid crystal display panels 68, 69 and 70
This is a liquid crystal display panel according to any one of the first to fourth embodiments. The red, green, and blue liquid crystal display panels 68, 69, and 70 respectively have a center wavelength of red light of 629 nm, a center wavelength of green light of 555 nm, and a center wavelength of blue light of 481 nm.
The thickness is suitable for light of nm.

【0064】赤、緑、青色用液晶表示パネル68、69
及び70を透過した光は、それぞれ相互に等価なレンズ
73、74及び75によって集光され、ダイクロイック
ミラー66、67及びミラー64により、共通の光軸を
有する光束に合成される。レンズ73、74及び75の
焦点に対応する位置に遮光板71が配置されている。遮
光板71は、光軸との交差箇所にピンホールを有し、液
晶表示パネル68、69及び70を透過した0次回折光
を透過し、1次以上の高次回折光を遮光する。遮光板7
1のピンホールを透過した光は、投写レンズ72により
スクリーン上に投写される。
Liquid crystal display panels 68 and 69 for red, green and blue
And 70 are condensed by mutually equivalent lenses 73, 74 and 75, and are combined into light beams having a common optical axis by dichroic mirrors 66, 67 and mirror 64. A light shielding plate 71 is arranged at a position corresponding to the focal point of the lenses 73, 74 and 75. The light-shielding plate 71 has a pinhole at the intersection with the optical axis, transmits the 0th-order diffracted light transmitted through the liquid crystal display panels 68, 69, and 70, and blocks the first-order or higher-order diffracted light. Light shield 7
The light transmitted through one pinhole is projected on a screen by a projection lens 72.

【0065】このように、本発明の実施例による液晶表
示パネルを、投写型カラー表示装置に適用することによ
り、コントラストの高いカラー表示を行うことが可能に
なる。
As described above, by applying the liquid crystal display panel according to the embodiment of the present invention to a projection type color display device, it is possible to perform color display with high contrast.

【0066】上記第1〜第4の実施例では、回折型液晶
表示パネルを作製する場合を説明したが、上記実施例と
類似の構成により、直視型の液晶表示パネルを形成する
こともできる。
In the first to fourth embodiments, the case where a diffraction type liquid crystal display panel is manufactured has been described. However, a direct-view type liquid crystal display panel can be formed by a configuration similar to that of the above embodiment.

【0067】図7は、直視型の液晶表示パネルの例を示
す。基本的構成は、図1(B)及び図2に示す第1の実
施例による液晶表示パネルと同様であり、信号電極2
3、33及び基準電極26、36の幅及び間隙部の幅が
異なる。図7に示す液晶表示パネルにおいては、信号電
極23、33及び基準電極26、36の幅が約5μmで
あり、間隙部の幅が約10μmである。すなわち、配列
ピッチは約15μmになる。この程度のピッチでは、可
視光の回折はほとんど生じない。
FIG. 7 shows an example of a direct-view type liquid crystal display panel. The basic configuration is the same as that of the liquid crystal display panel according to the first embodiment shown in FIGS.
The widths of the gaps 3 and 33 and the reference electrodes 26 and 36 are different. In the liquid crystal display panel shown in FIG. 7, the width of the signal electrodes 23 and 33 and the reference electrodes 26 and 36 is about 5 μm, and the width of the gap is about 10 μm. That is, the arrangement pitch is about 15 μm. At such a pitch, diffraction of visible light hardly occurs.

【0068】基板1及び10の外側の面上に、それぞれ
偏光板2及び12が配置されている。偏光板2の偏光軸
はスリット方向に対して直交し、偏光板12の偏光軸は
スリット方向に対して平行である。
The polarizing plates 2 and 12 are disposed on the outer surfaces of the substrates 1 and 10, respectively. The polarizing axis of the polarizing plate 2 is orthogonal to the slit direction, and the polarizing axis of the polarizing plate 12 is parallel to the slit direction.

【0069】電圧無印加時には、すべての液晶分子が、
スリット方向に対して平行に配列しているため、偏光板
2により直線偏光した光はそのまま直進し、偏光板12
を透過できない。このため、黒表示となる。
When no voltage is applied, all liquid crystal molecules
Since the light is linearly polarized by the polarizing plate 2 because it is arranged in parallel to the slit direction, the light goes straight as it is and the polarizing plate 12
Cannot be transmitted. Therefore, black display is performed.

【0070】電圧を印加すると、液晶層40の間隙領域
内の液晶分子が、円筒41aで模式的に示すように基板
面内で回転する。回転角は印加電圧により制御可能であ
る。偏光板2を透過した直線偏光の偏光軸と液晶分子の
長軸とのなす角度が0°もしくは90°以外のとき、液
晶層40の間隙領域を伝搬する光の偏光軸がこの角度に
応じて旋回する。このため、一部の光が偏光板12を透
過する。印加電圧を制御して旋回角を変化させ、間隙領
域における光の透過量を制御することができる。
When a voltage is applied, the liquid crystal molecules in the gap region of the liquid crystal layer 40 rotate in the plane of the substrate as schematically shown by the cylinder 41a. The rotation angle can be controlled by the applied voltage. When the angle between the polarization axis of the linearly polarized light transmitted through the polarizing plate 2 and the long axis of the liquid crystal molecules is other than 0 ° or 90 °, the polarization axis of the light propagating through the gap region of the liquid crystal layer 40 depends on this angle. Turn. For this reason, some light passes through the polarizing plate 12. By controlling the applied voltage to change the turning angle, it is possible to control the light transmission amount in the gap region.

