JPS61185725A - 投写型液晶表示装置 - Google Patents

投写型液晶表示装置

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JPS61185725A
JPS61185725A JP2547085A JP2547085A JPS61185725A JP S61185725 A JPS61185725 A JP S61185725A JP 2547085 A JP2547085 A JP 2547085A JP 2547085 A JP2547085 A JP 2547085A JP S61185725 A JPS61185725 A JP S61185725A
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JP
Japan
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liquid crystal
pixel
display device
crystal light
picture element
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Pending
Application number
JP2547085A
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English (en)
Inventor
Shohei Naemura
省平 苗村
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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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パルプ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
、その他高品位テレビジョン等に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ランプや小
規模液晶パネルを集積したモデイクアレイ型ディスプレ
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1977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隙極線管(以下CRTと略す
)を投映する方式のCRTプロジェクタと液晶ライトパ
ルプ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プロジェクタはCRT画面を直接投映するもので
あり、表示輝度は必ずしも充分ではないが通常のテレビ
ジ、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プ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おり、
それらは液晶ライトパルプ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、
この方式はレーデを非常に細く絞って液晶ライトパルプ
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
あり、この方式は光導電体層を有する液晶ライトパルプ
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
パルプ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
いて液晶ライトパルプ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昼速で行なえるので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り解像度は
必ずしも充分でない。この二うに、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、各画素を構成する電極
にスイッチング素子を取付けたアクティブマ) IJク
ス構造を有し、かつ画素部以外の領域に遮光体を形成す
ると共に、画素を構成する電極を前記遮光体による遮光
部にまで広く形成した構造の複数の液晶ライトパルプを
、各々の液晶ライトパルプに投射した投写光に二り形成
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パルプに書込
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
イトパルプは多数の画素を構成する電極(以下画素電極
と呼ぶ)′JI:有する基板と、もう一枚のやはυ画素
を構成する電極の付いた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、前記一方の基板の画
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
て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に短いので3
0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シ、テレピノヨン
表示の如き動画表示も可能である。しかしながら、各画
素電極に取付け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
要となシ、これらが液晶ライトパルプに占める画素部の
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茸
マトリクス状に必要となシ、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
イトパルプにおいては、画素部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、−個の液晶ライトパルプの投映像におけ
る上記暗部に別の液晶ライトパルプ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。ここでスイッチング素子を用いると走査本数61
ooo本程度以上にまで増やしても良質の画像書込みが
可能になると述べたが、液晶ライトパルプとして用いる
場合には走査本数、従って画素数を増やす上で一つの問
題がある。すなわち、液晶ライトパルプはそこに書込ま
れた画像を投映する必要上、投写光学系のレンズ等の制
約からその寸法があまり大きくないことが要求される。
このよりな要求を満たしつつ画素数を増やすと必然的に
個々の画素面積は小さくなる。しかしながら、前述の薄
膜トランジスタは画素電極で挾まれた液晶物質層で形成
てれるキャパシタと直列に接続される構造となシ、その
構成におけるいわゆるCR時定数が非走査時間に対して
充分に長くなげればならない。また、前述のMIM累子
は画素電極で挾まれた液晶物質層で形成されるキヤ・々
シタと直列に接続され、外部から印加される電圧は容量
分割的に液晶物質層に印加される。このような動作原理
により、スイッチング素子の抵抗値あるいは容量値は画
素電極で挾まれた液晶物質層の容量値に対して最適に設
定されねばならず、例えばMIM素子においてはその容
量値が画素電極で挾まれた液晶物質層の容量値に対して
充分小さくなければならず、結局MIM素子の寸法を小
さくしなければならないことになる。このような関係は
薄膜トランジスタにおいても同じであり、結局前述のご
とく画素面積が小さくなると、画素電極で挾まれた液晶
物質層の容量値も小さくなってスイッチング素子の寸法
を小さくする必要が生じる。典型的には画素面積が20
000ミフロン×20クロンの場合のスイッチング素子
の最小寸法は10ミクロン程度となる。20000ミフ
