JPS61183688A - 投写型液晶表示装置 - 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〕 本発明は液晶ライトバルブを用いる方式の投写型表示装
置に関する。

〔従来の技術〕

近年、遠隔会議システムにおける会議資料や情景ディス
プレイ、あるいは航空管制等の各種制御盤ディスプレイ
その他意品位テレビ、クーン竺ｆ大画面ディスプレイの
要望が強く、この分野のディスプレイには比較的表示画
素が大きくて済む巨。

大画面ディスプレイ等にうｙデや小規模液晶１？ネルを
集積したモデイクアレイ壓ディスプレイが用いられる他
は、投写型のディスプレイが用いられる。投写型のディ
スプレイについては、例えば日経エレクトロニクス１９
７７年９月５日号の５８頁以降に述べられているように
高輝度の陰極線管（以下ＣＲＴと略す）を投映する方式
のＣＲＴ７’ロジェクタと液晶ライトバルブを用いる方
式の投写型液晶表示装置とが実用的なものとして知られ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ＣＲＴプロソエクタはＣＲＴ画面を直接投映するもので
あシ、表示輝度は必ずしも充分ではないが通常のテレビ
シ、ン同様の動画表示が可能である。

しかしながら、投映できるだけの高輝度のＣＲＴにおい
ては走査本数で表わされる解像度が充分ではなく、会議
資料等のドキュメントディスグレイには用いることがで
きない。一方、投写型液晶表示装置は投写専用の光源を
用いることができるので明るい表示が得られるのが特長
である。投写型液晶表示装置にも幾つかの方式があシ、
それらは液晶ライトバルヴへの画像書込み方式によって
分類される。第一の方式はレーザ熱書込み方式であシ、
この方式はレーザを非常に細く絞って液晶ライトバルブ
上に照射し、その点の液晶物質温度を上昇させて熱的に
書込む方式であるので極めて高解像度の表示を行なうこ
とができる一方、点順次走査でレーザを走査して書込む
必要があるために書込速度が遅く、動画表示ができない
欠点を有している。第二の方式はＣＲＴ光書込み方式で
あシ、この方式は光導電体層を有する液晶ライ）　ｉ４
ルプ上にＣＲＴ画面を投映して光の濃淡画像を電圧の強
弱に変換して液晶の電気光学効果に基づく画像を液晶ラ
イトバルブに書込む方式である。従って、ＣＲＴ表示同
様に動画表示は可能であるものの、走査本数で制約され
る解像度に欠点がある。第三の方式は一般にＣＯＤと称
される電荷結合素子のアレイを液晶と積層して、電気信
号によって形成された電荷分布を液晶の電気光学効果を
用いて液晶ライトバルブ上で画像に変換する方式である
。この方式では電荷移送は高速で行なえるので１０００
　Ｘ　１０００画素程度までは動画表示は可能であるが
、電荷の液晶層への転送時の拡散等が原因となシ解像度
は必ずしも充分でない。このように、従来方式の投写型
ディスプレイはいずれも動画表示が可能な高速書込み性
、あるいは高品位の画像表示が可能な高解像性のいずれ
か一方が不充分であった。

本発明の目的は大画面高品位の画質で動画表示も可能な
、高輝度・高解像度・高速書込みの投写型表示装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の投写型液晶表示装置は、各画素電極にスイッチ
ング素子を取付けたアクティブマトリクス構造を有し、
かつ前記画素電極以外の領域を遮光部とした構造の複数
の液晶ライトバルブを、６各の液晶ライトバルブに投射
した投写光により形成される投影像の画素部が互いに重
なることなく、かつ間隙を生じることなく配置したこと
を特徴とするものである。

〔作用・原理〕

本発明の投写型液晶表示装置は液晶ライトバルブに誓込
んだ画像を投写用光源と投写用光学系とを用いてスクリ
ーン上に投映する方式の投写型表示装置である。液晶ラ
イトバルブは多数の画素を構成する画素電極を有する基
板と、もう一枚の電極付基板を相対向せしめてその間隙
に液晶物質を挾持した構造であシ、前記画素電極には薄
膜トランジスタや薄膜ダイオードあるいは金属−絶縁体
−金属（ＭＩＭ　）構造の二端子素子で代表されるスイ
ッチング素子が取付けられている。これらのスイッチン
グ素子は線順次走査駆動の非走査時においても液晶物質
の層に信号に応じた電圧を印加し、あるいは選択画素の
液晶物質の層に印加される電圧と非選択画素の液晶物質
の層に印加される電圧との比を大きくする作用を有し、
その結果、走査本数を１０００本程度以上にまで増やし
ても、液晶物質の層の選択状態と非選択状態とが明瞭に
区別された良質の画像書込みが可能となる。勿論、スイ
ッチング素子の応答時間は充分は短かいので３０ミリ秒
以内に一周期の全走査を終えてこれを繰返す、いわゆる
リフレッシュ駆動が可能であり、テレビジョン表示の如
き動画表示も可能である。しかしながら、各画素電極に
取付げられたスイッチング素子の部分は画素として機能
せず、またスイッチング素子への信号電極も必要となり
、これらが液晶ライトバルブに占める画素領域の面積率
を低下させることになる。特にスイッチング素子として
薄膜トランジスタを用いる場合には信号電極がη′ママ
トリクス状必要となシ、この影響は大きい。