【0071】液晶層40の電極領域を伝搬する光は、電
圧印加状態においても旋回しない。このため、電極領域
は常に黒表示状態になる。
Light propagating in the electrode region of the liquid crystal layer 40 does not rotate even in the state where a voltage is applied. Therefore, the electrode region is always in a black display state.

【0072】印加電圧を変化させて画素内の間隙領域に
入射する光の透過量を制御することにより、直視型の液
晶表示パネルとして使用することができる。
By changing the applied voltage to control the amount of light incident on the gap region in the pixel, it can be used as a direct-view type liquid crystal display panel.

【0073】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
The present invention has been described in connection with the preferred embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
縞状の領域内の液晶分子を基板面に平行な平面に沿って
回転させることにより、液晶層を回折格子として作用さ
せることができる。また、液晶分子の屈折率異方性Δn
を十分利用することができる。このため、大きな回折強
度を得ることができ、コントラストの高い投写型液晶表
示装置を作製することが可能になる。
As described above, according to the present invention,
By rotating the liquid crystal molecules in the striped region along a plane parallel to the substrate surface, the liquid crystal layer can function as a diffraction grating. Also, the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal molecules
Can be fully utilized. Therefore, a large diffraction intensity can be obtained, and a projection type liquid crystal display device having high contrast can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例による液晶表示パネルの
1枚の基板の平面図、及び液晶表示パネルの断面図であ
る。
FIG. 1 is a plan view of one substrate of a liquid crystal display panel according to a first embodiment of the present invention, and a cross-sectional view of the liquid crystal display panel.

【図2】本発明の第1の実施例による液晶表示パネルの
電圧印加時の断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of the liquid crystal display panel according to the first embodiment of the present invention when a voltage is applied.

【図3】本発明の第2の実施例による液晶表示パネルの
断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a liquid crystal display panel according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例による液晶表示パネルの
断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a liquid crystal display panel according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施例による液晶表示パネルの
断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a liquid crystal display panel according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例による液晶表示パネルを用いた
投写型カラー表示装置の概略図である。
FIG. 6 is a schematic view of a projection type color display device using a liquid crystal display panel according to an embodiment of the present invention.

【図7】第1の実施例に類似の直視型液晶表示パネルの
断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a direct-view type liquid crystal display panel similar to the first embodiment.

【図8】従来例による回折型液晶表示パネルの断面図で
ある。
FIG. 8 is a sectional view of a diffraction type liquid crystal display panel according to a conventional example.

【図9】回折型液晶表示パネルを用いた投写型表示装置
の概略図である。
FIG. 9 is a schematic diagram of a projection display device using a diffraction type liquid crystal display panel.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、10 透明基板 2、12 偏光板 20 データ線 21 制御線 22 TFT 23、33 信号電極 24S、24D コンタクトホール 25 基準電極線 26、36 基準電極 27、37 配向膜 28、38 誘電体膜 40 液晶層 41 液晶分子 42A、42B 導電性スペーサ 50、53 透明基板 51、54 透明電極 52、55 配向膜 56 液晶層 57 液晶分子 60 光源 61、64、65 ミラー 62、63、66、67 ダイクロイックミラー 68、69、70 液晶表示パネル 71 遮光板 72 投写レンズ 73、74、75 レンズ 80 光源 81 液晶表示パネル 82 集光レンズ 83 投写レンズ 84 遮光板 85 貫通孔 86 スクリーン 1, 10 Transparent substrate 2, 12 Polarizer 20 Data line 21 Control line 22 TFT 23, 33 Signal electrode 24S, 24D Contact hole 25 Reference electrode line 26, 36 Reference electrode 27, 37 Alignment film 28, 38 Dielectric film 40 Liquid crystal Layer 41 Liquid crystal molecule 42A, 42B Conductive spacer 50, 53 Transparent substrate 51, 54 Transparent electrode 52, 55 Alignment film 56 Liquid crystal layer 57 Liquid crystal molecule 60 Light source 61, 64, 65 Mirror 62, 63, 66, 67 Dichroic mirror 68, 69, 70 Liquid crystal display panel 71 Light shield plate 72 Projection lens 73, 74, 75 Lens 80 Light source 81 Liquid crystal display panel 82 Condenser lens 83 Projection lens 84 Light shield plate 85 Through hole 86 Screen