ロン×20クロンの画素面積で1000 X 1000
画素を構成すると全面積は20センチメートル角となシ
、このような広い面積に書込まれた画像全良質な画面と
して投映することは極めて困難となる。従って、全面積
を小さくする必要が生じ、この結果スイッチング素子部
においては数ミクロン程度の微細なパターン加工が必要
となシ、このような微細寸法の素子を1000X 10
00個欠陥なく製造することは、これも極めて困難とな
る。結局、液晶ライトパルプにおいては画素電極を小さ
くすることはスイッチング素子の微細・卆ターン化につ
ながり、製造技術上極めて困難になるわけである。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パ
ルプにおいては画素電極を遮光部にまで広く形成した構
造となっている。すなわち、複数のライトバルブを用い
て投映する本発明の装置の特徴に基づく、液晶2イトパ
ルプの画素部以外の領域が広くかつその領域は遮光され
ているという点を利用して、画素電極を画素部以外の遮
光部にまで広げることによって、画素部は小さいままで
画素電極を大きくした構造となっている。その結果、例
えば3個の液晶ライトパルプを用いる場合には、画素電
極は画素部の3倍近い面積を有することになう、画素面
積に等しい画素電極を用いた場合には数ミクロン程度の
微細パターンが必要とされるスイッチング素子が10ミ
クロン程度のパターンで済み、現在のパターン化技術で
も充分製造ができ、歩留まシも格段に向上する結果とな
る。このように本発明の投写型液晶表示装置は液晶ライ
トパルプの構造により画素数を多くとることができ、更
に画像の投映方式により画素が稠密に配置した極めて高
画質の表示を可能とするものである。
〔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2個の液晶ライトパルプの一部分の構造を示す正面
図でるり、第2図は第1図のAB部における断面図であ
る。第1図および第2図において、1および2は相対向
するガラス基板であり、側基板は周辺を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ZL
I−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ック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
場れている。
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。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。また、ガラス基板1の内面には画素112t−除
いてシール3の内側の領域に白色絶縁体粉末を含有する
インクで形成した遮光体13が形成されている。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パルプ
においては1ooo本程度の電極を走査する線順次駆動
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。画素部120寸法は100ミク
ロン×100ミクロンであり、従って表示部面積は10
センチメートル角程度で済み、後述の表示装置構成にお
いて良質の投映像を得るのに格別の問題を生じることは
ない。画素部は100ミクロン×100ミクロンと小さ
いにもかかわらず、画素電極は100ミクロン×180
ミクロンと大きく、各MIM素子が駆動するのはこの画
素電極に挾まれた液晶物質層であるので前述の原理に従
いMIM素子部6は7ミクロン角程度と大きく取ること
ができ、製造プロセス上格別の問題なく、高い歩留まシ
で製造することができる。本実施例の投写型液晶表示装
置の構成は第3図に示すものである。第3図において3
1および32は第1図の液晶ライトパルプでifi、 
37,38および39,40はそれぞれ互いに偏光方向
が平行が2枚の偏光板の組であシ、液晶ライトパルプを
ツイストネマティック動作名せるために挿入したもので
ある。キセノン2ング30ヲ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、その画像が投写レンズ35によってスクリ
ーン36上に投映される。投映像は第1図の画素部の形
状・配列がそのまま拡大されたものとなシ、第3図の投
写型液晶表示装置によれば、第4図に示すごとく、第1
の液晶ライトパルプの画素配列の像41と第2の液晶ラ
イトパルプの画素配列の像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上で1000 X 1000の
高解像度で動画表示が可能である。ただし、第1図にお
いて、信号電極21と直交する方向に走る画素部間隙は
第4図の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0第5図は、3個の液晶ライトパルプ
を用いる方式の投写型液晶表示装置に用いる液晶ライト
パルプの一部分における画素電極および画素部の形状を
示す図である。第5図において、 12,5,21,6
はそれぞれ第1図の同番号の部分に対応する画素部(遮
光体の欠損部)、画素電極、信号電極、MIM素子部で
ある。この構造においては画素部の寸法が100ミクロ
ン×100ミクロンであるのに対して画素電極の寸法は
100ミクロン×270ミクロンと大きく取ることがで
き、MIM素子部は8.5ミクロン角程度と大きくなっ
て一段と生産性が向上する。第6図は第5図のごとき電
極形状の液晶ライトパルプを3個用いて投映表示した場
合に画素部が間隙なく稠密に配置する様子を示す図であ
り、61,62゜63はそれぞれ第1、第2、第3の液
晶ライトパルプによる画素部を弄わす。また、3個の液
晶ライトパルプにそれぞれ赤・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゜6
3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
いる液晶ライトパルプ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な、高解像度高速
書込み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におけ
る液晶ライトパルプの構造の正面図、第2図は第1図の
AB線断面図、第3図は表示装置の構成を示す図、第4
図は投映像における画素配置を示す図、第5図は別の液
晶ライトパルプにおける画素電極と画素部の形状を示す
図、第6図は第5図の画素部形状を有する液晶ライトパ
ルプt−3個用いた投写型液晶表示装置による投映像の
画素配置を示す図である。 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はスイッチング累子部、11.21は信号電
極、12は画素部(遮光体の欠損部)、13は遮光体、
30は光源、31.32は液晶ライトノ々ルプ、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の液晶ライトパルプの
画素配列の像、61,62.63はそれぞれ第1、第2
、第3の液晶ライトバルブの画素部配列の像である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)画素部以外の領域に遮光体を形成すると共に、画
    素を構成する電極を前記遮光体による遮光部にまで広く
    形成し、かつ前記画素を構成する電極に個々にスイッチ
    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。
JP2547085A 1985-02-13 1985-02-13 投写型液晶表示装置 Pending JPS61185725A (ja)

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