すなわち、画素を稠密に配置することができず。

表示の解像度を低下させることとなる。しかるに、本発
明の投写型液晶表示装置に用いる液晶ライトバルブにお
いては、これらの画素電極以外の領域に遮光体を設けた
構造となっているのでスクリーン上の投映像においては
画素部以外は投写光が到達しない暗部となる。例えば、
画素電極部が市松模様状に配置した二個の液晶ライトバ
ルブを用いて、−個の液晶ライトバルブの投映像におけ
る上記暗部に別の液晶ライトバルブの投映像における画
素部が位置するように投映することによって。

スクリーン上では画素が稠密に配置した高解像度の表示
が実現される。

〔実施例〕

以下に図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。第１図は本発明の投写型液晶表示装置の一実施例に用
いた二個の液晶ライトバルブの一部分の構造を示す正面
図である。第１図において、１および２は相対向するガ
ラス基板であシ、両差板は周辺を８μｍ径のスペーサ粒
子を混合したエポキシ接着剤３でシールされている。シ
ール３の内側には液晶物質層（ネマティック液晶ＺＬＩ
−１５６５（メルク社製））４が挾持されている。（い
わゆるツイストネマティ、り構造の配向状態をとってい
るが、配向処理膜等は本発明の本質ではなく、繁雑とな
るので第１図および説明においては省略する。）一方の
ガラス基板１の内面には酸化インジウムからなる帯状の
透明電極１１が形成され、もう一方のガラス基板２の内
面には酸化インジウムからなる透明の画素電極５が形成
されている。各画素電極５には酸化タンタルを絶縁体と
するＭＩＭ素子６がスイッチング素子として取付けられ
ている。

また、２１はタンタルで形成されたＭＩＭ素子駆動用の
信号電極である。なおガラス基板２の外面にはシール３
の内側の部分で画素電極５に対向する部分以外の領域に
アルミニウムの遮光膜が形成されている（図示せず）。

このような構造のアクティブマトリクス構造液晶ライト
バルブにおいては１０００本程度０電極を走査する線顆
次駆動が可能であシ、信号電極１１に印加される画像信
号に応じて画素電極５部の光透過率が変化する。本実施
例における電極数は走査電極２１が５００本、画像信号
電極１１は１０００本、従って画素数（画素電極数）は
５００　Ｘ　１０００個である。本実施例の投写型液晶
表示装置の構成を第２図に示す。第２図において、３１
および３２は第１図の液晶ライトバルブであシ、３７．
３８および３９．４０はそれぞれ互いに偏光方向が平行
な２枚の偏光板の組であシ、液晶ライトバルブをツイス
トネマティック動作させるために一人しである。キセノ
ンランプ３０を光源とする投写光はハーフミラ−３３お
よびミラー３４を経て２個の液晶ライトパル“プに入射
され、その画像が投写レンズ３５によってスクリーン３
６上に投映される。投映像は第１図の画素（画素電極）
の形状・配列がそのまま拡大されたものとなシ、第２図
の投写型液晶表示装置によれば、第３図に示すごとく、
第１の液晶ライトバルブの画素配列の像４１と第２の液
晶ライトバルブの画素配列の像４２とが互いに重なるこ
となくかつ稠密な画素配置で投映される。

本実施例ではスクリーン３６上で１０００　Ｘ　１００
０の高解像度で動画表示が可能である。なお、本実施例
においては特に高い表示コントラストを得るために液晶
ライトバルブにアルミニウム膜による遮光膜を設けたが
、例えばツイストネマティック型の液晶動作モードにお
いて、２枚の偏光板をその偏光方向が平行となるように
設置した場合等においては、画素電極部以外は常に液晶
が遮光状態となシ、これが遮光部となるので特に格別の
遮光膜を設ける必要はない。また、第３図の投映像につ
いてのスイッチング素子部が非画素部として残る様子を
示したが、例えば液晶ライトバルブにおいて透明画素電
極を長方形あるいは正方形とすることによってこのよう
な非画素領域の残存をなくすことは可能である。第４図
はその説明のための図であシ、液晶ライトバルブの画素
電極部分の形状を示す。