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対向配置され、少なくとも一方が透明の
一対の基板と、 前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の対向面上
に形成され、可視光に対して回折現象を起こさせるオー
ダのピッチで平行配置された複数の直線状電極のうち、
一つおきの電極が相互に接続されている信号電極と、該
信号電極以外の電極が相互に接続されている基準電極と
から構成されるストライプ状電極と、 前記一対の基板のうち、少なくとも一方の対向面上に形
成された配向膜と、 前記一対の基板間に挟持された液晶層とを有する液晶表
示パネル。
1. A pitch which is formed on a pair of transparent substrates, at least one of which is transparent, and which is formed on a surface of at least one of the pair of substrates which causes a diffraction phenomenon with respect to visible light. Of a plurality of linear electrodes arranged in parallel,
A signal electrode in which every other electrode is connected to each other, a striped electrode composed of a reference electrode in which electrodes other than the signal electrode are connected to each other, and at least one of the pair of substrates And a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates.
【請求項2】 前記液晶層中の液晶分子が正の誘電率異
方性を有し、 前記直線状電極の長手方向と前記配向膜に付与された配
向方向とのなす角度が、0°よりも大きく45°以下で
ある請求項1に記載の液晶表示パネル。
2. The liquid crystal molecules in the liquid crystal layer have a positive dielectric anisotropy, and the angle between the longitudinal direction of the linear electrode and the alignment direction given to the alignment film is less than 0 °. 2. The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein the angle is larger than 45 °.
【請求項3】 前記液晶層中の液晶分子が負の誘電率異
方性を有し、 前記直線状電極の長手方向と前記配向膜に付与された配
向方向とのなす角度が、45°以上であり、かつ90°
よりも小さい請求項1に記載の液晶表示パネル。
3. The liquid crystal molecules in the liquid crystal layer have negative dielectric anisotropy, and an angle between a longitudinal direction of the linear electrode and an alignment direction given to the alignment film is 45 ° or more. And 90 °
The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein the liquid crystal display panel is smaller than the liquid crystal display panel.
【請求項4】 前記直線状電極の表面のうち、隣の直線
状電極に最も近い領域の近傍を除いた領域を覆い、前記
液晶層内の液晶分子の最大の誘電率よりも小さな誘電率
を有する誘電体膜を有する請求項1〜3のいずれかに記
載の液晶表示パネル。
4. The surface of the linear electrode covers a region other than a region closest to an adjacent linear electrode, and has a dielectric constant smaller than a maximum dielectric constant of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer. The liquid crystal display panel according to any one of claims 1 to 3, further comprising a dielectric film.
【請求項5】 前記信号電極及び基準電極が、前記一対
の基板面に行列状に配置された複数の画素ごとに形成さ
れ、 さらに、 前記一方の基板の対向面上に形成され、行方向に配列し
た各画素列の画素の前記基準電極を相互に接続する基準
配線と、 前記一方の基板の対向面上に形成され、列方向に配列し
た各画素列に対応して配置されたデータ線と、 前記一方の基板の対向面上に形成され、行方向に配列し
た各画素列に対応して形成された複数の制御線と、 前記一方の基板の対向面上に、前記画素に対応して形成
され、対応する画素の前記信号電極と当該画素に対応す
る前記データ線とを接続し、対応する前記制御線に印加
される信号により開閉制御されるスイッチング素子とを
有する請求項1〜4のいずれかに記載の液晶表示パネ
ル。
5. The signal electrode and the reference electrode are formed for each of a plurality of pixels arranged in a matrix on the pair of substrate surfaces, and further formed on an opposing surface of the one substrate, and in a row direction. A reference line interconnecting the reference electrodes of the pixels in each of the arranged pixel columns; and a data line formed on the facing surface of the one substrate and arranged corresponding to each of the pixel columns arranged in the column direction. A plurality of control lines formed on the facing surface of the one substrate and corresponding to the respective pixel columns arranged in the row direction; and on the facing surface of the one substrate, corresponding to the pixels. 5. The switching element according to claim 1, further comprising a switching element formed and connected to the signal electrode of the corresponding pixel and the data line corresponding to the pixel, and controlled to be opened and closed by a signal applied to the corresponding control line. The liquid crystal display panel according to any one of the above.
【請求項6】 さらに、前記一対の基板のうち前記信号
電極及び基準電極の形成されていない他方の基板の対向
面上に形成され、前記信号電極及び基準電極に対応する
位置にそれぞれ形成された他の信号電極及び他の基準電
極とを有する請求項5に記載の液晶表示パネル。
6. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a pair of substrates formed on a facing surface of the other substrate on which the signal electrode and the reference electrode are not formed, and formed at positions corresponding to the signal electrode and the reference electrode, respectively. The liquid crystal display panel according to claim 5, further comprising another signal electrode and another reference electrode.
【請求項7】 さらに、画素ごとに、前記信号電極と前
記他の信号電極とを電気的に接続する導電部材を有する
請求項6に記載の液晶表示パネル。
7. The liquid crystal display panel according to claim 6, further comprising a conductive member for electrically connecting said signal electrode and said another signal electrode for each pixel.
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