第４図において、５１は透明画素電極、５２は金属信号
電極であシ、それぞれ第１図の５および２１に対応する
。また５３はＭＩＭ素子の上部電標に対応する金属電極
であり、５４がＭＩＭ素子部である。このような画素電
極形状とすることにより、第３図に例示したようなスイ
ッチング素子部の投映像が非画素部として残存する欠点
が除去されることは容易に理解できる。しかしながら、
第４図において、信号電極５２と直交する方向に走る隣
接画素電極の間隙部はやけシスクリーン上の投映像にお
いても非画素部として残存する。このような非画素部を
も除去してスクリーン上で稠密な画素配置を得るための
方法の一例を第５図を用いて説明する。第５図は、３個
の液晶ライトバルブを用いる方式の投写型液晶表示装置
における液晶ライ軌パルプの画素電極部分の形状を示す
図である。第５図において、５１．５２．５３．５４は
それぞれ第４図の同番号の部分に対応する透明画素電極
、金属信号電極、金属電極、ＭＩＭ素子部である。第６
図は第５図のごとき電極形状の液晶ライトバルブを３個
用いて投映表示した場合に画素が間隙なく稠密に配置す
る様子を示す図で６．１．６１．６２．６３はそれぞれ
第１、第２、第３の液晶ライトバルブによる画素を表わ
す。また、３個の液晶ライトバルブにそれぞれ赤・緑・
青のカラーフィルターを取付ける等の方法で第６図にお
ける６１．６２．６３をそれぞれ赤・緑・青の画素とす
ることによって、高解像度のフルカラー表示が可能であ
ることも容易に理解できよう。

第７図は本発明の別の実施例における構成を示す図であ
υ、７３は偏光ビームスプリッタ−であシ、その他同番
号の部分は第２図と同じ部分を示す。

但し、第７図の構成においては偏光ビームスグリツタ−
７３によって分割された２本の偏光ビームはその偏光方
向が互いに直交しておシ、２枚の偏光板３８．４０はそ
れぞれが取シ付けられているツイストネマティック型の
液晶ライトバルブ３１または３２に入射する偏光ビーム
の偏光方向と偏光方向が平行になるように設置されてい
る。第７図のような構成の投写型液晶表示装置において
は、第２図の構成において投写光が液晶ライトバルブに
入射する前にそれぞれの偏光板によって約半分の光量に
減少するのに比べ、光源からの投写光のほとんど全光量
が液晶ライトバルブに入射するために極めて高輝度の表
示画面が得られる。

〔発明の効果〕

以上実施例において高品位で高解像度の投映画像を得る
ために本発明の投写型液晶表示装置、特に同装置に用い
る液晶ライトバルブに種々の変形が可能であることを述
べてきたが、いずれの場合においても本発明によれば大
画面高品位の画質で動画表示も可能表、高解像度高速書
込みの投写型液晶表示装置が得られ、特に偏光ビームス
グリツタ−を用いる方式では極めて高輝度の投写型液晶
表示装置を得ることができる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の投写型液晶表示装置の一実施例を示す
液晶ライトバルブの構造の一部を示す正面図、第２図は
表示装置の構成を示す図、第３図は投映像における画素
配置を示す図、第４図、第５図は別の液晶ライトバルブ
の電極形状を示す図、第６図は３個の液晶ライトバルブ
による投映像における画素配置を示す図、第７図は別の
実施例における表示装置の構成図である。 １．２は基板、３はシール部、４は液晶物質層、５は画
素電極、６はスイッチング素子、１１．２１は信号電極
、３０は光源、３１．３２は液晶ライトバルブ、３３は
ハーフミラ−１３４はミラー、３５は投写レンズ、３６
はスクリーン、３７．３８，３９．４０は偏光板、４１
．４２はそれぞれ第１および第２の液晶ライトバルブの
画素配列の像である。５１は画素電極、５２は信号電極
、５３は金属電極、５４はスイッチング素子、６１，６
２．６３はそれぞれ第１、第２、第３の液晶ライトバル
ブの画素配列の像、７３は偏光ビームスプリッタである
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）各画素電極にスイッチング素子を取付けたアクテ
   ィブマトリクス構造を有し、かつ前記画素電極以外の領
   域を遮光部とした構造の複数の液晶ライトバルブを、各
   々の液晶ライトバルブに投射した投写光により形成され
   る投映像の画素部が互いに重なることなく、かつ間隙を
   生じることがないように配置したことを特徴とする投写
   型液晶表示装置。